(57)【要約】【課題】多孔質蛍光体層が所定範囲の大きさの細孔を有し、この多孔質蛍光体層に放電ガスが封入されているために、電極（導電膜付基板）間に印加することによって高輝度で発光し、安価でもあることから各種照明装置、表示装置に好適に用いることのできる新規な発光素子に関する。【解決手段】多孔質蛍光体層(3)が、表面に導電膜(2)を有する2枚の基板の間に、各導電膜が対峙するように、導電膜(2)によって狭持されてなる発光素子であって、  多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径が０．０２〜１０μｍの範囲にあり、多孔質蛍光体層(3)にガスが封入されていることを特徴とする発光素子。【選択図】図１
2008117606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質蛍光体層(3)が、表面に導電膜(2)を有する2枚の基板(1)の間に、各導電膜が対峙するように、導電膜(2)によって狭持されてなる発光素子であって、
多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径が０．０２〜１０μｍの範囲にあり、多孔質蛍光体層(3)にガスが封入されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
少なくとも一方の前記導電膜付基板(1)と多孔質蛍光体層(3)との間に絶縁膜(2)が設け
られてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記多孔質蛍光体層(3)が、平均粒子径０．０５〜２０μｍの範囲にある蛍光体粒子か
らなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記ガスが希ガスおよび／またはＮ2であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の発光素子。
【請求項５】
前記多孔質蛍光体層(3)の細孔容積が０．０２〜０．５ｍｌ／ｇの範囲にあることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平均細孔径が０．０２〜１０μｍの範囲にある多孔質蛍光体層が２枚の導電膜付基板によって導電膜が対峙するように狭持された発光素子であって、多孔質蛍光体層の細孔にガスが封入されていることを特徴とする発光素子に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、多孔質蛍光体層が所定範囲の大きさの細孔（以下、空隙ということがある。）を有し、この多孔質蛍光体層に放電ガスが封入されているために、電極（導電膜付基板）間に印加することによって高輝度で発光し、安価でもあることから各種照明装置、表示装置に好適に用いることのできる新規な発光素子に関する。
【背景技術】
【０００３】
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）は、物質に電界（電場）を印加したときに生じる発光現象をいい、このような発光を生じる蛍光体（電界発光蛍光体）を発光体層として有する素子（以下、電界発光素子ということがある）は、近時、ディスプレイデバイス、液晶表示装置のバックライト、照明などの用途が考えられている。
【０００４】
従来の蛍光体粒子からなる発光体層の発光方式にはＥＬ方式、ＰＤＰ方式があり、ＥＬ方式では蛍光体として通常硫化物蛍光体が用いられ、輝度が不充分であったり、所望の発光色が得にくく、寿命が短い等の問題点があった。また、ＰＤＰ方式ではリブが設けられており、このため高精細の表示が困難であったり、経済性に問題があった。
【０００５】
また、特開２００３−０３１１８２号公報（特許文献１）には、一方のガラス基板は平面放電管外面に透明電極が形成され、平面放電管内面に蛍光体膜が形成され、他方のガラス基板には平面放電管内面に透明電極が形成されるとともに内面側の透明電極上に蛍光体膜が形成され、この１対のガラス基板が所定の放電距離だけ離間するようにスペーサを設けて対向して配置した平面放電管が開示されており、透明電極上に蛍光体膜が形成されているために電極がスパッタされにくく、このため放電管の寿命が長くなるとともに輝度が向上することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−０３１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたような平面放電管は高電圧（１〜３ｋＶ）が印加されるため電極のスパッタを完全に抑制することができず、充分に寿命の長い放電管を得ることは困難であった。
【０００７】
このような状況のものと、本発明者等は、かかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、２枚の導電膜付基板間に蛍光体層を設けるに際し、各々の導電膜が対峙し、しかも該導電膜間に蛍光体層を狭持させた構成からなる蛍光素子は、蛍光体粒子間に適当な大きさの空隙を残し、この空隙に希ガスを封入した発光素子は比較的低電圧の印加で充分な輝度で発光することを見出して本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、発光輝度、発光寿命等の発光特性および経済性に優れた新規な発光体素子を提供することにある。
本発明の構成は以下の通りである。
[1]多孔質蛍光体層(3)が、表面に導電膜(2)を有する2枚の基板の間に、各導電膜が対峙す
るように、導電膜(2)によって狭持されてなる発光素子であって、
多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径が０．０２〜１０μｍの範囲にあり、多孔質蛍光体層(3)にガスが封入されていることを特徴とする発光素子。
[2]少なくとも一方の前記導電膜付基板(1)と多孔質蛍光体層(3)との間に絶縁膜(2)が設けられてなる[1]の発光素子。
[3]前記多孔質蛍光体層(3)が、平均粒子径０．０５〜２０μｍの範囲にある蛍光体粒子からなる[1]または[2]の発光素子。
[4]前記ガスが希ガスおよび／またはＮ2であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかの発光素子。
[5]前記多孔質蛍光体層(3)の細孔容積が０．０２〜０．５ｍｌ／ｇの範囲にある[1]〜[4]のいずれかの発光素子。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蛍光体層が所定範囲の細孔径の細孔（空隙）を有する多孔質蛍光体層であり、この空隙にガスを封入することによって比較的低電圧の印加で発光し、発光輝度、発行寿命等発光特性が格段に向上した新規な発光素子を提供することができる。また、発光体素子の種類によってはリブあるいはスペーサ等を設ける必要がなく、このため構造が単純化でき、高精細な表示が可能になるとともに経済性にも優れた新規な発光素子を提供することができる。さらに、放電によって発生する紫外線により発光するため、紫外線発光する各種蛍光体を用いることができ、このため発光色を適宜選択でき、表示性能および寿命に優れた表示装置等に好適に用いることのできる新規な発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明に係る発光素子は、多孔質蛍光体層(3)が、表面に導電膜(2)を有する2枚の基板
の間に、各導電膜が対峙するように、導電膜(2)によって狭持されてなる発光素子であっ
て、
多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径が０．０２〜１０μｍの範囲にあり、多孔質蛍光体層(3)にガスが封入されている。本発明に係る発光素子の模式図を図１に示す。
【００１１】
本発明に用いる導電膜付基板(1)としては、従来公知の導電膜付基板を用いることがで
き、例えば、ガラス、石英、Ａl2Ｏ3等の基板上に錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、
アンチモンドープ酸化錫、アルミニウム、クロム等従来公知の導電膜が形成された基板が用いられる。このときの導電膜の厚さは、通常０．０５〜０．５μｍの範囲にある。このとき、導電膜付基板(1)は同じ構成であっても異なる構成であってもよいが、少なくとも
一方は透明性基板である。
【００１２】
本発明に用いる多孔質蛍光体層(3)は、蛍光体粒子からなり、蛍光体粒子としては従来
公知の各種蛍光体粒子を用いることができる。
例えば、赤色（Ｒ）発光特性を有する蛍光体粒子としてＺｎ3(ＰＯ4)2：Ｍｎ2+、（Ｚ
ｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ3+、（Ｙ，Ｇ
ａ）ＢＯ4：Ｅｕ3+、
緑色（Ｇ）発光特性を有する蛍光体粒子としてＺｎ2ＳiＯ4：Ｍｎ2+、（Ｚｎ，Ｃｄ）
Ｓ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ,Ａｌ、Ｙ３Ａｌ3Ｇａ2
Ｏ12：Ｔｂ3+、（Ｌａ，Ｃｅ）ＰＯ4：Ｔｂ3+、
青色（Ｂ）発光特性を有する蛍光体粒子としてＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ,Ａｌ,Ｃｌ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+等が挙げられる。
【００１３】
このような蛍光体粒子の平均粒子径は、印加電圧、封入するガスの種類および圧力、蛍
光体粒子の種類等によって異なるが、０．０５〜２０μｍ、さらには０．１〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００１４】
蛍光体粒子の平均粒子径が小さいと、蛍光体粒子によっては結晶性が不充分となるためか発光効率が不充分となることがあり、また多孔質蛍光体層の細孔径が小さくなり過ぎ、蛍光体層に封入したガスの保持量が低下して発光効率が不充分となったり寿命が短縮することがある。蛍光体粒子の平均粒子径が大きすぎると、平均細孔径が大きいために電圧ロスが増大するのか発光輝度が不充分となることがある。
【００１５】
多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径は０．０２〜１０μｍ、さらには０．０５〜５μｍの
範囲にあることが好ましい。多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径が小さい場合は蛍光体層に
封入したガスの保持量が低下して発光効率が不充分となったり寿命が短縮することがある。また、平均細孔径が大きすぎても、電圧ロスが増大するためか発光輝度が不充分となることがある。
【００１６】
多孔質蛍光体層(3)は主に蛍光体粒子間隙による細孔を有し、この細孔容積が０．０２
〜０．５ｍｌ／ｇ、さらには０．０５〜０．４ｍｌ／ｇの範囲にあることが好ましい。
多孔質蛍光体層(3)の細孔容積が小さい場合、多孔質蛍光体層(3)の細孔中のガスが少ないために放電によって発生する紫外線が減少し発光輝度が不充分となることがある。細孔容積が０．５ｍｌ／ｇを超えると電圧ロスが増大するためか発光輝度が不充分となることがある。
【００１７】
上記した多孔質蛍光体層(3)の細孔容積および平均細孔径は以下のようにして求めるこ
とができる。
細孔容積は、多孔質蛍光体層を基板から剥離し、既知量の多孔質蛍光体層について水銀圧入法細孔分布測定装置（カウンタークローム社製：PM-33GT1LP）により細孔分布を測定する。
【００１８】
このとき、Ｄ（細孔直径）＝−４ｒＣｏｓθ／Ｐである。
ｒ＝水銀の表面張力、θ＝水銀と蛍光体の接触角、Ｐ＝圧力
平均細孔径は、得られた細孔容積の１／２の細孔容積における細孔径である。
【００１９】
このような多孔質蛍光体層(3)の厚さは１０〜２００μｍ、さらには２０〜１５０μｍ
の範囲にあることが好ましい。多孔質蛍光体層(3)の厚さが小さい場合は、蛍光体の量が
少ないために励起エネルギーを充分吸収することができずロスが生じ、発光輝度が不充分となることがある。多孔質蛍光体層(3)の厚さが大きいと、発光に寄与しない蛍光体が増
加して励起エネルギーの吸収がさらに高まることもなく、さらに放電エリアが減少し、一方放電ガスが増大するために発光輝度が低下し、信頼性の低下を招くことがある。
【００２０】
また、多孔質蛍光体層(3)にはガスが封入されている。ガスとしては、蛍光体層の発光
を促進する放電ガスであれば特に制限はないが、希ガスおよび／またはＮ2であることが
好ましい。即ち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、ＲｎおよびＮ2から選ばれる１種また
は２種以上のガスが好ましい。なかでも、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびこれらの混合ガスは安定した放電が得られ、本発明の発光素子に好適に用いることができる。
【００２１】
本発明では,酸素の残存量をできるだけ少なくしておくことが好ましい。酸素が存在す
ると、発光体層の発光が不充分となったり、発光しないことがある。
なお、本発明の発光素子に採用される印加電圧は通常２０〜１０００Ｖ、好ましくは４０〜８００Ｖの範囲である。
【００２２】
本発明の発光素子には、少なくとも一方の前記導電膜付基板(1)と多孔質蛍光体層(3)との間に絶縁膜(2)が設けられていてもよい。
絶縁膜(2)としては従来公知の絶縁膜を用いることができ、例えば、チタン酸バリウム
、酸化シリコン、チッ化シリコン、炭化シリコン、ニオブ酸ストロンチウム、カプトン等が挙げられる。このような絶縁膜はＣＶＤ法、印刷法等によって形成され、厚さは、通常０．０５〜０．５μｍの範囲にある。絶縁膜が設けられていると放電による導電膜の劣化を抑制することができるとともに導電膜からの金属成分等による汚染を防止することができ、このため高い発光輝度を安定的に維持することができ、発光寿命等の発光特性が格段に向上した新規な発光素子が得られる。なお、絶縁膜(2)は、双方の前記導電膜付基板(1)と多孔質蛍光体層(3)との間に絶縁膜(2)が設けられていてもよい。
【００２３】
なお、絶縁膜を設けた場合は絶縁膜と多孔質蛍光体層とが密着していることが好ましい。
本発明に係る発光素子は、多孔質発光体層(3)が前記した平均細孔径を有し、セルに放
電ガスが封入されていれば特に制限はなく従来公知の方法で製造することができる。
【００２４】
例えば、先ず、基板表面の導電膜上、あるいは導電膜上に形成された絶縁膜を形成した導電膜付基板上に、蛍光体粒子分散液を塗布し蛍光体粒子層を形成し、乾燥し、加熱処理して多孔質蛍光体層を形成する。
【００２５】
蛍光体粒子分散液の分散媒としては通常メタノール、エタノール等のアルコールが用いられる。蛍光体粒子の濃度は固形分として、５〜５０重量％の範囲である。
蛍光体粒子分散液には必要に応じて蛍光体粒子と結合しうるバインダーが含まれていてもよい。バインダーとしては加熱処理工程で除去しうるシアノエチルセルロース、ブチルカルビトールアセテート等の有機バインダーが好適に用いられる。このときの有機バインダーの使用量は蛍光体粒子層が必要な形状を保持できる範囲で少ないことが好ましい。
【００２６】
蛍光体粒子分散液の塗布法としては印刷法、沈降法、浸漬法、スピンコート法等従来公知の方法を採用することができる。
乾燥は主に分散媒を除去できればよく、通常５０〜１２０℃で０．５〜１２時間程度である。
【００２７】
加熱処理は蛍光体粒子層が必要な形状保持できる程度に強度を付与することができ、有機バインダーを用いた場合は有機バインダーを燃焼除去できれば特に制限はなく、通常２００〜７００℃で加熱処理する。なお、加熱処理する際は、蛍光体粒子の種類、有機バインダーの有無等によって酸化雰囲気、還元雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気等を適宜選択して採用することができる。
【００２８】
ついで、基板の両端に封止材（シール材）を塗布したもう一方の導電膜付基板と多孔質蛍光体層を形成した導電膜付基板とを導電膜が対向するように張り合わせる。このとき、封止部は一部開口しておき、真空容器に入れ、脱気した後、所定のガスを所望量充填し、前記封止部をＵＶ樹脂等で封止した後取り出すことによって、本発明の発光素子を製造することができる。
【００２９】
このようにして得られた発光素子は、多孔質蛍光体層(3)が、導電膜が対峙するように2枚の導電膜付基板(1)の表面の導電膜(2)によって狭持された発光素子であって、多孔質蛍光体層(3)の平均細孔径が０．０２〜１０μｍの範囲にあり、多孔質蛍光体層(3)にガスが封入されている。
【００３０】
このような発光素子は、蛍光体層が所定範囲の細孔径の細孔（空隙）を有する多孔質蛍
光体層であり、この空隙にガスを封入することによって比較的低電圧の印加で発光し、発光輝度、発行寿命等発光特性が格段に向上した新規な発光素子を提供することができる。また、発光体素子の種類によってはリブあるいはスペーサ等を設ける必要がなく、このため構造が単純化でき、高精細な表示が可能になるとともに経済性にも優れた新規な発光素子を提供することができる。さらに、放電によって発生する紫外線により発光するため、紫外線発光する各種蛍光体を用いることができ、このため発光色を適宜選択でき、表示性能および寿命に優れた表示装置等に好適に用いることのできる新規な発光素子を提供することができる。
［実施例］
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例1］
表示装置用発光素子(1)の作成
片面にＩＴＯからなるストライプ状パターンの透明導電膜が形成されたガラス基板に、先ず、赤色（Ｒ）発光用塗料として、平均粒子径０．３μｍに調整したユウロピウム賦活硼酸イットリウム・ガドリウム（Ｙ,Ｇｄ）ＢＯ3：Ｅｕ）蛍光体粒子（化成オプトニクス(株)製：ＫＸ−５０４Ａ）８５ｇとバインダーとしてブチルカルビトールアセテート１５ｇとをエチルアルコール１００ｇ分散させたペーストを赤色（Ｒ）用画素セルにスクリーン印刷法で塗布した。
【００３１】
次に、緑色（Ｇ）発光用塗料として、上記において、蛍光体粒子として平均粒子径０．３μｍに調整したマンガン付活珪酸亜鉛（Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ）（化成オプトニクス(株)製：ＰＩ−ＧＩＳ）を用いたペーストを緑色（Ｇ）用画素セルにスクリーン印刷法で塗布した。
【００３２】
次に、青色（Ｂ）発光用塗料として、上記において、蛍光体粒子として平均粒子径０．３μｍに調整したユウロピウム付活酸化アルミニウムバリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ）（化成オプトニクス(株)製：ＫＸ−５０１Ａ）を用いたペーストを青色（Ｂ）用画素セルにスクリーン印刷法で塗布した。
ついで、約１００℃で２時間乾燥した後、４５０℃で２時間焼成してバインダーを除去した。形成された多孔質発光体層の厚さは１００μｍであった。
【００３３】
多孔質発光体層を形成した基板と、ストライプ状に透明導電膜をパターニングしたブラックマトリックス（ＲＧＢの混色を防ぐための格子状遮光層）付ガラス基板にＣＶＤ法で窒化珪素からなる絶縁膜を形成した基板の両端に封止材を塗布した透明導電膜付基板とを導電膜が対向するように張り合わせた。このとき、封止部は一部開口した。
【００３４】
なお、張り合わせた後、両基板の外側から０．３Ｍｐａの圧力で加圧した。このとき、多孔質発光体層の厚さは９０μｍであった。
ついで、チャンバーに入れ、脱気（圧力０．００１Ｍｐａで１時間）した後、Ｈe−Ｘe混合ガス（Ｘe１０ｖｏｌ％）を圧力が０．１Ｍｐａになるように封入し、前記封止部を
ＵＶ樹脂で封止した後取り出して２４０×３２０画素の表示装置用発光素子(1)を作成し
た。
【００３５】
発光輝度の測定
表示装置用発光素子(1)の両電極に１００Ｖの交流電圧を印加し、白色の発光輝度を測
定したところ５００ｃｄ／ｍ2であった。
【００３６】
発光寿命の測定
上記発光輝度の測定を継続して行い、輝度が初期輝度の５０％に減衰するまでの時間を
発光寿命として測定した。表示装置用発光素子(1)の発光寿命は２０．０００時間であっ
た。
多孔質発光体層の細孔特性の評価
発光輝度測定後、表示装置用発光素子(1)を分解し、多孔質発光体層を基板から剥離し
て採取し、細孔容積、平均細孔径を測定し、結果を表１に示す。
[実施例２]
表示装置用発光素子(2)の作成
実施例１において、各蛍光体粒子として平均粒子径を０．１μｍに調整して用いた以外は同様にして表示装置用発光素子(2)を作成した。
【００３７】
得られた表示装置用発光素子(2)について発光輝度および寿命を測定し、結果を表１に
示す。また細孔容積、平均細孔径を測定し、結果を表１に示した。
[実施例3]
表示装置用発光素子(3)の作成
実施例１において、各蛍光体粒子として平均粒子径が３μｍのものを用いた以外は同様にして表示装置用発光素子(3)を作成した。
【００３８】
得られた表示装置用発光素子(3)について発光輝度および寿命を測定し、結果を表１に
示す。また細孔容積、平均細孔径を測定し、結果を表１に示した。
[比較例1]
表示装置用発光素子(R1)の作成
実施例１において、各蛍光体粒子として平均粒子径を０．０３μｍに調整して用いた以外は同様にして表示装置用発光素子(R1)を作成した。
【００３９】
得られた表示装置用発光素子(R1)について発光輝度および寿命を測定し、結果を表１に示す。また細孔容積、平均細孔径を測定し、結果を表１に示した。
[比較例２]
表示装置用発光素子(R2)の作成
実施例１において、各蛍光体粒子として平均粒子径が２５μｍのものを用いた以外は同様にして表示装置用発光素子(R2)を作成した。
【００４０】
得られた表示装置用発光素子(R2)について発光輝度および寿命を測定し、結果を表１に示す。また細孔容積、平均細孔径を測定し、結果を表１に示した。
[比較例3]
表示装置用発光素子(R3)の作成
実施例１において、ガスを封入しなかった以外は同様にして表示装置用発光素子(R3)を作成した。
【００４１】
得られた表示装置用発光素子(R3)について発光輝度および寿命を測定し、結果を表１に示す。また細孔容積、平均細孔径を測定し、結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】
2008117606.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は本発明にかかる発光素子の模式図を示す。
【図１】
2008117606.tif 000004