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JP2007177078A - Fluorophor for display device and field emission-type display device - Google Patents

Fluorophor for display device and field emission-type display device Download PDF

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JP2007177078A
JP2007177078A JP2005377268A JP2005377268A JP2007177078A JP 2007177078 A JP2007177078 A JP 2007177078A JP 2005377268 A JP2005377268 A JP 2005377268A JP 2005377268 A JP2005377268 A JP 2005377268A JP 2007177078 A JP2007177078 A JP 2007177078A
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phosphor
display device
phosphor layer
blue
emitting
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JP2005377268A
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Nobuyuki Yokozawa
信幸 横沢
Kenichi Yamaguchi
研一 山口
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorophor for display device, with high emission luminance on being excited by electron beams lower than 15 kV in accelerating voltage. <P>SOLUTION: The fluorophor for display device is a blue fluorophor based on a thiogallate fluorophor activated with cerium(Ce) and sodium(Na) substantially represented by the chemical formula: SrGa<SB>2</SB>S<SB>4</SB>: Ce, Na and emits on being excited by electron beams lower than 15 kV in accelerating voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示装置用蛍光体とそれを用いた電界放出型表示装置に関する。   The present invention relates to a phosphor for a display device and a field emission display device using the same.

マルチメディア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。   With the advent of the multimedia era, display devices, which are core devices of digital networks, are required to have large screens, high definition, and compatibility with various sources such as computers.

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(フィールドエミッションディスプレイ;FED)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。   Among display devices, field emission display devices (field emission display; FED) using electron emission elements such as field emission cold cathode elements are large screens capable of displaying various information in a precise and high definition. As a thin and thin digital device, research and development have been actively conducted in recent years.

FEDは、基本的な表示原理が陰極線管(CRT)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が、電子線の加速電圧(励起電圧)がCRTに比べて低いうえに、電子線による単位時間当りの電流密度も低い。したがって、十分な輝度を得るためには、CRTに比べて非常に長い励起時間を必要としている。このことは、所定の輝度を得るための単位面積当たりの投入電荷量を多くしなければならないことを意味しており、寿命の悪化を助長している。そのため、従来からCRT用として使用されている硫化亜鉛を母体とする蛍光体を使用したのでは、十分な発光輝度や寿命が得られないのが現状であった。(例えば、特許文献1参照)
特開2002−226847公報
The FED has the same basic display principle as a cathode ray tube (CRT) and excites a phosphor with an electron beam to emit light. However, the acceleration voltage (excitation voltage) of the electron beam is lower than that of a CRT. In addition, the current density per unit time by the electron beam is also low. Therefore, in order to obtain sufficient luminance, a very long excitation time is required as compared with CRT. This means that the input charge amount per unit area for obtaining a predetermined luminance has to be increased, which promotes the deterioration of the life. For this reason, if a phosphor based on zinc sulfide, which has been used for CRTs, is used as a base material, sufficient light emission luminance and lifetime cannot be obtained. (For example, see Patent Document 1)
JP 2002-226847 A

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、発光輝度が高い表示装置用蛍光体を提供することを目的としている。また、そのような蛍光体を用いることによって、高輝度で色再現性などの表示特性に優れた電界放出型表示装置(FED)を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a phosphor for a display device having high emission luminance. Another object of the present invention is to provide a field emission display device (FED) having high luminance and excellent display characteristics such as color reproducibility by using such a phosphor.

本発明の表示装置用蛍光体は、化学式:SrGa:Ce,Naで実質的に表されるセリウム(Ce)およびナトリウム(Na)で付活されたチオガレート蛍光体を主体とし、加速電圧が15kV以下の電子線により励起されて発光する青色蛍光体であることを特徴とする。 The phosphor for a display device of the present invention is mainly composed of a thiogallate phosphor activated by cerium (Ce) and sodium (Na) substantially represented by the chemical formula: SrGa 2 S 4 : Ce, Na, and an acceleration voltage. Is a blue phosphor that emits light when excited by an electron beam of 15 kV or less.

本発明の電界放出型表示装置は、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をそれぞれ含む蛍光体層と、前記蛍光体層に加速電圧が15kV以下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体層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、前記青色発光蛍光体層が、前記した本発明の表示装置用蛍光体を含むことを特徴とする。   The field emission display device according to the present invention includes a phosphor layer including a blue-emitting phosphor layer, a green-emitting phosphor layer, and a red-emitting phosphor layer, and an electron beam having an acceleration voltage of 15 kV or less. A field emission display device comprising: an electron source that emits light; and an envelope that vacuum-seals the electron source and the phosphor layer, wherein the blue light-emitting phosphor layer is the display of the present invention described above. It contains the fluorescent substance for apparatuses.

本発明の表示装置用蛍光体は、ストロンチウム(Sr)とガリウム(Ga)およびイオウ(S)を組合せた三元化合物であるストロンチウムチオガレート(SrGa)を母体とし、付活剤として、電子状態が基底準位から励起準位に遷移する確率の高いセリウム(Ce)を含有しているので、加速電圧が15kV以下でパルス型の電子線の照射により優れた発光効率が実現され、高い発光輝度が得られる。また、従来からCRT用蛍光体として使用されている硫化亜鉛蛍光体や酸硫化物蛍光体に比べて、長寿命化が達成される。したがって、この表示装置用蛍光体を用いることで、高輝度で表示特性が良好でありかつ長寿命のFEDなどの薄型平面型表示装置を実現することができる。 The phosphor for a display device of the present invention is based on strontium thiogallate (SrGa 2 S 4 ), which is a ternary compound combining strontium (Sr), gallium (Ga) and sulfur (S), as an activator, Since it contains cerium (Ce), which has a high probability that the electronic state transitions from the ground level to the excited level, an excellent luminous efficiency is realized by irradiating with a pulsed electron beam at an acceleration voltage of 15 kV or less. Luminance can be obtained. In addition, a longer life is achieved as compared with zinc sulfide phosphors and oxysulfide phosphors conventionally used as CRT phosphors. Therefore, by using this phosphor for a display device, it is possible to realize a thin flat display device such as an FED having high brightness, good display characteristics, and long life.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

本発明の実施形態は、セリウム(Ce)とナトリウム(Na)をそれぞれ付活剤とし、周期律表II族に属するストロンチウム(Sr)とIII族に属するガリウム(Ga)、およびVI族に属するイオウ(S)を組合せた三元化合物を主体とする蛍光体であり、加速電圧が15kV以下、より好ましくは5〜15kVのパルス型電子線により励起されて青色発光を生じる。   Embodiments of the present invention include strontium (Sr) belonging to Group II of the periodic table, gallium (Ga) belonging to Group III, and sulfur belonging to Group VI using cerium (Ce) and sodium (Na) as activators, respectively. It is a phosphor mainly composed of a ternary compound combined with (S), and is excited by a pulsed electron beam having an acceleration voltage of 15 kV or less, more preferably 5 to 15 kV, and emits blue light.

より具体的には、化学式:SrGa:Ce,Naで実質的に表される組成を有するセリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレートを主体として構成される青色発光蛍光体である。 More specifically, it is a blue light-emitting phosphor mainly composed of cerium and sodium-activated strontium thiogallate having a composition substantially represented by the chemical formula: SrGa 2 S 4 : Ce, Na.

実施形態の蛍光体において、Ceは発光中心をなす第1の付活剤(主付活剤)であり、高い遷移確率を有しているので発光効率が高い。主付活剤であるCeは、蛍光体の母体であるストロンチウムチオガレート(SrGa)に対して、0.1〜5.0モル%の範囲で含有されることが好ましい。より好ましいCeの含有割合は0.5〜1.0モル%である。Ceの含有割合がこの範囲を外れる場合には、発光輝度や発光色度が低下するため好ましくない。 In the phosphor of the embodiment, Ce is a first activator (main activator) that forms a light emission center, and has a high transition probability, so that the light emission efficiency is high. Ce, which is the main activator, is preferably contained in a range of 0.1 to 5.0 mol% with respect to strontium thiogallate (SrGa 2 S 4 ) that is the base material of the phosphor. A more preferable Ce content is 0.5 to 1.0 mol%. When the content ratio of Ce is out of this range, the light emission luminance and the light emission chromaticity are lowered, which is not preferable.

Naは共付活剤と呼ばれるものであり、ストロンチウムチオガレート(SrGa)に付活したCeを電荷補償するものである。Naの含有割合は、蛍光体母体であるストロンチウムチオガレートに対して0.1〜20.0モル%の範囲とすることが好ましい。 Na is called a coactivator and compensates the charge of Ce activated to strontium thiogallate (SrGa 2 S 4 ). The content ratio of Na is preferably in the range of 0.1 to 20.0 mol% with respect to strontium thiogallate which is a phosphor matrix.

本発明の実施形態であるセリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体は、例えば以下に示す方法で製造することができる。   The cerium- and sodium-activated strontium thiogallate phosphor that is an embodiment of the present invention can be produced, for example, by the following method.

すなわち、蛍光体の母体と付活剤(主付活剤および共付活剤)を構成する元素またはその元素を含有する化合物を含む蛍光体原料を、所望の組成(SrGa:Ce,Na)となるように秤量し、さらに必要に応じてフラックスとして炭酸ナトリウムを添加し、これらを乾式で混合する。具体的には、硫化ストロンチウムと硫化ガリウムを所定量混合し、付活剤とフラックスを適量添加することで蛍光体の原料とする。または、硫化ストロンチウムの代わりに、硫酸ストロンチウムなどの酸性ストロンチウム原料を使用してもよい。付活剤としては、硫化セリウムやシュウ酸セリウムを使用し、共付活剤として、炭酸ナトリウムや塩化ナトリウムなどを使用することができる。 That is, a phosphor raw material containing an element constituting a phosphor matrix and an activator (a main activator and a coactivator) or a compound containing the element is obtained with a desired composition (SrGa 2 S 4 : Ce, Na) is weighed, and sodium carbonate is added as a flux if necessary, and these are mixed in a dry process. Specifically, a predetermined amount of strontium sulfide and gallium sulfide are mixed, and an appropriate amount of activator and flux are added to obtain a raw material for the phosphor. Alternatively, an acidic strontium raw material such as strontium sulfate may be used instead of strontium sulfide. As the activator, cerium sulfide or cerium oxalate can be used, and as the coactivator, sodium carbonate, sodium chloride or the like can be used.

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ともにアルミナるつぼなどの耐熱容器に充填する。硫黄の添加・混合においては、ブレンダなどを使用して蛍光体原料より若干多めに混合し、この混合材料を耐熱容器に充填した後、その表面を硫黄で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−残部窒素の雰囲気)で焼成する。   Subsequently, such a phosphor raw material is filled in a heat-resistant container such as an alumina crucible together with appropriate amounts of sulfur and activated carbon. In addition and mixing of sulfur, it is preferable to mix a slightly larger amount than the phosphor raw material using a blender or the like, fill the mixed material in a heat-resistant container, and then cover the surface with sulfur. This is fired in a sulfide atmosphere such as a hydrogen sulfide atmosphere, a sulfur vapor atmosphere, or a reducing atmosphere (for example, an atmosphere of 3 to 5% hydrogen-remaining nitrogen).

焼成条件は、蛍光体母体(SrGa)の結晶構造を制御するうえで重要である。焼成温度は700〜1100℃の範囲とすることが好ましい。焼成時間は、設定した焼成温度にもよるが60〜180分とし、焼成後は焼成と同一雰囲気で冷却することが好ましい。その後、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行うことによって、セリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体(SrGa:Ce,Na)を得ることができる。 Firing conditions are important in controlling the crystal structure of the phosphor matrix (SrGa 2 S 4 ). The firing temperature is preferably in the range of 700 to 1100 ° C. Although the firing time depends on the set firing temperature, it is preferably 60 to 180 minutes, and after firing, it is preferably cooled in the same atmosphere as firing. Thereafter, the obtained fired product is washed with ion-exchanged water and dried, followed by sieving to remove coarse particles as necessary, thereby activating cerium and sodium activated strontium thiogallate phosphor (SrGa). 2 S 4 : Ce, Na) can be obtained.

実施形態であるセリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体は、ガリウム金属と硫化ストロンチウムまたは硫酸ストロンチウムなどを出発原料にしても合成が可能である。焼成は、前記した焼成条件(温度および時間)で行うことができる。   The cerium- and sodium-activated strontium thiogallate phosphor according to the embodiment can be synthesized using gallium metal and strontium sulfide or strontium sulfate as starting materials. Firing can be performed under the firing conditions (temperature and time) described above.

さらに、蛍光体原料の焼成を、以下に示すように回転式加熱炉を用いて行うことも可能である。すなわち、前記した蛍光体原料を、水平方向に対して傾斜して配置された回転する管状の加熱炉に投入し、連続的に通過させる。そして、この加熱炉内で蛍光体原料を所定の焼成温度まで急激に加熱し、かつ加熱炉の回転に応じて転動させながら炉内を上方から下方へ移動させる。こうして、蛍光体原料を必要かつ十分な時間だけ加熱して焼成する。その後、焼成物を加熱炉から連続的に排出し、排出された焼成物を急激に冷却する。   Further, the phosphor raw material can be fired using a rotary heating furnace as shown below. That is, the above-described phosphor raw material is put into a rotating tubular heating furnace that is arranged so as to be inclined with respect to the horizontal direction, and continuously passed. Then, the phosphor material is rapidly heated to a predetermined firing temperature in the heating furnace, and the furnace is moved from the upper side to the lower side while rolling according to the rotation of the heating furnace. In this way, the phosphor material is heated and fired for a necessary and sufficient time. Thereafter, the fired product is continuously discharged from the heating furnace, and the discharged fired product is rapidly cooled.

このような焼成工程において、管状の加熱炉の内部、および加熱炉から排出された焼成物の冷却部は、酸素が除去された無酸素状態に保持されていることが好ましく、特に加熱炉内を、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気や水素を含む還元性ガス雰囲気、さらには硫化水素雰囲気に保持することが望ましい。   In such a firing step, the inside of the tubular heating furnace and the cooling part of the fired product discharged from the heating furnace are preferably maintained in an oxygen-free state from which oxygen has been removed. It is desirable to maintain in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen, a reducing gas atmosphere containing hydrogen, or a hydrogen sulfide atmosphere.

このような焼成方法によれば、蛍光体原料が、加熱炉内を移動する過程で転動しながら急激に加熱されるので、無酸素状態でかつ硫化水素雰囲気などで蛍光体原料に均一な熱エネルギーが加えられる結果、従来のるつぼを用いた焼成方法に比べて短時間で焼成を完了することができる。したがって、輝度低下を生じることなく、小粒径の蛍光体を得ることができる。また、蛍光体粒子の凝集を抑制することができるので、焼成後さらに粉砕を行う必要がない。したがって、粉砕工程を重ねることによる蛍光体劣化を抑制することができる。さらに、蛍光体原料は、加熱炉内を転動しながら加熱・焼成されるので、球形に近い形状で均一な粒径を有する蛍光体粒子を得ることができる。   According to such a firing method, since the phosphor material is rapidly heated while rolling in the process of moving in the heating furnace, uniform heat is applied to the phosphor material in an oxygen-free state and in a hydrogen sulfide atmosphere. As a result of energy being added, firing can be completed in a shorter time compared to a conventional firing method using a crucible. Therefore, a phosphor having a small particle diameter can be obtained without causing a decrease in luminance. Further, since aggregation of the phosphor particles can be suppressed, there is no need to further pulverize after firing. Therefore, phosphor deterioration due to repeated pulverization steps can be suppressed. Furthermore, since the phosphor material is heated and fired while rolling in the heating furnace, phosphor particles having a uniform particle size and a shape close to a sphere can be obtained.

こうして得られる実施形態のセリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体は、加速電圧が5〜15kVのパルス型電子線の照射により青色に発光する蛍光体であり、良好な発光効率を有するので、高い発光輝度が得られる。また、従来からCRT用の青色蛍光体として使用されている硫化亜鉛蛍光体と比べて、色純度は若干劣るが、既知のセリウム付活蛍光体の中では高輝度である。この点は、色純度についてのデメリットを十分に補償するものであるので、この青色蛍光体を用いることで、高輝度のFEDを実現することができる。   The cerium- and sodium-activated strontium thiogallate phosphor of the embodiment thus obtained is a phosphor that emits blue light when irradiated with a pulsed electron beam having an acceleration voltage of 5 to 15 kV, and has high luminous efficiency, and thus has high Luminance can be obtained. In addition, although the color purity is slightly inferior to that of a zinc sulfide phosphor that has been conventionally used as a blue phosphor for CRT, it has a high luminance among known cerium-activated phosphors. This point sufficiently compensates for the demerit of the color purity, so that a high-intensity FED can be realized by using this blue phosphor.

実施形態の青色蛍光体を使用し、公知の印刷法あるいはスラリー法により青色蛍光体層を形成することができる。印刷法により蛍光体層を形成するには、実施形態の蛍光体を、例えばポリビニルアルコール、n−ブチルアルコール、エチレングリコール、水などからなるバインダ溶液と混合して蛍光体ペーストを調製し、この蛍光体ペーストをスクリーン印刷などの方法で基板上に塗布する。次いで、例えば500℃の温度で1時間加熱してバインダ成分を分解・除去するベーキング処理を行う。   Using the blue phosphor of the embodiment, the blue phosphor layer can be formed by a known printing method or slurry method. In order to form a phosphor layer by a printing method, the phosphor of the embodiment is mixed with a binder solution made of, for example, polyvinyl alcohol, n-butyl alcohol, ethylene glycol, water, and the like to prepare a phosphor paste. The body paste is applied on the substrate by a method such as screen printing. Next, for example, baking is performed to decompose and remove the binder component by heating at a temperature of 500 ° C. for 1 hour.

また、スラリー法では、実施形態の青色蛍光体を、純水、ポリビニルアルコール、重クロム酸アンモニウムなどの感光性材料、界面活性剤などとともに混合して蛍光体スラリーを調製し、この蛍光体スラリーをスピンコータなどを用いて基板上に塗布・乾燥した後、紫外線などを照射して露光・現像し、乾燥する。こうして、所定のパターンの青色蛍光体層を形成することができる。   In the slurry method, the blue phosphor according to the embodiment is mixed with a photosensitive material such as pure water, polyvinyl alcohol, and ammonium dichromate, a surfactant, and the like to prepare a phosphor slurry. After applying and drying on a substrate using a spin coater or the like, exposure and development are performed by irradiating ultraviolet rays or the like, followed by drying. Thus, a blue phosphor layer having a predetermined pattern can be formed.

次に、実施形態の青色蛍光体を用いて青色発光蛍光体層を形成した電界放出型表示装置(FED)について説明する。   Next, a field emission display device (FED) in which a blue light emitting phosphor layer is formed using the blue phosphor of the embodiment will be described.

図1は、FED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はフェイスプレートであり、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。青色発光蛍光体層が、前記した実施形態の青色蛍光体を用いて形成されている。緑色発光蛍光体層および赤色発光蛍光体層は、公知の緑色発光硫化亜鉛蛍光体および赤色発光酸硫化物蛍光体を用いてそれぞれ形成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of an embodiment of an FED. In FIG. 1, 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 that are formed corresponding to the pixels, and the light-absorbing layer 4 made of a black conductive material is separated between these layers. It has a structure. The blue light emitting phosphor layer is formed using the blue phosphor of the above-described embodiment. The green light-emitting phosphor layer and the red light-emitting phosphor layer are formed using a known green light-emitting zinc sulfide phosphor and red light-emitting oxysulfide phosphor, respectively.

実施形態の青色蛍光体により形成される青色発光蛍光体層の厚さは1〜10μmとすることが望ましく、より好ましくは6〜10μmとする。青色発光蛍光体層の厚さを1μm以上に限定したのは、厚さが1μm未満で蛍光体粒子が均一に並んだ蛍光体層を形成することが難しいためである。また、青色発光蛍光体層の厚さが10μmを超えると、発光輝度が低下し実用に供し得ない。各色の蛍光体層3の間に段差が生じないように、緑色発光蛍光体層および赤色発光蛍光体層の厚さは、青色発光蛍光体層と同じにすることが望ましい。   The thickness of the blue light emitting phosphor layer formed of the blue phosphor of the embodiment is desirably 1 to 10 μm, and more preferably 6 to 10 μm. The reason why the thickness of the blue light emitting phosphor layer is limited to 1 μm or more is that it is difficult to form a phosphor layer in which the phosphor particles are uniformly arranged with a thickness of less than 1 μm. On the other hand, if the thickness of the blue light-emitting phosphor layer exceeds 10 μm, the light emission luminance is lowered and cannot be put to practical use. It is desirable that the green light emitting phosphor layer and the red light emitting phosphor layer have the same thickness as that of the blue light emitting phosphor layer so that no step is generated between the phosphor layers 3 of the respective colors.

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繰り返し形成されており、これらの蛍光体層3および光吸収層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。   The blue light-emitting phosphor layer, the green light-emitting phosphor layer, the red light-emitting phosphor layer, and the light absorption layer 4 that separates them are sequentially and repeatedly formed in the horizontal direction, and these phosphor layers 3 And the part in which the light absorption layer 4 exists becomes 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.

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、Al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。   A metal back layer 5 is formed on the phosphor layer 3. The metal back layer 5 is made of a metal film such as an Al film, and improves the luminance by reflecting light traveling in the rear plate direction, which will be described later, out of the light generated in the phosphor layer 3.

また、メタルバック層5は、フェイスプレート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、フェイスプレート1や真空容器(外囲器)内に残留する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する。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。   The metal back layer 5 has a function of imparting conductivity to the image display area of the face plate 1 to prevent electric charges from accumulating, and serves as an anode electrode for the electron source of the rear plate. Further, the metal back layer 5 has a function of preventing the phosphor layer 3 from being damaged by ions generated by ionizing the gas remaining in the face plate 1 or the vacuum container (envelope) with an electron beam. Furthermore, the gas generated from the phosphor layer 3 during use is prevented from being released into the vacuum container (envelope), and the vacuum degree is prevented from being lowered.

メタルバック層5上には、Baなどからなる蒸発型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、このようなフェイスプレート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、フェイスプレート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Inやその合金などからなる接合材9により接合され、これらフェイスプレート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。   On the metal back layer 5, a getter film 6 formed of an evaporation type getter material made of Ba or the like is formed. The getter film 6 efficiently adsorbs the gas generated during use. The face plate 1 and the rear plate 7 are arranged to face each other, and the space between them is hermetically sealed via the support frame 8. The support frame 8 is bonded to the face plate 1 and the rear plate 7 by a frit glass or a bonding material 9 made of In or an alloy thereof, and is surrounded by the face plate 1, the rear plate 7, and the support frame 8. A vacuum vessel as a container is configured.

リアプレート7は、ガラス基板やセラミックス基板などの絶縁性基板、あるいはSi基板などからなる基板10と、この基板10上に形成された多数の電子放出素子11とを有している。これら電子放出素子11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、リアプレート7の電子放出素子11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11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11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FED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、フェイスプレート1とリアプレート7との間に、大気圧支持部材(スペーサ)12を適宜配置してもよい。   The rear plate 7 includes a substrate 10 made of an insulating substrate such as a glass substrate or a ceramic substrate, or a Si substrate, and a large number of electron-emitting devices 11 formed on the substrate 10. These electron-emitting devices 11 include, for example, a field-emission cold cathode, a surface conduction electron-emitting device, and the like. That is, a large number of electron-emitting devices 11 are formed in a matrix according to the phosphors of each pixel, and wirings (XY wirings) crossing each other that drive the matrix-shaped electron-emitting devices 11 row by row. have. 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 (XY wiring) of the rear plate 7 described above. Further, when a flat plate-type FED is enlarged, there is a possibility that bending or the like may occur due to the thin flat plate shape. An atmospheric pressure support member (spacer) 12 may be appropriately disposed between the face plate 1 and the rear plate 7 in order to prevent such deflection and to provide strength against atmospheric pressure.

この実施形態のFEDにおいては、青色発光蛍光体層が実施形態の青色蛍光体により形成されているので、加速電圧が15kV以下の電子線の照射による発光の輝度や色純度が高く、良好な表示特性が得られる。次に、本発明の具体的な実施例について説明する。   In the FED of this embodiment, since the blue light emitting phosphor layer is formed of the blue phosphor of the embodiment, the luminance and color purity of light emission by irradiation with an electron beam with an acceleration voltage of 15 kV or less are high, and a good display Characteristics are obtained. Next, specific examples of the present invention will be described.

実施例
蛍光体の母体および付活剤を構成する元素またはその元素を含有する化合物を含む原料を、表1に示す組成(SrGa:Ce含有割合0.6モル%、Na含有割合4.8モル%)となるように秤量し、さらに過剰の炭酸ナトリウムをフラックスとして添加して十分に混合した。得られた蛍光体原料に、硫黄および活性炭素を適当量添加して石英るつぼ内に充填し、これを硫化水素雰囲気で焼成した。焼成条件は850℃×60分とした。
Example A raw material containing an element constituting a phosphor base material and an activator or a compound containing the element is represented by the composition shown in Table 1 (SrGa 2 S 4 : Ce content ratio 0.6 mol%, Na content ratio 4 0.8 mol%), and excess sodium carbonate was added as a flux and mixed well. Appropriate amounts of sulfur and activated carbon were added to the obtained phosphor material, filled in a quartz crucible, and fired in a hydrogen sulfide atmosphere. The firing conditions were 850 ° C. × 60 minutes.

その後、得られた焼成物を水洗および乾燥しさらに篩別することによって、セリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体(SrGa:Ce,Na)を得た。 Thereafter, the fired product obtained was washed with water, dried, and further sieved to obtain cerium- and sodium-activated strontium thiogallate phosphor (SrGa 2 S 4 : Ce, Na).

次いで、こうして得られた蛍光体を用い、スクリーン印刷により10μmの厚さの蛍光体層を形成し、さらにその上にラッカー法によりアルミニウムのメタルバック層を形成した。また、比較例として、銀およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体(ZnS:Ag,Al)(Ag含有割合50×10−3モル%、Al含有割合70×10−3モル%)を用いて同様にして青色蛍光体層を形成し、さらにその上にラッカー法によりアルミニウムのメタルバック層を形成した。 Subsequently, using the phosphor thus obtained, a phosphor layer having a thickness of 10 μm was formed by screen printing, and an aluminum metal back layer was further formed thereon by a lacquer method. Further, as a comparative example, silver and aluminum-activated zinc sulfide phosphor (ZnS: Ag, Al) (Ag content: 50 × 10 −3 mol%, Al content: 70 × 10 −3 mol%) were similarly used. A blue phosphor layer was formed, and an aluminum metal back layer was further formed thereon by a lacquer method.

次に、実施例および比較例で得られた蛍光体層の発光輝度と発光色度をそれぞれ調べた。発光輝度は、各蛍光体層に、加速電圧10kV、電流密度40mA/cm2の電子線を照射して測定した。そして、比較例の蛍光体層の輝度を100としたときの相対値として、発光輝度を求めた。 Next, the light emission luminance and light emission chromaticity of the phosphor layers obtained in Examples and Comparative Examples were examined. The light emission luminance was measured by irradiating each phosphor layer with an electron beam having an acceleration voltage of 10 kV and a current density of 40 mA / cm 2 . And the light emission brightness | luminance was calculated | required as a relative value when the brightness | luminance of the fluorescent substance layer of a comparative example was set to 100. FIG.

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。

Figure 2007177078
The emission chromaticity was measured using SR-3 manufactured by Topcon as a chromaticity measuring instrument. The emission chromaticity was measured in a dark room where the chromaticity at the time of light emission was not affected from the outside. Table 1 shows the measurement results of emission luminance and emission chromaticity.
Figure 2007177078

表1から明らかなように、実施例で得られたセリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体は、比較例の銀およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体に比べて、低加速電圧(15kV以下)で高電流密度の電子線を照射した際の発光輝度が大幅に向上している。しかも、十分に良好な発光色度を有していることがわかる。   As is apparent from Table 1, the cerium- and sodium-activated strontium thiogallate phosphors obtained in the examples have lower acceleration voltages (15 kV or less) than the silver and aluminum-activated zinc sulfide phosphors of the comparative examples. The emission brightness when irradiated with an electron beam with a high current density is greatly improved. In addition, it can be seen that it has sufficiently good emission chromaticity.

実施例2
実施例で得られたセリウムおよびナトリウム付活ストロンチウムチオガレート蛍光体(SrGa:Ce,Na)と、公知の緑色発光蛍光体(ZnS:Cu,Al)および赤色発光蛍光体(Y22S:Eu)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イスプレートとした。このフェイ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ともに、これらの間隙を真空排気しつつ気密封止した。このようにして作製されたFEDは、発光輝度をはじめとする色再現性に優れ、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輝度特性を示すことが確認された。
Example 2
Cerium- and sodium-activated strontium thiogallate phosphors (SrGa 2 S 4 : Ce, Na) obtained in the examples, known green-emitting phosphors (ZnS: Cu, Al), and red-emitting phosphors (Y 2 O) 2 S: Eu) was used, and a phosphor layer was formed on a glass substrate to form a face plate. The face plate and the rear plate having a large number of electron-emitting devices were assembled through a support frame, and the gap between them was hermetically sealed while evacuating. It was confirmed that the FED produced in this way was excellent in color reproducibility including light emission luminance, and showed good luminance characteristics even after being driven at room temperature and rated operation for 1000 hours.

本発明の表示装置用蛍光体によれば、低電圧で電流密度の高い電子線を照射した場合に、高輝度で色純度が良好な青色発光を得ることができる。したがって、このような蛍光体を使用することにより、高輝度で色再現性などの表示特性に優れた薄型の平面型表示装置を実現することができる。   According to the phosphor for a display device of the present invention, it is possible to obtain blue light emission with high luminance and good color purity when irradiated with an electron beam having a low voltage and a high current density. Therefore, by using such a phosphor, a thin flat display device having high luminance and excellent display characteristics such as color reproducibility can be realized.

本発明の実施形態であるFEDを概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically FED which is embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…フェイスプレート、2…ガラス基板、3…蛍光体層、4…光吸収層、5…メタルバック層、6…ゲッタ膜、7…リアプレート、8…支持枠、11…電子放出素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Face plate, 2 ... Glass substrate, 3 ... Phosphor layer, 4 ... Light absorption layer, 5 ... Metal back layer, 6 ... Getter film, 7 ... Rear plate, 8 ... Support frame, 11 ... Electron emission element.

Claims (2)

化学式:SrGa:Ce,Na
で実質的に表されるセリウム(Ce)およびナトリウム(Na)で付活されたチオガレート蛍光体を主体とし、加速電圧が15kV以下の電子線により励起されて発光する青色蛍光体であることを特徴とする表示装置用蛍光体。
Chemical formula: SrGa 2 S 4 : Ce, Na
A blue phosphor that emits light when excited by an electron beam having an acceleration voltage of 15 kV or less, mainly composed of a thiogallate phosphor activated by cerium (Ce) and sodium (Na) substantially represented by A phosphor for a display device.
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をそれぞれ含む蛍光体層と、前記蛍光体層に加速電圧が15kV以下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体層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、
前記青色発光蛍光体層が、請求項1記載の表示装置用蛍光体を含むことを特徴とする電界放出型表示装置。
A phosphor layer including a blue-emitting phosphor layer, a green-emitting phosphor layer, and a red-emitting phosphor layer; an electron source that emits light by irradiating the phosphor layer with an electron beam having an acceleration voltage of 15 kV or less; A field emission display device comprising a source and an envelope for vacuum-sealing the phosphor layer;
The field emission display device, wherein the blue light emitting phosphor layer includes the phosphor for display device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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