JPH1146019A

JPH1146019A - 発光ダイオード及びｌｅｄ表示器の形成方法

Info

Publication number: JPH1146019A
Application number: JP20131197A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Yoshida; 寛和吉田
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-16
Anticipated expiration: 2017-07-28
Also published as: JP3546650B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ＬＥＤチップからの発光を波長変換
して発光する蛍光物質を有する発光ダイオードに係わ
り、特に、発光方位、色調ムラ及び量産性を改善した発
光ダイオード及びＬＥＤ表示器の形成方法に関する。【解決手段】本発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップ
からの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光
する蛍光物質と、を有する発光ダイオードなどの形成方
法であって、ＬＥＤチップ上に配置される蛍光物質は、
インクジェット印刷法により形成させた発光ダイオード
及びＬＥＤ表示器の形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＥＤディスプレイ、
バックライト光源、信号機、照光式スイッチ、各種セン
サー及び各種インジケータなどに利用される発光装置な
どに係わり、特に発光素子であるＬＥＤチップからの発
光を波長変換して発光する蛍光物質を有する発光ダイオ
ード及びＬＥＤ表示器において、発光方位、色調ムラ及
び量産性を改善した発光ダイオード及びＬＥＤ表示器の
形成方法に関する。

【０００２】

【従来技術】発光装置である発光ダイオード（以下、Ｌ
ＥＤとも呼ぶ。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発
光をする。また、半導体素子であるため球切れなどの心
配がない。駆動特性に優れ、振動やON／OFF点灯の繰り
返しに強いという特徴を有する。そのため各種インジケ
ータや種々の光源として利用されている。しかしなが
ら、ＬＥＤは優れた単色性ピーク波長を有するが故に白
色系などの発光波長を発光することができない。

【０００３】そこで、本出願人は、青色発光ダイオード
と蛍光物質により青色発光ダイオードからの発光を色変
換させて他の色などが発光可能な発光ダイオードとし
て、特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３
４５号公報などに記載された発光ダイオードを開発し
た。これらの発光ダイオードによって、１種類のＬＥＤ
チップを用いて白色系や青色ＬＥＤチップを用いた緑色
など他の発光色を発光させることができる。

【０００４】具体的には、青色系が発光可能なＬＥＤチ
ップをリードフレームの先端に設けられたカップ上など
に配置する。ＬＥＤチップは、ＬＥＤチップが設けられ
たメタルステムやメタルポストとそれぞれ電気的に接続
させる。そして、ＬＥＤチップを被覆する樹脂モールド
部材中などにＬＥＤチップからの光を吸収し波長変換す
る蛍光物質を含有させて形成させてある。青色系の発光
ダイオードと、その発光を吸収し黄色系を発光する蛍光
物質を選択することで、混色を利用してた白色光を発光
させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような発
光ダイオードは、蛍光物質を樹脂中に含有させノズルか
ら注入させることにより形成させる。そのため注入に極
めて時間がかかると共に均一量を塗布することが難し
い。特に、複数のＬＥＤチップを配置させたＬＥＤ表示
器の場合は、ドットマトリックス状に配置された開口部
から放出される光が異なった色に見えることがあるため
特に問題となる。

【０００６】また、発光ダイオードの発光観測面におい
て僅かながら色むらを生じるという問題がある。具体的
には、発光観測面側から見てＬＥＤチップが配置された
中心部が青色ぽく、その周囲方向にリング状に黄、緑や
赤色ぽい部分が見られる場合がある。人間の色調感覚
は、白色において特に敏感である。そのため、わずかな
色調差でも赤ぽい白、緑色ぽい白、黄色っぽい白等と感
じる。

【０００７】このような発光観測面を直視することによ
って生ずる色むらは、品質上好ましくないばかりでなく
表示装置に利用したときの表示面における色むらや、光
センサーなど精密機器における誤差を生ずることにもな
る。

【０００８】また、別の方法として、粒子状蛍光体を沈
降させてＬＥＤチップ上に蛍光体層を形成する方法が考
えられる。このような方法により、均一発光可能な発光
ダイオードとすることができる。しかしながら、蛍光体
の沈降により形成された発光ダイオード上には、不要な
箇所にまで蛍光体が形成されるため量産上好ましくな
い。本発明は上記問題点を解決し発光観測面における色
調むらや発光ダイオードごとのバラツキが極めて少な
く、量産性の良い発光ダイオードを形成させることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＥＤチップ
からの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光
する蛍光物質を有する発光ダイオードの形成方法であ
る。特に、ＬＥＤチップ上に配置される蛍光物質をイン
クジェット印刷法により形成させる発光ダイオードの形
成方法である。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発光ダイオード
の形成方法は、ＬＥＤチップ上に設けられた緩衝層を介
して蛍光物質を形成されている。

【００１１】本発明の請求項４に記載のＬＥＤ表示器
は、内部にＬＥＤチップが配置される開口部をドットマ
トリックス状に有する支持体と、前記ＬＥＤチップから
の発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する
蛍光物質を開口部内に有するＬＥＤ表示器の形成方法で
ある。特に、蛍光物質はインクジェット印刷法により形
成させる。

【００１２】

【作用】本発明は、インクジェット印刷法によりＬＥＤ
チップが配置された所望の場所に所望量の蛍光物質を選
択的に配置することができる。また、選択的に何度でも
蛍光物質を塗布することができる。そのため、より均一
発光可能な発光ダイオードを量産性よく形成することが
できる。特に、ドットマトリックス状に開口部を有し、
ＬＥＤチップが配置されたＬＥＤ表示装置においては、
コーティング部の形成を開口部内だけに選択して構成す
ることができる。そのため不要な箇所に蛍光体が付着す
ることなく量産性が向上する。また、形成させた発光ダ
イオードを発光観測させ色むらが生じているところのみ
選択的に蛍光物質を新たに配置させることができるため
極めて均一発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。

【００１３】また、発光面における色むらや発光ダイオ
ードごとのバラツキの極めて少なくすることができる。
ＬＥＤ上に配置される蛍光物質の量がきわめて少量であ
っても蛍光物質の量を比較的均等に制御させることがで
きる。そのため、よりバラツキの少ない発光ダイオード
を形成させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者は種々の実験の結果、Ｌ
ＥＤチップ上に配置される蛍光物質をインクジェット印
刷法により配置させることによって、量産性よく発光観
測面における色調むらや発光装置ごとのバラツキが改善
された発光ダイオードを形成できることを見出し本発明
を成すに到った。

【００１５】即ち、本発明は、蛍光物質をＬＥＤチップ
の所望箇所に選択的又繰り返しに塗布することができ
る。そのため、量産性よく発光ダイオードを形成するこ
とができる。また、ＬＥＤチップ上に配置された蛍光物
質が部分的に少ないことにより、生ずる色むらを解消す
ることができる。

【００１６】本発明の発光ダイオードの一例を図２を用
いて説明する。図２には、ＬＥＤチップが配置される基
板として多層積層したセラミック基板を利用した。セラ
ミック基板には、ドットマトリックス状に多数の開口部
が設けられている。開口部内には、ＬＥＤチップが配置
されセラミック基板内の導電性パターンと電気的に接続
可能なように構成されている。なお、セラミック基板
は、ドットマトリック状ごとに割ることができる。

【００１７】セラミック基板の各開口部内にエポキシ樹
脂を用いてＬＥＤチップをそれぞれダイボンドする。Ｌ
ＥＤチップは、青色光が発光可能な窒化物系化合物半導
体素子を用いた。

【００１８】ＬＥＤチップの電極とセラミック基板上に
形成された導電性パターンとをＡｇペーストにより接着
させた。その後、各開口部内に配置されたＬＥＤチップ
上に選択してペリレン系の有機蛍光染料をインクジェッ
トプリンターから塗布させる。有機蛍光染料は、ＬＥＤ
チップの青色光を吸収して黄色系が発光可能なペリレン
系誘導体を利用している。ＬＥＤチップ及び蛍光物質を
ドットマトリックス状に配置した開口部内に選択的に配
置させることによりＬＥＤ表示器とすることができる。
また、セラミック基板形成時にドットマトリックスごと
に分割できるよう切れ目を構成させておけば、押圧によ
り複数の発光ダイオードに分割することができる。分割
されたものは、白色系が発光可能な個々の発光ダイオー
ドとして機能することができる。以下、本発明の構成部
材について詳述する。

【００１９】（インクジェット印刷法）本発明のインク
ジェット印刷法とは、塗布データに基づきインクジェッ
トプリントヘッド２００を駆動して蛍光物質１０１を塗
布する方法である。インクジェットプリンタヘッド２０
０は、微少な圧力室に導入された蛍光物質１０１をノズ
ル３０２から飛翔させＬＥＤチップ１０３上などに付着
させるものである。圧力室の圧力を高める手段として
は、圧電素子を作動させるものや、圧力室の一部の温度
を瞬間的に高め気泡を発生させることにより、その気泡
発生の圧力により蛍光物質を飛翔させるものなどが挙げ
られる。したがって、粒子状蛍光体の場合は、インクジ
ェット印刷法により塗布できるようアルコール、シリコ
ーン樹脂やエポキシ樹脂などに混合させ印刷可能な状態
とすることが好ましい。この場合、インクジェットプリ
ンタヘッド２００のノズル３０２に対して蛍光体の粒子
が大きければ目づまりを生ずる場合がある。また、粒径
が不規則であれば蛍光体の粒径がノズル径より小さくと
も目詰まりしやすい傾向にある。そのため、粒子状蛍光
体をインクジェット印刷法により塗布する場合は、濾過
し数μ程度の粒径及び形状を揃えておくことが望まし
い。さらに、粒子状蛍光体を利用する場合は、圧電素子
を用いた方が気泡を利用するものよりもより粒径の大き
な粒子状蛍光体にまで対応できるため好ましい。インク
ジェットプリントヘッドは、６００ｄｐｉから１２００
ｄｐｉ程度の解像度とすることができる。したがって、
ＬＥＤチップ上の任意の位置に蛍光物質を形成すること
ができる。

【００２０】インクジェットプリンタヘッドから放出さ
れる物質として、蛍光体に加え光安定化剤や赤外線反射
部材などを混合して放出させることもできる。このよう
な光安定化剤としてベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤
や赤外線反射部材として酸化チタンが挙げられる。

【００２１】インクジェットプリンタヘッドを駆動させ
てドットマトリックス状に開口したパッケージの具体的
方法として、次の方法が好適に挙げられる。予めマトリ
ックス状に配置させたパッケージの開口部をインクジェ
ット印刷機のメモリーに記憶させておき、メモリーに沿
ってインクジェットプリンタヘッドを縦横に駆動させ
る。ドットマトリックス状に配置したパッケージの開口
部のみに蛍光体が含有されたアルコールなどをインクジ
ェットプリンタヘッドから放出させ緩衝層上に蛍光物質
を塗布させる。

【００２２】次に、各ＬＥＤチップを発光させた状態に
おいて、光センサを走査させ発光色及びそのＬＥＤチッ
プの場所をメモリーに記憶させる。光センサにより読み
とられた各ＬＥＤチップの発光色と基準となる発光色と
比較し蛍光物質の量が少ない場合、追加塗布する蛍光物
質の量を演算する。演算された塗布量に基づいて、その
開口部のみ選択的にインクジェットプリンタヘッドから
再び蛍光物質を所望量塗布させる。（或いは、演算され
た発光色に基づいてその開口部のみ組成の異なる蛍光物
質を選択的にインクジェットプリンタヘッドから再び蛍
光物質を所望量塗布させる。）なお、光センサ及びイン
クジェットプリンタヘッドの精度によっては、パッケー
ジ開口部内のどの位置に蛍光物質を塗布させるかをも選
択させることができる。

【００２３】（蛍光物質１０１）本発明に用いられる蛍
光物質１０１としては、少なくともＬＥＤチップ１０３
の半導体発光層から発光された光で励起されて発光する
ものをいう。ＬＥＤチップ１０３が発光した光と、蛍光
物質１０３が発光した光が補色関係などにある場合、さ
らには、ＬＥＤチップ１０３からの光が紫外線でありそ
れにより励起された２種類以上の蛍光物質の光が補色関
係にある場合、それぞれの光を混色させることで白色を
発光することができる。具体的には、ＬＥＤチップ１０
３からの光と、それによって励起され発光する蛍光物質
１０１の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青
色系）に相当する場合やＬＥＤチップが発光した青色の
光と、それによって励起され発光する蛍光物質の黄色光
が挙げられる。

【００２４】発光ダイオードの発光色は、ＬＥＤチップ
１０３上に配置される蛍光物質１０１の量（即ち、イン
クジェット印刷法により塗布される一回の蛍光物質の量
やインクジェット印刷法を繰り返す回数など）を種々調
整すること及びＬＥＤチップ１０３の発光波長を選択す
ることにより電球色など任意の白色系の色調を提供させ
ることができる。

【００２５】具体的な蛍光物質１０１としては、ペリレ
ン系蛍光染料やセリウムで付活されたイットリウム・ア
ルミニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。特に、
高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）
₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦
１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａからなる群より選択
される少なくとも一種の元素である。）などが好まし
い。蛍光物質１０１として特に（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａ
ｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅを用いた場合には、ＬＥＤチ
ップ１０３と接する或いは近接して配置され放射照度と
して（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ^-2以上１０Ｗ・ｃｍ^-2以下に
おいても高効率に十分な耐光性を有する発光ダイオード
とすることができる。

【００２６】（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）
₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光体１０１は、ガーネット構造のため、
熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７
０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピー
クも５８０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロ
ードな発光スペクトルを持たせることができる。しか
も、組成のＡｌの一部をＧａで置換することで発光波長
が短波長にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄで置換
することで、発光波長が長波長へシフトする。このよう
に組成を変化することで発光色を連続的に調節すること
が可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組
成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発
光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備
えている。

【００２７】このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓ
ｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温
で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量
論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃ
ｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解
液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物
と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合
原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウ
ム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３
５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼
成品を得る。次に焼成品を水中でボールミルして、洗
浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで所望の粒子状蛍
光体を得ることができる。

【００２８】本発明の発光ダイオードにおいて、２種類
以上の蛍光物質を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以
上の（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍
光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができ
る。また、現在のところ半導体発光素子であるＬＥＤチ
ップの発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため
２種類以上の蛍光物質１０１を混合調整などさせて所望
の白色光などを得ることができる。具体的には、発光素
子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光物質１０１
の量を調整し含有させることでその蛍光物質間と発光素
子で結ばれる色度図上の任意点を発光させることができ
る。

【００２９】（緩衝層１０２）本発明に用いられる緩衝
層１０２とは、ＬＥＤチップ１０３上に配置されＬＥＤ
チップ１０３や外部電極などによって生ずる凹凸を緩和
する。また、インクジェット印刷法により飛翔した蛍光
物質１０１によるＬＥＤチップ１０３などの損傷を低減
するものである。緩衝層１０２の具体的材料としては、
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂や硝子などが挙げられ
る。このような緩衝層１０２は、パッケージ１０５開口
部のＬＥＤチップ１０３上にノズルからエポキシ樹脂な
どを放出硬化させることにより形成させることができ
る。

【００３０】また、緩衝層１０２を設けることでＬＥＤ
チップ１０３から放出された光が蛍光物質１０１により
直接反射、散乱されることがない。そのためＬＥＤチッ
プ１０３から放出された高エネルギー光が高密度になる
ことがなく有機蛍光染料などを用いたとしても蛍光物質
１０１や緩衝層１０２自体が劣化しにくい。

【００３１】（ＬＥＤチップ１０３）本発明に用いられ
るＬＥＤチップ１０３とは、蛍光物質１０１を励起させ
発光させることが可能なものである。発光素子であるＬ
ＥＤチップ１０３は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧ
ａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、Ｉｎ
Ｎ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧ
ａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体
の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合な
どを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ
構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度
によって発光波長を種々選択することができる。また、
半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一
量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
本発明に用いられるＬＥＤチップ１０３として好ましく
は、蛍光物質１０１を効率良く励起できる比較的短波長
を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体（一般式Ｉ
ｎ_iＧａ_jＡｌ_kＮ、ただし、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、
ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）が挙げられる。

【００３２】窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶
性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ
基板を用いることがより好ましい。サファイヤ基板上に
半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッフ
ァー層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム
半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア
基板上にＳｉＯ₂をマスクとして選択成長させたＧａＮ
単結晶自体を基板として利用することもできる。この場
合、各半導体層を形成後ＳｉＯ₂をエッチング除去させ
ることによって発光素子とサファイア基板とを分離させ
ることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純
物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を
向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成さ
せる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、
Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型
窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパン
ドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドー
プさせる。

【００３３】窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドー
パントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ド
ーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプ
ラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させるこ
とが好ましい。具体的発光素子の層構成としては、窒化
ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバ
ッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化
ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化アルミニ
ウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、Ｚｎ及び
Ｓｉをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体で
ある活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体である
Ｐ型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるＰ型コンタ
クト層が積層されたものが好適に挙げられる。ＬＥＤチ
ップ１０３を形成させるためにはサファイア基板を有す
るＬＥＤチップ１０３の場合、エッチングなどによりＰ
型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導
体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所
望の形状の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基
板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させること
もできる。

【００３４】次に、形成された半導体ウエハー等をダイ
ヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシン
グソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも
広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によ
って半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモ
ンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウ
エハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば
碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導
体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして
窒化物系化合物半導体であるＬＥＤチップ１０３を形成
させることができる。

【００３５】本発明の発光ダイオードにおいて白色系を
発光させる場合は、蛍光物質１０１との補色等を考慮し
てＬＥＤチップ１０３の主発光波長は４００ｎｍ以上５
３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以
下がより好ましい。ＬＥＤチップ１０３と蛍光物質１０
１との効率をそれぞれより向上させるためには、４５０
ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。

【００３６】（外部電極１０４）外部電極１０４は、パ
ッケージ１０５外部からの電力を内部に配置されたＬＥ
Ｄチップ１０３に供給させるために用いられるためのも
のである。そのためパッケージ１０５上に設けられた導
電性を有するパターンやリードフレームを利用したもの
など種々のものが挙げられる。また、外部電極１０４は
放熱性、電気伝導性、ＬＥＤチップ１０３の特性などを
考慮して種々の大きさに形成させることができる。外部
電極１０４は、各ＬＥＤチップ１０３を配置すると共に
ＬＥＤチップ１０３から放出された熱を外部に放熱させ
るため熱伝導性がよいことが好ましい。外部電極１０４
の具体的な電気抵抗としては３００μΩ・ｃｍ以下が好
ましく、より好ましくは、３μΩ・ｃｍ以下である。ま
た、具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／(ｓ)(ｃ
ｍ²)(℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．
５ｃａｌ／(ｓ)(ｃｍ²)(℃／ｃｍ）以上である。

【００３７】外部電極１０４としては、銅やりん青銅板
表面に銀、パラジュウム或いは金などの金属メッキや半
田メッキなどを施したものが好適に用いられる。外部電
極１０４としてリードフレームを利用した場合は、電気
伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが加工性の観
点から板厚０．１ｍｍから２ｍｍが好ましい。ガラスエ
ポキシ樹脂やセラミックなどの支持体上などに設けられ
た外部電極１０４としては、銅箔やタングステン層を形
成させることができる。プリント基板上に金属箔を用い
る場合は、銅箔などの厚みとして１８〜７０μｍとする
ことが好ましい。また、銅箔等の上に金、半田メッキな
どを施しても良い。

【００３８】（パッケージ１０５）パッケージ１０５
は、ＬＥＤチップ１０３を固定保護する支持体として働
く。また、外部との電気的接続が可能な外部電極１０４
を有する。ＬＥＤチップ１０３の数や大きさに合わせて
複数の開口部を持ったパッケージ１０５とすることもで
きる。パッケージ１０５は、ＬＥＤチップ１０３をさら
に外部環境から保護するためにモールド部材１０６を設
けることもできる。パッケージ１０５は、モールド部材
１０６との接着性がよく剛性の高いものが好ましい。Ｌ
ＥＤチップ１０３と外部とを電気的に遮断させるために
絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケージ１
０５は、ＬＥＤチップ１０３などからの熱の影響をうけ
た場合、モールド部材１０６との密着性を考慮して熱膨
張率の小さい物が好ましい。

【００３９】パッケージ１０５は、外部電極１０４と一
体的に形成させてもよく、パッケージ１０５が複数に分
かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよ
い。パッケージ１０５は、インサート成形などにより比
較的簡単に形成することができる。パッケージ１０５材
料としてポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、Ｐ
ＢＴ樹脂等の樹脂やセラミックなどを用いることができ
る。また、遮光機能を持たせるために黒や灰色などの暗
色系に着色させる、或いはパッケージの発光観測表面側
が暗色系に着色されることが好ましい。具体的には、Ｃ
ｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃やカーボンブラックなどが
好適に挙げられる。

【００４０】ＬＥＤチップ１０３とパッケージ１０５と
の接着は、熱硬化性樹脂などによって行うことができ
る。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド
樹脂などが挙げられる。この場合、ＬＥＤチップ１０３
の電極とパッケージ１０５に設けられた外部電極１０４
とは導電性ワイヤーによりワイヤーボンディングするこ
とにより電気的に接続させることが好ましい。また、Ｌ
ＥＤチップ１０３を配置固定させると共にパッケージ１
０５の外部電極１０４と電気的に接続させるためにはＡ
ｇペースト、カーボンペースト、ＩＴＯペースト、金属
バンプ等が好適に用いられる。

【００４１】特に、基板として多層積層したセラミック
基板を利用した場合、インクジェット印刷法を利用し比
較的簡単にＬＥＤ表示器や発光ダイオードを形成するこ
とができる。具体的には、ドットマトリックス状に多数
の開口部をもったグリーンシートを積層させて焼結させ
パッケージ１０５を形成することができる。パッケージ
の各開口部内にはＬＥＤチップ１０３、緩衝層１０２や
蛍光物質１０１などを配置させることができる。そのた
め、これをそのまま利用して高精細なＬＥＤ表示器を構
成することができる。また、セラミック基板形成時に各
ドットごとに分割できるよう切り込みを設けることもで
きる。ＬＥＤ表示器形成後、切り込みに沿って圧力を加
えることにより所望の大きさの発光ダイオードに分割す
ることもできる。分割された発光ダイオードは、分割の
形状によりライン状に配置された発光ダイオードや複数
個の発光ダイオードとすることができる。

【００４２】（モールド部材１０６）モールド部材１０
６とは、ＬＥＤチップ１０３や蛍光物質１０１を外部か
ら保護するために好適に用いられるものであり、ＬＥＤ
チップ１０３や蛍光物質１０１から放出される光を効率
よく透過できるものが好ましい。インクジェット印刷法
により無機蛍光体粒子を塗布させる場合、緩衝層１０２
を溶融する溶媒を含有していないときは無機蛍光体粒子
が付着しないためモールド部材１０６を設けることが好
ましい。モールド部材１０６により蛍光物質をパッケー
ジ開口部に保持させることができる。このような、モー
ルド部材１０６の具体的材料として、シリコーン樹脂や
エポキシ樹脂や硝子など種々のものが好適に挙げられ
る。以下、本発明の実施例について説明するが、本発明
は具体的実施例のみに限定されるものではないことは言
うまでもない。

【００４３】

【実施例】

（実施例１）ＬＥＤチップとして主発光ピークが４６５
ｎｍのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ半導体を用いた。ＬＥＤチップ
は、洗浄させたサファイヤ基板上にＴＭＧ（トリメチル
ガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガ
ス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に
流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合物半導体を成
膜させることにより形成させた。ドーパントガスとして
ＳｉＨ₄とＣｐ₂Ｍｇと、を切り替えることによってＮ型
導電性を有する窒化ガリウム系半導体とＰ型導電性を有
する窒化ガリウム系半導体を形成しＰＮ接合を形成させ
る。半導体発光素子として、Ｎ型導電性を有する窒化ガ
リウム半導体であるコンタクト層と、Ｐ型導電性を有す
る窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド層、
Ｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタク
ト層を形成させた。Ｎ型導電性を有するコンタクト層と
Ｐ型導電性を有するクラッド層との間に厚さ約３ｎｍで
あり、単一量子井戸構造とされるノンドープＩｎＧａＮ
の活性層を形成させた。（なお、サファイア基板上には
低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせ
てある。また、Ｐ型導電性を有する半導体は、成膜後４
００℃以上でアニールさせてある。）エッチングにより
サファイア基板上のＰＮ各半導体表面を露出させた後、
スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。こ
うして出来上がった半導体ウエハーをスクライブライン
を引いた後、外力により分割させ発光素子として３５０
μｍ角のＬＥＤチップを形成させた。

【００４４】一方、インサート成形によりポリカーボネ
ート樹脂を用いてチップタイプＬＥＤのパッケージを形
成させた。チップタイプＬＥＤのパッケージ内は、ＬＥ
Ｄチップが配される開口部を備えている。パッケージ中
には、銀メッキした銅板を外部電極として配置させてあ
る。パッケージ内部でＬＥＤチップをフェースダウンで
固定させる。固定は、ＬＥＤチップの各電極と外部電極
とをＡｇが含有されたエポキシ樹脂を用いて行い電気的
接続も同時にとっている。Ａｇが含有されたエポキシ樹
脂を硬化後、パッケージの開口部にエポキシ樹脂を注入
して緩衝層を形成させた。こうしてＬＥＤチップが配置
されたパッケージを８２８０個形成させた。８２８０個
のＬＥＤチップが配置されたパッケージを密着してドッ
トマトリックス状に配置させる。

【００４５】他方、蛍光物質は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土
類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈
させた。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化ア
ルミニウムと混合して混合原料を得る。これにフラック
スとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空
気中１４００°Ｃの温度で３時間焼成して焼成品を得
た。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾
燥、最後に篩を通して形成させた。形成された（Ｙ_0.8
Ｇｄ_0.2）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ_0.03蛍光体をアルコール中
に拡散分散させる。

【００４６】予めマトリックス状に配置させたパッケー
ジの開口部をインクジェット印刷機のメモリーに記憶さ
せておき、メモリーに沿ってインクジェットプリンタヘ
ッドを縦横に駆動させる。ドットマトリックス状に配置
したパッケージの開口部のみに蛍光体が含有されたアル
コールをインクジェットプリンタヘッドから放出させ緩
衝層上に蛍光物質を塗布させる。

【００４７】次に、各ＬＥＤチップを発光させた状態に
おいて、光センサを走査させ発光色及びそのＬＥＤチッ
プの場所をメモリーに記憶させる。光センサにより読み
とられた各ＬＥＤチップの発光色と基準となる発光色と
比較し蛍光物質の量が少ない場合、蛍光物質の塗布量を
演算する。演算された塗布量に基づいて、その開口部の
み選択的にインクジェットプリンタヘッドから再び蛍光
物質を所望量塗布させる。

【００４８】加熱によりパッケージ内のアルコール成分
を飛ばし後、ＬＥＤチップや粒子状蛍光体を外部応力、
水分及び塵埃などから保護する目的でパッケージ開口部
内にモールド部材として透光性エポキシ樹脂を流し込ん
だ。透光性エポシキ樹脂を注入後、１５０℃５時間にて
硬化させた。こうして図１の如き発光装置である発光ダ
イオードを形成させた。

【００４９】得られた発光ダイオードに電力を供給させ
ることによって白色系を発光させることができる。発光
ダイオードの正面から測定した色温度は、８０００Ｋを
示した。各発光ダイオードの発光観測面における色む
ら、ほとんど観測されなかった。また、ＣＩＥ色度図上
のｘ，ｙ＝（０．３０５，０．３２０）±０．０３で囲
まれた範囲内に、約９８％の各発光ダイオードが分布し
ていた。

【００５０】

【発明の効果】本発明の発光ダイオードの形成方法とす
ることにより各方位による色度のずれが極めて少なく、
発光観測面から見て色調ずれがない発光ダイオードとさ
せることができる。また、歩留まりの高い発光ダイオー
ドを量産性よく形成することができる。

【００５１】本発明の請求項２の方法とすることによ
り、ＬＥＤチップ上の凹凸に関係なくより均一な発光を
得られる発光ダイオードとすることができる。さらに、
塗布圧を向上させてもＬＥＤチップなどに損傷を与える
ことなく歩留まりの高い発光ダイオードを形成すること
ができる。

【００５２】本発明の請求項３の方法とすることによ
り、量産性よくドット間の色ずれの極めて少ないＬＥＤ
表示器を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の発光ダイオードであるチップ
タイプＬＥＤの模式的断面図である。

【図２】図２は、本発明のインクジェットプリンタヘッ
ドで蛍光物質を塗布中のＬＥＤ表示器の模式的正面図で
ある。

【図３】図３は、本発明の発光ダイオードを形成させる
インクジェットプリンタヘッドによる印刷原理を説明す
るための模式的説明図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１・・・蛍光物質１０２・・・緩衝層１０３、２０３・・・ＬＥＤチップ１０４、２０４・・・外部電極１０５・・・ＬＥＤチップ１０６・・・モールド部材２００、３００・・・インクジェットプリンタヘッド２０５・・・ＬＥＤチップ及び蛍光物質を配置可能な開
口部を有するパッケージ３０２・・・蛍光物質が放出可能なノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップからの発
光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光
物質と、を有する発光ダイオードの形成方法であって、前記ＬＥＤチップ上に配置される蛍光物質は、インクジ
ェット印刷法により形成させることを特徴とする発光ダ
イオードの形成方法。
【請求項２】前記蛍光物質は、ＬＥＤチップ上に設けら
れた緩衝層を介して形成されている請求項１記載に記載
された発光ダイオードの形成方法。
【請求項３】内部にＬＥＤチップが配置される開口部を
ドットマトリックス状に有する支持体と、前記ＬＥＤチ
ップからの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して
発光する蛍光物質を開口部内に有するＬＥＤ表示器の形
成方法であって、前記蛍光物質は、インクジェット印刷法により形成させ
ることを特徴とするＬＥＤ表示器の形成方法。