JPH11283536A

JPH11283536A - 着色蛍光面を有するフィールドエミッションディスプレイパネル部品及び該部品を組み込んだフィールドエミッションディスプレイパネル

Info

Publication number: JPH11283536A
Application number: JP8128198A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Harayama; 原山雅俊
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】コントラストが高くフルカラーのフィールド
エミッションディスプレイパネルを、従来の蛍光体形成
プロセスを変更すること無く、低コストで実現する。【解決手段】フィールドエミッションディスプレイパ
ネルにおいて、着色した蛍光面が形成されているもので
あり、着色した蛍光体、または着色粉体と蛍光体を混合
したもの、着色剤を使用して着色蛍光面を形成したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィールドエミッ
ションディスプレイの構造、さらに詳しくは蛍光面（発
光体層）が着色されることによって画像品質を向上さ
せ、コントラストを改善したフィールドエミッションデ
ィスプレイ部品、及び該部品を組み込んだフィールドエ
ミッションディスプレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フィールドエミッションディスプレイ
は、高真空状態を保持した管内に蛍光体層を被着した陽
極と陰極とをグリッドを介在させて所定の間隔で対向配
置し、陽極と陰極間に電圧を印加し、グリッド電圧を制
御して陰極から電界放出された電子を加速して陽極上の
蛍光体層に当てて蛍光を発するようにしたものであり、
従来、様々な改良が成されてきている。現在、フルカラ
ー表示をするいろいろな方法が考えられており、Ｒ，
Ｇ，Ｂ各々の蛍光体（発光材料）を並列配置する方法が
提案されている。また、反射率を低減し、コントラスト
を向上することはディスプレイの見やすさの点において
非常に大きな効果を示し、これを実現する方法として、発光体以外の場所を低反射材料で埋める（ブラックマ
トリックス法）赤、青、緑それぞれについて、発光スペクトル単一波
長だけ透過させるフィルタを付ける（カラーフィルタ法）等が従来より考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ブラックマトリックス
による方法では、開口率が高いほど明るいパネルが期待
でき、視界に入るのは可視光の発光部位となる蛍光面で
ある。一般に、蛍光体は白っぽい色をしており、この色
が非発光時に黒として認識されるためコントラストを低
下させるという問題がある。また、カラーフィルタ法
は、カラーフィルタを形成することがコストプロセスの
増加を招くとともに、アライメント行程を増やすため
に、歩留まりの低下を招くという問題がある。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、コントラストが高くフルカラーのフィールドエミッ
ションディスプレイパネルを、従来の蛍光体形成プロセ
スを変更すること無く、低コストで実現することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】フィールドエミッション
ディスプレイにおいて、蛍光面を着色し、蛍光体層の反
射率を低下することによって、カラーフィルタを用いる
場合のような従来からの基板作成プロセスを増やすこと
なく、コスト的にも有利にフルカラーでコントラストの
高いフィールドエミッションディスプレイパネルを実現
可能である。もちろん、カラーフィルタや前面ガラスに
ＮＤ（ＮｅｕｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙ）フィルタ特性
を持たせるようにする。前面ガラスにＮｄ₂Ｏ₃を入
れ、発光体の主要スペクトル以外のところを吸収特性を
持たせる等の手法と併用することにより、各々単独の場
合よりもコントラストの優れたパネルを実現できること
は言うまでもない。

【０００６】そのために本発明は、フィールドエミッシ
ョンディスプレイの蛍光面を着色したものであり、蛍光
体層の着色方法として、蛍光体層の目視される側にのみ着色層を設ける方法従来の蛍光体を、着色した蛍光体に交換する方法従来からの蛍光体を蛍光体粒子表面を着色する方法蛍光体に着色粒子を混合する等したものを原料粉体と
して従来の蛍光体と同様に用いる方法等が採用可能であり、特に〜の方法が従来からの蛍
光体形成プロセスをほぼ変更すること無しに目的を達成
できるので好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明で使用する着色剤または着色粉体
は、パネルとして形成後、耐熱性（基板作成のプロセス
に依存する）の顔料であればいずれも使用できるのはも
ちろんのことである。また、薄い膜厚で波長選択性が確
保できる色ガラス（いわゆる着せガラス法に用いられる
材料なども含めた）等、いずれも使用できるものであ
る。しかし、フィールドエミッションディスプレイ内の
減圧環境において脱ガスを生じたり、蛍光体の発光効
率、発光色に著しい悪影響を及ぼす材料の使用は望まし
くない。また、蛍光体層の形成位置、パネルの種類（構
造）によっては、パネル駆動に不都合な材料選択は避け
る必要がある。

【０００８】使用する着色剤としては、蛍光体の発光色
の光を吸収しにくいものを選択するのが望ましく、さら
に望ましくは、蛍光体の励起電子を吸収しにくいことが
望ましい。また、着色剤や着色粉体の量は、発光効率と
コントラストの向上のバランスを十分考慮する必要があ
る。即ち、多すぎると輝度の低下が著しくなり、少なす
ぎれば十分なコントラストの向上が望めない。

【０００９】蛍光体に着色粉体を付与する際には蛍光体
粒径より、１桁小さい粒径のものが望ましい。また、粒
径が１μｍ以上の粒子が全粒子の１０％以下であるよう
な粒径分布、さらに望ましくは０．０１μｍ〜０．７μ
ｍの粒子が全粒子の２０％以上の粒径分布を持っている
ことが望ましい。これは粒径が大きいと添加量に対して
蛍光面の着色の効果が小さく、発光の阻害が大きくなる
ためである。スラリーやペースト化する際に蛍光体とし
て分離して均質な膜を形成することが困難な場合には、
蛍光体表面に顔料を付着させる接着剤が必要となるが、
ベーキング行程で分解除去される有機物を使用するか、
無機物の場合には、残留物が蛍光体の発光や脱ガスに及
ぼす影響を考慮する必要がある。

【００１０】また、着色剤としては、焼成後に無機の着
色化合物を形成するような有機金属化合物や無機混合物
を蛍光体に添加、もしくはペースト化、スラリー化の際
に添加してもよい。

【００１１】・耐熱性顔料非常に種類が多いが、代表的には次のようなものがあ
る。鉄系（赤）、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（緑）、バナジ
ウム−クロム系（緑色）、コバルト系（青色）、アルミ
ン酸コバルト系（青色）、バナジウム−ジルコニウム系
（青色）、コバルト−クロム−鉄系（黒）等が一般的に
知られている。混合して色調を合わせることも可能であ
り、場合によりガラスフリットを混ぜる。

【００１２】・色ガラス着色機構からも、非常に種類が多い同じ原料でも条件に
よって色が変わる。ほんの一例を示す。フリットは主成
分として珪酸（ＳｉＯ₂）、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、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、
フッ化物などが使用される。これに着色剤として、亜砒
酸（白）、酸化錫（白）、酸化銅（緑）、酸化コバルト
（青）、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）、ウラン酸ソーダ（橙
色）、セレン赤（朱赤色）等が組み合わせて混合されい
てる。これらを混合して、加熱溶融し、ガラス化したも
のを冷却粉砕して用いる。

【００１３】蛍光面の形成プロセスとしては、従来より
行われている、蛍光体をペースト化してのスクリーン印
刷、蛍光体を感光性のスラリーに分散してのフォトプロ
セス、感光液が未乾燥のうちに蛍光体を粉体のまま付着
させた後に露光、パターニングするダスティング法、紫
外線の照射により、粘着性を発現する材料を用いてパタ
ーニング部分にのみ粉体のままの蛍光体を選択的に付着
する光粘着法などいずれも使用可能である。

【００１４】

【実施例】次に、本発明のフィールドエミッションディ
スプレイについて図１〜図３を用いて説明する。図１は
電解放出形ディスプレイを説明する断面図である。電解
放出形ディスプレイ１００は、遮光性を有するガラス等
の絶縁材料からなる陽極基板１０１と、陽極基板１０１
に所定の間隔をおいて対面する絶縁性の陰極基板１０２
を有している。両基板１０１、１０２の外周部の間には
図示しないスペーサ部材があり、両基板１０１、１０２
の間の空間は高真空状態に保持されている。陽極基板１
０１の内面にはＩＴＯ等の透光性を有する導電膜からな
る陽極導体１０３が形成されている。陽極導体１０３の
表面には蛍光体層１０４が被着され、表示部である陽極
１０５が形成されている。陰極基板１０２の内面には、
電子源である電界放出形陰極１０６が形成され、この陰
極は、陰極基板１０２の内面に形成された陰極導体１０
７と、陰極導体１０７の表面に形成された抵抗層１０８
と、抵抗層１０８の表面に形成された絶縁層１０９と、
絶縁層１０９の表面に形成されたゲート１１０と、ゲー
ト１１０と絶縁層１０９に形成された孔の内部で抵抗層
１０８の上に形成されたコーン形状のエミッタ１１１と
を有している。

【００１５】このような構成の電界放出形ディスプレイ
においては、ゲート１１０が形成する電界によってエミ
ッタ１１１から電子が放出され、電子は正電位が与えら
れた陽極１０５に衝突して蛍光体層１０４を発光させ、
この発光は陽極導体１０３と陽極基板１０１を介して陽
極基板１０１の外面側から観察される。

【００１６】陽極導体１０３に与える駆動電圧は例えば
４００Ｖ程度であり、ＣＲＴ等の駆動電圧である１０〜
３０ｋＶに比べてかなり低い。このように低電圧で駆動
されるため、電子は蛍光体層１０４の表面付近にしか入
らず、発光するのは蛍光体の表面近傍のみである。その
ため、導電性の高い蛍光体を使用して、蛍光体層に電子
が帯電しにくくしている。

【００１７】次に、駆動電圧を高くした電界放出ディス
プレイを図２、図３を参照して説明する。図２におい
て、透光性を有する絶縁材料からなる陽極基板１（第１
の基板）と、陽極基板２に所定の間隔をおいて対向する
絶縁性の陰極基板３（第２の基板）が設けられ、両基板
間の空間は高真空状態に保持されているのは同じであ
る。

【００１８】陽極基板２の内面には、発光表示面を構成
する陽極４が形成されている。陽極４は、赤、緑、青の
各色に発光する蛍光体ごとに所定のパターンに分割さ
れ、陽極基板２の内面には、ＩＴＯ等の透光性を有する
導電膜からなる陽極導体４が形成されている。陽極導体
５の表面には蛍光体層６が被着されている。

【００１９】図２、図３に示すように、陰極基板３の内
面には、電子源である電界放出形陰極８が形成され、陰
極導体９と、その上に形成されたエミッタ１０と、エミ
ッタ１０の上法に形成されたゲート１１等から構成され
ている。

【００２０】陰極基板３の内面には複数本のストライプ
状の陰極配線１２が所定の間隔をおいて形成され、各陰
極配線１２には、陰極基板３に達する矩形の孔が所定の
間隔で形成されている。陰極配線１２の各孔内の陰極基
板３上には、陰極配線１２の孔の内周と一定の間隔をお
いて、矩形の陰極導体９が形成されている。すなわち、
この陰極導体９は、陰極配線１２に直接接続されず、陰
極配線１２の孔内に陰極配線１２とは離れて配置された
島状の陰極導体９となっている。この陰極配線１２と陰
極導体９の上面には、抵抗層１３が形成され、これは陰
極導体９と陰極配線１２の間にも充填される。陰極導体
９および抵抗層１３の上には、絶縁層１４を介してゲー
ト１１が形成されている。ゲート１１は、陰極配線１２
と直交するストライプ状である。各陰極導体９の上方に
おいて、ゲート１１と絶縁層１４には、多数の空孔が形
成され、各空孔の内部の抵抗層１３上にはコーン形状の
エミッタ１０が形成されている。

【００２１】陰極導体９が前述のような島状であると、
各陰極導体９ごとに形成されている多数のエミッタ１０
のそれぞれについて、抵抗層１３による抵抗値を適当な
値に保持しながらほぼ一定にすることができる。各エミ
ッタ１０が陰極配線１２との間に有する抵抗値は、エミ
ッタ１０と陰極導体９の間にある抵抗層１３と、陰極導
体９の外周と、陰極配線１２の孔の内周との間にある抵
抗層１３とによって決まる。本例では、陰極導体９が陰
極配線１２の孔内に島状に形成されているから、陰極導
体９の上にある各エミッタ１０は抵抗の条件が同一にな
る。したがって、電界放出形陰極８の駆動時の単位であ
る各陰極導体９においては、各エミッタ１０の駆動条件
が同一になって電子放出が均一になる。

【００２２】電界放出形陰極８と、陽極４との間には放
出された電子を制御する制御電極としての保護電極１５
が設けられている。この保護電極１５は、陽極４から電
界放出形陰極８へ放電が発生して、エミッタ１０が損傷
するのを防止する。この保護電極１５は駆動電圧等との
かねあいにおいて必要に応じて設けられる。また、必要
によって、電子を収束して陽極４に衝突させるための収
束電極を制御電極として設けてもよい。

【００２３】次に表示動作について説明すると、陽極４
に印加する駆動電圧は、陽極４の発光輝度等の改善のた
め、図１に示した電界放出型ディスプレイ１よりも高
く、ＣＲＴ等の駆動電圧よりは低い１〜１０ｋＶ程度の
範囲とするが、この例では２〜５ｋＶとする。陰極配線
１２を順次操作するとともに、これに同期してゲート１
１に選択信号を与えれば、任意の陰極導体９のエミッタ
１０から電子を放出させることができる。

【００２４】放出された電子は陽極４の対向する部分に
射出し、薄いアルミニウム膜７を容易に突き抜け、少な
くともアルミニウム膜７で被覆しない場合と同程度の高
い輝度で蛍光体層６を発光させる。この蛍光体層６の発
光は、陽極導体５と陽極基板２を介して陽極基板２の外
面側から観察される。この電界放出形ディスプレイ１で
は陽極４に与える駆動電圧は高いが、蛍光体層６はアル
ミニウム膜７で隙間なく被覆されているので損害を受け
にくく、実用上問題になるほど寿命が急速に悪化するこ
とはない。

【００２５】また、もちろんアルミニウム膜７は高い導
電性があるので、図の電界放出形ディスプレイより駆動
電圧が高くても、電子による帯電の問題は発生しない。

【００２６】また、電界放出形ディスプレイ１は、電子
源にフィラメント状の陰極を使用する蛍光表示管に比
べ、電子源に要するエネルギが小さくてすむ。また、フ
ィラメント状の陰極の場合には、電子は線状の放出源か
ら出るので電子を拡散させるために陽極との間隔をある
程度大きくとらなければならないが、電界放出形陰極８
は面状の放出源なので陽極４との間隔を小さくでき、薄
型の表示素子となる。

【００２７】次に、電界放出形ディスプレイ１の製造行
程について説明する。まず、陰極基板３に電解放出形陰
極８を形成する行程を説明する。

【００２８】（１）陰極基板３を洗浄して、表面の有機
物を除去する。洗浄方法としては、水を用いる湿式とオ
ゾンを用いる乾式がある。乾式の場合には、ベルト式の
搬送機構で陰極基板３を搬送しながらオゾンを吹き抜け
て洗浄を行う洗浄装置を用いることができる。

【００２９】（２）陰極基板３の内面となる側に、スパ
ッタリング法によって０．４μｍの厚さでＮｂを全面に
被着する。このＮｂの膜をフォトリソグラフィの手法に
よってパターニングする。これによって前述したストラ
イプ状の陰極配線１２と島状の陰極導体９を形成する。

【００３０】（３）陰極導体９と陰極配線１２の上にア
モルファスシリコンの膜をＣＶＤ法で０．８μｍの厚さ
に成膜し、これをフォトリソグラフィ法によってパター
ニングし、抵抗層１３を形成する。なお、フォトリソグ
ラフィ法で用いるエッチングによって抵抗層１３の表面
が荒れ、後行程で形成するエミッタ１０が抵抗層１３に
被着しにくくなる場合等には、必要に応じてエミッタ１
０を形成する抵抗層１３の部分のみにＣｒ層を形成して
もよい。

【００３１】（４）プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ₂を全面
に１μｍの厚さで形成し、絶縁層１４を形成する。その
上にスパッタリング法でＮｂを０．４μｍの厚さに形成
し、ＲＩＥ法でパターニングしてゲート１１を形成す
る。

【００３２】（５）フォトリソグラフィ法、ＲＩＥ法で
ゲート１１と絶縁層１４に直径約１μｍの空孔を形成す
る。各陰極導体９毎に約１００〜数千個形成する。ゲー
ト１１の表面にアルミニウムの剥離膜を形成する。ＥＢ
蒸着法によって剥離膜の側からＭｏを斜め蒸着し、空孔
の内部抵抗層１３上にコーン形状のエミッタ１０を形成
する。剥離膜をゲート１１から剥がし、剥離膜および剥
離膜に蒸着したＭｏを除去する。

【００３３】次に、陽極基板２に陽極４を形成する行程
を説明する。（１）陽極基板２を洗浄する。洗浄方法は陰極基板３の
場合と同一である。（２）陽極基板４の内面となる側に、スパッタリング法
によってＩＴＯ膜を０．１５μｍの厚さで形成し、フォ
トリソグラフィ法でパターニングして陽極導体５を形成
する。

【００３４】次に、着色蛍光面６の形成について説明す
る。蛍光面を形成したい面に、緑の発光色を持つ蛍光体
にバナジウム−クロム系（緑色）顔料を予め１ｗｔ％良
く混合したもの：４３．５ｗｔ％およびポリビニルアル
コール（クラレ２２４）：０．９ｗｔ％、純粋：５２．
８ｗｔ％、エタノール：２．９ｗｔ％、ｐ−ジアゾフェ
ニルアミンのホルムアルデヒド縮合物（シンコー技研株
式会社性Ｄ−０．１４）ポリビニルアルコールの６０ｗ
ｔ％よりなる蛍光体スラリーをブレードコータにて陽極
基板２に塗布し、常温にて乾燥後、マスクを介して３５
０ｎｍ付近に最大波長を持つ紫外線３５．０ｍＪ／cm²
露光した。この基板を水によるスプレー現像で未露光部
分を除去した。１６０℃にて乾燥・硬膜化を行った。引
き続き青の蛍光色を持つ蛍光体に酸化コバルト系顔料を
１ｗｔ％添加したものに露光量３５．０ｍＪ／cm²、赤
の蛍光色を持つ蛍光体に酸化鉄系顔料ベンガラを１ｗｔ
％添加したものに露光量３１．５ｍＪ／cm²にて同様に
繰り返し、約４４０℃で３０分間焼成することにより、
スラリー中の樹脂分（ポリビニルアルコール）および硬
化剤（ｐ−ジアゾフェニルアミンのホルムアルデヒド縮
合物）を焼失せしめ、電極を除く前面板に赤、緑、青に
塗り分けられた蛍光面を形成した。

【００３５】これにより、ＲＧＢの３原色が視認される
マトリクス状のカラー蛍光面を形成することができた。
したがって、当該セル前面板が励起され、発光するため
に観察者は蛍光面の透過光を視認することになり、色純
度の高いＦＥＤを得ることができた。さらに、蛍光体の
反射光を大幅に削減できコントラストも向上した。

【００３６】上記パネルと、蛍光体に顔料を加えずに同
様の方法にて形成したパネルを点燈比較した。結果、顔
料を添加したパネルの方が黒色が向上し、コントラスト
も向上し、色純度の高いパネルとなり、表示品質が大幅
に向上した。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コントラ
ストの高いフィールドエミッションディスプレイパネル
を従来のプロセスを変更することなく、低コストに生産
可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電界放出型ディスプレイの例を説明する断面
図である。

【図２】電界放出型ディスプレイの他の例を説明する
断面図である。

【図３】図２の電界放出型ディスプレイの平面図であ
る。

【符号の説明】

１…電界放出型ディスプレイ、２…陽極基板、３…陰極
基板、５…陽極導体、６…蛍光体層、７…アルミニウム
膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空中に配置され、電界加速された入射
電子により励起されて蛍光を発する着色した蛍光面が形
成されていることを特徴とするフィールドエミッション
ディスプレイパネル部品。
【請求項２】着色した蛍光体、または着色粉体と蛍光
体を混合したものを用いて蛍光面を形成したことを特徴
とする請求項１記載のフィールドエミッションディスプ
レイパネル部品。
【請求項３】着色剤を使用して着色蛍光面を形成した
ことを特徴とする請求項１記載のフィールドエミッショ
ンディスプレイパネル部品。
【請求項４】着色粉体、着色剤が蛍光面形成後無機化
合物となることを特徴とする請求項１記載のフィールド
エミッションディスプレイパネル部品。
【請求項５】着色蛍光面の吸収波長が、少なくとも蛍
光体の発光波長光の一部を含まないことを特徴とする請
求項１記載のフィールドエミッションディスプレイパネ
ル部品。
【請求項６】蛍光面の着色が、赤、緑、または青の蛍
光体発光色に対応した色を持つことを特徴とする請求項
１記載のフィールドエミッションディスプレイパネル部
品。
【請求項７】請求項１〜６のうち何れか１項記載の部
品を組み込んだフィールドエミッションディスプレイパ
ネル。