JPS63304555A - 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、特に高速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、さらにこの上に高速電子線に
より励起されて紫外〜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
に蛍光体を高速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。又場合によっては前記蛍光体層７上に
接してＡｌ薄膜等によりメタルバックが形成される実施
例もある。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
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、Ｈ２Ｓ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何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（ボイゾン）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犬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
硫化物系で紫外〜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高速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高速電子線
励起蛍光体を有し、前記高速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１
３ａと、この蛍光体層１３ａ上に非硫化物系紫外〜青色
発光蛍光体層１３ｂ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〜
２０ｋＶ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紫外〜青色発光蛍光体
を励起し発光させる。また、前記非硫化物系紫外〜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。また、前記非硫化物系紫外
〜青色発光蛍光体の発光成分の内の紫外成分は前記硫化
物系青色発光蛍光体を励起発光させる作用がある。

前記硫化物系青色発光蛍光体の分解飛散に関しては、前
記非硫化物系紫外〜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
系紫外〜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カスを捕獲し線
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。

［実施例月 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−０（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ　）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
たはメツ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１
３ａ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、ＡＩ蛍光体、ＺｎＱ、９Ｃｄ＋）
、１８；Ａｇ、ＡＩ蛍光体、Ｚｎｏ、ｇｃｄｏ、１８；
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
紫外〜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、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：　Ｃｅ蛍光体、
ＢａＳｉ２Ｏ５：　Ｐｂ蛍光体、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ
２７二Ｅｕ蛍光体、ＹＡｌＯ３：　Ｃｅ、Ａｇ蛍光体な
どがある。本実施例では、Ｙ２ＳｉＯ５二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１１０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、１〜２０ｋＶ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紫外〜青
色発光蛍光体を励起し発光させる。また、前記非硫化物
系紫外〜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。また、前記非
硫化物系紫外〜青色発光蛍光体の発光成分の内の紫外成
分は前記硫化物系青色発光蛍光体を励起発光させる。発
光した可視光は基板１１側から観察する。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、曲線すは発光表示部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は本発明に上るＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の表面にＹ
２ＳｉＯ５：　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すのＺｎＳ
：Ａｇ蛍光体のそれに比べ青白い色であった。一方、曲
＃ｉＩｃの本発明によるものは曲線すの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ＺｎＳ：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１
３をＺｎＳ：Ａｇ蛍光体のみで形成した試料のものであ
り、曲線Ｃは本発明にょるＺｎＳ：Ａｇ蛍光体の表面ニ
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］ ［実施例月と同様に、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ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体１３ａの表面に非硫化物系の紫外
〜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
した試料のものであり、曲線すは発光表示部１３をＺｎ
Ｓ：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
硫化物系の紫外〜青色発光蛍光体１３ｂであるＣａＷＯ
４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ｆａｂ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
よるものは曲線すの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ＺｎＳ：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であるのに利し
、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
。曲線りは発光表示部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Ｚ
ｎＳ：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
非硫化物系の紫外〜青色発光蛍光体１３ｂであるＣａＷ
Ｏ４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８曲線に比べ著しく良
好な特性が得られた。

また、前述した［実施例月及びＹ実施例２］の他に硫化
物系青色発光蛍光体１３ａとして ’Ｚｎｏ０ｇＣｄ□、１８：Ａｇ、　ＡＩ蛍光体、Ｚｎ
□、ｇＣｄ□、Ｉｓ：Ａｇ蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ、ＡＩ
蛍光体、ＺｎＳ：［Ｚｎ］蛍光体を使用し、非硫化物系
紫外〜青色発光蛍光体１３ｂとしてＣａ２ＭｇＳｉ２Ｏ
７：　Ｃｅ蛍光体、ＢａＳｉ２Ｏ５：　Ｐｂ蛍光体、Ｙ
ＡｌＯ３：　Ｃｅ、Ａｇ蛍光体、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ
２７：　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
がった。

なお、本実施例では第３図に示すように、陽極導体１２
をＩ−Ｔ・０　（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ　
）膜やネサ膜等の透明導電膜や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形成し
、発光表示部１３との導通をとるような構造としたが、
これに限らず一般にＣＲＴなどで行われているＡｌ薄膜
によるメタルバンクを発光表示部１３の表面に被覆して
導通をとるようにして、通常陽極電圧が数ｋＶ〜数１０
ｋＶで使用される高速電子線タイプの蛍光発光装置に適
用することもできる。

［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紫外〜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）非硫化物系の紫外〜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。

（２）硫化物系青色発光蛍光体を励起するのに線状陰極
からの電子線の他に非硫化物系紫外〜青色発光蛍光体か
ら放射される紫外線を利用できるため、硫化物系青色発
光蛍光体の発光色、発光効率がさらに良好になる効果を
有する。

（３）非硫化物系の紫外〜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)

1. 【特許請求の範囲】 １）高真空に保持された外囲器内に高速電子線源となる
   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
   て高速電子線励起蛍光体を有し、前記高速電子線励起蛍
   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蛍光発光装置。 ２）前記硫化物系蛍光体がＺｎ＿１＿−＿ｘＣｄ＿ｘＳ
   ：Ａｇ，Ｍ、（Ｘ＝０〜０．２であり、Ｍ＝Ｃｌ、Ｆ、
   Ｂｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎより選ばれた少なくとも１種）
   及びＺｎＳ：［Ｚｎ］より選ばれた少なくとも１種の青
   色発光蛍光体である特許請求の範囲第１項記載の蛍光発
   光装置。 ３）前記非硫化物系蛍光体がＣａＷＯ＿４、Ｙ＿２Ｓｉ
   Ｏ＿５：Ｃｅ、Ｃａ＿２ＭｇＳｉ＿２Ｏ＿７：Ｃｅ、Ｂ
   ａＳｉ＿２Ｏ＿５：Ｐｂ、ＢａＭｇ＿２Ａｌ＿１＿６Ｏ
   ＿２＿７：Ｅｕ、ＹＡｌＯ＿３：Ｃｅ，Ａｇより選ばれ
   た少なくとも１種の紫外〜青色発光蛍光体である特許請
   求の範囲第１項記載の蛍光発光装置。