JP2008097861A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射電子によるハレーションを抑制し、該ハレーションが原因で発生する色むらを低減した画像表示装置を提供する。
【解決手段】フェースプレート１とリアプレート８との間に介在する板状のスペーサ７に開口１１を設け、該スペーサ７によって遮蔽される反射電子を該開口１１を介して通過させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子放出素子を用いて構成される平面型の画像表示装置に関する。

特許文献１には、フェースプレートとスペーサの当接時に、メタルバックの損傷が生じにくく、且つ位置合わせの方法を容易にするために、フェースプレート側にリブを設けた構成が開示されている。

特許文献２には、混色の低減及びフェースプレートの部材の損傷を低減するための構造として、リブを設けたフェースプレートの構成が記載されている。

特許文献３には、蛍光体画素を対応電界エミッタに整列させる内部構造を有する電界放出装置には、反射電子によるハレーションを低減するために、フェースプレートに遮蔽構造であるリブを設けた構造が記載されている。

特開平７−４５２２１号公報 米国特許第５５７６５９６号明細書 特許登録第３２７００５４号明細書

上記特許文献に記載されている方法では、反射電子によるハレーションが原因の、スペーサ近傍の色むら低減能力が不十分であり、より一層の色むら低減が望まれていた。本発明は、かかる問題を解決し、反射電子によるハレーションを抑制し、該ハレーションが原因で発生する色むらを低減した画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の電子放出素子を設けたリアプレートと、発光色の異なる複数の蛍光体膜が配置されているフェースプレートと、該リアプレート及び該フェースプレートの間隔を規定するための板状スペーサを有する画像表示装置であり、
第１の発明は、スペーサが、該フェースプレートで発生する反射電子が、該板状スペーサを厚さ方向に通過して、該フェースプレートに再突入する電子が発生し得る開口を有し、
該開口を通過して該スペーサに最も近接した蛍光体膜に照射される反射電子の量Ｅｔが、該スペーサが存在しない場合に該蛍光体膜に照射される反射電子の量Ｅｎとした時に、Ｅｔ＞０．３×Ｅｎであることを特徴とする。

また第２の発明は、フェースプレートには、該板状スペーサと交差する方向に隔壁部材が配置され、且つ該隔壁部材が配置される個所が、発光色の異なる蛍光体膜のうち最も発光効率が高い蛍光体膜の両側に配置されており、
且つ、前記隔壁部材の高さｈが前記フェースプレートと前記リアプレートの距離Ｈとの間に、ｈ＞０．１×Ｈの関係を有することを特徴とする。

さらに第３の発明は、フェースプレートには、該板状スペーサと交差する方向に隔壁部材が配置され、且つ該隔壁部材が配置される個所が、発光色の異なる蛍光体膜の境界部全てに配置されており、
且つ、前記リブの高さｈが前記フェースプレートと前記リアプレートの距離Ｈとの間に、ｈ＞０．０７５×Ｈの関係を有することを特徴とする。

本発明によれば、スペーサ近傍の色ずれが許容値以下となり、画質を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の画像表示装置は、電子ビームの照射によって画像を形成する装置であり、電子放出素子としては電界放出型素子、ＭＩＭ型素子、表面伝導型放出素子などを包含している。特に、表面伝導型放出素子は、構造が簡単で製造も容易であり、大面積に渡り多数の素子を形成できる利点から、本発明が適用される好ましい形態である。

以下の実施形態においては、複数色の蛍光体、及びこの蛍光体を励起させる素子によって構成される複数の画素と、この素子を駆動するための駆動信号を出力する駆動回路とを有して構成される画像表示装置に対して、この発明を適用した例を示すものである。但し、これらの複数の画素と駆動回路とを有する画像表示装置については、公知であるためその説明を省略する。

本発明の実施の形態について、表面伝導型放出素子を用いた画像表示装置（以下ＳＥＤと表記する場合がある）を例に挙げ、具体的に説明する。

本例では、薄型の真空容器内に、基板上に多数の電子源例えば冷陰極素子を配列してなるマルチ電子源と、電子の照射により画像を形成する画像形成部材とを対向して配置し、間に構造支持体であるスペーサを備えたＳＥＤパネルを用いた。電子放出素子が行方向配線と列方向配線により単純マトリクス状に配線されており、列／行電極バイアスにより選択された素子から放出される電子を高圧電圧により加速し蛍光体に衝突させることで発光を得ている。

先ず、本発明の課題である反射電子によるハレーションについて、図３を用いて説明する。図３（ａ）に、図２で示されるような画像表示装置の行方向（スペーサと平行な方向）の断面模式図を示す。又、図３（ｂ）に、同じく列方向（スペーサと直行する方向、スペーサの厚さ方向）の断面模式図を示す。又、図３（ｃ）に、フェースプレートを平面的に見た時の、スペーサの近傍のみを選択させて発光させた際の発光分布を示す。

図３中、リアプレート８は電子放出素子５を有する。又、フェースプレート１は、３つの発光色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））を有する蛍光体２、及び各蛍光体間に配置されたブラックストライプ３、及びメタルバック４を有する。又、スペーサ７はフェースプレート１及びリアプレート８の両側に接触するように配置される。スペーサ７の形状は板状である。このように、基板の厚さが、高さ及び幅よりも小さいような物を板状スペーサと呼ぶ。

ここでスペーサの近傍の１絵素を選択して、電子源から電子を放出した場合について考える。電子源から放出された電子は、メタルバック４に印加された高圧電位により加速され、フェースプレート１に向かう。ここで、メタルバック４に印加される加速電圧は概ね５〜１５ｋＶが好適に用いられる。加速された電子は、高エネルギーを有するため、あまりエネルギーを損失せずにメタルバック４を通過し、蛍光体２（ここではＲ：赤の蛍光体）に照射される。

ここで、照射された電子の一部は、ほとんどエネルギーを損失することなく反射され、高エネルギーの反射電子（背面散乱電子、弾性散乱電子と呼ばれることもある）となる。反射電子は、リアプレート８に向かって飛翔するが、メタルバッ４クに印加された高圧電位に再び加速され、概ね放物線を描いてフェースプレート１に再突入する。反射電子は、入射電子の方向のみに飛翔するわけではなく、様々な方向に飛翔するため、選択絵素以外にも照射される。従って、選択絵素以外の発光が生じ、コントラストの低下や混色（選択色以外の発光が生じるため、色純度が低下する減少）が生じる。これを反射電子のハレーションと呼ぶ。

当然、コントラストの低下や混色は、画像表示装置の画質を低下させる。しかしながら、更に画質を低下させるのが、スペーサ７近傍の不均一性である。前述の通り、反射電子はフェースプレート１とリアプレート８の間の空間を飛翔し、フェースプレート１に再突入するが、途中にスペーサ７が存在すれば、当然スペーサ７に遮蔽される（図３（ｂ））。従って、選択絵素の発光並びに反射電子による発光（ハレーション）は、図３（ｃ）のようにスペーサ７の影響を受けた分布となる。つまり、反射電子によるハレーションはスペーサ７の近傍とスペーサ７から離れたところで大きく異なり、スペーサ７により不均一性が生じるといえる。

上述の不均一性の影響を最も受けるのは、ある１色を発光させた時である。例えば、赤単色の画像を表示した際には、反射電子のハレーションにより、青及び緑の発光が混色する。ここで、スペーサ７の近傍だけは上述の通りハレーションが少ない。従って、スペーサ７の近傍だけ混色が少なく、色純度が高くなる。即ち、スペーサ７の近傍とそれ以外のところに色ずれが生じる。スペーサ７が無いところから最も色がずれるのが、スペーサ７の最近接の絵素であり、この例ではスペーサ７の隣の１行の絵素である。この絵素を形成する蛍光体膜を、該スペーサ７に最も近接した蛍光体膜と呼ぶ。板状スペーサを用いた場合には、特にこの色ずれによる妨害感が大きく、画質を著しく低下させてしまう。従って、本発明の画像表示装置では、スペーサに最も近接した蛍光体膜部の発光の色ずれを、許容値未満、好ましくは検知限未満にすることを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、次のような方法で上述のスペーサ近傍の色ずれを低減した。

即ち、
〔１〕スペーサによる反射電子の遮蔽効果を低下させる、
〔２〕反射電子が再突入する際に隔壁部材により最も発光効率の高い蛍光体への照射を低減する、
〔３〕反射電子が選択絵素から脱出できないように隔壁部材を配置する、
ことで上述の課題を解決できることを見出した。

以下に、本発明の特徴であるスペーサの反射電子遮蔽効果の低減について説明する。前述の通り、スペーサがない部分の反射電子の量と、スペーサがある部分の反射電子の量が異なることから色ずれが生じている。反射電子の遮蔽効果について図４−Ａ、図４−Ｂを用いて説明する。図４−Ａ（ａ）は、開口１１を有するような板状スペーサ７を電子が通過する模式図であり、開口１１を通過してスペーサ最近接の蛍光体に電子が照射していることを示す。ここで、板状のスペーサ７を厚さ方向に通過して（図中右から左へ）スペーサ７に最も近接する蛍光体２に照射する電子の量をＥｔとする。図４−Ａ（ｂ）は、図４（ａ）のスペーサが存在しないとした時の場合を示す模式図であり、上述と同様にスペーサ７が存在するとして、スペーサ７を厚さ方向に（図中右から左へ）通過した電子の量をＥｎとする。言い換えると、スペーサ７に最も近接する蛍光体膜に関しての、反射電子の透過率はＥｔ／Ｅｎで表されることになる。以下、単に反射電子の透過率と表記する場合がある。

図４−Ｂに反射電子の透過率Ｅｔ／Ｅｎに対する、スペーサ７のない部分とスペーサ７に最も近接した画素との色ずれΔｕ’ｖ’を示す。この関係は、フェースプレート１の構造、例えば、蛍光体２の種類、メタルバック５の種類や厚さ、画素の配置などによって、変化するものであるが、本発明者等は様々な条件で検討を行い、上記のような関係を見出した。尚、Δｕ’ｖ’は、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度座標上の２色間の距離を表す。

次に、主観評価により、スペーサ近傍の色ずれが許容できるレベル（許容値）と、検知できないレベル（検知限）を求めた。複数人の主観評価の結果、許容値Δｕ’ｖ’＝０．００６、検知限Δｕ’ｖ’＝０．００２と求まった。

以上のことにより、スペーサの最近接画素の色ずれを許容値未満にするためには、反射電子の透過率は０．３より多く必要である。又、検知源未満にするには、反射電子の透過率は０．７より多く必要である。

次に、上述のような反射電子透過率を実現するためのスペーサ形状について図５−Ａ、図５−Ｂを用いて説明する。反射電子を透過するための構造としては、スペーサに開口が設けてある場合が考えられる。図５−Ａに開口１１を有するスペーサ７の模式図を示す。図５−Ａ（ａ）はスペーサ７に平行な方向、図５−Ａ（ｂ）はスペーサ７に直行する方向の断面模式図である。寸法はそれぞれ、フェースプレート１とリアプレート８の距離をＨ（この図ではスペーサ７の高さでもある）、フェースプレート１から開口１１までの距離をａ、開口１１の高さをｂ、開口１１の横方向の大きさをそれぞれｃ１〜ｃ２、スペーサ７の長さをｄとする。ここで、スペーサ７の最近接画素を照射できる電子の透過率を大きくするためには、
〔１〕なるべくフェースプレート側に近い個所（即ちａが小さい個所）に開口１１を設け、
〔２〕開口１１の寸法ｂを大きくする、
〔３〕開口１１の横方向の開口率Ｃを大きくすることである。

ここで横方向の開口率Ｃは、Ｃ＝（ｃ１＋ｃ２）／ｄ、とする。又、開口１１が単純に四角形ではない場合には、平均的な開口率を用いることにする。

前述の通り、反射電子はフェースプレート１とリアプレート８の間の電子軌道を計算し、開口１１を通過してスペーサ７の最近接画素に照射する電子の量から、反射電子の透過率を求めた。その結果を図５−Ｂに示す。図中、横軸のＡはパネル間隔（フェースプレートとリアプレートの距離）に対する開口の位置であり、Ａ＝ａ／Ｈで求まる。又、図中、縦軸のＢ×Ｃは開口の大きさを表す数値で、Ｂ×Ｃ＝（ｂ／Ｈ）×Ｃで求まる。右上のハッチングの領域は、開口が成り立たない形、即ち開口の位置がリアプレートの外側まで広がってしまう形になる。図中、実線は反射電子の透過率Ｅｔ／Ｅｎ＝０．３になる条件で、本発明第一の請求項の効果を得るためには、実線より左上の領域であれば良い。又、グラフ中の一点鎖線は反射電子の透過率Ｅｔ／Ｅｎが０．７になる条件であり、本発明第三の請求項の効果を得るためには、一点鎖線より左上の領域であれば良い。この条件を定式化すると、反射電子の透過率が０．３より大きくなる条件は、Ｂ×Ｃ＞０．９×Ａ＋０．１３、となる。又反射電子の透過率が０．７より大きくなる条件は、Ｂ×Ｃ＞２．３×Ａ＋０．５、となる。

同様な考え方ではあるが、反射電子の透過率を大きくするための構造として、スペーサ７自体に開口を設けるのではなく、スペーサ７とフェースプレート１の間に設けられる構造をとることもできる。このような形状を図６−Ａ、図６−Ｂに示す。図中、（ａ）はスペーサ７に平行な方向の断面模式図、（ｂ）はスペーサ７に直行する方向の断面模式図である。図６−Ａはフェースプレート１とスペーサ７の間に開口を設けるために、スペーサ７に突起形状９を設けた例である。又、図６（ｂ）はフェースプレートとスペーサの間に開口を設けるために、フェースプレート１に突起形状１０を設けた例である。いずれの場合も、上述の式においてＡ＝０（開口１１とフェースプレート１が接する）である。

次に、スペーサ近傍の色ずれを小さくする方法として、スペーサの透過率を大きくすると同時に、混色自体を小さくする方法について述べる。混色は前述の通り反射電子が他色に再突入することで発生する。ここで、各色の蛍光体の発光効率はおのおの別々である場合がほとんどであり、標準視感度から考えると緑色発光の蛍光体の発光効率が高い場合がほとんどである。発光効率の高い蛍光体は、その他の色を発光させる場合に混色の寄与が大きくなる。ここで挙げている例では、緑の蛍光体の混色が、赤や青の蛍光体に影響する程度が大きいといえる。つまり、緑の蛍光体への反射電子の到達を低減できれば、混色は大きく低減できることになる。

上記のような理由で反射電子による混色が低減されると、スペーサの近傍の色ずれも低減される。その理由は、もともと混色の程度がスペーサ近傍とそれ以外のところで異なることが色ずれの原因であるため、混色自体が小さくなれば、当然スペーサ近傍の色ずれも小さくなるからである。

上記の構造を、図７−Ａ、図７−Ｂを用いて説明する。図７−Ａ中、（ａ）はスペーサ７に平行な方向の断面模式図であり、（ｂ）はスペーサ７に直行する方向の断面模式図である。３色の蛍光体のうち、最も発光効率の高い緑の蛍光体膜（Ｇ）の両脇に、隔壁部材６（リブと表記する場合もある）を設ける。図７−Ａ（ａ）中の実線矢印のような軌道の反射電子が生じた際に、隔壁部材６により再突入が防止されることになる。これにより混色自体が低減されスペーサ７の近傍の色ずれも低減される。さらに、隔壁部材６によりフェースプレート１とスペーサ７の間に開口１１が生じるため、図７−Ａ（ｂ）中の破線矢印のように開口１１を通過して当たるような反射電子が生じる（反射電子の透過率が０より大きくなる）。

これらの複合的な効果により、スペーサ近傍の色ずれが低減される。その効果を図７−Ｂで説明する。図７−Ｂ中、横軸はパネル間隔Ｈに対するリブ高さｈであり、縦軸はその時のスペーサのない部分とスペーサに最も近接した画素との色ずれΔｕ’ｖ’である。従って、スペーサの最近接画素の色ずれを許容値未満にするためには、ｈ／Ｈは０．１より大きくすればよい。又、検知源未満にするには、ｈ／Ｈは０．３より大きくすればよい。

又、混色が生じた画像表示装置では、表現できる色が少なくなってしまう。そのため、画像を表示した場合に不自然な色になってしまう。そこで、混色の程度の許容値を主観評価で求めた。その結果、図３に示すような反射電子を遮蔽するような構造を持たない画像表示装置では違和感が有ったのに対し、反射電子の遮蔽を行うことで、混色の程度を８割程度に減じたところ、違和感のない画像表示装置となった。

そこで、上記隔壁部材６による反射電子の遮蔽効果を、図８−Ａ、図８−Ｂを用いて説明する。図８−Ａは反射電子の再突入時の遮蔽効果を示す模式図であり、隔壁部材６の高さをｈ、隔壁部材６の間隙（即ち蛍光体膜の幅）をＷとする。１絵素のみの点灯という非常に限定された形態で画像を表示しない限り、図８−Ａの実線矢印で示すように、反射電子が再突入する角度は、様々な角度で侵入してくる。このうち、蛍光体膜に衝突できるのは入射角θの小さいものだけとなる。この効果は蛍光体膜幅Ｗに対してｈが大きい、即ちアスペクト比ｈ／Ｗが大きいほど、効果が大きくなる。その効果を求めた結果を図８−Ｂに示す。図８−Ｂの横軸は前述のアスペクト比であり、縦軸は反射電子の到達確率であり、隔壁部材６が無かった時の反射電子到達量を１として、隔壁部材６のアスペクト比を大きくするとどの程度反射電子の到達確率になるかを示す。ここで、隔壁部材６に挟まれた蛍光体膜に照射する反射電子量をＲ１、隔壁部材６が無い場合に蛍光体膜に照射する反射電子量をＲ２とした時に、Ｒ１＜０．８×Ｒ２である場合に混色が目立たなくなる。従って、上述のように反射電子による混色の量を８割未満に抑えるためには、アスペクト比ｈ／Ｗを０．５より大きくすれば良い。

次に、さらに混色を低減し、それによりスペーサの近傍の色ずれを低減する方法として、反射電子を選択した絵素から脱出しにくくする構造について、図９−Ａ、図９−Ｂを用いて説明する。図９−Ａ中、（ａ）はスペーサ８に平行な方向の断面模式図であり、（ｂ）はスペーサ８に直行する方向の断面模式図である。図９−Ａに示すように、各蛍光体膜の両脇に隔壁部材６を形成する。図９−Ａ（ａ）中の実線矢印のような軌道の反射電子が生じた際に、隔壁部材６により選択された蛍光体膜（Ｒ）からの反射電子の脱出が防止されることになる。又、前述の再突入を防止する効果も得られるため、混色自体が低減されスペーサの近傍の色ずれも低減される。さらに、隔壁部材６によりフェースプレート１とスペーサ７の間に開口１１が生じるため、図９−Ａ（ｂ）中の破線矢印のように開口１１を通過して当たるような反射電子が生じる（反射電子の透過率が０より大きくなる）。

これらの複合的な効果により、スペーサ近傍の色ずれが低減される。その効果を図９−Ｂで説明する。図９−Ｂ中、横軸はパネル間隔Ｈに対するリブ高さｈであり、縦軸はその時のスペーサのない部分とスペーサに最も近接した画素との色ずれΔｕ’ｖ’である。従って、スペーサの最近接画素の色ずれを許容値未満にするためには、ｈ／Ｈは０．０７５より大きくすればよい。又検知源未満にするには、ｈ／Ｈは０．２より大きくすればよい。

次に、前述と同様に混色の程度を８割未満に低減する方法について、図１０−Ａ、図１０−Ｂを用いて説明する。図１０−Ａに隔壁部材６による反射電子の脱出及び再突入時の遮蔽効果の模式図を示す。図１０−Ａ中の実線矢印は再突入の効果を示しており、前述と同様である。又、図１０−Ａ中の破線矢印は選択された蛍光体膜部分からの反射電子の軌道を示しており、反射電子の一部は隔壁部材６に衝突することにより脱出を防止することができる。これらの効果は傾向膜の幅Ｗに対してｈが大きい、即ちアスペクト比ｈ／Ｗが大きいほど、効果が大きくなる。その効果を求めた結果を図１０−Ｂに示す。図１０−Ｂの横軸は前述のアスペクト比であり、縦軸は反射電子の到達確率であり、隔壁部材が無かった時の反射電子到達量を１として、隔壁部材６のアスペクト比を大きくするとどの程度反射電子の到達確率になるかを示す。従って、上述のように反射電子による混色の量を８割未満に抑えるためには、アスペクト比ｈ／Ｗを０．３５より大きくすれば良い。

以下、本発明の画像表示装置の好ましい形態について説明する。

先ず、本発明の画像表示装置に用いるリアプレートについて、図２を用いて説明する。リアプレート８上には、行方向配線１２、列方向配線１３、電極間絶縁層（不図示）及び電子放出素子５を形成した電子源基板１４が固定されている。電子源基板１４はリアプレート８と兼ねても良い。

電子放出素子５は、一対の素子電極間に電子放出部を有する導電性膜が接続された表面伝導型放出素子である。本例は、この電子放出素子５をＮ×Ｍ個配置し、それぞれ等間隔で形成したＭ本の行方向配線１２とＮ本の列方向配線１３でマトリクス配線したマルチ電子ビーム源を有するものとなっている。又、本例においては、行方向配線１２が電極間絶縁層を介して列方向配線１３上に位置している。行方向配線１２には引出端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを介して走査信号が印加され、列方向配線１３には引出端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介して変調信号（画像信号）が印加されるものとなっている。

行方向配線１２及び列方向配線１３は、銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布することで形成することができる。又、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成することもできる。

行方向配線１２及び列方向配線１３の構成材料としては、上記銀ペーストの他に、各種導電材料を適用することができる。例えば、スクリーン印刷法を用いて形成する場合には、金属とガラスペーストと混合させた塗布材料を用いることができる。又、めっき法を用いて金属を析出させることで形成する場合には、めっき浴材料を適用することができる。

次に、本発明の画像表示装置に用いるフェースプレートについて説明する。

フェースプレート１の基板としては、光透過性の基板が用いられ、ガラス基板が好適に用いられる。フェースプレート１の内面には、電子線照射により発光する蛍光体２が塗布されている。本発明は、複数の発光色を持つ蛍光体２を塗り分けてカラーディスプレイを形成しており、一般的には、赤・青・緑の３色の蛍光体を塗布した蛍光体膜が形成されている。蛍光体２としてはＣＲＴで用いられるＰ２２蛍光体が好適に用いられるが、もちろんこれに限定されるわけではない。蛍光体膜の形成方法としては、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィ法などのパターニング方法から選択して形成すればよい。

蛍光体膜の間には、ストライプ状もしくはマトリクス状の黒色材料が配置され、ブラックストライプ（ＢＳ）３並びにブラックマトリクス（ＢＭ）構造を有する。ＢＳ・ＢＭの効果としては、外光の反射を低減しコントラストを向上することや、各色の蛍光体を塗布する際に隣同士混ざり合い混色することを防ぐ、といったことが挙げられる。ＢＳ・ＢＭの材料としては、カーボンブラックや黒色顔料を含有した低融点ガラスペーストなどが好適に用いられる。ＢＳ・ＢＭの形成方法としては、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィ法などのパターニング方法から選択して形成すればよい。

蛍光体膜のリアプレート側表面には、ＣＲＴの分野で公知であるメタルバック（ＭＢ）４が形成されている。メタルバック４の効果としては、電子源からの電子を加速する加速電圧印加のための電極として作用することや、加速された電子を透過することや、蛍光体膜で発光した光を観察者側に取り出すための反射膜として作用すること、などが挙げられる。メタルバックの構造としては、非常に薄い金属膜であることが特徴である。材料としては、電子を透過しやすいアルミニウムが好適に用いられる。又、電子がメタルバック４を通過する時にエネルギー損失が小さくなる、蛍光体の発光効率が加速電圧による、高電圧下ではフェースプレート１とリアプレート８の間で放電が生じる可能性が高くなる、などからメタルバック４には５〜１５ｋＶの電圧が印加される。メタルバック４の作製方法は、ＣＲＴ分野で公知のフィルミングを用いて形成すればよい。

次に、本発明の特徴部分である、隔壁部材６について説明する。隔壁部材６もしくはリブは、蛍光体膜の配置されない個所に設けられる。好適にはＢＳ・ＢＭ上に設けられる。隔壁部材６の効果としては、前述した通り、
〔１〕フェースプレート１とスペーサ７の間に開口１１を設けるための間隔規定部材、
〔２〕反射電子が再突入する時に、反射電子を遮蔽する効果、
〔３〕反射電子が選択した蛍光体膜から脱出しないように遮蔽する効果、
が挙げられる。

これらの効果から選択して、隔壁部材６を配置すればよく、図６−Ｂのように飛び飛びに配置する、図７−Ａのように緑の蛍光体膜の両脇にのみ配置する、図９−Ａのように、全ての蛍光体膜の両脇に配置する、ことが挙げられる。隔壁部材６の材料としては、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌなどの金属や、低融点ガラスフリット、セラミック、ポリイミドなどの誘電体などから選択して使用することができる。ここで、プラズマディスプレイなどで用いられる、セラミックと低融点ガラスフリットなどからなるペーストを用いて形成することが、コストや形成のしやすさから好適に用いられる。又、隔壁材料６として、ＢＳと兼ねるために黒色材料を含有させて形成しても良い。隔壁部材６の作製方法としては、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィ法、サンドブラスト法、ブレイド形成法などから選択して形成することができる。ここで、サンドブラスト法はパターンの自由度や精度、タクトタイムなどから好適に用いられる。

次に、本発明の特徴部分である、板状スペーサ７について説明する。本発明のような電子線を利用した画像表示装置では、原理上画像表示パネル内は真空にする必要がある。そのため、フェースプレート１並びにリアプレート８には大気圧がかかることになる。従って、フェースプレート１とリアプレート８の間には間隔規定部材であるスペーサ７が必要である。又、スペーサ７は高電圧のかかるフェースプレート１とリアプレート８の間に配置されるため、絶縁耐圧が必要である。スペーサ７に用いられる材料としては、絶縁体である必要からガラス、セラミックなどの無機材料や、ポリイミドなどの絶縁耐圧の高く放出ガスの少ない有機材料などが挙げられる。スペーサ７の作製方法としては、ガラス材料の加熱延伸や、ガラス・セラミックなどの研磨、低融点ガラスを用いたプレス成型法、感光性ポリイミドを用いた方法、等が挙げられるが、その容易さからガラスの加熱延伸が好適に用いられる。又、本発明の特徴である開口１１を有したスペーサ７を作製する場合には、形状の自由度からプレス成型法が好適に用いられる。又、スペーサ７表面には機能膜を形成する場合があるが、ここでは省略する。

尚、本発明においてフェースプレート１から前記リアプレート８までの平均距離Ｈは、好ましくは１ｍｍ＜Ｈ＜３ｍｍである。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。

［実施例１］
図９−Ａ、図１１（ａ）、図１２を用いて、本発明第一の実施例について説明する。尚、図１１において紙面左側は断面模式図、右側は平面模式図である。

図９−Ａ及び図１１（ａ）に示すように、本実施例の画像表示装置に用いたフェースプレート１は、３色（赤・緑・青）の蛍光体２を塗布し蛍光体膜を設けた。蛍光体膜の間には、ブラックストライプ３を形成し、各蛍光体膜を分割した。蛍光体膜の形状は、各色とも幅を１５０μｍ、長さを６００μｍとし、厚さを１５μｍとした。ブラックストライプ３は、幅を５０μｍとし、長さを６００μｍ、厚さを１５μｍとした。３色の蛍光体２とブラックストライプ３にて、６００μｍ×６００μｍの正方画素を形成した。又、ブラックストライプ３上には、本発明の特徴部分であるリブ６を設けた。リブ６の幅はブラックストライプ３と同様、５０μｍとし、高さを２００μｍとした。

又、蛍光体膜上にはメタルバック４を設けた。メタルバック４としては、厚さ１００ｎｍのアルミニウム薄膜を用いた。

次に、本実施例に用いたリアプレート１について説明する。リアプレート１上には表面伝導型電子放出素子からなる電子源１４を配置した。電子放出素子５のピッチは、列方向に２００μｍ、行方向に６００μｍとし、フェースプレート１の蛍光体膜のそれぞれに対向して配置した。又、電子放出素子５を電気的に接続する行方向配線１２・列方向配線１３は銀と低融点ガラスからなる銀ペーストにより形成した。尚、電子放出素子５並びにリアプレート１の詳細な構造及び製法は省略する。

次に、本発明に用いたスペーサ７について説明する。スペーサ７はガラス基板により形成され、加熱延伸法にて厚さ２００μｍ、高さ１．８ｍｍとし、長さは画像領域（電子源並びに蛍光体膜が配置され、画像を表示する領域）よりも長くした。スペーサ７はリアプレート８の走査配線とフェースプレート１のリブ６に接触し、その間を１．８ｍｍに規定した。従って、フェースプレート１のメタルバック４からリアプレート８のまでの距離、即ちパネルの間隔は２ｍｍとなった。尚、スペーサ７の詳細な説明及び製法は省略する。

次に、本実施例に用いたフェースプレート１の製法を、図１を用いて説明する。

（工程１）
厚さ１．８ｍｍの青板ガラスからなるフェースプレート基板１を洗浄した。

（工程２）
フェースプレート１上に、厚さ２０μｍのカーボンブラックをスリットコーターにて塗布し、所望のパターンに露光し、現像し、焼成することで前述の形状のブラックストライプ３を得た（図１（ａ））。

（工程３）
続いて、スリットコーターにてガラス面からの厚さで２１５μｍ（ブラックストライプ３上から２００μｍ）のリブ材のペーストを塗布した。リブ材のペーストとしては、アルミナ及び低融点ガラスフリットを含有するペーストを用いた。次に、塗布したリブ材の上に、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）をラミネートし、露光・現像を行いサンドブラスト用のマスクを形成した。次に、サンドブラスト法にて不要な部分のリブ材を除去した。次に、ＤＦＲを剥離し、基板を洗浄し、焼成することにより前述の形状のリブ６を得た（図１（ｂ））。

（工程４）
次に、リブ６及びブラックストライプ３により形成される開口部に、蛍光体２を塗布した。蛍光体２の塗布はスクリーン印刷法により、所望の厚さになるように、ＲＧＢの各色を塗り分けた。蛍光体としては、Ｐ２２蛍光体を用いた。その後、焼成することにより、前述の形状の蛍光体膜を得た（図１（ｃ））。

（工程５）
次に、メタルバック４をＣＲＴの分野で公知のフィルミング法により形成した。先ず、アクリルエマルジョンを蛍光体膜面にスプレー法にて塗布し、乾燥した。次に、アルミニウムを真空蒸着法にて形成し、大気中にて焼成することにより有機成分を除去することにより、前述の形状のメタルバックを得た（図１（ｄ））。

上述のように作製したフェースプレート１と、電子放出素子５を形成したリアプレート８と、スペーサ７を用いて、画像表示装置を作製した。作製した画像表示装置を点灯して画質を確認したところ、スペーサ７の近傍の色ずれは気にならず、表示色も自然な、質の高い画像を得ることができた。

［実施例２］
次に、本発明第２の実施例について、図１１（ｂ）を用いて説明する。本実施例では、ブラックストライプ３の変わりに格子状のブラックマトリクス１６を用いた点にある。その他の点は、実施例１とほぼ同様であるため、説明を省略する。

ブラックマトリクス１６を用いた理由としては、明所コントラストの向上にある。蛍光体は拡散反射率が高いため、開口率を小さくして平均的な拡散反射率を低下させないと、明所では白っぽい画像となる。

次に、ブラックマトリクス１６の寸法について説明する。ブラックマトリクス１６の縦方向の幅を３００μｍ、横方向の幅を５０μｍとし、１色分の開口が１５０μｍ×３００μｍとした。厚さは実施例１と同様に１５μｍとした。その上に、ストライプ状のリブ６を、幅５０μｍ、高さ１６０として、実施例１と同様な方法にて形成した。又、パネル間隔が１．９６ｍｍであった。

上述のような画像表示装置を点灯して画質を確認したところ、スペーサ７の近傍の色ずれは気にならず、表示色も自然な、質の高い画像を得ることができた。又、明るいところでもコントラストのついた良好な画像を得られた。

［実施例３］
次に、本発明第３の実施例について、図７−Ａ、図１１（ｃ）を用いて説明する。本実施例では、リブ部材を最も発光効率の高い緑の蛍光体の両側に設けたところが特徴である。その他の点は、実施例１とほぼ同様であるため、説明を省略する。

実施例１と同様なブラックストライプ３上に、高さ２２０μｍ、幅５０μｍのリブ６を形成した。形成した個所は緑の両脇の蛍光体部分とし、赤と青に挟まれた領域には形成しなかった（図１１（ｃ））。又、パネル間隔が２．０２ｍｍであった。

上述のような画像表示装置を点灯して画質を確認したところ、スペーサ７の近傍の色ずれは気にならず、表示色も自然な、質の高い画像を得ることができた。

［実施例４］
次に、本発明第４の実施例について、図５−Ａ、図１１（ｄ）を用いて説明する。本実施例では、フェースプレート１にはリブ６を設けずに、スペーサ７に開口１１を設けたところが特徴である。その他の点は、実施例１とほぼ同様であるため、説明を省略する。

本実施例では、実施例１〜３とは異なり、フェースプレート１にリブ６は設けず、それ以外のフェースプレート１の構造・製法は実施例１と同様である（図１１（ｄ））。又、本実施例で用いたスペーサ７は、図５−Ａで示す通り開口１１を有するものを用いた。スペーサ７の寸法は、高さ２．０ｍｍ、フェースプレート１から開口１１までの距離を０．４ｍｍ、開口の高さを１．０ｍｍ、横方向の開口率を０．７とした。

スペーサ７は、低融点ガラスを用いたプレス成型法を用いた。低融点ガラスを含有したガラス粉末を、所望の形を得られるようなカーボンの型につめて、５００℃に加熱しながらプレスした。その後冷却し所望のスペーサを得た。

上述のようにして作製したスペーサ７を用いて画像表示装置を形成し、その画質を確認したところ、スペーサ７の近傍の色ずれは気にならない、質の高い画像を得ることができた。

［実施例５］
次に、本発明第５の実施例について説明する。本実施例では、リブ６の高さ以外は実施例２と同様である。本実施例ではリブ６の高さを高くすることで、さらにスペーサ７近傍の色ずれが注意深く観察しても検知できず、混色も大幅に減じた画像表示装置を得られることが特徴である。その他の点は、実施例２とほぼ同様であるため、説明を省略する。

実施例２と同様な構成・製法のフェースプレート１において、リブ部材の高さを３６０μｍとした。又、スペーサ７の高さを１．４ｍｍとし、パネル間隔を１．７６ｍｍとした。

上述のような画像表示装置を点灯して画質を確認したところ、スペーサ７の近傍の色ずれは注意深く観察しても検知することはできなかった。又、表示色を確認したところ、色純度が高く、自然な画像を得ることができた。

［比較例］
次に、比較例として図３を用いて板状スペーサを有する画像表示装置の例を説明する。各部材の基本的な構成は実施例１と同様であるが、フェースプレート１にはリブ部材６を設けない構造であり、スペーサ７にも開口１１は存在しない。

このようにして作製した画像表示装置の画質を確認したところ、スペーサ近傍にその他の部分との色ずれが認識され、妨害感のある画像が得られた。又、表示色を確認したところ、色純度の高いはずの画像が、一部表示色が不自然な画像が得られた。

本発明の実施例のフェースプレートの製法図である。 本発明の画像表示装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 スペーサによる反射電子の遮蔽効果を示す図である。 本発明における反射電子の透過効果を示す図である。 反射電子の透過率Ｅｔ／Ｅｎに対する、スペーサのない部分とスペーサに最も近接した画素との色ずれΔｕ’ｖ’を示す。 本発明におけるスペーサの開口の説明図である。 本発明におけるスペーサの開口率と反射電子の透過率の関係を示す図である。 本発明におけるスペーサとフェースプレートとの間に開口形状を設けた形態の説明図である。 本発明におけるスペーサとフェースプレートとの間に開口形状を設けた別の形態の説明図である。 本発明において隔壁部材の色ずれ低減効果を説明する図である。 本発明における隔壁部材の高さと色ずれ低減効果との関係を示す図である。 本発明における隔壁部材による反射電子の再突入時の遮蔽効果を示す模式図である。 本発明における隔壁部材の高さと反射電子の蛍光体膜への到達確率との関係を示す図である。 本発明における隔壁部材の色ずれ低減効果の説明図である。 本発明における隔壁部材の高さと色ずれ低減効果との関係を示す図である。 本発明における隔壁部材による反射電子の脱出及び再突入時の遮蔽効果の説明図である。 本発明における隔壁部材の高さと反射電子の蛍光体膜への到達確率との関係を示す図である。 本発明の実施例のフェースプレートを説明する図である。

符号の説明

１ フェースプレート
２ 蛍光体
３ ブラックストライプ
４ メタルバック
５ 電子放出素子
６ 隔壁部材（リブ）
７ スペーサ
８ リアプレート
９ スペーサ突起
１０ フェースプレート突起
１１ 開口
１２ 行方向配線
１３ 列方向配線
１４ 電子源
１５ 側壁
１６ ブラックマトリクス

Claims (14)

1. 複数の電子放出素子を設けたリアプレートと、発光色の異なる複数の蛍光体膜が配置されているフェースプレートと、該リアプレート及び該フェースプレートの間隔を規定するための板状スペーサを有する画像表示装置において、
   該スペーサが、該フェースプレートで発生する反射電子が、該板状スペーサを厚さ方向に通過して、該フェースプレートに再突入する電子が発生し得る開口を有し、
   該開口を通過して該スペーサに最も近接した蛍光体膜に照射される反射電子の量Ｅｔが、該スペーサが存在しない場合に該蛍光体膜に照射される反射電子の量Ｅｎとした時に、Ｅｔ＞０．３×Ｅｎであることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記リアプレートと前記フェースプレートの平均距離をＨ、前記スペーサの開口と該フェースプレートの最短距離をａ、開口のスペーサの高さ方向の開口幅をｂ、開口のスペーサの長手方向の開口率をＣとした時に
   Ａ＝ａ／Ｈ
   Ｂ＝ｂ／Ｈ
   Ｂ×Ｃ＞０．９×Ａ＋０．１３
   を満たす請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記ＥｎとＥｔの関係が、Ｅｔ＞０．７×Ｅｎである請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記Ａ，Ｂ，Ｃの関係が、Ｂ×Ｃ＞２．３×Ａ＋０．５を満たす請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。
5. 前記開口は前記スペーサと前記フェースプレートの間に設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置。
6. 複数の電子放出素子を設けたリアプレートと、発光色の異なる複数の蛍光体膜が配置されているフェースプレートと、前記リアプレート及びフェースプレートの間隔を規定するための板状スペーサを有する画像表示装置において、
   該フェースプレートには、該板状スペーサと交差する方向に隔壁部材が配置され、且つ該隔壁部材が配置される個所が、発光色の異なる蛍光体膜のうち最も発光効率が高い蛍光体膜の両側に配置されており、
   且つ、前記隔壁部材の高さｈが前記フェースプレートと前記リアプレートの距離Ｈとの間に、ｈ＞０．１×Ｈの関係を有することを特徴とする画像表示装置。
7. 前記ｈとＨの関係が、ｈ＞０．３×Ｈである請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記隔壁部材が、該隔壁に挟まれた蛍光体膜に照射する反射電子量をＲ１、隔壁が無い場合に蛍光体膜に照射する反射電子量をＲ２とした時に、Ｒ１＜０．８×Ｒ２を満たす請求項６又は７に記載の画像表示装置。
9. 前記隔壁の高さをｈ、該隔壁に挟まれた蛍光体膜の幅をＷとした時に、ｈ／Ｗ＞０．５を満たす請求項６乃至８に記載の画像表示装置。
10. 複数の電子放出素子を設けたリアプレートと、発光色の異なる複数の蛍光体膜が配置されているフェースプレートと、前記リアプレート及びフェースプレートの間隔を規定するための板状スペーサを有する画像表示装置において、
    該フェースプレートには、該板状スペーサと交差する方向に隔壁部材が配置され、且つ該隔壁部材が配置される個所が、発光色の異なる蛍光体膜の境界部全てに配置されており、
    且つ、前記リブの高さｈが前記フェースプレートと前記リアプレートの距離Ｈとの間に、ｈ＞０．０７５×Ｈの関係を有することを特徴とする画像表示装置。
11. 前記ｈとＨの関係が、ｈ＞０．２×Ｈである請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 前記隔壁部材が、蛍光体膜に照射する反射電子量をＲ１、隔壁が無い場合に蛍光体膜に照射する反射電子量をＲ２とした時に、Ｒ１＜０．８×Ｒ２を満たす請求項１０乃至１１に記載の画像表示装置。
13. 前記隔壁の高さをｈ、該隔壁に挟まれた蛍光体膜の幅をＷとした時に、ｈ／Ｗ＞０．３５を満たす請求項１０乃至１２に記載の画像表示装置。
14. 前記フェースプレートから前記リアプレートまでの平均距離Ｈが、１ｍｍ＜Ｈ＜３ｍｍである請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像表示装置。

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