(57)【要約】【課題】本発明は、発光素子を提供し、また、複数の発光素子をアレイとして配列する表示装置を提供する。【解決手段】この発明にかかる実施形態は、発光素子を提供し、それが密閉容器と低圧ガスと陽極と陰極と蛍光層とを含む。密閉容器が密閉空間を定義し、かつ密閉空間が密閉容器の内部に位置する。低圧ガスが密閉空間内に充填される。陽極が密閉容器の外部に配置される。陰極が密閉容器の外部に配置され、そのうち、陽極と陰極とがそれぞれ密閉容器の外部の対向する両側に位置する。蛍光層が密閉空間中に配置される。この発明にかかる別な実施形態は、また、表示装置を提出し、それが複数の上記発光素子を含み、そのうち、これらの発光素子がアレイとして配列される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉空間を定義する密閉容器であって、そのうち、前記密閉空間が前記密閉容器内部に位置する、密閉容器と、
前記密閉空間内に充填される低圧ガスと、
前記密閉容器の外側に配置される陽極と、
前記密閉容器の外側に配置される陰極であって、そのうち、前記陽極と前記陰極とがそれぞれ前記密閉空間の外側の対面する両側に位置する、陰極と、
前記密閉空間中に配置される蛍光層と、を含む発光素子。
【請求項２】
前記密閉容器が、
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板のエッジに配置される密封構造と、を含み、
そのうち、前記第１基板と前記第２基板と前記密封構造とで前記密閉空間を囲み込む、請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１基板が前記陽極および前記第２基板間に配置され、かつ前記第２基板が前記第１基板および前記陰極間に配置される請求項２記載の発光素子。
【請求項４】
前記密封構造が対向する第１側辺と第２側辺とを有し、前記第１側辺が前記陽極ならびに前記密閉空間の間に位置し、前記第２側辺が前記密閉空間ならびに前記陰極間に位置する請求項２または３記載の発光素子。
【請求項５】
更にソーラーモジュールを備え、前記密封構造が対向する第１側辺および第２側辺を有し、前記第１側辺が前記ソーラーモジュールおよび前記密閉空間の間に位置する請求項２または３記載の発光素子。
【請求項６】
前記密封構造が更に対向する第３側辺および第４側辺を備え、前記第３側辺が前記第１側辺および前記第２側辺に連接し、前記第４側辺が前記第１側辺および前記第２側辺に連接し、かつ前記ソーラーモジュールが前記第１側辺、前記第２側辺、前記第３側辺、前記第４側辺のうち少なくとも２者の傍らに連接される請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
更に、前記ソーラーモジュールに電気接続されて前記ソーラーモジュールの電力を蓄積する蓄電池を含む請求項５または６記載の発光素子。
【請求項８】
前記ソーラーモジュールがクリスタリンシリコンソーラーセル、マイクロクリスタリンソーラーセル、シリコン薄膜ソーラーセル、III Ｖ族ソーラーセル、銅インジウムセレン（copper indium diselenide = CIS）ソーラーセル、銅インジウムガリウムセレン（copper indium gallium diselenide = CIGS）ソーラーセル、テルル化カドミウム（CdTe）ソーラーセル、マルチ接合面ソーラーセル、有機高分子ソーラーセルまたは染料鋭敏化電池である請求項５〜７のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項９】
更に、前記第１基板または前記第２基板上に配置される赤外線反射膜を含む請求項２〜８のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１０】
更に、前記第１基板および前記第２基板間に分散して配置される複数個のスペーサーを含む請求項２〜９のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１１】
更に、前記陽極および前記陰極に電気接続し、交流電圧またはパルス電圧を提供する電源を含み、そのうち、前記交流電圧またはパルス電圧が前記低圧ガスを遊離させて複数の電子を発生させるのに適しており、前記電子が前記交流電圧またはパルス電圧の作用のもと前記蛍光層を打撃して前記蛍光層を発光させるものである請求項１〜１０のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１２】
前記低圧ガスの圧力が5X10-1トル〜1x10-3トルの範囲である請求項１〜１１のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１３】
前記低圧ガスが空気、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、水素、二酸化炭素あるいは酸素、またはその組み合わせである請求項１〜１２のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１４】
前記陽極および前記陰極の少なくとも１つが透明導電層である請求項１〜１３のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１５】
前記透明導電層の材質が酸化インジウム錫、フッ素ドープト酸化錫、アルミニウムドープト酸化錫またはガリウムドープト酸化亜鉛である請求項１４記載の発光素子。
【請求項１６】
前記陽極および前記陰極の少なくとも１つの材質が金属またはナノカーボンチューブである請求項１〜１５のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１７】
前記蛍光層が電子の打撃を受けた後に可視光線を発光するのに適している請求項１〜１６のいずれか１項記載の発光素子。
【請求項１８】
アレイとして配列される複数個の発光素子を備えた表示装置であって、
そのうち、前記各発光素子が、
密閉空間を定義する密閉容器であって、前記密閉空間が前記密閉容器内部に位置する密閉容器と、
前記密閉空間内に充填される低圧ガスと、
前記密閉容器の外側に配置される陽極と、
前記密閉容器の外側に配置される陰極であり、前記陽極および前記陰極がそれぞれ前記密閉空間の対向する両側に位置する陰極と、
前記密閉空間中に配置される蛍光層とを有する、表示装置。
【請求項１９】
前記表示装置が更に、それぞれ前記複数の発光素子に電気接続されて前記複数の発光素子を駆動する複数個の駆動回路を含む請求項１８記載の表示装置。
【請求項２０】
さらに、それぞれが一行の前記複数の発光素子の前記複数の陽極に電気接続にされる複数本の第1信号線と、
それぞれが一行の前記複数の発光素子の前記複数の陰極に電気接続にされる複数本の第２信号線と、
前記第１信号線に電気接続され、選択的に前記第１信号線を駆動する行駆動回路と、
前記第２信号線に電気接続され、選択的に前記第２信号線を駆動する列駆動回路と、を含む請求項１８記載の表示装置。
【請求項２１】
前記密閉容器が、
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板のエッジに配置される密封構造と、を備え、
そのうち、前記第１基板、前記第２基板および前記密封構造が前記密閉空間を取り囲む請求項１８記載の表示装置。
【請求項２２】
前記第１基板が前記陽極および前記第２基板の間に配置され、かつ前記第２基板が前記第１基板および前記陰極の間に配置される請求項２１記載の表示装置。
【請求項２３】
前記密封構造が対向する第１側辺および第２側辺を備え、かつ前記第１側辺が前記陽極および前記密閉空間の間に位置し、かつ前記第２側辺が前記密閉空間および前記陰極の間に位置する請求項２１または２２記載の表示装置。
【請求項２４】
前記各発光素子が更にソーラーモジュールを含み、前記密封構造が対向する第１側辺および第２側辺を備え、かつ前記第１側辺が前記ソーラーモジュールおよび前記密閉空間の間に位置する請求項２１または２２記載の表示装置。
【請求項２５】
前記密封構造が更に対向する第３側辺と第４側辺とを備え、前記第３側辺が前記第１側辺および前記第２側辺に連接され、前記第４側辺が前記第１側辺および前記第２側辺に連接され、かつソーラーモジュールが前記第１側辺、前記第２側辺、前記第３側辺および前記第４側辺中の少なくとも二者の傍らに配置される請求項２４記載の表示装置。
【請求項２６】
前記各発光素子が更に前記第１基板または前記第２基板上に配置される赤外線反射膜を含む請求項２１〜２５のいずれか１項記載の表示装置。
【請求項２７】
前記各発光素子が更に、前記第１基板および前記第２基板の間に分散して配置される複数個のスペーサーを含む請求項２１〜２６のいずれか１項記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子に関し、特に、蛍光層発光を利用した発光素子およびそれを応用した表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、量産されている光源装置または表示装置においては、大別して主要に２種類の発光構造がある。
１．ガス放電光源：例えばプラズマパネルまたはガス放電ランプに応用され、主要には、陰極（カソード）および陽極（アノード）間の電場を利用して、放電チャンバー内に充填されたガスを遊離し、グロー放電（glow discharge）の方式により電子がガスを打撃後に遷移するとともに紫外線を発射して、同様に放電チャンバー内に位置する蛍光層が紫外線を吸収した後に可視光線を発射する。
２．電界放出光源：例えばカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイなどに応用されて、主要には、超真空環境を提供し、かつ陰極上にカーボンナノチューブの電子発射端（electron emitter）を製作し、電子発射端中の高いアスペクト比のマイクロ構造を利用して電子が陰極の仕事関数（work function）を克服し陰極を離脱する。また、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）で作られた陽極上に蛍光層を塗布して、陰極および陽極間の高電場により電子を陰極のカーボンナノチューブから離脱させる。このようにして、電子が真空環境中において陽極上の蛍光層を打撃することができ、可視光線を発射する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した２種類の発光構造は、いずれもその欠点がある。例えば、紫外線照射後の減衰問題を考慮すると、ガス放電光源内の材料の選択に対して特殊な必要性がある。また、ガス放電の発光メカニズムは、２つの過程を経て初めて可視光を発射できるため、エネルギーの損耗が比較的大きく、もしも過程中でプラズマを発生させる必要があれば、電気がさらに消耗する。その一方で、電界放出光源は、陰極上に均一な電子発射端を成長または塗布する必要があるけれども、現在、このような陰極構造を大きな面積に製作することは、技術的にまだ未熟であり、また電子発射端の均一性ならびに生産歩留まりが好くないというボトルネックがある。その外、電界放出光源の陰極および陽極間の間隔が精確に制御される必要があり、超高真空度のパッケージが困難で、また製作コストを相対的に増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明にかかる実施形態は、発光素子を提供し、それが密閉容器と低圧ガスと陽極と陰極と蛍光層とを含む。密閉容器が密閉空間を定義し、かつ密閉空間が密閉容器の内部に位置する。低圧ガスが密閉空間内に充填される。陽極が密閉容器の外部に配置される。陰極が密閉容器の外部に配置され、そのうち、陽極と陰極とがそれぞれ密閉容器の外部の対向する両側に位置する。蛍光層が密閉空間中に配置される。
【０００５】
この発明にかかる別な実施形態は、表示装置を提出し、それが複数の上記発光素子を含み、そのうち、これらの発光素子がアレイとして配列される。
【発明の効果】
【０００６】
まとめると、この発明の実施形態にかかる発光素子中、陽極および陰極が密閉容器の外側にあるため、陽極と陰極とがイオンまたは電子の打撃を受けて破壊されることを回避することができるので、発光素子の使用寿命が有効に延長できる。また、従来のガス放電光源と比較して、この発明の実施形態にかかる発光素子は、２つの過程を経て光線を発生させる必要がなくて、発光効率が比較的高く、またエネルギーの損耗を減少させることができる。その外、従来の電界放射光源と比較して、この発明の実施形態にかかる発光素子が内部に希薄なガスを充填し、超高真空環境を必要とせず、かくして、超高真空パッケージを行う時に遭遇する困難を回避することができる。また、電界放射光源の達成することが比較的難しい均一な発光がこの発明の実施形態にかかる発光素子中、均一に蛍光層を塗布する方式を利用することで簡単に均一な発光を達成できるため、製造工程が比較的容易である。これ以外に、この発明の実施形態にかかる発光素子構造は簡単であり、製造工程もまた容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の発光構造とこの発明の発光素子との発光メカニズム比較図である。
【図２】この発明の実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図である。
【図３Ａ】図２の発光素子を駆動するために使用した駆動電圧波形図である。
【図３Ｂ】図２の発光素子を駆動するために使用した駆動電圧波形図である。
【図３Ｃ】図２の発光素子を駆動するために使用した駆動電圧波形図である。
【図４Ａ】図２の発光素子を駆動するために使用した別な４種類の駆動電圧波形図である。
【図４Ｂ】図２の発光素子を駆動するために使用した別な４種類の駆動電圧波形図である。
【図４Ｃ】図２の発光素子を駆動するために使用した別な４種類の駆動電圧波形図である。
【図４Ｄ】図２の発光素子を駆動するために使用した別な４種類の駆動電圧波形図である。
【図５Ａ】この発明の別な実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図である。
【図５Ｂ】図５Ａの発光素子を示す平面図である。
【図６Ａ】この発明のまた別な実施形態にかかる発光素子を昼間に使用した時の断面説明図である。
【図６Ｂ】図６Ａの発光素子を夜間に使用した時の断面説明図である。
【図６Ｃ】図６Ａの発光素子を示す平面図である。
【図７】この発明の更に別な実施形態にかかる発光素子を示す平面図である。
【図８】この発明のまた更に別な実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図である。
【図９】この発明の別な実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図である。
【図１０】この発明の実施形態にかかる表示装置を示す説明図である。
【図１１】この発明の別な実施形態にかかる表示装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この発明の提出する発光素子は、従来のガス放電光源および電界放出光源の利点を兼ね合わせており、しかもこの２種類の発光構造の欠点を克服している。図１において、上記した２種類の従来の発光構造とこの発明の発光素子の発光メカニズムの比較図を示す。より詳細に言うと、従来のガスグロー放電光源は、陰極および陽極間の電場を利用して、放電チャンバー内に充満したガスを遊離させ、ガス導電の方式で電子を他の気体分子に衝突させて紫外線を発生させ、蛍光層が紫外線を吸収した後に可視光線を発射させる。また、従来の電界放出光源は、超高真空環境において陰極の電子発射端の高いアスペクト比構造によって電子が陰極の仕事関数を克服して陰極から離れるのを助ける。その後、電子が陰極および陽極間の高い電場によって陰極の電子発射端から飛び出すとともに、陽極上の蛍光層と衝突して可視光線を発射する。つまり、蛍光層の材料は、設計メカニズムの必要性により可視光線、赤外線または紫外線などの材料を採用することができる。
【０００９】
上記２種類の発光メカニズムの差異は、この発明の発光素子が電子発射端を形成する必要がなく、交流電源またはパルス電源を利用して希薄なガスを遊離させて、電子を発生させるとともに、電子を蛍光層と直接反応させて光線を発射させる。
【００１０】
従来のガスグロー放電光源と比較して、この発明の発光素子内に充満させるガス量は交流電源またはパルス電源を作用を受けた時に電子を遊離させるだけで良く、グロー放電を発生させることはなく、紫外線照射を利用して蛍光層から光線を発生させるのではないため、素子内の材料が紫外線照射のために減衰する問題を心配する必要がない。実験ならびに理論が証明するように、この発明の発光素子内のガスは、比較的希薄であり、電子の平均自由経路が約5mmまたは5mm以上に達する。言い換えれば、大部分の電子が気体分子に衝突する前に、蛍光層に衝突して光線を発射する。この外、この発明の発光素子は、２つの過程を経て光線を発生させる必要がないため、発光効率が比較的高く、エネルギーの損耗を減らすことができる。
【００１１】
もう一方で、従来の電界放出光源において、陰極上に電子発射端のマクロ構造を形成する必要があり、このマクロ構造は、大面積の製造工程において制御が困難である。最も好く使用されるマクロ構造は、カーボンナノチューブ（carbon nanotube）であり、陰極上に塗布するカーボンナノチューブの長さが不均一であり集まりになってしまい、その発光面に黒点が存在し、発光均一性に劣るということが電界放出光源において技術的ボトルネックであり、コスト高の原因となっている。それに比較すると、この発明の発光素子は、交流電源またはパルス電源によってガスから電子を遊離させるので、簡単な陰極平面構造さえあれば、この発明の発光素子の発光均一性は８０％以上の程度に達し、従来の電界放出光源の発光均一性がボトルネックを突破することが困難であるという問題を解決する。製作コストを大幅に節約することができ、製造工程上でも比較的簡単である。また、この発明の発光素子内には希薄なガスが充填されるため、超高真空環境を必要とせず、超高真空度パッケージを行う時の困難性を回避することができる。
【００１２】
図２は、この発明の実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図であり、図３Ａ〜３Ｃは、図２の発光素子を駆動するために用いられる駆動電圧波形図である。図２と図３Ａ〜３Ｃとにおいて、この実施形態の発光素子１００は、密閉容器１１０と、低圧ガス１２２と、陽極１５０と、陰極１６０と、蛍光層１４０とを含む。密閉容器１１０が密閉空間１２０を定義し、かつ密閉空間１２０が密閉容器１１０の内部に位置する。また、低圧ガス１２２が密閉空間１２０内に充填される。この実施形態中、密閉容器１１０は、第１基板１１２と、第２基板１１４と、密封構造１１６とを含む。第２基板１１４が第１基板１１２に対向し、かつ密封構造１１６が第１基板１１２および第２基板１１４のエッジに配置され、そのうち、第１基板１１２と、第２基板１１４と、密封構造１１６とが密閉空間１２０を取り囲んでいる。この実施形態中、密封構造１１６が例えば框状を呈し、密閉空間１２０を取り囲んでいる。さらに、密封構造１１６が第１基板１１２と第２基板１１４との間に連接され、低圧ガス１２２を密閉空間１２０に密封している。
【００１３】
この実施形態中、第１基板１１２と第２基板１１４とは、例えば、ガラス基板である。しかし、別な実施形態中、第１基板１１２と第２基板１１４とは、他の材質の透光基板であることもできる。また、この実施形態中、密封構造１１６が例えばガラスシール材である。しかし、他の実施形態中、密封構造１１６がまたその他の第１基板１１２および第２基板１１４間の空間を密封する材料であることもでき、密封構造１１６もまた別な第１基板１１２および第２基板１１４間の空間を密封する機構であることもできる。また、低圧ガス１２２の圧力が例えば5x10-1（トル torr）〜1x10-3トルの範囲である。また、低圧ガスが空気、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、水素、二酸化炭素あるいは酸素、または前記ガスの任意の組み合わせである。
【００１４】
陽極１５０が密閉容器１１０外部に配置され、陰極１６０が密閉容器１１０外部に配置され、そのうち、陽極１５０と陰極１６０とがそれぞれ密閉空間１２０外の対向する両側に位置する。この実施形態中、陽極１５０が第１基板１１２上に位置し、陰極１６０が第２基板１１４上に位置する。また、この実施形態中、第１基板１１２が陽極１５０と第２基板１１４との間、かつ第２基板１１４が第１基板１１２と陰極１６０との間に配置される。
【００１５】
陽極１５０および陰極１６０の少なくとも１つが透明導電層である。または、陽極１５０および陰極１６０の少なくとも１つが金属またはカーボンナノチューブである。例えば、この実施形態中、陽極１５０および陰極１６０がいずれも透明導電層であり、かつ、この透明導電層の材質が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープド酸化錫（ＦＴＯ）、アルミニウムドープド酸化錫（ＡＺＯ）、ガリウムドープド酸化亜鉛薄膜（ＧＺＯ）またはその他の透明導電材料である。あるいは、別な実施形態中、陽極１５０および陰極１６０の１つが透明導電層であり、かつ別な１つが金属層またはカーボンナノチューブである。または、他の実施形態中、陽極１５０および陰極１６０がいずれも金属層またはカーボンナノチューブであり、かつ陽極１５０および陰極１６０のうち少なくとも１つが網状を呈して、透光の効果を達成する。
【００１６】
蛍光層１４０が密閉空間１２０中に配置される。この実施形態中、蛍光層１４０が例えば電子から衝撃を受けた後に可視光線を発射できる蛍光粉層である。また、この実施形態中、蛍光層１４０が第１基板１１２上に配置される。しかし、別な実施形態中、蛍光層１４０は、また第２基板１１４上に配置される。この実施形態中、蛍光層１４０は、シャドーマスクを利用してスクリーン印刷またはスプレー方式で蛍光粉を第２基板１１４上に印刷して形成される。
【００１７】
この実施形態中、発光素子１００が更に電源１７０を含み、それが陽極１５０および陰極１６０に電気接続されて交流電圧を提供するが、図３Ａ、図３Ｂまたは図３Ｃに図示したような交流電圧であり、つまり、交流電圧信号が正弦波（図３Ａ）、方形波（図３Ｂ）、三角波（図３Ｃ）あるいはその他の適当な形状を呈する交流電圧信号であることができる。交流電圧は、低圧ガス１２２を遊離させるのに適しており、複数の電子１８０を発生させる。具体的に言うと、交流電圧は、気体分子を気体イオン１３０と電子１８０とに遊離させる。これらの電子１８０が交流電圧の作用で蛍光層１４０を打撃して、蛍光層１４０を発光させる。この実施形態中、発光素子１００の第１基板１１２、第２基板１１４、陽極１５０および陰極１６０がいずれも透明であるため、蛍光層１４０が発射した光１４２は順番に第１基板１１２から陽極１５０へと外界に伝えられ、かつ順番に第２基板１１４、陰極１６０を経て外界に伝えられる。
【００１８】
この実施形態の発光素子１００中、陽極１５０および陰極１６０が密閉容器１１０の外側に位置するので、陽極１５０および陰極１６０がイオンまたは電子から打撃を受けて破壊されることを有効に回避できるので、発光素子１００の使用寿命を有効に延長することができる。また、従来のガス放電光源と比較して、この実施形態の発光素子１００が２過程を経て光線を発射させる必要がないため、発光効率が比較的高く、エネルギーの損耗を減少させることができる。さらに、従来の電界放出光源と比較して、この実施形態の発光素子１００内に希薄なガスを充填するため、超高真空度環境を必要とせず、超高真空度パッケージを行う困難性を回避できる。また、電界放出光源が比較的均一な発光を達成し難いことと比較して、この実施形態の発光素子１００中、蛍光層１４０を均一に塗布する方式によって簡単に均一な発光を達成することができ、製造工程が比較的容易である。これ以外に、この実施形態の発光素子１００の構造が簡単で、製造工程も容易である。
【００１９】
この実施形態の発光素子１００が発射する光色・光温および演色性は、蛍光層の材質に対して選択できるので、ユーザーの必要性に応じてカスタマイズ化できる。また、この実施形態の発光素子１００は、応答時間が短く水銀を含まない環境保持性がある。さらに、この実施形態の発光素子１００内部の低圧ガスの真空環境に類似するため、この実施形態の発光素子１００によって真空ガラスに置き換えることができ、建築物の窓、床下窓、ガラスカーテンとすることで断熱や防音効果を達成できる。発光素子１００によって真空ガラスに置き換える時、発光素子１００が透光効果を備えており、昼間は自然光を通過させて室内照明とし、かつユーザーが発光素子１００を介して戸外の風景を観賞できる。また、発光素子１００の第１基板１１２と第２基板１１４と陽極１５０とは全て透明であるから、発光素子１００が両面発光の効果を有する。従って、発光素子１００を夜間に使用する時、外に対する照明エリアを出現させるだけでなく、内に対する室内照明の補助光源とすることができ、しかも室内に対する照明を昼間の自然光に似た照明環境とできる。発光素子１００を真空ガラスに代えて夏期に使用する時、その断熱効果が屋外の熱が室内に入れることを防ぎ、冷房の電気を節約する。また発光素子１００を冬期に使用する時、その断熱効果が室内の熱が屋外に漏れ出ることを防ぎ、暖房の電気を節約する。
【００２０】
更に、発光素子１００は、使用の必要に応じて各種の大きさや各種の形状（例えば、長方形、方形または円形などの形状）とすることができ、使用効率を上げることができる。発光素子１００は、建築物の窓以外にも、戸外の看板または目印にも応用でき、環境効果に併せて発光効果のある化粧タイルとして屋外用照明とすることもできる。
【００２１】
以下、表１によりこの実施形態の発光素子１００の各パラメーターの実施例を挙げるが例示説明に過ぎず、この発明の範疇を制限するためのものではない。
【表１】
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【００２２】
表１は、発光素子１００の３組のパラメーターを列記したものであり、そのうち、電極の行が陽極１５０および陰極１６０の材質が、いずれもフッ素ドープト錫酸化物（ＦＴＯ）を採用している。ガスの行が、いずれもネオン（Ｎｅ）を採用している。圧力の行は、低圧ガスの圧力を表す。Vpp(volt)の行は、電源１７０が発生させる電圧信号のピークから谷までの電圧差、単位は、ボルト(volt)。Offset(Vdc)の行は、電源１７０が発生させる電圧信号の変位量（offset）即ち、交流信号の直流部分。Freq(Hz)の行は、電源１７０が発生させる電圧信号の周波数、単位はヘルツ(Hz)を表す。Dutyの行は、電源１７０が発生させる電圧信号の能率（Duty）を表す。また、表１中の３列のデータは３組の発光素子１００のパラメーターを表す。
【００２３】
図４Ａ〜図４Ｄは、図２の発光素子を駆動するために使用した４種類の駆動電圧波形図である。図２と図４Ａ〜図４Ｄとにおいて、電源１７０でパルス電圧を陽極１５０および陰極１６０に提供することもできる。例を挙げて言うと、図４Ａまたは図４Ｃのパルス電圧信号を陰極１６０に提供し、陽極１５０は接地であり、そのうち、図４Ａおよび図４Ｃの信号の主要な差異は、図４Ａの信号の直流部分がマイナス値であり、図４Ｃの信号の直流部分がゼロである。あるいは、図４Ｂまたは図４Ｄのパルス電圧信号を陽極１５０に提供し、陰極１６０は接地であり、そのうち、図４Ｂまたは図４Ｄの信号の主要な差異は、図４Ｂの信号の直流部分がプラス値であり、図４Ｄの信号のを直流部分がゼロである。パルス電圧で低圧ガス１２２を遊離させて複数の電子を発生させこともでき、かつ、これらの電子１８０がパルス電圧の作用のもとで蛍光層１４０を打撃し、蛍光層１４０を発光させる。
【００２４】
図５Ａは、この発明の別な実施形態にかかる発光素子を示す説明断面図である。図５Ｂは、図５Ａの発光素子を示す平面図である。そのうち、図５Ａは、図５ＢのＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図５Ａと図５Ｂとにおいて、この実施形態の発光素子１００ａは、図２の発光素子１００と類似しており、両者のうち同じ符号が同一または類似する素子を示し、両者の差異は、以下の通りである。この実施形態の発光素子１００ａ中、密封構造１１６が対向する第１側辺１１６ａと第２側辺１１６ｂを備え、第１側辺１１６ａが陽極１５０および密閉空間１２０間に位置し、かつ第２側辺１１６ｂが密閉空間１２０ならびに陰極１６０間に位置する。言い換えれば、陽極１５０および陰極１６０が発光素子１００ａの側辺に位置する。比較すると、図２の陽極１５０および陰極１６０が発光素子１００の上下両側に位置する、つまり２つの出光面に位置する。従って、この実施形態中、陽極１５０および陰極１６０が透明導電層を採用できる外にも、また不透明な金属電極またはナノミーカーボンチューブを採用することができて、遮光の問題を考慮する必要があまりない。
【００２５】
この実施形態中、密封構造１１６が更に対向する第３側辺１１６ｃと第４側辺１１６ｄとを備え、第３側辺１１６ｃが第１側辺１１６ａおよび第２側辺１１６ｂに連接し、かつ第４側辺１１６ｄ第１側辺１１６ａならびに第２側辺１１６ｂに連接して、換言すれば例えば矩形框である。別な実施形態中、陽極１５０および陰極１６０が密封構造１１６の第３側辺１１６ｃの傍らと第４側辺１１６ｄの傍らにそれぞれ配置される。
【００２６】
以下、表２がこの実施形態の発光素子１００ａの各パラメーターを挙げるが、例示説明のためだけに使用されるものであり、この発明の範疇を使用するためではない。
【表２】
2012227112.tif 000004
【００２７】
表２は２組の発光素子１１０ａを挙げており、表２中の物理意義は、表１の説明を参照たれたく、ここでは繰り返さない。
【００２８】
図６Ａは、この発明のまた別な実施形態にかかる発光素子を昼間に使用した時の断面説明図であり、図６Ｂは、図６Ａの発光素子を夜に使用した時の説明断面図であり、図６Ｃは、発光素子の平面図である。図６Ａから図６Ｃにおいて、この実施形態の発光素子１００ｂは、図２の発光素子１００に類似しているが、両者において同一符号が同一または類似した素子を示し、両者の差異は、以下の通りである。この実施形態の発光素子１００ｂは、更に、ソーラーモジュール１９２を含み、かつ密封構造１１６の第１側辺１１６ａがソーラーモジュール１９２および密閉空間１２０間に位置している。この実施形態中、ソーラーモジュール１９２が同時に密封構造１１６の第１側辺１１６ａ、第２側辺１１６ｂ、第３側辺１１６ｃならびに第４側辺１１６ｄの傍らに配置されており、つまりソーラーモジュール１９２が密封構造１１６を取り囲んでいる。しかし、その他の実施形態中、ソーラーモジュール１９２は、また第１側辺１１６ａ、第２側辺１１６ｂ、第３側辺１１６ｃならびに第４側辺１１６ｄ中の１つ或いは、二者または三者の傍らに配置することができる。ソーラーモジュール１９２は、例えばクリスタリンシリコンソーラーセルであり、マイクロクリスタリンソーラーセルであり、シリコン薄膜ソーラーセル、III Ｖ族ソーラーセル、銅インジウムセレン（copper indium diselenide = CIS）ソーラーセル、銅インジウムガリウムセレン（copper indium gallium diselenide = CIGS）ソーラーセル、テルル化カドミウム（CdTe）ソーラーセル、マルチ接合面ソーラーセル、有機高分子ソーラーセルまたは染料鋭敏化電池である。
【００２９】
また、この実施形態中、発光素子１００ｂが更に赤外線反射膜１１８を含んで、第１基板１１２または第２基板１１４上に配置するが、図６Ａおよび図６Ｂにおいては、第１基板１１２上に配置されたものを例としている。赤外線反射膜１１８は、例えば、光学多層膜であり、表面マイクロ構造を有する膜層あるいは化学塗料を備え、赤外線反射の効果を達成する。
【００３０】
発光素子１００ｂが真空ガラスに置き換えられて昼間使用される時、電源１７０をオフにして発光素子１００ｂを発光させず、この時屋外の自然光（赤外線５４または可視光線５２  図６Ａ参照）が順番に陰極１６０、第２基板１１４および低圧ガス１２２から発光層１４０へ伝送される。蛍光層１４０が赤外線５４の一部と一部の可視光線５２とに対して乱反射作用を発生させ、赤外線５４の一部と可視光線５２の一部とをソーラーモジュール１９２へ散乱させる。別な部分の可視光線５２は、蛍光層１４０を透過するとともに、第１基板１１２および陰極１６０を透過して室内に伝達される。このようにして、室内のユーザーが戸外の自然光を利用することができ、かつ発光素子１００ｂを透過して戸外の風景を見ることができる。第１基板１１２上に赤外線反射膜１１８が配置されている時、可視光５２は、赤外線反射膜１１８を透過して室内に到達する。また、第１基板１１２上に赤外線反射膜１１８が配置されている時、戸外からの赤外線５４は、赤外線反射膜１１８によって反射されるとともに、第１基板１１２および第２基板１１４によってソーラーモジュール１９２まで伝達される。このようにして、赤外線５４が室内には進入せず、断熱効果を強化できる。
【００３１】
ソーラーモジュール１９２が可視光線５２および赤外線５４のエネルギーを吸収した後、電力を発生して、ソーラーモジュール１９２の蓄電池１９４にソーラーモジュール１９２の電力を蓄積する。
【００３２】
発光素子１００ｂが真空ガラスに置き換えられて夜間使用される時、電源１７０をオンにして、発光素子１００ｂを使用できるが、この時、蛍光層１４０が電子１８０の打撃を受けた後に光１４２を発射できる（例えば可視光線）。光１４２は、第１基板１１２を経て室内または第２基板１１4を経て戸外へ伝送される以外、一部の光１４２は、また第１基板１１２、第２基板１１4の反射作用および蛍光層１４０の乱射作用を受けてソーラーモジュール１９２まで伝達され、ソーラーモジュール１９２が利用しなかった光１４２のエネルギーを回収できる。
【００３３】
従って、発光素子１００ｂが自然光のエネルギーを吸収および蓄積でき、夜間に発光素子１００ｂが発光エネルギーの１つソースにできる。また、たとえ発光素子１００ｂが夜間に発光した時、発光素子１００ｂの外部に伝達されなかったの光１４２は、また回収できるため、この実施形態の発光素子１００ｂは、エネルギー節約の効果を有効に達成することができる。
【００３４】
図７は、この発明の更に別な実施形態にかかる発光素子を示す平面図である。図７において、この実施形態の発光素子１００ｃは、図５Ｂの発光素子１００ａおよび図６Ａの発光素子１００ｂに類似しており、三者のうち同一の符号は同一または類似する素子を表し、三者の差異は、以下の通りである。この実施形態の発光素子１００ｃは、図５Ｂの発光素子１００ａの両側面に配置する陽極１５０および陰極１６０を採用し、ソーラーモジュール１９２を発光素子１００ａの別な両側辺に配置している。具体的に言うと、陽極１５０および陰極１６０がそれぞれ密封構造の１１６の第１側辺１１６ａおよび第２側辺１１６ｂの傍らに配置し、ソーラーモジュール１９２が密封構造の１１６の第３側辺１１６ｃおよび第４側辺１１６ｄの傍らに配置している。しかし、その他の実施形態中、ソーラーモジュール１９２もまた第３側辺１１６ｃまたは第４側辺１１６ｄの傍らにのみ配置している。
【００３５】
図８は、この発明のまた更に別な実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図である。図８において、この実施形態の発光素子１００ｄと図２の発光素子１００は類似しており、両者において同一な符号が同一または類似する素子を表し、両者の差異は、以下の通りである。この実施形態の発光素子１００ｄの製造工程は、真空ガラスの製造工程の改良から来ており、この実施形態の製造工程を真空ガラスの製造工程と比較すると、陽極１５０と陰極１６０と蛍光層１４０の形成が増えている。この実施形態中、発光素子１００ｄが複数のスペーサー（spacer）１９５を含んでおり、第１基板１１２および第２基板１１４の間に分散して配置されて、第１基板１１２および第２基板１１４の間の距離を保持するとともに、ストレスを吸収する。また、発光素子１００ｄの一側に厚いガラス６０を貼り付けて、総体構造の強さを増強する。
【００３６】
図９は、この発明のまた更に別な実施形態にかかる発光素子を示す断面説明図である。図９において、この実施形態の発光素子１００ｅは、図５Ａの発光素子１００ａおよび図８の発光素子１００ｄに類似しており、三者のうち同一の符号は同一または類似する素子を表し、三者の差異は、以下の通りである。この実施形態の発光素子１００ｅは、図５Ａの発光素子１００ａの両側面に配置する電極および図８の真空ガラスの製造工程の改良を採用したものである。具体的に言うと、この実施形態中、陽極１５０および陰極１６０が密封構造１１６の両脇に配置され、発光素子１００ｅの一側にまた厚いガラス６０が貼り付けられている。
【００３７】
図１０は、この発明の実施形態にかかる表示装置を示す説明図である。図１０において、この実施形態の表示装置２００は、複数の上記発光素子１００を含み、そのうちこれらの発光素子１００はアレイに配列される。その他の実施形態においては、表示装置２００は、更に複数の上記発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄまたは１００ｅを含むことができ、そのうち、発光素子１００を例として説明する。これらの発光素子１００は例えば２次元アレイとして配列され、かくして、建築物のガラスカーテンとなる時、各発光素子１００が１つの画素となることができ、これらの発光素子１００が大型表示ウオールを形成する。具体的に言えば、これらの発光素子１００が発光する又は不発光となること、異なる輝度の光あるいは異なる色彩の光によって動態または静態の表示画面を形成する。また、これらの発光素子１００のサイズを非常に小さくして、比較的小型のディスプレイとすることもできる。
【００３８】
この実施形態中、表示装置２００が更に複数の第１信号線２２０と、複数の第２信号線２１０と１つの行駆動回路２４０と、１つの列駆動回路２３０を含む。各第１信号線２２０が１行のこれらの発光素子１００の陽極１５０に電気接続され（図２に図示）、各第２信号線２１０が１列のこれらの発光素子１００の陰極１６０に電気接続される（図２に図示）。行駆動回路２４０がこれらの第１信号線２２０に電気接続され、そのうち、行駆動回路２４０がこれらの第１信号線２２０を選択的に駆動する。列駆動回路２３０がこれらの第２信号線２１０に電気接続され、これらの第２信号線２１０を選択的に駆動する。例を挙げて言えば、行駆動回路２４０が図１０の右から数えて第１本目および第２本目の第１信号線をオンし、かつ列駆動回路２３０が図１０の最も中心にある第２信号線をオンにすれば、図１０中の斜線を付けた２つの発光素子１００が光線を発射する。また、行駆動回路２４０および列駆動回路２３０を制御ユニット２５０に電気接続できる。制御ユニット２５０が方程式または予め焼き付けたデータにより如何に行駆動回路２４０および列駆動回路２３０を駆動して発光素子１００を駆動するかを決定し、これら発光素子１００が方程式または焼き付けたデータ中の達成したい静態または動態画面を形成する。
【００３９】
図１１は、この発明の別な実施形態にかかる表示装置を示す説明図である。図１１において、この実施形態の表示装置２００ａと図１０の表示装置２００は、類似しており、両者において同一の符号は、同一または類似する素子を表し、両者の差異は、以下の通りである。この実施形態の表示装置２００ａは、複数個の駆動回路を含み（陽極信号線回路２１０ａおよび陰極信号線２２０ａを含むことができる駆動回路）、それぞれこれらの発光素子１００に電気接続され、これらの発光素子１００をそれぞれ駆動する。具体的に言えば、陽極信号線２１０ａが発光素子１００の陽極１５０に電気接続され（図２に示す）、陰極信号線２２０ａが陰極１６０に電気接続される（図２に示す）。電圧が同一の発光素子１００の陽極信号２１０ａおよび陰極信号線２２０ａに印加される時、この発光素子１００を発光するよう駆動することができる。具体的に言うと、図１１中の斜線で示した２つの発光素子１００の陽極信号線回路２１０ａおよび陰極信号線２２０ａがいずれもオンとなっているので、この２つの発光素子１００が発光できる。
【００４０】
別な実施形態中、表示装置２００ａは、また複数個の上記した発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅを含むことができる。
【００４１】
以上のように、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【符号の説明】
【００４２】
５２    可視光線
５４    赤外線
６０    厚いガラス
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ    発光素子、
１１０    密閉容器
１１２    第１基板
１１４    第２基板
１１６    密封構造
１１６ａ    第１側辺
１１６ｂ    第２側辺
１１６ｃ    第３側辺
１１６ｄ    第４側辺
１１８    赤外線反射膜
１２０    密閉空間
１２２    低圧ガス
１３０    ガスイオン
１４０    蛍光層
１４２    光
１５０    陽極
１６０    陰極
１７０    電源
１８０    電子
１９２    ソーラーモジュール
１９４    蓄電池
１９５    スペーサー
２００，２００ａ    表示装置
２１０    第２信号線
２１０ａ    陽極信号線
２２０    第１信号線
２２０ａ    陰極信号線
２３０    列駆動回路
２４０    行駆動回路
２５０    制御ユニット
【図１】
2012227112.tif 000005
【図２】
2012227112.tif 000006
【図３Ａ】
2012227112.tif 000007
【図３Ｂ】
2012227112.tif 000008
【図３Ｃ】
2012227112.tif 000009
【図４Ａ】
2012227112.tif 000010
【図４Ｂ】
2012227112.tif 000011
【図４Ｃ】
2012227112.tif 000012
【図４Ｄ】
2012227112.tif 000013
【図５Ａ】
2012227112.tif 000014
【図５Ｂ】
2012227112.tif 000015
【図６Ａ】
2012227112.tif 000016
【図６Ｂ】
2012227112.tif 000017
【図６Ｃ】
2012227112.tif 000018
【図７】
2012227112.tif 000019
【図８】
2012227112.tif 000020
【図９】
2012227112.tif 000021
【図１０】
2012227112.tif 000022
【図１１】
2012227112.tif 000023