(57)【要約】【課題】より白色系の発光出力を向上させた発光素子の提供。【解決手段】マイクロポアを有し、該マイクロポア内に蛍光体が充填された微細構造体であって、蛍光体を充填する前の該微細構造体の可視光領域における透過率が３０％以上であり、合計容積Ｖ１（μｍ3）と、マイクロポアを除いた前記微細構造体の体積Ｖ２（μｍ3）と、で表されるＶ１／Ｖ２の値が０．１８以上５．６７以下であることを特徴とする微細構造体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロポアを有し、該マイクロポア内に蛍光体が充填された微細構造体であって、蛍光体を充填する前の該微細構造体の可視光領域における透過率が３０％以上であり、マイクロポアの合計容積Ｖ１（μｍ3）と、マイクロポアを除いた前記微細構造体の体積Ｖ２（μｍ3）と、で表されるＶ１／Ｖ２の値が０．１８以上５．６７以下であることを特徴とする微細構造体。
【請求項２】
前記マイクロポアが深さ方向に対して略直管形状であることを特徴とする、請求項１に記載の微細構造体。
【請求項３】
前記マイクロポアの平均ポア密度が、１×１０6〜１×１０10／ｍｍ2であることを特徴とする、請求項１または２に記載の微細構造体。
【請求項４】
前記微細構造体がアルミニウム陽極酸化皮膜であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の微細構造体。
【請求項５】
前記マイクロポアについて下記式（ｉ）により定義される規則化度が５０％以上である、請求項１乃至４のいずれかに記載の微細構造体。
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （ｉ）
上記式（ｉ）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に上記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる上記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の微細構造体、及び該微細構造体のマイクロポア内の蛍光体を励起しうる波長を有する光源を有する発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、より具体的には、ＬＥＤ発光素子に関するものであり、詳しくは青色ＬＥＤと蛍光体とを用いた蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色系ＬＥＤ発光素子としては、ＲＧＢのカラーフイルタを用いてカラー表示を行う表示装置を照明するＬＥＤ発光素子が一般的であり、多色混合型のＬＥＤ発光素子が用いられている。この多色混合型のＬＥＤ発光素子は、ＲＧＢの３色のＬＥＤを同時に発光させることによって白色光を発光させ、この白色光と表示装置のカラーフイルタによってカラー表示を行うものである。
【０００３】
しかし、この多色混合型のＬＥＤ発光素子はＲＧＢの各ＬＥＤが発光しているため、各色純度が高く演色性にも優れているが、反面、白色光を得るためにＬＥＤの数を多く必要とし、価格が高くなるという問題がある。
【０００４】
この多色混合型のＬＥＤ発光素子の問題を解決する方式として、例えば、特許文献１、特許文献２等に開示されている蛍光体混色型のＬＥＤ発光素子がある。図６は特許文献１，２に開示される蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の一構成例を示した模式図であり、本発明の発光素子においても構成の一部として用いられるものである。図６において１００は白色系ＬＥＤ発光素子であり、外部接続用の電極１２０，１３０を有する基板１４０に、青色ＬＥＤ１１０がフェースダウンボンディングされており、該青色ＬＥＤ１１０をＹＡＧ系の蛍光粒子１５０を混入した透明樹脂１６０でモールドしている。ＹＡＧ系の蛍光粒子１５０によって励起された光と、青色ＬＥＤ１１０の残光により、白色系ＬＥＤ発光素子１００から白色系光が発光される。
【０００５】
従来より用いられている青色ＬＥＤ１１０およびＹＡＧ系の蛍光粒子１５０による蛍光体混色型のＬＥＤ発光素子１００では、白色系の発光出力を高めるには、蛍光粒子１５０が混入された透明樹脂１６０の厚みを厚くする、あるいは該透明樹脂１６０の蛍光粒子１５０含有量を増やす等の施策を施すことが好ましいと考えられている。しかしながら、これらの施策を施した場合、透明樹脂１６０の厚みや、該透明樹脂１６０の蛍光粒子１５０含有量によっては、該青色ＬＥＤ１１０からの青色光の透過性が弱くなり、白色系の発光出力は向上しなくなる。このため、白色系の発光出力を向上するために、蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の改良がさらに望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９９８６９６号明細書
【特許文献２】特開平１１−８７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、より白色系の発光出力を向上させた発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、マイクロポアを有する可視光透過性に優れた微細構造体のマイクロポア内に、蛍光体を充填させることで、青色光透過性の向上、及び蛍光体充填量の向上、を両立する方法を見出し、該微細構造体を蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の蛍光発光ユニットとして用いることで白色系発光出力が向上することを発見した。
即ち、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供する。
【０００９】
（１）マイクロポアを有し、該マイクロポア内に蛍光体が充填された微細構造体であって、蛍光体を充填する前の該微細構造体の可視光領域における透過率が３０％以上であり、前記マイクロポアの合計容積Ｖ１（μｍ3）と、マイクロポアを除いた前記微細構造体の体積Ｖ２（μｍ3）と、で表されるＶ１／Ｖ２の値が０．１８以上５．６７以下であることを特徴とする微細構造体。
【００１０】
（２）前記マイクロポアが深さ方向に対して略直管形状であることを特徴とする、上記（１）に記載の微細構造体。
【００１１】
（３）前記マイクロポアの平均ポア密度が、１×１０6〜１×１０10／ｍｍ2であることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の微細構造体。
【００１２】
（４）前記微細構造体がアルミニウム陽極酸化皮膜であることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の微細構造体。
【００１３】
（５）前記マイクロポアについて下記式（ｉ）により定義される規則化度が５０％以上である、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の微細構造体。
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （ｉ）
上記式（ｉ）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に上記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる上記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
【００１４】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の微細構造体、及び該微細構造体のマイクロポア内の蛍光体を励起しうる波長を有する光源を有する発光素子。
【発明の効果】
【００１５】
以下に説明するように、本発明によれば、より白色系の発光出力を向上させた、発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の発光素子の好適な実施態様の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す発光素子１０において、蛍光発光ユニットをなす微細構造体１６の一態様を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示す発光素子１０において、蛍光発光ユニットをなす微細構造体１６の別の一態様を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す発光素子１０において、蛍光発光ユニットをなす微細構造体１６のさらに別の一態様を示す模式図である。
【図５】図５は、マイクロポアの規則化度を算出する方法の説明図である。
【図６】図６は、従来の蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の一構成例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の発光素子について詳細に説明する。
本発明の発光素子は、マイクロポアを有し、該マイクロポア内に蛍光体を充填された微細構造体を、蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の蛍光発光ユニット、すなわち、青色ＬＥＤからの青色光を吸収して緑色系蛍光を生じる部材として用いることを特徴とする。本発明の発光素子において、青色ＬＥＤは微細構造体のマイクロポア内の蛍光体を励起しうる波長を有する光源である。
【００１８】
以下図面により、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の発光素子の好適な実施態様の一例を示す模式図である。図１に示す発光素子１０は、蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子として構成されている。図１に示す発光素子１０では、外部接続用の電極１２，１３を有する基板１４に、青色ＬＥＤ１１がフェースダウンボンディングされており、該青色ＬＥＤ１１の上方には、マイクロポアを有し、該マイクロポア内に蛍光体を充填された微細構造体１６が、蛍光発光ユニットとして配置されている。
図２は、図１に示す発光素子１０において、蛍光発光ユニットをなす微細構造体１６の一態様を示す模式図であり、部分拡大図として示している。図２に示す微細構造体１６は、図面上側の端部が開口しており、深さ方向に対して略直管形状であるマイクロポア１８を有しており、該マイクロポア１８には蛍光体２０が充填されている。但し、図１に示す発光素子１０において蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、マイクロポアを有し、該マイクロポア内に蛍光体を充填されたものである限り、図２に示す態様に限定されない。図３，４は、図１に示す発光素子１０において蛍光発光ユニットをなす微細構造体１６の別の態様を示した模式図である。図３に示す微細構造体１６は、図面下側の端部が開口しており、深さ方向に対して略直管形状であるマイクロポア１８を有しており、該マイクロポア１８には蛍光体２０が充填されている。図４に示す微細構造体１６は、両端が開口したマイクロポア貫通孔１９を有している。図４に示す微細構造体１６は、深さ方向に対して略直管形状であるマイクロポア貫通孔１９を有しており、該マイクロポア貫通孔１９には蛍光体２０が充填されている。
以下、本明細書において、マイクロポアと言った場合、図２，３に示すような一端が開口したマイクロポア以外に図４に示すような両端がマイクロポア貫通孔も含む。
【００１９】
図１に示す発光素子１０において、微細構造体１６のマイクロポア内に充填された蛍光体は、青色ＬＥＤ１１からの青色光を吸収して励起光を生じるものであり、該励起光と青色ＬＥＤ１１の残光とにより、発光素子１０から白色系光が発光される。
【００２０】
図１に示す発光素子１０において、蛍光発光ユニットをなす微細構造体１６以外の構成要素については、従来の蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子と同様である。
また、本発明における発光素子は、蛍光発光ユニットをなす微細構造体を有するものである限り、図１に示す構成に限定されず、公知の蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の構成から幅広く選択することができる。例えば、図１に示す発光素子１０において、青色ＬＥＤ１１を設置する基板１４に光反射基板を用いることで発光素子の輝度向上を図ることもできる。
【００２１】
本発明の発光素子は、上述したように、微細構造体のマイクロポア内に充填された蛍光体からの励起光と青色ＬＥＤの残光とによって白色系光を発光するものであることから、蛍光発光ユニットをなす微細構造体は可視光透過性に優れることが必要となる。具体的には、蛍光体を充填する前の微細構造体の可視光領域における透過率が３０％以上であることが必要である。蛍光体を充填する前の微細構造体の可視光領域における透過率は３５％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。
ここで、蛍光体を充填する前の微細構造体の可視光領域における透過率は、例えばＵＶ−ＶＩＳ（紫外−可視）透過スペクトルによる計測により求めることができる。
【００２２】
また、蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、マイクロポアの合計容積Ｖ１（μｍ3）と、マイクロポアを除いた微細構造体の体積Ｖ２（μｍ3）と、で表されるＶ１／Ｖ２の値が０．１８以上５．６７以下であることが必要である。Ｖ１／Ｖ２の値が０．１８以上５．６７以下であれば、微細構造体のマイクロポア内に充填された蛍光体からの励起光と青色ＬＥＤの残光とによって白色系光を得ることができ、発光面の面積が同一の従来の蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置（図６に示す）に比べて発光出力が向上している。
マイクロポアの合計容積Ｖ１およびマイクロポアを除いた微細構造体の体積Ｖ２は以下の方法で求めることができる。
先ずマイクロポアの容積を含めた状態の微細構造体の体積Ｖを、該微細構造体の底面積×高さ等から算出する。その後、微細構造体の質量、及び比重を、質量計、比重計等により測定し、質量を比重で割ることでマイクロポアを除いた微細構造体の体積Ｖ２を求める。マイクロポアの合計容積Ｖ１は、Ｖ−Ｖ２により算出することができる。
【００２３】
Ｖ１／Ｖ２の値が０．１８未満だと、微細構造体に占めるマイクロポアの容積の割合が少なすぎることから、マイクロポア内に充填された蛍光体からの励起光が不十分となり、白色光の出力を向上させることができない。一方、Ｖ１／Ｖ２の値が５．６７超だと、微細構造体に占めるマイクロポア以外の部分の容積の割合が少なすぎることから、青色ＬＥＤからの青色光の透過性が弱くなり、白色光の出力を向上させることができない。
【００２４】
Ｖ１／Ｖ２の値が０．２５以上４．００以下であることが好ましく、０．３２以上３．２０以下であることがより好ましく、０．４０以上２．３０以下であることがさらに好ましい。
【００２５】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、マイクロポアを有し、蛍光体を充填する前の微細構造体の可視光領域における透過率が３０％以上である限り、該微細構造体が有するマイクロポアの形状、寸法等は特に限定されない。但し、微細構造体が有するマイクロポアは以下を満たすことが好ましい。
【００２６】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、図２〜４に示す微細構造体１６のように、マイクロポアが深さ方向に略直管形状であることが、蛍光体を充填する前の微細構造体が可視光領域における透過率に優れることから好ましい。
【００２７】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、マイクロポアの平均開孔径が５〜１０００ｎｍであるのが好ましく、１０〜８００ｎｍであるのが好ましく、１５〜５００ｎｍであるのがより好ましい。
【００２８】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、マイクロポアの平均ポア密度が１×１０6〜１×１０10個／ｍｍ2であるのが好ましく、５×１０6〜５×１０9個／ｍｍ2であるのが好ましく、１×１０7〜１×１０9個／ｍｍ2であるのがより好ましい。
【００２９】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、マイクロポアについて、下記式（ｉ）により定義される規則化度は５０％以上であることが好ましい。
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （ｉ）
式（ｉ）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
【００３０】
ここで、図５は、マイクロポアの規則化度を算出する方法の説明図である。図５を用いて、上記式（ｉ）をより具体的に説明する。
図５（Ａ）に示されるマイクロポア２０１は、マイクロポア２０１の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円２０３（マイクロポア２０２に内接している。）を描いた場合に、円２０３の内部にマイクロポア２０１以外のマイクロポアの重心を６個含んでいる。したがって、マイクロポア２０１は、Ｂに算入される。
図５（Ｂ）に示されるマイクロポア２０４は、マイクロポア２０４の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円２０６（マイクロポア２０５に内接している。）を描いた場合に、円２０６の内部にマイクロポア２０４以外のマイクロポアの重心を５個含んでいる。したがって、マイクロポア２０４は、Ｂに算入されない。
また、図５（Ｂ）に示されるマイクロポア２０７は、マイクロポア２０７の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円２０９（マイクロポア２０８に内接している。）を描いた場合に、円２０９の内部にマイクロポア２０７以外のマイクロポアの重心を７個含んでいる。したがって、マイクロポア２０７は、Ｂに算入されない。
【００３１】
マイクロポアの規則化度は、６０％以上であるのが好ましく、７０％以上であるのがより好ましい。
【００３２】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、厚みが０．０５μｍ〜１５０μｍであるのが好ましく、０．１０〜１００μｍであるのがより好ましく、０．２０〜５０μｍであるのが特に好ましい。
【００３３】
図２〜４に示す微細構造体１６では、全てのマイクロポア１８（マイクロポア貫通孔１９）に蛍光体２０が充填されているが、蛍光発光ユニットをなす微細構造体に存在する全てのマイクロポアに蛍光体が充填されていることは必ずしも要求されない。蛍光発光ユニットをなす微細構造体に存在するマイクロポアに占める蛍光体が充填されているマイクロポアの割合、すなわち、蛍光体の充填率が５０％以上であることが白色系光の出力を向上させる効果に優れることから好ましく、７５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
ここで蛍光体の充填率は、以下の方法で求めることができる。
すなわち、充填する蛍光体の特徴的元素について、微細構造体の表面方向よりＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）／ＴＥＭ−ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）等より各マイクロポア内への充填の有無を確認し、例えば１００個のランダムなマイクロポアの内、充填が確認されたマイクロポアの比率等から算出する。
【００３４】
本発明の発光素子は、マイクロポアに充填された蛍光体からの励起光と、青色ＬＥＤの残光と、によって、白色系光を生じることから、蛍光発光ユニットをなす微細構造体のマイクロポア内に充填される蛍光体は、青色ＬＥＤからの青色光を吸収して緑色系蛍光を発するものであることが必要となる。このような蛍光体の具体例としては、リン酸塩系、ケイ酸塩系、アルミン酸塩系、ピレン系等の緑色系蛍光体が挙げられる。また、マイクロポアに充填できるのであれば、緑色系蛍光を発する粒状無機系蛍光体やＱｄｏｔ等の蛍光体も用いることができる。
【００３５】
蛍光発光ユニットをなす微細構造体は、蛍光体を充填可能なマイクロポアをその表面に有するものである限り特に限定されないが、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化物の皮膜で覆われる特性を有するバルブ金属起因の素材に陽極酸化処理を施すことにより得られる陽極酸化皮膜、より具体的には、該バルブ金属製またはその合金製の基板に陽極酸化処理を施すことにより得られる陽極酸化皮膜が、上述した平均開孔径、平均ポア密度および規則化度の好適範囲を満たすマイクロポアをその表面に有する微細構造体を形成することができるので好ましい。該バルブ金属の具体例としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。
これらのうち、陽極酸化皮膜の表面に形成されるマイクロポアの規則性、より具体的には、該マイクロポアのポア配列の規則性に優れること、および、陽極酸化処理を施す基板が寸法安定性がよく、かつ、比較的安価であることから、アルミニウム基板に陽極酸化処理を施すことにより得られるアルミニウム陽極酸化皮膜が好ましい。
【００３６】
以下、蛍光発光ユニットをなす微細構造体として好適なアルミニウム陽極酸化皮膜の作成について説明する。
〔アルミニウム基板〕
アルミニウム基板は、特に限定されず、その具体例としては、純アルミニウム板；アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板；低純度のアルミニウム（例えば、リサイクル材料）に高純度アルミニウムを蒸着させた基板；シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板；アルミニウムをラミネートした樹脂基板；等が挙げられる。
【００３７】
本発明においては、アルミニウム基板のうち、後述する陽極酸化処理を施す表面は、アルミニウム純度が、９９．５質量％以上であるのが好ましく、９９．９質量％以上であるのがより好ましく、９９．９９質量％以上であるのが更に好ましい。アルミニウム純度が上記範囲であると、マイクロポアの独立性が十分となり、マイクロポアに蛍光体を充填した際の独立性が保持され、白色系光の強度を向上させる効果に優れることから好ましい。
【００３８】
また、本発明においては、アルミニウム基板のうち、後述する陽極酸化処理を施す表面は、あらかじめ脱脂処理および鏡面仕上げ処理が施されるのが好ましく、特に、マイクロポアの独立性を向上させる観点から、熱処理が施されるのが好ましい。
【００３９】
＜熱処理＞
熱処理を施す場合は、２００〜３５０℃で３０秒〜２分程度施すのが好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム基板を加熱オーブンに入れる方法等が挙げられる。
このような熱処理を施すことにより、後述する陽極酸化処理により生成するマイクロポアの独立性が向上する。
また、熱処理後のアルミニウム基板は、急速に冷却するのが好ましい。冷却する方法としては、例えば、水等に直接投入する方法等が挙げられる。
【００４０】
＜脱脂処理＞
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム基板表面に付着した、ほこり、脂、樹脂等の有機成分等を溶解させて除去し、有機成分を原因とする後述の各処理における欠陥の発生を防止することを目的として行われる。
【００４１】
脱脂処理としては、具体的には、例えば、各種アルコール（例えば、メタノール等）、各種ケトン（例えば、メチルエチルケトン等）、ベンジン、揮発油等の有機溶剤を常温でアルミニウム基板表面に接触させる方法（有機溶剤法）；石けん、中性洗剤等の界面活性剤を含有する液を常温から８０℃までの温度でアルミニウム基板表面に接触させ、その後、水洗する方法（界面活性剤法）；濃度１０〜２００ｇ／Ｌの硫酸水溶液を常温から７０℃までの温度でアルミニウム基板表面に３０〜８０秒間接触させ、その後、水洗する方法；濃度５〜２０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を常温でアルミニウム基板表面に３０秒間程度接触させつつ、アルミニウム基板表面を陰極にして電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ2の直流電流を流して電解し、その後、濃度１００〜５００ｇ／Ｌの硝酸水溶液を接触させて中和する方法；各種公知の陽極酸化処理用電解液を常温でアルミニウム基板表面に接触させつつ、アルミニウム基板表面を陰極にして電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ2の直流電流を流して、または、交流電流を流して電解する方法；濃度１０〜２００ｇ／Ｌのアルカリ水溶液を４０〜５０℃でアルミニウム基板表面に１５〜６０秒間接触させ、その後、濃度１００〜５００ｇ／Ｌの硝酸水溶液を接触させて中和する方法；軽油、灯油等に界面活性剤、水等を混合させた乳化液を常温から５０℃までの温度でアルミニウム基板表面に接触させ、その後、水洗する方法（乳化脱脂法）；炭酸ナトリウム、リン酸塩類、界面活性剤等の混合液を常温から５０℃までの温度でアルミニウム基板表面に３０〜１８０秒間接触させ、その後、水洗する方法（リン酸塩法）；等が挙げられる。
【００４２】
これらのうち、アルミニウム基板表面の脂分を除去しうる一方で、アルミニウムの溶解がほとんど起こらない観点から、有機溶剤法、界面活性剤法、乳化脱脂法、リン酸塩法が好ましい。
【００４３】
また、脱脂処理には、従来公知の脱脂剤を用いることができる。具体的には、例えば、市販されている各種脱脂剤を所定の方法で用いることにより行うことができる。
【００４４】
＜鏡面仕上げ処理＞
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム基板の表面の凹凸、例えば、アルミニウム基板の圧延時に発生した圧延筋等をなくすために行われる。
本発明において、鏡面仕上げ処理は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、機械研磨、化学研磨、電解研磨が挙げられる。
【００４５】
機械研磨としては、例えば、各種市販の研磨布で研磨する方法、市販の各種研磨剤（例えば、ダイヤ、アルミナ）とバフとを組み合わせた方法等が挙げられる。具体的には、研磨剤を用いる場合、使用する研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更して行う方法が好適に例示される。この場合、最終的に用いる研磨剤としては、＃１５００のものが好ましい。これにより、光沢度を５０％以上（圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに５０％以上）とすることができる。
【００４６】
化学研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」，第６版，（社）日本アルミニウム協会編，２００１年，ｐ．１６４−１６５に記載されている各種の方法等が挙げられる。
また、リン酸−硝酸法、Ａｌｕｐｏｌ  Ｉ法、Ａｌｕｐｏｌ  Ｖ法、Ａｌｃｏａ  Ｒ５法、Ｈ3ＰＯ4−ＣＨ3ＣＯＯＨ−Ｃｕ法、Ｈ3ＰＯ4−ＨＮＯ3−ＣＨ3ＣＯＯＨ法が好適に挙げられる。中でも、リン酸−硝酸法、Ｈ3ＰＯ4−ＣＨ3ＣＯＯＨ−Ｃｕ法、Ｈ3ＰＯ4−ＨＮＯ3−ＣＨ3ＣＯＯＨ法が好ましい。
化学研磨により、光沢度を７０％以上（圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに７０％以上）とすることができる。
【００４７】
電解研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」，第６版，（社）日本アルミニウム協会編，２００１年，ｐ．１６４−１６５に記載されている各種の方法；米国特許第２７０８６５５号明細書に記載されている方法；「実務表面技術」，ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，１９８６年，ｐ．３２−３８に記載されている方法；等が好適に挙げられる。
電解研磨により、光沢度を７０％以上（圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに７０％以上）とすることができる。
【００４８】
これらの方法は、適宜組み合わせて用いることができる。具体的には、例えば、研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更する機械研磨を施し、その後、電解研磨を施す方法が好適に挙げられる。
【００４９】
鏡面仕上げ処理により、例えば、平均表面粗さＲa０．１μｍ以下、光沢度５０％以上の表面を得ることができる。平均表面粗さＲaは、０．０３μｍ以下であるのが好ましく、０．０２μｍ以下であるのがより好ましい。また、光沢度は７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。
なお、光沢度は、圧延方向に垂直な方向において、ＪＩＳ  Ｚ８７４１−１９９７の「方法３  ６０度鏡面光沢」の規定に準じて求められる正反射率である。具体的には、変角光沢度計（例えば、ＶＧ−１Ｄ、日本電色工業社製）を用いて、正反射率７０％以下の場合には入反射角度６０度で、正反射率７０％を超える場合には入反射角度２０度で、測定する。
【００５０】
〔陽極酸化処理〕
陽極酸化処理は、アルミニウム基板を陽極酸化することにより、該アルミニウム基板表面にマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を形成する処理である。
陽極酸化処理としては、従来公知の方法を用いることができる。公知の方法としては、例えば、特許第３，７１４，５０７号、特開２００２−２８５３８２号公報、特開２００６−１２４８２７号公報、特開２００７−２３１３３９号公報、特開２００７−２３１４０５公報、特開２００７−２３１３４０号公報、特開２００７−２３１３４０号公報、特開２００７−２３８９８８号公報、等に記載されている、自己規則化陽極酸化処理が、上述した平均開孔径、平均ポア密度および規則化度の好適範囲を満たすマイクロポアを形成するうえで好ましい。また、特開２００８−０６３６４３号公報、特開２００８−１５６７０５号公報、等に記載の方法が、深さ方向に対して略直管形状をしたマイクロポアを形成するうえで好ましい。
これらの処理は、各特許および公報の処理条件にて記載されている処理が好ましい。
【００５１】
また、アルミニウム基板の表面にマイクロポアを形成するその他の方法としては、例えばインプリント法（突起を有する基板またはロールをアルミニウム基板に圧接し、凹部を形成する、転写法、プレスパターニング法）を用いる方法が挙げられる。具体的には、複数の突起を表面に有する基板をアルミニウム基板の表面に押し付けて窪みを形成させる方法が挙げられる。例えば、特開平１０−１２１２９２号公報に記載されている方法を用いることができる。
また、アルミニウム基板の表面にポリスチレン球を稠密状態で配列させ、その上からＳｉＯ2を蒸着した後、ポリスチレン球を除去し、蒸着されたＳｉＯ2をマスクとして基板をエッチングして窪みを形成させる方法も挙げられる。
【００５２】
また、その他の方法として粒子線法が挙げられる。粒子線法は、アルミニウム基板の表面に粒子線を照射して窪みを形成させる方法である。粒子線法は、窪みの位置を自由に制御することができるという利点を有する。
粒子線としては、例えば、荷電粒子ビーム、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）、電子ビームが挙げられる。
粒子線法としては、例えば、特開２００１−１０５４００号公報に記載されている方法を用いることもできる。
【００５３】
そのほか、ブロックコポリマー法も挙げられる。ブロックコポリマー法は、アルミニウム基板の表面にブロックコポリマー層を形成させ、熱アニールによりブロックコポリマー層に海島構造を形成させた後、島部分を除去して窪みを形成させる方法である。
ブロックコポリマー法としては、例えば、特開２００３−１２９２８８号公報に記載されている方法を用いることができる。
【００５４】
そのほか、レジストパターン・露光・エッチング法も挙げられる。レジストパターン・露光・エッチング法は、フォトリソグラフィあるいは電子ビームリソグラフィ法によりアルミニウム基板の表面のレジストに露光および現像を施し、レジストパターンを形成した後これをエッチングする。レジストを設け、エッチングしてアルミニウム基板の表面まで貫通した窪みを形成させる方法である。
【００５５】
このような、インプリント法、粒子線法、ブロックコポリマー法、レジストパターン・露光・エッチング法を使用する場合には、これらの処理でアルミニウム基板の表面に電解起点を与えた後に陽極酸化処理することにより、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜をもつアルミニウム部材を形成することができる。
このような、インプリント法、粒子線法、ブロックコポリマー法、レジストパターン・露光・エッチング法を使用する場合には、特開２００８−１５６７１６号公報に記載の方法が深さ方向に対して略直管形状をしたマイクロポアを形成するうえで好ましい。
【００５６】
〔アルミニウム分離処理〕
上述したように、蛍光発光ユニットをなす微細構造体は可視光領域における透過率が３０％以上であることが求められるため、上述した手順で得たマイクロポアを有する陽極酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する必要がある。すなわち、上記陽極酸化処理後にアルミニウム基板を除去し、陽極酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する処理である。
したがって、アルミニウム除去処理には、アルミナは溶解せず、アルミニウムを溶解する処理液を用いる。
【００５７】
処理液としては、アルミナは溶解せず、アルミニウムを溶解する液であれば特に限定されないが、例えば、塩化水銀、臭素／メタノール混合物、臭素／エタノール混合物、王水、塩酸／塩化銅混合物等の水溶液等が挙げられる。
濃度としては、０．０１〜１０ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．０５〜５ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。
処理温度としては、−１０℃〜８０℃が好ましく、０℃〜６０℃が好ましい。
【００５８】
分離処理は、上述した処理液に接触させることにより行う。接触させる方法は、特に限定されず、例えば、浸せき法、スプレー法が挙げられる。中でも、浸せき法が好ましい。このときの接触時間としては、１０秒〜５時間が好ましく、１分〜３時間がより好ましい。
【００５９】
分離処理後の陽極酸化皮膜の膜厚は、１〜１０００μｍであるのが好ましく、１０〜５００μｍであるのが更に好ましい。
【００６０】
分離処理後、後述する貫通化処理を行う前に、陽極酸化皮膜を水洗処理するのが好ましい。水和によるマイクロポアのポア径の変化を抑制するため、水洗処理は３０℃以下で実施することが好ましい。
【００６１】
〔貫通化処理〕
上述したように、蛍光発光ユニットをなす微細構造体はマイクロポア貫通孔を有するものであってもよい。したがって、本発明においては、上記分離処理により分離された陽極酸化皮膜のマイクロポアを貫通させる処理を施してもよい。
貫通化処理では、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を、酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸せきさせることにより、陽極酸化皮膜を部分的に溶解させる。これにより、マイクロポア底部の陽極酸化皮膜が除去され、マイクロポアが貫通する（マイクロポア貫通孔が形成される）。
貫通化処理により、陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアのうち７０％以上が貫通することが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましい。
【００６２】
貫通化処理に酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。酸水溶液の濃度は１〜１０質量％であるのが好ましい。酸水溶液の温度は、２５〜４０℃であるのが好ましい。
貫通化処理にアルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は０．１〜５質量％であるのが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、２０〜３５℃であるのが好ましい。
具体的には、例えば、５０ｇ／Ｌ、４０℃のリン酸水溶液、０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液または０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。
酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、８〜１２０分であるのが好ましく、１０〜９０分であるのがより好ましく、１５〜６０分であるのが更に好ましい。
【００６３】
貫通化処理後の陽極酸化皮膜の膜厚は、１〜１０００μｍであるのが好ましく、１０〜５００μｍであるのが更に好ましい。
【００６４】
貫通化処理後、陽極酸化皮膜を水洗処理する。水和によるマイクロポア貫通孔のポア径の変化を抑制するため、水洗処理は３０℃以下で実施することが好ましい。
【００６５】
本発明においては、上述した分離処理および貫通化処理は、これらの処理を同時に施す方法であってもよい。
具体的には、陽極酸化皮膜の下方、即ち、陽極酸化皮膜におけるアルミニウム基板側の部分を、レーザー等による切削処理や種々の研磨処理等を用いて物理的に除去し、マイクロポア貫通孔を有する陽極酸化皮膜とする方法が好適に例示される。
【００６６】
〔マイクロポア内への蛍光体の充填〕
本発明においては、マイクロポアを有する微細構造体、好ましくは、上述した手順で作成したマイクロポアを有する陽極酸化皮膜のマイクロポア内に蛍光体を充填する。マイクロポア内に蛍光体を充填する方法は特に限定されないが、後述する実施例では、蛍光体を含む溶液に微細構造体を浸漬した。この方法の場合、蛍光体を含む溶液の粘度としては、微細なマイクロポアへの充填性を確保するため、５Ｐａ・ｓ以下が好ましく、１Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、０．５Ｐａ・ｓ以下が特に好ましい。
マイクロポア内に蛍光体を充填する他の方法としては、例えば、電着方法を用いることもでき、また、スパッタリングより直接マイクロポア内に充填する方法も用いることができる。
【実施例】
【００６７】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【００６８】
[実施例１]
（１）金属基板の前処理工程（電解研磨処理）
高純度アルミニウム基板（住友軽金属社製、純度９９．９９質量％、厚さ０．４ｍｍ）を、１０ｃｍ四方の面積で陽極酸化処理できるようカットした後、以下組成の電解研磨液を用いて、電圧２５Ｖ、液温度６５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で電解研磨処理を施した。
陰極はカーボン電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
【００６９】
＜電解研磨液組成＞
・８５質量％リン酸（和光純薬社製試薬）    ６６０ｍＬ
・純水    １６０ｍＬ
・硫酸    １５０ｍＬ
・エチレングリコール    ３０ｍＬ
【００７０】
（２）陽極酸化皮膜形成工程（陽極酸化処理）
上記で得られた電解研磨処理後の金属基板に、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で１時間陽極酸化処理を施した。更に陽極酸化処理後のサンプルに、０．５ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液を用いて４０℃の条件で２５分間浸漬して脱膜処理を施した。
これらの処理をこの順に４回繰り返した後、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で４時間再陽極酸化処理を施し、更に、０．５ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液を用いて４０℃の条件で２５分間浸漬させて脱膜処理を施すことにより、アルミニウム基板表面に、深さ方向に対して略直管形状で且つハニカム状に配列されたマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を形成させた。
【００７１】
なお、陽極酸化処理および再陽極酸化処理ともに、陰極はステンレス電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、冷却装置としては、ＮｅｏＣｏｏｌ ＢＤ３６（ヤマト科学社製）を用い、かくはん加温装置として、ペアスターラー ＰＳ−１００（ＥＹＥＬＡ社製）を用いた。電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
【００７２】
（３）アルミニウム基板除去工程
上記で得られたアルミニウム陽極酸化皮膜を、微細構造膜２として用いるために、アルミニウム基板の除去処理を行った。具体的には、２０質量％塩化水銀水溶液を用いて、２０℃、３時間浸漬させ、アルミニウム基板を溶解して除去した。
【００７３】
（４）アルミニウム陽極酸化皮膜の物性評価
上記（３）の手順で得られたアルミニウム陽極酸化皮膜の表面写真（倍率２００００倍）をＦＥ−ＳＥＭにより撮影し、１μｍ×１μｍの視野に存在するマイクロポアについて、平均開孔径およびポア径の分散を下記式により求め、分散／平均径を求めた。
平均開孔径：μx＝（１／ｎ）ΣＸｉ
分散：σ2＝（１／ｎ）（ΣＸｉ2）−μx2
分散／平均径＝σ／μx
ここでＸｉは、１μｍ2の範囲で測定された１個のマイクロポアのポア径である。
また、ＦＥ−ＳＥＭによる表面写真（倍率２００００倍）の１μｍ×１μｍの視野で任意のマイクロポア３００個を用いて、下記式により平均ポア密度を計算した。ここで、下記式中、Ｐpは周期を表す。
平均ポア密度（個/μｍ2）＝
（１/２個）／｛Ｐp（μｍ）×Ｐp（μｍ）×√３×（１/２）｝
結果を以下に示す。
平均開孔径：６０ｎｍ
分散：２．８ｎｍ
分散／平均径：０．０４７
平均ポア密度：１．１×１０8個/ｍｍ2
更に、ＦＥ−ＳＥＭによる表面写真（倍率２００００倍）の１μｍ×１μｍの視野で任意のマイクロポア３００個を用いて、下記式（ｉ）で定義される規則化度を求めた。結果、規則化度は９０％であった。
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （ｉ）
上記式（ｉ）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる前記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
また、マイクロポアの合計容積Ｖ１、および、マイクロポアを除いた微細構造体の体積Ｖ２を以下の手順で求めた。
先ずマイクロポアの容積を含めた状態の微細構造体の体積Ｖを、該微細構造体の底面積×高さから算出した。その後、微細構造体の質量、及び比重を、質量計、及び比重計により測定し、質量を比重で割ることでマイクロポアを除いた微細構造体の体積Ｖ２を求めた。マイクロポアの合計容積Ｖ１は、Ｖ−Ｖ２により算出した。
結果を以下に示す。
Ｖ１：３．９×１０11［μｍ3］
Ｖ２：９．１×１０11［μｍ3］
Ｖ１／Ｖ２：０．４３
また、蛍光体を充填する前の微細構造体の可視光領域における透過率を以下の手順で測定した。
ＵＶ−ＶＩＳ（紫外−可視）透過スペクトルにて、３８０〜７５０ｎｍの全範囲における光透過率を求めた。
その結果、可視光領域における透過率は３８％以上であった。
【００７４】
（５）マイクロポア内への蛍光体充填
更に、マイクロポア内へ蛍光体を充填させるため、インビトロジェン株式会社製のＱｄｏｔ蛍光体（Ｑ１００６１ＭＰ）溶液に２５℃３０分浸漬させた。その後マイクロポアの開口表面に付着した蛍光体溶液は拭き取りにより洗浄し、実施例１の微細構造体（蛍光発光ユニット）を得た。
【００７５】
[実施例２]
前記（５）において、ピレン（関東化学製）を４５％含むメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液を用い、２５℃３０分浸漬し、その後１００℃まで加熱しＭＥＫを揮発させた以外は、実施例１と同様の手順を行い実施例２の微細構造体（蛍光発光ユニット）を得た。
【００７６】
[比較例１]
ガラスエポキシ樹脂内にインビトロジェン株式会社製のＱｄｏｔ蛍光体（Ｑ１００６１ＭＰ）に含有させて、比較例１の（蛍光発光ユニット）を得た。尚、ガラスエポキシ樹脂の厚さは３０μｍ、蛍光体の含有濃度は１５％であった。
【００７７】
[比較例２]
ガラスエポキシ樹脂内にピレン（関東化学製）を含有させて、比較例２の（蛍光発光ユニット）を得た。尚、ガラスエポキシ樹脂の厚さは３０μｍ、蛍光体の含有濃度は１５％であった。
【００７８】
[輝度評価]
上記のようにして得られた実施例１、２の微細構造体（蛍光発光ユニット）、及び、比較例１、２の蛍光発光ユニットを用いて、蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光素子の輝度評価は以下のように行なった。
すなわち、各蛍光発光ユニットを図１に示す発光素子１０の青色ＬＥＤ１１に接する形で設け、青色ＬＥＤ１１を６Ｖで駆動させた際の輝度を比較した。なお、青色ＬＥＤ１１を設置する基板１４には光反射基板を用いた。
実施例１、実施例２の微細構造体を蛍光発光ユニットとして用いた発光素子は、比較例１、比較例２の蛍光発光ユニットを用いた発光素子と比較して、それぞれ１．２２倍、１．２６倍の輝度が得られた。
【符号の説明】
【００７９】
１０            発光素子
１１            青色ＬＥＤ
１２，１３      電極
１４            基板
１６            微細構造体
１８            マイクロポア
２０            蛍光体
１００          発光素子
１１０          青色ＬＥＤ
１２０，１３０  電極
１４０          基板
１５０          蛍光粒子
１６０          透明樹脂
２０１、２０２、２０４、２０５、２０７、２０８  マイクロポア
２０３、２０６、２０９  円
【図１】
2010283057.tif 000003
【図２】
2010283057.tif 000004
【図３】
2010283057.tif 000005
【図４】
2010283057.tif 000006
【図５】
2010283057.tif 000007
【図６】
2010283057.tif 000008