WO2006006355A1 - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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WO2006006355A1
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Nobuo Kawamura
Hitoshi Tabata
Isamu Tsuchiya
Takeo Ito
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/08—Electrodes intimately associated with a screen on or from which an image or pattern is formed, picked-up, converted or stored, e.g. backing-plates for storage tubes or collecting secondary electrons
    • H01J29/085—Anode plates, e.g. for screens of flat panel displays

Definitions

  • Image display device and manufacturing method thereof
  • the present invention relates to an image display device and a manufacturing method thereof, and more specifically, an electron source in a vacuum container and a phosphor screen for displaying an image by irradiation of an electron beam emitted from the electron source. And an image display apparatus including the same and a manufacturing method thereof.
  • a cathode ray tube (CRT) is widely used as an image display device that irradiates a phosphor with an electron beam to cause the phosphor to emit light and, as a result, displays an image.
  • the FED can set the gap between the electron source side substrate and the phosphor side substrate to be several mm or less, and can be made thinner than a known CRT. It is known that the weight can be further reduced compared with such a flat display device.
  • the image quality of the displayed image is a self-luminous type similar to CRT and plasma displays, so it has a feature that high brightness can be obtained.
  • a phosphor layer (phosphor surface) is used to reflect the image light output from the phosphor on the display surface (observation surface viewed by the observer), that is, the face plate side to increase the brightness of the image.
  • a metal back layer that is, a metal layer for reflecting, to the face plate side, the light traveling from the phosphor to the electron source side out of the light emitted from the phosphor by the electron source force also emitted is provided. Note that the metal back layer functions as an anode for the electron source, that is, the emitter.
  • the substrate on the electron source side and the substrate on the phosphor screen side are opposed to each other with an interval of several mm or less, and the degree of vacuum is maintained at about 10_4 Pa. For this reason, it is known that when the internal pressure increases due to the gas generated inside, the amount of electron emission from the electron source decreases and the brightness of the image decreases. For this reason, it has been proposed to provide a getter material that adsorbs the gas generated inside at a desired position other than the fluorescent screen or the image display area.
  • the gap between the face plate and the rear plate (electron source side) having the electron-emitting device is several mm or less, and 10 kV between the two plates.
  • a discharge vacuum arc discharge
  • a large discharge current reaching 100 A occurs between the metal back layer (anode) and the electron source (emitter) is likely to occur. Is known.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-311642 discloses a technique for increasing the effective impedance of a phosphor screen by forming a notch of a pattern such as a zigzag in the metal back layer. .
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-68237 reports an example in which a metal back layer is divided into a plurality of pieces and a getter material is disposed between the divided metal backs.
  • a vacuum deposition method, a CVD method or a sputtering method conventionally used as a method for giving (partitioning) a predetermined shape to the getter material (which may be integrated with the metal back layer). Even if the method is used, due to the accuracy of the mask material and the alignment accuracy between the mask material and the phosphor, a suitable shape (accuracy) cannot be obtained, and abnormal discharge cannot be avoided. is there.
  • the step of arranging three types of phosphors on the faceplate A step of forming a light shielding layer, which is a frame material for partitioning, on the face plate, a step of forming a getter material on the phosphor to a predetermined thickness, or a getter material (or an integral metal knock layer) in a predetermined shape
  • a number of processes represented by the patterning process are necessary, and there is a problem of low productivity.
  • An object of the present invention is an image display device and a method for manufacturing the same, which can suppress the peak value of the discharge current even when discharge occurs between the electron source side and the phosphor screen side, and has high productivity. .
  • a light-shielding layer is formed in a matrix on one plane of the face plate, using a material including particles having a shape capable of defining irregularities on the side that does not contact the face plate even after patterning is completed.
  • a phosphor layer that can output light of a predetermined color when irradiated with an electron beam has a predetermined thickness and arrangement associated with the thickness of the light shielding layer.
  • the entire thickness of the body layer including the light shielding layer itself is set to such a height that the total thickness including the thickness of the phosphor layer is equal to the thickness of the light shielding layer or lower by a predetermined height.
  • the thickness of the phosphor layer and the thickness of the metal back layer are included in the entire area including the phosphor layer, the light shielding layer, and the metal back layer formed in the region partitioned by the light shielding layer.
  • a metal layer for the getter layer is formed to a predetermined thickness so that the entire thickness is equal to or lower than the thickness of the light shielding layer in at least a part of one main surface of the face plate.
  • Electron source corresponding to body layer Placing a method for manufacturing an image display device provided with.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an FED according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the FED taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing the phosphor screen and the light shielding layer of the FED shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the phosphor screen and the like along line CC in FIG.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show the structure of an FED (Field 'Emission Display) to which the embodiment of the present invention is applied.
  • FED Field 'Emission Display
  • the FED 1 is opposed to an electron source side substrate (first substrate, hereinafter referred to as a rear panel) 2 in which a plurality of electron-emitting devices (electron sources) are arranged in a plane, and the rear panel 2 at a predetermined interval. And a phosphor screen side substrate (second substrate, hereinafter referred to as a face plate) 3 in which a plurality of phosphors that output fluorescence when irradiated with a line are formed in a plurality of sections.
  • first substrate hereinafter referred to as a rear panel
  • a phosphor screen side substrate second substrate, hereinafter referred to as a face plate
  • Each of the rear panel 2 and the face plate 3 includes a rectangular rear surface (electron source side) glass base material 20 and a front surface (phosphor surface side) glass base material 30 each having a predetermined area.
  • the main parts of the base materials 20 and 30, that is, the display area corresponding parts are shown in FIG.
  • a predetermined number of electron sources (electron-emitting devices) and phosphors (light-emitting devices) described below are provided.
  • the two substrates 2, 3, that is, the two glass substrates 20, 30 are faced with a gap (interval) of 1 to 2 mm, and the side walls 4 (Fig. 2) provided at the peripheral portions of both the substrates 2, 3 To each other). That is, the FED 1 becomes an envelope 5 having a sealed structure by the two substrates 2 and 3 (base materials 20 and 30) and the side wall 4. Note that the inside of the envelope 5 is maintained at a degree of vacuum of about 10_4 Pa, for example.
  • the light shielding layer 35 has a longitudinal direction of the face plate 3 (glass substrate 30) as a first direction (X direction) and a width direction orthogonal to the X direction (longitudinal direction) as a second direction (Y direction).
  • the phosphor layers R (32), G (33), and B (34) are arranged in the first direction X with a predetermined gap (interval), for example, 800 lines.
  • a predetermined gap for example, 800 lines.
  • 600 lines of phosphor layers of the same color are arranged with a predetermined gap (interval).
  • the size of the gap can be arbitrarily set within the range of manufacturing error or within the range of fine adjustment of the design, and does not necessarily have to be a constant value.
  • One side of the glass substrate 20 used for the rear panel 2, that is, the envelope 5 is assembled.
  • the surface facing inward when standing up is a plurality of electrons that selectively emit an electron beam to excite the individual phosphor layers 32, 33, 34 formed on the phosphor screen 31 of the face plate 3.
  • An emission element (emitter) 21 is provided.
  • Each (electron-emitting device) 21 is arranged in, for example, 800 columns ⁇ 3 and 600 rows corresponding to each pixel formed on the face plate 3.
  • the electron-emitting device 21 is driven through a matrix wiring connected to a scanning line driving circuit and a signal line driving circuit (not shown) or a light shielding layer 35 in which a resistance value is optimally set.
  • an electron beam (electron beam) is emitted from the electron-emitting device 21 in a state where an anode voltage is applied to the metal back layer 36, whereby an electron is emitted to the corresponding phosphor layer.
  • the line collides and a predetermined light (image) is output. That is, Xn-Ym (n is a column) whose position is specified by a scanning line driving circuit and a signal line driving circuit (not shown).
  • the light shielding layers 35 are arranged in 800 X 3 columns and 600 rows in the force X direction (column direction) and the Y direction (row direction), which are easily understood from FIGS. 3 and 4, respectively.
  • the light-shielding layer 35 is X between the phosphor layers (between the same colors) in the matrix region that partitions the individual phosphor layers 32 (R), 33 (G), and 34 (B) of the phosphor screen 31.
  • a plurality of horizontal line portions 35H extending in the direction, Multiple vertical lines 35V extending in the Y direction between phosphor layers (R (32) and G (33), G (33; ⁇ B (34), B (34) and R (32), respectively))) It is divided into and.
  • each phosphor layer extends in a strip shape.
  • the thickness of the vertical line portion 35V corresponding to the width (X direction) is: It is narrow compared to the thickness of the horizontal line 35H.
  • the width of the vertical line portion 35V is 20 to: LOO ⁇ m, more preferably 40 to 50 between one pixel of R, G and B forces, that is, between B (34) and R (32). ⁇ m and the remaining portion, ie, between R (32) and G (33) or between G (33) and B (34) 20 to: L00 m, more preferably 20 to 30 / ⁇ ⁇ .
  • the horizontal line width is 150 to 450 / ⁇ ⁇ , more preferably 300 ⁇ m.
  • the light shielding layer 35 that is, the horizontal line portion 35H and the vertical line portion 35V, for example, is designed so that the light output from the phosphor layer does not leak (transmit) undesirably in adjacent pixels.
  • the material used for the light shielding layer 35 can be used without any particular limitation as long as it contains a metal oxide and can withstand high-temperature heating such as a sealing step.
  • Examples of the metal oxide to be mixed include SiO 2, TiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 and ZnO.
  • the shape (outer shape) of the metal oxide is, for example, particles of a predetermined size obtained by pulverizing an acid soot, and a polyhedron in a state where protrusions protruding in an unspecified direction are generated. Etc. are preferred.
  • an arbitrary number of protrusions or needle-like parts (sharp parts) can be grown and used on a generally spherical metal oxide.
  • the outer shape (maximum value) including the metal oxide protrusions (needle-like or sharp parts) is defined to be, for example, several ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the light shielding layer 35 including a metal oxide having a protrusion, a needle-like portion, or a sharpened portion is formed by a well-known photolithography technique. That is, the light shielding layer 35 is applied to a predetermined thickness on one surface of the glass substrate 30, and the pattern exposure and development process ends. It is preferable to maintain a state in which unevenness remains on the surface side which is a free end that does not contact the glass substrate 30 even at times.
  • the thickness of the light shielding layer 35 that is, the height viewed from the glass substrate 30, is, for example, 10 / zm, and the phosphor layer R (32), G is added to the portion to be removed in the development process in the subsequent process. (33) and B (34)
  • the phosphor material force is formed to a height (thickness) equal to the thickness of the light-shielding layer 35 or as low (thin) as a predetermined height.
  • an inorganic material such as water glass or a thin lacquer layer is formed to a predetermined thickness as a smoothing member.
  • an inorganic material such as water glass or a thin lacquer layer is formed to a predetermined thickness as a smoothing member.
  • the vertical line portion 35V and the horizontal line portion 35H of the light shielding layer 35 are equal to the thickness of the phosphor layers 32 (R), 33 (G), 34 (B) or lower (thin) by a predetermined height.
  • the height of the light shielding layer 35 is lower than the height of the phosphor layer, the height can be arbitrarily set as long as the phosphor layers 32, 33, 34, the metal back layer 36 and the getter layer 37 can be divided. It is. Note that here, the term “breaking” is intended to mean that there is no electrical continuity, but in general, even with an insulator, the resistance value is not strictly infinite, but it is electrically separated in a strict sense. Impossible. For this reason, in the present application, the fact that the resistance becomes remarkably higher than the state of the continuous film due to the discontinuous film is expressed as electrical division.
  • the light-shielding layer 35 having an uneven surface is suitable for separating the metal back layer 36 and the getter layer 37, the light-shielding layer 35 is itself a matrix and integrated.
  • the resistance value of the light shielding layer 35 is, for example, 10 3 ⁇ by optimizing the conductivity (resistance value) inherent to the metal oxide used as the light shielding layer 35 and the mixing ratio with the binder material. It is preferable to set more than the mouth.
  • the upper limit is preferably about 10 8 ⁇ , for example.
  • a light shielding layer 35 having a predetermined pattern that also has a black pigment (carbon) force is formed. It is formed by a photolithography method or the like.
  • the light shielding layer 35 is provided with a pattern in which, for example, a vertical line portion 35V and a horizontal line portion 35 ⁇ are arranged in a matrix.
  • a vertical line portion 3 of a phosphor solution of ZnS, Y 2 O 3, Y 2 O 3, etc. is obtained by a slurry method or the like.
  • each display area (light emitting space) partitioned by 5V and horizontal line part 35H, dried, and then patterned using a photolithographic method, etc., and red (R), green (G), blue (B)
  • the three color phosphor layers 32, 33 and 34 are formed.
  • the phosphor layers for each color can also be formed by spraying or screen printing. Needless to say, patterning by the photolithographic method may also be used in combination with the spray method or screen printing method as necessary.
  • a smooth layer (not shown) made of an inorganic material such as water glass is formed by, for example, spraying, and aluminum (
  • a metal back layer 36 is formed from a metal film such as A1) by vacuum deposition, CVD or sputtering.
  • the metal back layer 36 is divided for each section (display area) of the individual phosphor layers 32, 33, and 34 by the vertical line portion 35V and the horizontal line portion 35H of the light shielding layer 35 in accordance with the principle described above. .
  • the face plate 3 on which the phosphor screen 31 is formed and the rear plate 2 on which a predetermined number of electron sources (electron emitting elements) 21 are arranged in advance are introduced into the vacuum apparatus, and the face plate 3 and the rear panel 2 are introduced. Are sealed under a predetermined reduced pressure (in a vacuum).
  • the getter layer 37 loses its action when exposed to the atmosphere, so it is formed in a state where the space between the face plate 3 and the rear panel 2 is kept in a vacuum.
  • an anode power supply device a scanning line driving circuit, a signal line driving circuit, and the like (not shown) are connected to form the FED 1.
  • the unevenness of the light shielding layer 35 is the force described in the example provided in all the columns and rows of the matrix.
  • the vertical line portion 35V has R, G, B It may be provided only between B and R (where the gap is wide) when 3 pixels are combined into one pixel. /.
  • the metal back layer 36 and the getter layer 37 on the phosphor screen 31 including the light-shielding layer 35 whose surface is formed in a concavo-convex shape by a vacuum film forming process, an electrically discontinuous region is obtained.
  • the metal back layer 36 and the getter layer 37 containing can be collectively formed on almost the entire phosphor screen 31 by a single process. As a result, it is possible to manufacture an image display device that is not damaged by electric discharge at a low cost.
  • the metal back layer and the getter material on the phosphor screen can be reliably electrically separated without increasing the length.
  • the R, G, and B phosphors arranged in a predetermined order on the face plate are partitioned by the light shielding layer formed on the substrate before the phosphors are arranged. In a predetermined area on the substrate.
  • the light shielding layer is given a predetermined resistance value, and the metal layer and getter material formed on the phosphor in a later step are continuous surfaces showing electrical conduction along the phosphor surface. Can be prevented.

Description

明 細 書
画像表示装置およびその製造方法
技術分野
[0001] この発明は、画像表示装置およびその製造方法に係わり、さらに詳しくは、真空容 器内に、電子源と、この電子源力 放出される電子線の照射により画像を表示する蛍 光面と、を備えた画像表示装置とその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 電子線を蛍光体に照射して蛍光体を発光させ、その結果、画像を表示する画像表 示装置として、陰極線管（CRT)が広く利用されている。
[0003] 近年、電子放出素子 (電子源)を平面状に多数配列し、所定間隔で対向させた平 面状の蛍光面に選択的に電子線を照射して蛍光を出力させる（画像を表示させる） 画像表示装置が開発されている。なお、この（平面型)画像表示装置は、フィールド' ェミッション 'ディスプレイと呼ばれている（以下、 FEDと称する）。また、 FEDのうち、 電子源として表面伝導型ェミッタを用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディス プレイ（以下、 SEDと呼称する）として区分されることもある力 本願においては、 SE Dも含む総称として FEDと ヽぅ用語を用いる。
[0004] FEDは、上述した電子源側の基板と蛍光面側の基板との隙間を数 mm以下に設 定することができ、周知の CRTと比較して薄型化が可能で、 LCD装置のような平面 表示装置と比較しても一層軽量ィ匕できることが知られている。また、表示画像の画質 についても、 CRTやプラズマディスプレイと同様の自己発光型であるため、高い輝度 が得られる特徴がある。
[0005] ところで、 FEDにおいては、蛍光体から出力される画像光を表示面 (観測者力 み た目視面)すなわちフェースプレート側に反射して画像の輝度高めるため、蛍光体層 (蛍光体面)上に、メタルバック層すなわち電子源力も放出された電子により蛍光体か ら出力された光のうちで電子源側に進む光をフェースプレート側へ反射するための 金属層が設けられている。なお、メタルバック層は、電子源すなわちェミッタに対して アノード (陽極)として機能する。 [0006] また、 FEDは、上述したように、電子源側の基板と蛍光面側の基板とが数 mm以下 の間隔で対向され、真空度が 10_4Pa程度の真空度に維持されているため、内部で 発生するガスにより内圧が上昇すると、電子源からの電子放出量が低下して画像の 輝度が低下することが知られている。このため、蛍光面または画像表示領域以外の 所望の位置に、内部で発生するガスを吸着するゲッタ材を設けることが提案されてい る。
[0007] なお、 FEDにおいては、その構造上の特徴から、フェースプレートと電子放出素子 を有するリアプレート (電子源側）との間の間隙が数 mm以下であり、 2枚のプレート間 に 10kV前後の高電圧が印加されることで、メタルバック層（アノード）と電子源 (ェミツ タ）との間で、 100Aにも達する大きな放電電流の生じる放電 (真空アーク放電）が生 じやす 、ことが知られて 、る。
[0008] このため、例えば特開平 10— 326583号公報には、メタルバック層を複数に分割し 、抵抗部材を介在させた状態で共通電極 (アノード電源)と接続することにより、ァノ ードの高電圧を確保する方法が提案されて ヽる。
[0009] また、例えば特開 2000— 311642号公報には、メタルバック層にジグザグ等のパタ ーンの切り欠きを形成して、蛍光面の実効的なインピーダンスを高める技術が開示さ れている。
[0010] なお、例えば特開 2003— 68237号公報には、メタルバック層を複数に分割し、分 割された個々のメタルバックの間にゲッタ材を配置する例が報告されている。
[0011] 上記の個々の文献にも記載のあるとおり、アノードとして機能するメタルバック層（お よびゲッタ材)を任意数に分割することにより、異常な放電の発生を抑制できることは 理解されるが、フェースプレート上の個々の画素の大きさを、例えば 0. 6mmピッチと 仮定すると、光の 3原色に対応する光を出力可能な R, G, Bの 3色の蛍光体が帯状 に配列される際の個々の蛍光体相互間の間隔は、最大でも数十 mとなる。また、 蛍光体の長さ方向（帯状に伸びる方向）に関しても、その間隔は、 100 m程度であ る。
[0012] このため、ゲッタ材 (メタルバック層と一体の場合もある）に所定形状を与える（区画 する）方法として従来から利用されている真空蒸着法、 CVD法もしくはスパッタリング 法等を用いたとしても、マスク材の精度や、マスク材と蛍光体との位置合わせの精度 等に起因して、好適な形状 (精度)が得られず、異常な放電を回避できない問題があ る。
[0013] また、仮にゲッタ材またはメタルバック層とゲッタ材に好適な形状を与えることが可 能であったとしても、 3種類の蛍光体をフェースプレートに配置する工程、個々の蛍 光体を区画するための枠材である遮光層をフェースプレートに形成する工程、蛍光 体上にゲッタ材を所定厚さに形成する工程、あるいはゲッタ材 (または一体のメタル ノ ック層）を所定形状にパターユングする工程等に代表される数多くの工程が必要で あり、生産性が低い問題がある。
発明の開示
[0014] この発明の目的は、電子源側と蛍光面側との間で放電が生じても放電電流のピー ク値を抑止でき、しかも生産性の高 、画像表示装置およびその製造方法である。
[0015] この発明は、電子線源を保持した第 1基板 (リアパネル)と、前記電子線源から出力 された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記 第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板 (フ ースプレート)と、前記第 1基板およ び前記第 2基板を密閉構造とする側壁と、を備え、前記蛍光体層は、前記第 2基板に 設けられ、前記蛍光体が出力する色毎に前記蛍光体を区画するとともに任意の蛍光 体により出力された光が隣接する区画に到達することを阻止する遮光層と、この遮光 層により囲まれた区画内に、前記遮光層の高さの範囲内に配置された所定色の光を 出力可能な複数の蛍光体領域と、前記遮光層により区分されることで、前記個々の 蛍光体領域を覆うように、前記蛍光体領域に形成された金属層 (メタルバック)と、こ の金属層上に所定厚さに形成されたガス吸着材層（ゲッタ材)と、を有することを特徴 とする画像表示装置である。
[0016] またこの発明は、フェースプレートの一平面に、パターユング終了後においてもフエ ースプレートと接することのない側に凹凸を定義可能な形状の粒子を含む材質により 、マトリクス状に遮光層を形成し、遮光層により区画された領域毎に、電子線が照射さ れた場合に所定の色の光を出力可能な蛍光体層を、遮光層の厚さと関連づけられ た所定の厚さおよび配列で形成し、遮光層により区画された領域に形成された蛍光 体層の遮光層そのものを含む全域に、蛍光体層の厚さを含む全体の厚さが遮光層 の厚さと等しいか所定高さだけ低くなるような高さすなわち厚さに、メタルバック層向 けの金属層を形成し、遮光層により区画された領域に形成された蛍光体層と遮光層 とメタルバック層そのものを含む全域に、蛍光体層の厚さとメタルバック層の厚さを含 む全体の厚さがフェースプレートの一主面の少なくとも一部の領域において遮光層 の厚さと等しいか所定高さ低くなるよう、ゲッタ層向けの金属層を、所定厚さに形成す ることを特徴とする、フェースプレート内面に、蛍光体層と蛍光体層を被覆するメタル ノ ック層およびゲッタ層が積層された蛍光面を形成する工程と、フェースプレートと対 向配置されるリアパネルに、蛍光体層に対応する電子源を配置する工程と、を備えた 画像表示装置の製造方法である。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]図 1は、この発明の実施の形態に係る FEDを示す斜視図。
[図 2]図 2は、図 1の線 A— Aに沿った上記 FEDの断面図。
[図 3]図 3は、図 2に示した FEDにおける蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
[図 4]図 4は、図 2に示した FEDの蛍光面および遮光層を拡大して示す平面図。
[図 5]図 5は、図 4の線 B— Bに沿った蛍光面等の断面図。
[図 6]図 6は、図 4の線 C Cに沿った蛍光面等の断面図。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
[0019] 図 1および図 2に、この発明の実施の形態が適用された FED (フィールド 'エミッショ ン ·ディスプレイ）の構造を示す。
[0020] FED1は、電子放出素子 (電子源)が平面状に複数個配列された電子源側基板（ 第 1基板、以下リアパネルと呼称する） 2と、リアパネル 2に所定間隔で対向され、電子 線が照射されることで蛍光を出力する複数の蛍光体が複数区画形成された蛍光面 側基板 (第 2基板、以下フェースプレートと呼称する） 3とを有する。
[0021] リアパネル 2およびフェースプレート 3は、それぞれ、所定面積が与えられた矩形状 の背面 (電子源側)ガラス基材 20と前面 (蛍光面側)ガラス基材 30とを含み、それぞ れの基材 20および 30の主要な部分すなわち表示領域相当部には、図 2を用いて以 下に説明する電子源 (電子放出素子)と蛍光体 (発光素子)とが所定数設けられて ヽ る。
[0022] 両基板 2, 3すなわち 2枚のガラス基材 20, 30は、 l〜2mmのギャップ（間隔）で対 向され、両基板 2, 3の周縁部に設けられた側壁 4 (図 2参照）により、相互に接合され ている。すなわち、 FED1は、 2枚の基板 2, 3 (基材 20, 30)と側壁 4とにより密閉構 造の外囲器 5となる。なお、外囲器 5の内部は、例えば 10_4Pa程度の真空度に維持 される。
[0023] フェースプレート 3に用いられるガラス基材 30の一方の面、すなわち外囲器 5として 組み立てた際に内側に面する面には、蛍光面 31が形成されている。蛍光面 31は、 図 3および図 4により後述するが、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)に発光する 3種類の蛍光体 が所定の面積および配列で形成された蛍光体層 32 (R) , 33 (G) , 34 (B)と、それぞ れの蛍光体層を区画するとともに、マトリックス状に配列された遮光層 35を含む。各 蛍光体層 32 (R) , 33 (G) , 34 (B)は、一方向に延びたストライプ状あるいはドット状 に形成されている。なお、遮光層 35は、ブラックマスクと称されることもある。
[0024] 遮光層 35は、フェースプレート 3 (ガラス基材 30)の長手方向を第 1方向（X方向）、 X方向 (長手方向）と直交する幅方向を第 2方向 (Y方向）とした場合、蛍光体層 R(3 2) , G (33)、 B (34)は、第 1方向 Xに、所定のギャップ（間隔)で、例えば 800ライン、 配列されている。また、第 2方向には、同一色の蛍光体層が所定のギャップ（間隔)で 、例えば 600ライン配列されている。なお、それぞれの方向において、ギャップの大き さは、製造誤差の範囲内あるいは設計の微調整の範囲内で任意に設定可能であり、 必ずしも一定値である必要はな 、。
[0025] 蛍光面 31上であって、図 5および図 6により詳細に説明するように、遮光層 35により 区画された個々の領域（31)には、アノード電極として機能するメタルバック層 36が 形成されている。なお、表示動作時には、メタルバック層 36に、図示しない電源部（ 駆動回路）を介して所定のアノード電圧が印加される。なお、本発明ではメタルバック 層という用語を用いているが、この層は、アノードとして機能することが可能であれば 、金属 (メタル）に限定されるものではなぐ種々の材料を使うことが可能である。
[0026] リアパネル 2に用いられるガラス基材 20の一方の面、すなわち外囲器 5として組み 立てた際に内側に面する面には、フェースプレート 3の蛍光面 31に形成された個々 の蛍光体層 32, 33, 34を励起するために、選択的に電子ビームを放出する複数の 電子放出素子 (ェミッタ） 21が設けられている。それぞれの (電子放出素子） 21は、フ エースプレート 3に形成されたそれぞれの画素に対応して、たとえば 800列 X 3およ び 600行に配列されている。電子放出素子 21は、図示しない走査線駆動回路およ び信号線駆動回路と接続されたマトリックス配線または抵抗値が最適に設定された 遮光層 35を介して駆動される。
[0027] リアパネル 2およびフェースプレート 3のガラス基材相互間には、外囲器 5として組み 立てられた状態でそれぞれに作用する大気圧に抗するため、板状あるいは柱状に形 成された多数のスぺーサ 6が配置されて!、る。
[0028] 上述した表示装置 1においては、メタルバック層 36にアノード電圧が印加された状 態で電子放出素子 21から電子ビーム (電子線)が放射されることで、対応する蛍光体 層に電子線が衝突して所定の光 (画像）が出力される。すなわち、図示しない走査線 駆動回路および信号線駆動回路により位置が特定された Xn -Ym (nは列を
(R, G, B)
、mは行を、 (R, G, B)は色を、それぞれ示す)位置の電子放出素子 (ェミッタ） 21か らの電子線は、アノード電圧により加速され、対応する画素の蛍光体層 32, 33, 34 のいずれかに衝突する。これにより、対応する蛍光体層から目的の色の光が出力さ れる。従って、周知の表示規則 (画像信号）に従って、任意位置で、所定の色の光が 所定時間発生されることで、フェースプレート 3のガラス基材 30の外側すなわち目視 側において、カラー画像が表示される。
[0029] 次に、図 5および図 6を用いて、遮光層の特徴を詳細に説明する。なお、図 5および 図 6は、図 4に示したように X方向および Y方向に規則性が与えられて配列された個 々の蛍光体層（32, 33, 34)を、 X方向および Y方向に沿って切断した状態を示して いる。
[0030] 遮光層 35は、図 3および図 4から容易に理解される力 X方向（列方向）と Y方向（ 行方向）のそれぞれに、 800 X 3列および 600行、配列されている。詳細には、遮光 層 35は、蛍光面 31の個々の蛍光体層 32 (R) , 33 (G) , 34 (B)を区画するマトリック ス領域において、蛍光体層間（同一色間）で X方向に延びた複数の横線部 35Hと、 蛍光体層相互間（R (32)と G (33) , G (33;^B (34) , B (34)と R (32)のそれぞれ） で Y方向に延びた複数の縦線部 35Vとに区分される。
[0031] 例えば、 1画素の大きさを 0. 6mm四方とすると、個々の蛍光体層が帯状に伸びる Y方向に関しては、その幅 (X方向）に対応する縦線部 35Vの太さは、横線部 35Hの 太さに比較して、狭い。一例を示すと、縦線部 35Vの幅は、 R, G, B力 なる 1画素 間すなわち B (34)と R (32)との間で 20〜： LOO μ m、より好ましくは 40〜50 μ mで、 残りの部分すなわち R(32)と G (33)または G (33)と B (34)との間 20〜： L00 m、よ り好ましく ίま 20〜30 /ζ πιである。これに対し、横線咅 の幅 ίま、 150〜450 /ζ πι、 より好ましくは 300 μ mである。
[0032] 遮光層 35すなわち横線部 35Hおよび縦線部 35Vは、いずれも、隣接する画素に おいて蛍光体層から出力された光が不所望に漏れる（透過する）ことのないよう、例え ばカーボン等が所定量混入されて黒色に着色された榭脂材料に、所定の粘性 (粘度 )を示すバインダ材料と図 5および図 6に示すような非平面状の断面 (先端部形状)を 提供可能とする抵抗制御剤粒子すなわち金属酸化物粒子が混入された材料からな る。なお、遮光層 35に利用される材料としては、金属酸化物を含んで、封着工程など の高温加熱に耐えるものであれば、特に種類を限定することなく使用することができ る。
[0033] 混入される金属酸化物としては、例えば SiO , TiO , Al O , Fe O , ZnO等が好
2 2 2 3 2 3
ましい。また、 2種以上の金属酸ィ匕物を組み合わせて使用することができる。なお、金 属酸化物の形状 (外形）は、例えば酸ィ匕物を粉砕して得られる所定の大きさの粒子で あって、不特定の方向に突出した突起部が生成された状態の多面体等が好ましい。 また、概ね球形とした金属酸化物に、任意数の突起または針状部 (尖鋭部)を成長さ せたちのち用いることがでさる。
[0034] 金属酸化物の突起部 (針状部または尖鋭部）を含む外形 (最大値）は、例えば数 μ m〜10 μ mに規定される。
[0035] 突起部または針状部もしくは先鋭部を有する金属酸ィ匕物を含む遮光層 35は、周知 の技術であるフォトリソグラフィー技術により形成される。すなわち、遮光層 35は、ガラ ス基材 30の一方の面上に所定厚さに塗布され、パターン露光および現像工程終了 時においてもガラス基材 30と接することのない自由端である表面側に、凹凸が残つ たままの状態が維持されることが好ましい。なお、遮光層 35の厚さすなわちガラス基 材 30から見た高さは、例えば 10 /z mであり、現像工程で除去される部分に、後段の 工程で、蛍光体層 R(32) , G (33) , B (34)となる蛍光体材料力 遮光層 35の厚さと 等し 、か所定高さだけ低く（薄く）なるような高さ (厚さ）に、形成される。
[0036] 個々の蛍光体層 32, 33, 34上には、図示しないが、例えば水ガラス等の無機物、 または薄い榭脂 (ラッカー)層が、平滑化部材として所定厚さに形成される。このとき、 遮光層 35の縦線部 35Vおよび横線部 35Hにおいて、実質的に平滑化作用が機能 することの無い条件が提供される。換言すると、遮光層 35の縦線部 35Vおよび横線 部 35Hは、蛍光体層 32 (R) , 33 (G) , 34 (B)の厚さと等しいか所定高さだけ低く（薄 く）なるような高さ (厚さ）が与えられることにより、遮光層 35よりも後工程で形成される 蛍光体層 32, 33, 34を区画できるとともに、蛍光体層 32, 33, 34上に形成されるメ タルバック層 36およびゲッタ層 37を、分断できる。より詳細には、遮光層 35 (縦線部 35Vおよび横線部 35H)の高さは、個々の蛍光体層 32, 33, 34の高さと実質的に 同等であっても、メタルバック層 36およびゲッタ層 37を分断できればよぐ例えば表 面に凹凸が形成されるのみであってもよ!/ヽ (遮光層 35の高さ =蛍光体層の高さ）。ま た、遮光層 35の高さが蛍光体層の高さよりも低いとしても、蛍光体層 32, 33, 34、メ タルバック層 36およびゲッタ層 37を分断できれば、その高さは任意に設定可能であ る。なお、ここでは、分断という表現により、電気的な導通がないことを意図しているが 、一般に絶縁体といえども抵抗値は無限大ではなぐ厳密な意味で電気的に分断さ れるということはありえない。このため、本願では、不連続膜になることで、連続膜の状 態に比べ著しく抵抗が高くなることを、電気的に分断と表現している。
[0037] ところで、表面に凹凸のある遮光層 35は、メタルバック層 36およびゲッタ層 37を分 断するために好適であるものの、それ自体はマトリクス状であり、一体化されているた め、基板間放電が生じた際に、その放電により生じる放電電流の大きさを制限するこ とのできる所定の抵抗値が必要である。このため、遮光層 35の抵抗値は、遮光層 35 として利用される金属酸ィ匕物に固有の導電性 (抵抗値)やバインダ材料との混合比を 最適化することにより、例えば 103ΩΖ口以上に設定されることが好ましい。反面、抵 抗値が高すぎると、表示画像の明るさすなわち輝度の低下が顕著になるため、上限 としては、例えばと 108ΩΖ口程度とすることが好ましい。
[0038] 次に、上述した蛍光面を製造する工程の一例を簡単に説明する。
[0039] まず、フェースプレート 3に用いられるガラス基板 30の一方の面に、図示しない下地 処理剤等を所定厚さに形成した後、黒色顔料 (カーボン)力もなる所定のパターンの 遮光層 35をフォトリソグラフィ一法等により形成する。なお、遮光層 35には、例えば 縦線部 35Vと横線部 35Ηがマトリクス状に配列されたパターンが与えられる。
[0040] 次に、 ZnS系、 Y O 系、 Y O S系等の蛍光体溶液をスラリー法等により、縦線部 3
2 3 3 2
5Vおよび横線部 35Hにより区画された個々の表示領域 (発光スペース）に塗布し、 乾燥した後、フォトリソ法等を用いてパターユングして、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)の 3色 の蛍光体層 32, 33, 34を形成する。なお、各色の蛍光体層は、スプレー法やスクリ ーン印刷法によっても形成可能である。また、スプレー法やスクリーン印刷法におい ても、フォトリソ法によるパターユングが必要に応じて併用されてもよいことはいうまで もない。
[0041] 次に、蛍光面 31すなわち個々の蛍光体層 32, 33, 34上に、例えばスプレー法に より水ガラス等の無機材料カゝらなる図示しない平滑ィ匕層を形成し、アルミニウム (A1) 等の金属膜を真空蒸着法や CVD法もしくはスパッタ等によりメタルバック層 36を形 成する。なお、メタルバック層 36は、前に説明した原理に従って、遮光層 35の縦線 部 35Vおよび横線部 35Hにより、個々の蛍光体層 32, 33, 34の区画 (表示領域）毎 に分断される。
[0042] 以下、蛍光面 31が形成されたフェースプレート 3と予め電子源 (電子放出素子） 21 が所定個数、配列されたリアプレート 2を、真空装置内に導入し、フェースプレート 3と リアパネル 2とを、所定の減圧下 (真空中）において、密閉する。一般に、ゲッタ層 37 は、大気に暴露されるとその作用が失われてしまうので、フェースプレート 3とリアパネ ル 2との間の空間を真空に保持した状態で形成される。
[0043] 続いて、詳述しないが、図示しないアノード用電源装置、走査線駆動回路および信 号線駆動回路等を接続して、 FED1が形成される。
[0044] 上記のように構成された FEDによれば、導電性薄膜としてのメタルバック層 36は、 遮光層 35により、電気的に不連続に区画 (分断)される。従って、フェースプレート 3と リアパネル 1との間で放電が生じた場合でも、その際の放電電流のピーク値を十分に 抑制でき、放電によるダメージを回避することが可能となる。
[0045] なお、上述した発明の実施の形態においては、遮光層 35の凹凸は、マトリックスの 総ての列および行に設けられる例について説明した力 例えば縦線部 35Vは、 R, G , Bを 3つまとめて 1画素とする場合の Bと Rとの間（間隔が広い部分）にのみ設けられ てもよ 、ことは 、うまでもな！/、。
[0046] また、表面が凹凸形状に形成された遮光層 35を含む蛍光面 31に真空成膜プロセ スによってメタルバック層 36およびゲッタ層 37を形成することにより、電気的に不連 続な領域を含むメタルバック層 36およびゲッタ層 37を、蛍光面 31のほぼ全面に、一 回のプロセスにより一括して形成することができる。これにより、放電によるダメージが 発生しない画像表示装置を低コストで製造することが可能となる。
[0047] 以上説明したように本発明によれば、蛍光面のメタルバック層およびゲッタ材を、ェ 程を増大することなぐ確実に電気的に分断することができる。また、放電が発生した 場合の放電電流のピーク値を抑えることができ、電子放出素子や蛍光面の破壊'損 傷や劣化を防止することができる。
[0048] なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなぐその実施の段階 ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実 施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよぐその場合、組み合わせ による効果が得られる。
産業上の利用可能性
[0049] 本発明によれば、フェースプレートに、所定の順に配列される R, G, Bの蛍光体は 、それぞれ、蛍光体が配置される前に基板に形成される遮光層により区画されて、基 板上の所定領域に配置される。また、遮光層は、所定の抵抗値が与えられるとともに 後段の工程で蛍光体上に形成される金属層およびゲッタ材が蛍光体面に沿って電 気的な導通を示す連続した面となることを防止できる。
[0050] 従って、内部で放電が生じることにより画質が劣化することのない表示装置が高い 効率で、製造可能となる。これにより、表示装置のコストが低減される。

Claims

請求の範囲
[1] 電子線源を保持した第 1基板 (リアパネル)と、前記電子線源から出力された電子線 が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第 1基板に所 定間隔で対向された第 2基板 (フェースプレート）と、前記第 1基板および前記第 2基 板を密閉構造とする側壁と、を備え、
前記蛍光体層は、
前記第 2基板に設けられ、前記蛍光体が出力する色毎に前記蛍光体を区画すると ともに任意の蛍光体により出力された光が隣接する区画に到達することを阻止する遮 光層と、
この遮光層により囲まれた区画内に、前記遮光層の高さの範囲内に配置された所 定色の光を出力可能な複数の蛍光体領域と、
前記遮光層により区分されることで、前記個々の蛍光体領域を覆うように、前記蛍 光体領域に形成された金属層 (メタルバック）と、
この金属層上に所定厚さに形成されたガス吸着材層（ゲッタ材)と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
[2] 前記遮光層は、前記第 2基板側と接することのない前記第 2基板と反対の側に位置 する端部に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項 1記載の画像表示装置。
[3] 前記遮光層の前記凹凸は、前記遮光層に用いられる材料中に含まれる金属酸ィ匕 物の粒子の外形を規定する突起部により生起されることを特徴とする請求項 1記載の 画像表示装置。
[4] 前記遮光層の前記第 2基板力もの高さは、前記第 2基板の面方向の少なくとも一部
Figure imgf000013_0001
ヽて、前記蛍光体領域の厚さと前記金属層の厚さと前記ガス吸着材層の 厚さの合計の厚さと等しいか前記第 2基板の高さに対して所定の高さに規定されるこ とを特徴とする請求項 1記載の画像表示装置。
[5] 前記遮光層は、 SiO , TiO , Al O , Fe O , ZnOから選ばれる少なくとも 1種の金
2 2 2 3 2 3
属酸化物の微粒子を含むことを特徴とする請求項 2な 1、し 4の 、ずれかに記載の画 像表示装置。
[6] 前記遮光層は、所定の抵抗率を有することを特徴とする請求項 2な ヽし 4の ヽずれ かに記載の画像表示装置。
[7] 前記電子源は、前記第 1基板上に複数の電子放出素子がマトリクス状に設けられ たものであることを特徴とする請求項 1記載の画像表示装置。
[8] フェースプレートの一平面に、パター-ング終了後においてもフェースプレートと接 することのない側に凹凸を定義可能な形状の粒子を含む材質により、マトリクス状に 遮光層を形成し、
遮光層により区画された領域毎に、電子線が照射された場合に所定の色の光を出 力可能な蛍光体層を、遮光層の厚さと関連づけられた所定の厚さおよび配列で形成 し、
遮光層により区画された領域に形成された蛍光体層の遮光層そのものを含む全域 に、蛍光体層の厚さを含む全体の厚さが遮光層の厚さと等しいか所定高さだけ低く なるような高さすなわち厚さに、メタルバック層向けの金属層を形成し、
遮光層により区画された領域に形成された蛍光体層と遮光層とメタルバック層その ものを含む全域に、蛍光体層の厚さとメタルバック層の厚さを含む全体の厚さがフエ ースプレートの一主面の少なくとも一部の領域において遮光層の厚さと等しいか所定 高さ低くなるよう、ゲッタ層向けの金属層を、所定厚さに形成する
ことを特徴とする、フェースプレート内面に、蛍光体層と蛍光体層を被覆するメタルバ ック層およびゲッタ層が積層された蛍光面を形成する工程と、フェースプレートと対向 配置されるリアパネルに、蛍光体層に対応する電子源を配置する工程と、を備えた画 像表示装置の製造方法。
[9] 遮光層は、その厚さ方向の開放端側に規定された凹凸を有し、その凹凸は、遮光 層に用いられる材料中に含まれる金属酸化物の粒子の外形を規定する突起部により 生起されることを特徴とする請求項 8記載の画像表示装置の製造方法。
[10] 遮光層は、メタルバック層向け金属層およびゲッタ層向け金属層に対して、少なくと も電気抵抗が所定の大きさよりも大きくなるような非連続領域を提供することを特徴と する請求項 8記載の画像表示装置の製造方法。
[11] 遮光層は、 SiO , TiO , Al O , Fe O , ZnOから選ばれる少なくとも 1種の金属酸
2 2 2 3 2 3
化物の微粒子を含むことを特徴とする請求項 8記載の画像表示装置の製造方法。 遮光層は、所定の抵抗率を有することを特徴とする請求項 8記載の画像表示装置 の製造方法。
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