JP2578335B2 - 蛍光発光装置 - Google Patents

蛍光発光装置

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JP2578335B2 JP62139249A JP13924987A JP2578335B2 JP 2578335 B2 JP2578335 B2 JP 2578335B2 JP 62139249 A JP62139249 A JP 62139249A JP 13924987 A JP13924987 A JP 13924987A JP 2578335 B2 JP2578335 B2 JP 2578335B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子機器やコンピュータ端末や車のインパ
ネ等各種表示装置として使用できる平面表示装置、又は
大型表示装置の発光ユニット、更に又非発光表示デバイ
スのバックライト等の光源としても使用できる蛍光発光
装置に係わり、特に電子線により励起されて青色に発光
する硫化物系蛍光体と、さらにこの上に電子線により励
起されて青色に発光する非硫化物系蛍光体を積層し、硫
化物系蛍光体の分解が少なく長寿命の蛍光発光装置に関
するものである。
[従来技術及び問題点] 一般に電子機器やコンピュータ端末や車のインパネ等
に使用されている平面表示装置及び大型表示装置の発光
ユニット、更に蛍光表示管の原理を応用した光源等のよ
うに蛍光体を電子線により励起して発光させる発光装置
を蛍光発光装置という。一般の蛍光発光装置の一例とし
ては第1図に示すような構造が周知である。その原理的
構造は基板1と側面板2と背面板3とによって箱形の気
密外囲器4が構成され、内部の気体をチップ管19より排
気して管内を高真空状態に保持している。
外囲器4の内部の基板1上には配線導体5、陽極導体
6が透明導電物質で印刷積層されている。又は配線導体
5と陽極導体6を同一導電性薄膜で形成することも可能
である。又カーボン等の厚膜で枠状に陽極導体6を形成
することもある。前記陽極導体6上には蛍光体層7が被
着形成されている。前記陽極導体6と蛍光体層7で陽極
8を構成している。前記陽極8に対面した上方に制御電
極9が配設される。制御電極9の多くはメッシュ金属で
形成されている。前記制御電極9からさらに上方に離れ
た位置に線状の陰極10が張設されている。一般の蛍光発
光装置は前述のように構成されているので、点灯させる
場合は、線状陰極10に陰極電圧を印加し、線状陰極10の
芯線であるタングステンフィラメントを加熱させ、その
表面に被着している電子放出層から電子を放出させる。
放出された電子は、正の制御電圧が印加された制御電極
9で加速・制御され、さらに正の陽極電圧が印加された
陽極8の蛍光体層7に射突して、蛍光体を励起発光させ
る。しかしこのように電子が加速されて蛍光体に射突す
る際に、電子線のエネルギーの一部又は管内の残留ガス
のボンバードにより蛍光体が分解され、蛍光体の成分を
ガス体として飛散させることが考えられている。特に従
来の蛍光体のなかで蛍光体成分中にS成分を含有してい
る硫化物系の蛍光体では、分解されるとS、SO、SO2、H2
S等の硫化物系のガスを飛散させる。
前記硫化物系のガスが線状陰極に付着すると表面の電
子放出層であるアルカリ土類金属酸化物と反応し表面を
毒化(ポイゾン)させてしまい、陰極のエミッション特
性を低下させてしまう。また、前記現象は、硫化物蛍光
体層に射突する電子線の密度が大であるとより多く硫化
物系のガスを飛散させるため陰極のエミッション特性を
より低下させてしまうと考えられている。また、特に青
色発光の硫化物系蛍光体の場合は硫化物系のガスの飛散
によるエミッション特性の低下に加えて、蛍光体自体の
劣化も著しいのでその対策が望まれている。
したがって、前記劣化対策として、蛍光体に射突する
電子線の密度が小さくてもよく発光するように蛍光体自
体の発光効率を上げ、蛍光体の分解を防止することが考
えられるが、現状の硫化物系蛍光体の発光効率は理論的
に限界に近いと言われており、改善される可能性は少な
い。
また、蛍光体表面を例えばシリカコートのようにコー
トし、蛍光体の分解及び飛散を防止する方法も考えられ
るが、分解飛散を防止できるほどコートを厚く行うと輝
度が低くなってしまい好ましくなかった。
一方、他の対策として、非硫化物系の蛍光体の開発が
進められており、赤色及び緑色発光蛍光体に関しては実
用段階にある。しかしながら、青色発光蛍光体に関して
は寿命特性は良好であるが、発光色、発光効率の点で現
状の硫化物蛍光体より劣っていることがわかっている。
[発明の目的] そこで本発明は、発光効率及び発光色の良好な硫化物
系青色発光蛍光体と、さらにこの上に寿命特性の良好な
非硫化物系で青色発光蛍光体を積層することにより、硫
化物系蛍光体に射突する電子線の密度を少なくし蛍光体
の分解を少なくするとともに非硫化物系蛍光体で飛散物
を防止し、尚、かつ硫化物系蛍光体と非硫化物系蛍光体
の両方の発光を利用することにより、発光効率、発光
色、寿命特性、エミッション特性に優れた蛍光発光装置
を提供することを目的とするものである。
[発明の構成] 前述の目的を達成するために本発明の構成は、高真空
に保持された外囲器内に電子線源となる線状陰極と、外
囲器の一部である基板上に1KV以上の陽極電圧を印加す
る陽極導体と、前記陽極導体に接続して電子線励起蛍光
体を有し、前記電子線蛍光体の発光を基板を透して観察
する蛍光発光装置において、前記基板側に硫化物系蛍光
体から成る第1発光層と前記第1発光層上に非硫化物系
蛍光体から成る第2発光層を積層したことを特徴とする [作用] 本発明の蛍光発光装置は、第2図に示すように前記発
光表示部13は基板11側に硫化物系青色発光蛍光体層13a
と、この蛍光体層13a上に非硫化物系青色発光蛍光体層1
3bを積層した構造になっている。そして線状陰極15から
放出された電子線は、制御電極によって加速され、さら
に発光表示部13に印加された1〜5kVの陽極電圧で吸引
加速され発光層に射突する。電子線の一部は前記非硫化
物系の青色発光蛍光体を励起し発光させる。また、前記
非硫化物系青色発光蛍光体層を透過した電子線は前記硫
化物系青色発光蛍光体を励起し発光させる。
前記硫化物系青色発光蛍光体の分解飛散に関しては、
前記非硫化物系青色発光蛍光体層により前記硫化物系青
色発光蛍光体に射突する電子線の密度が減少するため、
分解を少なくさせる作用がある。また、前記硫化物系青
色発光蛍光体が多少分解したとしても前記非硫化物系青
色発光蛍光体層が覆っているので前記硫化物系青色発光
蛍光体層から飛散した硫化系ガスを捕獲し線状陰極15を
毒化しないので、前記エミッション劣化を防止させる作
用もある。
[実施例1] 本発明の蛍光発光装置の第1実施例は、第2図および
第3図に示すように絶縁性を有し、透明なガラス板によ
り基板11が形成される。基板11の内側表面には、I・T
・O(Indium Tin Oxide)膜やネサ膜等の透明導電膜
により陽極導体12が形成される。また陽極導体12はアル
ミニウム薄膜をストライプ状またはメッシュ状に形成し
間隙を有する透光性陽極導体でも可能である。
次に前記陽極導体12上に、硫化物系青色発光蛍光体13
aを被着する。この硫化物系青色発光蛍光体材料として
は例えば、ZnS:[Zn]蛍光体、ZnS:Ag蛍光体、ZnS:Ag,A
l蛍光体、Zn0.9Cd0.1S;Ag,Al蛍光体、Zn0.9Cd0.1S;Ag蛍
光体などがある。本実施例では、ZnS:Ag蛍光体を使用し
た。
次に硫化物系青色発光蛍光体13aの表面に非硫化物系
青色発光蛍光体13bを被着する。この蛍光体材料として
は例えば、CaWO4蛍光体、Y2SiO5:Ce蛍光体、Ca2MgSi2O
7:Ce蛍光体、、BaMg2Al16O27:Eu蛍光体、などがある。
本実施例では、Y2SiO5:Ce蛍光体を使用した。
前述のようにして発光表示部13を形成する。また、比
較のために発光表示部13を従来タイプであるZnS:Ag蛍光
体のみで形成した試料及びY2SiO5:Ce蛍光体のみで形成
した試料も同時に試作した。
次に前記発光表示部13に対面し、かつ離れた位置に制
御電極14を配設する。制御電極14は前記発光表示部13ご
とに配設し、陰極からの電子線をON、OFF制御できるよ
うに形成する。制御電極14の構造はメッシュ状が多い
が、ワイヤー状や枠状の場合もある。
次に、前記制御電極14からさらに離れて、かつ発光表
示部13に対面した位置に線状陰極15を張設する。
次に、前記基板11の周縁に側面板16と背面板17からな
る容器部18により、前述の発光表示部13や制御電極部14
および線状陰極15等の電極を覆い、封着材により基板11
に封着する。
このように、前記基板11と側面板16と背面板17から気
密性を有する篇平箱形の外囲器20を構成し、外囲器内の
気体を排気管19により排気して内部を高真空状態に保持
する。
次に本実施例の蛍光発光装置の作用を説明する。
第3図に示す線状陰極15に陰極電圧を印加して、加熱
した線状陰極15から電子を放出する。この電子を発光さ
せる発光表示部13に対面する制御電極部14に正の制御電
圧を印加して加速・制御させ、1〜5kVの正の陽極電圧
が印加された発光表示部13に射突させることにより、前
記電子の一部は前記非硫化物系の青色発光蛍光体を励起
し発光させる。また、前記非硫化物系青色発光蛍光体層
を透過した電子線は前記硫化物系青色発光蛍光体を励起
し発光させる。発光した可視光は基板11から観察する。
このようにして、試作した蛍光発光装置を発光させ、そ
の特性データの結果を以下に示す。
第4図は前記蛍光発光装置の発光表示部13に5kVの陽
極電圧を印加した時の発光スペクトル分布図であり、曲
線aは発光表示部13をY2SiO5:Ce蛍光体のみで形成した
試料ものであり、曲線bは発光表示部13をZnS:Ag蛍光体
のみで形成した試料のものであり、曲線cは本発明によ
るZnS:Ag蛍光体の表面にY2SiO5:Ce蛍光体を積層させた
ものである。発光表示部13をY2SiO5:Ce蛍光体のみで形
成した試料は紫外成分を多く含み発光色は曲線bのZnS:
Ag蛍光体のそれに比べ青白い色であった。一方、曲線c
の本発明によるものは曲線bのZnS:Ag蛍光体とほぼ同等
で良好な青色発光が得られた。また、この時の輝度はZn
S:Ag蛍光体の輝度を100とするとY2SiO5:Ce蛍光体のみ
では相対輝度60であるのに対し、本発明によるものは相
対輝度90と良好な結果が得られた。
次に、前記蛍光発光装置の発光表示部13に5kVの陽極
電圧を印加して行った寿命試験の結果を第5図に示す。
曲線Aは発光表示部13をY2SiO5:Ce蛍光体のみで形成し
た試料ものであり、曲線Bは発光表示部13をZnS:Ag蛍光
体のみで形成した試料のものであり、曲線Cは本発明に
よるZnS:Ag蛍光体の表面にY2SiO5:Ce蛍光体を積層させ
たものである。このように本発明によるものは2000時間
経過時点の輝度残存率が90%以上と従来のタイプである
ZnS:Ag蛍光体のみで形成した試料に比べ良好な特性が得
られた。
[実施例2] [実施例1]と同様に、本実施例では第3図の硫化物
系青色発光蛍光体13aにZnS:Ag蛍光体を使用し、このZn
S:Ag蛍光体13aの表面に非硫化物系の青色発光蛍光体13b
であるCaWO4蛍光体を積層させて発光表示部13を形成し
た。また、比較のために発光表示部13を従来タイプであ
るZnS:Ag蛍光体のみで形成した試料及びCaWO4蛍光体の
みで形成した試料も同時に試作した。
このようにして、試作した蛍光発光装置を発光させた
測定データの結果を以下に示す。
第6図は前記蛍光発光装置の発光表示部13に5kVの陽
極電圧を印加した時の発光スペクトル分布図であり、曲
線dは発光表示部13をCaWO4蛍光体のみで形成した試料
のものでり、曲線bは発光表示部13をZnS:Ag蛍光体のみ
で形成した試料のものであり、曲線eは本発明によるZn
S:Ag蛍光体13aの表面に非硫化物系の青色発光蛍光体13b
であるCaWO4蛍光体を積層させて発光表示部13を形成し
たものである。発光表示部13をCaWO4蛍光体のみで形成
した試料のもののスペクトル曲線dは紫外成分を多く含
み発光色はスペクトル曲線bのZnS:Ag蛍光体のそれに比
べ青白いものであった。一方、曲線eの本発明によるも
のは曲線bのZnS:Ag蛍光体とほぼ同等のスペクトル曲線
で良好な青色発光が得られた。また、この時の輝度はZn
S:Ag蛍光体の輝度を100とするとCaWO4蛍光体のみでは相
対輝度35であるのに対し、本発明によるものは相対輝度
80と良好な結果が得られた。
次に、前記蛍光発光装置の発光表示部13に5kVの陽極
電圧を印加して行った寿命試験の結果を第7図に示す。
曲線Dは発光表示部13をCaWO4蛍光体のみで形成した試
料のものであり、曲線Bは発光表示部13をZnS:Ag蛍光体
のみで形成した試料のものであり、曲線Eは本発明によ
るZnS:Ag蛍光体13aの表面に非硫化物系の青色発光蛍光
体13bであるCaWO4蛍光体を積層させて発光表示部13を形
成したものである。この第7図から分かるように初期輝
度を100とした場合本発明によるものは2000時間経過時
点の輝度残存率が90%以上と従来のタイプであるZnS:Ag
蛍光体のみで形成した試料のB曲線に比べて著しく良好
な特性が得られた。
また、前述した[実施例1]及び[実施例2]の他に
硫化物系青色発光蛍光体13aとしてZn0.9Cd0.1S;Ag,Al蛍
光体、Zn0.9Cd0.1S;Ag蛍光体、ZnS:Ag,Al蛍光体、ZnS:
[Zn]蛍光体を使用し、非硫化物系青色発光蛍光体13b
としてCa2MgSi2O7:Ce蛍光体、BaMg2Al16O27:Eu蛍光体等
を使用し、[実施例1]及び[実施例2]と同様に蛍光
発光装置を形成して検討を行ったところ前実施例と同様
な良好な結果が得られることがわかった。
[発明の効果] 本発明は、以上説明したように、発光表示部の基板側
に発光色、発光効率が良好な硫化物系青色発光蛍光体か
らなる第1発光層を形成し、さらにこの第1発光層の表
面にフィラメントのエミッションを劣化させず、寿命特
性の良好な非硫化物系の青色発光蛍光体からなる第2発
光層を積層する構造となっているため次のような効果を
有する。
(1)非硫化物系の青色発光蛍光体の発光と、発光色、
発光効率が良好な硫化物系青色発光蛍光体の発光を分解
することなく利用することが出来るため、発光色、発光
効率が良好な蛍光発光装置を提供できる。
(3)非硫化物系の青色発光蛍光体層が、硫化物系青色
発光蛍光体を覆い保護層として作用しており、硫化物系
青色発光蛍光体に射突する電子線の密度を少なくし蛍光
体の分解を少なくした結果硫化物系ガスの発生を抑える
ことができる。また、僅かながら発生した硫化物系ガス
があったとしても、前記非硫化物系青色発光蛍光体層が
この硫化物系ガスをこの層で捕らえ、線状陰極が硫化系
物ガスで汚染されるのを防止する効果がある。したがっ
て、線状陰極のエミッション特性を劣化させることがな
くなり、信頼性の優れた長寿命の蛍光発光装置を提供で
きる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の蛍光発光装置の断面図である。第2図
は、本発明の蛍光発光装置の断面図である。第3図は、
本発明の蛍光発光装置の要部の拡大断面図、第4図は、
本発明の第1実施例および比較の為の従来例のスペクト
ル分布図、第5図は、本発明の第1実施例および比較の
為の従来例の寿命特性図であり、第6図は、本発明の第
2実施例および比較の為の従来例のスペクトル分布図、
第7図は、本発明の第2実施例および比較の為の従来例
の寿命特性図である。 11……基板 12……陽極導体 13a……第1発光層 13b……第2発光層 13……発光表示部 15……線状陰極 20……外囲器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高真空に保持された外囲器内に電子線源と
    なる線状陰極と、外囲器の一部である基板上に陽極電圧
    を印加する陽極導体と、前記陽極導体に接続して電子線
    励起蛍光体を有し、前記電子線励起蛍光体の発光を観察
    する蛍光発光装置において、前記基板上にZn1-xCdxS:A
    g,M,(X=0〜0.2であり、M=Cl、F、Br、Al、Ga、I
    Nより選ばれた少なくとも1種)及びZnS:[Zn]より選
    ばれた1種の硫化物系青色発光蛍光体から成る第1発光
    層と、前記第1発光層上にCaWO4、Y2SiO5:Ce、Ca2MgSi2O
    7:Ce、BaMg2Al16O27:Euより選ばれた少なくとも1種の
    非硫化物系青色発光蛍光体から成る第2発光層を積層し
    たことを特徴とする蛍光発光装置。
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