ＥＬ素子及びその製造方法、並びに、色変換フィルタ及びその製造方法
【課題】生産性に優れ、且つ安価なガラス基板やプラスチック基板、フィルム等を用いて、高輝度、高信頼性のＥＬ素子を提供する。
【解決手段】ＥＬ素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、前記電極間に挟まれて設けられた層であって、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒とが混在しており、前記各結晶粒が、平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を介して接して構成された複合層とを備える。
【解決手段】ＥＬ素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、前記電極間に挟まれて設けられた層であって、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒とが混在しており、前記各結晶粒が、平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を介して接して構成された複合層とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機蛍光体結晶粒を含む複合層を有するＥＬ素子及びその製造方法、並びに、色変換フィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報・通信、医療、エネルギー関連分野等でセラミック材料の高機能化が求められている。従来、セラミック材料の成膜技術としては、ゾルゲル法や、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の蒸着法、溶射法、静電コーティング法、さらにガスデポジション法（例えば、特許文献１参照。）等が用いられてきたが、近年、これらに代わる成膜技術としてエアロゾルデポジション法（例えば、特許文献２参照。）が注目されている。
【０００３】
このエアロゾルデポジション法（或いは、ジェットプリンティングシステムと呼ばれる。）は、セラミック材料等の脆性材料の微粒子をエアロゾル化して、キャリアガスと共に基板等に衝突させて、基板表面に脆性材料の固体構造物を形成する方法である。従来のガスデポジション法と前記エアロゾルデポジション法とは、前者が熱エネルギーを利用して微粒子を焼結させているのに対して、後者は、粒子径、基板等への衝突速度、プロセス雰囲気等のある条件下においては、室温にて特異な構造の脆性材料固体構造物を形成できる点での大きく相違する。この固体構造物は、微結晶の集合体であり、結晶同士の界面の粒界層が極めて薄くしか存在しないという特徴を有する。また、この固体構造物は、従来の窯業プロセスで使用されてきた安価な原料粒子を用いながら、従来の窯業プロセスでは常識とされていた１０００℃前後の焼結工程を必要としないにもかかわらず、高温焼結したバルク焼結体と同様にボイドレスで緻密な構造を実現できるため、セラミックス薄膜として幅広い応用が期待できる。さらに、従来の蒸着法等の薄膜形成技術と比較して、１０倍以上の成膜速度が得られるため、産業的にも高い可能性を秘めている。
【０００４】
ところで、従来の平面型の表示装置や面光源といった発光素子の中で、ＥＬ素子に期待が集まっている。このＥＬ素子は、自発発光性を有し視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持ち、これまでも様々な構成のＥＬ素子が提案されてきた。
【０００５】
また、ＥＬ素子には、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子とがある。硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体とする無機ＥＬ素子は、１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光する。無機ＥＬ素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に分散させ、上下に電極を設けた構造の分散型ＥＬ素子と、一対の電極間に二層の誘電体層と、更に誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層とを設けた薄膜型ＥＬ素子とがある。分散型ＥＬ素子は、製造が容易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は液晶ディスプレイのバックライト光源や店頭ディスプレイ等に限られてきた。一方の薄膜型ＥＬ素子は、１９７４年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子（例えば、特許文献４参照。）が高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた。
【０００６】
ここで、上記分散型ＥＬ素子の典型的な構成について、図６を用いて説明する。図６は、分散型ＥＬ素子１００の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子１００は、透明基板１０１上に透明電極１０２と、発光層１０３と、誘電体層１０４と、背面電極１０５とが、この順に積層された構成となっている。発光層１０３は、蛍光体微粒子１０３ａをバインダ樹脂１０３ｃ中に分散して、５０μｍから１００μｍの厚さに形成されている。背面電極１０５と透明電極１０２との間に交流電圧を印加することにより、発光層１０３から発光が生じ、透明電極１０２側より外部へ発光を取り出すことができる。また、誘電体層１０４は、発光層１０３内を流れる電流を制限する機能を有し、ＥＬ素子１００の絶縁破壊を抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。なお、背面電極１０５を透明電極として形成することにより、両面から発光を取り出すこともできる。また、上記構成に加えて、ＥＬ素子１００の全部又は一部を封止するカバー層１０６をさらに備えていてもよい。
【０００７】
このＥＬ素子１００の発光色は、発光層１０３を形成する蛍光体微粒子１０３ａによって決定される。蛍光体微粒子１０３ａとして代表的なものには、ＺｎＳ等の１２族−１６族化合物を母体材料とし、ＣｕやＭｎ等の金属元素を賦活剤として用いたものがある。この蛍光体微粒子１０３ａの粒径は、５〜３０μｍ程度である。蛍光体微粒子１０３ａは、さらに防湿などを目的とした被膜１０３ｂで覆われていてもよい。バインダ樹脂１０３ｃとしては、比較的誘電率の大きい有機物であるシアノエチルセルロース等が用いられている。一般的には、これら蛍光体微粒子１０３ａとバインダ樹脂１０３ｃとに任意の有機溶剤を加えてペースト化し、スクリーン印刷法等により塗布形成する。また、誘電体層１０４としては、高誘電率で絶縁抵抗、耐電圧が高いことが好ましく、一般的には、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｓｒ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する誘電体材料が用いられる。これらの誘電体微粒子１０４ａは、バインダ樹脂１０４ｃ中に分散して成膜される。
【０００８】
このようなＥＬ素子においては、実用上、いくつかの問題点がある。第１に、発光素子として輝度が不十分な点である。また、蛍光体微粒子１０３ａとバインダ樹脂１０３ｃとの混合ペーストを良好に塗布形成するには、蛍光体微粒子１０３ａの混合比に限界があり、発光に寄与する蛍光体微粒子の充填密度を十分に上げることができない。さらに、蛍光体微粒子１０３ａの粒径が５〜３０μｍであるので、発光層の膜厚が薄いと絶縁耐圧が低下してしまうことから、発光層の膜厚は、厚さ５０〜１００μｍ程度とせざるを得ない。その結果、電界強度を十分に上げられないため、輝度が低くなってしまう。第２に、絶縁耐圧等、長期に渡る信頼性が不十分な点である。発光層１０３の塗布、乾燥時に形成される層中のボイドや異物混入による欠陥を広い面積に渡って皆無にすることは困難であり、絶縁破壊の起点となってしまう。またさらに、使用中の自己発熱や湿気等の環境ストレスにより蛍光体微粒子１０３ａとバインダ樹脂１０３ｃとの界面等でバインダ樹脂の分解が進むことで、絶縁破壊を起こしやすくなるといった問題がある。
【０００９】
これらの問題点を解決するために、特許文献３では、誘電体層をエアロゾルデポジション法で形成したＥＬ素子が提案されている。この方法によって形成された誘電体層は、緻密で絶縁耐圧が高く、それによって信頼性の高いＥＬ素子を実現している。しかしながら、このようなＥＬ素子においても、いくつかの実用上の問題がある。ＥＬ素子では、駆動のために印加する外部電圧と発光層に配分される電圧との関係について次式（１）のように記述される。ＥＬ素子に印加する外部電圧をＶ’とし、誘電体層の比誘電率をεｉ、膜厚をｄｉ、発光層の比誘電率をεｐ、膜厚をｄｐとすると、発光層に配分される電圧Ｖは次式（１）で与えられる。
【００１０】
Ｖ＝εｉ・ｄｐ／（εｉ・ｄｐ＋εｐ・ｄｉ）・Ｖ’ （１）
【００１１】
上記式（１）からも明らかなように、発光層に有効に電圧を配分するには、誘電体層の比誘電率の大きな材料を用いて、薄膜化することが望ましい。一方、エアロゾルデポジション法では、数μｍから数十μｍの比較的厚い膜は良好に得られるが、薄膜を形成するのは困難であり、結果として発光層に有効に電圧を配分しているとは言えず、発光開始電圧の上昇、発光効率の低下といった問題が生じる。
【００１２】
ところで、近年、液晶ディスプレイ用のバックライトとして、ＥＬ素子やＬＥＤ素子といった新しい白色光源の利用が注目されている。これらの新しい白色光源は、従来の冷陰極管に比べて、応答性がよく、調光性や演色性等に優れた特徴を有しており、これまでも様々な構成の白色光源素子が提案されてきた。白色光を得る原理としては、青色や近紫外領域で単色発光する光源に、光源色を色変換する他の蛍光体を組み合わせて白色とする方式が一般的である。例えば、青色発光のＬＥＤ素子に、赤色、緑色の色変換用蛍光体を組み合わせることで、ＬＥＤ素子の青色発光を赤色、緑色の色変換用蛍光体が吸収し、赤色、緑色を同時に発光することで白色発光が得られる。
【００１３】
ここで、上記色変換型白色ＬＥＤの典型的な構成について、図７を用いて説明する。図７は、白色ＬＥＤ１１０の発光取出し面に垂直な断面図である。この白色ＬＥＤ１１０は、筐体１１１内に近紫外ＬＥＤチップ１１２を配置するとともに、筐体１２１内に赤色色変換蛍光体微粒子１１３Ｒと、緑色色変換蛍光体微粒子１１３Ｇと、青色色変換蛍光体微粒子１１３Ｂとを、内在するバインダ樹脂１１３ａで形成した色変換層１１３を設けた構造の白色ＬＥＤを備える。近紫外ＬＥＤチップ１１２としては、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系化合物を母材とする発光材料が用いられる。また、バインダ樹脂１１３ｃは、近紫外ＬＥＤチップ１１２を封止、保護する役割も担っており、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂等の樹脂が用いられる。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２１２７６６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１８０号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１４２２号公報
【特許文献４】特公昭５４−８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のような白色光源素子においては、実用上、いくつかの問題点がある。第１に、色変換層１１３内の蛍光体微粒子１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの濃度が不均一になるため、白色の色温度がバラつく点である。色変換層は、一般的には、色変換用蛍光体微粒子１１３Ｒ、１１３Ｇと、１１３Ｂと、バインダ樹脂１１３ｃとに任意の有機溶剤を加えてペースト化し、スクリーン印刷法等により塗布形成される。この一連の工程における分散の不均一性が問題視されている。第２に、発光時の自己発熱と短波長の光照射により封止樹脂等が劣化し、素子寿命が短くなる点である。一般的に供されているエポキシ樹脂等は、４５０ｎｍ以下の短波長の光で劣化しやすく、高出力品では樹脂劣化による短寿命化がより顕著に現れる。また、白色光を得る原理や色変換層の機能、並びにそこに内在する課題等については、近紫外ＬＥＤチップ１１２の代わりに近紫外発光、若しくは青色発光するＥＬ素子を用いた場合でも同様である。
【００１６】
本発明の目的は、生産性に優れ、且つ安価なガラス基板やプラスチック基板、フィルム等を用いて、高輝度、高信頼性のＥＬ素子を提供することである。また、発光色のユニフォミティが良好で、且つ、高信頼性の色変換フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るＥＬ素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた層であって、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒とが混在しており、前記各結晶粒が、平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を介して接して構成された複合層と
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、前記誘電体粒は、ペロブスカイト構造を有するものであってもよい。
【００１９】
本発明に係るＥＬ素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた発光層と、
前記電極間に挟まれて設けられ、前記発光層からの光を色変換する色変換層であって、前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、前記色変換層は、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒をさらに含んでもよい。
【００２１】
本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記第１電極の上に前記誘電体結晶粒と前記無機蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、複合層を形成する工程と、
前記複合層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、前記誘電体結晶粒は、ペロブスカイト構造を有するものを用いてもよい。
【００２３】
本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の上に発光層を形成する工程と、
前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記発光層の上に前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と、
前記色変換層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、前記色変換層を形成する工程において、前記混合物にさらに、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒を含ませてもよい。
【００２５】
本発明に係る色変換フィルタは、透明又は半透明である支持基板と、
前記支持基板の上に設けられ、入射光を色変換する色変換層であって、前記入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る色変換フィルタの製造方法は、透明又は半透明である支持基板を準備する工程と、
入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記支持基板の上に、前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るＥＬ素子では、蛍光体微粒子と誘電体微粒子の複数種の微結晶が混在する薄膜であって、バインダレス、ボイドレスで充填密度の高い複合膜を形成することによって、個々の蛍光体微粒子に効率的に電界が加わり、高輝度、高効率、且つ高信頼性のＥＬ素子を安価に提供できる。また、本発明に係る色変換フィルタの場合、バインダレス、ボイドレスで複数種の色変換材料の複合膜を形成することによって、高品位で且つ信頼性の高い白色ＬＥＤ又は白色ＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係るＥＬ素子及びその製造方法、色変換フィルタ及びこれを用いたＥＬ素子について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００２９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子について、図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子１０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子１０は、透明基板１１の上に、透明電極１２と、発光層１３と、背面電極１４とが、順次積層されている。さらに詳細には、発光層１３は、無機蛍光体結晶粒１３ａと誘電体結晶粒１３ｂとが隙間なく混在して成る。無機蛍光体結晶粒１３ａからの発光は、透明電極１２の側から取り出される。なお、前記構成に加えて、ＥＬ素子１０の全部又は一部を封止する構造（カバー層１５）を更に備えていてもよい。これによって、湿気や有害なイオン等の汚染から発光層を保護し、素子寿命を延ばすことが可能となる。
【００３０】
次に、ＥＬ素子１０の各構成部材について詳細に説明する。
まず、透明基板１１について説明する。透明基板１１は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料であればよい。更には透明電極１２との密着性に優れていることが好ましい。透明基板１１としては、コーニング１７３７等のガラス基板を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光層へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。さらに、ポリエステル等の樹脂基板を用いてもよい。樹脂基板は耐久性、柔軟性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、別例の樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサイクリックオレフィン（ＰＣＯ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。また、透明基板１１は、板状の他、シート状、フィルム状等の形状であってよい。
【００３１】
また、図１において、背面電極１４を透明電極とすれば、基板１１の反対側へ発光を取り出すことも可能となる。この場合、基板１１は、透明であっても非透明であってもよい。非透明の基板としては、アルミナ等のセラミックス基板やシリコンウェハ、表面に絶縁層を有する金属基板等を用いることができる。別例のセラミックス材料としては、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ＋ＢｅＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マコール（登録商標）、ホトベール（登録商標）、マセライト（登録商標）等が挙げられる。これらの基板材料は、加熱処理等の製造プロセス条件や用途に応じて使い分けることが望ましい。なお、基板１１の反対側から発光を取り出す場合は、反射率の高い基板を用いることで、発光の外部取り出し効率を高めることができる。
【００３２】
次に、透明電極１２について説明する。透明電極１２としては、透過性を有し、低抵抗で、且つ透明基板１１との密着性に優れている材料であれば、特に材料を限定するものではない。さらには、透明電極１２は、製造プロセス中や使用中に隣接する発光層１３と相互作用を起こさないことが好ましい。特に好適な例としては、ＩＴＯやＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＳｒＲｕＯ２等の金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ＩＴＯは、その透明性を向上させる目的、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の公知の成膜方法で成膜できる。また、透明電極１２は、成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１２の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。好ましくは、透明電極１２の膜厚は１００〜５００ｎｍが適当である。さらに、透明電極１２には、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の高分子材料や、カーボン等を用いてもよい。これらの材料を用いる場合は、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法等公知の成膜方法を使用することができる。
【００３３】
次に、発光層１３について説明する。前述のように、発光層１３は無機蛍光体の結晶粒１３ａと誘電体の結晶粒１３ｂとが隙間なく混在して成る。この発光層１３は、前述のエアロゾルデポジション法を用いて、無機蛍光体微粒子と誘電体微粒子とを基板表面に衝突させて形成した複合膜である。また、発光層１３の膜厚は、１μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに３μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００３４】
ここで用いられる無機蛍光体微粒子としては、表面にキズや欠陥が少ないことが好ましく、前述のＭｎをドープしたＺｎＳに代表される第１２族−第１６族間化合物等公知の蛍光体材料が使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。蛍光体微粒子の母材として他の好適な例には、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳｅ等の第２族−第１６族間化合物蛍光材料、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶、又は部分的に偏析していてもよい混合物がある。さらに、別の蛍光体微粒子の母材としては、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＧａ２Ｓ４等のチオガレート系蛍光材料、ＣａＡｌ２Ｓ４、ＳｒＡｌ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４等のチオアルミネート蛍光材料、Ｇａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＧｅＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物蛍光材料、あるいは、Ｚｎ２ＳｉＯ４、Ｚｎ２ＧｅＯ４、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｏ４、ＣａＧｅＯ３、ＭｇＧｅＯ３、Ｙ４ＧｅＯ８、Ｙ２ＧｅＯ５、Ｙ２Ｇｅ２Ｏ７、Ｙ２ＳｉＯ５、ＢｅＧａ２Ｏ４、Ｓｒ３Ｇａ２Ｏ６、（Ｚｎ２ＳｉＯ４−Ｚｎ２ＧｅＯ４）、（Ｇａ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３）、（ＣａＯ−Ｇａ２Ｏ３）、（Ｙ２Ｏ３−ＧｅＯ２）等の多元酸化物蛍光材料等がある。これらの蛍光体微粒子の母材には、それぞれ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属元素から選ばれる少なくとも１種類の元素が賦活されている。また、共賦活物質としては、Ａｌ等の金属元素、Ｃｌ、Ｉのような非金属元素や、ＴｂＦ３、ＰｒＦ３等のフッ化物を用いてもよい。またさらに、融剤若しくはその他の助剤として、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２、ＢａＦ等のアルカリ若しくはアルカリ土類金属の塩化物若しくはフッ化物、さらには金属Ｉｒ、Ｉｒハロゲン化物、Ｉｒ酸化物等を用いてもよい。さらに、上記の賦活物質、共賦活物質、融剤、助剤等のうち２種類以上を同時に導入してもよい。蛍光体微粒子の合成製法としては、焼成法や共沈法、ソルボサーマル法、逆ミセル法、爆発法等、公知の合成方法を適用することができる。蛍光体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。
【００３５】
一方、発光層１３で用いられる誘電体微粒子としては、電気絶縁性が高く、誘電率が高いものが好ましい。この誘電体微粒子として好適な例には、チタン酸バリウムや、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマス、タンタル酸バリウム、ジルコンチタン酸鉛、ニオブ酸鉛、ジルコンチタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマスナトリウム、ビスマスタンタル酸ストロンチウム、ビスマスニオブ酸ストロンチウム、ビスマスタンタル酸バリウム、ビスマスニオブ酸バリウム、ビスマスタンタル酸鉛、ビスマスニオブ酸鉛、ビスマスチタン酸カルシウム、ビスマスチタン酸ストロンチウム、ビスマスチタン酸バリウム、ビスマスチタン酸鉛、ビスマスチタン酸ナトリウム、ビスマスチタン酸カリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化サマリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸窒化珪素等の誘電体材料、及びこれらの複合材料等があるが、特にこれらに限定されるものではない。誘電体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。
【００３６】
次に、発光層１３の成膜方法について説明する。図２は、エアロゾルデポジション法を用いた成膜装置２０の一例の構成を示す部分模式図である。この成膜装置２０は、原材料微粒子のエアロゾルを発生し、供給する部分と、成膜室とから構成されている。さらに詳細には、原材料エアロゾルの供給部分は、エアロゾル発生容器２１と、キャリアガス導入管２２と、搬送管２３と、ノズル２４とを含んでいる。キャリアガス導入管２２は、原材料微粒子２９を搬送するためのガス（キャリアガス）を供給し、且つ、エアロゾル発生容器２１内で原材料微粒子２９を浮遊させるため、その先端が原材料微粒子２９内に埋没するように配置されている。搬送管２３は、原材料微粒子２９をキャリアガスと共に吸引し、ノズル２４に搬送する。ノズル２４は、搬送管２３によって搬送された原材料微粒子を、基板に向けて噴射する。ノズル２４の出射端部の形状は、成膜のパターンに応じて変更してもよい。なお、混合する原材料微粒子が２種類の場合には、これらのエアロゾルの供給部分が２組必要となる。一方、成膜室は、チャンバー２６と、ＸＹステージ２７と、真空ポンプ２８からなり、前述のエアロゾル供給部分の搬送管２３及びノズル２４がチャンバー２６内に挿入されている。チャンバー２６内は、予め真空ポンプ２８によって成膜環境の調整がなされる。ＸＹステージ２７は、ノズル２４とＸＹステージ２７上に配置された基板３０との相対位置を制御するため、３次元に移動可能なステージとなっている。可動ステージ２７を移動させながら、ノズル２４から原材料微粒子を噴射させることにより、基板３０上に所望のパターンを形成する。なお、図２に示す成膜装置２０では、ノズル２４を固定し、ＸＹステージ２７を移動させる構成となっているが、これに限定されず、ステージ側を固定し、ノズル側を移動させても、あるいはノズルとステージの両方を可動としてもよい。さらに、成膜装置２０ではノズル２４の噴射方向は、基板３０の法線方向と平行に配置されているが、両者に角度を設けて配置してもよい。このように噴射方向と基板の法線方向との間に角度を設けることによって、原材料微粒子が基板３０に衝突する際の衝突エネルギーを調整することができる。またさらに、ＸＹステージ２７や搬送管２３等に加熱機構を設けていてもよい。
【００３７】
また、発光層１３の成膜の際は、エアロゾル発生容器２１に原材料微粒子２９を投入する。キャリアガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスや、乾燥空気、酸素ガス、水素ガス等を用いることができる。原材料微粒子の噴射速度としては、５０ｍ／ｓ〜５００ｍ／ｓに調整されることが好ましく、キャリアガスの吐出圧やノズル２４の形状等で調整する。
【００３８】
このようなエアロゾルデポジション法によって成膜された発光層１３は、蛍光体結晶粒１３ａと誘電体結晶粒１３ｂとが、各々の結晶型を維持した微結晶の集合体として構成されており、その結晶粒の平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの膜となっている。さらに、微結晶間の粒界は、非常に薄く、その平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍである。一般的に、蛍光体を物理的に小径化していくと、小型化の過程で結晶型が破壊され、これらの欠陥がキラーサイトとなって輝度が低下してしまう。しかし、本実施形態のＥＬ素子によれば、蛍光体の結晶構造が成膜後も維持されるため、輝度の低下が生じない。さらに、蛍光体と誘電体の微結晶が高密度で混在することにより、個々の蛍光体微結晶に効率的に電界が加わるため、発光効率も向上する。また、一般的にスパッタリング法等で幅の広い粒界が形成されると、リーク電流のパスとなってしまい、絶縁耐圧低下の原因の一つとなっていたが、本実施形態のＥＬ素子によれば、粒界が非常に薄いため、絶縁耐圧を向上させることもできる。以上の作用により、高輝度、高効率、且つ高信頼性のＥＬ素子を実現した。
【００３９】
次に、背面電極１４について説明する。背面電極１４としては、導電性であって、しかも発光層１３との密着性に優れている材料であれば特に限定されない。さらには、製造プロセス中や使用中に隣接する発光層１３と相互作用を起こさないことが好ましい。好適な例としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属やこれらの合金が挙げられる。背面電極１４の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、めっき法、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法等公知の成膜方法が用いられ、膜厚は１００〜５００ｎｍが好ましい。また、前述のように基板１１の反対側から光を取り出す場合、透過性の材料を用いることが好ましく、前述の透明電極と同様の材料を用いることができる。またさらに、背面電極１４は黒色を呈していてもよく、これによって透明電極１２側からＥＬ素子１０内に入射してきた外光が背面電極１４の表面で反射することを防止することが可能となり、外光コントラストを良好にすることができる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の製造方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の製造方法を示すフローチャートである。
（ａ−１）透明基板として、ガラス基板１１を準備する（Ｓ０１）。
（ｂ−１）ガラス基板１１上に、透明電極１２としてＩＴＯ電極をスパッタリング法により形成した（Ｓ０２）。膜厚は２００ｎｍとした。ＩＴＯ電極はメタルマスクによりくし型パターンとした。フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によるパターン形成であってもよい。
（ａ−２）蛍光体微粒子を準備した（Ｓ０３）。蛍光体微粒子１３ａとしては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを、誘電体微粒子１３ｂとしてはＢａＴｉＯ３を用いた。
（ｂ−２）蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとは、成膜直前に十分乾燥させ、ボールミルを用いて２次凝集の解砕を行うと共に、蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとの混合を行った（Ｓ０４）。
（ｃ）透明電極１２が形成されたガラス基板１１上に、蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとの混合物を用いて、前述のエアロゾルデポジション法によって、蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとの混合物からなる発光層１３を形成した（Ｓ０５）。なお、発光層１３の膜厚は５μｍとした。
（ｄ）発光層１３上に、背面電極１４としてＰｔ電極をスパッタリング法により形成した（Ｓ０６）。膜厚は４００ｎｍとした。Ｐｔ電極はメタルマスクにより透明電極１２と直交する、「くし型パターン」とした。なお、スパッタリング法に限られず、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によってパターン形成を行ってもよい。
（ｅ）透明電極１２と背面電極１４との端部が露出するように、ポリイミド系の感光樹脂を塗布、硬化させてカバー層１５を形成した（Ｓ０７）。
【００４１】
前記手順で作製したＥＬ素子に、１５０Ｖ／１ｋＨｚの正弦波交流電圧を印加したところ、発光輝度は約７００ｃｄ／ｍ２を示した。この値は、従来の分散型ＥＬ素子の発光輝度を上回っていた。また、３００Ｖ以上の電圧を印加しても、絶縁破壊は起こらなかった。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る白色ＥＬ素子について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る白色ＥＬ素子の光取り出し面に垂直な断面図である。この白色ＥＬ素子４０は、青色発光するＥＬ素子４１の透明基板４２の外側の面に色変換層４８を積層した構成となっている。さらに詳細には、色変換層４８は、青色ＥＬ素子４１から入射する青色光を吸収して赤色発光する赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒと、青色ＥＬ素子４１から入射する青色光を吸収して緑色発光する緑色蛍光体の結晶粒４８Ｇとが隙間なく混在して成る。また、青色ＥＬ素子４１は、透明基板４２の上に、透明電極４３と、青色発光層４４と、誘電体層４５と、背面電極４６とが、順次積層されている。青色発光層４４からの発光は透明電極４３と、透明基板４２と、色変換層４８とを通って外部に取り出される。なお、前記構成に加えて、青色ＥＬ素子４１や色変換層４８の全部又は一部を封止する構造（カバー層４７及び４９）を更に備えていてもよい。これによって、湿気や有害なイオン等の汚染から色変換層４８等を保護し、素子寿命を延ばすことが可能となる。また、赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒは、緑色光を吸収して赤色発光するものであってもよい。またさらに、透明電極４３と青色発光層４４との間に透明の誘電体層を追加した構成であってもよい。なお、白色光を得る別例の方法としては、後述する別例のように、青色ＬＥＤに、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを含む色変換層を組み合わせるものでもよい。
【００４３】
次に、白色ＥＬ素子４０の各構成部材について詳細に説明する。まず、透明基板４２については、実施の形態１における基板１１と実質的に同一であって、且つ透過性を有するものであればよく、詳細の説明は省略する。また、透明電極４２、背面電極４６も、実施の形態１における透明電極１４、背面電極１２と実質的に同一であるため、詳細の説明は省略する。
【００４４】
また、青色発光層４４について説明する。青色発光層４４は、実施の形態１における無機蛍光体微粒子と実質的に同一であって、且つ、その発光色が青色である蛍光材料を用いることができる。また、その形態については、蛍光体薄膜であっても、蛍光体微粒子の樹脂分散膜であってもよい。薄膜型の青色発光層の場合は、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用いることができる。薄膜型の場合には、膜厚は、０．１μｍ〜１μｍが好ましい。一方、分散型の青色発光層の場合は、スクリーン印刷法、バーコート法、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法等公知の成膜方法を用いることができる。分散型の場合には、膜厚は１０μｍ〜１００μｍが好ましい。
【００４５】
さらに、誘電体層４５について説明する。誘電体層４５は、実施の形態１における誘電体微粒子と実質的に同一であって、同様の誘電体材料を用いることができるよい。また、その形態については、誘電体薄膜であっても、誘電体微粒子の樹脂分散膜であってもよい。薄膜型の誘電体層の場合は、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法、ゾルゲル法等の公知の成膜方法を用いることができる。薄膜型の場合には、膜厚は０．１μｍ〜１μｍの範囲が好ましい。一方、分散型の誘電体層の場合は、スクリーン印刷法、バーコート法、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法等の公知の成膜方法を用いることができる。分散型の場合には、膜厚は１μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００４６】
またさらに、色変換層４８について説明する。前述のように、色変換層４８は、赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒと緑色蛍光体の結晶粒４８Ｇとが隙間なく混在して成る。この色変換層４８は、前述のエアロゾルデポジション法を用いて、赤色蛍光体微粒子と緑色蛍光体微粒子とを透明基板表面に衝突させて形成した複合膜である。この色変換層４８の膜厚は、１μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに３μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００４７】
ここで用いられる赤色蛍光体微粒子としては、実施の形態１における無機蛍光体微粒子と実質的に同一であって、且つ青色波長域若しくは緑色波長域に吸収を持ち、その発光色が赤色である蛍光材料を用いることができる。また、赤色蛍光体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。またさらに、青色光若しくは緑色光を赤色光に変換する効率は高い方が好ましい。一方、緑色蛍光体微粒子としては、実施の形態１における無機蛍光体微粒子と実質的に同一であって、且つ青色波長域に吸収を持ち、その発光色が緑色である蛍光材料を用いることができる。また、緑色蛍光体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。またさらに、青色光を緑色光に変換する効率は高い方が好ましい。
【００４８】
次に、色変換層４８の成膜方法について説明する。色変換層４８の成膜方法は、実施の形態１における発光層１３の成膜方法と実質的に同一であり、無機蛍光体微粒子と誘電体微粒子に替えて、赤色蛍光体微粒子と緑色蛍光体微粒子とを使用する点で相違する。従って、詳細の説明は省略する。
【００４９】
このようなエアロゾルデポジション法によって成膜された色変換層４８は、赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒと緑色蛍光体の結晶粒４８Ｇとが、各々の結晶型を維持した微結晶の集合体となっており、その結晶粒の平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの膜となっている。さらに、微結晶間の粒界は非常に薄く、その平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍである微結晶集合体が実現できる。一般的に、蛍光体を物理的に小径化していくと、その過程で結晶型が破壊され、これらの欠陥がキラーサイトとなって輝度が低下してしまう。しかし、本実施形態のＥＬ素子によれば、蛍光体の結晶構造が成膜後も維持されるため、輝度の低下が生じない。さらに、蛍光体と誘電体の微結晶が高密度で混在することにより、個々の蛍光体微結晶に効率的に電界が加わるため、発光効率も向上する。また、一般的にスパッタリング法等で幅の広い粒界が形成されると、リーク電流のパスとなってしまい、絶縁耐圧低下の原因の一つとなっていた。本実施形態の白色ＥＬ素子によれば、色変換層４８において、各蛍光体微結晶の粒界が非常に薄いため、絶縁耐圧を向上させることもできる。以上の作用により、高輝度、高効率、且つ高信頼性の白色ＥＬ素子を実現した。
【００５０】
（実施の形態３）
また、本発明の実施の形態３に係る白色ＬＥＤについて、図５を用いて説明する。図４は、この白色ＬＥＤの光取り出し面に垂直な断面図である。この白色ＬＥＤ５０は、前述の白色ＥＬ素子４０と比べると、青色発光するＥＬ素子４１の代わりに近視外発光するＬＥＤチップ５１を用いている点で相違する。また、白色ＥＬ素子４０の色変換層４８は、２種類の結晶粒４８Ｒ、４８Ｇより構成されたものであったが、白色ＬＥＤ５０の色変換層５５は、３種類の結晶粒５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂより構成されている点で相違する。さらに詳細には、色変換層５５は、透明基板５４上にエアロゾルデポジション法によって形成され、近紫外ＬＥＤチップ５１から透明基板５４を通過して入射する近視外光を吸収して青色発光する青色蛍光体の結晶粒５５Ｂと、近紫外ＬＥＤチップ５１から入射する近紫外光、若しくは、青色蛍光体結晶粒５５Ｂが発する青色光を吸収して緑色発光する緑色蛍光体の結晶粒５５Ｇと、近紫外ＬＥＤチップ５１から入射する近紫外光、若しくは、青色蛍光体結晶粒５５Ｂが発する青色光、若しくは、緑色蛍光体結晶粒５５Ｇが発する緑色光を吸収して赤色発光する赤色蛍光体結晶粒５５Ｒとが、隙間なく混在して成る。なお、近紫外ＬＥＤチップ５１は、ＬＥＤチップとして代表的な構造であり、筐体５３内に近紫外ＬＥＤ５２を配置した構成となっている。また、カバー層５６をさらに備えてもよい。
【００５１】
近紫外ＬＥＤ５２は、波長３５０ｎｍ〜４１０ｎｍ、好ましくは波長３５０ｎｍ〜４００ｎｍの領域に発光ピークを有するものであり、ＧａＮ系化合物半導体、ＳｉＣ系化合物半導体、ＺｎＳｅ系化合物半導体、ＺｎＳ系化合物半導体材料を用いて製作される。
【００５２】
なお、透明又は半透明の支持基板の上に、実施の形態２の白色ＥＬ素子又は実施の形態３の白色ＬＥＤに用いられた色変換層を設けることによって、色変換フィルタを構成してもよい。この色変換フィルタを青色ＥＬ素子や青色ＬＥＤと組み合わせることによって白色ＥＬ素子や白色ＬＥＤを構成することができる。
【００５３】
なお、前述の各実施形態は一例を示したものであり、本発明の構成は各実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、実施の形態２において、青色若しくは近紫外の光源として有機ＥＬ素子等の単色光源を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係るＥＬ素子は、特に平面型ディスプレイ装置やバックライト等の面光源に利用されるディスプレイデバイスや、通信、照明等に利用される各種光源として有用である。また、本発明に係る色変換フィルタは、青色発光素子と組み合わせて白色光源を得る色変換フィルタとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】エアロゾルデポジション法の成膜装置の一例の構成を示す部分模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る白色ＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る白色ＬＥＤの発光面に垂直な断面図である。
【図６】従来例のＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図７】従来例の白色ＬＥＤの発光面に垂直な断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０ ＥＬ素子、１１ 透明基板、１２ 透明電極、１３ 発光層、
１３ａ 蛍光体結晶粒、１３ｂ 誘電体結晶粒、１４ 背面電極、１５ カバー層、
２０ 成膜装置、２１ エアロゾル発生容器、２２ キャリアガス導入管、
２３ 搬送管、２４ ノズル、２５ チャンバー、２６ ＸＹステージ、
２７ 真空ポンプ、２８ａ、２８ｂ 原材料微粒子、２９ 基板、４０ 白色ＥＬ素子、
４１ 青色ＥＬ素子、４２ 透明基板、４３ 透明電極、４４ 発光層、
４５ 誘電体層、４６ 背面電極、４７、４９ カバー層、４８ 色変換層、
４８Ｒ 赤色蛍光体結晶粒、４８Ｇ 緑色蛍光体結晶粒、５０ 白色ＬＥＤ、
５１ 近紫外ＬＥＤチップ、５２ 近紫外ＬＥＤ、５３ 筐体、５４ 透明基板、
５５ 色変換層、５５Ｒ 赤色蛍光体結晶粒、５５Ｇ 緑色蛍光体結晶粒、
５５Ｂ 青色蛍光体結晶粒、５６ カバー層、１００ ＥＬ素子、１０１ 透明基板、
１０２ 透明電極、１０３ 発光層、１０３ａ 蛍光体微粒子、１０３ｂ 防湿被膜、
１０３ｃ バインダ樹脂、１０４ 誘電体層、１０４ａ 誘電体微粒子、
１０４ｃ バインダ樹脂、１０５ 背面電極、１０６ カバー層、
１１１ 筐体、１１２ 近紫外ＬＥＤチップ、１１３ 色変換層、
１１３Ｒ 赤色蛍光体微粒子、１１３Ｇ 緑色蛍光体微粒子、
１１３Ｂ 青色蛍光体微粒子、１１３ｃ バインダ樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機蛍光体結晶粒を含む複合層を有するＥＬ素子及びその製造方法、並びに、色変換フィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報・通信、医療、エネルギー関連分野等でセラミック材料の高機能化が求められている。従来、セラミック材料の成膜技術としては、ゾルゲル法や、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の蒸着法、溶射法、静電コーティング法、さらにガスデポジション法（例えば、特許文献１参照。）等が用いられてきたが、近年、これらに代わる成膜技術としてエアロゾルデポジション法（例えば、特許文献２参照。）が注目されている。
【０００３】
このエアロゾルデポジション法（或いは、ジェットプリンティングシステムと呼ばれる。）は、セラミック材料等の脆性材料の微粒子をエアロゾル化して、キャリアガスと共に基板等に衝突させて、基板表面に脆性材料の固体構造物を形成する方法である。従来のガスデポジション法と前記エアロゾルデポジション法とは、前者が熱エネルギーを利用して微粒子を焼結させているのに対して、後者は、粒子径、基板等への衝突速度、プロセス雰囲気等のある条件下においては、室温にて特異な構造の脆性材料固体構造物を形成できる点での大きく相違する。この固体構造物は、微結晶の集合体であり、結晶同士の界面の粒界層が極めて薄くしか存在しないという特徴を有する。また、この固体構造物は、従来の窯業プロセスで使用されてきた安価な原料粒子を用いながら、従来の窯業プロセスでは常識とされていた１０００℃前後の焼結工程を必要としないにもかかわらず、高温焼結したバルク焼結体と同様にボイドレスで緻密な構造を実現できるため、セラミックス薄膜として幅広い応用が期待できる。さらに、従来の蒸着法等の薄膜形成技術と比較して、１０倍以上の成膜速度が得られるため、産業的にも高い可能性を秘めている。
【０００４】
ところで、従来の平面型の表示装置や面光源といった発光素子の中で、ＥＬ素子に期待が集まっている。このＥＬ素子は、自発発光性を有し視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持ち、これまでも様々な構成のＥＬ素子が提案されてきた。
【０００５】
また、ＥＬ素子には、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子とがある。硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体とする無機ＥＬ素子は、１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光する。無機ＥＬ素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に分散させ、上下に電極を設けた構造の分散型ＥＬ素子と、一対の電極間に二層の誘電体層と、更に誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層とを設けた薄膜型ＥＬ素子とがある。分散型ＥＬ素子は、製造が容易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は液晶ディスプレイのバックライト光源や店頭ディスプレイ等に限られてきた。一方の薄膜型ＥＬ素子は、１９７４年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子（例えば、特許文献４参照。）が高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた。
【０００６】
ここで、上記分散型ＥＬ素子の典型的な構成について、図６を用いて説明する。図６は、分散型ＥＬ素子１００の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子１００は、透明基板１０１上に透明電極１０２と、発光層１０３と、誘電体層１０４と、背面電極１０５とが、この順に積層された構成となっている。発光層１０３は、蛍光体微粒子１０３ａをバインダ樹脂１０３ｃ中に分散して、５０μｍから１００μｍの厚さに形成されている。背面電極１０５と透明電極１０２との間に交流電圧を印加することにより、発光層１０３から発光が生じ、透明電極１０２側より外部へ発光を取り出すことができる。また、誘電体層１０４は、発光層１０３内を流れる電流を制限する機能を有し、ＥＬ素子１００の絶縁破壊を抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。なお、背面電極１０５を透明電極として形成することにより、両面から発光を取り出すこともできる。また、上記構成に加えて、ＥＬ素子１００の全部又は一部を封止するカバー層１０６をさらに備えていてもよい。
【０００７】
このＥＬ素子１００の発光色は、発光層１０３を形成する蛍光体微粒子１０３ａによって決定される。蛍光体微粒子１０３ａとして代表的なものには、ＺｎＳ等の１２族−１６族化合物を母体材料とし、ＣｕやＭｎ等の金属元素を賦活剤として用いたものがある。この蛍光体微粒子１０３ａの粒径は、５〜３０μｍ程度である。蛍光体微粒子１０３ａは、さらに防湿などを目的とした被膜１０３ｂで覆われていてもよい。バインダ樹脂１０３ｃとしては、比較的誘電率の大きい有機物であるシアノエチルセルロース等が用いられている。一般的には、これら蛍光体微粒子１０３ａとバインダ樹脂１０３ｃとに任意の有機溶剤を加えてペースト化し、スクリーン印刷法等により塗布形成する。また、誘電体層１０４としては、高誘電率で絶縁抵抗、耐電圧が高いことが好ましく、一般的には、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｓｒ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する誘電体材料が用いられる。これらの誘電体微粒子１０４ａは、バインダ樹脂１０４ｃ中に分散して成膜される。
【０００８】
このようなＥＬ素子においては、実用上、いくつかの問題点がある。第１に、発光素子として輝度が不十分な点である。また、蛍光体微粒子１０３ａとバインダ樹脂１０３ｃとの混合ペーストを良好に塗布形成するには、蛍光体微粒子１０３ａの混合比に限界があり、発光に寄与する蛍光体微粒子の充填密度を十分に上げることができない。さらに、蛍光体微粒子１０３ａの粒径が５〜３０μｍであるので、発光層の膜厚が薄いと絶縁耐圧が低下してしまうことから、発光層の膜厚は、厚さ５０〜１００μｍ程度とせざるを得ない。その結果、電界強度を十分に上げられないため、輝度が低くなってしまう。第２に、絶縁耐圧等、長期に渡る信頼性が不十分な点である。発光層１０３の塗布、乾燥時に形成される層中のボイドや異物混入による欠陥を広い面積に渡って皆無にすることは困難であり、絶縁破壊の起点となってしまう。またさらに、使用中の自己発熱や湿気等の環境ストレスにより蛍光体微粒子１０３ａとバインダ樹脂１０３ｃとの界面等でバインダ樹脂の分解が進むことで、絶縁破壊を起こしやすくなるといった問題がある。
【０００９】
これらの問題点を解決するために、特許文献３では、誘電体層をエアロゾルデポジション法で形成したＥＬ素子が提案されている。この方法によって形成された誘電体層は、緻密で絶縁耐圧が高く、それによって信頼性の高いＥＬ素子を実現している。しかしながら、このようなＥＬ素子においても、いくつかの実用上の問題がある。ＥＬ素子では、駆動のために印加する外部電圧と発光層に配分される電圧との関係について次式（１）のように記述される。ＥＬ素子に印加する外部電圧をＶ’とし、誘電体層の比誘電率をεｉ、膜厚をｄｉ、発光層の比誘電率をεｐ、膜厚をｄｐとすると、発光層に配分される電圧Ｖは次式（１）で与えられる。
【００１０】
Ｖ＝εｉ・ｄｐ／（εｉ・ｄｐ＋εｐ・ｄｉ）・Ｖ’ （１）
【００１１】
上記式（１）からも明らかなように、発光層に有効に電圧を配分するには、誘電体層の比誘電率の大きな材料を用いて、薄膜化することが望ましい。一方、エアロゾルデポジション法では、数μｍから数十μｍの比較的厚い膜は良好に得られるが、薄膜を形成するのは困難であり、結果として発光層に有効に電圧を配分しているとは言えず、発光開始電圧の上昇、発光効率の低下といった問題が生じる。
【００１２】
ところで、近年、液晶ディスプレイ用のバックライトとして、ＥＬ素子やＬＥＤ素子といった新しい白色光源の利用が注目されている。これらの新しい白色光源は、従来の冷陰極管に比べて、応答性がよく、調光性や演色性等に優れた特徴を有しており、これまでも様々な構成の白色光源素子が提案されてきた。白色光を得る原理としては、青色や近紫外領域で単色発光する光源に、光源色を色変換する他の蛍光体を組み合わせて白色とする方式が一般的である。例えば、青色発光のＬＥＤ素子に、赤色、緑色の色変換用蛍光体を組み合わせることで、ＬＥＤ素子の青色発光を赤色、緑色の色変換用蛍光体が吸収し、赤色、緑色を同時に発光することで白色発光が得られる。
【００１３】
ここで、上記色変換型白色ＬＥＤの典型的な構成について、図７を用いて説明する。図７は、白色ＬＥＤ１１０の発光取出し面に垂直な断面図である。この白色ＬＥＤ１１０は、筐体１１１内に近紫外ＬＥＤチップ１１２を配置するとともに、筐体１２１内に赤色色変換蛍光体微粒子１１３Ｒと、緑色色変換蛍光体微粒子１１３Ｇと、青色色変換蛍光体微粒子１１３Ｂとを、内在するバインダ樹脂１１３ａで形成した色変換層１１３を設けた構造の白色ＬＥＤを備える。近紫外ＬＥＤチップ１１２としては、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系化合物を母材とする発光材料が用いられる。また、バインダ樹脂１１３ｃは、近紫外ＬＥＤチップ１１２を封止、保護する役割も担っており、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂等の樹脂が用いられる。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２１２７６６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１８０号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１４２２号公報
【特許文献４】特公昭５４−８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のような白色光源素子においては、実用上、いくつかの問題点がある。第１に、色変換層１１３内の蛍光体微粒子１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの濃度が不均一になるため、白色の色温度がバラつく点である。色変換層は、一般的には、色変換用蛍光体微粒子１１３Ｒ、１１３Ｇと、１１３Ｂと、バインダ樹脂１１３ｃとに任意の有機溶剤を加えてペースト化し、スクリーン印刷法等により塗布形成される。この一連の工程における分散の不均一性が問題視されている。第２に、発光時の自己発熱と短波長の光照射により封止樹脂等が劣化し、素子寿命が短くなる点である。一般的に供されているエポキシ樹脂等は、４５０ｎｍ以下の短波長の光で劣化しやすく、高出力品では樹脂劣化による短寿命化がより顕著に現れる。また、白色光を得る原理や色変換層の機能、並びにそこに内在する課題等については、近紫外ＬＥＤチップ１１２の代わりに近紫外発光、若しくは青色発光するＥＬ素子を用いた場合でも同様である。
【００１６】
本発明の目的は、生産性に優れ、且つ安価なガラス基板やプラスチック基板、フィルム等を用いて、高輝度、高信頼性のＥＬ素子を提供することである。また、発光色のユニフォミティが良好で、且つ、高信頼性の色変換フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るＥＬ素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた層であって、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒とが混在しており、前記各結晶粒が、平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を介して接して構成された複合層と
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、前記誘電体粒は、ペロブスカイト構造を有するものであってもよい。
【００１９】
本発明に係るＥＬ素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた発光層と、
前記電極間に挟まれて設けられ、前記発光層からの光を色変換する色変換層であって、前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、前記色変換層は、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒をさらに含んでもよい。
【００２１】
本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記第１電極の上に前記誘電体結晶粒と前記無機蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、複合層を形成する工程と、
前記複合層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、前記誘電体結晶粒は、ペロブスカイト構造を有するものを用いてもよい。
【００２３】
本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の上に発光層を形成する工程と、
前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記発光層の上に前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と、
前記色変換層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、前記色変換層を形成する工程において、前記混合物にさらに、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒を含ませてもよい。
【００２５】
本発明に係る色変換フィルタは、透明又は半透明である支持基板と、
前記支持基板の上に設けられ、入射光を色変換する色変換層であって、前記入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る色変換フィルタの製造方法は、透明又は半透明である支持基板を準備する工程と、
入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記支持基板の上に、前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るＥＬ素子では、蛍光体微粒子と誘電体微粒子の複数種の微結晶が混在する薄膜であって、バインダレス、ボイドレスで充填密度の高い複合膜を形成することによって、個々の蛍光体微粒子に効率的に電界が加わり、高輝度、高効率、且つ高信頼性のＥＬ素子を安価に提供できる。また、本発明に係る色変換フィルタの場合、バインダレス、ボイドレスで複数種の色変換材料の複合膜を形成することによって、高品位で且つ信頼性の高い白色ＬＥＤ又は白色ＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係るＥＬ素子及びその製造方法、色変換フィルタ及びこれを用いたＥＬ素子について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００２９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子について、図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子１０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子１０は、透明基板１１の上に、透明電極１２と、発光層１３と、背面電極１４とが、順次積層されている。さらに詳細には、発光層１３は、無機蛍光体結晶粒１３ａと誘電体結晶粒１３ｂとが隙間なく混在して成る。無機蛍光体結晶粒１３ａからの発光は、透明電極１２の側から取り出される。なお、前記構成に加えて、ＥＬ素子１０の全部又は一部を封止する構造（カバー層１５）を更に備えていてもよい。これによって、湿気や有害なイオン等の汚染から発光層を保護し、素子寿命を延ばすことが可能となる。
【００３０】
次に、ＥＬ素子１０の各構成部材について詳細に説明する。
まず、透明基板１１について説明する。透明基板１１は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料であればよい。更には透明電極１２との密着性に優れていることが好ましい。透明基板１１としては、コーニング１７３７等のガラス基板を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光層へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。さらに、ポリエステル等の樹脂基板を用いてもよい。樹脂基板は耐久性、柔軟性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、別例の樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサイクリックオレフィン（ＰＣＯ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。また、透明基板１１は、板状の他、シート状、フィルム状等の形状であってよい。
【００３１】
また、図１において、背面電極１４を透明電極とすれば、基板１１の反対側へ発光を取り出すことも可能となる。この場合、基板１１は、透明であっても非透明であってもよい。非透明の基板としては、アルミナ等のセラミックス基板やシリコンウェハ、表面に絶縁層を有する金属基板等を用いることができる。別例のセラミックス材料としては、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ＋ＢｅＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マコール（登録商標）、ホトベール（登録商標）、マセライト（登録商標）等が挙げられる。これらの基板材料は、加熱処理等の製造プロセス条件や用途に応じて使い分けることが望ましい。なお、基板１１の反対側から発光を取り出す場合は、反射率の高い基板を用いることで、発光の外部取り出し効率を高めることができる。
【００３２】
次に、透明電極１２について説明する。透明電極１２としては、透過性を有し、低抵抗で、且つ透明基板１１との密着性に優れている材料であれば、特に材料を限定するものではない。さらには、透明電極１２は、製造プロセス中や使用中に隣接する発光層１３と相互作用を起こさないことが好ましい。特に好適な例としては、ＩＴＯやＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＳｒＲｕＯ２等の金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ＩＴＯは、その透明性を向上させる目的、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の公知の成膜方法で成膜できる。また、透明電極１２は、成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１２の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。好ましくは、透明電極１２の膜厚は１００〜５００ｎｍが適当である。さらに、透明電極１２には、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の高分子材料や、カーボン等を用いてもよい。これらの材料を用いる場合は、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法等公知の成膜方法を使用することができる。
【００３３】
次に、発光層１３について説明する。前述のように、発光層１３は無機蛍光体の結晶粒１３ａと誘電体の結晶粒１３ｂとが隙間なく混在して成る。この発光層１３は、前述のエアロゾルデポジション法を用いて、無機蛍光体微粒子と誘電体微粒子とを基板表面に衝突させて形成した複合膜である。また、発光層１３の膜厚は、１μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに３μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００３４】
ここで用いられる無機蛍光体微粒子としては、表面にキズや欠陥が少ないことが好ましく、前述のＭｎをドープしたＺｎＳに代表される第１２族−第１６族間化合物等公知の蛍光体材料が使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。蛍光体微粒子の母材として他の好適な例には、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳｅ等の第２族−第１６族間化合物蛍光材料、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶、又は部分的に偏析していてもよい混合物がある。さらに、別の蛍光体微粒子の母材としては、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＧａ２Ｓ４等のチオガレート系蛍光材料、ＣａＡｌ２Ｓ４、ＳｒＡｌ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４等のチオアルミネート蛍光材料、Ｇａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＧｅＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物蛍光材料、あるいは、Ｚｎ２ＳｉＯ４、Ｚｎ２ＧｅＯ４、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｏ４、ＣａＧｅＯ３、ＭｇＧｅＯ３、Ｙ４ＧｅＯ８、Ｙ２ＧｅＯ５、Ｙ２Ｇｅ２Ｏ７、Ｙ２ＳｉＯ５、ＢｅＧａ２Ｏ４、Ｓｒ３Ｇａ２Ｏ６、（Ｚｎ２ＳｉＯ４−Ｚｎ２ＧｅＯ４）、（Ｇａ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３）、（ＣａＯ−Ｇａ２Ｏ３）、（Ｙ２Ｏ３−ＧｅＯ２）等の多元酸化物蛍光材料等がある。これらの蛍光体微粒子の母材には、それぞれ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属元素から選ばれる少なくとも１種類の元素が賦活されている。また、共賦活物質としては、Ａｌ等の金属元素、Ｃｌ、Ｉのような非金属元素や、ＴｂＦ３、ＰｒＦ３等のフッ化物を用いてもよい。またさらに、融剤若しくはその他の助剤として、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２、ＢａＦ等のアルカリ若しくはアルカリ土類金属の塩化物若しくはフッ化物、さらには金属Ｉｒ、Ｉｒハロゲン化物、Ｉｒ酸化物等を用いてもよい。さらに、上記の賦活物質、共賦活物質、融剤、助剤等のうち２種類以上を同時に導入してもよい。蛍光体微粒子の合成製法としては、焼成法や共沈法、ソルボサーマル法、逆ミセル法、爆発法等、公知の合成方法を適用することができる。蛍光体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。
【００３５】
一方、発光層１３で用いられる誘電体微粒子としては、電気絶縁性が高く、誘電率が高いものが好ましい。この誘電体微粒子として好適な例には、チタン酸バリウムや、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマス、タンタル酸バリウム、ジルコンチタン酸鉛、ニオブ酸鉛、ジルコンチタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマスナトリウム、ビスマスタンタル酸ストロンチウム、ビスマスニオブ酸ストロンチウム、ビスマスタンタル酸バリウム、ビスマスニオブ酸バリウム、ビスマスタンタル酸鉛、ビスマスニオブ酸鉛、ビスマスチタン酸カルシウム、ビスマスチタン酸ストロンチウム、ビスマスチタン酸バリウム、ビスマスチタン酸鉛、ビスマスチタン酸ナトリウム、ビスマスチタン酸カリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化サマリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸窒化珪素等の誘電体材料、及びこれらの複合材料等があるが、特にこれらに限定されるものではない。誘電体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。
【００３６】
次に、発光層１３の成膜方法について説明する。図２は、エアロゾルデポジション法を用いた成膜装置２０の一例の構成を示す部分模式図である。この成膜装置２０は、原材料微粒子のエアロゾルを発生し、供給する部分と、成膜室とから構成されている。さらに詳細には、原材料エアロゾルの供給部分は、エアロゾル発生容器２１と、キャリアガス導入管２２と、搬送管２３と、ノズル２４とを含んでいる。キャリアガス導入管２２は、原材料微粒子２９を搬送するためのガス（キャリアガス）を供給し、且つ、エアロゾル発生容器２１内で原材料微粒子２９を浮遊させるため、その先端が原材料微粒子２９内に埋没するように配置されている。搬送管２３は、原材料微粒子２９をキャリアガスと共に吸引し、ノズル２４に搬送する。ノズル２４は、搬送管２３によって搬送された原材料微粒子を、基板に向けて噴射する。ノズル２４の出射端部の形状は、成膜のパターンに応じて変更してもよい。なお、混合する原材料微粒子が２種類の場合には、これらのエアロゾルの供給部分が２組必要となる。一方、成膜室は、チャンバー２６と、ＸＹステージ２７と、真空ポンプ２８からなり、前述のエアロゾル供給部分の搬送管２３及びノズル２４がチャンバー２６内に挿入されている。チャンバー２６内は、予め真空ポンプ２８によって成膜環境の調整がなされる。ＸＹステージ２７は、ノズル２４とＸＹステージ２７上に配置された基板３０との相対位置を制御するため、３次元に移動可能なステージとなっている。可動ステージ２７を移動させながら、ノズル２４から原材料微粒子を噴射させることにより、基板３０上に所望のパターンを形成する。なお、図２に示す成膜装置２０では、ノズル２４を固定し、ＸＹステージ２７を移動させる構成となっているが、これに限定されず、ステージ側を固定し、ノズル側を移動させても、あるいはノズルとステージの両方を可動としてもよい。さらに、成膜装置２０ではノズル２４の噴射方向は、基板３０の法線方向と平行に配置されているが、両者に角度を設けて配置してもよい。このように噴射方向と基板の法線方向との間に角度を設けることによって、原材料微粒子が基板３０に衝突する際の衝突エネルギーを調整することができる。またさらに、ＸＹステージ２７や搬送管２３等に加熱機構を設けていてもよい。
【００３７】
また、発光層１３の成膜の際は、エアロゾル発生容器２１に原材料微粒子２９を投入する。キャリアガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスや、乾燥空気、酸素ガス、水素ガス等を用いることができる。原材料微粒子の噴射速度としては、５０ｍ／ｓ〜５００ｍ／ｓに調整されることが好ましく、キャリアガスの吐出圧やノズル２４の形状等で調整する。
【００３８】
このようなエアロゾルデポジション法によって成膜された発光層１３は、蛍光体結晶粒１３ａと誘電体結晶粒１３ｂとが、各々の結晶型を維持した微結晶の集合体として構成されており、その結晶粒の平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの膜となっている。さらに、微結晶間の粒界は、非常に薄く、その平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍである。一般的に、蛍光体を物理的に小径化していくと、小型化の過程で結晶型が破壊され、これらの欠陥がキラーサイトとなって輝度が低下してしまう。しかし、本実施形態のＥＬ素子によれば、蛍光体の結晶構造が成膜後も維持されるため、輝度の低下が生じない。さらに、蛍光体と誘電体の微結晶が高密度で混在することにより、個々の蛍光体微結晶に効率的に電界が加わるため、発光効率も向上する。また、一般的にスパッタリング法等で幅の広い粒界が形成されると、リーク電流のパスとなってしまい、絶縁耐圧低下の原因の一つとなっていたが、本実施形態のＥＬ素子によれば、粒界が非常に薄いため、絶縁耐圧を向上させることもできる。以上の作用により、高輝度、高効率、且つ高信頼性のＥＬ素子を実現した。
【００３９】
次に、背面電極１４について説明する。背面電極１４としては、導電性であって、しかも発光層１３との密着性に優れている材料であれば特に限定されない。さらには、製造プロセス中や使用中に隣接する発光層１３と相互作用を起こさないことが好ましい。好適な例としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属やこれらの合金が挙げられる。背面電極１４の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、めっき法、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法等公知の成膜方法が用いられ、膜厚は１００〜５００ｎｍが好ましい。また、前述のように基板１１の反対側から光を取り出す場合、透過性の材料を用いることが好ましく、前述の透明電極と同様の材料を用いることができる。またさらに、背面電極１４は黒色を呈していてもよく、これによって透明電極１２側からＥＬ素子１０内に入射してきた外光が背面電極１４の表面で反射することを防止することが可能となり、外光コントラストを良好にすることができる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の製造方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の製造方法を示すフローチャートである。
（ａ−１）透明基板として、ガラス基板１１を準備する（Ｓ０１）。
（ｂ−１）ガラス基板１１上に、透明電極１２としてＩＴＯ電極をスパッタリング法により形成した（Ｓ０２）。膜厚は２００ｎｍとした。ＩＴＯ電極はメタルマスクによりくし型パターンとした。フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によるパターン形成であってもよい。
（ａ−２）蛍光体微粒子を準備した（Ｓ０３）。蛍光体微粒子１３ａとしては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌを、誘電体微粒子１３ｂとしてはＢａＴｉＯ３を用いた。
（ｂ−２）蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとは、成膜直前に十分乾燥させ、ボールミルを用いて２次凝集の解砕を行うと共に、蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとの混合を行った（Ｓ０４）。
（ｃ）透明電極１２が形成されたガラス基板１１上に、蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとの混合物を用いて、前述のエアロゾルデポジション法によって、蛍光体微粒子１３ａと誘電体微粒子１３ｂとの混合物からなる発光層１３を形成した（Ｓ０５）。なお、発光層１３の膜厚は５μｍとした。
（ｄ）発光層１３上に、背面電極１４としてＰｔ電極をスパッタリング法により形成した（Ｓ０６）。膜厚は４００ｎｍとした。Ｐｔ電極はメタルマスクにより透明電極１２と直交する、「くし型パターン」とした。なお、スパッタリング法に限られず、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によってパターン形成を行ってもよい。
（ｅ）透明電極１２と背面電極１４との端部が露出するように、ポリイミド系の感光樹脂を塗布、硬化させてカバー層１５を形成した（Ｓ０７）。
【００４１】
前記手順で作製したＥＬ素子に、１５０Ｖ／１ｋＨｚの正弦波交流電圧を印加したところ、発光輝度は約７００ｃｄ／ｍ２を示した。この値は、従来の分散型ＥＬ素子の発光輝度を上回っていた。また、３００Ｖ以上の電圧を印加しても、絶縁破壊は起こらなかった。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る白色ＥＬ素子について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る白色ＥＬ素子の光取り出し面に垂直な断面図である。この白色ＥＬ素子４０は、青色発光するＥＬ素子４１の透明基板４２の外側の面に色変換層４８を積層した構成となっている。さらに詳細には、色変換層４８は、青色ＥＬ素子４１から入射する青色光を吸収して赤色発光する赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒと、青色ＥＬ素子４１から入射する青色光を吸収して緑色発光する緑色蛍光体の結晶粒４８Ｇとが隙間なく混在して成る。また、青色ＥＬ素子４１は、透明基板４２の上に、透明電極４３と、青色発光層４４と、誘電体層４５と、背面電極４６とが、順次積層されている。青色発光層４４からの発光は透明電極４３と、透明基板４２と、色変換層４８とを通って外部に取り出される。なお、前記構成に加えて、青色ＥＬ素子４１や色変換層４８の全部又は一部を封止する構造（カバー層４７及び４９）を更に備えていてもよい。これによって、湿気や有害なイオン等の汚染から色変換層４８等を保護し、素子寿命を延ばすことが可能となる。また、赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒは、緑色光を吸収して赤色発光するものであってもよい。またさらに、透明電極４３と青色発光層４４との間に透明の誘電体層を追加した構成であってもよい。なお、白色光を得る別例の方法としては、後述する別例のように、青色ＬＥＤに、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを含む色変換層を組み合わせるものでもよい。
【００４３】
次に、白色ＥＬ素子４０の各構成部材について詳細に説明する。まず、透明基板４２については、実施の形態１における基板１１と実質的に同一であって、且つ透過性を有するものであればよく、詳細の説明は省略する。また、透明電極４２、背面電極４６も、実施の形態１における透明電極１４、背面電極１２と実質的に同一であるため、詳細の説明は省略する。
【００４４】
また、青色発光層４４について説明する。青色発光層４４は、実施の形態１における無機蛍光体微粒子と実質的に同一であって、且つ、その発光色が青色である蛍光材料を用いることができる。また、その形態については、蛍光体薄膜であっても、蛍光体微粒子の樹脂分散膜であってもよい。薄膜型の青色発光層の場合は、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法等の公知の成膜方法を用いることができる。薄膜型の場合には、膜厚は、０．１μｍ〜１μｍが好ましい。一方、分散型の青色発光層の場合は、スクリーン印刷法、バーコート法、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法等公知の成膜方法を用いることができる。分散型の場合には、膜厚は１０μｍ〜１００μｍが好ましい。
【００４５】
さらに、誘電体層４５について説明する。誘電体層４５は、実施の形態１における誘電体微粒子と実質的に同一であって、同様の誘電体材料を用いることができるよい。また、その形態については、誘電体薄膜であっても、誘電体微粒子の樹脂分散膜であってもよい。薄膜型の誘電体層の場合は、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法、ゾルゲル法等の公知の成膜方法を用いることができる。薄膜型の場合には、膜厚は０．１μｍ〜１μｍの範囲が好ましい。一方、分散型の誘電体層の場合は、スクリーン印刷法、バーコート法、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法等の公知の成膜方法を用いることができる。分散型の場合には、膜厚は１μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００４６】
またさらに、色変換層４８について説明する。前述のように、色変換層４８は、赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒと緑色蛍光体の結晶粒４８Ｇとが隙間なく混在して成る。この色変換層４８は、前述のエアロゾルデポジション法を用いて、赤色蛍光体微粒子と緑色蛍光体微粒子とを透明基板表面に衝突させて形成した複合膜である。この色変換層４８の膜厚は、１μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに３μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００４７】
ここで用いられる赤色蛍光体微粒子としては、実施の形態１における無機蛍光体微粒子と実質的に同一であって、且つ青色波長域若しくは緑色波長域に吸収を持ち、その発光色が赤色である蛍光材料を用いることができる。また、赤色蛍光体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。またさらに、青色光若しくは緑色光を赤色光に変換する効率は高い方が好ましい。一方、緑色蛍光体微粒子としては、実施の形態１における無機蛍光体微粒子と実質的に同一であって、且つ青色波長域に吸収を持ち、その発光色が緑色である蛍光材料を用いることができる。また、緑色蛍光体微粒子の粒径としては、平均粒径で０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらには０．５μｍ〜１μｍがより好ましい。またさらに、青色光を緑色光に変換する効率は高い方が好ましい。
【００４８】
次に、色変換層４８の成膜方法について説明する。色変換層４８の成膜方法は、実施の形態１における発光層１３の成膜方法と実質的に同一であり、無機蛍光体微粒子と誘電体微粒子に替えて、赤色蛍光体微粒子と緑色蛍光体微粒子とを使用する点で相違する。従って、詳細の説明は省略する。
【００４９】
このようなエアロゾルデポジション法によって成膜された色変換層４８は、赤色蛍光体の結晶粒４８Ｒと緑色蛍光体の結晶粒４８Ｇとが、各々の結晶型を維持した微結晶の集合体となっており、その結晶粒の平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの膜となっている。さらに、微結晶間の粒界は非常に薄く、その平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍである微結晶集合体が実現できる。一般的に、蛍光体を物理的に小径化していくと、その過程で結晶型が破壊され、これらの欠陥がキラーサイトとなって輝度が低下してしまう。しかし、本実施形態のＥＬ素子によれば、蛍光体の結晶構造が成膜後も維持されるため、輝度の低下が生じない。さらに、蛍光体と誘電体の微結晶が高密度で混在することにより、個々の蛍光体微結晶に効率的に電界が加わるため、発光効率も向上する。また、一般的にスパッタリング法等で幅の広い粒界が形成されると、リーク電流のパスとなってしまい、絶縁耐圧低下の原因の一つとなっていた。本実施形態の白色ＥＬ素子によれば、色変換層４８において、各蛍光体微結晶の粒界が非常に薄いため、絶縁耐圧を向上させることもできる。以上の作用により、高輝度、高効率、且つ高信頼性の白色ＥＬ素子を実現した。
【００５０】
（実施の形態３）
また、本発明の実施の形態３に係る白色ＬＥＤについて、図５を用いて説明する。図４は、この白色ＬＥＤの光取り出し面に垂直な断面図である。この白色ＬＥＤ５０は、前述の白色ＥＬ素子４０と比べると、青色発光するＥＬ素子４１の代わりに近視外発光するＬＥＤチップ５１を用いている点で相違する。また、白色ＥＬ素子４０の色変換層４８は、２種類の結晶粒４８Ｒ、４８Ｇより構成されたものであったが、白色ＬＥＤ５０の色変換層５５は、３種類の結晶粒５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂより構成されている点で相違する。さらに詳細には、色変換層５５は、透明基板５４上にエアロゾルデポジション法によって形成され、近紫外ＬＥＤチップ５１から透明基板５４を通過して入射する近視外光を吸収して青色発光する青色蛍光体の結晶粒５５Ｂと、近紫外ＬＥＤチップ５１から入射する近紫外光、若しくは、青色蛍光体結晶粒５５Ｂが発する青色光を吸収して緑色発光する緑色蛍光体の結晶粒５５Ｇと、近紫外ＬＥＤチップ５１から入射する近紫外光、若しくは、青色蛍光体結晶粒５５Ｂが発する青色光、若しくは、緑色蛍光体結晶粒５５Ｇが発する緑色光を吸収して赤色発光する赤色蛍光体結晶粒５５Ｒとが、隙間なく混在して成る。なお、近紫外ＬＥＤチップ５１は、ＬＥＤチップとして代表的な構造であり、筐体５３内に近紫外ＬＥＤ５２を配置した構成となっている。また、カバー層５６をさらに備えてもよい。
【００５１】
近紫外ＬＥＤ５２は、波長３５０ｎｍ〜４１０ｎｍ、好ましくは波長３５０ｎｍ〜４００ｎｍの領域に発光ピークを有するものであり、ＧａＮ系化合物半導体、ＳｉＣ系化合物半導体、ＺｎＳｅ系化合物半導体、ＺｎＳ系化合物半導体材料を用いて製作される。
【００５２】
なお、透明又は半透明の支持基板の上に、実施の形態２の白色ＥＬ素子又は実施の形態３の白色ＬＥＤに用いられた色変換層を設けることによって、色変換フィルタを構成してもよい。この色変換フィルタを青色ＥＬ素子や青色ＬＥＤと組み合わせることによって白色ＥＬ素子や白色ＬＥＤを構成することができる。
【００５３】
なお、前述の各実施形態は一例を示したものであり、本発明の構成は各実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、実施の形態２において、青色若しくは近紫外の光源として有機ＥＬ素子等の単色光源を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係るＥＬ素子は、特に平面型ディスプレイ装置やバックライト等の面光源に利用されるディスプレイデバイスや、通信、照明等に利用される各種光源として有用である。また、本発明に係る色変換フィルタは、青色発光素子と組み合わせて白色光源を得る色変換フィルタとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】エアロゾルデポジション法の成膜装置の一例の構成を示す部分模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＥＬ素子の製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る白色ＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る白色ＬＥＤの発光面に垂直な断面図である。
【図６】従来例のＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図７】従来例の白色ＬＥＤの発光面に垂直な断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０ ＥＬ素子、１１ 透明基板、１２ 透明電極、１３ 発光層、
１３ａ 蛍光体結晶粒、１３ｂ 誘電体結晶粒、１４ 背面電極、１５ カバー層、
２０ 成膜装置、２１ エアロゾル発生容器、２２ キャリアガス導入管、
２３ 搬送管、２４ ノズル、２５ チャンバー、２６ ＸＹステージ、
２７ 真空ポンプ、２８ａ、２８ｂ 原材料微粒子、２９ 基板、４０ 白色ＥＬ素子、
４１ 青色ＥＬ素子、４２ 透明基板、４３ 透明電極、４４ 発光層、
４５ 誘電体層、４６ 背面電極、４７、４９ カバー層、４８ 色変換層、
４８Ｒ 赤色蛍光体結晶粒、４８Ｇ 緑色蛍光体結晶粒、５０ 白色ＬＥＤ、
５１ 近紫外ＬＥＤチップ、５２ 近紫外ＬＥＤ、５３ 筐体、５４ 透明基板、
５５ 色変換層、５５Ｒ 赤色蛍光体結晶粒、５５Ｇ 緑色蛍光体結晶粒、
５５Ｂ 青色蛍光体結晶粒、５６ カバー層、１００ ＥＬ素子、１０１ 透明基板、
１０２ 透明電極、１０３ 発光層、１０３ａ 蛍光体微粒子、１０３ｂ 防湿被膜、
１０３ｃ バインダ樹脂、１０４ 誘電体層、１０４ａ 誘電体微粒子、
１０４ｃ バインダ樹脂、１０５ 背面電極、１０６ カバー層、
１１１ 筐体、１１２ 近紫外ＬＥＤチップ、１１３ 色変換層、
１１３Ｒ 赤色蛍光体微粒子、１１３Ｇ 緑色蛍光体微粒子、
１１３Ｂ 青色蛍光体微粒子、１１３ｃ バインダ樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた層であって、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒とが混在しており、前記各結晶粒が、平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を介して接して構成された複合層と
を備えることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】
前記誘電体粒は、ペロブスカイト構造を有することを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた発光層と、
前記電極間に挟まれて設けられ、前記発光層からの光を色変換する色変換層であって、前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項４】
前記色変換層は、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のＥＬ素子。
【請求項５】
基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記第１電極の上に前記誘電体結晶粒と前記無機蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、複合層を形成する工程と、
前記複合層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とするＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
前記誘電体結晶粒は、ペロブスカイト構造を有することを特徴とする請求項５に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の上に発光層を形成する工程と、
前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記発光層の上に前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と、
前記色変換層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とするＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】
前記色変換層を形成する工程において、前記混合物にさらに、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒を含ませることを特徴とする請求項７に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項９】
透明又は半透明である支持基板と、
前記支持基板の上に設けられ、入射光を色変換する色変換層であって、前記入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とする色変換フィルタ。
【請求項１０】
透明又は半透明である支持基板を準備する工程と、
入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記支持基板の上に、前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と
を含むことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【請求項１】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた層であって、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒とが混在しており、前記各結晶粒が、平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を介して接して構成された複合層と
を備えることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】
前記誘電体粒は、ペロブスカイト構造を有することを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられた発光層と、
前記電極間に挟まれて設けられ、前記発光層からの光を色変換する色変換層であって、前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項４】
前記色変換層は、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のＥＬ素子。
【請求項５】
基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の誘電体結晶粒と、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の無機蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記第１電極の上に前記誘電体結晶粒と前記無機蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、複合層を形成する工程と、
前記複合層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とするＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
前記誘電体結晶粒は、ペロブスカイト構造を有することを特徴とする請求項５に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
基板を準備する工程と、
第１電極を設ける工程と、
前記第１電極の上に発光層を形成する工程と、
前記発光層からの光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記発光層からの光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記発光層の上に前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と、
前記色変換層の上に第２電極を設ける工程と
を含むことを特徴とするＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】
前記色変換層を形成する工程において、前記混合物にさらに、前記発光層からの光を第３の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第３蛍光体結晶粒を含ませることを特徴とする請求項７に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項９】
透明又は半透明である支持基板と、
前記支持基板の上に設けられ、入射光を色変換する色変換層であって、前記入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒とが混在して平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒界を接して構成された色変換層と
を備えることを特徴とする色変換フィルタ。
【請求項１０】
透明又は半透明である支持基板を準備する工程と、
入射光を第１の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第１蛍光体結晶粒と、前記入射光を第２の波長の光に変換する、平均粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の第２蛍光体結晶粒との混合物のエアロゾルを、ノズルから噴射させて、前記支持基板の上に、前記第１蛍光体結晶粒と前記第２蛍光体結晶粒との混合物を堆積させて、色変換層を形成する工程と
を含むことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−９７１１（Ｐ２００９−９７１１Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７２４７（Ｐ２００７−１６７２４７）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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