(57)【要約】【課題】電子源と電子源から放出される電子線の照射により画像を表示する蛍光面とを所定間隔で配置した平面画像表示装置において、出力画像のカラーバランスを改善し、自然な色の画像を表示可能とする。【解決手段】この発明の画像表示装置は、電子線源を保持した第１基板２と、電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層であって、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を保持し、第１基板に所定間隔で対向された第２基板３と、第１基板および前記第２基板を気密して密閉構造を与える外囲器５と、を含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線源を保持した第１基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、を含み、前記蛍光体層から任意の色の画像を得る画像表示装置において、
前記第２基板の前記蛍光体層は、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物をユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を含み、前記ユーロピウムの濃度は、６．５〜１０ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記ユーロピウムの濃度が６．５〜１０ｍｏｌ％の範囲内に設定される蛍光体層は、赤の表示に利用されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ユーロピウムの濃度は、好ましくは８〜９ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１基板と前記第２基板は、それぞれ平面状であって、両者が対向される前記所定間隔は１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１基板と前記第２基板は枠体により気密され、その内部が１０−４Ｐａ程度に減圧されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
電子線源を保持した第１基板と、
前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層であって、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板を気密して密閉構造を与える外囲器と、を含み、
前記蛍光体は、前記電子線源からの電子線の量に対して段階的に輝度が増大することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記ユーロピウムの濃度は、好ましくは８〜９ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
電子線源を保持した第１基板と、
前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層であって、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板を気密して密閉構造を与える外囲器と、を含み、
前記蛍光体は、前記電子線源からの電子が照射される時間に応じて輝度が増大することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記ユーロピウムの濃度は、好ましくは８〜９ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置に係わり、さらに詳しくは、真空容器内に、電子源と、電子源から放出される電子線の照射により画像を表示する蛍光面と、を備えた画像表示装置において、出力画像のカラーバランスを改善し、自然な色の画像が表示可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、電子放出素子（電子源）を平面状、かつマトリクス状に配列し、所定間隔で対向させた平面状の蛍光面（前面基板）に選択的に電子線を照射することにより、蛍光面から任意の色の光を出力させて画像を表示させる画像表示装置が開発されている。この種の画像表示装置は、フィールド・エミッション・ディスプレイと呼ばれている（以下、ＦＥＤと称する）。また、ＦＥＤのうち、電子源として表面伝導型エミッタを用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと呼称する）として区分されることもあるが、本願においては、ＳＥＤも含む総称として、ＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
ＦＥＤは、上述した電子源側の基板と蛍光面側の基板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、周知のＣＲＴと比較して厚さを薄くすることが可能で、ＬＣＤ装置のような平面表示装置と比較しても同等か、それ以下の厚さにできる。従って、軽量化の面でも、期待がされる。
【０００４】
また、ＦＥＤは、ＣＲＴ（陰極線管，ブラウン管として周知）やプラズマディスプレイと同様に、自己発光型であるため、表示画像の輝度が得やすい特徴がある。
【０００５】
前面基板の内面に設けられる蛍光面には、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の蛍光体が、所定の大きさ、かつ所定の順に配列されている。蛍光面の個々の蛍光体には、それぞれの蛍光体に所定の掃引電圧を与えるアノード電極が接続されている。
【０００６】
電子源側の基板には、任意の位置のエミッタと対向される蛍光面を発光させるための、予め特定されたエミッタから所定量の電子を放出させるための走査線および信号線がそれぞれ、マトリックス状に接続されている。
【０００７】
上述したＦＥＤにおいては、個々の蛍光体から出力される画像光の色がＣＲＴと僅かに異なり、しかもアノード電圧を低く設定する要求などに起因して、ＣＲＴが再現できる色の範囲を完全に再現しているわけではない。また、輝度については、ＣＲＴよりも大きいことが期待されている。
【０００８】
なお、Ｒ（赤）の再現性に関し、イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ）をＥｕ（ユーロピウム）を母材とする材質で付活する蛍光体を用いる１つの報告がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許３０３２２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献には、イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ）の濃度を３〜９ｍｏｌ％とするとともに、５７５ｎｍ±２０ｎｍに吸収のピークを有するフィルタを用いるとの記載がある。
【００１０】
しかしながら、上記文献に記載されたイットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ）の濃度およびフィルタを用いることは、色温度（照射された電子線により蛍光体から出射される光の色）の差異に起因して、ＦＥＤに要求される色再現性を提供できない問題がある。
【００１１】
また、ＦＥＤに特有の問題として、蛍光体から出射される光の輝度は、蛍光体に電子線が照射される時間に支配されることから、現時点では、まだ色度図上に示される全ての色を再現するに至っていない。
【００１２】
この発明の目的は、電子源と電子源から放出される電子線の照射により画像を表示する蛍光面とを所定間隔で対向させた平面画像表示装置において、出力画像のカラーバランスを改善し、自然な色の画像が表示可能な画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、電子線源を保持した第１基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、を含み、前記蛍光体層から任意の色の画像を得る画像表示装置において、前記第２基板の前記蛍光体層は、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物をユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を含み、前記ユーロピウムの濃度は、６．５〜１０ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【００１４】
また、この発明は、電子線源を保持した第１基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層であって、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を気密して密閉構造を与える外囲器と、を含み、前記蛍光体は、前記電子線源からの電子線の量に対して段階的に輝度が増大することを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【００１５】
また、この発明は、電子線源を保持した第１基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層であって、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を気密して密閉構造を与える外囲器と、を含み、前記蛍光体は、前記電子線源からの電子が照射される時間に応じて輝度が増大することを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子線源を保持した第１基板と、第１基板に対向された第２基板とからなる平面状画像表示装置、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を用いたことにより、現行のＣＲＴにより表示される赤（色）と遜色の無い鮮やかな赤（色）が得られる。
【００１７】
これにより、出力画像のカラーバランスが改善され、自然な色の表示画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１および図２に、この発明の実施の形態が適用されるＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）の構造を示す。
【００２０】
ＦＥＤ１は、電子放出素子（電子源すなわちエミッタ）を有する電子源側基板（第１基板、以下リアパネルと呼称する）２と、リアパネル２に所定の間隔で対向され、エミッタからの電子線が照射されることで蛍光を出力する蛍光面側基板（第２基板、以下フェースプレートと呼称する）３とを有する。
【００２１】
リヤパネル２には、上述した電子放出素子すなわちエミッタが平面状、かつマトリクス状に、複数個配列されている。フェースプレート３には、リアパネル２の個々のエミッタと概ね対応され、加法混色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光を出力する蛍光体が、複数区画形成されている。
【００２２】
リアパネル２およびフェースプレート３は、それぞれ、所定面積が与えられた矩形状の背面（電子源側）ガラス基材２０と前面（蛍光面側）３０とを含み、それぞれの基材２０および３０の主要な部分すなわち表示領域相当部には、電子源（電子放出素子）と蛍光体（発光素子）とが所定数設けられている（図２参照）。
【００２３】
両基板２，３すなわち２枚のガラス基材２０，３０は、１〜２ｍｍのギャップ（間隔）で対向され、両基板２，３の周縁部に設けられた側壁４（図２参照）により、相互に接合されている。すなわち、ＦＥＤ１は、２枚の基板２，３（基材２０，３０）と側壁４とにより密閉構造の外囲器５となる。なお、外囲器５の内部は、例えば１０−４Ｐａ程度の真空度に維持される。リアパネル２およびフェースプレート３のガラス基材相互間には、外囲器５として組み立てられた状態でそれぞれに作用する大気圧に抗するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ６が配置されている。
【００２４】
フェースプレート３に用いられるガラス基材３０の一方の面、すなわち外囲器５として組み立てた際に内側に面する面には、上述したＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの蛍光体が所定の順に配列された蛍光面３１が設けられている。なお、蛍光面には、詳述しないメタルバック層（アノード電極）が設けられ、アノード電極に印加される電圧（電子源との間の電極間電圧）は、例えば１０〜１５ｋＶである。
【００２５】
蛍光面３１は、図３および図４に示すように、リアパネル２の個々のエミッタから放射される電子が衝突されることでＲ，Ｇ，Ｂの光を放出する３種類の蛍光体が、所定の面積および位置関係で配列された蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）と、それぞれの蛍光体層を区画するとともにマトリックス状に配列された光遮光層（ブラックマスク）３５を含む。
【００２６】
リアパネル２に用いられるガラス基材２０の一方の面、すなわち外囲器５として組み立てた際に内側に面する面には、前に説明した通り、フェイスプレート３の個々の蛍光体層３２のそれぞれに、選択的に電子ビームを放出する複数のエミッタ（電子源）２１が設けられている。それぞれのエミッタ２１は、フェースプレート３に形成されたそれぞれの画素すなわち蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂからなる１単位に対応して、例えば８００列×３および６００行に配列されている。エミッタ２１は、図示しない走査線駆動回路および信号線駆動回路と接続されたマトリックス配線等により、駆動される。
【００２７】
各蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）は、フェースプレート３（ガラス基材３０）の長手方向を第１方向（Ｘ方向）、Ｘ方向（長手方向）と直交する幅方向を第２方向（Ｙ方向）とした場合、例えばＹ方向に延びたストライプ状に形成されている。なお、各蛍光体層Ｒ（３２），Ｇ（３３），Ｂ（３４）は、３色を１単位として配列される。また、各蛍光体層Ｒ（３２），Ｇ（３３），Ｂ（３４）の厚さは色によって異なるが概ね、１０μｍである。
【００２８】
光遮光層３５は、例えばカーボンとバインダ材の混合物であって電気的に絶縁性を示す材料により形成される。なお、バインダ材の含有量は、例えば最大で８０％に規定されている。
【００２９】
光遮光層３５は、第１方向Ｘには、蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を単位として、例えば８００ラインに区分可能に、所定のギャップ（間隔）で配列されている。なお、光遮光層３５は、個々の色の蛍光体層相互間すなわちＲとＧとの間、ＧとＢとの間のそれぞれにおいても、所定の幅（間隔）に設けられる。また、光遮光層３５は、第２方向Ｙに、例えば６００ライン配列されている。換言すると、３色で１組の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ光遮光層３５の個々のラインより規定される区画の内側すなわち光遮光層３５が存在しない窓部（３５ａ）に、所定の順に配置されている。
【００３０】
蛍光面３１上であって、光遮光層３５により区画された各蛍光体層領域３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）を覆う全面には、図示しないが、表面に凹凸のある蛍光体層３２，３３，３４を平滑化する平滑層と、アノード電極として機能するメタルバック層とが形成される。なお、メタルバック層（アノード）に印加される電圧（電子源との間の電極間電圧）は、例えば１０〜１５ｋＶである。
【００３１】
図５は、図２ないし図４に示す３色の蛍光体層のうち、Ｒ（３２）に用いられる蛍光体である酸硫化イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ，以下単にイットリウム（またはＹ、もしくは酸化または硫化Ｙ）と表記する）のＥｕ（ユーロピウム）を母材とする材質で付活する際の濃度を示している。なお、図５において、曲線ａは、ＦＥＤに適した本願発明の実施の形態で用いる好適な濃度の例を示し、曲線（点線）ｂは、周知のＣＲＴで用いられている濃度の一例（比較例）を示す。また、図５の縦軸（輝度）は、「１」で正規化した値である。
【００３２】
図５に示される通り、ＦＥＤで用いるＲ用蛍光体（イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ））中に含まれるＥｕの濃度は、ＣＲＴで用いる同蛍光体に比較して、高い。その好適な濃度は、文献１に示されたＥｕの濃度範囲と一部が重複するが、文献１に好ましい濃度範囲として記載のある４．７〜６．８ｍｏｌ％に比較して高い、例えば６．５〜１０ｍｏｌ％である。
【００３３】
特に、ＦＥＤで用いる場合において、発光輝度を確保する要求に応えるために、８〜９ｍｏｌ％が必要である。もちろん、Ｅｕの濃度を高めることは、発光輝度の低下を招くとして周知であるが、ＦＥＤの表示駆動の条件が図６により以下に説明する通り、ＣＲＴに比較して（同一の蛍光体を用いた場合に）輝度が得られにくいことが知られており、上述の（Ｅｕの）濃度範囲が利用可能である。
【００３４】
図６（ａ）および（ｂ）は、本発明のＦＥＤの表示駆動方法「電流値−輝度」と「電子線照射時間−輝度」を示す概略図である。なお、図６（ａ）および（ｂ）のそれぞれにおいて、曲線ａは、ＦＥＤに適した本願発明の実施の形態の好適な制御（駆動）例を示し、曲線（点線）ｂは、周知のＣＲＴで用いられている一般的な制御（駆動）例（比較例）を示す。また、図６（ａ）および（ｂ）の縦軸（輝度）は、「１」で正規化した相対値である。
【００３５】
図６（ａ）に示されるように、ＦＥＤに用いられる任意の色の蛍光体（ここではＥｕで付活したＹ酸化物）の輝度は、蛍光体層に供給される電子線の量すなわち電流値に対し、概ね比例するが、リニア（線形）ではなく、階段状である（ある輝度を提供可能な電流値は、所定の幅を持つ）。このことは、図６（ｂ）に示されるように、一定の大きさの電流（電子線）を供給する場合、その電流が供給される時間の累積に応じて、輝度が変化ことに依存する。
【００３６】
すなわち、ＦＥＤ向けの蛍光体においては、例えば    
ア）アノード電圧がＣＲＴよりも低い、および    
イ）（ＣＲＴ向けの蛍光体に比較して）所定の色温度の色（光）が出力されるために必要な電流密度が大きい、    
等の要因により、    
ウ）蛍光体が所定の色温度の光（色）を出力するために必要なエネルギー量がＣＲＴのそれに比較して大きい、    
ことが認められる。
【００３７】
これに対し、周知のＣＲＴ向けの蛍光体においては、ある大きさの電流（電子線）が蛍光体に、規定時間照射されることで、所定の輝度の光が得られる。
【００３８】
従って、ＦＥＤにおいては、（ＣＲＴに比較して）少なくとも電子線の強さ（電流供給量）あるいは電子線（電流）供給時間を、増大させることが必要である。なお、試作したＦＥＤ表示装置における実験値であるが、対象となる蛍光体に供給すべき電流量（エネルギー量）は、ＣＲＴに比較して２０〜５０％ほど多いことが好ましい。もちろん、エネルギー量（電流量）は、アノード電圧やエミッタとアノードとの間の距離などにしはいされることはいうまでもない。
【００３９】
図７は、上述した表示駆動方法に従って、図１ないし図４に示した構造のＦＥＤパネルにより得られた色（赤）を、周知の色度図（ＣＲＴとの比較のため、日本放送出版協会、「カラー受像器」、石橋俊夫著、に掲載されているＣＩＥ色度図）に示したものである。なお、図７の色度図において、点線の三角形が一般的なＣＲＴにより再現可能とされる色を示している。
【００４０】
図７に示される通り、ＣＲＴが再現できる色の範囲に及ばないとされるＦＥＤ方式の赤（Ｒ）の発光において、現行のＣＲＴにより得られる赤と遜色の無い鮮やかな赤が得られている。
【００４１】
以上説明したように本発明によれば、電子線源を保持した第１基板と、第１基板に対向された第２基板とからなる平面状画像表示装置、少なくともイットリウム（Ｙ）の酸化物または硫化物を６．５〜１０ｍｏｌ％のユウロピウム（Ｅｕ）で付活した蛍光体を用いたことにより、現行のＣＲＴにより表示される赤（色）と遜色の無い鮮やかな赤（色）が得られる。
【００４２】
これにより、出力画像のカラーバランスが改善され、自然な色の画像が表示される。
【００４３】
なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】図２に示したＦＥＤにおける蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
【図４】図２に示したＦＥＤの蛍光面および光遮光層を拡大して示す平面図。
【図５】Ｙ２Ｏ２Ｓを、Ｅｕを母材とする材質で付活する際の濃度と輝度の関係を示す概略図。
【図６】本発明のＦＥＤの表示駆動方法の一例を示す概略図。
【図７】本発明のＦＥＤパネルにより得られた色（赤）を、色度上で示した図。
【符号の説明】
【００４５】
１…画像表示装置、２…リアパネル（第１基板）、３…フェースプレート（第２基板）、４…側壁、５…密閉構造（外囲器）、６…スペーサ、２０…（電子源側）ガラス基材、２１…電子放出素子（エミッタ）、３０…（蛍光面側）ガラス基材、３１…蛍光面、３２…蛍光体層（Ｒ）、３３…蛍光体層（Ｇ）、３４…蛍光体層（Ｂ）、３５…光遮光層（ブラックマスク）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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