JP2007180036A - Light emitting element, its manufacturing method, and display device - Google Patents

Light emitting element, its manufacturing method, and display device Download PDF

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巌 上野
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正和 棚橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element in which the brightness of a fluorescent material is less deteriorated and the reliability thereof is less lowered, and vacuum sealing and application of high-voltage are not required unlike in the case of glow discharge, and advanced thin-film technique is not required. <P>SOLUTION: This light emitting device 1 comprises a porous luminous body 13 including an insulating element having voids and inorganic fluorescent material particles 11, and at least two electrodes 14a, 14b provided to come into contact with the surface of the luminous body 13. A voltage is applied to the at least two electrodes 14a, 14b to generate discharge. When such light emitting devices 1 are two-dimensionally arranged in a matrix form, a simple-structure and low-cost flat display device can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光素子とその製造方法及び発光素子を配列したディスプレイデバイスに関するものである。   The present invention relates to a light emitting element, a manufacturing method thereof, and a display device in which the light emitting elements are arranged.

近年、ディスプレイデバイスとして平面型のディスプレイが注目されており、一例としてプラズマディスプレイが実用化されている。プラズマディスプレイは大型化が容易であること、高い輝度が得られること、視野角が広いことなどから注目されている。しかし、ディスプレイの構造が複雑であり、その製造工程も複雑であるため、改良が進んではいるものの現時点ではまだ高価なものとなっている。   In recent years, flat displays have attracted attention as display devices, and plasma displays have been put into practical use as an example. Plasma displays are attracting attention because they can be easily enlarged, have high brightness, and have a wide viewing angle. However, since the structure of the display is complicated and the manufacturing process is also complicated, the improvement is progressing, but it is still expensive at present.

また、エレクトロルミネッセンス(EL)現象を利用するディスプレイも提案されている。無機ELでは半導体の無機蛍光体に電極を配置し、電圧印加により無機蛍光体の電子とホールの再結合又は励起子により発光するか、又は半導体注の加速された電子が発光中心に衝突し、発光中心となる原子又はイオンが励起され、それが元の状態に戻る際に発光するものである(下記非特許文献1、2参照)。しかし、無機ELでは、薄膜プロセスを使用するため大型化が困難であること、プロセスコストが高くつくことなどの理由により、広く使用されるには至っていない。また、有機分散ELも提案されているが、フルカラー化が困難であることや、寿命特性などの課題があり、これも広く使用されるには至っていない。   In addition, a display using an electroluminescence (EL) phenomenon has been proposed. In inorganic EL, an electrode is arranged on a semiconductor inorganic phosphor, and light is emitted by recombination or excitons of electrons and holes of the inorganic phosphor by applying a voltage, or accelerated electrons of a semiconductor injection collide with the emission center, When the atom or ion which becomes the emission center is excited and returns to its original state, light is emitted (see Non-Patent Documents 1 and 2 below). However, inorganic EL has not been widely used due to the fact that it is difficult to increase the size because it uses a thin film process and the process cost is high. In addition, organic dispersion EL has also been proposed, but there are problems such as difficulty in full color and life characteristics, and this has not been widely used.

現在実用化されているプラズマディスプレイ以外に、放電を利用したディスプレイとしては、特許文献1に記載されているような、封止容器内で、多孔質粒子(金属酸化物もしくは高分子の球状粒子)の少なくとも表面に有機蛍光分子を吸着させ、さらにその表面に陽極及び陰極を形成し、これら電極に直流電界を印加して放電させることにより発光させるものが提案されている。また、特許文献2には、蛍光体に電極を配置し、真空中でHe、Xe等の希ガスのグロー放電による紫外線で発光させるものが提案されている。
塩谷繁雄他「光物性ハンドブック」朝倉書店(1984)、523〜531頁 小林洋志「発光の原理」、朝倉書店(2000)、10〜11頁 特開平11−162640号公報 特開昭59−18558号公報
In addition to the plasma displays currently in practical use, as a display using discharge, porous particles (metal oxide or polymer spherical particles) are used in a sealed container as described in Patent Document 1. It has been proposed that organic fluorescent molecules are adsorbed on at least the surface of the substrate, an anode and a cathode are formed on the surface, and a direct current electric field is applied to these electrodes to cause discharge to emit light. Further, Patent Document 2 proposes that an electrode is arranged on a phosphor and light is emitted by ultraviolet rays by glow discharge of a rare gas such as He or Xe in a vacuum.
Shigeo Shioya et al. “Light Property Handbook” Asakura Shoten (1984), pp. 523-531 Hiroshi Kobayashi “Principles of Luminescence”, Asakura Shoten (2000), 10-11 JP-A-11-162640 JP 59-18558 A

前記した特許文献1に記載の発光素子は、電圧負荷による有機蛍光分子の気化(昇華)や放電による発熱で、輝度劣化や信頼性低下が問題となる。   The light-emitting element described in Patent Document 1 has a problem of deterioration in luminance and reliability due to vaporization (sublimation) of organic fluorescent molecules due to voltage load and heat generation due to discharge.

また、特許文献2に記載の発明では、グロー放電を発生させるために、高電圧印加や希ガスの真空封入が必要となる。   In addition, in the invention described in Patent Document 2, it is necessary to apply a high voltage or vacuum-fill rare gas in order to generate glow discharge.

本発明は、前記のような問題を生じることなく、蛍光体の輝度劣化や信頼性低下が少なく、さらにはグロー放電のような真空封入や高電圧印加、さらに高度な薄膜技術を必要としない発光素子とその製造方法を提供する。また、構造が簡単で、安価なディスプレイを提供する。   The present invention does not cause the above-described problems, causes little deterioration in luminance and reliability of the phosphor, and further does not require vacuum encapsulation such as glow discharge, high voltage application, and further advanced thin film technology. An element and a manufacturing method thereof are provided. In addition, an inexpensive display with a simple structure is provided.

本発明は、空隙を有する絶縁体と無機蛍光体粒子を含む多孔質発光体と、前記発光体の表面に接触するように設けた少なくとも2つの電極を含み、前記少なくとも2つの電極に電圧を印加し、放電を発生させ、前記放電により前記発光体を励起発光させる発光素子である。   The present invention includes a porous luminescent material including an insulator having voids and inorganic phosphor particles, and at least two electrodes provided so as to be in contact with the surface of the luminescent material, and a voltage is applied to the at least two electrodes. And a light emitting element that generates discharge and excites the light emitter by the discharge.

本発明のディスプレイデバイスは、前記の発光素子をマトリクス状に配列したことを特徴とする。   The display device of the present invention is characterized in that the light emitting elements are arranged in a matrix.

本発明の発光素子の製造方法は、前記の発光素子を製造する方法であって、空隙を有する絶縁体で構成された板状の多孔質体表面に無機蛍光体ペーストを塗布する第1の工程と、前記絶縁体を熱処理し、多孔質発光体を形成する第2の工程と、前記発光体表面に接触する少なくとも2つの電極を形成する第3の工程を含むことを特徴とする。   The method for producing a light emitting device of the present invention is a method for producing the above light emitting device, wherein the inorganic phosphor paste is applied to the surface of a plate-like porous body made of an insulator having voids. And a second step of heat-treating the insulator to form a porous light emitter, and a third step of forming at least two electrodes in contact with the surface of the light emitter.

本発明の別の発光素子の製造方法は、前記の発光素子を製造する方法であって、絶縁性繊維と無機蛍光体粒子とを含有したペーストを導電性基板上に塗布し、熱処理することにより多孔質発光体を形成する第1の工程と、前記発光体表面に接するように電極を形成する第2の工程を含むことを特徴とする。   Another light-emitting device manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing the above-described light-emitting device, in which a paste containing insulating fibers and inorganic phosphor particles is applied on a conductive substrate and heat-treated. It includes a first step of forming a porous light emitter and a second step of forming an electrode in contact with the surface of the light emitter.

本発明のさらに別の発光素子の製造方法は、前記の発光素子を製造する方法であって、絶縁性繊維と無機蛍光体粒子とを含有したペーストを成形し、熱処理することにより多孔質発光体を形成する第1の工程と、前記発光体表面に接触する少なくとも2つの電極を形成する第2の工程を含むことを特徴とする。   Still another light emitting device manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing the above light emitting device, in which a porous light emitter is formed by molding and heat-treating a paste containing insulating fibers and inorganic phosphor particles. And a second step of forming at least two electrodes in contact with the surface of the light emitter.

本発明によれば、蛍光体の輝度劣化や信頼性低下が少なく、さらにはグロー放電のような真空封入や高電圧印加、さらに高度な薄膜技術を必要としない発光素子を提供することができる。この発光素子をマトリクス状に2次元配列することにより、簡単な構成の平面ディスプレイデバイスを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device that is less susceptible to deterioration in luminance and reliability of a phosphor, and that does not require vacuum encapsulation such as glow discharge, application of a high voltage, and further advanced thin film technology. By arranging the light emitting elements in a two-dimensional matrix, a flat display device having a simple configuration can be provided.

本発明の発光素子は、表面に絶縁性無機物を形成した多孔質発光体と、前記発光体の表面に接触する少なくとも2つの電極とを有する発光素子である。前記発光素子に電圧を印加し、沿面放電を発光体の表面及び内部に発生させ、前記沿面放電で発生した紫外線で前記発光体が励起発光する。   The light-emitting element of the present invention is a light-emitting element having a porous light-emitting body having an insulating inorganic material formed on the surface and at least two electrodes in contact with the surface of the light-emitting body. A voltage is applied to the light emitting element to generate a creeping discharge on the surface and inside of the luminous body, and the luminous body is excited to emit light by ultraviolet rays generated by the creeping discharge.

また本発明の発光素子は、絶縁性無機物により表面を被覆された無機蛍光体粒子の集合体からなる多孔質発光体と、前記発光体の表面に接触する少なくとも2つの電極を有する発光素子である。前記発光素子に電圧を印加し、沿面放電を発光体表面及び内部に発生させ、例えば沿面放電で発生した紫外線で発光体を励起発光させる。   The light-emitting device of the present invention is a light-emitting device having a porous light-emitting body composed of an aggregate of inorganic phosphor particles whose surface is coated with an insulating inorganic material, and at least two electrodes in contact with the surface of the light-emitting body. . A voltage is applied to the light emitting element to generate a creeping discharge on the surface and inside of the luminous body, and for example, the luminous body is excited and emitted by ultraviolet rays generated by the creeping discharge.

さらに、絶縁性無機物(絶縁性金属酸化物)としては、Y23,Li2O,MgO,CaO,BaO,SrO,Al23,SiO2,MgTiO3,CaTiO3,BaTiO3,SrTiO3,ZrO2,TiO2,B23,PbTiO3,PbZrO3及びPbZrTiO3(PZT)から選択された少なくとも1種類を用いるものであり、酸化物の標準生成自由エネルギーΔGf 0が非常に小さく(例えば、室温で−100kcal/mol以下)、安定な物質であったり、又は誘電率が100以上の容量を持つ物質である。従って、絶縁抵抗値が高く沿面放電が発生しやすく、沿面放電が発生しても還元されにくい絶縁性金属酸化物であり続けることが可能である。 Further, as the insulating inorganic material (insulating metal oxides), 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 and PbZrTiO 3 (PZT) are used, and the standard free energy of formation ΔG f 0 of the oxide is very high. It is a small substance (for example, −100 kcal / mol or less at room temperature), a stable substance, or a substance having a capacitance of 100 or more. Therefore, it is possible to continue to be an insulating metal oxide that has a high insulation resistance value, easily generates creeping discharge, and is not easily reduced even when creeping discharge occurs.

さらに、電極間の発光体に作為的に針等で貫通孔を設け、沿面放電が発光体の内部にまで発生し易い構造とした発光素子である。   Furthermore, the light-emitting element has a structure in which a through-hole is intentionally provided with a needle or the like in the light-emitting body between the electrodes, and creeping discharge easily occurs inside the light-emitting body.

さらに、電極間の発光体内部に絶縁性金属酸化物よりも低抵抗な物質を分散させ、沿面放電が発光体内部表面にまで発生し易い構造とした発光素子である。   Further, the light emitting element has a structure in which a substance having a lower resistance than the insulating metal oxide is dispersed inside the light emitting body between the electrodes, and creeping discharge is easily generated even on the inner surface of the light emitting body.

さらに、発光体内部に不活性ガスを封入し、紫外線を発生し易い雰囲気とした発光素子である。   Further, the light-emitting element has an atmosphere in which an inert gas is sealed inside the light-emitting body and ultraviolet rays are easily generated.

また、本発明の発光素子は、空隙を有する絶縁体と無機蛍光体粒子を含む多孔質発光体と、前記発光体の表面に接触するように設けた少なくとも2つの電極を含み、前記2つの電極に電圧を印加し、放電を発生させ、前記放電で発生した紫外線により前記発光体を励起発光させる。   The light-emitting element of the present invention includes a porous light-emitting body including an insulator having voids and inorganic phosphor particles, and at least two electrodes provided so as to be in contact with the surface of the light-emitting body. A voltage is applied to the electrode to generate a discharge, and the luminous body is excited to emit light by ultraviolet rays generated by the discharge.

前記空隙を有する絶縁体が、繊維及び連続気泡を有する発泡体から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。無機蛍光体粒子が付着し易く、放電し易いからである。また、前記絶縁体は、無色又は白色であることが好ましい。赤色、青色、緑色等の蛍光体を発光させる際に障害にならないからである。   The insulator having the voids is preferably at least one selected from a foam having fibers and open cells. This is because the inorganic phosphor particles are easily attached and easily discharged. The insulator is preferably colorless or white. This is because it does not become an obstacle when emitting phosphors such as red, blue, and green.

また、発光体が、空隙を有する絶縁体の表面に無機蛍光体粒子を付着させたものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a light-emitting body is what made the inorganic fluorescent substance particle adhere to the surface of the insulator which has a space | gap.

さらに空隙を有する絶縁性繊維は、Al,Si,Ca,Mg,Ti,Zn,Bの少なくとも一種類以上を含有することが好ましい。絶縁抵抗値が高く、さらに耐熱性・耐酸性・耐アルカリ性に強いものである。従って、放電が発生しやすく、熱や化学薬品にも強い構造とした発光素子とすることができる。   Furthermore, the insulating fiber having voids preferably contains at least one of Al, Si, Ca, Mg, Ti, Zn, and B. Insulation resistance is high, and it is also strong in heat resistance, acid resistance, and alkali resistance. Therefore, a light-emitting element having a structure that easily generates discharge and is resistant to heat and chemicals can be obtained.

さらに、前記繊維は絶縁性セラミック又はガラスを粉砕したものが好ましい。絶縁抵抗値が高く、さらに耐熱性・耐酸性・耐アルカリ性に強く、放電が発生しやすく、熱や化学薬品にも強い構造とすることができるからである。   Further, the fiber is preferably an insulating ceramic or glass crushed. This is because the insulation resistance value is high, the heat resistance, the acid resistance and the alkali resistance are strong, the discharge is easily generated, and the structure is strong against heat and chemicals.

前記繊維は、熱変形温度が220℃以上の耐熱性合成繊維であることが好ましい。熱変形温度は、溶融したり軟化しないことをいう。発光体内部に充填しているだけなので、溶融したり軟化せずに形状を保っていれば十分である。熱変形温度が220℃以上の耐熱性合成繊維の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリ弗化ビニリデン(PVDF)、ポリ弗化ビニル(PVF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(PETFE)等のフッ素繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維(メタ系及びパラ系を含む)、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエステルイミド繊維、ポリエーテル繊維、ポリエーテルエーテル繊維、ポリスルホン繊維等公知の耐熱性繊維を使用できる。   The fiber is preferably a heat-resistant synthetic fiber having a heat distortion temperature of 220 ° C. or higher. The heat distortion temperature means that it does not melt or soften. Since the inside of the luminous body is only filled, it is sufficient to keep the shape without melting or softening. Examples of heat-resistant synthetic fibers having a heat distortion temperature of 220 ° C. or higher include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), poly Fluorine fiber such as vinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (PETFE), polyimide fiber, aramid fiber Known heat resistant fibers such as polyester fibers, polyamide fibers, polyamide imide fibers, polyester imide fibers, polyether fibers, polyether ether fibers, polysulfone fibers (including meta and para fibers) can be used.

さらに、無機蛍光体粒子を絶縁性無機物で被覆することにより、放電を効率よく発生させることができる。   Furthermore, by covering the inorganic phosphor particles with an insulating inorganic substance, it is possible to efficiently generate a discharge.

また、絶縁性無機物としては、Y23,Li2O,MgO,CaO,BaO,SrO,Al23,SiO2,MgTiO3,CaTiO3,BaTiO3,SrTiO3,ZrO2,TiO2,B23,PbTiO3,PbZrO3,及びPbZrTiO3(PZT)から選択された少なくとも1種類を用いることができる。これらは、酸化物の標準生成自由エネルギーΔGf 0が非常に小さく(例えば、室温で−100kcal/mol以下)、安定な物質、又は誘電率が100以上の容量を持つ物質である。従って、絶縁抵抗値が高く放電が発生しやすく、放電が発生しても還元されにくい絶縁性金属酸化物で、耐久性も高い。 Insulating inorganic materials 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 , and PbZrTiO 3 (PZT) can be used. These are oxides having a very small standard free energy of formation ΔG f 0 (for example, −100 kcal / mol or less at room temperature), stable materials, or materials having a dielectric constant of 100 or more. Therefore, it is an insulating metal oxide that has a high insulation resistance value, easily generates discharge, and is not easily reduced even if discharge occurs, and has high durability.

さらに、電極間の発光体の内部に絶縁性繊維よりも低抵抗な物質を分散させ、放電が発光体内部表面にまで発生し易い構造としてもよい。   Furthermore, it is good also as a structure which disperse | distributes the substance of lower resistance than an insulating fiber in the inside of the light-emitting body between electrodes, and discharge is easy to generate | occur | produce to the light-emitting body internal surface.

発光体の内部は、大気圧雰囲気でも良いし、不活性ガスを封入し、紫外線を発生し易い雰囲気としてもよい。   The inside of the light emitter may be an atmospheric pressure atmosphere, or an atmosphere in which an inert gas is sealed and ultraviolet rays are easily generated.

さらに、絶縁性繊維の重量を1としたとき、無機蛍光体の重量は0.1〜10.0になるように配合しても良い。これにより、放電が発光体内部表面にまで発生し易い構造にできる。   Furthermore, when the weight of the insulating fiber is 1, the inorganic phosphor may be blended so that the weight is 0.1 to 10.0. Thereby, it can be set as the structure where discharge is easy to generate | occur | produce to the inside surface of a light-emitting body.

さらに絶縁性繊維は、直径0.1〜20μm、長さ0.5〜100μm、無機蛍光体粒子の平均粒径は0.1〜5.0μmにすることが好ましい。これにより、放電が発光体内部表面にまで発生し易い構造となる。   Furthermore, it is preferable that the insulating fiber has a diameter of 0.1 to 20 μm, a length of 0.5 to 100 μm, and the average particle diameter of the inorganic phosphor particles is 0.1 to 5.0 μm. Thereby, it becomes a structure which discharge tends to generate | occur | produce even to the inside surface of a light-emitting body.

空隙を有する絶縁体の空隙率が、50%以上90%以下の範囲であることが好ましい。無機蛍光体粒子が付着し易く、放電し易いからである。   It is preferable that the porosity of the insulator having voids is in the range of 50% to 90%. This is because the inorganic phosphor particles are easily attached and easily discharged.

次に、本発明の第1番目の発光素子の製造方法は、無機蛍光体ペーストは、表面が絶縁性無機物で覆われた無機蛍光体粒子を含有することが好ましい。これにより放電を効率よく発生し易い構造とした発光素子を製造することが可能となる。   Next, in the first method for producing a light emitting device of the present invention, the inorganic phosphor paste preferably contains inorganic phosphor particles whose surface is covered with an insulating inorganic substance. As a result, it is possible to manufacture a light emitting device having a structure in which discharge is easily generated efficiently.

さらに、絶縁性無機物の被覆は、無機蛍光体粒子を金属錯体溶液又は金属アルコキシド溶液又はコロイダル溶液に浸漬後、熱処理することで放電を効率よく発生し易い構造とした発光素子を製造することが可能となる。   Furthermore, it is possible to manufacture a light-emitting element having a structure in which discharge is easily generated efficiently by applying heat treatment after the inorganic phosphor particles are immersed in a metal complex solution, a metal alkoxide solution, or a colloidal solution. It becomes.

絶縁性無機物の被覆は、蒸着、スパッタ、CVDのいずれかの方法により付着させることで放電を効率よく発生し易い構造とした発光素子を製造することが可能となる。   By coating the insulating inorganic material by any one of vapor deposition, sputtering, and CVD, it is possible to manufacture a light-emitting element having a structure in which discharge is easily generated efficiently.

さらに、第2の工程後、第3の工程前に、発光体を金属錯体溶液又は金属アルコキシド溶液に浸漬後、熱処理することで表面を絶縁性無機物で被覆することで放電を効率よく発生し易い構造とした発光素子を製造することが可能となる。   Further, after the second step and before the third step, the phosphor is immersed in a metal complex solution or a metal alkoxide solution and then heat-treated to easily generate a discharge efficiently by covering the surface with an insulating inorganic substance. It becomes possible to manufacture a light emitting device having a structure.

その上、第2の工程後第3の工程前に、蒸着、スパッタ、CVDのいずれかの方法により発光体表面に絶縁性無機物で被覆することで放電を効率よく発生し易い構造とした発光素子を製造することが可能となる。   In addition, the light-emitting element has a structure in which discharge is easily generated efficiently by coating the surface of the light-emitting body with an insulating inorganic material by any one of vapor deposition, sputtering, and CVD after the second step and before the third step. Can be manufactured.

さらに赤色、青色、緑色の三種類の無機蛍光体ペーストをストライプ状に塗布することでディスプレイデバイスを製造することが可能となる。   Furthermore, a display device can be manufactured by applying three types of inorganic phosphor pastes of red, blue, and green in stripes.

さらに異なる色の無機蛍光体間には遮光膜あるいは溝などのセパレータを設けることにより、色のにじみを抑え鮮明な色の発光素子を製造することが可能となる。   Further, by providing a light-shielding film or a separator such as a groove between inorganic phosphors of different colors, it becomes possible to manufacture a light-emitting element with a clear color while suppressing color bleeding.

さらに無機蛍光体ペーストは発泡剤を含有したものであり、容易に多孔質な構造の発光素子を製造することが可能となる。   Further, the inorganic phosphor paste contains a foaming agent, and a light-emitting element having a porous structure can be easily manufactured.

本発明の第2及び3番目の発光素子の製造方法においては、第1の工程後、第2の工程前に発光体を金属錯体溶液又は金属アルコキシド溶液又はコロイダル溶液に浸漬し、熱処理するが好ましい。これにより無機蛍光体粒子表面を絶縁性無機物で被覆することで放電を効率よく発生し易い構造とした発光素子を製造することが可能となる。   In the second and third methods for producing a light-emitting device of the present invention, it is preferable that the phosphor is immersed in a metal complex solution, a metal alkoxide solution, or a colloidal solution after the first step and before the second step, and then heat-treated. . Accordingly, it becomes possible to manufacture a light emitting device having a structure in which discharge is efficiently generated by covering the surface of the inorganic phosphor particles with an insulating inorganic substance.

さらに、本発明の上記発光素子をマトリクス状に配列したディスプレイデバイスとすれば、簡単な構成で安価に作製出来る。   Furthermore, if the light emitting element of the present invention is used as a display device arranged in a matrix, it can be manufactured at a low cost with a simple configuration.

以下、具体的な実施形態を説明する。   Hereinafter, specific embodiments will be described.

(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の発光素子及びそれを用いたディスプレイデバイスについて図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a light-emitting element of the present invention and a display device using the same will be described using Embodiment 1 with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態1における発光素子1の断面図、図2Aは図1に示す発光素子1を構成する一次粒子、及び図2Bは同二次粒子の発光体粒子の断面図である。11は一次粒子もしくは凝集した二次粒子の無機蛍光体粒子、12は絶縁性金属酸化物であるMgOからなるコーティング層、13は図2A及び図2B示される発光体粒子10a、10bで構成される多孔質発光体、14a、14bは発光体13の表面に所定間隔を有するように設けたITO透明電極、1は発光素子である。   1 is a cross-sectional view of a light-emitting element 1 according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2A is a primary particle constituting the light-emitting element 1 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view of a phosphor particle of the secondary particle. It is. 11 is an inorganic phosphor particle of primary particles or aggregated secondary particles, 12 is a coating layer made of MgO which is an insulating metal oxide, and 13 is composed of phosphor particles 10a and 10b shown in FIGS. 2A and 2B. The porous light emitters 14a and 14b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the light emitter 13 so as to have a predetermined interval, and 1 is a light emitting element.

以下、本実施の形態1における発光素子1の製造方法について説明する。まず、金属アルコキシドであるMg(OC252粉末(1モル比)にCH3COOH(10モル比)、H2O(50モル比)、C25OH(39モル比)を室温中で攪拌混合し、ほぼ透明なゾル・ゲル溶液を作製した。次に、無機蛍光体粉末(2モル比)をゾル・ゲル溶液中に攪拌混合した。その後、混合溶液を遠心分離し粉体のみをセラミックス製のバットに取り、150℃で一昼夜乾燥させた。次に、乾燥後の粉末を大気中で400〜600℃、2〜5時間仮焼して粒子11の表面にMgOのコ−ティング層12を有する発光体粒子(10a[一次粒子]、10b[二次粒子])(図2を参照)を作製した。無機蛍光体粒子11として、平均粒径が2〜3μmのBaMgAl1017:Eu2+(青)、Zn2SiO4:Mn2+(緑)、YBO3:Eu3+(赤)の3種類を用いて、それぞれ発光体粒子10a、10bを作製した。コ−ティング層12の厚みは、各発光体粒子10a、10bとも透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、0.1〜2.0μmであった。次に、これら発光体粒子10a、10bをそれぞれ5wt%ポリビニールアルコールと混合し、造粒した後、約50MPaの圧力で直径10mm、厚み1mmのディスク状に成形した。次に、窒素雰囲気中、450〜1200℃で2〜5時間熱処理を行い、多孔質発光体13を作製した。その後、発光体13の上、下面にインジウム錫酸化物合金(ITO)透明電極14a、14bをスパッタにより形成し、発光素子1を得た。 Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the first embodiment will be described. First, CH 3 COOH (10 mole ratio), H 2 O (50 mole ratio), C 2 H 5 OH (39 mole ratio) are added to Mg (OC 2 H 5 ) 2 powder (1 mole ratio) which is a metal alkoxide. By stirring and mixing at room temperature, an almost transparent sol-gel solution was prepared. Next, the inorganic phosphor powder (2 molar ratio) was stirred and mixed in the sol-gel solution. Thereafter, the mixed solution was centrifuged, and only the powder was taken in a ceramic vat and dried at 150 ° C. for a whole day and night. Next, the dried powder is calcined in the atmosphere at 400 to 600 ° C. for 2 to 5 hours, and phosphor particles (10a [primary particles], 10b [10b [10a [primary particles], 10b [primary particles] having the MgO coating layer 12 on the surface of the particles 11). Secondary particles]) (see FIG. 2). As the inorganic phosphor particles 11, 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. Using the types, phosphor particles 10a and 10b were produced, respectively. The thickness of the coating layer 12 was 0.1 to 2.0 μm as a result of observing each of the phosphor particles 10a and 10b with a transmission electron microscope (TEM). Next, these phosphor particles 10a and 10b were mixed with 5 wt% polyvinyl alcohol and granulated, and then formed into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm at a pressure of about 50 MPa. Next, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours in a nitrogen atmosphere, so that the porous luminous body 13 was produced. Thereafter, indium tin oxide alloy (ITO) transparent electrodes 14a and 14b were formed on the upper and lower surfaces of the light emitter 13 by sputtering, whereby the light emitting device 1 was obtained.

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。まず、リード線2,3を通じて電極14a、14b間に電圧を印加する。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、コ−ティング層12で沿面放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生する。次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光する。一度、沿面放電が開始すると連鎖反応的に放電が繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による粒子10a、10bへの悪影響を抑制するために、発光開始後は電圧値を下げることが好ましい。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. First, a voltage is applied between the electrodes 14 a and 14 b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. When a voltage is applied, creeping discharge is generated in the coating layer 12, and the discharge is continuously generated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcites the particles 11 to emit visible light. Once creeping discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the particles 10a and 10b by these rays, the voltage value is lowered after the start of light emission. Is preferred.

交流電源又は直流電源で約0.5〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を印加時の50〜80%にしても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光素子であることが確認できた。すなわち、本実施の形態1の発光素子1は、構造的に無機ELに近い構造であるが、発光メカニズムが全く異なるものである。本実施の形態1においては、電圧印加による沿面放電で発生した光(紫外線)で粒子11を励起させ発光させるものである(フォトルミネッセンス)。これに対し無機ELの発光原理は背景技術の項に記載したとおりである。   When a voltage of about 0.5 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, creeping discharge occurred, and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Further, once the light emission started, the light emission continued continuously even when the voltage value was 50 to 80% of the applied voltage. It was confirmed that all three colors of blue, green, and red were light emitting elements with high luminance, high contrast, high recognizability, and high reliability. That is, the light-emitting element 1 of Embodiment 1 has a structure that is structurally close to an inorganic EL, but has a completely different light emission mechanism. In the first embodiment, the particles 11 are excited by light (ultraviolet rays) generated by creeping discharge by voltage application to emit light (photoluminescence). On the other hand, the light emission principle of inorganic EL is as described in the background art section.

従って、無機ELに使用される蛍光体はZnS:Mn2+、GaP:Nなどに代表されるように半導体の発光体であるが、本実施の形態1での粒子11は絶縁体でも半導体でも構わない。即ち、半導体の蛍光体粒子を用いても、絶縁性金属酸化物で均一に被覆しているために短絡することなく継続的に発光させることができるからである。 Therefore, the phosphor used for the inorganic EL is a semiconductor light emitter as represented by ZnS: Mn 2+ , GaP: N, etc., but the particle 11 in the first embodiment is an insulator or a semiconductor. I do not care. That is, even when semiconductor phosphor particles are used, light can be continuously emitted without being short-circuited because they are uniformly coated with an insulating metal oxide.

また、この発光素子1はグロー放電のような真空封入や高電圧値を必要とせず、大気中で高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光素子として期待できる。従って、有機ELや無機ELと比較すると、構造がシンプルで容易に製造できる(高度な薄膜技術を使用する必要がない)。さらに、効率の良い沿面放電は粒子10a、10bの充填率に大きく依存することが分かった。即ち、本実施の形態1のように多孔質な発光体13とすることにより、沿面放電が発光体13の表面だけでなく内部にも発生し、効率よく粒子11が発光するからである。発光体13を構成する粒子10a、10b間の間隔が大きくなり過ぎると空気放電が起こってしまうので注意が必要である。理想的には、粒子10a、10bが少なくとも一個の隣り合う粒子10a、10bと三次元的に点接触している状態が望ましい。   Further, the light emitting element 1 does not require vacuum sealing or a high voltage value like glow discharge, and can be expected as a light emitting element having high brightness, high contrast, high recognizability, and high reliability in the atmosphere. Therefore, compared with organic EL and inorganic EL, the structure is simple and can be manufactured easily (there is no need to use advanced thin film technology). Further, it has been found that efficient creeping discharge greatly depends on the filling rate of the particles 10a and 10b. That is, by using the porous light-emitting body 13 as in the first embodiment, creeping discharge is generated not only on the surface of the light-emitting body 13 but also inside, and the particles 11 emit light efficiently. Care must be taken because air discharge occurs if the distance between the particles 10a and 10b constituting the light emitter 13 becomes too large. Ideally, it is desirable that the particles 10a and 10b are in point contact with at least one adjacent particle 10a and 10b in three dimensions.

発光体13の焼結密度(例えば理論密度の90%以上)を向上させると、沿面放電が発光体13の表面でしか発生せずに発光効率が低いものとなる。従って、理論密度の90%未満の多孔質な構造を持った発光体13が望まれる。しかし発光体13の気孔があまりにも大きく、気孔率が過大になると、発光効率の低下、さらに沿面放電が発生しにくくなることが予想される。従って、理想的には理論密度の50〜90%の焼結密度を有する発光体13が適当であると思われる。なお、機械的強度が有れば熱処理により固める必要はないものである。熱処理を全くしていない成形体(圧粉体)に対しても同様の電圧印加を実施すると発光することを確認した。ポリビニールアルコールを混合していない成形体(圧粉体)についても同様に発光することを確認した。   When the sintered density of the light emitter 13 (for example, 90% or more of the theoretical density) is improved, creeping discharge is generated only on the surface of the light emitter 13 and the light emission efficiency is low. Therefore, the light emitter 13 having a porous structure less than 90% of the theoretical density is desired. However, if the pores of the light-emitting body 13 are too large and the porosity is excessive, it is expected that the light emission efficiency is lowered and the creeping discharge is less likely to occur. Therefore, ideally, the light-emitting body 13 having a sintered density of 50 to 90% of the theoretical density seems to be appropriate. In addition, if it has mechanical strength, it is not necessary to harden by heat processing. It was confirmed that when a similar voltage application was performed on a green body (green compact) that was not heat-treated at all, light was emitted. It was confirmed that light was emitted in the same manner with respect to a molded body (compact) that was not mixed with polyvinyl alcohol.

コーティング層12はできるだけ均質、均一となるように形成する。不均質、不均一な層になると、発光は可能であるが輝度低下や寿命劣化(紫外線劣化)が起こりやすくなるからである。また、比較例として、コーティング層12を有していない絶縁体の粒子11のみからなる発光体に電圧印加し発光状況を評価した。無機蛍光体粒子の表面で沿面放電が発生し、本実施の形態と同様に発光することが確認できたが、瞬時に輝度低下が起こり、継続的な発光が困難であった。   The coating layer 12 is formed to be as uniform and uniform as possible. This is because when the layer is inhomogeneous or non-uniform, light emission is possible, but a decrease in luminance and a deterioration in life (ultraviolet ray deterioration) are likely to occur. Further, as a comparative example, a voltage was applied to a light-emitting body composed only of insulating particles 11 that did not have the coating layer 12 to evaluate the light emission state. Creeping discharge was generated on the surface of the inorganic phosphor particles, and it was confirmed that light was emitted in the same manner as in the present embodiment. However, luminance was instantaneously reduced, and continuous light emission was difficult.

このことから、コーティング層12は、沿面放電を発生し、放電を継続させる作用を有するだけでなく、粒子11の紫外線劣化、電界劣化を抑制する保護膜としても作用することが分かる。   From this, it can be seen that the coating layer 12 not only has a function of generating creeping discharge and continuing the discharge, but also acts as a protective film for suppressing the ultraviolet ray deterioration and the electric field deterioration of the particles 11.

上記実施の形態ではコーティング層12にMgOを使用したが、これは抵抗値が109Ω・cm以上あり、沿面放電を効率良く発生させることができるからである。抵抗値が109Ω・cmよりも低い場合、沿面放電が発生しにくく、最悪の場合には短絡する恐れがあり望ましくない。そこで、抵抗値が109Ω・cm以上の絶縁性金属酸化物を用いることが望ましい。ただし、紫外線を遮断したり、潮解・風解作用が有るものは避けることが望ましい。これら酸化物は紫外線を遮断するものがほとんどであるがコーティング厚みを薄くすることで改善することができる。また、コーティング層12を構成する絶縁性金属酸化物は、酸化物の標準生成自由エネルギーΔGf 0が非常に小さく(例えば、室温で−100kcal/mol以下)安定な物質であったり、又は誘電率が100以上の容量を持つ物質であったりする。そこで絶縁抵抗値が高いだけでなく、沿面放電が発生しても還元されにくく絶縁性金属酸化物であり続けることが可能であることが望ましい。 In the above embodiment, MgO is used for the coating layer 12 because the resistance value is 10 9 Ω · cm or more, and creeping discharge can be generated efficiently. When the resistance value is lower than 10 9 Ω · cm, creeping discharge hardly occurs, and in the worst case, there is a possibility of short circuit, which is not desirable. Therefore, it is desirable to use an insulating metal oxide having a resistance value of 10 9 Ω · cm or more. However, it is desirable to avoid those that block ultraviolet rays or have deliquescence / wind defusing action. Most of these oxides block ultraviolet rays, but can be improved by reducing the coating thickness. The insulating metal oxide constituting the coating layer 12 is a stable substance having a very small standard free energy ΔG f 0 of the oxide (for example, −100 kcal / mol or less at room temperature), or a dielectric constant. May be a substance having a capacity of 100 or more. Therefore, it is desirable not only to have a high insulation resistance value, but also to be an insulating metal oxide that is not easily reduced even when creeping discharge occurs.

従って、これらのことを考慮すると、Y23,Li2O,MgO,CaO,BaO,SrO,Al23,SiO2,MgTiO3,CaTiO3,BaTiO3,SrTiO3,ZrO2,TiO2,B23,PbTiO3,PbZrO3,PbZrTiO3(PZT)の少なくとも1種類を用いてコーティング層12を形成することが望ましい。 Therefore, considering these, 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 Preferably, the coating layer 12 is formed using at least one of 2 , B 2 O 3 , PbTiO 3 , PbZrO 3 , and PbZrTiO 3 (PZT).

さらに、コーティング層12の形成にゾル・ゲル法以外に化学吸着法や、CVD法、スパッタ法、蒸着法、レーザ法、剪断応力法などを用いての物理吸着法を用いて形成しても同様の効果が得られる。重要なことは、コーティング層12が均質、均一であって剥離しないことである。そこでコーティング層12形成前に、無機蛍光体粒子11を酢酸、シュウ酸、クエン酸などの弱酸溶液に浸漬し、表面に付着している不純物を洗浄することが望ましい。表面を洗浄した粒子11は、均一な厚みのコーティング層12を形成しやすいからである。   Further, the coating layer 12 may be formed 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 other than the sol / gel method. The effect is obtained. What is important is that the coating layer 12 is homogeneous and uniform and does not delaminate. Therefore, before forming the coating layer 12, it is desirable to wash the impurities adhering to the surface by immersing the inorganic phosphor particles 11 in a weak acid solution such as acetic acid, oxalic acid or citric acid. This is because the particles 11 whose surfaces have been cleaned easily form the coating layer 12 having a uniform thickness.

さらにまた、コーティング層12の形成前に粒子11を窒素雰囲気中で200〜500℃、1〜5時間程度前処理することが望ましい。この理由は、未処理の粒子11は吸着水や結晶水を多量に含んでおり、このような状態でコーティング層12を形成すると輝度低下や発光スペクトルのシフトなどの寿命特性劣化が顕著になるからである。粒子11を弱酸性溶液で洗浄する場合は、洗浄後に前処理を行う。   Furthermore, it is desirable to pretreat the particles 11 in a nitrogen atmosphere at 200 to 500 ° C. for about 1 to 5 hours before forming the coating layer 12. This is because the untreated particles 11 contain a large amount of adsorbed water and crystal water, and when the coating layer 12 is formed in such a state, deterioration of life characteristics such as a decrease in luminance and a shift in emission spectrum becomes remarkable. It is. When the particles 11 are washed with a weakly acidic solution, a pretreatment is performed after the washing.

また、発光体13を形成する熱処理工程で気を付けなければならない事項は、熱処理温度と雰囲気である。上記実施の形態では、窒素雰囲気中かつ比較的低温(450〜1200℃)で熱処理を実施したために、粒子11のド−プされた希土類原子の価数に変化が無かった。しかし、さらに高温で処理するときには希土類原子の価数の変化やコーティング層12と粒子11の固溶が発生する可能性が有るので注意が必要となってくる。熱処理温度の上昇と共に発光体13の密度が向上するために、一層注意が必要である。従って、熱処理温度の理想としては450〜1200℃が好ましい。また、熱処理雰囲気に関しては、粒子11にド−プされている希土類原子の価数を考慮し、窒素雰囲気中で実施することが望ましい。   Further, the matters to be noted in the heat treatment process for forming the light emitter 13 are the heat treatment temperature and the atmosphere. In the above embodiment, since the heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere and at a relatively low temperature (450 to 1200 ° C.), the valence of the doped rare earth atoms of the particles 11 did not change. However, when processing at a higher temperature, it is necessary to be careful because there is a possibility that the valence of the rare earth atoms will change and the solid solution of the coating layer 12 and the particles 11 may occur. Since the density of the light-emitting body 13 is improved as the heat treatment temperature is increased, further caution is required. Accordingly, the ideal heat treatment temperature is preferably 450 to 1200 ° C. The heat treatment atmosphere is preferably carried out in a nitrogen atmosphere in consideration of the valence of rare earth atoms doped in the particles 11.

コーティング層12の厚みは、本実施の形態では0.1〜2.0μm程度としたが、粒子11の平均粒径や沿面放電の効率性を考慮して決定する。平均粒径がサブミクロンオーダーになればさらに薄く被覆する必要があると考えられる。また、コーティング層12の厚みが大きくなると発光スペクトルのシフト、輝度低下、紫外線の遮断が発生するため好ましくない。逆にコ−ティング層12が薄くなると沿面放電しなくなることが予想される。従って、粒子11の平均粒径とコーティング層12の厚みの関係は前者1に対して後者が1/10〜1/500が良い。   The thickness of the coating layer 12 is about 0.1 to 2.0 μm in the present embodiment, but is determined in consideration of the average particle diameter of the particles 11 and the efficiency of creeping discharge. If the average particle size is on the order of submicron, it is thought that it is necessary to coat further thinner. Further, if the thickness of the coating layer 12 is increased, the emission spectrum shifts, the brightness decreases, and the ultraviolet rays are blocked. On the contrary, when the coating layer 12 becomes thin, it is expected that creeping discharge will not occur. Accordingly, the relationship between the average particle diameter of the particles 11 and the thickness of the coating layer 12 is preferably 1/10 to 1/500 of the latter with respect to the former 1.

また、発光体13は図2Aに示すように1次粒子の無機蛍光体粒子11に絶縁性金属酸化物のコ−ティング層12を設けた粒子10aで構成することが理想であるが、一般的には、図2Bに示すように凝集した粒子11にコーティング層12を設けた発光体粒子10bで構成されることとなる。しかしながら、発光素子としては、どちらの発光体粒子で形成されたとしても性能に大差はない。   The light emitter 13 is ideally composed of particles 10a in which an insulating metal oxide coating layer 12 is provided on primary phosphor particles 11 as shown in FIG. 2A. As shown in FIG. 2B, the phosphor 11 is composed of the luminous particles 10b in which the agglomerated particles 11 are provided with the coating layer 12. However, as a light emitting element, there is no great difference in performance regardless of which phosphor particle is used.

また、電極14a,14bはITO膜が形成されたガラスを貼り付けてもよいし、一方が透明であれば、他方はアルミニウム、ステンレス等の金属板であってもよい。   Further, the electrodes 14a and 14b may be affixed with glass on which an ITO film is formed. If one is transparent, the other may be a metal plate such as aluminum or stainless steel.

(実施の形態2)
次に、多孔質の無機蛍光体を用いて作製した発光素子1について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態2における発光素子1の断面図であり、21は多孔質の無機蛍光体層、12は絶縁性金属酸化物であるMgOからなるコーティング層、23は蛍光体層21とコーティング層12と気孔16から構成される多孔質な発光体層、14a、14bは発光体層23の表面に所定間隔を有するように設けたITO透明電極、1は発光素子、15は発光体層23に設けた貫通孔、16は気孔である。
(Embodiment 2)
Next, a light-emitting element 1 manufactured using a porous inorganic phosphor will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 2 of the present invention, in which 21 is a porous inorganic phosphor layer, 12 is a coating layer made of MgO, which is an insulating metal oxide, and 23 is a phosphor. A porous luminous body layer composed of the layer 21, the coating layer 12, and the pores 16, 14a and 14b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the luminous body layer 23 with a predetermined interval, 1 is a light emitting element, 15 is The through holes 16 provided in the luminescent layer 23 are pores.

以下、本実施の形態2における発光素子1の製造方法について説明する。まず、実施の形態1と同様の三色の無機蛍光体粉末を用い、各々に5wt%ポリビニールアルコールと混合し、造粒した後、約50MPaの圧力で直径10mm、厚み1mmのディスク状に成形した。また、この時、金属製の針を用いて直径50〜500μmの貫通孔15をランダムに数カ所設けた。次に、窒素雰囲気中450〜1200℃で2〜5時間熱処理を行い、多孔質な無機蛍光体層21を作製した。次に、Mg(OH)2とアンモニア水をほぼ等モル比混合した縣濁液中に蛍光体層21を10〜30分間浸漬し、さらに150℃で乾燥を行い、この浸漬〜乾燥の工程を2、3回繰り返した。その後、大気中で400〜600℃、2〜5時間仮焼して蛍光体層21の表面にMgOのコ−ティング層12を有し、なおかつ無数の気孔16を有する発光体層23を作製した。なおこの時、貫通孔15の表面や気孔16の表面にもコ−ティング層12が形成されていることを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。コーティング層12の厚みは0.1〜2.0μmであった。その後、発光体層23の上、下面に電極14a、14bをスパッタにより形成し、発光素子1を得た。 Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the second embodiment will be described. First, using the same three-color inorganic phosphor powder as in the first embodiment, each was mixed with 5 wt% polyvinyl alcohol, granulated, and then molded into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm at a pressure of about 50 MPa. did. At this time, several through holes 15 having a diameter of 50 to 500 μm were randomly provided using metal needles. Next, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours in a nitrogen atmosphere to prepare a porous inorganic phosphor layer 21. Next, the phosphor layer 21 is immersed for 10 to 30 minutes in a suspension in which Mg (OH) 2 and ammonia water are mixed in an approximately equimolar ratio, and further dried at 150 ° C. Repeated a few times. Thereafter, the phosphor layer 23 was calcined in the atmosphere at 400 to 600 ° C. for 2 to 5 hours to produce the phosphor layer 23 having the MgO coating layer 12 on the surface of the phosphor layer 21 and having innumerable pores 16. . At this time, it was observed with a transmission electron microscope (TEM) that the coating layer 12 was also formed on the surfaces of the through holes 15 and the pores 16. The thickness of the coating layer 12 was 0.1 to 2.0 μm. Thereafter, electrodes 14a and 14b were formed on the upper and lower surfaces of the light emitting layer 23 by sputtering, and the light emitting device 1 was obtained.

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。実施の形態1と同様に、リード線2,3を通じて電極14a、14b間に電圧を印加する。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、コ−ティング層12で沿面放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生する。次に、発生した紫外線が蛍光体層21を光励起し、可視光線となって発光する。一度、沿面放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体層23への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態1と同様に高品質の発光が確認できた。発光のメカニズムなどは実施の形態1と同様である。沿面放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態1で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. As in the first embodiment, a voltage is applied between the electrodes 14a and 14b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. When a voltage is applied, creeping discharge is generated in the coating layer 12, and the discharge is continuously generated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcites the phosphor layer 21 to emit visible light. Once creeping discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the luminous body layer 23 by these rays, the voltage value is started after the emission is started. It is preferable to make it 50 to 80% of the hour. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, creeping discharge occurred, and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the first embodiment, high-quality light emission was confirmed for all three colors of blue, green, and red. The light emission mechanism is the same as that of the first embodiment. In order to efficiently generate creeping discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what is described in the first embodiment.

さらに、本実施の形態においては、発光効率を向上させるために発光体層23に直径が50〜500μmの貫通孔15を設けたが、大きすぎると空気放電が起こってしまうので注意が必要である。理想的には、貫通孔15を設けたとしても発光体粒子が少なくとも一個の隣り合う発光体粒子と三次元的に点接触している状態となるようにする。そこで、空気放電や機械的強度の影響を抑制するために貫通孔15の直径は2mm未満とすることが望ましい。   Furthermore, in the present embodiment, in order to improve the luminous efficiency, the luminous body layer 23 is provided with the through hole 15 having a diameter of 50 to 500 μm. However, if it is too large, air discharge occurs, so care must be taken. . Ideally, even if the through hole 15 is provided, the luminescent particles are in a three-dimensional point contact with at least one adjacent luminescent particle. Therefore, it is desirable that the diameter of the through hole 15 be less than 2 mm in order to suppress the influence of air discharge and mechanical strength.

電極14a,14bはITO膜が形成されたガラスを貼り付けてもよいし、一方が透明であれば、他方はアルミニウム、ステンレス等の金属板であってもよい。   The electrodes 14a and 14b may be affixed with glass on which an ITO film is formed. If one is transparent, the other may be a metal plate such as aluminum or stainless steel.

(実施の形態3)
前記実施の形態2では蛍光体層21をプレス機で成形したが、本実施の形態では、発光体粒子10a、10bを含むペーストをスクリーン印刷することにより、発光素子1を形成する場合について、図4を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the phosphor layer 21 is formed by a press. However, in the present embodiment, the case where the light-emitting element 1 is formed by screen printing a paste containing the phosphor particles 10a and 10b is shown in FIG. 4 will be described.

図4は本実施の形態3における発光素子1の断面図であり、30はセラミック製の基板、33は多孔質な発光体、34a、34bはITO透明電極である。発光体33は、無機蛍光体粒子11の表面に絶縁性金属酸化物であるMgOのコ−ティング層12を有する発光体粒子10a、10bの集合体である。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to the third embodiment, in which 30 is a ceramic substrate, 33 is a porous light emitter, and 34a and 34b are ITO transparent electrodes. The luminous body 33 is an aggregate of luminous body particles 10a and 10b having a coating layer 12 of MgO which is an insulating metal oxide on the surface of the inorganic phosphor particles 11.

次に、発光素子1の作製方法について説明する。まず、実施の形態1で示した発光体粒子10a、10bにエチルセルロースとα−テルピネオールを加えペーストを作製した。次に、セラミック製の基板30上にペーストをスクリ−ン印刷、乾燥を繰り返し、印刷厚み約80〜100μmの厚膜層を作製した。その後、窒素雰囲気中で450〜1200℃、2〜5時間で熱処理を実施し、非常に多孔質な発光体33を作製した。この時の発光体33の厚みは約50〜80μmである。その後、発光体33の上面に2個のITO透明電極34a、34bをスパッタにより形成した。また、この時、金属製の針を用いて直径50〜500μmの貫通孔15を発光体33にランダムに数カ所設けた。以上の構成により図4に示す発光素子1を得た。次に、この発光素子1の発光方法について説明する。実施の形態1、2と同様に、リード線2,3を通じて電極34a、34b間に電圧を印加する。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、矢印Aの間で電界が発生する。これにより、コ−ティング層12で沿面放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生する。次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光する。一度、沿面放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体33への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.1〜0.8kV/mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態1、2と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, a method for manufacturing the light-emitting element 1 will be described. First, a paste was prepared by adding ethyl cellulose and α-terpineol to the phosphor particles 10a and 10b shown in the first embodiment. Next, the paste was screen-printed and dried on the ceramic substrate 30 to produce a thick film layer having a printed thickness of about 80 to 100 μm. Thereafter, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 450 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours, and a very porous light emitting body 33 was produced. The thickness of the light emitter 33 at this time is about 50 to 80 μm. Thereafter, two ITO transparent electrodes 34a and 34b were formed on the upper surface of the light emitter 33 by sputtering. At this time, several through-holes 15 having a diameter of 50 to 500 μm were randomly provided in the light-emitting body 33 using a metal needle. With the above structure, the light-emitting element 1 shown in FIG. 4 was obtained. Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. As in the first and second embodiments, a voltage is applied between the electrodes 34a and 34b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. An electric field is generated between the arrows A by applying the voltage. As a result, creeping discharge occurs in the coating layer 12, and the discharge continuously occurs in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcites the particles 11 to emit visible light. Once the creeping discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the illuminant 33 by these rays, the voltage value is It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.1 to 0.8 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, a creeping discharge occurred, and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As with the first and second embodiments, high-quality light emission was confirmed for all three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態1と同様である。沿面放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態1、2で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Note that the mechanism of light emission is the same as that in the first embodiment. In order to efficiently generate creeping discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what has been described in the first and second embodiments.

さらに、本実施の形態3では実施の形態1、2と比較して発光体33の厚みを比較的薄くするとともに、電極34a、34bを同一面上に形成しても発光することが確認できた。但し、同一面上に電極34a、34bを形成する場合、表面リ−クすることが予想されるので電極34a、34b間の距離を制御することが必要となる。電極間34a、34bの距離は、発光体33の厚みや印加電圧値にも依存するが、少なくとも10μm以上必要である。   Furthermore, in the third embodiment, it was confirmed that the light emitting body 33 was made relatively thin compared to the first and second embodiments, and light was emitted even when the electrodes 34a and 34b were formed on the same surface. . However, when the electrodes 34a and 34b are formed on the same surface, it is expected that the surface leaks, so it is necessary to control the distance between the electrodes 34a and 34b. The distance between the electrodes 34a and 34b depends on the thickness of the light emitter 33 and the applied voltage value, but it needs to be at least 10 μm or more.

なお、実施の形態3では、発光素子1の表面をSiO2などでコーティングすることが表面リ−クの可能性を少なくする手段となる。この場合、電極34a、34b上のSiO2は除去し導通を確保しなければならない。 In the third embodiment, coating the surface of the light emitting element 1 with SiO 2 or the like is a means for reducing the possibility of surface leakage. In this case, the SiO 2 on the electrodes 34a and 34b must be removed to ensure conduction.

本実施の形態3の発光素子1は、構造的に無機ELに近い構造をとるが、発光メカニズムが全く異なるものである。本実施の形態3での蛍光体粒子11は絶縁体でも半導体でも構わない。即ち、半導体の蛍光体を用いても、コ−ティング層12を設けているため、短絡することなく継続的に発光させることができる。   The light-emitting element 1 of Embodiment 3 has a structure that is structurally close to an inorganic EL, but has a completely different light emission mechanism. The phosphor particles 11 in the third embodiment may be an insulator or a semiconductor. That is, even if a semiconductor phosphor is used, the coating layer 12 is provided, and therefore, it is possible to emit light continuously without causing a short circuit.

実施の形態3では発光体粒子10a、10bを含むペーストをスクリーン印刷することにより、発光素子1を形成した。   In Embodiment 3, the light-emitting element 1 was formed by screen printing a paste containing the phosphor particles 10a and 10b.

電極34a,34bはITO膜が形成されたガラスを貼り付けてもよい。また電極34a,34bの間から発光するために、34a,34bは透明でなく、金属板(アルミニウム、ステンレス等)であってもよい。   The electrodes 34a and 34b may be affixed with glass on which an ITO film is formed. Further, in order to emit light from between the electrodes 34a and 34b, 34a and 34b are not transparent and may be a metal plate (aluminum, stainless steel, etc.).

(実施の形態4)
次に、蛍光体粉末を含むペーストをスクリーン印刷することによ発光素子1を形成する実施形態を説明する。
(Embodiment 4)
Next, an embodiment in which the light emitting device 1 is formed by screen printing a paste containing phosphor powder will be described.

図5は、本発明の実施の形態4における発光素子1の断面図であり、21は多孔質の無機蛍光体層、12は絶縁性金属酸化物であるMgOからなるコーティング層、23は蛍光体層21とコーティング層12と気孔16から構成される多孔質な発光体層、34a、34bは発光体層23の表面に所定間隔を有するように設けたITO透明電極、1は発光素子である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 4 of the present invention, in which 21 is a porous inorganic phosphor layer, 12 is a coating layer made of MgO which is an insulating metal oxide, and 23 is a phosphor. A porous luminous body layer composed of the layer 21, the coating layer 12 and the pores 16, 34a and 34b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the luminous body layer 23 with a predetermined interval, and 1 is a light emitting element.

本実施の形態4における発光素子1の製造方法について説明する。まず、三色の無機蛍光体粉末にエチルセルロースとα−テルピネオールを加えペーストを作製する。次に、スクリーン印刷でセラミック基板30上に蛍光体層21を印刷した。この時の蛍光体層21の厚みは約20〜25μmである。   A method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the fourth embodiment will be described. First, a paste is prepared by adding ethyl cellulose and α-terpineol to three color inorganic phosphor powders. Next, the phosphor layer 21 was printed on the ceramic substrate 30 by screen printing. At this time, the thickness of the phosphor layer 21 is about 20 to 25 μm.

その後、窒素雰囲気中で450〜1200℃、2〜5時間で熱処理を実施し、層内に多数の気孔16を含む多孔質な蛍光体層21を作製した。この時の蛍光体層21の厚みは約15〜20μmである。さらに蛍光体層21の上層部にMgOをスパッタで形成しコーティング層12とし、蛍光体層21とコーティング層12と気孔16から構成される多孔質な発光体層23を形成した。その後、発光体層23の上面に2個のITO透明電極34a、34bをスパッタにより形成した。以上の構成により図5に示す発光素子1を得た。   Thereafter, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 450 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours, and a porous phosphor layer 21 including a large number of pores 16 in the layer was produced. At this time, the thickness of the phosphor layer 21 is about 15 to 20 μm. Further, MgO was formed by sputtering on the upper layer portion of the phosphor layer 21 to form a coating layer 12, and a porous luminous body layer 23 composed of the phosphor layer 21, the coating layer 12 and the pores 16 was formed. Thereafter, two ITO transparent electrodes 34a and 34b were formed on the upper surface of the light emitting layer 23 by sputtering. With the above structure, the light-emitting element 1 shown in FIG. 5 was obtained.

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。前記実施の形態3と同様に、リード線2,3を通じて電極34a、34b間に電圧を印加する。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、矢印Aの間で電界が発生する。これにより、コ−ティング層12で沿面放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生する。次に、発生した紫外線が蛍光体層21を光励起し、可視光線となって発光する。沿面放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体層23への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.05〜0.8kV/mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態1〜3と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. As in the third embodiment, a voltage is applied between the electrodes 34a and 34b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. An electric field is generated between the arrows A by applying the voltage. As a result, creeping discharge occurs in the coating layer 12, and the discharge continuously occurs in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcites the phosphor layer 21 to emit visible light. When creeping discharge starts, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the luminous body layer 23 by these rays, It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.05 to 0.8 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, creeping discharge was generated, and then light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the first to third embodiments, high-quality light emission could be confirmed for all three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態2と同様である。沿面放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態1、2で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Note that the mechanism of light emission is the same as that of the second embodiment. In order to efficiently generate creeping discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what has been described in the first and second embodiments.

さらに、本実施の形態4では前記実施の形態2と比較して発光体層23の厚みを比較的薄くするとともに、電極34a、34bを同一面上に形成しても発光することが確認できた。但し、同一面上に電極34a、34bを形成する場合、表面リ−クすることが予想されるので電極34a、34b間の距離を制御することが必要となる。電極間34a、34b距離は、発光体層23の厚みや印加電圧値にも依存するが、少なくとも10μm以上必要である。   Furthermore, in the fourth embodiment, it was confirmed that the light emitting layer 23 was made relatively thin compared to the second embodiment, and light was emitted even when the electrodes 34a and 34b were formed on the same surface. . However, when the electrodes 34a and 34b are formed on the same surface, it is expected that the surface leaks, so it is necessary to control the distance between the electrodes 34a and 34b. The distance between the electrodes 34a and 34b depends on the thickness of the light-emitting layer 23 and the applied voltage value, but is required to be at least 10 μm.

なお、実施の形態4では、発光素子1の表面をSiO2などでコーティングすることが表面リ−クの可能性を少なくする手段となる。この場合、電極34a、34b面上のSiO2は除去し導通を確保しなければならない。 In the fourth embodiment, coating the surface of the light-emitting element 1 with SiO 2 or the like is a means for reducing the possibility of surface leakage. In this case, SiO 2 on the surfaces of the electrodes 34a and 34b must be removed to ensure conduction.

本実施の形態4の発光素子1は、構造的に無機ELに近い構造をとるが、発光メカニズムが全く異なるものである。本実施の形態4での蛍光体層21は絶縁体でも半導体でも構わない。即ち、半導体の蛍光体を用いても、コ−ティング層12を設けているため、短絡することなく継続的に発光させることができる。   The light-emitting element 1 of Embodiment 4 has a structure that is structurally close to an inorganic EL, but has a completely different light emission mechanism. The phosphor layer 21 in the fourth embodiment may be an insulator or a semiconductor. That is, even if a semiconductor phosphor is used, the coating layer 12 is provided, and therefore, it is possible to emit light continuously without causing a short circuit.

また、本実施の形態4では貫通孔15を設けることにより、より低電圧で、しかも蛍光体層21内部にまで発光することを確認した。そして、蛍光体層21の厚みを20μmよりも薄くした場合では、貫通孔15を設けなくても蛍光体層21内部でも充分に発光することを確認した。   Further, in the fourth embodiment, it was confirmed that by providing the through hole 15, light was emitted to the inside of the phosphor layer 21 at a lower voltage. And when the thickness of the fluorescent substance layer 21 was made thinner than 20 micrometers, even if it did not provide the through-hole 15, it confirmed that it light-emitted also inside the fluorescent substance layer 21 enough.

さらに、スパッタ法で形成した場合ではMgOコ−ティング層12がアモルファスに成りやすいため、大気中や窒素雰囲気中で450〜1200℃、2〜5時間で熱処理を実施し結晶化させることが望ましい。   Furthermore, since the MgO coating layer 12 tends to be amorphous when formed by sputtering, it is desirable to perform crystallization by performing heat treatment at 450 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours in air or nitrogen atmosphere.

電極34a,34bはITO膜が形成されたガラスを貼り付けてもよい。また電極34a,34bの間から発光するために、34a,34bは透明でなく、金属板(アルミニウム、ステンレス等)であってもよい。   The electrodes 34a and 34b may be affixed with glass on which an ITO film is formed. Further, in order to emit light from between the electrodes 34a and 34b, 34a and 34b are not transparent and may be a metal plate (aluminum, stainless steel, etc.).

(実施の形態5)
図6は、本発明の実施の形態5における発光素子1の断面図であり、11は一次粒子もしくは凝集した二次粒子の無機蛍光体粒子、12は絶縁性金属酸化物であるMgOからなるコーティング層、13は発光体粒子10a、10bで構成される多孔質な発光体、14a、14bは発光体13の表面に所定間隔を有するように設けたITO透明電極、17は低抵抗な物質、1は発光素子である。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 5 of the present invention, in which 11 is a primary particle or agglomerated secondary phosphor inorganic phosphor particles, and 12 is a coating made of MgO which is an insulating metal oxide. A layer, 13 is a porous illuminant composed of illuminant particles 10a and 10b, 14a and 14b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the illuminant 13 with a predetermined interval, 17 is a low-resistance substance, 1 Is a light emitting element.

本実施の形態5における発光素子1の製造方法について説明する。まず、実施の形態1で作製した発光体粒子(10a[一次粒子]、10b[二次粒子])(10〜100vol比)、微粒子のPd、Pt、Ag、Ni、Cu、Znのうち一種類以上の金属粉末(0.1〜0.5μm)(1vol比)、5wt%ポリビニールアルコールと混合し、造粒した後、約50MPaの圧力で直径10mm、厚み1mmのディスク状に成形した。次に、窒素雰囲気中又は還元雰囲気中で450〜1200℃で2〜5時間熱処理を行い、多孔質な発光体13を作製した。その後、発光体13の上、下面にITO透明電極14a、14bをスパッタにより形成し、発光素子1を得た。これにリード線2,3を接続した。なお、この際に用いた金属粉末はPdである。発光方法は実施の形態1と全く同じであるが、相違点は発光開始電圧値が約0.1〜0.8kV/mmに低下したことである。分散させる金属粉末の抵抗値や分散量により相違はあるが、より低電圧で沿面放電が起こり実施の形態1と同様高品質の発光を確認でき、一層実用性を向上させることができた。   A method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the fifth embodiment will be described. First, one type of phosphor particles (10a [primary particles], 10b [secondary particles]) (10 to 100 vol ratio) and fine particles Pd, Pt, Ag, Ni, Cu, and Zn produced in the first embodiment. The above metal powder (0.1 to 0.5 μm) (1 vol ratio) was mixed with 5 wt% polyvinyl alcohol, granulated, and then formed into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm at a pressure of about 50 MPa. Next, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. for 2 to 5 hours in a nitrogen atmosphere or a reducing atmosphere, so that a porous luminous body 13 was produced. Thereafter, ITO transparent electrodes 14a and 14b were formed on the upper and lower surfaces of the light emitter 13 by sputtering, and the light emitting device 1 was obtained. Lead wires 2 and 3 were connected to this. The metal powder used at this time is Pd. The light emission method is exactly the same as that of the first embodiment, but the difference is that the light emission start voltage value is reduced to about 0.1 to 0.8 kV / mm. Although there are differences depending on the resistance value and the amount of dispersion of the metal powder to be dispersed, creeping discharge occurs at a lower voltage, and high-quality light emission can be confirmed as in the first embodiment, and the practicality can be further improved.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態1と同様である。   Note that the mechanism of light emission is the same as that in the first embodiment.

なお、本実施の形態5での注意事項は、熱処理時に金属粉末17が発光体粒子10a、10bと固溶しないように熱処理温度、雰囲気、金属粉末の粒径を制御する必要がある。   Note that in the fifth embodiment, it is necessary to control the heat treatment temperature, the atmosphere, and the particle size of the metal powder so that the metal powder 17 does not form a solid solution with the phosphor particles 10a and 10b during the heat treatment.

なお、金属粉末の選定理由としては、Pd、Pt、Agは酸化されにくく抵抗値の低い状態が維持できる金属材料である。またNi、Cuは酸化しやすいが、雰囲気中での熱処理では抵抗値が低い状態が維持できるのと安価な金属材料である。さらにZnは酸化されても半導体の性質があり比較的抵抗値が低い状態が維持できるためである。これらの金属材料では融点が異なり1000℃以下の場合もあるので熱処理温度には注意が必要となる。また、前記金属粉末の粒径は0.1〜0.5μmであったが、発光体よりも細かい。   As a reason for selecting the metal powder, Pd, Pt, and Ag are metal materials that are difficult to be oxidized and can maintain a low resistance state. Ni and Cu are easy to oxidize, but they are inexpensive metal materials that can maintain a low resistance value by heat treatment in an atmosphere. Further, even if Zn is oxidized, it has a semiconductor property and can maintain a relatively low resistance value. Since these metal materials have different melting points and may be 1000 ° C. or lower, attention must be paid to the heat treatment temperature. The metal powder has a particle size of 0.1 to 0.5 μm, which is finer than the light emitter.

電極14a,14bはITO膜が形成されたガラスを貼り付けてもよいし、一方が透明であれば、他方はアルミニウム、ステンレス等の金属板であってもよい。   The electrodes 14a and 14b may be affixed with glass on which an ITO film is formed. If one is transparent, the other may be a metal plate such as aluminum or stainless steel.

さらに、金属粉末を使用する代わりに流動性の低抵抗な物質を拡散させても同様の効果が現れる。これについては実施の形態6で説明する。   Furthermore, the same effect can be obtained by diffusing a low resistance material having fluidity instead of using metal powder. This will be described in Embodiment 6.

(実施の形態6)
実施の形態2で作製した発光素子1を純水、シュウ酸、酢酸、ホウ酸、クエン酸などの弱酸溶液やポリアセチレンのような導電性高分子中に10〜30分間含浸し、発光素子1表面の溶液を除去後、電圧印加すると、電圧値が約0.1〜0.5kV/mmで発光が開始した。より低電圧で沿面放電が起こり、実施の形態1と同様に高品質の発光を確認できた。
(Embodiment 6)
The light-emitting element 1 manufactured in Embodiment 2 is impregnated in a weak acid solution such as pure water, oxalic acid, acetic acid, boric acid, and citric acid or a conductive polymer such as polyacetylene for 10 to 30 minutes, and the surface of the light-emitting element 1 When a voltage was applied after removing the solution, light emission started at a voltage value of about 0.1 to 0.5 kV / mm. Creeping discharge occurred at a lower voltage, and high-quality light emission was confirmed as in the first embodiment.

この時、導電性高分子がマトリックス状に拡散すると短絡現象が起こったり、沿面放電が発生し難くなる。従って、純水や弱酸溶液では50〜80℃で5〜10分の乾燥や、導電性高分子では含浸後にアルコールでの希釈が必要となる。   At this time, if the conductive polymer diffuses in a matrix, a short circuit phenomenon occurs or creeping discharge hardly occurs. Therefore, pure water or a weak acid solution requires drying at 50 to 80 ° C. for 5 to 10 minutes, and a conductive polymer requires dilution with alcohol after impregnation.

しかし、実施の形態5の試料では、大気中放置や沿面放電時での発熱で乾燥しやすいために、実施の形態3に示したように、発光素子1をSiO2などでコーティングするか真空封入することが望ましい。この場合では電極14a、14b上のSiO2は除去し、導通させた。 However, since the sample of the fifth embodiment is easily dried by being left in the atmosphere or generated by creeping discharge, the light-emitting element 1 is coated with SiO 2 or the like or vacuum sealed as shown in the third embodiment. It is desirable to do. In this case, SiO 2 on the electrodes 14a and 14b was removed and conducted.

本実施の形態6では、導電性高分子を発光体表面及び内部に含浸させたため、電圧印加の初期段階では短絡現象が起こる可能性があるが、しばらくすると発光体が発熱し、湿分の蒸発と共に沿面放電が発生する。   In the sixth embodiment, since the conductive polymer is impregnated on the surface and inside of the light emitter, there is a possibility that a short-circuit phenomenon may occur in the initial stage of voltage application. At the same time, creeping discharge occurs.

(実施の形態7)
以下、実施の形態7を用いて、本発明の発光素子及びそれを用いたディスプレイデバイスについて図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 7)
Hereinafter, a light-emitting element of the present invention and a display device using the same will be described using Embodiment 7 with reference to the drawings.

図7は、本発明の実施の形態7における発光素子1の断面図であり、11は無機蛍光体粒子、18はSiO2−Al23−CaO系の絶縁性繊維、113は粒子11と絶縁性繊維18で構成される多孔質発光体、14はITO透明電極、40は金属基板である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of light-emitting element 1 according to Embodiment 7 of the present invention, in which 11 is inorganic phosphor particles, 18 is a SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO-based insulating fiber, and 113 is a particle 11. A porous illuminant composed of insulating fibers 18, 14 is an ITO transparent electrode, and 40 is a metal substrate.

以下、本実施の形態7における発光素子1の製造方法について説明する。無機蛍光体粒子11として平均粒径が2〜3μmのBaMgAl1017:Eu2+(青:B)、Zn2SiO4:Mn2+(緑:G)、Y23:Eu3+(赤:R)の3種類を用いて、それぞれ粉末100gに対して酢酸ブチル45g、BBP(フタル酸ブチルベンジル)10g、α―テレピネオール33.3g、シンナー10gと、バインダー(ブチラール樹脂)15gを混合して3種類のペーストを作製した。次に、縦60mm、横25mm、厚み約0.7mmのSiO2−Al23−CaO系の絶縁性繊維18からなる板状焼結体ボードの表面にペーストを横方向のストライプ状にR,G,Bの順番に塗り分けてスクリーン印刷した。ストライプの幅は100〜200μmとした。この時の粒子11の平均粒径は約3μmであり、ボードは繊維径約10〜20μm、繊維長約50〜100μm程度の繊維や、繊維長が200〜500μm程度の繊維が絡まった状態のものである。またボードの気孔率(空隙率)が50〜90%であるので、印刷したペーストはすぐに溶剤が内部に吸収されてしまう。そして、粒子11も粒径が細かいのでボード内部にも浸入する。次第に目が詰まる状態になり浸入できない粒子11はボード表面に積み重なり、図7に示す状態となる。すなわち、ボードの一表面に粒子11が濃度高く存在するようになる。 Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the seventh embodiment will be described. BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ (blue: B), Zn 2 SiO 4 : Mn 2+ (green: G), Y 2 O 3 : Eu 3+ with an average particle diameter of 2 to 3 μm as inorganic phosphor particles 11 (Red: R) Using 100 kinds of powder, 45 g of butyl acetate, 10 g of BBP (butylbenzyl phthalate), 33.3 g of α-terpineol, 10 g of thinner and 15 g of binder (butyral resin) are mixed. Thus, three types of pastes were produced. Next, the paste is applied to the surface of a plate-like sintered body board made of SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO-based insulating fibers 18 having a length of 60 mm, a width of 25 mm, and a thickness of about 0.7 mm in a horizontal stripe shape. , G, and B were screen-printed separately. The width of the stripe was 100 to 200 μm. At this time, the average particle diameter of the particles 11 is about 3 μm, and the board has a fiber diameter of about 10 to 20 μm, a fiber length of about 50 to 100 μm, or a fiber length of about 200 to 500 μm. It is. Further, since the porosity (porosity) of the board is 50 to 90%, the printed paste quickly absorbs the solvent therein. And since the particle | grains 11 are also small in particle size, they permeate the inside of a board. Gradually, the particles 11 become clogged and cannot enter the particles 11 and accumulate on the surface of the board, resulting in the state shown in FIG. That is, the particles 11 are present at a high concentration on one surface of the board.

絶縁性繊維18の繊維径が20μm以上、繊維長さが100μmより大きくなるとボードの表面が粗くなり粒子11を均一に塗布し難くなる。従って、繊維径20μm以下、繊維長100μm以下が好ましい。   When the fiber diameter of the insulating fiber 18 is 20 μm or more and the fiber length is larger than 100 μm, the surface of the board becomes rough and it becomes difficult to uniformly apply the particles 11. Accordingly, the fiber diameter is preferably 20 μm or less and the fiber length is 100 μm or less.

また、絶縁性繊維は針状粒子やウィスカーさらには長繊維を粉砕した粒子も含む。   The insulating fiber also includes acicular particles, whiskers, and particles obtained by pulverizing long fibers.

次に、空気中で100〜150℃乾燥後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い、発光体113を作製した。   Next, after drying in air at 100 to 150 ° C., heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. in air or in a nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours, whereby the light emitter 113 was manufactured.

その後、放電を確認するための試験体として、発光体113の上面にインジウム錫酸化物合金(ITO)透明電極14を形成し、発光体113の下面に金属基板40を接続し、発光素子1を得た。この時、コロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を接着剤として用い、100〜200℃で乾燥することで発光体113と電極14、40の接触性が向上した。金属基板40は電極ペーストを焼き付けても同様の効果があることを確認した。コロイダルシリカ水溶液を用いた場合の方が、寿命特性が伸びた。この理由は、蛍光体粒子がコロイダル粒子でコーティングされた状態となり、コロイダル粒子がコーティング層として作用したと考えられる。   Thereafter, as a test body for confirming discharge, an indium tin oxide alloy (ITO) transparent electrode 14 is formed on the upper surface of the light emitter 113, the metal substrate 40 is connected to the lower surface of the light emitter 113, and the light emitting element 1 is mounted. Obtained. At this time, using a colloidal silica aqueous solution or a colloidal alumina aqueous solution as an adhesive and drying at 100 to 200 ° C., the contact between the light emitter 113 and the electrodes 14 and 40 was improved. It was confirmed that the metal substrate 40 had the same effect even when the electrode paste was baked. When the colloidal silica aqueous solution was used, the life characteristics were extended. The reason is considered that the phosphor particles are coated with colloidal particles, and the colloidal particles act as a coating layer.

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。まず、リード線2,3を通じて電極14、40間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、絶縁性繊維18の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光した。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. First, a voltage was applied between the electrodes 14 and 40 through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. Due to the voltage application, a discharge occurred on the surface of the insulating fiber 18, the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcited the particles 11 to emit visible light.

一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電が繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体113への悪影響を抑制するために、発光開始後は電圧値を下げることが好ましい。   Once the discharge starts, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the light emitter 113 by these light rays, it is preferable to lower the voltage value after the start of light emission. .

交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を印加時の50〜80%にしても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光素子1であることが確認できた。   When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, a discharge occurred, and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Further, once the light emission started, the light emission continued continuously even when the voltage value was 50 to 80% of the applied voltage. It was confirmed that all three colors of blue, green, and red are light emitting elements 1 with high luminance, high contrast, high recognizability, and high reliability.

本実施の形態7の発光素子1は、構造的に無機ELに近い構造であるが、発光メカニズムが全く異なる。つまり、電圧印加による放電で発生した光(紫外線)で無機蛍光体粒子11を励起させ発光させるのである(フォトルミネッセンス)。これに対し、無機ELの発光原理は背景技術の項に記載したとおりである。   The light-emitting element 1 of Embodiment 7 has a structure that is structurally close to an inorganic EL, but has a completely different light-emitting mechanism. In other words, the inorganic phosphor particles 11 are excited by light (ultraviolet rays) generated by discharge due to voltage application to emit light (photoluminescence). On the other hand, the light emission principle of inorganic EL is as described in the background art section.

また、この発光素子1はグロー放電のような真空封入や高電圧値を必要とせず、大気中で高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光素子として期待できる。従って、有機ELや無機ELと比較すると、構造がシンプルで容易に製造できる。すなわち、高度な薄膜技術を使用する必要がない。   Further, the light emitting element 1 does not require vacuum sealing or a high voltage value like glow discharge, and can be expected as a light emitting element having high brightness, high contrast, high recognizability, and high reliability in the atmosphere. Therefore, compared with organic EL or inorganic EL, the structure is simple and can be easily manufactured. That is, it is not necessary to use advanced thin film technology.

さらに、効率の良い放電は絶縁性繊維18のボードの気孔率に大きく依存することが分かった。気孔率が小さく緻密なボードでは、放電が発生しにくく、また放電が発生しても発光が表面でしか起こらず、発光効率が低いものとなる。即ち、効率よく発光するためには、粒子11がボードの内部まで侵入する発光体113の構造を必要とする。本実施の形態7のように多孔質な発光体113とすることにより、放電が発光体113の表面だけでなく内部にも発生し、効率よく無機蛍光体粒子11が発光する。   Furthermore, it has been found that efficient discharge is highly dependent on the porosity of the insulating fiber 18 board. A dense board with a small porosity is unlikely to generate a discharge, and even if a discharge occurs, light emission occurs only on the surface, resulting in low light emission efficiency. That is, in order to emit light efficiently, the structure of the light emitter 113 in which the particles 11 penetrate into the board is required. By using the porous light emitter 113 as in the seventh embodiment, discharge occurs not only on the surface of the light emitter 113 but also inside, and the inorganic phosphor particles 11 emit light efficiently.

また、発光体113を構成する複数の絶縁性繊維18が重なり、網目状の構造になることが放電の発生に重要なファクターになることが分かった。   Further, it has been found that a plurality of insulating fibers 18 constituting the light emitter 113 are overlapped to form a network structure, which is an important factor for the generation of discharge.

逆に、ボードの気孔率が大きくなると、ボード表面の平滑性が損なわれたり、機械強度が弱く脆くなるために、ボードの気孔率は50〜90%が望ましい。   On the contrary, when the porosity of the board is increased, the smoothness of the board surface is impaired or the mechanical strength is weak and brittle. Therefore, the porosity of the board is preferably 50 to 90%.

さらに、絶縁性繊維18としてSiO2−Al23−CaO系の繊維を選定した理由は、熱的、化学的に安定で、抵抗値が109Ω・cm以上、さらに構造的に50〜90%の大きな気孔率を持たせることができ、繊維一本一本の表面に放電で発生し、結果としてボード全体で放電を発生させることが可能だからである。ボードが緻密過ぎると放電が表面か端部でしか発生しない。なお、SiC、ZnO、TiO2、MgO、BN、Si34系の繊維を含有する焼結体ボードを用いても同様な効果が得られる。 Furthermore, the reason why the SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO fiber is selected as the insulating fiber 18 is that it is thermally and chemically stable, has a resistance value of 10 9 Ω · cm or more, and more structurally 50 to 50 This is because it can have a large porosity of 90%, and is generated by electric discharge on the surface of each fiber, and as a result, electric discharge can be generated in the entire board. If the board is too dense, discharge will only occur on the surface or at the edges. The same effect can be obtained by using a sintered body board containing SiC, ZnO, TiO 2 , MgO, BN, or Si 3 N 4 fibers.

また、重要な点として、熱処理条件がある。熱処理時に繊維と無機蛍光体粒子11が反応したり固溶しないように繊維の組成により熱処理温度や雰囲気をコントロールする必要がある。本実施の形態では熱処理を空気中又は窒素雰囲気中で0.25〜10時間熱処理を行い、その温度は、粒子11に含有する有機物を除去できる最低の温度つまり450〜1200℃とした。発光体113内部に有機物が大量に含有されると発光特性や寿命特性の劣化が顕著に現れるので注意が必要である。しかし、有機バインダーを使用しない場合は、前記熱処理は不要である。例えば、蛍光体粒子11にコロイダルシリカ水溶液を混合したスラリーを絶縁性繊維18ボードに浸漬し、空気中で100〜200℃で乾燥すると、多孔質発光体113が形成される。   An important point is the heat treatment condition. It is necessary to control the heat treatment temperature and atmosphere by the composition of the fiber so that the fiber and the inorganic phosphor particles 11 do not react or dissolve in the heat treatment. In this embodiment, the heat treatment is performed in air or in a nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours, and the temperature is set to the lowest temperature at which organic substances contained in the particles 11 can be removed, that is, 450 to 1200 ° C. It should be noted that if the organic substance is contained in a large amount in the illuminant 113, the light emission characteristics and the life characteristics deteriorate significantly. However, when no organic binder is used, the heat treatment is not necessary. For example, when a slurry obtained by mixing phosphor particles 11 with a colloidal silica aqueous solution is immersed in the insulating fiber 18 board and dried at 100 to 200 ° C. in the air, the porous light emitter 113 is formed.

前記実施形態において、R,G,B各色の無機蛍光体領域間に遮光膜又は溝を設けることもできる。例えば図16Aに示すように、表面側から内部までの遮光膜20を形成する。遮光膜は、黒色のペーストを用いてコーティングにより発光体113の表面からペースト塗料を吸収させることにより形成できる。遮光膜20の好ましい幅は25〜50μmであり、好ましい深さは10μm以上である。   In the above embodiment, a light shielding film or a groove may be provided between the R, G, B color inorganic phosphor regions. For example, as shown in FIG. 16A, a light shielding film 20 from the surface side to the inside is formed. The light shielding film can be formed by absorbing paste paint from the surface of the light emitter 113 by coating using a black paste. A preferable width of the light shielding film 20 is 25 to 50 μm, and a preferable depth is 10 μm or more.

また図16Bに示すように、溝21を形成しても良い。遮光膜又は溝を設けることにより、各蛍光体からの発光色が混合することを防止でき、鮮明なフルカラー表示ができる。溝22の好ましい幅は25〜50μmであり、好ましい深さは10μm以上である。   Further, as shown in FIG. 16B, a groove 21 may be formed. By providing the light shielding film or the groove, it is possible to prevent the emission colors from the respective phosphors from being mixed, and a clear full color display can be performed. A preferable width of the groove 22 is 25 to 50 μm, and a preferable depth is 10 μm or more.

(実施の形態8)
次に、無機蛍光体粒子表面を絶縁性無機物で被覆する場合について図8を用いて説明する。
(Embodiment 8)
Next, the case where the surface of the inorganic phosphor particles is coated with an insulating inorganic material will be described with reference to FIG.

図8は、本発明の実施の形態8における発光素子1の断面図、11は無機蛍光体粒子、12はコーティング層、18はSiO2−Al23−CaO系の絶縁性繊維、123は粒子11と繊維18で構成される多孔質発光体、14はITO透明電極、40は金属基板、1は発光素子である。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 8 of the present invention, 11 is inorganic phosphor particles, 12 is a coating layer, 18 is an SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO-based insulating fiber, and 123 is A porous luminous body composed of particles 11 and fibers 18, 14 is an ITO transparent electrode, 40 is a metal substrate, and 1 is a light emitting element.

以下、本実施の形態8における発光素子1の製造方法について説明する。まず、実施の形態7と同様の三色の無機蛍光体粉末を用い、ペーストを作製した。次に、厚み約0.7mmのSiO2−Al23−CaO系絶縁性繊維18の板状焼結体ボード表面にペーストをスクリーン印刷した。 Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the eighth embodiment will be described. First, a paste was prepared using the same three-color inorganic phosphor powder as in the seventh embodiment. Next, the paste was screen-printed on the surface of the plate-like sintered body board of the SiO 2 —Al 2 O 3CaO insulating fiber 18 having a thickness of about 0.7 mm.

次に、空気中で100〜150℃乾燥後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行った。次に、これを室温中でオルト珪酸テトラエチル(TEOS)溶液(エタノールを溶媒とし、濃度が50〜100%)に浸漬し、乾燥後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜1時間熱処理を行い、無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18の表面にコーティング層12が形成された多孔質発光体123を作製した。その後、発光体123の上、下面にITO透明電極14、金属基板40を接続し、発光素子1を得た。この時、コロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を接着剤として用い、100〜200℃で乾燥することで発光体123と電極14、40の接触性が向上した。金属基板40は電極ペーストを焼き付けても同様の効果があることを確認した。   Next, after drying at 100 to 150 ° C. in air, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. in air or nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours. Next, this is immersed in a solution of tetraethyl orthosilicate (TEOS) at room temperature (ethanol as a solvent, the concentration is 50 to 100%), dried, and 0.25 to 0.25 to 450 to 1200 ° C. in air or in a nitrogen atmosphere. Heat treatment was performed for 1 hour to produce a porous luminescent material 123 in which the coating layer 12 was formed on the surfaces of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18. Thereafter, the ITO transparent electrode 14 and the metal substrate 40 were connected to the upper and lower surfaces of the light emitter 123 to obtain the light emitting element 1. At this time, using a colloidal silica aqueous solution or a colloidal alumina aqueous solution as an adhesive and drying at 100 to 200 ° C., the contact between the light emitter 123 and the electrodes 14 and 40 was improved. It was confirmed that the metal substrate 40 had the same effect even when the electrode paste was baked.

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。実施の形態7と同様に、リード線2,3を通じて電極14、40間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、コーティング層12表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光した。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体123への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. As in the seventh embodiment, a voltage was applied between the electrodes 14 and 40 through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. By applying a voltage, a discharge occurred on the surface of the coating layer 12, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcited the particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the light emitter 123 by these rays, the voltage value is It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the seventh embodiment, high-quality light emission was confirmed for all three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態7と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態7で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Note that the mechanism of light emission is the same as that of the seventh embodiment. In order to efficiently generate discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by carrying out what has been described in Embodiment 7.

コーティング層12はできるだけ均質、均一となるように形成した。不均質や不均一な層になると、発光は可能であるが輝度低下や寿命劣化(紫外線劣化)が起こりやすくなるからである。コーティング層12の目的は、放電を効率よく発生すること以外に、粒子11の紫外線劣化及び水分劣化対策である。放電が発生することもあり、発光効率が良くなる。また、コーティング層12の厚みは、本実施の形態では0.05〜2.0μm程度としたが、粒子11の平均粒径や絶縁性繊維18の繊維径を考慮して決定する。   The coating layer 12 was formed to be as uniform and uniform as possible. This is because if the layer is inhomogeneous or non-uniform, light emission is possible, but a decrease in luminance and a deterioration in life (ultraviolet ray deterioration) are likely to occur. The purpose of the coating layer 12 is to prevent UV degradation and moisture degradation of the particles 11 in addition to efficiently generating discharge. Discharge may occur, and luminous efficiency is improved. The thickness of the coating layer 12 is about 0.05 to 2.0 μm in the present embodiment, but is determined in consideration of the average particle diameter of the particles 11 and the fiber diameter of the insulating fibers 18.

コーティング層12の厚みが大きくなると発光スペクトルのシフト、輝度低下、紫外線の遮断が発生するため好ましくない。従って、粒子11の平均粒径とコーティング層12の厚みの関係は前者1に対して後者は1/10〜1/500が良い。   An increase in the thickness of the coating layer 12 is not preferable because the emission spectrum shifts, the luminance decreases, and the ultraviolet rays are blocked. Therefore, the relationship between the average particle diameter of the particles 11 and the thickness of the coating layer 12 is preferably 1/10 to 1/500 for the latter with respect to the former.

本実施の形態ではコーティング層12にSiO2を使用したが、これは、成膜性が良く、主目的である粒子11の紫外線劣化及び水分劣化対策に効果があるためである。 In the present embodiment, SiO 2 is used for the coating layer 12 because it has good film forming properties and is effective in measures against ultraviolet deterioration and moisture deterioration of the particles 11 which are the main purpose.

また、上述した効果以外に抵抗値が109Ω・cm以上あり、放電を効率良く発生させることができるという効果もある。抵抗値が109Ω・cmよりも低い場合、放電が発生しにくく、最悪の場合には短絡する恐れがあり望ましくない。そこで、コーティング層12は抵抗値が109Ω・cm以上の絶縁性金属酸化物を用いて形成することが望ましい。ただし、紫外線を遮断したり、吸水・潮解・風解作用が有るものは避けることが望ましい。絶縁性金属酸化物では紫外線を遮断するものがほとんどであるが厚みを薄くすることで改善することができる。 In addition to the above-described effects, the resistance value is 10 9 Ω · cm or more, and there is an effect that discharge can be generated efficiently. When the resistance value is lower than 10 9 Ω · cm, it is difficult to generate discharge, and in the worst case, there is a possibility of short-circuiting, which is not desirable. Therefore, the coating layer 12 is desirably formed using an insulating metal oxide having a resistance value of 10 9 Ω · cm or more. However, it is desirable to avoid UV rays and those that have water absorption, deliquescence, and wind defusing action. Most of the insulating metal oxides block ultraviolet rays, but can be improved by reducing the thickness.

また、コーティング層12を構成する絶縁性金属酸化物は、酸化物の標準生成自由エネルギーΔGf 0が非常に小さく(例えば、室温で−100kcal/mol以下)安定な物質であったり、又は誘電率が100以上の容量を持つ物質であったりする。そこで絶縁抵抗値が高いだけでなく、放電が発生しても還元されにくく絶縁性金属酸化物であり続けることが可能であることが望ましい。 The insulating metal oxide constituting the coating layer 12 is a stable substance having a very small standard free energy ΔG f 0 of the oxide (for example, −100 kcal / mol or less at room temperature), or a dielectric constant. May be a substance having a capacity of 100 or more. Therefore, it is desirable that not only the insulation resistance value is high but also that it is difficult to be reduced even if a discharge occurs and it can continue to be an insulating metal oxide.

従って、これらのことを考慮するとY23,Li2O,MgO,CaO,BaO,SrO,Al23,SiO2,MgTiO3,CaTiO3,BaTiO3,SrTiO3,ZrO2,TiO2,B23,PbTiO3,PbZrO3,及びPbZrTiO3(PZT)から選ばれる少なくとも1種類を用いてコーティング層12を形成することが望ましい。 Therefore, considering these, 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, and it is desirable to form a coating layer 12 with at least one kind selected from PbZrTiO 3 (PZT).

さらに、コーティング層12の形成にゾル・ゲル法以外に化学吸着法や、CVD法、スパッタ法、蒸着法、レーザ法、剪断応力法などを用いての物理吸着法を用いて形成しても同様の効果が得られる。重要なことは、コーティング層12ができるだけ均質、均一な膜となり、剥離しないことである。そこでコーティング層12形成前に、発光体123を酢酸、シュウ酸、クエン酸などの弱酸溶液に浸漬し、表面に付着している不純物を洗浄することが望ましい。表面を洗浄した発光体123は、均一な厚みのコーティング層12を形成しやすいからである。   Further, the coating layer 12 may be formed 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 other than the sol / gel method. The effect is obtained. What is important is that the coating layer 12 is as homogeneous and uniform as possible and does not delaminate. Therefore, before forming the coating layer 12, it is desirable to immerse the luminescent material 123 in a weak acid solution such as acetic acid, oxalic acid, or citric acid to wash away impurities adhering to the surface. This is because the phosphor 123 whose surface has been washed easily forms the coating layer 12 having a uniform thickness.

また、発光体123を形成する二つの熱処理工程で気を付けなければならない事項は、熱処理温度と雰囲気である。本実施の形態では、空気中又は窒素雰囲気中において比較的低温で熱処理を実施したために、無機蛍光体粒子11のド−プされた希土類原子の価数に変化が無かった。しかし、さらに高温で処理するときには希土類原子の価数の変化やコーティング層12と粒子11の固溶が発生する可能性が有るので注意が必要となってくる。   In addition, the matters to be noted in the two heat treatment steps for forming the light emitter 123 are the heat treatment temperature and the atmosphere. In the present embodiment, since the heat treatment was performed at a relatively low temperature in air or in a nitrogen atmosphere, the valence of the doped rare earth atoms of the inorganic phosphor particles 11 did not change. However, when processing at a higher temperature, it is necessary to be careful because there is a possibility that the valence of the rare earth atoms will change and the solid solution of the coating layer 12 and the particles 11 may occur.

従って、熱処理により希土類原子の価数が変化しないようにする。   Therefore, the valence of rare earth atoms is prevented from changing by heat treatment.

また、本実施の形態8で使用される蛍光体は、半導体でも絶縁体でも良い。無機ELに使用される蛍光体はZnS:Mn2+、GaP:Nなどに代表されるように半導体の発光体であるが、本実施の形態8での粒子11は絶縁体でも半導体でも構わない。即ち、半導体の蛍光体粒子を用いても、絶縁性金属酸化物のコーティング層12で均一に被覆されているために短絡することなく継続的に発光させることができる。実施の形態7のように、コロイダルシリカ水溶液に浸漬し、空気中で100〜200℃で乾燥することで、無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18の表面にコーティング層12が形成される。このコーティング層12を用いても同様の効果があることを確認した。 The phosphor used in the eighth embodiment may be a semiconductor or an insulator. The phosphor used in the inorganic EL is a semiconductor light emitter as represented by ZnS: Mn 2+ , GaP: N, and the like, but the particle 11 in the eighth embodiment may be an insulator or a semiconductor. . In other words, even when semiconductor phosphor particles are used, light is continuously emitted without being short-circuited because they are uniformly coated with the insulating metal oxide coating layer 12. Like Embodiment 7, the coating layer 12 is formed in the surface of the inorganic fluorescent substance particle 11 and the insulating fiber 18 by being immersed in colloidal silica aqueous solution and drying at 100-200 degreeC in the air. It was confirmed that the same effect was obtained even when this coating layer 12 was used.

(実施の形態9)
実施の形態7,8では、絶縁性繊維の板状焼結体ボードに無機蛍光体ペーストを塗布し熱処理を行うことにより、多孔質発光体を作製できた。次に絶縁性繊維と無機蛍光体の混合粉末から発光体を作製する方法について説明する。
(Embodiment 9)
In Embodiments 7 and 8, the porous phosphor can be produced by applying an inorganic phosphor paste to a plate-like sintered body board of insulating fibers and performing heat treatment. Next, a method for producing a phosphor from a mixed powder of insulating fibers and inorganic phosphor will be described.

無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18を混合したペーストを用いて作製した発光素子1について、図9を用いて説明する。図9は、本発明の実施の形態9における発光素子1の断面図、11は無機蛍光体粒子、12はコーティング層、18はSiO2−Al23−CaO系の絶縁性繊維、133は粒子11と絶縁性繊維18で構成される多孔質発光体、14はITO透明電極、40は金属基板、1は発光素子である。 A light-emitting element 1 manufactured using a paste in which inorganic phosphor particles 11 and insulating fibers 18 are mixed will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 9 of the present invention, 11 is inorganic phosphor particles, 12 is a coating layer, 18 is a SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO-based insulating fiber, and 133 is A porous luminous body composed of particles 11 and insulating fibers 18, 14 is an ITO transparent electrode, 40 is a metal substrate, and 1 is a light emitting element.

以下、本実施の形態9における発光素子1の製造方法について説明する。まず、実施の形態7、8と同様の三色の無機蛍光体粉末を用い、無機蛍光体粉末1に対し繊維粉末を1/10〜10重量比に配合し混合粉末を作製した。次に、エチルセルロースとα−テレピネオールや酢酸ブチルなどの有機溶液を添加し三本ロールなどの混練機を用いてペーストを作製した。この時用いた繊維18の形状は繊維径約1〜2μm、繊維長約25〜50μmであった。次に、Pt金属基板40上に前記ペーストをスクリーン印刷し、空気中で100〜150℃乾燥後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い粒子11と絶縁性繊維18で構成される多孔質発光体133を得た。この時、熱処理後での塗布厚みは10〜500μmであった。なお、絶縁性繊維18を混合すると印刷面の平滑性が悪くなる。そこで予め無機蛍光体粉末と絶縁性繊維18をボールミル等で混合粉砕してから、ペーストを作製すると平滑性が向上するので好ましい。次に、これをオルト珪酸テトラエチル(TEOS)溶液に浸漬させ、乾燥後、空気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い、無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18の表面にSiO2コーティング層12が形成された発光体133を作製した。その後、発光体133の上面にITO透明電極14を接続し、発光素子1を得る。この時、コロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を接着剤として用い100〜200℃で乾燥することで発光体133と電極14の接触性が向上した。 Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the ninth embodiment will be described. First, using the same three-color inorganic phosphor powder as in Embodiments 7 and 8, fiber powder was blended in a 1/10 to 10 weight ratio with respect to the inorganic phosphor powder 1 to prepare a mixed powder. Next, an organic solution such as ethyl cellulose and α-terpineol or butyl acetate was added, and a paste was prepared using a kneader such as a triple roll. The fiber 18 used at this time had a fiber diameter of about 1 to 2 μm and a fiber length of about 25 to 50 μm. Next, the paste is screen-printed on the Pt metal substrate 40, dried in air at 100 to 150 ° C., and then heat treated at 450 to 1200 ° C. in air or nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours to insulate the particles 11 The porous light-emitting body 133 comprised of the conductive fiber 18 was obtained. At this time, the coating thickness after the heat treatment was 10 to 500 μm. In addition, when the insulating fiber 18 is mixed, the smoothness of the printed surface is deteriorated. Therefore, it is preferable to prepare a paste after previously mixing and pulverizing the inorganic phosphor powder and the insulating fiber 18 with a ball mill or the like because the smoothness is improved. Next, this is immersed in a tetraethyl orthosilicate (TEOS) solution, dried, and then subjected to heat treatment at 450 to 1200 ° C. in air for 0.25 to 10 hours to form SiO on the surfaces of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18. 2 A light-emitting body 133 on which the coating layer 12 was formed was produced. Thereafter, the ITO transparent electrode 14 is connected to the upper surface of the light emitter 133 to obtain the light emitting element 1. At this time, the contact property between the light emitter 133 and the electrode 14 was improved by drying at 100 to 200 ° C. using an aqueous colloidal silica solution or an aqueous colloidal alumina solution as an adhesive.

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。実施の形態7、8と同様に、リード線2,3を通じて電極14、40間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、コーティング層12の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. As in the seventh and eighth embodiments, a voltage was applied between the electrodes 14 and 40 through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. By applying voltage, a discharge occurred on the surface of the coating layer 12, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated.

次に、発生した紫外線が無機蛍光体粒子11を光励起し、可視光線となって発光する。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体133への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7、8と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, the generated ultraviolet light photoexcites the inorganic phosphor particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the light emitter 133 by these light rays, It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the seventh and eighth embodiments, high-quality light emission could be confirmed for the three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態7、8と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態7、8で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   The light emission mechanism and the like are the same as in the seventh and eighth embodiments. In order to generate discharge efficiently and to obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by carrying out what has been described in Embodiments 7 and 8.

また、本実施の形態では、粒子11と絶縁性繊維18の混合物からなるペーストを用いて発光体133を形成しているために、実施の形態7、8に比較して、粒子11の深さ方向への濃度勾配が抑制され発光体133全体が均一に発光した。   In the present embodiment, since the light emitter 133 is formed using a paste made of a mixture of the particles 11 and the insulating fibers 18, the depth of the particles 11 compared to the seventh and eighth embodiments. The concentration gradient in the direction was suppressed, and the entire luminous body 133 emitted light uniformly.

また、粒子11と絶縁性繊維18の混合比について記載すると、前者粉末量が増加すると緻密な構造となり放電が発生しにくくなる。逆に、後者粉末量が増加すると多孔質な構造となるが輝度が低下する傾向がある。従って、混合比は粒子11に対し、重量比で絶縁性繊維18が1/10〜10、望ましくは1/5〜5となるようにする。   In addition, describing the mixing ratio of the particles 11 and the insulating fibers 18, when the amount of the former powder is increased, a dense structure is formed and electric discharge is less likely to occur. Conversely, when the amount of the latter powder increases, a porous structure is obtained, but the luminance tends to decrease. Accordingly, the mixing ratio of the insulating fibers 18 to the particles 11 is 1/10 to 10, preferably 1/5 to 5, by weight.

さらに、絶縁性繊維18は放電をネットワーク状に発生させることができる。そのため発光体133の構造や発光強度を考慮すると極力細かい方が良い。現状市販品として使用したSiO2−Al23−CaO系繊維の形状は繊維径約1〜2μm、繊維長約25〜50μmであったが、機械粉砕で繊維長を短くし(約5μm)使用することも可能である。しかし、短くし過ぎるとネットワークの形成が困難で、放電が発生しにくくなる。従って、繊維径0.5μm、繊維長3μm程度までとすることが好ましい。 Furthermore, the insulating fiber 18 can generate a discharge in a network form. Therefore, considering the structure of the light emitter 133 and the light emission intensity, the finer one is better. The shape of the SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO fiber used as a commercially available product was about 1 to 2 μm in fiber diameter and about 25 to 50 μm in fiber length, but the fiber length was shortened by mechanical grinding (about 5 μm). It is also possible to use it. However, if it is too short, it is difficult to form a network, and it is difficult for electric discharge to occur. Accordingly, it is preferable that the fiber diameter is about 0.5 μm and the fiber length is about 3 μm.

また、発光体133の熱処理後での塗布厚みは10〜500μmであるが、スクリーン印刷では、薄くなると電圧印加時にショートする危険性があるので最低でも5μm以上の塗布厚みが必要と考えられる。最適塗布厚みは10〜100μmであった。しかし、蒸着、スパッタ、CVD法などで成膜する場合にはさらに薄くできる。   In addition, the thickness of the light-emitting body 133 after heat treatment is 10 to 500 μm. However, in screen printing, there is a risk of short-circuiting when a voltage is applied, so it is considered that a coating thickness of at least 5 μm is necessary. The optimum coating thickness was 10 to 100 μm. However, the thickness can be further reduced when the film is formed by vapor deposition, sputtering, CVD, or the like.

またコーティング層12はできるだけ均質、均一となるように形成する。不均質、不均一な層になると、発光は可能であるが輝度低下や寿命劣化(紫外線劣化)が起こりやすくなるからである。このコーティング層12の目的は放電を効率よく発生すること以外に、粒子11の紫外線劣化及び水分劣化対策である。放電が発生することもあり発光効率が非常に良くなる。また、コーティング層12の厚みは、本実施の形態では0.05〜2.0μm程度としたが、粒子11の平均粒径や繊維18の繊維径を考慮して決定する。コーティング層12の厚みが大きくなると発光スペクトルのシフト、輝度低下、紫外線の遮断が発生するため好ましくない。従って、無機蛍光体粒子11の平均粒径とコーティング層12の厚みの関係は前者1に対して後者が1/10〜1/500が良い。   The coating layer 12 is formed to be as uniform and uniform as possible. This is because when the layer is inhomogeneous or non-uniform, light emission is possible, but a decrease in luminance and a deterioration in life (ultraviolet ray deterioration) are likely to occur. The purpose of the coating layer 12 is to prevent UV degradation and moisture degradation of the particles 11 in addition to efficiently generating discharge. Since discharge may occur, the luminous efficiency is very good. The thickness of the coating layer 12 is about 0.05 to 2.0 μm in the present embodiment, but is determined in consideration of the average particle diameter of the particles 11 and the fiber diameter of the fibers 18. An increase in the thickness of the coating layer 12 is not preferable because the emission spectrum shifts, the luminance decreases, and the ultraviolet rays are blocked. Accordingly, the relationship between the average particle diameter of the inorganic phosphor particles 11 and the thickness of the coating layer 12 is preferably 1/10 to 1/500 for the latter with respect to the former 1.

前記実施例のようにTEOS溶液でなく、コロイダルシリカ水溶液に浸漬し、空気中で100〜200℃で乾燥することで、無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18の表面にコーティング層12が形成される。このコーティング層12を用いても同様の効果があることを確認した。   The coating layer 12 is formed on the surfaces of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18 by immersing in an aqueous colloidal silica solution instead of a TEOS solution as in the above embodiment and drying in air at 100 to 200 ° C. The It was confirmed that the same effect was obtained even when this coating layer 12 was used.

また、本実施の形態9ではコーティング層12を形成したが、コーティング層12を形成しなくても網目状に絡みあった繊維が放電を容易に発生するために発光体133が発光する。しかし、コーティング層12が形成されている方が、放電劣化、紫外線劣化が抑えられた。   In the ninth embodiment, the coating layer 12 is formed. However, even if the coating layer 12 is not formed, since the fibers entangled in a mesh form easily generate discharge, the light emitter 133 emits light. However, discharge deterioration and ultraviolet light deterioration were suppressed when the coating layer 12 was formed.

さらに、本実施の形態9では発光体133をPt金属基板40の上層部に塗布し熱処理を実施したが、例えばPETフィルム上に塗布し、フィルムを剥離後熱処理し、熱処理後、金属基板40を貼り付けてもよい。なお、この時の接着剤として、コロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を用い100〜200℃で乾燥することで接着強度が増加した。この時の金属基板40はPt以外の貴金属や卑金属でも構わない。   Further, in the ninth embodiment, the phosphor 133 is applied to the upper layer portion of the Pt metal substrate 40 and heat treatment is performed. For example, the light emitter 133 is applied on a PET film, and after the film is peeled off, the heat treatment is performed. It may be pasted. In addition, the adhesive strength increased by drying at 100-200 degreeC using colloidal silica aqueous solution or colloidal alumina aqueous solution as an adhesive agent at this time. The metal substrate 40 at this time may be a noble metal other than Pt or a base metal.

(実施の形態10)
次に、同一面に電極を形成した場合について図10を用いて説明する。
(Embodiment 10)
Next, the case where electrodes are formed on the same surface will be described with reference to FIG.

図10は、本発明の実施の形態10における発光素子1の断面図、11は無機蛍光体粒子、12はコーティング層、18はSiO2−Al23−CaO系の絶縁性繊維18、133はコーティングされた粒子11とコーティングされた絶縁性繊維18で構成される多孔質発光体、34aと34bは発光体133の表面に設けたITO透明電極、30はセラミック、ガラス、金属などの基板、1は発光素子である。 FIG. 10 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 10 of the present invention, 11 is inorganic phosphor particles, 12 is a coating layer, 18 is an SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO-based insulating fiber 18, 133. Is a porous luminous body composed of coated particles 11 and coated insulating fibers 18, 34a and 34b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the luminous body 133, 30 is a substrate of ceramic, glass, metal, etc. Reference numeral 1 denotes a light emitting element.

以下、本実施の形態10における発光素子1の製造方法について説明する。まず、実施の形態9と同様のペーストを用いた。次に、基板30上に前記ペーストをスクリーン印刷し、空気中で100〜150℃乾燥後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18で構成される多孔質発光体133を得た。この時、熱処理後での塗布厚みは10〜500μmであった。次に、これをマグネシウム錯体溶液に浸漬させ、乾燥後、空気中450〜600℃で0.25〜1時間熱処理を行い、粒子11と繊維18の表面にMgOのコーティング層12が形成された発光体133を作製した。ここで錯体溶液を用いた理由は、ゾル・ゲル溶液などと比較すると均一で薄いコーティング層12を形成しやすいからである。その後、発光体133の上面にITO透明電極34a、34bをスパッタにより形成し、発光素子1を得た。   Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the tenth embodiment will be described. First, the same paste as in Embodiment 9 was used. Next, the paste is screen-printed on the substrate 30, dried at 100 to 150 ° C. in air, and then heat treated at 450 to 1200 ° C. in air or nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours. A porous luminous body 133 composed of insulating fibers 18 was obtained. At this time, the coating thickness after the heat treatment was 10 to 500 μm. Next, this was immersed in a magnesium complex solution, dried, and then subjected to heat treatment at 450 to 600 ° C. in air for 0.25 to 1 hour, whereby the MgO coating layer 12 was formed on the surfaces of the particles 11 and the fibers 18. A body 133 was produced. The reason why the complex solution is used here is that it is easy to form a uniform and thin coating layer 12 as compared with a sol-gel solution or the like. Thereafter, ITO transparent electrodes 34a and 34b were formed on the upper surface of the light emitter 133 by sputtering, and the light emitting device 1 was obtained.

電極34a,34bはITOが形成されたガラスを貼り付けてもよいし、また電極34a,34bの間から発光するために、電極34a,34bは透明でなく、アルミニウムやステンレス鋼であってもよい。   The electrodes 34a and 34b may be made of glass on which ITO is formed. In order to emit light between the electrodes 34a and 34b, the electrodes 34a and 34b are not transparent and may be made of aluminum or stainless steel. .

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。リード線2,3を通じて電極34a、34b間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。このとき、電極34a、34bの間(矢印A)で電界が発生する。電圧印加により、コーティング層12の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。次に、発生した紫外線が無機蛍光体粒子11を光励起し、可視光線となって発光した。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体133への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7〜9と同様に高品質の発光が確認できた。なお、発光のメカニズムなどは実施の形態7〜9と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態7〜9で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. A voltage was applied between the electrodes 34 a and 34 b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. At this time, an electric field is generated between the electrodes 34a and 34b (arrow A). By applying voltage, a discharge occurred on the surface of the coating layer 12, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated. Next, the generated ultraviolet light photoexcited the inorganic phosphor particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the light emitter 133 by these light rays, It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. High-quality light emission was confirmed in the three colors of blue, green, and red as in the seventh to ninth embodiments. The light emission mechanism and the like are the same as those in the seventh to ninth embodiments. In order to generate electric discharge efficiently and to obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what has been described in Embodiments 7 to 9.

コーティング層12の効果や目的に関しては実施の形態8、9に記した内容と同等である。   The effect and purpose of the coating layer 12 are the same as those described in the eighth and ninth embodiments.

本実施の形態10では、無機蛍光体粒子11とSiO2−Al23−CaO系物質を主成分とする絶縁性繊維18の混合物からなるペーストを用いて発光体133を形成しているために、実施の形態7及び8に比較して、粒子11の深さ方向への濃度勾配が抑制され発光体133全体が均一に発光した。 In the tenth embodiment, since the phosphor 133 is formed using a paste made of a mixture of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18 mainly composed of the SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO based material. In addition, as compared with Embodiments 7 and 8, the concentration gradient in the depth direction of the particles 11 was suppressed, and the entire luminous body 133 emitted light uniformly.

また、粒子11と繊維18の混合するに際しては、前者粉末量が増加すると緻密な構造となり放電が発生しにくくなる。逆に、後者粉末量が増加すると多孔質な構造となるが輝度が低下する傾向がある。従って、混合比は粒子11に対し、重量比で繊維18を1/10〜10、望ましくは1/5〜5の範囲とする。   Further, when the particles 11 and the fibers 18 are mixed, when the amount of the former powder is increased, a dense structure is obtained and electric discharge is hardly generated. Conversely, when the amount of the latter powder increases, a porous structure is obtained, but the luminance tends to decrease. Accordingly, the mixing ratio of the fibers 18 with respect to the particles 11 is in the range of 1/10 to 10, preferably 1/5 to 5, by weight.

さらに、本実施の形態10では実施の形態9と比較して発光体133の厚みをさらに薄くするとともに、電極34a、34bを同一面上に形成しても発光することが確認できた。   Furthermore, in the tenth embodiment, it was confirmed that the light emitting body 133 was further reduced in thickness as compared with the ninth embodiment, and light was emitted even when the electrodes 34a and 34b were formed on the same surface.

但し、同一面上に電極34a、34bを形成する場合、表面リ−クすることが予想されるので電極34a、34b間の距離を制御することが必要となる。電極間34a、34bの距離は、発光体133の厚みや印加電圧値にも依存するが、少なくとも10〜1000μm以上必要である。好ましくは50〜500μmである。   However, when the electrodes 34a and 34b are formed on the same surface, it is expected that the surface leaks, so it is necessary to control the distance between the electrodes 34a and 34b. The distance between the electrodes 34a and 34b depends on the thickness of the light emitter 133 and the applied voltage value, but it needs to be at least 10 to 1000 μm or more. Preferably it is 50-500 micrometers.

なお、実施の形態10では、発光素子1の表面にコーティング層12を設けることで表面リ−クの可能性を少なくする手段ともなる。この場合、電極34a、34b面上のコーティング層12は除去し、導通を確保しなければならない。   In the tenth embodiment, providing the coating layer 12 on the surface of the light emitting element 1 also serves as a means for reducing the possibility of surface leakage. In this case, the coating layer 12 on the surfaces of the electrodes 34a and 34b must be removed to ensure conduction.

前記実施例のようにマグネシウム錯体水溶液でなく、コロイダルシリカ水溶液に浸漬し、空気中で100〜200℃で乾燥することで、無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18の表面にコーティング層12が形成される。このコーティング層12を用いても同様の効果があることを確認した。   The coating layer 12 is formed on the surfaces of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18 by immersing in a colloidal silica aqueous solution instead of the magnesium complex aqueous solution as in the above embodiment and drying in air at 100 to 200 ° C. Is done. It was confirmed that the same effect was obtained even when this coating layer 12 was used.

また、本実施の形態10ではコーティング層12を形成したが、コーティング層12を形成しなくても、網目状に絡みあった絶縁性繊維18が放電により、発光体133は発光した。しかし、コーティング層12が形成されている方が放電劣化、紫外線劣化が抑えられた。   In the tenth embodiment, the coating layer 12 is formed. However, even if the coating layer 12 is not formed, the illuminator 133 emits light due to the discharge of the insulating fibers 18 entangled in a mesh shape. However, when the coating layer 12 was formed, discharge deterioration and ultraviolet light deterioration were suppressed.

さらに、本実施の形態10では発光体133を基板30の上層部に塗布し熱処理を実施したが、例えばPETフィルム上に塗布し、フィルムを剥離後熱処理し、熱処理後基板30を貼り付けてもよい。なお、この時の接着剤としてコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を用い100〜200℃で乾燥することで接着強度が増加した。   Furthermore, in the tenth embodiment, the phosphor 133 is applied to the upper layer portion of the substrate 30 and subjected to heat treatment. However, for example, the light emitter 133 may be applied onto a PET film, peeled off and then heat treated, and the heat treated substrate 30 attached. Good. In addition, the adhesive strength increased by drying at 100-200 degreeC using colloidal silica aqueous solution or colloidal alumina aqueous solution as an adhesive agent at this time.

(実施の形態11)
実施の形態8〜10ではコーティング層12が無機蛍光体11と絶縁性繊維18の両方に付着した状態であった。次に、コーティング層12が粒子11のみに付着した場合について図11を用いて説明する。
(Embodiment 11)
In Embodiments 8 to 10, the coating layer 12 was attached to both the inorganic phosphor 11 and the insulating fiber 18. Next, the case where the coating layer 12 adheres only to the particles 11 will be described with reference to FIG.

図11は、本発明の実施の形態11における発光素子1の断面図、11は無機蛍光体粒子、18はSiO2−Al23−CaO系を主成分とする絶縁性繊維、143は粒子11と繊維18で構成される多孔質発光体、34aと34bは発光体143の表面に設けたITO透明電極、30はセラミック、ガラス、金属などで構成された基板、1は発光素子である。 FIG. 11 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 11 of the present invention, 11 is inorganic phosphor particles, 18 is an insulating fiber mainly composed of SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO, and 143 is particles. 11 is a porous light emitter composed of 11 and fibers 18, 34a and 34b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the light emitter 143, 30 is a substrate composed of ceramic, glass, metal, etc., and 1 is a light emitting element.

以下、本実施の形態11における発光素子1の製造方法について説明する。まず、三色の無機蛍光体粒子11のそれぞれをマグネシウム錯体溶液に浸漬させ、乾燥後、空気中450〜600℃で0.25〜1時間熱処理を行い、その後粉砕し、無機蛍光体粒子11の表面にMgOコーティング層12を形成した。次にコーティング層12が施された粒子11に対し、絶縁性繊維18を重量比で1/10〜10配合し混合粉末を作製した。さらに、α−テレピネオールや酢酸ブチルなどの有機溶液添加し三本ロールなどの混練機を用いてペーストを作製する。この時用いた繊維18の形状は繊維径約1〜2μm、繊維長約25〜50μmであった。次に、基板30上にペーストをスクリーン印刷し、空気中で100〜150℃乾燥後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行いコーティング層12を有する粒子11と繊維18で構成される多孔質発光体143を得た。この時、熱処理後の塗布厚みは10〜500μmであった。その後、発光体143の上面にITO透明電極34a、34bを接続し、発光素子1を得た。また、発光は電極34a,34bの間で発生するため、透明ではなく金属板(アルミニウムやステンレス鋼等)でもよい。   Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to Embodiment 11 will be described. First, each of the three-color inorganic phosphor particles 11 is immersed in a magnesium complex solution, dried, and then heat treated at 450 to 600 ° C. in air for 0.25 to 1 hour, and then pulverized to form inorganic phosphor particles 11. An MgO coating layer 12 was formed on the surface. Next, 1/10 to 10 of the insulating fiber 18 was blended in a weight ratio with respect to the particles 11 to which the coating layer 12 was applied to prepare a mixed powder. Further, an organic solution such as α-terpineol or butyl acetate is added, and a paste is prepared using a kneader such as a three roll. The fiber 18 used at this time had a fiber diameter of about 1 to 2 μm and a fiber length of about 25 to 50 μm. Next, the paste 11 is screen-printed on the substrate 30, dried at 100 to 150 ° C. in the air, and then heat-treated at 450 to 1200 ° C. in the air or in a nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours. And a porous luminous body 143 composed of fibers 18 were obtained. At this time, the coating thickness after the heat treatment was 10 to 500 μm. Thereafter, ITO transparent electrodes 34 a and 34 b were connected to the upper surface of the light emitter 143 to obtain the light emitting element 1. Moreover, since light emission is generated between the electrodes 34a and 34b, it is not transparent and may be a metal plate (aluminum, stainless steel, or the like).

次に、この発光素子1の発光方法について説明する。実施の形態10と同様に、リード線2,3を通じて電極34a、34b間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。このとき、電極34a、34bの間(矢印A)で電界が発生する。電圧印加により、コーティング層12の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。   Next, a light emitting method of the light emitting element 1 will be described. As in the tenth embodiment, a voltage was applied between the electrodes 34 a and 34 b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. At this time, an electric field is generated between the electrodes 34a and 34b (arrow A). By applying voltage, a discharge occurred on the surface of the coating layer 12, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated.

次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光する。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体143への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7〜10と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, the generated ultraviolet light photoexcites the particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the illuminant 143 by these rays, the voltage value after the start of the emission is changed. It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. High-quality luminescence was confirmed in the three colors of blue, green, and red, as in Embodiments 7 to 10.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態7〜10と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態7〜10で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   The light emission mechanism is the same as in Embodiments 7 to 10. In order to efficiently generate discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what has been described in Embodiments 7 to 10.

コーティング層12の効果や目的に関しては実施の形態8〜10に記した内容と同等である。   The effect and purpose of the coating layer 12 are the same as those described in the eighth to tenth embodiments.

本実施の形態では、粒子11と繊維18の混合物からなるペーストを用いて発光体143を形成しているために、実施の形態7及び8に比較して、粒子11の深さ方向への濃度勾配が抑制され発光体143全体が均一に発光した。   In the present embodiment, since the luminous body 143 is formed using a paste made of a mixture of the particles 11 and the fibers 18, the concentration of the particles 11 in the depth direction compared to the seventh and eighth embodiments. The gradient was suppressed and the entire light emitter 143 emitted light uniformly.

また、粒子11と繊維18の混合比について記載すると、前者粉末量が増加すると緻密な構造となり放電が発生しにくくなる。逆に、後者粉末量が増加すると多孔質な構造となるが輝度が低下する傾向がある。従って、混合比は粒子11に対し、重量比で繊維18を1/10〜10、望ましくは1/5〜5の範囲とする。   In addition, when the mixing ratio of the particles 11 and the fibers 18 is described, when the amount of the former powder is increased, a dense structure is obtained and electric discharge is hardly generated. Conversely, when the amount of the latter powder increases, a porous structure is obtained, but the luminance tends to decrease. Accordingly, the mixing ratio of the fibers 18 with respect to the particles 11 is in the range of 1/10 to 10, preferably 1/5 to 5, by weight.

さらに、本実施の形態11では実施の形態9と比較して発光体143の厚みをさらに薄くするとともに、電極34a、34bを同一面上に形成しても発光することが確認できた。但し、同一面上に電極34a、34bを形成する場合、表面リ−クすることが予想されるので電極34a、34b間の距離を制御することが必要となる。電極間34a、34bの距離は、発光体143の厚みや印加電圧値にも依存するが、空気放電を抑制するため少なくとも10〜1000μm必要である。好ましくは50〜500μmである。   Furthermore, in the eleventh embodiment, it was confirmed that the light emitter 143 was made thinner than the ninth embodiment, and light was emitted even when the electrodes 34a and 34b were formed on the same surface. However, when the electrodes 34a and 34b are formed on the same surface, it is expected that the surface leaks, so it is necessary to control the distance between the electrodes 34a and 34b. The distance between the electrodes 34a and 34b depends on the thickness of the light emitter 143 and the applied voltage value, but is required to be at least 10 to 1000 μm in order to suppress air discharge. Preferably it is 50-500 micrometers.

なお、実施の形態11では、実施の形態10に比較して若干低電圧値で発光が開始した。この理由は絶縁性繊維18に抵抗値の高いコーティング層12を設けていないことに起因すると考えられる。   In the eleventh embodiment, light emission was started at a slightly lower voltage value than in the tenth embodiment. The reason for this is considered to be that the insulating fiber 18 is not provided with the coating layer 12 having a high resistance value.

さらに、本実施の形態10では発光体143を基板30の上層部に塗布し熱処理を実施したが、例えばPETフィルム上に塗布し、フィルムを剥離後熱処理し、熱処理後基板を貼り付けてもよい。なお、この時の接着剤としてコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を用い100〜200℃で乾燥することで接着強度が増加した。   Further, in the tenth embodiment, the light emitter 143 is applied to the upper layer portion of the substrate 30 and heat treatment is performed. . In addition, the adhesive strength increased by drying at 100-200 degreeC using colloidal silica aqueous solution or colloidal alumina aqueous solution as an adhesive agent at this time.

また、無機蛍光体粒子11をマグネシウム錯体溶液でなく、コロイダルシリカ水溶液に浸漬し、空気中で100〜200℃で乾燥し、粉砕することで、同様の効果をもつコーティング層12が形成されることを確認した。   Moreover, the coating layer 12 which has the same effect is formed by immersing the inorganic fluorescent substance particle 11 in colloidal silica aqueous solution instead of a magnesium complex solution, drying at 100-200 degreeC in the air, and grind | pulverizing. It was confirmed.

(実施の形態12)
実施の形態11では無機蛍光体粉末もしくは無機蛍光体粉末に(繊維)粉末を混合した粉末をベースとして作製した。本実施の形態12ではさらに発泡剤を添加したペーストを用いて作製した発光素子1について図12を用いて説明する。
(Embodiment 12)
In the eleventh embodiment, an inorganic phosphor powder or a powder obtained by mixing an inorganic phosphor powder with (fiber) powder was used as a base. In Embodiment 12, a light-emitting element 1 manufactured using a paste to which a foaming agent is further added will be described with reference to FIGS.

図12は、本発明の実施の形態12における発光素子1の断面図、11は無機蛍光体粒子、18はSiO2−Al23−CaO系を主成分とする絶縁性繊維、153は粒子11と繊維18で構成される多孔質発光体、34aと34bは発光体153の表面に設けたITO透明電極、30はセラミック、ガラス、金属などの基板、1は発光素子である。 12 is a cross-sectional view of light-emitting element 1 according to Embodiment 12 of the present invention, 11 is an inorganic phosphor particle, 18 is an insulating fiber mainly composed of a SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO system, and 153 is a particle. 11 is a porous light emitter composed of 11 and fibers 18, 34a and 34b are ITO transparent electrodes provided on the surface of the light emitter 153, 30 is a substrate made of ceramic, glass, metal, etc. 1 is a light emitting element.

以下、本実施の形態12における発光素子1の製造方法について説明する。まず、実施の形態11で使用したペーストに熱分解型の化学発泡剤を1〜25wt%追加混合した。この時使用した化学発泡剤はアゾ化合物系、ニトロソ化合物系、ヒドラジン化合物系などの有機熱分解型発泡剤、重炭酸塩系、炭酸塩系の無機熱分解型発泡剤を使用した。また、この時の発泡剤の平均粒径は5〜10μmであった。次に、基板30上にペーストをスクリーン印刷し、空気中50〜250℃で乾燥し、発泡させる。その後、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行いコーティング層12を有する粒子11と繊維18で構成される多孔質発光体153を得た。熱処理後での塗布厚みは20〜1000μmであった。発泡剤の急激な熱膨張による、発光体153の変形を抑制するため、乾燥は室温から行いゆっくりと時間をかけて行った。化学発泡剤では、温度が150〜250℃に上昇すると熱分解を起こし窒素ガスや炭酸ガスなどの気体を発生し、結果として発光体153を熱膨張させる。従って発泡剤は有機熱分解型のものを用いることが好ましい。   Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the twelfth embodiment will be described. First, a thermal decomposition type chemical foaming agent was additionally added to the paste used in Embodiment 11 in an amount of 1 to 25 wt%. As the chemical foaming agent used at this time, organic thermal decomposition type foaming agents such as azo compound type, nitroso compound type and hydrazine compound type, bicarbonate type and carbonate type inorganic thermal decomposition type foaming agents were used. Moreover, the average particle diameter of the foaming agent at this time was 5-10 micrometers. Next, a paste is screen-printed on the substrate 30, dried in air at 50 to 250 ° C., and foamed. Then, the porous light-emitting body 153 comprised by the particle | grains 11 and the fiber 18 which have the coating layer 12 by heat-processing at 450-1200 degreeC in the air or nitrogen atmosphere for 0.25-10 hours was obtained. The coating thickness after the heat treatment was 20 to 1000 μm. In order to suppress the deformation of the light-emitting body 153 due to the rapid thermal expansion of the foaming agent, drying was performed from room temperature and performed slowly over time. With a chemical foaming agent, when temperature rises to 150-250 degreeC, it will thermally decompose and generate | occur | produce gas, such as nitrogen gas and a carbon dioxide gas, As a result, the light-emitting body 153 is thermally expanded. Therefore, it is preferable to use an organic thermal decomposition type foaming agent.

以下、実施の形態11と同様の方法を用い発光素子1を作製した。また、発光方法及び発光メカニズムに関しても実施の形態11と同様である。すなわち、リード線2,3を通じて電極34a、34b間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。このとき、電極34a、34bの間(矢印A)で電界が発生する。電圧印加により、コーティング層12の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。   Hereinafter, a light-emitting element 1 was manufactured using the same method as in Embodiment 11. Further, the light emitting method and the light emitting mechanism are the same as those in the eleventh embodiment. That is, a voltage was applied between the electrodes 34 a and 34 b through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. At this time, an electric field is generated between the electrodes 34a and 34b (arrow A). By applying voltage, a discharge occurred on the surface of the coating layer 12, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated.

次に、発生した紫外線が無機蛍光体粒子11を光励起し、可視光線となって発光する。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生した。   Next, the generated ultraviolet light photoexcites the inorganic phosphor particles 11 to emit visible light. Once the discharge started, the discharge was repeated in a chain reaction to generate ultraviolet rays and visible light.

発泡剤を混ぜることで体積膨張し放電の効率がさらに良くなったために本実施の形態12で作製した発光素子1は実施の形態11で作製した発光素子に比べ1割程低電圧値で発光が開始した。実施の形態11で作製した発光素子に比べ弾力性が増加し、例えば発光素子1を加圧することで発光開始電圧値を低下させることも可能となる。また、発泡剤の混合比率は粒子11に対して1〜10wt%が良く、これより多くすると機械強度が弱くなったり、極端な場合では発光強度が低下することがあった。   Since the volume of the foaming agent is increased by mixing the foaming agent and the efficiency of discharge is further improved, the light-emitting element 1 manufactured in Embodiment 12 emits light at a voltage value about 10% lower than that of the light-emitting element manufactured in Embodiment 11. Started. The elasticity is increased as compared with the light emitting element manufactured in Embodiment Mode 11, and for example, the light emission starting voltage value can be lowered by pressurizing the light emitting element 1. Further, the mixing ratio of the foaming agent is preferably 1 to 10 wt% with respect to the particles 11, and if it is more than this, the mechanical strength may be weakened or the emission intensity may be lowered in extreme cases.

(実施の形態13)
実施の形態7〜12では、絶縁性繊維18で構成された多孔質体表面に無機蛍光体ペーストを塗布したり、又は、絶縁性繊維18と無機蛍光体粒子18の混合されたペーストを塗布することにより発光素子1を作製した。本実施の形態13ではシート成形により作製した発光素子1について図13を用いて説明する。
(Embodiment 13)
In Embodiments 7 to 12, an inorganic phosphor paste is applied to the surface of the porous body composed of the insulating fibers 18 or a paste in which the insulating fibers 18 and the inorganic phosphor particles 18 are mixed is applied. Thus, the light emitting device 1 was manufactured. In this thirteenth embodiment, a light-emitting element 1 manufactured by sheet molding will be described with reference to FIGS.

図13は、本発明の実施の形態13における発光素子1の断面図、11は無機蛍光体粒子、18はSiO2−Al23−CaO系を主成分とする絶縁性繊維、163は粒子11と繊維18で構成される多孔質発光体、14は発光体163の表面に設けたITO透明電極、40は金属基板、1は発光素子である。 FIG. 13 is a cross-sectional view of the light-emitting element 1 according to Embodiment 13 of the present invention, 11 is inorganic phosphor particles, 18 is an insulating fiber mainly composed of a SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO system, and 163 is a particle. 11 is a porous luminous body composed of 11 and fibers 18, 14 is an ITO transparent electrode provided on the surface of the luminous body 163, 40 is a metal substrate, and 1 is a light emitting element.

以下、本実施の形態13における発光素子1の製造方法について説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 according to the thirteenth embodiment will be described.

まず、無機蛍光体粒子11と絶縁性繊維18を2対1の重量比で混合した。混合粉末を100gに対して、酢酸ブチル35g、BBP0.5g、ブチルセロソルブ16g、エタノール8g、ブチラール樹脂12gを混合してスラリーを作製した。   First, the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18 were mixed at a weight ratio of 2: 1. 100 g of the mixed powder was mixed with 35 g of butyl acetate, 0.5 g of BBP, 16 g of butyl cellosolve, 8 g of ethanol, and 12 g of butyral resin to prepare a slurry.

次に、シート成形機を用いてシート厚みを約25μmになるように成形した。その後、積層機でシートを2〜10層積層し積層後の厚みが約50〜250μmになるように調整した。   Next, it shape | molded so that the sheet | seat thickness might be set to about 25 micrometers using the sheet forming machine. Thereafter, 2 to 10 sheets were laminated with a laminator, and the thickness after lamination was adjusted to about 50 to 250 μm.

次に、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い、発光体163を作製した。この時の発光体163の厚みは45〜250μmであった。   Next, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. in air or a nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours, so that a light-emitting body 163 was manufactured. At this time, the thickness of the light emitter 163 was 45 to 250 μm.

その後、発光体163の上、下面にITO透明電極14、金属基板40を接続し、発光素子1を得た。   Thereafter, the ITO transparent electrode 14 and the metal substrate 40 were connected to the upper and lower surfaces of the light emitter 163 to obtain the light emitting element 1.

実施の形態7〜9と同様に、電極14、40間に電圧を印加する。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、電気的絶縁性繊維18の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。   As in the seventh to ninth embodiments, a voltage is applied between the electrodes 14 and 40. The voltage may be either AC or DC. By applying voltage, a discharge occurred on the surface of the electrically insulating fiber 18, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated.

次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光する。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体163への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, the generated ultraviolet light photoexcites the particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the light emitter 163 by these rays, It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the seventh embodiment, high-quality light emission was confirmed for all three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態7〜12と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態7〜12で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   The light emission mechanism is the same as in Embodiments 7 to 12. In order to generate discharge efficiently and to obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what has been described in Embodiments 7 to 12.

本実施の形態13において発光体163と電極14、金属基板40との接合に当たり、接着剤としてコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を用い100〜200℃で乾燥することで接着強度が増加した。また、コロイダルシリカ水溶液に浸漬し、空気中で100〜200℃で乾燥することで、コーティング層12が形成されていることを確認した。   In the thirteenth embodiment, when bonding the light emitter 163 to the electrode 14 and the metal substrate 40, the adhesive strength was increased by drying at 100 to 200 ° C. using a colloidal silica aqueous solution or a colloidal alumina aqueous solution as an adhesive. Moreover, it was confirmed that the coating layer 12 was formed by being immersed in colloidal silica aqueous solution and drying at 100-200 degreeC in the air.

また、本実施の形態13ではコーティング層12を設けなかったが、設けても同様の効果が起こる。しかし、コーティング層12が形成されている方が、放電劣化、紫外線劣化が抑えられた。   In the thirteenth embodiment, the coating layer 12 is not provided, but the same effect occurs even if it is provided. However, discharge deterioration and ultraviolet light deterioration were suppressed when the coating layer 12 was formed.

(実施の形態14)
上記実施の形態7〜13では有機バインダーを用いたために、製造工程時に脱脂工程が必要となり空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行う必要があった。そこで、次に水系バインダーを用いることで空気中100〜200℃での乾燥で多孔質な発光体173を作製する方法を説明する。
(Embodiment 14)
In Embodiments 7 to 13, since an organic binder was used, a degreasing step was required during the production process, and it was necessary to perform heat treatment at 450 to 1200 ° C. in air or in a nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours. Then, the method to produce the porous light-emitting body 173 by drying at 100 to 200 ° C. in the air by using an aqueous binder will be described.

図14を用いて説明する。まず無機蛍光体粉末11とSiO2−Al23−CaO系を主成分とする絶縁性繊維18を2対1の重量比で混合した。混合粉末を100gに対して、5wt%のコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液50gを混合してスラリーを作製した。 This will be described with reference to FIG. First, the inorganic phosphor powder 11 and the insulating fiber 18 mainly composed of SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO were mixed at a weight ratio of 2: 1. A slurry was prepared by mixing 50 g of a 5 wt% colloidal silica aqueous solution or colloidal alumina aqueous solution with respect to 100 g of the mixed powder.

次に、Al金属箔41上にスラリーを載せ乾燥機で100〜200℃、0.25〜10時間乾燥することで厚みが約25〜1000μmの発光体173を作製した。その後、発光体173の上面にITO透明電極14を接続し、発光素子1を得た。   Next, the slurry was placed on the Al metal foil 41 and dried with a dryer at 100 to 200 ° C. for 0.25 to 10 hours to produce a light emitter 173 having a thickness of about 25 to 1000 μm. Then, the ITO transparent electrode 14 was connected to the upper surface of the light emitter 173, and the light emitting element 1 was obtained.

実施の形態13と同様に、リード線2,3を通じて電極14、40間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、絶縁性針状粒子(繊維)18の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。   As in the thirteenth embodiment, a voltage was applied between the electrodes 14 and 40 through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. By applying a voltage, a discharge occurred on the surface of the insulating needle-like particles (fibers) 18, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays were generated.

次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光した。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体173への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, the generated ultraviolet light photoexcited the particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect of these rays on the illuminant 173, the voltage value is changed to It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the seventh embodiment, high-quality light emission was confirmed for all three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態13と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態13で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Note that the mechanism of light emission is the same as that in the thirteenth embodiment. In order to efficiently generate discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what is described in Embodiment 13.

この時、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い、発光体173を作製することも可能であり、同様の発光現象が起こることを確認した。   At this time, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. in air or nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours to produce the light emitter 173, and it was confirmed that the same light emission phenomenon occurred.

また、本実施の形態14ではコロイド粒子が無機蛍光体粒子11、絶縁性繊維18の表面に形成されることでコーティング層12が形成された。すなわち、バインダーとして使用したコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液がコーティング層12を形成していることも確認した。なお、コロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液の代わりに、有機バインダーとして、ポリイミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)、全芳香族ポリエステル、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノールレゾール樹脂、PPE(ポリフェニレンエーテル)樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、PPE(ポリフェニレンエーテル)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、PEK(ポリエーテルケトン)樹脂などの熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を使用することもできる。   In the fourteenth embodiment, the colloidal particles are formed on the surfaces of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18 to form the coating layer 12. That is, it was also confirmed that the colloidal silica aqueous solution or the colloidal alumina aqueous solution used as the binder formed the coating layer 12. In addition, instead of colloidal silica aqueous solution or colloidal alumina aqueous solution, as an organic binder, fluorine resin such as polyimide, BCB (benzocyclobutene), PTFE (polytetrafluoroethylene), aramid, PBO (polyparaphenylene benzobisoxazole), Totally aromatic polyester, epoxy resin, cyanate ester resin, phenol resole resin, PPE (polyphenylene ether) resin, bismaleimide triazine resin, unsaturated polyester resin, PPE (polyphenylene ether) resin, PEEK (polyether ether ketone) resin, PEK A thermosetting resin such as a (polyetherketone) resin or a thermoplastic resin can also be used.

(実施の形態15)
次に、絶縁性針状粒子にZnO系ウィスカーを用いた多孔質発光体183を作製する方法を図15を用いて説明する。まず粒子11とZnOウィスカー19を2対1の重量比で混合した。混合粉末を100gに対して、5wt%のコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液を50gを混合してスラリーを作製した。次に、Cu金属箔41上にスラリーを載せ、乾燥機で100〜200℃、0.25〜10時間乾燥することで厚みが約25〜1000μmの多孔質発光体183を作製した。その後、発光体183の上面にITO透明電極14を接続し、発光素子1を得た。
(Embodiment 15)
Next, a method for producing a porous light emitter 183 using ZnO-based whiskers as insulating needle-like particles will be described with reference to FIG. First, the particles 11 and the ZnO whiskers 19 were mixed at a weight ratio of 2: 1. A slurry was prepared by mixing 50 g of a 5 wt% colloidal silica aqueous solution or a colloidal alumina aqueous solution with respect to 100 g of the mixed powder. Next, the slurry was placed on the Cu metal foil 41 and dried with a dryer at 100 to 200 ° C. for 0.25 to 10 hours to produce a porous luminous body 183 having a thickness of about 25 to 1000 μm. Thereafter, the ITO transparent electrode 14 was connected to the upper surface of the light emitter 183, and the light emitting element 1 was obtained.

次に、実施の形態14と同様に、リード線2,3を通じて電極14、40間に電圧を印加した。電圧は交流でも直流でもどちらでも構わない。電圧印加により、ウィスカー19の表面で放電が発生し、連鎖反応的に放電は継続して起こり、紫外線や可視光線が発生した。   Next, as in the fourteenth embodiment, a voltage was applied between the electrodes 14 and 40 through the lead wires 2 and 3. The voltage may be either AC or DC. By applying the voltage, a discharge occurred on the surface of the whisker 19, and the discharge continued in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible light were generated.

次に、発生した紫外線が粒子11を光励起し、可視光線となって発光した。一度、放電が開始すると連鎖反応的に放電を繰り返し、紫外線や可視光線を発生するので、これらの光線による発光体183への悪影響を抑制するために、発光開始後は、電圧値を開始時の50〜80%とすることが好ましい。それぞれ交流電源又は直流電源で約0.3〜1.0kV/mmの電圧印加を行うと放電が発生し、続いて、発光が開始した。この時の電流値は0.1mA以下であった。また、一度発光が開始すると電圧値を下げても発光が継続的に続いた。青、緑、赤の三色とも実施の形態7と同様に高品質の発光が確認できた。   Next, the generated ultraviolet light photoexcited the particles 11 to emit visible light. Once the discharge is started, the discharge is repeated in a chain reaction, and ultraviolet rays and visible rays are generated. Therefore, in order to suppress the adverse effect on the light emitter 183 by these rays, It is preferable to set it as 50 to 80%. When a voltage of about 0.3 to 1.0 kV / mm was applied with an AC power source or a DC power source, discharge was generated and light emission started. The current value at this time was 0.1 mA or less. Moreover, once light emission started, light emission continued even if the voltage value was lowered. As in the seventh embodiment, high-quality light emission was confirmed for all three colors of blue, green, and red.

なお、発光のメカニズムなどは実施の形態14と同様である。放電を効率よく発生させ、高品質の発光を得るために、実施の形態14で記載したことを実行することにより、よい効果が得られた。   Note that the mechanism of light emission is the same as that in the fourteenth embodiment. In order to efficiently generate discharge and obtain high-quality light emission, a good effect was obtained by executing what is described in Embodiment 14.

この時、空気中又は窒素雰囲気中450〜1200℃で0.25〜10時間熱処理を行い、発光体183を作製することも可能であり、同様の発光現象が起こることを確認した。   At this time, heat treatment was performed at 450 to 1200 ° C. in air or nitrogen atmosphere for 0.25 to 10 hours to manufacture the light emitter 183, and it was confirmed that a similar light emission phenomenon occurred.

また、本実施の形態15ではコロイド粒子が無機蛍光体粒子11、絶縁性繊維18の表面に形成されることでコーティング層12が形成された。すなわち、バインダーとして使用したコロイダルシリカ水溶液又はコロイダルアルミナ水溶液がコーティング層12を形成していることも確認した。   In the fifteenth embodiment, the coating layer 12 is formed by forming colloidal particles on the surfaces of the inorganic phosphor particles 11 and the insulating fibers 18. That is, it was also confirmed that the colloidal silica aqueous solution or the colloidal alumina aqueous solution used as the binder formed the coating layer 12.

また、前記実施の形態ではたとえばSiO2−Al23−CaO系絶縁性繊維を用いて多孔質の構造を持たせたが、ZnOウィスカー用いることで3次元的に多孔質な構造を容易に作製することが可能となり、より一層放電が発生しやすくなり、その結果、発光強度が向上した。 In the above embodiment, a porous structure is provided by using, for example, SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO-based insulating fibers. However, a three-dimensional porous structure can be easily formed by using ZnO whiskers. As a result, it becomes easier to generate a discharge, and as a result, the emission intensity is improved.

また、電極基板にCuを用いたが抵抗値が低くAlと遜色がなかった。   Moreover, although Cu was used for the electrode substrate, the resistance value was low and it was not inferior to Al.

(実施の形態16)
実施の形態1〜15で作製した発光素子1を石英管中に挿入し不活性ガスのNe、Ar、Kr、Xeなどのガスを封入した。その後、発光素子1に電圧印加すると、電圧値が約0.03〜0.8kV/mmで発光が開始した。不活性ガスを封入していな場合に比べ電圧値で60〜80%程度低下し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性がより向上した発光素子となった。この理由は、不活性ガスを封入することで放電がより発生しやすく、かつ紫外線が発生しやすい雰囲気となるためである。しかし、この場合、グロー放電は確認できなかった。
(Embodiment 16)
The light-emitting element 1 manufactured in Embodiment Modes 1 to 15 was inserted into a quartz tube and sealed with an inert gas such as Ne, Ar, Kr, or Xe. Thereafter, when a voltage was applied to the light emitting element 1, light emission started at a voltage value of about 0.03 to 0.8 kV / mm. Compared to the case where no inert gas was sealed, the voltage value was reduced by about 60 to 80%, and the light emitting device was further improved in high luminance, high contrast, high recognizability, and high reliability. The reason for this is that by enclosing the inert gas, an electric discharge is more easily generated and an atmosphere in which ultraviolet rays are easily generated is obtained. However, in this case, glow discharge could not be confirmed.

以上の実施の形態1〜16にて得られた発光素子を縦横2次元にマトリクス状に配列させ、各々の発光素子に対して駆動回路によって印加電圧をオン、オフさせることにより、平面ディスプレイを作製することができる。この平面ディスプレイによれば、簡単な構成で安価に実現することができる。   A flat display is manufactured by arranging the light-emitting elements obtained in Embodiments 1 to 16 in a two-dimensional matrix and turning on and off the applied voltage to each light-emitting element by a driving circuit. can do. This flat display can be realized at a low cost with a simple configuration.

なお、実施の形態7〜14では絶縁性繊維18にSiO2−Al23−CaOO系の組成を用いたが、Al23、SiC、ZnO、TiO2、MgO、BN、Si34系の繊維を用いても同様な効果が得られる。
[産業上の利用可能性]
本発明の発光素子は、マトリクス状に2次元配列することにより、簡単な構成で安価な平面ディスプレイデバイスを提供することができる。
In Embodiments 7 to 14, although the SiO 2 —Al 2 O 3 —CaOO-based composition is used for the insulating fiber 18, Al 2 O 3 , SiC, ZnO, TiO 2 , MgO, BN, Si 3 N The same effect can be obtained even if 4 type fibers are used.
[Industrial applicability]
The light-emitting elements of the present invention can provide an inexpensive flat display device with a simple configuration by two-dimensionally arranging in a matrix.

本発明の実施の形態1における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 1 of this invention. Aは本発明の実施の形態1及び3における発光体粒子の断面図、Bは本発明の実施の形態1及び3における発光体粒子の断面図である。A is a sectional view of the phosphor particles in the first and third embodiments of the present invention, and B is a sectional view of the phosphor particles in the first and third embodiments of the present invention. 本発明の実施の形態2における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態7における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態9における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態10における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態11における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 11 of this invention. 本発明の実施の形態12における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 12 of this invention. 本発明の実施の形態13における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施の形態14における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 14 of this invention. 本発明の実施の形態15における発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light emitting element in Embodiment 15 of this invention. Aは本発明の実施の形態7における発光体表面側から内部まで形成した遮光膜を有する発光素子の断面図、Bは同溝を有する発光素子の断面図である。A is a cross-sectional view of a light-emitting element having a light-shielding film formed from the light-emitting body surface side to the inside in Embodiment 7 of the present invention, and B is a cross-sectional view of the light-emitting element having the same groove.

符号の説明Explanation of symbols

1 発光素子
2,3 リード線
10a,10b 発光体粒子
11 無機蛍光体粒子
12 コーティング層
13,113,123,133,143,153,163,173,183 発光体
14,14a,14b,34a,34b 電極
15 貫通孔
16 気孔
17 低抵抗な物質
18 絶縁性繊維
19 ウィスカー
20 遮光膜
21 無機蛍光体層
22 溝
23 発光体層
30 基板
33 発光体
40 金属基板(電極)
41 金属箔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2, 3 Lead wire 10a, 10b Luminescent body particle 11 Inorganic fluorescent substance particle 12 Coating layer 13,113,123,133,143,153,163,173,183 Light emitting body 14,14a, 14b, 34a, 34b Electrode 15 Through hole 16 Pore 17 Low resistance material 18 Insulating fiber 19 Whisker 20 Light shielding film 21 Inorganic phosphor layer 22 Groove 23 Light emitter layer 30 Substrate 33 Light emitter 40 Metal substrate (electrode)
41 Metal foil

Claims (31)

空隙を有する絶縁体と無機蛍光体粒子を含む多孔質発光体と、前記発光体の表面に接触するように設けた少なくとも2つの電極を含み、前記少なくとも2つの電極に電圧を印加し、放電を発生させ、前記放電により前記発光体を励起発光させる発光素子。   A porous illuminant including an insulator having voids and inorganic phosphor particles; and at least two electrodes provided in contact with the surface of the illuminant; applying a voltage to the at least two electrodes; A light emitting element that generates and excites the light emitter by the discharge. 前記放電により紫外線が発光する請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein ultraviolet rays are emitted by the discharge. 前記多孔質発光体の表面が、絶縁性無機物で形成されている請求項1に記載の発光素子。   The light emitting element according to claim 1, wherein a surface of the porous light emitter is formed of an insulating inorganic material. 前記多孔質発光体が、絶縁性無機物により表面を被覆された無機蛍光体粒子の集合体で形成されている請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the porous light emitter is formed of an aggregate of inorganic phosphor particles whose surface is coated with an insulating inorganic substance. 前記絶縁性無機物は、Y23,Li2O,MgO,CaO,BaO,SrO,Al23,SiO2,MgTiO3,CaTiO3,BaTiO3,SrTiO3,ZrO2,TiO2,B23,PbTiO3,PbZrO3及びPBZRTIO3(PZT)から選択された少なくとも1種類の物質である請求項3又は4に記載の発光素子。 The insulating inorganic materials are 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 5. The light emitting device according to claim 3, wherein the light emitting device is at least one substance selected from 2 O 3, PbTiO 3 , PbZrO 3 and PBZRTIO 3 (PZT). 前記電極間の発光体に貫通孔を設けた請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein a through-hole is provided in the light emitter between the electrodes. 前記電極間の発光体の内部に絶縁性金属酸化物よりも低抵抗な物質を分散させた請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein a substance having a resistance lower than that of the insulating metal oxide is dispersed inside the light emitting body between the electrodes. 前記発光体の内部は大気圧雰囲気又は不活性ガスを封入した請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the inside of the light emitter is filled with an atmospheric pressure atmosphere or an inert gas. 前記放電が、沿面放電である請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the discharge is creeping discharge. 前記空隙を有する絶縁体が、繊維及び連続気泡を有する発泡体から選ばれる少なくとも1つである請求項1に記載の発光素子。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein the insulator having the void is at least one selected from a fiber and a foam having open cells. 前記発光体が、前記空隙を有する絶縁体の表面に無機蛍光体粒子を付着させたものである請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor is obtained by attaching inorganic phosphor particles to the surface of an insulator having the voids. 前記空隙を有する絶縁体は、Al、Si、Ca、Mg、Ti、Zn及びBから選ばれる少なくとも一種類を含有する無機物である請求項1に記載の発光素子。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein the insulator having the void is an inorganic substance containing at least one selected from Al, Si, Ca, Mg, Ti, Zn, and B. 3. 前記繊維は、絶縁性セラミック又はガラスを粉砕したものである請求項10に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 10, wherein the fiber is obtained by pulverizing an insulating ceramic or glass. 前記繊維は、熱変形温度が220℃以上の耐熱性合成繊維である請求項10に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 10, wherein the fiber is a heat resistant synthetic fiber having a heat distortion temperature of 220 ° C. or higher. 前記発光体の内部に絶縁体よりも低抵抗な物質を分散させた請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein a substance having a lower resistance than an insulator is dispersed inside the light emitter. 前記絶縁体の重量を1としたとき、無機蛍光体粒子の重量が0.1〜10.0の範囲である請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein when the weight of the insulator is 1, the weight of the inorganic phosphor particles is in the range of 0.1 to 10.0. 前記繊維は、直径0.1〜20.0μm、長さ0.5〜100μm、無機蛍光体粒子の平均粒径は0.1〜5.0μmである請求項10に記載の発光素子。   11. The light emitting device according to claim 10, wherein the fiber has a diameter of 0.1 to 20.0 μm, a length of 0.5 to 100 μm, and an inorganic phosphor particle has an average particle diameter of 0.1 to 5.0 μm. 前記空隙を有する絶縁体の空隙率が、50%以上90%以下の範囲である請求項1に記載の発光素子。   The light-emitting element according to claim 1, wherein a porosity of the insulator having the void is in a range of 50% to 90%. 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の発光素子をマトリクス状に配列したディスプレイデバイス。   A display device in which the light-emitting elements according to any one of claims 1 to 18 are arranged in a matrix. 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の発光素子を製造する方法であって、空隙を有する絶縁体で構成された板状の多孔質体表面に無機蛍光体ペーストを塗布する第1の工程と、前記絶縁体を熱処理し、多孔質発光体を形成する第2の工程と、前記発光体表面に接触する少なくとも2つの電極を形成する第3の工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。   19. The method for producing the light emitting device according to claim 1, wherein the inorganic phosphor paste is applied to the surface of a plate-like porous body made of an insulator having a void. And a second step of forming a porous light emitter by heat-treating the insulator, and a third step of forming at least two electrodes in contact with the surface of the light emitter. Manufacturing method. 前記無機蛍光体ペーストは、表面が絶縁性無機物で覆われた無機蛍光体粒子を含有する請求項20に記載の発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a light emitting element according to claim 20, wherein the inorganic phosphor paste contains inorganic phosphor particles whose surfaces are covered with an insulating inorganic substance. 絶縁性無機物の被覆は、無機蛍光体粒子を金属錯体溶液、金属アルコキシド溶液、及びコロイダル溶液から選ばれる少なくとも一つの溶液に浸漬後、熱処理することにより行う請求項21に記載の発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 21, wherein the coating of the insulating inorganic material is performed by immersing the inorganic phosphor particles in at least one solution selected from a metal complex solution, a metal alkoxide solution, and a colloidal solution, followed by heat treatment. . 絶縁性無機物の被覆は、蒸着、スパッタ、CVDのいずれかの方法により無機蛍光体粒子表面に絶縁性無機物を付着させることにより行う請求項21に記載の発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 21, wherein the insulating inorganic substance is coated by attaching the insulating inorganic substance to the surface of the inorganic phosphor particles by any one of vapor deposition, sputtering, and CVD. 第2の工程後、第3の工程前に、発光体を金属錯体溶液、金属アルコキシド溶液、及びコロイダル溶液から選ばれる少なくとも一つの溶液に浸漬後、熱処理することにより表面を絶縁性無機物で被覆する請求項20に記載の発光素子の製造方法。   After the second step and before the third step, the phosphor is immersed in at least one solution selected from a metal complex solution, a metal alkoxide solution, and a colloidal solution, and then heat treated to coat the surface with an insulating inorganic material. The manufacturing method of the light emitting element of Claim 20. 第2の工程後、第3の工程前に、蒸着、スパッタ、CVDのいずれかの方法により発光体表面に絶縁性無機物を付着させる請求項20に記載の発光素子の製造方法。   21. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 20, wherein after the second step and before the third step, an insulating inorganic material is adhered to the surface of the light-emitting body by any one of vapor deposition, sputtering, and CVD. 第1の工程で赤色、青色、緑色の三種類の無機蛍光体ペーストをストライプ状に塗布する請求項20に記載の発光素子の製造方法。   21. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 20, wherein three types of inorganic phosphor pastes of red, blue, and green are applied in a stripe shape in the first step. 異なる色の無機蛍光体間には遮光膜又は溝を設ける請求項26に記載の発光素子の製造方法。   27. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 26, wherein a light shielding film or a groove is provided between the inorganic phosphors of different colors. 無機蛍光体ペーストは発泡剤を含有した請求項20に記載の発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a light emitting device according to claim 20, wherein the inorganic phosphor paste contains a foaming agent. 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の発光素子を製造する方法であって、絶縁性繊維と無機蛍光体粒子とを含有したペーストを導電性基板上に塗布し、熱処理することにより多孔質発光体を形成する第1の工程と、前記発光体表面に接するように電極を形成する第2の工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。   A method for producing the light emitting device according to claim 1, wherein a paste containing insulating fibers and inorganic phosphor particles is applied on a conductive substrate, and is porous by heat treatment. The manufacturing method of the light emitting element characterized by including the 1st process of forming a quality light-emitting body, and the 2nd process of forming an electrode so that the said light-emitting body surface may be contact | connected. 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の発光素子を製造する方法であって、絶縁性繊維と無機蛍光体粒子とを含有したペーストを成形し、熱処理することにより多孔質発光体を形成する第1の工程と、前記発光体表面に接触する少なくとも2つの電極を形成する第2の工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。   19. A method for producing a light emitting device according to claim 1, wherein a porous light emitter is formed by molding a paste containing insulating fibers and inorganic phosphor particles and heat-treating the paste. And a second step of forming at least two electrodes in contact with the surface of the light-emitting body. 第1の工程後、第2の工程前に発光体を金属錯体溶液、金属アルコキシド溶液、及びコロイダル溶液から選ばれる少なくとも一つの溶液に浸漬し、熱処理することにより無機蛍光体粒子表面を絶縁性無機物で被覆する請求項29又は30に記載の発光素子の製造方法。   After the first step, before the second step, the phosphor is immersed in at least one solution selected from a metal complex solution, a metal alkoxide solution, and a colloidal solution, and heat-treated to thereby insulate the surface of the inorganic phosphor particles. The method for producing a light-emitting device according to claim 29 or 30, wherein the light-emitting device is coated with.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010251284A (en) * 2009-03-26 2010-11-04 Fujifilm Corp El element, photosensitive material for conductive film formation, and conductive film
WO2013190797A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 株式会社クラレ Electroluminescent element
JP2014516364A (en) * 2011-03-08 2014-07-10 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Luminescence products, light sources and lighting fixtures

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010251284A (en) * 2009-03-26 2010-11-04 Fujifilm Corp El element, photosensitive material for conductive film formation, and conductive film
US8354044B2 (en) 2009-03-26 2013-01-15 Fujifilm Corporation EL device, light-sensitive material for forming conductive film, and conductive film
JP2014516364A (en) * 2011-03-08 2014-07-10 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Luminescence products, light sources and lighting fixtures
WO2013190797A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 株式会社クラレ Electroluminescent element

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