KR20060100471A

KR20060100471A - 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20060100471A
Application number: KR1020067012088A
Authority: KR
Inventors: 아끼요시 나까무라; 도모꼬 고즈까; 다께오 이또오
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-09-20
Also published as: EP1696464A1; US20070085468A1; WO2005050695A1; JP2005158273A; CN1883028A; TW200520010A

Abstract

이 화상 표시 장치는 다수의 전자 방출 소자를 갖는 리어 플레이트와, 투광성 패널의 내면에 형광체층의 패턴과 광흡수층(블랙 매트릭스)의 패턴을 각각 갖고, 상기 리어 플레이트와 대향 배치된 페이스 플레이트를 구비하고 있고, 형광체층의 각 패턴부가, 전자 방출 소자로부터의 전자선에 의해 발광하는 발광부에 대해 동심적인 사각형으로부터 코너부를 삭제한 다각형상을 갖고 있다. 또한, 형광체층의 각 패턴부의 면적을 발광부의 면적의 1.5 내지 4배로 할 수 있다. 고콘트라스트로 휘도의 저하가 없어 고품위의 표시가 가능하다.

투광성 패널, 형광체 스크린, 기판, 페이스 플레이트, 전자 방출 소자

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY UNIT}

본 발명은 전계 방출 디스플레이(FED) 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관(CRT)이나 전계 방출 디스플레이(FED) 등의 화상 표시 장치에서는, 페이스 플레이트를 구성하는 글래스 패널의 내면에 청색(B), 녹색(G), 적색(R)의 3색의 형광체층의 패턴이 도트형이나 스트라이프형으로 형성되어 있고, 이들 형광체층의 패턴에 전자선이 충돌하여 각 형광체가 발광함으로써 화상 표시가 이루어져 있다.

이러한 화상 표시 장치의 표시면에서는, 형광체 이외로부터의 광을 흡수하여 화상 콘트라스트를 향상시키기 위해, 인접하는 화소가 되는 형광체 도트 또는 형광체 스트라이프 사이에 블랙 매트릭스로서 광흡수층(흑색층)이 설치된다.

광흡수층은, 예를 들어 글래스 패널 내면에 포토레지스트를 도포하고, 이것을 소정의 패턴으로 노광하여 현상하고, 형광체층의 패턴에 상당하는 도트형 또는 스트라이프형의 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 위에 흑색 안료와 같은 광흡수 물질을 포함하는 분산액을 도포하여 결착시키고, 계속해서 과산화수소수나 술파민산 용액과 같은 분해제에 의해, 레지스트와 그 위의 광흡수 물질의 층을 용해 및 박리함으로써 형성된다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

그러나, 이러한 표시면을 갖는 FED 등의 평면형 화상 표시 장치에 있어서는, 휘도나 콘트라스트와 같은 패널 특성의 점에서 충분히 만족시켜 가는 것을 얻을 수 없는 것이 현재의 상태였다.

즉, FED에서는, 형광체층의 각 패턴부 중에서 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자가 투사되는 영역만이 발광하게 되기 때문에, 고콘트라스트를 얻는 것이 어려웠다. 따라서, 콘트라스트를 높이기 위해 글래스 패널의 투과율을 내리는 등의 방법이 채용되고 있지만, 이 방법에서는 휘도가 저하된다는 문제가 있었다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평8-236036호 공보

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 고콘트라스트로 휘도의 저하가 없어 고품위의 표시가 가능한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명의 화상 표시 장치는, 소정의 배열로 형성된 다수의 전자 방출 소자를 갖는 리어 플레이트와, 이 리어 플레이트와 대향 배치되어, 투광성 패널의 내면에 소정의 배열로 형성된 형광체층의 패턴과 블랙 매트릭스로서 형성된 광흡수층의 패턴을 각각 갖는 페이스 플레이트를 구비한 화상 표시 장치이며, 상기 형광체층의 각 패턴부가, 상기 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자선이 투사되어 발광하는 발광부와, 그 주위에 연속 접촉하여 형성된 비발광부로 이루어지고, 또한 이 각 패턴부가 상기 발광부와 동심적인 사각형으로부터 코너부를 삭제한 다각형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

제2 발명의 화상 표시 장치는, 소정의 배열로 형성된 다수의 전자 방출 소자를 갖는 리어 플레이트와, 이 리어 플레이트와 대향 배치되어, 투광성 패널의 내면에 소정의 배열로 형성된 형광체층의 패턴과 블랙 매트릭스로서 형성된 광흡수층의 패턴을 각각 갖는 페이스 플레이트를 구비한 화상 표시 장치이며, 상기 형광체층의 각 패턴부가, 상기 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자선이 투사되어 발광하는 발광부와, 그 주위에 연속 접촉하여 형성된 비발광부로 이루어지고, 또한 이 각 패턴부의 면적이 상기 발광부의 면적의 1.5 내지 4배인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 화상 콘트라스트가 향상된 후에 휘도 저하가 생기기 어려워 종래의 것과 동등한 휘도가 유지된다. 따라서, 고휘도로 콘트라스트가 높아 품위가 높은 표시가 가능한 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태인 FED의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도2는 FED에 있어서의 형광체 스크린의 형광체층 및 광흡수층의 패턴의 형상을 확대하여 도시하는 도면이다. 도2의 (a), (b)는 제1 및 제2 실시 형태를 각각 나타내고, 도2의 (c)는 종래의 형광체 스크린에 있어서의 패턴의 형상을 도시한다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 도1은 본 발명의 일 실시 형태인 FED를 도시한다.

이 FED에서는 유리 기판과 같은 투광성 패널(1)의 내면에 형광체 스크린(2) 을 갖는 페이스 플레이트(3)와, 기판(4) 상에 매트릭스형으로 배열된 다수의 전자 방출 소자(5)를 갖는 리어 플레이트(6)가 1 ㎜ 내지 수㎜ 정도의 매우 좁은 간극을 거쳐서 대향 배치되어 있고, 이 간극에 5 내지 15 ㎸의 고전압이 인가되도록 구성되어 있다.

페이스 플레이트(3)의 형광체 스크린(2)은 소정의 배열로 형성된 도트형의 형광체층의 패턴과, 블랙 매트릭스로서 형성된 카본 등의 흑색 안료로 이루어지는 광흡수층의 패턴으로 구성되어 있다. 이 형광체 스크린(2) 상에는 Al막과 같은 금속막으로 이루어지는 메탈백층(7)이 형성되어 있다. 또한, 도면 중 부호 8은 지지 프레임(측벽)을 나타낸다.

본 발명의 실시 형태에 있어서의 형광체 스크린(2)의 형광체층 및 광흡수층의 패턴의 형상을 도2의 (a), (b)에 각각 확대하여 도시한다. 또한, 종래부터의 FED에 있어서의 형광체 스크린(2)의 패턴의 형상을 도2의 (c)에 도시한다.

도2의 (a), (b)에 있어서, 부호 21은 도트형으로 형성된 형광체층의 패턴(이하, 형광체 도트로 기재함)을 나타내고, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 형광체 도트가 이 순서로 종방향 및 횡방향으로 반복하여 배열되어 있다. 그리고, 이들 형광체 도트(21) 사이를 메우도록 블랙 매트릭스로서 광흡수층의 패턴(22)이 설치되어 있다.

각 형광체 도트(21)는 리어 플레이트에 배열 및 형성된 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자가 투사되어 발광하는 발광 영역(21a)과, 이 발광 영역(21a)의 주위에 연속 접촉하는 비발광 영역(21b)으로 이루어지고, 발광 영역(21a)은 원형 혹 은 타원형상을 갖고 있다. 또한, 도2의 (c)에 있어서 부호 23은 형광체 도트를 나타내고, 부호 24는 블랙 매트릭스인 광흡수층의 패턴을 나타낸다. 또한, 사각형의 형광체 도트(23)는 발광 영역(23a)과 비발광 영역(23b)으로 구성되어 있다.

그리고, 제1 실시 형태에 있어서는, 도2의 (a)에 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스인 광흡수층의 패턴(22)으로 둘러싸인 각 형광체 도트(21)가, 종래의 FED에 있어서의 형광체 도트(23)의 형상[도2의 (c)에 도시함]인 사각형으로부터 4개의 코너부를 각각 절제한 다각형의 형상(예를 들어, 팔각형상)을 갖고 있다. 그리고, 각 형광체 도트(21)의 면적이 종래의 형광체 도트(23)의 면적에 비해 대폭 감소되어 있다.

제1 실시 형태에서는 형광체 도트(21)의 형상이 종래의 사각형보다 코너수가 많은 팔각형으로 되어 있고, 그 면적이 종래의 형광체 도트(23)의 면적에 비해 저감되어 있다. 즉, 블랙 매트릭스인 광흡수층의 패턴(22)이 비발광 영역(21b)을 가능한 한 덮도록 형성되고, 비발광 영역(21b)의 면적이 대폭 감소되어 있으므로 화상의 표시 콘트라스트가 향상된다. 또한, 휘도 저하가 생기기 어려워 종래의 것과 거의 동등한 휘도가 유지된다.

또한, 형광체 도트(21)의 형상은 사각형으로부터 4개의 코너부를 모두 절제한 팔각형으로 한정되지 않는다. 사각형의 4개의 코너부 중 적어도 1개를 절제한 형상이면 효과를 올릴 수 있다. 또한, 각 형광체 도트(21)의 형상을 팔각형보다 코너수가 많은 다각형으로 하고, 발광 영역(21a)의 형상인 원형 혹은 타원형에 근접하면 근접할수록 표시 콘트라스트는 향상된다. 패턴 형성의 용이성의 관점으로 부터 팔각형상으로 할 수 있다.

제2 실시 형태에 있어서는, 도2의 (b)에 도시한 바와 같이 형광체 도트(21)가 도2의 (c)에 도시하는 종래부터의 사각형상에 대해 상사적(相似的)으로 축소된 사각형상을 갖고, 각 형광체 도트(21)의 면적이 발광 영역(21a)의 면적의 1.5 내지 4배의 범위로 조정되어 있다. 또한, 종래부터의 형광체 스크린(2)에서는, 통상 각 형광체 도트(23)의 면적이 발광 영역(23a)의 면적의 4배 이상(예를 들어 4.4배)이 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 형광체 도트(21)의 형상은 발광 영역(23a)과 동심적인 사각형으로부터 코너부를 절제한 다각형상, 혹은 타원형상 또는 원형상으로 해도 좋다.

각 형광체 도트(21)의 면적을 발광 영역(21a)의 면적의 1배에 근접하고, 비발광 영역(21b)의 면적을 감소시킬수록 이론상은 표시 콘트라스트가 향상된다. 그러나, 형광체 도트(21)의 면적이 발광 영역(21a)의 면적의 1.5배 미만이 되면, 형광체 도트(21)와 전자 방출 소자의 위치 정렬 정밀도에 의해 화면상의 일부에서 빔 결핍이 발생하고, 휘도의 열화나 균일성이 열화된다는 문제점이 생길 우려가 있다. 따라서, 발광 영역(21a)의 면적의 1.5 내지 4배, 보다 바람직하게는 1.7 내지 3.7배로 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 제3 실시 형태로서 각 형광체 도트(21)의 형상을 팔각형상으로 하고, 또한 그 면적이 발광 영역(21a)의 면적의 1.5 내지 4배의 범위가 되도록 구성할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서 형광체 스크린(2)을 형성하는 방법에 대해 설명한다.

우선, 블랙 매트릭스인 광흡수층의 패턴(22)을, 예를 들어 포토리소그래피법에 의해 형성한다. 즉, 유리 기판의 내면에, 예를 들어 폴리비닐알코올(PVC)과 중크롬산암모늄(ADC)과 같은 중크롬산염을 주성분으로 하는 포토레지스트를 도포 및 건조하여 감광막을 형성한다. 이것에 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 거쳐서 자외선을 조사하고, 노광한다. 노광 후, 순수(純水)에 의해 현상하여 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 위에 흑연 등의 광흡수 물질과 분산제를 포함하는 분산액을 도포하여 결착시키고, 계속해서 술파민산 10 중량 ％를 포함하는 분해제에 의해 레지스트와 그 위의 광흡수 물질의 층을 용해하여 박리한다.

계속해서, 이와 같이 형성된 광흡수층의 패턴 사이에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 형광체층의 패턴을, 형광체 슬러리를 이용하는 포토리소그래피법(슬러리법), 혹은 형광체를 포함하는 수지 페이스트를 스크린 인쇄하는 등의 방법에 의해 형성한다.

슬러리법에 의해 각 색의 형광체층을 형성하기 위해서는, 블랙 매트릭스 상에 청색 형광체 슬러리를 도포 및 건조하고, 유리 기판의 내면 전체에 청색 형광체의 도포막을 형성한 후 마스크를 통해 노광 및 현상하고, 미경화 부분을 세정 제거하여 소정의 위치에 청색 형광체층을 형성한다. 계속해서, 마찬가지로 하여 녹색 형광체층과 적색 형광체층을 차례로 형성한다. 여기서, 청색 형광체 슬러리로서는, 청색 형광체(ZnS : Ag, Al)와 PVA(폴리비닐알코올) 및 중크롬산염을 주성분으 로 하고, 이것에 계면활성제를 첨가한 것을 사용한다. 또한, 녹색 형광체 슬러리로서는, 녹색 형광체(ZnS : Cu, Al)와 PVA 및 중크롬산염을 주성분으로 하고, 이것에 계면활성제를 첨가한 것을 사용하고, 적색 형광체 슬러리로서는, 적색 형광체(Y₂O₂S : Eu)와 PVA 및 중크롬산염을 주성분으로 하고, 이것에 계면활성제를 첨가한 것을 사용할 수 있다.

또한, 이렇게 하여 형성되는 형광체 스크린(2) 상에 메탈백층(7)을 형성하기 위해서는, 예를 들어 스핀법으로 형성된 니트로셀룰로오스 등의 유기 수지로 이루어지는 얇은 막 상에 Al막 등의 금속막을 진공 증착하고, 또한 소성(베이킹)하여 유기물을 제거하는 방법(래커법)을 채용할 수 있다.

또한, 이하에 기재하는 전사용 적층 필름(전사 필름)을 사용하고, 전사법에 의해 메탈백층을 형성할 수도 있다. 전사 필름은 베이스 필름 상에 이형제층(필요에 따라서 보호막)을 거쳐서 Al 등의 금속막과 접착제층이 차례로 적층된 구조를 갖고 있다. 이 전사 필름을, 접착제층이 형광체층 및 광흡수층에 접하도록 배치하여 압박 처리를 실시한다. 압박 방식으로서는, 스탬프 방식 및 롤러 방식 등이 있다. 이렇게 하여 전사 필름을 가열하면서 압박하고, 금속막을 접착한 후 베이스 필름을 박리한 후, 가열 소성하여 유기분을 분해 및 제거함으로써, 형광체 스크린 상에 금속막을 형성할 수 있다.

본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태의 FED에서는, 각 형광체 도트(21)에 있어서 실제로 유효하게 발광하는 발광 영역(21a) 이외의 비발광 영역(21b)이, 광흡수 층의 패턴(22)에 의해 가능한 한 덮여 있고, 블랙 매트릭스로서 기능하도록 구성되어 있으므로 화상 콘트라스트가 대폭 향상된다. 또한, 휘도의 저하가 생기기 어려우므로 종래의 것과 동등한 휘도를 유지하고 있다.

다음에, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

(제1 실시예)

유리 기판의 내면에 블랙 매트릭스인 광흡수층의 패턴과 형광체층의 패턴(형광체 도트)을 각각 포토리소그래피법에 의해 형성하여 형광체 스크린을 제작하였다. 이때, 형광체 스크린의 패턴을, 도2의 (a)에 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스인 광흡수층으로 둘러싸인 각 형광체 도트(21)의 형상이 사각형으로부터 그 4개의 코너부를 절제한 팔각형이고, 또한 형광체 도트(21)의 면적이 발광 영역(21a)의 면적의 2.8배가 되도록 하였다.

계속해서, 형광체 스크린 상에, 전사 방식에 의해 메탈백층을 형성하였다. 즉, 폴리에스테르 수지제의 베이스 필름 상에 이형제층을 거쳐서 Al막이 적층되고, 그 위에 접착제층이 도포된 Al 전사 필름을 접착제층이 형광면에 접하도록 배치하고, 위로부터 가열 롤러에 의해 가열 및 압박하여 밀착시켰다. 계속해서, 베이스 필름을 박리하여 형광면 상에 Al막을 접착한 후, 450 ℃의 온도로 30분간 가열하여 소성하고, 유기분을 분해 및 제거하였다. 이렇게 하여 메탈백층이 전사에 의해 형성된 형광면을 갖는 기판(패널)을 얻었다.

다음에, 이렇게 하여 얻어진 메탈백 부착 형광면을 갖는 기판을 사용하여 FED를 제작하였다. 즉, 기판 상에 표면 전도형 전자 방출 소자를 매트릭스형으로 다수 형성한 전자 발생원을 배면 유리 기판에 고정하여 리어 플레이트로 하고, 이 리어 플레이트와 상기한 패널(페이스 플레이트)을 지지 프레임 및 스페이서를 거쳐서 대향 배치하고, 프릿 글래스에 의해 밀봉 부착하였다. 페이스 플레이트와 리어 플레이트의 간극은 2 ㎜로 하였다. 계속해서, 진공 배기 및 밀봉 등 필요한 처리를 실시하여 FED를 완성하였다.

계속해서, 얻어진 FED의 휘도와 콘트라스트의 표시 특성을 통상의 방법에 의해 각각 측정하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

(제2 실시예)

도2의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 형광체 도트(21)의 형상을 사각형으로 하고, 또한 면적을 발광 영역(21a)의 면적의 2.1배로 하는 이외에는 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 메탈백 부착 형광면을 제작하였다. 계속해서, 이 메탈백 부착 형광면을 갖는 패널을 사용하여 FED를 제작하였다. 또한, 비교예로서, 각 형광체 도트의 형상을 사각형으로 하고, 또한 면적을 발광 영역의 면적의 4.4배로 하여 메탈백 부착 형광면을 제작하고, 이 메탈백 부착 형광면을 갖는 패널을 사용하여 FED를 제작하였다.

다음에, 제1, 제2 실시예 및 비교예에서 얻어진 FED의 휘도 및 콘트라스트를 통상의 방법에 의해 각각 측정하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에 나타내는 휘도 및 콘트라스트의 평가에 있어서, 매우 높고 우수한 것을 ◎, 양호한 것을 ○, 실용 가능 레벨이지만 개선이 요구되는 것을 △로 하였다.

[표 1]

	제1 실시예	제2 실시예	비교예
콘트라스트	○	◎	△
휘도	○	○	○

표 1로부터 명백한 바와 같이, 제1, 제2 실시예에서 얻어진 FED는, 비교예에서 얻어진 종래의 FED에 비해 휘도 열화가 생기지 않고 콘트라스트가 향상되어 있어 표시 품위가 높은 것이었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 화상 콘트라스트가 향상된 후에 휘도의 저하가 생기기 어려워 종래의 것과 동등한 휘도가 유지된다. 따라서, 고휘도로 콘트라스트가 높아 품위가 높은 표시를 실현할 수가 있고, CRT이나 FED에 적절하다.

Claims

소정의 배열로 형성된 다수의 전자 방출 소자를 갖는 리어 플레이트와,

이 리어 플레이트와 대향 배치되어, 투광성 패널의 내면에 소정의 배열로 형성된 형광체층의 패턴과 블랙 매트릭스로서 형성된 광흡수층의 패턴을 각각 갖는 페이스 플레이트를 구비한 화상 표시 장치이며,

상기 형광체층의 각 패턴부가, 상기 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자선이 투사되어 발광하는 발광부와, 그 주위에 연속 접촉하여 형성된 비발광부로 이루어지고, 또한 이 각 패턴부가 상기 발광부와 동심적인 사각형으로부터 코너부를 삭제한 다각형상을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 형광체층의 각 패턴부의 면적이 상기 발광부의 면적의 1.5 내지 4배인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
소정의 배열로 형성된 다수의 전자 방출 소자를 갖는 리어 플레이트와,

이 리어 플레이트와 대향 배치되어, 투광성 패널의 내면에 소정의 배열로 형성된 형광체층의 패턴과 블랙 매트릭스로서 형성된 광흡수층의 패턴을 각각 갖는 페이스 플레이트를 구비한 화상 표시 장치이며,

상기 형광체층의 각 패턴부가, 상기 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자선이 투사되어 발광하는 발광부와, 그 주위에 연속 접촉하여 형성된 비발광부로 이루 어지고, 또한 이 각 패턴부의 면적이 상기 발광부의 면적의 1.5 내지 4배인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.