発光ダイオード
【目的】 発光ピークが４３０ｎｍ付近、および３７０ｎｍ付近にある窒化ガリウム系化合物半導体材料よりなる発光素子を有する発光ダイオードの視感度を良くし、またその輝度を向上させる。
【構成】 ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０≦X≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなる発光ダイオード。
【構成】 ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０≦X≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなる発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は発光素子を樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオード（以下ＬＥＤという）に係り、特に一種類の発光素子で多種類の発光ができ、さらに高輝度な波長変換発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＬＥＤは図１に示すような構造を有している。１は１ｍｍ角以下に切断された例えばＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ等よりなる発光素子、２はメタルステム、３はメタルポスト、４は発光素子を包囲する樹脂モールドである。発光素子１の裏面電極はメタルステム２に銀ペースト等で接着され電気的に接続されており、発光素子１の表面電極は他端子であるメタルポスト３から伸ばされた金線によりその表面でワイヤボンドされ、さらに発光素子１は透明な樹脂モールド４でモールドされている。
【０００３】通常、樹脂モールド４は、発光素子の発光を空気中に効率よく放出する目的で、屈折率が高く、かつ透明度の高い樹脂が選択されるが、他に、その発光素子の発光色を変換する目的で、あるいは色を補正する目的で、その樹脂モールド４の中に着色剤として無機顔料、または有機顔料が混入される場合がある。例えば、ＧａＰの半導体材料を有する緑色発光素子の樹脂モールド中に、赤色顔料を添加すれば発光色は白色とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、樹脂モールドに着色剤を添加して波長を変換するという技術はほとんど実用化されておらず、着色剤により色補正する技術がわずかに使われているのみである。なぜなら、樹脂モールドに、波長を変換できるほどの非発光物質である着色剤を添加すると、ＬＥＤそのもの自体の輝度が大きく低下してしまうからである。
【０００５】ところで、現在、ＬＥＤとして実用化されているのは、赤外、赤、黄色、緑色発光のＬＥＤであり、青色または紫外のＬＥＤは未だ実用化されていない。青色、紫外発光の発光素子はII-VI族のＺｎＳｅ、IV-IV族のＳｉＣ、III-V族のＧａＮ等の半導体材料を用いて研究が進められ、最近、その中でも一般式がＧａXＡｌ1-XＮ（但しXは０≦X≦１である。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体が、常温で、比較的優れた発光を示すことが発表され注目されている。また、窒化ガリウム系化合物半導体を用いて、初めてｐｎ接合を実現したＬＥＤが発表されている（応用物理，６０巻，２号，ｐ１６３〜ｐ１６６，１９９１）。それによるとｐｎ接合の窒化ガリウム系化合物半導体を有するＬＥＤの発光波長は、主として４３０ｎｍ付近にあり、さらに３７０ｎｍ付近の紫外域にも発光ピークを有している。その波長は上記半導体材料の中で最も短い波長である。しかし、そのＬＥＤは発光波長が示すように紫色に近い発光色を有しているため視感度が悪いという欠点がある。
【０００６】本発明はこのような事情を鑑みなされたもので、その目的とするところは、発光ピークが４３０ｎｍ付近、および３７０ｎｍ付近にある窒化ガリウム系化合物半導体材料よりなる発光素子を有するＬＥＤの視感度を良くし、またその輝度を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０≦X≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなることを特徴とするＬＥＤである。
【０００８】図２は本発明のＬＥＤの構造を示す一実施例である。１１はサファイア基板の上にＧａＡｌＮがｎ型およびｐ型に積層されてなる青色発光素子、２および３は図１と同じくメタルステム、メタルポスト、４は発光素子を包囲する樹脂モールドである。発光素子１１の裏面はサファイアの絶縁基板であり裏面から電極を取り出せないため、ＧａＡｌＮ層のｎ電極をメタルステム２と電気的に接続するため、ＧａＡｌＮ層をエッチングしてｎ型層の表面を露出させてオーミック電極を付け、金線によって電気的に接続する手法が取られている。また他の電極は図１と同様にメタルポスト３から伸ばした金線によりｐ型層の表面でワイヤボンドされている。さらに樹脂モールド４には４２０〜４４０ｎｍ付近の波長によって励起されて４８０ｎｍに発光ピークを有する波長を発光する蛍光染料５が添加されている。
【０００９】
【発明の効果】蛍光染料、蛍光顔料は、一般に短波長の光によって励起され、励起波長よりも長波長光を発光する。逆に長波長の光によって励起されて短波長の光を発光する蛍光顔料もあるが、それはエネルギー効率が非常に悪く微弱にしか発光しない。前記したように窒化ガリウム系化合物半導体はＬＥＤに使用される半導体材料中で最も短波長側にその発光ピークを有するものであり、しかも紫外域にも発光ピークを有している。そのためそれを発光素子の材料として使用した場合、その発光素子を包囲する樹脂モールドに蛍光染料、蛍光顔料を添加することにより、最も好適にそれら蛍光物質を励起することができる。したがって青色ＬＥＤの色補正はいうにおよばず、蛍光染料、蛍光顔料の種類によって数々の波長の光を変換することができる。さらに、短波長の光を長波長に変え、エネルギー効率がよい為、添加する蛍光染料、蛍光顔料が微量で済み、輝度の低下の点からも非常に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の一ＬＥＤの構造を示す模式断面図。
【図２】 本発明のＬＥＤの一実施例の構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
１１・・・発光素子 ２・・・メタルステム
３・・・メタルポスト ４・・・樹脂モールド
５・・・蛍光染料。
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は発光素子を樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオード（以下ＬＥＤという）に係り、特に一種類の発光素子で多種類の発光ができ、さらに高輝度な波長変換発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＬＥＤは図１に示すような構造を有している。１は１ｍｍ角以下に切断された例えばＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ等よりなる発光素子、２はメタルステム、３はメタルポスト、４は発光素子を包囲する樹脂モールドである。発光素子１の裏面電極はメタルステム２に銀ペースト等で接着され電気的に接続されており、発光素子１の表面電極は他端子であるメタルポスト３から伸ばされた金線によりその表面でワイヤボンドされ、さらに発光素子１は透明な樹脂モールド４でモールドされている。
【０００３】通常、樹脂モールド４は、発光素子の発光を空気中に効率よく放出する目的で、屈折率が高く、かつ透明度の高い樹脂が選択されるが、他に、その発光素子の発光色を変換する目的で、あるいは色を補正する目的で、その樹脂モールド４の中に着色剤として無機顔料、または有機顔料が混入される場合がある。例えば、ＧａＰの半導体材料を有する緑色発光素子の樹脂モールド中に、赤色顔料を添加すれば発光色は白色とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、樹脂モールドに着色剤を添加して波長を変換するという技術はほとんど実用化されておらず、着色剤により色補正する技術がわずかに使われているのみである。なぜなら、樹脂モールドに、波長を変換できるほどの非発光物質である着色剤を添加すると、ＬＥＤそのもの自体の輝度が大きく低下してしまうからである。
【０００５】ところで、現在、ＬＥＤとして実用化されているのは、赤外、赤、黄色、緑色発光のＬＥＤであり、青色または紫外のＬＥＤは未だ実用化されていない。青色、紫外発光の発光素子はII-VI族のＺｎＳｅ、IV-IV族のＳｉＣ、III-V族のＧａＮ等の半導体材料を用いて研究が進められ、最近、その中でも一般式がＧａXＡｌ1-XＮ（但しXは０≦X≦１である。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体が、常温で、比較的優れた発光を示すことが発表され注目されている。また、窒化ガリウム系化合物半導体を用いて、初めてｐｎ接合を実現したＬＥＤが発表されている（応用物理，６０巻，２号，ｐ１６３〜ｐ１６６，１９９１）。それによるとｐｎ接合の窒化ガリウム系化合物半導体を有するＬＥＤの発光波長は、主として４３０ｎｍ付近にあり、さらに３７０ｎｍ付近の紫外域にも発光ピークを有している。その波長は上記半導体材料の中で最も短い波長である。しかし、そのＬＥＤは発光波長が示すように紫色に近い発光色を有しているため視感度が悪いという欠点がある。
【０００６】本発明はこのような事情を鑑みなされたもので、その目的とするところは、発光ピークが４３０ｎｍ付近、および３７０ｎｍ付近にある窒化ガリウム系化合物半導体材料よりなる発光素子を有するＬＥＤの視感度を良くし、またその輝度を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０≦X≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなることを特徴とするＬＥＤである。
【０００８】図２は本発明のＬＥＤの構造を示す一実施例である。１１はサファイア基板の上にＧａＡｌＮがｎ型およびｐ型に積層されてなる青色発光素子、２および３は図１と同じくメタルステム、メタルポスト、４は発光素子を包囲する樹脂モールドである。発光素子１１の裏面はサファイアの絶縁基板であり裏面から電極を取り出せないため、ＧａＡｌＮ層のｎ電極をメタルステム２と電気的に接続するため、ＧａＡｌＮ層をエッチングしてｎ型層の表面を露出させてオーミック電極を付け、金線によって電気的に接続する手法が取られている。また他の電極は図１と同様にメタルポスト３から伸ばした金線によりｐ型層の表面でワイヤボンドされている。さらに樹脂モールド４には４２０〜４４０ｎｍ付近の波長によって励起されて４８０ｎｍに発光ピークを有する波長を発光する蛍光染料５が添加されている。
【０００９】
【発明の効果】蛍光染料、蛍光顔料は、一般に短波長の光によって励起され、励起波長よりも長波長光を発光する。逆に長波長の光によって励起されて短波長の光を発光する蛍光顔料もあるが、それはエネルギー効率が非常に悪く微弱にしか発光しない。前記したように窒化ガリウム系化合物半導体はＬＥＤに使用される半導体材料中で最も短波長側にその発光ピークを有するものであり、しかも紫外域にも発光ピークを有している。そのためそれを発光素子の材料として使用した場合、その発光素子を包囲する樹脂モールドに蛍光染料、蛍光顔料を添加することにより、最も好適にそれら蛍光物質を励起することができる。したがって青色ＬＥＤの色補正はいうにおよばず、蛍光染料、蛍光顔料の種類によって数々の波長の光を変換することができる。さらに、短波長の光を長波長に変え、エネルギー効率がよい為、添加する蛍光染料、蛍光顔料が微量で済み、輝度の低下の点からも非常に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の一ＬＥＤの構造を示す模式断面図。
【図２】 本発明のＬＥＤの一実施例の構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
１１・・・発光素子 ２・・・メタルステム
３・・・メタルポスト ４・・・樹脂モールド
５・・・蛍光染料。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０≦X≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１】 ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０≦X≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなることを特徴とする発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平５−１５２６０９
【公開日】平成５年（１９９３）６月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３３６０１１
【出願日】平成３年（１９９１）１１月２５日
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【公開日】平成５年（１９９３）６月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１１月２５日
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
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