JPH09134686A

JPH09134686A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH09134686A
Application number: JP31727895A
Authority: JP
Inventors: Morio Hosoya; 守男細谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-11-11
Filing date: 1995-11-11
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のＦＥＤが有する視野角、階調性、輝度
等の優れた特性を保持したまま、ＲＧＢ発光色が鮮明で
優れた品質のカラー画像を表示することができる画像表
示装置を提供すること。【解決手段】ガラス基板と配線層と電子放出素子と絶
縁層と引出電極とからなる電子放出基板と、ガラス基板
と陽極とマトリックス状に形成された赤色（Ｒ）発光、
緑色（Ｇ）発光及び青色（Ｂ）発光性の各蛍光体層とか
らなる発光基板とを、両者間を真空状態に対向積層させ
且つ電気的に接続してなる画像表示装置において、発光
基板のガラス基板面及び／又は該ガラス基板と陽極との
間に、前記Ｒ、Ｇ及びＢの蛍光体層と整合させてブラッ
クマトリックス及び／又はカラーフイルターを配設して
なることを特徴とする画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィールドエミッショ
ンディスプレイ及びこれに準ずる構造の電子放出素子を
有する画像表示装置（以下これらを総称してＦＥＤとい
う）に関し、更に詳しくは、従来のＦＥＤに、ブラック
マトリックス及び／又はカラーフイルターを設けること
によって、ＦＥＤが本来有する視野角、階調性、輝度等
の優れた特性を保持したまま、より高品質のカラー画像
表示が可能なＦＥＤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面ディスプレイとして液晶ディ
スプレイが広く利用されているが、この液晶ディスプレ
イは、その製造において多くの工程と厳しい品質管理が
要求されており又、消費電力が大きい等の特性上の問題
もあり、これらの液晶ディスプレイに代わるものとして
ＦＥＤが注目されている。

【０００３】上記従来のＦＥＤは図７に示すように、ガ
ラス基板１と配線層２と電子放出素子３と絶縁層４と引
出電極５からなる電子放出基板１００と、ガラス基板６
と陽極７とＲ、Ｇ及びＢの蛍光体層からなる発光基板２
００とを、両者間を真空状態に対向積層させ且つ電気的
に接続してなる基本構造を有している。このＦＥＤにお
いて、電子放出素子３と引出電極５と陽極７に電圧を印
加して、引出電極５によって電子放出素子３から電子を
引出し、これを陽極７へ衝突させて蛍光体を発光させ
る。

【０００４】そして、引出電極５、陽極７及び電子放出
素子３に印加する電圧の組み合わせを制御することによ
り、電子放出素子３から放出される電子の量及び放出方
向を制御し、電子線を所望の蛍光体層（図７ではＢの蛍
光体層）に照射し、そのエネルギーで蛍光体層Ｂを青色
に発光させる。蛍光体層Ｂから発光される青色は、透明
陽極７及びガラス基板６を通して外部に放射され、青色
光として観察される。このようにＲ、Ｇ及びＢの各蛍光
体層を任意の組み合わせ、且つ任意の順序に発光させる
ことによって、所望の画像がガラス基板６の面に表示さ
れる。

【０００５】尚、本発明の対象となるＦＥＤとしては、
その電子放出素子が電界集中効果により電子放出を行う
冷陰極（フィールドエミッションアレイ）や、これに置
き換わる微小電子源であるＭＩＭ構造（金属／絶縁体／
金属）、ＭＩＳ構造（金属／絶縁体／半導体）、ＭＳＭ
構造（金属／半導体／金属）微小電子源を有している電
子放出素子を含む。又、１９６５年に「ラジオエンジニ
アリングエレクトロフィジックス(Radio Eng.Electro
n Phys.)」第１０巻、１２９０〜１２９６頁」にエム・
アイ・エリンソン(M.I.Elinson)らによって報告されて
以来、いくつかの報告がされている電極間に微粒子を持
つ平面型電子放出素子を有するＦＥＤがあり、更に新規
に開発される微小電子放出素子を有するＦＥＤも本発明
の対象とするＦＥＤに含まれる。

【０００６】更に本発明が対象とするＦＥＤとしては、
必ずしも図１の構造を持つ必要はなく、例えば、引出電
極５を持たない２極構造の電子放出基板１００や、引出
電極５の上に絶縁体層と、更にその上に電子線を収束／
偏向させるための収束電極を持つ４極構造等の様々な構
造をを有するＦＥＤ、更には、図１とは構造が異なる平
面型電子放出素子も包含される。例えば、これらの電子
放出素子からの蛍光体への電子線照射の方法は様々であ
り、電子放出素子と蛍光体の組み合わせは、図１では多
対多の組み合わせを示しているが、これに限定されず、
例えば、１対１、１対多、多対１及び多対多のいずれで
もよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のＦＥＤの動作原
理からして、ＦＥＤは液晶ディスプレイに比較して構造
が簡単であるとともに、製造工程数が少なく、そのうえ
製造時における品質管理面で著しく有利である。又、自
発光型のディスプレイであるため画質も優れ、且つ低消
費電力であるという特徴をも持つ。しかしながら、この
ＦＥＤに使用するＲ、Ｇ及びＢを発光する蛍光体の選択
が困難であり、Ｒ、Ｇ及びＢの蛍光体から発光されるＲ
光、Ｇ光及びＢ光は、それぞれ純粋なＲ、Ｇ及びＢ光と
は云えず、その結果、これらの３原色の加色混合によっ
て得られるカラー画像は鮮明性に欠けるという問題があ
る。

【０００８】ＦＥＤの問題の一つに、適切な色純度で発
光する蛍光体が少ないという問題がある。ＦＥＤで使用
する電子線の運動エネルギーは約１００〜５０００Ｖで
あり、ＣＲＴのそれの約１０〜３０ｋＶよりは低く、蛍
光装置表示管の１０〜１００Ｖよりは大きい。この為、
ＣＲＴや蛍光表示管用の蛍光体をそのままＦＥＤに使用
しても適切な色純度で発光しない。又、ＦＥＤ専用の蛍
光体の開発は近年始まったばかりで、適切な物が見つか
っていないのが現状である。

【０００９】従って本発明の目的は、従来のＦＥＤが有
する視野角、階調性、輝度等の優れた特性を保持したま
ま、Ｒ、Ｇ及びＢ発光色が鮮明で優れた品質のカラー画
像を表示することができるＦＥＤを提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、ガラス基板
と配線層と電子放出素子と絶縁層と引出電極とからなる
電子放出基板と、ガラス基板と陽極とマトリックス状に
形成された赤色（Ｒ）発光、緑色（Ｇ）発光及び青色
（Ｂ）発光性の各蛍光体層とからなる発光基板とを、両
者間を真空状態に対向積層させ且つ電気的に接続してな
るＦＥＤにおいて、発光基板のガラス基板面及び／又は
該ガラス基板と陽極との間に、前記Ｒ、Ｇ及びＢの蛍光
体層と整合させてブラックマトリックス及び／又はカラ
ーフイルターを配設してなることを特徴とするＦＥＤで
ある。

【００１１】本発明によれば、ＦＥＤの発光基板側にブ
ラックマトリックスを設けることによって、意図しない
蛍光体層からの発光色が、意図した蛍光体層の発光と混
合することが防止される結果、表示カラー画像のコント
ラストが非常に向上する。又、本発明によれば、ＦＥＤ
の発光基板側にカラーフイルターを設けることによっ
て、蛍光体層から発光されるそれぞれの光中の不要の波
長の光を、カラーフイルターによって吸収し、必要なそ
れぞれの純粋な各Ｒ、Ｇ及びＢ光を発光させることがで
きるので、濁りのない高品質のカラー画像が表示され
る。更に、本発明によれば、ＦＥＤの発光基板側にブラ
ックマトリックスを含むカラーフイルターを設けること
によって、上記２点の利点が相乗され、一層高品質のカ
ラー画像が表示される。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に実施の形態を挙げて本発明を
更に詳細に説明する。図１に示す例は、従来公知のＦＥ
Ｄの発光基板２００側のガラス基板６の面に、ブラック
マトリックス８を設けた実施形態を示している。本例に
よれば、蛍光体層Ｂのみを発光させる場合、電子放出素
子３から放出される電子線は近接するＲ及びＧの蛍光体
層にも一部照射されるが、該照射によって発光されたＲ
及びＧの光はブラックマトリックス８によりその大部分
が吸収され、ブラックマトリックス８面から発光する光
はＢ色のみとなり、混色による中間色は発光されず、Ｂ
色のみが発光される。勿論、他のＲ色、Ｇ色及びこれら
Ｒ、Ｇ及びＢ色の２色以上の同時発光においても同様で
ある。

【００１３】図２に示す形態は、ブラックマトリックス
８をガラス基板６と陽極７との間に設けたものであり、
上記図１の場合と同様の効果を奏する。但し、この場合
においては、陽極上に蛍光体層を形成するという工程が
行われる。一般に蛍光体層の形成は、蛍光体をバインダ
ー樹脂と溶剤に分散させた蛍光体ペーストを塗布し焼成
して、溶剤及びバインダー樹脂を焼失させることにより
行われ、その焼成温度が４５０℃程度と高い。従って、
このようにＦＥＤの製造に際し、蛍光体層の形成に高温
が使用される場合には、該ブラックマトリックス８の形
成には、上記蛍光体層の形成時の温度に耐え得る材料か
ら形成することが必要である。又、陽極７の機能低下を
防止する目的で、形成されるブラックマトリックス８が
多少の導電性を有する場合には、ブラックマトリックス
８と陽極７との間には絶縁層１０を設けることが好まし
い。尚、図１の例においては、上記の如き配慮は不要で
あり、いかなる材料によってブラックマトリックス８を
形成してもよいが、ブラックマトリックス８が最表層に
配置されるため、ブラックマトリックス８が耐擦過性に
劣る場合には、ブラックマトリックス８の面に硬質透明
樹脂等からなる保護層（不図示）を形成することが好ま
しい。

【００１４】図３に示す例は、従来公知のＦＥＤの発光
側のガラス基板６の面にカラーフイルター９を設けた実
施形態を示している。本例によれば、蛍光体層Ｂを発光
させる場合、電子放出素子３から放出される電子によっ
て蛍光体層Ｂから発光される光が多少の不要な波長成分
を含んでいても、Ｂ色のフイルター作用によって純粋な
Ｂ光のみがカラーフイルター９面から発光される。Ｒ及
びＧ色の発光、或いは２色以上の同時発光の場合も同様
である。従って本例によれば、それぞれ純粋なＲ、Ｇ及
びＢ光の発光及びそれらの組み合わせによって、高品質
のカラー画像が形成される。

【００１５】図４に示す形態は、カラーフイルター９を
ガラス基板６と陽極７との間に設けたものであり、上記
図３の場合と同様の効果を奏する。但し、この場合にお
いても、ブラックマトリックス形成の場合と同様の理由
で、ＦＥＤの製造に際し、蛍光体層の形成に高温が使用
される場合には、該カラーフイルター９の形成には上記
蛍光体層の形成時の温度に耐え得る材料から形成するこ
とが必要である。又、陽極７の機能低下を防止する目的
で、形成されるカラーフイルター９が多少の導電性を有
する場合には、カラーフイルター９と陽極７のと間に絶
縁層１０を設けることが好ましい。

【００１６】尚、図３の例においては、上記の如き配慮
は不要であり、いかなる材料によってカラーフイルター
９を形成してもよいが、カラーフイルター９が最表層に
配置されるため、カラーフイルター９が耐擦過性に劣る
場合には、カラーフイルター９の面に硬質透明樹脂等か
らなる保護層（不図示）を形成することが好ましい。図
５に示す例は、従来公知のＦＥＤの発光側のガラス基板
６の面にブラックマトリックス（Ｂｋ）を含むＲ、Ｇ及
びＢのカラーフイルター９を設けた実施形態を示してい
る。本例によれば、図１と図３との例における効果が共
に発揮されるＦＥＤが提供され、又、図６に示す例では
前記図２及び図４との例における効果が共に発揮される
ＦＥＤが提供される。

【００１７】尚、前記図２、図４及び図６に示す絶縁層
１０としては、例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂ Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅
等を蒸着やスパッタ法で約１〜５０μｍ程度の厚みに
形成する。勿論、絶縁層１０の材料は上記の例に限定さ
れず、例えば、無色透明のガラスペーストを印刷或いは
コーティング及び焼成して形成してもよい。又、以上の
各例において、外光の反射による画像の見にくさを防止
する目的で、ブラックマトリックス８の面、カラーフイ
ルター９の面或いはガラス基板６の面に公知の反射防止
層（不図示）を設けることが好ましい。以上の本発明の
例は、単なる例示であり、本発明のＦＥＤは、ブラック
マトリックス８及び／又はカラーフイルター９を有する
限り、従来公知の、或いは今後開発されるＦＥＤの全て
を包含する。

【００１８】次に本発明の基本形態である図１に示すＦ
ＥＤの詳細を説明する。尚、図１はディスプレイのＲ、
Ｇ及びＢの１単位画素部分を駆動する構造のみを示し、
各部の実際の寸法比は無視して描かれている。ガラス基
板１は、形成されるＦＥＤを支持するのに十分な厚みを
有し、その上に配線層２が形成されている。この配線層
２の上には、電子放出素子３及び絶縁層４が形成され、
絶縁層４の上には引出電極５が形成されている。

【００１９】ガラス基板１としては、ソーダライムガラ
ス、低膨脹ガラス（例えば、コーニング７０５９等）、
高歪点ガラス等が使用され、配線層２は、電子放出素子
３に電圧を供給するもので、例えば、ＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ₂、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導電膜や、Ａｌ、Ａｕ、
Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｐｔ等の材料か
ら、約０．０２〜２００μｍ程度の厚みに、蒸着とフォ
トグラフィー、或いは印刷と焼成等の方法で形成されて
いる。

【００２０】電子放出素子３の形成方法には様々な方法
がある。代表的な作製方法としてはＳｉ基板のエッチン
グと絶縁体、金属の堆積を組み合わせた方法や、Ｓｐｉ
ｎｄｔ型のような金属堆積の方法等がある。電子放出素
子の形状も円錐型の他、カルデラ状や、十字型、平面型
等、様々である。更に、電界集中効果を利用せず熱電子
放出を行うＭＩＭ、ＭＩＳ、ＭＳＭ構造の微小電子源も
ある。これらの材料も構造により様々である。

【００２１】発光基板２００側は、ガラス基板６の下面
に、陽極７及びＲＧＢの蛍光体層が形成されている。陽
極７は、例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ：Ａｌ等の
透明導電膜を約０．３〜２００μｍ程度の厚みに、蒸着
とフォトグラフィー、或いは印刷と焼成等の方法で形成
されている。蛍光体層は、通常、それぞれＲ、Ｇ及びＢ
に発光する蛍光体を、低温で焼成可能な樹脂バインダー
（例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、アク
リル樹脂等）と溶剤中に分散させ、蛍光体ペーストとし
たものを塗布し、焼成することによってモザイク状に形
成される。

【００２２】電子照射によってＲ色に発光する蛍光体と
しては、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：
Ｅｕ、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｅｕ、ＳｃＢＯ₃：Ｅｕ、Ｚｎ
₃(ＰＯ₄)₂：Ｍｎ、ＹＢＯ₃：Ｅｕ、ＳｎＯ₂：Ｅｕ、
（Ｙ，Ｇｄ)ＢＯ₃：Ｅｕ、ＧｄＢＯ₃：Ｅｕ、ＬｕＢ
Ｏ₃：Ｅｕ等があり、Ｂ色に発光する蛍光体としては、
ＺｎＭｇＯ、ＺｎＧａ₂Ｏ₄、ＺｎＳ：Ａｇ、Ｙ₂Ｓｉ
Ｏ₅：Ｃｅ、ＣａＷＯ₄：Ｐｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅ
ｕ等があり、Ｇ色に発光する蛍光体としては、ＺｎＯ：
Ｚｎ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ、ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ、Ｚｎ
Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＢａＡｌ
₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ、ＹＢＯ₃：Ｔ
ｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｍｎ、ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ、Ｇ
ｂＢＯ₃：Ｔｂ、ＳｃＢＯ₃：Ｔｂ、Ｓｒ₆Ｓｉ₃Ｏ₃Ｃ
ｌ₄：Ｅｕ等が挙げられる。

【００２３】これらの蛍光体層は縦横ともにＲＧＢＲＧ
Ｂ・・・・の繰り返しで平面的に設けられ、例えば、
Ｒ、Ｇ及びＢ色の１色の１画素のサイズは約１〜２５０
０μｍ^２であり、それぞれの色の蛍光体層の間隔は約２
〜７０μｍ程度である。各色とも蒸着とフォトグラフィ
ー、電着、印刷、或いは印刷と焼成等の方法で約０．５
〜２００μｍ程度の厚みに形成されている。

【００２４】以上の如き電子放出基板１００と発光基板
２００とは、ＦＥＤの完成品としては、電子放出基板１
００と発光基板２００とが図１に示すように、対向する
ように配置され、スペーサー、シール剤等を用いて、約
１００μｍ〜１０ｍｍ程度の空間を有し、且つ該空間が
真空状態になるように積層される。

【００２５】以上の如く構成されたＦＥＤは、例えば、
３極構造の電子放出基板の場合、真空管と同様の動作を
行ない、電子放出素子３をカソード、陽極７をアノー
ド、引出電極５をグリットとして、各電極に所定の電圧
をかけることによって、電子放出素子３から電子を引き
出し、これを陽極７へ放出及び衝突させて蛍光体層を夫
々の色に発光させる。この際、電子放出素子３、陽極７
及び引出電極５にかける電圧のオン−オフと電圧の高低
によって、各色単独或いは同時に発光させて、陽極７、
ガラス基板６、ブラックマトリックス８及び／又はカラ
ーフイルター９を通して図面上上方からカラー画像が観
察される。

【００２６】本発明は、上記の如きＦＥＤに、図１〜６
に例示するように、ブラックマトリックス８及び／又は
カラーフイルター９を設けたことを特徴としている。図
１、図３及び図５に例示のＦＥＤにおいて、ブラックマ
トリックス８又はカラーフイルター９は、発光基板２０
０のガラス基板６の表面にいずれの公知材料から直接設
けてもよく、又、別の透明性フイルムや透明ガラスに別
途ブラックマトリックス８又はカラーフイルター９を形
成して、これをガラス基板６の表面に積層してもよい。

【００２７】又、図２、図４及び図６に例示のＦＥＤの
場合において、蛍光体層の形成に高温処理が要求されな
い場合には、上記と同様にブラックマトリックス８又は
カラーフイルター９を設けることができる。しかしなが
ら、図２、図４及び図６に例示のＦＥＤの場合におい
て、蛍光体層の形成に４００〜５００℃程度の高温処理
が要求される場合には、該処理時の温度に耐久性のある
材料からブラックマトリックス８又はカラーフイルター
９を形成する。

【００２８】これらのブラックマトリックス８又はカラ
ーフイルター９はＦＥＤの蛍光体層のＲ、Ｇ及びＢと整
合させて形成することが重要であり、例えば、ＦＥＤの
蛍光体層のＲ、Ｇ及びＢは通常相互に規則正しいモザイ
ク状に形成及び配列されているので、形成するブラック
マトリックス８は上記Ｒ、Ｇ及びＢの各画素の境界を被
覆するように格子状に形成する。又、カラーフイルター
９の場合及びブラックマトリックスを含むカラーフイル
ター９の場合には、モザイク状に形成されているＲ、Ｇ
及びＢの蛍光体層とカラーフイルター９のＲ、Ｇ及びＢ
のそれぞれの画素が整合するように形成する。

【００２９】本発明のＦＥＤにおけるブラックマトリッ
クスの形成方法としては、従来公知のいずれの形成方法
でもよく、例えば、クロム等の金属膜を用いる方法や、
カーボンや遮光性顔料等を分散させた感光性樹脂を用い
る方法等でよい。クロム等の金属膜からなるブラックマ
トリックスは、金属膜を蒸着等の方法でＦＥＤを構成す
るガラス基板６（ＦＥＤを構成する前のガラス基板で
も、構成後のガラス基板でもよい）のいずれかの面に形
成し、次にフォトレジストを使用したフォトリソ法とエ
ッチング工程により金属膜を、ＲＧＢの蛍光体層のそれ
ぞれの境界面に整合させてパターニングしてブラックマ
トリックス８を形成する。一方、カーボンや遮光性顔料
等を分散した感光性樹脂を用いる方法では、遮光性顔料
等を分散した感光性樹脂層を塗布や印刷等の方法でＦＥ
Ｄを構成している発光基板２００側のガラス基板６の面
上に形成し、ＲＧＢの蛍光体層の各画素に整合させてパ
ターン露光及び現像してブラックマトリックス８を形成
する。

【００３０】又、特開平４−１３１０５号公報や、特開
昭６３−３０９９１６号公報に開示のように、複数の色
相の顔料を組合せた遮光性感光材料を用いてブラックマ
トリックスを形成することも可能である。更に特開平４
−４０４２０号公報や特開平４−１９０３６２号公報に
記載のように、複数の有機顔料とカーボンブラックとの
混合や、複数の有機顔料と有機黒色顔料との混合による
遮光性材料によりブラックマトリックス８を形成するこ
とができる。

【００３１】特に図２の様に、耐熱性が必要な場合に
は、上記のようなＣｒ等の薄膜を加工したものか、若し
くは、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリビニ
ルアルコール、アクリル樹脂等の低温で焼成可能な樹脂
とテルピネオール等の溶剤からなるバインダー中に低融
点ガラスフリット（ＰｂＯ、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等）及び
カーボン、耐熱性のある黒色顔料等を分散させたペース
トを用いて印刷法（スクリーン印刷等）、充填法（レジ
ストで型を作って凹部にペーストを充填しレジストを剥
離する方法）、サンドブラスト法（ペーストを塗布した
上にレジストにてマスクを形成し、サンドブラスト加工
する方法）等により形成し焼成して樹脂分を焼失させる
方法が好ましい。このような耐熱性が要求される場合の
保護膜は、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅等を蒸着、ス
パッタ等にて形成するか、若しくは、無色透明のガラス
ペーストを印刷等により形成するのが好ましい。

【００３２】本発明においてカラーフイルター９を形成
する方法としては、従来公知の方法、例えば、染色法、
顔料分散法、印刷法及び電着法と大きく分けて４種の方
法を使用することができる。例えば、染色法によるカラ
ーフイルターは、発光基板２００側のガラス基板６上
に、可染性感光膜を形成し、Ｒ、Ｇ又はＢのいずれかの
蛍光体層と整合させて、フォトマスクを介してパターン
露光し、これを現像することによって被染色パターンを
形成する。これをＲＧＢの３原色の１色目に染色する。
その後、防染処理を行って２色目の工程に入り、可染性
感光膜の形成からの手順を繰り返し、２色目と３色目の
画素パターンを形成する。次に画素部の保護と平坦化の
ために、表面に透明トップコート層を設置してカラーフ
イルター９とする。又、印刷法においては、熱硬化性樹
脂又は紫外線硬化性樹脂に顔料を分散したインクを用い
て、Ｒ、Ｇ及びＢの蛍光体層と整合させて各画素を印刷
し、カラーフイルター９を作製する。

【００３３】更に、電着法においては、ガラス基板６上
にＩＴＯ膜を形成し、その上にポジ型レジストでマスク
を形成し、これをＲ、Ｇ又はＢのいずれかの蛍光体層と
整合させてパターニングし、ＩＴＯ膜を露出させる。カ
ルボキシル基等を導入した透明で安定なポリマーに顔料
を分散した電着液につけて通電すると、ポリマーはカル
ボキシル基等のためにマイナスに帯電しており、顔料を
含有したポリマーが露出しているＩＴＯ膜に付着する。
これをＲ、Ｇ及びＢの３色分繰り返してカラーフイルタ
ーとする。ブラックマトリックスを形成してから上記の
工程と繰り返しＢｋ入りのカラーフイルターとしてもよ
い。先にポリマーが付着したＩＴＯ膜はポリマーによっ
て絶縁化されるので他の色との混色は起こらない。

【００３４】顔料分散法においては顔料をアクリル樹脂
等の被膜形成材料中に分散剤等により分散して基板上に
塗布及び乾燥して着色層を形成した後、その上にポジ型
レジスト（感光性樹脂）を塗布及び乾燥し、マスクを用
いてＲ、Ｇ又はＢのいずれかの蛍光体層と整合させて露
光後、現像してレジストのパターンを形成する。レジス
トが除去された部分の着色層をエッチングにより除去し
て、着色層とレジスト層とからなるパターンを形成し、
その後不要となった着色層上のレジストを剥離し、これ
を繰り返してカラーフイルターを完成させる。

【００３５】又、顔料とそのベヒクルからなる着色組成
物に、光重合性モノマーと光重合開始剤又は感光剤を添
加して感光性着色組成物とし、これを基板上に塗布、乾
燥し、Ｒ、Ｇ又はＢのいずれかの蛍光体層と整合させて
露光及び現像を行い、これを繰り返してカラーフイルタ
ーを形成してもよい。この場合の感光剤としては、ビス
アジド化合物、ジアゾ化合物等があり、又、光重合開始
剤としては、アセトフェノン、ベンジルジメチルケター
ル等が使用される。

【００３６】又、図４の様に耐熱性が必要な場合には、
上記のいずれの方法で形成したものでも構わないが、そ
の材料が耐熱性を有する必要があり、耐熱性のある顔料
若しくは色ガラスと低融点ガラスフリット（ＰｂＯ、Ｂ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等）をエチルセルロース、ニトロセルロ
ース、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等の低温で
焼成可能な樹脂の溶液中に分散させたペーストが用いら
れる。更に、上記のペーストに感光性樹脂を添加した感
光性ペーストを用いてフォトリソグラフィー法により形
成してもよい。

【００３７】上記で使用する耐熱性のある顔料として
は、下記のものが挙げられる。耐熱性顔料の種類は多い
が、代表的なものとしては、鉄系（赤色）、アルミン酸
マンガン系（桃色）、金系（桃色）、アンチモン−チタ
ン−クロム系（橙色）、鉄−クロム−亜鉛系（褐色）、
鉄系（褐色）、チタン−クロム系（黄褐色）、鉄−クロ
ム−亜鉛系（黄褐色）、鉄−アンチモン系（黄褐色）、
アンチモン−チタン−クロム系（黄色）、亜鉛−バナジ
ウム系（黄色）、ジルコニウム−バナジウム系（黄
色）、クロム系（黄色）、バンジウム−クロム系（黄
色）、コバルト系（青色）、アルミン酸コバルト系（黒
色）、バナジウム−ジルコニウム系（青色）、コバルト
−クロム−鉄系（黒色）等があり、これらを混合して色
調を合わせることも可能である。そして、粒径１μｍ以
上の粒子が全粒子の１０重量％以下であることが望まし
い。すなわち、粒径の大きな粒子が多いと透過度が低下
して輝度の低下をもたらすからである。更に、粒径０．
０１〜０．７μｍの粒子が全粒子の２０重量％以上であ
ることが望ましい。

【００３８】上記で使用する耐熱性のある色ガラスとし
ては、下記のものが挙げられる。色ガラスは着色構造か
らも種類が非常に多く、又、同じ原料でも条件によって
色が変わる。一例を示すと、フリットは、珪素（ＳｉＯ
₂）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ₅）、硼
酸（Ｂ₂Ｏ₃）、フッ化アルミ（ＡｌＦ₃）、酸化砒素
（Ａｓ₂Ｏ₃）等を含むカリ鉛ガラスが主成分であり、原
料としては、珪石、鉛丹、黄色酸化鉛、鉛白、カリ硝
石、硼酸、硼砂、重炭酸ソーダ、フッ化物等が使用され
る。これに着色剤として亜砒酸（白色）、酸化錫（白
色）、酸化銅（緑色）、酸化コバルト（青色）、重クロ
ム酸カリ（黄色）、酸化アンチモン（黄色）、酸化鉄
（茶色）、二酸化マンガン（紫色）、酸化ニッケル（紫
色）、塩化金（赤色）、ウラン酸ソーダ（橙色）、セレ
ン赤（朱赤色）等が組み合わされて混合される。そし
て、本発明においては、これらを混合し加熱溶融してガ
ラス化したものを冷却粉砕したものを使用する。尚、以
上の説明では、ブラックマトリックス及び／又はカラー
フイルターをガラス基板６に直接形成する方法で本発明
を説明したが、本発明においては、別途作製されている
ブラックマトリックス及び／又はカラーフイルターをガ
ラス基板６に貼着して本発明のＦＥＤとすることができ
るのは勿論である。

【００３９】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。実施例１電子放出基板の形成先ず、真空に保ったチャンバー中にＳｉ基板を導入し、
これを３００℃に加熱すると同時に水蒸気に曝してＳｉ
基板表面に０．１μｍの酸化膜を形成する。次に、スパ
ッターにより無機絶縁体層であるＳｉＮをＳｉ基板上に
０．３μｍの厚さで形成する。その上に、レジスト剤
（東京応化工業製ＯＲＭ８５）をスピンナーにより回転
塗布し、オーブンにて８０℃で３０分間放置して乾燥さ
せる。冷却後、所望のパターンを露光し、レジストの現
象、水洗を行った後、オーブン内に入れ、１３５℃で３
０分間放置する。空冷後、フッ酸によりＳｉＮ層をエッ
チングする。次に、基板を１２０℃に保持したレジスト
剥離液（東京応化工業製クリーンストップ）中に５分間
放置し、更に、室温のストリップリンス液に１分間、室
温のイソプロピルアルコールに１分間夫々浸すことでレ
ジストの剥離を行う。この基板を水洗し、その後乾燥さ
せる。次に、この基板をＣＨＦ₃＋Ｏ₂ をエッチャント
として用いたリアクティブ・イオン・エッチングによ
り、上記の操作でパターニングしたＳｉＮをマスクとし
てＳｉＯ₂ 層をパターニングする。以上により表面酸化
膜のパターニングを終了する。

【００４０】表面酸化膜のパターニングが終了した基板
に対し、水酸化カリウム水溶液を用いてＳｉの異方性エ
ッチングをする。次に、真空に保ったチャンバー中にこ
の基板を導入し、これを３００℃に加熱すると同時に水
蒸気に曝して表面酸化し、Ｓｉ表面に０．１μｍの酸化
膜を形成する。この基板上にスパッター法によりＳｉＯ
₂とＡｌ₂Ｏ₃の混合組成を持つ絶縁体層を４００μｍの
膜厚で堆積させる。更にその上にスパッター法によりＭ
ｏ層を１００μｍの膜厚で堆積させる。最後に、この基
板をフッ酸・硝酸混合溶液で処理してＳｉＯ₂ を除去す
る。この様にして得られた基板を真空チャンバーに導入
し、３５０℃に加熱したヒーター上に設置されたＣｒ電
極がパターニングされたガラス基板上に置く。ガラス基
板側を陰極としてガラス基板とＳｉ基板との間に４００
Ｖの電圧を印加することにより、静電接着を行ない電子
放出基板を形成した。

【００４１】実施例２発光基板の形成ガラス基板上にＣｒにてＢＭ層を形成し、その間隙にペ
ースト材料として、レッド、グリーン、ブルーの３種類
の色ガラスペーストを使用し、スクリーン印刷でパター
ニングし、その後、焼成してカラーフィルターを形成し
た。本実施例で使用した色ガラスペーストを表１に示し
た。この表１に示された各色の色ガラスペーストは、イ
オン着色又はコロイド発色により、各色に対応した透明
色ガラス成分（５０〜９０重量％）、及びエチルセルロ
ースとターピネオールを混練した有機ビヒクル（１０〜
５０重量％）とから構成した。又、スクリーン版には３
００メッシュのものを使用し、印刷した。その際、各色
ガラスペーストは、有機ビヒクルを適宜添加して粘度を
２００〜１０００ｐｓ程度に調整して印刷した。

【００４２】表１色ガラスペーストの組成

【００４３】焼成にはベルト式焼成炉を使用し、３５０
〜５８０℃の熱勾配を作り、５８０℃で２０分以上、全
体で１２０分間焼成した。ベルトスピードは８０ｍｍ／
ｍｉｎとした。又、バッチ式焼成炉を使用して、６００
℃で１５分間焼成する様にしてもよい。

【００４４】このカラーフィルターの上に、無色透明ガ
ラスペースト（日本電気硝子（株）製「ＰＬＳ３１６２
Ｓ」）を使用して、３００メッシュ版のスクリーン印刷
で全面印刷し、焼成して絶縁層を形成した。この上に、
ＩＴＯにて電極を形成し、その上に焼成によって焼失す
るバインダーによりペースト化した３色（発光色：赤、
緑、青）の蛍光体ペーストを用いて、電極上にスクリー
ン印刷し、４５０℃で１５分間焼成して、蛍光体ペース
ト中の有機バインダーを焼失させ、蛍光体層を形成し
た。ここでは、下記組成の蛍光体ペースト、即ち、蛍光
体と溶剤に溶かしたバインダーを３本ロールで混練の
上、溶剤にて３０，０００ｃｐｓに希釈したものを用い
た。

【００４５】（緑色発光用の蛍光体ペースト）・蛍光体：Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ（化成オプトニクス社製、Ｐ１−Ｇ１Ｓ）５０．０重量％・バインダー：エチルセルロース（Ｎ−５０）４．２重量％・溶剤：ＢＣＡ４５．８重量％（赤色発色用の蛍光体ペースト）・蛍光体：(Ｙ,Ｇｂ)ＢＯ₃：Ｅｕ(化成オプトニクス社製、ＫＸ−５０４Ａ) ５１．０重量％・バインダー：エチルセルロース（Ｎ−５０）４．５重量％・溶剤：ＢＣＡ４４．４重量％（青色発色用の蛍光体ペースト）・蛍光体：ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ（化成オプトニクス社製、ＫＸ −５０１Ａ）５１．０重量％・バインダー：エチルセルロース（Ｎ−５０）４．１重量％・溶剤：ＢＣＡ４４．９重量％

【００４６】実施例３発光基板の形成ガラス基板上に、表２中の顔料を無色透明ガラスペース
トに分散させてなるペースト材料を使用し、スクリーン
印刷でパターニングして、焼成してカラーフィルターを
形成した。各色のペースト材料は、ペイントシェイカー
にて顔料を粒径０．０１〜０．５μｍ程度に微粒子化
し、この微粒子化した無機顔料（１０〜２０重量％）と
無色透明ガラスペースト（８０〜９０重量％）を３本ロ
ールにて２０〜３０分間混練分散させて作製した。更に
その上に、実施例２と同じ材料で同様にして絶縁層を形
成した。印刷条件及び焼成条件は実施例２の場合と同様
である。尚、焼成工程は、各層の印刷後に行ってもよい
し、乾燥状態で各層を形成した後に同時に焼成するよう
にしてもよい。

【００４７】表２無色透明ガラスペーストに分散させ
てなるペースト材料の組成

【００４８】実施例４発光基板の形成離型性を有するアクリル＝メラミン処理が施された５０
μｍのポリエステルフィルム（ＭＣ−１９、麗光製）基
板上に、レッド、グリーン、ブルーの３種類の色溶液を
使用してパターニングし、その後、焼成してカラーフィ
ルターを作製した。本実施例で使用した色溶液は、下記
に示す組成の感光性樹脂、各色色材、及び溶媒を下記に
示す組成で用い、これらの材料をボールミル等で混合分
散させたものを用いた。

【００４９】（感光性樹脂の組成）・ポリ（メタクリル酸メチル・メタクリル酸）（９０／１０モル比）５３．８ｇ・ペンタエリスットトリアクリル酸エステル４４．２ｇ・第３ブチルアントラキノン２．０ｇ

【００５０】又、色材としては、下記のものを用いた。
赤の色材としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７を
アクリル系樹脂に微分散させた粉末加工顔料（カラーテ
ックスレッドＵ３ＢＮ山陽色素製）と、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントイエロー８３をエチルセルロース樹脂に微分散
させた粉末加工顔料（カラーテックスイエローＥ２２
２山陽色素製）の混合物（９０：１０）を用い、緑の
色材としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６のマレ
イン酸系樹脂加工顔料（カラーテックスグリーン＃４
０３山陽色素製）と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー８
３のエチルセルロース樹脂加工顔料の混合物（９０：１
０）を用い、青の色材としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブ
ルー１５：３のアクリル系樹脂加工顔料（カラーテック
スブルーＵ１−８２２山陽色素製）と、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントバイオレッド２３のマレイン酸系樹脂加工顔料
（カラーテックスバイオレット＃６００山陽色素
製）の混合物（６０：４０）を用い、黒の顔料として
は、カーボンとチタン（７５：２５）の混合物を用い
た。ここで用いた顔料粒子系は、０．７μｍ以下になる
ようにし、特に赤は、０．５μｍ緑は、０．３μｍ青
は、０．２μｍになるように分散した。

【００５１】上記の材料を用いて作製した各色溶液の組
成の重量比を下記に示す。（各色溶液の組成）赤色溶液・感光性樹脂８重量％・色材２重量％・溶媒：エチルセルソルブアセテート９０重量％緑色溶液・感光性樹脂８重量％・色材２重量％・溶媒：エチルセルソルブアセテート９０重量％青色溶液・感光性樹脂９重量％・色材１重量％・溶媒：エチルセルソルブアセテート９０重量％黒色溶液・感光性樹脂７重量％・色材３重量％・溶媒：エチルセルソルブアセテート９０重量％

【００５２】ポリエステルフィルム基板上に、パターン
を形成した際の塗工条件と露光条件を表３に示した。表３塗工条件と露光条件焼成は、８０℃、１５分間のプリベイクを行い、炭酸ナ
トリウム（１重量％）水溶液処理で現像を行い、１８０
℃のオーブンにて３０分間ポストベークした。

【００５３】実施例２と同様にして、基板上にＩＴＯ、
蛍光体を形成した発光基板に、上記で得られたカラーフ
ィルターを粘着剤を介して、転写した。更に、この上に
粘着剤を介して３００μｍの薄板ガラスを積層した。こ
れらの処理に使用した粘着剤は、熱硬化２液型ウレタン
系接着剤（ＬＸ６６０大日本インキ製）４重量％と、
芳香族系ポリイソシアネート（ＫＷ７５大日本インキ
製）１重量％、酢酸エチル１６重量％とからなる接着剤
を使用した。

【００５４】実施例５表示装置の形成実施例２〜４で作製した蛍光体板の外周部に、ＸＹプロ
ッターを使ってガラスペースト（日本電気硝子製ＰＬＳ
−０２０６／１５０）を所望の形状に塗布する。この基
板を１７０℃に保ったオーブン中に３０分間放置する。
室温に冷却後、蛍光体板の所定の位置に予め開けられた
通気孔に合わせて封入管をガラスペーストで貼り合わ
せ、１７０℃に保ったオーブン中に３０分間放置する。
室温に冷却後、この基板と実施例１で作製した電子放出
板を貼り合せ、これを４００℃に保った焼成炉中に２時
間放置し、封着を行いパネル化する。冷却後、作製した
パネルの封入管を真空ポンプと接続し、パネル内の真空
度が１０^-10Ｐａとなるまで真空に引き、ガラスを溶融
させて密封する。以上の方法により作製したＦＥＤを発
光させたところ、良好な色純度を持った発光が確認され
た。

【００５５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、従
来のＦＥＤが有する視野角、階調性、輝度等の優れた特
性を保持したまま、Ｒ、Ｇ及びＢ発光色が鮮明で優れた
品質のカラー画像が表示されるＦＥＤが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＥＤの一例を示す概略図である。

【図２】本発明のＦＥＤの別の例を示す概略図であ
る。

【図３】本発明のＦＥＤの別の例を示す概略図であ
る。

【図４】本発明のＦＥＤの別の例を示す概略図であ
る。

【図５】本発明のＦＥＤの別の例を示す概略図であ
る。

【図６】本発明のＦＥＤの別の例を示す概略図であ
る。

【図７】従来のＦＥＤの一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１：ガラス基板２：配線層３：電子放出素子４：絶縁層５：引出電極６：ガラス基板７：陽極７８：ブラックマトリックス９：カラーフイルター１０：絶縁層１００：電子放出基板２００：発光基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板と配線層と電子放出素子と絶
縁層と引出電極とからなる電子放出基板と、ガラス基板
と陽極とマトリックス状に形成された赤色（Ｒ）発光、
緑色（Ｇ）発光及び青色（Ｂ）発光性の各蛍光体層とか
らなる発光基板とを、両者間を真空状態に対向積層させ
且つ電気的に接続してなる画像表示装置において、発光
基板のガラス基板面及び／又は該ガラス基板と陽極との
間に、前記Ｒ、Ｇ及びＢの蛍光体層と整合させてブラッ
クマトリックス及び／又はカラーフイルターを配設して
なることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】発光基板の発光面に配設されたブラック
マトリックス及び／又はカラーフイルターの表面に、保
護層が形成されている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】陽極とブラックマトリックス及び／又は
カラーフイルターとの間に、絶縁層が形成されている請
求項１に記載の画像表示装置。