【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は、ＬＥＤディスプ
レイ、バックライト光源、信号機、照光式スイッチ及び
各種インジケータなどに利用される発光ダイオードに係
わり、特に発光素子であるＬＥＤチップからの発光を変
換して発光させるフォトルミネセンス蛍光体を有し使用
環境によらず高輝度、高効率な発光装置である白色系が
発光可能な発光ダイオードに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode used for an LED display, a backlight light source, a traffic light, an illuminated switch, various indicators, and the like, and in particular, converts light emitted from an LED chip as a light emitting element. The present invention relates to a light-emitting diode that has a photoluminescent phosphor that emits light and is capable of emitting white light, which is a light-emitting device with high luminance and high efficiency regardless of the use environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】発光ダイオード（以下、ＬＥＤともい
う）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
動特性が優れ、振動やON／OFF点灯の繰り返しに強いと
いう特長を有する。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。最近、超高輝度高効率な発
光ダイオードとしてＲＧＢ（赤、緑、青色）などの発光
ダイオードがそれぞれ開発された。これに伴いＲＧＢの
三原色を利用したＬＥＤディスプレイが省電力、長寿
命、軽量などの特長を生かして飛躍的に発展を遂げつつ
ある。2. Description of the Related Art Light-emitting diodes (hereinafter, also referred to as LEDs) are small, efficient, and emit bright colors. In addition, since it is a semiconductor element, there is no fear of breaking the ball. It has excellent driving characteristics and is resistant to vibration and repeated ON / OFF lighting. Therefore, it is used as various indicators and various light sources. Recently, light emitting diodes of RGB (red, green, blue) and the like have been developed as light emitting diodes of high brightness and high efficiency. Along with this, LED displays using the three primary colors of RGB are rapidly developing, taking advantage of features such as power saving, long life and light weight.
【０００３】発光ダイオードは使用される発光層の半導
体材料、形成条件などによって紫外から赤外まで種々の
発光波長を放出させることが可能である。また、優れた
単色性ピーク波長を有する。A light emitting diode can emit various emission wavelengths from ultraviolet to infrared depending on the semiconductor material of the light emitting layer used, the forming conditions, and the like. Also, it has an excellent monochromatic peak wavelength.
【０００４】しかしながら、発光ダイオードは優れた単
色性ピーク波長を有するが故に白色系発光光源などとさ
せるためには、ＲＧＢなどが発光可能な各ＬＥＤチップ
をそれぞれ近接して発光させ拡散混色させる必要があ
る。このような発光ダイオードは、種々の色を自由に発
光させる発光装置としては有効であるが、白色系などの
色のみを発光させる場合においても赤色系、緑色系及び
青色系の発光ダイオード、あるいは青緑色系及び黄色系
の発光ダイオードをそれぞれ使用せざるを得ない。ＬＥ
Ｄチップは、半導体であり色調や輝度のバラツキもまだ
相当ある。また、半導体発光素子であるＬＥＤチップが
それぞれ異なる材料を用いて形成されている場合、各Ｌ
ＥＤチップの駆動電力などが異なり個々に電源を確保す
る必要がある。そのため、各半導体ごとに電流などを調
節して白色系を発光させなければならない。同様に、半
導体発光素子であるため個々の温度特性の差や経時変化
が異なり、色調が種々変化してしまう。さらに、ＬＥＤ
チップからの発光を均一に混色させなければ色むらを生
ずる場合がある。However, since a light emitting diode has an excellent monochromatic peak wavelength, in order to make it a white light emitting light source or the like, it is necessary to make LED chips capable of emitting RGB or the like emit light in close proximity to each other to diffuse and mix. is there. Such a light-emitting diode is effective as a light-emitting device that freely emits various colors, but also emits red-, green-, and blue-based light-emitting diodes or blue even when emitting only a color such as a white color. Green and yellow light emitting diodes must be used, respectively. LE
The D chip is a semiconductor, and there is still considerable variation in color tone and luminance. Further, when the LED chips as the semiconductor light emitting elements are formed using different materials,
The driving power of the ED chip is different, and it is necessary to secure a power supply individually. Therefore, white light must be emitted by adjusting the current and the like for each semiconductor. Similarly, since it is a semiconductor light emitting element, differences in individual temperature characteristics and changes with time are different, and the color tone is variously changed. Furthermore, LED
Uneven mixing of the light emitted from the chip may cause color unevenness.
【０００５】そこで、本出願人は先にＬＥＤチップの発
光色を蛍光体で色変換させた発光ダイオードとして特開
平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３４５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
いて白色系など他の発光色を発光させることができる。Therefore, the present applicant has previously described light emitting diodes described in JP-A-5-152609 and JP-A-7-99345 as light-emitting diodes in which the emission color of an LED chip is color-converted by a phosphor. developed. With these light-emitting diodes, it is possible to emit another luminescent color such as white light using one type of LED chip.
【０００６】具体的には、発光層のエネルギーバンドギ
ャップが大きい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体を含有させて形成させ
てある。[0006] Specifically, an LED chip having a large energy band gap of the light emitting layer is arranged on a cup provided at the tip of a lead frame. LED chip,
Each is electrically connected to a metal stem or a metal post provided with an LED chip. Then, a fluorescent material that absorbs light from the LED chip and converts the wavelength is included in a resin mold member that covers the LED chip.
【０００７】ＬＥＤチップからの発光を波長変換した発
光ダイオードとして、青色系の発光ダイオードの発光
と、その発光を吸収し黄色系を発光する蛍光体からの発
光との混色により白色系が発光可能な発光ダイオードな
どとすることができる。これらの発光ダイオードは、白
色系を発光する発光ダイオードとして利用した場合にお
いても十分な輝度を発光する発光ダイオードとすること
ができる。[0007] As a light-emitting diode obtained by wavelength-converting the light emitted from the LED chip, a white light can be emitted by mixing the light emitted from a blue light-emitting diode with the light emitted from a phosphor that absorbs the emitted light and emits a yellow light. It can be a light emitting diode or the like. These light emitting diodes can emit light with sufficient luminance even when used as light emitting diodes that emit white light.
【０００８】[0008]
【発明が解決する課題】発光ダイオードによって励起さ
れる蛍光体は、蛍光染料、蛍光顔料さらには有機、無機
化合物などから様々なものが挙げられる。また、蛍光体
は、発光素子からの発光波長を波長の短いものから長い
波長へと変換する、あるいは発光素子からの発光波長を
波長の長いものから短い波長へと変換するものとがあ
る。The fluorescent substance excited by the light emitting diode includes various kinds of fluorescent dyes, fluorescent pigments, and organic and inorganic compounds. Some phosphors convert the light emission wavelength from a light emitting element from a short wavelength to a long wavelength, or convert the light emission wavelength from a light emitting element from a long wavelength to a short wavelength.
【０００９】しかしながら、波長の長いものから短い波
長へと変換する場合、変換効率が極めて悪く実用に向か
ない。また、ＬＥＤチップ周辺に近接して配置された蛍
光体は、太陽光よりも約３０倍から４０倍にも及ぶ強照
射強度の光線にさらされる。特に、発光素子であるＬＥ
Ｄチップを高エネルギーバンドギャップを有する半導体
を用い蛍光体の変換効率向上や蛍光体の使用量を減らし
た場合においては、ＬＥＤチップから発光した光が可視
光域にあるといっても光エネルギーが必然的に高くな
る。この場合、発光強度を更に高め長期にわたって使用
すると、蛍光体自体が劣化しやすい。蛍光体が劣化する
と色調がずれる、あるいは蛍光体が黒ずみ光の外部取り
出し効率が低下する場合がある。同様にＬＥＤチップの
近傍に設けられた蛍光体は、ＬＥＤチップの昇温や外部
環境からの加熱など高温にもさらされる。さらに、発光
ダイオードは、一般的に樹脂モールドに被覆されてはい
るものの外部環境からの水分の進入などを完全に防ぐこ
とや製造時に付着した水分を完全に除去することはでき
ない。蛍光体によっては、このような水分が発光素子か
らの高エネルギー光や熱によって蛍光体物質の劣化を促
進する場合もある。また、イオン性の有機染料に至って
はチップ近傍では直流電界により電気泳動を起こし、色
調が変化する可能性がある。したがって、本願発明は上
記課題を解決し、より高輝度、長時間の使用環境下にお
いても発光光率の低下や色ずれの極めて少ない発光ダイ
オードを提供することを目的とする。However, when converting from a long wavelength to a short wavelength, the conversion efficiency is extremely poor and not suitable for practical use. In addition, the phosphor disposed close to the periphery of the LED chip is exposed to a light beam having a strong irradiation intensity that is about 30 to 40 times that of sunlight. In particular, the light emitting element LE
In the case where the D chip is made of a semiconductor having a high energy band gap and the conversion efficiency of the phosphor is improved or the amount of the phosphor used is reduced, the light energy is reduced even if the light emitted from the LED chip is in the visible light range. Inevitably will be higher. In this case, if the emission intensity is further increased and used for a long period of time, the phosphor itself tends to deteriorate. When the phosphor is deteriorated, the color tone may be deviated, or the efficiency of taking out the darkened light from the phosphor may decrease. Similarly, the phosphor provided near the LED chip is also exposed to a high temperature such as an increase in the temperature of the LED chip or heating from an external environment. Further, although the light emitting diode is generally covered with a resin mold, it cannot completely prevent moisture from entering from an external environment or the like and cannot completely remove moisture attached during manufacturing. Depending on the fluorescent substance, such moisture may accelerate the deterioration of the fluorescent substance due to high-energy light or heat from the light emitting element. Further, in the case of an ionic organic dye, electrophoresis is caused by a DC electric field in the vicinity of the chip, and the color tone may be changed. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a light emitting diode with a reduced luminance and a very small color shift even in a high-luminance, long-time use environment.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本願発明の請求項１の発
光ダイオードは、マウント・リードのカップ内に配置さ
せた発光層を窒化ガリウム系化合物半導体とするＬＥＤ
チップと、このＬＥＤチップに導電性ワイヤーを用いて
電気的に接続されるインナー・リードと、ＬＥＤチップ
の発光によって励起されて発光する発光体を含有する透
明樹脂であってカップ内に充填されているコーティング
部材と、コーティング部材、ＬＥＤチップ、導電性ワイ
ヤー及びマウント・リ−ドとインナ一・リードの少なく
とも一部を被覆するモールド部材とを有する。ＬＥＤチ
ップの発光スペクトルは、４００ｎｍから５３０ｎｍに
発光ピークのある、単色性ピーク波長のものである。蛍
光体は（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５
Ｏ１２：Ｃｅである。ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦
１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択される少なくとも１種で
ある。ＬＥＤチップからの光及び蛍光体からの光は、モ
ールド部材を透過して、白色系に発光可能な状態となっ
ている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode comprising agallium nitride-based compound semiconductor as a light emitting layer disposed in a cup of a mount lead.
A chip, an inner lead electrically connected to the LED chip by using a conductive wire, and a transparent resin containing a luminous body that emits light when excited by light emission of the LED chip, and is filled in the cup. And a mold member that covers at least a part of the coating member, the LED chip, the conductive wire, and the mount leads and the inner leads. The emission spectrum of the LED chip has a monochromatic peak wavelength having an emission peak from 400 nm to 530 nm.firefly
Light body(RE 1-x Sm x) 3 (Al y Ga 1-y) 5
O12: Ce.However, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦
1, RE is at least one selected from Y and Gd
is there. The light from the LED chip and the light from the phosphor pass through the mold member and are in a state capable of emitting white light.
【００１１】また、本発明の請求項２の発光ダイオード
は、モールド部材に、レンズ効果のある形状のものを使
用し、さらに、請求項３の発光ダイオードは、透明樹脂
に、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンから選択さ
れる一種のものを使用する。In the light emitting diode according to the second aspect of the present invention, a mold member having a shape having a lens effect is used, and in the light emitting diode according to the third aspect, an epoxy resin or a urea resin is used as a transparent resin. , A kind selected from silicone.
【００１２】さらにまた、本願発明の請求項４に記載す
る発光ダイオードは、モールド部材に、コーティング部
材を構成している透明樹脂と同じ部材を用いている。Further, in the light emitting diode according to a fourth aspect of the present invention, the same member as the transparent resin constituting the coating member is used for the mold member.
【００１３】また、本発明の請求項５の発光ダイオード
は、コーティング部に、表面側からＬＥＤチップ側に、
蛍光体を徐々に多くしている。[0013] The light emitting diode according to claim 5 of the present invention has a coating portion, a surface side and an LED chip side.
Phosphors are gradually increasing.
【００１４】さらに、本発明の請求項６に記載する発光
ダイオードは、ＬＥＤチップとモールド部材とを有す
る。ＬＥＤチップは、チップタイプＬＥＤの筺体内に配
置させている発光層を窒化ガリウム系化合物半導体とす
る。モールド部材は、透明樹脂をＬＥＤチップを配設し
ている筺体内に充填させたもので、ＬＥＤチップの発光
に励起されて発光する蛍光体を含有している。ＬＥＤチ
ップの発光スペクトルは、４００ｎｍから５３０ｎｍに
発光ピークのある単色性ピーク波長を示す。蛍光体は
（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）
５Ｏ１２：Ｃｅである。ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦
１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択される少なくとも１種で
ある。ＬＥＤチップからの光及び蛍光体からの光は、モ
ールド部材を透過して、白色系が発光可能である。Further, the light emission according to claim 6 of the present invention.
The diode has an LED chip and a mold member
You. The LED chip is located inside the chip-type LED housing.
Light emitting layerGallium nitride based compound semiconductorToss
You. The mold member has a transparent resin and LED chips
LED chips emit light
And a phosphor that emits light when excited. LED switch
Emission spectrum from 400 nm to 530 nm
This shows a monochromatic peak wavelength having an emission peak.Phosphor
(RE1-xSmx)3(AlyGa1-y)
5O12: Ce.However, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦
1, RE is at least one selected from Y and Gd
is there.The light from the LED chip and the light from the phosphor are
The white light can be emitted through the shield member.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本願発明者は、種々の実験の結
果、可視光域における光エネルギーが比較的高いＬＥＤ
チップからの発光光をフォトルミネセンス蛍光体によっ
て色変換させる発光ダイオードにおいて、特定の半導体
及び蛍光体を選択することにより高輝度、長時間の使用
時における光効率低下や色ずれを防止できることを見出
し本願発明を成すに至った。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of various experiments, the present inventor has found that an LED having a relatively high light energy in the visible light region is used.
In a light-emitting diode in which light emitted from a chip is color-converted by a photoluminescent phosphor, it has been found that by selecting a specific semiconductor and phosphor, it is possible to prevent a reduction in light efficiency and color shift during long-time use by selecting a specific semiconductor and phosphor. The present invention has been accomplished.
【００１６】すなわち、発光ダイオードに用いられるＬ
ＥＤチップとしては、 １．ＬＥＤチップの発光特性が長期間の使用に対して安
定していること。 ２．蛍光体を励起させ二次的な放出を行うのに十分な高
輝度、高エネルギーの単色性ピーク波長を効率よく発光
可能であることが求められる。また、発光ダイオードに
用いられるフォトルミネセンス蛍光体としては、 １．耐光性に優れていることが要求される。特に、半導
体発光素子などの微小領域から強放射されるために太陽
光の約３０倍から４０倍にもおよぶ強照射強度にも十分
耐える必要がある。 ２．発光素子との混色を利用するため紫外線ではなく青
色系発光で効率よく発光すること。 ３．混色を考慮して緑色系から赤色系の光が発光可能な
こと。 ４．発光素子近傍に配置されるため温度特性が良好であ
ること。 ５．色調が組成比あるいは複数の蛍光体の混合比で連続
的に変えられること。 ６．発光ダイオードの利用環境に応じて耐候性があるこ
となどの特長を有することが求められる。That is, L used for the light emitting diode
As an ED chip, The light emission characteristics of the LED chip are stable for long-term use. 2. It is required that a monochromatic peak wavelength of high luminance and high energy enough to excite the phosphor and perform secondary emission can be efficiently emitted. The photoluminescent phosphor used for the light emitting diode includes: Excellent light fastness is required. In particular, since it is strongly radiated from a minute area such as a semiconductor light emitting element, it is necessary to sufficiently withstand a strong irradiation intensity of about 30 to 40 times that of sunlight. 2. Efficiently emits blue light instead of ultraviolet light because it utilizes color mixture with light emitting elements. 3. Green to red light can be emitted in consideration of color mixing. 4. It has good temperature characteristics because it is arranged near the light emitting element. 5. The color tone can be continuously changed by a composition ratio or a mixture ratio of a plurality of phosphors. 6. It is required to have features such as weather resistance depending on the usage environment of the light emitting diode.
【００１７】これらの条件を満たすものとして本願発明
の発光ダイオードは、発光層に高エネルギーバンドギャ
ップを有する窒化ガリウム系化合物半導体素子と、フォ
トルミネセンス蛍光体である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とを組み
合わせる。これにより発光素子から放出された可視光域
における高エネルギー光を長時間その近傍で高輝度に照
射した場合であっても発光色の色ずれや発光輝度の低下
が極めて少ない発光ダイオードとすることができるもの
である。特に、窒化物系化合物半導体としてＩｎＧａＮ
の青色発光と、セリウムで付活されたイットリウム・ア
ルミニウム・ガーネット系蛍光体の吸収スペクトルとは
非常に良く一致している。また、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の発
する蛍光とＩｎＧａＮの青色光の混色は、演色性の良い
良質の白色を得るという点において他の組み合わせには
ない極めて特異な性能を有する。The light emitting diode of the present invention satisfying these conditions is a gallium nitride based compound semiconductor device having a high energy band gap in a light emitting layer, and a yttrium / aluminum activated by cerium which is a photoluminescent phosphor.・ Combine with garnet phosphor. Thus, even when high-energy light in the visible light range emitted from the light-emitting element is irradiated with high luminance in the vicinity of the light for a long time, a light-emitting diode with extremely little color shift of the emission color and a decrease in emission luminance can be obtained. You can do it. In particular, InGaN is used as a nitride-based compound semiconductor.
And the absorption spectrum of the yttrium-aluminum-garnet-based phosphor activated with cerium match very well. In addition, the mixture of the fluorescence emitted by the yttrium-aluminum-garnet-based phosphor activated with cerium and the blue light of InGaN is an extremely unique performance unlike any other combination in that a good white color with good color rendering properties is obtained. Having.
【００１８】具体的な発光ダイオードの一例を図１に示
し、さらに、チップタイプＬＥＤのの断面図を図２に示
す。チップタイプＬＥＤの筐体２０４内に窒化ガリウム
系半導体を用いたＬＥＤチップ２０２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２０３とし
て金線をＬＥＤチップ２０２の各電極と筐体に設けられ
た各電極２０５とにそれぞれ電気的に接続させてある。
（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）
５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体をエポキシ樹脂中に混合分散させ
たものをＬＥＤチップ、導電性ワイヤーなどを外部応力
などから保護するモールド部材２０１として均一に硬化
形成させる。このような発光ダイオードに電力を供給さ
せることによってＬＥＤチップ２０２を発光させる。Ｌ
ＥＤチップ２０２からの発光と、その発光によって励起
されたフォトルミネセンス蛍光体からの発光光との混色
により白色系などが発光可能な発光ダイオードとするこ
とができる。以下、本願発明の構成部材について詳述す
る。FIG. 1 shows an example of a specific light emitting diode, and FIG. 2 shows a sectional view of a chip type LED. An LED chip 202 using a gallium nitride-based semiconductor is fixed in a chip type LED housing 204 using an epoxy resin or the like. A gold wire as the conductive wire 203 is electrically connected to each electrode of the LED chip 202 and each electrode 205 provided on the housing.
(RE 1-x Sm x) 3 (Al y Ga 1-y)
A mixture of5 O12 : Ce phosphor dispersed in an epoxy resin is uniformly cured and formed as a mold member 201 for protecting LED chips, conductive wires and the like from external stress and the like. By supplying power to such a light emitting diode, the LED chip 202 emits light. L
A light-emitting diode capable of emitting white light or the like can be obtained by mixing light emitted from the ED chip 202 with light emitted from the photoluminescent phosphor excited by the light emitted. Hereinafter, the constituent members of the present invention will be described in detail.
【００１９】 （蛍光体） 本願発明の発光ダイオードに用いられるフォトルミネセ
ンス蛍光体は、半導体発光層から発光された可視光や紫
外線で励起されて発光するフォトルミネセンス蛍光体で
ある。フォトルミネセンス蛍光体は、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
である。(Phosphor) The photoluminescence phosphor used in the light emitting diode of the present invention is a photoluminescence phosphor that emits light when excited by visible light or ultraviolet light emitted from a semiconductor light emitting layer. Off Otoruminesensu phosphoris yttrium-aluminum-garnet fluorescent material activated bycell helium.
【００２０】本明細書においてイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光体は特に広義に解釈するものと
し、イットリウムの一部あるいは全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、
Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも
１つの元素に置換し、あるいは、アルミニウムの一部あ
るいは全体を、ＧａとＩｎの何れかまたは両方で置換す
る蛍光体を含む広い意味に使用する。In the present specification, the yttrium / aluminum / garnet-based phosphor is to be interpreted particularly broadly, and a part or the whole of yttrium is made of Lu, Sc,
Substituted with at least one element selected from the group consisting of La, Gd and Sm, or used in a broad sense including a phosphor in which part or all of aluminum is substituted with one or both of Ga and In.
【００２１】更に詳しくは、（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）
３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０≦ｘ
＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択される少
なくとも一種）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、ボディーカラー
が黄色であるフォトルミネセンス蛍光体から発光する光
が補色関係にある場合、ＬＥＤチップからの発光と、フ
ォトルミネセンス蛍光体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。そのため
発光ダイオード外部には、ＬＥＤチップからの発光とフ
ォトルミネセンス蛍光体からの発光とがモールド部材を
透過する必要がある。したがって、フォトルミネセンス
蛍光体をスパッタリング法などにより形成させた蛍光体
の層などにＬＥＤチップを閉じこめ、フォトルミネセン
ス蛍光体層にＬＥＤチップからの光が透過する開口部を
１ないし２以上有する或いはＬＥＤチップからの光が透
過可能な如き薄膜とした構成の発光ダイオードとしても
良い。なお、スパッタリング法などにより形成させた蛍
光体は、コーティング部のバインダーを省略することも
できる。その膜厚で発光色を調整することもできる。ま
た、フォトルミネセンス蛍光体の粉体を樹脂や硝子中に
含有させＬＥＤチップからの光が透過する程度に薄く形
成させても良い。同様に、フォトルミネセンス蛍光体の
粉体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形成させても良い。フォトルミネセ
ンス蛍光体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
り白色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。[0021] Moreparticularly, (RE 1-x Sm x )
3 (Al y Ga 1-y ) 5 O 12: Ce ( where, 0 ≦ x
<1, 0 ≦ y ≦ 1, RE is at least one selected from Y and Gd). When the light emitted from the LED chip using the gallium nitride-based compound semiconductor and the light emitted from the photoluminescent phosphor whose body color is yellow have a complementary color relationship, the light emission from the LED chip and the photoluminescent phosphor When light emission from the light emitting device is mixed and displayed, white light emission color display can be performed. Therefore, outside the light emitting diode, light emitted from the LED chip and light emitted from the photoluminescent phosphor must pass through the mold member. Therefore, the LED chip is confined in a phosphor layer or the like in which a photoluminescent phosphor is formed by a sputtering method or the like, and the photoluminescent phosphor layer has one or more openings through which light from the LED chip transmits. The light emitting diode may be configured as a thin film through which light from the LED chip can pass. In the case of a phosphor formed by a sputtering method or the like, the binder in the coating portion can be omitted. The emission color can be adjusted by the film thickness. Further, the powder of the photoluminescent phosphor may be contained in a resin or glass so as to be thin enough to transmit light from the LED chip. Similarly, the powder of the photoluminescent phosphor may be contained in a resin or glass so as to be thin enough to transmit light from the LED chip. By variously adjusting the ratio, application and filling amount of the photoluminescent phosphor and the resin, and selecting the emission wavelength of the light emitting element, it is possible to provide an arbitrary color tone such as a light bulb color including white.
【００２２】さらに、フォトルミネセンス蛍光体の含有
分布は、混色性や耐久性にも影響する。すなわち、フォ
トルミネセンス蛍光体が含有されたコーティング部やモ
ールド部材の表面側からＬＥＤチップに向かってフォト
ルミネセンス蛍光体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、フォトルミネセンス蛍光体の含
有分布をＬＥＤチップからモールド部材表面側に向かっ
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
響がより少なくフォトルミネセンス蛍光体の劣化を抑制
することができる。このような、フォトルミネセンス蛍
光体の分布は、フォトルミネセンス蛍光体を含有する部
材、形成温度、粘度やフォトルミネセンス蛍光体の形
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
光体の分布濃度を、種々選択することができる。Further, the distribution of the content of the photoluminescent phosphor also affects the color mixing property and durability. That is, when the distribution concentration of the photoluminescent phosphor is high from the surface side of the coating portion or the mold member containing the photoluminescent phosphor toward the LED chip, it is less susceptible to moisture and the like from the external environment. It is easy to suppress deterioration due to moisture. On the other hand, when the distribution density of the photoluminescent phosphor increases from the LED chip toward the mold member surface side, the distribution of the photoluminescent phosphor is easily affected by moisture from the external environment, but the influence of heat generation from the LED chip, irradiation intensity, etc. is more. The deterioration of the photoluminescent phosphor can be suppressed to a small extent. Such distribution of the photoluminescent phosphor can be variously formed by adjusting the member containing the photoluminescent phosphor, the forming temperature, the viscosity, the shape of the photoluminescent phosphor, the particle size distribution, and the like. . Therefore, the distribution concentration of the phosphor can be variously selected depending on the use conditions and the like.
【００２３】本願発明の発光ダイオードのフォトルミネ
センス蛍光体は、特にＬＥＤチップと接する、あるいは
近接して配置され照射強度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ
−２以上１０Ｗ・ｃｍ−２以下においても高効率に十分
な耐光性を有し、優れた発光特性の発光ダイオードとす
ることができる。The photoluminescent phosphor of thelight-emitting diode of the present invention is particularly arranged in contact with or close to the LED chip and has an irradiation intensity of (Ee) = 3 W · cm.
Even in the range of −2 to 10 W · cm−2 , the light emitting diode has sufficient light resistance with high efficiency and excellent light emitting characteristics.
【００２４】本願発明に用いられるフォトルミネセンス
蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強
く、図４に示すように、励起スペクトルのピークを４５
０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピークも
図４に示すように、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍま
で裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。Since the photoluminescent phosphor used in the present invention has a garnet structure, it is resistant to heat, light and moisture, and has a peak of an excitation spectrum of 45 as shown in FIG.
It can be set to around 0 nm. Further, as shown in FIG. 4, the emission peak is near 580 nm and has a broad emission spectrum with a tail extending to 700 nm.
【００２５】また、本願発明の発光ダイオードのフォト
ルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）
を含有することにより、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。Ｇｄの含有量の増
加により、発光ピーク波長が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。すなわち、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低下する傾向にある。Further, the photoluminescent phosphor of thelight emitting diode of the present invention has Gd (gadolinium) in the crystal.
, It is possible to increase the excitation light emission efficiency in the long wavelength region of 460 nm or more. Due to the increase in the Gd content, the emission peak wavelength shifts to a longer wavelength, and the entire emission wavelength shifts to the longer wavelength side. That is, when a reddish luminescent color is required, it can be achieved by increasing the replacement amount of Gd. On the other hand, as Gd increases, the emission luminance of photoluminescence due to blue light tends to decrease.
【００２６】しかも、ガーネット構造を持ったイットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成の内、
Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側
にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換する
ことで、発光波長が長波長側にシフトする。Moreover, among the yttrium / aluminum / garnet-based phosphors having a garnet structure,
By substituting a part of Al with Ga, the emission wavelength shifts to the shorter wavelength side. Further, by substituting a part of Y in the composition with Gd, the emission wavelength shifts to the longer wavelength side.
【００２７】ＡｌをＧａに置換させる場合、発光効率と
発光波長を考慮してＡｌ：Ｇａ＝６：４から１：１の間
の比率に設定することが好ましい。同様に、Ｙの一部を
Ｇｄで置換することはＹ：Ｇｄ＝９：１から１：９の範
囲の比率に設定することが好ましく、４：１から２：３
の範囲に設定することがより好ましい。Ｇｄへの置換が
２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくな
る。また、Ｇｄへの置換が６割以上では、赤み成分が増
えるものの輝度が急激に低下する傾向にある。特に、Ｌ
ＥＤチップの発光波長によるがイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光体の組成の内Ｙ：Ｇｄ＝４：１
から２：３の範囲とすることにより１種類のイットリウ
ム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を用いて黒体放
射軌跡におおよそ沿って白色光が発光可能な発光ダイオ
ードとすることができる。なお、Ｙ：Ｇｄ＝２：３より
多く１：４では輝度は低くなるものの電球色が発光可能
な発光ダイオードとすることができる。また、Ｃｅの含
有（置換）は、０．００３から０．２含有させることに
より相対発光輝度が７０％以上となる。（なお、相対発
光輝度は、ｑ＝０．０３の蛍光体の発光輝度を１００％
とした場合における発光輝度である。）０．００３未満
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が低下し、逆に、０．２より大
きくなると濃度消光が生ずる。（濃度消光とは、蛍光体
の輝度を高めるため付活材の濃度を増加していくと、あ
る最適値以上の濃度では発光強度が低下することをい
う。）When Al is replaced with Ga, it is preferable to set the ratio of Al: Ga = 6: 4 to 1: 1 in consideration of luminous efficiency and luminous wavelength. Similarly, replacing a part of Y with Gd is preferably set to a ratio of Y: Gd = 9: 1 to 1: 9, preferably from 4: 1 to 2: 3.
It is more preferable to set in the range. If the substitution with Gd is less than 20%, the green component is large and the red component is small. When the substitution with Gd is 60% or more, the luminance tends to sharply decrease although the red component increases. In particular, L
Depending on the emission wavelength of the ED chip, Y: Gd = 4: 1 in the composition of the yttrium-aluminum-garnet phosphor.
By setting the ratio to 2: 3, a light emitting diode capable of emitting white light approximately along the blackbody radiation locus can be obtained by using one kind of yttrium aluminum garnet phosphor. When Y: Gd is more than 2: 3 and 1: 4, the luminance can be reduced, but the light emitting diode can emit a light bulb color. Further, when Ce is contained (substituted) in a content of 0.003 to 0.2, the relative emission luminance becomes 70% or more. (The relative light emission luminance is 100% of the light emission luminance of the phosphor with q = 0.03.)
It is the light emission luminance in the case of. If the value is less than 0.003, the number of photoluminescence excitation centers by Ce decreases, and the luminance decreases. Conversely, if the value exceeds 0.2, concentration quenching occurs. (The term “concentration quenching” means that when the concentration of the activator is increased to increase the luminance of the phosphor, the emission intensity decreases at a concentration higher than a certain optimum value.)
【００２８】本願発明の発光ダイオードのフォトルミネ
センス蛍光体は、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。また、２５４
ｎｍや３６５ｎｍなどのＨｇ輝線ではほとんど励起され
ず４５０ｎｍ付近などの青色系ＬＥＤチップからの光に
よる励起効率が高い。したがって、長波長側の強度がＧ
ｄ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。Thelight emitting color of the photoluminescent phosphor of thelight emitting diode of the present invention can be continuously adjusted by changing the composition as described above. Also, 254
Hg emission lines such as nm and 365 nm are hardly excited, and the excitation efficiency by light from a blue LED chip at around 450 nm is high. Therefore, the intensity on the long wavelength side is G
Ideal conditions for converting blue light emission of the nitride semiconductor into white light emission, such as being continuously changed by the composition ratio of d, are provided.
【００２９】表１は、本願発明に用いられるフォトルミ
ネセンス蛍光体の組成と発光特性の一例を示す。（な
お、測定条件は、４６０ｎｍの青色光で励起して観測し
てある。また、輝度と効率は、相対値で表してある。）Table 1 shows an example of the composition and emission characteristics of the photoluminescent phosphor used in the present invention. (Note that the measurement conditions were observed by excitation with blue light of 460 nm. The luminance and efficiency are represented by relative values.)
【００３０】[0030]
【表１】[Table 1]
【００３１】また、窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥ
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・ガーネット蛍光体（ＹＡＧ）に希土類元素の
サマリウム（Ｓｍ）を含有させたフォトルミネセンス蛍
光体と、を有する発光ダイオードと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。In addition, LE using a gallium nitride based semiconductor
A light emitting diode having a D chip and a photoluminescent phosphor containing a rare earth element samarium (Sm) in a yttrium aluminum garnet phosphor (YAG) activated with cerium further increases the light efficiency. Can be improved.
【００３２】このようなフォトルミネセンス蛍光体は、
Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ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。Such a photoluminescent phosphor is
As a raw material of Y, Gd, Ce, Sm, Al and Ga, an oxide or a compound which easily becomes an oxide at a high temperature is used, and these are sufficiently mixed in a stoichiometric ratio to obtain a raw material. Or
A mixture of a coprecipitated oxide obtained by calcining a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, and Sm in an acid at a stoichiometric ratio with oxalic acid, aluminum oxide, and gallium oxide is mixed. To obtain a mixed raw material. An appropriate amount of a fluoride such as ammonium fluoride is mixed into the crucible as a flux, and the mixture is put in a crucible in air at a temperature of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 minutes.
It can be obtained by calcining for a time to obtain a calcined product, then ball-milling the calcined product in water, washing, separating, drying, and finally passing through a sieve.
【００３３】Ｓｍを含有する（Ｙ１−ｐ−ｑ−ｒＧｄｐ
ＣｅｑＳｍｒ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体は、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、高温度におけるフォトル
ミネセンス蛍光体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を増加してフォトルミネセンス蛍光
体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
光体の高温（２００°Ｃ）における発光輝度の相対値
（％）で表している。）Containing Sm (Y1- pqr Gdp
Ce q Sm r) 3 Al 5 O 12 phosphor, lowering of the temperature characteristics is small regardless of the increase in the content of Gd. By including Sm in this way, the emission luminance of the photoluminescent phosphor at a high temperature is greatly improved. The degree of the improvement increases as the content of Gd increases. That is, it was found that a composition in which Gd was increased and redness was imparted to the emission color tone of the photoluminescent phosphor was more effective in improving the temperature characteristics by including Sm. (Note that the temperature characteristic is represented by a relative value (%) of the emission luminance of the same phosphor at a high temperature (200 ° C.) with respect to the excitation emission luminance at room temperature (25 ° C.) of 450 nm blue light. Yes.)
【００３４】Ｓｍの含有量は０．０００３≦ｒ≦０．０
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。The content of Sm is 0.0003 ≦ r ≦ 0.0
In the range of 8, the temperature characteristic is preferably 60% or more. When r is smaller than this range, the effect of improving the temperature characteristics is reduced. When r is larger than this range, the temperature characteristic is deteriorated. In the range of 0.0007 ≦ r ≦ 0.02, the temperature characteristic is most preferably 80% or more.
【００３５】本願発明の発光ダイオードにおいてこのよ
うなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上の（ＲＥ
１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ
フォトルミネセンス蛍光体を混合させてもよい。すなわ
ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２
種類以上の（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧ
ａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅフォトルミネセンス蛍光体を
混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。こ
れに、カラーフィルターを用いることによりフルカラー
液晶表示装置用としても利用できる。In the light emitting diode of the present invention, two or more kinds of such photoluminescent phosphors are used.
1-x Sm x) 3 ( Al y Ga 1-y) 5 O 12: Ce
Photoluminescent phosphors may be mixed. That is, the contents of Al, Ga, Y, and Gd and Sm are different.
Or more(RE 1-x Sm x) 3 (Al y G
a1-y )5 O12 : Ce photoluminescent phosphor can be mixed to increase the RGB wavelength component. By using a color filter, it can be used for a full-color liquid crystal display device.
【００３６】 （ＬＥＤチップ１０２、２０２、７０２） ＬＥＤチップは、図１に示すように、モールド部材１０
４に埋設される。本願発明の発光ダイオードに用いられ
るＬＥＤチップとは、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を効率良く励起
できる窒化物系化合物半導体である。ここで、窒化物系
化合物半導体（一般式ＩｎｉＧａｊＡｌｋＮ、但し、０
≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）としては、Ｉ
ｎＧａＮや各種不純物がドープされたＧａＮを始め、種
々のものが含まれる。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、ＭＩ
Ｓ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。特に、本願発明におい
ては、ＬＥＤチップの活性層をＩｎＧａＮの単一量子井
戸構造とすることにより、フォトルミネセンス蛍光体の
劣化がなく、より高輝度に発光する発光ダイオードとし
て利用することができる。(LED Chips 102, 202, 702) As shown in FIG.
4 buried. The LED chip used in the light-emitting diode of the present invention is a nitride-based compound semiconductor that can efficiently excite a yttrium-aluminum-garnet-based phosphor activated with cerium. Here, the nitride-based compound semiconductor (formulaIn iGa jAl k N, where 0
≦ i, 0 ≦ j, 0 ≦ k, i + j + k = 1)
Various things are included, including nGaN and GaN doped with various impurities. LED chips, which are light emitting elements,
A semiconductor such as InGaN is formed as a light emitting layer on a substrate by MOCVD or the like. The structure of the semiconductor is MI
Homo structure having S junction, PIN junction, PN junction, etc.,
Examples include a heterostructure or a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal thereof. Also, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed as a thin film in which a quantum effect occurs can be used. In particular, in the present invention, by forming the active layer of the LED chip with a single quantum well structure of InGaN, the LED can be used as a light emitting diode that emits light with higher luminance without deterioration of the photoluminescent phosphor.
【００３７】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。When a gallium nitride-based compound semiconductor is used, sapphire, spinel, SiC, S
Materials such as i and ZnO are used. In order to form gallium nitride having good crystallinity, a sapphire substrate is preferably used. GaN, AlN on this sapphire substrate
And the like, and a gallium nitride semiconductor having a PN junction is formed thereon. Gallium nitride-based semiconductors exhibit N-type conductivity without being doped with impurities. When a desired N-type gallium nitride semiconductor is formed, for example, to improve luminous efficiency, Si, G
It is preferable to appropriately introduce e, Se, Te, C, and the like.
On the other hand, when forming a P-type gallium nitride semiconductor, P
Type dopants Zn, Mg, Be, Ca, Sr, B
a and the like are doped. Gallium nitride based compound semiconductors
Since it is difficult to form a P-type by simply doping with a P-type dopant, it is preferable to form the P-type by introducing a P-type dopant by heating with a furnace, irradiating a low-speed electron beam, irradiating a plasma, or the like after introducing the P-type dopant. After the exposed surfaces of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are formed by etching or the like, each electrode having a desired shape is formed on the semiconductor layer by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like.
【００３８】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。Next, the formed semiconductor wafer or the like is directly full-cut by a dicing saw in which a blade having a diamond blade is rotated, or after a groove having a width larger than the width of the blade is cut (half cut). The semiconductor wafer is broken by external force. Alternatively, an extremely thin scribe line (meridian) is drawn on the semiconductor wafer, for example, in a checkerboard pattern by a scriber in which a diamond needle at the tip reciprocates linearly, and then the wafer is cut by an external force and cut into chips from the semiconductor wafer. Thus, an LED chip that is a gallium nitride-based compound semiconductor can be formed.
【００３９】本願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、フォトルミネセンス蛍光体との補
色関係や樹脂劣化等を考慮して発光素子の発光波長は４
００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以
上４９０ｎｍ以下がより好ましい。ＬＥＤチップとフォ
トルミネセンス蛍光体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。本願発明の白色系発光ダイオードの発光スペク
トルを図３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ＬＥＤチップによって励起されたフォ
トルミネセンスの発光である。なお、本願発明のＬＥＤ
チップに加えて、蛍光体を励起しないＬＥＤチップを一
緒に用いることもできる。In the case of emitting white light in the light emitting diode of the present invention, the light emission wavelength of the light emitting element is 4 in consideration of the complementary color relationship with the photoluminescent phosphor and the deterioration of the resin.
The thickness is preferably from 00 nm to 530 nm, more preferably from 420 nm to 490 nm. In order to further improve the efficiency of the LED chip and the efficiency of the photoluminescent phosphor, the thickness is more preferably 450 nm or more and 475 nm or less. FIG. 3 shows an emission spectrum of the white light emitting diode of the present invention. Light emission having a peak near 450 nm is light emission from the LED chip, and light emission having a peak near 570 nm is light emission of photoluminescence excited by the LED chip. The LED of the present invention
In addition to the chips, LED chips that do not excite the phosphor can also be used.
【００４０】具体的には、フォトルミネセンス蛍光体が
励起可能な窒化物系化合物半導体であるＬＥＤチップに
加えて、フォトルミネセンス蛍光体を実質的に励起しな
い発光層がガリウム燐、ガリウムアルミニウム砒素、ガ
リウム砒素燐やインジュウムガリウムアルミニウム燐な
どであるＬＥＤチップを配置させる。フォトルミネセン
ス蛍光体を励起しないＬＥＤチップからの光は、蛍光体
自体に吸収されることなく外部に放出される。そのた
め、効率よく紅白が発光可能な発光ダイオードなどとす
ることができる。Specifically, in addition to the LED chip which is a nitride-based compound semiconductor capable of exciting the photoluminescent phosphor, the light emitting layer which does not substantially excite the photoluminescent phosphor is formed of gallium phosphide, gallium aluminum arsenide. And an LED chip made of gallium arsenide phosphorus or indium gallium aluminum phosphorus. Light from the LED chip that does not excite the photoluminescent phosphor is emitted outside without being absorbed by the phosphor itself. Therefore, a light emitting diode or the like that can efficiently emit red and white can be provided.
【００４１】 （導電性ワイヤー１０３、２０３） 導電性ワイヤー１０３、２０３としては、ＬＥＤチップ
１０２、２０２の電極とのオーミック性、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／（ｓ）（ｃｍ２）
（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃ
ａｌ／（ｓ）（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。特
に、蛍光体が含有されたコーティング部と蛍光体が含有
されていないモールド部材との界面で導電性ワイヤーが
断線しやすい。それぞれ同一材料を用いたとしても蛍光
体が入ることにより実質的な熱膨張量が異なるため断線
しやすいと考えられる。そのため、導電性ワイヤーの直
径は、２５μｍ以上がより好ましく、発光面積や扱い易
さの観点から３５μｍ以下がより好ましい。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Ｌ
ＥＤチップの電極と、インナー・リード及びマウント・
リードなどと、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。(Conductive Wires 103, 203) The conductive wires 103, 203 are required to have good ohmic properties, mechanical connectivity, electrical conductivity, and thermal conductivity with the electrodes of the LED chips 102, 202. .
The thermal conductivity is 0.01 cal / (s) (cm2 )
(° C./cm) or more, more preferably 0.5 c
al / (s) (cm2 ) (° C./cm) or more. In addition, the diameter of the conductive wire is preferably Φ10 μm or more and Φ45 μm or less in consideration of workability and the like. In particular, the conductive wire is likely to be broken at the interface between the coating portion containing the phosphor and the mold member not containing the phosphor. Even if the same material is used, it is considered that disconnection is likely to occur because the amount of thermal expansion is substantially different due to the inclusion of the phosphor. Therefore, the diameter of the conductive wire is more preferably 25 μm or more, and more preferably 35 μm or less from the viewpoint of the light emitting area and ease of handling. Specific examples of such conductive wires include conductive wires using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum and alloys thereof. Such conductive wires are each
ED chip electrode, inner lead and mount
Leads and the like can be easily connected by wire bonding equipment.
【００４２】 （マウント・リード１０５） マウント・リード１０５としては、ＬＥＤチップ１０２
を配置させるものであり、ダイボンド機器などで積載す
るのに十分な大きさがあれば良い。また、ＬＥＤチップ
を複数設置しマウント・リードをＬＥＤチップの共通電
極として利用する場合においては、十分な電気伝導性と
ボンディングワイヤー等との接続性が求められる。ま
た、マウント・リード上のカップ内にＬＥＤチップを配
置すると共に蛍光体を内部に充填させる場合は、近接し
て配置させた別の発光ダイオードからの光により疑似点
灯することを防止することができる。(Mount Lead 105) As the mount lead 105, the LED chip 102 is used.
And it is sufficient that it is large enough to be loaded by die bonding equipment or the like. Further, when a plurality of LED chips are provided and the mount leads are used as a common electrode of the LED chips, sufficient electric conductivity and connectivity with a bonding wire or the like are required. In addition, when the LED chip is arranged in the cup on the mount lead and the phosphor is filled inside, it is possible to prevent the false lighting by light from another light emitting diode arranged in the vicinity. .
【００４３】ＬＥＤチップ１０２とマウント・リード１
０５のカップ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チップなどによりマウント・リードと接着させ
ると共に電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カ
ーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。
さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるため
にＬＥＤチップが配置されるマウント・リードの表面を
鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場
合の表面粗さは、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下が好まし
い。また、マウント・リード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、マウント・リード上に
複数のＬＥＤチップを積置する場合は、ＬＥＤチップか
らの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求めら
れる。具体的には、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）
（℃／ｃｍ）以上が好ましくより好ましくは ０．５ｃ
ａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。これ
らの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫
入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げら
れる。LED chip 102 and mount lead 1
Adhesion to the cup 05 can be performed with a thermosetting resin or the like. Specifically, an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, and the like can be given. Further, in order to adhere to the mount leads and electrically connect them with a face-down LED chip or the like, an Ag paste, a carbon paste, a metal bump, or the like can be used.
Further, in order to improve the light use efficiency of the light emitting diode, the surface of the mount lead on which the LED chip is arranged may be mirror-like, and the surface may have a reflection function. In this case, the surface roughness is preferably 0.1S or more and 0.8S or less. Further, the specific electric resistance of the mount lead is preferably 300 μΩ-cm or less, more preferably,
3 μΩ-cm or less. Also, when a plurality of LED chips are mounted on the mount leads, good heat conductivity is required because the amount of heat generated from the LED chips increases. Specifically, 0.01 cal / (s) (cm2 )
(° C./cm) or more, more preferably 0.5 c
al / (s) (cm2 ) (° C./cm) or more. Materials satisfying these conditions include iron, copper, copper with iron, copper with tin, and ceramics with metallized patterns.
【００４４】 （インナー・リード１０６） インナー・リード１０６としては、マウント・リード１
０５上に配置されたＬＥＤチップ１０２と接続された導
電性ワイヤー１０３との接続を図るものである。マウン
ト・リード上に複数のＬＥＤチップを設けた場合は、各
導電性ワイヤー同士が接触しないよう配置できる構成と
する必要がある。具体的には、マウント・リードから離
れるに従って、インナー・リードのワイヤーボンディン
グさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウ
ント・リードからより離れたインナー・リードと接続さ
せる導電性ワイヤーの接触を防ぐことができる。導電性
ワイヤーとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して１．
６Ｓ以上１０Ｓ以下が好ましい。インナー・リードの先
端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリ
ードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させて
もよく、あるいは全てのインナー・リードを形成させた
後にインナー・リード上部の一部を削ることによって形
成させても良い。さらには、インナー・リードを打ち抜
き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面
の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。(Inner Lead 106) As the inner lead 106, the mount lead 1 is used.
The connection between the LED chip 102 and the conductive wire 103 connected to the LED chip 102 is provided. In the case where a plurality of LED chips are provided on the mount lead, it is necessary to arrange the conductive wires so that the conductive wires do not contact each other. Specifically, as the distance from the mount lead increases, the area of the end face of the inner lead to which wire bonding is performed can be increased to prevent contact of the conductive wire connected to the inner lead further away from the mount lead. it can. The roughness of the connection end face with the conductive wire is determined in consideration of the adhesion.
6S or more and 10S or less are preferable. In order to form the tip of the inner lead into various shapes, the shape of the lead frame may be determined in advance with a mold and formed by punching, or after all the inner leads are formed, the upper part of the inner lead may be formed. May be formed by cutting a part of. Further, after the inner lead is punched and formed, a desired end face area and end face height can be simultaneously formed by pressing from the end face direction.
【００４５】インナー・リードは、導電性ワイヤーであ
るボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が
良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３
００μΩ−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材料として
は、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッ
キしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。The inner leads are required to have good connectivity with a conductive wire such as a bonding wire and good electrical conductivity. The specific electric resistance is 3
00 μΩ-cm or less, more preferably 3 μΩ
−cm or less. Materials satisfying these conditions include iron, copper, copper with iron, copper with tin, and aluminum, iron, and copper plated with copper, gold, and silver.
【００４６】 （コーティング部１０１） 本願発明に用いられるコーティング部１０１とは、モー
ルド部材１０４とは別にマウント・リードのカップに設
けられるものでありＬＥＤチップの発光を変換するフォ
トルミネセンス蛍光体が含有されるものである。コーテ
ィング部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。また、フォトルミネセンス蛍
光体と共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。(Coating Unit 101) The coating unit 101 used in the present invention is provided on a cup of a mount lead separately from the mold member 104 and contains a photoluminescent phosphor that converts light emission of an LED chip. Is what is done. As a specific material of the coating portion, a transparent resin having excellent weather resistance, such as an epoxy resin, a urea resin, or silicone, or glass is suitably used. Further, a diffusing agent may be contained together with the photoluminescent phosphor. As a specific diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, or the like is suitably used.
【００４７】 （モールド部材１０４） モールド部材１０４は、発光ダイオードの使用用途に応
じてＬＥＤチップ１０２、導電性ワイヤー１０３、フォ
トルミネセンス蛍光体が含有されたコーティング部１０
１などを外部から保護するために設けることができる。
モールド部材は、一般には樹脂を用いて形成させること
ができる。また、フォトルミネセンス蛍光体を含有させ
ることによって視野角を増やすことができるが、樹脂モ
ールドに拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップ
１０２からの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすこ
とができる。更にまた、モールド部材１０４を所望の形
状にすることによってＬＥＤチップからの発光を集束さ
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１０４は複数積層した構造
でもよい。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さ
らには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組
み合わせた物である。モールド部材１０４の具体的材料
としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコ
ーン樹脂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。また、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。さらに、拡散剤に加えてモールド部材
中にもフォトルミネセンス蛍光体を含有させることもで
きる。したがって、フォトルミネセンス蛍光体はモール
ド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部など
に含有させて用いてもよい。また、コーティング部をフ
ォトルミネセンス蛍光体が含有された樹脂、モールド部
材を硝子などとした異なる部材を用いて形成させても良
い。この場合、生産性良くより水分などの影響が少ない
発光ダイオードとすることができる。また、屈折率を考
慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用
いて形成させても良い。本願発明においてモールド部材
に拡散剤や着色剤を含有させることは、発光観測面側か
ら見た蛍光体の着色を隠すことができる。なお、蛍光体
の着色とは、本願発明のフォトルミネセンス蛍光体が強
い外光からの光のうち、青色成分を吸収し発光する。そ
のため黄色に着色しているように見えることである。特
に、凸レンズ形状などモールド部材の形状によっては、
着色部が拡大されて見えることがある。このような着色
は、意匠上など好ましくない場合がある。モールド部材
に含有された拡散剤は、モールド部材を乳白色に着色剤
は所望の色に着色することで着色を見えなくさせること
ができる。したがって、このような発光観測面側からフ
ォトルミネセンス蛍光体の色が観測されることはない。
また、ＬＥＤチップから放出される光の主発光波長が４
３０ｎｍ以上では、光安定化剤である紫外線吸収剤をモ
ールド部材中に含有させた方が耐候性上より好ましい。(Mold Member 104) The mold member 104 is formed of the LED chip 102, the conductive wire 103, and the coating portion 10 containing the photoluminescent phosphor according to the application of the light emitting diode.
1 and the like can be provided for protection from the outside.
The mold member can be generally formed using a resin. The viewing angle can be increased by including the photoluminescent phosphor, but the directivity from the LED chip 102 can be relaxed and the viewing angle can be further increased by including the diffusing agent in the resin mold. Furthermore, by forming the mold member 104 into a desired shape, it is possible to have a lens effect of converging or diffusing light emitted from the LED chip. Therefore, the mold member 104 may have a laminated structure. Specifically, the shape is a convex lens shape, a concave lens shape, an elliptical shape as viewed from the light emission observation surface, or a combination of a plurality of shapes. As a specific material of the mold member 104, a transparent resin excellent in weather resistance, such as an epoxy resin, a urea resin, or a silicone resin, or glass is preferably used. As the diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide and the like are preferably used. Further, in addition to the diffusing agent, a photoluminescent phosphor can be contained in the mold member. Therefore, the photoluminescent phosphor may be contained in the mold member, or may be contained in other coating portions or the like. Alternatively, the coating portion may be formed using a resin containing a photoluminescent phosphor, and a mold member made of a different material such as glass. In this case, a light emitting diode with less influence of moisture or the like can be obtained with high productivity. Further, the mold member and the coating portion may be formed using the same member in consideration of the refractive index. In the present invention, when the mold member contains a diffusing agent or a coloring agent, the coloring of the phosphor viewed from the emission observation surface side can be hidden. Note that the coloring of the phosphor means that the photoluminescent phosphor of the present invention absorbs a blue component of light from strong external light and emits light. Therefore, it appears to be colored yellow. In particular, depending on the shape of the mold member such as a convex lens shape,
The colored portion may appear enlarged. Such coloring may be undesirable in design or the like. The diffusing agent contained in the mold member can make the mold member milky white and the colorant in a desired color, thereby making the coloring invisible. Therefore, the color of the photoluminescent phosphor is not observed from such a light emission observation surface side.
Also, the main emission wavelength of light emitted from the LED chip is 4
When the thickness is 30 nm or more, it is more preferable to include an ultraviolet absorber as a light stabilizer in the mold member from the viewpoint of weather resistance.
【００４８】 （表示装置） 本願発明の発光ダイオードをＬＥＤ表示器に利用した場
合、ＲＧＢをそれぞれ発光する発光ダイオードの組み合
わせだけによるＬＥＤ表示器よりも、より高精細に白色
系表示させることができる。従来の装置が、３個の発光
ダイオードで白色表示するのに対して、本発明の発光ダ
イオードを使用する装置は１個の発光ダイオードで白色
表示できるからである。すなわち、従来の表示装置は、
発光ダイオードを組み合わせて白色系などを混色表示さ
せるためには、ＲＧＢの各発光ダイオードをそれぞれ同
時に発光せざるを得ない。そのため赤色系、緑色系、青
色系のそれぞれ単色表示した場合に比べて、一画素あた
りの表示領域が大きくなる。したがって、白色系の表示
の場合においては、ＲＧＢ単色のモノクローム表示に比
較して、高精細に表示させることができない。また、白
色系の表示は各発光ダイオードの発光出力を調節して表
示させるため、各半導体の温度特性などを考慮し種々調
整しなければならない。さらに、混色による表示である
が故にＬＥＤ表示器の視認する方向や角度によって、Ｒ
ＧＢの発光ダイオードが部分的に遮光され表示色が変わ
る場合もある。本願発明の発光ダイオードをＲＧＢの発
光ダイオードに代えて使用する表示装置は、より高精細
化が可能となると共に、安定して白色系に発光でき、さ
らに、色むらを少なくできる特長がある。また、本発明
の発光ダイオードは、ＲＧＢの各発光ダイオードととも
に使用することもできる。この表示装置は、輝度を向上
させることができる。(Display) When the light emitting diode of the present invention is used for an LED display, a white display can be displayed with higher definition than an LED display using only a combination of light emitting diodes that respectively emit RGB light. This is because the device using the light emitting diode of the present invention can display white light with one light emitting diode, while the conventional device displays white light with three light emitting diodes. That is, the conventional display device is
In order to display a mixed color of a white color or the like by combining the light emitting diodes, each of the RGB light emitting diodes must emit light simultaneously. For this reason, the display area per pixel is larger than in the case of displaying a single color of red, green, and blue. Therefore, in the case of white display, it is not possible to display with higher definition compared to monochrome display of RGB single color. In addition, since white display is displayed by adjusting the light emission output of each light emitting diode, various adjustments must be made in consideration of the temperature characteristics of each semiconductor. Furthermore, since the display is based on mixed colors, the R and R depend on the viewing direction and angle of the LED display.
In some cases, the GB light emitting diodes are partially shielded from light to change the display color. A display device in which the light emitting diode of the present invention is used in place of the RGB light emitting diode has features that higher definition can be achieved, white light can be stably emitted, and color unevenness can be reduced. Further, the light emitting diode of the present invention can be used together with each light emitting diode of RGB. This display device can improve luminance.
【００４９】また、本願発明の発光ダイオードを用いた
ＬＥＤ表示器を図５に示す。この図のＬＥＤ表示器は、
本願発明の白色系発光ダイオードのみを用いて、白黒用
のＬＥＤ表示装置に使用される。白黒用のＬＥＤ表示器
は、本願発明の発光ダイオード５０１のみをマトリック
ス状などに配置している。この図のＬＥＤ表示器を備え
る表示装置は、ＲＧＢの発光ダイオードを備えない。こ
のため、ＲＧＢ発光ダイオード用の複数の駆動回路を必
要としない。複数の駆動回路に代わって、白色系発光ダ
イオード用の駆動回路で、ＬＥＤ表示器を駆動できる。FIG. 5 shows an LED display using the light emitting diode of the present invention. The LED display in this figure is
It is used for a black-and-white LED display device using only the white light emitting diode of the present invention. The LED display for black and white has only the light emitting diodes 501 of the present invention arranged in a matrix or the like. The display device including the LED display of FIG. 1 does not include the RGB light emitting diodes. Therefore, a plurality of drive circuits for RGB light emitting diodes are not required. An LED display can be driven by a drive circuit for a white light emitting diode instead of a plurality of drive circuits.
【００５０】ＬＥＤ表示器は、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。駆動回路を図６に示す。駆動回路は、入
力される表示データを一時的に記憶させる画像データー
記憶手段であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ、Ａｃｃｅｓｓ、
Ｍｅｍｏｒｙ）６０３と、ＲＡＭ６０３に記憶されるデ
ータから、ＬＥＤ表示器６０１のそれぞれの発光ダイオ
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６０４と、階調制御回路６０４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６０２とを備える。階調制御回路６０４
は、ＲＡＭ６０３に記憶されるデータからＬＥＤ表示器
６０１の発光ダイオード点灯時間を演算して点滅させる
パルス信号を出力する。The LED display is electrically connected to a driving circuit, such as a lighting circuit. A display or the like capable of displaying various images by an output pulse from the drive circuit can be provided. FIG. 6 shows the drive circuit. The drive circuit is a RAM (Random, Access, RAM) which is image data storage means for temporarily storing input display data.
Memory 603, a gradation control circuit 604 for calculating a gradation signal for lighting each light emitting diode of the LED display 601 to a predetermined brightness from data stored in the RAM 603, and a gradation control circuit 604. And a driver 602 which is turned on by the output signal of the light emitting diode to turn on the light emitting diode. Gradation control circuit 604
Calculates the light emitting diode lighting time of the LED display 601 from the data stored in the RAM 603 and outputs a pulse signal for blinking.
【００５１】したがって、白黒用のＬＥＤ表示器は、Ｒ
ＧＢのフルカラー表示器と異なり、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、安価にＲＧＢの
発光ダイオードの特性に伴う色むらなどのないディスプ
レイとすることができるものである。また、従来の赤
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。Therefore, the LED display for black and white is R
Unlike the GB full-color display, the circuit configuration can be simplified and the definition can be increased. Therefore, a display can be obtained at low cost without color unevenness due to the characteristics of the RGB light emitting diodes. Further, compared to the conventional LED display using only red and green, it is less irritating to human eyes and is suitable for long-time use.
【００５２】本願発明の発光ダイオードは、白色発光ダ
イオード（Ｗ）として図９の如く、ＲＧＢにそれぞれ発
光する発光ダイオードに加えて使用することもできる。
図中９００は、ＬＥＤ表示器の一部を表し９００が一絵
素を構成する。このＬＥＤ表示器は、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。駆動回路は、モノクロームの表示
装置と同じように、入力される表示データを一時的に記
憶させる、画像データー記憶手段であるＲＡＭ（Ｒａｎ
ｄｏｍ、Ａｃｃｅｓｓ、Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭに記
憶されるデータから各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、各発光
ダイオードを点灯させるドライバーとを備える。ただ
し、この駆動回路は、ＲＧＢと白色系に発光する発光ダ
イオードに専用の回路を必要とする。階調制御回路は、
ＲＡＭに記憶されるデータから、それぞれの発光ダイオ
ードの点灯時間を演算して、点滅させるパルス信号を出
力する。ここで、白色系の表示を行う場合は、ＲＧＢ各
発光ダイオードを点灯するパルス信号のパルス幅を短
く、あるいは、パルス信号のピーク値を低く、あるいは
全くパルス信号を出力しない。他方、それを補償するよ
うに白色系発光ダイオードにパルス信号を出力する。こ
れにより、ＬＥＤ表示器の白色を表示する。The light-emitting diode of the present invention can be used as a white light-emitting diode (W) in addition to the light-emitting diodes which respectively emit light of RGB as shown in FIG.
In the figure, reference numeral 900 denotes a part of the LED display, and 900 constitutes one picture element. This LED display is electrically connected to a driving circuit, such as a lighting circuit. A display or the like capable of displaying various images by an output pulse from the drive circuit can be provided. The drive circuit is a RAM (Ran) as image data storage means for temporarily storing input display data, similarly to a monochrome display device.
dom, Access, Memory) and a gradation control circuit for calculating a gradation signal for lighting each light emitting diode to a predetermined brightness from data stored in the RAM;
A driver that is switched by the output signal of the gradation control circuit and turns on each light emitting diode. However, this drive circuit requires a dedicated circuit for light emitting diodes that emit light in RGB and white light. The gradation control circuit
The lighting time of each light emitting diode is calculated from the data stored in the RAM, and a pulse signal for blinking is output. Here, when a white display is performed, the pulse width of the pulse signal for lighting each of the RGB light emitting diodes is reduced, the peak value of the pulse signal is reduced, or no pulse signal is output. On the other hand, a pulse signal is output to the white light emitting diode so as to compensate for it. Thereby, the white color of the LED display is displayed.
【００５３】したがって、白色系発光ダイオードを所望
の輝度で点灯させるためのパルス信号を演算する階調制
御回路としてＣＰＵを別途備えることが好ましい。階調
制御回路から出力されるパルス信号は、白色系発光ダイ
オードのドライバーに入力されてドライバーをスイッチ
ングさせる。ドライバーがオンになると白色系発光ダイ
オードが点灯され、オフになると消灯される。Therefore, it is preferable to separately provide a CPU as a gradation control circuit for calculating a pulse signal for lighting the white light emitting diode with desired luminance. The pulse signal output from the gradation control circuit is input to the driver of the white light emitting diode to switch the driver. The white light emitting diode is turned on when the driver is turned on, and is turned off when the driver is turned off.
【００５４】 （信号機） 本願発明の発光ダイオードを表示装置の１種である信号
機として利用した場合、長時間安定して発光させること
が可能であると共に発光ダイオードの一部が消灯しても
色むらなどが生じないという特長がある。本願発明の発
光ダイオードを用いた信号機の概略構成として、導電性
パターンが形成された基板上に白色系発光ダイオードを
配置させる。このような発光ダイオードを直列又は直並
列に接続された発光ダイオードの回路を発光ダイオード
群として扱う。発光ダイオード群を２つ以上用いそれぞ
れ渦巻き状に発光ダイオードを配置させる。全ての発光
ダイオードが配置されると円状に全面に配置される。各
発光ダイオード及び基板から外部電力と接続させる電源
コードをそれぞれ、ハンダにより接続させた後、鉄道用
信号用の筐体内に固定させる。ＬＥＤ表示器は、遮光部
材が付いたアルミダイキャストの筐体内に配置され表面
にシリコーンゴムの充填材で封止されている。筐体の表
示面は、白色レンズを設けてある。また、ＬＥＤ表示器
の電気的配線は、筐体の裏面からゴムパッキンを通し筐
体内を密閉する。これにより白色系信号機を形成するこ
とができる。本願発明の発光ダイオードを、複数の群に
分け中心部から外側に向け輪を描く渦巻き状などに配置
し、並列接続させることでより信頼性が高い信号機とさ
せることができる。中心部から外側に向け輪を描くとは
連続的に輪を描くものも断続的に配置するものをも含
む。したがって、ＬＥＤ表示器の表示面積などにより配
置される発光ダイオードの数や発光ダイオード群の数を
種々選択することができる。この信号機により、一方の
発光ダイオード群や一部の発光ダイオードが何らかのト
ラブルにより消灯したとしても他方の発光ダイオード群
や残った発光ダイオードにより信号機を円形状に均一に
発光させることが可能となるものである。また、色ずれ
が生ずることもない。渦巻き状に配置してあることから
中心部を密に配置することができ電球発光の信号と何ら
違和感なく駆動させることができる。(Signal Signal) When the light emitting diode of the present invention is used as a signal signal which is a kind of a display device, it is possible to stably emit light for a long time and color unevenness even if a part of the light emitting diode is turned off. There is a feature that such does not occur. As a schematic configuration of a traffic light using a light emitting diode of the present invention, a white light emitting diode is arranged on a substrate on which a conductive pattern is formed. A light emitting diode circuit in which such light emitting diodes are connected in series or in series / parallel is treated as a light emitting diode group. Two or more light emitting diode groups are used, and light emitting diodes are arranged in a spiral shape. When all the light emitting diodes are arranged, they are arranged in a circle on the entire surface. After connecting the power cords to be connected to the external power from the respective light emitting diodes and the board by soldering, the power cords are fixed in a railway signal housing. The LED display is disposed in an aluminum die-cast housing provided with a light-shielding member, and the surface thereof is sealed with a silicone rubber filler. The display surface of the housing is provided with a white lens. Further, the electrical wiring of the LED display is sealed through the rubber packing from the back surface of the housing to seal the inside of the housing. Thereby, a white traffic light can be formed. The light-emitting diodes of the present invention are divided into a plurality of groups, arranged in a spiral shape drawing a ring from the center to the outside, and connected in parallel, whereby a more reliable signal can be obtained. The drawing of a ring from the center to the outside includes one that continuously draws a ring and one that is arranged intermittently. Therefore, it is possible to variously select the number of light emitting diodes and the number of light emitting diode groups arranged according to the display area of the LED display. With this traffic light, even if one light emitting diode group or some light emitting diodes are turned off due to some trouble, the other light emitting diode group or the remaining light emitting diode can make the traffic light emit uniformly in a circular shape. is there. Also, no color shift occurs. Since they are arranged in a spiral shape, the central portion can be arranged densely and can be driven without any uncomfortable feeling with a signal of light emission of a bulb.
【００５５】 （面状発光光源） 本願発明の発光ダイオードは、図７に示すように、面状
発光光源とすることもできる。図に示す面状発光光源の
発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光体をコーテ
ィング部や導光板上の散乱シート７０６に含有させる。
あるいはバインダー樹脂と共に散乱シート７０６に塗布
などさせシート状７０１に形成しモールド部材を省略し
ても良い。具体的には、絶縁層及び導電性パターンが形
成されたコの字形状の金属基板７０３内にＬＥＤチップ
７０２を固定する。ＬＥＤチップと導電性パターンとの
電気的導通を取った後、フォトルミネセンス蛍光体をエ
ポキシ樹脂と混合攪拌しＬＥＤチップ７０２が積載され
た金属基板７０３上に充填させる。こうして固定された
ＬＥＤチップは、アクリル性導光板７０４の端面にエポ
キシ樹脂などで固定される。導光板７０４の一方の主面
上には、蛍現象防止のため白色散乱剤が含有されたフィ
ルム状の反射部材７０７を配置させてある。同様に、導
光板の裏面側全面やＬＥＤチップが配置されていない端
面上にも反射部材７０５を設け発光効率を向上させてあ
る。これにより、ＬＣＤのバックライトとして十分な明
るさを得られる面状発光光源の発光ダイオードとするこ
とができる。液晶表示装置として利用する場合は、導光
板７０４の主面上に不示図の透光性導電性パターンが形
成された硝子基板間に注入された液晶装置を介して配さ
れた偏光板により構成させることができる。以下、本願
発明の実施例について説明するが、本願発明は具体的実
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。(Surface Light Emitting Light Source) As shown in FIG. 7, the light emitting diode of the present invention may be a surface light emitting light source. The light emitting diode of the planar light source shown in the figure contains a photoluminescent phosphor in a coating portion or a scattering sheet 706 on a light guide plate.
Alternatively, it may be applied to the scattering sheet 706 together with the binder resin to form a sheet 701, and the mold member may be omitted. Specifically, the LED chip 702 is fixed in a U-shaped metal substrate 703 on which an insulating layer and a conductive pattern are formed. After establishing electrical continuity between the LED chip and the conductive pattern, the photoluminescent phosphor is mixed and agitated with the epoxy resin to fill the metal substrate 703 on which the LED chip 702 is mounted. The LED chip fixed in this way is fixed to the end face of the acrylic light guide plate 704 with an epoxy resin or the like. On one main surface of the light guide plate 704, a film-like reflecting member 707 containing a white scattering agent is arranged to prevent a fluorescent phenomenon. Similarly, a reflection member 705 is provided on the entire rear surface of the light guide plate or on the end surface where the LED chips are not arranged to improve the light emission efficiency. Thus, a light emitting diode of a planar light source capable of obtaining sufficient brightness as a backlight of an LCD can be obtained. When used as a liquid crystal display device, the light guide plate 704 is constituted by a polarizing plate disposed via a liquid crystal device injected between glass substrates having a light-transmitting conductive pattern (not shown) formed on a main surface of the light guide plate 704. Can be done. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to only specific embodiments.
【００５６】[0056]
（実施例１） 発光素子として発光ピークが４５０ｎｍ、半値幅３０ｎ
ｍのＩｎＧａＮ半導体を発光層に用いた。ＬＥＤチップ
は、洗浄させたサファイア基板上に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法で窒化物系化合物半導体を成膜させ
ることにより形成させた。成膜時に、ドーパントガスと
してＳｉＨ４とＣｐ２Ｍｇと、を切り換えることによっ
てＮ型導電性やＰ型導電性を有する窒化ガリウム半導体
を形成させる。半導体発光素子としては、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の活性層を形成した。（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
ファ層としてある。また、Ｐ型半導体は、成膜後４００
℃以上でアニールさせてある。）(Example 1) A light emitting element has a light emission peak of 450 nm and a half width of 30 n.
m InGaN semiconductors were used for the light emitting layer. In the LED chip, a TMG (trimethyl gallium) gas, a TMI (trimethyl indium) gas, a nitrogen gas, and a dopant gas are flowed together with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a nitride-based compound semiconductor is formed by MOCVD. Formed. At the time of film formation, a gallium nitride semiconductor having N-type conductivity or P-type conductivity is formed by switching between SiH4 and Cp2 Mg as a dopant gas. As a semiconductor light emitting device, a contact layer made of a gallium nitride semiconductor having N-type conductivity, a cladding layer made of a gallium aluminum nitride semiconductor having P-type conductivity, and a contact layer made of a gallium nitride semiconductor having P-type conductivity are provided. Formed. A non-doped InGaN active layer having a thickness of about 3 nm and a single quantum well structure was formed between a contact layer having N-type conductivity and a cladding layer having P-type conductivity. (Note that a gallium nitride semiconductor is formed on a sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. Further, a P-type semiconductor is
Annealed above ℃. )
【００５７】エッチングにより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ＬＥＤチップを形成させた。After exposing the surface of each PN semiconductor by etching, each electrode was formed by sputtering. After a scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus completed, the wafer was divided by external force to form LED chips as light emitting elements.
【００５８】銀メッキした銅製リードフレームの先端に
カップを有するマウント・リードにＬＥＤチップをエポ
キシ樹脂でダイボンディングした。ＬＥＤチップの各電
極とマウント・リード及びインナー・リードと、をそれ
ぞれ直径が３０μｍの金線でワイヤーボンディングし電
気的導通を取った。An LED chip was die-bonded to a mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame using an epoxy resin. Each electrode of the LED chip, the mount lead and the inner lead were wire-bonded with a gold wire having a diameter of 30 μm to establish electrical continuity.
【００５９】一方、フォトルミネセンス蛍光体は、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。フォ
トルミネセンス蛍光体は、Ｙ（イットリウム）がＧｄ
（ガドリニウム）で約２割置換されたイットリウム・ア
ルミニウム酸化物として（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ
５Ｏ１２：Ｃｅが形成された。なお、Ｃｅの置換は、
０．０３であった。On the other hand, the photoluminescent phosphor is Y,
A solution obtained by dissolving rare earth elements of Gd and Ce in an stoichiometric ratio in an acid was coprecipitated with oxalic acid. A co-precipitated oxide obtained by calcining this and aluminum oxide are mixed to obtain a mixed raw material. This was mixed with ammonium fluoride as a flux, packed in a crucible, and fired in air at a temperature of 1400 ° C. for 3 hours to obtain a fired product. Ball-mill the fired product in water,
It was washed, separated, dried and finally formed through a sieve. The photoluminescent phosphor is such that Y (yttrium) is Gd
(Y0.8 Gd0.2 )3 Al as yttrium aluminum oxide substituted by about 20% with (gadolinium)
5 O12 : Ce was formed. In addition, the substitution of Ce is
0.03.
【００６０】形成された（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ
５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体８０重量部、エポキシ樹脂１００
重量部をよく混合してスラリーとさせた。このスラリー
をＬＥＤチップが配置されたマウント・リード上のカッ
プ内に注入させた。注入後、フォトルミネセンス蛍光体
が含有された樹脂を１３０℃１時間で硬化させた。こう
してＬＥＤチップ上に厚さ１２０μのフォトルミネセン
ス蛍光体が含有されたコーティング部が形成された。な
お、コーティング部には、ＬＥＤチップに向かってフォ
トルミネセンス蛍光体が徐々に多くしてある。照射強度
は、約３．５Ｗ／ｃｍ２であった。その後、さらにＬＥ
Ｄチップやフォトルミネセンス蛍光体を外部応力、水分
及び塵芥などから保護する目的でモールド部材として透
光性エポキシ樹脂を形成させた。モールド部材は、砲弾
型の型枠の中にフォトルミネセンス蛍光体のコーティン
グ部が形成されたリードフレームを挿入し透光性エポシ
キ樹脂を混入後、１５０℃５時間にて硬化させた。こう
して形成された発光ダイオードは、発光観測正面から視
認するとフォトルミネセンス蛍光体のボディーカラーに
より中央部が黄色っぽく着色していた。The formed (Y0.8 Gd0.2 )3 Al
5 O12 : 80 parts by weight of Ce phosphor, epoxy resin 100
The parts by weight were mixed well to form a slurry. This slurry was poured into a cup on the mount lead on which the LED chip was placed. After the injection, the resin containing the photoluminescent phosphor was cured at 130 ° C. for 1 hour. In this way, a coating portion containing the photoluminescent phosphor having a thickness of 120 μm was formed on the LED chip. In the coating portion, the photoluminescent phosphor is gradually increased toward the LED chip. The irradiation intensity was about 3.5 W / cm2 . After that, LE
A translucent epoxy resin was formed as a mold member for the purpose of protecting the D chip and the photoluminescent phosphor from external stress, moisture, dust, and the like. The mold member was cured at 150 ° C. for 5 hours after inserting a lead frame on which a coating portion of the photoluminescent phosphor was formed into a shell-shaped mold frame, mixing a translucent epoxy resin. When the light emitting diode thus formed was viewed from the front side of the light emission observation, the center portion was colored yellowish by the body color of the photoluminescent phosphor.
【００６１】こうして得られた白色系が発光可能な発光
ダイオードの色度点、色温度、演色性指数を測定した。
それぞれ、色度点（ｘ＝０．３０２、ｙ＝０．２８
０）、色温度８０８０Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝８７．
５と三波長型蛍光灯に近い性能を示した。また、発光効
率は９．５ｌｍ／ｗと白色電球並であった。さらに寿命
試験として温度２５℃６０ｍＡ通電、温度２５℃２０ｍ
Ａ通電、温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電の各試
験においても蛍光体に起因する変化は観測されず通常の
青色発光ダイオードと寿命特性に差がないことが確認で
きた。The chromaticity point, color temperature, and color rendering index of the thus obtained light emitting diode capable of emitting white light were measured.
The chromaticity points (x = 0.302, y = 0.28, respectively)
0), color temperature 8080K, Ra (color rendering index) = 87.
The performance was close to that of 5 and 3 wavelength fluorescent lamps. The luminous efficiency was 9.5 lm / w, which was equivalent to that of a white light bulb. Furthermore, as a life test, a temperature of 25 ° C. and a current of 60 mA, and a temperature of 25 ° C.
In each of the tests conducted at A and at 20 ° C. at a temperature of 60 ° C. and 90% RH, no change due to the phosphor was observed, and it was confirmed that there was no difference in the life characteristics from that of a normal blue light emitting diode.
【００６２】 （比較例１） フォトルミネセンス蛍光体を（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３
Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅから（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ、Ａｌと
した以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードの形
成及び寿命試験を行った。形成された発光ダイオードは
通電直後、実施例１と同様白色系の発光が確認されたが
輝度が低かった。また、寿命試験においては、約１００
時間で出力がゼロになった。劣化原因を解析した結果、
蛍光体が黒化していた。(Comparative Example 1) The photoluminescent phosphor was (Y0.8 Gd0.2 )3
The formation and life test of the light emitting diode were performed in the same manner as in Example 1 except that (ZnCd) S: Cu and Al were changed from Al5 O12 : Ce. Immediately after energization, white light emission was confirmed in the formed light emitting diode as in Example 1, but the luminance was low. In the life test, about 100
Output went to zero over time. As a result of analyzing the cause of deterioration,
The phosphor was blackened.
【００６３】これは、発光素子の発光光と蛍光体に付着
していた水分あるいは外部環境から進入した水分により
光分解し蛍光体結晶表面にコロイド状亜鉛金属を析出し
外観が黒色に変色したものと考えられる。温度２５℃２
０ｍＡ通電、温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電の
寿命試験結果を実施例１と共に図８に示す。輝度は初期
値を基準にしそれぞれの相対値を示す。また、実線が実
施例１であり破線が比較例１を示す。This is photodegradation by the light emitted from the light emitting element and moisture adhering to the phosphor or moisture entering from the external environment, depositing colloidal zinc metal on the phosphor crystal surface and changing the appearance to black. it is conceivable that. Temperature 25 ℃ 2
FIG. 8 shows a life test result together with Example 1 when 0 mA current was applied and the current was 20 mA at a temperature of 60 ° C. and 90% RH. The luminance indicates a relative value based on the initial value. The solid line is Example 1 and the broken line is Comparative Example 1.
【００６４】 （実施例２） ＬＥＤチップの窒化物系化合物半導体を実施例１よりも
Ｉｎの含有量を増やし発光ピークを４６０ｎｍとした。
同様にフォトルミネセンス蛍光体として実施例１よりも
Ｇｄの含有量を増やし（Ｙ０．６Ｇｄ０．４）３Ａｌ５
Ｏ１２：Ｃｅとした以外は実施例１と同様にして発光ダ
イオードを１００個形成し寿命試験を行った。Example 2 In the nitride-based compound semiconductor of the LED chip, the In content was increased from that of Example 1 so that the emission peak was 460 nm.
Similarly, as a photoluminescent phosphor, the content of Gd was increased from that of Example 1 (Y0.6 Gd0.4 )3 Al5.
Except for using O12 : Ce, 100 light emitting diodes were formed and a life test was performed in the same manner as in Example 1.
【００６５】こうして得られた白色系が発光可能な発光
ダイオードの色度点、色温度、演色性指数を測定した。
それぞれ、色度点（ｘ＝０．３７５、ｙ＝０．３７
０）、色温度４４００Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝８６．
０であった。さらに寿命試験においては、形成させた発
光ダイオード１００個平均で行った。寿命試験前の光度
を１００％とし１０００時間経過後における平均光度を
調べた。寿命試験後も９８．８％であり特性に差がない
ことが確認できた。この実施例のフォトルミネッセンス
蛍光体と、ＬＥＤチップ及び発光ダイオードの各発光ス
ペクトルを、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ
示している。The chromaticity point, color temperature, and color rendering index of the thus obtained light emitting diode capable of emitting white light were measured.
The chromaticity points (x = 0.375, y = 0.37, respectively)
0), color temperature 4400 K, Ra (color rendering index) = 86.
It was 0. Further, in the life test, an average of 100 formed light emitting diodes was performed. The luminous intensity before the life test was set to 100%, and the average luminous intensity after 1000 hours was examined. It was 98.8% after the life test, and it was confirmed that there was no difference in characteristics. FIGS. 10A, 10B, and 10C show the emission spectra of the photoluminescent phosphor of this example, the LED chip, and the light emitting diode, respectively.
【００６６】 （実施例３） フォトルミネセンス蛍光体をＹ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元
素に加えＳｍを含有させ（Ｙ０．３９Ｇｄ０．５７Ｃｅ
０．０３Ｓｍ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体とした以
外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個
形成した。この発光ダイオードを１３０℃の高温下にお
いて点灯させても実施例１の発光ダイオードと比較して
平均温度特性が８％ほど良好であった。Example 3 The photoluminescent phosphor was made to contain Sm in addition to the rare earth elements of Y, Gd, and Ce (Y0.39 Gd0.57 Ce)
100 light emitting diodes were formed in the same manner as in Example 1, except that the phosphor was0.03 Sm0.01 )3 Al5 O12 phosphor. Even when this light-emitting diode was turned on at a high temperature of 130 ° C., the average temperature characteristic was about 8% better than that of the light-emitting diode of Example 1.
【００６７】 （実施例４） 本願発明の発光ダイオードを図５のごとくＬＥＤ表示器
の１つであるディスプレイに利用した。実施例１と同様
にして形成させた発光ダイオードを銅パターンを形成さ
せたセラミックス基板上に、１６×１６のマトリックス
状に配置させた。基板と発光ダイオードとは自動ハンダ
実装装置を用いてハンダ付けを行った。次にフェノール
樹脂によって形成された筐体５０４内部に配置し固定さ
せた。遮光部材５０５は、筐体と一体成形させてある。
発光ダイオードの先端部を除いて筐体、発光ダイオー
ド、基板及び遮光部材の一部をピグメントにより黒色に
着色したシリコンゴム４０６によって充填させた。その
後、常温、７２時間でシリコンゴムを硬化させＬＥＤ表
示器を形成させた。このＬＥＤ表示器と、入力される表
示データを一時的に記憶させるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ、
Ａｃｃｅｓｓ、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。ＬＥＤ表
示器を駆動させ白黒ＬＥＤ表示装置として駆動できるこ
とを確認した。Example 4 The light emitting diode of the present invention was used for a display which is one of the LED displays as shown in FIG. Light emitting diodes formed in the same manner as in Example 1 were arranged in a 16 × 16 matrix on a ceramic substrate on which a copper pattern was formed. The substrate and the light emitting diode were soldered using an automatic solder mounting device. Next, it was arranged and fixed inside the housing 504 formed of a phenol resin. The light shielding member 505 is formed integrally with the housing.
Except for the tip of the light-emitting diode, the housing, the light-emitting diode, the substrate, and part of the light-shielding member were filled with silicon rubber 406 colored black by pigment. Thereafter, the silicone rubber was cured at room temperature for 72 hours to form an LED display. This LED display and a RAM (Random,
(Access, Memory) and data stored in the RAM, a gradation control circuit for calculating a gradation signal for lighting the light emitting diode to a predetermined brightness, and a light emitting diode which is switched by an output signal of the gradation control circuit to light the light emitting diode. An LED display device was constructed by electrically connecting a CPU driving means having a driver for driving the CPU. It was confirmed that the LED display was driven to be able to be driven as a monochrome LED display.
【００６８】 （実施例５） 実施例５の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光
体として一般式（Ｙ０．２Ｇｄ０．８）３Ａｌ
５Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光体を用いた以外は、実施
例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させ
た。こうして得られた発光ダイオードの色度点（平均
値）は（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．４２０）であり電球
色を発光することができた。また、実施例５の発光ダイ
オードは、実施例１の発光ダイオードと比較して輝度が
約４０％低くかった。しかし、寿命試験においては実施
例１と同様に優れた耐候性を示していた。この実施例の
フォトルミネッセンス蛍光体、ＬＥＤチップ及び発光ダ
イオードの各発光スペクトルを、図１１（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ示している。Example 5 The light emitting diode of Example 5 has a general formula (Y0.2 Gd0.8 )3 Al as a photoluminescent phosphor.
100 light-emitting diodes were formed in the same manner as in Example 1 except that the phosphor represented by5 O12 : Ce was used. The chromaticity point (average value) of the light-emitting diode thus obtained was (x = 0.450, y = 0.420), and it was possible to emit light of a bulb color. In addition, the light emitting diode of Example 5 was lower in luminance by about 40% than the light emitting diode of Example 1. However, in the life test, excellent weather resistance was shown as in Example 1. The respective emission spectra of the photoluminescent phosphor, LED chip and light emitting diode of this embodiment are shown in FIG.
(B) and (C) respectively.
【００６９】 （実施例６） 実施例６の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光
体として一般式Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光
体を用いた以外は、実施例１と同様にして発光ダイオー
ドを１００個形成させた。実施例６の発光ダイオード
は、実施例１の発光ダイオードと比較してやや黄緑色が
かった白色であった。しかし、寿命試験においては実施
例１と同様に優れた耐候性を示していた。この実施例の
フォトルミネッセンス蛍光体、ＬＥＤチップ及び発光ダ
イオードの各発光スペクトルを、図１２（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示している。Example 6 The light emitting diode of Example 6 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a phosphor represented by the general formula Y3 Al5 O12 : Ce was used as a photoluminescence phosphor. Thus, 100 light emitting diodes were formed. The light emitting diode of Example 6 was slightly yellowish greenish white compared to the light emitting diode of Example 1. However, in the life test, excellent weather resistance was shown as in Example 1. Each emission spectrum of the photoluminescent phosphor, LED chip and light emitting diode of this embodiment is shown in FIG.
(B) and (C).
【００７０】 （実施例７） 実施例７の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光
体として一般式Ｙ３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）
５Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光体を用いた以外は、実施
例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させ
た。実施例７の発光ダイオードは、緑色がかっており輝
度が低かった。しかし、寿命試験においては実施例１と
同様に優れた耐候性を示していた。この実施例のフォト
ルミネッセンス蛍光体、ＬＥＤチップ及び発光ダイオー
ドの各発光スペクトルを、順番に図１３（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示している。Example 7 The light-emitting diode of Example 7 has a general formula Y3 (Al0.5 Ga0.5 ) as a photoluminescent phosphor.
100 light-emitting diodes were formed in the same manner as in Example 1 except that the phosphor represented by5 O12 : Ce was used. The light emitting diode of Example 7 was greenish and had low brightness. However, in the life test, excellent weather resistance was shown as in Example 1. The respective emission spectra of the photoluminescent phosphor, the LED chip, and the light emitting diode of this embodiment are sequentially shown in FIG.
(B) and (C).
【００７１】 （実施例８） 実施例８の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光
体として一般式Ｇｄ３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ
１２：Ｃｅで表されるＹを含まない蛍光体を用いた以外
は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形
成させた。実施例８の発光ダイオードは、輝度が低い
が、寿命試験において実施例１と同様に優れた耐候性を
示していた。Example 8 The light-emitting diode of Example 8 has the general formula Gd3 (Al0.5 Ga0.5 )5 O as a photoluminescent phosphor.
12 : 100 light emitting diodes were formed in the same manner as in Example 1 except that a phosphor not containing Y represented by Ce was used. The light emitting diode of Example 8 had low luminance, but exhibited excellent weather resistance in the life test as in Example 1.
【００７２】 （実施例９） 実施例９の発光ダイオードは、フォトルミネッセンス蛍
光体として一般式Ｙ３Ｉｎ３Ｏ１２：Ｃｅで表されるＡ
ｌを含まない蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様に
して発光ダイオードを１００個形成させた。実施例９の
発光ダイオードは、輝度が低いが寿命試験において実施
例１と同様に優れた耐候性を示していた。Example 9 The light-emitting diode of Example 9 has a photoluminescent phosphor represented by A represented by the general formula Y3 In3 O12 : Ce.
100 light emitting diodes were formed in the same manner as in Example 1 except that a phosphor containing no l was used. The light emitting diode of Example 9 had low luminance, but exhibited excellent weather resistance in the life test as in Example 1.
【００７３】[0073]
【発明の効果】本願発明の発光ダイオードは、窒化ガリ
ウム系化合物半導体の発光素子と、特定の蛍光体を組み
合わせることにより長時間高輝度時の使用においても発
光効率が高い発光ダイオードを実現する。さらに、本願
発明の発光ダイオードは、信頼性や省電力化、小型化さ
らには色温度の可変性など車載や航空産業、一般電気機
器に表示の他に照明として新たな用途を開くことができ
る。特に、本願発明に用いられるフォトルミネセンス蛍
光体は、短残光であり１２０ｎsecという応答速度を有
する光源などとして利用することもできる。また、発光
色を白色にして、人間の目で長時間視認する場合には刺
激が少なく目に優しい発光ダイオードとすることができ
る。さらに、ＬＥＤチップは単色性ピーク波長を有する
といってもある程度のスペクトル幅を持つため演色性が
高い。広く光源として使用する場合には欠かせない長所
となる。即ち、発光ダイオードを用いてスペクトル幅の
広いスキャナー用の光源などとすることもできる。According to the present invention, the light emitting diode is made ofgallium nitride.
By combining a light-emitting element of acompound semiconductor with a specific phosphor, a light-emitting diode having high luminous efficiency even when used for a long time at high luminance is realized. Furthermore, the light-emitting diode of the present invention can be used for lighting, in addition to display on a vehicle, the aviation industry, and general electric equipment, such as reliability, power saving, size reduction, and color temperature variability. In particular, the photoluminescent phosphor used in the present invention can be used as a light source having a short afterglow and a response speed of 120 ns. In addition, when the luminescent color is white and the human eye visually recognizes the light for a long time, a light-emitting diode that is less stimulating and easy on the eyes can be obtained. Further, even though the LED chip has a monochromatic peak wavelength, it has a high spectral rendering because it has a certain spectral width. This is an essential advantage when used widely as a light source. That is, a light source for a scanner having a wide spectrum width using a light emitting diode can be used.
【００７４】特に、本願発明の発光ダイオードは、高輝
度、長時間の使用においても色ずれ、発光効率の低下が
極めて少ない白色系が発光可能な発光ダイオードとする
ことができる。また、樹脂劣化に伴う輝度の低下も抑制
させることができる。In particular, the light-emitting diode of the present invention can be a light-emitting diode capable of emitting white light with high luminance and extremely little reduction in luminous efficiency even when used for a long time. In addition, it is possible to suppress a decrease in luminance due to resin deterioration.
【００７５】本発明の発光ダイオードは、効率よく発光
することができる。すなわち、一般に、蛍光体は短波長
側から長波長側に変換させる方が効率がよい。また、発
光ダイオードにおいては紫外光が樹脂（モールド部材や
コーティング部材に樹脂を用いた場合）を劣化させるた
めに可視光の方が好ましい。本願発明は、可視光のうち
短波長側の青色光を利用し、フォトルミネセンス蛍光体
によってそれよりも長波長側の光に効率よく変換させる
ことができる。さらに、変換された光はＬＥＤチップか
ら放出される光よりも長波長側（すなわち、蛍光体から
の光エネルギーは、ＬＥＤチップのバンドギャプよりも
小さい）になっている。そのため、フォトルミネセンス
蛍光体などによって非発光観測面側であるマウント・リ
ード側などに反射散乱されてもＬＥＤチップに吸収され
にくい。そのためにフォトルミネセンス蛍光体により変
換された光が、ＬＥＤチップ側に向かったとしてもＬＥ
Ｄチップに吸収されずマウント・リードのカップなどで
反射され効率よく発光することが可能となる。The light emitting diode of the present invention can emit light efficiently. That is, in general, it is more efficient to convert the phosphor from the short wavelength side to the long wavelength side. In a light-emitting diode, visible light is more preferable because ultraviolet light deteriorates resin (when resin is used for a mold member or a coating member). The present invention utilizes blue light on the short wavelength side of visible light, and can efficiently convert it to light on the longer wavelength side by the photoluminescent phosphor. Furthermore, the converted light has a longer wavelength side than the light emitted from the LED chip (that is, the light energy from the phosphor is smaller than the band gap of the LED chip). Therefore, even if the light is reflected and scattered by the photoluminescent phosphor on the non-light-emitting observation surface side such as the mount lead side, it is hard to be absorbed by the LED chip. Therefore, even if the light converted by the photoluminescent phosphor goes to the LED chip side, the LE
The light is not absorbed by the D chip, is reflected by the mount lead cup, etc., and can emit light efficiently.
【００７６】本願発明の発光ダイオードは、高輝度、長
時間の使用においても色ずれ、発光効率の低下が極めて
少ない発光ダイオードなど種々の発光ダイオードとする
ことができることに加えて、発光ダイオードを複数近接
して配置した場合においても他方の発光ダイオードから
の光により蛍光体が励起され疑似点灯されることを防止
させることができる。また、ＬＥＤチップ自体の発光む
らを蛍光体により分散することができるためより均一な
発光光を有する発光ダイオードとすることができる。通
常、ＬＥＤチップから放出される光は、ＬＥＤに電力を
供給する電極を介して光が放出される。放出された光
は、ＬＥＤチップに形成された電極の陰となる。電極に
より一定の不要な発光パターンをとる。そのため全方位
的に均等に光を放出することができない。本願発明は、
フォトルミネセンス蛍光体によってＬＥＤチップからの
光を散乱させるため発光ダイオードから均一な発光をさ
せることができ不要な発光パターンをとることはない。The light-emitting diode of the present invention can be various light-emitting diodes such as a light-emitting diode having a high luminance and a color shift even when used for a long period of time, and having a very small decrease in luminous efficiency. Even in the case where the light emitting diodes are arranged in the same manner, it is possible to prevent the phosphor from being excited by the light from the other light emitting diode and being simulated. Further, since the uneven light emission of the LED chip itself can be dispersed by the phosphor, a light emitting diode having more uniform light emission can be obtained. Normally, light emitted from an LED chip is emitted via an electrode that supplies power to the LED. The emitted light becomes a shadow of an electrode formed on the LED chip. A certain unnecessary light emission pattern is obtained by the electrodes. Therefore, light cannot be emitted uniformly in all directions. The present invention is
Since the light emitted from the LED chip is scattered by the photoluminescent phosphor, uniform light emission can be performed from the light emitting diode, and an unnecessary light emitting pattern is not formed.
【図１】図１は、本願発明の発光ダイオードの模式的断
面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a light emitting diode of the present invention.
【図２】図２は、本願発明の他の発光ダイオードの模式
的断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of another light emitting diode of the present invention.
【図３】図３は、本願発明の発光ダイオードの発光スペ
クトルの一例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an emission spectrum of the light emitting diode of the present invention.
【図４】図４（Ａ）は、本願発明に使用されるフォトル
ミネセンス蛍光体の吸収スペクトルの一例を示し、図４
（Ｂ）は、本願発明に使用されるフォトルミネセンス蛍
光体の発光スペクトルの一例を示した図である。FIG. 4A shows an example of an absorption spectrum of a photoluminescent phosphor used in the present invention, and FIG.
(B) is a diagram showing an example of an emission spectrum of the photoluminescent phosphor used in the present invention.
【図５】図５は、本願発明の発光ダイオードを用いたＬ
ＥＤ表示装置の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a light emitting diode using the light emitting diode of the present invention;
It is a schematic diagram of an ED display device.
【図６】図６は、図５に用いられるＬＥＤ表示装置のブ
ロック図である。FIG. 6 is a block diagram of the LED display device used in FIG. 5;
【図７】図７は、本願発明の発光ダイオードを用いた別
のＬＥＤ表示装置の模式図である。FIG. 7 is a schematic view of another LED display device using the light emitting diode of the present invention.
【図８】図８（Ａ）は、本願発明の実施例１と比較のた
めに示した比較例１の発光ダイオードとの温度２５℃２
０ｍＡ通電における寿命試験を示し、図８（Ｂ）は、本
願発明の実施例１と比較のために示した比較例１の発光
ダイオードとの温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電
における寿命試験を示したグラフである。FIG. 8 (A) shows a temperature of 25 ° C.2 with a light emitting diode of Comparative Example 1 shown for comparison with Example 1 of the present invention.
FIG. 8B shows a life test at a current of 20 mA at a temperature of 60 ° C. and 90% RH with a light emitting diode of Comparative Example 1 shown for comparison with Example 1 of the present invention. It is a graph shown.
【図９】図９は、本願発明の発光ダイオードに加えＲＧ
Ｂがそれぞれ発光可能な発光ダイオードを一絵素として
配置させた表示装置の部分正面図である。FIG. 9 shows a light emitting diode of the present invention and RG
B is a partial front view of the display device in which light emitting diodes capable of emitting light are arranged as one picture element.
【図１０】 図１０（Ａ）は、（Ｙ０．６Ｇｄ０．４）３Ａｌ５Ｏ
１２：Ｃｅで表される実施例２のフォトルミネッセンス
蛍光体の発光スペクトルを示す。 図１０（Ｂ）は、主ピーク波長が４６０ｎｍを有する実
施例２のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。 図１０（Ｃ）は、実施例２の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示す。FIG. 10A shows (Y0.6 Gd0.4 )3 Al5 O
12 shows the emission spectrum of the photoluminescent phosphor of Example 2 represented by Ce. FIG. 10B shows an emission spectrum of the LED chip of Example 2 having a main peak wavelength of 460 nm. FIG. 10C shows an emission spectrum of the light emitting diode of Example 2.
【図１１】 図１１（Ａ）は、（Ｙ０．２Ｇｄ０．８）３Ａｌ５Ｏ
１２：Ｃｅで表される実施例５のフォトルミネッセンス
蛍光体の発光スペクトルを示す。 図１１（Ｂ）は、主ピーク波長が４５０ｎｍを有する実
施例５のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。 図１１（Ｃ）は、実施例５の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示す。FIG. 11A shows (Y0.2 Gd0.8 )3 Al5 O
12 shows the emission spectrum of the photoluminescent phosphor of Example 5 represented by Ce. FIG. 11B shows an emission spectrum of the LED chip of Example 5 having a main peak wavelength of 450 nm. FIG. 11C shows an emission spectrum of the light-emitting diode of Example 5.
【図１２】 図１２（Ａ）は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される実
施例６のフォトルミネッセンス蛍光体の発光スペクトル
を示す。 図１２（Ｂ）は、主ピーク波長が４５０ｎｍを有する実
施例６のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。 図１２（Ｃ）は、実施例６の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示す。FIG. 12A shows an emission spectrum of the photoluminescence phosphor of Example 6 represented by Y3 Al5 O12 : Ce. FIG. 12B shows an emission spectrum of the LED chip of Example 6 having a main peak wavelength of 450 nm. FIG. 12C shows an emission spectrum of the light emitting diode of Example 6.
【図１３】 図１３（Ａ）は、Ｙ３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ
１２：Ｃｅで表される実施例７のフォトルミネッセンス
蛍光体の発光スペクトルを示す。 図１３（Ｂ）は、主ピーク波長が４５０ｎｍを有する実
施例７のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。 図１３（Ｃ）は、実施例７の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示す。FIG. 13A shows Y3 (Al0.5 Ga0.5 )5 O
12 shows the emission spectrum of the photoluminescent phosphor of Example 7 represented by Ce. FIG. 13B shows an emission spectrum of the LED chip of Example 7 having a main peak wavelength of 450 nm. FIG. 13C shows an emission spectrum of the light-emitting diode of Example 7.
１０１、７０１・・・フォトルミネセンスが含有された
コーティング部 １０２、２０２、７０２・・・ＬＥＤチップ １０３、２０３・・・導電性ワイヤー １０４・・・モールド部材 １０５・・・マウント・リード １０６・・・インナー・リード ２０１・・・フォトルミネセンスが含有されたモールド
部材 ２０４・・・筐体 ２０５・・・筐体に設けられた電極 ５０１・・・発光ダイオード ５０４・・・筐体 ５０５・・・遮光部材 ５０６・・・充填材 ６０１・・・ＬＥＤ表示器 ６０２・・・ドライバー ６０３・・・ＲＡＭ ６０４・・・階調制御手段 ７０３・・・金属製基板 ７０４・・・導光板 ７０５、７０７・・・反射部材 ７０６・・・散乱シート101, 701: Coating portion containing photoluminescence 102, 202, 702: LED chip 103, 203: Conductive wire 104: Mold member 105: Mount lead 106・ Inner lead 201 ・ ・ ・ Mold member containing photoluminescence 204 ・ ・ ・ Case 205 ・ ・ ・ Electrode provided on the case 501 ・ ・ ・ Light emitting diode 504 ・ ・ ・ Case 505 ・ ・ ・Shielding member 506 Filler 601 LED display 602 Driver 603 RAM 604 Gradation control means 703 Metal substrate 704 Light guide plate 705, 707 ..Reflection member 706 ・ ・ ・ Scattering sheet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl.6 , DB name) H01L 33/00
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