JP2005336275A - エレクトロルミネセンス発光体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先行技術の欠点を事前に除去することが、本発明の目的である。従って、これらのＥＬの寿命を延ばすことができれば非常に有効である。
【解決手段】本発明は、先行技術で既知の活性化された硫化亜鉛ＺｎＳをベースにした発光体の処理によって達成される。そこにおいて、本発明の改善はＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、発光体にマンガンＭｎ存在下に加熱反応させヒ化ガリウムＧａＡｓを有する発光体を製造することにより、元のＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、発光体よりも高い発光効率を有する新規なエレクトロルミネセンス発光体粒子を精製できることをもっとも主要な特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス発光体（硫化亜鉛ＺｎＳ発光体粒子）の製造方法に関するものである。

エレクトロルミネセンス（以後、ＥＬと呼ぶ）は３価の希土類イオンで付活された粒径５〜２０μｍの硫化亜鉛ＺｎＳ発光体粒子をバインダとしても作用する誘電体中に遊離分散させて、厚さ２０〜１００μｍの発光層を形成することを特徴とし、その上に、素子の絶縁耐圧を増し安定な動作を確保するための誘電体層を重ね、この２層構造の両面に電極（少なくとも一方は透明な）を設けたもので、素子を交流電源に接続して印加電圧を高めて行くと、発光層中の電界がほぼ１０5Ｖ／ｃｍに達したとき闘値電圧でＥＬ発光が始まる。本発明が直接関係するのは、特に、銅（Ｃｕ）及び塩素（Ｃｌ）とマンガン（Ｍｎ）によって活性化された硫化亜鉛ＺｎＳをベースにしたＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、Ｍｎ発光体粒子の製造方法である。

しかし、ＥＬはＬＣＤのバックライト、自動車の運転席のディスプレイ、終夜灯、緊急灯、腕時計の文字盤等の、多様な商業上の製品に利用されている。それらの価値はそれらの長い寿命及び高い発光輝度にあり、これらのＥＬはほとんどの発光体がそうであるように、発光輝度が実用レベルに無く、また、時間と共にそれらの光の出力を失っていくという欠点があった。なお、公知技術としては無機ＥＬはなく、例えば、「特許文献１」に示す有機ＥＬが従来ではもっぱら採用されていた。

ＥＬはほとんどの発光体がそうであるように、発光輝度が低く、また、時間と共にそれらの光の出力の半減期が他の照明装置に比較して寿命が短いという問題があった。

この改善策として、発光輝度を上昇させる方法として交流の印加電圧を上げる方法もあるが、それらの光の出力の半減値が印加電圧に比例して減少し、半減期を改善するためには交流の電場の印加電圧を下げなければならず、発光輝度が半減期の何れかを選択しなければならなくなる。半減期とは、ここで用いられるときは、所定の発光体の光出力が元の輝度の半分の出力に減少する期間である。
特開平２００３−３０３６８６（全頁）

本発明は、以上の諸々の欠点を解消し、寿命が長く、発光輝度も高いエレクトロルミネセンス発光体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、先行技術で既知の活性化された硫化亜鉛ＺｎＳをベースにした発光体の処理によって達成される。そこにおいて、本発明の改善はＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、発光体にマンガンＭｎ存在下に加熱反応させヒ化ガリウムＣａＡｓを有する発光体を製造することにより、元のＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、発光体よりも高い発光効率を有する新規なエレクトロルミネセンス発光体粒子を精製できることをもっとも主要な特徴とする。

本発明のＥＬ発光体はこのような処理のなされた製造方法により発光輝度は最大で数１０倍改善され延長された半減期を有するという効果を上げることができる。

本発明の他の目的、長所及び可能性と共に本発明をより理解するために、以下に詳細な説明がなされる。

先行技術で既知の活性化された硫化亜鉛ＺｎＳに主たる活性化剤としての硫酸銅Ｃｕ、硫黄及び酸化亜鉛の適量を融剤物質と一緒に配合した先行技術で既知の硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ）発光体粒子を１００ｇとマンガンＭｎを１８ｇの計算量混合物を坩堝に入れ、真空（１０^-5Ｔｏｒｒ）にした封管中約１２５０℃の温度で約３時間坩堝を焼成して焼成ケークを形成する。焼成ケークを坩堝から取り出し、冷却し、脱イオン水でｐＨ６以下になるまで洗浄して融剤を除去し、次いで乾燥させる。

次いで、その結果生じた焼成ケークをボルテックス理論の分級粉砕機により粉砕して粒径５〜２０μｍにする粒径１〜３μｍのＧａＡｓと計算量混合物をプラスチックボトルに入れ機械的撹拌機で２０分間撹拌混合する生成物を坩堝に入れ、石英管中硫黄ガス約数１０％の窒素気流中約６５０℃の温度で約３時間坩堝を焼成して六方晶のＺｎＳから立方晶系形への転移を誘発させる。この後、その物質を酢酸（焼成された生成物１００ｇ当たり熱脱イオン水１リットル＋１５０ｍｌ氷酢酸）で洗浄して、過剰の化合物並びに融剤添加剤及び不純物を除去し、次いで脱イオン水でｐＨ６以下になるまで洗浄する。

次いで、その生成物を濾過し、約１８０℃で２時間乾燥させ、冷却させる。次いで、ボルテックス理論の分級機により篩い分けして、増大した効果を有する新規発光体粒子を結果として生ずる。この材料は以後の説明において、対照物として示される。

従来技術で使用されている発光体粒子をこの方法により作り出された新規ＥＬ発光体粒子は、当該方法により作り出されたが、ただし第２段階でＧａＡｓで合成されたものでない対照例（表１の試料ＢＢＢ）について比較すると、第２段階でＧａＡｓを硫黄ガスで混合合成した濃度の対照例（表１の試料ＡＡＡ）について比較すると、硫黄ガス混合合成されたものが高い発光効果を有していた。このことは、約数１０％の好ましい改善を招いた。置き換えると、ＥＬの発光に大きな改善をもたらすことができることが判った。

表１において、発光出力は２４時間及び１００時間におけるものである。表１から理解することができるように、本発明に係る方法により処理されたＥＬを未処理のＥＬと比較した場合に、Ｍｎ，ＧａＡｓで処理された発光体粒子は延長された半減期を有する本発明は、延長された半減期を有するＥＬ発光体粒子を製造する方法を提供する。

石英管中に窒素気流中、約数１０％濃度の硫黄ガスを混合中約６５０度の温度で約３時間坩堝を焼成して六方晶のＺｎＳから立方晶系形への転移を誘発させる処理がなされた材料を使用することで、発光体の半減期が従来の材料の対照サンプルに比べて改善された。ＥＬ製作直後の素子では、図１に示す交流電圧６の印加時間の経過と共に電圧対輝度特性が高電圧側へ偏移する現象が見られるが、表２に示すように電圧印加を続けて約１２０時間後安定状態に入り、その後数万時間以上にわたって、電圧対輝度特性の変動は観測されず、２４時間の輝度は実質的に不変に保たれ、生成されたサンプルは、平均で見て見処理の材料より数１０倍明るかった。

延長された半減期と発光輝度を有するＥＬの価値は、それらの長い寿命及び高い発光輝度にあり、ＬＣＤのバックライト等の多様な商業上の製品に利用される可能性がある。

エレクトロルミネセンス発光体の構造の１つの実施例を示した構成図である。

符号の説明

１ ＰＥＴフィルム
２ 透明導電膜
３ 発光層
４ 直流絶縁誘電体層
５ 背面電極（金属）
６ 交流電圧

Claims (4)

1. 活性化された硫化亜鉛ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、発光体にマンガンＭｎ存在下に加熱反応させヒ化ガリウムＧａＡｓを有する発光体を製造する製造方法。
2. 請求項１に記載の前記発光体と前記ＣａＡｓとの計算量混合物をボルテックス理論の分級粉砕機により粉砕し、これをプラスチックボトルに入れ機械的撹拌機で約２０分間撹拌混合してエレクトロルミネセンス発光体粒子の生成物を製造する製造方法。
3. 請求項２に記載の生成物を坩堝に入れ、石英管中硫黄ガス約１０％の窒素気流中約６５０℃の温度で約３時間坩堝を焼成して六方晶のＺｎＳから立方晶系形への転移を誘発させるエレクトロルミネセンス発光体の製造方法。
4. 請求項３に記載のエレクトロルミネセンス発光体で製作されたエレクトロルミネセンスの素子に、交流電圧の印加時間を約１２０時間輝度が一定になるように電圧印加を継続するすることを特徴とするエレクトロルミネセンス発光体の製造方法。

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