KR100576892B1 - 발광장치 - Google Patents

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KR100576892B1
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이시나가히로키
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
롬 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 발광장치는, 패턴배선(4)을 가진 수지기체(3)와, 수지기체(3)에 실장된 n형ZnSe기판과, ZnSe기판위에 형성되어 전류주입에 의해 발광하고 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조와 에피택셜발광구조의 발광에 의해 ZnSe기체를 광여기해서 얻어지는 형광의 강도이 공간분포를 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포에 근접시키기위한 반사판(8)을 구비한다.

Description

발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은, 단일소자이고, 백색이나, 적색과 청색의 중간색인 적자색이나 핑크색의 광을 발할수있는 발광장치에 관한것으로서, 특히, 상기 발광장치의 발광색의 공간분포를 개선하는 구조에 관한것이다.
고휘도의 발광다이오드(LED)의 재료로서는, 적색용으로서 AlGaAs나 GaAsP등을 발광층으로하는 소자가 실용화되고, 수Cd(칸델라)이상의 휘도가 낮은 코스트의 LED로 실현되고있다. 또, 적색이외의 LED에 대해서는, 녹색·황녹색용의 GaP, 청색·녹색용의 GaInN, 오렌지색·황색용의 AlGaInP 등이, 어느것이나 모두 낮은코스트의 LED로서 실용화되고있다. 그러나,이들의 LED는 모두 단일의 반도체재료를 발광층에 사용하고 있으므로서, 원리상, 단색의 발광 밖에 얻을 수 없다. 그 때문에, 통상의 LED에서는, 적색, 오렌지색, 황색, 황녹색, 녹색, 청녹색, 청색, 청자색, 자색이라고하는, 원색 및 적색과 녹색의 중간색 및 녹색과 청색의 중간색을 발광시키는 것은 가능하지만, 적색과 청색의 중간색 또는 적색과 녹색과 청색의 중간색을 발광시키는 것을 할 수 없었다.
조명용도나 장식용등의 일부의 표시용도에는, 상기의 단색의 광원은 아니고, 적색과 청색의 중간색(적자색이나 핑크색)이나 적색과 청색과 녹색의 중간색(백색)의 광원이 요구되고 있다. 상기한 바와같이 통상의 LED에서는 단색의 광원밖에 할수 없으므로서, 이들의 광원으로는 형광색등이나 백열등 등이 사용되고, 광원의 수명의 짧은 정도나 사이즈의 크기정도 및 발광효율의 낮은정도가 문제로 되어있었다.
이에 대해서, 본 발명자들은, 이미 일본국특원평10-194156(특개2000-82845) 및 동 특원평10-321605(특개2000-150960)에 표시한 바와같이, ZnSe기판위에 형성한 ZnSe계 호모에피택셜층을 사용한 LED에 의해 백색광이나 핑크색광이나 적자색광을 얻는것에 성공하고 있다.
ZnSe기판은, 요드나 알루미늄이나 염소나 브롬이나 갈륨이나 인듐등을 도핑함으로써, n형의 도전성이 얻어지는 동시에, 510㎚보다 짧은 광을 쬐므로서, SA(Self-activated)발광이라 호칭되는, 550㎚에서부터 650㎚의 범위에 발광파장의 중심을 가진 브로오드한 발광을 일으키게 할수있다. 이 발광은 황색이나 오렌지색으로 보인다.
SA발광의 발광중심파장 및 발광스펙트럼의 반치폭(半値幅)은, 도펀트의 종류나 도핑량에 의해 조정하는것이 가능하다. 또, ZnSe를 모체로하는 발광구조는, 호모에피텍셜기술에 의해 ZnSe기판상에 형성하는것이 가능하다. 이 발광구조에서는 활성층에 ZnSe 또는 ZnCdSe 또는 ZnSeTe를 사용함으로써, 460㎚에서부터 510㎚의 파장으로 발광하는 청색 또는 청녹색의 고휘도LED를 형성할수있다.
도 1에 본 LED의 개념도를 표시한다. 도면중의 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색 또는 청녹색발광중, 기판방향으로 방출된것은, ZnSe기판(1)에 흡수되어서, 광여기발광을 일으켜서 황색 또는 오렌지색 또는 적색의 광을 발한다. 상기 양자의 발광을 조합함으로써, 백색이나 핑크색이나 적자색등의 중간색의 발광을 얻을수있다.
그러나, 본LED에서는 에피택셜발광구조(2)의 청색 또는 청녹색의 발광이 일어나는 위치 및 발광강도의 공간분포가, ZnSe기판(1)의 형광인 황색 또는 오렌지색의 발광이 일어나는 위치 및 발광강도의 공간분포와 다르다. 그때문에, LED로부터의 광출사방향에 의해, 양자의 발광의 혼합비율이 변화해서, 발광색이 변화하여 버린다고하는 문제점이 있었다.
또 양자의 광의 강도비를 조정해서, LED의 발광색의 색조를 조정하기위해서도 특별한 고안이 필요하게된다. 이들의 과제는, ZnSe계의 백색LED에 한정된것은 아니고, 동계의 핑크색이나 적자색의 중간색LED나,다른 재료계의 모든 발광기판형다색LED에 공통의 과제이다.
이들의 과제에 대해서, 일본국 특원평10-194156(특개2000-82845)에 표시한바와같이, 에피택셜발광구조면쪽을 소자가대(架台)의 스템에 고착해서, 기판쪽으로부터 광을 출사시키는 구조나, 소자주위를 ZnSe기판(1)으로 다 덮어버린다고하는 구조등에 의해 해결은 가능하다.
그러나, 어느것이나 모두 원가상승의 원인이 되어, 통상의 LED를 생산하는 라인을 그대로 사용할수없다고하는 문제가 있었다.
또, 본LED의 용도로서, 휴대기기류의 표시용도, 예를들면 휴대전화의 컬러액정의 백라이트나 단추아래의 조명등이 큰시장으로서 기대할수있다.
그러나, 이들에는 매우 소형의 표면실장형LED의형태를 낮은코스트로 실현할 필요가 있으며, 이런점도 큰과제였다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진것이다. 본 발명의 목적은, 간단하고 낮은 코스트인 프로세스이고, 발광색의 공간분포가 똑같으며 여러가지의 색조의 백색이나, 적자색이나 핑크색등의 중간색의 광을 발하는 발광장치를 제공하는것을 목적으로한다.
본 발명의 발광장치는, 전극을 가진 기체와, 기체에 실장되고 n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과, 기판상에 형성되고 전류주입에 의해 발광하여 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조와, 에피택셜발광구조의 발광에 의해 기판을 광여기해서 얻어지는 형광의 강도의 공간분포를 에피택셜발광구조의 발광의 강도의 공간분포에 맞추기위한 반사구조를 구비한다.
상기 반사구조는, 기판으로부터의 형광을 발광장치의 발광방향으로 산란시킨다. 또, 반사구조는, 기판의 주위에 위치하는 기체상에 형성된다.
반사구조의 광반사율을 변화시킴으로써, 에피택셜발광구조로부터의 발광과 상기 기판으로부터의 형광의 강도비를 조정하는것이 바람직하다. 그에의해, 2색의 광의 혼합비율을 변화시킬수있고, 소망의 색조의 혼합색을 얻을수있다.
상기 반사구조는, 백색의 수치, 광산란체를 채워넣은 수지 및 표면에 금속을 피복한 수지를 함유하고, 기체는, 패턴배선을 가지고 수지로 이루어진 프린트기판을 포함한다.
본 발명의 발광장치의 발광색은, 황색을 띤 백색으로부터 청색을 띤 백색까지를 함유한 백색 또는 적자색이나 핑크색을 함유한 중간색이다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
본 발명은, 에피택셜발광구조를 상향으로, 즉 기판쪽을 소자가대인 전극부착기체에 고착하는 통상의 LED의 실장방식인 표면실장형LED를 가진 발광장치에 적용된다. 그리고, LED의 주위에 광을 반사하는 구조물을 형성하고, 특히 ZnSe기판쪽으로부터의 형광을 반사시켜서 발광강도의 공간분포를 조정하는것을 중요한 특징으로 한다.
본 발명의 대상이되는, 기판발광형다색LED의 베어칩은, 도 2에 표시한 바와같이, 에피택셜발광구조로부터의 발광(E)의 공간분포(지향특성)와 기판으로부터의 형광발광(S)의 공간분포(지향특성)가 다르게되어있다.
이것은, 에피택셜층으로부터의 발광은 통상의 LED 마찬가지로, 베어칩의 가장표면의 극히 얇은층으로부터 발광인데 대하여, 기판으로부터의 형광은 칩전체로부터의 발광이라고하는 발광위치의 차이에 기인하고있다.
상기 양자의 광의 지향특성의 차이로부터, 통상의 표면실장형LED의 실장법인 모울드법, 예를들면 도 3에 표시한바와같이 패턴배선(4)을 가진 수지기체(3)위에 실장한 LED(칩)(5)를 투명수지(7)에 의해 실링한 경우에는, 실장한 LED(5)의 발광강도의 공간분포는 베어칩의 것과 마찬가지로된다. 그때문에, 보는 방위에 따라서 2개의 발광의 혼합비율이 다르고, 색조가 공간적으로 똑같이 되지않는다.
그래서, 이하와 같은 고안에 의해 이들을 제어하고, 발광색의 공간분포를 똑같게 시킬필요가 있다.
즉, LED(5)로부터 발하게되는 2종류의 발광중에서, 특히 ZnSe기판(1)으로부터 발하게 되는 형광의 강도의 공간분포를, LED(5)의 외부에 형성한 광반사구조에 의해 변화시켜서, 에피탤셜발광구조(2)로부터의 발광의 강도의 공간분포에 근접하게한다.
구체적으로는, 도 4a에 표시한바와같이, ZnSe기판(1)으로부터의 형광중, LED(5)의 실장면과 평행인 방향으로 출사되는광을, 수지기체(3)위에 형성한 반사판(8)(반사구조)에 의해 반사시켜서, LED(5)의 실장면과 수직인 방향으로 출사시킨다.
그에의해, 도 4b에 표시한바와같이, ZnSe기판(1)의 형광강도의 공간분포를, LED(5)의 살장면과 수직인 방향으로 쏠리게할수있다. 이때, 도 2에 표시한 바와같이, 에피택셜발광구조(2)의 발광의 공간분포는 LED(5)의 실장면과 수직인방향으로 쏠리고 있으므로, ZnSe기판(1)의 형광강도의 공간분포를, 에피탤셜발광구조(2)의 발광강도의 공간분포와 일치시키는 것이 가능하게된다.
실제의 반사판(8)로서는, 원호면이나 포물면(抛物面)을 가진 포물면형상의 것이나, 평면형상의 반사판등을 생각할수있다. 또, 그 표면상태도, 거울면 또는 난반사를 일으키는 거칠어진면등을 생각할수있다. 또한, LED(5)와의 위치관계등을 고려해서, 도 4a의 구조를 설계하는것은 용이하다.
반사판(8)의 재질로서는, 반사율이 높은금속(예를들면 금도금한 동판), 백색의 수지(예를들면 액정폴리머계의 수지), 광산란체(이산화티탄이나 실리카등)를 분산시켜서 광반사율을 올린 수지, 표면에 금속을 피막한 수지등이 사용가능하다.
이것은 어느것이나 모두 표면실장형LED를 형성하는 경우에 표준적으로 사용되는, 프린트기판상이나 리드프레임상에 용이하게 반사구조로서 형성할수있다.
반사판(8)을 지닌 표면실장형LED(5)는, 통상의 Gap등을 사용한 단색의 LED의 패키지에 있어서의, 소위 반사판형패키지와, 형상은 서로 비슷하게 되어있다.
단, 통상의 반사판형패키지는, LED(5)의 발광을 집광해서 바로위방향에서의 LED(5)의 광도를 더하기위하여, 발광의 지향특성을 변화시키는것을 그 주목적으로하고있다.
도 4c 및 4d에 상기의 반사판형패키지의 구조예를 표시한다. 이 도면에 표시한 반사판(9)은, 광도상승을 목적으로서 LED(5)의 실장면과 평행인 방향으로 나가는광을 위쪽으로 반사시키는것을 목표로하고있었다.
그 때문에, 반사판(9)의 구조로서도, 경사각도가 큰 반사판이나 점광원으로부터의 광을 평행광으로 할수있는 포물면 등을 채용하는 케이스가 많았다.
그러나, 본 발명은 이것과는 달라, 상기한 바와같이 2개의 지향특성이 상이되는 발광의 강도의 공간분포를 대강 일치시키므로써, 똑같은 혼색광을 발하는것을 목표로하고있다. 따라서, 이 혼색을 위한 반사판(8)과, 통상의 반사판(9)에서는 가장 적절한 구조도 변화한다.
후에 설명하는 실시예에 표시한 바와같이, 혼색반사판(8)의 반사면의 최적구조로서는, 원호면형상의 반사면을 가진것이나, 반사면과 LED(5)의 실장면이 이루는 각도가 40° 이상 90° 이하로한 평면형상의 반사면을 가진것등을 들수있다. 또, 반사면의 표면반사율이 90%를 초과하는 금속면의 것에서부터, 반사율이 10%정도밖에 없는 채색한 수지면의 것까지의 폭넓은 범위의 반사판을 들수있다.
또한, 본 발명의 LED(5)의 특징으로서, 에피택셜발광구조(2)로부터의 발광강도와 ZnSe기판(1)으로부터의 형광강도와의 비를 변화시키므로써, 그 혼합색인 LED발광색을 조정하는것이 가능한 점을 들수있다.
예를들면, 에피택셜발광구조(2)로서, 485㎚로 예민한 발광피크를 지닌 구조를 선택하여, 기판으로서 요드(I)를 도펀트로한 ZnSe기판(1)을 채용하면, 기판으로부터의 형광은 585㎚를 중심으로하는 브로오드한 피크를 지닌 발광으로된다.
상기 양자의 발광색을, (X,Y)색도 도면상에서 표현하면, 도 5와 같이 된다. 에피택셜발광구조(2)로부터의 발광(청색발광)이 도 5상의 흑색4각점, ZnSe기판(1)의 형광(황색발광)이 도 5상의 흑색둥근점이 되고, 양자의 혼합색은 이 두개의 점을 잇는 선분상의 점으로서 표현된다.
이때, 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색발광의 비율이 좀 많은정도인 때는, 점A에 표시되는바와 같은 푸르스름한 백색, 즉 추운색계의 백색이 되고, 반대로 ZnSe기판(1)으로부터의 황색형광의 비율이 좀많은정도인 때는, 점C에 표시되는 누르스름한 백색, 즉 따뜻한 색계의 백색으로되고, 또한 양자의 강도가 어느비율로 균형이 잡히는 경우에는, 점B에 표시되는 순백색으로된다.
ZnSe기판(1)의 두께를 변화시키거나, 기판의 도펀트의 농도나 종류를 변경함으로써, 형광의 발광강도자체를 변화시킬수있다. 이들의 수법을 사용하므로서, 혼합색을 조정할수있고, 여러가지의 색조의 발광을 얻을수있다.
ZnSe기판(1)의 형광의 발광강도는, 상기의 기판의 발광효율자체를 변화시키는 방법뿐만 아니라, 기판형광의 외부에의 인출효율을 변화시키므로써 조절가능하다. 이경우에도, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을수있다.
본 발명에 있어서, 반사판(8)의 광반사율을 변화시키면, ZnSe기판(1)으로부터의 형광의 출삽방향으로의 강도가 변화한다. 그에의해, LED(5)의 발광색을 조정하는것이 가능하게된다.
반사판(8)으로서, 광반사율이 낮은것을 채용(예를들면 차색계의 수지등)하면, ZnSe기판(1)의 형광중, LED(5)의 실장면에 수직인 방향으로 반사되는 양이 적어진다. 그에의해, 에피택셜발광의 비율이 좀많은정도의 색조(백색의 LED라면 푸르스름한 백색)를 실현할수있다.
반대로 반사판(8)으로서 광반사율이 높은것을 채용(예를들면 금속피막을 붙인수지)하면, ZnSe기판(1)의 형광의 대부분이 LED(5)의 실장면에 수직인 방향으로 반사된다. 그때문에, 기판형광의 비율이 좀많은정도의 색조(백색의 LED라면 누르스름한 백색)를 실현할수있다.
기판형광과 에피택셜발광의 양자의 강도를 잘 균형을 잡게하면, 소망의 색조(예를들면 순백색)를 실현하고, 또한 혼합발광색의 공간분포를 똑같이하는것도 가능하다.
본 발명에서는, LED(5)의 외관형상이나 제조방법은 통상의 표면실장형LED칩과 하등 변화하는일은없고, 에피다운구조(에피택셜층을 아래쪽으로 향하게한 실장구조)나 채워넣는 구조를 채용할필요는 없다. 그때문에, 이미 확립되어있는 낮은코스트의 표면실장형LED소자의 제조기술을 그대로 응용하는것이 가능하다.
따라서, 임의의 방향으로 똑같은 색조로 발광하여, 어느방향부터보아도 발광색이 동일한 색조로 보이고, 여러가지색조의 백색이다, 적자색이나 핑크색등의 중간색의 표면실장형LED를 낮은 코스트로 실현하는것이 가능하게된다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도 6∼도 11을 사용해서 설명한다.
(실시예 1)
요드를 도핑한 n형ZnSe기판(1)위에, 도 6에 표시한바와같은 발광피크파장이 485㎚인 청색의 에피택셜발광구조(2)를 호모에피택셜기술을 사용해서, MBE법에 의해 형성하였다.
본 에피택셜발광구조(2)는 P형에 도핑된 ZnTe와 ZnSe의 적층초격자구조로 이루어진 P형콘택트층(14), P형에 도핑된 Zn0.85Mg0.15S0.10Se0.90층으로 이루어진 P형클래드층(13), ZnSe층과 Zn0.88Cd0.12Se층의 적층구조로 이루어진 단일양자우물활성층(12), n형에 도핑된 Zn0.85Mg0.15S0.10Se0.90층으로 이루어진 n형클래드층(11), n형ZnSe버퍼층(10)으로 형성된다.
상기 에피택셜웨이퍼의 P형콘택트층(14)위에, Ti/Au로 이루어진 격자형상의 패턴P형전극을 형성하고, 또 20㎚이하의 두께로 이루어진 박막전체면Au전극을 형성하고, 기판뒷면쪽에는 In으로 이루어진 n형전극을 형성하였다.
전극형성후의 에피택셜웨이퍼를 400㎛×400㎛각이고 두께가 200㎛의 사이즈의 칩(타입 1)으로하였다. 또한, 완전히 마찬가지의 수순으로, Al을 도핑한 n형ZnSe기판(1)위에, 발광피크파장이 475㎚인 청색구조를 형성한것도, 칩화(타입 2)하였다.
이들의 칩을 수지기체(3)에 실장하고, 도 7a∼7d에 표시한 바와같은 4종류의 표면실장형LED(5)를 제작하였다.
소자A는 단순한 평판형상의 리플렉터(반사판)(8)이고, 반사면(8a)과, LED(5)의 실장면이 이루는 각도가 70°이다. 소자B는 마찬가지로 평판형상의 반사판(8)이고, 반사면(8a)과, LED(5)의 실장면이 이루는 각도가 40°이다. 소자C는, LED(5)의 바로위의 개구부의 위치에 중심을 가진 원호면형상의 반사면(8a)을 가진 반사판(8)이다. 소자D는 LED(5)의 실장위치를 초점으로하는 포물면형상의 반사면(8a)을 가진 반사판(8)이다.
반사판(8)의 개구부상단부의 사이즈는 어느것이나 1.2㎜로하고 높이는 0.8㎜로하였다. 또 본 실시예에서는, LED(5)의 실장면쪽의 반사판(8)의 개구부의 형상은 정사각형으로 하였다.
반사판(8)의 재질로서는, 백색의 액정폴리머계수지를 사용하고, 전극부착기체로서는, BT레진계수지에 Cu/Ni/Au적층구조의 패턴배선(4)을 형성한 프린트기판(수지기체(3))을 사용했다. 그리고, 프린트기판과 반사판(8)을 접착제로 붙여서, LED(5)를 형성하였다. 표면실장형의 소자이므로, 패턴배선(4)은 소자의 뒷면쪽(프린트의 뒷면위)에까지 뻗어있게하고있다.
이 혼색반사판과 전극부착기체에 대해서는, 구리계나 철계의 금속으로 반들은 리드프레임위에, 인서트성형법으로 백색의 수지를 반사판형상으로 형성한것을 사용해도, 완전히 마찬가지의 효과를 얻을수있다. 또, 본 실시예에서는, 반사판(8)의 개구부는, 투명수지(에폭시수지)(7)로 실링하였다.
먼저 타입 1의 표면실장형LED(5)에 대해서 평가하였다. 전류주입에 의해 에피택셜발광구조(2)를 발광시키면, 에피택셜발광구조(2)로부터는 485㎚피크의 청색발광이 얻어지고, 또한 이 청색발광의 일부가 ZnSe기판(1)에서 흡수되어서 형광현상에 의해 기판으로부터 585㎚피크의 황색형광이 나왔다.
이 양자의 광의 공간분포를, 소자A∼D에 대해서 각각 표시한것이 도 8a∼8d이다.
도 2에 표시한 바와같이, 베어칩에서의 발광강도의 공간분포는, 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색발광의 지향특성과, ZnSe기판(1)으로부터의 형광의 지향특성이 완전히 상위하고 있으나, 본 실시예의 혼색반사판(8)부착의 소자에서는 양지향특성이 마찬가지의 형상으로 접근하고있다.
이것은 반사판(8)에 의해, 특히 기판형광중의 LED(5)의 실장면에 평행인 방향으로 나와있는 광이 반사되어서, LED(5)의 실장면에 대해서 수직인 방향으로 고쳐서 출사되므로서, 형광쪽의 지향특성이 크게 변화하고 있기때문이다.
에피택셜발광구조(2)의 발광에 대해서는, 본래 반사판(8)이 있는 방향에는 그다지 발광강도가 없기때문에, 발광의 공간분포는 그다지 변화하지않았다. 그중에서도 소자A 및 소자C에 있어서는, 양자의 광강도의 공간분포가 거의 일치하고있으며, 결과적으로 보는 방향에 의하지 않고 일정한 색조의 LED(5)가 실현되고있다.
이들의 소자에서는, 발광색은 누르스름한 따뜻한 색계의 백색(상관색온도는 약4000K)으로 되어있었다. 이 4개의 타입의 혼색반사판(8)중에서는, 소자D의 포물면타입이 지향특성의 일치도라는 면에서 가장 뒤지고 있으며, 색불균일의 문제는 완전히는 해결되어있지않으나, 바로 위방향의 광도라는 점에서는 가장 밝았었다.
마찬가지로 타입 2의 표면실장형LED(5)도, 타입 1의 경우와 마찬가지로, 전류주입에 의해 에피택셜발광구조(2)를 발광시키면, 에피택셜발광구조(2)로부터는 475㎚피크의 청색발광을 얻을수있고, 또한 이 청색발광의 일부가 ZnSe기판(1)에서 흡수되어서 형광형상에 의해 기판으로부터 610㎚피크의 오렌지색형광이 나왔다.
이들 소자의 발광강도의 공간분포를 조사했던 바, 타입 1의 경우와 마찬가지로 소자A에 있어서 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색발광과, ZnSe기판(1)으로부터의 오렌지색발광의 지향특성이 가장 좋은 일치를 표시하고, 보는 방위에 관계없이 똑같은 색조의 발광장치를 제작할 수 있었다. 이 소자에서는, 발광색은 적자색이었다.
또한, 본 실시예에서는, 상기한 바와같이, 혼색반사판(8)의 개구부형상을 정사각형으로 했으나, 본 발명의 효과는 개구부형상이 원형이나 직사각형 등이어도 마찬가지이다. 또 개구부가 정사각형이나 직사각형인경우, 어느방향의 혼색반사판(8)쌍의 형상과, 그것에 수직인 방향의 혼색반사판(8)쌍의 형상이 다르게 되어있는것(예를들면, 어느 방향의 단면형상이 소자A타입이고, 그것과 수직인 방향의 단면형상이 소자B타입인 혼색반사판)도, 유효한 혼색반사판(8)으로서 기능할수있다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 실시예 2에 대해서 설명한다. 본 실시예 2에서는, 실시예 1에 사용한 타입 1의 칩과 마찬가지의 것을 준비하였다. 이 칩을 역시 실시예 1에 사용한 소자A의 형상의 반사판부착구조에 실장하였다. 단 여기서는, 반사판(8)의 재질 및 표면상태를 실시예 1과는 다른 것으로 하였다.
즉, 소자E로서, 반사판재료에 이산화티탄을 분산시킨 불투명의 수지를 사용한것, 소자F로서, 매끈매끈한 수지표면에 금을 거울의 표면 도금한것을 반사판(8)에 사용한것, 또한 소자G로서, 잔 요철(凹凸)이 있는 수지표면에 은을 반광택도금한 것을 반사판(8)에 사용한것을 제작하였다. 실장의 방법자체는, 실시예 1과 완전히 마찬가지로 하였다.
도 9a∼9c에 본 실시예에서 제작한 LED(5)의, 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색발광과, ZnSe기판(1)으로부터의 황색형광의 각각의 발광강도의 공간분포를 표시한다. 실시예 1과 마찬가지로, 소자E와 G에서는 양자의 지향특성이 거의 일치하고, 발광색이 공간적으로 똑같은 LED(5)를 형성할 수 있었다.
또, 도 9a∼9c로부터 알 수 있는 바와같이, 소자E보다도 소자G쪽이 기판형광의 방사강도가 강하게 되어있으나, 이것은 반사판(8)의 반사율이 금도금품의 쪽이 높은것을 의미하고 있다. 이 결과 소자G는, 소자E보다도 누르스름한 색조의 백색으로 되어있다. 덧붙여서 말하면 상관색온도는, 소자E가 4500K, 소자G가 3700K였다.
한편, 소자F에서는 기판형광의 공간분포가 돌기형상의 구조를 가져버리고있다. 이것은 반사판(8)의 반사면(8a)이 거울면이기때문에, LED(5)의 발광점을 반영한 모양의 지향특성이 나타난것에 의한다.
결국, 공간적으로 똑같은 발광강도분포를 얻기위해서는, 반사판(8)의 반사면(8a)은 난반사를 일으키는 거칠은 면(요철면)인것이 바람직한것을 알게된다.
(실시예 3)
다음에, 본 발명의 실시예 3에 대해서 설명한다. 본 실시예3에서는, 실시예 1에 사용한것과 완전히 마찬가지의 타입 1 및 타입 2의 칩을 준비하였다. 이 칩을, 실시예 1에 사용한 소자A의 형상에 가까운 반사판부착구조를 실장하였다. 단, 여기서는 반사판(8)의 재질과 형상을 변화시켰다.
도 10a, 10b에 표시한 바와같이, 소자H로서, 반사판재료에 표면광반사율이 낮은 황색의 액정폴리머계수지를 사용하여, 반사판(8)의 반사면(8a)과 LED(5)의 실장면과의 각도를 80°로 한것, 소자I로서, 또한 표면광반사율이 낮은 차(茶)색의 액정폴리머계의 수지를 사용하여, 반사판(8)과 LED(5)의 실장면과의 각도를 90°로 한것을 제작하였다. 실장의 방법자체는, 실시예 1과 완전히 마찬가지로 하였다.
도 11a, 도 11b에 본 실시예에서 제작한 LED(5)의, 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색발광과, ZnSe기판(1)으로부터의 황색형광의 각각의 발광강도의 공간분포를 표시한다.
실시예 1의 소자A등과 마찬가지로, 소자H와 I모두, 양자의 지향특성이 거의 일치하고, 발광색이 공간적으로 똑같은 LED(5)를 형성할수있었다. 또 도 11a, 11b로부터 알수있는바와같이, 어느 소자도, 실시예 1의 소자A나 실시예 2의 소자E등에 비해서, 기판형광의 방사강도가 약해지고있으나, 이것은 반사판(8)의 반사율이 상기의 재료보다도 작게되어있는것에 기인하고있다.
이결과, 타입 1의 칩을 탑재한 소자H는 거의 순백색으로 되고, 타입 1의 칩을 탑재한 소자I는 푸르스름한 색조의 백색으로 되었다. 덧붙여서 말하면 상관색온도는, 소자H가 6000K, 소자I가 10000K였다. 또, 타입 2의 칩을 탑재한 소자H는 핑크색, 타입 2의 칩을 탑재한 소자I는 자색의 공간적으로 똑같은 발광색을 얻을수있었다.
본 발명에서는, 반사구조를 형성하고 있으므로, 기판의 형광강도의 공간분포를, 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포에 근접시킬 수 있다. 그에의해, 임의의 방향으로 똑같은 색조로 발광하고, 어느방향으로부터 보아도 발광색이 동일한 색조를 보이는 발광장치를 얻을수있다. 또, 전극을 가진 기체에 애피택셜발광구조를 가진 기판을 실장하고 있으므로, 이미 확립되어있는 낮은코스트의 표면실장형LED의 제조기술을 그대로 응용할수있다. 그에의해, 낮은코스트 또한 용이한 프로세스에 의해 발광장치를 제조할수있다.
따라서, 발광색의 공간분포가 똑같은 여러가지의 색조의 백색이나, 적자색이나 핑크색등의 중간색의 발광장치를 낮은코스트로, 용이하게 제작할 수 있고, 특히 휴대기기류의 표시용, 액정백라이트용, 장식용등의 용도에 큰 수요를 기대할수있다.
도 1은 기판발광형다색LED의 단면도.
도 2는 기판발광형다색LED의 베어칩에 있어서의 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포와, 기판의 형광강도의 공간분포를 표시하는 도면.
도 3은 투명수지로 실링한 표면실장형LED의 구조예를 표시하는 단면도.
도 4a는 본 발명의 반사판을 표시하는 도면이고, 4b는 4a의 반사판이 있는 경우와 없는경우의 기판형광의 지향특성을 표시하는 도면이며, 4c는 종래의 반사판을 표시하는 도면이고, 4d는 4c의 반사판이 있는경우와 없는경우의 기판형광의 지향특성을 표시하는 도면.
도 5는 에피택셜발광구조의 발광색과, 기판의 형광색을 표시하는 (X,Y)색도도면.
도 6은 본 발명의 실시예 1의 LED에 있어서의 ZnSe기판 및 에피택셜발광구조를 표시하는 단면도.
도 7a∼7d는 본 발명의 실시예 1의 LED를 표시하는 단면도.
도 8a∼8d는, 도 7a∼7d에 표시한 LED에 있어서의 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포와, 기판의 형광강도의 공간분포를 표시하는 도면.
도 9a∼9c는, 본 발명의 실시예 2의 LED에 있어서의 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포와, 기판의 형광강도의 공간분포를 표시하는 도면.
도 10a 및 10b는, 본 발명의 실시예 3의 LED를 표시하는 단면도.
도 11a 및 도 11b는, 본 발명의 실시예 3에 있어서의 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포와, 기판의 형광강도의 공간분포를 표시하는 도면.

Claims (6)

  1. 전극(4)를 가진 기체(3)와,
    상기 기체에 실장되어, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판(1)과,
    상기 기판위에 형성되어, 전류주입에 의해 발광하고, ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조(2)와,
    상기 에피택셜발광구조의 발광에 의해 상기 기판을 광여기해서 얻어지는 형광의 강도의 공간분포를, 상기 에피택셜발광구조의 발광강도의 공간분포에 맞추기위한 반사구조를 구비한 발광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사구조는, 상기 기판으로부터의 형광을 상기 발광장치의 발광방향으로 산란시키는 것을 특징으로하는 발광장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 주위에 위치한 상기 기체위에 상기 반사구조를 형성한 것을 특징으로하는 발광장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반사구조의 광반사율을 변화시키므로써, 상기 에피택셜발광구조로부터 발광과 상기 기판으로부터의 형광의 강도비를 조정하는 것을 특징으로하는 발광장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 반사구조는, 백색의 수지, 광산란체를 채워넣은 수지 및 표면에 금속을 피막한 수지를 함유하고,
    상기 기체는, 패턴배선(4)을 가지고 수지로 이루어진 프린트기판을 포함한것을 특징으로하는 발광장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 발광장치의 발광색이, 황색을 띤 백색으로부터 청색을 띤 백색까지를 함유한 백색, 또는 적자색이나 핑크색을 함유한 중간색인것을 특징으로하는 발광장치.
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