TWI591858B - Method for manufacturing light emitting device, method for adjusting color of light emitting device, and chromaticity adjusting device for light emitting device - Google Patents

Method for manufacturing light emitting device, method for adjusting color of light emitting device, and chromaticity adjusting device for light emitting device Download PDF

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TWI591858B
TWI591858B TW102127948A TW102127948A TWI591858B TW I591858 B TWI591858 B TW I591858B TW 102127948 A TW102127948 A TW 102127948A TW 102127948 A TW102127948 A TW 102127948A TW I591858 B TWI591858 B TW I591858B
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Takefumi Yoshida
Hayafumi Ishizuka
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Showa Shinku Co Ltd
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Description

發光裝置之製造方法、發光裝置之色度調整方法及發光裝置之色度調整裝置
本發明係關於一種發光裝置之製造方法、發光裝置之色度調整方法及發光裝置之色度調整裝置。
近年來，於各種領域中，對於作為光源之發光裝置逐漸使用發光二極體(Light Emitting Diode，LED)，尤其，發白色光之白色LED之需求正在提高。
作為白色LED之發光方式，有所謂單晶片方式與多晶片方式。單晶片方式係藉由將發出藍色之LED元件與例如黃色或紅色及綠色之螢光體加以組合，從而將LED元件發出之光與來自螢光體之有色光予以混合而獲得偽白色光之方式。多晶片方式係由各自不同的LED元件分別發出例如藍色、紅色及綠色之光，以同樣獲得白色光之方式。
以單晶片方式為例，LED光源之色度係藉由密封LED元件之透光性樹脂內的螢光體之材料、量及分布等來進行調整。若因製造上之偏差等理由導致色度偏離所需範圍，則該發光裝置將成為不良品。作為使透光性樹脂硬化後調整色度以免產生不良品之技術，已知例如有專利文獻1及專利文獻2。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利第4292794號公報
專利文獻2：日本專利特開第2009-231569號公報
於專利文獻1中，作為透光性樹脂，具有LED元件附近之包含螢光體之波長轉換層與光源裝置表面側之不含螢光體之非波長轉換層，藉由研磨非波長轉換層來調整色度。然而，具有此種研磨步驟之色度調整方法中，於非波長轉換層並非平坦表面之情形時，例如於球面之情形時，存在難以調整之問題。
於專利文獻2中，以分布有第1螢光體之密封樹脂暫時密封LED元件，於密封樹脂硬化後，作為色度調整手段，係將分布有第2螢光體之第2樹脂形成於密封樹脂上。然而，於專利文獻2之色度調整方法中，係於密封樹脂之形成及色度測定之後形成第2樹脂，因此難以形成均勻之色度調整層。又，由於樹脂層之形成會對外形造成影響，因此還存在形成第2樹脂後之再調整變得困難之問題。
本發明係為解決如上所述之問題而完成，其目的在於提供一種於非平坦或平坦之表面藉由對外形影響小之構造獲得所需色度的發光裝置之製造方法、發光裝置之色度調整方法及發光裝置之色度調整裝置。
為達成上述目的，本發明之第1觀點之發光裝置之製造方法的特徵在於包含：搭載步驟，搭載發光元件；螢光體搭載步驟，搭載受來自上述發光元件之光激發而發出螢光之螢光體；密封步驟，以透光構件密封上述發光元件；測定步驟，使上述發光元件發光，測定與上述螢光之混合光之色度；以及反射膜形成步驟，基於上述測定出之色度，於上述透光構件上形成反射膜，該反射膜具有透光性及較上述透光構件之折射率大之折射率，並且反射上述混合光中特定波長之光。
本發明之發光裝置之製造方法可包含：反射膜形成步驟，對於偏離特定之合格色度範圍之發光元件，於上述透光構件外側之表面上，以50奈米以下之膜厚形成反射膜，該反射膜係反射上述混合光中短波長側之光之特定的一部分，且上述反射膜之折射率及上述膜厚係基於調整色度而決定。
亦可藉由原子層堆積(Atomic Layer Deposition，ALD)法形成上述反射膜。
亦可基於預先測定之上述發光裝置之色度，對上述發光裝置進行分組，將相等色度範圍之上述發光裝置設置於同一處理室內以同時進行處理。
亦可使上述透光構件之折射率與上述反射膜之折射率之差為0.3以上。
上述發光裝置亦可包含發出上述短波長側之藍色光之發光二極體元件、及受上述藍色光激發而發出較上述藍色光為高波長側之螢光之螢光體。
上述透光構件亦可具有炮彈型之形狀。
為達成上述目的，本發明之第2觀點之發光裝置之色度調整方法中，該發光裝置係出射發光體發出之複數色之混合光，且於出射面形成有透光構件者，其特徵在於：測定上述發光裝置出射之光之色度，基於上述色度，於上述透光構件之表面形成反射膜，該反射膜具有透光性及較上述透光構件之折射率大之折射率，並且反射上述發光體發出之光中的特定波長之光。
對於偏離特定之合格色度範圍之發光裝置，亦可於上述透光構件外側之表面上，以50奈米以下之膜厚形成反射膜，該反射膜係反射上述發光體發出之光中的短波長側之光之特定的一部分，上述反射膜之折射率及上述膜厚可基於調整色度而決定。
為達成上述目的，本發明之第3觀點之發光裝置之色度調整裝置之特徵在於包含：測定裝置，測定上述發光裝置出射之光之色度；以及反射膜形成裝置，於上述發光裝置外側之表面上形成反射膜，該反射膜具有透光性並且反射自上述發光裝置出射之光中特定波 長之光，上述反射膜之折射率及上述膜厚係基於上述測定裝置之輸出而決定，上述發光裝置出射發光體發出之複數色之混合光，於出射面形成有透光構件，且上述反射膜之折射率大於上述透光構件之折射率。
上述反射膜形成裝置亦可以50奈米以下之膜厚形成反射膜，該反射膜係反射上述發光體發出之光中短波長側之光之特定的一部分。
上述反射膜形成裝置亦可為原子層堆積(Atomic Layer Deposition，ALD)裝置。
上述反射膜形成裝置亦可將藉由密封步驟形成之複數個密封體設置於同一處理室內，以同時形成上述反射膜。
根據本發明，可提供一種於非平坦或平坦之表面藉由對外形影響小之構造獲得所需色度的發光裝置之製造方法、發光裝置之色度調整方法及發光裝置之色度調整裝置。
10、20‧‧‧發光裝置
21‧‧‧基板
12a、12b、22a、22b‧‧‧導電體
13、23‧‧‧LED元件
13a、13b‧‧‧電極
14a、14b、24a、24b‧‧‧引線
15、25‧‧‧密封樹脂
16、26‧‧‧螢光體
17‧‧‧透明樹脂
18、28‧‧‧透明膜
19、29‧‧‧反射部
31‧‧‧接合裝置
32、34‧‧‧噴嘴
33‧‧‧鑄模
40‧‧‧光特性測定裝置
41‧‧‧光特性測定室
42、65‧‧‧電源
43‧‧‧探針
44‧‧‧測定裝置
45‧‧‧驅動機構
46‧‧‧臂
48、58、68、78‧‧‧控制部
50‧‧‧ALD裝置
51、61‧‧‧成膜室
52、62‧‧‧供氣部
53、63‧‧‧排氣裝置
55‧‧‧CVD裝置
60‧‧‧濺鍍裝置
64、64a、64b‧‧‧靶材
70‧‧‧混合型成膜裝置
71‧‧‧處理室
100、200‧‧‧半成品
第1圖係表示本發明之第1實施態樣之發光裝置的剖面圖。
第2圖係表示第1圖所示之發光裝置之製造方法的流程圖。
第3(a)圖、第3(b)圖係表示發光裝置之製造步驟的剖面 圖。
第4(a)圖、第4(b)圖係表示接續第3圖之發光裝置之製造步驟的剖面圖。
第5圖係表示接續第4圖之發光裝置之製造步驟的剖面圖。
第6圖係表示第5圖之製造步驟之變形例的剖面圖。
第7圖係表示接續第5圖之發光裝置之製造步驟的示意圖。
第8(a)圖至第8(c)圖係繪製發光裝置之色度(x、y)的圖表。
第9圖係表示接續第7圖之發光裝置之製造步驟的示意圖。
第10(a)圖至第10(c)圖係表示本發明之第2實施態樣之發光裝置之製造方法之一步驟的示意圖。
第11圖係表示本發明之第3實施態樣之發光裝置之製造方法之一步驟的示意圖。
第12圖係表示本發明之第4實施態樣之發光裝置的剖面圖。
第13圖係表示第12圖所示之發光裝置之製造方法之一步驟的示意圖。
第14圖係表示本發明之第5實施態樣之發光裝置之製造方法之一步驟的示意圖。
第15圖係表示接續第14圖之發光裝置之製造步驟的示意圖。
以下，參照附圖說明本發明之實施態樣。
(第1實施態樣)
第1圖表示本實施態樣之發光裝置10。發光裝置10係具備導電體12a、12b、LED元件13、引線14a、14b、密封樹脂15、螢光體16、透明樹脂17及透明膜18之所謂炮彈型之發光裝置。
導電體12a、12b係彼此隔離地配置。導電體12a、12b各自之一端部係露出至外部，另一端部由透明樹脂17予以密封。於導電體12b之另一端部，即安裝LED元件13之側，形成有逆圓錐台形狀或逆棱錐台形狀之凹部即反射部19。
LED元件13係藉由電流之施加發出藍色光之發光元件。LED元件13係作為於其表面如後所述般設有2個電極13a、13b之晶片狀之元件而形成。
引線14a、14b分別電性連接LED元件13之2個電極與導電體12a、12b。引線14a、14b例如可使用Au等金屬材料而製造。
密封樹脂15以密封LED元件13之上面及側面之方式填滿反射部19內，且朝向圖示之上方具備成為凸部之曲面而形成。密封樹脂15係由具有密接性、耐熱性及透光性之材料所製造。例如使用環氧樹脂或聚矽氧樹脂等。
螢光體16係以分散於密封樹脂15內之方式而分布。螢光體16受來自LED元件13之光激發而發出螢光。本實施態樣中的螢光體16係使用紅色螢光體與綠色螢光體這二種。
透明樹脂17係以覆蓋密封樹脂15之整體之方式而形成，且大致呈半球狀。藉由該形狀，發光裝置10發出之光將擴 展成大致呈半球狀。透明樹脂17具有透光性，與密封樹脂15同樣由環氧樹脂或聚矽氧樹脂等所製造。本實施態樣中係由聚矽氧樹脂所形成。
透明膜18係形成於透明樹脂17表面之薄膜。透明膜18之折射率係大於透明樹脂17之折射率，於本實施態樣中，使用聚矽氧樹脂作為透明樹脂17，使用TiO2作為透明膜18之材料。
對於透明膜18，較為理想的是使用具有透光性且在波長450奈米下折射率為1.7以上之材料。若透明膜18於波長450奈米下折射率為1.9以上則更佳，反射特定波長之光之效果提高。或者，較為理想的是將透明膜18與透明樹脂17之折射率差設為0.3以上。若透明膜18與透明樹脂17之折射率差為0.5以上則更佳。藉由使透明膜18與透明樹脂17之折射率差為大，可加大色度之調整幅度。透明膜18之折射率只要以3.0為上限即可。作為可容易準備之材料，透明膜18之折射率亦可以2.6為上限。透明膜18亦可為透明無機膜。藉由使用透明無機膜，可獲得上述折射率差。或者，亦可為藉由添加Ti等金屬而提高了折射率之樹脂材料。作為比較例，於聚矽氧樹脂中形成有SiO2膜之情形時，色度會發生變化，但變化量小。於聚矽氧樹脂中形成有Al2O3膜之情形時，與形成SiO2膜時相比，色度變化量足夠大，於作為生產裝置來進行色度調整之情形時，較為理想的是將透明膜18與透明樹脂17之折射率差設為0.3以上。
又，透明膜18之厚度較為理想的是100奈米以下。由於厚度為100奈米以下，可使光通量之下降變得微小。更佳的是，透明膜18之厚度亦可為50奈米以下。進而，於對透明樹脂17使用聚矽氧樹脂之類的線膨脹係數較大之材料之情形時，有時會因成膜導致樹脂膜產生熱歷程，但因透明膜18之厚度較小，因而可減輕熱歷程之影響。
繼而，對本發明之發光裝置10之動作進行說明。
當對發光裝置10施加特定電流時，LED元件13發出藍色光。螢光體16被該藍色光激發，發出紅色與綠色光。藉此，來自LED元件13之藍色光與來自螢光體16之紅色光及綠色光相混合，並作為偽白色光而透過密封樹脂15、透明樹脂17及透明膜18出射至外部。
此時，光之一部分被透明膜18反射而不出射至外部。具體而言，藍色光之一部分自透明膜18朝向透明樹脂17之內部反射。藉此，自透明膜18出射之白色光與透過透明樹脂17之光相比，色度之平衡稍稍朝紅色及綠色變強之方向變化。被透明膜18反射之光之波長範圍及反射率係視透明膜18與透明樹脂17之折射率差及透明膜之厚度而不同，因此只要配合調整色度來決定透明膜之材料及厚度即可。
繼而，根據第2圖之流程圖來說明本實施態樣之發光裝置10之製造方法。以下，附圖係用於說明各製造步驟之概略圖，尺寸並非如圖所示。
首先，將LED元件13安裝於導電體12a、12b上(步驟S10)。如第3(a)圖所示，將導電體12a及具有凹部(反射部19)之導電體12b預先配置於特定位置。於導電體12b之反射部19之底面，以電極13a、13b朝上之方式搭載LED元件13。繼而，如第3(b)圖所示，使用接合裝置31，將LED元件13之電極13a與導電體12a電性連接於引線14a。同樣地，將LED元件13之電極13b以引線14b電性連接於導電體12b。
繼而，填充螢光體及密封樹脂(步驟S20)。此處，如第4(a)圖所示，以密封連接有引線14a、14b之LED元件13之方式，將密封樹脂15及螢光體16之混合體藉由填充裝置(第4(a)圖中僅顯示噴嘴32)填充至導電體12b之凹部。隨後，如第4(b)圖所示，在密封樹脂15之大致呈球面狀之外形的狀態下，使密封樹脂15硬化(步驟S30)。
繼而，將先前步驟中之包含密封樹脂15之密封體、露出之引線14a、14b及導電體12a、12b之一部分進一步密封(步驟S40)。
首先，如第5圖所示，以導電體12a、12b之前端部朝上之方式設置於鑄模33中。例如由金屬所製造之鑄模33配合成為透明樹脂17之部分之形狀而形成有凹部。將包含密封樹脂15之密封體放入該凹部內，並藉由未圖示之支持機構卡止於鑄模33之凹部之入口。繼而，使用填充裝置(第5圖中僅顯示噴嘴34)，自鑄模33之特定入口向凹部內填充透明樹脂17。第5圖為大致填 充有全部量之透明樹脂17之狀態。因此，導電體12a、12b之前端部因未被透明樹脂17澆鑄而露出。隨後，使經澆鑄之透明樹脂17硬化。本說明書中，將該狀態稱為如後所述之半成品100。
再者，亦可如第6圖所示，同時形成複數個發光裝置。於此情形時，於第6圖中的鑄模33中設有複數個凹部，可藉由填充裝置之噴嘴34來依序向凹部內填充透明樹脂17。於第3圖及第4圖所示之步驟中，亦只要同時處理複數個即可。
繼而，調整LED發光裝置之色度(步驟S50)。於該步驟中，首先對於半成品100，以第7圖所示之構成測定色度。
光特性測定裝置40具備光特性測定室41、電源42、探針43、測定裝置44及控制部48。
將半成品100設置於光特性測定室41內，將導電體12a、12b連接於電源42。於光特性測定室41內之半成品100之透明樹脂17之上方設置探針43。探針43係檢測出來自半成品100之光之受光體。本實施態樣中，探針43具有碗狀之形狀，其內面與半成品100之透明樹脂17相向。探針43連接於測定裝置44。測定裝置44係測定探針43所檢測出之光，並基於如第8圖之CIE(國際照明委員會)-XYZ彩色座標系，輸出作為色度(x、y)使用之測定結果之裝置。控制部48包含中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)及唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)等，全面地控制光特性測定裝置40之動作。於實施例中，藉由碗狀之 探針來接收全方向之光，但亦可接收指定角度方向之光。或者亦可使用可移動之探針來分別接收各角度方向之光。再者，於本步驟中，係在測定色度之同時測定全光通量，但並不限於色度、全光通量，亦可測定各種光特性。
第7圖中的色度測定之結果以第8(a)圖至第8(c)圖之例如符號×來繪製。於第8(a)圖至第8(c)圖中，作為示例，對9個發光裝置繪製出測定結果。對於各發光裝置，分別標註1至9之樣品編號，於該圖中，表示測定結果與對應樣品編號。該結果若處於作為發光裝置之特定之合格範圍內則無問題，但第8(a)圖之符號×之示例均為藍色較強而色度偏離合格範圍者。
對於色度處於合格範圍外之半成品100，使用第9圖所示之ALD裝置50，藉由原子層堆積(Atomic Layer Deposition，ALD)法於透明樹脂17之表面形成透明膜18。再者，對於ALD法，可使用例如熱ALD法及電漿增強原子層堆積(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，PE-ALD)法。尤其，於如本說明書中說明之發光裝置中，溫度相對較低且可形成緻密之層的PE-ALD法係較佳的。
本實施態樣中，作為透明膜18之材料，係使用TiO2。包含TiO2之透明膜18具有較由聚矽氧樹脂所形成之透明樹脂17之材料之折射率(約1.41)高的約2.42之折射率，作為反射短波長側之光、即本實施態樣中之藍色光之反射膜發揮功能，藉此，作為發光裝置10，具有使出射至外部之光之色度向長波長側變化 之效果。該效果係基於第8(a)圖之符號×所示之色度測定結果，藉由透明膜18之膜厚來調整。
透明膜18之形成係使用ALD裝置50來進行。ALD裝置50具備成膜室51、供氣部52、排氣裝置53及控制部58。供氣部52及排氣裝置53係連設於成膜室51。控制部58包含CPU、RAM及ROM等，全面地控制ALD裝置50之動作。
透明膜18之成膜步驟之概略如下。首先，將半成品100設置於成膜室51內之特定位置，並自供氣部52將包含Ti之原料氣體供給至成膜室51內。於實施例中係使用四異丙醇鈦(TTIP)之原料氣體，但原料氣體之種類並不限定於此。使Ti原子吸附於半成品100之表面之後，藉由排氣裝置53來吹洗原料氣體。隨後，將氧化氣體供給至成膜室51內，使半成品100之Ti原子氧化以形成TiO2。自成膜室51吹洗氧化氣體之後，繼續上述循環，直至達到所需之膜厚為止。本實施態樣中，於樣品編號1至3之發光裝置中形成10奈米之TiO2，於樣品編號4至6之發光裝置中形成20奈米之TiO2，於樣品編號7至9之發光裝置中形成30奈米之TiO2。
對半成品100之透明膜18之形成結束後，對該半成品100使用第7圖之光特性測定裝置40進行色度之再測定。第8(a)圖至第8(c)圖之符號□表示再測定之結果。第8(a)圖表示形成有10奈米之TiO2時之色度變化，第8(b)圖表示形成有20奈米之TiO2時之色度變化，第8(c)圖表示形成有30奈米之 TiO2時之色度變化。與符號×同樣地，對於符號□亦分別示出樣品編號，若聚焦於同一樣品編號之符號，則可知色度自符號×分別朝向符號□發生變化。其意味著，因藍色被透明膜18反射而藍色之成分減少，從而作為出射光整體而言，長波長側之紅色及綠色相對變強。又，可知，透明膜18之厚度越大，色度變化越大，可藉由調整膜厚來進行色度調整。
藉由繪製為第8(a)圖之符號□，作為發光裝置之色度處於合格範圍內，藉此，完成第1圖所示之發光裝置10。
實際上對色度處於合格範圍內之發光裝置10之全光通量進行測定之結果為：形成有10奈米之TiO2之樣品編號1至3之發光裝置之平均變化率為-1.4%，形成有20奈米之TiO2之樣品編號4至6之發光裝置之平均變化率為-3.1%，形成有30奈米之TiO2之樣品編號7至9之發光裝置之變化率為-4.2%。與透明膜18之形成前相比，光通量變化量極小，可起到先前所不具有之效果，即，不僅可進行色度調節，亦可將全光通量下降抑制為微小。
同樣地，準備供給包含Nb之原料氣體而形成有Nb2O5膜之樣品、與供給包含Ta之原料氣體而形成有Ta2O5膜之樣品，並實施色度測定及全光通量測定，結果可確認，均可抑制全光通量下降，並且色度發生了變化。
本實施態樣中，對於發光裝置之半成品100，於透明樹脂17之表面形成透明膜18。透明膜18之膜厚為數十奈米左右而非常薄，因此對發光裝置之外形造成之影響非常小。又，根據 如本實施態樣般之ALD法，可逐層地形成原子層，因此膜厚之控制較為容易，且可形成均勻性高之膜。因而，藉由於製造線中追加色度調整步驟，可使製品之良率提高。又，若採用如下構成，即，於半成品100之製造步驟中，設定為與最終製品所要求之色度不同之目標色度，於色度調整步驟中增加至所需色度，則可進一步提高製品之良率。例如，只要將色度座標中之x值或y值之目標設定為較最終製品所要求之色度小之值而使半成品100成形，並分別形成必要膜厚之TiO2膜以使x值或y值增加即可。
再者，於本實施態樣中，為了方便，將未形成有透明膜18之狀態之發光裝置作為半成品100進行了說明，但對於所謂成品之發光裝置亦可進行色度之調整。即，藉由追加形成具有特定之色度調整效果之透明膜，不僅可抑制對外形之影響，還可實現所需色度。如上所述，根據本實施態樣，可提供即使表面為非平坦面亦具有均勻且對外形影響小之色度調整層(透明膜18)之發光裝置、發光裝置之製造方法及發光裝置之色度調整方法。
(第2實施態樣)
於第1實施態樣中，藉由ALD法來形成透明膜18，但如本實施態樣般，藉由濺鍍法或化學氣相成長(Chemical Vapor Deposition，CVD)法，亦可形成適合的透明膜18。
如第10(a)圖所示，濺鍍裝置60具備成膜室61、供氣部62、排氣裝置63、靶材64a、64b、電源65及控制部68。供氣部62及排氣裝置63係連設於成膜室61。靶材64a、64b係配 置於成膜室61內之特定位置，且連接於電源65。控制部68包含CPU、RAM及ROM等，且全面地控制濺鍍裝置60之動作。
首先，於連設有供氣部62及排氣裝置63之成膜室61內之特定位置設置半成品100。於半成品100之上方，使由成為透明膜18之材料之Ti所形成的2個靶材64a、64b以彼此相向之方式而配置。即，較佳為，靶材64a、64b分別採用處於半成品100之斜上方之配置。
並且，將成膜室61內設為例如O2與Ar之混合氣體環境，對靶材64a、64b施加特定之電壓，對半成品100進行濺鍍。藉此，於半成品100上形成透明膜18。實施例係使用Ti靶材，但亦可藉由使用TiO2靶材之射頻(Radio Frequency，RF)濺鍍來形成TiO2膜。於使用TiO2靶材之情形時，還具有成膜速率慢，膜厚控制變得容易之優點。於形成透明膜18直至特定之膜厚後，與第1實施態樣同樣地進行色度之測定以確認其處於合格範圍內，藉此，完成發光裝置10。
於透明膜18之形成時，亦可使用如第10(b)圖所示般具備複數個靶材之濺鍍裝置60。於第10(b)圖中，作為示例，圖示出三組靶材64及電源65之組合。藉由使靶材64分別面向炮彈型之半成品100之上面及側面，從而可於半成品100之整個面形成均勻之透明膜18。亦可為形成均勻之膜而使半成品100或靶材64於成膜過程中旋轉驅動。於實施例中，實施以ZnO為靶材之RF濺鍍，形成包含ZnO之透明膜18。確認與TiO2同樣，既 可抑制了全光通量之下降，色度亦會發生變化。
又，亦可使用如第10(c)圖所示般具備成膜室51、供氣部52、排氣裝置53及控制部58之CVD裝置55。實施例中，自供氣部52將四異丙醇鈦(TTIP)、氬氣、氧氣供給至成膜室51內，以CVD法形成TiO2透明膜18。只要供給包含Ti之原料氣體、氧氣及稀有氣體，則氣體種類並不限於實施例。
(第3實施態樣)
於第1實施態樣中，就對一個半成品100形成透明膜18之示例進行了說明。除此以外，亦可如本實施態樣般，藉由ALD法同時對複數個半成品100形成透明膜18。
如第11圖所示，例如將10個半成品100排列設置於成膜室51內之特定位置。於此狀態下，與第1實施態樣同樣地，使用供氣部52及排氣裝置53向成膜室51內分別供給/吹洗原料氣體及氧化氣體。藉此，於半成品100之表面形成透明膜18。反覆繼續該循環，直至達到所需之膜厚為止。本實施態樣採用如下構成：預先測定複數個半成品100之色度並進行分組，並同時處理相等色度範圍之半成品100。藉由同時處理色度範圍相等之半成品100，可形成相同厚度之透明膜18，藉此可使複數個半成品同時符合合格範圍之色度。
藉由使用ALD法，可藉由氣體對複數個半成品100均形成均勻性高之透明膜18，因此對於如LED發光裝置般之量產品尤為有效。再者，於圖示中，示出了半成品100為10個之示例， 但可根據ALD裝置50之規格或半成品100之大小、透明膜18之成膜條件來適當決定可供一次處理之個數。
(第4實施態樣)
第1實施態樣中以炮彈型之發光裝置10為例進行了說明，但發光裝置之形狀並不限於此。例如，亦可如本實施態樣般使用表面安裝型之發光裝置。
如第12圖所示，發光裝置20具備基板21、導電體22a、22b、LED元件23、引線24a、24b、密封樹脂25、螢光體26及透明膜28。
於由樹脂、陶瓷等形成之基板21之一個表面，形成有逆圓錐台形狀或逆棱錐台形狀之凹部即反射部29。於反射部29之底面上搭載有LED元件23。因而，來自發光裝置20之出射光將依照反射部29之傾斜面之角度而擴展。
導電體22a、22b藉由澆鑄等方法固定於基板21，且導電體22a、22b之一部分露出於反射部29之底面及基板21之外部。LED元件23之2個電極分別藉由引線24a、24b而與導電體22a、22b電性連接。
分布有螢光體26之密封樹脂25密封LED元件23，並且填充至形成於基板21上的反射部29內。LED元件23、密封樹脂25及螢光體26可分別使用與第1實施態樣中的LED元件13、密封樹脂15及螢光體16同樣者。
本實施態樣中，密封樹脂25之表面及其周圍之基板 21之表面為同一平面，於該同一平面上形成有透明膜28。本實施態樣中，未形成相當於第1實施態樣中的透明樹脂17之部分，但亦可於密封樹脂25上另行形成透明樹脂，並在其上形成透明膜28。
繼而，對本實施態樣之發光裝置20之製造方法中的尤其是透明膜28之形成步驟進行說明。
本實施態樣中的透明膜28之形成如第13圖所示，係藉由使用濺鍍裝置60之濺鍍法而進行。再者，對於具有與前述之實施態樣同樣之功能之構成物標註同一符號(以下相同)。
首先，於連設有供氣部62及排氣裝置63之成膜室61內之特定位置設置半成品200。此處，半成品200係與針對發光裝置10之半成品100同樣地，指發光裝置20中的未形成透明膜28者。
於成膜室61內之半成品200之上方，與半成品200相向地設有靶材64。靶材64係與第2實施態樣之情形同樣地，由Ti所形成。並且，靶材64連接於電源65。
於此狀態下，將成膜室61內設為例如O2與Ar之混合氣體環境，並對靶材64施加特定電壓，對半成品200進行濺鍍。藉此形成TiO2膜，從而成為第13圖所示之透明膜28。透明膜28之膜厚係與第1實施態樣同樣地，基於色度測定之結果而決定。
如此，於表面為平面狀之表面安裝型發光裝置20之情形時，可使用第13圖所示之單靶材型之濺鍍法。再者，亦可根 據發光裝置之表面之形狀等條件，藉由如前述之實施態樣般之ALD法、濺鍍法或CVD法來形成透明膜28。
(第5實施態樣)
第1實施態樣中，分別使用獨立的光特性測定裝置40及ALD裝置50來進行半成品100之色度之測定步驟與透明膜18之形成步驟。除此以外，亦可如本實施態樣般，於一個室內進行兩種裝置之功能。
如第14圖所示，本實施態樣中，係使用於一個處理室71中進行光特性測定裝置40之功能與ALD裝置50之功能之混合型成膜裝置70。因此，本實施態樣中，藉由使半成品100移動來實施色度之測定與透明膜之成膜。
於處理室71內之特定位置設置半成品100。於半成品100之上方配置有探針43。本實施態樣中，半成品100被固定於臂46。藉由驅動機構45，可使半成品100自圖示之位置朝左右方向移動。再者，亦可預先將半成品100固定於臂46，藉由臂46相對於驅動機構45之移動來使半成品100朝左右方向移動。又，控制部78包含CPU、RAM及ROM等，全面地控制混合型成膜裝置70之動作。
於色度之測定中，如第14圖所示，將探針43配置於半成品100之上方，即面向光之出射方向之位置。並且，與第1實施態樣同樣地，使用電源42、探針43及測定裝置44來測定半成品100之色度。
繼而，於透明膜18之形成步驟中，如第15圖所示，使半成品100移動至遠離探針43之位置。雖未圖示，但亦可設置用於保護探針43不受原料氣體等影響之護罩等。於第15圖之狀態下，使用供氣部52及排氣裝置53，與第1實施態樣同樣地藉由ALD法於半成品100之表面形成透明膜18。
隨後，再次使半成品100返回第14圖之位置，再次測定色度。藉由使色度處於合格範圍內，從而完成發光裝置10。
藉由採用如本實施態樣般之構成，可利用一個處理裝置來實施色度之測定步驟、透明膜之形成步驟及膜形成後之色度之再測定步驟。藉此，可實現步驟之時間縮短及成本之降低。第14圖及第15圖中，係對一個半成品100形成透明膜18之示例進行了說明，但亦可同時處理複數個半成品。
再者，本發明並不限定於上述之實施態樣或具體例，可進行各種變形及應用。
例如，於上述之各實施態樣中，作為透明膜之材料，係使用TiO2、ZnO、Ta2O5、Nb2O5，但除此以外，還可使用ZrO2、HfO2等高折射率材料。實測各實施態樣及比較例中所用之材料於波長450奈米下的折射率之結果是：TiO2為2.4、ZnO為1.9、Ta2O5為2.2、Nb2O5為2.4、ZrO2為2.1、HfO2為2.0、SiO2為1.5、Al2O3為1.7。
上述之各實施態樣中，示出了對半成品形成透明膜之構成，但對於色度偏離合格範圍之不良品，可實施第1實施態 樣至第5實施態樣。只要將上述之各實施態樣中的半成品替換為不良品即可，因此省略詳細說明。對於為成品但色度偏離合格範圍之不良品，藉由使用第1實施態樣至第5實施態樣來調整色度，可補救先前作為不良品而廢棄之製品。藉由於LED發光裝置製造線之最終步驟中設置本實施態樣之色度調整步驟，可使製造線上的良品率提高。
又，上述之各實施態樣中，對有關所謂炮彈型及表面安裝型之LED發光裝置之透明膜之形成進行了說明，但LED發光裝置之形狀並不限於該等。可根據該形狀等條件，適當使用PE-ALD法、CVD法、相向濺鍍法、多靶材型濺鍍法及單靶材型濺鍍法。
又，上述之各實施態樣中，採用藍色之LED元件與紅色及綠色之螢光體之組合進行了說明。除此以外，對於藍色LED元件及黃色螢光體之組合、或者將藍色、紅色及綠色之LED元件等加以組合之多晶片方式之發光裝置，亦可適用本說明書之製造方法、尤其是色度調整方法。
又，於發光裝置中，例如亦可一體地形成散熱片等零件。
再者，本發明可不脫離本發明廣義之精神及範圍而實施各種實施態樣及變更，並不限定本發明之範圍。即，本發明之範圍係由申請專利範圍而非實施態樣所示。並且，在申請專利範圍內及與其同等之發明意義之範圍內實施之各種變形應被視為 屬於本發明之範圍內。
進而，在與公知文獻(日本專利特開第2010-16029號)之對比中，使用以下之模擬結果來說明本申請案發明之特徵。
如模擬結果所示，透明薄膜(本申請案發明中的反射膜)之折射率之大小相對於公知文獻之密封材(本申請案發明中的透光構件)之折射率存在較大之差異。
首先，將如公知文獻所例示般，當(密封材之折射率)>(透明薄膜之折射率)之情形時之反射率模擬結果示於第1參考圖、第2參考圖。模擬條件係設密封材之折射率為1.53，透明薄膜之折射率為1.48，透明薄膜之膜厚為304奈米、380奈米、10奈米、30奈米、50奈米、100奈米。再者，第2參考圖係為使第1參考圖更容易理解而放大比例尺之圖。
第2參考圖表示與公知文獻之第3圖同樣之結果。即，於第2參考圖中，於304奈米處，黃色光之反射率下降，於380奈米處，藍色光之反射率下降。
繼而，作為本申請案發明之示例，將(密封材之折射率)<(透明薄膜之折射率)之情形時之反射率模擬結果示於第3參考圖。模擬條件係設密封材之折射率為1.41，透明薄膜之折射率為2.42，透明薄膜之膜厚為304奈米、380奈米、10奈米、30奈米、50奈米、100奈米。
進行色度調整之關鍵在於與成為對象之波長對應的反射率之變化量(變化幅度)。即，於波長A處反射率a較高而於 波長B處反射率b較低時之反射率之差(a-b)越大，可以說對於色度調整而言越佳。在此方面，若比較第1參考圖、第2參考圖與第3參考圖即可明白，在公知文獻所揭示之發明與本申請案發明中，反射率之變化幅度存在較大差異。
在此方面，可明白，本申請案發明(第3參考圖)比起公知文獻(第1參考圖、第2參考圖)，反射率之差(a-b)非常大。例如，於公知文獻中，即使形成300奈米之厚膜，亦只獲得1%左右之反射率之變化幅度(波長400奈米至750奈米之間的變化)(第2參考圖)，與此相對，本申請案發明以30奈米之薄膜，便可獲得10%以上之反射率之變化幅度(參考第3圖)。即，以公知文獻之1/10之厚度獲得引用文獻之10倍之變化幅度。
又，該差異在透明薄膜之膜厚較小之情形時尤為顯著。於公知文獻之示例中，例如於10奈米之極薄膜中，反射率幾乎無變化，與此相對，本申請案發明中，例如即使是10奈米之極薄膜，亦可使反射率發生變化。可知的是：第2參考圖中的10奈米之反射率之變化幅度(波長400奈米至750奈米之間的變化)小於0.05%，與此相對，第3參考圖中的10奈米之反射率之變化幅度(波長400奈米至750奈米之間的變化)為5%左右，第3參考圖中，同樣厚度下可獲得100倍左右之變化幅度。再者，藉由此種方式能以極薄膜充分增大色度變化量，從而起到既可抑制全光通量之下降、又容易進行色度調整之顯著作用效果。又，於對透光構件使用聚矽氧樹脂之類的線膨脹係數較大之材料之情形 時，有時透明薄膜之厚度越增加，越會因成膜導致樹脂膜產生熱歷程，但藉由使厚度小至50奈米以下，亦具有可降低熱歷程之影響之效果。
進而，於如公知文獻般之(密封材之折射率)>(透明薄膜之折射率)之情形時，如第4參考圖之反射率模擬結果所示，難以利用膜厚50奈米以下之薄膜來更多地截止(反射)較長波長側為短波長側之光。除此以外，由圖可知，於(密封材之折射率)>(透明薄膜之折射率)之情形時，即使如第4參考圖般加大折射率差，反射率之變化幅度仍較小。
與此相對，於本申請案發明之示例中，如第5參考圖之反射率模擬結果所示，可容易地採用如下構成，即：利用膜厚50奈米以下之膜來更多地截止較長波長側為短波長側之光。
如以上所說明般，密封材之折射率與透明薄膜之折射率之大小關係在技術上存在較大之差異。
[第1參考圖](引用文獻1)密封材：1.53、透明薄膜：1.48
[第2參考圖](引用文獻1)密封材：1.53、透明薄膜：1.48
[第3參考圖](本申請案發明)密封材：1.41、透明薄膜：2.42
[第4參考圖](引用文獻1)密封材：2.4、透明薄膜：1.3
[第5參考圖](本申請案發明)密封材：1.41、透明薄膜：2.41
本申請案係基於2012年8月13日申請之日本專利申請案第2012-179594號及2012年9月4日申請之日本專利申請案第2012-194128號。日本專利申請案第2012-179594號及日本專利申請案第2012-194128號之說明書、申請專利範圍及附圖之所 有內容以參照之方式併入本說明書中。
10‧‧‧發光裝置
12a、12b‧‧‧導電體
13‧‧‧LED元件
14a、14b‧‧‧引線
15‧‧‧密封樹脂
16‧‧‧螢光體
17‧‧‧透明樹脂
18‧‧‧透明膜
19‧‧‧反射部

Claims (13)

  1. 一種發光裝置之製造方法，其特徵在於包含：搭載步驟，搭載發光元件；螢光體搭載步驟，搭載受來自上述發光元件之光激發而發出螢光之螢光體；密封步驟，以透光構件密封上述發光元件；測定步驟，使上述發光元件發光，測定與上述螢光之混合光之色度；以及反射膜形成步驟，基於上述測定出之色度，於上述透光構件上形成反射膜，該反射膜具有透光性及較上述透光構件之折射率大之折射率並且反射上述混合光中的短波長側之光之特定的一部分。
  2. 如請求項1所述之發光裝置之製造方法，其中包含：反射膜形成步驟，對於偏離特定之合格色度範圍之發光元件，於上述透光構件外側之表面上，以50奈米以下之膜厚形成該反射膜，且上述反射膜之折射率及上述膜厚係基於調整色度而決定。
  3. 如請求項1或2所述之發光裝置之製造方法，其中藉由原子層堆積(Atomic Layer Deposition，ALD)法形成上述反射膜。
  4. 如請求項3所述之發光裝置之製造方法，其中基於預先測定之上述發光裝置之色度，對上述發光裝置進行分組，將相等 色度範圍之上述發光裝置設置於同一處理室內以同時進行處理。
  5. 如請求項1或2所述之發光裝置之製造方法，其中上述透光構件之折射率與上述反射膜之折射率之差為0.3以上。
  6. 如請求項1或2所述之發光裝置之製造方法，其中上述發光裝置包含發出上述短波長側之藍色光之發光二極體元件、及受上述藍色光激發而發出較上述藍色光為高波長側之螢光之螢光體。
  7. 如請求項1或2所述之發光裝置之製造方法，其中上述透光構件具有炮彈型之形狀。
  8. 一種發光裝置之色度調整方法，該發光裝置係出射發光體發出之複數色之混合光，且於出射面形成有透光構件者，其特徵在於，測定上述發光裝置出射之光之色度，基於上述色度，於上述透光構件之表面形成反射膜，該反射膜具有透光性及較上述透光構件之折射率大之折射率並且反射上述發光體發出之光中的短波長側之光之特定的一部分。
  9. 如請求項8所述之發光裝置之色度調整方法，其中對於偏離特定之合格色度範圍之發光裝置，於上述透光構件外側之表面上，以50奈米以下之膜厚形成反射膜，上述反射膜之折射率及上述膜厚係基於調整色度而決 定。
  10. 一種發光裝置之色度調整裝置，其特徵在於包含：測定裝置，測定上述發光裝置出射之光之色度；以及反射膜形成裝置，於上述發光裝置外側之表面上形成反射膜，該反射膜具有透光性並且反射自上述發光裝置出射之光中的特定波長之光，上述反射膜之折射率及上述膜厚係基於上述測定裝置之輸出而決定，上述發光裝置出射發光體發出之複數色之混合光，於出射面形成有透光構件，且上述反射膜之折射率大於上述透光構件之折射率。
  11. 如請求項10所述之發光裝置之色度調整裝置，其中上述反射膜形成裝置係以50奈米以下之膜厚形成反射膜，該反射膜係反射上述發光體發出之光中的短波長側之光之特定的一部分。
  12. 如請求項10所述之發光裝置之色度調整裝置，其中上述反射膜形成裝置係為原子層堆積(Atomic Layer Deposition，ALD)裝置。
  13. 如請求項10所述之發光裝置之色度調整裝置，其中上述反射膜形成裝置將藉由密封步驟形成之複數個密封體設置於同一處理室內，以同時形成上述反射膜。
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