JP2016164963A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子に蛍光体層を形成する場合に、どの位置に配置される発光素子の側面にも均一な厚みの蛍光体層を形成できる、より簡便な発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基材上に複数の発光素子をそれぞれ第１の間隔で配置する第１の工程と、最も外側に配置される前記発光素子の外側に、前記第１の間隔をあけてマスクを配置する第２の工程と、前記発光素子及び前記マスクに蛍光体含有組成物をスプレーし、前記発光素子の表面を被覆する蛍光体層を形成する第３の工程と、を含む発光装置の製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

従来から、発光素子と蛍光体層とを組み合わせることで白色光を発する発光装置が知られている。
蛍光体層は、発光装置の配光ムラや色ムラを防ぐために均一な厚みで形成されることが好ましい。そのため、複数の発光素子をそれぞれ、又は一体的に囲む開口を有するマスクを用い、印刷法やスプレー法で発光素子の側面の蛍光体層を均一な厚みで形成する方法（例えば、特許文献１や特許文献２）が知られている。

しかしながら、特許文献１又は特許文献２のように、発光素子をそれぞれ囲む開口を有する格子状のマスクを用いると、発光素子どうしを高密度に配置できず、製造効率が低下する恐れがある。また、特許文献１のように、複数の発光素子を一体的に囲む枠状のマスクを配置して印刷法やスプレー法で蛍光体層を形成する場合、個々の発光装置に個片化する際に、発光素子の側面の蛍光体層の厚みが均一になるように調整する必要がある。

特開２０１２−１１９６７３号公報 特開２０１４−１７９３８４号公報

本発明の実施形態は、複数の発光素子に蛍光体層を形成する場合に、どの位置に配置される発光素子の側面にも均一な厚みの蛍光体層を形成できる、より簡便な発光装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、基材上に複数の発光素子をそれぞれ第１の間隔で配置する第１の工程と、最も外側に配置された前記発光素子の外側に、前記第１の間隔を空けてマスクを配置する第２の工程と、前記発光素子及び前記マスクに蛍光体含有組成物をスプレーし、前記発光素子の表面を被覆する蛍光体層を形成する第３の工程と、を含む。

本発明の実施形態によれば、複数の発光素子に蛍光体層を形成する場合に、どの位置に配置される発光素子の側面にも、均一な厚みの蛍光体層を形成できる。

本発明の実施形態１に係る第１の工程を示す側面図である。 図１Ａの平面図である。 本発明の実施形態１に係る第２の工程を示す側面図である。 図２Ａの平面図である。 図２Ａの別の形態を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る第３の工程を示す側面図である。 図３Ａの平面図である。 本発明の実施形態１に係る第３の工程を示す側面図である。 本発明の実施形態１に係る第４の工程を示す側面図である。 本発明の実施形態１に係る第４の工程を示す側面図である。 本発明の実施形態２について示す側面図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法について示す側面図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法について示す部分拡大図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の変形例について示す側面図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の変形例について示す側面図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の変形例について示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限りは以下のものに限定しない。特に、構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。また、一実施形態、実施例において説明する内容は、他の実施形態、実施例にも適用可能である。

＜実施形態１＞
（第１の工程）
図１は、本発明の実施形態１に係る第１の工程を示す側面図である。図１Ｂは、図１Ａの平面図である。第１の工程では、まず、複数の発光素子１１を配置するための基材１０を準備する。
基材１０は、複数の発光素子１１を配置し得るものであれば、材料、厚み、大きさ、形状等は特に限定されない。基材１０は、可撓性であることが特に好ましい。これにより、後述のように基材１０を湾曲させやすいため、蛍光体層が形成された発光素子（発光装置）を容易に個片化することができる。なお、以降、複数の発光素子に蛍光体層が形成された状態の個片化前のものを、蛍光体層が形成された発光素子（発光装置）と記載し、それぞれ個片化されたものを、発光装置と記載することがある。また、基材１０は、発光素子１１が配置される面側に、発光素子１１を固定し得る粘着性を有していることが好ましい。基材１０が粘着性を有さない場合は、発光素子１１を仮固定するために基材１０上に接着剤を配置してもよい。例えば、接着剤としてアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤を上面に塗布した基材１０を用いることができる。

また、基材１０上に配置するための複数の発光素子１１を準備する。発光素子１１の大きさ、形状、高さは特に限定されないが、すべて同じ大きさ、形状、高さであると好ましく、特に平面視で矩形状であると好ましい。発光素子１１は、同一面上に正負の電極を有する構造である場合には、電極を有する面を基材１０側に配置することにより、電極上に蛍光体層が形成されることを防ぐことができ好ましい。

次に、基材１０上に複数の発光素子１１を配置する。複数の発光素子１１は、全て略同じ間隔（第１の間隔とする）を空けて配置する。第１の間隔は特に限定されないが、所望の蛍光体層の側面の厚みや蛍光体層の切り代を考慮して設定することが好ましい。例えば、第１の間隔は、量産性を向上させる観点から、約２０μｍ〜２０００μｍ程度、特に約５０μｍ〜１０００μｍ程度であると好ましい。なお、複数の発光素子１１が全て略同じ間隔で配置されることが好ましいが、例えば、約１０〜１００μｍ程度の間隔の差があってもよい。
また、前述のように、同一面上に正負の電極を有する発光素子１１を用いる場合は、電極を有する面を基材１０側に配置することが好ましい。これにより、発光素子１１の主な光出射面上に蛍光体層を形成しやすい。なお、これに限らず、対向する面上に正負の電極をそれぞれ有する発光素子を用いてもよいし、電極を有する面と反対側の面を基材側に配置してもよい。

複数の発光素子１１を基材１０上に配置する方法としては、チップソーター、チップマウンター、ダイボンド装置又はこれらに類する装置を用い、発光素子１１を１つずつ基材１０上に配置する方法、別の基材に第１の間隔で配置された複数の発光素子１１を基材１０上に一括に転写する方法等、適宜選択することができる。複数の発光素子を基材上に一括に転写する方法では、基材が発光素子を固定する力が、別の基材が発光素子を固定する力よりも大きいことが好ましい。

（第２の工程）
図２Ａは、本発明の実施形態１に係る第２の工程を示す側面図である。図２Ｂは、図２Ａの平面図である。実施形態１の第２の工程では、第１の工程で基材１０上に配置された複数の発光素子１１のうち、最も外側に配置される発光素子の外側に、第１の間隔をあけてマスク１２を配置する。マスク１２は、基材１０の上面と接するように配置する。なお、最も外側に配置される発光素子とは、第１の工程で配置された複数の発光素子１１のうち、他の発光素子によって囲まれていない側面を有する発光素子のことである。

従来、量産性の観点から、基材等の上面に複数の発光素子を比較的密度が高くなるように配置し、スプレー法で蛍光体層を形成する際、最も外側に配置される発光素子の、他の発光素子に囲まれない側面上に形成される蛍光体層が、他の側面上に形成される蛍光体層に比べて厚く形成されるという問題があった。これは、他の発光素子に囲まれない側面には、スプレー噴霧される蛍光体含有組成物が付着しやすいが、比較的近い位置で対向する発光素子の側面どうしの間には、蛍光体含有組成物が入り込みにくいことによる。しかし、最も外側に配置される発光素子の外側に、第１の間隔をあけてマスクを配置し、側面の外側に他の発光素子が配置されるのと似た状態をつくることで、基材上の複数の発光素子の全側面に、略均一な厚みの蛍光体層を形成することができる。これにより、配光ムラや色ムラの少ない発光装置を提供することができる。なお、本発明において均一な厚みとは、僅かな厚みの差があってもよく、基準となる蛍光体層の厚みに対して９０％〜１１０％程度の厚みであれば、均一な厚みとする。具体的には、蛍光体層の厚みの差が、例えば３０μｍ以下であれば、均一な厚みとする。

最も外側に配置される発光素子１１と対向するマスク１２の側面は、発光素子１１の側面と略同じ形状及び角度で配置されると好ましい。すなわち、発光素子１１の側面がテーパー形状である場合は、マスク１２の側面も同様のテーパー形状とし、基材１０の上面側において発光素子１１から第１の間隔を空けて配置されることが好ましい。

マスク１２の幅は、発光素子１１と略同じ幅であると好ましい。また、マスク１２は、発光素子１１と略同じ高さであることが好ましい。これにより、最も外側に配置される各発光素子の、他の発光素子に囲まれない側面を、他の発光素子で囲まれた発光素子の側面と略同じ状態にすることができる。すなわち、均一な厚みの蛍光体層をより高い精度で形成することが可能となる。

マスク１２は複数の発光素子１１を一体的に取り囲む１つの開口を有する枠状であってもよいし、図２Ｃに示されるように、複数のマスク２２を組み合わせることで、複数の発光素子１１を一体的に取り囲む枠状のマスクのように配置してもよい。これにより、最も外側に配置される発光素子の配置が異なる場合でも、マスクの形状を自在に変更することができる。

（第３の工程）
図３Ａは、本発明の実施形態１に係る第３の工程を示す側面図である。図３Ｂは、図３Ａの平面図である。図４は、本発明の実施形態１に係る第３の工程を示す側面図である。実施形態１の第３の工程では、発光素子１１及びマスク１２に蛍光体含有組成物をスプレーし、発光素子１１の表面を被覆する蛍光体層１３を形成する。蛍光体層１３は、発光素子１１からの出射光を所望の波長に変換するための部材であり、発光素子上にスプレー噴霧した蛍光体含有組成物を硬化することで形成される。ここで、発光素子１１の表面とは、主に発光素子１１の上面及び側面を意味する。なお、蛍光体層１３は、発光素子１１の上面及び側面の一部被覆していなくてもよいし、発光素子１１の上面及び側面以外（例えば、発光素子１１の下面）を被覆していてもよい。

蛍光体含有組成物は、蛍光体、樹脂を含み、スプレー法を用いるために、さらに溶剤を含むものが好ましい。蛍光体含有組成物には、充填剤、光拡散剤、着色剤等が含有されていてもよい。

発光素子の側面の蛍光体層１３の厚みは、上述の第１の間隔の１／２程度未満であることが好ましい。具体的には、第１の間隔を約８００〜１０００μｍ程度とする場合、約４００μｍ程度以下とすることが好ましく、約２００μｍ程度以下、約１００μｍ程度以下がより好ましい。このような厚みとすることで、蛍光体層１３を、発光素子１１上から発光素子１１間における凹凸（より詳細には、発光素子１１の上面、側面、発光素子１１間の基材１０上からなる凹凸）に追従して均一な厚みで形成することができる。すなわち、蛍光体層１３は、発光素子１１の上面に形成される蛍光体層１３の上面よりも、発光素子１１間の基材１０上に形成される蛍光体層１３の上面が低くなるように形成される。また、後述する第４の工程において、蛍光体層１３を切断しやすく、蛍光体層が１３形成された発光素子（発光装置）を個片化しやすい。

このような厚みの蛍光体層１３を形成するには、スプレー法によるスプレー噴霧を均一に繰り返し、所望の厚みが得られるまで蛍光体含有組成物を積層することが好ましい。なお、蛍光体含有組成物を１〜数回程度スプレー塗布した後、仮硬化することが好ましい。仮硬化とは、蛍光体含有組成物に含まれる樹脂が完全に架橋反応を起こす硬化温度よりも低い所定温度で所定時間加熱することで、溶剤を蒸発させ、蛍光体含有組成物を蛍光体層として不完全に硬化させ、成形することをいう。仮硬化の条件は、蛍光体含有組成物の組成に応じて適宜調整することができる。これにより、蛍光体層１３を所望の厚み及び形状に形成することができる。

スプレー法は、ドライ及びウェット方式のいずれをも用いることができる。スプレー法は、特に、オン／オフを断続的に切り替えながら間欠的にスプレーを噴射するパルス式を利用することが好ましい。パルス式によるスプレー法は、例えば、パルススプレー装置４０を利用して行うことができる。

パルススプレー装置４０は、スラリーＳＬである蛍光体含有組成物を貯蔵するシリンジ４１、４２と、シリンジ４１、４２どうしを連結する配管４３と、スラリーＳＬを射出するスプレーノズル４４とを主に備えることができる。シリンジ４１、４２には、エアＡを送り込むためのエアコンプレッサが接続される。これにより、シリンジ４１、４２内部に、圧縮気体４１ｂ、４２ｂが所定圧に保たれる。
シリンジ４１、４２内部には、スラリーＳＬと圧縮気体４１ｂ、４２ｂとの間にプランジャー４１ａ、４２ａが設けられる。プランジャー４１ａ、４２ａは、スラリーＳＬと圧縮気体４１ｂ、４２ｂとを隔てるため、圧縮気体４１ｂ、４２ｂのスラリーＳＬへの溶解を低減することができる。
スプレーノズル４４には、液体通路としての配管４３が接続される。スプレーノズル４４には、エアＡを送り込むためのエアコンプレッサが接続される。

スプレーを行う際、予め、スラリーＳＬをシリンジ４１、４２に投入する。そして、スプレーノズル４４の吐出弁を閉じた状態で、エアコンプレッサからシリンジ４１に所定の圧力でエアを送り込む。このエアの送入により、シリンジ４１内部に充填されたスラリーＳＬが加圧され、流通路である配管４３を介して、シリンジ４に向けて圧送される。その後、同様に、シリンジ４２に所定の圧力でエアを送り込むと、シリンジ４内部に充填されたスラリーＳＬが加圧され、流通路である配管４３を介して、シリンジ４１に向けて圧送される。これを繰り返すことにより、スラリーＳＬがシリンジ４１、４２間を移動しながら攪拌される。これにより、スラリーＳＬに含まれる比重の大きい粒子の沈降を抑止することができ、粒子がスラリーＳＬ中で分散した状態を保持することができる。次に、スプレーノズル４４の吐出弁を開け、エアコンプレッサからスプレーノズル４４に所定の圧力で間欠的にエアを送り込む。これにより、スプレーノズル４４の先端から、エアとともにスラリーＳＬである蛍光体含有組成物が間欠的に噴射され、発光素子１１の上面にスプレーＳＰされる。その際、蛍光体層を均等に形成できるように、スプレーノズル４４を移動させながらスラリーを塗布する。例えば、図３Ｂに示されるように、発光素子１１及びマスク１２が配置された基材１０の端部から端部へ直線状に、位置と移動方向を変更しながら移動させることができる。

パルススプレー方式は、連続スプレー方式に比べて、ノズルからのスラリーＳＬの噴出速度を低減することなく、エアＡの風速を低減することができる。このため、塗布面にスラリーＳＬを良好に供給することができ、かつ、塗布されたスラリーＳＬがエア流によって乱されない。その結果、発光素子１１と蛍光体層１３との密着性を良好にすることができる。

また、パルススプレー方式では、単位時間当たりの噴射量を低減することができる。このため、少量のスラリーＳＬをスプレー噴霧させながら、低速でスプレーノズルを移動させることができる。その結果、凹凸形状を有する塗布面であっても、非常に薄い均一な厚みの蛍光体層１３を形成することができる。

（第４の工程）
図５Ａは、本発明の実施形態１に係る第４の工程を示す側面図である。実施形態１の第４の工程では、第３の工程後、複数の発光素子１１が配置された基材１０を湾曲させることで、蛍光体層１３が形成された発光素子を個片化する。ここで、湾曲とは、基材１０を基材の平面方向及び／又は上下方向に撓らせることである。なお、第４の工程の前に、蛍光体層１３を硬化しておくことが好ましい。硬化として、仮硬化と本硬化とを行うことができる。仮硬化は、樹脂が架橋反応する温度よりも低い所定温度で所定時間加熱することにより、樹脂を不完全に硬化させることをいうものである。本硬化とは、樹脂が架橋反応する温度以上（硬化温度以上）の所定温度で所定時間加熱することにより、樹脂を架橋反応により硬化させることをいう。本硬化により、蛍光体含有組成物に含有される溶剤は略完全に蒸発する。なお、第４の工程の前に仮硬化を行い、第４の工程後に本硬化を行ってもよい。

第３の工程において、蛍光体層１３は、比較的薄い均一な厚みで、複数の発光素子１１上及びそれらの間の基材１０上に追従して凹凸に形成される。このような蛍光体層１３は、基材１０を湾曲させることで蛍光体層１３にかかる引張力（図５Ｂ中、矢印ｎ）によって、発光素子１１間で容易に切り離すことができる。より詳細には、基材１０の湾曲によって蛍光体層１３に引張力（図５Ｂ中、矢印ｎ）が加わると、特に、他の部材との密着力が小さい部分の蛍光体層１３が引き伸ばされる。例えば、発光素子１１の表面に形成された蛍光体層１３及び基材１０上に形成された蛍光体層１３は、それぞれ発光素子１１、基材１０と密着しており（図５Ｂ中、矢印ｍ）引き伸ばされにくいが、その境界付近の蛍光体層１３（すなわち、発光素子１１の側面上を被覆する蛍光体層１３と基材１０上を被覆する蛍光体層１３との境界付近の蛍光体層１３）は引き伸ばされやすい。そして、蛍光体層１３は、その薄く引き伸ばされた部分で切り離され、発光素子１１の上面から側面下部までが蛍光体層１３で被覆された発光素子（発光装置）に、それぞれ個片化することができる。なお、蛍光体層１３の粘着性や厚みによって、蛍光体含有組成物に含有される蛍光体と樹脂の比率、蛍光体の粒径や形状、樹脂の硬度、密着性、強度、伸びなどを考慮し、仮硬化後の蛍光体層１３の状態を調整することで、所望の位置で蛍光体層１３を切断することが可能である。このように蛍光体層１３を切断することで、ダイシング等の切断方法に比べて発光素子１１どうしを密に配置することができ、発光素子（発光装置）を量産性よく形成することができる。

基材１０を湾曲させる方法としては、基材１０の裏側からヘラ等の治具で扱く、発光素子１１をピン等で基材１０の裏側から突き上げる等、適宜所望の方法を選択することができる。基材１０を平面方向に引っ張り、その引張力によって蛍光体層を切り離してもよい。これらの方法を組み合わせて用いてもよい。

以上のように、基材１０を湾曲させて蛍光体層１３を切断することで、ダイシング等の切断方法を用いずに、蛍光体層１３が形成された発光素子（発光装置）ごとに個片化することができる。すなわち、ダイシング等で蛍光体層１３を切断する場合のように発光素子１１間の蛍光体層１３が切り代として除去されることなく、発光素子１１間の蛍光体層１３が千切れることで個片化される。そのため、発光素子（発光装置）の側面の蛍光体層１３の厚さは、第３の工程で形成された蛍光体層１３の厚みに依存する。したがって、第３の工程において、発光素子１１の側面に形成する蛍光体層１３の厚みを均一に形成する必要がある。本実施形態では、最も外側に配置される発光素子の、他の発光素子に囲まれない側面の外側にマスク１２を配置することで、上記を達成することができる。その他、発光素子（発光装置）の個片化は、当該分野で公知の方法、例えば、ブレード、レーザ照射等を用いて行ってもよい。

＜実施形態２＞
図６は、本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法について示す側面図である。実施形態２では、第１の工程において、マスクと同様の役割を果たす側壁を有する基材２０を用いることで、第１の工程と第２の工程とを同時に行う（すなわち、第１の工程で実施形態１におけるマスクが一体となったような基材を用いることで、第２の工程を省略することができる）。詳細には、複数の発光素子１１を一体的に収容でき、最も外側に配置される発光素子を第１の間隔で取り囲む側壁を有する１つの凹部を備える基材２０を利用する。このような基材２０を用いると、上述の効果に加え、製造工程をさらに簡素化でき、製造コスト及び時間を低減させることができる。この場合も、基材の側壁の高さは、基材上に配置される発光素子の高さと同じに設定することが好ましい。なお、上記以外は、実施形態１と略同様の方法を用いることができる。

＜実施形態３＞
図７Ａは、本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法について示す側面図である。図７Ｂは、本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法について示す部分拡大図である。実施形態３では、マスク１２を、少なくとも発光素子１１に面する内側面側が基材１０と離間するように配置する。具体的には、実施形態３では、基材１０上にスペーサ３０を介してマスク１２を配置しており、スペーサ３０を、発光素子１１に面するマスク１２の内側面よりも外側に配置することで、基材１０とマスク１２の間に空隙Ｓを設ける。これにより、第３の工程において、発光素子１１及び基材１０を被覆する蛍光体層１３が、マスク１２上まで連続的に形成される場合でも、第４の工程において、発光素子１１の側面下端まで蛍光体層に被覆された、色むらの少ない発光装置に個片化しやすくなる。
より詳細には、第４の工程において、例えば前述のように、複数の発光素子１１が配置された基材１０を湾曲させることで個々の発光装置に個片化する場合、基材１０を湾曲させる前に、マスク１２を除去することがある。その際、図７Ｂに示されるように、スペーサ３０によって基材１０とマスク１２の間に空隙Ｓがあると、その空隙Ｓ付近に設けられた蛍光体層１３が優先的に延伸し、千切れやすくなる。したがって、複数配列された発光素子１１のうち、最も外側に配置された発光素子１１の側面の蛍光体層１３が、マスク１２を除去する際に一緒に剥がれたり、側面の下端よりも上側で千切れたりすることを防ぐことができ、歩留まりよく発光装置を個片化することができる。

このように、基材１０とマスク１２の間にスペーサ３０を設けることで、マスクを直接基材上に配置する場合に比べ、マスク１２と基材１０の接触面積を少なくすることが可能である。これにより、発光素子１１を固定しておくことが可能な粘着性を有する基材１０を用いたり、マスク１２上まで連続的に蛍光体層１３が形成されたりしても、マスク１２を除去しやすい。また、マスク１２とともにスペーサも除去する場合は、マスク及びスペーサを除去しやすい。例えば、実施形態３では、図７Ａに示されるように、基材１０とスペーサ３０の接触面積よりも、マスク１２と基材の離間領域の面積の方が大きくなるように、スペーサ３０を配置することができる。

前述のように、マスク１２の上面は、発光素子１１の上面と同一面上にあることが好ましいため、スペーサ３０の厚み、すなわち空隙Ｓは、発光素子１１の高さ（厚み）よりも小さいことが好ましい。マスク１２の厚みにもよるが、スペーサ３０の厚み（空隙Ｓ）は、１０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは、５０μｍ〜１００μｍとすることができる。また、スペーサ３０は、発光素子１１に面するマスク１２の内側面から、少なくとも蛍光体層１３の厚み分よりも外側に配置することが好ましい。これにより、蛍光体層１３を形成した際に、蛍光体層１３とスペーサ３０との間に空隙Ｓを設けやすく、第４の工程において、該空隙Ｓ付近で蛍光体層１３が切断されやすくなる。例えば、スペーサ３０は、発光素子１１に面するマスク１２の内側面から、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍ外側に配置することができる。

スペーサ３０は、基材１０とマスク１２の間であって、マスク１２の内側面よりも外側に配置されていれば、形状は特に限定されず、例えば、複数の発光素子１１を一体的に取り囲む１つの開口を有する枠状のものを用いることができる。

以上のように、基材１０及びマスク１２と別体のスペーサ３０を配置する場合、例えば、発光素子１１を基材１０上に配置する際に、基材１０が動かないように基材１０上に配置する基材保持部材を、スペーサ３０として用いてもよい。または、基材１０の下に配置される基材保持部材（具体的には、上面に粘着性を有し、該上面上に基材１０を配置することで基材１０を固定する基材保持部材）において、配置される基材上の発光素子よりも外側に延伸する部分を凸形状とすることで、スペーサ３０として用いてもよい。これにより、発光素子１１を基材１０上に安定的に配置しつつ、工程数を増やすことなく、色むらの少ない発光装置を形成することできる。なお、基材保持部材とスペーサ３０の両方を配置してもよい。

図８は、本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の変形例について示す側面図である。図８に示される変形例は、マスク下面と基材１０との離間距離が、発光素子１１配置側（内側）から外側に向かって大きくなるマスク１２ａと、発光素子１１の上面よりも高い（発光素子の厚みよりも厚い）スペーサ３０ａと、を用いる点で、図７Ａ及び図７Ｂに示される発光装置の製造方法と異なる。例えば、図８に示される変形例では、基材１０上に発光素子１１の上面よりも高いスペーサ３０ａを配置し、そのスペーサ３０ａ上に、段差を有するマスク１２ａを配置することができる。具体的には、スペーサ３０ａの高さから発光素子１１の高さを引いた高さの段差を有するマスク１２ａを準備し、該マスク１２ａを上段の下面とスペーサ３０ａの上面とが接するように、スペーサ３０ａ上に配置する。これにより、スペーサ３０ａの高さを高く設定しつつ、発光素子１１側のマスクの上面を発光素子１１の上面と同一面上に配置することができる。特に、基材保持部材をスペーサとして用いるような場合、スペーサ（基材保持部材）は、基材が動かないように確実に保持させるために、ある程度の厚みを有するものを用いることが好ましい。例えば、厚み０．５ｍｍ〜２．０ｍｍのスペーサ（基材保持部材）を用いることで、基材が動かないように保持させやすくなる。したがって、このように段差を有するマスクを用いることで、発光素子１１の上面よりも高いスペーサ３０ａで基材を確実に保持しつつ、最も外側に配列された発光素子１１の側面の蛍光体層１３を、他の側面の蛍光体層１３と均一な厚みで、且つ、側面の下端まで被覆するように設けることができる。

図９Ａは、本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の変形例について示す側面図であり、スペーサ３０ｂがマスク１２ｂと一体に形成されたものを用いる形態について示すものである。図９Ｂは、本発明の実施形態３に係る発光装置の製造方法の変形例について示す側面図であり、スペーサ３０ｂが基材１０と一体に形成されたものを用いる形態について示すものである。これにより、スペーサを配置する工程を省略することができ、少ない工程数で効率的に色むらの少ない発光装置を形成することができる。

以上のようなスペーサ、スペーサが一体に形成されたマスク又は基材は、基材の粘着性によって基材上に保持（仮固定）させてもよいし、接着剤を用いて基材上に保持させてもよい。また、スペーサとマスクとは、それぞれに凹部又は凸部を設けて嵌合させることで保持させてもよい。なお、保持させずに配置するだけでもかまわない。

なお、実施形態３にかかる発光装置のマスクの内側面側の下面は、基材に接触しない程度に設定されている。また、マスクの上面は、発光素子の上面と略同じ高さとなるように設定されている。

以下に、本発明の実施形態に係る発光装置の構成部材について説明する。

（基材）
基材の材料としては、例えば、樹脂、金属、セラミック、誘電体、パルプ、ガラス、紙又はこれらの複合材料等が挙げられる。可撓性を有する基材であると、第３の工程で湾曲させやすく、蛍光体層１３が形成された発光素子（発光装置）ごとに個片化しやすいため好ましい。特に、シート状、フィルム状の樹脂が好適に用いられる。樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＰＥＴ等が挙げられる。
なお、実施形態２のように、最も外側に配置される発光素子を第１の間隔で取り囲む側壁を有する１つの凹部を備える基材は、平板状の上記材料に折り曲げ加工等で側壁を形成したものを用いることができる。また、実施形態では、基材は蛍光体層が形成された発光素子から除去したが、蛍光体層と同様に切断することで発光素子（発光装置）に保持させてもよい。

（発光素子）
発光素子としては、ＬＥＤやＬＤなどの半導体発光素子を用いることができる。発光素子は、種々の半導体で構成される素子構造と正負の電極とを有していればよく、形状や大きさ等は特に限定されない。また、発光色は用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。特に、紫外〜可視域の発光が可能な窒化物半導体（Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）の発光素子が好ましい。その他、緑色〜赤色発光のガリウム砒素系、ガリウム燐系半導体の発光素子でもよい。
なお、正負の電極が発光素子の同一面側に設けられると、蛍光体層を形成しやすく好ましいが、対向する面上に正負の電極をそれぞれ有する対向電極構造でもよい。

また、発光素子は基板を有していてもよい。基板は、透光性であることが好ましいが、これに限定されない。基板の材料としては、サファイア、スピネル、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、ガリウム砒素、ガリウム燐、インジウム燐、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛などが挙げられる。

（接着剤）
接着剤は、発光素子１１を基材１０上に固定するためのものであり、種類や材料は特に限定されない。絶縁性の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂やガラス等を挙げることができる。導電性の接着剤としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎから選択された少なくとも一種を含む金属ペーストや共晶材、カーボンペースト、ろう材等が挙げられる。その他、有機溶剤や異方性導電部材等を用いてもよい。溶剤は、特に、３００℃程度以下で揮発又は昇華するものが好ましく、２５０℃程度以下で揮発又は昇華するものがより好ましい。これにより、その後の工程における加熱によって接着剤を除去でき、洗浄除去工程を行わずに、発光素子（発光装置）を基材から剥離し、個片化することができる。

（マスク）
マスク１２の形態としては、基材１０とは別途成形したもの、レジストのように基材１０上１０に形成するもの、基材１０と一体のもの等が挙げられる。別途成形するマスクの場合、材料はコストの低減の観点から、洗浄等により繰り返して使用が可能なもの、又はリサイクルが可能なものが好ましい。あるいは、製造工程で使用される溶剤に対する耐溶剤性を有し、耐熱性等を有するものが好ましい。例えば、金属、樹脂等が挙げられる。なかでも、金属、特に、ＳＵＳ、アルミニウム等からなるものが好ましい。
複数の発光素子を一体的に取り囲む１つの開口を有する枠状のマスクを用いる場合、開口は、適宜所望の方法で形成することができる。例えば、平板状のマスク材料を準備し、打ち抜き、レーザ照射等で加工することで、所望の開口を有するマスクを形成することができる。

（蛍光体含有組成物）
蛍光体含有組成物は、上述のように、少なくとも蛍光体、樹脂、溶剤を含有する。
蛍光体は、例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）₂ＳｉＯ₄）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系又はＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ₂ＳｉＦ₆：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体などが挙げられる。波長変換部材は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。これらの材料としては、半導体材料を用いることができ、半導体材料としては、例えばＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳ_xＳｅ_1-x／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。

蛍光体は、粒子状の蛍光体を用いることが好ましい。粒子の形状は、破砕状、球状、中空及び多孔質等のいずれでもよい。蛍光体の粒径は特に限定されず、例えば、粒径が数μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、１２μｍ以上であるものが好ましい。また、粒径が３μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下であるものが好ましい。ここでの粒径は、平均粒径とすることができる。平均粒径は、例えば、Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ’ｓ Ｎｏ）における空気透過法で得られる粒径を指す。

樹脂は、透光性であるものが好ましく、例えば、発光素子から出射される光の６０％以上、７０％以上、８０％以上又は９０％以上を透過させるものがより好ましい。樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等などが挙げられる。具体的には、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂（シリコーン変性エポキシ樹脂等）、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂（エポキシ変性シリコーン樹脂等）、ハイブリッドシリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。特に、耐熱性の観点から、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、液晶ポリマーが好ましい。

溶剤としては、特に限定されるものではなく、樹脂を溶解し得るものであればよい。例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン等の直鎖炭化水素、トルエン等の芳香族炭化水素、アセトン等のケトン系溶媒、イソプロピルアルコール等のアルコール、炭酸ジメチルなどのエステル系の溶媒など又はこれらと同等の溶解性を発揮する代替溶媒等の有機溶剤を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでもエステル系の溶媒を含むもの、特に、炭酸エステル系の溶媒を含むものが好ましい。

充填剤、光拡散剤、着色剤としては、ガラスファイバー、ワラストナイトなどの繊維状フィラー、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、カーボン等の無機フィラー、シリカ、酸化チタン、窒化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラス、蛍光体の結晶又は焼結体、蛍光体と無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。

蛍光体含有組成物は、蛍光体及び樹脂を、質量比で２〜４０：５〜２０で含有するものを用いることができる。蛍光体含有組成物の粘度は、０．０１〜１０００ｍＰａ・ｓ程度に調整することが好ましく、０．１〜１００ｍＰａ・ｓ程度又は０．１〜１０ｍＰａ・ｓ程度がより好ましい。これにより、スプレー法に適用しやすく、塗布量を制御しやすい蛍光体含有組成物とすることができ、蛍光体層を均一な厚みで形成することができる。粘度は、上述の蛍光体及び樹脂に対して、溶剤の質量を調整することにより、適宜調整することができる。溶媒の量は、例えば、蛍光体及び樹脂の合計質量と同等〜約４倍程度の範囲で調整することが好ましい。

以下に、本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法の実施例について示す。

＜実施例＞
実施例では、まず、発光素子１１を配置するための基材１０を準備する。基材１０は、例えば、ポリイミドと粘着剤からなる厚み約２０〜１００μｍ程度のシート状であり、可撓性を有する。また、複数の発光素子１１を準備する。本実施例では、１００個の発光素子１１を配置する。各発光素子１１の大きさは、例えば、平面視で約１０００μｍ×１０００μｍの正方形であり、高さは約１５０μｍである。
第１の工程において、複数の発光素子１１を、基材１０上に行列状に規則的に配置する。複数の発光素子１１は、例えば、それぞれ約２００μｍ間隔（第１の間隔）で配置することができる。

次に、第２の工程において、複数の発光素子１１を配置した基材１０上に、発光素子１１を収容するようにマスク１２を配置する。
マスク１２は、例えば、ＳＵＳからなり、複数の発光素子１１の最も外側に配置する発光素子１１から約２００μｍの間隔（第１の間隔）を空けて配置可能な、複数の発光素子１１を一体的に取り囲む１つの開口を有する枠状のものを用いることができる。例えば、平面視で約３０ｍｍ×３０ｍｍで、約１２．２ｍｍ×１２．２ｍｍの開口を有するマスク１２を用いることができる。マスク１２の高さは、発光素子１１と同じ高さであり、例えば約１５０μｍである。

続いて、第３の工程において、スプレー法により発光素子１１の表面に蛍光体層を形成するために、蛍光体含有組成物を準備する。
蛍光体含有組成物は、例えば、蛍光体として粒径約８〜１０μｍのＹＡＧ系蛍光体、樹脂としてフェニル系のシリコーン樹脂、溶剤としてファインソルブＥ（炭酸エステル系溶剤、三協化学株式会社製）を、質量比で、蛍光体：樹脂＝２３：２で含有し、スラリー状に混合することができる。スラリーの粘度は、例えば、溶剤により約２．４ｍＰａ・ｓ程度に調整することができる。

このスラリー（蛍光体含有組成物）を、パルススプレー装置４０に充填し、スプレー塗布を実施する。スプレー塗布は、蛍光体含有組成物に所望の厚みが得られるまで、数回〜数十回程度実施する。1回〜数回スプレー塗布する毎に前述の仮硬化を実施してもよい。その後、塗布された蛍光体含有組成物を、約１５０℃にて約４時間程度硬化することができる。これより、発光素子１１の上面、側面、基材上に渡ってそれらの凹凸に追従する厚み約３０μｍの蛍光体層１３を形成することができる。

その後、第４の工程において、基材１０を湾曲させる。実施例では、ヘラを用いて基材１０を裏側から扱くことで基材１０を湾曲させる。これにより、蛍光体層１３が下記発光素子１１の側面下端で切断され、上面及び側面に蛍光体層１３が形成された発光素子（発光装置）を得ることができる。なお、マスク１２は、第３の工程後、第４の工程の前に除去してもよい。

以上のような製造方法によれば、複数の発光素子を基材上に高い密度で配置した場合でも、最も外側に配置された発光素子の、他の発光素子に囲まれない側面を被覆する蛍光体層の厚みを、他の側面及び他の発光素子の側面を被覆する蛍光体層の厚みと略同じに形成することができる。すなわち、全ての発光素子の側面に均一な厚みの蛍光体層を形成することができるので、量産性を確保しつつ、色ムラ及び／又は配光ムラの少ない発光装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置などに用いられる発光装置の製造方法に利用することができる。

１０、２０ 基材
１１ 発光素子
１２、１２ａ、１２ｂ、２２ マスク
１３ 蛍光体層
３０、３０ａ、３０ｂ スペーサ
４０ パルススプレー装置
４１、４２ シリンジ
４１ａ、４２ａ プランジャー
４１ｂ、４２ｂ 圧縮気体
４３ 配管
４４ スプレーノズル
Ａ エア
ＳＬ スラリー（蛍光体含有組成物）

Claims (15)

1. 基材上に複数の発光素子をそれぞれ第１の間隔で配置する第１の工程と、
   最も外側に配置される前記発光素子の外側に、前記第１の間隔をあけてマスクを配置する第２の工程と、
   前記発光素子及び前記マスクに蛍光体含有組成物をスプレーし、前記発光素子の表面を被覆する蛍光体層を形成する第３の工程と、を含む発光装置の製造方法。
2. 前記第３の工程において、前記蛍光体層を前記マスクの上面まで連続的に形成する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記マスクを、少なくとも前記発光素子に面する内側面側が前記基材と離間するように配置する請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記マスクと前記基材との間隔を１０μｍ〜２００μｍとする請求項３に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記基材上にスペーサを介して前記マスクを配置しており、前記スペーサは、前記マスクの内側面よりも外側に配置する請求項３又は４に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記スペーサは、前記基材又は前記マスクと一体に形成されている請求項５に記載の発光装置の製造方法。
7. 前記第３の工程において、前記発光素子上の前記蛍光体層の上面よりも、前記発光素子間の前記蛍光体層の上面が低い前記蛍光体層を形成する請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
8. 前記第１の工程において、可撓性の前記基材を用い、
   前記第３の工程後、前記基材を湾曲させて、前記蛍光体層が形成された前記発光素子を個片化する第４の工程をさらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記第２の工程において、前記発光素子と同じ高さの前記マスクを配置する請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
10. 前記第１の間隔を約１０μｍ〜２０００μｍとする請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
11. 前記第３の工程において、前記蛍光体層を約３０μｍ以下の厚みで形成する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
12. 前記第３の工程において、前記スプレーを、パルス式のスプレー法で行う請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
13. 前記第３の工程において、前記蛍光体含有組成物として、蛍光体及び樹脂を、質量比で２〜４０：５〜２０で含み、さらに溶剤を含有する蛍光体含有組成物を用いる請求項１〜１２のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
14. 前記第２の工程において、複数の前記発光素子を収容し得る開口を有する枠状の前記マスクを配置する請求項１〜１３のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
15. 前記基材と前記マスクとは一体である請求項１〜１４のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。