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JP2006093060A - Image display device - Google Patents

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JP2006093060A
JP2006093060A JP2004280736A JP2004280736A JP2006093060A JP 2006093060 A JP2006093060 A JP 2006093060A JP 2004280736 A JP2004280736 A JP 2004280736A JP 2004280736 A JP2004280736 A JP 2004280736A JP 2006093060 A JP2006093060 A JP 2006093060A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor
layer
front substrate
metal back
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004280736A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sasaki
賢司 佐々木
Hiroyuki Suzuki
啓之 鈴木
Yoshiyuki Kitahara
義之 北原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004280736A priority Critical patent/JP2006093060A/en
Publication of JP2006093060A publication Critical patent/JP2006093060A/en
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Abstract

【課題】蛍光体層からの蛍光を可能な限り有効活用でき、輝度の向上を図るとともに、蛍光体の寿命延長を図ることができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】多数の電子放出素子が配列された背面基板と対向配置される前面基板上にパターン形成された遮光層と、遮光層が存在しない部分に設けられた複数の蛍光体セグメントからなる蛍光体層と、蛍光体セグメントと向き合う縦断面として、前面基板の長辺および短辺のうち少なくとも一方向の縦断面が実質的に凹状の反射面を有するメタルバック層7Aとを有する。
【選択図】 図1
Provided is an image display device capable of effectively utilizing fluorescence from a phosphor layer as much as possible, improving luminance and extending the lifetime of the phosphor.
A fluorescence comprising a light-shielding layer patterned on a front substrate disposed opposite to a rear substrate on which a large number of electron-emitting devices are arranged, and a plurality of phosphor segments provided in a portion where the light-shielding layer does not exist. A body layer and a metal back layer 7A having a reflecting surface in which a longitudinal section in at least one of the long side and the short side of the front substrate has a substantially concave shape as a longitudinal section facing the phosphor segment.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電子放出素子から蛍光面に電子を照射して画像を表示させる平面型画像表示装置に関する。   The present invention relates to a flat image display device that displays an image by irradiating a phosphor screen with electrons from an electron-emitting device.

近時、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を並べて、蛍光面と対向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ(以下、FEDと称する)と呼ばれている。FEDのうち表面伝導型電子放出素子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と称する)とも呼ばれているが、本明細書中においてはSEDも包含する総称としてFEDという用語を用いる。   Recently, as a next-generation image display device, development of a flat-type image display device in which a large number of electron-emitting devices are arranged so as to be opposed to a phosphor screen has been advanced. There are various types of electron-emitting devices, all of which basically use field emission, and display devices using these electron-emitting devices are generally called field emission displays (hereinafter referred to as FED). )is called. A display device using a surface conduction electron-emitting device among FEDs is also called a surface conduction electron-emission display (hereinafter referred to as SED). In this specification, the display device is generally called FED. Use terminology.

FEDにおいて、実用的な表示特性を得るためには、特許文献1に記載されているように、蛍光体の上に「メタルバック」と呼ばれるアルミニウム薄膜を形成した蛍光面を用いている。
特開平10−326583号公報
In the FED, in order to obtain practical display characteristics, as described in Patent Document 1, a phosphor screen in which an aluminum thin film called a “metal back” is formed on a phosphor is used.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-326583

メタルバックは、電子放出素子に対してアノード電極機能を有するとともに、蛍光体から発光される光を前面基板側へ反射させるミラー機能を有するものである。蛍光体から発光される光は、直接そのまま前面基板のほうへ出て行く透過成分と、背面のメタルバックに反射されて出て行く反射成分とからなるが、画面の輝度の向上を図るためにはこれら両成分の光を増加させることが要求される。前者の透過成分光を増加させるためには発光効率を上昇させなければならないが、後者の反射成分光を増加させるためにはメタルバックの構造的な検討を行う必要がある。   The metal back has an anode electrode function for the electron-emitting device and a mirror function for reflecting light emitted from the phosphor toward the front substrate side. The light emitted from the phosphor consists of a transmissive component that directly goes out to the front substrate and a reflective component that is reflected off the metal back on the back, but in order to improve the brightness of the screen Is required to increase the light of both these components. In order to increase the former transmitted component light, it is necessary to increase the luminous efficiency, but in order to increase the latter reflected component light, it is necessary to examine the structure of the metal back.

ところで、長期間にわたり明るく鮮明な画像を表示させるためには、蛍光体の寿命を可能な限り延ばすことが要望されている。蛍光体の寿命は電子線照射量によって決まる。同じ電子線照射量を受ける場合はできるだけ蛍光体からの発光を効率的に利用したほうがより明るい画面が得られ、また、同じ輝度の画面を表示させる場合はできるだけ蛍光体からの発光を効率的に利用したほうが電子線照射量を減らせるため、蛍光体の寿命が延長されることになる。   Incidentally, in order to display a bright and clear image over a long period of time, it is desired to extend the lifetime of the phosphor as much as possible. The lifetime of the phosphor is determined by the amount of electron beam irradiation. When receiving the same electron beam dose, it is possible to obtain a brighter screen by using the light emitted from the phosphor as efficiently as possible, and when displaying the screen with the same brightness, the light emitted from the phosphor should be as efficient as possible. When used, the irradiation amount of the electron beam can be reduced, so that the lifetime of the phosphor is extended.

従来のメタルバック層は、図2(a)及び図3(a)に示すように、断面形状がほぼ平らになっているため、発光光の一部が前面基板2のほうへ向かわず左右に散乱してしまう。すなわち、蛍光体6aから発する光は、そのまま前面基板2を透過する光18aと、メタルバック層7で反射されて前面基板2に向かう反射光18bとが大部分であるが、その一部がメタルバック層7で反射されずに両隣りに漏れ出て散乱光18cとなる。この散乱光18cは、両隣りの遮光層13V,13Hに吸収されてしまうため、輝度の向上に貢献しない。   As shown in FIGS. 2A and 3A, the conventional metal back layer has a substantially flat cross-sectional shape, so that part of the emitted light is not directed toward the front substrate 2 and left and right. It will be scattered. That is, most of the light emitted from the phosphor 6a is the light 18a that passes through the front substrate 2 as it is and the reflected light 18b that is reflected by the metal back layer 7 and travels toward the front substrate 2, but part of the light is metal. Without being reflected by the back layer 7, it leaks to both sides and becomes scattered light 18c. Since the scattered light 18c is absorbed by the light shielding layers 13V and 13H adjacent to each other, it does not contribute to the improvement of luminance.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、蛍光体層からの蛍光を可能な限り有効活用でき、輝度の向上を図るとともに、蛍光体の寿命延長を図ることができる画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of effectively utilizing the fluorescence from the phosphor layer as much as possible, improving the luminance, and extending the lifetime of the phosphor. An object is to provide an apparatus.

本発明に係る画像表示装置は、多数の電子放出素子が配列された背面基板と対向配置される前面基板上にパターン形成された遮光層と、前記遮光層が存在しない部分に設けられた複数の蛍光体セグメントからなる蛍光体層と、前記蛍光体セグメントと向き合う縦断面として、前記前面基板の長辺および短辺のうち少なくとも一方向の縦断面が実質的に凹状の反射面を有するメタルバック層と、を具備することを特徴とする。   An image display device according to the present invention includes a light shielding layer patterned on a front substrate disposed opposite to a rear substrate on which a large number of electron-emitting devices are arranged, and a plurality of light shielding layers provided in a portion where the light shielding layer is not present. A phosphor layer comprising a phosphor segment, and a metal back layer having a reflecting surface in which at least one longitudinal section of the long side and the short side of the front substrate is substantially concave as a longitudinal section facing the phosphor segment It is characterized by comprising.

上記の蛍光体層は、互いに異なる蛍光物質を含む複数種の蛍光体セグメントが所定の繰り返しパターンに配列されたものである。これらの蛍光体セグメントは、矩形状または短冊状の形態をなしており、同種間(例えば赤(R)と赤(R))が所定の間隔をあけてパターン形成されるとともに、異種間(例えば赤(R)と緑(G)と青(B))においても互いに所定の間隔をあけてパターン形成される。   The phosphor layer is formed by arranging a plurality of types of phosphor segments containing different phosphors in a predetermined repeating pattern. These phosphor segments have a rectangular shape or a strip shape, and the same type (for example, red (R) and red (R)) is patterned with a predetermined interval and between different types (for example, Red (R), green (G), and blue (B)) are also patterned at predetermined intervals.

蛍光体層の厚み(ボトムからトップまでの高さ)は、蛍光体粒子の粒径、塗布方法および塗布厚さに依存するものであるが、通常の場合はおよそ7〜10μmの範囲とする。蛍光体層には、カラーTV用CRTに一般に用いられているZnS系、Y23 系、Y22S系などの蛍光体を用いることができる。カラーTV用CRTの蛍光体は、数kV〜数10kVの電圧で加速された電子を照射して良好な輝度と発色が得られ、比較的安価であるにもかかわらず高輝度性能を有するからである。 The thickness of the phosphor layer (height from the bottom to the top) depends on the particle size of the phosphor particles, the coating method, and the coating thickness, but is usually in the range of about 7 to 10 μm. As the phosphor layer, a ZnS-based, Y 2 O 3- based, Y 2 O 2 S-based phosphor or the like generally used for a color TV CRT can be used. The phosphor of the color TV CRT has a high luminance performance even though it is relatively inexpensive because it emits electrons accelerated by a voltage of several kV to several tens of kV to obtain good luminance and color development. is there.

蛍光体層をRGBセグメントごとに凸状に形成するためには、フォトリソグラフィ法を用いることができる。フォトリソグラフィ法は、湿式プロセス、乾式プロセスのいずれであってもよい。最適の湿式プロセスでは、フォトレジスト溶液(溶剤を含む)に対して蛍光体粒子を所定の割合で調合した混合溶液をスピンコーティング法、バーコーター法、あるいはロールコーター法等を用いて前面基板上に塗布し、加熱乾燥し、露光し、現像し、最終的に焼成してフォトレジストを焼失させ、所定パターンの蛍光体層を得る。カラー蛍光面を形成する場合は、赤(R)、緑(G)、青(B)ごとにフォトリソグラフィ法を3回繰り返して矩形状又は短冊状の蛍光体画素が縦横に規則配列された3色パターンを形成する。   In order to form the phosphor layer in a convex shape for each RGB segment, a photolithography method can be used. The photolithography method may be either a wet process or a dry process. In an optimal wet process, a mixed solution in which phosphor particles are mixed at a predetermined ratio with respect to a photoresist solution (including a solvent) is applied onto the front substrate using a spin coating method, a bar coater method, or a roll coater method. It is applied, dried by heating, exposed, developed, and finally baked to burn off the photoresist to obtain a phosphor layer having a predetermined pattern. In the case of forming a color phosphor screen, the photolithography method is repeated three times for each of red (R), green (G), and blue (B) so that rectangular or strip-like phosphor pixels are regularly arranged in the vertical and horizontal directions. A color pattern is formed.

また、上記の蛍光体層は、上下に複数層が積層され、二次元平面視野において上層の径のほうが下層の径よりも小さいことが好ましい。蛍光体層の形成には、フォトリソグラフィ法またはスクリーン印刷法を用いることができる。スクリーン印刷法による場合は、パターン開口径が異なる複数の版を準備して、第1刷の蛍光体パターンの径を大きくし(図6(a)参照)、この上に重ねて印刷する第2刷の蛍光体パターンの径を小さくする(図6(b)参照)。なお、蛍光体層の重ね合わせ数は、二段のみに限られず、三段、四段、五段のように三段以上とすることができる。   In addition, the phosphor layer is preferably formed by stacking a plurality of layers on the top and bottom, and the diameter of the upper layer is preferably smaller than the diameter of the lower layer in a two-dimensional planar view. For the formation of the phosphor layer, a photolithography method or a screen printing method can be used. In the case of the screen printing method, a plurality of plates having different pattern opening diameters are prepared, the diameter of the phosphor pattern of the first printing is increased (see FIG. 6 (a)), and the second printed on top of this. The diameter of the phosphor pattern for printing is reduced (see FIG. 6B). Note that the number of superimposed phosphor layers is not limited to two, but can be three or more, such as three, four, or five.

メタルバック層での反射効率は、メタルバック層の形状や厚さに大きく依存している。本発明ではメタルバック層からの反射効率を向上させるために、メタルバック層の内面(蛍光体側の面)を凹面に形成し、蛍光体からの発光光を前面基板側にすべて反射させ、散乱光を生じさせないようにしている(図2(b)、図3(b)参照)。   The reflection efficiency in the metal back layer largely depends on the shape and thickness of the metal back layer. In the present invention, in order to improve the reflection efficiency from the metal back layer, the inner surface (surface on the phosphor side) of the metal back layer is formed as a concave surface, and all the emitted light from the phosphor is reflected to the front substrate side, and the scattered light (See FIGS. 2B and 3B).

凹面のメタルバック層を蛍光体セグメントごとに形成するためには、先ず蛍光体層の凸状の上面に沿って下地となる樹脂フィルムを密着させるか又は樹脂溶液を塗布し加熱乾燥させて樹脂フィルムを形成し、下地フィルムの凹凸に沿って金属アルミニウムを蒸着させ、最後に焼成して樹脂フィルムを消失させる。樹脂フィルムを蛍光体層に密着させる場合は、ニトロセルロースフィルムを用いる。樹脂溶液を蛍光体層に塗布する場合は、粘性の高い樹脂で蛍光体の周囲に表面張力で半球状の樹脂フィルム層を形成する。これらの樹脂フィルム層の上に蒸着されるメタルバック層の平均厚みは、およそ50〜200nm(0.05〜0.2μm)の範囲とする。   In order to form a concave metal back layer for each phosphor segment, first, a resin film as a base is adhered along the convex upper surface of the phosphor layer, or a resin solution is applied and dried by heating. Is formed, metal aluminum is vapor-deposited along the unevenness of the base film, and finally baked to disappear the resin film. When the resin film is adhered to the phosphor layer, a nitrocellulose film is used. When the resin solution is applied to the phosphor layer, a hemispherical resin film layer is formed around the phosphor with a highly viscous resin by surface tension. The average thickness of the metal back layer deposited on these resin film layers is in the range of about 50 to 200 nm (0.05 to 0.2 μm).

メタルバック層は、凸状蛍光体層の上に半円柱面状または半球面状の曲面に形成されるのが通常の積層方法であるが、この方法のみに限定されるものではなく、蛍光体上下または左右のブラックマトリックス遮光層または抵抗材の形状を凸状に形成し、その凸状の上に積層して成膜することもできる。すなわち、凸にしたい部分の下に一層垂直なラインを形成した後に、その上に印刷法やフォトリソ法で積層形成することができる。メタルバック層の密着は、蛍光体ではなく、ブラックマトリックス遮光層で行われるため、蛍光体は必ずしも凸状でなくともよく、平坦であってもよい。この場合は、蛍光体層の高さより高い遮光層を曲面化することによりメタルバック層を曲面化することができる。なお、このような方法には蛍光体層の上にニトロセルロース膜を用いてメタルバック層を蒸着することが好ましい。   The metal back layer is usually formed on the convex phosphor layer into a semi-cylindrical surface or a hemispherical curved surface. However, the method is not limited to this method. It is also possible to form the upper and lower or left and right black matrix light-shielding layers or the resistive material in a convex shape, and laminate the film on the convex shape. That is, after a more vertical line is formed under the portion to be convex, it can be laminated and formed thereon by a printing method or a photolithography method. Since the adhesion of the metal back layer is performed not by the phosphor but by the black matrix light shielding layer, the phosphor does not necessarily have to be convex and may be flat. In this case, the metal back layer can be curved by curving the light shielding layer higher than the height of the phosphor layer. In such a method, it is preferable to deposit a metal back layer using a nitrocellulose film on the phosphor layer.

また、メタルバック層は、適当な間隔で電気的に分断されており、放電の発生が有効に防止されるようになっている。矩形状又は短冊状の蛍光体画素を区画する縦区画線の幅は20〜50μmの範囲とし、横区画線(ストライプ)の幅は50〜300μmの範囲とする。   Further, the metal back layer is electrically divided at an appropriate interval so that the occurrence of discharge is effectively prevented. The width of the vertical partition lines that divide the rectangular or strip-shaped phosphor pixels is set in the range of 20 to 50 μm, and the width of the horizontal partition lines (stripes) is set in the range of 50 to 300 μm.

本発明によれば、メタルバック層の凹面によって発光光が前面基板側にすべて反射され、散乱光が発生しなくなるので、同じ電子線照射量に設定した場合は従来よりも画面の輝度が向上する。また、画面を同じ輝度に設定した場合は、従来よりも電子線照射量を低くできるので、蛍光体の寿命が延長される。   According to the present invention, all the emitted light is reflected to the front substrate side by the concave surface of the metal back layer, and no scattered light is generated. Therefore, when the same electron beam irradiation amount is set, the screen brightness is improved as compared with the conventional case. . In addition, when the screen is set to the same luminance, the electron beam irradiation amount can be made lower than before, so that the life of the phosphor is extended.

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付の図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1に本発明の実施形態に共通の、前面基板2、特に蛍光面6の構造を示す。蛍光面6は、赤(R)、緑(G)、青(B)に発光する多数の短冊状の蛍光体層を有している。前面基板2の長辺方向をX軸とし、これと直交する短辺方向をY軸とした場合に、蛍光体層R,G,BはX軸方向に所定のギャップ間隔に繰り返し配列され、Y軸方向には同一色の蛍光体層が所定のギャップ間隔に繰り返し配列されている。なお、所定のギャップ間隔といっても製造上の誤差の範囲内で、または設計上の公差の範囲内で変動することが許容されているため、XY平面内において蛍光体層6a間のギャップ間隔は正確には一定値であるとは言えないが、ここでは便宜上ほぼ一定値であるものとして説明する。   FIG. 1 shows the structure of the front substrate 2, particularly the phosphor screen 6, common to the embodiments of the present invention. The phosphor screen 6 has a number of strip-shaped phosphor layers that emit red (R), green (G), and blue (B). When the long side direction of the front substrate 2 is the X axis and the short side direction orthogonal thereto is the Y axis, the phosphor layers R, G, and B are repeatedly arranged at a predetermined gap interval in the X axis direction. In the axial direction, phosphor layers of the same color are repeatedly arranged at a predetermined gap interval. Note that the gap distance between the phosphor layers 6a in the XY plane is allowed because the gap distance is allowed to vary within a manufacturing error range or within a design tolerance range. Although it cannot be said that is a constant value, it is assumed here that it is a substantially constant value for convenience.

蛍光面6は遮光層を備えている。遮光層は、図1に示すように、前面基板2の周縁部に沿って延びた矩形枠遮光層13F、矩形枠遮光層13Fの内側で蛍光体層R,G,Bの間をX方向に延びたパターン遮光層13VおよびY方向に延びたパターン遮光層13Hを有する。これらの縦横パターン遮光層13V,13HによってRGB蛍光体セグメント6aの周囲領域がマトリックス状に遮光される。蛍光体層6aはX方向にR,G,Bと並んでいるため、縦線の遮光層13Vは横線の遮光層13Hよりもはるかに幅が狭くなっている。例えばピッチ600μmの正方画素の場合には、縦線の遮光層13Vの幅を30〜40μm、横線の遮光層13Hの幅を200〜300μmとする。   The phosphor screen 6 includes a light shielding layer. As shown in FIG. 1, the light shielding layer has a rectangular frame light shielding layer 13F extending along the peripheral edge of the front substrate 2, and the phosphor layer R, G, B is disposed in the X direction inside the rectangular frame light shielding layer 13F. The pattern light shielding layer 13V extends and the pattern light shielding layer 13H extends in the Y direction. By these vertical and horizontal pattern light shielding layers 13V and 13H, the surrounding area of the RGB phosphor segment 6a is shielded in a matrix. Since the phosphor layer 6a is aligned with R, G, and B in the X direction, the vertical light shielding layer 13V is much narrower than the horizontal light shielding layer 13H. For example, in the case of a square pixel with a pitch of 600 μm, the width of the vertical light shielding layer 13V is set to 30 to 40 μm, and the width of the horizontal light shielding layer 13H is set to 200 to 300 μm.

蛍光体層6aは、赤(R)、緑(G)、青(B)のセグメント毎に凸状に形成されている。これら凸状の蛍光体層6aの上にメタルバック層7Aが形成されている。メタルバック層7Aは、蛍光体層6aの凸状の上部と向き合う凹面を有し、蛍光体層6aからの発光光を前面基板2のほうへ反射させるようになっている。すなわち、メタルバック層7Aで反射された光18dは、図2(b)および図3(b)に示すように、周辺に散乱することなく前面基板2のほうに向かって進み、画像の表示に寄与する。このため画面の輝度が向上する。   The phosphor layer 6a is formed in a convex shape for each of red (R), green (G), and blue (B) segments. A metal back layer 7A is formed on these convex phosphor layers 6a. The metal back layer 7A has a concave surface facing the convex upper portion of the phosphor layer 6a, and reflects the emitted light from the phosphor layer 6a toward the front substrate 2. That is, as shown in FIGS. 2B and 3B, the light 18d reflected by the metal back layer 7A travels toward the front substrate 2 without being scattered to the periphery, and displays an image. Contribute. For this reason, the brightness of the screen is improved.

図7および図8に、本実施形態に共通のFEDの構造を示す。FEDは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板2と背面基板1を有し、両基板1,2は1〜2mmの間隔をおいて対向配置されている。これら前面基板2と背面基板1は、矩形枠状の側壁3を介して周縁部同士が接合させ、内部が10-4Pa程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器4を構成している。 7 and 8 show the structure of the FED common to this embodiment. The FED has a front substrate 2 and a rear substrate 1 each made of rectangular glass, and both substrates 1 and 2 are arranged to face each other with an interval of 1 to 2 mm. The front substrate 2 and the rear substrate 1 are joined to each other through a rectangular frame-shaped side wall 3, and a flat rectangular vacuum envelope whose inside is maintained at a high vacuum of about 10 −4 Pa or less. 4 is configured.

前面基板2の内面には蛍光面6が形成されている。この蛍光面6は赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に発光する蛍光体層6aとマトリックス状の遮光層13V,13Hとで構成されている。蛍光面6上には、アノード電極として機能するとともに蛍光体層6aの光を反射する光反射膜として機能するメタルバック層7Aが形成されている。表示動作時、メタルバック層7には図示しない回路により所定のアノード電圧が印加されるようになっている。   A phosphor screen 6 is formed on the inner surface of the front substrate 2. The phosphor screen 6 is composed of a phosphor layer 6a that emits light of three colors of red (R), green (G), and blue (B) and matrix-shaped light shielding layers 13V and 13H. On the phosphor screen 6, a metal back layer 7A that functions as an anode electrode and functions as a light reflecting film that reflects the light of the phosphor layer 6a is formed. During the display operation, a predetermined anode voltage is applied to the metal back layer 7 by a circuit (not shown).

背面基板1の内面上には、蛍光体層6aを励起するための電子ビームを放出する多数の電子放出素子8が設けられている。これらの電子放出素子8は、画素ごとに対応して複数列および複数行に配列されている。電子放出素子8マトリックス状に配設された図示しない配線により駆動されるようになっている。また、背面基板1と前面基板2との間には、これら基板1,2に作用する大気圧に耐えられるようにするために補強として、板状または柱状の多数のスペーサ10が設けられている。   On the inner surface of the back substrate 1, a large number of electron-emitting devices 8 that emit an electron beam for exciting the phosphor layer 6a are provided. These electron-emitting devices 8 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows corresponding to each pixel. The electron-emitting devices 8 are driven by wiring (not shown) arranged in a matrix. In addition, a large number of plate-like or columnar spacers 10 are provided between the rear substrate 1 and the front substrate 2 as reinforcement in order to withstand the atmospheric pressure acting on the substrates 1 and 2. .

蛍光面6にはメタルバック層7Aを介してアノード電圧が印加され、電子放出素子8から放出された電子ビームはアノード電圧により加速されて蛍光面6に衝突する。これにより対応する蛍光体層6aが発光し、画像が表示される。   An anode voltage is applied to the phosphor screen 6 through the metal back layer 7A, and the electron beam emitted from the electron-emitting device 8 is accelerated by the anode voltage and collides with the phosphor screen 6. As a result, the corresponding phosphor layer 6a emits light and an image is displayed.

次に、図4を参照して本実施形態の画像表示装置としてのFEDを製造するための方法の一例について説明する。
FEDの前面基板となるガラス基板2を所定の薬液を用いて洗浄し、加熱乾燥させ、所望の清浄面を得た(工程S1)。洗浄した前面基板2の内面に黒色顔料などの光吸収物質を含む遮光層形成溶液を塗布した。塗布膜を加熱乾燥した後に、マトリックスパターンに対応する位置に開孔を有するスクリーンマスクを用いて露光し、これを現像して、図1に示すマトリックスパターン遮光層13V,13Hを形成した(工程S2)。
Next, an example of a method for manufacturing the FED as the image display apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The glass substrate 2 serving as the front substrate of the FED was washed with a predetermined chemical solution and dried by heating to obtain a desired clean surface (Step S1). A light shielding layer forming solution containing a light absorbing material such as a black pigment was applied to the inner surface of the cleaned front substrate 2. After the coating film is heated and dried, it is exposed using a screen mask having openings at positions corresponding to the matrix pattern, and developed to form matrix pattern light-shielding layers 13V and 13H shown in FIG. 1 (step S2). ).

次に、赤(R)の蛍光体粒子をフォトレジスト溶液(溶剤を含む)に対して所定の割合で調合した混合溶液を例えばスピンコーティング法によって前面基板2上に所定膜厚に塗布した。塗布膜を加熱乾燥した後に、赤(R)パターンに対応する位置に開孔を有するスクリーンマスクを用いて露光し、現像した。緑(G)と青(B)についても同様のフォトリソグラフィ法を用いて所定のパターンをそれぞれ形成した。本実施例では、赤(R)蛍光体としてY22S:Eu3+を、緑(G)蛍光体としてZnS:Cu,Alを、青(B)蛍光体としてZnS:Agをそれぞれ用いてフォトリソ法によりパターニングして、凸状の赤(R)、緑(G)、青(B)の繰り返しパターンの蛍光体層を形成した(工程S3)。最終的に基板2を焼成してフォトレジストを焼失させ、図1に示す矩形状又は短冊状の3色パターンの蛍光体層6aが縦横に規則配列された蛍光面6を得た。本実施例ではピッチ600μmの正方画素を形成し、蛍光体層6aの縦区画線の幅を20〜50μmの範囲とした。蛍光体層6aの縦区画線の幅は、隣り合う蛍光体層6a同士のボトム間隔で規定される。蛍光体層6aは凸状のプロファイルを有するので、その頂部(トップ)の幅径を5〜15μmとボトムより小さくした。なお、蛍光体層6aの横区画線(ストライプ)の幅は例えば50〜300μmの範囲とした。これらの縦横区画線にはマトリックスパターン遮光層13V,13Hが存在し、前面基板2のほうへ光が漏れ出さないように遮光される。 Next, a mixed solution prepared by mixing red (R) phosphor particles at a predetermined ratio with respect to the photoresist solution (including a solvent) was applied to the front substrate 2 with a predetermined film thickness by, for example, a spin coating method. After the coating film was dried by heating, it was exposed and developed using a screen mask having openings at positions corresponding to the red (R) pattern. For green (G) and blue (B), a predetermined pattern was formed using the same photolithography method. In this example, Y 2 O 2 S: Eu 3+ is used as the red (R) phosphor, ZnS: Cu, Al is used as the green (G) phosphor, and ZnS: Ag is used as the blue (B) phosphor. Then, patterning was performed by a photolithography method to form a phosphor layer having a convex red (R), green (G), and blue (B) repeating pattern (step S3). Finally, the substrate 2 was baked to burn off the photoresist, and the phosphor screen 6 in which the phosphor layers 6a having a rectangular or strip-shaped three-color pattern shown in FIG. In this example, square pixels with a pitch of 600 μm were formed, and the width of the vertical division lines of the phosphor layer 6a was set to a range of 20 to 50 μm. The width of the vertical division line of the phosphor layer 6a is defined by the bottom interval between the adjacent phosphor layers 6a. Since the phosphor layer 6a has a convex profile, the width of the top (top) is 5 to 15 μm, which is smaller than the bottom. In addition, the width | variety of the horizontal division line (stripe) of the fluorescent substance layer 6a was made into the range of 50-300 micrometers, for example. Matrix pattern light shielding layers 13 </ b> V and 13 </ b> H exist on these vertical and horizontal division lines, and are shielded so that light does not leak toward the front substrate 2.

次に、R,G,B蛍光体セグメントパターンの凸状面の上にメタルバック層7Aを形成し(工程S4)、これを所定パターンに分断した(工程S5)。メタルバック層7Aは、図2(b)と図3(b)に示すように、蛍光体と向き合う内面が凹状に形成されている。なお、ピッチ600μmの正方画素の場合には、蛍光体層R,G,Bの上面に成膜されるメタルバック層7Aの凹面の曲率半径を30〜300μmの範囲とし、メタルバック層7AのX方向幅を例えば140〜180μmの範囲とした。   Next, a metal back layer 7A was formed on the convex surface of the R, G, B phosphor segment pattern (step S4), and this was divided into a predetermined pattern (step S5). As shown in FIGS. 2B and 3B, the metal back layer 7A has a concave inner surface facing the phosphor. In the case of a square pixel with a pitch of 600 μm, the radius of curvature of the concave surface of the metal back layer 7A formed on the upper surface of the phosphor layers R, G, B is in the range of 30 to 300 μm, and the X of the metal back layer 7A The direction width is set to a range of 140 to 180 μm, for example.

メタルバック層7Aを形成するには、例えばスピンコーティング法で塗布されたニトロセルロース等の有機樹脂からなる薄いフィルムの上に、アルミニウム(Al)膜を真空蒸着法により成膜する。さらに、これを450℃の温度で30分間加熱焼成し、有機分を分解・除去した。なお、メタルバック層7Aの分断は、下地となる樹脂フィルムをローラカッターのような機械的手段、あるいは抵抗発熱ワイヤカッターのような熱的手段を用いて分断し、分断された樹脂フィルム上にAl蒸着することにより行われる。さらに、メタルバック層7Aの上に真空雰囲気下で所定のゲッタ材(Ti,Ba等)を蒸着した。   In order to form the metal back layer 7A, an aluminum (Al) film is formed on a thin film made of an organic resin such as nitrocellulose applied by a spin coating method, for example, by a vacuum evaporation method. Furthermore, this was heated and fired at a temperature of 450 ° C. for 30 minutes to decompose and remove organic components. The metal back layer 7A is divided by dividing the underlying resin film using mechanical means such as a roller cutter or thermal means such as a resistance heating wire cutter, and Al is formed on the divided resin film. This is done by vapor deposition. Further, a predetermined getter material (Ti, Ba, etc.) was deposited on the metal back layer 7A in a vacuum atmosphere.

上記蛍光面を有するパネルを前面基板として使用し、常法によりFEDを組立作製した(工程S6)。表面伝導型電子放出素子をマトリックス状に多数形成した電子発生源をガラス基板に固定し、背面基板1を作製した。次いで、この背面基板1と前面基板2とを、図7および図8に示すように、側壁3およびスペーサ10を介して対向配置し、フリットガラスにより封着した。背面基板1と前面基板2との間隙は、約2mmとした。次いで、真空排気後、パネル面に向けてBaを蒸着し、Al膜上にSiO層パターンと反転するパターンのゲッタ膜を形成した。 The panel having the phosphor screen was used as a front substrate, and an FED was assembled by a conventional method (step S6). A back substrate 1 was prepared by fixing an electron source having a large number of surface conduction electron-emitting devices formed in a matrix to a glass substrate. Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the back substrate 1 and the front substrate 2 were disposed to face each other through the side wall 3 and the spacer 10 and sealed with frit glass. The gap between the back substrate 1 and the front substrate 2 was about 2 mm. Next, after evacuation, Ba was vapor-deposited toward the panel surface, and a getter film having a pattern reverse to the SiO 2 layer pattern was formed on the Al film.

こうして実施例1で得られたFED画面の輝度を(電子線照射量を固定して)調べた結果、従来のものと比べて数%の輝度の向上が見られた。   Thus, as a result of examining the brightness of the FED screen obtained in Example 1 (with the electron beam irradiation amount fixed), an improvement in brightness of several percent was seen compared to the conventional one.

次に、本発明の他の実施形態について図5と図6を参照して説明する。
本実施形態では蛍光体層を2回の工程に分けて上下2段に積層し、その上に凹状反射面をもつメタルバック層7Aを形成した。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the phosphor layer is laminated in two steps, divided into two steps, and a metal back layer 7A having a concave reflecting surface is formed thereon.

FEDの前面基板となるガラス基板2を所定の薬液を用いて洗浄し、加熱乾燥させ、所望の清浄面を得た(工程S21)。   The glass substrate 2 serving as the front substrate of the FED was washed with a predetermined chemical solution and dried by heating to obtain a desired clean surface (step S21).

赤(R)の蛍光体粒子を溶剤中に所定の割合で溶解させた溶液を、所定パターンの第1版のスクリーンを通してスクリーン印刷法により前面基板2上に印刷した。これにより図6の(a)に示す第1段の蛍光体層6a1を前面基板2の上に形成した。緑(G)と青(B)についても同様のスクリーン印刷法を用いて所定のパターンをそれぞれ形成した(工程S22)。   A solution prepared by dissolving red (R) phosphor particles in a solvent at a predetermined ratio was printed on the front substrate 2 by a screen printing method through a screen of a first plate having a predetermined pattern. Thereby, the first-stage phosphor layer 6a1 shown in FIG. 6A was formed on the front substrate 2. For green (G) and blue (B), a predetermined pattern was formed using the same screen printing method (step S22).

次いで、上記工程S22で用いた赤(R)の蛍光体粒子を溶剤中に所定の割合で溶解させた溶液を、所定パターンの第2版のスクリーンを通してスクリーン印刷法により第1版の印刷パターン上に重ねて印刷した。これにより図6の(b)に示す第2段の蛍光体層6a2を第1段の蛍光体層6a1の上に重ねて形成した。第2版スクリーンのパターン孔の径d2は第1版スクリーンのパターン孔の径d1よりも小さくした(0.3・d1<d2<0.5・d1)。   Next, a solution obtained by dissolving the red (R) phosphor particles used in step S22 in a solvent at a predetermined ratio is passed through a second pattern screen of a predetermined pattern on the first pattern by a screen printing method. Printed on top of each other. As a result, the second-stage phosphor layer 6a2 shown in FIG. 6B was formed on the first-stage phosphor layer 6a1. The diameter d2 of the pattern hole of the second plate screen was made smaller than the diameter d1 of the pattern hole of the first plate screen (0.3 · d1 <d2 <0.5 · d1).

緑(G)と青(B)についても同様のスクリーン印刷法を用いて所定のパターンをそれぞれ形成した(工程S23)。本実施例では、赤(R)蛍光体としてYVO4:Eu3+を、緑(G)蛍光体として(Zn,Cd)S:Cu,Alを、青(B)蛍光体としてZnS:Agをそれぞれ用いてフォトリソ法によりパターニングして、凸状の赤(R)、緑(G)、青(B)の繰り返しパターンの蛍光体層を形成した。最終的に図1に示す矩形状又は短冊状の3色パターンの蛍光体層6aが縦横に規則配列された蛍光面6を得た。本実施例ではピッチ600μmの正方画素を形成し、蛍光体層6aの縦区画線の幅を20〜50μmの範囲とした。蛍光体層6aの縦区画線の幅は、隣り合う蛍光体層6a同士のボトム間隔で規定される。蛍光体層6aは凸状のプロファイルを有するので、その頂部(トップ)の幅径を5〜15μmとボトムより小さくした。 For green (G) and blue (B), a predetermined pattern was formed using the same screen printing method (step S23). In this example, YVO 4 : Eu 3+ is used as a red (R) phosphor, (Zn, Cd) S: Cu, Al is used as a green (G) phosphor, and ZnS: Ag is used as a blue (B) phosphor. Each was used and patterned by a photolithography method to form a phosphor layer having a convex red (R), green (G), and blue (B) repeating pattern. Finally, a phosphor screen 6 was obtained in which phosphor layers 6a having a rectangular or strip-shaped three-color pattern shown in FIG. In this example, square pixels with a pitch of 600 μm were formed, and the width of the vertical division lines of the phosphor layer 6a was set to a range of 20 to 50 μm. The width of the vertical division line of the phosphor layer 6a is defined by the bottom interval between the adjacent phosphor layers 6a. Since the phosphor layer 6a has a convex profile, the width of the top (top) is 5 to 15 μm, which is smaller than the bottom.

前面基板2の内面に黒色顔料などの光吸収物質を含む遮光層形成溶液を塗布した。塗布膜を加熱乾燥した後に、マトリックスパターンに対応する位置に開孔を有するスクリーンマスクを用いて露光し、これを現像して、図1に示すマトリックスパターン遮光層13V,13Hを形成した(工程S24)。なお、蛍光体層6aの横区画線(ストライプ)の幅は例えば50〜300μmの範囲とした。これらの縦横区画線にはマトリックスパターン遮光層13V,13Hが存在し、前面基板2のほうへ光が漏れ出さないように遮光される。   A light shielding layer forming solution containing a light absorbing material such as a black pigment was applied to the inner surface of the front substrate 2. After the coating film is heated and dried, it is exposed using a screen mask having openings at positions corresponding to the matrix pattern, and is developed to form matrix pattern light shielding layers 13V and 13H shown in FIG. 1 (step S24). ). In addition, the width | variety of the horizontal division line (stripe) of the fluorescent substance layer 6a was made into the range of 50-300 micrometers, for example. These vertical and horizontal dividing lines have matrix pattern light shielding layers 13 </ b> V and 13 </ b> H, and are shielded so that light does not leak toward the front substrate 2.

次に、R,G,B蛍光体セグメントパターンの凸状面の上にメタルバック層7Aを形成し(工程S25)、これを所定パターンに分断した(工程S26)。メタルバック層7Aは、図2(b)と図3(b)に示すように、蛍光体と向き合う内面が凹状に形成されている。なお、ピッチ600μmの正方画素の場合には、蛍光体層R,G,Bの上面に成膜されるメタルバック層7Aの凹面の曲率半径を30〜300μmの範囲とし、メタルバック層7AのX方向幅を例えば140〜180μmの範囲とした。   Next, a metal back layer 7A was formed on the convex surface of the R, G, B phosphor segment pattern (step S25), and this was divided into a predetermined pattern (step S26). As shown in FIGS. 2B and 3B, the metal back layer 7A has a concave inner surface facing the phosphor. In the case of a square pixel with a pitch of 600 μm, the radius of curvature of the concave surface of the metal back layer 7A formed on the upper surface of the phosphor layers R, G, B is in the range of 30 to 300 μm, and the X of the metal back layer 7A The direction width is set to a range of 140 to 180 μm, for example.

メタルバック層7Aを形成するには、例えばスピンコーティング法で塗布されたニトロセルロース等の有機樹脂からなる薄いフィルムの上に、アルミニウム(Al)膜を真空蒸着法により成膜する。さらに、これを450℃の温度で30分間加熱焼成し、有機分を分解・除去した。なお、メタルバック層7Aの分断は、下地となる樹脂フィルムをローラカッターのような機械的手段、あるいは抵抗発熱ワイヤカッターのような熱的手段を用いて分断し、分断された樹脂フィルム上にAl蒸着することにより行われる。さらに、メタルバック層7Aの上に真空雰囲気下で所定のゲッタ材(Ti,Ba等)を蒸着した。   In order to form the metal back layer 7A, for example, an aluminum (Al) film is formed by a vacuum deposition method on a thin film made of an organic resin such as nitrocellulose applied by a spin coating method. Furthermore, this was heated and fired at a temperature of 450 ° C. for 30 minutes to decompose and remove organic components. The metal back layer 7A is divided by dividing a resin film as a base using a mechanical means such as a roller cutter or a thermal means such as a resistance heating wire cutter, and Al is formed on the divided resin film. This is done by vapor deposition. Further, a predetermined getter material (Ti, Ba, etc.) was deposited on the metal back layer 7A in a vacuum atmosphere.

最終的に、上記蛍光面を有するパネルを前面基板として使用し、常法によりFEDを組立作製した(工程S27)。   Finally, using the panel having the phosphor screen as a front substrate, an FED was assembled by a conventional method (step S27).

こうして実施例2で得られたFED画面の輝度を(電子線照射量を固定して)調べた結果、従来のものと比べて数%の輝度の向上が見られた。   As a result of examining the brightness of the FED screen obtained in Example 2 (with the electron beam irradiation amount fixed), an improvement in brightness of several percent was observed compared to the conventional one.

画像表示装置(FED)の一部を切り欠いて前面基板の蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。The top view which shows a fluorescent screen and a metal back layer of a front substrate by cutting out a part of an image display device (FED). (a)は図1のA−A線に沿って切断した従来の画像表示装置を示す断面図、(b)は図1のA−A線に沿って切断した本発明の画像表示装置を示す断面図。(A) is sectional drawing which shows the conventional image display apparatus cut | disconnected along the AA line of FIG. 1, (b) shows the image display apparatus of this invention cut | disconnected along the AA line of FIG. Sectional drawing. (a)は図1のB−B線に沿って切断した従来の画像表示装置を示す断面図、(b)は図1のB−B線に沿って切断した本発明の画像表示装置を示す断面図。(A) is sectional drawing which shows the conventional image display apparatus cut | disconnected along the BB line of FIG. 1, (b) shows the image display apparatus of this invention cut | disconnected along the BB line of FIG. Sectional drawing. 本発明の画像表示装置を製造する方法の一例を示す工程図。Process drawing which shows an example of the method of manufacturing the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置を製造する方法の他の一例を示す工程図。Process drawing which shows another example of the method of manufacturing the image display apparatus of this invention. (a)及び(b)は蛍光体層の形成工程の例を示す模式図。(A) And (b) is a schematic diagram which shows the example of the formation process of a fluorescent substance layer. 画像表示装置(FED)の概要を示す斜視図。The perspective view which shows the outline | summary of an image display apparatus (FED). 図7のC−C線に沿って切断した断面図。Sectional drawing cut | disconnected along CC line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…背面基板、2…前面基板、3…側壁、
6…蛍光面、6a…蛍光体層、
7,7A…メタルバック層
8…電子放出素子、10…スペーサ、
13V,13H…遮光層、
18a…透過光、
18b…反射光、
18c…散乱光、
18d…反射光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Back substrate, 2 ... Front substrate, 3 ... Side wall,
6 ... phosphor screen, 6a ... phosphor layer,
7, 7A ... metal back layer 8 ... electron-emitting device, 10 ... spacer,
13V, 13H ... light shielding layer,
18a ... transmitted light,
18b ... reflected light,
18c ... scattered light,
18d: Reflected light.

Claims (2)

多数の電子放出素子が配列された背面基板と対向配置される前面基板上にパターン形成された遮光層と、
前記遮光層が存在しない部分に設けられた複数の蛍光体セグメントからなる蛍光体層と、
前記蛍光体セグメントと向き合う縦断面として、前記前面基板の長辺および短辺のうち少なくとも一方向の縦断面が実質的に凹状の反射面を有するメタルバック層と、
を具備することを特徴とする画像表示装置。
A light shielding layer patterned on a front substrate disposed opposite to a rear substrate on which a large number of electron-emitting devices are arranged;
A phosphor layer composed of a plurality of phosphor segments provided in a portion where the light shielding layer does not exist;
As a longitudinal section facing the phosphor segment, a metal back layer having a reflective surface having a substantially concave longitudinal section in at least one direction of the long side and the short side of the front substrate;
An image display device comprising:
前記蛍光体層は、上下に複数層が積層され、二次元平面視野において上層の径のほうが下層の径よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 1, wherein the phosphor layer has a plurality of layers stacked on top and bottom, and the diameter of the upper layer is smaller than the diameter of the lower layer in a two-dimensional planar field of view.
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