JP3351447B2 - Ledディスプレイ - Google Patents

Ledディスプレイ

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JP3351447B2
JP3351447B2 JP6983694A JP6983694A JP3351447B2 JP 3351447 B2 JP3351447 B2 JP 3351447B2 JP 6983694 A JP6983694 A JP 6983694A JP 6983694 A JP6983694 A JP 6983694A JP 3351447 B2 JP3351447 B2 JP 3351447B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はグリーンシートが積層さ
れてなるセラミック基板上に、発光色の異なるLED
(発光ダイオード)チップが載置されてなるLEDディ
スプレイに係り、特に青色、緑色、および赤色の3原色
のLEDで一画素が形成されたフルカラーLEDディス
プレイに関する。
【0002】
【従来の技術】看板、広告塔等の平面型ディスプレイに
はLEDが使用されている。LEDディスプレイには大
別して、樹脂モールドしたLEDを平面上に並べたもの
と、LEDチップを基板上に載置して電極を接続し、そ
の上から樹脂モールドしたものとが知られている。その
中でも後者のLEDディスプレイは一画素を小さく構成
でき、解像度の高い画面が実現できるので将来を嘱望さ
れている。
【0003】後者のLEDディスプレイにおいて、LE
Dチップが載置されるセラミック基板は、導電体層が表
面に形成されたグリーンシートが積層されてなってい
る。グリーンシートとは、例えばアルミナ、窒化アル
ミ、炭化ケイ素等の絶縁性材料が数十μm〜数百μmの
厚さでシート状にされたものであり、そのグリーンシー
ト表面には数μm〜十数μmの厚さでW、Mo、Agペ
ースト等の導電性材料が導電体層としてパターン形成さ
れている。LEDチップはこのグリーンシートの最表面
の導電体層に電気的に接続され、配線パターンはグリー
ンシートが積層されて各層間の導電体層で形成され、デ
ィスプレイはこれらを組み合わせて文字表示、マルチカ
ラー等を実現している。
【0004】図3に従来のLEDディスプレイの一画素
の構造を表す模式断面図を示す。11はグリーンシー
ト、2が導電体層であり、表面に導電体層2の形成され
たグリーンシート11a、11bを積層したセラミック
基板の同一面上に赤色LEDチップ(R)と緑色LED
チップ(G)とを載置して一画素を構成した構造として
いる。赤色チップR、緑色LEDチップGには例えばG
aAs、GaP、GaAlAs、GaAsP等の半導体
材料が使用されている。グリーンシート11にはコント
ラストを上げるために例えば酸化クロム、チタニア等の
着色剤が添加されることが多い。なお3はキャビティー
を構成するためのカバー部材であり、例えば樹脂、積層
したグリーンシート等が使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すように、同
一面上に異なる材料からなるLEDチップを載置した場
合、材料のバンドギャップエネルギーの違いにより、短
波長のLEDチップの発光の一部が長波長のLEDチッ
プに吸収され、短波長LEDの外部量子効率が低下する
という問題がある。例えばGaP系の材料よりなる緑色
LEDの発光はGaAs系の材料よりなる赤色LEDに
吸収される。
【0006】ところで、従来のLEDディスプレイは青
色LEDがなかったため、図3に示すように赤色LED
と緑色LEDよりなるマルチカラーのディスプレイであ
ったが、昨年11月下旬、本出願人は赤色LEDの光度
に匹敵する光度1cd以上の青色LEDを発表し、ディ
スプレイのフルカラー化が可能となってきた。その青色
LEDは窒化ガリウム系化合物半導体(InXAlYGa
1-X-YN、0≦X≦1、0≦Y≦1、X=Y≠1)よりな
り、およそ450nm〜480nmに発光ピークを有す
る。
【0007】青色LEDチップを加え、フルカラーLE
Dディスプレイを実現した場合、前記のように同一面上
に3色のLEDチップを並べると、青色LEDチップの
発光の一部が他の発光色のLED材料に吸収されてしま
う。例えば窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色L
EDチップの発光はそのバンドギャップエネルギーの違
いからGaP系の緑色LED、GaAs系の赤色LED
両材料に吸収される。緑色LEDの波長は視感度がよい
ため、発光が一部赤色LEDに吸収されてもほとんど目
には感じないが特に500nm以下の青色LEDの波長
は視感度が悪いので、できるだけ吸収を避けた方が好ま
しい。
【0008】さらに、各LEDチップが載置される導電
体層の表面は、LEDチップの電極と導電体層との接着
性を高めるため、金メッキされているものが多い。しか
し、青色LEDを用いた場合、金は500nm以下の波
長の反射率が低いので、青色LEDの発光を吸収すると
いう欠点がある。
【0009】従って、本発明はこのような事情を鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、発光波
長の異なるLEDチップをセラミック基板上に複数載置
して一画素を形成するLEDディスプレイにおいて、L
EDチップの短波長の発光が吸収されるのを少なくして
LEDディスプレイの光度を向上させることにあり、特
に赤色、緑色、青色LEDチップと三原色揃ったLED
ディスプレイの青色LEDの外部量子効率を改良してデ
ィスプレイの光度を向上させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のLEDディスプ
レイは、セラミック基板上に、発光波長の異なる複数の
LEDチップが載置されて一画素が構成されたLEDデ
ィスプレイにおいて、前記セラミック基板は表面に導電
体層が形成されたグリーンシートが積層されてなり、前
記LEDチップは短波長のLEDチップの発光部の高さ
が長波長のLEDチップの発光部の高さよりも高くなる
ように載置され、さらにそのLEDチップの高さが実質
的に前記セラミック基板により調整されていることを特
徴とする。つまりLEDの発光部の高さを、積層したセ
ラミック基板で調整して最も高くすることにより、上記
問題を解決できる。
【0011】さらに、前記LEDチップを包囲するグリ
ーンシート面は白色であることが好ましい。特に一画素
に500nm以下に発光する青色LEDチップを含む場
合には、その青色LEDチップを載置するセラミック基
板面、つまりグリーンシート表面にある導電体層面の5
00nm〜360nmの波長域における反射率が60%
以上になるように調整することが好ましい。
【0012】
【作用】本発明のLEDディスプレイでは短波長のLE
Dチップの発光部の高さを、長波長のLEDチップの発
光部の高さよりも高くすることにより、短波長の発光が
長波長のLED材料に吸収されることがないので、短波
長のLEDの外部量子効率が向上する。しかもそのLE
Dの発光部の高さが実質的にグリーンシートの高さで調
整されている。LEDディスプレイのLEDチップは、
一般に打ち抜きにより形成されたグリーンシートのキャ
ビティー(開口部)内に収容して載置される。さらにキ
ャビティーが設けられたグリーンシートを積層すること
によりその開口部の深さを自由に調整できる。従ってL
EDを収容するグリーンシートの高さで実質的な発光部
の高さを調整すると、例えばスペーサーを介して調整す
る方法に比べて、直接LEDチップの高さを調整できる
ので、生産性にも優れている。
【0013】さらにキャビティー内に収容されたLED
チップを包囲するグリーンシート面を白色にすることに
より、LED発光がその白色面で反射されるのでさらに
発光効率が向上する。グリーンシート面を白色とするに
は例えば無着色の白色グリーンシートを積層することで
実現できるが、またその他酸化チタン、硫酸バリウム、
酸化マグネシウム、アルミナ等の可視光の反射率が高い
白色物質を塗布してもよい。最も好ましくは、その白色
面の反射率も500nm〜360nmの波長域において
60%以上を実現すると、青色LEDを載置した場合に
おいてディスプレイの光度が向上する。
【0014】さらに一画素中に500nm以下に発光す
る青色LEDチップを含む場合、青色LEDチップを載
置するセラミック基板面、つまりグリーンシート上に形
成された導電体層表面の500nm〜360nmの波長
域における反射率を60%以上に調整することにより、
LED載置面で青色発光を反射させることができる。前
にも述べたように、従来のグリーンシート表面には一般
にW、Mo、Agペースト等の導電性材料が印刷されて
パターン形成され、これらの材料とLEDチップとの接
着性を高める目的で、この導電体層の表面にAuメッキ
が施されている。しかしながら青色LEDを用いた場
合、導電体層がAuメッキされていると、Auは500
nm〜360nmの青色領域の反射率が低く、例えば5
0%以下でしかない。従って青色LEDを用いて新規な
フルカラーLEDディスプレイが実現された場合、LE
Dチップを載置する導電性体層の反射率を60%以上に
することにより、視感度の悪い青色発光の外部量子効率
を向上できる。500nm〜360nmの反射率が60
%以上を示す材料として、例えばAl、Ag、Pt、N
i等の金属を好ましく用いることができ、これらの材料
を導電体層にメッキ、または蒸着することにより、LE
Dを載置する導電体層面の反射率を前記範囲に調整でき
る。また青色LEDを載置して、前記のようにLEDを
包囲するグリーンシート面を白色する場合、その白色面
の反射率を前記範囲内にすることは言うまでもない。な
お、本発明において、反射率とは種々の波長の光が垂直
に投射された場合の絶対反射率をいう。
【0015】
【実施例】以下本発明の一実施例のLEDディスプレイ
を図面を元に説明する。図1は本発明の一LEDディス
プレイをキャビティー側から見た平面図であり、図2は
図1の平面図を一点鎖線で切断した際の模式断面図であ
る。これらの図はいずれもディスプレイの一画素の一構
造を示し、同一符号は同一部材を示している。
【0016】このディスプレイは一画素がおよそ460
nmに発光するGaN系の材料よりなる青色LEDチッ
プBと、およそ550nmに発光するGaP系の材料よ
りなる緑色LEDチップGと、およそ660nmに発光
するGaAs系の材料よりなる赤色LEDチップRと各
々1個ずつよりなり、これらLEDチップが直線上に並
べられている。
【0017】これらLEDチップは、白色の酸化アルミ
ニウムよりなる厚さおよそ200μmのグリーンシート
1a、1bおよび1cを積層したセラミック基板上に載
置されている。グリーンシート1a、1b、1cはその
表面にタングステンがそれぞれ数μmの厚さでパターン
印刷された導電体層2a、2b、2cを有し、さらに2
aおよび2bの表面には数μmの厚さでAuメッキが施
され、2cの表面にはAlが蒸着されている。なおAl
の蒸着面の反射率は360nm〜500nmの範囲で9
0%以上ある。これら導電体層2の形成されたグリーン
シートは打ち抜きにより所定の形状の孔が打ち抜かれ、
孔の形成されたグリーンシートを積層することにより、
図2に示すような段差のあるセラミック基板ができあが
る。
【0018】一画素を構成する同一キャビティー内に段
差の設けられた前記セラミック基板の下層の導電体層2
aの上に赤色LEDチップRを載置し、同じく中層の導
電体層2bの上に緑色LEDチップGを載置し、上層の
導電体層2cの上に青色LEDチップGを載置する。な
おB1は青色LEDチップBの発光部、G1は緑色LED
チップGの発光部、R1は赤色LEDチップの発光部を
示している。
【0019】このようにして短波長のLEDチップの発
光部を長波長のLEDチップの発光部よりも高くするこ
とにより、短波長の発光が長波長に発光するLEDチッ
プの材料に吸収されることがなくなるので、ディスプレ
イの光度が向上する。特に、図に示すように同一キャビ
ティー内に波長の異なる複数のLEDチップを載置する
場合にその効果が大きい。
【0020】またLEDチップを包囲した着色剤を含ま
ない白色の酸化アルミニウムは500nm以下の青色領
域において反射率が高いので、青色LEDは言うにおよ
ばず、緑色LED、および赤色LEDの発光をも含め
て、キャビティー内で発光が吸収されることが少ない。
さらに短波長のLEDチップの高さを高くしてあるの
で、グリーンシート面で反射された短波長の光は同一キ
ャビティー内にある長波長のLED材料に吸収されるこ
とが少ないという効果も合わせ持つ。
【0021】また、青色LEDチップGを載置する導電
体層2cの表面を、例えばAlのような反射率の高い金
属で被覆しているために、青色発光が導電体層面におい
て吸収されるのを防ぐことができる。
【0022】なお付言すると、本発明のLEDディスプ
レイにおいて一画素を構成する各発光色のLEDチップ
の数はこれらの図に示すように一個ずつでなくてもよ
く、各LEDの光度により自由に変更でき、並べ方は直
線上でなくてもΔ(デルタ)配列等自由に変更できるこ
とは言うまでもない。またコントラストを向上させる目
的で図1および図3に示すカバー部材3の発光観測面側
の表面を黒色にしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のLEDデ
ィスプレイは各LEDの発光部の高さがLEDを載置す
るグリーンシートの高さにより調整されているので、ス
ペーサー等を介しなくても簡単にその高さが調整でき生
産性に優れている。さらに、短波長のLEDチップの高
さを高くして、他の材料に吸収されなくしてあるのでデ
ィスプレイの光度が向上する。特に青色LEDを用いた
場合ではその効果が大きく、今後フルカラーLEDディ
スプレイを実現する上でその意義は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一LEDディスプレイをキャビティ
ー側から見た平面図。
【図2】 図1の平面図を一点鎖線で切断した際の模式
断面図。
【図3】 従来のLEDディスプレイの構造を示す模式
断面図。
【符号の説明】
1・・・・グリーンシート 2・・・・導電体層 3・・・・カバー部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 G02F 1/015 G09F 9/33 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板上に、発光波長の異なる
    複数のLEDチップが載置されて一画素が構成されたL
    EDディスプレイにおいて、 前記セラミック基板は、表面に導電体層が形成されたグ
    リーンシートが積層されてなり、 前記LEDチップは短波長のLEDチップの発光部の高
    さが、長波長のLEDチップの発光部の高さよりも高く
    なるように載置され、 さらにそのLEDチップの高さは実質的に前記セラミッ
    ク基板により調整されていることを特徴とするLEDデ
    ィスプレイ。
  2. 【請求項2】 前記LEDチップは500nm以下の青
    色に発光し、さらにそのLEDチップが載置される前記
    セラミック基板面の500nm〜360nmの波長域に
    おける反射率が60%以上である請求項1に記載のLE
    Dディスプレイ。
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