JP2008171799A - 発光体基板及びその製造方法、画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リブを挟んで隣接する発光体間の高抵抗部材による電気的接続を確実とする。
【解決手段】前面基板１０と、該基板１０上に設けられた第１及び第２の発光体２０と、第１の発光体２０を覆う第１のメタルバック５０と、第２の発光体２０を覆うメタルバック５０とを有する。第１の発光体２０と第２の発光体２０との間に設けられ、第１のメタルバック５０と第２のメタルバック５０とを電気的に接続する抵抗リブ６０を有する。第１及び第２の発光体２０と対向する抵抗リブ６０の側面６３が基板１０の表面と成す角のうち、抵抗リブ６０が占める部分の角度は鋭角である。
【選択図】図３

Description

本発明は、対向する一方の基板に設けられた電子放出素子から放出された電子によって、他方の基板に設けられた蛍光体を励起発光させて画像を表示する表示装置に関する。

近年、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（ＳＥＤ）などの平面型画像表示装置が知られている。

従来のＦＥＤやＳＥＤの内部構造の一例を図６に示す。従来のＦＥＤやＳＥＤは、スペーサ１を介して対向配置された前面基板２と背面基板（本発明の「電子源基板」に相当）３の周縁部が矩形枠状の側壁によって互いに接合された真空外囲器４を有する。

そして、前面基板２の内面には、複数の発光体（蛍光体）とこれを覆うメタルバック６が形成されている。一方、背面基板３の内面には、前面基板２に形成されている発光体を励起発光させるための電子を放出する電子放出素子７が各発光体に対応して形成されている。発光体には、電子放出素子７よりも数ｋＶ高い電圧が印加されており、個々の電子放出素子７から放出された電子（電子ビーム）は、この電界によって加速される。加速された電子は、対応する発光体に照射され、発光体を励起して発光させる。

以上のように、ＦＥＤやＳＥＤでは、電子を加速させるために、近接する前面基板と背面基板との間に高電圧が印加されるので、しばしば放電の問題を生じる。放電が生じると、放電箇所を通じて多大な電流が流れ、電子放出素子が大きなダメージを受ける。

そこで、上記放電による問題を解決すべく、特許文献１によってソフトフラッシュ構造が提案されている。ソフトフラッシュ構造とは、前面基板の発光体を覆うメタルバックを電気的に小さな領域に分断し、分断された各領域間を高抵抗とすることによって、放電発生時に流れる電流が制限されるようにした構造である。
特開２００６−１２０４２２号公報

従来のソフトフラッシュ構造には、次のような課題があった。すなわち、各発光体が電気的に完全に分断されていると、各発光体に対して個別にアノード電位を印加しなくてはならない。そこで、所定数の発光体同士を高抵抗部材を介して電気的に接続しておくことが好適である。ここで、抵抗リブによりメタルバックを分断する構成においては、電気的に接続する必要がある部分のメタルバックの接続を確実なものとするために、発光体と抵抗リブとの位置合わせを高精度に行う必要がある。しかし、例えば、スクリーン印刷法によって発光体を形成する場合には、高精度の位置合わせが困難となる。

本発明の目的は、電気的な接続を意図する２以上の発光体間の高抵抗部材による電気的接続を確実なものとすることである。

本発明の製造方法の一つは、基板上に配置された複数のアノードと、複数のアノードのうちの一部のアノードを電気的に接続する抵抗体とを有する発光体基板の製造方法であって、次の工程を有する。すなわち、順テーパの側面を有する抵抗体を設ける工程を有する。また、逆テーパの側面を有し、複数のアノードを電気的に分断するリブを設ける工程を有する。さらに、抵抗体及びリブが設けられた基板の上に、アノード材料を堆積させてアノードを設ける工程を有する。

本発明の製造方法の他の一つは、基板上に設けられた第１及び第２の発光体と、第１の発光体を覆う第１のアノードと、第２の発光体を覆う第２のアノードと第１の発光体と第２の発光体との間に設けられた抵抗体とを有する発光体基板の製造方法である。尚、抵抗体は、第１のアノードと第２のアノードとを電気的に接続するものである。具体的には次の工程を有する。すなわち、抵抗体を構成する第１の層を設ける工程を有する。また、第１の層の上に抵抗体を構成する第２の層を積層する工程を有する。かかる工程では、第１の発光体と対向する第１の層の端部が、第１の発光体と対向する第２の層の端部より第１の発光体の側に突出させ、第２の発光体と対向する第１の層の端部が、第２の発光体と対向する第２の層の端部より第２の発光体の側に突出させる。さらに、第１及び第２の発光体を設ける工程と、第１の層、第２の層及び発光体が設けられた基板の上に、アノードを設ける工程とを有する。

本発明の画像表示装置は、上記本発明の発光体基板と、該発光体基板に対向し、電子放出素子を備える電子源基板とを有する。

本発明の発光体基板の一つは、基板と、基板の上に設けられた第１及び第２の発光体と、第１の発光体を覆う第１のアノードと、第２の発光体を覆う第２のアノードとを有する。また、第１の発光体と第２の発光体との間に設けられ、第１のアノードと第２のアノードとを電気的に接続する抵抗体を有する。ここで、抵抗体は、少なくとも第１の層と、第１の層の上に積層された第２の層とを有する。また、第１の発光体と対向する第１の層の端部は、第１の発光体と対向する第２の層の端部より第１の発光体の側に突出している。さらに、第２の発光体と対向する第１の層の端部は、第２の発光体と対向する第２の層の端部より第２の発光体の側に突出している。

本発明によれば、リブを挟んで隣接する発光体間の高抵抗部材による電気的接続が確実なものとなる。

次に、本発明の発光体基板及び画像表示装置の実施形態の一例について説明する。もっとも、本発明の発光体基板及び画像表示装置の基本構造は、従来の発光体基板及び画像表示装置と同様である。従来の発光体基板及び画像表示装置に対する本発明の発光体基板及び画像表示装置の主な相違点は、発光体基板（前面基板）の内面構造である。そこで、従来の前面基板及び画像表示装置と共通する構造については説明を省略し、本発明の特徴である前面基板の内面構造について詳細に説明する。
＜発光体基板の構造＞
図１は、本例の画像表示装置が備える前面基板の内面構造を示す部分拡大平面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）は、同Ｂ―Ｂ断面図である。もっとも、便宜上の理由から、図１に示されている構成の一部が図２（ａ）（ｂ）では省略されている場合がある。また、図２（ａ）（ｂ）に示されている構造の一部が図１では省略されている場合もある。

図１に示すように、前面基板１０（本発明の「基板」に相当）の内面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の蛍光体粒子２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ（図２参照）からなる発光体２０ｒ、２０ｇ、２０ｂがマトリックス状に配置されている。さらに、各発光体２０の周囲には、遮光層３０が形成されている。そして、図中Ｘ方向（横方向）に隣接する発光体２０は、各発光体２０の間に形成された絶縁リブ４０によって電気的に分断されている。具体的には、図２（ａ）に示すように、発光体２０及び絶縁リブ４０の上にそれらを覆うように形成されるメタルバック５０を、発光体２０と絶縁リブ４０との間の段差を利用して複数に分断することによって、各発光体２０を電気的に分断している。

一方、図１中のＹ方向（縦方向）に隣接する発光体２０（本発明の「第１の発光体」、「第２の発光体」に相当）は、メタルバック５０（本発明の「アノード」に相当）を介して接続されている。具体的には、Ｙ方向に隣接する各発光体２０の間には、抵抗リブ６０（本発明の「抵抗体」に相当）が形成されている。

ここで、抵抗リブ６０は、図２（ｂ）に示すように、下層部６０ａ（本発明の「第１の層」に相当）と上層部６０ｂ（本発明の「第２の層」に相当）とからなる２層構造を有する。さらに、下層部６０ａは、上層部６０ｂよりも発光体２０に近接している。従って、抵抗リブ６０の縦断面（図１のＢ―Ｂ断面）における形状は、図２（ｂ）に示すような階段状になっている。この結果、蛍光体粒子２１の一部が下層部６０ａの上に乗り上げるようにして発光体２０が形成されるので、発光体２０と抵抗リブ６０との間に大きな段差が生じることがない。従って、発光体２０及び抵抗リブ６０の上にメタルバック材料を蒸着させると、発光体２０と抵抗リブ６０との間に間断なくメタルバック５０が形成される。

本実施形態においては、蛍光体粒子２１の粒径はおよそ５μｍ、発光体２０の高さ（厚み）は１０〜１５μｍ、下層部６０ａと上層部６０ｂを合わせた抵抗リブ６０の高さはおよそ１０μｍとした。特に下層部６０ａの高さ（厚み）が薄いほど蛍光体粒子２１が下層部６０ａの上に乗り上げやすくなるため、例えば、下層部６０ａの高さは５μｍ以下であることが望ましい。なお、蛍光体の高さ（厚み）は輝度と関連し、抵抗リブの高さは抵抗値と関係するものであり、蛍光体の高さと抵抗リブの高さとを揃えることが事実上困難である場合がある。

また、本実施形態においては２層構造について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、３層以上の構造のものであっても、蛍光体粒子の一部が下層部の上に乗り上げるように形成される場合は、本発明の効果を有する。

尚、図２（ｂ）では、発光体２０（本発明の「第１の発光体」）から下層部６０ａにかけて間断なく形成されたメタルバック５０（本発明の「第１のアノード」）と、上層部６０ｂに形成されたメタルバック５０とは、物理的に分断されている。そのため、図１におけるＹ方向に隣接する発光体２０（本発明の「第２の発光体」）から下層部６０ａにかけて間断なく形成されたメタルバック５０（本発明の「第２のアノード」）とも物理的に分断されている。しかし、これらメタルバック５０同士（本発明の「第１のアノード」、「第２のアノード」）は、抵抗リブ６０（下層部６０ａ及び上層部６０ｂ）を介して電気的な接続が確保されている。

上述した図２（ｂ）においては、発光体２０と対向する下層部６０ｂの端部６２は、発光体２０と対向する上層部６０ａの端部６２よりも発光体２０側に突出していると言える。

電気的接続を意図する２以上の発光体に跨るメタルバックの段切れを確実に防止するための抵抗リブの形状としては、図２（ｂ）に示す形状以外に、図３、図４に示す形状が一例として挙げられる。

図３に示す抵抗リブ６０は、発光体２０と対向する側面６３が、前面基板１０の（表面）内面から離れるに従って発光体２０から離間する方向に後退するように傾斜している。図３のように傾斜する面を順テーパ面と呼ぶ。一方、上記とは逆方向に傾斜する面を逆テーパ面と呼ぶ。従って、図２（ｂ）に示す抵抗リブ６０の端部６２は逆テーパ面である。

本例では、発光体２０と対向する抵抗リブ６０の側面６３が順テーパ面であるので、蛍光体粒子２１の一部が側面６３に乗り上げるようにして発光体２０が形成され、発光体２０と抵抗リブ６０との間に大きな段差が生じることがない。従って、発光体２０及び抵抗リブ６０の上にメタルバック材料（アノード材料）を蒸着（堆積）させると、発光体２０と抵抗リブ６０との間に間断なくメタルバック５０が形成される。

図４に示す抵抗リブ６０は、図３に示す抵抗リブ６０と同一の断面形状を有する。すなわち、発光体２０と対向する側面６３は順テーパ面である。異なるのは、図４に示す抵抗リブ６０は、図３に示す抵抗リブ６０に比べて、発光体２０から離間する方向（紙面右方向）に後退している点である。この結果、図４に示す抵抗リブ６０の側面６３と、これに対向する発光体２０の端面との間に隙間が生じ、遮光層３０が部分的に露出している。この結果、メタルバック材料は、発光体２０及び抵抗リブ６０の上のみでなく、遮光層３０の上にも蒸着される。従って発光体２０、遮光層３０及び抵抗リブ６０に跨る一連のメタルバック５０が間断なく形成される。これは、抵抗リブ６０の側面６３と発光体２０の端面との間に遮光層３０が露出してさえいれば、両者の間の間隔が図示されている以上に開いていても変わることはない。すなわち、発光体２０と抵抗リブ６０の膜厚のバラツキや位置精度のバラツキに対しては、図３に示す構成よりも図４に示す構成の方が優れている。

図３、図４に示す実施形態の場合、Ｙ方向に隣接する各蛍光体の上に設けられたメタルバックは、抵抗リブ６０を介して電気的に接続される。しかし、抵抗リブ６０の上に形成されたリブ４１により、Ｙ方向に隣接する各蛍光体の上に設けられたメタルバックは、物理的に分断されている。

なお、蛍光体粒子２１は膜厚に対して粒径が大きいため、通常のスクリーン印刷やフォトリソグラフィーを用いた場合に、下面（前面基板１０に接している面）に対し上面（発光体２０の表面）の面積が大きくなることはない。よって、発光体２０上のメタルバック５０と遮光層３０上のメタルバック５０とが分断されることはない。

上述した図３、図４においては、発光体２０と対向する抵抗リブ６０の側面６３が前面基板１０の表面と成す角のうち、抵抗リブ６０が占める部分の角度は鋭角であると言える。

また、上述したように、本実施形態においては、発光体の高さ（厚み）よりも抵抗リブの高さの方が低くなる構成とした。しかし、発光体の高さ（厚み）よりも抵抗リブの高さの方が高くなる場合は、段切れの問題がより生じやすい。よって、発光体の表面までの高さが抵抗リブの高さよりも高い構成においても本発明を適用することが可能となる。この場合の高さ（厚み）は、例えば、図１のＢ−Ｂ断面図のように、発光体２０のＸ方向における中心付近で断面ＳＥＭを撮影することによって平均的な高さを測定して求めることが出来る。
＜発光体基板の製造方法＞
次に、これまで説明した抵抗リブの形成方法について説明する。一般に、高精細で複雑なパターンを形成する場合には、フォトリソグラフィー法を用いる。フォトリソグラフィー法では、スクリーン印刷版を用いて基板全面にフォトレジストを含む印刷ペーストを印刷する。次いで、所望のパターンが形成されたフォトマスクを用いて露光、現像を行うことでパターンを形成する。

ここで、上記フォトリソグラフィー法によって、抵抗リブを形成する場合、被露光部の印刷ペースト表面と、印刷ペースト裏面（前面基板に接している面）とのレジスト反応速度の違いを利用して側面を逆テーパ面にすることができる。よって、端部６２が逆テーパ面である図２（ｂ）の抵抗リブ６０は、上記フォトリソグラフィー法によって形成することができる。尚、図２（ｂ）に示す下層部６０ａと上層部６０ｂは、それぞれ異なるフォトマスクを用いることによって容易に形成可能である。また、側面６３の角度（テーパ角）については、レジスト感度、露光時間、現像条件を変えることによって調整可能である。

このようにして、下層部６０ａ（第１の層）を設け、その下層部６０ａ（第１の層）の上に上層部６０ｂ（第２の層）を設けることで図２（ｂ）に示す抵抗リブ６０を得ることができる。すなわち、発光体２０と対向する下層部６０ａ（第１の層）の端部６２が、発光体２０と対向する上層部６０ｂ（第２の層）の端部６２より発光体２０の側に突出するように、下層部６０ａと上層部６０ｂとを積層することが出来る。

なお、第１の層と第２の層を積層した後に発光体を設けてもよいし、第１の層を設けた後に発光体を設け、その後に第２の層を積層してもよい。

一方、メッシュと乳剤で形成されたパターンに印刷ペーストを塗り、スキージさせて抵抗リブを形成する場合、印刷ペーストが乳剤の裏側に回り込むため、抵抗リブの側面は順テーパ面となる。よって、側面６３が順テーパ面である図３、図４の抵抗リブ６０は、かかる方法を用いて形成することができる。

図５を参照しながら図３に示す抵抗リブ６０の形成方法について具体的に説明する。まず、図５（ａ）に示すように、前面基板１０の内面に遮光層３０を形成する。遮光層３０には、発光体２０の形成を意図する位置に開口部を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように乳剤７０とメッシュ７１とで構成されるスクリーン版７２を用意する。このスクリーン版７２を用いて、図５（ａ）の前面基板１０との位置関係を保持した状態でフォトレジスト７３を印刷すると図５（ｃ）の状態となる。ここでのフォトレジスト７３は、フォトレジストを含む印刷ペーストである。次に、図５（ｄ）に示すフォトマスク２４を用い、図５（ｃ）の状態の基板との位置関係を保持した状態で露光、現像を行う。ここでの露光、現像は、側面が逆テーパとなる条件の下で行う。すると、図５（ｅ）のように抵抗リブ６０の側面は斜線部分を除いて逆テーパ面となるが、斜線部分の側面は上述したスクリーン印刷の性質が維持されているため順テーパ面となる。

このようにして、発光体２０と対向する抵抗リブ６０の側面６３が前面基板１０の表面と成す角のうち、抵抗リブ６０が占める部分の角度は鋭角となるように抵抗リブ６０を設けることが出来る。

続いて、開口部に発光体２０を印刷法により構成し、その後、メタルバック５０（アノード）を蒸着させることによって、発光体基板を製造することが出来る。

更に、図６に示したような電子放出素子を備える背面基板（電子源基板）を製造し、発光体基板と電子源基板とを組み合わせて画像表示装置を製造することが出来る。

本実施形態においては、抵抗リブを設けた後に発光体を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図４に示すように、抵抗リブ６０の側面６３と、これに対向する発光体２０の端面との間に隙間が生じ、遮光層３０が部分的に露出する構成とする場合には、発光体２０を設けた後に抵抗リブを設ける構成としてもよい。

なお、図３、図４に示す実施形態の場合、リブ４１は、メタルバック５０が蒸着される前に、側面が逆テーパとなる条件で、抵抗リブ６０の上に形成されればよい。

なお、本発明の画像表示装置における電子源基板は従来の電子源基板と同様であるため、その構造と製造方法についての説明は省略する。

本発明の画像表示装置が備える前面基板の内面構造を示す部分拡大平面図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す抵抗リブの変形例を示す部分断面図である。 図１に示す抵抗リブの変形例を示す部分断面図である。 図３に示す抵抗リブの形成工程を示す部分拡大平面図である。 従来の平面型画像表示装置の内部構造を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 前面基板
２０、２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ 発光体
２１、２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ 蛍光体粒子
４０ 絶縁リブ
６０ 抵抗リブ
６０ａ 下層部
６０ｂ 上層部
６２ 端部
６３ 側面

Claims (5)

1. 基板と、該基板の上に配置された複数のアノードと、前記複数のアノードのうちの一部のアノードを電気的に接続する抵抗体と、を有する発光体基板の製造方法であって、
   順テーパの側面を有する前記抵抗体を設ける工程と、
   逆テーパの側面を有し、前記複数のアノードを電気的に分断するリブを設ける工程と、
   前記抵抗体及び前記リブが設けられた前記基板の上に、アノード材料を堆積させて前記アノードを設ける工程と、を有する発光体基板の製造方法。
2. 基板と、該基板の上に設けられた第１及び第２の発光体と、前記第１の発光体を覆う第１のアノードと、前記第２の発光体を覆う第２のアノードと前記第１の発光体と前記第２の発光体との間に設けられ、前記第１のアノードと前記第２のアノードとを電気的に接続する抵抗体と、を有する発光体基板の製造方法であって、
   前記抵抗体を構成する第１の層を設ける工程と、
   前記第１の層の上に前記抵抗体を構成する第２の層を、前記第１の発光体と対向する前記第１の層の端部が、前記第１の発光体と対向する前記第２の層の端部より前記第１の発光体の側に突出し、前記第２の発光体と対向する前記第１の層の端部が、前記第２の発光体と対向する前記第２の層の端部より前記第２の発光体の側に突出するように積層する工程と、
   前記第１及び第２の発光体を設ける工程と、
   前記第１の層、前記第２の層及び前記発光体が設けられた前記基板の上に、前記アノードを設ける工程と、を有する発光体基板の製造方法。
3. 基板と、
   前記基板の上に設けられた第１及び第２の発光体と、
   前記第１の発光体を覆う第１のアノードと、前記第２の発光体を覆う第２のアノードと、
   前記第１の発光体と前記第２の発光体との間に設けられ、前記第１のアノードと前記第２のアノードとを電気的に接続する抵抗体とを有する発光体基板であって、
   前記抵抗体は、少なくとも第１の層と、前記第１の層の上に積層された第２の層とを有し、
   前記第１の発光体と対向する前記第１の層の端部は、前記第１の発光体と対向する前記第２の層の端部より前記第１の発光体の側に突出しており、
   前記第２の発光体と対向する前記第１の層の端部は、前記第２の発光体と対向する前記第２の層の端部より前記第２の発光体の側に突出していることを特徴とする発光体基板。
4. 前記基板の表面から前記第１及び第２の発光体の表面までの高さが、前記基板の表面から前記抵抗体の表面までの高さよりも低い請求項３記載の発光体基板。
5. 請求項３又は請求項４記載の発光体基板と、
   前記発光体基板に対向し、電子放出素子を備える電子源基板と、を有する画像表示装置。

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