(57)【要約】【課題】蛍光体分散液及び前駆体溶液を塗布装置に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができるカートリッジを提供し、さらに、このカートリッジから供給される蛍光体分散液及び前駆体溶液を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置に形成して、発光装置が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる塗布装置を提供する。【解決手段】波長変換部を形成するための蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置に、蛍光体を含有する塗布液を供給する供給体を、波長変換特性を有する蛍光体を含有する蛍光体分散液が充填される第１充填室と、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液が充填される第２充填室と、を一対一体状に備えたカートリッジとする。【選択図】図１
2012130855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換部を形成するための蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置に、蛍光体を含有する塗布液を供給するカートリッジであって、
波長変換特性を有する蛍光体を含有する蛍光体分散液が充填される第１充填室と、
透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液が充填される第２充填室と、
を一対一体状に備えることを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記蛍光体分散液及び前記前駆体溶液が、前記塗布装置における前記蛍光体分散液の消費速度と前記前駆体溶液の消費速度との比に応じた濃度及び充填量に設定されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記蛍光体分散液を送出するための第１開口部が第１充填室に形成され、
前記前駆体溶液を送出するための第２開口部が第２充填室に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記塗布装置が備える第１供給流路と第１充填室とを接続するための第１接続管と、
前記塗布装置が備える第２供給流路と第２充填室とを接続するための第２接続管と、
をさらに備え、
第１接続管が第１開口部に設けられ、
第２接続管が第２開口部に設けられることを特徴とする請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
第１充填室内に第１撹拌部材が設けられ、
第２充填室内に第２撹拌部材が設けられることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項６】
第１充填室及び第２充填室に、外部から加圧するための室内加圧用開口部が形成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のカートリッジ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のカートリッジを装着するための装着部を備え、波長変換部を形成するための蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置であって、
第１充填室に充填された蛍光体分散液を給送する第１供給流路と、
第２充填室に充填された前駆体溶液を給送する第２供給流路と、
前記蛍光体分散液を前記発光装置に噴射する第１スプレーノズルと、
前記前駆体溶液を前記発光装置に噴射する第２スプレーノズルと、を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項８】
第１供給流路には、前記蛍光体分散液が供給される第１供給口が形成され、
第２供給流路には、前記前駆体溶液が供給される第２供給口が形成され、
第１供給口及び第２供給口が鉛直上方に向かって開口することを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。
【請求項９】
第１充填室と第１供給流路とを接続するための第１供給管と、
第２充填室と第２供給流路とを接続するための第２供給管と、
をさらに備え、
第１供給管は第１供給口に設けられ、
第２供給管は第２供給口に設けられることを特徴とする請求項８に記載の塗布装置。
【請求項１０】
第１スプレーノズルに給送される前記蛍光体分散液を貯留し、混入した空気を排気する第１貯留槽と、
第２スプレーノズルに給送される前記前駆体溶液を貯留し、混入した空気を排気する第２貯留槽と、
をさらに備えることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項１１】
第１貯留槽が、第１充填室と第１供給流路とを接続する第１接続部よりも鉛直方向の下側の位置にあり、
第２貯留槽が、第２充填室と第２供給流路とを接続する第２接続部よりも鉛直方向の下側の位置にあることを特徴とする請求項１０に記載の塗布装置。
【請求項１２】
第１貯留槽及び第２貯留槽には、外部から加圧するための槽内加圧用開口部が形成されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体分散膜を発光装置に塗布する塗布装置に関し、特に蛍光体を含有する塗布液を供給するカートリッジ、及びそれを備える塗布装置に関するものである。
【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し、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発光装置を得る技術が広く用いられている。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発光装置を得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。ヘッドライトには、遠方の標識等の対象物に対する高い視認性が求められるため、白色発光装置の色味や照射範囲の色の均一性においても高い性能が求められる。
【０００４】
このような白色発光装置において、蛍光体を含有したセラミック（ガラス）を用いて、ＬＥＤチップや実装部を封止する方法がある。例えば特許文献１には、セラミック前駆体組成物を含有した前駆体溶液中に蛍光体粒子を分散させ、これをＬＥＤチップに塗布して加熱することで、蛍光体を含有したセラミック（ガラス）で封止する方法が開示されている。このほか、蛍光体粒子を分散する蛍光体分散液と金属アルコキシドやセラミック前駆体組成物を含有する前駆体溶液とを別々に塗布して、蛍光体粒子分散させた封止体を形成する方法も利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３０７３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発光装置に蛍光体分散液及び前駆体溶液を別々に塗布する塗布装置において、それら塗布液の補充の際に蛍光体分散液及び前駆体溶液のいずれか一方のみを供給すると、供給した塗布液に予期せぬ濃度変化が発生することがある。この場合、形成した封止体中の蛍光体の均一性が損なわれるため、発光装置に色度の変化やバラツキが生じる。そのため、塗布液を補充する際には、発光装置に色度の変化やバラツキが生じないことが予め確認された条件で濃度の調整や供給量の設定がなされた蛍光体分散液及び前駆体溶液を対にして供給する必要があった。
【０００７】
本発明は、蛍光体分散液及び前駆体溶液を塗布装置に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができるカートリッジを提供し、さらに、このカートリッジから供給される蛍光体分散液及び前駆体溶液を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置に形成して、発光装置が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる塗布装置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】
上記目的を達成するために本発明は、波長変換部を形成するための蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置に、蛍光体を含有する塗布液を供給するカートリッジであって、波長変換特性を有する蛍光体を含有する蛍光体分散液が充填される第１充填室と、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液が充填される第２充填室と、を一対一体状に備える。
【０００９】
上記の構成によれば、蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置に蛍光体を含有する塗布液を供給する供給体を、蛍光体を含有する蛍光体分散液が充填された第１充填室と、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液が充填される第２充填室とが一対一体状に設けられたカートリッジとすることができる。そのため、カートリッジの交換時に、塗布装置に蛍光体分散液及び前駆体溶液を対にして供給することができる。従って、蛍光体分散液及び前駆体溶液を塗布装置に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができる。塗布装置は、このカートリッジから供給される蛍光体分散液及び前駆体溶液を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置に形成することができるので、発光装置が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記蛍光体分散液及び前記前駆体溶液が、前記塗布装置における前記蛍光体分散液の消費速度と前記前駆体溶液の消費速度との比に応じた濃度及び充填量に設定されてもよい。この構成により、蛍光体分散液及び前駆体溶液の濃度や充填量を、蛍光体分散液と前駆体溶液とが同時に使い切られるように設定することができる。そのため、蛍光体分散液及び前駆体溶液を塗布装置にて過不足無く、効率よく使用することができる。
【００１１】
また、上記構成において、前記蛍光体分散液を送出するための第１開口部が第１充填室に形成され、前記前駆体溶液を送出するための第２開口部が第２充填室に形成されてもよい。さらに、前記塗布装置が備える第１供給流路と第１充填室とを接続するための第１接続管と、前記塗布装置が備える第２供給流路と第２充填室とを接続するための第２接続管と、をさらに備え、第１接続管が第１開口部に設けられ、第２接続管が第２開口部に設けられてもよい。この構成により、カートリッジが塗布装置に装着されるとき、蛍光体分散液及び前駆体溶液を充填室から塗布装置に給送するための流路を形成することができる。
【００１２】
また、上記構成において、第１充填室内に第１撹拌部材が設けられ、第２充填室内に第２撹拌部材が設けられてもよい。この構成により、各充填室内の蛍光体分散液及び前駆体溶液が撹拌部材により撹拌されるため、蛍光体分散液中の蛍光体粒子や前駆体溶液中の前駆体組成物の沈殿や偏析を防ぐことができる。
【００１３】
また、上記構成において、第１充填室及び第２充填室に、外部から加圧するための室内加圧用開口部が形成されてもよい。この構成により、外部から第１充填室内及び第２充填室内を加圧することができるので、蛍光体分散液及び前駆体溶液を充填室から塗布装置に確実且つ充分に給送することができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明は、上述のカートリッジを装着するための装着部を備え、波長変換部を形成するための蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置であって、第１充填室に充填された蛍光体分散液を給送する第１供給流路と、第２充填室に充填された前駆体溶液を給送する第２供給流路と、前記蛍光体分散液を前記発光装置に噴射する第１スプレーノズルと、前記前駆体溶液を前記発光装置に噴射する第２スプレーノズルと、を備える。
【００１５】
上記の構成によれば、蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置に上記のカートリッジが装着され、このカートリッジの交換時に、蛍光体分散液及び前駆体溶液が対になって塗布装置に供給される。従って、蛍光体分散液及び前駆体溶液を塗布装置に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができる。塗布装置は、このカートリッジから供給される蛍光体分散液及び前駆体溶液を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置に形成することができる。そのため、発光装置が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる。
【００１６】
また、上記構成において、第１供給流路には、前記蛍光体分散液が供給される第１供給口が形成され、第２供給流路には、前記前駆体溶液が供給される第２供給口が形成され、第１供給口及び第２供給口が鉛直上方に向かって開口していてもよい。この構成により、充填室から供給流路に、蛍光体分散液や前駆体溶液が鉛直下方に向かって給送される。そのため、充填室と供給流路との接続部における蛍光体分散液や前駆体溶液の液だれを防止することができる。
【００１７】
また、上記構成において、第１充填室と第１供給流路とを接続するための第１供給管と、第２充填室と第２供給流路とを接続するための第２供給管と、をさらに備え、第１供給管が第１供給口に設けられ、第２供給管が第２供給口に設けられてもよい。この構成により、カートリッジが塗布装置に装着されたときに、蛍光体分散液や前駆体溶液を充填室から供給流路に給送するための流路を形成することができる。
【００１８】
また、上記構成において、第１スプレーノズルに給送される前記蛍光体分散液を貯留し、混入した空気を排気する第１貯留槽と、第２スプレーノズルに給送される前記前駆体溶液を貯留し、混入した空気を排気する第２貯留槽と、をさらに備えていてもよい。この構成により、カートリッジの交換などの際に蛍光体分散液や前駆体溶液に空気が混入していても、第１貯留槽や第２貯留槽に貯留されている期間中に混入した空気を排出することができる。そのため、スプレーノズルから噴出される蛍光体分散液や前駆体溶液に空気が混入しないので、発光装置に均一な蛍光体分散膜を形成することができる。
【００１９】
また、上記構成において、第１貯留槽が、第１充填室と第１供給流路とを接続する第１接続部よりも鉛直方向の下側の位置にあり、第２貯留槽が、第２充填室と第２供給流路とを接続する第２接続部よりも鉛直方向の下側の位置にあってもよい。この構成により、第１貯留槽や第２貯留槽に一時的に貯留された蛍光体分散液や前駆体溶液の逆流を防止することができ、さらに、第１接続部や第２接続部にて蛍光体分散液や前駆体溶液が外部に漏れ出ることを防ぐことができる。
【００２０】
また、上記構成において、第１貯留槽及び第２貯留槽には、外部から加圧するための槽内加圧用開口部が形成されてもよい。この構成により、外部から第１貯留槽及び第２貯留槽内を加圧することができるので、蛍光体分散液及び前駆体溶液を貯留槽からスプレーノズルに確実且つ充分に給送することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、蛍光体分散膜を発光装置の発光面に塗布する塗布装置に蛍光体を含有する塗布液を供給する供給体を、蛍光体を含有する蛍光体分散液が充填された第１充填室と、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液が充填される第２充填室とが一対一体状に設けられたカートリッジとすることができる。そのため、カートリッジの交換時に、塗布装置に蛍光体分散液及び前駆体溶液を対にして供給することができる。従って、蛍光体分散液及び前駆体溶液を塗布装置に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができる。塗布装置は、このカートリッジから供給される蛍光体分散液及び前駆体溶液を用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置に形成することができるので、発光装置が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る塗布装置の全体図である。
【図２】第１実施形態に係るカートリッジの構成図である。
【図３】第１実施形態に係るカートリッジの変形例を示す構成図である。
【図４】第１実施形態に係る塗布装置の構成図である。
【図５】塗布処理される前の発光装置の概略断面図である。
【図６】焼成処理後の発光装置の概略断面図である。
【図７】第２実施形態に係る塗布装置の全体図である。
【図８】第２実施形態に係るカートリッジの構成図である。
【図９】第２実施形態に係る塗布装置の構成図である。
【図１０】第３実施形態に係る塗布装置の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
【００２４】
図１は、第１実施形態に係る塗布装置の構成図である。図１に示すように、カートリッジ１は塗布装置２に装着され、塗布装置２に塗布液５を供給する。塗布装置２は、波長変換部３５（図６参照）を形成するための蛍光体分散膜を発光装置３の発光面に塗布する装置である。塗布装置２は、発光装置３の発光面に波長変換特性を有する蛍光体粒子を含有する蛍光体分散液５ａを塗布した後、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液５ｂを発光装置３の発光面に塗布する。こうして形成される塗布膜（蛍光体分散膜）を焼成することにより、発光装置３に波長変換部３５が形成される。
【００２５】
カートリッジ１、塗布装置２に着脱可能に装着されている。カートリッジ１は、波長変換部３５を形成するための蛍光体分散膜を発光装置３の発光面に塗布する塗布装置２に、蛍光体を含有する塗布液５を供給する。図２は、第１実施形態に係るカートリッジの構成図である。図２に示すように、カートリッジ１は、充填室１１と、接続管１２と、撹拌部材１３と、保持部１４と、を備える。
【００２６】
充填室１１は、第１充填室１１ａ及び第２充填室１１ｂで構成される。第１充填室１１ａ及び第２充填室１１ｂは、カートリッジ１に一対一体状に備えられている。第１充填室１１ａには、波長変換特性を有する蛍光体を含有する蛍光体分散液５ａが充填されている。また、第２充填室１１ｂには、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液５ｂが充填されている。
【００２７】
また、充填室１１の底部には、塗布液５を送出するための開口部１１１が形成されている。図２では、蛍光体分散液５ａを送出するための第１開口部１１１ａが第１充填室１１ａに形成され、前駆体溶液５ｂを送出するための第２開口部１１１ｂが第２充填室１１ｂに形成されている。また、第１充填室１１ａ及び第２充填室１１ｂ内には、０．０１〜０．５ＭＰａの内圧が掛けられている。そのため、カートリッジ１が塗布装置２に装着されたとき、この内圧により蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂが充填室１１の開口部１１１から塗布装置２に送出される。
【００２８】
このほか、第１充填室１１ａ及び第２充填室１１ｂに、外部から加圧するための室内加圧用開口部１１２が形成されてもよい。図３は、第１実施形態に係るカートリッジの変形例を示す構成図である。図３では、第１充填室１１ａに外部から加圧するための第１室内加圧用開口部１１２ａが形成され、第２充填室１１ｂに外部から加圧するための第２室内加圧用開口部１１２ｂが形成されている。また、第１室内加圧用開口部１１２ａ及び第２室内加圧用開口部１１２ｂにはコンプレッサーなどの加圧装置（不図示）が接続される。この加圧装置により第１充填室１１ａや第２充填室１１ｂの内部が加圧される。これにより、外部から第１充填室１１ａ内及び第２充填室１１ｂ内を加圧することができるので、蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを充填室１１から塗布装置２に確実且つ充分に給送することができる。
【００２９】
次に、接続管１２は、充填室１１と塗布装置２に設けられた供給流路２１とを接続するための管状部材であり、充填室１１の開口部１１１に設けられる。カートリッジ１が塗布装置２に装着されるとき、接続管１２は、塗布装置２の供給流路２１と接続され、塗布液５を充填室１１から供給流路２１に給送するための流路を形成する。なお、接続管１２は、塗布装置２の供給流路２１との接続により流路が開く構造となっている。
【００３０】
図１や図２に示すように、接続管１２は、塗布装置２が備える第１供給流路２１ａと第１充填室１１ａとを接続するための第１接続管１２ａと、塗布装置２が備える第２供給流路２１ｂと第２充填室１１ｂとを接続するための第２接続管１２ｂと、で構成される。また、第１接続管１２ａは第１開口部１１１ａに設けられ、第２接続管１２ｂは第２開口部１１１ｂに設けられる。蛍光体分散液５ａは第１接続管１２ａを通じて第１充填室１１ａから第１供給流路２１ａに給送される。また、前駆体溶液５ｂは第２接続管１２ｂを通じて第２充填室１１ｂから第２供給流路２１ｂに給送される。これにより、カートリッジ１が塗布装置２に装着されるとき、蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを充填室１１から塗布装置２に給送するための流路を形成することができる。
【００３１】
また、撹拌部材１３は、充填室１１内に回動自在に設けられている。図２では、第１充填室１１ａ内に蛍光体分散液５ａを撹拌する第１撹拌部材１３ａが設けられ、第２充填室１１ｂ内に前駆体溶液５ｂを撹拌する第２撹拌部材１３ｂが設けられている。また、撹拌部材１３は、撹拌装置１３１により与えられる駆動力により回動し、充填室１１内の塗布液５を撹拌する。これにより、充填室１１内の蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂが撹拌部材１３により撹拌されるため、蛍光体分散液５ａ中の蛍光体粒子や前駆体溶液５ｂ中の前駆体組成物の沈殿や偏析を防ぐことができる。撹拌部材１３は、特に限定しないが、撹拌用のプロペラを有する撹拌棒や、マグネットスターラーなどを挙げることができる。
【００３２】
保持部１４は、カートリッジ１を塗布装置２に脱着可能に装着するための部材であり、チャック部１４１を有する。チャック部１４１は、カートリッジ１を塗布装置２に脱着可能に保持するための保持部材である。図１に示すように、チャック部１４１は、塗布装置２に備えられた係合部２６と係合する。チャック部１４１が係合部２６と係合すること、及び、接続管１２が供給流路２１に接続されることにより、カートリッジ１は塗布装置２に装着される。
【００３３】
次に、蛍光体分散液５ａについて説明する。蛍光体分散液５ａは、波長変換特性を有する蛍光体の粒子、膨潤性粒子、及び無機微粒子が、純水及び有機溶媒からなる混合溶媒に分散された分散液である。
【００３４】
蛍光体は、所定の波長（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。なお、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。また、蛍光体の粒子は、体積平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いた。
【００３５】
膨潤性粒子は膨潤性に富むスメクタイト構造の層状ケイ酸塩鉱物を用いた。ここでの鉱物とは、天然又は合成の無機質で一定の化学組成と結晶構造を有する固体物質を指す。このような膨潤性粒子を混合溶媒に分散させると、スメクタイト構造の層間に混合溶媒中の水が進入して膨潤したカードハウス構造をとるため、混合液の粘性を大幅に増加させる効果が得られる。なお、膨潤性粒子の種類はこれに限定されるものではない。たとえば、層状ケイ酸塩鉱物としては、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を用いることができる。また、膨潤性粒子として、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム等のフッ化物粒子を使用してもよい。
【００３６】
無機粒子は、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を使用した。なお、溶媒との相溶性を考慮して、無機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てもよい。無機粒子の粒径は、一次粒径の中心粒径が０．００１μｍ以上１μｍ以下のものを用いた。
【００３７】
蛍光体分散液５ａの溶媒は、純水とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）との混合溶液を用いた。なお、これに限定されず、ＩＰＡに変えて、他の有機溶媒を使用してもよい。水との相溶性に優れた有機溶媒であればよく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類を用いることができる。また、高沸点の有機溶媒を用いると、混合液のポットライフが短くならず、取り扱い性に優れる。
【００３８】
次に、前駆体溶液５ｂについて説明する。前駆体溶液５ｂは、透光性セラミックの前駆体組成物が有機溶媒に混合された溶液である。これらのほか、前駆体溶液５ｂには上述の層状ケイ酸塩鉱物や無機粒子が混合されていてもよい。
【００３９】
透光性セラミックの前駆体組成物は、金属アルコキシドを利用した。これに限定されず、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等の有機金属化合物を使用してもよい。また、金属アルコキシドは、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を使用した。この他、テトラエトキシシランのような単分子のものを使用してもよい。なお、透光性のセラミック体を形成可能であれば金属の種類に制限はないが、形成されるセラミック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ものがよい。また、複数種の金属を含有していてもよい。
【００４０】
前駆体溶液５ｂの溶媒は、ＩＰＡを用いた。なお、これに限定されず、他の有機溶媒を使用してもよい。たとえば、水を添加する場合は水との相溶性に優れたメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類などが使用できる。
【００４１】
なお、蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂは、塗布装置２における蛍光体分散液５ａの消費速度と前駆体溶液５ｂの消費速度との比に応じた濃度及び充填量に設定されている。すなわち、蛍光体分散液５ａにおける蛍光体の粒子、膨潤性粒子、及び無機微粒子の分散濃度や、混合溶媒での純水及び有機溶媒の混合比率、第１充填室１１ａへの充填量は塗布装置２における蛍光体分散液５ａの消費速度と前駆体溶液５ｂの消費速度との比に応じて設定される。また、前駆体溶液５ｂにおける透光性セラミックの前駆体組成物の濃度や、第２充填室１１ｂへの充填量は塗布装置２における蛍光体分散液５ａの消費速度と前駆体溶液５ｂの消費速度との比に応じて設定される。これにより、各充填室１１に充填される蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂの濃度及び充填量を、蛍光体分散液５ａと前駆体溶液５ｂとが同時に使い切られるように設定することができる。そのため、蛍光体分散液５ａと前駆体溶液５ｂとを過不足無く、効率よく使用することができる。
【００４２】
次に、塗布装置２について説明する。図４は、第１実施形態に係る塗布装置の構成図である。図４に示すように、塗布装置２は、供給流路２１と、貯留槽２２と、貯留槽用撹拌部材２３と、送出流路２４と、スプレーノズル２５と、係合部２６と、を備える。
【００４３】
供給流路２１は、カートリッジ１が塗布装置２に装着されたときにカートリッジ１の充填室１１と接続され、充填室１１から供給される塗布液５を貯留槽２２に給送ための流路である。図４に示すように、供給流路２１は、第１充填室１１ａに充填された蛍光体分散液５ａを給送する第１供給流路２１ａと、第２充填室１１ｂに充填された前駆体溶液５ｂを給送する第２供給流路２１ｂと、で構成される。
【００４４】
また、第１供給流路２１ａには、蛍光体分散液５ａが供給される第１供給口２１１ａが形成されており、第２供給流路２１ｂには、前駆体溶液５ｂが供給される第２供給口２１１ｂが形成されている。また、第１供給口２１１ａ及び第２供給口２１１ｂは鉛直上方に向かって開口している。これにより、充填室１１から供給流路２１に、蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂが鉛直下方に向かって給送される。そのため、充填室１１と供給流路２１との接続部における蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂの液だれを防止することができる。
【００４５】
カートリッジ１が塗布装置２に装着されるとき、第１接続管１２ａが第１供給口２１１ａに挿入されることにより、第１充填室１１ａと第１供給流路２１ａとが接続される。蛍光体分散液５ａは第１供給流路２１ａを通じて第１貯留槽２２ａに給送される。同様に、カートリッジ１が塗布装置２に装着されるとき、第２接続管１２ｂが第２供給口２１１ｂに挿入されることにより、第２充填室１１ｂと第２供給流路２１ｂとが接続される。前駆体溶液５ｂは第２供給流路２１ｂを通じて第２貯留槽２２ｂに送出される。なお、本実施形態では、充填室１１と供給流路２１とを接続する際、接続管１２が供給流路２１の供給口２１１に挿入されているが、これに限定されず、他の接続形態を適用してもよい。
【００４６】
貯留槽２２は、供給流路２１から給送される塗布液５を一時的に貯留する。また、貯留槽２２の下部には供給流路２１が接続され、その底部には送出流路２４が接続されている。図４では、貯留槽２２は、蛍光体分散液５ａを貯留し、混入した空気を排気する第１貯留槽２２ａと、前駆体溶液５ｂを貯留し、混入した空気を排気する第２貯留槽２２ｂと、で構成される。これにより、カートリッジ１の交換などの際に蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂに空気が混入していても、第１貯留槽２２ａや第２貯留槽２２ｂに貯留されている期間中に混入した空気を排出することができる。そのため、スプレーノズル２５から噴出される蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂに空気が混入しないので、発光装置３に均一な蛍光体分散膜を形成することができる。
【００４７】
たとえば、カートリッジ１を塗布装置２に装着する際には、供給流路２１内に空気が入って蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂに空気が混じることがある。蛍光体分散液５ａに混入した空気は、蛍光体分散液５ａが第１貯留槽２２ａに貯留されている期間中に蛍光体分散液５ａの液面２２１ａから、その上方の空間２２２ａに放出され、蛍光体分散液５ａから分離される。同様に、前駆体溶液５ｂに混入した空気は、前駆体溶液５ｂが第１貯留槽２２ｂに貯留されている期間中に前駆体溶液５ｂの液面２２１ｂから、その上方の空間２２２ｂに放出され、前駆体溶液５ｂから分離される。そのため、発光装置３に塗布される空気蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂに空気が混入することはないので、発光装置３に蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂをより均一に塗布することができる。
【００４８】
また、図１や図４に示すように、第１貯留槽２２ａが、第１充填室１１ａと第１供給流路２１ａとを接続する第１接続部よりも鉛直方向の下側に位置し、第２貯留槽２２ｂが、第２充填室１１ｂと第２供給流路２１ｂとを接続する第２接続部よりも鉛直方向の下側に位置している。たとえば、第１貯留槽２２ａは第１接続管１２ａや第１供給口２１１ａよりも低い位置（すなわち、鉛直方向の下側の位置）にあり、第２貯留槽２２ｂは第２接続管１２ｂや第２供給口２１１ｂよりも低い位置（すなわち、鉛直方向の下側の位置）にある。これにより、第１貯留槽２２ａや第２貯留槽２２ｂに一時的に貯留された蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂの逆流を防止することができ、さらに、第１接続部や第２接続部にて蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂが外部に漏れ出ることを防ぐことができる。
【００４９】
また、貯留槽２２には、外部から槽内を加圧するための槽内加圧用開口部２２３が形成されている。図４に示すように、第１貯留槽２２ａには第１槽内加圧用開口部２２３ａが形成され、第２貯留槽２２ｂには第２槽内加圧用開口部２２３ｂが形成されている。また、これらの槽内加圧用開口部２２３には、たとえばコンプレッサーなどの加圧装置（不図示）が接続され、この加圧装置により第１貯留槽２２ａや第２貯留槽２２ｂの内部が加圧される。これにより、外部から第１貯留槽２２ａ及び第２貯留槽２２ｂ内を加圧することができるので、貯留槽２２からスプレーノズル２５に蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを確実且つ充分に給送することができる。
【００５０】
また、貯留槽２２内には、貯留槽用撹拌部材２３が回動自在に設けられている。図４に示すように、第１貯留槽２２ａ内には蛍光体分散液５ａを撹拌するための第１貯留槽用撹拌部材２３ａが設けられ、第２貯留槽２２ｂ内には前駆体溶液５ｂを撹拌するための第２貯留槽用撹拌部材２３ｂが設けられている。貯留槽用撹拌部材２３は撹拌装置（不図示）により与えられる駆動力により回動し、貯留槽２２内の塗布液５を撹拌する。これにより、蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂが貯留槽２２に貯留されている期間中における蛍光体粒子やセラミック前駆体組成物の沈殿や偏析を防ぐことができる。貯留槽用撹拌部材２３は、特に限定しないが、撹拌用のプロペラを有する撹拌棒や、マグネットスターラーなどを挙げることができる。
【００５１】
また、送出流路２４は、貯留槽２２とスプレーノズル２５とを接続し、蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂを貯留槽２２からスプレーノズル２５に給送するための流路である。図４では、送出流路２４は、第１送出流路２４ａと第２送出流路２４ｂとで構成されている。第１送出流路２４ａの一端は第１貯留槽２２ａの底部に接続され、他端は第スプレーノズル２５ａに接続されている。そして、第１送出流路２４ａを通じて、蛍光体分散液５ａが第１貯留槽２２ａから第１スプレーノズル２５ａに給送される。また、第２送出流路２４ｂの一端は第２貯留槽２２ｂの底部に接続され、他端は第スプレーノズル２５ｂに接続されている。そして、第２送出流路２４ｂを通じて、前駆体溶液５ｂが第２貯留槽２２ｂから第２スプレーノズル２５ｂに給送される。
【００５２】
スプレーノズル２５は、送出流路２４から給送される塗布液５を発光装置３に向かって噴射するスプレー手段である。スプレーノズル２５には、圧縮ガス導入口２５１と噴射口２５２とが形成されている。また、噴射口２５２は、発光装置３と対向する面に形成されている。圧縮ガス導入口２５１にはコンプレッサーなどの加圧装置（不図示）が接続され、加圧装置から圧縮ガスが導入される。この圧縮ガスが塗布液５を巻き込んで噴射口２５２から噴射されることにより、塗布液５が発光装置３に塗布される。
【００５３】
図４では、スプレーノズル２５は、第１スプレーノズル２５ａと第２スプレーノズル２５ｂとで構成される。第１スプレーノズル２５ａには、第１圧縮ガス導入口２５１ａと第１噴射口２５２ａとが形成されている。第２スプレーノズル２５ｂには、第２圧縮ガス導入口２５１ｂと第２噴射口２５２ｂとが形成されている。塗布装置２が発光装置３の発光面に蛍光体分散膜を塗布するとき、先ず、第１スプレーノズル２５ａにおいて、圧縮ガスが蛍光体分散液５ａを巻き込んで第１噴射口２５２ａから噴射されることにより、蛍光体分散液５ａが発光装置３に塗布される。その後、第２スプレーノズル２５ｂにおいて、圧縮ガスが前駆体溶液５ｂを巻き込んで第２噴射口２５２ｂから噴射されることにより、前駆体溶液５ｂが発光装置３に塗布される。なお、図４では、スプレーノズル２５は、被処理物である発光装置３に対して鉛直下方から塗布液５を噴出しているが、これに限定されず、鉛直上方から噴出してもよい。
【００５４】
係合部２６は、塗布装置２にカートリッジ１を装着するための部材である。係合部２６は、チャック部１４１と係合し、カートリッジ１を塗布装置２に着脱可能に保持する。
【００５５】
次に、塗布装置２により蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂが塗布される発光装置３について説明する。図５は、塗布処理される前の発光装置の概略断面図である。図５に示すように、塗布前の発光装置３ａは、基板３１と、メタル部３２と、発光素子３３と、突起電極３４と、を有している。
【００５６】
基板３１は厚さ方向の断面形状が凹状となっている。メタル部３２は、基板３１の凹部（底部）に設けられ、メタル部３２上に発光素子３３が配置される。発光素子３３は、メタル部３２に対向する面に突起電極３４が設けられている。メタル部３２及び発光素子３３は突起電極３４を介して接続されている(フリップチップ型)。本実施形態では、発光素子３３として青色ＬＥＤ素子を用いている。青色ＬＥＤ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。
【００５７】
また、発光装置３は、塗布装置２の第１スプレーノズル２５ａにより蛍光体分散液５ａを塗布された後、第２スプレーノズル２５ｂにより前駆体溶液５ｂを塗布される。その後、発光装置３は焼成炉に移送され、発光素子３３が破損しない程度に設定された温度、たとえば、１００〜３００℃で焼成される。その結果、波長変換部３５が形成された発光装置３が得られる。
【００５８】
図６は、焼成処理後の発光装置の概略断面図である。図６に示すように、焼成後の発光装置３では、基板３１の凹部には発光素子３３の周囲を封止するように波長変換部３５が形成されている。この波長変換部３５では、発光素子３３から出射された光を予め定められた波長の光を、異なる波長の光に変換して放射する。言い換えると、波長変換部３５に含まれる蛍光体粒子が、発光素子３３から出射される予め定められた波長の光により励起され、その光の波長とは異なる波長の蛍光を放射する。
【００５９】
以上、本実施形態に係るカートリッジ１は、波長変換部３５を形成するための蛍光体分散膜を発光装置３の発光面に塗布する塗布装置２に、蛍光体を含有する塗布液５を供給するカートリッジであって、波長変換特性を有する蛍光体を含有する蛍光体分散液５ａが充填される第１充填室１１ａと、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液５ｂが充填される第２充填室１１ｂと、を一対一体状に備えている。
【００６０】
このようにすれば、蛍光体分散膜を発光装置３の発光面に塗布する塗布装置２に蛍光体を含有する塗布液５を供給する供給体を、蛍光体を含有する蛍光体分散液５ａが充填された第１充填室１１ａと、透光性セラミックの前駆体組成物を含有する前駆体溶液５ｂが充填される第２充填室１１ｂとが一対一体状に設けられたカートリッジ１とすることができる。そのため、カートリッジ１の交換時に、塗布装置２に蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを対にして供給することができる。従って、蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを塗布装置２に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができる。塗布装置２は、このカートリッジ１から供給される蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置３に形成することができるので、発光装置３が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る塗布装置２は、カートリッジ１を装着するための係合部２６（装着部）を備え、波長変換部３５を形成するための蛍光体分散膜を発光装置３の発光面に塗布する塗布装置であって、第１充填室１１ａに充填された蛍光体分散液５ａを給送する第１供給流路２１ａと、第２充填室１１ｂに充填された前駆体溶液５ｂを給送する第２供給流路２１ｂと、蛍光体分散液５ａを発光装置３に噴射する第１スプレーノズル２５と、前駆体溶液５ｂを発光装置３に噴射する第２スプレーノズル２５ｂと、を備える。
【００６２】
このようにすれば、蛍光体分散膜を発光装置３の発光面に塗布する塗布装置２に上述のカートリッジ１が装着され、このカートリッジ１の交換時に、蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂが対になって塗布装置２に供給される。従って、蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを塗布装置２に補充する際に生じる濃度変化を抑制することができる。塗布装置２は、このカートリッジ１から供給される蛍光体分散液５ａ及び前駆体溶液５ｂを用いて、蛍光体が均一に分散された蛍光体分散膜を発光装置３に形成することができる。そのため、発光装置３が発光するときの色度の変化やバラツキを抑制することができる。
【００６３】
なお、第１実施形態では、接続管１２が充填室１１と供給流路２１とを接続しているが、本発明ではこれに限定されず、他の接続形態を適用してもよい。
＜第２実施形態＞
【００６４】
図７は、第２実施形態に係る塗布装置の全体図である。第２実施形態では、カートリッジ１Ｂが塗布装置２Ｂに着脱可能に装着されている。第２実施形態では、充填室１１と供給流路２１とを接続する構成が異なること以外、第１実施形態と同様の構成となっている。
【００６５】
図８は、第２実施形態に係るカートリッジの構成図である。カートリッジ１Ｂは、開口部１１１に接続管１２が設けられていないこと以外、第１実施形態のカートリッジ１と同様の構成となっている。
【００６６】
また、図９は、第２実施形態に係る塗布装置の構成図である。塗布装置２Ｂは、カートリッジ１Ｂの充填室１１と接続される供給管２７をさらに備えていること以外、第１実施形態の塗布装置２と同様の構成となっている。
【００６７】
供給管２７は、充填室１１と供給流路２１とを接続するための管状部材であり、供給流路２１の供給口２１１に設けられる。カートリッジ１Ｂが塗布装置２Ｂに装着されるとき、供給管２７は充填室１１に接続され、蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂを充填室１１から供給流路２１に給送するための流路を形成する。なお、カートリッジ１Ｂの開口部１１１は、供給管２７が接続されることにより流路が開く構造となっている。
【００６８】
図７や図９に示すように、供給管２７は、第１充填室１１ａと第１供給流路２１ａとを接続するための第１供給管２７ａと、第２充填室１１ｂと第２供給流路２１ｂとを接続するための第２供給管２７ｂとで構成される。また、図９に示すように、第１供給管２７ａが第１供給口２１１ａに設けられ、第２供給管２７ｂが第２供給口２１１ｂに設けられる。カートリッジ１Ｂが塗布装置２Ｂに装着されるとき、第１開口部１１１ａに第１供給管２７ａが挿入されることにより、第１充填室１１ａと第１供給流路２１ａとが接続される。同様に、カートリッジ１Ｂが塗布装置２Ｂに装着されるとき、第２開口部１１１ｂに第２供給管２７ｂが挿入されることにより、第２充填室１１ｂと第２供給流路２１ｂとが接続される。蛍光体分散液５ａは供給管２７ａを通じて第１充填室１１ａから第１供給流路２１ａに給送される。また、前駆体溶液５ｂは第２供給管２７ｂを通じて第２充填室１１ｂから第２供給流路２１ｂに給送される。これにより、カートリッジ１が塗布装置２に装着されるとき、蛍光体分散液５ａや前駆体溶液５ｂを充填室１１から供給流路２１に給送するための流路を形成することができる。
【００６９】
なお、第１実施形態では、接続管１２が充填室１１と供給流路２１とを接続しているが、これに限定されず、他の接続形態を適用してもよい。
＜第３実施形態＞
【００７０】
また、開口部１１１に設けられた接続管１２と、供給口２１１に設けられた供給管２７とを突き合わせた状態で接続することにより、充填室１１と供給流路２１とを接続するしてもよい。図１０は、第３実施形態に係る塗布装置の全体図である。第３実施形態では、カートリッジ１Ｃが塗布装置２Ｃに着脱可能に装着されている。第３実施形態は、充填室１１と供給流路２１とを接続する構成が異なること以外、第１実施形態や第２実施形態と同様の構成となっている。
【００７１】
カートリッジ１Ｃは、第１実施形態と同様の構成（図２参照）であり、充填室１１に形成された開口部１１１に接続管１２が設けられている。また、塗布装置２Ｃは第２実施形態と同様の構成（図９参照）であり、供給流路２１に形成された供給口２１１に供給管２７が設けられている。
【００７２】
図１０に示すように、カートリッジ１Ｃが塗布装置２Ｃに装着されるとき、第１接続管１２ａと第１供給管２７ａとが突き合う状態で接続されることにより、蛍光体分散液５ａを第１充填室１１ａから第１供給流路２１ａに給送するための流路が形成される。同様に、カートリッジ１Ｃが塗布装置２Ｃに装着されるとき、第２接続管１２ｂと第２供給管２７ｂとが突き合う状態で接続されることにより、前駆体溶液５ｂを第２充填室１１ｂから第２供給流路２１ｂに給送するための流路が形成される。なお、このとき、接続管１２を供給管２７に挿入してもよいし、連結部材を用いて接続管１２と供給管２７とを継ぎ合わせてもよい。
＜実験例＞
【００７３】
次に、第１〜第３実施形態の塗布装置２を用いて実際に行った実験結果について説明する。これらの実験では、青色ＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤ発光装置の発光面に、青色光を黄色光（波長５５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）に変換するＹＡＧ蛍光体を含有する蛍光体分散膜を塗布した。そして、焼成により波長変換部３５を形成した発光装置３の発光色度の変化やバラツキを目視にて確認した。これらの実験結果を表１に示す。なお、実験例１〜３では、それぞれ、第１〜第３実施形態においてカートリッジ１の交換により蛍光体分散液５ａと前駆体溶液５ｂとを一度に塗布装置２に補充したのち、蛍光体分散膜を形成した結果を示す。また、比較実験例は、第１実施形態の塗布装置２に前駆体溶液５ｂのみを補充したのち、蛍光体分散膜を形成した結果を示す。
【００７４】
【表１】
2012130855.tif 000003
【００７５】
表１に示すように、実験例１〜３では発光装置３を発光させたときの色度の変化やバラツキが小さくなることが確認された。対して、比較実験例では目視であっても色度が大きく変化したりばらついたりすることが確認された。
【００７６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形例が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、発光素子を有する発光装置の発光面に、発光素子から出射される光の波長を変換する蛍光体を含む波長変換部を形成するための製造装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ      カートリッジ
１１      充填室
１１１      開口部
１１２      室内加圧用開口部
１２      接続管
１３      撹拌部材
１３１      撹拌装置
１４      保持部
１４１      チャック部
２、２Ｂ、２Ｃ      塗布装置
２１      供給流路
２１１      供給口
２２      貯留槽
２２１ａ、２２１ｂ      液面
２２２ａ、２２２ｂ      空間
２２３      槽内室内加圧用開口部
２３      貯留槽用撹拌部材
２４      送出流路
２５      スプレーノズル
２５１      圧縮ガス導入口
２５２      噴射口
２６      係合部（装着部）
２７      供給管
３      発光装置
３１      基板
３２      メタル部
３３      発光素子
３４      突起電極
３５      波長変換部
５      塗布液
５ａ      蛍光体分散液
５ｂ      前駆体溶液
【図１】
2012130855.tif 000004
【図２】
2012130855.tif 000005
【図３】
2012130855.tif 000006
【図４】
2012130855.tif 000007
【図５】
2012130855.tif 000008
【図６】
2012130855.tif 000009
【図７】
2012130855.tif 000010
【図８】
2012130855.tif 000011
【図９】
2012130855.tif 000012
【図１０】
2012130855.tif 000013