JPH10340693A

JPH10340693A - カラー電界放出型表示装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH10340693A
Application number: JP14946497A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ogawa; 行雄小川; Sadahisa Yonezawa; 禎久米沢; Yuji Uchida; 裕治内田; Katsutoshi Kogo; 克俊向後
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルターのエッジ部からの電子の電界放出
を防いで漏れ発光を低減し、耐電圧特性を向上させ、高
輝度による所望のカラー表示を可能とする。【解決手段】ガラス基板２上に透明導電膜によってス
トライプ状に陽極導体４を形成し、赤色、緑色、青色の
発光色を透過する各フィルター層５Ａ，５Ｂ，５Ｃを陽
極導体４間のギャップｇよりも小さい厚みで陽極導体４
上に分離して形成し、フィルター層５Ａ，５Ｂ，５Ｃの
それぞれのエッジ部５ａを覆うように絶縁バリア層６を
形成し、各陽極導体層４上に蛍光体層７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源としての電
界放出型陰極から放出された電子を蛍光体に射突させて
所望のカラー表示を行うカラー電界放出型表示装置とそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光表示管では、外光や内部での
反射光などを遮断して表示のコントラストを向上させた
り、表示部からの発光色の色純度を上げるためにフィル
ターが用いられている。また、表示部からの発光波長の
うち特定の波長のみを取り出して表示部からの見かけ上
の発光色を変えるためにフィルターが用いられる。

【０００３】図４はフィルターを備えた蛍光表示管の一
例を示す側断面図である。この蛍光表示管は、ガラス板
等の透光性及び絶縁性を有する基板２１と、側面部を形
成する側面板２２と、基板２１に対向して設けられる背
面板２３とが、低融点ガラス等からなる封着材を介して
一体に形成され、気密外囲器２４を構成している。

【０００４】基板２１の内面には、フィルターとしての
着色層２５、透明導電膜やＡｌ薄膜等をストライプ状に
形成した透光性の陽極導体２６、蛍光体層２７が順次積
層されて表示部２８が形成されている。基板２１の内面
には、各表示部２８間に遮光性を有する絶縁層２９が設
けられている。

【０００５】フィルターをなす着色層２５には、色ガラ
スが用いられている。この着色層２５は、顔料とガラス
粉末を混合したものを有機溶剤でペースト化し、スクリ
ーン印刷等で基板２１に所定パターン形状に被着させて
焼成することにより形成される。

【０００６】このように、上述した従来の蛍光表示管で
は、基板２１内面に着色層２５を形成し、陽極導体２
６、蛍光体層２７を順次形成する構成としていた。

【０００７】しかしながら、着色層２５の上面に陽極導
体２６をフォトリソ法を用いて形成する場合、特にエッ
チングやレジスト剥離工程で使用する酸、アルカリ水溶
液によって、着色層２５のフィルターとしての特性が変
化したり、着色層２５そのものが劣化するという問題が
あった。

【０００８】また、色ガラスによる着色層２５は、フィ
ルターの作用を持たせるために、ある程度の膜厚（例え
ば数１０μｍ）が必要となる。さらに、着色層２５はス
クリーン印刷等で形成し、焼成することにより形成され
ているので、着色層２５の表面にはどうしても凹凸が生
じてしまう。また、焼成によって基板２１そのものが変
形してしまう。

【０００９】したがって、着色層２５の表面に薄膜の陽
極導体２６を形成しようとしても、この凹凸や基板２１
そのもの変形のために、精度よく形成することができな
かった。

【００１０】そこで、上記問題を解消した蛍光表示管と
して、実開平６−２３１５１号公報に開示されるものが
ある。この蛍光表示管は、図５に示すように、基板３１
の内面に表示部３２が形成されている。表示部３２は、
陽極導体３３ならびに厚み方向にのみ導電性を有する着
色層３４、蛍光体層３５によって形成される。陽極導体
３３は、透明導電膜やストライプ状又はメッシュ状の開
口を有した金属薄膜により、基板３１の内面にストライ
プ状に形成されている。陽極導体３３の内面には、青色
の発光を透過する着色層３４Ａ、赤色の発光を透過する
着色層３４Ｂ、緑色の発光を透過する着色層３４Ｃが配
設されている。各着色層３４の内面には、蛍光体層３５
が被着形成されている。

【００１１】なお、図示はしないが、表示部３２と対向
する位置には、ワイヤ状の制御電極が張架されている。
また、制御電極の上方には、フィラメント状の陰極が配
設されている。

【００１２】そして、上記構成による蛍光表示管では、
陰極から放出された電子を陽極導体３３と制御電極とで
選択的に制御して蛍光体層３５に射突させることによ
り、カラーグラフィック表示が行われる。その際、蛍光
体層３５からの発光は、フィルターとして機能する着色
層３４を介して、赤色、緑色、青色の発光色として観察
される。

【００１３】ところで、上記蛍光表示管に代わる真空容
器として、電界放出型陰極を電子源とした電界放出型表
示装置は既に知られている。電界放出型表示装置は、陽
極導体上に蛍光体層を有する表示部を備えた陽極基板
と、陽極基板の表示部と対面する内面側に電界放出型陰
極を備えた陰極基板とを、所定間隔をおいて外周部で封
止することにより外囲器が構成されている。

【００１４】電子源としての電界放出型陰極は、陰極基
板の内面に形成された陰極電極と、陰極電極上に形成さ
れた絶縁層と、絶縁層上に形成されたゲート電極と、ゲ
ート電極と絶縁層に陰極電極に達するように形成された
ホールと、ホール内の陰極電極上に形成されたコーン状
のエミッタとを備えて構成される。

【００１５】上記電界放出型表示装置では、陰極電極と
ゲート電極との間に所定の電圧を印加すると、エミッタ
の先端から電子が電界放出される。この電子は正電圧が
印加された陽極導体に引き寄せられて蛍光体層に射突す
る。これにより、蛍光体層が励起されて発光し、所望の
表示が行われる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
基板の構成を上記電界放出型表示装置に適用し、高精細
なカラーグラフィック表示を行うには、陽極導体３３，
３３間のピッチを極力狭くする必要がある。この場合、
通常の蛍光表示管に比べて陽極導体３３に印加される電
圧を高くしなければ、蛍光体層３５を発光させることが
できない。

【００１７】したがって、図５に示す基板の構成を上記
電界放出型表示装置に適用し、陽極導体３３に高電圧を
印加すると、着色層３４のエッジ部から電子が電界放出
し、この電子が本来発光しないはずの蛍光体層３５に射
突して発光し、漏れ発光を起こすという問題があった。

【００１８】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、電子の電界放出を防いで漏れ発光を
低減し、耐電圧特性を向上させ、高輝度による所望のカ
ラー表示が可能なカラー電界放出型表示装置とその製造
方法を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、内面にカラー表示部が形成され
た陽極基板と、該陽極基板の前記カラー表示部と対面す
る内面側に電界放出型陰極を備えた陰極基板とが、所定
間隔をおいて外周部で封止されて内部が高真空状態に保
持された外囲器を構成し、前記電界放出型陰極から放出
された電子を前記カラー表示部に射突させて所望のカラ
ー表示を行うカラー電界放出型表示装置において、前記
陽極基板上に透明導電膜によりストライプ状に形成され
た陽極導体と、前記陽極導体間のギャップよりも小さい
厚みで前記陽極導体上に分離して形成された赤色、緑
色、青色の発光色を透過する各フィルター層と、前記フ
ィルター層のそれぞれのエッジ部を覆うように該フィル
ター層上に形成された絶縁バリア層と、前記陽極導体上
に形成され、前記電界放出型陰極から放出される電子の
射突により励起発光する蛍光体層とを備えたことを特徴
とする。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１のカラー電界
放出型表示装置において、前記フィルター層は、金属コ
ロイドあるいは金属イオンで形成されたことを特徴とす
る。

【００２１】請求項３の発明は、請求項１のカラー電界
放出型表示装置において、前記フィルター層は、抵抗率
が数１０ｋΩ〜数１０ＭΩであることを特徴とする。

【００２２】請求項４の発明は、請求項１のカラー電界
放出型表示装置において、前記陽極導体は、数１００Ｖ
〜１０００Ｖの電圧でスイッチング駆動されることを特
徴とする。

【００２３】請求項５の発明は、ガラス基板上に透明導
電膜によってストライプ状に陽極導体を形成し、赤色、
緑色、青色の発光色を透過する各フィルター層を前記陽
極導体間のギャップよりも小さい厚みで該陽極導体上に
分離して形成し、前記フィルター層のそれぞれのエッジ
部を覆うように絶縁バリア層を形成し、前記陽極導体層
上に蛍光体層を形成する工程を含むことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明のカラー電界放出型
表示装置の一実施の形態を示す拡大断面図である。

【００２５】図１に示すように、この実施の形態による
カラー電界放出型表示装置（FieldEmission Display）
は、内部が高真空状態に保持された外囲器１を有してい
る。外囲器１は、陽極基板２と、陰極基板３とが所定間
隔をおいて対面し、例えば低融点ガラス等の封着材によ
って両基板２，３の外周部が封着されている。

【００２６】陽極基板２は、透光性を有する矩形の絶縁
板で構成されている。陽極基板２の内面には、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる陽極導体
４がストライプ状に複数本形成されている。陽極導体４
は、その端部が陽極電極として外囲器１の外部に引き出
されて不図示の駆動回路に接続されており、数１００Ｖ
〜１０００Ｖ程度の電圧によりスイッチング駆動され
る。各陽極導体４上には、ラスターからなるフィルター
層５が形成されている。

【００２７】フィルター層５は、図１に示すように、例
えば赤色の発光色を透過するフィルター層５Ａ、緑色の
発光色を透過するフィルター層５Ｂ、青色の発光色を透
過するフィルター層５Ｃが順番に陽極導体４上に分離し
て形成される。

【００２８】ラスターは、光の干渉作用によって色彩を
生じさせるものである。ラスターによるフィルター層５
は、金属の樹脂酸塩を溶剤（ラベンダー油、ローズマリ
ー油等）に溶かしたラスター液を、スクリーン印刷等で
陽極導体４上に被着した後、焼成して形成される。

【００２９】上記のようにして形成されるフィルター層
５は、無機ガラス層中に金属コロイドあるいは金属イオ
ンを含み、膜厚が０．０５μｍ〜０．２μｍと非常に薄
い層となる。また、フィルター層５は、数１０ｋΩ〜数
１０ＭΩの抵抗率を示し、高抵抗である。

【００３０】なお、市販のラスターとしては、エヌ・イ
ーケムキャット（株）製のペーストラスター「製品番号
２０Ｐ（赤色）、製品番号ＢＬ−１５Ｐ（青色）、製品
番号ＧＲ−２Ｐ（緑色）等」がある。

【００３１】ラスターによって形成されたフィルター層
５は、無機ガラスの膜であり、膜厚が非常に薄く、金属
コロイドを含んでいる。したがって、フィルター層５
は、厚み方向に導電性を示すが、各陽極導体４，４間の
ギャップｇよりも十分に小さい膜厚で形成されるので、
図１に示すように、隣接するフィルター層５，５同士が
接触していても、陽極導体４，４間の絶縁を保持するこ
とができる。

【００３２】隣接するフィルター層５，５間の上面に
は、各フィルター層５のエッジ部５ａを覆うように、例
えばＳｉＮからなる絶縁バリア層６が形成されている。

【００３３】各フィルター層５上には、蛍光体層７がド
ット状に被着形成されている。これにより、陽極基板３
上には、カラー表示部をなすドット状の陽極８が形成さ
れる。蛍光体層７は、例えばＺｎＯ：Ｚｎの単一の蛍光
体、又はこのＺｎＯ：Ｚｎに他の蛍光体を混合する他、
各色（赤色、緑色、青色）毎の蛍光体を塗り分けて形成
することができる。

【００３４】陰極基板３は、陽極基板２と同形の矩形の
絶縁板で構成されている。陰極基板３の内面には、電子
源としての電界放出型陰極（Field Emission Cathode）
９が形成されている。電界放出型陰極９は、陰極基板３
の内面に形成された陰極電極１０と、陰極電極１０上に
形成された酸化シリコン等の絶縁層１１と、絶縁層１１
上に形成されたゲート電極１２と、絶縁層１１及びゲー
ト電極１２に形成されたホール１３内において陰極電極
１０上に設けられたコーン形状のエミッタ１４とを有し
ている。陰極電極１０とゲート電極１２とは、それぞれ
帯状に形成され、かつマトリクスを構成するように互い
に交差して配設されている。

【００３５】なお、電界放出型陰極９としては、陰極電
極１０と絶縁層１１との間に抵抗層が形成されたものも
ある。

【００３６】上記電界放出型陰極９では、陰極電極１０
とゲート電極１２との間に所定の電圧を印加すると、コ
ーン形状のエミッタ１４の先端から電子が電界放出され
る。この電子は正電圧が印加された陽極導体４に引き寄
せられて蛍光体層７に射突する。これにより、蛍光体層
７が励起されて発光する。この発光は、フィルター層５
を透過した発光色として、透明性の陽極導体４、陽極基
板２を介して観察される。

【００３７】このように、上記構成によるカラー電界放
出型表示装置では、コーン形状のエミッタ１４を画素単
位として発光を制御し、各色の陽極８を選択的に発光さ
せて混色により所望のパターンのフルカラー表示が可能
となる。

【００３８】次に、上記構成によるカラー電界放出型表
示装置の製造方法を、図２の製造方法の手順を示す図に
したがって説明する。

【００３９】図２（ａ）に示す陽極基板２としては、ガ
ラス基板が使用され、７０５９，ＯＡ２，ＡＮガラス等
の無アルカリガラス又は通常のソーダガラスのいずれで
も問題ない。具体的には、ＯＡ２ガラス１．１ｍｍを陽
極基板２として用いる。

【００４０】まず、陽極導体４の元となるＩＴＯ膜を陽
極基板２にスパッタ法で成膜する（図２（ｂ））。ＩＴ
Ｏ膜厚は、例えば１５００Åで成膜する。ＩＴＯの膜厚
の範囲は、例えば数１００Å〜数１０００Åが良好であ
り、好ましくは６００〜１５００Åである。なお、透明
導電膜であればＩＴＯ膜に限ることはない。

【００４１】次に、ＩＴＯ膜を通常のフォトリソ工程に
より、ストライプ状のパターンにして陽極導体４を形成
する（図２（ｃ））。ＩＴＯ膜のストライプパターンの
幅は、例えば０．１０ｍｍ，スペース０．０２ｍｍでパ
ターニングする。

【００４２】次に、ＩＴＯ膜のストライプパターンによ
る陽極導体４上に、ラスターペーストを用いて赤色、緑
色、青色のフィルター層５Ａ，５Ｂ，５Ｃのパターンを
各々形成する（図２（ｄ））。形成方法としては、スク
リーン印刷等が好ましい。

【００４３】各フィルター層５のパターンは、本来の光
学特性及び電気特性を考慮してその構成成分と膜厚を決
定する。各フィルター層５のパターンの膜厚範囲は、数
１００Å〜数１０００Åが良好である。また、各フィル
ター層５の電気特性を決める抵抗率の調整は、ラスター
ペースト中のＡｕコンテントと膜厚を変えることにより
行う。

【００４４】なお、各フィルター層５のパターンは、図
２（ｄ）に示すような各々分離された構成とする他、フ
ィルター層５の各々がオーバーラップする構成であって
もよい。

【００４５】次に、各フィルター層５のパターンのエッ
ジ部５ａを覆うように絶縁バリア層６を形成する（図２
（ｅ））。絶縁バリア層６は、例えばＣＶＤ，スパッタ
等でＳｉＯ膜あるいはＳｉＮ膜等を数１００〜数１００
０Åの範囲で成膜する。この絶縁バリア層６は、通常の
フォトリソ工程により、薄膜による格子パターン状ある
いはストライプ状にパターニングしてもよい。

【００４６】次に、各フィルター層５のパターン上に蛍
光体層７のパターンを形成する（図２（ｆ））。蛍光体
層７のパターンは、例えばＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体の単一あ
るいは他の蛍光体のブレンドのどちらでもよい。形成方
法としては、通常のスラリー法，スクリーン印刷法，電
着法等がある。

【００４７】そして、蛍光体層７のパターン形成後、通
常の大気焼成処理を行う。その後、上記のように構成さ
れた陽極基板２と、電界放出型陰極９が形成された陰極
基板３との間の外周部を面付けして外囲器１を組み立て
て封着・排気処理する。

【００４８】したがって、上記実施の形態によれば、各
フィルター層５のエッジ部５ａを覆うように絶縁バリア
層６が形成されるので、各フィルター層５のエッジ部５
ａからの電子の電界放出を防いで漏れ発光を低減するこ
とができる。

【００４９】また、ストライプ状の陽極導体４の上面に
は、個々に高抵抗のフィルター層５が形成されており、
この高抵抗のフィルター層５が陽極の保護抵抗として機
能するので、陽極電極とゲート電極１２間、及び陽極電
極間の耐電圧特性を向上させることができる。その結
果、従来よりも高い電圧を陽極電極に安定して印加する
ことができるので、高輝度による所望のカラー表示が行
える。

【００５０】さらに、フィルター層５は、本来のカラー
フィルターとしての機能も十分発現できるので、マルチ
カラーは言うまでもなく、フルカラー用の内面フィルタ
ーとして使用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、赤色、緑色、青色の発光色を透過する各フィル
ター層のエッジ部を覆うように絶縁バリア層が形成され
るので、各フィルター層のエッジ部からの電子の電界放
出を防いで漏れ発光を低減することができる。

【００５２】また、ストライプ状の陽極導体の上面に
は、個々に高抵抗のフィルター層が形成されて保護抵抗
として機能するので、陽極電極とゲート電極間、及び陽
極電極間の耐電圧特性を向上させることができる。しか
も、従来より高い電圧を陽極電極に安定して印加するこ
とができ、高輝度による所望の表示が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー電界放出型表示装置の一実
施の形態を示す部分拡大側断面図

【図２】（ａ）〜（ｆ）本発明によるカラー電界放出
型表示装置の製造方法の手順を示す図

【図３】従来のカラー電界放出型表示装置の一例を示す
側断面図

【図４】従来の蛍光表示管の一例を示す側断面図

【符号の説明】

１…外囲器、２…陽極基板、３…陰極基板、４…陽極導
体、５…フィルター層、６…絶縁バリア層、７…蛍光体
層、８…陽極（カラー表示部）、９…電界放出型陰極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者向後克俊千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面にカラー表示部が形成された陽極基
板と、該陽極基板の前記カラー表示部と対面する内面側
に電界放出型陰極を備えた陰極基板とが、所定間隔をお
いて外周部で封止されて内部が高真空状態に保持された
外囲器を構成し、前記電界放出型陰極から放出された電
子を前記カラー表示部に射突させて所望のカラー表示を
行うカラー電界放出型表示装置において、前記陽極基板上に透明導電膜によりストライプ状に形成
された陽極導体と、前記陽極導体間のギャップよりも小さい厚みで前記陽極
導体上に分離して形成された赤色、緑色、青色の発光色
を透過する各フィルター層と、前記フィルター層のそれぞれのエッジ部を覆うように該
フィルター層上に形成された絶縁バリア層と、前記陽極導体上に形成され、前記電界放出型陰極から放
出される電子の射突により励起発光する蛍光体層とを備
えたことを特徴とするカラー電界放出型表示装置。
【請求項２】前記フィルター層は、金属コロイドある
いは金属イオンで形成された請求項１記載のカラー電界
放出型表示装置。
【請求項３】前記フィルター層は、抵抗率が数１０ｋ
Ω〜数１０ＭΩである請求項１記載のカラー電界放出型
表示装置。
【請求項４】前記陽極導体は、数１００Ｖ〜１０００
Ｖの電圧でスイッチング駆動される請求項１記載のカラ
ー電界放出型表示装置。
【請求項５】ガラス基板上に透明導電膜によってスト
ライプ状に陽極導体を形成し、赤色、緑色、青色の発光
色を透過する各フィルター層を前記陽極導体間のギャッ
プよりも小さい厚みで該陽極導体上に分離して形成し、
前記フィルター層のそれぞれのエッジ部を覆うように絶
縁バリア層を形成し、前記陽極導体層上に蛍光体層を形
成する工程を含むことを特徴とするカラー電界放出型表
示装置の製造方法。