WO2004076587A1 - 低電圧・高電流密度用緑色発光蛍光体とそれを用いた電界放出型表示装置 - Google Patents

低電圧・高電流密度用緑色発光蛍光体とそれを用いた電界放出型表示装置 Download PDF

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Nobuyuki Yokosawa
Takeo Ito
Tsuyoshi Oyaizu
Susumu Matsuura
Kenichi Yamaguchi
Shigeo Takenaka
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to a green light emitting phosphor for low voltage and high current density, and a light emitting device using the same.
  • display devices which are the core devices of digital networks, are required to have larger screens, higher definition, and compatibility with various sources such as computers.
  • a field emission display device using an electron-emitting device such as a field emission cold-cathode device has a large screen and a thin screen capable of displaying various types of information with high precision and high definition.
  • FED field emission display device
  • an electron-emitting device such as a field emission cold-cathode device
  • FED has the same basic display principle as a cathode ray tube (CRT), and emits light by exciting a phosphor with an electron beam.
  • the acceleration voltage (excitation voltage) of the electron beam is 3 to 15 kV, which is lower than that of a CRT, and the current density of the electron beam is higher. Research on the body has not always been sufficiently advanced.
  • FEDs are classified into two types: high-voltage FEDs with an excitation voltage of 5 kV to 15 kV, and low-voltage FEDs with an excitation voltage of less than 5 kV. It is considered that the emission characteristics of the phosphor are close to the emission characteristics of the CRT, but there is not enough knowledge about the emission characteristics of the phosphor under high current density excitation. At the moment, no sight was available.
  • the phosphor constituting the fluorescent film is required to be resistant to the high current density electron beam.
  • the crystal structure of the green luminescent zinc sulfide phosphor (ZnS: Cu, Au, A1 (Au is optional)) is changed from cubic to hexagonal.
  • hexagonal zinc sulfide phosphor is effective in suppressing luminance degradation due to a high current density electron beam, but its luminescent color shifts to shorter wavelengths by using a hexagonal crystal structure. There was a problem of deviation. Since the variation of the emitted color is remarkable in the green luminescent zinc sulfide phosphor, it is strongly demanded to realize a green luminescent phosphor having high brightness and high color purity for FED.
  • the present invention has been made to address such a problem, and has been made to improve the emission color of a green light emitting phosphor used in a display device such as a field emission display device (FED), and to provide a sufficient light emission.
  • the purpose is to improve luminance while maintaining chromaticity.
  • the display characteristics such as color reproducibility and reliability have been improved in order to respond to the high current density of the electron beam that excites the phosphor film. It aims to provide a field emission display (FED).
  • a first aspect of the present invention is a green light emitting phosphor for low voltage and high current density, wherein (a) a zinc silicate phosphor using manganese as an activator, and (b) a rare earth silicate containing terbium as an activator. And (c) at least one phosphor selected from a zinc sulfide phosphor having a hexagonal crystal structure using copper and aluminum as activators.
  • the second embodiment of the present invention comprises (a) a zinc silicate phosphor using manganese as an activator, (b) a rare earth silicate phosphor using terbium as an activator, and (c) copper and aluminum.
  • a green light emitting phosphor for low voltage and high current density characterized by comprising at least two kinds of phosphors selected from zinc sulfide phosphors having a hexagonal crystal structure as an activator.
  • a third aspect of the present invention is that (a) a zinc silicate phosphor using manganese as an activator, (b) a rare earth silicate phosphor using terbium as an activator, and (c) copper and aluminum oxide. And a zinc sulfide phosphor having a hexagonal crystal structure and an activator as the activator, which is a green light-emitting phosphor for low voltage and high current density.
  • a fourth aspect of the present invention is a field emission display device, comprising: a phosphor film including a blue light-emitting phosphor layer, a green light-emitting phosphor layer, and a red light-emitting phosphor layer; and an accelerating voltage of 15 k applied to the phosphor film.
  • An electron source which emits light by irradiating an electron beam having a voltage of not more than V and a current density of not less than 1 ⁇ A / cm 2, and an envelope for vacuum-sealing the electron source and the fluorescent film.
  • the green light emitting phosphor layer includes the green light emitting phosphor for low voltage and high current density described above.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a field emission display (FED) according to an embodiment of the present invention.
  • FED field emission display
  • a first embodiment of the present invention is a green light-emitting phosphor for low voltage and high current density, (a) a manganese-activated zinc silicate phosphor, and (b) a terbium-activated rare earth silicate phosphor, (C) It is composed of one kind of phosphor selected from copper oxidized zinc sulfide phosphor having a hexagonal crystal structure. This phosphor emits green light when irradiated with an electron beam having an accelerating voltage of 15 kV or less (for example, 3 to 15 kV) and a current density of 1 ⁇ AZ cm 2 or more, and emits electric field. It is suitably used as a phosphor for a type display device (FED).
  • FED type display device
  • the second embodiment is a green light-emitting phosphor for low voltage and high current density as in the first embodiment, and comprises (a) a manganese-activated zinc silicate phosphor, and (b) a terbium-containing phosphor. It is composed of an active rare earth silicate phosphor and (c) two kinds of phosphors selected from copper and aluminum activated zinc sulfide phosphors having a hexagonal crystal structure. This phosphor also emits green light when irradiated with an electron beam with an accelerating voltage of 15 kV or less and a current density of 1 ⁇ A / cm 2 or more, and is used as a phosphor for FED. .
  • a green light-emitting phosphor emitting green light for low voltage and high current density (a) a manganese-activated zinc silicate phosphor, (b) a terbium-activated rare earth silicate phosphor, and (c) It consists of three types of phosphors, copper and aluminum activated zinc sulfide phosphors, which have a hexagonal crystal structure. This phosphor is also suitable as a phosphor for FED.
  • (a) a manganese-activated zinc silicate phosphor and (b) a terbium-activated zinc silicate are used to improve chromaticity and achieve higher luminance.
  • the content ratio of at least one green phosphor to at least one of the green light-emitting phosphors should be equal to or more than (c) the content ratio of hexagonal copper and aluminum-activated zinc sulfide phosphor. desirable.
  • (a) manganese activated zinc silicate phosphor represented by the general formula: Z n 2 S i O 4 : phosphor having a substantially represented compositions are in M n and the like.
  • the activation amount of Mn is 0.1 to 15 with respect to the phosphor matrix (Zn 2 SiO 4 ) in order to obtain good emission chromaticity and high luminance as a green phosphor. It is preferable to be in the range of mol%.
  • terbium-activated yttrium silicate phosphor examples include a phosphor having a composition substantially represented by the general formula: Y 2 SiO 5 : Tb.
  • the activation amount of Tb is 0.1 to 20 mol% with respect to the phosphor base material (Y 2 SiO 5 ) in order to obtain good emission chromaticity and high luminance as a green phosphor. It is preferable to set the range.
  • manganese activated zinc silicate phosphor is a component (Z n 2 S i O 4 : M n), and, (b) terbium-activated silicate I Tsu tri um phosphor component (Y 2 S i O 5 : T b) can be produced by any known calcination method.
  • each raw material powder is weighed so as to have the above-described composition, and these are thoroughly mixed with a flux using a pole mill or the like. At 1200-1400 ° C for 2-6 hours.
  • the raw material powders are not limited to oxides, but carbonates, nitrates, and the like that can be easily decomposed into oxides by heating. Oxalates, hydroxides and the like can be used.
  • the obtained fired product is thoroughly washed with pure water (including hot pure water) to remove unnecessary soluble components, and the washed fired material is washed. After filtration and drying, it is placed in an alumina crucible and baked in a reducing atmosphere at a temperature of 1200 to 1500 ° C for 2 to 6 hours. Then, after finely pulverizing the calcined product, it is washed with pure water to remove unnecessary soluble components, and further filtered and dried to obtain a target phosphor.
  • pure water including hot pure water
  • hexagonal copper and aluminum activated zinc sulfide phosphors include phosphors having a composition substantially represented by the general formula: ZnS: Cu, A1.
  • the hexagonal zinc sulfide phosphor has excellent resistance to deterioration based on its crystal structure. It is possible to suppress excessive luminance deterioration and the like.
  • the ratio of the hexagonal crystal in the zinc sulfide crystal structure is preferably set to 50% or more. If the proportion of the hexagonal crystal is less than 50%, satisfactory impact resistance to electron beams cannot be obtained.
  • the proportion of hexagonal crystals in the crystal structure is preferably at least 80%, more preferably at least 95%, and it is particularly desirable that substantially all of the crystal structure be hexagonal.
  • C u is the first activator which forms the luminescence center (main activator), of l X 10- 5 ⁇ l X 1 0- 3 g zinc sulfide lg is a phosphor host It is preferable to contain it in the range. Be less than l X 10- 5 g with respect to the first C u content zinc sulfide lg of a activator, also exceed 1 X 10- 3 g, emission luminance and emission chromaticity Decreases. The content of C u is more preferably in the range of 3 X 10- 5 ⁇ 8 X 10- 4 g zinc sulfide lg, more preferably 5 X10—The range is from 5 to 5X10-4g.
  • a 1 is a second activator (co-activator) that is directly excited by an electron beam, and causes the first activator to emit light with the excitation energy of such a second activator. Accordingly, the emission intensity of the zinc sulfide phosphor (for example, ZnS: Cu phosphor) can be increased.
  • the content of A 1 is the second activator is preferably contained in the range of lX10- 5 ⁇ 5X10- 3 g zinc sulfide lg is a fluorescent substance matrix. Also the content of A 1 is less than 1X10- 5 g zinc sulfide lg, also beyond the 5Xl (T 3 g, emission luminance decreases also emission chromaticity also deteriorates. Containing A 1 the amount is more preferably to 3X10- 5 ⁇ 3X10- 3 g range zinc sulfide lg, more preferably in the range of 5 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ 1 ⁇ 10- 3 g.
  • the hexagonal copper and aluminum activated zinc sulfide phosphor as the component (c) is produced, for example, as follows.
  • a predetermined amount of activator raw material is added to the zinc sulfide raw material, which is the phosphor matrix, and fluxes such as chlorinated realm and magnesium chloride are added as necessary, and these are wet-mixed.
  • a phosphor material is dispersed in ion-exchanged water to form a slurry, and an arbitrary amount of activator material and flux are added thereto and mixed with a stirrer. The mixing time is set so that the activator is sufficiently dispersed.
  • the slurry containing the phosphor raw material and the activator is transferred to a drying container and dried with a dryer to obtain a phosphor raw material.
  • such a phosphor material is charged into a heat-resistant container such as a quartz crucible together with an appropriate amount of sulfur and activated carbon.
  • the sulfur is mixed with the dried phosphor raw material using a blender, for example, for about 30 to 180 minutes, and the mixed material is filled in a heat-resistant container and then covered with the surface.
  • a sulfurizing atmosphere such as a hydrogen sulfide atmosphere, a sulfur vapor atmosphere, or a reducing atmosphere (for example, an atmosphere of 3 to 5% hydrogen and the remaining nitrogen).
  • a sulfurizing atmosphere such as a hydrogen sulfide atmosphere, a sulfur vapor atmosphere, or a reducing atmosphere (for example, an atmosphere of 3 to 5% hydrogen and the remaining nitrogen).
  • the firing temperature is preferably in the range of 1050 to 1230 ° C.
  • the firing time is preferably 30 to 360 minutes, depending on the firing temperature. If the firing time is too short, a mixed crystal of hexagonal and cubic may be formed. Cooling after firing is preferably rapid cooling to prevent a phase change from hexagonal to cubic.
  • the obtained calcined product is washed with ion-exchanged water and the like, dried, and, if necessary, sieved to remove coarse particles, thereby obtaining a hexagonal zinc sulfide phosphor ( Z n S: Cu, A 1) are obtained.
  • the green light-emitting phosphor for a display device comprises: (a) a manganese-activated zinc silicate phosphor; and (b) a terbium-activated zinc silicate phosphor. And (c) two or more of the three kinds of hexagonal zinc sulfide phosphors can be obtained by directly mixing them. Then, using such a phosphor mixture or a green light-emitting phosphor composed of one kind of phosphor according to the first embodiment, the green light-emitting phosphor layer is formed by a known slurry method or a printing method. Can be formed.
  • the luminance of the green light-emitting phosphor deteriorates with time.
  • the luminance can be improved while satisfying the emission color (emission chromaticity) required for the green emission component for FED while suppressing the light emission. In other words, it is possible to stably obtain high-luminance green light emission having the emission chromaticity required for the green light-emitting component for FED.
  • FED field emission display
  • FIG. 1 shows the essentials of one embodiment of such a field emission display (FED). It is sectional drawing which shows a part structure.
  • FED field emission display
  • reference numeral 1 denotes a face plate, which has a phosphor layer 3 formed on a transparent substrate such as a glass substrate 2.
  • the phosphor layer 3 has a blue light-emitting phosphor layer, a green light-emitting phosphor layer, and a red light-emitting phosphor layer formed corresponding to pixels, and is separated by a light absorption layer 4 made of a black conductive material. It has a structure.
  • the green light-emitting phosphor layer is constituted by the green light-emitting phosphor of the first to third embodiments.
  • the blue light emitting phosphor layer and the red light emitting phosphor layer can be composed of various known phosphors, respectively.
  • the blue light-emitting phosphor layer, the green light-emitting phosphor layer, the red light-emitting phosphor layer, and the light-absorbing layer 4 that separates the layers are formed sequentially in the horizontal direction.
  • the portion where the layer 3 and the light absorbing layer 4 exist is an image display area.
  • Various patterns such as a dot shape or a stripe shape can be applied to the arrangement pattern of the phosphor layer 3 and the light absorption layer 4.
  • the metal back layer 5 is made of a metal film such as an A1 film, and reflects light traveling in the direction of a rear plate, which will be described later, of the light generated in the phosphor layer 3 to improve the luminance.
  • the metal back layer 5 has a function of giving conductivity to the image display area of the face plate 1 to prevent charges from being accumulated, and has a function to prevent an electron source (electron emission source) of the rear plate from being charged. Acts as an electrode. Further, the metal back layer 5 has a function of preventing the gas remaining in the face plate 1 and the vacuum vessel (envelope) from being ionized by an electron beam, thereby preventing the phosphor layer 3 from being damaged by ions generated. In addition, the gas generated from the phosphor layer 3 during use is prevented from being released into the vacuum vessel (envelope), preventing the degree of vacuum from lowering. It also has the effect of doing so.
  • a getter film 6 formed of an evaporable getter material made of Ba or the like is formed on the metal back layer 5. The gas generated during use is efficiently adsorbed by the getter film 6.
  • the face plate 1 and the rear plate 7 are arranged to face each other, and the space therebetween is hermetically sealed via the support frame 8.
  • the support frame 8 is joined to the face plate 1 and the rear plate 7 by a joining material 9 made of flat glass or In or its alloy, and the face plate 1, the rear plate 7 and the support frame are joined together. 8 forms a vacuum container as an envelope.
  • the rear plate 7 has a substrate 10 made of an insulating substrate such as a glass substrate or a ceramic substrate, or a Si substrate, and a number of electron-emitting devices 11 formed on the substrate 10. .
  • These electron-emitting devices 11 include, for example, a field-emission cold cathode and a surface-conduction electron-emitting device.
  • Wiring (not shown) is provided on the surface on which the electron-emitting device 11 of the rear plate 7 is formed. . That is, a large number of electron-emitting devices 11 are formed in a matrix shape in accordance with the phosphor of each pixel, and the wirings that intersect each other drive the matrix-shaped electron-emitting devices 11 line by line. X-Y wiring).
  • the support frame 8 is provided with a signal input terminal and a row selection terminal (not shown). These terminals correspond to the cross wiring (X-Y wiring) of the rear plate 7 described above.
  • the thin flat plate may cause deflection or the like.
  • Reinforcing members (atmospheric pressure support members, spacers) 12 are appropriately arranged between the face plate 1 and the rear plate 7 to prevent such bending and provide strength against atmospheric pressure. May be.
  • a green light-emitting fluorescent material Since the green light emitting phosphor for a display device of the present invention is used as the light body layer, it is possible to improve display characteristics such as initial luminance and color reproducibility. As described above, according to the green light-emitting phosphor for low voltage and high current density of the present invention, its emission color can be improved, and luminance can be improved while maintaining sufficient chromaticity. Therefore, by using such a green-emitting phosphor, the display characteristics such as color reproducibility and reliability have been improved while responding to the high current density of the electron beam that excites the phosphor film. It is possible to provide a field emission display (FED).
  • FED field emission display
  • Examples 1 ⁇ 3 (c) hexagonal zinc sulfide phosphor of (Z ii S: C u, A 1) and (a) manganese activated zinc silicate phosphor (Z n 2 S i O 4 : Mn) and (b) terbium-activated lithium silicate phosphor (Y 2 SiO 5: Tb) were prepared at 100%, respectively, to prepare phosphors.
  • phosphor films were formed by the slurry method using the phosphors or the phosphor mixtures obtained in Examples 1 to 10, respectively.
  • a phosphor film was formed using a cubic zinc sulfide phosphor (ZnS: Cu, A1).
  • the phosphor film is formed by dispersing a phosphor or a phosphor mixture having the composition shown in Table 1 in an aqueous solution containing polyvinyl alcohol or the like to form a slurry. These slurries are applied to a spin coater (spin coater). ) was applied by coating on a glass substrate. Number of rotations of spin coating machine and slurry By adjusting the viscosity, the thickness of each phosphor film was set to 3 ⁇ 10 ⁇ 3 mg / mm 3 .
  • Each emission luminance was determined as a relative value when the luminance of the phosphor film according to the comparative example was set to 100.
  • Emission chromaticity was measured using Topcon SR-3 as a chromaticity measuring device. The emission chromaticity was measured in a dark room where the chromaticity during emission was not affected externally. Table 1 shows the measurement results of the emission luminance and emission chromaticity.
  • the green light-emitting phosphors obtained in Examples 1 to 10 emit an electron beam having a higher current density at a lower accelerating voltage (15 kV or less) than those of the comparative example. It can be seen that the color of light emitted upon irradiation is improved, and that the color has good light emission chromaticity. In addition, it can be seen that the luminance is greatly improved.
  • Example 11 A green-emitting phosphor obtained in Example 4, the blue-emitting phosphor (Z n S: A g, A 1 phosphors), and the red light emitting phosphor: the (Y 2 O 2 S E u phosphor) respectively A face plate was formed by forming a phosphor layer on a glass substrate.
  • the face plate and a rear plate having a large number of electron-emitting devices were assembled via a support frame, and these gaps were hermetically sealed while being evacuated. It was confirmed that the FED obtained in this way had excellent color reproducibility and exhibited good display characteristics even after driving at room temperature and rated operation for 1000 hours.
  • the green light-emitting phosphor for low voltage and high current density of the present invention its emission color can be improved, and luminance can be improved while maintaining sufficient chromaticity. Therefore, by using such a green-emitting phosphor, the display characteristics such as color reproducibility and reliability have been improved while responding to the high current density of the electron beam that excites the phosphor film.
  • a field emission display (FED) can be realized.

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Abstract

　この発明は、（ａ）マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と、（ｂ）テルビウムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、（ｃ）銅およびアルミニウムを付活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少なくとも１種の蛍光体から成ることを特徴とする低電圧・高電流密度用緑色発光蛍光体である。ＦＥＤなどのカラー表示装置において、緑色蛍光体の発光色を改善し、十分な色度を保持しつつ輝度を向上させることができる。

Description

低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体と
それを用いた電界放出型表示装置
技術分野
本発明は、 低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体と、 それを用いた電 明
界放出型表示装置に関する。
田
背景技術
マルチメディァ時代の到来に伴って、 デジタルネッ トワークのコア機 器となるディスプレイ装置には、 大画面化や高精細化、 コンピュータ等 の多様なソースへの対応性などが求められている。
ディスプレイ装置の中で、 電界放出型冷陰極素子などの電子放出素子 を用いた電界放出型表示装置 （F ED) は、 様々な情報を緻密で高精細 に表示することのできる大画面で薄型のデジタルデバイスと して、 近年 盛んに研究 · 開発が進められている。
F EDは、 基本的な表示原理が陰極線管 （C R T) と同じであり、 電 子線により蛍光体を励起して発光させている。 しかし、 F EDでは、 電 子線の加速電圧 （励起電圧） が 3〜 1 5 k Vと C R Tに比べて低く、 か つ電子線による電流密度が高いため、 このような]? ED用の蛍光体につ いては必ずしも十分な研究が進んでいるとはいえない。
一般に F E Dは、 励起電圧が 5 k V〜 1 5 k Vの高電圧型 F E Dと、 励起電圧が 5 k Vより小さい低電圧型 F EDの 2種類に分類され、 高電 圧型 F EDでは蛍光体の発光特性が C R Tでの発光特性に近いと考えら れるが、 高電流密度励起下における蛍光体の発光特性について十分な知 見が得られていないのが現状であった。
F EDにおいては、 高電流密度の電子線が蛍光膜の励起用として使用 されているため、 蛍光膜を構成する蛍光体に、 高電流密度の電子線に対 する耐性が求められている。 そして、 このような点に対して、 緑色発光 の硫化亜鉛蛍光体 （Z n S : C u , A u , A 1 (A uの配合は任意） ） の結晶構造を立方晶から六方晶とすることによって、 電子線衝撃による 輝度劣化などを抑制し得ることが知られている。 （例えば、 特開 2 0 0 2 - 2 2 6 8 4 7公報参照）
上述したように、 六方晶系の硫化亜鉛蛍光体は、 高電流密度の電子線 による輝度劣化などの抑制に有効であるものの、 結晶構造を六方晶とす ることで発光色が短波長側にずれるという問題を有していた。 この発光 色の変動は、 緑色発光の硫化亜鉛蛍光体で顕著に生じることから、 F E D用として高輝度 ■ 高色純度の緑色発光蛍光体を実現することが強く求 められている。
特に、 白色輝度を向上させるには、 緑色発光蛍光体の輝度を向上させ ることが最も重要であり、 視感度の高い緑色の色純度 （色度） を高めつ つ輝度向上をはかることが要望されている。
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、 電界放出 型表示装置 (F ED) などの表示装置に用いられる緑色発光蛍光体にお いて、 その発光色を改善し、 十分な色度を保持しつつ輝度を向上させる ことを目的としている。 また、 そのような緑色発光蛍光体を用いること によって、 蛍光膜を励起する電子線の高電流密度化への対応を図ったう えで、 色再現性などの表示特性や信頼性を向上させた電界放出型表示装 置 （F ED) を提供することを目的と している。 発明の開示 本発明の第 1の態様は低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体であり、 ( a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビウムを 付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、 （ c ) 銅およびアルミニウムを付 活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少 なく とも 1種の蛍光体からなることを特徴とする。
本発明の第 2の態様は、 （ a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光 体と、 （b ) テルビウムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、 （ c ) 銅およびアルミニゥムを付活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化 亜鉛蛍光体から選ばれる少なく とも 2種の蛍光体からなることを特徴と する低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体である。
本発明の第 3の態様は、 （ a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光 体と、 ( b ) テルビゥムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、 ( c ) 銅およびアルミ二ゥムを付活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化 亜鉛蛍光体とからなることを特徴とする低電圧 · 高電流密度用緑色発光 蛍光体である。
本発明の第 4の態様は電界放出型表示装置であり、 青色発光蛍光体層 と緑色発光蛍光体層と赤色発光蛍光体層とを含む蛍光膜と、 前記蛍光膜 に加速電圧が 1 5 k V以下でかつ電流密度が 1 μ A/ c m 2以上の電 -了 - 線を照射して努光させる電子源と、 前記電子源と前記蛍光膜を真空封止 する外囲器とを具備し、 前記緑色発光蛍光体層が、 前記した低電圧 · 高 電流密度用緑色発光蛍光体を含むことを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態である電界放出型表示装置 （F E D) の 構成例を示す断面図である。 発明を実施するための形態
以下、 本発明の実施の形態について説明する。 なお、 本発明は以下の 実施形態に限定されるものではない。
本発明の第 1の実施形態は、 低電圧 · 高電流密度用の緑色発光蛍光体 であり、 （ a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビウム付活 希土類珪酸塩蛍光体と、 （ c ) 六方晶系の結晶構造を有する銅おょぴァ ルミニゥム付活硫化亜鉛蛍光体のうちから選ばれる 1種の蛍光体から構 成される。 この蛍光体は、 加速電圧が 1 5 k V以下 （例えば 3 ~ 1 5 k V) であり、 かつ電流密度が 1 μ AZ c m2以上の電子線を照射した際 に緑色に発光し、 電界放出型表示装置 （F E D) 用の蛍光体として好適 に使用される。
また、 第 2の実施形態は、 第 1の実施形態と同様に低電圧 · 高電流密 度用の緑色発光蛍光体であり、 （a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体と、 ( b ) テルビウム付活希土類珪酸塩蛍光体と、 （ c ) 六方晶系の結晶構 造を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体のうちから選ばれ る 2種の蛍光体から構成される。 この蛍光体も、 加速電圧が 1 5 k V以 下でかつ電流密度が 1 μ A/ c m 2以上の電子線を照射した際に緑色に 発光し、 F E D用の蛍光体と して使用される。
さらに、 第 3の実施形態は、 第 1および第 2の実施形態と同様に、 加 速電圧が 1 5 k V以下でかつ電流密度が 1 μ A/ c m 2以上の電子線を 照射した際に緑色に発光する低電圧■高電流密度用の緑色発光蛍光体で あり、 （a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビウム付活希 土類珪酸塩蛍光体と、 および （ c ) 六方晶系の結晶構造を有する銅およ ぴアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体の 3種の蛍光体から構成される。 こ の蛍光体も F E D用の蛍光体として好適する。
なお、 これら第 1から第 3の実施形態において、 （b ) の結晶母体で ある希土類元素の珪酸塩としては、 珪酸イッ トリ ウムが使用される。 ま た、 第 2および第 3の実施形態において、 色度を改善しより高い輝度を 実現するために、 （ a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体と （b ) テルビゥ ム付活珪酸ィッ トリ ゥム蛍光体の少なく とも一方の緑色発光蛍光体全体 に対する含有割合は、 （ c ) 六方晶系の銅およびアルミニウム付活硫化 亜鉛蛍光体の含有割合と同じであるか、 あるいはそれ以上とすることが 望ましい。
( a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体の具体例としては、 一般式： Z n 2 S i O 4 ： M nで実質的に表される組成を有する蛍光体が挙げられる。 ここで、 M nの付活量は、 緑色蛍光体と して良好な発光色度や高輝度を 得るために、 蛍光体母体 ( Z n 2 S i O 4 ) に対して 0. 1〜15 モル％の 範囲とすることが好ましい。
( b ) テルビウム付活珪酸ィッ トリ ゥム蛍光体の具体例としては、 一 般式： Y 2 S i O 5 ： T bで実質的に表される組成を有する蛍光体が挙 げられる。 ここで、 T bの付活量は、 緑色蛍光体と して良好な発光色度 や高輝度を得るために、 蛍光体母体 （Y 2 S i O 5 ) に対して 0.1〜20 モル％の範囲とすることが好ましい。
( a ) 成分であるマンガン付活珪酸亜鉛蛍光体 ( Z n 2 S i O 4 ： M n ) 、 と、 ( b ) 成分であるテルビウム付活珪酸ィッ トリ ウム蛍光体 ( Y 2 S i O 5 ： T b ) は、 いずれも公知の焼成法により製造すること ができる。
すなわち、 まず各原料粉末を上記した組成となるように所定量秤量し、 これらを融剤と共にポールミルなどを用いて十分に混合した後、 得られ た原料混合物をアルミナるつぼなどに収容し、 大気中にて 1200〜 1400°Cの温度で 2〜6時間程度焼成する。 ここで、 各原料粉末としては、 酸化物に限らず、 加熱により容易に酸化物に分解し得る炭酸塩、 硝酸塩、 蓚酸塩、 水酸化物などを用いることができる。
そして、 テルビウム付活珪酸イッ トリ ウム蛍光体の製造では、 得られ た焼成物を純水 （温純水を含む） でよく洗浄して、 不要な可溶成分を除 去し、 洗浄後の焼成物をろ過、 乾燥した後、 アルミナるつぼなどに収容 し、 還元性雰囲気にて 1200〜1500°Cの温度で 2〜6時間程度焼成する。 そして、 この焼成物を微粉砕した後、 純水で洗浄して不要な可溶成分を 除去し、 さらにろ過、 乾燥することによって、 目的とする蛍光体が得ら れる。
( c ) 六方晶系の銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体の具体例 としては、 一般式： Z n S ： C u , A 1 で実質的に表される組成を有す る蛍光体が挙げられる。
なお、 六方晶系の硫化亜鉛蛍光体は、 その結晶構造に基づいて耐劣化 性に優れることから、 例えば高電流密度の電子線を繰り返し照射した場 合においても、 電子線の照射衝撃による経時的な輝度劣化などを抑制す ることができる。 このような電子線衝撃による輝度劣化の抑制効果を得 るために、 硫化亜鉛の結晶構造中における六方晶の比率は 50 %以上と することが好ましい。 六方晶の比率が 50 %未満であると、 電子線に対 する耐衝擊性を良好に得ることができない。 結晶構造中の六方晶の比率 は 80 %以上であることが好ましく、 さらに好ましくは 95 %以上であり、 特に実質的に全ての結晶構造を六方晶とすることが望ましい。
また、 C uは発光中心を形成する第 1の付活剤 (主付活剤) であり、 蛍光体母体である硫化亜鉛 lg に対して l X 10-5〜l X 1 0-3g の範囲で含有 させることが好ましい。 第 1の付活剤である C uの含有量が硫化亜鉛 lg に対して l X 10-5g未満であっても、 また 1 X 10- 3g を超えても、 発光 輝度や発光色度が低下する。 C uの含有量は、 硫化亜鉛 l g に対して 3 X 10—5〜8 X 10—4gの範囲とすることがより好ましく、 さらに好ましくは 5 X10—5〜5X10-4gの範囲である。
A 1 は電子線により直接的に励起される第 2の付活剤 （共付活剤） で あり、 このような第 2の付活剤の励起エネルギーで第 1の付活剤を発光 させることによって、 硫化亜鉛蛍光体 （例えば Z n S ： C u蛍光体） の 発光辉度を高めることができる。 第 2の付活剤である A 1の含有量は、 蛍光体母体である硫化亜鉛 lg に対して lX10-5〜5X10-3g の範囲で含有 させることが好ましい。 A 1の含有量が硫化亜鉛 lg に対して 1X10- 5g 未満であっても、 また 5Xl(T3gを超えても、 発光輝度が低下しまた発光 色度も劣化する。 A 1 の含有量は硫化亜鉛 lg に対して 3X10-5〜3X10- 3gの範囲とすることがより好ましく、 さらに好ましくは 5Χ10·5〜1Χ10- 3gの範囲である。
( c ) 成分である六方晶系の銅およびアルミ二ゥム付活硫化亜鉛蛍光 体は、 例えば以下のようにして製造される。
まず、 蛍光体母体である硫化亜鉛原料に対して、 所定量の付活剤原料 を添加し、 さらに塩化力リ ゥムゃ塩化マグネシゥムなどのフラックスを 必要に応じて添加し、 これらを湿式混合する。 具体的には、 イオン交換 水に蛍光体原料を分散させてスラリー状とし、 これに任意の量の付活剤 原料およびフラックスを添加し撹拌機で混合する。 混合時間は付活剤が 十分に分散するように設定する。 次いで、 蛍光体原料と付活剤などを含 むスラリ一を乾燥容器に移し、 乾燥機で乾燥させて蛍光体原料とする。 次いで、このような蛍光体原料を、 適当量の硫黄および活性炭素と共 に、 石英るつぼなどの耐熱容器に充填する。 この際、 硫黄は乾燥された 蛍光体原料とプレンダなどを使用して例えば 30〜180分程度混合し、 こ の混合材料を耐熱容器に充填した後、 その表面を覆うようにすることが 好ましい。 これを硫化水素雰囲気、 硫黄蒸気雰囲気などの硫化性雰囲気、 あるいは還元性雰囲気 （例えば 3〜5%水素一残部窒素の雰囲気） で焼 成する。 焼成条件は、 蛍光体母体 （Z n S ) の結晶構造を制御するうえ で重要である。 目的とする六方晶の結晶構造を得るために、 焼成温度を 1050~ 1230°Cの範囲とすることが好ましい。 焼成時間は、 焼成温度にも よるが 30〜360分とすることが好ましい。 焼成時間が短すぎると、 六方 晶と立方晶の混晶になるおそれがある。 焼成後の冷却は六方晶から立方 晶への相変化を防ぐ上で急冷することが好ましい。
次に、 得られた焼成物をイオン交換水などで水洗し乾燥した後、 必要 に応じて、 粗大粒子を除去するための篩別などを実施することによって、 六方晶系の硫化亜鉛蛍光体 （Z n S ： C u， A 1 ) が得られる。
本発明の第 2および第 3の実施形態において、 表示装置用緑色発光蛍 光体は、 （ a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビウム付活 珪酸ィッ トリ ゥム蛍光体、 および ( c ) 六方晶系硫化亜鉛蛍光体の 3種 の蛍光体のうちの 2種以上を、 そのまま混合することにより得ることが できる。 そして、 このような蛍光体混合物あるいは第 1の実施形態であ る 1種の蛍光体から成る緑色発光蛍光体を使用し、 公知のスラ リー法あ るいは印刷法により、 緑色発光蛍光体層を形成することができる。
実施形態の表示装置用緑色発光蛍光体によれば、 高電流密度の電子線 で励起する電界放出型表示装置 （F E D ) に用いた場合においても、 緑 色発光蛍光体の経時的な輝度劣化などを抑制したうえで、 F E D用の緑 色発光成分に求められる発光色 (発光色度) を満足させつつ、 輝度を向 上させることができる。 言い換えると、 F E D用の緑色発光成分に求め られる発光色度でかつ高輝度の緑色発光を安定して得ることが可能とな る。
次に、 本発明の緑色発光蛍光体を用いて緑色蛍光体層を構成した電界 放出型表示装置 （F E D ) について説明する。
図 1は、 そのような電界放出型表示装置 （F E D ) の一実施形態の要 部構成を示す断面図である。
図 1において、 符号 1はフェースプレートであり、 ガラス基板 2など の透明基板上に形成された蛍光体層 3を有している。 この蛍光体層 3は、 画素に対応させて形成した青色発光蛍光体層、 緑色発光蛍光体層および 赤色発光蛍光体層を有し、 これらの間を黒色導電材から成る光吸収層 4 により分離した構造となっている。 蛍光体層 3を構成する各色の蛍光体 層のうちで、 緑色発光蛍光体層が、 前記した第 1乃至第 3の実施形態の 緑色発光蛍光体から構成されている。 青色発光蛍光体層および赤色発光 蛍光体層は、 それぞれ公知の各種の蛍光体により構成することができる。 上述した青色発光蛍光体層、 緑色発光蛍光体層、 赤色発光蛍光体層、 およびそれらの間を分離する光吸収層 4は、 それぞれ水平方向に順次綠 り返し形成されており、 これらの蛍光体層 3およぴ光吸収層 4が存在す る部分が画像表示領域となる。 この蛍光体層 3と光吸収層 4との配置パ ターンには、 ドッ ト状またはス トライプ状など、 種々のパターンが適用 可能である。
そして、 蛍光体層 3上にはメ タルバック層 5が形成されている。 メ タ ルバック層 5は、 A 1膜などの金属膜からなり、 蛍光体層 3で発生した 光のうち、 後述するリアプレート方向に進む光を反射して輝度を向上さ せるものである。
また、 メタルバック層 5は、 フェースプレート 1の画像表示領域に導 電性を与えて電荷が蓄積されるのを防ぐ機能を有し、 リアプレートの電 子源 （電子放出源） に対してアノード電極の役割を果たす。 また、 メタ ルバック層 5は、 フェースプレート 1や真空容器 （外囲器） 内に残留し たガスが電子線で電離して生成するイオンにより蛍光体層 3が損傷する ことを防ぐ機能を有し、 さらに、 使用時に蛍光体層 3から発生したガス が真空容器 （外囲器） 内に放出されることを防ぎ、 真空度の低下を防止 するなどの効果も有している。
メタルバック層 5上には、 B aなどからなる蒸発形ゲッタ材により形 成されたゲッタ膜 6が形成されている。 このゲッタ膜 6によって、 使用 時に発生したガスが効率的に吸着される。
そして、 このようなフェースプレート 1 とリアプレート 7とが対向配 置され、 これらの間の空間が支持枠 8を介して気密に封止されている。 支持枠 8は、 フェースプレー ト 1およびリアプレート 7に対して、 フ リ ッ トガラス、 あるいは I nやその合金などからなる接合材 9により接 合され、 これらフェースプレート 1、 リアプレート 7および支持枠 8に よって、 外囲器としての真空容器が構成されている。
リアプレート 7は、 ガラス基板ゃセラミッタス基板などの絶縁性基板、 あるいは S i基板などからなる基板 1 0 と、 この基板 1 0上に形成され た多数の電子放出素子 1 1 とを有している。 これら電子放出素子 1 1は、 例えば電界放出型冷陰極や表面伝導型電子放出素子などを備え、 リアブ レート 7の電子放出素子 1 1の形成面には、 図示を省略した配線が施さ れている。 すなわち、 多数の電子放出素子 1 1は、 各画素の蛍光体に応 じてマトリ ックス状に形成されており、 このマトリ ックス状の電子放出 素子 1 1を一行ずつ駆動する、 互いに交差する配線 ( X— Y配線) を有 している。 なお、 支持枠 8には図示を省略した信号入力端子および行選 択用端子が設けられている。 これらの端子は前記したリアプレート 7の 交差配線 ( X — Y配線) に対応する。 また、 平板型の F E Dを大型化さ せる場合、 薄い平板状であるためにたわみなどが生じるおそれがある。 このようなたわみを防止し、 また大気圧に対して強度を付与するために、 フェースプレート 1 とリアプレート 7との間に、 補強部材 （大気圧支持 部材、 スぺーサ） 1 2を適宜配置してもよい。
このカラー F E Dにおいては、 電子線照射により発光する緑色発光蛍 光体層として、 本発明の表示装置用緑色発光蛍光体が用いられているの で、 初期輝度や色再現性などの表示特性を向上させることが可能となる。 以上説明したように、 本発明の低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体 によれば、 その発光色を改善し、 十分な色度を保持しつつ輝度を向上さ せることができる。 したがって、 そのような緑色発光蛍光体を用いるこ とによって、 蛍光膜を励起する電子線の高電流密度化への対応を図った うえで、 色再現性などの表示特性や信頼性を向上させた電界放出型表示 装置 （F ED) を提供することが可能となる。
次に、 本発明の具体的な実施例について説明する。
実施例 1〜： L 0
公知の焼成法により製造された ( a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体 (Z n 2 S i 04 : Mn ) と （ b ) テルビウム付活珪酸ィ ッ トリ ウム蛍 光体 （ Y 2 S i O 5 ： T b ) 、 および前述の方法で製造された （ c ) 六 方晶系の硫化亜鉛蛍光体 （Z n S : C u， A 1 ) の 3成分を、 それぞれ 表 1に示す重量組成となるように混合し、 蛍光体混合物を調製した。 な お、 実施例 1 ~ 3では、 （ c ) 六方晶系の硫化亜鉛蛍光体 （Z ii S ： C u , A 1 ) と （ a ) マンガン付活珪酸亜鉛蛍光体 （ Z n 2 S i O 4 ： M n ) および （b ) テルビウム付活珪酸ィッ トリ ゥム蛍光体 （Y2 S i O 5 ： T b ) を、 それぞれ 1 0 0 %として蛍光体を調製した。
次いで、実施例 1〜 1 0で得られた蛍光体または蛍光体混合物を用い、 スラリー法により蛍光体膜をそれぞれ形成した。 また、 比較例として、 立方晶系の硫化亜鉛蛍光体 （Z n S ： C u , A 1 ) を用いて蛍光体膜を 形成した。 蛍光体膜の形成は、 表 1に示す組成の蛍光体または蛍光体混 合物を、 ポリ ビニルアルコール等を含む水溶液中に分散させてスラリ一 とし、 これらのスラリーを、 回転塗布機 （スピンコーター） でガラス基 板上に塗布することによって行った。 回転塗布機の回転数とスラリーの 粘度を調整することによって、 各蛍光体膜の膜厚を 3 X 10-3mg/mm3とし た。
次に、 こう して得られた蛍光体膜の発光輝度と発光色度をそれぞれ調 ベた。 発光輝度は、 各蛍光体膜に、 加速電圧 10kV、 電流密度 2x 10- 5A/mm2の電子線を照射して測定した。 そして、 比較例による蛍光体膜 の輝度を 100としたときの相対値として、 各発光輝度を求めた。
発光色度は、 色度測定機器としてトプコン社製 SR-3 を使用して測定 した。 発光色度の測定は、 発光時の色度が外部から影響を受けない暗室 内で行った。 発光輝度および発光色度の測定結果を表 1に示す。
【表 1 】
Figure imgf000014_0001
表 1から明らかなように、 実施例 1 〜 1 0で得られた緑色発光蛍光体 は、 比較例のものに比べて、 低加速電圧 （ 1 5 k V以下） で高電流密度 の電子線を照射した際の発光色が改善され、 良好な発光色度を有してい ることが分かる。 しかも、 輝度が大幅に向上していることが分かる。 実施例 1 1 実施例 4で得られた緑色発光蛍光体と、 青色発光蛍光体 （Z n S ： A g , A 1蛍光体） 、 および赤色発光蛍光体 （Y 2O 2 S ： E u蛍光体） を それぞれ用い、 ガラス基板上に蛍光体層を形成してフェースプレートと した。 このフェースプレートと多数の電子放出素子を有するリアプレー トとを支持枠を介して組立てると共に、 これらの間隙を真空排気しつつ 気密封止した。 このようにして得た F E Dは色再現性に優れ、 さらに常 温、 定格動作で 1000 時間駆動させた後においても良好な表示特性を示 すことが確認された。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明の低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体 によれば、 その発光色を改善し、 十分な色度を保持しつつ輝度を向上さ せることができる。 したがって、 そのような緑色発光蛍光体を用いるこ とによって、 蛍光膜を励起する電子線の高電流密度化への対応を図った うえで、 色再現性などの表示特性や信頼性を向上させた電界放出型表示 装置 （F E D ) を実現することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ( a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビゥ ムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、 （c ) 銅およびアルミニウム を付活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化亜鉛蛍光体から選ばれ る少なく とも 1種の蛍光体からなることを特徴とする低電圧 · 高電流密 度用緑色発光蛍光体。
2. 加速電圧が 1 5 k V以下であり、 かつ電流密度が 1 μ A/ c m 2以 上の電子線で励起されて緑色に発光する蛍光体であることを特徴とする 請求項 1記載の低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体。
3. ( a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビゥ ムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、 ( c ) 銅およびアルミニウム を付活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化亜鉛蛍光体から選ばれ る少なく とも 2種の蛍光体からなることを特徴とする低電圧 · 高電流密 度用緑色発光蛍光体。
4. 加速電圧が 1 5 k V以下であり、 かつ電流密度が 1 AZ c m 2以 上の電子線で励起されて緑色に発光する蛍光体であることを特徴とする 請求項 3記載の低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体。
5 . 前記 （ a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と前記 （b ) テ ルビゥムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体の少なく とも一方の含有割 合が、 前記 （c ) 銅およびアルミニウムを付活剤とする六方晶系の結晶 構造を有する硫化亜鉛蛍光体の含有割合と同じであるか、 あるいはそれ 以上であることを特徴とする請求項 3記載の低電圧 ■ 高電流密度用緑色 発光蛍光体。
6 . ( a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と、 （b ) テルビゥ ムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体と、 （c ) 銅およびアルミニウム を付活剤とする六方晶系の結晶構造を有する硫化亜鉛蛍光体とからなる ことを特徴とする低電圧■高電流密度用緑色発光蛍光体。
7 . 加速電圧が 1 5 k V以下であり、 かつ電流密度が 1 μ A / c m 2以 上の電子線で励起されて緑色に発光する蛍光体であることを特徴とする 請求項 6記載の低電圧 ·高電流密度用緑色発光蛍光体。
8 . 前記 （ a ) マンガンを付活剤とする珪酸亜鉛蛍光体と前記 （b ) テ ルビゥムを付活剤とする希土類珪酸塩蛍光体の少なく とも一方の含有割 合が、 前記 （c ) 銅およびアルミニウムを付活剤とする六方晶系の結晶 構造を有する硫化亜鉛蛍光体の含有割合と同じであるか、 あるいはそれ 以上であることを特徴とする請求項 6記載の低電圧 ·高電流密度用緑色 発光蛍光体。
9 . 青色発光蛍光体層と緑色発光蛍光体層と赤色発光蛍光体層とを含む 蛍光膜と、 前記蛍光膜に加速電圧が 1 5 k V以下でかつ電流密度が 1 μ A / c m 2以上の電子線を照射して発光させる電子源と、 前記電子源と 前記蛍光膜を真空封止する外囲器とを具備する電界放出型表示装置であ り、 前記緑色発光蛍光体層は、 請求項 1乃至 8のいずれか 1項記載の低 電圧■ 高電流密度用緑色発光蛍光体を含むことを特徴とする電界放出型 表示装置。
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