JP4928046B2 - 光電素子 - Google Patents

Description

【０００１】
技術の分野
本発明は、電気的な絶縁材料から形成した基板材料上に設けられた半導体ボディを具え、その半導体ボディから発生した第１の波長範囲の電磁放射を互いに相違する波長範囲の可視光に変換する発光層を前記半導体ボディに設けた光電素子に関する。
また、本発明は、光電素子に発光層を被覆する方法に関する。
【０００２】
背景技術
冒頭で説明したような光電素子は、米国特許番号第５，８１３，７５２号に開示されている。既知の光電素子において、半導体ボディ及び基板は、ＬＥＤの一部を形成する。発光素子は、ＬＥＤから発生したＵＶ光又は青色光を、互いに相違する波長の可視光に変換する。このようにして、そのようなＬＥＤを、互いに相違する色の可視光を必要とする互いに相違するアプリケーションでの使用に対して適切なものとすることができる。しかしながら、容易に制御されるほぼ均一の厚さの密接層が得られるように発光層を光電層に設けるのがしばしば困難であるという問題がある。
【０００３】
発明の開示
したがって、本発明の目的は、比較的簡単に設けることができる、均一な厚さの密接した発光層を具える光学素子を提供することである。
このために、本発明による冒頭に記載した発光素子は、前記基板と前記発光層との間に導電層を配置し、その導電率Ｘを、前記光電素子の動作中、前記導電層を流れる電流が最大でも前記半導体素子を流れる電流の５％となるように選択したことを特徴とする。
【０００４】
実際には、導電層は、通常、光電素子の互いに相違する電極に互いに接続する。この層の導電率を非常に低く選択しているので、この層によって光電素子の電極間に短絡が生じなく、かつ、光電素子の機能にほとんど悪影響が及ぼされない。驚くべきことには、同時に、導電率は、適切に選択したスラリーから蛍光材料を電気泳動によって堆積するのに十分に高く、このプロセスにおいて、導電層は、電極の一方としての役割を果たす。このように、光電素子の光電特性が導電層によって悪影響が及ぼされないので、光電素子の一部を形成する密接な発行層を均一な厚さで容易に設けることができる。
【０００５】
本発明による光電素子を、前記光電素子の動作中、前記導電層を流れる電流を、最大でも前記半導体素子を流れる電流の１‰として実施することができる。
前記導電層が、前記半導体素子から発生した電磁放射に対して透明である場合、本発明による光電素子は比較的高い効率を有する。
【０００６】
前記導電層が、透明な酸化金属含み、更に好適には、前記導電層が、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズ及び酸化スズからなる群から選択した一つ以上の酸化物を含む本発明による光電素子の例を用いて、好適な結果が達成される。 前記半導体ボディがＬＥＤの一部を形成する本発明による光電素子の例を用いても、好適な結果が達成される。
【０００７】
方法は、本明細書の第２段落で説明したように、電気的な絶縁材料の基板上に設けた半導体ボディを具える光電素子に発光層を被覆する方法であって、その基板に導電層を被覆した後、少なくとも前記導電層を発光材料のサスペンションに接触させ、その発光材料を、電気泳動によって前記導電層の表面上に配置し、前記導電層が第１電極としての役割を果たし、前記サスペンション中に第２電極が存在し、これら電極間で所定の電位差を維持し、前記導電層の導電率Ｘを、前記サスペンションの導電率より高くするとともに、前記半導体素子の導電率より低くする。
方法を、ＬＥＤを具える光電素子を被覆するのに非常に好適に用いることができる。
【０００８】
本発明による方法は、複数の光電素子が設けられる支持プレート上に接続した光電素子に対して良好に適用することができ、その結果、これら全ての光電素子は発光層で同時に被覆される。
【０００９】
発明を実施するための最良の形態
図１において、ＬＦは、導電材料の支持プレートを表す。Ａは、支持プレートＬＦの孔に設けられるとともに金属で構成されたヒートシンクを示す。ヒートシンクＡに対して、アルミニウム層を被覆したＳｉウェファで構成したサブマウントＢを設ける。サブマウントＢの両端にボンディングワイヤをそれぞれ接続し、それぞれの盆ディングワイヤに支持プレートＬＦを接続する。Ｄは、半導体材料からなる複数のエピタキシャル層を設けた絶縁性のセラミック材料から構成した基板を具えるＬＥＤを表す。これらエピタキシャル層は、半導体ボディを共同して形成する。Ｃは、ＬＥＤ ＤとサブマウントＢとの間の電気的なコンタクトを形成する半田玉をあらわす。ＳＴは、発光材料のサスペンションＳの小滴を表す。小滴ＳＴは、ヒートシンクＡ、サブマウントＢ、コンタクトＣ及びＬＥＤ Ｄの外壁の一部に接触する。サスペンションに接触するヒートシンクＡ、サブマウントＢ、コンタクトＣ及びＬＥＤ Ｄの外壁の一部に導電層ＥＬを設け、その導電率を、サスペンションの導電率より高くするとともに半導体の導電率より低くなるように選択する。サスペンションは、ポンプによって矢印で示した方向に移動し、その結果、ＬＥＤ Ｄの表面の近辺にあるサスペンションの一部が連続的に入れ替えられる。電源Ｖｇのカソードは、支持プレートＬＦ及びボンディングワイヤＢＤを通じて導電層に接続され、その結果、この層は、サスペンションに接触したカソードを形成する。電源Ｖｇのアノードは、サスペンション中に配置された電極Ｅに接続される。電源から発生した電圧の影響の下で、発光材料の層は、電気泳動によって導電層の表面に配置される。
【００１０】
図１に示す方法のステップの実施の形態において、導電材料を、酸化アンチモンスズ(antimony tin oxide)によって構成し、その厚さを約５０ｎｍとする。この導電層を、光電素子の表面を酸化アンチモンスズによって湿らすことによって設ける。光電素子は、半導体ボディ上に設けられたエピタキシャル層ＡｌＧａＩｎＮからなるサファイヤ基板を具える。電流がこの半導体ボディを流れると、青色光が発生する。使用されるサスペンションは、リン酸ストロンチウム(strontium phosphate)を含む。このサスペンションの導電率を約３００ｐＳ／ｍとする。２００Ｖの電圧の影響下では、ＬＥＤ Ｄの表面は、５０秒で約５０μｍの発光層が電気泳動的に被覆される。
【００１１】
図２において、図１に示すパーツに対応するパーツに同一参照符号を付す。導電層ＥＬは、ヒートシンクＡ、サブマウントＢ、コンタクトＣ及びＬＥＤ Ｄの外側の一部をカバーする。導電層ＥＬは、発光層ＬＵによって完全にカバーされる。その結果、ヒートシンクから離間したＬＥＤ Ｄの表面だけでなく、それに対して垂直方向に延長材する側面も発光材料によって被覆される。発光層から発生した光の方向に影響を及ぼすために、半球状のボディをＬＥＤ Ｄ上に設け、その半球状のボディに、可視光に対して透明な壁部Ｅと、可視光に対して透明なＦとを設ける。支持プレートＬＦに接触するボンディングワイヤの両端間に電圧が印加されると、ＬＥＤ Ｄは、第１の波長範囲の電磁放射を発生し、その放射は、発光層ＬＵによって、互いに相違する波長範囲の可視光に変換される。壁部Ｅ及び透明な充填物Ｆが存在することによって、光は、ほぼ光電素子の長手方向の軸線方向に出射する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法のステップの一例を示す。
【図２】 本発明による光電素子の一例を示す。

Claims (9)

1. 電気的な絶縁材料から形成した基板材料上に設けられた半導体ボディを具え、その半導体ボディから発生した第１の波長範囲の電磁放射を互いに相違する波長範囲の可視光に変換する発光層を前記半導体ボディに設けた光電素子において、導電層を前記基板と前記発光層との間に配置し、電気泳動によって前記発光層を堆積させる電極として配列し、その導電率Ｘを、前記光電素子の動作中、前記導電層を流れる電流が最大でも前記半導体素子を流れる電流の５％となるように選択したことを特徴とする光電素子。
2. 前記光電素子の動作中、前記導電層を流れる電流を、最大でも前記半導体素子を流れる電流の１‰としたことを特徴とする請求項１記載の光電素子。
3. 前記導電層が、前記半導体素子から発生した電磁放射に対して透明であることを特徴とする請求項１又は２記載の光電素子。
4. 前記導電層が、透明な酸化金属含むことを特徴とする請求項１，２又は３記載の光電素子。
5. 前記導電層が、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズ及び酸化スズからなる群から選択した一つ以上の酸化物を含むことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の光電素子。
6. 前記半導体ボディがＬＥＤの一部を形成することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の光電素子。
7. 電気的な絶縁材料の基板上に設けた半導体ボディを具える光電素子に発光層を被覆する方法であって、その基板に導電層を被覆した後、少なくとも前記導電層を発光材料のサスペンションに接触させ、その発光材料を、電気泳動によって前記導電層の表面上に配置し、前記導電層が第１電極としての役割を果たし、前記サスペンション中に第２電極が存在し、これら電極間で所定の電位差を維持し、前記導電層の導電率Ｘを、前記サスペンションの導電率より高くするとともに、前記半導体素子の導電率より低くすることを特徴とする方法。
8. 前記光電素子がＬＥＤを具えることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記光電素子を、複数の光電素子が設けられる支持プレート上に接続することを特徴とする請求項７又は８記載の方法。

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