JPH10107322A - Led表示器 - Google Patents
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Abstract
部を有するLED表示器に関する。 【解決手段】本願発明は、導体配線を配し2以上の凹状
開口部を有する基板と、該凹状開口部内に前記導体配線
と電気的に接続された窒化ガリウム系化合物半導体を発
光層に有するLEDチップと、前記凹状開口部内を(R
E1-xSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光物質を
有するコーティング部材で封止したLED表示器であっ
て、前記基板がセラミックス、金属基板、熱伝導性フィ
ラー入り耐熱性有機樹脂から選択される1つであるLE
D表示器である。(但し、0≦x<1、0≦y≦1、R
E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。)
Description
示可能なディスプレイ、ラインセンサーの光源や表示器
に関し、特に高精細に白色系が発光可能な発光部を有す
るLED表示器に関するものである。
系)において1000mcdにも及ぶ超高輝度に発光可
能なLEDチップがそれぞれ開発された。これに伴い、
赤色系(R)、緑色系(G)、青色系(B)が発光可能
な各LEDチップを用い混色発光させることでフルカラ
ー表示させるLED表示器が設置されつつある。このよ
うなLED表示器の使用目的例としてフルカラータイプ
を用いた大型映像装置の他に、屋内、屋外での文字表示
板等がある。具体的には、図3の如くRGBが発光可能
なLEDチップをそれぞれマウント・リードのカップ内
に配置し、各LEDチップとインナー・リードとを導電
性ワイヤー等を用いてそれぞれ電気的に接続させてあ
る。また、各LEDチップ、導電性ワイヤー及びリード
フレームの少なくとも一部をモールド樹脂で被覆させる
ことによってLEDランプを構成してある。このような
LEDランプを用いてLED表示器を構成させる場合、
プリント配線板にドットマトリクス状などに実装し、L
ED駆動回路基板と接続ピン又はコネクタを用いて接続
することにより形成される。このようなLED表示器
は、LEDランプ内の各LEDチップをそれぞれ発光さ
せることによって白色系が発光可能である。
チップは優れた単色性ピーク波長を有するが故、白色表
示のみを表示させる白黒用ディスプレイなどにおいても
各LEDチップを駆動させざるを得えない。また、各L
EDチップを配置し電気的接続を取るためには、基板上
のLEDランプがある程度の大きさを必要とする。さら
に、RGBの混色性を向上させるためには、LEDチッ
プを近づけるだけでは十分でない場合がある。混色性を
向上させるためには、レンズ効果を持たせたモールド部
材などを利用する必要があった。そのため、LEDラン
プを利用したLED表示器の小型化には限界がある。
RGBのLEDランプなどが配置された単一のLEDラ
ンプ径(3〜5φ)に制限されドットピッチの低減が困
難である。例えば16×16ドットを有するマトリクス
状のディスプレイで、たとえ5φのLEDランプを用い
てもドットピッチ約6mmの約96mm角ディスプレイ
基板の作製が現在のところ限界である。
プ構造では実装時、プリント基板に貫通孔が必要になる
ため、基板配線領域の減少に伴う配線設計の複雑さや接
続ピン又はコネクタの配置が困難になるという問題が生
ずる。さらに、LEDランプ形状ではランプ高さが10
〜15mmになるのでディスプレイ部の厚さを薄くする
ことが困難である。また、LEDランプのレンズ形状に
より光源の指向特性が制限されており(例えば半値角±
30度等)高視野角の表示装置用途としては不向な場合
がある。
EDとも呼ぶ。)の場合は、砲弾型ランプLEDなどよ
りも外形サイズをやや小さくすることができる。しかし
ながら、同一面内に多数個配置するには表面実装装置や
補修工程を考慮して隣接するLEDチップ同士の間隔が
必要になる。したがって、表面実装型LEDでも、RG
BのLEDチップを積載させる場合は、高密度搭載が困
難となる。
ップをそれぞれ用いた高密度実装LED表示器では、L
EDランプのリ−ドフレ−ムなどからの放熱だけでは十
分ではない。そのため、基板からの放熱が必要になりプ
リント配線板では困難と考えられる。したがって、本願
発明は上記課題を解決するもので、高細密で高視野角、
高信頼性、薄型化可能なLED表示器を提供することを
目的としている。
配し2以上の凹状開口部を有する基板と、該凹状開口部
内に前記導体配線と電気的に接続された窒化ガリウム系
化合物半導体を発光層に有するLEDチップと、前記凹
状開口部内を(RE1-xSmX)3(Al1-yGay)
5O12:Ce蛍光物質を有するコーティング部材で封止
したLED表示器であって、前記基板がセラミックス、
金属基板、熱伝導性フィラー入り耐熱性有機樹脂から選
択される1つであることを特徴としたLED表示器であ
る。(但し、0≦x<1、0≦y≦1、REは、Y、G
d、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。)
系化合物半導体を有するLEDチップと、(RE1-xS
mX)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光物質と、を放
熱性に優れ2以上の凹状開口部を近接して設けた導体配
線層を有する基板上に配置させた場合においても、より
高細密、高視野角な白色系が発光可能なLED表示器と
することができるものである。
果、特定の半導体発光素子、蛍光物質及びマトリックス
基板を選択することにより混色性よく高細密に白色系発
光可能なLED表示器とすることができることを見出し
本願発明を成すに至った。
からの光により励起される蛍光物質と、を2以上近接し
た開口部を有する基板に配する場合、LEDチップを窒
化ガリウム系半導体、蛍光物質を(RE1-xSmX)
3(Al1-yGay)5O12:Ce、2以上の凹状開口部を
有する基板をセラミックス、金属基板、熱伝導性フィラ
ー入り耐熱性有機樹脂から選択される1つとさせること
によって混色性よく高細密に白色系発光可能なLED表
示器としたものである。
可能である。蛍光物質は、LEDチップからの発光によ
って効率良く且つ高照射下においても耐光性良くLED
チップからの発光色と補色関係などにある発光が可能で
ある。また基板は、LEDチップ、蛍光物質を高細密に
配置可能であると共にLEDチップからの熱を効率よく
外部に放出可能などの特徴を有することが求められる。
これらの条件を満たす本願発明の構成とすることによっ
て、ドットピッチが2mmで開口部径が約1.5mmに
至るような超高密度下においても、色ずれや発光輝度の
低下が極めて少ないLED表示器とすることができるも
のである。
装置を図1に示す。セラミックス基板のドットマトリッ
クス状に配置された開口部内に発光部に窒化ガリウム系
半導体を用いたLEDチップをエポキシ樹脂などを用い
て固定させてある。導電性ワイヤーとして金線をLED
チップの各電極と、セラミックス基板上に形成された金
メッキパターンと、にそれぞれ電気的に接続させてあ
る。(RE1-xSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍
光物質をシリコンゴム中に混合分散させたものを注入さ
せ均一に硬化形成させる。このようなLED表示器に電
力を供給させることによって発光させることができる。
これらの発光は、LEDチップからの発光と、その発光
によって励起された蛍光物質からの発光との混色により
白色系などが発光可能である。以下、本願発明の構成部
材について詳述する。
101としては、LEDチップ102及び導電性ワイヤ
ー104などの電気的接続部材などと蛍光物質を含有さ
せる複数の凹状開口部を設けた導体配線層105を有す
るものである。複数のLEDチップを直接同一基板上に
高密度実装させるとLEDチップからの放熱量が多くな
る。このLEDチップからの熱を十分放熱できず、また
(RE1-xSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光物
質を樹脂中に均一に分散させなければコーティング部の
部分的な亀裂や着色などの劣化を生じさせる場合もあ
る。
口部を設けた導体配線層105を有する基板としては、
放熱性の優れ蛍光物質を含有させたコーティング部10
3などとの密着性が良いことが望まれる。このような凹
状開口部を有する配線基板材料としては、セラミックス
基板、金属をベースにし絶縁層を介して導体配線層を有
する金属基板、熱伝導性フィラー入り耐熱性有機樹脂基
板が挙げられる。これらの基板は、凹状開口部と配線部
層を同一材料で形成することが可能であり、セラミック
ス基板では孔開き基板の積層、金属基板ではプレス加
工、有機樹脂基板では樹脂成型により凹状開口部と配線
部が一体化したLED表示器を簡易に形成させることが
できる。
ナを主としたセラミックス基板がより好ましい。具体的
には、原料粉末の90〜96重量%がアルミナであり、
焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及
びシリカ等が4〜10重量%添加され1500から17
00℃の温度範囲で焼結させたセラミックス基板、や原
料粉末の40〜60重量%がアルミナで焼結助剤として
60〜40重量%の硼珪酸硝子、コージュライト、フォ
ルステライト、ムライトなどが添加され800〜120
0℃の温度範囲で焼結させたセラミックス基板等であ
る。
ト段階で種々の形状をとることができる。配線105
は、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バ
インダーに含有させたものを配線パターンとして、グリ
ーンシート上などで所望の形状にスクリーン印刷などさ
せることによって構成させることができる。また、開口
したグリーンシートを多層に張り合わせることなどによ
りLEDチップや蛍光物質を含有させる開口部をも自由
に形成させることができる。したがって、円筒状や孔径
の異なるグリ−ンシ−トを積層することで階段状の開口
部側壁などを形成することも可能である。このようなグ
リーンシートを焼結させることによってセラミックス基
板が得られる。また、それぞれを焼結させた後、接着さ
せて用いてもよい。
O3、MnO2、TiO2、Fe2O3などをグリーンシー
ト自体に含有させることによって形成された基板表面1
06だけを暗色系にさせることができる。このような最
表面を持った基板は、コントラストが向上しLEDチッ
プや蛍光物質の発光をより目立たせることにもなる。
反射率を向上させることができる。凹状開口部の側壁形
状は、LEDチップからの発光の損失を避けるために光
学的に反射に適した直線上のテ−パ−角ないしは曲面、
又は階段状が挙げられる。また、凹状開口部の深さは蛍
光物質を分散したスラリーが流れ出るのを防止すると共
に、LEDチップからの直射光を遮蔽しない範囲での角
度により決められる。したがって、凹状開口部の深さ
は、0.3mm以上が好ましく、0.5mm以上2.0
mm以内がより好ましい。
光物質を内部に配置させるものである。したがって、L
EDチップをダイボンド機器などで直接積載などすると
共にLEDチップとの電気的接続をワイヤーボンディン
グなどで採れるだけの十分な大きさがあれば良い。凹状
開口部は、所望に応じて複数設けることができ、16x
16や24x24のドットマトリックスや直線状など種
々選択させることができる。凹状開口部のドットピッチ
が4mm以下の高細密の場合には、砲弾型LEDランプ
を搭載する場合と比較して大幅にドットピッチが縮小し
たものとすることができる。また、本願発明の構成で
は、このような高細密においてもLEDチップからの放
熱性に関連する種々の問題を解決できる特に優れた高密
度LEDディスプレイ装置となる。LEDチップと基板
底部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。また、フェースダウンLED
チップなどにより基板に設けられた配線と接着させると
共に電気的に接続させるためにはAgペースト、ITO
ペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いるこ
とができる。また、基板上に形成された配線には、導電
率、LEDチップや蛍光物質が配される基板底部の反射
率などを向上させるために銀、金、銅、白金やこれらの
合金を蒸着やメッキ処理などを施して形成させることも
できる。
質としては、半導体発光層から発光された可視光及び紫
外線で励起されて発光する蛍光物質をいう。具体的な蛍
光物質としては、(RE1-xSmX)3(Al1-yGay)5
O12:Ce蛍光物質(但し、0≦x<1、0≦y≦1、
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。窒化ガリウム系化合物半導
体を用いたLEDチップから発光した光と、蛍光物質か
ら発光する光が補色関係などにある場合、LEDチップ
からの発光と、蛍光物質からの発光と、を混色表示させ
ると白色系の発光色表示を行うことができる。凹状開口
部に蛍光物質を充填させるためには、蛍光物質の粉体な
どを樹脂や硝子中に含有させLEDチップからの光が透
過する程度に薄くさせることによって形成できる。蛍光
物質と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整する
こと及び発光素子の発光波長を選択することにより色温
度の高い白色系を含め電球色など任意の色調を提供させ
ることができる。
耐久性にも影響する。すなわち、蛍光物質が含有された
凹状開口部の表面側からLEDチップに向かって蛍光物
質の分布濃度が高い場合は、外部環境からの水分などの
影響をより受けにくく水分による劣化を抑制しやすい。
他方、蛍光物質の含有分布をLEDチップから凹状開口
部表面側に向かって分布濃度が高くなると外部環境から
の水分の影響を受けやすいがLEDチップからの発熱、
照射強度などの影響がより少なく蛍光物質の劣化を抑制
することができる。このような、蛍光物質の分布は、蛍
光物質を含有する部材、形成温度、粘度や蛍光物質の形
状、粒度分布などを調整させることによって種々形成さ
せることができる。したがって、使用条件などにより蛍
光物質の分布濃度を、種々選択することができる。
と接する或いは近接して配置され放射照度として(E
e)=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有することができる。
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450nm付近などにさせることができ
る。また、主発光ピークも530nm付近にあり700
nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。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
発光を白色系発光に変換するための理想条件を備えてい
る。
Dチップと、セリウムで付活されたイットリウム・アル
ミニウム・ガーネット蛍光物質(YAG)に希土類元素
のサマリウム(Sm)を含有させた蛍光物質と、を有す
ることによりさらに光効率を向上させることができる。
Sm、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、
Ce、Sm、La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1350〜1450°Cの温度範囲で2〜5時間焼
成して焼成品を得、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得ること
ができる。
蛍光物質は、結晶中にGdを含有することにより、特に
460nm以上の長波長域の励起発光効率を高くするこ
とができる。ガドリニウムの含有量の増加により、発光
ピーク波長が、530nmから570nmまで長波長に
移動し、全体の発光波長も長波長側にシフトする。赤み
の強い発光色が必要な場合、Gdの置換量を多くするこ
とで達成できる。一方、Gdが増加すると共に、青色光
によるフォトルミネセンスの発光輝度は徐々に低下す
る。したがって、pは0.8以下であることが好まし
く、0.7以下であることがより好ましい。さらに好ま
しくは0.6以下である。
mr)3Al5O12蛍光物質は、Gdの含有量の増加に関
わらず温度特性の低下が少ない。このようにSmを含有
させることにより、高温度における蛍光物質の発光輝度
は大幅に改善される。その改善される程度はGdの含有
量が高くなるほど大きくなる。すなわち、Gdを増加し
て蛍光物質の発光色調に赤みを付与した組成ほどSmの
含有による温度特性改善に効果的であることが分かっ
た。(なお、ここでの温度特性とは、450nmの青色
光による常温(25°C)における励起発光輝度に対す
る、同蛍光物質の高温(200°C)における発光輝度
の相対値(%)で表している。)
8の範囲で温度特性が60%以上となり好ましい。この
範囲よりrが小さいと、温度特性改良の効果が小さくな
る。また、この範囲よりrが大きくなると温度特性は逆
に低下してくる。0.0007≦r≦0.02の範囲で
は温度特性は80%以上となり最も好ましい。
対発光輝度が70%以上となる。qが0.003以下で
は、Ceによるフォトルミネセンスの励起発光中心の数
が減少することで輝度低下し、逆に、0.2より大きく
なると濃度消光が生ずる。
2種類以上混合させてもよい。即ち、Al、Ga、Y、
La及びGdやSmの含有量が異なる2種類以上の(R
E1-xSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光物質を
混合させてRGBの波長成分を増やすことができる。こ
れにより、より色純度の高いLED表示器とさせること
もできる。
れるLEDチップ102とは、(RE1-xSmX)3(A
l1-yGay)5O12:Ce蛍光物質を効率良く励起でき
る窒化物系化合物半導体である。発光素子であるLED
チップは、MOCVD法等により基板上にInGaN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。
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、S
i、ZnO等の材料が用いられる。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
とが好ましい。このサファイヤ基板上に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。窒化ガリウム系半導体
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、G
e、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、B
a等をドープさせる。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。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。
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
窒化ガリウム系化合物半導体であるLEDチップを形成
させることができる。
は、蛍光物質との補色関係や樹脂劣化等を考慮して発光
素子の発光波長は400nm以上530nm以下が好ま
しく、420nm以上490nm以下がより好ましい。
LEDチップと蛍光物質との効率をそれぞれより向上さ
せるためには、450nm以上475nm以下がさらに
好ましい。本願発明の発光スペクトル例を図2に示す。
450nm付近にピークを持つ発光がLEDチップから
の発光であり、570nm付近にピークを持つ発光がL
EDチップによって励起された蛍光物質の発光である。
部材103とは、LEDチップ102の発光を変換する
蛍光物質が含有されるものである。コーティング部材を
構成するバインダーの具体的材料としては、エポキシ樹
脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明
樹脂や硝子などが好適に用いられる。高密度にLEDチ
ップを配置させた場合は、熱衝撃による導電性ワイヤー
の断線などを考慮しエポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそ
れらの組み合わせたものなどを使用することがより好ま
しい。また、蛍光物質自体が散乱性を持っているが、視
野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。
具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタ
ン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられ
る。
104としては、LEDチップ102の電極と基板の配
線とを接続させる電気的接続部材の1種であり、オーミ
ック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよい
ものが求められる。熱伝導度としては0.01cal/
cm2/cm/℃以上が好ましく、より好ましくは0.
5cal/cm2/cm/℃以上である。また、作業性
などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、
Φ10μm以上、Φ45μm以下である。このような導
電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミ
ニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤ
ーが挙げられる。このような導電性ワイヤーは、各LE
Dチップの電極と、基板に設けられた導電性パターンな
どと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続
させることができる。
動手段と接続させることによって白黒用LED表示装置
とさせることができる。白黒用のLED表示器は、内部
にLEDチップ及び蛍光物質を有する凹状開口部をマト
リックス状などに配置し構成する。LEDチップを、L
ED表示器の外部端子を介して駆動回路である点灯回路
などと電気的に接続させる。駆動回路からの出力パルス
によって種々の画像が表示可能なデイスプレイ等とする
ことができる。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(Random、Acc
ess、Memory)と、RAMに記憶されるデータ
から発光部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、階調制御回路の出力信号で
スイッチングされて、発光部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
から発光部の点灯時間を演算してパルス信号を出力す
る。
RGBの各LEDチップを利用したフルカラー表示器と
異なり当然回路構成を簡略化できると共に高精細化でき
る。そのため、RGBの各LEDチップの半導体特性が
異なることに伴う色むらなどがないディスプレイなどと
することができる。また、蛍光物質によってLEDチッ
プからの光が散乱されると共に白色系光源となるので、
赤色、緑色のみを用いたLED表示器に比べ、人間の目
に対する刺激が少なく長時間の使用に適している。ま
た、蛍光物質が等方的に発光すること及びLEDチップ
からの発光が蛍光物質によって散乱されることにより視
野角が広くなる。以下、本願発明の具体的実施例につい
て詳述する。
配線基板としてセラミックス基板を使用した。凹状開口
部はセラミックス基板製造時に配線層のない孔開きグリ
−ンシ−トを積層することで形成させた。配線層は、タ
ングステン含有バインダーを所望の形状にスクリーン印
刷させることにより形成させた。各グリーンシートは、
重ね合わせて形成させてある。なお、表面層106にあ
たるグリーンシートには、基板のコントラスト向上のた
めに酸化クロムを含有させてある。これを焼結させるこ
とによってセラミックス基板を構成させた。凹状開口部
のドットピッチは、2.0mm、開口部深さ1.0m
m、16×16ドットの全長32mm角のセラミックス
基板を使用し配線層はドットマトリクスに対応したコモ
ン、信号線を敷設し表面はNi/Agメッキを施してい
る。セラミックス基板からの信号線の取り出しは、金属
コバ−ルによる接続ピンを銀ロウ接続により形成した。
として、主発光ピークが450nmのGaInN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
半導体とP型導電性を有する窒化ガリウム半導体を形成
しPN接合を形成させた。(なお、P型半導体は、成膜
後400℃以上でアニールさせてある。)
させた後、スパッタリング法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LEDチップを形成させた。この青色系が発光可
能なLEDチップをエポキシ樹脂で基板開口部内の所定
の場所にダイボンディング後、熱硬化により固定させ
た。その後25μmの金線をLEDチップの各電極と、
基板上の配線とにワイヤ−ボンディングさせることによ
り電気的接続をとった。
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、を混合させ混合原料を得る。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
0.5Gd0.5)3Al5O12:Ce蛍光物質80重量部、シ
リコンゴム90重量部をよく混合してスリラーとさせ
た。このスリラーをLEDチップが配置され、16x1
6のセラミックス基板の凹状開口部内にそれぞれ注入さ
せた。注入後、蛍光物質が含有された樹脂を130℃1
時間で硬化させLED表示器を形成させた。この時のL
ED表示器の厚みはセラミックス基板の厚み2.0mm
しかなく、砲弾型LEDランプ使用のディスプレイ装置
と比較して大幅な薄型化が可能であった。
タを一時的に記憶させるRAM(Random、Acc
ess、Memory)及び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回路の出力
信号でスイッチングされて発光ダイオードを点灯させる
ドライバーとを備えたCPUの駆動手段と、を電気的に
接続させてLED表示装置を構成した。
D表示器を全て点灯させたときの平均色度点、色温度、
演色性指数をそれぞれ測定した。それぞれ、色度点(x
=0.302、y=0.291、色温度8085K、R
a(演色性指数)=87.3と三波長型蛍光灯に近い性
能を示した。また、寿命試験として温度25℃において
一つのLEDチップあたり60mA通電を100時間さ
せた場合においても変化は観測されなかった。このとき
発光部近傍とセラミッスク基板の裏面側とはほとんど温
度差がなく効率よく放熱できていることが確認された。
セラミックス基板の熱伝導性が良好なため、LED素子
からの放熱対策も放熱フィン装着又は強制空冷等で容易
に行えることも確認できた。また、本願発明は、LED
ランプでLED表示器を構成させたものよりも歩留まり
が高かった。これは、LEDランプの場合、半田付け不
良に伴う実装信頼性が低い。しかし、本願発明ではワイ
ヤーボンディングによる接続のため実装信頼性が高かっ
たためと考えられる。
クス基板の代わりに、金属をベースにし絶縁層を介して
導体配線層を有する金属基板を使用した以外は、実施例
1と同様にしてLED表示器を構成させた。金属基板は
プレス成形によりLEDチップからの反射率を低下させ
ない直線状テ−パ又は、曲面を有する側壁形状と自由に
形成できることを確認した。
は、LEDチップと、このLEDチップからの光により
励起される蛍光物質と、を2以上近接した開口部を有す
る基板に配する場合、LEDチップを窒化ガリウム系半
導体、蛍光物質を(RE1-xSmX)3(Al1-yGay)5
O12:Ce、2以上の凹状開口部を有する基板をセラミ
ックス、金属基板、熱伝導性フィラー入り耐熱性有機樹
脂から選択される1つとさせることによって、従来にな
い高視野角で、薄型化、高細密の4mmドット以下(例
えば2mmピッチ)のドットマトリクス構造が形成可能
な白色系LED表示器とさせることができる。また、L
EDチップの指向特性がそのまま使用可能となり±60
度半値角の高視野角LED表示装置の製造が可能であ
る。
模式的正面図であり、図1(B)は、その部分断面図を
示す。
ら放出光を積分球により測定したスペクトル図である。
の各LEDチップを有するLEDランプの模式的断面図
である。
トリード
Claims (1)
- 【請求項1】導体配線を配し2以上の凹状開口部を有す
る基板と、該凹状開口部内に前記導体配線と電気的に接
続された窒化ガリウム系化合物半導体を発光層に有する
LEDチップと、前記凹状開口部内を(RE1-xSmX)
3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光物質を有するコーテ
ィング部材で封止したLED表示器であって、 前記基板がセラミックス、金属基板、熱伝導性フィラー
入り耐熱性有機樹脂から選択される1つであることを特
徴としたLED表示器。但し、0≦x<1、0≦y≦
1、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。
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-
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- 1996-09-30 JP JP25720696A patent/JP3087828B2/ja not_active Expired - Fee Related
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