JPH0536478A - エレクトロルミネツセンス素子 - Google Patents

エレクトロルミネツセンス素子

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JPH0536478A
JPH0536478A JP3189118A JP18911891A JPH0536478A JP H0536478 A JPH0536478 A JP H0536478A JP 3189118 A JP3189118 A JP 3189118A JP 18911891 A JP18911891 A JP 18911891A JP H0536478 A JPH0536478 A JP H0536478A
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JP
Japan
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film
emission
dielectric layer
aluminum
transparent electrode
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Pending
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JP3189118A
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English (en)
Inventor
Keitaro Yamaguchi
恵太郎 山口
Kazuo Chiba
和郎 千葉
Hiroyoshi Mekawa
博義 女川
Kazuo Miyashita
和雄 宮下
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MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流効率、発光輝度及び面発光の均一性が改
善されたエレクトロルミネッセンス素子を提供すること
である。 【構成】 電極上に設けられたアルミニウム陽極酸化皮
膜の上に誘電体層を設け、この誘電体層の上に透明電極
を設けたエレクトロルミネッセンス素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム陽極酸化
皮膜を利用したエレクトロルミネッセンス素子に関する
ものである。
【0002】
【発明の背景】例えば、蓚酸浴中で陽極酸化中のAl電
極の様子を暗室で観察してみると、電極全体が青白く微
弱に発光しているのが認められ、この発光はエレクトロ
ルミネッセンス(EL)によるものであることが知られ
ている。この陽極酸化中の発光は、106 〜107 V/
cmという高電界が掛かっているバリアー層と呼ばれる
0.5μm以下のAl2 3 薄膜の中で起こっているも
のである。陽極酸化皮膜の成長はこの高電界の作用でA
l側からAl3+が、又、溶液側からはO2-が皮膜中を互
いに反対方向に移動して、薄膜の中間付近で反応してA
23 となることによって進行する。このイオンの流
れはイオン電流を形成するが、Al2 3 皮膜の絶縁性
の為に電子電流は全く流れない。ところが、皮膜には超
ミクロな微量の電子の注入を起こす構造欠陥がある。つ
まり、陽極酸化中にはAl2 3 を生成するイオン電流
と共存する微量の電子電流があり、この電子が皮膜内部
の高電場で加速され、電子ナダレが起き、適当な発光中
心と衝突する時に発光中心固有の色の光が放たれる訳で
ある。発光中心をつくる物質は付活剤と呼ばれ、例えば
Mn(黄色)、Nd(オレンジ色)、Tb(緑色)、D
y(黄色)、Eu(赤色)等が知られている。従って、
陽極酸化皮膜中にこれらの付活剤が入っていると、EL
が起きることになる。
【0003】このような付活剤を介在させる手法として
は、例えばAlにMnや希土類元素を合金として添加し
たものを陽極酸化する合金付活法(例えば、Al−1%
Mn合金を3%硼酸アンモニウム溶液中で5mA/cm
2 で陽極酸化すると、560〜600nmにピークをも
つ強い黄色ELを放つ) とか、Alと共にMnやTbも
同時に蒸着させた金属膜を陽極酸化する真空技術付活法
とか、0.1M/l硼酸アンモニウム溶液に0.1g/
lの過マンガン酸カリウムを添加した赤紫色の溶液中
で、Al板をDC5mA/cm2 の定電流密度で陽極酸
化すると、約410Vで火花が飛び、ノンポーラスなバ
リアー皮膜が局部的に破壊され、瞬時に再生される時、
溶液中のMnO4 - がMnO2 となって皮膜中に封じ込
められ、これが不活剤となり、黄色ELとなる電解付活
法とか、その他にも浸漬・熱処理不活法などの手段が知
られている。
【0004】ところで、上記のELは溶液中のものであ
り、ELに寄与しないイオン電流が主体であって、効率
が良くないことから、皮膜の成長が起こらない固体発光
素子の開発が試みられている。例えば、Al板を電解研
磨によって鏡面状にし、これを硫酸や蓚酸溶液で40μ
mほど陽極酸化皮膜を生成後、浸漬・熱分解法でEuを
付活し、この表面に透明導電性ガラス(ネサガラス)を
圧着し、電圧を印加したところ、50Hz、AC300
V付近から赤色発光が見られ、電流も数100μA/c
2 となり、水溶液に比べれば効率も著しく改善されて
いる。又、陽極酸化皮膜を剥離したものを用い、これを
浸漬・熱分解法でTbを付活し、この両面をネサガラス
で挟み、AC電圧を印加したところ、260Vで緑色発
光が見られる。
【0005】しかしながら、このようなものでも輝度及
び電流効率が低いと言われ、さらには発光の均一性や寿
命などに問題が有り、改善が待たれている。
【0006】
【発明の開示】本発明の目的は、電流効率、発光輝度及
び面発光の均一性が改善されたエレクトロルミネッセン
ス素子を提供することである。この本発明の目的は、電
極上に設けられたアルミニウム陽極酸化皮膜の上に誘電
体層を設け、この誘電体層の上に透明電極を設けたこと
を特徴とするエレクトロルミネッセンス素子によって達
成される。
【0007】以下、本発明について詳しく説明する。ア
ルミニウム陽極酸化皮膜を応用したエレクトロルミネッ
センス素子は、例えばMn、Eu、NdあるいはTb等
の付活剤を0.5〜3.0%、好ましくは0.7〜1.
5%含むAl合金材からなる基板1を脱脂、アルカリエ
ッチングした後、400〜550℃の温度で熱処理した
後、このAl合金材の基板1の表面に約0.2〜20μ
m厚さの陽極酸化皮膜2を形成し、この後陽極酸化皮膜
2を乾燥させ、そしてシアノエチル化合物やシアノエチ
ル化ポリビニルアルコール等の多糖類のような有機質材
料の誘電体塗膜3を約2〜70μm程度設け、この後I
TOフィルムといった透明電極4を設けることによっ
て、図1に示される如くのアルミニウムEL固体素子が
得られる。
【0008】ところで、基板1の構成に用いられたAl
合金材は付活剤が含まれておれば良いと考えられている
ものの、Al合金材に使用されたAlは高純度Alであ
ることが好ましいものであった。すなわち、例えば99
%、99.5%、99.7%、99.90%、99.9
8%、99.995%のものを使用した場合についての
発光強度の結果は、純度の高いものの方が強く、このこ
とからAlは高純度Al、例えば純度99.90%以上
のAlを用いることが好ましいものである。そして、Z
n,Fe,Ag,Cr,Cu,Sn,Pb,Si等の不
純物は少ない方が好ましく、含まれるにしても、例えば
合計0.1%以下であることが好ましい。
【0009】又、基板1を熱処理しなくてもアルミニウ
ムEL固体素子を得ることが出来るが、例えば400〜
550℃の温度で熱処理したものの方が発光強度の大き
なものであったことから、熱処理を施しておくことが好
ましい。又、基板1は、単に圧延処理されたに過ぎない
ものよりも、例えばアルカリエッチングあるいは研磨処
理することにより表面粗さ(Ra)を約0.5〜2.0
μmのようにしておくことが、発光強度及び発光の均一
性の観点から好ましいものであった。すなわち、アルカ
リエッチングしたものに比べて、圧延しただけのもので
は、結晶方位や組織によると思われる発光むらが大き
く、そして発光強度が低いものであった。従って、基板
1は、例えばアルカリエッチングされたものが好まし
い。
【0010】基板1の陽極酸化皮膜の化成条件として
は、皮膜孔への誘電体の充填を向上させ、又、孔底での
局部加熱による溶剤(又は誘電体)の気化を低減する
為、陽極酸化皮膜は薄膜であることが好ましかった。す
なわち、陽極酸化皮膜が5μmを越えて厚くなりすぎる
と、発光強度及び発光の均一性が低下する傾向があった
ことから、陽極酸化皮膜は約0.2〜5μm程度、さら
に望ましくは約0.5〜3μm程度であることが好まし
いものである。特に、例えばAC電圧が約10〜400
V、好ましくは約70〜110Vで、約10〜300秒
程度、好ましくは約30〜120秒程度、0.05〜
1.0mol/l程度の蓚酸溶液、コハク酸溶液、マレ
イン酸溶液、マロン酸溶液、酒石酸溶液あるいはクエン
酸溶液などの有機酸、特にカルボン酸溶液(好ましくは
クエン酸溶液)中で陽極酸化処理を行うことにより、約
0.5〜3μm程度の陽極酸化皮膜が構成されたものが
好ましい。
【0011】又、陽極酸化皮膜のポア径は約300〜1
700Åのものが好ましい。すなわち、陽極酸化後に、
例えば50〜85℃の電解液中に約10〜60分間浸漬
して孔径を拡大(ポア径を約300〜1700Å)させ
ると、発光が強まり、好ましいものである。基板1を陽
極酸化処理して皮膜を形成した後、この陽極酸化皮膜
を、例えば60〜90℃で20〜50分間乾燥させた。
【0012】この乾燥処理の後、軟化温度が、例えば2
70℃以上のシアノエチル化合物やシアノエチル化ポリ
ビニルアルコール等の多糖類(比誘電率εr約16〜2
8(20〜120℃)、誘電正接tanδが80以下)
をN,N−ジメチルホルムアミドのような沸点の高い溶
剤に溶解させ、この高誘電体含有溶液を陽極酸化皮膜上
に乾燥後の厚さが約2〜70μm程度となるように一層
あるいは二層以上塗布する。
【0013】誘電体層の上に設ける透明電極としては、
発熱などによる損傷を防止する観点から、表面抵抗が5
0Ω/sq.以下の低抵抗なものであることが好まし
い。以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【0014】
【実施例】
〔実施例1〕Al(純度99.99%の地金のものを使
用)−1.0%Mn合金材1を、界面活性剤による脱
脂、弱アルカリ剤によるアルカリエッチング、及び50
0℃の温度で6時間熱処理した。
【0015】このAl合金材1を0.1mol/lのク
エン酸溶液中に浸漬し、AC80Vの電圧をかけて60
秒間陽極酸化処理し、表面に0.5μm厚の陽極酸化皮
膜2を形成させ、そして自然乾燥によって陽極酸化皮膜
2を乾燥させた。この後、シアノエチル化合物(信越化
学工業(株)製のCR−V、(比誘電率εr約16〜2
8(20〜120℃)、誘電正接tanδが80以
下))のN,N−ジメチルホルムアミド溶液を塗布し、
陽極酸化皮膜2上に15μm厚の誘電体塗膜3を設け
た。
【0016】そして、誘電体塗膜3上にITOフィルム
といった透明電極4を設け、図1に示される如くのアル
ミニウムEL固体素子を構成した。 〔実施例2〕Al(純度99.99%の地金のものを使
用)−1.0%Mn合金材の代わりにAl(純度99.
99%の地金のものを使用)−0.8%Nd合金材を用
い、実施例1と同様にしてアルミニウムEL固体素子を
構成した。
【0017】〔実施例3〕Al(純度99.99%の地
金のものを使用)−1.0%Mn合金材の代わりにAl
(純度99.99%の地金のものを使用)−0.4%E
u合金材を用い、実施例1と同様にしてアルミニウムE
L固体素子を構成した。 〔比較例1〕実施例1において、誘電体塗膜3の塗布工
程を省略する他は同様にし、アルミニウムEL固体素子
を構成した。
【0018】〔特性〕上記各例で得られたアルミニウム
EL固体素子について発光特性を調べたので、その結果
を表1に示す。 表 1 発光条件 発光強度 発光の均一性 実施例1 AC80V、50Hz 黄色、4cd/m2 均一 AC 200V、1000Hz 黄色、300 cd/m2 均一 実施例2 AC80V、50Hz 青色、3cd/m2 均一 実施例3 AC80V、50Hz 赤色、3cd/m2 均一 比較例1 AC80V、50Hz 発光せず AC 200V、1000Hz 破壊 AC 400V、50Hz 黄色、1cd/m2 不均一 この表1から、アルミニウム陽極酸化皮膜と透明電極と
の間に誘電体層を設けた本発明になるアルミニウムEL
固体素子は発光強度が大きく、かつ、発光の均一性にも
優れているのに対して、誘電体層が設けられていない比
較例になるアルミニウムEL固体素子は発光強度が小さ
く、しかも発光の均一性にも劣ったものであることが判
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるエレクトロルミネッセンス素子の
概略図である。
【符号の説明】
1 Al合金材 2 陽極酸化皮膜 3 誘電体塗膜 4 透明電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極上に設けられたアルミニウム陽極酸
    化皮膜の上に誘電体層を設け、この誘電体層の上に透明
    電極を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセン
    ス素子。
  2. 【請求項2】 誘電体層が有機質材料から構成されたも
    のであることを特徴とする請求項1のエレクトロルミネ
    ッセンス素子。
  3. 【請求項3】 誘電体層が約2〜70μmの厚さのもの
    であることを特徴とする請求項1又は請求項2のエレク
    トロルミネッセンス素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014139231A1 (zh) * 2013-03-14 2014-09-18 合肥京东方光电科技有限公司 光源光强均一性测调系统及测调方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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