JP7668801B2 - 蛍光体塗料、塗膜、蛍光体基板および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体塗料、塗膜、蛍光体基板および照明装置に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いた照明装置について、様々な開発が進められている。ＬＥＤそのものの開発だけでなく、ＬＥＤを備える実装基板に関する開発も知られている。

例えば、特許文献１の実施例２には、（ｉ）３０ｖｏｌ％の蛍光体を含むガラスバインダー塗料を、ガラス基板の表面に塗布して、厚さ２００μｍの蛍光体層を形成したこと、（ｉｉ）そのガラス基板上に、複数のＣＳＰを接合してＬＥＤ照明用実装基板を得たこと、（ｉｉｉ）その実装基板に通電したところ、複数のＣＳＰから発光しているにもかかわらず、グレアや多重影の問題が軽減されたこと、などが記載されている。
（ＣＳＰとは、Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ ＰａｃｋａｇｅまたはＣｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅの略で、ＬＥＤチップを蛍光体樹脂で包み、ＬＥＤチップと蛍光体樹脂だけの構成でパッケージレスとしたものである。）

国際公開第２０１９／０９３３３９号

特許文献１の実施例２においては、蛍光体を含む「ガラスバインダー塗料」を用いて、ガラス基板上に厚さ２００μｍの蛍光体層を形成している。しかし、ガラスバインダー塗料を十二分に硬化させるには、通常、高温での焼結工程を要するため、蛍光体層を設ける簡便性などの点で改善の余地がある。また、ガラスバインダー塗料を塗布する筐体／基板にも、耐熱性や膨張係数最適化等の制限がかかる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的の１つは、簡便に蛍光体層を形成可能な材料を提供することである。

本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に提供される発明を完成させ、上記課題を解決した。

本発明によれば、
蛍光体粒子と、硬化性樹脂成分と、を含む蛍光体塗料であって、
Ｂ型粘度計を用い、２５℃、回転数２０ｒｐｍで測定される粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下である蛍光体塗料が提供される。

また、本発明によれば、
上記の蛍光体塗料により形成された塗膜
が提供される。

また、本発明によれば、
上記の塗膜を備える蛍光体基板
が提供される。

また、本発明によれば、
絶縁基板と、上記の蛍光体塗料により前記絶縁基板の片面側に設けられた塗膜と、前記塗膜における前記絶縁基板と反対側の面に設置された発光素子と、を備える照明装置
が提供される。

本発明の蛍光体塗料を用いることで、蛍光体層を簡便に設けることができる。

照明装置の模式的な断面図である。 リフレクタを備えないＬＥＤチップと、リフレクタを備えるＬＥＤチップを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応しない。

本明細書における「（メタ）アクリル」との表記は、アクリルとメタクリルの両方を包含する概念を表す。「（メタ）アクリレート」等の類似の表記についても同様である。
本明細書における「蛍光体粒子」の語は、文脈により、蛍光体粒子の集合体である「蛍光体粉末」を意味する場合がある。例えば、後述の「蛍光体粒子のメジアン径Ｄ_５０」は、蛍光体粒子の集合体である蛍光体粉末の粒径分布に基づき求められる値である。

＜蛍光体塗料＞
本実施形態の蛍光体塗料は、蛍光体粒子と硬化性樹脂成分とを含む。
本実施形態の蛍光体塗料を、Ｂ型粘度計を用い、２５℃、回転数２０ｒｐｍの条件で測定したときの粘度は、６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下である。
全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率は、２５ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下である。

本実施形態の蛍光体塗料は、ガラスバインダーではなく硬化性の「樹脂成分」を含む。このことにより、本実施形態の蛍光体塗料を用いれば、高温での焼結を要することなく、比較的簡便に蛍光体層を設けることができる。

高温での焼結を要しないということは、使用可能な蛍光体が限定されないということにつながる。具体的には、ガラスバインダーで硬化膜を得ようとする場合、約６００℃という高温での焼成が必要である。このような高温が必要な場合、高温に耐える蛍光体を選択する必要があり、使用可能な蛍光体が限定されかねない。また、高温からの冷却の際に剥がれが生じやすい。しかし、硬化性樹脂成分を用いて蛍光体塗料を調製することで、約６００℃という高温を要せずに、剥がれが生じにくい蛍光体層を形成することができる。
高温での焼結を要しないということは、塗料を塗布または印刷する筐体／基板の、耐熱性や膨張係数最適化等の制限が少ないというメリットにもつながる。

また、硬化性樹脂成分を用いることにより、塗布また印刷によって適度に薄い蛍光体層を形成しやすい。このことは、特に、蛍光体塗料中の蛍光体粒子の含有率が大きい場合に有効である。
とりわけ、本実施形態においては、粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下であることにより、例えば大量生産に向くスクリーン印刷法によって、適度な厚みでムラが少ない蛍光体層（蛍光体粒子を含む塗膜）を基板上に形成することができる。

本実施形態においては、適切な素材を適切な量用いることなどにより、粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下である蛍光体塗料を得ることができる。具体的には、蛍光体粒子として適切な粒径分布を有するものを適量用いること、適切な流動性調整剤を適量用いること、適切な溶剤を適量用いることなどにより、本実施形態の蛍光体塗料を製造することができる。

以下、本実施形態の蛍光体塗料の含有成分、物性などについて説明する。

（蛍光体粒子）
本実施形態の蛍光体塗料は、蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子は、発光素子から発せられる光により蛍光を発するものであればよい。所望の色目・色温度などに応じて、特定の蛍光体粒子を１種のみ用いてもよいし、２以上の蛍光体粒子を併用してもよい。

蛍光体粒子としては、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体、Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１系蛍光体、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８系蛍光体、Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８系蛍光体、α型サイアロン系蛍光体、β型サイアロン系蛍光体、ＬｕＡＧ系蛍光体およびＹＡＧ系蛍光体からなる群より選ばれる１または２以上を挙げることができる。これら蛍光体は、通常、Ｅｕ、Ｃｅ等の賦活元素を含む。

ＣＡＳＮ系蛍光体（窒化物蛍光体の一種）は、好ましくはＥｕを含む。ＣＡＳＮ系蛍光体は、例えば、式ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋で表され、Ｅｕ^２＋を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物からなる結晶を母体とする赤色蛍光体をいう
本明細書におけるＥｕを含有するＣＡＳＮ系蛍光体の定義では、Ｅｕを含有するＳＣＡＳＮ系蛍光体は除かれる。

ＳＣＡＳＮ系蛍光体（窒化物蛍光体の一種）は、好ましくはＥｕを含む。ＳＣＡＳＮ系蛍光体は、例えば、式（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋で表され、Ｅｕ^２＋を賦活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物からなる結晶を母体とする赤色蛍光体をいう。

Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１系蛍光体は、具体的には、Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１：Ｃｅ蛍光体などである。これは、通常、青色ＬＥＤからの青色光を黄色光に波長変換する。

Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８系蛍光体は、具体的には、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋蛍光体や、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｃｅ^３＋蛍光体などである。これらは、通常、青色ＬＥＤからの青色光を黄色～赤色の光に波長変換する。

Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８系蛍光体は、具体的には、Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕである。これは、通常、青色ＬＥＤからの青色光を橙色～赤色の光に波長変換する。

α型サイアロン系蛍光体は、好ましくはＥｕを含む。Ｅｕを含むα型サイアロンは、例えば、一般式：Ｍ_ｘＥｕ_ｙＳｉ_{１２－（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６－ｎで表される。一般式中、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及びランタニド元素（ただし、ＬａとＣｅを除く）からなる群から選ばれる、少なくともＣａを含む１種以上の元素であり、Ｍの価数をａとしたとき、ａｘ＋２ｙ＝ｍであり、ｘが０＜ｘ≦１．５であり、０．３≦ｍ＜４．５、０＜ｎ＜２．２５である。

β型サイアロン系蛍光体は、好ましくはＥｕを含む。Ｅｕを含むβ型サイアロンは、例えば、一般式Ｓｉ_６－ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８－ｚ：Ｅｕ^２＋（０＜Ｚ≦４．２）で示され、Ｅｕ^２＋が固溶したβ型サイアロンからなる蛍光体である。一般式において、Ｚ値とユウロピウムの含有量は特に限定されない。Ｚ値は、例えば０を超えて４．２以下であり、β型サイアロンの発光強度をより向上させる観点から、好ましくは０．００５以上１．０以下である。また、ユウロピウムの含有量は０．１質量％以上２．０質量％以下であることが好ましい。

ＬｕＡＧ系蛍光体は、通常、ルテチウムアルミニウムガーネット結晶を意味する。照明装置への適用を考慮すると、ＬｕＡＧは、ＬｕＡＧ：Ｃｅ蛍光体であることが好ましい。より具体的には、ＬｕＡＧは、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅの組成式で表すことができるが、ＬｕＡＧの組成は必ずしも化学量論に従っていなくてもよい。

ＹＡＧ系蛍光体は、通常、イットリウムアルミニウムガーネット結晶を意味する。照明装置への適用を考慮すると、ＹＡＧ系蛍光体はＣｅで賦活されているものが好ましい。より具体的には、ＹＡＧ系蛍光体は、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅの組成式で表すことができるが、ＹＡＧ系蛍光体の組成は必ずしも化学量論に従っていなくてもよい。

蛍光体粒子として市販品を使用してもよい。市販の蛍光体粒子としては、例えば、デンカ株式会社のアロンブライト（登録商標）などを挙げることができる。その他、三菱ケミカル社などからも市販されている。

蛍光体粒子のメジアン径Ｄ_５０は、好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下である。メジアン径Ｄ_５０が適切に調整されることにより、例えば蛍光体塗料としての流動性が調整されて、薄くて均一な塗膜を形成しやすくなる。

蛍光体粒子の粒径分布曲線においては、２以上の極大が認められることが好ましい。具体的には、粒径１μｍ以上６μｍ以下の領域と、粒径１０μｍ以上２５μｍ以下の領域の両方に極大が認められることが好ましい。２以上の極大が認められることは、蛍光体粒子が、大粒子と小粒子の両方を含むことを意味する。小粒子が大粒子間の「すき間」に入り込むため、大粒子のみを使う場合に比べて蛍光体粒子の含有率を高めやすい。また、蛍光体粒子の含有率を高めたとしても、塗料としての諸物性を維持しやすい。さらに、塗膜としたときに、発光素子から発せられた光がより透過しにくくなる。

蛍光体粒子のメジアン径Ｄ_５０や粒径分布曲線は、蛍光体粒子の調製方法の工夫、蛍光体粒子を適切に粉砕すること、粒径が異なる２以上の蛍光体粒子を適切に混合することなどにより調整することができる。

蛍光体粒子の粒径分布曲線は、原料の蛍光体粒子を、超音波ホモジナイザで分散媒に分散させたうえで、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置により測定することができる。そして、得られた粒径分布曲線から、メジアン径Ｄ_５０を求めることができる。分散処理や測定装置の詳細については後述の実施例を参照されたい。
念のため述べておくと、本明細書において、メジアン径Ｄ_５０や粒径分布曲線は、体積基準で測定される。

本実施形態の蛍光体塗料は、蛍光体粒子を１種のみ含んでもよいし、２種以上含んでもよい。
蛍光体塗料の全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率は、例えば２５ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下である。この含有率は、好ましくは３０ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下、より好ましくは３５ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下、さらに好ましくは４０ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下である。

蛍光体塗料の全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率を２５ｖｏｌ％以上とすることにより、例えば、発光素子から発せられた光を十分に蛍光に変換できる。
また、それ以外のメリットとして、塗布または印刷適性の一層の向上が挙げられる。蛍光体塗料中の蛍光体粒子の含有率が適度に大きいことにより、蛍光体塗料が適度に流動しにくくなり、その結果、適度な膜厚の蛍光体層を形成しやすくなる。
蛍光体塗料の全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率を２５ｖｏｌ％以上とすることにより、蛍光体層にクラックが発生しにくくなるというメリットもある。一般的な知見に基づけば、クラック発生の原因の１つは、蛍光体層と、蛍光体層を設ける基板との熱膨張率の差と考えられる。蛍光体塗料の全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率を２５ｖｏｌ％以上とすることにより、相対的に硬化性樹脂成分が減る。そして、蛍光体層の熱膨張率と、蛍光体層を設ける基板の熱膨張率の差が小さくなる。その結果、蛍光体層にクラックが発生しにくくなると考えられる。

蛍光体塗料の全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率が大きいことで、例えば蛍光体層が薄い場合であっても発光素子から発せられた光を十分に蛍光に変換することができたり、発光素子から発せられた光の色温度を大きく変換できたりする。

一方、形成された蛍光体層から蛍光体粒子が脱落することを抑える観点からは、蛍光体塗料の全不揮発成分中の蛍光体粒子の含有率は、好ましくは６０ｖｏｌ％以下である。

（硬化性樹脂成分）
本実施形態の蛍光体塗料は、硬化性樹脂成分を含む。
本明細書において、「硬化性樹脂成分」は、（１）熱、光などの作用により硬化する性質を有する樹脂（ポリマー）成分だけでなく、（２）塗膜形成前においてはモノマーまたはオリゴマーであるが、塗膜形成後に、熱、光などの作用により高分子量化して樹脂（ポリマー）を形成可能な成分も含む。
上記に関連して、本明細書においては、ポリマー、モノマーまたはオリゴマーに加え、重合開始剤や硬化剤なども「硬化性樹脂成分」に含まれるものとする。

硬化性樹脂成分が樹脂、モノマーまたはオリゴマーを含む場合、これらは通常は有機物である。つまり、硬化性樹脂成分は、通常、有機樹脂、有機モノマーまたは有機オリゴマーを含む。

硬化性樹脂成分は、好ましくは熱硬化性樹脂成分を含む。これにより、耐久性が高い照明装置を製造することができる。もちろん、目的や用途によっては、硬化性樹脂成分は熱可塑性樹脂を含んでもよい。

硬化性樹脂成分は、好ましくは、シリコーン樹脂および（メタ）アクリレートモノマーからなる群より選ばれる１または２以上を含む。なかでも、シリコーン樹脂（シロキサン結合を主骨格に持つ樹脂）が、耐熱性や耐久性などの観点で好ましい。

硬化性樹脂成分は、フェニル基および／またはメチル基を有するシリコーン樹脂を含むことが好ましい。このようなシリコーン樹脂は、他の成分との相溶性、溶剤溶解性、塗布性、耐熱性や耐久性などの点で好ましい。この樹脂中のフェニル基：メチル基の比率は、例えば０．３：１から１．５：１程度である。

硬化性樹脂成分は、反応性基を含むことができる。これにより、硬化性樹脂成分はそれ自身で硬化することができる。
一例として、硬化性樹脂成分は、シラノール基（－Ｓｉ－ＯＨ）を含むシリコーン樹脂を含むことが好ましい。これにより、塗膜形成時にシラノール基の縮合反応が起こり、硬化した塗膜が得られる。シラノール基（－Ｓｉ－ＯＨ）を含むシリコーン樹脂の、シラノール含有量（ＯＨ重量％）は、例えば０．１質量％以上５質量％以下である。
別の例として、硬化性樹脂成分は、ビニル基含有ポリマーと、Ｓｉ－Ｈ基含有シリコーンポリマとのヒドロシリル化反応により硬化するもの（付加反応タイプ）であってもよい。

硬化性樹脂成分が含む樹脂の重量平均分子量は特に限定されない。塗料として塗膜形成可能な限り、任意の重量平均分子量の樹脂を含むことができる。
一例として、硬化性樹脂成分が含む樹脂の重量平均分子量は、通常１，０００以上１，０００，０００以下、好ましくは１，０００以上５００，０００以下である。
硬化性樹脂成分が含む樹脂として市販品を用いる場合には、樹脂の重量平均分子量として、カタログデータを採用することができる。カタログ等から重量平均分子量が不明な場合には、例えば、ポリエチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定により求めることができる。

硬化性樹脂成分が含む樹脂として市販品を用いてもよい。
シリコーン樹脂の市販品としては、例えば東レ・ダウコーニング社、信越化学工業社などから入手することができる。ＲＳＮ－０４０９、ＲＳＮ－０４３１、ＲＳＮ－０８０４、ＲＳＮ－０８０５、ＲＳＮ－０８０６、ＲＳＮ－０８０８、ＲＳＮ－０８４０等（東レ・ダウコーニング社製）、ＫＦ－８０１０、Ｘ－２２－１６１Ａ、ＫＦ－１０５、Ｘ－２２－１６３Ａ、Ｘ－２２－１６９ＡＳ、ＫＦ－６００１、ＫＦ－２２００、Ｘ－２２－１６４Ａ、Ｘ－２２－１６２Ｃ、Ｘ－２２－１６７Ｃ、Ｘ－２２－１７３ＢＸ等（信越化学工業社製）を挙げることができる。

前述のように、硬化性樹脂成分は、樹脂ではなく、モノマーやオリゴマーを含んでもよい。
例えば、硬化性樹脂成分は、（メタ）アクリレートモノマーを含むことが好ましい。（メタ）アクリレートモノマーは、単官能でも多官能でもよい。（メタ）アクリレートモノマーは、好ましくは一分子中に（メタ）アクリル構造を２以上６以下有する。

硬化性樹脂成分は、モノマーやオリゴマーとともに、重合開始剤を含むことが好ましい。
例えば、硬化性樹脂成分が（メタ）アクリレートモノマーを含む場合、ラジカル重合開始剤と併用されることが好ましい。ラジカル重合開始剤は、熱または活性光線によりラジカルを発生するものである。

硬化性樹脂成分としては、上記のようなシリコーン樹脂や、（メタ）アクリレートモノマーと重合開始剤との組み合わせのほか、塗料分野で公知の任意の成分であることができる。硬化性樹脂成分は、例えば、（ｉ）ポリオールとポリイソシアネートとを含む、ウレタン系のもの、（ｉｉ）エポキシ系のもの、などであってもよい。

（ｉ）のポリオールとしては、（メタ）アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、エポキシポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ふっ素含有ポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクタムポリオール、ポリカーボネートポリオールなどを挙げることができる。

（ｉ）のポリイソシアネートとしては、好ましくは２から６官能、より好ましくは２から４官能のものを挙げることができる。具体的には、脂肪族ジイソシアネート、環状脂肪族ジイソシアネート、イソシアネート化合物の多量体であるイソシアヌレート及びビウレット型付加物、イソシアネート化合物を多価アルコール又は低分子量ポリエステル樹脂に付加したものなどを挙げることができる。ポリイソシアネートとしては、ビウレット型、イソシアヌレート型、アダクト型、アロファネート型なども知られている。これらはいずれも用いることができる。

（ｉ）のポリイソシアネートは、いわゆるブロックイソシアネートであってもよい。換言すると、ポリイソシアネートのイソシアネート基の一部又は全部は、保護基によりブロックされた、ブロックイソシアネート基の形態であってもよい。例えば、アルコール系、フェノール系、ラクタム系、オキシム系、及び活性メチレン系などの活性水素化合物によってイソシアネート基がブロックされてブロックイソシアネート基が形成される。

ポリイソシアネートの市販品としては、例えば、旭化成株式会社製のデュラネート（商品名）シリーズ、三井化学株式会社製のタケネート（商品名）シリーズ、住化バイエルウレタン株式会社製のデスモジュール（商品名）シリーズ等が挙げられる。

（ｉｉ）のエポキシ系の硬化性樹脂成分は、通常、エポキシ樹脂と、その硬化剤とを含む。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ化油、１，６－ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
硬化剤としては、通常、多価アミン、アミンアダクト、ポリアミドなどのポリアミン類及び酸無水物が挙げられる。

本実施形態の蛍光体塗料は、硬化性樹脂成分を１種のみ含んでもよいし、２種以上含んでもよい。
本実施形態の蛍光体塗料中の硬化性樹脂成分の量は、全不揮発成分中、好ましくは４０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下、より好ましくは４５ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下である。

（流動性調整剤）
本実施形態の蛍光体塗料は、好ましくは流動性調整剤を含む。これにより、粘度の調整、塗料としての流動特性（例えばチキソトロピック性など）の調整、塗布性の調整などが可能となる場合がある。

流動性調整剤としては、疎水性シリカ、親水性シリカなどのシリカ粒子、酸化アルミニウム等が適用できる。特に、フュームドシリカが好ましく用いられる。
市販の流動性調整剤として、例えば、ＡＥＲＯＳＩＬ １３０、ＡＥＲＯＳＩＬ ２００、ＡＥＲＯＳＩＬ ３００、ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ－９７２、ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ－８１２、ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ－８１２Ｓ、ＡｌｍｉｎｉｕｍＯｘｉｄｅＣ（日本アエロジル社製、ＡＥＲＯＳＩＬは登録商標）、カープレックスＦＰＳ－１（ＤＳＬ社製、商品名）等が挙げられる。

本実施形態の蛍光体塗料が流動性調整剤を含む場合、流動性調整剤を１種のみ含んでもよいし、流動性調整剤を２種以上含んでもよい。
本実施形態の蛍光体塗料が流動性調整剤を含む場合、その量は、全不揮発成分中、例えば１０ｖｏｌ％以下、好ましくは１ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下である。体積基準ではなく質量基準では、流動性調整剤の量は、全不揮発成分中、例えば５ｍａｓｓ％以下、好ましくは０．１ｍａｓｓ％以上５ｍａｓｓ％以下である。

（溶剤）
本実施形態の蛍光体塗料は、好ましくは溶剤を含む。これにより、塗布性が良好な蛍光体塗料を得ることができる。溶剤は、水および／または有機溶剤を含む。
有機溶剤としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤などを挙げることができる。

好ましい有機溶剤としては、アルコール系溶剤が挙げられる。具体的には、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、２－プロパノール、ｎ－ブタノール、２－ブタノール、ｔ－ブタノール等が挙げられる。また、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）やエチルカルビトール（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）などのエーテル結合含有アルコール等も好ましく挙げられる。これらは、特に、樹脂としてシリコーン樹脂を用いる場合、シリコーン樹脂をよく溶解／分散して、塗布性良好な蛍光体塗料を調製できる点で好ましい。

また、溶剤は、芳香族炭化水素溶剤を含むことが好ましい。特に、シリコーン樹脂が用いられる場合、芳香族炭化水素溶剤と併用することで、諸性能のバランスが良好な蛍光体塗料を調製しやすい。芳香族炭化水素溶剤をとしては、トルエン、キシレン等を挙げることができる。

溶剤を用いる場合、１種のみの溶剤を用いてもよいし、２種以上の溶剤を併用してもよい。例えば、上述のアルコール系溶剤と芳香族炭化水素溶剤とを併用してもよい。溶剤を併用する場合、併用による効果を十分に得る点で、各溶剤は、溶剤全量中の少なくとも１質量％は存在することが好ましい。
本実施形態の蛍光体塗料が溶剤を含む場合、不揮発成分濃度が９０質量％以下となるような量で溶剤を含むことが好ましい。ただし、不揮発成分濃度はこれに限られず、塗膜が形成可能な限りにおいて適宜量は調整すればよい。

（その他成分）
本実施形態の蛍光体塗料は、上記以外の他成分を含んでもよい。他成分としては、防錆顔料、体質顔料、表面調整剤、ワックス、消泡剤、分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、レベリング剤、ベンワキ防止剤、可塑剤、帯電制御剤等が挙げられる。

（粘度）
前述のとおり、本実施形態の蛍光体塗料について、Ｂ型粘度計を用い、２５℃、回転数２０ｒｐｍで測定される粘度は、６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下である。粘度は、好ましくは８０ｄＰａ・ｓ以上３５０ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは９０ｄＰａ・ｓ以上３２０ｄＰａ・ｓ以下である。このような粘度とすることで、特に、スクリーン印刷法により、適度な厚みの蛍光体層を形成することができる。

（塗料の形態）
本実施形態の蛍光体塗料は、１液型であっても、２液以上の多液型であってもよい。具体的には、本実施形態の膜形成用樹脂組成物は、必要な成分の全てが均一に混合または分散された１液型の組成物として供給されることができる。また、本実施形態の膜形成用樹脂組成物は、一部の成分を含むＡ液と、残りの成分を含むＢ液との２液型（２液のキット）として供給されてもよい。
塗装に供する前の保存安定性などの観点で、蛍光体塗料を多液型とすることが好ましい場合がある。
本実施形態の蛍光体塗料が多液型である場合、塗膜を形成する直前に、各液を均一に混合して塗装用の塗料を得る。この塗装用の塗料の粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下であるようにする。

＜塗膜、蛍光体基板、照明装置＞
上記の蛍光体塗料を用いて、蛍光体粒子を含む塗膜を形成することができる。
また、上記の蛍光体塗料を用いて、蛍光体粒子を含む塗膜を備える蛍光体基板を製造することができる。
さらに、上記の蛍光体塗料を用いて、絶縁基板と、上記の蛍光体塗料により絶縁基板の片面側に設けられた塗膜と、その塗膜における絶縁基板と反対側の面に設置された発光素子（ＬＥＤ素子等）と、を備える照明装置を製造することができる。

以下、照明装置の構成例を図示しつつ、塗膜、蛍光体基板および照明装置について説明する。

図１は、照明装置の模式的な断面図である。
図１の照明装置においては、絶縁基板２０の一方の面に蛍光塗膜２６が設けられている。絶縁基板２０と蛍光塗膜２６との間には、絶縁基板２０の側から順に、第一銅箔２２および白色層２４が設けられている。第一銅箔２２の一部はエッチングにより除去されており、銅回路（銅配線）として機能する。

蛍光塗膜２６における絶縁基板２０と反対側の面には、表面実装型ＬＥＤ素子２８（発光素子）が設置されている。表面実装型ＬＥＤ素子２８は、白色層２４および蛍光塗膜２６を貫通するように設けられているはんだ３０により、第一銅箔２２と電気的に接続されている。第一銅箔２２およびはんだ３０により、表面実装型ＬＥＤ素子２８に電気が供給されて、表面実装型ＬＥＤ素子２８は発光する。
蛍光体塗料の発光効率を高める観点から、表面実装型ＬＥＤ素子２８の下部には、白色層３２（より具体的には白色樹脂層３２）が設けられることが好ましい。これにより、光が抜ける（透過する）ことが抑えられる。また、白色層３２と蛍光塗膜２６の界面において、蛍光塗膜２６からの入光の少なくとも一部は反射する。
図１の照明装置は、複数の表面実装型ＬＥＤ素子２８を備えることができる。

絶縁基板２０の他方の面（蛍光塗膜２６が設けられている側とは反対側の面）には、第二銅箔２２Ｂを設けることができる。絶縁基板２０の一方の面に第一銅箔２２があり、他方の面に第二銅箔２２Ｂがあることで、絶縁基板２０の両面で力のバランスが取れ、例えば反りの発生が抑えられる。

絶縁基板２０の材質としては、ＰＷＢ（プリント基板）に使用可能なものであれば特に制限されない。例えば、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、金属（アルミニウム、銅、鉄、ステンレス鋼など）といったものを使用できる。好ましくは耐熱性の観点から、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂、ガラスや金属（ベースメタルとしてアルミニウムや銅を使い、絶縁層を設けたいわゆる「メタル基板」としてのものなど）を使用できる。「ボンディングシート」等の名称で市販されている材料を用いることも好ましい。
絶縁基板２０の厚さは、照明器具に用いることができる範囲ならば特に制限されない。例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下、具体的には５０μｍ以上５００μｍ以下である。

白色層２４や白色層３２は、例えば白色塗料を用いて設けることができる。白色塗料の組成や性状は、白色層２４が形成可能な限り特に限定されない。例えば、上述の塗料組成物において、蛍光体粒子の代わりに白色顔料を用いた塗料組成物などを挙げることができる。塗布方法については、以下に述べる蛍光塗膜２６と同様とすることができる。
白色顔料としては、酸化チタンなどの公知の顔料を挙げることができる。安定性などの観点から無機顔料が好ましい。
白色層２４の厚みは、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、具体的には２０μｍ以上４００μｍ以下である。

蛍光塗膜２６は、上記の塗料組成物を塗布することで設けることができる。蛍光塗膜２６により、発光素子から発せられた光が別の波長／色温度の光に変換される。
塗布方法は特に限定されない。好ましい方法はスクリーン印刷法などの印刷法である。本実施形態においては、塗料組成物の粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下であることにより、スクリーン印刷法を適用することで適度な厚みで均一な蛍光塗膜２６を設けることができる。もちろん、塗布方法は他の方法であってもよく、例えば塗料分野で知られている各種コーターを用いて塗料組成物を塗布してもよい。
塗布後に、乾燥処理や、硬化処理を行うことが好ましい。乾燥処理の条件は、例えば６０℃以上１００℃以下で１５分以上６０分以下である。硬化処理の条件は、例えば１００℃以上２００℃以下で３０分以上２４０分以下である。

塗料組成物の塗布量は、完成品としての照明装置における蛍光塗膜２６の厚みが、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下となるように調整される。
塗料組成物中の蛍光体粒子の含有率が２５ｖｏｌ％以上、好ましくは３０ｖｏｌ％以上、より好ましくは３５ｖｏｌ％以上であることにより、蛍光塗膜２６の厚みが１５０μｍ以下であっても、表面実装型ＬＥＤ素子２８から発せられた光を十分に蛍光に変換することができ、また、表面実装型ＬＥＤ素子２８から発せられた光が蛍光体層を素通りしにくい。

ちなみに、硬化した白色層２４および／または蛍光塗膜２６に、機械的に穴あけ加工を施すことで、はんだ３０が貫通する孔を設けることができる。その後の、はんだ３０による表面実装型ＬＥＤ素子２８（発光素子）と第一銅箔２２との接続については、公知の方法を適宜適用することができる。

表面実装型ＬＥＤ素子２８（発光素子）としては、ＣＳＰ、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）、フリップチップ素子などを挙げることができる。本実施形態においては、発光素子はＣＳＰが好ましい。また、発光素子は、通常、青色光を発する。

本実施形態においては、特に、発光素子は、リフレクタを備えないことが好ましい。具体的に説明すると、公知の表面実装型ＬＥＤ素子（発光素子）の中には、図２Ａのように、リフレクタが備わっていることにより、ＬＥＤチップからの光が横方向や下方向に漏れ出ないものある。しかし、本実施形態においては、表面実装型ＬＥＤ素子２８（発光素子）は、図２Ｂのようにリフレクタを備えないことが好ましい。
リフレクタを備えない発光素子を用いることで、ＬＥＤチップからの光が横方向や下方向に漏れ出る。そして、その漏れ出た光が蛍光塗膜２６のαで示した部分に当たり、αの部分が発光する。これにより、グレアや多重影の問題が一層軽減される。

図２Ａの発光素子では、基板１０２とリフレクタ（筐体）１０４により形成されるパッケージ状部１０８に、半導体発光素子１００が配置され、パッケージ状部１０８には封止部材１１０（光透過性の樹脂）が充填されている。基板１０２は配線１１２を備えることができる。
図２Ｂにおいて、図２Ａと同一の要素には同一の符号が付されている。図２Ｂの発光素子では、筐体（リフレクタ）は用いられない。図示されるように半導体発光素子１００をマウントした後、所望の型を用いた型成形により封止部材１１０を形成することができる。または、予め所望の形状に成形した封止部材１１０を用意しておき、これを、半導体発光素子１００を覆うように基板１０２に接着させてもよい。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。念のため述べておくと、本発明は実施例のみに限定されない。

＜素材＞
以下を準備した。
（蛍光体粒子）
・ＣＡＳＮ－１：デンカ社製のＣＡＳＮ系蛍光体、品番ＲＥ－６５０ＹＭＤＢ、Ｄ_５０＝１５．７μｍ
・ＣＡＳＮ－２：デンカ社製のＣＡＳＮ系蛍光体、品番ＲＥ－Ｓａｍｐｌｅ ６５０ＳＤ４、Ｄ_５０＝３．２μｍ
・ＹＡＧ蛍光体（比較例２で使用）：Ｄ_５０＝８．５μｍ

蛍光体粒子の粒径分布（Ｄ_５０）は、以下のようにして測定した。
（１）超音波による分散処理
蛍光体粒子３０ｍｇを、０．２％質量に調整したヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液１００ｍＬに均一に分散させた分散液を、底面が半径２．７５ｃｍの円柱状容器に入れた。そして、超音波ホモジナイザ（日本精機製作所社製、ＵＳ－１５０Ｅ）の半径１０ｍｍの円柱状チップを、１．０ｃｍ以上分散液に浸し、周波数１９．５ｋＨｚ、出力１５０Ｗで３分間超音波を照射した。
（２）粒径分布の測定
上記（１）のように準備した分散液を、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（マイクロトラックベル社製、ＭＴ３３００ＥＸＩＩ）を用いて測定し、粒径分布を求めた。また、粒径分布のデータからＤ_５０を求めた。

（硬化性樹脂成分）
東レ・ダウコーニング社のシリコーンレジン「ＲＳＮ－０８０５」（シラノール基含有、シラノール含有量（ＯＨ重量）１％、二酸化珪素含有量４８重量％、フェニル：メチル比＝１．１：１、重量平均分子量２００～３００×１０^３、キシレン含有、樹脂固形分５０重量％）

（流動性調整剤）
日本アエロジル社のフュームドシリカ ＡＥＲＯＳＩＬ ２００

（溶剤）
ブチルカルビトール

＜塗料組成物の調製＞
後掲の表に記載の成分のうち、まず、硬化性樹脂成分（シリコーンレジン）と溶剤とを混合して均一な溶液を得た。
その後、その溶液に蛍光体粒子および流動性調整剤（実施例３のみ）を投入し、均一に混合・分散して塗料組成物を得た。
得られた塗料組成物については、Ｂ型粘度計の４号ローターを用い、２５℃、回転数２０ｒｐｍの条件で粘度を測定した。

＜塗膜（蛍光体層）の形成／照明装置の作製＞
上記で調整した塗料組成物などを用い、図１で説明した構造の照明装置（複数個のＣＳＰが、一定間隔をあけて、蛍光体層の上に整列したもの）を作製した。製造手順を以下に簡単に示す。
（１）絶縁基板の材料として、両面銅箔を張り合わせた利昌工業社製のボンディングシートＣＳ－３３０５Ａを準備した。これの銅箔をエッチングして第一銅箔に銅回路を形成するなどした。
（２）第一銅箔の上に、白色塗料（シリコーンバインダーに酸化チタン／アルミナを５０ｖｏｌ％で混錬したもの）を用いて、４０μｍ厚の白色層を形成した。
（３）白色層の上に、上記の蛍光体塗料を、メッシュ数が８６のスクリーンを用いたスクリーン印刷法により印刷（膜形成）し、８０℃で３０分プレキュアし、その後、１８０℃で６０分ポストキュア（本硬化）した。これにより蛍光体層を形成した。この際の蛍光体層の厚みは５０μｍ狙いとした。
（４）白色層および蛍光体層の一部を穴開け加工してはんだ用の孔を設けた。そして、表面実装型ＬＥＤ素子である市販のＣＳＰ（ＷＩＣＯＰ ＳＺ８－Ｙ１５－ＷＷ－Ｃ８、ソウル半導体社製、リフレクタ無し品、色温度２２００～２３００Ｋ）と、第一銅箔（銅回路）とを、はんだにより電気的に接続した。

＜評価：印刷性＞
上記（３）において、
・印刷した蛍光体塗料がプレキュアの前に流動することが無く、膜厚４５～５５μｍの均一な蛍光体層が形成できた場合を印刷性良好（○）、
・印刷した蛍光体塗料がプレキュアの前にやや流動するものの、膜厚４５～５５μｍの均一な蛍光体層が形成できた場合を印刷性普通（△）
・十分な膜厚の蛍光体層が形成できなかったり、膜にムラが発生したりした場合を印刷性不良（×）
と評価した。

＜評価：蛍光体層の外観＞
上記（３）で形成された蛍光体層の外観を観察した。後掲の表２には、実用上問題となりうる異常が見られなかった場合を「異常なし」と記載し、実用上問題となりうる異常が見られた場合、その異常の内容を記載した。

＜評価：蛍光体層の耐久性など＞
上記の蛍光体層の外観評価で「異常なし」であったものについて、以下表１の項目の試験を行った。表１のすべての項目で合格基準を満たしたものを、表２で「合格」と記載した。

＜評価：色温度の変換＞
上記で作製した照明装置に電流を流し、照明装置を発光させた。照明装置から発せられる光の色温度を、大塚電子株式会社製の全光束測定システム（積分球を備える装置）を用いて測定した。測定された色温度が２０００～２１００Ｋであり、ＣＳＰそのものの色温度（２２００～２３００Ｋ）から少なくとも１００Ｋ以上色温度が変換された場合を、色温度変換性が良好（○）と評価した。一方、測定された色温度が２１００～２２００Ｋであり、色温度の変換が１００Ｋ以内にとどまった場合を、色温度変換性が不十分（×）と評価した。
なお、蛍光体層の性状に異常があった比較例２においては、この評価は行わなかった。

蛍光体塗料の組成や評価結果などを下表にまとめて示す。

蛍光体粒子と硬化性樹脂成分とを含み、Ｂ型粘度計を用い、２５℃、回転数２０ｒｐｍで測定される粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下である蛍光体塗料を用いることで、ガラスバインダーのような高温での焼結を要することなく、１８０℃程度の比較的低温の処理で蛍光体層を形成することができた。また、形成された蛍光体層の外観や耐久性は良好であった。さらに、形成された蛍光体層により、ＣＳＰから発せられる光の色温度は大きく変換された。

この出願は、２０２０年８月７日に出願された日本出願特願２０２０－１３４３９２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

２０ 絶縁基板
２２ 第一銅箔
２２Ｂ 第二銅箔
２４ 白色層
２６ 蛍光塗膜
２８ 表面実装型ＬＥＤ素子
３０ はんだ
３２ 白色層（白色樹脂層）
１００ 半導体発光素子
１０２ 基板
１０４ リフレクタ（筐体）
１０８ パッケージ状部
１１０ 封止部材
１１２ 配線

Claims (17)

1. 蛍光体粒子と、硬化性樹脂成分と、を含む蛍光体塗料であって、
   Ｂ型粘度計を用い、２５℃、回転数２０ｒｐｍで測定される粘度が６０ｄＰａ・ｓ以上４５０ｄＰａ・ｓ以下であり、
   前記蛍光体塗料の全不揮発成分中の前記蛍光体粒子の含有率が、２５ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下であり、
   前記蛍光体粒子のメジアン径Ｄ _５０ は１μｍ以上２０μｍ以下である蛍光体塗料。
2. 請求項１に記載の蛍光体塗料であって、
   前記硬化性樹脂成分は、熱硬化性樹脂成分を含む蛍光体塗料。
3. 請求項１または２に記載の蛍光体塗料であって、
   前記硬化性樹脂成分は、シリコーン樹脂を含む蛍光体塗料。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の蛍光体塗料であって、
   前記硬化性樹脂成分は、フェニル基およびメチル基を有するシリコーン樹脂を含む蛍光体塗料。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光体塗料であって、
   前記硬化性樹脂成分は、シラノール基を含むシリコーン樹脂を含む蛍光体塗料。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の蛍光体塗料であって、
   前記蛍光体粒子の粒径分布曲線において、２以上の極大が認められる蛍光体塗料。
7. 請求項６に記載の蛍光体塗料であって、
   前記蛍光体粒子の粒径分布曲線において、粒径１μｍ以上６μｍ以下の領域と、粒径１０μｍ以上２５μｍ以下の領域の両方に極大が認められる蛍光体塗料。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の蛍光体塗料であって、
   前記蛍光体粒子が、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体、Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１系蛍光体、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８系蛍光体、Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８系蛍光体、α型サイアロン系蛍光体、β型サイアロン系蛍光体、ＬｕＡＧ系蛍光体およびＹＡＧ系蛍光体からなる群より選ばれる１または２以上を含む蛍光体塗料。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体塗料であって、
   流動性調整剤を含む蛍光体塗料。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の蛍光体塗料であって、
    さらに溶剤を含む蛍光体塗料。
11. 請求項１０に記載の蛍光体塗料であって、
    前記溶剤は、芳香族炭化水素溶剤を含む蛍光体塗料。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の蛍光体塗料により形成された塗膜。
13. 請求項１２に記載の塗膜であって、
    厚みが１５０μｍ以下である塗膜。
14. 請求項１２または１３に記載の塗膜を備える蛍光体基板。
15. 絶縁基板と、請求項１～１１のいずれか１項に記載の蛍光体塗料により前記絶縁基板の片面側に設けられた塗膜と、前記塗膜における前記絶縁基板と反対側の面に設置された発光素子と、を備える照明装置。
16. 請求項１５に記載の照明装置であって、
    複数の前記発光素子が設置された照明装置。
17. 請求項１５または１６に記載の照明装置であって、
    前記発光素子はリフレクタを備えない照明装置。

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