JP3621225B2

JP3621225B2 - 発光表示デバイス

Info

Publication number: JP3621225B2
Application number: JP10716697A
Authority: JP
Inventors: 優行中西; 弘山田
Original assignee: Noritake Itron Corp
Current assignee: Noritake Itron Corp
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: JPH10302683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体の背面に透過した光を観察する透過形の発光表示デバイスにかかわり、特に、ガラス基板上に光学フィルタを備えた発光表示デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光表示デバイスの１つである蛍光表示管は、少なくとも一面が透明な真空外囲器中で、カソード電極から放出された熱電子を蛍光体に衝突発光させ、所望のパターンを表示する電子管である。通常、電子の動きを制御するためのグリッドを備えた３極管構造のものが最も多く用いられている。
蛍光表示管には、カソード電極から放射された電子が蛍光体を励起した光を直接観察する直視形と、蛍光体の背面に透過した光を観察する透過形とがある。図３は、従来の透過形の平面形蛍光表示管の構成を示す断面図である。
同図に示すように、ガラス基板１上の所定の位置に顔料を含むフィルタ２が形成されている。さらに、ガラス基板１上には、フィルタ２を被覆するように、透光性を有する保護膜３が密着形成されている。
保護膜３上には、遮光性を有する絶縁層６が形成されている。そして、絶縁層６が開口している保護膜３上のフィルタ２に対応する位置に、透光性を有するアノード電極４が形成されている。このアノード電極４は、保護膜３と絶縁層６との間に形成されている配線層（図示せず）に接続されている。
アノード電極４上には蛍光体５が形成されている。この蛍光体５には、ＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体等が使用される。蛍光体５の上方にはグリッド７が配置され、さらにその上方にはカソード電極８が配置されている。
また、ガラス基板１の端部には、スペーサガラス９が配置され、その上にガラス基板１に対向してフロントガラス１０が配置されており、これらによって真空外囲器が構成されている。
【０００３】
蛍光体５に使用されるＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体は、帯域が広い光を発生する。この光をフィルタ２に通して色変換することにより、多色化が実現される。
しかし、フィルタ２のうち赤色光を得るための赤色フィルタは、外囲器の封止工程において高温（３５０〜５００℃）の還元性雰囲気にさらされると、フィルタの色が黒化してしまう。赤色フィルタにはＦｅ_２Ｏ_３からなる弁柄という顔料が使用されており、このＦｅ_２Ｏ_３が還元されてＦｅ_３Ｏ_４に変化するためだと考えられる。
そこで、赤色フィルタを還元性雰囲気から隔離して赤色フィルタの黒化を防止するために、赤色フィルタを保護膜３で被覆した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィルタを被覆する保護膜は、焼成すると、縮もうとする向きの内部応力が発生する。このため、ガラス基板は、保護膜と接触する側にだけ張力を受けるので、ガラス基板はフィルタを形成した側の面（以下、内壁面という）から見て凹形に反ってしまう。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガラス基板上にフィルタを備えた発光表示デバイスのガラス基板の反りを防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ガラス基板上の所定の位置に形成された光学フィルタと、ガラス基板上に光学フィルタを被覆するように密着形成された透光性を有する第１の保護膜と、第１の保護膜の上方に配置された電子を放出する電子放出手段と、第１の保護膜と電子放出手段との間の光学フィルタに対応する位置に形成されて電子放出手段から放出された電子の衝突により発光する発光部と、この発光部に接触するように配置されて発光部に電圧を印加するアノード電極と、ガラス基板を含み以上の光学フィルタ、第１の保護膜、電子放出手段、発光部及びアノード電極を収容する真空外囲器と、ガラス基板の外壁面上に密着形成されて第１の保護膜と同じ向きに同程度の大きさの内部応力を有するとともに透光性を有する第２の保護膜とを備える。
また、発光部と電子放出手段との間に配置されて電子放出手段から放出された電子の動きを制御し発光部に衝突させるグリッドを備える。
また、第１、第２の保護膜は、ともに同じ材料及び同じ膜厚で形成される。
また、光学フィルタは、顔料を含む。
また、第２の保護膜の屈折率は、ガラス基板の屈折率より小さくする。
【０００６】
上述したように、ガラス基板の両面にそれぞれ第１の保護膜と第２の保護膜を形成し、これら第１、第２の保護膜は同じ向きに同程度の大きさの内部応力を有するので、ガラス基板はその両面に、同じ向きに同程度の大きさの張力を受けることになる。このため、ガラス基板の反りを防止できる。
また、第１、第２の保護膜を同じ材料を用いて同じ膜厚で形成することによって、同じ向きに同程度の大きさの内部応力を有する第１、第２の保護膜を容易に形成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による発光表示デバイスの一実施の形態の断面図である。同図に示した発光表示デバイスは透過形の平面形蛍光表示管である。
同図に示すように、ガラス基板１上の所定の位置に、光学フィルタとして顔料を含むフィルタ２が形成されている。フィルタ２には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色フィルタがある。
【０００８】
さらに、ガラス基板１上には、フィルタ２を被覆するように、透光性を有する第１の保護膜である保護膜３ａが密着形成されている。保護膜３ａは、後述する外囲器の封止工程において、フィルタ２を還元性雰囲気から隔離して、特に赤色フィルタの黒化を防止するためのものである。
この保護膜３ａは、後述する成膜方法により異なるが、膜厚が５０〜１５００ｎｍ程度となるように形成される。特に、有機金属化合物から金属酸化膜を形成する方法では、膜厚を１００〜５００ｎｍ程度にする。膜厚が薄すぎると保護膜３ａが島状になり、また膜厚が厚すぎると保護膜３ａがひび割れてしまうため、いずれにせよ保護膜としての用をなさなくなる。
【０００９】
保護膜３ａ上には、遮光性を有する絶縁層６が形成されている。そして、絶縁層６が開口している保護膜３ａ上のフィルタ２に対応する位置に、透光性を有するアノード電極４が形成されている。透光性を有するアノード電極４としては、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）やメッシュ状にパターン整形されたＡｌ薄膜が用いられる。このアノード電極４は、保護膜３ａと絶縁層６との間に形成されている配線層（図示せず）に接続されている。
アノード電極４上には、発光部となる蛍光体５が表示すべきパターンの形状に塗布されている。この蛍光体５は、ＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体等から構成されている。
【００１０】
なお、例えばアノード電極４を蛍光体５を囲うように形成して、接触部分から蛍光体５に電圧を印加するようにすれば、アノード電極４に透光性は要求されない。
これら、フィルタ２，アノード電極４及び蛍光体５を１つのドットとしてマトリックス状に複数配置して用いれば、ドットマトリックス形の蛍光表示管を構成することができる。
【００１１】
蛍光体５の上方には電子放出手段としてカソード電極８が配置されており、蛍光体５とカソード電極８との間にはグリッド７が配置されている。カソード電極８からは均一に熱電子が放出され、その熱電子はグリッド７によって動きを制御される。そして、１００ｅＶ程度の熱電子の衝突により、蛍光体５が励起発光する。
また、ガラス基板１の端部には、スペーサガラス９が配置され、その上にガラス基板１に対向してフロントガラス１０が配置されている。これらガラス基板１、スペーサガラス９及びフロントガラス１０によって、上記した全ての構成要素を収容する外囲器が構成される。外囲器の内部は真空排気されている。
【００１２】
一方、ガラス基板１のフィルタ２が形成されていない側の面（以下、外壁面という）には、第２の保護膜である保護膜３ｂが密着形成されている。保護膜３ｂは、保護膜３ａと同じ向きに同じ大きさの内部応力を有するように形成される。このため、ガラス基板１が一方に反ることはない。
なお、保護膜３ａ，３ｂは同じ材料を用いて形成しても、異なる材料を用いて形成してもよい。同じ材料を用いる場合には、同じ膜厚の膜を形成することにより、ガラス基板１に対して同程度の張力を与える保護膜３ａ，３ｂを容易に形成することができる。
なお、蛍光体５の発光光は、アノード電極４、保護膜３ａ、フィルタ２、ガラス基板１及び保護膜３ａを介して、外囲器の外部に放出される。
【００１３】
次に、ガラス基板１の両面に形成する保護膜３ａ，３ｂについて、更に詳しく説明する。
保護膜３ａ，３ｂに必要な条件としては、透光性があること以外に、保護膜として緻密であること、耐熱性が高いことが挙げられる。以上の条件を満たす材料には、例えばＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＭｇＦ_２がある。
【００１４】
保護膜３ａ，３ｂの成膜方法には、大きく分けて次の二つの方法がある。
第１の成膜方法は、有機金属化合物（例えば、金属アルコラート）を焼成して、金属酸化物からなる保護膜３ａ，３ｂを形成する方法である。
まず、金属アルコラートを液体状に調合した金属アルコラート溶液を、例えばスピンコート法、ロールコート法、ディップコート法などの塗布法によりガラス基板１の両面に塗布して、金属アルコラート膜を形成する。そして、酸化雰囲気中において４００〜６００℃の高温で数時間焼成することにより、金属酸化膜が形成される。
この成膜方法では、金属アルコラート膜を形成するのにスピンコート法を用いると、ガラス基板１の片面づつ計２回塗布する必要がある。また、ロールコート法又はディップコート法を用いると、ガラス基板１の両面同時に塗布することができる。
【００１５】
第２の成膜方法は、蒸着法、スパッタリング法などの物理的成膜方法である。
この成膜方法では、ガラス基板１の両面に成膜する材料のもととなるソースを配置した構造の成膜装置を用いれば、ガラス基板１の両面同時に成膜することができる。
【００１６】
なお、第１の成膜方法では、金属アルコラート膜上にアノード電極４及び蛍光体５を形成してから焼成して、金属酸化膜を形成してもよいし、あるいは、まず、金属アルコラート膜を焼成して金属酸化膜を形成し、その上にアノード電極４及び蛍光体５を形成して再度焼成してもよい。
【００１７】
ところで、ガラス基板１の外壁面に形成された保護膜３ｂは、ガラス基板１の反りを防止するためのものであるが、所定の条件を満足させることにより、保護膜３ｂは外光の反射防止膜としても機能する。
保護膜３ａ上に形成された絶縁膜６は、蛍光表示管のフィルタ２（発光部分）以外の部分の反射率を、低く一様にする。これによりコントラストが向上するが、反射光が完全に抑えられるわけではない。
しかし、保護膜３ｂの膜厚と材料を適切に設定することにより、外光の正反射を抑えることができる。保護膜３ｂの膜厚については、ガラス基板１の内壁面に保護膜３ａやフィルタ２、絶縁層６等が存在するため、これらの状態に応じて設定する必要がある。また、保護膜３ｂの屈折率については、少なくともガラス基板１の屈折率より小さい屈折率をもつ材料を用いて保護膜３ｂを形成することにより、反射防止膜としての効果を期待できる。
【００１８】
図２は、ガラス基板１の外壁面にＳｉＯ_２からなる保護膜３ｂ（膜厚：２００ｎｍ）を形成した場合と形成しない場合における外光の波長と反射率との関係を示したグラフであり、図１に示した平面形蛍光表示管の絶縁層６が存在する部分の反射率を示している。また、実線は保護膜３ｂが形成されている場合であり、破線は保護膜３ｂが形成されていない場合である。
図２に示されるように、屈折率が１．５２のガラス基板１に屈折率が１．４７のＳｉＯ_２からなる保護膜３ｂを形成することにより、外光の波長が５００ｎｍ前後の領域で、反射率が０．６％程度低減される。すなわち、保護膜３ｂが形成されていない場合に比べて、反射率が１割程度低減される。
【００１９】
以上、本実施の形態は平面形蛍光表示管を例に説明してきたが、本発明の適用は平面形蛍光表示管に限られたものではない。
例えば、蛍光表示管の一種に、メタルバック膜を用いて１０ｋｅＶ程度の電子線により蛍光体を励起発光させ、電子線のスイッチング又は偏向によって画素を選択的に発光させる発光表示デバイスがある。以下、この発光表示デバイスを画像管と呼ぶ。画像管は、大画面カラーディスプレイの画素を構成するものとして使用される。
画像管はコントラスト改善のため、ガラス基板の内壁面上に顔料を含むフィルタを配置する。したがって、赤色フィルタの黒化を防止するために、フィルタを被覆するようにガラス基板上に第１の保護膜を形成する必要がある。このため、図１に示した平面形蛍光表示管と同様にガラス基板の外壁面上に第２の保護膜を形成することにより、ガラス基板の反りを防止できるとともに、外光の正反射を抑えられる。
【００２０】
なお、本発明は、真空外囲器中にフィルタを備え、電子線によって蛍光体を励起発光させる発光表示デバイスに適用できるため、ＦＥＤやＣＲＴにも適用可能である。
また、内面にフィルタを備えた他の表示デバイス、例えばＰＤＰにおいても、高温の還元性雰囲気を含むプロセスにフィルタが形成された基板を通す必要がある場合には、本発明が有効である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス基板の両面にそれぞれ第１の保護膜と第２の保護膜を形成して、ガラス基板の両面に、同じ向きに同程度の大きさの張力を与えることにより、ガラス基板の反りを防止することができる。
特に、第１、第２の保護膜を共に同じ材料を用いて同じ膜厚で形成することにより、容易にガラス基板の反りを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発光表示デバイスの断面図である。
【図２】ガラス基板に保護膜３ｂを形成したことによる外光の反射率の変化を示すグラフである。
【図３】従来の発光表示デバイスの断面図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…フィルタ、３ａ，３ｂ…保護膜、４…アノード電極、５…蛍光体、６…絶縁層、７…グリッド、８…カソード電極、９…スペーサガラス、１０…フロントガラス。

Claims

ガラス基板上の所定の位置に形成された光学フィルタと、
前記ガラス基板上に前記光学フィルタを被覆するように密着形成された透光性を有する第１の保護膜と、
前記第１の保護膜の上方に配置された電子を放出する電子放出手段と、
前記第１の保護膜と電子放出手段との間の前記光学フィルタに対応する位置に形成されて前記電子放出手段から放出された電子の衝突により発光する発光部と、
この発光部に接触するように配置されて前記発光部に電圧を印加するアノード電極と、
前記ガラス基板を含み前記光学フィルタ、第１の保護膜、電子放出手段、発光部及びアノード電極を収容する真空外囲器と、
前記ガラス基板の外壁面上に密着形成されて前記第１の保護膜と同じ向きに同程度の大きさの内部応力を有するとともに透光性を有する第２の保護膜とを備えることを特徴とする発光表示デバイス。
請求項１において、
前記発光部と電子放出手段との間に配置されて前記電子放出手段から放出された電子の動きを制御し前記発光部に衝突させるグリッドとを備えることを特徴とする発光表示デバイス。
請求項１において、
前記第１及び第２の保護膜は、ともに同じ材料及び同じ膜厚で形成されることを特徴とする発光表示デバイス。
請求項１において、
前記光学フィルタは、顔料を含むことを特徴とする発光表示デバイス。
請求項１において、
前記第２の保護膜の屈折率は、前記ガラス基板の屈折率より小さいことを特徴とする発光表示デバイス。