WO2006035806A1 - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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Hitoshi Tabata
Nobuo Kawamura
Takeo Ito
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J2329/32—Means associated with discontinuous arrangements of the luminescent material

Definitions

  • Image display device and manufacturing method thereof
  • the present invention relates to an image display device and a manufacturing method thereof, and more specifically, an electron source in a vacuum container and a phosphor screen that displays an image by irradiation of an electron beam emitted from the electron source. And an image display apparatus including the same and a method for manufacturing the same.
  • an image display device that replaces a cathode ray tube (CRT)
  • an electron-emitting device (electron source) is arranged in a plane and matrix, and is selected as a plane phosphor screen (front substrate) facing each other at a predetermined interval
  • An image display device has been developed to display an image by outputting light of any color with a fluorescent surface strength by irradiating an electron beam.
  • This type of image display apparatus is called a fine red emission display (hereinafter referred to as FED).
  • FED fine red emission display
  • a display device using a surface conduction type emitter as an electron source may be classified as a surface conduction type electron emission display (hereinafter referred to as SED).
  • SED surface conduction type electron emission display
  • the gap between the electron source side substrate and the phosphor side substrate described above can be set to several mm or less, and the thickness can be reduced compared to a known CRT. Compared to flat display devices such as LCD devices, the thickness can be equal to or less than that. Therefore, it is expected in terms of light weight.
  • red (R), blue (B), and green (G) phosphors are arranged in a predetermined size and in a predetermined order.
  • An anode electrode for applying a predetermined sweep voltage to each phosphor is connected to each phosphor on the phosphor screen.
  • the substrate on the electron source side has a scanning line and a signal line for emitting a predetermined amount of electrons from a pre-specified emitter to emit light from a phosphor screen facing an emitter at an arbitrary position. Connected in a matrix.
  • the image light output from the phosphor is reflected on the display surface of the front substrate, that is, the viewing surface viewed from the observer to increase the brightness of the image.
  • a metal back layer cover which is a thin layer of metal material, is provided on the side facing the substrate on the electron source side.
  • the metal back layer functions as an anode, that is, an anode with respect to an electron source, that is, an emitter.
  • the substrate on the electron source side and the substrate on the phosphor screen side are opposed to each other with an interval of several mm or less, and the degree of vacuum is maintained at about 10_4 Pa. For this reason, it is known that when the internal pressure increases due to the gas generated inside, the amount of electron emission from the electron source decreases and the brightness of the image decreases. For this reason, it has been proposed to provide a getter material that adsorbs the gas generated inside at a desired position other than the fluorescent screen or the image display area.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2000-311642 discloses a technique for increasing the effective impedance of a phosphor screen by forming notches of a zigzag pattern or the like in the metal back layer.
  • the phosphors of three colors R, G, and B that can output light corresponding to the three primary colors of light are band-like.
  • the distance between the individual phosphors when arranged is several tens of zm at the maximum.
  • the interval in the length direction of the phosphor that is, the direction extending in a band shape, is about 100 zm.
  • a vacuum deposition method, a CVD method or a scoring method that has been conventionally used as a method for partitioning a getter material that may be integrated with a metal back layer to give a predetermined shape, etc.
  • a vacuum deposition method, a CVD method or a scoring method that has been conventionally used as a method for partitioning a getter material that may be integrated with a metal back layer to give a predetermined shape, etc.
  • a suitable shape and accuracy cannot be obtained, and abnormal discharge cannot be avoided. is there.
  • the step of arranging three types of phosphors on the faceplate A process for forming a frame material for partitioning, that is, a light shielding layer on the face plate, a process for forming a getter material on the phosphor to a predetermined thickness, or patterning the getter material or an integral metal back layer into a predetermined shape.
  • Many processes, such as processes, are required, and there is a problem of low productivity.
  • An object of the present invention is to suppress the magnitude of the discharge current even when a discharge occurs between the electron source side substrate and the phosphor screen side substrate, and to display an image with a high quality display image. It is to provide an apparatus and its manufacturing method.
  • the present invention includes a first substrate holding an electron beam source, a phosphor layer that outputs light of a predetermined color when irradiated with an electron beam output from the electron beam source, and the phosphor
  • a light shielding member that separates the layers for each color, a metal thin layer that covers the light shielding member and the phosphor layer and applies a sweep voltage to the electron beam of the electron beam source, and is laminated on the metal thin layer.
  • An impurity adsorption layer that adsorbs impurities, and at least the metal layer and the impurity adsorption layer.
  • the cut member is a porous material having an indefinite shape in which main materials of a predetermined size are irregularly arranged and including a large number of holes.
  • the present invention also outputs light of a predetermined color by irradiating the first substrate holding the electron beam source and the electron beam output from the electron beam source held on the first substrate.
  • a phosphor layer ; a light shielding member that divides the phosphor layer for each color; an electron beam from the electron beam source that covers the light shielding member and the phosphor layer and is deformed at a predetermined angle toward the light shielding member;
  • a metal thin layer that applies a sweep voltage to the metal, an impurity adsorption layer that is stacked on the metal thin layer and adsorbs impurities, and at least one of the metal layer and the impurity adsorption layer has a predetermined electric resistance.
  • a light shielding layer is formed on one surface of the substrate, and R, G, B phosphors are formed in a matrix with a predetermined arrangement in a section defined by the light shielding layer.
  • a metal thin film is formed on the light-shielding layer formed in a matrix and disposed in the region, a getter material that adsorbs impurities is provided on the metal thin film, and is opposed to the substrate on which the electron source is formed. After the gap is sealed, the image display device is evacuated to a predetermined degree of vacuum.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an image display device (FED) according to an embodiment of the present invention.
  • FED image display device
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the FED taken along line II in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view for explaining an example of the structure of the phosphor screen in the FED shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view showing the vicinity of the phosphor screen of the FED shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the phosphor screen and the like along the line II-II in FIG.
  • FIG. 6 is an electron micrograph showing the state of the getter-cut material of Experimental Example 1.
  • FIG. 7 is an electron micrograph showing the state of the getter-cut material of Experimental Example 2.
  • FIG. 8 is an electron micrograph showing the state of a getter-cut material of a comparative example.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show the structure of a flat image display apparatus, that is, an FED (field emission display) to which the embodiment of the present invention is applied.
  • FED field emission display
  • the image display device that is, the FED 1, faces an electron source side substrate (first substrate, hereinafter referred to as a rear panel) 2 having an electron emission element, also referred to as an electron source or an emitter, and the rear panel 2 at a predetermined interval. And a phosphor surface side substrate (second substrate, hereinafter referred to as a face plate) 3 that outputs fluorescence when irradiated with an electron beam from an emitter.
  • first substrate first substrate
  • an electron emission element also referred to as an electron source or an emitter
  • second substrate hereinafter referred to as a face plate
  • a plurality of the above-described electron-emitting devices, ie, emitters, are arranged in a planar shape and a matrix shape.
  • the faceplate 3 is generally associated with the individual emitters on the rear panel 2 and has multiple sections of phosphors that output light of the three primary colors R (red), G (green), and B (blue). Is formed.
  • the rear panel 2 and the face plate 3 are each a rectangular rear surface, ie, an electron source side glass substrate 20 provided with a predetermined area, and a front surface, ie, a phosphor substrate side glass substrate. 30, and a main portion of each of the base materials 20 and 30, that is, a display area corresponding portion, is provided with a predetermined number of electron sources as electron-emitting devices and phosphors as light-emitting devices.
  • the two substrates 2, 3, ie, the two glass substrates 20, 30 are faced with a gap (interval) of 1 to 2 mm, and as described below with reference to FIG. They are joined to each other by side walls 4 provided in the sections. That is, the FED 1 becomes an envelope 5 having a sealed structure by the two substrates 2 and 3 and the side wall 4. Note that the inside of the envelope 5 is maintained at a degree of vacuum of, for example, about 10_4 Pa. Between the glass substrate of the rear panel 2 and the face plate 3, there is an enclosure In order to withstand the atmospheric pressure acting on each of them in the assembled state as a vessel 5, a large number of spacers 6 formed in the shape of plates or columns are arranged.
  • each of the phosphors of R, G, and B described above is located on one surface of the glass substrate 30 used for the face plate 3, that is, the surface facing inward when assembled as the envelope 5, each of the phosphors of R, G, and B described above is located.
  • Phosphor screens 31 arranged in a predetermined order are provided on one surface of the glass substrate 30 used for the face plate 3, that is, the surface facing inward when assembled as the envelope 5.
  • the phosphor screen 31 is provided with a metal thin film that functions as an anode electrode, that is, a metal back layer.
  • a sweep voltage of 10 to 15 kV, for example, is applied between the electron source and the metal back layer as the anode electrode.
  • each of the phosphor layers 32 is provided with an emitter 21 which is a plurality of electron sources that selectively emit an electron beam.
  • Each of the electron sources or emitters 21 corresponds to one unit of three colors composed of pixels formed on the face plate 3, that is, phosphor layers 32 (R), 33 (G), and 34 (B).
  • phosphor layers 32 (R), 33 (G), and 34 (B) For example, 800 IJ X 3 and 600 lines are distributed IJ.
  • the emitter 21 is driven by a matrix wiring or the like connected to a scanning line driving circuit and a signal line driving circuit (not shown).
  • the phosphor screen 31 has three types of phosphors that emit light of R, G, and B when electrons emitted from individual emitters of the rear panel 2 collide with each other.
  • phosphor layers 32 (R), 33 (G), 34 (B) arranged in a predetermined area and positional relationship, and light shielding layers 35 that partition each phosphor layer and are arranged in a matrix.
  • Each phosphor layer 32 (R), 33 (G), 34 (B) is formed in a stripe shape or a dot shape extending in one direction.
  • the light shielding layer 35 is sometimes referred to as a black mask.
  • Each phosphor layer 32 (R), 33 (G), 34 (B) has a longitudinal direction of the face plate 3, that is, the glass substrate 30, in the first direction (X direction), and a width orthogonal to the X direction.
  • the direction is the Y direction
  • the second direction is formed, for example, in a stripe shape extending in the Y direction.
  • Each phosphor layer R (32), G (33), B (34) is arranged with three colors as one unit.
  • the light shielding layer 35 is, for example, a mixture of carbon and a binder material, and its resistance value is set to, for example, 10 3 to: 10 8 [ ⁇ / port].
  • the maximum binder content is 80. %.
  • the light-shielding layer 35 is predetermined in the X direction, which is the first direction, in such a manner that it can be divided into, for example, 800 lines in units of three colors of phosphor layers R (32), G (33), and B (34). Are arranged with gaps (intervals).
  • the light shielding layer 35 is provided with a predetermined width (interval) between the phosphor layers of the individual colors, that is, between R and G and between G and B.
  • the light shielding layers 35 are arranged, for example, 600 lines in the Y direction that is the second direction.
  • a set of phosphor layers R, G, and B in three colors is respectively provided inside the section defined by the individual lines of the light shielding layer 35, that is, in the window (35a) where the light shielding layer 35 does not exist. They are arranged in the order.
  • the light shielding layer 35 is arranged in 800 X 3 mm IJ and 600 rows in the X direction (column direction) and the Y direction (row direction), respectively. Yes.
  • each phosphor layer extends in a strip shape.
  • the thickness of the region corresponding to the width (X direction) is the horizontal line portion. Narrow compared to thickness.
  • the width of the vertical line part is 20 to 100 / im, more preferably 40 to 50 ⁇ between one pixel composed of R, G, and B, that is, between B (34) and 1 (32). m, the remaining proration, ie, between R (32) and G (33) or between G (33) and B (34) 20 to 100 ⁇ m, more preferably 20 to 3 O xm.
  • the width of the horizontal line ridge is 150 to 450 / im, more preferably 300 ⁇ m.
  • the phosphor screen 31 is provided on the entire surface covering the respective phosphor layer regions 32, 33, and 34 partitioned by the light shielding layer 35, and the phosphor layers 32, 33, and 34 having uneven surfaces have the following A thin metal layer, that is, a metal back layer 36 that functions as an anode electrode and is used to reflect light emitted from the phosphor layer toward the glass substrate 30 is formed to a predetermined thickness.
  • a metal back layer 36 that functions as an anode electrode and is used to reflect light emitted from the phosphor layer toward the glass substrate 30 is formed to a predetermined thickness.
  • the force using the term “metal back layer” is used. If this layer can function as an anode, various materials other than those limited to metals can be used. Is possible.
  • a smoothing layer capable of fixing phosphor particles such as resin to each other may be provided over the entire area of the phosphor layers 32, 33, and 34. .
  • the force window portions 35a shown in more detail in FIG. 5 are arranged on the light shielding layer 35.
  • the getter (impurity adsorbing) layer 37 is an impurity generated inside the rear panel (first substrate) 2 and the face plate (second substrate) 3 in a sealed state, that is, in the state accommodated in the envelope 5. It is a thin layer of metal or compound that can adsorb gas. For example, Ba (barium) or Ti (titanium) is used.
  • the light shielding layer 35 and the getter-cut material 38 are formed independently, but can be integrated by appropriately setting the resistance value.
  • FIG. 5 shows the direction in which the individual phosphor layers have the same color, that is, the Y direction in FIG. 3, which is the direction along line II II in FIG.
  • the metal back layer 36 and the getter layer 37 are partially electrically discontinuous by the getter-cut material 38 laminated on the light shielding layer 35. That is, the metal back layer 36 and the getter layer 37 are electrically separated at an arbitrary position, making it difficult to electrically conduct as compared with a complete sheet-like metal thin film.
  • FIGS. 6 to 8 are electron micrographs of the getter-cut material 38 having the composition shown in [Table 1] below.
  • FIG. 6 is a micrograph of [Experimental Example 1] shown in Table 1.
  • the getter-cut material 38 is characterized in that the main material is a Zn SiO layer and its shape is indefinite. From the micrograph, the main material
  • FIG. 7 is a micrograph of [Experimental Example 2] shown in Table 1.
  • the getter-cut material 38 is characterized by using SiO as the main material and having a spherical shape. From the micrograph, the main material
  • the spherical shape shows continuity as a force electrical characteristic at the same level as [Experimental Example 1] in terms of the released gas rate.
  • the resistance value decreased after Ti flashing, that is, at the end of the getter material supply, and was substantially conductive. It has been confirmed that it will be in a state.
  • FIG. 8 is a photomicrograph of [Comparative Example] shown in Table 1.
  • the getter-cut material 38 is characterized by the use of SiO as the main material and its shape close to powder, that is, originally With a spherical assembly
  • the main material contains Zn or Zn, and is non-spherical.
  • a predetermined pigment containing a black pigment such as carbon is used.
  • the light shielding layer 35 having the above pattern is formed by a photolithography method or the like.
  • the light shielding layer 35 is provided with a pattern in which vertical lines and horizontal lines are arranged in a matrix.
  • the individual phosphor layers after drying are patterned using a photolithographic method or the like, so that phosphor layers of three colors of red (R), green (G), and blue (B) 32, 33, 34 Is obtained.
  • a getter-cut material 38 may be laminated on the light shielding layer 35 before the phosphor layers of the respective colors are formed.
  • the getter-cut material 38 can also be formed after the phosphor layers 32, 33, 34 are formed.
  • a smoothing layer made of an inorganic material such as water glass is formed on the phosphor screen 31, that is, the individual phosphor layers 32, 33, and 34 by, for example, spraying, and is superimposed on the smoothing layer.
  • the metal back layer 36 is formed from a metal film such as aluminum (A1) by a vacuum deposition method, a CVD method or sputtering. Note that the metal back layer 36 is formed by the individual phosphor layers 32, 33, 34 by the getter cut layer 38 along at least one of the vertical line portion and the horizontal line portion of the light shielding layer 35 in accordance with the principle described above. It is divided every section (display area).
  • a getter layer 37 is further laminated on the metal back layer 36.
  • the getter layer 37 is formed electrically discontinuously by the getter-cut material 38.
  • the face plate 3 on which the phosphor screen 31 is formed and the rear plate 2 on which a predetermined number of electron sources 21 as electron emitting elements are arranged in advance are introduced into the vacuum apparatus, and the face plate 3 is introduced.
  • the seat 3 and the rear panel 2 are sealed under a predetermined reduced pressure, that is, in a vacuum.
  • the getter layer 37 loses its action when exposed to the atmosphere, so it is formed in a state where the space between the face plate 3 and the rear panel 2 is kept in a vacuum.
  • an anode power supply device a scanning line driving circuit, a signal line driving circuit, and the like (not shown) are connected to form FED1.
  • the metal back layer 36 as the conductive thin film is electrically discontinuously partitioned or divided by the getter-cut material 38. Therefore, even when a discharge occurs between the face plate 3 and the rear panel 1, the peak value of the discharge current at that time can be sufficiently suppressed, and damage due to the discharge can be avoided.
  • the getter material is provided on the mask member that divides the phosphor regions of R, G, and B arranged in a matrix in a predetermined order on the substrate.
  • the effect of the getter-cut material that prevents the continuous surface from being shown can be enhanced, and the magnitude of the discharge current can be suppressed even when a discharge occurs between the substrates.

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Description

明 細 書
画像表示装置およびその製造方法
技術分野
[0001] この発明は、画像表示装置およびその製造方法に係わり、さらに詳しくは、真空容 器内に、電子源と、この電子源から放出される電子線の照射により画像を表示する蛍 光面と、を備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 陰極線管（CRT)に代わる画像表示装置として、電子放出素子 (電子源）を平面状 、かつマトリクス状に配列し、所定間隔で対向させた平面状の蛍光面（前面基板）に 選択的に電子線を照射することにより、蛍光面力 任意の色の光を出力させて画像 を表示させる画像表示装置が開発されている。この種の画像表示装置は、フィーノレド 'ェミッション.ディスプレイと呼ばれている（以下、 FEDと称する）。また、 FEDのうち、 電子源として表面伝導型ェミッタを用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディス プレイ（以下、 SEDと呼称する）として区分されることもある力 本願においては、 SE Dも含む総称として、 FEDという用語を用いる。
[0003] FEDは、上述した電子源側の基板と蛍光面側の基板との隙間を数 mm以下に設 定することができ、周知の CRTと比較して厚さを薄くすることが可能で、 LCD装置の ような平面表示装置と比較しても同等か、それ以下の厚さにできる。従って、軽量ィ匕 の面でも、期待がされる。
[0004] また、 CRTやプラズマディスプレイと同様の自己発光型であるため、表示画像の輝 度も、得やすい特徴がある。
[0005] 前面基板の内面に設けられる蛍光面には、赤 (R)、青（B)、緑 (G)の蛍光体が、所 定の大きさ、かつ所定の順に配列されている。蛍光面の個々の蛍光体には、それぞ れの蛍光体に所定の掃引電圧を与えるアノード電極が接続されている。
[0006] 電子源側の基板には、任意の位置のェミッタと対向される蛍光面を発光させるため の、予め特定されたェミッタから所定量の電子を放出させるための走査線および信号 線がそれぞれ、マトリックス状に接続されている。 [0007] FEDにおいては、蛍光体から出力される画像光を前面基板の表示面、すなわち観 測者からみた目視面側に反射して画像の輝度高めるため、蛍光体上、すなわち組み 立てた状態で、電子源側の基板と対向される側に、金属材料の薄層であるメタルバッ ク層カ待設けられる。
[0008] なお、メタルバック層は、電子源すなわちェミッタに対して、陽極すなわちアノードと して機能する。
[0009] また、 FEDは、上述したように、電子源側の基板と蛍光面側の基板とが数 mm以下 の間隔で対向され、真空度が 10_4Pa程度の真空度に維持されているため、内部で 発生するガスにより内圧が上昇すると、電子源からの電子放出量が低下して画像の 輝度が低下することが知られている。このため、蛍光面または画像表示領域以外の 所望の位置に、内部で発生するガスを吸着するゲッタ材を設けることが提案されてい る。
[0010] ところで、 FEDにおいては、その構造上の特徴から、前面基板と電子源側の基板と の間に、 10kV前後の高電圧が印加される。このため、アノード電極として機能するメ タルバック層とェミッタである電子源との間で、 100Aにも及ぶ大きな放電電流の生じ る放電、すなわち真空アーク放電が生じやすいことが知られている。このような背景か ら、特開平 10— 326583号公報には、メタルバック層を複数に分割し、抵抗部材を 介在させた状態で、共通電極としてアノード電源と接続することにより、アノードの高 電圧を確保する方法が提案されてレ、る。
[0011] また、メタルバック層に、ジグザグ等のパターンの切り欠きを形成して蛍光面の実効 的なインピーダンスを高める技術が特開 2000— 311642号公報に開示されている。
[0012] なお、メタルバック層を複数に分割し、分割された個々のメタルバックの間にゲッタ 材と、を配置する例が、本願発明者を含む開発グループ力 報告されている（特開 2 003— 68237号公報参照）。
[0013] 上記それぞれの特許文献には、アノードとして機能するメタルバック層を任意数に 分割することにより、放電の発生を抑制できることが報告されているが、実際には、前 面基板と電子源側と基板との間の間隔、アノードに印加される電圧の大きさおよび経 時変化等により、放電の発生を完全に抑止することは困難である。また、放電発生時 の放電電流の大きさも抑制されつつあるが、画像の表示に影響を与えない程度の大 きさの放電電流よりも大きな放電電流が流れることは避けられない問題がある。
[0014] フェースプレート上の個々の画素の大きさを、例えば 0. 6mmピッチと仮定すると、 光の 3原色に対応する光を出力可能な R, G， Bの 3色の蛍光体が帯状に配列される 際の個々の蛍光体相互間の間隔は、最大でも数十 z mとなる。また、蛍光体の長さ 方向、すなわち帯状に伸びる方向に関しても、その間隔は、 100 z m程度である。
[0015] このため、例えばメタルバック層と一体の場合もあるゲッタ材に、所定形状を与える ために区画する方法として従来から利用されてレ、る真空蒸着法、 CVD法もしくはス ノ クタリング法等を用いたとしても、マスク材の精度や、マスク材と蛍光体との位置合 わせの精度等に起因して、好適な形状や精度が得られず、異常な放電を回避できな い問題がある。
[0016] また、仮にゲッタ材またはメタルバック層とゲッタ材に好適な形状を与えることが可 能であったとしても、 3種類の蛍光体をフェースプレートに配置する工程、個々の蛍 光体を区画するための枠材すなわち遮光層をフェースプレートに形成する工程、蛍 光体上にゲッタ材を所定厚さに形成する工程、あるいはゲッタ材、または一体のメタ ルバック層を所定形状にパターユングする工程等に代表される数多くの工程が必要 であり、生産性が低い問題がある。
[0017] なお、上記それぞれの特許文献に記載された方法あるいは構造は、必ずしも、量 産工程に好適に導入できるとは限らない問題がある。
発明の開示
[0018] この発明の目的は、電子源側基板と蛍光面側基板との間で放電が生じた場合にお レ、ても放電電流の大きさを抑止でき、表示画像の品位の高い画像表示装置およびそ の製造方法を提供することである。
[0019] この発明は、電子線源を保持した第 1基板と、前記電子線源から出力された電子線 が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層と、この蛍光体層を色毎に区 分する遮光部材と、この遮光部材および前記蛍光体層を覆うとともに前記電子線源 力 の電子線に対して掃引電圧を与える金属薄層と、この金属薄層に積層され、不 純物を吸着する不純物吸着層と、前記金属層および前記不純物吸着層の少なくとも 一方を、その電気抵抗が所定の抵抗値以上となるよう、区分するカット部材と、を保 持し、前記第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板と、前記第 1基板および前記 第 2基板と、を所定の真空度に密閉した画像表示装置において、前記カット部材は、 所定の大きさの主材が不規則に配列された不定形状で、多数の孔を含む多孔質材 料であることを特徴とする画像表示装置である。
[0020] またこの発明は、電子線源を保持した第 1基板と、前記第 1基板に保持された電子 線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層と 、この蛍光体層を色毎に区分する遮光部材と、この遮光部材および前記蛍光体層を 覆うとともに前記遮光部材の側に所定角度に変形され、前記電子線源からの電子線 に対して掃引電圧を与える金属薄層と、この金属薄層に積層され、不純物を吸着す る不純物吸着層と、前記金属層および前記不純物吸着層の少なくとも一方を、その 電気抵抗が所定の抵抗値以上となるよう、区分するカット部材と、を保持し、前記第 1 基板に所定間隔で対向された第 2基板と、前記第 1基板と前記第 2基板とを所定間 隔で、気密保持する枠体と、前記第 1基板と前記第 2基板との間の前記所定間隔を 維持するとともに、前記枠体を介して気密保持される際に、前記第 1基板と前記第 2 基板との間の強度を高めるスぺーサ部材と、を有することを特徴とする画像表示装置 である。
[0021] さらにこの発明は、基板の一方の面に、遮光層を形成し、遮光層により規定される 区画に、 R， G， Bの蛍光体を所定の配列でマトリクス状に形成し、遮光層の少なくとも 行方向のまたは列方向の一方向に沿って除去し、所定の大きさの主材が不規則に 配列された不定形状で、多数の孔を有する多孔質材料を、遮光層を除去した領域に 配置し、マトリクス状に形成された遮光層に、金属薄膜を形成し、金属薄膜に重ねて 、不純物を吸着するゲッタ材を設け、電子源が形成された基板と対向させて、基板間 を封じた後、所定の真空度に排気することを特徴とする画像表示装置の製造方法で ある。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]図 1は、この発明の実施形態に係る画像表示装置 (FED)を示す斜視図。
[図 2]図 2は、図 1の線 I— Iに沿った上記 FEDの断面図。 [図 3]図 3は、図 2に示した FEDにおける蛍光面の構成の一例を説明する平面図。
[図 4]図 4は、図 2に示した FEDの蛍光面の近傍を拡大して示す概略図。
[図 5]図 5は、図 4の線 II— IIに沿った蛍光面等の断面図。
[図 6]図 6は、実験例 1のゲッタカット材の状態を示す電子顕微鏡写真。
[図 7]図 7は、実験例 2のゲッタカット材の状態を示す電子顕微鏡写真。
[図 8]図 8は、比較例のゲッタカット材の状態を示す電子顕微鏡写真。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
[0024] 図 1および図 2に、この発明の実施形態が適用される平面画像表示装置すなわち F ED (フィールド ·ェミッション'ディスプレイ）の構造を示す。
[0025] 画像表示装置すなわち FED1は、電子源あるいはェミッタとも称される電子放出素 子を有する電子源側基板（第 1基板、以下リアパネルと呼称する） 2と、リアパネル 2に 所定の間隔で対向され、ェミッタからの電子線が照射されることで蛍光を出力する蛍 光面側基板（第 2基板、以下フェースプレートと呼称する） 3とを有する。
[0026] リアパネル 2には、上述した電子放出素子すなわちェミッタが平面状、かつマトリク ス状に、複数個配列されている。フェースプレート 3には、リアパネル 2の個々のェミツ タと概ね対応され、加法混色の 3原色である R (赤）、 G (緑）、 B (青）の光を出力する 蛍光体が、複数区画形成されている。
[0027] リアパネル 2およびフェースプレート 3は、図 2に示すように、それぞれ、所定面積が 与えられた矩形状の背面すなわち電子源側のガラス基材 20と、前面すなわち蛍光 面側のガラス基材 30とを含み、それぞれの基材 20および 30の主要な部分すなわち 表示領域相当部には、電子放出素子である電子源と、発光素子である蛍光体とが、 所定数設けられている。
[0028] 両基板 2, 3すなわち 2枚のガラス基材 20, 30は、 l〜2mmのギャップ（間隔）で対 向され、図 2により以下に説明するように、両基板 2, 3の周縁部に設けられた側壁 4 により、相互に接合されている。すなわち、 FED1は、 2枚の基板 2, 3と側壁 4とにより 密閉構造の外囲器 5となる。なお、外囲器 5の内部は、例えば 10_4Pa程度の真空度 に維持される。リアパネル 2およびフェースプレート 3のガラス基材相互間には、外囲 器 5として組み立てられた状態でそれぞれに作用する大気圧に抗するため、板状あ るいは柱状に形成された多数のスぺーサ 6が配置されてレ、る。
[0029] フェースプレート 3に用いられるガラス基材 30の一方の面、すなわち外囲器 5として 組み立てた際に内側に面する面には、上述した R, G, Bのそれぞれの蛍光体が所 定の順に配列された蛍光面 31が設けられている。なお、蛍光面 31には、後段に詳 述するが、アノード電極として機能する金属薄膜すなわちメタルバック層が設けられる 。なお、電子源とアノード電極であるメタルバック層との間には、例えば 10〜： 15kVの 掃引電圧が印加される。
[0030] リアパネル 2 (第 1基板）のガラス基材 20の一方の面、すなわち外囲器 5として組み 立てた際に内側に面する面には、前に説明した通り、フェースプレート 3の個々の蛍 光体層 32のそれぞれに、選択的に電子ビームを放出する複数の電子源であるエミッ タ 21が設けられている。
[0031] それぞれの電子源すなわちェミッタ 21は、フェースプレート 3に形成された画素す なわち蛍光体層 32 (R) , 33 (G) , 34 (B)からなる 3色の 1単位に対応して、例えば 8 00歹 IJ X 3および 600行に配歹 IJされている。ェミッタ 21は、図示しない走査線駆動回 路および信号線駆動回路と接続されたマトリックス配線等により、駆動される。
[0032] 蛍光面 31は、図 3および図 4に示すように、リアパネル 2の個々のェミッタから放射さ れる電子が衝突されることで R, G， Bの光を放出する 3種類の蛍光体が、所定の面積 および位置関係で配列された蛍光体層 32 (R) , 33 (G) , 34 (B)と、それぞれの蛍光 体層を区画するとともにマトリックス状に配列された遮光層 35を含む。各蛍光体層 32 (R)， 33 (G) , 34 (B)は、一方向に延びたストライプ状あるいはドット状に形成されて いる。なお、遮光層 35は、ブラックマスクと称されることもある。
[0033] 各蛍光体層 32 (R) , 33 (G)， 34 (B)は、フェースプレート 3すなわちガラス基材 30 の長手方向を第 1方向 (X方向）、この X方向と直交する幅方向を Y方向を第 2方向と した場合、例えば Y方向に延びたストライプ状に形成されている。なお、各蛍光体層 R (32) , G (33) , B (34)は、 3色を 1単位として配列される。
[0034] 遮光層 35は、例えばカーボンとバインダ材の混合物であって、その抵抗値が、例え ば 103〜： 108[ Ω /口]に設定されている。なお、バインダ材の含有量は、最大で 80 %に規定されている。
[0035] 遮光層 35は、第 1方向である X方向に、蛍光体層 R (32)， G (33) , B (34)の 3色を 単位として、例えば 800ラインに区分可能に、所定のギャップ（間隔）で配列されてい る。なお、遮光層 35は、個々の色の蛍光体層相互間すなわち Rと Gとの間、 Gと Bと の間のそれぞれにおいても、所定の幅（間隔）に設けられる。
[0036] また、遮光層 35は、第 2方向である Y方向に、例えば 600ライン配列されている。換 言すると、 3色で 1組の蛍光体層 R, G, Bは、それぞれ遮光層 35の個々のラインより 規定される区画の内側すなわち遮光層 35が存在しない窓部（35a)に、所定の順に 配置されている。
[0037] 遮光層 35は、図 3および図 4から容易に理解できるとおり、 X方向（列方向）と Y方 向（行方向）のそれぞれに、 800 X 3歹 IJおよび 600行、配列されている。
[0038] 例えば、 1画素の大きさを 0. 6mm四方とすると、個々の蛍光体層が帯状に伸びる Y方向に関しては、その幅 (X方向）に対応する領域の太さは、横線部の太さに比較 して、狭い。一例を示すと、縦線部の幅は、 R, G, Bからなる 1画素間すなわち B (34 )と1 (32)との間で 20〜： 100 /i m、より好ましくは 40〜50 μ mで、残りの咅分すなわ ち R (32)と G (33)または G (33)と B (34)との間 20〜： 100 μ m、より好ましくは 20〜3 O x mである。これに対し、横線咅の幅は、 150〜450 /i m、より好ましくは 300 μ m である。
[0039] 蛍光面 31には、遮光層 35により区画されたそれぞれの蛍光体層領域 32， 33, 34 を覆う全面に設けられ、表面に凹凸のある蛍光体層 32， 33, 34に、以下に説明する アノード電極として機能するとともに、蛍光体層で放出された光をガラス基板 30側に 反射させるために利用される金属薄層すなわちメタルバック層 36が、所定の厚さに 形成される。なお、この発明において、メタルバック層という用語を用いている力 この 層は、アノードとして機能することが可能であれば、金属（メタル）に限定されるもので はなぐ種々の材料を使うことが可能である。また、メタルバック層 36が形成されるに 先だって、蛍光体層 32, 33， 34の全域に、例えば樹脂等の蛍光体粒子を相互に固 定することのできる平滑化層が設けられてもよい。
[0040] 遮光層 35上には、図 5により、より詳細に示す力 窓部 35aのそれぞれに配置され る蛍光体層のそれぞれから放射される光が隣接する蛍光体層に回り込むことを抑止 するととともに、メタルバック層 36およびメタルバック層 36にさらに積層されるゲッタ層 37の電気的導通を低減するためのゲッタカット材 38が設けられている。なお、ゲッタ (不純物吸着）層 37は、リアパネル (第 1基板） 2とフェースプレート（第 2基板） 3とが封 止された状態、すなわち外囲器 5に収容された状態で内部に生じる不純物ガスを吸 着することのできる金属または化合物の薄層であり、例えば Ba (バリウム）や Ti (チタ ン)等が用いられる。また、図 2あるいは図 5では、遮光層 35とゲッタカット材 38とは独 立に形成されているが、抵抗値を適切に設定することで、一体化することもできる。
[0041] 図 5は、個々の蛍光体層が同色になる方向、すなわち図 4における線 II IIに沿つ た方向である図 3の Y方向を、示している。
[0042] メタルバック層 36およびゲッタ層 37は、遮光層 35に積層されたゲッタカット材 38に より、部分的に、電気的に不連続な特性が与えられる。すなわちメタルバック層 36お よびゲッタ層 37は、完全なシート状の金属薄膜に比較して、任意の位置で電気的な 導通が困難に、電気的に分断されている。なお、ここでは、分断という表現により電気 的な導通がないことを意図している力 一般に絶縁体といえでも抵抗値は無限大で はなぐ厳密な意味で電気的に分断されるということはありえず、このため、本願では 、不連続膜になることで、掃引電圧すなわち実質的にアノード電圧が 2枚の基板間に 印加された場合であっても放電が生じにくい、連続膜の状態に比べ著しく抵抗が高 い状態をいう。
[0043] 図 6ないし図 8は、以下に [表 1]に示す組成のゲッタカット材 38の電子顕微鏡写真 である。
[表 1]
[1 ] [2] [比較例] 主材 Zn2Si04 Si02 Si02 主材粒径 1 . 5 jU m 4. O jU m 24nm
主材形状 不定 球状 不定
Baフラッシュ後抵抗 [Ω /口] 10E5 10E5 10E5
Tiフラッシュ後抵抗 [Ω /口] 10E5 0 (導通） 0 (導通） 放出力 'スレート（Co/C。2) 4. 2E- 1 1 4. 2E- 1 1 1 . 8E- 10
耐圧 [kV/mm] 2. 0 一 0. 5 [0044] 図 6は、表 1に示す [実験例 1]の顕微鏡写真であり、ゲッタカット材 38の特徴は、主 材に Zn SiO用レ、、その形状を不定としたものである。なお、顕微鏡写真から、主材
2 4
の特徴の 1つとして、不純物の大きさに比較して荒い凹凸を有し、多孔質状で、特定 の規則性が容易に見いだせない形状であることが認められる。このことは、不純物を 所定量吸着した状態で、電気的に非連続な状態を提供できる、と考えるに十分であ る。また、表 1において、粒径の欄を 1. 5 z mと表示している力 個々の突起部、すな わち凹凸を単位として便宜的に計測した結果である。
[0045] 図 7は、表 1に示す [実験例 2]の顕微鏡写真であり、ゲッタカット材 38の特徴は、主 材に SiOを用い、その形状を球状としたものである。なお、顕微鏡写真から、主材の
2
特徴の 1つとして、形状が球形 (表面積が最小）であることは、放出ガスレートで見ると [実験例 1]と同レベルである力 電気的特性として、連続性を示すことが認められる。 また、表 1に示した通り、ゲッタ材として、 Baと Tiを、順にフラッシュと呼ばれる方法で 供給したところ、 Tiフラッシュ後、すなわちゲッタ材供給終了時点では、抵抗値が低 下し、実質、導通状態となることが確認されている。
[0046] 図 8は、表 1に示す [比較例]の顕微鏡写真であり、ゲッタカット材 38の特徴は、主 材に SiOを用い、その形状を粉体に近い微少体、すなわち元々は、球状の集合体と
2
したものである。なお、顕微鏡写真から、主材の特徴の 1つとして、表面または表面近 傍に無数の孔が有り、吸着面積が多いことが認められる。また、表 1に示した通り、ゲ ッタ材として Baと Tiのそれぞれを、順にフラッシュしたところ、 Tiフラッシュ後、すなわ ちゲッタ材供給終了時点では、抵抗値が低下し、実質、導通状態となることが確認さ れている。
[0047] 表 1および図 6ないし図 8から、主材に、 Znまたは Znを含ませること、および非球状
2
の多孔質とし、吸着対象である不純物が所定量付着した状態で、多孔質の「孔」が不 純物に坦もれることのなレ、、組成 Z構造を持たせることが有益である。なお、 [実験例 1]において最も有効な要素は、現時点では特定されていないが、例えば多孔質であ る場合の空隙率、主材 Zバインダの組成および比率、形状、粒径、熱膨張率、濡れ 性、すなわち接触角、空隙の大きさすなわち直径、表面積、等のさまざま要素を考え ることができる。また、現時点では確認ができていないが、例えば膜あるいは層状態 や、空隙の分布状態等も要因であると考えられる。
[0048] このような構成により、フェースプレート（第 2基板） 3とリアパネル (第 1基板） 2との間 で、万一放電が生じた場合でも、その際の放電電流のピーク値が十分に抑制され、 放電によるダメージが低減される。これにより、長期に亘つて、表示画像を安定に出 力可能な画像表示装置が得られる。
[0049] 次に、上述した蛍光面を製造する工程の一例を簡単に説明する。
[0050] まず、フェースプレート 3 (第 2基板）に用いられるガラス基板 30の一方の面に、図示 しない下地処理剤等を所定厚さに形成した後、例えばカーボン等である黒色顔料を 含む所定のパターンの遮光層 35をフォトリソ法等により形成する。なお、遮光層 35に は、縦線部と横線部がマトリクス状に配列されたパターンが与えられる。
[0051] 次に、 ZnS系、 Y O 系、 Y O S系等の蛍光体溶液が、蛍光体層 32 (R) , 33 (G)
2 3 3 2
, 34 (B)として、例えばスラリー法等により、先に形成された遮光層 35の縦線部およ び横線部により区画された個々の表示領域である発光スペースに塗布される。以下 、乾燥後の個々の蛍光体層が、フォトリソ法等を用いてパターニングされることで、赤 (R)、緑（G)、青（B)の 3色の蛍光体層 32, 33, 34が得られる。
[0052] 遮光層 35には、各色の蛍光体層が形成されるに先だってゲッタカット材 38が積層 されてもよい。もちろん、ゲッタカット材 38は、蛍光体層 32, 33, 34が形成された後 に形成することも可能である。
[0053] 次に、蛍光面 31すなわち個々の蛍光体層 32， 33, 34上に、例えばスプレー法に より水ガラス等の無機材料からなる図示しない平滑化層を形成し、平滑化層に重ね て、アルミニウム (A1)等の金属膜を真空蒸着法や CVD法もしくはスパッタ等によりメ タルバック層 36を形成する。なお、メタルバック層 36は、前に説明した原理に従って 、遮光層 35の縦線部および横線部の少なくとも一方に沿って、ゲッタカット層 38によ り、個々の蛍光体層 32, 33， 34の区画 (表示領域）毎に分断される。
[0054] 続いて、メタルバック層 36に、ゲッタ層 37をさらに積層する。ゲッタ層 37は、ゲッタ カット材 38により、電気的に不連続に形成されることはいうまでもない。
[0055] 以下、蛍光面 31が形成されたフェースプレート 3と、予め電子放出素子である電子 源 21が所定個数、配列されたリアプレート 2を、真空装置内に導入し、フェースプレ ート 3とリアパネル 2とを、所定の減圧下すなわち真空中にて、密閉する。一般に、ゲ ッタ層 37は、大気に暴露されるとその作用が失われてしまうので、フェースプレート 3 とリアパネル 2との間の空間を真空に保持した状態で形成される。
[0056] 続いて、詳述しないが、図示しないアノード用電源装置、走査線駆動回路および信 号線駆動回路等を接続して、 FED1が形成される。
[0057] 上記のように構成された FEDによれば、導電性薄膜としてのメタルバック層 36は、 ゲッタカット材 38により、電気的に不連続に区画すなわち分断される。従って、フエ一 スプレート 3とリアパネル 1との間で放電が生じた場合でも、その際の放電電流のピー ク値を十分に抑制でき、放電によるダメージを回避することが可能となる。
[0058] 以上説明したように、上述の構造をとることで、メタルバック層である金属薄層に放 電を生じさせる要因となる掃引電圧に対する耐圧を高めることができる。従って、 2枚 の基板間で放電が発生した場合であっても放電電流の大きさが抑止され、電子放出 素子や蛍光面が損傷し、あるいは特性が劣化することが防止できる。この結果、内部 で放電が生じることにより画質が劣化することのない表示装置が高い効率で、製造可 能となる。
[0059] なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなぐその実施の段階 ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実 施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよぐその場合、組み合わせ による効果が得られる。
産業上の利用可能性
[0060] 本発明によれば、基板に、所定の順、かつマトリクス状に配列される R, G, Bの蛍光 体領域を区画するマスク部材上に設けられ、ゲッタ材が電気的な導通を示す連続し た面となることを防止するゲッタカット材の効果を高めることができ、基板間で放電が 発生した場合であっても放電電流の大きさを抑制可能である。
[0061] 従って、電子放出素子や蛍光面が損傷し、あるいは特性が劣化することが防止でき る。この結果、画質が劣化することのない表示装置が、高い効率で、製造可能となる

Claims

請求の範囲
[1] 電子線源を保持した第 1基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射され ることで所定の色の光を出力する蛍光体層と、この蛍光体層を色毎に区分する遮光 部材と、この遮光部材および前記蛍光体層を覆うとともに前記電子線源からの電子 線に対して掃引電圧を与える金属薄層と、この金属薄層に積層され、不純物を吸着 する不純物吸着層と、前記金属層および前記不純物吸着層の少なくとも一方を、そ の電気抵抗が所定の抵抗値以上となるよう、区分するカット部材と、を保持し、前記 第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板と、前記第 1基板および前記第 2基板と、 を所定の真空度に密閉した画像表示装置において、
前記カット部材は、所定の大きさの主材が不規則に配列された不定形状で、多数 の孔を含む多孔質材料であることを特徴とする画像表示装置。
[2] 前記カット部材は、 Zn SiOを含むことを特徴とする請求項 1記載の画像表示装置
2 4
[3] 前記カット部材は、非球状に形成されることを特徴とする請求項 1または 2記載の画 像表示装置。
[4] 電子線源を保持した第 1基板と、
前記第 1基板に保持された電子線源から出力された電子線が照射されることで所 定の色の光を出力する蛍光体層と、この蛍光体層を色毎に区分する遮光部材と、こ の遮光部材および前記蛍光体層を覆うとともに前記遮光部材の側に所定角度に変 形され、前記電子線源からの電子線に対して掃引電圧を与える金属薄層と、この金 属薄層に積層され、不純物を吸着する不純物吸着層と、前記金属層および前記不 純物吸着層の少なくとも一方を、その電気抵抗が所定の抵抗値以上となるよう、区分 するカット部材と、を保持し、前記第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板と、 前記第 1基板と前記第 2基板とを所定間隔で、気密保持する枠体と、
前記第 1基板と前記第 2基板との間の前記所定間隔を維持するとともに、前記枠体 を介して気密保持される際に、前記第 1基板と前記第 2基板との間の強度を高めるス ぺーサ部材と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
[5] 前記カット部材は、 Zn SiOを含むことを特徴とする請求項 4記載の画像表示装置
2 4
[6] 前記カット部材は、非球状に形成されることを特徴とする請求項 4または 5記載の画 像表示装置。
[7] 基板の一方の面に、遮光層を形成し、
遮光層により規定される区画に、 R， G, Bの蛍光体を所定の配列でマトリクス状に 形成し、
遮光層の少なくとも行方向のまたは列方向の一方向に沿って除去し、 所定の大きさの主材が不規則に配列された不定形状で、多数の孔を有する多孔質 材料を、遮光層を除去した領域に配置し、
マトリクス状に形成された遮光層に、金属薄膜を形成し、
金属薄膜に重ねて、不純物を吸着するゲッタ材を設け、
電子源が形成された基板と対向させて、
基板間を封じた後、所定の真空度に排気する
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
[8] 多孔質材料は、 Zn SiOを含むことを特徴とする請求項 7記載の画像表示装置の
2 4
製造方法。
[9] 多孔質材料は、非球状に形成されることを特徴とする請求項 7または 8記載の画像 表示装置の製造方法。
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