TW200533731A - Manganese-activated zinc silicate phosphor and image display using same - Google Patents

Description

200533731 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 β 本發明係關於使用錳賦活矽酸鋅螢光體及使用此之畫 像顯示裝置，更詳細的爲關於在真空外圍器內，電子源、 和適用於由該電子源發射的電子束的照射而形成畫像的螢 光面的錳賦活矽酸鋅螢光體、及具備此的畫像顯示裝置。

【先前技術】 近年來，作爲次世代的畫像顯示裝置，進行著多數並 列爲電子源的電子發射元件，與螢光面相對配置的平面型 畫像顯示裝置的開發。在電子發射元件有各式各樣的種 類，而基本上都使用電場發射，使用了這些電子發射元件 的顯示裝置係一般被稱爲電場發射顯示器（以下，稱爲 FED ) 。FED的內側，使用了表面傳導型電子發射元件的 顯示裝置亦被稱爲表面傳導型電子發射顯示器（以下，稱 爲SED )，而於本案使用以亦包含SED而總稱爲FED的 用語。 FED，一般而言，具有於所定的間隙而相對配置的前 面基板及背面基板，這些基板係經由矩形框狀的側壁而相 互接合周緣部相互間而構成真空外圍器。真空容器的內部 係維持真空度爲l(T4Pa範圍以下的高真空。另外，爲了支 撐加在背面基板及前面基板的大氣壓負重，於這些基板之 間配設複數的支撐構件。 前面基板（面板），於其內面形成包含紅、藍、綠的 -5 - 200533731 (2) 螢光體層的螢光面及於螢光面上形成金屬背襯層；於背面 基板（背板）的內面，設置發射激發螢光體而使其發光的 電子的電子發射元件。另外，形成多數的掃描線及訊號線 至矩陣狀，連接各電子發射元件。 於螢光面係被施加陽極電壓，由電子發射元件射出的 電子束藉由陽極電壓而被加速，藉由衝撞螢光面，使螢光 體發光而顯示映像。

在如此的FED，可設定前面基板與背面基板的間隙至 數mm以下，與作爲現在的電視或電腦的顯示器而被使用 的陰極射線管（CRT )比較，可達成輕量化、薄型化。 於如上述地被構成的FED，爲了得到實用上的顯示特 性，使用與通常的陰極射線管相同的螢光體，而且，使用 於螢光體層之上形成被稱爲金屬背襯層的鋁薄膜的螢光面 爲必要。在此情況，施加於螢光面的陽極電壓係即使最低 數kV、如能至10kV以上的高電壓爲最佳。 但是，前面基板與背面基板之間的距離，由解析度或 支撐構件的特性等的觀點而言不能太大，被設定於1〜2mm 範圍。如於如此狹窄的距離間施加高電壓，則形成強電 場，有容易產生兩基板間的放電（真空電弧放電）的問 題。若產生如此的異常放電，則因爲瞬間流過由數A到數 1 00A的大量放電電流，而有陰極部的電子發射元件或陽 極部的螢光面被破壞或受損之虞。 若前面基板的金屬背襯層與背面基板的電子源之間的 距離有偏差，則因爲在更狹窄的部分電流容易產生洩漏 -6 - 200533731 (3) 所以此距離係被要求爲一定，因此要求金屬背襯層的平滑 化。金屬背襯層係因爲被形成於螢光面上，所以平滑化螢 光面爲重要的。爲了平滑化螢光面，考慮螢光體的粒徑變 小，但是若螢光體的粒徑變小，則有螢光體的亮度下降的 不利點。 【發明內容】

本發明其目的爲，一面維持充分的亮度、同時可形成 平滑的螢光面、得到粒徑小的矽酸鋅螢光體。 另外，本發明之其他目的在於，得到具有適用一面維 持充分的亮度、同時具有十分小的粒徑的矽酸鋅螢光體的 平滑的螢光面，不產生異常放電、安定而可得充分的亮度 的畫像的畫像顯示裝置。 本發明之錳賦活矽酸鋅螢光體，其特徵爲：具有0.5 // m以上、2.0 // m以下的平均粒子徑、對於矽而言鋅之原 子比（Zn/Si)爲1.65以上、1·85以下。 另外，本發明的畫像顯示裝置，其特徵爲：具備：面 板、和相對於該面板而配置的電子源、和包含含有形成於 該面板的兩主面之中的該電子源側的主面上，藉由從該電 子源發射的電子束而發光，含有以上、2.0//m以 下的平均粒子徑、對於矽而言鋅之原子比（Zn/Si )爲 1.65以上、1.85以下的錳賦活矽酸鋅螢光體的螢光體層之 螢光面、和被覆該螢光面的金屬背襯層。 200533731 (4) 【實施方式】 本發明者群全心專心致力重覆硏究不使發光亮度下 降、減小錳賦活矽酸鋅螢光體的粒徑的結果，即使爲小粒 徑、由變更對矽而言鋅的原子比，發現可得良好的發光亮 度而完成本發明。

本發明的錳賦活矽酸鋅螢光體爲具有0.5//m以上、 2.0 // m以下的平均粒徑、對於矽而言鋅之原子比 (Zn/Si)爲1.65以上、1.85以下，以下述一般式表示。

Znx ( S i 〇4 ) y ; Mn2+ …(1 ) (式中，x/y=1.65 至 1·85) 一般而言被使用於使用了藉由電子束照射之發光的畫 像形成裝置的先前之錳賦活矽酸鋅螢光體，其平均粒徑爲 4至6 // m，以上述x/y表示的Zn/Si原子比爲1.4以上、 1.6以下的情況，亮度爲最大，但是如藉由本發明，由其 平均粒徑爲〇.5//m以上、2.0//m以下，而且 Zn/Si爲 1.65以上、1.85以下，可得具有不劣於先前的錳賦活矽酸 鋅螢光體的發光亮度的良好的發光亮度之錳賦活矽酸鋅螢 光體。 另外，本發明的畫像形成裝置係具備：面板、和相對 於面板而配置的電子源、和形成於面扳的兩主面之中的電 子源側的主面上，藉由從電子源發射的電子束而發光’含 有包含上述錳賦活矽酸鋅螢光體的螢光體層之螢光面、和 -8- 200533731 (5) 被覆螢光面的金屬背襯層。 另外，如藉由本發明，藉由使用具有比先前小的粒徑 之上述錳賦活矽酸鋅螢光體，可得更良好平滑性的螢光 面。如於如此的螢光面上被覆金屬背襯層，則亦可改善其 平滑性。由此，在本發明的畫像顯示裝置，因爲金屬背襯 層與電子源的距離被保持一定，變爲難以產生異常放電’ 而且亮度良好，故可顯示具有高畫質的畫像。

本發明的錳賦活矽酸鋅螢光體係具有0.5 // m以上、 2.0 μ m以下之平均粒徑，若未滿〇. 5 // m，則必須縮短燒 結時間而下降亮度，若超過2.0 // m，則由平均粒子徑增 大，螢光面的平滑性變差。此平均粒徑理想爲1 · 〇 // m以 上、以下，更理想爲以上、以下。 另外，本發明的錳賦活矽酸鋅螢光體，其Zn/Si原子 比爲1.65以上、1.85以下。若未滿1.65、或超過1.85, 則與在先前的平均粒子徑4〜6 μ m，有最適組成的螢光體 之亮度變爲相同或比其更低。另外，理想的Zn/Si原子比 爲1 · 7以上1 . 8以下。 本發明的錳賦活矽酸鋅螢光體，其殘光時間爲8ms以 下，理想爲6 m s以上8 m s以下。若未滿6 m s，則有亮度下 降的傾向，若超過8 m s，則有以發光顯示裝置之殘光的視 認性成爲問題的傾向。 本發明的錳賦活矽酸鋅螢光體，例如：作爲螢光體原 料，使用氧化鋅（ZnO )、二氧化矽（Si〇2 )、及碳酸鐘 (MnC〇3)等，混合這些，在坩鍋內，例如：在空氣中以 -9 - 200533731 (6) 1 000至1 3 00 °C的溫度1至5小時燒結後，分級得到的燒 結體，而且依藉由洗淨而除去不純物而得。此時，鋅與矽 的原子比爲藉由ZnO與Si02的配合比而可調整。所希望 的粒徑係藉由改變燒結時間而得，約燒結時間短則粒徑變 小。另外，對於母材Znx(Si04)y的賦活劑Mn2 +的濃度， 以對於ZnO和Si02的合計量的MnC03添加量調整，對於 母材1莫耳的賦活劑的克原子數爲〇 · 〇 1至〇 . 〇 2爲理想。

另外，被使用於本發明的畫像顯示裝置的螢光體層， 例如：可使用漿狀（slurry )法而作成。 藉由漿狀法而製作彩色畫像顯示裝置的螢光體層時， 例如：於成爲面板的玻璃基板的內面，將由黑色顏料構成 的所定圖形，例如：條紋狀或格子狀等的光吸收層，藉由 光蝕刻法（photolitho )而形成後，例如：作成3種各個 含有使用了關於本發明的錳賦活矽酸鋅螢光體的綠色發光 螢光體、藍色發光螢光體、紅色發光螢光體的塗佈液，全 %部各螢光體塗佈液’藉由反覆進行塗佈、乾燥及使用了光 餓刻法的圖形化，將藍（B )、綠（G )、及紅（R )色發 光螢光體層形成至條紋狀或點狀。而且，亦可將各色的螢 光體層的形成，以噴霧法或印刷法進行。於噴霧法或印刷 法’亦按照需要而倂用由光蝕刻法的圖形化。 以下，參照圖面而更詳細的說明本發明。 於第1圖，顯示表示關於本發明的F E D之一例的立體 圖。 另外，於第2圖表示其A · A，剖面圖。 -10- 200533731 (7) 如第1圖及第2圖所示地，此FED爲具備由各個矩形 的玻璃構成的前面基板（面板）2及背面基板（背板）1， 這些基板係設置1〜2mm的間隙而相對配置。然後，前面 基板2及背面基板1，經由矩形框狀的側壁3而接合周緣 部相互間，構成內部爲維持l(T4Pa以下的高真空的扁平的 矩形的真空外圍器4。

於前面基板2的內面形成螢光面6。此螢光面6係以 發光至紅、綠、藍色的螢光體層和無圖示的矩陣狀的遮光 層構成。於螢光面6上，形成作爲陽極電極而發揮機能的 金屬背襯層7。顯示動作時，於金屬背襯層7施加所定的 陽極電壓。 於背面基板1的內面上，設置發射激發螢光體層的電 子束的多數電子發射元件8。這些電子發射元件8係對應 各像素而配列至複數列及複數行。電子發射元件係藉由無 圖示的矩陣配線而被驅動。 另外，於背面基板1及前面基板2之間，爲了耐大氣 壓，配置形成爲板狀或柱狀的多數的間隔物1 〇。 於螢光面6係經由金屬背襯層7而施加陽極電壓，由 電子發射元件8發射的電子束係由陽極電壓加速而衝撞螢 光面6。由此，對應的螢光體層發光、顯示映像。 實施例 以下，表示實施例，具體的說明本發明。 -11 - 200533731 (8) 實施例1及比較例1 準備具有下述組成的螢光體原料。 螢光體原料組成 ΖηΟ 69·5重量份 Si02 29·4重量份 Μ n C 0 3 1 · 1重量份 混合上述組成的原料，在坩鍋內在空氣中以 1 20 0〜1 3 00 t、3小時燒結。 藉由分級、洗淨得到的燒結體而除去不純物，得到 Zn/Si原子比1.75、平均粒徑1·8 # m的錳賦活矽酸鋅螢光 體粒子。 另外’作爲實施例2及3，將螢光體原料組成的 ZnO，變更爲各個68.2重量份及70.7重量份以外，與實 施例1相同作爲，得到平均粒徑1 .6 // m、Zn/S i原子比爲 1·65及1·85的錳賦活矽酸鋅螢光體粒子。 作爲比較例1 - 4，將螢光體原料組成的ζ η 0，變更爲 各個63.7重量份、65.3重量份、66.8重量份及72.2重量 份以外，與實施例1相同作爲，得到平均粒徑1.6 // m、 Z n / S i原子比爲1 · 3 5、1 · 4 5、1 · 5 5及2 · 0的猛賦活砂酸金辛 螢光體粒子。 另外，作爲比較例5 -1 0，將螢光體原料組成的Zn〇， 變更爲各個58.9重量份、61 ·9重量份、64 ·5重量份、 -12- 200533731 (9) 66.8重量份、68.9重量份及72·2重量份，將其平均粒 徑，變更爲比起比較例1至4的螢光體粒子的平均粒徑大 4〜6 // m以外，與實施例1相同作爲，得到平均粒徑5 .5 //m、Zn/Si 原子比爲 1.1、1·25、L4、155、及 2·〇 的 錳賦活矽酸鋅螢光體粒子。

關於得到的錳賦活矽酸鋅螢光體粒子在亮度室將真空 度爲至10 4Pa以下’藉由光柵（raster)激發，各個測定 粉體亮度。 之後，在螢光體的平均粒徑大的比較例5至1 0之 中，以顯示最高發光亮度的螢光面的發光亮度作爲 1 0 0 %，各個求出對於此的相對亮度。 將螢光體的Zn/Si原子比、與得到的相對亮度的關 係，各個畫線於線圖上。將得到的線圖表示於第3圖。 圖中，各個表示曲線1 1爲平均粒徑1 · 8 // m的情況、 曲線1 2爲平均粒徑5 · 5 v m的情況。 如圖示地，實施例1至3的錳賦活矽酸鋅螢光體，其 亮度比起平均粒徑大的螢光體（比較例5至1 0 )係全體性 的高。另外，如實施例1至3 ’即使平均粒徑小的螢光體 之中，若Zn/Si原子比爲1.7至1.9，則比起其範圍外的螢 光體（比較例1至4 )顯示非常良好的相對亮度’例如： 如實施例1，Z n/ S i原子比爲1 · 7 5的情況’其相對亮度成 爲約1 0 7 %。 另外，測定各螢光體的殘光時間時’實施例1至3係 各個6.5毫秒、6 · 2毫秒、6 · 5毫秒，比較例1至1 〇係各 -13- 200533731 (10) 個6 · 2毫秒、6.2毫秒、6.2毫秒、6.2毫秒、7.2毫秒、 7 · 2毫秒、7.2毫秒、7 · 0毫秒、6 · 8毫秒、6.8毫秒。由 此，因殘光時間大略相同，了解得到了即使平均粒子徑 小，亦具有不劣於先前的平均粒子徑的發光売度之良好的 發光亮度的錳賦活矽酸鋅螢光體。

另外，實施例1至3的螢光面的平滑性、和比較例5 至1 〇的螢光面的平滑性，將已印刷的螢光膜藉由雷射膜 厚測定器由側面觀測而比較，實施例1至3的螢光面該方 爲良好。 而且將得到的錳賦活矽酸鋅螢光體粒子作爲綠色發光 螢光體而使用，形成與表示於第1圖及第2圖的畫像顯示 裝置相同的裝置時，可顯示良好的畫像。 【圖式簡單說明】 第1圖爲顯示表示本發明的畫像顯示裝置之一例的立 冑體Η 第2圖爲表示第1圖的A-Α’剖面圖 第3圖爲顯示表示關於粒徑相異的錳賦活矽酸鋅螢光 體的Zn/Si原子比與相對亮度的關係之線圖。 【主要元件符號說明】 1 :前面基板 2 :背面基板 3 :側壁 -14- 200533731

% (11) 4 :真空外圍器 6 :螢光面 7 :金屬背襯層 8 :電子發射元件 1 〇 :間隔物

Claims (1)

1. 200533731 (1) 十、申請專利範圍 1.一種猛賦活砂酸鋅螢光體’其特徵爲：具有〇.5#m 以上、2.0 // m以下的平均粒子徑、對於矽而言鋅之原子比 (Zn/Si)爲 1.65 以上、1.85 以下。 2.如申請專利範圍第1項所記載的錳賦活矽酸鋅螢光 體，其中：前述原子比爲1.7以上、1·8以下。

   3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所記載的錳賦活矽 酸鋅螢光體，其中：其殘光時間爲8ms以下。 4 · 一種畫像顯示裝置，其特徵爲：具備：面板、和相 對於該面板而配置的電子源、和包含含有形成於該面板的 兩主面之中的該電子源側的主面上，藉由從該電子源發射 的電子束而發光之記載於申請專利範圍第1至3項的任一 項的錳賦活矽酸鋅螢光體的螢光體層的螢光面、和被覆該 螢光面的金屬背襯層。

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