JP3388796B2 - Inorganic dispersed light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents
Inorganic dispersed light emitting device and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高輝度で発光ムラが
少なく、しかも絶縁耐圧にもすぐれた無機分散型発光素
子およびその効率的な製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inorganic dispersion type light emitting device having a high luminance, little unevenness in light emission, and an excellent withstand voltage and an efficient manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、無機分散形発光素子としては、図
2および図4に示した構造のものが知られており、これ
らは自動車用計器やショーウィンドの装飾用などの用途
に広く用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an inorganic dispersion type light emitting device, one having a structure shown in FIG. 2 and FIG. 4 is known, and these are widely used for applications such as measuring instruments for automobiles and decoration of show windows. ing.
【0003】すなわち、図2に示した従来の無機分散型
発光素子(フラット型)は、ステンレス鋼に代表される
金属素地1上に、白色系のホーロー釉からなる絶縁反射
層2、蛍光体をホーロー中に分散せしめた蛍光体発光層
3、およびITOフィルムなどの透明導電膜5を順次形
成することにより構成されている。That is, in the conventional inorganic dispersion type light emitting device (flat type) shown in FIG. 2, an insulating reflection layer 2 made of white enamel and a phosphor are provided on a metal base 1 represented by stainless steel. It is configured by sequentially forming a phosphor light emitting layer 3 dispersed in an enamel and a transparent conductive film 5 such as an ITO film.
【0004】そして、透明導電膜5に設けた電極(図示
せず)と、金属素地1に設けた電極(図示せず)とを、
リード線などにより電気的に連結し、電源から電圧を印
加することにより、蛍光体発光層3に電界を生じ、蛍光
体が発光するようになっている。An electrode (not shown) provided on the transparent conductive film 5 and an electrode (not shown) provided on the metal base 1 are
By electrically connecting with a lead wire or the like and applying a voltage from a power source, an electric field is generated in the phosphor light emitting layer 3, and the phosphor emits light.
【0005】上記図2に示した従来の無機分散型発光素
子において、金属素地1と蛍光体発光層3との間に設け
られる白色の絶縁反射層2は、絶縁耐圧の向上と発光を
効率よく観測者に視認させるために寄与するものであ
り、電界のロスを防ぐためには誘電率の高い材料からな
ることが好ましいが、選択すべき材料の幅が狭く、蛍光
体発光層3の誘電率を上回る材料はなかなか見当たらな
いのが実情である。In the conventional inorganic dispersion type light emitting device shown in FIG. 2, the white insulating reflection layer 2 provided between the metal base 1 and the phosphor light emitting layer 3 improves the withstand voltage and efficiently emits light. It is preferable to use a material having a high dielectric constant in order to prevent the loss of the electric field, since it contributes to the visual recognition to the observer, but the width of the material to be selected is narrow, and the dielectric constant of the phosphor light emitting layer 3 is The reality is that it is difficult to find a material that exceeds this.
【0006】しかも、電界のロスを少なくするという意
味からは、絶縁反射層2の膜厚をできるだけ薄くするこ
とも一手段ではあるが、絶縁反射層2の材料としてホー
ロー釉やガラスフリットを用いる場合には、30μm以
下の膜厚とすることが困難であり、またたとえ膜厚を薄
くすることができたとしても、絶縁反射層2本来の絶縁
性や白色の反射層としての機能が低下してしまうという
問題を包含していた。Further, in order to reduce the loss of the electric field, it is also possible to make the thickness of the insulating reflection layer 2 as thin as possible, but in the case of using enamel glaze or glass frit as the material of the insulating reflection layer 2. It is difficult to reduce the film thickness to 30 μm or less, and even if the film thickness can be reduced, the original insulating property of the insulating reflection layer 2 and the function as a white reflection layer are deteriorated. It included the problem of being lost.
【0007】また、図2に示した従来の無機分散型発光
素子において、蛍光体発光層3はその拡大図を図3に示
したように、蛍光体粒子3aがバインダー(ホーロー)
3b中に分散した構造からなるが、この蛍光体発光層3
は必ずしも蛍光体粒子3aがバインター3b中に完全に
埋設した平滑表面とはなっておらず、通常は蛍光体発光
層3の表面に蛍光体粒子3aがその一部を露出した状態
になっている。In the conventional inorganic dispersion type light emitting device shown in FIG. 2, the phosphor light emitting layer 3 has a phosphor particle 3a as a binder (hollow) as shown in an enlarged view of FIG.
The phosphor light-emitting layer 3 has a structure dispersed in 3b.
Does not necessarily have a smooth surface in which the phosphor particles 3a are completely embedded in the binder 3b, and usually the phosphor particles 3a are partially exposed on the surface of the phosphor light emitting layer 3. .
【0008】したがって、この蛍光体発光層3上に薄い
透明導電膜5を形成した場合には、前記露出した蛍光体
粒子3aによって透明導電膜5の表面に凹凸を生ずるば
かりか、露出した蛍光体粒子3aが透明導電膜5を破っ
て外部に飛び出し断線部5xを生ずるために、電界を印
加しても光らない蛍光体粒子3aが多く生じ、非発光点
が細かな点の集合となって観測される発光ムラを生じた
り、また全体の発光輝度が低下する傾向になるという問
題があった。Therefore, when the thin transparent conductive film 5 is formed on the phosphor light emitting layer 3, not only the exposed phosphor particles 3a cause unevenness on the surface of the transparent conductive film 5, but also the exposed phosphor. Since the particles 3a broke the transparent conductive film 5 and jumped out to the outside to generate the disconnection portion 5x, many phosphor particles 3a which did not shine even when an electric field was applied were generated, and the non-emission points were observed as a collection of fine points. There is a problem that uneven light emission is caused, and the overall light emission luminance tends to decrease.
【0009】一方、図4に示した従来の無機分散型発光
素子は、蛍光体発光層3と透明導電膜5との間に、ホー
ローまたは高分子からなる透明保護層4を設けることに
よって、上記蛍光体粒子3aの露出に起因する発光ムラ
や輝度の低下を改良した態様であり、この場合には蛍光
体発光層3の上下を透明保護層4および絶縁反射層2で
挟んだ二重絶縁構造になっている。On the other hand, in the conventional inorganic dispersion type light emitting device shown in FIG. 4, the transparent protective layer 4 made of enamel or polymer is provided between the phosphor light emitting layer 3 and the transparent conductive film 5 to provide the above-mentioned structure. This is a mode in which unevenness in light emission and a decrease in brightness due to the exposure of the phosphor particles 3a are improved. It has become.
【0010】しかるに、図2に示した従来の無機分散型
発光素子においては、上下いずれかの絶縁層(2,4)
の一方のみによって、十分な絶縁耐圧が確保できるた
め、絶縁層数の増加はかえって電界のロス、すなわち実
質的には蛍光体発光層3にかかる発光輝度に関係した電
界の低下という不利を招くことになる。However, in the conventional inorganic dispersion type light emitting device shown in FIG. 2, one of the upper and lower insulating layers (2, 4) is used.
Since only one of them can secure a sufficient withstand voltage, an increase in the number of insulating layers causes a disadvantage of a loss of electric field, that is, a reduction of an electric field substantially related to the emission brightness applied to the phosphor light emitting layer 3. become.
【0011】そして、この場合の電界のロスを取り戻す
ために、下側の絶縁反射層2の形成を省略すると、金属
素地1からの金属イオンの溶出による蛍光体の劣化、蛍
光体発光層3焼成時の金属素地1への密着性低下、およ
び白色反射層がなくなることによる輝度の低下などが招
かれるという問題を生じることになる。In order to recover the loss of the electric field in this case, if the formation of the lower insulating reflective layer 2 is omitted, the phosphor is deteriorated by the elution of metal ions from the metal base 1, and the phosphor emitting layer 3 is baked. In this case, there arise problems that the adhesiveness to the metal base 1 is deteriorated and the brightness is reduced due to the disappearance of the white reflective layer.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述した
従来の無機分散型発光素子が有する問題点を解決するた
めに検討した結果、達成されたものである。The present invention has been achieved as a result of investigations for solving the problems of the above-mentioned conventional inorganic dispersion type light emitting device.
【0013】したがって、この発明の目的は、高輝度で
発光ムラが少なく、しかも絶縁耐圧にもすぐれた無機分
散型発光素子、およびこの無機分散型発光素子を効率的
に製造する方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an inorganic dispersion type light emitting device which has high brightness and little unevenness in light emission and is excellent in withstand voltage, and a method for efficiently manufacturing the inorganic dispersion type light emitting device. It is in.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の無機分散型発光素子は、金属素地の表
面に、シリカ被覆層、ホーロー中に蛍光体を分散させた
蛍光体発光層、透明保護層および透明導電膜を順次形成
すると共に、前記金属素地と前記透明導電膜とを電気的
に連結した無機分散型発光素子であって、前記シリカ被
覆層の膜厚を0.1〜1μmと薄く形成して前記シリカ
被覆層と前記金属素地との間の金属光沢面を反射膜とし
て使用することを特徴とする。In order to achieve the above object, the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention is a phosphor light emitting device in which a silica coating layer and a phosphor are dispersed in a enamel on the surface of a metal substrate. An inorganic dispersion-type light emitting device in which a layer, a transparent protective layer, and a transparent conductive film are sequentially formed, and the metal substrate and the transparent conductive film are electrically connected to each other.
The silica is formed by forming a thin cover layer having a thickness of 0.1 to 1 μm.
The metallic glossy surface between the coating layer and the metal base is used as a reflective film.
It is characterized by being used .
【0015】また、この発明の無機分散型発光素子の製
造方法は、金属素地の表面にシリカゾルを塗布し、窒素
ガス雰囲気下で焼成してシリカ被覆層の膜厚を0.1〜
1μmと薄く形成した後、前記シリカ被覆層上に蛍光体
発光層、透明保護層および透明導電膜を順次形成するこ
とを特徴とする。Further, the method for producing an inorganic dispersion type light emitting device of the present invention comprises applying silica sol to the surface of a metal base and applying nitrogen.
The thickness of the silica coating layer is set to 0.1 by firing in a gas atmosphere.
After being formed as thin as 1 μm , a phosphor emitting layer, a transparent protective layer and a transparent conductive film are sequentially formed on the silica coating layer .
【0016】[0016]
【作用】この発明の無機分散型発光素子は、従来の絶縁
反射層の代わりにシリカ被覆層を用いたため、絶縁反射
層に起因する電界のロスを解消できるばかりか、前記シ
リカ被覆層により蛍光体の保護、蛍光体発光層と金属素
地との密着性および輝度などを十分に補償することがで
き、高輝度で発光ムラがすくなく、しかも絶縁耐圧がす
ぐれるという望ましい特性を発揮する。In the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention, since the silica coating layer is used instead of the conventional insulating reflection layer, not only the loss of the electric field due to the insulating reflection layer can be eliminated, but also the silica coating layer allows the phosphor to be used. It is possible to adequately compensate for the above-mentioned protection, the adhesiveness between the phosphor light-emitting layer and the metal base, the brightness, etc., and to exhibit the desirable characteristics of high brightness, little emission unevenness, and excellent dielectric strength.
【0017】また、この発明の無機分散型発光素子の製
造方法によれば、シリカ被覆層の膜厚を0.1〜1μm
と薄く形成することができるばかりか、シリカ被覆層の
焼成時に金属素地の酸化を起こすことがないため、従来
の膜厚が30μm以上の絶縁反射層を省略しても、シリ
カ被覆層と金属素地との間の金属光沢面に反射膜として
の機能を発揮せしめることができ、発光の減衰を十分に
抑制した高輝度の無機分散型発光素子を効率よく製造す
ることができる。According to the method for manufacturing an inorganic dispersion type light emitting device of the present invention, the silica coating layer has a thickness of 0.1 to 1 μm.
In addition to being able to form a thin film, the silica coating layer does not oxidize the metal base during firing, so even if the conventional insulating reflection layer with a thickness of 30 μm or more is omitted, the silica coating layer and metal The function as a reflection film can be exerted on the metallic glossy surface between the base and the substrate, and a high-brightness inorganic dispersion-type light-emitting device in which light emission attenuation is sufficiently suppressed can be efficiently manufactured.
【0018】したがって、この発明によれば、無機分散
型発光素子を従来よりも効率的に製造することができ、
しかもこの発明の無機分散型発光素子は、高発光輝度、
発光ムラおよび絶縁耐圧において高い信頼性を有してい
ることから、例えば自動車用計器の指針やショーウィン
ドの装飾用などとして広く用いることができる。Therefore, according to the present invention, the inorganic dispersion type light emitting device can be manufactured more efficiently than ever before.
Moreover, the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention has high emission brightness,
Since it has high reliability in light emission unevenness and withstand voltage, it can be widely used, for example, as a pointer of an automobile instrument or as a decoration of a show window.
【0019】[0019]
【実施例】以下、図面を参照しつつ、この発明の無機分
散型発光素子およびその製造方法の実施例について具体
的に説明する。Embodiments of the inorganic dispersion type light emitting device and the method of manufacturing the same according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【0020】図1はこの発明の無機分散型発光素子の一
実施例を示す断面説明図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention.
【0021】なお、図1において、上述の従来例と構造
が同じ部分については、図2〜図4で示したのと同じ符
号を用いて説明する。In FIG. 1, parts having the same structure as the above-mentioned conventional example will be described using the same reference numerals as those shown in FIGS.
【0022】図1において、この発明の無機分散型発光
素子は、金属素地1の表面に、シリカ被覆層6、ホーロ
ー中に蛍光体を分散させた蛍光体発光層3、透明保護層
4、および透明導電膜5を順次形成してなり、さらに前
記金属素地1に設けた電極(図示せず)と前記透明導電
膜5に設けた電極(図示せず)とを、エナメル線などの
リード線を介して電源に電気的に連結することにより構
成されている。Referring to FIG. 1, an inorganic dispersion type light emitting device of the present invention comprises a silica coating layer 6, a phosphor light emitting layer 3 in which a phosphor is dispersed in enamel, a transparent protective layer 4, and a metal base 1. A transparent conductive film 5 is sequentially formed, and an electrode (not shown) provided on the metal base 1 and an electrode (not shown) provided on the transparent conductive film 5 are connected to each other by a lead wire such as an enamel wire. It is configured by being electrically connected to the power source via the.
【0023】そして、金属素地1は基板状の脱炭素鋼ま
たはステンレス鋼などから選ばれた金属よりなり、フラ
ット型の無機分散型発光素子を形成する場合における金
属素地1の肉厚は0.5〜2.0mm程度とすることが望
ましい。The metal base 1 is made of a metal selected from decarbonized steel or stainless steel in the form of a substrate, and the thickness of the metal base 1 when forming a flat inorganic dispersion type light emitting device is 0.5. It is desirable to set it to about 2.0 mm.
【0024】また、この金属素地1は、シリカ被覆層6
の形成に先立ち、充分に洗浄され油脂あるいは有機物残
渣等が取り除かれることによって、シリカ被覆層6との
密着性が改良されていることが望ましい。The metal base 1 has a silica coating layer 6
It is desirable that the adhesion with the silica coating layer 6 is improved by thoroughly washing and removing oils and fats or organic residue before the formation of the above.
【0025】シリカ被覆層6は、金属素地1上にシリカ
ゾルを塗布し、これを焼成することにより形成されたも
のであり、その膜厚は0.1〜1.0μmの範囲に設定
されている。The silica coating layer 6 is formed by coating silica sol on the metal base 1 and baking the silica sol, and its film thickness is set in the range of 0.1 to 1.0 μm. There is.
【0026】蛍光体発光層3としては、ホーロー中に硫
化亜鉛などの蛍光体が分散されたものが用いられ、この
蛍光体発光層3の膜厚は40〜60μm程度に設定され
ている。As the phosphor emitting layer 3, a phosphor such as zinc sulfide dispersed in enamel is used, and the film thickness of the phosphor emitting layer 3 is set to about 40 to 60 μm .
【0027】透明保護層4は、ホーローまたは高分子か
ら形成されており、その膜厚は20〜30μm程度に設
定されている。The transparent protective layer 4 is made of enamel or polymer and its thickness is set to about 20 to 30 μm .
【0028】透明導電膜5は、例えばITO膜(酸化イ
ンジウムにスズを添加したもの)などを、蒸着やスパッ
タリングすることなどにより形成され、この透明導電膜
5に設ける電極の取出位置は任意に選択される。The transparent conductive film 5 is formed, for example, by depositing or sputtering an ITO film (indium oxide with tin added) or the like. The electrode extraction position provided on the transparent conductive film 5 is arbitrarily selected. To be done.
【0029】また、図示してはいないが、透明導電膜5
の表面には、外部との絶縁および素子の保護を図るため
に、さらに高分子からなる透明保護層を設けることがで
き、この場合の透明保護層の素材高分子としては、ポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコー
ル、アクリル樹脂、シアノエチルセルロース、シアノエ
チルプルラン、シアノエチルポバール、シアノエチルサ
ッカロース、シアノエチルソルビトールおよびシアノエ
チルシュックロースなどを用いることができる。Although not shown, the transparent conductive film 5
A transparent protective layer made of a polymer can be further provided on the surface of the element for the purpose of insulating the element from the outside and protecting the element. In this case, the material polymer of the transparent protective layer is polyethylene or polyvinyl chloride. , Polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polystyrene, polyvinyl alcohol, acrylic resin, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl poval, cyanoethyl saccharose, cyanoethyl sorbitol, cyanoethyl sucrose and the like can be used.
【0030】次に、この発明の無機分散型発光素子の製
造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention will be described.
【0031】まず、金属素地1を準備し、この金属素地
1上にシリカ被覆層6を形成する。First, a metal base 1 is prepared, and this metal base is
A silica coating layer 6 is formed on 1.
【0032】シリカ被覆層6の形成は、金属素地1上に
シリカゾルを塗布し、これを焼成することにより行われ
る。The silica coating layer 6 is formed by applying silica sol on the metal base 1 and firing it.
【0033】なお、シリカ被覆層6の焼成は、窒素ガス
雰囲気下で行うことが重要であり、焼成を空気中で行う
場合には、金属素地1とシリカ被覆層6との間に黒化し
た酸化膜が生じて、光の反射が大幅に減少する傾向とな
り、金属素地1の金属光沢面を反射面として機能させる
ことができなくなるため好ましくない。It is important that the silica coating layer 6 is fired in a nitrogen gas atmosphere. When firing is performed in the air, blackening occurs between the metal base 1 and the silica coating layer 6. An oxide film is generated, and light reflection tends to be significantly reduced, so that the metallic glossy surface of the metal base 1 cannot function as a reflecting surface, which is not preferable.
【0034】また、シリカ被覆層6の膜厚は、上記した
ように0.1〜1.0μmの範囲とするのが望ましく、
0.1μm未満ではイオン拡散を防止するパシベーショ
ン層としての機能が不充分で蛍光体層の焼成中に鉄イオ
ンあるいはクロムイオン等の拡散と考えられる青いある
いは黄色い着色が蛍光体発光層3に生じ、蛍光体発光層
3のバインダーの透明度が低下する傾向があり、また1
0μmを越える場合は、何度も塗布焼成を繰り返す必要
があって、生産性が悪い上に、回数を極端に増やすと膜
の剥がれが生じ易いため好ましくない。The thickness of the silica coating layer 6 is preferably in the range of 0.1 to 1.0 μm as described above,
If the thickness is less than 0.1 μm , the function as a passivation layer for preventing ion diffusion is insufficient, and blue or yellow coloring, which is considered as diffusion of iron ions or chromium ions, is generated in the phosphor light emitting layer 3 during firing of the phosphor layer. , The transparency of the binder of the phosphor light emitting layer 3 tends to decrease, and
If it exceeds 0 μm , it is necessary to repeat coating and firing many times, which is not preferable because productivity is poor and film peeling easily occurs when the number of times is extremely increased.
【0035】ここで、シリカ被覆層6をシリカゾルの塗
布、焼成により形成するに際しては、1回の塗布、焼成
により高々0.5μm程度の膜厚しか得ることができな
いが、シリカゾルの塗布、焼成を数回、例えば3〜5回
繰り返すことにより、所望の肉厚のシリカ被膜層6を形
成することができ、このように塗布、焼成を数回繰り返
した場合には、金属素地1の鉄イオン拡散防止層として
の効果が一層すぐれたシリカ被覆層6を形成することが
できる。Here, when the silica coating layer 6 is formed by coating and baking silica sol, a film thickness of about 0.5 μm at most can be obtained by coating and baking once, but coating and baking silica sol. The silica coating layer 6 having a desired thickness can be formed several times, for example, 3 to 5 times. When the coating and firing are repeated several times, the iron ions of the metal base 1 are It is possible to form the silica coating layer 6 having a further excellent effect as a diffusion prevention layer.
【0036】次に、シリカ被覆層6上に、蛍光体を分散
させたホーロー釉を塗布し、乾燥、仮焼成および焼成す
ることにより、蛍光体発光層3を形成する。Next, enamel glaze in which the phosphor is dispersed is applied on the silica coating layer 6 and dried, pre-baked, and baked to form the phosphor light-emitting layer 3.
【0037】次いで、蛍光体発光層3上に、ホーロー釉
を塗布し、乾燥、仮焼成および焼成することにより、透
明保護層4を形成する。Next, a transparent protective layer 4 is formed by applying enamel glaze on the phosphor light emitting layer 3 and drying, pre-baking and baking.
【0038】さらに、透明保護層4上に、ITOフィル
ムなどを蒸着またはスパッタリングすることにより、透
明導電膜5を形成し、この透明導電膜5および金属素地
1の適宜個所に電極を形成する。Further, an ITO film or the like is vapor-deposited or sputtered on the transparent protective layer 4 to form a transparent conductive film 5, and electrodes are formed at appropriate places on the transparent conductive film 5 and the metal base 1.
【0039】そして、さらに必要に応じて透明導電膜5
上に、高分子からなる透明保護層(図示せず)を形成す
ることによって、外部との絶縁および素子の保護を図っ
たこの発明の無機分散型発光素子を完成することができ
る。Further, if necessary, the transparent conductive film 5
By forming a transparent protective layer (not shown) made of a polymer on the above, the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention, which is intended to be insulated from the outside and protect the device, can be completed.
【0040】かくして得られるこの発明の無機分散型発
光素子は、リード線などを介して電源から金属素地1お
よび透明導電膜5に形成した電極へ電圧を印加すること
により、蛍光体発光層3に電界を生じ、蛍光体が発光す
ることになる。In the thus obtained inorganic dispersion type light emitting device of the present invention, a voltage is applied from the power source to the electrodes formed on the metal base 1 and the transparent conductive film 5 through the lead wire or the like, whereby the phosphor light emitting layer 3 is applied. An electric field is generated and the phosphor emits light.
【0041】このようにして得られ、かつ図1に示した
構造を有するこの発明の無機分散型発光素子は、従来の
膜厚が30μm以上の絶縁反射層の代わりに、膜厚が
0.1〜1.0μmのシリカ被覆層6を用いたため、絶
縁反射層に起因する電界のロスを解消できて、蛍光体発
光層3にかかる電界を1.4〜1.5倍に増加すること
が可能である。The inorganic dispersion type light emitting device of the present invention thus obtained and having the structure shown in FIG. 1 has a film thickness of 0.1 μm instead of the conventional insulating reflective layer having a film thickness of 30 μm or more. Since the silica coating layer 6 having a thickness of 1 to 1.0 μm is used, it is possible to eliminate the electric field loss caused by the insulating reflection layer and increase the electric field applied to the phosphor light emitting layer 3 by 1.4 to 1.5 times. Is possible.
【0042】また、シリカ被覆層6はその膜厚が1μm
以下と薄くても、金属素地1から蛍光体発光層3への鉄
イオン、クロムイオン等の拡散を十分に防止できるばか
りか、金属素地1と蛍光体発光層3との接着を助けるバ
ッファー層としての役割を十分発揮し、蛍光体発光層3
の剥がれなどのトラブルをほとんどなくすことができ
る。The silica coating layer 6 has a thickness of 1 μm.
Even if it is as thin as the following, not only can the diffusion of iron ions, chromium ions, etc. from the metal base 1 to the phosphor emission layer 3 be sufficiently prevented, but also as a buffer layer that helps the adhesion between the metal base 1 and the phosphor emission layer 3. The phosphor emitting layer 3
Almost no trouble such as peeling can be eliminated.
【0043】したがって、この発明の無機分散型発光素
子は、シリカ被覆層により蛍光体の保護、蛍光体発光層
と金属素地との密着性および輝度などを十分に補償する
ことができ、高輝度で発光ムラがすくなく、しかも絶縁
耐圧がすぐれるという望ましい特性を発揮する。Therefore, in the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention, the silica coating layer can sufficiently protect the phosphor, and can sufficiently compensate the adhesion between the phosphor light emitting layer and the metal base and the brightness, so that the brightness is high. It exhibits the desirable characteristics that there is little unevenness in light emission and that it has excellent withstand voltage.
【0044】以下に、試験例を挙げて、この発明の構成
および効果をさらに詳述する。The constitution and effects of the present invention will be described in more detail below with reference to test examples.
【0045】[試験例]
金属素地(芯材)の準備
金属素地として表面を充分に洗浄した厚み1.0mmのス
テンレス鋼板を準備した。[Test Example] Preparation of Metal Base Material (Core Material) As a metal base material, a stainless steel plate having a thickness of 1.0 mm and having its surface thoroughly washed was prepared.
【0046】シリカ被覆層の形成
シリカゾルとしては、テトラエトキシシランの加水分解
によるゾルを用意し、これをステンレス鋼板にディッ
プ、焼成してコーティング膜を得るいわゆるゾルゲル手
法を使用してシリカ被覆層を形成した。Formation of silica coating layer As a silica sol, a sol prepared by hydrolysis of tetraethoxysilane is prepared, which is dipped on a stainless steel plate and fired to obtain a coating film. The so-called sol-gel method is used to form the silica coating layer. did.
【0047】なお、シリカゾルの合成に当っては、山本
・神谷らの「金属アルコキシドを用いるコーティング膜
の性質に関する研究」窯業協会誌、90、[6]、19
82、p52〜p57を参考にした。Regarding the synthesis of silica sol, Yamamoto and Kamiya et al., "Study on the properties of coating film using metal alkoxide", Journal of Ceramic Society, 90, [6], 19
82, p52 to p57.
【0048】すなわち、まず以下の組成比の加水分解溶
液を調製した。That is, first, a hydrolysis solution having the following composition ratio was prepared .
【0049】
テトラエトキシシラン Si(OC2 H5 )4 0.40モル
エタノール C2 H5 OH 2.45モル
水 H2 O 2.90モル
塩酸 HCl 0.09モル
上記加水分解溶液を混合後、常温で2時間撹拌し、シリ
カゾル溶液を得た。Tetraethoxysilane Si (OC 2 H 5 ) 4 0.40 mol ethanol C 2 H 5 OH 2.45 mol water H 2 O 2.90 mol hydrochloric acid HCl 0.09 mol After mixing the above hydrolysis solution, The mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a silica sol solution.
【0050】次に、上記シリカゾル溶液にステンレス鋼
板を浸漬し、2.5mm/sec の速度で引上げ、ただちに
300℃のオーブン中で窒素ガス雰囲気下に30分焼成
する操作を5回繰り返すことにより、膜厚が1μmのシ
リカ被覆層を形成した。Next, the operation of immersing the stainless steel plate in the above silica sol solution, pulling it up at a speed of 2.5 mm / sec, and immediately firing it in a 300 ° C. oven in a nitrogen gas atmosphere for 30 minutes was repeated 5 times. A silica coating layer having a film thickness of 1 μm was formed.
【0051】蛍光体発光層の形成
蛍光体発光層形成溶液として、次の組成のものを準備し
た。Formation of Phosphor Emitting Layer A phosphor emitting layer forming solution having the following composition was prepared.
【0052】
蛍光体 シルバニア製 729 42.0g
低融点ガラス 東芝硝子社製 GSP220A524 18.0g
分散媒 α−ターピネオール 19.0g
バインダーポリマー デュポン製 エルバサイト2045 0.2g
上記溶液を撹拌、混合後、これに上記シリカ被覆層を形
成したステンレス鋼板を浸漬し、0.2m/sec の速度
で引上げ、1時間自然乾燥した後、380℃のオーブン
中で窒素ガス雰囲気下に10分焼成後、さらにオーブン
の温度を680℃に上げて10分焼成することにより、
膜厚が40μmの蛍光体発光層を形成した。Phosphor Silvania 729 42.0 g Low-melting glass TOSHIBA GLASS GSP220A524 18.0 g Dispersion medium α-Terpineol 19.0 g Binder polymer DuPont Elbasite 2045 0.2 g After stirring and mixing the above solution, The stainless steel sheet with the silica coating layer formed thereon is dipped, pulled up at a speed of 0.2 m / sec, naturally dried for 1 hour, baked in a nitrogen gas atmosphere at 380 ° C. for 10 minutes, and then the temperature of the oven. By raising the temperature to 680 ° C. and baking for 10 minutes,
A phosphor light emitting layer having a film thickness of 40 μm was formed.
【0053】透明保護層の形成
透明保護層形成溶液として、次の組成のものを準備し
た。Formation of Transparent Protective Layer A transparent protective layer forming solution having the following composition was prepared.
【0054】
低融点ガラス 東芝硝子社製 GSP220A524 60.0g
分散媒 α−ターピネオール 28.0g
バインダーポリマー デュポン製 エルバサイト2045 0.3g
上記溶液を撹拌、混合後、これに上記蛍光体発光層を形
成したステンレス鋼板を浸漬し、0.2m/sec の速度
で引上げ、1時間自然乾燥した後、380℃のオーブン
中で窒素ガス雰囲気下に10分焼成後、さらにオーブン
の温度を680℃に上げて10分焼成することにより、
膜厚が30μmの透明保護層を形成した。Low melting point glass GSP220A524 60.0 g manufactured by Toshiba Glass Co., Ltd. Dispersion medium α-terpineol 28.0 g Binder polymer Elponsite 2045 0.3 g manufactured by DuPont After stirring and mixing the above solution, the above phosphor emitting layer was formed on it. The stainless steel plate is dipped, pulled up at a speed of 0.2 m / sec, naturally dried for 1 hour, baked in an oven at 380 ° C for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere, and then the temperature of the oven is raised to 680 ° C for 10 minutes. By firing for a minute,
A transparent protective layer having a film thickness of 30 μm was formed.
【0055】透明導電膜の形成
下記条件のマグネトロスパッタリング法により、蛍光体
発光層上にITO膜を形成した。Formation of transparent conductive film An ITO film was formed on the phosphor light emitting layer by a magnetro sputtering method under the following conditions.
【0056】
ベーク条件:200℃、1時間
スパッタリング時間:20分
雰囲気(Ar)流量:20CCM
真空度:1×10-8 Torr (1.3×10 -6 Pa)
電極の形成
電極形成部分を剥離し、芯材の一部に電極を設けると共
に、ITO膜にエナメル線を巻いて、簡易電極とするこ
とにより、この発明の無機分散型発光素子を完成した。Baking conditions: 200 ° C., 1 hour Sputtering time: 20 minutes Atmosphere (Ar) flow rate: 20 CCM Degree of vacuum: 1 × 10 −8 Torr (1.3 × 10 −6 Pa) Electrode formation Peel off the electrode formation part Then, an electrode was provided on a part of the core material, and an enameled wire was wound around the ITO film to form a simple electrode, thereby completing the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention.
【0057】一方、比較のために、上記シリカ被覆層の
代わりに、上記透明保護層と同じ組成からなる膜厚が3
0μmの絶縁反射層を形成することによって、従来の無
機分散型発光素子を得た。On the other hand, for comparison, instead of the silica coating layer, a film thickness of 3 having the same composition as the transparent protective layer was used.
A conventional inorganic dispersion type light emitting device was obtained by forming an insulating reflection layer of 0 μm .
【0058】これら2種類の無機分散型発光素子につい
て、ITO膜上の電極と、金属素地の電極との間に、交
流電界を印加したところ、100V、400Hzにおい
て、従来の無機分散型発光素子は最大20cd/m2 であ
ったのに対し、この発明の無機分散型発光素子は最大3
0cd/m2 と約1.5倍の高発光輝度が得られ、また蛍
光体の劣化もなく、信頼性の高いものであった。When an AC electric field was applied between the electrode on the ITO film and the electrode on the metal base in these two types of inorganic dispersion type light emitting elements, the conventional inorganic dispersion type light emitting element was found to be 100 V and 400 Hz. The maximum was 20 cd / m 2 , whereas the maximum amount of the inorganic dispersion-type light emitting device of the present invention was 3
A high emission luminance of 0 cd / m 2, which is about 1.5 times higher, was obtained, and there was no deterioration of the phosphor, which was highly reliable.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、無機分散型発光素子を従来よりも効率的に製造する
ことができ、しかもこの発明の無機分散型発光素子は、
高発光輝度、発光ムラおよび絶縁耐圧において高い信頼
性を有していることから、例えば自動車用計器の指針や
ショーウィンドの装飾用などとして広く用いることがで
きる。As described above, according to the present invention, an inorganic dispersion type light emitting device can be manufactured more efficiently than before, and moreover, the inorganic dispersion type light emitting device of the present invention is
Since it has high reliability in high emission brightness, uneven emission, and withstand voltage, it can be widely used, for example, as a pointer for automobile instruments and as a decoration for show windows.
【図1】図1はこの発明の無機分散型発光素子の一実施
例を示す断面説明図である。FIG. 1 is a sectional explanatory view showing an embodiment of an inorganic dispersion type light emitting device of the present invention.
【図2】図2は従来の無機分散型発光素子の一例を示す
断面説明図である。FIG. 2 is a sectional explanatory view showing an example of a conventional inorganic dispersion type light emitting device.
【図3】図3は図2における蛍光体発光層部分の拡大断
面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a phosphor light emitting layer portion in FIG.
【図4】図4は従来の無機分散型発光素子の他の例を示
す断面説明図である。FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view showing another example of a conventional inorganic dispersion type light emitting device.
1 金属素地 2 絶縁反射層(従来例) 3 蛍光体発光層 4 透明保護層 5 透明導電膜 6 シリカ被覆層 1 metal substrate 2 Insulating reflection layer (conventional example) 3 Phosphor emission layer 4 Transparent protective layer 5 Transparent conductive film 6 Silica coating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−97397(JP,A) 特開 平4−22095(JP,A) 特開 平1−309292(JP,A) 実開 昭59−77795(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 33/00 - 33/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-97397 (JP, A) JP-A-4-22095 (JP, A) JP-A-1-309292 (JP, A) Actual development Sho-59- 77795 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H05B 33/00-33/28
Claims (2)
ロー中に蛍光体を分散させた蛍光体発光層、透明保護層
および透明導電膜を順次形成すると共に、前記金属素地
と前記透明導電膜とを電気的に連結した無機分散型発光
素子であって、前記シリカ被覆層の膜厚を0.1〜1μ
mと薄く形成して前記シリカ被覆層と前記金属素地との
間の金属光沢面を反射膜として使用することを特徴とす
る無機分散型発光素子。1. A silica coating layer, a phosphor light emitting layer in which a phosphor is dispersed in a enamel, a transparent protective layer and a transparent conductive film are sequentially formed on the surface of the metal base, and the metal base and the transparent conductive film are formed. Inorganic dispersion type luminescence in which and are electrically connected
In the device, the thickness of the silica coating layer is 0.1 to 1 μm.
of the silica coating layer and the metal substrate
An inorganic dispersed light-emitting device, characterized in that the metallic glossy surface between them is used as a reflective film .
窒素ガス雰囲気下で焼成してシリカ被覆層の膜厚を0.
1〜1μmと薄く形成した後、前記シリカ被覆層上に蛍
光体発光層、透明保護層および透明導電膜を順次形成す
ることを特徴とする無機分散型発光素子の製造方法。2. A silica sol is applied to the surface of a metal base,
The thickness of the silica coating layer is reduced to 0. by firing in a nitrogen gas atmosphere.
A method for manufacturing an inorganic dispersion type light emitting device, which comprises sequentially forming a phosphor light emitting layer, a transparent protective layer and a transparent conductive film on the silica coating layer after forming a thin film having a thickness of 1 to 1 μm.
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