JP2006202528A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光体層を覆って配置された光反射膜を備えた画像表示装置で、前記光反射膜の膨れ、剥がれを防止し、かつ導電性、電子線透過率及び光反射率を確保して高品位表示が可能でかつ信頼性の高い画像表示装置を提供する。
【解決手段】 メタルバック１７の膜厚Ｔ、膜密度、ピンホール１７１、表面粗さＲｚ等をそれぞれ規定した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、前面基板と背面基板の間に形成される真空中への電子放出を利用した平面型の画像表示装置に係り、特に前面基板側に蛍光体を覆って配置された光反射膜を備えた画像表示装置に関する。

高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして、従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型画像表示装置（フラット・パネル・ディスプレイ、ＦＰＤ）の要求が高まっている。

その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。又、特に、高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した自発光型表示装置として、電子放出型画像表示装置、又は電界放出型画像表示装置と呼ばれるものや、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の平面型画像表示装置の実用化も図られている。

平面型画像表示装置の中、自発光型のフラット・パネル・ディスプレイでは、電子源をマトリクス状に配置した構成が知られており、その一つとして、微少で集積可能な冷陰極を利用する前述した電子放出型画像表示装置も知られている。

又、自発光型のフラット・パネル・ディスプレイでは、その冷陰極に、スピント型、表面伝導型、カーボンナノチューブ型、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型、あるいは金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源などが用いられる。

ＭＩＭ型電子源については、例えば特許文献１、特許文献２に開示されたものが知られている。また、金属―絶縁体―半導体型電子源については非特許文献１で報告されたＭＯＳ型、金属―絶縁体―半導体−金属型電子源に関しては、非特許文献２などで報告されたＨＥＥＤ型電子源、非特許文献３などで報告されたＥＬ型電子源、非特許文献４などで報告されたポーラスシリコン型電子源などが知られている。

電子放出型ＦＰＤは、上記のような電子源を備えた背面基板と、蛍光体層とこの蛍光体層に電子源から放出される電子を射突させるための加速電圧を形成する陽極を備えた前面基板とを対向させ、両基板の対向する内部空間を所定の真空状態に封止する封止枠となる支持体とで構成される表示パネルが知られている。この表示パネルに駆動回路を組み合わせて動作させる。

ＭＩＭ型電子源を有する画像表示装置では、前記背面基板は絶縁材からなる基板を有し、この基板上には一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線が形成されている。又、この基板上には、前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線が形成されている。走査信号配線と画像信号配線の各交差部に上記の電子源が設けられ、これら両配線と電子源とは給電電極で接続され、電子源に電流が供給される。

個々の電子源は対応する蛍光体層と対になって単位画素を構成する。通常は、赤（R）、緑（G）、青（B）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、単位画素は副画素（サブピクセル）とも呼ばれる。

前述したような平面型の画像表示装置では、一般的に背面基板と前面基板間の前記支持体で囲繞された表示領域内に複数の間隔保持部材（以下スペーサと言う）が配置固定され、前記両基板間の間隔を前記支持体と協働して所定間隔に保持している。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。

又、平面型画像表示装置で、アノードパネルのカソードパネルと対面する側の内表面に隔壁を例えば井桁状に備え、この隔壁で囲まれたスペースに蛍光体を配置し、更にこの蛍光体及び前記隔壁を覆うように陽極を兼ねる反射膜が配置され、この反射膜が前記隔壁で支持された構成の表示用パネルが特許文献３に提案されている。

特開平７−６５７１０号公報 特開平１０−１５３９７９号公報 特開２００２−１２４１９９号公報 ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｏｎｏｌ．Ｂ１１（２）ｐ．４２９−４３２（１９９３） ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、ｖｏｌ３６、ｐＬ９３９ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、応用物理 第６３巻、第６号、５９２頁 応用物理 第６６巻、第５号、４３７頁

背景技術において、電子放出型ＦＰＤは陽極電圧が一般に数ｋＶ〜１０数ｋＶ程度に設定され、これは陰極線管の２５〜３０ｋＶ印加に比べ低電圧駆動となっている。このため、電子源から発射された電子線が、蛍光体層を覆いかつ陽極を構成する導電性の光反射膜（以下メタルバック又はメタルバック膜と云う）によるエネルギー損失の影響を大きく受けて輝度低下を招くことになり、これに対処するため前記メタルバック膜の薄膜化は必須となっている。

ところが、薄膜化は導電性及び光反射率低下の副作用を伴うこととなり、これら輝度、導電性及び光反射率低下の三者の均衡を保つ膜厚、膜密度等の設定が要求される。

又、前記陰極線管ではその構成上メタルバック膜は無電界空間に配置されていると見なされるが、電子放出型ＦＰＤでは両基板間の間隔が数ｍｍ〜数十ｍｍ程度に設定されているため強電界（２〜３kＶ/ｍｍ）下にあり、動作中はメタルバックに常にクーロン力が働き、膜剥離の恐れが有って、膜強度の向上及び下地との接着力強化が必須となっている。

更に、メタルバックは焼成工程で下地層から発生する燃焼ガスを放出させる機能としてピンホールを備えることが要求される。ところが、前述した輝度、導電性及び光反射率向上並びに膜強度及び下地との接着力強化を図るためには、緻密で連続なメタルバック膜の形成が求められる。しかしながら、緻密で連続なメタルバック膜ではピンホールの生成が困難で、膜自体に膨れや破れが生じやすい問題が有り、その解決策も求められている。

これらの解決策の１つとして、特許文献３ではアルミニウムまたはクロムからなる平坦な反射膜を厚さ30〜150nmで形成し、蛍光体層から放出する２次電子を蛍光体層側へ反射あるいは吸収させる構成が開示されている。

しかしながら、特許文献３の発明によっても下記（ａ）〜（ｃ）に示すような問題の解決には至っておらず、更なる対策が求められている。すなわち、
（ａ）メタルバックの膜厚だけを規定しているが、膜密度も膜厚同様に電子線透過率や光反射率に重要な制御因子であり、膜厚規定のみでは所望のメタルバック特性は得られ難い。
（ｂ）メタルバック膜厚が５０ｎｍ以下ではバルクと同じ膜密度にしても酸化による反射率低下と導電性低下は免れない。
（ｃ）アルミ膜からなるメタルバックは、蛍光体層と点接触で接着を保っているが、平坦膜では蛍光体との接触点が少なく、電子放出型ＦＰＤのような強電界下に置かれている蛍光面では接着力不足によるアルミ剥れが発生しやすい。

上記課題は、光反射膜の膜厚と膜密度、表面粗さ等を特定することで解決される。

請求項１に係る発明によると、メタルバック膜厚は薄い方が電子線透過率は高く輝度に有利であるが、光反射率（蛍光体発光の取り出し効率）から見ればメタルバック膜はあるところまでは厚い方が有利である。電子線透過率と光反射率をアルミ膜厚と膜密度を規定することで適正化でき、高輝度で信頼性の高い蛍光面を備えた画像表示装置を得ることが出来る。

請求項２に係る発明によると、薄膜電子源を備えたことにより、ビーム収束性に優れ、また電子源の表面汚染の問題も解決でき、電子放出特性に優れると共に、長寿命で信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。

請求項３に係る発明によると、電子線透過率と光反射率をアルミ膜厚と膜密度を更に特定することで適正化でき、高輝度で信頼性の高い蛍光面を備えた画像表示装置を得ることが出来る。

請求項４及び５に係る発明によると、アルミニウムは密度が小さくてエネルギー損失が少なく、光反射率にも優れており、目標とする光反射率、電子線透過率および導電性が得られ、膜厚と膜密度から高輝度、高導電性に設定できピンホール形成と凹凸形成により高信頼性が得られる。

又、ネオジムを含むとヒロックが低減でき反射率に有利な平坦アルミ膜が形成できる。マンガン、シリコンは放電ガスの吸蔵が軽減でき、パネル動作時に電子線照射でのガス放出を低減する特徴を備え、長寿命で信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。

請求項６に係る発明によると、メタルバック後、下地の有機樹脂分を燃焼、熱分解するための熱処理工程及び背面基板との組立工程、更には排気工程中の熱処理によるメタルバックのアルミニウムの酸化を軽減でき金属アルミ層を保護することが出来、これにより電子ビームがパネル内残留ガス分子に衝突して生じる負イオンが直接金属アルミ層に衝突するのを防止して、メタルバックの反射率、導電性等の特性の安定化が図れる。

請求項７に係る発明によると、メタルバックの主成分はアルミニウムであり、その質量を規定することで目標とする光反射率、電子線透過率および導電性が得られる。

請求項８乃至１０に係る発明によると、メタルバック膜膨れ、剥がれを防止でき目標とする光反射率、電子線透過率および導電性が得られる。

請求項１１に係る発明によると、三色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）共に高輝度を得ることができる。

請求項１２に係る発明によると、アルミ薄膜の可視光領域の全光線反射率を特定することでＲＧＢとも高輝度を得ることができ、各発光波長でのアルミ反射率の差を僅少にして白色輝度の向上を図れる。

請求項１３及び１４に係る発明によると、蛍光体層とメタルバック膜の接触点数を増し、接着強度を高めることができる。

請求項１５に係る発明によると、パネル内残留ガス分子を吸着し、パネルの高真空の保持と、長寿命化を図ることが出来る。

請求項１６に係る発明によると、輝度及び反射率の向上が図れ、信頼性の高い蛍光面を備えた画像表示装置を得ることが出来る。

請求項１７に係る発明によると、メタルバック膜の損傷の発生も抑制でき、低電圧駆動にかかわらず輝度及び反射率の向上が図れ、信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。

以下、本発明の実施例を説明する。

図１乃至図３は本発明の画像表示装置の一実施例を説明するための図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向から見た側面図、図２は図１の前面基板を取り去って示す背面基板の模式平面図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図である。

これら図１乃至図３において、参照符号１は背面基板、２は前面基板で、これら両基板１、２は厚さ数ｍｍ、例えば３ｍｍ程度のガラス板から構成されている。３は支持体で、この支持体３は厚さ数ｍｍ、例えば３ｍｍ程度のガラス板或はフリットガラスの燒結体から構成されている。４は排気管で、この排気管４は前記背面基板１に固着されている。前記支持体３は前記両基板１、２間の周縁部に周回して介挿され、両基板１、２とフリットガラスのような封着部材５を介して気密封着されている。

この支持体３と両基板１、２及び封着部材５で囲まれた空間は前記排気管４を介して排気され例えば１０^-3〜１０^-5Ｐａの真空を保持して表示領域６を構成している。又前記排気管４は前述のように前記背面基板１の外表面に取り付けられてこの背面基板１を貫通して穿設された貫通孔７に連通しており、排気完了後前記排気管４は封止される。８は画像信号配線で、この画像信号配線８は背面基板１の内面にＹ方向に延在しＸ方向に並設されている。９は走査信号配線で、この走査信号配線９は前記画像信号配線８上でこれと交差するＸ方向に延在しＹ方向に並設されている。１０は電子源で、この電子源１０は前記走査信号配線９と画像信号配線８の各交差部に設けられ、走査信号配線９及び前記画像信号配線８と電子源１０とは接続電極１１、１１Ａでそれぞれ接続されている。又、前記画像信号配線８と、電子源１０及び前記走査信号配線９間には層間絶縁膜が配置されている。

ここで、前記画像信号配線８は例えばＡｌ／Ｎｄ膜、走査信号配線９は例えばＩｒ／Ｐｔ／Ａｕ膜等が用いられる。

次に、参照符号１２はスペーサで、このスペーサ１２はセラミックス材から構成されており、長方形の薄板形状に整形され、この実施例では走査信号配線９上に１本おきに直立配置されている。このスペーサ１２は通常、複数の画素毎に画素の動作を妨げない位置に設置される。

このスペーサ１２の寸法は基板寸法、支持体３の高さ、基板素材、スペーサの配置間隔、スペーサ素材等により設定されるが、一般的には高さは前述した支持体３と略同一寸法、厚さは数十μｍ〜数ｍｍ以下、長さは５０ｍｍ乃至２００ｍｍ程度、好ましくは８０ｍｍ乃至１２０ｍｍ程度が実用的な値となる。

次に、参照符号１３は接着部材で、この接着部材１３は例えば接着用フリットガラス又はガラス化成分と例えば銀とを含有した導電性の接着材等からなり、前記スペーサ１２を両基板１、２と接着固定している。この接着部材１３はその組成にもよるが厚さは接着固定の確保の点から十数μｍ以上、望ましくは２０〜４０μｍ程度の厚さに設定される。

一方、前面基板２の内面には赤色、緑色、青色用の蛍光体層１５が遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜１６で区画されて配置され、これらを覆うように金属薄膜からなるメタルバック（陽極電極）１７が設けられて蛍光面を形成している。この蛍光面構成で、電子源１０から放射される電子を加速し、対応する画素を構成する蛍光体層１５に射突させる。これにより、該蛍光体層１５が所定の色光で発光し、他の画素の蛍光体の発光色と混合されて所定の色のカラー画素を構成する。又、陽極電極１７は面電極として示してあるが、走査信号配線９と交差して画素列ごとに分割されたストライプ状電極とすることもできる。

図４乃至図６は図１に示す本発明の画像表示装置の一実施例の前面基板側の蛍光面の構成を説明するための図で、図４は背面基板側から見た模式平面図、図５は図４のＣ−Ｃ線の模式断面図、図６は蛍光面の模式拡大断面図である。図４乃至図６において、前面基板２上の前記表示領域６に対応する部分にＢＭ膜１６が形成されており、このＢＭ膜１６は複数の開口（窓）部１６１を備え、この開口部１６１を塞いで緑蛍光体層１５Ｇ、青蛍光体層１５Ｂ、赤蛍光体膜１５Ｒがそれぞれ被着形成されている。これらの蛍光体としては、例えば赤色としてＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ（Ｐ２２−Ｒ）を、緑色としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（Ｐ２２−Ｇ）、青色といてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ（Ｐ２２−Ｂ）を用いることができる。

この構成で、蛍光体層１５はＸ方向の全幅Ｗｘ、Ｙ方向の全長Ｌｙ、表示部のＸ方向の幅Ｗｗで、この幅ＷｗはＢＭ膜１６の開口部１６１のＸ方向の幅Ｗｗと同一である。又、蛍光体層１５の表示部のＹ方向の長さは前記幅Ｗｗと同一に設定されている。ＷｂはＢＭ膜１６のＸ方向の幅、Ｗｓ及びＬｂは蛍光体層１５のＸＹ両方向の間隔を示す。

この実施例では蛍光体層１５はＢＭ膜１６の開口部１６１をほぼ中心にしてその外側のＢＭ膜上まで延在して配置されている。すなわち、Ｗｘ＞Ｗｗの関係にあるが、Ｘ、Ｙ両方向共にＢＭ膜１６で離隔されて前記各蛍光体層１５はドット状に配置されている。ここで、前記蛍光体層１５の寸法は三色間で異なる構成も可能である。

このようなＢＭ膜１６、蛍光体層１５を覆うようにその上にアルミニウムを主成分としたメタルバック膜１７が例えば蒸着方法で形成されている。このメタルバック膜１７は膜を貫通する複数のピンホール１７１を有しており、このピンホール１７１を下地の有機平滑化膜（フィルミング膜）、蛍光体層等からの燃焼ガスのガス放出孔として用いる構成となっている。

又、前記蛍光体層１５とメタルバック膜１７とは、図６にその一例を模式拡大断面図で示すように、粒子状の蛍光体粒子１５１が多層に積層されて背面基板側の表面層は凹凸を呈する形状で蛍光体層１５が構成されており、この上にメタルバック膜１７が配置されるが、このメタルバック膜１７は蛍光体層１５の前記表面形状に沿った凹凸形状に形成されている。

このような構成の蛍光面に背面基板１の電子源１０から放出された電子がメタルバック膜１７を透過して蛍光体層１５に衝突すると蛍光体粒子１５１が発光し、前面基板２から前方に出る光により画像が得られる。

この光の取り出し効率を上げることが、ディスプレイの明るさ向上には重要で、メタルバックの機能の１つは前面基板２と反対側、つまり背面基板１側への発光を前面基板２側へ向け反射させ、光取り出し効率を上げるための光反射膜としての役目を担っている。
従って、この光反射膜は反射率の高い金属薄膜が有効であり、又、電子ビームは光反射膜を透過して蛍光体に衝突するので、前記光反射膜によるエネルギー損失をできるだけ少なくする必要がある。

このため、メタルバック材料としては前述したアルミニウムが、密度が小さくてエネルギー損失が少なく、光反射率にも優れているので最適である。

このメタルバック膜１７は、アルミニウム膜で、その表面側に不動態膜を備え、かつ下記（１）〜（７）のような構成となっている。
（１）膜厚Ｔを５０〜２００ｎｍとしている。
（２）膜密度は平均膜密度が１．６〜２．６ｇ／ｃｍ³となっている。
（３）複数のピンホール１７１を有している。このピンホール１７１の大きさは５μｍ以下程度、望ましくは１〜２μｍである。
このピンホールの構成は、光反射効率確保及び下地の有機平滑化膜（フィルミング膜）、蛍光体層等からの燃焼ガスのガス放出孔としての放出能力の確保等から前記最適値が決定される。
（４）前記ＢＭ膜１６の開口部１６１に対応する部分のメタルバック膜１７のアルミニウム成分の質量が、単位面積当り１０〜５０μｇ／ｃｍ²となっている。すなわち、換言すると前面基板の前方から目視した際、表示部分の単位面積当りのアルミニウム成分の質量を前述した１０〜５０μｇ／ｃｍ²としたものである。

前記開口部１６１は前面基板２から前面側への発光の窓部分に相当する領域で、この開口部１６１に対応するメタルバック膜１７の質量を特定することで、所望の光反射率、電子線透過率及び導電性が得られる。勿論、メタルバック膜１７の形成を例えば蒸着等の手段で行う際には全面を同時に蒸着形成するケースも有り、その際には膜全面の質量を前述した値と同一とすることも可能であるが、少なくとも前記開口部１６１に対応する表示部分のメタルバック膜１７の質量が前述の値であればよい。

（５）可視光領域での全光線積分反射率が６０％以上である。
蛍光体層は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）蛍光体がパターン形成されており、各発光波長での輝度向上を図る。

（６）可視光領域の４００〜７００ｎｍでの分光反射率の最大最小差が１０％以内である。
蛍光体層は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）蛍光体がパターン形成されており、各発光波長でのアルミ反射率の差を無くして白色輝度の向上を図る。
（７）膜は膜厚以上の凹凸を有し、Ｒｚ＝３〜１５μｍである。
蛍光体層との接触点数を増して接着力を向上できる。

この実施例１の構成であれば、電子線透過率、光反射率、導電性、接着力及びアルミ膨れ防止が可能となり、高輝度で長寿命、かつ信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。
又、蛍光体層がドット状を呈することでスペーサの接合に伴う蛍光体層の損傷を皆無とし、アルミ剥がれの発生を防止がして高輝度で長寿命、かつ信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。

図７は本発明の画像表示装置の他の実施例を示し、前面基板の前方側から目視した蛍光面の構成を説明するための模式平面図で、前述の図と同じ部分には同一記号を付してある。
図７において、前面基板２上の前記表示領域６に対応する部分にＢＭ膜１６が形成されており、このＢＭ膜１６はすだれ状に複数の開口（窓）部１６１を備え、この開口部１６１を塞いで緑蛍光体層１５Ｇ、青蛍光体層１５Ｂ、赤蛍光体膜１５Ｒがそれぞれ被着形成されている。

この構成で、蛍光体層１５はＸ方向の全幅Ｗｘ、開口部のＸ方向の幅Ｗｗ、長さは前記表示領域６のＹ方向全幅（高）に亘っており、又、ＢＭ膜１６は開口部１６１のＸ方向の幅Ｗｗ、Ｘ方向の全幅Ｗｂで、Ｙ方向は前記表示領域６の全幅（高）に亘って形成されている。
この実施例では蛍光体層１５はＢＭ膜１６の開口部１６１をほぼ中心にしてその外側のＢＭ膜上まで延在して配置されている。すなわち、Ｗｘ＞Ｗｗの関係でストライプ状に配置されている。

このようなＢＭ膜１６、蛍光体層１５を覆うようにその上にアルミニウムを主成分としたメタルバック膜が例えば蒸着方法で形成されているのは前述した実施例１と同様である。
又、この実施例２においても、メタルバック膜は前述した実施例１の（１）〜（７）の構成要件を備えていることは勿論である。

この実施例２の構成であれば、前述した実施例１と同様に、電子線透過率、光反射率、導電性、接着力及びアルミ膨れ防止が可能となり、高輝度で長寿命、かつ信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。

又、蛍光体層がストライプ状を呈することで蛍光面形成が容易となって歩留まり向上が図れ、更に大型化への対応も実現可能となる。

図８は本発明の画像表示装置の製造方法を説明するための工程図で、前述した図１乃至図７と同じ部分には同一参照符号を付してある。図８において、前面基板２は基板用ガラス上にＢＭ膜１６、蛍光体パタ−ン１５及びメタルバック（陽極）１７からなる蛍光面を備えた構成である。この構成の前面基板２に、非晶質フリットガラスと所定のバインダ−とを混練した封着部材５と、スペーサ７を固定する例えばフリットガラスと所定のバインダ−とを混練した接着部材１３とをそれぞれ所定のパターンに塗布形成し、前面基板仮組立体ＦＴＡとする。

ここで、前記封着部材５は基板に形成することなく支持体３側に全部を設けることも可能である。この前面基板仮組立体ＦＴＡを、前記バインダ−を消失させる程度の温度の約１５０℃で仮焼成した後、接着部材１３とスペ−サ１２とを治具（図示せず）等を用いて位置決めし、大気中で例えば４５０℃、１０分間加熱して前記スペ−サの一端面を、接着部材１３を介して前面基板２に固定して前面基板組立体ＦＰＡを形成する。

一方、背面基板１側は、先ず一方向例えばＹ方向に延在し前記一方向に交差する他方向、例えばＸ方向に並設された複数本の画像信号配線８と、前記他方向例えばＸ方向に延在し前記他方向に交差する前記一方向、例えばＹ方向に並設された複数本の走査信号配線９と、電子源１０等を形成した後、それぞれ所定のバインダ−と混練された前記接着部材１３及び封着部材５を所定のパタ−ンに塗布形成し、背面基板仮組立体ＢＴＡとする。

ここで、前記接着部材１３は、前記背面基板１側と前面基板２側とで異なる特性のものを用いても良い。この背面基板仮組立体ＢＴＡを、前記バインダ−を消失させる程度の温度の約１５０℃で仮焼成して背面基板組立体ＢＰＡを形成する。

一方、支持体３の上下両端面のそれぞれに、前記封着部材５を塗布し、これを前記バインダ−を消失させる程度の温度の約１５０℃で仮焼成して支持体組立ＳＰＡとする。

次に、スペ−サ１２の一端面を前面基板２に固定してなる前面基板組立体ＦＰＡと、背面基板組立体ＢＰＡ及び支持体組立ＳＰＡの三者をＺ方向に重ね合わせてパネル仮組立体ＰＳＡとし、これをＺ方向に加圧しながら例えば４３０℃、１０分間加熱して両基板１、２と支持体３とを封着部材５で気密封着する。この気密封着と共に前記スペ−サ１２の他端面を接着部材１３を介して背面基板２に固定する。

次に、排気管４を介して両基板１、２と支持体３とで囲まれた表示領域６となる空間を排気ベーキングする。この排気ベーキングは例えばパネル仮組立体ＰＳＡを真空炉内に配置し最高温度が前記接合材の軟化温度より低い例えば３８０℃で数時間おこなう。又、排気管を有しない形式では、前記排気ベーキング工程を前記気密封着と同時に行うことも可能である。
その後、排気管を備えた構成では排気完了後排気管をチップオフし、更にエ−ジング等所定の処理を経て画像表示装置を製造する。

このような画像表示装置の製造において、前記蛍光面の形成方法の一例の詳細を説明すると、前面基板用ガラスにブラックマトリクス（ＢＭ）１６、三色蛍光体層１５、有機平滑膜（フィルミング膜）、メタルバック膜１７の順に形成する。ＢＭ膜から有機平滑膜までは公知の方法により形成する。

実施例では１７型ガラス基板について説明するが、他のサイズについても同様である。まず、基板ガラス上に酸化クロムと金属クロムをスパッタ法によりそれぞれ５０ｎｍと２００ｎｍの厚さで２層膜を形成し、その後フォトリソグラフィ工程によりＢＭ１６のパターニングを行い、開口部１６１を備えたＢＭ膜１６を形成する。

次に、平均粒径６μｍの緑蛍光体、セルロース系樹脂および酢酸２-(２-ｎ-ブトキシエトキシ)エチルからなる緑蛍光体ペーストを用いてスクリーン印刷法により緑蛍光体層１５Ｇのパターン形成を行った。同様に青蛍光体層１５Ｂと赤蛍光体層１５Ｒのパターンを形成した。その後、アクリル／セルロース樹脂と高沸点溶媒からなるインクを蛍光体層の上にパターン印刷し、乾燥させ有機平滑膜（フィルミング膜）を形成した。このときのフィルミング膜の表面粗さＲｚは10μmであった。

メタルバック１７はＤＣマグネトロンスパッタ方式でアルミニウムターゲットとアルゴン放電ガスにて形成した。平坦なガラス基板に積層速度５Å／ｓで２００秒間積層することで、膜厚１００ｎｍの条件を設定した。この条件で上述表面粗さ１０μｍのフィルミング完の膜にスパッタ成膜するとアルミ膜厚７０ｎｍ、単位面積当たりアルミ質量２５μg／ｃｍ²、膜密度２．５ｇ／ｃｍ³のメタルバック膜１７を得た。膜厚はＦＥ―ＳＥＭ（日立製Ｓ−５０００）、面積当たり質量はメタルバック膜を剥離後塩酸に溶解させＩＣＰ発光分光光度法で、更に膜密度は膜厚と面積当たり質量から計算により求めた。ここで、アルミ膜厚が条件設定時の平滑基板よりも薄くなるのは、表面凹凸により表面積が増加するためである。

図９にフィルミング完の表面粗さＲｚと表面積増加比の関係を示す。平滑基板で条件設定する場合には、下地の表面粗さを考慮する必要がある。又、アルミ膜の全光線積分反射率は、（日立製分光光度計Ｕ―３３００；積分球の内壁は硫酸バリウム；リファレンスはアルミナ）で測定の結果、９０％の高反射特性を示した。

パネルベークにより蛍光膜中の有機物とフィルミング膜は焼失し、アルミ膜表面には５ｎｍの酸化層が形成された。この酸化層は封着、排気により更に厚くなり、排気後分解してＳＩＭＳで分析した結果、表面酸化層は１０ｎｍまで厚くなっていた。又、アルミ膜の全光線積分反射率（正反射と拡散反射を含む）は８５％を示した。

このような構成の蛍光面と、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型電子源を持つ画像表示装置を陽極印加電圧７ｋＶで動作させたときの輝度は、メタルバックなしの画像表示装置に比べ、１４０％となり、輝度向上は顕著であった。

実施例３と同様にフィルミング膜まで形成させ、スパッタの積層速度を15Å／ｓで６５秒間積層することで膜厚７０ｎｍ、単位面積当たりアルミ質量２．０μｇ／ｃｍ²、膜密度２．０g／ｃｍ³のメタルバック膜１７を得た。このように膜厚は積層速度と時間で制御できる。積層速度を小さくすると緻密なアルミニウム膜が形成でき、速度を大きくすると疎密な膜になる。また放電ガス圧や基板温度によっても膜密度は制御可能である。

緻密な膜は高反射率のアルミ膜となるが、パネルベーク後にアルミ膜が膨れ易い傾向にある。それに対して疎密な膜はアルミ膨れが発生しにくい。上記アルミ膜の表面粗さＲｚは１０μｍで全光線積分反射率は８０％であった。このような構成の蛍光面と、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型電子源を持つ画像表示装置を陽極印加電圧７ｋＶで動作させたときの輝度は、メタルバックなしの画像表示装置に比べ、１２５％となり、輝度向上は顕著であった。又、パネルベーク後の全光線積分反射率は７５％であった。

実施例３と同様にフィルミング印刷まで行い、乾燥速度を上げると平滑な膜が得られる。またコロジオン膜のような被膜を形成することで更に平滑な膜を形成することができる。しかし表面粗さＲｚが３μｍ以下になるとメタルバックの蛍光体層との接着点が少なくなり、接着力が低下する。これによりパネルに高圧印加すると直ぐにメタルバック膜が蛍光体層から剥がれる。したがってフィルミング膜の表面粗さ、つまりメタルバック膜の表面粗さは３μｍ以上必要である。

表面粗さの上限はメタルバックの反射率で制限され、１５μｍを越えると著しく反射率が低下するため、１５μｍ以下が実用的である。

実施例３と同様にＢＭパターンを形成した後、蛍光膜形成をＣＲＴで実績のあるスラリー法で行った。つまりポリビニルアルコールと重クロム酸ナトリウムを含む緑蛍光体スラリーをＢＭ基板上に塗布、乾燥し、露光、現像して緑蛍光膜パターンを形成した。同様に青蛍光膜と赤蛍光膜のパターンを形成した。その後、アクリル樹脂を主成分とするエマルジョンを塗布、乾燥させフィルミング膜を形成した。

メタルバックはアルミニウムの蒸着で形成した。積層速度１０Å／sで100秒間蒸着することで、膜厚７０ｎｍ、単位面積当たりアルミ質量２３μｇ／ｃｍ²、膜密度２．３ｇ／ｃｍ³のアルミ膜を得た。この蛍光膜上のアルミ膜表面粗さＲｚは９μｍで、全光線積分反射率は８６％の高反射特性を示した。

表面粗さＲｚが実施例３よりも小さいのに反射率が低いのは、エマルジョンフィルミング方式の方が、アルミ膜中の１〜２μｍピンホールの分布密度が高いためである。パネルベークによりアルミ膜の全光線積分反射率は８２％であった。また図６に示すように微細なピンホール６により蛍光膜中にある有機物が燃え易く、燃焼ガスもこのホールを通して放出されるためアルミ膨れが発生しなかった。

このような構成の蛍光面と、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型電子源を持つ画像表示装置を陽極印加電圧７ｋＶで動作させたときの輝度は、メタルバックなしの画像表示装置に比べ、１３５％となり、輝度向上は顕著であった。

実施例４と同様にして有機平滑膜まで形成し、アルミ蒸着のときに蒸着源と基板の間に開口率が２５％のＳＵＳメッシュを介在させ、積層速度５Å／sで２００秒間蒸着することで、膜厚１００ｎｍで膜密度が１．６ｇ／ｃｍ³の疎密なアルミ膜を得た。ＳＵＳメッシュの開口率を調整することで膜密度を制御することができる。上記アルミ膜の表面粗さＲｚは9μｍで全光線積分反射率は７８％であった。又、パネルベーク後の全光線積分反射率は７３％であった。

更にこのアルミ膜の分光反射率は４００ｎｍで６５％、７００ｎｍで７４％とその差が９％であり、青蛍光体の発光領域での反射率が低くなったため、このような構成の蛍光面と、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型電子源を持つ画像表示装置を陽極印加電圧７ｋＶで動作させたときの輝度は、メタルバックなしの画像表示装置に比べ、１２０％であった。膜密度がこれよりも疎密になると更に短波長での反射率が低下しメタルバック本来の輝度向上が得られなくなる恐れがある。

実施例３と同様にアノード基板を形成し、図８に示す排気工程まで行い、最後にパネル内を高真空に保つためバリウム系のゲッターを飛散させた。この飛散時にメタルバック面にバリウムを微量付着させることによりパネル全面でガス吸着作用を持たせることが出来る。
平均２μｇ／ｃｍ²以下の微量付着により２万時間後のパネル輝度は微量付着していないものに比べ、プラス１０％以上の高輝度を維持することが出来た。

次に、図１０乃至図１３は本発明の画像表示装置を説明するための図で、前述した実施例を含め本発明の蛍光面の形成方法で、アルミニウムを用い、膜密度を２．４ｇ／ｃｍ³、バルク比９０％の条件下で、膜厚を基に電子線透過率（図１０）、光反射率（図１１）、輝度比率（図１２）と、膜密度と光反射率（図１３）とをそれぞれ示したものである。

先ず、図１０では陽極印加電圧をパラメータとし、３ｋＶ〜３０ｋＶとこの種の画像表示装置で用いられる印加電圧を８段階に区分して印加し、測定したものである。図１０から、陽極印加電圧３ｋＶで膜厚が２００ｎｍを超えると、電子線の透過が無くなり、表示が不可能となって表示装置として成立しない。陽極印加電圧３ｋＶは、この種のＦＰＤでは使用範囲であり、電子線透過を考慮すれば膜厚は２００ｎｍ以下が望ましいことが判る。一方、前記陽極印加電圧３ｋＶで膜厚５０ｎｍでは、電子線透過率を５０％程度確保できる。

次に、図１１から、曲線１１１は前述した図６のように蛍光体層１５上にメタルバック１７を備えた構成の光反射率を、又曲線１１２は蛍光体層が無く基板ガラス上に直接メタルバックを備えた構成の光反射率をそれぞれ示している。

図１１から、蛍光体層を持たない構成では、曲線１１２で示すようにメタルバック膜厚２０ｎｍ程度でこの種の画像表示装置で求められる最低限の光反射率６０％を超える。これに対し、本発明の画像表示装置のように蛍光体層を備えた構成では、蛍光体層の影響を受けることも一因と考えられるが、光反射率が少なくとも６０％を超えるのは膜厚５０ｎｍ以上であり、膜厚は５０ｎｍ以上が望ましいことが判る。

次に、図１２はメタルバック膜が持つ電子線遮断特性を示すもので、メタルバック膜を持たない構成に比較してメタルバックの膜厚による輝度低下、すなわち電子線の遮断による輝度低下を示している。図１２から、輝度向上は陽極印加電圧の高圧化か、メタルバック膜の薄膜化が必要であるが、５ｋＶ〜１５ｋＶ程度の低電圧駆動を特徴とする画像表示装置では膜厚を５０〜２００ｎｍとすることでメタルバック膜による輝度向上効果をより効果的に得ることが出来る。

次に、図１３は前述した蛍光面の形成方法で、アルミニウムを用いたメタルバックの膜密度と光反射率との関係を示したものである。 図１３において、膜密度と光反射率との関係では、膜密度が１．６ｇ／ｃｍ³に特異点を有し、これ未満では反射率が急激に低下する。
一方、２．６ｇ／ｃｍ³を超えると緻密な膜となってピンホールの発生が無くなり、蛍光面製造工程の熱処理で発生する燃焼ガスの放出が不能となってアルミ膨れが発生し、これがアルミ破れ、剥がれ等の原因となって蛍光面欠陥となる。 従って、膜密度は１．６〜２．６ｇ／ｃｍ³が実用範囲で、更に１．８〜 ２．４ｇ／ｃｍ³であれば光反射率の変動が少ないことからより望ましい。ここで、前述の実施例ではＭＩＭタイプの陰極構成の画像表示装置について説明したが、これに限定されるものではなく種々の陰極構成が利用できることは勿論である。

本発明の画像表示装置の一実施例を説明するための図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向から見た側面図である。 図１の前面基板を取り去って示す背面基板の模式平面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿った背面基板及びこれと対応する前面基板の模式断面図である。 図１に示す本発明の画像表示装置の一実施例の背面基板側から見た模式平面図である。本発明の画像表示装置の他の実施例の凸起部の配置パターンを示す模式平面図である。 図４のＣ−Ｃ線の模式断面図である。 図１に示す本発明の画像表示装置の一実施例の蛍光面の模式拡大断面図である。 本発明の画像表示装置の他の実施例の蛍光面の構成を説明するための模式平面図である。 本発明の画像表示装置の製造方法を説明するための一例の工程図である。 本発明の画像表示装置を説明するためのメタルバックの表面積比と表面粗さとの関係を示す図である。 本発明の画像表示装置を説明するためのメタルバックの電子線透過率と膜厚との関係を示す図である。 本発明の画像表示装置を説明するためのメタルバックの光反射率と膜厚との関係を示す図である。 本発明の画像表示装置を説明するためのメタルバックの輝度比率と膜厚との関係を示す図である。 本発明の画像表示装置を説明するためのメタルバックの反射率と膜密度との関係を示す図である

符号の説明

１ 背面基板、
２ 前面基板、
３ 支持体、
４ 排気管
５ 封着部材、
６ 表示領域、
７ 貫通孔
８ 画像信号配線、
９ 走査信号配線、
１０ 電子源
１１，１１Ａ 接続電極
１２ 間隔保持部材
１３ 接着部材
１５ 蛍光体層
１５１ 蛍光体粒子
１６ ＢＭ膜、
１６１ ＢＭ開口部
１７ メタルバック（陽極電極）、
１７１ ピンホ−ル。

Claims (17)

1. 蛍光体層及び光反射膜を内面に有する前面基板と、
   電子源を内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、
   前記前面基板と背面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する支持体と、
   この支持体の端面と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封着部材を介して気密封着してなる画像表示装置であって、
   前記光反射膜は５０〜２００ｎｍの膜厚で、かつ平均膜密度が１．６〜２．６ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記背面基板は、一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線と、
   前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線と、前記走査信号配線と前記画像信号配線の各交差部に設けられた電子源と、
   この電子源と前記走査信号及び画像信号両配線とをそれぞれ接続する給電電極と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記光反射膜は平均膜密度が１．８〜２．４ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記光反射膜はアルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記光反射膜はアルミニウムを主成分とし、更にネオジム、マンガン、シリコンの何れか１種類以上を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の画像表示装置。
6. 前記光反射膜はその表面側に不動態膜層を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の画像表示装置。
7. 前記光反射膜は表示部分の前記アルミニウム成分の質量が１０〜５０μｇ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の画像表示装置。
8. 前記光反射膜はピンホールを有することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像表示装置。
9. 前記ピンホールの寸法は５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の画像表示装置。
10. 前記ピンホールの寸法は１〜２μｍであることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の画像表示装置。
11. 前記光反射膜の全光線積分反射率が６０％以上であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の画像表示装置。
12. 前記光反射膜の可視光領域の４００〜７００ｎｍでの分光反射率の最大最小差が１０％以内であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の画像表示装置。
13. 前記光反射膜はその膜厚以上の凹凸を有することを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の画像表示装置。
14. 前記光反射膜は凹凸がＲｚ＝３〜１５μｍであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の画像表示装置。
15. 前記光反射膜は前記不動態膜の表面に、バリウム、マグネシウム、鉄、ニッケル、チタンのうちの何れか１種類以上を有することを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の画像表示装置。
16. 複数の開口部を備えたＢＭ膜と、前記開口部を塞いで前記ＢＭ膜上迄延在して配置された蛍光体層と、この蛍光体層及び前記ＢＭ膜を覆うアルミニウムを主成分とする光反射膜を内面に有する前面基板と、
    電子源を内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、
    前記前面基板と背面基板間の表示領域内に配置された複数の間隔保持部材と、
    前記前面基板と背面基板との間で前記表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する支持体と、
    この支持体の端面と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封着部材を介して気密封着してなる画像表示装置であって、
    前記光反射膜は５０〜２００ｎｍの膜厚を有すると共に平均膜密度が１．６〜２．６ｇ／ｃｍ³からなり、かつ前記光反射膜の表面側に不動態膜層を有することを特徴とする画像表示装置。
17. 陽極印加電圧が５〜１５ＫＶであることを特徴とする請求項１乃至１６に記載の画像表示装置。
    
    

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