発光スクリーン及び画像表示装置
【課題】 反射電子の遮蔽用に発光部材間に設けられた隔壁部材の頂部における、２次反射電子によるハレーション現象に基づく画像の劣化
【解決手段】 発光部材を分離する隔壁部材の、該発光部材間に位置する部分に、２次反射電子を捕獲する開口部を設ける。
【解決手段】 発光部材を分離する隔壁部材の、該発光部材間に位置する部分に、２次反射電子を捕獲する開口部を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に用いられる発光スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像表示装置として、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）が知られている。ＦＥＤは、リアプレートと発光スクリーンとを、枠部材を介して接合した真空容器を有しており、リアプレート上には、複数の電子放出素子がマトリクス状に配置されている。また、発光スクリーン上には、電子放出素子から放出された電子により可視発光する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の発光部材、発光部材間に位置する黒色部材、更に電子を加速させるためのアノード電極が配置されている。アノード電極としては、Ａｌ等の金属膜からなるメタルバックが、一般に知られている。
【０００３】
このような構成のＦＥＤにおいては、電子放出素子から放出された電子が発光スクリーン上のメタルバックや発光部材に入射する際、電子の一部が反射される現象が確認されている。そしてこれら反射された電子（以下、反射電子という）は、アノード電極と電子放出素子との間の電圧によって再び発光スクリーン側に加速されて発光部材に再入射し、ハレーションと呼ばれる現象を引き起こす。
【０００４】
ハレーションとは、メタルバックや発光部材によって反射された電子が、隣接する他の領域の発光部材に入射することで、非選択領域の発光部材が発光し、コントラストや色純度が低下して表示画質が劣化することであり、従来より、対策が検討されている。
【０００５】
特許文献１においては、発光スクリーン上の各発光部材間に隔壁を設け、反射電子を遮蔽してハレーションを抑制することが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−０９７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１に記載されている隔壁においては、反射電子によるハレーションの更なる低減が求められていた。本発明は、反射電子によるハレーションをより低減しえる、新規な発光スクリーン、及びこれを用いた画像表示装置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】
【０００７】
上記課題を解決する、本願発明は、基板と、前記基板上に位置する、アノード電極と、電子の照射を受けて発光する複数の発光部材と、前記複数の発光部材間に位置し該複数の発光部材を互いに分離する隔壁部材とを有する発光スクリーンであって、
前記隔壁部材は、前記隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材間に開口部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反射電子によるハレーションをより一層低減することができ、高画質な画像を表示しえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜７を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１の（ａ）は本実施の形態の発光スクリーンの平面図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＣ−Ｃ線で本実施の形態の発光スクリーンを切断した際の断面図である。また図５、６は本実施の形態の画像表示装置の全体概要を示す図であり、図５は表示装置の一部を切り欠いた全体斜視図であり、図６は図５のＡＡ断面図である。まず始めに、特徴部分である発光スクリーンについて説明する。
【００１０】
本実施の形態では、図１の（ａ）、図１の（ｂ）に示すように、前面基板１の面上に、アノード電極を構成する導電部材である金属膜１１と、画像を表示する複数の発光部材である蛍光体層１０と、それぞれの蛍光体層１０を分離している隔壁部材２１が形成されている。本実施の形態における発光スクリーンは、前面基板１、アノード電極を構成する導電部材である金属膜１１、発光部材である蛍光体層１０、隔壁部材２１とからなる。尚、発光スクリーンは、画像表示装置の構造によって、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、黒色部材であるブラックマトリクス１２を更に有する構成が好ましい。
【００１１】
図１の（ｂ）において、発光部材である蛍光体層１０は、基板上に位置する隔壁部材２１によって互いに分離されている。隔壁部材２１は、隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材である蛍光体層１０の間の部分に開口部２３を有している。本実施の形態においては、図１の（ｂ）に示すように、金属膜１１や蛍光体層１０で生成された反射電子のうち、隔壁部材２１によって遮蔽しきれなかった電子が前面基板１に再入射して新たな反射電子（２次反射電子。図１の（ｂ）の点線矢印）を生成する。しかし、開口部２３によって、この２次反射電子を遮蔽することができる。詳述すると、開口部２３に入射した電子は、２次反射電子を生成するが、開口部２３の中で隔壁部材２１に衝突してエネルギーを失うため、この２次反射電子は開口部２３の外に出ることなく消失する。よって隔壁部材で発生する新たな反射電子（２次反射電子）を開口部で遮蔽して、ハレーションを低減できるため、コントラストの高い画像を表示することができる。
【００１２】
尚、隔壁部材２１の高さは、画像表示装置の仕様に応じて適宜設定される。隔壁部材２１は、蛍光体層の幅（図のｘまたはｙ方向の長さ）に対して１／２から１０倍の高さ、例えば発光領域の幅が５０［μｍ］であるならば隔壁部材の高さは２５［μｍ］から５００［μｍ］の間に設定されるのが好ましい。隔壁部材２１に設けられた開口部の形状は、特に矩形に限定されるものではなく、多角形や、円形であっても構わない。また隔壁部材の幅はｘ方向、ｙ方向で等しくなるような構成が好ましい。尚、開口部２３での反射電子の遮蔽を効果的に行うためには、隔壁部材２１に設けられた開口部２３の開口深さ（図のＺ方向の長さ）は、発光部材である蛍光体層１０の表面から隔壁部材２１の頂部２２までの長さよりも大きくなるようにするのが好ましい。この構造によって、反射電子を開口部でより確実に遮蔽することが可能となる。
【００１３】
図７に、蛍光体層１０と隔壁部材２１と開口部２３とを前面基板１上に投影した際のこれら合計の投影面積に対する開口部２３の前面基板１上への投影面積の比（以下、開口率という）と、反射電子量との関係を示す。尚、図７は、隔壁部材２１の高さが１２０［μｍ］、蛍光体層１０と隔壁部材２１と開口部２３との合計の投影面積に対する、蛍光体層１０の投影面積が占める割合が３０％の場合におけるデータである。図に示されるとおり、開口率が２０％以上になると、２次反射電子量が大きく減少する。しかし、蛍光体層の占める割合は発光量に影響を与え、また、隔壁部材の占める割合は反射電子の遮蔽効果に影響するため、これらの部材の占める割合も考慮しなければならない。よって、開口部２３の開口率は２０％以上且つ４０％以下が好ましい。尚、図１の（ｂ）に示すように、本構成においては、前面基板１と開口部２３との間には、黒色部材であるブラックマトリクス１２の一部を有している。この構成の場合、開口部２３を設けたことによるコントラストの低下が防止でき、より好ましい構成である。
【００１４】
さらに、発光スクリーンを構成する各構成部材について、詳述する。
【００１５】
隔壁部材２１は、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化アルミ、酸化ケイ素、酸化チタンなどの金属酸化物を含むガラス材料等、絶縁に近い抵抗を有する無機混合物から成る材料で構成されるのが好ましい。開口部２３の形成を含め、隔壁部材２１のパターニングは、サンドブラスト法、感光性フォトペースト法、エッチング法などの方法が使用可能である。
【００１６】
発光部材を構成する蛍光体層には、電子線励起により発光する蛍光体結晶を使用することができる。蛍光体層の具体的な材料としては、例えば「蛍光体ハンドブック」蛍光体同学会編（オーム社発行）に記載された、従来のＣＲＴなどに用いられている蛍光体材料などを用いることができる。蛍光体層の厚さは加速電圧や蛍光体の粒径、蛍光体の充填密度などによって適宜設定される。加速電圧が５ｋＶから１５ｋＶ程度の場合、一般の蛍光体の平均粒径である３［μｍ］から１０［μｍ］に対してその１．５倍から３倍の厚さである４．５［μｍ］から３０［μｍ］、好ましくは５［μｍ］から１５［μｍ］程度に蛍光体層の厚さが設定される。隔壁部材２１の間の部分への蛍光体層の形成方法は、スクリーン印刷法、沈降法、インクジェット法、マイクロディスペンサー法などが使用できる。また、上記方法と、フォトリソグラフィ法、エッチング法などとを組み合わせることで蛍光体層の微細なパターニングが可能である。
【００１７】
アノード電極は、メタルバックに代表されるように、金属膜で形成すると良い。アノード電極を構成する金属膜は、蛍光体層に電子を加速して注入するための加速電圧を印加するためのアノード電極としての機能と、蛍光体層において無指向性で発生した光束のうち電子放出素子側に放出された光を大気側に反射させる光反射機能とを併せ持っている。よって金属膜は、蛍光体層よりも電子放出素子側に設置されている。金属膜の厚さは、金属膜を通過して蛍光体層に電子を到達させる必要があるので、電子のエネルギー損失、設定されている加速電圧と光の反射効率を考慮して適宜設定される。加速電圧５ｋＶから１５ｋＶ程度に対しては、金属膜の厚さは５０［ｎｍ］から３００［ｎｍ］に設定される。また金属膜の材料としてはアルミニウムが一般に使用される。尚、金属膜の表面に、ガス吸着のためにバリウムやチタンを、また反射電子の低減のためにカーボン（グラファイト）やボロンナイトライドを積層しても構わない。また金属膜は、蛍光体層の上にアクリル系、セルロース系あるいはそれらを混合した樹脂膜をスピンコート法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、マイクロディスペンサー法などにより成膜した後に、真空蒸着法、スパッタリング法などにより成膜する。樹脂膜形成の手法によっては樹脂膜形成前に蛍光体層の上に水膜の塗布を伴うこともある。金属膜形成後の焼成工程で樹脂膜は焼失あるいは分解除去される。尚、アノード電極は、上述のように蛍光体層よりも電子放出素子側に位置するアルミニウムに限らず、蛍光体層と前面基板との間に配置したＩＴＯ等の透明電極で構成しても構わない。
【００１８】
また、アノード電極としては、図２に示すように、隔壁部材２１で分離されて位置する導電部材である複数の金属膜１１と、更にこの複数の導電部材である金属膜を互いに接続する抵抗部材２４とを有する構成が好ましい。アノード電極がこのような構成の場合、発光スクリーン及びそれを用いた画像表示装置の動作が安定し、より好ましい。詳述すると、発光スクリーンと後述のリアプレートとの間に過大な電流が流れた場合にも、互いに分離している金属膜１１を接続する抵抗部材２４によって電流量を制限することが可能となる。上記電流量の制限によって、画像表示装置の動作の安定性が向上すると共に、この安定動作が長期にわたり維持される。
【００１９】
黒色部材であるブラックマトリックス１２の膜厚（図１のＺ方向の厚さ）は、光吸収物質の種類に応じて、１［μｍ］から１０［μｍ］の間に設定される。ブラックマトリックス１２は、絶縁に近い抵抗を有する。ブラックマトリックス１２に用いられる黒色材料は、一般に、黒色の金属、黒色の金属酸化物、又は、カーボンである。黒色の金属酸化物としては、たとえば酸化ルテニウム、酸化クロム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化銅などが挙げられる。ブラックマトリックス１２としては、上記材料を真空成膜法により成膜した後フォトリソグラフィによりパタ−ン形成したもの、上記材料を電着してパタ−ン形成したもの等を用いることができる。また、上記材料を印刷によりパタ−ン形成したもの、感光性をもつ上記材料を印刷した後フォトリソグラフィによりパターン形成したもの等を用いることも出来る。
【００２０】
次に、図５、図６を用いてリアプレートの構成について説明する。背面基板４の内面には、蛍光体層１０を励起発光させるための電子を放出する複数の電子放出素子８が設けられている。電子放出素子８としては、例えば、表面伝導型放出素子が好適に使用できる。これらの電子放出素子８は、各蛍光体層に対応して複数列および複数行に配列され、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子８に駆動電圧を与えるための、複数の行方向配線５と複数の列方向配線６が設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。背面基板４、電子放出素子８、行方向配線５、列方向配線４とでリアプレートが構成される。
【００２１】
上述のような発光スクリーンとリアプレートとが、間隔規定部材３を介して所定の間隔（例えば０．５〜２．０ｍｍの間隔）をおいて対向配置される。そして、発光スクリーンの前面基板１とリアプレートの背面基板４とが、その周囲を矩形状の側壁７を介して接合され、内部が減圧された真空容器を構成している。
【００２２】
そして、上記真空容器を用いた画像表示装置１５において、画像を表示する場合、行方向配線５と列方向配線６を介して電子放出素子８に電圧を与えて電子を放出させ、アノード電極に印加したアノード電圧により電子を加速して蛍光体層１０に照射する。これにより、所望の蛍光体層１０が励起発光し画像を表示する。
【００２３】
上述の画像表示装置においては、発光部材が隔壁部材によって互いに分離されており、隔壁部材は、発光部材の間の部分に開口部を有している。これによって、図１の（ｂ）や図２の（ｂ）に示すように、反射電子が発光スクリーンに再入射する際に発生する新たな反射電子（２次反射電子）を、開口部で確実に遮蔽することができる。よってハレーションを低減でき、コントラストの高い画像を表示することが可能となる。
【実施例１】
【００２４】
以下に本発明の実施例を説明する。図１は本実施例の画像表示装置における発光スクリーンの構成を示す図である。また図８の（ａ）〜（ｃ）、図９の（ｄ）〜（ｆ）、図１０の（ｇ）、（ｈ）、図１１の（ｉ）は本実施例の画像表示装置における発光スクリーンの製造工程を説明する図である。尚、製造工程を示す各図は、図１の（ａ）のＣＣ断面と同様の方向での断面図である。また、電子源の構造、画像表示装置の構造は、上述の実施態様と同様なので説明を省略する。
【００２５】
（工程−ａ）
洗浄した青板ガラスの表面に、スクリーン印刷により黒色フォトペーストを発光領域のうち所望の領域に印刷する。その後９０℃で乾燥させ、フォトリソグラフィー技術をもちいて、黒色フォトペーストを最適なパターンに露光する。次に、０．４重量％の炭酸ナトリウム水溶液で、露光された黒色フォトペーストを現像し、未露光部分を除去して露光した部分を残存させる。次いで現像後の生成物を乾燥する。
【００２６】
（工程−ｂ）
（工程−ａ）で形成したパターンを、５５０℃で焼成して、厚さ２［μｍ］の黒色部材であるブラックマトリクス層１２を形成した。尚、ブラックマトリクス層の形状は、この後に形成する発光部材である蛍光体層の形状に対応させている。具体的には、蛍光体層のピッチがｘ方向（紙面奥行き方向）６１５［μｍ］、ｙ方向２０５［μｍ］、また個々の蛍光体層のサイズがｙ方向２９５［μｍ］、ｘ方向１４５［μｍ］と成るように、この蛍光体層の間の位置に、蛍光体層と接すようにブラックマトリクスを形成した（図８の（ａ））。
【００２７】
（工程−ｃ）
次に、酸化亜鉛系の絶縁ペーストを、焼成後の膜厚が１５０［μｍ］になるようにスリットコーターにて塗布し、１２０℃で１０分間乾燥し、隔壁材料層３０を形成した（図８の（ｂ））。
【００２８】
（工程−ｄ）
次にラミネータ装置を使用してドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）３１を貼付する。更に露光用クロムマスクを所定の位置に位置合わせしてＤＦＲをパターン露光する。露光用マスクの形状は、前述のブラックマトリクスと同様のパターン形状にすると共に、ブラックマトリクスの一部が露出するように、ｙ方向２１０［μｍ］、ｘ方向１５５［μｍ］の開口部２３に対応する開口を更に設けた。
【００２９】
更にこの露光用マスクを用いて、ＤＦＲの露光、現像、リンスのシャワー処理、および乾燥を施し、所望の位置に開口を有するサンドブラスト用のマスク（ＤＦＲマスク）を形成した。（図８の（ｃ）、図９の（ｄ））。
【００３０】
（工程−ｅ）
次にＳＵＳ粒子を砥粒としたサンドブラスト法により、ＤＦＲの開口に合わせて不必要な隔壁材料層を除去した（図９の（ｅ））。
【００３１】
（工程−ｆ）
次にＤＦＲを剥離液により剥離して、隔壁材料層の洗浄を行った。
【００３２】
（工程−ｇ）
次に隔壁材料層を５３０℃で焼成し、開口部２３を有する隔壁部材２１を形成した。
【００３３】
（工程−ｈ）
次にＣＲＴの分野で用いられているＰ２２蛍光体を分散したペーストを用い、隔壁部材２１の間の部分にスクリーン印刷法により蛍光体層を印刷した（図９の（ｆ））。本実施例ではカラーディスプレイとなるようにｙ方向にはＲＧＢ３色の蛍光体層を塗り分けた。各蛍光体層の膜厚は１５［μｍ］とした。３色の蛍光体層を印刷後１２０℃で乾燥した。その後に、結着材として作用する珪酸アルカリ、いわゆる水ガラスを含む水溶液をスプレーコート法により塗布した。（図１０の（ｇ））
【００３４】
（工程−ｉ）
次にアクリルエマルジョンをスプレーコート法にて塗布、乾燥し、粉体の蛍光体の隙間をアクリル樹脂で埋めた。（図１０の（ｈ））
【００３５】
（工程−ｊ）
次に上記工程−ｉを経た前面基板全面に、アノード電極を構成する金属膜１１としてアルミニウムを蒸着した。この際、アルミニウムの膜厚は３００ｎｍとした。（図１１の（ｉ））
【００３６】
（工程−ｋ）
次にアクリル樹脂層を４５０℃で焼成することにより分解除去した。
【００３７】
以上のようにして形成した発光スクリーンと、上述の実施態様で説明した、電子源とを封着して画像表示装置を形成した。そして行方向配線、列方向配線を介して電子放出素子を駆動して電子放出させて、画像を表示させた。本実施例においては、隔壁部材が、隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材である蛍光体層の間の部分に開口部を有することによって、図１の（ｂ）に示すように、開口部に入射した反射電子による新たな反射電子（２次反射電子）を遮蔽することができる。これによって、開口部がない場合に比較して、ハレーションがより低減された高コントラストな画像が表示できた。
【実施例２】
【００３８】
本実施例においては発光スクリーンとして図２に示す構成を用いた点で実施例１と異なる。本実施例においては、実施例１の工程−ａから工程−ｉまでを行った後、以下の工程を実施した。
【００３９】
（工程−ｊ）
図中ｘ方向に隣接する蛍光体層１０の間に位置し、ｙ方向に延びる部分の隔壁部材２１の頂部に、アノード電極を構成する抵抗部材２４を形成した。この構成を図２の（ａ）に示す。抵抗部材２４としては、酸化ルテニウムの配合された高抵抗ペーストを，焼成後の膜厚が１０μｍになるようにスクリーン印刷法にて形成し，１２０℃で１０分乾燥させたのち、５３０℃で焼成した。
【００４０】
（工程−ｋ）
次にアノード電極を構成する導電部材である金属膜１１としてアルミニウムを蒸着した。この際、発光部材である蛍光体層１０の形成されている領域から、隔壁部材２１の側面と抵抗部材２４の上面にかけてアルミが蒸着されるように、開口部をもつメタルマスクを使用し、前面基板１に対して斜め方向から蒸着を行った。アルミニウムの膜厚は３００ｎｍとした（図１１の（ｊ））。
【００４１】
（工程−ｌ）
次にアクリル樹脂層を４５０℃で焼成することにより分解除去した。
本実施例においても、他の実施例と同様に、隔壁部材が、隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材である蛍光体層の間の部分に開口部を有することによって、図２の（ｂ）に示すように、開口部に入射した反射電子による新たな反射電子（２次反射電子。図２の（ｂ）の点線矢印）を遮蔽することができる。これによって、開口部がない場合に比較して、ハレーションがより低減された高コントラストな画像が表示できた。更に本実施例では、アノード電極として、導電部材である金属膜を互いに分離させ、これを抵抗部材で接続した構成を採用したことにより、実施例１よりも放電時に発光スクリーンとリアプレートとの間に流れる電流が低減されていることが確認できた。
【００４２】
尚、上述の各実施例では、図１の（ａ）、図２の（ａ）のＣＣ断面において、発光部材間の隔壁部材が開口部を有する形態について説明したが、これに限らず、図１の（ａ）、図２の（ａ）のＢＢ方向における断面において、開口部２３を有する構成にしても構わない（各々図３、４参照）。この場合、コントラストの向上と共に、色純度（混色防止）の向上の効果も得られ、より好ましい。尚、図１の（ａ）、図２の（ａ）のＣＣ断面方向、ＢＢ断面方向の両者において、発光部材間の隔壁部材が開口部を有する構成を実施しても構わない。この場合はさらに高いコントラスと、色純度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の発光スクリーン構造の１例を示す図
【図２】本発明の発光スクリーン構造の別の１例を示す図
【図３】図１のＢＢ断面図
【図４】図２のＢＢ断面図
【図５】本発明の画像表示装置の一部を切り欠いた概念斜視図
【図６】図５のＡＡ断面図
【図７】隔壁部材の開口部の開口率と反射電子量との関係を示す図
【図８】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【図９】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【図１０】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【図１１】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１ 前面基板
８ 電子放出素子
１０ 蛍光体層（発光部材）
１１ 金属膜（導電部材）
１２ ブラックマトリクス（黒色部材）
２１ 隔壁部材
２２ 頂部
２３ 開口部
２４ 抵抗部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に用いられる発光スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像表示装置として、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）が知られている。ＦＥＤは、リアプレートと発光スクリーンとを、枠部材を介して接合した真空容器を有しており、リアプレート上には、複数の電子放出素子がマトリクス状に配置されている。また、発光スクリーン上には、電子放出素子から放出された電子により可視発光する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の発光部材、発光部材間に位置する黒色部材、更に電子を加速させるためのアノード電極が配置されている。アノード電極としては、Ａｌ等の金属膜からなるメタルバックが、一般に知られている。
【０００３】
このような構成のＦＥＤにおいては、電子放出素子から放出された電子が発光スクリーン上のメタルバックや発光部材に入射する際、電子の一部が反射される現象が確認されている。そしてこれら反射された電子（以下、反射電子という）は、アノード電極と電子放出素子との間の電圧によって再び発光スクリーン側に加速されて発光部材に再入射し、ハレーションと呼ばれる現象を引き起こす。
【０００４】
ハレーションとは、メタルバックや発光部材によって反射された電子が、隣接する他の領域の発光部材に入射することで、非選択領域の発光部材が発光し、コントラストや色純度が低下して表示画質が劣化することであり、従来より、対策が検討されている。
【０００５】
特許文献１においては、発光スクリーン上の各発光部材間に隔壁を設け、反射電子を遮蔽してハレーションを抑制することが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−０９７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１に記載されている隔壁においては、反射電子によるハレーションの更なる低減が求められていた。本発明は、反射電子によるハレーションをより低減しえる、新規な発光スクリーン、及びこれを用いた画像表示装置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】
【０００７】
上記課題を解決する、本願発明は、基板と、前記基板上に位置する、アノード電極と、電子の照射を受けて発光する複数の発光部材と、前記複数の発光部材間に位置し該複数の発光部材を互いに分離する隔壁部材とを有する発光スクリーンであって、
前記隔壁部材は、前記隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材間に開口部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反射電子によるハレーションをより一層低減することができ、高画質な画像を表示しえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜７を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１の（ａ）は本実施の形態の発光スクリーンの平面図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＣ−Ｃ線で本実施の形態の発光スクリーンを切断した際の断面図である。また図５、６は本実施の形態の画像表示装置の全体概要を示す図であり、図５は表示装置の一部を切り欠いた全体斜視図であり、図６は図５のＡＡ断面図である。まず始めに、特徴部分である発光スクリーンについて説明する。
【００１０】
本実施の形態では、図１の（ａ）、図１の（ｂ）に示すように、前面基板１の面上に、アノード電極を構成する導電部材である金属膜１１と、画像を表示する複数の発光部材である蛍光体層１０と、それぞれの蛍光体層１０を分離している隔壁部材２１が形成されている。本実施の形態における発光スクリーンは、前面基板１、アノード電極を構成する導電部材である金属膜１１、発光部材である蛍光体層１０、隔壁部材２１とからなる。尚、発光スクリーンは、画像表示装置の構造によって、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、黒色部材であるブラックマトリクス１２を更に有する構成が好ましい。
【００１１】
図１の（ｂ）において、発光部材である蛍光体層１０は、基板上に位置する隔壁部材２１によって互いに分離されている。隔壁部材２１は、隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材である蛍光体層１０の間の部分に開口部２３を有している。本実施の形態においては、図１の（ｂ）に示すように、金属膜１１や蛍光体層１０で生成された反射電子のうち、隔壁部材２１によって遮蔽しきれなかった電子が前面基板１に再入射して新たな反射電子（２次反射電子。図１の（ｂ）の点線矢印）を生成する。しかし、開口部２３によって、この２次反射電子を遮蔽することができる。詳述すると、開口部２３に入射した電子は、２次反射電子を生成するが、開口部２３の中で隔壁部材２１に衝突してエネルギーを失うため、この２次反射電子は開口部２３の外に出ることなく消失する。よって隔壁部材で発生する新たな反射電子（２次反射電子）を開口部で遮蔽して、ハレーションを低減できるため、コントラストの高い画像を表示することができる。
【００１２】
尚、隔壁部材２１の高さは、画像表示装置の仕様に応じて適宜設定される。隔壁部材２１は、蛍光体層の幅（図のｘまたはｙ方向の長さ）に対して１／２から１０倍の高さ、例えば発光領域の幅が５０［μｍ］であるならば隔壁部材の高さは２５［μｍ］から５００［μｍ］の間に設定されるのが好ましい。隔壁部材２１に設けられた開口部の形状は、特に矩形に限定されるものではなく、多角形や、円形であっても構わない。また隔壁部材の幅はｘ方向、ｙ方向で等しくなるような構成が好ましい。尚、開口部２３での反射電子の遮蔽を効果的に行うためには、隔壁部材２１に設けられた開口部２３の開口深さ（図のＺ方向の長さ）は、発光部材である蛍光体層１０の表面から隔壁部材２１の頂部２２までの長さよりも大きくなるようにするのが好ましい。この構造によって、反射電子を開口部でより確実に遮蔽することが可能となる。
【００１３】
図７に、蛍光体層１０と隔壁部材２１と開口部２３とを前面基板１上に投影した際のこれら合計の投影面積に対する開口部２３の前面基板１上への投影面積の比（以下、開口率という）と、反射電子量との関係を示す。尚、図７は、隔壁部材２１の高さが１２０［μｍ］、蛍光体層１０と隔壁部材２１と開口部２３との合計の投影面積に対する、蛍光体層１０の投影面積が占める割合が３０％の場合におけるデータである。図に示されるとおり、開口率が２０％以上になると、２次反射電子量が大きく減少する。しかし、蛍光体層の占める割合は発光量に影響を与え、また、隔壁部材の占める割合は反射電子の遮蔽効果に影響するため、これらの部材の占める割合も考慮しなければならない。よって、開口部２３の開口率は２０％以上且つ４０％以下が好ましい。尚、図１の（ｂ）に示すように、本構成においては、前面基板１と開口部２３との間には、黒色部材であるブラックマトリクス１２の一部を有している。この構成の場合、開口部２３を設けたことによるコントラストの低下が防止でき、より好ましい構成である。
【００１４】
さらに、発光スクリーンを構成する各構成部材について、詳述する。
【００１５】
隔壁部材２１は、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化アルミ、酸化ケイ素、酸化チタンなどの金属酸化物を含むガラス材料等、絶縁に近い抵抗を有する無機混合物から成る材料で構成されるのが好ましい。開口部２３の形成を含め、隔壁部材２１のパターニングは、サンドブラスト法、感光性フォトペースト法、エッチング法などの方法が使用可能である。
【００１６】
発光部材を構成する蛍光体層には、電子線励起により発光する蛍光体結晶を使用することができる。蛍光体層の具体的な材料としては、例えば「蛍光体ハンドブック」蛍光体同学会編（オーム社発行）に記載された、従来のＣＲＴなどに用いられている蛍光体材料などを用いることができる。蛍光体層の厚さは加速電圧や蛍光体の粒径、蛍光体の充填密度などによって適宜設定される。加速電圧が５ｋＶから１５ｋＶ程度の場合、一般の蛍光体の平均粒径である３［μｍ］から１０［μｍ］に対してその１．５倍から３倍の厚さである４．５［μｍ］から３０［μｍ］、好ましくは５［μｍ］から１５［μｍ］程度に蛍光体層の厚さが設定される。隔壁部材２１の間の部分への蛍光体層の形成方法は、スクリーン印刷法、沈降法、インクジェット法、マイクロディスペンサー法などが使用できる。また、上記方法と、フォトリソグラフィ法、エッチング法などとを組み合わせることで蛍光体層の微細なパターニングが可能である。
【００１７】
アノード電極は、メタルバックに代表されるように、金属膜で形成すると良い。アノード電極を構成する金属膜は、蛍光体層に電子を加速して注入するための加速電圧を印加するためのアノード電極としての機能と、蛍光体層において無指向性で発生した光束のうち電子放出素子側に放出された光を大気側に反射させる光反射機能とを併せ持っている。よって金属膜は、蛍光体層よりも電子放出素子側に設置されている。金属膜の厚さは、金属膜を通過して蛍光体層に電子を到達させる必要があるので、電子のエネルギー損失、設定されている加速電圧と光の反射効率を考慮して適宜設定される。加速電圧５ｋＶから１５ｋＶ程度に対しては、金属膜の厚さは５０［ｎｍ］から３００［ｎｍ］に設定される。また金属膜の材料としてはアルミニウムが一般に使用される。尚、金属膜の表面に、ガス吸着のためにバリウムやチタンを、また反射電子の低減のためにカーボン（グラファイト）やボロンナイトライドを積層しても構わない。また金属膜は、蛍光体層の上にアクリル系、セルロース系あるいはそれらを混合した樹脂膜をスピンコート法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、マイクロディスペンサー法などにより成膜した後に、真空蒸着法、スパッタリング法などにより成膜する。樹脂膜形成の手法によっては樹脂膜形成前に蛍光体層の上に水膜の塗布を伴うこともある。金属膜形成後の焼成工程で樹脂膜は焼失あるいは分解除去される。尚、アノード電極は、上述のように蛍光体層よりも電子放出素子側に位置するアルミニウムに限らず、蛍光体層と前面基板との間に配置したＩＴＯ等の透明電極で構成しても構わない。
【００１８】
また、アノード電極としては、図２に示すように、隔壁部材２１で分離されて位置する導電部材である複数の金属膜１１と、更にこの複数の導電部材である金属膜を互いに接続する抵抗部材２４とを有する構成が好ましい。アノード電極がこのような構成の場合、発光スクリーン及びそれを用いた画像表示装置の動作が安定し、より好ましい。詳述すると、発光スクリーンと後述のリアプレートとの間に過大な電流が流れた場合にも、互いに分離している金属膜１１を接続する抵抗部材２４によって電流量を制限することが可能となる。上記電流量の制限によって、画像表示装置の動作の安定性が向上すると共に、この安定動作が長期にわたり維持される。
【００１９】
黒色部材であるブラックマトリックス１２の膜厚（図１のＺ方向の厚さ）は、光吸収物質の種類に応じて、１［μｍ］から１０［μｍ］の間に設定される。ブラックマトリックス１２は、絶縁に近い抵抗を有する。ブラックマトリックス１２に用いられる黒色材料は、一般に、黒色の金属、黒色の金属酸化物、又は、カーボンである。黒色の金属酸化物としては、たとえば酸化ルテニウム、酸化クロム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化銅などが挙げられる。ブラックマトリックス１２としては、上記材料を真空成膜法により成膜した後フォトリソグラフィによりパタ−ン形成したもの、上記材料を電着してパタ−ン形成したもの等を用いることができる。また、上記材料を印刷によりパタ−ン形成したもの、感光性をもつ上記材料を印刷した後フォトリソグラフィによりパターン形成したもの等を用いることも出来る。
【００２０】
次に、図５、図６を用いてリアプレートの構成について説明する。背面基板４の内面には、蛍光体層１０を励起発光させるための電子を放出する複数の電子放出素子８が設けられている。電子放出素子８としては、例えば、表面伝導型放出素子が好適に使用できる。これらの電子放出素子８は、各蛍光体層に対応して複数列および複数行に配列され、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子８に駆動電圧を与えるための、複数の行方向配線５と複数の列方向配線６が設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。背面基板４、電子放出素子８、行方向配線５、列方向配線４とでリアプレートが構成される。
【００２１】
上述のような発光スクリーンとリアプレートとが、間隔規定部材３を介して所定の間隔（例えば０．５〜２．０ｍｍの間隔）をおいて対向配置される。そして、発光スクリーンの前面基板１とリアプレートの背面基板４とが、その周囲を矩形状の側壁７を介して接合され、内部が減圧された真空容器を構成している。
【００２２】
そして、上記真空容器を用いた画像表示装置１５において、画像を表示する場合、行方向配線５と列方向配線６を介して電子放出素子８に電圧を与えて電子を放出させ、アノード電極に印加したアノード電圧により電子を加速して蛍光体層１０に照射する。これにより、所望の蛍光体層１０が励起発光し画像を表示する。
【００２３】
上述の画像表示装置においては、発光部材が隔壁部材によって互いに分離されており、隔壁部材は、発光部材の間の部分に開口部を有している。これによって、図１の（ｂ）や図２の（ｂ）に示すように、反射電子が発光スクリーンに再入射する際に発生する新たな反射電子（２次反射電子）を、開口部で確実に遮蔽することができる。よってハレーションを低減でき、コントラストの高い画像を表示することが可能となる。
【実施例１】
【００２４】
以下に本発明の実施例を説明する。図１は本実施例の画像表示装置における発光スクリーンの構成を示す図である。また図８の（ａ）〜（ｃ）、図９の（ｄ）〜（ｆ）、図１０の（ｇ）、（ｈ）、図１１の（ｉ）は本実施例の画像表示装置における発光スクリーンの製造工程を説明する図である。尚、製造工程を示す各図は、図１の（ａ）のＣＣ断面と同様の方向での断面図である。また、電子源の構造、画像表示装置の構造は、上述の実施態様と同様なので説明を省略する。
【００２５】
（工程−ａ）
洗浄した青板ガラスの表面に、スクリーン印刷により黒色フォトペーストを発光領域のうち所望の領域に印刷する。その後９０℃で乾燥させ、フォトリソグラフィー技術をもちいて、黒色フォトペーストを最適なパターンに露光する。次に、０．４重量％の炭酸ナトリウム水溶液で、露光された黒色フォトペーストを現像し、未露光部分を除去して露光した部分を残存させる。次いで現像後の生成物を乾燥する。
【００２６】
（工程−ｂ）
（工程−ａ）で形成したパターンを、５５０℃で焼成して、厚さ２［μｍ］の黒色部材であるブラックマトリクス層１２を形成した。尚、ブラックマトリクス層の形状は、この後に形成する発光部材である蛍光体層の形状に対応させている。具体的には、蛍光体層のピッチがｘ方向（紙面奥行き方向）６１５［μｍ］、ｙ方向２０５［μｍ］、また個々の蛍光体層のサイズがｙ方向２９５［μｍ］、ｘ方向１４５［μｍ］と成るように、この蛍光体層の間の位置に、蛍光体層と接すようにブラックマトリクスを形成した（図８の（ａ））。
【００２７】
（工程−ｃ）
次に、酸化亜鉛系の絶縁ペーストを、焼成後の膜厚が１５０［μｍ］になるようにスリットコーターにて塗布し、１２０℃で１０分間乾燥し、隔壁材料層３０を形成した（図８の（ｂ））。
【００２８】
（工程−ｄ）
次にラミネータ装置を使用してドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）３１を貼付する。更に露光用クロムマスクを所定の位置に位置合わせしてＤＦＲをパターン露光する。露光用マスクの形状は、前述のブラックマトリクスと同様のパターン形状にすると共に、ブラックマトリクスの一部が露出するように、ｙ方向２１０［μｍ］、ｘ方向１５５［μｍ］の開口部２３に対応する開口を更に設けた。
【００２９】
更にこの露光用マスクを用いて、ＤＦＲの露光、現像、リンスのシャワー処理、および乾燥を施し、所望の位置に開口を有するサンドブラスト用のマスク（ＤＦＲマスク）を形成した。（図８の（ｃ）、図９の（ｄ））。
【００３０】
（工程−ｅ）
次にＳＵＳ粒子を砥粒としたサンドブラスト法により、ＤＦＲの開口に合わせて不必要な隔壁材料層を除去した（図９の（ｅ））。
【００３１】
（工程−ｆ）
次にＤＦＲを剥離液により剥離して、隔壁材料層の洗浄を行った。
【００３２】
（工程−ｇ）
次に隔壁材料層を５３０℃で焼成し、開口部２３を有する隔壁部材２１を形成した。
【００３３】
（工程−ｈ）
次にＣＲＴの分野で用いられているＰ２２蛍光体を分散したペーストを用い、隔壁部材２１の間の部分にスクリーン印刷法により蛍光体層を印刷した（図９の（ｆ））。本実施例ではカラーディスプレイとなるようにｙ方向にはＲＧＢ３色の蛍光体層を塗り分けた。各蛍光体層の膜厚は１５［μｍ］とした。３色の蛍光体層を印刷後１２０℃で乾燥した。その後に、結着材として作用する珪酸アルカリ、いわゆる水ガラスを含む水溶液をスプレーコート法により塗布した。（図１０の（ｇ））
【００３４】
（工程−ｉ）
次にアクリルエマルジョンをスプレーコート法にて塗布、乾燥し、粉体の蛍光体の隙間をアクリル樹脂で埋めた。（図１０の（ｈ））
【００３５】
（工程−ｊ）
次に上記工程−ｉを経た前面基板全面に、アノード電極を構成する金属膜１１としてアルミニウムを蒸着した。この際、アルミニウムの膜厚は３００ｎｍとした。（図１１の（ｉ））
【００３６】
（工程−ｋ）
次にアクリル樹脂層を４５０℃で焼成することにより分解除去した。
【００３７】
以上のようにして形成した発光スクリーンと、上述の実施態様で説明した、電子源とを封着して画像表示装置を形成した。そして行方向配線、列方向配線を介して電子放出素子を駆動して電子放出させて、画像を表示させた。本実施例においては、隔壁部材が、隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材である蛍光体層の間の部分に開口部を有することによって、図１の（ｂ）に示すように、開口部に入射した反射電子による新たな反射電子（２次反射電子）を遮蔽することができる。これによって、開口部がない場合に比較して、ハレーションがより低減された高コントラストな画像が表示できた。
【実施例２】
【００３８】
本実施例においては発光スクリーンとして図２に示す構成を用いた点で実施例１と異なる。本実施例においては、実施例１の工程−ａから工程−ｉまでを行った後、以下の工程を実施した。
【００３９】
（工程−ｊ）
図中ｘ方向に隣接する蛍光体層１０の間に位置し、ｙ方向に延びる部分の隔壁部材２１の頂部に、アノード電極を構成する抵抗部材２４を形成した。この構成を図２の（ａ）に示す。抵抗部材２４としては、酸化ルテニウムの配合された高抵抗ペーストを，焼成後の膜厚が１０μｍになるようにスクリーン印刷法にて形成し，１２０℃で１０分乾燥させたのち、５３０℃で焼成した。
【００４０】
（工程−ｋ）
次にアノード電極を構成する導電部材である金属膜１１としてアルミニウムを蒸着した。この際、発光部材である蛍光体層１０の形成されている領域から、隔壁部材２１の側面と抵抗部材２４の上面にかけてアルミが蒸着されるように、開口部をもつメタルマスクを使用し、前面基板１に対して斜め方向から蒸着を行った。アルミニウムの膜厚は３００ｎｍとした（図１１の（ｊ））。
【００４１】
（工程−ｌ）
次にアクリル樹脂層を４５０℃で焼成することにより分解除去した。
本実施例においても、他の実施例と同様に、隔壁部材が、隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材である蛍光体層の間の部分に開口部を有することによって、図２の（ｂ）に示すように、開口部に入射した反射電子による新たな反射電子（２次反射電子。図２の（ｂ）の点線矢印）を遮蔽することができる。これによって、開口部がない場合に比較して、ハレーションがより低減された高コントラストな画像が表示できた。更に本実施例では、アノード電極として、導電部材である金属膜を互いに分離させ、これを抵抗部材で接続した構成を採用したことにより、実施例１よりも放電時に発光スクリーンとリアプレートとの間に流れる電流が低減されていることが確認できた。
【００４２】
尚、上述の各実施例では、図１の（ａ）、図２の（ａ）のＣＣ断面において、発光部材間の隔壁部材が開口部を有する形態について説明したが、これに限らず、図１の（ａ）、図２の（ａ）のＢＢ方向における断面において、開口部２３を有する構成にしても構わない（各々図３、４参照）。この場合、コントラストの向上と共に、色純度（混色防止）の向上の効果も得られ、より好ましい。尚、図１の（ａ）、図２の（ａ）のＣＣ断面方向、ＢＢ断面方向の両者において、発光部材間の隔壁部材が開口部を有する構成を実施しても構わない。この場合はさらに高いコントラスと、色純度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の発光スクリーン構造の１例を示す図
【図２】本発明の発光スクリーン構造の別の１例を示す図
【図３】図１のＢＢ断面図
【図４】図２のＢＢ断面図
【図５】本発明の画像表示装置の一部を切り欠いた概念斜視図
【図６】図５のＡＡ断面図
【図７】隔壁部材の開口部の開口率と反射電子量との関係を示す図
【図８】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【図９】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【図１０】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【図１１】本発明の発光スクリーンの製造工程を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１ 前面基板
８ 電子放出素子
１０ 蛍光体層（発光部材）
１１ 金属膜（導電部材）
１２ ブラックマトリクス（黒色部材）
２１ 隔壁部材
２２ 頂部
２３ 開口部
２４ 抵抗部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に位置する、アノード電極と、電子の照射を受けて発光する複数の発光部材と、前記複数の発光部材間に位置し該複数の発光部材を互いに分離する隔壁部材とを有する発光スクリーンであって、
前記隔壁部材は、前記隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材間に開口部を有することを特徴とする発光スクリーン。
【請求項２】
前記開口部の開口深さが、前記発光部材から前記隔壁の頂部までの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光スクリーン。
【請求項３】
前記基板と前記開口部との間に黒色部材を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光スクリーン。
【請求項４】
前記アノード電極は、前記隔壁部材で分離されて位置する複数の導電部材と該導電部材を互いに接続する抵抗部材とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光スクリーン。
【請求項５】
電子放出素子を有するリアプレートと、
前記リアプレートと対向して位置する発光スクリーンと、
を有する画像表示装置であって、
前記発光スクリーンが請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光スクリーンであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
基板と、前記基板上に位置する、アノード電極と、電子の照射を受けて発光する複数の発光部材と、前記複数の発光部材間に位置し該複数の発光部材を互いに分離する隔壁部材とを有する発光スクリーンであって、
前記隔壁部材は、前記隔壁部材で互いに分離された隣り合う発光部材間に開口部を有することを特徴とする発光スクリーン。
【請求項２】
前記開口部の開口深さが、前記発光部材から前記隔壁の頂部までの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光スクリーン。
【請求項３】
前記基板と前記開口部との間に黒色部材を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光スクリーン。
【請求項４】
前記アノード電極は、前記隔壁部材で分離されて位置する複数の導電部材と該導電部材を互いに接続する抵抗部材とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光スクリーン。
【請求項５】
電子放出素子を有するリアプレートと、
前記リアプレートと対向して位置する発光スクリーンと、
を有する画像表示装置であって、
前記発光スクリーンが請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光スクリーン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２０１０−９９８８（Ｐ２０１０−９９８８Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６９３２４（Ｐ２００８−１６９３２４）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【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２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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