JP2015099911A - 蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体を分離して、その相互作用を抑制する蛍光体含有フィルムにおいて、余分な蛍光体混合ペーストが他の蛍光体の表面に付着して演色性が低下しないようにする。【解決手段】青色系、緑色系、赤色系、黄色系の各蛍光体のいずれかで第１蛍光体含有フィルム３１ｄと、第２蛍光体含有フィルム片３２ａと、第３蛍光体含有フィルム３３ａとを形成し、第１蛍光体含有フィルム３１ｄの一部を剥離して形成した空隙部３１ｃに、透明なシリコン樹脂Ｓを塗布し、第２および第３蛍光体含有フィルム片３２ａ，３３ａを嵌め合わせた後、各フィルム片３２ａ，３３ａとフィルム３１ｄの表面を均し、樹脂Ｓを硬化させる。したがって、蛍光体が面方向に分離し、相互作用を抑えることができる。また、フィルム片３２ａ，３３ａは別に作成して貼付けられるので、蛍光体が隣へ漏れ出したりせず、演色性を向上できる。【選択図】 図２２

Description

本発明は、ＬＥＤ照明等に用いられる発光装置の製造方法に関し、特に、青色光、紫色光、紫外光を発する半導体発光素子と、それらの光を白色光に変換する蛍光体を含有するフィルムとを備えて構成される発光装置において、前記蛍光体が複数種類で構成される場合に、フィルム上に各色の蛍光体を分離して形成される蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムと、その製方法とに関する。

近年、ＬＥＤを用いた照明装置が実用化され、白熱電球や蛍光灯をはじめ、水銀灯やハロゲン灯にも置き換わりつつある。その理由は、低消費電力で同等輝度が得られ、地球温暖化の原因である二酸化炭素の排出量を大幅に削減できるエコ商品の切り札となるからである。例えば、６０Ｗ級の白熱電球の同等輝度は、９ＷのＬＥＤ電球で実現できている。このように、すべての照明がＬＥＤ照明に代われば、二酸化炭素排出量の削減目標は容易に達成できるのであるが、これを阻んでいるのが、２つの照明装置の価格差がまだ大きいことである。ただ、寿命を考慮すれば、その価格差はかなり小さくなっているので、特殊な場所の照明は、それを交換する人件費も削減できることから、ＬＥＤ照明に置き換えられつつある。

ここで、店舗のダウンライトやスポット照明に使用されるハロゲン灯（ハロゲンランプとも記する）の色温度は、２７００Ｋから３０００Ｋ程度で、演色性はランプの中では、最も良く、色再現性が重要な場所では、この光源が用いられる。このハロゲン灯をＬＥＤ電球で置き換える場合、前記の用途から、輝度と演色性とが課題になることが多い。

その内、輝度については、ＬＥＤ素子の発光効率が上がり、照明用ＬＥＤデバイス（照明用ＬＥＤ電子部品）の実力値で１５０ｌｍ／Ｗ（５０００Ｋ）や１００ｌｍ／Ｗ（３０００Ｋ）に達しているので、問題はないように思われる。しかしながら、実際には、演色性を考慮に入れると、発光効率は低下する。例えば、色温度が３０００Ｋの照明用ＬＥＤデバイスで、平均演色評価数Ｒａ＝８０のデバイスは、発光効率が１００ｌｍ／Ｗを可能であるが、Ｒａ＝８５のデバイスは、８０ｌｍ／Ｗと低くなる。つまり、演色性を良くすれば、発光効率は低下する。

ところで、ＬＥＤ素子を代表として、半導体発光素子を用いて、白色光を得る方法としては、第１ステップとしては、青色光で青色と補色の関係にある黄色の光を発するＹＡＧ系の蛍光体粉末を用い、前記半導体発光素子からの青色光に、ＹＡＧ蛍光体で波長変換された黄色光を加算することで行われていた。しかしながら、このような方法で作られる疑似の白色光は、平均演色評価数Ｒａの値が７０台程度と低く、その照明で物の自然な色を再現するには無理があった。Ｒａが低い原因は、光の赤成分が少ないためである。

そこで、第２ステップとして、ＬＥＤ素子の青色光で、光の３原色である緑色と赤色との光を発する２種類の蛍光体粉末が用いられるようになり、ＬＥＤ素子からの青色光と、その２種類の蛍光体からのブロードな光スペクトルを持つ緑色光および赤色光とによって、白色光を構成することが行われている。このような方法では、平均演色評価数Ｒａの値は９３と改善され、その照明による色再現性もかなり良くなっている。しかし、白色光としての明るさは、前述したように低下する。その原因は後述する。

そして将来、第３ステップとして、紫色光や紫外光を発する半導体発光素子の高輝度化が進めば、その紫色光や紫外光で光の３原色を発する３種の蛍光体粉末が用いられ、Ｒａの値は、ハロゲンランプと同等の１００になることが期待できる。現段階では、ＬＥＤ電球に用いられる照明用ＬＥＤデバイスは、前記第２ステップにあり、青色光を発光するＬＥＤ素子と、その青色光で励起されて、ブロードな緑色光を発する緑色系蛍光体と、ブロードな赤色光を発する赤色系蛍光体とを備えて構成される。

ここで、光の明るさは、人間の視感度にも影響されるので、視感度を考慮した光束で表され、単位はｌｍ（ルーメン）が用いられる。人間の視感度は、波長５５５ｎｍの緑色系の光が最も高く、青色系や赤色系の光は低くなる。そのため、蛍光体による赤色系の光成分が多くなれば、ルーメン値は低くなる。演色性を良くするためには、一般的に、赤色系の光の中でも、長波の赤色光が必要で、その分（波長５５５ｎｍから離れる程）、ルーメン値は低くなる。以上が、演色性を良くすると光束値が下がる第１の要因である。しかしながら、これ以外にも、重要な第２の要因があり、それを以下に記述する。

一般的に、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体とは、上記のような所望とする色温度を再現できる配合比で混合されて利用される。このように緑色系蛍光体と赤色系蛍光体とを混合して使用する場合、蛍光体間で相互作用が生じる。これは、ＬＥＤ素子からの青色光で励起された緑色系蛍光体からはブロードな緑色光が発光されるが、その光の一部は、より変換波長の長い赤色系蛍光体の励起光にもなり得るためである。

したがって、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体とを同じ量だけ混合した場合（混合比を１：１にした場合）は、緑色光成分は全く現れずに、赤色光成分だけが現れることになる。すなわち、緑色光の全てが、赤色系蛍光体に再吸収されて赤色光に変換されているのである。その結果、色温度は赤っぽく、色再現性も悪くなり、さらに光束値も小さくなっている。

この例から次の２つのことが理解できる。まず第１に、蛍光体を混合した場合には、ＬＥＤ素子が発する青色光から緑色系蛍光体によりブロードな緑色光に変換され、更にこの光が赤色系蛍光体によりブロードな赤色光に変換されるという２段階の変換を経由した光となるので、２段階の変換による損失が伴っている。すなわち、トータルとしての白色光の発光効率に、非常に大きな損失が発生する。第２に、緑色光成分の消失は、色温度の変化はもちろんであるが、平均演色評価数Ｒａを大きく損なう。

ここで、ハロゲンランプを前記した第２ステップの照明用ＬＥＤデバイスで再現しようとする場合、３０００Ｋ以下の色温度で、演色性がＲａ＝９０以上の値で、発光効率が１００ｌｍ／Ｗのものが理想的である。これまでの照明用ＬＥＤデバイスは、上述のように、青色光を発光するＬＥＤ素子に、色温度や演色性を再現するための蛍光体を混合して、ＬＥＤ素子の光取り出し面上に配置する構造が主であり、蛍光体間の相互作用までを考慮して、最適条件にした照明用ＬＥＤデバイスや、ＬＥＤ電球は存在していない。上記した理想的な照明用ＬＥＤデバイスを実現するためには、ＬＥＤ素子の発光効率や蛍光体粉末の変換効率（青色光で励起され固有の色の光を発する効率）の向上とともに、蛍光体間の相互作用を無くす照明用ＬＥＤデバイスの構造やＬＥＤ電球の機構的な設計が重要である。

将来、紫ＬＥＤ素子や紫外ＬＥＤ素子の高輝度化および低コスト化が進み、蛍光体として青色系蛍光体が用いられるようになると、その青色系蛍光体、緑色系蛍光体、黄色系蛍光体、および赤色系蛍光体間の相互作用を、これまで以上に考慮する必要が生じる。

その相互作用を無くす１つの方法は、構造的に緑色系蛍光体の領域と赤色系蛍光体の領域とに分割して、ＬＥＤ素子の周りに配置すれば良い。このような例は、特許文献１や特許文献２に示されている。特許文献１の場合は、緑色系蛍光体の領域と赤色系蛍光体の領域とを分割して青色ＬＥＤ素子に配置する構造や、青色系蛍光体の領域と緑色系蛍光体の領域と赤色系蛍光体の領域とを分割して紫外ＬＥＤ素子に配置する構造が示されている。また特許文献２の場合も、青色系蛍光体の領域と緑色系蛍光体の領域と赤色系蛍光体の領域とを分割して紫外ＬＥＤ素子に配置する構造が示されている。

同様に、本願の発明者も、蛍光体間の相互作用を微小にする構造として、以下の発明を提案している。提案した発明は、青色光、紫色光、または紫外光を発する半導体発光素子と該半導体発光素子の光で励起されて固有の光を発する蛍光体からなる発光装置に関し、前記固有の光を発するために、青色系の光を発する青色系蛍光体、緑色系の光を発する緑色系蛍光体、黄色系の光を発する黄色系蛍光体、および、赤色系の光を発する赤色系蛍光体の中から、異なる発光色の蛍光体が２種類以上用い、前記２種類以上の蛍光体を互いに上下に重ならない状態で横方向に配置して、蛍光体間の相互作用を抑制した特定構造、すなわち蛍光体分離型構造である。

このように蛍光体間の相互作用が抑制された特定構造にすることで、演色性が良くて、高輝度な照明用ＬＥＤデバイスを実現することができる。ここで、特定構造とは、具体的には蛍光体分離型構造を示しており、異なる発光色の蛍光体を混合せずに、面方向に領域分離した構造で、分離した境界面での相互作用が微小にできるように、境界の厚みを５００μｍ以下（さらに好ましくは、３００μｍ以下）にしている。

このような蛍光体分離型構造によれば、照明用ＬＥＤデバイスとして、あるいはＬＥＤ電球などのＬＥＤ照明装置として、蛍光体間の相互作用を抑え、最適条件とした構造や機構設計とすることによって、特性も向上し、さらに安価な発光装置とその製造方法を提供することが可能となる。

特許第３９７８５１４号公報 特開２００５−７２１２９号公報

しかし、特許文献１においては、各色の蛍光体の領域面積や蛍光体層の色度等の調整によって加算混色を微調整し易く、理想的な白色光に近付け易いと記され、特許文献２においては、各色の蛍光体の分量比を面積比で制御できるので、混合する場合より発光色のバラツキを小さくすることができると記されているだけで、これらの文献では、蛍光体間の相互作用による光の特性についての影響などは議論されていないのが実情である。

また、本願の発明者は、さらに、前記蛍光体分離型構造を備えた発光装置の製造方法として、以下のような製造方法を提案している。すなわち、上記発明に係る発光装置に用いる蛍光体含有フィルム片の製造方法であって、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末とシリコン樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを耐熱性プラスチックシート上にフィルム状に塗布し、それを硬化して第１蛍光体含有フィルム片を形成する工程１と、該第１蛍光体含有フィルム片の所定の一部の領域から第１蛍光体含有フィルムを取り除く工程２と、該一部の領域に青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第２蛍光体粉末と樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを塗り込み硬化させ第２蛍光体含有フィルム領域を形成する工程３とを備えているものである。

このような工程を行うことで、たとえば特許文献１や特許文献２のように、ＲＧＢの専用マスクを用いて、全ての色をスクリーン印刷する場合に比べて、蛍光体の濃度や厚みの制御が行い易く、また精度も高くなっている。

しかしながら、工程３でのペーストの塗りこみは、ディスペンサーを用いて行われ、最後に面一になるように、スキジー等を用いて均してレベリングを行った後、硬化が行われる。そのレベリングの作業において、余分なペーストの一部はスキジーに溜り、レベリングの上流側から下流側に行くに従って、レベリング方向に対して横方向に広がり、前記第１蛍光体の表面に、伸ばされた状態で付着するという弊害がある。このようにして、蛍光体含有フィルム片の上流側と下流側とで、付着したペーストの状態が異なることになり、その結果、発光スペクトルが変化して、一定の所期の均一な発光スペクトルが得られないという問題が発生する。

本発明の目的は、余分なペーストの一部が第１蛍光体の表面に伸ばされた状態で非均一な状態で付着するという上記問題を解決する蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムおよびその製造方法を提供することである。

本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムは、発光素子上に被せられ、前記発光素子からの入射光を、波長変換して放射する蛍光体粉末を含有するフィルムにおいて、所定の支持材上に形成され、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末を含有し、所定の空隙部を有する第１蛍光体含有フィルムと、前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外のいずれかの第２蛍光体粉末を含有し、前記空隙部に嵌り込む第２蛍光体含有フィルム片と、前記空隙部に嵌め込まれた前記第２蛍光体フィルム片を、第１蛍光体含有フィルムに貼付ける透明樹脂とを含むことを特徴とする。

また、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法は、所定の支持材上に、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末を含有し、所定の空隙部を有する第１蛍光体含有フィルムを作成する第１蛍光体形成工程と、前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外のいずれかの第２蛍光体粉末を含有し、前記空隙部に嵌り込む第２蛍光体含有フィルム片を作成する第２蛍光体形成工程と、前記第２蛍光体フィルム片を前記空隙部に嵌め込んで貼付ける貼付け工程とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、発光素子上に被せられ、前記発光素子からの入射光を、波長変換して放射する蛍光体粉末を含有するフィルムを作成するにあたって、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末を含有する第１蛍光体含有フィルムを、ベースフィルムや半導体発光素子などの所定の支持材上に形成し、少なくとも前記第１蛍光体以外を含む１または複数の第２蛍光体をそれぞれ含有するフィルムは、フィルム片として、前記支持材上で前記第１蛍光体含有フィルムが形成されていない空隙部に嵌め込んで、透明樹脂で貼付ける。

したがって、２種類以上の蛍光体は互いに上下に重ならず、蛍光体間の相互作用を抑制することができる。さらに第１蛍光体含有フィルムおよび第２蛍光体含有フィルム片における蛍光体粉末の濃度や分散および厚みをそれぞれ正確に制御して、これらを作成することができるとともに、貼付けに使用される透明樹脂が、それらの第１蛍光体含有フィルムおよび第２蛍光体含有フィルム片上に漏出しても、発光スペクトルは変化せず、所期の均一な発光スペクトルを得ることができる。

さらにまた、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法では、前記第１蛍光体形成工程は、第１蛍光体粉末と樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、前記支持材としてのプラスチックシート上または前記発光素子の発光面上に塗布し、それを硬化させた後、前記空隙部に相当する領域から第１蛍光体含有フィルム片を取り除いて前記空隙部を形成してなることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１蛍光体含有フィルムは、塗布によって作成されるけれども、前記空隙部に該当する部分をマスクで形成するのではなく、支持材上に一旦均一に塗布し、硬化させた後、前記空隙部に該当する部分を切出し、剥離して形成する。

したがって、前記空隙部側への蛍光体の漏出を無すことができる。

また、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法では、前記第１蛍光体粉末は、黄色系蛍光体であることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１蛍光体含有フィルムにおいて、空隙部、すなわち第２蛍光体含有フィルム片が貼付けられる領域は、前記空隙部に該当する部分を引剥がして形成される。

したがって、その部分を、最も（格段に）値段の安い黄色系蛍光体で形成することで、無駄になる蛍光体のコストを抑えることができる。

さらにまた、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法では、前記貼付け工程は、前記空隙部に透明樹脂を塗布し、該空隙部に第２蛍光体フィルム片を嵌め込んだ後、前記透明樹脂を硬化させてなることを特徴とする。

上記の構成によれば、透明樹脂は、漏出しても発光スペクトルは変化しないので、第２蛍光体フィルム片の貼付けを容易に行うことができる。

また、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法では、前記貼付け工程において、前記透明樹脂を硬化させる前に、第１蛍光体含有フィルムの表面と、貼付けられた第２蛍光体含有フィルム片の表面とを均すことを特徴とする。

上記の構成によれば、第２蛍光体含有フィルム片が空隙部に正しく嵌込んでいなくても、該第２蛍光体含有フィルム片を空隙部に正確に嵌込むことができるとともに、該第２蛍光体含有フィルム片と第１蛍光体含有フィルムとの高さを合わせる（面一にする）ことができる。

さらにまた、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法では、前記第２蛍光体形成工程は、前記第２蛍光体粉末と樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、プラスチックシート上に塗布し、それを硬化させた後、前記第２蛍光体含有フィルム片に切出すことで行われることを特徴とする。

上記の構成によれば、切出しおよびプラスチックシートからの引剥がしによって、前記空隙部の形状に正確に一致した第２蛍光体含有フィルム片を作成することができる。

また、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法では、前記第２蛍光体含有フィルム片は、前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外を含む相互に異なる色の第２蛍光体粉末をそれぞれ含有する複数色のフィルム片からなることを特徴とする。

さらにまた、本発明の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムでは、前記第２蛍光体含有フィルム片は、前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外を含む相互に異なる色の第２蛍光体粉末をそれぞれ含有する複数色のフィルム片からなることを特徴とする。

上記の構成によれば、青色光の発光素子に緑色系蛍光体および赤色系蛍光体の組合わせや、紫外光の発光素子に青色系蛍光体、緑色系蛍光体および赤色系蛍光体の組合わせなど、高演色性の発光装置（デバイス）を実現することができる。

本発明の蛍光体含有フィルムおよびその製造方法によれば、第１蛍光体含有フィルムの空隙部に、第２蛍光体含有フィルム片を嵌め込んで、透明樹脂で貼付けるので、２種類以上の蛍光体は互いに上下に重ならず、蛍光体間の相互作用を抑制することができる。また、第１蛍光体含有フィルムおよび第２蛍光体含有フィルム片における蛍光体粉末の濃度や分散および厚みをそれぞれ正確に制御して、これらを作成することができるとともに、貼付けに使用される透明樹脂が、それらの第１蛍光体含有フィルムおよび第２蛍光体含有フィルム片上に漏出しても、発光スペクトルは変化せず、所期の均一な発光スペクトルを得ることができる。これによって、高輝度で高演色なＬＥＤ電球などの照明装置を作成することができる。

本発明に基づいて製造した発光装置の図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は線Ｘ−Ｘでの断面図である。 第１蛍光体含有フィルムの平面図と、断面図である。 第１蛍光体含有フィルムの凹部形成工程を説明する説明図である。 第１蛍光体含有フィルムへの透明シリコン樹脂の塗布工程を説明するための断面図と、その拡大図である。 第２蛍光体含有フィルムの平面図である。 第２蛍光体含有フィルムの加工手順を説明する説明図である。 第３蛍光体含有フィルムの平面図である。 第３蛍光体含有フィルムの加工手順を説明する説明図である。 本発明における第１蛍光体含有フィルム、第２蛍光体含有フィルム、第３蛍光体含有フィルムを並べた状態の平面図である。 本発明における第３蛍光体含有フィルム片切り出し工程を説明する説明図である。 本発明における第３蛍光体含有フィルム片貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第３蛍光体含有フィルム片貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第３蛍光体含有フィルム片貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片切り出し工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片と第３蛍光体含有フィルム片の貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片と第３蛍光体含有フィルム片の貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における第２蛍光体含有フィルム片と第３蛍光体含有フィルム片の貼り付け工程を説明する説明図である。 本発明における均し工程の説明図である。 本発明における均し工程の説明図である。 本発明によって製造した分離型蛍光体フィルムの説明図である。

以下、本発明に係る蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

第１実施形態の製造方法を、図１〜２３を参照して説明する。図１には、本発明に係る製造方法で製造した蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムを用いて製造した発光装置の平面図と側断面図を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。始めに、発光装置（デバイス）１の概要を説明する。発光装置１は、青色光を発光するＬＥＤ素子２を備え、ＬＥＤ素子２の光取り出し面上には、後述する本発明の製造方法にて製造された蛍光体分離構造を有する分離型蛍光体含有フィルム片３が配置されている。

ＬＥＤ素子２の側面には、分離型蛍光体含有フィルム片３を底面とする逆四角錐形状の透明樹脂部６が形成されている。さらに該ＬＥＤ素子２において、前記分離型蛍光体含有フィルム片３が配置される面とは反対側の面は、電極形成面となり、その全面または一部に、＋電極および−電極部が形成される。このＬＥＤ素子２において、分離型蛍光体含有フィルム片３の配置される光出射面および電極形成面以外の露出した面は、反射壁５が形成されて被覆されている。このＬＥＤ素子２の詳細構造の説明は、省略する。

分離型蛍光体含有フィルム片３は、それぞれ蛍光体粉末を含む第１蛍光体３１と、第２蛍光体３２と、第３蛍光体３３とを備えて構成され、第２蛍光体３２の幅はＡ、２つの第３蛍光体３３の幅はそれぞれＢと設計されている。なお、各図において、第１蛍光体３１と、第２蛍光体３２と、第３蛍光体３３とを区別して図示するために、断面図でない場合も、異なるハッチングを施している。

以下においては、本発明に係る分離型蛍光体含有フィルム片３の製造方法を説明する。図２（ａ）は第１蛍光体含有フィルム３１ａの平面図、図２（ｂ）は第１蛍光体含有フィルム３１ａの側断面図である。第１蛍光体含有フィルム３１ａは、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末とシリコン樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、ベースとなる耐熱性プラスチックシート９上にフィルム状に塗布し、それを硬化させて形成されている。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第１蛍光体含有フィルム３１ａの側断面図であり、図３（ｄ）は平面図である。図３に示したように、前記第１蛍光体含有フィルム３１ａに設定された所定の空隙部（図３では所定幅Ｗの領域）３１ｃの両端を、ダイサーＤにてダイシングし（図３（ａ）参照）、空隙部３１ｃの第１蛍光体含有フィルム片３１ｂをピンセット等の手段を用いて取り除いて（図３（ｂ）参照）、前記空隙部３１ｃを形成する（図３（ｃ）参照）。これによって、図３（ｄ）に示したように、所定幅Ｗの領域の空隙部３１ｃの両側には、取り除かれなかった第１蛍光体含有フィルム３１ｄが残存している。前記所定幅Ｗの領域は、設計値に基づいた幅に設定される。図１の例では、Ｗ＝Ａ＋２Ｂとなるように設計されている。以上が、第１蛍光体形成工程となる。

次に、図４に示したように、空隙部３１ｃの形成された第１蛍光体含有フィルム３１ａに、透明シリコン樹脂Ｓを塗布する。図４（ｂ）は、図４（ａ）の一部拡大図である。 透明シリコン樹脂Ｓは、潤滑性を有し、空隙部３１ｃに溜り込んでゆく。

一方、予め、もしくは並行して、図５に示すように、第２蛍光体含有フィルム３２ａを作成する。第２蛍光体含有フィルム３２ａは、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、第１蛍光体粉末以外の第２蛍光体粉末とシリコン樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、ベースとなる図示しない耐熱性プラスチックシート上にフィルム状に塗布し、それを硬化させて作成されている。その後、第２蛍光体含有フィルム３２ａは、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、ダイサーＤを用いたダイシング加工によって、一定ピッチＡの幅で切断しておく。図６（ａ）は、図５の一部拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の断面図である。このような第２蛍光体粉末を含有するペーストの塗布から、ダイシングされたフィルム片の耐熱性プラスチックシートからの引剥がしまでが、第２蛍光体形成工程となる。

また、上述の図５および図６と同様に、図７および図８で示すように、第３蛍光体含有フィルム３３ａを作成する。なお、この第３蛍光体含有フィルム３３ａは、特許請求の範囲においては、請求項７，９で示すような、もう１つの第２蛍光体含有フィルムに該当する。第３蛍光体含有フィルム３３ａは、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、前記第２蛍光体粉末以外のいずれかの第３蛍光体粉末と、シリコン樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを耐熱性プラスチックシート上にフィルム状に塗布し、それを硬化させて作成されている。その後、この第３蛍光体含有フィルム３３ａは、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、ダイサーＤを用いたダイシング加工によって、一定ピッチＢの幅で切断しておく。 図８（ａ）は、図７の一部拡大図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の断面図である。このような第３蛍光体含有フィルム３３ａおよびさらに他の色の蛍光体含有フィルムが作成される場合、その工程も、前記第２蛍光体形成工程として扱う。

この第３蛍光体含有フィルム３３ａは、第１蛍光体含有フィルム３１ａと同じ色の蛍光体を含有していてもよい。これは、たとえば第１蛍光体含有フィルム３１ａにおける第１蛍光体含有フィルム３１ｄの一部を残存させずに取り除き、改めて第２蛍光体含有フィルム片３２ｂとともに、第１蛍光体含有フィルム３１ａと同じ色の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂを貼付けて前記第１蛍光体含有フィルム３１ｄの一部を形成する方が好ましい場合に行われる。その第１蛍光体含有フィルム３１ｄの一部の形成位置、形状、面積などに応じて、このような工程の変更が適宜行われてもよい。

なお、ダイサーＤによるダイシング加工に際しては、蛍光体の無駄をできるだけ少なくするために、例えば３５μｍ幅の薄い刃（ブレード）を用いる。また、前記一定ピッチＡ、Ｂ、および空隙部３１ｃの幅Ｗの加工に際しては、ダイサーＤのブレード幅を考慮して、加工後の幅が前記Ａ、Ｂ、Ｗになるように加工する。

次に、図９に示すように、第１蛍光体含有フィルム３１ａに、第２蛍光体含有フィルム３２ａおよび第３蛍光体含有フィルム３３ａのフィルム片を剥がして、移動させ易いように、例えばそれらを同一平面上に、隣接させて配置する。

次に、図１０および図１１に示すように、第３蛍光体含有フィルム３３ａから短冊状の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂを引き剥がして、第１蛍光体含有フィルム３１ａに形成された空隙部３１ｃに嵌め込む。詳しくは、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ピンセットまたは真空ピンセット等の手段Ｐを用いて、ダイシングによって前記短冊状に切離されている１本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂをつかんで、図１０（ｄ）に示すように引き剥がす。続いて、図１１（ａ）に示すように、第１蛍光体含有フィルム３１ａの空隙部３１ｃの位置へ移動させ、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、位置を微調整しつつ、該空隙部３１ｃに嵌め込む。

以上の工程によって、図１２に示すように、第３蛍光体含有フィルム３３ａから引き剥がされた一定ピッチＢの幅の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂは、第１蛍光体含有フィルム３１ａに形成された空隙部３１ｃに嵌め込まれる。図１２において、第３蛍光体含有フィルム３３ａから１本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが引き剥がされた跡を白ヌキで示している。

図１３には、第１蛍光体含有フィルム３１ａの空隙部３１ｃに、前記１本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂを嵌め込んだ状態の断面を示す。Ｓは、前述のように、塗布された透明シリコン樹脂である。図１３（ａ）は、前記空隙部３１ｃ内に、第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが正しく嵌り込んだ状態を示し、図１３（ｂ）は、第１蛍光体含有フィルム３１ａ側の第１蛍光体含有フィルム片３１ｄ上に、第３蛍光体含有フィルム片３３ｂの一部が乗り上げた状態を示す。この乗り上げ状態は、後述する均し処理によって解消する。

次に、図１１と同様に、図１４で示すように、第２蛍光体含有フィルム３２ａから短冊状の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂを引き剥がして、第１蛍光体含有フィルム３１ａに形成された空隙部３１ｃに嵌め込む。詳しくは、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ピンセットまたは真空ピンセット等の手段Ｐを用いて、ダイシングにより前記短冊状に切断されている１本の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂをつかんで、図１４（ｄ）に示すように引き剥がす。続いて、図１５（ａ）に示すように、第１蛍光体含有フィルム３１ａの空隙部３１ｃの位置へ移動させ、図１５（ｂ）（ｃ）に示すように、位置を微調整しつつ、該空隙部３１ｃに嵌め込む。

以上の工程によって、図１６に示すように、第２蛍光体含有フィルム３２ａから引き剥がされた一定ピッチＡの幅の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂは、一定ピッチＢの幅の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂと共に、第１蛍光体含有フィルム３１ａに形成された空隙部３１ｃに嵌め込まれる。図１６において、第２蛍光体含有フィルム３２ａから１本の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂが引き剥がされた跡を白ヌキで示している。

図１７には、第１蛍光体含有フィルム３１ａの空隙部３１ｃに、前記１本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂおよび第２蛍光体含有フィルム片３２ｂを嵌め込んだ状態の断面を示す。この図１７では、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂの一部が第３蛍光体含有フィルム片３３ｂの上に乗り上げている状態を示している。この乗り上げ状態も、後述する均し処理によって解消する。

次に、図１０〜１１に示した前述と同様の作業を繰り返して、第１蛍光体含有フィルム３１ｄの間の空隙部３１ｃに、２本目の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂを嵌め込む。この状態では、図１８に示すように、空隙部３１ｃには、１本の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂと、２本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが収められた状態となっている。図１８において、第３蛍光体含有フィルム３３ａから２本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが剥ぎ取られた跡と、第２蛍光体含有フィルム３２ａから１本の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂが剥ぎ取られた跡とは、白ヌキで示している。図１９には、図１８の状態で、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂと、１本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂとが、空隙部３１ｃに正しく収まっていない状態を示している。

引き続き、以上の図１０〜図１９に示した作業を繰り返すことによって、図２０で示すように、全ての空隙部３１ｃに、それぞれ１本の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂと、２本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂとを嵌め込む。図２０において、第３蛍光体含有フィルム３３ａから複数本の第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが剥ぎ取られた跡と、第２蛍光体含有フィルム３２ａから複数本の第２蛍光体含有フィルム片３２ｂが剥ぎ取られた跡とは、白ヌキで示している。

以上の作業を行うと、図２２（ａ）の断面図に示すように、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂおよび第３蛍光体含有フィルム片３３ｂは、第1蛍光体含有フィルム３１ｄと高さが揃わず、空隙部３１ｃに完全には（正しく）収まっていない場合も多い。この状態の平面を、模式的に図２１（ａ）に示す。図２１（ａ）では、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂおよび第３蛍光体含有フィルム片３３ｂの段差を、前記短冊の長手方向のずれで表している。そのため、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂおよび第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが、全て空隙部３１ｃ内に収まるように、以下のような均し作業を行う。

具体的には、スキジー等の均し手段を用いて、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂおよび第３蛍光体含有フィルム片３３ｂの表面を押さえながら、前記短冊の長手方向に走査することで、それらが空隙部３１ｃに収まって高さが揃うように均す。この均し作業の結果、図２２（ｂ）の断面図に示すように、第２蛍光体含有フィルム片３２ｂおよび第３蛍光体含有フィルム片３３ｂが空隙部３１ｃ内に完全に収まって、上面が揃った（面一な）状態の、蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルム３０が得られる。この状態の平面を、模式的に図２１（ｂ）に示す。以上、図１０から図２２までが、貼付け工程となる。

以上のようにして得られた、蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルム３０を、例えば、１５０℃、１時間の状態で硬化させ、分離型蛍光体フィルムを製造する。このようにして得られた分離型蛍光体フィルムの平面図を図２３（ａ）に示し、断面図を図２３（ｂ）に示し、内部構造を示すための拡大図を図２３（ｃ）に示す。図２３（ｃ）に示すように、第１、第２、もしくは第３蛍光体含有フィルムにおいては、第１、第２、もしくは第３蛍光体粒子（粉末）が、シリコン樹脂の内部に散在している状態となっている。前記シリコン樹脂は、微粉末のアエロジル（シリカ）も含んでいる。

このようにして製造した分離型蛍光体フィルムを、所定の大きさに裁断して、例えば図１に示したような分離型蛍光体フィルム片３を得て、トータルな白色光を発する、図１に示すような発光装置１を得ることができる。

なお、分離型蛍光体含有フィルム片３上に、電極の形成されたＬＥＤ素子２を搭載し、透明樹脂部６および反射壁５が形成され、さらに被覆形成された後に、ベースとなる耐熱性プラスチックシート９は剥離される。多くの製造例では、大きな分離型蛍光体含有フィルム片３上に、上述のようにして複数の発光装置１が形成され、耐熱性プラスチックシート９が剥離された後、各発光装置１がダイサーＤなどによって切出される。また、ＬＥＤ素子２をベースとして、該ＬＥＤ素子２上に、直接第１蛍光体含有フィルム３１ａが塗布形成されて、ベースとなる耐熱性プラスチックシート９を用いないようにしてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤ素子２上に被せられ、該ＬＥＤ素子２からの入射光を、波長変換して放射する蛍光体粉末を含有する蛍光体含有フィルム片３を作成するにあたって、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末を含有する第１蛍光体含有フィルム３１ａを、耐熱性プラスチックシート９やＬＥＤ素子２などの所定の支持材上に形成し、少なくとも前記第１蛍光体以外を含む１または複数の第２蛍光体をそれぞれ含有するフィルムは、フィルム片３２ｂ，３３ｂとして、前記支持材上で前記第１蛍光体含有フィルム３１ａが形成されていない空隙部３１ｃに嵌め込んで、透明なシリコン樹脂Ｓで貼付けられる。

したがって、２種類以上の蛍光体は互いに上下に重ならず、蛍光体間の相互作用を抑制することができる。さらに第１蛍光体含有フィルム３１ａおよび第２蛍光体含有フィルム片３２ｂ，３３ｂにおける蛍光体粉末の濃度や分散および厚みをそれぞれ正確に制御して、これらを作成することができるとともに、貼付けに使用される透明なシリコン樹脂Ｓが、それらの第１蛍光体含有フィルム３１ａおよび第２蛍光体含有フィルム片３２ｂ，３３ｂ上に漏出しても、発光スペクトルは変化せず、所期の均一な発光スペクトルを得ることができる。

また、本実施形態によれば、第１蛍光体形成工程では、第１蛍光体含有フィルム３１ａは、塗布によって作成されるけれども、空隙部３１ｃに該当する部分をマスクで形成するのではなく、支持材上に一旦均一に塗布し、硬化させた後、空隙部３１ｃに該当する第１蛍光体含有フィルム片３１ｂを切出し、剥離して形成するので、空隙部３１ｃ側への蛍光体の漏出を無くすことができる。

そして、第１蛍光体含有フィルム３１ａの材料となる第１蛍光体粉末は、黄色系蛍光体であることが好ましい。これは、第１蛍光体含有フィルム３１ａにおいて、空隙部３１ｃ、すなわち第２蛍光体含有フィルム片３２ａが貼付けられる領域は、該空隙部３１ｃに該当する第１蛍光体含有フィルム片３１ｂを引剥がして形成されるので、その部分を、最も（格段に）値段の安い黄色系蛍光体で形成することで、無駄になる蛍光体のコストを抑えることができるためである。

さらにまた、本実施形態によれば、貼付け工程では、空隙部３１ｃに透明なシリコン樹脂Ｓを塗布し、該空隙部３１ｃに第２および第３蛍光体フィルム片３２ａ，３３ａを嵌め込んだ後、シリコン樹脂Ｓを硬化させて貼付けを行うので、透明なシリコン樹脂Ｓは、漏出しても発光スペクトルは変化せず、第２および第３蛍光体フィルム片３２ａ，３３ａの貼付けを容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、第２蛍光体形成工程は、第２蛍光体粉末とシリコン樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、プラスチックシート上に塗布し、それを硬化させた後、第２および第３蛍光体含有フィルム片３２ａ，３３ａに切出すことで行うので、空隙部３１ｃの形状に正確に一致した第２および第３蛍光体含有フィルム片３２ａ，３３ａを作成することができる。

蛍光体は、ＬＥＤ素子２の発光（入射）波長や、所望出射波長から適宜選ばれれば良く、例えば、青色光のＬＥＤ素子２に緑色系蛍光体および赤色系蛍光体の組合わせや、紫外光のＬＥＤ素子２に青色系蛍光体、緑色系蛍光体および赤色系蛍光体の組合わせなどである。こうして、高演色性の発光装置（デバイス）１を実現することができる。

１ 発光装置
２ 半導体発光素子（ＬＥＤ素子）
３ 蛍光体含有フィルム片
５ 反射壁
６ 透明樹脂部
３０ 蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルム
３１ 第１蛍光体含有フィルム
３１ａ 第１蛍光体含有フィルム
３１ｂ 第１蛍光体含有フィルム片
３１ｃ 空隙部
３１ｄ 残存第１蛍光体含有フィルム
３２ 第２蛍光体含有フィルム
３２ａ 第２蛍光体含有フィルム
３２ｂ 第２蛍光体含有フィルム片
３３ 第３蛍光体含有フィルム
３３ａ 第３蛍光体含有フィルム
３３ｂ 第３蛍光体含有フィルム片
Ｓ シリコン樹脂

Claims (9)

1. 所定の支持材上に、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末を含有し、所定の空隙部を有する第１蛍光体含有フィルムを作成する第１蛍光体形成工程と、
   前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外のいずれかの第２蛍光体粉末を含有し、前記空隙部に嵌り込む第２蛍光体含有フィルム片を作成する第２蛍光体形成工程と、
   前記第２蛍光体フィルム片を前記空隙部に嵌め込んで貼付ける貼付け工程とを含むことを特徴とする蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
2. 前記第１蛍光体形成工程は、第１蛍光体粉末と樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、前記支持材としてのプラスチックシート上または前記発光素子の発光面上に塗布し、それを硬化させた後、前記空隙部に相当する領域から第１蛍光体含有フィルム片を取り除いて前記空隙部を形成してなることを特徴とする請求項１記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
3. 前記第１蛍光体粉末は、黄色系蛍光体であることを特徴とする請求項２記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
4. 前記貼付け工程は、前記空隙部に透明樹脂を塗布し、該空隙部に第２蛍光体フィルム片を嵌め込んだ後、前記透明樹脂を硬化させてなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
5. 前記貼付け工程において、前記透明樹脂を硬化させる前に、第１蛍光体含有フィルムの表面と、貼付けられた第２蛍光体含有フィルム片の表面とを均すことを特徴とする請求項４記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
6. 前記第２蛍光体形成工程は、前記第２蛍光体粉末と樹脂とを混合してペースト状にし、該ペーストを、プラスチックシート上に塗布し、それを硬化させた後、前記第２蛍光体含有フィルム片に切出すことで行われることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
7. 前記第２蛍光体含有フィルム片は、前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外を含む相互に異なる色の第２蛍光体粉末をそれぞれ含有する複数色のフィルム片からなることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルムの製造方法。
8. 発光素子上に被せられ、前記発光素子からの入射光を、波長変換して放射する蛍光体粉末を含有するフィルムにおいて、
   所定の支持材上に形成され、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、いずれかの第１蛍光体粉末を含有し、所定の空隙部を有する第１蛍光体含有フィルムと、
   前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外のいずれかの第２蛍光体粉末を含有し、前記空隙部に嵌り込む第２蛍光体含有フィルム片と、
   前記空隙部に嵌め込まれた前記第２蛍光体フィルム片を、第１蛍光体含有フィルムに貼付ける透明樹脂とを含むことを特徴とする蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルム。
9. 前記第２蛍光体含有フィルム片は、前記青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体のうち、少なくとも前記第１蛍光体以外を含む相互に異なる色の第２蛍光体粉末をそれぞれ含有する複数色のフィルム片からなることを特徴とする請求項８記載の蛍光体分離構造を備えた蛍光体含有フィルム。

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