JP4906316B2 - 発光ダイオード及び発光ダイオードの色度補正方法。 - Google Patents
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Description
かかる表示装置の照明手段としては発光源と光路変換部材を有する面状光源(バックライトユニット、フロントライトユニット等)が従来より知られている。このような面状光源に使用する前記発光源としては、蛍光ランプ、発光ダイオード(以下LEDと略記する)が従来、使用されてきた。この中で近年は更なる小型化、薄型化と長寿命化を目的として、発光源としてLEDを用いたものが多く使用されるようになってきている。
その1つとして蛍光物質を含んだ被覆材をLEDにかぶせ、LED出力光の色度を補正するという提案がある(例えば特許文献1参照)。
しかし、このような被覆材によって、LEDの寸法が厚くなってしまう、外形サイズが変わってしまうという問題があり、補正不要なLEDとの差をどうするか等の問題も含め実施することが難しかった。
しかしこの提案によると照明装置の光源の問題が照明装置全体の問題となってしまうため、該光源を独立して扱うことが出来なくなってしまう点や、補正用の前記層を各種用意するために費用が大きくなってしまうという点が問題となって実現が困難であった。
この提案によればLEDの外形サイズが変わってしまうという問題、光源を独立して扱うことが出来なくなってしまう問題、外気の影響等の問題はなくなり効果があった。
ところが、染色直後の色度制御は可能であったが、リフロー、通電等により封止樹脂に熱がかかると退色が起こり、目的とする色度を維持することが出来ないという問題が生じてきた。例えば100℃を越えるリフロー雰囲気にさらされたり、発光させるための通電で100℃前後の温度環境に長く置かれることにより、封止樹脂に高温がかかり、そのためと思われる退色が観測されている。
すなわち初期的特性は満足できるが耐熱エージング性が良くないという問題が生じている。
図1(a)において、LED素子であるLEDチップ12は基板14に設けられたカソード電極16上にダイボンドされてLEDチップ12のカソードが電気的に接続されており、LEDチップ12のアノードはワイヤ24によってアノード電極18にワイヤボンドされている。カソード電極16及びアノード電極18は、例えば基板14のスルーホールにより、基板14の下面に引き回されてLED10の接続用電極となっている。
22はワイヤー24およびLEDチップ12を被覆して保護する被覆部材である。該被覆部材22はモールド樹脂中に蛍光体20を混練して形成している。該モールド樹脂としてはエポキシ系の樹脂やシリコーンを用いることが出来、該蛍光体はLED10の所望の発光色にあわせて選択される。例えば白色光を出力する場合は青色光を発するLEDチップをYAG系の蛍光体を混練した樹脂でモールドしている。
図2の工程1で図1(a)に示したLED10は、所望の色度範囲に入っており染色の必要のないもの、染色によって色度補正の必要なものに分類される。色度補正の必要なものは特許文献3の−0025−以下に詳細に述べられているようにさらに色度によって細かく分類される。
次に図2の工程2で、該分類結果に従って染色液を選択する。染色液中の染料もしくは顔料は該分類結果によって選択されるが、例えば染料については特許文献3の−0027−以下に詳細に述べられている。
染色液中は溶媒が主成分となっており、該溶媒としてはアルコール類ならばエタノール、メタノール、IPA等が、ケトン類ならばアセトン、MEK等を用い得る。
該染色液中に混在させる樹脂はモールド樹脂であるLEDの被覆部材22と同種の樹脂とすることが好ましい。例えば被覆部材22がエポキシならばエポキシに、シリコーンならばシリコーンとすることが硬化した際の密着力を高める意味で好ましい。
また被覆部材22がシリーコンの場合は分子間の距離が大きくなるため、着色剤として顔料も用い得る。
該染色は染色液中の溶媒によって封止樹脂を膨潤させ、封止樹脂の分子間に染色液を浸透させることによって行う。
次に図2の工程4で洗浄を行う。該洗浄は水もしくは染料を溶かさない有機溶媒にて行い、製品表面、端子等に付着した樹脂成分の除去および染色溶媒の置換を行う。この工程でLEDの表面状態を染色前と同様にすることが出来る。
なお洗浄剤は、例えば染色材中の溶媒がケトンであった場合はアルコール類、染色材中の溶媒がアルコールであった場合は水とするように、前記染色材中の溶媒よりも洗浄力が1ランク下のなじみやすいものとすることが望ましい。
このように洗浄するので、染色による色度補正を行ったLEDと、染色を行う必要の無かったLEDとの表面状態をほぼ同一にすることが出来る。
次に図2の工程5で乾燥及びキュアーを行う。
この工程で染料もしくは顔料の着色剤と共に浸透した樹脂成分が従来の封止樹脂中で硬化し、着色剤を固定しつつ同種の樹脂である被覆部材22と一体化している。
そのため耐熱エージング性の良いLEDとすることが出来た。
従来の手法によれば外形寸法が変わってしまったり、色度のエージング性が悪く使用が難しかったが、本発明によれば色度補正して良品と出来るLED及びLEDの色度補正方法が実現できた。
また、本明細書ではLEDを完成後色度を測定する方法を述べたが、例えばLEDチップ製造段階で発光色度の変動が測定された場合は、あらかじめ補正用の染色液を用意することも可能になる。
さらに、染色液中の樹脂成分に、公知の、紫外線除去特性を持った樹脂を混在させることも可能で、そのようにすれば耐熱性に加え耐光性も向上させることが出来る。
さらにまた、染色後に荒れた封止樹脂表面のコーティングをしたり、該コーティング材を紫外線除去特性を持った材料とすることも効果がある。
22 被覆部材
10 発光ダイオード
Claims (4)
- 発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆する被覆部材とを有する発光ダイオードにおいて、
前記被覆部材が、染色液中の溶媒によって膨潤し、その表面から該被覆部材の分子間に浸透された染色液により着色されており、
該染色液中に染料もしくは顔料と共に未硬化状態の樹脂成分が混在されており、前記染色液が浸透する際に前記染料もしくは顔料と共に前記未硬化状態の樹脂成分も同時に浸透させ、
水もしくは染料を溶かさない有機溶媒にて洗浄を行った後に乾燥及びキュアーを行うことにより、該未硬化状態の樹脂成分が前記被覆部材中で硬化して一体化し、前記被覆部材の表面に着色層を形成しつつ、外形サイズを従来と同じに保っていることを特徴とする発光ダイオード。 - 前記被覆部材と前記染色液中に混在された樹脂とは同種の樹脂であることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
- 発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆する被覆部材とを有する発光ダイオードの色度調整方法において、
前記被覆部材を染色液中の溶媒によって膨潤させ、染料もしくは顔料と共に未硬化状態の樹脂成分を混在させた染色液中で着色し、前記染色液と共に前記未硬化状態の樹脂成分も同時に浸透させる工程と、
水もしくは染料を溶かさない有機溶媒にて洗浄を行う工程と、
該着色された被覆部材に浸透した未硬化状態の樹脂成分を硬化して一体化する工程とからなり、前記被覆部材の表面に着色層を形成し、外形サイズを従来と同じに保つことを特徴とする発光ダイオードの色度補正方法。 - 前記被覆部材と前記染色液中に混在された樹脂とは同種の樹脂であることを特徴とする請求項3記載の発光ダイオードの色度補正方法。
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