JP2008098158A - 平板表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度が増大した平板表示装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】光放出部１１０と、光放出部に対し電子を放出する電子放出部１０１とを備えた平板表示装置において、光放出部は、電子放出部から放出された電子が入射することによって可視光を放出する蛍光膜１１３と、蛍光膜から放出された可視光を透過して、平板表示装置１００の前方に可視光を投射する透明な前面基板１１１と、蛍光膜と電子放出部との間に設けられ、蛍光膜から放出された可視光を前面基板へ反射する、平坦な金属反射膜１２０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、平板表示装置及びその製造方法に係り、さらに詳細には、金属反射膜を備えた平板表示装置及びその製造方法に関する。

平板表示装置とは、従来の陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に代替する平板形態のディスプレイパネルの総称を指し、大画面化が容易であり、設置空間を占有しないという長所がある。このような平板表示装置の例としては、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、電界放出表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）がある。

図１は、従来の平板表示装置の一例を示す断面図であり、具体的には特許文献１に開示された電界放出表示装置を示すものである。

図１を参照すれば、平板表示装置１０は、電子放出部１１と、電子放出部１１と対向して位置した光放出部２０とを備える。電子放出部１１は、背面基板１２と、光放出部２０に向かって電子を放出する電子放出区域１４とを備える。

光放出部２０は、可視光を前方へ透過させる透明な前面基板２１と、前面基板２１上に積層され、複数のラインにより形成される蛍光膜２３と、蛍光膜２３の各ラインを分離して混色を防止するための隔壁２５とを備える。また、蛍光膜２３と隔壁２５の上に形成された金属反射膜２８を備える。

電子放出部１１の電子放出区域１４から電子が前方に放出されると、電子は、金属反射膜２８を透過して蛍光膜２３に入射する。蛍光膜２３では、入射された電子のエネルギーによって可視光が放出され、放出された可視光は、透明な前面基板２１を透過して平面表示装置１０の前方へ投射される。放出された可視光のうち平面表示装置１０の後方に向かう可視光は、金属反射膜２８によって反射され、前方へ投射される。

しかし、平板表示装置１０は、隔壁２５と蛍光膜２３の積層厚さが互いに異なり、このような積層厚さが異なる隔壁２５と蛍光膜２３との上に金属を蒸着して、金属反射膜２８を形成している。したがって、図１に示すように、金属反射膜２８は、隔壁２５と蛍光膜２３の表面形態に沿って凹凸を有する。このように凹凸を有する粗い金属反射膜２８は、蛍光膜２３から放出された可視光を乱反射して反射効率を低下させるので、平板表示装置の輝度が低下する問題が生じる。また、金属反射膜２８の凹凸で表面電界歪曲によるアークが発生して、平板表示装置１０が損傷するという問題もある。
米国特許第６，６３０，７８６号明細書

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、発光均一度が向上し、輝度が増大した平板表示装置とその製造方法を提供することを課題とする。

また、安定した表面電界を維持し、アーク発生による損傷を防止した平板表示装置とその製造方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために本発明に係る平面表示装置は、光放出部と、光放出部に対し電子を放出する電子放出部とを備えた平板表示装置において、光放出部は、電子放出部から放出された電子が入射することによって可視光を放出する蛍光膜と、蛍光膜から放出された可視光を透過して、平板表示装置の前方に可視光を投射する透明な前面基板と、蛍光膜と電子放出部との間に設けられ、蛍光膜から放出された可視光を前記前面基板へ反射する、平坦な金属反射膜と、を備えることを特徴とする。

金属反射膜は、前記蛍光膜から離隔され、金属反射膜と蛍光膜との間隔は、０より大きく、１００μｍより小さくありうる。

金属反射膜は、アルミニウムからなりうる。

蛍光膜は、複数のラインからなりうる。

また、本発明に係る平面表示装置は、さらに、隣接する蛍光膜ラインを分離するための隔壁をさらに備えうる。

金属反射膜は、隔壁に付着して、支持されうる。

金属反射膜は、蛍光膜上にポリマー層を平坦に積層し、ポリマー層上に金属粒子を蒸着して形成されたものでありうる。

金属反射膜は、ポリマー層とポリマー層上に金属粒子を蒸着して形成された金属層とを含む金属転写フィルムを、金属層が蛍光膜と対向する向きに位置させ、金属転写フィルムから前記ポリマー層を除去することにより形成されたものでありうる。

また、本発明に係る平板表示装置の製造方法は、透明な前面基板の背面に電子の入射により発光する蛍光膜を形成する段階と、平坦な金属反射膜を蛍光膜上に形成する段階と、蛍光膜に電子を放出するための電子放出部を、金属反射膜から離隔し、前面基板と対向して装着する段階と、を含むことを特徴とする。

金属反射膜を前記蛍光膜から離隔して形成し、金属反射膜と蛍光膜との間隔は、０より大きく、１００μｍより小さく形成しうる。

金属反射膜は、アルミニウムからなりうる。

蛍光膜は、蛍光体スラリーを前面基板の背面にスピンコーティングして形成するか、または蛍光体を前面基板の背面にスクリーン印刷して形成しうる。

蛍光膜は、複数のラインからなりうる。

また、本発明に係る平板表示装置の製造方法は、さらに、隣接する蛍光膜ラインを分離するための隔壁を形成する段階を含みうる。

金属反射膜は、隔壁に付着して支持されうる。

隔壁は、ポリマー、無機物質、および金属物質のうちから選択された一つを前面基板の背面にスクリーン印刷して形成しうる。

金属反射膜を形成する段階は、蛍光膜上にポリマー層を平坦に積層する段階と、ポリマー層上に金属粒子を蒸着する段階と、を含みうる。

金属反射膜を形成する段階は、ポリマー層と、ポリマー層上に金属粒子を蒸着して形成された金属層とを含む金属転写フィルムを、金属層が蛍光膜と対向して位置する段階と、金属転写フィルムからポリマー層を除去する段階と、を含みうる。

本発明の平板表示装置は、平坦で滑らかな金属反射膜を有することによって輝度が向上する。また、駆動電圧印加時に金属反射膜において均一で平らな電界が形成されるので、電界歪曲によるアーク発生およびこれによる平板表示装置の損傷が防止される。

また、蛍光膜と離隔させた金属反射膜を備えることにより、電子散乱効果によって発光の均一度が向上する。

また、本発明の平板表示装置の製造方法によれば、金属転写フィルムを利用して金属反射膜を形成するため、ポリマー層を除去するための焼成加工が不要であり、工程が単純になり、製造コストが節減される。

以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態に係る平板表示装置およびその製造方法を詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る平板表示装置を示す断面図である。

図２を参照すれば、本発明の実施形態に係る平板表示装置１００は、電界放出表示装置に属するものである。前方に電子（ｅ⁻）を放出するための電子放出部１０１と、電子放出部１０１に対向して前方に位置した光放出部１１０とを備える。電子放出部１０１と光放出部１１０とは、数十〜数百ｍｍの距離を離して配置され、図示していないが電子放出部１０１と光放出部１１０との距離を維持するためにスペーサが介在されうる。

電子放出部１０１は、背面基板１０２と、背面基板１０２に順次に積層されたカソード電極１０４、絶縁層１０６、およびゲート電極１０８を備える。絶縁層１０６には、カソード電極１０４を露出させるエミッターホールが形成されており、このエミッターホール内部には、電子放出源であるエミッター１０９が形成される。エミッター１０９は、例えば、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎｅ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）からなりうる。カソード電極１０４とゲート電極１０８との間に１０〜１５ｋＶのＤＣ高電圧が印加されることにより、エミッター１０９から電子（ｅ⁻）が前方に位置する光放出部１１０に向かって放出される。

光放出部１１０は、例えば、ガラスのような透明材質からなる透明な前面基板１１１と、前面基板１１１の背面に形成された蛍光膜１１３と、蛍光膜１１３と電子放出部１０１との間に設けられた平坦な金属反射膜１２０とを備える。蛍光膜１１３は、エネルギーを持つ電子（ｅ⁻）の入射によって可視光を放出する蛍光物質からなり、マルチカラー画像を具現するために、赤色（Ｒ）可視光を放出する赤色ラインと、緑色（Ｇ）可視光を放出する緑色ラインと、青色（Ｂ）可視光を放出する青色ラインとが交互に配置されている。

平板表示装置１００は、隣接する蛍光膜１１３の各ラインを分離するための隔壁１１８をさらに備える。隔壁１１８は、特定のエミッター１０９から放出される電子（ｅ⁻）の一部が対応する特定の蛍光膜１１３ではない隣接した蛍光膜１１３に向かった場合に、その離脱した電子（ｅ⁻）が隣接した蛍光膜１１３に入射しないように遮断する。これにより、隣接した蛍光膜１１３との混色が防止され、コントラストが向上する。隔壁１１８の積層厚さＤｗは、５０μｍ程度で、蛍光膜１１３の積層厚さＤｐより厚く積層されることが望ましい。

金属反射膜１２０は、電子（ｅ⁻）によって励起された蛍光膜１１３で発生し、平面表示基板１００の後方に向かう可視光を反射して、前方に反射する機能と、蛍光膜１１３に導電性をもたせる電極（アノード）としての機能とを有する。金属反射膜１２０は、電子（ｅ⁻）の透過性が高く、反射特性が良好でなければならない。金属反射膜１２０は、アルミニウム（Ａｌ）からなることが望ましいがこれに限定されない。アルミニウム（Ａｌ）は、低密度であるために電子（ｅ⁻）の透過が容易であり、加工性も比較的優れており、薄く形成することが容易である。また、空気と接触して表面に形成される酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）によって剛性にも優れている。

金属反射膜１２０は、隔壁１１８に付着して支持され、蛍光膜１１３と隔離されている。金属反射膜１２０は、従来（図１参照）とは異なり、隔壁１１８および蛍光膜１１３の表面形態によらず、凹凸なく、平坦で滑らかな表面状態を有する。このように平坦で滑らかな金属反射膜１２０は、蛍光膜１１３から放出された可視光の反射効率を向上させるため、平板表示装置の輝度が向上する。また、カソード電極１０４とゲート電極１０８との間に高電圧が印加されても、平らな金属反射膜１２０上で、均一で平らな電界が形成されるので、電界歪曲によるアーク発生が防止できるため、アーク発生による平板表示装置１００の損傷が防止される。

また、金属反射膜１２０と蛍光膜１１３とが離隔されているため、電子（ｅ⁻）がエミッター１０９から不均一の分布で放出されても、金属反射膜１２０を透過して均一に散乱されて蛍光膜１１３の全面積に均一に衝突しうる。したがって、画素内で明暗の差が大きくなくなり、発光均一度が向上する。

図３Ａおよび図３Ｂは、金属反射膜が備えられた平板表示装置と金属反射膜が備えられていない平板表示装置の発光を撮像した写真である。具体的には、図３Ａは、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属反射膜が蛍光膜と５０μｍ離隔して形成した平板表示装置の一画素を発光させた写真である。図３Ｂの写真から、発光した部分における明暗の差が大きくなく、発光均一度が向上したことを確認することができる。これは、前述したように蛍光膜から離隔された金属反射膜による電子の散乱に起因する効果である。

図４Ａおよび図４Ｂは、相対的に粗い表面状態の金属反射膜と、相対的に滑らかな表面状態の金属反射膜との表面を撮像した顕微鏡写真であり、図５は、金属反射膜を備えていない平板表示装置、相対的に粗い表面の金属反射膜を備えた平板表示装置、および相対的に滑らかな表面の金属反射膜を備えた平板表示装置の輝度を、相対的に比較して示すグラフである。

具体的には、図４Ａは、蛍光体をスクリーン印刷により基板に塗布して蛍光膜を形成し、その蛍光膜上にポリマー層を積層し、そのポリマー層上にアルミニウム（Ａｌ）粒子を蒸着して形成された金属反射膜を撮像した写真（以下、「第１金属反射膜」と称する）であり、図４Ｂは、基板に蛍光体スラリーをスピンコーティングして蛍光膜を形成し、その蛍光膜上にポリマー層を積層し、そのポリマー層上にアルミニウム（Ａｌ）粒子を蒸着して形成された金属反射膜（以下、「第２金属反射膜」と称する）を撮像した写真である。図４Ａと図４Ｂを比較すると、第２金属反射膜が、第１金属反射膜と比べて組織がより緻密であり、表面がより滑らかであることが分かる。

図５は、正四角形ドットのグラフは、金属反射膜を備えずに蛍光膜のみを備えた平板表示装置の相対的輝度を示し、円形ドットのグラフは、第１金属反射膜を備えた平板表示装置の相対的輝度を示し、正三角形ドットのグラフは、第２金属反射膜を備えた平板表示装置の輝度を相対的に示したものである。このグラフから、金属反射膜を備えた平板表示装置の輝度の方が、金属反射膜を備えていない平板表示装置の輝度より優れていることがわかる。

また、表面がさらに滑らかで平坦な第２金属反射膜を備えた平板表示装置の輝度が、第１金属反射膜を備えた平板表示装置の輝度と比較して７〜８％程度優れていることがわかる。ただし、蛍光膜と金属反射膜との間隔が大きくなるほど、金属反射膜のない平板表示装置と比較した輝度向上の効果が小さくなり、蛍光膜と金属反射膜との間隔が１００μｍ以上あるときは、金属反射膜の可視光反射による輝度向上の効果がほとんどない。ここで、第１金属反射膜と蛍光膜との間隔、および第２金属反射膜と蛍光膜との間隔は、金属反射膜と蛍光膜との間に形成されたポリマー層の厚さを変更することにより調節できる。

図６Ａ〜図６Ｃは、図２の平板表示装置の製造過程を順次に示す断面図であり、これを参照して本発明の実施形態に係る平板表示装置の製造方法を説明する。

図６Ａを参照すれば、本発明の実施形態に係る平板表示装置１００（図２参照）の製造方法は、透明な前面基板１１１の背面に隔壁１１８を形成する段階と、蛍光膜１１３を形成する段階とを含む。隔壁１１８は、ポリマー、無機物質および金属物質のうちから選択された一つを前面基板の背面にスクリーン印刷して形成できる。蛍光膜１１３は、蛍光体スラリーを前面基板１１１の背面にスピンコーティングして形成するか、蛍光体を前面基板１１１の背面にスクリーン印刷して形成する。隔壁１１８によって、蛍光膜１１３の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）ラインは混色されず、明確に区分される。

次に、本発明の実施形態に係る平板表示装置１００の製造方法は、金属転写フィルム（Ｆ）を利用して、隔壁１１８に付着し支持される金属反射膜１２０を形成する段階を含む。図６Ｂに示すように、金属転写フィルム（Ｆ）は、基板（図示せず）上にポリマー層１２２を形成し、ポリマー層１２２上にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着して金属層１２０を形成した後、ポリマー層１２２と金属層１２０とを分離して作る。ポリマー層１２２は、ポリアルキルアクリレート、ポリジエン、ポリオレフィンなどの疎水性のポリマーからなるか、もしくは、ポリアルキル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールなどの親水性ポリマーからなってもよく、疎水性ポリマーと親水性ポリマーとが多層に積層されて形成されてなってもよい。

金属転写フィルム（Ｆ）を、金属層１２０が蛍光膜１１３と対向して隔壁１１８と接触するように設置し、１５０℃程度の温度条件で金属転写フィルム（Ｆ）を前面基板１１１側に加圧すれば、金属層１２０が熱転写によって隔壁１１８に付着される。次に、溶媒を利用して金属転写フィルム（Ｆ）からポリマー層１２２を除去することにより、図６Ｃに示すように、蛍光膜１１３と離隔し、隔壁１１８に付着し、支持された、平らで滑らかな金属反射層１２０が形成される。ポリマー層１２２が疎水性ポリマーからなる場合であれば、アセトンのような有機溶媒が使われ、ポリマー層１２２が親水性ポリマーからなる場合であれば、水が溶媒として使われうる。

一方、図示していないが、蛍光膜と隔壁にポリマー層を平坦に積層し、そのポリマー層上にアルミニウムのような金属粒子を蒸着した後、焼成加工を通じてポリマー層を除去して金属反射膜を形成してもよい。

図６Ｃに示す形態で製造された光放出部１１０に、電子放出部１０１（図２参照）を装着して平板表示装置１００を製造する。電子放出部１０１は、金属反射膜１２０と離隔し、前面基板１１１上に装着される。

以上、本発明は、実施形態を示して説明したが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれから多様な変形および均等な他の実施形態により本発明の実施が可能であるということが理解できるであろう。例えば、本発明の平板表示装置は、電界放出素子に適用した例として説明したが、ＬＣＤのＢＬＵ（Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）にも適用可能である。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって定められる。

本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。

従来の平板表示装置の一例を示す断面図である。 本発明の望ましい実施形態による平板表示装置を示す断面図である。 金属反射膜が備えられた平板表示装置の発光を撮像した写真である。 金属反射膜が備えられていない平板表示装置の発光を撮像した写真である。 相対的に粗い表面状態の金属反射膜の表面を撮像した顕微鏡写真である。 相対的に滑らかな表面状態の金属反射膜の表面を撮像した顕微鏡写真である。 金属反射膜を備えていない平板表示装置、相対的に粗い表面状態の金属反射膜を備えた平板表示装置、および相対的に滑らかな表面状態の金属反射膜を備えた平板表示装置の輝度を相対的に比較して示すグラフである。 図２の平板表示装置の製造過程を示す断面図である。 図２の平板表示装置の製造過程を示す断面図である。 図２の平板表示装置の製造過程を示す断面図である。

符号の説明

１００ 平板表示装置、
１０１ 電子放出部、
１０２ 背面基板、
１０４ カソード電極、
１０６ 絶縁層、
１０８ ゲート電極、
１０９ エミッター、
１１０ 光放出部、
１１１ 前面基板、
１１３ 蛍光膜、
１１８ 隔壁、
１２０ 金属反射膜。

Claims (20)

1. 光放出部と、前記光放出部に対し電子を放出する電子放出部とを備えた平板表示装置において、
   前記光放出部は、
   前記電子放出部から放出された電子が入射することによって可視光を放出する蛍光膜と、
   前記蛍光膜から放出された可視光を透過して、前記平板表示装置の前方に可視光を投射する透明な前面基板と、
   前記蛍光膜と前記電子放出部との間に設けられ、前記蛍光膜から放出された可視光を前記前面基板へ反射する、平坦な金属反射膜と、
   を備えることを特徴とする平板表示装置。
2. 前記金属反射膜は、前記蛍光膜から離隔していることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
3. 前記金属反射膜と蛍光膜との間隔は、０より大きく、１００μｍより小さいことを特徴とする請求項２に記載の平板表示装置。
4. 前記金属反射膜は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
5. 前記蛍光膜は、複数のラインからなることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
6. 前記隣接する蛍光膜ラインを分離するための隔壁をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の平板表示装置。
7. 前記金属反射膜は、前記隔壁に付着して、支持されることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置。
8. 前記金属反射膜は、前記蛍光膜上にポリマー層を平坦に積層し、前記ポリマー層上に金属粒子を蒸着して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
9. 前記金属反射膜は、ポリマー層と前記ポリマー層上に金属粒子を蒸着して形成された金属層とを含む金属転写フィルムを、前記金属層が蛍光膜と対向する向きに位置させ、前記金属転写フィルムから前記ポリマー層を除去することにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
10. 透明な前面基板の背面に電子の入射により発光する蛍光膜を形成する段階と、
    平坦な金属反射膜を前記蛍光膜上に形成する段階と、
    前記蛍光膜に電子を放出するための電子放出部を、前記金属反射膜から離隔し、前記前面基板と対向して装着する段階と、を含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法。
11. 前記金属反射膜を前記蛍光膜から離隔して形成することを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。
12. 前記金属反射膜と蛍光膜との間隔は、０より大きく、１００μｍより小さく形成することを特徴とする請求項１１に記載の平板表示装置の製造方法。
13. 前記金属反射膜は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。
14. 前記蛍光膜は、蛍光体スラリーを前記前面基板の背面にスピンコーティングして形成するか、または蛍光体を前記前面基板の背面にスクリーン印刷して形成することを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。
15. 前記蛍光膜は、複数のラインからなることを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。
16. さらに、前記隣接する蛍光膜ラインを分離するための隔壁を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の平板表示装置の製造方法。
17. 前記金属反射膜は、前記隔壁に付着して支持されることを特徴とする請求項１６に記載の平板表示装置の製造方法。
18. 前記隔壁は、ポリマー、無機物質、および金属物質のうちから選択された一つを前記前面基板の背面にスクリーン印刷して形成することを特徴とする請求項１７に記載の平板表示装置の製造方法。
19. 前記金属反射膜を形成する段階は、前記蛍光膜上にポリマー層を平坦に積層する段階と、前記ポリマー層上に金属粒子を蒸着する段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。
20. 前記金属反射膜を形成する段階は、ポリマー層と、前記ポリマー層上に金属粒子を蒸着して形成された金属層とを含む金属転写フィルムを、前記金属層が蛍光膜と対向して位置する段階と、前記金属転写フィルムから前記ポリマー層を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。