画像表示装置
【課題】膜硬度の高い遮光膜を実現し、輝度と高コントラストを向上させた画像表示装置を提供する。
【解決手段】前面基板ＳＵＢ２の内面には、蛍光体ＰＨが第１遮光膜ＢＭＦの開口ＢＭＡに充填されて該遮光膜よりも厚く、第１遮光膜ＢＭＦの上にもはみ出して形成される。第１遮光膜ＢＭＦと蛍光体ＰＨの上を覆ってアルミニウム薄膜が成膜されて陽極ＡＤを形成する。背面基板ＳＵＢ１の内面と前面基板ＳＵＢ２の内面の間に植立するスペーサＳＰＣを、前面基板ＳＵＢ２側で膜強度の大きい第２遮光膜ＢＭＳ上に配置する。
【解決手段】前面基板ＳＵＢ２の内面には、蛍光体ＰＨが第１遮光膜ＢＭＦの開口ＢＭＡに充填されて該遮光膜よりも厚く、第１遮光膜ＢＭＦの上にもはみ出して形成される。第１遮光膜ＢＭＦと蛍光体ＰＨの上を覆ってアルミニウム薄膜が成膜されて陽極ＡＤを形成する。背面基板ＳＵＢ１の内面と前面基板ＳＵＢ２の内面の間に植立するスペーサＳＰＣを、前面基板ＳＵＢ２側で膜強度の大きい第２遮光膜ＢＭＳ上に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前面パネルと背面パネルの間に形成される真空中への電子放出を利用した平面型の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型画像表示装置（フラット・パネル・ディスプレイ、ＦＰＤ）が普及している。
【０００３】
平面型画像表示装置の典型例として、液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空中への電子放出を利用した電子放出型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の平面型画像表示装置の実用化も図られている。
【０００４】
ＦＰＤの中、電子放出型のＦＰＤでは、電子源をマトリクス状に配置した構成が知られている。その一つとして微小で集積可能な冷陰極を利用する電子放出型の画像表示装置がある。
【０００５】
また、電子放出型のＦＰＤでは、その冷陰極にスピント型、表面伝導型、カーボンナノチューブ型、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型または金属―絶縁体―半導体−金属型等の電子源などが用いられる。
【０００６】
平面型画像表示装置は、上記のような電子源を有する絶縁基板を備えた背面パネルと、蛍光体層とこの蛍光体層に電子源から放出される電子を射突させるための加速電極を形成する陽極（アノード）を有する前面基板を備えた前面パネルと、両パネルの対向する内部空間を所定の減圧状態に封止する封止枠とで構成される。この画像表示パネルに駆動回路等を組み合わせて画像表示装置が構成される。
【０００７】
このような画像表示装置では、第１の方向に延在して第１の方向と交差する第２の方向に並設された多数のデータ信号配線と、このデータ信号配線を覆って形成された絶縁膜と、この絶縁膜上で前記第２の方向に延在して前記第１の方向に並設された多数の走査信号配線と、前記データ信号配線と前記走査信号配線との交差部付近に設けられた電子源とを有する背面基板からなる背面パネルを備える。この背面基板はガラスを好適とする絶縁板であり、この基板上に前記の電極が形成される。
【０００８】
この構成において、前記走査信号配線には前記第１の方向すなわち当該走査信号配線の配列方向に走査信号が順次印加される。また、背面基板上の走査信号配線とデータ信号配線の各交差部に上記した電子源が設けられる。これら両配線と電子源とは直接に又は給電電極を介して接続され、電子源に電流が供給される。この背面基板からなる背面パネルと対向して、対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを有する前面基板からなる前面パネルを備える。少なくとも前面基板は、ガラスを好適とする光透過性の材料で形成される。そして、両パネルは各々の貼り合せ内周縁に封止枠を介挿して封止され、当該背面パネルと前面パネル及び封止枠で形成される内部を減圧して画像表示装置が構成される。
【０００９】
電子源は、前記したようにデータ信号配線と走査信号配線との交差部又はその近傍に有し、データ信号配線に供給する電流値、又はデータ信号配線と走査配線との間の電位差で電子源（カソード）からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。放出された電子は、前面基板に有する陽極（アノード）に印加される高電圧で加速され、同じく前面基板に有する蛍光体層に射突してこれを励起することで当該蛍光体層の発光特性に応じた色光で発色する。
【００１０】
個々のカソードは対応する蛍光体層と対になって単位画素（副画素、サブピクセル）を構成する。通常は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の副画素三個で一つのカラー画素が構成される。副画素の蛍光体層はコントラストを向上させ、また混色を防止するための遮光膜（ブラックマトリクス：ＢＭ）に形成された開口（遮光膜開口、ＢＭ開口）に充填されており、カソードから放出され、アノードで加速された電子束（電子ビーム）がブラックマトリクスの開口に充填されている蛍光体層を十分にカバーするように射突することで所定の発光量で発光する。
【００１１】
このような平面型の画像表示装置では、隣接する単位画素ごとに開口（ＢＭ開口）を設けて、これらのＢＭ開口に蛍光体を塗布等で形成してある。また、背面パネルと前面パネルとの間に複数の間隔保持部材（スペーサ）が固定配置され、両基板間の間隔を封止枠と協働して所定間隔に保持する。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材で形成した高抵抗の板状体からなり、通常、複数の画素列毎に画素の動作を妨げない走査信号配線上に設置される。
【００１２】
また、封止枠は背面パネルと前面パネルとの内周縁にフリットガラスなどの封着部材で固着され、この固着部で気密封着がなされる。両パネルと封止枠とで形成される表示領域内部の減圧された空間の真空度は、例えば１０-3〜１０-5Ｐａである。
【００１３】
また、平面型画像表示装置において、スペーサを電子源を形成した背面基板及び蛍光面を形成した前面基板へ当接させて植立させる際に導電性ガラスフリット（フリットガラスとも称する）を用いて電気的及び機械的に固定した電子線装置が特許文献１に提案されている。このスペーサは、導電性ガラスフリットを塗布した後に単に加熱処理することにより接着固定されている。
【００１４】
この種の画像表示装置に関する従来技術を開示したものとして、特許文献２を挙げることができる。特許文献２では、ＢＭ層の上に導電層（１０〜１２μｍ）を形成している。そして、ＢＭ開口はドット形状とし、ガラス基板とＢＭ層、導電層の開口断面で囲まれたスペースに蛍光体を入れ込む蛍光体膜構造が開示されている（ＢＭ層がなくガラス基板と導電層の開口断面で囲まれたスペースに蛍光体ドットを形成する膜構造も含む）。そして、導電層の抵抗は１００Ω／ｃｍ2以下、できれば１０Ω／ｃｍ2が望ましい、との記載がある。また、導電層には５〜１００％の導電材料を含み、導電材料として銀、銅、金、パラジウム、白金などの金属が開示されている。
【特許文献１】特許第３５５４３１２号公報
【特許文献２】米国特許第５９４５７８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
公称３２インチ型近傍から、それ以上のサイズの大型の電子放出型のＦＰＤでは、アノードに５〜１５ｋＶ程度の高電圧が印加される。前記したように、このようなＦＰＤは、背面基板（カソード基板）と前面基板（アノード基板）間の真空保持と間隔規制のため、アノード基板とカソード基板の間にスペーサが設置される。アノード基板とスペーサはフリット（低融点ガラス）で接着、固定されるが、アノード基板側はガラス上に蛍光体、ブラックマトリクス（ＢＭ）、陽極を構成するアルミ薄膜が既に形成されており、ＢＭとアルミ薄膜を介してスペーサを接着、固定することになる。したがってＢＭ、アルミ薄膜の硬度と下地との密着強度が必要となる。
【００１６】
実際には、アルミ薄膜はスパッタまたは蒸着で形成するため、硬度も密着強度も問題にはならない。ＢＭは材料、形成プロセスにより硬度が異なり、本来のＢＭ必要特性である黒さ、反射率、導電性、コストの他に硬度も重要な特性になる。
【００１７】
これまで、ＢＭに関し、反射率、導電性、硬度の点から既にＦＰＤでは実績のあるクロム（Ｃｒ）を用いたもの（Ｃｒ−ＢＭ）が多く採用されているが、スパッタ成膜後にフォト工程でパターニングするためコスト高である。電子放出型ＦＰＤを商業ベースに載せ普及させるには低コストでＢＭを形成することが必要である。
【００１８】
また、Ｃｒ−ＢＭは金属クロム及び２価と３価の酸化クロムから成り、“ＲｏＨＳ指令”規制対象の６価クロムではない。しかし、クロムというと環境負荷に関するイメージが悪く、クロム以外の材料に切り替えることが望ましいとされている。
【００１９】
クロムの代替材料として、ＦＥＤと同じ真空ディスプレイで実績のあるＣＲＴ用の黒鉛ＢＭを検討した。しかし、黒鉛膜は硬度が弱く、スペーサを設けた部分が剥がれてしまうことがあった。スペーサを設置した部分以外では黒鉛ＢＭでも問題はなかった。また、黒鉛を低融点ガラス（フリット）と混合することで導電性は低下するが、膜強度は向上できた。
【００２０】
特許文献１に開示の構成では、蛍光体層よりも導電層の方が厚膜であるために蛍光体の発光を取り出す効率を向上できない（ＢＭ開口径分の発光しか得られない）。また、導電層よりも蛍光体層を厚くしＢＭ開口径よりも大きな蛍光体ドットを形成することでＢＭ開口径分よりも大きな取り出し効率を得ることができるが、導電層が貴金属でかつ膜厚１０μｍ以上で全面に形成するため貴金属使用量が多くなるので材料費が高価になり商業的に成立しない。
【００２１】
本発明の目的は、膜硬度の高い遮光膜を実現し、輝度と高コントラストを向上させた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、複数の走査信号配線と、前記走査信号配線に交差する複数のデータ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の表示領域内での各交叉部近傍に配列された複数の電子源を内面に有する背面基板で構成された背面パネルと、複数の開口を有する導電性遮光膜と、前記電子源に対応して配列されて前記導電性遮光膜の開口に充填して塗布された蛍光体層および前記電子源に対して高電圧が印加される陽極を内面に有する前面基板で構成された前面パネルと、前記前面パネルと前記背面パネルとの間で、前記走査信号配線の上に配置された複数の間隔保持部材とを有し、前記前面パネル及び背面パネルとの間を気密封着して構成される。
【００２３】
スパッタとフォトリソ工程の組み合わせはコスト高な製造方法であるのに対し、印刷の方が低コストな方法であることを踏まえ、本発明では、前面基板の主面に導電性の高い銀ペーストに金属黒色顔料を混合した材料を印刷して、黒さ、反射率、導電性、硬度に優れたＢＭを得る際に、２種類の主材料の遮光膜を形成している。すなわち、有効表示領域の大部分に遮光性能を重視した第１遮光膜を、スペーサを植立する部分には遮光性能と共に膜強度を高めてスペーサとの間の剥離を防止した機能の第２遮光膜を形成した点を特徴とする。
【００２４】
また、本発明では、前記導電性遮光膜を主成分が異なる主材料の第１遮光膜と第２遮光膜で形成する。第１遮光膜は表示領域の遮光膜開口に塗布された蛍光体層よりも薄く、その主材料は黒鉛またはカーボンブラックの何れかとし、この材料の当該導電性遮光膜の面積占有率を９０％以上とすることができる。
【００２５】
また、本発明では、前記導電性遮光膜を形成する前記第２遮光膜の主材料を、金、銀、パラジウム、白金、ルテニウムの少なくとも１以上の金属と低融点ガラスとを含むものとし、表示領域における前記導電性遮光膜の面積占有率を１０％以下とすることができる。そして、前記間隔保持部材と前記前面基板の間に、前記導電性遮光膜を形成する前記第２遮光膜の主材料が０．５μｍ〜５０μｍの厚みで存在するごとく構成することができる。前記導電性遮光膜を覆って前記陽極を形成した後の前記導電性遮光膜の表面抵抗率を１００Ω／□以下とすることができる。
【００２６】
なお、以下の説明では、上記第１遮光膜と第２遮光膜を前面基板の主面上でそれぞれ独立させた膜で形成するものとするが、第２遮光膜を設ける部分の第１遮光膜に凹部を形成して、そこに第２遮光膜の下部の一部を埋め込んだ構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
蛍光体の形成部分では、導電性ＢＭ膜が蛍光体層よりも薄いのでＢＭ開口径（幅）よりも大きな蛍光体ドット径（幅広いストライプ）を形成することができ，それにより輝度アップが可能となる。また、膜強度が必要なスペーサを設置する部分のＢＭ膜は金属微粒子を含む高価な材料で形成されるが、スペーサの設置場所以外のＢＭは安価な黒鉛またはカーボンブラックで形成されるため、画像表示装置全体として、高品質のままコストを低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の最良の実施形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の画像表示装置の実施例１を説明する単位画素付近の模式断面図である。この画像表示装置は、背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２を図示しない封止枠を解して周辺で貼り合せ、内部空間を真空状態に保持される。背面パネルＰＮＬ1は、例えばガラス基板などの背面基板（カソード基板）ＳＵＢ1の主面（内面）にアルミニゥムＡｌ膜を好適とする電子源の下部電極を構成する画像信号配線（下部電極、所謂、データ信号配線）ＣＬ、下部電極ＣＬのアルミニゥムを陽極酸化した陽極酸化膜からなる第１の絶縁膜ＩＮＳ1、窒化シリコン膜ＳｉＮを好適とする第２の絶縁膜ＩＮＳ２、給電電極（接続電極）ＥＬＣ、アルミニゥムＡｌを好適とする走査信号配線ＧＬ、走査信号配線ＧＬに接続したサブピクセル（カラーの副画素）の電子源を構成する上部電極ＡＥＤが形成されている。
【００３０】
電子源ＥＬＳは、画像信号配線ＣＬを下部電極とし、下部電極の上に位置する第１の絶縁膜ＩＮＳ1の一部を形成する薄膜部分ＩＮＳ３、前記薄膜部分ＩＮＳ３の上層に積層する上部電極ＡＥＤの部分とで構成される。上部電極ＡＥＤは、走査信号配線ＧＬと給電電極ＥＬＣの一部とを覆って形成されている。薄膜部分ＩＮＳ３は、所謂トンネル膜である。この構成で、所謂ダイオード電子源ＥＬＳが形成される。
【００３１】
一方、前面パネルＰＮＬ２は、透明なガラス基板を好適とする前面基板（アノード基板）ＳＵＢ２の主面に遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭで隣接画素と区画された蛍光体ＰＨ、アルミニウム蒸着膜を好適とするメタルバックＡＤが形成されており、ＢＭとメタルバックを陽極としている。
【００３２】
背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２の間の間隔は３ｍｍないし５ｍｍ前後であり、この間隔を隔壁あるいは間隔保持部材とも称するスペーサＳＰＣで維持している。ここでは、カソード基板ＳＵＢ1とアノード基板ＳＵＢ２の板厚は、例えば２．８ｍｍ、スペーサＳＰＣの高さは例えば３ｍｍ程度である。図１では、分かり易くするために各構成層の厚みを強調して示してあるが、走査信号配線ＧＬの膜厚は例えば３μｍである。
【００３３】
この様な構成において、背面パネルＰＮＬ1の上部電極ＡＥＤと前面パネルＰＮＬ２の陽極ＡＤの間に加速電圧（２、３ｋＶ乃至１０ｋＶ程度、図１では約５ｋＶ）を印加すると、下部電極である画像信号配線ＣＬに供給される表示データの大きさに応じた電子ｅ-が出射し、加速電圧によって蛍光体ＰＨに射突し、これを励起して所定周波数の光Ｌを前面パネルＰＮＬ２の外部に出射する。なお、繰り返しになるが、フルカラー表示の場合は、この単位画素はカラーの副画素（サブピクセル）であり、通常は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各蛍光体ＰＨからなる３つの副画素で１カラー画素を構成する。
【００３４】
図２は、本発明の画像表示装置の実施例１を説明する前面基板の主面の平面図で、図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部分の拡大図である。前面基板ＳＵＢ２の主面（内面）には遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭが形成されている。遮光膜ＢＭは、第１の材料からなる第１遮光膜ＢＭＦと第２の材料からなる第２遮光膜ＢＭＳからなる。第１遮光膜ＢＭＦは前面基板ＳＵＢ２の大部分に形成されており、遮光膜開口（ＢＭ開口）ＢＭＡを設けて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各蛍光体ＰＨを対応するＢＭ開口に塗布し形成してある。そして、スペーサを設置する部分に、第２の材料からなる第２遮光膜ＢＭＳが形成されている。スペーサＳＰＣを設置する部分は、背面基板ＳＵＢ１側では図１に示した走査信号配線ＧＬ上であり、前面基板ＳＵＢ２側では蛍光体が塗布されていない第１遮光膜ＢＭＦ上である。通常は、スペーサＳＰＣは当該走査信号配線ＧＬの何本か置きに配置される。
【００３５】
第１遮光膜ＢＭＦを形成する第１の材料は、黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力が良好で表示品質の向上に好適な黒鉛又はカーボンブラックを主成分とする。第２遮光膜ＢＭＳを構成する第２の材料は、黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力に加えて膜硬度の良好な低融点ガラスを含む導電性黒色材料を主成分とする。
【００３６】
遮光膜ＢＭに要求される特性としては、黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力、膜硬度などがある。黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力は、基板全面で要求される。しかし、その膜強度はスペーサが接着する部分だけ強くあればよく、そこ以外ではそれほど強い膜強度は要求されない。したがって、図１に示したように、遮光膜ＢＭの膜強度の要求が高い部分と低い部分とで材料を変えることで、コストパフォーマンスの高いＢＭ膜を形成できる。特に、ＢＭ遮光率（ＢＭ遮光部の面積の全表示面積に対する比率）が４０％以上の場合にこの効果は大きい。
【００３７】
図３は、遮光膜と蛍光体および陽極の配置を説明する図２のＸ−Ｘ線に沿った一部断面
図である。また、図４は、遮光膜と蛍光体および陽極とスペーサの配置を説明する図２のＹ−Ｙ線に沿った背面基板およびスペーサとともに示す一部断面図である。蛍光体ＰＨは第１遮光膜ＢＭＦの開口ＢＭＡに充填して遮光膜よりも厚く塗布される。蛍光体ＰＨは第１遮光膜ＢＭＦの上にもはみ出して形成されている。そして、第１遮光膜ＢＭＦと蛍光体ＰＨの上を覆ってアルミニウム薄膜が成膜されてメタルバックＡＤが形成されている。
【００３８】
スペーサＳＰＣは、前面基板ＳＵＢ２の主面に形成された第２遮光膜ＢＭＳの上に一端を植立され、他端は背面基板ＳＵＢ１の走査信号配線ＧＬ上フリットガラスＦＧで固定される。なお、背面基板ＳＵＢ１に有する細かな構成は図示を省略した。
【００３９】
図５は、遮光膜開口とこの遮光膜開口に塗布された蛍光体の発光量を遮光膜と蛍光体の膜厚および塗布サイズの違いで説明する要部断面図である。図５（ａ）は本発明の実施例１の構成、図５（ｂ）は本発明の実施例１と同じ遮光膜の厚さで蛍光体を遮光膜開口のサイズに限定した場合、図５（ｃ）は遮光膜の膜厚が蛍光体のそれより厚い場合で、遮光膜開口のサイズはすべて同じとした。
【００４０】
本発明の実施例１では、遮光膜ＢＭＦの膜厚が蛍光体ＰＨの層よりも薄いので、遮光膜の開口ＢＭＡのサイズより大きいサイズの蛍光体ＰＨを形成することで、遮光膜ＢＭＦに隠れた部分の蛍光体の発光もメタルバックＡＤの反射を利用して図５（ａ）のように前面基板側に取り出すことができるようになり、全体の光量Ｌが増加し、輝度アップさせることが可能である。
【００４１】
これに対し、図５（ｂ）のように遮光膜の開口ＢＭＡのサイズからはみ出さないように蛍光体ＰＨを形成した場合、あるいは図５（ｃ）のように遮光膜ＢＭＦの膜厚が蛍光体のそれより厚い場合は、遮光膜ＢＭＦの開口分の発光しか取り出すことができず、全体の光量Ｌは増えない。
【００４２】
第１遮光膜ＢＭＦは、有効表示領域の面積で９０％以上を占め、この部分の遮光膜材料に材料が安い黒鉛またはカーボンブラックを用いることで、導電性と黒さなど、品質に優れた遮光膜を安価に形成することができる。なお、この遮光膜は膜強度が弱いため、この膜の上にスペーサを立てることには適さない。しかし、遮光膜としての本来の黒さ、反射率導電性、耐熱性基板との接着力には優れている。
【００４３】
スペーサを設置するところの遮光膜は膜硬度も重要なので、低融点ガラスを含んだ導電性黒色材料の遮光膜ペーストを塗布（または印刷）し、熱工程でスペーサと密着させることで強固に接着させることができる。この材料としては、貴金属を含むため高価であるが、この材料の遮光膜の有効表示領域の面積での面積占有率が１０％以下なので材料コストを抑えることができる。
【００４４】
実験によれば、この遮光膜ペーストの材料の厚さが０．５μｍ以下では遮光膜（第２遮光膜ＢＭＳ）としての黒さが不十分となり、５０μｍ以上では膜強度が不十分になる。黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力、膜硬度を満足する厚さは０．５μｍ〜５０μｍである。
【００４５】
ＭＩＭ型画像表示装置の陽極機能としては、陽極ＡＤと共に第１遮光膜ＢＭＦと第２遮光膜ＢＭＳも含めた導電性遮光膜もその役割を果たす。この部分の表面抵抗率は１００Ω／□以下にすることで蛍光面全面に均一な電位を掛けることができ、発光輝度の均一性が得られる。
【００４６】
次に、実施例１の前面基板ＳＵＢ２の製造プロセスの一例を図６、図７、図８を参照して説明する。先ず、前面基板ＳＵＢ２に紫外線で硬化するネガ型フォトレジストを塗布する。次に、遮光膜の開口部ＢＭＡになる部分と第２遮光膜ＢＭＳの材料を塗布する部分ＢＭＳ−Ｒおよび前面基板ＳＵＢ２周辺（有効表示領域より若干広い部分）に紫外線が照射されるようフォトマスクを介して紫外線露光する。その後、温純水で未露光部を現像し、除去する。
【００４７】
更に、黒鉛スラリーを全面塗布し、乾燥した後、エッチング液で硬化したフォトレジストを膨潤剥離させる。すると、図６に示すように、遮光膜の開口ＢＭＡになる部分と第２遮光膜ＢＭＳの材料を塗布する部分ＢＭＳ−Ｒおよび前面基板ＳＵＢ２の周辺に黒鉛パターンの無い前面基板ＳＵＢ２が得られる。この方法は、遮光膜を形成するための低コストな方法としてブラウン管で実績がある。すなわち、遮光膜の開口ＢＭＡ、および第２遮光膜の材料を１５０μｍ幅で塗布できるスペース（第２遮光膜ＢＭＳの材料を塗布する部分ＢＭＳ−Ｒ）には遮光膜が塗布されない。
【００４８】
次に、緑蛍光膜Ｇの開口に平均粒径６μｍの緑蛍光体ＧとしてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌをセルロース系樹脂と酢酸２−（２−ｎ―ブトキシエトキシ）エチルからなる分散媒にミル分散させたペーストを用いてスクリーン印刷法により緑蛍光膜Ｇのパターン形成を行う。同様に、青蛍光体Ｂの開口に青蛍光体ＢとしてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを用い、赤蛍光体の開口に赤蛍光体としてＹ2０2Ｓ：Ｅｕを用いて蛍光体パターンを形成する。３色の蛍光体ＰＨを塗布した前面基板ＳＵＢ２の内面を図７に示す。蛍光体ＰＨの膜厚は１５μｍである。その後、アクリル／セルロース樹脂と高沸点溶媒からなるインクを蛍光膜の上にパターン印刷し、乾燥させ有機平滑膜（フィルミング膜）を形成する。
【００４９】
次に、第２の遮光膜材料として、３０ｎｍの金属銀微粒子と鉛フリー低融点ガラス混ぜたペーストをディスペンサで所定の位置に１５０μｍの幅で塗布し、第２遮光膜ＢＭＳを形成する。このときの第２の遮光膜材料の膜厚は１０μｍである。次に、陽極ＡＤとして、ＤＣマグネトロンスパッ夕方式でアルミニウムターゲットとアルゴン放電ガスを使用し、積層速度５Å／ｓで２００秒間積層する。これにより、膜厚８０ｎｍの陽極ＡＤとなるメタルバック膜が形成される。このときの外観図を図８に示す。
【００５０】
パネルベークにより蛍光膜中の有機物とフィルミング膜を焼失させることで、主面に第１遮光膜ＢＭＦ、第２遮光膜ＢＭＳ、蛍光体層ＰＨ（Ｇ，Ｂ，Ｒ）と陽極ＡＤを有する前面基板ＳＵＢ２を得た。
【００５１】
この前面基板ＳＵＢ２の第２遮光膜ＢＭＳの上にスペーサＳＰＣを植立し、背面基板ＳＵＢ１と合わせ、封着し、真空排気することで表示パネルを得る。このとき、前面基板ＳＵＢ２と第２遮光膜ＢＭＳおよびスペーサＳＰＣは剥がれることなく、強固に接着できた。完成した表示パネルの遮光膜の拡散反射率は、第１材料部分、第２材料部分とも１％であり、十分な黒さを示す。遮光膜の陽極を介しての表面抵抗率は１０Ω／□であり、十分な導電性を示した。このパネルに高圧７ｋＶ印加し動作させたときの輝度を図５（ａ）（ｂ）について比較したところ実施例１である図５（ａ）の方が２０％高い輝度を獲ることができた。
【００５２】
次に、実施例１の前面基板ＳＵＢ２の製造プロセスの他例を説明する。先ず、黒鉛微粒子とカーボンブラック微粒子をセルロース系樹脂と酢酸２−（２−ｎブトキシエトキシ）エチルからなる分散媒にミル分散させた第１の遮光膜の材料ペーストを印刷法により第１遮光膜の形成位置に塗布する。このときの膜厚は３μｍであった。
【００５３】
次に、前記したプロセスと同じように、３色の蛍光体をＧ，Ｂ，Ｒの順に印刷する。その後、アクリル／セルロース樹脂と高沸点溶媒からなるインクを蛍光体膜の上にパターン印刷し、乾燥させて有機平滑膜（フィルミング膜）を形成する。次に、第２遮光膜の材料として粒径２０ｎｍの銀とパラジウムの混合金属微粒子と鉛フリー低融点ガラス混ぜたペーストを印刷法で所定の位置に１５０μｍの幅で塗布する。このときの第２遮光膜の膜厚は１０μｍである。
【００５４】
以後、前記のプロセスと同様の方法を経て表示パネルを完成させる。完成した表示パネルの遮光膜の拡散反射率は、第１遮光膜の部分が１．３％、第２遮光膜の部分が１％であり、十分な黒さであった。遮光膜の陽極ＡＤを介しての表面抵抗率は３０Ω／□であり、十分な導電性を示した。
【００５５】
図９は、本発明による画像表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。また、図１０は、図９のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。背面基板ＳＵＢ１の内面には画像信号配線ＣＬと走査信号配線ＧＬを有し、画像信号配線ＣＬと走査信号配線ＧＬの交差部分に電子源が形成されている。画像信号配線ＣＬの端部には画像信号配線引き出し端子ＣＬＴが形成され、走査信号配線ＧＬの端部には走査信号配線引き出し端子ＧＬＴが形成されている。
【００５６】
前面基板ＳＵＢ２の内面には陽極ＡＤと遮光膜の開口に塗布された蛍光体ＰＨが形成されている。背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２とは、その周縁部の内側に封止枠ＭＦＬを介在させて貼り合わされる。この貼り合わせた間隙を所定値に保持するため、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＰＮＬ２の間にガラス板を好適とするスペーサＳＰＣを植立させていることは前記したとおりである。図１０はこのスペーサＳＰＣに沿った断面なので、隔壁ＳＰＣは図示が省略されてある。
【００５７】
図１１は、本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。図１１中に破線で示した領域は有効表示領域ＡＲであり、この表示領域ＡＲにｎ本の画像信号配線ＣＬとｍ本の走査信号配線ＧＬが互いに交差して配置されてｎ×ｍの副画素からなるマトリクスが形成されている。マトリクスの各交差部はカラーの副画素を構成し、図中の３つの単位画素（あるいは、副画素）"Ｒ"、"Ｇ"、"Ｂ"の１グループでカラー１画素を構成するのは前述したとおりである。なお、電子源の構成は図示を省いた。
【００５８】
画像信号配線ＣＬは、画像信号配線引き出し端子ＣＬＴでデータ信号線駆動回路ＣＤＲに接続される。走査信号配線ＧＬは走査信号配線引き出し端子ＧＬＴで走査信号駆動回路ＧＤＲに接続されている。データ信号線駆動回路ＣＤＲには外部信号源から画像データ信号ＮＳが入力され、走査信号線駆動回路ＧＤＲには同様に走査信号ＳＳが入力される。
【００５９】
これにより、順次選択される走査信号線ＧＬに交差する画像信号配線ＣＬに表示データ（画像信号）を供給することで、二次元のフルカラー画像を表示することができる。本構成例を用いることにより、比較的低電圧で高効率の自発光平面表示装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の画像表示装置の実施例１を説明する単位画素付近の模式断面図である。
【図２】本発明の画像表示装置の実施例１を説明する前面基板の主面の平面図である。
【図３】遮光膜と蛍光体および陽極の配置を説明する図２のＸ−Ｘ線に沿った一部断面図である。
【図４】遮光膜と蛍光体および陽極とスペーサの配置を説明する図２のＹ−Ｙ線に沿った背面基板およびスペーサとともに示す一部断面図である。
【図５】遮光膜開口とこの遮光膜開口に塗布された蛍光体の発光量を遮光膜と蛍光体の膜厚および塗布サイズの違いで説明する要部断面図である。
【図６】本発明の実施例１の前面基板の製造プロセスの一例を説明する図である。
【図７】本発明の実施例１の前面基板の製造プロセスの一例を説明する図である。
【図８】本発明の実施例１の前面基板の製造プロセスの一例を説明する図である。
【図９】本発明による画像表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。
【図１１】本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠（枠体）、ＳＰＣ・・・スペーサ、ＥＬＳ・・・電子源、ＰＨ・・・蛍光体、ＢＭ・・・遮光膜（ブラックマトリクス）、ＢＭＦ・・・第１遮光膜、ＢＭＳ・・・第２遮光膜、ＢＭＡ・・・ブラックマトリクス開口（ＢＭ開口）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前面パネルと背面パネルの間に形成される真空中への電子放出を利用した平面型の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型画像表示装置（フラット・パネル・ディスプレイ、ＦＰＤ）が普及している。
【０００３】
平面型画像表示装置の典型例として、液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空中への電子放出を利用した電子放出型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の平面型画像表示装置の実用化も図られている。
【０００４】
ＦＰＤの中、電子放出型のＦＰＤでは、電子源をマトリクス状に配置した構成が知られている。その一つとして微小で集積可能な冷陰極を利用する電子放出型の画像表示装置がある。
【０００５】
また、電子放出型のＦＰＤでは、その冷陰極にスピント型、表面伝導型、カーボンナノチューブ型、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型または金属―絶縁体―半導体−金属型等の電子源などが用いられる。
【０００６】
平面型画像表示装置は、上記のような電子源を有する絶縁基板を備えた背面パネルと、蛍光体層とこの蛍光体層に電子源から放出される電子を射突させるための加速電極を形成する陽極（アノード）を有する前面基板を備えた前面パネルと、両パネルの対向する内部空間を所定の減圧状態に封止する封止枠とで構成される。この画像表示パネルに駆動回路等を組み合わせて画像表示装置が構成される。
【０００７】
このような画像表示装置では、第１の方向に延在して第１の方向と交差する第２の方向に並設された多数のデータ信号配線と、このデータ信号配線を覆って形成された絶縁膜と、この絶縁膜上で前記第２の方向に延在して前記第１の方向に並設された多数の走査信号配線と、前記データ信号配線と前記走査信号配線との交差部付近に設けられた電子源とを有する背面基板からなる背面パネルを備える。この背面基板はガラスを好適とする絶縁板であり、この基板上に前記の電極が形成される。
【０００８】
この構成において、前記走査信号配線には前記第１の方向すなわち当該走査信号配線の配列方向に走査信号が順次印加される。また、背面基板上の走査信号配線とデータ信号配線の各交差部に上記した電子源が設けられる。これら両配線と電子源とは直接に又は給電電極を介して接続され、電子源に電流が供給される。この背面基板からなる背面パネルと対向して、対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを有する前面基板からなる前面パネルを備える。少なくとも前面基板は、ガラスを好適とする光透過性の材料で形成される。そして、両パネルは各々の貼り合せ内周縁に封止枠を介挿して封止され、当該背面パネルと前面パネル及び封止枠で形成される内部を減圧して画像表示装置が構成される。
【０００９】
電子源は、前記したようにデータ信号配線と走査信号配線との交差部又はその近傍に有し、データ信号配線に供給する電流値、又はデータ信号配線と走査配線との間の電位差で電子源（カソード）からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。放出された電子は、前面基板に有する陽極（アノード）に印加される高電圧で加速され、同じく前面基板に有する蛍光体層に射突してこれを励起することで当該蛍光体層の発光特性に応じた色光で発色する。
【００１０】
個々のカソードは対応する蛍光体層と対になって単位画素（副画素、サブピクセル）を構成する。通常は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の副画素三個で一つのカラー画素が構成される。副画素の蛍光体層はコントラストを向上させ、また混色を防止するための遮光膜（ブラックマトリクス：ＢＭ）に形成された開口（遮光膜開口、ＢＭ開口）に充填されており、カソードから放出され、アノードで加速された電子束（電子ビーム）がブラックマトリクスの開口に充填されている蛍光体層を十分にカバーするように射突することで所定の発光量で発光する。
【００１１】
このような平面型の画像表示装置では、隣接する単位画素ごとに開口（ＢＭ開口）を設けて、これらのＢＭ開口に蛍光体を塗布等で形成してある。また、背面パネルと前面パネルとの間に複数の間隔保持部材（スペーサ）が固定配置され、両基板間の間隔を封止枠と協働して所定間隔に保持する。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材で形成した高抵抗の板状体からなり、通常、複数の画素列毎に画素の動作を妨げない走査信号配線上に設置される。
【００１２】
また、封止枠は背面パネルと前面パネルとの内周縁にフリットガラスなどの封着部材で固着され、この固着部で気密封着がなされる。両パネルと封止枠とで形成される表示領域内部の減圧された空間の真空度は、例えば１０-3〜１０-5Ｐａである。
【００１３】
また、平面型画像表示装置において、スペーサを電子源を形成した背面基板及び蛍光面を形成した前面基板へ当接させて植立させる際に導電性ガラスフリット（フリットガラスとも称する）を用いて電気的及び機械的に固定した電子線装置が特許文献１に提案されている。このスペーサは、導電性ガラスフリットを塗布した後に単に加熱処理することにより接着固定されている。
【００１４】
この種の画像表示装置に関する従来技術を開示したものとして、特許文献２を挙げることができる。特許文献２では、ＢＭ層の上に導電層（１０〜１２μｍ）を形成している。そして、ＢＭ開口はドット形状とし、ガラス基板とＢＭ層、導電層の開口断面で囲まれたスペースに蛍光体を入れ込む蛍光体膜構造が開示されている（ＢＭ層がなくガラス基板と導電層の開口断面で囲まれたスペースに蛍光体ドットを形成する膜構造も含む）。そして、導電層の抵抗は１００Ω／ｃｍ2以下、できれば１０Ω／ｃｍ2が望ましい、との記載がある。また、導電層には５〜１００％の導電材料を含み、導電材料として銀、銅、金、パラジウム、白金などの金属が開示されている。
【特許文献１】特許第３５５４３１２号公報
【特許文献２】米国特許第５９４５７８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
公称３２インチ型近傍から、それ以上のサイズの大型の電子放出型のＦＰＤでは、アノードに５〜１５ｋＶ程度の高電圧が印加される。前記したように、このようなＦＰＤは、背面基板（カソード基板）と前面基板（アノード基板）間の真空保持と間隔規制のため、アノード基板とカソード基板の間にスペーサが設置される。アノード基板とスペーサはフリット（低融点ガラス）で接着、固定されるが、アノード基板側はガラス上に蛍光体、ブラックマトリクス（ＢＭ）、陽極を構成するアルミ薄膜が既に形成されており、ＢＭとアルミ薄膜を介してスペーサを接着、固定することになる。したがってＢＭ、アルミ薄膜の硬度と下地との密着強度が必要となる。
【００１６】
実際には、アルミ薄膜はスパッタまたは蒸着で形成するため、硬度も密着強度も問題にはならない。ＢＭは材料、形成プロセスにより硬度が異なり、本来のＢＭ必要特性である黒さ、反射率、導電性、コストの他に硬度も重要な特性になる。
【００１７】
これまで、ＢＭに関し、反射率、導電性、硬度の点から既にＦＰＤでは実績のあるクロム（Ｃｒ）を用いたもの（Ｃｒ−ＢＭ）が多く採用されているが、スパッタ成膜後にフォト工程でパターニングするためコスト高である。電子放出型ＦＰＤを商業ベースに載せ普及させるには低コストでＢＭを形成することが必要である。
【００１８】
また、Ｃｒ−ＢＭは金属クロム及び２価と３価の酸化クロムから成り、“ＲｏＨＳ指令”規制対象の６価クロムではない。しかし、クロムというと環境負荷に関するイメージが悪く、クロム以外の材料に切り替えることが望ましいとされている。
【００１９】
クロムの代替材料として、ＦＥＤと同じ真空ディスプレイで実績のあるＣＲＴ用の黒鉛ＢＭを検討した。しかし、黒鉛膜は硬度が弱く、スペーサを設けた部分が剥がれてしまうことがあった。スペーサを設置した部分以外では黒鉛ＢＭでも問題はなかった。また、黒鉛を低融点ガラス（フリット）と混合することで導電性は低下するが、膜強度は向上できた。
【００２０】
特許文献１に開示の構成では、蛍光体層よりも導電層の方が厚膜であるために蛍光体の発光を取り出す効率を向上できない（ＢＭ開口径分の発光しか得られない）。また、導電層よりも蛍光体層を厚くしＢＭ開口径よりも大きな蛍光体ドットを形成することでＢＭ開口径分よりも大きな取り出し効率を得ることができるが、導電層が貴金属でかつ膜厚１０μｍ以上で全面に形成するため貴金属使用量が多くなるので材料費が高価になり商業的に成立しない。
【００２１】
本発明の目的は、膜硬度の高い遮光膜を実現し、輝度と高コントラストを向上させた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、複数の走査信号配線と、前記走査信号配線に交差する複数のデータ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の表示領域内での各交叉部近傍に配列された複数の電子源を内面に有する背面基板で構成された背面パネルと、複数の開口を有する導電性遮光膜と、前記電子源に対応して配列されて前記導電性遮光膜の開口に充填して塗布された蛍光体層および前記電子源に対して高電圧が印加される陽極を内面に有する前面基板で構成された前面パネルと、前記前面パネルと前記背面パネルとの間で、前記走査信号配線の上に配置された複数の間隔保持部材とを有し、前記前面パネル及び背面パネルとの間を気密封着して構成される。
【００２３】
スパッタとフォトリソ工程の組み合わせはコスト高な製造方法であるのに対し、印刷の方が低コストな方法であることを踏まえ、本発明では、前面基板の主面に導電性の高い銀ペーストに金属黒色顔料を混合した材料を印刷して、黒さ、反射率、導電性、硬度に優れたＢＭを得る際に、２種類の主材料の遮光膜を形成している。すなわち、有効表示領域の大部分に遮光性能を重視した第１遮光膜を、スペーサを植立する部分には遮光性能と共に膜強度を高めてスペーサとの間の剥離を防止した機能の第２遮光膜を形成した点を特徴とする。
【００２４】
また、本発明では、前記導電性遮光膜を主成分が異なる主材料の第１遮光膜と第２遮光膜で形成する。第１遮光膜は表示領域の遮光膜開口に塗布された蛍光体層よりも薄く、その主材料は黒鉛またはカーボンブラックの何れかとし、この材料の当該導電性遮光膜の面積占有率を９０％以上とすることができる。
【００２５】
また、本発明では、前記導電性遮光膜を形成する前記第２遮光膜の主材料を、金、銀、パラジウム、白金、ルテニウムの少なくとも１以上の金属と低融点ガラスとを含むものとし、表示領域における前記導電性遮光膜の面積占有率を１０％以下とすることができる。そして、前記間隔保持部材と前記前面基板の間に、前記導電性遮光膜を形成する前記第２遮光膜の主材料が０．５μｍ〜５０μｍの厚みで存在するごとく構成することができる。前記導電性遮光膜を覆って前記陽極を形成した後の前記導電性遮光膜の表面抵抗率を１００Ω／□以下とすることができる。
【００２６】
なお、以下の説明では、上記第１遮光膜と第２遮光膜を前面基板の主面上でそれぞれ独立させた膜で形成するものとするが、第２遮光膜を設ける部分の第１遮光膜に凹部を形成して、そこに第２遮光膜の下部の一部を埋め込んだ構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
蛍光体の形成部分では、導電性ＢＭ膜が蛍光体層よりも薄いのでＢＭ開口径（幅）よりも大きな蛍光体ドット径（幅広いストライプ）を形成することができ，それにより輝度アップが可能となる。また、膜強度が必要なスペーサを設置する部分のＢＭ膜は金属微粒子を含む高価な材料で形成されるが、スペーサの設置場所以外のＢＭは安価な黒鉛またはカーボンブラックで形成されるため、画像表示装置全体として、高品質のままコストを低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の最良の実施形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の画像表示装置の実施例１を説明する単位画素付近の模式断面図である。この画像表示装置は、背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２を図示しない封止枠を解して周辺で貼り合せ、内部空間を真空状態に保持される。背面パネルＰＮＬ1は、例えばガラス基板などの背面基板（カソード基板）ＳＵＢ1の主面（内面）にアルミニゥムＡｌ膜を好適とする電子源の下部電極を構成する画像信号配線（下部電極、所謂、データ信号配線）ＣＬ、下部電極ＣＬのアルミニゥムを陽極酸化した陽極酸化膜からなる第１の絶縁膜ＩＮＳ1、窒化シリコン膜ＳｉＮを好適とする第２の絶縁膜ＩＮＳ２、給電電極（接続電極）ＥＬＣ、アルミニゥムＡｌを好適とする走査信号配線ＧＬ、走査信号配線ＧＬに接続したサブピクセル（カラーの副画素）の電子源を構成する上部電極ＡＥＤが形成されている。
【００３０】
電子源ＥＬＳは、画像信号配線ＣＬを下部電極とし、下部電極の上に位置する第１の絶縁膜ＩＮＳ1の一部を形成する薄膜部分ＩＮＳ３、前記薄膜部分ＩＮＳ３の上層に積層する上部電極ＡＥＤの部分とで構成される。上部電極ＡＥＤは、走査信号配線ＧＬと給電電極ＥＬＣの一部とを覆って形成されている。薄膜部分ＩＮＳ３は、所謂トンネル膜である。この構成で、所謂ダイオード電子源ＥＬＳが形成される。
【００３１】
一方、前面パネルＰＮＬ２は、透明なガラス基板を好適とする前面基板（アノード基板）ＳＵＢ２の主面に遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭで隣接画素と区画された蛍光体ＰＨ、アルミニウム蒸着膜を好適とするメタルバックＡＤが形成されており、ＢＭとメタルバックを陽極としている。
【００３２】
背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２の間の間隔は３ｍｍないし５ｍｍ前後であり、この間隔を隔壁あるいは間隔保持部材とも称するスペーサＳＰＣで維持している。ここでは、カソード基板ＳＵＢ1とアノード基板ＳＵＢ２の板厚は、例えば２．８ｍｍ、スペーサＳＰＣの高さは例えば３ｍｍ程度である。図１では、分かり易くするために各構成層の厚みを強調して示してあるが、走査信号配線ＧＬの膜厚は例えば３μｍである。
【００３３】
この様な構成において、背面パネルＰＮＬ1の上部電極ＡＥＤと前面パネルＰＮＬ２の陽極ＡＤの間に加速電圧（２、３ｋＶ乃至１０ｋＶ程度、図１では約５ｋＶ）を印加すると、下部電極である画像信号配線ＣＬに供給される表示データの大きさに応じた電子ｅ-が出射し、加速電圧によって蛍光体ＰＨに射突し、これを励起して所定周波数の光Ｌを前面パネルＰＮＬ２の外部に出射する。なお、繰り返しになるが、フルカラー表示の場合は、この単位画素はカラーの副画素（サブピクセル）であり、通常は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各蛍光体ＰＨからなる３つの副画素で１カラー画素を構成する。
【００３４】
図２は、本発明の画像表示装置の実施例１を説明する前面基板の主面の平面図で、図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部分の拡大図である。前面基板ＳＵＢ２の主面（内面）には遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭが形成されている。遮光膜ＢＭは、第１の材料からなる第１遮光膜ＢＭＦと第２の材料からなる第２遮光膜ＢＭＳからなる。第１遮光膜ＢＭＦは前面基板ＳＵＢ２の大部分に形成されており、遮光膜開口（ＢＭ開口）ＢＭＡを設けて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各蛍光体ＰＨを対応するＢＭ開口に塗布し形成してある。そして、スペーサを設置する部分に、第２の材料からなる第２遮光膜ＢＭＳが形成されている。スペーサＳＰＣを設置する部分は、背面基板ＳＵＢ１側では図１に示した走査信号配線ＧＬ上であり、前面基板ＳＵＢ２側では蛍光体が塗布されていない第１遮光膜ＢＭＦ上である。通常は、スペーサＳＰＣは当該走査信号配線ＧＬの何本か置きに配置される。
【００３５】
第１遮光膜ＢＭＦを形成する第１の材料は、黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力が良好で表示品質の向上に好適な黒鉛又はカーボンブラックを主成分とする。第２遮光膜ＢＭＳを構成する第２の材料は、黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力に加えて膜硬度の良好な低融点ガラスを含む導電性黒色材料を主成分とする。
【００３６】
遮光膜ＢＭに要求される特性としては、黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力、膜硬度などがある。黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力は、基板全面で要求される。しかし、その膜強度はスペーサが接着する部分だけ強くあればよく、そこ以外ではそれほど強い膜強度は要求されない。したがって、図１に示したように、遮光膜ＢＭの膜強度の要求が高い部分と低い部分とで材料を変えることで、コストパフォーマンスの高いＢＭ膜を形成できる。特に、ＢＭ遮光率（ＢＭ遮光部の面積の全表示面積に対する比率）が４０％以上の場合にこの効果は大きい。
【００３７】
図３は、遮光膜と蛍光体および陽極の配置を説明する図２のＸ−Ｘ線に沿った一部断面
図である。また、図４は、遮光膜と蛍光体および陽極とスペーサの配置を説明する図２のＹ−Ｙ線に沿った背面基板およびスペーサとともに示す一部断面図である。蛍光体ＰＨは第１遮光膜ＢＭＦの開口ＢＭＡに充填して遮光膜よりも厚く塗布される。蛍光体ＰＨは第１遮光膜ＢＭＦの上にもはみ出して形成されている。そして、第１遮光膜ＢＭＦと蛍光体ＰＨの上を覆ってアルミニウム薄膜が成膜されてメタルバックＡＤが形成されている。
【００３８】
スペーサＳＰＣは、前面基板ＳＵＢ２の主面に形成された第２遮光膜ＢＭＳの上に一端を植立され、他端は背面基板ＳＵＢ１の走査信号配線ＧＬ上フリットガラスＦＧで固定される。なお、背面基板ＳＵＢ１に有する細かな構成は図示を省略した。
【００３９】
図５は、遮光膜開口とこの遮光膜開口に塗布された蛍光体の発光量を遮光膜と蛍光体の膜厚および塗布サイズの違いで説明する要部断面図である。図５（ａ）は本発明の実施例１の構成、図５（ｂ）は本発明の実施例１と同じ遮光膜の厚さで蛍光体を遮光膜開口のサイズに限定した場合、図５（ｃ）は遮光膜の膜厚が蛍光体のそれより厚い場合で、遮光膜開口のサイズはすべて同じとした。
【００４０】
本発明の実施例１では、遮光膜ＢＭＦの膜厚が蛍光体ＰＨの層よりも薄いので、遮光膜の開口ＢＭＡのサイズより大きいサイズの蛍光体ＰＨを形成することで、遮光膜ＢＭＦに隠れた部分の蛍光体の発光もメタルバックＡＤの反射を利用して図５（ａ）のように前面基板側に取り出すことができるようになり、全体の光量Ｌが増加し、輝度アップさせることが可能である。
【００４１】
これに対し、図５（ｂ）のように遮光膜の開口ＢＭＡのサイズからはみ出さないように蛍光体ＰＨを形成した場合、あるいは図５（ｃ）のように遮光膜ＢＭＦの膜厚が蛍光体のそれより厚い場合は、遮光膜ＢＭＦの開口分の発光しか取り出すことができず、全体の光量Ｌは増えない。
【００４２】
第１遮光膜ＢＭＦは、有効表示領域の面積で９０％以上を占め、この部分の遮光膜材料に材料が安い黒鉛またはカーボンブラックを用いることで、導電性と黒さなど、品質に優れた遮光膜を安価に形成することができる。なお、この遮光膜は膜強度が弱いため、この膜の上にスペーサを立てることには適さない。しかし、遮光膜としての本来の黒さ、反射率導電性、耐熱性基板との接着力には優れている。
【００４３】
スペーサを設置するところの遮光膜は膜硬度も重要なので、低融点ガラスを含んだ導電性黒色材料の遮光膜ペーストを塗布（または印刷）し、熱工程でスペーサと密着させることで強固に接着させることができる。この材料としては、貴金属を含むため高価であるが、この材料の遮光膜の有効表示領域の面積での面積占有率が１０％以下なので材料コストを抑えることができる。
【００４４】
実験によれば、この遮光膜ペーストの材料の厚さが０．５μｍ以下では遮光膜（第２遮光膜ＢＭＳ）としての黒さが不十分となり、５０μｍ以上では膜強度が不十分になる。黒さ、反射率、導電性、耐熱性、基板との接着力、膜硬度を満足する厚さは０．５μｍ〜５０μｍである。
【００４５】
ＭＩＭ型画像表示装置の陽極機能としては、陽極ＡＤと共に第１遮光膜ＢＭＦと第２遮光膜ＢＭＳも含めた導電性遮光膜もその役割を果たす。この部分の表面抵抗率は１００Ω／□以下にすることで蛍光面全面に均一な電位を掛けることができ、発光輝度の均一性が得られる。
【００４６】
次に、実施例１の前面基板ＳＵＢ２の製造プロセスの一例を図６、図７、図８を参照して説明する。先ず、前面基板ＳＵＢ２に紫外線で硬化するネガ型フォトレジストを塗布する。次に、遮光膜の開口部ＢＭＡになる部分と第２遮光膜ＢＭＳの材料を塗布する部分ＢＭＳ−Ｒおよび前面基板ＳＵＢ２周辺（有効表示領域より若干広い部分）に紫外線が照射されるようフォトマスクを介して紫外線露光する。その後、温純水で未露光部を現像し、除去する。
【００４７】
更に、黒鉛スラリーを全面塗布し、乾燥した後、エッチング液で硬化したフォトレジストを膨潤剥離させる。すると、図６に示すように、遮光膜の開口ＢＭＡになる部分と第２遮光膜ＢＭＳの材料を塗布する部分ＢＭＳ−Ｒおよび前面基板ＳＵＢ２の周辺に黒鉛パターンの無い前面基板ＳＵＢ２が得られる。この方法は、遮光膜を形成するための低コストな方法としてブラウン管で実績がある。すなわち、遮光膜の開口ＢＭＡ、および第２遮光膜の材料を１５０μｍ幅で塗布できるスペース（第２遮光膜ＢＭＳの材料を塗布する部分ＢＭＳ−Ｒ）には遮光膜が塗布されない。
【００４８】
次に、緑蛍光膜Ｇの開口に平均粒径６μｍの緑蛍光体ＧとしてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌをセルロース系樹脂と酢酸２−（２−ｎ―ブトキシエトキシ）エチルからなる分散媒にミル分散させたペーストを用いてスクリーン印刷法により緑蛍光膜Ｇのパターン形成を行う。同様に、青蛍光体Ｂの開口に青蛍光体ＢとしてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを用い、赤蛍光体の開口に赤蛍光体としてＹ2０2Ｓ：Ｅｕを用いて蛍光体パターンを形成する。３色の蛍光体ＰＨを塗布した前面基板ＳＵＢ２の内面を図７に示す。蛍光体ＰＨの膜厚は１５μｍである。その後、アクリル／セルロース樹脂と高沸点溶媒からなるインクを蛍光膜の上にパターン印刷し、乾燥させ有機平滑膜（フィルミング膜）を形成する。
【００４９】
次に、第２の遮光膜材料として、３０ｎｍの金属銀微粒子と鉛フリー低融点ガラス混ぜたペーストをディスペンサで所定の位置に１５０μｍの幅で塗布し、第２遮光膜ＢＭＳを形成する。このときの第２の遮光膜材料の膜厚は１０μｍである。次に、陽極ＡＤとして、ＤＣマグネトロンスパッ夕方式でアルミニウムターゲットとアルゴン放電ガスを使用し、積層速度５Å／ｓで２００秒間積層する。これにより、膜厚８０ｎｍの陽極ＡＤとなるメタルバック膜が形成される。このときの外観図を図８に示す。
【００５０】
パネルベークにより蛍光膜中の有機物とフィルミング膜を焼失させることで、主面に第１遮光膜ＢＭＦ、第２遮光膜ＢＭＳ、蛍光体層ＰＨ（Ｇ，Ｂ，Ｒ）と陽極ＡＤを有する前面基板ＳＵＢ２を得た。
【００５１】
この前面基板ＳＵＢ２の第２遮光膜ＢＭＳの上にスペーサＳＰＣを植立し、背面基板ＳＵＢ１と合わせ、封着し、真空排気することで表示パネルを得る。このとき、前面基板ＳＵＢ２と第２遮光膜ＢＭＳおよびスペーサＳＰＣは剥がれることなく、強固に接着できた。完成した表示パネルの遮光膜の拡散反射率は、第１材料部分、第２材料部分とも１％であり、十分な黒さを示す。遮光膜の陽極を介しての表面抵抗率は１０Ω／□であり、十分な導電性を示した。このパネルに高圧７ｋＶ印加し動作させたときの輝度を図５（ａ）（ｂ）について比較したところ実施例１である図５（ａ）の方が２０％高い輝度を獲ることができた。
【００５２】
次に、実施例１の前面基板ＳＵＢ２の製造プロセスの他例を説明する。先ず、黒鉛微粒子とカーボンブラック微粒子をセルロース系樹脂と酢酸２−（２−ｎブトキシエトキシ）エチルからなる分散媒にミル分散させた第１の遮光膜の材料ペーストを印刷法により第１遮光膜の形成位置に塗布する。このときの膜厚は３μｍであった。
【００５３】
次に、前記したプロセスと同じように、３色の蛍光体をＧ，Ｂ，Ｒの順に印刷する。その後、アクリル／セルロース樹脂と高沸点溶媒からなるインクを蛍光体膜の上にパターン印刷し、乾燥させて有機平滑膜（フィルミング膜）を形成する。次に、第２遮光膜の材料として粒径２０ｎｍの銀とパラジウムの混合金属微粒子と鉛フリー低融点ガラス混ぜたペーストを印刷法で所定の位置に１５０μｍの幅で塗布する。このときの第２遮光膜の膜厚は１０μｍである。
【００５４】
以後、前記のプロセスと同様の方法を経て表示パネルを完成させる。完成した表示パネルの遮光膜の拡散反射率は、第１遮光膜の部分が１．３％、第２遮光膜の部分が１％であり、十分な黒さであった。遮光膜の陽極ＡＤを介しての表面抵抗率は３０Ω／□であり、十分な導電性を示した。
【００５５】
図９は、本発明による画像表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。また、図１０は、図９のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。背面基板ＳＵＢ１の内面には画像信号配線ＣＬと走査信号配線ＧＬを有し、画像信号配線ＣＬと走査信号配線ＧＬの交差部分に電子源が形成されている。画像信号配線ＣＬの端部には画像信号配線引き出し端子ＣＬＴが形成され、走査信号配線ＧＬの端部には走査信号配線引き出し端子ＧＬＴが形成されている。
【００５６】
前面基板ＳＵＢ２の内面には陽極ＡＤと遮光膜の開口に塗布された蛍光体ＰＨが形成されている。背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２とは、その周縁部の内側に封止枠ＭＦＬを介在させて貼り合わされる。この貼り合わせた間隙を所定値に保持するため、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＰＮＬ２の間にガラス板を好適とするスペーサＳＰＣを植立させていることは前記したとおりである。図１０はこのスペーサＳＰＣに沿った断面なので、隔壁ＳＰＣは図示が省略されてある。
【００５７】
図１１は、本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。図１１中に破線で示した領域は有効表示領域ＡＲであり、この表示領域ＡＲにｎ本の画像信号配線ＣＬとｍ本の走査信号配線ＧＬが互いに交差して配置されてｎ×ｍの副画素からなるマトリクスが形成されている。マトリクスの各交差部はカラーの副画素を構成し、図中の３つの単位画素（あるいは、副画素）"Ｒ"、"Ｇ"、"Ｂ"の１グループでカラー１画素を構成するのは前述したとおりである。なお、電子源の構成は図示を省いた。
【００５８】
画像信号配線ＣＬは、画像信号配線引き出し端子ＣＬＴでデータ信号線駆動回路ＣＤＲに接続される。走査信号配線ＧＬは走査信号配線引き出し端子ＧＬＴで走査信号駆動回路ＧＤＲに接続されている。データ信号線駆動回路ＣＤＲには外部信号源から画像データ信号ＮＳが入力され、走査信号線駆動回路ＧＤＲには同様に走査信号ＳＳが入力される。
【００５９】
これにより、順次選択される走査信号線ＧＬに交差する画像信号配線ＣＬに表示データ（画像信号）を供給することで、二次元のフルカラー画像を表示することができる。本構成例を用いることにより、比較的低電圧で高効率の自発光平面表示装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の画像表示装置の実施例１を説明する単位画素付近の模式断面図である。
【図２】本発明の画像表示装置の実施例１を説明する前面基板の主面の平面図である。
【図３】遮光膜と蛍光体および陽極の配置を説明する図２のＸ−Ｘ線に沿った一部断面図である。
【図４】遮光膜と蛍光体および陽極とスペーサの配置を説明する図２のＹ−Ｙ線に沿った背面基板およびスペーサとともに示す一部断面図である。
【図５】遮光膜開口とこの遮光膜開口に塗布された蛍光体の発光量を遮光膜と蛍光体の膜厚および塗布サイズの違いで説明する要部断面図である。
【図６】本発明の実施例１の前面基板の製造プロセスの一例を説明する図である。
【図７】本発明の実施例１の前面基板の製造プロセスの一例を説明する図である。
【図８】本発明の実施例１の前面基板の製造プロセスの一例を説明する図である。
【図９】本発明による画像表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。
【図１１】本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠（枠体）、ＳＰＣ・・・スペーサ、ＥＬＳ・・・電子源、ＰＨ・・・蛍光体、ＢＭ・・・遮光膜（ブラックマトリクス）、ＢＭＦ・・・第１遮光膜、ＢＭＳ・・・第２遮光膜、ＢＭＡ・・・ブラックマトリクス開口（ＢＭ開口）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査信号配線と、前記走査信号配線に交差する複数のデータ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の表示領域内での各交叉部近傍に配列された複数の電子源を内面に有する背面基板で構成された背面パネルと、複数の開口を有する導電性遮光膜と、前記電子源に対応して配列されて前記導電性遮光膜の開口に充填して塗布された蛍光体層および前記電子源に対して高電圧が印加される陽極を内面に有する前面基板で構成された前面パネルと、前記前面パネルと前記背面パネルとの間で、前記走査信号配線の上に配置された複数の間隔保持部材とを有し、前記前面パネル及び背面パネルとの間を気密封着してなる画像表示装置であって、
前記導電性遮光膜が主材料の異なる第１遮光膜と第２遮光膜から形成されており、前記開口を形成する前記第１遮光膜の膜厚が塗布される蛍光体層よりも薄いことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記導電性遮光膜を形成する前記第１遮光膜の主材料が、黒鉛またはカーボンブラックの何れかであり、前記表示領域での当該導電性遮光膜の面積占有率が９０％以上であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記導電性遮光膜を形成する前記第２遮光膜の主材料が、金、銀、パラジウム、白金、ルテニウムの少なくとも１以上の金属と低融点ガラスを含み、前記表示領域での当該導電性遮光膜の面積占有率が１０％以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記間隔保持部材と前記前面基板の間に、前記導電性遮光膜を形成する前記主材料が０．５〜５０μｍの厚みで存在することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２、３又は４において、
前記導電性遮光膜を覆って前記陽極を形成した後の前記導電性遮光膜の表面抵抗率が１００Ω／□以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
複数の走査信号配線と、前記走査信号配線に交差する複数のデータ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の表示領域内での各交叉部近傍に配列された複数の電子源を内面に有する背面基板で構成された背面パネルと、複数の開口を有する導電性遮光膜と、前記電子源に対応して配列されて前記導電性遮光膜の開口に充填して塗布された蛍光体層および前記電子源に対して高電圧が印加される陽極を内面に有する前面基板で構成された前面パネルと、前記前面パネルと前記背面パネルとの間で、前記走査信号配線の上に配置された複数の間隔保持部材とを有し、前記前面パネル及び背面パネルとの間を気密封着してなる画像表示装置であって、
前記導電性遮光膜が主材料の異なる第１遮光膜と第２遮光膜から形成されており、前記開口を形成する前記第１遮光膜の膜厚が塗布される蛍光体層よりも薄いことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記導電性遮光膜を形成する前記第１遮光膜の主材料が、黒鉛またはカーボンブラックの何れかであり、前記表示領域での当該導電性遮光膜の面積占有率が９０％以上であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記導電性遮光膜を形成する前記第２遮光膜の主材料が、金、銀、パラジウム、白金、ルテニウムの少なくとも１以上の金属と低融点ガラスを含み、前記表示領域での当該導電性遮光膜の面積占有率が１０％以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記間隔保持部材と前記前面基板の間に、前記導電性遮光膜を形成する前記主材料が０．５〜５０μｍの厚みで存在することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２、３又は４において、
前記導電性遮光膜を覆って前記陽極を形成した後の前記導電性遮光膜の表面抵抗率が１００Ω／□以下であることを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−４７４７８（Ｐ２００８−４７４７８Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２３７９９（Ｐ２００６−２２３７９９）
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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