JPS61502685A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発光表示装置 技術分野 本発明は、発光カラー表示装置に関する。

発明の背景 例えば陰極線管（ＣＲＴ）のような表示装置は、典型的には、発光スクリーンを 有している。このスクリーンは、局部的に入射する電子や、電磁放射に応動して 局部的に光線を発する。発光スクリーン物質は、多くの基準により選択される。

例えば、高解像度表示装置、投影システム、そして、周囲が非常に明るい状態で の指示表示システムなどの多くの応用例において、放射の明るさ知関する事項が ある。従って、発光スクリーン物質は、所望の波長の放射が高い効率となるもの が望まれる。

ある点までは、明るさは、励起された電子や紫外線の強度に直接に関係する。し かし、結果として生ずる、発光性物質の焼損πより、そのような励起放射の使用 できる強度が限定される。このように、明るさを向上させるという点に関して、 焼損強度閾値の高い発光性物質を見つけ出すことが望ましい。

表示装置は発光性物質や粉状の燐光体を含んでいる。

しかし、そのような物質は、例えば熱特性が悪いこと、励起放射線量とともに効 率が低下すること、そして解像度の限界があることなどの欠点を持つことが多い 。一方、発光性物質の単結晶の平板や層は、重大な低下を生ずることなく　１０ １０Ｗ／ｍ２　を超える入力電力密度に耐え得ること及び粉状燐光体ターゲット に比べてより優れた解像度を有することが判明した。

一方、単結晶燐光体の発光特性は、同一組成の粉状燐光体の発光特性と同一とな る傾向にあるが、特徴は、詳細において一般的には予測できない具合に異なる傾 向にある。例えば、粉状燐光体は、典型的には、単結晶燐光体とは異なった工程 により形成されるので、例えば相のける結晶格子はひずみが生じたり、多くの欠 陥が生ずることが予想される一方、単結晶燐光体の格子は、典型的にはひずみや 欠陥があまり生じない。発光は、結晶領域の細部に敏感であるから、そのような 格子の差異は、発光において重大な相異を引起こす原因となり得る。

以下に記載した文献は、発光性物質、その調整法、そして表示装置におけるそれ らの利用に関する文献の代表として引用したものである。

米国特許第３．４３１．０６６号「イ・ットリウム酸化アルミニウムガーネット 結晶の製造方法Ｊ　（Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒＰｒｏｄｕｃｉｎｇ　Ｙｔｔｒｉｕ ｍ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　０ｘｉｄｅ　Ｇａｒｎｅｔ　Ｃｒｙｓｔａｌｇ　）１９ ６９年３月４日アール・セイツ（Ｒ，５ｅｉｔｚ　）　：米国特許第３．５６４ ．３２２号「飛行点走査のための陰極線管Ｊ　（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ　Ｔｕ ｂｅ　ｆｏｒ　Ｆｌｙｉｎｇ−８ｐｏｔＳｃａｎｎｉｎｇ　）　１９７１年２月 １６日シー・ブラツセ（Ｇ、　Ｂｌａａａｅ　）等； 米国特許第３．８３９．２１９号「ユーロピウム活性アルカリ土類マグネシウム アルミニウム珪酸塩発光性物質」（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ａ ｌｋａｌｉｎｅ　ＦＪａｒｔｈ　ＭａｇｎｅｓｉｎｍＡｌｕｍｉｎｕｍ　５ｉｌ ｉｃａｔｅ　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　）　１９７４年１０ 月１日ジエ・エム・ピー・ジエ・ペルステン（Ｊ、　ＶＬＰ、　Ｊ、　Ｖｅｒｓ ｔｅｇｅｎ　）等；米国特許第４．００３．８４５号「発光性物質」（Ｌｕｍ１ ｎｅｓｃｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　）　１９７７年１月１８日ビー・エフ・ジ エ・ヴアンデンブーム（Ｐ、　Ｆ、Ｊ、　ｖａｎ　ｄｅｎＢｏｏｍ　）等； 米国特許第４．０２４．０７０号「セリウム活性発光性希土類アルミン酸塩の製 造方法Ｊ　（Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ａ　Ｃｅｒｉｕ ｍ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｕｔ　Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ　Ａ ｌｕｍｉｎａｔｅ　）　１９７７年５月１７日アール・イー・ジュール（Ｒ，Ｅ 、　５ｃｈｕｌｌ　）　；米国特許第４．０９３．８９０号「テルビウム活性発 光性ガーネット物質と同一物を含む水銀蒸気放電ランプ」（’ｌ’ｅｒｂｉｕｍ −Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｔ　Ｇａｒｎｅｔ　Ｍａｔｅｒｉ ａｌａｎｄ　Ｍｅｒｃｕｒｙ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａｍｐ　Ｃ ｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ＴｈｅＳａｍｅ）１９７８年６月６臼ジエ・シー・ヴエリ ニット（Ｊ、　Ｇ、　Ｖｅｒｒｉｅｔ　）等：米国特許第４．１８０．４７７号 「発光性物質」（Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　）　１９７９年 １２月２５日アール・ジー・エル・バーノズ（Ｒ，Ｇ、　Ｌ、　Ｂａｒｎｅｓ　 ）　；米国特許第４．２１６．４０８号［発光性物質と放電ランプと同一物を含 む陰極線管Ｊ　（Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌａｎｄ　Ｄｉｓｃ ｈａｒｇｅ　Ｌａｍｐ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ　Ｃｏｎｔａｉｎｉ ｎｇ　ｔｈｅＳａｍｅ）１９８０年８月５日ジエー・エム・ピー・ジエー・ペル ステン（Ｊ、　Ｍ　Ｐ、　Ｊ、　Ｖｅｒｓｔｅｇｅｎ　）等；米国特許第４．２ ９８．８２０号「発光性のスクリーン」（Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｔ　５ｃｒｅｅ ｎ　）　１９８１年１１月３日ピー・エフ・ボンジャズ（Ｐ、　Ｆ、　Ｂｏｎｇ ｅｒｓ　）等；シー・ブラツセ（Ｑ、　Ｂｌａｇｓｅ　）等によるｒ　ｓｂ”、 Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋からＳｍ　３　＋、Ｅｕ　３　＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋への エネルギ転移の研究Ｊ　（５ｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ 　ｆｒｏｍ　Ｓｂ”。

Ｂ＋　３　＋、Ｃｅ３　＋　、ｔ　ｏ　Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ　 ）　ジャーナル　オブ　ケミカル　フィジックス（Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ ｆＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　）第４７巻　第６号　１９６７年９月１ ９２０−１９２６頁ニ ジ−・ブラツセ（Ｇ、　Ｂｌａｓｓｅ　）等による「Ｃｅ３＋　活性螢光体の研 究Ｊ　（Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｏｗｅ　Ｃｅ”　−Ａｃｔｉｖ ａｔｅｄ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ　）　ジャーナル　オブ　ケミカルフィジックス （Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈｙａｉｃｓ　）第４ ７巻　第１２号　１９６７年１２月　５１３９−５１４５頁； シー・ブラツセＣＧ、　Ｂｌａｓｓｅ　）による「酸化物螢光体におけるエネル ギ転移Ｊ　（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｒａｎｓｔｅｒ　ｉｎ　０ｘｉｄｉｃＰｈｏｓｐ ｈｏｒａ　）フィジックス　レターズ（Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）第２ ８Ａ巻　１９６８年１２月　４４４−４４５頁；ジエ・クヴアビル（Ｊ、　Ｋｖ ａｐｉｌ　）等による［希土類イオンをドープしたＹＡＧ結晶納品けるσセンタ 生成」（０−Ｃｅｎｔｒｅ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ＹＡＧ　Ｃｒｙｓｔａ ｌｓ　１）ｏｐｅｄ　ｗｉｔｈＲａｒｅ　Ｅａｒｔｈ　Ｉｏｎｓ　）クリスタル とテクニック（Ｋｒ１ｓｔａｌｌａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｋ　）第１０巻　第２号 　１９７５年　１６１−１６５頁； チー・アール・ジョアンセン（Ｔ、　Ｒ，Ｊｏｈａｎｓｅｎ　）　等によるｒ　 Ｌ、　Ｐ、　Ｅによる無鉛ビスマス置換ガーネット膜」（Ｌｅａｄ　Ｆｒｅｅ　 Ｂｉａｍｕｔｈ　５ｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ　Ｇａｒｎｅｔ　Ｆｉｌｍｓ　Ｌ　Ｐ 、　Ｅ、、）ＡＩＰ評議会会報（ＡＩＰ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏｃｅｅ ｄｉｎｇｓ　）　第２９巻、磁気と磁性体−１９７５、アメリカ物理学会（Ａｍ ｅｒｉｃａｎ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　）、１９７６年５ ８０−５８２頁； ジエ・エム・ロベルソン（Ｊ、　Ｐ／Ｌ　Ｒｏｂｅｒｓｏｎ　）４による「液相 エビタシーにより成長した薄い単結晶性の螢光体層Ｊ　（Ｔｈ１ｎ　Ｓｉｎｇｌ ｅ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ＬａｙｅｒｓＧｒｏｗｎ　ｂ ｙ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ　）フィリップス・ジウイ・リ サーチ（Ｐｈ１ｌｉｐｓ　Ｊ　Ｒｅｓ、　）、３５．１９８０３５４−３７１頁 ： ジエ・エム・ロバートソン（Ｊ、　ＶＬＲｏｂｅｒｔｓｏｎ　）による「エピタ キシヤリ−成長単結晶ガーネットの陰極線管螢光体スクリーンＪ　（Ｅｐｉｔａ ｘｉａｌｌｙ　Ｇｒｏｗｎ　ＭｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＧａｒｎｅｔ　Ｃ ａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　５ｃｒｅｅｎｓ　）　、 アプライド　フィジックス　レターズ（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、） ３７、第５巻　１９８０年　４７１−４７２頁：ヴイ・エーアンドリチュ（Ｖ、 　Ａ、　Ａｎｄ　ｒｉｉｃｈｕｋ　）による「ビスマスイオンにより活性化され たガーネットの光発光Ｊ　（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｇａ ｒｎｅｔｓ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｂｙＢｉｓｍｕｔｈ　Ｉｏｎｓ　）　フイズ 　エレクトロン（Ｆｉｚ、　Ｅｌｅｋｔｒｏｎ）リヴオフ（Ｌｖｏｖ　）　第２ ０巻　１９８０年　８０−８１頁；そして エフ・ケレントノ（Ｆ、　Ｋｅｌｌｅｎｄｏｎｋ　）等による「ビスマス、セリ ウム、クロム及びイツトリウム　アルミニウム　ホウ酸塩の発光についてＪ　（ Ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅｏｆ　Ｂｉｓｍｕｔｈ　、Ｃｅｒｉｕ ｍ、ａｎｄ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ａｎｄ　ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍ　Ｂ ｏｒａｔｅ　）ジャーナル　オブ　ケミカル　フィジックス（Ｊ、　Ｃｈｅｍ、 　Ｐｈｙｓ、　）　７６、第３巻１９８２年１１９４−１２０１頁。

発明の概要 本発明を具体化した可視表示装置は、励起電子源や電磁放射源（典型的には偏向 手段や変調手段を含む）と実質的に単結晶燐光物質を含む部材とを有す。この燐 光物質は本質的には、実質的て下記式で示される組成から成るガーネット物質で ある。

Ｙ　３−　、−ｙ　Ｂ　ｉｘ　Ｒｙ　ｒ’Ｌｌ　ｓ　−２Ｇａ　ｚ　ＯＩｔここ に、Ｒは少くとも１つの希土類元素を示し、Ｘは好ましくは０．００５から０． ５までの範囲、ｙは好ましくは２．９９５以下、そして、２は好ましくは５以下 である。

関係のない発光を制限するために、希土類元素Ｎｄ、Ｅｕ。

Ｔｍ　そしてＴｂ　は、０．０１以下、好ましくは０．００５以下となるｙ値に 対応する量に制限される。

より狭い好ましい限定は以下のようである。好ましいイツトリウム　アルミニウ ム　ガーネットにおいては、２は０，４以下であり、好ましくは２は０．０５以 下である。

そして、ｌｕとＧｄ以外の希土類元素は、好ましくは、希土類元素の結合量に対 するそれらの結合の寄与の度合がｙ値で表わされるように制限される。このｙ値 は０．２以下である。電子や紫外線により活性化されると、適当なビスマス含有 ガーネット物質は、電磁放射を放出する。

この放射のスペクトルは、４２５ナノメートル以上の波長においてピークを有す る。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従った陰極線表示装置の概略断面図、第２図は２つの発光性 物質の光出力のスペクトルのグラフ図表である。

第１図は、本発明に従った陰極線表示装置を示し、この装置は電磁的接合ビン１ ２を有す電子線源１１、封入体１３、ガーネット基板１４そしてビスマス活性発 光性フィルム１５とを含む。

第２図は、先行技術である多結晶活性ビスマスガーネット物質の発光輝度を表わ す光出力輝度曲線２１と、本発明に従ったビスマス活性ガーネット物質の発光輝 度を表す曲線２２とを示す。曲線２２は、波長４５０ナノメータ付近に対応して 輝度ピークを示す。

発明を具体化した表示装置は、例えば、上述したように組成を備えた実質的な単 結晶物質を含むスクリーンの如き部材を含む。（単結晶構造物は好ましいのであ るが、一方、実質的な単結晶構造物は、例えば転位などの欠陥を含む）部材は、 例えば、カラー表示装置におけるように異なった波長において螢光を発する他の 螢光物質を含んでもよい。しかしながら、単色の装置が排除されるものではない 。

発光性物質は、典型的には、結晶学的に互換性のある基板上にエピタキシャル形 成されるような層の形になされる。イツトリウム−アルミニウムガーネット基板 は通例的であり、典型的には（１１１〕　の結結晶内を有している。また、例え ばイツトリウムがほとんど含まれないか、または全く含まれておらず、セしてｙ が２５から２．９９５までの好ましい範囲に入るようなより特定の組成も不発明 の目的に沿う。イツトリウム−アルミニウムガーネットに格子整合するために、 好ましくはそのような物質は、例えば以下のような組成中にかなりの量のガリウ ムを含む。

Ｂｌｏ、ｏｓ　’ＬＪＪｕ５Ｇａｔ　Ａｔｓ　Ｏｕ　；この物質及び類似の化合 物の基板及びエピタキシャル層は、最終的に光導波管構造となる。

代わりに１そして本質的に、イツトリウムとアルミニウムが存在しない状態にお いても、もしＲが主にガドリニウムであれば、結果として得られる層は、ガドリ ニウム−ガリウムガーネット基板に都合よく整合する。

溶融温度が液相−固相境界付近にてガーネット構成要素の過飽和を生ずるよって 調整される一方、液相エピタキシーにより、即ち、基板の表面をガーネット構成 要素の酸化物の流状溶解物と接触状態にすること如より、基板の上にフィルムが 都合良く堆積される。

例。

溶解物は、約１８．４０　ｆのＹ、０．、約３３．５８　ｆの／Ｍｔ０３．１１ ００、ＯｆのＢｉｔ０３および約４１．０７ｆのＢ２０．の混合物を加熱するこ とにより準備された。溶解物を１０２５℃に維持する一方、イツトリウム−アル ミニウム　ガーネット基板は、溶解物の表面と接触状態にされた。そして、厚さ 約５．８６μｍのフィルムが、１分間に約１．４３μｍの割合で成長された。生 成したフィルムは、以下のような式でおおよそ表わされるような組成であった。

Ｙ　２．ｇ　５１Ｈｏ、ｏ　ｓ　Ａｌ　ｓ　Ｏ＋を内部効率（１ｎｔｅｒｎａｌ 　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　）は、低電力密度の励起により決定され、そして約１ ．９％であることがわかった。電力飽和は１０’Ｗ／ｍ２の電力のところでなさ れ、黒白部効率（ｐｏｉｎｔ　１ｎｔｅｒｎａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　）は 約０、６％であった。

ＦＩＧ、２ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　τＦ、！；　ｒＮτＥＭＡＴｒＯＮＡｒ、５ＥＡＪＩＱ！　 ＲＥＦＯＲτ０ＮＵＳ−Ａ−３２８２８５６Ｎｏｎｅ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１の発光性物質と、この物質中で発行を励起するための放射源と を含む可視表示装置において、前記物質が実質的に単結晶であり、実質的に次の 式で与えられる組成から、本質的に成り ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、Ｒは少なくとも１つの希土類元素を示し、ｘは、０．００５から０．５ までの範囲、ｙは２．９９５以下、前記物質中に存在するＮｄ、Ｅｕ、Ｔｍそし てＴｂの量は、０．０１に満たないｙの値に対応し、ｚは５以下であり、これに より、前記放射により前記物質を励起すると、４２５ナノメータ以上の波長にお いて輝度のピークを有す発光がなされることを特徴とする可視表示装置。
2. ２．請求の範囲第１項に従属し、前記発行性物質が、本質的に単結晶基板上の、 実質的な単結晶層であることを特徴とする装置。
3. ３．請求の範囲第２項に従属し、前記基板が、イツトリウム−アルミニウムガー ネツト基板よりなることを特徴とする装置。
4. ４．請求の範囲第３項に従属し、前記基板は、結晶の配向が実質的に〔１１１〕 であることを特徴とする装置。
5. ５．請求の範囲第１項に従属し、前記放射源が電子線源と紫外線源とから選択さ れることを特徴とする装置。
6. ６．請求の範囲第１項に従属し、前記物質の式の中のｚが、０．４以下であるこ と、好ましくは０．０５以下であることを特徴とする装置。
7. ７．請求の範囲第１項に従属し、前記発光性物質はＬｕとＧｄを含み、ＬｕとＧ ｄとの結合量は、０．２以下である前記式中のｙの値に対応することを特徴とす る装置。
8. ８．請求の範囲第１項に従属し、ｙが２．５から２．９９５までの範囲であるよ うな発光性物質であることを特徴とする装置。
9. ９．請求の範囲第８項に従属し、前記発光性物質は、実質的な量のガリウムを含 み、そして本質的に、イツトリウム−ガリウムガーネツト基板上の、単結晶層で あることを特徴とする装置。
10. １０．請求の範囲第２項に従属し、Ｒが本質的にガドリニウムであり、ガドニウ ムーガリウムガーネツト基板上に前記発光性物質が存在することを特徴とする装 置。