JP3879298B2

JP3879298B2 - 電界放出形表示装置

Info

Publication number: JP3879298B2
Application number: JP01444399A
Authority: JP
Inventors: 順子須田; 清田村; 均土岐; 裕司野村; 明山元
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000212559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極から電界放出された電子を陽極の蛍光体に射突させて発光を得る蛍光体及びこの蛍光体を利用した電界放出形表示装置に関する。本発明は、特に、輝度と寿命特性に優れたＹＡＧ組成の蛍光体及びこの蛍光体を有する電界放出形表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加速電圧が２ｋＶ以下で使用されるいわゆる低速電子線用蛍光体には、蛍光体自体の抵抗が低いことが求められる。現在この要件を満たす材料としてＺｎＳ：Ａｇなどのいわゆる硫化物蛍光体があるが、この蛍光体は電子線照射により分解飛散し素子内のカソードの劣化を引き起こし、ひいては発光素子自体の寿命を低下させるなど信頼性の点で問題を抱えている。特に、電界放出形表示装置では、前記飛散物質によるエミッタの汚染が性能低下の大きな原因の一つになっている。
【０００３】
このような問題を解決するために電子線により分解し難い組成の材料が求められるが、このような材料の殆どは絶縁物であることが多い。しかしながら最近では抵抗が低くて分解し難い蛍光体として、ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ，ＺｎＧａ₂Ｏ₄などが提案されているが十分な輝度が得られていない。また絶縁性の蛍光体にＩｎ₂Ｏ₃などの導電物質を添加して蛍光体膜の抵抗を下げるという提案もある。しかし、このような材料は確かに蛍光体の抵抗は低いが輝度も低く、実用にはなりにくい。また、導電物質を添加する方法では、導電物質による無効電流が増えこれによる発熱などが信頼性低下の原因になる。
【０００４】
そこで、本出願人は特願平８−２９３９３４号において、低抵抗で発光輝度の高い硫化物系以外の低速電子線用蛍光体として、Ｌｎ₃（Ａｌ_1-xＧａ_x）₅Ｏ₁₂：Ｒｅ（Ｌｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ、Ｒｅ＝Ｔｂ，Ｃｅ，Ｅｕ、０．４≦ｘ＜０．８）で表される蛍光体を提案した。
【０００５】
通常３価以外に１価を有するＧａの固溶量ｘを上記のような範囲に限定したことにより、前記蛍光体においては酸素欠陥が生じやすくなり、これによって発生した不対電子が導電性を向上させ、抵抗が小さくなったものと考えられていた。このように前記蛍光体には導電物質を添加する必要がないので、導電物質による無効電流が発熱を生じて信頼性や輝度の低下を招いてしまうことがなく、低速電子線によって実用的な発光輝度が得られるものとされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した蛍光体には寿命が短いという問題があった。これは、本発明者等の知見によれば、ＡｌとＧａのイオン半径が異なるために結晶に歪みが生じるためと考えられる。従って、前述した従来の蛍光体を電界放出形表示装置の陽極に実装して評価すると、たとえ輝度が十分であっても、蛍光体自体の劣化を示す発光効率の低下が著しいため、発光素子としては実用に耐えないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前述した蛍光体を改良して輝度とともに寿命についても満足しうる性能を達成し、これを用いて輝度と寿命の双方について実用的な性能を有する蛍光体及びかかる蛍光体を備えた電界放出形表示装置を実現することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された電界放出形表示装置は、内部が高真空状態に排気された外囲器と、前記外囲器の内部に設けられた電界放出形陰極と、前記外囲器の内部に前記電界放出形陰極に対面して設けられた蛍光体を有する陽極とを有する電界放出形表示装置において、前記蛍光体が、Ｌｎ₃（Ａｌ_1-xＧａ_x）₅Ｏ₁₂：Ｒｅ（但しＬｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ、Ｒｅ＝Ｔｂ，Ｃｅ，Ｅｕ、０．８≦ｘ≦１．０）で表される低速電子線用蛍光体であることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載された電界放出形表示装置は、請求項１記載の電界放出形表示装置において、前記陽極には２ｋＶ以下の陽極電圧が印加されることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は電界放出形表示装置（ＦＥＤ）に関する。図１に示すように、この電界放出形表示装置１は、所定間隔をおいて対面する陰極基板２と陽極基板３を有している。図１には示されていないが、陰極基板２と陽極基板３の外周部の間にはスペーサ部材が設けられて両基板を封着しており、全体として薄型パネル状（略板状）の外囲器４が構成されている。外囲器４の内部は高真空状態に排気されている。
【００１２】
陰極基板２の内面には、電界放出形陰極５が形成されている。陰極基板２の内面には、陰極導体６が形成されている。陰極導体６の上には絶縁層７が形成されている。絶縁層７の上にはゲート電極８が形成されている。ゲート電極８と絶縁層７には、陰極導体６に達する孔９が形成されている。孔９の底に露出した陰極導体６の上にはコーン形状のエミッタ１０が形成されている。本例では、陰極導体６とゲート電極８はそれぞれストライプ状であり、互いに交差してマトリクスを構成している。
【００１３】
陽極基板３の内面には、陽極１１が形成されている。陽極基板３の内面には透光性と導電性をを有する陽極導体１２が形成されている。陽極導体１２は、例えばＩＴＯによって構成することができる。陽極導体１２の上には、蛍光体層１３が形成されている。本例では、陽極導体１２及び蛍光体層１３はべた状に形成されている。
【００１４】
本発明の蛍光体は、Ｌｎ₃（Ａｌ_1-xＧａ_x）₅Ｏ₁₂：Ｒｅ（Ｌｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ、Ｒｅ＝Ｔｂ，Ｃｅ，Ｅｕ、０．８≦ｘ≦１）で表される蛍光体である。ｘの範囲をこのように限定したことにより、この蛍光体は、低抵抗で、発光輝度が高く、しかも十分な寿命を有するものとなった。
【００１５】
この電界放出形表示装置１を駆動するには、陰極導体６とゲート電極８の一方を走査し、これに同期して他方に表示信号を入力する。陽極１１には常時表示電圧を与えておく。陰極導体６とゲート電極８で構成されるマトリクスの選択された箇所から電子が放出され、これに対応する陽極１１の一部に電子が射突して蛍光体層１３の一部を発光させる。これによって陽極１１において任意のグラフィック表示を行うことができる。
【００１６】
【実施例】
高速ではＡｌ／Ｇａ比でＧａ比が大きくなると寿命が悪くなると従来言われている。しかしながら、所謂２ｋＶ以下の低速電子線の場合は、蛍光体塗布層の電気伝導が重要である。すなわち、抵抗値が高いと電流が蛍光体層の極表面に集中し、また、抵抗による発熱で蛍光体の温度が上がり寿命特性が悪くなると考えられる。
【００１７】
また、一般式Ｌｎ₃（ＡＬ_1-xＧａ_x）₅Ｏ₁₂：Ｒｅ（Ｌｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ、Ｒｅ＝Ｔｂ，Ｃｅ，Ｅｕ）の蛍光体において、Ｇａは通常３価であるが、１価状態も存在するため、Ｇａ比率を増せば導電性が改善されると考えられる。
【００１８】
（１）実施例１
Ｙ₂Ｏ₃３８．５ｇ、Ａｌ₂Ｏ₃１８．３ｇ、Ｇａ₂Ｏ₃２２．５ｇ、Ｔｂ₄Ｏ₇３．３ｇをそれぞれ秤量してエタノール中で分散後乾燥し、さらにこれにフラックスとしてＢａＣｌ₂を０．３ｍｏｌ／ＹＡＧ１ｍｏｌ添加しよく混合した。これをアルミナルツボに充填し１５００℃で２時間焼成すると、組成式Ｙ₃（Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4）₅Ｏ₁₂：Ｔｂ（Ｔｂ＝５ｍｏｌ％／Ｙ１ｍｏｌ）で表される蛍光体が作製できる。
【００１９】
このような方法により、上記一般式においてＸ＝０から１までのいくつかの値について上記蛍光体の試料を作製した。また、この時、焼成は窒素中で行った。
【００２０】
この蛍光体を硝酸で洗浄後分球乾燥した後、この蛍光体にエチルセルロースバインダーを含むビークルを用いペーストにし、ＩＴＯ電極からなるアノード基板上にスクリーン印刷法で塗布し、５００℃大気中で焼成しバインダーを除去し、蛍光体を塗布したアノード基板を蛍光体の各試料ごとに作製した。このアノード基板を用い、前述したような構造のＦＥＤを蛍光体の各試料ごとに作製して評価用の素子とした。
【００２１】
図２はアノード電圧６００Ｖの時のＧａ含有率Ｘ（Ａｌ／Ｇａ比）と相対輝度の関係を示したものである。図３は同様に発光開始アノード電圧と相対輝度の関係を示したものである。図３において発光開始電圧が低くなるということは、蛍光体表面でのチャージアップが低い電圧で解消されることを意味し、蛍光体自体の抵抗値が小さくなっていることを示す。
【００２２】
Ｇａリッチの方が抵抗値が低い傾向が見えるが、これはＧａは通常の３価以外に１価を持つため、Ｇａの固溶により容易に酸素欠陥ができやすくなるためこれが導電性に関与しているものと思われる。これら試料について寿命試験を行った結果を図４に示す。このようにＧａ組成比が大きくなるにつれ寿命特性が改善されることが分かる。
【００２３】
以上の実験結果又は各試料の比較から、前記一般式の蛍光体においてＸの数値範囲を０．８以上１以下とすれば、本発明の目的は達成されるものと考えられる。即ち、特にＦＥＤ用の蛍光体に用途を限定して考えれば、前記一般式の蛍光体においてはＸの範囲は０．８≦ｘ≦１が好ましい。これに対して、従来のＸの数値範囲では、初期輝度は高いが寿命が良くないのでＦＥＤに用いる蛍光体としては好ましくないのである。
【００２４】
（２）実施例２
同様にして、Ｙ₂Ｏ₃の代わりにＧｄ₂Ｏ₃を用いＧａ₂Ｏ₃量を変えて、Ｘ＝０．９５の試料Ｇｄ₃（Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95）Ｏ₁₂：Ｔｂと、Ｘ＝０．４５の比較試料Ｇｄ₃（Ａｌ_0.55Ｇａ_0.45）₅Ｏ₁₂：Ｔｂを作製し、同様にそれぞれＦＥＤに実装して寿命特性を比較評価した。寿命試験時間５００時間で評価したところ、Ｘ＝０．４５の比較試料が初期輝度の３０％に低下したのに対し、本発明の実施例であるＸ＝０．９５の試料は初期輝度の８５％と良好な値を示した。
【００２５】
（３）実施例３
発光中心にＥｕ₂Ｏ₃を用いＧａ₂Ｏ₃量がＸ＝１の試料Ｙ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｅｕと、Ｘ＝０．４５の比較試料Ｙ₃（Ａｌ₀。₅₅Ｇａ_0.45）₅Ｏ₁₂：Ｅｕをそれぞれ作製し、同様にＦＥＤにそれぞれ実装して比較評価した。なおＥｕの濃度は３ｍｏｌ％／Ｙとした。結果は、Ｘ＝０．４５の比較試料の輝度１００に対し、本発明の実施例であるＸ＝１の試料は１７０の赤色の輝度を示した。発光開始電圧もＸ＝０．４５の比較試料の２００Ｖに対し、本実施例の試料は１００Ｖと低く、蛍光体の抵抗が小さくなっていることを示した。同様にして寿命試験を行った結果、比較試料が当初輝度の２０％に低下しているのに対し、本実施例の試料は７５％の残存率であった。
【００２６】
（４）その他の実施例
なお、前記一般式におけるＬｎがＬａである場合には、原料物質としてはＬａ₂Ｏ₃を用いる。前記一般式におけるＲｅがＣｅである場合には、原料物質としてはＣｅＯ₂を用いる。これらの物質を用いた蛍光体の合成の方法は前記第１〜第３実施例と略同様である。
【００２７】
以上説明した各実施例に示したように、Ｇａ組成を多くしたＹＡＧ蛍光体を使用することにより寿命が改善されたＦＥＤを得ることができる。また、今回の蛍光体はフラックスを用いて作製したものを使用したが、作製方法にはよらず組成比が今回の範囲に入っていれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｌｎ₃（Ａｌ_1-xＧａ_x）₅Ｏ₁₂：Ｒｅ（Ｌｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ、Ｒｅ＝Ｔｂ，Ｃｅ，Ｅｕ）蛍光体において、Ｇａの量を０．８≦ｘ≦１で限定した低速電子線用蛍光体としたので、これを用いた電界放出形表示装置においては十分な輝度とともに寿命も改善されて素子としての実用化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である電界放出形表示装置の断面図である。
【図２】Ｇａ含有率Ｘと相対輝度の関係を示したグラフである。
【図３】発光開始アノード電圧と相対輝度の関係を示したグラフである。
【図４】Ｇａ含有率Ｘと輝度残存率（寿命）の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
外囲器
１電界放出形表示装置
５電界放出形陰極
１１陽極
１３蛍光体層

Claims

内部が高真空状態に排気された外囲器と、前記外囲器の内部に設けられた電界放出形陰極と、前記外囲器の内部に前記電界放出形陰極に対面して設けられた蛍光体を有する陽極とを有する電界放出形表示装置において、
前記蛍光体が、Ｌｎ₃（Ａｌ_1-xＧａ_x）₅Ｏ₁₂：Ｒｅ（但しＬｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ、Ｒｅ＝Ｔｂ，Ｃｅ，Ｅｕ、０．８≦ｘ≦１．０）で表される低速電子線用蛍光体であることを特徴とする電界放出形表示装置。
前記陽極には、２ｋＶ以下の陽極電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載の電界放出形表示装置。