JP2000294834A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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俊秀 前田
Tsugio Kawamichi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 白色発光がより一層高輝度で実現でき小型電
子機器への組み込みにも十分に対応できる白色発光の半
導体発光装置の提供。 【解決手段】 青色発光素子３と緑色発光素子４とをペ
アとして共通の実装面に搭載してこれらの発光素子３，
４を同時に点灯できる導通構造とし、青色発光素子３
を、その発光波長を赤色側に変換し緑色発光素子４によ
る緑色発光との合成によって白色発光を得るための波長
変換フィルタ７で被覆し、高輝度の緑色発光素子の発光
をそのまま利用して赤色側に波長変換された低輝度の青
色発光素子からの発光を合成して高い輝度の白色発光を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色発光及び緑色
発光の半導体発光素子の組合せによって高輝度の白色発
光が得られるようにした半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光素子を利用した発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）等の半導体発光装置は、赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の光の三原色のものがあり、これらの
３色の発光の組合せによってフルカラーディスプレイへ
の対応が可能となった。特に、近来になって、サファイ
ア基板の上にＧａＮ系化合物半導体を積層した高輝度の
青色発光のＬＥＤが開発され、高品質のカラー画像が得
られるようになった。
【０００３】一方、ＬＥＤの利用分野は大型画面のディ
スプレイ等の画像表示用だけでなく、たとえば各種の書
類等の原稿から画像情報を読み取るイメージスキャナに
おけるＬＥＤ式原稿読取り用の光源や、プリンタ用書き
込みＬＥＤアレー等にも利用されている。これらの用途
は画像表示というよりも光源として活用を図るという傾
向にあり、さらにこれを展開して白色発光の照明やたと
えば携帯電話等の液晶ディスプレイのバックライトへの
適用も将来的には十分に可能であるとされている。
【０００４】ＬＥＤを用いて白色発光を得るためには、
Ｒ，Ｇ，Ｂの光の三原色の組合せを一つのドットとして
これらのＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを点灯させればよく、これ
はフルカラーディスプレイ等の分野ではごく当たり前の
ことである。
【０００５】また、ＬＥＤの各発光色の発光波長を操作
することで発光色の色相が変えられることも広く知られ
ている。そして、発光波長を変えるための手段として
は、たとえば特開平７−９９３４５号公報に記載されて
いるように蛍光物質等を用いた波長変換材料があり、こ
の波長変換材料でＬＥＤを被覆することで、ＬＥＤが持
つ本来の発光波長は変わる。そこで、Ｒ，Ｇ，Ｂの組合
せに代えて、ＢのＬＥＤについて青色を黄色または黄緑
色に変換する蛍光材料を適用し、得られた黄色の発光に
ＢのＬＥＤの発光を合成することによって白色発光を得
るというものが既に提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、たとえば携
帯電話等の電子機器では、小型化が設計上の優先課題で
あることから、液晶表示部の白色バックライトの光源と
してＲ，Ｇ，Ｂの３個のＬＥＤを組み込むことは実用的
ではない。
【０００７】また、青色を黄色または黄緑色に変換して
青色と合成して白色発光を得るというものでは、ＢのＬ
ＥＤの発光特性がそのまま発光輝度に反映される。そし
て、先に述べたように、ＢのＬＥＤはＧａＮ系化合物半
導体の適用によって旧来に比べて発光輝度が格段に向上
したとはいうものの、Ｒ，Ｇの発光輝度に比較すると未
だ劣るという現状にある。したがって、１個または２個
のＬＥＤで対応できて小型化には好ましいが、白色発光
の輝度が十分に得られない。また、発光輝度を高めるに
はＬＥＤの組合せ数を増やせばよいが、ＬＥＤの配置ス
ペースが大きくなってしまい、小型電子機器への組み込
みへの対応に問題を生じる。
【０００８】本発明において解決すべき課題は、白色発
光がより一層高輝度で実現でき小型電子機器への組み込
みにも十分に対応できる白色発光の半導体発光装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、青色発光素子
と緑色発光素子とをペアとして共通の実装面に搭載する
とともに、前記青色発光素子及び緑色発光素子を同時点
灯させる導通構造を備え、前記青色発光素子を、その発
光波長を赤色側に変換し前記緑色発光素子による緑色発
光との合成によって白色発光を得るための波長変換フィ
ルタで被覆してなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、青色発光
素子と緑色発光素子とをペアとして共通の実装面に搭載
するとともに、前記青色発光素子及び緑色発光素子を同
時点灯させる導通構造を備え、前記青色発光素子を、そ
の発光波長を赤色側に変換し前記緑色発光素子による緑
色発光との合成によって白色発光を得るための波長変換
フィルタで被覆してなる半導体発光装置であり、高輝度
の緑色発光素子の発光をそのまま利用することで、赤色
側に波長変換された低輝度の青色発光素子からの発光を
合成して高い輝度の白色発光が得られるという作用を有
する。
【００１１】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は本発明の半導体発光装置の概略であ
ってＬＥＤランプ型としたときの縦断面図である。
【００１３】図において、配線基板（図示せず）に基端
を導通接続させる３本を一組としたリードフレーム１の
コモンリード１ａの先端にパラボラ状のマウント部１ｂ
を形成し、このマウント部１ｂの全体と残りの二本のリ
ード１ｃ，１ｄの先端部を含めてエポキシ樹脂の封止に
よるパッケージ２が形成されている。そして、マウント
部１ｂには青色発光素子３と緑色発光素子４とが搭載さ
れている。
【００１４】青色発光素子３はたとえば絶縁性のサファ
イアを基板３ａとしてその表面にＧａＮ系化合物半導体
の薄膜層を形成したもので、基板３ａ側を搭載面に臨ま
せて絶縁性ペースト５によってマウント部１ｂに固定さ
れている。そして、基板３ａの上に順に積層したＧａＮ
のｎ型層及びｐ型層の表面に形成したｎ側電極３ｂ及び
ｐ側電極３ｃには、それぞれコモンリード１ａとリード
１ｄとの間にワイヤ３ｄ，３ｅをボンディングしてい
る。
【００１５】また、緑色発光素子４も青色発光素子３と
同様にサファイアの基板４ａにＧａＮ系化合物半導体の
薄膜層を形成したもので、基板４ａを搭載面側に臨ませ
て絶縁性ペースト６によってマウント部１ｂに固定され
ている。そして、ｎ型層及びｐ型層の表面に形成したｎ
側電極４ｂ及びｐ側電極４ｃには、それぞれコモンリー
ド１ａとリード１ｃとの間にワイヤ４ｄ，４ｅをボンデ
ィングしている。
【００１６】このような青色発光素子３と緑色発光素子
４の導通構造により、リードフレームに通電されると、
これらの青色及び緑色の発光素子３，４は同時に点灯
し、白色発光を合成することが可能となる。
【００１７】青色発光素子３の周りには発光色の青の波
長をほぼ赤紫に波長変換するための波長変換フィルタ７
を形成する。この波長変換フィルタ７は、たとえばパッ
ケージ２と同じエポキシ樹脂の中に青色から赤紫色に波
長変換できる特性を持つ蛍光物質を混入したものであ
る。蛍光物質としては蛍光染料，蛍光顔料，蛍光体等が
利用でき、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎの化合物でたとえば（Ｚ
ｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇが好適である。
【００１８】なお、このような蛍光物質を混入した樹脂
を波長変換フィルタ７の素材とするため、ＬＥＤランプ
の製造においては青色及び緑色の発光素子３，４をマウ
ント部１ｂに実装した後に、青色発光素子３の周りを波
長変換フィルタ７によって封止し、その後パッケージ２
の樹脂封止の工程を行う。
【００１９】以上の構成において、マウント部１ｂ上の
青色及び緑色の発光素子３，４に対する導通構造によっ
て、通電されたときには同時にこれらの発光素子３，４
が点灯する。このとき、緑色発光素子４からは緑の発光
がマウント部１ｂの底面及び内周面を反射面としてパッ
ケージ２内に放出される。一方、青色発光素子３ではそ
の活性層から青色発光が放出されるが外側には波長変換
フィルタ７が被さっているので、波長変換されてパッケ
ージ２内に放出される。したがって、レンズとしての機
能も果たすパッケージ２は、緑色発光素子４からの緑色
光と青色発光素子３からの波長変換光の色が混色したも
のを発光する。
【００２０】図２は青色発光の波長変換と緑色発光との
混色による白色発光を示すための色座標である。
【００２１】色座標を用いるとき、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の
ＬＥＤで表現可能な色は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ単色のＬ
ＥＤの色座標値で特定される３点を頂点とする馬蹄形に
含まれる領域である。そして、青色発光素子３からの発
光は波長変換フィルタ７により赤色側に変換され、図中
のＣで示す変換色の座標をとる。すなわち、青色発光素
子３からの青色発光はＲの赤色とあたかも合成された変
換色Ｃとして放出され、ほぼ赤紫の発光色となる。した
がって、パッケージ２内ではこの変換色Ｃと緑色発光素
子４から図中のＧの座標の緑色とが混色し、図中のＷの
座標で示す白色光となる。
【００２２】なお、青色発光素子３及び緑色発光素子４
の印加電流を調整できるようにした外部回路を備えるよ
うにし、この外部回路による印加電流の制御によって、
白色の色度を調整できる。
【００２３】このように、緑色発光素子４からの緑色
と、青色発光素子３から波長変換フィルタ７によって赤
色と合成したような変換色との混色によって、白色光が
得られる。そして、青色発光素子３の発光輝度と比べて
４倍程度の輝度を持つ緑色発光素子４からの緑色発光は
そのまま発光成分として残るため、高輝度の白色発光と
することができる。すなわち、従来例では青色の発光素
子を緑色側に波長変換して黄色発光としたものを青色発
光素子自身からの青色発光と混色して白色発光とするの
で、輝度が低い青色発光の成分によって白色発光の輝度
も低下してしまう。これに対し、本発明では、高輝度の
緑色発光素子４の発光をそのまま合成するので、従来例
に比べると白色発光の輝度が大幅に向上する。
【００２４】したがって、液晶表示部のバックライト用
として組み込む場合でも、ＬＥＤランプの個数を増やさ
なくても十分な輝度の白色光が得られ、小型の電子器機
器への組み込みも容易になる。
【００２５】なお、実施の形態ではＬＥＤランプとして
示したが、この他にチップ型のＬＥＤやフェイスダウン
式の発光素子であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明では、青と緑の発光素子の組合せ
として発光輝度が高い緑の発光素子からはそのままの発
光成分を利用して青色を波長変換したものと合成するの
で、得られる白色発光の輝度を高めることができる。し
たがって、多数の組合せとしなくても十分な輝度の白色
光源としてたとえば液晶表示のバックライト等として有
効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光装置であってＬＥＤランプ
型とした例の縦断面図
【図２】青色発光素子からの発光を波長変換した変換色
と緑色発光素子からの緑色発光の合成による白色発光を
説明する色座標を示す図
【符号の説明】 １ リードフレーム １ａ コモンリード １ｂ マウント部 １ｃ，１ｄ リード ２ パッケージ ３ 青色発光素子 ３ａ 基板 ３ｂ ｎ側電極 ３ｃ ｐ側電極 ３ｄ，３ｅ ワイヤ ４ 緑色発光素子 ４ａ 基板 ４ｂ ｎ側電極 ４ｃ ｐ側電極 ４ｄ，４ｅ ワイヤ ５ 絶縁性ペースト ６ 絶縁性ペースト ７ 波長変換フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内 義文 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA14 BB34 CA40 CA46 DA07 DA13 DA18 DA44 DB01 DB03 DB09 EE25 FF01 FF11 FF13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 青色発光素子と緑色発光素子とをペアと
    して共通の実装面に搭載するとともに、前記青色発光素
    子及び緑色発光素子を同時点灯させる導通構造を備え、
    前記青色発光素子を、その発光波長を赤色側に変換し前
    記緑色発光素子による緑色発光との合成によって白色発
    光を得るための波長変換フィルタで被覆してなる半導体
    発光装置。
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