JP2007066969A - 白色発光ダイオード装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に、青色光を発光する発光ダイオードチップと蛍光体層とからなる発光ダイオード発光部が複数配置された白色発光ダイオード装置において、各発光ダイオード発光部の色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置を提供すること。
【解決手段】基板と；前記基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップと；前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの表面上に塗布され、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれのピーク波長に合わせて塗布厚が決定されている透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層と；を有することを特徴とする白色発光ダイオード装置。
【選択図】図３

Description

本発明は青色光を発光する複数の発光ダイオードチップを具備する白色発光ダイオード装置とその製造方法に関する。

発光ダイオードは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、屋内外広告等、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、発光ダイオードは長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現等の特徴を有することから、産業用のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このような発光ダイオードを種々の用途に適用する場合、白色光を得ることが重要となる。

発光ダイオードで白色光を実現する代表的な方式としては、（１）赤、緑および青の各色に発光する３つの発光ダイオードチップを使用する方式、（２）青色光を発光する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式、（３）紫外線を発光する発光ダイオードチップと赤色、緑色および青色の三色混合蛍光体とを組み合わせる方式の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には輝度特性の観点から、（２）の青色光を発光する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式が広く実用化されている。

上記した（２）および（３）の方式を適用した発光ダイオードの構造としては、発光ダイオードチップを装備したカップ型のフレーム内に、所望の色を発光する蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する蛍光体層を形成した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。

そして、このような白色発光する発光ダイオードは、例えば基板上に複数配置することにより白色発光ダイオード装置とし、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、各種表示器、照明装置等に好適に用いられている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−１４８５１６号公報 特開平１０−１９００６５号公報（例えば、図３参照。）

上記したように白色発光する発光ダイオードは、基板上に複数配置することにより白色発光ダイオード装置とし、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、各種表示器、照明装置等に好適に用いられている。

しかしながら、このような白色発光ダイオード装置に形成される各発光ダイオード発光部は同じ白色光を発光するものでもわずかに色度が異なっている。このようなわずかな色度の違いは発光ダイオード発光部単独で見た場合にはわからないが、白色発光ダイオード装置全体として見た場合には隣接する発光ダイオード発光部どうしの比較から容易にわかる。特に、上記（２）に示したような青色光を発光する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式の発光ダイオード発光部が複数形成された白色発光ダイオード装置については、発光ダイオード発光部の一部が黄色っぽく見えたりすることがあり、色度のバラツキが明確となることがある。このような色度のバラツキは照明装置等としての品質や特性を低下させるため、抑制することが求められる。

このような白色発光ダイオード装置における各発光ダイオード発光部の色度のバラツキは、当初、各発光ダイオード発光部を製造する際の蛍光体層の塗布厚の違いによるものと考えられ、各発光ダイオード発光部に塗布される蛍光体層の塗布厚を同一にするよう厳密な制御が試みられた。しかしながら、蛍光体層の塗布厚を厳密に制御しても、白色発光ダイオード装置における各発光ダイオード発光部の色度のバラツキを抑制することは困難であった。

すなわち、このような白色発光ダイオード装置における各発光ダイオード発光部の色度のバラツキは各発光ダイオード発光部の蛍光体層の塗布厚の違いによるものではなく、各発光ダイオード発光部の発光ダイオードチップのピーク波長等が異なることによるものであることが明らかとなった。このため、従来は白色発光ダイオード装置の製造に用いられる発光ダイオードチップのピーク波長等を測定し、それが所定の範囲内にあるもののみを用い、範囲外となるものについては廃棄処分していた。しかしながら、このような方法によると、白色発光ダイオード装置の製造に用いることのできる発光ダイオードチップの数が少なくなり、反対に廃棄する発光ダイオードチップの数が多くなり、結果として白色発光ダイオード装置の製造コストを上昇させることとなっていた。

本発明は上記したような課題を解決するためになされたものであって、各発光ダイオード発光部の色度のバラツキが抑制されるとともに、製造過程において廃棄される発光ダイオードチップの数を抑制することができる白色発光ダイオード装置とその製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、基板と；前記基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップと；前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの表面上に塗布され、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれのピーク波長に合わせて塗布厚が決定されている透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層と；を有することを特徴とする白色発光ダイオード装置である。

請求項２に係る発明は、前記塗布厚が、前記発光ダイオードチップのピーク波長を、別途求めた発光ダイオードチップのピーク波長とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて決定されていることを特徴とする請求項１記載の白色発光ダイオード装置である。

請求項３に係る発明は、基板と；前記基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップと；前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの表面上に塗布され、前記複数の発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定されたそれぞれの色度に合わせて塗布厚が決定されている透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層と；を有することを特徴とする白色発光ダイオード装置である。

請求項４に係る発明は、前記塗布厚が、前記発光ダイオードチップの色度を、別途求めた発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定された色度とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて決定されていることを特徴とする請求項３記載の白色発光ダイオード装置である。

請求項５に係る発明は、基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップのそれぞれについてピーク波長を測定する工程と；前記各ピーク波長を、別途求めた発光ダイオードチップのピーク波長とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて、蛍光体層の塗布厚を決定する工程と；前記決定された塗布厚となるように、前記各発光ダイオードチップの表面上に透明樹脂と蛍光体粒子とを含む混合物を塗布して蛍光体層を形成する工程と；を有することを白色発光ダイオード装置の製造方法である。

請求項６に係る発明は、基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップを覆うように蛍光体シートをかぶせて、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの色度を測定する工程と；前記各色度を、別途求めた発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて、蛍光体層の塗布厚を決定する工程と；前記決定された塗布厚となるように、前記各発光ダイオードチップの表面上に透明樹脂と蛍光体粒子とを含む混合物を塗布して蛍光体層を形成する工程と；を有することを白色発光ダイオード装置の製造方法である。

なお、本発明における用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。蛍光体粒子は青色光を発光する発光ダイオードチップ（以下、単に発光ダイオードチップと呼ぶ。）から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、この蛍光体粒子から発光される可視光と発光ダイオードチップから放射される光との混色によって白色光が得られるものであり、蛍光体粒子の種類は、所望とする白色光や、発光ダイオードチップから放射される青色光に応じて適宜選択されるものである。

請求項１に係る発明によれば、基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップ上に形成された透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層の塗布厚が、それぞれの発光ダイオードチップのピーク波長に合わせて決定されている。このため、各発光ダイオードチップのピーク波長にバラツキがある場合でも、それに合わせて蛍光体層が形成されるため、色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置とすることができる。また、各発光ダイオードチップのピーク波長にバラツキがある場合でも色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置を製造することができるため、廃棄する発光ダイオードチップの数を少なくすることができる。

請求項３に係る発明によれば、基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップ上に形成された透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層の塗布厚が、この蛍光体層を形成していない状態で複数の発光ダイオードチップについて蛍光体シートをかぶせて測定されたそれぞれの色度に合わせて決定されている。この場合についても、各発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度にバラツキがある場合でも、それに合わせて蛍光体層が形成されているため、色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置とすることができる。また、各発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度にバラツキがある場合でも色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置を製造することができるため、廃棄する発光ダイオードチップの数を少なくすることができる。

請求項５に係る発明によれば、基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップのそれぞれについて測定されたピーク波長を、別途求めた発光ダイオードチップのピーク波長とそれに対して白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめ、蛍光体層の塗布厚を決定し、発光ダイオードチップ上に塗布している。このため、各発光ダイオードチップのピーク波長にバラツキがある場合でも、それに合わせて最適な塗布厚の蛍光体層を塗布することができ、色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置を容易に製造することができる。また、各発光ダイオードチップのピーク波長にバラツキがある場合でも白色発光ダイオード装置の製造ができるため、廃棄する発光ダイオードチップの数を少なくすることができる。

請求項６に係る発明によれば、基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップを覆うように蛍光体シートをかぶせてそれぞれについて測定された色度を、別途求めた発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定された色度とそれに対して白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめ、蛍光体層の塗布厚を決定し、発光ダイオードチップ上に塗布している。この場合についても、各発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度にバラツキがある場合でも、それに合わせて最適な塗布厚の蛍光体層を塗布することができ、色度のバラツキが抑制された白色発光ダイオード装置を容易に製造することができる。また、各発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度にバラツキがある場合でも白色発光ダイオード装置の製造ができるため、廃棄する発光ダイオードチップの数を少なくすることができる。

以下、本発明について添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当部分には同一の符号を付している。

図１は本発明の白色発光ダイオード装置１の一実施形態を示す平面図、図２は図１に示す白色発光ダイオード装置１のＡ−Ａ線断面図、また図３は図２のＢ部を拡大して示した断面図であり、白色発光ダイオード装置１に形成されている複数の発光ダイオード発光部のうちの一つを示したものである。

本発明の白色発光ダイオード装置１は、基板２上に複数の発光ダイオード発光部３が平面状に配設されたものであり、例えば図１に示す例のように発光ダイオード発光部３が３行３列のマトリクス状に配設されたものである。基板２は放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ等の平板からなり、複数の発光ダイオード発光部３の各基板を一体に連成してなる一体基板である。この基板２上には、電気絶縁層４を介して回路パターン５が配設されている。

図１に示すように、回路パターン５は各発光ダイオード発光部３毎に、ＣｕとＮｉの合金やＡｕ等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）５ａ、５ｂに形成されており、この回路パターン５上に各発光ダイオード発光部３毎に青色光を発光する発光ダイオードチップ６が搭載されている。これらの発光ダイオードチップ６は青色光を発光するものであり、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体等からなるものである。

各発光ダイオードチップ６は、その底面電極が回路パターン５ａ、５ｂの一方の表面上に載置され電気的に接続される一方、その上面電極が回路パターン５ａ、５ｂの他方の表面上にボンディングワイヤ７により電気的に接続されている。

そして、基板２上には、各発光ダイオードチップ６の周囲に、それらから所要の間隔を置いて取り囲むように凹部形成部材８が形成されている。凹部形成部材８には、基板２の表面から遠ざかるにつれて同心円状に漸次拡開する円錐台状の凹部９が形成されている。このような凹部形成部材８は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂からなるものである。

この凹部形成部材８内には透明樹脂１０と蛍光体粒子１１とからなる蛍光体層１２が塗布（充填）されており、発光ダイオードチップ６はこの蛍光体層１２によって覆われている。蛍光体層１２は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の液状透明樹脂に蛍光体粒子を添加、混合したものをディスペンサ内に入れ、このディスペンサからこれらの混合物を凹部形成部材８の円錐台状の凹部９内に滴下し塗布することにより形成される。

蛍光体粒子１１は、発光ダイオードチップ６（青色光を発光する発光ダイオードチップ）から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、この蛍光体粒子から発光される可視光と発光ダイオードチップ６から放射される光との混色によって白色光が得られるものであればよく、黄色ないし橙色発光蛍光体粒子が主として用いられる。また、演色性等の向上を図るために、黄色ないし橙色発光蛍光体粒子と共に赤色蛍光発光体粒子を併用してもよい。

黄色ないし橙色発光蛍光体粒子としては、例えばＲＥ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥはＹ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。）等のＹＡＧ蛍光体粒子、ＡＥ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等のアルカリ土類元素である。）等の珪酸塩蛍光体粒子が用いられる。

このような白色発光ダイオード装置１においては、各発光ダイオード発光部３に印加された電気エネルギーが発光ダイオードチップ６で青色光に変換され、この青色光により蛍光体粒子１１が励起されて可視光を発光し、この蛍光体粒子１１から発光される可視光と発光ダイオードチップ６から放射される光との混色により白色光が得られる。

本発明の白色発光ダイオード装置１の第１の実施形態では、各発光ダイオードチップ６のピーク波長に合わせて、それらの表面上に塗布される蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）が決定される。なお、塗布厚（ｄ）は、図３に示すように、発光ダイオードチップ６の発光面側の表面から、蛍光体層１２の表面までの距離とする。

本発明の白色発光ダイオード装置１では、各発光ダイオード発光部３における発光ダイオードチップ６のピーク波長が異なっている場合でも、各発光ダイオード発光部３から放射される白色光が所望の色度の白色光となるように、各発光ダイオードチップ６のピーク波長に合わせてそれらの表面上に塗布される蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）が決定されるため、各発光ダイオード発光部３から放射される白色光の色度にバラツキのない白色発光ダイオード装置とすることができる。

蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）は、具体的には、各発光ダイオード発光部３を構成する発光ダイオードチップ６について測定したピーク波長を、別途求めた同様の発光ダイオードチップのピーク波長とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて決定されるものである。このようにすることで、白色発光ダイオード装置１を製造するために用いる発光ダイオードチップ６についてピーク波長を測定するだけで、それらについての蛍光体層１２の最適な塗布厚（ｄ）を決定することができ、各発光ダイオード発光部３から放射される白色光の色度にバラツキのない白色発光ダイオード装置を容易に得ることができる。

また、本発明の白色発光ダイオード装置１の第２の実施形態では、各発光ダイオードチップ６に蛍光体シートをかぶせて測定された色度に合わせて、それらの表面上に塗布される蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）が決定される。このようなものとしても、各発光ダイオード発光部３から放射される白色光の色度にバラツキのない白色発光ダイオード装置とすることができる。

このような場合の蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）は、具体的には、各発光ダイオードチップ６について蛍光体シートをかぶせて測定された色度を、別途求めた同様の発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定された色度とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて決定されるものである。このようにすることで、各発光ダイオード発光部３を構成する発光ダイオードチップ６について蛍光体シートをかぶせて色度を測定するだけで、それらについての最適な蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）を決定することができ、各発光ダイオード発光部３から放射される白色光にバラツキのない白色発光ダイオード装置とすることができる。

次に、上記第１の実施形態および第２の実施形態の白色発光ダイオード装置１の製造方法について具体的に説明する。まず、第１の実施形態の白色発光ダイオード装置１の製造方法について説明する。

まず、実際の白色発光ダイオード装置１の製造に先立ち、予めその製造に用いる発光ダイオードチップ６と同様の発光ダイオードチップ（以下、測定用発光ダイオードチップと呼ぶ。）について、そのピーク波長とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係（以下、ピーク波長と塗布厚との関係と呼ぶ。）を求めておく。

なお、上記したように、この測定用発光ダイオードチップは白色発光ダイオード装置１の製造に用いられる発光ダイオードチップ６と同様なものではあるが、白色発光ダイオード装置１の製造に直接用いられるものではなく、あくまでもピーク波長と塗布厚との関係を求めるに用いられるものである。また、ここでの蛍光体層は、白色発光ダイオード装置１における蛍光体層１２と同様な組成を有するものである。

ピーク波長と塗布厚との関係を求めるには、測定用発光ダイオードチップのピーク波長を分光光度計を用いて測定した後、蛍光体層を塗布し、所望の色度の白色光となるときの塗布厚を測定する。同様にして、異なるピーク波長を有する測定用発光ダイオードチップについても、所望の色度の白色光が得られるときの塗布厚を測定する。塗布厚を測定するためのピーク波長の範囲は、白色発光ダイオード装置１の製造に用いられる発光ダイオードチップのピーク波長の一般的なばらつきを網羅できる程度とすることが好ましい。

なお、このようなピーク波長と塗布厚との間には以下のような関係がある。まず、ＣＩＥ １９７６ ＵＣＳ系色度図において、色度の差は一般にΔｕ’ｖ’＝√（（Δｕ’）^２＋（Δｖ’）^２）で表される。この色度の差（Δｕ’ｖ’）は０．０１程度であれば人間の目に色のバラツキとして認識されないが、それを超える場合には色のバラツキとして認識され問題となる。ここで、形成された発光ダイオード発光部３については、通常、Δｕ’が発光ダイオードチップ６のロットの違いやそれに塗布された蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）によりほとんど変化しないことからΔｕ’＝０と見なすことができ、実質的に色度の差（Δｕ’ｖ’）の主要因はΔｖ’である。

また、発光ダイオード発光部３の蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）を一定とした場合、発光ダイオードチップ６のピーク波長の変化（Δλ）に色度の変化（Δｖ’）が比例することからΔｖ’＝ＡΔλと表すことができる（図４）。なお、Ａは比例定数である。従って、あるピーク波長が基準となるピーク波長（所望の色度の白色光が得られるときのピーク波長）からΔλだけずれている場合、色度がＡΔλずれることになり、この分を補正すればよいことになる。

ここで、発光ダイオードチップ６のピーク波長（λ）を一定とした場合、蛍光体層１２の塗布厚の変化（Δｄ）に色度の変化（Δｖ’）が比例することからΔｖ’＝ＢΔｄと表すことができる（図５）。なお、Ｂは比例定数である。従って、上記色度のずれ（ＡΔλ）を補正するには上記２つの式からＡΔλ−ＢΔｄ＝０とすればよく、これをΔｄについて解いてΔｄ＝ＡΔλ／Ｂとなる。よって、基準となるピーク波長（所望の色度の白色光が得られるときのピーク波長）との差（Δλ）がわかれば、基準となる蛍光体層の塗布厚（所望の色度の白色光が得られるときの蛍光体層の塗布厚）との塗布厚の差（Δｄ）が求まり、これに従って蛍光体層１２を塗布することで発光ダイオード発光部３の白色光の色度を所望の色度の白色光に補正することができる。

次に、実際の白色発光ダイオード装置１の製造として、図６に示すように、基板２上に電気絶縁層４を介して回路パターン５が配設される共に、回路パターン５上に複数の発光ダイオードチップ６が搭載され、それらがボンディングワイヤ７により電気的に接続され、さらにそれらの周囲に凹部形成部材８が設けられたものを用意する。なお、この図６に示すものは、最終的に図２に示す白色発光ダイオード装置１となるものであり、図２に示す白色発光ダイオード装置１の蛍光体層１２を形成していない段階のものである。

このように基板３上に複数の発光ダイオードチップ６を搭載したものについて、各発光ダイオードチップ６のピーク波長を測定する。ピーク波長の測定は、各発光ダイオードチップ６の発光面側（図中、上側）から分光光度計を用いて順次ピーク波長を測定することにより行うことができる。このようにして測定された各発光ダイオードチップ６のピーク波長を予め求めておいたピーク波長と塗布厚との関係に当てはめ、実際に各発光ダイオードチップ６上に塗布する蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）を求める。

その後、この求めた塗布厚（ｄ）となるようにそれぞれの発光ダイオードチップ６上に順次蛍光体層１２を塗布する。蛍光体層１２の塗布は、液状透明樹脂に蛍光体粒子を添加、混合した混合物をディスペンサ内に入れ、このディスペンサから混合物を凹部形成部材８内の発光ダイオードチップ６上へ順次滴下することにより行うことができる。蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）は、ディスペンサからの混合物の滴下量を調整することにより行うことができる。

この際、予め同様なディスペンサおよび凹部形成部材８を用いて、ディスペンサからの滴下量と蛍光体層１２の塗布厚との関係を求めておくことが好ましい。このようにすることで、上記したようなピーク波長から求めた蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）をこのディスペンサからの滴下量と蛍光体１２の塗布厚との関係に当てはめ、ディスペンサからの混合物の滴下量を容易に求めることができる。

次に、第２の実施形態の白色発光ダイオード装置１の製造方法について具体的に説明する。まず、実際の白色発光ダイオード装置１の製造に先立ち、予めその製造に用いる発光ダイオードチップ６と同様の発光ダイオードチップ（測定用発光ダイオードチップ）について所定の蛍光体シートをかぶせて測定される色度と、それに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係（以下、色度と塗布厚との関係と呼ぶ。）を求めておく。

色度と塗布厚との関係を求めるには、測定用発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて色度を測定した後、その蛍光体シートを取り外して蛍光体層を塗布し、この蛍光体層が塗布されたものについて所望の色度の白色光が得られるときの蛍光体層の塗布厚を測定する。さらに、蛍光体シートをかぶせて測定される色度が異なる測定用発光ダイオードチップについて、所望の色度の白色光が得られるときの蛍光体層の塗布厚を測定する。塗布厚を測定するための色度（蛍光体シートをかぶせて測定される色度）の範囲は、白色発光ダイオード装置１の製造に一般的に用いる発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度の一般的なばらつきを網羅できる程度とすることが好ましい。

なお、蛍光体シートをかぶせて測定される色度と蛍光体層の塗布厚との間には以下のような関係がある。まず、第１の実施形態の製造方法のところで説明したように、ＣＩＥ １９７６ ＵＣＳ系色度図においては、発光ダイオード発光部３の色度の差（Δｕ’ｖ’）は実質的にΔｖ’とみなすことができる。

ここで、白色発光ダイオード装置１における色度のばらつきを抑制するには、例えば図７に示すように、ある発光ダイオードチップ６に蛍光体シート１３をかぶせて色度計の検出器１４等によって測定する色度と基準となる色度（所望とする白色光の色度）との差をΔｖ’_ｓとして、各発光ダイオード発光部３となる部分についてこのような差（Δｖ’_ｓ）を補正していけばよい。なお、図７は左側より順に、発光ダイオード発光部３となる各部分について、検出器１４で色度を測定する様子を示したものである。

また、第１の実施形態の製造方法のところで説明したように、発光ダイオード発光部３の蛍光体層１２の塗布厚の変化（Δｄ）に色度の変化（Δｖ’）が比例することからΔｖ’＝ＢΔｄと表すことができる（図５）。なお、Ｂは比例定数である。

従って、上記色度のずれ（Δｖ’_ｓ）を補正するには上記２つの式からΔｖ’_ｓ−ＢΔｄ＝０とすればよく、これをΔｄについて解いてΔｄ＝Δｖ’_ｓ／Ｂとなる。よって、発光ダイオードチップ６に蛍光体シート１３をかぶせて測定されたある色度と基準となる色度（所望とする白色光の色度）との差（Δｖ’_ｓ）がわかれば、基準となる蛍光体層の塗布厚（所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚）との塗布厚の差（Δｄ）が求まり、これに従って蛍光体層１２を塗布することで発光ダイオード発光部３の白色光の色度を所望の色度の白色光に補正することができる。

次に、実際の白色発光ダイオード装置１の製造として、図６に示すように、基板２上に電気絶縁層４を介して回路パターン５が配設される共に、回路パターン５上に複数の発光ダイオードチップ６が搭載され、それらがボンディングワイヤ７により電気的に接続され、さらにそれらの周囲に凹部形成部材８が設けられたものを用意する。なお、この図６に示すものは、最終的に図２に示す白色発光ダイオード装置１となるものであり、図２に示す白色発光ダイオード装置１の蛍光体層１２を形成していない段階のものである。

そして、図７に示すように、その発光ダイオードチップ６が搭載された面側に、例えばこれら全ての発光ダイオードチップ６を覆うような１枚の蛍光体シート１３をかぶせ、各発光ダイオードチップ６を発光させたときのそれに対向する部分の蛍光体シート１３の色度をその上側に設けた色度計の検出器１４により、順次測定する。なお、ここで用いる蛍光体シート１３は、測定用発光ダイオードチップの色度の測定に用いたものと同様なものである。また、図７は、左側より順に検出器１４で測定する様子を示したものである。そして、予め求めた色度と塗布厚との関係に、これらの測定した色度をあてはめ、各発光ダイオードチップ６に塗布する蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）を求める。なお、蛍光体シート１３は発光ダイオードチップ６の色度を測定するためだけに用いられ、その後の製造には不必要なため、色度を測定した後に取り外しておく。

その後、この求めた塗布厚（ｄ）となるようにそれぞれの発光ダイオードチップ６上に蛍光体層１２を塗布する。蛍光体層１２の塗布は、第１の実施形態の白色発光ダイオード装置１の製造と同様にして行うことができ、液状透明樹脂に蛍光体粒子を添加、混合した混合物をディスペンサ内に入れ、このディスペンサから混合物を凹部形成部材８内の発光ダイオードチップ６上へ滴下することにより行うことができる。蛍光体層１２の塗布厚（ｄ）の調整についても、第１の実施形態の白色発光ダイオード装置１の製造と同様にして行うことができ、ディスペンサからの混合物の滴下量を調整することにより行うことができる。

（実施例１）
まず、白色発光ダイオード装置１を製造するためのものとして、図６に示すような蛍光体層が未形成の部材を用意した。すなわち、基板２上に電気絶縁層４を介して回路パターン５が配設される共に、回路パターン５上に複数の発光ダイオードチップ６が搭載され、それらがボンディングワイヤ７により電気的に接続され、さらにそれらの周囲に凹部形成部材８が設けられたものを用意した。なお、この蛍光体層が未形成の部材は、最終的に図１、２に示されるような白色発光ダイオード装置１となるものである。搭載される発光ダイオードチップ６の数は９個とし、各発光ダイオードチップ６はピーク波長が４５０ｎｍ〜４６５ｎｍの範囲内にあるものを用いた。

また、別途、同様な発光ダイオードチップを用いて、所定の色度を得られるときのピーク波長と蛍光体層の塗布厚との関係を求めた。なお、蛍光体層の形成に用いる樹脂ペーストは、樹脂粘度が０．３Ｐａ・ｓのシリコーン樹脂中に（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ組成のＹＡＧ蛍光体を１０重量％添加、混合したものを用いた。その結果、ピーク波長の変化（Δλ［ｎｍ］）と色度の変化（Δｖ’）との間にはΔｖ’＝０．００８Δλの関係があり、また蛍光体層の塗布厚（Δｄ［μｍ］）と色度の変化（Δｖ’）との間にはΔｖ’＝１．５×１０^−４Δｄの関係があることがわかった。

従って、ピーク波長の変化（Δλ［ｎｍ］）と蛍光体層の塗布厚の変化（Δｄ［μｍ］）との間には、Δｄ＝（０．００８／１．５×１０^−４）Δλの関係があることがわかった。ここで、実際に測定されるピーク波長と塗布厚とをそれぞれをλ［ｎｍ］、ｄ［μｍ］とし、基準となるピーク波長と塗布厚（所望の色度の白色光が得られるときのピーク波長と塗布厚）とをそれぞれλ_ｋ（４５７［ｎｍ］）、ｄ_ｋ（９８５［μｍ］）とすると、Δλ＝λ−λ_ｋ、Δｄ＝ｄ−ｄ_ｋとなる。これらを上記関係式に代入して、実際に塗布する厚さｄ［μｍ］は以下のような式で求められる。
ｄ＝（０．００８／１．５×１０^−４）（λ−λ_ｋ）＋ｄ_ｋ
＝（０．００８／１．５×１０^−４）（λ−４５７）＋９８５

次に、図６に示すような蛍光体層が未形成の部材の各発光ダイオードチップ６について分光光度計を用いてピーク波長λ［ｎｍ］を測定し、これを上記関係式に代入することにより各発光ダイオードチップ６に塗布する樹脂ペーストの塗布厚ｄ［μｍ］を求め、これに従い各発光ダイオードチップ６に樹脂ペーストを塗布し白色発光ダイオード装置１を製造した。

このようにして製造した白色発光ダイオード装置１について、各発光ダイオード発光部３を発光させてそれらの色度を測定した。その結果、所望とする色度からの各発光ダイオード発光部３の色度のずれ（Δｖ’）の平均値（Δｖ’_ａｖ）が０．００６となっており、各発光ダイオード発光部３の色度のばらつきが十分に抑制されていることが認められた。

（比較例１）
実施例１で用いたものと同様な蛍光体層が未形成の部材を用意し、その各発光ダイオードチップ上に実施例１と同様の樹脂ペーストを９８５μｍの厚さでそれぞれ塗布し、白色発光ダイオード装置を製造した。

このようにして製造した白色発光ダイオード装置について、実施例１と同様に各発光ダイオード発光部を発光させて色度を測定した。その結果、所望とする色度からの各発光ダイオード発光部３の色度のずれ（Δｖ’）の平均値（Δｖ’_ａｖ）は０．０２３となっており、各発光ダイオード発光部３の色度に大幅なばらつきがあることが認められた。

本発明の白色発光ダイオード装置の一例を示した平面図。 図１に示すＡ−Ａ線部の断面図。 図２に示すＢ部の拡大断面図。 発光ダイオードチップのピーク波長と色度との関係を示した図。 蛍光体層の塗布厚と色度との関係を示した図。 蛍光体層を塗布する前の白色発光ダイオード装置を示した断面図。 図６に示したものについての色度を測定する様子を示した図。

符号の説明

１…白色発光ダイオード装置、２…基板、３…発光ダイオード発光部、４…電気絶縁層、５…回路パターン、６…発光ダイオードチップ、７…ボンディングワイヤ、８…凹部形成部材、９…凹部、１０…透明樹脂、１１…蛍光体粒子、１２…蛍光体層、１３…蛍光体シート、１４…色度計の検出器

Claims (6)

1. 基板と；
   前記基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップと；
   前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの表面上に塗布され、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれのピーク波長に合わせて塗布厚が決定されている透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層と；
   を有することを特徴とする白色発光ダイオード装置。
2. 前記塗布厚は、前記発光ダイオードチップのピーク波長を、別途求めた発光ダイオードチップのピーク波長とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて決定されていることを特徴とする請求項１記載の白色発光ダイオード装置。
3. 基板と；
   前記基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップと；
   前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの表面上に塗布され、前記複数の発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定されたそれぞれの色度に合わせて塗布厚が決定されている透明樹脂と蛍光体粒子とを含む蛍光体層と；
   を有することを特徴とする白色発光ダイオード装置。
4. 前記塗布厚は、前記発光ダイオードチップの蛍光体シートをかぶせて測定された色度を、別途求めた発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定された色度とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて決定されていることを特徴とする請求項３記載の白色発光ダイオード装置。
5. 基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップのそれぞれについてピーク波長を測定する工程と；
   前記各ピーク波長を、別途求めた発光ダイオードチップのピーク波長とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて、蛍光体層の塗布厚を決定する工程と；
   前記決定された塗布厚となるように、前記各発光ダイオードチップの表面上に透明樹脂と蛍光体粒子とを含む混合物を塗布して蛍光体層を形成する工程と；
   を有することを白色発光ダイオード装置の製造方法。
6. 基板上に配置された青色光を発光する複数の発光ダイオードチップを覆うように蛍光体シートをかぶせて、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの色度を測定する工程と；
   前記各色度を、別途求めた発光ダイオードチップに蛍光体シートをかぶせて測定される色度とそれに対して所望の色度の白色光が得られる蛍光体層の塗布厚との関係に当てはめて、蛍光体層の塗布厚を決定する工程と；
   前記決定された塗布厚となるように、前記各発光ダイオードチップの表面上に透明樹脂と蛍光体粒子とを含む混合物を塗布して蛍光体層を形成する工程と；
   を有することを白色発光ダイオード装置の製造方法。

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