JP2003287466A - 応力発光材料を長期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子 - Google Patents
応力発光材料を長期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 繰り返し応力に対する発光強度の減衰を少な
くし、応力発光材料を長期にわたって安定的に発光させ
る方法及びそのための応力発光素子を提供する。 【解決手段】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電材料からなる圧電体１と機械エネルギーを光に
変換する応力発光材料からなる応力発光体２とを、上記
圧電材料からの電気エネルギーを応力発光材料に加えら
れるようにして結合することにより構成する。上記圧電
材料からの電気エネルギーを応力発光材料に加えると、
それを長期安定発光させることができる。
くし、応力発光材料を長期にわたって安定的に発光させ
る方法及びそのための応力発光素子を提供する。 【解決手段】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電材料からなる圧電体１と機械エネルギーを光に
変換する応力発光材料からなる応力発光体２とを、上記
圧電材料からの電気エネルギーを応力発光材料に加えら
れるようにして結合することにより構成する。上記圧電
材料からの電気エネルギーを応力発光材料に加えると、
それを長期安定発光させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、応力発光材料を長
期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子に関
するものであり、更に具体的には、ディスプレー、照明
装置、センサー、スマート材料、その他任意の分野にお
いて利用できる応力発光材料の発光方法及びそのための
応力発光素子に関するものである。
期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子に関
するものであり、更に具体的には、ディスプレー、照明
装置、センサー、スマート材料、その他任意の分野にお
いて利用できる応力発光材料の発光方法及びそのための
応力発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明者らは、先に機械的外力によって
発光する材料を開発し、それを応力発光材料又はメカノ
ルミネッセンス材料と呼んでいる。その中でも、特にア
ルミン酸塩、硫化亜鉛は、その発光強度が高いものであ
る。さらに、非化学量論的組成を有するアルミン酸塩の
少なくとも１種からなり、かつ機械的エネルギーによっ
て励起されたキャリアーが基底状態に戻る際に発光する
格子欠陥をもつ物質、又はこの母体物質中に希土類金属
イオン及び遷移金属イオンの中から選ばれた少なくとも
１種の金属イオンを発光中心の中心イオンとして含む物
質からなる高輝度応力発光材料を提案している（特開２
００１−４９２５１号）。しかしながら、上記既提案の
応力発光材料を含めて、今までの応力発光材料のほとん
どは、繰り返し応力に対して発光強度が減衰するという
問題が残されている。
発光する材料を開発し、それを応力発光材料又はメカノ
ルミネッセンス材料と呼んでいる。その中でも、特にア
ルミン酸塩、硫化亜鉛は、その発光強度が高いものであ
る。さらに、非化学量論的組成を有するアルミン酸塩の
少なくとも１種からなり、かつ機械的エネルギーによっ
て励起されたキャリアーが基底状態に戻る際に発光する
格子欠陥をもつ物質、又はこの母体物質中に希土類金属
イオン及び遷移金属イオンの中から選ばれた少なくとも
１種の金属イオンを発光中心の中心イオンとして含む物
質からなる高輝度応力発光材料を提案している（特開２
００１−４９２５１号）。しかしながら、上記既提案の
応力発光材料を含めて、今までの応力発光材料のほとん
どは、繰り返し応力に対して発光強度が減衰するという
問題が残されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、このよう
な問題を解決するために長年研究を重ねた結果、圧電材
料を組み合わせることにより、繰り返し応力に対する発
光強度の減衰を少なくし、長期安定な応力発光させ得る
ことを見出した。
な問題を解決するために長年研究を重ねた結果、圧電材
料を組み合わせることにより、繰り返し応力に対する発
光強度の減衰を少なくし、長期安定な応力発光させ得る
ことを見出した。
【０００４】本発明は、このような知見に基づくもので
あり、したがって、その技術的課題は、繰り返し応力に
対する発光強度の減衰を少なくし、応力発光材料を長期
にわたって安定的に発光させる方法、及びそのための応
力発光素子を提供することにある。本発明の他の技術的
課題は、シンプルな構造の材料により長期安定発光させ
るようにした応力発光素子を提供することにある。
あり、したがって、その技術的課題は、繰り返し応力に
対する発光強度の減衰を少なくし、応力発光材料を長期
にわたって安定的に発光させる方法、及びそのための応
力発光素子を提供することにある。本発明の他の技術的
課題は、シンプルな構造の材料により長期安定発光させ
るようにした応力発光素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の方法は、基本的には、機械エネルギーを電気
エネルギーに変換する圧電材料と、機械エネルギーを光
に変換する応力発光材料とを結合し、上記圧電材料から
の電気エネルギーを応力発光材料に加えて長期安定発光
させることを特徴とするものである。また、上記課題を
解決するための本発明の応力発光素子は、機械エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する圧電材料と、機械エネル
ギーを光に変換する応力発光材料とを、上記圧電材料か
らの電気エネルギーを応力発光材料に加えられるように
して結合したことを特徴とするものである。
の本発明の方法は、基本的には、機械エネルギーを電気
エネルギーに変換する圧電材料と、機械エネルギーを光
に変換する応力発光材料とを結合し、上記圧電材料から
の電気エネルギーを応力発光材料に加えて長期安定発光
させることを特徴とするものである。また、上記課題を
解決するための本発明の応力発光素子は、機械エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する圧電材料と、機械エネル
ギーを光に変換する応力発光材料とを、上記圧電材料か
らの電気エネルギーを応力発光材料に加えられるように
して結合したことを特徴とするものである。
【０００６】上記本発明の応力発光素子は、圧電材料か
らなる圧電体と応力発光材料からなる応力発光体とを積
層構造として結合することにより構成し、その際、圧電
体に分極処理用の電極を設けると共に、応力発光体に電
圧を印加するための電極を設けることができる。また、
本発明の応力発光素子は、圧電材料と応力発光材料とを
混合体又は複合体として結合することにより構成するこ
とができる。
らなる圧電体と応力発光材料からなる応力発光体とを積
層構造として結合することにより構成し、その際、圧電
体に分極処理用の電極を設けると共に、応力発光体に電
圧を印加するための電極を設けることができる。また、
本発明の応力発光素子は、圧電材料と応力発光材料とを
混合体又は複合体として結合することにより構成するこ
とができる。
【０００７】更に、本発明の応力発光素子は、応力発光
材料に、発光強度の調整のための電場により発光する電
場発光材料を結合し、あるいは、応力発光材料に、残光
を調整するための励起終了後も発光する長残光性材料を
結合したものとすることができる。
材料に、発光強度の調整のための電場により発光する電
場発光材料を結合し、あるいは、応力発光材料に、残光
を調整するための励起終了後も発光する長残光性材料を
結合したものとすることができる。
【０００８】上記構成を有する応力発光素子において
は、その圧電材料に応力を加えることにより電気エネル
ギーが発生し、その電気エネルギーが電気的に接触して
いる応力発電材料に供給され、この電気エネルギーが応
力発光体の発光に必要なエネルギーを補足し、応力発光
体の発光中心を発光させる。一方、従来から知られてい
る応力発光材料のみを用いて発光させる場合には、応力
発光の一部分は格子欠陥にトラップされていたキャリア
が機械的エネルギーにより解放され、再結合して発光す
ることに由来し、キャリアが少なくなるにつれてこの部
分発光輝度が弱くなるために、応力発光が長期安定性に
欠けることになる。
は、その圧電材料に応力を加えることにより電気エネル
ギーが発生し、その電気エネルギーが電気的に接触して
いる応力発電材料に供給され、この電気エネルギーが応
力発光体の発光に必要なエネルギーを補足し、応力発光
体の発光中心を発光させる。一方、従来から知られてい
る応力発光材料のみを用いて発光させる場合には、応力
発光の一部分は格子欠陥にトラップされていたキャリア
が機械的エネルギーにより解放され、再結合して発光す
ることに由来し、キャリアが少なくなるにつれてこの部
分発光輝度が弱くなるために、応力発光が長期安定性に
欠けることになる。
【０００９】しかるに、上述した本発明の応力発光素子
のように、応力発光材料を圧電材料と組み合わせること
により、圧電材料からの電気がキャリアを補充し、結果
的に応力発光の長期安定性を得ることが可能になる。即
ち、上記本発明の発光方法及び応力発光素子によれば、
繰り返し応力に対する発光強度の減衰を少なくし、応力
発光材料を長期にわたって安定的に発光させることがで
き、また、応力発光材料をシンプルな構造のものとして
提供することができる。
のように、応力発光材料を圧電材料と組み合わせること
により、圧電材料からの電気がキャリアを補充し、結果
的に応力発光の長期安定性を得ることが可能になる。即
ち、上記本発明の発光方法及び応力発光素子によれば、
繰り返し応力に対する発光強度の減衰を少なくし、応力
発光材料を長期にわたって安定的に発光させることがで
き、また、応力発光材料をシンプルな構造のものとして
提供することができる。
【００１０】上述した本発明の応力発光素子は、例え
ば、何らかの発光表示を行うディスプレー、水晶振動子
との組み合わせにより発光させるデバイス振動ランプや
風力ランプ等の照明装置、各種センサーの出力表示部、
スマート材料、玩具、レジャー用品、その他任意の分野
において利用できるものである。特に、上記センサーに
用いる場合には、例えば、液状の応力発光塗料を建物表
面に塗布することにより応力発光素子を建物表面に付設
し、その発光によって建物自身の揺れを感知したり、建
物の検診を行うことができる。また、応力発光素子を地
盤や構造物（橋、トンネル、道路、建物）に埋め込み、
光ファイバーなどを利用してその発光状態を観察するこ
とにより、応力分布、異常、破壊などを監視、予知、記
録することができる。
ば、何らかの発光表示を行うディスプレー、水晶振動子
との組み合わせにより発光させるデバイス振動ランプや
風力ランプ等の照明装置、各種センサーの出力表示部、
スマート材料、玩具、レジャー用品、その他任意の分野
において利用できるものである。特に、上記センサーに
用いる場合には、例えば、液状の応力発光塗料を建物表
面に塗布することにより応力発光素子を建物表面に付設
し、その発光によって建物自身の揺れを感知したり、建
物の検診を行うことができる。また、応力発光素子を地
盤や構造物（橋、トンネル、道路、建物）に埋め込み、
光ファイバーなどを利用してその発光状態を観察するこ
とにより、応力分布、異常、破壊などを監視、予知、記
録することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る応力発光素
子の一実施例の構成を模式的に示すもので、この応力発
光素子は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
圧電材料により形成した圧電体１と、機械エネルギーを
光に変換する応力発光材料により形成した応力発光体２
とを備え、上記圧電材料からの電気エネルギーを応力発
光材料に加えられるように、積層構造として結合してい
る。
子の一実施例の構成を模式的に示すもので、この応力発
光素子は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
圧電材料により形成した圧電体１と、機械エネルギーを
光に変換する応力発光材料により形成した応力発光体２
とを備え、上記圧電材料からの電気エネルギーを応力発
光材料に加えられるように、積層構造として結合してい
る。
【００１２】また、図２は、本発明に係る応力発光素子
の他の実施例の構成を模式的に示すもので、この応力発
光素子では、上記図１の実施例の場合と同様に、積層し
た圧電体１１と応力発光体１２とを備えているが、その
圧電体１１の両側に分極処理用の電極１３，１４を設け
ると共に、応力発光体１２の両側に、それに電圧を印加
するための電極１４，１５を設け、全体として多層構造
を有するものとして構成している。圧電体１１の両側に
設けた分極処理用の電極１３，１４は、圧電性の発生の
ために用いるものであるため、予め圧電性を有する圧電
体では必ずしも必要でない。一方、電極１５は、電極１
４と共に応力発光体１２に電圧を加えるためのものであ
り、これらの電極を通して圧電体１１からの電気ばかり
でなく、外部電気エネルギーを加えることもできる。
の他の実施例の構成を模式的に示すもので、この応力発
光素子では、上記図１の実施例の場合と同様に、積層し
た圧電体１１と応力発光体１２とを備えているが、その
圧電体１１の両側に分極処理用の電極１３，１４を設け
ると共に、応力発光体１２の両側に、それに電圧を印加
するための電極１４，１５を設け、全体として多層構造
を有するものとして構成している。圧電体１１の両側に
設けた分極処理用の電極１３，１４は、圧電性の発生の
ために用いるものであるため、予め圧電性を有する圧電
体では必ずしも必要でない。一方、電極１５は、電極１
４と共に応力発光体１２に電圧を加えるためのものであ
り、これらの電極を通して圧電体１１からの電気ばかり
でなく、外部電気エネルギーを加えることもできる。
【００１３】上記圧電材料としては、あらゆる圧電材料
を用いることができるが、一般的には、圧電ポリマー、
圧電セラミックス、圧電単結晶、圧電薄膜、高分子圧電
体などを用いることができる。なかでも、水晶、ＰＺＴ
を代表とする化学式ＡＢＯ３（Ａ，Ｂは金属元素であ
り、それぞれ１種類、あるいは２種類以上の置換できる
元素）で表される圧電材料、ＺｎＯを代表とする化学式
ＭＮ（Ｍは金属元素の１種類、あるいは置換できる２種
類以上の金属元素、ＮはＯ，Ｎ，Ｓ，Ｃのうちの１種類
以上）で表される圧電材料が適している。
を用いることができるが、一般的には、圧電ポリマー、
圧電セラミックス、圧電単結晶、圧電薄膜、高分子圧電
体などを用いることができる。なかでも、水晶、ＰＺＴ
を代表とする化学式ＡＢＯ３（Ａ，Ｂは金属元素であ
り、それぞれ１種類、あるいは２種類以上の置換できる
元素）で表される圧電材料、ＺｎＯを代表とする化学式
ＭＮ（Ｍは金属元素の１種類、あるいは置換できる２種
類以上の金属元素、ＮはＯ，Ｎ，Ｓ，Ｃのうちの１種類
以上）で表される圧電材料が適している。
【００１４】一方、上記応力発光材料は、無機母体材料
中に、機械的エネルギー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
類以上の金属イオンを発光中心の中心イオンとして含む
ものである。上記無機母体材料としては、酸化物、硫化
物、窒化物、炭化物を挙げることができる。このうち、
酸化物としては、化学式ｘＭＯ・ｙＱ２Ｏ３・ｚＧＯ２
で表される材料が好ましい。但し、上記Ｍは、Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｍｇ，Ｂａ及びＺｎのうちのいずれか１種であり、
上記Ｑは、Ａｌ，Ｇａ，Ｙ及びＩｎのうちのいずれか１
種であり、上記Ｇは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｉ及びＳｎのうち
のいずれか１種である。なお、上記Ｍ，Ｑ，Ｇは、部分
的に１種以上の金属イオンに置換可能である。また、
ｘ，ｙ，ｚは、０，１，２，３，・・の整数である。無
機母体材料としての硫化物の具体例は、ＺｎＳ，Ｃｄ
Ｓ，ＭｎＳ，ＭｏＳ３，ＭｎＳ２等を挙げることができ
る。更に、無機母体材料として窒化物の具体例は、Ａｌ
Ｎ，ＧａＮ，ＩｎＮ，ＴａＮ等を挙げることができ、炭
化物の具体例は、ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＢＣ等を挙げること
ができる。この無機母体材料としては、特に、先アルミ
ン酸塩、硫化亜鉛が好ましい。
中に、機械的エネルギー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
類以上の金属イオンを発光中心の中心イオンとして含む
ものである。上記無機母体材料としては、酸化物、硫化
物、窒化物、炭化物を挙げることができる。このうち、
酸化物としては、化学式ｘＭＯ・ｙＱ２Ｏ３・ｚＧＯ２
で表される材料が好ましい。但し、上記Ｍは、Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｍｇ，Ｂａ及びＺｎのうちのいずれか１種であり、
上記Ｑは、Ａｌ，Ｇａ，Ｙ及びＩｎのうちのいずれか１
種であり、上記Ｇは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｉ及びＳｎのうち
のいずれか１種である。なお、上記Ｍ，Ｑ，Ｇは、部分
的に１種以上の金属イオンに置換可能である。また、
ｘ，ｙ，ｚは、０，１，２，３，・・の整数である。無
機母体材料としての硫化物の具体例は、ＺｎＳ，Ｃｄ
Ｓ，ＭｎＳ，ＭｏＳ３，ＭｎＳ２等を挙げることができ
る。更に、無機母体材料として窒化物の具体例は、Ａｌ
Ｎ，ＧａＮ，ＩｎＮ，ＴａＮ等を挙げることができ、炭
化物の具体例は、ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＢＣ等を挙げること
ができる。この無機母体材料としては、特に、先アルミ
ン酸塩、硫化亜鉛が好ましい。
【００１５】また、応力発光材料は、非化学量論的組成
を有するアルミン酸塩の少なくとも１種からなり、且つ
機械的エネルギーによって励起された電子が基底状態に
戻る際に発光する格子欠陥を持つ物質を母体物質とする
ものが好ましい。更に、上記母体物質中に、希土類金属
イオン及び遷移金属イオンのなかから選ばれた少なくと
も１種の金属イオンを発光中心の中心イオンとして含ん
でいてもよい。なお、非化学量論的組成とは、化学量論
的化学組成式から逸脱する化学的組成式を有する組成の
ことを指す。
を有するアルミン酸塩の少なくとも１種からなり、且つ
機械的エネルギーによって励起された電子が基底状態に
戻る際に発光する格子欠陥を持つ物質を母体物質とする
ものが好ましい。更に、上記母体物質中に、希土類金属
イオン及び遷移金属イオンのなかから選ばれた少なくと
も１種の金属イオンを発光中心の中心イオンとして含ん
でいてもよい。なお、非化学量論的組成とは、化学量論
的化学組成式から逸脱する化学的組成式を有する組成の
ことを指す。
【００１６】発光中心の中心イオンとして選ばれる希土
類金属イオンの例としては、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ等のイオンを挙げることが
できる。一方、発光中心の中心イオンとして選ばれる遷
移金属イオンの例としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗ等のイオンを挙げることができる。
類金属イオンの例としては、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ等のイオンを挙げることが
できる。一方、発光中心の中心イオンとして選ばれる遷
移金属イオンの例としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗ等のイオンを挙げることができる。
【００１７】前記図１及び図２に示す実施例の応力発光
素子は、圧電体と応力発光体とを積層構造として結合す
ることにより構成しているが、本発明の応力発光素子
は、圧電材料の粉末を応力発光材料の粉末と混合した混
合体、又はポリマーなどの媒体を用いて圧電材料の粉末
と応力発光材料の粉末を混合、成形した複合体として構
成することもできる。要は、圧電材料の変形により発生
した電気を応力発光材料に供給できればよく、例えば、
液状の塗料を対象物上に塗布してその対象物に接合した
応力発光素子とすることもできる。これらの圧電機能と
応力発光機能を兼ねた混合体又は複合体を利用すれば、
応力発光素子をシンプルな構造にすることができる。
素子は、圧電体と応力発光体とを積層構造として結合す
ることにより構成しているが、本発明の応力発光素子
は、圧電材料の粉末を応力発光材料の粉末と混合した混
合体、又はポリマーなどの媒体を用いて圧電材料の粉末
と応力発光材料の粉末を混合、成形した複合体として構
成することもできる。要は、圧電材料の変形により発生
した電気を応力発光材料に供給できればよく、例えば、
液状の塗料を対象物上に塗布してその対象物に接合した
応力発光素子とすることもできる。これらの圧電機能と
応力発光機能を兼ねた混合体又は複合体を利用すれば、
応力発光素子をシンプルな構造にすることができる。
【００１８】更に、上記応力発光素子は、応力発光材料
に、発光強度の調整のために電場により発光する電場発
光材料を結合し、あるいは、応力発光材料に、残光を調
整するために励起終了後も発光する長残光性材料（蓄光
材料）を結合したものとすることができる。上記電場発
光材料を用いる場合、それを応力発光体に積層して用い
ることもできるが、応力発光材料にそれを混合して、応
力発光体と電場発光体の複合効果を得ることもできる。
長残光性材料を用いる場合も同様である。
に、発光強度の調整のために電場により発光する電場発
光材料を結合し、あるいは、応力発光材料に、残光を調
整するために励起終了後も発光する長残光性材料（蓄光
材料）を結合したものとすることができる。上記電場発
光材料を用いる場合、それを応力発光体に積層して用い
ることもできるが、応力発光材料にそれを混合して、応
力発光体と電場発光体の複合効果を得ることもできる。
長残光性材料を用いる場合も同様である。
【００１９】なお、上記応力発光素子の輝度の調整をす
るためには、圧電体の部分に電気エネルギーを加えて、
圧電体に変位を発生させ、応力発光輝度を増強すると
か、電場発光材料や蓄光材料を組み合わせるのが望まし
い。
るためには、圧電体の部分に電気エネルギーを加えて、
圧電体に変位を発生させ、応力発光輝度を増強すると
か、電場発光材料や蓄光材料を組み合わせるのが望まし
い。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例に基づいて限定的に解されるものではな
い。また、前述した他の材料系についても同様に実施で
き、それによって長期安定な応力発光を行わせることが
できる。なお、次に示す表１に、本発明の実施例の概要
を示す。
れらの実施例に基づいて限定的に解されるものではな
い。また、前述した他の材料系についても同様に実施で
き、それによって長期安定な応力発光を行わせることが
できる。なお、次に示す表１に、本発明の実施例の概要
を示す。
【表１】
【００２１】実施例１
圧電材料としてＺｎＯを用い、応力発光材料としてはＺ
ｎＳ系を用いた。まず、基板上にスパッタリング法によ
り配向したＺｎＯ薄膜を作成した上に、配向したＺｎ
Ｓ：Ｍｎ薄膜を積層した。このようにして作成した多層
薄膜構造体に繰り返し応力を加えると、図３に示す応力
発光曲線が得られた。これによって、繰り返し応力によ
り長期安定な応力発光を行うことが確認され、図４を参
照して後述する比較例に比べてその改善が顕著であり、
発光強度の減少率が１桁以上緩和された。
ｎＳ系を用いた。まず、基板上にスパッタリング法によ
り配向したＺｎＯ薄膜を作成した上に、配向したＺｎ
Ｓ：Ｍｎ薄膜を積層した。このようにして作成した多層
薄膜構造体に繰り返し応力を加えると、図３に示す応力
発光曲線が得られた。これによって、繰り返し応力によ
り長期安定な応力発光を行うことが確認され、図４を参
照して後述する比較例に比べてその改善が顕著であり、
発光強度の減少率が１桁以上緩和された。
【００２２】実施例２
基板上にＰｔ電極をスパッタリングにより作成し、その
上に、ＰＺＴ圧電体薄膜をスパッタリング法で積層した
のち、ＩＴＯ電極、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＩＴＯ電極の順に製
膜した。このような作成した多層薄膜構造体に電圧と繰
り返し応力を同時に加えると、実施例１と同様に安定な
応力発光が観察された。これから、繰り返し応力に対し
て長期安定な応力発光の実現が確認できた。
上に、ＰＺＴ圧電体薄膜をスパッタリング法で積層した
のち、ＩＴＯ電極、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＩＴＯ電極の順に製
膜した。このような作成した多層薄膜構造体に電圧と繰
り返し応力を同時に加えると、実施例１と同様に安定な
応力発光が観察された。これから、繰り返し応力に対し
て長期安定な応力発光の実現が確認できた。
【００２３】実施例３
圧電体としてＰＺＴを用い、応力発光体としてはＺｎ
Ｓ：Ｍｎを用いた。まず、基板上にスパッタリング法に
より配向したＰＺＴ薄膜を作成した。その上に、配向し
たＺｎＳ：Ｍｎ薄膜を積層した。このようにして作成し
た多層薄膜に繰り返し応力を加えると、実施例１と同様
に長期安定な応力発光を実現できることが確認できた。
Ｓ：Ｍｎを用いた。まず、基板上にスパッタリング法に
より配向したＰＺＴ薄膜を作成した。その上に、配向し
たＺｎＳ：Ｍｎ薄膜を積層した。このようにして作成し
た多層薄膜に繰り返し応力を加えると、実施例１と同様
に長期安定な応力発光を実現できることが確認できた。
【００２４】実施例４
ＰＺＴ圧電体の柱状単結晶粒子と応力発光体ＳｒＡｌ２
Ｏ４：Ｅｕ（ＳＡＯＥ）粉末を重量比２：１に混合し
て、圧電体粒子配向しながら樹脂でペレットに成形し
た。得られたペレットに繰り返し応力を加えると、同様
の安定な応力発光を示した。
Ｏ４：Ｅｕ（ＳＡＯＥ）粉末を重量比２：１に混合し
て、圧電体粒子配向しながら樹脂でペレットに成形し
た。得られたペレットに繰り返し応力を加えると、同様
の安定な応力発光を示した。
【００２５】実施例５
基板上にＰｔ電極をスパッタリングにより作成し、ＰＺ
Ｔ圧電体配向薄膜をスパッタリング法で積層したのち、
ＩＴＯ電極を作成し、その上に、さらにＳＡＯＥの粉末
とポリマーの混合体で構成した塗料を用いてＳＡＯＥ層
を塗布した。このようにして作成した多層膜構造体に電
圧と繰り返し応力を同時に加えると、同様の長期安定な
応力発光が実現できた。
Ｔ圧電体配向薄膜をスパッタリング法で積層したのち、
ＩＴＯ電極を作成し、その上に、さらにＳＡＯＥの粉末
とポリマーの混合体で構成した塗料を用いてＳＡＯＥ層
を塗布した。このようにして作成した多層膜構造体に電
圧と繰り返し応力を同時に加えると、同様の長期安定な
応力発光が実現できた。
【００２６】実施例６
水晶の上にＡｕ電極を真空蒸着法により作成し、その上
に、さらにＳＡＯＥ薄膜を形成したのち、ＩＴＯ電極を
作成した。このようにして作成した多層膜体に電圧と繰
り返し応力を同時に加えると、長期安定な応力発光が実
現できた。
に、さらにＳＡＯＥ薄膜を形成したのち、ＩＴＯ電極を
作成した。このようにして作成した多層膜体に電圧と繰
り返し応力を同時に加えると、長期安定な応力発光が実
現できた。
【００２７】実施例７
水晶の上にＳＡＯＥ薄膜を形成した。このようにして作
成した複合体に繰り返し応力を同時に加えると、長期安
定な応力発光が実現できた。
成した複合体に繰り返し応力を同時に加えると、長期安
定な応力発光が実現できた。
【００２８】実施例８
水晶の上にＺｎＳ：Ｍｎ薄膜を形成した。このようにし
て作成した多層膜体に繰り返し応力を同時に加えると、
長期安定な応力発光が実現できた。
て作成した多層膜体に繰り返し応力を同時に加えると、
長期安定な応力発光が実現できた。
【００２９】実施例９
水晶の上にＡｕ電極を作成し、その上に、さらにＺｎ
Ｓ：Ｍｎ薄膜を形成したのち、ＩＴＯ電極を作成した。
このようにして作成した多層膜体に電圧と繰り返し応力
を同時に加えると、長期安定な応力発光が実現できた。
Ｓ：Ｍｎ薄膜を形成したのち、ＩＴＯ電極を作成した。
このようにして作成した多層膜体に電圧と繰り返し応力
を同時に加えると、長期安定な応力発光が実現できた。
【００３０】比較例１
応力発光体ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ（ＳＡＯＥ）粉末を樹
脂と重量比１：１で混合して、ペレットに成形した。得
られたペレットに繰り返し応力を加えると、応力発光
は、図４示すように、繰り返し応力に対して発光強度が
安定せず、回数とともに減衰した。
脂と重量比１：１で混合して、ペレットに成形した。得
られたペレットに繰り返し応力を加えると、応力発光
は、図４示すように、繰り返し応力に対して発光強度が
安定せず、回数とともに減衰した。
【００３１】比較例２
応力発光体ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ（ＳＡＯＥ）粉末を樹
脂と重量比１：１で混合して、ペレットに成形した。得
られたペレットの両面にＩＴＯ電極をつけ、電圧と繰り
返し応力を同時に加えて応力発光曲線を測定した。その
結果は、図４と同様に、繰り返し応力に対して発光強度
が安定せず、回数とともに減衰した。
脂と重量比１：１で混合して、ペレットに成形した。得
られたペレットの両面にＩＴＯ電極をつけ、電圧と繰り
返し応力を同時に加えて応力発光曲線を測定した。その
結果は、図４と同様に、繰り返し応力に対して発光強度
が安定せず、回数とともに減衰した。
【００３２】
【発明の効果】以上に詳述した本発明によれば、繰り返
し応力に対する発光強度の減衰を少なくし、応力発光材
料を長期にわたって安定的に発光させる方法、及びその
ための応力発光素子を提供することができ、しかもその
応力発光素子をシンプルな構造のものとして提供するこ
とができる。
し応力に対する発光強度の減衰を少なくし、応力発光材
料を長期にわたって安定的に発光させる方法、及びその
ための応力発光素子を提供することができ、しかもその
応力発光素子をシンプルな構造のものとして提供するこ
とができる。
【図１】本発明に係る応力発光素子の実施例を模式的に
示す要部断面図である。
示す要部断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を模式的に示す要部断面図
である。
である。
【図３】本発明の実施例における応力発光曲線を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】公知の応力発光体についての応力発光曲線を示
すグラフである。
すグラフである。
１，１１ 圧電体
２，１２ 応力発光体
１３，１４，１５ 電極
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｌ 41/18 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ
// Ｃ０９Ｋ 11/56 ＣＰＣ 41/18 １０１Ｚ
(72)発明者 立山 博
佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 独
立行政法人産業技術総合研究所九州センタ
ー内
Ｆターム(参考） 4H001 CA02 XA08 XA13 XA16 XA30
XA38 YA25 YA29 YA63
Claims (7)
- 【請求項１】機械エネルギーを電気エネルギーに変換す
る圧電材料と、機械エネルギーを光に変換する応力発光
材料とを結合し、上記圧電材料からの電気エネルギーを
応力発光材料に加えて長期安定発光させる、ことを特徴
とする応力発光材料を長期安定発光させる方法。 - 【請求項２】機械エネルギーを電気エネルギーに変換す
る圧電材料と、機械エネルギーを光に変換する応力発光
材料とを、上記圧電材料からの電気エネルギーを応力発
光材料に加えられるようにして結合した、ことを特徴と
する応力発光材料を長期安定発光させるための応力発光
素子。 - 【請求項３】圧電材料からなる圧電体と応力発光材料か
らなる応力発光体とを積層構造として結合した、ことを
特徴とする請求項２に記載の応力発光材料を長期安定発
光させるための応力発光素子。 - 【請求項４】圧電体に分極処理用の電極を設けると共
に、応力発光体に電圧を印加するための電極を設けた、
ことを特徴とする請求項３に記載の応力発光材料を長期
安定発光させるための応力発光素子。 - 【請求項５】圧電材料と応力発光材料とを混合体又は複
合体として結合した、ことを特徴とする請求項２に記載
の応力発光材料を長期安定発光させるための応力発光素
子。 - 【請求項６】応力発光材料に、発光強度の調整のための
電場により発光する電場発光材料を結合した、ことを特
徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の応力発光材料
を長期安定発光させるための応力発光素子。 - 【請求項７】応力発光材料に、残光を調整するための励
起終了後も発光する長残光性材料を結合した、ことを特
徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の応力発光材料
を長期安定発光させるための応力発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088159A JP3706908B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 応力発光材料を長期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088159A JP3706908B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 応力発光材料を長期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003287466A true JP2003287466A (ja) | 2003-10-10 |
| JP3706908B2 JP3706908B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=29234109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002088159A Expired - Lifetime JP3706908B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 応力発光材料を長期安定発光させる方法及びそのための応力発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3706908B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004170308A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Omron Corp | 感圧デバイス |
| KR100631968B1 (ko) | 2005-02-28 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | 파장변환형 발광장치 |
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| JP2010085528A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 表示素子及び該表示素子を備えた情報表示装置 |
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| JP2010229278A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Kobe Steel Ltd | 蛍光体薄膜 |
| JP2013090534A (ja) * | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | ガス絶縁機器 |
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| KR20190119797A (ko) * | 2018-04-13 | 2019-10-23 | 연세대학교 산학협력단 | 색상 가변식 압력 센서 및 이의 제조 방법 |
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| CN112414595A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-02-26 | 河北大学 | 基于摩擦电致发光的自供电可视化柔性压力传感器 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002088159A patent/JP3706908B2/ja not_active Expired - Lifetime
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