JP2021140037A - 発光素子の製造方法及び発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体膜を基板に転写する際に、蛍光体膜と基板との間に接着剤層を介することなく、蛍光体膜を基板に接着することにより、製造工程数の削減、レーザ照明への適用、及び蛍光体膜の形状設計の制約解消を可能とする。【解決手段】蛍光体を含有し、固形化により蛍光体膜（１２）となる蛍光体粘性膜（２３）を、離型層（２２）を有する転写元基板（２１）に形成する工程と、蛍光体粘性膜（２３）を転写先基板（１１）に対向させて接触させる工程と、転写元基板（２１）を離間させ、蛍光体粘性膜（２３）又は蛍光体膜（１２）を転写先基板（１１）に転写する。【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子の製造方法等に関する。

特許文献１には、基板上に、蛍光体層を設けることのできる蛍光体層転写シートが記載されている。蛍光体層転写シートは、離型基材の表面に蛍光体層を形成し、当該蛍光体層の上に接着剤層を形成したシートである。蛍光体層転写シートによれば、蛍光体層を基板の上に転写することによって、接着剤層を介して蛍光体層を基板の上に接着することができる。

特許第５４２７７０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の蛍光体層転写シートは、接着剤層を介して蛍光体層を基板に接着することから、次の問題点がある。
（１）発光装置の製造工程に接着剤層を形成する工程が必要となる。その工程数分だけ、発光装置の製造工程数が増加する。
（２）有機物を含む接着剤層が基板に残存することになる。接着剤層の低耐熱性により、発熱を伴うレーザ照明に発光装置を適用することは困難である。
（３）基板に転写された蛍光体層の外周に接着剤層が存在することになる。この接着剤層は基板に転写される蛍光体層の形状を設計する際の制約となる。

本発明の一態様は、蛍光体膜を基板に転写する際に、蛍光体膜と基板との間に接着剤層を介することなく、蛍光体膜を基板に接着することにより、製造工程数の削減、レーザ照明への適用、及び蛍光体膜の形状設計の制約解消を可能とする発光素子の製造方法等を実現することを目的とする。

また、蛍光体膜にフッ素や凹凸形状等を付すことで、新たに機能性を付加した発光素子とすることも目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光素子の製造方法は、蛍光体を含有する蛍光体膜を備えた発光素子の製造方法であって、前記蛍光体を含有し、固形化により蛍光体膜となる粘性膜を、離型層を有する転写元基板に形成する工程と、前記粘性膜を転写先基板に対向させて接触させる工程と、転写元基板を離間させ、前記粘性膜又は前記蛍光体膜を転写先基板に転写する工程と、を含む。

また、それらの工程で製造された発光素子により前述の課題を解決する。

本発明の一態様によれば、蛍光体膜を基板に転写する際に、蛍光体膜と基板との間に接着剤層を介することなく、蛍光体膜を基板に接着することにより、製造工程数の削減、レーザ照明への適用、及び蛍光体膜の形状設計の制約解消を可能とする。

また、蛍光体膜へのフッ素が残留することで、耐環境性を向上し、さらに、蛍光体膜に機能を付加する構造を付け加えることで、反射防止などの機能性の付加を可能とする。

本発明の実施形態１に係る発光素子の概略構成図である。 上記実施形態１に係る発光素子の製造工程図である。 上記実施形態１の変形例１に係る発光素子の製造工程図である。 上記実施形態１の変形例２に係る発光素子の製造工程図である。 上記実施形態１の変形例３に係る発光素子の製造工程図である。 本発明の実施形態２に係る発光素子の製造工程図である。 本発明の実施形態３に係る発光素子の製造工程図である。 上記実施形態３に係る発光素子を説明するための説明図である。 本発明の実施形態４に係る発光素子の製造工程図である。 上記実施形態４の変形例１に係る発光素子の製造工程図である。 本発明の実施形態５に係る光源装置の概略構成図である。 本発明の実施形態６に係る発光素子の概略構成図である。 本発明の実施形態７に係る発光素子の概略構成図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

さらに、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための発光素子の製造方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質や、それらの形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

発光素子についても上記と前述の内容に、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更等が可能である。

〔実施形態１〕
（発光素子の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る発光素子１の概略構成図である。図１に示すように、発光素子１は、転写先基板１１と、転写先基板１１の上に形成された蛍光体膜１２とを備える。

転写先基板１１は、例えば、アルミニウム基板である。ただし、転写先基板１１は、アルミニウム基板に限定されるものではない。

蛍光体膜１２は、例えば、バインダと当該バインダに分散された複数個の蛍光体粒子とから構成される。蛍光体膜１２は、蛍光体粒子が分散されたバインダを乾燥させた膜である。バインダに分散される蛍光体粒子は、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子である。ただし、蛍光体粒子はＹＡＧ系蛍光体粒子に限定されるものではない。蛍光体粒子は、レーザ素子１３から出射される励起光１４が照射されることにより蛍光を発光する蛍光体粒子であれば良い。レーザ素子１３は、例えば半導体レーザ素子である。

蛍光体膜１２に含まれる蛍光体粒子は、励起光１４が照射されることにより、励起状態となる。これにより、蛍光体粒子は、励起光１４の波長とは異なる波長の光を発光する。また、励起光１４の一部は、蛍光体粒子の表面にて反射された後、蛍光体膜１２から出射される。蛍光体粒子から発光される光と蛍光体粒子の表面にて反射された光とは混色化される。当該混色化された光が蛍光体膜１２から発光される発光光１５となる。

（発光素子の製造工程）
図２に、図１に示した発光素子１を製造するための製造工程図を示す。

図２の上段図において、転写元基板２１の上に、離型層２２、蛍光体粘性膜（粘性膜）２３が、この順に形成される。離型層２２は、転写元基板２１の主面の全面を覆うように形成される。蛍光体粘性膜２３は、離型層２２の主面の一部を覆うように形成される。

転写元基板２１は、例えば、平板状のアルミニウム基板である。

蛍光体粘性膜２３は、上述の複数個の蛍光体粒子及びバインダと、所定の溶剤とを混合したペーストである。蛍光体粘性膜２３は、離型層２２の上において所定の厚さとなるよう、例えばスクリーン印刷法を用いて離型層２２の上に塗布される。

図２の中段図において、まず、転写元基板２１の上に形成された蛍光体粘性膜２３の他の主面が転写先基板１１の主面と平行となるように、蛍光体粘性膜２３の他の主面と転写先基板１１の主面とを対向させる。そして、転写元基板２１を転写先基板１１に徐々に近づくように移動させ、蛍光体粘性膜２３の他の主面と転写先基板１１の主面とを接触させる。

蛍光体粘性膜２３が転写先基板１１に接触した際に、転写元基板２１の移動を停止させることが好ましい。蛍光体粘性膜２３が転写先基板１１に接触した後、引き続き、転写元基板２１を転写先基板１１に向けて移動させてしまうと、転写元基板２１を転写先基板１１に押し当てる力により、転写先基板１１と転写元基板２１との間において蛍光体粘性膜２３が広がり、それにより、蛍光体粘性膜２３の膜厚が、想定している膜厚とならない、又は、不均一となる、といった不具合が生じる。

また、蛍光体粘性膜２３が転写先基板１１に接触した後、転写元基板２１を転写先基板１１に押し当てる力を制御することで、蛍光体粘性膜２３の膜厚を所望の膜厚としてもよい。上記の制御は、上述の押し当てる力による蛍光体粘性膜２３の膜厚変化を利用する制御である。

次に、転写先基板１１に蛍光体粘性膜２３を接触させた状態で、蛍光体粘性膜２３を乾燥させる。蛍光体粘性膜２３に含まれる水分は、蛍光体粘性膜２３を乾燥させることにより、蛍光体粘性膜２３から除去される。この水分の除去により、蛍光体粘性膜２３は固形化され、蛍光体膜１２に変化する。

蛍光体粘性膜２３の粘度は、１０，０００〜１，０００，０００ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。蛍光体粘性膜２３の粘度が１０，０００ｍＰａ・ｓよりも小さいと、蛍光体粘性膜２３は、その乾燥前に、離型層２２の主面上に広がってしまう。この場合、所定の形状の蛍光体膜１２が形成されない。一方、蛍光体粘性膜２３の粘度が１，０００，０００ｍＰａ・ｓよりも大きいと、離型層２２の主面上に蛍光体粘性膜２３をスクリーン印刷法を用いて塗布する際、かすれなどが生じて膜厚が均一な蛍光体粘性膜２３を形成できない。以上の理由から、蛍光体粘性膜２３の粘度は、１０，０００〜１，０００，０００ｍＰａ・ｓの範囲とすることが好ましい。

離型層２２は、転写元基板２１から蛍光体膜１２を離間させる機能を果たす層である。転写元基板２１から離間された蛍光体膜１２は、後述の図２の下段図に示すように、転写先基板１１の上に転写される。

より詳細には、離型層２２は、転写元基板２１から転写先基板１１に蛍光体膜１２を転写する際に、蛍光体膜１２を転写元基板２１から離間し易くする機能を果たしている。離型層２２に含まれる離型剤は、例えばフッ素系樹脂である。当該離型剤としては、有機系材料、無機系材料、又は、有機系材料及び無機系材料を複合した材料を用いることができる。有機系材料としては、例えば、オイル系、シリコーン系、ワックス系、界面活性剤、及びフッ素系を挙げることができる。無機系材料としては、例えば、窒化ホウ素、アルミナ、ダイヤモンドを挙げることができる。

また、離型層２２の膜厚が厚くなりすぎると、凹凸を設けた転写元基板２１（例えば、後述の図７の凹部２１Ｅ−１が当該凹凸に対応）の当該凹凸を離型層２２で埋めてしまう恐れがある。このため、離型層２２の膜厚は、蛍光体膜１２を離型層２２から容易に離間することのできる離型性が発揮される範囲にするのが望ましい。

それゆえ、離型層２２の膜厚は１０ｎｍ以下であることが好ましい。ただし、この値は、転写元基板２１の主面の粗さに依存するものであり、多少増減することに留意すべきである。

蛍光体粘性膜２３を固形化させる場合、蛍光体粘性膜２３を常温で放置し、蛍光体粘性膜２３を自然乾燥させれば良い。

また、蛍光体粘性膜２３の固形化を促進する必要がある場合には、高温で乾燥させれば良い。例えば１５０℃の温度で乾燥させれば良い。また、温度は、蛍光体粘性膜２３に含まれる水分を蒸発させる１００℃以上であり、且つ、蛍光体粘性膜２３に含まれる蛍光体粒子の劣化、並びに転写先基板１１及び転写元基板２１の溶融が生じる所定の温度よりも低いことが好ましい。さらに、離型層２２が所定の温度以上になると、離型層２２に含まれるフッ素系樹脂等の離型剤が熱分解されてしまう。この熱分解により、蛍光体膜１２が離型層２２に張り付き、離型層２２からはがしにくくなるおそれがある。以上により、蛍光体粘性膜２３の加熱は、１００〜１５０℃の温度範囲で行うことがより好ましい。

図２の下段図において、蛍光体粘性膜２３に含まれる水分が蒸発し、固形化された蛍光体膜１２が形成された後、転写元基板２１を離型層２２とともに離間して蛍光体膜１２を転写先基板１１に転写する。

このようにして、転写先基板１１と蛍光体膜１２とを備えた発光素子１を製造することができる。

発光素子１によれば、転写元基板２１の主面にスクリーン印刷の妨げとなる凹凸が存在する部分があったとしても、その部分を回避しつつ、転写元基板２１の主面に蛍光体膜１２を転写することができる。これにより、転写元基板２１に形成した蛍光体粘性膜２３のすべてを転写先基板１１に移動させることができる。それゆえ、発光素子１によれば、蛍光体粘性膜２３のロスも生じない。

また、発光素子１では、蛍光体膜１２と転写先基板１１との間には有機物を含む接着剤を使用しない。それゆえ、発光素子１によれば、発光素子１が高温になる場合、又は、高温にさらされる場合、のいずれにおいても、発光素子１の発光性能において信頼性を損ねることがない。

なお、本実施形態においては、上述したとおり、（１）蛍光体粘性膜２３の主面を転写先基板１１の主面に接触させた後、（２）蛍光体粘性膜２３に含まれる水分を蒸発させ蛍光体粘性膜２３を固形化させた後、（３）転写元基板２１を離間し、蛍光体膜１２を転写先基板１１の主面上に移動させる工程を「転写」と称する。

また、本実施形態においては、（１）蛍光体粘性膜２３の主面を転写先基板１１の主面に接触させた後、（２）転写元基板２１を離間し、蛍光体粘性膜２３を転写先基板１１の主面上に移動させる工程も「転写」と称する。この場合、転写後に、蛍光体粘性膜２３に含まれる水分を蒸発させ蛍光体粘性膜２３を固形化させて蛍光体膜１２を形成する。

（実施形態１の変形例１）
図３は、実施形態１の変形例１を説明するための説明図である。図３の上段図に記載の工程が図２の上段図に記載の工程に対応する。図３の中段図に記載の工程が図２の中段図に記載の工程に対応する。図３の下段図に記載の工程が図２の下段図に記載の工程に対応する。

本変形例１に係る発光素子が実施形態１に係る発光素子１と異なる点は、実施形態１の転写先基板１１に代えて、その側面視において略直角三角形状に形成されている転写先基板１１Ａを備える点である。

本変形例１に係る発光素子では、図３の中段図に示すように、蛍光体粘性膜２３は転写先基板１１Ａの傾斜面に接触する。そして、図３の下段図に示すように、蛍光体膜１２は、転写先基板１１Ａの傾斜面に移動する。

蛍光体膜１２に含まれる蛍光体は、例えばＹＡＧ蛍光体粒子である。蛍光体膜１２の膜厚は、例えば２０μｍである。離型層２２に含まれる離型剤は、例えばフッ素系樹脂である。また、図１に示した励起光１４は、例えば波長が４５０ｎｍの励起光である。

本変形例１に係る発光素子によれば、転写先基板１１Ａの傾斜面に蛍光体膜１２を転写することができる。本変形例１に係る発光素子によれば、蛍光体膜１２が転写された転写先基板１１Ａの主面側に励起光１４を照射し、当該主面側から発光光１５を発光させることができる。

（実施形態１の変形例２）
図４は、実施形態１の変形例２を説明するための説明図である。図４の上段図に記載の工程が図２の上段図及び中段図に記載の工程に対応する。図４の下段図に記載の工程が図２の下段図に記載の工程に対応する。

本変形例１に係る発光素子が実施形態１に係る発光素子１と異なる点は、第一に、実施形態１の転写先基板１１に代えて、凹部１１Ｂ−１を有する転写先基板１１Ｂを備える点である。第二に、実施形態１の転写元基板２１に代えて、凸部２１Ｂ−１を有する転写元基板２１Ｂを備える点である。凹部１１Ｂ−１及び凸部２１Ｂ−１は、図４に示すとおり、その側面視において略半円形状である。

本変形例２に係る発光素子では、図４の上段図に示すように、凸部２１Ｂ−１を有する転写元基板２１Ｂに形成した離型層２２Ｂの主面の上に、蛍光体粘性膜２３Ｂを例えば静電塗布法により形成する。そして、転写元基板２１Ｂの凸部２１Ｂ−１に蛍光体粘性膜２３Ｂを形成した後、凹部１１Ｂ−１を有する転写先基板１１Ｂの主面の上に、蛍光体粘性膜２３Ｂが形成された転写元基板２１Ｂの凸部２１Ｂ−１を当接させる。

転写元基板２１Ｂを離型層２２Ｂとともに離間することより、図４の下段図に示すように、凹部２１Ｂ−１を有する転写先基板１１Ｂに蛍光体膜１２Ｂを転写することができる。

（実施形態１の変形例３）
図５は、実施形態１の変形例３を説明するための説明図である。図５の上段図に記載の工程が図２の上段図及び中段図に記載の工程に対応する。図５の下段図に記載の工程が図２の下段図に記載の工程に対応する。

本変形例３に係る発光素子が実施形態１に係る発光素子１と異なる点は、第一に、実施形態１の転写先基板１１に代えて、凹部１１Ｃ−１を有する転写先基板１１Ｃを備える点である。第二に、実施形態１の転写元基板２１に代えて、凸部２１Ｃ−１を有する転写元基板２１Ｃを備える点である。凹部１１Ｃ−１及び凸部２１Ｃ−１は、図５に示すとおり、その側面視において略矩形形状である。

本変形例２に係る発光素子では、図５の上段図に示すように、凸部２１Ｃ−１を有する転写元基板２１Ｃに形成した離型層２２Ｃの主面の上に、蛍光体粘性膜２３Ｃを例えば静電塗布法により形成する。そして、転写元基板２１Ｃの凸部２１Ｃ−１に蛍光体粘性膜２３Ｃを形成した後、凹部１１Ｃ−１を有する転写先基板１１Ｃの主面の上に、蛍光体粘性膜２３Ｃが形成された転写元基板２１Ｃの凸部２１Ｃ−１を当接させる。

転写元基板２１Ｃを離型層２２Ｃとともに離間することにより、図５の下段図に示すように、凹部２１Ｃ−１を有する転写先基板１１Ｃに蛍光体膜１２Ｃを転写することができる。

〔実施形態２〕
図６は、本発明の実施形態２に係る発光素子を製造するための製造工程図を示す。図６の上段図に記載の工程が図３の上段図に記載の工程に対応する。図６の中段図に記載の工程が図３の中段図に記載の工程に対応する。図６の下段図に記載の工程が図３の下段図に記載の工程に対応する。

実施形態２に係る発光素子が実施形態１の変形例１に係る発光素子と異なる点は、蛍光体粘性膜２３Ｄ及び蛍光体膜１２Ｄが複数のスペーサ２４Ｄを含む点である。

スペーサ２４Ｄは、シリカを原料とした中実のガラスビーズの粒状物である。当該粒状物の直径は、蛍光体膜１２Ｄの膜厚に相当するものが使用される。

実施形態２に係る発光素子によれば、蛍光体粘性膜２３Ｄにスペーサ２４Ｄが含まれるので、転写先基板１１Ｄに蛍光体粘性膜２３Ｄを積層した転写元基板２１Ｄを接触させて加圧する際、蛍光体粘性膜２３Ｄの膜厚を一定に維持することができる。これにより、膜厚が均一の蛍光体膜１２Ｄを製造することができる。

〔実施形態３〕
図７は、本発明の実施形態３に係る発光素子を製造するための製造工程図を示す。図７の上段図に記載の工程が図２の上段図に記載の工程に対応する。図７の中段図に記載の工程が図２の中段図に記載の工程に対応する。図７の下段図に記載の工程が図２の下段図に記載の工程に対応する。

本実施形態３に係る発光素子が実施形態１に係る発光素子１と異なる点は、実施形態１の転写元基板２１に代えて、複数の凹部２１Ｅ−１を有する転写元基板２１Ｅを備える点である。

図８を用いて、複数の凹部２１Ｅ−１について、詳述する。複数の凹部２１Ｅ−１の高さｈ及びピッチｐはいずれも、図１に示した励起光１４の波長をλ、蛍光体膜１２Ｅの屈折率をｎとすれば、λ／ｎ以下に設定する必要がある。

例えば、励起光１４の波長λを４５０ｎｍとし、蛍光体膜１２Ｅ−１の屈折率ｎを１．８とした場合、複数の凹部２１Ｅ−１の高さｈ及びピッチｐはいずれもλ／ｎ＝２５０ｎｍ以下にすることが望ましい。

また、励起光１４を蛍光体膜１２Ｅに吸収させるために、蛍光体膜１２Ｅは一定の膜厚が必要となる。図８に示すように、転写元基板２１Ｅには、蛍光体膜１２Ｅの膜厚を確保するために、転写元基板２１Ｅに溝部２１Ｅ−２を設けるとよい。これにより蛍光体膜１２Ｅの膜厚が確保される。蛍光体膜１２Ｅに吸収された励起光１４は、波長変換される励起光１４の割合と波長変換されずに出射される励起光１４の割合が蛍光体膜１２Ｅの膜厚の厚さによって変化する。したがって、蛍光体膜１２Ｅの膜厚は、色温度の制御につながる。

転写元基板２１Ｅに溝部２１Ｅ−２を設けた場合と設けない場合とを比較すると、波長変換される励起光１４の割合が波長変換されずに出射する励起光１４の割合よりも増えるので、高輝度の発光光１５を得ることができる。

また、蛍光体膜１２Ｅに複数の凹部２１Ｅ−１を設けたモスアイ構造とすることで、励起光１４が蛍光体膜１２Ｅの表面で反射されずに、蛍光体膜１２Ｅに入射しやすくなる。

モスアイ構造は、屈折率の異なる媒体である空気と材料との境界において屈折率の変化が、擬似的に連続なものになる特徴を有する。モスアイ構造を有する媒体表面は、一般に屈折率の異なる媒体の境界で生じることになる光の反射を抑制することができる。

本実施形態３に係る発光素子により、蛍光体膜１２Ｅに入射する励起光１４の比率が向上するため、蛍光体膜１２Ｅが平板状のものと比較してより高輝度となる。

〔実施形態４〕
図９は、本発明の実施形態４に係る発光素子を製造するための製造工程図を示す。図９の上段図に記載の工程が図２の上段図に記載の工程に対応する。図９の中段図に記載の工程が図２の中段図に記載の工程に対応する。図９の下段図に記載の工程が図２の下段図に記載の工程に対応する。

本実施形態４に係る発光素子が実施形態１に係る発光素子１と異なる点は、付加機能層２５Ｆを備える点である。図９の上段図に示すように、転写元基板２１Ｆの上に、離型層２２Ｆ、付加機能層２５Ｆ、蛍光体粘性膜２３Ｆが、この順に形成される。

付加機能層２５Ｆとして、例えばＡＲ（Ａｎｔｉ―Ｒｅｆｒｅｃｔｉｏｎ）コート層が挙げられる。ＡＲコート層は、図１に示した励起光１４の、蛍光体膜１２Ｆの表面における反射を低減させて、励起光１４の、蛍光体膜１２Ｆへの入射を促進させる機能を有している。この機能により、蛍光体膜１２Ｆから高輝度の発光光１５を発光させることができる。

蛍光体膜１２Ｆと付加機能層２５Ｆとの接着強度は、付加機能層２５Ｆと離型層２２Ｆとの接着強度よりも高い。したがって、離型層２２Ｆを有する転写元基板２１Ｆを離間させることで、付加機能層２５Ｆは蛍光体膜１２Ｆに接着し、蛍光体膜１２Ｆの表面に付加機能層２５Ｆを残存させることができる。

付加機能層２５ＦとしてＡＲコート層の他、多層膜で構成したり、蛍光体の粒子の粒径といった物理的特性の異なる材料を離型層２２Ｆの上に形成したりしてもよい。多膜層の例として、離型層２２Ｆの表面にＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３の薄膜を所定の膜厚でそれぞれ蒸着した多層膜のＡＲコートがある。これらＡＲコートは、励起光１４の入射に対して、無反射となるように設計すれば良い。

（実施形態４の変形例１）
図１０は、実施形態４の変形例１に係る発光素子を製造するための製造工程図を示す。図１０の上段図に記載の工程が図２の上段図及び中段図に記載の工程に対応する。図１０の下段図に記載の工程が図２の下段図に記載の工程に対応する。

本変形例１に係る発光素子が実施形態１に係る発光素子１と異なる点は、蛍光体膜１２Ｇの主面の上に、離型層凸部２２Ｇ−２を残存させる点である。離型層２２Ｇは、透明であり、且つ、熱伝導性を有する離型剤である。

透明でかつ良好な熱伝導性を有する離型層２２Ｇが、蛍光体膜１２Ｇの転写後、蛍光体膜１２Ｇの表面側に離型層凸部２２Ｇ−２が残ることで、蛍光体膜１２Ｇの上部からの放熱を促進させる付加機能層２５Ｆとしての効果を奏することができる。

なお、離型層２２Ｇは、必ずしも透明である必要は無く、蛍光体膜１２Ｇの発光特性及び耐熱性が維持されていればよい。

ここで、蛍光体膜１２Ｇを離型層２２Ｇから離型する方法には、界面剥離と層間剥離がある。界面剥離は、転写元基板２１Ｇに離型層２２Ｇの原料が極薄に接着されており、離型時に蛍光体膜１２Ｇへの離型層の一部が付着するのは僅かである。界面剥離を形成する離型剤は、例えばフッ素系である。界面剥離を形成するフッ素系の離型剤で離型層２２Ｇを剥離させた場合には、蛍光体膜１２Ｇの最表面にフッ素が高く残存することになる。フッ素濃度は、蛍光体膜１２Ｇの深さ方向において、蛍光体膜１２Ｇの最表面が最も高くなる。

その一方、層間剥離は、転写元基板２１Ｇに離型層２２Ｇが厚く形成されているため、離型時に蛍光体膜１２Ｇから離型層２２Ｇの厚みの一部が剥離し、蛍光体膜１２Ｇの表面に層をなして残存する。蛍光体膜１２Ｇの表面側に離型層の一部が残る離型層凸部２２Ｇ−２が形成されるのは、層間剥離の場合である。離型層凸部２２Ｇ−２の層間剥離を形成する離型剤は、例えばオイル系、シリコーン系及びワックス系である。

また、フッ素が蛍光体膜１２Ｇに残留することで、フッ素が保護膜として機能し、特に撥水性の面や防汚性といった耐環境性能を向上させることができる。

〔実施形態５〕
図１１は、本発明の実施形態５に係る光源装置の概略構成図である。図１１の左図は、支持台３１の上に、転写先基板１１を配置した構成例である。図１１の右図は、支持台３１の上に、転写先基板１１を用いることなく、蛍光体膜１２を配置した構成例である。

図１１の左図の構成例では、転写先基板１１に蛍光体膜１２を転写し、転写先基板１１を支持台３１の傾斜面に設置している。

一方、実施形態１〜４及び各変形例で述べたとおり、蛍光体粘性膜２３を形成させる部分の形状は平坦でなくても転写が可能である。図１１の右図の構成例では、転写先基板１１を用いず、支持台３１の傾斜面に蛍光体膜１２を直接転写する。これにより、転写先基板１１を用意する必要が無く、転写先基板１１を支持台３１に接着させる工程を削減することができる。

また、転写先基板１１に相当する支持台３１の形状は、自由に可変することできる。また、転写先基板１１を支持台３１に接着させることがないので、転写先基板１１を接着させた場合の転写先基板１１と支持台３１のエアギャップがなくなり、放熱性の優れた構造となる。

なお、支持台３１は、例えばアルミニウム製支持台である。

また、図１１の左図及び右図のいずれの構成例であっても、レーザ素子１３から出射された励起光１４は、蛍光体膜１２に照射される。蛍光体膜１２から発光される発光光１５は、リクレクター３２にて反射される。反射光１６は、所定の方向に向かって、光源装置から出射される。

〔実施形態６〕
図１２は、本発明の実施形態６に係る発光素子の概略構成図である。図１２の左図は、支持台３３から見て、蛍光体膜１２が、レーザ素子１３側と反対側に配置されている構成例である。図１２の右図は、支持台３３から見て、蛍光体膜１２が、レーザ素子１３側と同じ側に配置されている構成例である。

図１２の左図の構成例では、レーザ素子１３から出射された励起光１４が、支持台３３を透過し、蛍光体膜１２に照射される。図１２の右図の構成例では、蛍光体膜１２から発光される発光光１５が、支持台３３を透過する。

このように、本実施形態６は、支持台３３が励起光１４又は発光光１５を透過する。

また、本実施形態６は、光を透過するサファイア製の支持台３３の上に、蛍光体膜１２が転写される。これにより、転写先基板を用意する必要が無く、転写先基板を支持台３１に接着させる工程を削減することができる。

支持台３３は、高透過性及び高熱伝導性のものであれば他の材料でもよい。

上述の各実施形態及び各変形例では、反射型のレーザ照明における発光素子に適用可能な実施形態であった。本実施形態６は、透過型のレーザ照明における発光素子に適用可能な実施形態である。

〔実施形態７〕
図１３は、本発明の実施形態７に係る発光素子の概略構成図である。本実施形態７は、プロジェクターで用いられる円柱状の蛍光体ホイール３４Ｈ及び３４Ｊに関する実施形態である。

図１３の左上段図及び左下段図に示す蛍光体ホイール３４Ｈは、その中央部にする存在するモーター駆動装置（図示省略）の回転軸３５Ｈに固定されている円柱状の治具である。一般的には、円盤状の蛍光体ホイール３４Ｈの表面上に蛍光体膜１２Ｈを堆積して使用する。蛍光体膜１２Ｈは、励起光１４の入射側に面した、転写先基板１１Ｈの主面の上にリング状に形成される。この場合、蛍光体膜１２Ｈをリング状に形成することから、蛍光体ホイール３４Ｈの重心決定が複雑となり、真円とならず、偏心が生じうる可能性がある。

一方、図１３の右上段図及び右下段図に示す蛍光体ホイール３４Ｈは、蛍光体膜１２Ｊを円柱状の転写先基板１１Ｊの側面の上に転写することにより、回転軸３５Ｊに対して垂直に励起光１４を当てる構造となる。この構造では、偏心の影響を大きく受けないことから信頼性の高い発光素子とすることができる。

なお、図示はしないが、転写元基板は、離型層を表面に有する形状の形成が容易なテープである。転写先基板１１Ｊは円柱状のアルミニウム製ホイールである。転写元基板であるテープの上に形成された蛍光体粘性膜２３は、転写先のホイール側面に蛍光体粘性膜２３が形成されている面を対向させ纏わせるように接着する。その状態を維持したまま蛍光体粘性膜２３を乾燥させて蛍光体膜１２Ｊとし、テープを蛍光体膜１２Ｊから離間することにより形成する。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光素子の製造方法は、蛍光体を含有する蛍光体膜を備えた発光素子の製造方法であって、前記蛍光体を含有し、固形化により蛍光体膜となる粘性膜を、離型層を有する転写元基板に形成する工程と、前記粘性膜を転写先基板に対向させて接触させる工程と、前記転写元基板を離間させ、前記粘性膜又は前記蛍光体膜を転写先基板に転写する工程と、を含む。

本発明の態様２に係る発光素子の製造方法は、上記態様１において、前記粘性膜の粘度は、１０，０００〜１，０００，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。

本発明の態様３に係る発光素子の製造方法は、上記態様１又は２において、前記粘性膜は、前記蛍光体膜の膜厚に直径が等しいスペーサを含むことが好ましい。

本発明の態様４に係る発光素子の製造方法は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記転写先基板は、その側面視において、傾斜形状、半径形状、又は矩形形状を有することが好ましい。

本発明の態様５に係る発光素子の製造方法は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記転写元基板は、複数の凹部形状を有することが好ましい。

本発明の態様６に係る発光素子の製造方法は、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記転写元基板に付加機能層を形成する工程をさらに含み、前記粘性膜を前記付加機能層に形成することが好ましい。

本発明の態様７に係る発光素子の製造方法は、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記離型層の一部は、前記転写先基板に転写された前記蛍光体膜の表面に剥離層として付着することが好ましい。

本発明の態様８に係る発光素子の製造方法は、上記態様１から７のいずれかにおいて、前記離型層は、有機系材料、無機系材料、又は、有機系材料及び無機系材料を複合した材料であることが好ましい。

本発明の態様９に係る発光素子の製造方法は、上記態様１において、前記転写元基板は、離型層を有する形状が形成可能なテープであり、前記転写先基板は、円柱形状を形成しており、前記転写先基板の円周側面に前記蛍光体膜を形成することが好ましい。

本発明の態様１０に係る発光素子は、上記態様１から９のいずれかの発光素子の製造方法により製造される。

本発明の態様１１に係る発光素子は、フッ素の深さ方向の濃度分布において最表面が最も高い蛍光体膜を備える。

〔その他の実施形態〕
上述した各実施形態及び各実施例においては、励起光１４は、レーザ素子１３から照射した励起光１４を指すものとするが、それに限定されるものではなく、ＬＥＤ等の一般に使用されている光源を集光して高出力化した光であってもよい。

あるいは、素子が高温になるものであれば適用できるので、例えば励起光に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて小粒子径の蛍光体を励起するマイクロＬＥＤディスプレイ用素子でもよい。

上述した各実施形態及び各実施例においては、蛍光体膜１２を励起する光として励起光１４を用いているが、励起光が紫外光であってもよい。発光素子１の蛍光体膜１２が紫外光で励起する蛍光材料で構成されていれば、紫外光を励起光として発光素子１を発光させることができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１１ 転写先基板
１２ 蛍光体膜
２１ 転写元基板
２３ 蛍光体粘性膜（粘性膜）
２２ 離型層
２４Ｄ スペーサ
２５Ｆ 付加機能層

Claims (11)

1. 蛍光体を含有する蛍光体膜を備えた発光素子の製造方法であって、
   前記蛍光体を含有し、固形化により蛍光体膜となる粘性膜を、離型層を有する転写元基板に形成する工程と、
   前記粘性膜を転写先基板に対向させて接触させる工程と、
   前記転写元基板を離間させ、前記粘性膜あるいは前記蛍光体膜を転写先基板に転写する工程と、
   を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
2. 前記粘性膜の粘度は、１０，０００〜１，０００，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
3. 前記粘性膜は、前記蛍光体膜の膜厚に直径が等しいスペーサを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子の製造方法。
4. 前記転写先基板は、その側面視において、傾斜形状、半径形状、又は矩形形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
5. 前記転写元基板は、複数の凹部形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に発光素子の製造方法。
6. 前記転写元基板に付加機能層を形成する工程をさらに含み、
   前記粘性膜を前記付加機能層に形成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
7. 前記離型層の一部は、前記転写先基板に転写された前記粘性膜又は前記蛍光体膜の表面に剥離層として付着することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
8. 前記離型層は、有機系材料、無機系材料、又は、有機系材料及び無機系材料を複合した材料であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
9. 前記転写元基板は、離型層を有する形状が形成可能なテープであり、
   前記転写先基板は、円柱形状を形成しており、
   前記転写先基板の円周側面に前記粘性膜又は前記蛍光体膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法により製造された発光素子。
11. フッ素の深さ方向の濃度分布において最表面が最も高い蛍光体膜を備えることを特徴とする発光素子。

Images