JPH0524636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム部材に陽極酸化処理し
て形成される多孔質層内に希土類元素蛍光体を電
気化学的手段で封入するようにした固体蛍光素子
及びその製造法に関する。

従来、不安定な有機物ではないマンガン、ユー
ロピウム（Eu）又はテルビウム（Tb）等の希土
類元素の付活剤による固体発光素子として、例え
ば、アルミニウム線に対しネオジム（Nd）を
0.37％合金したものを１％リン酸溶液、140Vで
陽極酸化中にオレンジ色のEL発光を行なわせる
こと、或いはアルミニウム−テルビウム合金膜を
真空同時蒸着法で作製し、これをホウ酸アンモニ
ウム浴でDC陽極酸化することにより、テルビウ
ム特有の緑色EL発光が得られることなどが知ら
れており、更には蒸着法によつてEuをTaに添加
し、これを陽極酸化しながら赤色EL発光を行な
わせること等が報告されている。これらの手法
は、しかしながら、いずれもアルミニウムに合金
として希土類元素等を添加しなければならず、そ
の為、固体発光素子としては極めて高価なものと
なつて実用上大きな難点がある。

本発明は、そこで上記の如き合金手段によら
ず、電気化学的安価な手法によつて希土類元素蛍
光体をアルミニウム陽極酸化皮膜の多孔質皮膜層
に付活封入するようにした新規な固体蛍光素子及
びその製造法を提供するものであつて、その為に
本発明によれば、斯かる固体蛍光素子は、アルミ
ニウム箔に陽極酸化処理を施して多孔質皮膜層を
形成し、これをユーロピウム又はテルビウム等の
希土類元素蛍光体塩溶液に浸漬して上記多孔質皮
膜層の孔中に該蛍光体を封入した後、熱処理し、
次いで再陽極酸化処理を施すという手段で構成さ
れるものである。多孔質皮膜層に封入された蛍光
体の流出等を防止する為に蛍光体の封入された孔
中に導電性部材を充填するか又は化学的手段で封
孔処理することも可能であり、更に上記多孔質皮
膜層の孔中に対する蛍光体封入量及び安定性を高
める為に最初の陽極酸化処理工程後に、それより
低い電圧による二次陽極酸化処理を施して各孔中
の底部に更に微細な封入孔を形成するのが好まし
い。このような固体蛍光素子は、また、アルミニ
ウム板の陽極酸化処理で得られる多孔質皮膜層中
に上記の如き蛍光体封入処理後、逆電解処理を施
して多孔質皮膜層のみをアルミニウム母材から剥
離させて皮膜状にも構成できるものである。

以下、図示の実施例を参照しながら本発明を更
に詳述すると、第１図１〜４は本発明による固体
蛍光素子の製造工程を概念的に説明する為のもの
であつて、第１図１のように、厚さ約0.1mm程度
で純度約99.99％程度のアルミニウム箔１の表面
２は例えば電解研磨手段で平坦に形成され、次に
前処理として５重量％のNaOH中で65℃、２分
間浸漬処理したのち十分に水洗する。そして、同
図２のように、このアルミニウム箔１を硫酸浴中
で陽極酸化処理することにより、その表面に無数
の孔３を有する多孔質皮膜層４とその底部にバリ
ヤ層５を形成することができる。この場合の硫酸
浴濃度は約10％で、電解電圧はDC22V前後でよ
く、これにより多孔質皮膜層４には孔３の直径が
約150Å程度で数億個／cm²位の密度のものを厚さ
100μｍ以上に形成することが可能である。この
多孔質皮膜層４の厚さは、勿論、その陽極酸化処
理時の通電量を適宜制御することにより所望の厚
さに制御することができる。多孔質皮膜層４とア
ルミニウム箔１の母材との境界領域に形成される
バリヤ層５の厚さはほぼ200Å程度となる。斯か
る第一次陽極酸化処理工程後に、望ましくは、第
１図３のように10％程度の硫酸浴中においてDC
約8V〜10V位の低電圧で二次陽極酸化処理を施
して各孔３の底部に更に微細孔３Ａを形成し、蛍
光体の封入面積を増加させると共にその付活領域
の強化と安定化を図るのが好ましい。バリヤ層５
は、この二次陽極酸化処理工程の採用により、そ
の厚さが好適に増強される。このような処理によ
るAl₂O₃からなる多孔質皮膜層４に対しては、希
土類元素蛍光体溶液に浸漬して多孔質皮膜層４の
各孔３及びその底部の微細孔３Ａ中に、第１図４
に示すように、希土類元素蛍光体６を付活封入す
ることとなる。この場合の希土類元素蛍光体塩溶
液としては、Eu塩溶液又はTb塩溶液を用いた。
ここで、ユーロビウムについては、Eu₂（SO₄）₃水
溶液、Eu（NO₃）₃水溶液、Eu（NO₃）₃エタノール
溶液、Euクエン酸錯体溶液を使用でき、また、
テルビウムについても同様の溶液である。

このような希土類元素蛍光体塩溶液に対する浸
漬処理後、温度約1000℃、30秒〜60秒の条件で熱
処理を施すと、多孔質皮膜は割れることなく、α
−Al₂O₃化に近い状態のものを得ることができ
る。次いで、蛍光体６の封入された多孔質膜皮膜
層４の再陽極酸化処理を施す為に第２図の如く素
子７をアノードとし、99.85％アルミニウム板１
０をカソードとなるように電源１１に接続し、こ
れをビーカ８中の溶融塩浴９で再化成処理して皮
膜層４のα化、すなわちγ−Al₂O₃→α−Al₂O₃
化を行なう。化成条件としては、サーモメータ１
２，１３及びバーナ１４の使用で温度約170℃前
後、電流50ｍＡ程度で約10分位である。この処理
後、素子７は乾燥処理されて固体蛍光素子１７と
することができる。このような素子１７は、多孔
質皮膜層４の孔３に蛍光体６が封入された状態で
あるので、第３図では各孔３に例えばモノマー状
ポリアセチレン性の導電性部材１５を充填するか
又は沸騰蒸留水中で封孔処理を施し、封入蛍光体
６の固定化を図るのが好ましい。第３図の場合で
は、斯かる封孔処理後の多孔質皮膜層４上に更に
蒸着法又は印刷手段等で電極１６を形成するよう
にした固体蛍光素子１８を示す。なお、第１図に
おいて、アルミニウム箔１の代りにアルミニウム
板を用いて得られる固体蛍光素子は、これに逆電
解処理を加えることによつて、第４図の如く、ア
ルミニウム板の母材から剥離した多孔質皮膜層４
及びバリヤ層５のみからなる皮膜状の固体蛍光素
子１９を得ることも可能である。

上記の如く構成された固体蛍光素子１７，１
８，１９は、第５図に示すように電子線による励
起手段によつて発光動作させることが可能であ
る。また、このような素子１７，１８，１９は、
第６図の如く適当な電極２１，２２間に挟持させ
て交流電界２３を加えて発光動作させることも可
能となる。なお、他の励起手段としては、第７図
のように、少なくとも素子１７，１９を例えばホ
ウ酸アンモニウム溶液中に浸漬し、炭素対向電極
にAC20V〜50Vを印加することにより、蛍光体
６に特有の鮮紅色又は黄緑の安定な全面発光を得
ることができる。Euの場合、このような赤色発
光は、618nｍにEu³⁺付活剤固有の発光ピークを
有し、その周波数特性としては、500Hz〜600Hzで
最大輝度となる。

本発明による固体蛍光素子は、上記の如く、高
価な希土類元素蛍光体をアルミニウム陽極酸化皮
膜に電気化学的手段で微量に封入することが可能
であつて安定した発光動作を行なわせることがで
きる。特に本発明によれば、このような固体蛍光
素子を安価に製造できること、蛍光動作速度に優
れたものが得られる他、全体を高い強度に構成で
きる等の有利性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図１〜４は本発明の一実施例による固体蛍
光素子の製造工程図、第２図は第１図の再陽極酸
化処理工程の具体例を示す図、第３図は第１図４
で得られた素子に対する封孔処理と電極形成処理
とを施した固体蛍光素子の他の例を示す概念的な
断面構成図、第４図は第１図４の素子に逆電解を
施して多孔質皮膜層とバリヤ層からなる皮膜状固
体蛍光素子を構成した例の概念的な断面構成図、
第５図、第６図及び第７図は本発明による固体蛍
光素子の励起手段を説明する為の図である。 １……アルミニウム箔、３……孔、４……多孔
質皮膜層、５，５Ａ……バリヤ層、３Ａ……微細
孔、６……封入蛍光体、１５……充填導電性部
材、１６……電極、１７，１８，１９……固体蛍
光素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム箔の陽極酸化処理により多孔質
   皮膜層を形成し、これをユーロピウム塩溶液又は
   テルビウム塩溶液に浸漬した後、加熱処理を施
   し、次いで再陽極酸化処理を行なうことを特徴と
   する固体蛍光素子の製造法。 ２ 前記多孔質皮膜層に形成された孔の底部に微
   細孔を形成する為に二次陽極酸化処理を施すよう
   にした特許請求の範囲１の固体蛍光素子の製造
   法。 ３ 前記加熱処理が1000℃前後で30秒〜60秒の条
   件で行なわれる特許請求の範囲１又は２の固体蛍
   光素子の製造法。 ４ 前記再陽極酸化処理がホウ酸アンモニウム浴
   中で行なわれる特許請求の範囲１〜３のいずれか
   の固体蛍光素子の製造法。 ５ アルミニウム板に陽極酸化処理を施して多孔
   質皮膜層を形成し、これをユーロピウム塩溶液又
   はテルビウム塩溶液に浸漬し、次いで再陽極酸化
   処理を施した後、逆電解を加えて上記多孔質皮膜
   層をアルミニウム母材から剥離させ、これを加熱
   処理に付すことを特徴とする固体蛍光素子の製造
   法。