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JP2809084B2 - 電界放出形蛍光表示装置 - Google Patents

電界放出形蛍光表示装置

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Publication number
JP2809084B2
JP2809084B2 JP6008731A JP873194A JP2809084B2 JP 2809084 B2 JP2809084 B2 JP 2809084B2 JP 6008731 A JP6008731 A JP 6008731A JP 873194 A JP873194 A JP 873194A JP 2809084 B2 JP2809084 B2 JP 2809084B2
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JP
Japan
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phosphor
light
field emission
blue
display device
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JP6008731A
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茂生 伊藤
均 土岐
辰雄 山浦
行雄 小川
照男 渡辺
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Futaba Corp
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Publication date
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Priority to TW084100683A priority patent/TW268121B/zh
Priority to US08/379,990 priority patent/US5789856A/en
Priority to KR1019950001513A priority patent/KR100187376B1/ko
Priority to FR9501049A priority patent/FR2715769B1/fr
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123Flat display tubes
    • H01J31/125Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/08Electrodes intimately associated with a screen on or from which an image or pattern is formed, picked-up, converted or stored, e.g. backing-plates for storage tubes or collecting secondary electrons
    • H01J29/085Anode plates, e.g. for screens of flat panel displays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
    • H01J2329/02Electrodes other than control electrodes
    • H01J2329/08Anode electrodes

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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表示部に設けた蛍光体
に電子を射突させて励起・発光させることにより表示を
行う蛍光表示装置に係り、特に電子源として電界放出形
陰極(FieldEmission Cathode, 以下FECと略称す
る。)を備えてフィルタによりカラー表示を行う電界放
出形蛍光表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カラー表示を行う従来の蛍光表示装置
は、一般に電子源としてフィラメント状の陰極を有して
おり、陽極には低速電子線用蛍光体が設けられていた。
前記フィラメント状の陰極は、通電して加熱することに
より熱電子を放出する。前記陽極には100V以下の陽
極電圧を印加する。前記熱電子は低速電子線用蛍光体に
射突して発光表示が行われる。
【0003】近年、例えば特開昭61−221783号
に開示されているように、冷陰極の一種である前記FE
Cを電子源として備えた表示装置が知られるようになっ
た。特開平2−61946号には、電子源としてFEC
を備えると共に、FECから放出される電子をカラー蛍
光体に射突させて発光表示させるカラーグラフィック表
示装置が開示されている。
【0004】特開平2−61946号に開示された前記
表示装置のFECはスピント形である。即ち、基板の内
面に設けられた陰極導体の上には絶縁層を介してゲート
電極が設けられており、ゲート電極と絶縁層には陰極導
体に達する空孔が形成され、該空孔内の陰極導体上にコ
ーン形状のエミッタが形成されている。
【0005】前記FECに対向する陽極基板の内面に
は、ITOのエッチングによって複数本の帯状の陽極導
体が所定間隔をおいて形成されている。隣接する各陽極
導体には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各発光色を
有する3種の蛍光体が交互に塗り分けられ、発光表示部
としての陽極が構成されている。R(赤)の発光色を有
する蛍光体はY2 2 S:Eu、、G(緑)の発光色を
有する蛍光体はZnS:Cu,Al、B(青)の発光色
を有する蛍光体はZnS:Agである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】FECを備えた前記表
示装置においては、陽極導体に数百Vの陽極電圧が印加
されているため、電子が持つエネルギは低速電子線より
も大きい。このため、蛍光体に射突した時に該蛍光体を
分解させる作用も低速電子線より大きい。前述したよう
に、前記表示装置が有する蛍光体はS成分を含む硫化物
系の蛍光体であるため、電子の射突によって分解した時
にSO2 等の硫化物が飛散する。この硫化物がFECの
エミッタに被着してエミッタを汚染すると、FECのエ
ミッション能力が減少したり寿命特性が悪化するという
問題があった。
【0007】また、青色に発光するZnS:Ag蛍光体
は耐温度性能が低く、真空中では400〜500℃で熱
分解が始まり、800℃では昇華してしまう。蛍光表示
管の製造工程では、表示管を500℃程度に加熱する工
程があり、従来の青色発光の蛍光体では望ましい成果が
得られなかった。
【0008】さらに、前記表示装置のようにFECを電
子源に用いた場合には、前述のように数百Vの陽極電圧
を印加するので、これによって加速された電子の速度は
大きくなり、低速電子の場合よりも蛍光体の内部により
深く入り込む。そして蛍光体の内部で発生した二次電子
は表面に出てこられなくなり、発光は蛍光体の表面のみ
になるため、発熱も表面に集中し、熱による輝度の低下
や寿命特性の劣化が生じやすくなるという問題があっ
た。このため、初期輝度及び寿命を満足する青色発光蛍
光体は現在存在しない。
【0009】本発明は、以上説明した従来の問題点を解
決するものであり、陽極電圧200〜1000Vの駆動
条件において信頼性が高く、フィルタを用いて目的の発
光色が得られる電界放出形蛍光表示装置を得ることを目
的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された電
界放出形蛍光表示装置は、電界放出形陰極と前記電界放
出形陰極から放出された電子の射突によってRGBの各
色が得られる発光表示部を外囲器の内部に有する電界放
出形蛍光表示装置において、前記発光表示部が、200
〜1000Vの陽極電圧が印加される透光性電極と、前
記透光性電極に被着されたRGの各色に発光する蛍光体
と、前記外囲器の内面に設けられてRGBの少なくとも
一部に対応する耐熱性のフィルターを有している。そし
て、前記Rに発光する蛍光体は、SnO2 :Eu、La
2 2 S:Eu、Gd2 2 S:Eu、Y2 2 S:E
u、Gd2 3 :Eu、Y2 3 :Eu、Y2 3 :E
u+In2 3 からなる群から選択された蛍光体であ
り、前記Gに発光する蛍光体は、Zn(Ga,Al)2
4 :Mn、La2 2 S:Tb、Gd2 2 S:T
b、Y2 2 S:Tb、Y2 2 S:Tb+In2 3
らなる群から選択された蛍光体であることを特徴とす
る。
【0011】請求項2に記載された電界放出形蛍光表示
装置は、請求項1記載の電界放出形蛍光表示装置におい
て、前記発光表示部において、RGはフィルターなしで
表示し、Bは耐熱性のフィルターで表示することを特徴
としている。
【0019】
【作用】各表示部からそれぞれ放出された赤色・緑色・
青色の3色の光は、各透光性電極と各フィルタを介して
外囲器の外から観察される。
【0020】
【実施例】以下に示す本発明の各実施例は、陽極電圧2
00〜1000Vの駆動条件において信頼性が高い電界
放出形蛍光表示装置を得ることを主たる目的としてお
り、耐温度特性が良好で抵抗が低い蛍光体を利用すると
共に、フィルタを用いて目的の発光色を得ようとするも
のである。まず本発明の第1実施例を図1〜図3を参照
して説明する。
【0021】図1に示すように、電界放出形蛍光表示装
置1は所定間隔をおいて対面する第1基板2と第2基板
3を有している。図示しないが、両基板2,3の外周部
はスペーサを兼ねたシール材によって封止されており、
内部を高真空状態とされた外囲器4が構成されている。
【0022】第1基板2の内面には電子源としてFEC
5が構成されている。即ち、第1基板2の内面に設けら
れた陰極導体6の上には抵抗層7があり、該抵抗層7の
上には絶縁層8を介してゲート電極9が設けられてい
る。ゲート電極9と絶縁層8には抵抗層7に達する多数
の空孔10が形成され、各空孔10内の抵抗層7上には
コーン形状のエミッタ11がそれぞれ形成されている。
【0023】前記FEC5に対向する第2基板3の内面
には、赤色・緑色・青色の3色をそれぞれ表示する3種
類の表示部12,13,14からなる発光表示部20が
構成されている。即ち、第2基板3の内面には、赤色・
緑色・青色の3色をそれぞれ透過色とする3種のフィル
タr,g,bが、互いに所定間隔をおいて形成されてい
る。各フィルタr,g,bには、透光性電極である陽極
導体15がそれぞれ被着されている。各陽極導体15に
は、対応する各フィルタの透過色と同じ発光色の蛍光体
がそれぞれ被着されている。即ち、R(赤)、G
(緑)、B(青)の各発光色を有する3種の蛍光体が、
R(赤)、G(緑)、B(青)の各透過色を有する各フ
ィルタr,g,bの上にある各陽極導体15に、それぞ
れ被着されている。
【0024】本実施例において、前記第1及び第2基板
2,3はガラス板、陰極導体6とゲート電極9とエミッ
タ11はNb、抵抗層7はP又はBがドープされたS
i、絶縁層8はSiO2 、陽極導体15はITOから成
る。なお前記陽極導体15は透光性を必要とするので、
ITO以外にも、他の透光性かつ導電性の薄膜、メッシ
ュ状乃至ストライプ状のような透光性の構造とされたア
ルミニウム等の金属薄膜等から構成することもできる。
【0025】本実施例において、B(青)の発光色を表
示する表示部14に設けられる蛍光体はZnO:Znで
ある。ZnO:Zn蛍光体は、蛍光表示装置において2
00〜1000V程度の陽極電圧で発光表示させた場合
に、十分実用的な結果が得られる蛍光体である。図2に
示すように、ZnO:Zn蛍光体は約400nmから約
650nmまでの波長成分を含んでおり、肉眼では青緑
色に観察される。ZnO:Zn蛍光体の発光には特に5
00nm以下の青色成分が多く含まれているので、本実
施例のように青色のフィルタbと組み合わせると効率良
く青色の光が得られる。
【0026】本実施例の電界放出形蛍光表示装置1を、
陽極電圧が400V、陽極電流が75mAP-P /c
2 、デューティ比が1/120の条件で駆動する。前
記青色の表示部13のZnO:Zn蛍光体を1000時
間連続発光させた後の輝度残存率は100%であり、初
期輝度からの低下は見られなかった。
【0027】前記青色のフィルタbの製造手順を説明す
る。本実施例では無機系の顔料としてCoO・nAl2
3 系の顔料を採用する。この顔料の1μm以下の微粉
末に低融点フリットガラスの粉末をバインダとして混合
し、溶剤中に分散させてフィルタ形成液とする。これ
を、前記第2基板3の内表面にスラリー法等によって所
定のパターンで塗布し、さらに約500℃で焼成して前
記青色のフィルタbを得る。
【0028】本実施例の前記青色のフィルタbは無機系
の顔料とフリットガラスからなるので、蛍光表示装置の
製造工程における約500℃の封着工程にも耐えられ
る。ZnO:Zn蛍光体からの光をこのフィルタbを通
すことにより、青色の光のみが得られ、他の色成分はこ
のフィルタbに吸収される。
【0029】本実施例によれば、青色の表示部14にお
いて、フィルタbがない場合のZnO:Zn蛍光体の発
光輝度の約20%の輝度の青色光が得られる。さらに、
青色の純度が高いフィルタを使用すると、透過率は低下
する。図3はCIE色度図を示し、同図中の点が特定の
色を表す。同図中で純度の高い青色に近づくにつれて、
各点の近傍に示したように透過率が減少していく。
【0030】本実施例において、G(緑)及びR(赤)
の発光色を表示する表示部13,12に設けられる非硫
化物系の蛍光体G,Rの一例を、表1に示す。これらの
蛍光体は、蛍光表示装置において200〜1000V程
度の陽極電圧で発光表示させた場合に、十分実用的な結
果が得られる蛍光体である。
【0031】
【表1】
【0032】本実施例の電界放出形蛍光表示装置1を1
000時間連続発光させた場合、表1に示す各蛍光体の
輝度残存率はそれぞれ同表の第3欄(1000時間後の
輝度残存率)に示す通りである。なお、連続発光の試験
条件は、青色の表示部14のZnO:Zn蛍光体の場合
と同一である。
【0033】この結果から、赤と緑の蛍光体について
は、In2 3 等の導電物質を混合せずに使用した場
合、Egが5.6以下(好ましくは5.5以下)の蛍光
体に寿命特性の改善が確認された。
【0034】本実施例の赤色及び緑色の表示部12,1
3に設けられた各フィルタr,gは、前記青のフィルタ
bと同様に無機系の顔料を含むフィルタであり、青色の
フィルタbに準じた製造工程で製造され、電界放出形蛍
光表示装置1の製造工程における封着工程等に耐えるだ
けの耐熱性を有する。
【0035】本実施例の赤色及び緑色の表示部12,1
3は、表1に示したようにそれぞれ赤色及び緑色の発光
色を有する蛍光体を有しているので、必ずしも同色のフ
ィルタをそれぞれ設ける必要がある訳ではない。しかし
ながら、フィルタを用いれば表示色の純度が向上する。
また、蛍光体は一般に白色であり、表示部に外光が当た
った状態では発光と非発光の区別がつけにくくなるの
で、本実施例のように蛍光体の発光色と同色のフィルタ
を設ければ、コントラストが向上して視認性が改善され
る。なお、係るコントラストの向上による視認性の改善
は、前記青色のフィルタとZnO:Zn蛍光体を設けた
青色の表示部についても同様に達成される。
【0036】本発明の第2実施例を図4を参照して説明
する。図4は、本実施例の電界放出形蛍光表示装置の第
2基板33の断面図である。FECを有する第1基板の
構成は前記第1実施例と同一である。
【0037】本実施例では、赤色・緑色・青色の3色を
それぞれ表示する発光表示部の3種類の表示部34,3
5,36の内、青色の表示部36のみがフィルタbを有
する。青色の表示部36のフィルタb及び蛍光体Bは第
1実施例のものと同一である。赤色及び緑色の各表示部
34,35は、第2基板33の内表面に設けられたIT
Oから成る透光性電極としての各陽極導体37と、各陽
極導体37に被着された赤色及び緑色の各蛍光体R,G
から成る。赤色及び緑色の各蛍光体R,Gは前記表1に
示したものと同一である。
【0038】本実施例における第1番目の例として、青
色のフィルタbの透過率を5%とし、緑色発光の蛍光体
GをZn(Ga,Al)2 4 :Mn(但しAlはGa
に対して0.1〜30mol)とし、赤色発光の蛍光体
RをLa2 2 S:Euとしてその表面をアルミナコー
トする。
【0039】前記各蛍光体を表示部34,35,36に
有する電界放出形蛍光表示装置を構成する。まず透光性
の基板33上に透光性の陽極導体37を2か所形成し、
その上にR,Gの各蛍光体層を形成する。これらR,G
の表示部34,35に隣接して青色のフィルタbを形成
し、その上に透光性の陽極導体37と青色の蛍光体Bを
積層して形成する。蛍光体層の形成は、前記各蛍光体を
スラリー法で所定位置にそれぞれ被着させ、焼成してバ
インダを除去することによって行う。
【0040】前記発光表示部40に電子源が所定間隔を
おいて対面するように、前記基板33を構成部材の一部
として外囲器を構成する。
【0041】陽極電圧400V、デューティ比1/24
0で発光駆動させ、各色の輝度を評価した。青色は50
cd/m2 、緑色は200cd/m2 、赤色は100c
d/m2 であった。
【0042】本実施例における第2番目の例として、青
色のフィルタbの透過率を10%とし、緑色発光の蛍光
体GをLa2 2 S:Tbとしてその表面をアルミナコ
ートし、赤色発光の蛍光体RをY2 2 S:Euとす
る。
【0043】本実施例における第1番目の例と同様に電
界放出形蛍光表示装置を構成して点灯実験した結果、青
色は100cd/m2 、緑色は300cd/m2 、赤色
は150cd/m2 であった。
【0044】本実施例における第3番目の例として、赤
色発光の蛍光体RをGd2 3 :Euとし、他の条件は
本実施例における前記第1番目の例と同一とすれば、赤
色の発光輝度は150cd/m2 となり、たの発光色の
輝度は第1番目の例と同一である。
【0045】前記各蛍光体の他、(Y,Gd)2
2 S:Eu、(La,Gd)2 2 S:Eu等、前記各
蛍光体の固溶体でもほぼ同様な効果が得られる。また、
前述したように蛍光体層をアルミナでコートしたり、ま
た熱伝導の良い物質を蛍光体に添加する等しても、発光
特性を向上させることができる。
【0046】本発明の各実施例によれば、ZnO:Zn
蛍光体を色成分の十分な青色用に用いているので、高い
青色の発光輝度を得ることができた。
【0047】又、前記ZnO:Zn蛍光体の代わりに、
図6に示すように発光色が青白色のLn2 2 S:Tb
蛍光体(Tb=0.01〜1at%,Ln=Y,Lu)
が使用できる。この蛍光体をアノードに被着し、陽極電
圧400V、陽極電流75mA/cm2 、デューティ比
1/120で駆動し、青色の透過率が50%のフィルタ
を透過させて輝度を測定したら、40cd/m2 が得ら
れた。又、1000時間連続点灯後の輝度残存率は80
%であった。Tb濃度は0.01〜1at%がよく、1
at%を越えると図7に示すように緑色成分が多くな
り、青色用としては使用できなくなる。
【0048】更に、図5に示すようなY2 SiO5 :C
e蛍光体についても同様の評価を行った結果、青色の輝
度が60cd/m2 、1000時間連続点灯後の輝度残
存率は75%であり、青色用として使用できる。
【0049】また本発明の各実施例で採用されている前
記蛍光体は硫化物を含まないので、電子源を汚染してそ
のエミッションを低下させることがない。
【0050】また本発明の各実施例で採用されている前
記蛍光体は分解しにくく、ZnSのように800℃程度
では昇華しない。また、前記蛍光体は200〜1000
Vの駆動電圧下において導電性を有するので、蛍光体内
部で発生した2次電子が表面に出てくることができる。
このため、発熱が蛍光体の表面に集中することがなく、
輝度低下・寿命特性の劣化が生じにくい。このように、
本実施例によれば、数百Vの陽極電圧において十分な青
色の発光輝度が得られる信頼性の高い電界放出形蛍光表
示装置が実現できる。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、電界放出形陰極を電子
源とし、200〜1000Vの陽極電圧で十分な輝度の
カラー表示が行え、寿命が長く輝度劣化が生じにくい信
頼性の高い電界放出形蛍光表示装置が実現できるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の断面図である。
【図2】第1実施例で用いられるZnO:Zn蛍光体の
発光スペクトルを示す図である。
【図3】第1実施例で用いられる青色のフィルタの色純
度と透過率を示すCIE色度図である。
【図4】第2実施例の断面図である。
【図5】Y2 SiO5 :Ce蛍光体の発光スペクトルを
示す図である。
【図6】Ln2 2 S:0.1%Tb蛍光体の室温にお
ける発光スペクトルを示す図である。
【図7】Y2 2 S:Tb蛍光体の室温における発光ス
ペクトルのTb濃度依存性を示す図である。
【符号の説明】
1 電界放出形蛍光表示装置 4 外囲器 5 電界放出形陰極(FEC) 12,13,14,34,35,36 表示部 15,37 透光性電極である陽極導体 20,40 発光表示部 R,G,B 蛍光体 r,g,b フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 行雄 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株 式会社内 (72)発明者 渡辺 照男 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株 式会社内 (56)参考文献 特開 平5−290767(JP,A) 特開 平5−251023(JP,A) 特開 平1−304179(JP,A) 特開 昭56−9789(JP,A) 特開 平6−338275(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 31/12 - 31/15 H01J 29/89

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界放出形陰極と前記電界放出形陰極か
    ら放出された電子の射突によってRGBの各色が得られ
    る発光表示部を外囲器の内部に有する電界放出形蛍光表
    示装置において、 前記発光表示部が、200〜1000Vの陽極電圧が印
    加される透光性電極と、前記透光性電極に被着されたR
    Gの各色に発光する蛍光体と、前記外囲器の内面に設け
    られてRGBの少なくとも一部に対応する耐熱性のフィ
    ルターを有し、 前記Rに発光する蛍光体は、SnO2 :Eu、La2
    2 S:Eu、Gd2 2 S:Eu、Y2 2 S:Eu、
    Gd2 3 :Eu、Y2 3 :Eu、Y2 3:Eu+
    In2 3 からなる群から選択された蛍光体であり、 前記Gに発光する蛍光体は、Zn(Ga,Al)
    2 4 :Mn、La2 2 S:Tb、Gd2 2 S:T
    b、Y2 2 S:Tb、Y2 2 S:Tb+In2 3
    らなる群から選択された蛍光体であることを特徴とす
    る電界放出形蛍光表示装置。
  2. 【請求項2】 前記発光表示部において、RGはフィル
    ターなしで表示し、Bは耐熱性のフィルターで表示する
    請求項1記載の電界放出形蛍光表示装置。
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