JP2001166717A - Fluorescent sheet and its manufacturing method - Google Patents
Fluorescent sheet and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は蛍光シートおよびそ
の製造方法に関する。特に本発明のフォトニック結晶を
具備した蛍光シートは、電子線励起、X線励起、紫外線
励起の蛍光シートとして有効である。特に高変換効率と
高分解能を兼ね備えた蛍光シート、蛍光フィルム、蛍光
面などとしての応用が可能である。The present invention relates to a fluorescent sheet and a method for producing the same. In particular, the fluorescent sheet provided with the photonic crystal of the present invention is effective as an electron-beam-excited, X-ray-excited, or ultraviolet-excited fluorescent sheet. In particular, it can be applied as a fluorescent sheet, a fluorescent film, a fluorescent screen, etc. having both high conversion efficiency and high resolution.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の蛍光体は、蛍光材料の粉末を塗布
したもの、もしくは媒質中に蛍光材料を分散したシート
を用いていた。蛍光材料としては、たとえばCRT用赤
色蛍光体としては、Zn3 (PO4 )2 :Mn2+に始ま
り、(Zn,Cd)S:Agを経てYVO4 :Eu3+、
Y2 O3 :Eu3+、Y2 O2 S:Eu3+が開発された。
また緑色にはY3 A15 O12:Tb3+などのTb付活蛍
光体があり、青色にはZnS:Agや(La,Y)OB
r:Ce3+、(La,Gd)OBr:Ce3+などが使用
される。2. Description of the Related Art Conventional phosphors have been used in which a powder of a fluorescent material is applied or a sheet in which a fluorescent material is dispersed in a medium. As a fluorescent material, for example, as a red phosphor for CRT, starting from Zn 3 (PO 4 ) 2 : Mn 2+ , passing through (Zn, Cd) S: Ag, YVO 4 : Eu 3+ ,
Y 2 O 3 : Eu 3+ and Y 2 O 2 S: Eu 3+ have been developed.
Green has a Tb activated phosphor such as Y 3 A 15 O 12 : Tb 3+ , and blue has ZnS: Ag or (La, Y) OB.
r: Ce 3+ , (La, Gd) OBr: Ce 3+ and the like are used.
【0003】またCRT用白色蛍光体としては、InB
O3:Tb3+、InBO3:Eu3+、Y2 O2 S:Tb3+
などの粉末が用いられてきた。As a white phosphor for CRT, InB
O 3 : Tb 3+ , InBO 3 : Eu 3+ , Y 2 O 2 S: Tb 3+
Such powders have been used.
【0004】また蛍光体ランプ用蛍光体としては、青色
(青緑、青紫)としては、Eu3+を付活した材料Sr2
P2 O7、(Sr,Ca)10(PO4)6C12 、BaM
g2A116O27、2SrO・0.84P2 O5 ・0.1
6B2 O3 、(Ba,Ca,Mg)10(PO4 )6 Cl
2 、Sr4 Al14O25などが挙げられる。また赤色蛍光
体としては、Eu3+を付活した材料Y2 O2 、Y(P,
V)O4 などが、緑色蛍光体としては、Ce3+やTb3+
を付活した材料LaPO4 、MgA111O19、GdMg
B5 O10などが挙げられる。As a fluorescent material for a fluorescent lamp, a material Sr 2 activated with Eu 3+ is used as blue (blue-green, blue-violet).
P 2 O 7, (Sr, Ca) 10 (PO 4) 6 C1 2, BaM
g 2 A1 16 O 27 , 2SrO · 0.84 P 2 O 5 · 0.1
6B 2 O 3 , (Ba, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl
2 , Sr 4 Al 14 O 25 and the like. As the red phosphor, Eu 3+ activated materials Y 2 O 2 , Y (P,
V) O 4 and the like are green phosphors such as Ce 3+ and Tb 3+
Activated materials LaPO 4 , MgA1 11 O 19 , GdMg
B 5 O 10 and the like.
【0005】また、X線蛍光体としてはCaWO4 を始
めTb3+を付活した材料Gd2 O2S、La2 O2 S、
LaOBr、Y2 O2 S粉末やTm3+を付活した材料L
aOBr、YTaO4 粉末や、Eu+2を付活したBaF
ClなどがX線増感紙として、Eu+2を付活したBaF
Brなどイメージングプレートとして、X線シンチレー
タとしてはPr3+を付活したGd2 O2 Sなどが用いら
れてきた。As X-ray phosphors, materials such as CaWO 4 and Td 3+ activated Gd 2 O 2 S, La 2 O 2 S,
Material L activated with LaOBr, Y 2 O 2 S powder or Tm 3+
aOBr, YTaO 4 powder or BaF activated with Eu +2
BaF activated with Eu +2 as an X-ray intensifying screen
Gd 2 O 2 S activated with Pr 3+ or the like has been used as an imaging plate such as Br, and as an X-ray scintillator.
【0006】また、X線同時蛍光体であるCsI:Tl
や(Zn,Cd)S、Gd2 O2 S等と輝尽性の蛍光体
層、例えばSrS:Ce3+やBaClBrやBaFB
r:Euなどを組み合わせて用いる場合もある。(特開
平05−264799号公報)また、10〜100Vの
低電圧電子線励起を用いる蛍光表示板としては、Zn
O:Zn、SnO2 :Eu3+、Y2 O3 :Eu3++In
2 O3 などが使用されてきた。Further, CsI: Tl which is an X-ray simultaneous phosphor
Stimulable phosphor layers such as SrS: Ce 3+ , BaClBr and BaFB, and (Zn, Cd) S, Gd 2 O 2 S, etc.
r: Eu and the like may be used in combination. (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 05-264799) A fluorescent display panel using low-voltage electron beam excitation of 10 to 100 V is made of Zn.
O: Zn, SnO 2 : Eu 3+ , Y 2 O 3 : Eu 3+ + In
2 O 3 and the like have been used.
【0007】またフォトニック結晶とは、分子結晶を模
倣した人工的な多次元周期構造であり、2種類以上の屈
折率が異なる材料を周期的に配列させた構造から構成さ
れる。この様な媒質は条件によってフォトニックバンド
を形成するが、これは半導体のバンド形成理論から類推
できる。即ち、電子波がブラッグ反射されてエネルギー
Eと波数kとの分散関係がバンドを形成するが、光にお
いても波長程度の周期性がフォトニックバンドを生み出
す。ここで光が存在できない波長領域をフォトニックバ
ンドギャップと呼び、周期性の構造や屈折率変化に従っ
て変化する。この周期性は光の波長程度から光の波長の
数分の1のサイズであり、近年主に2次元、3次元の構
造を有するフォトニック結晶の研究がされている。これ
らのフォトニック結晶は主にフォトリソグラフィーを中
心とした半導体加工技術により作製が検討されはじめて
いる。A photonic crystal is an artificial multidimensional periodic structure imitating a molecular crystal, and is composed of a structure in which two or more materials having different refractive indexes are periodically arranged. Such a medium forms a photonic band depending on conditions, which can be inferred from the theory of band formation of a semiconductor. That is, the dispersion relationship between the energy E and the wave number k forms a band due to the Bragg reflection of the electron wave, and the periodicity of the wavelength also produces a photonic band in the light. Here, a wavelength region where light cannot exist is called a photonic band gap, and changes according to a periodic structure or a change in refractive index. This periodicity has a size of about the wavelength of light to a fraction of the wavelength of light, and in recent years, photonic crystals having a two-dimensional or three-dimensional structure have been mainly studied. The production of these photonic crystals has begun to be studied mainly by semiconductor processing techniques centering on photolithography.
【0008】このような半導体素子と類似な作製法のほ
かに、自然に形成される規則的な構造、すなわち、自己
組織的に形成される構造を利用して新規なフォトニック
結晶を実現しようとする試みがある。これらの手法には
微小球を配列させる方法やファイバーを束ねる方法など
が挙げられるが、その他に陽極酸化アルミナ皮膜が挙げ
られる(たとえば、R.C.Furneaux,W.
R.Rigby&A.P.Davidson“NATU
RE”Vol.337、P147(1989)等参
照)。Al板をある種の酸性電解質中で陽極酸化する
と、多孔質酸化皮膜が形成される。図7はアルミ箔51
を陽極酸化して表面に多孔質のアルミナナノホール層5
2を形成してなるナノホール層の概略断面図である。図
7に示した様に、陽極酸化アルミナ被膜の特徴は、例え
ば直径2rが数nm〜数100nmの極めて微細な円柱
状細孔(アルミナナノホール)53が、数10nm〜数
100nmの間隔2Rで平行に配列している特異的な幾
何学的構造を有している点にある。この円柱状のアルミ
ナナノホール53は、高いアスペクト比を有し、断面の
径の一様性にも優れている。またこのアルミナナノホー
ル53の直径2rおよび間隔2Rは、陽極酸化の際の電
流、電圧を調整することによりある程度の制御が可能で
ある。また陽極酸化アルミナナノホール53とアルミ箔
との間には、バリア層(酸化Alの層)54が存在して
いる。この陽極酸化によるアルミナナノホール膜の特異
的な幾何学構造に着目してこれまで様々な応用が試みら
れている。[0008] In addition to such a manufacturing method similar to that of a semiconductor element, a new photonic crystal is to be realized by utilizing a regular structure formed naturally, that is, a structure formed by self-organization. There is an attempt to do. These methods include a method of arranging microspheres and a method of bundling fibers, and an anodized alumina film (for example, RC Furneaux, W.C.).
R. Rigby & A. P. Davidson "NATU
RE "Vol. 337, P147 (1989), etc.] Anodizing an Al plate in a certain kind of acidic electrolyte forms a porous oxide film.
Is anodized to form a porous alumina nanohole layer 5 on the surface.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nanohole layer formed from No. 2. As shown in FIG. 7, the feature of the anodized alumina film is that, for example, extremely fine columnar pores (alumina nanoholes) 53 having a diameter 2r of several nm to several hundred nm are parallel at an interval 2R of several tens to several hundred nm. In that it has a specific geometric structure arranged in The columnar alumina nanoholes 53 have a high aspect ratio and are excellent in the uniformity of the cross-sectional diameter. In addition, the diameter 2r and the interval 2R of the alumina nanoholes 53 can be controlled to some extent by adjusting the current and voltage during anodic oxidation. Further, a barrier layer (a layer of Al oxide) 54 exists between the anodized alumina nanoholes 53 and the aluminum foil. Attention has been paid to the specific geometric structure of the alumina nanohole film formed by this anodic oxidation, and various applications have been attempted so far.
【0009】ところで、先に述べた半導体加工技術によ
るフォトニック結晶の作製は、歩留まりの悪さや装置の
コストが高いなどの問題があり、簡易な手法で再現性よ
く作製できる手法が望まれており、このような観点か
ら、上記した自己組織的手法、特にAlの陽極酸化の手
法は、フォトニック結晶を容易に、制御よく作製するこ
とができるという利点がある。また、これらの自己組織
的手法では一般に、大面積のナノ構造体を作製すること
が可能である。In the meantime, the production of a photonic crystal by the semiconductor processing technique described above has problems such as a low yield and a high cost of an apparatus. Therefore, a method that can be produced with a simple method and high reproducibility is desired. From such a viewpoint, the above-described self-organizing method, particularly, the method of anodic oxidation of Al has an advantage that a photonic crystal can be easily and well controlled. In addition, these self-assembly techniques can generally produce large-area nanostructures.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】蛍光体の効率は蛍光体
粉末の組成や形状、及び蛍光体を塗布する厚みにも依存
する。一般的な傾向として発光効率を増加させるために
蛍光体の層を厚くすると、効率は上がるものの分解能が
下がったり、カラー画像の場合には色の混合などの問題
があつた。The efficiency of the phosphor also depends on the composition and shape of the phosphor powder and the thickness of the phosphor applied. As a general tendency, when the thickness of the phosphor layer is increased to increase the luminous efficiency, the efficiency is increased but the resolution is reduced, and in the case of a color image, there are problems such as mixing of colors.
【0011】本発明の目的はこれらの問題点を解決する
ことにあり、蛍光効率を増加させるために蛍光体の層を
厚くしても、蛍光シート分解能が下がることがなく、ま
たカラー画像の場合には色の混合などの問題を解決でき
るフォトニック結晶を具備した蛍光シートを提供するこ
とである。また、本発明の他の目的は、上記フォトニッ
ク結晶を具備した蛍光シートの製造方法を提供すること
である。An object of the present invention is to solve these problems. Even if the phosphor layer is made thicker to increase the fluorescence efficiency, the resolution of the phosphor sheet does not decrease, and in the case of a color image, An object of the present invention is to provide a phosphor sheet provided with a photonic crystal that can solve problems such as color mixing. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fluorescent sheet provided with the photonic crystal.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第一の発
明は、蛍光体を具備した蛍光シートにおいて、蛍光波長
に対してシート面内方向にバンドギャップを形成してい
るフォトニック結晶部分を有することを特徴とする蛍光
シートである。That is, a first aspect of the present invention is to provide a phosphor sheet provided with a phosphor, wherein a photonic crystal portion having a band gap in a sheet in-plane direction with respect to a fluorescence wavelength. It is a fluorescent sheet characterized by having.
【0013】該蛍光シートが蛍光体からなる蛍光層とフ
ォトニック結晶部分からなるフォトニック結晶層からな
り、かつ該蛍光層とフォトニック結晶層が積層構造であ
るのが好ましい。該フォトニック結晶部分がアルミナナ
ノホール層を有することが好ましい。It is preferable that the fluorescent sheet is composed of a fluorescent layer composed of a phosphor and a photonic crystal layer composed of a photonic crystal part, and that the fluorescent layer and the photonic crystal layer have a laminated structure. Preferably, the photonic crystal part has an alumina nanohole layer.
【0014】該フォトニック結晶部分がアルミナナノホ
ール内に蛍光体を充填してなるのが好ましい。該アルミ
ナナノホール層が蛍光特性を有するのが好ましい。該ア
ルミナナノホール層のナノホールがハニカム状に規則的
な配列をしてるのが好ましい。It is preferable that the photonic crystal portion is formed by filling a phosphor in alumina nanoholes. Preferably, the alumina nanohole layer has fluorescent properties. It is preferable that the nanoholes of the alumina nanohole layer are regularly arranged in a honeycomb shape.
【0015】該蛍光体がX線蛍光体、電子線蛍光体また
は紫外線蛍光体であるのが好ましい。シート面の少なく
とも―方に蛍光反射層を有するのが好ましい。該蛍光反
射層がアルミニウムからなるのが好ましい。Preferably, the phosphor is an X-ray phosphor, an electron beam phosphor or an ultraviolet phosphor. It is preferable to have a fluorescent reflection layer on at least one side of the sheet surface. Preferably, the fluorescent reflection layer is made of aluminum.
【0016】また、本発明の第二の発明は、アルミニウ
ム基板を陽極酸化してアルミナナノホールを形成する工
程、該アルミナナノホール内に蛍光体を充填する工程を
有することを特徴とする蛍光シートの製造方法である。Further, a second invention of the present invention is a method for producing a fluorescent sheet, comprising the steps of: forming an alumina nanohole by anodizing an aluminum substrate; and filling a phosphor in the alumina nanohole. Is the way.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】本発明の蛍光シートは、蛍光体を
具備した蛍光シートにおいて、蛍光波長に対してシート
面内方向にバンドギャップを形成しているフォトニック
結晶部分を有することを特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The phosphor sheet of the present invention is characterized in that, in the phosphor sheet provided with a phosphor, a photonic crystal portion having a band gap in the in-plane direction with respect to the fluorescence wavelength is provided. I do.
【0018】この蛍光シートにおいて、蛍光シートに蛍
光層があり、かつ該蛍光層がフォトニック結晶特性を有
する蛍光シートで構成されているもの、もしくは蛍光シ
ートに蛍光層とフォトニック結晶層があり、かつ蛍光シ
ートが蛍光層と蛍光層の積層構造である蛍光シートが好
ましい。In this fluorescent sheet, the fluorescent sheet has a fluorescent layer and the fluorescent layer is formed of a fluorescent sheet having photonic crystal characteristics, or the fluorescent sheet has a fluorescent layer and a photonic crystal layer, Further, a fluorescent sheet in which the fluorescent sheet has a stacked structure of a fluorescent layer and a fluorescent layer is preferable.
【0019】上記蛍光シートにおいて、フォトニック結
晶がアルミナナノホール層からなることを特徴とする蛍
光シートが有効であるが、該ナノホール内に蛍光体が埋
め込まれている蛍光シート、もしくは該アルミナナノホ
ール層が蛍光特性を有する蛍光シートが好ましい。In the above fluorescent sheet, a fluorescent sheet characterized in that the photonic crystal is composed of an alumina nanohole layer is effective, but the fluorescent sheet in which a phosphor is embedded in the nanohole or the alumina nanohole layer is formed. A fluorescent sheet having fluorescent characteristics is preferred.
【0020】次に、本発明の蛍光シートを図面に基づい
て説明する。図1は本発明の蛍光シートの一例を示す概
念図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1
(a)に示した蛍光シートのAA’線の断面図を示す。
図1において、11はナノホール層、12は蛍光体が埋
め込まれたナノホールである。Next, the fluorescent sheet of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the fluorescent sheet of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG.
FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line AA ′ of the fluorescent sheet shown in FIG.
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a nanohole layer, and 12 denotes a nanohole in which a phosphor is embedded.
【0021】図1は2次元のフォトニック結晶を示す―
例であるが、ここではフォトニック結晶層と蛍光層が同
一の層(ナノホール層)からなっている。また、このナ
ノホールの直径および間隔は蛍光波長から蛍光波長の数
分の1程度の大きさで、蛍光が可視光の場合には数10
0nm程度である。FIG. 1 shows a two-dimensional photonic crystal.
As an example, here, the photonic crystal layer and the fluorescent layer are formed of the same layer (nanohole layer). Further, the diameter and the interval of the nanoholes are about a fraction of the fluorescence wavelength to the fluorescence wavelength, and when the fluorescence is visible light, several tens of nanoholes are obtained.
It is about 0 nm.
【0022】この図1では、蛍光波長に対してシート面
内方向1〜2にバンドギャップを有するフォトニックバ
ンドを形成しているフォトニック結晶となっており、蛍
光はシート面内方向には伝播されにくい。しかし、シー
ト垂直方向3には容易に蛍光は放射されうる。In FIG. 1, the photonic crystal has a photonic band having a band gap in the in-plane direction of the sheet with respect to the fluorescence wavelength. The fluorescent light propagates in the in-plane direction of the sheet. It is hard to be done. However, fluorescence can easily be emitted in the sheet vertical direction 3.
【0023】図2は本発明の蛍光シートの励起と発光を
示す概念図である。図2では、図1の蛍光シートの片側
に反射層22を設けたものであり、たとえば図2の上部
から励起源としてたとえば電子を加速して打ちこむと、
電子はフォトニック結晶蛍光層21に当たって蛍光を発
する。この時、蛍光の上部へ向かう光は反射層22によ
り反射され、且つ横方向に放射される蛍光はフォトニッ
クバンド の影響を受けて抑制される。その結果、放
射される蛍光は励起源と反対方向に強く指向されること
になる。FIG. 2 is a conceptual diagram showing excitation and emission of the fluorescent sheet of the present invention. In FIG. 2, a reflection layer 22 is provided on one side of the fluorescent sheet of FIG. 1. For example, when electrons are accelerated and driven as an excitation source from the upper part of FIG.
The electrons impinge on the photonic crystal fluorescent layer 21 to emit fluorescence. At this time, the light traveling toward the upper part of the fluorescent light is reflected by the reflective layer 22, and the fluorescent light emitted in the lateral direction is suppressed by the influence of the photonic band. As a result, the emitted fluorescence will be strongly directed in the opposite direction to the excitation source.
【0024】図3は本発明の積層型蛍光シートを示す概
念図である。図3(a)では、図2の蛍光シートのフォ
トニック結晶蛍光層を蛍光層32とフォトニック結晶層
31に分離した構造を有する蛍光シートの例であり、図
3(b)はその蛍光層とフォトニック結晶層を複数積層
した構造を有する蛍光シートの例である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the laminated fluorescent sheet of the present invention. FIG. 3A shows an example of a phosphor sheet having a structure in which the photonic crystal phosphor layer of the phosphor sheet of FIG. 2 is separated into a phosphor layer 32 and a photonic crystal layer 31, and FIG. 5 is an example of a fluorescent sheet having a structure in which a plurality of photonic crystal layers are stacked.
【0025】<陽極酸化アルミナについて>本発明には
2次元のフォトニック結晶が最適であるが、この構造の
作製にはアルミの陽極酸化法を用いることが有効であ
る。<Regarding Anodized Alumina> Although a two-dimensional photonic crystal is most suitable for the present invention, it is effective to use an anodizing method of aluminum for producing this structure.
【0026】なぜなら蛍光シートにおいては、その効率
を大きくする為に蛍光層の厚みは、蛍光を可視光として
考えると10μm以上であることが望ましい。そして上
記した様にナノホール自体は数100nm程度のサイズ
であるから、ナノホールのアスベクト比は数10以上に
なる必要性がある。このような異方性のある構造をある
程度の面積で実現させるには、陽極酸化のような化学的
な方法が有効になる。以下に陽極酸化アルミナナノホー
ルについて若干説明する。In the fluorescent sheet, the thickness of the fluorescent layer is desirably 10 μm or more in consideration of the fluorescent light as visible light in order to increase the efficiency. As described above, the nanohole itself has a size of about several hundred nm, and therefore, the aspect ratio of the nanohole needs to be several tens or more. In order to realize such an anisotropic structure in a certain area, a chemical method such as anodic oxidation is effective. The anodized alumina nanoholes will be briefly described below.
【0027】陽極酸化アルミナナノホールはAl膜やア
ルミ箔、アルミ板などをある特定の酸性溶液中で陽極酸
化することにより作製される。Al膜を使用する場合の
Al成膜にはスパッタ法、真空蒸着法を利用するのが一
般的である。Anodized alumina nanoholes are produced by anodizing an Al film, aluminum foil, aluminum plate or the like in a specific acidic solution. When an Al film is used, a sputtering method and a vacuum deposition method are generally used for forming the Al film.
【0028】陽極酸化アルミナナノホールの構成は、図
7に示した断面図と同様である。このアルミナナノホー
ル層52は、Alと酸素を主成分とし、多数の円柱状の
ナノホール53を有し、そのナノホール53は、基体の
表面にほば垂直に配置し、それぞれのナノホールは互い
に平行かつほぼ等間隔に配置している。得られるアルミ
ナナノホールの直径2rは数nm〜数100nm、間隔
2Rは数10nm〜数100nm程度であり、陽極酸化
条件により制御可能である。また、アルミナナノホール
層52の厚さ、ナノホールの深さは、陽極酸化時間など
で制御することができる。これはたとえば10nm〜5
00μmの間である。The structure of the anodic alumina nanoholes is the same as the sectional view shown in FIG. The alumina nanohole layer 52 contains Al and oxygen as main components and has a large number of columnar nanoholes 53. The nanoholes 53 are arranged almost perpendicularly to the surface of the base, and the respective nanoholes are parallel and substantially parallel to each other. They are arranged at equal intervals. The diameter 2r of the obtained alumina nanohole is several nm to several hundred nm, and the interval 2R is about several tens nm to several hundred nm, and can be controlled by the anodic oxidation conditions. Further, the thickness of the alumina nanohole layer 52 and the depth of the nanoholes can be controlled by the anodic oxidation time and the like. This is, for example,
It is between 00 μm.
【0029】アルミナナノホールの径はエッチングによ
り広げることが可能である。これにはりん酸溶液などが
利用可能である。The diameter of the alumina nanoholes can be increased by etching. For this, a phosphoric acid solution or the like can be used.
【0030】また、陽極酸化アルミナナノホールを規則
的に作製するには、後述するような2段陽極酸化法の
他、スタンプ法などによりAl表面にハニカム状の凹凸
を形成してから陽極酸化する方法がある。(詳しくは益
田:“OPTRONICS”No.8(1998)21
1参照) <蛍光シートの製造法>以下、図4〜図6を用いて、本
発明の蛍光シートの製造方法について説明する。図5お
よび図6は本発明の蛍光シートの製造方法の工程を示す
概念図、図4は陽極酸化装置を示す概略図である。な
お、図5は本発明のAl背面蛍光シートを、図6は金属
電極背面蛍光シートを示す概念図である。In order to form anodized alumina nanoholes regularly, in addition to a two-stage anodic oxidation method as described later, a method of forming honeycomb-shaped irregularities on the Al surface by a stamp method or the like and then performing anodization. There is. (For details, see Masuda: "OPTRONICS" No. 8 (1998) 21)
1) <Method of Manufacturing Fluorescent Sheet> Hereinafter, a method of manufacturing the fluorescent sheet of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are conceptual views showing steps of the method for producing a fluorescent sheet of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view showing an anodizing apparatus. FIG. 5 is a conceptual diagram showing an Al back fluorescent sheet of the present invention, and FIG. 6 is a conceptual diagram showing a metal electrode back fluorescent sheet.
【0031】以下の工程(a)〜(c)は、図5(a)
〜(c)および図6(a)〜(c)に対応する。The following steps (a) to (c) correspond to FIG.
(C) and FIGS. 6 (a) to (c).
【0032】(a)アルミ箔陽極酸化前処理工程 図5(a)に示した様に、厚み約50μmのアルミ箔5
1を用意するか、もしくは図6(a)に示した様な裏に
Nbなどの金属電極61を設けたアルミ箔51を用意す
る。このときアルミ箔の表面に陽極酸化のナノホール開
始点となるように凹凸を作製しておくことは有効であ
る。この凹凸はハニカム状に形成されていることがアス
ベクト比の大きいナノホールを作製するうえで好まし
い。この凹凸の加工には、スタンプ法や半導体リソグラ
フィー法など各種利用可能である。また金属電極61の
作製にはスパッタ法、CVD法、真空蒸発法など各種可
能である。(A) Anodizing pretreatment step of aluminum foil As shown in FIG. 5A, an aluminum foil 5 having a thickness of about 50 μm
1 or an aluminum foil 51 provided with a metal electrode 61 such as Nb on the back as shown in FIG. At this time, it is effective to form irregularities on the surface of the aluminum foil so as to be a starting point of nanoholes for anodic oxidation. The irregularities are preferably formed in a honeycomb shape in order to produce nanoholes having a large aspect ratio. Various processes, such as a stamp method and a semiconductor lithography method, can be used for processing the unevenness. Various methods such as a sputtering method, a CVD method, and a vacuum evaporation method can be used for manufacturing the metal electrode 61.
【0033】(b)陽極酸化工程 次に上記アルミ箔を陽極酸化法することによリナノホー
ルを作製する。図4中、40は恒温槽であり、41は試
料、42はPt板のカソード(白金電極)、43は電解
質、44は反応容器であり、45は陽極酸化電圧を印加
する電源、46は陽極酸化電流を測定する電流計、47
は試料ホルダーである。図では省略してあるが、このほ
か電圧、電流を自動制御、測定するコンピュータなどが
組み込まれている。(B) Anodizing step Next, the aluminum foil is subjected to anodizing method to produce linano holes. In FIG. 4, 40 is a thermostat, 41 is a sample, 42 is a cathode (platinum electrode) of a Pt plate, 43 is an electrolyte, 44 is a reaction vessel, 45 is a power supply for applying an anodic oxidation voltage, 46 is an anode. Ammeter for measuring oxidation current, 47
Is a sample holder. Although not shown in the figure, a computer for automatically controlling and measuring the voltage and current is incorporated.
【0034】試料41およびカソード42は、恒温水槽
により温度を一定に保たれた電解質中に配置され、電源
より試料、カソード間に電圧を印加することで陽極酸化
が行われる。The sample 41 and the cathode 42 are disposed in an electrolyte maintained at a constant temperature by a constant temperature water bath, and anodization is performed by applying a voltage between the sample and the cathode from a power supply.
【0035】陽極酸化に用いる電解質は、たとえば、シ
ュウ酸、りん酸、硫酸、クロム酸溶液などが挙げられ
る。特に好ましい溶液は低電圧(〜30V程度)は硫
酸、高電圧(80V〜)はりん酸、その間の電圧ではシ
ュウ酸の水溶液が好ましい。The electrolyte used for the anodic oxidation includes, for example, oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, chromic acid solution and the like. A particularly preferred solution is sulfuric acid at a low voltage (about 30 V), phosphoric acid at a high voltage (80 V or more), and an oxalic acid aqueous solution at a voltage in between.
【0036】アルミ箔の背面、もしくは金属電極61か
ら電極をとり、酸溶液中で定電圧陽極酸化をすると、最
初アルミ箔の表面が酸化されて急激に電流値が下がる
が、ナノホールが形成され始めると電流が徐々に増大し
て一定になる。そして陽極酸化が背面や金属電極下まで
到達すると、Alの酸化や水溶液中へのAlイオンの拡
散が抑制されて電流値が変化する。このとき陽極酸化を
Al部分を若干残して終了すると図5(b)に示したよ
うにナノホール底にバリア層54が残る。そしてAl残
留部は蛍光の反射層としても利用可能である。Alが不
要な場合には飽和塩化水銀に浸してAl層部分のみ溶解
させることも可能である。また、電圧を逆に印加して酸
化層を剥離する方法(逆電剥離法)を利用することも可
能である。また、金属電極61を用いる場合にはその金
属の種類に依存して、貫通したナノホールや導電パスを
有するナノホールなどが作製可能である。When an electrode is taken from the back surface of the aluminum foil or from the metal electrode 61 and subjected to constant voltage anodic oxidation in an acid solution, the surface of the aluminum foil is first oxidized and the current value drops rapidly, but nanoholes begin to be formed. And the current gradually increases and becomes constant. When the anodic oxidation reaches the back surface or below the metal electrode, oxidation of Al and diffusion of Al ions into the aqueous solution are suppressed, and the current value changes. At this time, when the anodic oxidation is completed while leaving a little Al, the barrier layer 54 remains on the bottom of the nanohole as shown in FIG. The Al remaining portion can also be used as a fluorescent reflection layer. When Al is unnecessary, it is also possible to immerse in saturated mercuric chloride to dissolve only the Al layer. It is also possible to use a method in which a voltage is applied in reverse to peel off the oxide layer (reverse electrolysis peeling method). When the metal electrode 61 is used, a penetrating nanohole or a nanohole having a conductive path can be formed depending on the type of the metal.
【0037】アルミナナノホールを規則化させる方法と
しては、上記したAl表面に凹凸を作製しておく方法以
外にも、2段陽極酸化法が利用可能である。2段陽極酸
化法について以下に説明する。As a method of ordering the alumina nanoholes, a two-stage anodic oxidation method can be used in addition to the above-described method of forming irregularities on the Al surface. The two-stage anodic oxidation method will be described below.
【0038】まず第1段階の陽極酸化として特殊な条件
下(例えばシュウ酸0.3M40Vの条件など)で陽極
酸化を長時間行うと、ナノホールが自己規則化作用によ
リハニカム状に配列する。その時点で陽極酸化層をクロ
ム酸とりん酸の混合溶液中で溶解させると、Al表面に
はナノホール低部が凹部に対応するハニカム状の凹凸が
残る。次に再度陽極酸化を行うと、Al表面の凹部が開
始点として作用して、陽極酸化の進行とともにハニカム
状にアルミナナノホールが形成されていく。First, when anodic oxidation is performed for a long time under special conditions (eg, oxalic acid 0.3M40V) as the first stage of anodic oxidation, nanoholes are arranged in a honeycomb shape by self-ordering. At this point, if the anodic oxide layer is dissolved in a mixed solution of chromic acid and phosphoric acid, honeycomb-shaped irregularities corresponding to the concave portions where the lower portions of the nanoholes remain on the Al surface. Next, when anodic oxidation is performed again, the concave portion on the Al surface acts as a starting point, and alumina nanoholes are formed in a honeycomb shape as the anodic oxidation proceeds.
【0039】上記2段陽極酸化法では得られるハニカム
状ナノホールのホール間隔や欠陥の存在など問題点もあ
るが、簡便に大面積で規則化ナノホールが得られるので
有効な手段になる。Although the above-mentioned two-stage anodic oxidation method has problems such as a hole interval between honeycomb nanoholes and existence of defects, it is an effective means since ordered nanoholes can be easily obtained in a large area.
【0040】上記アルミナナノホール層を酸溶液(たと
えばりん酸溶液)中に浸す処理により、適宜ナノホール
径を広げることができる。酸濃度、処理時問、温度を制
御することにより所望のナノホール径を有するアルミナ
ナノホールとすることができる。By immersing the alumina nanohole layer in an acid solution (for example, a phosphoric acid solution), the nanohole diameter can be appropriately increased. Alumina nanoholes having a desired nanohole diameter can be obtained by controlling the acid concentration, processing time, and temperature.
【0041】(c)内包物埋め込み工程 上記ナノホール内に内包物を埋め込むには電着などの方
法がある。電着する場合は、電着金属が陽イオンになっ
ている溶液中にナノホールを作製した上記アルミ箔を浸
して、下地側から電圧を印加すればよい。例えば60℃
に保持した硝酸亜鉛0.1Mの水溶液中で、白金の対向
電極と共に浸して負の電圧を印加することでナノホール
内にZnOの結晶を成長させることができる。(C) Inclusion Inclusion Step There is a method such as electrodeposition for embedding inclusions in the nanoholes. In the case of electrodeposition, the aluminum foil on which the nanoholes are formed is immersed in a solution in which the electrodeposited metal is a cation, and a voltage may be applied from the base side. For example, 60 ° C
By immersing in a 0.1 M aqueous solution of zinc nitrate together with a platinum counter electrode and applying a negative voltage, ZnO crystals can be grown in the nanoholes.
【0042】また、電着の際に核発生を十分起こさせる
ために交流電圧やパルス電圧を印加することも有効であ
る。これとは逆に陰イオンを電着させたり、酸化を同時
に起こさせる場合には正の電圧印加が必要になる。It is also effective to apply an AC voltage or a pulse voltage to sufficiently generate nuclei during electrodeposition. Conversely, when anions are to be electrodeposited or oxidized simultaneously, a positive voltage must be applied.
【0043】この場合、電着には電界酸化による水酸化
物などの析出も含まれている場合もある。つまり、In this case, the electrodeposition sometimes includes precipitation of a hydroxide or the like by field oxidation. That is,
【0044】[0044]
【化1】 という反応が陽極表面でおこる。またここで別のイオン
があると同時に析出物の中に取り込まれる。すなわちEmbedded image Reaction occurs on the anode surface. Here, another ion is taken in the precipitate at the same time as another ion. Ie
【0045】[0045]
【化2】 という反応が起こる場合もある。Embedded image May occur.
【0046】また、ナノホール内に電着などで内包物を
充填した後に、ナノホール表面を平坦にするために表面
研磨することも場合により有効である。また、ナノホー
ル内に蛍光体を埋め込むには上記したような電着による
方法が、簡易で制御性も良いが、電着以外には電気泳動
法や塗布、浸透法の他、CVD法などの成膜法が利用で
きる。After the nanoholes are filled with inclusions by electrodeposition or the like, it is also effective in some cases to polish the surface to flatten the nanohole surface. In order to embed the phosphor in the nanoholes, the above-described electrodeposition method is simple and has good controllability. However, other than the electrodeposition method, other methods such as an electrophoresis method, a coating method, a penetration method, and a CVD method may be used. The membrane method can be used.
【0047】本発明ではフォトニックバンドを有する蛍
光シートを限定しているが、フォトニックバンドギャッ
プが完全に開いていなくとも、蛍光波長における状態密
度が十分減少していれば本発明の効果は現れる。すなわ
ち本発明でフォトニックバンドギャップとは状態密度が
十分減少している場合も含めるものとする。In the present invention, the fluorescent sheet having the photonic band is limited. However, even if the photonic band gap is not completely opened, the effect of the present invention appears if the state density at the fluorescent wavelength is sufficiently reduced. . That is, in the present invention, the photonic band gap includes the case where the state density is sufficiently reduced.
【0048】[0048]
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を説明する。The present invention will be described below with reference to examples.
【0049】実施例1 本実施例は、アルミナナノホールを用いた電子線、紫外
線蛍光体について図5を用いて説明する。Example 1 In this example, an electron beam and ultraviolet phosphor using alumina nanoholes will be described with reference to FIG.
【0050】まず50μmの厚みのアルミ箔51を用意
し、凹部の間隔が約260nmになるよう表面をスタン
プでハニカム状に凹凸加工した。この際凹凸の高さは約
300nmとした。次に図4に示した陽極酸化装置によ
りアルミ箔表面を陽極酸化する。図4中、40は恒温槽
であり、41は試料、42はPt板のカソード、43は
電解質、44は反応容器であり、45は陽極酸化電圧を
印加する電源、46は陽極酸化電流を測定する電流計、
47は試料ホルダーである。図では省略してあるが、こ
のほか電圧、電流を自動制御、測定するコンピュータな
どが組み込まれている。First, an aluminum foil 51 having a thickness of 50 μm was prepared, and the surface of the aluminum foil 51 was formed into a honeycomb shape using a stamp so that the interval between the concave portions was about 260 nm. At this time, the height of the unevenness was about 300 nm. Next, the aluminum foil surface is anodized by the anodizing apparatus shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 40 denotes a thermostat, 41 denotes a sample, 42 denotes a cathode of a Pt plate, 43 denotes an electrolyte, 44 denotes a reaction vessel, 45 denotes a power supply for applying an anodizing voltage, and 46 measures an anodizing current. Ammeter,
47 is a sample holder. Although not shown in the figure, a computer for automatically controlling and measuring the voltage and current is incorporated.
【0051】試料41およびカソード42は、恒温水槽
により温度を一定に保たれた電解質中に配置され、電源
より試料、カソード間に電圧を印加することで陽極酸化
が行われる。The sample 41 and the cathode 42 are arranged in an electrolyte maintained at a constant temperature by a constant temperature water bath, and anodization is performed by applying a voltage between the sample and the cathode from a power supply.
【0052】陽極酸化にはリン酸0.3M、3℃の電解
質で110V印加して行った。そしてAl部分を若干残
して陽極酸化を終了した。上記アルミナナノホール層を
りん酸溶液5wt%中に60分間浸す処理により、ナノ
ホール径を約150nmに広げた。The anodic oxidation was performed by applying 0.3 V of phosphoric acid at 110 ° C. with an electrolyte at 3 ° C. Then, the anodic oxidation was completed while leaving a little Al. The diameter of the nanoholes was increased to about 150 nm by immersing the alumina nanohole layer in 5 wt% of a phosphoric acid solution for 60 minutes.
【0053】その結果図5(b)に示したようにナノホ
ール底にバリア層54が残り、Al残留部は蛍光の反射
層となる。次に作製した上記アルミ箔を60℃に保持し
た硝酸亜鉛0.1Mの水溶液中で、白金の対向電極と共
に浸して約5Vの負の電圧を印加することでナノホール
内にZnOの結晶を成長させた。As a result, as shown in FIG. 5B, the barrier layer 54 remains at the bottom of the nanohole, and the Al remaining portion becomes a fluorescent reflection layer. Next, the prepared aluminum foil was immersed together with a platinum counter electrode in an aqueous solution of zinc nitrate 0.1 M maintained at 60 ° C., and a negative voltage of about 5 V was applied to grow ZnO crystals in the nanoholes. Was.
【0054】取り出した試料を十分乾燥させた後、電子
銃を取り付けた真空装置内に設置して10-6Paまで真
空排気した後、Al面側から500Vに加速した電子を
直径約0.1mmの大きさで照射したところ、蛍光が観
測された。比較のためZnO:Znの蛍光体をやはりI
TO付きガラスの表面に50μm塗布した蛍光板を用い
て、同様な蛍光を観測したところ、蛍光強度は同程度で
あったが、蛍光領域は本発明の方が3割程度小さかっ
た。After the sample taken out was sufficiently dried, it was placed in a vacuum apparatus equipped with an electron gun, evacuated to 10 -6 Pa, and then electrons accelerated to 500 V from the Al surface side had a diameter of about 0.1 mm. When the sample was irradiated with a size of, fluorescence was observed. For comparison, the ZnO: Zn phosphor was also changed to I
When the same fluorescence was observed using a fluorescent plate coated on the surface of the glass with TO with a thickness of 50 μm, the fluorescent intensity was almost the same, but the fluorescent region of the present invention was smaller by about 30%.
【0055】同様の実験を電子線照射以外に紫外線照射
で行ったところ、同様な結果が得られた。また本発明の
蛍光シートを光の入射角を変えながら透過率を計測した
ところ、シート面内方向にフォトニックバンドギャップ
が存在していることが示唆された。このことから本発明
が分解能に優れた電子線蛍光シートや紫外線蛍光シート
として機能していることがわかった。When the same experiment was performed by irradiating ultraviolet rays other than the electron beam irradiation, similar results were obtained. When the transmittance of the fluorescent sheet of the present invention was measured while changing the incident angle of light, it was suggested that a photonic band gap was present in the in-plane direction of the sheet. This indicates that the present invention functions as an electron beam fluorescent sheet or an ultraviolet fluorescent sheet having excellent resolution.
【0056】実施例2 本実施例は、アルミナナノホールを用いた電子線、紫外
線用蛍光体について図6を用いて説明する。Embodiment 2 In this embodiment, a phosphor for electron beams and ultraviolet rays using alumina nanoholes will be described with reference to FIG.
【0057】まず厚さ50μmのアルミ箔51を用意
し、背面にWを10nmの厚さにスパッタ成膜し、表面
には凹部の間隔が約260nmになるようにスタンプで
ハニカム状に凹凸加工した。この際凹凸の高さは約30
0nmとした。次に図4に示した陽極酸化装置によりア
ルミ箔表面を陽極酸化を行った。First, an aluminum foil 51 having a thickness of 50 μm was prepared, W was sputter-deposited on the back surface to a thickness of 10 nm, and the surface was processed into a honeycomb shape with a stamp so that the interval between concave portions was approximately 260 nm. . At this time, the height of the unevenness is about 30
It was set to 0 nm. Next, the aluminum foil surface was anodized by the anodizing apparatus shown in FIG.
【0058】陽極酸化にはリン酸0.3M、3℃の電解
質で110V印加して行った。そしてAl部分を残さな
いよう陽極酸化を終了した。上記アルミナナノホール層
をりん酸溶液5wt%中に80分間浸す処理により、ナ
ノホール径を約200nmに広げた。The anodic oxidation was performed by applying 0.3 V of phosphoric acid at 110 ° C. with an electrolyte at 3 ° C. Then, the anodic oxidation was completed so as not to leave the Al portion. The diameter of the nanoholes was increased to about 200 nm by immersing the alumina nanohole layer in 5 wt% of a phosphoric acid solution for 80 minutes.
【0059】その結果、図6(b)に示したようにナノ
ホール底までナノホールが存在しておりW膜は蛍光の反
射層となる。次に作製した上記アルミ箔を60℃に保持
した硝酸亜鉛0.1Mの水溶液中で、白金の対向電極と
共に浸して約5Vの負の電圧を印加することでナノホー
ル内にZnOの結晶を成長させた。As a result, as shown in FIG. 6B, nanoholes are present up to the bottom of the nanoholes, and the W film becomes a fluorescent reflection layer. Next, the prepared aluminum foil was immersed together with a platinum counter electrode in an aqueous solution of zinc nitrate 0.1 M maintained at 60 ° C., and a negative voltage of about 5 V was applied to grow ZnO crystals in the nanoholes. Was.
【0060】取り出した試料を十分乾燥させた後、電子
銃を取り付けた真空装置内に設置して10-6Paまで真
空排気した後、Al面側から500Vに加速した電子を
直径約0.1mmの大きさで照射したところ、蛍光が観
測された。比較のためZnO:Znの蛍光体をやはりI
TO付きガラスの表面に50μm塗布した蛍光板を用い
て、同様な蛍光を観測したところ、蛍光強度は同程度で
あったが、蛍光領域は本発明の方が3割程度小さかっ
た。After the sample taken out was sufficiently dried, it was placed in a vacuum apparatus equipped with an electron gun, evacuated to 10 -6 Pa, and then electrons accelerated to 500 V from the Al surface side with a diameter of about 0.1 mm. When the sample was irradiated with a size of, fluorescence was observed. For comparison, the ZnO: Zn phosphor was also changed to I
When the same fluorescence was observed using a fluorescent plate coated on the surface of the glass with TO with a thickness of 50 μm, the fluorescent intensity was almost the same, but the fluorescent region of the present invention was smaller by about 30%.
【0061】同様の実験を電子線照射以外に紫外線照射
で行ったところ、同様な結果が得られた。また本発明の
蛍光シートを光の入射角を変えながら透過率を計測した
ところ、シート面内方向にフォトニックバンドギャップ
が存在していることが示唆された。このことから本発明
が分解能に優れた電子線蛍光シートや紫外線蛍光シート
として機能していることがわかった。When the same experiment was performed by ultraviolet irradiation other than electron beam irradiation, similar results were obtained. When the transmittance of the fluorescent sheet of the present invention was measured while changing the incident angle of light, it was suggested that a photonic band gap was present in the in-plane direction of the sheet. This indicates that the present invention functions as an electron beam fluorescent sheet or an ultraviolet fluorescent sheet having excellent resolution.
【0062】実施例3 実施例1と同様にハニカム状のアルミナナノホールシー
トを作製する。ただしアルミ箔51は厚さ約20μmと
し、ナノホール径は約200nmまで広げ、余分なAl
部分は飽和塩化水銀に浸して溶解させた。Example 3 A honeycomb-shaped alumina nanohole sheet was prepared in the same manner as in Example 1. However, the thickness of the aluminum foil 51 is about 20 μm, the nanohole diameter is expanded to about 200 nm, and extra aluminum is used.
The portion was dissolved by immersion in saturated mercury chloride.
【0063】次にこのシート上にGd2 O2 Sを約20
μm塗布した。この積層シートを3枚作製して張り合わ
せ図3(b)に示した様な蛍光シートを作製した。Next, Gd 2 O 2 S was added to this sheet for about 20 minutes.
μm was applied. Three such laminated sheets were produced and laminated to produce a fluorescent sheet as shown in FIG. 3 (b).
【0064】作製した試料にコリメーターで100μm
に絞ったX線を照射したところ、蛍光が観測された。比
較のためGd2 O2 Sの蛍光体をやはりガラスの表面に
60μm塗布した蛍光板を用いて、同様な蛍光を観測し
たところ、蛍光強度は同程度であったが、蛍光領域は本
発明の方が3割程度小さかった。The prepared sample was collimated to 100 μm
When the sample was irradiated with X-rays, fluorescence was observed. For comparison, similar fluorescence was observed using a phosphor plate coated with a phosphor of Gd 2 O 2 S at 60 μm on the surface of glass. The fluorescence intensity was almost the same, but the fluorescence region was smaller than that of the present invention. Was about 30% smaller.
【0065】また本発明の蛍光シートを光の入射角を変
えながら透過率を計測したところ、シート面内方向にフ
ォトニックバンドギャップが存在していることが示唆さ
れた。このことから本発明が分解能に優れたX線蛍光シ
ートとして機能していることがわかった。When the transmittance of the fluorescent sheet of the present invention was measured while changing the incident angle of light, it was suggested that a photonic band gap existed in the in-plane direction of the sheet. This indicates that the present invention functions as an X-ray fluorescent sheet having excellent resolution.
【0066】実施例4 本実施例は、蛍光性アルミナナノホールを用いた蛍光体
シートについて図5を用いて説明する。Example 4 In this example, a phosphor sheet using fluorescent alumina nanoholes will be described with reference to FIG.
【0067】実施例1と同様に厚さ50μmのアルミ箔
51を用意し、表面には凹部の間隔が約230nmにな
るよスタンプでハニカム状に凹凸加工した。この際凹凸
の高さは約300nmとした。次に図4に示した陽極酸
化装置によりアルミ箔を陽極酸化する。An aluminum foil 51 having a thickness of 50 μm was prepared in the same manner as in Example 1, and the surface of the aluminum foil 51 was formed into a honeycomb shape using a stamp so that the interval between the concave portions was about 230 nm. At this time, the height of the unevenness was about 300 nm. Next, the aluminum foil is anodized by the anodizing apparatus shown in FIG.
【0068】また、厚さ100μmのアルミ箔51を用
意し、表面処理せずに陽極酸化を50μmした後、リン
酸とクロム酸の混合溶液に浸して酸化層を除去した後、
再度同条件で陽極酸化を行った。ここで陽極酸化にはリ
ン酸とシュウ酸の混合液を用い、3℃の電解質で100
V印加して行った。そしてAl部分を若干残して陽極酸
化を終了した。上記2種類のアルミナナノホール層をリ
ン酸中で処理して図5(b)の構造とした。Also, an aluminum foil 51 having a thickness of 100 μm was prepared, subjected to anodization 50 μm without surface treatment, and then immersed in a mixed solution of phosphoric acid and chromic acid to remove an oxide layer.
Anodization was performed again under the same conditions. Here, a mixed solution of phosphoric acid and oxalic acid is used for anodic oxidation, and an electrolyte at 3 ° C.
V was applied. Then, the anodic oxidation was completed while leaving a little Al. The two types of alumina nanohole layers were treated in phosphoric acid to obtain a structure shown in FIG.
【0069】次に実施例1と同様に紫外線を直径約0.
1mmの大きさで照射したところ、実施例1より強度は
弱いものの、蛍光が観測された。比較のためZnO:Z
nの蛍光体をやはりITO付きガラスの表面に50μm
塗布した蛍光板を用いて、同様な蛍光を観測して比較し
たところ、蛍光領域は本発明の方が4割程度小さかっ
た。また、2段陽極酸化した蛍光シートでは蛍光領域は
2割程度小さかった。Next, as in the first embodiment, ultraviolet rays having a diameter of about 0.
When irradiation was performed at a size of 1 mm, fluorescence was observed although the intensity was lower than in Example 1. For comparison, ZnO: Z
n phosphor on the surface of glass with ITO
When the same fluorescence was observed and compared using the coated fluorescent plate, the fluorescent region of the present invention was smaller by about 40%. The fluorescent area of the two-stage anodized fluorescent sheet was about 20% smaller.
【0070】また本発明の蛍光シートを光の入射角を変
えながら透過率を計測したところ、シート面内方向にフ
ォトニックバンドギャップが存在していることが示唆さ
れた。このことから、陽極酸化アルミナナノホール自身
が蛍光特性を有し、また規則化が進んでいる構造の方が
分解能が高いことがわかった。When the transmittance of the fluorescent sheet of the present invention was measured while changing the incident angle of light, it was suggested that a photonic band gap exists in the in-plane direction of the sheet. From this, it was found that the anodized alumina nanoholes themselves have the fluorescence property and the structure with more regularization has higher resolution.
【0071】[0071]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の蛍光シート
によれば、蛍光効率を増加させるために蛍光体の層を厚
くしても、蛍光シート分解能が下がることがなく、また
カラー画像の場合には色の混合などの問題を解決できる
効果が得られた。また、本発明の製造方法によれば、上
記のフォトニック結晶を具備した蛍光シートを容易に製
造することができる。As described above, according to the phosphor sheet of the present invention, even if the phosphor layer is thickened to increase the fluorescence efficiency, the resolution of the phosphor sheet is not reduced, and the color image can be reproduced. In this case, the effect of solving problems such as color mixing was obtained. Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a fluorescent sheet including the above-described photonic crystal.
【図1】本発明の蛍光シートの一例を示す概念図であ
る。FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a fluorescent sheet of the present invention.
【図2】本発明の蛍光シートの励起と発光を示す概念図
である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing excitation and emission of the fluorescent sheet of the present invention.
【図3】本発明の積層型蛍光シートを示す概念図であ
る。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a laminated fluorescent sheet of the present invention.
【図4】陽極酸化装置を示すの概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing an anodizing apparatus.
【図5】本発明の蛍光シートの製造方法の工程の一例を
示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of steps of a method for producing a fluorescent sheet of the present invention.
【図6】本発明の蛍光シートの製造方法の工程の他の例
を示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing another example of the steps of the method for producing a fluorescent sheet of the present invention.
【図7】Al板(膜)上の陽極酸化アルミナナノホール
を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing anodized alumina nanoholes on an Al plate (film).
1,2 シート面内方向 3 シート垂直方向 11 ナノホール層 12 ナノホール 21 フォトニック結晶蛍光層 22 反射層 31 フォトニック結晶層 32 蛍光層 40 恒温槽 41 試料 42 カソード 43 電解質 44 反応容器 45 電源 46 電流計 47 試料ホルダー 51 アルミ箔 52 アルミナナノホール層 53 アルミナナノホール 54 バリア層 55 蛍光体 61 金属電極 62 ナノホール底 1, in-sheet direction 3 sheet vertical direction 11 nanohole layer 12 nanohole 21 photonic crystal fluorescent layer 22 reflective layer 31 photonic crystal layer 32 fluorescent layer 40 constant temperature bath 41 sample 42 cathode 43 electrolyte 44 reaction vessel 45 power supply 46 ammeter 47 Sample holder 51 Aluminum foil 52 Alumina nanohole layer 53 Alumina nanohole 54 Barrier layer 55 Phosphor 61 Metal electrode 62 Nanohole bottom
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H001 CA01 XA08 XA30 5C096 AA01 AA27 BA04 BB27 BB39 CA03 CA15 CA26 CA28 CB01 CC02 CC23 CC36 CC38 CG17 EA01 EA03 EB02 EB12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4H001 CA01 XA08 XA30 5C096 AA01 AA27 BA04 BB27 BB39 CA03 CA15 CA26 CA28 CB01 CC02 CC23 CC36 CC38 CG17 EA01 EA03 EB02 EB12
Claims (12)
蛍光波長に対してシート面内方向にバンドギャップを形
成しているフォトニック結晶部分を有することを特徴と
する蛍光シート。1. A fluorescent sheet provided with a phosphor,
A fluorescent sheet having a photonic crystal portion forming a band gap in a sheet in-plane direction with respect to a fluorescent wavelength.
フォトニック結晶部分からなるフォトニック結晶層から
なり、かつ該蛍光層とフォトニック結晶層が積層構造で
ある請求項1記載の蛍光シート。2. The phosphor sheet according to claim 1, wherein the phosphor sheet comprises a phosphor layer composed of a phosphor and a photonic crystal layer composed of a photonic crystal part, and the phosphor layer and the photonic crystal layer have a laminated structure. .
ホール層を有している請求項1または2記載の蛍光シー
ト。3. The phosphor sheet according to claim 1, wherein the photonic crystal portion has an alumina nanohole layer.
ホール内に蛍光体を充填してなる請求項3記載の蛍光シ
ート。4. The phosphor sheet according to claim 3, wherein the photonic crystal portion is formed by filling a phosphor into alumina nanoholes.
する請求項3記載の蛍光シート。5. The fluorescent sheet according to claim 3, wherein the alumina nanohole layer has a fluorescent property.
ハニカム状に規則的な配列をしてる請求項3乃至5のい
ずれかの項に記載の蛍光シート。6. The fluorescent sheet according to claim 3, wherein the nanoholes of the alumina nanohole layer are regularly arranged in a honeycomb shape.
至5のいずれかの項に記載の蛍光シート。7. The phosphor sheet according to claim 1, wherein said phosphor is an X-ray phosphor.
乃至5のいずれかの項に記載の蛍光シート。8. The phosphor according to claim 1, wherein said phosphor is an electron beam phosphor.
6. The fluorescent sheet according to any one of items 5 to 5.
乃至5のいずれかの項に記載の蛍光シート。9. The phosphor according to claim 1, wherein said phosphor is an ultraviolet phosphor.
6. The fluorescent sheet according to any one of items 5 to 5.
層を有する請求項1乃至9のいずれかの項に記載の蛍光
シート。10. The fluorescent sheet according to claim 1, further comprising a fluorescent reflection layer on at least one side of the sheet surface.
請求項10記載の蛍光シート。11. The fluorescent sheet according to claim 10, wherein said fluorescent reflection layer is made of aluminum.
ミナナノホールを形成する工程、該アルミナナノホール
内に蛍光体を充填する工程を有することを特徴とする請
求項3乃至5のいずれかの項に記載の蛍光シートの製造
方法。12. The method according to claim 3, further comprising a step of forming an alumina nanohole by anodizing an aluminum substrate and a step of filling a phosphor in the alumina nanohole. A method for manufacturing a fluorescent sheet.
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