JP2012208122A - 発光素子検査装置およびその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子検査装置およびその検査方法が開示される。
【解決手段】本発明の実施形態に係る発光素子検査装置は光放出面上に蛍光体物質を含む少なくとも１つ以上の発光素子と、可視光線を発光素子に照射する第１照明ユニットと、紫外線を発光素子に照射する第２照明ユニットと、発光素子から反射された可視光線を撮像して少なくとも１つ以上の第１映像データを生成し、発光素子から反射された紫外線を撮像して少なくとも１つ以上の第２映像データを生成する映像撮像ユニットと、第１映像データおよび第２映像データを用いて発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する判断ユニットとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は発光素子検査装置およびその検査方法に関し、より詳しくは、発光素子の外観および発光特性を検査して不良の有無を判別する検査装置およびその検査方法が開示される。

発光素子（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パッケージは初期には信号表示の目的として用いられていたが、最近では携帯電話用バックライトユニット（Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ、ＢＬＵ）や液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）のような大型表示装置の光源および照明用として幅広く用いられている。

また、発光素子が電球または蛍光灯に比べて消耗電力が低くかつ寿命が長いことからその需要量が増加している。このように発光素子の需要量が増加することによって生産量も急激に増加するものの、同時に発光素子の不良率も増加している。したがって、発光素子を市場に流通する前に、発光素子の外観検査および発光特性（または「ＰＬ（Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）特性」）などを検査する工程が行われるようになった。

一方、外観の破損、汚染などのような多様な種類の外観不良を含む発光素子が消費者に流通されることを防止するために肉眼を通したビジョン検査または装置を用いたビジョン検査を実施した。しかし、ビジョン検査によって発光特性を検査することはできないため、発光特性を検査するための別の検査工程を行わなければならない。

発光素子の発光特性検査は、紫外線（ＵＶ）ランプを含むマイクロスコープ装置によって行われてもよい。マイクロスコープ装置は、シャッターを用いて紫外線（ＵＶ）ランプから放出される光を調整することで、シャッターを機械的に調整することになる。シャッターを機械的に操作することで発光特性に対する高速検査が複雑になり、寿命が短くて高価な紫外線ランプにより初期費用およびメンテナンスが増加する問題がある。

上述した問題を解決するために、本発明の目的は、発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を同時に判断して検査費用減少および高速検査が可能な検査装置およびその検査方法を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る発光素子検査装置は、光放出面上に蛍光体物質を含む少なくとも１つ以上の発光素子と、可視光線を発光素子に照射する第１照明ユニットと、紫外線を発光素子に照射する第２照明ユニットと、発光素子から反射された可視光線を撮像して少なくとも１つ以上の第１映像データを生成し、発光素子から反射された紫外線を撮像して少なくとも１つ以上の第２映像データを生成する映像撮像ユニットと、第１映像データおよび第２映像データを用いて発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する判断ユニットとを備える。

一実施形態によると、発光素子検査装置は、第１照明ユニットから照射された可視光線を反射させて発光素子に伝達し、発光素子から反射された可視光線を透過させて映像撮像ユニットに提供する光分割ユニットをさらに備えてもよい。

一実施形態によると、発光素子から反射された紫外線は、発光素子および蛍光体物質によって波長変換された波長変換光を含んでもよい。

一実施形態によると、光素子検査装置は、発光素子の上部領域に位置して発光素子から反射された紫外線に含まれた波長変換光を通過させて紫外線をフィルタリングするカラーフィルタをさらに備えてもよい。

一実施形態によると、映像撮像ユニットは、カラーフィルタを通過した波長変換光を撮像して第２映像データを生成してもよい。

一実施形態によると、判断ユニットは、第１映像データから発光素子の整列状態を検出し、検出された整列状態に応じて素子存在するか否かを判断してもよい。

一実施形態によると、判断ユニットは、素子が存在すると判断された場合、第１映像データを第１基準映像データと比較し、第１映像データと第１基準映像データとが異なる場合、発光素子の外観は不良であると判断してもよい。

一実施形態によると、判断ユニットは、発光素子の外観が正常であると判断された場合、第２映像データを複数の領域に区分して区分された複数の領域に含まれた画素の平均値を算出し、複数の領域に対する平均値が許容誤差の範囲から離れる場合、発光素子の発光特性は不良であると判断してもよい。

一実施形態によると、判断ユニットは、算出された平均値が許容誤差の範囲に含まれる場合は第２映像データを映像処理し、映像処理された第２映像データを第２基準映像データと比較して異なる場合は発光素子の発光特性は不良であると判断してもよい。

一実施形態によると、発光素子検査装置は、映像撮像ユニットによって生成された第１映像データおよび第２映像データを表示するディスプレイユニットと、判断ユニットによって発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無が判断された場合、判断された結果を第１映像データおよび第２映像データとマッチングして格納する格納ユニットとをさらに備えてもよい。

一方、本発明の一実施形態に係る発光素子検査方法は、光放出面上に蛍光体物質を含む少なくとも１つ以上の発光素子に可視光線を照射するステップと、発光素子から反射された可視光線を撮像して少なくとも１つ以上の第１映像データを生成するステップと、発光素子に紫外線を照射するステップと、発光素子から反射された紫外線を撮像して少なくとも１つ以上の第２映像データを生成するステップと、第１映像データおよび第２映像データを用いて発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップとを含む。

一実施形態によると、発光素子から反射された紫外線は、発光素子および蛍光体物質によって波長変換された波長変換光を含んでもよい。

一実施形態によると、第２映像データを生成するステップは、発光素子から反射された紫外線に含まれた波長変換光を通過させ、紫外線をフィルタリングするステップと、フィルタリングされた波長変換光を撮像して第２映像データを生成するステップとを含んでもよい。

一実施形態によると、発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップは、第１映像データから発光素子の整列状態を検出し、検出された整列状態に応じて素子存在するか否かを判断するステップと、素子が存在すると判断された場合、第１映像データを第１基準映像データと比較するステップと、第１映像データと第１基準映像データとが異なる場合、発光素子の外観は不良であると判断するステップとを含んでもよい。

一実施形態によると、発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップは、発光素子の外観が正常であると判断された場合、第２映像データを複数の領域に区分し、区分された複数の領域に含まれた画素の平均値を算出するステップと、複数の領域に対する平均値が許容誤差の範囲から離れる場合、発光素子の発光特性は不良であると判断するステップとをさらに含んでもよい。

一実施形態によると、発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップは、算出された平均値が許容誤差の範囲に含まれる場合、第２映像データを映像処理するステップと、映像処理された第２映像データを第２基準映像データと比較して異なる場合、発光素子の発光特性は不良であると判断するステップとをさらに含んでもよい。

一実施形態によると、発光素子検査方法は、生成された第１映像データおよび第２映像データを表示するステップと、発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無が判断された場合、判断された結果を第１映像データおよび第２映像データとマッチングして格納するステップとをさらに含んでもよい。

本発明の実施形態に係る発光素子検査装置およびその検査方法によると、発光素子の外観および発光特性を同時に検査して不良の有無を判断することで、検査工程の簡素化を図ることができる。

また、本発明の実施形態に係る発光素子検査装置およびその検査方法によると、紫外線発光素子を検査光源として用いることによって発光素子の外観および発光特性を高速に検査することができる。

本発明の一実施形態に係る発光素子検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子検査方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る第１映像データおよび第２映像データである。 本発明の一実施形態に係る第１映像データおよび第２映像データである。 本発明の他の実施形態に係る第１映像データおよび第２映像データである。 本発明の他の実施形態に係る第１映像データおよび第２映像データである。 本発明の一実施形態に係る第２映像データおよび映像処理された第２映像データである。 本発明の一実施形態に係る第２映像データおよび映像処理された第２映像データである。 本発明の他の実施形態に係る映像処理された第２映像データである。 本発明の他の実施形態に係る映像処理された第２映像データである。 本発明の他の実施形態に係る映像処理された第２映像データである。

以下、添付する図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の説明において、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合にはその詳説は省略する。そして、本明細書で用いられる用語（ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）は本発明の好ましい実施形態を適切に表すために用いられる用語であって、これはユーザ、運用者の意図、または本発明が属する分野の慣例などに応じて変わり得る。したがって、本用語に対する定義は本明細書の全般にわたる内容に基づいて行われなければならない。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子検査装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、発光素子検査装置１００は、発光素子１１０、第１照明ユニット１２０、第２照明ユニット１３０、光分割ユニット１４０、カラーフィルタ１５０、映像撮像ユニット１６０、および判断ユニット１７０を備える。

発光素子１１０は蛍光体物質を含むチップ構造であってもよく、発光素子１１０はウェハーレベルの構造であってもよい。また、発光素子１１０はパッケージ基板（図示せず）上に実装されたパッケージ構造であってもよく、モジュール構造であってもよい。

また、発光素子１１０は配列板１０上に複数配列されてもよい。

蛍光体物質は発光素子１１０の光放出面の上部に塗布され、発光素子１１０から発生する光の波長を変換させる。蛍光体物質の種類は、発光素子１１０から発生する光の色、発光素子１１０および蛍光体物質を用いて実現しようとする光の色によって変わり得る。

例えば、発光素子１１０が青色光を発生し、発光素子１１０および蛍光体物質を用いて白色光を実現したい場合、蛍光体物質として黄色蛍光体を用いてもよい。

または、発光素子１１０が紫外線を発生し、発光素子１１０および蛍光体物質を用いて白色光を実現したい場合、蛍光体物質として青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体を用いてもよい。

第１照明ユニット１２０は、可視光線Ｌ_１を発光素子１１０に照射する。第１照明ユニット１２０で照射された可視光線Ｌ_１は発光素子１１０から反射される。第１照明ユニット１２０は同軸照明であってもよい。同軸照明は可視光線Ｌ_１の他に紫外線をさらに照射してもよい。

第２照明ユニット１３０は、紫外線Ｌ_２を発光素子１１０に照射する。第２照明ユニット１３０で照射された紫外線Ｌ_２は発光素子１１０から反射される。発光素子１１０から反射された紫外線Ｌ_２'は、発光素子１１０の活性層および蛍光体物質によって波長変換された波長変換光を含んでもよい。これは、紫外線Ｌ_２を受信した発光素子１１０の活性層が紫外線Ｌ_２によって励起されて活性層物質に対応する波長領域の光を発生させ、蛍光体物質によって紫外線が波長変換されるためである。

第２照明ユニット１３０は、第１照明ユニット１２０と反対にオン／オフ動作してもよい。例えば、第２照明ユニット１３０は、第１照明ユニット１２０がオン動作する場合はオフ動作し、第１照明ユニット１２０がオフ動作する場合はオン動作してもよい。

第２照明ユニット１３０は落斜照明であってもよく、複数の落斜照明から構成されてもよい。落斜照明は、紫外線Ｌ_２の他に可視光線をさらに照射してもよい。すなわち、落斜照明は紫外線Ｌ_２および可視光線を個別的に照射してもよい。

光分割器１４０は、配列板１０の上部に位置して第１照明ユニット１２０で照射された光Ｌ_１を反射させ、配列板１０の上部に配列された発光素子１１０に照射する。光分割器１４０は保持体１４１の内部に位置してもよい。

また、光分割器１４０は、発光素子１１０から反射された可視光線Ｌ_１'を透過させることができる。具体的に、第１照明ユニット１２０で照射された可視光線Ｌ_１が光分割器１４０によって反射して発光素子１１０に伝達され、発光素子１１０から可視光線Ｌ_１が反射されると、光分割器１４０は反射された可視光線Ｌ_１'を透過させることができる。

カラーフィルタ１５０は、発光素子１１０から反射された可視光線Ｌ_１'および紫外線Ｌ_２'を通過させる。この過程において、カラーフィルタ１５０は可視光線Ｌ_１'および紫外線Ｌ_２'に含まれた紫外線の成分を除去し、可視光線Ｌ_１'および紫外線Ｌ_２'に含まれた紫外線の成分が映像撮像ユニット１６０に進むことを防ぐことができる。発光素子１１０から反射された紫外線Ｌ_２'は第２照明ユニット１２０で照射された紫外線Ｌ^２の他に、発光素子１１０の活性層および蛍光体物質によって波長変換された波長変換光を含んでもよい。このように、カラーフィルタ１５０は、紫外線Ｌ_２'に含まれた波長変換光は通過させ、紫外線Ｌ_２のみを選択的に除去して紫外線の成分が映像撮像ユニット１６０に進むことを防止する。

カラーフィルタ１５０は、発光素子１１０が配列された配列板１０の上部領域に固定して位置するか、移動自在な構造に設計されてもよい。例えば、カラーフィルタ１５０は、第２照明ユニット１３０がオン動作時には配列板１０の上部領域に位置し、第２照明ユニット１３０がオフ動作時には配列板１０の上部領域を除いた領域に移動してもよい。

映像撮像ユニット１６０は、発光素子１１０から反射された可視光線Ｌ_１'を撮像して少なくとも１つ以上の第１映像データを生成する。また、映像撮像ユニット１６０は、発光素子１１０から反射されてカラーフィルタ１５０を通過した紫外線Ｌ_２'を撮像し、少なくとも１つ以上の第２映像データを生成する。映像撮像ユニット１６０はＣＣＤカメラを含む撮像装置であってもよい。

判断ユニット１７０は、第１映像データおよび第２映像データを用いて発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する。判断ユニット１７０は、好ましくは、第１映像データを用いて発光素子１１０の外観に対する不良の有無を判断し、第２映像データを用いて発光素子１１０の発光特性に対する不良の有無を判断する。

判断ユニット１７０は、第１映像データから発光素子１１０の整列（ａｌｉｇｎ）状態を検出する。判断ユニット１７０は検出された整列状態に応じて素子存在するか否かを判断する。

判断ユニット１７０は第１映像データで検出された整列状態を確認し、整列状態が不連続的であるか、検出されていない領域が存在する場合、素子が存在しないと判断する。素子が存在しない領域に対しては発光素子１１０に対する外観および発光特性の不良検査は実施しない。

第１映像データに素子が存在する場合、判断ユニット１７０は、第１映像データと第１基準映像データとを比較して発光素子１１０の外観に対する不良の有無を判断する。

第１基準映像データは、各モデル名または仕様に対応する標準発光素子に可視光線を照射して撮像した映像データであって、正常状態に対応する基準データであり得る。例えば、第１基準映像データは、発光素子１１０と同一のモデル名および仕様を備える標準発光素子に可視光線を照射して撮像した映像であってもよい。

一実施形態によると、判断ユニット１７０は、第１映像データで境界線を検出し、第１基準映像データに含まれた基準境界線と比較して発光素子１１０の外観に対する不良の有無を判断する。もし、第１映像データで検出された境界線と、第１基準映像データに含まれた基準境界線とが同一である場合、判断ユニット１７０は発光素子１１０の外観は正常であると判断する。

一方、第１映像データから検出された境界線と、第１基準映像データに含まれた基準境界線とが異なる場合、判断ユニット１７０は発光素子１１０の外観が不良であると判断する、例えば、発光素子１１０は、損傷（破れ）または汚染などによる不良である。

他の実施形態によると、判断ユニット１７０は、第１映像データを構成する各画素に対応する画素値を測定し、第１基準映像データを構成する各画素に対応する基準画素値と比較して発光素子１１１の外観に対する不良の有無を判断する。もし、第１映像データから測定されたｍ列のｎ番目の画素に対応する画素値と、第１基準映像データに含まれたｍ列のｎ番目の画素の画素値とが同一である場合、判断ユニット１７０は発光素子１１０の外観は正常であると判断する。

一方、第１映像データから測定されたｍ列のｎ番目の画素に対応する画素値と、第１基準映像データに含まれたｍ列のｎ番目の画素の画素値とが異なる場合、判断ユニット１７０は発光素子１１０の外観が不良であると判断する。例えば、発光素子１１０は損傷（破れ）または汚染などによる不良である。

一方、判断ユニット１７０は発光素子の外観が正常であると判断された場合、第２映像データを用いて発光素子１１０に対する発光特性の不良の有無を判断する。

判断ユニット１７０は、第２映像データを複数の領域（例えば、素子単位領域）に区分し、区分された複数の領域に含まれた画素の平均画素値を算出する。第２映像データは、発光素子１１０から反射された紫外線Ｌ_２'の中からもカラーフィルタ１５０によってフィルタリングされた波長変換光を撮像した映像である。したがって、第２映像データは、紫外線によって励起された活性層から発生する光と、蛍光体物質によって波長変換された光に対応する画素値を含む映像であってもよい。

例えば、活性層が紫外線によって励起されて青色光を発生し、蛍光体物質は紫外線を黄色光に変換されると仮定する場合、複数の領域に含まれた画素は、青色光と黄色光とが混合した画素値を有してもよい。したがって、発光素子１１０の発光特性が正常である場合、各領域に含まれた画素の平均値は許容誤差の範囲内に含まれる。許容誤差の範囲は発光素子１１０のモデル名または仕様と蛍光体物質によって変わり得る。

判断ユニット１７０は、複数の領域から算出された平均値が許容誤差の範囲に含まれる場合に第２映像データを映像処理し、映像処理された第２映像データを第２基準映像データと比較して発光素子の発光特性に対する不良の有無を判断する。

上記で説明したように、第２映像データは、紫外線によって励起された活性層から発生する光と、蛍光体物質によって波長変換された光に対応する画素値を含む映像であってもよい。波長変換された光に対応する画素値に応じて微細な大きさの点またはスポット（ｓｐｏｔ）が第２映像データで正確に検査されないこともある。したがって、判断ユニット１７０は第２映像データを映像処理して白黒映像に変換させてもよい。

判断ユニット１７０は、映像処理された第２映像データを第２基準映像データと比較し、同一である場合に発光素子１１０の発光特性は正常であると判断し、異なる場合に発光素子１１０の発光特性は不良であると判断する。

一実施形態において、判断ユニット１７０は、映像処理された第２映像データに含まれた各画素と第２基準映像データに含まれた各画素とを一対一に比較することで、発光素子１１０の発光特性に対する不良の有無を判断する。

第２基準映像データは、各モデル名または仕様に対応する標準発光素子（蛍光体物質を含む）に紫外線を照射して撮像した映像データであり、正常状態に対応する基準データであってもよい。例えば、第２基準映像データは、発光素子１１０と同一のモデル名または仕様を備える標準発光素子に紫外線を照射して撮像した映像であってもよい。

発光素子検査装置１００は、ディスプレイユニット１８０および格納ユニット１９０をさらに備える。

ディスプレイユニット１８０は、映像撮像ユニット１６０によって生成された第１映像データおよび第２映像データを表示する。したがって、作業者はディスプレイユニット１８０を介して発光素子１１０の外観および発光特性を肉眼で検査することができる。

また、格納ユニット１９０は、判断ユニット１７０によって不良の有無が判断される場合、判断結果を第１映像データおよび第２映像データとマッチングして格納する。

具体的に、発光素子１１０を検査する前に、発光素子検査装置１００は発光素子１１０に対するモデル名または仕様などを入力してもよい。格納ユニット１９０は、入力されたモデル名または仕様と、発光素子１１０に対する第１映像データおよび第２映像データ、そして「不良」または「正常」などのような判断結果をマッチングして結果データを格納してもよい。

図１に示す発光素子検査装置１００は、発光素子１１０の外観および発光特性を同時に検査して不良の有無を判断することで検査工程を簡素化させることができる。また、検査光源で紫外線を照射する第２照明ユニット１３０を用いることで発光素子の外観および発光特性を高速に検査することができる。

一方、図１では、判断ユニット１７０が第１基準映像データおよび第２基準映像データを用いたパターンマッチング方法に基づいて発光素子の外観および発光特性の不良の有無を判断することについて説明したが、これに限定されることはない。判断ユニット１７０は、不良形状の認識方法またはイメージ演算処理方法により発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断してもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係る発光素子検査方法を説明するためのフローチャートである。図２に示す発光素子検査方法は図１に示す発光素子検査装置によって行われてもよい。

図２を参照すると、検査装置１００は、第１照明ユニット１２０をオン動作させて発光素子に可視光線Ｌ_１を照射する（Ｓ２１０）。発光素子１１０は配列板１０の上部に少なくとも１つ以上を配列してもよく、光放出面に蛍光体物質を含んでもよい。

検査装置１００は、発光素子１１０から反射された可視光線Ｌ_１'を撮像して第１映像データを生成する（Ｓ２２０）。

検査装置１００は、第２照明ユニット１３０をオン動作させて発光素子１１０に紫外線Ｌ_２を照射してもよい（Ｓ２３０）。第２照明ユニット１３０がオン動作する場合、第１照明ユニット１２０はオフ動作してもよい。また、第２照明ユニット１３０がオン動作する場合、発光素子１１０が配列された配列板１０の上部領域にカラーフィルタ１５０が位置する。

検査装置１００は発光素子１１０から反射された紫外線Ｌ_２'を撮像して第２映像データを生成する（Ｓ２４０）。この過程において、発光素子１１０から反射された紫外線Ｌ_２'はカラーフィルタ１５０によって紫外線の成分が除去された状態になる。

検査装置１００は、第１映像データおよび第２映像データを用いて発光素子１１０の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する（Ｓ２５０）。

図３は、本発明の一実施形態に係る発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する方法を説明するためのフローチャートである。具体的に、図３は、図２に示すステップＳ２５０を具体的に説明するためのフローチャートである。

検査装置１００は、第１映像データを用いて発光素子１１０の外観に対する不良の有無を判断し、第２映像データを用いて発光素子１１０の発光特性に対する不良の有無を判断する。

具体的に、検査装置１００は、第１映像データで発光素子１１０の整列状態を検出し（Ｓ３０１）、検出された整列状態に応じて素子存在するか否かを判断する（Ｓ３０２）。検査装置１００は第１映像データで整列状態が不連続的であるか、検出されていない領域が存在する場合、素子が存在しないと判断する。

検査装置１００は第１映像データに素子が存在する場合（Ｓ３０３）、第１映像データと第１基準映像データとが同一であるかを判断する（Ｓ３０４）。具体的に、第１映像データに含まれた境界線と第１基準映像データに含まれた基準境界線とを比較し、２つの境界線が同一であるかを判断する方式を用いてもよい。または、第１映像データに含まれた画素値と第１基準映像データに含まれた基準画素値とを比較し、対応する２つの画素値が同一であるか（または、許容誤差の範囲内に含まれるか）を判断する方式を用いてもよい。

第１映像データと第１基準映像データとが同一である場合、検査装置１００は発光素子１１０の外観は正常であると判断し（Ｓ３０５）、異なる場合、発光素子１１０の外観は不良であると判断する（Ｓ３０６）。この場合、発光素子１１０の外観不良は損傷（破れ）または汚染などを含み得る。

一方、発光素子１１０の外観が正常であると判断された場合、検査装置１００は第２映像データから複数の領域に含まれた画素の平均値を算出する（Ｓ３０７）。

その後、検査装置１００は算出された平均値が許容誤差の範囲に含まれるかを確認し（Ｓ３０８）、含まれる場合に発光素子１１０の発光特性は正常であると判断し（Ｓ３０９）、含まれない場合に発光素子１１０の発光特性は不良であると判断する（Ｓ３１３）。

ステップＳ３０９によって発光素子１１０の発光特性が正常であると判断された場合、第２映像データを映像処理する（Ｓ３１０）。これは映像処理された第２映像データを用いて発光素子１１０の発光特性に対する不良の有無を２次的に判断するためである。

検査装置１００は、映像処理された第２映像データと第２基準映像データとが同一であるかを判断する（Ｓ３１１）。具体的に、第２映像データに含まれた画素値と第２基準映像データに含まれた基準画素値とを比較し、対応する２つの画素値が同一であるか（または、許容誤差の範囲内に含まれるか）を判断する方式を用いる。

映像処理された第２映像データと第２基準映像データとが同一である場合、検査装置１００は発光素子１１０の発光特性が正常であると判断し（Ｓ３１２）、異なる場合、発光素子１１０の発光特性は不良であると判断する（Ｓ３１３）。

検査装置１００は、判断結果を第１映像データおよび第２映像データとマッチングして格納する（Ｓ３１４）。すなわち、検査装置１００は判断結果データを生成することができる。

図４および図５は、本発明の一実施形態に係る第１映像データおよび第２映像データである。図４に示す第１映像データは発光素子に可視光線の光を照射して撮像した映像であり、図５に示す第２映像データは同一の発光素子に紫外線の光を照射して撮像した映像である。

図４に示す第１映像データ４００を参照すると、第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄを含む。第１映像データ４００は第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄの内で境界線が検出された状態であり、第２素子領域ｂでＡ領域が損傷されたことが分かる。第１映像データ４００の境界線の検出過程においてＡ領域に含まれた損傷領域も境界線Ｌ_１が検出される。

第１基準映像データ（図示せず）の場合、Ａ領域に含まれた境界線を含んでいない。したがって、第１映像データ４００が第１基準映像データと一致しないため、第１映像データ４００に対応する発光素子は外観不良であると判断される。

図５に示す第２映像データ５００を参照すると、第１映像データ４００のように第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄを含む。第２映像データで第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄは発光素子の活性層で発生した光と、蛍光体物質によって波長変換された光に対応する画素値を含んでもよい。

例えば、発光素子の活性層で青色光が発生し、蛍光体物質が黄色光に波長変換されると仮定する場合、第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに含まれた画素は青色光と黄色光とが混合した画素値を有する。したがって、発光素子の発光特性が正常である場合、第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに含まれた画素の平均値は許容誤差の範囲内に含まれる。

第１ないし第４素子領域ａ、ｂ、ｃ、ｄのうち、第１素子領域ａは青色光に対する画素値がほとんどなく、黄色光に対する画素値が算出される。すなわち、第１素子領域ａに含まれた画素値の平均値は許容誤差の範囲から離れる。これは、発光素子が青色光を正常に発生できないことによって、発光素子の発光特性が不良なものと判断する。

一方、図４および図５に示すように、第２映像データ５００では波長変換光の影響によってＡ領域に含まれた損傷領域が検出されない。したがって、発光素子の外観不良は可視光線を撮像した第１映像データ４００を用いて検査されてもよい。

また、第１映像データ４００では波長変換光による輝度変化がなくて第１素子領域ａに対する発光特性が検査されない。したがって、発光素子の発光特性の不良は紫外線を撮像した第２映像データ５００を用いて検査されてもよい。

図６および図７は、本発明の他の実施形態に係る第１映像データおよび第２映像データである。図６に示す第１映像データは発光素子に可視光線を照射して撮像した映像であり、図７に示す第２映像データは同一の発光素子に紫外線を照射して撮像した映像である。

図６に示す第１映像データ６００を参照すると、Ｂ領域で外観不良が検査される。第１映像データ６００と第１基準映像データ（図示せず）の場合、Ｂ領域で画素値が一致しない。したがって、第１映像データ６００に対応する発光素子が汚染であると判断する。

図７に示す第２映像データ７００はＢ領域が汚染された状態の発光素子を撮像した映像ではあるが、波長変換光の影響でＢ領域に含まれた外観不良が検出されない。したがって、発光素子の外観不良は可視光線を撮像した第１映像データ６００を用いて検査してもよい。

図８および図９は、本発明の一実施形態に係る第２映像データおよび映像処理された第２映像データである。図８に示す第２映像データの場合、波長変換光を用いて発光素子の発光特性を検査したものとして、波長変換光により微細な大きさの点またはスポットが正確に検査されない場合である。したがって、検査装置は第２映像データを映像処理し、白黒映像に変換させてもよい。

図８は発光素子に紫外線を照射して撮像した第２映像データ８００であり、図９は図８に示す第２映像データ９００を映像処理したものである。

図８および図９を参照すると、第２映像データ８００および映像処理された第２映像データ９００は、Ｃ領域に黄色っぽい染み（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ・モノクロの図８および９においてはグレーが濃い領域）を含んでいる。このような染みは発光素子の発光特性に起因したものであるが、第２映像データ８００を用いて正確に検査することが難しいため、映像処理された第２映像データ９００を用いて検査する。

図１０〜図１２は本発明の他の実施形態に係る映像処理された第２映像データである。図１０〜図１２は互いに異なる発光特性の不良を含む発光素子を撮像したもので、映像処理された第２映像データ１０００、１１００、１２００である。

図１０に示す第２映像データ１０００は、Ｄ領域に白点（ｗｈｉｔｅ ｓｐｏｔ）を含み、図１１に示す第２映像データ１１００はＥ領域に黒点（ｄａｒｋ ｓｐｏｔ）を含み、図１２に示す第２映像データ１２００はＦ領域に白点および黒点を含む。

白点は発光素子のパターンの欠陥によるもので、黒点は半導体層、特にガリウム窒化物界半導体層に亀裂が発生したものである。このような欠陥によって発光素子の活性層においてエネルギー結合が正常に行われず、白点および／または黒点が発生し得る。このように白点および／または黒点は外観検査では発見することができず、第２映像データを映像処理して検査することができる。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１００ 発光素子検査装置
１１０ 発光素子
１２０ 第１照明ユニット
１３０ 第２照明ユニット
１４０ 光分割ユニット
１５０ カラーフィルタ
１６０ 映像撮像ユニット
１７０ 判断ユニット

Claims (17)

1. 光放出面上に蛍光体物質を含む少なくとも１つ以上の発光素子と、
   可視光線を前記発光素子に照射する第１照明ユニットと、
   紫外線を前記発光素子に照射する第２照明ユニットと、
   前記発光素子から反射された可視光線を撮像して少なくとも１つ以上の第１映像データを生成し、前記発光素子から反射された紫外線を撮像して少なくとも１つ以上の第２映像データを生成する映像撮像ユニットと、
   前記第１映像データおよび前記第２映像データを用いて前記発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断する判断ユニットと、
   を備えることを特徴とする発光素子検査装置。
2. 前記第１照明ユニットから照射された可視光線を反射させて前記発光素子に伝達し、前記発光素子から反射された可視光線を透過させて前記映像撮像ユニットに提供する光分割ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子検査装置。
3. 前記発光素子から反射された紫外線は、前記発光素子および前記蛍光体物質によって波長変換された波長変換光を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子検査装置。
4. 前記発光素子の光放出面上の領域に位置して前記発光素子から反射された紫外線に含まれた前記波長変換光を通過させて前記紫外線をフィルタリングするカラーフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の発光素子検査装置。
5. 前記映像撮像ユニットは、前記カラーフィルタを通過した前記波長変換光を撮像して前記第２映像データを生成することを特徴とする請求項４に記載の発光素子検査装置。
6. 前記判断ユニットは、前記第１映像データから前記発光素子の整列状態を検出し、検出された前記整列状態に応じて前記発光素子が存在するか否かを判断することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の発光素子検査装置。
7. 前記判断ユニットは、前記発光素子が存在すると判断された場合、前記第１映像データを第１基準映像データと比較し、前記第１映像データと前記第１基準映像データとが異なる場合、前記発光素子の外観は不良であると判断することを特徴とする請求項６に記載の発光素子検査装置。
8. 前記判断ユニットは、前記発光素子の外観が正常であると判断された場合、前記第２映像データを複数の領域に区分して区分された前記複数の領域の各々について、含まれている画素の平均値を算出し、前記複数の領域に対する平均値が許容誤差の範囲から離れる場合、前記発光素子の発光特性は不良であると判断することを特徴とする請求項７に記載の発光素子検査装置。
9. 前記判断ユニットは、前記算出された平均値が許容誤差の範囲に含まれる場合は前記第２映像データを映像処理し、前記映像処理された第２映像データを第２基準映像データと比較して異なる場合は前記発光素子の発光特性は不良であると判断することを特徴とする請求項８に記載の発光素子検査装置。
10. 前記映像撮像ユニットによって生成された前記第１映像データおよび前記第２映像データを表示するディスプレイユニットと、
    前記判断ユニットによって発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無が判断された場合、前記判断された結果を前記第１映像データおよび前記第２映像データとマッチングして格納する格納ユニットと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の発光素子検査装置。
11. 光放出面上に蛍光体物質を含む少なくとも１つ以上の発光素子に可視光線を照射するステップと、
    前記発光素子から反射された可視光線を撮像して少なくとも１つ以上の第１映像データを生成するステップと、
    前記発光素子に紫外線を照射するステップと、
    前記発光素子から反射された紫外線を撮像して少なくとも１つ以上の第２映像データを生成するステップと、
    前記第１映像データおよび前記第２映像データを用いて前記発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップと、
    を含むことを特徴とする発光素子検査方法。
12. 前記発光素子から反射された紫外線は、前記発光素子および前記蛍光体物質によって波長変換された波長変換光を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子検査方法。
13. 前記第２映像データを生成するステップは、
    前記発光素子から反射された紫外線に含まれた波長変換光を通過させ、前記紫外線をフィルタリングするステップと、
    フィルタリングされた前記波長変換光を撮像して前記第２映像データを生成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の発光素子検査方法。
14. 前記発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップは、
    前記第１映像データから前記発光素子の整列状態を検出し、検出された前記整列状態に応じて前記発光素子が存在するか否かを判断するステップと、
    前記発光素子が存在すると判断された場合、前記第１映像データを第１基準映像データと比較するステップと、
    前記第１映像データと前記第１基準映像データとが異なる場合、前記発光素子の外観は不良であると判断するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載の発光素子検査方法。
15. 前記発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップは、
    前記発光素子の外観が正常であると判断された場合、前記第２映像データを複数の領域に区分し、区分された前記複数の領域の各々について、含まれている画素の平均値を算出するステップと、
    前記複数の領域に対する平均値が許容誤差の範囲から離れる場合、前記発光素子の発光特性は不良であると判断するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光素子検査方法。
16. 前記発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無を判断するステップは、
    算出された前記平均値が許容誤差の範囲に含まれる場合、前記第２映像データに映像処理をするステップと、
    前記映像処理がなされた第２映像データを第２基準映像データと比較して異なる場合、前記発光素子の発光特性は不良であると判断するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子検査方法。
17. 前記生成された前記第１映像データおよび前記第２映像データを表示するステップと、
    前記発光素子の外観および発光特性に対する不良の有無が判断された場合、前記判断された結果を前記第１映像データおよび前記第２映像データとマッチングして格納するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１１から１６の何れか１項に記載の発光素子検査方法。