CN1497648A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是进一步改善由高密度电子射线照射而激发的荧光体的发光特性。其解决方法是在具有荧光膜31、构成图像的面板32、铝蒸镀膜33、玻锥34、电子枪35的阴极射线管中，将构成涂布在面板32上的荧光膜31的荧光体采用以下的铽激活荧光体，所述铽激活荧光体为用铽离子(Tb3+)置换含有锌(Zn)、钇(Y)、硅(Si)及氧(O)为主要构成元素的母体结晶中钇(Y)的一部分而得到的，在此铽激活荧光体中添加有微量的稀土类元素的离子。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置，特别涉及一种使由高密度电子射线照射而激发的荧光体的发光特性提高了的显示装置。
背景技术
作为显示装置，已知各种显示装置，但是由于对投影式显示装置，即所谓的彩色投影器中使用的阴极射线管有高辉度的要求，因此要求构成其画面的荧光体具有由高密度电子射线激发的优良发光特性。另外，作为大画面显示装置，近年来，开发出了作为平面显示器型阴极射线管之一的场发射型显示器(Field Emission Display：FED)，也要求此FED的荧光体具有由高密度电子射线激发的优良发光特性。
由高密度电子射线激发的荧光体要求具有如下特点，(1)发光效率的激发依赖性小，换言之，即“辉度饱和”小；(2)伴随温度升高的发光效率的降低程度(所谓的温度消光)小；(3)发光效率的经时变化小(辉度寿命长)；(4)发光的色调变化小等。另外，还对如下内容进行了研究，即，在与其他的大画面显示装置，例如使用液晶板的投影式显示装置的竞争方面，为了进一步提高显示图像的析像度，而抑制荧光体膜中的光散射。为此，主要采用使用小粒子荧光体来减小荧光体膜的膜厚的方法，最近这一趋势正在不断加强。
特别是对在影像辉度方面贡献很大的绿色荧光体进行了较多的研究，例如，P.J.Born，D.S.Robertson，and P.C.Smith：“A study ofPhosphors in the yttrium oxide-silicon dioxide phase system”J.Mat.Sci，Lett.，4，pp497-501(1985)中，公开了铽激活锌·钇·硅酸盐(ZnY2Si2O8∶Tb3+)荧光体的合成法和与其相关的几个评价结果。
P.J.Born，D.S.Robertson，and P.C.Smith：“A study of Phosphorsin the yttrium oxide-silicon dioxide phase system”J.Mat.Sci，Lett.，4，pp497-501(1985)中，公开了如下方法，即，将高纯度的氧化物原料湿法混合，将其干燥物填充在铂坩锅中进行高温合成。另外，P.J.Born，D.S.Robertson，and P.C.Smith：“A study of Phosphors in the yttriumoxide-silicon dioxide phase system”J.Mat.Sci，Lett.，4，pp497-501(1985)中还记载了下述(a)～(f)中列举的评价结果。
(a)将Tb3+用作激活剂时，在氮气氛中，其合成温度优选1350℃。(b)绿色荧光体(ZnY2Si2O8∶Tb3+)与Y2SiO5∶Tb3+或Y2Si2O7∶Tb3+相比，前者绿色的发光效率高。(c)在发光强度的激发电流依赖性方面，ZnY2Si2O8∶Tb3+比Y3Al5O12∶Tb3+优良，特别是在高激发密度区域内的扩展良好。(d)在显示2000ft-L辉度的激发条件(高电流照射)下，观测不到辉度劣化。(e)如果将ZnO的混合比设定为50mol％或50mol％以上，则可得到与ZnY2Si2O8∶Tb3+同样的发光效率。(f)即使ZnY2Si2O8∶Tb3+的Zn位置由Ca置换，或Y位置由Gd置换，也几乎无发光效率改善效果。
另外，专利第2854635号中，记载了作为Tb3+激活氧化物荧光体的Y3(Al1-xGax)5O12∶Tb3+(其中0≤x≤1)、(Y1-yGdy)2SiO5∶Tb3+(0≤x≤0.45)、及InBO3∶Tb3+的稀土类离子(Eu、Yb、Sm及Tm)的辉度寿命改善效果。
发明内容
构成显示装置的画面的荧光体中，特别是绿色的荧光体(绿荧光体)对画面辉度(亮度)贡献最大。P.J.Born，D.S.Robertson，and P.C.Smith：“A study of Phosphors in the yttrium oxide-silicon dioxidephase system”J.Mat.Sci，Lett.，4，pp497-501(1985)中，公开了使用ZnY2Si2O8作为母体材料，将Tb3+作为激活剂用于绿荧光体情况下的评价，同样发现辉度改善效果不充分。另外，专利第2854635号中记载了稀土类离子的辉度改善效果，但其辉度改善效果也同样不充分。
本发明的目的是提供一种显示装置，所述显示装置解决了上述现有技术中存在的问题，进一步改善了由高密度电子射线照射而激发的荧光体的荧光特性。
本发明涉及一种显示装置，所述显示装置具有电子源、被从此电子源发出的电子激发而发光的荧光体层(荧光膜)、和形成有荧光体层的面板；构成所述荧光体层的荧光体为铽激活荧光体，所述铽激活荧光体为由铽离子(Tb3+)置换含有锌(Zn)、钇(Y)、硅(Si)及氧(O)为主要构成元素的母体结晶中的钇(Y)的一部分而得到的，在此铽激活荧光体中添加有微量稀土类元素的离子。
使用镱离子(Yb3+)或钐离子(Sm3+)作为所添加的上述稀土类元素离子，在荧光体母体1g中，其添加浓度在10μg或10μg以上、500μg或500μg以下的范围内，优选在30μg或30μg以上、300μg或300μg以下。
通过使用上述荧光体，在激发能量的传递过程中，由于微量添加的Yb3+离子和Sm3+离子的存在，向发光中心的能量传递效率增加，画面辉度提高。用试制的显示装置测定辉度时，确认与目前技术相比较，辉度比以前提高了约4％。其结果是能够提供这样一种显示装置，所述显示装置能够在更低的电流下工作，改善了辉度寿命，能够通过使电子束变得更细而提高析像度。
本发明适用于各种显示装置，特别适用于投影式阴极射线管，适用于场发射型显示装置的情况下，除了上述各种效果，还能够降低荧光面(荧光膜)的损坏。而且，能够降低由热阴极荧光灯或冷阴极荧光灯等高负荷型激发导致的荧光膜损坏，同时改善温度消光。
附图说明
图1是相对辉度与稀土类离子添加浓度依赖性的说明图。
图2是比较本发明第1实施例的绿荧光体与目前使用的绿荧光体的发光光谱的说明图。
图3是CIE色度坐标表示的使用本发明第1实施例绿荧光体与现有绿荧光体的投影式阴极射线管的颜色再现范围的说明图。
图4是说明本发明显示装置一个具体例的投影式阴极射线管构成例的说明图。
图5是说明使用本发明阴极射线管的图像显示装置一例的正面图。
图6是图5图像显示装置内部配置例的说明图。
图7是说明图5及图6中所示图像显示装置的光学体系配置例的模式图。
图8是说明本发明显示装置其他例的场发射型显示装置工作原理的模式图。
图9是说明图8所示场发射型显示装置构成例的要部斜视图。
图中符号说明
31、荧光膜
32、面板
33、铝蒸镀膜
34、玻锥
35、电子枪
41、屏幕
42、反射镜
43、投影透镜
44、联接器
45、绿色用投影式阴极射线管
46、红色用投影式阴极射线管
47、青色用投影式阴极射线管
51、下侧基板
52、阴极配线
53、阴极
54、栅电极
55、电子通过孔
56、上侧基板
57、红(R)、绿(G)、青(B)荧光膜
58、遮光膜(黑色基底)
59、阳极
具体实施方式
下面，使用实施例附图，就本发明的实施形态进行详细说明。
(第1实施例)
准备作为原料的氧化锌(ZnO)9.767g，氧化钇(Y2O3)21.000g，氧化铽(Tb4O7)2.617g及氧化硅(SiO2)12.137g。将其充分混合，在此混合物中加入少量乙醇，在此状态下使用刻度吸管，按下述多个规定量添加含有作为稀土类离子的镱离子(Yb3+)的水溶液。调整含有镱离子(Yb3+)的水溶液浓度，使镱离子(Yb3+)浓度为10mg/ml。
将此混合物在空气中、约120℃下干燥1小时后，放入氧化铝坩锅中，在空气中、1400℃下进行2小时热处理。此时，在氧化铝坩锅上加盖氧化铝制的盖(不使用陶瓷用粘合剂)。将得到的生成物移入玛瑙研钵中，加入纯水，边轻轻地研磨边过筛，然后在空气中、120℃下使之干燥。
将这样得到的稀土类离子：镱离子(Yb3+)的添加量不同的多个荧光体分别沉降涂布在镀镍的无氧铜制基板上，制成多个试验片，用于利用电子射线照射的发光强度测定。荧光体在基板上的涂布，使用水玻璃(K2O·nSiO2，n约为2.8)作为粘合剂，使用醋酸钡(Ba(CH3COO)2)作为电解质。此时，调节荧光体投入量，使膜重量约为3.5mg/cm2。
用电子射线照射多个试验片，评价其发光特性。此发光特性的评价中，按加速电压30kV、照射电流0.12mA、照射面积40mm×30mm的条件，对荧光膜照射电子射线，用Minolta制色彩色差计(CS-100)测定发光强度。表1中给出不添加稀土类离子(Yb3+)的荧光体发光强度输出为1时的相对值。
表1
   Yb含量(μg/g)     0(不添加)       5(比较例1) 10 50 100 300 500     1000(比较例2)
  相对辉度     1     0.990   1.000   1.028    1.04   1.020   1.000     0.983
试验片的温度(试样温度)约100℃。另外，作为镱离子(Yb3+)添加浓度的Yb含量(μg/g)，以在每1g荧光体母体(ZnY2SiO8)中该离子的重量来表示。
图1是相对辉度与镱离子(Yb3+)添加浓度依赖性的说明图。图中，横轴表示镱离子(Yb3+)的添加浓度(μg/g)，纵轴表示相对辉度。附图标记11是表示镱离子(Yb3+)添加浓度依赖性的特性曲线。附图标记12表示下述使用钐离子(Sm3+)作为稀土类离子的本发明第2实施例添加浓度依赖性的特性曲线。
由此测定结果可知，通过将镱离子(Yb3+)的添加量控制在10×10-6g/g至500×10-6g/g范围内，能够增大发光强度。而且，在30×10-6g/g至300×10-6g/g范围内，显示出很强的发光强度增大的效果。
图2是本发明第1实施例的绿荧光体与现有使用的绿荧光体的发光光谱比较结果。图中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示标准强度。用附图标记21表示作为本实施例绿荧光体的Yb3+添加ZnY2SiO8∶Yb3+的强度，用附图标记22表示作为现有绿荧光体的Y2SiO5∶Tb3+的强度。如图2所示，作为本实施例绿荧光体的Yb3+添加ZnY2SiO8∶Yb3+，在作为绿色中心波长的550nm附近有陡峭的单峰。
另外，图3是用CIE色度坐标表示的使用本发明第1实施例绿荧光体与目前所用绿荧光体的投影型阴极射线管的颜色再现范围说明图。青荧光体与红荧光体为目前使用的ZnS∶Ag，Al(青色)，Y2O3∶Eu(红色)。作为本实施例绿荧光体的Yb3+添加ZnY2SiO8∶Yb3+的颜色再现范围，在图3的坐标上为x＝0.312，y＝0.618。另一方面，对于目前使用的绿荧光体Y2SiO5∶Tb3+，其中x＝0.337，y＝0.586。
ZnS∶Ag，Al(青色)、Y2O3∶Eu(红色)的图3坐标分别为x＝0.144，y＝0.057；x＝0.655，y＝0.344。
使用此荧光体构成的显示装置，如图3中三角形所示，用面积比评价时，颜色再现范围13比颜色再现范围14大约11％，所述颜色再现范围13使用作为本实施例绿荧光体的Yb3+添加ZnY2SiO8∶Tb3+，所述色重现范围14使用作为现有绿荧光体的Y2SiO5∶Tb3+。另外通过使用此荧光体构成的显示装置能够获得一种进一步改善了由高密度电子射线的照射而激发的荧光体发光特性的阴极射线管。
(第2实施例)
接下来说明本发明的第2实施例。按与第1实施例同样的合成方法及条件，在基板上涂布于荧光体母材(ZnY2SiO8)中添加了作为稀土类离子的钐离子(Sm3+)的荧光体，制成多个试验片。接下来，按与第1实施例同样的评价方法测定发光强度。表2示出未添加稀土类离子(Sm3+)的荧光体的发光强度输出为1时的相对值。
表2
 Sm含量(μg/g)     0(不添加)      5(比较例3) 10 50 100 500 1000    3000(比较例4)
相对辉度     1     0.998   1.000    1.010    1.035    1.012    1.000    0.981
另外，图1中用附图标记12表示本发明第2实施例的添加浓度依赖性，第2实施例中使用钐离子(Sm3+)作为稀土类离子。试验片的温度(试样温度)约为100℃。另外，作为钐离子(Sm3+)添加浓度的Sm含量(μg/g)，以每1g荧光体母材(ZnY2SiO8)中该离子的重量来表示。
由此测定结果可知，通过将钐离子(Sm3+)的添加量控制在10×10-6g/g至1000×10-6g/g的范围内，能够增大发光强度。
使用此荧光体构成显示装置，能够获得一种与第1实施例同样的颜色再现范围扩大了的、和进一步改善了由高密度电子射线照射而激发的荧光体发光特性的阴极射线管。
图4是说明本发明显示装置一个具体例的投影式阴极射线管构成例的说明图。图中，31是荧光膜，32是构成画面的面板，33是铝蒸镀膜，34是玻锥，35是电子枪。面板32的内表面涂布有荧光膜31，所述荧光膜31涂布了上述本发明实施例中说明的绿荧光体。在此荧光膜31上成膜铝蒸镀膜33作为金属衬底。
按下述方法形成此绿色荧光体的荧光膜31。作为涂布时的溶液，使用水玻璃(K2O·nSiO2，n约为2.8)作为粘合剂，使用醋酸钡(Ba(CH3COO)2)作为电解质。调节荧光体投入量，使膜重量约为3.5mg/cm2。由凝集沉降法将其涂布在面板32的内表面。此时，膜重量约为3mg/cm2，荧光膜31自身厚度约为17μm。而且，其上施行了有机材料的镀膜后，蒸镀铝，在约450℃下进行热处理，焙烧除去有机材料的镀膜，形成铝蒸镀膜33的金属衬底。
图5是说明使用本发明阴极射线管的图像显示装置一例的正面图，图6是图5图像显示装置内部配置例的说明图。图5及图6是所谓的投影式电视接收机。另外，图7是说明光学体系配置例的模式图。在此投影式电视承像机的内部，设置上述图4中说明的绿色用投影式阴极射线管45和其他2根投影式阴极射线管46(红色用)、47(青色用)。各投影式阴极射线管上具有投影透镜43，各投影式阴极射线管45、46、47在面板32上形成的图像由各投影透镜43放大，由反射镜42在屏幕41上合成。图6中附图标记44是用于将投影透镜43装配到投影式阴极射线管PRT上的联接器。图5及图6所示的图像显示装置仅是其中一例，也可以为投影式阴极射线管PRT部分与屏幕41分别为不同装置的分离型。
图8是说明本发明显示装置其他例的场发射型显示装置工作原理的模式图。在阴极配线的延长方向平行地配置各色荧光膜，但是图8中为了说明，而将上侧基板相对于下侧基板旋转90度表示。图9是说明场发射型显示装置构成例的要部斜视图。图中，51是优选为玻璃的下侧基板，52为阴极配线，53为阴极，54为栅电极，55为电子通过孔，56是优选为玻璃的透明上侧基板，57是红(R)、绿(G)、青(B)的荧光膜，58是区分各荧光膜的遮光膜(黑色基体)，59为阳极。
图8及图9中，下侧基板51上平行配置多个阴极配线52，其上对应各像素形成阴极53。在此阴极53附近，在与阴极配线53交叉的方向上与阴极绝缘地设置平行配置的多个栅电极54。另一方面，上侧基板56上形成有由遮光膜58区分的红、绿、青荧光体，其上成膜阳极59。两基板间保持真空状态。
在与多个阴极配线53交叉的多个栅电极54交叉部形成像素，在阴极配线52与阳极59间施加高电压。阴极53产生的电子E，在与阳极间形成的电场的作用下，穿过栅电极54的电子通过孔55，射向预定的荧光膜57，激发所述荧光膜，发射预定的色光。由阴极配线52和栅电极54选择各像素，在上侧基板56上重现二维图像。
本发明并不限定于上述投影式阴极射线管或场发射型显示装置，同样适用于其他形式的阴极射线管。
如上所述，根据本发明，能够提供各种进一步改善了由高密度电子射线照射而激发的荧光体的发光特性的阴极射线管。

Claims (3)

1、一种显示装置，是具备电子源、被从此电子源发出的电子激发而发光的荧光体层、和形成有荧光体层的面板的显示装置，其特征在于，构成所述荧光体层的荧光体为在以锌(Zn)、钇(Y)、硅(Si)及氧(O)为母体的铽离子(Tb3+)激活荧光体中添加镱离子(Yb3+)或钐离子(Sm3+)中的至少1种而得到的。
2、如权利要求1所述的显示装置，其特征为在1g所述荧光体中所述镱离子(Yb3+)的添加浓度为10μg或10μg以上、1000μg或1000μg以下。
3、如权利要求1所述的显示装置，其特征为在1g所述荧光体中所述钐离子(Sm3+)的添加浓度为30μg或30μg以上、300μg或300μg以下。
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