JP2013535527A - 蛍光粉層の作成方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、蛍光粉層の作成方法に関しており、平板状の透明基材に蛍光粉を塗布する工程１と、板材の表面に所望の三次元曲面形状を形成するように加工する工程２と、工程１における蛍光粉が塗布された基材上に、工程２の板材を上記板材における曲面形状を有する面が上記基材に対向するように配置して、蛍光粉層を基材と板材との間に挟む工程３と、上記基材と板材を加熱するとともに板材に圧力をかけて、蛍光粉が圧力の作用下で軟化した基材に入り込み、基材の表面に板材と同一の曲面形状を有する蛍光粉層を形成し、冷却させた後、基材上に位置している蛍光粉層が得られる工程４と、を含む蛍光粉層の作成方法である。本発明の作成方法は、蛍光粉層の面形状を設計可能で、所定の曲面形状を有し、且つ、一致性と均一性が良好で発光強度の高い蛍光粉層が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、蛍光粉層の作成方法に関し、具体的にはＦＥＤデバイスやＬＥＤデバイスの実装に利用可能な非平面蛍光粉層の作成方法に関するものである。

蛍光粉の構造は、各種の電気的光源の発光効率に影響する重要な要素である。現在、平板状の蛍光粉層は、多くの電気的光源デバイスに常用されている蛍光粉の構造であり、例えば、ＦＥＤデバイスにおいて、平面の陽極材料に蛍光粉を塗布して蛍光粉層を形成し、陰極から放出された電子ビームによる加速衝撃で発光するもので、また、例えば、ＬＥＤ光源について、平板状の蛍光粉層を採用して実装することも重要な実装方式である。表面に凹凸構造を有する非平面蛍光粉層は、平板状の蛍光粉層と比較して、単位面積あたりの蛍光粉層の面積が増加されるので、実装されたＦＥＤデバイスやＬＥＤデバイスの発光効率を改善できることが明らかになるという研究がある。

しかしながら、従来の蛍光粉層の作成プロセスは、主に、沈殿法、スクリーン印刷法、スプレーコーティング法であって、これらのプロセスにより、平らな表面に平板状の蛍光粉層を作成するしかなく、一致性と均一性の良い非平面蛍光粉層を製造することが困難であった。従って、緊急に非平面蛍光粉層の作成方法を開発することが必要とされている。

本発明の解決しようとする技術的課題は、一致性と均一性が良好で、且つ、発光デバイスの発光効率を向上させることができる蛍光粉層の作成方法を提供することである。

本発明の技術的課題を解決する技術提案は、
平板状の透明基材の一方の表面に蛍光粉層を塗布する工程１と、
板材の表面に三次元曲面形状を形成するように加工する工程２と、
前記工程１における蛍光粉層が塗布された基材上に、前記工程２の板材を前記板材における三次元曲面形状を有する面が前記基材に対向するように配置して、蛍光粉層を基材と板材との間に挟む工程３と、
前記基材を加熱して軟化させて、板材に圧力をかけて、基材と板材との間に挟んだ蛍光粉層が圧力の作用下で板材と同一の曲面形状を有する蛍光粉層を形成し、冷却させた後、基材上に位置している蛍光粉層が得られる工程４と、
を含む蛍光粉層の作成方法を提供することである。

前記工程１において、前記透明基材は、ガラス、透明樹脂又は有機ガラスである。

前記工程１において、前記ガラスの軟化温度は、１０００℃より低い。また、前記ガラスの軟化温度は、６００℃より低い。

前記工程１において、前記蛍光粉層の厚さは、１０μｍ以上８０μｍ以下となるように制御し、前記蛍光粉の塗布方式は、スクリーン印刷、堆積又はスプレーコーティング方式である。

前記工程２において、前記板材の材質は、セラミック、石英ガラス又は金属であり、前記加工プロセスは、機械加工又はエッチングである。

前記工程２において、前記板材の材質は、ガラス、透明樹脂又は有機ガラスであり、前記加工プロセスは、機械加工又はエッチングである。

従来の技術と比較して、本発明の蛍光粉層の作成方法は、蛍光粉層の面形状を設計可能で、所定の曲面形状を有し、且つ、一致性と均一性が良好な蛍光粉層が得られる。本発明の蛍光粉層の作成方法において、金型又はガラス板の表面形状を設計することにより、ガラス表面又はガラス内部に位置している非平面の蛍光粉層構造を製造することができ、非平面状の蛍光粉層により単位面積あたりの蛍光粉の塗布面積を増加することができ、単位面積あたりの蛍光粉の有効な被励起面積が増加するようになり、ＬＥＤ、ＦＥＤなどの発光デバイスの実装に利用した場合に、発光デバイスの発光効率を効果的に高めることができる。

本発明の蛍光粉層の作成方法のフローチャートである。 本発明の実施例１で作成されたガラス表面に位置している蛍光粉層の模式図である。 本発明の実施例２で作成されたガラス内部に位置している蛍光粉層の模式図である。

本発明の目的、技術提案及び利点をより明らかにするために、以下に図面及び実施例を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。ここで述べる具体的な実施例は、本発明を解釈するためだけのものであり、本発明を限定しようとするものではないということを理解すべきである。

図１を参照すると、図１は本発明の蛍光粉層の作成方法の流れを示しており、この作成方法は、
平板状の透明基材の一方の表面に蛍光粉層を塗布する工程Ｓ０１と、
板材の表面に所望の三次元曲面形状を形成するように加工する工程Ｓ０２と、
上記工程Ｓ０１における蛍光粉層が塗布された基材に、上記工程Ｓ０２の板材を上記板材における曲面形状を有する面が上記基材に対向するように配置して、蛍光粉層を基材と板材との間に挟む工程Ｓ０３と、
上記基材を加熱して軟化させて、板材に圧力をかけて、基材と板材との間に挟んだ蛍光粉層が圧力の作用下で板材と同一の曲面形状を有する蛍光粉層を形成し、冷却させた後、基材上に位置している蛍光粉層が得られる工程Ｓ０４と、
を含む。

工程Ｓ０１において、上記透明基材は、ガラス、透明樹脂又は有機ガラスである。好ましくは、上記透明基材は、ガラスであり、上記ガラスは、可視光線波長域で高い透明度を有しており、上記ガラスの軟化温度は、１０００℃より低い。上記ガラス板の軟化温度は、６００℃より低いことが好ましい。上記蛍光粉層の厚さは、１０μｍ以上８０μｍ以下となるように制御し、上記蛍光粉の塗布方式は、スクリーン印刷、堆積又はスプレーコーティング方式である。

工程Ｓ０２において、上記板材の材質は、セラミック、石英ガラス又は金属であり、上記加工プロセスは、機械加工又はエッチングである。

あるいは、工程Ｓ０２において、上記板材は、ガラス、透明樹脂又は有機ガラスであり、上記板材と上記基材は、同一の材料から製造されたものであり、上記加工は、機械加工又はエッチングである。これによって、工程Ｓ０４において、基材と板材を加熱して上記基材と板材を軟化させ、圧力を加えた後、上記基材と板材との間に位置し、且つ、上記板材と同一の曲面形状である蛍光粉層が得られる。

具体的には、本発明の蛍光粉層の作成方法によれば、この蛍光粉層はガラス板の表面に位置してもよく、ガラス板の内部に位置してもよい。

上記蛍光粉層に用いられる蛍光粉材料は、ガラスの軟化温度でガラスと反応しない任意のものを選択してもよく、陰極線により励起されるのに適する蛍光粉、例えば、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂ蛍光粉、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ蛍光粉などであってもよく、また、光波により励起されるのに適する蛍光粉、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光粉、ケイ酸塩蛍光粉などであってもよい。上記非平面蛍光粉層は、三次元曲面形状である。上記曲面形状は様々な要求に応じて設計してもよく、複数の凸状又は凹状の構造周期が並べてなるものでもよく、任意のランダムな三次元曲面でもよい。

本発明の非平面蛍光粉層の作成方法によれば、蛍光粉層の面形状を設計可能で、所定の曲面形状を有し、且つ、一致性と均一性が良好な蛍光粉層が得られる。本発明の非平面蛍光粉層の作成プロセスにおいて、金型又はガラス板の表面の面形状を設計することで、ガラス表面又はガラス内部に位置している非平面の蛍光粉層構造を製造することができ、非平面状の蛍光粉層により単位面積あたりの蛍光粉の塗布面積を増加することができ、単位面積あたりの蛍光粉の有効な被励起面積が増大するようになり、ＬＥＤ、ＦＥＤなどの発光デバイスの実装に利用した場合に、発光デバイスの発光効率を効果的に高めることができる。

以下に複数の実施例を挙げて、本発明の蛍光粉層の異なる作成方法及びその他の特徴などを説明する。

実施例１
本実施例において、ガラスの組成としてホウケイ酸ソーダ系ガラスを使用し、ガラスを厚さが３ｍｍになるように研磨、ポリッシングし、蛍光粉として、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂを採用する。非平面Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂ蛍光粉層を作成するプロセスの流れは、図２に示すように、先ず、スクリーン印刷技術を利用して、製造されたガラス板１０１に厚さ５０μｍの蛍光粉層１０２を塗布する。同時に、セラミックシート１０３を準備し、機械加工の方法によりセラミックシート１０３に周期性の凹構造を有する表面１０４を形成し、蛍光粉の上にセラミックシート１０３を配置し、その全体を別のセラミックプレート１０５に配置して、ガラス板１０１の周囲に高さを調整可能なセパレーター１０６を設けて、その後、セラミックシート１０３に重り１０７を配置し、セパレーター１０６は、ガラスの加熱軟化後及び重り１０７による圧力下での最終の厚さを制御するものとして作用する。蛍光粉層を有するガラス板１０１と、セラミックシート１０３と、セラミックプレート１０５と、セパレーター１０６と、重り１０７とを一緒に注意しながら高温電気炉に入れ、７９０℃まで加熱し、１５０分間保温して、ガラス板１０１をセラミックシート１０３によるモールディングで軟化させ、蛍光粉がガラス板１０１に入り込み、ガラスの表面にセラミックシート１０３と同一の曲面形状を有する非平面蛍光粉層１０８を形成する。このような非平面蛍光粉層は、ＦＥＤデバイスの実装に利用でき、単位面積あたりの蛍光粉の塗布面積が増大するため、ＦＥＤデバイスの発光効率を高くすることができる。

実施例２
本実施例において、ガラスの組成として、ケイ酸リチウム亜鉛ソーダ系のガラスを使用し、ガラスの厚さが２ｍｍになるように研磨、ポリッシングし、蛍光粉として、ＹＡＧ：Ｃｅ系の市販されている蛍光粉を採用する。非平面ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光粉層を作成するプロセスの流れは、図３に示すように、先ず、堆積の技術を利用して、製造されたガラス板２０１に厚さ２０μｍの蛍光粉層２０２を塗布する。同時に、別の厚さ３ｍｍの平板ガラス２０３を準備し、それにエッチングの方法によりランダムな粗い表面２０４を形成し、蛍光粉の上に粗い表面を有する平板ガラス２０３を配置し、その全体を別のセラミックプレート２０５に配置して、ガラス板の周囲に高さを調整可能なセパレーター２０６を設けて、その後、平板ガラス２０３に重り２０７を配置し、セパレーター２０６は、ガラスの加熱軟化後及び重り２０７による圧力下での最終の厚さを制御するものとして作用する。蛍光粉層を有するガラス板２０１と、粗い表面を有するガラス板２０３と、セラミックプレート２０５と、セパレーター２０６と重り２０７とを一緒に注意しながら高温電気炉に入れ、６００℃まで加熱し、１００分間保温して、ガラス板２０１を軟化させるとともに、重力による圧力の作用下で上下のガラスが結合して、蛍光粉層は上のガラスによる圧力でそれと同一の三次元曲面形状を有する形状を形成することにより、ガラス内部に位置している非平面蛍光粉層２０８が得られる。このような非平面蛍光粉層は、ＬＥＤの実装に利用でき、単位面積あたりの蛍光粉の塗布面積が増大するため、ＬＥＤの発光効率を高くすることができる。

以上に述べたのは、本発明の好ましい実施例のみであり、本発明を制限するためのものではなく、本発明の精神と原則内での修正、同等な置換や改善などはいずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。

Claims (7)

1. 平板状の透明基材の一方の表面に蛍光粉層を塗布する工程１と、
   板材の表面に三次元曲面形状を形成するように加工する工程２と、
   前記工程１における蛍光粉層が塗布された基材上に、前記工程２の板材を前記板材における三次元曲面形状を有する面が前記基材に対向するように配置して、蛍光粉層を基材と板材との間に挟む工程３と、
   前記基材を加熱して軟化させて、板材に圧力をかけて、基材と板材との間に挟んだ蛍光粉層が圧力の作用下で板材と同一の曲面形状を有する蛍光粉層を形成し、冷却させた後、基材上に位置している蛍光粉層が得られる工程４と、
   を含む蛍光粉層の作成方法。
2. 前記工程１において、前記透明基材は、ガラス、透明樹脂又は有機ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光粉層の作成方法。
3. 前記工程１において、前記ガラスの軟化温度は、１０００℃より低いことを特徴とする請求項２に記載の蛍光粉層の作成方法。
4. 前記ガラスの軟化温度は、６００℃より低いことを特徴とする請求項３に記載の蛍光粉層の作成方法。
5. 前記工程１において、前記蛍光粉層の厚さは、１０μｍ以上８０μｍ以下となるように制御し、前記蛍光粉の塗布方式は、スクリーン印刷、堆積又はスプレーコーティング方式であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光粉層の作成方法。
6. 前記工程２において、前記板材の材質は、セラミック、石英ガラス又は金属であり、前記加工プロセスは、機械加工又はエッチングであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光粉層の作成方法。
7. 前記工程２において、前記板材の材質は、ガラス、透明樹脂又は有機ガラスであり、前記加工プロセスは、機械加工又はエッチングであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光粉層の作成方法。