TWI523275B - A manufacturing method of a light-emitting element, and a manufacturing apparatus for a light-emitting element - Google Patents

A manufacturing method of a light-emitting element, and a manufacturing apparatus for a light-emitting element Download PDF

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Hirotoshi Oikaze
Katsuyuki Nagahama
Kentaro Nishiwaki
Yasuhiro Kabetani
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Description

發光元件之製造方法及發光元件之製造裝置 技術領域
本發明係有關於一種具有LED(Light Emitting Diode(發光二極體))晶粒(chip)等發光源的發光元件之製造方法以及發光元件之製造裝置。
背景技術
從以前開始，各處就已在進行將為發光源之LED晶粒、作為波長轉換材料之螢光體粒子(螢光顏料、螢光染料等)組合成的發光元件的研究開發，該螢光體粒子係受到從LED晶粒放射之光激化而放射出與LED晶粒顏色相異的光者(例如，參考專利文獻1)。
此種發光元件方面，例如，將放射藍色光或紫外光之LED晶粒與對藍色光等進行波長轉換而放射黃色光之螢光體粒子進行組合而得到白色光的白色發光元件(一般稱為白色LED)之商品化已在進行。
專利文獻1中，作為此種發光元件之一例，如第9圖所示，具有：LED晶粒100、實際組裝了LED晶粒100之實裝基板101、在實裝基板101之實裝面側密封LED晶粒100之半球狀的透光性密封部102、構造成可覆蓋透光性封裝部102且固定形成於實裝基板101之圓頂狀密封構件103、形成於透光性封裝部102與圓頂狀密封構件103之間的空氣層104。該發光元件係使用透光性密封部102所含有之螢光體 粒子、作為LED晶粒100來放射紫外光之GaN系的紫外LED晶粒，且使用作為螢光體粒子之紅色螢光體粒子與綠色螢光體粒子與藍色螢光體粒子來得到白色光。
也可考慮應用第9圖的發光元件，使用作為LED晶粒100之放射藍色光之藍色LED晶粒以及作為螢光體粒子之黃色螢光體粒子來得到白色光。
附帶一提，上述發光元件係藉由在LED晶粒100上塗布含有螢光體粒子之樹脂，且由該螢光樹脂形成透光性密封部102來製造。
於製造發光元件之際，發光元件發出的光的色度(以下僅稱之為發光元件的色度)並非一定，會有所製造之發光元件的色度產生不均的情形。在此，專利文獻2記載有第10圖的習知製造裝置105，作為防止所製造之發光元件的色度產生不均者。
該習知製造裝置105係具有：用來存留含有螢光體粒子之樹脂(螢光樹脂)的注射器(syringe)106、用來塗布從注射器106流出之螢光樹脂於LED晶粒100之供氣機(air dispenser)107、測定從供氣機107流出之螢光樹脂的重量之重量測定部108、根據重量測定部108所測定之值使供氣機107流出一定重量的螢光樹脂之控制部109。
該習知製造裝置105中，以製造一定色度的發光元件為目的，而使用了使供氣機107流出一定重量的螢光樹脂之方法。此外，所謂色度係表示CIE(國際照明委員會)所制定之色度圖的色度座標。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2007-35951號公報
專利文獻2：日本特表2004-516925號公報
發明揭示
不過即使是在從供氣機107流出一定重量的螢光樹脂來製造發光元件的場合，仍會有所製造的發光元件的色度並非一定值的情形。也就是說，習知製造裝置中，有著製造的發光元件會產生色度不均的課題。
在此，本發明可解決上述課題，其目的在於防止製造的發光元件的個體間產生色度不均。
關於本發明之發光元件之製造方法，係將從一存留有含螢光體粒子之螢光樹脂之塗布裝置流出之前述螢光樹脂塗布於發光源來製造發光元件者，其特徵在於：先測定第1濃度，該第1濃度係從前述塗布裝置流出的前述螢光樹脂所含有之前述螢光體粒子的濃度；接著使用參考資料，該參考資料係表示使前述發光元件的色度呈一定之前述螢光體粒子濃度與前述螢光樹脂塗布量的關係者；然後塗布前述螢光樹脂於前述螢光源，其塗布量係根據前述參考資料與已測定的前述第1濃度來決定。
又，本發明之發光元件之製造裝置，係將從一存留有 含螢光體粒子之樹脂(即，螢光樹脂)之塗布裝置流出之前述螢光樹脂塗布於發光源來製造發光元件者，其特徵在於具有：控制裝置，係控制從前述塗布裝置流出之前述螢光樹脂的塗布量者；螢光體粒子測定裝置，係測定第1濃度者，該第1濃度係從前述塗布裝置流出的前述螢光樹脂所含有之前述螢光體粒子的濃度；記憶部，係預先記憶參考資料者，該參考資料係表示使前述發光元件的色度呈一定之前述螢光體粒子濃度與前述螢光樹脂塗布量的關係者；修正裝置，係根據前述第1濃度與前述參考資料來決定前述螢光樹脂對前述發光源的塗布量，並對前述控制裝置指示該塗布量者。
藉由本發明，可防止製造之發光元件的個體間產生色度不均。
圖式簡單說明
第1圖係顯示本實施形態之發光元件之製造裝置的結構之方塊圖。
第2圖係顯示以本實施形態之發光元件之製造裝置來製造之發光元件的結構之示意圖。
第3圖係顯示本實施形態之塗布裝置的結構之示意圖。
第4圖係顯示表示出螢光樹脂的厚度與螢光體粒子的濃度與發光元件的色度之間的關係之圖表。
第5圖係顯示本實施形態之螢光體粒子測定裝置的結構之示意圖。
第6圖係顯示本實施形態之發光元件之製造裝置的動作之流程圖。
第7圖係顯示本實施形態之螢光體粒子測定裝置之其他結構之示意圖。
第8圖係顯示表示出對螢光樹脂之入射光與穿透光的分光頻譜的一例之圖表。
第9圖係顯示習知的發光元件的結構之示意圖。
第10圖係顯示習知的發光元件之製造裝置的結構之方塊圖。
第11圖係顯示本實施形態之塗布裝置與修正裝置之方塊圖。
實施發明之最佳形態
以下關於本發明之實施形態將參照圖式來說明。又，以下的實施形態，只不過舉出了本發明之發光元件之製造方法以及發光元件之製造裝置的其中一例。因此本發明係以以下實施形態作為參考，藉由申請專利範圍之內容來劃定出其範圍，並非僅受限於以下實施形態者。
(實施形態)
首先，針對第1圖所示之實施形態之發光元件之製造裝置1(以下，僅簡稱為製造裝置1)的裝置結構的概要作說明。
製造裝置1係具有：記憶部3，係記憶參考資料者；容器4，係存留螢光樹脂，即，含有之螢光體粒子濃度為已知的樹脂者；塗布裝置5，係使預設量的螢光樹脂從容器4流 出來塗布於發光元件2者；螢光體粒子測定裝置6，係以預設的時間間隔來測定從容器4流出之螢光樹脂所含有之螢光體粒子的濃度者。在此所稱的參考資料，係表示出螢光樹脂所含有之螢光體粒子的濃度與塗布之螢光樹脂的量以及發光元件2的色度之關係者。而且，製造裝置1更具有修正裝置7，該修正裝置7係根據所測定之螢光體粒子的濃度與記憶部3所記憶之參考資料，對藉由塗布裝置5塗布的螢光樹脂的量作出指示，以使發光元件2達到想要的色度。
藉由上述的結構，即使從容器4流出之螢光樹脂所含有之螢光體粒子的濃度隨著時間經過而產生變化，製造裝置1仍可將配合所含有的螢光體粒子濃度的量的螢光樹脂塗布於發光元件2。因此，可抑制所製造之發光元件2的個體間產生色度不均，而可穩定製造發光元件2。
以上為製造裝置1的概要。在此，針對製造裝置1詳細說明之前，先針對以製造裝置1來製造之發光元件2進行說明。
第2圖係顯示發光元件2的示意圖。發光元件2具有：包含螢光體粒子8之螢光樹脂9、與密封於螢光樹脂9之發光源，即，LED晶粒10。而且，發光元件2更具有箱體11，該箱體11具有凹部且該凹部的徑長朝向底部漸縮。箱體11的凹部的底部載置有LED晶粒10。又，箱體11的凹部充滿螢光樹脂9。藉由該螢光樹脂9，將LED晶粒10密封於箱體11。此外，箱體11係固定於已形成電路圖案之基板12上。LED晶粒10係經由箱體11來連接基板12的電路圖案。
此外，除了LED晶粒10以外，電漿發光源等也可作為發光源。
本實施形態中，使用放射藍色光之藍色LED晶粒作為LED晶粒10。又，使用接收藍色光時放射黃色光之黃色螢光體粒子作為螢光體粒子8。藉由該LED晶粒10與螢光體粒子8，發光元件2成為照射白色光之白色LED。又，白色LED的其他結構方面，也可使用放射紫外光之紫外LED晶粒與接收紫外光時各放射出紅光、綠光、藍光之三種螢光體粒子8來作為發光元件2。
又，在基板12中，使用具有散熱性與剛性之鋁、鎳、環氧玻璃等的平板。箱體11係以聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate)、聚鄰苯二甲醯胺(polyphthalamide)、聚碳酸酯(polycarbonate)等的樹脂形成。作為螢光樹脂9之基材的樹脂，至少在可見光中為透光性樹脂，且係以矽樹脂或環氧樹脂等熱硬化性樹脂來形成。亦即，螢光樹脂9係在該等樹脂內含有螢光體粒子8而構成。
接著，對該發光元件2的製造方法進行說明。
首先，固定箱體11在基板12上。接著，為了與基板12的電路圖案電性連接，使用焊料或導電焊膏，將LED晶粒10載置於箱體11的凹部。接著，將螢光樹脂9塗布於箱體11的凹部以覆蓋LED晶粒10。最後，加熱使螢光樹脂9硬化，藉由螢光樹脂9密封LED晶粒10。藉以上諸步驟製造發光元件2。
以上為以第1圖的製造裝置來製造之發光元件2的說明。由此開始，針對本實施形態之製造裝置1所備有的塗布裝置5進行說明。
第1圖的塗布裝置5，係用來將螢光樹脂9塗布於第2圖的LED晶粒10的裝置。在此，使用第3圖所示之供氣機13作為塗布裝置5。
在此，針對供氣機13的結構進行說明。
供氣機13係具有容器4及控制器15，該容器4係用來存留含有螢光體粒子8之螢光樹脂9者，該控制器15係控制供給至容器4內之空氣來調節從容器4流出之螢光樹脂9的量者。該容器4係具有流出螢光樹脂9之流出口4a。於該流出口4a的鉛直下方配置有具有LED晶粒10之發光元件2。
控制器15係具有精密調節器(regulator)或精密數位定時器(digital timer)等，透過氣管(air tube)16將壓力與加壓時間受控制之空氣供給至容器4內。藉此，供氣機13可流出任意量的螢光樹脂9。又，控制器15係藉由後述之第11圖的控制裝置5a來控制流出第3圖的螢光樹脂9時的壓力與加壓時間。
此外，也可使用噴氣機(jet dispenser)或螺旋供氣機(screw dispenser)來代替供氣機13作為塗布裝置5。只要是可控制從容器4流出之螢光樹脂9的量之裝置，均可用作為塗布裝置5。
在此，針對螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度與塗布之螢光樹脂9的量與發光元件2的色度的關係進行說 明。
發明人係從反覆試作或模擬等之結果，發現了發光元件2的色度與所塗布之螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度(以下，僅稱為螢光體粒子8的濃度)有相依性。
又，經過更進一步的反覆積極檢討之結果，發明人發現了發光元件2的色度與所塗布之螢光樹脂9的厚度(第2圖中從箱體11的凹部的底部到螢光樹脂9的表面9a(參照第2圖)的高度，以下，僅稱為螢光樹脂9的厚度)有相依性。此外，螢光樹脂9的厚度，係由箱體11的形狀或LED晶粒10的配置等的發光元件2的設計資訊與塗布之螢光樹脂9的量所決定的值。若發光元件2的設計資訊呈一定，只要使塗布之螢光樹脂9的量呈一定，便可使螢光樹脂9的厚度呈一定。
根據上述發現到的結果，發明人預測，在螢光體粒子8的濃度與塗布之螢光樹脂9的量以及發光元件2的色度之關係方面，若螢光體粒子8的濃度以及螢光樹脂9的厚度(塗布之螢光樹脂9的量)呈一定，所製造之發光元件2的色度也將呈一定。
不過，發明人從更進一步反覆實驗之結果，發現了從塗布裝置5流出之螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度係隨時間的經過而變動(濃度變動現象)。換言之，發明人發現了即使將螢光樹脂9的厚度(塗布之螢光樹脂9的量)設為一定，也會因為螢光體粒子8的濃度變化，使得所製造之發光元件2的色度在個體間產生不均。該濃度變動現象，係於未將新的螢光樹脂9投入塗布裝置5時產生的現象。換言 之，係為在將螢光樹脂9投入塗布裝置5之後，直到投入新的螢光樹脂9為止的這段期間所產生的現象。
在此，針對濃度變動現象產生之理由使用第3圖進行說明。螢光體粒子8的比重係較構成螢光樹脂9之樹脂的比重來得更重。本實施形態中，螢光體粒子8的比重為4.5，而構成螢光樹脂9之樹脂的比重為1.0。該比重的差異成為原因所在，造成容器4內，螢光體粒子8隨著時間經過而在螢光樹脂9內沉降。為此，隨著時間經過，因為沉降的緣故，從容器4流出之螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度與初期狀態相比較為上升。所謂初期狀態，係表示從容器4開始流出螢光樹脂9之時刻(將螢光樹脂9投入容器4內來開始製造發光元件2的時刻)之螢光體粒子8的濃度。
如前述，螢光體粒子8的濃度變化時，發光元件2的色度亦變化。即，會有於某時刻t1所製造之發光元件2的色度與從時刻t1經過一定時間後之時刻t2所製造之發光元件2的色度不同之情形產生。發光元件2為白色LED時，若經常塗布一定量的螢光樹脂9來製造發光元件2，根據製造之時間，發光元件2的色度會變化，可能呈現微黃或微藍。呈現微黃等之發光元件2會被視為不良，因此於製造時需要減少呈現出微黃等的情形，即，減少發光元件2個體間的色度不均。
在此，發明人為使製造之發光元件2的色度呈一定，而採用配合螢光體粒子8隨時間經過之濃度變化來對塗布(從容器4流出)之螢光樹脂9的量進行修正之方法。螢光體粒子 8的濃度是對發光元件2的色度不均造成影響的要因之一，要在發光元件2的製造中調整隨時間經過之螢光體粒子8的濃度的變化部分實屬困難，因此將作為對發光元件2的色度不均造成影響的另一要因的螢光樹脂9的厚度進行修正。即，因為螢光樹脂9的厚度與塗布之螢光樹脂9的量有相依性，為使發光元件2的色度呈一定，而將塗布之螢光樹脂9的量進行修正。
接著，針對為使製造之發光元件2的色度呈一定，而配合螢光體粒子8隨時間經過之濃度變化來塗布之螢光樹脂9的量的修正方法進行詳細說明。
首先，為了得知在螢光體粒子8的濃度產生變化之際，要如何修正塗布之螢光樹脂9的量，而準備有參考表。所謂參考表，係一種預先測定螢光體粒子8的濃度與塗布之螢光樹脂9的量與發光元件2的色度之關係，作為資料表彙整而成的參考資料者。換言之，將足以使發光元件2的色度呈一定的螢光體粒子8的濃度與螢光樹脂9的塗布量之關係作為參考表，預先記憶在記憶部3。
在此，針對參考表舉具體例作說明。表1顯示參考表的一例。此外，白色LED係藉由藍色光與黃色光的混色來表現出白色光。白色LED的色度值，係為色度圖上藍與黃相交線段上的值，至於色度(X,Y)方面，只要決定出色度圖的座標其中之一，另一座標便也會跟著被決定。因此，在此僅使用色度的X座標。又，表1中使用質量百分率作為濃度的單位，並表示螢光樹脂9的厚度來代替塗布之螢光樹脂9 的量。
表1係顯示螢光樹脂9的厚度(表1中標記成樹脂的厚度)與螢光體粒子8的濃度與發光元件2的色度之關係的參考資料。表1中，螢光樹脂9的厚度為0.5mm時，而螢光體粒子8的濃度為4wt%、5wt%、6wt%時，發光元件2的色度分別為0.275、0.285、0.295。又，螢光樹脂9的厚度為0.6mm時，而螢光體粒子8的濃度為4wt%、5wt%、6wt%時，發光元件2的色度分別為0.285、0.295、0.305。又，螢光樹脂9的厚度為0.7mm時，而螢光體粒子8的濃度為4wt%、5wt%、6wt%時，發光元件2的色度分別為0.295、0.305、0.315。
接著，針對使用表1來修正塗布之螢光樹脂9的量的方法進行說明。例如，於從第3圖的供氣機13開始進行塗布之後的時刻t1，塗布於第1光源之LED晶粒10之螢光樹脂9的厚度設為0.6mm，螢光體粒子8的濃度設為5wt%。於該時刻t1所製造之發光元件2的色度，由表1可得知為0.295。另一方面，於從該時刻t1經過1小時後的時刻t2，受沉降的影響，來自第3圖的供氣機13之螢光體粒子8的濃度變成6wt%之 情形亦考量之。於該時刻t2，若與時刻t1同樣地將塗布於第3光源之LED晶粒10之螢光樹脂9的厚度設為0.6mm，則該發光元件2的色度變成0.305。亦即，與一小時前所製造之發光元件2之間產生了色度不均。在此，在時刻t2之後，調節從供氣機13塗布於第2光源之LED晶粒10之螢光樹脂9的量，以使螢光樹脂9的厚度變成0.5mm。這樣一來，由表1可得知發光元件2的色度達到0.295，而達到與一小時前所製造之發光元件2相同之色度。
亦即，作為用來使發光元件2達到某特定的色度X1的條件，有將含有第1濃度的螢光體粒子8之第1量(第1塗布量)的螢光樹脂9塗布於第1光源之情形。又，作為達到相同之色度X1之其他條件，有將含有第2濃度的螢光體粒子8之第2量(第2塗布量)的螢光樹脂9塗布於第2光源之情形。此外，於某時刻t1，將來自供氣機13之含有第1濃度的螢光體粒子8之第1量的螢光樹脂9塗布於第1光源。接著，於某時刻t2，將藉由供氣機13塗布於第3光源之螢光樹脂9的螢光體粒子8的濃度變化為第2濃度。此時，於時刻t2之後，塗布於第2光源之螢光樹脂9的量不為第1量而是第2量。藉此，可使於時刻t1所製造之發光元件2的色度以及時刻t2以後所製造之發光元件2的色度與第1色度呈一致。此外，第1濃度與第2濃度為相異之濃度，第1量與第2量為相異之量。
在此，為了說明而將代表性的數值作為離散的資料顯示於表1。另一方面，發明人係發現達到特定的色度之螢光體粒子8的濃度與螢光樹脂9的厚度(塗布之螢光樹脂9的量) 之間有著線性關係(一次函數的關係)。對於該線性關係的具體例，使用第4圖所示之圖表進行說明。
第4圖之縱軸係顯示為螢光樹脂9的厚度(mm)(第4圖中標記成樹脂的厚度)、橫軸係顯示為螢光體粒子8的濃度(wt%)。又，第4圖中的直線A係表示發光元件2的色度成為XA=0.315之螢光樹脂9的厚度與螢光體粒子8的濃度之間的關係，而直線B係表示發光元件2的色度成為XB=0.305之螢光樹脂9的厚度與螢光體粒子8的濃度之間的關係。接著，直線C係表示發光元件2的色度成為XC=0.295之螢光樹脂9的厚度與螢光體粒子8的濃度之間的關係，直線D係表示發光元件2的色度成為XD=0.285之螢光樹脂9的厚度與螢光體粒子8的濃度之間的關係，直線E係表示發光元件2的色度成為XE=0.275之螢光樹脂9的厚度與螢光體粒子8的濃度之間的關係。
根據該第4圖所示之線性關係，便可修正塗布之螢光樹脂9的量，以作到即使螢光體粒子8的濃度變化，發光元件2的色度也不會變化。此外，螢光樹脂9的厚度，係根據塗布之螢光樹脂9的量來決定之值。即，作為參考資料，使螢光體粒子8的濃度、塗布之螢光樹脂9的量以及發光元件2的色度之間的關係相關聯於如第4圖所示之函數，並預先記憶於記憶部3。如此一來，便可從參考資料選擇因應螢光體粒子8的濃度的螢光樹脂的塗布量，來高精密度地修正塗布之螢光樹脂9的量，以使製造之發光元件2的色度呈一定。
以上為針對使用參考資料來修正塗布之螢光樹脂9的 量之方法所做的說明。此外，為製造具有一定的色度的發光元件2，在第1圖的製造裝置1中，塗布裝置5係藉由來自修正裝置7的指令決定塗布之螢光樹脂9的量。亦即，修正裝置7係配合螢光體粒子8的濃度，來修正從塗布裝置5流出之螢光樹脂9的量。又，參考資料預先記憶於記憶部3，而修正裝置7會根據記憶部3所記憶之參考資料來修正所塗布之螢光樹脂9的量。
此外，所塗布之螢光樹脂9的最大量，係不使螢光樹脂9從第2圖的箱體11溢出的量。這是因為如果螢光樹脂9附著於箱體11之外，會有損製品的外觀的緣故。又，所塗布之螢光樹脂9的最小量係使螢光樹脂9的厚度成為LED晶粒10的高度(從箱體11的鉛直方向的距離)的兩倍的量。此為用來密封LED晶粒10。
接著，針對測定螢光體粒子8的濃度之第1圖的螢光體粒子測定裝置6進行說明。
螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8隨時間經過而沉降，從塗布裝置5流出之螢光樹脂9的螢光體粒子8的濃度隨時間發生變化。螢光體粒子8的濃度隨時間的變化量，係依螢光體粒子8的比重與螢光樹脂9的比重之間的關係或塗布之際的溫度等塗布條件來決定。因此，可預測螢光體粒子8的濃度隨時間的變化量。但是，螢光體粒子8的濃度未必會如所預測之變化量一樣地變化。因此，僅根據所預測之變化量來修正塗布之螢光樹脂9的量，無法量產無色度不均的發光元件2。
在此，第1圖的製造裝置1，係具備有用來測定從作為塗布裝置之供氣機13所塗布之螢光體粒子8的濃度之螢光體粒子測定裝置6。根據螢光體粒子測定裝置6所測定之螢光體粒子8的濃度，修正裝置7會參考記憶部3的參考資料來使塗布裝置5塗布修正後的量的螢光樹脂9。
惟，雖然也有取決於塗布條件，但是因為沉降而令螢光體粒子8的濃度出現變化之前，需要數十分到數小時左右的時間。在此期間，螢光體粒子測定裝置6沒有必要經常進行動作，因此只要每隔預設之固定時間來測定螢光體粒子8的濃度即可。
在此，針對固定時間的設定方法進行說明。例如，良品的發光元件2所要求之色度的範圍設為0.285~0.305。接著，在某時刻t1，螢光體粒子8的濃度為4wt%，塗布可使螢光樹脂9的厚度呈0.6mm的量的螢光樹脂9。順帶一提，該情形下所製造之發光元件2的色度由表1可得知為0.285。接著，在1小時後的時刻t2，螢光體粒子8的濃度呈6wt%。該情形下，以1小時作為固定時間，每小時1次來測定螢光體粒子8的濃度即可。由表1可得知，螢光體粒子8的濃度為6wt%、螢光樹脂的厚度為0.6mm時所製造之發光元件2的色度為0.305。亦即，即使持續塗布1小時相同量的螢光樹脂9，所製造之發光元件2的色度也落在良品的範圍內。但是，考慮到安全因素，為了不製造出不良品，較佳係以30分作為固定時間，每30分1次進行螢光體粒子8的濃度的測定，來修正塗布之螢光樹脂9的量。亦即，固定時間係根據發光 元件2作為良品所被要求的色度的範圍與螢光體粒子8的濃度的變化速度來預先設定的。又，若針對固定時間另外下定義，則為一種即使螢光體粒子8的濃度發生變化，為使製造之發光元件2的色度不落在良品的範圍外，而可持續塗布相同量的螢光樹脂9之時間。每隔作為該種固定時間所預設之時間間隔，螢光體粒子測定裝置6會測定螢光體粒子8的濃度。此外，該固定時間係記憶於記憶部3。
在此，利用第5圖對螢光體粒子測定裝置6的具體結構進行說明。
第5圖的螢光體粒子測定裝置6係具有：光同調斷層掃描儀17，係取得塗布於LED晶粒10之螢光樹脂9的內部結構的資訊者；第1螢光體粒子濃度計算裝置18(第1濃度計算裝置)，係根據所取得之內部結構的資訊來計算螢光體粒子8的濃度者。
光同調斷層掃描儀17係運用光同調斷層掃描法(OCT：Optical Coherence Tomography)的技術。該光同調斷層掃描儀17係經由多角鏡(polygon mirror)或檢流計鏡(galvanometer mirror)等(以下稱掃描機構)照射測定光，將塗布於LED晶粒10之螢光樹脂9的內部結構作為立體的斷層圖像來取得之機構。此外，取得立體的斷層圖像之方法係如以下。首先，將光同調斷層掃描儀17在螢光樹脂9內的各掃描位置中使用掃描機構取得之內部結構的資訊(內部結構資訊)連同該掃描位置的資訊(位置資訊)一起記憶於記憶體19。接著，根據該位置資訊藉由斷層圖像取得裝置20 將所記憶之內部結構資訊進行再排列來取得立體的斷層圖像。此外，由光同調斷層掃描儀17所照射之測定光會被螢光樹脂9與螢光體粒子8與箱體11反射，因此來自該等構件之反射光所帶來之資訊係作為內部結構的資訊而被包含於所取得之立體的斷層圖像內。在此，也可結合光同調斷層掃描儀17與記憶體19與斷層圖像取得裝置20來作成光同調斷層掃描儀。
接著，說明藉由螢光體粒子測定裝置6進行之螢光體粒子8的濃度的測定手法。
第1螢光體粒子濃度計算裝置18係對於所取得之立體的斷層圖像，藉由進行雜訊去除(De-noise)與二元化(Binarization)，來偵測螢光樹脂9的表面的位置與螢光體粒子8的位置與箱體11的形狀。接著，第1螢光體粒子濃度計算裝置18係根據所偵測之資訊來進行所塗布之螢光樹脂9的體積的計算與螢光體粒子8的數量的計數。根據螢光樹脂9的體積與螢光體粒子8的數量，如(數1)所示地將螢光體粒子8的數量N除以所塗布之螢光樹脂9的體積V，來計算出每單位體積的螢光體粒子的個數濃度。
如此，藉由螢光體粒子測定機構來求出螢光體粒子8的濃度。此外，也可對於以(數1)所計算出之個數濃度，根據螢光體粒子8的平均質量與螢光樹脂9的每單位體積的質量 來求螢光體粒子的質量百分率濃度。
在此，由於來自螢光體粒子8的反射光的訊號呈高斯函數，因此藉由計數已二元化且脈衝化者來取得螢光體粒子8的數量。此外，也可利用來自螢光體粒子8的反射光的光強度的總和與濃度成比例這點，預先將濃度與反射光的光強度之間的關係準備成表，並根據所準備之表與所偵測之反射光的光強度來計算螢光體粒子8的濃度。
此外，光同調斷層掃描儀17所使用之測定光，較佳為螢光樹脂9無法吸收且不激發螢光體粒子8之波長者。這是因為如果測定光的波長激發螢光體粒子8的話，偵測內部結構之精密度將降低的緣故。具體而言，宜使用500nm以上的波長的測定光。
又，因為螢光體粒子8的大小為10~20μm左右，將光同調斷層掃描儀17的解析度設為10μm以下較佳。
此外，光同調斷層掃描儀17係使用一種使照射之測定光的波長連續變化來取得斷層圖像的Swept Source OCT(SS-OCT：波長掃描型光同調斷層掃描法)的技術。或者，光同調斷層掃描儀17也可使用一種同時照射複數波長的測定光將來自受測物的反射光分光來取得斷層圖像的Spectral Domain OCT(SD-OCT：頻譜域式光同調斷層掃描法)的技術。
第6圖顯示於以上所說明之第1圖的製造裝置1中製造第2圖的發光元件2之際的動作之流程圖。針對第6圖的流程圖，使用第1圖、第2圖進行說明。
在步驟S1，使含有螢光體粒子8之螢光樹脂9從塗布裝置5流出，以開始對LED晶粒10進行塗布(第1塗布工序)。此時，將所塗布之螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度作為第1濃度，塗布之螢光樹脂9的量作為第1量。然後，將螢光體粒子8的濃度為第1濃度的第1量之螢光樹脂9塗布於LED晶粒10來製造之發光元件2的色度作為第1色度。
在步驟S2，判定開始塗布螢光樹脂9之後所經過之時間是否為記憶部3所記憶之固定時間(預設時間)。若所經過之時間為固定時間時(步驟S2的Yes)，則進入步驟S3，若所經過之時間不為固定時間時(步驟S2的No)，則持續塗布螢光樹脂9直到所經過之時間達到固定時間為止。
在步驟S3，藉由螢光體粒子測定裝置6，測定從塗布裝置5流出之螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度(螢光體粒子測定工序)。具體而言，係藉由進行斷層圖像取得工序、及第1螢光體粒子濃度計算工序，來測定螢光體粒子8的濃度，該斷層圖像取得工序係根據來自第5圖的光同調斷層掃描儀17的資訊來取得所塗布之螢光樹脂9的斷層圖像者，該第1螢光體粒子濃度計算工序係從所取得之斷層圖像計算出螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度者。
在步驟S4，塗布螢光樹脂9，其塗布量係對應步驟S3所測定之螢光體粒子8的濃度。例如，將步驟S3所測定之螢光體粒子8的濃度作為第2濃度，為了製造第1色度的發光元件2，必須塗布含有第2濃度之螢光體粒子8的第2量之螢光樹脂9。在該情形下，為使塗布裝置5塗布第2量的螢光樹脂 9，修正裝置7會進行塗布量的修正指令。亦即，藉由塗布裝置5，對於LED晶粒10塗布第2量的螢光樹脂9。此外，螢光體粒子8的濃度與螢光樹脂9的量與發光元件2的色度之關係係作為參考表記憶於記憶部3。修正裝置7會根據該參考資料來決定可使製造之發光元件2的色度呈一定的塗布量，使塗布裝置5塗布所決定之塗布量之螢光樹脂9。
在步驟S5，判定是否結束對於LED晶粒10全體的塗布，若已結束(步驟S5的Yes)，則結束動作，若未結束(步驟S5的No)，則回到步驟S2。
以上，藉由步驟S1~步驟S5，可抑制色度不均的發生來製造發光元件2。
此外，上述步驟S5之後，將螢光樹脂9加熱使之硬化，並藉由螢光樹脂9密封LED晶粒10來製造發光元件2。
此外，塗布裝置5內，如第11圖所示，係具有控制裝置5a。藉由來自該控制裝置5a的控制，來決定以塗布裝置5所塗布之螢光樹脂9的量。具體而言，於第6圖之步驟S1，藉由第11圖的控制裝置5a之控制，塗布裝置5會塗布第1量的螢光樹脂9。又，於第6圖的步驟S4，來自第1圖的修正裝置7的修正指令係指示第11圖的控制裝置5a，而控制裝置5a係依據該指令使塗布裝置5塗布第2量的螢光樹脂。
此外，在此雖是使用光同調斷層掃描儀17作為螢光體粒子測定裝置6，但也可使用其他機構。
在此，針對螢光體粒子測定裝置6的其他機構進行說明。在該其他機構(穿透光偵測機構)中，係利用螢光體粒子 8所導致之藍色光的衰減程度(吸光度)與螢光體粒子8的濃度成比例這點，來測定螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度。
該穿透光偵測機構的結構如第7圖所示。該穿透光偵測機構係具有：光源21，係照射含有藍色光(波長400nm以上500nm以下)之測定光的放射光源；準直透鏡(collimating lens)22，係使來自光源21的測定光成為平行光者；帶(tape)23，係具有供平行光入射之凹部的透明構件；分光器24，係供穿透凹部之穿透光入射且將所入射之穿透光依每波長進行分光來測定者。又，帶23的凹部塗布有螢光樹脂9，而來自光源21的測定光會穿透塗布了螢光樹脂9之帶23的凹部而入射於分光器24。此外，穿透光偵測機構係具有一根據從分光器24的輸出來計算螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度之第2螢光體粒子濃度計算裝置25(第2濃度計算裝置)。從光源21照射之測定光係使用具有可使螢光體粒子8激發之波長者。此時，將入射於螢光樹脂9之測定光作為入射光，將穿透凹部之測定光作為穿透光。
接著，對藉由穿透光偵測機構計算螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度之原理進行說明。
首先，從作為測定器之分光器24所測定之穿透光來計算出之分光頻譜(spectral)顯示於第8圖。第8圖中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示光強度。又，第8圖中，入射光的分光頻譜以虛線表示，穿透光的分光頻譜以實線表示。
如第8圖所示，入射光與穿透光會使分光頻譜發生變 化。該分光頻譜的變化係因為螢光體粒子8而產生。具體而言，藍色光因為被螢光體粒子8吸收而導致其光強度衰減，又，因為吸收藍色光而激化之螢光體粒子8會發出黃色光(波長500nm以上700nm以下)，使其光強度增大。
根據該分光頻譜的變化來計算出螢光體粒子8的濃度。在此，使用藍色光的吸光度來進行說明。
入射於螢光樹脂9之測定光的吸光度A，根據朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律，如(數2)所示，係與螢光體粒子濃度C與螢光樹脂9內之測定光的光徑長l成比例。
上述(數2)中，I0為入射光的光強度，I1為穿透光的光強度，ε為莫耳吸光係數。在此，因為ε為物質固有的值，故該等值可以預先測定。又，將光徑長l作為螢光樹脂9的厚度，使用雷射或圖像處理等來測定。此外，I0係測定來自光源21的入射光的光強度，I1係使用以分光器24來偵測之穿透光的光強度。藉此，可測定螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度。
此外，於穿透光偵測機構，藉由偵測黃色光的光強度，亦可計算出與該光強度成比例之螢光體粒子8的濃度。
又，由於穿透光偵測機構使用穿透螢光樹脂9之光，因此需要另外將螢光樹脂9塗布在透明構件(除了第7圖的帶23之外，玻璃或薄膜等)，而非塗布在第2圖的具有箱體11 之發光元件2。又，如(數2)所示，使用螢光樹脂9的厚度來計算出螢光體粒子8的濃度。為此，希望螢光樹脂9的厚度呈一定。在此，將螢光樹脂9塗布於帶23的凹部之後，從該螢光樹脂9上方載置透明構件，使螢光樹脂9的厚度呈一定。亦即，所塗布之螢光樹脂9以透明構件夾置。希望以具有平面性之玻璃作為透明構件。此外，所謂透明，係表示可見光(400~700nm)的光穿透率為80%以上。
又，因為所塗布之螢光樹脂9的厚度變大時穿透光的偵測精密度會降低，故希望調節塗布量以使螢光樹脂9的厚度在1mm以下。
此外，藉由穿透光偵測機構來計算出螢光體粒子8的濃度一事，是第6圖所示之流程圖中之步驟S3。
在此，利用第1圖與第7圖來詳細說明步驟S3中的穿透光偵測機構的動作。
首先，將第1圖的塗布裝置5所流出之螢光樹脂9塗布於作為透明構件之帶23(構件塗布工序)。再來，對於塗布於帶23之螢光樹脂9，照射來自光源21之使螢光體粒子8激化之波長的測定光(照射工序)。接著，以作為測定器之分光器24來測定穿透該螢光樹脂9之測定光(穿透光)的光強度(測定工序)。最後，以第2螢光體粒子計算裝置25根據所測定之穿透光的光強度來計算出該螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度(第2螢光體粒子計算工序)。
此外，穿透光偵測機構因為是根據實際的發光來計算出螢光體粒子8的濃度，故相較於使用光同調斷層掃描儀17 之場合，可以更高精密度計算螢光體粒子8的濃度。另一方面，使用光同調斷層掃描儀17的場合下，不需要如同穿透光偵測機構一樣地另外在透明構件塗布螢光樹脂9，故可高速測定螢光體粒子8的濃度。
此外，在例如空氣中測定從塗布裝置5所流出之螢光樹脂9所含有之螢光體粒子8的濃度的話，即使不使用帶23等的透明構件也可以。但是，使用帶23較可以高精密度測定濃度。
如以上所說明，藉由製造裝置1，可防止製造之發光元件的色度產生不均。
此外，本案發明係不限定於上述實施形態。例如，可將本說明書中所記載之構成要素加以任意組合，或者也可將去除幾個構成要素來實現之其他實施形態作為本案發明的實施形態。又，對於上述實施形態，在不脫離本案發明的主旨，即，請求範圍所記載之語句所表示意思之範圍內，所屬技術中領域具有通常知識者實施其所思及之各種變形而製得之變形例，亦包含於本案發明。
例如，在上述實施形態，雖然修正裝置7係根據記憶部3所記憶之表1的資訊來對塗布裝置5指示塗布量，但不僅如此，記憶部3也可預先記憶第4圖所示之線性函數，修正裝置7可根據該函數來對塗布裝置5指示螢光樹脂9的塗布量。
產業上利用之可能性
本發明除可適用於LED，亦可適用於例如電漿顯示器(plasma display)等的藉由塗布螢光體來製造之裝置。
1‧‧‧製造裝置
2‧‧‧發光元件
3‧‧‧記憶部
4‧‧‧容器
4a‧‧‧流出口
5‧‧‧塗布裝置
5a‧‧‧控制裝置
6‧‧‧螢光體粒子測定裝置
7‧‧‧修正裝置
8‧‧‧螢光體粒子
9‧‧‧螢光樹脂
9a‧‧‧表面
10‧‧‧LED晶粒
11‧‧‧箱體
12‧‧‧基板
13‧‧‧供氣機
15‧‧‧控制器
16‧‧‧氣管
17‧‧‧光同調斷層掃描儀
18‧‧‧第1螢光體粒子濃度計算 裝置
19‧‧‧記憶體
20‧‧‧斷層圖像取得裝置
21‧‧‧光源
22‧‧‧準直透鏡
23‧‧‧帶
24‧‧‧分光器
25‧‧‧第2螢光體粒子濃度計算 裝置
100‧‧‧LED晶粒
101‧‧‧實裝基板
102‧‧‧透光性密封部
103‧‧‧圓頂狀密封構件
104‧‧‧空氣層
105‧‧‧習知製造裝置
106‧‧‧注射器
107‧‧‧供氣機
108‧‧‧重量測定部
109‧‧‧控制部
S1~S5‧‧‧步驟
第1圖係顯示本實施形態之發光元件之製造裝置的結構之方塊圖。
第2圖係顯示以本實施形態之發光元件之製造裝置來製造之發光元件的結構之示意圖。
第3圖係顯示本實施形態之塗布裝置的結構之示意圖。
第4圖係顯示表示出螢光樹脂的厚度與螢光體粒子的濃度與發光元件的色度之間的關係之圖表。
第5圖係顯示本實施形態之螢光體粒子測定裝置的結構之示意圖。
第6圖係顯示本實施形態之發光元件之製造裝置的動作之流程圖。
第7圖係顯示本實施形態之螢光體粒子測定裝置之其他結構之示意圖。
第8圖係顯示表示出對螢光樹脂之入射光與穿透光的分光頻譜的一例之圖表。
第9圖係顯示習知的發光元件的結構之示意圖。
第10圖係顯示習知的發光元件之製造裝置的結構之方塊圖。
第11圖係顯示本實施形態之塗布裝置與修正裝置之方塊圖。
1‧‧‧製造裝置
2‧‧‧發光元件
3‧‧‧記憶部
4‧‧‧容器
5‧‧‧塗布裝置
6‧‧‧螢光體粒子測定裝置
7‧‧‧修正裝置

Claims (8)

  1. 一種發光元件之製造方法，係將從一存留有含螢光體粒子之螢光樹脂之塗布裝置流出之前述螢光樹脂塗布於發光源來製造發光元件者，其中，先測定第1濃度，該第1濃度係從前述塗布裝置流出的前述螢光樹脂所含有之前述螢光體粒子的濃度，接著使用參考資料，該參考資料係表示使前述發光元件的色度呈一定之前述螢光體粒子濃度與前述螢光樹脂塗布量的關係者，然後塗布前述螢光樹脂於前述發光源，其塗布量係根據前述參考資料與已測定的前述第1濃度來決定。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光元件之製造方法，其中在測定前述第1濃度時，使用光同調斷層掃描儀取得從前述塗布裝置流出之前述螢光樹脂的斷層圖像，並根據前述斷層圖像來計算前述第1濃度。
  3. 如申請專利範圍第1項之發光元件之製造方法，其中在測定前述第1濃度時，將從前述塗布裝置流出之前述螢光樹脂塗布於透明構件，對塗布於前述透明構件之前述螢光樹脂照射可使前述螢光體粒子激化之波長的測定光，接著對通過塗布於前述透明構件之前述螢光樹脂之前述測定光的光強度進行測定，並根據已測定之前述測定光的光強度來計算前述第1濃度。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之發光元件之製造方法，其中前述第1濃度係以預先設定之時間間隔 來測定。
  5. 一種發光元件之製造裝置，係將從一存留有含螢光體粒子之螢光樹脂之塗布裝置流出之前述螢光樹脂塗布於發光源來製造發光元件者，具有：控制裝置，係控制從前述塗布裝置流出之前述螢光樹脂的塗布量者；螢光體粒子測定裝置，係測定第1濃度者，該第1濃度係從前述塗布裝置流出的前述螢光樹脂所含有之前述螢光體粒子的濃度；記憶部，係預先記憶參考資料者，該參考資料係表示使前述發光元件的色度呈一定之前述螢光體粒子濃度與前述螢光樹脂塗布量的關係者；以及修正裝置，係根據前述第1濃度與前述參考資料來決定前述螢光樹脂對前述發光源的塗布量，並對前述控制裝置指示該塗布量者。
  6. 如申請專利範圍第5項之發光元件之製造裝置，其中前述螢光體粒子測定裝置具有光同調斷層分析儀以及第1濃度計算裝置，該光同調斷層分析儀係用來取得從前述塗布裝置流出之前述螢光樹脂的斷層圖像者，而該第1濃度計算裝置係根據前述斷層圖像來計算前述第1濃度者。
  7. 如申請專利範圍第5項之發光元件之製造裝置，其中前述螢光體粒子測定裝置具有測定光源、測定器以及第2濃度計算裝置，該測定光源係對從前述塗布裝置流出且 塗布於前述透明構件之前述螢光樹脂照射可使前述螢光體粒子激化之波長的測定光者，該測定器係對通過塗布於前述透明構件之前述螢光樹脂之前述測定光的光強度進行測定者，而該第2濃度計算裝置係根據已測定之前述測定光的光強度來計算前述第1濃度者。
  8. 如申請專利範圍第5項至第7項中任一項之發光元件之製造裝置，其中前述螢光體粒子測定裝置係以預先設定之時間間隔來測定前述第1濃度。
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