画像形成装置及び発光体基板
【課題】高画質で、かつ信頼性の高い画像表示装置等を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、複数の電子放出素子８を有するリアプレート１と、リアプレート１に対向配置されたフェースプレート２とを備えている。フェースプレート２は、電子が照射されることにより発光する複数の発光体膜１０と、複数の発光体膜１０の各々を互いに分離する黒色部材１２とを有する。複数の発光体膜１０は、隣接する発光体膜１０が互いに異なる色を発光するように配置されている。各々の発光体膜１０の領域内には、発光体膜１０の表面から突出している凸状部材１５が設けられている。
【解決手段】画像形成装置は、複数の電子放出素子８を有するリアプレート１と、リアプレート１に対向配置されたフェースプレート２とを備えている。フェースプレート２は、電子が照射されることにより発光する複数の発光体膜１０と、複数の発光体膜１０の各々を互いに分離する黒色部材１２とを有する。複数の発光体膜１０は、隣接する発光体膜１０が互いに異なる色を発光するように配置されている。各々の発光体膜１０の領域内には、発光体膜１０の表面から突出している凸状部材１５が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び発光体基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子放出素子を利用した電子放出装置として画像形成装置が知られている。かかる画像形成装置として、例えば、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源基板と、電子放出素子から放出された電子を加速するメタルバックあるいは透明電極と蛍光体とを備えた陽極基板とを平行に対向させた平面型の電子線表示パネルが知られている。電子源基板と陽極基板との間は真空に排気されている。このような画像形成装置において電界放出型電子放出素子を用いたものとしては、非特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
図１６に、電子放出素子を利用した画像形成装置の一例としての電子線表示パネルの概略構成図を示す。このパネルの構成について詳述すると、符号１０９は電子源基板であるリアプレート、符号１０２は陽極（アノード）基板であるフェースプレート、符号１０４は側壁、符号１０１はリアプレートの基体であるガラス基板を示している。符号１０３は、リアプレート１０９とフェースプレート１０２との間隔を規定するスペーサ１０３を示している。これらによって真空外囲器が構成されている。符号１０８は電子放出素子を示している。符号１０５は行方向配線、符号１０６は列方向配線を示しており、それぞれ、素子電極に接続されている。符号１１６は透明電極（アノード）、符号１１０は蛍光体（蛍光膜）を示している。
【０００４】
この表示パネルにおいて画像を形成するには、マトリックス状に配置された行方向配線１０５と列方向配線１０６に所定の電圧を順次印加することで、マトリックスの交点に位置する所定の電子放出素子１０８を選択的に駆動する。そして、放出された電子を蛍光体１１０に照射して所定の位置に輝点を得る。なお、透明電極１１６は、放出電子を加速してより高い輝度の輝点を得るために、素子１０８に対して高電位となるように高圧端子Ｈｖに高電圧が印加される。ここで、印加される電圧は、蛍光体の性能にもよるが、数百Ｖから数十ｋＶ程度の電圧である。従って、リアプレート１０１とフェースプレート１０２間の距離ｄは、この印加電圧によって真空の絶縁破壊（すなわち放電）が生じないようにするため、数百μｍから数ｍｍ程度に設定されるのが一般的である。
【０００５】
蛍光体はモノクロームの場合は蛍光体のみから構成することができる。カラーの蛍光体の場合は蛍光体の配列によりブラックストライプ、あるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色部材と蛍光体とから構成することができる。
【０００６】
このような画像形成装置においては、図２に示すようにフェースプレートに照射された電子ビームが後方散乱され、電界によりフェースプレートに再突入する。この後方散乱電子が蛍光体に再突入すると、不要な部分が発光し、ハレーションと言われる現象が生じる。このハレーションは平面型画像形成装置において、高コントラスト、高色純度化の大きな妨げとなっていた。
【０００７】
このような問題の解決方法が特許文献１，２に開示されている。そこでは、例えば図３に示すように、フェースプレート２のリアプレートに対向する面側で、黒色部材１２上に隔壁（障壁）１４を所定高さ寸法に配設している。隔壁１４は後方散乱電子を遮蔽し、予定部位以外の蛍光体に後方散乱電子が達するのを防止し、ハレーションを減少させている。この隔壁１４は、より高いほうが後方散乱電子を遮蔽する効果が高い。
【特許文献１】特開平０６−３３８２７３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３０５８号公報
【非特許文献１】Ｉ．Ｂｒｏｄｉｅ，“Ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｆｌａｔ ｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ ＣＲＴｓ”，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ，１／８９，１７（１９８９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、以上説明した従来技術の表示パネルにおいては、以下のような問題が発生する場合もあった。
【０００９】
上述したように、フェースプレートのリアプレートに対向する面側で、黒色部材上に隔壁を所定高さ寸法に配設することで、ハレーションを抑制することができる。しかしながら、更なる高コントラスト、高色純度化を目指そうとした場合に、この方法でハレーションを十分に低減させようとすると、隔壁の高さをより高くする必要がある。
【００１０】
隔壁が高くなると、隔壁を形成するために使用する材料の量が多くなり、隔壁から放出されるガスが増加する。そのため、真空度が低下し、蛍光体や電子源等の劣化を生じてしまい、信頼性を低下させる原因となるおそれがある。また、材料の使用量が多くなることでコストの増加につながってしまうとういう問題もあった。さらに、より高い隔壁は精度よく形成することが難しく、所望の形状が得られないという問題もあった。
【００１１】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり、高画質で、かつ信頼性の高い画像表示装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、複数の電子放出素子を有する第１の基板と、該第１の基板に対向配置され、電子が照射されることにより発光する複数の発光部材と、該複数の発光部材の各々を互いに分離する黒色部材と、を有する第２の基板と、を備えた画像形成装置において、前記複数の発光部材は、隣接する前記発光部材が互いに異なる色を発光するように配置されており、各々の前記発光部材の形成領域内には、前記発光部材の表面から突出している凸状部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高画質で、かつ信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、電子ビームの照射によって画像を形成する装置であり、電子放出素子としては電界放出型素子、ＭＩＭ型素子、表面伝導型放出素子などを包含している。特に、表面伝導型放出素子は、構造が簡単で製造も容易であり、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点から、本発明が適用される好ましい形態である。
【００１６】
以下の実施形態においては、複数の発光体、およびこの発光体を励起させる複数の素子と、この素子を駆動するための駆動信号を出力する駆動回路とを有して構成される画像表示装置に対して本発明を適用した例を示す。ただし、これらの複数の発光体及び複数の素子と駆動回路とを有する画像表示装置については、公知であるため詳細な説明は省略し、概略を述べるにとどめる。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る表示パネルを一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。
【００１８】
図１に示されているように、本実施形態の表示パネルは、第１の基板であるリアプレート１と、第２の基板（発光体基板）であるフェースプレート２とをスペーサ３により間隔をあけて対向させ、周囲を側壁４で封止し、内部を真空雰囲気としたものとなっている。リアプレート１上には、行方向配線５、列方向配線６、電極間絶縁層（不図示）および電子放出素子８を形成した電子源基板９が固定されている。
【００１９】
図示した電子放出素子８は、一対の素子電極間に電子放出部を有する導電性薄膜が接続された表面伝導型電子放出素子である。本実施形態は、この表面伝導型電子放出素子をＮ×Ｍ個配置し、それぞれ等間隔で形成したＭ本の行方向配線５とＮ本の列方向配線６でマトリクス配線したマルチ電子ビーム源を有するものとなっている。また、本実施形態においては、行方向配線５には引出端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを介して走査信号が印加され、列方向配線６には引出端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介して変調信号（画像信号）が印加されるものとなっている。
【００２０】
行方向配線５および列方向配線電極６は、銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布することで形成することができる。また、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成することもできる。行方向配線５および列方向配線電極６の構成材料としては、上記銀ペーストの他に、各種導電材料を適用することができる。
【００２１】
次に、スペーサ３について説明する。本発明のような電子線を利用した画像表示装置では、原理上、画像表示パネル内は真空にする必要がある。そのため、フェースプレート２ならびにリアプレート１には大気圧がかかることになる。したがって、フェースプレート２とリアプレート１との間には間隔規定部材であるスペーサ３が必要である。また、スペーサ３は高電圧のかかるフェースプレート２とリアプレート１との間に配置されるため、絶縁耐圧が必要である。スペーサ３に用いられる材料としては、絶縁体である必要からガラス、セラミックなどの無機材料や、ポリイミドなどの絶縁耐圧の高く放出ガスの少ない有機材料などが挙げられる。スペーサ３の作製方法としては、ガラス材料の加熱延伸や、ガラス・セラミックなどの研磨、低融点ガラスを用いたプレス成型法、感光性ポリイミドを用いた方法、等が挙げられるが、その容易さからガラスの加熱延伸が好適に用いられる。また、スペーサ３の表面には機能膜を形成する場合があるが、ここでは省略する。
【００２２】
リアプレート１とフェースプレート２の周縁部には、側壁４が挟み込まれており、リアプレート１と側壁４の接合部およびフェースプレート２と側壁４の接合部は、それぞれフリットガラスなどによって封止されている。
【００２３】
フェースプレート２は、リアプレート１との対向面に蛍光体、黒色部材、隔壁、メタルバック等を形成した陽極基板である。フェースプレート２の基板としては、透明であることは言うまでもないが、リアプレート１用の基板と同様の機械強度、熱物性を有するものが好ましい。大画面表示パネルを構成する場合、青板ガラス、カリウムガラス、青板ガラスに液相成長法、ゾル−ゲル法、スパッタ法等によりＳｉＯ2を積層したガラス基板等を、好ましく用いることができる。
【００２４】
フェースプレート２のリアプレート１との対向面には、メタルバックが設けられている。メタルバックは、不図示の外部電源から正の高電圧Ｖａが高圧端子Ｈｖを介して印加される。メタルバックに必要な性能としては、電子放出源からの電子を加速する加速電圧印加のための電極として作用することや、加速された電子を透過することや、蛍光体で発光した光を観察者側に取り出すための反射膜として作用することなどが挙げられる。さらには、蛍光体の帯電を防止することが挙げられる。メタルバックの構造としては、非常に薄い金属膜であることが特徴である。材料としては、電子を透過しやすいアルミニウムが好適に用いられる。また、電子がメタルバックを通過するときにエネルギー損失が小さくなること、蛍光体の発光効率が加速電圧によること、高電圧下ではフェースプレート２とリアプレート１との間で放電が生じる可能性が高くなる。これらのことから、メタルバックには５〜１５ｋＶの電圧が印加される。メタルバックの作製方法は、ＣＲＴ分野で公知のフィルミング後、真空蒸着を用いて形成すればよい。
【００２５】
本実施形態の表示パネルはカラー表示であるため、蛍光体は赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えばストライプ状に塗り分けられており、各色の蛍光体のストライプの間には黒色部材が設けられている。黒色部材を設ける目的は、電子ビ−ムの照射位置に多少のずれがあっても隣接する色の発光を防止して表示色にずれを生じさせないこと、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光体のチャージアップを防止すること等である。黒色部材としては、黒鉛を主成分とした材料を用いることができるが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いることもできる。また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、上記ストライプ状だけでなく、例えばデルタ状配列や、それ以外の配列とすることもできる。
【００２６】
電子放出素子８より放出された電子はフェースプレート２へ引きつけられ、加速されて蛍光体に照射される。このとき、入射電子が蛍光体を発光させるのに十分なエネルギーをもっていれば、そこに輝点を得ることができる。一般に、カラーＴＶ用のＣＲＴに用いられている蛍光体では、数ｋＶから数１０ｋＶの加速電圧で電子を加速し照射して良好な輝度と発色を得ている。ＣＲＴ用の蛍光体は、比較的安価でありながら非常に高い性能を有するため、本発明においても好ましく用いることができる。
【００２７】
ここで、図２から図５を参照して、隔壁およびハレーションについて詳しく説明する。
【００２８】
図２及び図３は、ハレーションについて説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【００２９】
フェースプレート２はリアプレート側の面に、３つの発光色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））の蛍光体で構成された発光部材である複数の蛍光体膜１０と、それらの蛍光体膜１０の間に各々の蛍光体膜１０を互いに分離する黒色部材１２とが配置されている。そして、それらの蛍光体膜１０及び黒色部材１２の上にメタルバック１１が設けられている。
【００３０】
ここで、電子放出源から電子を放出した場合について考える。電子放出源から放出された電子は、メタルバック１１に印加された高電圧により加速され、フェースプレート２に向かう。ここで、メタルバック１１に印加される加速電圧はおおむね５〜１５ｋＶが好適に用いられる。加速された電子は、高エネルギーを有するため、あまりエネルギーを損失せずにメタルバック１１を通過し、蛍光体（ここではＢ：青の蛍光体）に照射される。
【００３１】
ここで、照射された電子の一部は、ほとんどエネルギーを損失することなく反射され、高エネルギーの後方散乱電子（反射電子、背面散乱電子、弾性散乱電子と呼ばれることもある）となる。後方散乱電子は、リアプレート１（図１参照）に向かって飛翔するが、メタルバック１１に印加された高電圧に再び加速され、おおむね放物線を描いてフェースプレート２に再突入する。後方散乱電子は、入射電子の方向のみに飛翔するわけではなく、さまざまな方向に飛翔するため、選択絵素以外にも照射される。したがって、選択した絵素（３つの発光色で構成される画素のうちの１色）以外の発光が生じ、コントラストの低下や混色（選択色以外の発光が生じるため、色純度が低下する現象）が生じる。これを後方散乱電子のハレーションと呼ぶ。
【００３２】
このハレーションを低減するためには、後方散乱電子を遮蔽するための隔壁を形成するとよい。図３に示すように、隔壁１４は黒色部材１２上に設けられる。隔壁１４を設ける効果としては、後方散乱電子が選択した絵素から脱出しないように遮蔽する効果、後方散乱電子が再突入するときに、後方散乱電子を遮蔽する効果が挙げられる。
【００３３】
図３に示すように、隔壁１４の高さが高くなるほど、より垂直に近い高角度で反射する後方散乱電子までも多く遮蔽できるようになるため、後方散乱電子の遮蔽効果は大きくなる。これは、隣接隔壁間隔（開口幅）が一定の場合であって、正確には、隔壁１４の高さと開口幅との比（アスペクト比）によって変わる。
【００３４】
図４は、隔壁の高さと開口幅との比（アスペクト比）について説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【００３５】
図４には、２つの隔壁で１つの開口を形成している２種類の例が示されている。隔壁の高さをそれぞれＨ１，Ｈ２とし、開口幅をＷ１，Ｗ２とする。この場合、隔壁と開口幅のそれぞれのアスペクト比は、Ｈ１／Ｗ１およびＨ２／Ｗ２である。ここで、Ｈ１／Ｈ２＝Ｗ１／Ｗ２とすると、アスペクト比はどちらも同じである。このとき、それぞれの開口の中心と開口をなす両隔壁の角とを結んだ直線でできる角度をθ１，θ２とすると、θ１＝θ２となる。
【００３６】
図４中に示すように、開口部に照射される電子が反射した場合に遮蔽されないのはこのθ１，θ２の角度以下で反射したときであるので、アスペクト比が同じであれば後方散乱電子の遮蔽効果は同じとなることがわかる。
【００３７】
図５は、後方散乱電子の蛍光面への再突入率（縦軸）と隔壁と開口のアスペクト比（横軸）との関係を表すグラフである。
【００３８】
このグラフから、アスペクト比を大きくすると後方散乱電子の蛍光面への再突入率を大きく低減できることがわかる。
【００３９】
上述のとおり、ハレーションを低減するためには、隔壁を黒色部材上に設け、そのアスペクト比を大きくするとよい。したがって、ハレーションの低減効果を得つつ、隔壁の高さを低くするためには、開口幅を狭めればよいことがわかる。
【００４０】
ここで、図６及び図７を参照して、本発明の特徴部分である凸状部材について説明する。図６は本発明の実施形態に係る画像表示装置の断面図、図７は電子の反射を説明するためのフェースプレート部の断面図である。
【００４１】
図６に示すように、電子放出素子８が設けられたリアプレート１がフェースプレート２と間隔をおいて対向している。フェースプレート２の電子ビームが照射される領域内（スポット内）で、かつ、各色の蛍光体膜１０の領域内には凸状部材１５が形成されている。凸状部材１５は、上述した隔壁１４と同様に後方散乱電子を遮蔽し、ハレーションを低減する効果をもつ。ここでのアスペクト比は、隔壁１４と凸状部材１５との間の幅（各色の蛍光体領域内に凸状部材１５が複数ある場合は凸状部材１５間の幅も該当する）と、蛍光体表面（メタルバック）から凸状部材１５の先端までの高さとの比となる。よって、図６に示すように細い凸状部材１５を隔壁の間の中央に配置した場合は、凸状部材１５が無いときに比べてアスペクト比は約２倍となり、隔壁１４の高さを約半分にすることができる。
【００４２】
凸状部材１５は、電子ビームへの影響を極力小さくするために、幅が狭く形成されている。具体的には、凸状部材１５の幅が隔壁１４の幅よりも狭くなっている。また、後方散乱電子を遮蔽効果を得るために、フェースプレート２からの凸状部材１５の高さが、フェースプレート２からの隔壁１４の高さと同じになっている。
【００４３】
さらに、図７に示すように、凸状部材１５のリアプレート１に対向する部分（先端部）には、リアプレート１の凸状部材１５に対向する面に対して傾いた面が少なくとも１つ以上形成されていることが好ましい。これにより、凸状部材１５の先端に衝突した電子がリアプレート１の方向に反射することを防ぐことができる。
【００４４】
隔壁１４および凸状部材１５の材料としては、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌなどの金属や、低融点ガラスフリット、セラミック、ポリイミドなどの誘電体などから選択して使用することができる。ここで、プラズマディスプレイなどで用いられる、セラミックと低融点ガラスフリットなどからなるペーストを用いて形成する手法を、コスト面や形成のしやすさ等の理由で好適に用いることができる。また、隔壁１４の材料を黒色部材１２と兼ねるために、黒色材料を含有させて形成しても良い。隔壁１４および凸状部材１５の作製方法としては、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィ法、サンドブラスト法、凹板による型転写法などから選択することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、電子ビームが照射される領域内（スポット内）で、かつ、各色の蛍光体膜１０の領域内に凸状部材１５が設けられており、凸状部材１５が蛍光体膜１０の表面から突出している。これにより、後方散乱電子を遮蔽してハレーションを低減しつつ、隔壁１４および凸状部材１５の高さを低くすることができる。そのため、隔壁１４および凸状部材１５の構成材料の量を減らすことができるので、それらからの放出ガスを低減することによって、蛍光体層１０や電子源等の劣化を抑えることができる。これにより、信頼性が高く、かつ高コントラストで色ずれのない表示品位の良好な画像の表示が可能な画像形成装置を提供することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
【００４７】
［第１の実施例］
図８は本発明の第１の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。図９は図８に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【００４８】
図８及び図９を参照して、本発明の第１の実施例について説明する。
【００４９】
本実施例の画像表示装置に用いたフェースプレート２は、複数の蛍光体膜１０の各々が黒色部材１２の間にストライプ状に設けられている。各々の蛍光体膜１０は３色（赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂ）の蛍光体のいずれかによって構成されており、Ｒ，Ｇ，Ｂの順に繰り返し配置されている。したがって、複数の蛍光体膜１０は、隣接する蛍光体膜１０が互いに異なる色を発光するように配置されている。凸状部材１５は、各色の蛍光体膜１０の領域の中央に設けられており、蛍光体膜１０の長さ方向に延びている。
【００５０】
いずれの色の蛍光体膜１０も、黒色部材１２と凸状部材１５との間の幅が７０μｍであり、高さ（図１のＺ方向）が１５μｍである。黒色部材１２は、幅が５０μｍであり、高さは１５μｍである。また、黒色部材１２上には隔壁１４が設けられている。隔壁１４の幅は黒色部材１２と同様に５０μｍであり、高さは１００μｍである。本発明の特徴部分である凸状部材１５は、幅が１０μｍ、高さが１１５μｍである。また、蛍光体膜１０上にはメタルバック１１が設けられている。メタルバック１１としては、厚さ１００ｎｍのアルミニウム薄膜が用いられている。
【００５１】
次に、図１を参照して本実施例に用いたリアプレート１について説明する。リアプレート１上には表面伝導型電子放出素子８からなる電子放出源を配置した。電子放出源のピッチは、列方向に２００μｍ、行方向に６００μｍとし、フェースプレート２の蛍光体膜のそれぞれに対向して配置した。また、電子放出素子を電気的に接続する行方向配線５及び列方向配線６は、銀と低融点ガラスとからなる銀ペーストにより形成した。なお、電子放出源ならびにリアプレートの詳細な構造および製法は省略する。
【００５２】
次に、図１を参照して本実施例に用いたスペーサ３について説明する。スペーサ３はガラス基板により形成され、加熱延伸法にて厚さ２００μｍ、高さ１．８ｍｍとし、長さは画像領域（電子放出源ならびに蛍光体膜が配置され、画像を表示する領域）よりも長くした。スペーサ３はリアプレート１の走査配線とフェースプレート２の隔壁に接触し、その間を１．８ｍｍに規定した。したがって、フェースプレート２のメタルバック１１からリアプレート１までの距離、すなわちパネルの間隔は１．９ｍｍとなった。なお、スペーサ３の製造方法に関する説明は省略する。
【００５３】
次に、図１０を参照して本実施例に用いたフェースプレートの製造方法を説明する。
（工程１）まず、厚さ１．８ｍｍの低アルカリガラス基板からなるフェースプレート２を洗浄した。
（工程２）フェースプレート２上に、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍの黒色部材１５をスリットコーターにて塗布し、所望のパターンに露光し、現像し、焼成することで、前述の形状の黒色部材１５を形成した（図１０（ａ））。
（工程３）続いて、スリットコーターにてガラス面からの厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１１５μｍ（黒色部材上からの高さは１００μｍ）の隔壁１４および凸状部材１５の材料のペーストを塗布した。隔壁１４および凸状部材１５の材料のペーストとしては、アルミナおよび低融点ガラスフリットを含有するペーストを用いた。次に、塗布した部材の上に、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）をラミネートし、露光・現像を行いサンドブラスト用のマスクを形成した。次に、サンドブラスト法にて隔壁１４および凸状部材１５の不要な部分を除去した。次に、ＤＦＲを剥離し、基板を洗浄し、焼成することにより前述の形状の隔壁１４および凸状部材１５を形成した（図１３（ｂ））。
（工程４）次に、隔壁１４、凸状部材１５および黒色部材１２により形成される開口部に、蛍光体を塗布した。蛍光体の塗布はスクリーン印刷法により、所望の厚さになるように、ＲＧＢの各色を塗り分けた。蛍光体としては、Ｐ２２蛍光体を用いた。その後、焼成することにより、前述の形状の蛍光体膜１０を形成した（図１３（ｃ））。
（工程５）次に、メタルバック１１をＣＲＴの分野で公知のフィルミング法により形成した。まず、アクリルエマルジョンを蛍光体膜１０の上にスプレー法にて塗布し、乾燥させた。次に、アルミニウムを真空蒸着法にて形成し、大気中にて焼成することにより有機成分を除去することにより、前述の形状のメタルバック１１を形成した（図１３（ｄ））。
【００５４】
以上のようにして作成したリアプレート１とフェースプレート２を、側壁４を介して対向配置させて封着し、図１に示す表示装置を作製した。この表示装置を、高圧端子Ｈｖを介してメタルバック１１に１０ｋＶの電圧を印加して駆動したところ、ハレーションが低減した良好な画像表示を得ることができた。
【００５５】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について、図１１を参照して説明する。本実施例は、凸状部材１５の先端面が対向するリアプレート１に対して斜めに傾いている点において、第１の実施例と相違している。本実施例のその他の点は第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
図１１は本発明の第２の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。本実施例の画像表示装置では、凸状部材１５の先端が対向するリアプレート１に対して斜めに角度がつくように加工した。その加工方法としては、第１の実施例と同様にサンドブラスト法で凸状部材１５の不要な部分を除去し、ＤＦＲを剥離、洗浄したのち、再度サンドブラスト法にて凸状部材１５の角部を除去した。これにより、凸状部材１５の先端に衝突した電子がリアプレート１の方向に反射することを防ぐことができる。
【００５７】
本実施例の画像表示装置においても、第１の実施例と同様に、より高輝度な画像表示を行うことができた。
【００５８】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について、図１２及び図１３を参照して説明する。本実施例は、黒色部材１２をストライプではなくて格子状に形成した点、各蛍光体膜１０に凸状部材１５が複数設けられている点が上述した各実施例と相違している。黒色部材１２をストライプではなくて格子状にした理由としては、明所コントラストの向上にある。本実施例のその他の点は実施例１とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
図１２は本発明の第３の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。図１３は図１２に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【００６０】
本実施例の画像表示装置では、各色の蛍光体膜１０は、黒色部材１２と凸状部材１５の間および凸状部材１５間の幅が４３μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。黒色部材１２は、幅が５０μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。３色の蛍光体膜１０と黒色部材１２にて、６００μｍ×６００μｍの正方形の画素が形成されている。また、黒色部材１２上には隔壁１４が設けられている。隔壁１４の幅は黒色部材１２と同様、５０μｍであり、高さは６０μｍである。本発明の特徴部分である凸状部材１５は、蛍光体膜１０を均等に三分割するように各蛍光体膜１０の領域内に２つずつ設けられている。凸状部材１５は、幅が１０μｍ、長さが３００μｍ、高さが７５μｍである。
【００６１】
本実施例の画像表示装置においても第１の実施例と同様の効果を得ることができた。さらには、本実施例の画像表示装置では、第１の実施例よりも更に色純度の高い（混色の少ない）良好な画像表示が可能であった。
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例について、図１４及び図１５を参照して説明する。本実施例では、上述した各実施例における隔壁の代わり凸状部材１５をフェースプレート２の全面にわたって格子状に形成し、凸状部材１５を黒色部材１２および蛍光体層１５上に配置した点において、上述した各実施例と相違している。本実施例のその他の点は、実施例３とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
図１４は本発明の第４の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。図１５は図１４に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【００６３】
本実施例の画像表示装置では、各色の蛍光体膜１０は、黒色部材１２間の幅が１５０μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。黒色部材１２は、幅が５０μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。３色の蛍光体膜１０と黒色部材１２にて、６００μｍ×６００μｍの正方形の画素が形成されている。また、本発明の特徴部分である凸状部材１５は、フェースプレート２の全面にわたって格子状に設けられており、幅が５μｍ、高さが３５μｍである。そして、凸状部材１５で囲まれる開口の大きさは、幅が２５μｍ、長さが７０μｍである。
【００６４】
本実施例に用いた凸状部材１５は、Ｘ線を用いてレジスト膜をパターニングした後、パターン溝にスラリー状のセラミックスを注入して焼成することで作製した。
【００６５】
本実施例の画像表示装置においても第１の実施例と同様の効果を得ることができた。さらには、本実施例の画像表示装置では、第１の実施例よりも更に色純度の高い（混色の少ない）良好な画像表示が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示パネルを一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。
【図２】ハレーションについて説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【図３】ハレーションについて説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【図４】隔壁の高さと開口幅との比（アスペクト比）について説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【図５】後方散乱電子の蛍光面への再突入率（縦軸）と隔壁と開口のアスペクト比（横軸）との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る画像表示装置の断面図である。
【図７】電子の反射を説明するためのフェースプレート部の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図９】図８に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【図１０】第１の実施例に用いたフェースプレートの製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図１３】図１２に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図１５】図１４に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【図１６】電子放出素子を利用した画像形成装置の一例としての電子線表示パネルの概略構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ リアプレート
２ フェースプレート
８ 電子放出素子
１０ 発光体膜
１１ メタルバック
１２ 黒色部材
１４ 隔壁
１５ 凸状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び発光体基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子放出素子を利用した電子放出装置として画像形成装置が知られている。かかる画像形成装置として、例えば、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源基板と、電子放出素子から放出された電子を加速するメタルバックあるいは透明電極と蛍光体とを備えた陽極基板とを平行に対向させた平面型の電子線表示パネルが知られている。電子源基板と陽極基板との間は真空に排気されている。このような画像形成装置において電界放出型電子放出素子を用いたものとしては、非特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
図１６に、電子放出素子を利用した画像形成装置の一例としての電子線表示パネルの概略構成図を示す。このパネルの構成について詳述すると、符号１０９は電子源基板であるリアプレート、符号１０２は陽極（アノード）基板であるフェースプレート、符号１０４は側壁、符号１０１はリアプレートの基体であるガラス基板を示している。符号１０３は、リアプレート１０９とフェースプレート１０２との間隔を規定するスペーサ１０３を示している。これらによって真空外囲器が構成されている。符号１０８は電子放出素子を示している。符号１０５は行方向配線、符号１０６は列方向配線を示しており、それぞれ、素子電極に接続されている。符号１１６は透明電極（アノード）、符号１１０は蛍光体（蛍光膜）を示している。
【０００４】
この表示パネルにおいて画像を形成するには、マトリックス状に配置された行方向配線１０５と列方向配線１０６に所定の電圧を順次印加することで、マトリックスの交点に位置する所定の電子放出素子１０８を選択的に駆動する。そして、放出された電子を蛍光体１１０に照射して所定の位置に輝点を得る。なお、透明電極１１６は、放出電子を加速してより高い輝度の輝点を得るために、素子１０８に対して高電位となるように高圧端子Ｈｖに高電圧が印加される。ここで、印加される電圧は、蛍光体の性能にもよるが、数百Ｖから数十ｋＶ程度の電圧である。従って、リアプレート１０１とフェースプレート１０２間の距離ｄは、この印加電圧によって真空の絶縁破壊（すなわち放電）が生じないようにするため、数百μｍから数ｍｍ程度に設定されるのが一般的である。
【０００５】
蛍光体はモノクロームの場合は蛍光体のみから構成することができる。カラーの蛍光体の場合は蛍光体の配列によりブラックストライプ、あるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色部材と蛍光体とから構成することができる。
【０００６】
このような画像形成装置においては、図２に示すようにフェースプレートに照射された電子ビームが後方散乱され、電界によりフェースプレートに再突入する。この後方散乱電子が蛍光体に再突入すると、不要な部分が発光し、ハレーションと言われる現象が生じる。このハレーションは平面型画像形成装置において、高コントラスト、高色純度化の大きな妨げとなっていた。
【０００７】
このような問題の解決方法が特許文献１，２に開示されている。そこでは、例えば図３に示すように、フェースプレート２のリアプレートに対向する面側で、黒色部材１２上に隔壁（障壁）１４を所定高さ寸法に配設している。隔壁１４は後方散乱電子を遮蔽し、予定部位以外の蛍光体に後方散乱電子が達するのを防止し、ハレーションを減少させている。この隔壁１４は、より高いほうが後方散乱電子を遮蔽する効果が高い。
【特許文献１】特開平０６−３３８２７３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３０５８号公報
【非特許文献１】Ｉ．Ｂｒｏｄｉｅ，“Ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｆｌａｔ ｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ ＣＲＴｓ”，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ，１／８９，１７（１９８９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、以上説明した従来技術の表示パネルにおいては、以下のような問題が発生する場合もあった。
【０００９】
上述したように、フェースプレートのリアプレートに対向する面側で、黒色部材上に隔壁を所定高さ寸法に配設することで、ハレーションを抑制することができる。しかしながら、更なる高コントラスト、高色純度化を目指そうとした場合に、この方法でハレーションを十分に低減させようとすると、隔壁の高さをより高くする必要がある。
【００１０】
隔壁が高くなると、隔壁を形成するために使用する材料の量が多くなり、隔壁から放出されるガスが増加する。そのため、真空度が低下し、蛍光体や電子源等の劣化を生じてしまい、信頼性を低下させる原因となるおそれがある。また、材料の使用量が多くなることでコストの増加につながってしまうとういう問題もあった。さらに、より高い隔壁は精度よく形成することが難しく、所望の形状が得られないという問題もあった。
【００１１】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり、高画質で、かつ信頼性の高い画像表示装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、複数の電子放出素子を有する第１の基板と、該第１の基板に対向配置され、電子が照射されることにより発光する複数の発光部材と、該複数の発光部材の各々を互いに分離する黒色部材と、を有する第２の基板と、を備えた画像形成装置において、前記複数の発光部材は、隣接する前記発光部材が互いに異なる色を発光するように配置されており、各々の前記発光部材の形成領域内には、前記発光部材の表面から突出している凸状部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高画質で、かつ信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、電子ビームの照射によって画像を形成する装置であり、電子放出素子としては電界放出型素子、ＭＩＭ型素子、表面伝導型放出素子などを包含している。特に、表面伝導型放出素子は、構造が簡単で製造も容易であり、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点から、本発明が適用される好ましい形態である。
【００１６】
以下の実施形態においては、複数の発光体、およびこの発光体を励起させる複数の素子と、この素子を駆動するための駆動信号を出力する駆動回路とを有して構成される画像表示装置に対して本発明を適用した例を示す。ただし、これらの複数の発光体及び複数の素子と駆動回路とを有する画像表示装置については、公知であるため詳細な説明は省略し、概略を述べるにとどめる。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る表示パネルを一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。
【００１８】
図１に示されているように、本実施形態の表示パネルは、第１の基板であるリアプレート１と、第２の基板（発光体基板）であるフェースプレート２とをスペーサ３により間隔をあけて対向させ、周囲を側壁４で封止し、内部を真空雰囲気としたものとなっている。リアプレート１上には、行方向配線５、列方向配線６、電極間絶縁層（不図示）および電子放出素子８を形成した電子源基板９が固定されている。
【００１９】
図示した電子放出素子８は、一対の素子電極間に電子放出部を有する導電性薄膜が接続された表面伝導型電子放出素子である。本実施形態は、この表面伝導型電子放出素子をＮ×Ｍ個配置し、それぞれ等間隔で形成したＭ本の行方向配線５とＮ本の列方向配線６でマトリクス配線したマルチ電子ビーム源を有するものとなっている。また、本実施形態においては、行方向配線５には引出端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを介して走査信号が印加され、列方向配線６には引出端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介して変調信号（画像信号）が印加されるものとなっている。
【００２０】
行方向配線５および列方向配線電極６は、銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布することで形成することができる。また、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成することもできる。行方向配線５および列方向配線電極６の構成材料としては、上記銀ペーストの他に、各種導電材料を適用することができる。
【００２１】
次に、スペーサ３について説明する。本発明のような電子線を利用した画像表示装置では、原理上、画像表示パネル内は真空にする必要がある。そのため、フェースプレート２ならびにリアプレート１には大気圧がかかることになる。したがって、フェースプレート２とリアプレート１との間には間隔規定部材であるスペーサ３が必要である。また、スペーサ３は高電圧のかかるフェースプレート２とリアプレート１との間に配置されるため、絶縁耐圧が必要である。スペーサ３に用いられる材料としては、絶縁体である必要からガラス、セラミックなどの無機材料や、ポリイミドなどの絶縁耐圧の高く放出ガスの少ない有機材料などが挙げられる。スペーサ３の作製方法としては、ガラス材料の加熱延伸や、ガラス・セラミックなどの研磨、低融点ガラスを用いたプレス成型法、感光性ポリイミドを用いた方法、等が挙げられるが、その容易さからガラスの加熱延伸が好適に用いられる。また、スペーサ３の表面には機能膜を形成する場合があるが、ここでは省略する。
【００２２】
リアプレート１とフェースプレート２の周縁部には、側壁４が挟み込まれており、リアプレート１と側壁４の接合部およびフェースプレート２と側壁４の接合部は、それぞれフリットガラスなどによって封止されている。
【００２３】
フェースプレート２は、リアプレート１との対向面に蛍光体、黒色部材、隔壁、メタルバック等を形成した陽極基板である。フェースプレート２の基板としては、透明であることは言うまでもないが、リアプレート１用の基板と同様の機械強度、熱物性を有するものが好ましい。大画面表示パネルを構成する場合、青板ガラス、カリウムガラス、青板ガラスに液相成長法、ゾル−ゲル法、スパッタ法等によりＳｉＯ2を積層したガラス基板等を、好ましく用いることができる。
【００２４】
フェースプレート２のリアプレート１との対向面には、メタルバックが設けられている。メタルバックは、不図示の外部電源から正の高電圧Ｖａが高圧端子Ｈｖを介して印加される。メタルバックに必要な性能としては、電子放出源からの電子を加速する加速電圧印加のための電極として作用することや、加速された電子を透過することや、蛍光体で発光した光を観察者側に取り出すための反射膜として作用することなどが挙げられる。さらには、蛍光体の帯電を防止することが挙げられる。メタルバックの構造としては、非常に薄い金属膜であることが特徴である。材料としては、電子を透過しやすいアルミニウムが好適に用いられる。また、電子がメタルバックを通過するときにエネルギー損失が小さくなること、蛍光体の発光効率が加速電圧によること、高電圧下ではフェースプレート２とリアプレート１との間で放電が生じる可能性が高くなる。これらのことから、メタルバックには５〜１５ｋＶの電圧が印加される。メタルバックの作製方法は、ＣＲＴ分野で公知のフィルミング後、真空蒸着を用いて形成すればよい。
【００２５】
本実施形態の表示パネルはカラー表示であるため、蛍光体は赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えばストライプ状に塗り分けられており、各色の蛍光体のストライプの間には黒色部材が設けられている。黒色部材を設ける目的は、電子ビ−ムの照射位置に多少のずれがあっても隣接する色の発光を防止して表示色にずれを生じさせないこと、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光体のチャージアップを防止すること等である。黒色部材としては、黒鉛を主成分とした材料を用いることができるが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いることもできる。また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、上記ストライプ状だけでなく、例えばデルタ状配列や、それ以外の配列とすることもできる。
【００２６】
電子放出素子８より放出された電子はフェースプレート２へ引きつけられ、加速されて蛍光体に照射される。このとき、入射電子が蛍光体を発光させるのに十分なエネルギーをもっていれば、そこに輝点を得ることができる。一般に、カラーＴＶ用のＣＲＴに用いられている蛍光体では、数ｋＶから数１０ｋＶの加速電圧で電子を加速し照射して良好な輝度と発色を得ている。ＣＲＴ用の蛍光体は、比較的安価でありながら非常に高い性能を有するため、本発明においても好ましく用いることができる。
【００２７】
ここで、図２から図５を参照して、隔壁およびハレーションについて詳しく説明する。
【００２８】
図２及び図３は、ハレーションについて説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【００２９】
フェースプレート２はリアプレート側の面に、３つの発光色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））の蛍光体で構成された発光部材である複数の蛍光体膜１０と、それらの蛍光体膜１０の間に各々の蛍光体膜１０を互いに分離する黒色部材１２とが配置されている。そして、それらの蛍光体膜１０及び黒色部材１２の上にメタルバック１１が設けられている。
【００３０】
ここで、電子放出源から電子を放出した場合について考える。電子放出源から放出された電子は、メタルバック１１に印加された高電圧により加速され、フェースプレート２に向かう。ここで、メタルバック１１に印加される加速電圧はおおむね５〜１５ｋＶが好適に用いられる。加速された電子は、高エネルギーを有するため、あまりエネルギーを損失せずにメタルバック１１を通過し、蛍光体（ここではＢ：青の蛍光体）に照射される。
【００３１】
ここで、照射された電子の一部は、ほとんどエネルギーを損失することなく反射され、高エネルギーの後方散乱電子（反射電子、背面散乱電子、弾性散乱電子と呼ばれることもある）となる。後方散乱電子は、リアプレート１（図１参照）に向かって飛翔するが、メタルバック１１に印加された高電圧に再び加速され、おおむね放物線を描いてフェースプレート２に再突入する。後方散乱電子は、入射電子の方向のみに飛翔するわけではなく、さまざまな方向に飛翔するため、選択絵素以外にも照射される。したがって、選択した絵素（３つの発光色で構成される画素のうちの１色）以外の発光が生じ、コントラストの低下や混色（選択色以外の発光が生じるため、色純度が低下する現象）が生じる。これを後方散乱電子のハレーションと呼ぶ。
【００３２】
このハレーションを低減するためには、後方散乱電子を遮蔽するための隔壁を形成するとよい。図３に示すように、隔壁１４は黒色部材１２上に設けられる。隔壁１４を設ける効果としては、後方散乱電子が選択した絵素から脱出しないように遮蔽する効果、後方散乱電子が再突入するときに、後方散乱電子を遮蔽する効果が挙げられる。
【００３３】
図３に示すように、隔壁１４の高さが高くなるほど、より垂直に近い高角度で反射する後方散乱電子までも多く遮蔽できるようになるため、後方散乱電子の遮蔽効果は大きくなる。これは、隣接隔壁間隔（開口幅）が一定の場合であって、正確には、隔壁１４の高さと開口幅との比（アスペクト比）によって変わる。
【００３４】
図４は、隔壁の高さと開口幅との比（アスペクト比）について説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【００３５】
図４には、２つの隔壁で１つの開口を形成している２種類の例が示されている。隔壁の高さをそれぞれＨ１，Ｈ２とし、開口幅をＷ１，Ｗ２とする。この場合、隔壁と開口幅のそれぞれのアスペクト比は、Ｈ１／Ｗ１およびＨ２／Ｗ２である。ここで、Ｈ１／Ｈ２＝Ｗ１／Ｗ２とすると、アスペクト比はどちらも同じである。このとき、それぞれの開口の中心と開口をなす両隔壁の角とを結んだ直線でできる角度をθ１，θ２とすると、θ１＝θ２となる。
【００３６】
図４中に示すように、開口部に照射される電子が反射した場合に遮蔽されないのはこのθ１，θ２の角度以下で反射したときであるので、アスペクト比が同じであれば後方散乱電子の遮蔽効果は同じとなることがわかる。
【００３７】
図５は、後方散乱電子の蛍光面への再突入率（縦軸）と隔壁と開口のアスペクト比（横軸）との関係を表すグラフである。
【００３８】
このグラフから、アスペクト比を大きくすると後方散乱電子の蛍光面への再突入率を大きく低減できることがわかる。
【００３９】
上述のとおり、ハレーションを低減するためには、隔壁を黒色部材上に設け、そのアスペクト比を大きくするとよい。したがって、ハレーションの低減効果を得つつ、隔壁の高さを低くするためには、開口幅を狭めればよいことがわかる。
【００４０】
ここで、図６及び図７を参照して、本発明の特徴部分である凸状部材について説明する。図６は本発明の実施形態に係る画像表示装置の断面図、図７は電子の反射を説明するためのフェースプレート部の断面図である。
【００４１】
図６に示すように、電子放出素子８が設けられたリアプレート１がフェースプレート２と間隔をおいて対向している。フェースプレート２の電子ビームが照射される領域内（スポット内）で、かつ、各色の蛍光体膜１０の領域内には凸状部材１５が形成されている。凸状部材１５は、上述した隔壁１４と同様に後方散乱電子を遮蔽し、ハレーションを低減する効果をもつ。ここでのアスペクト比は、隔壁１４と凸状部材１５との間の幅（各色の蛍光体領域内に凸状部材１５が複数ある場合は凸状部材１５間の幅も該当する）と、蛍光体表面（メタルバック）から凸状部材１５の先端までの高さとの比となる。よって、図６に示すように細い凸状部材１５を隔壁の間の中央に配置した場合は、凸状部材１５が無いときに比べてアスペクト比は約２倍となり、隔壁１４の高さを約半分にすることができる。
【００４２】
凸状部材１５は、電子ビームへの影響を極力小さくするために、幅が狭く形成されている。具体的には、凸状部材１５の幅が隔壁１４の幅よりも狭くなっている。また、後方散乱電子を遮蔽効果を得るために、フェースプレート２からの凸状部材１５の高さが、フェースプレート２からの隔壁１４の高さと同じになっている。
【００４３】
さらに、図７に示すように、凸状部材１５のリアプレート１に対向する部分（先端部）には、リアプレート１の凸状部材１５に対向する面に対して傾いた面が少なくとも１つ以上形成されていることが好ましい。これにより、凸状部材１５の先端に衝突した電子がリアプレート１の方向に反射することを防ぐことができる。
【００４４】
隔壁１４および凸状部材１５の材料としては、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌなどの金属や、低融点ガラスフリット、セラミック、ポリイミドなどの誘電体などから選択して使用することができる。ここで、プラズマディスプレイなどで用いられる、セラミックと低融点ガラスフリットなどからなるペーストを用いて形成する手法を、コスト面や形成のしやすさ等の理由で好適に用いることができる。また、隔壁１４の材料を黒色部材１２と兼ねるために、黒色材料を含有させて形成しても良い。隔壁１４および凸状部材１５の作製方法としては、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィ法、サンドブラスト法、凹板による型転写法などから選択することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、電子ビームが照射される領域内（スポット内）で、かつ、各色の蛍光体膜１０の領域内に凸状部材１５が設けられており、凸状部材１５が蛍光体膜１０の表面から突出している。これにより、後方散乱電子を遮蔽してハレーションを低減しつつ、隔壁１４および凸状部材１５の高さを低くすることができる。そのため、隔壁１４および凸状部材１５の構成材料の量を減らすことができるので、それらからの放出ガスを低減することによって、蛍光体層１０や電子源等の劣化を抑えることができる。これにより、信頼性が高く、かつ高コントラストで色ずれのない表示品位の良好な画像の表示が可能な画像形成装置を提供することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
【００４７】
［第１の実施例］
図８は本発明の第１の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。図９は図８に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【００４８】
図８及び図９を参照して、本発明の第１の実施例について説明する。
【００４９】
本実施例の画像表示装置に用いたフェースプレート２は、複数の蛍光体膜１０の各々が黒色部材１２の間にストライプ状に設けられている。各々の蛍光体膜１０は３色（赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂ）の蛍光体のいずれかによって構成されており、Ｒ，Ｇ，Ｂの順に繰り返し配置されている。したがって、複数の蛍光体膜１０は、隣接する蛍光体膜１０が互いに異なる色を発光するように配置されている。凸状部材１５は、各色の蛍光体膜１０の領域の中央に設けられており、蛍光体膜１０の長さ方向に延びている。
【００５０】
いずれの色の蛍光体膜１０も、黒色部材１２と凸状部材１５との間の幅が７０μｍであり、高さ（図１のＺ方向）が１５μｍである。黒色部材１２は、幅が５０μｍであり、高さは１５μｍである。また、黒色部材１２上には隔壁１４が設けられている。隔壁１４の幅は黒色部材１２と同様に５０μｍであり、高さは１００μｍである。本発明の特徴部分である凸状部材１５は、幅が１０μｍ、高さが１１５μｍである。また、蛍光体膜１０上にはメタルバック１１が設けられている。メタルバック１１としては、厚さ１００ｎｍのアルミニウム薄膜が用いられている。
【００５１】
次に、図１を参照して本実施例に用いたリアプレート１について説明する。リアプレート１上には表面伝導型電子放出素子８からなる電子放出源を配置した。電子放出源のピッチは、列方向に２００μｍ、行方向に６００μｍとし、フェースプレート２の蛍光体膜のそれぞれに対向して配置した。また、電子放出素子を電気的に接続する行方向配線５及び列方向配線６は、銀と低融点ガラスとからなる銀ペーストにより形成した。なお、電子放出源ならびにリアプレートの詳細な構造および製法は省略する。
【００５２】
次に、図１を参照して本実施例に用いたスペーサ３について説明する。スペーサ３はガラス基板により形成され、加熱延伸法にて厚さ２００μｍ、高さ１．８ｍｍとし、長さは画像領域（電子放出源ならびに蛍光体膜が配置され、画像を表示する領域）よりも長くした。スペーサ３はリアプレート１の走査配線とフェースプレート２の隔壁に接触し、その間を１．８ｍｍに規定した。したがって、フェースプレート２のメタルバック１１からリアプレート１までの距離、すなわちパネルの間隔は１．９ｍｍとなった。なお、スペーサ３の製造方法に関する説明は省略する。
【００５３】
次に、図１０を参照して本実施例に用いたフェースプレートの製造方法を説明する。
（工程１）まず、厚さ１．８ｍｍの低アルカリガラス基板からなるフェースプレート２を洗浄した。
（工程２）フェースプレート２上に、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍの黒色部材１５をスリットコーターにて塗布し、所望のパターンに露光し、現像し、焼成することで、前述の形状の黒色部材１５を形成した（図１０（ａ））。
（工程３）続いて、スリットコーターにてガラス面からの厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１１５μｍ（黒色部材上からの高さは１００μｍ）の隔壁１４および凸状部材１５の材料のペーストを塗布した。隔壁１４および凸状部材１５の材料のペーストとしては、アルミナおよび低融点ガラスフリットを含有するペーストを用いた。次に、塗布した部材の上に、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）をラミネートし、露光・現像を行いサンドブラスト用のマスクを形成した。次に、サンドブラスト法にて隔壁１４および凸状部材１５の不要な部分を除去した。次に、ＤＦＲを剥離し、基板を洗浄し、焼成することにより前述の形状の隔壁１４および凸状部材１５を形成した（図１３（ｂ））。
（工程４）次に、隔壁１４、凸状部材１５および黒色部材１２により形成される開口部に、蛍光体を塗布した。蛍光体の塗布はスクリーン印刷法により、所望の厚さになるように、ＲＧＢの各色を塗り分けた。蛍光体としては、Ｐ２２蛍光体を用いた。その後、焼成することにより、前述の形状の蛍光体膜１０を形成した（図１３（ｃ））。
（工程５）次に、メタルバック１１をＣＲＴの分野で公知のフィルミング法により形成した。まず、アクリルエマルジョンを蛍光体膜１０の上にスプレー法にて塗布し、乾燥させた。次に、アルミニウムを真空蒸着法にて形成し、大気中にて焼成することにより有機成分を除去することにより、前述の形状のメタルバック１１を形成した（図１３（ｄ））。
【００５４】
以上のようにして作成したリアプレート１とフェースプレート２を、側壁４を介して対向配置させて封着し、図１に示す表示装置を作製した。この表示装置を、高圧端子Ｈｖを介してメタルバック１１に１０ｋＶの電圧を印加して駆動したところ、ハレーションが低減した良好な画像表示を得ることができた。
【００５５】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について、図１１を参照して説明する。本実施例は、凸状部材１５の先端面が対向するリアプレート１に対して斜めに傾いている点において、第１の実施例と相違している。本実施例のその他の点は第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
図１１は本発明の第２の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。本実施例の画像表示装置では、凸状部材１５の先端が対向するリアプレート１に対して斜めに角度がつくように加工した。その加工方法としては、第１の実施例と同様にサンドブラスト法で凸状部材１５の不要な部分を除去し、ＤＦＲを剥離、洗浄したのち、再度サンドブラスト法にて凸状部材１５の角部を除去した。これにより、凸状部材１５の先端に衝突した電子がリアプレート１の方向に反射することを防ぐことができる。
【００５７】
本実施例の画像表示装置においても、第１の実施例と同様に、より高輝度な画像表示を行うことができた。
【００５８】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について、図１２及び図１３を参照して説明する。本実施例は、黒色部材１２をストライプではなくて格子状に形成した点、各蛍光体膜１０に凸状部材１５が複数設けられている点が上述した各実施例と相違している。黒色部材１２をストライプではなくて格子状にした理由としては、明所コントラストの向上にある。本実施例のその他の点は実施例１とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
図１２は本発明の第３の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。図１３は図１２に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【００６０】
本実施例の画像表示装置では、各色の蛍光体膜１０は、黒色部材１２と凸状部材１５の間および凸状部材１５間の幅が４３μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。黒色部材１２は、幅が５０μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。３色の蛍光体膜１０と黒色部材１２にて、６００μｍ×６００μｍの正方形の画素が形成されている。また、黒色部材１２上には隔壁１４が設けられている。隔壁１４の幅は黒色部材１２と同様、５０μｍであり、高さは６０μｍである。本発明の特徴部分である凸状部材１５は、蛍光体膜１０を均等に三分割するように各蛍光体膜１０の領域内に２つずつ設けられている。凸状部材１５は、幅が１０μｍ、長さが３００μｍ、高さが７５μｍである。
【００６１】
本実施例の画像表示装置においても第１の実施例と同様の効果を得ることができた。さらには、本実施例の画像表示装置では、第１の実施例よりも更に色純度の高い（混色の少ない）良好な画像表示が可能であった。
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例について、図１４及び図１５を参照して説明する。本実施例では、上述した各実施例における隔壁の代わり凸状部材１５をフェースプレート２の全面にわたって格子状に形成し、凸状部材１５を黒色部材１２および蛍光体層１５上に配置した点において、上述した各実施例と相違している。本実施例のその他の点は、実施例３とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
図１４は本発明の第４の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。図１５は図１４に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【００６３】
本実施例の画像表示装置では、各色の蛍光体膜１０は、黒色部材１２間の幅が１５０μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。黒色部材１２は、幅が５０μｍ、長さが３００μｍ、厚さ（上述の高さであり、図１のＺ方向）が１５μｍである。３色の蛍光体膜１０と黒色部材１２にて、６００μｍ×６００μｍの正方形の画素が形成されている。また、本発明の特徴部分である凸状部材１５は、フェースプレート２の全面にわたって格子状に設けられており、幅が５μｍ、高さが３５μｍである。そして、凸状部材１５で囲まれる開口の大きさは、幅が２５μｍ、長さが７０μｍである。
【００６４】
本実施例に用いた凸状部材１５は、Ｘ線を用いてレジスト膜をパターニングした後、パターン溝にスラリー状のセラミックスを注入して焼成することで作製した。
【００６５】
本実施例の画像表示装置においても第１の実施例と同様の効果を得ることができた。さらには、本実施例の画像表示装置では、第１の実施例よりも更に色純度の高い（混色の少ない）良好な画像表示が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示パネルを一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。
【図２】ハレーションについて説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【図３】ハレーションについて説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【図４】隔壁の高さと開口幅との比（アスペクト比）について説明するための、画像表示装置のフェースプレート部の断面図である。
【図５】後方散乱電子の蛍光面への再突入率（縦軸）と隔壁と開口のアスペクト比（横軸）との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る画像表示装置の断面図である。
【図７】電子の反射を説明するためのフェースプレート部の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図９】図８に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【図１０】第１の実施例に用いたフェースプレートの製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図１３】図１２に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施例に係る画像表示装置のフェースプレートの断面図である。
【図１５】図１４に示したフェースプレートの下面を一部のメタルバックを取り除いた状態で模式的に示す図である。
【図１６】電子放出素子を利用した画像形成装置の一例としての電子線表示パネルの概略構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ リアプレート
２ フェースプレート
８ 電子放出素子
１０ 発光体膜
１１ メタルバック
１２ 黒色部材
１４ 隔壁
１５ 凸状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子放出素子を有する第１の基板と、
該第１の基板に対向配置され、電子が照射されることにより発光する複数の発光部材と、該複数の発光部材の各々を互いに分離する黒色部材と、を有する第２の基板と、
を備えた画像形成装置において、
前記複数の発光部材は、隣接する前記発光部材が互いに異なる色を発光するように配置されており、
各々の前記発光部材の領域内には、前記発光部材の表面から突出している凸状部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
各々の前記発光部材の領域内に複数の前記凸状部材が設けられている、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記凸状部材の前記第１の基板に対向する部分には、前記第１の基板の前記凸状部材に対向する面に対して傾いた面が少なくとも１つ以上形成されている、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記凸状部材は前記第２の基板の上に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記凸状部材は前記発光部材の上に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記黒色部材の上に隔壁が形成されている、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記凸状部材の幅が前記隔壁の幅よりも狭い、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第２の基板からの前記凸状部材の高さが、前記第２の基板からの前記隔壁の高さと同じである、請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
基板と、該基板の上に設けられ、電子が照射されることにより発光する複数の発光部材と、該複数の発光部材の各々を互いに分離する黒色部材と、を有する発光体基板において、
前記複数の発光部材は、隣接する前記発光部材が互いに異なる色を発光するように配置されており、
各々の前記発光部材の領域内には、前記発光部材の表面から突出している凸状部材が設けられていることを特徴とする発光体基板。
【請求項１】
複数の電子放出素子を有する第１の基板と、
該第１の基板に対向配置され、電子が照射されることにより発光する複数の発光部材と、該複数の発光部材の各々を互いに分離する黒色部材と、を有する第２の基板と、
を備えた画像形成装置において、
前記複数の発光部材は、隣接する前記発光部材が互いに異なる色を発光するように配置されており、
各々の前記発光部材の領域内には、前記発光部材の表面から突出している凸状部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
各々の前記発光部材の領域内に複数の前記凸状部材が設けられている、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記凸状部材の前記第１の基板に対向する部分には、前記第１の基板の前記凸状部材に対向する面に対して傾いた面が少なくとも１つ以上形成されている、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記凸状部材は前記第２の基板の上に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記凸状部材は前記発光部材の上に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記黒色部材の上に隔壁が形成されている、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記凸状部材の幅が前記隔壁の幅よりも狭い、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第２の基板からの前記凸状部材の高さが、前記第２の基板からの前記隔壁の高さと同じである、請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
基板と、該基板の上に設けられ、電子が照射されることにより発光する複数の発光部材と、該複数の発光部材の各々を互いに分離する黒色部材と、を有する発光体基板において、
前記複数の発光部材は、隣接する前記発光部材が互いに異なる色を発光するように配置されており、
各々の前記発光部材の領域内には、前記発光部材の表面から突出している凸状部材が設けられていることを特徴とする発光体基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−３７８５６（Ｐ２００９−３７８５６Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２００９３６（Ｐ２００７−２００９３６）
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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