JP4954535B2 - 電界発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、基板間に発光体層を設けてなる電界発光素子であって、発光体層がシリコン微粒子を含むために発光輝度に優れ、低閾電圧で駆動させることのできる電界発光素子に関する。
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）は、物質に電界（電場）を印加したときに生じる発光現象をいい、このような発光を生じる蛍光体（電界発光蛍光体）を発光体層として有する素子（以下、電界発光素子と示す。）は、近年、ディスプレイデバイス、液晶表示装置のバックライト、照明などの用途に使用されている。
このような電界発光素子には交流駆動型電界発光素子と直流駆動型電界発光素子とが知られている。
交流駆動型電界発光素子には、大別して分散型と薄膜型と２種類の構造のものがある。
交流駆動型電界発光素子には、大別して分散型と薄膜型と２種類の構造のものがある。
（分散型）
前者の分散型電界発光素子は、電界発光蛍光体の粒子（以下、蛍光体粒子ということがある）をシアノエチルセルロースのような高誘電体物質（有機バインダー）中に分散させた蛍光体材料により発光体層を形成し、この発光体層を、少なくとも片面側に絶縁高誘電体層を介して２つの電極層で挟み込んで構成される。そして、２つの電極層のうちで少なくとも一方を透明電極層とし、電極層間に所定の電圧および周波数の交流電圧を印加することにより、発光が得られる。（例えば、特許文献１参照）
電界発光蛍光体として、例えば、多量の硫化銅（Ｃｕ2ＳもしくはＣｕxＳ）を母体であるＺｎＳの結晶中に析出させた銅付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ）が用いられる。この蛍光体は、数十μの粒子径をもつ粒子である。
前者の分散型電界発光素子は、電界発光蛍光体の粒子（以下、蛍光体粒子ということがある）をシアノエチルセルロースのような高誘電体物質（有機バインダー）中に分散させた蛍光体材料により発光体層を形成し、この発光体層を、少なくとも片面側に絶縁高誘電体層を介して２つの電極層で挟み込んで構成される。そして、２つの電極層のうちで少なくとも一方を透明電極層とし、電極層間に所定の電圧および周波数の交流電圧を印加することにより、発光が得られる。（例えば、特許文献１参照）
電界発光蛍光体として、例えば、多量の硫化銅（Ｃｕ2ＳもしくはＣｕxＳ）を母体であるＺｎＳの結晶中に析出させた銅付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ）が用いられる。この蛍光体は、数十μの粒子径をもつ粒子である。
分散型電界発光素子は、電極を備えた一方の基板に、チタン酸バリウムなどの高誘電率の微粒子を塗布して高誘電体層を形成し、ついで、有機バインダーに分散させたＣｕ2Ｓ
を内包したＥＬ発光が可能な硫化亜鉛蛍光体粒子を高誘電体層の上に形成し、もう一方の電極を備えた基板で狭持することに得られる。
を内包したＥＬ発光が可能な硫化亜鉛蛍光体粒子を高誘電体層の上に形成し、もう一方の電極を備えた基板で狭持することに得られる。
また、分散型電界発光素子に類似する電界発光素子として、例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等のなどの導電性微粒子からなる電子放出源を蛍光体粒子に混入させ、電圧印加により、放出源からの電子により、近傍の蛍光体粒子を発光させる方式がある。
（薄膜型）
一方、薄膜型電界発光素子は、ガラス基板の上にＩＴＯ透明電極層、第１絶縁層、電界発光体層、第２絶縁層、背面金属電極層が順に積層して形成された構造を有している。そして、電界発光体層は、蒸着などの方法により１／１０μｍオーダーの厚さの薄膜状に形成されている。ＩＴＯ透明電極層と背面金属電極層との間に１００Ｖ程度の交流電圧を加え、電界発光体層に２×１０6Ｖ／ｃｍ程度の高電界を印加することにより、発光が得ら
れる。（例えば、非特許文献１参照）
直流駆動型電界発光素子にはｐ型半導体基板と、該基板上に形成された発光体層がｎ型半導体基板によって狭持された電界発光素子がある。さらに、前記ｐ型半導体基板をＩＴＯ等の透明電極層付ガラス基板上に設けた電界発光素子も知られている。
特開平７−２２６３５３号公報
（T.Inoguti,M.Takeda,Y,Kakihara,Y.Nakata and M.Yoshida:'74SID Intern.Symposium Digest,84(1974)
一方、薄膜型電界発光素子は、ガラス基板の上にＩＴＯ透明電極層、第１絶縁層、電界発光体層、第２絶縁層、背面金属電極層が順に積層して形成された構造を有している。そして、電界発光体層は、蒸着などの方法により１／１０μｍオーダーの厚さの薄膜状に形成されている。ＩＴＯ透明電極層と背面金属電極層との間に１００Ｖ程度の交流電圧を加え、電界発光体層に２×１０6Ｖ／ｃｍ程度の高電界を印加することにより、発光が得ら
れる。（例えば、非特許文献１参照）
直流駆動型電界発光素子にはｐ型半導体基板と、該基板上に形成された発光体層がｎ型半導体基板によって狭持された電界発光素子がある。さらに、前記ｐ型半導体基板をＩＴＯ等の透明電極層付ガラス基板上に設けた電界発光素子も知られている。
しかしながら、上記した従来の電界発光素子では発光輝度が不充分で、用途に制限があり、このためさらに発光輝度の向上が求められていた。
このため、発光輝度に優れるとともに低閾電圧で駆動させることができる電界発光素子の出現が求められていた。
このため、発光輝度に優れるとともに低閾電圧で駆動させることができる電界発光素子の出現が求められていた。
このような情況のもと、本発明者等は、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる蛍光体層を用いると、発光輝度が向上することを見出して本発明を完成するにいたった。
本発明の要旨は以下に示される。
[1]導電膜付基板(1)、該基板(1)の導電膜表面に形成された発光体層および発光体層上の
絶縁膜、および該絶縁膜上に、導電膜が対峙するように積層された導電膜付基板(2)とか
らなる電界発光素子であり、
発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる電界発光素子。
[2]前記導電膜付基板(1)と発光体層との間に絶縁膜を設けてなる[1]の電界発光素子。
[3]ｐ型半導体基板(1)、該基板上に形成された発光体層、および該発光体層表面に形成されてなるｎ型半導体基板(2)とからなる電界発光素子であり、
発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる電界発光素子。
[4]前記シリコン微粒子の平均粒子径が１〜１０００ｎｍの範囲にある[1]〜[3]の電界発
光素子。
[5]前記発光体層中のシリコン微粒子の含有量が固形分として１〜８０重量％の範囲にあ
る[1]〜[4]の電界発光素子。
[6]前記発光体層がさらに電子放出源を含む[1]〜[5]の電界発光素子。
[7]前記電子放出源が半導体または導体であって、平均粒子径が５〜１０００ｎｍの範囲
にある粒子である[1]〜[6]の電界発光素子。
[8]前記発光体層中の電子放出源の含有量が固形分として１〜８０重量％の範囲にあり、
かつ、シリコン微粒子と電子放出源の合計含有量が、発光体層中の固形分として２〜８０重量％の範囲にある[1]〜[7]の電界発光素子。
[9]前記発光体層がさらに有機バインダーを含み、発光体層中の有機バインダーの含有量
が、固形分として１〜５０重量％の範囲にある[1]〜[8]の電界発光素子。
[10]前記有機バインダーの比誘電率が２〜４の範囲にある[1]〜[9]の電界発光素子。
[11]前記導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)の少なくとも一方が、透明導電膜付基板である[1]〜[10]の電界発光素子。
[1]導電膜付基板(1)、該基板(1)の導電膜表面に形成された発光体層および発光体層上の
絶縁膜、および該絶縁膜上に、導電膜が対峙するように積層された導電膜付基板(2)とか
らなる電界発光素子であり、
発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる電界発光素子。
[2]前記導電膜付基板(1)と発光体層との間に絶縁膜を設けてなる[1]の電界発光素子。
[3]ｐ型半導体基板(1)、該基板上に形成された発光体層、および該発光体層表面に形成されてなるｎ型半導体基板(2)とからなる電界発光素子であり、
発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる電界発光素子。
[4]前記シリコン微粒子の平均粒子径が１〜１０００ｎｍの範囲にある[1]〜[3]の電界発
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[5]前記発光体層中のシリコン微粒子の含有量が固形分として１〜８０重量％の範囲にあ
る[1]〜[4]の電界発光素子。
[6]前記発光体層がさらに電子放出源を含む[1]〜[5]の電界発光素子。
[7]前記電子放出源が半導体または導体であって、平均粒子径が５〜１０００ｎｍの範囲
にある粒子である[1]〜[6]の電界発光素子。
[8]前記発光体層中の電子放出源の含有量が固形分として１〜８０重量％の範囲にあり、
かつ、シリコン微粒子と電子放出源の合計含有量が、発光体層中の固形分として２〜８０重量％の範囲にある[1]〜[7]の電界発光素子。
[9]前記発光体層がさらに有機バインダーを含み、発光体層中の有機バインダーの含有量
が、固形分として１〜５０重量％の範囲にある[1]〜[8]の電界発光素子。
[10]前記有機バインダーの比誘電率が２〜４の範囲にある[1]〜[9]の電界発光素子。
[11]前記導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)の少なくとも一方が、透明導電膜付基板である[1]〜[10]の電界発光素子。
本発明の電界発光素子は、発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなり、シリコン微粒子自身が発光性能を有するとともに電子を放出することができ、このため発光輝度に優れ、さらに駆動電圧を低下させることができために低閾電圧で駆動させることができる。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
[電界発光素子]
本発明に係る電界発光素子は、導電膜付基板(1)、該基板(1)の導電膜表面に形成された発光体層および発光体層上の絶縁膜、および該絶縁膜上に、導電膜が対峙するように積層
された導電膜付基板(2)とからなる電界発光素子であり、
発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる。
[電界発光素子]
本発明に係る電界発光素子は、導電膜付基板(1)、該基板(1)の導電膜表面に形成された発光体層および発光体層上の絶縁膜、および該絶縁膜上に、導電膜が対峙するように積層
された導電膜付基板(2)とからなる電界発光素子であり、
発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる。
本発明に係る電界発光素子の一態様を図１に示す。
図１中、符号１は導電膜付基板(1)、２は導電膜付基板(2)を示し、３aおよび３bは導電膜（電極）であり、４は発光体層、５は絶縁膜を示す。かかる電界発光素子は導電膜間に電気が印加され、発光するようになっている。
導電膜付基板(1)
本発明に用いる導電膜付基板(1)は、ガラス、石英、Ａl2Ｏ3、アクリル等の基板上に導電膜が形成されている。
図１中、符号１は導電膜付基板(1)、２は導電膜付基板(2)を示し、３aおよび３bは導電膜（電極）であり、４は発光体層、５は絶縁膜を示す。かかる電界発光素子は導電膜間に電気が印加され、発光するようになっている。
導電膜付基板(1)
本発明に用いる導電膜付基板(1)は、ガラス、石英、Ａl2Ｏ3、アクリル等の基板上に導電膜が形成されている。
導電膜としては錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化錫、アルミニウム、クロム等従来公知の導電膜が用いられる。
通常、導電膜の厚さは、０．０５〜０．５μｍの範囲にある。導電膜付基板(1)に用い
る基板および導電膜は透明であっても不透明であってもよいが、発光する光が透過する方の導電膜基板は透明であることが重要である。
発光体層
本発明に用いる発光体層は蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなっている。
（蛍光体粒子）
蛍光体粒子としては、従来公知の蛍光体粒子を用いることができ、例えば、銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、ユウロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）、マンガン付活硫化亜鉛（ＺｎＳ:Ｍｎ）、銅付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃ
ｕ）、銀付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ）、銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、マンガン付活珪酸亜鉛（Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ）、ユウロピウム付活酸化アルミニウムバリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ）、ユウロピウム付活硫化イットリア（Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ）、ユウロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）等が挙げられる。
通常、導電膜の厚さは、０．０５〜０．５μｍの範囲にある。導電膜付基板(1)に用い
る基板および導電膜は透明であっても不透明であってもよいが、発光する光が透過する方の導電膜基板は透明であることが重要である。
発光体層
本発明に用いる発光体層は蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなっている。
（蛍光体粒子）
蛍光体粒子としては、従来公知の蛍光体粒子を用いることができ、例えば、銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、ユウロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）、マンガン付活硫化亜鉛（ＺｎＳ:Ｍｎ）、銅付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃ
ｕ）、銀付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ）、銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、マンガン付活珪酸亜鉛（Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ）、ユウロピウム付活酸化アルミニウムバリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ）、ユウロピウム付活硫化イットリア（Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ）、ユウロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）等が挙げられる。
このような蛍光体粒子は平均粒子径が０．１〜２０μｍ、さらには２〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。この範囲にあると、発光輝度を高くすることができる。
蛍光体粒子の平均粒子径が小さいものは、蛍光体粒子によっては結晶性が不充分な場合があり、付活材として導入する金属添加物による活性化が充分に行われず、蛍光体粒子の発光輝度が不充分となる場合がある。また、蛍光体粒子の平均粒子径が大きすぎると、蛍光を発する表面が減少し、発光輝度が不充分となることがある。
蛍光体粒子の平均粒子径が小さいものは、蛍光体粒子によっては結晶性が不充分な場合があり、付活材として導入する金属添加物による活性化が充分に行われず、蛍光体粒子の発光輝度が不充分となる場合がある。また、蛍光体粒子の平均粒子径が大きすぎると、蛍光を発する表面が減少し、発光輝度が不充分となることがある。
発光体層中の蛍光体粒子の含有量は固形分として２０〜９９重量％、さらには５０〜９０重量％の範囲の範囲にあることが好ましい。発光体層中の蛍光体粒子の含有量が少ないと、発光が不充分となり、一方でシリコン微粒子が多すぎるために発光体層の導電性が高くなり発光体層を介して上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。発光体層中の蛍光体粒子の含有量が多すぎるとかえって、シリコン微粒子の含有量が少ないためにシリコン微粒子による発光補助効果（シリコン微粒子自身の発光）、電子供与効果が充分得られず、発光輝度の向上あるいは閾電圧の低下が不充分となることがある。
（シリコン微粒子）
本発明に用いるシリコン微粒子は平均粒子径が１〜１０００ｎｍ、さらには１．５〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましい。シリコン微粒子を添加することで、発光輝度を高く、かつ駆動電圧を小さくできる。その理由は明確ではないものの。シリコン微粒子を使用することで、電解中を維道する電子の注入電圧を低減する効果があり、またシリコン微粒子自身の発光による発光アシスト、及びシリコン微粒子からの電子放出があるためと考えられる。
（シリコン微粒子）
本発明に用いるシリコン微粒子は平均粒子径が１〜１０００ｎｍ、さらには１．５〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましい。シリコン微粒子を添加することで、発光輝度を高く、かつ駆動電圧を小さくできる。その理由は明確ではないものの。シリコン微粒子を使用することで、電解中を維道する電子の注入電圧を低減する効果があり、またシリコン微粒子自身の発光による発光アシスト、及びシリコン微粒子からの電子放出があるためと考えられる。
シリコン微粒子の平均粒子径が小さい場合、シリコン微粒子の結晶安定性が不充分になり、シリコン微粒子による発光補助効果が不充分となることがある。また、シリコン微粒子の平均粒子径が大きくしても、蛍光体粒子と均一で密着した混合状態が得られず、シリコン微粒子の電子供与効果が不充分となることがある。
なお、シリコン微粒子は補助発光体および電子供与体の両方として働き、粒子径範囲としてシリコン微粒子は1.5〜5nmで発光源、それ以上で電子供与体としての機能を持つと考えられる。
シリコン微粒子の粒子径の測定方法は、粒子径によって異なり、１０ｎｍ以下では透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定し、１０ｎｍを超えると走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、ＢＥＴ法、光散乱法等順次粒子径に応じて適宜選択して測定することができる。なお、特段の断りが無い限り、蛍光体粒子の粒子径および後述する電子放出源粒子の粒子径は上記と同様にして測定することができる。
本発明に用いるシリコン微粒子は下記式（１）によって示される。
ＳiＯx・・・・・（１）
（但し、ｘは２未満である。）
このようなシリコン微粒子として、粒子内にｘ＝０の金属シリコンを含有している金属シリコン微粒子であっても、０＜ｘ＜２の範囲にあるシリコン微粒子であっても、また金属シリコンと０＜ｘ≦２の範囲にあるシリコンとの混合物からなる微粒子であってもよい。さらに好ましいｘは１以下である。
ＳiＯx・・・・・（１）
（但し、ｘは２未満である。）
このようなシリコン微粒子として、粒子内にｘ＝０の金属シリコンを含有している金属シリコン微粒子であっても、０＜ｘ＜２の範囲にあるシリコン微粒子であっても、また金属シリコンと０＜ｘ≦２の範囲にあるシリコンとの混合物からなる微粒子であってもよい。さらに好ましいｘは１以下である。
本発明に用いるシリコン微粒子は金属シリコン微粒子であってもよく、また表面に酸素が吸着していたり、表面がSiO2の層となっていてもよい。なかでも、金属シリコンが無定形のシリカで覆われた状態のシリコン微粒子は好適に用いることができる。
さらに、シリコン微粒子はＸ線的に結晶質であることが好ましい。シリコン微粒子がＸ線的に結晶質であると、シリコン微粒子自体の発光効率が高く、電子移動性が高いために電子供与効果を発現し、電界発光素子は高輝度になるとともにより低閥電圧での駆動が可能となる。
発光体層中のシリコン微粒子の含有量は固形分として１〜８０重量％、さらには１０〜５０重量％の範囲の範囲にあることが好ましい。
発光体層中のシリコン微粒子の含有量が固形分として少なすぎても、シリコン微粒子による発光補助効果（シリコン微粒子自身の発光）、電子供与効果が充分得られず、発光輝度の向上あるいは閾電圧の低下が不充分となることがある。
発光体層中のシリコン微粒子の含有量が固形分として少なすぎても、シリコン微粒子による発光補助効果（シリコン微粒子自身の発光）、電子供与効果が充分得られず、発光輝度の向上あるいは閾電圧の低下が不充分となることがある。
発光体層中のシリコン微粒子の含有量が固形分として多すぎると、蛍光体粒子が少ないために発光が不充分となり、シリコン微粒子が多すぎるために発光体層の導電性が高くなり発光体層を介して上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
このようなシリコン微粒子は、例えば、佐藤、和泉（光の話題：Ｎｏ、１３９−２、２００４年３月）の方法によって得ることができる。
具体的には、(1)スパッタ法によりＳiとＳiＯ2の混合ターゲットによりＳiウエハー上
に成膜したＳi-ＳiＯ2混合膜を熱処理してナノサイズの結晶Ｓi粒子を析出させた後、ナ
ノサイズの結晶Ｓi粒子をＨＦ溶液にて抽出する方法、(2)Ｓi結晶基板(シリコンウエハー)をメノウ乳鉢、ボールミルなどで１０〜１０００μｍ程度に粉砕してＳi粒子とし、ＨＦ
-ＨＮＯ3-ＣＨ3ＣＯＯＨ混合水溶液でＳi粒子表面をエッチングして所望する粒子径とし
て抽出する方法等がある。
具体的には、(1)スパッタ法によりＳiとＳiＯ2の混合ターゲットによりＳiウエハー上
に成膜したＳi-ＳiＯ2混合膜を熱処理してナノサイズの結晶Ｓi粒子を析出させた後、ナ
ノサイズの結晶Ｓi粒子をＨＦ溶液にて抽出する方法、(2)Ｓi結晶基板(シリコンウエハー)をメノウ乳鉢、ボールミルなどで１０〜１０００μｍ程度に粉砕してＳi粒子とし、ＨＦ
-ＨＮＯ3-ＣＨ3ＣＯＯＨ混合水溶液でＳi粒子表面をエッチングして所望する粒子径とし
て抽出する方法等がある。
シリコン微粒子と蛍光体粒子の含有比率は、シリコン微粒子の固形分としての重量（ＷS）と蛍光体粒子の固形分としての重量（ＷP）との比（ＷS）／（ＷP）が０．０１〜０．８、さらには０．１〜０．５の範囲にあることが好ましい。
（ＷS）／（ＷP）が低いものは、シリコン微粒子の発光補助効果、電子供与効果が充分得られず、輝度の向上効果、閾電圧を下げる効果が不充分となることがある。
（ＷS）／（ＷP）を大きくしても、主たる発光源である蛍光体粒子の発光が減少するとともにシリコン微粒子が多すぎるために発光体層の導電性が高くなり発光体層を介して上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
（電子放出源）
本発明に用いる発光体層にはさらに電子放出源を含むことが好ましく、電子放出源は半導体または導体であって、平均粒子径が５〜１０００ｎｍ、さらには１０〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
（ＷS）／（ＷP）を大きくしても、主たる発光源である蛍光体粒子の発光が減少するとともにシリコン微粒子が多すぎるために発光体層の導電性が高くなり発光体層を介して上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
（電子放出源）
本発明に用いる発光体層にはさらに電子放出源を含むことが好ましく、電子放出源は半導体または導体であって、平均粒子径が５〜１０００ｎｍ、さらには１０〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
このような電子放出源としては、半導体または導体が用いられ、半導体としてはＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺnＯ、ＴiＯ2、ＮiＯ、ＣuＡlＯ2などの酸化物半導体、およびＳi、ＳiＧe、ＧaＡsなどのＳiおよび化合物半導体等が挙げられ、導体としては、Ａu、Ｐt、Ｐd、Ａg
、Ｃu等の金属微粒子、およびＳb2Ｏ5等の酸化物導電体等が挙げられる。電子放出源は蛍光体粒子上に付着していることが望ましい。また電子放出源は、電子供与体として機能するものと考えられる。
、Ｃu等の金属微粒子、およびＳb2Ｏ5等の酸化物導電体等が挙げられる。電子放出源は蛍光体粒子上に付着していることが望ましい。また電子放出源は、電子供与体として機能するものと考えられる。
電子放出源の平均粒子径が５ｎｍ未満の場合は、電子放出源粒子の比表面積が大きくなり電子放出源の表面を介した電流が流れやすくなることにより、上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
電子放出源の平均粒子径が１０００ｎｍを超えると、蛍光体粒子と均一で密着した混合状態が得られず、電子放出源の電子供与効果が不充分となることがある。
発光体層中の電子放出源の含有量は固形分として１〜７９重量％、さらには１０〜６０重量％の範囲にあり、かつ、シリコン微粒子と電子放出源の合計の含有量が固形分として２〜８０重量％、さらには１０〜６０重量％の範囲にあることが好ましい。
発光体層中の電子放出源の含有量は固形分として１〜７９重量％、さらには１０〜６０重量％の範囲にあり、かつ、シリコン微粒子と電子放出源の合計の含有量が固形分として２〜８０重量％、さらには１０〜６０重量％の範囲にあることが好ましい。
発光体層中の電子放出源の含有量が少ないと、電子供与効果が充分得られず、発光輝度の向上あるいは閾電圧の低下が不充分となることがある。発光体層中の電子放出源の含有量が固形分として多くしても、蛍光体粒子が少ないために発光が不充分となったり、電子放出源が多すぎるために発光体層の導電性が高くなり発光体層を介して上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
また、発光体層中のシリコン微粒子と電子放出源の合計の含有量が少ないと、シリコン微粒子による発光補助効果、シリコン微粒子および電子放出源による電子供与効果が充分得られず、発光輝度の向上あるいは閾電圧の低下が不充分となることがある。また、発光体層中のシリコン微粒子と電子放出源の合計の含有量が固形分として多すぎても、蛍光体粒子が少ないために発光が不充分となったり、過剰なシリコン微粒子および電子放出源のため発光体層を介し上下基板電極が短絡することがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
発光体層中の電子放出源と蛍光体粒子の含有比率は、電子放出源の固形分としての重量（ＷE）と蛍光体粒子の固形分としての重量（ＷP）との比（ＷE）／（ＷP）が０．０１〜
０．８、さらには０．１〜０．５の範囲にあることが好ましい。
０．８、さらには０．１〜０．５の範囲にあることが好ましい。
（ＷE）／（ＷP）が少ないと、電子放出源による電子供与効果が充分得られず、輝度の向上効果、閾電圧を下げる効果が不充分となることがある。また、（ＷE）／（ＷP）が多すぎても、主たる発光源である蛍光体粒子の発光が減少するとともに電子放出源が多すぎるために発光体層の導電性が高くなり発光体層を介して上下基板電極が短絡した状態になることがあり、効果的な発光が得られない場合がある。
（有機バインダー）
本発明の発光体層にはさらに有機バインダーを含んでいてもよく、発光体層中の有機バインダーの含有量が固形分として１〜５０重量％、さらには２〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。バインダーを含んでいると蛍光体粒子を緻密に充填でき、しかも発光体の強度を高くすることが可能となる。
（有機バインダー）
本発明の発光体層にはさらに有機バインダーを含んでいてもよく、発光体層中の有機バインダーの含有量が固形分として１〜５０重量％、さらには２〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。バインダーを含んでいると蛍光体粒子を緻密に充填でき、しかも発光体の強度を高くすることが可能となる。
本発明に用いる有機バインダーとしては従来公知の有機バインダーを用いることができ、例えば、シアノエチルセルロース、シアノエチル、ブチルカルビトールアセテート等が挙げられる。
発光体層中の有機バインダーの含有量が少ないと、蛍光体粒子等が緻密に充填できない場合があり、発光体層の強度が不充分となることがある。また発光体層中の有機バインダーの含有量が多すぎても、蛍光体粒子、シリコン微粒子等の含有量が少なくなるために充分な発光輝度が得られず、閾電圧を下げる効果も不充分となることがある。
このような有機バインダーは、比誘電率が２〜５、さらには３〜５範囲にあることが好ましい。この範囲にあれば、印加電圧を大きくする必要もない。
有機バインダーの比誘電率が小さいものは、交流電圧を印加した場合にインピーダンスが大きくなり、このため印加電圧を大きくしなければならず、有機バインダーで前記範囲を越えて比誘電率が大きいものは得ることが困難である。
有機バインダーの比誘電率が小さいものは、交流電圧を印加した場合にインピーダンスが大きくなり、このため印加電圧を大きくしなければならず、有機バインダーで前記範囲を越えて比誘電率が大きいものは得ることが困難である。
絶縁膜
本発明に用いる絶縁膜としては従来公知の絶縁膜を用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ナイロン等の透明性のある有機系フィルム等が挙げられる。また、チタン酸バリウム、酸化シリコン、チッ化シリコン、炭化シリコン、ニオブ酸ストロンチウム等の高誘電率の無機薄膜も好適に用いることができる。
本発明に用いる絶縁膜としては従来公知の絶縁膜を用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ナイロン等の透明性のある有機系フィルム等が挙げられる。また、チタン酸バリウム、酸化シリコン、チッ化シリコン、炭化シリコン、ニオブ酸ストロンチウム等の高誘電率の無機薄膜も好適に用いることができる。
このような絶縁膜の厚さは、前記有機系フィルムの場合は、通常１〜２０μｍの範囲にあり、無機薄膜を使用する場合は、０．０５〜０．５μｍの範囲にある。
導電膜付基板(2)
本発明に用いる導電膜付基板(2)としては、導電膜付基板(1)で例示したものが挙げられるが、これらの中でも、基板および導電膜として透明基板および透明導電膜が好適である。
導電膜付基板(2)
本発明に用いる導電膜付基板(2)としては、導電膜付基板(1)で例示したものが挙げられるが、これらの中でも、基板および導電膜として透明基板および透明導電膜が好適である。
また、本発明の別の態様としては、前記導電膜付基板(1)と発光体層との間に絶縁膜を
設けていてもよい。
このような態様の電界発光素子の模式図を図２に示した。
設けていてもよい。
このような態様の電界発光素子の模式図を図２に示した。
図２中、符号１〜５は図１と同じものであり、また図１の態様にはなかった導電膜付基板(1)と発光体層との間に、絶縁膜６が設けられている。絶縁膜６は、絶縁膜５と同じも
のが挙げられる。絶縁膜６は透明なものを形成することが望ましい。
のが挙げられる。絶縁膜６は透明なものを形成することが望ましい。
図２の態様では、導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)のいずれも、基板および導電
膜としていずれも透明基板および透明導電膜を用いることが望ましい。
このような図２の態様の電界発光素子は、両面が発光することができるので照明機器、装飾品等に好適である。
膜としていずれも透明基板および透明導電膜を用いることが望ましい。
このような図２の態様の電界発光素子は、両面が発光することができるので照明機器、装飾品等に好適である。
さらに本発明にかかる電界発光素子の別の態様として、ｐ型半導体基板(1)、該基板上
に形成された発光体層、および該発光体層表面に形成されてなるｎ型半導体基板(2)とか
らなり、発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる。
に形成された発光体層、および該発光体層表面に形成されてなるｎ型半導体基板(2)とか
らなり、発光体層が蛍光体粒子とシリコン微粒子とからなる。
このような電界発光素子の模式図を図３に示した。図３中、符号１１は、ｐ型半導体基板(1)であり、１２は該基板上に形成された発光体層、１３はｎ型半導体基板(2)である。またn型半導体基板(2)の表面には透明基板１４が設けられていてもよい。
本発明に用いるｐ型半導体基板(1)は、従来公知のｐ型半導体基板を用いることができ
、例えば、シリコンウェハーは好適に用いることができる。また、前記したガラス基板等の上にｐ型半導体特性を有するＣuＡlＯ2、ＮiＯ等の層を形成したものを用いることもできる。
、例えば、シリコンウェハーは好適に用いることができる。また、前記したガラス基板等の上にｐ型半導体特性を有するＣuＡlＯ2、ＮiＯ等の層を形成したものを用いることもできる。
発光体層としては前記したものと同様に蛍光体粒子とシリコン微粒子を含む発光体層が使用される。さらに、ｎ型半導体基板(2)としては、前記した導電膜付基板(2)と同様の透明基板および透明導電膜からなる導電膜付基板を用いることができ、例えば、ＩＴＯ等のｎ型半導体特性を有する透明導電膜は好適に用いることができる。
図３に示す態様では、発光体層中に電子とホールを注入し、再結合時のエネルギーを光として、取り出すものである。
[実施例]
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
シリコン微粒子(1)の調製
シリコンウェハー(住友スチックス社製：FZ基板)を、ボールミルを用いて粒子径が約５〜１００μｍになるまで粉砕し、沈降分離法により分級して平均粒子径１０μｍ（ＣＶ値：３％以下）のシリコン粒子を採取した。ついで、シリコン粒子をＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2Ｏ混合水溶液（ＨＦ：０．００５ｍｏｌ/Ｌ、ＨＮＯ3：０．０１ｍｏｌ/Ｌ、ＣＨ3ＣＯＯＨ：０．０３ｍｏｌ/Ｌ）のエッチング液に１８０分間浸漬し、平均粒子径２．５ｎｍのシリコン粒子を得た。ついで、直ちに限外濾過法により洗浄し、濃縮してＳｉとしての濃度１重量％のシリコン微粒子分散液を得た。その後、この分散液を凍結乾燥法により乾燥させ、平均粒子径２．５ｎｍのシリコン微粒子(1)を調製した。
[実施例]
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
シリコン微粒子(1)の調製
シリコンウェハー(住友スチックス社製：FZ基板)を、ボールミルを用いて粒子径が約５〜１００μｍになるまで粉砕し、沈降分離法により分級して平均粒子径１０μｍ（ＣＶ値：３％以下）のシリコン粒子を採取した。ついで、シリコン粒子をＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2Ｏ混合水溶液（ＨＦ：０．００５ｍｏｌ/Ｌ、ＨＮＯ3：０．０１ｍｏｌ/Ｌ、ＣＨ3ＣＯＯＨ：０．０３ｍｏｌ/Ｌ）のエッチング液に１８０分間浸漬し、平均粒子径２．５ｎｍのシリコン粒子を得た。ついで、直ちに限外濾過法により洗浄し、濃縮してＳｉとしての濃度１重量％のシリコン微粒子分散液を得た。その後、この分散液を凍結乾燥法により乾燥させ、平均粒子径２．５ｎｍのシリコン微粒子(1)を調製した。
電界発光素子(1)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。この導電膜付基板は、ガラス基板の片面にＩＴＯからなる透明導電層が形成されている。
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。この導電膜付基板は、ガラス基板の片面にＩＴＯからなる透明導電層が形成されている。
一方、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子（化成オプトニクス(株)製：P22-GN4）１００ｇに、シリコン微粒子(1)のエタノール分散液（固形分濃度１０重量％）２００ｇを加えて混合した後、１００℃に加熱し溶剤を揮発させて乾燥し、シリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を調製した。
次いで、得られたシリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を、導電膜付基板(1)上に沈降
法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
ついで、絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2
)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(1)を作製した。
法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
ついで、絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2
)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(1)を作製した。
発光輝度の測定
得られた電界発光素子(1)に、最大５００Ｖpp、周波数１ｋＨｚの交流電圧を印加したと
ころ、鮮やかな緑色の発光が見られた。最大輝度は３５０ｃｄ／ｍ2(＠３００Vpp)であった。
得られた電界発光素子(1)に、最大５００Ｖpp、周波数１ｋＨｚの交流電圧を印加したと
ころ、鮮やかな緑色の発光が見られた。最大輝度は３５０ｃｄ／ｍ2(＠３００Vpp)であった。
発光寿命の測定
上記発光輝度の測定を継続して行い、輝度が初期輝度の５０％に減衰するまでの時間を発光寿命として測定した。電界発光素子(1)の発光寿命は１５，０００時間であった。
上記発光輝度の測定を継続して行い、輝度が初期輝度の５０％に減衰するまでの時間を発光寿命として測定した。電界発光素子(1)の発光寿命は１５，０００時間であった。
閾電圧の測定
電界発光素子(1)に、０Ｖppから徐々に電圧を印加し、最大輝度の５０％の発光強度が
確認される印加電圧（閾電圧）を測定したところ、２００Vppであった。
[実施例２]
電界発光素子(2)の作製
実施例１において、シリコン微粒子(1)のエタノール分散液（固形分濃度１０重量％）
２０ｇを加えた以外は同様にして電界発光素子(2)を作製した。
電界発光素子(1)に、０Ｖppから徐々に電圧を印加し、最大輝度の５０％の発光強度が
確認される印加電圧（閾電圧）を測定したところ、２００Vppであった。
[実施例２]
電界発光素子(2)の作製
実施例１において、シリコン微粒子(1)のエタノール分散液（固形分濃度１０重量％）
２０ｇを加えた以外は同様にして電界発光素子(2)を作製した。
得られた電界発光素子(2)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例３]
電界発光素子(3)の作製
実施例１において、蛍光体粒子５０ｇと、シリコン微粒子(1)のエタノール分散液（固
形分濃度１０重量％）７００ｇを加えた以外は同様にして電界発光素子(3)を作製した。
表１に示した。
[実施例３]
電界発光素子(3)の作製
実施例１において、蛍光体粒子５０ｇと、シリコン微粒子(1)のエタノール分散液（固
形分濃度１０重量％）７００ｇを加えた以外は同様にして電界発光素子(3)を作製した。
得られた電界発光素子(3)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例４]
シリコン微粒子(2)の調製
実施例１において、エッチング液に１８５分間浸漬した以外は同様にして平均粒子径２．０ｎｍのシリコン微粒子(2)を調製した。
表１に示した。
[実施例４]
シリコン微粒子(2)の調製
実施例１において、エッチング液に１８５分間浸漬した以外は同様にして平均粒子径２．０ｎｍのシリコン微粒子(2)を調製した。
電界発光素子(4)の作製
実施例１において、シリコン微粒子(2)を用いた以外は同様にして電界発光素子(4)を作製した。
実施例１において、シリコン微粒子(2)を用いた以外は同様にして電界発光素子(4)を作製した。
得られた電界発光素子(4)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例５]
シリコン微粒子(3)の調製
実施例１において、エッチング液に１１０分間浸漬した以外は同様にして平均粒子径３００ｎｍのシリコン微粒子(3)を調製した。
表１に示した。
[実施例５]
シリコン微粒子(3)の調製
実施例１において、エッチング液に１１０分間浸漬した以外は同様にして平均粒子径３００ｎｍのシリコン微粒子(3)を調製した。
電界発光素子(5)の作製
実施例１において、平均粒径３００ｎｍのシリコン微粒子を用いた以外は同様にして電界発光素子(5)を作製した。
実施例１において、平均粒径３００ｎｍのシリコン微粒子を用いた以外は同様にして電界発光素子(5)を作製した。
得られた電界発光素子(5)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例６]
電界発光素子(6)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
表１に示した。
[実施例６]
電界発光素子(6)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
一方、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子１００ｇに、平均粒径２．５ｎｍのシリコン微粒子(1)のエタノール分
散液（固形分濃度１０重量％）２００ｇ、および平均粒径４０ｎｍの電子放出源（ＩＴＯ粒子）（触媒化成工業（株）製：ＥＬＣＯＭ-ＴＬ−１３１）のエタノール分散液（固形
分濃度１０重量％）２００ｇとを加えて混合した後、１００℃に加熱し溶剤を揮発させて乾燥し、シリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を調製した。
次いで、得られたシリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を、導電膜付基板(1)上に沈降法
により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
散液（固形分濃度１０重量％）２００ｇ、および平均粒径４０ｎｍの電子放出源（ＩＴＯ粒子）（触媒化成工業（株）製：ＥＬＣＯＭ-ＴＬ−１３１）のエタノール分散液（固形
分濃度１０重量％）２００ｇとを加えて混合した後、１００℃に加熱し溶剤を揮発させて乾燥し、シリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を調製した。
次いで、得られたシリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を、導電膜付基板(1)上に沈降法
により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
ついで、絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(6)を作製した。
得られた電界発光素子(6)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例７]
電界発光素子(7)の作製
実施例６においてシリコン微粒子(1)、電子放出源を混合乾燥させた蛍光体粒子１００
ｇを秤量し、シアノエチルセルロース１００ｇと混合攪拌したものを導電膜付基板(1)上
に塗布し、１２０℃のホットプレート上で乾燥・焼成し発光体層を形成した。
得られた電界発光素子(6)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例７]
電界発光素子(7)の作製
実施例６においてシリコン微粒子(1)、電子放出源を混合乾燥させた蛍光体粒子１００
ｇを秤量し、シアノエチルセルロース１００ｇと混合攪拌したものを導電膜付基板(1)上
に塗布し、１２０℃のホットプレート上で乾燥・焼成し発光体層を形成した。
ついで、絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(７)を作製した。
得られた電界発光素子(７)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[実施例８]
電界発光素子(8)の作製
実施例１において、平均粒径８μｍのユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）蛍光体粒子（化成オプトニクス(株)製：LP-RE1）を用いた以外は同様にして電界発光素子(8)を作製した。
得られた電界発光素子(７)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[実施例８]
電界発光素子(8)の作製
実施例１において、平均粒径８μｍのユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）蛍光体粒子（化成オプトニクス(株)製：LP-RE1）を用いた以外は同様にして電界発光素子(8)を作製した。
得られた電界発光素子(8)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を
表１に示した。
[実施例９]
電界発光素子(9)の作製
実施例１において、平均粒径１０μｍのマンガン付活硫化亜鉛（ＺｎＳ:Ｍｎ）蛍光体
粒子（化成オプトニクス(株)製：KX-605A）を用いた以外は同様にして電界発光素子(9)を作製した。
表１に示した。
[実施例９]
電界発光素子(9)の作製
実施例１において、平均粒径１０μｍのマンガン付活硫化亜鉛（ＺｎＳ:Ｍｎ）蛍光体
粒子（化成オプトニクス(株)製：KX-605A）を用いた以外は同様にして電界発光素子(9)を作製した。
得られた電界発光素子(9)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果
を表に示した。
[実施例１０]
電界発光素子(10)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
を表に示した。
[実施例１０]
電界発光素子(10)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
導電膜付基板(1)上に絶縁膜(1)として厚さ１２μｍのポリエチレン膜を形成した。
一方、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子１００ｇに、平均粒径２．５ｎｍのシリコン微粒子(1)のエタノール分散
液（固形分１０重量％）２００ｇを加えて混合した後、１００℃に加熱し溶剤を揮発させて乾燥し、シリコン微粒子(1)を混合した蛍光体粒子を調製した。
一方、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子１００ｇに、平均粒径２．５ｎｍのシリコン微粒子(1)のエタノール分散
液（固形分１０重量％）２００ｇを加えて混合した後、１００℃に加熱し溶剤を揮発させて乾燥し、シリコン微粒子(1)を混合した蛍光体粒子を調製した。
次いで、得られたシリコン微粒子(1)を混合した蛍光体粒子を、絶縁膜(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
ついで、絶縁膜(2)として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付
基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(10)を作製した。
ついで、絶縁膜(2)として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付
基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(10)を作製した。
得られた電界発光素子(10)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[実施例１１]
電界発光素子(11)の作製
電界発光素子に用いられるｐ型半導体基板(1)としてシリコンウェハー（フジミ電子工
業(株)製：p-Type Siウエハー）とｎ型半導体基板として実施例１で用いたＩＴＯ膜付基板(2)を準備した。
[実施例１１]
電界発光素子(11)の作製
電界発光素子に用いられるｐ型半導体基板(1)としてシリコンウェハー（フジミ電子工
業(株)製：p-Type Siウエハー）とｎ型半導体基板として実施例１で用いたＩＴＯ膜付基板(2)を準備した。
次いで、実施例１と同様にして調製したシリコン微粒子を混合した蛍光体粒子を、ｐ型半導体基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
ついで、導電膜付基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(11)
を作製した。
ついで、導電膜付基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(11)
を作製した。
発光輝度の測定
得られた電界発光素子(1)に、最大１０Ｖの直流電圧を印加したところ、鮮やかな緑色
の発光が見られた。最大輝度は２００ｃｄ／ｍ2(電圧：８Ｖ、電流値：０．５ｍＡ／ｃｍ2)であった。
得られた電界発光素子(1)に、最大１０Ｖの直流電圧を印加したところ、鮮やかな緑色
の発光が見られた。最大輝度は２００ｃｄ／ｍ2(電圧：８Ｖ、電流値：０．５ｍＡ／ｃｍ2)であった。
発光寿命の測定
上記発光輝度の測定を継続して行い、輝度が初期輝度の５０％に減衰するまでの時間を発光寿命として測定した。電界発光素子(1)の発光寿命は８，０００時間であった。
上記発光輝度の測定を継続して行い、輝度が初期輝度の５０％に減衰するまでの時間を発光寿命として測定した。電界発光素子(1)の発光寿命は８，０００時間であった。
閾電圧の測定
電界発光素子(11)に、０Ｖから徐々に電圧を印加し、最大輝度の５０％の発光強度が確認される印加電圧（閾電圧ということがある）を測定したところ、６Ｖ（＠０．３ｍＡ／ｃｍ2）であった。
[比較例１]
電界発光素子(R1)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。ついで、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子を、導電膜付基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体
層を形成した。
電界発光素子(11)に、０Ｖから徐々に電圧を印加し、最大輝度の５０％の発光強度が確認される印加電圧（閾電圧ということがある）を測定したところ、６Ｖ（＠０．３ｍＡ／ｃｍ2）であった。
[比較例１]
電界発光素子(R1)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。ついで、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子を、導電膜付基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体
層を形成した。
絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜を、発光体層の上に形成し、導電膜付基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R1)を作製した。
得られた電界発光素子(R1)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例２]
電界発光素子(R2)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
得られた電界発光素子(R1)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例２]
電界発光素子(R2)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
導電膜付基板(1)上に絶縁膜(1)として厚さ１２μｍのポリエチレン膜を形成した。
一方、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子を絶縁膜(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成し
た。
一方、５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子を絶縁膜(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成し
た。
ついで、絶縁膜(2)として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付
基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R2)を作製した。
得られた電界発光素子(R2)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例３]
電界発光素子(R3)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。ついで、平均粒径８μｍのユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）蛍光体粒子を導電膜付基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R2)を作製した。
得られた電界発光素子(R2)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例３]
電界発光素子(R3)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。ついで、平均粒径８μｍのユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）蛍光体粒子を導電膜付基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2)を積
層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R3)を作製した。
得られた電界発光素子(R3)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例４]
電界発光素子(R3)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R3)を作製した。
得られた電界発光素子(R3)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例４]
電界発光素子(R3)の作製
電界発光素子に用いられる一対の導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)を準備した。
ついで、平均粒径１０μｍのマンガン付活硫化亜鉛（ＺｎＳ:Ｍｎ）蛍光体粒子を導電
膜付基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2)を積
層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R4)を作製した。
膜付基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を形成した。
絶縁膜として厚さ１２μｍのポリエチレン膜をその上に形成し、導電膜付基板(2)を積
層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R4)を作製した。
得られた電界発光素子(R4)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
[比較例５]
電界発光素子(R5)の作製
電界発光素子に用いられるｐ型半導体基板(1)としてシリコンウェハー（フジミ電子工
業(株)製：p-Type Siウエハー）とｐ型半導体基板として実施例１で用いたＩＴＯ膜付基板(2)を準備した。
[比較例５]
電界発光素子(R5)の作製
電界発光素子に用いられるｐ型半導体基板(1)としてシリコンウェハー（フジミ電子工
業(株)製：p-Type Siウエハー）とｐ型半導体基板として実施例１で用いたＩＴＯ膜付基板(2)を準備した。
５μｍの平均粒径を有する銅およびアルミニウム付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体粒子を、ｐ型半導体基板(1)上に沈降法により塗布し、厚さ３０μｍの発光体層を
形成した。
形成した。
ついで、導電膜付基板(2)を積層して導電膜同士が対向するように挟み電界発光素子(R5)を作製した。
得られた電界発光素子(R5)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
得られた電界発光素子(R5)について発光輝度、発光寿命および閾電圧を測定し、結果を表１に示した。
１・・・導電膜付基板(1)
２・・・導電膜付基板(2)
３a,３b・・・導電膜（電極）
４・・・発光体層
５，６・・・絶縁膜
１１・・・ｐ型半導体基板(1)
１２・・・発光体層
１３・・・n型半導体基板(2)
１４・・・透明基板
２・・・導電膜付基板(2)
３a,３b・・・導電膜（電極）
４・・・発光体層
５，６・・・絶縁膜
１１・・・ｐ型半導体基板(1)
１２・・・発光体層
１３・・・n型半導体基板(2)
１４・・・透明基板
Claims (10)
- 導電膜付基板(1)、該基板(1)の導電膜表面に形成された発光体層および発光体層上の絶縁膜、および該絶縁膜上に、導電膜が対峙するように積層された導電膜付基板(2)とからなる電界発光素子であり、
発光体層が平均粒子径2〜10μｍの範囲にある蛍光体粒子と、平均粒子径1.5〜100nmの範囲にあるシリコン微粒子とからなり、シリコン微粒子（ただし、シリコン微粒子は、SiO x で表され、ｘは2未満）と蛍光体粒子との固形分としての重量比（シリコン／蛍光体）が0.1〜0.5の範囲にあることを特徴とする電界発光素子。 - 前記導電膜付基板(1)と発光体層との間に絶縁膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
- ｐ型半導体基板(1)、該基板上に形成された発光体層、および該発光体層表面に形成されてなるｎ型半導体基板(2)とからなる電界発光素子であり、
発光体層が平均粒子径2〜10μｍの範囲にある蛍光体粒子と、平均粒子径1.5〜100nmの範囲にあるシリコン微粒子とからなり、シリコン微粒子（ただし、シリコン微粒子は、SiO x で表され、ｘは2未満）と蛍光体粒子との固形分としての重量比（シリコン／蛍光体）が0.1〜0.5の範囲にあることを特徴とする電界発光素子。 - 前記発光体層中のシリコン微粒子の含有量が固形分として１〜８０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電界発光素子。
- 前記発光体層がさらに電子放出源を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電界発光素子。
- 前記電子放出源が半導体または導体であって、平均粒子径が５〜１０００ｎｍの範囲にある粒子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電界発光素子。
- 前記発光体層中の電子放出源の含有量が固形分として１〜８０重量％の範囲にあり、かつ、シリコン微粒子と電子放出源の合計含有量が、発光体層中の固形分として２〜８０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電界発光素子。
- 前記発光体層がさらに有機バインダーを含み、発光体層中の有機バインダーの含有量が、固形分として１〜５０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電界発光素子。
- 前記有機バインダーの比誘電率が２〜４の範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電界発光素子。
- 前記導電膜付基板(1)および導電膜付基板(2)の少なくとも一方が、透明導電膜付基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電界発光素子。
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