(57)【要約】【課題】  分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子において、発光層中の蛍光体部分への電圧印加効率を改善し、発光効率を高める。【解決手段】  分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子２０において、誘電体コアと蛍光体被覆層とを含む多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子を、誘電体バインダー中に分散させて発光層２６を形成し、素子２０に電圧を印加した際に、それら多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、発光層２６全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となるようにする。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の電極間に、
誘電体コアと、該誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含む、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子が、誘電体バインダー中に分散された発光層を有してなるエレクトロルミネッセンス素子であって、
該エレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加した際、前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の前記蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、前記発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の前記誘電体コアの平均コア径が１．２μｍ以上であり、前記発光層の層厚が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の前記蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、前記誘電体コアの平均半径ｒ２とが、ｒ２／ｒ１≧１．０の関係を有することを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の各々について、前記蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、前記誘電体コアの比誘電率ε２とが、ε２／ε１＞２．０の関係を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
１対の電極間に、
誘電体コアと、該誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層と、該蛍光体被覆層の外側に設けられた誘電体被覆層とを含む、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子が、誘電体バインダー中に分散された発光層を有してなるエレクトロルミネッセンス素子であって、
該エレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加した際、前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の前記蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、前記発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の前記誘電体コアの平均コア径が１．２μｍ以上であり、前記発光層の層厚が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の前記蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、前記誘電体コアの平均半径ｒ２と、前記誘電体被覆層の平均層厚ｒ３とが、ｒ２／ｒ１≧１．０およびｒ３／（ｒ１＋ｒ２）＜０．５０の関係を有することを特徴とする請求項５または６記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の各々について、前記蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、前記誘電体コアの比誘電率ε２と、前記誘電体被覆層の比誘電率ε３とが、ε２／ε１＞２．０およびε３／ε１＜２０の関係を有することを特徴とする請求項５から７いずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の各々の前記蛍光体被覆層が、ホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体からなることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記発光層中における前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の体積充填率が、４０％以上であることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
コア径１．２μｍ以上の誘電体コアと、
該誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含んでなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【請求項１２】
前記蛍光体被覆層の層厚ｒ１と、前記誘電体コアの半径ｒ２とが、ｒ２／ｒ１≧１．０の関係を有することを特徴とする請求項１１記載のエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【請求項１３】
前記蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、前記誘電体コアの比誘電率ε２とが、ε２／ε１＞２．０の関係を有することを特徴とする請求項１１または１２記載のエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【請求項１４】
コア径１．２μｍ以上の誘電体コアと、
該誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層と、
該蛍光体被覆層の外側に設けられた誘電体被覆層とを含んでなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【請求項１５】
前記蛍光体被覆層の層厚ｒ１と、前記誘電体コアの半径ｒ２と、前記誘電体被覆層の層厚ｒ３とが、ｒ２／ｒ１≧１．０およびｒ３／（ｒ１＋ｒ２）＜０．５０の関係を有することを特徴とする請求項１４記載のエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【請求項１６】
前記蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、前記誘電体コアの比誘電率ε２と、前記誘電体被覆層の比誘電率ε３とが、ε２／ε１＞２．０およびε３／ε１＜２０の関係を有することを特徴とする請求項１４または１５記載のエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【請求項１７】
前記蛍光体被覆層が、ホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体からなることを特徴とする請求項１１から１６いずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス発光粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子およびエレクトロルミネッセンス発光粒子に関し、特に、蛍光体を含むエレクトロルミネッセンス発光粒子が発光層中に分散された分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子、およびそのような素子への使用に適したエレクトロルミネッセンス発光粒子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス素子は、自己発光する面光源として、別途の光源が不要な新たな表示素子等としての利用が期待されているものである。従来のエレクトロルミネッセンス素子には、「分散型」と「薄膜型」の２つのタイプが存在する。そこでまず、非特許文献１等に記載されている、従来の分散型と薄膜型のエレクトロルミネッセンス素子のそれぞれの基本的な構造、発光機構および特長について、以下に概略的に説明する。
【０００３】
分散型エレクトロルミネッセンス素子は、典型的には、図８に示す素子６０のように、ガラスやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート等の透明基板６２の上に、透明導電膜の塗布により透明電極６４が形成されて、その上に、蛍光体粒子６６ａが誘電体バインダー６６ｂ中に遊離分散されてなる発光層６６、絶縁層６８および背面電極７０が積層された構造を有する。さらに、表面保護層等の追加の層が設けられる場合もある。透明電極６４と背面電極７０との間に交流電圧を印加すると、発光層６６内部の蛍光体粒子６６ａが電界発光を示し、その光が透明電極６４および透明基板６２を介して取り出される。絶縁層６８は、電流経路を遮断し、各蛍光体粒子６６ａに安定した高電界を印加するためのものであるが、上記の蛍光体粒子６６ａ同士の遊離分散が完全に実現されており、発光層６６内の電流経路が遮断されている場合には、絶縁層６８を設けなくてもよい。複数の色に対応する異なる種類の蛍光体粒子を使用した図８に示す構造を多重に重ね合わせ、中間の電極をすべて透明電極とすれば、カラーディスプレイ等への応用が可能である。
【０００４】
分散型エレクトロルミネッセンス素子の蛍光体粒子としては、付活剤が蛍光体母材に添加された粒子が用いられる。その代表的なものは、青緑色の発光を示すＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌであり、その他、所望の発光色に応じて、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（緑色）やＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ，Ｍｎ（橙黄色）等が使用される。ここで、下記の発光機構等から、付活剤は銅を含んだものである必要があると言われている。さらに、銅を添加できる母材の種類は限られており、実用的なものはＺｎＳ、ＣａＳ、ＳｒＳのみである。これらの材料の制限等から、分散型エレクトロルミネッセンス素子の蛍光体粒子では、２０μｍ前後の粒子径が最適であると考えられている。これより若干小さな蛍光体粒子が用いられることもあるが、粒子径が２〜３μｍよりも小さくなると発光輝度が著しく低下することが知られているので、最小でもその程度までしか小さくされない。
【０００５】
分散型エレクトロルミネッセンス素子の発光は、付活剤として添加された元素が、ドナーおよびアクセプタとして作用し、再結合が起こることによるものである。たとえば、上記のＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌの場合には、Ｃｌがドナー、Ｃｕがアクセプタとして作用する。また、この発光は、蛍光体粒子全体で一様に起こるのではなく、Ｃｕ２Ｓの針状結晶がＺｎＳ粒子の格子欠陥に沿って析出しており、その部分で局在的に起こるものと考えられている。
【０００６】
薄膜型エレクトロルミネッセンス素子は、典型的には、図９に示す素子８０のように、分散型と同様に透明基板８２の上に、透明電極８４が形成され、その上に、第１の絶縁層８６ａ、真空蒸着やスパッタリング等の手法により薄膜状に形成された蛍光体の発光層８８、第２の絶縁層８６ｂおよび背面電極９０が積層された構造を有する。さらに、表面保護層や、発光層と絶縁層間のバッファ層等の、追加の層が設けられる場合もある。一般的には、発光層８８以外の各層も、真空蒸着等の薄膜形成技術により形成される。したがって、図９の素子８０は説明のため図８の素子６０とほぼ同様の厚さに描かれているが、実際には、薄膜型エレクトロルミネッセンス素子の厚さは、分散型エレクトロルミネッセンス素子の１／１００程度である。透明電極８４と背面電極９０との間に交流電圧を印加すると、発光層８８が電界発光を示し、その光が透明電極８４および透明基板８２を介して取り出される。発光層８８に用いられる代表的な蛍光体材料は、発光中心となるＭｎを母材ＺｎＳ中にドープしたＺｎＳ：Ｍｎであり、これは橙黄色の発光を示す。薄膜型の場合も、複数の色に対応する異なる種類の発光中心をドープした発光部分を２次元状に配した「デュアル・パターン方式」や「トリプル・パターン方式」と呼ばれる構成を採用したり、複数の色に対応する上記の図９に示す構造を多重に重ね合わせたりすることにより、カラーディスプレイ等への応用が可能である。
【０００７】
分散型エレクトロルミネッセンス素子がドナー−アクセプタ間の再結合により発光するのに対し、薄膜型エレクトロルミネッセンス素子の発光は、母材中を走るホットエレクトロンによる発光中心の衝突励起によるものであるとされている。このホットエレクトロンは、電圧印加時に、発光層８８と絶縁層８６ａおよび８６ｂとの界面および／または発光層８８内のトラップ等から、発光層８８中に注入された電子が、高電界下で加速されたものである。
【０００８】
分散型と薄膜型のエレクトロルミネッセンス素子を比較すると、それぞれに長所および短所がある。分散型の長所としては、製造工程を、真空蒸着等を含まない簡略なものとすることができるので、製造コストが安く、素子の大型化が容易であり、また、可撓性を有するフレキシブルな素子も製作できる点等が挙げられる。短所は、薄膜型に比べて輝度が低いこと、色の多様性が少ないこと、分散される蛍光体粒子の粒子径が大きく、高精細ディスプレイ等の用途には向かないこと等である。一方、薄膜型の長所は、分散型より輝度が高く明るいこと、色を決定する発光中心のバリエーションが多いため多様な色を表現できること、高精細表示が可能であること等が挙げられる。短所は、製造工程が複雑でコストが高いこと等である。また、薄膜型では、発光した光の大部分が発光層と絶縁層の界面で全反射されるため、光の取出効率が非常に低く、５から１０％程度しかない点も問題とされている。
【０００９】
一方、特許文献１および２等において、図８に示した構造と同様の分散型様の構造を採りながら、発光層中に遊離分散される蛍光体粒子として、従来は薄膜型素子の発光層に使用されていた蛍光体材料を粒子形状にしたものを使用したエレクトロルミネッセンス素子も提案されている。さらに特許文献１では、蛍光体のみからなる粒子に代えて、誘電体コアを直に覆う蛍光体被覆層を設けた粒子や、さらにその蛍光体被覆層を直に覆う誘電体被覆層を設けた粒子を用い、蛍光体被覆層の材料として従来の薄膜型素子の発光層に使用されていた蛍光体を用いた、分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子も提案されている。これらの特許文献１および２に記載されているようなエレクトロルミネッセンス素子では、発光層中の蛍光体部分とその周囲の誘電体との界面および／または蛍光体部分内のトラップ等から、蛍光体部分内部に電子が注入され、その電子が加速されてホットエレクトロンとなり蛍光体部分内の発光中心を衝突励起し、従来の薄膜型素子に類似の発光機構が実現されると考えられる。基本的な構造自体は従来の分散型素子と同様であるので、製造コストは低く抑えることができる。
【００１０】
従来型の銅を含む蛍光体を用いたものと、上記の薄膜型素子の発光層に使用されていた蛍光体を用いたものとのいずれかを問わず、分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子において高い発光効率を得るためおよび／または低い印加電圧で発光を開始させるためには、素子に印加した電圧が、発光層中の蛍光体粒子に効率的に印加される必要がある。そのための手段として、たとえば上記の特許文献２に記載されたエレクトロルミネッセンス素子では、発光層中のバインダーにＢａＴｉＯ３等の高誘電率の誘電体を使用し、その中に蛍光体粒子を分散させている。
【特許文献１】国際公開第０２／０８０６２６号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−１９５６７４号公報
【非特許文献１】猪口敏夫著、「エレクトロルミネセントディスプレイ」、初版、産業図書株式会社、    平成３年７月２５日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のとおり、分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子において高い発光効率を得るためおよび／または低い印加電圧で発光を開始させるために、発光層中のバインダーに高誘電率の誘電体を使用する等の工夫が従来からなされている。しかしながら、蛍光体のみからなる粒子をバインダー中に分散させて発光層とした場合、高誘電率の誘電体からなるバインダーを用いても、素子に電圧を印加した際に蛍光体粒子にかかる平均電界強度は、発光層全体にかかる平均電界強度の高々１．２倍程度にしかならず、効率のよい高輝度発光は得られない。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、発光層中の蛍光体部分への電圧印加効率が改善された、発光効率および発光輝度の高い、分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子、およびかかる素子への使用に適したエレクトロルミネッセンス発光粒子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子は、１対の電極間に、誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含む、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子が、誘電体バインダー中に分散された発光層を有してなるエレクトロルミネッセンス素子であって、そのエレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加した際、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となることを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、本発明において「エレクトロルミネッセンス発光粒子」とは、粒子の全体を指し、エレクトロルミネッセンス素子に使用される場合にあっては、発光層中に分散される各粒子の全体を指すものとする。すなわち、実際にエレクトロルミネッセンスによる発光が生じるのは、粒子中の蛍光体部分であるが、本発明においては、誘電体コアや、あれば誘電体被覆層やバッファ層等を含めた粒子全体を、「エレクトロルミネッセンス発光粒子」と呼ぶものとする。
【００１５】
また、本発明において、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子が誘電体バインダー中に「分散」されているとは、各エレクトロルミネッセンス発光粒子が互いに完全に遊離分散していることを要するものではなく、一部のエレクトロルミネッセンス発光粒子が互いに接触していてもよいものとする。
【００１６】
さらに、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子は、１対の電極間に発光層を有してなるものであるが、これは必要最低限の層構成を示したものであって、これに加えて、発光層の片側もしくは両側に形成された絶縁層、バッファ層、表面保護層等の追加の層が設けられていてもよい。
【００１７】
また、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子に用いられるエレクトロルミネッセンス発光粒子は、誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含むものであるが、これも必要最低限の構成を示したものである。たとえば、誘電体コアと蛍光体被覆層との間にバッファ層等の追加の層が設けられていてもよいし、蛍光体被覆層の外側に、追加の誘電体被覆層と蛍光体被覆層との組や、表面保護層等が設けられていてもよい。
【００１８】
さらに、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子においては、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアの平均コア径が１．２μｍ以上であり、発光層の層厚が１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
また、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子においては、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、誘電体コアの平均半径ｒ２とが、ｒ２／ｒ１≧１．０の関係を有することが好ましい。
【００２０】
さらに、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子においては、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の各々について、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２とが、ε２／ε１＞２．０の関係を有することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子は、１対の電極間に、誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層と、その蛍光体被覆層の外側に設けられた誘電体被覆層とを含む、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子が、誘電体バインダー中に分散された発光層を有してなるエレクトロルミネッセンス素子であって、そのエレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加した際、前記多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となることを特徴とするものである。
【００２２】
ここで、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子も、本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子と同様に、１対の電極間に発光層を有してなるものであるが、これは必要最低限の層構成を示したものであって、これに加えて、発光層の片側もしくは両側に形成された絶縁層、バッファ層、表面保護層等の追加の層が設けられていてもよい。
【００２３】
また、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子に用いられるエレクトロルミネッセンス発光粒子は、誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層と、その蛍光体被覆層の外側に設けられた誘電体被覆層とを含むものであるが、これも必要最低限の構成を示したものである。たとえば、誘電体コアと蛍光体被覆層との間および／または蛍光体被覆層と誘電体被覆層との間に、バッファ層等の追加の層が設けられていてもよいし、誘電体被覆層の外側に、追加の蛍光体被覆層と誘電体被覆層との組や、表面保護層等が設けられていてもよい。
【００２４】
さらに、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子においても、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアの平均コア径が１．２μｍ以上であり、発光層の層厚が１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
また、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子においては、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、誘電体コアの平均半径ｒ２と、誘電体被覆層の平均層厚ｒ３とが、ｒ２／ｒ１≧１．０およびｒ３／（ｒ１＋ｒ２）＜０．５０の関係を有することが好ましい。
【００２６】
さらに、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子においては、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の各々について、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２と、誘電体被覆層の比誘電率ε３とが、ε２／ε１＞２．０およびε３／ε１＜２０の関係を有することが好ましい。
【００２７】
また、上記の本発明に係る第１および第２のエレクトロルミネッセンス素子のいずれにおいても、上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の各々の蛍光体被覆層が、ホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体からなるものであることが好ましい。
【００２８】
さらに、上記の本発明に係る第１および第２のエレクトロルミネッセンス素子のいずれにおいても、発光層中における上記の多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の体積充填率は、４０％以上であることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス発光粒子は、コア径１．２μｍ以上の誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含んでなることを特徴とするものである。
【００３０】
ここで、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス発光粒子は、誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含むものであるが、これは必要最低限の構成を示したものである。たとえば、誘電体コアと蛍光体被覆層との間にバッファ層等の追加の層が設けられていてもよいし、蛍光体被覆層の外側に、追加の誘電体被覆層と蛍光体被覆層との組や、表面保護層等が設けられていてもよい。
【００３１】
また、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス発光粒子においては、蛍光体被覆層の層厚ｒ１と、誘電体コアの半径ｒ２とが、ｒ２／ｒ１≧１．０の関係を有することが好ましい。
【００３２】
さらに、上記の本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス発光粒子においては、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２とが、ε２／ε１＞２．０の関係を有することが好ましい。
【００３３】
本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス発光粒子は、コア径１．２μｍ以上の誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層と、その蛍光体被覆層の外側に設けられた誘電体被覆層とを含んでなることを特徴とするものである。
【００３４】
ここで、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス発光粒子は、誘電体コアと、その誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層と、その蛍光体被覆層の外側に設けられた誘電体被覆層とを含むものであるが、これも必要最低限の構成を示したものである。たとえば、誘電体コアと蛍光体被覆層との間および／または蛍光体被覆層と誘電体被覆層との間に、バッファ層等の追加の層が設けられていてもよいし、誘電体被覆層の外側に、追加の蛍光体被覆層と誘電体被覆層との組や、表面保護層等が設けられていてもよい。
【００３５】
また、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス発光粒子においては、蛍光体被覆層の層厚ｒ１と、誘電体コアの半径ｒ２と、誘電体被覆層の層厚ｒ３とが、ｒ２／ｒ１≧１．０およびｒ３／（ｒ１＋ｒ２）＜０．５０の関係を有することが好ましい。
【００３６】
さらに、上記の本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス発光粒子においては、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２と、誘電体被覆層の比誘電率ε３とが、ε２／ε１＞２．０およびε３／ε１＜２０の関係を有することが好ましい。
【００３７】
また、上記の本発明に係る第１および第２のエレクトロルミネッセンス発光粒子のいずれにおいても、蛍光体被覆層が、ホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体からなるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子は、素子に電圧を印加した際、エレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となるように構成されたものであるので、発光層中の蛍光体部分への電圧印加効率が高く、これによれば高い発光効率を実現することおよび／または低い印加電圧で発光を開始させることが可能となる。同時に、誘電体コアの作用により、発光層中の誘電体バインダーにかかる電界が均一かつ低い水準に抑えられるので、誘電体バインダーへの負担を軽減し、素子の寿命が長く保たれる。
【００３９】
また、上記の第１のエレクトロルミネッセンス素子において、エレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアの平均コア径を１．２μｍ以上、発光層の層厚を１００μｍ以下とすることにより、エレクトロルミネッセンス発光粒子の分散性を高め、発光層の均一性を高めることができる。さらに、４００Ｖ以下程度の実用的な電圧で、十分な輝度の発光を得ることおよび／または素子の発光を開始させることが可能となる。
【００４０】
さらに、上記の第１のエレクトロルミネッセンス素子において、蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、誘電体コアの平均半径ｒ２とが、ｒ２／ｒ１≧１．０の関係を有するようにすること、および／または、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２とが、ε２／ε１＞２．０の関係を有するようにすることによって、上記の、蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となるような構成を、容易に実現することが可能となる。
【００４１】
本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子は、上記の第１のエレクトロルミネッセンス素子と同様に、素子に電圧を印加した際、エレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となるように構成されたものであるので、発光層中の蛍光体部分への電圧印加効率が高く、これによれば高い発光効率を実現することおよび／または低い印加電圧で発光を開始させることが可能となる。同時に、誘電体コアの作用により、発光層中の誘電体バインダーにかかる電界が均一かつ低い水準に抑えられるので、誘電体バインダーへの負担を軽減し、素子の寿命が長く保たれる。加えて、本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子に使用されているエレクトロルミネッセンス発光粒子は、蛍光体被覆層の外側にさらに誘電体被覆層を備えているものであるので、一般に水分に弱い蛍光体を外部の水分や湿気から保護することができ、これにより素子のさらなる長寿命化が図れるという利点もある。
【００４２】
また、上記の第２のエレクトロルミネッセンス素子においても、エレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアの平均コア径を１．２μｍ以上、発光層の層厚を１００μｍ以下とすることにより、エレクトロルミネッセンス発光粒子の分散性を高め、発光層の均一性を高めることができる。さらに、４００Ｖ以下程度の実用的な電圧で、十分な輝度の発光を得ることおよび／または素子の発光を開始させることが可能となる。
【００４３】
さらに、上記の第２のエレクトロルミネッセンス素子において、蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、誘電体コアの平均半径ｒ２と、誘電体被覆層の平均層厚ｒ３とが、ｒ２／ｒ１≧１．０およびｒ３／（ｒ１＋ｒ２）＜０．５０の関係を有するようにすること、および／または、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２と、誘電体被覆層の比誘電率ε３とが、ε２／ε１＞２．０およびε３／ε１＜２０の関係を有するようにすることによって、上記の、蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が発光層全体にかかる平均電界強度の１．５倍以上となるような構成を、容易に実現することが可能となる。
【００４４】
また、上記の第１および第２のエレクトロルミネッセンス素子のいずれにおいても、各エレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層を、ホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体からなるものとすることによって、より高輝度の発光を得ることが可能となる。
【００４５】
さらに、上記の第１および第２のエレクトロルミネッセンス素子のいずれにおいても、発光層中におけるエレクトロルミネッセンス発光粒子の体積充填率を４０％以上とすることによって、誘電体コアの作用による発光効率の高さ、発光開始電圧の低さおよび誘電体バインダーへの負担の低さを好適な水準に保ちながら、より高輝度の発光を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明に係る第１および第２のエレクトロルミネッセンス発光粒子を用いれば、上記のような利点を有するエレクトロルミネッセンス素子等を作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
【００４８】
前述のように、分散型様の構造を有するエレクトロルミネッセンス素子において蛍光体粒子への電圧印加効率を高めるために、発光層中のバインダーに高誘電率の誘電体を使用する等の工夫が従来からなされている。しかし、蛍光体のみからなる粒子を使用した場合、高誘電率の誘電体からなるバインダーを用いても、素子に電圧を印加した際に蛍光体粒子にかかる平均電界強度は、発光層全体にかかる平均電界強度の高々１．２倍程度にしかならない。
【００４９】
しかしながら、蛍光体のみからなる粒子に代えて、誘電体コアと蛍光体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子、あるいはさらに誘電体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を誘電体バインダー中に分散させて発光層を形成すれば、誘電体コアの作用により、素子に印加された電圧を蛍光体被覆層に集中させることが可能となる。そのため、そのような誘電体コアを有する適当に調整されたエレクトロルミネッセンス発光粒子を用いれば、素子に電圧を印加した際にエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体部分にかかる平均電界強度の、発光層全体にかかる平均電界強度に対する割合（以下、単に「電界集中度」と呼ぶ）を、従来の１．２程度に比べて大幅に改善できる。
【００５０】
調整可能な要素として、１つには、誘電体コアの大きさ、蛍光体被覆層の層厚、および誘電体被覆層を設ける場合にはその層厚といった、寸法に関する要素がある。また１つには、誘電体コアの比誘電率、蛍光体被覆層の比誘電率、および誘電体被覆層を設ける場合にはその比誘電率といった、誘電率に関する要素がある。さらに、発光層中におけるエレクトロルミネッセンス発光粒子の充填率も、電界集中度を左右する要素となる。
【００５１】
また、高い電界集中度を実現しても、発光層の層厚が過度に厚くなると、結局、十分な輝度の発光を得るためおよび／または素子の発光を開始させるために、発光層に印加すべき電圧の値は実用的な値を超えて高くなってしまうので、発光層の厚さはなるべく薄い方が好ましい。発光層を薄くする場合には、発光層中のエレクトロルミネッセンス発光粒子を適当な寸法に小さくすることが好ましいが、エレクトロルミネッセンス発光粒子の寸法が小さすぎると分散性が悪くなり、均一な発光が得られなくなる。また、分散性の悪さから短絡を生ずるおそれもある。
【００５２】
そこで、後述するシミュレーション実験により検証した結果、誘電体コアと蛍光体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用した発光層のモデルのいくつか、および、誘電体コア、蛍光体被覆層および誘電体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用した発光層のモデルのいくつかにおいて、１．５以上の高い電界集中度を実現することができた。また、このような１．５以上の電界集中度を実現するためには、誘電体コアと蛍光体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用する場合においては、蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、誘電体コアの平均半径ｒ２との間に、ｒ２／ｒ１≧１．０の関係が成り立つようにし、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２との間に、ε２／ε１＞２．０の関係が成り立つようにするのが好ましいことが分かった。一方、誘電体コアと蛍光体被覆層に加えてさらに誘電体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用する場合においては、蛍光体被覆層の平均層厚ｒ１と、誘電体コアの平均半径ｒ２と、誘電体被覆層の平均層厚ｒ３との間に、ｒ２／ｒ１≧１．０かつｒ３／（ｒ１＋ｒ２）＜０．５０の関係が成り立つようにし、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２と、誘電体被覆層の比誘電率ε３との間に、ε２／ε１＞２．０かつε３／ε１＜２０の関係が成り立つようにするのが好ましいことが分かった。
【００５３】
シミュレーション実験は、Ｉｎｆｏｌｙｔｉｃａ社製のＥｌｅｃＮｅｔバージョン６．７．２というソフトウェアを用い、汎用有限要素法による静電場解析により行った。図１に断面図を示すような、六方最密格子状に配置された各格子点に、設定された大きさのエレクトロルミネッセンス発光粒子１２を、発光層１０中のエレクトロルミネッセンス発光粒子１２と誘電体バインダー１４との体積比が１：１になるように（すなわちエレクトロルミネッセンス発光粒子１２の体積充填率が５０％となるように）配置した発光層のモデルを複数想定して、それぞれのモデルについて電界集中度を求めるシミュレーション実験を行った。
【００５４】
分散されるエレクトロルミネッセンス発光粒子１２としては、モデルごとに、図２に断面図を示す４種類の粒子のいずれかを想定した。図２の（ａ）は、コア半径ｒ２、比誘電率ε２の誘電体コアに、層厚ｒ１、比誘電率ε１の蛍光体被覆層が設けられたエレクトロルミネッセンス発光粒子である。図２の（ｂ）は、コア半径ｒ２、比誘電率ε２の誘電体コアに、層厚ｒ１、比誘電率ε１の蛍光体被覆層が設けられ、さらに層厚ｒ３、比誘電率ε３の誘電体被覆層が設けられたエレクトロルミネッセンス発光粒子である。図２の（ｃ）は、半径ｒ１、比誘電率ε１の蛍光体のみからなるエレクトロルミネッセンス発光粒子である。図２の（ｄ）は、コア半径ｒ１、比誘電率ε１の蛍光体コアに、層厚ｒ３、比誘電率ε３の誘電体被覆層が設けられたエレクトロルミネッセンス発光粒子である。誘電体バインダー１４の比誘電率はε４とした。これらのｒ１からｒ３およびε１からε４の値が、モデルごとの電界集中度を求めるために指定した実験パラメータである。
【００５５】
これらの実験パラメータの指定値と、得られた電界集中度の結果を、モデルごとに表１および２に示す。なお、比誘電率ε１の値は、一律ε１＝８とした。
【表１】
2005203336.tif 000003
【表２】
2005203336.tif 000004
【００５６】
ここで、実験パラメータとして指定した比誘電率ε１からε４の値は、それぞれ実際のエレクトロルミネッセンス素子に使用され得る材料を想定して指定した値である。各値と想定した材料との対応を、以下の表３に示す。
【表３】
2005203336.tif 000005
【００５７】
また、シミュレーション実験に際しては、電界集中度の値には影響しないが、モデルごとに発光層全体の層厚ｄを指定し、得られた電界集中度ｎの値と層厚ｄの値とから、発光を開始させるために必要な発光層に対する印加電圧Ｕの値を
Ｕ＝ｋｄ／ｎ
により求めた。ここで、ｋは、エレクトロルミネッセンス発光粒子に使用されている蛍光体固有の発光開始電界強度である。今回のシミュレーション実験では、表３に示すとおり、すべてのモデルにおいてＺｎＳ：Ｍｎを蛍光体の想定材料としたので、ｋ＝５．０×１０７Ｖ／ｍをｋの統一値として用いた。モデルごとの層厚ｄの指定値と得られた発光開始電圧Ｕの値も、表１および２に併せて示す。なお、上記のｋ＝５．０×１０７Ｖ／ｍという統一値は、表２に示す比較例１に相当する素子を実際に作製して発光実験をした結果、素子の発光開始時における発光層に対する印加電圧が４１７Ｖであったことから計算した値である。
【００５８】
以下、表１および２に示すシミュレーション実験の結果を詳細に検討する。
【００５９】
まず、誘電体コアを有さない粒子、すなわち図２の（ｃ）または（ｄ）に示すエレクトロルミネッセンス発光粒子を用いたモデルでは、いずれも１．２前後の従来と同等のレベルの電界集中度しか達成できなかった（比較例１から３参照）。一方、図２の（ａ）に示す誘電体コアと蛍光体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用したモデルのいくつか（実施例１から１３参照）、および図２の（ｂ）に示す誘電体コア、蛍光体被覆層および誘電体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用したモデルのいくつか（実施例１４および１５参照）では、１．５以上の高い電界集中度を得ることができた。
【００６０】
図２の（ａ）に示すエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用したモデルでは、蛍光体被覆層の層厚ｒ１と誘電体コアの半径ｒ２の絶対値が変化しても、それらの比ｒ２／ｒ１の値が同一であれば、同じ電界集中度が実現でき、ｒ２／ｒ１の値が大きいほど高い電界集中度が実現できることが分かった（実施例１から３参照）。比誘電率の条件を揃えた実施例１から８および比較例４のモデルについて、ｒ２／ｒ１の値と電界集中度ｎの値の関係を図３のグラフに示した。この結果によると、１．５以上の電界集中度を実現するためには、ｒ２／ｒ１の値が１．０以上程度であることが好ましいと言える。
【００６１】
また、図２の（ａ）に示すエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用したモデルであって、ｒ２／ｒ１の条件を揃えた実施例１、９ならびに１０および比較例５のモデルの結果を参照すると、蛍光体被覆層の比誘電率ε１と、誘電体コアの比誘電率ε２との比ε２／ε１の値が大きいほど、高い電界集中度が得られることが分かる。これらのモデルについて、ε２／ε１の値と電界集中度ｎの値の関係を図４のグラフに示した。この結果によると、１．５以上の電界集中度を実現するためには、ε２／ε１の値が２．０より大きい程度であることが好ましいと言える。
【００６２】
発光開始電圧Ｕについて検討すると、前述した発光開始電圧Ｕの導出方法から明らかなように、電界集中度ｎが同一の場合には、発光開始電圧Ｕは発光層の層厚ｄに比例して変化する（実施例１および３または実施例４、５、６および１２参照）。ここで、発光層の層厚ｄを１２０μｍとした実施例１２を参照すると、電界集中度は１１．２と極めて良好な値が得られているが、発光層の層厚ｄが厚いために、発光を開始させるために必要な発光層に対する印加電圧Ｕは５３６Ｖと高くなってしまっている。４００Ｖ以下程度の実用的な電圧で発光を開始させるためには、発光層の層厚ｄは１００μｍ以下程度であることが好ましい。なお、表１および２に示す発光開始電圧の計算結果は、発光層に対して必要な印加電圧の値であるので、現実の素子において絶縁層やバッファ層が設けられている場合には、それらの層で消費される電圧を考慮して、素子全体に対する必要な電源電圧を検討する必要がある。
【００６３】
実施例１３のモデルは、シミュレーション実験の結果上は、電界集中度および発光開始電圧ともに良好な値が得られているが、実際の素子として構成した場合には、エレクトロルミネッセンス発光粒子の大きさが小さ過ぎて分散性が悪く、均一な発光を得ることが困難である。また、分散性の悪さから、短絡を生ずるおそれもある。良好な分散性を確保するためには、エレクトロルミネッセンス発光粒子が、誘電体コアの部分だけで平均１．２μｍ以上程度の平均コア径を有することが好ましい。
【００６４】
また、実施例１１のモデルは、実施例１のモデルに対して、バインダーの比誘電率のみを変更したものである。実施例１１のモデルでは、実施例１のモデルと比較すると半分程度であるが１．５よりは遥かに高い電界集中度が実現されている。この結果は、比誘電率２程度の低誘電率のバインダーを用いても、本発明によれば、１．５以上の高い電界集中度を達成できることを示している。
【００６５】
一方、図２の（ｂ）に示す誘電体コア、蛍光体被覆層および誘電体被覆層を有するエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用した場合について言えば、実施例１４および１５と比較例６との比較より、蛍光体被覆層の層厚ｒ１、誘電体コアの半径ｒ２および誘電体被覆層の層厚ｒ３の間に、ｒ２／ｒ１の比が１．０以上程度という上記した関係に加えて、ｒ３／（ｒ１＋ｒ２）の比が０．５０未満程度という関係が成り立つことが、１．５以上の電界集中度を実現するために好ましい条件であると言える。また、比誘電率については、実施例１４および１５と比較例７との比較より、蛍光体被覆層の比誘電率ε１、誘電体コアの比誘電率ε２および誘電体被覆層の比誘電率ε３との間に、ε２／ε１の比が２．０より大きい程度であるという上記した関係に加えて、ε３／ε１の比が２０より小さい程度であるという関係が成り立つことが好ましいと言える。
【００６６】
図５は、上記の実施例１のモデルと、実施例１のモデルの発光粒子と同じ粒子径の蛍光体ＺｎＳ：Ｍｎのみからなる発光粒子（図２の（ｃ））を実施例１と同様の誘電体バインダー中に分散させたモデルとについて、発光粒子およびその周辺の誘電体バインダーにかかる、電界集中度の違いをシミュレーションにより求めたグラフである。蛍光体のみからなる発光粒子については、発光層中における発光粒子の体積充填率を５０％としたモデルと６０％としたモデルとについて、シミュレーションを行った。実施例１のモデルでは、前述のとおり、発光層中における発光粒子の体積充填率は５０％である。
【００６７】
図５のグラフを見ると、蛍光体のみからなる発光粒子を用いたモデルでは、誘電体バインダーに蛍光体部分と同等またはそれ以上の電界がかかっており蛍光体部分への電界集中度が低く、しかも、誘電体バインダーへの電界のかかり方が均一ではなく局所にピーク状にかかっていることが分かる。さらに、この誘電体バインダーにかかる電界の局所的なピークは、発光層中における発光粒子の体積充填率を上げるほど、高くなっていることが分かる。すなわち、蛍光体のみからなる発光粒子を用いた場合は、輝度向上のために発光粒子の体積充填率を上げていくと、誘電体バインダーへの局所的な熱的負荷が大きくなり、素子の寿命を著しく縮めてしまうと考えられる。
【００６８】
一方、誘電体コアを有する実施例１の発光粒子を用いた場合には、蛍光体部分への電界集中度が誘電体バインダーに比べて極めて高く、また、誘電体バインダーにも多少の電界はかかっているものの、そのかかり方が均一であることが分かる。すなわち、実施例１の発光粒子のような誘電体コアを有する発光粒子を用いれば、輝度向上のために発光層中における発光粒子の体積充填率を上げても、誘電体バインダーに局所的な熱的負荷がかからず、素子の寿命が長く保たれる。したがって、誘電体コアを有する発光粒子を用いる場合には、電界集中度および発光開始電圧に好ましくない影響がさほど及ばないのであれば、発光層中における発光粒子の体積充填率をある程度高くして、素子の発光輝度を構造させることが望ましいと考えられる。
【００６９】
そこで、上記の実施例１のモデル（粒子構造は図２の（ａ））と実施例１４のモデル（粒子構造は図２の（ｂ））のそれぞれについて、粒子各部の寸法や誘電率、バインダーの誘電率および発光層全体の層厚は表１に示したものと同一に保ったまま、発光層中におけるエレクトロルミネッセンス発光粒子の体積充填率のみを変化させ、表１の結果を導いた実験と同様のシミュレーション実験により、体積充填率の変化が電界集中度および発光開始電圧に及ぼす影響を検証した。また、図２の（ａ）に示す２重構造粒子を用いた素子間での相対輝度は、発光粒子の体積充填率に比例し、それら２重構造粒子に対する図２の（ｂ）に示す３重構造粒子の相対輝度は、同一充填率の２重構造粒子との発光粒子全体の粒径比（２重構造粒子の粒径）／（３重構造粒子の粒径）の３乗に比例するという仮定で、相対輝度の評価値を算出した。結果を、以下の表４および５に示す。
【表４】
2005203336.tif 000006
【表５】
2005203336.tif 000007
【００７０】
この結果から、発光層中における発光粒子の体積充填率を高めることにより、発光粒子への電界集中度は若干低下するものの、その低下の度合いはさほど大きくないことが分かる。また、発光開始電圧も、発光層中における発光粒子の体積充填率を高めることにより若干高まるものの、シミュレーション実験を行った範囲では２０Ｖ程度の変化である。この程度であれば、素子の駆動の容易性や寿命に及ぶ影響は問題にならず、体積充填率を高めることによる輝度向上の利点の方が勝る。したがって、誘電体コアを有する発光粒子を用いた本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子では、発光層中における発光粒子の体積充填率をある程度高く４０％以上とすることが好ましく、６０％以上とすることがさらに好ましい。
【００７１】
上記の実施例および比較例に関する実験は、いずれもコンピュータシミュレーションによるものであったが、上記の実施例１−１３および１６−２２に相当する、図２の（ａ）に示すエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用した素子は、実際には、たとえば図６に示す素子２０のような、基板２２、透明電極２４、発光層２６、絶縁層２８、背面電極３０および表面保護層３２からなる構造とすることができる。その作製は、たとえば以下の方法により行うことができる。まず、ＰＥＴシートを基板２２とし、その上に、ＩＴＯ（酸化インジウムチタン）を蒸着して透明電極２４を形成する。次に、誘電体バインダーの材料であるシアノエチルセルロースを、溶媒のＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミドに、体積比にして（シアノエチルセルロース）：（Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド）＝３：７で混合したシアノエチルセルロース溶液中に、各実施例に対応するエレクトロルミネッセンス発光粒子を分散させる。このとき、分散液中のエレクトロルミネッセンス発光粒子の体積割合が、表中に示した体積充填率に対応するものとなるようにする。分散させるエレクトロルミネッセンス発光粒子は、所望の大きさの誘電体コア上に、ＭＯＣＶＤ法によりＺｎＳ：Ｍｎからなる蛍光体被覆層を形成する等の手法により作製することができる。この分散液を透明電極２４上に塗布し乾燥させ、発光層２６を形成する。続いて、発光層２６の形成に用いたのと同様のシアノエチルセルロース溶液中に、平均粒径０．２μｍのＢａＴｉＯ３粒子を分散させた分散液を、発光層２６上に塗布し乾燥させ、平均層厚５μｍの絶縁層２８を形成する。このとき、分散液中のシアノエチルセルロースとＢａＴｉＯ３粒子の体積比が１：１となるようにする。最後に、絶縁層２８上にアルミニウムを蒸着して背面電極３０とし、その上にＰＥＴシートをラミネートして表面保護層３２を形成する。なお、実施例１１に相当する素子を作製する場合は、シアノエチルセルロースに代えてエポキシ樹脂を用いる。
【００７２】
また、上記の実施例１４、１５および２３−２９に相当する、図２の（ｂ）に示すエレクトロルミネッセンス発光粒子を使用した素子も、図６の素子と同様の構造、すなわち、図７に示す素子４０のような、基板４２、透明電極４４、発光層４６、絶縁層４８、背面電極５０および表面保護層５２からなる構造とすることができる。その作製方法も、上記の図６の素子の作製方法と同様である。エレクトロルミネッセンス発光粒子の作製は、たとえば、所望の大きさの誘電体コア上に、ＭＯＣＶＤ法によりＺｎＳ：Ｍｎからなる蛍光体被覆層を形成し、その上にゾルゲル法により誘電体被覆層を形成する等の手法により行うことができる。
【００７３】
なお、図６および７に図示した素子およびエレクトロルミネッセンス発光粒子を構成する各層の相対的層厚は、説明のためのものであって、実際の相対的層厚とは必ずしも一致しないものである。また、蛍光体ＺｎＳ：Ｍｎ固有の発光開始電界強度ｋ＝５．０×１０７Ｖ／ｍの導出に際し、表１に示す比較例１に相当する素子を実際に作製して発光実験を行ったことは既に述べたとおりであるが、この素子も、上記と同様の方法により作製したものである。
【００７４】
以上、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の実施例について詳細に述べたが、素子の各層やエレクトロルミネッセンス発光粒子の構成材料、および素子の層構成は、上記の実施例のものに限定されない。
【００７５】
エレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層の材料としては、従来の分散型エレクトロルミネッセンス素子で用いられているＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ等の銅を含む蛍光体を用いてもよいし、上記の各実施例で用いたＺｎＳ：Ｍｎのように、従来は薄膜型エレクトロルミネッセンス素子で用いられていたホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体を用いてもよい。後者を用いた場合は、発光機構自体は従来の薄膜型素子に類似のものとなる上、蛍光体被覆層の形状効果や発光層全体の光散乱効果のために全反射条件が成り立たなくなり、従来の薄膜型素子に比べて発光層からの光の取出効率が向上するため、従来の分散型素子ならびに薄膜型素子に比べて高い輝度が得られるという利点がある。ＺｎＳ：Ｍｎ以外のそのような蛍光体の例としては、以下の表に示すものが挙げられる。
【表６】
2005203336.tif 000008
【００７６】
エレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアおよび誘電体被覆層の材料としては、表３に想定材料として挙げたＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３のほか、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴａ２Ｏ６、Ｓｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ、ＺｒＯ２、ＰｂＮｂＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３等が使用可能である。誘電体被覆層を設ける場合には、誘電体被覆層と誘電体コアに同一の材料を用いてもよいが、誘電体被覆層による遮蔽効果を低く抑えて蛍光体被覆層に効率的に電界を印加するためには、誘電体コアの方により比誘電率の高い材料を使用することが好ましい。
【００７７】
発光層の誘電体バインダーの材料としては、上記の実施例で用いたシアノエチルセルロースやエポキシ樹脂のほか、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等を用いることができる。また、これらの材料に、ＢａＴｉＯ３やＳｒＴｉＯ３等の高誘電率誘電体の微粒子を混合し、誘電率を調整したものを用いてもよい。
【００７８】
図６および図７に示した素子のように絶縁層を設ける場合には、その材料としては、上記で挙げたＢａＴｉＯ３のほか、たとえば、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴａ２Ｏ６、ＴｉＯ２、Ｓｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ、ＺｒＯ２、ＰｂＮｂＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３などが使用可能である。発光層に安定した高電圧を印加するため、誘電率が高く絶縁破壊しにくい材料が好ましい。
【００７９】
基板の材料としては、上記の説明で挙げたＰＥＴシートのような可撓性のある素材を用いてもよいし、バリウムボロシリケートガラスやアルミノシリケートガラス等のガラス基板を用いてもよい。
【００８０】
透明電極の材料としては、ＩＴＯのほか、ＺｎＯ：Ａｌ、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５、（Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇ）Ｏ−（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｙ）２Ｏ３−（Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ２、（Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇ）Ｏ−（Ｂ，Ａｌ，Ｂａ，Ｉｎ，Ｙ）２Ｏ３−（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ）Ｏ、ＭｇＯ−Ｉｎ２Ｏ３などを主成分とするものや、ＧａＮ系材料、ＳｎＯ２系材料等を使用することができる。
【００８１】
背面電極は、カーボンペーストの塗布により形成したもの等を用いてもよい。
【００８２】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子は、最低限の層構成として１対の電極と発光層を有していれば足りるものであり、図６および７に例示した素子が有するような絶縁層や表面保護層はなくてもよい。逆に、図６および７に例示した素子よりもさらに多くの層を設けてもよく、たとえば、発光層の両側に絶縁層を設けることや、バッファ層を設けること等が可能である。
【００８３】
なお、上記の本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の実施例で使用されている各エレクトロルミネッセンス発光粒子が、本発明に係るエレクトロルミネッセンス発光粒子の実施例に相当する。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲のみによって定められるべきものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】シミュレーション実験を行った本発明の実施例および比較例に係る各素子の発光層を模式的に示した断面図
【図２】本発明の実施例および比較例に係る各素子の発光層中に分散されるエレクトロルミネッセンス発光粒子の断面図
【図３】本発明の実施例および比較例に係る素子の一部について、エレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアの半径と蛍光体被覆層の層厚の比と、電界集中度との関係を示したグラフ
【図４】本発明の実施例および比較例に係る素子の一部について、エレクトロルミネッセンス発光粒子の誘電体コアと蛍光体被覆層の比誘電率の比と、電界集中度との関係を示したグラフ
【図５】誘電体コアと蛍光体被覆層からなる粒子およびその周辺の誘電体バインダーと、蛍光体のみからなる粒子およびその周辺の誘電体バインダーについて、電界集中度の違いを示したグラフ
【図６】本発明に係る第１のエレクトロルミネッセンス素子の実際の構造の例を示す断面図
【図７】本発明に係る第２のエレクトロルミネッセンス素子の実際の構造の例を示す断面図
【図８】従来の分散型エレクトロルミネッセンス素子の基本的な構造を示す断面図
【図９】従来の薄膜型エレクトロルミネッセンス素子の基本的な構造を示す断面図
【符号の説明】
【００８６】
２０、４０、６０、８０    エレクトロルミネッセンス素子
２２、４２、６２、８２    基板
２４、４４、６４、８４    透明電極
１０、２６、４６、６６、８８    発光層
１２    エレクトロルミネッセンス発光粒子
６６ａ    蛍光体粒子
１４、６６ｂ    バインダー
２８、４８、６８、８６ａ、８６ｂ    絶縁層
３０、５０、７０、９０    背面電極
３２、５２    表面保護層
【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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【図８】
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【図９】
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