JPH11185673A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光膜層で反射される電子ビームの散乱抑制
と電圧チャージ現象の低減とによって高品位の画像表示
を行う。 【解決手段】 基板９上にカソード電極１０とカソード
チップ７とが形成されるとともにゲート電極１３が形成
されたバックプレート２と、透明基板１５にアノード電
極１６と蛍光膜層８ブラックマトリックス１７とが形成
されて真空空間部６を介してバックプレート２と対向さ
れたフェイスプレート３とを備える。ブラックマトリッ
クス１７は、ガラスを母材として蛍光膜層８の発光面よ
りも突出するリブ状凸部として蛍光膜層８間の非発光領
域に対応して形成される。蛍光膜層８とブラックマトリ
ックス１７とは、表面のほぼ全体が導電薄膜層１８、１
９で被覆される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
し、さらに詳しくは薄型で大型画面化が図られるフィー
ルド・エミッション・ディスプレィ（以下、ＦＥＤと略
称する。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像表示装置においては、薄型で大型画
面化と軽量化に限界がある陰極線管に代わる種々の薄型
表示装置、いわゆるフラットパネル・ディスプレィ（Ｆ
ＰＤ）の検討が図られている。ＦＰＤとしては、例えば
プラズマ・ディスプレィ・パネル（ＰＤＰ）、ＦＥＤ、
プラズマ・アドレス液晶（ＰＡＬＣ）パネル或いは有機
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレィ等が提
案されている。

【０００３】ＰＤＰは、概略、互いに対向する一対のガ
ラス基板間に隔壁で仕切られた多数個のセルを構成する
とともに、これらセルの内部に蛍光体を塗布して蛍光膜
層を形成しかつキセノンを含む放電ガスが充填されてな
る。ＰＤＰは、セル内に設けた電極に画像データ信号に
応じて電圧を印加することによって放電ガスに放電現象
を生じさせ、これにより発生する紫外線が蛍光膜層を照
射し励起／発光させることにより画像表示を行う。ＰＤ
Ｐは、上述したように各セル単位で発光が行われるた
め、セル毎に赤、緑、青の蛍光体を塗り分けることによ
りカラー表示が行われる。

【０００４】また、ＰＡＬＣは、大型化が困難である薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）型ＬＣＤの問題点を解決する
装置として提案されたものであり、ＬＣＤのスイッチン
グ部をＴＦＴに代えてプラズマスイッチによって構成し
た装置である。ＰＡＬＣは、長溝状の放電空間部内に互
いに平行なカソード電極とアノード電極とがそれぞれ形
成された第１のガラス基板と、カソード電極とアノード
電極とに直交するとともにプローブと接続されたストラ
イプ状電極が形成された第２のガラス基板とを対向配置
するとともに、第２のガラス基板に第１のガラス基板と
の間に放電空間部を構成するようにしてＬＣＤを接合し
かつ放電空間部内に放電ガスを充填してなる。ＰＡＬＣ
は、ストライプ状電極にＬＣＤの駆動用信号を印加した
状態で、画像データ信号に応じた電圧をカソード電極に
印加することによって放電ガスにプラズマ放電を発生さ
せ、ストライプ状電極のプローブとアノード電極間を導
通状態としてＬＣＤを駆動する。

【０００５】一方、ＦＥＤは、概略、カソード電極と多
数個のカソードチップ（電子放出素子）とが形成される
とともに各カソード電極に対応してゲート電極が配置さ
れてなる第１のガラス基板（バックプレート）と、各ゲ
ート電極に対応する多数個のアノード電極と蛍光膜層と
が形成され真空空間部を介してバックプレートに対向配
置されてなる第２のガラス基板（フェイスプレート）と
を備えてなる。なお、カソードチップについては、基板
上に平面形状の素子を形成して構成したＦＥＤも提案さ
れている。

【０００６】ＦＥＤは、画像データ信号に応じた電圧が
各電極に印加されるとカソードチップから放出された電
子ビームがゲート電極によって加速されてフェイスプレ
ートの蛍光膜層を照射する。ＦＥＤは、これによって蛍
光膜層が励起／発光して画像表示が行われる。ＦＥＤ
は、陰極線管と同様に電子ビームを照射して蛍光膜層を
励起／発光する基本原理を同等とすることから、優れた
色再現性が期待されている。

【０００７】ところで、ＦＥＤにおいては、蛍光膜層に
照射された電子ビームの一部が、この蛍光膜層の構成物
質に応じてバックプレート側へとランダムに反射されて
散乱する。ＦＥＤは、アノード電極が、フェイスプレー
ト上に透明電極層として形成されるほか、蛍光膜層に電
子の投射によってチャージされる電圧をアースするメタ
ルパック層がアルミを蒸着することによって形成されて
いる。ＦＥＤは、アルミのメタルパック層が形成される
ことによって、このメタルパック層により蛍光膜層への
入射電子量のほぼ２０％近くが反射されてバックプレー
ト側へと散乱する。反射電子は、アノード電極／カソー
ド電極間の電圧によって再びフェイスプレート側へと吸
引されて蛍光膜層を投射する。

【０００８】ＦＥＤは、上述したように反射電子が蛍光
膜層によって散乱した状態で反射されることから、戻り
電子ビームが隣接する他の領域の蛍光膜層にも入射され
てしまうことがある。このため、ＦＥＤは、コントラス
トや色純度が低下して表示画質が劣化するといった問題
が生じる。

【０００９】米国特許第５４７７１０５号公報には、か
かる問題点を解決するために、各蛍光膜層間の非発光領
域に対応してフェイスプレートの主面にブラックマトリ
ックスが形成されるとともに、このブラックマトリック
スを各蛍光膜層の発光面に対してカソード側に隆起させ
て構成したＦＥＤが開示されている。かかる米国特許の
ＦＥＤによれば、蛍光膜層によって反射される電子がブ
ラックマトリックスの隆起した側壁によって拡散する方
向の反射が抑制されることから、表示画質の劣化が防止
される効果が期待される。

【００１０】また、米国特許第５１６０８７１号公報に
は、蛍光膜層よりも外光反射率が低い特性を有する鉛ガ
ラス（ソルダーガラス）によってプレート表面に立体の
非発光領域を形成した表示装置が開示されている。この
鉛ガラスによる形成部位は、蛍光膜層とスペーサとが直
接接触することを防止する絶縁体として作用する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した第
１の米国特許においては、ブラックマトリックスを形成
する材料として、メタル、セラミック、セミコンダクタ
或いはカーボン等が挙げられ、これらを単体或いは複数
で使用する旨が開示されている。しかしながら、これら
ブラックマトリックス形成材料は、いずれもガラス材か
らなるフェイスプレートとの接着性や機械的強度、充分
な高さ寸法の確保、製造性或いは真空材料としての信頼
性等の条件を満足するものではない。

【００１２】また、上述した第２の米国特許は、鉛ガラ
スが用いられることでガラス材からなるフェイスプレー
トとの相性がよいことから、上述した第１の米国特許の
材料の問題点を解消するとともに発光領域と非発光領域
とにコントラスト差がついてより明瞭な画像表示が行わ
れることからブラックマトリックスの形成材料として用
いて好適である。しかしながら、かかる鉛ガラスによっ
て形成されるブラックマトリックスは、上述したように
鉛ガラスが蛍光膜層とスペーサとの絶縁を保持する部材
であることから当然絶縁材として構成されることにな
り、メタルバックと電気的に絶縁されてフェイスプレー
トに絶縁部位を構成する。

【００１３】ＦＥＤにおいては、電子ビームの照射によ
ってフェイスプレートに存在する絶縁部位に電圧チャー
ジが生じる。この電圧チャージは、絶縁部位からの微小
放電によるノイズの発生或いは電子ビームの軌道への影
響による輝度ムラの発生等によって表示画質が不安定と
なるといった問題を生じさせる。したがって、ＦＥＤに
おいては、上述した第２の米国特許に記載された鉛ガラ
スによって上述した第１の米国特許に記載された蛍光膜
層からの反射電子の拡散を抑制するブラックマトリック
スをフェイスプレートに形成した場合において、このブ
ラックマトリックスが絶縁材によって構成されるために
電圧チャージ現象が生じて上述した不都合を解消し得な
い。

【００１４】上述した第１の米国特許においては、ブラ
ックマトリックスを複数材料によって形成することが記
載されていることから、例えば鉛ガラスと適宜の導電材
とでその材料を構成することによって例えばメタルバッ
クとの電気的導通を保持したＦＥＤの開発も考慮され
る。しかしながら、かかるＦＥＤにおいては、複数材料
を適性な状態で管理することが難しいために信頼性が低
いといった問題点やブラックマトリックスの側面部位を
どのように処理して電圧チャージ現象を抑制するかとい
った問題点を解消するまでには至らない。

【００１５】したがって、本発明は、蛍光膜層において
反射される電子ビームの散乱を抑制と電圧チャージ現象
の低減とによって表示画像の高画質化と安定化とを図っ
た画像表示装置を提供することを目的に提案されたもの
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明にかかる画像表示装置は、基板上に、カソード電極と
電子ビームの放出電極とが形成されるとともにカソード
電極に対向してゲート電極が形成されてなるバックプレ
ートを備える。画像表示装置は、透明な基板上に、各ゲ
ート電極に対応して形成された透明なアノード電極と、
このアノード電極上に形成した蛍光膜層と、この蛍光膜
層間の非発光領域にそれぞれ位置するブラックマトリッ
クスとが形成され、真空空間部を介してバックプレート
に対向配置されてなるフェイスプレートを備える。画像
表示装置は、フェイスプレートのブラックマトリックス
が、ガラスを母材として蛍光膜層の発光面よりも突出さ
れたリブ状凸部として形成されるとともに、このブラッ
クマトリックスと蛍光膜層とのほぼ表面全体が導電薄膜
層で被覆されて構成される。

【００１７】以上のように構成された本発明にかかる画
像表示装置によれば、画像データ信号に応じた電圧が各
電極に印加されることによりカソードチップから放出さ
れた電子ビームがゲート電圧によって加速されてフェイ
スプレートの蛍光膜層を照射し、この蛍光膜層を励起／
発光して画像表示が行われる。画像表示装置において
は、リブ状ブラックマトリックスによって蛍光膜層で反
射された電子の拡散する方向の反射が抑制されて他の蛍
光膜層への入射が低減されることから、コントラストや
色純度が良好に保持されて高画質の表示が行われる。ま
た、画像表示装置においては、リブ状ブラックマトリッ
クスがガラス母材の材料によって形成されることから基
板との機械的接合が強固であるとともに生産性よく形成
される。さらに、画像表示装置においては、電子ビーム
が照射されるリブ状ブラックマトリックスと蛍光膜層と
のほぼ表面全体が導電薄膜に被覆されることから、フェ
イスプレートにおける電圧チャージ現象が抑制され、微
小放電ノイズや電子ビームのズレが低減されて表示画像
の安定化が図られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として図
１に示したカラーディスプレィ用ＦＥＤ（フィールド・
エミッション・ディスプレィ）１は、バックプレート
（エミッタ・アレィ・パネル）２とフェイスプレート
（アノード・パネル）３とがフレーム４及びフリットシ
ール５ａ，５ｂによって所定の対向間隔に保持されると
ともに真空空間部６を構成して組み合わされてなる。Ｆ
ＥＤ１は、電子放出素子としていわゆるスピントタイプ
エミッタと称される多数個のカソードチップ７を有して
いる。ＦＥＤ１は、これらカソードチップ７から出射さ
れた電子ビームをフェイスプレート３の主面に詳細を後
述するが各画素に対応して３色の蛍光体をストライプ状
に塗布してそれぞれ形成してなる赤色蛍光膜層８Ｒ、青
色蛍光膜層８Ｂ、緑色蛍光膜層８Ｇ（以下、総称する場
合には、単に蛍光膜層８と称する。）に投射してこれを
励起／発光させて画像表示を行う。

【００１９】バックプレート２は、ガラスやシリコン等
からなる基板９の主面９ａ上に、エッチング法や真空蒸
着法等によって所定のパターン形状を以って形成された
第１層目の多数個のカソード電極１０と、これらカソー
ド電極１０上に第２層目として形成される抵抗層１１
と、これら抵抗層１１上に第３層目としてエミッタ電極
を構成する上述した多数個のカソードチップ７とが積層
された状態で形成されてカソード部を構成してなる。バ
ックプレート２には、カソード部に対してスペーサ１２
を介して薄板状のゲート電極１３が対向して配置されて
いる。カソード電極１０及び抵抗層１１は、ストライプ
状の蛍光膜層８に対応して基板９の主面９ａ上にそれぞ
れストライプ状に成膜形成されなる。カソード電極１０
とゲート電極１３とは、互いに直交するマトリックス状
に配列されており、それぞれの交差部分が各画素に対応
している。

【００２０】カソードチップ７は、詳細を後述する蛍光
膜層８に対応してそれぞれ多数個、すなわち１画素に対
して例えば数百個乃至数千個が形成されている。各カソ
ードチップ７は、それぞれ先端部が尖った円錐状を呈す
る冷陰極として構成され、基板９の主面上にカソード電
極１０及び抵抗層１１を介してチップ状に形成されてな
る。各カソードチップ７は、その先端部がゲート電極１
３に形成した電子放出孔１４にそれぞれ対応位置してい
る。なお、スペーサ１２は、例えばセラミック材によっ
て形成され、各色蛍光膜層８間に位置して適宜配置され
ることによってカソード電極１０とゲート電極１３との
対向間隔を保持する。

【００２１】バックプレート２については、上述したよ
うに基板９上に成膜形成したスピントタイプのカソード
チップ７によって電子放出素子を構成したが、その他の
電子放出素子によって構成するようにしてもよいことは
勿論である。また、バックプレート２は、カソード電極
１０とゲート電極１３とをスペーサ１２によって所定の
対向間隔に保持するようにしたが、例えばガラス基板に
エッチング処理を施して多数個の微細なマイクロチャン
ネルを形成したマイクロチャンネルプレートを介挿して
保持するようにしてもよい。マイクロチャンネルプレー
トは、各マイクロチャンネルが電子放出孔を構成する。

【００２２】フェイスプレート３は、図２に示すよう
に、透明なガラス基板１５のバックプレート２との対向
主面１５ａ上に形成されたアノード電極１６と、このア
ノード電極１６上に形成された蛍光膜層８と、ブラック
マトリックス１７と、蛍光膜層８及びブラックマトリッ
クス１７を被覆して形成されたメタルパック層１８とか
ら構成される。蛍光膜層８は、ガラス基板１５の主面１
５ａ上に、１画素毎に赤色蛍光体と青色蛍光体及び緑色
蛍光体とをストライプ状に塗布することによってそれぞ
れ赤色蛍光膜層８Ｒ、青色蛍光膜層８Ｂ、緑色蛍光膜層
８Ｇとを構成してなる。アノード電極１６は、例えばフ
ォトリソグラフィク法等によってガラス基板１５の主面
１５ａ上にゲート電極１３と平行に、換言すればカソー
ド電極１０と直交するストライプ状の透明電極として形
成される。アノード電極１６は、カソード電極１０との
交差部分が各画素を構成している。

【００２３】ブラックマトリックス１７は、鉛ガラスを
母材として例えば酸化コバルト等の金属酸化物によって
黒色に着色したガラスペーストを素材として詳細を後述
する工程を経て各蛍光膜層８間の非発光領域にそれぞれ
位置してマトリックス状に形成される。ブラックマトリ
ックス１７は、各蛍光膜層８間の非発光領域にそれぞれ
位置してマトリックス状に形成されてなり、電子ビーム
のずれによる色の混り現象の発生を防止する。また、ブ
ラックマトリックス１７は、鉛ガラスを母材とすること
から蛍光膜層８の発光面に対して外光反射率が低くな
り、発光部位と非発光部位とのコントラスト比をあげて
色のまざり作用の向上が図られる。

【００２４】蛍光膜層８は、ブラックマトリックス１７
によって区割りされたマトリックス空間部に塗布され、
上述したように各画素に対応して赤色蛍光膜層８Ｒ、青
色蛍光膜層８Ｂ及び緑色蛍光膜層８Ｇとからなる。赤色
蛍光膜層８Ｒは、例えば酸化硫化イットリウムや酸化イ
ットリウムにユーロビウムを混合した希土類蛍光塗料が
用いられて形成される。青色蛍光膜層８Ｂは、例えば銀
を含む硫化亜鉛蛍光塗料が用いられて形成される。さら
に、緑色蛍光膜層８Ｇは、例えば銅及びアルミを含む混
晶硫化物蛍光塗料が用いられて形成される。

【００２５】メタルパック層１８は、ガラス基板１５に
例えば真空蒸着法を施こすことにより上述した蛍光膜層
８及びブラックマトリックス１７を被覆するアルミニウ
ム薄膜によって構成され、アノード電極１６に接続され
ている。メタルパック層１８は、電子ビームの照射によ
って蛍光膜層８に発生する電圧チャージ現象を抑制する
ことによって、電子ビームの加速度を保持しかつチャー
ジ電圧の放電による微小ノイズの発生防止或いは電子ビ
ームの軌道ズレ防止等の作用を奏する。勿論、メタルパ
ック層１８は、ブラックマトリックス１７を被覆して形
成されるが、本来の機能からはその表面上に形成されな
くともよい。

【００２６】ところで、フェイスプレート３は、ブラッ
クマトリックス１７がその厚み寸法を蛍光膜層８の厚み
寸法よりも大とした所定の高さ寸法を有するリブ状凸部
としてガラス基板１５の主面１５ａに形成される。フェ
イスプレート３は、具体的には図２に示すように、蛍光
膜層８がその膜厚ｔを約１０ｕｍに形成され、画素ピッ
チを０．３ｍｍとしてブラックマトリックス１７がその
ピッチｐを０．１ｍｍ、幅寸法ｗを４０ｕｍ、高さ寸法
ｈを５０ｕｍに形成され、さらにメタルパック層１８が
その膜厚ｍを約０．２ｕｍに形成される。したがって、
フェイスプレート３は、ガラス基板１５の主面１５ａ上
に、蛍光膜層８の蛍光面に対してブラックマトリックス
１７が突出した状態を呈している。

【００２７】フェイスプレート３には、上述したように
蛍光膜層８とブラックマトリックス１７とを被覆するメ
タルパック層１８が成膜形成される。このメタルパック
層１８は、真空蒸着法によって成膜されることから、蛍
光膜層８から突出するブラックマトリックス１７の垂直
な外周側面１７ａに殆ど成膜形成されない。ブラックマ
トリックス１７は、上述したように絶縁材である鉛ガラ
スを母材としたガラスペーストによって形成される。し
たがって、フェイスプレート３は、このブラックマトリ
ックス１７の外周側面１７ａによって電子ビームの照射
面の一部にメタルパック層１８によって被覆されない絶
縁部位が生じることになる。

【００２８】フェイスプレート３においては、ブラック
マトリックス１７を形成する際に、例えばＩｎとＳｎと
の混合酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズを有機溶剤によって
スラリー状とした導電材を予めその外周面の全体にコー
ティングすることによって導電性薄膜１９が被覆形成さ
れる。導電性薄膜１９は、図２に示すようにその表面に
メタルパック層１８が成膜されることにより、アノード
電極１６との電気的導通が図られている。したがって、
フェイスプレート３は、メタルパック層１８と導電性薄
膜１９とによって蛍光膜層８及びブラックマトリックス
１７の電子ビームの照射面に上述した絶縁部位が存在し
ないように構成されている。

【００２９】以上のように構成されたＦＥＤ１によれ
ば、画像データ信号に応じた電圧がエミッタ電極のカソ
ードチップ７とゲート電極１３との間に印加されること
によって、カソードチップ７の先端から電子ビームが放
出される。電子ビームは、図１に矢印で示すようにゲー
ト電極１３の電子放出孔１４から真空空間部６内へと放
出される。ＦＥＤ１は、バックプレート２側のカソード
電極１０にマイナス電位の電圧が印加されるとともにフ
ェイスプレート３側のアノード電極１６にプラス電位の
電圧が印加されることから、加速されてフェイスプレー
ト３に形成した蛍光膜層８を照射し、この蛍光膜層８を
励起／発光して画像表示が行われる。

【００３０】ＦＥＤ１は、上述したように蛍光膜層８の
表面にアルミニウムのメタルパック層１８が蒸着されて
いることから、このメタルパック層１８によって電子ビ
ームの一部がバックプレート２側へとランダムに反射さ
れる。反射電子ビームは、カソード電極１０とアノード
電極１６との電位差によって再び蛍光膜層８へと到達す
る。ＦＥＤ１は、上述したように蛍光膜層８を区割りす
るブラックマトリックス１７をリブ状凸部として構成し
たことによって、反射電子ビームの拡散が抑制される。
したがって、ＦＥＤ１は、反射電子ビームが隣接する他
の蛍光膜層８に到達することが抑制されることから、コ
ントラストや色純度が低下することは無く高精度の画質
が保持される。

【００３１】また、ＦＥＤ１は、ブラックマトリックス
１７の外周面に導電性薄膜１９を被覆形成したことによ
りフェイスプレート３の電子ビーム照射面に絶縁部位を
有しないことから、メタルパック層１８による電圧チャ
ージ現象の発生を抑制する機能が確実に奏される。した
がって、ＦＥＤ１は、カソード電極１０とアノード電極
１６間の電圧降下が抑制され、電子ビームが充分な速度
を以って蛍光膜層８を照射することから蛍光体の発光輝
度が保持される。

【００３２】さらに、ＦＥＤ１は、ガラス基板１５との
相性が良くかつ熱膨張率も同等の鉛ガラスによってリブ
状ブラックマトリックス１７を形成することから機械的
に強固に接合される。したがって、ＦＥＤ１は、高温或
いは真空条件においても、ブラックマトリックス１７に
剥離やひび割れといった不都合の発生が防止され信頼性
の向上が図られる。

【００３３】ブラックマトリックス１７は、ガラス基板
１５の主面１５ａ上に、プラズマ・ディスプレィ・パネ
ル（ＰＤＰ）においてガラス基板上に形成されるセルの
形成工程と同様の工程によって形成される。すなわち、
ブラックマトリックス１７の形成工程は、スバッタリン
グ法とリソグラフィック法とによって透明なアノード電
極１６がストライプ状に形成されたガラス基板１５の主
面１５ａの全体にガラス厚膜をコーティングする工程を
第１の工程とする。ガラス厚膜には、上述したように鉛
ガラスを母材として酸化コバルトによって黒色に着色し
たガラスペーストが用いられ、例えばスピンコート法等
によって成膜される。なお、厚膜形成技術とは、基板上
に厚み寸法が数ミクロンの均一な膜を成膜する技術であ
る。

【００３４】ガラス基板１５には、ガラス厚膜の表面に
ドライフィルムレジストがコーティングされ、ブラック
マトリックス１７のパターンに応じた露光／現像処理が
施される。ガラス基板１５には、サンドブラスト処理が
施されて未露光部分がドライエッチングされた後、ブラ
ックマトリックス１７に対応するガラス厚膜部分のドラ
イフィルムレジストを剥離して焼成処理を施すことによ
ってブラックマトリックス１７を形成する。なお、サン
ドブラスト処理は、形成されるブラックマトリックス１
７の端部やガラス基板１５の主面１５ａに微小な凹凸が
形成されるが、より粒子の小さなサンドを用いることに
より後工程に影響の無い処理が可能である。

【００３５】上述したブラックマトリックス１７の形成
工程は、その高さ寸法が約５０ｕｍとＰＤＰのセルと比
較して１／４程度であってガラス基板１５にガラス厚膜
を比較的簡易な方法によって高精度に形成することが可
能であるために、ブラックマトリックス１７を生産性よ
く形成することができる。ガラス基板１５には、形成さ
れたブラックマトリックス１７の全周面にＩＴＯや酸化
スズのコーティング処理が施されることによって導電薄
膜層１９が形成される。

【００３６】ガラス基板１５には、例えばスクリーン印
刷法等によってブラックマトリックス１７により区割り
された領域内に所定の蛍光塗料が塗布されるとともに焼
成処理が施されて蛍光膜層８が形成される。ガラス基板
１５には、真空蒸着法によって蛍光膜層８及びブラック
マトリックス１７の表面にアルミニウムが蒸着されてメ
タルパック層１８が成膜形成され、フェイスプレート３
が製作される。

【００３７】なお、上述したブラックマトリックス１７
の形成工程において、感光性を有する鉛ガラスを用いて
ガラス厚膜を形成するようにしてもよい。ガラス厚膜
は、ブラックマトリックス１７に対応したマスクを介し
て直接露光／現像される。

【００３８】本発明は、上述したＦＥＤ１の構造に限定
されるものではなく、例えば図３或いは図４に示したＦ
ＥＤにも展開される。なお、以下の説明において、それ
ぞれのバックプレートについては、上述したＦＥＤ１に
備えられるバックプレート２と同様であるためその説明
を省略してフェイスプレートの構成についてのみ説明す
るものとし、また、このフェイスプレートについてもＦ
ＥＤ１に備えられるフェイスプレート３と同等の構成に
ついては同一符号を付すことによってその説明を省略す
る。

【００３９】本発明の他の実施の形態として図３に示し
たフェイスプレート２０は、ブラックマトリックス２３
の形成方法に特徴を有している。すなわち、ガラス基板
１５には、主面１５ａ上に透明なアノード電極１６が形
成されており、図３（Ａ）に示すようにこのアノード電
極１６上に金属酸化物やカーボン等によってブラックマ
トリックス２３のパターンに対応した薄膜の遮光膜層２
１が形成される。遮光膜層２１は、その厚みが１ミクロ
ン乃至２ミクロン以下に成膜され、各蛍光膜層８の発光
面に対してブラックマトリックス２３の形成部位を上述
したＦＥＤ１のブラックマトリックス１７よりもさらに
外光反射率の低い領域として構成する。

【００４０】ガラス基板１５には、同図（Ｂ）に示すよ
うにアノード電極１６及び遮光膜層２１を被覆するよう
に所定の厚みを有する鉛ガラス層２２が厚膜形成され
る。鉛ガラス層２２は、感光性を有する鉛ガラスが用い
られ、例えばスピンコート法等によってガラス基板１５
の全面に均一な厚みを以って形成される。そして、ガラ
ス基板１５には、同図に矢印で示すように遮光膜層２１
を形成した主面１５ａの反対側主面１５ｂから鉛ガラス
層２２の露光処理が行われる。なお、鉛ガラスは、感光
性を有すればよく、特に黒色に着色を施したものを用い
る必要は無い。

【００４１】ガラス基板１５は、遮光膜層２１がマスキ
ング作用を呈し、ブラックマトリックス２３の対応部位
を除く他の部位が露光されることから、光学処理を施す
ことによって図３（Ｃ）に示すようにこの露光部位が除
去される。ガラス基板１５には、焼成処理が施されるこ
とにより遮光膜層２１上に鉛ガラスによるブラックマト
リックス２３が形成される。

【００４２】ガラス基板１５には、図３（Ｄ）に示すよ
うに、形成されたブラックマトリックス２３の全周面に
ＩＴＯや酸化スズのコーティング処理が施されることに
よって導電薄膜層１９が形成される。ガラス基板１５に
は、さらに例えばスクリーン印刷法等によってブラック
マトリックス２３によって区割りされた領域内に所定の
蛍光塗料が塗布されるとともに焼成処理が施されて蛍光
膜層８が形成される。ガラス基板１５には、真空蒸着法
によって蛍光膜層８及びブラックマトリックス２３の表
面にアルミニウムが蒸着されてメタルパック層１８が成
膜形成されることにより、フェイスプレート２０が製作
される。以上のように構成されたフェイスプレート２０
は、ブラックマトリックス２３がリブ状凸部として構成
されることからメタルパック層１８において反射される
反射電子ビームの拡散を抑制してこの反射電子ビームに
よる隣接する他の蛍光膜層８への影響を抑制し、コント
ラストや色純度の低下を抑えて高精度の画像表示が行わ
れるようにする。また、フェイスプレート２０は、メタ
ルパック層１８と導電薄膜層１９とによって電子ビーム
の照射面がほぼ全体に亘って覆われることから、電圧チ
ャージ現象によるカソード電極１０とアノード電極１６
間の電圧降下が抑制されて電子ビームが充分な速度を以
って蛍光膜層８を照射し、明るい画像表示が行われるよ
うにする。

【００４３】さらに、フェイスプレート２０は、ガラス
基板１５との相性が良くかつ熱膨張率も同等の鉛ガラス
を用いてリブ状ブラックマトリックス２３を形成するこ
とから、高温或いは真空条件においても信頼性の向上が
図られる。また、フェイスプレート２０においては、ブ
ラックマトリックス２３を光学処理して形成するに際し
て蛍光膜層８の発光面に対してブラックマトリックス２
３の形成部位の外光反射率を低減する遮光膜層２１がマ
スク部材としても作用することから、製作工程の効率化
が図られる。

【００４４】本発明のさらに他の実施の形態として図４
に示したフェイスプレート２５は、蛍光層８の発光面に
対して外光反射率の低い鉛ガラスによってリブ状ブラッ
クマトリックス２６を形成する構成については上述した
各フェイスプレート３、２０と同様とするが、その形状
に特徴を有している。すなわち、ブラックマトリックス
２６は、図４に示すように、その断面形状が上辺に対し
て底辺の幅寸法が大とされた略台形を呈して形成され
る。したがって、ブラックマトリックス２６は、ガラス
基板１５に形成される蛍光膜層８を区割りする側面２６
ａが傾斜面として構成されてなる。

【００４５】上述したフェイスプレート２５の製造工程
は、透明なアノード電極１６を形成したガラス基板１５
の主面１５ａ上に黒色鉛ガラスによって所定の厚みを有
するガラス厚膜をコーティングするガラス厚膜形成工程
を有する。フェイスプレート２５の製造工程において
は、このガラス厚膜に対して上述した工程と同様に光学
的処理及びエッチング処理等を施してリブ状ブラックマ
トリックス２６を形成する。ブラックマトリックス２６
は、例えばスバッタ角度が斜めとされるイオンスパッタ
法により蛍光膜層８に対応する部位のガラス厚膜を除去
する等の適宜の方法によって上述したように断面台形を
呈して形成される。

【００４６】フェイスプレート２５の製造工程において
は、ブラックマトリックス２６が形成されたガラス基板
１５に対して、蛍光膜層形成工程によって各ブラックマ
トリックス２６により区割りされた領域内に蛍光体を塗
布して各蛍光膜層８を形成する。製造工程は、ガラス基
板１５に対してアルミニウムの真空蒸着を施すメタルパ
ック層形成工程によって、蛍光膜層８及びブラックマト
リックス２６の表面にメタルパック層２７を成膜形成す
る。

【００４７】ところで、真空蒸着法においては、一般に
蒸着面に対して直交する垂直面に安定した膜厚のアルミ
ニウム膜層を形成することが難しい。フェイスプレート
２５は、上述したようにブラックマトリックス２６が断
面台形とされ外周側面を傾斜面として構成したことによ
り、この外周側面にもアルミニウムがいわゆる斜め蒸着
によって安定した状態で成膜形成される。したがって、
フェイスプレート２５は、蛍光膜層８の表面とともにブ
ラックマトリックス２６の表面全体にも連続したメタル
パック層２７が成膜形成される。

【００４８】以上のように構成されたフェイスプレート
２５は、ブラックマトリックス２６にメタルパック層２
７との導電性を保持するための導電薄膜層を予め成膜形
成する工程が不要となり、より簡易な工程によって製造
することが可能となる。フェイスプレート２５は、ブラ
ックマトリックス２６がリブ状凸部として構成されるこ
とからメタルパック層２７において反射される反射電子
ビームの拡散を抑制してこの反射電子ビームによる隣接
する他の蛍光膜層８への影響を抑制し、コントラストや
色純度の低下を抑えて高精度の画像表示が行われるよう
にする。また、フェイスプレート２５は、蛍光膜層８と
ブラックマトリックス２６の表面全体に連続したメタル
パック層２７が成膜形成されることから、電圧チャージ
現象によるカソード電極１０とアノード電極１６間の電
圧降下が抑制される。したがって、フェイスプレート２
５は、電子ビームが充分な速度を以って蛍光膜層８を照
射し、明るい画像表示が行われるようにする。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる画像表示装置によれば、フェイスプレートのブラッ
クマトリックスが、ガラスを母材として蛍光膜層の発光
面よりも突出されたリブ状凸部として形成されるととも
にこのブラックマトリックスと蛍光膜層とのほぼ表面全
体が導電薄膜層で被覆されて構成される。したがって、
画像表示装置は、導電薄膜層で反射される反射電子ビー
ムの拡散を抑制してこの反射電子ビームによる隣接する
他の蛍光膜層への影響を抑制してコントラストや色純度
の低下を抑えて高精度の画像表示が行われる。また、画
像表示装置は、蛍光膜層及びブラックマトリックスにお
ける電子ビームの照射による電圧チャージ現象が抑制さ
れて電子ビームが速度損失を生じること無く蛍光膜層を
照射することから、微小放電ノイズや電子ビームの軌道
ズレによる輝度ムラの発生が無い明るい画像表示が行わ
れる。さらに、画像表示装置は、基板に対してブラック
マトリックスが充分な機械的強度を以って形成されると
ともに熱膨張も同等であることから、高温／真空環境条
件においてもクラックや剥離の発生が抑制されて信頼性
の向上が図られる。さらにまた、画像表示装置は、ブラ
ックマトリックスが極めて簡易な工程によって高精度に
形成され、生産性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態として示すＦＥＤの概略構
成を説明する要部縦断面図である。

【図２】同ＦＥＤに備えられるフェイスプレートの要部
模式図である。

【図３】同他のフェイスプレートの製造工程を説明する
要部模式図である。

【図４】同さらに他のフェイスプレートの要部模式図で
ある。

【符号の説明】 １ ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレ
ィ、画像表示装置）、２バックプレート、３ フェイス
プレート、６ 真空空間部、７ カソードチップ、８
蛍光膜層、９ ガラス基板、１０ カソード電極、１３
ゲート電極、１４ 電子放出孔、１５ ガラス基板、
１６ アノード電極、１７ ブラックマトリックス、１
８ メタルパック層（導電薄膜層）、１９ 導電薄膜
層、２０フェイスプレート、２１ 遮光膜層（薄膜パタ
ーン）、２２ 鉛ガラス層、２３ブラックマトリック
ス、２５ フェイスプレート、２６ ブラックマトリッ
クス、２７ メタルパック層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 29/28 Ｈ０１Ｊ 29/28 29/32 29/32

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、カソード電極と電子ビームの
   放出電極とが形成されるとともに上記カソード電極に対
   向してゲート電極が形成されてなるバックプレートと、 透明な基板上に、上記各ゲート電極に対応して形成され
   た透明なアノード電極と、このアノード電極上に形成し
   た蛍光膜層と、この蛍光膜層間の非発光領域にそれぞれ
   位置するブラックマトリックスとが形成され、真空空間
   部を介して上記バックプレートに対向配置されてなるフ
   ェイスプレートとを備え、 上記フェイスプレートは、上記ブラックマトリックスが
   ガラスを母材として上記蛍光膜層の発光面よりも突出さ
   れたリブ状凸部として形成されるとともに、このブラッ
   クマトリックスと上記蛍光膜層とのほぼ表面全体が導電
   薄膜層で被覆されたことを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 上記ブラックマトリックスには、その外
   周側面を含む表面に上記導電薄膜層と電気的に接続され
   る下地導電薄膜層が被膜形成されたことを特徴とする請
   求項１に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 上記ブラックマトリックスは、母材を構
   成するガラスに、上記蛍光膜層よりも外光反射率が低い
   鉛ガラスを用いたことを特徴とする請求項１に記載の画
   像表示装置。
4. 【請求項４】 上記ブラックマトリックスは、上記フェ
   イスプレートの主面に形成した上記蛍光膜層よりも外光
   反射率が低い薄膜パターン上に形成されたことを特徴と
   する請求項１に記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 上記ブラックマトリックスは、上辺に対
   して底辺の幅が大とされた断面が略台形とされることに
   よって側面が傾斜面として構成され、この傾斜面にも上
   記導電薄膜層が被膜形成されたことを特徴とする請求項
   １に記載の画像表示装置。