JPH09246604A - 発光ダイオード及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

発光ダイオード及びそれを用いた表示装置

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JPH09246604A
JPH09246604A JP5156896A JP5156896A JPH09246604A JP H09246604 A JPH09246604 A JP H09246604A JP 5156896 A JP5156896 A JP 5156896A JP 5156896 A JP5156896 A JP 5156896A JP H09246604 A JPH09246604 A JP H09246604A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本願発明は、樹脂劣化によるモールド部材が黄
変することにより非発光時の黄着色が生じ外観不良や見
た目の発光光率の低下、さらには表示色の変調を防止し
た発光ダイオード及びそれを用いた表示装置を提供する
ことにある。 【解決手段】本願発明は、少なくとも一対のリード端子
と、該一対のリード端子の一方の先端部に取り付けられ
且つ電気的に接続された半導体発光素子と、該半導体発
光素子と他方のリード端子とを接続する電気的接続部材
と、発光素子を含むリード線先端部を透光性樹脂で封止
するモールド部と、を有する発光素子であって、前記モ
ールド部の半導体発光素子の非発光面側底部に補色形成
部を有する発光ダイオード及びそれを利用した表示装置
である。 【効果】外光に含まれる紫外線などの影響により生じる
モールド部材の外観不良や見た目の発光光率の低下、さ
らには表示色の変調を補色形成部を設けることにより防
止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本願発明は、半導体発光素子(以
下、LEDチップともいう。)が樹脂モールドで封止さ
れている発光ダイオードに関し、特にモールド部材の経
時変化による黄着色、それに伴う見た目の発光光率の低
下を防止した発光ダイオード及びそれを用いた表示装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】LEDは、応答速度がナノ秒であり単に
電気信号の入出力端によって発光制御でき、小型で信頼
性の高く寿命が長い発光素子として各種電子・電気機器
の光源や表示装置として使用されている。発光ダイオー
ドは、一組のリード端子と、この一組のリード端子の一
方の先端部に取り付けられた発光素子と他方のリード端
子とを接続する金属ワイヤーとを透明又は半透明の樹脂
で封止したモールド部とから構成されている。この様な
発光ダイオードを各種電気機器の操作パネルに複数配列
し、その点滅によりスイッチのON/OFFや各種イン
ジケータの表示を行う。さらには、発光ダイオードをマ
トリックス配置などした表示器に画像や文字情報を表示
してある。表示装置は発光ダイオードをマトリックス状
などに複数配列したプリント基板と発光ダイオードを駆
動させるLSIやICなどの電子部品を搭載した駆動用
プリント基板とからなり各発光ダイオードを挿入するた
めの貫通する複数の孔を有するケースで保護される。所
定の発光ダイオードを点灯させることによって文字、数
字及び図形などの情報の表示を行っている。
【0003】
【発明の解決する課題】しかしながら、発光ダイオード
を構成する半導体発光素子の寿命は長く、上記の操作パ
ネルやマトリックス表示器に長時間直射日光などの外光
が長年に渡って照射され続けるとモールド部材を構成す
る樹脂が耐候性に優れた樹脂を使用していたとしていた
としても外光に含まれる紫外線などの影響により変質す
る。特に樹脂劣化変質によりモールド部材が黄変するこ
とにより非発光時の黄着色が生じ外観不良や見た目の発
光光率の低下、さらには表示色の変調、すなわち、経時
変化に伴いディスプレイの表示色が大きく変化するとい
う問題が生じている。特に野外などの紫外光の影響を受
けうる場所で用いられることが多い表示装置や発光光の
成分に紫外域光を含む発光ダイオードの場合は重要な問
題となる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願発明は上記の目的を
達成するため、少なくとも一対のリード端子と、該一対
のリード端子の一方の先端部に取り付けられ且つ電気的
に接続された半導体発光素子と、該半導体発光素子と他
方のリード端子とを接続する電気的接続部材と、発光素
子を含むリード線先端部を透光性樹脂で封止するモール
ド部と、を有する発光素子であって、前記モールド部の
半導体発光素子の非発光面側底部に補色形成部を有する
発光ダイオードである。また、前記半導体発光素子が窒
化物系化合物半導体である発光ダイオードである。さら
に、前記発光ダイオードを2以上配列した第1のプリン
ト基板と前記発光ダイオードを駆動させるための電子部
品を搭載した第2のプリント基板と、前記第1のプリン
ト基板と第2のプリント基板とを電気的に接続させた表
示装置である。
【0005】
【発明の効果】本願発明の請求項1の構成とすることに
よって、外光に含まれる紫外線などの影響により生じる
モールド部材の外観不良や見た目の発光光率の低下、さ
らには表示色の変調を防止することができる。
【0006】また、本願発明の請求項2の構成とするこ
とによって、発光光の成分に紫外域光を含む発光ダイオ
ードによるモールド部材の外観不良や見た目の発光光率
の低下、表示色の変調を防止することができる。
【0007】さらに、本願発明の請求項3の構成とする
ことによって、野外などの紫外光の影響を受けうる場所
で用いられることが多い表示装置においてもモールド部
材の外観不良や見た目の発光光率の低下、表示色の変調
を防止することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本願発明者は種々の実験の結果、
長時間野外などで使用した発光ダイオードやLEDチッ
プとして窒化物系化合物半導体を使用した発光ダイオー
ドにおける非発光時の着色、見た目の発光光率の低下、
発光時の色変調が発光ダイオードを構成するモールド部
材の経時変化に伴う黄変などにものであり、これをモー
ルド部材の底面に補色形成部を設けることにより低減或
いは防止できることを見出したことに基づいて本願発明
を成すに至った。
【0009】即ち、発光ダイオードを構成するモールド
部材はLEDチップやその電気的接続部材を野外などで
も十分使用できるように水分、塵芥や外部応力などから
保護する目的でエポキシ樹脂などの透光性樹脂で形成さ
れている。しかしながら、発光ダイオードは比較的寿命
が長く長時間野外などで使用するとLEDチップの特性
劣化よりもそのモールド部材の劣化の方が早い場合が生
ずる。モールド部材の劣化は紫外線などによりモールド
部材の樹脂の二重結合が切れたことによると考えられ
る。この場合モールド部材の劣化黄変を引き起こし発光
ダイオードの非発光時の着色が生じ甚だ見栄えが悪い。
また、見た目の発光光率の低下を招くと同時にディスプ
レイなどでは色度変調を引き起こす。
【0010】そこで本願発明は、発光光率や見栄えの低
下を引き起こさないようにLEDを構成するモールド部
材の底部に予めモールド部材の黄変に対応して補色の関
係となる青白色に着色部を構成させるものである。これ
により、未使用時に色ずれが少ない青白色に着色された
補色形成部を有する発光ダイオードがたとえモールド部
材の黄変により黄色く着色しても見た目には青白色から
白色に変調していくため色変化が少ない発光ダイオード
とすることができる。また、RGBの各発光素子を搭載
した場合でも発光時及び/又は非発光時の色ずれが少な
いものとすることができる。したがって、経時変化に伴
う非発光時の着色、見た目の発光光率の低下を防止した
発光ダイオードを提供できるものである。
【0011】特に、比較的短波長の可視光や紫外光が発
光可能な窒化物系化合物半導体(InXAlYGa1-X-Y
N、0≦X≦1、0≦Y≦1)を用いた場合、その発光
波長、及び発光波長の広がりからモールド部材が劣化す
る短波長が含まれていることがあり野外の紫外線などと
の相乗効果によりLEDチップや電気的接続部材を保護
するモールド部材の黄変などが進みやすいと考えられ
る。
【0012】以下、図面を用いて本願発明を詳述する。
図1は本願発明による発光ダイオードを示し、この発光
ダイオードは、少なくとも一組の金属製のリード端子
と、このうちの一方のリード端子の先端部に窒化物系化
合物半導体などのLEDチップがダイボンディングされ
ている。LEDチップは金線などの電気的接続部材によ
りそれぞれのリード端子とワイヤーボンディングされて
いる。さらに、LEDチップを含むリード線の先端部を
透明又は半透明のエポキシ樹脂などで封止しモールド部
材を構成させてある。モールド部材の底面にはモールド
部材に生じる黄変を外観上補償するため黄変と補色関係
の青白色の着色剤が含有された青白色部が形成されてい
る。以下本願発明の構成部材を詳述する。
【0013】(モールド部材101)本願発明のモール
ド部材101は、LEDチップ、電気的接続部材及びリ
ード端子先端部などを外部からの力、水分、塵芥などか
ら保護するために用いられる。具体的には、エポキシ樹
脂、ユリア樹脂などの耐候性に優れた透光性樹脂が好適
に用いられる。モールド部材は所望の形状とすることに
よってLEDチップからの発光を収束させたり拡散させ
たりするレンズ効果を持たせることができる。従って、
モールド部材は複数積層した構造としても良い。具体的
には凸レンズ形状、凹レンズ形状や屈折率の違う樹脂を
複数積層させたものである。また、モールド部材に拡散
剤を含有させることによってLEDチップからの指向性
を調整し視野角を増やすことができる。この様な拡散剤
としてチタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化珪素
などが好適に用いられる。
【0014】(電気的接続部材102)本願発明に用い
られる電気的接続部材102とは、LEDチップの電極
とリード端子とを電気的に接続させるためのものであ
り、LEDチップの電極とのオーミック性機械的接続性
などが良いものが求められる。この様な電気的接続部材
として具体的には、金、銀、銅、白金、アルミニウムや
それらの合金などを用いたボンディングワイヤーが挙げ
られる。また、銀、カーボンなどの導電性フィラーを樹
脂で充填した導電性接着剤などを用いることができる。
作業性を考慮してアルミニウム線或いは金線を用いるこ
とが好ましい。
【0015】(半導体発光素子103)本願発明に用い
られる半導体発光素子103としては、液層成長法やM
OCVD法などにより基板上にGaAlN、ZnS、Z
nSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlInGa
P、InGaN、GaN、AlInGaNなどの半導体
を発光層として形成させたものが好適に用いられる。半
導体の構造としてはMIS接合、PN接合を有したホモ
構造、ヘテロ構造或いはダブルへテロ構造のものが挙げ
られる。また、量子効果を持たせるために単一井戸構
造、多重量子構造とさせてもよい。半導体層の材料やそ
の混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々
選択することができる。野外などの使用を考慮する場
合、高輝度な半導体材料として緑色及び青色を窒化物系
化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色では
ガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウ
ム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いるこ
とが好ましいが、用途によって種々利用できることは言
うまでもない。この様なLEDチップは所望に応じて種
々選択できるとともに複数種のLEDチップを用いて1
つの発光ダイオードを構成しても良いことは言うまでも
ない。
【0016】(補色形成部104)本願発明の補色形成
部104とは、モールド部材の黄変によって、消灯時に
LEDが黄色に変色することをLEDチップの発光面よ
り底部のモールド部で補色により見かけ上打ち消すもの
である。即ち、予め着色による色の影響が少ない青白色
をLEDチップからの発光光への影響が少ない発光素子
よりも後方(非発光側)のモールド部材底部に補色形成
部として構成するものである。したがって、補色形成部
の色濃度は、使用するモールド部材の材質による経時劣
化率や着色率、さらに使用する場所や半導体の発光波長
などによって種々選択されるが、分光反射率の分光分布
より求めたCIE座標で好ましくは(0.20≦x≦0.31、
0.20≦y≦0.31)であり、より好ましくは(0.28≦x≦
0.30、0.28≦y≦0.30)である。この様な補色形成部は
発光面前面のモールド部材を形成させた後、青色及び白
色の染料及び/顔料などを調整して含有させた樹脂で発
光面後方のモールド部材として形成させることができ
る。また、モールド部材形成後、青白色のテープ上の部
材を張り付けて形成させても良い。さらに、リード端子
を表裏両面からテープを貼り付けることによって覆い、
この状態でリードフレーム全体を青白色塗料を溜めたタ
ンク内に発光ダイオードのモールド部の下半分を浸漬し
た後引き上げて乾燥させ補色形成部を形成させても良
い。
【0017】(リード端子105、106)本願発明に
用いられるリード端子105、106としては、ボンデ
ィングワイヤーなどの電気的接続部材との機械的密着
性、電気伝導性などが良好なことが求められる。また、
リード端子の先端部をLEDチップ搭載のための積置部
を構成するため加工性が優れたものがよい。リード端子
の電気抵抗としては、300μΩ-cm以下が好ましく
より好ましくは3μΩ-cm以下である。これらの条件
を満たす具体的な材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫
入り銅などが挙げられる。
【0018】(プリント基板302、303)プリント
基板302、303は、発光ダイオードをマトリックス
状など2以上複数に配置できるよう穴があけられ、それ
ぞれ個別に駆動できるように銅箔などのパターンが形成
されたもの、或いは発光ダイオードをON、OFF制御し駆
動させるための電子部品を搭載させそれぞれ銅箔などの
パターンにより電気的に接続させるためのものである。
プリント基板としては種々のものが用いられるが、発光
ダイオードの指向性や発光ダイオードからの熱による影
響を考慮してソリ、ウネリが少なく表面が平坦であるこ
とが好ましい。また、熱伝導性の良いことが求められ
る。このようなプリント基板として具体的にはセラミッ
ク基板や、アルミ、ステンレスなどの金属ベース上に絶
縁層を形成しその上に銅箔を接着したメタルベース基板
などが挙げられる。
【0019】(電子部品304)電子部品304として
は、IC、LSIなどを種々利用して構成させることが
できる。これらは、発光ダイオードの駆動用として駆動
回路を構成する。駆動回路としては入力される表示デー
タを一時的に記憶させるRAM(RandomAcce
ss Memory)と、RAMに記憶されるデータか
ら発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階
調信号を演算する階調制御回路と、階調制御の出力信号
でスイッチングされた、発光ダイオードを点灯させるド
ライバーとを備える。階調制御回路は、RAMに記憶さ
れるデータから発光ダイオードの点灯時間を演算してパ
ルス信号を出力する。階調制御回路から出力されるパル
ス信号である階調信号は、発光ダイオードのドライバー
に入力されてドライバをスイッチングさせる。ドライバ
ーがオンになると発光ダイオードが点灯されオフになる
と消灯される。これによって、種々の情報を表示装置で
表示させることができる。以下、本願発明の具体的実施
例について詳述するが本願発明はこれのみに限られるも
のでないことは言うまでもない。
【0020】
【実施例】
(実施例1)鉄入り銅の金属板剤を打ち抜いて発光ダイ
オードを構成する一組のリード端子を互いに平行にタイ
バー部で連結した状態のリードフレームを形成する。サ
ファイヤ基板上にMOCVD法でN型及びP型窒化ガリ
ウム半導体をそれぞれ5μm、1μm堆積させPN接合
を有し各電極が形成された300μm角のLEDチップ
を、リード端子の先端に形成させたLEDチップ搭載部
上に接着剤で固着する。次にLEDチップの各電極とリ
ード端子とを電気的接続部材である金線でワイヤーボン
ディングし電気的に接続する(図2(A))。
【0021】ついで発光ダイオードのモールド部の形状
に対応するくぼみが形成されたキャスティングケースの
凹部にLEDチップ及びリード端子が覆われる位置まで
エポキシ樹脂を注入し100℃30分で仮硬化させた
(図2(B))。
【0022】仮硬化させたエポキシ樹脂の上にさらに、
青白色の顔料を混合させたエポキシ樹脂を補色形成部用
としてポッティング注入し150℃10時間で本硬化さ
せる(図2(C))。
【0023】タイバー部の所定箇所を切断しキャステイ
ングケースから分離して発光ダイオードを形成させた。
こうしてLEDチップを含むリード端子の先端部を覆う
モールド部が形成される。
【0024】この構成においてモールド部が紫外線など
により黄変しても補色関係にある青白色に形成された補
色形成部により黄色く見えず青白色から白っぽく見える
にすぎない。したがって、見かけ上の輝度の低下及び発
光時の色変化が抑えられる。
【0025】(比較例1)補色形成部の青白色顔料を含
有させない以外は実施例1と同様にして発光ダイオード
を形成させた。この発光ダイオードを実施例1とともに
視外線照射によるテストを行ったところ比較例1の発光
ダイオードが黄色に着色された時点で紫外線照射を止め
た。真横からの観測では比較例1及び実施例1とも黄色
く変色していたが実施例1は発光観測面側からではわず
かに白くなったのみで黄色への変色が観測されなかっ
た。また、発光時の色変化は比較例1で見られたのに対
し実施例1ではまったく見られなかった。
【0026】(実施例2)補色形成部の青白色顔料を含
有させないかわりにモールド部材形成後モールド部材底
部に青白色塗料を塗布し硬化させた以外は実施例1と同
様にして発光ダイオードを形成させた。
【0027】次に、本願発明の発光ダイオード225個
をマトリックス状に配置して第1のプリント基板にとり
つける。第1のプリント基板への発光ダイオードの取り
付けは第1のプリント基板の所定の位置に予め設けてお
いた第1のプリント基板を貫通する複数個の孔に発光ダ
イオードのリード線を挿入し半田付け固定することによ
って行われる。第2のプリント基板には、発光ダイオー
ドを駆動し輝度などを調整するためのIC、トランジス
タやコンデンサーなどの電子部品が取り付けられ第1の
プリント基板と第2のプリント基板は導体によって電気
的に接続される。さらに、基板の上面には外部応力から
内部回路を保護するケースが設けられている。これによ
ってモールド部材の劣化による黄色に着色する色変化が
見た目上抑えられた表示器とすることができる。また、
各発光ダイオードごとの黄変の度合が異なることによる
部分的な発光色バラツキが抑えれる表示装置とすること
ができる。
【0028】
【発明の効果】発光ダイオードのモールド部の底面に補
色形成部を形成して青白色に着色したのでモールド部の
経時劣化などにおける黄変を緩和することができる。し
たがって、外観不良や見た目の発光光率の低下、さらに
は表示色の変調などを抑制した発光ダイオード及びそれ
を用いた表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の発光ダイオードの一例を示す模式的
断面図である。
【図2】本願発明の発光ダイオードの製造方法の一例を
示す模式的説明図である。
【図3】本願発明の表示装置の一例を示す模式的断面図
である。
【図4】本願発明と比較のために示す発光ダイオードの
模式的断面図である。
【符号の説明】
101・・・モールド部材 102・・・電気的接続部材 103・・・LEDチップ 104・・・補色形成部 105・・・LEDチップが積置可能なリード端子 106・・・リード端子 201・・・複数連結されたリードフレーム 202・・・キヤスティングケース 301・・・ケース 302・・・第1のプリント基板 303・・・第2のプリント基板 304・・・電子部品 401・・・モールド部材 402・・・電気的接続部材 403・・・LEDチップ 405・・・LEDチップが積置可能なリード端子 406・・・リード端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一対のリード端子と、該一対の
    リード端子の一方の先端部に取り付けられ且つ電気的に
    接続された半導体発光素子と、該半導体発光素子と他方
    のリード端子とを接続する電気的接続部材と、半導体発
    光素子を含むリード線先端部を透光性樹脂で封止するモ
    ールド部と、を有する発光ダイオードであって、 前記モールド部の半導体発光素子の非発光面側底部に補
    色形成部を有することを特徴とする発光ダイオード。
  2. 【請求項2】前記半導体発光素子が窒化物系化合物半導
    体である請求項1記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の発光ダイオードを2以上
    配列した第1のプリント基板と前記発光ダイオードを駆
    動させるための電子部品を搭載した第2のプリント基板
    と、前記第1のプリント基板と第2のプリント基板とを
    電気的に接続させた表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004288760A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Stanley Electric Co Ltd 多層led
JP2007173733A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置
US8197090B2 (en) 2005-12-21 2012-06-12 Samsung Led Co., Ltd. LED package and backlight unit using the same

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