專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置。尤其是涉及結構簡單、制造容易并且構成高效率的薄型顯示器的單位像素的發(fā)光裝置。
背景技術：
發(fā)光裝置，其中作為顯示用途利用的電致發(fā)光顯示器(ELD)，等離子顯示器(PDP)，電場放電顯示器(FED)等，在各方面進行研究開發(fā)，并且追求高畫質，高效率的顯示器。以ELD和FED為例，非專利文獻1對ELD記載大致如下。1個例子是，以通過絕緣層對作為發(fā)光層的熒光體施加電場的結構為基礎的，有機分散型和薄膜型為大家所知的。有機分散型具有將添加雜質Cu等的ZnS的粒子分散到有機物中，并在其上面形成絕緣層，由上下電極挾持的結構。雜質在熒光體粒子中形成pn結，如果施加電場，通過結合面上產(chǎn)生的高電場，使放出的電子被加速后，與空穴重新結合而發(fā)光。另一個例子具有，通過絕緣體層將作為發(fā)光層的Mn摻雜ZnS等熒光體薄膜，配置在電極間的結構。由于存在絕緣體層，可以對發(fā)光層施加高電場，在電場被加速的放出電子激發(fā)發(fā)光中心發(fā)光。另一方面，F(xiàn)ED是如下機構在真空容器中具有由電子放出裝置和與其面對著的熒光體，加速從電子放出裝置放出到真空中的電子，射到熒光體層上而發(fā)光。
由于哪個裝置都是以電子放出為發(fā)光的契機，低電壓，高效率地放出電子的技術很重要。作為這樣的技術，關注通過強電介質的極化反轉產(chǎn)生的電子放出。例如，非專利文獻2中提出，如其圖12所示，將具有設置在一個面上的平面電極(102)和設置在另一個面上的柵格狀電極(103)的PZT陶瓷(101)，在真空容器(106)中通過柵極電極(105)面對著鉑電極(104)，通過在電極間外加脈沖電壓，放出電子的提案。如上述圖中所示的參照符合107表示排氣口。根據(jù)該提案的記載，容器內(nèi)的壓力為1.33Pa(10-2Torr)，在大氣壓中不放電。
將由強電介質的極化反轉放出的電子在真空容器中加速，使熒光體層發(fā)光，或者利用該發(fā)光的顯示器，在專利文獻1和專利文獻2中也描述了，但是，基本的構成是通過替代非專利文獻2的鉑電極，作為具有熒光體層的電極的構成，使熒光體層發(fā)光的。
另一方面，將由強電介質的極化反轉產(chǎn)生的放出電子在非真空中使用的發(fā)光裝置，例如，在專利文獻3中公開作為電氣發(fā)光面光源裝置。該裝置，如其圖13所示，在基板(115)上按下部電極(112)，強電介質薄膜(111)，上部電極(113)，載流增強層(118)，發(fā)光層(114)，透明電極(116)的順序形成，上部電極具有開口部(117)。通過反轉下部電極和上部電極間的外加電壓脈沖，使電子從上部電極開口部放出到載流增強層，并且通過對透明電極外加的正的電壓加速，使電子邊加速，邊到達發(fā)光層發(fā)光。記載了由載流增強層介電常數(shù)比較低，并且具有不吸收在發(fā)光層中放出的發(fā)光波長的能帶隙的半導體構成的情況。該裝置可以認為是一種ELD。另外，在專利文獻4中公開了，在由表面和背面的絕緣層挾持由濺射形成的熒光體構成的發(fā)光層，施加脈沖電場的構成中，一個絕緣體由強電介質薄膜構成。
另外，由與本申請同一申請人建議，在如專利文獻5所示的簡單的構成中，也采用廉價的平面裝置。該發(fā)光裝置是，以與多孔材質發(fā)光體的表面接觸的方式，對配置的2個電極施加電壓而放電，利用通過該放電產(chǎn)生的紫外線，激勵多孔材質發(fā)光體內(nèi)的熒光體粒子而發(fā)光的。另外，由與本申請同一申請人公開，作為可以抑制誤放電，提高亮度的等離子顯示器，如專利文獻6所示的，在形成放電空間的間隔壁的行方向和列方向為高度不同的井桁狀為特征的顯示器面板。
專利文獻1特開平07-064490號公報；專利文獻2美國專利第5453661號說明書；專利文獻3特開平06-283269號公報；專利文獻4特開平08-083686號公報；專利文獻5特開2004-200143號公報；專利文獻6特開2005-011743號公報；非專利文獻1松本正一編著，電子デイスプレイ，オ一ム社，平成7年7月7日，p.113-125；非專利文獻2Jun-ichi Asano等，F(xiàn)ield-Exited Electron Emissionfrom Ferroelectric Ceramic in Vacuum’Japanese Journal of Applied PhysicsVol.31 Partl p.3098-3101，Sep/1992。
在發(fā)光裝置中，作為表示其優(yōu)越性的重要要素包括亮度的高低，亮度的穩(wěn)定性，高效率化，高精細化，耐久性，還有，薄型化和大畫面化的可能性等。以上述的現(xiàn)有裝置為參考，在高效率化和高精細化這樣的觀點方面，PDP現(xiàn)狀是缺乏適應性，另外，在大畫面化或耐久性，或者制造工藝的簡化的觀點方面，ELD仍然存在很多技術的課題。
尤其是，如果對最近正在進行商品開發(fā)的PDP而言，在讓熒光體發(fā)光之前需要經(jīng)過很多過程，具有發(fā)光效率差的問題。這是由發(fā)光原理引起的。具體的說，首先，需要對發(fā)光裝置中的氙氣和氖氣等施加電壓，引起等離子放電。并且，通過該等離子放電產(chǎn)生的紫外線激勵涂敷在發(fā)光裝置內(nèi)壁上的熒光體，產(chǎn)生紅，綠，藍光的。因此，在PDP中，由于具有由在熒光體發(fā)光之前的過程多的發(fā)光原理引起的本質性的問題，難以得到高的發(fā)光效率，作為大型顯示器，具有消耗電力大的問題。
并且，為了實現(xiàn)PDP中的發(fā)光，單元結構自身受到各種制約。例如，需要用于氙等氣體放電的充分的空間。另外，對于發(fā)光體的厚度也要充分包含，將紫外線變換為可見光的發(fā)光中心，并且由于將可見光在前面?zhèn)热〕?，需要充分的厚度，但是從為了確保充分的放電空間不能太厚的觀點看，無論過厚的膜，還是相反過薄的膜都不好，需要將厚度控制在適當?shù)姆秶?，工藝設計上的自由度不大。氣體方面，需要將發(fā)光裝置抽真空后封入氙等氣體，由于制造設備成為大規(guī)模的設備，具有變得成本高的問題。另外，根據(jù)上述理由，存在耐沖擊弱的傾向。
另一方面，如果從作為顯示器使用的發(fā)光裝置的構成的角度考慮，形成單元的間隔壁的物性的選擇，此間隔壁和電極之間的適當?shù)南鄬ξ恢藐P系，發(fā)光體的位置和厚度的影響等，為了實現(xiàn)替代PDP等的新的顯示器的建議，認為存在應該解決的各種技術課題。因此，先前由同一申請人公開的技術也是，暫時啟發(fā)其能夠應用到將來的顯示器中的可能性的，具體的發(fā)光裝置，尤其是對單元的構成，并沒有任何啟示。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這些情況作出的，其目的在于，提供在形成顯示器用發(fā)光裝置結構時，極其容易進行工藝控制，提高加工性的同時，生產(chǎn)性優(yōu)異，并且，作為發(fā)光裝置單體，PDP和各種ELD等相同程度或其以上的高亮度，并且，具有高效率，高精細化和大畫面化的可能性的發(fā)光裝置。
發(fā)明者目的在于，在去除以往的PDP中采用的裝置構成上的各種制約后，仍能夠實現(xiàn)高亮度且高效率的發(fā)光裝置，為此專心反復研究。其結果發(fā)現(xiàn)，在配置于規(guī)定的絕緣基板上的選定的絕緣體間介入含有熒光體粒子的發(fā)光體，如果在規(guī)定位置配置至少2個電極，施加電壓，即使在大氣氛圍下，通過改變其發(fā)光體的厚度，亮度變化。發(fā)明者正在進一步反復研究，發(fā)現(xiàn)根據(jù)由2個電極的位置和絕緣體的介電常數(shù)等導致發(fā)光體的發(fā)光狀態(tài)不同，最終能夠有效利用于顯示器用途，認為能夠實現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)的適當?shù)姆秶?，完成本發(fā)明。
本發(fā)明的發(fā)光裝置具備多個第1絕緣體，其設置在相對的位置上，包含多個熒光體粒子的發(fā)光體，其配置在上述多個第1絕緣體之間的空間內(nèi)；第2絕緣體，其起到作為上述多個第1絕緣體和上述發(fā)光體的基臺的功能；多個電極，其在上述空間內(nèi)形成電場；基板，其隔著上述發(fā)光體與上述第2絕緣體面對，在垂直于上述第2絕緣體的表面，并且，通過上述空間中央的平面切開的剖面中，延伸設置上述第1絕緣體到達上述基板時，上述發(fā)光體的剖面面積A2對于由上述第1絕緣體，上述第2絕緣體和上述基板包圍的區(qū)域的剖面面積A1的比率(A2/A1)超過0.4、小于1。該比率(A2/A1)最好超過0.5。
通過采用該構成，容易進行涂敷發(fā)光體時的厚度控制，生產(chǎn)性、成品率提高。獲得該厚度的范圍寬，換句話說，獲得工藝限度寬，在以往的發(fā)光裝置中是不能實現(xiàn)，例如，是與需要規(guī)定放電空間的PDP完全不同的發(fā)光機制，是過去的事實。即，在本發(fā)明中，不僅是由從電極放出的電子與氣體分子或者氣體原子沖擊產(chǎn)生的紫外線形成的紫外線激勵發(fā)光，而是提出從電極放出電子沖擊到熒光體粒子表面，發(fā)光中心被電子激勵而發(fā)光的復合的機制的提案。另外，如果采用本發(fā)明的構成，尤其是在不需要進行象PDP那樣的稀有氣體產(chǎn)生的置換封入方面有利于生產(chǎn)。另外，本發(fā)明中透光性基板，代表性地舉玻璃基板為例，并不局限于此。例如，丙烯等柔性的樹脂基板也不會對本發(fā)明的效果造成實際的損害，也能夠適用。
無論是上述的哪種發(fā)光裝置，第1絕緣體和第2絕緣體都可以是同一材料。由于與其使用噴砂加工等，不如也可以作為一體物的成形，工藝上或者強度上都合適。另外，第1絕緣體和第2絕緣體的介電常數(shù)如果為5以上，就能實現(xiàn)本發(fā)明的效果。關于介電常數(shù)，最好是第1絕緣體和第2絕緣體的介電常數(shù)中一個為30以上，另一個要求5以上。更好的是第1絕緣體和第2絕緣體中的一個為100以上，另一個為30以上。另外，上述哪個發(fā)光裝置都符合，作為配置在相對的位置的第1絕緣體的具體例子，一對第1絕緣體為長方體形狀的情況不必說，如各實施方式，一對第1絕緣體也包含剖面梯形形狀的柱狀結構的情況。另外，無論在上述哪個發(fā)光裝置中，該透光性基板是指，位于發(fā)光裝置中的最外側的基板，并不是意味例如，以覆蓋該電極的方式設置的透光性膜或層。另外，所謂“至少一部對著第1絕緣體，或者配置的至少一個電極”，不僅是該電極配置在該透光性基板上，一部分與第1絕緣體接觸或者面對著的情況，也包含配置該電極設置第1絕緣體上，一部分與透光性基板接觸或者面對著位置的情況。
另外，作為第1絕緣體和第2絕緣體，適用的絕緣性金屬氧化物最好由玻璃材料，或者玻璃材料和金屬氧化物的混合材料構成的。這是由于通過與玻璃材料混合成形，在制造大型顯示器工藝方面有利。作為具體的材料，是除了玻璃材料之外，使用Y2O3，Li2O，MgO，CaO，BaO，SrO，Al2O3，SiO2，MgTiO3，CaTiO3，BaTiO3，SrTiO3，ZrO2，TiO2，B2O3，Pb(Zr，Ti)O3，PbTiO3中的至少1種類的材料。無論是上述哪種絕緣體，都以介電常數(shù)變?yōu)樯鲜鲋狄陨系姆绞竭x擇混合比，可以顯著地實現(xiàn)本發(fā)明的效果。另外，作為上述玻璃材料為硼硅酸玻璃等，玻璃轉變溫度為600℃以下的所謂低融點玻璃，在制造性容易方面優(yōu)選。
另外，優(yōu)選至少一部分對著第1絕緣體或者由絕緣層覆蓋配置的至少一個電極。這是由于在電極的耐久性方面有利。此外，該絕緣層最好為包含堿土類金屬氧化物的層。由該層包含電極被電子和離子產(chǎn)生沖擊，提高作為裝置整體的耐久性。更具體的說，該絕緣層為包含Y2O3，LiO2，MgO，CaO，BaO，SrO，Al2O3，SiO2，MgTiO3，CaTiO3，BaTiO3，SrTiO3，ZrO2，TiO2，B2O3，Pb(Zr，Ti)O3，PbTiO3中的1個或者多個材料的層。
另外，無論是上述哪種發(fā)光裝置，最好發(fā)光體的表面層為多孔材質。隔著發(fā)光體而存在的2個電極間或者在發(fā)光體的一個表面?zhèn)却嬖诘?個電極間，施加規(guī)定的電壓時，產(chǎn)生電子流過發(fā)光體的所謂沿面放電(creepingdischarge)。其中，“沿面放電”有時被稱為“表面放電(Surface discharge)”，與PDP技術領域中的“面放電(Surface discharge)”不同。PDP技術領域中的“面放電”，與意味著在設置在前面板上的電極間產(chǎn)生的放電相對，本申請說明書中的沿面放電是在發(fā)光體的表面層或者多孔材質發(fā)光體的內(nèi)部產(chǎn)生的放電。
如果發(fā)光體的表面層為多孔材質，因此由于產(chǎn)生雪崩性的沿面放電持續(xù)放電，亮度穩(wěn)定。并且，如果該發(fā)光體整體是多孔材質，沿面放電不僅是多孔材質發(fā)光體的表面，在內(nèi)部也產(chǎn)生，由于能夠使熒光體粒子所包含的發(fā)光中心高效率地發(fā)光，比較令人滿意。并且，作為該熒光體粒子的形態(tài)，能夠列舉出例如，球狀，針狀，晶須狀(whisker)，板狀。無論怎樣，該發(fā)光體如果是固化粉體形成的，作為最終形態(tài)，具有容易形成多孔材質狀態(tài)的優(yōu)點。
另外，無論是上述哪種發(fā)光裝置，發(fā)光體和第1絕緣體至少一部分相面對，或者在配置的至少一該電極之間隔著氣體的同時，該氣體最好由至少包含氧或者氮的氣體構成。由于即使包含氧或者氮，對發(fā)光也沒有妨礙，實際上氣體置換不是必需的，具有顯示器的制造容易且能夠縮短制造時間的優(yōu)點。另外，該氣體，為至少包含氧或者氮的氣體，最好氧和氮占整體的體積比率為1％以上。即使是包含1％以上氧和氮的氣體，本發(fā)明的發(fā)光裝置也不會損害亮度地發(fā)光。并且，該氣體至少包含氧或者氮，并且氙氣占整體的體積比率為2％以下的混合氣體。氙即使為2％以下的氣體，也不會損害本發(fā)明的效果，能夠發(fā)光。這樣，本發(fā)明的發(fā)光裝置，在進行氣體置換方面，不必象PDP那樣的密封裝置進行氣體置換，在顯示器的制造中，不需要氣體的嚴密管理，并具有能夠縮短制造時間的優(yōu)點。并且，不妨礙在放電氣體中使用稀有氣體。在能夠降低放電電壓方面，可以利用稀有氣體。另外，關于上述氣體的壓力最好為5×103pa以上9×104pa以下。
在最佳實施方式中，上述多個第1絕緣體各自都具有，從上述第2絕緣體向上述基板突出的肋材結構。
在最佳實施方式中，上述多個第1絕緣體，在上述第2絕緣體和上述基板之間，各自構成分隔發(fā)光的多個單元的間隔壁。

在最佳實施方式中，在上述間隔壁和上述基板之間設置間隙。
通過本發(fā)明的其他發(fā)光裝置是具備至少一方具有透光性的一對基板；被上述一對基板夾著，各自發(fā)光的多個單元；對每個上述多個單元施加電壓的電極結構的發(fā)光裝置，各單元具有包含熒光體的發(fā)光體層和氣體層，對上述電極結構施加電壓時，在上述氣體層內(nèi)產(chǎn)生放電的同時，使電子沖擊到上述熒光體上，由電子激發(fā)產(chǎn)生發(fā)光。
在最佳實施方式中，各單元中的上述氣體層和上述發(fā)光體的合計體積與上述發(fā)光體的體積比率大于0.4小于1。
在最佳實施方式中，各單元中的上述氣體層的平均厚度比上述發(fā)光體的平均厚度小。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，由于具備與氣體層相比，相對的體積比率大的發(fā)光體，在由氣體層放電產(chǎn)生放射形成的發(fā)光基礎上，也能夠得到利用發(fā)光體的沿面放電的發(fā)光，提高亮度。另外，通過本發(fā)明，增加了針對發(fā)光體厚度分散性的限度，對氣體層的放電條件制約也放寬了，可以利用厚膜工藝技術制造發(fā)光體，氣體層也可以由大氣構成。
因此，通過本發(fā)明，制造工藝變得簡單，提高了生產(chǎn)性，可以提供廉價、高質量的顯示裝置。本發(fā)明的發(fā)光裝置，高效率地實現(xiàn)與PDP和ELD等同等程度或其以上的高亮度，并且，可以薄型化，大畫面化和高精細化。


圖1是本實施第1方式中的發(fā)光裝置的立體圖。
圖2是本實施第1方式中的發(fā)光裝置的制造工序的說明圖。
圖3是本實施第1方式中的發(fā)光裝置的制造工序的說明圖。
圖4是本實施第1方式中的發(fā)光裝置的制造工序的說明圖。
圖5是本實施第1方式中的發(fā)光裝置的制造工序的說明圖。
圖6是本實施第2方式中的發(fā)光裝置的剖面圖。
圖7是本實施第3方式中的發(fā)光裝置的剖面圖。
圖8是本實施第4方式中的發(fā)光裝置的剖面圖。
圖9A是圖1中B-B方向的剖面圖。
圖9B是圖1中B-B方向的剖面圖。
圖10是圖1中A-A方向的剖面圖。
圖11是本實施第1方式中的發(fā)光裝置的俯視圖。
圖12是以往例的非專利文獻2中的發(fā)光元件的剖面圖。
圖13是以往例的專利文獻3中的發(fā)光元件的剖面圖符號的說明。
圖中1-發(fā)光裝置，2-含有熒光體粒子的發(fā)光體，4-第1絕緣體，5-第2絕緣體，6-第1電極，7-第2電極，8-透光性基板，9-氣體層，10-第3電極，11-絕緣層，20-下層基板
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明。首先，邊參照圖1～圖5，邊對本實施的第1方式中的發(fā)光裝置結構進行說明。
圖1是本實施的第1方式中的發(fā)光裝置的立體圖，圖2～圖5是本實施的第1方式中的發(fā)光裝置的制造工序的說明圖。在這些圖中，1為發(fā)光裝置，2為含有熒光體粒子的發(fā)光體，4為第1絕緣體，5為第2絕緣體，6為第1電極(第1前面?zhèn)入姌O)，7為第2電極(第2前面?zhèn)入姌O)，8為透光性基板，9為氣體層，10為第3電極(背面?zhèn)入姌O)，并且，20為下層基板。圖10是圖1中的A-A剖面圖，尤其是為了明確，配置在透光性基板8上的各電極6、7與第1絕緣體4和氣體層9的位置關系的圖。圖11是本實施的第1方式中的發(fā)光裝置的俯視圖。并且，圖1中，為了方便，只表示透光性基板8的一部分。另外，對于各電極6、7，從圖面前面?zhèn)戎粚Πl(fā)光單元的2列，以了解其他裝置構成構件的關系的方式表示。但是，由于剖面位于第1電極6和第2電極7之間，圖面手前側的列的第1電極6一點也看不見。
如圖2所示，在由玻璃材料，陶瓷材或者玻璃材料與陶瓷材的混合材料形成的下層基板20的一個面上燒上5μm～30μm厚度的Ag膏，將第3電極10形成規(guī)定的形狀。粘接，如圖3所示在下層基板20和第3電極10上形成第2絕緣體5。具體的說，調整在相對于40wt％BaTiO3粉末中混合了15wt％玻璃粉末的粉體中混合40wt％α-萜品醇(α-テレピネオ一ル)40wt％，乙基纖維素5wt％的膏，絲網(wǎng)印刷后，在大氣中，通過用400℃～600℃進行熱處理，形成10μm～1000μm厚度的第2絕緣體5層。并且，也可以將印刷了絕緣體生薄片和電極的薄片層疊在下層基板20上，以第2絕緣體覆蓋第3電極10的周圍方式配置。
在本實施方式中，作為第2絕緣體5使用了BaTiO3，即使使用SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3、Pb(Zr，Ti)O、PbTiO3等絕緣體也能夠得到一樣的效果。另外，即使使用Al2O3、MgO、ZrO2等絕緣體也能夠得到一樣的效果，但是與介電常數(shù)大的絕緣體相比，亮度變?nèi)??？墒?，這通過減薄絕緣體的厚度，是能夠提高、改善容量的。另外，可以由濺射，CVD，蒸鍍，溶膠-凝膠等薄膜形成工藝形成絕緣層。
并且，作為第2絕緣體5，使用燒結體時，其可以兼用于下層基板20，不使用該下層基板20也沒有關系。該絕緣體5的厚度在使用燒結體時和由厚膜工藝形成時極端不同。實際上，需要的電容成分可以由比介電常數(shù)的關系調整。另外，不管是否與第2絕緣體5兼用的情況，第3電極10與此該絕緣體中的下層基板側的面接觸或者，第3電極10以覆蓋該絕緣體5的方式配置，能夠起到本發(fā)明的效果。
粘接，在第2絕緣體5上，以相互相對的方式形成第1絕緣體4。具體的說，通過對50wt％陶瓷(例如SrTiO3)和玻璃(重量比為1∶1)的混同粒子，加入50wt％α-萜品醇混煉的膏絲網(wǎng)印刷成規(guī)定的圖案，以400℃～580℃，經(jīng)過2小時～5小時熱處理固化，形成如圖4所示約3μm～500μm厚度的第1絕緣體4。并且，也可以由同一材料(例如，BaTiO3)形成第1絕緣體4和第2絕緣體5。如果是同一材料，由于在標記了規(guī)定的區(qū)域后，通過噴砂加工，一次形成第1絕緣體4和第2絕緣體5，在能夠有利于削減制造工序。
第1絕緣體4的每一個，如圖1所示，具有從第2絕緣體5向透光性基板8突出的肋材結構，在第2絕緣體5和透光性基板8之間，構成各自發(fā)光的多個單元的間隔壁。起到作為這樣的間隔壁功能的第1絕緣體4的上端，不需要與透光性基板8接觸。第1絕緣體4的高度，在第1絕緣體4和透光性基板8之間，也可以設定為形成需要的間隙的大小。透光性基板8的面積大型化時，第1絕緣體4的高度在面內(nèi)散亂，即使在某位置與第1絕緣體4和透光性基板8接觸，在其他位置，有時不接觸，而產(chǎn)生間隙。這樣的情況，可以提高每個單元放電狀態(tài)變化的可能性。為了提高放電狀態(tài)的面內(nèi)均勻性，無論在哪個位置，最好以在第1絕緣體4和透光性基板8之間產(chǎn)生間隙的方式，設計相對的降低第1絕緣體4的高度。但是，為了維持易翹曲的透光性基板8的平面度，也可以只在第1絕緣體4是特定區(qū)域相對的高地形成，以使與透光性基板8的一部分接觸。
并且，如圖1所示的第1絕緣體4，在第2絕緣體5上，沿行和列狀方向走向，井型單元陣列。但是，在本發(fā)明中的第1絕緣體的結構，不局限于這樣的情況，也可以具有象條紋狀圖案或者蛇行(彎曲)圖案的結構。另外，單元底面的形狀與不局限于矩形，也可以具有六角形等多角形或由曲線圍成的形狀。
接著，如圖5所示，在第2絕緣體5上將含有熒光體粒子的發(fā)光體2，通過絲網(wǎng)印刷法形成為層狀。將對50wt％熒光體粒子，混煉45wt％α-萜品醇，5wt％乙基纖維素的膏分別制作到每個發(fā)光體上，通過對其反復絲網(wǎng)印刷之后經(jīng)過多次干燥操作，調整成為如圖5所示厚度3μm以上500μm以下的發(fā)光體2。并且，作為熒光體粒子可以使用，ZnS:Ag(藍)，ZnSiO5:Ce3+(藍)，ZnS:Cu，Cl(綠)5，(Y，Gd)BO3:Tb3+(綠)，Y2O2S:Eu3+(紅)等CRT用的熒光體，或者，BaMgAlO10:Eu2+(藍)，(Sr，Ba，Ca，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+(藍)，Zn2SiO4:Mn2+(綠)，SrAl14O25:Eu2+(綠)，LaPO4:Ce3+，Tb3+(藍綠)，CeMgAl10O19:Tb3+(綠)，3.5MgO·0.5MgF2GeO2:Mn4+(紅)，YBO3:Eu3+(紅)等燈用的熒光體的無機化合物。
其中，可以由MgO等金屬氧化物構成的層被覆上述熒光體粒子表面。由此，具有能夠高效率地產(chǎn)生沿面放電，并且能夠保護熒光體被離子沖擊這樣的優(yōu)點。例如，在熒光體粒子表面形成MgO層的方法如下進行。首先，在作為烴氧基金屬的Mg(OC2H5)2粉末(1摩爾比)中室溫下一邊攪拌一邊好好混合由CH3COOH(10摩爾比)，H2O(50摩爾比)和C2H5OH(50摩爾比)構成的溶液，制作幾乎透明的溶膠-凝膠溶液。在其中一邊攪拌該熒光體粒子(2摩爾比)，一邊在該溶膠-凝膠溶液中加入少量進行混合。該操作持續(xù)進行一天后，離心分離混合溶液，將粉體取出放到陶瓷制器皿中，用150℃干燥一晝夜干燥。粘接，通過將干燥后的粉體在大氣中以400℃～600℃，2小時～5小時預燒，能夠在熒光體粒子表面形成由MgO構成的均勻的層。
發(fā)光體2以能夠得到紅(R)，綠(G)和藍(B)中的任意一個的發(fā)光的方式進行制作。在實際的顯示裝置等中，分別將針對每種發(fā)光色的層狀發(fā)光體2依次印刷為規(guī)定圖案(例如，條紋狀)，形成規(guī)則排列的發(fā)光體2。另外，通過形成能夠得到白色發(fā)光的發(fā)光體2后，由濾光片進行顏色分離，可以得到需要的發(fā)光色。
如上述所述，印刷發(fā)光體2后，通過在大氣中，在600℃程度下經(jīng)過10分鐘～60分鐘熱處理，形成3μm以上500μm以下厚度的發(fā)光體2。并且，在本實施方式中，發(fā)光體2的形成是在形成第1絕緣體4后進行的，也可以先形成發(fā)光體2。

另外，上述膏劑是在熒光體粒子中添加有機粘合劑和有機溶劑調制的，即使使用在熒光體粒子中加入硅膠水溶液的膏劑，也能夠得到一樣的效果。并且，加入硅膠水溶液時一方，在形成發(fā)光體的工序中，由于不需要進行熱處理，能夠抑制熒光體的氧化。
如上所述，形成第1絕緣體4后，如果由在由Ag構成的第1電極6和第2電極7至少一部分物理接觸第1絕緣體4配置的位置事先形成的玻璃板等透光性基板8覆蓋發(fā)光體2，能夠得到如圖1所示的本實施的第1方式中的發(fā)光裝置1。此時，以至少在發(fā)光體2和第1電極6或者發(fā)光體2和第2電極7之間產(chǎn)生由氣體層9構成的間隙的方式，使用硅膠，水玻璃或者樹脂等，將透光性基板8粘貼在第1絕緣體4上。
發(fā)光體2和第1電極6或者發(fā)光體2和第2電極7之間氣體層9存在的距離如果至少是氣體分子的平均自由行程以上也沒有關系。因此，發(fā)光體2的厚度，如果考慮制造工序，實際上在20μm以上500μm以下范圍適當，尤其是最好在超過30μm，250μm以下范圍。本發(fā)光裝置中的放電開始電壓，由于受各電極6，7和發(fā)光體2的距離影響，如果上述的上限，在制造工藝上，其距離的控制變困難，進而，放電開始電壓的起伏變大。
并且，對于具有作為第1電極6和第2電極7的由Ag構成的透明電極的透光性基板8，作為Ag的替代，也可以使用實施ITO配線的透光性基板。另外，ITO與Ag比較，由于是相當?shù)母唠娮?，需要注意發(fā)光電壓的上升，發(fā)熱，斷線等的產(chǎn)生。作為其他電極材料也可以使用金，銅，鈦，鋁等。
如上所述，能夠到本實施的第1方式中的發(fā)光裝置1，如果將透光性基板8上的電極只作為第1電極6形成發(fā)光裝置，能夠得到如圖6所示的本實施的第2方式中的發(fā)光裝置1。另外，在形成第1電極6或者第2電極7的透光性基板8上涂敷電介質厚膜膏，在大氣中熱處理，形成電介質層。并且，如果在該電介質層上層通過MgO濺射形成MgO層，設置被覆第1電極6或者第2電極7的絕緣層11，能夠得到如圖7或者圖8所示的本實施的第3和第4方式中各自的發(fā)光裝置1。并且，作為絕緣層11的形成方法，也可以涂敷該電介質厚膜膏(90wt比)中混合MgO粉末(10wt比)的膏劑，在大氣中，以500℃～600℃燒結。另外，該絕緣層11的厚度為0.1μm以上30μm以下。該絕緣層11是起作為電極放電的保護膜作用的。并且，該絕緣層11不足0.1μm，各電極6，7通過放電削減，劣化進行的危險性增高，如果超過30μm，放電電壓增高，牽涉發(fā)光效率的降低。
但是，在各實施方式中，形成發(fā)光體2時，將作為粉體的熒光體粒子作為基底，根據(jù)需要，利用加入有機粘合劑和有機溶劑等，膏化的試劑，通過調整這些的材質和熱處理條件，作為最終形態(tài)可以形成多孔材質狀發(fā)光體2。具體的說，對于熱處理條件而言，作為下層基板20，使用耐熱性的陶瓷板時，可以以400℃～600℃比較的寬的溫度范圍實施熱處理。并且，加入上述有機粘合劑和有機溶劑等膏化時，需要在大氣中進行高溫熱處理，具有容易引起由熒光體粒子氧化產(chǎn)生的亮度特性變化等的問題。具體的說，例如通過BaMgAl10O17:Eu2+成為發(fā)光中心的Eu2+發(fā)出藍色光。但是，通過熱處理中的氧化，變?yōu)镋u3+時，發(fā)出紅色光。因此，作為發(fā)光體2，替代有機粘合劑系，使用添加無機粘合劑的硅膠水溶液的膏劑，通過以120℃～150℃干燥，此亮度特性和經(jīng)濟的觀點看是有利的。并且，在各實施方式中，發(fā)光體2的氣孔率為10％以上。最佳值為30％以上70％以下。氣孔率不足10％時，即，如果變?yōu)橐呀?jīng)不能稱為多孔材質，對發(fā)光現(xiàn)象自身沒有大的影響，但是阻礙發(fā)光體2內(nèi)部的沿面放電的持續(xù)性的結果，出現(xiàn)導致發(fā)光效率，與多孔材質狀態(tài)的情況比較，降低的問題。
接著，一邊參照圖1，一邊對該發(fā)光裝置1的發(fā)光機制進行說明。為了驅動圖1所示發(fā)光裝置1，在第1電極6和第2電極7之間施加交流電場。各實施方式中的電容成分大小的關系為第1絕緣體4或者第2絕緣體5＞發(fā)光體2＞氣體層9。因此，對本發(fā)光裝置施加電場時，施加到各層中的電壓值，由于大致與電容的倒數(shù)成比例，變?yōu)榈?絕緣體4或者第2絕緣體5＜發(fā)光體2＜氣體層9。因此，該發(fā)光裝置1的發(fā)光機制認為如下。首先，在第1電極6和第2電極7之間施加電場。此時，通過在氣體層9中，施加絕緣破壞電壓以上的電場，產(chǎn)生絕緣破壞而放電。其中，放電在陰極側的電極，氣體層9和第1絕緣體4的觸點處產(chǎn)生，由陰極側的電極放出大量電子。接著，放出的電子在氣體層9中與大氣中的氧原子和氮原子等碰撞，產(chǎn)生波長300nm～430nm的紫外線。另外，由于電容成分與介電常數(shù)成比例，沿著電阻低的第1絕緣體4和第2絕緣體5的表面移動的電子的比例增高。其結果，在該發(fā)光體2表面或者內(nèi)部移動的電子的比例也增高，放出的電子在發(fā)光體2上也碰撞。該電子通過電場被加速，產(chǎn)生紫外線的同時，一部分與熒光體粒子碰撞，激發(fā)發(fā)光中心。并且，該發(fā)光體2為多孔材質是，利用其空隙，反復沿面放電，進一步加速產(chǎn)生紫外線的同時，一部分與熒光體粒子碰撞，激發(fā)發(fā)光中心。然后，電子在陽極側電極被吸收。認為如上所述，由于紫外線激發(fā)和電子激發(fā)同時產(chǎn)生而發(fā)光。并且，通過對第3電極10施加交流電場，控制電場，可以控制碰撞到放電開始電壓值和發(fā)光體2上的電子數(shù)等。
作為其他實施方式，一邊參照圖6和圖8，一邊只配置第1電極6和第3電極10的發(fā)光裝置1進行說明。并且，除了電極的配置以外，以與上述實施方式相同條件，形成發(fā)光裝置。為了驅動發(fā)光裝置1，在第1電極6和第3電極10之間施加交流電場時，通過在氣體層9中施加絕緣破壞電壓以上的電場，產(chǎn)生絕緣破壞而放電。其中，在第1電極6，氣體層9和第1絕緣體4的觸點處開始放電，由第1電極6放出電子。接著被放出的電子在氣體層9與大氣中的氧原子和氮原子等碰撞，產(chǎn)生波長300nm～430nm的紫外線。另外，由于第1電極6和第3電極10通過發(fā)光體2配置，在該發(fā)光體2表面或者內(nèi)部移動的電子的比例也增高，放出的電子，也與發(fā)光體2碰撞。該電子通過電場加速，產(chǎn)生紫外線的同時，一部分與熒光體粒子碰撞，激發(fā)發(fā)光中心。并且，該發(fā)光體為多孔材質時，利用其空隙，反復沿面放電，激發(fā)發(fā)光中心的比例增高。然后，電子被第3電極10吸收。認為是如上所述，紫外線激發(fā)和電子激發(fā)同時產(chǎn)生而發(fā)光的。

并且，通過施加交流電場的波形由正弦波或鋸齒狀波變?yōu)榫匦尾?，另外聽過將頻率層數(shù)十Hz提高到數(shù)千Hz，電子的放出變得非常激烈，亮度提高。
在本發(fā)明中，對于各單元內(nèi)中的氣體層9的平均厚度，通過將發(fā)光體2的平均厚度相對增大，同與PDP不同發(fā)光機制提高亮度。換句話說，本發(fā)明中，相對于各單元內(nèi)中的氣體層9和發(fā)光體2的合計體積的發(fā)光體2的體積比率設定為超過0.5不足1的值。如果用圖6所示的剖面說明其，變?yōu)槿缦隆?br> 即，例如在垂直于第2絕緣體5的表面，且，由經(jīng)過單元空間的中央的平面切取的剖面中，將第1絕緣體4延設達到透光性基板8時，將由第1絕緣體4，第2絕緣體5和透光性基板8圍成的區(qū)域的面積作為“A1”，發(fā)光體2的面積作為“A2”。此時，在本發(fā)明中，比率(A2/A1)設定在超過0.4不足1的范圍(最好超過0.5不足1)內(nèi)。以下，對將比率(A2/A1)設定在這樣的范圍內(nèi)的理由進行說明。
在各實施方式中，變化相對于由第1絕緣體4，第2絕緣體5和透光性基板8圍成的區(qū)域的面積A2的發(fā)光體2所占的面積A1的比率(A2/A1)，確認了發(fā)光情況。并且，透光性基板8是指位于最外側的基板，不是意味著例如，以覆蓋該各電極6，7的方式設置的透光性膜或層的。具體的說，準備通過絲網(wǎng)印刷法使含有上述熒光體粒子的膏劑，在1個發(fā)光裝置中，對于發(fā)光體的規(guī)定剖面的面積比(A2/A1)變?yōu)?％，5％，10％，20％，35％，40％，55％，65％，75％，85％和95％的方式，固化發(fā)光體2，對每個調查由以下條件產(chǎn)生的亮度。
以使在行方向和列方向高度不同的方式形成第1絕緣體4，此時，將第1絕緣體4低的一方的高度作為100μm。在發(fā)光體2中，比率(A2/A1)為3％，5％和10％時(圖9A所示的情況)，使用例如，對波長200nm～400nm具有大的激發(fā)光譜的BaMgAl10O17:Eu2+(藍)熒光體粒子，氣體層9為大氣。大氣的放電光譜位于波長300nm～430nm的紫外區(qū)域，上述熒光體粒子由紫外線激發(fā)和電子激發(fā)而發(fā)出藍色光。認為其中，發(fā)光主要是由紫外線激發(fā)支配的。并且，如果將氣體層9置換為氬氣，極端地降低亮度。這認為是，由于氬氣的放電光譜在波長690nm～850nm發(fā)光，熒光體粒子不能被紫外線激發(fā)，由于大部分由電子激發(fā)而發(fā)光，導致亮度降低。另外，如果發(fā)光體2所占的面積不足3％，由于受第2絕緣體5表面的放電等影響，色度變化，不理想。
相反，比率(A2/A1)為20％，35％，40％，55％，65％和75％時，由于熒光體粒子由紫外線激發(fā)和電子激發(fā)兩者支配，亮度提高變得明顯。但是，如果比率(A2/A1)不足40％，亮度的提高效果不充分。另外，發(fā)光體2為多孔材質時，比率(A2/A1)為超過40％不足80％的范圍(圖9B所示的情況)內(nèi)的，55％，65％和75％，進一步提高了亮度。認為這是，由于發(fā)光體2具有某種程度厚度，即使在發(fā)光體2內(nèi)部也變得更容易產(chǎn)生沿面放電，由于電子和發(fā)光體2的撞擊的比例變高產(chǎn)生的。并且，如果如上所述將氣體層9置換為氬氣，由于亮度降低若干，通過電子激發(fā)發(fā)光，如果與比率(A2/A1)為3％，5％和10％的情況比較，能夠得到2倍程度的亮度。并且，比率(A2/A1)為85％和95％時，亮度稍微降低。另外，即使將氣體層9置換為氬氣，和大氣的情況差不多，亮度沒有變化。認為這是由于放電空間過小，發(fā)光主要是由電子激發(fā)支配。
根據(jù)以上情況知，由于通過由氣體層9內(nèi)的放電產(chǎn)生的放射，由發(fā)光體2得到光的同時，得到由發(fā)光體2內(nèi)的電子激發(fā)產(chǎn)生光，提高亮度，應該將比率(A2/A1)設定為比40％更大的值。另外，在完全不存在氣體層9時，相反，不能得到充分的發(fā)光。因此，需要將比率(A2/A1)設定為超過0.4，并且不足1。最好的比率(A2/A1)下限為超過0.5，也可以超過0.6。
這樣，在本實施方式的發(fā)光裝置中，由于發(fā)光由紫外線激發(fā)和電子激發(fā)兩者引起，具有能夠使發(fā)光體2剖面面積所占的比例變大的優(yōu)點。并且，通過配置第3電極10，控制電場，使由施加到第1電極6和第2電極7間的電場產(chǎn)生的氣體絕緣破壞變?nèi)菀?。并且，由于電容成分與介電常數(shù)成比例，沿著電阻低的第1絕緣體和第2絕緣體的表面移動的電子的比例增高。其結果，在該發(fā)光體2表面或者內(nèi)部移動的電子的比例也增高，推斷放出的電子與發(fā)光體2碰撞。并且，通過控制第3電極10的電場，能夠控制電子大量且深度與發(fā)光體2碰撞，或相反控制以使電子不與發(fā)光體2碰撞，掃出的方向。
在各實施方式中，在大氣中進行驅動，確認了不論氧氣體單體，氮氣體單體，或者氧和氮混合比，或者在被減壓的氣體中實施也一樣發(fā)光。另外，確認了使用上述各種氣體中加入體積比率2％以下的氙氣的混合氣體時也一樣發(fā)光。
通過各實施方式的發(fā)光裝置，因為由于由厚膜工藝等形成發(fā)光體，象以往一樣，在制作發(fā)光裝置時，對層的厚度的要求變得不嚴，不需要真空系統(tǒng)和載流增強層，構造簡單，制造和加工也容易。并且，具有在具有多孔材質構造的發(fā)光體中，如通常的熒光體，并不是只在其表面發(fā)光，由于被照射的電子到達具有多孔材質構造的發(fā)光體的內(nèi)部，發(fā)光體整體到處均勻地發(fā)光的特征。另外，如果與等離子顯示器中進行的紫外線產(chǎn)生熒光體的發(fā)光相比較，發(fā)光效率極其良好。并且，能夠提供在大型顯示器中使用時消耗電力比較小，在構造上，高精細化能夠比較容易實現(xiàn)的發(fā)光裝置。并且，以包圍發(fā)光體四周的方式，設置通過設置起到作為間隔壁功能的第1絕緣體作為放電分離機構，可以容易地避免發(fā)光的色度亮度干擾。
由于本發(fā)明的發(fā)光裝置由厚膜工藝等能夠形成發(fā)光體，象以往那樣，制作發(fā)光裝置時，對層的厚度的要求變得不嚴，由于不需要真空系統(tǒng)和載流增強層，構造簡單，制造和加工也容易。并且，由于與PDP相比較，發(fā)光效率也優(yōu)異，尤其是作為顯示器用發(fā)光裝置有用。
權利要求
1.一種發(fā)光裝置，具備多個第1絕緣體，其設置在相對的位置；含有多個熒光體粒子的發(fā)光體，其被配置在上述多個第1絕緣體之間的空間內(nèi)；第2絕緣體，其起到作為上述多個第1絕緣體和上述發(fā)光體的基臺的功能；多個電極，其在上述空間內(nèi)形成電場；和基板，其隔著上述發(fā)光體與上述第2絕緣體相面對，在由垂直于上述第2絕緣體表面且通過上述空間中央的平面所切得的剖面中，延伸設置上述第1絕緣體直至達到上述基板上時，上述發(fā)光體的剖面面積A2相對于由上述第1絕緣體、上述第2絕緣體和上述基板所圍成的區(qū)域的剖面面積A1的比率(A2/A1)為超過0.4小于1。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，第1絕緣體和第2絕緣體由同一材料形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1絕緣體和第2絕緣體的介電常數(shù)為5以上。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1絕緣體和第2絕緣體一方的介電常數(shù)為30以上，另一方為5以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1絕緣體和上述第2絕緣體由玻璃材料、或玻璃材料和金屬氧化物的混合材料形成。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述多個電極包含夾著上述發(fā)光體在相對側配置的前面電極和背面電極，上述前面電極用絕緣層覆蓋。
7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述絕緣層是含有堿土類金屬氧化物的層。
8.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光體的表面層為多孔材質。
9.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光體為多孔材質。
10.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，具備在上述發(fā)光體和上述基板之間形成的氣體層。
11.根據(jù)權利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述氣體含有氧或者氮。
12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)光裝置，其特征在于，氧和氮占整體的體積比率為1％以上。
13.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述氣體是含有氙并且氙氣體占整體的體積比率為2％以下的混合氣體。
14.根據(jù)權利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述氣體的壓力為5×103pa以上9×104pa以下。
15.根據(jù)權利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述空間中央的上述氣體的層的平均厚度比上述發(fā)光體的平均厚度小。
16.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述多個第1絕緣體的每一個具有，從上述第2絕緣體向上述基板突出的肋材結構。
17.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述多個第1絕緣體，在上述第2絕緣體和上述基板之間，構成分隔各自發(fā)光的多個單元的間隔壁。
18.根據(jù)權利要求17所述的發(fā)光裝置，其特征在于，在上述間隔壁和上述基板之間設置有間隙。
全文摘要
本發(fā)明的發(fā)光裝置具備第1絕緣體(4)，其設置在相對的位置；發(fā)光體(2)，其介于第1絕緣體之間；第2絕緣體(5)，其作為第1絕緣體和該發(fā)光體的基臺；電極(6)，其一部分與第1絕緣體相對或者配置第1絕緣體上；其他電極(10)，其與第2絕緣體接觸，且使第2絕緣體介于到該電極之間；和透光性基板(8)，其在一部分中隔著第1絕緣體，且在其他一部分中隔著該發(fā)光體，與第2絕緣體相面對，在包含第1絕緣體、第2絕緣體、該發(fā)光體和該透光性基板的剖面中，延伸設置第1絕緣體到與該透光性基板接觸時，由第1絕緣體、第2絕緣體和該透光性基板圍成的區(qū)域的面積和該發(fā)光體所占的面積的關系被設定在規(guī)定的范圍內(nèi)。
文檔編號H01J11/02GK1969361SQ20068000031
公開日2007年5月23日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權日2005年4月7日
發(fā)明者上野巖, 加藤純一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社