JP2002158378A - 発光ダイオード - Google Patents
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＥＤの視感度を良くし、またその輝度を向
上させる。 【解決手段】 発光ダイオードは、断面が凹状のメタル
に配置されると共に、ｎ型及びｐ型に積層されてなる窒
化ガリウム系化合物半導体である発光素子と、この発光
素子を包囲する断面が凸レンズ状の樹脂と、この発光素
子を包囲する凸レンズ状の樹脂中にあって、発光素子か
らの可視光により励起されて、励起波長よりも長波長の
可視光を出す蛍光染料又は蛍光顔料を有する。
上させる。 【解決手段】 発光ダイオードは、断面が凹状のメタル
に配置されると共に、ｎ型及びｐ型に積層されてなる窒
化ガリウム系化合物半導体である発光素子と、この発光
素子を包囲する断面が凸レンズ状の樹脂と、この発光素
子を包囲する凸レンズ状の樹脂中にあって、発光素子か
らの可視光により励起されて、励起波長よりも長波長の
可視光を出す蛍光染料又は蛍光顔料を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明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。
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Ｇ
ａＡｌＡｓ、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。
を有している。１は１ｍｍ角以下に切断された例えばＧ
ａＡｌＡｓ、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、その樹脂モャルド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。
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、その樹脂モャルド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。
【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、波長を変換できるはどの非発光物
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。
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、波長を変換できるはどの非発光物
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ＺｎＳ
ｅ、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、１９９
１）。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。
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ＺｎＳ
ｅ、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、１９９
１）。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、発光素子を有するＬＥ
Ｄ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。
ので、その目的とするところは、発光素子を有するＬＥ
Ｄ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】本発明の発光ダイオード
は、メタル上に配置されると共に、ｎ型及びｐ型に積層
されてなる窒化ガリウム系化合物半導体である発光素子
と、この発光素子を包囲する断面が凸レンズ状の樹脂
と、発光素子を包囲する前記凸レンズ状の樹脂中にあっ
て、発光素子からの可視光により励起されて、励起波長
よりも長波長の可視光を出す蛍光染料又は蛍光顔料とを
有する。
は、メタル上に配置されると共に、ｎ型及びｐ型に積層
されてなる窒化ガリウム系化合物半導体である発光素子
と、この発光素子を包囲する断面が凸レンズ状の樹脂
と、発光素子を包囲する前記凸レンズ状の樹脂中にあっ
て、発光素子からの可視光により励起されて、励起波長
よりも長波長の可視光を出す蛍光染料又は蛍光顔料とを
有する。
【０００８】本発明の発光ダイオードは、４２０〜４４
０ｎｍ付近の波長によって励起される蛍光染料又は蛍光
顔料を使用することができる。
０ｎｍ付近の波長によって励起される蛍光染料又は蛍光
顔料を使用することができる。
【０００９】本発明の請求項３の発光ダイオードの発光
素子は、メタルに対向する面の反対側に位置する同一面
に一対の電極をワイヤボンデイングしている。さらに、
一方の電極は、窒化ガリウム系化合物半導体がエッチン
グされてｎ型層の表面を露出させた部分に接続されたオ
ーミック電極である。
素子は、メタルに対向する面の反対側に位置する同一面
に一対の電極をワイヤボンデイングしている。さらに、
一方の電極は、窒化ガリウム系化合物半導体がエッチン
グされてｎ型層の表面を露出させた部分に接続されたオ
ーミック電極である。
【００１０】
【発明の実施の形態】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ＧａＡ
ｌＮ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。
す一実施例である。１１はサファイア基板の上にＧａＡ
ｌＮ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。
【００１１】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードの蛍光染料又は
蛍光顔料は、発光素子から励起される短波長の光で励起
されて、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又は蛍光顔料を添加す
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、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、本発明の発光ダ
イオードは、短波長の光を長波長に変えるので、エネル
ギー効率がよく、添加する蛍光染料又は蛍光顔料が微量
で済み、輝度の低下の点からも非常に好都合である。
蛍光顔料は、発光素子から励起される短波長の光で励起
されて、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又は蛍光顔料を添加す
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、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、本発明の発光ダ
イオードは、短波長の光を長波長に変えるので、エネル
ギー効率がよく、添加する蛍光染料又は蛍光顔料が微量
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。
断面図。
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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月２日（２００１．１０．
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードの蛍光染料又は
蛍光顔料は、発光素子から励起される短波長の光で励起
されて、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又は蛍光顔料を添加す
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、本発明の発光
ダイオードは、短波長の光を長波長に変えるので、エネ
ルギー効率がよく、添加する蛍光染料又は蛍光顔料が微
量で済み、輝度の低下の点からも非常に好都合である。
蛍光顔料は、発光素子から励起される短波長の光で励起
されて、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又は蛍光顔料を添加す
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、本発明の発光
ダイオードは、短波長の光を長波長に変えるので、エネ
ルギー効率がよく、添加する蛍光染料又は蛍光顔料が微
量で済み、輝度の低下の点からも非常に好都合である。
Claims (3)
- 【請求項１】 断面が凹状のメタルに配置されると共
に、ｎ型及びｐ型に積層されてなる窒化ガリウム系化合
物半導体である発光素子と、この発光素子を包囲する断
面が凸レンズ状の樹脂と、この発光素子を包囲する凸レ
ンズ状の樹脂中にあって、発光素子からの可視光により
励起されて、励起波長よりも長波長の可視光を出す蛍光
染料又は蛍光顔料を有することを特徴とする発光ダイオ
ード。 - 【請求項２】 前記発光素子は青色を発光する請求項１
に記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記発光素子はメタルと対向する面の反
対側に位置する同一面に一対の電極がワイヤボンディン
グされると共に、一方の電極は窒化ガリウム系化合物半
導体がエッチングされてｎ型層の表面を露出させた部分
に接続されたオーミック電極を有する請求項１〜２に記
載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313286A JP3645207B2 (ja) | 2001-09-03 | 2001-09-03 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313286A JP3645207B2 (ja) | 2001-09-03 | 2001-09-03 | 発光ダイオード |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37712898A Division JP3366586B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 発光ダイオード |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003067318A Division JP2003234513A (ja) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 蛍光染料又は蛍光顔料が添加された波長変換発光ダイオード用樹脂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002158378A true JP2002158378A (ja) | 2002-05-31 |
| JP3645207B2 JP3645207B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=19131788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001313286A Expired - Fee Related JP3645207B2 (ja) | 2001-09-03 | 2001-09-03 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3645207B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6853010B2 (en) | 2002-09-19 | 2005-02-08 | Cree, Inc. | Phosphor-coated light emitting diodes including tapered sidewalls, and fabrication methods therefor |
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