JP3970056B2

JP3970056B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3970056B2
Application number: JP2002056668A
Authority: JP
Inventors: 孝一深澤; 康介土屋
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003258311A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は発光素子本来の発光色をパステル調のやわらかな中間色の発光に変換する発光装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パステル調のやわらかな中間色の発光を行う発光装置として、発光素子からの１次発光を蛍光物質に照射することによって色調の異なる２次発光を行わせ、この１次発光と２次発光を合成することにより白色光とし、この白色光を着色剤でフイルターすることで
所望の中間色を有するパステル調の発光を得ることが行われている。
【０００３】
例えば、公知の特開平１１−８７７８４号公報には青色発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記）にＹＡＧ系蛍光物質を含有した透明被覆部材を装着することにより白色発光装置とし、この白色発光装置の上に色素粒子を含有する被覆材を設けて所望の中間色を有するパステル調の発光を得ることが開示されている。
【０００４】
又、本出願人は特願２０００−２９８５７９号において、青色ＬＥＤを被覆する透明樹脂中に蛍光粒子と色素粒子を含有させることにより、所望の中間色を有するパステル調の発光を得る発光装置を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記蛍光粒子と色素粒子とによるパステル調の発光装置は、従来より行われていた赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤによる多色混合方式に比べて、単一の発光素子により多様な中間色を有するパステル調の発光を得ることが出来るという利点を有するが、反面以下の問題を有する。
【０００６】
この蛍光粒子と色素粒子とを用いて中間色をつくる方法は、所望の中間色を実現するためには、青色ＬＥＤの発光波長、蛍光粒子の量、色素粒子の量等の各要素を最適に調整する必要があり、前記従来の青色ＬＥＤに蛍光物質を含有した透明被覆部材と、色素粒子を含有した被覆材とを装着する方法や、青色発ＬＥＤを被覆する透明樹脂中に蛍光粒子と色素粒子を含有させる方法では、前記各要素を最適に調整することが極めて困難であった。
【０００７】
すなわち、所望のパステル調の中間色に基づいて前記各要素を設定し、この設定に従って前記発光装置を製造しても、前記青色ＬＥＤは量産において均一な製品を造ることが困難であり、その発光波長や輝度のバラツキを必要な範囲に管理することはコスト的に難しく、また、蛍光粒子や色素粒子の管理も量産上困難である。
【０００８】
また、特開平１１−８７７８４号公報のような蛍光粒子や色素粒子を含有した透明被覆部材を予め作成して青色ＬＥＤに装着する構成においては、透明被覆部材中に含有させる蛍光粒子や色素粒子がバラツクことに加えて、前記青色ＬＥＤとの組合せによる不具合が大きくなる。
【０００９】
また、特願２０００−２９８５７９号のような被覆樹脂中に蛍光粒子と色素粒子を分散させる構成においては、被覆樹脂中における蛍光粒子と色素粒子との量や分散状態を管理することが難しい上、前記青色ＬＥＤとの組合せによる不具合が大きくなる。
【００１０】
上記のごとく、中間色を出すための３要素である青色ＬＥＤ、蛍光粒子、色素粒子は何れもバラツキの大きい要素であり、これらを設定値に従って、見込生産する従来の方式では、前記各要素を最適に調整することが極めて困難であった。
【００１１】
従って、所望の中間色に対して規格外となる発光装置が多くなり、極めて歩留まりが悪くなるという問題が発生する。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、蛍光粒子と色素粒子とを用いて中間色をつくる発光装置において、その歩留まりを飛躍的に向上させることが出来る発光装置及び、その製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は、電極を有する基体上に搭載された発光素子の上面を蛍光粒子を含有させた樹脂材で封止する工程と、前記発光素子に通電して前記樹脂材の表面の発光色を測定する工程と、前記測定された発光色のデータに従って、調合された着色剤となる塗料を前記樹脂材の表面に塗付する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記樹脂材に蛍光粒子と色素粒子を含有させることで、着色剤となる塗料の塗布を容易にしても良い。
【００１４】
さらに、電極を有する基体上に搭載された発光素子の上面を蛍光粒子を含有させた樹脂材で封止する工程と、前記発光素子に通電して前記樹脂材の表面の発光色を測定する工程と、前記測定された発光色のデータに従って、調合された着色剤となる塗料を前記樹脂材の表面に塗布する工程とを有する発光装置の製造方法を特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す発光装置の断面図であり、１は発光装置、２は基体である樹脂基板であり、該樹脂基板２には電極３が形成されている。４は発光素子である青色ＬＥＤであり本実施の形態においては窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色発光素子を用いた。該青色ＬＥＤ４は前記樹脂基板２に搭載されるとともに前記電極３にワイヤー５によってボンディングされている。
【００１６】
６は蛍光粒子を含有した樹脂材であり、本実施の形態においてはエポキシ樹脂またはシリコン樹脂中にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光粒子を含有させた樹脂材を用い、該樹脂材６によって前記青色ＬＥＤ４が封止されている。
【００１７】
７は着色剤となる塗料であり該塗料７は前記樹脂材６の表面の発光状態に合せて前記樹脂材６の表面に塗布されることにより所望の中間色が発色されるように調整されている。この色素粒子として用いられる染料は、例えば、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、アゾ系化合物、キノフタロン系化合物の４種類であり、これら４種類をベースとして適量に混合し、青、緑、黄、橙、赤、紫の６色を予め作る。
【００１８】
この場合、青色はフタロシアニン系化合物が用いられ、緑色はフタロシアニン系化合物とアントラキノン系化合物を混合して作られる。また、黄色はキノフタロン系化合物が用いられ、橙色と赤色はアントラキノン系化合物、アゾ系化合物を混合して作られる。さらに、紫色はアントラキノン系化合物が用いられるか、または、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物及びアゾ系化合物を適量混合して作られる。本実施の形態ではこのようにして予め作られた６色をさらに混合させることで所望の色度を決め、この染料を溶剤に溶かして塗料としている。
【００１９】
次に前記発光装置１の発光動作を説明する。前記青色LED４に電流を流すと、青色LED４は青色発光を行い、この青色光が樹脂材６に分散された蛍光粒子に当って励起することで、蛍光粒子より波長変換された広波長の黄色光が発光される。そしてこの黄色光と青色光とが合成されることによって樹脂材６の表面より白色光が発光され、この白色光が色素粒子を含有した塗料７を通過する時に前記色素粒子の吸収によって、所望の中間色光が発光される。尚、本発明においては前記青色ＬＥＤの発光及び蛍光粒子の発光条件に合せて前記塗料７の濃度や厚みを制御して所望の中間色光が得られるようにしている。
【００２０】
この発光装置１より発光される中間色光は前記塗料７中に含有された色素粒子の原料である染料の種類や混入量によって色々な中間色を発光することが出来、また前記青色ＬＥＤに流す電流を制御することで、中間色調の輝度を調整する事も出来る。
【００２１】
次に前記発光装置１の製造方法を説明する。図２は前記発光装置１の調整工程を示す工程図であり、Ａは特性測定工程である。すなわち特性測定工程においては、前記図１で説明したごとく樹脂基板２に青色ＬＥＤ３を搭載した後、蛍光粒子を含有した樹脂材６で封止して発光装置ブランク１ａを作成する。そしてこの発光装置ブランク１ａに所定の電流を流して白色光Ｌｗを発光させ、この樹脂材６の表面より発光される白色光Ｌｗを発光測定装置１００で測定する。
【００２２】
前記発光測定装置１００によって測定される白色光Ｌｗの測定値は前記発光装置ブランク１ａを構成する青色ＬＥＤ４の発光波長及び発光輝度や樹脂材６に含有された蛍光粒子の密度等によってその波長成分や輝度が異なる。
【００２３】
Ｂは塗料塗布工程であり、前記発光測定装置１００による白色光Ｌｗの測定値に従って、所望の中間色を有するパステル調の発光を得るための塗料の色素粒子及び膜厚を計算し、この計算結果に従って塗付装置２００を制御して発光装置ブランク１ａの表面に塗料７を噴霧する。
【００２４】
Ｃは発光装置１の完成状態であり、発光装置ブランク１ａの表面に前記発光測定装置１００の測定結果に基づく塗料７の膜が形成されて発光装置１が完成し、その発光装置１の表面より所望の中間色を有するパステル調の発光Ｌｐを得ることが出来る。
【００２５】
尚、図２の工程では、１回の測定と、その結果に基づく１回の噴霧で発光装置１の調整を行う方法を示したが、これに限るものではなく、例えば、１回目の特性測定工程Ａにおける発光測定装置１００の測定結果に基づく１回目の塗料塗布工程Ｂは、前記測定結果の半分を調整する量の塗料噴霧を行い、次に２回目の特性測定工程Ａを行い、その結果に基づいて２回目の塗料塗布工程Ｂは残りの調整量の塗料噴霧を行う等、前記特性測定工程Ａと塗料塗布工程Ｂを繰り返すことによって、さらに製品歩留まりを向上させる事が出来る。
【００２６】
図３は本発明の別の実施の形態である発光装置１０の断面図である。この実施の形態において前記図１に示す発光装置１と異なるところは、青色ＬＥＤ４を封止している樹脂材１６が蛍光粒子に加えて色素粒子を含有していることである。
【００２７】
前記発光装置１０も発光装置１と同様に図２の調整工程によって作成されることは同じであるが、異なるところは発光装置ブランク１０ａとして、前述のように青色ＬＥＤ４を蛍光粒子に加えて色素粒子を含有した樹脂材１６で封止している。そして前記樹脂材１６に対する色素粒子の含有量は所望の中間色光が得られる設定値より少なくしておく。
【００２８】
こうすることで、発光装置ブランク１０ａの発光Ｌｗは樹脂材１６に含有された色素粒子によって中間色を帯びた白色光となり、図２の特性測定工程Ａにおける発光測定装置１００の測定結果は、前記発光装置ブランク１ａの値より少ない調整値となる。この結果塗料塗布工程Ｂにおける調整は、少ない塗料噴霧で良いことになり、濃度の薄い塗料１７を使用することができるというメリットがある。勿論この方式においても特性測定工程Ａと塗料塗布工程Ｂを繰り返すことによって、さらに製品歩留まりを向上させる事が出来る。
【００２９】
本実施の形態においては、半導体発光素子として青色ＬＥＤを示したが、これに限定されるものではなく、各色のＬＥＤやレーザー・ダイオードに適用することができるし、また色素粒子も染料以外に顔料でもよく、さらに、塗料の塗付方法も噴霧以外に印刷法やハケ塗り等の方法も適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明においては発光素子に蛍光粒子と色素粒子とを組み合わせて、所望の中間色を有するパステル調の発光を得る発光装置及びその製造方法において、発光素子を蛍光粒子を含有した樹脂材で封止して発光装置ブランクを作成し、この発光装置ブランクの発光を測定し、その測定値に従って色素塗料を塗付して所望の中間色に合せこむため、その生産歩留まりを飛躍的に向上させる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す発光装置の断面図。
【図２】図２は本発明における発光装置１の調整工程を示す工程図。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す発光装置の断面図。
【符号の説明】
１、１０発光装置
１ａ、１０ａ発光装置ブランク
２樹脂基板
４青色ＬＥＤ
６、１６樹脂材
７、１７塗料
１００発光測定装置
２００塗付装置[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a light emitting device that converts an original light emission color of a light emitting element to light emission of a soft pastel color, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a light emitting device that emits light in a soft pastel color, secondary light emission having a different color tone is performed by irradiating a fluorescent material with primary light emission from a light emitting element, and this primary light emission and secondary light emission are performed. A pastel-like light emission having a desired intermediate color is obtained by synthesizing white light and filtering the white light with a colorant.
[0003]
For example, in the known Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-87784, a blue light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) is mounted with a transparent covering member containing a YAG-based fluorescent material to form a white light emitting device. It is disclosed that a coating material containing pigment particles is provided to obtain pastel light emission having a desired intermediate color.
[0004]
In addition, in Japanese Patent Application No. 2000-298579, the present applicant has proposed a light emitting device that obtains pastel light emission having a desired intermediate color by including fluorescent particles and pigment particles in a transparent resin covering a blue LED. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The pastel light emitting device using the fluorescent particles and the pigment particles is a pastel having various intermediate colors with a single light emitting element as compared with the conventional multi-color mixing method using red LED, green LED, and blue LED. Although it has an advantage that it is possible to obtain a luminescent light, it has the following problems.
[0006]
In this method of creating an intermediate color using fluorescent particles and pigment particles, each element such as the emission wavelength of the blue LED, the amount of fluorescent particles, and the amount of pigment particles is optimally adjusted in order to realize a desired intermediate color. There is a need for a method of mounting a transparent coating member containing a fluorescent substance on the conventional blue LED and a coating material containing a pigment particle, and fluorescent particles and pigment particles in a transparent resin coating a blue LED. In the method of inclusion, it was extremely difficult to optimally adjust each element.
[0007]
That is, even if each element is set based on a desired pastel intermediate color and the light-emitting device is manufactured according to this setting, the blue LED is difficult to produce a uniform product in mass production. In addition, it is difficult in terms of cost to manage variations in brightness and brightness within a necessary range, and it is also difficult to manage fluorescent particles and pigment particles in mass production.
[0008]
Further, in a configuration in which a transparent coating member containing fluorescent particles and pigment particles as disclosed in JP-A-11-87784 is prepared in advance and mounted on a blue LED, the fluorescent particles and pigment particles to be contained in the transparent coating member are In addition to variations, problems due to the combination with the blue LED increase.
[0009]
In addition, in the configuration in which the fluorescent particles and the pigment particles are dispersed in the coating resin as in Japanese Patent Application No. 2000-298579, it is difficult to manage the amount and dispersion state of the fluorescent particles and the pigment particles in the coating resin. Problems due to the combination with the blue LED increase.
[0010]
As described above, the blue LED, fluorescent particles, and pigment particles, which are the three elements for producing an intermediate color, are all highly variable elements. In the conventional method for predicting production of these according to the set values, the above elements are optimal. It was extremely difficult to adjust to.
[0011]
Therefore, the number of light emitting devices that are out of specification with respect to the desired intermediate color increases, resulting in a problem of extremely poor yield.
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a light-emitting device that can dramatically improve the yield of a light-emitting device that produces a neutral color using fluorescent particles and pigment particles, and a method for manufacturing the same. Is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is to seal the upper surface of a light emitting element mounted on a substrate having an electrode with a resin material containing fluorescent particles, A step of measuring a luminescent color on the surface of the resin material, and a step of applying a paint which becomes a prepared colorant to the surface of the resin material in accordance with the data of the measured luminescent color. .
[0013]
Moreover, you may make easy application | coating of the coating material used as a coloring agent by making the said resin material contain fluorescent particles and pigment particles.
[0014]
A step of sealing the upper surface of the light emitting element mounted on the substrate having electrodes with a resin material containing fluorescent particles, and a step of measuring the emission color of the surface of the resin material by energizing the light emitting element. And a method of manufacturing a light-emitting device including applying a coating material that is a prepared colorant to the surface of the resin material according to the measured emission color data.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. 1 is a light emitting device, 2 is a resin substrate as a base, and an electrode 3 is formed on the resin substrate 2. . Reference numeral 4 denotes a blue LED which is a light-emitting element. In this embodiment, a blue light-emitting element made of a gallium nitride compound semiconductor is used. The blue LED 4 is mounted on the resin substrate 2 and bonded to the electrode 3 with a wire 5.
[0016]
6 is a resin material containing fluorescent particles. In the present embodiment, a resin material containing yttrium aluminum garnet (YAG) fluorescent particles in an epoxy resin or silicon resin is used. Thus, the blue LED 4 is sealed.
[0017]
7 is a coating material that becomes a colorant, and the coating material 7 is adjusted so that a desired intermediate color is developed by being applied to the surface of the resin material 6 in accordance with the light emission state of the surface of the resin material 6. . There are four types of dyes used as the pigment particles, for example, phthalocyanine compounds, anthraquinone compounds, azo compounds, and quinophthalone compounds, and these four types are mixed in an appropriate amount as blue, green, yellow, orange. 6 colors of red and purple are made in advance.
[0018]
In this case, a blue phthalocyanine compound is used, and a green phthalocyanine compound and an anthraquinone compound are mixed. In addition, yellow uses a quinophthalone compound, and orange and red are made by mixing an anthraquinone compound and an azo compound. Further, purple is produced by using an anthraquinone compound or by mixing an appropriate amount of a phthalocyanine compound, an anthraquinone compound and an azo compound. In the present embodiment, the desired chromaticity is determined by further mixing the six colors prepared in advance as described above, and this dye is dissolved in a solvent to form a paint.
[0019]
Next, the light emitting operation of the light emitting device 1 will be described. When an electric current is passed through the blue LED 4, the blue LED 4 emits blue light, and the blue light is excited by hitting the fluorescent particles dispersed in the resin material 6, so that the wide wavelength yellow light whose wavelength is converted by the fluorescent particles. Is emitted. The yellow light and the blue light are combined to emit white light from the surface of the resin material 6, and when the white light passes through the paint 7 containing the pigment particles, the pigment particles absorb the desired light. Intermediate color light is emitted. In the present invention, the concentration and thickness of the paint 7 are controlled in accordance with the light emission conditions of the blue LED and the light emission of the fluorescent particles so that desired intermediate color light can be obtained.
[0020]
The intermediate color light emitted from the light emitting device 1 can emit various intermediate colors depending on the type and amount of dye that is a raw material of the pigment particles contained in the paint 7, and the current flowing through the blue LED By controlling, it is possible to adjust the brightness of the intermediate color tone.
[0021]
Next, a method for manufacturing the light emitting device 1 will be described. FIG. 2 is a process diagram showing an adjustment process of the light emitting device 1, and A is a characteristic measurement process. That is, in the characteristic measurement step, as described with reference to FIG. 1, after mounting the blue LED 3 on the resin substrate 2, the light emitting device blank 1a is formed by sealing with the resin material 6 containing fluorescent particles. A predetermined current is passed through the light emitting device blank 1 a to emit white light Lw, and the white light Lw emitted from the surface of the resin material 6 is measured by the light emission measuring device 100.
[0022]
The measured value of the white light Lw measured by the light emission measuring device 100 is the wavelength component or the wavelength component of the blue LED 4 constituting the light emitting device blank 1a depending on the light emission wavelength and light emission luminance, the density of the fluorescent particles contained in the resin material 6, and the like. The brightness is different.
[0023]
B is a paint application process, and in accordance with the measured value of the white light Lw by the light emission measuring device 100, the pigment particles and the film thickness of the paint for obtaining the desired pastel light emission having the intermediate color are calculated. The coating device 200 is controlled to spray the coating 7 on the surface of the light emitting device blank 1a.
[0024]
C is a completed state of the light emitting device 1, and a film of paint 7 based on the measurement result of the light emission measuring device 100 is formed on the surface of the light emitting device blank 1 a to complete the light emitting device 1, and from the surface of the light emitting device 1 A pastel light emission Lp having a desired intermediate color can be obtained.
[0025]
In addition, although the method of adjusting the light-emitting device 1 by one measurement and one spray based on the result was shown in the process of FIG. 2, it is not restricted to this, For example, the characteristic measurement of the 1st time In the first paint application step B based on the measurement result of the luminescence measuring device 100 in the process A, the amount of paint spraying is adjusted to adjust half of the measurement result, and then the second characteristic measurement step A is performed. Based on the above, it is possible to further improve the product yield by repeating the characteristic measurement step A and the paint application step B, such as performing the remaining adjustment amount of the paint application in the second paint application step B.
[0026]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a light emitting device 10 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the difference from the light emitting device 1 shown in FIG. 1 is that the resin material 16 sealing the blue LED 4 contains pigment particles in addition to the fluorescent particles.
[0027]
The light-emitting device 10 is the same as the light-emitting device 1 that is prepared by the adjustment process in FIG. 2 except that the light-emitting device blank 10a is a light-emitting device blank 10a, and the blue LED 4 is added to the fluorescent particles as described above to form pigment particles. It is sealed with a resin material 16 containing. The content of the pigment particles with respect to the resin material 16 is set lower than a set value at which desired intermediate color light can be obtained.
[0028]
By doing so, the light emission Lw of the light emitting device blank 10a becomes white light having an intermediate color by the pigment particles contained in the resin material 16, and the measurement result of the light emission measuring device 100 in the characteristic measurement step A in FIG. The adjustment value is smaller than the value of the device blank 1a. As a result, the adjustment in the paint application process B requires only a small amount of paint spray, and there is an advantage that the paint 17 having a low concentration can be used. Of course, in this method as well, the product yield can be further improved by repeating the characteristic measurement step A and the paint application step B.
[0029]
In the present embodiment, a blue LED is shown as a semiconductor light emitting device, but the present invention is not limited to this, and can be applied to LEDs of various colors and laser diodes, and pigment particles are pigments in addition to dyes. In addition to the spraying method, a printing method or a brushing method can also be applied.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in the light emitting device for obtaining pastel light emission having a desired intermediate color by combining fluorescent particles and pigment particles in the light emitting element, and a method for manufacturing the same, the light emitting element is a resin material containing fluorescent particles. To produce a light emitting device blank, measure the light emission of this light emitting device blank, apply a pigment paint according to the measured value and match it to the desired intermediate color, dramatically improving the production yield Things will be possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a light-emitting device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram showing an adjustment process of the light emitting device 1 according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a light-emitting device showing another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 10 Light emitting device 1a, 10a Light emitting device blank 2 Resin substrate 4 Blue LED
6, 16 Resin material 7, 17 Paint 100 Luminescence measuring device 200 Coating device

Claims

Sealing the upper surface of a light emitting element mounted on a substrate having an electrode with a resin material containing fluorescent particles, measuring the emission color of the surface of the resin material by energizing the light emitting element, A method of manufacturing a light-emitting device, comprising: applying a paint serving as a prepared colorant to the surface of the resin material according to the measured emission color data.

A step of energizing the light emitting element to measure a light emission color of the surface of the resin material, and a step of applying a paint as a prepared colorant to the surface of the resin material according to the measured light emission color data method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the bets are performed respectively a plurality of times.