JP2000502504A - 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】 カラー表示装置には、ブラックマトリックス層と、螢光体パターンと、カラーフィルタ層とが設けられている。懸濁液のレオロジー的な作用と揮発性成分の蒸発作用との双方又はいずれか一方はカラーフィルタ層の形状により影響を受け、特にカラーフィルタ層が突出することにより影響を及ぼす。その結果、螢光体層間で厚さに変化が生じる。突出するカラーフィルタ層とそのすぐ近くの周囲との間の高さの差を減少させることにより、螢光体層間の厚さの変化が減少され、従って表示画像の画質が改善される。

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光を放出する螢光体パターンと、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、光 吸収性の高い（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。 動作中、螢光体パターンの螢光体が光を放出し、この光はブラックマトリックス 層の孔を介して表示装置から出る。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には種々の欠点があり、特に、螢光体領域をカラーフィ ルタ層上に設ける際、被着される螢光体領域の厚さが不均一となるおそれがある 。これらの不均一性は表示画像の画質に悪影響を及ぼし、不合格品を生ぜめるお それがある。 本発明の目的は、前述した欠点の１つ以上を低減させた、頭書に記載の種類の 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、 −第１の色の螢光体領域に対応する、ブラックマトリックス層の孔の第１系列と 、ブラックマトリックス層の一部との上に第１のカラーフィルタ層が延在し、ブ ラックマトリックス層の孔の第１系列に属さないブラックマトリックス層の孔に 対応する孔が前記第１のカラーフィルタ層にあけられており、 −ブラックマトリックス層の孔の第２系列の孔内に第２のカラーフィルタ層が延 在し、 −ｔ₁を孔の第２系列付近でのブラックマトリックス層上の第１のカラーフィル タ層の厚さとし、ｔ_bmをブラックマトリックス層の厚さとし、ｔ₂を第２のカラ ーフィルタ層の厚さとした際に、式 ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜＜｜ｔ₂−ｔ_bm｜ が適用されていることを特徴とする。 本発明によるカラー表示装置では、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る形状にする。第１のカラーフィルタ層は、第１の色の螢光 体領域とブラックマトリックス層の大部分との上に延在する層とし、この第１の カラーフィルタ層には、前記孔の第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、一方、第２のカラーフィルタ層は前記孔の第２系列のこ れら孔内に位置させ、この第２のカラーフィルタ層に別の領域のパターンを与え る。 これらカラーフィルタ層を互いに異ならせることは一見して不利であるかのよ うに見える。その理由は、第１及び第２のカラーフィルタ層が互いに異なる形状 を有し、従ってこれら双方のカラーフィルタ層を設けるのに同じ一種類の方法を 用いることができない為である。しかし、本発明者は、本発明の他の条件を満足 させれば、すなわち ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜＜｜ｔ₂−ｔ_bm｜ であれば、これらカラーフィルタ層間でこのように相違させることにより螢光体 層の均一性を改善するということを確かめた。本発明者は更に、螢光体を被着す る際に、突出するカラーフィルタ層が、設ける螢光体の量を不均一にするという ことを確かめた。このような不均一性は表示画像の画質に悪影響を及ぼし、画像 の輝度のストラィプ或いはクロスとして目に見えるおそれがある。人の目はこの ような影響に対する感応性が高い。この影響は、第１のフィルタ層を多かれ少な かれ連続的な形状とし、且つ上述した条件を満足させることにより減少させるこ とができる。第１のカラーフィルタ層が第２のカラーフィルタ層の付近に存在す る為、第２のカラーフィルタ層がそのすぐ近くの周囲の上方に突出する量が少な くなり、従って１種類以上の螢光体層における不均一性が低減化される。これに より画像再生に優れた効果を与えるものである。 第１のカラーフィルタ層にあける孔の寸法は、これら孔が、前記孔の第２系列 の孔と当該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。エッジ の寸法は第１のカラーフィルタ層の孔の寸法に比べて小さく（孔の１／１０より も小さく）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の色に対するブラックマ トリックス層の孔を囲むエッジを被覆しない。このようにすることによりカラー 再生を改善する。その理由は、第１のカラーフィルタの材料が第２の色に対する ブラックマトリックス層の孔内に堆積されるおそれがない為である。 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第 １のカラーフィルタ層及びブラックマトリックスの合計の厚さとの間の高さの差 は１μｍよりも小さくする。すなわち式 ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜＜１μｍ を適用するのが好ましい。 この高さの差を１μｍよりも小さくすることにより、螢光体層の厚さの不均一 性が全く或いは殆ど生じなくなる。 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、カラー表示装置用のカラー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表示管用表示窓を示す断面図であり 、 図２Ｂは、表示管用表示窓の平面図であり、 図３Ａ〜３Ｊは、本発明によるカラー表示装置の製造方法の一例を示す。 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１ ２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。螢光 体を設ける際、螢光体懸濁液は表示窓の内面全体に亘って流れる。カラーフィル タ領域をブラックマトリックスよりも上方に突出させることにより、螢光体懸濁 液の流れ及びこの螢光体懸濁液の揮発性成分の蒸発の双方又はいずれか一方を不 均一にし、これにより螢光体の厚さを不均一にする。表示スクリーン上のある位 置では、平均値よりも高い量の螢光体が堆積されるが、他の位置では平均値より も低い量の螢光体が堆積される。このような不均一性は表示画像中に明暗領域或 いは異なる色の領域を生ぜしめる。本発明では、青のカラーフィルタ領域と場合 に応じ緑のカラーフィルタ領域との間のブラックマトリックス上にもカラーフィ ルタ層２２を延在させることにより高さの差を減少させる。ブラックマトリック スの厚さｔ_bmは例えば０．６μｍとし、孔２３Ｂの付近のブラックマトリックス 層上のカラーフィルタ層２２の厚さｔ₁を０．６μｍとし、青のカラーフィルタ 層２４Ｂの厚さｔ₂を２μｍとする。従って、｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜＝０．８μｍ ＜｜ｔ₂−ｔ_bm｜＝１．４μｍの関係が成立する。カラーフィルタ層２４Ｂの青 領域を囲んで赤のカラーフィルタ層２２を設けることにより、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２４Ｂをその 周囲の上方に突出させる量を４５％だけ減少させる。従って、螢光体層の均一性 が改善される。図２Ａは本発明の好適実施例の特徴、すなわちカラーフィルタ層 ２２が孔２３Ｂの周囲のエッジを被覆しないようにするということをも示してい る。従って、孔２３Ｂ及び２３Ｇの双方又はいずれか一方に“赤”のカラーフィ ルタ材料が存在しなくなる。これにより色再生を改善する。関連の文献には着色 した螢光体に関し述べられており、螢光体粒子はカラーフィルタ層に代わるもの として顔料層で囲まれている。しかし、顔料は螢光体により放出される光に影響 を与えるばかりではなく、螢光体が電子により励起される効率にも影響を及ぼす 。 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〜３１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．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。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．必要な場合の、第３の、例えば緑のカラーフィルタ層の被着。第３のカラー フィルタ層を被着する場合には、関係式｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₃｜＜｜ｔ₃−ｔ_bm｜ を適用するのが好ましく、｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₃ ｜＜１μｍとするのが好ましい 。例えば、第３のカラーフィルタ層の厚さｔ₃は約１μｍとする。 ｉ．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）。 ｊ．非露光ホトレジスト懸濁液３７の除去（図３Ｊ）。 本発明の基礎となる認識を要約すると以下の通りである。懸濁液のレオロジー 的な作用及び揮発性成分の蒸発作用の双方又はいずれか一方はカラーフィルタ層 の形状、特に突出するカラーフィルタ層により影響される。すなわちカラーフィ ルタ層がその周囲よりも上方に突出することにより影響を及ぼす。その結果、前 述したように、螢光体層２５Ｒ，２５Ｇ及び２５Ｂのいずれか又は任意の組合せ のそれぞれの厚さに変化が生じる。突出するカラーフィルタ層とそのすぐ近くの 周囲との間の高さの差を減少させることにより、螢光体層の厚さの変化が減少さ れ、従って表示画像の画質が改善される。本発明は、高さの差を減少させ、従っ て螢光体層間の厚さの変化を減少させ、従って表示画像の画質を改善するもので ある。 本例では次に、他の螢光体（緑及び赤）を既知の技術により設ける。 本発明は上述した例に限定されないこと勿論である。例えば図１に通常のカラ ー陰極線管を示しているが、“カラー表示装置”とは本発明の範囲内で、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よう に広い意味で解釈すべきである。カラー表示装置は、プラズマディスプレイのよ うな種々のフラット型表示装置を含むものである。カラーフィルタに対し用いう る材料は例えば、赤のカラーフィルタに対し酸化鉄、青のカラーフィルタに対し アルミン酸コバルト、緑のカラーフィルタに対しＣｏＯ・ＮｉＯ・ＴｉＯ₂・Ｉ ｎＯ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光を放出する螢光体パターンと、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、 −第１の色の螢光体領域に対応する、ブラックマトリックス層の孔の第１系列 と、ブラックマトリックス層の一部との上に第１のカラーフィルタ層が延在し 、 ブラックマトリックス層の孔の第１系列に属さないブラックマトリックス層 の 孔に対応する孔が前記第１のカラーフィルタ層にあけられており、 −ブラックマトリックス層の孔の第２系列の孔内に第２のカラーフィルタ層が 延在し、 −ｔ₁を孔の第２系列付近でのブラックマトリックス層上の第１のカラーフィ ルタ層の厚さとし、ｔ_bmをブラックマトリックス層の厚さとし、ｔ₂を第２の カラーフィルタ層の厚さとした際に、式 ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜＜｜ｔ₂−ｔ_bm｜ が適用されている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、第１のカラーフィルタ層に あけられた孔の寸法は、これら孔が、前記孔の第２系列の孔と当該孔を囲むエ ッジとに一致するような寸法としたことを特徴とするカラー表示装置。 ３．請求の範囲１又は２に記載のカラー表示装置において、｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₂｜ ＜１μｍとしたことを特徴とするカラー表示装置。 ４．請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載のカラー表示装置において、このカ ラー表示装置が第３のカラーフィルタ層を具え、この第３のカラーフィルタ層 の厚さをｔ₃とした際に、式 ｜ｔ₁＋ｔ_bm−ｔ₃｜＜｜ｔ₃−ｔ_bm｜ が適用されていることを特徴とするカラー表示装置。