JP2004119028A

JP2004119028A - メタルバック付き蛍光面および画像表示装置

Info

Publication number: JP2004119028A
Application number: JP2002276723A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Koyaizu; 小柳津　剛; Isamu Tsuchiya; 土屋　勇; Hitoshi Tabata; 田畑　仁; Takeo Ito; 伊藤　武夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ＦＥＤのような画像表示装置のメタルバック付き蛍光面において、輝度低下を起こすことなく混色による色純度の低下を防止する。
【解決手段】本発明は、光吸収層の上にメタルバック層と異なる光反射層を有することを特徴とする。光反射層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯなどの金属酸化物を主成分とする層とし、４０％以上の外光反射率を有することが望ましい。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルバック付き蛍光面、およびメタルバック付き蛍光面を有する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、陰極線管（ＣＲＴ）やフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの画像表示装置では、ガラス基板（パネル）の内面に形成された光吸収層および蛍光体層のパターンの上に、アルミニウム（Ａｌ）膜などの金属膜が形成されたメタルバック方式の蛍光面が採用されている。
【０００３】
この蛍光面の金属膜は、メタルバック層と呼ばれ、電子源から放出された電子により蛍光体から発せられた光のうちで、電子源側に進む光をフェースプレート側へ反射して輝度を高めるために設けられている。また、メタルバック層は、蛍光面に導電性を付与しアノード電極としての機能を果たすとともに、真空外囲器内に残留するガスの電離により生じるイオンによって、蛍光体が損傷することを防ぐ働きもしている。
【０００４】
しかしながら、従来のメタルバック付き蛍光面では、図３に示すように、ガラス基板２１上に形成された光吸収層２２の厚さと蛍光体層２３の厚さとが大きく異なるため、これらの層間の段差に追随するようにメタルバック層２４を形成することができず、光吸収層２２の上面とメタルバック層２４との間に空隙部２５が生じていた。そのため、蛍光体層２３の各パターンから発した光の一部が、矢印で示すように、前記した空隙部２５を通り隣接する蛍光体層２３パターンの内部を透過して外部に出光することになる。その結果、発光の色純度が低下し、画像の画質および表示品位が著しく損なわれるという問題があった。
【０００５】
また、光吸収層２２と蛍光体層２３との間の大きな段差のために、メタルバック層２４に凹凸やしわなどが生じ易く、耐圧特性が低いという問題があった。
【０００６】
光吸収層２２とメタルバック層２４との間の空隙部２５を無くすために、図４に示すように、光吸収層２２の上にカーボン（黒鉛）等からなる段差調整層２６をさらに設けた構造も、従来から適用されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１５４６４号公報（第３−４頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなメタルバック付き蛍光面では、図４に矢印で示すように、蛍光体層２３の各パターンから発した光の一部が段差調整層２６により吸収され、前面に出光されないうえに、蛍光体層２３がメタルバック層２４と接する面積が減少するため、発光輝度の低下を免れ得ないという問題があった。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、輝度低下を生じることなく色純度の低下が防止され、かつ耐圧特性が向上されたメタルバック付き蛍光面と、そのようなメタルバック付き蛍光面を備え、耐圧特性が良好で色純度が高くかつ高輝度・高品位の表示が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明のメタルバック付き蛍光面は、フェースプレートの内面に少なくとも光吸収層と蛍光体層を有し、該蛍光体層上にメタルバック層を有する蛍光面であり、前記光吸収層の上に前記メタルバック層と異なる光反射層を有し、この光反射層に接して前記メタルバック層が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
第１の発明のメタルバック付き蛍光面において、光反射層が４０％以上の外光反射率を有することが望ましい。また、光反射層が金属酸化物を主成分とする層であることができる。さらに、蛍光体層の層厚をＴｐとするとき、光反射層の層厚Ｔを以下の式（Ｉ）に示す範囲に設定することができる。
【００１２】
Ｔｐ×０．１＜Ｔ＜Ｔｐ×１．５………………（Ｉ）
【００１３】
第２の発明の画像表示装置は、フェースプレートと、前記フェースプレートと対向配置されたリアプレートと、前記リアプレート上に形成された多数の電子放出素子と、前記フェースプレート上に前記リアプレートに対向して形成され、前記電子放出素子から放出される電子線により発光する蛍光面とを具備し、前記蛍光面が、前記した第１の発明のメタルバック付き蛍光面であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のメタルバック付き蛍光面においては、光吸収層の上に外光反射率が高い光反射層を有し、この光反射層の上面に接してメタルバック層が形成されているので、蛍光体層の側方に向う光が光反射層に反射して発光部の方向へ戻る。したがって、この光反射層がない場合は隣接する蛍光体層へ漏れていた光を、前面（フェースプレート側）へ取り出すことができるので、輝度が向上するうえに、混色による色純度の低下を防止することができる。
【００１５】
また、光吸収層の上に光反射層を設けることにより、光吸収層と蛍光体層との間の段差が低減されるので、メタルバック層の成膜性が向上し、凹凸やしわなどのない平滑なメタルバック層を得ることができ、耐圧特性が大幅に向上する。
【００１６】
また、本発明の画像表示装置においては、輝度低下を生じることなく色純度が向上したメタルバック付き蛍光面を有しているので、高輝度で色純度が高く信頼性に優れた表示を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るメタルバック付き蛍光面の第１の実施形態を示す断面図である。図１において、符号１はガラス基板を示す。このガラス基板１の内面には、黒鉛などの黒色顔料からなる所定のパターン（例えばストライプ状）の光吸収層２がフォトリソ法などにより形成されており、これら光吸収層２のパターンの間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層３のパターンが、ＺｎＳ系、Ｙ_２Ｏ_３系、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ系などの蛍光体液を用いたスラリー法により形成されている。なお、蛍光体層３のパターンの形成は、スプレー法やスクリーン印刷法で行うこともできる。スプレー法や印刷法においても、必要に応じてフォトリソグラフィによるパターニングを併用することができる。
【００１９】
また、光吸収層２の上には、所定のパターンの光反射層４が設けられている。この光反射層４は、例えば金属酸化物を主成分として含み、４０％以上より好ましくは６０％以上の外光反射率を有している。
【００２０】
光反射層４の外光反射率が４０％未満では、蛍光体層３から発した光の光反射層４による反射が十分に大きくないため、発光が前面に到達するまでの減衰量が大きくなり、輝度向上の効果が得られない。
【００２１】
光反射層４を構成する金属酸化物としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_２、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＩＴＯ、ＡＴＯなどが挙げられ、これらの群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。また、組成式（ＳｉＯ_２・Ｂ_２Ｏ_３・ＰｂＯ）、（Ｂ_２Ｏ_３・Ｂｉ_２Ｏ_３）、（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ）あるいは（Ｂ_２Ｏ_３・ＰｂＯ）で表わされる低融点ガラス、水ガラス、セラミックスなどの結着性の無機材料を、単独であるいは前記金属酸化物と混合して使用することも可能である。
【００２２】
光反射層４の層厚Ｔは、蛍光体層３の層厚をＴｐとするとき、Ｔｐ×０．１＜Ｔ＜Ｔｐ×１．５の範囲とすることが望ましい。光反射層４の層厚Ｔが蛍光体層３の層厚Ｔｐの０．１倍以下の場合には、所望の輝度向上効果が得られないばかりでなく、色純度の向上効果も得られない。また、光反射層４の層厚Ｔが蛍光体層３の層厚Ｔｐの１．５倍より大きい場合には、光反射層４の上面と蛍光体層３との間の段差が大きくなり、後述するメタルバック層の成膜性が損なわれるため、輝度が大幅に低下してしまう。
【００２３】
光反射層４の層厚Ｔのより好ましい範囲は、Ｔｐ×０．７＜Ｔ＜Ｔｐ×１．２である。光反射層４の層厚Ｔが前記範囲にある場合には、光反射層４が段差を調整する働きをし、蛍光体層３との間の段差が解消されるため、メタルバック層の成膜性が向上する。したがって、平滑で強度の高いメタルバック層が形成され、耐圧特性の大幅な向上が得られる。
【００２４】
この光反射層４は、蛍光体層３のパターニングの前または後に、あるいは前後２回に分けて、所定の位置にパターン化して形成することにより得られる。光反射層４のパターンを形成するには、スクリーン印刷法やスプレー法、フォトリソ法などを用いることができる。スプレー法や印刷法においても、必要に応じてフォトリソグラフィによるパターニングを併用することができる。
【００２５】
さらに、第１の実施形態においては、このように構成される蛍光面（光反射層４および蛍光体層３）の上に、Ａｌ膜などから成るメタルバック層５が形成されている。メタルバック層５を形成するには、例えばスピン法で形成されたニトロセルロース等の有機樹脂からなる薄い膜の上に、Ａｌなどの金属膜を真空蒸着し、さらに約４５０℃の温度で焼成して有機物を除去する方法を採ることができる。また、以下に示すように、転写フィルムを用いてメタルバック層５を形成することもできる。
【００２６】
転写フィルムは、ベースフィルム上に離型剤層（必要に応じて保護膜）を介してＡｌ等の金属膜と接着剤層が順に積層された構造を有しており、この転写フィルムを、接着剤層が蛍光体層に接するように配置し、押圧処理を行う。押圧方式としては、スタンプ方式、ローラー方式などがある。こうして転写フィルムを押圧し金属膜を接着してから、ベースフィルムを剥ぎ取ることにより、蛍光面に金属膜が転写される。次いで、金属膜が転写されたフェースプレートに加熱処理（ベーキング）を施し有機分を分解し除去することにより、メタルバック層が形成される。
【００２７】
第１の実施形態のメタルバック付き蛍光面においては、光吸収層２の上に外光反射率が高い（例えば４０％以上）光反射層４を有し、この光反射層４の上面に接してメタルバック層５が形成されているので、蛍光体層３から発せられ隣接する蛍光体層の方向に進行する光が、図１に矢印で示すように、光吸収層２上に形成された光反射層４に反射して発光部の方向へ戻る。したがって、光反射層４がない場合は隣接する蛍光体層３へ漏れていた光を、前面（フェースプレート側）へ取り出すことができ、輝度が向上するうえに、混色による色純度の低下を防止することができる。
【００２８】
また、光吸収層２の上に形成された光反射層４により、蛍光体層３との間の段差が解消されているので、メタルバック層５の成膜性が向上し、凹凸や亀裂、しわなどのない平滑なメタルバック層５を得ることができ、耐圧特性が大幅に向上する。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態として、メタルバック付き蛍光面をアノード電極とするＦＥＤを図２に示す。
【００３０】
このＦＥＤでは、前記した第１の実施形態のメタルバック付き蛍光面を有するフェースプレート６と、マトリックス状に配列された電子放出素子７を有するリアプレート８とが、１ｍｍ〜数ｍｍ程度の狭い間隙を介して対向配置され、フェースプレート６とリアプレート８との間に、５〜１５ｋＶの高電圧が印加されるように構成されている。図中符号９は、光吸収層と光反射層および蛍光体層を有する蛍光面を示し、１０はメタルバック層を示す。また、符号１１は支持枠（側壁）を示す。
【００３１】
フェースプレート６とリアプレート８との間隙が極めて狭く、これらの間で放電（絶縁破壊）が起こりやすいが、このＦＥＤでは、凹凸や亀裂、しわなどがなく平滑で平坦なメタルバック層１０を有しており、メタルバック層１０と下層の蛍光面９との間の密着性が高いので、放電が抑制され耐圧特性が大幅に向上している。また、高輝度で色純度が高く信頼性に優れた表示を実現することができる。
【００３２】
次に、本発明を画像表示装置に適用した具体的実施例について説明する。
【００３３】
実施例
ガラス基板上に黒鉛からなるストライプ状の光吸収層（厚さ１．５μｍ）をフォトリソ法により形成した後、光吸収層のパターンの間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層（厚さ７μｍ）をスクリーン印刷法により所定の位置にストライプ状に形成した。
【００３４】
次に、光吸収層の上に、以下の組成を有する金属酸化物ペーストをスクリーン印刷した後、４５０℃で３０分間加熱焼成して、蛍光体層のパターンの間にＴｉＯ_２から成る光反射層のパターンを形成した。なお、光反射層の厚さは５μｍとした。
【００３５】
金属酸化物ペーストの組成
ＴｉＯ_２　　　　　　　　　　　　　　　　…………３０ｗｔ％
樹脂（エチルセルロース）　　　　　　　　…………　７ｗｔ％
溶媒（ブチルカルビトールアセテート）　　…………６３ｗｔ％
【００３６】
次いで、こうして形成された蛍光面において、光反射層と蛍光体層との間の段差を測定した後、蛍光面上にメタルバック層を転写法により形成した。
【００３７】
すなわち、ポリエステル樹脂製のベースフィルム上に離型剤層を介してＡｌ膜が積層され、その上に接着剤層が塗布・形成されたＡｌ転写フィルムを、接着剤層が蛍光面に接するように配置し、上から加熱ローラーにより加熱・加圧して密着させた後、ベースフィルムを剥がし蛍光面上にＡｌ膜を接着した。その後、４５０℃で１２０分間加熱処理（ベーキング）を施し有機分を分解し除去することにより、メタルバック層を形成した。
【００３８】
また、比較例１として、光吸収層上にＴｉＯ_２から成る光反射層を形成することなく、そのまま蛍光面上に転写法によりメタルバック層を形成した。さらに、比較例２として、光吸収層上に、以下の組成を有するカーボンペーストをスクリーン印刷することにより段差調整層を形成し、その上に実施例と同様にしてメタルバック層を形成した。
【００３９】
カーボンペーストの組成
カーボンブラック　　　　　　　　　　　　　　　　…………３０ｗｔ％
樹脂（エチルセルロース）　　　　　　　　　　　　…………　７ｗｔ％
溶媒（ブチルカルビトールアセテート）　　　　　　…………６３ｗｔ％
【００４０】
こうして実施例および比較例１および２でそれぞれ得られたメタルバック付き蛍光面を有するパネルを使用し、ＦＥＤを作製した。すなわち、基板上に表面伝導型電子放出素子をマトリクス状に多数形成した電子発生源を背面ガラス基板に固定して、リアプレートとし、このリアプレートと前記したパネル（フェースプレート）とを、支持枠およびスペーサを介して対向配置し、フリットガラスにより封着した。フェースプレートとリアプレートとの間隙は、２ｍｍとした。次いで、真空排気、封止など必要な処理を施しＦＥＤを完成した。
【００４１】
次に、こうして得られたＦＥＤの輝度（相対輝度）および耐圧特性を、常法によりそれぞれ測定・評価した。なお、耐圧値が８ｋＶ以上が実用可能レベルである。また、各単色の色度を測色計で測定することにより、発光色ずれ量を測定した。これらの測定結果を、蛍光面の段差の測定値とともに表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１から明らかなように、実施例で得られたメタルバック付き蛍光面を備えたＦＥＤは、比較例１，２で得られたものに比べて、発光輝度が大幅に向上しており、かつ色ずれがなく、さらに良好な耐圧特性を有している。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、輝度が高くかつ混色による色純度の低下が防止されたメタルバック付き蛍光面を得ることができる。また、メタルバック層の成膜性が向上し、凹凸やしわなどのない平滑なメタルバック層が得られ、耐圧特性が大幅に向上する。したがって、このようなメタルバック付き蛍光面を有する画像表示装置において、耐圧特性が大幅に改善され、高輝度で色純度の高い高品位の表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るメタルバック付き蛍光面の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態であるＦＥＤの構造を示す断面図。
【図３】従来からのメタルバック付き蛍光面の構造を示す断面図。
【図４】従来からのメタルバック付き蛍光面の別の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１………ガラス基板、２………光吸収層、３………蛍光体層、４………光反射層、５………メタルバック層、６………フェースプレート、７………電子放出素子、８………リアプレート、９………蛍光面、１１………支持枠

Claims

フェースプレートの内面に少なくとも光吸収層と蛍光体層を有し、該蛍光体層上にメタルバック層を有する蛍光面であり、
前記光吸収層の上に前記メタルバック層と異なる光反射層を有し、この光反射層に接して前記メタルバック層が形成されていることを特徴とするメタルバック付き蛍光面。
前記光反射層が４０％以上の外光反射率を有することを特徴とする請求項１記載のメタルバック付き蛍光面。
前記光反射層が金属酸化物を主成分とする層であることを特徴とする請求項１または２記載のメタルバック付き蛍光面。
前記光反射層の層厚Ｔが、以下の式（Ｉ）に示す範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のメタルバック付き蛍光面。
Ｔｐ×０．１＜Ｔ＜Ｔｐ×１．５………………（Ｉ）
（式中、Ｔｐは蛍光体層の層厚を示す。）
フェースプレートと、前記フェースプレートと対向配置されたリアプレートと、前記リアプレート上に形成された多数の電子放出素子と、前記フェースプレート上に前記リアプレートに対向して形成され、前記電子放出素子から放出される電子線により発光する蛍光面とを具備し、前記蛍光面が、請求項１乃至４のいずれか１項記載のメタルバック付き蛍光面であることを特徴とする画像表示装置。