JP5612687B2 - 発光素子、それらの製造方法および発光方法 - Google Patents
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Description
発光基板として従来から用いられてきた物質は、蛍光体(phosphor)、ナノ結晶、ガラスなどを含む。ガラスは、結晶や蛍光体に比較すると、透明で、硬く、さらに優れた化学安定性および優れた発光性能を有する。さらに、ガラスは、種々の形およびサイズを有するディスプレイ装置や光源のような種々の形を有する製品に容易に加工することができる。
本発明のひとつの態様において、高い発光均一性(luminescent homogeneity)、高い発光効率、良好な安定性、単純な構造を有する発光素子、ならびに簡便な工程および低コストの製造方法が求められる。本発明の他の態様において、単純な操作、良好な信頼性、および発光効率を改善する発光素子の発光方法もまた求められる。
図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。さらに、図面において、全図面を通じて対応する部分には参照符号が付与されている。
本発明は、実施例の方法により例示されるが、参照のため添付された図面の特徴に制限されることなく、同様の要素も含まれる。本発明におけるひとつの実施形態とは、同様の実施形態である必要はなく、少なくともひとつの参照として理解されうる。
化学組成:9.5Li2O・35ZnO・55SiO2・0.35MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄(polish)した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ2nmの銀層を、発光ガラス上にマグネトロンスパッタリング装置を用いて堆積した。発光ガラスおよび銀層を、300℃で30分間、1×10−3Pa未満(<1×10−3Pa)程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:20Li2O・24ZnO・56SiO2・0.24MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ0.5nmの金層を、発光ガラス上にマグネトロンスパッタリング装置を用いて堆積した。発光ガラスおよび金層を、200℃で5時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:10Na2O・40ZnO・50SiO2・0.01MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ200nmのアルミニウム層を、発光ガラス上にマグネトロンスパッタリング装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびアルミニウム層を、500℃で5時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:12K2O・30ZnO・58SiO2・0.5MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ100nmのマグネシウム層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置(electron beam evaporation equipment)を用いて堆積した。発光ガラスおよびマグネシウム層を、650℃で5分間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:22Li2O・8ZnO・70SiO2・0.05MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ1nmのパラジウム層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびパラジウム層を、100℃で3時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:40Li2O・17ZnO・42SiO2・1MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ5nmの白金層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよび白金層を、450℃で15分間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:26K2O・24ZnO・50SiO2・0.33MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ20nmの鉄層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよび鉄層を、50℃で5時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:30Li2O・35ZnO・35SiO2・0.4MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ10nmのチタン層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびチタン層を、150℃で2時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:10Li2O・30ZnO・60SiO2・0.3MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ50nmの銅層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびチタン層を、200℃で2.5時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:9.5Li2O・35ZnO・55SiO2・0.35MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ150nmの亜鉛層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよび亜鉛層を、350℃で0.5時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:9.5Li2O・35ZnO・55SiO2・0.35MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ120nmのクロニウム層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびクロニウム層を、250℃で2時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:9.5Li2O・35ZnO・55SiO2・0.35MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ40nmのニッケル層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびニッケル層を、80℃で4時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:9.5Li2O・35ZnO・55SiO2・0.35MnO2となるよう製造された、1×1cm2、洗浄された緑色の発光ガラスを選択した。厚さ180nmのコバルト層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。発光ガラスおよびコバルト層を、400℃で1時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:15Li2O・10ZnO・65SiO2・0.2MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ0.5nmの金/アルミニウム層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。金/アルミニウム層中、金は約80重量%であり、アルミニウムは約20重量%である。発光ガラスおよび金/アルミニウム層を、200℃で1時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:25Li2O・18ZnO・55SiO2・0.6MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ15nmの銀/アルミニウム層を、発光ガラス上に、マグネトロンスパッタリング装置を用いて堆積した。銀/アルミニウム層中、銀は約90重量%であり、アルミニウムは約10重量%である。発光ガラスおよび銀/アルミニウム層を、200℃で1時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:35Li2O・15ZnO・45SiO2・0.8MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ10nmの銀/アルミニウム層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。銀/アルミニウム層中、銀は約80重量%であり、アルミニウムは約20重量%である。発光ガラスおよび銀/アルミニウム層を、150℃で2時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
化学組成:12Li2O・20ZnO・52SiO2・0.7MnO2となるよう製造された、1×1cm2の洗浄した緑色の発光ガラスを選択した。厚さ0.5nmの金/アルミニウム層を、発光ガラス上に、電子線蒸着装置を用いて堆積した。金/アルミニウム層中、金は約90重量%であり、アルミニウムは約10重量%である。発光ガラスおよび金/アルミニウム層を、120℃で2時間、1×10−3Pa未満程度の真空下、アニールし、室温まで冷却し、発光素子を得た。
Claims (9)
- 発光ガラス;および
前記発光ガラスの表面上に形成された金属微細構造を有する金属層;
を含む発光素子であって、
前記発光ガラスが、化学組成:aR2O・bZnO・cSiO2・nMnO2(式中、Rはアルカリ金属元素を表し、a、b、c、およびnは、それぞれ、9.5〜40、8〜40、35〜70、および0.01〜1のモル部を表す)を有し、
前記金属層の微細構造が、非周期的微細構造である、発光素子。 - 前記金属層が、Au、Ag、Al、Cu、Ti、Fe、Ni、Co、Cr、Pt、Pd、Mg、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属から形成される、請求項1に記載の発光素子。
- 前記アルカリ金属元素が、Na、K、およびLiからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1または2に記載の発光素子。
- 前記金属層が、0.5〜200nmの厚みを有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光素子。
- 化学組成:aR2O・bZnO・cSiO2・nMnO2(式中、Rはアルカリ金属元素を表し、a、b、c、およびnは、それぞれ、9.5〜40、8〜40、35〜70、および0.01〜1のモル部を表す)を有する発光ガラスを製造し、
前記発光ガラスの表面に金属層を形成し、および
前記発光ガラスおよび前記金属層を、真空下でアニールし、前記金属層の金属微細構造を形成し、その後、前記発光ガラスおよび前記金属層を冷却して前記発光素子を形成する、発光素子の製造方法。 - 前記金属層が、スパッタリングまたは蒸着法により発光ガラス表面に形成される、請求項5に記載の発光素子の製造方法。
- 前記発光ガラスの製造が、
前記化学組成のモル部に準じて前記組成の金属酸化物を秤量し;
前記金属酸化物を、1200〜1600℃の温度で溶融し;
前記金属酸化物を、室温まで冷却して、400〜750℃で、3〜12時間、還元雰囲気中でアニールし;および
発光ガラスを得る、ことを含む、請求項5または6に記載の発光素子の製造方法。 - 前記アニールが、50〜650℃で、5分〜5時間行われる、請求項7に記載の発光素子の製造方法。
- 請求項5〜8のいずれか1項に記載の製造方法によって発光素子を得て、
陰極線を前記金属層に放射し、
陰極線の放射により前記金属層および前記発光ガラス間に表面プラズモンを形成させて、前記発光ガラスを発光させる、
ことを含む、発光素子の発光方法。
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