JP4015102B2 - メタルバック付き蛍光面の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、メタルバック付き蛍光面の形成方法に係り、さらに詳しくは、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの平面型画像表示装置において、メタルバック付き蛍光面を形成する方法に関する。

従来から、陰極線管（ＣＲＴ）やＦＥＤなどの画像表示装置の蛍光面では、蛍光体層の内面（フェースプレートと反対側の面）にアルミニウム（Ａｌ）等の金属膜が形成されたメタルバック方式の構造が広く採用されている。

このメタルバック方式は、電子源からの電子により励起された蛍光体層から発せられた光を反射し、より効率よくフェースプレート前面に発光エネルギーを送ることと、蛍光体層に導電性を付与し電極の役割を果たすことを目的としたものである。

従来から、メタルバック層を形成するには、ニトロセルロース等からなる薄い膜をスピン法などで蛍光体層の上に形成し、その上にＡｌを真空蒸着し、さらに焼成（ベーキング）して有機物を除去する方法（ラッカー法）が採られている。

また、メタルバック層の簡便な形成方法として、予め離型剤を施したフィルム上に金属蒸着膜を形成しておき、この金属膜を、接着剤を用いて蛍光体層上に転写する方法（転写方式）が提案されている。（例えば、特許文献１参照）

しかしながら、従来からのラッカー法や転写方式によりメタルバック層を形成する方法においては、蛍光体層とメタルバック層との間の十分な密着性を確保することが難しかった。したがって、特に電子放出源と蛍光面との間のギャップ（間隙）が狭い平面型画像表示装置において、良好な耐圧特性（高い限界保持電圧）を実現することが難しかった。

蛍光体層とメタルバック層との間の密着性を高めるために、転写方式により金属膜を形成した後、転写された金属膜をさらにプレス処理する方法も考えられているが、この方法でも、亀裂やピンホール等の欠陥がなく光透過率の低いメタルバック層を形成することが難しかった。

光透過率を低く抑え、効率よく光を反射するメタルバック層を形成するには、金属膜の厚さを厚くしなければならないが、膜厚を厚くするとデッドヴォルテージ（発光に必要な電子線加速電圧の下限値）が高くなるという欠点があった。さらに、適用可能な金属の種類や膜厚の幅が限られるという問題があった。
特開昭６３−１０２１３９号公報（第２頁、第３−４頁）

本発明は、前記した問題を解決するためになされたもので、蛍光体層とメタルバック層との密着性が良好で耐圧特性に優れ、かつメタルバック層の光透過率が低く反射性が良好なメタルバック付き蛍光面を、歩留り良く形成する方法を提供することを目的とする。

本発明のメタルバック付き蛍光面の形成方法は、フェースプレート内面に蛍光体層を形成する工程と、ベースフィルム上に少なくとも剥離剤層と平滑性樹脂膜および接着剤層が形成された転写フィルムを、前記樹脂膜が前記接着剤層を介して接するように前記蛍光体層上に配置し、転写ローラーにより加熱しながら押圧して接着した後、前記ベースフィルムを剥ぎ取ることにより、前記樹脂膜を転写する工程と、前記蛍光体層上に転写された前記樹脂膜を、プレスローラーにより加熱しながら押圧するプレス処理工程と、前記プレス処理が施された前記樹脂膜上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜が形成されたフェースプレートを加熱処理する工程を備えることを特徴とする。

本発明においては、蛍光体層上に平滑性を有する樹脂膜を転写・形成した後、この平滑性樹脂膜上に金属膜を形成し、さらに加熱処理を加えているので、蛍光体層とメタルバック層との間の密着性が増大し、限界保持電圧が向上する。さらに、蛍光体層上に形成された平滑性を有する樹脂膜上に金属膜を形成することで、亀裂、ピンホール等の欠陥のないメタルバック層を歩留り良く形成することができ、耐圧特性に優れた画像表示装置のメタルバック付き蛍光面を形成することができる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

本発明の実施形態においては、まず、フェースプレート内面に、ドット状またはストライプ状の黒色顔料から成る光吸収層（遮光層）を、例えばフォトリソ法により形成した後、その上にＺｎＳ系、Ｙ₂Ｏ₃ 系、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ系など各色の蛍光体を含むスラリーを塗布・乾燥し、フォトリソ法を用いてパターニングを行う。こうして、光吸収層のパターンの間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層のパターンがそれぞれ隣り合うように配列された蛍光体スクリーンを形成する。なお、各色の蛍光体層の形成をスプレー法や印刷法で行うこともできる。

次いで、蛍光体スクリーン上に、平滑性を有する樹脂膜を以下に示すような転写方式により形成する。

図１に示すように、転写フィルム１は、ポリエステル樹脂などから成るベースフィルム２の上に、離型剤層３、平滑性樹脂膜４および接着剤層５が順に積層された構造を有している。

ここで、ベースフィルム２の膜厚は、後述する転写工程でローラー（転写ローラー）による加熱・押圧を効果的に行うために、５〜５０μｍとすることが望ましい。離型剤としては、酢酸セルロース、ワックス、脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、ロジン、アクリル樹脂、シリコーン、フッ素樹脂等が挙げられ、これらの中から、ベースフィルム２および平滑性樹脂膜４等との間の剥離性に応じて、適宜選択して使用される。

離型剤層３の上に形成される平滑性樹脂膜４は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等をベースとすることが望ましく、さらに柔軟剤を含有することが望ましい。柔軟剤としては、リン酸エステル、脂肪族一塩基酸エステル、脂肪族二塩基酸エステル、二価アルコールエステル、オキシ酸エステル、オレイン酸ブチル、アジピン酸ジブチル、塩化パラフィン、トルエンスルフォンエチルアミド、トルエンスルフォンメチルアミド、アミノベンゼンスルフォンアミド化合物、アビエチン酸メチル、ジノニルナフタレン、アセチルクエン酸トリブチル、アミノトルエンスルフォンアミド化合物、Ｎ−ブチルベンゼンスルフォンアミドなどが例示される。

より具体的には、アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル−メラミン共重合体樹脂、メラミン−尿素共重合体樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース類、ビニル系樹脂などから選ばれる１種以上の樹脂を主体とし、前記した群より選ばれる１種以上の柔軟剤と含む平滑性樹脂膜４が使用される。なお、柔軟剤の含有割合は、樹脂膜を構成する材料全体に対して１〜３０重量％とすることが望ましい。柔軟剤の含有割合が３０重量％を超えると、転写性が悪化して好ましくない。

接着剤としては、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸樹脂、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸三元重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリブテン樹脂、ポリアミド樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂が使用される。

次いで、図２に示すように、このような構成を有する転写フィルム１を、接着剤層５が蛍光体スクリーン６表面に接するように配置する。そして、転写ローラー７により加熱しながら押圧して平滑性樹脂膜４を接着した後、ベースフィルム２を剥ぎ取る。なお、図中符号８はフェースプレート（ガラス基板）、９は光吸収層、１０は蛍光体層をそれぞれ示している。

転写ローラー７としては、例えば、金属製の芯材の上に、天然ゴムやシリコーンゴムなどの被覆層を有するゴムローラーが使用される。そして、この転写ローラー７を、押圧部であるゴム層表面の温度が７０〜２４０℃になるように加熱し、転写フィルム１のベースフィルム２面を、１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²の押圧力で押圧しながら１〜２０ｍ／分の速度で移動させることが好ましい。

転写ローラー７の表面温度および押圧速度についての前記条件は、転写ローラー７によりより、転写フィルム１の平滑性樹脂膜４が蛍光体スクリーン６面に転写されるために必要かつ十分な条件であり、この範囲を外れると、蛍光体層１０等と平滑性樹脂膜４との間の密着性が不足し、転写不良やベーキング後の亀裂が発生するおそれがある。

すなわち、転写ローラー７の表面温度が高すぎたり押圧速度が遅すぎると、ベースフィルム２が加熱され過ぎて軟化乃至溶融し、表面平滑な樹脂膜が転写・形成されないため、その上に形成される金属膜に亀裂等が発生し好ましくない。また、転写ローラー７の表面温度が低すぎたりあるいは押圧速度が速やすぎると、接着剤の加熱が不十分となり、平滑性樹脂膜４の接着が不十分となる結果部分的に転写されないなどの転写不良が生じるため好ましくない。

なお、このような転写ローラー７による押圧においては、被押圧部であるフェースプレート側を固定し転写ローラー７を移動させる他に、転写ローラー７の位置を固定し、フェースプレート側を移動・走行させる態様を採ることもできる。したがって、転写ローラー７による押圧速度は、転写ローラー７と被押圧部との相対的な移動速度を意味するものとする。

こうして、フェースプレート８の蛍光体スクリーン６上に平滑性樹脂膜４を転写した後、転写された樹脂膜をプレスローラーにより加熱しながら押圧することができる。このようなプレス処理を行い、樹脂膜を蛍光体スクリーン面に密接することにより、樹脂膜表面の平滑性をより高めることができる。

プレスローラーとしては、例えば転写ローラーと同様に、金属製の芯材の上に、天然ゴムやシリコーンゴムなどの被覆層を有するゴムローラーが使用される。そして、このプレスローラーを、押圧部であるゴム層表面の温度が７０〜２５０℃になるように加熱し、平滑性樹脂膜４上を、１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²の押圧力で押圧しながら１〜２０ｍ／分の速度で移動させることが好ましい。

なお、プレスローラーによる押圧においても、被押圧部であるフェースプレート側を固定しプレスローラーを移動させる他に、プレスローラーの位置を固定し、フェースプレート側を移動・走行させる態様を採ることもできる。

こうしてプレス処理を行った後、平滑性樹脂膜上に金属膜を形成する。金属膜の膜厚は、メタルバック効果の点から４０ｎｍ〜１５０ｎｍとすることが好ましい。金属膜の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などの一般的な乾式の金属薄膜形成法であれば、どのような方法でも使用することができる。

次いで、フェースプレートごと４５０℃程度の温度に加熱・焼成（ベーキング）して有機分を分解・除去し、メタルバック層を形成する。こうして、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が形成され、蛍光体層とメタルバック層との密着性に優れたメタルバック付き蛍光面が得られる。

次に、こうして形成されたメタルバック付き蛍光面をアノード電極とするＦＥＤについて、図３に基づいて説明する。

このＦＥＤでは、前記実施形態で形成されたメタルバック付き蛍光面を有するフェースプレート１１と、マトリックス状に配列された電子放出素子１２を有するリアプレート１３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１１とリアプレート１３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。なお、図中符号１４は、光吸収層と蛍光体層とから成る蛍光体スクリーンを示し、１５はメタルバック層を示す。また、符号１６は支持枠（側壁）を示す。

フェースプレート１１とリアプレート１３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１５を有しており、メタルバック層１５と下層の蛍光体スクリーン１４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、メタルバック層１５に亀裂、ピンホールなどがなく、光透過率が低く反射性が高いので、高輝度で信頼性に優れた表示を実現することができる。

次に、本発明をＦＥＤに適用した具体的実施例について説明する。

まず、フェースプレート内面に黒色顔料からなるストライプ状の光吸収層を、フォトリソ法により形成した後、ＺｎＳ系、Ｙ₂Ｏ₃ 系、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ系など各色の蛍光体を含むスラリーを塗布・乾燥し、フォトリソ法を用いてパターニングを行った。そして、光吸収層の遮光部と遮光部との間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層をストライプ状でそれぞれが隣り合うように形成し、蛍光体スクリーンを作成した。

次に、以下に示す転写フィルムを作製した。すなわち、膜厚２０μｍのポリエステル製ベースフィルムの上に０．５μｍ厚の離型剤層を形成し、その上に、メチルイソブチルケトン２５重量部（以下、単に部と示す。）、メチルエチルケトン２５部、変性アルコール６部、トルエン１０部、酢酸ブチル１０部、酢酸エチル１０部、メラミン樹脂５部、尿素樹脂５部、繊維素誘導体１部、ロジン系樹脂１部、ジメチルシロキサン１部、リン酸０．５部、ｐ−トルエンスルフォン酸０．５部からなる樹脂組成物を、グラビアコータにより塗布・乾燥し、厚さ０．３μｍの平滑性樹脂膜を形成した。

次いで、平滑性樹脂膜の上に、トルエン９０部、酢酸ビニル１０部からなる樹脂組成物をグラビアコータにより塗布・乾燥し、厚さ１０μｍの接着剤層を形成して、転写フィルムを完成した。

次に、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蛍光体スクリーン上に配置した後、硬度９０度のゴム被覆層を有し、表面温度が２００℃に加熱されたゴムローラー（転写ローラー）により、５００ｋｇｆ／ｃｍ^２ の圧力で押圧しながら、転写ローラーを５．４ｍ／分の速度で移動させて転写フィルムを圧着し、次いでベースフィルムを剥がした。こうして、フェースプレートの蛍光体スクリーン上に平滑性樹脂膜を転写した。

その後、転写された樹脂膜を、硬度８０度、表面温度１８０℃のゴムローラー（プレスローラー）により、１．０ｍ／分の速度、８００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でさらに押圧し、樹脂膜を蛍光体スクリーン上に密着させた。

次いで、平滑性樹脂膜の上に厚さ５０ｎｍのＡｌ膜を真空蒸着法により形成した後、こうして樹脂膜が形成されたフェースプレートを、４５０℃で加熱・ベーキングして有機分を分解・除去した。

以上の工程で、蛍光体スクリーン上に亀裂やピンホールなどの欠陥がないメタルバック層が形成された。

次に、こうして得られたメタルバック付き蛍光面を有するフェースプレートを使用し、常法によりＦＥＤを作製した。まず、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、ガラス基板に固定し、リアプレートを作製した。次いで、このリアプレートと前記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。その後、封止、排気など必要な処理を施し、１０型カラーＦＥＤを完成した。

このＦＥＤと、従来のプレス処理工程を含む転写法によりメタルバック層を形成したＦＥＤの両者について、電子線加速電圧１０ｋＶで３０００時間駆動試験を行った。その結果、従来の方法でメタルバック付き蛍光面が形成されたＦＥＤは、３０００時間で３回放電現象が発生したが、本発明により形成されたメタルバック付き蛍光面を有するＦＥＤは、３０００時間で一度も放電現象が発生しなかった。また、輝度も従来のＦＥＤと比較して５％向上した。

本発明によれば、下層の蛍光体層との間の密着性が高く、平滑なメタルバック層を形成することができ、高い限界保持電圧を有するメタルバック付き蛍光面を得ることができる。また、メタルバック層にピンホールや亀裂がなく光透過性が低いので、発光輝度も向上する。したがって、このようなメタルバック付き蛍光面を備えることで、耐圧特性に優れかつ輝度の高い画像表示装置を実現することができる。

本発明の実施の形態に使用する転写フィルムの構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態において、平滑性樹脂膜の転写工程を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態により作成されたメタルバック付き蛍光面を備えたＦＥＤの断面図である。

符号の説明

１…転写フィルム、２…ベースフィルム、３…離型剤層、４…平滑性樹脂膜、５…接着剤層、６…蛍光体スクリーン、７…転写ローラー、８…フェースプレート（ガラス基板）、９…光吸収層、１０…蛍光体層。

Claims (5)

1. フェースプレート内面に蛍光体層を形成する工程と、
   ベースフィルム上に少なくとも剥離剤層と平滑性樹脂膜および接着剤層が形成された転写フィルムを、前記樹脂膜が前記接着剤層を介して接するように前記蛍光体層上に配置し、転写ローラーにより加熱しながら押圧して接着した後、前記ベースフィルムを剥ぎ取ることにより、前記樹脂膜を転写する工程と、
   前記蛍光体層上に転写された前記樹脂膜を、プレスローラーにより加熱しながら押圧するプレス処理工程と、
   前記プレス処理が施された前記樹脂膜上に金属膜を形成する工程と、
   前記金属膜が形成されたフェースプレートを加熱処理する工程を備えることを特徴とするメタルバック付き蛍光面の形成方法。
2. 前記樹脂膜が、アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル−メラミン共重合体樹脂、メラミン−尿素共重合体樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース類、ビニル系樹脂から選ばれる１種以上の樹脂を含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の形成方法。
3. 前記樹脂膜が、樹脂を主体とし、リン酸エステル、脂肪族一塩基酸エステル、脂肪族二塩基酸エステル、二価アルコールエステル、オキシ酸エステル、オレイン酸ブチル、アジピン酸ジブチル、塩化パラフィン、トルエンスルフォンエチルアミド、トルエンスルフォンメチルアミド、アミノベンゼンスルフォンアミド化合物、アビエチン酸メチル、ジノニルナフタレン、アセチルクエン酸トリブチル、アミノトルエンスルフォンアミド化合物、Ｎ−ブチルベンゼンスルフォンアミドからなる群より選ばれる１種以上の柔軟剤を含有す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の形成法。
4. 前記柔軟剤が、前記樹脂膜を構成する全材料に対して１〜３０重量％の割合で含有されることを特徴とする請求項３記載のメタルバック付き蛍光面の形成方法。
5. 前記接着剤が、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸樹脂、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸三元重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリブテン樹脂、ポリアミド樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項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の形成方法。

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