JP6481154B2 - 粉粒体の塗布方法 - Google Patents
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Description
更に詳細には粉粒体である蛍光体のみ、または蛍光体と溶媒からなるスラーリー(Slurry)を基材、例えばステンレススティールなどの金属、金属の表面にコートした複合体、セラミックプレート、ゴムプレート、プラスチックフィルム、紙などの通気性基材等に塗布し、スラーリーの場合、揮発分を蒸発させ後、基材上の蛍光体を吸引して真空雰囲気下に配置したLEDまたはLED部材に塗布することができる。また粉粒体は基材に薄膜で均一に積層塗布し、基材上の粉粒体をエジェクター機構を利用して吸引しチューブなどの流路を経由させて被塗物に塗布することも含まれる。
LED部材とはLEDを製造する過程で使用するものであって、セラミックなどのプレート、蛍光体の転写フィルムいわゆる蛍光体シートなどを含み、特に限定されるものではない。
基材への塗布手段はディスペンサー、スロットノズル、霧化粒子施与、静電気付加霧化粒子施与、連続的又はパルス的スプレイ、静電気付加スプレイ、インクジェット、スクリーンスプレイ、スクリーンプリンティング、ロールコート方式等を含むがこれらに限定するものではない。
また基材はシートやプレート、円筒や円柱、円板、長尺のプラスチックフィルムや金属のロールストック、通気性のある無塵紙、通気性のあるフィルム、通気性のあるセラミックスプレートなどを含み寸法、形状、厚みなどその形態を問わない。特に基材に通気性があると粉粒体を吸引する際、理想的な気粉混合体として下流に移送できるので都合が良い。
その解決方法として、LEDチップの周囲にダムを形成したり、リフレクターを利用してスラーリーの充填を行っていたため、工程が複雑であるだけでなく、スラーリーの流動性を高めるためシリコーン樹脂などのバインダーを蛍光体より多くする必要があったため膜厚が必要以上に厚くなっていたため光のロスが発生し性能的に劣っていた。
また、後からシリコーン樹脂などでレンズモールドする際、モールド用シリコーン樹脂とLED周囲の蛍光体リッチ層との密着が悪くなることから、マスクを使用してLED周囲はコートしないようにしていたがマスクに付着した蛍光体は反応硬化タイプのシリコーンが含まれる為回収しての再利用は難しかった。
高い例えば0.4乃至2Torrのチャンバー内にセットした被塗物に対しガスで粉粒体を流動させ50kPa以上の差圧のエネルギーによりセラミックスなどの0.08乃至2マイクロメートル程度の微粒子を移送し被塗物に150m/秒以上のスピードで衝突させて成膜させることができるが、フルダイズ方式ゆえに粉砕や分吸器を使用しても前記ミクロンオーダーであっても前記のように小さい粒径と大きな粒径は流動挙動が違うのでミクロ的な単位面積当たりの成膜した膜厚分布問題は依然として残っていたし、蛍光体の平均粒径を15マイクロメートルにして成膜させようとすると衝突エネルギーでLEDのワイヤーなどの一部を破損させる課題をかかえていた。
当然粒度分布があるので例えば15ミクロンの平均粒径の場合粒度分布は数ミクロン乃至60ミクロンであったため、流動させた状態では粒子の濃淡があり平方センチ当たりの蛍光体重量は色温度がノーマルホワイトの場合5mg前後のごく少量の為、それが搬送される時間はミリ秒程度で移動することから単位時間当たりのバラツキが大きかった。
仮にガス量を多くし、蛍光体を希薄にして流動チャンバーで流動させると重い粒子が沈みやすく軽い粒子が浮くことから経時的に塗布量を安定させることは難しかった。
特に1層当たり少ない量を所望する場合は蛍光体を溶媒で50wt%以下好ましくは5w
t%以下になるように希釈したスラーリーを作成しパルス的スプレイ方法などで基材へ塗布を
行えば10層で平方センチメートルあたり0.1mgと驚異的な低塗布重量の粉粒体の分散層を形成できる。
溶媒を選択する必要があるが、本発明では蛍光体の性能に影響を与えなければ、有機溶剤のような溶媒、特に人体に害が少ないエタノールやその他のアルコール系溶剤、モノマー、水、それらの混合体、液化炭酸ガス、超臨界性流体、更には粘度を上げる目的で無水グリセリン等の単体または溶媒などとの混合体などを使用できる。
光体のみを吸引することができる。
粒度分布のすそ野が広い粉粒体を使用する場合は、基材に導電体を使用するか導電処理を行い、
静電気等を利用して何層も位相を変えながら塗布すると、特に超微粉まで塗布できるので塗布重量はより安定する。帯電効果を更に良好にしたい場合は、蛍光体などの粉粒体をポリマーなどでカブセル化したり蛍光体の一部に付着させることもできるし、帯電しやすい溶媒を使用することで蛍光体粒子の周囲に付着している溶媒が帯電し塗着効率が向上する。
は発明の理解を容易にするための一例にすぎず本発明の技術的思想を逸脱しない範囲にお
いて当業者により実施可能な付加、置換、変形等を施すことを排除するものではない。
例えば平方センチメートル当たり0.6mgの場合±0.03mg
または±0.009mg以内である。粉粒体は吸入口3を基材1上の粉粒体面2に近接乃至接触させることにより容易に吸引できる。
粉粒体は吸引口3から連通する連通流路4を経由して噴出口5へ差圧で移送されLEDまたはLED用部材などの被塗物6へ塗布され塗布層8を形成する。噴出口はノズルでもよく、形状は丸、四角、スリット溝など形状や大小、材質を問わないが、LEDやLED部材などの被塗物の形状に合わせて選択することが好ましい。基材上の粉粒体の単位面積当たりの重量を一定にする手段は複数層可能な限り多層に例えば100層塗布することにより粉粒体6の塗布分布は均され単位面積当たりの塗布重量を一定にすることができる。または1層あるいは複数層塗布された基材を複数用意して順に積層し平均化を図ることもできる。また噴出口5からLEDやLED部材などの被塗物6に噴出して塗布する場合も1層だけでなく単位面積当たりの重量を可能な限り少なくして薄膜で複数層積層し被塗物上の蛍光体などの粉粒体の塗膜重量を向上させることができる。基材や被塗物へ積層する場合は塗布手段と基材、更には吸引口と基材、または噴出口と被塗物を相対移動させることが好ましい。差圧はエジェクター方式でも生じさせることができるが、被塗物が設置された塗布室内7を負圧(真空)にし、吸引口3と噴出口5に差圧を発生させて粉粒体を吸引して被塗物に塗布することができる。差圧を50kPa以上にして粉粒体の噴出速度を150m/秒以上にして被塗物上に衝突塗布させながら蛍光体などの粉粒体の成膜も可能である。尚50kPa以上とはより高真空サイドの意味である。
み出した蛍光体は取り除かれる。
複数の凹部または凸の粉粒体12を吸引してLEDやLED用部材などの被塗物へスポット的に塗布し、またはその作業を複数回くり返し行い積層することができる。
どの下部に洩れ防止用プレートや蛍光体より小さい通気性のメッシュ29を置いて、スプレイ塗布などで空気をメッシュから逃がすこともできるし強制的にメッシュ29を吸引することにより理想的な充填を行うこともできる。
ン42を形成できる。この方法はLEDなどの所望する個所にスポット的に蛍光体などの粉粒体を塗布できるので効果的である。マスク上の蛍光体は回収し再利用できる。回収した蛍光体は粉粒体のまま、または再度スラーリーにして使用でき薄膜で多層に積層することができる。
2,12,22,32,42,52,62,102 基材上粉粒体(蛍光体)
3,63,93,103 吸引口
4,64,94,104 連通流路
5,65,95,105、 噴出口(孔)
6,66’、96’、106’ LEDまたはLED用部材
7,87、107 負圧(真空)室
8,68,78,88,98,108 塗布層
6,66,76、76,86,96,106 被塗物(基板)
79,89、 バインダー
140,240 分岐口
150 スプレイ装置
160 マスク
Claims (16)
- 基材上の粉粒体を吸引して移送し被塗物に噴出して塗布する方法であって、基材に少なくとも一種類の粉粒体を単位面積当たりの塗布量が均一になるように塗布する第一の工程と、基材上の粉粒体の吸引口と被塗物への粉粒体噴出口を連通する第二の工程と、前記吸引口と噴出口との間に圧力差発生手段を設ける第三の工程と、前記吸引口と基材を近接乃至接触させて前記粉粒体を吸引する第四の工程と、前記粉粒体噴出口の上流を分岐して余剰な気体を分岐口から排出しつつ、前記噴出口から粉粒体を前記被塗物へ塗布する第五の工程からなることを特徴とする粉粒体の塗布方法。
- 前記圧力差発生手段がエジェクターポンプ方式であることを特徴とする請求項1の粉粒体の塗布方法。
- 前記圧力差発生手段が少なくとも被塗物、分岐口、噴出口を真空下に配置し、差圧を発生させ被塗物に粉粒体を塗布または成膜させることを特徴とする請求項1の粉粒体の塗布方法。
- 前記基材に塗布機で粉粒体を薄膜で積層することを特徴とする請求項1の粉粒体の塗布方法。
- 前記基材への粉粒体の塗布が基材と塗布機の相対移動により行われ、1層当たりの塗布重量が平方センチメートル当たり0.01乃至5ミリグラムの薄膜であって2乃至200層積層することを特徴とする請求項4の粉粒体の塗布方法。
- 前記粉粒体が粉粒体と溶媒からなるスラーリー(Slurry)であって塗布機が粒子発生装置であって基材にスラーリーを塗布することを特徴とする請求項5の粉粒体の塗布方法。
- 前記粒子発生装置がスプレイ装置またはパルス的スプレイ装置であって前記基材またはスプレイ装置がピッチ送りで移動しピッチの位相を変えて積層することを特徴とする請求項6の粉粒体の塗布方法。
- 前記被塗物への粉粒体の積層が2乃至200層行われることを特徴とする請求項1の粉粒体の塗布方法。
- 基材上の粉粒体を吸引し移送し被塗物に噴出して塗布する方法であって、基材に少なくとも1種類の粉粒体を単位面積当たりの塗布量が均一になるように塗布する第一の工程と、基材上の粉粒体の吸引口と被塗物への噴出口を連通する連通流路を設ける第二の工程と、前記吸引口と噴出口の間に流路開閉手段を設ける第三の工程と、少なくとも前記被塗物と噴出口を真空下に配置し吸引口と噴出口に圧力差を設ける第四の工程と、前記開閉手段を開にして前記吸引口と基材を近接乃至接触して前記粉粒体を吸引し前記噴出口から被塗物へ粉粒体を噴出させ塗布または成膜させることを特徴とする粉粒体の塗布方法。
- 前記基材上の吸引口、被塗物上の噴出口、及び連通流路数を2乃至1500にすることを特徴とする請求項9の粉粒体の塗布方法。
- あらかじめ被塗物にバインダーを被覆することを特徴とする請求項1乃至10の
粉粒体の塗布方法。 - 前記粉粒体が蛍光体であって、前記被塗物がLEDまたはLED用部材であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の粉粒体の塗布方法。
- 前記蛍光体を基材にパターンで塗布することを特徴とする請求項12の粉粒体の塗布方法。
- 前記バインダーがシリコーンであって前記LEDまたはLED部材の少なくとも一部にシリコーンまたはシリコーンと蛍光体からなるスラーリー(Slurry)が被覆されていることを特徴とする請求項12の粉粒体の塗布方法。
- 前記基材上の蛍光体が異なる色の蛍光体で積層されていることを特徴とする請求項12の粉粒体の塗布方法。
- 複数のそれぞれが異種の蛍光体からなるスラーリーを複数の塗布器で複数の基材に塗布し、それぞれの基材上の蛍光体をLEDまたはLED用部材に積層することを特徴とする請求項12の粉粒体の塗布方法。
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