JPH08250767A - 窒化物半導体led - Google Patents

窒化物半導体led

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JPH08250767A
JPH08250767A JP5216295A JP5216295A JPH08250767A JP H08250767 A JPH08250767 A JP H08250767A JP 5216295 A JP5216295 A JP 5216295A JP 5216295 A JP5216295 A JP 5216295A JP H08250767 A JPH08250767 A JP H08250767A
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JP
Japan
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led
nitride semiconductor
wavelength
optical filter
blue
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Application number
JP5216295A
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English (en)
Inventor
Yoshifumi Nagai
芳文 永井
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Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08250767A publication Critical patent/JPH08250767A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物を発光中心とする窒化物半導体を用い
た半値幅の広いLEDにおいて、半値幅を狭くして色純
度を向上させると共に、色表現を向上させる。 【構成】 不純物を発光中心とする窒化物半導体を発光
層とし、その発光層のピーク波長が480〜540nm
の間にある窒化物半導体LEDに、430〜470nm
における平均透過率が70%以下の光学フィルターを設
けるか、あるいはピーク波長が430〜470nmの間
にある窒化物半導体LEDに、480〜540nmにお
ける平均透過率が80%以下の光学フィルターを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体(InX
YGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなるL
ED(発光ダイオード)に関する。
【0002】
【従来の技術】窒化物半導体はバンドギャップは1.9
5eV〜6.0eVまであり、紫外〜赤色の発光素子の
材料として従来より注目されている。最近、この窒化物
半導体を用いた青色LED、青緑色LEDが実用化さ
れ、既にフルカラーディスプレイ、LED信号灯等に採
用されている。特に高輝度な青緑色LEDの実現によ
り、面輝度1500cd以上のフルカラーディスプレイ
が初めて登場した。
【0003】現在の青色、青緑色LEDはInGaNを
活性層とするダブルへテロ構造の窒化物半導体発光素子
よりなる。活性層には不純物としてSiとZnとがドー
プされて、これらの不純物が発光中心とされている。
【0004】例えば従来の青色LEDはそのピーク波長
が430〜470nmの間にあり、半値幅はおよそ70
nmある。一方、従来の緑色LEDはそのピーク波長が
480〜540nmの間にあり、半値幅はおよそ80n
mある。これらの不純物を発光中心とする窒化物半導体
LEDは半値幅がおよそ70nm以上と広いため、発光
色が白っぽく見える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】例えばフルカラーディ
スプレイを実現する際、半値幅の広いLEDでは色表現
が不十分となり、十分な色調が表現できないという欠点
がある。さらにLEDで屋外用のディスプレイを実現す
ると外光照度が大きいので、ディスプレイが白っぽく見
えて視感度が不十分となる欠点がある。
【0006】図1に従来の青色LEDの一スペクトル
(a)と、青緑色LEDの一スペクトル(b)とを示
す。例えば450nm付近にピーク波長のある青色LE
Dのスペクトル(a)と、例えば490nm付近にピー
ク波長のある緑色LEDのスペクトル(b)とを重ね合
わせた場合、両スペクトルが重なる位置は470nm付
近になる。図1ではスペクトル(b)はピーク波長が4
90nmであるが、そのピーク波長がさらに長波長側に
ある緑色LEDを想定した場合でも、青色LEDと重な
る位置が470nmよりも長波長側になる。
【0007】460nm〜550nm付近は視感度の良
い領域である。半値幅が広いスペクトルがこの領域で重
なると色表現が不十分となる。緑色LEDのピーク波長
から短波長領域が青色LEDのスペクトルと重なるか、
または青色LEDのピーク波長から長波長領域が緑色L
EDのスペクトルと重なることは色表現の面において好
ましくない。また半値幅が両スペクトルとも広いので、
表示画面の色再現範囲が狭くなってしまう。
【0008】従って、本発明はこのような事情を鑑みて
成されたものであって、その目的とするところは、不純
物を発光中心とする窒化物半導体を用いた半値幅の広い
LEDにおいて、半値幅を狭くして色純度を向上させる
と共に、色表現を向上させることにある。特に緑色LE
Dのy値を大きくすることによって、多くの色を表現す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第一の本発明のLED
は、不純物を発光中心とする窒化物半導体を発光層と
し、その発光層のピーク波長が480〜540nmの間
にある窒化物半導体LEDに、430〜470nmにお
ける平均透過率が70%以下の光学フィルターを設けた
ことを特徴とする。
【0010】さらに第二の本発明のLEDは、不純物を
発光中心とする窒化物半導体を発光層とし、その発光層
のピーク波長が430〜470nmの間にある窒化物半
導体LEDに、480〜540nmにおける平均透過率
が80%以下の光学フィルターを設けたことを特徴とす
る。
【0011】本発明において光学フィルターを設けるに
は、例えばLEDのモールド樹脂中に染料、顔料等を適
当量混入して、所定の波長の透過率を調整することによ
り実現可能である。また、チップLEDであれば同様に
チップLEDをモールドする樹脂中に染料、顔料等を混
入することもできる。さらにまた、透明な樹脂でモール
ドされたLEDでは、そのLEDの前面に所定の透過率
を有する光学フィルターを設けても良い。
【0012】第一の発明において光学フィルターの透過
率は70%以下、好ましくは50%以下、さらに好まし
くは30%以下、最も好ましくは20%以下に調整す
る。緑色LEDにおいて、430〜470nmの青色発
光成分にあたる波長域をカットすることは、視感度の悪
い領域をカットして色純度を向上させることができ、ま
た光度の低下も少ないので、この領域に特に透過率の低
い光学フィルターを設けることは非常に重要である。透
過率が70%よりも大きいと、青色発光成分のカットが
不十分となり、色純度があまり向上しない傾向にある。
【0013】また第二の発明において光学フィルターの
透過率は80%以下、好ましくは60%以下、さらに好
ましくは50%以下、最も好ましくは40%以下に調整
する。青色LEDは緑色LEDと比較してピーク波長が
視感度の悪い領域にあり、また半値幅が広いので、緑色
LEDの光学フィルターと比較して、フィルターの透過
率が大きくても良い。逆に480〜540nmという視
感度の良い領域に、あまり透過率の低いフィルターを設
けると、逆に青色LEDの光度が低下してしまうので好
ましいとは言えない。なお80%よりも大きいと緑色成
分のカットが不十分となり、色純度があまり向上しない
傾向にある。
【0014】
【作用】本発明は不純物を発光中心とした窒化物半導体
よりなるLEDに適用する。不純物、つまりドナー−ア
クセプターペアで発光させる従来の窒化物半導体は半値
幅が70nm以上と広い。そこで第一の本発明ではその
窒化物半導体よりなる緑色LEDに対し、特定の短波長
領域をカットする光学フィルターを設けて、半値幅を狭
くして、色純度を上げることができる。
【0015】また第二の発明では同様に青色LEDに対
し、特定の長波長成分をカットする光学フィルターを設
けて、半値幅を狭くして、色純度を上げることができる
が緑色LEDほどその作用は顕著ではない。
【0016】
【実施例】
[実施例1]図2に本発明の一実施例に係る緑色LED
のスペクトル(c)を実線で示し、従来の490nm付
近にピーク波長のある緑色LEDのスペクトル(b)を
破線で示し、さらに本発明の一実施例に係る光学フィル
ターの透過率曲線(d)を一点鎖線で示す。これは、b
のスペクトルを有する従来の緑色LEDのモールド樹脂
に、dの透過率曲線を有する染料を混入して光学フィル
ターとした結果、cのスペクトルを有する緑色LEDが
得られたことを示すものである。
【0017】この図に示すように、490nm付近にピ
ークのある緑色LEDに対して、430〜460nmの
平均透過率が20%以下の光学フィルターを形成したこ
とにより、スペクトルの半値幅は30nm近く狭くな
り、さらに発光ピークを490nmからおよそ500n
mに移動させている。さらにCIEのX-Y表色系による
色度座標で(0.24,0.46)であったものが、
(0.21,0.62)に変化した。
【0018】なお、この図では従来のLEDのピーク波
長がおよそ490nmのものに適用していることを示し
ているが、このピークが480〜540nmの間にある
窒化物半導体よりなる緑色LEDであれば全て適用で
き、このLEDに同様に430〜460nmにおける平
均透過率が70%以下の光学フィルターを設けることに
より、色純度を向上させて、色再現性を良くすることが
できる。
【0019】[実施例2]図3に本発明の一実施例に係
る青色LEDのスペクトル(e)を実線で示し、従来の
450nm付近にピーク波長のある青色LEDのスペク
トル(a)を破線で示し、さらに本発明の一実施例に係
る光学フィルターの透過率曲線(f)を一点鎖線で示
す。これはaのスペクトルを有する従来の青色LEDの
モールド樹脂に、fの透過率曲線を有する染料を混入し
て光学フィルターとした結果、eのスペクトルを有する
青色LEDが得られたことを示すものである。
【0020】この図に示すように、450nm付近にピ
ークのある青色LEDに対して、480〜540nmに
おける平均透過率が50%以下の光学フィルターを形成
したことにより、スペクトルの半値幅は20nm近く狭
くなる。発光ピークは450nmからおよそ440nm
に移動している。さらにCIEのX-Y表色系による色度
座標で(0.14,0.11)であったものが、(0.
12,0.08)に変化した。
【0021】なお、この図では従来のLEDのピーク波
長がおよそ450nmのものに適用していることを示し
ているが、このピークが430〜470nmの間にある
窒化物半導体よりなる青色LEDであれば全て適用で
き、このLEDに同様に480〜540nmにおける平
均透過率が80%以下の光学フィルターを設けることに
より、色純度を向上させて、色再現性を良くすることが
できる。
【0022】
【発明の効果】図3は実施例1で得られた緑色LED
と、実施例2で得られた青色LEDと従来の窒化物半導
体以外の赤色LEDとを用いて、フルカラーディスプレ
イを実現した際に表現できる色調を色度図でもって示す
図である。なお、図3において破線で示す範囲は従来の
窒化物半導体よりなる緑色LEDと、同じく窒化物半導
体体よりなる青色LEDと窒化物半導体以外の赤色LE
Dとで表現できる色調である。
【0023】この図に示すように本発明の緑色LEDを
用いることにより、y値が大幅に向上するので、純度の
高い緑色が表現できると共に、オレンジ色、黄色の色再
現性が向上する。また青色LEDではy値が小さくなる
ので深い青色まで表現できるようになる。
【0024】このように不純物を発光中心とする窒化物
半導体系LEDに本発明のように光学フィルターを設け
ることにより色純度が向上したディスプレイを実現でき
るので、フルカラー表示を必要とする用途に最適であ
る。また窒化物半導体LEDは元の光出力が、他の窒化
物半導体以外の半導体よりなる青色、緑色LEDに比べ
て大きいので、屋外用としても高輝度なLEDディスプ
レイを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の一青色LEDと一緑色LEDのスペク
トルを示す図。
【図2】 本発明の一実施例に係る緑色LEDのスペク
トルを、従来の緑色LEDのスペクトルと比較して示す
図。
【図3】 本発明の一実施例に係る青色LEDのスペク
トルを、従来の青色LEDのスペクトルと比較して示す
図。
【図4】 本発明の一実施例に係る緑色LEDおよび青
色LEDと、従来の赤色LEDを用いて作製したディス
プレイの表現できる色調を色度図でもって示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物を発光中心とする窒化物半導体を
    発光層とし、その発光層のピーク波長が480〜540
    nmの間にある窒化物半導体LEDに、430〜470
    nmにおける平均透過率が70%以下の光学フィルター
    を設けたことを特徴とする窒化物半導体LED。
  2. 【請求項2】 不純物を発光中心とする窒化物半導体を
    発光層とし、その発光層のピーク波長が430〜470
    nmの間にある窒化物半導体LEDに、480〜540
    nmにおける平均透過率が80%以下の光学フィルター
    を設けたことを特徴とする窒化物半導体LED。
JP5216295A 1995-03-13 1995-03-13 窒化物半導体led Pending JPH08250767A (ja)

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