JP2002120394A - 電子線励起発光形プリントヘッド - Google Patents

電子線励起発光形プリントヘッド

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JP2002120394A
JP2002120394A JP2000315439A JP2000315439A JP2002120394A JP 2002120394 A JP2002120394 A JP 2002120394A JP 2000315439 A JP2000315439 A JP 2000315439A JP 2000315439 A JP2000315439 A JP 2000315439A JP 2002120394 A JP2002120394 A JP 2002120394A
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phosphor
light
red
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yag
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Kiyoshi Tamura
清 田村
Yoshitaka Sato
義孝 佐藤
Junko Suda
順子 須田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】純度の高い赤色発光を示し、イオウやカドミウ
ムを使用しない蛍光体を備えた電界放出形プリントヘッ
ドを提供する。 【構成】 Y3 Al5 12:Cr蛍光体(CrはYに対
して1atm%)(略称YAG:Cr)を電界放出形発
光素子、(Field Emission Display, FED) に実装して評
価した。図は実装した本例のYAG:Cr蛍光体及び比
較例の赤色蛍光体の発光スペクトルを示す。YAG:C
r蛍光体は緑、青の感光層を刺激する580nm以下の
発光がないためVFPHで用いられているフィルターの
必要がなくコスト的に優位となる。また、フィルターに
より有効エネルギーの低下を招くこともない。比較例と
して挙げたY2 3 :Eu蛍光体は、580nm以下の
発光があるため、これをカットする赤フィルターが必要
になる点で不利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カドミウムやイオ
ウを含有しない赤色発光の蛍光体を発光部に備えた電子
線励起発光形プリントヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、印画紙などに画像を形成するため
のプリントヘッドとしては、熱電子放出形カソードの蛍
光表示管(Vacuum Fluorescence Display) を応用したプ
リントヘッド(VFPH)が知られている。カラー印画紙等に
画像を書き込むためには赤、緑、青の各色の発光が必要
になるが、赤色光源とするためには、VFPHでは(Z
n,Cd)S:Ag,Clなどのカドミウムを含有する
蛍光体が用いられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子源に電界放
出形素子(Field Emission Display)を応用した電界放出
形プリントヘッド(FEPH)が提案されているが、赤色発光
の蛍光体の輝度が充分でなく、この点において実用化の
段階に達していない状態である。前述したVFPHで使
用されている赤色発光蛍光体(Zn,Cd)S:Ag,
ClをFEPHに使用することも考えられるが、次のよ
うな問題が懸念される。 (1)印画紙の赤色光についての感光材感度に対して発
光強度が不足する。 (2)発光駆動時、電子の射突によりSが飛散しカソー
ドに悪影響がある。 (3)環境への影響に問題があるCdを使用している。
【0004】本発明は、純度の高い赤色発光を示し、イ
オウやカドミウムを使用しない蛍光体を備えた電界放出
形プリントヘッドを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された電
子線励起発光形プリントヘッドは、内部が高真空状態と
なるように封止された外囲器の内部に、エミッタと、ゲ
ートと、赤色発光蛍光体Y3 (Al1-x ,Gax 5
12:Cr(x=0〜1)を備えたアノードを有してい
る。
【0006】請求項2に記載された電子線励起発光形プ
リントヘッドは、請求項1記載の電子線励起発光形プリ
ントヘッドにおいて、前記赤色発光蛍光体Y3 (Al
1-x ,Gax 5 12:Cr(x=0〜1)が還元処理
されていることを特徴とされている。
【0007】請求項3に記載された電子線励起発光形プ
リントヘッドは、内部が高真空状態となるように封止さ
れた外囲器の内部に、エミッタと、ゲートと、赤色発光
蛍光体Zn(Ga1-x ,Alx 2 4 :Crを備えた
アノードを有している。
【0008】請求項4に記載された電子線励起発光形プ
リントヘッドは、請求項3記載の電子線励起発光形プリ
ントヘッドにおいて、前記赤色発光蛍光体のxが0〜
0.5の範囲であることを特徴とする。
【0009】請求項5に記載された電子線励起発光形プ
リントヘッドは、請求項1又は2又は3又は4記載の電
子線励起発光形プリントヘッドにおいて、前記電子線源
が冷陰極電子源を用いていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】蛍光表示管の原理を応用した光プ
リントヘッド(VFPH)は、駆動回路上の制約があっ
てアノード電圧はせいぜい100Vが限度であるが、電
界放出形素子を応用した電界放出形プリントヘッド(F
EPH)はアノード電圧が数百V〜数kVに設定される
ため、VFPHの場合とは異なる発光特性をもつ蛍光体
を採用する必要がある。そこで、本願発明者は、種々の
蛍光体試料を用いた実験研究の結果、高電圧の電子の射
突によって分解飛散しにくいために電界放出形のプリン
トヘッドに適する蛍光体としては酸化物蛍光体が有望で
あることを知得し、さらに赤色発光のものについて鋭意
研究したところ、従来VFPH用としては全く考慮され
ていなかった赤色発光蛍光体Y3 (Al1-x ,Gax
5 12:Cr(x=0〜1)をFEPH用の蛍光体とし
て採用するという新規な着想を得た。
【0011】図10は、一般的な構成のFED(電界放
出形発光素子、(Field Emission Display, FED) を示す
断面図である。絶縁性の陰極基板1の内面には陰極導体
2が設けられている。陰極導体2の表面には絶縁層3が
設けられている。絶縁層3の上にはゲート電極4が設け
られている。ゲート電極4と絶縁層3には、通孔5が形
成されており、通孔5の底の陰極導体2にはコーン形状
のエミッタ6が形成されている。陰極基板1は、透光性
と絶縁性を有する陽極基板7に所定間隔をおいて対面す
る。陽極基板7の内面には、透光性の陽極導体8が設け
られ、陽極導体8には蛍光体層9が設けられて陽極10
が構成されている。陰極導体2と陽極導体8とゲート電
極4に適当な電位差で電圧を加えると、エミッタ6から
電子が電界放出されて陽極10の蛍光体層9に射突し、
これを発光させる。蛍光体層9の発光は、陽極導体8及
び陽極基板7を通して陽極基板7の外側から観察され
る。
【0012】(例1) Y3 Al5 12:Tb蛍光体などで知られる一般的な合
成方法で得られたY3Al5 12:Cr蛍光体(Crは
Yに対して1atm%)、即ちクロム付活イットリウム
アルミニウムガーネット(略称YAG:Cr)をFED
(電界放出形発光素子、(Field Emission Display, FE
D) に実装して評価を行なった。比較のため、(Zn,
Cd)S:Ag,Cl及びY2 3 :Eu蛍光体も各々
別々のFEDに実装して同じ条件下で点灯して評価し
た。なお、FEDの点灯条件は、アノード電圧3kV、
デューティ可変にて輝度と有効エネルギー量の関係を調
査した。
【0013】図1は一般的な感光材の分光感度分布を、
図2は実装した本例のYAG:Cr蛍光体及び比較例の
赤色蛍光体の発光スペクトルを、図3はYAG:Cr蛍
光体アノード電圧と有効エネルギー量の関係をそれぞれ
示す。
【0014】FEPHのアノード駆動電圧は現段階では
3kVを予定しているが、YAG:Cr蛍光体の有効エ
ネルギー量は3kVでも充分満足できる値を示してい
る。
【0015】なお、YAG:Cr蛍光体は緑、青の感光
層を刺激する580nm以下の発光がないためVFPH
で用いられているフィルターの必要がなくコスト的に優
位となる。また、フィルターにより有効エネルギーの低
下を招くこともない。図4は、580nm以下の発光を
遮断する一般的な赤フィルターの透過率特性を示す。比
較例として挙げたY2 3 :Eu蛍光体は、580nm
以下の発光があるため、これをカットする赤フィルター
が必要になる点で不利である。
【0016】(例2)FEDでは陰極側と陽極側との間
隔が通常1mm前後と狭いため、蛍光体層とカソード
(エミッタ)の間隔が小さい。本発明者はこの点に着目
し、蛍光体粒子の大きさ及び表面状態によっては蛍光体
層に吸着残留ガスが多くなり、このガスが点灯時に放出
されてカソードに悪影響を及ぼすことがあるのではない
かと推測した。
【0017】そこで、FED駆動時の蛍光体層表面から
の放出ガス低減を目的として、例1のYAG:Cr蛍光
体を二重るつぼに入れて1000℃、2時間の条件で炭
素還元処理を行なった。この試料と処理前の試料をFE
Dに実装して比較評価を行なった。
【0018】初期輝度については、両者間に大きな差異
は見られなかった。しかし、図5に示す電子放出量の時
間変化、即ち寿命特性を示す図からわかるように、電子
放出量残存率は還元処理を行なった方が改善されてい
る。また図6には、還元処理をしなかった場合に対する
還元処理をした場合の放出ガス量の割合を示した。この
図からわかるように、還元処理を行なうことで放出ガス
が100%より小さくなり減少していることがわかる。
カソードに悪影響を及ぼすO2 、H2 O等の酸化性ガス
も減少していると考えられる。なお、発光効率の寿命は
同等であった。
【0019】(例3) Y3 (Al1-x ,Gax 5 12:Cr(x=0. 4)
蛍光体(略称YAGG:Cr)及びY3 Ga5 12:C
r蛍光体(略称YGG:Cr)を例1と同様にFEDに
実装して評価した。図7に発光スペクトルを、図8及び
図9にアノード電圧と有効エネルギー量の関係を示す。
YAGG:Cr及びYGG:Cr蛍光体ともに3kVで
の有効エネルギー量は実用範囲内にある。
【0020】本発明者は、蛍光表示管用蛍光体として知
られているZnGa2 4 をアノード電圧数kV程度の
FEPH用に使用するために、種々の実験検討を経て、
ZnGa2 4 にAlを添加してCrをドープし、Zn
(Ga1-x ,Alx 2 4:Cr(x=0〜0.5)
蛍光体を得る着想を得た。以下に示す例は、このZn
(Ga1-x ,Alx 2 4 :Cr(x=0〜0.5)
蛍光体の具体例に関するものである。
【0021】(例4) ZnGa2 4 、ZnGa2 4 :Mn蛍光体などで知
られる一般的な合成方方で得られたZnGa2 4 :C
r蛍光体(CrはGaに対して1atm%)、をFED
に実装して評価を行なった。比較のため、(Zn,C
d)S:Ag,Cl及びY2 3 :Eu蛍光体も各々別
々のFEDに実装して同じ条件下で点灯して評価した。
なお、FEDの点灯条件は、アノード電圧3kV、デュ
ーティ可変にて輝度と有効エネルギー量の関係を調査し
た。図11は、実装した本例のZnGa2 4 :Cr蛍
光体及び比較例の赤色蛍光体の発光スペクトルを示すも
のである。本例によれば、第1の例よりもさらに高い赤
色の輝度が得られた他、第1の例と同等以上の良好な結
果が得られた。
【0022】(例5) ZnGa2 4 :Cr蛍光体は蛍光表示管のような低い
アノード電圧でも使用可能である。この蛍光体を蛍光表
示管に実装して試験すると、アノード発光開始電圧は約
30Vであり、前記例3のY3 (Al1-x ,Gax 5
12:Cr蛍光体の150V付近に比べて非常に低い。
このため、FEPHに使用した場合にもより低い電圧で
使用できる。また、蛍光表示管の駆動条件であるアノー
ド電圧100V前後でも充分使用可能である。
【0023】(例6) ZnGa2 4 :Cr蛍光体の母体の一部をAlに置換
したZn(Ga1-x ,Alx 2 4 :Crの特性は向
上する。このように、Alの置換により、発光強度が上
昇する。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、FEPH用として新規
な赤色発光蛍光体であるY3 (Al1- x ,Gax 5
12:Cr(x=0〜1)やZn(Ga1-x ,Alx 2
4 :Crを用いたので、次のような効果が得られた。
(1)感光材感度に適合した充分な有効エネルギー量が
得られる。(2)カソードへの影響が少なく、寿命が長
くなる。(3)短波長側の発光がないので赤フィルター
を使用する必要性がない。(4)特に、後者の蛍光体に
よれば、VFPH用に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な感光材の分光感度分布を示す図であ
る。
【図2】実装した第1の例のYAG:Cr蛍光体及び比
較例の赤色蛍光体の発光スペクトルを示す図である。
【図3】第1の例のYAG:Cr蛍光体アノード電圧と
有効エネルギー量の関係を示す図である。
【図4】580nm以下の発光を遮断する一般的な赤フ
ィルターの透過率特性を示す図である。
【図5】第1及び第2の例の各蛍光体の寿命特性を示す
図である。
【図6】第1の例の蛍光体に対する第2の例の蛍光体の
放出ガス量の割合を示す図である。
【図7】第1及び第3の例の蛍光体の発光スペクトルを
示す図である。
【図8】第3の例の蛍光体におけるアノード電圧と有効
エネルギー量の関係を示す図である。
【図9】第3の例の蛍光体におけるアノード電圧と有効
エネルギー量の関係を示す図である。
【図10】一般的な構成の電界放出形発光素子、(Field
Emission Display, FED) を示す断面図である。
【図11】実装した第4の例の蛍光体ZnGa2 4
Cr及び比較例の赤色蛍光体の発光スペクトルを示す図
である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 31/12 H01J 31/15 E 31/15 B41J 3/21 T (72)発明者 須田 順子 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 Fターム(参考) 2C162 AE28 FA04 FA19 4H001 XA08 XA13 XA30 XA31 XA39 YA24 5C036 EE04 EF01 EF06 EF09 EG36 EH12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部が高真空状態となるように封止され
    た外囲器の内部に、エミッタと、ゲートと、赤色発光蛍
    光体Y3 (Al1-x ,Gax 5 12:Cr(x=0〜
    1)を備えたアノードを有する電子線励起発光形プリン
    トヘッド。
  2. 【請求項2】 前記赤色発光蛍光体Y3 (Al1-x ,G
    x 5 12:Cr(x=0〜1)が還元処理されてい
    る請求項1記載の電子線励起発光形プリントヘッド。
  3. 【請求項3】 内部が高真空状態となるように封止され
    た外囲器の内部に、エミッタと、ゲートと、赤色発光蛍
    光体Zn(Ga1-x ,Alx 2 4 :Crを備えたア
    ノードを有する電子線励起発光形プリントヘッド。
  4. 【請求項4】 前記赤色発光蛍光体においてx=0〜
    0.5である請求項3記載の電子線励起発光形プリント
    ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記電子線源が冷陰極電子源を用いてい
    る請求項1又は2又は3又は4記載の電子線励起発光形
    プリントヘッド。
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