(57)【要約】【課題】蛍光体薄膜を発光層に用いた、実用可能なカソードルミネッセンス用蛍光板を提供する。【解決手段】カソードルミネッセンス用蛍光板１０は、基板１２上に、電極１６、粉体層１８および蛍光体薄膜１４がこの順で設けられる。粉体層１８は、良導電性の粉体粒子をバインダーとともにスクリーン印刷法により塗布して形成され、上面は、凹凸を有する。蛍光体薄膜１４は、多源蒸着法により成膜され、粉体層１８の表面の凹凸が転写された形態の凹凸を、粉体層１８側の面に有する。また、蛍光体薄膜１４の厚みが薄いため、蛍光体薄膜１４が波板状に形成され、これにより、蛍光体薄膜１４の空間側に向けた表面も凹凸を有する。発光は、蛍光体薄膜１４の凹凸状の表面から放出される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、蛍光体薄膜と、電極とを備えるカソードルミネッセンス用蛍光板であって、
該基板に粉体層が形成され、該粉体層上に該蛍光体薄膜が形成されてなることを特徴とするカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項２】
前記粉体層が、１μｍ以上の平均粒径を有する粉体粒子を主成分として含むことを特徴とする請求項１記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項３】
前記粉体粒子は、表面が平滑に形成されてなることを特徴とする請求項２記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項４】
前記粉体粒子は、表面が平滑な球状に形成されてなることを特徴とする請求項２記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項５】
前記蛍光体薄膜は、前記粉体層に接する側の面が１００ｎｍ以上の表面粗さを有するように形成されてなることを特徴とする請求項１記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項６】
前記粉体層が、蛍光体粉末を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項７】
前記粉体層を形成する材料の抵抗率が１０Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項８】
前記粉体層が塗布法によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【請求項９】
基板と、蛍光体薄膜と、電極とを備えるカソードルミネッセンス用蛍光板であって、
該基板に粉体層が形成され、該粉体層上に該蛍光体薄膜が形成されてなり、
該粉体層は、層抵抗が１０Ω／□以下であって該電極を兼ねていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカソードルミネッセンス用蛍光板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カソードルミネッセンス（Ｃａｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下、必要に応じてＣＬと表示することがある。）用蛍光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光表示管（Ｖａｃｕｕｍ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＶＦＤと表示する。）や電界放出型ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＦＥＤと表示する。）等の自発光型ディスプレイにおいて、励起エネルギ源として電子線を用いて発光するカソードルミネッセンス（ＣＬ）用蛍光板の発光層として、粉末蛍光体をバインダーに分散させて層化した形態のものが広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、発光層に粉末蛍光体を用いた場合、粉末蛍光体から放出されるガスによって電子放出源が劣化するおそれがあり、また、粉末蛍光体表面での負の帯電が問題となり、また、得られた発光が粉末蛍光体間を通過する際に散乱してしまい表示画像精度の低下を招くおそれもある。
【０００４】
このため、発光層に蛍光体薄膜を用いることが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｈ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｈ．Ｋｏｍｉｎａｍｉ，Ｔ．Ａｏｋｉ，Ｙ．Ｎａｋａｎｉｓｈｉ  ａｎｄ  Ｙ．Ｈａｔａｎａｋａ：Ｊ．Ｌｕｍｉｎｅ．８７−８９（２０００）１１４６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光体薄膜を発光層に用いた場合、発光層の屈折率は隣接する透明電極、ガラス基板あるいは真空（大気圧以下の空間領域の気体）の屈折率よりも大きいため、発光がそれぞれの界面で全反射して発光の大部分が発光層内から放出されず、発光効率が著しく低下する問題を生じる。例えば、発光層内で発生した光のうちの８０％以上が発光層内部に閉じ込められるとの報告がある（Ｋ．Ｔａｎａｋａ，Ｓ．Ｏｋａｍｏｔｏ，  Ｈ．Ｋｏｍｉｎａｍｉ，  Ｙ．Ｎａｋａｎｉｓｉ，Ｘｉａｏｌｏｎｇ  Ｄｕ  ａｎｄ  Ａ．Ｙｏｓｈｉｋａｗａ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９２（２００２）８３４）。また、蛍光体薄膜中での光の干渉により、膜に色がつく問題や、発光の強度がＣＬ用蛍光板を見る角度によって大きく異なる、視野角依存性の問題を生じる。このため、蛍光体薄膜を発光層に用いたＶＦＤやＦＥＤは実用化されるに至っていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、蛍光体薄膜を発光層に用いた、実用可能なカソードルミネッセンス用蛍光板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板は、基板と、蛍光体薄膜と、電極とを備えるカソードルミネッセンス用蛍光板であって、該基板に粉体層が形成され、該粉体層上に該蛍光体薄膜が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
これにより、粉体層の表面の凹凸形状に倣って蛍光体薄膜の粉体層に接する側の面に凹凸が形成されるため、蛍光体薄膜内で生成する発光を確実に蛍光体薄膜から取り出すことができ、良好な発光効率を得ることができる。したがって、蛍光体薄膜を発光層に用いた、実用可能なカソードルミネッセンス用蛍光板を得ることができる。
【００１０】
この場合、前記粉体層が、１μｍ以上の平均粒径を有する粉体粒子を主成分として含むと、蛍光体薄膜の凹凸表面を好適に形成することができる。このとき、前記粉体粒子は、表面が平滑に形成され、あるいはまた、表面が平滑な球状に形成されてなると、蛍光体薄膜中での光の干渉を防ぐことができる。
【００１１】
また、この場合、前記蛍光体薄膜は、前記粉体層に接する側の面が１００ｎｍ以上の表面粗さを有すると、好適である。ここで、表面粗さとは、凹凸の深さの平均値をいう。
【００１２】
また、この場合、前記粉体層が、蛍光体粉末を含むと、好適である。
【００１３】
また、この場合、前記粉体層を形成する材料の抵抗率が１０Ωｃｍ以下であると、良好な帯電抑制効果を得ることができる。
【００１４】
また、この場合、前記粉体層が塗布法によって形成されてなると、粉体層を簡易に得ることができる。
【００１５】
また、この場合、該粉体層は、層抵抗が１０Ω／□以下であって該電極を兼ねていると、電極を格別に設ける必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカソードルミネッセンス（ＣＬ）用蛍光板の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００１７】
まず、本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板について、図１を参照して説明する。図１および以下の他の図において、ＣＬ用蛍光板は概略構成を模式的に示している。
【００１８】
本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板１０は、基板１２と、蛍光体薄膜１４と、電極１６とを備える。
【００１９】
基板１２は、例えばガラス材料を用いて形成し、その厚みは例えば２ｍｍ程度である。
【００２０】
基板１２上に電極１６が設けられる。電極１６は、例えばＣＬ用蛍光板１０が光の入射側の方向（図１中、上方）から表示を視認する直視型（通常型）ＶＦＤに用いられる場合は、電極１６からの反射光を含めて発光を効率的に視認することができるように、アルミニウム等の導電性金属材料で形成される金属薄膜を用いる。これに対して、例えばＣＬ用蛍光板１０が光の透過側の方向（図１中、下方）から表示を視認する透過型ＶＦＤや、あるいはＦＥＤに用いられる場合、電極１６は、ＩＴＯ等の導電性材料で形成される透明薄膜を用いる。電極１６の厚みは、例えば２００ｎｍ程度である。
【００２１】
蛍光体薄膜１４は、発光層として用いられるものである。蛍光体薄膜１４は基板１２上に直接設けられるのではなく、基板１２上に設けられる粉体層１８を介して粉体層１８上に設けられる。
【００２２】
粉体層１８は、使用する材料に特に制限はなく、たとえば、金属材料や無機材料等の適宜の材料を用いることができる。但し、粉体層１８は、好ましくは、抵抗率が１０Ωｃｍ以下の良導電性を有するように設けられる。このような粉体層１８の良導電性は、粉体層１８の材料として、Ｉｎ２Ｏ３や、ＳｎＯ２等の粉体（粉体粒子）を用いることにより好適に実現することができる。抵抗率の下限値については、特に制限はないが、例えば実用上の観点からは１０−５Ωｃｍ以上程度とする。また、粉体層１８の材料として、蛍光体粉末を用いてもよい。
【００２３】
粉体層１８に用いる粉体の粒径は、好適には１μｍ以上の平均粒径（直径）とする。平均粒径の上限値は、特に限定するものではないが、粉体層１８を塗布法により形成するときの塗布の簡便さの観点からは、１０μｍ以下程度とする。また、粉体は、好適には、表面が平滑に形成されたものを用い、より好ましくは、表面が平滑な球状の材料を用いる。
【００２４】
蛍光体薄膜１４は、通常用いられる蛍光体材料のなかから適宜選択した材料を用いて形成することができ、例えばＳｒＧａ２Ｓ４：Ｃｅを蛍光体材料として用いることができる。蛍光体薄膜１４の厚みは、特に限定するものではないが、例えば１００〜５００ｎｍ程度に形成する。蛍光体薄膜１４は、粉体層１８の上に設けられるため、粉体層１８に接する側の蛍光体薄膜１４の表面（下表面）は、いわば粉体層１８の表面の凹凸が転写された形状の凹凸を有することになる。また、このとき、蛍光体薄膜１４の表面の凹凸の凹部および凸部のそれぞれは平滑な面に形成される。蛍光体薄膜１４の表面の凹凸は、好ましくは、表面粗さとして１００ｎｍ以上に調整する。この場合の表面粗さとは、凹凸の深さの平均値をいう。
【００２５】
上記のように構成される本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板１０は、基板１２、電極１６については定法（通常用いられる方法）により形成することができる。
【００２６】
粉体層１８は、粉体材料に適宜のバインダーを配合し、適宜の塗布法を用いて基板１２上に塗布した後、加熱処理を行ってバインダー成分を蒸発させることにより形成することができる。このとき、バインダー成分が粉体層１８中に残留すると、ＣＬ用蛍光板１０を使用する際にガスが放出されて電子放出源を劣化させるおそれがあるため、できるだけ完全にバインダー成分を蒸発させる。塗布法として好適にはスクリーン印刷法を用いることができる。
【００２７】
蛍光体薄膜１４は、適宜の乾式成膜法により、粉体層上に形成することができる。乾式成膜法として好適には多源蒸着法、スパッタ法、電子線蒸着法、ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００２８】
上記のように構成されるＣＬ用蛍光板１０は、図示しない電子放出源に対してＣＬ用蛍光板１０の電極１６が正の電位となるように電圧（加速電圧）を印加すると、電子放出源から放出された電子線の励起エネルギによって蛍光体薄膜１４内で蛍光発光を生成し、生成した光は基板１２側または空間側から放出される。
【００２９】
本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板１０は、蛍光体薄膜１４の粉体層１８に接する側の表面が凹凸状に形成されるため、蛍光体薄膜１４内で生成した発光が粉体層１８の界面で全反射することなく基板１２の側から取り出される。このため、良好な発光効率を得ることができる。また、これにより、蛍光体薄膜を発光層に用いたＶＦＤやＦＥＤを好適に実現することができる。
【００３０】
このとき、粉体層１８の粉体粒子の平均粒径を１μｍ以上とすることで、蛍光体薄膜１４の凹凸の深さを十分な寸法、例えば１００ｎｍ以上に形成することができる。これにより、蛍光体薄膜１４の凹部および凸部の界面で発光散乱させ、効率良く外部に光を取り出すことができるため、上記の効果を確実に得ることができる。
【００３１】
また、ＣＬ用蛍光板１０は、粉体層１８の材料として蛍光体粉末を用いると好適である。この場合、蛍光体粉末の発光色が蛍光体薄膜１４の発光色と同一のときは、発光効率をより高くすることができる。これに対して、蛍光体粉末の発光色が蛍光体薄膜１４の発光色と異なるときは、蛍光体粉末および蛍光体薄膜１４のそれぞれの発光色が合成された発光色を得ることができる。また、このため、カラーフィルタを適宜選択してＣＬ用蛍光板１０に装着することにより、発光色の多色化を実現することができる。
【００３２】
また、ＣＬ用蛍光板１０は、粉体材料の表面が平滑に形成されたものを用い、または、表面が平滑な球状の材料を用いて粉体層１８を形成することで、光の干渉を防ぐことができる。これにより、色つきや発光依存性の問題を防止することができる。
【００３３】
また、ＣＬ用蛍光板１０は、粉体層１８の抵抗率が１０Ωｃｍ以下であるため、良好な帯電抑制効果を得ることができる。
【００３４】
また、ＣＬ用蛍光板１０は、粉体層１８が塗布法によって形成されているため、簡易に粉体層１８を作製することができる。
【００３５】
つぎに、上記本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板１０の変形例について、図２を参照して説明する。変形例のＣＬ用蛍光板の基本的な構成は本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板と同様である。このため、同一の構成要素について同一の参照符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００３６】
図２に示す変形例のＣＬ用蛍光板１０ａは、粉体層１８ａの構成および電極が省略されている点が本実施の形態例に係るＣＬ用蛍光板１０と相違する。
【００３７】
粉体層１８ａは、層抵抗が１０Ω／□以下となるように設けられている。このような低い層抵抗は、粉体層１８ａの材料として、Ｉｎ２Ｏ３や、ＳｎＯ２等を用いることにより好適に実現することができる。層抵抗の下限値については、特に制限はないが、例えば実用上の観点からは１０−５Ω／□以上程度とする。なお、層抵抗は、例えば四探針法で測定する。
【００３８】
粉体層１８ａは、層抵抗が低いため、電極を兼ねることができる。これにより、ＣＬ用蛍光板１０ａは電極を格別に設ける必要がない。
【００３９】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【００４０】
まず、ＣＬ用蛍光板の製造方法について説明する。ここでは、基板や、電極等の形成方法については定法によるものとして説明を省略し、粉体層および蛍光体薄膜の形成方法について、以下説明する。
【００４１】
基板上に形成された電極上に粉体層を形成する。このとき、導電性の粉体材料として、平均粒径が２μｍで表面が平滑な球状のＩｎ２Ｏ３を用いる。このＩｎ２Ｏ３は、数千〜一万℃の高温プラズマ中にＩｎ２Ｏ３粒子を投入し、粒子の一部を溶融、気化し、その後、急冷することで得られる（特公平７−４５６５５号公報、アルベサール恵子等「第２５６蛍光体同学会講演予稿集  平成７年１２月ｐ．１５−２２」参照。）。塗布材料として、このＩｎ２Ｏ３粉体に硝酸セルロースまたはアクリル樹脂をバインダーとして適量配合したものを調製する。調製した塗布材料を、スクリーン印刷法を用いて塗布した後、４００〜５００℃の温度に加熱することにより、バインダー成分を完全に蒸発させ、粉体層にバインダー成分が残留しないようにする。形成された粉体層の厚みは約２０μｍである。
【００４２】
粉体層の表面の粗度（粗さ）を触針法（ＪＩＳ  Ｂ０６５１）により測定した。得られた粉体層の表面の粗度は、１５０ｎｍである（ＪＩＳ  Ｂ０６５１：１０点平均粗さ）。
【００４３】
粉体層上に蛍光体薄膜を形成する。このとき、多源蒸着法により蛍光体薄膜を形成する。分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置の３つの原料Ｋセル（クヌードセンセル）には、成膜原料としてそれぞれ、Ｓｒ、Ｇａ２Ｓ３、ＣｅＣｌ３を充填する。各原料Ｋセルは、Ｓｒについては４５０℃に、Ｇａ２Ｓ３については９１０℃に、ＣｅＣｌ３については６００℃に、それぞれ加熱する。一方、基板を４７０℃に加熱する。そして、１００Å／ｍｉｎの成膜速度で粉体層上に成膜することで、下記式（１）の反応により、約３００ｎｍの厚みの母体材料であるＳｒＧａ２Ｓ４が得られ、このＳｒＧａ２Ｓ４にさらに発光中心であるＣｅ３＋がドーピングされて、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｃｅからなる蛍光体薄膜が得られる。
【００４４】
Ｓｒ＋２Ｇａ２Ｓ３→ＳｒＧａ２Ｓ４＋２ＧａＳ↑    （１）
なお、式（１）において、右項のＧａＳは、基板上で完全に蒸発してしまい、蛍光体薄膜中には残留しない。
【００４５】
得られた本実施例の蛍光体薄膜について測定した発光スペクトルを図３に示す。本実施例の蛍光体薄膜は、青色発光を呈し、その色座標は（０．１３７，０．１２３）である。本実施例の蛍光体薄膜は、色座標が（０．１５５，０．０６７）であるＣＲＴ蛍光体ＺｎＳ：Ａｇと同等の良好な色純度の青色発光を示す。
【００４６】
また、本実施例の蛍光体薄膜を有するＣＬ用蛍光板に、電流密度６０μＡ／ｃｍ２および加速電圧５ｋＶの駆動条件下で電子線を照射した結果、８ｌｍ／Ｗの発光効率が得られた。この本実施例のＣＬ用蛍光板の発光効率は、比較のために作製した、粉体層を省いた以外は本実施例のＣＬ用蛍光板と同様に作製したＣＬ用蛍光板の発光効率の約８倍の値であった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板によれば、基板と、蛍光体薄膜と、電極とを備えるカソードルミネッセンス用蛍光板であって、基板に粉体層が形成され、粉体層上に蛍光体薄膜が形成されてなるため、良好な発光効率を得ることができる。したがって、蛍光体薄膜を発光層に用いた、実用可能なカソードルミネッセンス用蛍光板を得ることができる。
【００４８】
また、本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板によれば、粉体層の粉体粒子の表面が平滑に形成され、あるいはまた、表面が平滑な球状に形成されてなるため、蛍光体薄膜中での光の干渉を防ぐことができる。
【００４９】
また、本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板によれば、粉体層が、蛍光体粉末により形成されてなるため、好適である。
【００５０】
また、本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板によれば、粉体層の抵抗率が１０Ωｃｍ以下であるため、良好な帯電抑制効果を得ることができる。
【００５１】
また、本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板によれば、粉体層が塗布法によって形成されてなるため、粉体層を簡易に得ることができる。
【００５２】
また、本発明に係るカソードルミネッセンス用蛍光板によれば、粉体層は、層抵抗が１０Ω／□以下であって電極を兼ねているため、電極を格別に設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例に係るカソードルミネッセンス用蛍光板の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】変形例に係るカソードルミネッセンス用蛍光板の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】本実施例の蛍光体薄膜の発光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ  カソードルミネッセンス用蛍光板
１２  基板
１４  蛍光体薄膜
１６  電極
１８、１８ａ  粉体層
【図１】
2004228003.tif 000003
【図２】
2004228003.tif 000004
【図３】
2004228003.tif 000005