(57)【要約】【課題】発光素子にダメージを与えることなく、かつ、蛍光体を無駄なく使用し、発光素子上に均一に蛍光体塗布膜を形成することができる発光装置の製造方法を提供すること。【解決手段】所定の波長の光を出射する発光素子と、発光素子から出射された光を受けて、その波長とは異なる波長の蛍光を出射する波長変換部とを備える発光装置の製造方法であって、蛍光体塗布液を放出するためのノズルと発光装置の電極との間に電圧を印加する電圧印加ステップと、電圧印加により帯電した蛍光体塗布液をノズルから放出することで、放出された蛍光体塗布液を発光素子上に堆積させて波長変換部を形成する形成ステップとを含む。【選択図】図１
2014110324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光を受けて、前記所定の波長とは異なる波長の蛍光を出射する波長変換部とを備える発光装置の製造方法であって、
蛍光体塗布液を放出するためのノズルと前記発光装置の電極との間に電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記電圧により帯電した蛍光体塗布液を前記ノズルから放出することで、前記放出された蛍光体塗布液を前記発光素子上に堆積させて前記波長変換部を形成する形成ステップとを含む
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記ノズルの先端と前記発光素子間の距離が３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記蛍光体塗布液は溶剤を含み、前記溶剤は水もしくはアルコール、または、その混合物を含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記蛍光体塗布液に含まれる蛍光体は、その平均粒径が０．１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記形成ステップにおいて、前記ノズルの先端の周囲に設けられ、前記ノズルと同じ極性の電圧を印加した導電性リングの貫通穴を介して、前記ノズルから放出された前記蛍光体塗布液を前記発光素子に導くことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記形成ステップにおいて、前記ノズルと前記発光素子の間に設けられ、前記ノズル側及び前記発光素子側の端部がそれぞれ開口している非導電性の筒状体の中空部を介して、前記ノズルから放出された前記蛍光体塗布液を前記発光素子に導くことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体塗布液の放射角を１０度以下として前記発光素子に対して放射することを特徴とする請求項５又は６に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記形成ステップは、前記蛍光体塗布液を前記発光素子上に堆積させた後に、有機金属化合物を含むセラミック前駆体液を前記発光素子上に塗布するステップを含むことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法により製造された発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置において発光素子上に蛍光体を塗布するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の青色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）チップの近傍にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体等の蛍光体を配置された白色発光装置を得る技術が広く用いられている。このような白色発光装置では、青色ＬＥＤチップから出射される青色光と、蛍光体が青色光を受けて二次発光することにより出射される黄色光との混色により白色光を発光させている。また、青色ＬＥＤチップから出射される青色光と、各蛍光体が青色光を受けて二次発光することにより出射される赤色光及び緑色光との混色により白色光を発光させる技術も用いられている。
【０００３】
このような白色発光装置には様々な用途があり、例えば、蛍光灯や白熱電灯の代替品としての需要がある。また、自動車のヘッドライト等の非常に高い輝度が求められる照明装置へも使われつつある。
【０００４】
このような白色ＬＥＤでは、蛍光体を分散させた透明樹脂を用いてＬＥＤチップや実装部を封止する方法が一般的である。しかし、封止樹脂中を通過する光路長が放射角により異なるため、放射角により色味が異なるという課題がある。
【０００５】
この課題に対し、発光素子上に直接蛍光体液をスプレー塗布することで、発光素子上に均一な膜厚で波長変換層を形成する検討が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７６７４９
【特許文献２】特許第３９２５１３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蛍光体液をスプレー塗布する場合に発光素子上に均一な膜厚で波長変換層を形成したいという要望がある。
一般的なエアーで霧化するスプレー方法（エアースプレー法：特許文献１参照）では、蛍光体粒子が発光素子に衝突する速度が速く、蛍光体は硬度が高いので、塗布時に発光素子にダメージを与え、ダークスポット等発生の原因となる恐れがある。
また、ノズルから液滴を噴霧する放射角が大きく、塗布液の無駄が多い。さらに、発光素子周辺の塗布したい部分のみに選択的に塗布する場合には、その選択領域にマスクする必要があるので、マスクに付着した蛍光体が無駄となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、発光素子にダメージを与えることなく、かつ、蛍光体を無駄なく使用し、発光素子上に均一に蛍光体塗布膜を形成することができる発光装置の製造方法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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、所定の波長の光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光を受けて、前記所定の波長とは異なる波長の蛍光を出射する波長変換部とを備える発光装置の製造方法であって、蛍光体塗布液を放出するためのノズルと前記発光装置の電極との間に電圧を印加する電圧印加ステップと、前記電圧により帯電した蛍光体塗布液を前記ノズルから放出することで、前記放出された蛍光体塗布液を前記発光素子上に堆積させて前記波長変換部を形成する形成ステップとを含むことを特徴とする発光装置の製造方法である。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発光装置の製造方法であって、前記ノズルの先端と前記発光素子間の距離が３０ｍｍ以下であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法であって、前記蛍光体塗布液は溶剤を含み、前記溶剤は水もしくはアルコール、または、その混合物を含んで構成されていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の蛍光体塗布装置であって、塗布液に含まれる蛍光体の平均粒径が０．１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法であって、前記形成ステップにおいて、前記ノズルの先端の周囲に設けられ、前記ノズルと同じ極性の電圧を印加した導電性リングの貫通穴を介して、前記ノズルから放出された前記蛍光体塗布液を前記発光素子に導くことを特徴とすることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法であって、前記形成ステップにおいて、前記ノズルと前記発光素子の間に設けられ、前記ノズル側及び前記発光素子側の端部がそれぞれ開口している非導電性の筒状体の中空部を介して、前記ノズルから放出された前記蛍光体塗布液を前記発光素子に導くことを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発光装置の製造方法であって、前記蛍光体塗布液の放射角を１０度以下として前記発光素子に対して放射することを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の発光装置の製造方法であって、前記形成ステップは、前記蛍光体塗布液を前記発光素子上に堆積させた後に、有機金属化合物を含むセラミック前駆体液を前記発光素子上に塗布するステップを含むことを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法により製造された発光装置である。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明における発光装置の製造方法では、蛍光体塗布液を、ノズルと発光装置の電極との間に電圧を印加することによって帯電した塗布液粒子を発光素子の電極として機能する導体部に向かって放出し、帯電した塗布液粒子を発光素子上に堆積させることで、波長変換部を形成する。
【００１１】
エアースプレー法と比較すると、液体を霧化させるための霧化圧が不要であるため、発光素子への粒子の衝突速度が小さくなり、その結果、発光素子へのダメージを小さくすることができる。
【００１２】
また、電極として機能する導体部にのみ塗布液粒子を発光素子上に堆積させることができるので、蛍光体の使用量を減少させることができる。このため、蛍光体を無駄に使用することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２Ａ】図１の発光素子をノズル方向から見た図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ´断面図である。
【図３】塗布領域と塗布放射角との関係について説明するための図である。
【図４】一つの発光素子のサイズと塗布領域との関係について説明するための図である。
【図５】複数の発光素子のサイズと塗布領域との関係について説明するための図である。
【図６Ａ】第１の変形例に係る塗布方法について説明するための図である。
【図６Ｂ】導電性リングの配置について説明するための図である。
【図７】第２の変形例に係る塗布方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（蛍光体塗布装置の構成）
蛍光体塗布装置１は、本発明に係る発光素子の製造方法に使用される装置である。蛍光体塗布装置１は、図１に示すように、基板１８に搭載されたＬＥＤ発光素子（以下、「発光素子」と呼ぶ。）１１上に蛍光体塗布液（蛍光体分散液）５を塗布する装置である。蛍光体塗布装置１は、蛍光体塗布液５を入れたシリンジ４と、シリンジ４の先端に取り付けた吐出ノズル（以下、「ノズル」と呼ぶ。）７と、蛍光体混合液５をシリンジ４からノズル７に定量給送するシリンジポンプ６、およびノズル７と被塗布物の間に電位勾配（電位差）を設けるための高圧電源８とを備えて構成されている。
【００１５】
シリンジ４は、詳細にはシリンジ部４ａとシリンジ／ノズル接続部４ｂとを含んで構成されている。シリンジ部４ａ内には、ピストン２の先端部、即ちフランジ部２ａが収納されており、フランジ部２ａとシリンジ／ノズル接続部４ｂとの間の空間には蛍光体塗布液５が入れられている。
【００１６】
ピストン２が鉛直方向下向き（図の矢印方向）に可動すると、フランジ部２ａが鉛直方向下向きに押し出され、これにより、蛍光体塗布液５がシリンジ／ノズル接続部４ｂからノズル７内に供給される。ピストンの可動速度は、蛍光体塗布液５を一定量精度よく安定してノズル７に供給するために定速であることが望ましい。
【００１７】
ノズル７の先端に送られた蛍光体塗布液５は、高圧電源８によりノズル７に印加された電圧により、電気的に帯電しノズル７から噴射される。図１の例では、ノズル７には高圧電源８の正極端子（図示せず）からの配線が接続され、正電圧が印加される。後述する発光装置１２の第２の電極部１６には高圧電源８の負極端子（図示せず）からの配線が接続され、負電圧が印加される。このように、ノズル７と発光素子（被塗布物）１１の間に電位差を設けることにより、正極から負極に向かって帯電塗布液１０が吐出（放出）されることとなる。
【００１８】
なお、蛍光体塗布装置１は、ノズル７と発光素子１１とを相対的に移動させることが可能となるよう配置することで、複数の発光素子に対して順次塗布したり、ｘｙ方向に２次元走査することで面塗りしたりすることが可能である。例えば、発光素子１１を水平方向にＸＹ２次元移動可能なステージ（図示せず）の上に配置し、ノズル７をＺ方向（高さ方向）に移動可能に配置することで達成される。
【００１９】
本実施形態では、ノズル７が鉛直方向下向きに配置され、ノズル７の下に配置された発光素子１１上に塗布する例を記載したが、蛍光体塗布装置１の構成を上下反転させ、下方のノズル７より、上方の発光素子１１に対して、上方向に塗布する構成としてもよい。このような構成によれば、ノズル７の先端からの液漏れや蛍光体粒子詰まりの抑制、また、浮遊する蛍光体粒子が落下してきて被塗布物に付着してしまうことを抑制可能である。
【００２０】
さらに、ノズル７を鉛直方向でなく、斜め方向に傾けて配置してもよい。斜め方向に噴霧することで、発光素子１１の側面部（垂直面）への付着性を向上させることが可能となる。
【００２１】
（発光装置の構成）
以下に発光装置１２の構成について説明する。発光装置１２は、基板１８と、導電性部１３と、直方体状の発光素子１１とを備えて構成されている。導電性部１３は、基板１８の上部に設けられた第１の電極部１４と、底部に設けられた第２の電極部１６と、第１の電極部１４と第２の電極部１６を接続する導体部１５を含んで構成されている。発光素子１１は、直方体形状であり第１の電極部１４上に配置されている。
【００２２】
第１の電極部１４の上面に、かつ、発光素子１１の底面であって第１の電極部１４に対向する面には、突起電極１７が設けられている。第１の電極部１４と発光素子１１とは突起電極１７を介して接続されている（フリップチップ型ＬＥＤ発光素子）。
【００２３】
発光素子１１は、所定の波長の光を出射するＬＥＤ発光素子である。なお、図１の例では、一つの基板１８に対して一つの発光素子１１が設けられる構成を図示しているが、一つの基板上に複数の発光素子を設ける構成にしてもよい。この複数の発光素子を設ける例については後述する（図５参照）。
【００２４】
本実施形態の発光装置１２では、発光素子１１として青色発光素子が用いられている。青色発光素子は、例えば、サファイア基板上にｎ−ＧａＮ系クラッド層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ−ＧａＮ系クラッド層、及び透明電極を積層してなる。
【００２５】
基板１８には、図２Bに示すように発光素子１１の周囲を封止するように波長変換部２０が形成されている。波長変換部２０は、蛍光体を含有する透光性を有するセラミック層（以下では、「透明セラミック層」と呼ぶ場合がある）として構成される透光性薄膜（蛍光体分散膜）である。この透光性薄膜は、電圧が印加されたノズル７から噴霧され帯電塗布液１０を構成する蛍光体粒子（塗布液粒子）２１が発光素子１１に堆積して形成される。蛍光体粒子２１の噴霧から堆積までの具体的な説明は後述する。
【００２６】
（波長変換部）
以下に、波長変換部２０について説明する。この波長変換部２０の厚みは、蛍光体の種類、目標とする発光色（色度座標値）により異なるが、概ね１〜２００μｍであり、好ましくは、１０〜５０μｍである。ここで、波長変換部２０は、発光素子１１の上面及び側面のみに設けられる構成としてもよい。発光素子１１の周囲のみに波長変換部２０を設ける方法としては、波長変換部２０を形成する際にマスクを設置する方法等が用いられる。
【００２７】
ノズル７より噴霧された蛍光体粒子の層は、その後、乾燥・焼成工程を経て波長変換部２０を形成する。
【００２８】
ここで、蛍光体塗布液５にセラミック材料である有機金属化合物を含有していると、塗布液保存時に反応が進むことで粘度が上昇し、塗布性が悪化する場合がある。また、セラミック材料の反応は一般的に非可逆的な反応であり、蛍光体粒子２１を含有する混合液中でセラミック材料である有機金属化合物の反応が進行した場合には、蛍光体粒子２１を含む混合液全てが使用不可能となる恐れがある。
【００２９】
そのため、帯電塗布液１０を塗布し乾燥させた後に、有機金属化合物を含むゾル状の前駆体液を、発光素子１１上に塗布してもよい。このように、蛍光体分散液とセラミック前駆体液とを分離し、２回に分けて塗布する構成とすることで、帯電塗布液１０の保存安定性を高めるとともに、セラミック前駆体材料の反応が進行した場合においても蛍光体粒子が無駄にならないという効果が得られる。具体的には、帯電塗布液１０を塗布し乾燥させた後に、セラミック材料である有機金属化合物を含むセラミック前駆体液を塗布する。
【００３０】
また、この別法として、有機金属化合物を含むセラミック前駆体液を、予め蛍光体塗布液５に混ぜ込むと同時に塗布するようにしても良い。塗布処理が１度で済むため、製造工程の短縮が可能となる。具体的には、蛍光体塗布液５とセラミック前駆体液を予め混ぜて１液として塗布する。
【００３１】
なお、以降の説明では、蛍光体塗布液５とセラミック前駆体液とを分離して別々に塗布する場合を「２液処方」と呼び、分離しないでそれらを混ぜ込んで塗布する場合を「１液処方」と呼ぶ。また、本実施形態では、蛍光体塗布液５およびセラミック前駆体液を塗布後に焼成することで形成された薄膜をセラミック層と呼ぶ。
【００３２】
蛍光体塗布液５としては、蛍光体、沈降防止材、無機微粒子を溶媒中に分散した塗布液を使用する。本実施形態では、溶媒として、水またはアルコール系溶剤を使用するのが望ましい。水またはアルコール系溶剤は、塗布液粒子が帯電しやすい溶剤であり、より微小な液滴を形成可能である。また、蛍光体の分散性良好で、かつ、比較的低沸点のため、乾燥性も良好である。アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、ブタンジオール等のアルコール類が好ましい。これの溶媒を単独で用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。以下に、本実施形態における溶剤の組成比の一例について説明する。
【００３３】
本実施形態において蛍光体塗布液５の溶剤は、沸点が１００［℃］未満の溶剤と、沸点が１００［℃］以上の溶剤とを混合して用いる。本実施形態では、蛍光体塗布液５を塗布した後に、これを焼成させて波長変換部２０を形成する。スプレー時に加熱不要とするために、１００［℃］以上の溶剤（水またはアルコール）に対する、１００［℃］未満の溶剤（アルコール）の成分比率を高くし、この溶剤を用いた蛍光体塗布液５の乾燥性を高める。また、沸点が１００［℃］未満である低沸点の溶剤、１００［℃］以上２００［℃］未満である中沸点の溶剤、及び２００［℃］以上の高沸点の溶剤を組み合わせてもよい。なお、低沸点の溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが挙げられる。また、中沸点の溶剤としては、例えば、水、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールが挙げられる。また、高沸点の溶剤としては、例えば、１，３−ブタンジオール、１，４―ブタンジオール、グリセリンが挙げられる。これらの低沸点、中沸点、及び高沸点の各溶剤は、それぞれについて単体で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
また、後述する沈降防止材（層状ケイ酸塩）との組み合わせにおいて、増粘効果があり、長期にわたって蛍光体が沈降することなく分散安定性のよい塗布液を形成することが可能である。具体的には、アルコール系の中でもより低沸点のイソプロピルアルコールを加える。ただし、イソプロピルアルコールは低粘度のため、含有量を多くし過ぎると蛍光体の沈降が発生する。そのため、プロピレングリコール、ブタンジオール等の高粘度のアルコール系溶剤と組み合わせた混合溶剤とすることが望ましい。
【００３５】
沈降防止材としては、層状ケイ酸塩鉱物を用いるのが望ましい。層状ケイ酸塩鉱物は、雲母構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造等の構造を有する膨潤性粘土鉱物が好ましく、なかでも膨潤性に富むスメクタイト構造が特に好ましい。これは、前述の水またはアルコール系溶剤との組み合わせにおいて、混合液の粘性を増加させる効果があり、蛍光体粒子の沈降防止に大きな役割を果たす。
【００３６】
セラミック層中における層状ケイ酸塩鉱物の含有量が０．５重量％未満になると混合液の粘性を増加させる効果が十分に得られない。一方、層状ケイ酸塩鉱物の含有量が２０重量％を超えると焼成後のセラミック層の強度が低下する。したがって、層状ケイ酸塩鉱物の含有量は０．５重量％以上２０重量％以下とすることが好ましく、０．５重量％以上１０重量％以下がより好ましい。
【００３７】
前述のセラミック前駆体液は、蛍光体、層状ケイ酸塩鉱物、無機微粒子を封止するバインダーとしての役割を果たす有機金属化合物を含む。
【００３８】
１液処方の場合、予め蛍光体塗布液５にセラミック前駆体液を加える。本実施形態で用いる有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等が挙げられるが、加水分解と重合反応によりゲル化し易い金属アルコキシドが好ましい。これにより、帯電塗布液１０を塗布後、加熱する工程において、ゲル化状態を経て、さらに焼成する、いわゆるゾル・ゲル法により、透明セラミック層（ガラス体）を得ることができる。その透明セラミック層中に蛍光体、層状ケイ酸塩鉱物、無機微粒子を含有することとなり、強固な波長変換部（蛍光体分散膜）２０が形成可能となる。塗布液と有機金属化合物とを別々に塗布する場合に比べて、製造工程の簡略化が可能となる。
【００３９】
金属アルコキシドは、テトラエトキシシランのような単分子のものでも良いし、有機シロキサン化合物が鎖状または環状に連なったポリシロキサンでも良いが、混合液の粘性が増加するポリシロキサンが好ましい。なお、透光性のガラス体を形成可能であれば金属の種類に制限はないが、形成されるガラス体の安定性や製造の容易性の観点から、ケイ素を含有していることが好ましい。また、複数種の金属を含有していても良い。
【００４０】
また、溶媒に対する有機金属化合物の混合量が５重量％未満になると混合液の粘性を増加させることが困難となり、有機金属化合物の混合量が５０重量％を超えると重合反応が必要以上に速く進んでしまう。そのため、溶媒に対する有機金属化合物の混合量は５重量％以上５０重量％以下が好ましく、８重量％以上４０重量％以下がより好ましい。
【００４１】
また、形成された波長変換部２０の厚みが５μｍ未満である場合は波長変換効率が低下して十分な蛍光が得られず、蛍光体分散膜２０の厚みが５００μｍを超える場合は膜強度が低下してクラック等が発生し易くなる。従って、波長変換部２０の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
蛍光体は、発光素子１１からの出射光の波長（励起波長）により励起されて、励起波長と異なる波長の蛍光を出射するものである。本実施形態では、青色発光素子から出射される青色光（波長４２０ｎｍ〜４８５ｎｍ）を黄色光（波長５５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）に変換するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を使用している。
【００４３】
このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ、Ｇａの酸化物、または高温で容易に酸化物となる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して混合原料を得る。或いは、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶液をシュウ酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。そして、得られた混合原料にフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し、成形体を得る。得られた成形体を坩堝に詰め、空気中で１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成し、蛍光体の発光特性を持つ焼結体を得る。次に、この焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥して、最後に篩を通すことで所望の蛍光体を得ることができる。
【００４４】
また、得られた蛍光体の組成を調べ、所望の蛍光体であることを確認し、４６５ｎｍの励起光における発光波長を調べたところ、おおよそ５７０ｎｍにピーク波長を有していることを確認した。つまり、青色の光を照射すると黄色の発光を示す蛍光体を得ることができる。
【００４５】
なお、本実施形態ではＹＡＧ蛍光体を使用しているが、蛍光体の種類はこれに限定されるものではなく、例えばＣｅを含まない非ガーネット系蛍光体等の他の蛍光体を使用することもできる。
【００４６】
また、蛍光体の粒径が大きいほど発光効率（波長変換効率）は高くなる反面、有機金属化合物との界面に生じる隙間が大きくなって形成されたセラミック層の膜強度が低下する。また、本発明では、後述するように、塗布液粒子２１が小さいほど導電体に引きつけられ易くなり、ノズル７への電圧印加による発光素子１１の目的領域に対する塗布液粒子２１の付着を可能とするため蛍光体塗布液５の無駄な使用を少なくでき、製造コストの削減を図ることができる。
【００４７】
以上より、発光効率、界面に生じる隙間の大きさ等を考慮すると、平均粒径は０．１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いることが好ましく、より望ましくは０．１μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。ここで、０．１μｍ以下では、発光効率の低下が著しくＬＥＤ用途に適さない。また、３μｍ以上では、導電体に引きつけられる力が弱まり、目的とする導電部以外への付着が増えてしまう（例えば２０％以上が無駄となる）。
なお、塗布液粒子２１の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。
【００４８】
無機微粒子は、有機金属化合物と、蛍光体及び層状ケイ酸塩鉱物との界面に生じる隙間を埋める充填効果、加熱前の混合液の粘性を増加させる増粘効果、及び焼成後の透明セラミック層の膜強度を向上させる膜強化効果を有する。無機微粒子としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛等の酸化物微粒子、フッ化マグネシウム等のフッ化物微粒子等が挙げられる。特に、有機金属化合物としてポリシロキサン等の含ケイ素有機化合物を用いる場合、形成される透明セラミック層に対する安定性の観点から酸化ケイ素の微粒子を用いることが好ましい。
【００４９】
透明セラミック層中における無機微粒子の含有量が０．５重量％未満になると上述したそれぞれの効果が十分に得られない。一方、無機微粒子の含有量が５０重量％を超えると焼成後のセラミック層の強度が低下する。したがって、透明セラミック層中における無機微粒子の含有量は０．５重量％以上５０重量％以下とすることが好ましく、１重量％以上４０重量％以下がより好ましい。また、無機微粒子の平均粒径は、上述したそれぞれの効果を考慮して０．００１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いることが好ましい。無機微粒子の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。
【００５０】
なお、有機金属化合物や溶媒との相溶性を考慮して、無機微粒子の表面をシランカップリング剤やチタンカップリング剤で処理したものを適宜用いることもできる。
【００５１】
蛍光体塗布液５の調製手順としては、例えば、表面処理された親油性の層状ケイ酸塩鉱物を用いる場合は、先ず溶媒に層状ケイ酸塩鉱物を予備混合し、その後に蛍光体、無機微粒子を混合する。また、表面処理されていない親水性の層状ケイ酸塩鉱物を用いる場合は、先ず層状ケイ酸塩鉱物と水とを予備混合し、その後に蛍光体、無機微粒子を混合する。これにより、層状ケイ酸塩鉱物を均一に混合して増粘効果をより高めることができる。混合液の好ましい粘度は２５〜８００ｃＰであり、最も好ましい粘度は３０〜５００ｃＰである。
【００５２】
蛍光体塗布液５中に含まれる上記各成分の最も好ましい組成範囲は、層状ケイ酸塩鉱物が０．１〜５重量％、無機微粒子が１〜４０重量％である。
【００５３】
２液処方の場合、以上のようにして得られた蛍光体塗布液５を発光素子１１に所定量塗布して乾燥させた後に、セラミック前駆体液を塗布し、乾燥・焼成させることで、所定の膜厚の波長変換部２０を形成する。
【００５４】
１液処方の場合、上記した溶液の調整時に、予めセラミック前駆体である有機金属化合物を溶媒に混合した溶液を用いて行う。このセラミック前駆体を含む蛍光体塗布液５が帯電し、帯電された帯電塗布液１０が発光素子１１に所定量塗布した後、乾燥・焼成させることで、所定の膜厚の波長変換部２０を形成する。
【００５５】
ここで、蛍光体塗布液５とセラミック前駆体液をあらかじめ混合（１液処方）した蛍光体混合液を発光素子１１に所定量塗布し、加熱、焼成することにより、所定の膜厚の波長変換部２０が形成される。加熱温度が１００℃未満である場合は有機金属化合物の重合反応が進行せず、加熱温度が１０００℃を超える場合は層状ケイ酸塩鉱物が熱分解して層状構造が破壊されてしまう。従って、混合液の加熱温度は１００℃以上１０００℃以下とする必要があり、１５０℃〜５００℃が好ましい。
【００５６】
なお、本発明の、加熱することなく塗布する環境条件は、気温１０〜４０℃、湿度２０〜８０％が望ましく、その中でも、気温は高め、湿度は低めがより望ましい。
【００５７】
また、形成された波長変換部２０の厚みが５μｍ未満である場合は波長変換効率が低下して十分な蛍光が得られず、波長変換部２０の厚みが５００μｍを超える場合は膜強度が低下してクラック等が発生し易くなる。したがって、波長変換部２０の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
（発光素子のサイズと塗布放射角との関係）
以下に、発光素子１１のサイズと塗布放射角との関係について図３を参照して説明する。放射角１０度に制限した場合には、図３に示すように塗布距離１０ｍｍのときには塗布径はφ１．７５となり、塗布距離３０ｍｍのときには塗布径はφ５．２５となる。なお、放射角の制限は後述する導電性リング９により行うのが好ましいが、これに限定されることはない。
【００５９】
（発光素子のサイズと塗布領域との関係）
以下に、発光素子のサイズと塗布領域との関係について図４及び図５を参照して説明する。発光素子としては、図４に示すように、一つの基板１８に大型（例えば、１．０×１．０ｍｍ等）の発光素子１１を１個だけ搭載したタイプや、図５に示すように、一つの基板３８に小型（例えば０．５×０．２５ｍｍ等）の発光素子３１を複数個搭載したタイプがある。
【００６０】
発光素子１１を１個搭載したタイプの場合には、塗布距離１０ｍｍで塗布することで、塗布径φ１．７５と発光素子１１を含む限定された領域のみ塗布可能である。上記構成によれば、塗布領域は基板１８のサイズより狭いので塗布液の無駄な使用が少なくなる。もちろん、塗布径内全域に付着するのでなく、発光素子１１と第２の電極部１６に集中して付着するので蛍光体の無駄な使用が少なくなる。
【００６１】
発光素子３１を複数個搭載したタイプの場合には、複数個の発光素子３１を配置しているため、基板３８全体は４．５ｍｍ角と前者に比較して大型となる。図５の例では、塗布距離２０ｍｍで塗布することにより、塗布径φ３．５ｍｍとなり、複数の発光素子３１（本例では１５個）を同時に塗布可能となる。複数配置された発光素子３１の面積に応じて塗布距離を変えることで、無駄なく塗布することが可能である。
【００６２】
複数の発光素子３１を並べるタイプでは、３０個、６０個とさらに数多く並べた大型のものもあり、その場合、塗布距離３０ｍｍで塗布面積φ５．２５ｍｍ等となり、広範囲を一度に塗布することも可能である。
【００６３】
ただし、塗布距離を遠ざければ遠ざけるほど、ノズル７からの吐出時に放射角を狭めていても、横方向（吐出方向に垂直な方向）に存在する周辺装置等の他の電極部（導電部）にも引き寄せられる影響を受け、吐出後に放射角が広がり拡散しやすくなるため、塗布距離は近い方が望ましい。その上限値としては、塗布距離３０ｍｍ以下で塗布することが望ましい。なお、このレベルであれば、横方向への拡散の影響は無視できる。
【００６４】
また、基板に塗布する際の衝突方向に大きな角度がつくと、立体物である発光素子に対して角度による付着量の差が発生する恐れがある。このため、その角度の影響が無視できるレベルとしても、放射角１０度以下に制限することが望ましい。
【００６５】
このように、本発明の塗布方法では、霧化圧が不要のため、発光素子に近接して塗布することが可能なので、発光素子の面積に応じて自在に塗布距離・塗布径を変更することができ、塗布液を無駄なく塗布することが可能となる。
【００６６】
（蛍光体塗布液の塗布方法）
以下に、蛍光体塗布液５の塗布方法について説明する。
蛍光体塗布液５は、シリンジポンプ６のピストン２を定速で動かすことで、一定量を精度よく安定してノズル７に供給される。ノズル７の先端に送られた蛍光体塗布液５は、ノズル７に印加された電圧（図１Ａの例では正極電圧）により、電気的に帯電した状態でノズル７から噴射（放出）される。噴射した帯電塗布液１０は、塗布液の液滴同士が電気的に反発しあうことで、徐々に分裂を繰り返し、溶剤を揮発させながら微小な霧状の液滴として噴霧される。例えば、ノズル７に正極電圧を印加し、塗布対象である発光素子１１が搭載された基板１８の第２の電極部１６に負極電圧を印加すると、プラス（正極）に帯電した帯電塗布液１０が、マイナス（負極）に帯電した第２の電極部１６に引き寄せられ、発光素子１１に堆積することとなる。なお、ノズル７と第２の電極部１６に印加する電圧の極性は、上記と逆の極性であってもよい。すなわち、ノズル７に負極電圧を印加し、第２の電極部１６に正極電圧を印加してもよい。また、第２の電極部１６はアース（零電位）しても良い。
【００６７】
（効果）
本塗布方法により、以下の効果が得られる。
通常のエアーで霧化するスプレー方法と比較して、霧化圧が不要のため、発光素子１１への粒子の衝突速度が小さくなり、発光素子１１のダメージを軽減することができる。
【００６８】
ＹＡＧ系蛍光体、シリケート系蛍光体、窒化物蛍光体等の無機材料からなる蛍光体粒子は、一般的に硬度が非常に高いので、発光素子１１へ衝突速度が速いと、発光素子１１にダメージを与え、ダークスポット等の発生の原因の１つとなる可能性がある。このため、蛍光体粒子の噴霧速度は遅いことがより望ましい。
【００６９】
また、第２の電極部１６を対電極として機能させることにより、ノズル７から吐出された帯電塗布液１０を構成する塗布液粒子２１は、反対の極性に帯電された（またはアースされた）第２の電極部１６と電気的に接続した第１の電極部１４に電荷的な引力により引き寄せられて発光素子１１周辺に付着する。このため、付着させたい部分に選択的に塗布液粒子を付着させることが可能となるので塗布液粒子の無駄な使用を抑制することができる。
【００７０】
この引きつけられる効果は、塗布液粒子の粒径がより小さいほど顕著であり、蛍光体粒子の平均粒子径が３μｍ以下であることが望ましい。平均粒子径が３μｍ以下のナノサイズ粒子であるので、非常に選択性良く導電部に付着させることが可能となる（例えば８０％以上付着）。
【００７１】
また、上記構成によれば、ノズル７と発光素子１１との距離を近接することが可能となるため蛍光体の無駄な使用を抑制することができる。
【００７２】
また、上記構成によれば、スプレー式に生じる霧化圧がないので、一旦発光素子上に堆積した蛍光体が、その後、順次上から噴霧（吐出）される帯電塗布液１０により吹き飛ばされることがない。このため、ノズル７を被塗布物である発光素子１１に非常に近接させることが可能（例えば３０ｍｍ以下）となり、結果として、塗布したい微小な領域に選択して塗布することが可能となる。
【００７３】
また、基板１８上に配置された発光素子１１は、使用時に発光させるための導電性電極（第２の電極）１６を備えているため、その第２の電極を電圧印加されたノズル７に対向する対電極として流用することにより、本塗布方法を実施するに際し、新たに電極を設ける必要がなく、簡易に、目的である発光素子１１の周囲に蛍光体粒子２１を付着させることができる。
【００７４】
また、発光素子１１は、電極の表面には絶縁層がコートされているが、その膜厚は数μｍ程度と薄いため、蛍光体粒子２１を引きつける妨げになることはない。電気的に引きつけられるので、発光素子１１の側面（垂直面）にも塗布可能である。
【００７５】
［第１の変形例］
以下に、塗布方法に用いる塗布装置の第１の変形例について図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。なお、第１の変形例は、ノズル７の先端の周囲に、ノズル７と同じ極性の電圧を印加した導電性リング９を配置した以外は上記実施形態と同様の構成であるので以下では異なる点についてのみ説明する。
【００７６】
導電性リング９は、ノズル７と同じ極性、すなわち、帯電塗布液１０と同じ極性のため、吐出した塗布液粒子はリングからの反発力を受け、より狭い広がり角で噴霧される。この方法により、ノズル７からの塗布液粒子の放射角を１０度以下、例えば５度に狭めて塗布することが可能となり、目的とする部分に選択的に塗布することが可能となる。よって、蛍光体塗布液５の無駄な使用を抑制することができる。
【００７７】
この、導電性リング９の設置位置は、ノズル７の先端と同じ高さ、又はノズル７の先端からわずかに下方（発光素子１１側の方向に）に位置に配置するのが望ましい。角度で表現すると、ノズル７の先端位置を中心として、ノズル７の吐出方向（ノズルの延在方向）に垂直な方向を基準方向としてその基準方向から２０度となるまでの角度範囲に、導電性リングのリング芯がくるように導電性リング９を配置するのが望ましい。
【００７８】
ノズル７の先端より上方（ノズル側）に導電性リング９を配置させた場合には、放射角を減らすための反発力が得られない。また、ノズル７の先端より下方すぎると、下方向の吐出に対して、リングから受ける上向きの反発力が大きいため、そもそもノズル７の先端から発光素子１１に向かって帯電粒子を噴霧することができない。このような理由により上述した基準方向から２０度となるまでの角度範囲に、導電性リング９のリング芯がくるように導電性リング９を配置することが必要である。
【００７９】
また、第１の変形例によれば、導電性リング９を用いることにより、放射角の調整の自由度が向上する。
【００８０】
［第２の変形例］
以下に、塗布方法に用いる塗布装置の第２の変形例について図７を参照して説明する。なお、第２の変形例は、ノズル７の先端の周囲に、非導電性の筒状体３２を配置した以外は上記実施形態と同様の構成であるので以下では異なる点についてのみ説明する。
【００８１】
非導電性の筒状体３２については、ノズル７の先端から発光素子１１に至るまでの空間に、ノズル７に対向した面と発光素子１１に対向した面がそれぞれ開口している。帯電塗布液１０は、筒状体３２の内部を通過して発光素子１１上に塗布される。
【００８２】
（非導電性の筒状体の機能）
塗布開始直後、帯電した粒子は、一部非導電性筒状体内面の表層部分にわずかに付着する。筒状体は非導電性のため、塗布液粒子がもつ電荷は、逃げずにその表層に蓄積され、表層が帯電粒子と同じ極性に帯電される。このため、後から飛散する帯電した粒子は、筒状体３２の表層の帯電とで電気的反発を受けることとなり、筒状体３２の中心部（中空部）を通過し、結果として狭い放射角で噴霧されることになる。筒状体３２の内径を変えることでその放射角を調整することができる。これにより、例えば、ノズル７からの蛍光体粒子の放射角を１０度以下（例えば５度）に狭めて塗布することが可能となり、塗布したい部分に選択的に塗布することが可能となる。よって、蛍光体塗布液の無駄な使用を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１      蛍光体塗布装置
２      ピストン
２ａ    フランジ部
４      シリンジ
４ａ    シリンジ部
４ｂ    シリンジ／ノズル接続部
５      蛍光体塗布液
６      シリンジポンプ
７      ノズル
８      高圧電源
９      導電性リング
１０    帯電塗布液
１１    発光素子
１２    発光装置
１３    導電性部
１４    第１の電極部
１５    導体部
１６    第２の電極部
１７    突起電極
１８    基板
２０    波長変換部
２１    塗布液粒子
３２    筒状体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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