WO2016059732A1

WO2016059732A1 - 粉粒体の塗布方法

Info

Publication number: WO2016059732A1
Application number: PCT/JP2014/081877
Authority: WO
Inventors: 松永　正文
Original assignee: エムテックスマート株式会社
Priority date: 2014-10-18
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-04-21
Also published as: US20170136492A1; JP2016077982A; KR20170072833A; CN111599979A; CN106660065A; US10625297B2; CN106660065B; CN111599979B; JP6481154B2; KR102346145B1

Abstract

　低コストで被塗物の必要な個所に粉粒体を必要な量だけ精度よく塗布または成膜し、平方センチメートル当たり、あるいは平方ミリメートル当たり以下の単位面積当たりの重量を安定させる。また粉粒体の使用効率を限りなく１００パーセントに近づける。　最初に基材（６１）に単位面積当たり一定の重量の粉粒体層（６２）を積層して形成し、次いで基材上の粉粒体を吸引して被塗物（６６）に噴射して積層塗布または成膜をさせる。

Description

粉粒体の塗布方法

本発明は被塗物に粉粒体を塗布または成膜する方法に係り、例えばＬＥＤやＬＥＤ部材に粉粒体である蛍光体を塗布し高品質なＬＥＤやＬＥＤ部材を製造することも含まれる。
　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。

従来、ＹＡＧ蛍光体などとシリコーンなどのバインダーを混合しスラーリーにしてディスペンサーなどで青色発光ＬＥＤ等に塗布し発光の変換を行っていた。

特許文献１は本出願人によりディスペンサーでは不可能なＬＥＤ表面、側壁に薄膜で塗布量を管理しながら蛍光体を塗布する技術が提案されている。

特許文献２では青色発光ダイオードの上に黄色光、赤色光に変換する蛍光体層を有する白色発光LEDであって、蛍光体層は蛍光体粒子を青色発光ダイオードの上にエアロゾルディポジションを用いる白色発光ダイオードの製造方法が開示されている。

特許文献３は本発明者により発明された方法で、容積式的にロータリースクリーンなどの開口部に粉粒体を充填し次いで開口部の粉粒体を充填した反対側から圧縮気体などで押し出し塗布するスクリーンスプレイと呼ばれる方法が開示されている。

一般的なディスペンサー方式やスプレイ方式による塗布はＬＥＤの表面のみならず、ＬＥＤの側壁のスラーリーの塗膜が均一でないため、チップ各部位の色温度が一定にならず、イエローリングやブルーリングが発生し致命的な欠陥を抱えていえた。
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。

一方、特許文献１の方法では蛍光体の比率を多くできることと、ＬＥＤに直接薄膜で塗布できるので光のロスが少なく高品位のＬＥＤを製造できていた。また、ＬＥＤの上面だけでなく側壁も均一で薄膜で積層できるので付加価値の高いＬＥＤパッケージの製造方法として注目を浴びている。

ところが一般的に基板と基板上のＬＥＤチップの面積比が約１／４乃至１／３０もあり一般的に基板全体を塗布することから蛍光体の使用効率が極めて低かった。
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。

特許文献２などに開示されるようなエアロゾルディポジション法は一般的に真空下で真空度の
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。

通常ＬＥＤ用黄色蛍光体の平均粒径は小さいもので７ミクロン、大きいもので３０ミクロン程度である。
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。

特開２０１３－１４４２７９特開２００６－３１３８２９特開平０５－７６８６９

前記のようなＡＤ法あるいは類似の工法を使用し課題を解決するためには蛍光体供給側でも単位面積当たり例えば１平方ミリメートル当たりの蛍光体重量を一定にする必要があった。また回収再利用することでトータルの蛍光体の使用効率を上げてコスト競争力を高める必要があった。

特許文献３のような容積式方法をもって粉粒体を被塗物に塗布する方法は一見、塗布重量が安定しているように思われがちだが、一般的な粉体塗装分野では高品質の部類に入るとしても。粉粒体は嵩比重の変化で塗布量がばらつくことからＬＥＤへの蛍光体などの平方センチメートル当たり０．１ミリグラム単位で管理しなければならないアプリケーションには不向きであった。

本発明は前述の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は粉粒体の使用効率を高めて、また粉粒体を回収再利用することで省資源を追究する。例えばＬＥＤのアプリケーションの場合、本発明では従来方法より１／４乃至１／３０程度の蛍光体の使用量で蛍光体の単位面積当たりの塗布重量が安定したＬＥＤまたはＬＥＤ部材を提供することができる。

本発明は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の噴出口を連通する第二の工程と、前記吸引口と噴出口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して前記粉粒体を吸引する第四の工程と、前記粉粒体の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被塗物に塗布する第五の工程からなる粉粒体の塗布方法を提供する。

また本発明では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が好ましい。

更に本発明では前記圧力差発生手段を少なくとも被塗物、分岐排出口、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粉粒体の塗布方法を提供する。

また本発明では基材に粉粒体を薄膜で積層することを特徴とする粉粒体の塗布方法を提供する。

また本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

また本発明では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が好ましい。

本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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を提供する。

また本発明では前記基材上の吸引口、被塗物上の噴出口、及び連通路数を２乃至１５００にすることを特徴とする粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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が被覆されていることを特徴とする粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では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粉粒体の塗布方法を提供する。

本発明では複数の基材にそれぞれが単色であって複数の色の蛍光体が塗布され、それぞれの蛍光体をＬＥＤまたはＬＥＤ用部材に積層することを特徴とする粉粒体の塗布方法を提供する。

このように本発明では蛍光体などの粉粒体のまま通気性のある基材や少なくとも表面がゴム弾性を有し蛍光体がクッション作用で付着しやすい基材などに積層塗布し、または蛍光体と溶媒からなるスラーリーを基材へ積層塗布し、溶媒を揮発した後、基材上の蛍光体を吸引搬送し、真空室で被塗物例えばＬＥＤまたはＬＥＤ部材に蛍光体を被覆する方法によれば基材上の蛍光体の嵩密度を一定にしながら例えば比重が４程度の蛍光体を１層当たり少ない塗布重量例えば平方センチメートル当たり０．０１ｍｇ乃至５ｍｇになるように塗布することができる。
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。

さらにシリコーンなどのバインダーを使用する場合は、シリコーンなどのバインダーと相溶性のある
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。

このように溶媒などでの分散媒の種類の選択の余地が広まるだけでなく、粒子発生装置の一種である例えば超音波霧化装置や二流体スプレイ装置では例えスラーリーにバブルが少量混在していても粒子化する過程でバブルを消し去ることができる。密閉した小型ブース内で基材とスプレイ装置を相対移動させながら行えば溶剤も回収できる。また本出願人により発明されたＷＯ２０１３／０３９５３Ａ１の方法を応用して沈降防止を図ることができる。そしてスプレイ装置と基材をオフセットしながらピッチ送りし蛍光体を薄膜で２乃至２００層の内所望する層だけ積層塗布ができる。多層にすることで例え図９のような粒度分布の蛍光体であっても単位面積当たりの塗布重量を±５％以内好ましくは±１．５％以内で粒径分布が均された薄膜を形成できる。その結果被塗物の塗布重量も安定させることができる。

また基材は円板や円柱、平板、ブロック、ウェブなどのフィルム、コイル、通気性のある無塵紙、通気性フィルムなどその形状、材質、大小を問わない。基材のコンタミネーションを少なくするために基材の材質は硬度の高い粉粒体と同種または、基材の摩耗や離脱が無いあるいは無視できるレベルのセラミック系材質が好ましい。基材を金属系にする場合は表面を鏡面仕上げにすることが好ましく、セラミック系材料のコーティングあるいはプレーティングを行っても良い。また予め塗布するバインダー例えばシリコーンなどを塗布しゲル化させるとスプレイなどの場合、蛍光粉のクッション作用が期待でき塗布効率が向上する、更にコンタミネーションの心配をする必要がない。

また基材は円板やプレートなどに凹部または凸部を設けても良く、凹部または凸部の蛍
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。

上記のように本発明によれば基材や被塗物であるＬＥＤまたはＬＥＤ部材等への蛍光体等の粉粒体の塗布や成膜がミクロ的な観点からも均一にできる。またエアロゾルディポジション法の差圧を応用することにより高品質の蛍光体などの粉粒体の成膜を低コストで行うことができる。さらに本発明では基材上の使用しない個所の蛍光体などの粉粒体はバインダーがないため再利用でき蛍光体などの使用効率がほぼ１００％であるためＬＥＤやＬＥＤ部材への蛍光体塗布などに応用することにより従来方法に頼ることなく蛍光体などの材料コストを１０倍以上も削減できコストでの貢献だけでなく、希少な材料の省資源に大いに貢献できる。

本発明の略断面図である。本発明の実施の形態に係る基材の略断面図である。本発明の実施の形態に係る基材の略断面図である。本発明の実施の形態に係る基材への塗布略断面図である。本発明の実施の形態に係るマスクを使用した基材への蛍光体塗布の概略図である。本発明の実施の形態に係る略断面図である。本発明の実施の形態に係る略断面図である。本発明の実施の形態に係る略断面図である。蛍光体の粒度分布の例である。本発明の実施の形態に係る圧力差発生機構の略断面図である。本発明の実施の形態に係る粉粒体の流路開閉機構の略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態
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。

図面は本発明の好適な実施の形態を概略的に示している。

図１において基材１に単位面積当たりの重量が一定に管理された粉粒体２が塗布されている。重量が一定の目安は平方センチメートル当たり設定値に対し±５％以内、好ましくは±１．５％以内である。
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。

図２において基材１１には凹凸部が設けられ粉粒体１２は塗布され、必要により凹部からは
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。

図３において基材２１の貫通孔やスクリーンの開口部に粉粒体２２は塗布充填される。基材な
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。

図４においては基材３１と塗布機１５０を相対移動させながら粉粒体をを複数層積層している。塗布機１５０は超音波や回転霧化装置などを利用したスラーリー粒子発生装置でもよく、蛍光体などの粒子または及び基材を帯電させて均一な粉粒体層を作ることができる。粉粒体と溶媒を混合してスラーリーにして、基材にダイコートやスプレイし多層にコートしても良い。またスプレイの場合は基材表面をアースし、スプレイ粒子を帯電することもできる。粉体で基材に付着させるよりもスラーリーで塗布したほうが初期の付着力が高く、塗布層の粉粒体の嵩比重を一定にできる。より好ましい基材へのスプレイ塗布はパルス的に気体も断続的に行う方が単位時間当たりの流量も容易に絞ることができ薄く塗布でき更に塗着効率も高められるので理想的である。スラーリーの粒子化塗布ではＬＥＤなどの被塗物を加熱してパルス的に薄く多層にコートすることにより溶媒を瞬時に揮発させることもできる。

図５において基材４１にはマスク１６０が載置され所望する形状や厚さの粉粒体のパター
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。

図６は工夫することにより図５で形成したパターン状の蛍光体などの粉粒体６２を負圧下の真空室６７まで移送し被塗物６６上の例えば完成品のＬＥＤチップ６６’またはＬＥＤ部材に所望する薄膜で積層塗布できるし蛍光体を成膜させることもできる。蛍光体などの粉粒体の移送は吸引口、連通路、噴出口の数を増やすことにより行うことができるのでその数に比例して生産量を飛躍的に増やすことができる。その工夫とは、気粉混合体として連通流路６４を移動した粉粒体は通常の流路では噴出口６５を出た瞬間、気体は真空下で瞬間的に拡散しスピードのエネルギーと慣性で粉粒体は被塗物６６上のチップ６６’に向かって移動し付着する。粉粒体を成膜させる上では問題ないが、スポット的に塗布された粉粒体は、特に真空室の体積が小さくて、真空ポンプの容量も小さいと更に噴出口とチップ６６’の距離が近接すると後から噴出される気体で吹き飛ばされる問題を抱えていた。それを防止する目的で噴出口６５の上流で分岐し、分岐した下流の流路の段面積を前記連通流路の断面積より小さく好ましくは半分以下にすることにより気体の多くは断面積が大きい分岐口２４０より排出され塗布された粉粒体にほとんど影響を及ぼさない。分岐口は１つでなく２つ以上でよく排出された気体に粉粒体が僅かに混入したりするので分岐口は配管などで真空ポンプラインにつなぐことができる。

図７はＬＥＤチップなどの被塗物へあらかじめシリコーンなどのバインダーまたはバインダーに少量の蛍光体などの粉粒体を含有したバインダーを被覆し、次いで蛍光体などの粉粒体を塗布しバインダーに付着させる。または蛍光体により高いスピードのエネルギーを持たせると、バインダーの中に粉粒体をくい込ませることができる。異種または同種の蛍光体を複数層塗り重ねることもできるし、異種又は同種の蛍光体とバインダーとを複数層塗り重ねることもできる。またバインダーなどは薄膜にするためには溶媒で希釈して粘度を下げてスプレイ塗布などを行うと好適である。

図８はＬＥＤなどのチップの周囲にダム形成やマスキングで壁などを形成させて、シリコーンなどのバインダーまたはシリコーンと少量の蛍光体を含有したスラーリーを充填ＬＬＥＤチップなどの側壁をカバーした後、その上から蛍光体を塗布する。バインダーは熱硬化のシリコーンで良い。充填するシリコーンなどは充填性を上げるため若干の溶媒を添加して粘度を下げることが好ましい。

図９は一般的なＬＥＤ用蛍光体の粒度分布である。

図１０はエジェクターポンプ方式の差圧発生手段の断面図である。差圧はエジェクターポンプ１２０に圧縮気体を注入することで簡単につくりだすことができる。圧縮気体が注入されている間、吸引口が負圧になり基材９１上のパターン化された粉粒体９２は吸引され流路９４を経由して噴出口９５から噴射される。噴出孔９５の上流を分岐し、分岐の下流の流路の段面積は分岐の上流の流路９４の断面積より小さく例えば半分以下にすると、分岐口から余剰の気体を排出でき飛び散りのないスポット的な粉粒体のパターン塗布９８ができる。分岐口は１つでなく２つ以上にすることができるし、配管等で排気ラインに接続することができる。またエジェクターへの圧縮気体の注入時間は余剰気体の流入を防止するために可能な限り短く例えば２０ミリ秒以下にすると良い。

図１１は図１の基本的装置の吸引口に開閉手段１３０を設置した図である。真空室１０７の図示しない真空ポンプの容量を少なくするためと、粉粒体を噴出口１０５から被塗物１０６，１０６‘へ塗布した後の吸引口１０３付近の気体が吸引され噴射されるので塗布された粉粒体を吹き飛ばしてしまう。それを防ぐ手段は粉粒体の吸引が終了した瞬間に吸引口を閉にすることが肝要である。噴出が終了した瞬間に噴出口を閉にしても良い。また連通流路１０４に図示しないピンチバルブなどを設けて閉にしても良い。前述のように噴射口１０５の上流の流路を分岐し分岐部から下流の流路の段面積を上流の段面積より小さくし真空室１０７内に設けた分岐口から余剰の気体を排出することにより解決できる。いずれにしても省エネルギーの観点からも粉粒体を塗布しない時は前記のいずれかの開閉手段で常に閉にしておくことが肝要である。

従来技術では、すそ野の広い粒度分布をもつ蛍光体などの粉粒体をミクロ的な面積に均一に塗布することは不可能であった。少なくとも平方センチメートル以下、更には平方ミリメートル以下の単位面積当たり±３％好ましくは±１．５％の重量バラツキをもって一回で薄膜塗布するのは至難の業であった。シャープな粒度分布であってもミクロ的に見たら塗布後に粒子の大きい部位と小さい部位は当然存在していたし形状も一定とはいえなかった。

本発明では前述のようにＬＥＤなどの被塗物に塗布するあるいは成膜させる蛍光体などの粉粒体の単位面積当たりの塗布重量を一定にできる。一定にするためには前工程の蛍光体などの粉粒体を基材に塗布するに当たり、粉粒体の塗布機と基材を相対移動し複数層の塗布を行う。具体的には基材をピッチ送りして塗布装置をトラバースさせながら１層目を塗布する。次いでピッチの位相をずらして２層目、３層目・・・・と塗り重ねる。塗布装置をピッチ送りにして基材をトラバースしても良く、またそれらを交互に行ってミクロ的により均一な塗布重量を追究しても良い。また塗布の方法や手段は限定しないがパルス的にスプレイしたほうが基材への塗着効率を高くできるので好ましい。更には基材の少なくとも塗布面をアースしてスラーリーに静電気などを付加して帯電させて塗布すると微粉まで付着させることができるので更に均一性を増すことになる。帯電しにくい粉粒体には帯電しやすい溶媒などを付着させて行うと効果的である。

このようにすることにより本発明では確率の面からも単位面積当たりの更にはミクロ的単位面積当たりの重量を均一にすることができる。

また本発明はでは吸引口と連通流路及び噴出口は１つずつでもよく、蛍光体などの粉粒体の種類が多い場合は別の装置で積層しても良い。さらに同一種類の蛍光体では真空容量を大きくしさえすれば２乃至１５００の吸引口、連通流路、噴出口を設けて塗布タクトを向上させることができる。しかしトータルエネルギーの面から流路の平均的内径は２ミリメートル以下、好ましくは１．５ミリメートル以下である。

また本発明は、一種類の蛍光体などの粉粒体と溶媒からなるスラーリーを単一の塗布器で基材に多層に塗布することに限定するものでなく、複数の塗布器で複数の蛍光体からなるスラーリーを積層塗布することも出来る。また、本発明によれば、複数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やＬＥＤ部材などへ所望する順番で積層塗布できる。吸引口と噴出口は１つずつでもよく、所望する生産量に対応して増やしても良い。

また種類の異なる複数の蛍光体をＬＥＤなどに積層してＬＥＤを製造することができる。蛍光体の積層は少なくとも赤色、緑色、黄色、青色の蛍光体から選択することが出来る。塗布の順番は限定しないが例えばＬＥＤが青色発光ＬＥＤの場合は波長の長い蛍光体から順に積層できる。また単位面積当たりの重量を可能な限り低く抑えながら組み合わせは自由にして１色ずつを多層に塗布することが好ましい。当然のことながら紫光ＬＥＤや青色レーザー照明の白色化にも応用できる。

また、基材へのスラーリーの塗布は基材又は塗布機は相対移動し、いずれか片方を所望するピッチ送りにして、片方をトラバースさせて基材に面状に塗布し、２層目以降はピッチをＬＥＤの一辺より短くオフセットしてピッチをオフセット値で割り算した回数積層すると塗布分布をより均される。また塗布機をピッチ送りにして基材は円筒あるいは円筒に巻きつけられたフィルムなどでもよく円筒は、回転させることができる。またフィルムなどはＲｏｌｌ　ｔｏ　Ｒｏｌｌにしてピッチ送り（間欠送り）にしてもよい。

同様に噴出口とＬＥＤなどの被塗物も相対移動し、いずれか片方をピッチ送りにして片方をトラバースして面上に塗布し、２層目以降はオフセットして蛍光体の塗布をより均一にした方が好ましいし、噴出口をピッチ送りにしフィルム搭載タイプＬＥＤの場合円筒に巻きつけたフィルムなどを回転または間欠移動させて行っても良い。

本発明によればＬＥＤのみならずナノサイズの微粉を含む粉粒体のミクロ的な分配や塗布が要求される半導体、電子部品、バイオ、医薬品分野に応用でき、エアロゾルディポジションプロセスに応用すれば高品位な成膜も低コストで行うことができる。更にＬｉＢなどの二次電池などの電極形成、燃料電池などの電極形成、特にメンブランが溶媒や水にデリケートなＰＥＦＣやＤＭＦＣの白金を担持したカーボン電極形成、電極材料をスラーリーにして厚膜にすると焼成時そりが発生するＳＯＦＣなどの電極形成に応用できる。

１，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，９１，１０１　　　基材
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

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発生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。
複数の基材にそれぞれが単色であって複数の色の蛍光体が塗布され、それぞれの蛍光体を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を提供する。