JP2011009450A - Light emitter of anodized alumina film, and light emitting device with the same - Google Patents

Light emitter of anodized alumina film, and light emitting device with the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bright light emitter of high luminance by improving the efficiency of light emission and light extraction.SOLUTION: For the light emitter, a light emitting material 7 which is excited by at least ultraviolet ray or blue light and emits light is filled inside a nano hole 1 of an anodized alumina film 5, the light emitting material 7 is sealed inside the nano hole 1 by a sealing member 8, and the light emitter 10 of the anodized alumina film is formed. Then, the light emitter 10 of the anodized alumina film is irradiated with the ultraviolet ray or the blue light. Also, the thickness t of the anodized alumina film 5 is suppressed to the range of 0.5-30 μm, the hole diameter (a) of the nano hole is suppressed to the range of 20-300 nm, and the pitch p of the hole of the nano hole is suppressed to the range of 50-500 nm. Also, the light emitting material 7 includes at least one of a fluorescent body or a phosphorescent body.

Description

本発明は、高出力を可能とする陽極酸化アルミナ膜の発光体と、その発光体を用いた発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting body of an anodized alumina film capable of high output, and a light emitting device using the light emitting body.

半導体発光素子を用いた発光ダイオード(以下、LEDという)は、携帯電話などの液晶パネルのバックライト光源などに広く用いられている。特に、近年では高出力化が進み、懐中電灯や室内照明などの各種照明機器への応用も実用化されてきている。   A light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) using a semiconductor light emitting element is widely used in a backlight light source of a liquid crystal panel such as a mobile phone. In particular, in recent years, the output has been increased, and application to various lighting devices such as a flashlight and indoor lighting has been put into practical use.

バックライト光源や照明光源として用いられる光源の光源色は、一般に、白色光が用いられるが、白色光を得る構成にはさまざまな構成が提案されている。(例えば、特許文献1参照)   As a light source color of a light source used as a backlight light source or an illumination light source, white light is generally used, but various configurations for obtaining white light have been proposed. (For example, see Patent Document 1)

特許文献1に示された従来技術を図4を用いて説明する。図4は説明しやすいようにその主旨を逸脱しないように書き直しした実装型LEDランプの要部断面図を示したものである。
図4において、200はLEDランプである。201はフォトルミネッセンス蛍光体を含むコーティング材が充填されたコーティング部、202は発光素子(LEDチップ)、203は導電性ワイヤー、204は凹部を有する筐体である。また、205は筐体204に埋め込まれた端子金属である。
LEDランプ200は、筐体204の凹部にAgを含有させたエポキシ樹脂などを介して発光素子202を固定し、発光素子202のn側電極とp側電極とをそれぞれ導電性ワイヤー203でもって端子金属205に接続し、そして、発光素子202を被うようにして筐体204の凹部にコーティング部201を設けた構成をなしている。
The prior art disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the main part of a mounting type LED lamp rewritten so as not to depart from the gist of the invention for easy explanation.
In FIG. 4, 200 is an LED lamp. 201 is a coating portion filled with a coating material containing a photoluminescence phosphor, 202 is a light emitting element (LED chip), 203 is a conductive wire, and 204 is a housing having a recess. Reference numeral 205 denotes a terminal metal embedded in the housing 204.
In the LED lamp 200, the light emitting element 202 is fixed to the concave portion of the housing 204 via an epoxy resin containing Ag, and the n-side electrode and the p-side electrode of the light emitting element 202 are respectively connected by the conductive wires 203. The coating portion 201 is provided in the concave portion of the housing 204 so as to be connected to the metal 205 and to cover the light emitting element 202.

また、引用文献1においては、発光素子202は青色系の発光が可能な窒化ガリウム系化合物半導体素子を用い、フォトルミネッセンス蛍光体は黄色系の発光が可能なYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることで、発光素子202からの青色系の光と、発光素子202からの青色系の波長に励起されて発光するYAG蛍光体からの黄色系の光との混色により白色系の発光を可能にするものである。   In Cited Document 1, the light emitting element 202 is a gallium nitride compound semiconductor element capable of emitting blue light, and the photoluminescent phosphor is a YAG (yttrium, aluminum, garnet) fluorescent substance capable of emitting yellow light. By using the body, white light is emitted by mixing the blue light from the light emitting element 202 and the yellow light from the YAG phosphor that emits light when excited by the blue wavelength from the light emitting element 202. It is what makes it possible.

特開2000−208815号公報(第5頁、図2)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-208815 (5th page, FIG. 2)

一般に、LEDランプは消費電力が小さいというメリットはあるが、反面、冷陰極管や白熱灯などと比較すると輝度が低いという問題を有する。そのため、LEDランプの数を増すとか、あるいはまた、高いパルス電流を印加するとかの方法をとって輝度を高める試みがなされている。   In general, LED lamps have the advantage of low power consumption, but on the other hand, they have the problem of low brightness compared to cold cathode tubes and incandescent lamps. Therefore, attempts have been made to increase the luminance by increasing the number of LED lamps or applying a high pulse current.

引用文献1に記載されたLEDランプ200の構成は、発光素子202と導電性ワイヤーを被うようにしてコーティング部201を設けた構成をとり、また、コーティング部201は樹脂などのコーティング材に蛍光体を分散した構成をとっている。   The configuration of the LED lamp 200 described in the cited document 1 has a configuration in which a coating portion 201 is provided so as to cover a light emitting element 202 and a conductive wire, and the coating portion 201 is fluorescent on a coating material such as a resin. It has a distributed structure.

このような構成においては、蛍光体を分散したコーティング部201の厚みも厚くなり、また、光の取出し面積もコーティング部201の上面側だけとなって限定される。
そのため、発光素子202の青色系の光、及び蛍光体の黄色系の光は、コーティング部201内の走査を繰り返してコーティング部201の上面から出射する過程の中で、厚みのある樹脂などのコーティング材に吸収されて滅光する光量も多く現れる。
そして、発光効率の低下や光の取出し効率の低下をまねき、全体的に明るさが低下する。
また、発光素子202に高いパルス電流を印加した場合には発熱温度が高くなるが、それがコーティング部201に熱伝導し、蛍光体の性能を劣化させると言う問題も現れる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、発光効率、光の取出し効率を高めて輝度が高く、明るい発光体を得ると共に、発光体の性能劣化を抑制して長寿命化を図ることを目的とするものである。
In such a configuration, the thickness of the coating portion 201 in which the phosphor is dispersed is increased, and the light extraction area is limited only to the upper surface side of the coating portion 201.
Therefore, in the process in which the blue light of the light emitting element 202 and the yellow light of the phosphor are emitted from the upper surface of the coating unit 201 by repeating scanning in the coating unit 201, coating with a thick resin or the like is performed. A lot of light that is absorbed by the material and disappears also appears.
Then, the brightness is lowered as a whole, leading to a decrease in light emission efficiency and a decrease in light extraction efficiency.
Further, when a high pulse current is applied to the light emitting element 202, the heat generation temperature becomes high, but there is a problem that it is thermally conducted to the coating part 201 and deteriorates the performance of the phosphor.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and improves luminous efficiency and light extraction efficiency to obtain a bright and bright illuminant, and to improve performance of the illuminant by suppressing performance deterioration. It is for the purpose.

上記の課題を解決するための手段として、本発明の発光体は、陽極酸化アルミナ膜を用いた発光体であって、陽極酸化アルミナ膜のナノホール内に少なくとも紫外光又は青色光で励起して発光する発光物質を充填し、封止部材で発光物質をナノホール内に封止したことを特徴とするものである。   As means for solving the above-mentioned problems, the light emitter of the present invention is a light emitter using an anodized alumina film, which is excited by at least ultraviolet light or blue light in a nanohole of the anodized alumina film. The luminescent material is filled, and the luminescent material is sealed in the nanohole by a sealing member.

陽極酸化アルミナ膜は、アルミニウムを陽極で電解処理(アルマイト処理)して人工的に多孔質の酸化被膜を生成したもので、直径が数nm〜数100nmの円筒状の微細孔なるナノホールが、数10nm〜数100nmのピッチ間隔に配列して形成された多孔質のAlからなる膜である。相隣り合うナノホールに挟まれた部分の柱状の隔壁部(以降、隔壁部をアルミナ層と言う)は透明で光透過率が非常に高い。 The anodized alumina film is an artificially formed porous oxide film by electrolytic treatment (alumite treatment) of aluminum with an anode, and there are several nanoholes having cylindrical micropores with a diameter of several nanometers to several hundred nanometers. It is a film made of porous Al 2 O 3 formed at a pitch interval of 10 nm to several 100 nm. The columnar partition wall portion (hereinafter referred to as an alumina layer) sandwiched between adjacent nanoholes is transparent and has a very high light transmittance.

このような構造をなす陽極酸化アルミナ膜のナノホール内に紫外光又は青色光で励起して発光する発光物質を充填し、封止部材で封止して形成した発光体に紫外光、あるいは、青色光を照射すると発光物質が発光する。
発光物質から発光した光は、ナノホールの壁面から外に、つまり、ナノホールからアルミナ層に出射し、そして、アルミナ層から外部に出射される。勿論、発光物質を充填したナノホールからも外部に出射する。
陽極酸化アルミナ膜のナノホールは無数にあるので、ナノホールの壁面の総面積は非常に広い面積を占める。このため、ナノホールの壁面からの光の取出し面積は非常に広いものとなって、ナノホールの壁面からの出射光量は著しく増加する。そして、アルミナ層を透過して外部に出射する。これは、発光物質からの発光した光の取出し効率が各段と高められて、輝度が著しくアップする。
また、紫外光、あるいは、青色光が、アルミナ層を透過して発光物質にも入射するので発光効率を高めることができる。
このことによって、発光効率、光の取出し効率が各段と向上し、発光体の発光輝度を著しく高める効果を生む。
The phosphor formed in the nanohole of the anodized alumina film having such a structure is filled with a luminescent material that emits light by being excited with ultraviolet light or blue light, and sealed with a sealing member. When irradiated with light, the luminescent material emits light.
The light emitted from the luminescent material is emitted from the wall surface of the nanohole to the outside, that is, emitted from the nanohole to the alumina layer, and then emitted from the alumina layer to the outside. Of course, the light is emitted from the nanohole filled with the luminescent material.
Since there are an infinite number of nanoholes in the anodized alumina film, the total area of the wall surfaces of the nanoholes occupies a very large area. For this reason, the light extraction area from the wall surface of the nanohole becomes very wide, and the amount of light emitted from the wall surface of the nanohole increases remarkably. And it permeate | transmits an alumina layer and radiate | emits outside. In this case, the efficiency of extracting light emitted from the luminescent material is increased and the brightness is remarkably increased.
Further, since the ultraviolet light or blue light passes through the alumina layer and enters the light emitting material, the light emission efficiency can be increased.
As a result, the light emission efficiency and the light extraction efficiency are improved and the light emission luminance of the light emitter is significantly increased.

また、本発明の発光体は、陽極酸化アルミナ膜の厚みが0.5〜30μmであり、ナノホールの孔径が20〜300nm、孔のピッチが50〜500nmであることを特徴とするものである。   In addition, the phosphor of the present invention is characterized in that the anodized alumina film has a thickness of 0.5 to 30 μm, the hole diameter of nanoholes is 20 to 300 nm, and the pitch of holes is 50 to 500 nm.

陽極酸化アルミナ膜の厚みは0.5〜30μmの範囲が好適である。厚みが0.5μmより小さいと紫外光や青色光の励起光の出射光量が多くなり、発光物質による発光した光の出射光量が相対的に少なくなり、明るさや発光色の色合いなどが変化してしまう。例えば、励起光に青色光を選択し、発光物質に後述するYAG系蛍光体を選択して組み合わせた場合に、青色光が強く現れて青っぽい白色光となってしまう。また、発光光量も少なくなって明るさも低下する。
また、厚みが30μmより大きいと、滅光する光量も多くなり、また、発光物質に紫外光や青色光の励起光が十分届かない部分も現れたりして、発光輝度が低下するようになる。また、陽極酸化処理の時間も長く要するのでコストアップも招く。
The thickness of the anodized alumina film is preferably in the range of 0.5 to 30 μm. If the thickness is smaller than 0.5 μm, the amount of emitted light of the excitation light of ultraviolet light or blue light increases, the amount of emitted light of the light emitted by the luminescent material is relatively reduced, and the brightness and hue of the emitted color change. End up. For example, when blue light is selected as the excitation light and a YAG phosphor described later is selected and combined as the luminescent material, blue light appears strongly and becomes bluish white light. In addition, the amount of emitted light is reduced and the brightness is reduced.
On the other hand, if the thickness is larger than 30 μm, the amount of light to be extinguished increases, and a portion where ultraviolet light or blue light excitation light does not reach sufficiently appears in the luminescent material, resulting in a decrease in light emission luminance. In addition, it takes a long time for the anodic oxidation treatment, resulting in an increase in cost.

ナノホールの孔径は20〜300nmの範囲が好適である。孔径は陽極酸化の酸濃度、電圧、時間などの条件で決まってくるが、20nmより小さくするのは製作上難しい。また、孔径を300nmより大きくすると、隔壁部の厚み(以降、アルミナ層の幅と言う)が細くなってアルミナ層の機械的な強度が弱くなる。つまり、膜としての強度が保持できなくなる。   The hole diameter of the nanohole is preferably in the range of 20 to 300 nm. The pore diameter is determined by conditions such as the acid concentration, voltage, and time of anodization, but it is difficult to make it smaller than 20 nm. On the other hand, when the pore diameter is larger than 300 nm, the thickness of the partition wall (hereinafter referred to as the width of the alumina layer) becomes thin, and the mechanical strength of the alumina layer becomes weak. That is, the strength as a film cannot be maintained.

ナノホールのピッチは50〜500nmが好適である。ピッチはナノホールの孔径との関係において設定されるが、ピッチを50nmより小さくするとアルミナ層の幅が小さくなり、アルミナ層の機械的強度が得られない。また、500nmより大きくすると、光のムラが、つまり、発光色のムラが肉眼で見えるようになる。   The nanohole pitch is preferably 50 to 500 nm. The pitch is set in relation to the hole diameter of the nanohole, but if the pitch is made smaller than 50 nm, the width of the alumina layer becomes small and the mechanical strength of the alumina layer cannot be obtained. On the other hand, when the thickness is larger than 500 nm, light unevenness, that is, light emission color unevenness becomes visible to the naked eye.

陽極酸化アルミナ膜の厚みやナノホールの孔径、孔のピッチは相互に関係し合って発光輝度や発光色などに影響を及ぼす。陽極酸化アルミナ膜の厚み、ナノホールの孔径、孔のピッチは、発光輝度や発光色を考慮して、上記の数値範囲の中で適宜に設定するのが望ましい。   The thickness of the anodized alumina film, the hole diameter of the nanoholes, and the pitch of the holes interact with each other and affect the light emission luminance and the light emission color. The thickness of the anodized alumina film, the hole diameter of the nanoholes, and the pitch of the holes are preferably set appropriately within the above numerical range in consideration of the light emission luminance and the light emission color.

また、本発明の発光体は、発光物質が蛍光体又は燐光体の少なくとも1種からなることを特徴とするものである。   In addition, the luminescent material of the present invention is characterized in that the luminescent material comprises at least one of a phosphor and a phosphor.

紫外光又は青色光で励起して長波長の光を発光する蛍光体や燐光体が好ましい。このような蛍光体や燐光体は波長変換効率も優れているので発光光量を増すことができる。また、さまざまな発光色を得ることができる。   A phosphor or phosphor that emits long-wavelength light when excited with ultraviolet light or blue light is preferred. Since such phosphors and phosphors have excellent wavelength conversion efficiency, the amount of emitted light can be increased. In addition, various emission colors can be obtained.

また、本発明の発光体は、蛍光体がYAG系蛍光体であることを特徴とするものである。   The phosphor of the present invention is characterized in that the phosphor is a YAG phosphor.

YAG系蛍光体は青色系の光に励起して黄色系の光を発光する。そして、青色系の光と黄色系の光が混色して白色系の光が得られる。   The YAG phosphor emits yellow light when excited by blue light. Then, blue light and yellow light are mixed to obtain white light.

また、本発明の発光装置は、上記で述べた陽極酸化アルミナ膜の発光体と紫外光又は青色光を出射する光源を有することを特徴とするものである。   The light-emitting device of the present invention is characterized by having the above-described light emitting body of the anodized alumina film and a light source that emits ultraviolet light or blue light.

このような構成をとることにより、発光輝度の高い発光装置が得られると共に、さまざまな発光色が得られる発光装置を得ることができる。また、陽極酸化アルミナ膜の発光体と光源との一体化により、取扱いの容易さなどの効果を生む。   By adopting such a configuration, a light emitting device with high emission luminance can be obtained, and a light emitting device capable of obtaining various emission colors can be obtained. Further, the integration of the light emitting body and light source of the anodized alumina film produces effects such as ease of handling.

また、本発明の発光装置は、光源の光出射側に陽極酸化アルミナ膜の発光体を配置することを特徴とするものである。   The light emitting device of the present invention is characterized in that a light emitting body of an anodized alumina film is disposed on the light emitting side of a light source.

この構成の下では、光源の光が直接的に、そして、多くの光量が陽極酸化アルミナ膜の発光体に入射する。そのため、光源光の利用効率も高められ、発光体の波長変換効率も高められて、輝度の高い発光装置を得ることができる。   Under this configuration, light from the light source is directly incident on the light emitter of the anodized alumina film. Therefore, the utilization efficiency of the light source light is increased, the wavelength conversion efficiency of the light emitter is also increased, and a light emitting device with high luminance can be obtained.

また、本発明の発光装置は、光源と陽極酸化アルミナ膜の発光体との間に空気層を有することを特徴とするものである。   The light-emitting device of the present invention is characterized by having an air layer between the light source and the light-emitting body of the anodized alumina film.

空気層を有することで、光源の発熱温度の発光体への熱伝導を低く抑えることができる。そして、発光物質の性能劣化を抑制することができる。長寿命化の効果を生む。   By having an air layer, the heat conduction to the light emitter at the heat generation temperature of the light source can be kept low. And the performance degradation of a luminescent substance can be suppressed. Produces long life effect.

また、本発明の発光装置は、光源がLEDであることを特徴とするものである。   The light emitting device of the present invention is characterized in that the light source is an LED.

LEDを用いることで、輝度の高い、小型の発光装置を得ることができる。   By using the LED, a small light-emitting device with high luminance can be obtained.

本発明の下では、明るく、輝度の高い発光体、並びに、発光装置を得ることができる。また、発光物質の性能劣化を抑制して長寿命化の効果を得る。   Under the present invention, a bright and high-luminance illuminator and a light-emitting device can be obtained. Further, it is possible to obtain the effect of extending the life by suppressing the deterioration of the performance of the luminescent material.

本発明の第1実施形態に係る陽極酸化アルミナ膜の発光体を模式的に示した部分的な斜視図と断面図である。It is the partial perspective view and sectional view which showed typically the light-emitting body of the anodized alumina film | membrane which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示す陽極酸化アルミナ膜の発光体の作用効果を説明する模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing shown typically which demonstrates the effect of the light-emitting body of the anodized alumina film | membrane shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る陽極酸化アルミナ膜の発光体を用いた発光装置の模式的に示した要部断面図である。It is principal part sectional drawing which showed typically the light-emitting device using the light-emitting body of the anodized alumina film | membrane which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 特許文献1に記載された実装型LEDランプの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the mounting type LED lamp described in patent document 1. FIG.

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。
[第1実施形態]
最初に、第1実施形態に係る陽極酸化アルミナ膜の発光体について、図1、図2を用いて説明する。なお、図1は本発明の第1実施形態に係る陽極酸化アルミナ膜の発光体を模式的に示した部分的な斜視図と断面図で、図1(a)がその斜視図、図1(b)が断面図である。また、図2は図1に示す陽極酸化アルミナ膜の発光体の作用効果を説明する模式的に示した説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the light emitting body of the anodized alumina film according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a partial perspective view and a cross-sectional view schematically showing a light emitting body of an anodized alumina film according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a perspective view thereof, FIG. b) is a sectional view. FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the function and effect of the light emitting body of the anodized alumina film shown in FIG.

図1において、1はAl材を陽極酸化(アルマイト)処理を行って形成した円筒状の微細孔なるナノホールである。2はナノホール1の外周に形成されたAlからなるアルミナ層である。アルミナ層2は透明性を有して光透過率が高い。5は陽極酸化アルミナ膜である。6はナノホール1内に充填された発光層、7は発光層6内の発光物質である。8はナノホール1の両側を封口する封止部材で、ナノホール1の両側、つまり、陽極酸化アルミナ膜5の上下面側に設けていて、発光物質7を含有した発光層6をナノホール1内に封止している。10は陽極酸化アルミナ膜の発光体である。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a nanohole formed as a cylindrical fine hole formed by subjecting an Al material to anodization (alumite) treatment. Reference numeral 2 denotes an alumina layer made of Al 2 O 3 formed on the outer periphery of the nanohole 1. The alumina layer 2 has transparency and high light transmittance. Reference numeral 5 denotes an anodized alumina film. Reference numeral 6 denotes a light emitting layer filled in the nanohole 1, and 7 denotes a light emitting substance in the light emitting layer 6. 8 is a sealing member that seals both sides of the nanohole 1, and is provided on both sides of the nanohole 1, that is, on the upper and lower surfaces of the anodized alumina film 5. The light emitting layer 6 containing the light emitting substance 7 is sealed in the nanohole 1. It has stopped. Reference numeral 10 denotes a light emitter of an anodized alumina film.

陽極酸化アルミナ膜5は、複数のナノホール1と、このナノホール1の外周に形成されたAlからなるアルミナ層2から構成される。
また、陽極酸化アルミナ膜の発光体10は、陽極酸化アルミナ膜5のナノホール1内に発光物質7を含有した発光層6を充填して、陽極酸化アルミナ膜の上下面に封止部材8を設けて発光層6を封止した構成をなしている。
The anodized alumina film 5 includes a plurality of nanoholes 1 and an alumina layer 2 made of Al 2 O 3 formed on the outer periphery of the nanoholes 1.
Further, the phosphor 10 of the anodized alumina film is formed by filling the nanohole 1 of the anodized alumina film 5 with the light emitting layer 6 containing the luminescent material 7 and providing the sealing members 8 on the upper and lower surfaces of the anodized alumina film. Thus, the light emitting layer 6 is sealed.

陽極酸化アルミナ膜5は、純度の高いAl板を硫酸、シュウ酸、リン酸などの酸性電解溶液中で陽極酸化することでナノホール1とアルミナ層2が生成される。そして、生成後において、ナノホール1の下部にはバリア層と呼ばれる底部層が残るが、その底部層をエッチングで除去することで、図1に示す貫通孔なるナノホール1が形成された陽極酸化アルミナ膜5が得られる。
ナノホール1の孔径a、ピッチp、ナノホール1の深さ(ナノホール1の深さは陽極酸化アルミナ膜5の厚みtに相当する)は、陽極酸化に用いる酸性電解溶液の濃度、温度、並びに、陽極酸化電圧の印加方法や電圧値、時間などの処理条件によって制御が可能で、これらの処理条件を規制化することで、所要の孔径a、ピッチp、深さ(厚みt)、配列構造を得ることができる。
The anodized alumina film 5 is produced by anodizing a high-purity Al plate in an acidic electrolytic solution such as sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid or the like, thereby generating nanoholes 1 and an alumina layer 2. After the generation, a bottom layer called a barrier layer remains below the nanohole 1, but by removing the bottom layer by etching, an anodized alumina film in which the nanohole 1 serving as a through hole shown in FIG. 1 is formed. 5 is obtained.
The hole diameter a and pitch p of the nanohole 1 and the depth of the nanohole 1 (the depth of the nanohole 1 corresponds to the thickness t of the anodized alumina film 5) are the concentration, temperature, and anode of the acidic electrolytic solution used for anodization. Control is possible according to the oxidation voltage application method, voltage value, time, and other processing conditions. By regulating these processing conditions, the required hole diameter a, pitch p, depth (thickness t), and array structure are obtained. be able to.

また、孔径aはボアワイド処理を行うことで孔径を大きくすることが可能で、例えば、リン酸溶液に浸漬することで孔径に大きくすることができる。従って、浸漬時間などを管理することによって広げられる所望の孔径の大きさに制御することができる。   Moreover, the hole diameter a can be increased by performing a bore-wide treatment. For example, the hole diameter can be increased by immersion in a phosphoric acid solution. Therefore, it is possible to control the size of the desired hole diameter to be widened by managing the immersion time and the like.

また、ナノホール1の配列はハニカム状(ハチの巣状または正六角形状)に配列するのが好ましく、相隣り合うナノホール1のピッチpがみな等しくなり、また、相隣り合うナノホール1の間にあるアルミナ層2の幅もみな均一になる。
第1実施形態においては、ナノホール1の孔径aはみな同じ孔径にし、ナノホール1の配列はハニカム状に配列して相隣り合うナノホール1のピッチpの間隔は同じ間隔に配列している。
Further, the nanoholes 1 are preferably arranged in a honeycomb shape (honeycomb shape or regular hexagonal shape), and the pitches p of the adjacent nanoholes 1 are all equal, and between the adjacent nanoholes 1. All the widths of the alumina layer 2 are also uniform.
In the first embodiment, the hole diameters a of the nanoholes 1 are all the same, the nanoholes 1 are arranged in a honeycomb shape, and the pitches p of adjacent nanoholes 1 are arranged at the same interval.

ここで、ナノホール1の孔径は20〜300nmの範囲に、ピッチpは50〜500nmの範囲に、陽極酸化アルミナ膜5の厚みtは0.5〜30μmの範囲に抑えるのが好ましい。   Here, it is preferable that the hole diameter of the nanoholes 1 is 20 to 300 nm, the pitch p is 50 to 500 nm, and the thickness t of the anodized alumina film 5 is 0.5 to 30 μm.

ナノホール1の孔径は20〜300nmの範囲が好適である。孔径は陽極酸化の酸濃度、電圧、時間などの条件で決まってくるが、20nmより小さくするのは製作上難しい。また、孔径を300nmより大きくすると、アルミナ層の幅が小さく(細く)なってアルミナ層の機械的な強度が弱くなる。つまり、膜としての強度が保持できなくなる。   The hole diameter of the nanohole 1 is preferably in the range of 20 to 300 nm. The pore diameter is determined by conditions such as the acid concentration, voltage, and time of anodization, but it is difficult to make it smaller than 20 nm. On the other hand, if the pore diameter is larger than 300 nm, the width of the alumina layer becomes smaller (thinner) and the mechanical strength of the alumina layer becomes weaker. That is, the strength as a film cannot be maintained.

ナノホール1のピッチは50〜500nmが好適である。ピッチはナノホール1の孔径との関係において設定されるが、ピッチを50nmより小さくするとアルミナ層の幅が小さくなり、アルミナ層の機械的強度が得られない。また、500nmより大きくすると、光のムラ、つまり、発光色のムラが肉眼で見えるようになる。   The pitch of the nanoholes 1 is preferably 50 to 500 nm. The pitch is set in relation to the hole diameter of the nanohole 1, but if the pitch is made smaller than 50 nm, the width of the alumina layer becomes small and the mechanical strength of the alumina layer cannot be obtained. On the other hand, when the thickness is larger than 500 nm, light unevenness, that is, light emission color unevenness becomes visible to the naked eye.

陽極酸化アルミナ膜5の厚みは0.5〜30μmの範囲が好適である。厚みが0.5μmより小さいと紫外光や青色光の励起光の出射光量が多くなり、発光物質による発光した光の出射光量が相対的に少なくなり、明るさや発光色の色合いなどが変化してしまう。例えば、励起光に青色光を選択し、発光物質に後述するYAG系蛍光体を選択して組み合わせた場合に、青色光が強く現れて青っぽい白色光となってしまう。また、発光光量も少なくなって明るさも低下する。
また、厚みが30μmより大きいと、滅光する光量も多くなり、また、発光物質に紫外光や青色光の励起光が十分届かない部分も現れたりして、発光効率が悪くなって発光輝度が低下するようになる。
The thickness of the anodized alumina film 5 is preferably in the range of 0.5 to 30 μm. If the thickness is smaller than 0.5 μm, the amount of emitted light of the excitation light of ultraviolet light or blue light increases, the amount of emitted light of the light emitted by the luminescent material is relatively reduced, and the brightness and hue of the emitted color change. End up. For example, when blue light is selected as the excitation light and a YAG phosphor described later is selected and combined as the luminescent material, blue light appears strongly and becomes bluish white light. In addition, the amount of emitted light is reduced and the brightness is reduced.
Further, if the thickness is larger than 30 μm, the amount of light to be extinguished increases, and a portion where the excitation light of ultraviolet light or blue light does not reach sufficiently appears in the luminescent material, resulting in poor luminous efficiency and luminous luminance. It begins to decline.

ナノホール1の孔径や孔のピッチ、陽極酸化アルミナ膜の厚みは相互に関係し合って発光輝度や発光色などに影響を及ぼす。ナノホールの孔径、孔のピッチ、陽極酸化アルミナ膜の厚みは発光輝度や発光色を考慮して、上記の数値範囲の中で適宜に設定するのが望ましい。   The hole diameter and hole pitch of the nanohole 1 and the thickness of the anodized alumina film are related to each other and affect the light emission luminance and the light emission color. It is desirable that the nanohole hole diameter, the hole pitch, and the thickness of the anodized alumina film are appropriately set within the above numerical range in consideration of the light emission luminance and the light emission color.

次に、陽極酸化アルミナ膜の発光体10の発光層6を構成する発光物質7には、紫外光や青色光などの短波長で励起して長波長光を発光する蛍光体や燐光体が用いられる。
このような蛍光体物質としては、アルミン酸塩蛍光体、リン酸塩蛍光体、ケイ酸塩蛍光体などの無機蛍光体や、ペリレン系蛍光体、アリルスルホンアミド・メラミンホルムアルデヒド共縮合染色物などの有機蛍光体などが挙げられる。
Next, as the light emitting material 7 constituting the light emitting layer 6 of the light emitting body 10 of the anodized alumina film, a phosphor or phosphor that emits long wavelength light by being excited with a short wavelength such as ultraviolet light or blue light is used. It is done.
Such phosphor materials include inorganic phosphors such as aluminate phosphors, phosphate phosphors, silicate phosphors, perylene phosphors, allylsulfonamide / melamine formaldehyde co-condensation dyes, and the like. Organic phosphor etc. are mentioned.

この中でも、長期間使用可能な点から、無機蛍光体ではYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体であるアルミン酸塩蛍光体が好適である。
YAG系蛍光体は、イットリウム(Y)とアルミニウム(Al)を含み、セリウム(Se)で附活(附活剤)したものからなり、YAl12の化学式を持つ。このYAG系蛍光体は青色光に励起されてピーク波長560nmの黄緑色に発光する。そして、この黄緑色と青色光との混色によって白色光を得ることができる。
また、有機蛍光体ではペリレン系蛍光体が好適なものとして挙げられる。
Among these, an aluminate phosphor which is a YAG (yttrium / aluminum / garnet) phosphor is suitable as the inorganic phosphor because it can be used for a long period of time.
The YAG phosphor contains yttrium (Y) and aluminum (Al), and is activated (activated) with cerium (Se), and has a chemical formula of Y 3 Al 5 O 12 . This YAG phosphor is excited by blue light and emits yellow-green light having a peak wavelength of 560 nm. And white light can be obtained by the mixed color of this yellow green and blue light.
In addition, perylene-based phosphors are preferred as organic phosphors.

また、蛍光体物質の発光色としては、赤色蛍光体、緑色蛍光体、橙色蛍光体、青色蛍光体などさまざまな発光色の蛍光体があるので、仕様に応じて適宜な発光色の蛍光体を選択するのが好ましい。   In addition, there are phosphors with various emission colors such as red phosphor, green phosphor, orange phosphor, and blue phosphor. It is preferable to select.

発光物質7は発光層6を構成して微細孔なるナノホール1内に充填される。そのために、発光物質7に無機蛍光体を用いる場合は、ナノホール1内に十分充填できる範囲でのナノ微粒子粉末にして用いられる。   The luminescent material 7 constitutes the luminescent layer 6 and is filled in the nanoholes 1 that are fine holes. Therefore, when an inorganic phosphor is used for the luminescent material 7, it is used as a nanoparticulate powder in a range that can be sufficiently filled in the nanohole 1.

ナノホール1への発光物質7の充填方法の一方法としては、低沸点の溶媒にナノ微粒子粉末を混ぜ合わせた溶液に陽極酸化アルミナ膜5を浸漬し、ナノホール1内にナノ微粒子粉末入り溶液を充填する。その後に、加熱処理して溶媒を蒸発させることでナノホール1内に発光物質7を充填することができる。
この方法をとった場合は、発光層6はナノ微粒子粉末の蛍光体なる発光物質7のみで構成される。
One method for filling the nanohole 1 with the luminescent substance 7 is to immerse the anodized alumina film 5 in a solution obtained by mixing the nanoparticle powder in a low boiling point solvent and fill the nanohole 1 with the solution containing the nanoparticle powder. To do. Thereafter, the luminescent material 7 can be filled in the nanoholes 1 by heat treatment to evaporate the solvent.
When this method is adopted, the light emitting layer 6 is composed only of the light emitting material 7 which is a phosphor of nano-particle powder.

上記の充填方法の中で、透明な硬化性樹脂を加えることも可能である。例えば、熱硬化性樹脂、ナノ微粒子粉末、溶媒を混ぜ合わせた溶液に陽極酸化アルミナ膜5を浸漬してナノホール1内に充填し、加熱処理を施して溶媒を蒸発させると共に樹脂を硬化させることで、樹脂の中に分散した発光物質7が充填される。
この場合は、発光層6は樹脂と発光物質7とで構成される。
Among the above filling methods, it is also possible to add a transparent curable resin. For example, by immersing the anodized alumina film 5 in a solution in which a thermosetting resin, nano fine particle powder, and a solvent are mixed to fill the nanohole 1, heat treatment is performed to evaporate the solvent and cure the resin. The luminescent material 7 dispersed in the resin is filled.
In this case, the light emitting layer 6 is composed of a resin and a light emitting material 7.

発光物質7の充填方法で、浸漬して充填する方法以外の方法としては、電着方法、CVD法などの方法が挙げられる。   As a method for filling the luminescent material 7, methods other than the dipping and filling method include methods such as an electrodeposition method and a CVD method.

なお、発光層6には、発光物質7以外に光拡散剤を含有させることも可能である。拡散剤としては、チタン酸バリウム(BaTiO)、酸化チタン(TiO)、アルミナ(Al)、酸化ケイ素(SiO)などが挙げられる。これらの拡散剤はいずれも微粒子粉末にして含有させる。
発光層6に拡散剤を含有させることで、発光物質7から発光した光が発光層6内で拡散され、ナノホール1の壁面からアルミナ層2に出射する光量が増すようになる。
The light emitting layer 6 may contain a light diffusing agent in addition to the light emitting substance 7. Examples of the diffusing agent include barium titanate (BaTiO 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and silicon oxide (SiO 2 ). Any of these diffusing agents is contained as fine particle powder.
By including a diffusing agent in the light emitting layer 6, the light emitted from the light emitting material 7 is diffused in the light emitting layer 6, and the amount of light emitted from the wall surface of the nanohole 1 to the alumina layer 2 increases.

また、発光層6に着色剤を含有させることも可能である。着色剤としては様々な着色顔料があるので、求める仕様に応じて適宜な顔料を用いると良い。
着色剤を含有させることで所望の発光色に調整することができる。
Further, the light emitting layer 6 can contain a colorant. Since there are various color pigments as the colorant, an appropriate pigment may be used according to the required specifications.
By incorporating a colorant, it is possible to adjust to a desired emission color.

次に、封止部材8は、透明で絶縁性の樹脂膜や透明で絶縁性の金属酸化(例えば、SiO)膜などで形成する。
樹脂膜はスピンコート法、ロールコータ法、塗布方法などの方法で形成することができ、金属酸化膜は真空蒸着法、スパッタリング法などの方法で形成することができる。
Next, the sealing member 8 is formed of a transparent and insulating resin film or a transparent and insulating metal oxide (for example, SiO 2 ) film.
The resin film can be formed by a method such as a spin coat method, a roll coater method, or a coating method, and the metal oxide film can be formed by a method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.

なお、発光層6を、上記で述べたように、硬化した樹脂と発光物質7とで構成した場合には、硬化した樹脂そのものが封止部材としての役割を果たすことができるので、新たに封止部材を設けなくても良く、樹脂が封止部材の代替え役割をなす。勿論、新たに封止部材を設けても何ら支障はないものである。   As described above, when the light emitting layer 6 is composed of the cured resin and the light emitting substance 7, the cured resin itself can serve as a sealing member, so that it is newly sealed. There is no need to provide a stop member, and the resin serves as an alternative to the sealing member. Of course, there is no problem even if a new sealing member is provided.

次に、図2を用いて、第1本実施形態の陽極酸化アルミナ膜の発光体10の作用、効果を説明する。
図2において、Pは紫外光や青色光なる励起光で、矢印の方向、つまり、陽極酸化アルミナ膜の発光体10に向かって照射している。Qは無機蛍光体なる発光物質7が励起光Pによって励起されて波長変換を起こして発光した光を表している。見易くするために、代表して3つの光の線にのみ符合している。
Next, the operation and effect of the light emitting body 10 of the anodized alumina film of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, P is excitation light such as ultraviolet light or blue light, and is irradiated in the direction of the arrow, that is, toward the light emitting body 10 of the anodized alumina film. Q represents the light emitted from the luminescent substance 7 which is an inorganic phosphor when excited by the excitation light P and undergoes wavelength conversion. For ease of viewing, only three light lines are representatively represented.

ナノホール1内の発光層6で、励起光Pによって発光物質7が励起して発光した光Qは四方、八方に放射する。ナノホール1がナノ単位の微細孔であるために発光層6内で滅光する光量は少なく、発光した多くの光量はナノホール1の壁面を透過してアルミナ層2に入射する。
アルミナ層2は透明で光透過率が非常に高いので、アルミナ層2内で滅光する光量は非常に少ない。そのため、アルミナ層2に入射した多くの発光光量はアルミナ層2を透過して外部(図2中において、陽極酸化アルミナ膜の発光体10の上面側の外部)へ、光Qとなって出射するようになる。勿論、隣り合う他のナノホール1に入射する光も現れるが、それらの光もナノホール1内を通過してやがてアルミナ層2に入射するようになる。
また、発光した光Qで、アルミナ層2に入射せずに発光層6を通過して外部に出射する光も現れる。
In the light emitting layer 6 in the nanohole 1, the light Q emitted from the light emitting material 7 is excited by the excitation light P and is emitted in all directions. Since the nanohole 1 is a nano-hole, the amount of light that disappears in the light emitting layer 6 is small, and a large amount of the emitted light passes through the wall surface of the nanohole 1 and enters the alumina layer 2.
Since the alumina layer 2 is transparent and has a very high light transmittance, the amount of light that disappears in the alumina layer 2 is very small. Therefore, a large amount of emitted light incident on the alumina layer 2 passes through the alumina layer 2 and is emitted as light Q to the outside (in FIG. 2, the outside on the upper surface side of the light emitting body 10 of the anodized alumina film). It becomes like this. Of course, light incident on other adjacent nanoholes 1 also appears, but the light passes through the nanoholes 1 and eventually enters the alumina layer 2.
Further, the emitted light Q also appears as light that passes through the light emitting layer 6 and is emitted outside without entering the alumina layer 2.

図2に示すように、発光層6の発光物質7に入射する励起光Pは、陽極酸化アルミナ膜厚の発光体10の下面側から直接発光層6に入射する励起光Pと、下面側からアルミナ層2を透過して発光層6に入射する励起光Pがある。
アルミナ層2はナノホール1の発光層6の外周一周にわたって有しているので、アルミナ層2を透過して発光層6に入射する励起光Pの光量も多く、しかも、奥の方(ここでの奥の方とは、図中において、発光体10の下面の入射部位から見て、遠まった奥を指しており、上面に近い部位を指している)の発光層6にも入射するので、発光層6の厚み全体にわたって励起光Pが発光層6に入射する。そして、発光物質7を励起させる。
このため、発光層6に含有する多くの発光物質7が励起されるようになって発光する。これによって、発光効率は著しく高められ、そして、アルミナ層2や発光層6を通って外部に発光した光が出射するようになる。
As shown in FIG. 2, the excitation light P incident on the luminescent material 7 of the light emitting layer 6 is directly incident on the light emitting layer 6 from the lower surface side of the light emitting body 10 having an anodic alumina film thickness, and from the lower surface side. There is excitation light P that passes through the alumina layer 2 and enters the light emitting layer 6.
Since the alumina layer 2 has the entire circumference of the light emitting layer 6 of the nanohole 1, the amount of the excitation light P that is transmitted through the alumina layer 2 and incident on the light emitting layer 6 is large, and the inner side (here In the figure, the back means that the light emitting layer 6 is incident on the lower surface of the light emitter 10 as viewed from the incident portion on the lower surface of the light emitter 10, and indicates the portion closer to the upper surface). Excitation light P is incident on the light emitting layer 6 over the entire thickness of the light emitting layer 6. Then, the luminescent material 7 is excited.
For this reason, many light emitting substances 7 contained in the light emitting layer 6 are excited to emit light. As a result, the luminous efficiency is remarkably increased, and light emitted to the outside is emitted through the alumina layer 2 and the light emitting layer 6.

また、励起光Pで、そのままアルミナ層2を透過して外部に出射するのも現れる。そして、アルミナ層2内と外部で励起光Pと発光した光Qとが混ざり合う。   Further, it also appears that the excitation light P passes through the alumina layer 2 as it is and is emitted to the outside. Then, the excitation light P and the emitted light Q are mixed inside and outside the alumina layer 2.

ここで、ナノホール1の壁面の面積は発光した光Qの取出し光量に大きく影響し、発光の輝度を大きく左右する。ナノホール1の壁面の面積は、ナノホールの孔径a×π×陽極酸化アルミナ膜の厚みtで表されるが、壁面の面積が小さいと発光光量も少なく、かつ、発光した光の取出し光量も少なくなり、発光輝度は低くなる。逆に、面積が大きいと取出し光量は多くなり、発光輝度は高められる。
本発明においては、陽極酸化アルミナ膜の厚みtは0.5〜30μmの範囲に設定し、厚みtの最小値は0.5μmに制限する。これは、ナノホール1の壁面面積が小さいと、発光物質による発光した光Qの出射光量、即ち、発光した光Qの取出し光量が少なくなり、発光輝度が低くなるからである。また同時に、励起光の出射光量が多くなって、発光色の色合いが変化してしまうからである。
Here, the area of the wall surface of the nanohole 1 greatly affects the amount of extracted light Q, and greatly affects the luminance of light emission. The area of the wall surface of the nanohole 1 is represented by the hole diameter a × π × thickness t of the anodized alumina film. However, if the wall surface area is small, the amount of emitted light is small and the amount of extracted light is reduced. , The emission luminance is lowered. On the other hand, when the area is large, the amount of extracted light increases and the light emission luminance is increased.
In the present invention, the thickness t of the anodized alumina film is set in the range of 0.5 to 30 μm, and the minimum value of the thickness t is limited to 0.5 μm. This is because when the wall surface area of the nanohole 1 is small, the emitted light quantity of the light Q emitted by the luminescent material, that is, the extracted light quantity of the emitted light Q is reduced, and the emission luminance is lowered. At the same time, the amount of light emitted from the excitation light increases and the color of the emitted light changes.

壁面の面積を大きくする方法としては、ナノホールの孔径aを大きくする方法と陽極酸化アルミナ膜の厚みtを厚くする方法があるが、本発明においては、孔径aを20〜300nmの範囲に規制する中で、陽極酸化アルミナ膜の厚みtを0.5〜30μmと、孔径aの100倍近く厚く設定して、壁面の面積を大きくしている。
そして、厚みtの最大値を30μmに制限している。その理由は、厚みtが30μmより大きくなると、陽極酸化アルミナ膜の発光体10の上面側にある部位の発光物質7に励起光Pが十分行き届かなくなり、発光効率の低下などの問題が生じて発光輝度の低下が起きるからである。そのため、厚みtについては、max30μmを限度としている。
There are two methods for increasing the area of the wall surface: a method of increasing the hole diameter a of the nanoholes and a method of increasing the thickness t of the anodized alumina film. In the present invention, the hole diameter a is restricted to a range of 20 to 300 nm. In particular, the thickness t of the anodized alumina film is set to 0.5 to 30 μm, which is nearly 100 times as thick as the hole diameter a, to increase the area of the wall surface.
The maximum value of the thickness t is limited to 30 μm. The reason for this is that when the thickness t is larger than 30 μm, the excitation light P does not reach the luminescent material 7 in the portion on the upper surface side of the luminescent material 10 of the anodized alumina film, causing problems such as a decrease in luminous efficiency. This is because the emission luminance is reduced. For this reason, the maximum thickness t is limited to 30 μm.

陽極酸化アルミナ膜の厚みtを孔径aの約100倍近く大きく設定することで、発光した光の取出し光量が各段と増えて、高い発光輝度が得られるようにしている。
なお、ナノホールの孔径aを大きくする方法は、発光層6内で滅光する光も多く現れて、発光効率としては必ずしも良くならない。
By setting the thickness t of the anodized alumina film to be approximately 100 times larger than the hole diameter a, the amount of extracted light is increased and the high emission luminance is obtained.
Note that the method of increasing the hole diameter a of the nanoholes does not necessarily improve the light emission efficiency because much light disappears in the light emitting layer 6.

更に、ナノホール1はハニカム状に配列し、相隣り合うナノホール1のピッチpの間隔はみな等しい間隔に設定している。これによって、それぞれのナノホール1の周囲のアルミナ層2の幅はみな同じ幅で、均一な幅をなす。
このため、それぞれのアルミナ層2から外部に出射する出射光量に偏りがなく、均一な出射光量が得られる。このことは、励起光Pと発光した光Qとの混ざり合った光がそれぞれのアルミナ層2から均一光量の下で出射されるようになり、出射光量にムラが無くなり、輝度ムラが抑制される。
Further, the nanoholes 1 are arranged in a honeycomb shape, and the intervals of the pitches p of the adjacent nanoholes 1 are set to be equal intervals. As a result, the widths of the alumina layers 2 around the respective nanoholes 1 are all the same and uniform.
For this reason, there is no bias in the amount of emitted light emitted from each alumina layer 2 to the outside, and a uniform amount of emitted light can be obtained. This is because the mixed light of the excitation light P and the emitted light Q is emitted from each alumina layer 2 under a uniform light amount, and the unevenness in the emitted light amount is eliminated, and uneven brightness is suppressed. .

また、励起光Pと発光した光Qとの混ぜ合わせで混色の発光色を得るような場合でも、混色した発光色の色むらが抑制される。   Further, even when a mixed emission color is obtained by mixing the excitation light P and the emitted light Q, uneven color of the mixed emission color is suppressed.

例えば、励起光Pに青色光を用い、発光物質7に青色光に励起されてピーク波長560nmの黄緑色を発光するYAG系蛍光体を用いた場合、青色光と黄緑光との混色によって白色光が得られる。
YAG系蛍光体を用いて陽極酸化アルミナ膜の発光体10を構成することにより、色むらのない白色光が得られ、かつ、輝度の高い白色光が得られる。
For example, when the YAG phosphor that uses blue light as the excitation light P and the luminescent material 7 emits yellow-green light having a peak wavelength of 560 nm when excited by the blue light, white light is generated by mixing blue light and yellow-green light. Is obtained.
By using the YAG phosphor to form the light emitting body 10 of the anodized alumina film, white light with no color unevenness can be obtained and white light with high luminance can be obtained.

以上述べたように、発光効率のアップ、光の取出し効率のアップによって、従来技術で述べた構成と比較すると、発光輝度は2〜3倍のアップ効果が得られるようになった。また、発光色のムラも抑制する効果も得られる。
また、ナノホール1の孔径aをmax300nm、孔のピッチpをmin50nmに制限することで陽極酸化アルミナ膜5の機械的な強度も確保できる効果が得られる。
また、更なる効果として、薄型にできるという効果である。薄いシート化が可能になって、用途に応じて所要の大きさに切断して使用することができるようになり、利便性が非常に高められる。
As described above, by improving the light emission efficiency and the light extraction efficiency, the light emission luminance can be improved by 2 to 3 times as compared with the configuration described in the prior art. In addition, an effect of suppressing unevenness in the emission color can be obtained.
Further, by limiting the hole diameter a of the nanohole 1 to max 300 nm and the hole pitch p to min 50 nm, the effect of ensuring the mechanical strength of the anodized alumina film 5 can be obtained.
Further, as an additional effect, it is an effect that the thickness can be reduced. A thin sheet can be formed, and the sheet can be cut into a required size according to the application, thereby greatly improving convenience.

なお、図1に示した陽極酸化アルミナ膜の発光体10は、上下面の両方の面を封止部材8で封止した構造をとったが、片方の面はバリア層を残したままの状態に形成し、他方のナノホール1の開口側の面を封止部材8で封止する構造にしても良い。
バリア層は透明で光透過率も高いので、図1に示したい構造と同様の効果を奏する。また、この構造は、封止部材は片面のみの形成で良いので、製作コストも安くできる。
The phosphor 10 of the anodized alumina film shown in FIG. 1 has a structure in which both the upper and lower surfaces are sealed by the sealing member 8, but one surface remains with the barrier layer remaining. The surface on the opening side of the other nanohole 1 may be sealed with a sealing member 8.
Since the barrier layer is transparent and has high light transmittance, the same effect as that of the structure shown in FIG. In addition, this structure can reduce the manufacturing cost because the sealing member only needs to be formed on one side.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態として、陽極酸化アルミナ膜の発光体を用いた発光装置について図3を用いて説明する。なお、図3は本発明の第2実施形態に係る陽極酸化アルミナ膜の発光体を用いた発光装置の模式的に示した要部断面図である。なお、前述の第1実施形態での構成部品と同一仕様をなす構成部品は同一符号を付与して説明する。
[Second Embodiment]
Next, as a second embodiment, a light emitting device using a light emitting body of an anodized alumina film will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a light emitting device using a light emitting body of an anodized alumina film according to the second embodiment of the present invention. Note that components having the same specifications as the components in the first embodiment will be described with the same reference numerals.

図3において、1は陽極酸化アルミナ膜のナノホール、2は陽極酸化アルミナ膜のアルミナ層、5は陽極酸化アルミナ膜である。また、6は陽極酸化アルミナ膜5のナノホール1内に充填された発光層で、7は発光層6に含有する発光物質、8は発光層6を封止する封止部材である。10は陽極酸化アルミナ膜の発光体である。陽極酸化アルミナ膜の発光体10の構成は、前述の第1実施形態の構成部品と同じ構成部品を用いているので、その詳細説明は省略する。   In FIG. 3, 1 is a nanohole of an anodized alumina film, 2 is an alumina layer of an anodized alumina film, and 5 is an anodized alumina film. Reference numeral 6 denotes a light emitting layer filled in the nanohole 1 of the anodized alumina film 5, 7 denotes a light emitting substance contained in the light emitting layer 6, and 8 denotes a sealing member for sealing the light emitting layer 6. Reference numeral 10 denotes a light emitter of an anodized alumina film. The configuration of the light emitting body 10 of the anodized alumina film uses the same components as the components of the first embodiment described above, and therefore detailed description thereof is omitted.

次に、21は基台、22、23は電極で、電流を供給して光源を点灯させる役割をなす。25は光源、24は光源25と電極22、23を接続する接合部材である。27は枠、28は空気層、30は発光装置である。   Next, 21 is a base, and 22 and 23 are electrodes, which serve to turn on the light source by supplying current. Reference numeral 25 denotes a light source, and 24 denotes a joining member that connects the light source 25 and the electrodes 22 and 23. Reference numeral 27 denotes a frame, 28 denotes an air layer, and 30 denotes a light emitting device.

発光装置30は、一対の電極22、23を設けた基台21上に接合部材24を介して光源25を取付け、光源25の外周域を枠27で囲い、枠27上に陽極酸化アルミナ膜の発光体10を配設した構造をなしている。そして、光源25の照射光が陽極酸化アルミナ膜の発光体10に向かって照射される構造をなしている。   In the light emitting device 30, a light source 25 is mounted on a base 21 provided with a pair of electrodes 22 and 23 via a bonding member 24, an outer peripheral region of the light source 25 is surrounded by a frame 27, and an anodized alumina film is formed on the frame 27. It has a structure in which the light emitter 10 is disposed. And it has the structure where the irradiation light of the light source 25 is irradiated toward the light-emitting body 10 of an anodized alumina film.

以下、第2実施形態の発光装置の仕様について説明する。第2実施形態の発光装置30は、光源25として青色発光のLEDを用いている。また、陽極酸化アルミナ膜の発光体10の発光物質7にはYAG系蛍光体を用いたものからなる。   Hereinafter, the specification of the light-emitting device of 2nd Embodiment is demonstrated. The light emitting device 30 according to the second embodiment uses a blue light emitting LED as the light source 25. Further, the luminescent material 7 of the luminescent material 10 of the anodized alumina film is made of a YAG phosphor.

青色発光のLEDの代表的なものとしては、pn接合した窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体が挙げられる。これは、発光波長が430nm付近でピーク波長を持ち、更に、370nm付近の紫外域にも発光ピークを有している。
また、YAG系蛍光体はイットリウム(Y)とアルミニウム(Al)を含み、セリウム(Se)で附活(附活剤)したものからなり、青色光に励起されてピーク波長560nmの黄緑色に発光する。そして、この黄緑色の光とLEDからの青色の光が混ざり合うことによって白色光が得られる。
A typical blue light emitting LED includes a pn-junction gallium nitride (GaN) compound semiconductor. This has a peak wavelength near the emission wavelength of 430 nm, and also has an emission peak in the ultraviolet region near 370 nm.
The YAG phosphor contains yttrium (Y) and aluminum (Al), and is activated by cerium (Se). It is excited by blue light and emits yellowish green with a peak wavelength of 560 nm. To do. The yellow-green light and the blue light from the LED are mixed to obtain white light.

基台21は絶縁性を有した樹脂、セラミックなどからなる。光源25を搭載することから強度的に強固さを有する。
また、一対の電極22、23は導電性の良い銅や金などの金属から形成している。
なお、図3に示した一対の電極22、23はコの字型をした形状をなしているが、これは、実装型のランプユニットにしてマザーボードに取付けるための形状にしたものである。しかしながら、基台21と一対の電極22、23は、マザーボードそのものであっても良く、また他の形状をなしたものでも構わない。
The base 21 is made of an insulating resin, ceramic, or the like. Since the light source 25 is mounted, it is strong in strength.
Further, the pair of electrodes 22 and 23 are made of a metal such as copper or gold having good conductivity.
Note that the pair of electrodes 22 and 23 shown in FIG. 3 have a U-shape, but this is a mounting-type lamp unit that is attached to the motherboard. However, the base 21 and the pair of electrodes 22 and 23 may be the mother board itself or may have other shapes.

接合部材24は導電性の良い部材が用いられる。金や鉛などの融点の低い金属材料や導電性接着剤などが用いられる。
図3に示すLEDなる光源25と電極22、23との接続構造はフリップチップ構造をとっているものであるが、特にフリップチップ構造に限るものではなく、例えば、従来技術で用いられた導電性ワイヤーで接続する構造をとっても何ら支障はないものである。
As the bonding member 24, a member having good conductivity is used. A metal material having a low melting point such as gold or lead, a conductive adhesive, or the like is used.
The connection structure between the LED light source 25 and the electrodes 22 and 23 shown in FIG. 3 has a flip chip structure. However, the connection structure is not limited to the flip chip structure. For example, the conductivity used in the prior art is used. There is no problem even if it is structured to connect with wires.

枠27は光源25の光が図中左右の横方向に逃げないようにするために設けており、枠27の内壁面または外壁面は反射手段を有して反射機能をもつ。樹脂やセラミックなどから形成している。
内壁面または外壁面に反射手段を持つことから、光源25の光で、枠27に入射する光は陽極酸化アルミナ膜の発光体10に向かって反射されるようになる。
また、枠27の上面には陽極酸化アルミナ膜の発光体10を接着剤を介して固定している。
なお、図3においては、枠27の形状は、内壁面が垂直に起立する形状としたが、内壁面を傾斜面を持った形状にして、枠27の傾斜面からの反射光が直接的に陽極酸化アルミナ膜の発光体10に入射し易いようにしても良い。
The frame 27 is provided to prevent the light from the light source 25 from escaping in the horizontal direction in the figure, and the inner wall surface or the outer wall surface of the frame 27 has a reflecting means and has a reflecting function. It is made of resin or ceramic.
Since the reflecting means is provided on the inner wall surface or the outer wall surface, the light incident on the frame 27 by the light from the light source 25 is reflected toward the light emitter 10 of the anodized alumina film.
Further, the light emitting body 10 of an anodized alumina film is fixed to the upper surface of the frame 27 with an adhesive.
In FIG. 3, the shape of the frame 27 is such that the inner wall surface stands vertically, but the inner wall surface has a shape having an inclined surface, and the reflected light from the inclined surface of the frame 27 is directly reflected. You may make it easy to inject into the light-emitting body 10 of an anodized alumina film | membrane.

空気層28は光源25から発する熱が直接陽極酸化アルミナ膜の発光体10に伝導するのを抑制するために設けている。空気層28を設けることで、陽極酸化アルミナ膜の発光体10の温度上昇を抑制し、発光物質7の性能劣化を防止している。
なお、光源25の発熱が低い状態で使用する場合には、特別に空気層28を設けなくても良いもので、枠27の内部に透明樹脂を埋め込んだ構造にしても構わない。
The air layer 28 is provided to suppress the heat generated from the light source 25 from being directly transmitted to the light emitting body 10 of the anodized alumina film. By providing the air layer 28, the temperature rise of the light emitting body 10 of the anodized alumina film is suppressed, and the performance deterioration of the light emitting material 7 is prevented.
In the case where the light source 25 is used in a state where the heat generation is low, the air layer 28 may not be specially provided, and a structure in which a transparent resin is embedded in the frame 27 may be used.

第2実施形態においては、光源25には青色発光のLEDを用い、発光物質7にはYAG系蛍光体を用いて白色発光の発光装置を構成したものであるが、光源25は青色発光のLEDに限らず、紫外光や青色光を発するランプが用いられる。このようなランプとしては水銀ランプやLEDランプなどが挙げられる。また、エレクトロルミネッセンスを光源として用いることも可能である。
また、発光物質7はYAG系蛍光体に限るものではなく、紫外光や青色光で励起されて発光する蛍光体などが用いられる。得ようとする発光色の仕様に応じて適宜な蛍光体を選択すると良い。
In the second embodiment, a blue light emitting LED is used as the light source 25 and a white light emitting light emitting device is configured using a YAG phosphor as the light emitting material 7, but the light source 25 is a blue light emitting LED. However, a lamp that emits ultraviolet light or blue light is used. Examples of such lamps include mercury lamps and LED lamps. It is also possible to use electroluminescence as a light source.
Further, the luminescent material 7 is not limited to a YAG phosphor, and a phosphor that emits light when excited by ultraviolet light or blue light is used. An appropriate phosphor may be selected according to the specification of the emission color to be obtained.

以上の構成をなした発光装置30は、陽極酸化アルミナ膜の発光体10と光源25とが一体になった発光装置を得る。従って、発光装置の取扱いも容易になり、また、機器への組立てにおける作業の容易さなどの効果を得る。
また、前述の第1実施形態で詳しく説明したことではあるが、陽極酸化アルミナ膜の発光体の働きによって輝度の高い発光装置が得られる。
また、発熱の高い光源を用いた場合でも、陽極酸化アルミナ膜の発光体への熱伝導を抑制して発光物質の性能劣化を防止し、発光装置30の寿命を延ばす効果を得る。
The light-emitting device 30 having the above configuration is a light-emitting device in which the light-emitting body 10 made of an anodized alumina film and the light source 25 are integrated. Therefore, handling of the light emitting device is facilitated, and effects such as ease of work in assembling into the device are obtained.
Further, as described in detail in the first embodiment, a light emitting device with high luminance can be obtained by the action of the light emitting body of the anodized alumina film.
Even when a light source with high heat generation is used, the heat conduction of the anodized alumina film to the light emitter is suppressed to prevent the deterioration of the performance of the light emitting material, and the effect of extending the life of the light emitting device 30 is obtained.

1 ナノホール
2 アルミナ層
5 陽極酸化アルミナ膜
6 発光層
7 発光物質
8 封止部材
10 陽極酸化アルミナ膜の発光体
21 基台
22、23 電極
24 接合部材
25 光源
27 枠
28 空気層
30 発光装置
a 孔径
p ピッチ
t 厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nanohole 2 Alumina layer 5 Anodized alumina film 6 Light emitting layer 7 Luminescent substance 8 Sealing member 10 Light emitting body 21 of anodized alumina film Base 22, 23 Electrode 24 Joining member 25 Light source 27 Frame 28 Air layer 30 Light emitting device a Hole diameter p pitch t thickness

Claims (8)

陽極酸化アルミナ膜を用いた発光体であって、前記陽極酸化アルミナ膜のナノホール内に少なくとも紫外光又は青色光で励起して発光する発光物質を充填し、封止部材で前記発光物質を前記ナノホール内に封止したことを特徴とする陽極酸化アルミナ膜の発光体。   A light emitting body using an anodized alumina film, wherein the nanoholes of the anodized alumina film are filled with a light emitting material that emits light by being excited by at least ultraviolet light or blue light, and the light emitting material is filled with the nanohole by a sealing member A light-emitting body of an anodized alumina film characterized by being sealed inside. 前記陽極酸化アルミナ膜の厚みは0.5〜30μmであり、前記ナノホールの孔径は20〜300nm、ピッチは50〜500nmであることを特徴とする請求項1に記載の陽極酸化アルミナ膜の発光体。   2. The phosphor of the anodized alumina film according to claim 1, wherein the anodized alumina film has a thickness of 0.5 to 30 μm, a pore diameter of the nanoholes of 20 to 300 nm, and a pitch of 50 to 500 nm. . 前記発光物質は蛍光体又は燐光体の少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1に記載の陽極酸化アルミナ膜の発光体。   The luminescent material of an anodized alumina film according to claim 1, wherein the luminescent material is made of at least one of a phosphor and a phosphor. 前記蛍光体はYAG系蛍光体であることを特徴とする請求項3に記載の陽極酸化アルミナ膜の発光体。   The phosphor according to claim 3, wherein the phosphor is a YAG phosphor. 前記請求項1から4のいずれかに記載の陽極酸化アルミナ膜の発光体と紫外光又は青色光を出射する光源を有することを特徴とする発光装置。   5. A light emitting device comprising: the light emitting body of the anodized alumina film according to claim 1; and a light source that emits ultraviolet light or blue light. 前記光源の光出射側に前記陽極酸化アルミナ膜の発光体を配置することを特徴とする請求項5に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 5, wherein a light emitter of the anodized alumina film is disposed on a light emitting side of the light source. 前記光源と前記陽極酸化アルミナ膜の発光体との間に空気層を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 5, further comprising an air layer between the light source and the light emitting body of the anodized alumina film. 前記光源はLEDであることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の発光装置。
The light-emitting device according to claim 5, wherein the light source is an LED.
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