CN100505964C - 发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包含含有荧光体的发光体层(2)和至少2个电极(6，7)的发光元件(1)，前述发光元件(1)含有具有不同介电常数的至少2种电绝缘体层(2，9)，前述电绝缘体层(2，9)中的1个是前述发光体层(2)，前述2个电极(6，7)中的任一个电极以与前述绝缘体层的任一相接触的方式形成。由此，可以提供能使用沿表面放电，制造成本低廉，发光效率良好，制成大画面显示器时的耗电量小的发光元件。

Description

发光元件

技术领域

本发明涉及一种发光元件。特别是涉及构成简单、制造容易，且构成低耗电量的大画面显示器的单位像素的发光元件。

背景技术

近年来，作为大型平板显示器，液晶显示器和等离子显示器正被广泛使用，但是需要进一步开发出高图像质量、高效率的显示器。作为这种显示器的替代，包括场致发光显示器(ELD)和场致发射显示器(FED)。在非专利文献1中，关于ELD，大体作了如下记载。前者的基本结构是，通过绝缘层向在作为发光层的荧光体施加电场，已知的有分散型和薄膜型。分散型具有如下结构：使添加了杂质Cu等的ZnS粒子在有机物粘合剂中分散，在其上形成绝缘层，并通过上下电极来夹住。杂质在荧光体粒子中形成pn结，如果施加电场，通过在粘接面上产生的高电场而放出的电子就被加速，和空穴再次结合，从而发光。后者具有作为发光层的掺杂了Mn的ZnS等荧光体薄膜经由绝缘体层而配置电极的结构。由于存在绝缘体层，则可以在发光层中施加高电场，由于电场被加速的放出电子激发发光中心而发光。另一方面，FED是在真空容器中具有电子放出元件和与其相对的荧光体形成的结构，通过电子放出元件在真空中将放出的电子加速后，照射到荧光体层上，由此使之发光。

任何一种装置都是以放出电子作为发光的开始，所以低电压、高效率地放出电子的技术很重要。作为这种技术，通过铁电体的极化反转(polarization reversal)放出电子正在被关注。例如，在下述非专利文献2中，如图20所示，提出了在真空容器36中，通过栅极35使一面设置有平面电极32和另一面设置有格子状电极33的PZT陶瓷31与铂电极34相对，通过在电极之间施加脉冲电压，放出电子。37是排气口。根据该方案记载有以下内容：容器内的压力为1.33Pa(10^-2Torr)，在大气压下没有放电。

下述专利文献1和下述专利文献2中记载有：在真空容器中，将通过铁电体的极化反转所放出的电子被加速，使荧光体层发光，或者使用该发光的显示器。基本结构是：通过以具有荧光体层的电极来代替非专利文献2的铂电极，使荧光体层发光。

另一方面，在非真空中使用由铁电体的极化反转放出电子的发光元件例如在下述专利文献3中作为电发光面光源元件被公开。如图2所示，该元件是在基板45上依次形成下部电极42、铁电体薄膜41、上部电极43、载流子倍增层48、发光层44、透明电极46，其中上部电极具有开口部47。通过使下部电极和上部电极之间的施加电压脉冲反转，电子从上部电极的开口部放出到载流子倍增层，再通过施加到透明电极的正电压加速，一边将电子倍增一边到达发光层而发光。还记载有：载流子倍增层由介电常数较低、且具有不吸收发光层放出的发光波长的频带间隙的半导体构成。该元件可以认为是一种ELD。另外，在专利文献4中，还公开了：用内外绝缘层夹持由溅射所形成的荧光体而构成的发光层，并施加脉冲电压，在该结构中，一侧的绝缘体由铁电体薄膜构成。

专利文献1：特开平07—64490号公报

专利文献2：美国专利第5453661号说明书

专利文献3：特开平06—283269号公报

专利文献4：特开平08—083686号公报

非专利文献1：松本正一编著，“电子显示器”、Ohmsha公司，昭和59年12月25日，P.147—151

非专利文献2：Jun-ichi Asano et al，“Field-Exited Electron Emissionfrom Ferroelectric Ceramicin Vacuum’JapaneseJournal of AppliedPhysics Vol.31 Partl p.3098-3101，Sep/1992

在前述现有技术中，对于必须为真空状态的情况，其具有结构复杂，且极难作成大画面的问题。例如，场致发射显示器(FED)可以期待有高的发光效率，但是必须具有保持用于放出电子射线的高真空度的空间的真空容器。为此，显示器的结构变得复杂，并认为大画面结构的实现是困难的。对于FED，还不存在制品化的FED。

另外，对于不需要真空容器的情况，有等离子显示器。等离子显示器通过将放电能暂时转变为紫外光能，该紫外光激发荧光体，从而发光。在激发荧光体的过程中，该紫外线光较多地被荧光体以外的部件吸收，因此，难以提高发光效率，具有作为大画面显示器时，耗电量大的问题。

另外，在同样不需要真空容器的显示器中，包括EL，但是无机EL在发光效率和色彩再现性等方面有问题，有机EL由于使用了在液晶显示器等的制造中使用的薄膜形成工艺，所以具有设备变得大型的问题。此外，难以形成大画面，尚未知道有被产品化的显示器。

发明内容

本发明的发光元件是包含含有荧光体的发光体层、和至少2个电极的发光元件，其特征在于：前述发光元件包含具有不同介电常数的至少2种电绝缘体层，前述电绝缘体层中的之一是前述发光体层，前述2个电极中的任一个电极以为与前述绝缘体层的任一相接触的方式形成。

本发明的发光原理是：在至少2个电极之间引起绝缘击穿，并产生一次电子(e^-)，一次电子(e^-)冲撞到荧光体层的荧光体粒子而产生沿表面放电，进一步大量产生二次电子(e^-)，由此雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子被激发，由此发光。

附图说明

图1是本发明的实施方案1的发光元件的剖视图。

图2是用于说明本发明的实施方案1的发光元件的制造工序的图。

图3是用于说明本发明的实施方案1的发光元件的制造工序的图。

图4是用于说明本发明的实施方案1的发光元件的制造工序的图。

图5是用于说明本发明的实施方案1的发光元件的制造工序的图。

图6是将本发明的实施方案1的多孔发光层的剖面放大的示意图。

图7是本发明的实施方案2的发光元件的剖视图。

图8是本发明的实施方案3的发光元件的剖视图。

图9是本发明的实施方案4的发光元件的剖视图。

图10是用于说明本发明的实施方案4的发光元件的制造工序的图。

图11是用于说明本发明的实施方案4的发光元件的制造工序的图。

图12是用于说明本发明的实施方案4的发光元件的制造工序的图。

图13是用于说明本发明的实施方案4的发光元件的制造工序的图。

图14是将本发明的实施方案5的多孔发光层的剖面放大的示意图。

图15是将本发明的实施方案5的多孔发光层的剖面放大的示意图。

图16是本发明的实施方案6的发光元件的分解透视图。

图17是表示本发明的实施方案1的发光作用机能的说明图。

图18是本发明的实施方案7的发光元件的剖视图。

图19是本发明的实施方案8的发光元件的剖视图。

图20是非专利文献2的以往的一例的发光元件的剖视图。

图21是专利文献3的以往的一例的发光元件的剖视图。

图22是本发明的实施方案9的发光元件的剖视图。

图23是本发明的实施方案10的发光元件的剖视图。

图24是本发明的实施方案11的发光元件的剖视图。

图25是本发明的实施方案12的发光元件的剖视图。

图26是本发明的实施方案13的发光元件的剖视图。

图27是本发明的实施方案14的发光元件的剖视图。

图28是本发明的实施方案15的发光元件的剖视图。

图29是本发明的实施方案16的发光元件的剖视图。

图30A—F是用于说明图29所示的发光元件的制造方法的工艺剖视图。

图31是本发明的实施方案17的发光元件的剖视图。

图32A—G是用于说明图31所示的发光元件的制造方法的工艺剖视图。

图33是本发明的实施方案18的发光元件的剖视图。

图34A—C是用于说明图33所示的发光元件的制造方法的工艺剖视图。

图35是本发明的实施方案19的发光元件的剖视图。

图36A—D是用于说明图35所示的发光元件的制造方法的工艺剖视图。

图37A—C是用于说明本发明的实施方案20的电子放出体的制造方法的工艺剖视图。

图38是构成本发明的实施方案21的发光元件的多孔发光体的剖视图。

图39是构成本发明的实施方案21的发光元件的多孔发光体的剖视图。

图40是构成本发明的实施方案21的发光元件的多孔发光体的剖视图。

图41是构成本发明的实施方案21的发光元件的多孔发光体的剖面的示意图。

图42是构成本发明的实施方案21的发光元件的多孔发光体的剖面的示意图。

图43是本发明的实施方案22的场致发射显示器的主要部分的分解透视图。

图44是本发明的实施方案22的发光元件阵列的剖视图。

图45A—C是本发明的实施方案23的发光元件的阵列的剖视图。

具体实施方式

本发明的发光元件从背面侧开始至少含有第一电极、介电体层、多孔发光层和第二电极，在前述多孔发光层和电极之间设置有间隙。由此，如果在第一电极和第二电极之间施加交流电场，则可以在前述间隙中引起气体的绝缘击穿，促进一次电子的产生。通过该一次电子在电极之间的多孔发光层中产生沿表面放电，放出二次电子和紫外线。所放出的二次电子和紫外线激发多孔发光层的发光中心，从而发光。

前述间隙可以是任意的间隙，优选在1μm～300μm的范围内设置。小于1μm时，可具有能难以控制间隙的倾向，如果超过300μm，则具有难以产生绝缘击穿的倾向。通常的是，在大气中的空气的绝缘击穿为3kV/mm，必须施加300V或以上(在100μm的间隙下)的电场。如果在减压下，则可以在300V或以下产生绝缘击穿，但是如果施加高电压则会在元件结构的各位置中产生损坏。因此，为了施加不会产生损坏的电压，前述间隙的范围是优选的。前述间隙更优选为10μm～100μm。

本发明的发光元件是由在多孔发光层中的沿表面放电而引起发光的，在形成多孔发光层时，不需要薄膜形成工艺、真空系统、载流子倍增层等，所以结构简单，制造容易。另外，发光效率良好，在制造大型显示器时，耗电量较少。此外，本发明的发光元件可以在多孔发光层间设置放电分离机构，由此可以避免发光时的交叉干扰。这里，所述的交叉干扰是指某一像素和邻近的像素之间的发光会相互影响而降低发光效率的现象。

本发明的放电分离机构特别优选设置隔壁和/或空隙等。分离前述多孔发光层的隔壁优选为厚度80～300μm的电绝缘体。

形成隔壁时，优选用无机材料形成。作为无机材料，可以使用玻璃、陶瓷、介电体等。作为介电体包括Y₂O₃、Li₂O、MgO、CaO、BaO、SrO、Al₂O₃、SiO₂、MgTiO₃、CaTiO₃、BaTiO₃、SrTiO₃、ZrO₂、TiO₂、B₂O₃、PbTiO₃、PbZrO₃、PbZrTiO₃(PZT)等。

在形成空隙作为前述放电分离机构时，空隙间距优选为80～300μm。

前述多孔发光层和第二电极之间的间隙通过肋条(rib)在厚度方向隔开。这是由于肋条的壁面容易引起绝缘击穿所产生的电子。肋条的材料优选从与隔壁相同的材料中选择。肋条和隔壁的表面优选尽可能是平滑面。如果是平滑面，则产生的电子传导给肋条，容易跳跃(hopping)，可以提高多孔发光层的发光效果。

前述发光元件内的气氛优选为选自大气、氧气、氮气和稀有气体中的至少1种。

前述发光元件的气氛优选含有选自经减压的前述气体中的至少一种。

前述多孔发光层优选至少发出红(R)、绿(G)和蓝(B)光。

前述多孔发光层优选由在表面具有绝缘层的荧光体粒子形成。

前述多孔发光层优选由荧光体粒子和绝缘性纤维形成。

前述多孔发光层优选由在表面具有绝缘层的荧光体粒子和绝缘性纤维形成。

前述多孔发光层的表观孔隙率为大于等于10％且小于100％。多孔发光层中(荧光体粒子和空隙的集合体)，由于使电子跳跃，所以必须使各个荧光体粒子之间的空隙比电子的平均自由程更短，通过使孔隙率在前述范围，不会阻碍电子跳跃。

前述第一或第二电极优选为寻址电极或显示电极。

优选前述第二电极是透明电极，且配置在观察面一侧。

本发明的发光元件是含有介电体层、多孔发光体层、一对电极、其它电极的发光元件，前述多孔发光体层含有无机荧光体粒子，前述一对电极以向前述介电体层的至少一部分施加电场的方式配置，且前述其它电极以向在该其它电极和前述一对电极的至少一个电极之间、向前述多孔发光体层的一部分施加电压的方式配置。也就是，例如是3端子发光元件等多端子发光元件。由于是如上构成，所以在一对电极之间施加极化反转的电场，首先可以通过极化反转从介电体层放出一次电子。之后，在其它电极和一对电极的至少一个电极之间，施加交变电场，放出的一次电子在多孔发光体层中雪崩式地引起沿表面放电而产生二次电子。最后，大量产生的二次电子激发发光中心，前述多孔发光体层发光。

前述的一对电极可以配置在介电体层上。在前述一对电极中，可以是一个电极配置在介电体层和多孔发光体层的边界上，另一个配置在介电体层上。另外，前述其它电极可以配置在多孔发光体层上。另外，前述一对电极可以以夹住介电体层和多孔发光体层的边界的方式形成。另外，前述一对电极也可以都被形成在介电体层和多孔发光体层的边界上。此外，前述一对电极中，一个电极可以被形成在介电体层和多孔发光体层的边界上，另一个电极被形成在介电体层上。

前述多孔发光体层可以由连接到前述多孔发光体层表面的连续的细孔、被填充到前述细孔中的气体和荧光体粒子构成。被填充到前述细孔中的气体可以是选自大气、氧气、氮气和惰性气体中的至少一种气体或选择减压气体中的至少一种气体。

前述介电体层可以由介电体的烧结体构成。另外，前述介电体层可以由介电体粒子和粘合剂构成。或者，前述介电体层也可以用薄膜形成。另外，前述多孔发光体层可以通过荧光体粒子和该荧光体粒子表面的绝缘层形成。另外，前述多孔发光体层可以通过荧光体粒子和绝缘性纤维构成。另外，前述多孔发光体层也可以通过荧光体粒子、该荧光体粒子表面的绝缘层和绝缘性纤维构成。

通过施加用于对前述一对电极极化反转的电场，从介电体层放出一次电子，放出的一次电子在多孔发光体层中，雪崩式地引起沿表面放电，产生二次电子，通过前述沿表面放电所产生的大量二次电子冲撞到荧光体粒子，前述多孔发光体层发光，所以是优选的。前述发光是在选自大气、氧气、氮气和惰性气氛以及减压气体中的至少一种气体气氛中进行的。另外，优选在前述一对电极之间施加极化反转的电场后，在其它电极和前述一对电极的至少一个电极之间施加交变电场。

本发明的发光元件是含有多孔发光体的发光元件，由含有绝缘性荧光体粒子的多孔发光体形成，其构成是：在前述多孔发光体上施加大于等于规定的电场，以使电荷移动。

另外，本发明的发光元件是含有电子放出体、多孔发光体和一对电极的发光元件，多孔发光体含有无机荧光体粒子，且多孔发光体被配置成与电子放出体相邻接，以使多孔发光体被从电子放出体产生的电子照射，一对电极以向前述多孔发光体的至少一部分施加电场的方式设置。

如上所述，通过电子放出体放出电子，在前述一对电极之间施加交变电场，使放出的电子在多孔发光体层中雪崩式地产生沿表面放电。其结果是，通过放出的电子激发发光中心而使前述多孔发光体发光。另外，也可以使用直流电场代替前述交变电场。

以下，参照附图对本发明的实施方案进行说明。

(实施方案1)

参照图1～图6进行说明。在该例子中，发光元件是由多个多孔发光体层的集合体形成，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一个面上配置第二电极，在前述多个多孔发光层之间具有放电分离机构。特别是，在发光元件中，多个发光体层中的一部分多孔发光层共有介电体层，放电分离机构通过隔壁形成。

图1是本发明的实施方案中的发光元件的剖视图，图2～图6是说明本实施方案的发光元件的制造工序的图。在这些图中，1是发光元件，2是多孔发光层，3是荧光体粒子，4是绝缘层，5是基板，6是第一电极(背面电极)，7是第二电极(观察面电极)，8是透光性基板，9是间隙(气体层)，10是介电体层，11是隔壁。

如图2所示，在厚度0.3～1.0mm的介电体10的烧结体的一面上，烧结Ag糊，使厚度达到30μm，将第一电极形成为规定形状。接着，如图3所示，在玻璃或陶瓷制的基板5上，粘接图2所示的形成了电极的介电体层。

在本实施方案中，使用BaTiO₃作为介电体，使用SrTiO₃、CaTiO₃、MgTiO₃、PZT(PbZrTiO₃)、PbTiO₃等介电体，也可以得到同样的效果。或者使用Al₂O₃、MgO、ZrO₂等介电体也可以得到同样的效果，但是和介电常数较大的前述介电体相比，发光强度变弱。这可以通过使介电体层的厚度较薄来进行改善。

另外，在介电体层上也可以通过溅射、CVD、蒸镀等分子堆积法或者溶胶-凝胶法法等薄膜形成方法形成介电体层。使用烧结体作为介电体层时，其可以同时用作基板5。介电体层的厚度在使用烧结体的情形以及使用厚膜形成法形成的情形中发生相当大的改变。但是，实际上电容特性是必须的，通过与介电常数的关系进行调节。

接着，如图4所示，在介电体层10上，通过丝网印刷以规定形状形成多个多孔发光层2。

如图6所示，多孔发光层2根据下述要领准备荧光体粒子3，该粒子的表面被MgO等金属氧化物形成的绝缘层4覆盖。

作为荧光体粒子3可以使用平均粒径为2～3μm的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)，Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)，YBO₃:Eu³⁺(红)等无机化合物。在其表面形成由MgO形成的绝缘层4的方法对任意的荧光体粒子都是通用的，具体地，在Mg前体螯合物溶液中加入荧光体粒子3，经过长时间搅拌，然后取出荧光体粒子、并干燥后，在大气中，于400～600℃下进行热处理，由此在荧光体粒子3的表面形成MgO的均匀涂布层，也就是绝缘层4。

在本实施方案中，相对于50重量％的上述具有绝缘层4的荧光体粒子，混合45重量％萜品醇(α—萜品醇)、5重量％乙基纤维素而形成糊料，对于每个荧光体分别制各该糊料，如图4所示，使用该糊料丝网印刷为规定形状后，干燥并重复几次该操作，由此将印刷的多孔发光层的厚度调节为80～100μm。

另外，对于从多孔发光层发光，如图4所示，一般的方法是：为了得到红(R)、绿(G)和蓝(B)的发光，分别将多孔发光层按照各种发光颜色依次以规定的图案(例如，条纹状)印刷，形成规则排列的多孔发光层，也可以形成得到发白色光的发光层，之后通过滤色器，进行颜色分离，由此得到所希望的发光颜色。

如上所述，印刷有多孔发光层的基板5最后在N₂气氛中，在400～600℃下，进行2～5小时的热处理，形成约50～80μm厚的多孔发光层2的集合体。

另外，前述糊料是在荧光体粒子中加入有机粘合剂或有机溶剂而得到的，使用在荧光体粒子中加入了胶体二氧化硅水溶液得到的糊料，也可以得到同样的效果。

图6是将本实施方案中的多孔发光层2的剖面放大的示意图，由MgO形成的绝缘层4均匀覆盖的荧光体粒子3被实施热处理，其结果显示，各粒子以相互接触的状态形成多孔发光层。

在本实施方案中，热处理温度被较低地设定，所以多孔发光层的孔隙率变大，其表观孔隙率为大于等于10％且小于100％的范围。如果孔隙率变得非常大，且达到为100％稀疏的状态，则成为发光效率降低，或者成为多孔发光层内部产生空气放电的原因，所以不优选。反之，如果孔隙率小于10％，则阻碍沿表面放电的产生。顺便提一下，沿表面放电在气体(此时为空隙)和绝缘体固体(荧光体粒子)的界面产生，如果表观孔隙率小，空隙消失，难以产生沿表面放电。反之，如果表观孔隙率变大，则如前所述，电子的平均自由程变大，所以沿表面放电难以产生)，表观孔隙率为大于等于10％且小于100％的范围时，据推定，荧光体粒子近似于点接触的状态，以至于粒子之间呈现三维邻近。

接着，在由多孔发光层2形成的集合体中，在多孔发光层的边界丝网印刷玻璃糊，并使之干燥，重复该操作几次，然后在600℃下进行热处理，如图5所示，形成约80～300μm的隔壁11。在本发明的实施方案中，隔壁11在形成多孔发光层之后形成的。但是也可以先形成隔壁。另外，隔壁11也可以使用含有陶瓷粒子的玻璃糊和树脂形成。具体地，在前者的方法中，相对于50重量％的陶瓷和玻璃(重量比1：1)的混合粒子，加入50重量％的α—萜品醇，将混炼后的糊料丝网印刷为规定图案后，使之干燥，重复该操作，将印刷的厚度调节为约100～350μm，在N₂气氛中，在400～600℃下，热处理2～5小时，由此可以形成约80～300μm厚的隔壁11。在后者的方法中，通过以下方法进行使用热固化性树脂形成隔壁，主要成分可以使用环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂，可以通过将它们中的一种丝网印刷到多孔发光层的空隙中。

如上所述，形成隔壁11后，通过用预先形成的玻璃板等透光性基板8覆盖多孔发光层的整个集合体，以使由ITO(铟—锡氧化物合金)形成的第二电极7位于朝向多孔发光层的位置，则可以得到如图1所示的本实施方案的发光元件1。此时，使用胶体二氧化硅、水玻璃或树脂等将透光性基板8贴合到隔壁11上，以便于在多孔发光层2和第二电极7之间，产生微小的空隙。多孔发光层2和第二电极7的间隙9的垂直方向的宽度适宜的是30～250μm的范围，特别优选为40～220μm的范围。如超过上述范围，则必须施加高电压，气体绝缘击穿导致一次电子的产生，基于经济性和可靠性等理由，不优选。另外，间隔也可以小于上述范围，但是为了均匀、没有遗漏地地遍布多孔发光层而进行发光，优选具有多孔发光层不和第二电极接触的间隔。

另外，也可以使用施加了铜配线的透光性基板代替由ITO形成的透光性基板8作为第二电极。铜配线被形成为微细的网状，开口率(不进行配线的部分相对整体的比例)为90％，光的透过几乎不比具有ITO膜的透光性基板差。另外，铜和ITO相比较，由于铜的电阻相当低，大大有助于提高发光效率，所以是合适的。另外，作为进行细微的网状配线的金属，除了铜以外，还可以使用金、银、铂和铝。但是，在使用铜和铝时，有可能会氧化，所以必须进行耐氧化处理。

如上所述，在本实施方案中，可以制造一种由多个多孔发光层的集合体形成的发光元件，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一面上配置第二电极，其中在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构；特别是，在前述多个多孔发光层之间，作为放电分离机构，形成隔壁，前述介电体层被形成在前述多个多孔发光层的一部分上，以使介电体层被多个多孔发光层中的一部分共有。

在本实施方案中，通过由MgO形成的绝缘层4覆盖荧光体粒子3的表面。由此，可以使MgO的电阻率较高(10⁹Ω·cm或以上)、更有效地产生沿表面放电。在绝缘层的电阻率较低时，难以产生沿表面放电，有时可能会短路，所以不优选。根据该理由，优选由电阻率高的绝缘性金属氧化物覆盖。当然，在所使用的荧光体粒子本身的电阻率高时，即使不用绝缘性金属氧化物覆盖，也容易产生沿表面放电。作为绝缘层，除了使用上述MgO以外，还可以使用选自Y₂O₃、Li₂O、CaO、BaO、SrO、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂中的至少1种。这些氧化物的标准生成自由能ΔG_f0非常小(例如，在室温下为—100kcal/mol或以下)，是稳定的物质。另外，这些绝缘层是电阻率高、容易放电、难以被还原的物质，所以在放电时，绝缘层作为抑制荧光体粒子的还原以及紫外线劣化的保护膜也是优异的，其结果是，荧光体的耐久性也变高，是合适的。

另外，在绝缘层的形成中，除了上述溶胶-凝胶法法以外，还可以使用化学吸附法或CVD法、溅射法、蒸镀法、激光法、剪切应力法等物理吸附法。优选绝缘层是均质、均匀、且没有剥离的，在形成绝缘层时，非常重要的是，必须将荧光体粒子浸渍到醋酸、草酸、柠檬酸等弱酸溶液中，洗涤粘附在表面的杂质。

此外，在形成绝缘层前，优选将荧光体的粒子在氮气氛中，200～500℃下，进行1～5小时左右的前处理。这是因为，通常的荧光体粒子含有大量的吸附水或结晶水，如果以这种状态形成绝缘层，则会降低亮度或给发光光谱的偏移等寿命性质带来不好的影响。用弱酸性溶液洗涤荧光体粒子时，在洗涤后充分地水洗，再进行上述前处理。

另外，在形成多孔发光层的热处理工序中应当注意的是，热处理温度和气氛。在本实施方案中，由于在氮气氛中、于450～1200℃的温度范围内进行热处理，所以不会改变荧光体中所添加的稀土原子的价数。但是，在比该温度范围更高的温度下进行热处理时，必须注意可能会改变稀土原子的价数或产生由绝缘层和荧光体形成的固溶体。

另外，也必须注意热处理温度上升的同时，多孔发光层的表观孔隙率变小，如果由此进行判断，最佳的热处理温度优选为450～1200℃。对于热处理气氛，优选上述不会影响向荧光体粒子中添加的稀土原子的价数的气氛。

绝缘层的厚度在本实施方案中为0.1～2.0μm左右，可以考虑荧光体粒子的平均粒径和有效产生沿表面放电再决定厚度。另外，如果荧光体的平均粒径为亚微米级，则可以较薄地覆盖。如果绝缘层变厚，则发光光谱偏移，产生亮度降低等，因此不优选。反之，如果绝缘层变薄，可以推定稍微难以产生沿表面放电。因此，荧光体粒子的平均粒径和绝缘层的厚度关系优选的是，相对于前者为1，后者为1/10～1/500的范围。

接着，参照图1和图17对该发光元件1的发光作用进行说明。

如图1所示，为了驱动发光元件1，在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。在电极6，7之间，介电体层10、多孔发光层2、间隙(气体层)在厚度方向呈直列状地存在。因此，所施加的电场与各电容的倒数成比例，集中在间隙9中。因此，间隙9中，产生气体的绝缘击穿，产生图17所示的一次电子(e-)24。一次电子(e-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4，产生沿表面放电，进而大量产生二次电子(e-)25。由此，雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，激发荧光体粒子3而发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，结果产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，一次电子、二次电子以及紫外线的放出变得非常剧烈，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线所引起的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，在多孔发光层的厚度方向，施加约0.72～1.5kV/mm的电场(频率：1kHz)使荧光体粒子3发光，之后，通过施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场(频率：1Hz)，使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线的产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气体中或减压气体中实施也可以同样地发光。

根据根据本实施方案的发光元件，由于其是在多孔发光层中通过沿表面放电而发光，所以可以不使用现有的发光元件制造时的形成薄膜的方法，不需要真空系统和载流子倍增层，因此结构简单，制造和加工也容易。而且，可以提供发光效率良好，用于大型显示器时的耗电量比较小的发光元件。在本实施方案中，通过在多孔发光层的边界上设置隔壁作为放电分离机构，由此以比较简单的方法就可以避免发光时的干扰。

(实施方案2)

参照图7进行说明。该例子是由多个多孔发光层的集合体形成的发光元件，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一个面上配置第二电极，其中，在前述多个多孔发光层之间具有放电分离机构，特别是，放电分离机构为隔壁。图7是本发明的实施方案中的发光元件的剖视图，1是发光元件，2是多孔发光层，3是荧光体粒子，4是绝缘层，5是基板，6是第一电极(背面电极)，7是第二电极(观察面一侧电极)，8是透光性基板，9是间隙(气体层)，10是介电体层，11是隔壁。

在前述实施方案1中，如图1所示，在多孔发光层之下所形成的介电体层10和第一电极6由多个多孔发光层所共有，但是介电体层和第一电极也可以在多个多孔发光层上分别形成。本实施方案的发光元件是如下所述构成的，其剖面结构如图7所示。

本实施方案中的发光元件可以通过与实施方案1同样的制造方法制造。实际上，多孔发光层形成为规定的图案形状，并与所配置的位置相吻合，首先，烧结Ag糊，形成第一电极6，在其上通过厚膜法等形成介电体层后，可以通过丝网印刷形成多孔发光层。然后，如果与实施方案1同样地形成隔壁后，最后配置具有第二电极的透光性基板8，则可以制造图7所示的本实施方案的发光元件。

接着，参照图7说明该发光元件1的发光作用。如图7所示，为了驱动发光元件1，在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。通过施加交流电场，间隙9中产生气体绝缘击穿，与此同时，产生电子，在多孔发光层中注入电荷，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使由沿表面放电产生的电子或紫外线的放出更剧烈地产生，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，相对于多孔发光层的厚度，施加约0.72～1.5kV/mm的电场，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，可以使沿表面放电继续，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线的产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中以及减压气体中实施也可以同样地发光。

根据本实施方案的发光元件，由于其是在多孔发光层中通过沿表面放电而发光，所以可以不使用现有的发光元件制造时的形成薄膜的方法，不需要真空系统和载流子倍增层，因此结构简单，制造和加工也容易。而且，可以提供发光效率良好，用于大型显示器时的耗电量比较小的发光元件。在本实施方案中，通过在多孔发光层的边界设置隔壁作为放电分离机构，由此通过比较简单的方法就可以避免发光时的干扰。

(实施方案3)

参照图8对本实施方案的发光元件进行说明。该元件是由多个多孔发光层的集合体形成的发光元件，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一个面上配置第二电极，其中，在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构，放电分离机构是具有导电性的隔壁。

图8是本发明的实施方案中的发光元件的剖视图，在图中，1是发光元件，2是多孔发光层，3是荧光体粒子，4是绝缘层，5是基板，6是第一电极(背面电极)，7是第二电极(观察面一侧电极)，8是透光性基板，9是间隙(气体层)，10是介电体层，11是隔壁。

如上所述，在本实施方案中，使用静电屏蔽且对沿表面放电的延长具有效果的导电性的隔壁11作为放电分离装置。这样的导电性隔壁可以通过各种金属析出物或堆积物形成，作为它的一个例子，就使用化学镍镀覆形成的方法进行说明。

具体的发光元件的制造方法如下进行。首先，在陶瓷制的基板5的表面上，除去形成隔壁的位置，在这以外的位置上通过丝网印刷形成保护膜。然后，将基板5在由氯化锡和氯化钯形成的溶液中浸渍。这种处理称作催化/敏化处理，包括前后处理，可以通过市售的处理剂容易地进行。

如果在处理后剥离保护膜，只在形成隔壁的位置粘附钯微粒。将这样处理后的陶瓷制基板5浸渍到以硫酸镍和次亚磷酸钠为主成分的溶液(pH4～6)中，在90℃左右的温度下，析出80～300μm厚的金属镍，在基板5表面可以形成规定形状的隔壁11。如上所述，可以得到形成有导电性隔壁11的陶瓷制基板5。

然后，在上述基板5上烧结Ag糊，形成第一电极6。此时，为了使第一电极6不接触导电性隔壁11，设置形成微小的间隙。形成第一电极6后，通过厚膜法等在第一电极6上形成介电体层10。接着，丝网印刷含有表面用绝缘层4均匀覆盖的含有荧光体粒子3的糊料，烧结、并形成规定图案的多孔发光体层2。最后，用表面具有作为第二电极7的ITO膜的玻璃制透光性基板8覆盖多孔发光层的整个集合体，从而得到图8所示的发光元件1。另外，此时为了使由ITO形成的第二电极和导电性隔壁不接触，设置微小的间隙，以使发光元件驱动时，不会妨碍电压的施加。

如上所述，在本实施方案中，可以得到由多个多孔发光层的集合体形成发光元件，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一个面上配置第二电极，其中，在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构，特别是放电分离机构是具有导电性的隔壁。

接着，参照图8说明该发光元件1的发光作用。为了驱动图8的发光元件1，在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。通过施加交流电场，在间隙9中引起气体的绝缘击穿，与此同时，产生电子，在多孔发光层中注入电荷，其结果是，产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使由沿表面放电产生的电子或紫外线的放出更剧烈地产生，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

特别是，如本实施方案这样形成导电性隔壁时，容易产生沿表面放电，可以降低驱动电压。也就是，相对于多孔发光层的厚度，施加约0.58～1.2kV/mm的电场，使荧光体粒子3发光，之后，通过施加约0.4～0.8kV/mm的交变电场，使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

根据本实施方案的发光元件，由于其是在多孔发光层中通过沿表面放电发光，所以可以不使用现有的发光元件制造时的形成薄膜的方法，不需要真空系统和载流子倍增层，因此结构简单，制造和加工也容易。而且，可以提供发光效率良好，用于大型显示器时的耗电量比较小的发光元件。在本实施方案中，通过在多孔发光层的边界设置隔壁作为放电分离机构，由此通过比较简单的方法就可以避免发光时的干扰。

(实施方案4)

参照图9～图13对如下发光元件、特别是多个多孔发光层以共有第二电极的方式配置，放电分离机构是空隙的发光元件进行说明，发光元件是由多个多孔发光层的集合体形成的，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一个面上配置第二电极，其中，在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构。

图9是本发明的实施方案中的发光元件的剖视图，图10～图13是说明本实施方案的发光元件的制造工序的图。在这些图中，1是发光元件，2是多孔发光层，3是荧光体粒子，4是绝缘层，5是基板，6是第一电极(背面电极)，7是第二电极(观察面一侧电极)，8是透光性基板，9是间隙(气体层)，10是介电体层，12是分离多孔发光体层的空隙，15是侧壁。

如图10所示，在玻璃或陶瓷制的基板5的一面上，烧结Ag糊将第一电极6形成为规定形状。接着，如图11所示，在第一电极6上，通过厚膜法等形成介电体层10。

接着，在介电体层10上形成规定形状的多孔发光层2。此时，与实施方案1同样地，使用由MgO等金属氧化物形成的绝缘层4覆盖表面的荧光体粒子3。作为荧光体粒子3可以使用平均粒径为2～3

μm的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)，Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)，YBO₃:Eu^{3 +}(红)等无机化合物。

在本实施方案中，相对于50重量％的上述具有绝缘层4的荧光体粒子，对于每个荧光体，分别制备混炼了45重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素而得到的糊料，将其丝网印刷到介电体层10上后，进行干燥，重复几次该操作，由此将所印刷的部位的厚度调节为80～100μm。

如上所述，在N₂气氛中，将印刷了多孔发光层的基板5在400～600℃下进行2～5小时热处理，如图12所示，在基板上形成约为50～80μm厚的多孔发光层2的集合体。

接着，本实施方案的特征在于，在由多孔发光层2形成的集合体的边界上，不设置隔壁，残留约80～300μm的空隙12，在该状态下，使用这种空隙代替隔壁而起作用。另外，在本实施方案中，按照围绕由多孔发光层2形成的集合体的全部的方式形成侧壁15，如此通过围绕前述集合体周围的侧壁如后所述的那样支撑透光性基板8。侧壁15如下形成：重复数次丝网印刷玻璃糊、使其干燥的操作，然后在60℃下烧结，由此形成如图13所示的约80～300μm的侧壁15。

另外，侧壁15也可以使用含有陶瓷粒子的玻璃糊和树脂形成。具体地，如果使玻璃糊，相对于50重量％的陶瓷和玻璃(重量比计为1：1)的混合粒子，添加50重量％的α—萜品醇混合，将混炼得到的糊料丝网印刷后，干燥，重复该操作，将印刷厚度调节为约100～350μm，在N₂气氛中，在400～600℃下热处理2～5小时，由此形成约80～300μm厚的侧壁15。如果使用树脂，使用热固化性树脂形成侧壁，作为主要成分，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂，可以通过选择这些树脂中的1种，以围绕多孔发光层的整个集合体的方式进行印刷。

如上所述，在形成侧壁15后，在侧壁15上贴合由ITO(铟—锡氧化物合金)形成的第二电极7所形成的玻璃板等透光性基板8，覆盖多孔发光层的整个集合体，则可以得到图9所示的本实施方案的发光元件1。此时，如图所示，第二电极7例如朝向多孔发光层并以条纹状地形成，其被多个多孔发光层所共有。另外，多孔发光层2和第二电极7之间设置微小的间隙，两者的间隔为30～250μm使合适的，特别优选为40～220μm。

另外，作为第二电极也可以布图形成有使用将由铜、金、银、铂和铝等形成的网状的微细配线的基板代替由ITO形成的透光性基板8。

如上所述，可以制造由多个多孔发光层的集合体构成的发光元件，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，前述多孔发光层的未形成前述介电体层和第一电极的另一面上配置第二电极，其中，在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构，特别是第二电极以被多个多孔发光层共用的方式配置，且放电分离机构是空隙。

接着，参照图9对该发光元件1的发光作用进行说明。如图9所示，为了驱动发光元件1，在第一电极6和第二电极7间施加交流电场。通过施加交流电场，在间隙9中产生气体绝缘击穿，与此同时，产生电子，在多孔发光层中注入电荷，其结果是，产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使由沿表面放电产生的电子或紫外线的放出更剧烈地产生，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，相对于多孔发光层的厚度，施加约0.85～1.8kV/mm的电场，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.6～1.2kV/mm的交变电场，使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

根据本实施方案的发光元件，由于其是在多孔发光层中通过沿表面放电发光，所以可以不使用现有的发光元件制造时的形成薄膜的方法，不需要真空系统和载流子倍增层，因此结构简单，制造和加工也容易。而且，可以提供发光效率良好，用于大型显示器时的耗电量比较小的发光元件。在本实施方案中，通过在多孔发光层的边界设置空隙作为放电分离机构，因此由此通过比较简单的方法就可以避免发光时的干扰。

(实施方案5)

参照图14和15，对如下由多个多孔发光层的集合体形成的发光元件、特别是多孔发光层进行说明，该发光元件是：在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和第一电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述第一电极的另一个面上配置第二电极，在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构。

图14和图15是将本实施方案的多孔发光层的剖面放大的示意图。在这些图中，2是多孔发光层，3是荧光体粒子，4是绝缘层，18是绝缘性纤维。

在本实施方案中，无论荧光体粒子表面有无绝缘层，都可以形成有由荧光体粒子和陶瓷或玻璃等绝缘性纤维18形成的多孔发光层2。

作为绝缘性纤维18的一个例子，可以使用SiO₂—Al₂O₃—CaO类纤维，其直径优选为0.1～5μm，长度优选为0.5～20μm，以荧光体粒子2重量份、纤维1重量份的比例，将该尺寸范围的纤维混合后使用，由此孔隙率变得比较大，其结果是，容易在多孔发光层内部产生沿表面放电，是优选的。在本实施方案中，形成多孔发光层时，制备相对于50重量％荧光体粒子和绝缘性混合物，混炼了45重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素的糊料，与实施方案1同样地将糊料丝网印刷为图案状，形成多孔发光层。将如此得到的含有绝缘性纤维18的多孔发光层的剖面放大的示意图如图14和图15所示。图15是由荧光体粒子3和绝缘性纤维18形成的多孔发光层2，图14是由表面用绝缘层4覆盖的荧光体粒子3和绝缘性纤维形成的多孔发光层。另外，第一电极、介电体层、第二电极和隔壁可以通过与实施方案1相同的方法形成，制造最终与实施例1同样的发光元件(未图示)。

选择SiO₂—Al₂O₃—CaO类纤维作为绝缘性纤维的理由是该纤维热、化学稳定，且电阻率为10⁹Ω·cm或以上；在多孔发光层中，容易得到大于等于10％且小于100％的较大的表观孔隙率；以及容易在纤维沿表面放电，从而可以在整个多孔发光层中产生沿表面放电。另外，除了上述绝缘性纤维以外，使用含有SiC、ZnO、TiO₂、MgO、BN、Si₃N₄系物质的绝缘性纤维，也可以得到大致相同的结果。

接着，该发光元件的发光作用与实施方案1的发光元件的发光作用相同。为了驱动发光元件，在第一电极和第二电极之间施加交流电场。通过施加交流电场，在间隙9中产生气体绝缘击穿，与此同时，产生电子，在多孔发光层中注入电荷，其结果是，产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

在本实施方案中，相对于多孔发光层的厚度，施加约0.65～1.4kV/mm的电场，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.45～0.90kV/mm的交变电场，使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线的产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

根据本实施方案的发光元件，由于其是在多孔发光层中通过沿表面放电而产生的发光，所以可以不使用现有的发光元件制造时的形成薄膜的方法，不需要真空系统和载流子倍增层，因此结构简单，制造和加工也容易。而且，可以提供发光效率良好，用于大型显示器时的耗电量比较小的发光元件。在本实施方案中，通过在多孔发光层的边界设置隔壁作为放电分离机构，由此通过比较简单的方法就可以避免发光时的干扰。

(实施方案6)

参照图16对如下由多个多孔发光层的集合体形成的发光元件的动作进行说明，该发光元件是：在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和寻址电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述寻址电极的另一个面上配置数据电极，在前述多个多孔发光层间具有放电分离机构。

图16是本实施方案的发光元件的分解透视图，为了容易理解，图示放电分离机构为空隙时的发光元件。在图中，1是发光元件，2是多孔发光层，5是基板，8是透光性基板，10是介电体层，12是空隙，21是寻址电极，22是显示电极。

如图16所示，在本实施方案的发光元件1中，在基板5上形成寻址电极21，在其上规则地配置具有介电体层10的多个多孔发光层2，并形成有发出R、G和B三种颜色的光的多孔发光层阵列。在多孔发光层间存在空隙12，且通常以围绕整个多孔发光层2的阵列的方式设置侧壁(未图示)。在透光性基板8中，显示电极22与多孔发光层2相对向地形成，以使显示电极22和寻址电极21交叉，通过在多孔发光层的阵列上配置这种透光性基板8，最终构成图16所示的发光元件1。本实施方案中的寻址电极和显示电极也可以分别对应于已经叙述过的实施方案1～5的第一电极和第二电极，根据情况可以另外设置。

如上所述，可以得到由配置的多个多孔发光层的集合体构成的下述发光元件，其中，在前述多孔发光层的一个表面上分别形成介电体层和寻址电极，在前述多孔发光层的未形成前述介电体层和前述寻址电极的另一个表面上配置数据电极，在前述多个多孔发光层之间具有放电分离机构的发光元件，特别是得到放电分离机构为空隙的发光元件。

在如此构成的本实施方案中的发光元件1中，可以在多孔发光层中显示2维的图像。也就是，本实施方案的发光元件1可以是所谓的单纯矩阵驱动，依次将脉冲信号送往X电极，与该时刻相匹配将ON/OFF信息输入Y电极，由此使寻址电极和显示电极交叉位置的像素按照ON/OFF而进行发光，显示1行。通过依次切换扫描脉冲，可以显示2维图像。另外，在一个个矩阵状配置的像素中设置晶体管，通过使像素分别为ON/OFF，由此也可以有源驱动。在本实施方案中，由于在多孔发光层中设置空隙12，所以几乎没有发光干扰，但是如实施方案1所述，如果在单位发光元件之间设置隔壁，也可以几乎完全避免发光干扰。

(实施方案7)

本实施方案的显示装置的剖面如图18所示。本实施方案除了在隔壁11之间设置肋条23a、23b以外，与图1所示的实施方案1相同。隔壁11的水平方向的厚度为150μm、高度为270μm，肋条23a、23b的厚度为50μm、高度为250μm，1个像素的宽度为100μm，多孔发光层的厚度为230μm，间隙(气体层)9的间隙为20μm，由BaTiO₃形成的介电体层10的厚度为250μm，第1电极6和第2电极的7的距离为500μm。

在本实施方案中，在多孔发光层的厚度方向，施加约0.72～1.5kV/mm的电场(频率：1Hz)，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.4kV/mm的交变电场(频率：1Hz)，由此使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

(实施方案8)

本实施方案的显示装置的剖面如图19所示。本实施方案除了切削由BaTiO₃形成的介电体层10形成隔壁11以外，与图1所示的实施方案1相同。隔壁11的水平方向的厚度为150μm、高度为270μm，1个像素的宽度为250μm，多孔发光层的厚度为230μm，间隙9的间隙为20μm，由BaTiO₃形成的介电体层10的厚度为520μm，第1和第2电极之间的距离为500μm。

在本实施方案中，在多孔发光层的厚度方向，施加约0.72～1.5kV/mm的电场(频率：1Hz)，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.4kV/mm的交变电场(频率：1Hz)，由此使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场较大，则可以促进电子和紫外线产生，如果施加的电场较小，则电子和紫外线的产生不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

(比较例1)

作为比较例1，实施在层叠芯片(chip)电容器的绝缘击穿实验中所使用的硅油的浸渍。也就是，通过层叠芯片电容器测定绝缘击穿电压时，频繁产生沿表面放电，无法测定真实的绝缘击穿电压值。因此，在使元件的细孔部浸渍硅油，不产生沿表面放电的状态下，求得真实的绝缘击穿电压值。使用该方法，将图1的发光元件1的多孔发光体层2的细孔的气体换成硅油。浸渍几分钟后，擦拭发光元件表面的硅油，施加与前述实施方案1相同的交变电场。

首先，可以确认如果提高施加的电压，则产生爆炸波，并从间隙放出一次电子。但是，在多孔发光体层2中，根本不产生沿表面放电。或者，即使产生沿表面放电，也不是在发光体层2的内部，而是在极表面产生，所以不能确认有发光。此外，如果持续提高施加电压，则多孔发光体层2在一瞬间产生绝缘击穿，发光元件1中产生裂痕、破坏。

当然，将浸渍了硅油的发光元件1用丙酮等有机溶剂洗涤后，再次将气体填充到细孔部时，进行确认，容易恢复发光。当然，细孔部即使是真空也可以发光。

另外，如果使导电性溶液例如醋酸水溶液浸渍细孔部，则会产生短路，完全没有发光。

如上所述，以本发明的构成形成的发光元件的最大特征在于：发光体层2在表面具有连续的细孔，且在该细孔中填充气体或者为真空。如果从外部放出的电子冲入发光体层4内部，则电子沿着细孔部分重复雪崩式地引起沿表面放电，并且电子被加速。然后，被加速的电子冲撞到荧光体的发光中心，激发发光。在细孔部分填充硅油和导电性溶液的状态下，电子难以移动或者出现短路，不产生沿表面放电，其结果是不发光。

在本实施方案中，细孔部的大小为几百微米或以下，必须要注意如果为几mm或以上大，则可能会产生空气放电，破坏元件。根据经验，荧光体粒子3以点接触的方式填满。优选的是，表观孔隙率为大于等于10％且小于100％的多孔物质。

另外，如前述实施方案这样设置绝缘层4的理由是：

a.用于提高荧光体粒子3的表面电阻，以使沿表面放电容易产生，

b.用于从绝缘击穿和紫外线保护荧光体粒子，

c.用于通过MgO这样的二次电子放出作用放出更多的电子，其结果是，使沿表面放电更容易产生。

另外，多孔发光体层2的厚度没有特别的限定，确认可以在10

μm～3mm的范围内发光。当然，如果不产生短路的话，从几微米的厚度开始发光。

(实施方案9)

在实施方案9中，参照附图22对第一电极6和第二电极7夹持介电体层10和多孔发光体层2的情况进行说明。图22是本实施方案中的发光元件1的剖视图。6是第一电极，7是第二电极，3是荧光体粒子，4是电绝缘层，2是多孔发光体层，10是介电体层。如图6所示，作为多孔发光体层2，以荧光体粒子3为主成分构成，用绝缘层体4覆盖荧光体粒子3的表面。

为了得到所希望的发光，荧光体粒子3可以平均粒径为2～3μm的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)、Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)、YBO₃:Eu³+(红)这3种无机化合物单独使用或者使用它们的混合物。

在本实施方案中，使用如下物质：使用前述蓝色荧光体粒子3，在其表面形成由MgO形成的绝缘性无机物的绝缘层4。在Mg前体螯合物溶液中加入荧光体粒子并搅拌，取出干燥后，在大气中、于400～600℃下进行热处理，由此可以在荧光体表面形成前述图6所示的MgO的均匀涂布层。

首先，对本实施方案中的发光元件的图22的制造方法进行说明。将50重量％的涂布了绝缘层4的荧光体粒子粉末3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液混合，形成糊料。接着，在形成第一电极6的直径15mmφ、厚1mm的介电体层10(以BaTiO₃为主成分的片状烧结体，其背面烧结约50μm厚的Ag电极糊，形成第一电极6)的另一面上，涂布前述糊料，用干燥机在100～150℃下，干燥10～30分钟，在介电体层10上堆积厚度约100μm的多孔发光体层2。再在多孔发光体层2的上面层叠涂布了透明第二电极7(铟—锡氧化物合金(ITO)，厚度约0.1μm)的透光性基板8。由此，可以得到一对电极6，7夹持介电体层10和多孔发光体层2的发光元件1。

接着，参照图22和图17说明该发光元件1的发光作用。如图22所示，为了驱动发光元件1，在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。通过施加电压，在介电体层10中，通过极化反转放出一次电子(e-)24。此时，产生紫外线和可视光。一次电子(e-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4而沿表面放电，进而大量产生二次电子(e-)25。由此，雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，在多孔发光层中注入电荷，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使由沿表面放电产生的电子或紫外线的放出更剧烈地产生，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，因此随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，相对于多孔发光层10的厚度，使用交流电源施加约0.5～1.0kV/mm的电场，通过极化反转放出一次电子(e—)24，沿表面放电产生二次电子(e^-)25，接着开始发光。另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。另外，以下情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也继续发光，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。另外，可以制造具有2～51m/w左右的发光效率的发光装置。

另外，在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

本实施方案中的发光元件1是在结构上近似于无机EL(ELD)的结构，但是构成和机理完全不同。首先，对于构成，如前述背景技术所记载，无机EL所使用的荧光体是以ZnS:Mn²⁺、GaP:N等为代表的半导体形成的发光体，本实施方案9的荧光体粒子是绝缘体或半导体中的任一种。也就是，即使使用电阻值极低的半导体的荧光体粒子时，由于被绝缘性无机物的绝缘层4均匀覆盖，所以不会短路，而可以连续地产生沿表面放电，从而发光。另外，对于荧光体层来说，无机EL的厚度为亚微米～几微米，而本实施方案9是几微米～几百微米的多孔质体。另外，在本实施方案9中，发光体层为多孔性物质。

用SEM(扫描型电子显微镜)观察多孔性物质的形态，从其结果可以发现，荧光体粒子为点接触程度的堆积。

另外，作为荧光体粒子，现在使用的是等离子显示器(PDP)中所使用的紫外线发光的粉末，但是经确认，阴极射线管(CRT)中所使用的ZnS:Ag(蓝)或ZnS:Cu、Au，Al(绿)、Y₂O₃:Eu(红)也可以同样发光。CRT用的荧光体由于电阻值低，所以难以产生沿表面放电，但是如果用绝缘体4涂布，则容易产生沿表面放电，容易发光。

另外，本发明是以介电体的极化反转放出的电子为基点，产生雪崩式地引起沿表面放电，从而发光的发光元件。因此，可以认为，如果在多孔发光体层2中附加具有极化反转以外的使电子冲撞的新的功能的系统，则能容易地发光。

另外，在本实施方案中，在制作荧光体粒子3的糊料时，使用了胶体二氧化硅水溶液，但是确认使用有机溶剂也可以得到同样的效果。使用相对于50重量％荧光体粒子，混炼了45重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素而得到的糊料，在介电体层10的表面进行丝网印刷，在大气中、于400～600℃下热处理10～60分钟，由此制造几微米～几十μm厚的多孔发光体层2。此时，如果过分提高热处理的温度，荧光体容易产生变质，所以温度管理和热处理气氛的管理很重要。另外，在该有机糊料中含有无机纤维18也可以得到同样的效果。

另外，在本实施方案中，使用BaTiO₃作为介电体，但是确认使用SrTiO₃、CaTiO₃、MgTiO₃、PZT(PbZrTiO₃)，PbTiO₃等介电体，也可以得到同样的效果。另外，对于介电体层，可以使用烧结体，也可以使用通过溅射、CVD、蒸镀、溶胶-凝胶法等薄膜形成方法所得到的介电体层。

在本实施方案中使用烧结体作为介电体层，但是采用由介电体粉末和粘合剂形成的结构，也可以发光。也就是，可以使用如下介电体层：在Al金属基板上，涂布糊料，干燥后，在空气中、于400～600℃下进行热处理，由此得到由介电体粒子和粘合剂构成的介电体层，其中该糊料是在相对于40重量％的BaTiO₃粉末混合了15重量％的玻璃粉末的粉体中，混炼40重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素而形成的。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道，使用红色和绿色的荧光体粒子，也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子，也可以得到同样的效果。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过沿表面放电而产生发光的，因此不使用目前形成荧光体层所使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统和载流子倍增层，所以结构简单，加工也容易。

另外，在电极7中使用ITO，但是也可以使用实施过铜配线的透光性基板代替ITO。铜配线可以形成为微细的筛网状，开口率(未配线的部分相对于整体的比例)为90％，与具有ITO膜的透光性基板相比较，光的透过性也不逊色。另外，铜与ITO相比较，电阻相当低，所以有助于大幅度提高发光效率，所以很合适。另外，作为进行微细的筛网状配线的金属，除了铜以外，还可以使用金、银、铂以或铝。

(实施方案10)

接着，对于实施方案10，使用图23对制造方法和发光作用进行说明。省略了与图22相同的符号的说明。在前述图22中使用的形成第一电极6的介电体10的另一个面上，印刷、烧结筛网状(约5～10目)的Ag糊，形成第二电极7。之后，在第二电极7的上面，与前述相同地涂布荧光体粒子粉末3和胶体二氧化硅水溶液的糊料，用干燥器在100～150℃下干燥10～30分钟，在介电体层10的表面层叠厚度约为100μm的多孔发光体层2。由此，可以得到如下发光元件1：第二电极7被形成在介电体层10和多孔发光体层2之间，第一电极6夹持介电体层10而在外侧形成发光元件1。发光方法与图22的情形相同，在第一电极6和第二电极7间施加交流电压。通过施加电压，可以在介电体层10中，通过极化反转放出一次电子(e^-)24。此时，产生紫外线和可视光。一次电子(e^-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4，产生沿表面放电，进而产生大量二次电子(e^-)25。由此，雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

当然，与图22的情形相同，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或者将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使极化反转时的电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，从而提高发光亮度。更剧烈地放出电子和沿表面放电，提高发光亮度。另外，爆炸波随着交变电场的电压值上升而产生。爆炸波在介电体层10的极化反转时产生，所以爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的峰电压的提高，发光亮度被提高。

如果一旦开始沿表面放电，则重复进行上述连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在图23的情形下，如果相对于介电体层10的厚度，施加约0.7～1.2kV/mm的电压，则通过极化反转，如图17所示地放出一次电子(e^-)24和沿表面放电产生二次电子(e^-)25，接着开始发光。

图22和图23的发光不同，前者容易在多孔发光体层2产生剧烈的沿表面放电，后者产生的沿表面放电稍弱，亮度也稍弱。

另外，在图23中，形成筛网状的第二电极7的理由是：极化反转产生的图17所示的一次电子(e^-)24容易释放到多孔发光体层2中，如果形成厚度均匀的电极7，则图17所示的一次电子(e^-)24难以释放到多孔发光体层2中。

另外，在图23的情况下，作为绝缘层4，不预先涂布MgO等，作为粘合剂使用的胶体二氧化硅起到绝缘层4的作用。

(实施方案11)

接着，使用图24对在介电体层10和多孔发光体层2的边界上一起形成一对电极6，7的情形进行说明。图24是本实施方案11的发光元件1的剖视图。6是第一电极，7是第二电极，3是荧光体粒子，2是多孔发光体层，10是介电体层。多孔发光体层2由荧光体粒子3、以陶瓷纤维18为主要成分的物质构成。为了得到所希望的发光，可以将平均粒径为2～3μm的BaMgAl_10１7:Eu²+(蓝)、Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)、YBO₃:Eu³⁺(红)这3种无机化合物分别单独或将它们混合后用作荧光体粒子3。

接着，对图24的制造方法和发光作用进行说明。首先，在前述图22中使用的介电体烧结体10的一个表面上涂布并烧结Ag糊，形成一对电极6，7。接着，混合45重量％荧光体粒子、10重量％无机纤维粉末、40重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素而得到糊料，涂布该糊料，干燥后，在空气中、于400～600℃下进行热处理，在介电体层10上层叠约2为50μm厚的多孔发光体层2。由此，得到一对电极6，7都被形成在介电体层10和多孔发光体层2的边界上的发光元件1。

发光方法与图22的情形相同，在第一电极6和第二电极7间施加交流电场。通过施加电压，可以在介电体层10中，通过极化反转放出一次电子(e^-)24。此时，产生紫外线和可视光。一次电子(e^-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和陶瓷纤维18，产生沿表面放电，进而产生大量二次电子(e^-)25。由此，雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

当然，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或者将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此使极化反转时的电子放出或沿表面放电更剧烈地产生，并使发光亮度提高。另外，爆炸波随着交变电场的电压值上升而产生。爆炸波在介电体层10的极化反转时产生，爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的峰电压的提高，发光亮度被提高。

如果一旦开始沿表面放电，则重复进行上述连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，使用交流电源，相对于介电体层10的厚度，施加约0.7～1.2kV/mm的电场，由此，通过极化反转产生电子的放出和产生沿表面放电，接着开始发光。图24表示下述情形，一对电极被一起形成在介电体层和多孔发光体层的边界上。

(实施方案12)

参照图25对本发明的实施方案12，也就是对以下方案进行说明：一对电极6和7配置在介电体层的上面，通过该一对电极而层叠多孔发光体层2，在该多孔发光体层2的上面配置其它电极70。

图25是本实施方案的发光元件1的剖视图。6和7是一对电极，6是第一电极、7是第二电极、3是荧光体粒子，4是电绝缘体层，2是多孔发光体层，10是介电体层和70是第三电极。如图6所示，多孔发光体层由荧光体粒子3或以荧光体粒子3为主成分的物质构成，在本实施方案中，使用的是通过绝缘体层4覆盖荧光体粒子3的表面的物质。

为了得到所希望的发光，将平均粒径为2～3μm的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)、Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)、YBO₃:Eu³⁺(红)这3种无机化合物分别单独或将它们混合后作为荧光体粒子3使用。

在本实施方案中，使用前述蓝色荧光体粒子3，在其表面形成由MgO形成的绝缘性无机物的绝缘层4后使用。在Mg前体螯合物溶液中加入荧光体粒子3，经过长时间搅拌，取出干燥后，在大气中、于400～600℃下进行热处理，在荧光体粒子3的表面形成MgO的均匀涂布层，也就是绝缘体层4。

首先，对于图25所示的本实施方案12的发光元件的制造方法进行说明。将50重量％涂布了绝缘体层4的荧光体粒子3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液混合，形成糊料。接着，在形成第一电极6和第二电极7的直径15mmφ、厚度1mm的介电体层10(以BaTiO₃为主成分的片状烧结体，在其上面烧结Ag电极糊，使厚度达到30μm，形成第一电极6和第二电极7)上，通过一对电极，也就是第一电极6和第二电极7，涂布前述糊料，用干燥器在100～150℃的温度下，干燥10～30分钟，在介电体层10上层叠厚度约100μm的多孔发光体层2。然后，在多孔发光体层2的上面层叠涂布了透明电极(铟—锡氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)70的玻璃(未图示)。由此得到了如图25所示的发光元件1，其中，一对电极6，7都被形成在介电体层10和多孔发光体层2的边界上，在多孔发光体的上面形成了第三电极70。此时，如后所述，可以使用搭载荧光体粒子粉末的无机纤维板作为多孔发光体层。

接着，对该发光元件1的发光作用进行说明。在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。通过施加电压，在介电体层10中由极化反转放出图17所示的一次电子(e^-)24。此时，产生紫外线和可视光线。之后，通过在其它电极(也就是电极70)和前述一对电极的至少一者间施加交变电场，图17所示的一次电子(e^-)24冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4，产生沿表面放电，进而大量产生图17所示的二次电子(e^-)25。由此，雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

此时，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或者频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使极化反转时的电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，从而提高发光亮度。

另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波在介电体层10的极化反转时产生，因此其产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，因此随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，在极化反转时，相对于介电体层10的厚度，施加约0.6～1.3kV/mm的电场。之后，使用交流电源相对于发光元件1的厚度，施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，产生一次电子的放出和沿表面放电，接着开始发光。另外，在极化反转时施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。而且，下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。以蓝色换算计，可以制造具有2～51m/W的发光效率的发光装置。

在本实施方案12中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

本实施方案12中的发光元件1在结构上近似于无机EL(ELD)的结构，但是构成和机理完全不同。首先，对于构成，如前述背景技术所记载的那样，无机EL所使用的荧光体是以ZnS:Mn²⁺、GaP:N等为代表的半导体形成的发光体，本实施方案12中的荧光体粒子可以是绝缘体或半导体中的任一种。也就是，即使使用电阻值极低的半导体的荧光体粒子时，如前所述，由于荧光体粒子3被绝缘层4均匀地覆盖，该绝缘层4是绝缘性无机物，所以不会短路，可以通过沿表面放电而继续发光。另外，对于荧光体层，在无机EL中，厚度为亚微米～几微米，而在本实施方案中，其是几微米到几百微米的多孔质体。另外，在本实施方案中，发光体层为多孔性的。

用SEM(扫描型电子显微镜)观察多孔性的形态，从其结果可以发现，荧光体粒子为点接触程度的堆积。

另外，作为荧光体粒子，现在使用的是等离子显示器(PDP)中使用的紫外线发光的粉末，但是经确认，阴极射线管(CRT)使用的ZnS:Ag(蓝)和ZnS:Cu、Au，Al(绿)、Y₂O₃:Eu(红)也可以同样发光。对于CRT用的荧光体，由于电阻值低，所以难以产生沿表面放电，因此优选用绝缘体4涂布荧光体的表面，由此容易产生沿表面放电并发光。

本发明是以通过介电体的极化反转放出的一次电子为基点，雪崩式地引起沿表面放电，大量产生二次电子，从而发光的发光元件。因此，如果在多孔发光体层2中增加具有极化反转以外的使电子冲撞到的新功能的系统，可以设想的是，可以容易地发光。

另外，在本实施方案中，在制作荧光体粒子3的糊料时，使用胶体二氧化硅水溶液，但是经确认，使用有机溶剂也可以得到同样的效果。使用相对于50重量％荧光体粒子，混炼了45重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素而得到的糊料，在介电体层10的表面进行丝网印刷，在大气中、于400～600℃下热处理10～60分钟，制造几微米～几十μm厚的多孔发光体层2。此时，如果过分提高热处理温度，荧光体容易变质，所以温度管理和热处理气氛的管理很重要。另外，在该有机糊料中含有无机纤维18也可以得到同样的效果。

另外，在本实施方案中，使用BaTiO₃作为介电体，但是经确认，使用SrTiO₃、CaTiO₃、MgTiO₃、PZT(PbZrTiO₃)，PbTiO₃等介电体，也可以得到同样的效果。另外，介电体层可以使用烧结体，也可以使用通过溅射、CVD、蒸镀、溶胶-凝胶法等薄膜形成方法得到的介电体层。

在本实施方案中使用烧结体作为介电体层，但是采用由介电体粉末和粘合剂形成的结构，也可以发光。也就是，可以使用如下得到的介电体层：在Al金属基板上，涂布糊料，干燥后，在空气中，在400～600℃下进行热处理，由此得到由介电体粒子和粘合剂构成的介电体层，其中该糊料是在相对于40重量％的BaTiO₃粉末，混合了15重量％的玻璃粉末而得到的粉体中，混炼40重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素而形成的。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道使用红色和绿色的荧光体粒子，也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子，也可以得到同样的效果。根据本实施方案的发光元件，由于其是由沿表面放电而产生的发光，不使用目前形成荧光体层所使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统和载流子倍增层，所以结构简单，加工也容易。

另外，在电极70中使用ITO，但是也可以使用实施过铜配线的透光性基板ITO来代替ITO。铜配线可以形成为微细的筛网状，开口率(未配线的部分相对于整体的比例)为90％，与具有ITO膜的透光性基板相比较，光的透过性一点也不逊色。另外，铜与ITO相比较，电阻相当低，所以有助于大幅度提高发光效率，所以很合适。另外，作为实施微细的筛网状配线的金属，除了铜以外，还可以使用金、银、铂以及铝。

(实施方案13)

接着，参照图26说明实施方案13的制造方法和发光作用。在本实施方案中，在介电体层10的下面和上面上分别形成第一电极6和第二电极7而将介电体层10夹在中间。省略与图1相同的符号的说明。使用与实施方案12相同的介电体10，通过印刷和烧结Ag糊，与实施方案12同样分别在其上面的中央部形成第二电极7，和在整个下面形成第一电极6。之后，在第二电极7的表面，涂布实施方案12中使用的含有荧光体粒子3的糊料，用干燥器在100～150℃的温度下，干燥10～30分钟，在介电体层10上层叠厚度约100μm的多孔发光体层2。之后，与实施方案12同样地，在多孔发光体层2的上面层叠涂布透明电极70(铟—锡氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)的玻璃板(未图示)。其结果是，一对电极6，7被形成在介电体层10的两面上，在该介电体10的上面通过第二电极7而层叠多孔发光体层2，再在该多孔发光体的上面形成第三电极70，从而得到具有图26所示的这种剖面结构的发光元件1。

为了驱动发光元件1，在第一电极6和第二电极7之施加交流电场。通过施加电压，在介电体层10中，通过极化反转放出一次电子(e-)24。此时，产生紫外线和可视光。之后，通过在第三电极70和前述一对电极中的至少1个电极之间施加交变电场，一次电子(e-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4，产生沿表面放电，进而大量产生二次电子(e-)25。由此，雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。

在实施方案13中，与上述实施方案12的情况同样地，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以极化反转时所产生的电子放出和沿表面放电变得更剧烈，从而提高发光亮度。另外，爆炸波随着交变电场的电压值上升而产生。爆炸波在介电体层10的极化方向时产生，爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的峰电压的提高，发光亮度被提高。

如果一旦开始沿表面放电，则可以重复连锁地放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案13中，相对于多孔发光层10的厚度，在第一电极6和第二电极7上施加约0.84～1.4kV/mm的电压，由此通过极化反转放出一次电子，然后相对发光元件1的厚度，在第一电极6或第二电极7的任何一个电极和电极70上施加约0.7～1.2kV/mm的交变电场，由此产生沿表面放电和大量地产生二次电子，接着开始发光。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。以蓝色换算计，可以制造具有2～51m/W的发光效率的发光装置。

在本实施方案13的发光元件中，如图26所示，在介电体层10的上面形成的第二电极7不是在整个表面形成，而是部分形成的。这是因为可以抑制极化反转放出的一次电子被电极自身屏蔽，有效地导入多孔发光体层2。另外，可以形成筛网状的电极，也可以形成为由极化反转所产生的电子可以平稳地放出到多孔发光体层2的形状的电极，以此来代替如上述那样部分地形成电极。

另外，在图26中，施加交变电压时，在第一电极6和第二电极70之间施加的情况下，和在第二电极7和第三电极70间施加的情况下，亮度几乎没有改变。

(实施方案14)

接着，参照图27对实施方案14对以下方案进行说明，也就是在介电体层10的下面配置一对电极6，7，在上面层叠多孔发光体层2，在该多孔发光体层2的上面配置第三电极70。

在本实施方案中，与前述实施方案12同样地，通过绝缘层4覆盖荧光体表面。也就是，在荧光体粒子表面形成均匀的MgO涂布层。

参照图27对本实施方案的发光元件的制造方法进行说明。将50重量％的由绝缘层4均匀覆盖地荧光体粒子3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液混合，形成浆料。接着，在形成第一电极6和第二电极7的直径15mmφ、厚度1mm的介电体层10(以BaTiO₃为主成分的片状烧结体，在其下面烧结Ag电极糊，以使其厚度达到30μm，形成第一电极6和第二电极7)的上面，涂布前述浆料，用干燥器在100～150℃的温度下，干燥10～30分钟，由此在介电体层10上层叠厚度约100μm的多孔发光体层2。然后，在多孔发光体层2的上面层叠涂布了透明电极(铟—锡氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)70的玻璃(未图示)。其结果是，在介电体层10的下面形成一对电极6，7，在介电体层10的上面层叠多孔发光体层2，再在多孔发光体层2的上面形成第三电极70，由此得到图27所示的发光元件1。

接着，对该发光元件1的发光作用进行说明。在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。通过施加电压，在介电体层10中通过极化反转放出一次电子(e^-)24。此时，产生紫外线和可视光线。之后，在第三电极70和前述一对电极6，7中的至少一个电极之间施加交变电场，一次电子(e^-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4，产生沿表面放电，进而大量产生的二次电子(e^-)25。由此，雪崩式地产生电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

此时，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或者频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使极化反转时产生的电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，从而提高发光亮度。

另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。由于爆炸波在介电体层10的极化反转时产生的，其产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。

如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在实施方案14中，在极化反转时，相对于介电体层10的厚度，施加约0.4～0.8kV/mm的电场。之后，使用交流电源相对于发光元件1的厚度，施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，由此放出一次电子和产生沿表面放电，接着开始发光。另外，在极化反转中所施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。而且，下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。以蓝色换算计，可以制造具有2～51m/W的发光效率的发光装置。

(实施方案15)

参照图28对本实施方案15进行说明。本实施方案是：第一电极6被配置在介电体层10的下面，在该介电体层10的上面层叠多孔发光体层2，在该多孔发光体层2的上面配置第二电极7和第三电极70。

在本实施方案15中，与前述实施方案12同样，绝缘层4覆盖荧光体粒子表面。也就是，通过与实施方案12同样的方法在蓝色荧光体粒子表面形成MgO的均匀的涂层。

对于本实施方案15的发光元件的制造方法来说，首先制造混合了50重量％的均匀覆盖绝缘层4的荧光体粒子3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液的浆料。接着，在形成第一电极6的直径15mmΦ、厚度1mm的介电体层10(以BaTiO₃为主成分的片状烧结体，在其下面烧结Ag电极糊，以使厚度达到30μm，形成第一电极6)的上面，涂布前述浆料，用干燥器在100～150℃下，干燥10～30分钟，在介电体层10上层叠厚度约100μm的多孔发光体层2。然后，在多孔发光体层2的上面烧结Ag电极糊，使厚度达到30μm，在多孔发光体层2的表面的一部分上形成第二电极7，之后，层叠部分涂布了透明电极(铟—锡氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)70的玻璃板(未图示)。其结果是，得到具有图28的剖面结构的发光元件1，其中，一对电极中的第一电极6被形成在介电体层10的下面，在介电体层10的上面层叠多孔发光体层2，在其上面形成第二电极7以及第三电极70。

接着，对该发光元件1的发光作用进行说明。在第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。通过施加电压，在介电体层10中通过极化反转放出一次电子(e^-)24。此时，产生紫外线和可视光线。之后，通过在其它电极、即第三电极70和前述一对电极6，7中的至少一个电极之间施加交变电场，一次电子(e^-)冲撞到多孔发光层2的荧光体粒子3和绝缘层4，产生沿表面放电，进而大量产生的二次电子(e-)25。由此，雪崩式地产生电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。此外，通过施加交流电场，在介电体层中的极化反转被重复进行。与此同时，产生电子，将电荷注入多孔发光层，其结果是产生沿表面放电。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子和紫外线冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。

此时，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或者将频率从几十Hz提高到几千Hz，极化反转时的电子放出和沿表面放电变得更剧烈，从而提高发光亮度。

另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波在介电体层10的极化反转时产生，因此其产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在实施方案中，在极化反转时，相对于介电体层10的厚度，施加约0.5～1.0kV/mm的电场。之后，使用交流电源相对于发光元件1的厚度，施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，由此放出一次电子并大量产生二次电子，接着开始发光。另外，在极化反转中所施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。而且，下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右也继续发光，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。以蓝色换算计，可以制造具有2～51m/W的发光效率的发光装置。

(实施方案16)

参照图29和图30，对本实施方案的含有电子放出体、多孔发光体以及成对电子的发光元件进行说明。本实施方案的发光元件是：多孔发光体含有无机荧光体粒子，且多孔发光体被配置成与电子放出体相邻接，以使多孔发光体被从电子放出体产生的电子照射，一对电极以向前述多孔发光体的至少一部分施加电场的方式配置。特别是，对如下这种发光元件进行说明：电子放出体包含阴极电极、栅电极和夹在前述2个电极之间的Spindt型发射体(emitter)而形成，通过在阴极电极和栅电极之间施加栅电压，将从前述Spindt型发射体放出的电子照射多孔发光体而使前述多孔发光体发光。

图29是本实施方案的发光元件的剖视图，1是整体厚度约为2mm的发光元件，2是厚度约为30μm的多孔发光体层，3是平均粒径为2μm的荧光体粒子，4是荧光体粒子表面的厚度为0.5μm的绝缘层，100是底面为1μm、高度1μm的三角锥形Spindt型发射体，6是厚度为200nm的第一电极，7是厚度为200nm的第二电极，111是厚度为150nm的阳极电极，112是厚度为150nm的阴极电极，113是厚度为200nm的栅电极，116是厚度为1μm的绝缘层，117是厚度为1.1mm的基板，119是厚度为1.1mm的电子放出体。

首先，参照附图对本实施方案的发光元件的制造方法进行说明。图30A—F是用于说明图29所示的发光元件的制造方法的图，如图30A所示，在玻璃基板117的表面蒸镀Au，形成阴极电极112，对于形成阴极电极112，也可以蒸镀Ag、Al或Ni以代替Au。另外，基板117除了使用玻璃以外，也可以是陶瓷。

接着，如图30B所示，为了形成绝缘层116，通过丝网印刷法在阴极电极112上印刷玻璃糊，使其干燥，在580℃下烧结。另外，绝缘层116的形成除了丝网印刷玻璃糊以外，还可以使用称作光刻法的工艺方法如下形成：在阴极电极上通过溅射覆盖SiO₂，使用光致抗蚀材料和光掩模，UV曝光后显影，通过蚀刻选择性地形成SiO₂的绝缘层116。

接着，如图30C所示，溅射形成Al膜后，使用光刻法，在绝缘层116上形成由Al形成的栅电极113。另外，也可以使用Ni代替Al作为栅电极用金属。

之后，如图30E所示，通过2步蒸镀法在栅电极113间的凹处形成Spindt型发射体。具体地说，将如图30C所示的基板倾斜约20°的角度，安装到蒸镀装置上，一边旋转前述基板一边蒸镀作为牺牲材料的Al₂O₃。由此，Al₂O₃如图30D所示地被蒸镀，以覆盖栅电极113，形成厚度200nm的Al₂O₃层118，在阴极电极112上不蒸镀。接着，作为发射体，如果垂直蒸镀Mo，则可以以自动调准的方式地进入栅电极113间的凹处的方式蒸镀，形成三角锥状的Mo的Spindt型发射体。之后，提离(lift off)发射栅电极113上的牺牲层和Mo，而且由于Mo发射体在蒸镀时被氧化，所以通过在550℃的温度下烧结，最终可以得到如图30E所示的MoSpindt型发射体100被形成在栅电极113之间的凹处的玻璃基板。另外，除了Mo以外，Nb、Zr、Ni、钼钢等金属也可以作为发射体材料使用，而且这些发射体可以按照制造上述Mo发射体的方法制造。

本实施方案中的多孔发光体2由荧光体粒子3或以荧光体粒子3为主成分的粒子构成，在本实施方案中，荧光体粒子3表面被绝缘层4覆盖。

为了得到所希望的发光，可以将例如平均粒径为2～3μm的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)、Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)、YBO₃:Eu³+(红)这3种无机化合物分别单独或混合后用作荧光体粒子3。

在本实施方案中，使用前述蓝色荧光体粒子3，在其表面形成由MgO形成的绝缘性无机物质的绝缘层4。具体地，在Mg前体螯合物溶液中加入荧光体粒子3，经过长时间搅拌，取出干燥后，在空气中、400～600℃下进行热处理，由此在荧光体粒子3表面形成MgO均匀的涂布层，也就是绝缘层4。将50重量％的涂布上述绝缘层4的荧光体粒子3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液混合，形成糊料。

接着，将由无机纤维形成的陶瓷板(厚度约为1mm、Al-₂O₃-CaO-SiO₂体系，空隙率约为45％的陶瓷纤维板)浸渍到前述糊料中，在100～150℃的温度下干燥10～30分钟，在陶瓷板上搭载荧光体粒子粉末。之后，在其两面上烧结Ag电极糊，使厚度达到30μm，形成第一电极6和第二电极7。如图30F所示，如此得到的陶瓷纤维板使用胶体二氧化硅、水玻璃或环氧树脂贴附到电子放出体119上。接着，通过在多孔发光体2的上面层叠涂布了透明的阳极电极(铟-锡氧化物合金(ITO)，厚度15μm)111的玻璃(未图示)，如图29所示，可以得到下列的发光元件1，其中，在电子放出体119上形成多孔发光体2，且在规定位置配置有电极。另外，对于发光元件1的电极来说，由于作为阳极电极111使用的透明电极ITO的电阻值高，第一电极6和第二电极7作为辅助电极插入。因此，使阳极电极111和第二电极7可以共用一个电极，使栅电极113和第一电极6可以共用一个电极。

另外，为了防止从发射体发出的电子轨道有很大的偏移，可以在栅电极上丝网印刷Ag糊，设置聚焦电极。

接着，对本实施方案的发光元件1的发光作用进行说明。

为了驱动发光元件1，首先，在图29的阳极电极111和阴极电极112之间、以及栅电极113和阴极电极112之间分别施加800V、80V的直流电场，从Spindt型发射体100在图的箭头方向放出一次电子。所施加的电场大，则促进电子的产生，但是如果过小的话，电子放出不足。

在如上放出一次电子的同时，在第一电极6和第二电极7间施加交变电场。由于电荷的移动，放出的一次电子雪崩地倍增，在多孔发光体2的内部产生沿表面放电。沿表面放电连锁地继续产生，在荧光体粒子周围产生电荷移动，被加速的电子进一步冲撞到发光中心，激发多孔发光体2而发光。此时，还产生紫外线和可视光线，通过紫外线激发、发光。

另外，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，从而提高发光亮度。

如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

具体地，使用交流电源，相对于多孔发光体2的厚度，施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，在电荷移动的同时，产生沿表面放电，接着开始发光。另外，此时施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。以蓝色换算计，可以制造具有2.01m/W的发光效率、亮度200cd/m²、对比度500:1的特性的发光装置。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

本实施方案的发光元件1在结构上近似于无机EL(ELD)的结构，但是构成和机理完全不同。首先，对于构成，如前述背景技术所记载，无机EL所使用的荧光体是以ZnS:Mn²⁺、GaP:N等为代表的半导体形成的发光体，本实施方案的荧光体粒子是绝缘体或半导体中的任一种，但优选为绝缘性荧光体粒子。也就是，即使使用电阻值极低的半导体荧光体粒子，如前所述，由于荧光体粒子被绝缘层4均匀地覆盖，该绝缘层是绝缘性无机物，所以不会短路，通过沿表面放电而继续发光。另外，对于荧光体层，无机EL的厚度为亚微米～几微米，而本实施方案是几微米到几百微米的多孔质体。另外，本实施方案的特征在于发光体为多孔性物质。

用SEM(扫描型电子显微镜)观察多孔性物质的形态，从观察的结果可以发现荧光体粒子为点接触程度的堆积。

另外，荧光体粒子现在使用的是等离子显示器(PDP)中使用的紫外线发光的粉末，但是经确认：阴极射线管(CRT)中所使用的ZnS:Ag(蓝)和ZnS:Cu、Au，Al(绿)、Y₂O₃:Eu(红)，确认也可以同样发光。

本发明是以电子放出体119放出的电子为基点，雪崩式地引起沿表面放电而发光的发光元件。可以认为，如果将照射电子的新型的电子放出体和本发明的多孔发光体2组合使用，可以容易地发光。

另外，在本实施方案中，在制作荧光体粒子3的糊料时，使用胶体二氧化硅水溶液，但是确认使用有机溶剂也可以得到同样的效果。其中相对于50重量％荧光体粒子，混炼45重量％α—萜品醇、5重量％乙基纤维素，由此制备浆料，浸渍上述陶瓷纤维板，通过热处理而脱脂。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道使用红色和绿色的荧光体粒子也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子也可以得到同样的效果。另外，在本实施方案中，在第一电极6和第二电极7之间施加的是交变电场，但是也可以使用直流电场。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过沿表面放电发光的，所以几乎不使用目前形成荧光体层时使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统倍增和载流子倍增层，因此结构简单，加工也容易。

(实施方案17)

参照图31和图32A—G，对本实施方案的含有电子放出体、多孔发光体和一对电极的发光元件进行说明。在本实施方案的发光元件中，多孔发光体含有无机荧光体粒子，且多孔发光体被配置成与电子放出体相邻接，以使其可以被由电子放出体产生的电子照射，一对电极以向前述多孔发光体的至少一部分施加电场的方式配置。特别是，对如下电子发光体进行说明：电子放出体含有阴极电极、栅电极、夹在前述2个电极之间的碳纳米管，通过在阴极电极和前述栅电极之间施加栅电压，将从碳纳米管放出的电子照射到多孔发光体上，使前述多孔发光体发光。

图31是本实施方案的发光元件的剖视图，1是发光元件，2是多孔发光体，3是荧光体粒子，4是绝缘层，6是第一电极，7是第二电极，111是阳极电极，112是阴极电极，113是栅电极，116是绝缘层，117是基板和127是碳纳米管。

首先，参照附图对本实施方案的发光元件的制造方法进行说明。图32A—G是用于说明图31所示的发光元件的制造方法的图，如图32A所示，在玻璃基板117的表面蒸镀Au，形成阴极电极112方法与前述实施方案16相同。另外，本实施方案中的基板除了使用玻璃以外，也可以使用陶瓷。接着，如图32B所示，对于在阴极电极112上形成绝缘层116的方法以及如图32C所示、在绝缘层116上形成Al形成的栅电极113的方法，都和前述实施方案16同样进行。

接着，如图32D所示，通过丝网印刷，相对于50重量％碳纳米管，混炼45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纤维素，将所得到的糊料125落入栅电极113间的凹处。干燥后，在N₂气氛中，在400℃下进行热处理，如图32E所示的那样，碳纳米管127在上述凹处堆积。然后，根据将粘合薄膜粘接到碳纳米管表面后剥离的方法进行碳纳米管的取向处理，可以形成如图32F所示的被垂直取向的碳纳米管，所述垂直取向是一种作为电子放出体的优选状态。

另外，通过在形成上述栅电极的基板上涂布感光性碳纳米管糊料，使用光掩模曝光、显影，也可以使碳纳米管图形化。另外，用于碳纳米管的垂直取向的方法，也可以使用激光照射法。具体地，该方法是：使用含有上述碳纳米管的糊料，形成碳纳米管膜后，照射激光，通过烧断碳纳米管膜所含有的有机树脂，在膜表面露出碳纳米管，同时使碳纳米管起毛。

接着，与前述实施方案16同样地，在由无机纤维形成的陶瓷板(厚度约为1mm、Al₂O₃-CaO-SiO₂体系，空隙率约为45％的陶瓷纤维板)上搭载荧光体粒子粉末，在其两面上烧结Ag电极糊，使厚度达到30μm，从而形成第一电极6和第二电极7。如图32G所示，如此得到的陶瓷纤维板使用胶体二氧化硅、水玻璃或环氧树脂贴附到电子放出体119上。接着，通过在多孔发光体2的上面层叠涂布了透明的阳极电极(铟-锡氧化物合金(ITO)，厚度15μm)111的玻璃(未图示)，由此可以得到在电子放出体119上形成多孔发光体2，且在规定位置配置有电极的图31所示的本实施方案的发光元件1。

接着，对本实施方案的发光元件1的发光作用进行说明。为了驱动发光元件1，首先，通过在图31的阳极电极111和阴极电极112之间、以及栅电极113和阴极电极112之间分别施加750V、80V的直流电场，从碳纳米管在图的箭头方向放出一次电子。

在如上放出一次电子的同时，在第一电极6和第二电极7间施加交变电场。由于电荷的移动，所放出的一次电子雪崩地倍增，在多孔发光体2的内部产生沿表面放电。沿表面放电连锁地继续产生，在荧光体粒子周围产生电荷移动，被加速的电子进一步冲撞到发光中心，多孔发光体2被激发，由此发光。此时，还产生紫外线和可视光线，通过紫外线激发、发光。

另外，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，进而将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，从而提高发光亮度。

如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

具体地，使用交流电源，相对于多孔发光体2的厚度，通过施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，在电荷移动的同时，产生沿表面放电，接着开始发光。另外，此时施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以确认继续发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道使用红色和绿色的荧光体粒子，也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子，也可以得到同样的效果。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过沿表面放电发光的，所以几乎不使用目前形成荧光体层时使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统倍增和载流子倍增层，因此结构简单，加工也容易。

(实施方案18)

参照图33和图34A—C，对本实施方案的含有电子放出体、多孔发光体和一对电极的发光元件进行说明。在本实施方案的发光元件中，多孔发光体含有无机荧光体粒子，且多孔发光体被配置成与电子放出体相邻接，以使多孔发光体可以被从电子放出体产生的电子照射，一对电极以向前述多孔发光体的至少一部分施加电场的方式配置。特别是，对如下发光元件进行说明：其中，电子放出体是表面传导型电子放出元件，在金属氧化膜上设置微细的间隙，通过向在金属氧化膜上预先配备的电极施加电压，对前述间隙施加电场，使从间隙产生的电子照射到多孔发光体。

图33是本发明的实施方案的发光元件的剖视图，1是发光元件，2是多孔发光体，3是荧光体粒子，4是绝缘层，6是第一电极，7是第二电极，117是基板，130是间隙，131是PdO超微粒子膜和132是Pt电极。

首先，参照附图对本实施方案的发光元件的制造方法进行说明。图34A—C是用于说明图33所示的本实施方案的发光元件的制造方法的图。如图34A所示，通过丝网印刷在陶瓷基板117的表面将Pt糊料的图形化，从而在设置较小的间隙的状态下、在基板上形成Pt电极132。接着，如图34B所示，通过喷墨印刷用PdO油墨覆盖Pt电极132，以便桥接Pt电极132，进行烧结，从而在Pt电极132上形成PdO超微粒子膜131。接着，如图34C所示，通过进行电处理，使PdO超微粒子膜31产生龟裂，形成10nm左右的微细的间隙130。如此构成本实施方案的电子放出体，该方法不使用光刻工艺，步骤也比较少，在经济性和显示器的大型化方面是极为优异的。

接着，与前述实施方案16同样地，在由无机纤维形成的陶瓷板(厚度约为1mm、Al₂O₃-CaO-SiO₂体系，空隙率约为45％的陶瓷纤维板)上搭载荧光体粒子粉末，在其两面上烧结30μm厚的Ag电极糊，分别形成第一电极6和第二电极7。如图33所示，如此得到的陶瓷纤维板使用胶体二氧化硅、水玻璃或环氧树脂贴附到电子放出体119上。

这样，可以得到在电子放出体119上配置多孔发光体2，且在规定位置配置有电极的图33所示的本实施方案的发光元件1。

接着，对该发光元件1的发光作用进行说明。为了驱动发光元件1，首先，如果在图33所示的2个Pt电极132间施加12～16V的直流电压，借助10nm的狭缝，通过隧道效应(tunnel effect)，从一个电极在图的箭头方向放出电子，照射多孔发光体2。

在如上放出一次电子的同时，在第一电极6和第二电极7之间施加交变电场。由于电荷的移动，所放出的一次电子雪崩地倍增，在多孔发光体2的内部产生沿表面放电。沿表面放电连锁地继续产生，在荧光体粒子周围产生电荷移动，被加速的电子进一步冲撞到发光中心，多孔发光体2被激发，由此发光。此时，还产生紫外线和可视光线，通过紫外线激发、发光。

另外，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，进而将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，其结果是，提高发光亮度。

如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

具体地，使用交流电源，相对于多孔发光体2的厚度，通过施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，产生电荷移动和沿表面放电，接着开始发光。另外，此时施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以确认继续发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

另外，作为荧光体粒子，现在使用的是等离子显示器(PDP)中使用的紫外线发光的粉末，但是经确认，阴极射线管(CRT)使用的ZnS:Ag(蓝)和ZnS:Cu、Au，Al(绿)、Y₂O₃:Eu(红)也可以同样发光。

另外，本发明是以电子放出体119放出的电子为基点，产生雪崩式地引起沿表面放电，从而引起发光的发光元件，可以认为，如果在多孔发光体2中附加具有照射电子的新功能的装置，则可以容易地发光。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道使用红色和绿色的荧光体粒子也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子也可以得到同样的效果。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过沿表面放电发光的，所以几乎不使用目前形成荧光体层时使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统倍增和载流子倍增层，因此结构简单，加工也容易。

另外，在本实施方案中，还可以使用如下类似的电子放出体来代替使用前述记载的电子放出体，即：用2个电极夹住绝缘层，通过在两电极上施加电场，也可以使电子放出。具体地，可以分别使用Ir-Pt-Au合金作为上部电极，使用Al作为阴极电极，使用Al₂O₃作为绝缘层，用2个电极夹住绝缘层，在电极之间施加电场时，从上部电极放出电子，所以通过形成使用这种电子放出体照射到多孔发光体的结构，也可以制造发光元件。

(实施方案19)

参照图35和图36A—D，对本实施方案的含有电子放出体、多孔发光体和一对电极的发光元件进行说明。在本实施方案的发光元件中，多孔发光体含有无机荧光体粒子，且多孔发光体被配置成与电子放出体相邻接，以使多孔发光体可以被从电子放出体产生的电子照射，一对电极以向前述多孔发光体的至少一部分施加电场的方式配置。特别是，对如下发光元件进行说明，其中电子放出体含有多晶硅薄膜、硅微晶、在硅微晶表面含有形成的氧化膜的硅微晶，将通过对电子放出体施加电压所放出的电子照射到多孔发光体，使多孔发光体发光。

图35是本实施方案的发光元件的剖视图，1是发光元件，2是多孔发光体，3是荧光体粒子，4是绝缘层，6是第一电极，7是第二电极，112是阴极电极，119是电子放出体，141是金属薄膜电极，145是多晶硅和147是硅微晶。图36A-D是用于说明图35所示的发光元件的制造方法的图，如图36A所示，在玻璃基板143的表面蒸镀Au，通过光刻法进行布图而形成阴极电极112。接着，如图36B所示，通过等离子CVD法形成柱状多晶硅。

接着，如图36C所示，将阴极电极112上的多晶硅145多孔化，形成纳米硅微晶(nanosilicon)147。具体地，将基板浸渍到氢氟酸和乙醇的混合溶液中，使基板为正极，使作为对电极的Pt为负极，如果在它们之间施加电压，则可以在阴极电极112上形成硅微晶。

接着，在洗涤基板143后，浸渍到硫酸溶液中，仍然是使基板为正极，以Pt为负极，如果施加电压，则将多晶硅145和硅微晶的表面同时氧化。最后，如图36D所示，溅射而设置Au合金、Ag合金等金属薄膜电极141，通过光蚀刻进行布图，得到电子放出体119。这样，本实施方案的电子放出体的制造方法的步骤数较少，可以使用湿法制造，因此在经济性方面也是优异的。

接着，与前述实施方案11同样地，在由无机纤维形成的陶瓷板(厚度约为1mm、Al₂O₃-CaO-SiO₂体系，空隙率约为45％的陶瓷纤维板)上搭载荧光体粒子粉末，在其两面上烧结Ag电极糊，使厚度达到30μm，从而分别形成第一电极6和第二电极7。如图35所示，如此得到的陶瓷纤维板使用胶体二氧化硅、水玻璃或环氧树脂贴附到电子放出体119上。

通过上述工序，可以得到在电子放出体119上配置多孔发光体2、且在规定位置配置电极的本实施方案的图33所示的发光元件1。

接着，对该发光元件1的发光作用进行说明。为了驱动发光元件1，首先，通过在图35的金属薄膜电极141和阴极电极112间施加15～20V的直流电场，来自阴极电极的电子将硅微晶穿透，被表面的氧化膜加速并放出到电子发光体中。

在如上放出电子的同时，在第一电极6和第二电极7间施加交变电场。由于电荷的移动所放出的一次电子雪崩地倍增，在多孔发光体2的内部产生沿表面放电。沿表面放电连锁地继续产生，在荧光体粒子的周围产生电荷移动，被加速的电子进一步冲撞到发光中心，多孔发光体2被激发，由此发光。此时，还产生紫外线和可视光线，通过紫外线激发、发光。

另外，通过将所施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，进而将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使电子放出和沿表面放电更剧烈地产生，其结果是，提高发光亮度。

如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，使用交流电源，相对于多孔发光体2的厚度，通过施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，产生电荷移动和沿表面放电，接着开始发光。另外，此时施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以确认继续发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道使用红色和绿色的荧光体粒子也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子也可以得到同样的效果。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过沿表面放电发光的，所以几乎不使用目前形成荧光体层时使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统倍增和载流子倍增层，因此结构简单，加工也容易。

(实施方案20)

参照图37A—C对构成本实施方案的发光元件一部分的电子放出体进行说明。本实施方案的电子放出体是使用晶须发射体(whiskeremitter)代替前述碳纳米管。

图37A—C是用于说明本实施方案的电子放出体的制造方法的图，112是阴极电极，113是栅电极，116是绝缘层，117是基板，155是有机金属络合物气体，157是晶须发射体。如图37A所示，在玻璃基板117的表面蒸镀Au，形成阴极电极112，对于在其上形成绝缘层116以及进一步在绝缘层116上形成栅电极的方法，与前述实施方案19同样地进行。接着，如图37B所示，通过CVD法形成晶须发射体。具体地，将Al:Zn有机金属络合物气体155向阴极电极大量喷洒。此时，如果气体量为一定量以上，则热氧化的Al:ZnO膜在垂直方向成长。此外，如果增加原料气体，则膜的顶端变得锋利，并尖锐化到几nm级。因此，Al:ZnO晶须以自动调整的方式布图并进行垂直取向。一边注意原料气体的投入量，成膜温度、成膜时间，一边成膜，由此可以得到如图37C所示的具有Al:ZnO晶须发射体的电子放出体。

接着，根据与前述实施方案11相同的方法，在由无机纤维形成的陶瓷板(厚度约为1mm、Al₂O₃-CaO-SiO₂体系，空隙率约为45％的陶瓷纤维板)上搭载荧光体粒子粉末的多孔发光体，配备规定的电极，并层叠到上述电子放出体上，由此可以得到发光元件(未图示)。

接着，对本实施方案的发光元件1的发光作用进行说明。为了驱动发光元件1，首先，在阳极电极和阴极电极之间以及栅电极和阴极电极之间分别施加850V、80V的直流电场，从晶须发射体放出电子。

在如上放出一次电子的同时，在第一电极和第二电极之间施加交变电场。由于电荷的移动，所放出的一次电子雪崩地倍增，在多孔发光体的内部产生沿表面放电。沿表面放电连锁地继续产生，在荧光体粒子周围产生电荷移动，被加速的电子进一步冲撞到发光中心，多孔发光体被激发，由此发光。此时，还产生紫外线和可视光线，通过紫外线激发、发光。

另外，通过将施加的交变电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，进而将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使电子的放出和沿表面放电更剧烈地产生，从而提高发光亮度。

如果一旦开始沿表面放电，则重复如上所述的连锁放电，不断产生紫外线和可视光线，所以必须抑制光线所导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

具体地，使用交流电源，相对于多孔发光体的厚度，通过施加约0.5～1.0kV/mm的交变电场，产生电荷移动和沿表面放电，接着开始发光。另外，此时施加的电场大，则促进电子的产生，如果施加的电场过小，则电子的放出不充分。另外，放电时的电流值为0.1mA或以下。如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以确认继续发光。

在本实施方案中，虽然是在大气中进行驱动，但是经确认，在氧气、氮气和惰性气氛中或减压气体中实施也可以同样地发光。

另外，在本实施方案中，使用的是蓝色的荧光体粒子，但是已经知道使用红色和绿色的荧光体粒子也可以得到同样的效果。另外，即使是蓝色、红色、绿色的混合粒子也可以得到同样的效果。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过沿表面放电发光的，所以几乎不使用目前形成荧光体层时使用的薄膜形成方法，也不需要真空系统倍增和载流子倍增层，因此结构简单，加工也容易。

另外，在上述电子放出体中，也可以使用碳化硅或金刚石薄膜等代替晶须发射体，在使用这些材料时，也是通过在上述阴极电极和栅电极之间施加栅电压，由此可以从这些材料中放出电子，并照射到多孔发光上。

(实施方案21)

在本实施方案中，参照图38～图40对在对含有电子放出体、多孔发光体和一对电极的发光元件中，特别是为了对多孔发光体施加电场而配置的一对电极进行说明。

图38～图40是构成发光元件的一部分的多孔发光体的剖视图，2是多孔发光体，3是荧光体粒子，4是绝缘层，6是第一电极和7是第二电极。图38所示的多孔发光体和前述的实施方案16同样地使用蓝色的荧光体粒子3，在其表面形成由MgO形成的绝缘性无机物的绝缘层4。具体地，在Mg前体螯合物溶液中加入荧光体粒子，经过长时间的搅拌，取出干燥后，在空气中、于400～600℃下进行热处理，由此在荧光体粒子表面形成MgO均匀的涂布层，也就是绝缘层。将50重量％的涂布上述绝缘层4的荧光体粒子3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液混合，形成糊料。

接着，将由无机纤维形成的陶瓷板(厚度约为1mm、Al-₂O₃-CaO-SiO₂体系，空隙率约为45％的陶瓷纤维板)浸渍到前述糊料中，在120～150℃的温度下干燥10～30分钟，由此在陶瓷板上搭载荧光体粒子粉末。之后，如图38所示，在其上面烧结Ag电极糊，使厚度达到30μm，从而形成第一电极6和第二电极7。如此得到的陶瓷纤维板使用胶体二氧化硅、水玻璃或环氧树脂贴附到电子放出体上，从而得到本发明的发光元件(未图示)。

另外，在前述实施方案1中，如图1所示，在多孔发光体的上面形成第一电极6和第二电极7，但是如图39所示，也可以在上下两面斜对着形成。

接着，如图40所示，在多孔发光体2中同时埋设到第一电极6和第二电极7的情形进行说明。将由MgO形成的绝缘层4覆盖表面的荧光体粒子3和5重量％的聚乙烯醇混合造粒后，使用成形用模具，在约50MPa的压力下，成形为片状。接着，在氮气氛中、450～1200℃下进行2～5小时的热处理，制造片状多孔发光体2。如果多孔发光体的表观孔隙率小于10％，则沿表面放电只在发光体表面产生，发光效率低。因此，优选具有表观孔隙率为10％或以上的多孔结构的多孔发光体。另外，可以认为，由于发光体的气孔也过大而使孔隙率变得过大的话，则发光效率低下，而且难以产生沿表面放电，所以理想的表观孔隙率为大于等于10％且小于100％。

在如上得到的片状多孔发光体2的表面烧结Ag电极糊，使厚度达到约30μm，从而形成第一电极6和第二电极7。然后，将50重量％上述用绝缘层4涂布的荧光体粒子3和50重量％的胶体二氧化硅水溶液混合，形成糊料，将该糊料涂布到形成有电极的上述多孔发光体的表面，在120～150℃的温度下干燥10～30分钟。这样，得到图40所示的同时埋设第一电极6和第二电极7的多孔发光体。

另外，在荧光体粒子表面形成MgO绝缘层的方法可以如下进行。首先，在室温下一边搅拌一边将金属烷氧化物Mg(OC₂H₅)₂粉末(1摩尔比)和由CH₃COOH(10摩尔比)、H₂O(50摩尔比)和C₂H₅OH(50摩尔比)形成的溶液充分混合，制造大致透明的凝胶和溶胶溶液。之后，一边搅拌一边在上述溶胶-凝胶法溶液中每次少量地加入平均粒径为2～3m的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)，Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)，YBO₃:Eu³⁺(红)等荧光体粒子(2摩尔比)进行混合。继续进行该操作1天后，离心分离混合溶液，将粉末放入陶瓷制的大桶中，在150℃下干燥一昼夜。

接着，将干燥后的粉末在空气中、400～600℃下煅烧2～5小时，在荧光体粒子表面形成由MgO形成的均匀的绝缘层。

通过透过性电子显微镜(TEM)观察荧光体粒子的绝缘层的厚度，其结果是，厚度为0.1～2.0μm。如上所述，绝缘层的覆盖可以通过如下任一种方法进行：将荧光体粒子浸渍到金属烷氧化物溶液中，或者如上所述使用金属螯合物溶液进行，或者通过蒸镀、溅射或CVD等。

另外，作为绝缘层使用的金属氧化物，已知Y₂O₃、Li₂O、MgO、CaO、BaO、SrO、Al₂O₃、SiO₂、MgTiO₃、CaTiO₃、BaTiO₃、SrTiO₃、ZrO₂、TiO₂、B₂O₃等，希望使用它们中的至少1种来形成绝缘层。

特别是，在使用气相法形成绝缘层时，希望将荧光体粒子在氮气氛中、200～500℃下进行1～5小时左右的前处理，通常的荧光体粒子含有大量的吸附水或结晶水，如果使用这种状态的绝缘层，亮度降低，发光光谱偏移等寿命性能产生影响，所以不优选。

另外，绝缘层的厚度为0.1～2.0μm左右，可以考虑荧光体粒子的平均粒径和沿表面放电的产生状态来确定厚度，据认为，平均粒径为亚微米级时，必须形成非常薄的涂布层。

如果绝缘层的厚度变大，则从发光光谱偏移，亮度低下，电子屏蔽方面出发，不优选。另外。如果绝缘层变薄，则可以推测沿表面放电的连续产生稍有困难。因此，荧光体粒子的平均粒径和绝缘层的厚度关系，优选为后者相对前者1为1/10～1/500的范围。

另外，荧光体粒子优选分别用金属氧化物形成的绝缘层覆盖，实际上，是以2，3的荧光体粒子凝聚的状态进行覆盖。这样，荧光体粒子在一定程度上的凝聚的状态下进行涂布，也几乎不会影响发光情况。

使用如此得到的多孔发光体制造本发明的发光元件时，经确认，可以得到高亮度、高对比度、高识别性和高可靠性的发光元件。

另外，在制造用绝缘层4覆盖表面的荧光体粒子3时，为了促进沿表面放电的产生，也可以混合绝缘性纤维18而制造多孔发光体2。作为此时所使用的绝缘性纤维18，SiO₂-Al₂O₃-CaO体系的电绝缘性纤维等是合适的。如此得到的多孔发光体的剖面的示意图如图41所示。另外，也可以使用荧光体粒子3和绝缘性纤维18的混合物这样简单的方法来代替对由绝缘层4覆盖的荧光体粒子3进行热处理。图42是由荧光体粒子3和绝缘性纤维18的混合物得到的多孔发光体的剖面的示意图。

(实施方案22)

在本实施方案中，使用附图对本发明的组合了多孔发光体和含有Spindt型发射体的电子放出体而制造的场致发射显示器(FED)的结构概要进行说明。

图43是本实施方案的场致发射显示器的主要部分的分解透视图，图44是本实施方案的使用了Spindt型发射体的发光元件阵列的剖视图。在图43中，2是多孔发光体，119是电子放出体，170是场致发射显示器，171是栅极线，172是阴极线，173是阳极基板，174是阴极基板。在图44中，1是发光元件，2是多孔发光体，3是荧光体粒子，4是绝缘层，100是Spindt型发射体，111是阳极电极，112是阴极电极，113是栅电极，116是绝缘体，117是基板，175是分隔物。

如图43所示，在本实施方案的场致发射显示器170中，使具有多孔发光体2的阳极基板173层叠在搭载电子放出体119的阴极基板174上，以使它们相对向。在阴极基板174上形成相互正交的栅极线171和阳极线172的2层配线，在其正交点形成电子放出体119。这样的话，在本实施方案的场致发射显示器170中，像CRT那样，不使电子射线偏向，在荧光面上显示2维的图像。

如实施方案16所说明的那样，对于使用Spindt型发射体100的电子放出体119，其由圆锥状的Spindt型发射体100、和以包围该发射体的方式形成用于施加将电子引出的电压的栅电极构成。

在从发射体放出电子时，在栅电极中施加正电位，在发射体中施加负电位。强的电场在圆锥状的发射体的顶端部分被集中，电子从该位置向多孔发光体2的方向放出。Mo的spindt型发射体中，在15～80V的电压下放出电子。另外，在实际的显示板中，每1个像素可以形成为对应于几个发射体形成，可以使发射体的动作情况具有很高的冗余性。由此，在这种元件中，由于使特有的电流变化也统计地平均化，因此可以得到稳定的像素发光。另外，矩阵驱动可以是单纯的矩阵驱动，一边在栅极线171上施加正的扫描脉冲，一边对发射体线172提供负的数据电压，同时使1线显示。通过依次切换扫描脉冲，可以显示2维的图像。另外，在一个个矩阵状配置的像素中设置晶体管，通过使各像素进行ON—OFF，由此也可以有源驱动。

作为一个实例，在图44中表示如下发光元件的剖面：形成几个spindt型发射体100，层叠多孔发光体2以使其分别对应于发射体。此时，如图所示，为了避免发光的干扰，希望在多孔发光体2上形成分隔物175为好。另外，本实施方案的场致发射显示器描述的是使用spindt型发射体100的场致发射显示器，但是并不一定限于此，只要是具有放出电子的功能，就可以和本发明的多孔发光体组合来制造场致发射显示器。

(实施方案23)

图45A—C是本实施方案的发光元件的剖视图，在这些图中，1是发光元件，2是多孔发光体层，3是荧光体粒子，4是绝缘层，5是基板，6是第一电极，7是第二电极，8是透光性基板，9是气体层，10是介电体层和11是隔壁。

图45A的发光元件的制造方法如下所示。首先，在厚度为0.3～1.0mm的介电体10的烧结体的一个面上烧结Ag糊，使厚度达到30μm，从而形成规定形状的第一电极6。接着，在玻璃或陶瓷制造的基板5上，粘接形成有前述第一电极的一侧。介电体可以使用实施方案1中所述的任一介电体。

接着，与实施方案1同样地，准备用绝缘层4覆盖表面的荧光体粒子3，绝缘层4由MgO等金属氧化物形成。作为荧光体粒子3可以使用平均粒径为2～3μm的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(蓝)，Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)，YBO₃:Eu³⁺(红)等无机化合物。

在本实施方案中，用由MgO形成的绝缘层4覆盖荧光体粒子3的表面，将该荧光体粒子3和5重量％的聚乙烯醇混合造粒后，使用成形用模具，在约50MPa的压力下，成形为片状。将如此得到的成形体在氮气氛中、450～1200℃下进行2～5小时热处理，制造片状多孔发光体2。

如果多孔发光体的表观孔隙率小于10％，则在电子冲撞到多孔发光体层时，多孔发光体层的表面发光，电子无法注入到发光层的内部，因而在层内几乎没有发光，所以发光效率低。因此，为了使放电产生的电子顺利注入多孔发光体层的内部，希望本实施方案的多孔发光体具有表观孔隙率为10％或以上的多孔结构。另外，如果多孔发光体的表面孔隙率极大，发光效率反而会降低，在多孔发光体层的内部难以产生沿表面放电，所以表观孔隙率合适的是大于等于10％且小于100％的范围。特别优选为大于等于50％且小于100％的范围。

如上得到的片状多孔发光体2使用玻璃糊贴附到介电体层10上，此时，将玻璃糊丝网印刷到多孔发光体层的两端位置上，将多孔发光体层粘附到此处。之后，如果在580℃下进行热处理，则多孔发光层在夹有气体层的状态下，与介电体层10粘接。

接着，通过预先形成的玻璃基板等透光性基板8覆盖多孔发光体层，以使由ITO(铟—锡氧化物合金)形成的第二电极7位于朝向多孔发光体层的位置，由此可以得到图45A所示的发光元件1。此时，为了在多孔发光体层2和第二电极7之间产生存在气体的微小空隙，使用玻璃糊、胶体二氧化硅、水玻璃或树脂等通过热处理贴附透光性基板8。由此，如图45A所示，在多孔发光体层的上下存在气体层的状态下，多孔发光体层的两端部通过起到隔壁11作用的玻璃糊等粘接。

作为本实施方案的特征的存在于多孔发光体层上下两侧的气体层，也就是夹在多孔发光体层2和介电体层10之间的气体层、以及插夹在多孔发光体层和第二电极之间的气体层的厚度均为20～250μm的范围是合适的，最优选为30～220μm的范围。如果大于上述范围，则必须施加高电压产生放电，从经济性的理由出发，不优选。另外，气体层厚度也可以比上述范围更薄，只要是在气体的平均自由程或以上，实质上就没有问题，如果气体层非常薄，则在发光元件的制造工序中，厚度的控制变得略微困难。

另外，本实施方案的存在多孔发光体层的上下的气体层的厚度并不一定要相同。但是，在发光体层的上下2个位置中设置气体层时，如图1所示，各气体层的厚度与只在发光体层的一侧的1个位置有气体层的情况相比，优选设定成略窄。如果气体层的厚度变大，则在放电时必须施加比较高的电压，从经济性方面出发，不优选。

如上所述，在本实施方案中，其特征在于：在多孔发光体层的上下设置气体层，如果在一对电极的第一电极和第二电极中施加交流电压，则在上下的气体层中同时放电，其结果是电子从多孔发光体层的上下放出，有效注入到发光体层中。也就是，如果将施加的交流电场缓慢变大，在气体层上施加绝缘击穿电压或以上的电压，则产生放电，在气体层中，电子倍增，电子冲撞到多孔发光体，多孔发光体层的发光中心被电子激发而发光。这样的话，气体层作为电子供应源而起作用，产生的电子从多孔发光体层上下注入，一边在整个发光体层产生沿表面放电，一边雪崩地通过层内部。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。这样的话，电子从多孔发光体层上下有效地注入，其结果是，与实施方案1所记载的从发光体层一侧注入电子的情形相比较，在本实施方案的具有多孔结构的发光体层，整个层没有遗漏、且均匀有效地发光，其结果是，亮度进一步变高。

如上所述，在本实施方案中，可以制造一种发光元件，该发光元件具有气体层、接触前述气体层的多孔发光体层、用于在前述气体层和前述多孔发光体层中施加电场的至少一对电极；特别是，在多孔发光体层的一个表面上通过气体层，配置介电体层和用于施加电场的一对电极中的第一电极，在未配置前述多孔发光体层的前述介电体层和前述第一电极的另一面上，通过气体层配置前述一对电极中的第二电极。

另外，在本实施方案中，如图45B所示，不在多孔发光体层2，2和介电体层10间设置由气体层9形成的间隙，可以在多孔发光体层2，2和电极6，7间分别设置气体层9，9形成的间隙。

如此，在气体层9，9和与其接触的多孔发光体层2，2中施加来自一对电极6，7的电场，使多孔发光体层2，2发光。

在本实施方案中，在形成多孔发光体层的热处理工序中应当特别注意的是，热处理温度和气氛。在本实施方案中，由于使在氮气中，在450～1200℃的温度范围内进行热处理，所以在荧光体中掺杂的稀土类原子的价数没有变化。但是，在比该温度范围更高的温度下处理时，必须注意稀土类原子的价数可能会变化以及可能会产生由绝缘层和荧光体形成的固溶体。如上所述，对于热处理的气氛，为了不会影响荧光体粒子中掺杂的稀土类金属原子的价数，优选为氮气氛。

在本实施方案中，绝缘层的厚度为0.1～2.0μm左右，可以考虑荧光体粒子的平均粒径和有效产生沿表面放电再决定厚度。另外，如果荧光体的平均粒径为亚微米级，则可以比较薄地覆盖。如果绝缘层变厚，则会产生发光光谱偏移，亮度降低等，所以不优选。反之，如果绝缘层变薄，则可以推测沿表面放电稍微难以产生。因此，荧光体粒子的平均粒径和绝缘层的厚度关系希望是相对于前者1，后者为1/10～1/500的范围。

接着，对该发光元件1的发光作用进行说明。

如图所示，为了驱动发光元件1，在第一电极6和第二电极7间施加交流电场。如果使施加的交流电场缓慢增大，在气体层中施加绝缘击穿电压或以上的电压，则产生放电，电子在气体层中倍增，电子可以冲撞到多孔发光体层，发光体层的发光中心被电子激发而发光。这样的话，气体层作为电子供应源而起作用，在本实施方案中产生的电子从多孔发光体层上下注入，在由多孔性物质形成的发光体整个层中，一边产生沿表面放电，一边雪崩地通过发光体层的内部。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。这样的话，在本实施方案中，从多孔发光体层的上下注入电子，其结果是，与如实施方案1所记载的发光元件那样，只从发光体层的一侧注入电子的情形相比较，多孔发光体层没有遗漏地遍布整个层中、均匀而有效地发光，亮度显著增加。

另外，在本实施方案中，使用表观孔隙率为大于等于10％且小于100％的多孔发光体，相对于不具备多孔结构的普通的发光体层来说，其表面发光，在层内部几乎没有发光，而本实施方案中的由多孔性物质形成的发光体层不仅在层表面而在发光体层的内部也发光，因此发光效率极好。这样的话，在为多孔性层时，由于其多孔结构，放电产生的电子平稳地注入层内部，在整个层产生沿表面放电并发光，其结果是，可以得到高亮度的发光。

另外，对于本实施方案中使用的多孔发光体，希望其表面孔隙率为10％或以上的多孔结构。另外，如果发光体的表观孔隙率极大，则发光效率反而降低以及在多孔发光体层内部难以产生沿表面放电等，基于这些理由，希望的表观孔隙率为大于等于10％且小于100％的范围，特别是，最优选为大于等于50％且小于100％。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使由沿表面放电所产生的电子放出变得更剧烈，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案的图45A和图45B的发光元件中，相对于多孔发光体层的厚度，分别施加约0.79～1.7、0.75～1.6kV/mm的电场，使荧光体粒子3发光，之后，分别施加约0.55～1.1、0.52～1.0kV/mm的交变电场，使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。如果施加的电场变大，则促进电子产生，如果施加的电场较小，则抑制它们的产生。在存在于气体层的气体是空气时，至少施加约0.3kV/mm的电压作为该绝缘击穿电压的电压。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在发出三种颜色中的任一种光时，经确认，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。本实施方案中，是在空气中驱动的，但是可以确认在稀有气体以及为加压或减压状态的气体中实施时，也可以同样发光。

根据本实施方案的发光元件，由于其是通过厚膜法形成多孔发光体层，因此可以不使用现有的发光元件制造时的形成薄膜的方法，不需要真空系统和载流子倍增层，所以结构简单，制造和加工也容易。另外，放电产生的电子可以在多孔发光体层中，从其两面冲撞到发光层，而且由于发光体的结构为多孔结构，冲撞的电子可以一边产生沿表面放电，一边平稳地注入发光体层内部，所以可以得到非常亮的发光。相对于普通的非多孔性发光体只在其表面发光，如上所述，本实施方案的的特征为：多孔发光体层由于没有遗漏地遍布整个层而发光，所以为高亮度。另外，如果在等离子显示器中所进行的紫外线所导致的荧光体发光相比较，发光效率极好。此外，可以提供在用于大型显示器中时，耗电量比较小的发光元件。通过在多孔发光体层的两端设置作为放电分离机构的隔壁，由此可以容易地避免发光的干扰。

接着，图45C除了不在图45A—B的发光元件中设置夹在多孔发光体层2和第一电极6之间的介电体层10以外，与图45A—B的发光元件相同。

图45C的发光元件的制造方法如下所述。首先，在玻璃或陶瓷制的基板5的一面上烧结Ag糊，使厚度达到30μm，从而形成规定形状的第一电极6。

接着，按照与实施方案1同样的方式，准备用MgO等金属氧化物形成的绝缘层4覆盖表面的荧光体粒子3。作为荧光体粒子3可以使用平均粒径为2～3μm的BaMgAl₁₀O_1７:Eu²⁺(蓝)，Zn₂SiO₄:Mn²⁺(绿)，YBO₃:Eu³⁺(红)等无机化合物。

在本实施方案中，按照与实施方案3同样的方式，用由MgO形成的绝缘层4覆盖荧光体粒子3的表面，将该荧光体粒子3和5重量％的聚乙烯醇混合造粒后，使用成形用模具，在约50MPa的压力下，成形为片状。接着，在氮气氛中、450～1200℃下进行2～5小时热处理，制造片状多孔发光体2。

使用玻璃糊将如上得到的片状多孔发光体2的两端贴附在基板5的电极侧。具体地，如图45C所示，丝网印刷玻璃糊，粘接多孔发光体层后，在580℃下进行热处理，则多孔发光体层2在其与第一电极之间设置有由气体层形成的微小间隙的状态下被粘合。多孔发光体层2和第一电极6间存在的气体层的厚度合适的是20～250μm，特别优选为30～220μm。如果超过上述范围，则必须施加高电压以产生放电，所以从经济性的理由出发，不优选。另外，气体层可以比上述范围更薄，只要不超过气体的平均自由程即可。

接着，为了使由ITO(铟—锡氧化物合金)形成的第二电极7位于朝向多孔发光体层，通过预先形成的玻璃基板等透光性基板8覆盖多孔发光体层，则可以得到图45C所示的发光元件1。此时，为了在多孔发光体层2和第二电极7之间产生由气体层形成的微小空隙，使用胶体二氧化硅、水玻璃或树脂等通过热处理贴附透光性基板8。多孔发光体层2和第二电极7的间隙的厚度并不一定要和上述多孔发光体层和第一电极之间的间隙厚度相同，可以设定为大致相同的厚度。

如上所述，在本实施方案中，其特征在于：在多孔发光体层的两面上设置的第一电极和第二电极之间分别设置微小间隙，如此，在多孔发光体层和一对电极之间分别夹有由稀有气体、空气、氧气、氮气或它们的混合气体形成的气体层。如果在这种发光元件的一对电极上施加交流电场，则在气体层上施加绝缘击穿电压或以上的电压时，就产生放电，此时，在气体层中电子被倍增，电子冲撞到多孔发光体，发光体层的发光中心被电子激发而发光。这样的话，气体层起到电子供应源的作用，产生的电子冲撞到发光体层，注入层的内部，一边在整个发光体层产生沿表面放电，一边雪崩地通过整个发光体层。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，雪崩式地产生的电子冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发，由此发光。这样的话，在本实施方案中，电子从多孔发光体层的两侧供应，平稳且没有遗漏地被注入到发光体层内部，其结果是，如实施方案1那样，从多孔发光体的一侧注入电子的情形相比较，发光体层整层均匀有效地发光，而且发光亮度也变高。

另外，在本实施方案中，通过MgO形成的绝缘层4覆盖荧光体粒子3表面，这是由于MgO电阻率高(10⁹Ω·cm或以上)，可以有效产生沿表面放电。在绝缘层的电阻率低时，难以产生沿表面放电，此时可能会短路，所以不优选。基于这种理由，希望使用电阻率高的绝缘性金属氧化物覆盖。当然，在使用的荧光体粒子本身的电阻率高时，即使不通过绝缘性金属氧化物覆盖，也容易产生沿表面放电。作为绝缘层，除了使用上述MgO以外，还可以使用选自Y₂O₃、Li₂O、CaO、BaO、SrO、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂中的至少1种。这些氧化物的标准生成自由能ΔG_f ⁰非常小(例如，在室温下为-100kcal/mol或以下)，是稳定的物质。另外，这些绝缘层的电阻率较高，是难以还原的物质，因此即使作为抑制电子引起的荧光体粒子的还原或劣化的保护膜，也是优异的，其结果是，导致荧光体的耐久性变高，是合适的。

另外，除了上述溶胶-凝胶法法以外，还可以通过使用化学吸附法或CVD法、溅射法、蒸镀法、激光法、剪切应力等物理吸附法形成绝缘层。绝缘层希望是均质、均匀，且不会剥落的，在形成绝缘层时，将荧光体粒子浸渍到醋酸、草酸、柠檬酸等弱酸溶液中，洗涤粘附到表面的杂质是重要的。

此外，希望在形成绝缘层前，将荧光体粒子在氮气氛中、200～500℃下，进行1～5小时左右的前处理。通常，荧光体粒子含有大量的吸附水或结晶水，如果在这种状态下形成绝缘层会对亮度降低以及发光光谱偏移等寿命性质产生不好影响。用弱酸性溶液洗涤荧光体粒子时，在洗涤后，进行充分水洗，再进行上述前处理。

接着，参照图45C对该发光元件1的发光作用进行说明。如图所示，为了驱动发光元件1，对第一电极6和第二电极7之间施加交流电场。此时，发光元件插入石英管中，在稍微加压的状态下封入Ne和Xe的混合气体。如果缓慢增大所施加的交流电场，在气体层中施加绝缘击穿电压或更高的电压，则产生放电，电子在气体层中倍增，电子冲撞到多孔发光体，多孔发光体层的发光中心被电子激发而发光。这样的话，气体层作为电子供应源而起作用，所产生的电子从多孔发光体层的两侧注入层内部，一边在多孔整个发光体层中产生沿表面放电，一边雪崩的通过。在施加电场的期间内，沿表面放电继续产生，此时雪崩式地产生的电子冲撞到荧光体的发光中心，荧光体粒子3被激发而发光。在本实施方案中，从多孔发光体层的上部和下部两侧注入电子，结果是，如实施方案1所记载的那样，与从一侧注入电子的情形相比较，多孔发光体层没有遗漏地遍布整个层，且均匀有效地发光，亮度显著变高。

此外，在本实施方案中，使用表观孔隙率为大于等于10％且小于100％的多孔发光体，对于不是多孔发光体的普通的荧光体层，而是在表面发光，在层内部几乎不发光，相对于此，在多孔发光体层中，并不限于层表面，在层内不也发光，所以发光效率极高。这是因为在为多孔发光体层时，通过放电电子进入层内部，其结果是，整个层产生沿表面放电，可以得到高亮度的发光。

另外，通过将所施加的交流电场的波形从正弦波或锯齿波改变为矩形波，或将频率从几十Hz提高到几千Hz，由此可以使由沿表面放电引起的电子放出更剧烈地产生，从而提高发光亮度。另外，随着交流电场的电压值的上升而产生爆炸波。爆炸波的产生频率为正弦波时，在紧靠着峰的位置产生，在为锯齿波或矩形波时，在峰顶产生，随着爆炸波的电压的上升，发光亮度被提高。如果一旦开始沿表面放电，也产生紫外线和可视光线，所以必须抑制这些光线导致的荧光体粒子3的劣化，优选在开始发光后降低电压。

在本实施方案中，相对于多孔发光体层的厚度，与实施方案2同样地，施加约0.54～1.2kV/mm的电场，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.39～0.78kV/mm的交变电场，使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。在与实施方案2同样地，和未封入稀有气体的情形相比，即使电压值降低到60～80％左右，也可以发光。理由是：通过封入稀有气体，形成更容易产生放电的气氛，而且通过加压可以显著提高亮度。

另外，放电时的电流值为0.1mA或以下，且下述情况得到了确认，如果开始发光，则即使将电压降低为施加时的50～80％左右，也可以继续发光，在三种颜色的荧光体粒子的任一种发光时，与实施方案2的发光元件相比，其是高亮度、高对比度、高识别性、高可靠性的发光。

附带说一下，本实施方案的不具备介电体层的发光元件在空气中发光时，与在加压状态下封入上述稀有气体的情形相比较，在驱动时，必须施加约0.89～1.9kV/mm的比较电场，使荧光体粒子3发光，之后施加约0.62～1.3kV/mm的交变电场，由此使沿表面放电继续进行，并使荧光体粒子3持续发光。

根据本实施方案的发光元件，其是通过厚膜法等形成多孔发光体层，不使用目前形成荧光体层的薄膜形成法，而且不需要真空容器和载流子倍增层，所以结构简单，制造和加工也容易。另外，特征在于：以注入多孔发光体层的电子为基础，沿表面放电产生发光，可以得到高亮度的发光，并不是像普通的荧光体那样只在表面发光，而是遍及多孔发光体的整个层发光。另外，如果在等离子显示器中进行的紫外线所导致的荧光体发光相比较，发光效率极好。此外，可以提供在用于大型显示器中时，耗电量比较小的发光元件。通过在多孔发光体层的两端设置作为放电分离机构的隔壁，可以容易地避免发光的干扰。

本发明的发光元件由于是沿表面放电所产生发光，所以具有如下特征：不使用目前形成荧光体层的薄膜形成法，而且不需要真空容器和载流子倍增层，制造容易，由此本发明的发光元件可以作为构成大画面显示器的单位像素的发光体中是有用的。另外，在作为用于照明、光源等的发光体中也是有用的。

Claims (32)

1.一种包含具有不同介电常数的至少2种电绝缘体层和至少2个电极的发光元件，其特征在于：

所述电绝缘体层中的之一是多孔发光体层，

所述电绝缘体层中的另一个是气体层、铁电体层或介电常数为100或以上的介电体层，

所述多孔发光体层由荧光体粒子或被绝缘层覆盖的荧光体粒子形成，

所述多孔发光体层的上侧以及/或者是下侧配置有与所述绝缘体层不同的层，

所述2个电极以夹持所述2种电气绝缘体层的至少1个层的方式配置，或者以与上述2种电气绝缘体层中的任一个层相接触的方式配置或在层内被分开的方式配置，

在所述至少2个电极上施加直流或交流电场，通过下述a～c的任一种方式产生一次电子e^-，所述一次电子e^-冲撞到包括多孔发光体层的荧光体的荧光体粒子而雪崩式地产生许多二次电子e^-，同时产生紫外线，产生的所述二次电子和紫外线使包括荧光体的荧光体粒子激发发光，所述方式是：

a.在所述至少2个电极间使所述气体层产生绝缘击穿；

b.在所述铁电体层或介电常数为100或以上的介电体层中极化反转；

c.通过隧道效应从电子放出体产生电子，并通过所述气体层冲撞到所述多孔发光体层。

2.根据权利要求1所记载的发光元件，其特征在于：

所述多孔发光体层通过放电分离机构按每个像素分割为多个部分，所述放电分离机构用于回避邻近的像素之间的发光会相互影响而降低发光效率的交叉干扰现象，

所述放电分离机构，通过隔壁形成，

所述像素的集合体是发光元件。

3.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述铁电体层或介电体层是由选自烧结体层、含有铁电体材料或介电体材料的粒子和粘合剂的混合层、以及含有铁电体材料或介电体材料的分子堆积薄膜中的至少1层形成。

4.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述铁电体层或者介电体层的背面，进一步配置有背面电极。

5.根据权利要求1或2所记载的发光元件，其中所述多孔发光体层中存在选自空气、氮气和惰性气体中的至少1种气体。

6.根据权利要求1或2所记载的发光元件，其中所述多孔发光体层由连接到所述多孔发光体层表面的连续的细孔、被填充在所述细孔中的气体、和荧光体粒子构成。

7.根据权利要求1或2所记载的发光元件，其中所述多孔发光体层的表观孔隙率为大于等于10％且小于100％。

8.根据权利要求1或2所记载的发光元件，其中所述多孔发光体层是由选自荧光体粒子和被绝缘层覆盖的荧光体粒子中的至少1种粒子、以及绝缘性纤维形成。

9.根据权利要求1或2所记载的发光元件，所述发光元件整体被密封以成为加压、常压或减压气氛。

10.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是气体层，所述气体层以厚度为1μm～300μm的范围设置。

11.根据权利要求2所记载的发光元件，其中所述隔壁由无机材料形成。

12.根据权利要求2所记载的发光元件，其中所述放电分离机构通过空隙形成。

13.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是气体层，所述气体层通过肋条在厚度方向被分隔。

14.根据权利要求1或2所记载的发光元件，其中所述多孔发光体层形成有发出红(R)、绿(G)、和蓝(B)三种颜色的光的阵列，通过驱动寻址电极、或者矩阵驱动或有源驱动，至少分别发红(R)、绿(G)、和蓝(B)光。

15.根据权利要求1或2所记载的发光元件，其中所述多孔发光体层通过滤色器进行颜色分离，至少分别发红(R)、绿(G)、和蓝(B)光。

16根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述至少2个电极以夹持所述至少1个介电体层和多孔发光体层的方式配置，通过施加交流电场，使所述多孔发光体层发光。

17.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述至少2个电极是寻址电极或显示电极。

18.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述至少2个电极中的1个电极是透明电极，其被配置在观察面一侧。

19.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是气体层，所述气体层被形成在选自所述多孔发光体层和所述观察面一侧的透明电极之间、以及所述多孔发光体层和背面电极之间中的至少之一。

20.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的另一个是铁电体层，所述多孔发光体层以与所述铁电体层相接触的方式配置。

21.根据权利要求1所记载的发光元件，其中施加到所述至少2个电极的电流是交流电场，所述电极中的至少一个以与多孔发光体层相接触的方式配置，以使所述交流电场也施加到所述多孔发光体层的一部分上。

22.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是铁电体层，所述至少2个电极以夹持铁电体层和多孔发光体层的方式形成。

23.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是铁电体层，所述至少2个电极均以与铁电体层相接触的方式配置。

24.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是铁电体层，所述至少2个电极均被形成在铁电体层和多孔发光体层的边界上。

25.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘体层中的之一是铁电体层，所述至少2个电极中的一个电极被形成在铁电体层和多孔发光体层的边界上，另一个电极以与铁电体层相接触的方式配置。

26.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电绝缘层中的之一是铁电体层，所述至少2个电极包含一对电极和其它电极，所述一对电极以向所述铁电体层的至少一部分施加电场的方式配置，所述其它电极以向其与所述一对电极中任一个电极之间存在的所述多孔发光体层的至少一部分施加电场的方式配置。

27.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电子放出体包含阴极电极、栅电极和介于所述2个电极之间的Spindt型发射体，通过在所述阴极电极和所述栅电极之间施加栅电压，将从所述Spindt型发射体放出的电子照射到所述多孔发光体层，从而使该发光体层发光。

28.根据权利要求27所记载的发光元件，其中所述Spindt型发射体为圆锥形状。

29.根据权利要求27所记载的发光元件，其中所述Spindt型发射体由选自钼、铌、锆、镍和钼钢之中的至少一种金属构成。

30.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电子放出体含有阴极电极、栅电极和介于所述2个电极之间的碳纳米管，通过在所述阴极电极和所述栅电极之间施加栅电压，将从所述碳纳米管放出的电子照射到所述多孔发光体层，从而使该发光体层发光。

31.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电子放出体是表面传导型电子放出元件，在金属氧化膜上设置间隙，通过向配备在所述金属氧化膜上的电极施加电场，使从所述间隙产生的电子照射到所述多孔发光体而使其发光。

32.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电子放出体由用具有氧化膜的多晶硅夹持的具有氧化膜的硅微晶形成，将通过在所述具有氧化膜的硅微晶上施加电压所产生的电子照射到所述多孔发光体层，从而使该发光体层发光。

33根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电子放出体包含阴极电极、栅电极和介于所述2个电极之间的晶须发射体，通过在所述阴极电极和所述栅电极之间施加栅电压，将从所述晶须发射体放出的电子照射到所述多孔发光体层，从而使该发光体层发光。

34.根据权利要求1所记载的发光元件，其中所述电子放出体包含阴极电极、栅电极和介于所述2个电极之间的碳化硅或金刚石薄膜，通过在所述阴极电极和所述栅电极之间施加栅电压，将从所述电子放出体放出的电子照射到所述多孔发光体层，从而使该发光体层发光。

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