JP4932873B2 - 自発光素子、自発光装置、画像表示装置、自発光素子駆動方法、および自発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
(素子構成)
図1は、本発明に係る一実施形態の自発光素子1を有する自発光装置10の構成を示す模式図である。図1に示すように、自発光装置10は、本発明に係る一実施形態の自発光素子1と電源7とを有する。図1に示すように、自発光素子1は、下部電極となる電極基板2と、上部電極となる薄膜電極3と、その間に挟まれて存在する電子加速層4とからなる。また、電極基板2と薄膜電極3とは電源7に繋がっており、互いに対向して配置された電極基板2と薄膜電極3との間に電圧を印加できるようになっている。そして、自発光素子1は、電極基板2と薄膜電極3との間に電圧を印加することで、電極基板2と薄膜電極3との間、つまり、電子加速層4に電流を流すと、この電流の一部が、印加電圧が形成する電子加速層4内の強電界によりホットエレクトロンまたは准弾道電子となり、該ホットエレクトロンまたは准弾道電子により電子加速層4中のシリコン微粒子5表面に存在する発光中心を電子線励起して発光する。
次に、自発光素子1の製造方法の実施形態について説明する。まず、分散溶媒にシリコン微粒子5と、導電微粒子6および塩基性分散剤60の少なくとも一方と、を分散させた微粒子分散液Aを得る。例えば、分散溶媒に、シリコン微粒子5を投入して分散させ、ここにさらに導電微粒子6および塩基性分散剤60の少なくとも一方を追加投入して分散させることで得ることができる。分散方法は特に限定されるものではなく、例えば、常温で超音波分散器にかければよい。ここで、分散溶媒としては、シリコン微粒子5と、導電微粒子6および塩基性分散剤60の少なくとも一方と、を分散でき、かつ塗布後に乾燥できれば、特に制限なく用いることができ、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、テトラデカン等を用いることができる。また、導電微粒子6を用いる場合、分散性を向上させる目的で、事前処理として導電微粒子6の表面処理、例えばアルコラート処理を施すとよい。
以下の実施例では、本発明に係る自発光素子の発光実験について説明する。なお、この実験は実施の一例であって、本発明の内容を制限するものではない。
シリコン微粒子として、キャボット社の製造するヒュームドシリカ粒子(平均粒径50nm、粒子径分布は4nmから200nmの範囲)を用いた。粒子表面はヘキサメチルジシラザンによる疎水化処理が施されている型番TGC−413とした。導電微粒子6として、応用ナノ研究所製の銀ナノ粒子(平均粒径10nm、うち絶縁被膜であるアルコラートの厚さ1nm)を用いた。
1×10−8ATMの真空中で自発光素子を駆動させる際に、印加電圧の波形が直流電圧のみの場合では前述の理由により、電圧印加直後のみ素子から強い発光が確認されるが、時間の経過と共にその発光量が低下してしまう。そこで、本実施例では、実施例1と同様の自発光素子を用いて、図5に示すように、ITO電極(導電性物質)2aと薄膜電極3との間に交流電圧(8Vp−p、周波数10Hz)に直流電圧(8V)を重畳させた電圧を印加した。本実施例では、直流電圧印加直後の光量の強い発光状態を維持し、且つ発光光量の変動が小さくなった。
シリコン微粒子として、ヒュームドシリカ粒子(キャボット社製、平均粒径50nm、粒子径分布は4nmから200nmの範囲)を用いた。粒子表面はヘキサメチルジシラザンによる疎水化処理が施されている型番TGC−413を用いた。導電微粒子6として、応用ナノ研究所製の銀ナノ粒子(平均粒径10nm、うち絶縁被膜であるアルコラートの厚さ1nm)を用いた。
シリコン微粒子として、平均粒径50nmのヒュームドシリカC413(キャボット社製)を用いた。粒子表面がヘキサメチルシジラザン処理されているものを用いた。塩基性分散剤60として、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ株式会社製)を用いた。
薄膜電極の形成において、マスク粒子を用いずにベタ状に形成した以外は、実施例3と同様にして実施例5の自発光素子を形成した。よって、実施例5の自発光素子では、薄膜電極に孔は設けられていない。この実施例5の自発光素子を、1×10−8ATMの真空中において、ITO電極と薄膜電極との間に直流電圧を印加したところ、薄膜電極を通過して電子が素子外へ放出(印加電圧13Vにて0.13mA/cm2)したのを確認したと共に、薄膜電極のエッジ部に集中した白色の発光現象を目視で確認できた。
2 電極基板
3 薄膜電極
4 電子加速層
5 シリコン微粒子
6 導電微粒子
7 電源(電源部)
10 自発光装置
60 塩基性分散剤
Claims (19)
- 電極基板と、薄膜電極と、該電極基板と薄膜電極との間に挟持され、シリコン微粒子と塩基性分散剤とを含む電子加速層と、を備え、
上記電子加速層は、導電微粒子を含んでおらず、
上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧が印加されると、上記電子加速層で電子を加速させてホットエレクトロンを生成し、該ホットエレクトロンにより上記電子加速層中のシリコン微粒子表面が励起して発光し、
上記シリコン微粒子の平均粒径は、12〜110nmであることを特徴とする自発光素子。 - 上記塩基性分散剤は、立体反発効果により上記シリコン微粒子を分散させる高分子体に、電子対を供与する電子対供与体が置換基として導入されてなることを特徴とする請求項1に記載の自発光素子。
- 電極基板と、薄膜電極と、該電極基板と薄膜電極との間に挟持され、シリコン微粒子と導電微粒子とを含む電子加速層と、を備え、
上記導電微粒子の周囲に、該導電微粒子の平均径より小さく、導電微粒子の表面に付着する絶縁体物質、あるいは、導電微粒子の表面を皮膜する絶縁皮膜、である小絶縁体物質が存在し、
上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧が印加されると、上記電子加速層で電子を加速させてホットエレクトロンを生成し、該ホットエレクトロンにより上記電子加速層中のシリコン微粒子表面が励起して発光することを特徴とする自発光素子。 - 上記導電微粒子は、抗酸化力が高い導電体であることを特徴とする請求項3に記載の自発光素子。
- 上記導電微粒子は、貴金属であることを特徴とする請求項4に記載の自発光素子。
- 上記導電微粒子を成す導電体は、金、銀、白金、パラジウム、及びニッケルの少なくとも1つを含んでいることを特徴とする請求項4に記載の自発光素子。
- 上記導電微粒子の平均粒径は、3〜10nmであることを特徴とする、請求項3から6のいずれか1項に記載の自発光素子。
- 上記小絶縁体物質は、アルコラート、脂肪酸、及びアルカンチオールの少なくとも1つを含んでいること特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の自発光素子。
- 上記薄膜電極は、多孔状に形成されていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載の自発光素子。
- 上記電子加速層は、バインダー樹脂を含むことを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の自発光素子。
- 上記シリコン微粒子の平均粒径は、12〜110nmであることを特徴とする、請求項3から8のいずれか1項に記載の自発光素子。
- 上記電子加速層の層厚は、700〜1000nmであることを特徴とする、請求項1から11のいずれか1項に記載の自発光素子。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の自発光素子と、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧を印加する電源部と、を備えたことを特徴とする自発光装置。
- 上記電源部は、上記電極基板と上記薄膜電極との間にパルス波の電圧を印加することを特徴とする、請求項13に記載の自発光装置。
- 請求項13または14に記載の自発光装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の自発光素子を駆動する自発光素子駆動方法において、上記電極基板と上記薄膜電極との間にパルス波の電圧を印加することを特徴とする自発光素子駆動方法。
- 電子を加速させてホットエレクトロンを生成し、該ホットエレクトロンにより電子加速層中のシリコン微粒子表面が励起して発光する自発光素子の製造方法であって、
電極基板上に、上記シリコン微粒子と塩基性分散剤とを含み、導電微粒子を含んでいない、上記電子加速層を形成する電子加速層形成工程と、
上記電子加速層上に薄膜電極を形成する薄膜電極形成工程と、を含み、
上記シリコン微粒子の平均粒径は、12〜110nmであることを特徴とする自発光素子の製造方法。 - 電子を加速させてホットエレクトロンを生成し、該ホットエレクトロンにより電子加速層中のシリコン微粒子表面が励起して発光する自発光素子の製造方法であって、
電極基板上に、上記シリコン微粒子と導電微粒子とを含み、当該導電微粒子の周囲に、該導電微粒子の平均径より小さく、導電微粒子の表面に付着する絶縁体物質、あるいは、導電微粒子の表面を皮膜する絶縁皮膜、である小絶縁体物質が存在する、上記電子加速層を形成する電子加速層形成工程と、
上記電子加速層上に薄膜電極を形成する薄膜電極形成工程と、を含むことを特徴とする自発光素子の製造方法。 - 上記薄膜電極形成工程では、上記電子加速層上にマスク粒子を塗布した後に上記薄膜電極の材料を塗布し、その後、上記マスク粒子を除去して、上記薄膜電極を形成することを特徴とする請求項17または18に記載の自発光素子の製造方法。
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