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CN101140846B - 图像显示装置 - Google Patents

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CN101140846B
CN101140846B CN2007101362599A CN200710136259A CN101140846B CN 101140846 B CN101140846 B CN 101140846B CN 2007101362599 A CN2007101362599 A CN 2007101362599A CN 200710136259 A CN200710136259 A CN 200710136259A CN 101140846 B CN101140846 B CN 101140846B
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Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种图像显示装置。在现有的图像显示装置中存在清晰度低和无法全部满足长寿命、高亮度、以及良好的色彩再现性这样的问题。采用本发明的具有荧光膜和对该荧光膜照射激励能而使之发光的激励装置的图像显示装置能够解决上述问题，该图像显示装置的特征在于，形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分的组成由一般式(La1-x-y-zLnxScyMz)2SiO5表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y、以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y、z满足0<x<1、0<y<1、0≤z<1。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及适用于图像显示的高清晰、长寿命、高亮度且色彩再现性优良的荧光膜。还涉及使用了该荧光膜的电子束激励显示器等图像显示装置。
背景技术
本发明中的图像显示装置是由电子束照射或光照射激励荧光体而使之发光来显示图像信息的装置。该装置包括低速电子束显示面板(场致发射式显示器(FED)等)、阴极射线管(尤其是投影式阴极线管)、等离子显示面板(PDP)等。另外，在图像显示装置中也包括将上述阴极射线管和面板作为显示部、安装驱动装置和图像处理电路等而使图像显示的系统整体。除了上述那样的自发光图像显示装置以外，还包括在液晶等非发光的显示部具有光源以作为背光和侧光的非自发光的图像显示装置。
以下主要以图像显示装置中的场致发射式显示器(FED)为例进行说明。
在作为显示彩色图像的薄型图像显示装置的场致发射式显示器(FED)等中，由以15kV以下的电压加速的电子束激励荧光膜来显示图像。在用于这种显示器的低速电子束激励用荧光膜中，谋求电阻的降低以减少在表面积存电子而由电子彼此之间的排斥产生妨碍电子入射至荧光体的现象(充电)。目前，作为满足这样条件的荧光膜公知有使用ZnS:Ag等硫化物系荧光体的膜。但是，这些硫化物系荧光体容易因电子束照射产生的损伤而分解，释放出含有S元素的气体，导致荧光体亮度的下降以及电子源阴极的恶化。这些会缩短显示器的寿命。
特别是绿色发光荧光体，由于其在白色画面上占有70％的亮度，因此电子束的照射量多，恶化特性的改善尤为重要。难以分解、亮度恶化少的荧光体公知有例如具有组成为Y2SiO5:Tb的荧光体。该荧光体的特征在于，在由高电流密度引起的激励下亮度饱和少，一般被用作实用的荧光体。
在该荧光体的特性提高方面，如日本特开平2-289679(专利文献1)中所公开的那样，通过在原料中混合含有Gd、Tm、Sm、以及Eu中的至少一种元素的化合物并进行烧结，来谋求亮度及亮度恶化的改善。另外，如日本特公昭61-21505(专利文献2)中所公开的那样，通过在原料中混合含有Mn的添加物并进行烧结，来谋求亮度的提高。另外，如日本特开2003-115481(专利文献3)中所公开的那样，由使SiO2组成过量来谋求降低恶化。另外，如日本特开2002-105450(专利文献4)中所公开的那样，通过改善粒子形状来谋求亮度及析像度的改善。另外，如日本特开2004-51931(专利文献5)中所公开的那样，通过缩窄粒径分布来谋求亮度的提高及亮度恶化的降低。另外，如日本特开2002-105449(专利文献6)中所公开的那样，通过添加Gd等元素来谋求亮度的提高。
另外，作为难以分解、亮度恶化少的其它荧光体也能列举出Y3(Al，Ga)5O12:Tb等。
但是，在用上述难以分解、亮度恶化少的荧光体形成的现有技术的荧光膜中，发光颜色偏黄、色彩再现性差，应用于图像显示装置则无法获得良好的画质。在使用了现有技术的荧光体的荧光膜中，无法获得亮度高、难以分解、亮度恶化少、且色彩再现性好的荧光膜。
专利文献1：日本特开平2-289679号公报
专利文献2：日本特公昭61-21505号公报
专利文献3：日本特开2003-115481号公报
专利文献4：日本特开2002-105450号公报
专利文献5：日本特开2004-51931号公报
专利文献6：日本特开2002-105449号公报
发明内容
在上述现有的图像显示装置中，存在无法全部满足长寿命、高亮度、以及良好的色彩再现性这些要求的问题。本发明的目的在于，提供一种使用了长寿命、高亮度且色彩再现性好的荧光膜，且画质优良的图像显示装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种图像显示装置，具有荧光膜和对该荧光膜照射激励能而使之发光的激励单元，其特征在于：
形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x -y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
另外，本发明还提供一种投影式彩色电视机，包括红信号用、绿信号用、蓝信号用这3个投影阴极射线管，分别具有基于图像信息对形成有荧光膜的荧光屏和上述荧光膜照射电子束而使之发光的电子源；以及屏幕，显示从上述投影阴极射线管投影的图像，其特征在于：
形成在上述绿信号用投影阴极射线管的荧光屏上形成的荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x-y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
另外，本发明还提供一种图像显示装置，包括具有荧光膜的光源和液晶面板，其特征在于：形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x-y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
另外，本发明还提供一种具有荧光膜的荧光灯，其特征在于：
形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x -y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
另外，上述目的还能够由如下所述那样的图像显示装置来实现，即：一种图像显示装置，具有荧光膜和对该荧光膜照射激励能而使之发光的激励单元，其特征在于：形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x-y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y、z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
另外，作为其它结构，上述目的能够由如下所述那样的图像显示装置来实现，即：一种图像显示装置，具有荧光膜和对该荧光膜照射激励能而使之发光的激励单元，其特征在于：形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x-y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y、z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1，且在X射线衍射中，在29°≤2θ≤30°的位置呈现出的衍射峰值的强度为最强地呈现出的衍射峰值强度的1/2以下。
另外，当将上述荧光体的组成式中的构成元素的比率z取为0＜z＜0.5的范围时，能够获得更好的特性。
当形成上述荧光膜的荧光体的粒径重量分布的四分位差(QD)为大于0.25的值时，能够获得更好的特性。
当将形成上述荧光膜的荧光体的上述荧光体的组成式中Si的摩尔比取为0.8～1.2的范围时，能够获得更好的特性。
这样的荧光体通过混合同时含有Si以外的构成元素的化合物和含有Si的化合物并进行加热烧结能够获得更好的特性。
另外，这样的荧光体通过加热烧结同时含有全部结构元素的化合物能够获得更好的特性。
当将形成上述荧光膜的荧光体的上述荧光膜的膜厚的范围取为0.5μm以上、40μm以下时，能够获得更好的特性。
另外，通过在该荧光膜中混合一种其它的荧光体或多种其它的荧光体，也能获得更好的特性。
利用特征在于对该荧光膜照射电子束而使之发光的图像显示装置能够实现上述目的。
作为具体例，采用具有该荧光膜的投影管或包括具有上述荧光膜的投影管的投影式电视机能够实现上述目的。另外，采用具有上述荧光膜的场致发射式显示器能够实现上述目的。
另外，采用特征在于对该荧光膜照射本发明的荧光体发光的波长范围即波长500nm以下的光而使之发光的图像显示装置，能够实现上述目的。
作为具体例，采用具有该荧光膜的等离子显示器，能够实现上述目的。
另外，采用特征在于具有在至少一部分含有该荧光膜的光源的图像显示装置，能够实现上述目的。
作为具体例，采用使用在至少一部分含有该荧光膜的光源进行显示的液晶显示器，能够实现上述目的。
另外，在由红色发光、蓝色发光、绿色发光的3色荧光膜进行彩色显示的图像显示装置中，通过将3色荧光膜中的绿色荧光膜作为本发明能够实现上述目的。
另外，在由红色发光、蓝色发光、绿色发光的3色荧光膜进行彩色显示的图像显示装置中，采用在红色发光荧光膜的至少一部分中含有以Y2O3或Y2O2S为成分的荧光体中任意一者或两者、在蓝色发光荧光膜的至少一部分中含有以ZnS为成分的荧光体、并且将绿色发光的荧光膜作为本发明的图像显示装置，能够获得更好的特性。
以下详细说明上述本发明的作用。
现有技术的荧光体通过将以Tbx所活性化了的母材Y2-2xSiO5的原料与含有Gd、Sc、Yb、Eu、Sm、Tm、Mn、Dy、Pr等的其它原料混合并进行烧结，来置换一部分组成Y，从而谋求特性的改善。
与此不同，本发明以Tbx所活性化了的母材La2-2x SiO5为基础由Sc、Lu、Gb、以及Y等置换一部分La。
由此，能够获得以(La1-x-zTbxMz)2SiO5(式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，式中的M表示Sc、Lu、Y、以及Gd中的至少一种元素，式中的x以及z满足0＜x＜1、0＜z＜1)表示的、且具有与现有技术不同的结晶的荧光体。该荧光体具有寿命长、亮度高、以及色彩再现性好的特性。
本发明的荧光体相比于作为现有技术的日本特开平2-289679号公报(专利文献1)、日本特公昭61-21505号公报(专利文献2)、日本特开2003-115481号公报(专利文献3)、日本特开2002-105450号公报(专利文献4)、日本特开2004-51931号公报(专利文献5)、日本特开2002-105449号公报(专利文献6)中所公开的荧光体，结晶是存在不同的。本发明的荧光体的特征在于，在X射线衍射中，在29°≤2θ≤30°的位置呈现出的衍射峰值的强度为最强地呈现出的衍射峰值强度的1/2以下。
另外，与现有技术的日本特开2003-115481号公报(专利文献3)不同，通过将Si取为与化学计量一致的组成，能够获得高亮度。
另外，通过将同时含有La、Tb、以及Sc等置换元素的化合物与含有Si的化合物混合并进行加热烧结，或通过加热烧结同时含有La、Tb、Sc等置换元素以及Si的化合物来进行合成，能够获得更好的特性。
本发明的荧光膜的形态没有特别地进行限定，既可以为单结晶也可以为多结晶。另外，形状可以为烧结体、粉末体等任意的形状。但是，在用于图像显示装置的情况下，多使用在高温下使之反应的粉末体。该情况下，使用粒径为1μm～20μm左右的粉末体。
在本发明的荧光膜中，通过混合Y3(Al、Ga)5O12:Tb、Zn2SiO4:Mn、LaOCI:Tb、InBO3:Tb、LaPO4:Tb、Ce、Y2O3:Eu、BaMaAl10O17:Eu等一种其它荧光体或多种荧光体而进行使用，能够进一步提高亮度，或增强色彩再现性，或变更颜色，或提高寿命特性。
另外，现有技术的荧光膜为了提高亮度而需要超过40μm的厚度。但是，通过使用上述荧光体，即使为40μm以下也能够获得足够实用的高亮度。在本发明中，通过以40μm以下的膜厚使用上述荧光体，能够获得高清晰且高亮度的图像显示装置。
通过使用具有包含本发明的荧光体的荧光膜的图像显示装置作为用于实用的情况下的使用方法，能够提供画质优异的图像显示装置。
通过将含有本发明的荧光体的荧光膜应用于场致发射式显示器(FED)等的使用低速电子束的图像显示装置，能够制作寿命长、亮度高、且色彩再现性好的具有良好特性的图像显示装置。
另外，通过将本发明用于投影式显示器，能够获得具有良好特性的图像显示装置。投影式显示器由RGB三色的三个投影管构成。其中，通过单独使用本发明的荧光体或使用含有本发明的荧光体的绿色荧光体混合物作为涂敷在绿色投影管的荧光屏上的荧光体，能够制作具有良好特性的图像显示装置。
另外，即使在直观式显示器用布朗管(以下简称为直观管)中，通过以单独或混合物方式使用本发明的荧光体作为涂敷在荧光屏上的三色荧光体中的绿色荧光体，能够制作具有良好特性的图像显示装置。
为了实现高清晰、高电流激励中的高亮度、亮度恶化特性的优化，本发明最适用于作为投影管用及FED用荧光体的用途。
另外，通过将含有本发明的荧光体的荧光膜应用于等离子显示面板(PDP)等进行由紫外线激励产生的发光的图像显示装置，能够制作具有良好特性的图像显示装置。
另外，通过将本发明应用于使用了液晶的图像显示装置的背光或侧光光源，能够制作具有良好特性的图像显示装置。
另外，本发明的效果不限于激励源的种类，在各种电子束源、紫外线源等激励全部种类的荧光体的激励源中都是有效的。
按照以上的说明，能够由本发明实现所希望的目的。即，根据本发明，能够获得高清晰、高亮度、恶化少、且色彩再现性好、高画质的图像显示装置。
附图说明
图1是表示作为本发明实施例的图像显示装置中含有的荧光体的Sc的浓度y与荧光体亮度的关系的本发明的特性曲线图。
图2是表示作为本发明实施例的图像显示装置中含有的荧光体的Sc的浓度y所引起的荧光体的X射线衍射峰值的变化的图。
图3是表示作为现有技术的图像显示装置中含有的荧光体的Sc的浓度y所引起的荧光体的X射线衍射峰值的变化的图。
图4是表示作为本发明实施例的荧光体与现有例的X射线衍射峰值的比较的图。
图5是表示比较作为本发明实施例的荧光体和现有例的发光光谱的比较的图。
图6是表示作为本发明实施例的图像显示装置中含有的荧光膜的膜厚、光点直径及亮度的关系的本发明的特性曲线图。
图7是示意性地表示作为本发明实施例的阴极射线管的剖面结构的结构图。
图8是示意性地表示作为本发明实施例的投影式电视机图像装置的结构的结构图。
图9是示意性地表示作为本发明实施例的等离子显示面板的单元结构的图。
图10是示意性地表示作为本发明实施例的等离子显示面板的结构的图。
图11示意性地表示作为本发明实施例的场致发射式显示面板的单元结构的图。
图12是示意性地表示作为本发明实施例的用于液晶显示器的冷阴极管(CCFL)的结构的图。
图13是示意性地表示作为本发明实施例的用于液晶显示器的稀有气体灯的结构的图。
图14是表示作为本发明实施例的用于液晶显示器的平面背光的结构的图。
图15是示意性表示作为本发明实施例的液晶显示器的结构的分解立体图。
具体实施方式
以下，使用附图详细说明本发明的实施例。
[实施例1]
采用以下方法制作用于本发明的结构的图像显示装置的荧光膜，评价其特性。
对于应用于本发明的荧光体，将含有Sc作为组成的、由共溶等方法获得的化合物用于原料而进行了合成。即，使用(La、Sc、Tb)2O3以及SiO2作为原料。另外，作为其它合成法，即使使用含有全部元素即La、Sc、Tb、Si元素的由共溶等方法获得的化合物，也能得到相同或更好的结果。
对预定量的这些材料进行了充分的混合。将该混合物放入氧化铝坩埚内，以1400℃以上的温度烧结2小时以上。为获得良好的特性而控制烧结时的气氛。粉碎烧结物，获得粒径为数μm左右的荧光体粉末。
使用这样的方法使组成变化，分别制作出具有以(La1-x-y TbxScy)2SiO5表示的组成的荧光体。这里，x、y以0＜x≤1、0＜y≤1的范围进行变化。
作为比较对象的现有品是这样制作出来的，即：将La硅酸化合物为母材，不含Sc、以Tb活性化的La2SiO5荧光体作为最佳组成。
为了测量基于阴极射线的发光特性，将这些试验材料沉降在金属制的基板上，从而制作出厚度40μm以下的荧光膜。在真空度为10- 5Pa以上的真空中，以0.1～1000μA/cm2范围的电流密度对该荧光膜照射电子束，从而测量出亮度。加速电压的范围取为5～30kV。
在距离膜表面20cm的位置由光电晶体管测量出亮度。
图1示出使Sc浓度y变化时亮度的Sc量依赖性。图1示出Sc浓度y为0至0.5的曲线图。将现有例(Sc浓度y＝0)的亮度表示为100。能够得知在Sc浓度y超过0的范围内，本发明的亮度高于现有例。尤其在Sc的浓度超过0且小于等于0.25的范围内，表现出的是亮度提高很大。
图1还同时示出关于实施例的发光的CIE色度坐标的色度值y的Sc量依赖性。在绿色发光荧光体中，表现出的是色度值y越大色彩再现性越好。实用中优选0.57以上。根据图1，在本发明的荧光体中，即使增大Sc的浓度也无较大的色度值y的变化，在全部组成区域表现出良好的色彩再现性。
另外，即使在活性化剂浓度x为0＜x≤1范围的其它组成中，当使Sc浓度y变化时，也为相同的结果。
在以(La1-x-y TbxScy)2SiO5表示的组成中，当以Lu、Y、Gd中的至少一种元素置换La时，能够获得与上述相同或更好的特性。
另外，使本发明的荧光体中相对于1mol全体组成的所含有的Si的mol量变化，从而测量出发光特性的变化。当Si量为与化学计量比一致的1mol时，亮度变得最高。由此，示出优选Si的mol量为1。
另外，关于本发明的荧光体，对粒径分布和涂敷方法进行了研究。荧光体的粒径分布使用Coulter粒径分析仪进行测量，使用粒径重量分布的四分位差(QD)的值作为粒径分布的扩展指标。在将荧光体分散于胶中并以印刷法进行涂敷的情况下，当形成荧光膜的荧光体中粒径重量分布的四分位差(QD)超过0.25时，表现出良好的亮度特性。
另外，关于本发明的荧光体，进行了光激励的研究。表现出如下情况：通过500nm以下的光激励则会进行发光，特别是通过380nm以下的紫外光的激励则会进行强发光。在光激励中也表现出比现有品优异的特性。特别是如上述那样，不仅使用Tb作为活性化剂，还使用Ce，从而表现出更好的特性。
如上所述，根据本发明能够制作亮度高、且色彩再现性好的荧光膜，通过使用该荧光膜制作图像显示装置，能够获得具有良好特性的图像显示装置。
[实施例2]
采用以下方法制作应用于本发明的结构的图像显示装置的荧光膜，对其特性加以评价。
用于本发明的荧光体将作为组成含有Lu的由共溶等方法获得的化合物应用于原料而进行了合成。即，使用(La、Lu、Tb)2O3以及SiO2作为原料。另外，作为其它合成法，即使使用含有全部元素即La、Lu、Tb、Si元素的由水沉降等方法获得的化合物，也获得相同或更好的结果。
对预定量的这些材料进行了充分的混合。将该混合物放入氧化铝坩埚内，以1400℃以上的温度烧结2小时以上。为获得良好的特性而控制烧结时的气氛。粉碎烧结物，获得粒径为数μm左右的荧光体粉末。
使用这样的方法使组成变化，分别制作出具有以(La1-x-YTbxLuz)2SiO5表示的组成的荧光体。这里，x、z以0＜x≤1、0＜z≤1的范围进行变化。
作为比较对象的现有品是这样制作出来的，即：将La硅酸化合物为母材，不含Lu、以Tb活性化的La2SiO5荧光体作为最佳组成。
为了测量基于阴极射线的发光特性，将这些试验材料沉降在金属制的基板上，从而制作出厚度40μm以下的荧光膜。在真空度为10- 5Pa以上的真空中，以0.1～1000μA/cm2范围的电流密度对该荧光膜照射电子束，从而测量出亮度。加速电压的范围取为5～30kV。
在距离膜表面20cm的位置由光电晶体管测量出亮度。
图2示出使Lu浓度z变化时亮度的Lu量依赖性。将现有例(Lu浓度z＝0)的亮度表示为100。能够得知在Lu浓度z超过0的范围内，本发明的亮度高于现有例。尤其在Lu浓度超过0且小于等于0.5的范围内，表现出的是亮度提高很大。
图2还同时示出关于实施例的发光的CIE色度坐标的色度值y的Lu量依赖性。在绿色发光荧光体中，表现出的是色度值y越大色彩再现性越好。实用中优选0.57以上。根据图2，在本发明的荧光体中，即使增大Lu的浓度也无较大的色度值y的变化，在全部组成区域表现出良好的色彩再现性。
另外，即使在活性化剂浓度x为0＜x≤1范围内的其它组成中，当使Lu浓度z变化时，也为相同的结果。
在以(La1-x-yTbxLuz)2SiO5表示的组成中，当以Sc、Y、Gd中的至少一种元素置换La时，能够获得与上述相同或更好的特性。
另外，使本发明的荧光体中相对于1mol全体组成的所含有的Si的mol量变化，从而测量出发光特性的变化。当Si量为与化学计量比一致的1mol时，亮度变得最高。由此，示出优选Si的mol量为1。
另外，关于本发明的荧光体，对粒径分布和涂敷方法进行了研究。荧光体的粒径分布使用Coulter粒径分析仪进行测量，使用粒径重量分布的四分位差(QD)的值作为粒径分布的扩展指标。在将荧光体分散于胶中并以印刷法进行涂敷的情况下，当形成荧光膜的荧光体中粒径重量分布的四分位差(QD)超过0.25时，表现出良好的亮度特性。
另外，关于本发明的荧光体，进行了光激励的研究。表现出如下情况：通过500nm以下的光激励进行则会进行发光，特别是通过380nm以下的紫外光的激励则会进行强发光。在光激励中也表现出比现有品好的特性。特别是如上述那样，不仅使用Tb作为活性化剂，还使用Ce，从而表现出更好的特性。
如上所述，根据本发明能够制作亮度高、且色彩再现性好的荧光膜，通过使用该荧光膜制作图像显示装置，能够获得具有良好特性的图像显示装置。
[实施例3]
采用以下方法制作应用于本发明的结构的图像显示装置的荧光膜，对其特性加以评价。
用于本发明的荧光体将作为组成含有Lu的由共溶等方法获得的化合物应用于原料而进行了合成。即，使用(La、Y、Tb)2O3及SiO2作为原料。另外，作为其它合成法，即使使用含有全部元素即La、Y、Tb、Si元素的由水沉降等方法获得的化合物，也获得相同或更好的结果。
充分混合预定量的这些材料。将该混合物放入氧化铝坩埚内，以1400℃以上的温度烧结2小时以上。为获得良好的特性而控制烧结时的气氛。粉碎烧结物，获得粒径数μm左右的荧光体粉末。
使用这样的方法，使组成变化，分别制作出具有以(La1-x-YTbxYz)2SiO5表示的组成的荧光体。这里，x、z以0＜x≤1、0＜z≤1的范围进行变化。
作为比较对象的现有品是这样制作出来的，即：将La硅酸化合物为母材，不含Y、以Tb活性化的La2SiO5荧光体作为最佳组成。
为了测量基于阴极射线的发光特性，将这些试验材料沉降在金属制的基板上，从而制作出厚度40μm以下的荧光膜。在真空度为10- 5Pa以上的真空中，以0.1～1000μA/cm2范围的电流密度对该荧光膜照射电子束，从而测量出亮度。加速电压的范围取为5～30kV。
在距离膜表面20cm的位置由光电晶体管测量出亮度。
图3示出使Y浓度z变化时的亮度的Y量依赖性。将现有例(Y浓度z＝0)的亮度表示为100。能够得知在Y浓度z超过0的范围内，本发明的亮度高于现有例。表现出的是Y浓度越高则亮度越高。
图3还同时示出关于实施例的发光的CIE色度坐标的色度值y的Lu量依赖性。在绿色发光荧光体中，表现出的是色度值y越大色彩再现性越好。实用中优选0.57以上。根据图3，在本发明的荧光体中，增大Y的浓度则色度值y大大降低。良好的色度值的范围是Y浓度为0.5以下的范围。
另外，即使在活性化剂浓度x为0＜x≤1范围的其它组成中，当使Y浓度z变化时，也为相同的结果。
在以(La1-x-zTbxYz)2SiO5表示的组成中，当以S c、Lu、Gd中的至少一种元素置换La时，能够获得与上述相同或更好的特性。
另外，使本发明的荧光体中相对于1mol的全体组成的所含有的Si的mol量变化，从而测量出发光特性的变化。当Si量为与化学计量比一致的1mol时，亮度变得最高。由此，示出优选Si的mol量为1。
另外，关于本发明的荧光体，对粒径分布和涂敷方法进行了研究。荧光体的粒径分布使用Couler粒径分析仪进行测量，使用粒径重量分布的四分位差(QD)的值作为粒径分布的扩展指标。在将荧光体分散于胶中并以印刷法进行涂敷的情况下，当形成荧光膜的荧光体中粒径重量分布的四分位差(QD)超过0.25时，表现出良好的亮度特性。
另外，关于本发明的荧光体，进行了光激励的研究。表现出如下情况：通过500nm以下的光激励则会进行发光，特别是通过由380nm以下的紫外光的激励则会进行强发光。在光激励中也表现出比现有品好的特性。特别是如上述那样，不仅使用Tb作为活性化剂，还使用Ce，从而表现出更好的特性。
如上所述，根据本发明能够制作亮度高、且色彩再现性好的荧光膜，通过使用该荧光膜制作图像显示装置，能够获得具有良好特性的图像显示装置。
[实施例4]
关于用于本发明的结构的图像显示装置的荧光体，评价与现有例的结晶的不同之处。
与实施例1同样地制作本发明的荧光体，分别制作出具有以(La1 -x-y TbxScy)2SiO5表示的组成的荧光体。这里，x、y以0＜x≤1、0＜y≤1的范围进行变化、
作为比较对象的现有品是这样制作出来的，即：将Y硅酸化合物为母材，不含Sc、以Tb活性化的Y2SiO5荧光体作为最佳组成。
X射线评价使用粉末X射线衍射装置，使用对由Cu的Kα特性射线得到的衍射射线进行θ-2θ扫描而得到的测量值。
图4示出本发明的荧光体的X射线衍射中强度最强的峰值附近的X射线衍射强度的曲线图。示出本发明与现有例不同的结晶产生的不同的衍射图形，可知形成了新的结晶。例如，本发明的强度最强的主峰值多存在于2θ＝27～28°的范围内，但现有例中存在于30～31°的范围。
作为与现有例不同的特征，列举本发明的荧光体的结晶位于2θ＝29～30°范围的峰值强度。在本发明中，相对于强度最强的峰值，位于该范围的峰值强度为1/2以下。与此不同，现有例中相对于强度最强的峰值，位于该范围内的峰值强度为八成。根据位于该范围内的峰值强度，能够将本发明与现有例不同的结晶作为本发明的特征。
图5示出本发明的实施例与现有例的由紫外线激励引起的发光光谱的比较。当比较540nm附近的绿色发光峰值时，本发明的实施例与现有例相比波长较短。波长短的方向是作为绿色发光接近纯色的方向。另外，与480nm附近的蓝色发光峰值比较，本发明的实施例的峰值强度比现有例小。这是绿色发光以外的发光变少的方向。
由于这些差异，本发明中绿色发光的色彩再现性优于现有例。如上所述，这些发光光谱的不同主要是由本发明的荧光体的结晶与现有例的不同而引起的。
如上所述，根据本发明能够制作色彩再现性好的荧光膜，通过利用该荧光膜制作图像显示装置，能够获得具有良好特性的图像显示装置。
[实施例5]
使荧光膜的膜厚变化而制作本发明的结构的图像显示装置，对其特性进行评价。
由实施例1所示的含有Sc的荧光体，以5～50μm的范围使膜厚变化而制作出应用于本发明的图像显示装置的荧光膜。对该荧光膜照射电子束，根据实施例1的测量法测量出亮度。另外，测量作为清晰度的指标的光点直径。
光点直径是指在对一点照射电子束的情况下能观察到发光的点的直径。通常，在扫描电子束的同时进行测量。利用缝隙使扫描并移动的发光点在移动方向上分开，测量出发光强度的时间变化。根据其结果计算出由发光点内的位置引起的发光强度的变化。本次，相对于最大发光强度(发光点中心)，在发光强度为10％的位置为止可观察到发光点，将发光强度为10％的位置间的距离定义为光点直径。
光点直径与画面上的像素尺寸有关，达不到某种程度的尺寸以下则会失去图像的清晰度。优选的光点直径是200μm以下，更优选的是170～180μm左右以下。另外，为了足以应对高保真影像等高清晰图像，优选150～160μm左右以下。
荧光体的膜厚是使用扫描电子显微镜测量荧光膜的剖面的厚度而得到的。另外，也使用非接触式的台阶仪一并施行距离基板、荧光屏面板的荧光膜的厚度测量。根据这些结果将合适的值取为荧光膜的膜厚。
图6示出本发明中相对于荧光膜的膜厚的光点直径及亮度的变化。可以得知减薄膜厚则光点直径变小。根据图6，用于获得上述光点直径的膜厚为40μm以下，优选为30μm以下，更优选为小于21μm。
另外，根据图6可知减薄膜厚会使亮度降低。将现有品亮度取为100左右，但为了用于实用，优选亮度为80以上。另外，更为优选的是亮度为90以上。根据图6，用于获得亮度为90以上的膜厚为10μm以上。
如上所述，根据本发明能够制作清晰度高的荧光膜，通过使用该荧光膜制作图像显示装置，能够获得高清晰且高亮度的图像显示装置。
[实施例6]
制作出具有利用本发明的荧光体的荧光膜作为进行图像显示的绿色荧光膜、对角尺寸为18cm的绿色图像用投影式阴极射线管。
图7表示投影式阴极射线管的剖面的示意图。在图7中，投影式阴极射线管在颈端上具有电子枪4，在荧光屏1的内表面具有荧光膜2及金属敷层3。由单色膜构成投影式阴极射线管的荧光膜。使用本发明的装置，在7英寸电子管中通过沉降形成荧光膜2，进行成膜、铝壳蒸镀，安装电子枪等零部件，进行排气、密封，从而完成阴极射线管。
使用本发明的这些阴极射线管，施加30kV的电压，通过TV扫描以102×76mm的尺寸进行照射，以0.1～10mA的阴极射线进行激励。用以下所示的方法测量发光特性。
从距离数十cm的位置使用亮度计测量出亮度。另外，根据实施例5的方法测量出光点直径。
这些评价的结果是，本次制作出的阴极射线管在清晰度上优于现有品。并且，在亮度特性上也与现有品为相同或处于同等以上程度。即，根据本发明能获得高清晰且高亮度的画质好的图像显示装置。
[实施例7]
制作出具有利用本发明的荧光体的荧光膜以作为进行图像显示的绿色荧光膜的投影式电视机图像显示装置。
如实施例6所示，制作本发明的对角18cm尺寸的绿色图像用投影式阴极射线管。组合其它的蓝色图像用投影式阴极射线管和红色图像用投影式阴极射线管，制作投影式电视机图像显示装置。
图8表示本发明的投影式电视机图像显示装置的示意图。在图8中，5是红色图像用阴极射线管，6是本发明的绿色图像用阴极射线管，7是蓝色图像用阴极射线管，与这些对置而距离一定距离的位置上配置有投影屏幕8。另外，在上述各个投影式阴极射线管上，在与这些中心轴相同的线上配置投影透镜系统9，在上述各个投影式阴极射线管的荧光屏上再现的单色图像被聚光放大，投影到上述投影屏幕8上，获得3色重叠合成的彩色图像。
实际上，投影式电视机图像显示装置除了包括上述所示的各图像用阴极射线管、投影屏幕、以及投影透镜系统之外，还包括电视机用调谐器、阴极射线管驱动电路、图像信号处理电路等图像显示用装置；音响用扬声器、放大器等音响装置；开关和音量等操作用装置；收纳全部部件的外壳、以及支撑框、支撑座等。
这里，在本实施例中，采用以下所示的各方法测量发光特性。从距离数十cm的位置使用亮度计测量亮度，将以往使用的现行标准品的亮度取为100，以相对亮度进行表示。测量是这样进行的，即：施加30kV的电压，以102×76mm的尺寸进行照射，以0.1～10mA的阴极射线激励，从而进行测量。
从距离数十cm的位置使用色度计测量荧光体的发光颜色。发光颜色的比较通过x-y色度坐标的色度值y的比较进行。
在亮度恶化特性的测量中，以102×76mm的尺寸进行照射，连续照射1000小时的0.5mA左右的阴极射线，由其前后的亮度比进行比较。
另外，显示高保真显像等高清晰图像，详细评价清晰度。
这些评价结果是，本次制作出的投影式电视机图像显示装置在清晰度上优于现有品。并且，在亮度和亮度恶化特性上也处于现有品的同等以上程度。即采用本发明获得了长寿命、高清晰、高亮度、画质好的图像显示装置。
[实施例8]
制作出具有利用本发明的荧光体的荧光膜以作为进行图像显示的绿色荧光膜的投影式电视机图像显示装置。
如实施例6所示，制作出基于本发明的对角尺寸为18cm的绿色图像用投影式阴极射线管。作为其它的蓝色图像用投影式阴极射线管，使用利用含有ZnS:(Ag或Al)荧光体的荧光膜的阴极射线管。另外，作为红色图像用投影式阴极射线，使用利用含有Y2O3:Eu荧光体的荧光膜的阴极射线管。组合这些阴极射线管制作出投影式电视机图像显示装置。
采用与实施例7相同的结构进行了同样的评价。
这些评价结果是，本次制作的投影式电视机图像显示装置在清晰度上优于现有品。并且，在亮度和亮度恶化特性上也处于现有品的同等以上程度。在合并三色的评价的色调和画质中，获得了特别良好的结果。即采用本发明获得了长寿命、高清晰、高亮度、画质好的图像显示装置。
另外，在使用利用含有以ZnS为成分的荧光体的上述之外的荧光膜的阴极射线管作为蓝色图像用投影式阴极射线管时，也能获得相同的结果。另外，在使用具有在至少一部分中含有以Y2O3或Y2O2S为成分的荧光体中的任意一者或两者的上述之外的荧光膜的阴极射线管以作为红色图像用投影式阴极射线管时，也能获得相同的结果。通过组合这些投影式阴极射线管获得了画质优良的图像显示装置。
[实施例9]
使用混合了Zn2SiO4:Mn荧光体的本发明的荧光膜作为进行图像显示的绿色荧光膜，制作出对角尺寸为18cm的绿色图像用投影式阴极射线管。组合使用了本发明的技术的该绿色图像用投影式阴极射线管和其它的蓝色图像用投影式阴极射线管及红色图像用投影式阴极射线管，从而制作出投影式电视机图像显示装置。装置的结构及特性的测量方法与实施例7相同。
在上述混合物中，使相对于全体的Zn2SiO4:Mn荧光体的重量比在O～1的范围内进行变化，测量出CIE色度坐标的色度值y以及相对亮度。在绿色荧光体中，色度值y越大色彩再现性越好，越能获得优异的图像。能够得知，随着Zn2SiO4:Mn荧光体的重量比的增加，色度值y增加，表现出优异的色彩再现性。另一方面，能够得知，随着Zn2SiO4:Mn荧光体的重量比的增加，亮度降低。在色彩再现性方面，优选的是Zn2SiO4:Mn荧光体的重量比大，但为了获得用于实用的亮度，优选的是重量比为0.4以下。通过使用该范围内的混合荧光体，能够提供具有良好特性的图像显示装置。
另外，替代Zn2SiO4:Mn荧光体，制作出将LaOCl:Tb荧光体、InBO3:Tb荧光体等与本发明的发光色度不同的其它荧光体与本发明的荧光体混和，从而制作出阴极射线管。其结果，能获得与上述同样的结果。
[实施例10]
使用混合了Y3(Al、Ga)5O12:Tb荧光体的本发明的荧光膜作为进行图像显示的绿色荧光膜，制作出对角尺寸为18cm的绿色图像用投影式阴极射线管。组合使用了本发明的技术的该绿色图像用投影式阴极射线管和其它的蓝色图像用投影式阴极射线管及红色图像用投影式阴极射线管，从而制作出投影式电视机图像显示装置。装置的结构及特性的测量方法与实施例7相同。
在上述混合膜中，使相对于全部的Y3(Al、Ga)5O12:Tb荧光体的重量比以0～1的范围进行变化，测量色度值y、相对亮度、以及亮度恶化特性。由此，当增加Y3(Al、Ga)5O12:Tb荧光体的重量时，相对亮度和亮度恶化特性提高、但也得到了色度值y下降这样的结果。可用于实用的色度值能够通过使Y3(Al、Ga)5O12:Tb荧光体的重量比为0.6以下来获得。通过使用该范围内的混合荧光体，能够提供亮度高、亮度恶化少、具有良好特性的图像显示装置。
另外，替代Y3(Al、Ga)5O12:Tb荧光体，将与本发明的亮度和恶化特性不同的其它的荧光体混和到本发明的荧光体中而制作出阴极射线管。则能够获得与上述同样的结果。
[实施例11]
将本发明的结构所包括的荧光膜应用于等离子显示面板(PDP)。图9示出等离子显示面板的单元结构。另外，图10示出等离子显示面板的结构。制作出基于这样结构的本发明的等离子显示器。
对特性进行了评价的结果是，本次制作的本发明的等离子显示器在寿命和亮度上优于现有品。并且，在色彩再现性上也处于现有品的同等以上程度。即采用本发明获得了特性良好的图像显示装置。
[实施例12]
将本发的结构的荧光膜应用于由低速电子束进行激励的场致发射式显示器(FED)。图11示出场致发射式显示器的单元结构。制作出基于这样结构的本发明的场致发射式显示器显示器。
对特性进行了评价的结果是，本次制作的本发明的场致发射式显示器在寿命和亮度上优于现有品。并且，在色彩再现性上也处于现有品的同等以上程度。即采用本发明获得了特性良好的图像显示装置。
另外，这里示出由被称为Spindt式(圆锥发射体式)的电子束源进行激励的例子，但使用金属-绝缘物-金属(MIM)式电子束源和碳纳米管(CNT)的电子束源等所有种类的电子束源，本发明也是有效的。
[实施例13]
将本发明的结构的荧光膜应用于液晶显示器的背光灯。图12示出用于背光灯的冷阴极射线管(CCFL)的结构的示意图。另外，图13示出作为本发明的其它结构的背光灯所使用的稀有气体灯的结构的示意图。另外，图14示出作为本发明的其它结构的背光灯所使用的平面(氙气)灯的结构的示意图。
使用基于本发明的荧光膜作为这些背光的荧光膜。通过对荧光膜混合Y2O3:Eu荧光体和BaMgAl10O17:Eu荧光体而得到白色发光。另外，也这样进行制作：将LaPO4:Tb、Ce荧光体和一般被称为SCA:Eu的荧光体的任意一者或两者与上述荧光体中的一者或两者混和，或者与其他荧光体混和。
使用这些背光制作出液晶显示器。图15是示意地表示在使用冷阴极管时液晶显示器的结构的分解立体图。
对特性进行了评价的结果是，本次制作的本发明的液晶显示器在亮度上优于现有品。并且，在色彩再现性上也处于现有品的同等以上程度。即采用本发明能获得特性良好的图像显示装置。
另外，按照本发明的结构，光源的种类不限于这里所述的光源，其它种类的光源也能够实现充分的效果。例如，在热阴极管(HCFL)(Hot Cathode Fluorescent Lamp)等中，尤其能够实现效果。另外，不限于背光，用作侧光和正投影的光源也能够实现充分的效果。
按照本发明，能够制作比现有品亮度高、画质好的液晶显示器。

Claims (20)

1.一种图像显示装置，具有荧光膜和对该荧光膜照射激励能而使之发光的激励单元，其特征在于：
形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x -y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光体的组成式中构成元素的比率y为0＜y＜0.25。
3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光体的组成式中构成元素的比率z为0＜z＜0.5。
4.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
形成上述荧光膜的荧光体的粒径重量分布的四分位差值为大于0.25的值。
5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光体的组成式中Si的摩尔比取为0.8～1.2的范围。
6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光体是通过将同时含有Si以外的构成元素的化合物与含有Si元素的化合物进行混合，并进行加热烧结来得到的。
7.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光体是通过将同时含有全部构成元素的化合物加热烧结来得到的。
8.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光膜的膜厚的范围为0.5μm以上、40μm以下。
9.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述荧光膜混有一种其他的荧光体或多种其他的荧光体。
10.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
对上述荧光膜照射电子束而使之发光。
11.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述图像显示装置是投影式电视机，该投影式电视机包括投影阴极射线管，其具有形成有上述荧光膜的荧光屏和基于图像信息对上述荧光膜照射电子束而使之发光的电子源；以及屏幕，显示从上述投影阴极射线管投影的图像。
12.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述图像显示装置具有平面图像显示面板，该平面图像显示面板包括形成有上述荧光膜的基体和激励单元，上述激励单元基于图像信息对上述荧光膜照射激励能而使之发光。
13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：
上述激励单元包括这样的部件，其与在上述基体上形成的荧光膜对置地具有场致发射型电子源，且将该场致发射型电子源基于图像信息而发生的电子束作为激励能照射在上述荧光膜上以使之发光。
14.根据权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：
上述激励单元包括这样的部件，其具有包含气体放电用电极和放电用稀有气体的等离子体发生单元，且将通过该等离子体发生单元基于图像信息引起等离子体放电而发生的光照射在上述荧光膜上以使之发光。
15.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
在X射线衍射中，在29°≤2θ≤30°的位置呈现出的衍射峰值的强度为最强地呈现出的衍射峰值强度的1/2以下。
16.一种投影式彩色电视机，包括红信号用、绿信号用、蓝信号用这3个投影阴极射线管，分别具有基于图像信息对形成有荧光膜的荧光屏和上述荧光膜照射电子束而使之发光的电子源；以及屏幕，显示从上述投影阴极射线管投影的图像，其特征在于：
形成在上述绿信号用投影阴极射线管的荧光屏上形成的荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x-y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
17.根据权利要求16所述的投影式彩色电视机，其特征在于：
在X射线衍射中，在29°≤2θ≤30°的位置呈现出的衍射峰值的强度为最强地呈现出的衍射峰值强度的1/2以下。
18.一种图像显示装置，包括具有荧光膜的光源和液晶面板，其特征在于：
形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x -y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
19.根据权利要求18所述的图像显示装置，其特征在于：
该图像显示装置包括作为上述光源的冷阴极管结构的白色发光荧光灯，其具有含有红色发光荧光体、绿色发光荧光体以及蓝色发光荧光体的发光膜；以及液晶面板，将上述荧光灯作为背光。
20.一种具有荧光膜的荧光灯，其特征在于：
形成上述荧光膜的荧光体的至少一部分，其组成由一般式(La1-x -y-zLnxScyMz)2SiO5所表示，其中，该一般式中的Ln表示Tb和Ce中的至少一种元素，该一般式中的M表示Lu、Y以及Gd中的至少一种元素，该一般式中的x、y以及z满足0＜x＜1、0＜y＜1、0≤z＜1。
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