蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法
【課題】低電圧の直流駆動が可能で製造効率の良好な、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】蛍光体は、ＣｕＳ１３（あるいはＳｒＳ）を含有すると共に、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされたＺｎＳ粒子１１（あるいはＳｒＳ粒子）を発光材料として備える。該蛍光体は、例えばＣｕＳを含有するＺｎＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することにより、表面がＣｕＳ層でコーティングされ、針状のＣｕＳを内部に含有したＺｎＳで構成される。又、該蛍光体は無機ＥＬ表示素子の発光層として用いられる。
【解決手段】蛍光体は、ＣｕＳ１３（あるいはＳｒＳ）を含有すると共に、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされたＺｎＳ粒子１１（あるいはＳｒＳ粒子）を発光材料として備える。該蛍光体は、例えばＣｕＳを含有するＺｎＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することにより、表面がＣｕＳ層でコーティングされ、針状のＣｕＳを内部に含有したＺｎＳで構成される。又、該蛍光体は無機ＥＬ表示素子の発光層として用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体の製造方法として、例えば、特許文献１には、エレクトロルミネセンス（ＥＬ：Electroluminescence）用蛍光体を作製する際に、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａより成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を主成分とする金属粉末と炭素から構成される材料をメカニカルアロイングして合金化することで、導電層となる炭素から構成される材料を蛍光体中に均一に分散させる技術が開示されている。そして、これによれば、リーク現象を抑制し短波長域の光を高強度でかつ継続的にＥＬ発光させることができるＥＬ用蛍光体を得、また本来は高効率でＥＬ発光しない材料系の蛍光体であっても、電解集中を効率良く発生させることにより、短波長可視光や紫外線のＥＬ発光が可能なＥＬ用蛍光体を提供することができる、と記載されている。
【特許文献１】特開2007-056123号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、特許文献１に係る蛍光体の製造方法では、金属粉末と炭素から構成される材料をメカニカルアロイングして合金化している。このように、メカニカルアロイングによって合金化処理を行う場合、材料金属は粉体を用いなければならず、合金化工程の後、硫化工程、粉砕工程、熱処理工程及び不活材添加工程と、多岐に亘る複雑な工程を経なければならない。
【０００４】
また、従来の製造方法に係る蛍光体は、その導電性が低いために、それを用いた表示素子は低電圧の直流駆動に対応することが困難である。
【０００５】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低電圧の直流駆動が可能で製造効率の良好な、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蛍光体は、ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＺｎＳ粒子を発光材料として備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る蛍光体は、ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＳｒＳ粒子を発光材料として備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る蛍光体の製造方法は、ＣｕＳを含有するＺｎＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＺｎＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る蛍光体の製造方法は、ＣｕＳを含有するＳｒＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＳｒＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングすることを特徴とする。
【００１０】
ＥＬ蛍光体として、最も一般的なＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体は、蛍光体内部に多数の双晶（積層欠陥）が形成されている。双晶は、蛍光体の焼成によるＺｎＳ粒子の成長段階に生じるものであり、成長双晶と呼ばれている。そして、蛍光体内には、双晶界面に沿って導電性の高いＣｕＳ系化合物が針状に存在している。このような蛍光体に電圧を印加すると、針状の導電化合物の両先端で電界集中が生じて蛍光体母体であるＺｎＳが励起される。このときの励起エネルギーが蛍光体中の各種準位に移動することにより、蛍光体が発光する。
【００１１】
本発明に係る蛍光体の構成によれば、さらにＺｎＳ粒子の表面がＣｕＳ層でコーティングされているため、蛍光体内の多数の双晶よりも発光箇所が多くなる。このため、従来の蛍光体よりも低電圧で発光させることができる。
【００１２】
また、従来の蛍光体は、導電性が低かったために直流電界で発光させることができないが、本発明に係る蛍光体の構成によれば、ＣｕＳ層によるコーティングによって導電性が良好となり、直流電界における電圧印加で発光させることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る蛍光体は、メカニカルアロイングによる合金化処理等に伴う多岐に亘る複雑な工程を必要とせずに簡易な製造方法によって製造することができる。このため、製造効率が良好となる。
【００１４】
また、本発明に係る蛍光体は、その母体がＺｎＳの代わりにＳｒＳであっても、同様の原理により、製造効率が良好であると共に、従来の蛍光体よりも低電圧で発光させることができ、直流電界における電圧印加で発光させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、低電圧の直流駆動が可能で製造効率の良好な、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る蛍光体、無機ＥＬ表示素子及びバックライトの構成、及び、それらの製造方法を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
（実施形態１）
（蛍光体の構成）
図１に、本発明の実施形態に係る蛍光体を構成する発光粒子１０の模式図を示す。図２に、比較対象として、従来の蛍光体を構成する発光粒子２０の模式図を示す。
【００１８】
発光粒子１０は、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体の母体であるＺｎＳ１１で構成され、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされている。発光粒子１０は針状のＣｕＳ１３を内部に含有している。針状のＣｕＳ１３の両先端ＡではＺｎＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が生じるため、発光粒子１０の内部においては、針状のＣｕＳ１３の両先端Ａで集中的に発光する。また、発光粒子１０は、ＺｎＳ１１表面にＣｕＳ層１２を備えるため、これらの界面でＺｎＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が広範囲に生じる。このため、発光粒子１０は、その表面Ｂにおいても広範囲に発光することができる。
【００１９】
これに対し、図２に示す従来の蛍光体を構成する発光粒子２０は、表面にＣｕＳ層がコーティングされておらず、発光箇所はＺｎＳ２１内部の針状のＣｕＳ２３の両端部Ａのみとなっている。このため、本発明の実施形態に係る発光粒子１０に比べて、発光効率が低くなっている。
【００２０】
（蛍光体の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る蛍光体の製造方法について説明する。まず、蛍光体原料として、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを準備し、これにＣｕＳを添加する。
【００２１】
次に、ＣｕＳを添加した上記のＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを１００ｇ程度、さらに、ＣｕＳを２０ｇ程度それぞれ薬包紙等に量り取る。
【００２２】
続いて、これらを例えばアルミナ自動乳鉢に入れて、３００秒間程度混ぜ合わせ（混練攪拌）、ＺｎＳ：Ｃｕ，ＣｌとＣｕＳとの混練物を形成する。
【００２３】
次に、この混練物を坩堝に移して蓋をする。ここで、坩堝の蓋をするのは、混練物の酸化を抑制するためである。
【００２４】
次いで、混練物を移して蓋をした坩堝を電気炉内へ移し、電気炉を室温から４００℃まで昇温させる。引き続き、６０分間程度電気炉を４００℃に保持した後、電気炉の電源をオフにして室温まで下げる。このようにして混練物を焼成させることにより、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされ、針状のＣｕＳ１３を内部に含有したＺｎＳ１１で構成される発光粒子１０を作製する。次に、この発光粒子１０を用いて所望の形態の蛍光体を作製する。
【００２５】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る蛍光体について説明する。本発明の実施形態２に係る蛍光体は、図３に示す発光粒子３０で構成されている。
【００２６】
発光粒子３０は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体の母体であるＳｒＳ３１で構成され、表面がＣｕＳ層３２でコーティングされている。発光粒子３０は針状のＣｕＳ３３を内部に含有している。針状のＣｕＳ３３の両先端ではＳｒＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が生じるため、発光粒子３０の内部においては、針状のＣｕＳ３３の両先端Ａで集中的に発光する。また、発光粒子３０は、ＳｒＳ３１表面にＣｕＳ層３２を備えるため、これらの界面でＳｒＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が広範囲に生じる。このため、発光粒子３０は、その表面Ｂにおいても広範囲に発光することができる。
【００２７】
また、本発明の実施形態２に係る蛍光体の製造方法は、上述した実施形態１で示した製造方法に対し、蛍光体原料としてＳｒＳ：Ｃｕ，Ｃｌを準備する点のみ異なり、それ以外は同様の工程によって構成される。
【００２８】
（実施形態３）
（無機ＥＬ表示素子４０の構成）
次に、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を用いた無機ＥＬ表示素子４０の構成について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る無機ＥＬ表示素子４０の断面図を示す。
【００２９】
無機ＥＬ表示素子４０は、基板４１、基板４１上に形成された透明導電膜４２、透明導電膜４２上に形成された発光層４３（蛍光体）、発光層４３上に形成された導電体４４、透明導電膜４２上に形成された電極取り出し部４５、及び、導電体４４上に形成された電極取り出し部４６を備えている。また、図４において、無機ＥＬ表示素子４０の発光表示面は下側である。
【００３０】
基板４１は、ガラス又は樹脂等の絶縁性透明基材を用いて形成されている。ガラス基材としては、例えばコーニング社製♯１７３７材等が熱変形が少なく好ましい。また、乾燥温度が１２０℃程度であれば、安価なソーダ材を用いても良い。
【００３１】
透明導電膜４２は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムと酸化スズとの化合物であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、及び酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物であるＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等で構成されている。特に、ＩＴＯ及びＩＺＯは、可視光に対する透明性に優れ、また、良好な導電性を有するため、透明導電膜材料として好ましい。また、透明導電膜４２のシート抵抗は、０．２ｍΩ／ｃｍ２程度が適当である。
【００３２】
発光層４３は、実施形態１で作製した発光粒子１０又は実施形態２で作製した発光粒子３０を備えている。発光粒子１０又は発光粒子３０を備えた発光層４３は、有機バインダ等を含有することにより定形化されている。
【００３３】
導電体４４は、カーボン、銀、アルミニウム等の導電材料で構成されている。導電体４４は、透明である必要はないが、もちろん上述したＩＴＯ又はＩＺＯ等の透明導電材料を用いて構成してもよい。導電体４４は、厚さが１０μｍ程度であるのが好ましい。厚さが１０μｍ以上であると、オーブン等で乾燥させる際に発光層４３との膨張率の差によってクラックが発生する可能性が高まるためである。また、特に基板４１がガラス基材ではなく、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）基材等で形成されている場合は、膨張率が大きくクラックの発生する可能性がより高くなる。なお、導電体４４は、発光層４３に対して、発光表示面とは反対に配置される背面側電極であるため、透明である必要はない。
【００３４】
電極取り出し部４５、４６は、透明導電膜４２及び導電体４４上にそれぞれ形成されており、カーボン、銀、銅、アルミニウム等の導電材料で構成されている。電極取り出し部４５、４６は、透明導電膜４２及び導電体４４上に直接銅箔テープ等を貼り付けてそれぞれ形成してもよい。また、透明導電膜４２及び導電体４４上に直接銀ペースト等を行うことによりそれぞれ形成してもよい。さらに、透明導電膜４２及び導電体４４上に直接カーボンインク等を塗布してそれぞれ形成してもよい。この中で、透明導電膜４２上には、密着性の点から銀ペーストを行うことにより電極取り出し部４５を形成するのがより好ましい。また、導電体４４上には、直接銅箔テープ等を用い、下側の発光層４３全周に対応するように貼り付けて電極取り出し部４６を形成すると、発光ムラの抑制の点から好ましい。
【００３５】
無機ＥＬ表示素子４０は、図４に示すように直流駆動型である。ここで、直流電源は極性があるため、透明導電膜４２側（発光面側）がプラス（＋）端子に、導電体４４側（背面側）がマイナス（−）端子にそれぞれ接続される。
【００３６】
（無機ＥＬ表示素子４０の製造方法）
次に、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を用いた無機ＥＬ表示素子４０の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、ＩＴＯ等の透明導電膜４２（膜厚２００ｎｍ程度）が形成された基板４１を準備する。基板４１はガラス基材等で構成されている。
【００３８】
次に、実施形態１又は２において作製した発光粒子１０、３０（室温まで冷ましたもの）に、有機バインダ等を混入して発光粒子含有印刷用インクペーストを作製する。このとき、有機バインダとしてシアノ系化合物を使用するのが好ましい。また、配合は、重量比で、発光粒子：有機バインダ＝１：１．６とするのが好ましい。
【００３９】
続いて、印刷機を用いて、発光粒子含有印刷用インクペーストを透明導電膜４２上に印刷することにより、発光層４３を作製する。このとき、好ましくは、スクリーンメッシュ等により３層重ね印刷（総膜厚４５μｍ程度）を行う。このとき、各回の印刷後、その都度オーブンにて完全に処理基板を乾燥させてから次の印刷に移る。乾燥は、各回１９０℃で１０分間程度行うのが好ましい。ここで、１９０℃は、不要な有機バインダ成分を処理基板から完全に除去するための温度である。
【００４０】
次に、発光層４３上に、例えば銀ペーストを行うことで、導電体４４を形成する。導電体４４は、好ましくは膜厚を１０μｍ程度に形成する。
【００４１】
次いで、透明導電膜４２上の周辺部に銀ペーストにより電極取り出し部４５を形成する。
【００４２】
続いて、導電体４４上に、直接銅箔テープ等を下側の発光層４３全周に対応するように貼り付けて、電極取り出し部４６を形成する。以上により、無機ＥＬ表示素子４０が完成する。
【００４３】
（実施形態４）
（バックライト５０の構成）
次に、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を用いたバックライト５０の構成について説明する。図５は、本発明の実施形態に係るバックライト５０を備えた表示装置５１の断面図を示す。
【００４４】
表示装置５１は、第１及び第２基板５３、５４を備えた表示パネル５２と、表示パネル５２の裏面側に配置され、表示パネル５２の光源として機能するバックライト５０と、を備えている。
【００４５】
バックライト５０は、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を発光層として備え、必要があれば表示パネルに接する側の表面にレンズシートを配し、これらが一体化プラスチックケース等（不図示）にセットされて構成されている。
【００４６】
（バックライト５０の製造方法）
上述の実施形態１又は２のように蛍光体を作製し、必要があれば、表示パネルに接する側の表面にレンズシートを配置する。次に、これらを別に準備した一体化プラスチックケース内に順次積層する。以上により、バックライト５０を作製する。
【００４７】
（作用効果）
本発明の実施形態１に係る蛍光体は、ＣｕＳ１３を含有すると共に、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされたＺｎＳ粒子１１を発光材料として備えたことを特徴とする。
【００４８】
このような構成によれば、蛍光体内の針状のＣｕＳ系化合物１３の両先端Ａで発光するだけでなく、ＺｎＳ粒子１１の表面がＣｕＳ層１２でコーティングされているため、さらにＺｎＳ粒子１１の表面Ｂでも発光箇所が多数発生する。このため、従来の蛍光体よりも低電圧で発光させることができる。
【００４９】
また、本実施形態１に係る蛍光体の構成によれば、ＣｕＳ層１２によるコーティングによって導電性が良好となり、直流電界における電圧印加で発光させることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態１に係る蛍光体は、メカニカルアロイングによる合金化処理等に伴う多岐に亘る複雑な工程を必要とせずに簡易な製造方法によって製造することができる。このため、製造効率が良好となる。
【００５１】
本発明の実施形態２に係る蛍光体は、ＣｕＳ３３を含有すると共に、表面がＣｕＳ層３２でコーティングされたＳｒＳ粒子３１を発光材料として備えたことを特徴とし、上述の実施形態１に係る蛍光体と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
本発明の実施形態３に係る無機ＥＬ表示素子４０は、実施形態１又は２に係る蛍光体を発光層４３に備えたことを特徴とする。このため、無機ＥＬ表示素子４０を従来のものよりも低電圧で発光させることができる。また、直流電界における電圧印加で発光させることができ、さらに製造効率が良好となる。
【００５３】
本発明の実施形態４に係るバックライト５０は、実施形態１又は２に係る蛍光体を発光層に備えたことを特徴とする。
【００５４】
ここで、液晶表示装置や看板等の各種ディスプレイ光源（バックライト）として無機ＥＬが利用されているが、これらは主として交流電界において電圧を印加することにより発光させている。例えば、携帯電話等の液晶表示部等の光源として利用する際は、本体が直流であるため、ＤＣ／ＡＣインバータ回路で交流化し、昇圧して駆動させている。
【００５５】
これに対し、本発明の実施形態４に係るバックライト５０は、実施形態１又は２に係る蛍光体を発光層に備えるため、直流で駆動されることができる。従って、高価なインバータ回路を搭載する必要がなく、製造コストが良好となる。また、インバータ回路を搭載するのに必要であったスペースが省略できるため、重量的にもデザイン的にもメリットが生じる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、本発明は、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１に係る蛍光体を構成する発光粒子の模式図である。
【図２】従来の蛍光体を構成する発光粒子の模式図である。
【図３】実施形態２に係る蛍光体を構成する発光粒子の模式図である。
【図４】実施形態３に係る無機ＥＬ表示素子の断面図である。
【図５】実施形態４に係るバックライトを備えた表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０、３０ 発光粒子
１１ ＺｎＳ粒子
１２ ＣｕＳ層
１３、３３ ＣｕＳ（ＣｕＳ系化合物）
３１ ＳｒＳ粒子
３２ ＣｕＳ層
４０ 無機ＥＬ表示素子
４１ 基板
４２ 透明導電膜
４３ 発光層
４４ 導電体
４５、４６ 電極取り出し部部
５０ バックライト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体の製造方法として、例えば、特許文献１には、エレクトロルミネセンス（ＥＬ：Electroluminescence）用蛍光体を作製する際に、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａより成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を主成分とする金属粉末と炭素から構成される材料をメカニカルアロイングして合金化することで、導電層となる炭素から構成される材料を蛍光体中に均一に分散させる技術が開示されている。そして、これによれば、リーク現象を抑制し短波長域の光を高強度でかつ継続的にＥＬ発光させることができるＥＬ用蛍光体を得、また本来は高効率でＥＬ発光しない材料系の蛍光体であっても、電解集中を効率良く発生させることにより、短波長可視光や紫外線のＥＬ発光が可能なＥＬ用蛍光体を提供することができる、と記載されている。
【特許文献１】特開2007-056123号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、特許文献１に係る蛍光体の製造方法では、金属粉末と炭素から構成される材料をメカニカルアロイングして合金化している。このように、メカニカルアロイングによって合金化処理を行う場合、材料金属は粉体を用いなければならず、合金化工程の後、硫化工程、粉砕工程、熱処理工程及び不活材添加工程と、多岐に亘る複雑な工程を経なければならない。
【０００４】
また、従来の製造方法に係る蛍光体は、その導電性が低いために、それを用いた表示素子は低電圧の直流駆動に対応することが困難である。
【０００５】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低電圧の直流駆動が可能で製造効率の良好な、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蛍光体は、ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＺｎＳ粒子を発光材料として備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る蛍光体は、ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＳｒＳ粒子を発光材料として備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る蛍光体の製造方法は、ＣｕＳを含有するＺｎＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＺｎＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る蛍光体の製造方法は、ＣｕＳを含有するＳｒＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＳｒＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングすることを特徴とする。
【００１０】
ＥＬ蛍光体として、最も一般的なＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体は、蛍光体内部に多数の双晶（積層欠陥）が形成されている。双晶は、蛍光体の焼成によるＺｎＳ粒子の成長段階に生じるものであり、成長双晶と呼ばれている。そして、蛍光体内には、双晶界面に沿って導電性の高いＣｕＳ系化合物が針状に存在している。このような蛍光体に電圧を印加すると、針状の導電化合物の両先端で電界集中が生じて蛍光体母体であるＺｎＳが励起される。このときの励起エネルギーが蛍光体中の各種準位に移動することにより、蛍光体が発光する。
【００１１】
本発明に係る蛍光体の構成によれば、さらにＺｎＳ粒子の表面がＣｕＳ層でコーティングされているため、蛍光体内の多数の双晶よりも発光箇所が多くなる。このため、従来の蛍光体よりも低電圧で発光させることができる。
【００１２】
また、従来の蛍光体は、導電性が低かったために直流電界で発光させることができないが、本発明に係る蛍光体の構成によれば、ＣｕＳ層によるコーティングによって導電性が良好となり、直流電界における電圧印加で発光させることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る蛍光体は、メカニカルアロイングによる合金化処理等に伴う多岐に亘る複雑な工程を必要とせずに簡易な製造方法によって製造することができる。このため、製造効率が良好となる。
【００１４】
また、本発明に係る蛍光体は、その母体がＺｎＳの代わりにＳｒＳであっても、同様の原理により、製造効率が良好であると共に、従来の蛍光体よりも低電圧で発光させることができ、直流電界における電圧印加で発光させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、低電圧の直流駆動が可能で製造効率の良好な、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る蛍光体、無機ＥＬ表示素子及びバックライトの構成、及び、それらの製造方法を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
（実施形態１）
（蛍光体の構成）
図１に、本発明の実施形態に係る蛍光体を構成する発光粒子１０の模式図を示す。図２に、比較対象として、従来の蛍光体を構成する発光粒子２０の模式図を示す。
【００１８】
発光粒子１０は、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体の母体であるＺｎＳ１１で構成され、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされている。発光粒子１０は針状のＣｕＳ１３を内部に含有している。針状のＣｕＳ１３の両先端ＡではＺｎＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が生じるため、発光粒子１０の内部においては、針状のＣｕＳ１３の両先端Ａで集中的に発光する。また、発光粒子１０は、ＺｎＳ１１表面にＣｕＳ層１２を備えるため、これらの界面でＺｎＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が広範囲に生じる。このため、発光粒子１０は、その表面Ｂにおいても広範囲に発光することができる。
【００１９】
これに対し、図２に示す従来の蛍光体を構成する発光粒子２０は、表面にＣｕＳ層がコーティングされておらず、発光箇所はＺｎＳ２１内部の針状のＣｕＳ２３の両端部Ａのみとなっている。このため、本発明の実施形態に係る発光粒子１０に比べて、発光効率が低くなっている。
【００２０】
（蛍光体の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る蛍光体の製造方法について説明する。まず、蛍光体原料として、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを準備し、これにＣｕＳを添加する。
【００２１】
次に、ＣｕＳを添加した上記のＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを１００ｇ程度、さらに、ＣｕＳを２０ｇ程度それぞれ薬包紙等に量り取る。
【００２２】
続いて、これらを例えばアルミナ自動乳鉢に入れて、３００秒間程度混ぜ合わせ（混練攪拌）、ＺｎＳ：Ｃｕ，ＣｌとＣｕＳとの混練物を形成する。
【００２３】
次に、この混練物を坩堝に移して蓋をする。ここで、坩堝の蓋をするのは、混練物の酸化を抑制するためである。
【００２４】
次いで、混練物を移して蓋をした坩堝を電気炉内へ移し、電気炉を室温から４００℃まで昇温させる。引き続き、６０分間程度電気炉を４００℃に保持した後、電気炉の電源をオフにして室温まで下げる。このようにして混練物を焼成させることにより、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされ、針状のＣｕＳ１３を内部に含有したＺｎＳ１１で構成される発光粒子１０を作製する。次に、この発光粒子１０を用いて所望の形態の蛍光体を作製する。
【００２５】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る蛍光体について説明する。本発明の実施形態２に係る蛍光体は、図３に示す発光粒子３０で構成されている。
【００２６】
発光粒子３０は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体の母体であるＳｒＳ３１で構成され、表面がＣｕＳ層３２でコーティングされている。発光粒子３０は針状のＣｕＳ３３を内部に含有している。針状のＣｕＳ３３の両先端ではＳｒＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が生じるため、発光粒子３０の内部においては、針状のＣｕＳ３３の両先端Ａで集中的に発光する。また、発光粒子３０は、ＳｒＳ３１表面にＣｕＳ層３２を備えるため、これらの界面でＳｒＳ−ＣｕＳのヘテロ接合が広範囲に生じる。このため、発光粒子３０は、その表面Ｂにおいても広範囲に発光することができる。
【００２７】
また、本発明の実施形態２に係る蛍光体の製造方法は、上述した実施形態１で示した製造方法に対し、蛍光体原料としてＳｒＳ：Ｃｕ，Ｃｌを準備する点のみ異なり、それ以外は同様の工程によって構成される。
【００２８】
（実施形態３）
（無機ＥＬ表示素子４０の構成）
次に、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を用いた無機ＥＬ表示素子４０の構成について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る無機ＥＬ表示素子４０の断面図を示す。
【００２９】
無機ＥＬ表示素子４０は、基板４１、基板４１上に形成された透明導電膜４２、透明導電膜４２上に形成された発光層４３（蛍光体）、発光層４３上に形成された導電体４４、透明導電膜４２上に形成された電極取り出し部４５、及び、導電体４４上に形成された電極取り出し部４６を備えている。また、図４において、無機ＥＬ表示素子４０の発光表示面は下側である。
【００３０】
基板４１は、ガラス又は樹脂等の絶縁性透明基材を用いて形成されている。ガラス基材としては、例えばコーニング社製♯１７３７材等が熱変形が少なく好ましい。また、乾燥温度が１２０℃程度であれば、安価なソーダ材を用いても良い。
【００３１】
透明導電膜４２は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムと酸化スズとの化合物であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、及び酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物であるＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等で構成されている。特に、ＩＴＯ及びＩＺＯは、可視光に対する透明性に優れ、また、良好な導電性を有するため、透明導電膜材料として好ましい。また、透明導電膜４２のシート抵抗は、０．２ｍΩ／ｃｍ２程度が適当である。
【００３２】
発光層４３は、実施形態１で作製した発光粒子１０又は実施形態２で作製した発光粒子３０を備えている。発光粒子１０又は発光粒子３０を備えた発光層４３は、有機バインダ等を含有することにより定形化されている。
【００３３】
導電体４４は、カーボン、銀、アルミニウム等の導電材料で構成されている。導電体４４は、透明である必要はないが、もちろん上述したＩＴＯ又はＩＺＯ等の透明導電材料を用いて構成してもよい。導電体４４は、厚さが１０μｍ程度であるのが好ましい。厚さが１０μｍ以上であると、オーブン等で乾燥させる際に発光層４３との膨張率の差によってクラックが発生する可能性が高まるためである。また、特に基板４１がガラス基材ではなく、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）基材等で形成されている場合は、膨張率が大きくクラックの発生する可能性がより高くなる。なお、導電体４４は、発光層４３に対して、発光表示面とは反対に配置される背面側電極であるため、透明である必要はない。
【００３４】
電極取り出し部４５、４６は、透明導電膜４２及び導電体４４上にそれぞれ形成されており、カーボン、銀、銅、アルミニウム等の導電材料で構成されている。電極取り出し部４５、４６は、透明導電膜４２及び導電体４４上に直接銅箔テープ等を貼り付けてそれぞれ形成してもよい。また、透明導電膜４２及び導電体４４上に直接銀ペースト等を行うことによりそれぞれ形成してもよい。さらに、透明導電膜４２及び導電体４４上に直接カーボンインク等を塗布してそれぞれ形成してもよい。この中で、透明導電膜４２上には、密着性の点から銀ペーストを行うことにより電極取り出し部４５を形成するのがより好ましい。また、導電体４４上には、直接銅箔テープ等を用い、下側の発光層４３全周に対応するように貼り付けて電極取り出し部４６を形成すると、発光ムラの抑制の点から好ましい。
【００３５】
無機ＥＬ表示素子４０は、図４に示すように直流駆動型である。ここで、直流電源は極性があるため、透明導電膜４２側（発光面側）がプラス（＋）端子に、導電体４４側（背面側）がマイナス（−）端子にそれぞれ接続される。
【００３６】
（無機ＥＬ表示素子４０の製造方法）
次に、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を用いた無機ＥＬ表示素子４０の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、ＩＴＯ等の透明導電膜４２（膜厚２００ｎｍ程度）が形成された基板４１を準備する。基板４１はガラス基材等で構成されている。
【００３８】
次に、実施形態１又は２において作製した発光粒子１０、３０（室温まで冷ましたもの）に、有機バインダ等を混入して発光粒子含有印刷用インクペーストを作製する。このとき、有機バインダとしてシアノ系化合物を使用するのが好ましい。また、配合は、重量比で、発光粒子：有機バインダ＝１：１．６とするのが好ましい。
【００３９】
続いて、印刷機を用いて、発光粒子含有印刷用インクペーストを透明導電膜４２上に印刷することにより、発光層４３を作製する。このとき、好ましくは、スクリーンメッシュ等により３層重ね印刷（総膜厚４５μｍ程度）を行う。このとき、各回の印刷後、その都度オーブンにて完全に処理基板を乾燥させてから次の印刷に移る。乾燥は、各回１９０℃で１０分間程度行うのが好ましい。ここで、１９０℃は、不要な有機バインダ成分を処理基板から完全に除去するための温度である。
【００４０】
次に、発光層４３上に、例えば銀ペーストを行うことで、導電体４４を形成する。導電体４４は、好ましくは膜厚を１０μｍ程度に形成する。
【００４１】
次いで、透明導電膜４２上の周辺部に銀ペーストにより電極取り出し部４５を形成する。
【００４２】
続いて、導電体４４上に、直接銅箔テープ等を下側の発光層４３全周に対応するように貼り付けて、電極取り出し部４６を形成する。以上により、無機ＥＬ表示素子４０が完成する。
【００４３】
（実施形態４）
（バックライト５０の構成）
次に、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を用いたバックライト５０の構成について説明する。図５は、本発明の実施形態に係るバックライト５０を備えた表示装置５１の断面図を示す。
【００４４】
表示装置５１は、第１及び第２基板５３、５４を備えた表示パネル５２と、表示パネル５２の裏面側に配置され、表示パネル５２の光源として機能するバックライト５０と、を備えている。
【００４５】
バックライト５０は、上述の実施形態１又は２で作製した蛍光体を発光層として備え、必要があれば表示パネルに接する側の表面にレンズシートを配し、これらが一体化プラスチックケース等（不図示）にセットされて構成されている。
【００４６】
（バックライト５０の製造方法）
上述の実施形態１又は２のように蛍光体を作製し、必要があれば、表示パネルに接する側の表面にレンズシートを配置する。次に、これらを別に準備した一体化プラスチックケース内に順次積層する。以上により、バックライト５０を作製する。
【００４７】
（作用効果）
本発明の実施形態１に係る蛍光体は、ＣｕＳ１３を含有すると共に、表面がＣｕＳ層１２でコーティングされたＺｎＳ粒子１１を発光材料として備えたことを特徴とする。
【００４８】
このような構成によれば、蛍光体内の針状のＣｕＳ系化合物１３の両先端Ａで発光するだけでなく、ＺｎＳ粒子１１の表面がＣｕＳ層１２でコーティングされているため、さらにＺｎＳ粒子１１の表面Ｂでも発光箇所が多数発生する。このため、従来の蛍光体よりも低電圧で発光させることができる。
【００４９】
また、本実施形態１に係る蛍光体の構成によれば、ＣｕＳ層１２によるコーティングによって導電性が良好となり、直流電界における電圧印加で発光させることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態１に係る蛍光体は、メカニカルアロイングによる合金化処理等に伴う多岐に亘る複雑な工程を必要とせずに簡易な製造方法によって製造することができる。このため、製造効率が良好となる。
【００５１】
本発明の実施形態２に係る蛍光体は、ＣｕＳ３３を含有すると共に、表面がＣｕＳ層３２でコーティングされたＳｒＳ粒子３１を発光材料として備えたことを特徴とし、上述の実施形態１に係る蛍光体と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
本発明の実施形態３に係る無機ＥＬ表示素子４０は、実施形態１又は２に係る蛍光体を発光層４３に備えたことを特徴とする。このため、無機ＥＬ表示素子４０を従来のものよりも低電圧で発光させることができる。また、直流電界における電圧印加で発光させることができ、さらに製造効率が良好となる。
【００５３】
本発明の実施形態４に係るバックライト５０は、実施形態１又は２に係る蛍光体を発光層に備えたことを特徴とする。
【００５４】
ここで、液晶表示装置や看板等の各種ディスプレイ光源（バックライト）として無機ＥＬが利用されているが、これらは主として交流電界において電圧を印加することにより発光させている。例えば、携帯電話等の液晶表示部等の光源として利用する際は、本体が直流であるため、ＤＣ／ＡＣインバータ回路で交流化し、昇圧して駆動させている。
【００５５】
これに対し、本発明の実施形態４に係るバックライト５０は、実施形態１又は２に係る蛍光体を発光層に備えるため、直流で駆動されることができる。従って、高価なインバータ回路を搭載する必要がなく、製造コストが良好となる。また、インバータ回路を搭載するのに必要であったスペースが省略できるため、重量的にもデザイン的にもメリットが生じる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、本発明は、蛍光体、無機ＥＬ表示素子、バックライト及びそれらの製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１に係る蛍光体を構成する発光粒子の模式図である。
【図２】従来の蛍光体を構成する発光粒子の模式図である。
【図３】実施形態２に係る蛍光体を構成する発光粒子の模式図である。
【図４】実施形態３に係る無機ＥＬ表示素子の断面図である。
【図５】実施形態４に係るバックライトを備えた表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０、３０ 発光粒子
１１ ＺｎＳ粒子
１２ ＣｕＳ層
１３、３３ ＣｕＳ（ＣｕＳ系化合物）
３１ ＳｒＳ粒子
３２ ＣｕＳ層
４０ 無機ＥＬ表示素子
４１ 基板
４２ 透明導電膜
４３ 発光層
４４ 導電体
４５、４６ 電極取り出し部部
５０ バックライト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＺｎＳ粒子を発光材料として備えた蛍光体。
【請求項２】
ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＳｒＳ粒子を発光材料として備えた蛍光体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された蛍光体を発光層に備えた無機ＥＬ表示素子。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された蛍光体を発光層に備えたバックライト。
【請求項５】
ＣｕＳを含有するＺｎＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＺｎＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングする蛍光体の製造方法。
【請求項６】
ＣｕＳを含有するＳｒＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＳｒＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングする蛍光体の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された蛍光体を用いて発光層を形成する無機ＥＬ表示素子の製造方法。
【請求項８】
請求項５又は６に記載された蛍光体を用いて発光層を形成するバックライトの製造方法。
【請求項１】
ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＺｎＳ粒子を発光材料として備えた蛍光体。
【請求項２】
ＣｕＳを含有すると共に、表面がＣｕＳ層でコーティングされたＳｒＳ粒子を発光材料として備えた蛍光体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された蛍光体を発光層に備えた無機ＥＬ表示素子。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された蛍光体を発光層に備えたバックライト。
【請求項５】
ＣｕＳを含有するＺｎＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＺｎＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングする蛍光体の製造方法。
【請求項６】
ＣｕＳを含有するＳｒＳ粒子にＣｕＳを添加して混練した後、焼成することでＳｒＳ粒子の表面をＣｕＳ層でコーティングする蛍光体の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された蛍光体を用いて発光層を形成する無機ＥＬ表示素子の製造方法。
【請求項８】
請求項５又は６に記載された蛍光体を用いて発光層を形成するバックライトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１４４０７３（Ｐ２００９−１４４０７３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３５８７（Ｐ２００７−３２３５８７）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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