(57)【要約】【課題】  ＬＥＤ素子周囲に沈降した蛍光体層を有する発光装置の色度バラツキを抑制し、歩留りを向上させることができる発光装置の蛍光体層厚み判定方法および発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】  蛍光体粒子を透明樹脂に分散させて形成した蛍光体層４を有するデバイスの前記蛍光体層４の厚みを判定する方法であって、蛍光体層４に、レーザ光１４を照射し、レーザ光１４によって蛍光体粒子から励起される蛍光１６の発光領域の面積または蛍光１６の発光強度に基いて蛍光体層４の厚みを判定することを特徴とする蛍光体層厚み判定方法。【選択図】  図３
2008145300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体粒子を透明樹脂に分散させて形成した蛍光体層を有するデバイスの前記蛍光体層の厚みを判定する方法であって、
前記蛍光体層に、レーザ光を照射し、レーザ光によって前記蛍光体粒子から励起される蛍光の発光領域の面積または蛍光の発光強度に基いて前記蛍光体層の厚みを判定することを特徴とする蛍光体層厚み判定方法。
【請求項２】
前記デバイスが、凹部を有するパッケージと、該パッケージの凹部底面に設置された発光ダイオードチップと、透明樹脂に蛍光体粒子を混合した封止材料が前記凹部内に充填され硬化してなる封止層とを備え、該封止層が、前記発光ダイオードチップを覆う前記蛍光体層と、該蛍光体層の上の透明樹脂層とを有する発光装置である請求項１に記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項３】
前記蛍光体層の厚みの判定が、基準蛍光体層の発光領域の面積または発光強度と、任意に選択した蛍光体層の発光領域の面積または発光強度とを比較することにより行なわれる請求項１または２に記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項４】
前記発光領域の面積または発光強度が、蛍光体層の表面に対してレーザ光を斜めから照射し、蛍光体層の表面に対して垂直方向からみたときの蛍光の発光領域の面積または蛍光の発光強度である請求項１〜３のいずれか１つに記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項５】
前記発光領域の面積または発光強度が、画像撮像装置を備える画像処理装置により測定され、
前記レーザ光の波長は、前記画像撮像装置の感度波長に設定される請求項１〜４のいずれか１つに記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項６】
前記レーザ光は、蛍光体層に入射した部分のビーム径が２５μｍ以下であり、照射方向と略直交する方向である前記パッケージの幅よりも広い範囲に渡って照射される請求項２〜５のいずれか１つに記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項７】
前記透明樹脂層の表面に対するレーザ光の入射角度θが０＜θ≦５５°に設定される請求項２〜６のいずれか１つに記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項８】
前記レーザ光が、前記発光ダイオードチップに当らないよう照射され、
前記透明樹脂層の表面に対して垂直方向からみたときの前記発光領域が、発光ダイオードチップの直上を除く領域で、かつ発光ダイオードチップの近傍に位置する請求項２〜７のいずれか１に記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項９】
前記発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップであり、前記蛍光体粒子が黄色系蛍光体粒子である請求項２〜８のいずれか１つに記載の蛍光体層厚み判定方法。
【請求項１０】
パッケージの凹部底面に発光ダイオードチップを設置する工程と、透明樹脂に蛍光体粒子を混合した封止材料を前記凹部内に充填する工程と、前記蛍光体粒子が前記発光ダイオードチップを完全に覆う沈降状態で前記透明樹脂を硬化させて封止層を形成する工程とを備えた発光装置の製造方法であって、
前記請求項２に記載の蛍光体層厚み判定方法を用いて、基準色度を有する基準発光装置および任意に選択した被検査発光装置の蛍光体層の前記発光領域の面積または発光強度を測定し、
前記基準発光装置の発光面積または発光強度に対する前記被検査発光装置の発光面積または発光強度の変化量を算出し、
前記変化量を前記充填工程にフィードバックし、充填条件を調整してパッケージに充填する封止材料の充填量を調整することにより、発光装置の色度が基準色度となるように蛍光体層の厚みを調整することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記充填工程において、パッケージへ充填する封止材料中の蛍光体粒子の濃度を所定濃度に維持する請求項１０に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記充填工程が、ディスペンサーを用いて封止材料をパッケージに充填する工程であり、
前記充填条件が、前記ディスペンサーの吐出圧力である請求項１０に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記変化量が所定値よりも小さいと吐出圧力を増加させることにより封止材料の充填量を増加させ、前記変化量が前記所定値よりも大きいと吐出圧力を減少させることにより封止材料の充填量を減少させるよう調整する請求項１２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ディスペンサー内の封止材料に対して攪拌および循環の少なくとも一方を行なって蛍光体粒子の濃度分布を均一化することにより、パッケージに充填される封止材料中の蛍光体粒子の濃度を所定濃度に維持する請求項１２または１３に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体層厚み判定方法および発光装置の製造方法に関する。詳しくは、蛍光体層を有するデバイスの蛍光体層厚み判定方法、および発光ダイオードチップの周囲を蛍光体層にて覆うことにより特定色に発光する発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する場合がある）は、発光ダイオードディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置のバックライト光源等に用いられており、最近では青色ＬＥＤの周囲に、青色光を吸収することで黄色発光する黄色系蛍光体粒子を沈降させて白色光を得る沈降型白色ＬＥＤも製造されている。
このような沈降型白色ＬＥＤ６は、図１に示すように、上面に凹部を有する上方開口直方体形に透明樹脂材料にて形成されたパッケージ２が基板１上に取り付けられており、パッケージ２の凹部底面の中央に青色ＬＥＤチップ３が設置されている。
【０００３】
また、黄色系蛍光体粒子と、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの透明な熱硬化性樹脂とを混合した封止材料が、充填装置（例えばエアーディスペンサー）を用いて凹部内に定量的に注入され、熱硬化することにより封止層が形成されている。この封止層は、黄色系蛍光体粒子が青色ＬＥＤチップ３を完全に覆うように沈降してなる蛍光体層４と、蛍光体層４の上の透明樹脂層５とからなる。沈降型白色ＬＥＤでは蛍光体層４の厚みが色度決定に大きく起因している。
なお、図示省略するが、この沈降型白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤチップのチップ底面および上面に電極あり、パッケージの左右側面に正負の電極が設けられている。底面電極は基板を貫通した孔に挿入した配線を介して電極につながり、一方、上面電極はチップ上面と基板とにワイヤを張り配線されている。また、別の沈降型白色ＬＥＤでは、チップ上面に正負の電極を有し、２本のワイヤによって配線されているものがある。
【０００４】
その他の沈降型白色ＬＥＤとしては、例えば、互いに発光色が異なる複数種の蛍光体粒子と透明な熱硬化性樹脂との混合物を、パッケージの凹部底面に設置されたＬＥＤチップ上に流し込み、蛍光体粒子を沈降させた状態で樹脂を熱硬化させた発光装置が公知である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１００７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エアーディスペンサーといった充填装置による封止材料の充填工程では、シリンジ内の封止材料の量が減っていくと、シリンジ内の封止材料に加わる圧力が低下していくため、複数のパケージに順次充填される封止材料の充填量が徐々に減少していく。その結果、蛍光体層の厚みにバラツキが生じ、基準色度から外れた発光装置が製造されることになる。また、封止材料を定量的に充填する充填装置内では黄色系蛍光体粒子の沈降が進行する。したがって、樹脂量と蛍光体量との混合比を一定にしたにも関わらず、封止材料を注入するパッケージ毎に蛍光体粒子の量が僅かずつ変化し、その結果、発光装置毎に蛍光体層の厚みのバラツキを生じ、基準色度から外れた発光装置が製造される。
順次製造された複数の白色ＬＥＤはそれぞれの蛍光体層が所望の厚さに形成されていると見なされており、実際の蛍光体層の厚みを測定し所望厚さとなっているかを確認する作業は行っていない。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、ＬＥＤ素子周囲に沈降した蛍光体層を有する発光装置の色度バラツキを抑制し、歩留りを向上させることができる発光装置の蛍光体層厚み判定方法および発光装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、蛍光体粒子を透明樹脂に分散させて形成した蛍光体層を有するデバイスの前記蛍光体層の厚みを判定する方法であって、前記蛍光体層に、レーザ光を照射し、レーザ光によって前記蛍光体粒子から励起される蛍光の発光領域の面積または蛍光の発光強度に基いて前記蛍光体層の厚みを判定する蛍光体層厚み判定方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の別の観点によれば、パッケージの凹部底面に発光ダイオードチップを設置する工程と、透明樹脂に蛍光体粒子を混合した封止材料を前記凹部内に充填する工程と、前記蛍光体粒子が前記発光ダイオードチップを完全に覆う沈降状態で前記透明樹脂を硬化させて封止層を形成する工程とを備えた発光装置の製造方法であって、前記蛍光体層厚み判定方法を用いて、基準色度を有する基準発光装置および任意に選択した被検査発光装置の蛍光体層の前記発光面積または発光強度を測定し、前記基準発光装置の発光面積または発光強度に対する前記被検査発光装置の発光面積または発光強度の変化量を算出し、前記変化量を前記充填工程にフィードバックし、充填条件を調整してパッケージに充填する封止材料の充填量を調整することにより、発光装置の色度が基準色度となるように蛍光体層の厚みを調整する発光装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の蛍光体層厚み判定方法によれば、任意に選択したデバイスにおける蛍光体層の厚みを容易かつ非破壊で判定することができる。
また、本発明の発光装置の製造方法によれば、製造された発光装置の色度バラツキを抑制し、歩留りを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の蛍光体層厚み判定方法は、蛍光体粒子を透明樹脂に分散させて形成した蛍光体層を有するデバイスの前記蛍光体層の厚みを判定する方法であって、前記蛍光体層に、レーザ光を照射し、レーザ光によって前記蛍光体粒子から励起される蛍光の発光領域の面積または蛍光の発光強度に基いて前記蛍光体層の厚みを判定することを特徴とする。
この判定とは、判定対象である蛍光体層の厚みがある基準と比較して厚いか薄いかを意味する。
【００１１】
詳しく説明すると、本発明では、蛍光体層を有するデバイスの蛍光体層厚みを定量的に評価するに際して、まず、実際の製造現場の製造装置を用いて製造された基準デバイスの基準蛍光体層に対して、上述のように蛍光体層にレーザ光を斜めから照射して蛍光体から励起される蛍光（散乱光）を生じさせ、蛍光体層の表面に対して垂直方向からみたときの蛍光の発光領域の面積（発光面積）または蛍光の発光強度を測定する。
【００１２】
本発明の蛍光体層厚み判定方法が対象とするデバイスとしては、例えば、凹部を有するパッケージと、該パッケージの凹部底面に設置された発光ダイオードチップと、透明樹脂に蛍光体粒子を混合した封止材料が前記凹部内に充填され硬化してなる封止層とを備え、該封止層が、前記発光ダイオードチップを覆う前記蛍光体層と、該蛍光体層の上の透明樹脂層とを有する沈降型の発光装置が好適である。
この沈降型発光装置は、蛍光体粒子が発光ダイオードチップの発光の一部波長を吸収して特定の色度で発光するものであり、所望の色度が得られるように発光ダイオードチップおよび蛍光体粒子を適宜選択することができる。よって、発光ダイオードチップおよび蛍光体粒子は特に限定されるものではないが、蛍光体粒子の１次粒径としては10〜13μｍが適当である。また、透明樹脂としては、沈降した蛍光体粒子を一定厚さの層状に固定でき、かつ生産性に優れた熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が好ましい。
以下、この発光装置を例に挙げて蛍光体層の厚み判定方法を説明する。
【００１３】
発光装置の蛍光体層厚み判定方法では、まず、実際の製造現場の同じ充填装置を用いて製造された基準色度（設計色度）を有する基準発光装置に対して、上述のように蛍光体層にレーザ光を斜めから照射して蛍光を生じさせ、封止層上部の透明樹脂層の表面に対して垂直方向からみたときの蛍光の発光面積または発光強度を測定する。このとき、基準発光装置とは、基準色度で発光するための基準厚み（設計厚み）の蛍光体層を有しているものを意味する。なお、基準発光装置の色度測定は、公知の色度測定装置を用いて測定することができる。
【００１４】
蛍光体層に対してレーザ光を照射するためのレーザ光源としては、半導体レーザの使用が好ましい。この場合、レーザ光はライン状であり、必要であれば集光レンズなどを用いて平行光にされる。また、レーザ光が、少なくとも蛍光体層の幅（レーザ光の出射方向に対して直交する方向の幅）よりも広い範囲、好ましくはパッケージの同方向の幅よりも広い範囲に渡って照射されるビーム径であれば、レーザ光源を静止した状態でレーザ照射を行うことができるが、ビーム径が前記範囲よりも小さい場合は、レーザ光源を平行移動または揺動させてレーザ光の出射する向きを変化させ、平面的にみた蛍光の発光面を走査すればよい。
【００１５】
上述のレーザ光照射において、蛍光体層を通過するレーザ光の通過距離は、蛍光体層の厚みによって変化する。つまり、蛍光体層の厚みが厚い場合は薄い場合に比べて、レーザ光の蛍光体層を通過する距離が長い分蛍光の発光面積は大きく、かつレーザ光の散乱が増加する分発光強度は小さい。このように、蛍光の発光面積および発光強度は蛍光体層の厚みに依存するパラメータであるため、発光装置の蛍光体層の厚みを直接的に測定しなくても発光面積または発光強度を蛍光体層の厚みとして代用することができ、発光面積と発光強度の両方を測定して用いてもよい。なお、上述したように、発光装置の色度も蛍光体層の厚みに依存する。
【００１６】
発光面積または発光強度を測定する方法としては、例えば発光装置の真上に設置した画像撮像装置（例えば単色撮影用ＣＣＤカメラ）を備えた画像処理装置によって蛍光画像を取り込み、画像処理を行なって発光面積または発光強度を算出することができる。なお、これについて詳しくは後述する。
【００１７】
次に、上述と同じ製造現場の同じ充填装置を用いて製造された複数の発光装置の中から任意に選択した発光装置（以下、被検査発光装置と称する）を選択し、この被検査発光装置に対して、上述と同様に、蛍光体層にレーザ光を斜めから照射して蛍光を生じさせ、封止層上部の透明樹脂層の表面に対して垂直方向からみたときの蛍光の発光面積または発光強度を測定する。
そして、基準発光装置の発光面積または発光強度と被検査発光装置の発光面積または発光強度とを比較することにより、基準発光装置の蛍光体層の厚みに対する被検査発光装置の蛍光体層の厚みの厚薄を判定することができる。
【００１８】
つまり、被検査発光装置の発光面積が基準発光装置の発光面積よりも大きければ、被検査発光装置の蛍光体層の厚みは基準発光装置の蛍光体層の厚みよりも厚いと判定でき、被検査発光装置の発光面積が基準発光装置の発光面積よりも小さければ、被検査発光装置の蛍光体層の厚みは基準発光装置の蛍光体層の厚みよりも薄いと判定できる。あるいは、被検査発光装置の発光強度が基準発光装置の発光強度よりも大きければ、被検査発光装置の蛍光体層の厚みは基準発光装置の蛍光体層の厚みよりも薄いと判定でき、被検査発光装置の発光強度が基準発光装置の発光強度よりも小さければ、被検査発光装置の蛍光体層の厚みは基準発光装置の蛍光体層の厚みよりも厚いと判定できる。この判定は、すなわち被検査発光装置の色度が基準色度であるか否かの判定である。
【００１９】
また、上述の判定に際しては、基準発光装置の発光面積または発光強度に対する被検査発光装置の発光面積または発光強度の差である変化量（＝基準発光装置の値−被検査発光装置の値）、すなわち被検査発光装置の蛍光体層の厚みが基準発光装置の蛍光体層の厚みと比べてどの程度厚いまたは薄いかという変化量を算出することができ、この変化量を後述の発光装置の製造方法に用いることができる。
【００２０】
本発明の発光装置の製造方法は、パッケージの凹部底面に発光ダイオードチップを設置する工程と、透明樹脂に蛍光体粒子を混合した封止材料を前記凹部内に充填する工程と、前記蛍光体粒子が前記発光ダイオードチップを完全に覆う沈降状態で前記透明樹脂を硬化させて封止層を形成する工程とを備えた発光装置の製造方法であって、前記の発光装置の蛍光体層厚み判定方法を用いて、基準色度を有する基準発光装置および任意に選択した被検査発光装置の蛍光体層の前記発光面積または発光強度を測定し、前記基準発光装置の発光面積または発光強度に対する前記被検査発光装置の発光面積または発光強度の変化量を算出し、前記変化量を前記充填工程にフィードバックし、充填条件を調整してパッケージに充填する封止材料の充填量を調整することにより、発光装置の色度が基準色度となるように蛍光体層の厚みを調整することを特徴とする。
【００２１】
一般的に前記構成の発光装置の製造では、例えばエアーディスペンサーといった充填装置にて封止材料を順次パッケージに充填していくが、シリンジ内の封止材料が減少していくと、シリンジ内の封止材料に加わる圧力が小さくなっていくため、パッケージへ充填される封止材料の充填量が徐々に減少していくこととなる。そうすると、パッケージ毎に蛍光体層の厚みバラツキが発生し、色度バラツキに繋がる。
そこで、本発明の発光装置の製造方法では、上述のように変化量を充填工程にフィードバックして、パッケージへ充填する封止材料の充填量を所定量に維持するよう調整することにより、製造された発光装置の蛍光体層の厚みバラツキおよび色度バラツキを抑制するようにしている。具体的には、以下のようにして充填量を調整する。
【００２２】
被検査発光装置の発光面積の変化量が正（プラス）の値であれば蛍光体層の厚みが厚すぎることを意味するため、封止材料の充填量を変化量に応じて減らす調整を行い、反対に変化量が負（マイナス）の値であれば蛍光体層の厚みが薄すぎることを意味するため、封止材料の充填量を変化量に応じて増やす調整を行なう。あるいは、被検査発光装置の発光強度の変化量が正の値であれば蛍光体層の厚みが薄すぎることを意味するため、封止材料の充填量を変化量に応じて増やす調整を行い、反対に変化量が負の値であれば蛍光体層の厚みが厚すぎることを意味するため、封止材料の充填量を変化量に応じて減らす調整を行なう。
【００２３】
このような封止材料の充填量の調整は、例えばエアーディスペンサーを用いている場合は吐出圧力を制御することにより行なうことができる。この場合、発光面積または発光強度の変化量とエアーディスペンサーの吐出圧力と充填量との関係を、事前に複数個のサンプルを製造して導き出しておくことにより、変化量に応じた吐出圧力および充填量に制御することができる。
【００２４】
また、上述したように、充填装置内では封止材料中の蛍光体微粒子の沈降が進行しているため、充填された封止材料中の透明樹脂と蛍光体微粒子との混合比（蛍光体粒子の濃度）は厳密にはパッケージ毎に微妙に異なり、このことも蛍光体層の厚みバラツキおよび色度バラツキの一因となっている。
そこで、本発明の発光装置の製造方法では、パッケージに充填された封止材料中の蛍光体粒子の濃度を所定濃度に維持するようにしている。
具体的には、例えばエアーディスペンサーのシリンジ内の封止材料を攪拌、循環またはその両方を行なって蛍光体粒子の濃度分布を均一化することにより、各パッケージに充填される封止材料中の蛍光体粒子の濃度を所定濃度に維持することができる。この場合、充填装置において、シリンジ内に駆動攪拌羽根を設ける、あるいはシリンジの下部から排出した封止材料を上部へ戻して循環させる循環手段を設けることにより行なうことができる。なお、本発明において、充填装置はエアーディスペンサーに限らず、封止材料を圧力により定量的に押し出すものであれば適用可能である。
【００２５】
このように、充填工程において、各パッケージに充填する封止材料の充填量を所定量に維持し、さらには充填装置内（特に吐出口付近）の封止材料中の蛍光体粒子の濃度分布を均一化して、各パッケージに充填された封止材料中の蛍光体粒子の濃度を所定濃度に維持することにより、製造された各発光装置は蛍光体層の厚みバラツキが抑制され色度バラツキが抑制される。
なお、製造された発光装置を任意に選択して色度を測定し、基準色度と比較したときの変化量に応じて充填条件を調整することも考えられるが、色度測定は樹脂硬化後に行える測定でありインラインでのフィードバックを行うことができない。
また、発光装置をカットして光学顕微鏡等で蛍光体層の厚みを測定することも考えられるが、蛍光体層と透明樹脂層との境界を判別することは困難であり、蛍光体層の厚みの値付けは誤差原因となる上、カットした発光装置は廃棄することになる。
本発明では、充填した封止材料が未硬化状態であるインラインでの蛍光体層の発光面積または発光強度の測定、充填工程へのフィードバックおよび充填する封止材料（蛍光体量）の安定化を行うことができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳しく説明する。
【００２６】
本実施形態が対象とする発光装置としては、例えば図１に示した構造の発光装置が挙げられ、この発光装置の構成については上述したので詳しい説明は省略する。
図２は、本実施形態における蛍光体層厚み測定システムを示す概略図である。この測定システムでは、沈降型白色ＬＥＤ６の蛍光体層に対して斜め上方から所定の入射角度でレーザ光が入射するように設置された半導体ラインレーザ７が設置されている。この半導体ラインレーザ７は、レーザ光出射部から線状のレーザ光を照射するものであり、例えば竹中オプトニック株式会社製のマイクロラインレーザを使用することができる。
この半導体ラインレーザ７は、図示しない保持手段にて所定角度に固定されており、レーザ光は出射方向と略直交する方向である発光装置の透明樹脂層の幅よりも広い範囲に渡って照射される（図３参照）。
また、白色ＬＥＤ６の垂直方向の上方には、蛍光体層中の黄色系蛍光体微粒子がレーザ光によって励起して発光した蛍光の平面的に見た画像を取り込むために、均一同軸落射照明機能付き固定倍率レンズ８と光源９が取り付けられた単色撮影用ＣＣＤカメラ１０が設置されている。なお、光源９にはハロゲンランプなどが用いられる。
【００２７】
また、単色撮影用ＣＣＤカメラ１０からの信号はカメラ用電源ＢＯＸ１１を介して処理装置に入力される。この処理装置は、画像ボードと中央処理装置（CPU）を備えるパーソナルコンピュータ１２、最終結果や制御情報等を表示するためのディスプレイ１３等で構成されている。
単色撮影用ＣＣＤカメラ１０で撮影された画像情報は、２値化情報として取り出され、孤立した黒色画素および白色画素を取り除く膨張および収縮の画像処理や、さらに正規化処理やスムージング処理といったデータ処理を行い、最終的には２値化したデータから蛍光体層の蛍光の発光面積や発光強度を求めることができる。
【００２８】
次に、上述した蛍光体層厚み測定システムを用いて、発光装置の蛍光体層の発光面積を測定する方法について説明する。
まず、図３に示すように、前記保持手段（図示省略）に所定の角度で取り付けられた半導体ラインレーザ７から、白色ＬＥＤ６に対してレーザ光１４を照射する。このとき、上述したように白色ＬＥＤ６には青色ＬＥＤチップ３の上面に１本または２本のワイヤが配線されているものがある。ワイヤが１本の場合は、ワイヤの無い方向からレーザ光を照射する。また、ワイヤが２本の場合は、いずれか一方のワイヤ側からレーザ光を照射することになるが、全てのサンプルにおいてワイヤが存在するため条件は同じであり、画像処理によりワイヤの領域を取り除くことも可能であるため影響はない。
半導体ラインレーザ７から出射したレーザ光１４は、発光装置のパッケージ２の上端面に照射されると共に、透明樹脂層５を屈折、透過して蛍光体層４に入射する。パッケージ２の上端面に照射されたレーザ光１４は反射して反射光１５ａ、１５ｂとして確認されると共に、蛍光体層４に入射したレーザ光１４によって蛍光体微粒子が励起されて発光し、透明樹脂層５を通して蛍光１６が確認される。なお、レーザ光１４はパッケージ２の凹部底面を反射して蛍光体層４および透明樹脂層５を抜けて外部に放出する。
【００２９】
このとき、単色撮影用ＣＣＤカメラ１０にて撮影された蛍光１６は、パーソナルコンピュータ１２にて画像処理されて、透明樹脂層の表面に対して垂直方向からみたときに蛍光１６が面状に発光しているようにディスプレイ１３に表示される。このとき、透明樹脂層の表面に対して垂直方向からみたときの蛍光１６の発光領域が、青色ＬＥＤチップ３の直上を除く領域で、かつ青色ＬＥＤチップ３の近傍に位置するように、レーザ光１４を青色ＬＥＤチップ３に当らないように照射することが好ましい。つまり、発光装置の色度に大きく影響する青色ＬＥＤチップ３の近傍の蛍光体層４の厚みを判定する観点から、上述のようなレーザ照射位置が好ましい。
【００３０】
蛍光体層４への入射角度θ（図４参照）は、面状の発光領域が認識できる角度であれば任意に設定可能である。入射角度θを小さくすると、レーザ光１４が蛍光体層４を通過する距離が長くなって分解能が上がるが、小さくし過ぎるとパッケージ底面で反射したレーザ光１４が青色ＬＥＤチップ３に当ってしまう不具合が生じる。また、入射角度θを大きくし過ぎると、半導体ラインレーザ７がＣＣＤカメラ１０に当って測定できない不具合が生じる。このようなことから、入射角度θは５５°以下で、かつパッケージ底面で反射したレーザ光１４が青色ＬＥＤチップ３に当る角度より大きい角度（例えば35°程度）であることが好ましい。蛍光１６を測定するときの基準場所として反射光１５ａ、１５ｂを使用するため、入射角度θがこの角度範囲であれば、反射光１５ａ、１５ｂと蛍光１６の両方を確認することもできる。なお、前記入射角度θは、透明樹脂層５の屈折率が1.5程度の場合を想定した値である。
【００３１】
また、レーザ光１４の波長は、蛍光体微粒子を励起することができ、かつＣＣＤカメラ１０の感度範囲に設定され、例えば400〜650ｎｍである。また、レーザ光１４において、蛍光体層４に入射した部分のビーム径は、細いほど発光領域の輪郭の鮮明さが高くなって測定精度が上がるため好ましく、一方上限は２５μｍが適当である。ビーム径が２５μｍを越えると発光領域の輪郭がぼやけて発光面積の測定精度が低下するため好ましくない。
【００３２】
図４は、図３におけるパッケージの長辺方向断面図（Ｘ方向断面）である。白色ＬＥＤに照射されたレーザ光１４は、透明樹脂層５で屈折した後、蛍光体層４へと進入し、パッケージ底面を反射し、蛍光体層４および透明樹脂層５を通過して外部に放出される。蛍光体層４内では、レーザ光１４に当った蛍光体微粒子が励起し、それによって蛍光１６ａ、１６ｂが発生する。このとき、蛍光体層４の厚みをＴ１とし、蛍光体層４内に進入したレーザ光１４の進入距離をＡ１とする。
また、図５に示すように、蛍光体層１０４の厚みＴ２が図４に示す蛍光体層４の厚みＴ１よりも厚い場合、レーザ光１４は、図４の場合よりも半導体ラインレーザ７に近い位置で蛍光体層１０４に入射するため、蛍光体層１０４内に進入したレーザ光１４の進入距離Ａ２は前記進入距離Ａ１よりも長く、この進入距離Ａ２の領域にて蛍光１１６ａ、１１６ｂが発生する。
【００３３】
図６（ａ）および（ｂ）は、図４および５に示したレーザ光照射状態を上方の単色撮影用ＣＣＤカメラ１０によって撮影した概念図である。図４の場合は、図６（ａ）に示すように、パッケージ２の上端面で反射したレーザ光１４の反射光１５ａ、１５ｂと、蛍光体層４での蛍光１６ａ、１６ｂが確認できる。また、図５の場合は、図６（ｂ）に示すように、パッケージ２の上端面で反射したレーザ光１４の反射光１１５ａ、１１５ｂと、蛍光体層１０４での蛍光１１６ａ、１１６ｂが確認できる。
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、レーザ光１４の進入距離が蛍光体層の厚みによって変化すると、蛍光体層４が薄い場合（図６（ａ））の蛍光１６ａ、１６ｂのＸ方向の幅Ｗ１と、蛍光体層１０４が厚い場合（図６（ｂ））の蛍光１１６ａ、１１６ｂの幅Ｗ２とは違いを生じ、前者の幅Ｗ１よりも後者の幅Ｗ２の方が広くなる。なお、図６（ｂ）において、符号１０５は透明樹脂層である。
【００３４】
図７（ａ）および（ｂ）は、図４および５に示したレーザ光照射状態を上方の単色撮影用ＣＣＤカメラ１０によって撮影した概念図であって、図３におけるパッケージの短辺方向（Ｙ方向）の断面に対応する図である。
図７に示すように、パッケージ２のＹ方向の断面形状は、凹部の両側にテーパ面を有するカップ形状である。このため、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、蛍光体層の厚みが変化すると、蛍光体層４が薄い場合（図７（ａ））の蛍光１６ａ、１６ｂの長さＬ１と、蛍光体層１０４が厚い場合（図７（ｂ））の蛍光１１６ａ、１１６ｂの長さＬ２とは違いを生じ、前者の長さＬ１よりも後者の長さＬ２の方が長くなる。
【００３５】
このように、蛍光体層４が薄い場合は、厚い場合に比べて蛍光幅と蛍光長さは共に小さくなり、蛍光体層４が厚くなるにつれてその値は大きくなっていく。従って、基準発光装置の蛍光体層および被検査発光装置の蛍光体層のそれぞれについての蛍光幅と蛍光長さから発光面積（蛍光面積）および変化量を算出することができる。
なお、パッケージ２のＹ方向の断面形状は、上述のようなテーパ面でなく垂直面であってもよい。
【００３６】
次に、上述した発光面積の計測方法について図２および図８を参照して説明する。
単色撮影用ＣＣＤカメラ１０で撮影した沈降型白色ＬＥＤ６は５１１×４７９画素のディスプレイ１３に映し出される。そこでまず、単色撮影用ＣＣＤカメラ１０で撮影した反射光１５ａ、１５ｂの２値化データに対して膨張と収縮の画像処理を併用し２つの重心（Ｘ方向の中間位置）１９ａ、１９ｂを求め、その重心１９ａ、１９ｂを結ぶ線上の中間位置にあたる中心座標（ｘ，ｙ）２０を算出する。ここで、画像処理における膨張とは、ある画素の近傍（４近傍または８近傍）に１つでも１（白）があればその画素を１にする処理であり、収縮とはある画素の近傍に１つでも０（黒）があればその画素を０にする処理である。膨張処理の後収縮処理を行なうと、膨張で画像は太り、収縮で画像はやせて、結果的にほぼ変わりないが、黒い孤立した画像が膨張処理にて除去される。逆に、収縮処理の後膨張処理を行うと、白い孤立した画素が収縮処理にて除去される。
【００３７】
次に、この中心座標（ｘ，ｙ）２０のＸ軸方向（ｘn，ｙ）（ｎ＝0,１,…511）の２値化データを読み込み、読み込んだ２値化データに対して正規化処理とスムージング処理を行うことで、下図に示すような波形２１を取得する。ここで、読み込む２値化データは中心座標（ｘ，ｙ）２０の１ライン上だけの画素データではなく、中心座標（ｘ，ｙ）の上下数画素データの平均値を中心座標（ｘ，ｙ）に格納する。その後、波形２１のピーク値２２の座標（ｘp，ｙp）に対するＹ軸方向（ｘ，ｙn）（ｎ＝0,１,…479）の２値化データを読み込み、Ｘ軸同様に２値化データに対して正規化処理とスムージング処理を行い、左図に示すような波形２３を取得する。そして、図６で定義した蛍光幅は、波形２１の半値幅２４として算出する。また、図７で定義した蛍光長さは、波形２３の半値幅２５として算出し、双方の半値幅値２４、２５の積より発光面積を求める。
【実施例】
【００３８】
図９は、１７個の沈降型白色ＬＥＤサンプルについて、その色度と黄色系蛍光体層の厚さと見なした発光面積との関係を本発明の前記方法によって調べた結果を示すグラフである。各サンプルおよび測定条件等については以下の通りである。
・白色ＬＥＤ：平均１次粒径10〜13μｍのＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系蛍光体、２０ｍＡ印加時での発光色度を測定
・半導体ラインレーザ：竹中オプトニック株式会社製マイクロラインレーザ
・レーザ出力値：３．３６Ｖ印加
・レーザ照射角度：５５°
・カメラ：東芝テリー株式会社製ＣＣＤ白黒カメラ（分光感度：５００ｎｍ付近）
入射光量変化を顕著に確認するために、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）機能はＯＦＦ
・均一同軸落射照明機能付き固定倍率レンズ：４倍
・色度測定装置：大塚電子株式会社製の高速ＬＥＤ光学特性モニターＬＥ−３４００を取り付けた株式会社テクノローグ製ＬＥＤテスタ（手動機）
【００３９】
図９に示すように、色度が高いサンプルでは発光面積（単位：画素数）が大きく、色度の低いサンプルでは発光面積が小さくなっており、色度が黄色系蛍光体層の厚みと大きく関係しているという相関関係が確認できた。つまり、本発明によれば、ねらい色度に必要な黄色系蛍光体層の厚みを確認することができる。したがって、沈降した黄色系蛍光体層の厚みを常に適正な範囲に維持することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の発光装置の蛍光体層厚み判定方法は、ＬＥＤチップの周囲に蛍光体微粒子を含む蛍光体層を配置した沈降型の発光装置に特に好適であり、発光ダイオードチップの種類と蛍光体微粒子の種類の組み合わせは特に限定されるものではなく、蛍光体粒子としては発光ダイオードチップの光の波長の一部を吸収して異なる波長を発光するものであれば適用可能である。現在のところ、沈降型の発光装置としては沈降型白色ＬＥＤが主流である。沈降型白色ＬＥＤでは、例えば、青色ＬＥＤチップと、青色光を吸収することで黄色光を発光する黄色系蛍光体微粒子とを組み合わせて白色光を発光させており、このような沈降型白色ＬＥＤの黄色系蛍光体層の厚み判定に本発明は好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】沈降型白色ＬＥＤの断面図である。
【図２】本発明に一実施形態の発光装置の製造方法を示す構成図である。
【図３】半導体ラインレーザの設置方法を説明するための図である。
【図４】黄色系蛍光体層へ侵入したレーザ光を説明するための図である。
【図５】図４よりも黄色系蛍光体層が厚い場合を説明するための図である。
【図６】黄色系蛍光体層厚みによる蛍光幅の違いを説明するための図である。
【図７】黄色系蛍光体層厚みによる蛍光長さの違いを説明するための図である。
【図８】蛍光面積の計測方法を説明するための図である。
【図９】色度と蛍黄色系光体層の厚みを本測定方法で計測した結果と、色度との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  基板
２  パッケージ
３  青色ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）
４，１０４  蛍光体層
５，１０５  透明樹脂層
６  沈降型白色ＬＥＤ
７  半導体ラインレーザ
８  均一同軸落射照明機能付き固定倍率レンズ
９  光源
１０  単色撮影用ＣＣＤカメラ
１１  カメラ用電源ＢＯＸ
１２  パーソナルコンピュータ
１３  ディスプレイ
１４  レーザ光
１５ａ，１５ｂ  反射光
１６ａ，１６ｂ  蛍光（蛍光体層が薄い場合）
１９ａ，１９ｂ  重心
２０  中心座標（ｘ，ｙ）
２１  Ｘ軸方向波形
２２  ピーク値
２３  Ｙ軸方向波形
２４  Ｘ軸方向波形半値幅
２５  Ｙ軸方向波形半値幅
１１５ａ，１１５ｂ  反射光
１１６ａ，１１６ｂ  蛍光（蛍光体層が厚い場合）
Ａ１，Ａ２  進入距離
Ｌ１，Ｌ２  蛍光長さ（Ｙ軸方向）
Ｔ１，Ｔ２  厚み
Ｗ１，Ｗ２  蛍光幅（Ｘ軸方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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