JPS61224291A

JPS61224291A - エレクトロルミネツセンス素子及びその製造法

Info

Publication number: JPS61224291A
Application number: JP60064171A
Authority: JP
Inventors: 内嗣南; 新三高田; 秀仁南戸
Original assignee: OSAKA TOKUSHU GOKIN KK
Current assignee: OSAKA TOKUSHU GOKIN KK
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1986-10-04
Also published as: JPH0550119B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエレクトロルミネッセンス素子及びその製造法
に関する。

（従来の技術）一般に、エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素
子と記す）は、平面形固体発光表示素子として、各種デ
ィスプレイなとに利用されている。

このＥＬ素子は構造」二、薄膜形と分散形に分けられ、
交流電圧駆動形と直流電圧駆動形があるが、現在、薄膜
形の交流駆動２電絶縁構造ＥＬ素子および分散形の交流
駆動誘電体分散形ＥＬ素子が使用されている。

（発明が解決しようとずろ問題点）しかしながら、これらのＥＬ素子は、高価で、かつ駆動
電圧が高く、さらに交流電源が必要であり、発光色はオ
レンジ色と緑色のみに限られるなど多くの問題点がある
。しかも、充分な輝度を得るたぬには、通常容易に得難
い高周波電源が必要・であるため、単相商用周波電源や
直流電源用の表示用ランプ等への応用が困難である。従
って、従来のＥＴ、素子は、薄膜形が高価なコンピュー
タ用端末ディスプレイなど限られた用途において使用さ
れ、また分散形は充分な輝度が得られないことから、極
めて一部の用途にのみ使用されているに過ぎない。

本発明（」安価に、かつ容易に製造でき、低電用で、ま
た直流７＞び交流のいオれてら駆動てき、しかも多色発
光可能な高輝度のｒ＞＋、素子を提＋ｊ（ｔろことを１
−１的と４−ろ。

（問題点を解決−４“ろための手段）本発明は、市Ｉ記問題を解決４−ろため、発光材料どし
て、蛍光体からなる焼結体をＩＩＩＬＩ、これに７は極
を形成４−ろようにしたしのである。

蛍光体としては、遷移金属の塩なとの純粋型、あるいは
ハロゲン化アルカリ土類金属の酸化物、硫化物、セレン
化物、酸素酸塩を母体とし、これに（−１活剤を添加し
た乙のなと公知の（［怠のものを使用できる。

本発明に係るＰＬ素子を構成オろ蛍光体からなる焼結体
は、蛍光体粉末を乾式、′１（乾式あるいは湿式法によ
る一軸性加圧成形、押出加圧成形、静水圧加圧成形、ら
しくは泥漿鋳込成彩、ドクターブレード法等公知の任意
の成形方法によって適当な形状と１刃こ後、各種雰囲気
中で焼成することにより製造することができる。また、
成形と焼結を同時に行い得る高温加圧成形、静水圧高温
加圧成形も適用できる。

本発明に係るＥＬ素子は、第１図に示すように、前記の
方法で作製した焼結体１の相対向する２面に、電極２と
して金属膜や透明導電膜などを真空蒸着法やスパッタ法
で形成することによって作製することができる。さらに
、第１図および第２図に示すように、焼結体に有効な電
界を印加する方法として、焼結体の表面上にザーメット
、誘電体、半導体などによる高抵抗層３の形成や焼結体
の結晶粒界への適当な不純物等の導入によって高抵抗化
処理を施し、その表面上に前記電極２を形成することに
よってＥＬ素子を作製することができる。

なお、使用する蛍光体の抵抗率が非常に高い場合や逆に
非常に低い場合には、充分に高い電界を印加することが
困難となるが、これは、原料蛍光体粉末に絶縁物や他の
高抵抗率の蛍光体またはＩ族金属や低抵抗率の蛍光体を
混合することにより解決でき、所望の抵抗値や抵抗分布
が実現できる。

また、高い電界を印加する方法として、焼結体の厚さを
極力薄くすることも有効である。

また、透明導電膜はＴＴＯ膜おにびネザ暎あるいは酸化
亜鉛系（ＺｎＯ＋１り膜のいずれを使用してもよい。

（作用）本発明に係るＥＬ素子は、電極間に直流電圧あるいは交
流電圧を印加することにより、焼結体の成分組成に応じ
た色で発光する。ざらに、２種以」二の蛍光体を含有す
る焼結体を用いたものでは、印加電圧を変化させること
により、印加電圧の変化に応じて発光色が変化する。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）市販のＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体粉末（ＰＩ３、化成オプトニ
クス（株）製）に酸化ビスマスあるいは、炭酸リチウム
（Ｔ、＋２ＣＯ３）を０．００１〜３０ｗｔ％混入した
後、厚さ１ｍｍの板状に加圧成形し、９００℃のアルゴ
ン気流中で１時間焼成した。得られた焼結体の片面にア
ルミニウム電極を真空蒸着で形成した後、反対側表面に
Ｓ　ｎ　Ｏ２透明導電膜をスパッ夕法で形成し、第１図
の構造のＥＬ素子を作製しノこ。

透明電極側を正極性として、直流電圧を印加していくと
、印加電圧が数Ｖから緑色の発光が認められ、最大輝度
的３００ｃｄ／ｍ２を得た。

（実施例２）市販の７．ｎＳ：Ｍｎ蛍光体粉末（商品名ＫＸ−６０５
Δ、製造化成オプトニクス（株））１ｇにイソプロピル
アルコール約０　、３　ｃｃを添加し、充分混合した後
、厚さ約０　、５　ｍｍの板状に加圧成形し、９００°
Ｃのアルゴン気流中で１時間焼結させた。

次いで、得られた焼結体を２０℃のＩＯｍｏ１％の硫酸
銅（ＣｕＳＯ，）水溶液中に約５秒間浸した後、再び９
００°Ｃのアルゴン気流中で１時間焼成し、得られた焼
結体の片面にアルミニウムを真空蒸着で付ＩＪ、他面に
ＺｎＯ：Ａρ透明導電膜をスパッタ法で形成することに
よって、第１図の構造のＥＬ素子を作製した。

この素子に透明導電膜を正極性として直流もしく（Ｊ商
用交流（周波数６０Ｈｚ）の電圧を数■印加すると、オ
レンジ色の均一な発光が得られ、直流５０Ｖで３０００
　ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた。

また、これと（Ｊ別に、硫酸銅水溶液中での処理条件な
どを変えて作製１．たＥＬ素子は、その発光の開始電圧
および高輝度の得られる印加電圧値を数Ｖから数百■ま
で再現性よく変化させることかできた。この場合の輝度
は最低でも数百ｃｄ／ｍ２が得られ、最高で６０００　
ｃｄ／ｍ２が得られた。

（実施例３）市販の７．ｎＯ：Ｚｎ蛍光体粉末（Ｐ　Ｉ　５、製造化
成オプトニクス（株））に酸化ビスマス（ＢＬＯ３）、
あるい（」炭酸リチウム（ＬｉＣＯ３）を０００１〜３
０ｗ［％混入し、加圧成形した後、９００℃のアルゴン
気流中で１時間焼結して焼結体を得、その片面に硫化亜
鉛（７，ｎ　Ｓ　）をスパッタ法で高抵抗層として形成
した後、両面にスパッタ法でＺｎＯ：ＡＱ透明電極を形
成し、第２図の構造のＥｒ、、素子を作製した。

透明電極側を正極性として、直流電圧を印加すると、印
加電圧数Ｖ〜数十■から青緑色の発光が一７＝認められ、最大輝度５００ｃｄ／ｍ’を得た。

（実施例４）市販のＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体粉末（Ｐｌ５）にＺｎ２Ｓｉ
Ｏ４：Ｍｎ蛍光体（Ｐｌ、化成オプトニクス（株）製）
をｌＯ〜５０ｍｏ１％混入し、イソプロピルアルコール
を添加して加圧成形したものを、９００℃のアルゴン気
流中で１時間焼成して焼結体を得た。

この焼結体の片面にアルミニウムを真空蒸着して、反対
側表面にＺｎＯ：Ａｔ！透明導電膜をスパッタ法で形成
することによって、第１図の構造のＥＬ素子を作製した
。この素子にｌ０ｋＨｚの正弦波電圧を印加すると、約
数百Ｖから緑色の発光が観測できた。

なお、この実施例で形成した焼結体の片面にスパッタ法
でＺｎＳ高抵抗層を形成した後、その」−にＺｎＯ：、
Ｊ透明電極を形成して得た第２図の構造のＥＬ素子では
、透明電極側を正極性として直流電圧を５０Ｖ以」二印
加すると、白っぽい緑色の発光が観測でき、約１００ｃ
ｄ／ｍ２の輝度が得られナ一（実施例５）実施例４において、ＰＩ蛍光体の代わりに、市販のＺｎ
Ｓ：Ｍｎ蛍光体粉末を３０ｍｏ１％混合し、同じ条件で
ＥＴ、素子を作製して、ｌ０ｋＴ（ｚの正弦波交流電圧
を印加すると、約１００Ｖ以−１−の電圧から緑色の発
光が観測でき、印加電圧の一］−昇に伴ってオレンジ色
に変わり、最大輝度３００　ｃｄ／ｍ’を得ることがで
きた。

（実施例６）実施例２において、ＺｎＳ：Ｍｎ蛍光体の代わりに、Ｚ
ｎＳ：ＴｂＦ３蛍光体を使用して、実施例２と同様にし
てＥＬ素子を作製したところ、緑色発光が得られた。

なお、前記実施例においては、いずれも発光を観測する
場合は、常にＥＬ素子全体をシリコン油中に浸すか、あ
るいは乾燥窒素ガス中に置いて行った。

（発明の効果）本発明によれば、ＥＩ７素子が焼結体で構成される為、
従来の薄膜形ＥＬ素子や分散形ＥＬ素子と異なり、素子
の構成にガラス、プラスデックあるいは鉄などの基板＋
：Ａオ′ミ１が不要であり、しかも基板が必要でないた
め加圧成形や高温焼結ができる。

また、焼結体？こ直接電極を形成するか、あるいは焼結
体の表面に高抵抗層と電極を形成するのみで、ＥＩ、素
子を構成するため、公知のセラミックス製造技術が利用
でき、里産化が可能であり、非常に安価に、かつ容易に
ＥＬ素子が製造できる。さらに、蛍光体を適宜選択する
ことにより、所望の抵抗および発光色のＥＬ素子を得る
ことが可能であり、しかむ多色発光の可能な直流低電圧
駆動形のＥＬ素子を実現できる。

また、本発明のＥＬ素子における焼結体は多結晶である
ので、高発光効率の蛍光体の特性を損なうことなく、他
の蛍光体や金属や半導体や絶縁物あるいは誘電体を混入
させても成形や焼結を行なうことができ、焼結後におい
ては多孔質であるため粒界にガスあるいは液体状態での
不純物を導入することが可能であり、容易に抵抗率の制
御、発光色及び発光効率の最適化を行なうことができる
。

＝１１− ！・・・焼結体、２・・電極、３・・・高抵抗層。

特に、発光効率（Ｊ適当なドーパントの導入や蛍光体の
構成元素の組成制御がセラミックス化の過程で可能なた
め、容易に最適化でき、高輝度のＥＩ素−ｒが実現でき
る。さらに、抵抗率の制御が可能なため、素子印加電圧
の低電圧化や直流駆動化が可能となる。

本発明方法によろＥＬ索子の形状は、焼結体の形状のよ
って決まるため、任意の形状ものが製造でき、円筒状や
円形など任意の形状の、小面積から大面積までの用途に
応じたＥ　Ｌ素子が実現できろ。さらに、焼結体の抵抗
率を制御すると、電子回路用の直流電源での発光や商用
電力回路の１００Ｖおよび２００Ｖの発光まで容易に実
現でき、しから安価であるため、これらの回路の表示用
ランプ等の用途にも最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子（
ＥＴ、、素子）の構造の一実施例を示す断面図、第２図
（Ｊ本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の構造
の他の実施例を示す断面図である。特　許　出　願　人　大阪特殊合金株式会社代　理　人
　弁理士　青　山　　葆ほか２名第１図第２囚

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一種の蛍光体からなる焼結体と、該焼
結体の表面に形成された電極とからなることを特徴とす
るエレクトロルミネツセンス素子。
（２）前記焼結体の表面と電極との間に高抵抗層を介在
させてなる特許請求の範囲第１項記載のエレクトロルミ
ネツセンス素子。
（３）蛍光体粉末を成形し、焼結させた後、得た蛍光体
からなる焼結体の表面上に電極を形成することを特徴と
するエレクトロルミネツセンス素子の製造法。
（４）前記蛍光体粉末が少なくとも一種の蛍光体粉末か
らなる特許請求の範囲第３項記載の方法。
（５）前記焼結体をＩ族金属を含む溶液中に浸漬した後
、再焼成することを特徴とする特許請求の範囲第３項ま
たは第４項記載の方法。
（６）前記蛍光体粉末がＩ族金属を含む溶液中で浸漬処
理された蛍光体粉末からなる特許請求の範囲第３項また
は第４項記載の方法。
（７）前記焼結体の表面に高抵抗層を形成した後、電極
を形成することを特徴とする特許請求の範囲第３項また
は第４項記載の方法。
（８）前記蛍光体粉末に高抵抗用材料を混合した後、焼
結させることを特徴とする特許請求の範囲第３項または
第４項記載の方法。
（９）前記蛍光体粉末に低抵抗材料を混合した後、焼結
させることを特徴とする特許請求の範囲第３項または第
４項記載の方法。
（１０）前記蛍光体を構成する原材料の原子や化合物を
混合した後、焼結させることを特徴とする特許請求の範
囲第３項または第４項記載の方法。