KR20060108632A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 소자에 관한 것이다. 특히 구성이 간단하고 제조가 용이하며, 또한 저 소비 전력인 대 화면 디스플레이의 단위 화소를 구성하는 발광 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device. In particular, it is related with the light emitting element which comprises the unit pixel of the large screen display of simple structure, easy manufacture, and low power consumption.
최근, 대형 플랫 디스플레이로서 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이가 널리 사용되고 있지만, 더욱 고 화질, 고 효율의 디스플레이를 추구하는 개발이 진행되고 있다. 이러한 디스플레이의 후보로서, 일렉트로 루미네슨스 디스플레이(ELD)나 전계 방출 디스플레이(FED)가 있다. 비특허 문헌 1에는 ELD에 대해서, 대략 다음과 같이 기재되어 있다. 전자는 발광층인 형광체에 절연층을 통해 전계를 가하는 구조를 기본으로 하는 것으로, 분산형과 박막형이 알려져 있다. 분산형은 불순물인 Cu 등을 첨가한 ZnS의 입자를 유기물 바인더 중에 분산시키고, 이 위에 절연층을 형성하여, 상하 전극으로 끼워 지지하는 구조를 가진다. 불순물은 형광체 입자 중에 pn 접합을 형성하고, 전계가 인가되면 접합면에 발생하는 고 전계에 의해 방출된 전자가 가속된 후, 정공(正孔)과 재결합하여 발광한다. 후자는 발광층인 Mn 도프(dope) ZnS 등의 형광체 박막이 절연체층을 통해 전극을 배치하는 구조를 가지고 있다. 절연체층이 존재함으로써 발광층에 고 전계를 인가하는 것이 가능해지고, 전계에서 가속된 방출 전자가 발광 중심을 여기하여 발광한다. 한편, FED는 진공 용기 중에 전자 방출 소자와 이에 대향시킨 형광체로 이루어지는 구조를 가지고, 전자 방출 소자로부터 진공 중에 방출된 전자를 가속하여 형광체층에 조사하여 발광시키는 것이다.In recent years, liquid crystal displays and plasma displays have been widely used as large-sized flat displays, but developments in pursuit of higher quality and higher efficiency displays have been conducted. Candidates for such a display include an electro luminescence display (ELD) or a field emission display (FED). Non-patent
어느 디바이스나, 전자 방출이 발광의 계기가 되므로, 저 전압, 고 효율로 전자를 방출하는 기술이 중요하다. 이러한 기술로서 강 유전체의 분극 반전에 의한 전자 방출이 주목되고 있다. 예를 들면, 하기 비특허 문헌 2에는, 도 20에 도시하는 바와같이, 한쪽 면에 설치된 평면 전극(32)과 다른쪽 면에 설치된 격자 형상 전극(33)을 가지는 PZT 세라믹(31)을 진공 용기(36) 중에서 그리드(grid) 전극(35)을 통해 백금 전극(34)에 대향시키고, 전극 사이에 펄스 전압을 인가함으로써, 전자가 방출되는 것을 제안하고 있다. 37은 배기구이다. 동 제안에 의하면 용기 내의 압력은 1.33Pa(10-2Torr)이고, 대기압에서는 방전하지 않는 것으로 기재되어 있다. In any device, since electron emission is an opportunity for light emission, a technique for emitting electrons with low voltage and high efficiency is important. As such a technique, attention has been paid to electron emission by polarization reversal of a steel dielectric. For example, in the following
강 유전체의 분극 반전에 의해 방출되는 전자를 진공 용기 중에서 가속시켜, 형광체층을 발광시키거나 혹은 이 발광을 이용한 디스플레이는, 하기 특허 문헌 1이나 하기 특허 문헌 2에도 기재되어 있지만, 기본적인 구성은 비특허 문헌 2의 백금 전극 대신에, 형광체층을 가지는 전극으로 하는 구성에 의해, 형광체층을 발광시키는 것이다. Although electrons emitted by polarization reversal of a steel dielectric are accelerated in a vacuum container to emit a phosphor layer or a display using the light emission is described in
한편, 강 유전체의 분극 반전에 의한 방출 전자를 비 진공 중에서 이용한 발 광 소자는 예를 들면, 하기 특허 문헌 3에 전기 발광면 광원 소자로서 개시되어 있다. 이 소자는, 도 21에 도시하는 바와같이, 기판(45) 상에 하부 전극(42), 강 유전체 박막(41), 상부 전극(43), 캐리어 증배(增倍)층(48), 발광층(44), 투명 전극(46)의 순으로 형성되어 있고, 상부 전극은 개구부(47)를 가지고 있다. 하부 전극과 상부 전극 사이의 인가 전압 펄스를 반전시킴으로써 전자가 상부 전극 개구부로부터 캐리어 증배층으로 방출되고, 또한 투명 전극에 인가된 정(正)의 전압에 의해 가속되어, 전자를 증배시키면서 발광층에 도달해 발광한다. 캐리어 증배층은 유전율이 비교적 낮고, 또한 발광층에서 방출되는 발광 파장을 흡수하지 않는 밴드 갭을 가지는 반도체로 구성되어 있는 것이 기재되어 있다. 이 소자는, 일종의 ELD라고 생각할 수 있다. 또한, 특허 문헌 4에는, 스퍼터에 의해 형성된 형광체로 이루어지는 발광층을 표리의 절연층으로 끼워 지지하여 펄스 전계를 인가하는 구성에 있어서, 한쪽 절연체가 강 유전체 박막으로 이루어지는 구성이 개시되어 있다. On the other hand, the light emitting element which used the emission electron by polarization reversal of a steel dielectric in non-vacuum is disclosed as the electroluminescent surface light source element by following
특허 문헌 1 : 일본국 특개평 07-64490호 공보 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-64490
특허 문헌 2 : 미국 특허 제5453661호 명세서Patent Document 2: US Patent No. 5453661
특허 문헌 3 : 일본국 특개평 06-283269호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-283269
특허 문헌 4 : 일본국 특개평 08-083686호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-083686
비특허 문헌 1 : 松本正一 편저, 「전자 디스플레이」, 옴사, 1995년 7월 7일, p113-125 [Non-Patent Document 1] 松本 正 一, Electronic Display, Omsa, July 7, 1995, p113-125.
비특허문헌2:Jun-ichi Asano 이외, ’Field-Exited[Non-Patent Document 2] Other than Jun-ichi Asano, 'Field-Exited'
ElectronEmissionfromFerroelectricCeramic in Vacuum’Japanese Journa1 of Applied PhysicsVol.31Partlp.3098-3101,Sep/1992ElectronEmissionfromFerroelectricCeramic in Vacuum’Japanese Journa1 of Applied PhysicsVol.31Partlp.3098-3101, Sep / 1992
상기 종래 기술에 있어서, 진공 상태를 필요로 하는 것은 구조가 복잡하고 또한 대 화면화가 매우 곤란하다는 문제가 있다. 예를 들면, 전계 방출 디스플레이(FED)는 높은 발광 효율을 기대할 수 있지만, 전자선을 방출하기 위한 진공도가 높은 공간을 유지하는 진공 용기가 필요하다. 이 때문에, 디스플레이의 구조가 복잡해져, 대 화면 구조의 실현은 곤란한 것으로 생각된다. FED에 대해서는 아직 제품화되어 있는 것은 존재하지 않는다. In the above prior art, requiring a vacuum state has a problem that the structure is complicated and the screen is very difficult to display. For example, field emission displays (FEDs) can expect high luminous efficiency, but require a vacuum vessel that maintains a high degree of vacuum for emitting electron beams. For this reason, the structure of a display becomes complicated and it is thought that implementation of a large screen structure is difficult. There is no product yet for FED.
또한, 진공 용기를 필요로 하지 않는 것에 플라즈마 디스플레이가 있다. 플라즈마 디스플레이는 방전 에너지를 일단 자외광 에너지로 변환시키고, 이 자외광이 발광체를 여기함으로써 발광한다. 형광체를 여기하는 과정에 있어서, 이 자외광은 형광체 이외의 부재에 의한 흡수가 많고, 이 때문에, 발광 효율을 높게 하는 것이 곤란하여, 대 화면 디스플레이로 했을 때의 소비 전력이 크다는 문제가 있다. In addition, there is a plasma display that does not require a vacuum container. The plasma display converts the discharge energy into ultraviolet light energy once, and the ultraviolet light emits light by exciting the light emitter. In the process of exciting a fluorescent substance, this ultraviolet light has a lot of absorption by members other than fluorescent substance, Therefore, it is difficult to raise luminous efficiency, and there exists a problem that power consumption at the time of a large screen display is large.
또한, 마찬가지로 진공 용기를 필요로 하지 않는 디스플레이에는 EL이 있는데, 무기 EL은 발광 효율이나 그 색 재현성 등에 문제가 있고, 유기 EL은 액정 디스플레이 등의 제조에 이용하는 박막 형성 과정을 이용하므로, 설비가 대형으로 된다는 문제가 있다. 또한 대 화면화가 곤란하고, 아직 제품화된 것은 알려져 있지 않다. Similarly, there are ELs in displays that do not require a vacuum container. Inorganic ELs have problems in luminous efficiency, color reproducibility, etc., and organic EL uses a thin film forming process used for manufacturing a liquid crystal display. There is a problem that becomes. In addition, large screens are difficult, and it is not yet known to be commercialized.
본 발명의 발광 소자는, 형광체를 포함하는 발광체층과, 적어도 2개의 전극을 포함하는 발광 소자로서, 상기 발광 소자는 상이한 유전율을 갖는 적어도 2종류의 전기적 절연체층을 포함하고, 상기 전기적 절연체층의 1개는 상기 발광체층이고, 상기 2개의 전극 중 어느 하나의 전극은, 상기 절연체층중 어느 것과 접해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. The light emitting element of the present invention is a light emitting element comprising a phosphor and a light emitting element comprising at least two electrodes, the light emitting element comprising at least two kinds of electrical insulator layers having different dielectric constants, One is the said light emitting layer, The electrode of any one of the said two electrodes is formed in contact with any of the said insulator layers, It is characterized by the above-mentioned.
본 발명의 발광 원리는, 적어도 2개의 전극 사이에서 절연 파괴를 일으켜, 1차 전자(e-)를 발생시키고, 1차 전자(e-)는 발광층의 형광체 입자에 충돌하여 연면(沿面 : creepage surface) 방전으로 되고, 또한 2차 전자(e-)가 다수 발생하고, 이에 따라 쇄도(Avalanche)적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자가 여기되어 발광한다. According to the light emission principle of the present invention, dielectric breakdown occurs between at least two electrodes to generate primary electrons (e-), and the primary electrons (e-) collide with the phosphor particles of the light emitting layer to form a creepage surface. ) And many secondary electrons (e-) generate | occur | produce, and, as a result, the electrons or ultraviolet rays which generate | occur | produce in the avalanche collide with the emission center of a fluorescent substance, and fluorescent substance particles are excited and emit light.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 발광 소자의 단면도, 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 형태 l에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면, 4 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면, 5 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 다공질 발광층의 단면을 확대한 모식도,6 is an enlarged schematic view of a cross section of the porous light emitting layer according to the first embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 발광 소자의 단면도,7 is a sectional view of a light emitting device according to
도 8은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 발광 소자의 단면도,8 is a sectional view of a light emitting device according to
도 9는 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 발광소자의 단면도, 9 is a sectional view of a light emitting element according to
도 10은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면, 10 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면, 11 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면, 12 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면, 13 is a view for explaining a manufacturing step of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention;
도 14는 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 다공질 발광층의 단면을 확대한 모식도, 14 is a schematic diagram showing an enlarged cross section of the porous light emitting layer according to the fifth embodiment of the present invention;
도 15는 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 다공질 발광층의 단면을 확대한 모식도, 15 is a schematic diagram showing an enlarged cross section of the porous light emitting layer according to the fifth embodiment of the present invention;
도 16은 본 발명의 실시 형태 6에 있어서의 발광 소자의 분해 사시도, 16 is an exploded perspective view of a light emitting element according to
도 17은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 발광의 작용 기능을 도시하는 설명도,17 is an explanatory diagram showing an operation function of light emission in
도 18은 본 발명의 실시 형태 7에 있어서의 발광 소자의 단면도, 18 is a sectional view of a light emitting element according to
도 19는 본 발명의 실시 형태 8에 있어서의 발광 소자의 단면도,19 is a sectional view of a light emitting element according to
도 20은 비특허 문헌 2에 있어서의 종래예의 발광 소자의 단면도,20 is a sectional view of a light emitting device of a conventional example in
도 21은 특허 문헌 3에 있어서의 종래예의 발광 소자의 단면도,21 is a sectional view of a light emitting element of a conventional example in
도 22는 본 발명의 실시 형태 9에 있어서의 발광 소자의 단면도,Fig. 22 is a sectional view of a light emitting device according to
도 23은 본 발명의 실시 형태 10에 있어서의 발광 소자의 단면도,23 is a sectional view of a light emitting element according to
도 24는 본 발명의 실시 형태 11에 있어서의 발광 소자의 단면도,24 is a sectional view of a light emitting element according to
도 25는 본 발명의 실시 형태 12에 있어서의 발광 소자의 단면도,25 is a sectional view of a light emitting device according to a twelfth embodiment of the present invention;
도 26은 본 발명의 실시 형태 l3에 있어서의 발광 소자의 단면도,Fig. 26 is a sectional view of a light emitting element in accordance with Embodiment l3 of the present invention;
도 27은 본 발명의 실시 형태 14에 있어서의 발광 소자의 단면도,27 is a sectional view of a light emitting element according to Embodiment 14 of the present invention;
도 28은 본 발명의 실시 형태 15에 있어서의 발광 소자의 단면도,28 is a sectional view of a light emitting device according to
도 29는 본 발명의 실시 형태 16에 있어서의 발광 소자의 단면도,29 is a sectional view of a light emitting device according to Embodiment 16 of the present invention;
도 30a-f는 도 29에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도, 30A-F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light emitting device shown in FIG. 29;
도 31은 본 발명의 실시 형태 17에 있어서의 발광 소자의 단면도, 31 is a sectional view of a light emitting element according to Embodiment 17 of the present invention;
도 32a-g는 도 31에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도, 32A-G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light emitting device shown in FIG. 31;
도 33은 본 발명의 실시 형태 18에 있어서의 발광 소자의 단면도, 33 is a sectional view of a light emitting element according to
도 34a-c는 도 33에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도, 34A-C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light emitting device shown in FIG. 33;
도 35는 본 발명의 실시 형태 19에 있어서의 발광 소자의 단면도, 35 is a sectional view of a light emitting element in a nineteenth embodiment of the present invention;
도 36a-d는 도 35에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단 면도, 36A to 36D illustrate a process stage for explaining the manufacturing method of the light emitting device shown in FIG. 35;
도 37a-c는 본 발명의 실시 형태 20에 있어서의 전자 방출체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도, 37A-C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an electron emitter in accordance with a twentieth embodiment of the present invention;
도 38은 본 발명의 실시 형태 21에 있어서의 발광 소자를 구성하는 다공질 발광체의 단면도, 38 is a cross-sectional view of a porous light emitting body constituting a light emitting element according to
도 39는 본 발명의 실시 형태 21에 있어서의 발광 소자를 구성하는 다공질 발광체의 단면도, 39 is a cross sectional view of a porous light-emitting body that constitutes a light-emitting element in
도 40은 본 발명의 실시 형태 21에 있어서의 발광 소자를 구성하는 다공질 발광체의 단면도,40 is a cross sectional view of a porous light-emitting body that constitutes a light-emitting element in
도 41은 본 발명의 실시 형태 21에 있어서의 발광 소자를 구성하는 다공질 발광체 단면의 모식도, Fig. 41 is a schematic diagram of a cross section of a porous light emitting body constituting the light emitting element according to
도 42는 본 발명의 실시 형태 21에 있어서의 발광 소자를 구성하는 다공질 발광체 단면의 모식도, FIG. 42 is a schematic view of a cross section of a porous light emitting body constituting a light emitting element according to
도 43은 본 발명의 실시 형태 22에 있어서의 전계 방출 디스플레이의 주요부의 분해 사시도, Fig. 43 is an exploded perspective view of an essential part of the field emission display in the twenty-second embodiment of the present invention;
도 44는 본 발명의 실시 형태 22에 있어서의 발광 소자 정렬의 단면도, 44 is a cross sectional view of a light emitting element alignment in
도 45a-c는 본 발명의 실시 형태 23에 있어서의 발광 소자 정렬의 단면도이다.45A-C are sectional views of the light emitting element alignment in
본 발명의 발광 소자는, 배면측에서 제1 전극과, 유전체층과, 다공질발광층 과, 제2 전극을 적어도 포함하고, 상기 다공질 발광층과 전극의 사이에 간극을 형성하고 있다. 이에 따라, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 교류전계를 인가하면, 상기 간극에서 기체의 절연 파괴가 일어나, 1차 전자의 발생이 촉진된다. 이 1차 전자에 의해, 전극간 다공질 발광층에서 연면 방전이 발생하여, 2차 전자나 자외선이 방출된다. 방출된 2차 전자나 자외선이 다공질 발광층의 발광 중심을 여기함으로써 발광한다. The light emitting device of the present invention includes at least a first electrode, a dielectric layer, a porous light emitting layer, and a second electrode on the back side, and forms a gap between the porous light emitting layer and the electrode. Accordingly, when an alternating electric field is applied between the first electrode and the second electrode, insulation breakdown of the gas occurs in the gap, thereby facilitating the generation of primary electrons. By these primary electrons, creepage discharge occurs in the porous light emitting layer between electrodes, and secondary electrons or ultraviolet rays are emitted. The emitted secondary electrons or ultraviolet rays emit light by exciting the emission center of the porous light emitting layer.
상기 간극은 임의로 할 수 있는데, 1㎛ 이상 300㎛ 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 1㎛ 미만에서는 간극의 제어가 곤란해지는 경향이 있고, 300㎛을 넘으면 절연 파괴를 일으키는 것이 곤란해 지는 경향이 있다. 일반적으로 대기 중에서의 공기의 절연 파괴는 3kV/㎜로, 300V 이상(100㎛의 간극으로)의 전계를 인가할 필요가 있다. 감압하면 300V 이하에서 절연 파괴가 일어나는데, 고 전압을 걸면 셀 구조의 다양한 부분에 손상이 생긴다. 따라서, 손상이 발생하지 않을 정도의 전압을 걸기 위해 상기 간격의 범위가 바람직하다. 상기 간격은 10㎛ 이상 100㎛ 이하가 보다 바람직하다. Although the said gap can be arbitrarily made, it is preferable to set in the range of 1 micrometer or more and 300 micrometers or less. If it is less than 1 micrometer, it will become difficult to control a clearance, and when it exceeds 300 micrometers, it will become difficult to produce insulation breakdown. In general, the dielectric breakdown of air in the atmosphere is 3 kV / mm, and it is necessary to apply an electric field of 300 V or more (with a gap of 100 µm). Decompression will cause dielectric breakdown below 300V, while applying high voltage will damage various parts of the cell structure. Therefore, the range of the above intervals is preferable to apply a voltage such that damage does not occur. As for the said space | gap, 10 micrometers or more and 100 micrometers or less are more preferable.
본 발명의 발광 소자는 다공질 발광층에서의 연면 방전에 의한 발광으로, 다공질 발광층의 형성에는 박막 형성 프로세스, 진공 시스템, 캐리어 증배층 등을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조가 용이하다. 또한, 발광 효율이 양호하고, 대형 디스플레이를 제작하였을 시의 소비 전력이 비교적 작아진다. 또한, 본 발명의 발광 소자는 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 형성해도 되고, 이에 따라, 발광 시의 크로스 토크(cross talk)를 회피할 수 있다. 여기서 크로스 토크란 어떤 화소와 인접하는 화소끼리의 발광이 서로 영향을 주어 발광 효율을 떨어트리는 현상을 말한다. The light emitting device of the present invention is light emission by creeping discharge in the porous light emitting layer, and since the formation of the porous light emitting layer does not require a thin film forming process, a vacuum system, a carrier multiplication layer, etc., the structure is simple and the manufacturing is easy. In addition, the luminous efficiency is good, and the power consumption at the time of producing a large display is relatively small. In addition, the light emitting device of the present invention may form a discharge separating means between the porous light emitting layers, thereby avoiding cross talk during light emission. Here, crosstalk refers to a phenomenon in which light emission between certain pixels and adjacent pixels affects each other, thereby decreasing luminous efficiency.
본 발명의 방전 분리 수단은, 특히 격벽 및/또는 공간 등을 형성하여 구성하는 것이 바람직하다. 상기 다공질 발광층을 분리하는 격벽은, 두께 80∼300㎛의 전기적 절연체로 하는 것이 바람직하다. It is preferable that especially the discharge separation means of this invention forms and forms a partition and / or space. The partition wall separating the porous light emitting layer is preferably an electrical insulator having a thickness of 80 to 300 µm.
격벽으로 하는 경우는, 무기 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 무기 재료로는, 유리, 세라믹, 유전체 등을 사용할 수 있다. 유전체로는, Y2O3, Li2O, MgO, CaO, BaO, SrO, Al2O3, SiO2, MgTiO3, CaTiO3, BaTiO3, SrTiO3, ZrO2, TiO2, B2O3, PbTiO3, PbZrO3, PbZrTiO3(PZT) 등이 있다. When using as a partition, it is preferable to form with an inorganic material. As the inorganic material, glass, ceramics, dielectrics or the like can be used. Dielectrics include Y 2 O 3 , Li 2 O, MgO, CaO, BaO, SrO, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaTiO 3 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , B 2 O 3 , PbTiO 3 , PbZrO 3 , PbZrTiO 3 (PZT), and the like.
상기 방전 분리 수단으로서 공극으로 하는 경우는, 공극 거리를 80∼300㎛로 하는 것이 바람직하다.When making it a space | gap as said discharge separation means, it is preferable to make space | gap distance into 80-300 micrometers.
상기 다공질 발광층과 제2 전극 사이의 간극은, 리브에 의해서 두께 방향으로 나누어도 된다. 리브의 벽면에서, 절연 파괴에 의한 전자의 발생이 일어나기 쉽기 때문이다. 리브의 바람직한 재질은, 격벽의 재료와 동일한 재료에서 선택할 수 있다. 리브 및 격벽의 표면은 될 수 있는 한 평활면인 것이 바람직하다. 평활면이면, 발생한 전자가 리브를 통해 호핑되기 (hopping) 쉬워, 다공질 발광층의 발광 효율을 높일 수 있다. The gap between the porous light emitting layer and the second electrode may be divided in the thickness direction by a rib. This is because the generation of electrons due to dielectric breakdown is likely to occur on the wall surface of the rib. The preferred material of the rib can be selected from the same material as that of the partition wall. The surface of the ribs and partitions is preferably as smooth as possible. If it is a smooth surface, the generated electrons will be easy to hop through a rib, and the luminous efficiency of a porous light emitting layer can be improved.
상기 발광 소자 내의 분위기는, 대기, 산소, 질소 및 희 가스에서 선택된 적어도 1개인 것이 바람직하다. It is preferable that the atmosphere in the said light emitting element is at least 1 chosen from air | atmosphere, oxygen, nitrogen, and a noble gas.
상기 발광 소자의 분위기는, 감압된 상기 기체에서 선택된 적어도 1개를 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the atmosphere of the said light emitting element contains at least 1 selected from the said gas decompressed.
상기 다공질 발광층은, 적어도 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 것이 바람직하다.It is preferable that the said porous light emitting layer emits red (R), green (G), or blue (B) at least.
상기 다공질 발광층은, 표면에 절연층을 갖는 형광체 입자로 형성되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the said porous light emitting layer is formed from the fluorescent substance particle which has an insulating layer on the surface.
상기 다공질 발광층은, 형광체 입자와 절연성 섬유로 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the said porous light emitting layer is formed from fluorescent substance particle | grains and insulating fiber.
상기 다공질 발광층은, 표면에 절연층을 갖는 형광체 입자와 절연성 섬유로 형성되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the said porous light emitting layer is formed from fluorescent substance particle | grains and insulating fiber which have an insulating layer on the surface.
상기 다공질 발광층의 외관 기공율은 10% 이상∼100% 미만의 범위에 있는 것이 바람직하다. 다공질 발광층 안(형광체 입자와 간극의 집합체)에서 전자를 호핑시키기 위해, 개개의 형광체 입자 사이의 공극이 전자의 평균 자유 행정보다 짧은 것이 필요한데, 상기 범위이면, 전자의 호핑이 저해되지 않는다. The apparent porosity of the porous light emitting layer is preferably in the range of 10% or more and less than 100%. In order to hop electrons in the porous light emitting layer (a collection of phosphor particles and gaps), it is required that the voids between the individual phosphor particles are shorter than the average free stroke of the electrons, and the hopping of the electrons is not inhibited within this range.
상기 제1 또는 제2 전극이 어드레스 전극 또는 표시 전극인 것이 바람직하다.Preferably, the first or second electrode is an address electrode or a display electrode.
상기 제2 전극은 투명 전극으로, 관찰면측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the said 2nd electrode is a transparent electrode, and is arrange | positioned at the observation surface side.
본 발명의 발광 소자는 유전체층과 다공질 발광체층과 한쌍의 전극과, 다른 전극을 포함하는 발광소자로서, 상기 다공질 발광체층은 무기 형광체 입자를 포함 하고, 상기 한쌍의 전극은 상기 유전체층 중 적어도 일부에 전계가 인가되도록 배치되고, 또한 상기 다른 전극은 상기 다른 전극과 상기 한쌍의 전극 중 적어도 한쪽과의 사이에서, 상기 다공질 발광체층의 적어도 일부에 전계가 인가되도록 배치되어 있다. 즉, 예를 들면, 3단자 발광 소자 등의 다단자 발광 소자이다. 상기와 같이 구성함으로써, 한쌍의 전극 사이에 분극 반전하는 전계를 인가하면, 우선 유전체층으로부터 분극 반전에 의해 1차 전자의 방출이 일어난다. 그 후, 다른 전극과 상기 한쌍의 전극 중 적어도 한쪽 사이에 교번 전계를 인가함으로써, 방출된 1차 전자가 다공질 발광체층에서 쇄도적으로 연면 방전하여 2차 전자를 발생시킨다. 마지막으로 다량으로 발생한 2차 전자가 발광 중심을 여기하여 상기 다공질 발광체층이 발광한다. The light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a dielectric layer, a porous light emitting layer, a pair of electrodes, and another electrode, wherein the porous light emitting layer comprises inorganic phosphor particles, and the pair of electrodes comprises an electric field on at least part of the dielectric layer. Is arranged to be applied, and the other electrode is arranged such that an electric field is applied to at least a portion of the porous light emitting layer between the other electrode and at least one of the pair of electrodes. That is, for example, it is a multi-terminal light emitting element such as a three-terminal light emitting element. With the above configuration, when an electric field for polarization inversion is applied between a pair of electrodes, firstly, primary electrons are emitted by polarization inversion from the dielectric layer. Thereafter, an alternating electric field is applied between the other electrode and at least one of the pair of electrodes, so that the emitted primary electrons are continually surface discharged in the porous light emitting layer to generate secondary electrons. Finally, a large amount of secondary electrons excite the emission center to emit light of the porous light emitting layer.
상기 한쌍의 전극은, 유전체층에 배치되어 있어도 된다. 상기 한쌍의 전극 중, 한쪽은 유전체층과 다공질 발광체층의 경계에 배치되고, 다른쪽은 유전체층에 배치되어 있어도 된다. 또한, 상기 이외의 전극은 다공질 발광체층에 배치되어 있어도 된다. 또한, 상기 한쌍의 전극은, 유전체층과 다공질발광체층의 경계를 끼고 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 한쌍의 전극은, 모두 유전체층과 다공질 발광체층의 경계에 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 한쌍의 전극 중, 한쪽 전극이 유전체층과 다공질 발광체층의 경계에 형성되고, 다른쪽 전극이 유전체층에 형성되어 있어도 된다. The pair of electrodes may be disposed in the dielectric layer. One of the pair of electrodes may be disposed at the boundary between the dielectric layer and the porous light emitting layer, and the other may be disposed at the dielectric layer. In addition, the electrode of that excepting the above may be arrange | positioned to a porous light-emitting body layer. The pair of electrodes may be formed along the boundary between the dielectric layer and the porous light emitting layer. The pair of electrodes may be formed at the boundary between the dielectric layer and the porous light emitting layer. In addition, one of the pair of electrodes may be formed at the boundary between the dielectric layer and the porous light emitting layer, and the other electrode may be formed in the dielectric layer.
상기 다공질 발광체층은, 상기 다공질 발광체층 표면에 이어지는 연속되는 미세 구멍(細孔)과, 상기 미세 구멍에 충전되어 있는 기체와, 형광체 입자에 의해 구성되어도 된다. 상기 미세 구멍에 충전되어 있는 기체는, 대기, 산소, 질소 및 불활성 가스 중 적어도 1종류 및 감압 기체에서 선택되는 적어도 하나의 기체로 할 수 있다. The porous light emitting layer may be composed of continuous fine pores leading to the surface of the porous light emitting layer, a gas filled in the fine pores, and phosphor particles. The gas filled in the micropores may be at least one selected from at least one of atmospheric air, oxygen, nitrogen, and an inert gas and a reduced pressure gas.
상기 유전체층은 유전체의 소결체로 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 유전체층은 유전체 입자와 결합제에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 유전체층은, 박막으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 다공질 발광체층은, 형광체 입자와 상기 형광체 입자 표면의 절연층에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 다공질 발광체층은, 형광체 입자와 절연성 섬유에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 다공질 발광체층은 발광체 입자와 상기 형광체 입자 표면의 절연층과 절연성 섬유에 의해 구성되어 있어도 된다.The dielectric layer may be composed of a sintered body of a dielectric. The dielectric layer may be composed of dielectric particles and a binder. The dielectric layer may be formed of a thin film. In addition, the porous light emitting layer may be formed of phosphor particles and an insulating layer on the surface of the phosphor particles. In addition, the porous light emitting layer may be made of phosphor particles and insulating fibers. The porous light emitting layer may be made of light emitting particles, an insulating layer on the surface of the phosphor particles, and insulating fibers.
상기 한쌍의 전극에의 분극 반전을 위한 전계의 인가에 의해, 유전체층에서 1차 전자가 방출되고, 방출된 1차 전자가 다공질 발광체층에서 쇄도적으로 연면 방전하여 2차 전자를 발생시키고, 상기 연면 방전에 의해 발생한 다량의 2차 전자가 형광체 입자에 충돌하여 상기 다공질 발광체층이 발광하는 것이 바람직하다. 상기 발광을 대기, 산소, 질소 및 불활성 가스 분위기 중 및 감압 기체에서 선택되는 적어도 1종류의 가스 분위기 중에서 실시해도 된다. 또한, 상기 한쌍의 전극간에 분극이 반전하는 전계를 인가한 후, 다른 전극과 상기 한쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극과의 사이에 교번 전계를 인가하는 것도 바람직하다. By application of an electric field for polarization reversal to the pair of electrodes, primary electrons are emitted from the dielectric layer, and the emitted primary electrons are cyclically discharged in the porous light emitting layer to generate secondary electrons. It is preferable that a large amount of secondary electrons generated by discharge impinge on the phosphor particles and the porous light emitting layer emits light. The light emission may be performed in at least one gas atmosphere selected from the atmosphere, oxygen, nitrogen and inert gas atmospheres, and a reduced pressure gas. It is also preferable to apply an alternating electric field between another electrode and at least one of the pair of electrodes after applying an electric field in which polarization is reversed between the pair of electrodes.
본 발명의 발광 소자는 다공질 발광체를 포함하는 발광 소자로서, 절연성 형광체 입자를 포함하는 다공질 발광체로 이루어지고, 상기 다공질 발광체에 소정 이 상의 전계를 인가하여 전하 이동시키도록 구성되어 있다. The light emitting device of the present invention is a light emitting device including a porous light emitter, and is made of a porous light emitter including insulating phosphor particles, and is configured to charge-transfer by applying a predetermined electric field to the porous light emitter.
또한, 본 발명의 발광 소자는 전자 방출체, 다공질 발광체 및 한쌍의 전극을 포함하는 발광 소자로서, 다공질 발광체는 무기 형광체 입자를 포함하고, 또한 다공질 발광체는 전자 방출체로부터 발생하는 전자에 의해서 조사되도록 전자 방출체에 인접하여 배치되고, 한쌍의 전극은 상기 다공질 발광체 중 적어도 일부에 전계가 인가되도록 설치하여 구성되어 있다. In addition, the light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising an electron emitter, a porous light emitter and a pair of electrodes, wherein the porous light emitter comprises inorganic phosphor particles, and the porous light emitter is irradiated by electrons generated from the electron emitter. It is disposed adjacent to the electron emitter, and the pair of electrodes is configured so that an electric field is applied to at least part of the porous light emitter.
상기와 같이 하면, 전자 방출체에 의한 전자의 방출을 행하게 하여, 상기 한쌍의 전극간에 교번 전계를 인가함으로써, 방출된 전자가 다공질 발광체층에서 쇄도적으로 연면 방전을 발생시킨다. 그 결과, 방출된 전자에 의해 발광 중심을 여기하여 상기 다공질 발광체를 발광시킨다. 또한, 상기의 교번 전계 대신에 직류 전계여도 지장없다. In this manner, the electrons are emitted by the electron emitters, and alternating electric fields are applied between the pair of electrodes, whereby the emitted electrons generate creeping discharges in the porous light emitting layer. As a result, the emitted light is excited by the emitted electrons to emit the porous light emitter. Also, a direct current electric field may be used instead of the alternating electric field described above.
이하 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings.
(실시 형태 1) (Embodiment 1)
도 1 내지 도 6을 참조하면서 설명한다. 이 예는 다공질 발광층의 한쪽면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하고 있다. 특히 다수개 중 일부 다공질 발광층이 유전체층을 공유하여 이루어지고, 방전 분리 수단이 격벽으로 형성된 발광 소자이다. A description will be given with reference to FIGS. 1 to 6. In this example, a plurality of porous light emitting layers are formed in which a dielectric layer and a first electrode are formed on one side of the porous light emitting layer, respectively, and a second electrode is arranged on the other side of the porous light emitting layer, on which the first electrode is not formed. And discharging separation means between the plurality of porous light emitting layers. In particular, some of the porous light emitting layers are formed by sharing a dielectric layer, and the discharge separating means is a light emitting element formed of partition walls.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도이고, 도 2 내지 도 6은 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 있어서, 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광층, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 5는 기판, 6은 제1 전극(배면 전극), 7은 제2 전극(관찰면 전극), 8은 투광성 기판, 9는 간극(기체층), 10은 유전체층 및 11은 격벽이다. 1 is a cross-sectional view of a light emitting element in the present embodiment, and FIGS. 2 to 6 are views for explaining a manufacturing process of the light emitting element in the present embodiment. In these figures, 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitting layer, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 5 is a substrate, 6 is a first electrode (back electrode), 7 is a second electrode (observation surface electrode), 8 is a translucent substrate, 9 is a gap (gas layer), 10 is a dielectric layer, and 11 is a partition wall.
도 2에 도시하는 바와같이, 두께가 0.3∼1.0㎜인 유전체(10)의 소결체의 한쪽 면에 Ag 페이스트를 30㎛의 두께로 에칭하고, 제1 전극(6)을 소정의 형상으로 형성한다. 다음에, 도 3에 도시하는 바와같이 유리 또는 세라믹 제의 기판(5) 상에 도 2에서 도시한 전극이 형성된 유전체층을 접착시켰다. As shown in FIG. 2, Ag paste is etched to a thickness of 30 μm on one surface of the sintered body of the dielectric 10 having a thickness of 0.3 to 1.0 mm, and the
본 실시 형태에서는 유전체로서 BaTiO3를 이용했지만, SrTiO3, CaTiO3, MgTiO3, PZT(PbZrTiO3), PbTiO3 등의 유전체를 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 Al2O3, MgO, ZrO2 등의 유전체를 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있지만 비유전률이 큰 상기 유전체에 비해 발광도는 약해졌다. 이는 유전체층의 두께를 얇게 함으로써 개선할 수 있다. Although BaTiO 3 was used as the dielectric in this embodiment, the same effects can be obtained by using dielectrics such as SrTiO 3 , CaTiO 3 , MgTiO 3 , PZT (PbZrTiO 3 ), and PbTiO 3 . In addition, the same effect can be obtained by using a dielectric such as Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , but the luminescence is weaker than that of the dielectric having a high relative dielectric constant. This can be improved by making the thickness of the dielectric layer thin.
또한, 유전체층에는 스퍼터, CVD, 증착 등의 분자 퇴적법 또는 졸·겔 등의 박막 형성 프로세스에서 유전체층을 형성하는 것도 가능하다. 유전체층으로서 소결체를 이용하는 경우에는, 이를 기판(5)과 겸용할 수 있다. 유전체층의 두께는 소결체를 사용한 경우나, 후막 프로세스로 형성된 경우에 극단적으로 변한다. 그러나 실제로는 용량 성분이 필요하여 유전율과의 관계로 조정한다. In the dielectric layer, it is also possible to form the dielectric layer in a molecular deposition method such as sputtering, CVD, vapor deposition, or a thin film forming process such as sol / gel. When a sintered compact is used as the dielectric layer, it can be used as the
다음에, 유전체층(10) 상에 도 4에 도시하는 바와 같이, 소정의 형상으로 다 수개의 다공질 발광층(2)을 스크린 인쇄로 형성한다. Next, as shown in FIG. 4, on the
다공질 발광층(2)은, 도 6에 도시하는 바와같이, MgO 등의 금속 산화물로 이루어지는 절연층(4)으로 표면을 피복한 형광체 입자(3)를 하기의 요령으로 준비한다. As shown in FIG. 6, the porous
형광체 입자(3)로서, 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), ZnSiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색) 등의 무기 화합물을 이용하는 것이 가능하다. 그 표면에 MgO로 이루어지는 절연층(4)을 형성하는 방법은 어느 형광체 입자에 대해서도 공통이고, 구체적으로는 Mg 전구체(precursor) 착체(錯體) 용액에 형광체 입자(3)를 가해 장시간에 걸쳐 교반하고 나서 형광체 입자를 추출하여 건조 후, 대기중에서 400∼600℃로 열 처리함으로써, MgO가 균일한 코팅층, 즉 절연층(4)을 형광체 입자(3)의 표면에 형성시켰다. As the
본 실시 형태에 있어서는 상기의 절연층(4)을 가지는 형광체 입자 50질량%에 대해 테르피네올(α-Terpineol) 45질량%, 에틸셀룰로스 5질량%를 혼련한 페이스트를 각각의 형광체마다 조제하고, 이를 이용해 도 4에 도시하는 바와같이, 소정의 형상으로 스크린 인쇄하고 나서 건조시키는 조작을 다수회에 걸쳐 반복하여 행함으로써, 인쇄된 다공질 발광층의 두께가 80∼100㎛가 되도록 조정했다. In the present embodiment, a paste obtained by kneading 45 mass% of terpineol (α-Terpineol) and 5 mass% of ethyl cellulose with respect to 50 mass% of the phosphor particles having the insulating
또한, 다공질 발광층에서 발광에 대해서는 도 4에 도시하는 바와같이, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 발광이 얻어지도록, 각각의 발광색 마다 다공질 발광층 을 순서대로 소정의 패턴(예를 들면, 스트라이프 형상)으로 각각 인쇄하고, 규칙적으로 배열된 다공질 발광층을 형성하는 방법이 일반적인데, 백색 발광이 얻어지는 발광층을 형성하고, 후에 컬러 필터로 색의 분리를 행함으로써 원하는 발광색를 얻을 수 있도록 해도 지장없다. In addition, as shown in Fig. 4, the light emission in the porous light emitting layer is a predetermined pattern (for example, a predetermined pattern (for example) in order to obtain light emission of red (R), green (G) and blue (B). For example, it is common to form a porous light emitting layer which is printed in a stripe shape and arranged regularly, and a desired light emitting color can be obtained by forming a light emitting layer from which white light emission is obtained, and then separating colors with a color filter. No problem
상기와 같이 하여, 다공질 발광층을 인쇄한 기판(5)을 최종적으로 N2 분위기 중에서 400∼600℃로 2∼5시간에 걸쳐 열 처리함으로써, 약 50∼80㎛ 두께의 다공질 발광층(2)의 집합체를 형성했다. As described above, the
또한, 상기 페이스트는 형광체 입자에 유기 바인더나 유기 용제를 첨가하여 실시했는데, 형광체 입자에 콜로이드 실리커 수용액을 첨가한 페이스트를 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. In addition, although the said paste was performed by adding the organic binder and the organic solvent to fluorescent substance particle, the same effect can be acquired even if the paste which added the colloidal silica aqueous solution to fluorescent substance particle is used.
도 6은 본 실시 형태에 있어서의 다공질 발광층(2)의 단면을 확대한 모식도로, MgO로 이루어지는 절연층(4)으로 균일하게 피복된 형광체 입자(3)가 열 처리 실시된 결과, 각각의 입자가 상호 접촉된 상태로 다공질 발광층을 형성하고 있는 모양을 나타낸다.FIG. 6 is a schematic diagram in which the cross section of the porous
본 실시의 형태에 있어서는 열 처리 온도가 비교적 낮게 설정되어 있으므로, 다공질 발광층의 기공율이 커져, 그 외관 기공율은 10% 이상∼100% 미만의 범위이다. 기공율이 매우 커져 100%의 구멍이 많은 상태로 되면, 발광 효율이 저하하거나 다공질 발광층의 내부에서 공기 방전을 발생시키는 원인이 되어 바람직하지 못하다. 반대로, 기공율이 10% 미만이 되면, 연면 방전의 발생을 저해한다(연면 방 전은 기체(이 경우 공극)와 절연체 고체(형광체 입자)의 계면에서 발생한다. 외관 기공율이 작아지면 공극이 존재하지 않게 되어 연면 방전이 발생하기 어려워 진다. 반대로, 외관 기공율이 커지면 상기와 같이 전자의 평균 자유 행정보다도 커지므로 연면 방전이 발생하기 어려워진다) 또한, 외관 기공율이 10% 이상∼100% 미만의 범위에서는 형광체 입자가 3차원적으로 인접하도록 점 접촉하는 상태에 가까운 것으로 추정된다. In the present embodiment, since the heat treatment temperature is set relatively low, the porosity of the porous light emitting layer is increased, and the apparent porosity is in the range of 10% or more and less than 100%. If the porosity is so large that 100% of the pores are in a large state, the luminous efficiency is lowered or air discharge is generated inside the porous light emitting layer, which is not preferable. On the contrary, when the porosity is less than 10%, the generation of creeping discharges is inhibited (the creeping discharge occurs at the interface between the gas (pore in this case) and the insulator solid (phosphor particle). On the contrary, when the apparent porosity becomes larger than the average free stroke of electrons as described above, the surface discharge becomes less likely to occur, and the apparent porosity is less than 10% to less than 100%. It is assumed that the phosphor particles are close to the state of point contact such that they are three-dimensionally adjacent.
다음에, 다공질 발광층(2)으로 이루어지는 집합체에 있어서, 다공질 발광층의 경계에 유리 페이스트를 스크린 인쇄하여 건조시키는 조작을 다수회 반복하고, 이러한 후에 600℃에서 열 처리하면 도 5에 도시하는 바와같이 약 80∼300㎛의 격벽(11)이 형성된다. 본 실시의 형태에서 격벽(11)은 다공질 발광층을 형성한 후에 행했는데, 먼저 격벽을 형성해도 지장없다. 또한, 격벽(11)은 세라믹 입자를 함유하는 유리 페이스트나 수지를 이용해 형성하는 것도 가능하다. 구체적으로, 전자에서는 세라믹과 유리(중량비로 1 : 1)의 혼합 입자 50질량%에 대해 α-테르피네올 50질량%를 첨가해 혼련한 페이스트를 소정의 패턴으로 스크린 인쇄하고 나서 건조시키는 것을 반복하여, 인쇄된 두께가 약 100∼350㎛가 되도록 조정하고, N2 분위기 중에서, 400∼600℃에서 2∼5시간에 걸쳐 열처리함으로써, 약 80∼300㎛의 두께의 격벽(11)을 형성할 수 있다. 후자에 있어서는 열 경화성 수지를 이용해 격벽을 형성하는 것으로, 주된 것으로서 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지의 사용이 가능하고, 이들 중 1개를 다공질 발광층의 공극에 스크린 인쇄함으로써 행할 수 있 다. Next, in the aggregate composed of the porous
상기와 같이, 격벽(11)을 형성하고 나서 ITO(인듐-주석 산화물 합금)로 이루어지는 제2 전극(7)이 다공질 발광층에 대향하여 위치하도록 미리 형성된 유리판 등의 투광성 기판(8)으로 다공질 발광층 집합체의 전체를 덮으면, 도 1에 도시하는 것과 같은 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)가 얻어진다. 이 때, 다공질 발광층(2)과 제2 전극(7)의 사이에는 미세한 간극이 생기도록 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 수지 등을 이용해 투광성 기판(8)을 격벽(11) 위에 붙인다. 다공질 발광층(2)과 제2 전극(7)의 간극(9)의 수직 방향의 폭은 30∼250㎛의 범위가 적합하고, 특히 40∼220㎛의 범위가 바람직하다. 상기의 범위를 넘으면, 기체의 절연 파괴에 의한 1차 전자의 발생에 고 전압을 인가할 필요가 있어, 경제성이나 신뢰성의 이유에서 바람직하지 않다. 또한, 상기의 범위보다 간격은 좁아도 지장없지만, 다공질 발광층을 균일하게 빈틈없이 발광시키기 위해서는, 다공질 발광층이 제2 전극과 접촉하지 않을 정도의 간격이 바람직하다. As described above, the porous light emitting layer assembly is formed of a
또한, 제2 전극으로서 ITO로 이루어지는 투광성 기판(8)의 대체로서, 구리의 배선이 실시된 투광성 기판을 사용하는 것도 가능하다. 구리 배선은 미세한 메시(mesh) 형상으로 형성되어 있고, 개구율(배선이 실시되지 않은 부분의 전체에 대한 비율)은 90%로, 광의 투과는 ITO 막을 갖는 투광성 기판에 비교해 거의 손색이 없다. 또한, 구리는 ITO에 비해, 매우 낮은 저항이므로 발광 효율의 향상에 크게 기여하기 때문에 적합하다. 또한, 미세한 메시 형상의 배선을 실시하는 금속으로는 구리 이외에 금, 은, 백금이나 알루미늄을 사용하는 것도 가능하다. 단, 구리나 알루미늄의 경우에는 산화의 가능성이 있으므로 내 산화의 처리가 필요하다. In addition, it is also possible to use the translucent board | substrate with which copper wiring was given as a substitute of the translucent board |
상술과 같이 하여, 본 실시의 형태에서는 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지는 발광 소자로서, 특히 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단으로서 격벽이 형성되고, 다수개 중 일부의 다공질 발광층이 유전체층을 공유하도록 상기 유전체층이 상기 다수개 중의 일부 다공질 발광층에 형성되어 이루어지는 발광 소자를 제작할 수 있다. As described above, in this embodiment, a dielectric layer and a first electrode are formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a second electrode is disposed on the other surface of the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer. A light emitting device comprising a plurality of porous light emitting layers and comprising a discharge separating means between the plurality of porous light emitting layers, and particularly, partition walls are formed as discharge separating means between the plurality of porous light emitting layers, and some of the plurality of porous light emitting layers are formed. A light emitting device can be fabricated in which the dielectric layer is formed in some of the plurality of porous light emitting layers so that the porous light emitting layers of the same share a dielectric layer.
본 실시의 형태에 있어서는 형광체 입자(3)의 표면을 MgO로 이루어지는 절연층(4)으로 피복했다. 이에 따라, MgO는 저항율이 높아(109Ω·㎝ 이상), 연면 방전을 효율적으로 발생시킬 수 있다. 절연층의 저항율이 낮은 경우에는 연면 방전이 발생하기 어렵고, 때로는 단락될 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 이러한 이유로 저항율이 높은 절연성 금속 산화물로 피복하는 것이 바람직하다. 물론 사용할 형광체 입자 자체의 저항률이 높은 경우에는 절연성 금속 산화물로 피복하지 않아도 연면 방전이 용이하게 발생한다. 절연층으로는, 상기의 MgO 이외에, Y2O3, Li2O, CaO, BaO, SrO, A12O3, SiO2, ZrO2에서 선택된 적어도 1개를 이용할 수 있다. 이들 산화물의 표준 생성 자유 에너지 △Gf0는 매우 작고(예를 들면 실온에서 -100kcal/mo1 이하), 안정된 물질이다. 또한, 이들 절연층은 저항율이 높아 방전 이 발생하기 쉽고, 환원되기 어려운 물질이므로, 방전에 있어서 형광체 입자의 환원, 나아가 자외선 열화를 억제하는 보호막으로서도 우수하고, 그 결과 형광체의 내구성도 높아져 적합하다. In the present embodiment, the surface of the
또한, 절연층의 형성에는 상기의 졸·겔법 이외에 화학 흡착법이나, CVD법, 스퍼터법, 증착법, 레이저법, 전단 응력법 등을 이용하는 물리 흡착법에 의해서 행하는 것도 가능하다. 절연층은 균질, 균일하여 박리되지 않는 것이 바람직하고, 절연층을 형성할 때는 형광체의 입자를 아세트산, 옥살산, 구연산 등의 약산 용액에 침지시켜, 표면에 부착해 있는 불순물을 세정하는 것이 중요하다. The insulating layer can be formed by a chemical adsorption method, a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, a laser method, a shear stress method, or the like in addition to the sol-gel method described above. It is preferable that the insulating layer is homogeneous and uniform and not peeled off. When forming the insulating layer, it is important to immerse the particles of the phosphor in a weak acid solution such as acetic acid, oxalic acid, citric acid, and to clean impurities adhering to the surface.
또한, 절연층을 형성하기 전에 형광체의 입자를 질소 분위기 중에서 200∼500℃, 1∼5시간 정도 전(前)처리하는 것이 바람직하다. 통상의 형광체 입자는 흡착수나 결정수를 다량으로 포함하고 있고, 이러한 상태에서 절연층을 형성하면 휘도 저하나 발광 스펙트럼의 시프트 등의, 수명 특성에 바람직하지 못한 영향을 미치게 되기 때문이다. 형광체의 입자를 약산성 용액으로 세정하는 경우에는 그 후에 잘 씻고 나서 상기의 전 처리를 행한다.In addition, it is preferable that the particles of the phosphor are pretreated for about 1 to 5 hours at 200 to 500 ° C. in a nitrogen atmosphere before the insulating layer is formed. This is because ordinary phosphor particles contain a large amount of adsorbed water or crystal water, and forming an insulating layer in such a state undesirably affects lifetime characteristics such as lowering of luminance and shift of emission spectrum. When the particle | grains of fluorescent substance are wash | cleaned with a weakly acidic solution, after wash | cleaning well, said pretreatment is performed.
또한, 다공질 발광층을 형성하는 열 처리 공정에서 유의해야 할 것은, 열처리 온도와 분위기이다. 본 실시의 형태에서는 질소 분위기 중에서 450∼1200℃t의 온도 범위에서 열처리를 실시하였으므로, 형광체에 도프된 희토류 원자의 가수에 변화가 없었다. 그러나, 이 온도 범위보다 고온으로 처리할 때에는 희토류 원자의 가수가 변화하거나 절연층과 형광체로 이루어지는 고용체가 발생할 가능성이 있어 주의가 필요하다. In the heat treatment step of forming the porous light emitting layer, attention is given to the heat treatment temperature and the atmosphere. In the present embodiment, heat treatment was performed at a temperature range of 450 to 1200 ° C. in a nitrogen atmosphere, so that the valence of the rare earth atoms doped in the phosphor was not changed. However, when treating at a temperature higher than this temperature range, care should be taken because the valence of the rare earth atoms may change or a solid solution composed of the insulating layer and the phosphor may occur.
또한, 열처리 온도의 상승과 함께 다공질 발광층의 외관 기공율이 작아지는 것에도 주의가 필요하고, 이들로부터 판단하면 최적의 열 처리 온도로는 450∼1200℃의 범위가 바람직하다. 열 처리 분위기에 대해서는, 상술과 같이 형광체 입자에 도프되어 있는 희토류 원자의 가수에 영향을 미치지않도록 하기 위해 질소 분위기가 바람직하다. In addition, attention must be paid to the increase in the heat treatment temperature as well as the apparent porosity of the porous light emitting layer. Judging from these, the optimum heat treatment temperature is preferably in the range of 450 to 1200 ° C. As for the heat treatment atmosphere, a nitrogen atmosphere is preferable in order not to affect the valence of the rare earth atoms doped in the phosphor particles as described above.
절연층의 두께는 본 실시의 형태에서는 0.1∼2.0㎛ 정도로 했는데, 형광체 입자의 평균 입경이나 연면 방전을 효율적으로 발생시키는 것을 고려하여 결정된다. 또한, 형광체의 평균 입경이 서브 미크론 오더(sub-micron order)로 되면, 비교적 얇게 피복하는 쪽이 좋다. 절연층이 두까워 지면 발광 스펙트럼의 시프트, 휘도 저하 등이 발생하므로 바람직하지 않다. 반대로, 절연층이 얇아지면 연면 방전이 발생하기 어려워지는 것으로 추정된다. 따라서, 형광체 입자의 평균 입경과 절연층의 두께의 관계는 전자 1에 대해 후자가 1/10∼1/500의 범위에 있는 것이 바람직하다. Although the thickness of the insulating layer was about 0.1-2.0 micrometers in this embodiment, it determines in consideration of generating the average particle diameter of a fluorescent substance particle | grain, and surface discharge efficiently. If the average particle diameter of the phosphor is in a sub-micron order, it is better to coat relatively thinly. When the insulating layer becomes thick, shift of the emission spectrum, deterioration in luminance, etc. occur, which is not preferable. On the contrary, when the insulating layer becomes thin, it is assumed that creeping discharge is less likely to occur. Therefore, the relationship between the average particle diameter of the phosphor particles and the thickness of the insulating layer is preferably in the range of 1/10 to 1/500 for the former 1.
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 도 1 및 도 17을 참조하면서 설명한다.Next, the light emitting action of the
도 1에 도시하는 바와같이 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 전극간(6, 7)에 유전체층(10), 다공질 발광층(2), 간극(기체층)(9)이 두께 방향으로 직렬 형상으로 존재한다. 따라서 인가된 전계는, 각각의 용량의 역수에 비례하여 간극(9)에 집중된다. 따라서 간극(9)에서 기체의 절연 파괴가 일어나, 도 17에 도시하는 1차 전자(e-)(24)가 발생한 다. 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전이 되고, 나아가 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하고, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 첨가해, 교류 전계의 인가에 의해 유전체층에 있어서 분극의 반전이 반복된다. 이에 따라 전자가 발생하고, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속하여 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. As shown in FIG. 1, in order to drive the
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz로부터 몇천 Hz으로 올림으로써 1차 전자나 2차 전자, 나아가 자외선의 방출이 매우 격렬해져, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압이 상승함에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시 광선도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있고, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다.In addition, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, the emission of primary electrons, secondary electrons, and ultraviolet rays is extremely intense, resulting in improved luminance. do. In addition, a burst wave is generated as the voltage of the alternating electric field increases. The generation frequency of the burst wave is generated just before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance is improved by raising the voltage of the burst wave. Once the creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible light are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 두께 방향으로, 약 0.72∼1.5kV/㎜의 전계(주파수: 1kHz)를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계(주파수: 1kHz)를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 하여 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전 자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분해진다. In the present embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 시작되면 전압 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if it reduces about 50 to 80% at the time of voltage application, and high luminance, high contrast, high recognition, It was confirmed that it was high reliability light emission.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소 및 불활성 가스 중이나 감압된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in oxygen, nitrogen, an inert gas, or gas under reduced pressure.
본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 다공질 발광층에서의 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어서 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 발광 효율이 양호하고, 대형 디스플레이로 했을 때의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 경계에 방전 분리 수단으로서 격벽을 설치함으로써, 비교적 간편한 방법으로 발광 시의 크로스 토크를 회피할 수 있다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge in the porous light emitting layer, the structure does not require a thin film forming process and does not require a vacuum system or a carrier multiplication layer in the production of the light emitting device as in the prior art. Simple and easy to manufacture and process. In addition, it is possible to provide a light emitting element having good luminous efficiency and relatively small power consumption when a large display is used. In this embodiment, a partition wall is provided as a discharge separating means at the boundary of the porous light emitting layer, so that crosstalk during light emission can be avoided by a relatively simple method.
(실시 형태 2) (Embodiment 2)
도 7을 참조하면서 설명한다. 이 예는, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지고, 특히 방전 분리 수단이 격벽인 발광 소자이다. 도 7은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광 층, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 5는 기판, 6은 제1 전극(배면 전극), 7은 제2 전극(관찰면측 전극), 8은 투광성 기판, 9는 간극(기체층), 10은 유전체층 및 11은 격벽이다. It demonstrates, referring FIG. In this example, a dielectric layer and a first electrode are formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a plurality of the porous light emitting layers in which the second electrode is disposed on the other surface where the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer are not formed. A light emitting element comprising an aggregate, comprising a discharge separating means between the plurality of porous light emitting layers, and wherein the discharge separating means is a partition wall. 7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting device, 2 is a porous light emitting layer, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 5 is a substrate, and 6 is a first electrode (back electrode). 7 is a second electrode (observation surface side electrode), 8 is a translucent substrate, 9 is a gap (gas layer), 10 is a dielectric layer and 11 is a partition wall.
상기 실시의 형태 1에 있어서는 도 1에 도시하는 바와같이, 다공질 발광층의 하부에 형성되어 있는 유전체층(10)과 제1 전극(6)이 다수개의 다공질 발광층에 의해서 공유되어 있는데, 유전체층과 제1 전극은 다수개의 다공질 발광층에 각각 개별로 형성하는 것도 가능하다. 본 실시의 형태의 발광 소자는 이와 같이 구성되고, 그 단면의 구조를 도 7에 도시한다. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자는 실시의 형태 1과 동일한 제조 방법에 의해 제작할 수 있다. 실제로, 다공질 발광층이 소정의 패턴 형상으로 형성되어 배치되는 부분에 맞추어, 우선 Ag 페이스트를 에칭하여 제1 전극(6)을 형성하고, 그 위에 후막 프로세스 등에 의해 유전체층을 형성하고 나서, 다공질 발광층을 스크린 인쇄에 의해 형성하면 된다. 이러한 후에, 실시의 형태 1과 동일하게 격벽을 형성하고 나서 최종적으로 제2 전극을 갖는 투광성의 기판(8)을 배치하면, 도 7에 도시하는 본 실시 형태의 발광 소자를 제작할 수 있다.The light emitting element in the present embodiment can be produced by the same production method as in the first embodiment. In fact, in accordance with the portion where the porous light emitting layer is formed and arranged in a predetermined pattern shape, first, the Ag paste is etched to form the
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7에 도시하는 바와같이 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교류 전계를 인가한다. 교류 전계의 인가에 의해, 간극(9)에서 기체의 절연 파괴가 일어나고, 또한 그에 따라 전자가 발생하고, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emission effect of this
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 연면 방전에 의한 전자나 자외선의 방출이 매우 격렬해지고, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압의 상승과 동시에 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시광선도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. In addition, by changing the waveform of the alternating current electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, the emission of electrons and ultraviolet rays due to creeping discharge is extremely intense, and the luminescence brightness is improved. In addition, burst waves are generated as the voltage of the AC field is raised. The generation frequency of the burst wave occurred immediately before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance was improved at the same time as the burst wave voltage was increased. Once the creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible light are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서 다공질 발광층의 두께에 대해, 약 0.72∼1.5kV㎜의 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교류 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 해 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분해진다.In the present embodiment, the surface of the porous light emitting layer is applied with an electric field of about 0.72 to 1.5 kV mm to emit the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission will continue even if voltage is reduced about 50 to 80% at the time of application, and high luminance, high contrast, and high recognizability in all three colors of light emission , It was confirmed that the light emission was high reliability.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나 감압된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In the present embodiment, the driving was performed in the air, but it was confirmed that the light emission was similarly performed even in the oxygen, nitrogen, and inert gas or under reduced pressure.
본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 다공질 발광층에서의 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어서 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 발광 효율이 양호하고, 대형 디스플레이로 하였을 때의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 경계에 방전분리 수단으로서 격벽을 설치함으로써, 비교적 간편한 방법으로 발광 시의 코로스 토크를 회피할 수 있다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge in the porous light emitting layer, the structure does not require a thin film forming process and does not require a vacuum system or a carrier multiplication layer in the production of the light emitting device as in the prior art. Simple and easy to manufacture and process. In addition, it is possible to provide a light emitting element having good luminous efficiency and relatively low power consumption in a large display. In this embodiment, the partition wall is provided as a discharge separating means at the boundary of the porous light emitting layer, so that colossal torque during light emission can be avoided by a relatively simple method.
(실시의 형태 3) (Embodiment 3)
도 8을 참조하면서, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지고, 방전 분리 수단이 도전성을 갖는 격벽인 발광 소자에 대해서 설명한다. Referring to FIG. 8, a plurality of the porous layers having a dielectric layer and a first electrode formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a second electrode disposed on the other surface where the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer are not formed. The light emitting element which consists of an aggregate of a light emitting layer, is provided with discharge separation means between the said several porous light emitting layers, and a discharge separation means is a partition with electroconductivity is demonstrated.
도 8은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 도면에서 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광층, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 5는 기판, 6은 제1 전극(배면 전극), 7은 제2 전극(관찰면측 전극), 8은 투광성 기판, 9는 간극(기체층), 10은 유전체층 및 11은 격벽이다. Fig. 8 is a cross-sectional view of the light emitting element according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitting layer, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 5 is a substrate, and 6 is a first electrode (back electrode). ), 7 is a second electrode (observation surface side electrode), 8 is a translucent substrate, 9 is a gap (gas layer), 10 is a dielectric layer and 11 is a partition wall.
상술과 같이, 본 실시 형태에서는 방전 분리 수단으로서 정전 차폐나 연면 방전의 신장에 효과적인 도전성 격벽(11)을 이용한다. 이러한 도전성 격벽은 각종 금속의 석출물이나 퇴적물에 의해 형성하는 것이 가능하다. 그 일례로서, 무전해 니켈 도금을 이용해 형성하는 방법에 대해서 설명한다. As described above, in the present embodiment, as the discharge separating means, the
구체적인 발광 소자의 제조 방법은 이하와 같이 행한다. 우선, 세라믹 제의 기판(5)의 표면에서 격벽을 형성하는 부분을 제외하고, 그 이외의 부분에 레지스트막을 스크린 인쇄에 의해 형성한다. 이러한 후에, 기판(5)을 염화 주석과 염화 팔라듐으로 이루어지는 용액에 침지시킨다. 이러한 처리는 캐터라이징/센시타이징 처리라고 불리고, 전후 처리를 포함해서 시판의 처리제로 용이하게 행하는 것이 가능하다. The manufacturing method of a specific light emitting element is performed as follows. First, a resist film is formed by screen printing on a portion other than the portion that forms the partition wall on the surface of the
처리 후에 레지스트막을 박리하면, 격벽을 형성하는 부분에만 팔라듐의 미립자가 부착된다. 이렇게 하여 처리된 세라믹제의 기판(5)을 황산 니켈과 차아인산나트륨을 주성분으로 하는 용액(pH4∼6)에 침지시켜, 90℃ 정도의 온도에서 80∼300㎛의 두께로 금속 니켈을 석출시킴으로써, 기판(5)의 표면에 소정 형상의 격벽(11)을 형성할 수 있다. 상술과 같이 하여, 도전성의 격벽(11)을 형성한 세라믹 제의 기판(5)을 얻을 수 있다. When the resist film is peeled off after the treatment, fine particles of palladium adhere to only the portion forming the partition wall. The
이러한 후에, 상기의 기판(5)에 Ag 페이스트를 에칭함으로써 제1 전극(6)을 형성한다. 이 때, 제1 전극(6)이 도전성 격벽(11)에 접촉하지 않도록 미세하게 간극을 두고 형성한다. 제1 전극(6)을 형성하고 나서, 후막 프로세스 등에 의해 유전체층(10)을 제1 전극(6) 상에 형성한다. 다음에, 표면이 절연층(4)으로 균일하게 피복된 형광체 입자(3)를 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄하고, 소성하여 다공질 발광체층(2)을 소정의 패턴 형상으로 형성한다. 최종적으로 제2 전극(7)으로서의 ITO 피막을 표면에 갖는 유리제의 투광성 기판(8)으로 다공질 발광층의 집합체 전체를 덮으면 도 8에 도시하는 것과 같은 발광 소자(1)를 얻을 수 있다. 또한, 이 때 ITO로 이루어지는 제2 전극과 도전성의 격벽이 접촉하지 않도록 미세한 간극이 형성되고, 발광 소자의 구동에 있어서 전압의 인가가 방해되지 않도록 한다. After this, the Ag electrode is etched on the
상기와 같이 하여, 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지고, 특히 방전 분리수단이 도전성을 갖는 격벽인 발광 소자를 얻을 수 있다. As described above, in the present embodiment, a dielectric layer and a first electrode are formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a second electrode is disposed on the other surface of the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer. The light emitting device is composed of a plurality of porous light emitting layers, and is provided with a discharge separating means between the plurality of porous light emitting layers, and the discharge separating means is a partition having conductive conductivity.
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8의 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교류 전계를 인가한다. 교류 전계의 인가에 의해 간극(9)에서 기체의 절연 파괴가 일어나고, 이에 따라 전자가 발생하여, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emission effect of this
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz로부터 몇천 Hz로 올림으로써 연면 방전에 의한 전자나 자외선의 방출이 매우 격렬해지고, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압치를 올리는데 따라 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현 파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시 광선도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있고, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. In addition, by changing the waveform of the alternating current electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, the emission of electrons or ultraviolet rays due to creeping discharge is extremely intense, and the luminescence brightness is improved. In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the AC electric field. The generation frequency of the burst wave is generated just before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance is improved by raising the voltage of the burst wave. Once the creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible light are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
특히 본 실시 형태에 있어서와 같이 도전성의 격벽을 형성한 경우에는, 연면 방전이 발생하기 쉬워져 구동 전압의 저감에 기여할 수 있다. 즉, 다공질 발광층의 두께에 대해, 약 0.58∼1.2kV/㎜의 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.4∼0.8kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 하여 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분하게 된다. In particular, when conductive partitions are formed as in the present embodiment, creeping discharges are likely to occur, which can contribute to a reduction in driving voltage. That is, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하로, 발광이 시작되면 전압 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if it reduces about 50 to 80% at the time of voltage application, and high luminance, high contrast, high recognition, It was confirmed that it was high reliability light emission.
본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 다공질 발광층에서의 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어서 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 발광 효율이 양호하고, 대형 디스플레이로 했을 때의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 경계에 방전 분리 수단으로서 격벽을 설치함으로써, 비교적 간편한 방법으로 발광 시의 크로스 토크를 회피할 수 있다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge in the porous light emitting layer, the structure does not require a thin film forming process and does not require a vacuum system or a carrier multiplication layer in the production of the light emitting device as in the prior art. Simple and easy to manufacture and process. In addition, it is possible to provide a light emitting element having good luminous efficiency and relatively small power consumption when a large display is used. In this embodiment, a partition wall is provided as a discharge separating means at the boundary of the porous light emitting layer, so that crosstalk during light emission can be avoided by a relatively simple method.
(실시의 형태 4) (Embodiment 4)
도 9 내지 도 13을 참조하면서, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지는 발광 소자에 대해서, 특히 다수개의 다공질 발광층이 제2 전극을 공유하도록 배치되어 있고, 방전 분리 수단이 공극인 발광 소자에 대해서 설명한다. 9 to 13, a dielectric layer and a first electrode are formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a plurality of second electrodes are disposed on the other surface where the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer are not formed. With respect to a light emitting element comprising an assembly of two porous light emitting layers, comprising a discharge separating means between the plurality of porous light emitting layers, in particular, a plurality of porous light emitting layers are arranged so as to share a second electrode, and the discharge separating means is spaced. A phosphorescent light emitting element is demonstrated.
도 9는 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도이고, 도 10 내지 도 13은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 있어서 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광층, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 5는 기판, 6은 제1 전극(배면 전극), 7은 제2 전극(관찰면측 전극), 8은 투광성 기판, 9는 간극(기체층), 10은 유전체층, 12는 다공질 발광층을 분리하는 공극, 15는 측벽이다. 도 10에 도시하는 바와같이, 유리 또는 세라믹 제의 기판(5)의 한쪽 면에 Ag 페이스트를 에칭하고, 제1 전극(6)을 소정의 형상으로 형성한다. 다음에, 도 11에 도시하는 바와같이 제1 전극(6) 상에, 후막 프로세스 등에 의해 유전체층(10)을 형성한다. 9 is a cross-sectional view of a light emitting element in the present embodiment, and FIGS. 10 to 13 are views for explaining a manufacturing step of the light emitting element in the present embodiment. In these figures, 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitting layer, 3 is phosphor particles, 4 is an insulating layer, 5 is a substrate, 6 is a first electrode (back electrode), 7 is a second electrode (observation electrode), 8 9 is a light-transmissive substrate, 9 is a gap (gas layer), 10 is a dielectric layer, 12 is a gap separating the porous light emitting layer, and 15 is a side wall. As shown in FIG. 10, Ag paste is etched on one surface of the glass or
다음에, 유전체층(10) 상에 소정의 형상으로 다공질 발광층(2)을 형성한다. 이 때, 실시의 형태 1와 동일하게 MgO 등의 금속 산화물로 이루어지는 절연층(4)으로 표면을 피복한 형광체 입자(3)를 사용했다. 형광체 입자(3)로서, 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), Zn2SiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색) 등의 무기 화합물을 이용하는 것이 가능하다. Next, the porous
본 실시의 형태에 있어서는 상기의 절연층(4)을 갖는 형광체 입자 50질량%에 대해 α-테르피네올 45질량%, 에틸셀룰로스 5질량%를 혼련한 페이스트를 각각의 형광체마다 조제하고, 이를 유전체층(10) 상에 스크린 인쇄하고 나서 건조시키는 조작을 다수회에 걸쳐 반복 행함으로써, 인쇄된 부분의 두께가 80∼100㎛가 되도록 조정했다. In the present embodiment, a paste obtained by kneading 45 mass% of α-terpineol and 5 mass% of ethyl cellulose with respect to 50 mass% of the phosphor particles having the insulating
상기와 같이 하여, 다공질 발광층을 인쇄한 기판(5)을 N2 분위기 중에서, 400∼600℃에서 2∼5시간에 걸쳐 열 처리함으로써, 도 12에 도시하는 바와같이 기판상에 약 50∼80㎛의 두께의 다공질 발광층(2)의 집합체를 형성했다. As described above, the
다음에, 다공질 발광층(2)으로 이루어지는 집합체의 경계에는 격벽을 설치하지 않고 약 80∼300㎛의 공극(12)을 남긴 채로의 상태로 하고, 이러한 공극을 격벽의 대체로서 기능시키는 것에 본 실시 형태의 특징이 있다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층(2)으로 이루어지는 집합체의 전체를 둘러싸도록 하여 측벽(15)을 형성하고, 이와 같이 상기의 집합체의 주위를 둘러싼 측벽으로 후술하는 바와같이 투광성 기판(8)을 지지한다. 측벽(15)의 형성은 유리 페이스트를 스크린 인쇄하고, 건조시키는 조작을 다수회 반복하고, 이러한 후에 600℃에서 소성함으로써, 도 13에 도시하는 바와같이 약 80∼300㎛의 측벽(15)을 형성한다. Next, this embodiment makes the
또한, 측벽(15)은 세라믹 입자를 함유하는 유리 페이스트나 수지를 이용해 형성하는 것도 가능하다. 구체적으로, 전자에서는 세라믹과 유리(중량비로 1 : 1)의 혼합 입자 50질량%에 대해 α-테르피네올 50질량%를 첨가해 혼련한 페이스트를 스크린 인쇄하고 나서 건조시키는 것을 반복하여, 인쇄된 두께가 약 100∼350㎛이 되도록 조정하고, N2 분위기 중에서, 400∼600℃에서 2∼5시간에 걸쳐 열 처리함으로써, 약 80∼300㎛의 두께의 측벽(15)을 형성할 수 있다. 후자에 있어서는 열경화성 수지를 이용해 격벽을 형성하는 것으로, 주된 것으로서 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지의 사용이 가능하고, 이들 중 1개를 선택하여 다공질 발광층 집합체의 전체를 둘러싸도록 인쇄함으로써 행할 수 있다. In addition, the
상기와 같이 하여, 측벽(15)을 형성한 후에, ITO(인듐-주석 산화물 합금)로 이루어지는 제2 전극(7)이 형성된 유리판 등의 투광성 기판(8)을 측벽(15)에 붙여 다공질 발광층의 집합체의 전부를 덮으면, 도 9에 도시하는 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)를 얻을 수 있다. 이 때, 도면과 같이 제2 전극(7)은 예를 들면 스트라이프 형상으로 다공질 발광층에 대향하여 형성되어 있고, 다수개의 다공질 발광층에 의해서 공유되어 있다. 또한, 다공질 발광층(2)과 제2 전극(7)의 사이에는 미세한 간극이 형성되어 있고, 양자의 간격은 30∼250㎛의 범위가 적합하고, 특히 40∼220㎛의 범위가 바람직하다. After the
또한, 제2 전극으로서 ITO로 이루어지는 투광성 기판(8)의 대체로서, 구리, 금, 은, 백금 및 알루미늄 등으로 이루어지는 메시 형상의 미세한 배선이 패터닝된 기판을 사용하는 것도 가능하다. In addition, it is also possible to use the board | substrate with which the fine wiring of the mesh shape which consists of copper, gold, silver, platinum, aluminum, etc. was used as a substitute of the translucent board |
상술과 같이 하여, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지는 발광 소자로서, 특히 제2 전극이 다수개의 다공질 발광층에 의해서 공유되도록 배치되고, 방전 분리 수단이 공극인 발광 소자를 제작할 수 있다. As described above, a plurality of the porous light emitting layers each having a dielectric layer and a first electrode formed on one surface of the porous light emitting layer, and a second electrode disposed on the other surface where the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer are not formed. A light emitting device comprising an aggregate of a plurality of porous light emitting layers, the light emitting device comprising discharge separation means, in particular arranged so that the second electrode is shared by the plurality of porous light emitting layers, and the discharge separation means having a void. Can be.
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9에 도시하는 바와같이 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교류 전계를 인가한다. 교류 전계의 인가에 의해, 간극(9)에서 기체의 절연 파괴가 일어나고, 이에 따라 전자가 발생하며, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emission effect of this
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz 올림으로써 연면 방전에 의한 전자나 자외선의 방출이 매우 격렬해지고, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압치를 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시 광선도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필 요가 있고, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Furthermore, by changing the waveform of the alternating current electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, the emission of electrons or ultraviolet rays due to creeping discharge is extremely intense, and the luminescence brightness is improved. In addition, a burst wave is generated as the voltage value of the AC electric field is raised. The generation frequency of the burst wave is generated just before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance is improved by raising the voltage of the burst wave. Once the creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible rays are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 두께에 대해, 약 0.85∼1.8kV/㎜의 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.6∼1.2kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속하여 행하게 해 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분해진다. In the present embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission will continue even if voltage is reduced about 50 to 80% at the time of application, and high luminance, high contrast, and high recognizability in all three colors of light emission , It was confirmed that the light emission was high reliability.
본 실시 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했지만, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나 감압된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다.Although driving was performed in air | atmosphere in this embodiment, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in oxygen, nitrogen, an inert gas, or gas under reduced pressure.
본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 다공질 발광층에서의 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어서 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 발광 효율이 양호하고, 대형 디스플레이로 했을 시의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 경계에 방전분리 수단으로서 공극을 설치함으로써, 비교적 간편한 방법으로 발광 시의 크로스 토크를 회피할 수 있다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge in the porous light emitting layer, the structure does not require a thin film forming process and does not require a vacuum system or a carrier multiplication layer in the production of the light emitting device as in the prior art. Simple and easy to manufacture and process. In addition, it is possible to provide a light emitting element having good luminous efficiency and relatively small power consumption when a large display is used. In this embodiment, by providing a space at the boundary of the porous light emitting layer as discharge separation means, crosstalk during light emission can be avoided by a relatively simple method.
(실시의 형태 5) (Embodiment 5)
도 14와 도 15를 참조하면서, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 제1 전 극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 형성되지 않은 다른 면에 제2 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지는 발광 소자로서, 특히 다공질 발광층에 대해서 설명한다. 14 and 15, a dielectric layer and a first electrode are formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a second electrode is disposed on the other surface of the dielectric layer and the first electrode of the porous light emitting layer. A light emitting element composed of a plurality of porous light emitting layers and provided with a discharge separating means between the plurality of porous light emitting layers, particularly a porous light emitting layer.
도 14와 도 15는 본 실시의 형태에 있어서의 다공질 발광층의 단면을 확대한 모식도이다. 이들 도면에 있어서, 2는 다공질 발광층, 3은 형광체 입자, 4는 절연층 및 18은 절연성 섬유이다. 14 and 15 are schematic diagrams in which a cross section of the porous light emitting layer in the present embodiment is enlarged. In these figures, 2 is a porous light emitting layer, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, and 18 is an insulating fiber.
본 실시의 형태에 있어서는 형광체 입자 표면의 절연층의 유무에 상관없이, 형광체 입자와 세라믹이나 유리 등의 절연성 섬유(18)로 이루어지는 다공질 발광층(2)을 형성했다. In this embodiment, the porous
절연성 섬유(18)의 일례로서, SiO2-Al2O3-CaO 시스템의 섬유를 사용하고, 그 직경은 0.1∼5㎛, 길이는 0.5∼20㎛인 것이 바람직하고, 이 범위의 사이즈의 섬유를 형광체 입자 2중량부, 섬유 1중량부의 비율로 혼합하여 이용함으로써 기공율이 비교적 커지고, 그 결과 연면 방전이 다공질 발광층 내부에서 용이하게 발생하게 되어 바람직하다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층을 형성할 시에, 형광체 입자와 절연성 섬유의 혼합물 50질량%에 대해 α-테르피네올 45질량%, 에틸셀룰로스 5질량%를 혼련한 페이스트를 조제하고, 실시의 형태 1과 마찬가지로 페이스트를 패턴 형상으로 스크린 인쇄하여 다공질 발광층을 형성했다. 이렇게 하여 얻어진 절연성 섬유(18)를 함유하는 다공질 발광층의 단면을 확대한 모식도를 도 14와 도 15에 도시한다. 도 15는 형광체 입자(3)와 절연성 섬유(18)로 이루어지는 다공질 발광층(2)이고, 도 14는 표면이 절연층(4)으로 피복된 형광체 입자(3)와 절연성 섬유로 이루어지는 다공질 발광층이다. 또한, 제1 전극, 유전체층, 제2 전극 및 격벽의 형성은 실시의 형태 1과 동일한 방법으로 실시함으로써, 최종적으로 실시의 형태 1과 동일한 발광 소자를 제작했다(도시하지 않음). As an example of insulating fibers (18), SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO using the fibers of the system, and its diameter is 0.1~5㎛, length, and that the size of the range of preferably 0.5~20㎛ fiber Is used in a proportion of 2 parts by weight of phosphor particles and 1 part by weight of fiber, and the porosity is relatively large. As a result, creeping discharge is easily generated inside the porous light emitting layer. In this embodiment, when forming a porous light emitting layer, the paste which knead | mixed 45 mass% of (alpha)-terpineol and 5 mass% of ethyl cellulose with respect to 50 mass% of mixtures of fluorescent substance particle | grains and insulating fiber is prepared, In the same manner as in
절연성 섬유로서 SiO2-Al2O3-CaO 시스템의 섬유를 선정한 이유는, 열적, 화학적으로 안정되고 저항율이 109Ω·cm 이상이며, 다공질 발광층에 있어서 10% 이상∼100% 미만의 큰 외관 기공율이 용이하게 얻을 수 있고, 섬유의 표면에서 방전이 발생하기 쉬워 결과적으로 다공질 발광층 전체에서 연면 방전의 발생이 가능해 지기 때문이다. 또한, 상기의 절연성 섬유이외에 SiC, ZnO, TiO2, MgO, BN, Si3N4 시스템을 함유하는 절연성 섬유를 이용해도 거의 동일한 결과를 얻을 수 있다. The reason why the fiber of the SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO system was selected as the insulating fiber is that it is thermally and chemically stable and has a resistivity of 10 9 Ω · cm or more and a large appearance of 10% or more and less than 100% in the porous light emitting layer. This is because the porosity can be easily obtained, and discharge easily occurs on the surface of the fiber, and as a result, creeping discharge can be generated in the entire porous light emitting layer. In addition to the above insulating fibers, almost the same results can be obtained by using insulating fibers containing SiC, ZnO, TiO 2 , MgO, BN, Si 3 N 4 systems.
다음에, 이 발광 소자의 발광 작용은 실시의 형태 1과 동일하다. 발광 소자를 구동시키기 위해서, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 교류 전계를 인가한다. 교류 전계의 인가에 의해, 간극(9)에서 기체의 절연 파괴가 일어나고, 그에 따라 전자가 발생하여, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emitting action of this light emitting element is the same as that of the first embodiment. In order to drive the light emitting element, an alternating electric field is applied between the first electrode and the second electrode. Insulation breakdown of the gas occurs in the
본 실시의 형태에 있어서 다공질 발광층의 두께에 대해, 약 0.65∼1.4kV/㎜ 의 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.45∼0.90kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 해 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분하게 된다. In the present embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if it reduces about 50 to 80% at the time of voltage application, and high luminance, high contrast, high recognition, It was confirmed that it was high reliability light emission.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했지만, 산소, 질소 및 불활성 가스 중이나 감압된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. Although driving was performed in air | atmosphere in this embodiment, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in oxygen, nitrogen, an inert gas, or gas under reduced pressure.
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 다공질 발광층에서의 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 발광 효율이 양호하고, 대형 디스플레이로 했을 시의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 경계에 방전 분리 수단으로서 격벽을 설치함으로써, 비교적 간편한 방법으로 발광 시의 크로스 토크를 회피할 수 있다. According to the light emitting element of this embodiment, since it is light emission by the surface discharge in a porous light emitting layer, it does not use a thin film formation process and does not require a vacuum system or a carrier multiplication layer in manufacture of a light emitting element like a conventional structure. Is simple, and manufacture and processing are also easy. In addition, it is possible to provide a light emitting element having good luminous efficiency and relatively small power consumption when a large display is used. In this embodiment, a partition wall is provided as a discharge separating means at the boundary of the porous light emitting layer, so that crosstalk during light emission can be avoided by a relatively simple method.
(실시의 형태 6) (Embodiment 6)
도 16을 참조하면, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 어드레스 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 어드레스 전극이 형성되지 않은 다른 면에 데이터 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체 로 이루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지는 발광 소자에 대해서 동작을 설명한다. Referring to FIG. 16, a plurality of porous light emitting layers in which a dielectric layer and an address electrode are formed on one surface of the porous light emitting layer, respectively, and a data electrode is disposed on the other surface where the dielectric layer and the address electrode of the porous light emitting layer are not formed. The operation of the light emitting device comprising a discharge separation means between the plurality of porous light emitting layers is described.
도 16은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 분해 사시도로, 알기 쉽게 하기 위해 방전 분리 수단이 공극인 경우의 발광 소자를 도시한 것이다. 도면에서 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광층, 5는 기판, 8은 투광성 기판, 10은 유전체층, 12는 공극, 21은 어드레스 전극, 22는 표시 전극이다. Fig. 16 is an exploded perspective view of the light emitting element according to the present embodiment and shows a light emitting element in the case where the discharge separating means is a void for clarity. In the drawings, 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitting layer, 5 is a substrate, 8 is a light transmissive substrate, 10 is a dielectric layer, 12 is a void, 21 is an address electrode, and 22 is a display electrode.
도 16에 도시하는 바와같이, 본 실시 형태의 발광 소자(1)에 있어서는 기판(5) 상에 어드레스 전극(21)이 형성되고, 그 위에 유전체층(10)을 가지는 다수개의 다공질 발광층(2)이 규칙적으로 배치되어 있고, R, G 및 B의 3색을 발광하는 다공질 발광층의 정렬이 형성되어 있다. 다공질 발광층 사이에는 공극(12)이 존재하고 다공질 발광층(2)의 정렬 전체를 둘러싸도록 측벽이 통상 형성된다(도시하지 않음). 투광성 기판(8)에는, 표시 전극(22)이 어드레스 전극(21)과 교차하도록 다공질 발광층(2)에 대향하여 형성되어 있고, 이러한 투광성 기판(8)을 다공질 발광층의 정렬 상에 배치함으로써, 최종적으로 도 16에 도시하는 것과 같은 발광 소자(1)가 구성된다. 본 실시 형태에 있어서의 어드레스 전극과 표시 전극은 이미 기술한 실시의 형태 1 내지 5에 있어서의 제1 전극과 제2 전극에 각각 대응시키는 것도 가능한데, 경우에 따라서는 별도로 설치해도 된다. As shown in Fig. 16, in the
상술과 같이, 다공질 발광층의 한쪽 면에 유전체층과 어드레스 전극이 각각 형성되고, 상기 다공질 발광층의 상기 유전체층과 상기 어드레스 전극이 형성되지 않은 다른 면에 데이터 전극이 배치된 다수개의 상기 다공질 발광층의 집합체로 이 루어지고, 상기 다수개의 다공질 발광층 사이에 방전 분리 수단을 구비하여 이루어지는 발광 소자로서, 특히 방전 분리 수단이 공극인 발광 소자가 얻어졌다. As described above, a dielectric layer and an address electrode are respectively formed on one surface of the porous light emitting layer, and the dielectric layer and a plurality of the porous light emitting layers are arranged on the other surface where the address electrode is not formed. The light emitting element which provided the discharge separation means between the said several porous light emitting layers, and especially the light emitting element whose discharge separation means is a space | gap was obtained.
이와 같이 구성된 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)에 있어서는 다공질 발광층에 2차원의 영상을 표시할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 발광 소자(1)에서는 소위 단순 매트릭스 구동이 가능하고, X 전극에 순차 펄스 신호를 이송하고, 그 타이밍에 맞추어 Y 전극에 ON/OFF 정보를 넣어 어드레스 전극과 표시 전극이 교차하는 부분의 화소를 ON/OFF에 따라 발광시켜 1라인을 표시한다. 주사 펄스를 순차 바꿈으로써, 2차원의 상을 표시할 수 있다. 또한, 매트릭스 형상으로 배치된 화소의 1개 1개에 트랜지스터를 두고, 각각의 화소를 ON/OFF 함으로써 액티브 구동도 가능해진다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층에 공극(12)이 형성되어 있으므로, 발광의 크로스 토크는 거의 없지만, 실시 형태 1에서 이미 기술한 바와같이, 단위 발광 소자 사이에 격벽을 형성하면, 발광의 크로스 토크를 거의 완전하게 회피시킬 수 있다. In the
(실시의 형태 7) (Embodiment 7)
본 실시 형태의 표시 장치의 단면을 도 18에 도시한다. 본 실시 형태는 격벽(11)의 사이에 리브(23a, 23b)를 설치한 이외는 도 l에 도시하는 실시 형태 1과 동일하게 했다. 격벽(11)의 수평 방향의 두께 : 150㎛, 높이 270㎛, 리브(23a, 23b)의 두께 : 50㎛, 높이 250㎛, 1화소의 폭은 100㎛, 다공질 발광층의 두께는 230㎛, 간극(기체층)(9)의 간격은 20㎛, BaTiO3로 이루어지는 유전체층(10)의 두께 는 250㎛, 제1의 전극(6)과 제2의 전극(7)의 거리는 500㎛로 했다. 18 is a cross section of the display device of the present embodiment. This embodiment was the same as that of
본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 두께 방향으로, 약 0.72∼1.5kV/㎜의 전계(주파수: 1kHz)를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.4kV/㎜의 교번 전계(주파수: 1kHz)를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 해 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분해 진다. In this embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다.In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if it reduces about 50 to 80% at the time of voltage application, and high luminance, high contrast, high recognition, It was confirmed that it was high reliability light emission.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소 및 불활성 가스 중이나 감압된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in oxygen, nitrogen, an inert gas, or gas under reduced pressure.
(실시의 형태 8) (Embodiment 8)
본 실시 형태의 표시 장치의 단면을 도 19에 도시한다. 본 실시 형태는 격벽(11)을 BaTiO3로 이루어지는 유전체층(10)을 절삭하여 작성한 이외는 도 1에 도시하는 실시 형태 1과 동일하게 했다. 격벽(11)의 수평 방향의 두께 : 150㎛, 높이 270㎛, 1화소의 폭은 250㎛, 다공질 발광층의 두께는 230㎛, 간극(9)의 간격은 20㎛, BaTiO3로 이루어지는 유전체층의 두께는 520㎛, 제1과 제2의 전극간 거리는 500㎛로 했다. 19 is a cross section of the display device of the present embodiment. This embodiment was the same as that of
본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광층의 두께 방향으로, 약 0.72∼ 1.5kV/㎜의 전계(주파수: 1kHz)를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.4kV/㎜의 교번 전계(주파수: 1kHz)를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 해 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자나 자외선의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 불충분해진다. In the present embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되어, 3색의 어느 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if it reduces about 50 to 80% at the time of voltage application, and high luminance, high contrast, high recognition, It was confirmed that it was high reliability light emission.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했지만, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나 감압된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in oxygen, nitrogen, an inert gas, or gas under reduced pressure.
(비교예 1) (Comparative Example 1)
비교예 1로서 적층 칩 컨덴서의 절연 파괴 시험으로 사용하는 실리콘 오일 함침을 실시했다. 즉 적층 칩 컨덴서에서 절연 파괴 전압을 측정하는 경우, 연면 방전이 빈번하게 발생하여 실제 절연 파괴 전압값을 측정할 수 없다. 그래서, 소자의 미세 구멍부에 실리콘 오일을 함침시켜 연면 방전이 발생하지 않는 상태에서 실제 절연 파괴 전압값을 구했다. 이 방법을 이용하여 도 1의 발광 소자(1)의 다공질 발광체층(2)의 미세 구멍의 기체를 실리콘 오일로 치환했다. 몇분간 침지시킨 후에 발광 소자 표면의 실리콘 오일을 닦아내고, 상기 실시의 형태 1과 동일한 교번 전계를 인가했다. As a comparative example 1, the silicon oil impregnation used for the dielectric breakdown test of a laminated chip capacitor was implemented. In other words, when the dielectric breakdown voltage is measured in the multilayer chip capacitor, creepage discharge occurs frequently and thus the actual dielectric breakdown voltage cannot be measured. Thus, the actual breakdown voltage value was obtained in the state where the creeping discharge was not caused by impregnating silicon oil into the minute hole of the device. Using this method, the gas in the micropores of the porous
우선, 인가 전압을 올리면 버스트파가 발생하여 간극으로부터 1차 전자가 방출되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 다공질 발광체층(2)에서는 연면 방전이 전 혀 발생하지 않거나 또는, 연면 방전이 발생해도 발광체층(2)의 내부가 아니라 극 표면 부분에 발생하기 때문에 발광을 확인할 수 없었다. 또한 인가 전압을 계속해서 올리면 다공질 발광체층(2)이 순간적으로 절연 파괴가 일어나 발광 소자(1)에 크랙이 발생하여 파괴되었다. First, it was confirmed that when the applied voltage was raised, a burst wave was generated and primary electrons were emitted from the gap. However, in the porous
물론, 실리콘 오일을 침지한 발광 소자(1)를 아세톤 등의 유기 용제로 세정하고, 미세 구멍부를 다시 기체로 충전시킨 경우에는 용이하게 발광하여 회복되는 것을 확인했다. 물론 미세 구멍부를 둥근 구멍으로 해도 발광되었다. Of course, when the
또한, 미세 구멍부에 도전성 용액, 예를 들면 아세트산 수용액을 함침시키면, 단락이 일어나 전혀 발광하지 않았다. In addition, when the microporous portion was impregnated with a conductive solution, for example, an acetic acid aqueous solution, a short circuit occurred and no light was emitted.
이상으로부터 본 발명의 구성에서 발광 소자로 되는 최대 특징은 발광체층(2)이, 표면에 연속된 미세 구멍을 가지고, 또한 그 미세 구멍에 기체가 충전 또는 진공이라는 점이다. 외부에서 방출되어 온 전자가 발광체층(4) 내부에 돌입하면 전자가 미세 구멍 부분을 따라 쇄도적으로 연면 방전을 반복하여 가속된다. 그리고 가속시킨 전자가 형광체 입자의 발광 중심에 충돌하여 여기 발광한다. 미세 구멍 부분에 실리콘 오일이나 도전성 용액이 충전된 상태에서는 전자의 이동이 곤란 또는 단락이 발생하여 연면 방전이 발생하지 않고 결과적으로 발광하지 않는다. From the above, the biggest feature of the light emitting element in the configuration of the present invention is that the
본 실시 형태에서는 미세 구멍부의 크기가 몇백 ㎛ 이하인데, 몇 ㎜ 이상의 크기로 되면 공기 방전에 도달해 소자가 파괴되는 경우가 있으므로 주의가 필요하다. 경험적으로 형광체 입자(3)는 점 접촉하는 패킹이다. 이상적으로는 외관 기공율이 10% 이상∼100% 미만인 다공질이 바람직하다. In this embodiment, although the size of a micropore is several hundred micrometers or less, when it becomes a several mm or more, care | attention is needed because an air discharge may be reached and an element may be destroyed. Empirically, the
또한, 상기 실시 형태와 같이 절연층(4)을 형성하는 이유는, The reason for forming the insulating
a. 형광체 입자(3)의 표면 저항을 올려 연면 방전이 발생하기 쉽도록 하기 위해서, a. In order to raise the surface resistance of the
b. 형광체 입자를 절연 파괴나 자외선으로부터 보호하기 위해서, b. In order to protect the phosphor particles from dielectric breakdown and ultraviolet rays,
c. MgO와 같은 2차 전자 방출 작용에 의해 전자를 보다 많이 방출시켜 결과적으로 연면 방전을 보다 발생하기 쉽게 하기 위해서이다. c. This is to release more electrons by the secondary electron emission action such as MgO and consequently to make creeping discharge more likely to occur.
또한, 다공질 발광체층(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만 10㎛∼3㎜의 범위로 발광하는 것을 확인했다. 물론 단락이 발생하지 않으면 몇㎛부터 발광한다.In addition, although the thickness of the porous light-emitting
(실시의 형태 9) (Embodiment 9)
실시의 형태 9에서는, 제1 전극(6), 제2 전극(7)이 유전체층(10)과 다공질 발광체층(2)을 끼고 형성되는 경우에 대해서, 도 22를 참조하면서 설명한다. 도 22는 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)의 단면도이다. 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 3은 형광체 입자, 4는 전기적 절연체층, 2는 다공질 발광체층, 10은 유전체층이다. 다공질 발광체층(2)은 도 6에 도시한 바와 같이 형광체 입자(3)를 주성분으로 하여 구성되고, 형광체 입자(3)의 표면을 절연체층(4)으로 피복한 것을 사용했다. In
형광체 입자(3)는 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), Zn2SiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색) 의 3종류의 무기 화합물을 원하는 발광을 얻기 위해 서, 각각 단독 또는 이들을 혼합한 것을 이용하는 것이 가능하다. The
본 실시의 형태에 있어서 상기 청색의 형광체 입자(3)를 사용하여, 그 표면에 MgO로 이루어지는 절연성 무기물의 절연층(4)을 형성한 것을 사용했다. Mg 전구체 착체 용액에 형광체 입자를 첨가해 교반하고, 추출하여 건조시킨 후, 대기 중에서 400∼600℃에서 열 처리함으로써, 상기 도 6에 도시한 MgO가 균일한 코팅층을 형광체의 표면에 형성시켰다. In the present embodiment, the
우선, 본 실시 형태의 발광 소자의 도 22의 제조 방법에 대해 설명한다. 절연층(4)이 코팅된 형광체 입자 분말(3) 50질량%와 콜로이드 실리커 수용액 50질량%를 혼합하여 슬러리화한다. 다음에, 제2 전극(7)이 형성된 직경 15㎜ø이고 두께 1㎜인 유전체층(10)(BaTiO3을 주성분으로 하는 판 형상의 소결체, 이 배면에 Ag 전극 페이스트를 두께 약 50㎛로 에칭하여 제1 전극(6)을 형성했다)의 다른 면에 상기 슬러리를 도포하고, 건조기로 100∼150℃에서 10∼30분간 건조함으로써, 유전체층(10)에 두께가 약 100㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시켰다. 또한 다공질 발광체층(2)의 상면에 투명한 제2 전극(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 : 약 0.1㎛)(7)이 도포된 투광성 기판(유리판)(8)을 적층했다. 이에 따라, 한쌍의 전극(6, 7)이 유전체층(10)과 다공질 발광체층(2)을 끼고 형성된 발광 소자(1)를 얻었다. First, the manufacturing method of FIG. 22 of the light emitting element of this embodiment is demonstrated. 50 mass% of phosphor particle powder (3) coated with the insulating layer (4) and 50 mass% of an aqueous colloidal silica solution are mixed and slurried. Next, a
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 도 22 및 도 17을 참조하면서 설명한다. 도 22에 도시하는 바와같이 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유 전체층(10)에서 분극 반전에 의해 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때, 자외선이나 가시 광선이 발생한다. 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전으로 되고, 또한 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가에 의해, 유전체층에서 분극 반전이 반복된다. 이에 따라 전자가 발생하여, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emitting action of the
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 연면 방전에 의한 전자나 자외선의 방출이 매우 격렬해지고, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압이 상승함에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시 광선도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. In addition, by changing the waveform of the alternating current electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, the emission of electrons and ultraviolet rays due to creeping discharge is extremely intense, and the luminescence brightness is improved. In addition, a burst wave is generated as the voltage of the alternating electric field increases. The generation frequency of the burst wave is generated just before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance is improved by raising the voltage of the burst wave. Once the creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible light are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시 형태에 있어서 교류 전원을 이용해 유전체층(10)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 전압을 인가하면 분극 반전에 의한 1차 전자 방출(e-)(24)과 연면 방전에 의한 2차 전자(e-)(25)가 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하였다. 또한, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되어, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 또한, 2∼5lm/w 정도의 발광 효율을 가진 발광 디바이스를 제작할 수 있는 것이 가능해졌다. In the present embodiment, when a voltage of about 0.5 to 1.0 kV / mm is applied to the thickness of the
또한, 본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소 및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In addition, although driving was performed in air | atmosphere in this embodiment, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in oxygen, nitrogen, an inert gas, or in reduced pressure gas.
본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)는, 구조적으로 무기 EL(ELD)에 가까운 구조인데, 구성이나 메카니즘이 완전히 다르다. 우선 구성에 관해서 상기 배경 기술에서 기재한 바와같이 무기 EL에 사용되는 형광체는 ZnS:Mn2+, GaP : N 등으로 대표되는 반도체로 이루어지는 발광체인데, 본 실시 형태(9)에 있어서의 형광체 입자는 절연체 또는 반도체중 어느 것이어도 된다. 즉, 극단적으로 저항값이 낮은 반도체의 형광체 입자를 이용할 때에 있어서도, 절연성 무기물인 절연층(4)으로 균일하게 피복되어 있으므로 단락되지 않고 연면 방전이 계속해서 발광시킬 수 있다. 또한, 형광체층에 관해서 무기 EL에서는 서브 미크론-몇 ㎛의 두께에 대하여 본 실시의 형태 9에서는 몇 ㎛∼몇백 ㎛의 다공질체이다. 또한, 본 실시의 형태 9에서는 발광체층이 다공질인 점이다. Although the
다공질의 형태에 대해서는, SEM(주사형 전자 현미경)으로 관찰한 결과로부터 형광체 입자가 점 접촉한 정도의 패킹이다. About a porous form, it is packing of the grade which the fluorescent substance particle contacted from the result observed with SEM (scanning electron microscope).
또한, 형광체 입자로서 현행의 플라즈마 디스플레이(PDP)로 사용되는 자외선 발광의 분말체를 이용했는데, 음극 선관(CRT)으로 사용되는 ZnS : Ag(청색)이나 ZnS : Cu, Au, Al(녹색), Y2O3 : Eu(적색)에서도 동일한 발광을 확인했다. CRT용의 형광체에서는 저항치가 낮으므로 연면 방전이 발생하기 어렵지만, 절연층(4)으로 코팅하면 연면 방전이 일어나기 쉬워져 발광하기 쉬워졌다. In addition, as the phosphor particles, an ultraviolet light-emitting powder used in a current plasma display (PDP) was used, but ZnS: Ag (blue), ZnS: Cu, Au, Al (green), used as a cathode ray tube (CRT), The same luminescence was also observed in Y 2 O 3 : Eu (red). In the fluorescent substance for CRT, creeping discharge is unlikely to occur because of low resistance, but when coated with the insulating
또한, 본 발명은 유전체의 분극 반전으로 방출되는 전자를 기점으로 하여 쇄도적으로 연면 방전이 발생하여 발광에 도달하는 발광 소자이다. 따라서 분극 반전 이외에 전자를 충돌시키는 새로운 기능을 갖는 시스템을 다공질 발광체층(2)에 부가하면 용이하게 발광하는 것으로 예상된다. In addition, the present invention is a light emitting device in which creeping discharge occurs in a rush to reach the light emission starting from the electrons emitted by polarization inversion of the dielectric. Therefore, when a system having a new function of colliding electrons in addition to polarization inversion is added to the porous
또한, 본 실시의 형태에 있어서 형광체 입자(3)의 슬러리를 제작하는데 있어, 콜로이드 실리커 수용액을 사용했는데, 유기 용제를 사용해도 동일한 결과가 얻어지는 것을 확인했다. 형광체 입자 50질량%에 대해 α-테르피네올 45질량%, 에틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 슬러리를 사용하여, 유전체층(10)의 표면에 스크린 인쇄를 행하고, 대기 중에서 400∼600℃, 10∼60분 열처리함으로써 몇 ㎛∼몇십 ㎛의 두께의 다공질 발광체층(23)을 제작할 수 있다. 이 경우, 열 처리 온도를 너무 많이 올리면 형광체의 변질이 일어나기 쉬우므로 온도 관리와 열 처리 분위기 관리가 중요해진다. 또한, 이 유기계 슬러리에 무기 섬유(18)를 함유시켜도 동일한 결과과 얻어진다.In addition, in producing the slurry of the
또한, 본 실시의 형태에서는 유전체로서 BaTiO3를 이용했는데, SrTiO3, CaTiO3, MgTiO3, PZT(PbZrTiO3), PbTiO3 등의 유전체를 이용해도 동일한 효과가 얻어지는 것을 확인했다. 또한 유전체층에는 소결체를 사용해도 되고, 스퍼터, CVD, 증착, 졸·겔 등의 박막 형성 프로세스로 얻어진 유전체층을 이용해도 된다. Further, in the present embodiment was used as the
본 실시의 형태에 있어서는 유전체층으로서 소결체를 사용했는데, 유전체의 분말체와 결합제로 이루어지는 구성을 채용해도 발광이 가능하다. 즉, Al 금속 기판상에, BaTiO3 분말 40질량%에 대해 유리 분말 15질량%를 혼합한 분말체에α-테르피네올 40질량%, 에틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 슬러리를 도포하고, 건조후 대기 중에서 400∼600℃에서 열 처리함으로써, 유전체 입자와 결합제로 구성되는 유전체층을 이용하는 것도 가능하다. In this embodiment, although a sintered compact was used as the dielectric layer, light emission is possible even if a constitution comprising a powder of the dielectric and a binder is employed. That is, applying a metal on the Al substrate, α- terpineol kneaded to come to 40% by mass, 5% by mass ethyl cellulose to a powder mixture of glass powder, 15 mass% relative to BaTiO 3 powder, 40% by weight slurry, and dried It is also possible to use the dielectric layer comprised from dielectric particle and binder by heat-processing at 400-600 degreeC in air | atmosphere afterwards.
또한, 본 실시의 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했는데, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 효과가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자여도 동일한 효과가 있다.In addition, although blue fluorescent substance particle was used in this Embodiment, it turns out that the same effect is used even if it uses red or green. In addition, blue, red and green mixed particles have the same effect.
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 가공도 용이하다. According to the light emitting element of this embodiment, since it is light emission by creeping discharge, since a thin film formation process is not used for conventional phosphor layer formation and a vacuum system or a carrier multiplication layer are not needed, a structure is simple and a process figure It is easy.
또한, 전극(7)에 ITO를 사용했는데, ITO의 대체로서, 구리 배선이 실시된 투광성 기판을 사용하는 것도 가능하다. 구리 배선은 미세한 메시 형상으로 형성되어 있고, 개구율(배선이 실시되지 않은 부분의 전체에 대한 비율)은 90%이고, 광의 투과는 ITO 막을 가지는 투광성 기판에 비교해 거의 손색이 없다. 또한, 구리는 ITO에 비교해, 매우 낮은 저항이어서 발광 효율의 향상에 크게 기여하므로 적합하다. 또한, 미세한 메시 형상의 배선을 실시하는 금속으로는 구리 이외에 금, 은, 백금이나 알루미늄을 사용하는 것도 가능하다. In addition, although ITO was used for the
(실시의 형태 10) (Embodiment 10)
다음에 실시의 형태 10에 대해서, 도 23을 이용해 제조 방법과 발광 작용에 대해서 설명한다. 도 22와 동일한 부호의 설명은 생략하는 경우가 있다. 상기 도 22에서 사용한 제1 전극(6)이 형성되어 있는 유전체(10)의 다른 면에 메시 형상(약 5∼10메시)의 Ag 페이스트를 인쇄, 에칭하여, 제2 전극(7)을 형성했다. 그 후, 제2 전극(7)의 상면에 상기와 마찬가지로 형광체 입자 분말(3)과 콜로이드 실리커 수용액의 슬러리를 도포하고, 건조기로 100∼150℃에서 10∼30분간 건조시킴으로써, 유전체층(10)의 표면에 두께가 약 100㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시켰다. 이에 따라, 제2 전극(7)이 유전체층(10)과 다공질 발광체층(2)의 사이에 형성되고, 제1 전극(6)이 유전체층(10)을 끼고 외측에 형성된 발광 소자(1)를 얻었다. 발광 방법은 도 22의 경우와 동일하게, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유전체층(10)에서 분극 반전에 의해 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때 자외선이나 가시 광선이 발생한다. 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전으로 되고, 또한 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가에 의해, 유전체층에 있어서 분극의 반전이 반복된다. 또한 이에 따라 전자가 발생하고, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the tenth embodiment will be described with reference to FIG. 23 for the production method and the light emission effect. The description of the same code | symbol as FIG. 22 may be abbreviate | omitted. The Ag paste of mesh shape (about 5-10 mesh) was printed and etched on the other surface of the dielectric 10 in which the
물론 도 22와 마찬가지로 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꾸거나, 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 분극 반전 시의 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 일어나 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교번 전계의 전압값을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파는 유전체층(10)의 분극 반전시에 발생하는 것으로, 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 피크 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. Of course, as in Fig. 22, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, or raising the frequency from tens of Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge during polarization inversion become more intense, thereby improving luminescence brightness. . In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the alternating electric field. The burst wave occurs at the time of polarization inversion of the
일단 연면 방전이 개시되면 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(2)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Once the creeping discharge starts, as described above, the discharge is repeated in series and constantly generates ultraviolet rays and visible light. Therefore, deterioration of the
도 23의 경우에서는, 유전체층(10)의 두께에 대해 약 0.7∼1.2kV/㎜의 전압을 인가하면, 분극 반전에 의한 도 17에 도시하는 1차 전자 방출(e-)(24)과 연면 방전에 의한 2차 전자(e-)(25)가 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. In the case of FIG. 23, when a voltage of about 0.7 to 1.2 kV / mm is applied to the thickness of the
도 22와 도 23의 발광의 차이는 전자에서는 다공질 발광체층(2)에서 연면 방전이 격렬하게 발생하기 쉽지만, 후자에서는 연면 방전의 발생이 약간 약해져 휘도도 약간 약해졌다. Differences in the light emission of Figs. 22 and 23 are likely to occur violently in the former in the porous
또한, 도 23에서 메시 형상의 제2 전극(7)으로 한 이유는, 분극 반전으로 발생한 도 17에 도시하는 1차 전자(e-)(24)가 다공질 발광체층(2)으로 방출되기 쉽게하기 위해서이고, 균일 두께의 전극(7)을 형성해 버리면 도 17에 도시하는 1차 전자(e-)(24)가 다공질 발광체층(2)으로 방출되기 어렵게 되기 때문이다. Further, the reason why the
또한, 도 23의 경우에는 절연층(4)으로서 미리, MgO 등의 코팅을 실시하지 않았지만, 바인더로서 사용한 콜로이드 실리커가 절연층(4)으로서 기능했다. In addition, in the case of FIG. 23, although the coating of MgO etc. was not previously performed as the insulating
(실시의 형태 11) (Embodiment 11)
다음에, 한쌍의 전극(6, 7)이 모두 유전체층(10)과 다공질 발광체층(2)의 경계에 형성되는 경우에 대해서 도 24를 이용해 설명한다. 도 24는 본 실시의 형태 11에 있어서의 발광 소자(1)의 단면도이다. 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 3은 형광체 입자, 2는 다공질 발광체층, 10은 유전체층이다. 다공질 발광체층(2)은 형광체 입자(3), 세라믹 섬유(18)를 주성분으로 하는 것으로 구성되어 있다. 형광체 입자(3)는 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), ZnSiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색)의 3종류의 무기 화합물을 원하는 발광을 얻기 위해서, 각각 단독 또는 이들을 혼합한 것을 이용한다. Next, the case where the pair of
다음에 도 24의 제조 방법과 발광 작용에 대해서 설명한다. 우선, 상기 도 22에서 사용한 유전체 소결체(10)의 한쪽 면에 Ag 페이스트를 도포 에칭하여 한쌍의 전극(6, 7)을 형성한다. 다음에 형광체 입자 45질량%와 무기 섬유 분말 10질량 %와 α-테르피네올 40질량%, 에틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 슬러리를 도포하고, 건조 후, 대기 중에서 400∼600℃로 열 처리하고, 유전체층(10)에 두께가 약 50㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시킨다. 이에 따라 한쌍의 전극(6, 7)이 모두 유전체층(10)과 다공질 발광체층(2)의 경계에 형성된 발광 소자(1)를 얻는다. Next, the manufacturing method and the light emitting action of FIG. 24 will be described. First, Ag paste is applied and etched on one surface of the dielectric
발광 방법은 도 22의 경우와 마찬가지로, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유전체층(10)에서 분극 반전에 의해 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때, 자외선이나 가시 광선이 발생한다. 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 세라믹 섬유(18)에 충돌하여, 연면 방전으로 되고, 또한 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가에 의해, 유전체층에 있어서 분극의 반전이 반복된다. 또한 그에 따라 전자가 발생하고, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. In the light emitting method, as in the case of FIG. 22, an alternating electric field is applied between the
물론 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꾸거나, 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 분극 반전 시의 전자 방출이나 연면 방전이 격렬하게 일어나 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교번 전계의 전압값을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파는 유전체층(10)의 분극 반전시에 발생하는 것으로, 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에 서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 피크 전압을 올리는데 따라서 발광 휘도가 향상되었다. Of course, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, or raising the frequency from tens of Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge during polarization inversion are violently enhanced, thereby improving luminescence brightness. In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the alternating electric field. The burst wave occurs at the polarization inversion of the
일단 연면 방전이 개시되면 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되어, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 것이 바람직하다.Once the creeping discharge starts, as described above, the discharge is repeated in series and generates ultraviolet rays and visible light constantly. Therefore, it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서 교류 전원을 이용해 유전체의 두께에 대해 약 0.7∼1.2kV/㎜의 전압을 인가하면 분극 반전에 의한 전자 방출과 연면 방전이 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한, 도 24는 한쌍의 전극이 모두 유전체층과 다공질 발광체층의 경계에 형성되어 있는 경우이기도 하다. In this embodiment, when a voltage of about 0.7 to 1.2 kV / mm is applied to the thickness of the dielectric using an AC power supply, electron emission and creeping discharge due to polarization inversion occur, and then light emission is started. In addition, FIG. 24 also shows that a pair of electrodes are all formed in the boundary of a dielectric layer and a porous light-emitting layer.
(실시의 형태 12) (Embodiment 12)
도 25를 참조하면서 본 발명에 있어서의 실시의 형태 12, 즉 한쌍의 전극(6)과 (7)이 유전체층의 상면에 배치되어 있고, 이 한쌍의 전극을 통해 다공질 발광체층(2)이 적층되고, 이 다공질 발광체층(2)의 상면에 다른 전극(70)이 배치되어 있는 경우에 대해서 설명한다. 25, the pair of
도 25는 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자(l)의 단면도이다. 6과 7은 한쌍의 전극이고, 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 3은 형광체 입자, 4는 전기적 절연체층, 2는 다공질 발광체층, 10은 유전체층 및 70은 제3 전극이다. 다공질 발광체층은 도 6에 도시한 바와 같이 형광체 입자(3) 또는 이를 주성분으로 하는 것으로 구성되어 있고, 본 실시의 형태에서는 형광체 입자(3)의 표면을 절연체층(4)으로 피복한 것을 사용했다. 25 is a cross-sectional view of the
형광체 입자(3)는 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), ZnSiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색)의 3종류의 무기 화합물을 원하는 발광을 얻기 위해서, 각각 단독 또는 이들을 혼합한 것을 이용한다. The
본 실시 형태에 있어서는 상기 청색의 형광체 입자(3)를 사용하여, 그 표면에 MgO로 이루어지는 절연성 무기물의 절연체층(4)을 형성한 것을 사용했다. Mg 전구체 착체 용액에 형광체 입자(11)를 첨가해 장시간에 걸쳐 교반하고, 추출하여 건조 시킨 후, 대기중에서 400∼600℃로 열 처리함으로써, MgO가 균일한 코팅층, 즉 절연체층(4)을 형광체 입자(3)의 표면에 형성시켰다. In the present embodiment, the
우선, 도 25에 도시하는 본 실시의 형태 12에 있어서의 발광 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. 절연체층(4)이 코팅된 형광체 입자(3) 50질량%와 콜로이드 실리커 수용액 50질량%를 혼합하여 슬러리화한다. 다음에, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)이 형성된 직경 15㎜ø이고 두께 1㎜인 유전체층(10)(BaTiO3를 주성분으로 하는 판 형상의 소결체로, 그 상면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성한 것)에 한쌍의 전극, 즉 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 통해 상기 슬러리를 도포하고, 건조기로 100∼150℃의 온도로 10∼30분간 건조시킴으로써, 유전체층(10)에 두께가 약 100㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시켰다. 또한, 다공질 발광체층(2)의 상면에 투명 전극(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 0.1㎛)(70)이 도포된 유리(도시하지 않음)를 적층했다. 이에 따라 한쌍의 전 극(6, 7)이 유전체층(10)과 다공질 발광체층(2)의 경계에 형성되고, 제3 전극(70)이 다공질 발광체의 상면에 형성된 도 25에 도시하는 것과 같은 발광 소자(1)를 얻었다. 이 때, 후술하는 바와같이, 다공질 발광체층으로서 형광체 입자 분말을 담지시킨 무기 섬유판을 이용해도 된다. First, the manufacturing method of the light emitting element in this
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유전체층(10)에서 분극 반전에 의해 도 17에 도시하는 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때, 자외선이나 가시 광선이 발생한다. 그 후, 다른 전극, 즉 전극(70)과 상기 한쌍의 전극중 적어도 한쪽 사이에 교번 전계를 인가함으로써, 도 17에 도시하는 1차 전자(e-)(24)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전이 되고, 또한 도 17에 도시하는 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가에 의해, 유전체층에서 분극의 반전이 반복된다. 이에 따라 전자가 발생하여, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emission effect of this
이 때 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 분극 반전 시의 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 발생하여, 발광 휘도가 향상된다. At this time, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangle, and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge at the time of polarization inversion are generated more intensively, and the luminescence brightness is improved. .
또한, 교번 전계의 전압값을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파는 유전체층(10)의 분극 반전 시에 발생하는 것으로, 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면 상술한 바와 같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하기 때문에, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the alternating electric field. The burst wave is generated at the polarization inversion of the
본 실시의 형태에 있어서는 분극 반전에 있어서, 유전체층(10)의 두께에 대해 약 0.65∼1.3kV/㎜의 전계를 인가한다. 그 후, 교류 전원을 이용해 발광 소자(1)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가시킴으로써, 1차 전자 방출과 연면 방전이 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한, 분극 반전 시에 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하지만, 너무 작으면 전자의 방출은 불충분하게 된다.In this embodiment, in polarization inversion, an electric field of about 0.65 to 1.3 kV / mm is applied to the thickness of the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하였다. 또한, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되고, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 청색 환산으로, 2∼5lm/W의 발광 효율을 가진 발광 디바이스를 제작하는 것이 가능해졌다. In addition, the electric current value at the time of discharge was 0.1 mA or less. Moreover, when light emission started, light emission continued even if voltage was reduced to 50 to 80% at the time of application, and it was confirmed that it was light emission of high brightness, high contrast, high recognition, and high reliability. In blue conversion, it became possible to manufacture the light emitting device which has the luminous efficiency of 2-5lm / W.
본 실시의 형태 12에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소 및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인하였다. In
본 실시 형태 12에 있어서의 발광 소자(1)는, 구조적으로 무기 EL(ELD)에 가까운 구조인데, 구성이나 메카니즘이 완전히 다르다. 우선, 구성에 관해서는 이미 배경 기술에서 기재한 바와같이 무기 EL에 사용되는 형광체는 ZnS : Mn2+, GaP : N 등으로 대표되는 반도체로 이루어지는 발광체인데, 본 실시의 형태 1에 있어서의 형광체 입자는 절연체 또는 반도체중 어떠한 것이어도 된다. 즉, 극단적으로 저항값이 낮은 반도체의 형광체 입자를 이용할 때에 있어서도, 이미 기술한 바와같이 형광체 입자(3)가 절연성 무기물인 절연체층(4)으로 균일하게 피복되어 있으므로 단락하지 않고 연면 방전에 의해 계속해서 발광시킬 수 있다. 또한, 형광체층에 관해서 무기 EL에서는 서브 미크론∼몇 ㎛의 두께인데 대해, 본 실시의 형태에서는 몇㎛∼몇백㎛의 다공질체이다. 또한, 본 실시의 형태에서는 발광체층이 다공질인 점이다. The
다공질의 형태에 대해서는, SEM(주사형 전자 현미경)으로 관찰한 결과로부터 형광체 입자가 점 접촉한 정도의 패킹이다. About a porous form, it is packing of the grade which the fluorescent substance particle contacted from the result observed with SEM (scanning electron microscope).
또한, 형광체 입자로서 현행의 플라즈마 디스플레이(PDP)로 사용되는 자외선 발광의 분말체를 이용했는데, 음극 선관(CRT)으로 사용되는 ZnS : Ag(청색)이나 ZnS : Cu, Au, Al(녹색), Y2O3 : Eu(적색)에서도 동일한 발광을 확인했다. CRT용의 형광체에서는 저항값이 낮으므로 연면 방전이 발생하기 어렵고, 따라서 형광체의 표면을 절연층(4)으로 코팅함으로써 연면 방전의 발생을 용이하게 하여 발광시키는 것이 바람직하다. In addition, as the phosphor particles, an ultraviolet light-emitting powder used in a current plasma display (PDP) was used, but ZnS: Ag (blue), ZnS: Cu, Au, Al (green), used as a cathode ray tube (CRT), The same luminescence was also observed in Y 2 O 3 : Eu (red). In the phosphor for CRT, since the resistance value is low, creeping discharge is hardly generated. Therefore, it is preferable that the surface of the phosphor is coated with the insulating
본 발명은 유전체의 분극 반전으로 방출되는 1차 전자를 기점으로 하여 쇄도적으로 연면 방전하여 2차 전자가 다량으로 발생하여 발광에 도달하는 발광 소자이다. 따라서, 분극 반전 이외에 전자를 충돌시키는 새로운 기능을 갖는 시스템을 다공질 발광체층(2)에 부가하면 용이하게 발광하는 것으로 예상된다. The present invention is a light emitting device that generates a large amount of secondary electrons and reaches luminescence by sequentially creeping discharge from the primary electrons emitted by polarization inversion of the dielectric. Therefore, when a system having a new function of colliding electrons in addition to polarization inversion is added to the porous
또한, 본 실시의 형태에 있어서는 형광체 입자(3)의 슬러리를 제작하는데 있어, 콜로이드 실리커 수용액을 사용했는데, 유기 용제를 사용해도 동일한 결과가 얻어지는 것을 확인했다. 형광체 입자 50질량%에 대해 α-테레피네올 45질량%, 에틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 슬러리를 사용하고, 유전체층(10)의 표면에 스크린 인쇄를 행하고, 대기 중에서 400∼600℃, 10∼60분 열처리함으로써 몇 ㎛∼몇십 ㎛ 두께의 다공질 발광체층(23)을 제작할 수 있다. 이 경우, 열 처리 온도를 너무 많이 올리면 형광체의 변질이 일어나기 쉬우므로 온도 관리와 열 처리 분위기 관리가 중요해진다. 또한, 이 유기 시스템 슬러리에 무기 섬유(18)를 함유시켜도 동일한 결과가 얻어진다. In addition, in producing the slurry of the
또한, 본 실시의 형태에서는 유전체로서 BaTiO3를 이용했지만, SrTiO3, CaTiO3, MgTiO3, PZT(PbZrTiO3), PbTiO3 등의 유전체를 이용해도 동일한 효과가 얻어지는 것을 확인했다. 또한 유전체층에는 소결체를 사용해도 되고, 스퍼터, CVD, 증착, 졸·겔 등의 박막 형성 프로세스에서 얻어진 유전체층을 이용해도 된다.In addition, although BaTiO 3 was used as the dielectric in the present embodiment, it was confirmed that similar effects were obtained even when dielectrics such as SrTiO 3 , CaTiO 3 , MgTiO 3 , PZT (PbZrTiO 3 ), and PbTiO 3 were used. Moreover, a sintered compact may be used for a dielectric layer, and the dielectric layer obtained by thin film formation processes, such as sputter | spatter, CVD, vapor deposition, and a sol gel, may be used.
본 실시의 형태에 있어서는 유전체층으로서 소결체를 사용했는데, 유전체의 분말체와 결합제로 이루어지는 구성을 채용해도 발광이 가능하다. 즉, Al 금속 기 판 상에, BaTiO3 분말 40질량%에 대해 유리 분말 15질량%를 혼합한 분말체에 α-테르피네올 40질량%, 에틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 슬러리를 도포하고, 건조후 대기 중에서 400∼600℃로 열 처리함으로써, 유전체 입자와 결합제로 구성되는 유전체층을 이용하는 것도 가능하다. In this embodiment, although a sintered compact was used as the dielectric layer, light emission is possible even if a constitution comprising a powder of the dielectric and a binder is employed. That is, on the Al metal substrate, a slurry in which 40 mass% of α-terpineol and 5 mass% of ethyl cellulose was kneaded was applied to a powder mixed with 15 mass% of glass powder with respect to 40 mass% of BaTiO 3 powder, It is also possible to use the dielectric layer which consists of a dielectric particle and a binder by heat-processing at 400-600 degreeC in air after drying.
또한, 본 실시 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했는데, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 효과가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자라도 동일한 효과가 있다. 본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 가공도 용이하다. In addition, although blue phosphor particle was used in this embodiment, it turns out that the same effect is used even if it uses red or green. In addition, blue, red, and green mixed particles have the same effect. According to the light emitting element of this embodiment, since it is light emission by surface discharge, since a thin film formation process is not used for conventional phosphor layer formation and a vacuum system or a carrier multiplication layer are not needed, a structure is simple and it is easy to process. Do.
전극(70)에 ITO를 사용했는데, ITO의 대체로서, 구리의 배선이 실시된 투광성 기판을 사용하는 것도 가능하다. 구리 배선은 미세한 메시 형상으로 형성되어 있고, 개구율(배선이 실시되지 않은 부분의 전체에 대한 비율)은 90%이고, 광의 투과는 ITO막을 갖는 투광성 기판에 비교해 거의 손색이 없다. 또한, 구리는 ITO에 비교해, 매우 낮은 저항이어서 발광 효율의 향상에 크게 기여하므로 적합하다. 또한, 미세한 메시 형상의 배선을 실시하는 금속으로는 구리 이외에 금, 은, 백금이나 알루미늄을 사용하는 것도 가능하다. Although ITO was used for the
(실시의 형태 13) (Embodiment 13)
다음에, 실시의 형태 13에 대해서, 도 26을 참조하면서 제조 방법과 발광 작 용에 대해서 설명한다. 본 실시의 형태에 있어서는 유전체층(10)을 끼고 하면에 제1 전극(6)과, 상면에 제2 전극(7)을 각각 형성했다. 도 1과 동일한 부호의 설명은 생략하는 경우가 있다. 실시의 형태 12에서 사용한 것과 동일한 유전체(10)를 이용해, 그 상면의 중앙부에 제2 전극(7), 하면의 전면에 제1 전극(6)을 Ag 페이스트의 인쇄와 에칭함으로써, 실시의 형태 12와 동일하게 하여 각각 형성했다. 그 후, 제2 전극(7)의 표면에 실시의 형태 12에서 이용한 형광체 입자(3)를 함유하는 슬러리를 도포하고, 건조기로 100∼150℃의 온도에서 10∼30분간 건조시킴으로써, 유전체층(10)에 두께가 약 100㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시켰다. 그 후, 실시의 형태 12와 동일하게 다공질 발광체층(2)의 상면에 투명 전극(70)(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 0.1㎛)이 도포된 유리판(도시하지 않음)을 적층했다. 그 결과, 한쌍의 전극(6, 7)이 유전체층(10)의 양면에 형성되고, 이 유전체(10)의 상면에 제2 전극(7)을 통해 다공질 발광체층(2)이 적층되고, 또한 다공질 발광체의 상면에 제3 전극(70)이 형성되는 도 26에 도시하는 것과 같은 단면 구조를 갖는 발광 소자(1)를 얻었다. Next, with reference to FIG. 26, a manufacturing method and a light emitting operation will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유전체층(10)에서 분극 반전에 의해 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때, 자외선이나 가시광선이 발생한다. 그 후, 제3 전극(70)과 상기 한쌍의 전극 중 적어도 한쪽 사이에 교번 전계를 인가함으로써, 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전으로 되고, 또한 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가에 의해, 유전체층에서 분극의 반전이 반복된다. 이에 따라 전자가 발생하고, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. In order to drive the
본 실시의 형태 13에 있어서는, 상술한 바와같이 실시의 형태 12의 경우와 동일하게 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꾸거나 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 분극 반전 시의 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 발생하여, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교번 전계의 전압값을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파는 유전체층(10)의 분극 반전시에 발생하는 것으로, 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 피크 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. In the thirteenth embodiment, as described above, in the same manner as in the twelveth embodiment, the polarization inversion is performed by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a square wave or raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz. Electron emission and surface discharge generate | occur | produce more violently, and light emission brightness improves. In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the alternating electric field. The burst wave occurs at the time of polarization inversion of the
일단 연면 방전이 개시되면 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다.Once the creeping discharge is started, the discharge is repeated in a chain and continuously generates ultraviolet rays and visible light. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of the
본 실시의 형태 13에 있어서 유전체층(10)의 두께에 대해 약 0.84∼1.4kV/㎜의 전압을 제1 전극(6)과 제2 전극(7)에 인가함으로써 분극 반전에 의해 1차 전자의 방출이 행해지고, 이러한 후에, 제1 전극(6) 또는 제2 전극(7)중 어느 한쪽과 전극(70)에 발광 소자(1)의 두께에 대해 약 0.7∼1.2kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써 연면 방전하여 2차 전자가 다량으로 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. In the thirteenth embodiment, the primary electrons are emitted by polarization inversion by applying a voltage of about 0.84 to 1.4 kV / mm to the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되고, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 청색 환산으로, 2∼5lm/W의 발광 효율을 가진 발광 디바이스를 제작하는 것이 가능해졌다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if voltage is reduced to 50 to 80% at the time of application, and it is light emission of high brightness, high contrast, high recognition, and high reliability. Confirmed. In blue conversion, it became possible to manufacture the light emitting device which has the luminous efficiency of 2-5lm / W.
본 실시의 형태 13의 발광 소자에 있어서는 도 26에 도시하는 바와같이, 유전체층(10)의 상면에 형성하는 제2 전극(7)은 전면에 형성하는 것이 아니라 부분적으로 형성한다. 이는 분극 반전에 의해 방출되는 1차 전자가 전극 자체에 의해서 차폐되는 것을 억제하고, 다공질 발광체층(2)에 효율적으로 도입시키기 위함이다. 또한, 상술과 같이 부분적으로 전극을 형성하는 대신에, 메시 형상의 전극으로 해도 되고, 분극 반전으로 발생한 전자가 원활하게 다공질 발광체층(2)에 방출되는 형상이면 된다. In the light emitting element of the thirteenth embodiment, as shown in FIG. 26, the
또한, 도 26에 있어서 교번 전압을 인가할 때, 제1 전극(6)과 제3 전극(70)의 사이에 전압을 인가하는 경우와, 제2 전극(7)과 제3 전극(70)의 사이에 전압을 인가하는 경우에 휘도는 거의 변하지 않았다. In addition, in FIG. 26, when an alternating voltage is applied, when a voltage is applied between the
(실시의 형태 14) (Embodiment 14)
다음에, 도 27을 참조하면서 실시의 형태 14, 즉 한쌍의 전극(6, 7)이 유전체층(10)의 하면에 배치되어 있고, 상면에 다공질 발광체층(2)이 적층되고, 이 다공질 발광체층(2)의 상면에 제3 전극(70)이 배치되어 있는 경우에 대해서 설명한 다. Next, with reference to FIG. 27, Embodiment 14, that is, a pair of
본 실시의 형태에 있어서는 이미 기술한 실시의 형태 12와 마찬가지로 형광체 입자의 표면을 절연층(4)으로 피복한 것을 사용했다. 즉, 형광체 입자는 MgO가 균일한 코팅층을 그 표면에 형성시켰다. In the present embodiment, similarly to the twelfth embodiment described above, one in which the surface of the phosphor particles is covered with the insulating
본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 방법에 대해서 도 27을 참조하면서 설명한다. 절연체층(4)으로 균일하게 피복된 형광체 입자(11)를 50질량%와 콜로이드 실리커 수용액을 50질량% 혼합하여 슬러리화한다. 다음에 제1 전극(6)과 제2 전극(7)이 형성된 직경 15㎜ø이고 두께 1㎜인 유전체층(10)(BaTiO3를 주성분으로 하는 판 형상의 소결체로, 그 하면에 Ag 전극 페이스트를 30㎛의 두께가 되도록 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성한 것)의 상면에 상기 슬러리를 도포하고, 건조기를 이용해 100∼150℃의 온도로 10∼30분간 건조시킴으로써, 유전체층(10)에 두께가 약 100㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시켰다. 그 후, 다공질 발광체층(2)의 상면에 투명 전극(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 0.1㎛)(70)이 도포된 유리(도시하지 않음)를 적층했다. 그 결과, 한쌍의 전극(6, 7)이 유전체층(10)의 하면에 형성되고, 유전체층(10)의 상면에는 다공질 발광체층(2)이 적층되고, 또한 다공질 발광체층(2)의 상면에는 제3 전극(70)이 형성된 도 27에 도시하는 발광 소자(1)를 얻었다. The manufacturing method of the light emitting element in this embodiment is demonstrated, referring FIG. 50 mass% of the
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유전체층(10) 에서 분극 반전에 의해 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때, 자외선이나 가시 광선이 발생한다. 그 후, 제3 전극(70)과 상기 한쌍의 전극(6, 7)의 적어도 한쪽 사이에 교번 전계를 인가함으로써, 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전이 되고, 또한 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가에 의해, 도전체층에서 분극의 반전이 반복된다. 또한 이에 따라 전자가 발생하여, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emission effect of this
이 때 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꾸거나, 또는 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 분극 반전 시의 전자 방출이나 연면 방전이 한층 격렬하게 발생하고, 발광 휘도가 향상되었다. At this time, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, or raising the frequency from tens of Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge during polarization reversal occurred more intensely, and the emission luminance was improved. .
또한, 교번 전계의 전압값을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파는 유전체층(10)의 분극 반전시에 발생하는 것으로, 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the alternating electric field. The burst wave is generated at the polarization inversion of the
일단 연면 방전이 개시되면 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다.Once the creeping discharge is started, as described above, the discharge is repeated in series and constantly generates ultraviolet rays and visible light. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of the
본 실시의 형태 14에서는 분극 반전에 있어, 유전체층(10)의 두께에 대해 약 0.4∼0.8kV/㎜의 전계를 인가하고, 그 후, 교류 전원을 이용해 발광 소자(1)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/mm의 교번 전계를 인가시킴으로써, 1차 전자 방출과 연면 방전이 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한, 분극 반전에 있어서 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하는데, 너무 작으면 전자의 방출은 불충분해진다. 또한, 방전 시의 전류값은 0.lmA 이하였다. 또한, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되고, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 청색 환산으로, 2∼5lm/W의 발광 효율을 가진 발광 디바이스를 제작하는 것이 가능해졌다. In Embodiment 14, in polarization inversion, an electric field of about 0.4 to 0.8 kV / mm is applied to the thickness of the
(실시의 형태 15) (Embodiment 15)
도 28을 참조하면서 본 발명의 실시 형태 15에 대해 설명한다. 본 실시의 형태는 제1 전극(6)이 유전체층(10)의 하면에 배치되고, 이 유전체층(10)의 상면에 다공질 발광체층(2)이 적층되고, 이 다공질 발광체층(2)의 상면에 제2 전극(7)과 제3 전극(70)이 배치되어 있다. A fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
본 실시의 형태 15에 있어서는 이미 기술한 실시의 형태 12와 마찬가지로 형광체 입자의 표면을 절연층(4)으로 피복한 것을 사용했다. 즉, MgO가 균일한 코팅층을 청색 형광체 입자의 표면에 실시의 형태 12와 동일한 방법으로 형성시켰다. In the fifteenth embodiment, similarly to the twelfth embodiment described above, a surface of the phosphor particles covered with the insulating
본 실시의 형태 15의 발광 소자의 제조 방법에 대해서는, 우선 상술의 절연층(4)으로 균일하게 피복된 형광체 입자(3) 50질량%와 콜로이드 실리커 수용액 50질량%를 혼합하여 슬러리를 제작한다. 다음에 제1 전극(6)이 형성된 직경 15㎜ø 이고 두께 1㎜인 유전체층(10)(BaTiO3를 주성분으로 하는 판 형상의 소결체로, 그 하면에 Ag 전극 페이스트를 30㎛의 두께로 에칭하여 제1 전극(6)을 형성한 것)의 상면에 상기 슬러리를 도포하고, 건조기로 100∼150℃, 10∼30분간 건조시킴으로써, 유전체층(10)에 두께가 약 100㎛인 다공질 발광체층(2)을 적층시켰다. 또한, 다공질 발광체층(2)의 상면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛이 되도록 에칭하고, 제2 전극(7)을 다공질 발광체층(2) 표면의 일부에 형성하고, 그 후, 투명전극(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 0.1㎛)(70)이 부분적으로 도포된 유리판(도시하지 않음)을 적층했다. 그 결과, 한쌍의 전극 중의 제1 전극(7)이 유전체층(10)의 하면에 형성되고, 유전체층(10)의 상면에는 다공질 발광체층(2)이 적층되고, 그 상면에는 제2 전극(7)과, 또한 제3 전극(70)이 형성되어, 도 28의 단면 구조를 갖는 발광 소자(1)를 얻었다. About the manufacturing method of the light emitting element of this
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 전압의 인가에 의해, 유전체층(10)에서 분극 반전에 의해 1차 전자(e-)(24)가 방출된다. 이 때, 자외선이나 가시 광선이 발생한다. 그 후, 다른 전극, 즉 전극(70)과 상기 한쌍의 전극 중 적어도 한쪽 사이에 교번 전계를 인가함으로써, 1차 전자(e-)는 다공질 발광층(2)의 형광체 입자(3)나 절연층(4)에 충돌하여, 연면 방전으로 되고, 다시 2차 전자(e-)(25)가 다수 발생한다. 이에 따라, 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 덧붙여, 교류 전계의 인가 에 의해, 유전체층에서 분극의 반전이 반복된다. 또한 그에 따라 전자가 발생하여, 다공질 발광층에 전하가 주입되는 결과, 연면 방전이 발생한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자나 자외선이 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. Next, the light emission effect of this
이 때 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꾸거나, 또는 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 분극 반전 시의 전자 방출이나 연면 방전이 한층 더 격렬하게 일어나 발광 휘도가 향상된다. At this time, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, or raising the frequency from tens of Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge during polarization reversal become more intense, thereby improving luminescence brightness.
또한, 교번 전계의 전압값을 올림에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파는 유전체층(10)의 분극 반전시에 발생하는 것으로, 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되어, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하기 때문에, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. In addition, a burst wave is generated by raising the voltage value of the alternating electric field. The burst wave is generated at the polarization inversion of the
본 실시의 형태에 있어서는 분극 반전에 있어, 유전체층(10)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 전계를 인가하고, 그 후, 교류 전원을 이용해 발광 소자(1)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가시킴으로써, 1차 전바 방출과 연면 방전하여 2차 전자가 다량으로 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한, 분극 반전에 있어서 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하는데 너무 작으면 전자의 방출은 불충분해진다. In this embodiment, in polarization inversion, an electric field of about 0.5 to 1.0 kV / mm is applied to the thickness of the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하였다. 또한, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되고, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 청색 환산으로, 2∼5lm/W의 발광 효율을 가진 발광 디바이스를 제작하는 것이 가능해졌다. In addition, the electric current value at the time of discharge was 0.1 mA or less. Moreover, when light emission started, light emission continued even if voltage was reduced to 50 to 80% at the time of application, and it was confirmed that it was light emission of high brightness, high contrast, high recognition, and high reliability. In blue conversion, it became possible to manufacture the light emitting device which has the luminous efficiency of 2-5lm / W.
(실시의 형태 16) (Embodiment 16)
도 29와 도 30을 참조하면서, 본 실시의 형태에 있어서의 전자 방출체, 다공질 발광체 및 한쌍의 전극을 포함하는 발광 소자에 대해서 설명한다. 본 실시의 형태의 발광 소자는 다공질 발광체가 무기 형광체 입자를 포함하고, 또한 다공질 발광체가 전자 방출체로부터 발생하는 전자에 의해서 조사되도록 전자 방출체에 인접하여 배치되고, 한쌍의 전극이 상기 다공질 발광체의 적어도 일부에 전계가 인가되도록 설치되어 있다. 특히, 전자 방출체가 캐소드 전극, 게이트 전극, 및 상기 2개의 전극 사이에 개재시킨 스핀트형 이미터(Spindt Type emitter)를 포함하여 이루어지고, 캐소드 전극과 게이트 전극의 사이에 게이트 전압을 인가함으로써, 상기 스핀트형 이미터로부터 방출되는 전자를 다공질 발광체에 조사하여 상기 다공질 발광체를 발광시키는 발광 소자에 대해서 설명한다. A light emitting element including an electron emitter, a porous light emitter and a pair of electrodes in this embodiment will be described with reference to FIGS. 29 and 30. In the light emitting device of the present embodiment, the porous light emitter includes inorganic phosphor particles, and the porous light emitter is disposed adjacent to the electron emitter such that the porous light emitter is irradiated by electrons generated from the electron emitter, and a pair of electrodes of the porous light emitter The electric field is provided at least in part. In particular, the electron emitter comprises a cathode electrode, a gate electrode, and a Spindt Type emitter interposed between the two electrodes, and by applying a gate voltage between the cathode electrode and the gate electrode, A light emitting device that emits electrons emitted from a spin type emitter to a porous light emitter to emit light of the porous light emitter will be described.
도 29는 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 1은 전체의 두께가 약 2㎜인 발광 소자, 2는 두께가 약 30㎛인 다공질 발광체층, 3은 평균 입경이 2㎛인 형광체 입자, 4는 형광체 입자 표면의 두께가 0.5㎛인 절연층, 100은 저면이 1㎛, 높이가 1㎛인 삼각추 형상의 스핀트형 이미터, 6은 두께가 200㎚인 제1 전극, 7은 두께가 200㎚인 제2 전극, 111은 두께가 150 ㎚인 애노드 전극, 112는 두께가 150㎚인 캐소드 전극, 113은 두께가 200㎚인 게이트 전극, 116은 두께가 1㎛인 절연층, 117은 두께가 1.1㎜인 기판, 119는 두께가 1.1㎜인 전자 방출체이다. Fig. 29 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting device having an overall thickness of about 2 mm, 2 is a porous light emitting layer having a thickness of about 30 μm, and 3 is a phosphor having an average particle diameter of 2 μm. Particles, 4 is an insulating layer having a surface thickness of phosphor particles of 0.5 μm, 100 is a triangular spine-type emitter having a bottom surface of 1 μm, and a height of 1 μm, 6 is a first electrode having a thickness of 200 nm, and 7 is a thickness. Is a second electrode having a thickness of 200 nm, 111 is an anode electrode having a thickness of 150 nm, 112 is a cathode electrode having a thickness of 150 nm, 113 is a gate electrode having a thickness of 200 nm, 116 is an insulating layer having a thickness of 1 μm, A substrate having a thickness of 1.1 mm and 119 are electron emitters having a thickness of 1.1 mm.
우선, 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 30A-F는 도 29에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 30A에 도시하는 바와같이, 유리 기판(117)의 표면에 Au를 증착하여 캐소드 전극(112)을 형성한다. 캐소드 전극(112)에는 Au 대신에, Ag, Al 또는 Ni를 증착시켜도 된다. 또한, 기판(117)은 유리 이외에 세라믹이어도 된다. First, the manufacturing method of the light emitting element in this embodiment is demonstrated, referring drawings. 30A to 30F illustrate a method of manufacturing the light emitting device illustrated in FIG. 29. As illustrated in FIG. 30A, Au is deposited on the surface of the
다음에, 도 30B에 도시하는 바와같이 절연층(116)을 형성하기 위해서, 캐소드 전극(112) 상에 스크린 인쇄법에 의해, 유리 페이스트를 인쇄하고, 건조시켜 580℃에서 소성한다. 또한, 절연층(116)의 형성은 유리 페이스트를 스크린 인쇄하는 대신에, SiO2를 캐소드 전극 상에 스퍼터링에 의해 피복하고 나서, 포토 레지스트와 포토 마스크를 이용해, UV 노광하고 나서 현상하여, 에칭함으로써 SiO2의 절연층(116)을 선택적으로 형성시키는 소위 포토리소그래피의 기법을 이용해 행하는 것도 가능하다. Next, in order to form the insulating
다음에, 도 30C에 도시하는 바와같이 스퍼터링 성막하고 나서 포토리소그래피의 기법을 이용해, 절연층(116) 상에 A1로 이루어지는 게이트 전극(113)을 형성한다. 또한, 게이트 전극용 금속은 Al 대신에, Ni를 이용하는 것도 가능하다. Next, as shown in FIG. 30C, after the sputtering film formation, a
그 후, 도 30E에 도시하는 바와같이 스핀트형 이미터를 게이트 전극(113) 사이의 오목부에 2단계 증착 방식에 의해 형성한다. 구체적으로, 도 30C에 도시하는 기판을 약 20°의 각도로 경사지게 하여 증착 장치에 셋트하고, 상기 기판을 회전시키면서 희생 재료로서의 Al2O3를 증착한다. 이에 따라, Al2O3는 도 30D에 도시하는 바와같이 게이트 전극(113)을 피복하도록 증착되어, 두께 200㎜의 Al2O3층(118)이 형성되고, 캐소드 전극(112) 상에는 증착(23)되지 않는다. 이어서, 이미터로서 Mo를 수직 증착하면, 게이트 전극(113) 사이의 오목부에 자기 정합적으로 들어가도록 증착되고, 삼각추 형상의 Mo의 스핀트형 이미터가 형성된다. 그 후, 게이트 전극(113) 상의 희생층이나 Mo를 리프트오프(liftoff)하고, 또한 Mo 이미터는 증착 시에 산화되므로, 550℃의 온도로 소성함으로써, 최종적으로 도 30E에 도시하는 바와같이, Mo 스핀트형 이미터(100)가 게이트 전극(113) 사이의 오목부에 형성된 유리 기판이 얻어진다. 또한, 이미터 재료로서는 Mo 이외에 Nb, Zr, Ni, 몰리브덴강 등의 금속도 사용할 수 있고, 또한 이들 이미터의 제작은 상술의 Mo 이미터를 제작한 방법에 준하여 행할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 30E, a spin type emitter is formed in a recess between the
본 실시의 형태에 있어서의 다공질 발광체(2)는 형광체 입자(3) 또는 이를 주성분으로 하는 것으로 구성되어 있고, 본 실시의 형태에 있어서는 형광체 입자(3)의 표면을 절연층(4)으로 피복한 것을 사용했다. The porous light-emitting
형광체 입자(3)는, 예를 들면 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), Zn2SiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색)의 3종류의 무기 화합물을 원하는 발광을 얻기 위해서, 각각 단독 또는 이들을 혼합한 것을 이용하는 것이 가능하다.The
본 실시의 형태에 있어서는 상기 청색의 형광체 입자(3)를 사용하고, 그 표면에 MgO로 이루어지는 절연성 무기물의 절연층(4)을 형성했다. 구체적으로, Mg 전구체 착체 용액에 형광체 입자(3)를 첨가해 장시간에 걸쳐 교반하고, 추출하여 건조 후, 대기중에서 400∼600℃로 열 처리함으로써, MgO가 균일한 코팅층, 즉 절연층(4)을 형광체 입자(3)의 표면에 형성했다. 상술의 절연체층(4)이 코팅된 형광체 입자(3) 50질량%와 콜로이드 실리커 수용액 50질량%를 혼합하여 슬러리화한다. In the present embodiment, the
다음에, 무기 섬유로 이루어지는 세라믹판(두께가 약 1㎜, Al2O3-CaO-SiO2 시스템에서 공극률이 약 45%인 세라믹 섬유판)을 상기 슬러리에 침지하여 100∼150℃의 온도로 10∼30분간 건조시킴으로써, 세라믹판에 형광체 입자의 분말을 담지시킨다. 그 후, 그 양면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성했다. 이와같이 하여 얻어진 세라믹 섬유판을 도 30F에 도시하는 바와같이, 전자 방출체(119)에 콜로이드 실리커, 물 유리(water glass) 또는 에폭시 수지를 이용해 부착한다. 다음에, 다공질 발광체(2)의 상면에 투명한 애노드 전극(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 15㎛)(111)이 도포된 유리(도시하지 않음)를 적층함으로써, 도 29에 도시하는 바와같이 전자 방출체(119) 상에 다공질 발광체(2)가 형성되고, 또한 소정의 위치에 전극이 배치되어 이루어지는 발광 소자(1)가 얻어진다. 또한, 발광 소자(1)의 전극에 대해, 제1 전극(6) 및 제2 전극(7)은, 애노드 전극(111)으로서 이용하는 투명 전극 ITO의 저항값이 높으므로 보조 전극으로서 삽입한다. 이 때문에, 애노드 전극(111)과 제2 전극(7)을 공통으로 하거나 게이트 전극(113)과 제1 전극(6)을 공통으로 하는 것도 가능하다. Next, a ceramic plate made of inorganic fibers (a ceramic fiber plate having a thickness of about 1 mm and a porosity of about 45% in an Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 system) was immersed in the slurry and subjected to a temperature of 100 to 150 캜. By drying for 30 minutes, the powder of fluorescent substance particles is supported on a ceramic plate. Thereafter, Ag electrode paste was etched to a thickness of 30 μm on both surfaces thereof to form a
또한, 이미터로부터 방출되는 전자의 궤도가 크게 밀리는 것을 방지하기 위해서, 게이트 전극 상에 Ag 페이스트를 스크린 인쇄하여, 집속 전극을 설치해도 된다. In addition, in order to prevent the trajectory of the electrons emitted from the emitter from being greatly pushed, Ag paste may be screen printed on the gate electrode to provide a focusing electrode.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해 설명한다. Next, the light emission effect of the
발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 우선 도 29의 애노드 전극(111)과 캐소드 전극(112)의 사이 및 게이트 전극(113)과 캐소드 전극(112)의 사이에 각각 800V, 80V의 직류 전계를 인가함으로써, 스핀트형 이미터(100)로부터 도면의 화살표 방향으로 1차 전자를 방출시킨다. 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하지만, 너무 작으면 전자의 방출이 불충분해진다. In order to drive the
상술과 같이 하여 1차 전자를 방출시키는 동시에, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교번 전계를 인가한다. 전하의 이동에 따라 방출된 1차 전자는 쇄도적으로 증배되어 다공질 발광체(2)의 내부에서 연면 방전이 발생하게 된다. 연면 방전은 연쇄적으로 계속하여 발생하고, 형광체 입자의 주위에서 전하 이동이 발생하고, 또한 가속된 전자가 발광 중심에 충돌하여 다공질 발광체(2)가 여기되어 발광한다. 이 때, 자외선이나 가시 광선도 발생하고, 자외선에 의해서도 여기 발광한다. As described above, primary electrons are emitted and an alternating electric field is applied between the
또한, 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써, 전자 방출이나 연면 방 전이 보다 격렬하게 발생하고, 그 결과, 발광 휘도가 향상된다. In addition, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, the intensity is generated more intensely than electron emission and creeping discharge, and as a result, the emission luminance is improved. .
일단 연면 방전이 개시되면 연쇄적으로 방전이 반복되어, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Once the creeping discharge is started, the discharge is repeated in a chain, and continuously generates ultraviolet rays and visible light. Therefore, it is necessary to suppress deterioration of the
구체적으로, 교류 전원을 이용해 다공질 발광체(1)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 전하의 이동과 함께 연면 방전이 발생하고, 계속해서 발광이 개시되었다. 또한, 이 때 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하지만, 너무 작으면 전자의 방출은 불충분해진다. Specifically, by applying an alternating electric field of about 0.5 to 1.0 kV / mm to the thickness of the porous light-emitting
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되고, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 이와같이 하여 청색 환산으로 2.0lm/W의 발광 효율, 휘도 200cd/㎡, 대조 500 : 1의 특성을 가진 발광 디바이스를 제작할 수 있었다.In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission continues even if voltage is reduced to 50 to 80% at the time of application, and it is light emission of high brightness, high contrast, high recognition, and high reliability. Confirmed. In this manner, a light emitting device having a light emission efficiency of 2.0 lm / W, a luminance of 200 cd /
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소 및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it implemented in oxygen, nitrogen, an inert gas, or in reduced pressure gas.
본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자(1)는, 구조적으로 무기 EL(ELD)에 가까운 구조이지만, 구성이나 메커니즘이 완전히 다른 것이다. 우선, 구성에 관해서는 이미 배경 기술에서 기재한 바와같이 무기 EL에 사용되는 형광체는 ZnS : Mn2+, GaP : N 등으로 대표되는 반도체로 이루어지는 발광체인데, 실시의 형태에 있어서 의 형광체 입자는 절연체 또는 반도체중 어떠한 것이어도 되지만 절연성 형광체 입자쪽이 바람직하다. 즉, 극단적으로 저항값이 낮은 반도체의 형광체 입자를 이용할 때에 있어서도, 이미 기술한 바와같이 형광체 입자가 절연성 무기물인 절연층으로 균일하게 피복함으로써 단락하지 않고 연면 방전에 의해 계속하여 발광시킬 수 있기 때문이다. 또한, 형광체층에 관해서 무기 EL에서는 서브 미크론∼몇 ㎛의 두께인데 대해, 본 실시 형태에서는 몇㎛∼몇백 ㎛의 다공질체이다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서의 특징은 발광체가 다공질인 점이다. The
다공질의 형태에 대해서는, SEM(주사형 전자 현미경)으로 관찰한 결과에서 형광체 입자가 점 접촉한 정도의 패킹이다. About a porous form, it is packing of the grade which the fluorescent substance particle contacted by the result of observing with SEM (scanning electron microscope).
또한, 형광체 입자로서 현행의 플라즈마 디스플레이(PDP)로 사용되는 자외선 발광의 분말체를 이용했는데, 음극 선관(CRT)으로 사용되는 ZnS : Ag(청색)이나 ZnS : Cu, Au, Al(녹색), Y2O3 : Eu(적색)에서도 동일한 발광을 확인할 수 있었다. In addition, as the phosphor particles, an ultraviolet light-emitting powder used in a current plasma display (PDP) was used, but ZnS: Ag (blue), ZnS: Cu, Au, Al (green), used as a cathode ray tube (CRT), The same luminescence was also confirmed in Y 2 O 3 : Eu (red).
본 발명은 전자 방출체(119)에서 방출되는 전자에 의거해, 쇄도적으로 연면 방전이 발생하여 발광에 도달하는 발광 소자이고, 전자를 조사시키는 신규 전자 방출체를 본 발명의 다공질 발광체(2)와 조합하면 용이하게 발광시킬 수 있는 것으로 추정된다. The present invention is a light emitting device in which creeping discharge occurs in a rush to reach luminescence based on electrons emitted from the
또한, 본 실시의 형태에 있어서 형광체 입자(3)의 슬러리를 제작하는데 있어, 콜로이드 실리커 수용액을 사용했는데, 유기 용제를 사용해도 동일한 결과가 얻어지는 것을 확인했다. 형광체 입자 50질량%에 대해 α-테르피네올 45질량%, 에 틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 슬러리를 제작하고, 상술의 세라믹 섬유판에 침지시켜, 열 처리에 의해서 탈지해도 된다. In addition, in producing the slurry of the
또한, 본 실시의 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했지만, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 결과가 얻어지는 것이 판명되었다. 또한 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자에 있어서도 동일한 결과가 얻어졌다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서는 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교번 전계를 인가했는데 직류 전계여도 지장없다. In addition, although blue fluorescent substance particle was used in this embodiment, it turned out that the same result is obtained even if it uses red or green. Moreover, the same result was obtained also in blue, red, and green mixed particle. In addition, in this embodiment, although the alternating electric field was applied between the
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 거의 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고 가공도 용이하다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge, the thin film formation process is hardly used for forming the phosphor layer as in the prior art, and since the vacuum system or the carrier multiplication layer are not required, the structure is simple and the processing degree It is easy.
(실시의 형태 17) (Embodiment 17)
도 31과 도 32A-G를 참조하면서, 본 실시의 형태에 있어서의 전자 방출체, 다공질 발광체 및 한쌍의 전극을 포함하는 발광 소자에 대해서 설명한다. 본 실시의 형태의 발광 소자는 다공질 발광체가 무기 형광체 입자를 포함하고, 또한 다공질 발광체가 전자 방출체로부터 발생하는 전자에 의해서 조사되도록 전자 방출체에 인접하여 배치되고, 한쌍의 전극이 다공질 발광체의 적어도 일부에 전계가 인가되도록 설치되어 이루어지는 것이다. 특히, 전자 방출체가 캐소드 전극, 게이트 전극, 상기 2개의 전극의 사이에 개재시킨 카본나노튜브(carbon nano tube)를 포함하여 이루어지고, 캐소드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 게이트 전압을 인가함으로써, 카본나노튜브로부터 방출되는 전자를 다공질 발광체에 조사하여 상기 다공질 발광체를 발광시키는 발광 소자에 대해서 설명한다.A light emitting element including an electron emitter, a porous light emitter and a pair of electrodes in this embodiment will be described with reference to FIGS. 31 and 32A-G. In the light emitting device of the present embodiment, the porous light emitter includes inorganic phosphor particles, and the porous light emitter is disposed adjacent to the electron emitter such that the porous light emitter is irradiated by electrons generated from the electron emitter, and the pair of electrodes is disposed at least of the porous light emitter. It is provided so that an electric field is applied to a part. In particular, the electron emitter includes a cathode, a gate electrode, and a carbon nanotube interposed between the two electrodes, and the carbon is applied by applying a gate voltage between the cathode and the gate electrode. The light emitting device for emitting the porous light emitter by irradiating the porous light emitter with electrons emitted from the nanotube will be described.
도 31은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광체, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 111은 애노드 전극, 112는 캐소드전극, 113은 게이트 전극, 116은 절연층, 117은 기판 및 127은 카본나노튜브이다. 31 is a cross-sectional view of a light emitting device according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitter, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 6 is a first electrode, 7 is a second electrode, and 111 is a light emitting element. An anode electrode, 112 is a cathode electrode, 113 is a gate electrode, 116 is an insulating layer, 117 is a substrate and 127 is carbon nanotubes.
우선, 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 32A-G는 도 31에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 32A에 도시하는 바와같이, 유리 기판(117)의 표면에 Au를 증착하여 캐소드 전극(112)을 형성하는 방법은 이미 기술한 실시의 형태 16과 동일하게 하여 행한다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서의 기판은 유리 이외에 세라믹이어도 된다. 다음에, 도 32B에 도시하는 바와같이 절연층(116)을 캐소드 전극(112) 상에 형성시키는 방법 및 도 32C에 도시하는 바와같이, 절연층(116) 상에 Al로 이루어지는 게이트 전극(113)을 형성하는 방법에 대해서도 이미 기술한 실시의 형태 16과 동일하게 하여 행한다. First, the manufacturing method of the light emitting element in this embodiment is demonstrated, referring drawings. 32A-G are views for explaining the manufacturing method of the light emitting device shown in FIG. 31. As shown in FIG. 32A, the
다음에, 카본나노튜브 50질량%에 대해 α-테르피네올 45질량%, 에틸셀룰로오스 5질량%를 혼련한 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도 32D에 도시하는 바와같이, 게이트 전극(113) 사이의 오목부에 떨어뜨려 넣는다. 건조 후, N2 분위기 중에서 400℃로 열 처리함으로써, 도 32E에 도시하는 바와같이 카본나노튜브가 상기의 오목부에 퇴적된다. 이러한 후에, 점착 필름을 카본나노튜브의 표면에 접착시키고 나서 박리하는 방법에 의해, 카본나노튜브의 배향 처리를 행하면, 도 32F에 도시하는 것과 같은 전자 방출체로서 바람직한 형태인 수직 배향된 카본나노튜브가 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 32D, a paste obtained by kneading 45 mass% of α-terpineol and 5 mass% of ethyl cellulose with respect to 50 mass% of carbon nanotubes is recessed between the
또한, 상술의 게이트 전극을 형성한 기판에 감광성 카본나노튜브 페이스트를 코팅하고, 포토 마스크를 이용해 노광하여 현상함으로써 카본나노튜브를 패터닝하는 것도 가능하다. 또한, 카본나노튜브의 수직 배향을 위한 프로세스로서 레이저 조사법을 이용하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 상기의 카본나노튜브를 함유하는 페이스트를 이용해 카본나노튜브막을 형성한 후에, 레이저를 조사하여 카본나노튜브막에 포함되는 유기 수지를 연소(burnout)함으로써, 막 표면에 카본나노튜브를 노출시키는 동시에 기모(起毛 : napping)시키는 방법이다. It is also possible to pattern the carbon nanotubes by coating the photosensitive carbon nanotube paste on the substrate on which the above-described gate electrode is formed, and exposing and developing using a photomask. It is also possible to use laser irradiation as a process for the vertical orientation of carbon nanotubes. Specifically, after the carbon nanotube film is formed using the paste containing the carbon nanotube, the carbon nanotube is formed on the surface of the film by burning out the organic resin contained in the carbon nanotube film by irradiating a laser. It is a method of exposing and napping.
다음에, 이미 기술한 실시의 형태 16과 마찬가지로, 무기 섬유로 이루어지는 세라믹판(두께가 약 1㎜, Al2O3-CaO-SiO2 시스템에서 공극율이 약45%인 세라믹 섬유판)에 형광체 입자 분말을 담지시킨 것을 제작하고, 그 양면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성했다. 이와같이 하여 얻어진 세라믹 섬유판을 도 32G에 도시하는 바와같이, 전자 방출체(119)에 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 에폭시 수지를 이용해 부착한다. 이러한 후에, 다공질 발광체(2)의 상면에 투명한 애노드 전극(인듐-주석 산화물 합금(ITO), 두께 15㎛)(111)이 도포된 유리(도시하지 않음)를 적층함으로써, 전자 방출체(119) 상에 다공질 발광체(2)가 형성되고, 또한 소정의 위치에 전극이 배치되어 이루어지는 도 31에 도 시하는 것과 같은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자(1)가 얻어진다. Next, as in the above-described embodiment 16, the phosphor particle powder was placed on a ceramic plate made of inorganic fibers (a ceramic fiber plate having a thickness of about 1 mm and a porosity of about 45% in an Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 system). Was prepared, and Ag electrode paste was etched to a thickness of 30 mu m on both surfaces thereof to form a
다음에, 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 우선 도 31의 애노드 전극(111)과 캐소드 전극(112)의 사이 및 게이트 전극(113)과 캐소드 전극(112)의 사이에 각각 750, 80V의 직류 전계를 인가함으로써, 카본나노튜브로부터 도면의 화살표 방향으로 전자를 방출시킨다. Next, the light emission effect of the
상술과 같이 하여 전자를 방출시키는 동시에, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교번 전계를 인가한다. 전하의 이동에 따라 방출된 전자는 쇄도적으로 증배되어 다공질 발광체(2)의 내부에서 연면 방전이 발생하게 된다. 연면 방전은 연쇄적으로 계속해서 발생하고, 형광체 입자의 주위에서 전하 이동이 발생하고, 또한 가속된 전자가 발광 중심에 충돌하여 다공질 발광체(2)가 여기되어 발광한다. 이 때, 자외선이나 가시 광선도 발생하고, 자외선에 의해서도 여기 발광한다. As described above, electrons are emitted and an alternating electric field is applied between the
또한, 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 발생하고, 그 결과 발광 휘도가 향상된다. Further, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge occur more violently, and as a result, emission luminance is improved.
일단 연면 방전이 개시되면, 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Once the creeping discharge is started, as described above, the discharge is repeated in series and generates ultraviolet rays and visible light constantly. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of the
구체적으로, 교류 전원을 이용해 다공질 발광체(1)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 전하의 이동과 함께 연면 방전이 발생하고, 계속해서 발광이 개시되었다. 또한, 이 때 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생 을 촉진하는데, 너무 작으면 전자의 방출은 불충분해진다. Specifically, by applying an alternating electric field of about 0.5 to 1.0 kV / mm to the thickness of the porous light-emitting
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되는 것이 확인되었다. In addition, it was confirmed that the current value at the time of discharge was 0.1 mA or less, and light emission continued when the light emission started, even if the voltage was reduced to 50 to 80% at the time of application.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it implemented in oxygen, nitrogen, an inert gas, or in reduced pressure gas.
또한, 본 실시의 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했는데, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 결과가 얻어지는 것이 판명되었다. 또한, 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자에 있어서도 동일한 결과가 얻어졌다. In addition, although blue fluorescent substance particle was used in this embodiment, it turned out that the same result is obtained even if it uses red or green. Moreover, the same result was obtained also in blue, red, and green mixed particle.
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 거의 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고 가공도 용이하다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge, the thin film formation process is hardly used for forming the phosphor layer as in the prior art, and since the vacuum system or the carrier multiplication layer are not required, the structure is simple and the processing degree It is easy.
(실시의 형태 18) (Embodiment 18)
도 33과 도 34A-C를 참조하면서, 본 실시의 형태에 있어서의 전자 방출체, 다공질 발광체 및 한쌍의 전극을 포함하는 발광 소자에 대해서 설명한다. 본 실시의 형태의 발광 소자는 다공질 발광체가 무기 형광체 입자를 포함하고, 또한 다공질 발광체가 전자 방출체로부터 발생하는 전자에 의해서 조사되도록 전자 방출체에 인접하여 배치되고, 한쌍의 전극이 상기 다공질 발광체중 적어도 일부에 전계가 인가되도록 설치되어 이루어지는 것이다. 특히, 전자 방출체가 표면 전도형 전자 방출 소자로서, 금속 산화막에 미세한 간극을 형성하고, 금속 산화막에 미리 구비한 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 간극에 전계를 인가하고, 간극에서 발생한 전자 를 다공질 발광체에 조사시켜 이루어지는 발광 소자에 대해서 설명한다. 33 and 34A-C, a light emitting element including an electron emitter, a porous light emitter and a pair of electrodes in the present embodiment will be described. In the light emitting device of the present embodiment, the porous light emitter includes inorganic phosphor particles, and the porous light emitter is disposed adjacent to the electron emitter such that the porous light emitter is irradiated by electrons generated from the electron emitter, and a pair of electrodes is disposed in the porous light emitter. It is provided so that an electric field is applied to at least one part. In particular, the electron emitter is a surface conduction electron emitting device, which forms a fine gap in the metal oxide film, applies a voltage to an electrode provided in advance in the metal oxide film, applies an electric field to the gap, and generates electrons in the gap. The light emitting element made to irradiate is demonstrated.
도 33은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 1은 발광소자, 2는 다공질 발광체, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 117은 기판, 130은 간극, 131은 PdO 초미립자막 및 132는 Pt 전극이다. 33 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitter, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 6 is a first electrode, 7 is a second electrode, and 117 is a The substrate, 130 is a gap, 131 is a PdO ultrafine particle, and 132 is a Pt electrode.
우선, 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 34A-C는 도 33에 도시한 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 34A에 도시하는 바와같이, 세라믹 기판(17)의 표면에 Pt 페이스트를 스크린 인쇄에 의한 패터닝으로 Pt 전극(132)을 작은 간극을 형성한 상태에서 기판 상에 형성한다. 다음에, 도 34B에 도시하는 바와같이, 잉크젯 프린팅에 의해 PdO 잉크로 Pt 전극(132)을 브리지하도록 피복하고, 소성하여 PdO 초미립자막(131)을 Pt 전극(132) 상에 형성한다. 이어서, 전기적 처리를 실시함으로써, 도 34C에 도시하는 바와같이 PdO 초미립자막(31)에 균열을 발생시켜 10㎚ 정도의 미세한 간극(30)을 형성한다. 이와같이 하여 본 실시의 형태의 전자 방출체가 구성되어 있으므로, 포토리소그래피의 프로세스를 사용하지 않고, 공정수도 비교적 적어져 경제성이나 디스플레이 대형화의 점에서 매우 우수하다. First, the manufacturing method of the light emitting element in this embodiment is demonstrated, referring drawings. 34A-C are views for explaining the manufacturing method of the light emitting element in the present embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 34A, the
다음에, 이미 기술한 실시의 형태 16과 마찬가지로, 무기 섬유로 이루어지는 세라믹판(두께가 약 1㎜, A12O3-CaO-SiO2 시스템에서 공극율이 약 45%인 세라믹 섬유판)에 형광체 입자 분말을 담지시킨 것을 제작하고, 그 양면에 Ag 전극 페이스트 를 30㎛의 두께로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 각각 형성한다. 얻어진 세라믹 섬유판을 도 33에 도시하는 바와같이, 전자 방출체(119)에 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 에폭시 수지를 이용해 부착한다. Next, as in the above-described Embodiment 16, the phosphor particle powder was placed on a ceramic plate made of inorganic fibers (a ceramic fiber plate having a thickness of about 1 mm and a porosity of about 45% in an A1 2 O 3 -CaO-SiO 2 system). Was prepared, and Ag electrode paste was etched to a thickness of 30 탆 on both surfaces thereof to form a
이렇게 하여, 전자 방출체(119) 상에 다공질 발광체(2)가 배치되고, 또한 소정의 위치에 전극이 구비된 도 33에 도시하는 것과 같은 본 실시 형태에 있어서의 발광 소자(1)를 얻을 수 있다. In this way, the porous light-emitting
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해 설명한다. 발광 소자(1)를 구동하기 위해서 우선 도 33에 도시하는 2개의 pt 전극(132) 사이에 12∼16V의 직류 전압을 인가하면, 한쪽 전극으로부터 10㎚의 슬릿을 통해 터널 효과에 의해서 도면 화살표의 방향으로 전자가 방출되어, 다공질 발광체(2)에 조사된다. Next, the light emission effect of this
상술과 같이 하여 전자를 방출시키는 동시에, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교번 전계를 인가한다. 전하의 이동에 따라 방출된 전자는 쇄도적으로 증배되어 다공질 발광체(2)의 내부에서 연면 방전이 발생하게 된다. 연면 방전은 연쇄적으로 계속해서 발생하고, 형광체 입자의 주위에서 전하 이동이 발생하고, 또한 가속된 전자가 발광 중심에 충돌하여 다공질 발광체(2)가 여기되어 발광한다. 이 때, 자외선이나 가시 광선도 발생하여, 자외선에 의해서도 여기 발광한다. As described above, electrons are emitted and an alternating electric field is applied between the
또한, 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 발생하고, 그 결과 발광 휘도가 향상된다. Further, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge occur more violently, and as a result, emission luminance is improved.
일단 연면 방전이 개시되면, 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Once the creeping discharge is started, as described above, the discharge is repeated in series and generates ultraviolet rays and visible light constantly. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of the
구체적으로, 교류 전원을 이용해 다공질 형광체(2)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가시킴으로써, 전하의 이동과 연면 방전이 발생하고, 계속해서 발광이 개시되었다. 또한, 이 때 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하지만, 너무 작으면 전자의 방출은 불충분해진다. Specifically, by applying an alternating electric field of about 0.5 to 1.0 kV / mm to the thickness of the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되는 것이 확인되었다. In addition, it was confirmed that the current value at the time of discharge was 0.1 mA or less, and light emission continued when the light emission started, even if the voltage was reduced to 50 to 80% at the time of application.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it implemented in oxygen, nitrogen, an inert gas, or in reduced pressure gas.
또한, 형광체 입자로서 현행의 플라즈마 디스플레이(PDP)로 사용되는 자외선 발광의 분말체를 이용했는데, 음극 선관(CRT)으로 사용되는 ZnS : Ag(청색)이나 ZnS : Cu, Au, Al(녹색), Y2O3 : Eu(적색)에서도 동일한 발광을 확인할 수 있었다.In addition, as the phosphor particles, an ultraviolet light-emitting powder used in a current plasma display (PDP) was used, but ZnS: Ag (blue), ZnS: Cu, Au, Al (green), used as a cathode ray tube (CRT), The same luminescence was also confirmed in Y 2 O 3 : Eu (red).
본 발명은 전자 방출체(119)로 방출되는 전자를 기점으로 하여 쇄도적으로 연면 방전이 발생하여 발광에 도달하는 발광 소자이고, 전자를 조사시키는 신규 기능을 갖는 디바이스를 다공질 발광체(2)에 부가하면 용이하게 발광하는 것으로 예상된다. The present invention is a light emitting device in which creeping discharge occurs in a rush to reach light emission starting from electrons emitted to the
또한, 본 실시 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했는데, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 결과를 얻을 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자에 있어서도 동일한 결과가 얻어졌다. In the present embodiment, blue phosphor particles were used, but it was found that the same result can be obtained even when using red or green. Moreover, the same result was obtained also in blue, red, and green mixed particle.
본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 거의 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고 가공도 용이하다. According to the light emitting element of this embodiment, since it is light emission by creeping discharge, since the thin film formation process is hardly used for conventional phosphor layer formation and a vacuum system or a carrier multiplication layer are not needed, a structure is simple and it is easy to process. Do.
또한, 본 실시 형태에서 기술한 전자 방출체를 이용하는 대신에, 유사 전자 방출체로서 절연층을 2개의 전극으로 끼워 지지하고, 양 전극에 전계를 인가함으로써, 전자를 방출시키는 것도 가능하다. 구체적으로, 상부 전극으로서 Ir-Pt-Au 합금, 캐소드 전극으로서 Al, 절연층으로서 Al2O3를 각각 사용하고, 절연층을 2개의 전극으로 끼워 지지하여 전극 사이에 전계를 인가하면 상부 전극으로부터 전자가 방출되므로, 이러한 전자 방출체를 이용해 다공질 발광체에 조사시키는 구조로 함으로써 발광 소자를 제작하는 것도 가능하다. In addition, instead of using the electron emitter described in the present embodiment, it is also possible to emit electrons by sandwiching the insulating layer with two electrodes as a pseudo electron emitter and applying an electric field to both electrodes. Specifically, an Ir-Pt-Au alloy is used as the upper electrode, Al is used as the cathode, and Al 2 O 3 is used as the insulating layer. The insulating layer is sandwiched by two electrodes, and an electric field is applied between the electrodes. Since electrons are emitted, it is also possible to produce a light emitting element by having a structure which irradiates a porous light emitting body using such an electron emitting body.
(실시의 형태 19) (Embodiment 19)
도 35와 도 36A-D를 참조하면서, 본 실시 형태에 있어서의 전자 방출체, 다공질 발광체 및 한쌍의 전극을 포함하는 발광 소자에 대해 설명한다. 본 실시의 형태의 발광 소자는 다공질 발광체가 무기 형광체 입자를 포함하고, 또한 다공질 발광체가 전자 방출체로부터 발생하는 전자에 의해서 조사되도록 전자 방출체에 인접하여 배치되고, 한쌍의 전극이 상기 다공질 발광체중 적어도 일부에 전계가 인가되도록 설치되어 있다. 특히, 전자 방출체가 폴리실리콘 박막, 실리콘 미결정, 실리콘 미결정의 표면에 형성된 산화막을 포함하여 이루어지고, 전자 방출체로의 전 압의 인가에 의해 방출되는 전자를 다공질 발광체에 조사하여 다공질 발광체를 발광시키는 발광 소자에 대해서 설명한다. 35 and 36A-D, a light emitting element including an electron emitter, a porous light emitter and a pair of electrodes in the present embodiment will be described. In the light emitting device of the present embodiment, the porous light emitter includes inorganic phosphor particles, and the porous light emitter is disposed adjacent to the electron emitter such that the porous light emitter is irradiated by electrons generated from the electron emitter, and a pair of electrodes is disposed in the porous light emitter. The electric field is provided at least in part. In particular, the electron emitter includes an oxide film formed on a surface of a polysilicon thin film, silicon microcrystal, and silicon microcrystal, and emits a porous light emitter by irradiating a porous light emitter with electrons emitted by application of a voltage to the electron emitter. The device will be described.
도 35는 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광체, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 112는 캐소드 전극, 119는 전자 방출체, 141은 금속 박막 전극, 145는 폴리실리콘 및 147은 실리콘 미결정이다. 도 36A-D는 도 35에 도시한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 36A에 도시하는 바와같이, 유리 기판(143)의 표면에 Au를 증착하여 포토리소그래피의 기법에 의해, 캐소드 전극(112)을 패터닝하여 형성한다. 계속해서, 도 36B에 도시하는 바와같이, 기둥 형상 폴리실리콘을 플라즈마 CVD법으로 형성한다. Fig. 35 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitter, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 6 is a first electrode, 7 is a second electrode, and 112 is A cathode electrode, 119 is an electron emitter, 141 is a metal thin film electrode, 145 is polysilicon and 147 is silicon microcrystalline. FIG. 36A-D is a view for explaining the manufacturing method of the light emitting device shown in FIG. 35. As shown in FIG. 36A, by depositing Au on the surface of the
다음에, 도 36C에 도시하는 바와같이 캐소드 전극(112) 상의 폴리 실리콘(145)을 다공질(porous)화하고, 나노실리콘 미결정(147)을 형성한다. 구체적으로는 플루오르산과 에틸알콜의 혼합 용액에 기판을 침지하고, 기판을 정극(正極)으로 하여 반대극으로서의 Pt를 부극(負極)으로 하고, 그 사이에 전압을 인가하면 캐소드 전극(112) 상에 실리콘 미결정이 형성된다. Next, as shown in FIG. 36C, the
다음에, 기판(143)을 세정하고 나서 황산 용액에 침지하고, 역시 기판을 정극, Pt를 부극으로 하여 전압을 인가하면 폴리 실리콘(145)과 실리콘 미결정의 표면이 함께 산화된다. 최종적으로, 도 36D에 도시하는 바와같이, Au 합금, Ag 합금 등의 금속 박막 전극(141)을 스퍼터링하여 설치하고, 포토 에칭으로 패터닝함으로써 전자 방출체(119)를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 실시의 형태에 있어서의 전자 방출체의 제조 방법은 비교적 공정수가 적고, 습식 프로세스를 이용해 제작할 수 있으므로 경제성도 뛰어나다. Subsequently, the
다음에, 이미 기술한 실시의 형태 11과 마찬가지로, 무기 섬유로 이루어지는 세라믹판(두께가 약 1㎜, A12O3-CaO-SiO2 시스템에서 공극율이 약 45%인 세라믹 섬유판)에 형광체 입자 분말을 담지시킨 것을 제작하고, 그 양면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성했다. 이렇게하여 얻어진 세라믹 섬유판을 도 35에 도시하는 바와같이, 전자 방출체(119)에 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 에폭시 수지를 이용해 부착한다. Next, as in the eleventh embodiment described above, the phosphor particle powder was placed on a ceramic plate made of inorganic fibers (a ceramic fiber plate having a thickness of about 1 mm and a porosity of about 45% in an A1 2 O 3 -CaO-SiO 2 system). Was prepared, and Ag electrode paste was etched to a thickness of 30 mu m on both surfaces thereof to form a
상술의 공정에 의해서, 전자 방출체(119) 상에 다공질 발굉체(2)가 배치되고, 또한 소정의 위치에 전극이 구비되어 이루어지는 본 실시의 형태에 있어서의 도 35의 발광 소자(1)를 얻을 수 있다. In the above-described step, the
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 우선 도 35의 금속 박막 전극(141)과 캐소드 전극(112) 사이에 15∼20V의 직류 전계를 인가함으로써, 캐소드 전극으로부터 전자가 실리콘 미결정을 터널링(tunneling) 하고, 표면의 산화막에 의해서 가속되어 다공질 발광체 내에 방출된다. Next, the light emission effect of this
상술과 같이 하여 전자를 방출시킴과 동시에, 제1 전극(6)과 제2 전극(7) 사이에 교번 전계를 인가한다. 전하의 이동에 따라 방출된 전자는 쇄도적으로 증배되어 다공질 발광체(2)의 내부에서 연면 방전이 발생하게 된다. 연면 방전은 연쇄 적으로 계속해서 발생하여, 형광체 입자의 주위에서 전하 이동이 발생하고, 또한 가속된 전자가 발광 중심에 충돌하여 다공질 발광체(2)가 여기되어 발광한다. 이 때 자외선이나 가시 광선도 발생하고, 자외선에 의해서도 여기 발광한다. As described above, electrons are emitted and an alternating electric field is applied between the
또한, 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 발생하고, 그 결과, 발광 휘도가 향상된다. Further, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge occur more violently, and as a result, the emission luminance is improved.
일단 연면 방전이 개시되면, 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Once the creeping discharge is started, as described above, the discharge is repeated in series and generates ultraviolet rays and visible light constantly. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서는, 교류 전원을 이용해 다공질 발광체(2)의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가시킴으로써, 전하의 이동과 연면 방전이 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한, 이 때 전압을 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하는데, 너무 작으면 전자의 발생은 불충분해진다. In this embodiment, an alternating electric field of about 0.5 to 1.0 kV / mm is applied to the thickness of the porous
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되는 것이 확인되었다. In addition, it was confirmed that the current value at the time of discharge was 0.1 mA or less, and light emission continued when the light emission started, even if the voltage was reduced to 50 to 80% at the time of application.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it implemented in oxygen, nitrogen, an inert gas, or in reduced pressure gas.
또한, 본 실시의 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했는데, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 결과가 얻어지는 것이 판명되었다. 또한, 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자에 있어서도 동일한 결과가 얻어졌다. In addition, although blue fluorescent substance particle was used in this embodiment, it turned out that the same result is obtained even if it uses red or green. Moreover, the same result was obtained also in blue, red, and green mixed particle.
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 거의 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고 가공도 용이하다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the light emission is caused by the surface discharge, the thin film formation process is hardly used for forming the phosphor layer as in the prior art, and since the vacuum system or the carrier multiplication layer are not required, the structure is simple and the processing degree It is easy.
(실시의 형태 20) (Embodiment 20)
도 37A-C를 참조하면서, 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 일부를 구성하고 있는 전자 방출체에 대해서 설명한다. 본 실시의 형태에 있어서의 전자 방출체는 이미 기술한 카본나노튜브 대신에, 위스커(whisker) 이미터를 이용해 이루어지는 것이다. With reference to FIG. 37A-C, the electron emission body which comprises a part of light emitting element in this embodiment is demonstrated. The electron emitter in the present embodiment uses a whisker emitter instead of the carbon nanotubes described above.
도 37A-C는 본 실시의 형태에 있어서의 저자 방출체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로 112는 캐소드 전극, 113은 게이트 전극, 116은 절연층, 117은 기판, 155는 유기 금속 착체 가스, 157은 위스커 이미터이다. 도 37A에 도시하는 바와같이, 유리 기판(117)의 표면에 Au를 증착하여 캐소드 전극(112)을 형성하고, 그 위에 절연층(l16), 또한 절연층(116) 위에 게이트 전극(113)을 형성하는 방법에 대해서는 이미 기술한 실시의 형태 19와 동일하게 행한다. 다음에, 도 37B에 도시하는 바와같이 CVD법으로 위스커 이미터를 형성한다. 구체적으로는 Al : Zn 유기 금속 착체 가스(155)를 대량으로 캐소드 전극을 향해 샤워한다. 이 때, 일정한 가스량 이상으로 되면 열산화한 Al : ZnO막이 수직 방향으로 성장하게 된다. 또한, 원료 가스를 늘리면 막의 선단이 예리하게 되어 몇 ㎚ 레벨까지 선단이 예리해진다. 이 때문에, Al : ZnO 위스커가 자기 정합적으로 패터닝과 수직 배향이 행해진다. 원료 가스의 투입량, 성막 온도, 성막 시간에 주의하면서, 성막함으로써, 도 37C에 도시하는 바와같이 Al : ZnO 위스커 이미터(157)를 갖는 전자 방출체가 얻어진다. 37A-C are diagrams for explaining a method for manufacturing a hypolipidemic emitter according to the present embodiment, where 112 is a cathode electrode, 113 is a gate electrode, 116 is an insulating layer, 117 is a substrate, 155 is an organometallic complex gas, 157 is a whisker emitter. As shown in FIG. 37A, Au is deposited on the surface of the
다음에, 이미 기술한 실시의 형태 11과 동일한 방법으로 무기 섬유로 이루어지는 세라믹판(두께가 약 1㎜, A12O3-CaO-SiO2 시스템에서 공극율이 약 45%인 세라믹 섬유판)에 형광체 입자 분말을 담지시킨 다공질 발광체를 제작하고, 소정의 전극을 구비하여 상술의 전자 방출체 상에 적층함으로써, 발광 소자(도시하지 않음)를 얻을 수 있다. Subsequently, phosphor particles were placed on a ceramic plate made of inorganic fibers (a ceramic fiber plate having a thickness of about 1 mm and having a porosity of about 45% in an A1 2 O 3 -CaO-SiO 2 system) in the same manner as in
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. 발광 소자를 구동시키기 위해서, 우선 애노드 전극과 캐소드 전극의 사이 및 게이트 전극과 캐소드 전극의 사이에 각각 850, 80V의 직류 전계를 인가함으로써, 위스커 이미터로부터 전자를 방출시킨다. Next, the light emission effect of this
상술과 같이 하여 전자를 방출시키는 동시에, 제1 전극과 제2 전극의 사이에 교번 전계를 인가한다. 전하의 이동에 따라 방출된 전자는 쇄도적으로 증배되어 다공질 발광체의 내부에서 연면 방전이 발생하게 된다. 연면 방전은 연쇄적으로 계속해서 발생하여, 형광체 입자의 주위에서 전하 이동이 발생하고, 또한 가속된 전자가 발광 중심에 충돌하여 다공질 발광체가 여기되어 발광한다. 이 때, 자외선이나 가시 광선도 발생하고, 자외선에 의해서도 여기 발광한다. As described above, electrons are emitted and an alternating electric field is applied between the first electrode and the second electrode. The electrons emitted in accordance with the movement of the charge multiply exponentially to generate creeping discharges inside the porous light emitter. Creeping discharges are continuously generated in a chain, charge transfer occurs around the phosphor particles, and accelerated electrons collide with the emission center to excite and emit light. At this time, ultraviolet rays and visible rays are also generated, and excitation light is emitted also by ultraviolet rays.
또한, 인가할 교번 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써, 전자 방출이나 연면 방전이 보다 격렬하게 발생하고, 그 결과 발광 휘도가 향상된다. Further, by changing the waveform of the alternating electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several hundred Hz to several thousand Hz, electron emission and creepage discharge occur more violently, and as a result, emission luminance is improved.
일단 연면 방전이 개시되면, 상술한 바와같이 연쇄적으로 방전이 반복되고, 끊임없이 자외선이나 가시 광선을 발생하므로, 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있고, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Once the creeping discharge is started, as described above, the discharge is repeated in series and generates ultraviolet rays and visible light constantly. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of the
구체적으로, 교류 전원을 이용해 다공질 발광체의 두께에 대해 약 0.5∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가시킴으로써, 전하의 이동과 연면 방전이 발생하고, 이어서 발광이 개시되었다. 또한, 이 때 인가하는 전계가 큰 쪽이 전자의 발생을 촉진하지만, 너무 작으면 전자의 방출은 불충분해진다. 또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80%로 저하시켜도 발광이 계속되는 것이 확인되었다. Specifically, by applying an alternating electric field of about 0.5 to 1.0 kV / mm to the thickness of the porous light emitting body by using an alternating current power source, charge transfer and creeping discharge occurred, and then light emission was started. In addition, the larger the electric field applied at this time promotes the generation of electrons, but when too small, the emission of electrons becomes insufficient. In addition, it was confirmed that the current value at the time of discharge was 0.1 mA or less, and light emission continued when the light emission started, even if the voltage was reduced to 50 to 80% at the time of application.
본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 산소, 질소및 불활성 가스 중이나, 감압 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it implemented in oxygen, nitrogen, an inert gas, or in reduced pressure gas.
또한, 본 실시의 형태에서는 청색의 형광체 입자를 이용했는데, 적색 또는 녹색을 이용해도 동일한 결과가 얻어지는 것이 판명되었다. 또한, 청색, 적색, 녹색의 혼합 입자에 있어서도 동일한 결과가 얻어졌다. In addition, although blue fluorescent substance particle was used in this embodiment, it turned out that the same result is obtained even if it uses red or green. Moreover, the same result was obtained also in blue, red, and green mixed particle.
본 실시 형태의 발광 소자에 의하면, 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층 형성에 박막 형성 프로세스를 거의 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고 가공도 용이하다. According to the light emitting element of this embodiment, since it is light emission by creeping discharge, since the thin film formation process is hardly used for conventional phosphor layer formation and a vacuum system or a carrier multiplication layer are not needed, a structure is simple and it is easy to process. Do.
또한, 상술의 전자 방출체에 있어서, 위스커 이미터 대신에, 탄화규소 또는 다이아몬드 박막 등을 이용하는 것도 가능하고, 이들 재료에 있어서도 상술의 캐소드 전극과 게이트 전극의 사이에 게이트 전압을 인가함으로써, 그곳으로부터 전자 를 방출시켜 다공질 발광체에 조사시키는 것도 가능하다. In addition, in the above-mentioned electron emitter, it is also possible to use silicon carbide or a diamond thin film instead of the whisker emitter, and also in these materials, by applying a gate voltage between the cathode and the gate electrode, It is also possible to emit electrons and irradiate the porous light emitter.
(실시의 형태 21) (Embodiment 21)
본 실시의 형태에 있어서는 도 38 내지 도 40을 참조하면서, 전자 방출체, 다공질 발광체 및 한쌍의 전극을 포함하는 발광 소자에 있어서, 특히 다공질 발광체에 전계를 인가하기 위해서 설치되는 한쌍의 전극에 대해서 설명한다. In the present embodiment, with reference to FIGS. 38 to 40, in the light emitting device including the electron emitter, the porous light emitter and the pair of electrodes, a pair of electrodes provided for applying an electric field to the porous light emitter in particular will be described. do.
도 38 내지 도 40은 발광 소자의 일부분을 구성하는 다공질 발광체의 단면도로, 2는 다공질 발광체, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 6은 제1 전극, 및 7은 제2 전극이다. 도 38에 도시하는 다공질 발광체는 이미 기술한 실시의 형태 16과 마찬가지로, 청색의 형광체 입자(3)를 사용하고, 그 표면에 MgO로 이루어지는 절연성 무기물의 절연층(4)을 형성한 것을 사용했다. 구체적으로, Mg 전구체 착체 용액에 형광체 입자를 첨가하여 장시간에 걸쳐 교반하고 나서 추출하여 건조 후, 대기 중에서 400∼600℃로 열 처리함으로써, MgO가 균일한 코팅층, 즉 절연층을 형광체 입자의 표면에 형성시킨 것이다. 상술의 절연체층(4)이 코팅된 형광체 입자(3) 50질량%와 콜로이드 실리커 수용액 50질량%를 혼합하여 슬러리화한다. 38 to 40 are cross-sectional views of the porous light-emitting body constituting a part of the light emitting element, 2 is a porous light emitter, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 6 is a first electrode, and 7 is a second electrode. As the porous light emitter shown in Fig. 38, similarly to the sixteenth embodiment described above,
다음에, 무기 섬유로 이루어지는 세라믹판(두께가 약 1㎜, Al2O3-CaO-SiO2 시스템에서 공극율이 약 45%인 세라믹 섬유판)을 상기 슬러리에 침지하여 120∼150℃의 온도로 10∼30분간 건조함으로써, 세라믹판에 형광체 입자 분말을 담지시킨다. 이러한 후에, 도 38에 도시하는 바와같이, 상면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성했다. 이와같이 하여 얻어진 세라믹 섬유판을, 전자 방출체에 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 에폭시 수지를 이용해 부착함으로써, 본 발명의 발광 소자(도시하지 않음)가 얻어진다. Next, a ceramic plate made of inorganic fibers (a ceramic fiber plate having a thickness of about 1 mm and a porosity of about 45% in an Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 system) was immersed in the slurry and heated to a temperature of 120 to 150 ° C. By drying for 30 minutes, the phosphor particle powder is supported on a ceramic plate. After this, as shown in FIG. 38, the Ag electrode paste was etched to 30 micrometers in thickness on the upper surface, and the
또한, 이미 기술한 실시의 형태 1에 있어서는 도 38에 도시하는 바와같이, 다공질 발광체의 상면과 하면에 대향하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성했는데, 도 39에 도시하는 바와같이, 상하 양면에 비스듬히 교차되게 형성하는 것도 가능하다. In the first embodiment described above, as shown in FIG. 38, the
다음에, 도 40에 도시하는 바와같이, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 모두 다공질 발광체(2)에 매설시켜 형성하는 경우에 대해서 설명한다. MgO로 이루어지는 절연층(4)으로 표면이 피복된 형광체 입자(3)를 폴리비닐알콜 5질량%와 혼합하여 입자를 조제한 후, 성형용 금형을 이용해 약 50MPa의 압력으로 판형상으로 성형했다. 다음에, 질소 분위기 중 450∼1200℃에서 2∼5시간 열 처리를 행하여, 판 형상의 다공질 발광체(2)를 제작했다. 다공질 발광체의 외관 기공율이 10% 미만이 되면, 연면 방전이 발광체의 표면에서 밖에 발생하지 않게 되어 발광 효율이 낮아진다. 이 때문에, 외관 기공율이 10% 이상인 다공질 구조를 갖는 다공질 발광체가 바람직하다. 또한, 발광체의 기공이 너무 커 기공율이 과대해지면, 발광 효율이 저하하거나 연면 방전이 발생하기 어려워지는 것이 예상되므로, 이상적으로는 외관 기공율이 10% 이상∼100% 미만이 적합하다. Next, as shown in FIG. 40, the case where both the
상기와 같이 하여 얻어진 판 형상의 다공질 발광체(2)의 표면에 Ag 전극 페이스트를 두께 30㎛로 에칭하여 제1 전극(6)과 제2 전극(7)을 형성했다. 이러한 후에, 상술의 절연층(4)으로 코팅된 형광체 입자(3) 50질량%와 콜로이드 실리커 수 용액 50질량%를 혼합하여 슬러리화한 것을 전극이 형성된 상기의 다공질 발광체의 표면에 도포하고, 120∼150℃의 온도로 10∼30분간 건조한다. 이렇게 함으로써, 도 40에 도시하는 바와같이 제1 전극(6)과 제2 전극(7)이 함께 매설된 다공질 발광체를 얻을 수 있다. Ag electrode paste was etched to 30 micrometers in thickness on the surface of the plate-shaped porous light-emitting
또한, 형광체 입자의 표면에 MgO의 절연층을 형성하는 방법은 다음과 같이 행해도 된다. 우선, 금속알콕시드인 Mg(OC2H5)2 분말(1몰비)에 CH3COOH(10몰비), H2O(50몰비) 및 C2H5OH(50몰비)로 이루어지는 용액을 실온에서 교반하면서 잘 혼합하여, 거의 투명한 졸·겔 용액을 조제한다. 이에 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), Zn2SiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색) 등의 형광체 입자(2몰비)를 상술의 졸·겔 용액 중에 교반하면서 조금씩 첨가하여 혼합한다. 이 조작을 하루동안 계속해서 행하고 나서 혼합 용액을 원심 분리하여, 분말체를 세라믹제의 큰 통(vat)에 넣고, 150℃에서 하루밤 건조시켰다. In addition, the method of forming the insulating layer of MgO on the surface of fluorescent substance particle may be performed as follows. First, a solution composed of CH 3 COOH (10 molar ratio), H 2 O (50 molar ratio) and C 2 H 5 OH (50 molar ratio) was added to Mg (OC 2 H 5 ) 2 powder (1 molar ratio), which is a metal alkoxide, at room temperature. The mixture is mixed well with stirring to prepare an almost transparent sol-gel solution. Phosphor particles (2 molar ratio) such as BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ (blue), Zn 2 SiO 4 : Mn 2+ (green), YBO 3 : Eu 3+ (red) having an average particle diameter of 2 to 3 μm. Is added little by little while stirring in the above-mentioned sol-gel solution, and mixed. After continuing this operation for one day, the mixed solution was centrifuged, the powder was placed in a ceramic vat, and dried overnight at 150 ° C.
다음에, 건조 후의 분말체를 대기 중에서 400∼600℃, 2∼5시간 임시로 소성함으로써, 형광체 입자의 표면에 MgO로 이루어지는 균일한 절연층을 형성시킬 수 있었다. Next, by drying the powder after drying temporarily at 400-600 degreeC for 2 to 5 hours in air | atmosphere, the uniform insulating layer which consists of MgO was formed on the surface of fluorescent substance particle.
절연층의 두께는, 형광체 입자를 투과형 전자 현미경(TEM)으로 관찰한 결과, 0.1∼2.0㎛이었다. 상술과 같이 절연층의 피복은, 형광체 입자를 금속 알콕시드 용액에 침지하여 행하는 것, 이미 기술한 바와같이 금속 착체 용액을 이용해 행하는 것, 또는 증착, 스퍼터 또는 CVD에 의해 행하는 것 등 어느것이나 가능하다. The thickness of the insulating layer was 0.1 to 2.0 µm as a result of observing the phosphor particles with a transmission electron microscope (TEM). As described above, the coating of the insulating layer may be performed by immersing the phosphor particles in a metal alkoxide solution, using a metal complex solution as described above, or by vapor deposition, sputtering, or CVD. .
또한, 절연층으로서 이용하는 금속 산화물은, Y2O3, Li2O, MgO, CaO, BaO, SrO, Al2O3, SiO2, MgTiO3, CaTiO3, BaTiO3, SrTiO3, ZrO2, TiO2, B2O3 등이 알려져 있고, 이들 중 적어도 1종류를 이용해 절연층을 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the metal oxide used as an insulating layer is Y 2 O 3 , Li 2 O, MgO, CaO, BaO, SrO, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaTiO 3 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , B 2 O 3, and the like are known, and it is preferable to form an insulating layer using at least one of these.
특히, 기상법으로 절연층을 형성할 때는 형광체 입자를 질소 분위기 중에서 200∼500℃, 1∼5시간 정도 전처리하는 것이 바람직하고, 통상 형광체 입자는 흡착수나 결정수를 다량으로 포함하고 있고, 이러한 상태에서 절연층을 형성하면, 휘도 저하나 발광 스펙트럼 시프트 등의 수명 특성에 영향을 미치게 되어 바람직하지 못하다. In particular, when the insulating layer is formed by the gas phase method, it is preferable to pretreat the phosphor particles in a nitrogen atmosphere at 200 to 500 ° C. for about 1 to 5 hours. Usually, the phosphor particles contain a large amount of adsorbed water or crystal water, and in this state, Formation of the insulating layer affects the life characteristics such as luminance deterioration and emission spectrum shift, which is undesirable.
또한, 절연층의 두께는 0.1∼2.0㎛ 정도로 했는데, 형광체 입자의 평균 입경이나 연면 방전의 발생 상황을 고려하여 결정되고, 평균 입경이 서브-미크론 오더인 경우에는 매우 얇은 코팅층을 형성할 필요가 있는 것으로 생각된다. In addition, the thickness of the insulating layer was about 0.1 to 2.0 µm, which is determined in consideration of the average particle diameter of the phosphor particles and the occurrence of creepage discharge, and when the average particle diameter is a sub-micron order, it is necessary to form a very thin coating layer. It is thought to be.
절연층의 두께가 커지면 발광 스펙트럼의 시프트, 휘도 저하, 전자의 차폐의 점에서 바람직하지 못하다. 또한, 절연층이 얇아지면 연면 방전의 계속적인 발생이 약간 어려워지는 것으로 예상된다. 따라서, 형광체 입자의 평균 입경과 절연층의 두께의 관계는 전자(1)에 대해 후자는 1/10∼1/500의 범위에 있는 것이 바람직하다. Increasing the thickness of the insulating layer is not preferable in terms of shift of the emission spectrum, decrease in luminance, and shielding of electrons. In addition, it is expected that as the insulating layer becomes thinner, the continuous generation of creepage discharges becomes slightly difficult. Therefore, the relationship between the average particle diameter of the phosphor particles and the thickness of the insulating layer is preferably in the range of 1/10 to 1/500 with respect to the former (1).
또한, 형광체 입자가 각각 금속 산화물로 이루어지는 절연층으로 피복되어 있는 것이 바람직한데, 실제로는 2, 3의 형광체 입자가 응집된 상태로 피복되어 있다. 이와 같이 형광체 입자가 다소 응집된 상태로 코팅되어 있어도 발광의 모양에 거의 영향은 미치지 않는다. In addition, it is preferable that the phosphor particles are each coated with an insulating layer made of a metal oxide, but in reality, the phosphor particles of 2 and 3 are coated in an aggregated state. In this way, even when the phosphor particles are coated in a somewhat aggregated state, they hardly affect the appearance of light emission.
이렇게 해서 얻어진 다공질 발광체를 이용해, 본 발명의 발광 소자를 제작한 바, 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광 소자가 얻어지는 것을 확인했다. When the light emitting element of this invention was produced using the porous light emitting body obtained in this way, it was confirmed that the light emitting element of high brightness | luminance, high contrast, high recognition, and high reliability is obtained.
또한, 절연층(4)으로 표면이 피복된 형광체 입자(3)를 제작할 때, 연면 방전의 발생을 조장하기 위해서, 절연성 섬유(18)를 혼합하여, 다공질 발광체(2)를 제작하는 것도 가능하다. 이 때 이용하는 절연성 섬유(18)로는, SiO2-Al2O3-CaO 시스템의 전기적 절연성 섬유 등이 적합하다. 이렇게 하여 얻어진 다공질 발광체의 단면의 모식도를 도 41에 도시한다. 또한, 절연층(4)으로 피복된 형광체 입자(3)를 열처리하는 대신에 간편한 방법으로서 형광체 입자(3)와 절연성 섬유(18)의 혼합물을 이용하는 것도 가능하다. 도 42는 형광체 입자(3)와 절연성 섬유(18)의 혼합물로부터 얻어진 다공질 발광체의 단면의 모식도이다. In addition, when manufacturing the
(실시의 형태 22) (Embodiment 22)
본 실시의 형태에 있어서 기술한 본 발명의 다공질 발광체와 스핀트형 이미터를 포함하는 전자 방출체를 조합하여 제작한 전계 방출 디스플레이(FED) 구조의 개요에 대해서 도면을 이용해 설명한다. The outline of the field emission display (FED) structure produced by combining the porous light-emitting body of the present invention described in the present embodiment and the electron-emitting body including the spin type emitter will be described with reference to the drawings.
도 43은 본 실시의 형태에 있어서의 전계 방출 디스플레이의 주요부의 분해 사시도이고, 도 44는 본 실시의 형태에 있어서의 스핀트형 이미터를 이용한 발광 소자의 정렬 단면도이다. 도 43에 있어서, 2는 다공질 발광체, 119는 전자 방출 체, 170는 전계 방출 디스플레이, 171은 게이트 라인, 172는 캐소드 라인, 173은 애노드 기판, 174는 캐소드 기판이다. 도 44에 있어서, 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광체, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 100은 스핀트형 이미터, 111은 애노드 전극, 112는 캐소드 전극, 113은 게이트 전극, 116은 절연체, 117은 기판, 175은 스페이서이다. FIG. 43 is an exploded perspective view of main parts of the field emission display in the present embodiment, and FIG. 44 is an alignment sectional view of the light emitting element using the spin type emitter in the present embodiment. In Fig. 43, 2 is a porous light emitter, 119 is an electron emitter, 170 is a field emission display, 171 is a gate line, 172 is a cathode line, 173 is an anode substrate, and 174 is a cathode substrate. In FIG. 44, 1 is a light emitting element, 2 is a porous light emitter, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 100 is a spin type emitter, 111 is an anode electrode, 112 is a cathode electrode, 113 is a gate electrode, and 116 is an
도 43에 도시하는 바와같이, 본 실시 형태에 있어서의 전계 방출 디스플레이(170)에 있어서는 전자 방출체(119)를 탑재하는 캐소드 기판(174) 상에 다공질 발광체(2)를 가지는 애노드 기판(173)을 대향시켜 적층되어 있다. 캐소드 기판(174)에는 서로 직교한 게이트 라인(171)과 캐소드 라인(172)의 2층의 배선이 형성되어 있고, 그 교점에 전자 방출체(119)가 형성되어 있다. 이렇게 함으로써, 본 실시의 형태에 있어서의 전계 방출 디스플레이(170)에 있어서는 CRT와 같이 전자 빔을 편향하지 않고 형광면에 2차원의 영상을 표시할 수 있다. As shown in FIG. 43, in the
실시의 형태 16에 있어서 설명한 바와 같이, 스핀트형 이미터(100)를 이용하는 전자 방출체(119)에서는, 원추 형상의 스핀트형 이미터(100)와 이를 둘러싸도록 하여 형성된 전자의 인출 전압을 인가하기 위한 게이트 전극(113)으로 구성되어 있다. As described in the sixteenth embodiment, in the
전자를 이미터로부터 방출시킬 때는 게이트에 정전위, 이미터에 부전위를 인가한다. 원추 형상의 이미터의 선단 부분에는 강한 전계의 집중이 발생하고, 거기에서 전자가 다공질 발광체(2)의 방향으로 방출된다. Mo 스핀트형 이미터에서는 15∼80V의 전압으로 전자가 방출된다. 또한, 실제 디스플레이 패널에 있어서는 1 화소당 복수개의 이미터를 대응시켜 형성하여, 이미터의 동작 상황에 높은 장황성을 가지게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 이러한 종류의 소자에 특유의 전류 변동도 통계적으로 평균화되므로 안정된 화소 발광를 얻을 수 있다. 또한, 매트릭스 구동은 소위 단순 매트릭스 구동이 가능하고, 게이트 라인(171)에 정(正)의 주사 펄스를 가하면서 이미터 라인(172)에 부(負)의 데이터 전압을 부여해 동시에 1라인을 표시시킨다. 주사 펄스를 순차 바꿈으로써, 2차원의 상을 표시할 수 있다. 또한, 매트릭스 형상으로 배치된 화소의 1개 1개에 트랜지스터를 두고, 각각의 화소를 ON-OFF함으로써 액티브 구동도 가능하다. When electrons are emitted from the emitter, a potential is applied to the gate and a negative potential to the emitter. Concentration of a strong electric field occurs at the tip of the conical emitter, from which electrons are emitted in the direction of the porous light-emitting
일례로서, 복수개의 스핀트형 이미터(100)를 형성하고, 각각의 이미터에 대응하도록 다공질 발광체(2)를 적층시킨 발광 소자의 단면을 도 44에 도시한다. 이 때, 도시한 바와같이 발광의 크로스 토크를 회피하기 위해서, 다공질 발광체(2)에 스페이서(175)를 형성하는 쪽이 바람직하다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서의 전계 방출 디스플레이에서는 전자 방출체(119)로서 스핀트형 이미터(100)를 이용한 것에 대해서 기술했는데, 반드시 이에 한정되지 않고, 전자를 방출시키는 기능을 가지는 것이면 본 발명의 다공질 발광체와 조합함으로써, 전계 방출 디스플레이를 제작하는 것이 가능하다. As an example, a cross section of a light emitting element in which a plurality of
(실시의 형태 23) (Embodiment 23)
도 45A-C는 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자의 단면도로, 이들 도면에서 1은 발광 소자, 2는 다공질 발광체층, 3은 형광체 입자, 4는 절연층, 5는 기판, 6은 제1 전극, 7은 제2 전극, 8은 투광성 기판, 9는 기체층, 10은 유전체층 및 11 은 격벽이다. 45A-C are sectional views of the light emitting device according to the present embodiment, in which 1 is a light emitting device, 2 is a porous light emitting layer, 3 is a phosphor particle, 4 is an insulating layer, 5 is a substrate, and 6 is a first An electrode, 7 is a second electrode, 8 is a light transmissive substrate, 9 is a gas layer, 10 is a dielectric layer, and 11 is a partition wall.
도 45A의 발광 소자의 제조 방법은 이하와 같다. 우선, 두께가 0.3∼1.0㎜인 유전체(10)의 소결체 한쪽면에 Ag 페이스트를 30㎛의 두께로 에칭하여, 소정 형상의 제1 전극(6)을 형성한다. 다음에, 유리 또는 세라믹제의 기판(5) 상에 상기 제1 전극이 형성된 측을 접착시킨다. 유전체는 실시의 형태 1에서 이미 기술한 것 어느것이나 사용에 제공할 수 있다. The manufacturing method of the light emitting element of FIG. 45A is as follows. First, Ag paste is etched to a thickness of 30 µm on one surface of the sintered body of the dielectric 10 having a thickness of 0.3 to 1.0 mm to form a
다음에, 실시의 형태 1과 동일하게 하여 MgO 등의 금속 산화물로 이루어지는 절연층(4)으로 표면을 피복한 형광체 입자(3)를 준비한다. 형광체 입자(3)로서, 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), Zn2SiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색) 등의 무기 화합물을 이용하는 것이 가능하다. Next, in the same manner as in the first embodiment, the
본 실시의 형태에 있어서는 MgO로 이루어지는 절연층(4)으로 표면이 피복된 형광체 입자(3)를 폴리비닐알콜 5질량%와 혼합하여 분말을 조제한 후, 성형용 금형을 이용해 약 50MPa의 압력으로 판 형상으로 성형했다. 이렇게 해서 얻어진 성형체를 질소 분위기 중 450∼1200℃로 2∼5시간 열처리를 행하여, 판 형상의 다공질 발광체(2)를 제작했다. In the present embodiment, the
다공질 발광체의 외관 기공율이 10% 미만이 되면, 다공질 발광체층에 전자가 충돌했을 때, 다공질 발광체층의 표면에서는 발광하지만, 전자가 발광층의 내부까지는 주입되지 않아 층내에서는 거의 발광하지 않으므로 발광 효율이 낮아진다. 이 때문에 방전에 의해 발생한 전자가 다공질 발광체층의 내부로 원활하게 주입되 도록, 본 실시의 형태에 있어서의 다공질 발광체의 외관 기공율은 10% 이상의 다공질 구조를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 다공질 발광체의 외관 기공율이 매우 커지면, 오히려 발광 효율이 저하하거나 다공질 발광체층의 내부에서 연면 방전이 발생하기 어려워지므로 외관 기공율은 10% 이상∼100% 미만의 범위가 적합하다. 특히, 50∼100% 미만의 범위가 바람직하다. When the apparent porosity of the porous light emitting body is less than 10%, when electrons collide with the porous light emitting layer, light is emitted from the surface of the porous light emitting layer, but electrons are not injected to the inside of the light emitting layer. . For this reason, it is preferable that the apparent porosity of the porous light-emitting body in the present embodiment has a porous structure of 10% or more so that electrons generated by the discharge can be smoothly injected into the porous light-emitting layer. In addition, when the apparent porosity of the porous light-emitting body becomes very large, light emission efficiency is lowered or creeping discharge is less likely to occur inside the porous light-emitting layer, so the apparent porosity is in the range of 10% or more and less than 100%. In particular, the range of 50 to less than 100% is preferable.
상기와 같이 하여 얻어진 판 형상의 다공질 발광체(2)를 유전체층(10)에 유리 페이스트를 이용해 부착한다. 이 때, 유리 페이스트는 다공질 발광체층의 양단의 위치에 스크린 인쇄하고, 여기에 다공질 발광체층을 접착한다. 그 후, 580℃로 열처리하면 다공질 발광층은 기체층이 개재하는 상태로 유전체층(10)과 접착시킬 수 있다. The plate-shaped porous light-emitting
다음에, ITO(인듐-주석 산화물 합금)로 이루어지는 제2 전극(7)이 다공질 발광체층에 대향하여 위치하도록 미리 형성된 유리판 등의 투광성 기판(8)으로 다공질 발광체층을 덮으면, 도 45A에 도시하는 발광 소자(1)가 얻어진다. 이 때, 다공질 발광체층(2)과 제2 전극(7)의 사이에는 기체가 존재하는 미세한 간극이 생기도록, 유리 페이스트, 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 수지 등을 이용해 투광성 기판(8)을 열처리에 의해 부착한다. 이에 따라, 도 45A에 도시하는 바와같이 다공질 발광체층의 상하에 기체층이 존재하는 상태에서, 다공질 발광체층의 양단부가 격벽(11)으로서 기능하는 유리 페이스트 등으로 접착된다.Next, when the
본 실시의 형태에 있어서의 특징인 다공질 발광체층의 상하의 양측에 존재하는 기체층, 즉 다공질 발광체층(2)과 유전체층(10)의 사이에 개재하는 기체층과 다 공질 발광체층과 제2 전극의 사이에 개재하는 기체층의 두께는 모두 20∼250㎛의 범위가 적합하고, 특히 30∼220㎛이 가장 바람직한 범위이다. 상기의 범위보다 커지면, 방전의 발생에 고 전압을 인가할 필요가 있어, 경제성의 이유에서 바람직하지 않다. 또한, 상기의 범위에서 기체층의 두께는 얇아도 지장이 없고, 기체의 평균 자유 행정 이상이면 실질적으로 문제는 없지만, 기체층이 매우 얇아지면 발광 소자의 제작 공정에서 두께의 제어가 약간 어려워진다. The gas layer, which is interposed between the porous
또한, 본 실시의 형태에 있어서의 다공질 발광체층의 상하에 존재하는 기체층의 두께는 반드시 같을 필요는 없다. 그러나, 발광체층의 상하 2군데에 기체층을 설치하는 경우에는 각각의 기체층의 두께는 도 1과 같이 발광체층의 한쪽 1군데만에 기체층이 있는 경우에 비교해, 약간 좁게 설정하는 쪽이 바람직하다. 기체층의 두께가 커지면, 방전에 있어서 비교적 높은 전압을 인가할 필요가 있어, 경제성의 점에서 바람직하지 못하다. In addition, the thickness of the gas layer which exists above and below the porous light-emitting body layer in this embodiment does not necessarily need to be the same. However, in the case where the gas layers are provided at two upper and lower positions of the light emitting layer, the thickness of each gas layer is preferably set to be slightly narrower as compared with the case where there is a gas layer at only one position of the light emitting layer as shown in FIG. Do. If the thickness of the base layer becomes large, it is necessary to apply a relatively high voltage in the discharge, which is not preferable in terms of economy.
상술한 바와 같이 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광체층의 상하에 기체층을 형성하는 것에 특징이 있고, 한쌍의 전극인 제1 전극과 제2 전극에 교류 전계를 인가하면 상하 기체층에서 동시에 방전하는 결과, 전자가 다공질 발광체층의 상하로부터 방출되어 발광체층에 효율적으로 주입된다. 즉, 인가할 교류 전계를 서서히 크게 하고, 기체층에 절연 파괴 전압 이상의 전압이 인가되면 방전이 일어나게 되어, 기체층에서 전자가 증배되고, 다공질 발광체에 전자가 충돌하여 다공질 발광체층의 발광 중심이 전자에서 여기되어 발광한다. 이와 같이 기체층은 전자 공급원으로서 작용하고 있고, 발생한 전자는 다공질 발광체층의 상하로부터 주입되 고, 발광체층의 전체에서 연면 방전을 발생시키면서 층 내부를 쇄도하듯 통과한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자가 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 이와 같이 다공질 발광체층의 상하로부터 전자가 효율적으로 주입되는 결과, 실시의 형태 1에서 기술한 바와같이 발광체층의 한쪽측에서 전자가 주입되는 경우에 비교해, 본 실시의 형태에 있어서의 다공질 구조를 갖는 발광체층에 있어서는 층 전체가 빈틈없이 균일하게 효율적으로 발광하고, 그 결과 휘도는 매우 높아진다. As described above, the present embodiment is characterized in that a gas layer is formed above and below the porous light emitting layer. When an alternating electric field is applied to the first electrode and the second electrode, which are a pair of electrodes, discharge is performed simultaneously in the upper and lower gas layers. As a result, electrons are emitted from above and below the porous light emitting layer and efficiently injected into the light emitting layer. That is, when the alternating electric field to be applied is gradually increased and a voltage above the dielectric breakdown voltage is applied to the base layer, discharge occurs, and electrons multiply in the base layer, and electrons collide with the porous emitter so that the emission center of the porous emitter layer is electron. Is excited and emits light. In this way, the gas layer serves as an electron source, and the generated electrons are injected from above and below the porous light emitting layer, and pass through the inside of the layer while generating creeping discharge in the entire light emitting layer. Creeping discharge is generated continuously while an electric field is applied. At this time, the generated electrons collide with the emission center of the phosphor, and the
상술과 같이 하여, 본 실시의 형태에 있어서는 기체층과 상기 기체층에 접촉하는 다공질 발광체층과 상기 기체층 및 상기 다공질 발광체층에 전계를 인가하기 위한 적어도 한쌍의 전극을 갖는 발광 소자에서, 특히 다공질 발광체층의 한쪽 면에 기체층을 통해, 유전체층과 전계를 인가하기 위한 한쌍의 전극 내의 제1 전극이 배치되고, 상기 다공질 발광체층의 상기 유전체층과 상기 제1 전극이 배치되지 않은 다른 면에 상기 한쌍의 전극 내의 제2 전극이 기체층을 통해 배치된 발광 소자를 제작할 수 있다. As described above, in the present embodiment, particularly in the light emitting element having a base layer and a porous light emitting layer in contact with the base layer and at least a pair of electrodes for applying an electric field to the base layer and the porous light emitting layer, particularly porous The pair of first electrodes in the pair of electrodes for applying the dielectric layer and the electric field are disposed on one side of the light emitting layer, and the pair of the dielectric layers and the first electrode of the porous light emitting layer are not disposed. The light emitting element in which the 2nd electrode in the electrode of this is arrange | positioned through the base layer can be manufactured.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는 도 45B에 도시하는 바와같이, 다공질 발광체층(2, 2)과 유전체층(10)의 사이에는 기체층(9)으로 이루어지는 간극을 형성하지 않고, 다공질 발광체층(2, 2)과 전극(6, 7)의 사이에 각각 기체층(9, 9)으로 이루어지는 간극을 형성해도 지장없다. In the present embodiment, as shown in FIG. 45B, the porous
이와 같이하면, 기체층(9, 9)과 이에 접촉하는 다공질 발광체층(2, 2)에 한쌍의 전극(6, 7)으로부터 전계를 인가함으로써, 다공질 발광체층(2, 2)을 발광시킬 수 있다.In this way, the porous
본 실시의 형태에 있어서, 다공질 발광체층을 형성하는 열 처리 공정에서 특히 유의해야 할것은, 열 처리 온도와 분위기이다. 본 실시의 형태에서는 질소 분위기 중에서 450∼1200℃의 온도 범위로 열 처리를 실시했기 때문에, 형광체에 도프된 희토류 원자의 가수에 변화가 없었다. 그러나, 이 온도범위보다 고온으로 처리 할 때에는 희토류 원자의 가수가 변화하거나 절연층과 형광체로 이루어지는 고용체가 발생할 가능성이 있어 주의가 필요하다. 열 처리 분위기에 대해서는, 상술과 같이 형광체 입자에 도프되어 있는 희토류 원자의 가수에 영향을 미치지 않도록 하기 위해서 질소 분위기가 바람직하다. In this embodiment, what should be paid special attention in the heat processing process of forming a porous light-emitting body layer is heat processing temperature and atmosphere. In this embodiment, since heat treatment was performed at a temperature range of 450 to 1200 ° C. in a nitrogen atmosphere, there was no change in the valence of the rare earth atoms doped with the phosphor. However, when treating at a temperature higher than this temperature range, care should be taken because the valence of rare earth atoms may change or a solid solution composed of an insulating layer and a phosphor may be generated. As for the heat treatment atmosphere, a nitrogen atmosphere is preferable in order not to affect the valence of the rare earth atoms doped in the phosphor particles as described above.
절연층의 두께는 본 실시의 형태에서는 0.1∼2.0㎛ 정도로 했는데, 형광체 입자의 평균 입경이나 연면 방전을 효율적으로 발생시키는 것을 고려하여 결정된다. 또한, 형광체의 평균 입경이 서브 미크론 오더로 되면, 비교적 얇게 피복하는 쪽이 좋다. 절연층이 두꺼워지면 발광 스펙트럼의 시프트, 휘도 저하 등이 발생하기 때문에 바람직하지 못하다. 반대로, 절연층이 얇아지면 연면 방전이 약간 발생하기 어려워 지는 것으로 추정된다. 따라서, 형광체 입자의 평균 입경과 절연층의 두께의 관계는 전자(1)에 대해 후자가 1/10∼1/500의 범위에 있는 것이 바람직하다. Although the thickness of the insulating layer was about 0.1-2.0 micrometers in this embodiment, it determines in consideration of generating the average particle diameter of a fluorescent substance particle | grain, and surface discharge efficiently. In addition, when the average particle diameter of fluorescent substance becomes a submicron order, it is better to coat relatively thinly. If the insulating layer is thick, it is not preferable because the emission spectrum shifts, the luminance decreases, or the like. On the contrary, when the insulating layer is thin, it is assumed that the surface discharge is less likely to occur. Therefore, the relationship between the average particle diameter of the phosphor particles and the thickness of the insulating layer is preferably in the range of 1/10 to 1/500 for the former 1.
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 설명한다. Next, the light emission effect of this
도면에 도시하는 바와같이 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 인가할 교류 전계를 서서히 크게 하 고, 기체층에 절연 파괴 전압 이상의 전압이 인가되면 방전이 일어나게 되어, 전자가 기체층에서 증배되고, 이것이 다공질 발광체에 충돌하여 발광체층의 발광 중심이 전자에서 여기되어 발광한다. 이와 같이, 기체층은 전자 공급원으로서 작용하고 있고, 본 실시의 형태에서 발생한 전자는 다공질 발광체층의 상하로부터 주입되고, 다공질로 이루어지는 발광체층의 전체에서 연면 방전을 발생시키면서 발광체층의 내부를 쇄도하듯 통과한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자가 형광체의 발광 중심에 충돌하고, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 이와 같이 본 실시 형태에 있어서는 다공질 발광체층의 상하로부터 전자가 주입되는 결과, 실시의 형태 1에서 기술한 발광 소자와 같이 발광체층의 한쪽측으로부터 밖에 전자가 주입되지 않는 경우에 비교해, 다공질 발광체층은 층 전체가 빈틈없이 균일하게 효율적으로 발광하고, 휘도는 현저히 커진다. As shown in the figure, in order to drive the
또한, 본 실시 형태에 있어서는 외관 기공율이 10% 이상∼100% 미만인 다공질 발광체를 사용하고 있으므로, 다공질 구조를 가지지 않는 통상의 발광체층에서는 그 표면에서는 발광하지만, 층의 내부에서는 거의 발광하지 않은데 대해, 본 실시의 형태에 있어서의 다공질로 이루어지는 발광체층에서는 층의 표면뿐만 아니라 발광체층의 내부에서도 발광하기 때문에 발광 효율이 매우 양호하게 된다. 이와 같이 다공질층의 경우에는, 그 다공질 구조때문에 방전에 의해 생긴 전자가 층의 내부까지 원활히 주입되고, 층 전체에서 연면 방전이 발생하여 발광하고, 그 결과 고 휘도의 발광을 얻을 수 있다. In the present embodiment, since a porous light emitting body having an apparent porosity of 10% or more and less than 100% is used, the light emitting layer emits light on the surface of the ordinary light emitting layer having no porous structure, but hardly emits light inside the layer. In the light-emitting body layer made of porous in the present embodiment, light emission efficiency becomes very good because light is emitted not only on the surface of the layer but also inside the light-emitting layer. As described above, in the case of the porous layer, electrons generated by the discharge due to the porous structure are smoothly injected into the inside of the layer, and creeping discharge occurs in the entire layer to emit light, and as a result, light emission with high luminance can be obtained.
또한, 본 실시의 형태에서 사용하는 다공질 발광체는 그 외관 기공율이 10% 이상인 다공질 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 발광체의 외관 기공율이 매우 커지면, 오히려 발광 효율이 저하하거나 다공질 발광체층의 내부에서 연면 방전이 발생하기 어려워 지는 등의 이유로, 바람직한 외관 기공율은 10이상∼100% 미만의 범위이다. 특히, 50∼100% 미만이 가장 바람직하다. Moreover, it is preferable that the porous light emitting body used by this embodiment has a porous structure whose external porosity is 10% or more. In addition, when the apparent porosity of the light emitter becomes very large, the apparent apparent porosity is in the range of 10% to less than 100%, on the contrary, because the luminous efficiency is lowered or creeping discharge is less likely to occur inside the porous light emitting layer. In particular, less than 50-100% is the most preferable.
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 연면 방전에 의한 전자의 방출이 매우 격렬하게 되어, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압이 상승함에 따라서 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상되었다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시 광선도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Further, by changing the waveform of the alternating current electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave, and raising the frequency from tens of Hz to several thousand Hz, the emission of electrons due to the surface discharge becomes extremely intense, and the luminescence brightness is improved. In addition, a burst wave is generated as the voltage of the alternating electric field increases. The generation frequency of the burst wave is generated just before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance is improved by raising the voltage of the burst wave. Once the creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible light are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서의 도 45A와 도 45B의 발광 소자에서는 다공질 발광체층의 두께에 대해, 각각 약 0.79∼1.7, 0.75∼1.6kV/㎜의 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후는 각각 약 0.55∼1.1, 0.52∼1.0kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 하여 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 인가하는 전계가 커지면 전자의 발생을 촉진하지만, 작으면 이들 발생은 억제된다. 기체층에 존재하는 기체가 공기인 경우, 적어도 그 절연 파괴 전압인 약 0.3kV/㎜의 전압을 인가할 필요가 있다. 45A and 45B in the present embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 형광체 입자의 발광에 있어서도 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. 본 실시의 형태에 있어서는 구동을 대기 중에서 행했는데, 희 가스나 가압 또는 부압의 상태로 된 기체 중에서 실시해도 동일하게 발광하는 것을 확인했다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission will continue even if voltage is reduced to about 50 to 80% at the time of application, and high luminance, high contrast, also in light emission of all three fluorescent substance particles, It was confirmed that it was high recognition, high reliability light emission. In this embodiment, although driving was performed in air | atmosphere, it confirmed that light emission was carried out similarly even if it carried out in rare gas, gas which became the state of pressurized or underpressure.
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 후막 프로세스 등에 의해 다공질 발광체층을 형성하고 있으므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어서 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 방전으로 발생한 전자가 다공질 발광체층에 그 양면에서 발광층에 충돌하고, 발광체의 구조가 다공질체이므로 충돌한 전자가 발광체층의 내부까지 연면 방전을 발생하면서 원활하게 주입되므로 매우 고 휘도의 발광을 얻는 것이 가능해진다. 통상의 다공질이 아닌 발광체에서는 그 표면에서만 발광하는데 대해, 본 실시 형태의 다공질 발광체층에서는 상술과 같이 층 전체가 빈틈없이 발광하므로, 고 휘도로 되는 것에 특징이 있다. 또한, 플라즈마 디스플레이에서 행해지는 자외선에 의한 형광체의 발광과 비교하면 발광 효율이 매우 양호하다. 또한, 대형 디스플레이로 사용할 때의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 다공질 발광체층의 양단에 방전 분리 수단으로서 격벽을 설치함으로써, 발광의 크로스 토크를 용이하게 회피하는 것이 가능하다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the porous light emitting layer is formed by a thick film process or the like, a vacuum system or a carrier multiplying layer are not required in the production of the light emitting device as in the prior art without using a thin film forming process. The structure is simple and manufacturing and processing are easy. In addition, since the electrons generated by the discharge collide with the light emitting layer on both sides of the porous light emitting layer, and the light emitting structure is porous, the collided electrons are smoothly injected while generating creeping discharge to the inside of the light emitting layer. It is possible to obtain. A light emitting body which is not porous in general emits light only on its surface, whereas the whole light emitting layer emits light as described above in the porous light emitting layer of the present embodiment, which is characterized by high luminance. In addition, the luminous efficiency is very good as compared with the light emission of the phosphor by ultraviolet rays performed in the plasma display. In addition, it is possible to provide a light emitting device having a relatively low power consumption when used in a large display. By providing partition walls as discharge separation means at both ends of the porous light emitting layer, it is possible to easily avoid crosstalk of light emission.
다음에 도 45C는, 도 45A-B의 발광 소자에 있어서 다공질 발광체층(2)과 제1 전극(6)의 사이에 개재하는 유전체층(10)을 형성하지 않은 것 이외는 동일한 것이 다. Next, FIG. 45C is the same except that the
도 45C의 발광 소자의 제조 방법은 이하와 같다. 우선, 유리 또는 세라믹 제의 기판(5)의 한쪽 면에 Ag 페이스트를 30㎛의 두께로 에칭하고, 제1 전극(6)을 소정의 형상으로 형성한다. The manufacturing method of the light emitting element of FIG. 45C is as follows. First, Ag paste is etched to a thickness of 30 µm on one surface of a
다음에, 실시의 형태 1과 동일하게 하여 MgO 등의 금속 산화물로 이루어지는 절연층(4)으로 표면을 피복한 형광체 입자(3)를 준비한다. 형광체 입자(3)로서, 평균 입경이 2∼3㎛인 BaMgAl10O17 : Eu2+(청색), Zn2SiO4 : Mn2+(녹색), YBO3 : Eu3+(적색) 등의 무기 화합물을 이용하는 것이 가능하다. Next, in the same manner as in the first embodiment, the
본 실시의 형태에 있어서는 실시의 형태 3과 마찬가지로, MgO로 이루어지는 절연층(4)으로 표면이 피복된 형광체 입자(3)를 폴리비닐알콜 5질량%와 혼합하여 입자를 조제한 후, 성형용 금형을 이용해 약 50MPa의 압력으로 판 형상으로 성형했다. 이렇게 해서 얻어진 성형체를 질소 분위기 중 450∼1200℃로 2∼5시간 열 처리를 행하여, 판 형상의 다공질 발광체(2)를 제작했다. In the present embodiment, similarly to the third embodiment, after forming the particles by mixing the
상기한 바와 같이 하여 얻어진 판 형상의 다공질 발광체(2)의 양단을 기판(5)의 전극측에 유리 페이스트를 이용해 부착한다. 구체적으로는, 도 45C에 도시하는 바와같이 유리 페이스트를 스크린 인쇄하고, 다공질 발광체층을 접착하고 나서 580℃로 열 처리를 실시하면, 다공질 발광체층(2)은 제1 전극과의 사이에 미세하게 기체층으로 이루어지는 간극을 형성한 상태로 고착된다. 다공질 발광체층(2)과 제1 전극(6)의 사이에 존재하는 기체층의 두께는 20∼250㎛의 범위가 적합하고, 특히 30∼220㎛의 범위가 바람직하다. 상기의 범위를 넘으면, 방전의 발생에 고 전압을 인가할 필요가 있어, 경제성의 이유에서 바람직하지 못하다. 또한, 상기의 범위에서 기체층은 얇아도 지장없고, 기체의 평균 자유 행정을 넘으면 된다. Both ends of the plate-shaped porous light-emitting
다음에, ITO(인듐-주석 산화물 합금)로 이루어지는 제2 전극(7)이 다공질 발광체층에 대향하여 위치하도록 미리 형성된 유리판 등의 투광성 기판(8)으로 다공질 발광체층을 덮으면, 도 45C에 도시하는 것과 같은 본 실시의 형태에 있어서의 발광 소자(1)를 얻을 수 있다. 이 때, 다공질 발광체층(2)과 제2 전극(7)의 사이에는 기체층으로 이루어지는 미세한 간극이 발생하도록 콜로이드 실리커, 물 유리 또는 수지 등을 이용해 투광성 기판(8)을 열처리에 의해 부착한다. 다공질 발광체층(2)과 제2 전극(7)의 간극의 두께는 상술의 다공질 발광체층과 제1 전극의 사이의 간극의 두께와 반드시 같을 필요는 없지만, 거의 같은 두께로 설정하면 된다. Next, when the
상술과 같이, 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광체층의 양면에 설치되어 있는 제1 전극과 제2 전극의 사이에 각각 미세한 간극을 형성하는 것에 특징이 있고, 이렇게 하여 다공질 발광체층과 한쌍의 전극 사이에는 희 가스, 대기, 산소, 질소 또는 이들 혼합 가스로 이루어지는 기체층을 각각 개재시킨다. 이러한 발광 소자의 한쌍의 전극에 교류 전계를 인가하면, 기체층에 절연 파괴 전압 이상의 전압이 인가되면 방전이 일어나게 되고, 이 때 기체층에서 전자가 증배되어, 다공질 발광체에 전자가 충돌해 발광체층의 발광 중심이 전자로 여기되어 발광한다. 이와 같이, 기체층은 전자 공급원으로서 작용하고, 발생한 전자는 발광체층에 충돌하여, 층의 내부까지 주입되어 발광체층의 전체에서 연면 방전을 발생하면서 쇄도하듯 통 과한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안은 계속해서 발생하고, 쇄도적으로 발생한 전자가 형광체의 발광 중심에 충돌하고, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 이와 같이 본 실시의 형태에 있어서는 전자가 다공질 발광체층의 양측에서 공급되어 발광체층의 내부까지 원활하게 빈틈없이 주입되는 결과, 실시의 형태 1과 같이 다공질 발광체의 한쪽에서 전자가 주입되는 경우에 비교해, 발광체층은 층 전체가 균일하게 효율적으로 발광하고, 또한 발광의 휘도가 높아진다. As described above, the present embodiment is characterized in that a minute gap is formed between the first electrode and the second electrode provided on both surfaces of the porous light emitting layer, and thus, between the porous light emitting layer and the pair of electrodes. Is interposed with a gas layer composed of a rare gas, air, oxygen, nitrogen, or a mixture of these gases. When an alternating electric field is applied to a pair of electrodes of such a light emitting device, discharge occurs when a voltage equal to or higher than the dielectric breakdown voltage is applied to the base layer. At this time, electrons multiply in the base layer, and electrons collide with the porous light emitter to The emission center is excited with electrons to emit light. In this way, the gas layer acts as an electron source, and the generated electrons impinge on the light emitting layer, are injected into the inside of the layer, and pass through as they rush while generating creeping discharges throughout the light emitting layer. Creeping discharges are generated continuously while an electric field is applied, and the generated electrons collide with the emission center of the phosphor, and the
또한, 본 실시의 형태에 있어서는 형광체 입자(3)의 표면을 MgO로 이루어지는 절연층(4)으로 피복한 것을 사용했는데, MgO는 저항율이 높고(109Ω·㎝ 이상), 연면 방전을 효율적으로 발생시킬 수 있기 때문이다. 절연층의 저항율이 낮은 경우에는 연면 방전이 발생하기 어렵고, 때로는 단락할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다. 이러한 이유로 저항율이 높은 절연성 금속 산화물로 피복하는 것이 바람직하다. 물론 사용하는 형광체 입자 자체의 저항율이 높은 경우에는 절연성 금속 산화물로 피복하지 않아도 연면 방전이 용이하게 발생한다. 절연층으로는, 상기의 MgO 이외에, Y2O3, Li2O, CaO, BaO, SrO, Al2O3, SiO2, ZrO2에서 선택된 적어도 1개를 이용할 수 있다. 이들 산화물의 표준 생성 자유 에너지 △Gf 0은 매우 작고(예를 들면, 실온에서 -100kca1/mo1 이하), 안정된 물질이다. 또한, 이들 절연층은 저항율이 높고, 환원되기 어려운 물질이므로, 전자에 의한 형광체 입자의 환원이나 열화를 억제하는 보호막으로서도 우수하고, 그 결과 형광체의 내구성도 높아져 바람 직하다. In addition, in this embodiment, what covered the surface of the
또한, 절연층의 형성에는 상기의 졸·겔 법 이외에 화학 흡착법이나, CVD법, 스퍼터법, 증착법, 레이저법, 전단 응력법 등을 이용하는 물리 흡착법에 의해서 행하는 것도 가능하다. 절연층은 균질, 균일하고 박리하지 않는 것이 바람직하고, 절연층을 형성할 때는 형광체의 입자를 아세트산, 옥살산, 구연산 등의 약산 용액에 침지하여, 표면에 부착되어 있는 불순물을 세정하는 것이 중요하다. In addition, the formation of the insulating layer may be performed by a physical adsorption method using a chemical adsorption method, a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, a laser method, a shear stress method, or the like in addition to the sol-gel method described above. It is preferable that the insulating layer is homogeneous, uniform and not peeled off. When forming the insulating layer, it is important to immerse the particles of the phosphor in a weak acid solution such as acetic acid, oxalic acid, citric acid, and to clean the impurities adhering to the surface.
또한, 절연층을 형성하기 전에 형광체의 입자를 질소 분위기 중에서 200∼500℃, 1∼5시간 정도 전처리하는 것이 바람직하다. 통상의 형광체 입자는 흡착수나 결정수를 다량으로 포함하고 있고, 이러한 상태에서 절연층을 형성하면 휘도 저하나 발광 스펙트럼 시프트 등의 수명 특성에 바람직하지 못한 영향을 미치게 되기 때문이다. 형광체의 입자를 약산성 용액으로 세정하는 경우에는 그 후에 잘 씻고 나서 상기의 전 처리를 행한다.Moreover, it is preferable to pretreat the particle | grains of fluorescent substance in nitrogen atmosphere for 200 to 500 degreeC for 1 to 5 hours before forming an insulating layer. This is because ordinary phosphor particles contain a large amount of adsorbed water or crystal water, and forming an insulating layer in such a state undesirably affects lifetime characteristics such as luminance decrease and emission spectrum shift. When the particle | grains of fluorescent substance are wash | cleaned with a weakly acidic solution, after wash | cleaning well, said pretreatment is performed.
다음에, 이 발광 소자(1)의 발광 작용에 대해서 도 45C를 참조하면서 설명한다. 도면에 도시하는 바와같이 발광 소자(1)를 구동하기 위해서, 제1 전극(6)과 제2 전극(7)의 사이에 교류 전계를 인가한다. 이 때, 발광 소자는 석영관 중에 삽입하고, Ne와 Xe의 혼합 가스를 조금 가압한 상태로 봉입했다. 인가할 교류 전계를 서서히 크게 하여, 기체층에 절연 파괴 전압 이상의 전압이 인가되면 방전이 발생하게 되어, 전자가 기체층에서 증배되고, 이것이 다공질 발광체에 충돌하여 다공질 발광체층의 발광 중심이 전자로 여기되어 발광한다. 이와 같이, 기체층은 전자 공급원으로서 작용하고 있고, 발생한 전자는 다공질 발광체층의 양측에서 층의 내 부로 주입되고, 다공질 발광체층의 전체에서 연면 방전을 일으키면서 발광체층을 쇄도하듯 통과한다. 연면 방전은 전계가 인가되는 동안, 계속해서 발생하고, 이 때 쇄도적으로 발생한 전자가 형광체의 발광 중심에 충돌하여, 형광체 입자(3)가 여기되어 발광한다. 본 실시의 형태에 있어서는 다공질 발광체층의 상부와 하부의 양측에서 전자가 주입되는 결과, 실시의 형태 1에서 기술한 바와같이 한쪽에서 전자가 주입되는 경우에 비교해, 다공질 발광체층은 층 전체가 빈틈없이 균일하게 효율적으로 발광하고, 휘도는 현저하게 높아진다. Next, the light emitting action of the
또한, 본 실시의 형태에 있어서는 외관 기공율이 10% 이상∼100% 미만인 다공질 발광체를 사용하고 있으므로, 다공질 발광체가 아닌 통상의 형광체층에서는 그 표면에서는 발광하지만, 층의 내부에서는 거의 발광하지 않는데 대해 다공질 발광체층에 있어서는 층의 표면에 한정되지 않고 층의 내부에서도 발광하기 때문에 발광 효율이 매우 양호하게 된다. 이는 다공질 발광체층의 경우에는 방전에 의해 전자가 층의 내부로 진입하고, 그 결과 층전체에서 연면 방전이 발생해, 고 휘도의 발광을 얻을 수 있기 때문이다. In addition, in this embodiment, since a porous light emitting body having an apparent porosity of 10% or more and less than 100% is used, the light emitting material emits light on the surface of the ordinary phosphor layer, which is not a porous light emitting material, but is hardly emitted inside the layer. In the light emitting layer, not only the surface of the layer but also light is emitted inside the layer, so that the light emitting efficiency is very good. This is because in the case of the porous light emitting layer, electrons enter the inside of the layer by discharge, and as a result, creeping discharge occurs in the whole layer, and light emission with high luminance can be obtained.
또한, 인가할 교류 전계의 파형을 정현파나 톱니파로부터 직사각형파로 바꿈으로써, 또한 주파수를 몇십 Hz에서 몇천 Hz로 올림으로써 연면 방전에 의한 전자의 방출이 매우 격렬해지고, 발광 휘도가 향상된다. 또한, 교류 전계의 전압이 상승함에 따라 버스트파가 발생한다. 버스트파의 발생 주파수는 정현파에서는 피크 직전, 톱니파나 직사각형파에서는 피크 시에 발생하고, 버스트파의 전압을 올림에 따라서 발광 휘도가 향상된다. 일단 연면 방전이 개시되면, 자외선이나 가시 광선 도 발생하므로, 이들 광선에 의한 형광체 입자(3)의 열화를 억제할 필요가 있어, 발광 개시후에는 전압을 저감시키는 쪽이 바람직하다. Further, by changing the waveform of the alternating current electric field to be applied from a sine wave or a sawtooth wave to a rectangular wave and raising the frequency from several tens of Hz to several thousand Hz, the emission of electrons due to the surface discharge is extremely intense, and the luminescence brightness is improved. In addition, a burst wave is generated as the voltage of the alternating electric field rises. The frequency of the burst wave is generated just before the peak in the sine wave and at the peak in the sawtooth wave or the rectangular wave, and the emission luminance is improved by raising the voltage of the burst wave. Once creeping discharge is started, ultraviolet rays and visible rays are also generated, so it is necessary to suppress deterioration of the
본 실시의 형태에 있어서 다공질 발광체층의 두께에 대해, 실시의 형태 2의 발광 소자와 마찬가지로 약 0.57∼1.2kV/㎜의 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.39∼0.78kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 해 형광체 입자(3)의 발광을 지속시켰다. 발광은 실시의 형태 2와 마찬가지로 희 가스를 봉입하지 않은 경우에 비해 전압값으로 60∼80% 정도로 저감되어도 발광했다. 그 이유는 희 가스를 봉입함으로써, 방전이 보다 발생하기 쉬운 분위기로 되기 때문이고, 또한 가압으로 함으로써 휘도를 현저하게 높게 할 수 있다. In the present embodiment, the
또한, 방전 시의 전류값은 0.1mA 이하이고, 발광이 개시되면 전압을 인가 시의 50∼80% 정도로 저하시켜도 발광이 계속되고, 3색의 어느 형광체 입자의 발광에 있어서도 실시의 형태 2의 발광 소자와 비교해 고 휘도, 고 대조, 고 인식성, 고 신뢰성의 발광인 것이 확인되었다. In addition, the current value at the time of discharge is 0.1 mA or less, and when light emission starts, light emission will continue even if voltage is reduced about 50 to 80% at the time of application, and light emission of
이와 관련하여, 본 실시의 형태에 있어서의 유전체층을 가지지 않는 발광 소자를 대기 중에서 발광시킬 때는 상기의 희 가스를 가압의 상태에서 봉입한 경우에 비교하면, 구동에 있어서 약 0.89∼1.9kV/㎜의 교번 전계를 인가하여 형광체 입자(3)를 발광시키고, 그 후 약 0.62∼1.3kV/㎜의 교번 전계를 인가함으로써, 연면 방전을 계속해서 행하게 하여 형광체 입자(3)의 발광을 지속시키는 것이 필요했다. In this connection, when the light emitting device having no dielectric layer in the present embodiment emits light in the air, it is about 0.89 to 1.9 kV / mm in driving compared with the case where the rare gas is sealed in the pressurized state. By applying an alternating electric field to emit the
본 실시의 형태의 발광 소자에 의하면, 후막 프로세스 등에 의해 다공질 발 광체층을 형성하고 있으므로, 종래와 같이 발광 소자의 제작에 있어서 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 진공 시스템이나 캐리어 증배층을 필요로 하지 않으므로 구조가 간단하고, 제조나 가공도 용이하다. 또한, 다공질 발광체층에 주입되는 전자에 의거하는 연면 방전에 의한 발광이므로 고 휘도의 발광이 얻어져, 통상의 형광체와 같이 그 표면만이 발광하는 것이 아니라, 다공질 발광체층의 전체가 빈틈없이 발광하는 것에 특징이 있다. 또한, 플라즈마 디스플레이로 행해지는 자외선에 의한 형광체의 발광과 비교하면 발광 효율이 매우 양호하다. 또한 대형 디스플레이로 사용할 때의 소비 전력이 비교적 작은 발광 소자를 제공할 수 있다. 다공질 발광체층의 양단에 방전 분리 수단으로서 격벽을 설치함으로써, 발광의 크로스 토크를 용이하게 회피하는 것이 가능하다. According to the light emitting device of the present embodiment, since the porous light emitting layer is formed by a thick film process or the like, a vacuum system or a carrier multiplication layer are not required in the production of the light emitting device as in the prior art without using a thin film forming process. Therefore, the structure is simple, and manufacturing and processing are easy. In addition, since light emission is caused by creeping discharge based on electrons injected into the porous light emitting layer, light emission with high luminance is obtained, and not only the surface thereof emits light as in a normal phosphor, but the entire porous light emitting layer emits light. It is characterized by In addition, the luminous efficiency is very good as compared with the light emission of the phosphor by ultraviolet rays performed in the plasma display. In addition, it is possible to provide a light emitting device having relatively low power consumption when used as a large display. By providing partition walls as discharge separation means at both ends of the porous light emitting layer, it is possible to easily avoid crosstalk of light emission.
본 발명에 관한 발광 소자는 연면 방전에 의한 발광이므로, 종래와 같은 형광체층의 형성에 박막 형성 프로세스를 이용하지 않고, 또한 진공 용기나 캐리어 증배층도 필요로 하지 않으므로 제조가 용이하다는 특징을 가지는 것이고, 이로부터 본 발명의 발광 소자는 대화면 디스플레이의 단위 화소를 구성하는 발광체로서도 유용하다. 또한, 조명, 광원 등에 적용되는 발광체로서도 유용하다. Since the light emitting device according to the present invention emits light by surface discharge, it is easy to manufacture since it does not use a thin film forming process for forming the phosphor layer as in the prior art and also does not require a vacuum container or a carrier multiplication layer. From this, the light emitting element of the present invention is also useful as a light emitting body constituting a unit pixel of a large screen display. Moreover, it is useful also as a light emitting body applied to illumination, a light source, etc.
Claims (41)
Applications Claiming Priority (12)
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