JP4078374B2 - 蛍光面基板、画像表示装置、および映像受信表示装置 - Google Patents

Description

本発明は電子線励起を利用した電子ディスプレイデバイスに用いられる蛍光面基板に関する。また、本発明はかかる蛍光面基板を用いた画像表示装置および映像受信表示装置に関する。

従来知られている、電界の印加により電子が放出される電子放出素子を用いた画像表示装置（以下、ＦＥＤという。）では、ビーム収束上またはその他の理由により、電子源側のカソード基板とアノードである前面基板との間隔は、通常数ｍｍに抑えられている。この狭ギャップのため、耐放電上の制約が大きく、陰極管（以下、ＣＲＴという。）のような２５ｋＶ以上もの加速電圧を適用することはできず、一般的に高圧型といわれるタイプのＦＥＤでも１５ｋＶ以下程度の加速電圧が一般的である。このため、蛍光体層へ侵入する電子の拡散長はＣＲＴに比較して小さくなり、同等の輝度を実現するためには高電流の電子ビーム線を順次駆動させるなど、高電荷密度での駆動が不可欠である。このため、蛍光体に対しては、高電荷密度投入時の輝度直線性確保が強く要求される。

現在実用域にある電子線励起用蛍光体には、ＣＲＴでの採用実績が長いＰ２２と呼ばれる硫化亜鉛蛍光体の一群を用いることが一般的である。ＦＥＤでも、特許文献１に示すように、ＣＲＴで実績のあるＰ２２型の蛍光体を用いることが一般的である。しかし、硫化亜鉛蛍光体は励起エネルギーにより母体中に生成したドナーアクセプターの再結合による発光機構をとるため、発光減衰時間が数十マイクロ秒と長い。また、濃度消光などの影響を考慮した最適な発光中心濃度は希土類内殻遷移発光蛍光体に比べ低い。これらのことから、高電荷密度領域では、励起状態にある発光中心の飽和が比較的発生し易く、輝度直線性が不十分になってしまい、十分な輝度が得られなくなるといった問題がある。

このような問題を解決するために様々な提案がなされている。特許文献２には、特性の異なる蛍光体の混合物を用いて青色の輝度を向上させる方法が開示されている。具体的には、混合蛍光体総量を基準として２０重量％以下の、テルビウム賦活イットリウムアルミニウムガレート蛍光体Ｙ₃（Ａｌ、Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｔｂ、テルビウム賦活けい酸イットリウム蛍光体Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｔｂ、およびテルビウム賦活酸塩化ランタン蛍光体ＬａＯＣｌ：Ｔｂからなる群から選択された少なくとも一つの蛍光体と、残り量の銀・アルミニウム共賦活硫化亜鉛蛍光体ＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌからなる混合青色発光蛍光体が提案されている。

また、特許文献３には、六方晶系のＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ、六方晶系のＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、および六方晶系のＺｎＳ：Ｔｍ、Ｌｉの中から選ばれる少なくとも２種の蛍光体の混合物を用いる方法が開示されている。
特公昭６３−０３９９８２号公報 特開平０６−２４８２６２号公報 特開２００４−３３９２９３号公報

しかし、特許文献２で開示されているテルビウム付活蛍光体は、発光中心の濃度を高くさせることは可能であるが、禁則遷移に基づく発光を呈するため、発光減衰時間が数百マイクロ秒程度と極めて長い。したがって、高電荷密度域で励起発光中心飽和が発生し、十分な輝度の向上を望むことができない。テルビウム付活蛍光体は、必ず長波長側にも強い輝線を呈するために、良好な色純度が得られないといった解決困難な欠点もある。また、特許文献３に示される混合物は、本願発明者らの実験では、色純度の良い青色発光は得られるものの、輝度・寿命共に実用的なレベルに達していなかった。

本発明は、このような事情に鑑みて、高電流密度の電子ビームによる高電荷密度域において輝度飽和を抑制し、高輝度を得ることができる蛍光面基板を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる蛍光面基板を用いた画像表示装置や映像受信表示装置を提供することを目的とする。

本発明の蛍光面基板は、電子が衝突することによって発光する蛍光体サブピクセルを備え、蛍光体サブピクセルは、第１の蛍光体が配置された第１の蛍光体領域と、前記第１の蛍光体のγ値よりも小さいγ値を有する第２の蛍光体が配置された第２の蛍光体領域と、を有している。そして、第１の蛍光体領域は第２の蛍光体領域よりも輝度が高くなる電流密度範囲を有し、第２の蛍光体領域は第１の蛍光体領域よりも輝度が高くなる電流密度範囲を有している。

本発明の蛍光面基板は、各蛍光体サブピクセルにおいて、輝度電流飽和特性値の異なる２種類の蛍光体領域を有している。電子放出源から放出される電子による電流密度は蛍光体サブピクセル内の部位ごとに異なるのが一般的である。したがって、蛍光体サブピクセル内の部位によってγ値を異ならせることによって、同じ電流密度の電子流を受けた場合でもより大きな輝度を得ることができ、蛍光体サブピクセル全体としての輝度を増加させることが容易となる。

以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。本発明の蛍光面基板は、各蛍光体サブピクセルが、第１の蛍光体が配置された第１の蛍光体領域と、第１の蛍光体のγ値よりも小さいγ値を有する第２の蛍光体が配置された第２の蛍光体領域とを有することを特徴としている。γ値とは、輝度が電流密度のγ乗に比例するとしたときのγの数値をいう。

図１は、本発明の蛍光面基板を備えた画像表示装置の内部構造を示す模式的な斜視図である。表示装置２は画像情報を表示する真空気密容器である。表示装置２は、蛍光面基板１と、カソードが設けられた背面基板４とを備えている。蛍光面基板１には、アノードであるメタルバック７と、蛍光体層６とが設けられている。蛍光面基板１と背面基板４の間には、これらの基板間の間隔を保持する絶縁枠１０が挟み込まれている。蛍光面基板１、背面基板４、および絶縁枠１０は密閉された内部空間を形成するとともに、薄型の平面型表示装置の主要部を構成している。表示装置２は、真空ポンプに連通された排気管（不図示）等を通じ高真空状態に排気され、適切な封止手段によって封止されて、真空状態が維持される。

図２は、蛍光体層の概念的平面図である。蛍光体層６には、赤、緑、青の各色に対応した多数の蛍光体サブピクセル１７が典型的に形成される。このとき、各蛍光体サブピクセル１７は、背面基板４に設けられた電子放出素子５から放出された電子が衝突することによって、赤、緑、青のいずれかの色光を発光する。蛍光体サブピクセル１７は、蛍光体の発光により画像を形成するときの最小構成要素（絵素）である。本発明の蛍光体基板に用いられる蛍光体は上記の発光色を有するものに限られず、また、３色の蛍光体に限られない。

各蛍光体サブピクセル１７は、蛍光体層６の各ドットを形成している。蛍光体層６には、蛍光体サブピクセル１７を形成・区画するために、一般的にブラックマトリクスと呼ばれる黒色部１６が形成されている。蛍光体サブピクセル１７は後述する電子放出素子５の配置に対応して設けられる。即ち、電子放出素子５から放出された電子が、所望の蛍光体サブピクセル１７に照射されるように、電子放出素子５と蛍光体サブピクセル１７を配置する。

再び図１を参照すると、蛍光体層６の背面基板４側にはメタルバック７が設けられている。メタルバック７は、アノード（電極）としての機能だけでなく、蛍光面上の帯電除去や、発光を鏡面反射させることによって輝度を向上させる機能も有している。したがって、メタルバック７に用いられる材料としては、高い導電性を有する金属が好ましく、典型的にはアルミニウムが用いられる。メタルバック７に高電圧を印加するため、メタルバック７は高圧端子３に接続されている。また、メタルバック７の背面基板４側の面上には、画像表示装置２内のガスを吸着するゲッタ（不図示）を設けることが好ましい。ゲッタ７に用いられる材料としては、チタンやバリウムが好ましい。また、メタルバック７と背面基板４上の部材（電子放出素子５など）と、の間で放電が生じたときにそれらの部材の損傷を抑えるために、メタルバック７を各蛍光体サブピクセル１７ごとに対応して分割して設けることが好ましい。この場合、分割されたメタルバック７間を抵抗膜で接続することで、メタルバック７に電位を供給することができる。

以上のように構成された気密容器を有する画像表示装置２では、背面基板４と蛍光面基板１との間に加速電圧をかけることにより、電子放出素子５から放出された電子が蛍光体サブピクセル１７の蛍光面に衝突する。各蛍光体サブピクセル１７は各々所定の色光を発光し、蛍光面基板１上に画像を表示する。一般にＦＥＤでは、ＣＲＴと異なり、蛍光体サブピクセルごとに独立して設けられた電子放出素子５を線順次駆動させることによって画像が形成される。駆動される電子放出素子５は、信号配線８と走査配線９とによって選択される。本発明の蛍光面基板を用いた画像表示装置の電子放出素子としては、スピント型などの電界放出型や表面伝導型、ＣＮＴやグラファイトナノファイバ等のカーボンファイバを電子放出部材として用いたもの、などを用いることができる。これらのうち、表面伝導型の電子放出素子を用いることが、生産性や均一性などの点から好ましい。

尚、図２において、便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定めた。Ｘ方向は、走査配線９が延在する方向とする。Ｙ方向は、信号配線８が延在する方向とする。Ｚ方向は、蛍光面基板１と背面基板４とが対向する方向とする。またＺ方向は、蛍光面基板１の背面基板４側の面の法線方向または背面基板４の蛍光面基板１側の面の法線方向とも言うことができる。以下の図２、６，７，８，９および１０におけるＸ方向およびＹ方向は、図１のそれらの方向と対応するように記載される。

図２を参照すると、蛍光体サブピクセル１７は、第１の蛍光体領域１１と、第１の蛍光体領域１１よりもγ値が小さい第２の蛍光体領域１２と、を有している。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセル１７の中心領域に形成され、第２の蛍光体領域１２は蛍光体サブピクセル１７の周辺領域に形成することができる。即ち、蛍光面基板１を背面基板４から見たときに、第２の蛍光体領域１２が第１の蛍光体領域１１の周辺に位置するように配置することができる。ここで、第２の蛍光体領域１２が形成される第１の蛍光体領域１１の周辺領域とは、図２に示すような第１の蛍光体領域１１の周辺全体の領域だけでなく、図８（ａ）および（ｂ）に示すような第１の蛍光体領域１１に隣接する領域も含む。後述するように、蛍光体サブピクセル１７内に、第１の蛍光体領域１１を取り囲むように第２の蛍光体領域１２を配置することが好ましい。また、図２に示す例においては、第１の蛍光体領域１１は、蛍光体サブピクセル１７の中心点Ｃを含む円形の形状を有している。尚、蛍光面基板１を背面基板４から見たときに、第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２の各々の一部どうしが重複してもよい。

一つの蛍光体サブピクセル１７の中にγ値が異なる２つの領域を設けた理由を以下に述べる。一般に、上述したような線順次駆動方式においては、蛍光体サブピクセル１７中に照射される電子による電流密度分布は一定のパターンを有している。例えば、スピント型の電界放出型電子放出素子を用いたときには、電子ビームの電流密度分布はガウス則やローレンツ則に従うことが知られている。また、一つのサブピクセルに対応する多数の電界放出源を有するカーボンファイバを用いた電子放出素子をもちいたときには、ほぼ中央をピークとした一定の分布を有するプロファイルとなることが知られている。表面伝導型電子放出素子を用いたときには、非対称の先鋭的な細長い形状の電子ビームプロファイルが得られる。

したがって、典型的な電子放出素子を用いる場合には、蛍光体サブピクセル１７に照射される電子による電流密度に、不均一な分布が存在する。換言すれば、電子放出素子５から放出される電子によって蛍光体サブピクセル１７に流れる電流密度は、蛍光体サブピクセル１７の蛍光面と平行な面内において、一様ではない所定の分布を有している。この電流密度の大小にしたがって、蛍光体サブピクセル１７の部位に応じてγ値の異なる適当な蛍光体を選択し、各々の領域を形成させることにより、輝度を向上させることが可能となるのである。

また、発光効率を最大限に高め、かつ、表示装置２内の不必要な帯電や発熱を防ぐためには、できるかぎり蛍光体サブピクセル１７に電子が到達することが望ましい。そして、蛍光体サブピクセル１７の最も電流密度の高い領域が、蛍光体サブピクセル１７の中心部またはその近傍に位置することが好ましい。換言すると、蛍光体サブピクセル１７に到達する電子の分布の中心に第１の蛍光体領域１１を設ける構成が好ましい。

本実施形態では、２種類の蛍光体領域が蛍光体サブピクセルの中心領域とその周辺領域とに分かれて形成されており、電流密度の高い中心領域を形成する蛍光体のγ値が周辺領域を形成する蛍光体のγ値よりも大きく形成されている。これにより輝度がさらに向上した蛍光面基板を得ることが可能となる。この点について、以下にさらに説明する。

本実施形態では、緑色の蛍光体サブピクセル１７は、その中心領域（第１の蛍光体領域１１）に一般式ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ（ユーロピウム）で表わされる蛍光体が配置されている。また、蛍光体サブピクセル１７の周辺領域（第２の蛍光体領域１２）に、一般式ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、またはＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌで表わされる蛍光体が配置されている。ここで、「：」の左側は蛍光体の母体、右側は付活剤を意味する。図３は、これらの蛍光体の電流密度−輝度特性の関係を示すグラフである。図３によると、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ蛍光体は電流密度に対する輝度の直線性に優れており、γ値（図３の直線の傾きに相当する）は１であり、かつ高い電流密度領域において高い輝度を示している。これに対し、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ蛍光体は電流密度に対する輝度の直線性は緩慢であり、γ値は０．６１と低いが、低電流密度領域においてはＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ蛍光体と比べて高い輝度を示している。

図３に示すように、二つの蛍光体は電流密度に対するγ値が異なっており、かつ２つの蛍光体の輝度値が特定の電流密度（交点Ｘ）で交差し、各々が他方よりも輝度の高い電流密度範囲Ａ，Ｂを有している。そこで、この交点Ｘの電流密度が生じる位置を第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２との境界として、境界の内側領域と外側領域に、より高い輝度を示す蛍光体各々形成する。これによって、蛍光体サブピクセル１７全体として、同一の蛍光体材料を用いる場合に比してより高い輝度が得られる。即ち、図３を参照すると、電流密度範囲Ａに対応する部位（境界の内側領域）にＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ蛍光体を、電流密度範囲Ｂに対応する部位（境界の外側領域）にＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ蛍光体を形成する。このような配置にした蛍光体サブピクセル１７において、図中Ｐで表示したような電流密度−輝度特性が得られることになる。なお、図示のため、Ｐは蛍光体を示すラインから離して表示している。蛍光体サブピクセル１７をＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ蛍光体単独、またはＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ蛍光体単独で形成する場合と比べてより高い輝度が得られることは明らかであろう。なお、交点Ｘの電流密度が生じる部位と二つの蛍光体の境界とが完全に一致していれば最大の効果が得られるが、厳密に一致している必要はない。その場合でも、単一の蛍光体で蛍光体サブピクセル１７を形成した場合と比較して、より高い輝度が得られる。

同様に、青色の蛍光体サブピクセル１７は、その中心領域（第１の蛍光体領域１１）に一般式ＣａＭｇＳｉ₂Ｏ₆：Ｅｕで表わされる蛍光体が配置されている。また、蛍光体サブピクセル１７の周辺領域（第２の蛍光体領域１２）に、一般式ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、またはＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌで表わされる蛍光体が配置されている。図４に、これらの蛍光体の電流密度-輝度特性の関係を示す。図４によると、二つの蛍光体は電流密度に対するγ値が異なっており、かつ２つの蛍光体が輝度値が特定の電流密度（交点Ｙ）で交差しており、各々が他方よりも輝度の高い電流密度範囲Ｄ，Ｅを有している。したがって、上述したのと同様に、この交点Ｙの電流密度が生じる部位を第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２との境界として、境界の内側領域と外側領域に、より高い輝度を示す蛍光体を各々形成する。これによって、同一の蛍光体材料を用いる場合に比して蛍光体サブピクセル１７全体としてより高い輝度が得られることになる。具体的には、電流密度範囲Ｄに対応する部位（境界の内側部分）にＣａＭｇＳｉ₂Ｏ₆：Ｅｕ蛍光体を、電流密度範囲Ｅに対応する部位（境界の外側部分）にＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ蛍光体を形成すれば、良好な結果が得られる。この場合も、交点Ｙの電流密度が生じる部位と二つの蛍光体の境界とが完全に一致していれば最大の効果が得られるが、厳密に一致している必要はない。

このような構成の蛍光面基板を用いることにより、従来技術と比べてより高輝度な画像表示が可能となる。また、このような蛍光面基板を用いることで、より高輝度な画像表示装置を実現することができる。

また、図１を用いて説明した本発明の画像表示装置を用いて、映像受信表示装置を構成することができる。

図１１は、本発明の画像表示装置を用いた映像受信表示装置の概略構成を示す図である。図１１において、６１は映像情報受信装置、６２は画像信号生成回路、６３は駆動回路を示す。まず、映像情報受信装置６１で選局して受信された映像信号を画像信号生成回路６２に入力し、画像信号を生成する。映像情報受信装置６１としては、例えば、無線放送、有線放送、インターネットを介した映像放送等を選局し受信できるチューナーのような受信機を挙げることが出来る。また、映像情報受信装置６１に音響装置等を接続し、更に画像信号生成回路６２、駆動回路６３、および画像表示装置２を含めてテレビセットを構成することが出来る。画像信号生成回路６２では、映像情報から画像表示装置２の各画素に対応した画像信号を生成し、駆動回路６３に入力する。そして、入力された画像信号に基づいて駆動回路６３で画像表示装置２に印加する電圧を制御し、画像表示装置２に画像を表示させる。

以上の説明では、蛍光体サブピクセル１７の中心領域が蛍光体サブピクセル１７の中心点を含む円状により形成されていたが、中心領域は蛍光体サブピクセル１７の中心点を含むまたは楕円形状、長方形状、または正方形状であってもよい。円、楕円形、長方形、または正方形といった中心領域の形状は、実プロセス上も形成が容易であり好ましい。また、多数の電子ビームプロファイルのバラつきに対しても最適な領域を形成することが容易である。さらに、本実施形態では一つの蛍光体サブピクセル１７の中にγ値が異なる２つの領域を設けたが、γ値が異なる３つ以上の領域を設けることもできる。

また、蛍光体サブピクセル１７の形状は、典型的には、図２に示すように、Ｘ方向が短辺、Ｙ方向が長辺となる長方形状であるが、これに限られない。例えば、Ｘ方向が長辺、Ｙ方向が短辺となる長方形状、楕円形状、または正方形状などの形状の蛍光体サブピクセル１７を蛍光面基板に設けることもできる。

（実施例）
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。

（実施例１−５）
蛍光面基板を図５に示すフロー図にしたがって作成した。まず、ソーダライムガラス基板を大気雰囲気中で８２３Ｋ（５５０℃）で１時間焼成した。冷却後中性洗剤の水溶液でスクライブ洗浄し、さらに純水超音波リンス等を十分に行った後、乾燥させることにより、清浄な基板面を有するガラス基板を得た（ステップＳ１，Ｓ２）。

次に、このガラス基板をスクリーン印刷機にセットし、Ｃｒ/ＣｒＯ₂等を含む黒色顔料ペーストを用い、パターニングされたエマルジョン版を介してスクリーン印刷をおこない、乾燥、焼成を経て黒色部１６を形成した（ステップＳ３、Ｓ４）。この結果、図６に示すように、蛍光体サブピクセル１７が形成される面積０．１５５ｍｍ×０．２７５ｍの開口部２１（ドット）が、黒色部１６を境界部として、ｘ方向にピッチ０．２９ｍｍで１００個、ｙ方向にピッチ０．６ｍｍで１０個、合計１０００個形成された。

次に、このブラックマトリクス付ガラス基板に、以下に記す方法により蛍光体を形成した。まず第１の蛍光体として、青色発光を呈するＣａＭｇＳｉ₂Ｏ₆:Ｅｕ蛍光体を準備した。この蛍光体のγ値は約１.０であった。この蛍光体１００ｇを計量し（ステップＳ５）、純水１６０ｇの入った５００ｍｌガラスビーカー中に攪拌分散させた（ステップＳ６）。次に、この分散液にポリビニルアルコール８.６ｇ、重クロム酸アンモニウム０.４３ｇ、アニオン性界面活性剤０.０１ｇ、エーテル系中性界面活性剤０.０２５ｇを加え、２４時間暗所にて撹拌した（ステップＳ７）。その後、ステンレス２００メッシュを通過させることにより、凝集物を除去した感光性蛍光体スラリーを調製した（ステップＳ８）。

次に、ガラス基板をスピンコーター上に設置し、２０〜３０ｒｐｍの低速で回転させながら上記スラリーを基板中央部に滴下した。さらに１００〜１５０ｒｐｍまで回転させることにより、ガラス基板上に、感光性を有する第１の蛍光体の膜を形成した（ステップＳ９）。

次に、第１の蛍光体の膜の形成されたガラス基板をスピンコーターより取り外し、所定のパターンが形成されたメタルマスクを密着配置し、高圧水銀灯による露光機に設置し露光を行った（ステップＳ１０）。露光後、メタルマスクをガラス基板から取り外し、ガラス基板を現像機にセットし、３２３Ｋ（５０℃）の温水を１０ｋｇ/ｃｍ²の圧力で噴霧することにより現像をおこなった。さらに、ガラス基板をエアーナイフと温風とにより十分に乾燥させた。これにより、黒色部で区画された各ドット（開口部２１）内に所定のパターンで、第１の蛍光体領域１１となる、第１の蛍光体の蛍光面を形成した。

次に、第２の蛍光体として青色発光を呈するＺｎＳ:Ａｇ蛍光体を用い、第１の蛍光体と同様の方法で、黒色部で区画された各ドット内に所定のパターンの蛍光面を形成した。以上により、各ドット内に、第１の蛍光体と第２の蛍光体とが所定のパターンで塗り分けられた蛍光面を備えた蛍光体層６が形成された。第２の蛍光体のγ値は約０.８であった。

このようにして形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターン（第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２の配置）は、図２に示したとおりである。第１の蛍光体（第１の蛍光体領域１１）はドットの中心部に形成され、第２の蛍光体（第２の蛍光体領域１２）はその周辺部に形成された。第１の蛍光体領域１１は直径１４０μｍの円状であった。

この金属膜を形成するために基板を再びスピンコーター上に設置し、基板表面を湿潤させた（ステップＳ１１）。次に、同時に蛍光体粉末間、蛍光体−ガラス基板間を接着させる目的で、コロイダルシリカ水溶液を散布し、続いてアクリルラッカーのトルエン溶液を噴霧した。その後十分に乾燥させることにより樹脂中間層を形成した（ステップＳ１２）。さらにこの基板をＥＢ蒸着機内にセットし、８０ｎｍ厚のＡｌを蒸着したのち蒸着機より取り出し、７２３Ｋ（４５０℃）、１時間の焼成を行うことにより樹脂中間層を除去した（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。

以上の工程により、２種類の蛍光体がドット内で塗り分けられた蛍光面基板を得ることができた。

一方、電子放出素子が形成された背面基板は下記に示す方法にて作製した。まず、蛍光面基板と同様の方法にて洗浄したガラス基板上に、Ａｇペーストと絶縁ペーストのスクリーン印刷、乾燥、焼成を繰り返すことにより、有効信号線数１００本、有効走査線数１０本のマトリクス状配線を形成した。

次に、上記配線の形成後、配線の各交点位置に電子放出素子５が位置するように形成した。電子放出素子５は蛍光面基板１の各蛍光体サブピクセル１７に対応する位置に各々形成した。本実施例においては、電子放出素子５として所謂スピント型と呼ばれるものを用いた。

本実施例の蛍光体サブピクセル１７に電子が照射されたときの電流密度分布を図７に示す。電流密度分布は、Ｘ方向、Ｙ方向共に、ほぼガウス則に従った円状の電流密度分布を呈するものであり、Ｘ方向およびＹ方向各々の電流密度の半値幅は約３０μｍであった。

次に、形成した蛍光面基板１と背面基板４とを、鉛フリットの塗布された１.６ｔのガラス製の周辺支持枠材を介して対向させ、加圧しながら加温処理を行うなどして密閉容器を形成した。さらに、排気管等を通じ適当な排気系に接続して十分な排気を行ったのち、封止処理し、真空容器である画像表示装置を作成した。また、比較例として、同様の方法にて、蛍光体サブピクセル１７に第１の蛍光体のみが形成された（実施例１において第２の蛍光体が形成された部位にも第１の蛍光体が形成された）蛍光面基板１を用いた画像表示装置を作成した。

これらの画像表示装置の各電子放出素子５に素子電圧を印加し、輝度を測定した。具体的には、対向する蛍光体サブピクセル１７上での平均電流密度が３０ｍＡ/ｃｍ²、ビーム半径が３３μｍとなるように、２０μｓのパルスにて素子電圧を印加し、加速電圧１０ｋＶ、フレーム周波数６０Ｈｚで動作させて、輝度を測定した。測定は放射分光輝度系（トプコンＳＲ-３）をパネルに対して垂直に配置し、０.４０ｍの距離から１°の視度で観測することにより実施した。本実施例の画像表示装置では、比較例と同一の駆動、評価条件で測定したところ、比較例に対して１.０３倍の輝度が得られた。

さらに、実施例２−５として、実施例１と同様の方法により、蛍光体サブピクセル内で塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。第１の蛍光体領域１１は円形とし、第１の蛍光体領域１１の直径を表１に示すように変えた試料を作成した。そして、それぞれについて実施例１と同様の方法により輝度を測定した。結果を表１に示す。以上より、γ値の異なる２種類の蛍光体を用いて蛍光体サブピクセル１７を塗り分けることにより、比較例に対して３％から１０％の輝度向上効果が認められた。

（実施例６−１０）
実施例１−５と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で蛍光体が塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンを図８（ａ）に示す。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセル１７の中心部に縦ストライプ状に形成され、第２の蛍光体領域１２はその周辺の左右部に形成された。即ち、第１の蛍光体領域１１が第２の蛍光体領域１２に挟まれるように、第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２とがＸ方向に並んで設けられた。第１の蛍光体領域１１の縦ストライプの幅Ｌを表２に示すように変えた試料を作成した。これらの蛍光面基板１を用いて、実施例１−５と同様の方法により画像表示装置を作成し、実施例１−５と同様の方法にて輝度を測定した。結果を表２に示す。γ値の異なる２種類の蛍光体を縦ストライプ状に塗り分けることにより、比較例に対して３％から６％の輝度向上効果が認められた。

（実施例１１−１５）
実施例１−５と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンを図８（ｂ）に示す。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセル１７の中心部に横ストライプ状に形成され、第２の蛍光体領域１２はその周辺の上下部に形成された。即ち、第１の蛍光体領域１１が第２の蛍光体領域１２に挟まれるように、第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２とがＹ方向に並んで設けられた。第１の蛍光体領域１１の横ストライプの幅Ｓを表３に示すように変えた試料を作成した。これらの蛍光面基板１を用いて、実施例１−５と同様の方法により画像表示装置を作成し、実施例１−５と同様の方法にて輝度を測定した。結果を表３に示す。γ値の異なる２種類の蛍光体を横ストライプ状に塗り分けることにより、比較例に対して２％から７％の輝度向上効果が認められた。

（実施例１６）
実施例１−５と同様の方法により蛍光面基板を作成した。ただし、第１の蛍光体として、緑色発光を呈するＳｒＧａ₂Ｓ₄:Ｅｕ蛍光体を用いた。この蛍光体のγ値は約１.０であった。この蛍光体１００ｇを計量し、純水１３５ｇの入った５００ｍｌガラスビーカー中に攪拌分散させた。次に、この分散液にポリビニルアルコール８.２ｇ、重クロム酸アンモニウム０.３７ｇ、アニオン性界面活性剤０.０１ｇ、エーテル系中性界面活性剤０.０２１ｇを加え、２４時間暗所にて撹拌した。その後、ステンレス２００メッシュを通過させることにより、凝集物を除去した感光性蛍光体スラリーを調製した。

次に、ガラス基板をスピンコーター上に設置し、２０〜３０ｒｐｍの低速で回転させながら上記スラリーを基板中央部に滴下した。さらに１００〜１５０ｒｐｍまで回転させることにより、ガラス基板上に、感光性を有する第１の蛍光体の膜を形成した。

次に、第１の蛍光体の膜の形成されたガラス基板を実施例１−５と同様の方法により露光、現像し、黒色部で区画された各ドットに所定のパターンで第１の蛍光体の蛍光面を形成した。

次に、第２の蛍光体として、緑色発光を呈するＺｎＳ:Ｃｕ蛍光体を用い、第１の蛍光体と同様の方法で、黒色部で区画された各ドット内に所定のパターンの蛍光面を形成した。以上により、各ドット内に、第１の蛍光体と第２の蛍光体とが所定のパターンで塗り分けられた蛍光面を備えた蛍光体層６が形成された。第２の蛍光体のγ値は約０.６２であった。

このようにして形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンは図２のとおりである。第１の蛍光体（第１の蛍光体領域１１）は蛍光体サブピクセル１７の中心部に形成され、第２の蛍光体（第２の蛍光体領域１２）はその周辺部に形成された。第１の蛍光体領域１１は直径１１５μｍの円状であった。

さらに実施例１と同様の方法により蛍光面上に樹脂中間層、メタルバック７を形成し、７２３Ｋ（４５０℃）、１時間の焼成を行うことにより樹脂中間層を除去し、２種類の蛍光体がドット内で塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。さらに、この蛍光面基板１を用い、実施例１−５と同様の方法にて画像表示装置を作成した。また、比較例として、同様の方法にて、第１の蛍光体のみが形成された（実施例１６において第２の蛍光体が形成された部位にも第１の蛍光体が形成された）蛍光面基板を用いた画像表示装置を作成した。本実施例の画像表示装置では、比較例と同一の駆動、評価条件で測定したところ、比較例に対して１.０５倍の輝度が得られた。

さらに、実施例１７−２０として、実施例１６と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７で蛍光体が塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。第１の蛍光体領域１１は円形とし、第１の蛍光体領域１１の直径を表４に示すように変えた試料を作成した。そして、それぞれについて実施例１６と同様の方法により輝度を測定した。結果を表４に示す。以上より、γ値の異なる２種類の蛍光体を用いて蛍光体サブピクセル１７を塗り分けることにより、比較例に対して３％から６％の輝度向上効果が認められた。

（実施例２１−２５）
実施例１６−２０と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンを図８（ａ）に示す。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセル１７の中心部に縦ストライプ状に形成され、第２の蛍光体領域１２はその周辺の左右部に形成された。即ち、第１の蛍光体領域１１が第２の蛍光体領域１２に挟まれるように、第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２とがＸ方向に並んで設けられた。第１の蛍光体領域１１の縦ストライプの幅Ｌを表５に示すように変えた試料を作成した。これらの蛍光面基板１を用いて、実施例１６−２０と同様の方法により画像表示装置を作成し、実施例１６−２０と同様の方法にて輝度を測定した。結果を表５に示す。γ値の異なる２種類の蛍光体を縦ストライプ状に塗り分けることにより、比較例に対して１％から３％の輝度向上効果が認められた。

（実施例２６−３０）
実施例１６−２０と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で蛍光体が塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンを図８（ｂ）に示す。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセル１７の中心部に横ストライプ状に形成され、第２の蛍光体領域１２はその周辺の上下部に形成された。即ち、第１の蛍光体領域１１が第２の蛍光体領域１２に挟まれるように、第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２とがＹ方向に並んで設けられた。第１の蛍光体領域１１の横ストライプの幅Ｓを表６に示すように変えた。これらの蛍光面基板１を用いて、実施例１６−２０と同様の方法により画像表示装置を作成し、実施例１６−２０と同様の方法にて輝度を測定した。結果を表６に示す。γ値の異なる２種類の蛍光体を横ストライプ状に塗り分けることにより、比較例に対して１％から４％の輝度向上効果が認められた。

（実施例３１−３５）
実施例１−５と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンを図８（ｃ）に示す。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセル１７の中心部に形成され、第２の蛍光体領域１２はその周辺部に形成された。第１の蛍光体領域１１はｘ方向（Ｌｘ）１６５μｍ、ｙ方向（Ｌｙ）２８１μｍの楕円状であった。

電子放出素子５が形成された背面基板４は実施例１−５と同様の方法により作成された。ただし、本実施例ではＣＮＴを電子放出部材として用いた電子放出素子を用いた。具体的には、市販のバルクカーボンナノチューブをセルロース系有機バインダー中に分散させ、ペースト化し、これを信号配線８、走査配線９交点部に円状にスクリーン印刷し、その後バインダー成分を焼成除去した。

本実施例の蛍光体サブピクセル１７に電子が照射されたときの電流密度分布を図９に示す。電流密度分布はＸ方向半値幅が約６５μｍ、Ｙ方向半値幅が約１１０μｍの楕円形状を呈しており、比較的均質的なビームとなっていた。

この背面基板４と蛍光面基板１とを用いて、実施例１−５と同様の方法により画像表示装置２を作成した。また、比較例として、同様の方法にて、第１の蛍光体のみが形成された（実施例１において第２の蛍光体が形成された部位にも第１の蛍光体が形成された）蛍光面基板１を用いた画像表示装置２を作成した。実施例１−５と同様の方法にて、比較例と同一の駆動、評価条件で測定したところ、比較例に対して１.００４倍の輝度が得られた。

さらに、実施例３２−３５として、実施例３１と同様の方法により、蛍光体サブピクセル内で塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。第１の蛍光体領域１１は楕円形とし、第１の蛍光体領域１１の直径を表７に示すように変えた試料を作成した。そして、それぞれについて実施例３１と同様の方法により輝度を測定した。結果を表７に示す。以上より、γ値の異なる２種類の蛍光体を用いて蛍光体サブピクセルを塗り分けることにより、比較例に対し０．１％から０．４％の輝度向上効果が認められた。

（実施例３６−４０）
実施例１と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で蛍光体が塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。形成された蛍光体サブピクセル１７の蛍光体の塗り分けパターンは図８（ｂ）に示したとおりである。第１の蛍光体領域１１は蛍光体サブピクセルの中心部に横ストライプ状に形成され、第２の蛍光体領域１２はその周辺の上下部に形成された。即ち、第１の蛍光体領域１１が第２の蛍光体領域１２に挟まれるように、第１の蛍光体領域１１と第２の蛍光体領域１２とがＹ方向に並んで設けられた。

電子放出素子５が形成された背面基板４は実施例１−５と同様の方法により作成された。ただし、本実施例では表面伝導型電子放出素子を用いた。具体的には、信号配線８、走査配線９交差部に表面伝導型電子放出素子の膜をインクジェット法により成膜し、素子電極、導電性薄膜を形成し、通電により電子放出部となるスリット領域を形成した後、活性化処理を行って電子放出素子５を形成した。第１の蛍光体領域１１の横ストライプの幅は２００μｍであった。

本実施例の蛍光体サブピクセル１７に電子が照射されたときの電流密度分布を図１０に示す。電流密度分布は非対称な縦長形状を呈しており、先鋭的なビーム形状となっていた。

この背面基板４と蛍光面基板１とを用いて、実施例１−５と同様の方法により画像表示装置を作成した。また、比較例として、同様の方法にて、第１の蛍光体のみが形成された（実施例１において第２の蛍光体が形成された部位にも第１の蛍光体が形成された）蛍光面基板１を用いた画像表示装置を作成した。実施例１−５と同様の方法にて、比較例と同一の駆動、評価条件で測定したところ、比較例に対して１.０３倍の輝度が得られた。

さらに、実施例３７−４０として、実施例３６と同様の方法により、蛍光体サブピクセル１７内で蛍光体が塗り分けられた蛍光面基板１を作成した。第１の蛍光体領域１１の横ストライプの幅Ｓを表８に示すように変えた試料を作成した。これらの蛍光体基板１を用いて、実施例３６と同様の方法により輝度を測定した。結果を表８に示す。γ値の異なる２種類の蛍光体を横ストライプ状に塗り分けることにより、比較例に対して３％から７％の輝度向上効果が認められた。

本発明の蛍光面基板を備えた画像表示装置の内部構造を示す斜視図である。 図１に示す蛍光体層の概念的平面図である。 緑色蛍光体の電流密度−輝度特性の関係を示す図である。 青色蛍光体の電流密度−輝度特性の関係を示す図である。 蛍光面基板の作成方法を示すフロー図である。 蛍光体サブピクセル内の蛍光体の塗り分けパターンを示す概略図である。 実施例１−３０で用いたスピント型の電子放出素子を用いたときの電流密度分布を示す概略図である。 蛍光体サブピクセル内の蛍光体の他の塗り分けパターンをを示す概略図である。 実施例３１−３５で用いたＣＮＴを電子放出部材とした電子放出素子を用いたときの電流密度分布を示す概略図である。 実施例３６−４０で用いた表面伝導型の電子放出素子を用いたときの電流密度分布を示す概略図である。 映像受信表示装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 蛍光面基板
１１ 第１の蛍光体領域
１２ 第２の蛍光体領域
１７ 蛍光体サブピクセル

Claims (9)

1. 電子が衝突することによって発光する蛍光体サブピクセルを備え、
   前記蛍光体サブピクセルは、第１の蛍光体が配置された第１の蛍光体領域と、前記第１の蛍光体のγ値よりも小さいγ値を有する第２の蛍光体が配置された第２の蛍光体領域と、を有し、
   前記第１の蛍光体領域は前記第２の蛍光体領域よりも輝度が高くなる電流密度範囲を有し、前記第２の蛍光体領域は前記第１の蛍光体領域よりも輝度が高くなる電流密度範囲を有していることを特徴とする蛍光面基板。
2. 前記第１の蛍光体領域は前記蛍光体サブピクセルの中心領域に形成され、
   前記第２の蛍光体領域は前記蛍光体サブピクセルの周辺領域に形成されている、
   請求項１に記載の蛍光面基板。
3. 前記第１の蛍光体領域は、前記蛍光体サブピクセルの中心点を含む円形または楕円形の形状を有している、請求項２に記載の蛍光面基板。
4. 前記第１の蛍光体領域は、前記蛍光体サブピクセルの中心点を含む長方形または正方形の形状を有している、請求項２に記載の蛍光面基板。
5. 前記第１の蛍光体は一般式ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕで表わされる蛍光体を有し、
   前記第２の蛍光体は一般式ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、またはＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌで表わされる蛍光体を有している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光面基板。
6. 前記第１の蛍光体は一般式ＣａＭｇＳｉ₂Ｏ₆：Ｅｕで表わされる蛍光体を有し、
   前記第２の蛍光体は一般式ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ、またはＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌで表わされる蛍光体を有している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光面基板。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光面基板と、該蛍光面基板と対向して電子放出素子を設けた背面基板と、を備えた画像表示装置。
8. 前記電子放出素子が表面伝導型であることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 請求項７または８に記載の画像表示装置と、
   映像信号を選択して受信する受信回路と、
   該受信回路で受信する映像信号から、前記画像表示装置に出力する画像信号を生成する出力回路と、
   を有することを特徴とする映像受信表示装置。

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