JP4287415B2 - Light emitting substrate, image display device, and method of manufacturing light emitting substrate - Google Patents
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Description
本発明は、発光基板、画像表示装置及び発光基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting substrate, an image display device, and a method for manufacturing the light emitting substrate.
画像を表示する画像表示装置としては、陰極線管(CRT)が主流であったが、表示画面の大型化及び装置の薄型化等の要求に応じて、平面型の画像表示装置(FPD)が開発されている。この平面型の画像表示装置としては、量子トンネル効果を用いて固体から真空中に電子を放出する冷陰極型の電子放出表示装置(FED)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電子放出表示装置用の電子源としては、先端曲率半径が小さいスピント型や表面伝導型等の電子放出素子が用いられる。 The cathode ray tube (CRT) was the mainstream as an image display device for displaying images, but a flat-type image display device (FPD) has been developed in response to demands for a larger display screen and a thinner device. Has been. As this flat type image display device, a cold cathode type electron emission display device (FED) that emits electrons from a solid into a vacuum using a quantum tunnel effect has been proposed (for example, refer to Patent Document 1). As an electron source for the electron emission display device, a spint type or surface conduction type electron emission element having a small tip curvature radius is used.
前記の電子放出表示装置は、複数の電子放出素子を有する背面基板(リア基板)、その背面基板の周縁部に設けられた支持枠、背面基板上に支持枠を介して設けられた前面基板(フェイス基板)等を備えている。前面基板は、ガラス基板等の基板、その基板上に各電子放出素子に対応させて設けられ電子線の照射により発光する複数の発光層(例えば蛍光層)、それらの発光層の間を埋める遮光層(例えばブラックマトリクス)、各発光層上及び遮光層上の全面に設けられた反射層(例えばメタルバック層)から構成されている。この前面基板は、発光基板として機能する。発光層は、例えば、電子放出素子から放出された電子が衝突することにより発光する蛍光体粒子を有している。また、反射層は、発光層で発生した光を発光層側に反射する層である。さらに、反射層は、電子放出素子から放出された電子の一部を電圧印加により発光層に向かって誘導するアノード電極としても機能する。 The electron emission display device includes a rear substrate (rear substrate) having a plurality of electron-emitting devices, a support frame provided on a peripheral portion of the rear substrate, and a front substrate (via a support frame on the rear substrate). Etc.). The front substrate is a substrate such as a glass substrate, a plurality of light emitting layers (for example, fluorescent layers) that are provided on the substrate corresponding to each electron-emitting device and emit light when irradiated with an electron beam, and light shielding that fills between the light emitting layers. It is composed of a layer (for example, a black matrix), a reflective layer (for example, a metal back layer) provided on the entire surface of each light emitting layer and the light shielding layer. This front substrate functions as a light emitting substrate. The light emitting layer has, for example, phosphor particles that emit light when electrons emitted from the electron-emitting device collide with each other. The reflective layer is a layer that reflects light generated in the light emitting layer toward the light emitting layer. Furthermore, the reflective layer also functions as an anode electrode that induces a part of electrons emitted from the electron-emitting device toward the light emitting layer by applying a voltage.
このような電子放出表示装置においては、ストレーエミッションや放電等を防止するため、反射層に印加するアノード電圧は一般的に10kV程度に設定されている。ところが、アノード電圧が10kV程度であると、発光層に対する電子の侵入深さは浅くなり、電子のエネルギーは発光層の表面近傍(侵入面近傍)だけで受容されることになる。このため、電子放出表示装置の各発光層の輝度は低くなってしまう。そこで、一般的には、発光層に対する注入電荷量を増やす、すなわち電子線のエネルギー密度を上げることによって、各発光層の輝度を向上させている。 In such an electron emission display device, the anode voltage applied to the reflective layer is generally set to about 10 kV in order to prevent stray emission and discharge. However, when the anode voltage is about 10 kV, the penetration depth of electrons into the light emitting layer becomes shallow, and the energy of electrons is accepted only near the surface of the light emitting layer (near the penetration surface). For this reason, the luminance of each light emitting layer of the electron emission display device is lowered. Therefore, in general, the luminance of each light emitting layer is improved by increasing the amount of charge injected into the light emitting layer, that is, by increasing the energy density of the electron beam.
このとき、発光層に対する電子の侵入深さが浅いままで、発光層に対する注入電荷量が増えるため、発光層の表面は変質しやすくなる。例えば、着色層が発光層の表面に形成されてしまう等の現象が生じることがある。このような発光層の表面変質層の形成は、発光層の発光能力を低下させなくても、光の取り出し効率を低下させるため、発光層の輝度は低下してしまう。また、発光層の表面変質は、注入電荷量が多いほど、すなわち電子線のエネルギー密度が高いほど早く進行してしまう。 At this time, since the amount of injected charges to the light emitting layer increases until the electron penetration depth into the light emitting layer is shallow, the surface of the light emitting layer is likely to be altered. For example, a phenomenon that a colored layer is formed on the surface of the light emitting layer may occur. The formation of such a surface-modified layer of the light emitting layer reduces the light extraction efficiency without reducing the light emitting ability of the light emitting layer, so that the luminance of the light emitting layer is lowered. Further, the surface modification of the light emitting layer progresses faster as the injected charge amount increases, that is, as the electron beam energy density increases.
一方、前記の電子放出素子から放出される電子線は、一般的に、エネルギー密度分布(電流密度分布)を有している。このため、エネルギー密度分布を有する電子線が発光層に照射された場合には、電子線の高エネルギー密度部が照射された発光層の高エネルギー被照射領域の表面は、電子線の低エネルギー密度部が照射された発光層の低エネルギー被照射領域の表面に比べて早く変質してしまう。これにより、発光層の高エネルギー被照射領域の輝度は、発光層の低エネルギー被照射領域の輝度に比べて早く低下してしまう。 On the other hand, the electron beam emitted from the electron-emitting device generally has an energy density distribution (current density distribution). For this reason, when an electron beam having an energy density distribution is irradiated to the light emitting layer, the surface of the high energy irradiated region of the light emitting layer irradiated with the high energy density portion of the electron beam has a low energy density of the electron beam. As compared with the surface of the low energy irradiated region of the light emitting layer irradiated with the part, the surface is deteriorated quickly. Thereby, the brightness | luminance of the high energy irradiated area | region of a light emitting layer will fall early compared with the brightness | luminance of the low energy irradiated area | region of a light emitting layer.
このように電子線が異なるエネルギー密度分布を有していれば、同じ発光層内でも初期輝度からの輝度低下速度は、異なるエネルギー密度分布に応じて異なってしまう。したがって、発光層の高エネルギー被照射領域の輝度低下速度は、発光層の低エネルギー被照射領域の輝度低下速度に比べて大きくなってしまう。また、発光層の高エネルギー被照射領域は、発光層の低エネルギー被照射領域に比べて注入電荷量が多くなるため、発光層の高エネルギー被照射領域の輝度は、発光層の低エネルギー被照射領域の輝度に比べて高くなる。 As described above, if the electron beams have different energy density distributions, the rate of luminance reduction from the initial luminance varies depending on the different energy density distributions even in the same light emitting layer. Therefore, the luminance reduction rate of the high energy irradiated region of the light emitting layer is larger than the luminance decreasing rate of the low energy irradiated region of the light emitting layer. In addition, since the high energy irradiated region of the light emitting layer has a larger amount of injected charge than the low energy irradiated region of the light emitting layer, the luminance of the high energy irradiated region of the light emitting layer is low. It becomes higher than the brightness of the area.
反射層(例えばメタルバック層)は、画像表示装置としての初期輝度を高くするためには、一般に少なくとも発光が生じる近傍の反射率は高い方が好ましく、ピンホールなど反射層の欠陥も少ないほうが良いと考えられている。例えば、部分的に蛍光体層を覆わない不連続部分を有する金属膜(反射層)が開示されているが(例えば、特許文献2参照)、この場合、不連続部分すなわち反射層の非形成部分は遮光層(ブラックマトリクス)上に形成されており、発光部分特に電子線の高エネルギー密度部を避けるように配置されている。また、陰極線管においてメタルバック(反射層)に意図的に小孔(反射層の非連続部分、すなわち穴)を形成するための製造方法が開示されているが(例えば、特許文献3参照)、これら小孔は画像を表示しないコーナー部に形成することが記載されており、電子線が照射される部分に積極的に小孔を形成することは開示されていない。
ところが、前述したように発光層の高エネルギー被照射領域の輝度は、低エネルギー被照射領域の輝度に比べて注入電荷量が大きいため、蛍光体の種類によっては、発光層の高エネルギー被照射領域の輝度が早く低下すると、それに伴って、発光層全体の輝度も早く低下するように知覚されてしまう。このようになりやすい蛍光体としては、硫化物蛍光体等が挙げられる。これは、画像表示装置にとって装置の信頼性を低下させる要因になる。 However, as described above, the luminance of the high energy irradiated region of the light emitting layer has a larger amount of injected charge than the luminance of the low energy irradiated region. Therefore, depending on the type of phosphor, the high energy irradiated region of the light emitting layer If the luminance of the light emitting layer decreases quickly, the luminance of the entire light emitting layer is perceived to decrease quickly. Examples of the phosphor that is likely to become such include a sulfide phosphor. This becomes a factor of reducing the reliability of the apparatus for the image display apparatus.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光層全体の輝度が発光層の高エネルギー被照射領域の輝度低下に伴って引きずられ早く低下するように知覚されることを防止し、画像表示装置の信頼性を向上させることである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to perceive that the luminance of the entire light emitting layer is dragged and quickly decreases as the luminance of the high energy irradiated region of the light emitting layer decreases. This is to improve the reliability of the image display apparatus.
本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、発光基板において、基板と、基板上に設けられ、エネルギー密度分布を有する電子線の照射により発光する発光層と、発光層上に設けられ、発光層により発生した光を反射する反射層と、反射層に設けられ、電子線における平均エネルギー密度以下のエネルギー密度を有する低エネルギー密度部が照射される発光層の低エネルギー被照射領域に対向し、発光層により発生した光を反射する平坦部と、反射層に設けられ、電子線における平均エネルギー密度より大きいエネルギー密度を有する高エネルギー密度部が照射される発光層の高エネルギー被照射領域に対向し、平坦部の反射率より低い反射率を有し、発光層により発生した光を反射する低反射部とを備えることである。 A first feature according to an embodiment of the present invention is a light emitting substrate, the substrate, a light emitting layer that is provided on the substrate and emits light by irradiation with an electron beam having an energy density distribution, and is provided on the light emitting layer. a reflective layer for reflecting light generated by the light emitting layer, disposed on the reflective layer, opposite the lower energy the irradiated region of the light emitting layer low energy density portion having the energy density average energy density in the electron beam is irradiated , a flat portion that reflects light generated by the light emitting layer, disposed on the reflective layer, opposite the high-energy irradiation regions of the light-emitting layer high energy density part having a higher energy density than the average energy density in the electron beam is irradiated And a low reflection portion that has a reflectance lower than that of the flat portion and reflects light generated by the light emitting layer.
本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、画像表示装置において、第1の特徴に係る発光基板と、発光基板に対向させて設けられ、電子を放出する複数の電子放出素子を有する放出基板とを備えることである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an image display device, comprising: a light emitting substrate according to the first characteristic; and an emission having a plurality of electron-emitting devices that are provided to face the light emitting substrate and emit electrons. And a substrate.
本発明の実施の形態に係る第3の特徴は、発光基板の製造方法において、基板上に、エネルギー密度分布を有する電子線の照射により発光する発光層を形成する工程と、形成した発光層上に、発光層により発生した光を反射する反射層を形成し、同時に、反射層に、電子線における平均エネルギー密度以下のエネルギー密度を有する低エネルギー密度部が照射される発光層の低エネルギー被照射領域に対向し発光層により発生した光を反射する平坦部と、電子線における平均エネルギー密度より大きいエネルギー密度を有する高エネルギー密度部が照射される発光層の高エネルギー被照射領域に対向し平坦部の反射率より低い反射率を有し発光層により発生した光を反射する低反射部とを形成する工程とを有することである。 A third feature of the embodiment of the present invention is that, in the method for manufacturing a light-emitting substrate, a step of forming a light-emitting layer that emits light by irradiation with an electron beam having an energy density distribution on the substrate, to form a reflection layer for reflecting light generated by the light emitting layer, at the same time, the reflective layer, low energy to be irradiated of the light-emitting layer low energy density portion having an average energy density below the energy density of the electron beam is irradiated a flat portion that reflects light generated by the opposing onset light layer in the region, the flat faces the high-energy irradiation regions of the light-emitting layer high energy density portion is irradiated with a large energy density than the average energy density of the electron beam And a step of forming a low reflection portion that has a reflectance lower than that of the portion and reflects light generated by the light emitting layer.
本発明によれば、発光層全体の輝度が発光層の高エネルギー被照射領域の輝度低下に伴って引きずられ早く低下するように知覚されることを防止し、画像表示装置の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the luminance of the entire light emitting layer from being perceived as being quickly dragged and lowered as the luminance of the high energy irradiated region of the light emitting layer decreases, and to improve the reliability of the image display device. be able to.
本発明を実施するための最良の一形態について図1乃至図11を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
[画像表示装置の構成]
図1に示すように、本発明の実施の一形態に係る画像表示装置1は、背面基板(リア基板)2、その背面基板2の周縁部に設けられた支持枠3、及び背面基板2上に支持枠3を介して設けられた前面基板(フェイス基板)4等を備えている。
[Configuration of image display device]
As shown in FIG. 1, an
背面基板2と前面基板4とは、支持枠3により所定間隔を設けて対向配置されている。これらの背面基板2、支持枠3及び前面基板4によって真空容器が構成されている。これにより、背面基板2と前面基板4との間の空間は真空に保持されている。なお、背面基板2と前面基板4との間には、画像表示装置1の大きさに応じて、それらの背面基板2及び前面基板4に加わる荷重を支える支持部材(図示せず)が設けられる。
The back substrate 2 and the
背面基板2は、ガラス基板やセラミック基板等の基板11と、その基板11上にマトリクス状に設けられた複数の電子放出素子12とから構成されている。この背面基板2は、放出基板として機能する。なお、各電子放出素子12は、基板11上に互いに交差させてマトリクス状に設けられた複数の走査線及び複数の信号線(いずれも図示せず)に接続されている。これらの各走査線や各信号線等の各種の配線は、基板11の電子放出素子12の設置面上に設けられている。
The back substrate 2 includes a
電子放出素子12は、電圧印加により電子を放出する冷陰極型電子放出素子である。この電子放出素子12としては、表面伝導型の電子放出素子を用いている。表面伝導型の電子放出素子12は、基板11上に互いに対向させて設けられた一対の素子電極12aを備えている。一対の素子電極12aは、微少な隙間を設けて対向配置されている。表面伝導型の電子放出素子12は、一対の素子電極12a間にカソード電圧を印加することによりその一対の素子電極12a間から電子を放出する。ここで、素子電極12aはカソード電極として機能する。
The electron-
支持枠3は、背面基板2と前面基板4との間の空間を気密封止する枠体である。この支持枠3は、背面基板2及び前面基板4にガラスフリット等の接合材を介して接合されている。
The
前面基板4は、図1及び図2に示すように、ガラス基板等の基板21と、その基板21上に設けられ電子線の照射により発光する複数の発光層22と、それらの発光層22の間を埋める遮光層23と、各発光層22上及び遮光層23上の全面に設けられた反射層24とから構成されている。この前面基板4は、発光基板として機能する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
各発光層22は、赤、緑及び青の各色の発光層22を有している。これらの発光層22は、各電子放出素子12に対応させてマトリクス状に設けられている。発光層22は、電子放出素子12から放出された電子が衝突することにより発光する蛍光体粒子を有している。蛍光体粒子としては、各色の発光層22に応じて赤、緑及び青の各色の蛍光体粒子を用いる。赤色を発光する蛍光体粒子としては、例えばY2O2S:Euを用いる。緑色を発光する蛍光体粒子としては、例えばZnS:Cu.Alを用いる。青色を発光する蛍光体粒子としては、例えばZnS:Ag.Alを用いる。各色の蛍光体粒子の平均粒径は例えば5μmである。
Each
遮光層23は、ブラックマトリクスとしてマトリクス状に設けられている。この遮光層23は、黒色導電材、例えばカーボン剤により形成されている。遮光層23及び各発光層22が存在する領域が表示画面となる。なお、遮光層23と各発光層22との配置構造としては、種々の構造を適用することができる。
The
反射層24は、電子線による発光層22の発光、すなわち電子励起により発光層22により生じた光を発光層22側へ反射する。すなわち、反射層24は、発光層22で発生した光のうち、背面基板2方向に進む光を発光層22側(基板21側)へ反射する。これにより、各発光層22の輝度、すなわち表示画面の輝度は向上する。
The
さらに、反射層24は、電圧印加により電子線を発光層22に向かって誘導するアノード電極として機能する。すなわち、反射層24は、電子放出素子12の一対の素子電極12aに印加するカソード電圧よりも高いアノード電圧の印加により、電子放出素子12から真空空間中へ放出された電子を発光層22に向かって誘導する。
Further, the
また、反射層24は、前面基板4の表示画面(画像表示領域)に導電性を与えて電荷の蓄積を防ぎ、前面基板4の電位を安定化させる安定層としても機能する。加えて、反射層24は、発光層22を構成する蛍光体粒子をイオン等の粒子によるスパッタから保護する保護層としても機能する。このような反射層24は、導電性反射膜、例えばアルミニウム金属膜により形成されている。
The
ここで、発光層22に照射される電子線は、図3に示すように、エネルギー密度分布(電流密度分布)を有するエネルギー線である。なお、図3は、発光層22に照射される電子線のエネルギー密度分布と発光層22の電子線被照射領域との関係を示す模式図である。図3では、電子線のエネルギー密度分布を等高線状に平面上で示している。こうした形状になることは、表面伝導型電子放出素子の特徴として、文献1にも記載されている(文献1:M. Okuda et al., Society of Information Display 98(SID98), p.185-188, 1998.)。
Here, the electron beam irradiated to the
電子線は、高エネルギー密度部とそれ以外のエネルギー密度である低エネルギー密度部とを有している。高エネルギー密度部及び低エネルギー密度部は発光層22に入射する。発光層22は、電子線の高エネルギー密度部が照射される高エネルギー被照射領域R1とその他の被照射領域であって電子線の低エネルギー密度部が照射される低エネルギー被照射領域R2とを有している。
The electron beam has a high energy density part and a low energy density part which is other energy density. The high energy density part and the low energy density part are incident on the
電子線の電流密度の違いは、フォトカウンティング法により計測している。すなわち、光電子増倍管への入射光をパルス計測して光量を算出している。蛍光体の発光量が、略電流密度に比例していると仮定し、電流密度差を計算している。こうしたシングルフォトンの計測では、出力パルスの波高分布に暗電流パルスや宇宙線パルス等も含まれる。これらについては、文献2に記載されているが、ノイズパルスを除いた光電子パルスの大きさとパルス数からその平均値と最大値を求めている(文献2:「光電子増倍管と関連製品」カタログ,浜松ホトニクス,カタログ番号 TPMO0005J01 FEB.2002 IP (3000),p.12)。 The difference in electron beam current density is measured by the photo-counting method. That is, the amount of light is calculated by pulse-measurement of incident light on the photomultiplier tube. The current density difference is calculated on the assumption that the light emission amount of the phosphor is substantially proportional to the current density. In such single photon measurement, the pulse height distribution of output pulses includes dark current pulses and cosmic ray pulses. These are described in Reference 2, but the average value and maximum value are obtained from the size and number of photoelectron pulses excluding noise pulses (Reference 2: “Photomultiplier tubes and related products” catalog). Hamamatsu Photonics, Catalog No. TPMO0005J01 FEB.2002 IP (3000), p.12).
電子線の高エネルギー密度部は、電子線の低エネルギー密度部に対して相対的にエネルギー密度が高い。上記方法によれば、高エネルギー密度部は、電子線の平均エネルギー密度の1.5倍以上のエネルギー密度を有している。なお、電子線の最大エネルギー密度は、電子線の平均エネルギー密度の3倍以上である。また、電子線のエネルギーは、例えば4keV乃至15keVである。 The high energy density part of the electron beam has a relatively high energy density relative to the low energy density part of the electron beam. According to the above method, the high energy density portion has an energy density of 1.5 times or more the average energy density of the electron beam. Note that the maximum energy density of the electron beam is at least three times the average energy density of the electron beam. The energy of the electron beam is, for example, 4 keV to 15 keV.
反射層24には、図1及び図4に示すように、平坦な部分である平坦部24aが発光層22の低エネルギー被照射領域R2(図3参照)に対向させて設けられている。この平坦部24aは、反射層24の発光層22側の表面に平坦に形成されている。平坦部24aと発光層22との間には、無視できる程度の微少な空間31が設けられている。この空間31は、反射層24の表面に平坦部24aを形成する際に形成される空間である。なお、平坦部24aの反射率は、例えば60〜80%程度である。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
さらに、反射層24には、図1及び図4に示すように、反射層24の反射率、すなわち平坦部24aより低い反射率を有し発光層22により発生した光を反射する低反射部24bが発光層22の高エネルギー被照射領域R1(図3参照)に対向させて設けられている。この低反射部24bは、反射層24の発光層22側の表面に凹凸状に形成されている。また、この低反射部24bは、図5及び図6に示すように、反射層24が部分的に欠損した部分であってもよく、例えば反射層24の一部を故意に形成しない部分であったり、あるいは反射層24の一部を除去した部分であったりしてもよい。なお、低反射部24bの反射率は、反射層24の反射率、すなわち平坦部24aの反射率の4/5以下になるように設定されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 4, the
このような構成の画像表示装置1では、反射層24にアノード電圧が印加され、各電子放出素子12の一対の素子電極12a間にカソード電圧(画像信号)が選択的に印加される。この電圧印加により電界が生じ、生じた電界により量子トンネル効果に基づいて一対の素子電極12a間から電子が放出される。放出された電子の一部は、前面基板4上の反射層24が形成する電界に引っ張られ、反射層24に向かって加速される。加速された電子は反射層24を通過して発光層22に到達する。このようにして、電子線が発光層22に照射される。電子線が照射された発光層22は、電子励起により発光する。このとき、反射層24は、発光層22で発生した光のうち、背面基板2方向に進む光を反射する。これにより、各発光層22の輝度、すなわち表示画面の輝度は向上する。
In the
このように本実施の形態の画像表示装置1によれば、反射層24に発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する低反射部24bを設けることによって、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する部分の反射層24の反射率が下げられ、発光層22の高エネルギー被照射領域R1の光量は抑えられるので、発光層22の高エネルギー被照射領域R1の輝度は低くなる。これにより、発光層22の高エネルギー被照射領域R1の輝度低下が目立たなくなり、さらに、発光層22全体の輝度低下速度が低減するので、発光層22全体の輝度が高エネルギー被照射領域R1の輝度低下に伴って引きずられ早く低下するように知覚されることを防止し、画像表示装置1の信頼性を向上させることができる。なお、前述の反射率の低下によって高エネルギー被照射領域の反射による光量の低下が抑止され、発光層22の高エネルギー被照射領域の輝度の低下が抑えられるので、発光層22全体の輝度低下速度は低減する。また、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する平坦層43の一部分を除去する加工で蛍光体近傍の真空度を向上させることによっても、発光層22の高エネルギー被照射領域R1部分に存在する蛍光体粒子が劣化する劣化速度が遅くなるので、発光層22全体の輝度低下速度は低減する。
As described above, according to the
ここで、例えば、画像表示装置1の反射層24にアノード電圧として10kVを印加し、電子放出素子12の一対の素子電極12aにカソード電圧として15Vを印加する。このとき、電圧は、矩形パルスとして、パルス幅20μs及び周波数60Hzの条件で与えられる。このような条件で画像表示装置1による画像表示を行った。本実施の形態に係る画像表示装置1の各発光層22の輝度は、比較例の画像表示装置(反射層24に低反射部24bを設けていない画像表示装置)の各発光層22の輝度が初期輝度の80%まで低下したときでも、初期輝度の90%を維持していた。これにより、発光層22全体の輝度低下速度が半減することが確認された。この効果は、特にZnS蛍光体粒子(緑色及び青色の蛍光体粒子)を有する発光層22に顕著である。これは、赤色の蛍光体粒子を有する発光層22は、蛍光体自身の劣化速度が非常に遅いためであり、本発明の実施の形態による効果は、蛍光体の種類によって異なる特徴を有する。ここで、発光層22全体の輝度低下速度を低減させる効果は、発光層22が硫化物系蛍光体等の輝度劣化速度の速い蛍光体粒子を有している場合に特に有効である。
Here, for example, 10 kV is applied as the anode voltage to the
また、反射層24は電圧印加により電子線を発光層22に向かって誘導する電極であることから、反射層24と別にアノード電極を設ける必要が無いので、製造工程数の削減、小型化及び低価格化を実現することができる。
In addition, since the
また、低反射部24bは反射層24の表面に凹凸状に形成されているか、または反射層24の一部を欠損させて設けた部分(例えば穴)であることから、必要な反射率を有する低反射部24bを簡単な構成で形成することが可能になるので、反射層24に容易に低反射部24bを設けることができる。反射層24の表面に凹凸状に低反射部24bを形成する場合、発光層22の形成状態によっても異なるが、非接触表面粗さ計で計測した場合、最大粗さで2μm以上の粗さを有している。
In addition, the
また、低反射部24bの反射率は、反射層24、すなわち平坦部24aの反射率の4/5以下であることから、発光層22の高エネルギー被照射領域R1の光量を確実に抑制することが可能になるので、発光層22の高エネルギー被照射領域R1の輝度を抑えることができる。
Moreover, since the reflectance of the low
また、電子線の高エネルギー密度部は電子線の平均エネルギー密度に比べ1.5倍以上のエネルギー密度を有していることから、発光層22全体の輝度低下速度を低減させる効果は特に有効である。
In addition, since the high energy density portion of the electron beam has an energy density of 1.5 times or more compared to the average energy density of the electron beam, the effect of reducing the overall luminance reduction rate of the
また、電子線のエネルギーは4keV乃至15keVであることから、電子線が反射層24を通過して発光層22に到達し、発光層22は電子線の照射により発光することができ、さらに、発光層22は十分な輝度を得ることができる。また、このように電子線のエネルギーが4keV乃至15keVである場合には、発光層22全体の輝度低下速度を低減させる効果は特に有効である。
Further, since the energy of the electron beam is 4 keV to 15 keV, the electron beam passes through the
[画像表示装置の製造方法]
次に、画像表示装置1の製造方法、特に前面基板4の製造方法について説明する。この製造方法は、複数の製造工程を有している。
[Method for Manufacturing Image Display Device]
Next, a manufacturing method of the
まず、前面基板4を製造するため、ガラス基板等の基板21を用意する。次に、図7に示すように、基板21上の全面に感光層41を形成する。感光層41としては、例えばフォトレジストを用いる。次いで、図7に示すように、露光用の光源(図示せず)によりフォトマスク42を介して基板21上に形成された感光層41を露光する。フォトマスク42は、遮光層23形成用の所定パターンを有するマスクである。
First, in order to manufacture the
その後、感光層41を現像して選択的に除去し、図8に示すように、所定パターンの感光層41を基板21上に残す。次いで、所定パターンの感光層41が形成された基板21上の全面にカーボン剤(カーボンスラリー)を塗布する。塗布されたカーボン剤を乾燥及び焼成させ、リフトオフ法により感光層41及びその感光層41上のカーボン剤を除去する。これにより、図9に示すように、カーボン剤からなる遮光層23が基板21上に形成される。
Thereafter, the
次に、遮光層23が形成された基板21上に、図10に示すように、赤、緑及び青の各発光層22を形成する。具体的には、遮光層23が形成された基板21上の全面に感光性の赤色蛍光体スラリーを塗布し、赤色の発光層22形成用のフォトマスクを介して露光し、その後、現像する。次いで、赤色の発光層22を形成した基板21上の全面に感光性の緑色蛍光体スラリーを塗布し、緑色の発光層22形成用のフォトマスクを介して露光し、その後、現像する。さらに、赤色及び緑色の各色の発光層22を形成した基板21上の全面に感光性の青色蛍光体スラリーを塗布し、青色の発光層22形成用のフォトマスクを介して露光し、その後、現像する。
Next, as shown in FIG. 10, the red, green and blue
次いで、各発光層22上及び遮光層23上に、図11に示すように、表面が平坦である平坦層43を形成する。平坦層43としては、例えば樹脂層を形成する。樹脂層の形成方法としては、スプレー塗布法等を用いる。
Next, as shown in FIG. 11, a
その後、図12に示すように、各発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する平坦層43の一部分を除去する。平坦層43の一部分を除去する除去方法としては、各発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する平坦層43の一部分にレーザ光を照射し、平坦層43の一部分を蒸発揮散させる。これにより、各発光層22の表面の一部分が露出する。なお、発光層22の表面は、蛍光体粒子等により凹凸を有する表面である。
After that, as shown in FIG. 12, a part of the
最後に、各発光層22上及び遮光層23上に、一部分が除去された平坦層43を介し、図13に示すように、蒸着法又はスパッタ法により反射層24を形成する。反射層24としては、例えば、厚さが約100nmであるアルミニウム金属膜を形成する。この反射層24は、平坦層43の平滑表面に馴染むように付着して形成される。このとき、反射層24の表面には、反射率が高い平坦部24aが形成され、同時に、低反射部24bが凹凸状に形成される。これにより、平坦部24a及び低反射部24bを有する反射層24が形成される。このように反射層24の形成時に平坦部24a及び低反射部24bも形成されるので、反射層24、平坦部24a及び低反射部24bを同一工程で形成することができる。このようにして、前面基板4が完成する。
Finally, as shown in FIG. 13, the
なお、反射層24の一部が欠損した低反射部24bを形成する場合には(図5及び図6参照)、平坦層43を形成した後、その平坦層43上に蒸着法又はスパッタ法により反射層24を形成する際に、図14に示すように、少なくとも高エネルギー被照射領域R1に相当する位置の一部が蒸着源又はスパッタターゲットの陰になるように遮蔽物51を設置することで、反射層24の一部が欠損した低反射部24bを形成することができる。さらに、反射層24を形成した後、少なくとも高エネルギー被照射領域R1に相当する位置の一部に反射層24を腐食することができる薬剤、例えば反射層24がアルミニウム膜である場合には、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液あるいは希塩酸等の酸性水溶液を付着させることにより反射層24の一部を除去することによっても、反射層24の一部が欠損した低反射部24bを形成することができる。
When forming the
次に、背面基板2を製造するため、ガラス基板やセラミック基板等の基板11を用意する。基板11の表面上にスパッタ成膜法及びフォトリソグラフィ法を用いて表面伝導型の複数の電子放出素子12、すなわち複数の一対の素子電極12aを前面基板4上の各発光層22に対応させて形成する。この一対の素子電極12aは、厚さが約5nmであるTi層と厚さが約100nmであるNi層とを積層することで形成される。また、電子放出源となる素子電極12a間には、パラジウム化合物が配置される。なお、一対の素子電極12aの間隔は約20μmに設定される。続いて、各電子放出素子12が形成された基板11上に、蒸着法によりCr及びCuを形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、各種の配線を有する配線層を形成する。
Next, in order to manufacture the back substrate 2, a
次に、背面基板2と前面基板4とを支持枠3を介してガラスフリット等の接合材により接合する。このとき、背面基板2と前面基板4とは支持枠3を介して接合材により高温下で接合されるため、前面基板4の平坦層43は蒸発して除去され、微少な空間31(図4参照)が形成される。接合材としては、例えばガラスフリットや融点が120〜400゜C程度の低融点金属材料等を用いる。この低融点金属材料としては、インジウム(In)、インジウム−金系の低融点合金、錫(Sn)系高温はんだ、鉛(Pb)系高温はんだ、亜鉛(Zn)系高温はんだ、錫−鉛系標準はんだ及びろう材等が挙げられる。
Next, the back substrate 2 and the
背面基板2と前面基板4とを支持枠3を介して接合した後、背面基板2、支持枠3及び前面基板4により囲まれた空間を排気して真空にする。なお、背面基板2、支持枠3及び前面基板4の接合後に排気を行う場合には、接合時の雰囲気の圧力は常圧/減圧のいずれであってもよい。また、雰囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素ガスや希ガス(例えばArガス)を含む不活性ガスであってもよい。
After joining the back substrate 2 and the
このように本実施の形態の製造方法によれば、基板21上に発光層22を形成し、形成した発光層22上に、発光層22により発生した光を反射する反射層24、及び電子線の高エネルギー密度部が照射される発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する低反射部24bを形成することによって、製造工程数を抑えて、発光層22、反射層24及び低反射部24bを有する前面基板4を製造することができ、その結果として、製造上の歩留まりの向上を実現することができる。
Thus, according to the manufacturing method of the present embodiment, the
特に、発光層22上の反射層24に低反射部24bを形成することによって、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する部分の反射層24の反射率が下げられ、発光層22の高エネルギー被照射領域R1からの取り出し光量は抑えられるので、発光層22の高エネルギー被照射領域R1の輝度は低くなる。これにより、高エネルギー被照射領域R1の輝度低下が目立たなくなり、発光層22全体の輝度低下速度は低減するので、発光層22全体の輝度が高エネルギー被照射領域R1の輝度低下に伴って引きずられ早く低下するように知覚されることを防止し、画像表示装置1の信頼性を向上させることができる。
In particular, by forming the low
また、低反射部24bを反射層24の表面に凹凸状に形成することから、発光層22の表面の凹凸を利用する処理や平坦層43の表面を荒らす処理のような簡単な処理により低反射部24bを形成することができ、その結果として、製造上の歩留まりの向上を実現することができる。
In addition, since the
また、発光層22上に平坦層43を形成し、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対応する平坦層43の一部分を除去し、その一部分を除去した平坦層43上及び発光層22上に反射層24を形成することによって、反射層24の形成時に低反射部24bも形成されるので、反射層24と低反射部24bとを同一工程で形成することが可能になり、製造工程数の削減を実現することができる。
Further, the
また、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する平坦層43の一部分にレーザ光を照射することによって、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する平坦層43の一部分を除去することから、レーザ光により希望する箇所を容易に除去することが可能になるので、簡単に発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向させて平坦層43の一部分を除去することができ、その結果として、容易に反射層24に低反射部24bを形成することができる。
Further, by irradiating a part of the
また、輝度低下速度低減の効果は、低反射部24bの反射率が、反射層24、すなわち平坦部24aの反射率の4/5以下でも得られるが、反射率をさらに低下させることで、さらに発光層22の高エネルギー被照射領域R1の輝度を抑えることにつながり、より輝度低下速度を低減させることができる。例えば、平坦層43を形成した後、その平坦層43上に蒸着法又はスパッタ法により反射層24を形成する際に、少なくとも高エネルギー被照射領域R1に相当する位置の一部が蒸着源またはスパッタターゲットの陰になるように遮蔽物51を設置することで、反射層が形成されない低反射部24bを形成したり、いったん反射層24を形成した後、少なくとも高エネルギー被照射領域R1に相当する位置の一部に、反射層24を腐食することができる薬剤、例えば反射層24がアルミニウム膜である場合には水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液あるいは希塩酸等の酸性水溶液を付着させることによりその一部を除去することもできる。この方法によって、低反射部24bを形成する場合にも、発光層22を形成する蛍光体全体の輝度劣化速度を低減させることができる。さらに、この場合には、反射層24と基板21で囲まれた領域に電子線照射で発生すると推定されるガスを抜くことにも寄与でき、より効果的である。
Further, the effect of reducing the luminance reduction speed can be obtained even when the reflectance of the
また、蒸着法又はスパッタ法等によって反射層24を形成する際に、蒸着源またはスパッタターゲットに対して遮蔽物51を設置するだけで、低反射部24bを形成することができる。あるいは、反射層24を形成した後、所定位置に薬剤を付着させるだけで低反射部24bを形成することができる。このように反射層24を部分的に形成しない場合の効果も、高エネルギー被照射領域R1全域に渡るとより効果的であるが、全く反射層24を形成しないと発光効率が極端に低下し、画像表示装置1としての必要発光量に満たない場合もある。このような場合には、図5に示すように、例えば蛍光体粒子系程度の小さな領域であって反射層24を形成しない領域を高エネルギー被照射領域R1に対し、本発明の実施の形態を満たす反射率になる条件範囲で略均等に配置すればよい。
Further, when the
[他の実施の形態]
なお、本発明の実施の形態においては、低反射部24bを反射層24と同一材料により反射層24の発光層22側の表面に凹凸状に形成しているか、または反射層24の一部を欠損させることによって低反射部24bを形成しているが、これに限るものではなく、例えば、図15及び図16に示すように、低反射部24bを反射層24と他の材料であって反射層24より低い反射率を有する材料により形成するようにしてもよい。この材料としては、チタン、バリウム及びクロム等を用いることができる。この場合には、用いる材料を変えることにより簡単に低反射部24bの反射率を変更することが可能になるので、所望する反射率を有する低反射部24bを容易に形成することができる。
[Other embodiments]
In the embodiment of the present invention, the
図15に示すような前面基板4では、低反射部24bは発光層22と反射層24との間に設けられている。このような前面基板4を製造する製造工程では、図12に示すような各発光層22及び遮光層23が形成された基板21上に、一部分が除去された平坦層43を介して反射層24より低い反射率を有する金属層を形成し、その金属層をフォトリソグラフィ法等により部分的に除去し、複数の低反射部24bを形成する。その後、各低反射部24b及び平坦層43上に蒸着法又はスパッタ法により反射層24を形成する。これにより、図15に示すような前面基板4が完成する。
In the
図16に示すような前面基板4では、低反射部24bは、反射層24に形成された貫通孔52内に設けられている。このような前面基板4を製造する製造工程では、図11に示すような平坦層43が形成された基板21上にフォトリソグラフィ法等により、各発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向する複数の貫通孔52を有する反射層24を形成する。その後、反射層24の各貫通孔52内にフォトリソグラフィ法等により低反射部24bを形成する。これにより、図16に示すような前面基板4が完成する。
In the
また、本発明の実施の形態においては、電子放出素子12として表面伝導型の電子放出素子を用いているが、これに限るものではなく、例えばスピント型やカーボンナノチューブ型の電子放出素子を用いるようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, a surface conduction electron-emitting device is used as the electron-emitting
また、本発明の実施の形態においては、蛍光体粒子により発光層22を形成しているが、これに限るものではなく、他の発光体により発光層22を形成するようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態においては、1つの画素(発光層22)に1つの電子放出素子12を対応させて設けているが、これに限るものではなく、例えば1つの画素に複数の電子放出素子12を対応させて設けるようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, one
また、本発明の実施の形態においては、各発光層22をマトリクス状に設けているが、これに限るものではなく、例えばストライプ状に設けるようにしてもよい。同様に、本実施の形態においては、遮光層23をマトリクス状に設けているが、これに限るものではなく、例えばストライプ状に設けるようにしてもよい。
Further, in the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態においては、平坦層43の一部分を除去して発光層22の凹凸表面を露出させることによって、反射層24に低反射部24bを形成しているが、これに限るものではなく、例えば、平坦層43の一部分を荒らすことにより、図17に示すように、反射層24の表面に凹凸を形成して低反射部24bを形成するようにしてもよく、また、発光層22の高エネルギー被照射領域R1に対向させて平坦層43に、所定の表面粗さを有する面を押し付けることにより、反射層24に低反射部24bを形成するようにしてもよい。
Further, in the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態においては、感光性の蛍光体スラリーを用いてフォトリソグラフィ法により各色の発光層22を形成しているが、これに限るものではなく、例えばスクリーン印刷法によって各発光層22を形成するようにしてもよく、また、沈降法によって形成するようにしてもよい。この沈降法は、蛍光体粒子が分散された溶媒中に基板21を置き、その基板21上に蛍光体粒子を沈降体積させることによって、発光層22を形成する方法である。
In the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態においては、反射層24をアルミニウム金属により形成しているが、これに限るものではなく、例えば、バリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニッケル及びクロム等の金属、あるいはこれらを含んだ金属により形成するようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態においては、電子線の高エネルギー密度部は、電子線の平均エネルギー密度の1.5倍以上のエネルギー密度を有しているが、これに限るものではない。さらに、電子線の最大エネルギー密度は、電子線の平均エネルギー密度の3倍以上であるが、これに限るものではない。加えて、電子線のエネルギーは4keV乃至15keVであるが、これに限るものではない。 Further, in the embodiment of the present invention, the high energy density portion of the electron beam has an energy density that is 1.5 times or more the average energy density of the electron beam, but is not limited thereto. Furthermore, although the maximum energy density of an electron beam is 3 times or more of the average energy density of an electron beam, it is not restricted to this. In addition, the energy of the electron beam is 4 keV to 15 keV, but is not limited thereto.
また、本発明の実施の形態においては、各層の形成方法及び各種の形成材料は例示であり、これに限るものではない。 In the embodiment of the present invention, the method for forming each layer and various forming materials are examples, and the present invention is not limited thereto.
最後に、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ることは勿論である。 Finally, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the invention.
1 画像表示装置
2 放出基板(背面基板)
4 発光基板(前面基板)
12 電子放出素子
21 基板
22 発光層
24 反射層
24a 低反射部
43 平坦層
51 遮蔽物
R1 高エネルギー被照射領域
1 Image display device 2 Release substrate (back substrate)
4 Light emitting substrate (front substrate)
12
Claims (15)
前記基板上に設けられ、エネルギー密度分布を有する電子線の照射により発光する発光層と、
前記発光層上に設けられ、前記発光層により発生した光を反射する反射層と、
前記反射層に設けられ、前記電子線における平均エネルギー密度以下のエネルギー密度を有する低エネルギー密度部が照射される前記発光層の低エネルギー被照射領域に対向し、前記発光層により発生した光を反射する平坦部と、
前記反射層に設けられ、前記電子線における平均エネルギー密度より大きいエネルギー密度を有する高エネルギー密度部が照射される前記発光層の高エネルギー被照射領域に対向し、前記平坦部の反射率より低い反射率を有し、前記発光層により発生した光を反射する低反射部と、
を備えることを特徴とする発光基板。 A substrate,
A light emitting layer provided on the substrate and emitting light by irradiation with an electron beam having an energy density distribution;
A reflective layer provided on the light emitting layer and reflecting light generated by the light emitting layer;
Provided on the reflective layer faces the low-energy irradiated region of the light emitting layer low energy density portion is irradiated with the following energy density average energy density in the electron beam, the reflected light generated by the light emitting layer A flat part to be
Reflected lower than the reflectivity of the flat portion facing the high energy irradiated region of the light emitting layer, which is provided on the reflective layer and irradiated with a high energy density portion having an energy density greater than the average energy density of the electron beam. And a low reflection part that reflects light generated by the light emitting layer,
A light-emitting substrate comprising:
前記発光基板に対向させて設けられ、電子を放出する複数の電子放出素子を有する放出基板と、
を備える画像表示装置。 The light emitting substrate according to any one of claims 1 to 7,
An emission substrate provided facing the light emitting substrate and having a plurality of electron-emitting devices that emit electrons;
An image display device comprising:
形成した前記発光層上に、前記発光層により発生した光を反射する反射層を形成し、同時に、前記反射層に、前記電子線における平均エネルギー密度以下のエネルギー密度を有する低エネルギー密度部が照射される前記発光層の低エネルギー被照射領域に対向し前記発光層により発生した光を反射する平坦部と、前記電子線における平均エネルギー密度より大きいエネルギー密度を有する高エネルギー密度部が照射される前記発光層の高エネルギー被照射領域に対向し前記平坦部の反射率より低い反射率を有し前記発光層により発生した光を反射する低反射部とを形成する工程と、
を有することを特徴とする発光基板の製造方法。 Forming a light emitting layer that emits light upon irradiation with an electron beam having an energy density distribution on a substrate;
A reflective layer that reflects the light generated by the light emitting layer is formed on the formed light emitting layer, and at the same time, the low energy density portion having an energy density equal to or lower than the average energy density of the electron beam is irradiated onto the reflective layer. a flat portion that reflects light generated by the light emitting layer low energy irradiated region on the opposite front SL luminescent layer of which is a high energy density portion is irradiated with a large energy density than the average energy density in the electron beam Forming a low reflection portion facing the high energy irradiated region of the light emitting layer and having a reflectance lower than the reflectance of the flat portion and reflecting light generated by the light emitting layer;
A method for producing a light emitting substrate, comprising:
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