JPS6319737A - 蛍光発光装置 - 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】 〔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、又は光プリンターの光源や非発
光表示デバイスのバックライト等の光源として使用され
ている蛍光発光装置に係わり、特に電子線により励起さ
れて紫外線を放射する蛍光体を被着した陽極と、前記紫
外線に励起されて可視光を発光する蛍光体を被着した発
光表示部を設けた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
使用されている蛍光表示装置および蛍光表示装置の原理
を応用した光源等を蛍光発光装置といい、従来の蛍光発
光装置の構造は第７図に示すように、基板１と側面板２
と平面板３とによって箱形の気密外囲器４が構成され、
内部を高真空状態に保持している。

外囲器４の内部の基板上には配線導体５．陽極導体６を
導電物質で印刷積層されている。又は配線導体と陽極導
体を同一導電性薄膜で形成することも可能である。前記
陽極導体６上に蛍光体層７が被着形成されている。蛍光
体層７に使用される蛍光体は低速電子線で励起される蛍
光体である。

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の多くはメツ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フィラメン
ト状の陰極１０が張設されている。

従来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、フィラメント状陰極１０に陰極電圧
を印加させてタングステンフィラメント１０を加熱させ
、その面に被着している電子放出層から電子を放出する
。放出された電子は、正の制御電極電圧を印加された制
御電極９に引かれ。

加速・制御され、さらに正の陽極電圧を印加した陽極８
の蛍光体層７に射突して、電子のエネルギーで蛍光体を
励起させて発光させる。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すべ
てが発光に寄与するのではなく、エネルギーの一部は蛍
光体を分解させ。

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中で蛍光体成分中にＳ成分
を含有している硫化物系の蛍光体の場合は、Ｓ、　５Ｏ
１Ｓｏ２．　Ｈ２Ｓ等の硫化物系のガスを飛散させる。

前記硫化系のガスがフィラメント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の酸化物と反応
した表面を毒化（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と考えられている。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の
で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。

したがって、前記エミッション劣化対策として、非硫化
物系の蛍光体の開発が進められているが。

発光色、発光効率、寿命特性をすべて満足し得る蛍光体
はいまだ出現していない。

他のエミッション劣化対策として、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身
の発光効率を上げることが考えられる。すなわち、硫化
物系の蛍光体でも電子線の密度を小さくするか、または
電子線よりエネルギーが小さい紫外線によって蛍光体を
励起させて蛍光体の分解を防止させればよいのである。

しかしながら、現状の硫化物系蛍光体には発光に寄与し
ない導電材料が混合されているので電子線の一部は導電
材料を通って陽極導体に流れてしまう、すなわち、電子
線の一部を無効電流となってしまうので、電子線の密度
を小さくすると蛍光体を励起する電子も少なくなり輝度
が低くなってしまい好ましくなかった。

一方、低速電子線励起ではほとんど発光しないが、紫外
線励起で発光する蛍光体には硫化物系蛍光体以外に青色
〜赤色にいたるまで各色に発光する蛍光体が各種存在す
る。また、紫外線励起の場合には電子線励起に較べ、直
接発光中心を励起するので蛍光体を分解させることが少
なくなる。

〔発明の目的〕

そこで紫外線で蛍光体を励起させて可視光を得る紫外線
励起蛍光体に着目し、蛍光発光装置内に電子線の励起に
より紫外線を放射する蛍光体層を設け、前記蛍光体から
放射される紫外線の放射領域内に紫外線励起で可視光を
発光する可視光発光蛍光体層を設け、蛍光効率、エミッ
ション特性、寿命、輝度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を放出する陰極と、前記陽極
電圧を印加する陽極導体と、前記陽極導体に導通するよ
うに配設した電子線励起紫外線放射蛍光体と、前記電子
線励起紫外線放射蛍光体から放射された紫外線の放射領
域内に紫外線励起可視光発光蛍光体を被着形成してなる
発光表示部を配設したことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の蛍光発光装置の紫外線発光蛍光体にＺｎＯ・Ｇ
ａ２Ｏ３：Ｃｄを使用したので、１００Ｖ以下の低速電
子線によって励起して第１図の発光スペクトル図に示す
ように３６５ｎｍにピークを有する紫外線を放射する。

この紫外線によって紫外線励起可視光発光蛍光体を発光
させる作用がある。

前記紫外線は光であるのでガラス板で形成された外囲器
を通して外側にも透過する作用がある。

したがって、紫外線の放射領域内であれば、外囲器の外
側に塗布した紫外線励起可視光発光蛍光体を発光させる
作用もある。

〔実施例１〕 本発明の蛍光発光管の第１実施例は、第２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、ＩＴ○（Ｉｎｄｉｕ
ｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）膜やネサ膜等の透明導電膜で
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に形成し間隙を有する透光性
陽極導体でも可能である６次に前記陽極導体１２上に、
紫外線励起可視光発光蛍光体１３ａ（以後可視光発光蛍
光体と略す）を被着し、発光表示部１３を形成する。こ
の可視光発光蛍光体１３ａは、紫外線の励起により、効
率よく可視光を発光することが必要である。

例えば、無機蛍光材料としては次のような蛍光体がある
。青色発光蛍光体の例としてＺｎＳ：　（Ｚｎ）蛍光体
、ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体、（ＢａＣａＭｇ）、　（ＰＯ，
）、　：Ｅｕ蛍光体等がある。

緑色発光蛍光体の例としてＺｎＳ：Ｃｕ、ＡＱ等がある
。

黄色発光蛍光体の例として（ＺｎＩＩＬ、Ｃｄ、１）Ｓ
：Ａｕ、ＡＱ蛍光体、ＺｎＳ：Ｍｎ蛍光体、（ＺｎＣｄ
）　：　Ａｇ、　ＡＱ蛍光体等がある。

赤色発光蛍光体として、（ＺｎＬ、　Ｃｄｌ、Ｊ）Ｓ：
　ｋ　、　ＣＱ蛍光体、Ｍｇ、Ａｓ、Ｑｕ：Ｍｎ蛍光体
、３−５Ｍｇ０　Ｏ−５ＭｇＦＧｅＯ，：Ｍｎ蛍光体、
Ｙ、０２Ｓ：Ｅｕ蛍光体等がある。

前記の無機蛍光材料は、蛍光体自体の抵抗が高いために
、後述する電子線励起紫外線放射蛍光体を積層し、この
蛍光体に陽極電圧を印加させ、低電圧で使用するときは
、蛍光体にＩｎ２Ｏ３などの導電材料を２〜３０％混合
して、可視光発光蛍光体層１３ａの抵抗をさげて紫外線
放射蛍光体に陽極電圧が印加し易くする必要がある。本
実施例の蛍光体は（ＢａＣａＭｇ）、　（ｐｏ４）３　
：Ｅｕ蛍光体にＩｎ、　Ｏ，を２ｏ％混合したものを使
用した。

次に可視光発光蛍光体１３ａの表面に電子線励起紫外線
放射蛍光体１４（以後紫外線放射蛍光体と略す）を被着
する。

この紫外線放射蛍光体１４は、電子線の励起により、紫
外線を放射する蛍光体である。その例としてＺｎ０−Ｇ
ａｚ　０３　：　Ｃｄ蛍光体を使用した。

次に前記紫外線放射蛍光体１４に対面し、かつ離れた位
置に制御電極１５を配設する。制御電極１５は。

前記可視光発蛍光体１３ａの発光表示部１３ごとに配設
し、陰極からの電子線をＯＮ・ＯＦＦ制御ができるよう
に形成する。制御電極１５の構造はメツシュ状が多いが
、ワイヤー状や枠状の場合もある。

次に前記制御電極１５からさらに離れて、かつ紫外線放
射蛍光体１４に対面した位置にフィラメント状陰極１６
を張設する。

次に、前記基板１１の周縁に、側面板１７と平面板１８
からなる容器部１９により、前述の陽極導体１２や発光
表示部１３や紫外線放射蛍光体１４や制御電極１５およ
びフィラメント状陰極１６を覆い、封着材により封着す
る。

このように、基板１１と側面板１７と平面板１８から気
密性を有する外囲器を構成し、外囲器内の気体を排気管
２０により排気して高真空状態に保持する。

次に本実施例の蛍光発光管の作用を説明する。

第２図に示すフィラメント状陰極１６に陰極電圧を印加
して、加熱した陰極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
嘆１５に、正の制御電極電圧を印加して引っばり加速さ
せて、やはり正の陽極電圧の印加された紫外線放射蛍光
体１４に射突させる。陽極電圧は、透明な陽極導体１２
に印加すると、低抵抗化した可視光発光蛍光体１３ａを
伝わって紫外線放射蛍光体１４に印加される。この紫外
線放射蛍光体１４に電子が射突すると、励起され紫外線
を放射する。第１図は紫外線放射蛍光体にＺｎＯ・Ｇａ
２Ｏ３：Ｃｄ蛍光体を使用したときの発光スペクトル図
である。発光スペクトル図からもあきらかなように、３
６５ｎにピークを有し、約３００〜４００ｎｍの紫外領
域にスペクトルを有している。

前記紫外線が可視光発光蛍光体１３ａ１本実施例では（
ＢａＣａＭｇ）ｓ　（ｐ　ｏ４）ａ蛍光体に射突し、励
起されて第６図の発光スペクトル図の曲線ａで示すよう
に青色の可視光を発光する。発光した可視光は透明陽極
導体１２、基板１１を通して基板側からｌ１ｌｔ察する
。

２１は紫外線放射蛍光体１４から放射された紫外線が隣
接する発光表示部１３の可視光発光蛍光体１３ａに射突
しないように設けた遮蔽板である。例えばデジタル表示
であれば各げたごとに配設する必要がある。アナログ表
示であれば各発光表示部ごとに配設することにより、も
れ発光を防ぐことができる。なお、本実施例は、可視光
発光蛍光体１３ａと紫外線放射蛍光体１４を積層したが
、前記雨量光体を混合してもよい。

本実施例は、以上説明したような構成、作用であるので
、従来の前面形蛍光表示管と同様にデジタル表示、アナ
ログ表示により各種データを表示することが可能である
。

〔実施例２〕 本発明の蛍光発光装置は、第３図に示すように、基板１
１の内側にアルミニウム薄膜によるストライプ状の陽極
導体１２をフォトリソグラフィの手法で形成する。この
陽極導体１２は、第１実施例と同様に透明導電膜で形成
してもよい。

次に前記陽極導体１２の表面に紫外線放射蛍光体１４を
被着する。紫外線放射蛍光体１４の具体例は実施例１と
同じＺｎ０−Ｇａ、０．　：Ｃｄ蛍光体を被着した。被
着方法は周知の印刷法、電着法等で行う。

次に、前記紫外線放射蛍光体１４に対面した上方に制御
電極１５とフィラメント状陰極１６を配設するのは、第
１実施例と同じであるので説明を省略する。

次に基板１１の外側で、前記陽極導体１２に対面した位
置に可視光発光蛍光体１３ａ、本実施例では、（Ｚｎ、
、、Ｃｄ、、、）Ｓ：Ａｕ、ＡＱ蛍光体にＩｎ２Ｏ３を
５％混合したものを表示パターン形状に被着して発光表
示部１３を形成する。２２は発光表示部１３の蛍光体１
３ａを空気中の水分から保護するための保護膜である。

次に基板１１の周縁から側面板１７と平面板１８からな
る容器部１９を゛立設し、封着材により気密状態に封着
し、排気管２０より、外囲器内の気体を排気し、高真空
状態に保つ。次に本実施例の作用を説明する。

フィラメント状陰極１６に陰極電圧が印加されると電子
を放出する。この電子が制御電極により加速・制御され
て紫外線放射蛍光体１４に射突させる。

すると紫外線放射蛍光体１４は電子により励起させて紫
外線を放射する。この紫外線が基板１１を通して可視光
発光蛍光体１３ａに射突して、この蛍光体を励起させて
可視光を発光する０本実施例では、（Ｚｎｏ、、Ｃｄ、
、、）Ｓ：Ａｕ、ＡＱ蛍光体を使用して第６図の発光ス
ペクトル図の曲線すで示すように５７０ｎｍ付近にピー
クを有し４８０〜６６０ｎｍの波長にスペクトル分布を
有する黄色発光が得られる。

本実施例では発光表示部すに硫化物系の蛍光体を使用し
たが、外囲器の外側であるのでフィラメント状陰極に悪
い影響を与えることがなく陰極１６のエミッションの劣
化は認められなかった。

〔実施例３〕 本発明の蛍光発光装置の第３実施例は、第４図ら示すよ
うに基板１１の内面に、透明導電膜による陽極導体を後
述する発光表示部１３に対向して設ける。次に前記透明
導電膜の表面には紫外線発光蛍光体１４を被着形成する
。また、隣接する紫外線発光蛍光体との間にもれ発光を
防止する遮蔽板２１を設ける。さらに、紫外線発光蛍光
体１４に対面した上方に制御電極１５、フィラメント状
陰極１６を設ける。

次に、基板１１に対面する平面板１８の内側で、前記紫
外線発光蛍光体１４に対面した位置に可視光発光蛍光体
１３　ａ　（Ｍｇ、Ａｓ、Ｏｕ：Ｍｎ蛍光体）を被着し
て発光表示部１３を形成する。

次に平面板１８に封着材によって側面板１７を立設して
容器部１９を形成し、前記基板１１上に電極等を覆うよ
うに配置させ封着材で密封封着させ、排気管より外囲器
内の気体を排気させて高真空に保持する。

次に本実施例の蛍光発光装置の作用を説明する。

フィラメント状陰極に陰極電圧が印加することにより電
子を放出させ、制御電極１５に正の制御電極電圧が印加
されると電子は加速・制御されて、やはり正の陽極電圧
が印加されている紫外線発光蛍光体１４に射突し、この
蛍光体を励起させて紫外線を放射させる。この紫外線が
制御電極、フィラメント状陰極の間隙を通って平面板１
８の内側に配設された可視光発光蛍光体１３ａに射突し
、この蛍光体を励起させて第６図の曲線Ｃで示すスペク
トル分布を持つ赤色の可視光を発光させる。この発光を
平面板１８を通して観察する。なお、紫外線発光蛍光体
１４に近接して遮蔽板２１が設けられているので、対面
した発光表示部のみを発光させ、もれ発光を防いでいる
。

〔実施例４〕 この実施例は、実施例３の発光表示部１３を平面板１８
の外側に設けた例であり、他は、実施例３と同じ構成で
あるので説明を省略する。

発光表示部は、平面板の外側であるので蛍光発光装置の
最後の工程で可視光発光蛍光体を被着でできる。したが
って、熱に弱い有機系の可視光発光蛍光体を使用するこ
ともできる。

この有機系の可視光発光蛍光体は熱に弱く、蛍光発光装
置作製工程中の４００〜５００”Ｃの加熱処理により劣
化するために、外囲器内部に配設することができないの
が、本実施例の様に平面板の外面に被着させても、紫外
線は平面板を通すので発光させることができる。

具体的な例として、シンロイヒ（株）製のＦＭ−１８（
ブルー）、ＦＭ−１２（グリーン）、Ｆ　Ｍ　−１３（
レッド）、ＦＭ−１４（オレンジ）等がある。

本実施例ではＦＭ−１４を使用し、陽極電圧３０Ｖを印
加したところ第６図の発光スペクトル図で６曲線で示す
オレンジ色発光が得られた。

〔発明の効果〕

本発明は１以上説明したように、高真空に保持された外
囲器内に陰極から放出される電子線により励起されて紫
外線を放射する蛍光体層を設け、この紫外線の放射領域
内に紫外線により励起されて可視光を発光する蛍光体に
よる発光表示部を設れたので次のような効果を有する。

（１）電子線励起では効率よく発光しないが、紫外線の
励起により効率よく発光する可視光発光蛍光体を使用で
きる構造の蛍光発光装置を提供できる。

（２）外囲器内に配設する紫外線放射蛍光体は、硫化物
系蛍光体でないので、電子線の射突により硫化物系ガス
の飛散がおこらず、陰極のエミッション特性を劣化させ
ることがなくなり、信頼性の優れた蛍光発光装置を提供
できる。

（３）発光表示部の蛍光体は、外囲器内で発生する紫外
線により励起されて発光するので、外囲器の外輪に発光
表示部を設けても、外囲器を通して紫外線が蛍光体を励
起して発光させることが可能である。したがって、電子
線によって硫化物系ガスの飛散する硫化物系の蛍光体で
もエミッション特性を劣化させずに使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の紫外線放射蛍光体の一実施例である
ＺｎＯ・Ｇａ２Ｏ３：Ｃｄ蛍光体のスペクトル分布図。 第２図は、本発明の蛍光発光管の第１実施例の断面図、
第３図は１本発明の第２実施例の断面図、第４図は、本
発明の第３実施例の断面図、第５図は、本発明の第４実
施例の断面図、第６図は、本発明の各実施例の可視光発
光蛍光体の発光スペクトル図、第７図は、従来の蛍光表
示管の断面図である。 １１・・・・・基　板　　　１２・・・・・陽極導体１
３ａ・・・・可視光発光蛍光体 １３・・・・・発光表示部 １４・・・・・紫外線放射蛍光体 特許出願人　　双葉電子工業株式会社 第２図 ψ 第　　３　　図 ↓ Ｍ４図 小 マ 第　　５　　図 第　　７　　図 コ　　１　　テ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空に保持された外囲器内に電子を放出する陰
   極と、陽極電圧を印加する陽極導体と、前記陽極導体に
   接続するように配設した電子線励起紫外線放射蛍光体と
   、前記電子線励起紫外線放射蛍光体から放射された紫外
   線の放射領域内に紫外線励起可視光発光蛍光体を被着形
   成してなる発光表示部を配設したことを特徴とする蛍光
   発光装置。
2. （２）前記陽極導体が透光性を有し、この陽極導体上に
   紫外線励起可視光発光蛍光体と電子線励起紫外線放射蛍
   光体を配設した特許請求の範囲第１項記載の蛍光発光装
   置。
3. （３）前記陽極導体が紫外線を透し、この陽極導体に対
   面した外囲器の外側に紫外線励起可視光発光蛍光体を配
   設した特許請求の範囲第１項記載の蛍光発光装置。
4. （４）外囲器の内側に陽極導体と電子線励起紫外線放射
   蛍光体を積層配設し、前記電子線励起紫外線放射蛍光体
   に対面した外囲器の内側面又は外側面に紫外線励起可視
   光発光蛍光体を被着形成した特許請求の範囲第１項記載
   の蛍光発光装置。
5. （５）前記電子線励起紫外線放射蛍光体にＺｎＯ・Ｇａ
   ＿２Ｏ＿３蛍光体又はＺｎＯ・Ｇａ＿２Ｏ＿３：Ｃｄ蛍
   光体を用いた特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３
   項又は第４項記載の蛍光発光装置。