JP2000348654A

JP2000348654A - 発光素子

Info

Publication number: JP2000348654A
Application number: JP11157540A
Authority: JP
Inventors: Noritsuna Hashimoto; 典綱橋本; Masahiro Fujikawa; 正洋藤川; Akihiko Hosono; 彰彦細野; Shuji Iwata; 修司岩田; Kozaburo Shibayama; 耕三郎柴山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】動作中の真空度を高めて電子放出量の低減を
抑制し、発光素子の長寿命化を実現する。【解決手段】本発明の発光素子は、蛍光体層および光
吸収層が形成された第一の透光性基板と、電子放出部が
形成された第二の基板と、上記第一の基板と第二の基板
を対向配置して真空容器を形成した発光素子において、
光吸収層の真空の空間に対向した表面に少なくとも酸化
マグネシウムを含む材料で構成されたガス吸着層を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、赤、青および緑
色に発光する画素をもつ発光素子に関するもので、この
発光素子をマトリックス配列して巨大画面表示装置を構
成するものである。

【０００２】

【従来の技術】巨大画面表示装置の表示面を構成する発
光素子としてＣＲＴ方式の発光素子が広く用いられてい
る。たとえば、月刊ディスプレイ、ｖｏｌ．４、Ｎｏ．
１１（１９９８）Ｐ５３〜５７には図５に示すような構
造の発光素子が示されている。この図において、ボトム
ガラス２２とスペーサーガラス２３は説明のため分離し
て示しているが、実際にはフリットガラスで接着されて
おり、内部は高真空に保たれている。ボトムガラス２２
の上に配置された線状カソード２４から放射された電子
がシールド電極２５の開口部２６を通過してフェイスガ
ラス２１内面に塗布された蛍光体２７を励起発光させて
画像を得ている。線状カソード２４はタングステンワイ
ヤーを架橋してその表面に電子放出物質、たとえばバリ
ウム−ストロンチウム−カルシウムの三元酸化物が塗布
されている。このタングステンワイヤーに電圧を印加し
て電子放出物質を高温にして熱電子を得ている。線状カ
ソードは赤、青および緑色に塗り分けられた蛍光体２７
それぞれに対応して配置されており、ボトムガラス２２
の表面に形成されたＸ−Ｙ電極（図示せず）によって電
子放出の制御が行われる。

【０００３】巨大画面表示では高輝度が要求される。発
光効率を高くするために蛍光体２７には１０ｋＶ程度の
電圧が印加されている。また、蛍光体は通常のテレビ用
ブラウン管で用いられているＰ２２蛍光体が使われてい
る。Ｐ２２蛍光体の組み合わせは、赤色：ユーロピウム
付活酸硫化イットリウム、緑色：銅、アルミニウム付活
酸化亜鉛、青色：銀付活酸化亜鉛、である。

【０００４】巨大画面表示では長寿命が要求される。輝
度低下の原因には、主にカソードからの電子放出量の低
下と蛍光面の発光効率低下が挙げられる。カソードから
の電子放出量低下は、真空内の残留ガスあるいは動作中
に素子内の構成部材から発生する不純ガスで電子放出物
質が汚染されることが原因である。したがって長寿命化
のためには超高真空を長時間保持する必要がある。その
ために、ゲッター材を真空内に設置することが一般的に
行われている。図６に示すようにたとえばボトムガラス
３２に排気口３４を設け、この排気口３４の周囲を覆う
ように漏斗状のチップオフ管３６をフリットガラス３５
などを用いて封着する。このチップオフ管３６内にゲッ
ター材３９を固定する。発光素子全体を３５０℃程度に
保持した状態でチップオフ管３６を通して真空排気した
後に封止して真空気密にする。その後ゲッター材３９が
蒸発型であれば高周波加熱によりゲッターフラッシュし
て動作させる。

【０００５】しかし、巨大画面表示では通常のテレビ用
ブラウン管に比べて１０倍以上の輝度が必要なため蛍光
体の負荷はそれ以上に大きい。そのため、テレビ用ブラ
ウン管では問題にならなかった動作中に蛍光体から発生
する不純ガスが問題となる。蛍光体表面に吸着した残留
ガスや前述の蛍光体の母体材料から硫黄元素を含む不純
ガスが発生する。ところが、上記のように構成された発
光素子においては、初期の真空度は高真空を達成できる
が、蛍光体から発生する不純ガスはゲッター材に吸収さ
れる前に、より近くに配置されるカソードを汚染するこ
とになる。

【０００６】ゲッター材を蛍光体層の近傍に設置する方
法として、たとえば特開平８−１７１８７７号公報に記
載のものでは図７に示すように、導電性ストライプ４６
の上に４８Ｒ、４８Ｇおよび４８Ｂで示される蛍光体を
配置し、その導電性ストライプの間に電気的絶縁材料５
０と、ジルコニウム−バナジウム−鉄およびバリウムか
ら成る群から選択し得るゲッター材５２を配置すること
が開示されている。また、他の方法として、特開平１０
−５０２４０号公報に記載のものでは、蛍光体層の周囲
に炭素を含む化合物からなるガス吸着層を設けることが
開示されている。ガス吸収層としては黒鉛、フラーレン
（球状フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイ
ト）などの微粒子の化合物を用いることが開示さてい
る。さらに、別の方法として、特開平８−２２７８５号
公報に記載のものでは蛍光体の間に蒸発型ゲッター材を
設けることが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
には次に述べるような問題がある。

【０００８】特開平８−１７１８７７号公報で示される
方法では、ゲッター材はイオンビームスパッタ、電子ビ
ーム蒸着などの薄膜プロセスで成膜されるが、スクリー
ン印刷などの厚膜プロセスに比べて高コストである。ま
た、導電性ストライプ４６にパルス状の電圧を印加する
ため蛍光体４８Ｒ、４８Ｇおよび４８Ｂは電気的に絶縁
されていなければならない。そのため、蛍光体層４８と
ゲッター材５２の間に電気的に絶縁するための数十ミク
ロンの間隔が必要となり形成位置精度の制約が厳しい。
とくにジルコニウム−バナジウム−鉄およびバリウムか
ら成る群から選択し得るゲッター材は電気伝導性がある
ため、上述の電気的絶縁のための隙間を大きく設定する
必要があり、ゲッター材の占める面積が小さくなる。

【０００９】また、特開平１０−５０２４０号公報のも
のでは黒鉛やフラーレンなどの黒色材料を用いている
が、表示面に対して横方向に放出された光を吸収してし
まい、発光効率の点で不利である。また、球状フラーレ
ンやカーボンナノチューブなどは高価である。

【００１０】さらには、特開平８−２２７８５号公報の
ものでは蒸発型ゲッターを用いているが、蒸発したゲッ
ター材が蛍光体やカソードに付着して、発光効率の低
下、電子放出量の低下を引き起こす。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、蛍
光体層および光吸収層が形成された第一の透光性基板
と、電子放出部が形成された第二の基板と、上記第一の
基板と第二の基板を対向配置して真空容器を形成した発
光素子において、光吸収層の真空の空間に対向した表面
に少なくとも酸化マグネシウムを含む材料で構成された
ガス吸着層を設けたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１以下、図１に本発明の発光素子の実施の形態の一例を説
明する。図１に示すように本発光素子は、透光性基板た
とえばガラスの前面基板１、背面基板２、スペーサ３お
よびチップオフ管４で真空容器を構成している。前面基
板１の内面に形成された蛍光体層７は背面基板２の表面
に形成されたカソード１０から放出された電子ビームで
励起発光する。蛍光体層７以外の前面基板１の内面はコ
ントラストを向上させるために光吸収層８が形成されて
いる。さらに光吸収層８の真空側の表面にガス吸着層９
が形成されている。

【００１３】さらに、前面基板の形成方法について図２
を用いて詳細に説明する。黒色ガラスペースト、たとえ
ば黒色の酸化クロムと低融点ガラス粉末をビークル（エ
チルセルロースなどの樹脂をテルピネオールなどの溶剤
に溶解したもの）と呼ばれる粘度の高い溶液に分散混合
たものを用いて前面基板となるガラス基板１３の所定の
位置に光吸収層１４をスクリーン印刷する（図２ａ）。
乾燥後、大気中約５８０℃で３０分間焼成して光吸収層
１４を固着化する。次に蛍光体粉末をビークルに分散混
合した蛍光体ペーストを用いて、蛍光体層１５（ｒｇ
ｂ）をスクリーン印刷で形成する。通常カラー表示のた
めに蛍光体層は赤色、緑色および青色蛍光体を用いて３
色に塗り分ける。つまり、３色の蛍光体ペーストを用い
てスクリーン印刷を３回繰り返す（図２ｂ、ｃ、ｄ）。
乾燥後、蛍光体ペーストと同様に作製した酸化マグネシ
ウムの粉末を分散混合したペーストを用いて、光吸収層
１４の上にガス吸収層１６をスクリーン印刷で形成する
（図２ｅ）。乾燥後、大気中５００℃で３０分間焼成す
る。

【００１４】さらに、図２ｅの工程まで終了した前面基
板を蛍光体層を上方に向けてスピナーに設置する。前面
基板を回転させながら蛍光体層の形成された面に水を滴
下し、その後迅速にフィルミングラッカーと呼ばれる樹
脂液を滴下する。乾燥後、蛍光体層およびガス吸着層の
上にフィルミング膜と呼ばれる膜を形成する（図示せ
ず）。次に真空蒸着装置を用いてフィルミング膜の上に
アルミニウムの蒸着膜（アルミバック１７）を形成し、
最後に４５０℃の大気中焼成でフィルミング膜を加熱分
解して前面基板を完成させる（図ｆ）。

【００１５】次に図３に示すように、前面基板１とカソ
ードを形成した背面基板２をスペーサガラス３を介して
対向させ、背面基板に開けられた排気口６を囲むように
チップオフ管４を取り付ける。それぞれのつなぎ目をフ
リットガラス５で封止する。フリットガラスはスペーサ
ガラス３およびチップオフ管４の封止部にあらかじめ塗
布しておき、乾燥と３８０℃の仮焼成をしておく。アル
ミバックに数ｋＶの電圧を印加するためのアノード端子
１１を排気口６およびチップオフ管４を通して取り付け
る。最後に４５０℃で焼成してフリットガラスにより封
止部を溶着する。

【００１６】さらにチップオフ管４を真空排気装置につ
なぎ、素子全体を３５０℃に保ち真空排気する。最後に
チップオフ管４の所定の位置で封止して真空気密容器と
して図１のような発光素子を完成させる。

【００１７】本来、酸化マグネシウムは水や炭酸ガスな
どのガスを表面吸着しやすいが、３５０℃の真空排気中
にそれまで表面吸着していたガスをすべて放出する。そ
のため、真空容器として封止した後ではガス吸着材、つ
まりゲッター材として作用する。

【００１８】このようにして作製された発光素子の寿命
特性を図４に示す。比較のため図７に示すような従来例
の寿命特性も併せて示す。図中１８は本発明の発光素子
の寿命特性、１９は従来例の寿命特性を示す。従来例の
輝度半減時間が８，０００時間であるのに対して、本実
施例は１０，０００時間と２５％寿命が向上した。

【００１９】上記のように構成された発光素子では、ガ
ス吸着層に絶縁物である酸化マグネシウムを含むため、
電気的絶縁が必要な場合に生じる形成位置精度の制約も
ない。また、酸化マグネシウムは白色であるため蛍光体
の横方向への発光を反射して発光効率を向上させること
ができる。さらには加熱により活性化されるため、蒸発
型のような材料の飛散もない。

【００２０】実施の形態２本実施の形態においては、実施の形態１における酸化マ
グネシウム粉末に換えて、酸化マグネシウム９０ｗｔ
％、酸化チタン１０ｗｔ％の混合粉末を用いる。それ以
外の作製工程は実施例１と同じである。この場合も実施
例１と同様な寿命特性が得られた。また、蛍光体の横方
向への発光をガス吸着層が反射するため、輝度が２％向
上した。

【００２１】本実施例では光吸着層の形成方法として、
厚膜プロセスであるスクリーン印刷法で説明したが、電
子ビーム蒸着やスパッタなどの薄膜プロセスを用いても
同様の効果があることは明らかである。

【００２２】本実施例では、カソードの電子放出機構に
ついては、とくに記載していないが、熱陰極、冷陰極い
ずれの方式のカソードであってもよい。とくに、冷陰極
を用いる場合は、電子放出量が真空度に大きく依存する
ので、寿命特性の改善効果は大きい。

【００２３】

【発明の効果】この発明では、少なくとも酸化マグネシ
ウムを含む材料で構成されたガス吸着層を不純ガスの発
生源である蛍光体の近傍に設置することができ、真空度
の低下を抑制できるためにカソードの電子放出量の低下
を防ぐことができる。また、絶縁物である酸化マグネシ
ウムを含むため、電気的絶縁から生じる形成位置精度の
制約もない。また、酸化マグネシウムは白色であるため
蛍光体の横方向への発光を反射して発光効率が向上す
る。さらには加熱により活性化されるため、蒸発型のよ
うな材料の飛散もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光素子の一例の概略断面図であ
る。

【図２】本発明の表示素子の一例の前面基板の作製工
程図である。

【図３】本発明の表示素子の一例の組立概略図であ
る。

【図４】本発明の表示素子の一例の寿命特性図であ
る。

【図５】従来の巨大画面表示素子の一例の概略図であ
る。

【図６】従来の発光素子の一例の概略断面図である。

【図７】従来の発光素子の他の例の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１３前面基板、２背面基板、３スペーサガラ
ス、４フリップチップ管、５フリットガラス、６
排気口、７，１５蛍光体層、８，１４光吸収層、
９，１６ガス吸着層、１０カソード、１１アノー
ド端子、１７アルミバック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細野彰彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者岩田修司東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者柴山耕三郎東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 AA06 JJ08 JJ10 5C036 CC13 CC14 EE01 EE19 EF01 EF06 EF09 EF14 EG36 EH06 EH09 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体層および光吸収層が形成された第
一の透光性基板と、電子放出部が形成された第二の基板
と、上記第一の基板と第二の基板を対向配置して真空容
器を形成した発光素子において、光吸収層の真空の空間
に対向した表面に少なくとも酸化マグネシウムを含む材
料で構成されたガス吸着層を設けたことを特徴とする発
光素子。