JP2002194350A - 電場発光材料、電場発光デバイスおよびそれらの製造方法 - Google Patents

電場発光材料、電場発光デバイスおよびそれらの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 アルミン酸類を利用し、化学的・物理的に安
定な長残光電場発光材料、発光デバイスおよびこれらの
製造方法を提供する。 【解決手段】 アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸
マグネシウム、アルミン酸カルシウムまたはアルミン酸
亜鉛からなる母体材料に、電場によって励起された電子
が基底状態に戻る場合に発光する希土類(例えばEu)
または遷移金属(例えばMn)の1種類以上を発光中心
として0.001〜20wt%添加した電場発光材料。
また電場発光材料粉末を圧電性樹脂(例えば、フッ化ビ
ニリデン樹脂)に分散させた発光体の両面に電極を設け
た発光デバイス。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電場発光材料、電
場発光デバイスおよびそれらの製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】電場発光蛍光体、特に分散型電場発光蛍
光体は、誘電物に分散させて発光体層を形成し、発光体
層の両側に電極を設けるとともに、少なくとも一方の電
極として透明電極を用い、これらの電極の間に交流電圧
を加えることにより発光させるものである。従来、電場
発光蛍光体としては、硫化亜鉛を母体とするものがほと
んどで、この硫化亜鉛を母体材料とした蛍光体は、湿気
や水分の影響を受けやすいという弱点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、化学的
・物理的に安定した電場発光材料を得るべく、各種の材
料について研究、実験を繰り返してきたところ、アルミ
ン酸類(マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、
亜鉛)を母体材料とする電場発光材料が有効であること
を見出した。本発明はかかる新しい知見に基づくもので
あり、したがって、本発明の技術的課題は、上記アルミ
ン酸類を利用し、化学的・物理的に安定な電場発光材
料、発光デバイスおよびこれらの製造方法を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の電場発光材料は、化学的・物理的に安定な化
合物であるアルミン酸ストロンチウム、アルミン酸マグ
ネシウム、アルミン酸カルシウムまたはアルミン酸亜鉛
からなる母体材料に、電場によって励起された電子が基
底状態に戻る場合に発光する希土類または遷移金属の1
種類以上を発光中心として、0.001〜20wt%添
加したことを特徴とするものである。上記電場発光材料
においては、母体材料として、SrAlで表され
る化合物を用いると共に、発光中心としてEuを0.0
01〜20wt%添加し、或いは、母体材料としてZn
Alで表される化合物を用いると共に、発光中心
としてMnを0.001〜20wt%添加するのが、長
残光性をもたせるために有効である。
【0005】また、上記課題を解決するための本発明の
電場発光材料の製造方法は、アルミン酸ストロンチウ
ム、アルミン酸マグネシウム、アルミン酸カルシウムま
たはアルミン酸亜鉛からなる母体材料に、電場によって
励起された電子が基底状態に戻る場合に発光する希土類
または遷移金属の1種類以上を、発光中心として、0.
001〜20wt%の範囲内で添加し、混合した後、還
元雰囲気中で焼成することを特徴とするものである。
【0006】更に、上記電場発光材料は、その粉末を圧
電性樹脂に分散させて発光体を形成し、その両面側に電
極を設けることにより、本発明の電場発光デバイスとす
ることができ、この場合に、圧電性樹脂としてはフッ化
ビニリデン(PVDF)を主成分とする樹脂を用いるの
が有効である。上記電場発光デバイスは、上述した電場
発光材料の粉末を圧電性樹脂粉末と混合して加熱し、あ
るいは溶媒で溶解してペーストとし、そのペーストを板
状あるいは膜状に成形し、その両面側に電極を取り付け
た後、直流電圧により分極処理を施すことにより製造す
ることができ、この方法は発光特性の向上に有効なもの
である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は化学的・物理的安定なア
ルミン酸類(マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、亜鉛)を母体材料とした新しい電場発光体を提供す
ると共に、これを利用した発光デバイスおよびこれらの
製造方法を提供するものである。
【0008】まず、本発明に係る電場発光材料は、化学
的・物理的に安定な化合物であるアルミン酸ストロンチ
ウム、アルミン酸マグネシウム、アルミン酸カルシウム
およびアルミン酸亜鉛の群から選ばれた1種類またはそ
れ以上のアルミン酸塩からなる母体材料に、電場によっ
て励起された電子が基底状態に戻る場合に発光する希土
類または遷移金属の1種類以上を発光中心として、0.
001〜20wt%の範囲で添加してなるものである。
上記電場発光材料においては、母体材料として、SrA
で表される化合物(アルミン酸ストロンチウ
ム)を用いると共に、発光中心としてEuを0.001
〜20wt%添加し、或いは、母体材料としてZnAl
で表される化合物(アルミン酸亜鉛)を用いると
共に、発光中心としてMnを0.001〜20wt%添
加するのが、長残光性をもたせるために有効である。
【0009】特に、希土類を発光中心として添加した上
記アルミン酸ストロンチウムは蓄光性(長残光性)に優
れており、例えば、SrAl:Eu:Dyは10
時間以上の残光を示している。また、遷移金属を添加し
たアルミン酸亜鉛ZnAl:Mnも同様に長残光
を示している。
【0010】電場によって励起された電子が基底状態に
戻る場合に発光する上記希土類元素としては、Ce,E
u,Tb,Nd,Pr,Pm,Sm,Gdを挙げること
ができ、また、同遷移金属元素としては、Mn,Cu,
Ag,Zn,Fe,Ni,Co,Nbを挙げることがで
きる。
【0011】上記の電場発光材料は、その粉末を圧電性
樹脂に分散させて発光体を形成し、その両面側に電極を
設けることにより電場発光デバイスとすることができる
が、上記樹脂としてはPVAなどの非圧電性のものを用
いることもできる。また、上記樹脂としては、透明樹脂
を利用するのが望ましく、特にフッ化ビニリデン(PV
DF)またはそれを主成分とする樹脂が適している。更
に、上記両面側に設ける電極は、少なくとも片面側のも
のを透明電極とする。この透明電極にはITO電極が適
し、もう1つの電極には金、アルミ、銀等を利用するこ
とができる。
【0012】上述した電場発光材料を製造するには、所
要の母体材料を形成する出発原料に、電場によって励起
された電子が基底状態に戻る場合に発光する希土類また
は遷移金属の1種類以上を発光中心として所要の範囲内
で添加し、よく混合した後、還元雰囲気(例えば、5%
を含んだAr、100ml毎分)中で焼成すればよ
い。SrAlで表される化合物を母体材料とする
場合には、出発原料として、SrCO,Al
SiO,MgO,BaCO,Euなどの各種
酸化物を用いることができ、また、ZnAlで表
される化合物を母体材料とする場合には、出発原料とし
て、ZnO,Alなどの各種酸化物を用いること
ができる。なお、出発原料はこれらに限らず、最終的に
酸化物になるものであれば他の化合物を使用することが
できる。
【0013】また、電場発光デバイスの製造は、上記電
場発光材料を粉末とし、それを圧電性樹脂粉末と混合し
て加熱し、あるいは溶媒で溶解してペーストとし、それ
を板状あるいは膜状に成形し、その成形体の両面側に電
極を取り付けた後、直流電圧を印加して分極処理を施す
ことによって行うことができる。
【0014】上述した電場発光材料は、蓄光性を兼ね備
えていることから、エネルギー効率を大幅に高めること
ができる点でも有利なものであり、省エネルギー型の照
明、表示板、指示板、掲示板などに有効に利用すること
ができる。また、従来の蓄光のための紫外線の代りに電
場を利用することができるので、励起光がなくても蓄光
性を利用することができる点で有利である。
【0015】
【実施例】実施例1〔SrAl:Euについて〕 出発原料として、SrCO,Al,SiO
MgO,BaCO,Euの各種酸化物を用い
た。この出発原料を、Sr0.95Al:Eu
0.05(SAO−E)の組成になるように秤量し、よ
く混合した後、120℃で乾燥し、還元雰囲気中で、1
400℃で4時間焼成した。
【0016】得られた電場発光材料粉末を樹脂粉末と混
合し、加熱して溶解し、直径20mmの板状に成形し、
その片面にアルミ電極を真空蒸着で作製し、他の片面に
ITO透明電極をスパッタリング法で取り付けた後、1
〜10kV/mmの直流電圧により分極処理を施して、
電場発光デバイスを作製した。上記樹脂としては、非圧
電性のPVAと圧電性樹脂のPVDFとPTFE、およ
びPVDF+PTFEをそれぞれ用いた。
【0017】実施例2〔ZnAl:Mnについ
て〕 出発原料として、ZnO,Al,MnCOの各
種酸化物を用いた。この出発原料を、Zn0.99Al
:Mn0.01(ZAO−M)の組成になるよう
に秤量し、よく混合した後、120℃で乾燥し、還元雰
囲気中で、1100℃で4時間焼成した。以下、実施例
1と同様の処理により電場発光デバイスを作製した。
【0018】表1および表2に、電場発光輝度とその安
定性を示した。圧電樹脂、特にフッ化ビニリデン(PV
DF)が発光輝度の向上と安定に適していることがわか
った。また、分極処理が効果的であることがわかった。
図1および図2にそれぞれの電場発光スペクトルを示
す。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、化学的・
物理的に安定な化合物であるアルミン酸類を利用し、化
学的・物理的に安定な電場発光材料を提供できると共
に、これを利用した発光デバイスおよびこれらの製造方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のSrAl:Euの電場発光ス
ペクトルを示す図である。
【図2】実施例2のZnAl:Mnの電場発光ス
ペクトルを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 11/00 C09K 11/00 F 11/08 11/08 B H05B 33/10 H05B 33/10 33/14 33/14 Z Fターム(参考) 3K007 AB12 AB13 DA04 DB00 DC04 4H001 CF02 XA08 XA13 XA20 XA30 XA38 YA25 YA63 4J002 AA001 BD141 BE021 DA117 DE186 FD206 FD207

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸マ
    グネシウム、アルミン酸カルシウムまたはアルミン酸亜
    鉛からなる母体材料に、電場によって励起された電子が
    基底状態に戻る場合に発光する希土類または遷移金属の
    1種類以上を発光中心として、0.001〜20wt%
    添加したことを特徴とする電場発光材料。
  2. 【請求項2】SrAlで表される化合物を母体材
    料とし、発光中心としてEuを0.001〜20wt%
    添加したことを特徴とする長残光電場発光材料。
  3. 【請求項3】ZnAlで表される化合物を母体材
    料とし、発光中心としてMnを0.001〜20wt%
    添加したことを特徴とする長残光電場発光材料。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載の電場
    発光材料の粉末を圧電性樹脂に分散させて発光体を形成
    し、その両面側に電極を設けたことを特徴とする電場発
    光デバイス。
  5. 【請求項5】圧電性樹脂がフッ化ビニリデンを主成分と
    する樹脂である請求項4に記載の電場発光デバイス。
  6. 【請求項6】アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸マ
    グネシウム、アルミン酸カルシウムまたはアルミン酸亜
    鉛からなる母体材料に、電場によって励起された電子が
    基底状態に戻る場合に発光する希土類または遷移金属の
    1種類以上を発光中心として、0.001〜20wt%
    の範囲内で添加し、混合した後、還元雰囲気中で焼成す
    ることを特徴とする電場発光材料の製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1ないし3のいずれかに記載の電場
    発光材料の粉末を、圧電性樹脂粉末と混合して加熱し、
    あるいは溶媒で溶解して得たペーストを、板状あるいは
    膜状に成形し、その両面側に電極を取り付けた後、直流
    電圧により分極処理を施すことを特徴とする電場発光デ
    バイスの製造方法。
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