JPH10279933A - 蛍光体及び表示管 - Google Patents

蛍光体及び表示管

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JPH10279933A
JPH10279933A JP8295197A JP8295197A JPH10279933A JP H10279933 A JPH10279933 A JP H10279933A JP 8295197 A JP8295197 A JP 8295197A JP 8295197 A JP8295197 A JP 8295197A JP H10279933 A JPH10279933 A JP H10279933A
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JP
Japan
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phosphor
fluorescent body
film
life
sample
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Application number
JP8295197A
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English (en)
Inventor
Shigeo Ito
茂生 伊藤
Hitoshi Toki
均 土岐
Takehiro Niiyama
剛宏 新山
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Futaba Corp
Original Assignee
Futaba Corp
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Publication date
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  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示管用蛍光体の表面においてガスの放出吸着
・脱離等の活性度を低下させ、蛍光体の表面を保護す
る。 【解決手段】基板のITO 電極上にSrTiO3:Pr 蛍光体を設
けた陽極基板を作製した。この蛍光体の表面にCVD 法で
SiN 薄膜層を形成した。これを電界放出陰極(Field Emi
ssion Cathode)が形成された基板と組み合わせてFED(Fi
eld Emission Display) を形成し、点灯して寿命評価を
行った。点灯1000時間において、コートなしの試料とSi
O2コートの試料は相対輝度が当初の40〜50% に落ちた
が、本例は85% 以上を維持した。SiN 薄膜に被覆された
本発明の蛍光体は、蛍光体自体の表面におけるガスの吸
着・脱離等の活性度が低くなり、蛍光体の表面が外界の
雰囲気から保護され、寿命が改善される。FEC の劣化も
防止され、表示素子の寿命が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、SiO2 を除くS
iを含む物質からなる膜に被着された蛍光体に関する。
【0002】
【従来の技術】蛍光体は各種の表示素子において使用さ
れている。例えば蛍光表示管は、内部を高真空状態に保
持された外囲器の内部に、蛍光体層を有する陽極や、電
子を放出する陰極等の電極類を有しており、陰極から放
出された電子を蛍光体層に射突させて所望の色彩乃至パ
ターンの発光表示を得ている。また、電界放出形表示装
置(Fiele Emission Display, 略してFED)は、前記電子
源として電界放出陰極(Fiele Emission Cathode, 略し
てFEC)を有する表示素子である。このような蛍光表示管
や電界放出形表示装置においては目的等に応じて各種の
蛍光体が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような各種の蛍光
体の中で、例えば硫化物系蛍光体・Sr系蛍光体・Y系
蛍光体等のようなII−III族を中心とした蛍光体は
表面活性度が高いので、外囲器の内面等に付着している
2 ,H2 O,O2 ,CO2 等の残留ガスがその表面に
吸着して電子線励起による発光効率が低下してしまう。
前記蛍光体の劣化した表面をAESで分析したところ、
蛍光体の表面に多くのカーボンが沈着している事実が確
認され、これが蛍光体の寿命を劣化させる原因と推定さ
れた。
【0004】このような蛍光体表面へのガスの吸着を防
ぐとともに、蛍光体自体の保護も兼ねて、蛍光体の表面
にSiO2 膜をコートすることがある。このようなSi
2膜のコートは、例えばブラウン管用の蛍光体におけ
る表面処理として知られている。
【0005】しかしながら、実際にはSiO2 膜は活性
であるためガスを吸蔵しており、従来の方法では蛍光体
の保護が適切に行われていたとはいえなかった。
【0006】また、通常の蛍光表示管やFEDでは、電
子の加速電圧が400V程度であり、この程度のエネル
ギーの電子を通過させて蛍光体層に到達させるために
は、蛍光体に設ける保護膜の厚さを相当に薄く形成しな
ければならないが、このような薄い膜を均一に形成する
ことは、通常の方法では極めて困難である。
【0007】本発明は、表示管等に使用される蛍光体の
表面においてガスの放出吸着・脱離等の活性度を低下さ
せ、蛍光体の表面を保護することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された蛍
光体は、SiO2 を除くSiを含む物質からなる膜に被
覆されたことを特徴としている。
【0009】請求項2に記載された蛍光体は、請求項1
記載の蛍光体において、前記Siを含む物質からなる膜
が、CVD法によって形成されたことを特徴とする。
【0010】請求項3に記載された蛍光体は、請求項1
記載の蛍光体において、前記Siを含む物質がSiNで
あることを特徴としている。
【0011】請求項4に記載された蛍光体は、請求項1
記載の蛍光体において、前記Siを含む物質がα−Si
であることを特徴としている。
【0012】請求項5に記載された蛍光体は、請求項1
記載の蛍光体において、前記Siを含む物質からなる膜
の膜厚が10オングストロームから500オングストロ
ームの範囲であることを特徴とする。
【0013】請求項6に記載された蛍光体は、粒子状の
蛍光体に請求項1記載の蛍光体が被着されたことを特徴
とする。
【0014】請求項7に記載された蛍光体は、層状の蛍
光体に請求項1記載の蛍光体が被着されたことを特徴と
する。
【0015】請求項8に記載された表示管は、外囲器
と、前記外囲器の内面に形成した陽極導体と、前記陽極
導体の表面に設けた蛍光体と、前記外囲器の内部に設け
た電子源とを有する表示管において、前記蛍光体が請求
項1記載の蛍光体であることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の蛍光体は、蛍光体の粒子
の表面又は蛍光体層の表面を、SiO2 を除くSiを含
む物質であるSiNやα−Si等の薄膜(以下Si物質
薄膜と呼ぶ)で覆ったものである。Si物質薄膜の成膜
方法は、熱フィラメントCVD法、マイクロ波プラズマ
CVD法、燃焼炎法、RFや直流の放電あるいは有磁場
のプラズマCVD法等がある。
【0017】CVDは、Chemical Vapor Deposition の
略であり、目的とする膜材料を構成する成分元素を含む
気体を原料として反応室に供給し、気相中での反応ある
いは基板表面での化学反応により目的とした材料を膜と
して堆積させる方法である。反応室への原料の供給は、
ガス状化合物の場合にはそのまま行い、蒸気圧の比較的
高い液体や固定状化合物の場合は気化させて行う。
【0018】CVD法には、使用する原料の種類、反応
過程の雰囲気圧、反応促進手段等に応じて多くの種類が
ある。例えば、プラズマCVD法は、プラズマのエネル
ギーを用いて反応の促進を図る手法である。
【0019】本発明のSi物質薄膜は、ガスの吸着等に
よる弊害の大きい比較的表面活性度の高い蛍光体に形成
した場合、特に高い効果が得られる。例えば、硫化物系
蛍光体・Sr系蛍光体・Y系蛍光体等のようなII−I
II族元素を中心とした蛍光体等である。このような蛍
光体を蛍光表示管で使用すると、従来は外囲器内の残留
ガスの吸着等による発光効率の低下や、蛍光体自体の分
解・飛散によるエミッション特性の劣化が避けられなか
ったが、本発明のSiを含む物質薄膜を形成すればこの
ような問題は解決する。
【0020】
【実施例】
実施例(1) 絶縁性の基板の上にITO(Indium Tin Oxide)によって
陽極導体を形成する。この陽極導体上に赤色発光のSr
TiO3 :Pr蛍光体をスクリーン印刷法で塗布した
後、空気中500℃でベーキングし、蛍光体が塗布され
たアノード基板を作製した。このアノード基板の蛍光体
層の表面に、基板温度350℃においてプラズマCVD
法でSiN薄膜層を形成した。
【0021】SiN成膜には、原料としてSiH4 ,N
3 及びN2 を用い、これらの比率は0.2対2対1と
した。このSiNの膜厚は、SiH4 の量とプラズマの
インプットパワーと成膜時間によりコントロールできる
が、ここではインプットパワーは60Wで一定とし、時
間の制御で膜厚をコントロールした。
【0022】比較例として、膜形成を行わない試料と、
SiO2 膜を形成した試料を作製した。SiO2 膜を形
成した試料は、ブラウン管用蛍光体への表面処理として
良く知られている蛍光体自体に水硝子等を用いる方法で
作成した。本例のアノード基板と、2つの比較例の各ア
ノード基板を、それぞれフィールドエミッションカソー
ドとともに真空封止し、3つのFEDを形成した。
【0023】これらのFEDの初期特性および寿命評価
は、アノードに400Vを印加して行った。図1は、S
iN薄膜を100オングストロームの厚さに形成した試
料(本例)と、膜形成を行わない試料(比較例(膜な
し))と、SiO2 膜を100オングストロームの厚さ
に形成した試料(比較例(SiO2 ))について行った
寿命試験の結果を示す。
【0024】図2は、本例と比較例(SiO2 )につい
て、膜厚を5〜1000オングストロームの範囲で変化
させた時の寿命試験1000時間後の輝度残存率を示
す。図3は、本例と比較例(SiO2 )について、膜厚
を5〜1000オングストロームの範囲で変化させた時
の初期輝度を示す。
【0025】これらの結果から、SiN薄膜を用いるこ
とにより寿命と輝度残存率が改善されたことがわかる。
図2及び図3によると、薄膜の膜厚は初期輝度及び寿命
特性から見て、10〜500オングストロームの範囲が
実用的であり、20〜200オングストロームの範囲が
より好ましい。
【0026】FEDや蛍光表示管等で使用されている加
速電圧が1kV程度以下の電子の場合には、物質中に侵
入可能な深さは高々1000オングストローム程度であ
る。従って、この程度の加速電圧の電子の場合には、こ
れ以上厚い膜を蛍光体に被着すると射突した電子が蛍光
体まで到達しないことになる。従って、前述した本例の
SiN薄膜の膜厚の範囲は、この点においても適切であ
る。
【0027】また、SiNを100オングストロームの
厚さに形成した蛍光体層の表面をAES分析した結果、
Si=40%、N=50%、Sr=1.4%、Ti=
1.3%、O=4.3%であり、表面は殆どSiNで覆
われていることが分かった。また、SiO2 コートした
比較例では蛍光体自体の劣化とカソードの劣化が認めら
れ、カソードのAES分析の結果ではTi,Si,C,
O等の増加が見られた。
【0028】SiNは薄く均一な膜に形成できるため、
電子が容易に通過できる膜厚の範囲で、十分な初期輝度
を保ちながら、寿命と輝度残存率を改善する効果を出す
ことができる。またSiNは、H2 O,CO2 などのハ
イドロカーボンが吸着しにくく、膜自体がこれらのガス
成分に対し非常に安定であると考えられる。
【0029】実施例(2) 青色発光のY2 SiO5 :Ce蛍光体を用いて実施例
(1) と同様にSiN膜を100オングストロームの厚さ
に形成した試料(本例)で評価を行った。また、薄膜形
成しない試料(比較例(膜なし))も作製した。評価の
結果、図4に示すように寿命1000時間後の本例の輝
度残存率は75%であった。一方、比較例(膜なし)は
25%であった。この蛍光体は水分を吸着しやすいとい
われており、SiN膜コートにより蛍光体表面の安定化
が計られたものと考えられる。
【0030】実施例(3) 青色発光のZnS:Ag,Cl蛍光体を用いて実施例
(1) と同様にSiN膜を50オングストロームの厚さに
形成した試料(本例)で評価を行った。また、薄膜形成
しない試料(比較例(膜なし))も作製した。評価の結
果、図5に示すように、寿命1000時間後の本例の輝
度残存率は70%であった。一方、薄膜コートなしの比
較例は10%であった。この蛍光体(一般式で書くとZ
1-x Cd x S:A,B(0≦x≦0.8、A=Ag,
Cu,Au、B=Cl,Alなど)は管内の残留ガスと
電子線のエネルギーにより容易に分解飛散することが知
られている。今回の寿命試験後の試料のカソードをAE
S分析したところ、コート無しの比較例からSが全検出
元素の中の70%を占める割合で検出されたが、本例の
試料からは約5%しか検出されなかった。すなわち、S
iN膜のコートにより、蛍光体の表面の安定化が計られ
たものと考えられる。また、このSiN膜のコートによ
る効果は、ZnS:Ag,Clに限らず、上記の一般式
Zn1-x CdxS:A,Bで表される全ての硫化物蛍光
体において得られることは明らかである。
【0031】実施例(4) 絶縁性の基板の上にITO(Indium Tin Oxide)によって
陽極導体を形成する。この陽極導体上に赤色発光のSr
TiO3 :Pr蛍光体をスクリーン印刷法で塗布した
後、空気中500℃でベーキングし、蛍光体が塗布され
たアノード基板を作製した。このアノード基板の蛍光体
層の表面に、基板温度350℃においてプラズマCVD
法でα−Si薄膜層を形成した。
【0032】α−Si薄膜の成膜には、原料としてSi
4 を用いた。このα−Si薄膜層の膜厚は、SiH4
の量とプラズマのインプットパワーと成膜時間によりコ
ントロールできるが、ここではインプットパワーは60
Wで一定とし、時間の制御で膜厚をコントロールした。
【0033】比較例として、膜形成を行わない試料と、
SiO2 膜を200オングストロームの厚さに形成した
試料を作製した。SiO2 膜を形成した試料は、ブラウ
ン管用蛍光体への表面処理として良く知られている蛍光
体自体に水硝子等を用いる方法で作成した。本例のアノ
ード基板と、2つの比較例の各アノード基板を、それぞ
れフィールドエミッションカソードとともに真空封止
し、3つのFEDを形成した。
【0034】これらのFEDの初期特性および寿命評価
は、アノードに400Vを印加して行った。図6は、本
例と比較例(SiO2 )について、膜厚を5〜1000
オングストロームの範囲で変化させた時の寿命試験10
00時間後の輝度残存率を示す。図7は、本例と比較例
(SiO2 )について、膜厚を5〜1000オングスト
ロームの範囲で変化させた時の初期輝度を示す。
【0035】これらの結果から、α−Si薄膜を用いる
ことにより寿命と輝度残存率が改善されたことがわか
る。図6及び図7によると、薄膜の膜厚は初期輝度及び
寿命特性から見て、10〜500オングストロームの範
囲が実用的であり、20〜200オングストロームの範
囲がより好ましい。
【0036】実施例(1) と実施例(4) で用いたSrTi
3 :Pr蛍光体は、低電圧から効率のよい赤色発光を
示し、従来の希土類蛍光体より赤色としては優れた色度
を有している。しかしながら、この蛍光体は、前述した
蛍光表示管や電界放出形表示装置の陽極に実装して点灯
表示させると寿命特性が悪く、このために実用化はされ
ていなかった。しかしながら、実施例(1) と実施例(4)
に示したように、SiN薄膜又はα−Si薄膜でコート
することにより寿命が改善され、表示管用の赤色発光の
蛍光体として実用に供することが可能となった。
【0037】以上説明した各実施例では、基板上の蛍光
体層にSiN薄膜又はα−Si薄膜を被着したが、蛍光
体の粒子自体にこれらのSiを含む物質の薄膜を形成
し、これを基板上に層状に設けても略同様の効果が得ら
れる。
【0038】
【発明の効果】本発明の蛍光体は、SiO2 を除くSi
を含む物質であるSiNやα−Siの薄膜で被覆してい
るので、寿命特性が改善された。この蛍光体を表示管の
発光部に用いれば、寿命特性に優れた表示管を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例(1) の試料(本例)と、膜形成を行わな
い試料(比較例(膜なし))と、SiO2 膜を100オ
ングストロームの厚さに形成した試料(比較例(SiO
2 ))について行った寿命試験の結果を示す図である。
【図2】実施例(1) の試料(本例)と比較例(Si
2 )について、膜厚を5〜1000オングストローム
の範囲で変化させた時の、寿命試験1000時間後の輝
度残存率を示す図である。
【図3】実施例(1) の試料(本例)と比較例(Si
2 )について、膜厚を5〜1000オングストローム
の範囲で変化させた時の初期輝度を示す図である。
【図4】実施例(2) の試料(本例)と膜形成を行わない
試料(比較例(膜なし))について行った寿命試験の結
果を示す図である。
【図5】実施例(3) の試料(本例)と膜形成を行わない
試料(比較例(膜なし))について行った寿命試験の結
果を示す図である。
【図6】実施例(4) の試料(本例)と比較例(Si
2 )について、膜厚を5〜1000オングストローム
の範囲で変化させた時の、寿命試験1000時間後の輝
度残存率を示す図である。
【図7】実施例(4) の試料(本例)と比較例(Si
2 )について、膜厚を5〜1000オングストローム
の範囲で変化させた時の初期輝度を示す図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2 を除くSiを含む物質からなる
    膜を被覆した蛍光体。
  2. 【請求項2】 前記Siを含む物質からなる膜が、CV
    D法によって形成されたことを特徴とする請求項1記載
    の蛍光体。
  3. 【請求項3】 前記Siを含む物質がSiNである請求
    項1記載の蛍光体。
  4. 【請求項4】 前記Siを含む物質がα−Siである請
    求項1記載の蛍光体。
  5. 【請求項5】 前記Siを含む物質からなる膜の膜厚が
    10オングストロームから500オングストロームの範
    囲であることを特徴とする請求項1記載の蛍光体。
  6. 【請求項6】 粒子状であることを特徴とする請求項1
    記載の蛍光体。
  7. 【請求項7】 層状であることを特徴とする請求項1記
    載の蛍光体。
  8. 【請求項8】 外囲器と、前記外囲器の内面に形成した
    陽極導体と、前記陽極導体の表面に設けた蛍光体と、前
    記外囲器の内部に設けた電子源とを有する表示管におい
    て、 前記蛍光体が請求項1記載の蛍光体であることを特徴と
    する表示管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7071609B2 (en) 2003-05-12 2006-07-04 Noritake Itron Corporation Red phosphor for low-voltage electron beam

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7071609B2 (en) 2003-05-12 2006-07-04 Noritake Itron Corporation Red phosphor for low-voltage electron beam

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