JP2000502503A - カラーフィルタ層を具えるカラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 青及び赤のみのカラーフィルタ層を設けることにより、ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層を有するカラー表示装置を製造するに当っての不合格品の割合を、画質に悪影響を及ぼすことなく著しく低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 カラーフィルタ層を具えるカラー表示装置 本発明は、孔を有するブラックマトリックス層が載置されている基板と、動作 中ブラックマトリックス層の孔を介して赤、青及び緑の光を放出する螢光体領域 の螢光体パターンと、この螢光体パターン及び前記基板間で延在するカラーフィ ルタ層とを具えるカラー表示装置に関するものである。 上述した種類のカラー表示装置は特に、テレビジョン受信機やコンピュータの モニタに用いられている。 上述した種類のカラー表示装置は既知である。この既知のカラー表示装置は、 赤色、緑色及び青色光を発光する螢光体領域のサブパターン（以後“赤”、“緑 ”及び“青”の螢光体とも称する）を含む螢光体パターンを具え、更にブラック マトリックスをも具えている。ブラックマトリックス層は、孔があけられた黒色 層又は黒色ストライプのシステムであり、これは基板上に且つ（部分的に）螢光 体パターンを形成する螢光体領域間に存在し、このブラックマトリックス層によ り表示画像のコントラストを改善する。ブラックマトリックスには孔があけられ ており、これら孔内に染色層（カラーフィルタ層とも称される）が設けられ、こ れら染色層上には対応する色の螢光体領域が堆積される。カラーフィルタ層は、 関連の螢光体によって放出される光以外の異なる波長の入射光を吸収する。これ により、入射光の散漫反射を減少させるとともに表示画像のコントラストを改善 する。更に、カラーフィルタ層、例えば“赤”のフィルタ層は“赤”の螢光体に より放出される放射の一部、すなわち可視スペクトルの赤色部分外の波長を有す る部分を吸収することができる。これにより赤の螢光体のカラーポイントが改善 される。既知のカラー表示装置は螢光体（赤、緑及び青）の各々に対しカラーフ ィルタ層を有する。“赤”、“青”及び“緑”のカラーフィルタ領域はそれぞれ 赤色、青色及び緑色の光に対し比較的高い透過率を有する。カラーフィルタ層に 対する色の表記はこれらフィルタ層自体の色に関するものでなく、フィルタの透 過特性に関するものである。 既知のカラー表示装置は種々の欠点、特に不合格品の割合、すなわち品質条件 を満足しない陰極線管の割合が問題となるという欠点を有する。不合格品は陰極 線管の価格を高め、環境問題をも生ぜしめる。不合格となった陰極線管は環境的 に優しく処理する必要がある。 本発明の目的は、上述した問題の１つ以上を低減させた、頭書に記載した種類 のカラー表示装置を提供せんとするにある。 この目的のために、本発明によるカラー表示装置では、 −螢光体領域の第１系列に対応するブラックマトリックスの孔の第１系列上に第 １のカラーフィルタ層が延在し、 −螢光体領域の第２系列に対応するブラックマトリックス層の孔の第２系列内に 第２のカラーフィルタ層が延在し、第１及び第２のカラーフィルタ層が赤及び青 のカラーフィルタ層又は青及び赤のカラーフィルタ層を有し、螢光体領域の第１ 及び第２系列がカラーフィルタ層に対応する色（赤、青）を放出する螢光体を有 し、 −緑色光を放出する螢光体領域と基板との間に緑のカラーフィルタ層が存在して いない、 ことを特徴とする。 本発明によるカラー表示装置では、コントラストが３種類のカラーフィルタ層 を有する既知の表示装置のコントラストにほぼ等しくなり、一方、不合格品の割 合が低減し、画像再生品質が種々の点で改善される。本発明者は、この驚くべき 特性の組合せは赤及び青のカラーフィルタを組合せた場合にのみ生じるというこ とを確かめた。 第１のカラーフィルタ層はブラックマトリックス層上にも延在させ、この第１ のカラーフィルタ層には、孔の第１系列に属さないブラックマトリックス層の孔 に対応する孔をあけるのが好ましい。 好適例では、第１のカラーフィルタ層と、第２のカラーフィルタ層とを異なら せる。すなわち、第１のカラーフィルタ層は、第１の色の螢光体領域に対するブ ラックマトリックス層の孔上とブラックマトリックス層とに延在する多かれ少な かれ連続的な層であり、この第１のカラーフィルタ層にはブラックマトリックス 層の他の孔に対応する孔があけられており、第２のカラーフィルタ層はブラック マトリックス層の孔の第２系列内に位置する。これにより色の汚染が低減化され る。 第１のカラーフィルタ層の孔の寸法は、これらの孔が、孔の第２系列の当該孔 とこれら孔を囲むエッジとに一致するような寸法とするのが好ましい。 これらの好適例では、第１のカラーフィルタ層が第２の色の孔を囲むエッジを 被覆しない。これにより色の再生を改善する。その理由は、第１のカラーフィル タ層の材料が第２の色の孔内に堆積しえず、螢光体のヘーズ、従って色の汚染が 減少される為である。 第２のカラーフィルタ層の厚さと、この第２のカラーフィルタ層の近くでのブ ラックマトリックス層及び第１のカラーフィルタ層の合計の厚さとの間の厚さの 差は１μｍよりも小さくするのが好ましい。 この厚さの差を比較的大きくすると、螢光体パターンの均一性が影響を受ける おそれがある。不均一性は表示画像の画質に悪影響を及ぼす。この厚さの差を１ μｍよりも小さくすると、螢光体被膜の均一性に殆ど影響を及ぼさない。 本発明の上述した特徴及びその他の特徴は以下の実施例に関する説明から明ら かとなるであろう。 図中、 図１は、表示管を示す断面図であり、 図２Ａは、カラーフィルタ層が設けられた、本発明による表示管用表示窓を示 す断面図であり、 図２Ｂは、本発明による表示管用表示窓を示す平面図であり、 図３Ａ〜３Ｊは、本発明によるカラー表示装置の製造方法を示している。 これらの図は実際のものに正比例して描いていない。一般に、同様な部分に同 じ符号を付してある。 カラー表示管１（図１）は、表示窓３と、コーン部４と、ネック部５とを含む 、排気されたエンベロープ２を具えている。ネック部５内には、３つの電子ビー ム７，８及び９を発生する電子銃６が配置されている。この表示窓の内面上には 表示スクリーン１０が設けられている。この表示スクリーン１０は、赤、緑及び 青 で発光する螢光体素子の螢光体パターンを有している。電子ビーム７，８及び９ は、表示スクリーン１０に向う途中で、偏向ユニット１１により表示スクリーン １０を横切る方向で偏向され、表示窓３の前方に配置されたシャドウマスク１２ を通過する。このシャドウマスクは、孔のあいた薄肉プレートを有する。このシ ャドウマスクは懸垂手段１４により表示窓内で懸垂されている。３つの電子ビー ム７，８及び９は互いに小さな角度を成してシャドウマスクの孔１３を通過し、 従って各電子ビームが１色のみの螢光体素子に衝突する。 図２Ａは、本発明によるカラー陰極線管の表示窓を示す断面図である。図２Ｂ は、図２Ａに示す表示窓の（螢光体素子上の）平面図である。表示窓の内面上に はブラックマトリックス２１が設けられている。Ｂ（青）及びＧ（緑）螢光体素 子のそれぞれに対する孔２３Ｂ及び２３Ｇを除いて、Ｒ（赤）螢光体素子に対す る孔２３Ｒとブラックマトリックス２１との上にカラーフィルタ層２２が延在し ている。孔２３Ｂ内にはカーフィルタ層２４Ｂの領域が設けられている。カラー フィルタ層２４Ｂの前記領域はブラックマトリックスよりも上方に突出している 。本例では、カラーフィルタ層２４Ｂの厚さｔ₂を１．５〜５μｍとする。螢光 体２５Ｒ，２５Ｇ及び２５Ｂはそれぞれ孔２３Ｒ，２３Ｇ及び２３Ｂ上に設け、 カラーフィルタ層は、存在する場合には、螢光体と基板との間に延在させる。 本発明によるカラー表示装置に対しカラーフィルタ層を設ける方法の一例を図 ３Ａ〜３Ｊに示す。この方法は以下の工程を有する。 ａ．基板３１へのブラックマトリックス３２の被着；この処理は既知の方法によ り行なうことができる（図３Ａ）。 ｂ．基板へのホトレジスト層３３の被着及びブラックマトリックスの孔３４Ｂ及 び３４Ｇ内及びその周囲での前記ホトレジスト層の露光。この露光は、露光領 域がブラックマトリックスの孔及びこれら孔の周囲のエッジを覆うように行な うのが好適である（図３Ｂ及び３Ｃ）。 ｃ．非露光のホトレジストの除去（図３Ｄ）。 ｄ．第１の、例えば赤の染料を含有する懸濁液３５の被着及びこの懸濁液の乾燥 （図３Ｅ）。 ｅ．本例ではいわゆる“リフトオフ処理”による、前記ホトレジスト層上に存在 する乾燥懸濁液と一緒のこのホトレジスト層の除去（図３Ｆ）。 ｆ．第２の、例えば青の染料を含有するホトレジスト懸濁液３６の被着及びマス クを介するこの懸濁液の露光（図３Ｇ）。 ｇ．非露光懸濁液３６の除去。本例では、この懸濁液３６の厚さは、カラーフィ ルタ層の露光された“青”の領域がブラックマトリックスの上方に突出するよ うにする（図３Ｈ）。 ｈ．青発光螢光体を含有するホトレジスト懸濁液３７の被着及びこのホトレジス ト懸濁液の露光（図：３１）。 ｉ．非露光ホトレジスト懸濁液３７の除去（図３Ｊ）。 次に、他の螢光体を既知の技術により設ける。 本発明者は、赤及び青のみのカラーフィルタ層を用い、好ましくは赤のカラー フィルタ層をブラックマトリックス上に且つ青のカラーフィルタ層を囲んで延在 させることにより、以下のことから導き出せる利点が得られるということを確か めた。 画像再生のコントラストは“緑”のカラーフィルタ層を被着することにより著 しく改善されないということを測定により確かめた。例えば、赤のカラーフィル タ層のみを被着することにより、カラーフィルタ層の無いカラー表示装置に比ベ てコントラストを約７％だけ高め、赤及び青のカラーフィルタ層を被着すること によりコントラストを約２１％だけ高め、３つ（赤、青及び緑）のカラーフィル タ層を被着することによりコントラストを約２２％だけ高める。従って、緑のカ ラーフィルタ層は殆どコントラストに影響を及ぼさないという驚くべき結論を導 き出すことができる。しかし、カラーフィルタ層は良い結果をもたらすばかりで はなく、悪い結果をももたらす。すなわち、追加の費用がかかるとともに、カラ ー表示装置の製造方法を著しく複雑にする。各処理工程は不合格品の原因となる 為、カラーフィルタ層は不合格品の個数を増大させる。更に、カラーフィルタ層 により螢光体のヘーズを生ぜしめる。螢光体を被着する際、汚染が生じる、すな わち“緑”の螢光体が“青”のカラーフィルタ層上に影響を残し、“青”の螢光 体が“緑”のカラーフィルタ層上に影響を残す。これにより色純度を悪くする。 赤のカラーフィルタ層はいわゆる“リフトオフ処理”に極めて適しており、本 発明の好適例では第１のカラーフィルタ層を赤のカラーフィルタ層とする。 好ましくは、式 ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜≦｜ｔ₂−ｔ_bm｜ を満足させる。ここに、ｔ₁はブラックマトリックス層２１上の第１のカラーフ ィルタ層の厚さ、ｔ_bmはブラックマトリックスの厚さ、ｔ₂は第２のカラーフィ ルタ層の厚さである。 カラーフィルタ領域（例えば青のカラーフィルタ領域）がブラックマトリック スよりも上方に突出することにより、螢光体懸濁液を設ける際にこの螢光体懸濁 液が均等に流れるのを阻止するという悪影響を、本発明の上述した好適例によれ ば減少せしめうるという利点がある。パターンに応じて、平均よりも多い又は少 ない螢光体懸濁液を有する領域を表示窓内に形成する。これにより、最終的に、 表示画像上に明るい又は暗い領域或いはストライプを形成する。本発明の好適例 による陰極線管では、第１のカラーフィルタ層をブラックマトリックス上に設け 、第２のカラーフィルタ層をその周囲よりもわずかに突出させる。本発明の好適 例では、（赤の）カラーフィルタ層２２がカラーフィルタ層の（青の）領域間の ブラックマトリックス上にも延在している為、これらカラーフィルタ層の高さの 差が少なくなる。例えばブラックマトリックスの厚さｔ_bmを０．５〜０．７μｍ とし、赤のカラーフィルタ層２２の厚さｔ₁を０．５〜０．７μｍとし、青のカ ラーフィルタ層２４Ｂの厚さｔ₂を１．５〜２．５μｍとする。赤のカラーフィ ルタ層２２がカラーフィルタ層２４Ｂの青領域を囲んで存在する為、領域２４Ｂ のすぐ近くの周囲に対するこれら領域２４Ｂの高さ、すなわちこれら領域がその 周囲の上方に突出する程度は３０〜５０％減少する。これにより螢光体被膜の均 一性が改善される。図２Ａは本発明の好適例の特徴、すなわちブラックマトリッ クス２１の孔２３Ｂを囲むエッジにカラーフィルタ層２２が存在しないという特 徴をも示している。これが為、“赤”のカラーフィルタ材料が孔２３Ｂ及び／又 は２３Ｇに入らなくなる。その結果、カラー再生が改善される。 本発明は上述した例に限定されないこと明らかである。例えば、図１では、通 常のカラー陰極線管が示されているが、言葉“カラー表示装置”とは本発明の範 囲内で広く解釈し、基板上に３種類の発光螢光体の螢光体パターンを有するいか なる表示装置をも含むべきである。カラー表示装置はプラズマディスプレイのよ うな種々の種類のフラット型表示装置を含む。赤及び青のカラーフィルタに対し 適した材料は、例えば酸化鉄（赤）及びアルミン酸コバルト（青）である。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年６月１８日（１９９８．６．１８） 【補正内容】 【図３】【図３】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．孔を有するブラックマトリックス層が載置されている基板と、動作中ブラッ クマトリックス層の孔を介して赤、青及び緑の光を放出する螢光体領域の螢光 体パターンと、この螢光体パターン及び前記基板間で延在するカラーフィルタ 層とを具えるカラー表示装置において、 −螢光体領域の第１系列に対応するブラックマトリックスの孔の第１系列上に 第１のカラーフィルタ層が延在し、 −螢光体領域の第２系列に対応するブラックマトリックス層の孔の第２系列内 に第２のカラーフィルタ層が延在し、第１及び第２のカラーフィルタ層が赤及 び青のカラーフィルタ層又は青及び赤のカラーフィルタ層を有し、螢光体領域 の第１及び第２系列がカラーフィルタ層に対応する色を放出する螢光体を有し 、 −緑色光を放出する螢光体領域と基板との間に緑のカラーフィルタ層が存在し ていない、 ことを特徴とするカラー表示装置。 ２．請求の範囲１に記載のカラー表示装置において、前記第１のカラーフィルタ 層がブラックマトリックス層上にも延在し、この第１のカラーフィルタ層には 、 孔の第２系列のこれら孔と、これら孔を囲むエッジとに対応する孔があけら れ ていることを特徴とするカラー表示装置。 ３．請求の範囲２に記載のカラー表示装置において、前記第１のカラーフィルタ 層が赤のカラーフィルタ層であることを特徴とするカラー表示装置。 ４．請求の範囲１に記載のカラー表示装置において、ｔ₁を第１のカラーフィル タ層の平均厚さとし、ｔ_bmをブラックマトリックス層の平均厚さとし、ｔ₂を 第２のカラーフィルタ層の平均厚さとした際に、 ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜＜｜ｔ₂−ｔ_bm｜ が満足されていることを特徴とするカラー表示装置。 ５．請求の範囲１に記載のカラー表示装置において、前記第２のカラーフィルタ 層が前記第ｌのカラーフィルタ層の上方に１μｍよりも少ない距離だけ突出し ていることを特徴とするカラー表示装置。