JPH11204831A

JPH11204831A - 発光装置

Info

Publication number: JPH11204831A
Application number: JP32499997A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nagai; 芳文永井; Takashi Mukai; 孝志向井
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: JP4122552B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】窒化物半導体からなる第１のＬＥＤチップとそ
れと異なる半導体からなる第２のＬＥＤチップを共に配
置させ、各ＬＥＤチップの駆動電源を共通化し、小型簡
素化、低消費電力化が可能な発光装置を提供する。【解決手段】第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップ
をそれぞれ配置した発光部と、それら第１及び第２のＬ
ＥＤチップを駆動制御する駆動手段とを備える発光装置
である。第１のＬＥＤチップは基板２０１と活性層２０
６間に基板側から順にｎ型不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³
以下である第１窒化物半導体層２０３、ｎ型不純物を有
しｎ電極が形成された第２窒化物半導体層２０４、ｎ型
不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³以下である第３窒化物半導
体層２０５を有し、第２窒化物半導体層のｎ型不純物量
が第１及び第３の窒化物半導体層の不純物量よりも多い
と共に、駆動手段が第１及び第２のＬＥＤチップにそれ
ぞれ実質的に同一電圧で印加する発光装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、窒化物半導体材料を用
いたＬＥＤチップと、窒化物半導体とは異なる半導体材
料を用いたＬＥＤチップとをそれぞれ駆動させるＬＥＤ
ドットマトリックス表示器、バックライトや光センサー
などに利用される発光装置に係わり、特に、各ＬＥＤチ
ップに供給される駆動電圧を共通にし小型化や簡素化が
可能な発光装置に関する。

【０００２】

【従来技術】今日、高輝度に発光可能な発光ダイオード
として色の３原色に相当するＲＧＢ（赤色、緑色、青
色）の各種発光色が１０００ｍｃｄ以上にも及ぶ超高輝
度に発光可能な発光ダイオードが開発された。これに伴
い、テレビジョン画像やコンピュータ表示などが表示で
きる各種フルカラーＬＥＤディスプレイやフルカラー画
像を読みとる或いは印刷できるフルカラーセンサーやフ
ルカラー光プリンタヘッドなどに急速に普及してきてい
る。

【０００３】発光ダイオードに用いられているＬＥＤチ
ップの半導体材料は、その組成により紫外から赤外域ま
で発光させることができることが知られている。具体的
材料として、現在のところ、緑色及び青色を高輝度発光
するＬＥＤチップとして発光色のバンドギャップなどと
の関係から窒化物半導体材料（Ｉｎ_aＧａ_bＡｌ
_1-a-bＮ、０≦ａ、０≦ｂ、ａ＋ｂ≦１）が実用化され
ている。他方、赤色を高輝度に発光するＬＥＤチップの
材料としては、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＧａＩ
ｎＰが実用化されている。これら半導体材料を用いたＬ
ＥＤチップをそれぞれドットマトリックス状に配置し所
望に駆動させることにより、屋内外でも使用できる高輝
度フルカラーディスプレイなどとしてＬＥＤドットマト
リックス表示器を構成することができる。

【０００４】しかし、窒化物半導体材料はバンドギャッ
プや結晶性などとの関係上ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、
ＡｌＧａＩｎＰなどの材料とは異なり駆動電圧が高い。
図３に各半導体材料を用いたＬＥＤチップの順電圧−順
電流特性（Ta=25℃）をそれぞれ比較して示してある。
窒化物半導体材料を用いた現在実用化されているＬＥＤ
チップは、図３に示す如くそれ以外のＬＥＤチップと比
べ順電流が増加するにつれ順電圧の上昇率が高い。（な
お、図３中、ｂは窒化物半導体を利用した図６に示す構
造のＬＥＤチップ、ｃにＧａＡｌＡｓを利用した図２
（Ｃ）に示す構造のＬＥＤチップ、ｄにＡｌＧａＩｎＰ
を利用した図２（Ｄ）に示す構造のＬＥＤチップをそれ
ぞれ示してある。）図３のｂ、ｃ、ｄから明らかなよう
に順電流が増加するに従って、窒化物半導体を利用した
ＬＥＤチップとそれ以外の材料を用いたＬＥＤチップと
の順電圧の差が大きくなる。

【０００５】窒化物半導体を用いたＬＥＤチップとそれ
以外の半導体材料を用いたＬＥＤチップとを同時に使用
したＬＥＤドットマトリックス表示器を高デューティレ
シオで使用する場合、高輝度を得るためＬＥＤチップに
瞬間的に大電流を流す必要がある。そのため窒化物半導
体を用いたＬＥＤチップと、それ以外のＬＥＤチップと
の駆動電圧差が顕著になる。また、外光の明るさにより
ＬＥＤドットマトリックス表示器の明るさを種々変化さ
せる調光手段を持っている場合、順電流−順電圧特性の
曲線形状が窒化物半導体を用いたＬＥＤチップと、他の
半導体材料を用いたＬＥＤと大きく異なることにより窒
化物半導体を用いたＬＥＤチップで消費される電力と、
それ以外の半導体材料を用いたＬＥＤチップとの電力が
大きく異なる。そのため、ＬＥＤチップの消費電力を大
きく設定する場合においては、窒化物半導体を用いたＬ
ＥＤチップの消費電力が大きくなり、ＬＥＤチップの寿
命が短くなるか、或いは同一電源に接続されたＬＥＤチ
ップを駆動する駆動回路の消費電力が大きくなり駆動回
路の寿命を短くするかの何れかの問題がある。

【０００６】そのため、本発明と比較のために示す図５
のＬＥＤドットマトリックス表示器の画素単位の部分的
回路図の如き構成とせざるを得ない。図５（Ａ）、
（Ｂ）は、何れもセグメント側の駆動電源を各半導体材
料が異なるＬＥＤチップごとに分けて構成してある。Ｌ
ＥＤドットマトリックス表示器に使用されるＬＥＤチッ
プの数は極めて多いため個々のＬＥＤチップごとに駆動
電源を分けると回路構成が極めて複雑化する。

【０００７】或いは、図５（Ｃ）の如く、順電圧が低い
窒化物半導体以外のＬＥＤチップに抵抗を追加し電圧差
分を熱として消費させることが考えられる。しかしなが
ら、ＬＥＤチップとは別途抵抗を設ける場合、余分な電
力の消費となる。また、抵抗により生じた熱により各Ｌ
ＥＤチップの輝度の低下や波長シフトなど半導体特性の
違いにより発光特性などがさらに異なってくるという問
題を有する。さらに、電圧駆動方式では単に窒化物半導
体を用いたＬＥＤチップと、それ以外の半導体材料を用
いたＬＥＤチップで順電圧−順電流特性が大きく異なる
ので一定の抵抗では一定の駆動電流を維持できないとい
う問題がある。したがって、本発明は上記問題を解決し
て比較的簡単な回路構成により消費電力を増加させるこ
となくＬＥＤチップに接続される電源を共通にすること
ができる発光装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は窒化物半導体か
らなる第１のＬＥＤチップと窒化物半導体とは異なる半
導体材料からなる第２のＬＥＤチップをそれぞれ配置し
た発光部と、発光部の第１のＬＥＤチップ及び第２のＬ
ＥＤチップを駆動制御する駆動手段とを有する発光装置
である。特に、第１のＬＥＤチップが基板(201)と活性
層(206)との間に、基板側から順にｎ型不純物が１×１
０¹⁷／ｃｍ³以下である第１の窒化物半導体層(203)、ｎ
型不純物がドープされｎ電極が形成される第２の窒化物
半導体層(204)、ｎ型不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³以下で
ある第３の窒化物半導体層(205)を有し第２の窒化物半
導体層(204)のｎ型不純物が第１の窒化物半導体層(203)
及び第３の窒化物半導体層(205)よりも多いと共に、駆
動手段が第１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤチップに
それぞれ実質的に同一電圧で印加する発光装置である。

【０００９】本発明の請求項２に記載の発光装置は、第
１の窒化物半導体層がアンドープである。

【００１０】本発明の請求項３に記載の発光装置は、第
２の窒化物半導体層のｎ型不純物が３×１０¹⁸／ｃｍ³
以上ドープされている。

【００１１】本発明の請求項４に記載の発光装置は、第
３の窒化物半導体層がアンドープである。

【００１２】本発明の請求項５に記載の発光装置は、第
１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤチップをそれぞれド
ットマトリックス状に配置してなるものである。

【００１３】本発明の請求項６に記載の発光装置は、第
２のＬＥＤチップの発光層が少なくともガリウム・ヒ素
・燐、ガリウム・アルミニウム・ヒ素、アルミニウム・
ガリウム・インジウム・燐から選択される半導体材料か
らなるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者らは種々の実験の結果、
窒化物半導体からなるＬＥＤチップと窒化物半導体とは
異なる半導体材料からなるＬＥＤチップとをそれぞれ同
時に用いる発光装置において、窒化物半導体からなるＬ
ＥＤチップが特定構造をとることにより、低消費電力、
簡単な駆動回路かつ単一電源を達成することができるこ
とを見出し本発明を成すに到った。

【００１５】即ち、本発明は窒化物半導体を用いた第１
のＬＥＤチップ構造を基板(201)と活性層(206)との間
に、基板側から順にｎ型不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³以
下である第１の窒化物半導体層(203)、ｎ型不純物がド
ープされｎ電極が形成される第２の窒化物半導体層(20
4)、ｎ型不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³以下である第３の
窒化物半導体層(205)を有し第２の窒化物半導体層(204)
のｎ型不純物が第１の窒化物半導体層(203)及び第３の
窒化物半導体層(205)よりも多い少なくとも３層構造と
してある。この窒化物半導体を用いた第１のＬＥＤチッ
プは結晶性良く低抵抗化を図ることができ、図３ａの如
き、順電圧-順電流特性を示す。

【００１６】そのため、窒化物半導体とは異なる第２の
ＬＥＤチップの順電圧−順電流特性（図３中ｃ、ｄ）と
の曲率差が順電流が大きい領域においても少ない。した
がって、窒化物半導体を用いたＬＥＤチップと、これと
異なる半導体材料を用いたＬＥＤチップとを比較的簡単
な回路構成にしつつ低消費電力で同一電圧により駆動さ
せることができる。

【００１７】具体的な発光装置の一例として、ＬＥＤド
ットマトリックス表示器の斜視図を図１に示す。図１で
は、１画素としてＲＧＢがそれぞれ発光することができ
るＬＥＤチップをそれぞれ用いた発光ダイオード(101)
を使用してある。

【００１８】発光ダイオード(101)を基板上にドットマ
トリックス状に配置させてある。基板の銅箔パターンと
発光ダイオード(101)の各リードとをそれぞれ自動半田
付け装置により半田付けした。発光ダイオード(101)が
配置された基板と駆動回路が配置された基板とをピンに
より半田付けした。駆動回路内のロジック回路から単一
電源で各発光ダイオード内に配置されたＬＥＤチップと
コモンドライバーを介して電気的に接続させてある。ま
た、各発光ダイオードの他方の電極は駆動回路のセグメ
ントドライバーと接続させてある。

【００１９】なお、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）が発光可能
な第１のＬＥＤチップとして、サファイア基板(201)上
にＧａＮのバッファ層(202)、アンドープであり第１の
窒化物半導体であるｎ型ＧａＮ層(203)と、ｎ電極が形
成されｎ型不純物がドープされた第２の窒化物半導体で
あるｎ型ＧａＮ層(204)と、アンドープであり第３の窒
化物半導体であるｎ型ＧａＮ層(205)、アンドープであ
りＩｎＧａＮの活性層(206)、ｐ型のＧａ_0.9Ａｌ_0.1Ｎ
のクラッド層(207)、ｐ型のＧａＮのコンタクト層(208)
を形成させたダブルへテロ構造としてある。なお、第１
のＬＥＤチップは、活性層のＩｎの組成を変えることに
より緑色と青色の発光波長を調節させてある。

【００２０】他方、Ｒ（赤色）が発光可能な第２のＬＥ
Ｄチップとしては、ガリウム・アルミニウム・ヒ素を用
いた。具体的には、ｐ型Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ基板(25
2)上に発光層としてｐ型Ｇａ_0.65Ａｌ_0.35Ａｓ層(25
3)、ｎ型Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層(254)を形成したダブ
ルへテロ構造としてある。

【００２１】こうして形成されたＬＥＤドットマトリッ
クス表示器の駆動手段(102)へ表示データを入力すると
駆動手段(102)の演算回路が各発光ダイオード(101)の点
灯時間を演算し、セグメントドライバー及びコモンドラ
イバーを駆動させることにより所望の発光色に発光させ
るべく各発光ダイオード(101)をダイナミック駆動させ
ることができる。本発明のＬＥＤドットマトリックス表
示器は、各ＬＥＤチップの半導体が異なっていても順電
圧−順電流特性が極めて似ており駆動回路電圧等の許容
範囲内となりＬＥＤチップごとに駆動電圧を分ける必要
がない。また、各ＬＥＤチップの駆動電圧差分を別途設
けた抵抗により消費させる必要もなく形成することがで
きる。以下、本発明の各構成について詳述する。

【００２２】（発光ダイオード１０１）本発明に用いら
れる発光ダイオード(101)としては少なくとも第１のＬ
ＥＤチップと第２のＬＥＤチップの２種類のＬＥＤチッ
プを用いる。発光ダイオードは、砲弾型やチップタイプ
ＬＥＤなど種々のものが挙げられる。

【００２３】発光ダイオード(101)に用いられる第１の
ＬＥＤチップは、発光層が窒化物半導体であり、第２の
ＬＥＤチップは少なくとも発光層が窒化物半導体とは異
なる半導体材料である。第１のＬＥＤチップとしては紫
外域から赤色系まで発光することができる。色の３原色
の１つとして第１のＬＥＤチップを利用する場合、高輝
度に発光することができるものとして青色及び緑色に用
いられることが望ましい。具体的には、フルカラーＬＥ
Ｄディスプレイなどとして緑色が４９５ｎｍから５６５
ｎｍ、青色の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍの範
囲に主発光ピークがあることが好ましい。

【００２４】第２のＬＥＤチップの発光層として用いら
れる半導体材料は、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＧ
ａＩｎＰが好ましい。第２のＬＥＤチップとしては赤外
域から黄緑色まで発光することができる。色の３原色の
１つとして第２のＬＥＤチップを利用する場合、高輝度
に発光することができるものとして赤色や橙色など赤色
系に用いられることが望ましい。具体的には、ＬＥＤデ
ィスプレイ表示器用として赤色の発光波長が６１０ｎｍ
から７００ｎｍの範囲に主発光ピークがあることが好ま
しい。このような第１及び第２のＬＥＤチップは所望に
応じてそれぞれ複数設けることができる。具体的には第
１のＬＥＤチップの駆動電圧と第２のＬＥＤチップの駆
動電圧との差を少なくし高輝度に発光させる目的で第１
のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップの個数を２：１の
比率で利用することもできる。

【００２５】（第１のＬＥＤチップ）本発明の第１のＬ
ＥＤチップである発光素子は窒化物半導体よりなり、図
２（Ａ）の如き、活性層(206)と基板(201)との間に少な
くとも３層構造を有する窒化物半導体層を有している。
まず第１の窒化物半導体層(203)はｎ型不純物を含む第
２の窒化物半導体層(204)を結晶性よく成長させるため
にｎ型不純物の濃度を１×１０¹⁷／ｃｍ³以下、好まし
くは５×１０¹⁶／ｃｍ³以下、より好ましくはアンドー
プとしている。下地となる第１の窒化物半導体層(203)
中のｎ型不純物濃度を小さくさせると、ｎ型不純物濃度
の高い第２の窒化物半導体層(204)を結晶性良く成長さ
せることができる。上記不純物濃度の範囲を逸脱すると
結晶性の良い第２の窒化物半導体層を形成しにくい傾向
にある。

【００２６】第２の窒化物半導体層(204)はｎ型不純物
の濃度を第１の窒化物半導体層及び第３の窒化物半導体
層よりも多くドープする、好ましくはｎ型不純物濃度を
３×１０¹⁸／ｃｍ³以上、より好ましくは５×１０¹⁸／
ｃｍ³以上、さらに好ましくは８×１０¹⁹／ｃｍ³以上に
する。これにより抵抗率が低くかつキャリア濃度が高い
ｎ電極(211)を形成するためのｎ型コンタクト層として
作用する。したがって、第２の窒化物半導体層(204)の
抵抗率やキャリア濃度はｎ電極材料と好ましいオーミッ
ク接触を得るためにできるだけ小さくすることが望まし
く、好ましくは８×１０^-3Ω・cm未満、好ましいキャリ
ア濃度としては３×１０¹⁸／ｃｍ³より大きいこととす
ることができる。キャリア濃度が少なければＶｆが低下
し難い傾向にある。ｎ型不純物が高濃度にドープされた
窒化物半導体は一般に結晶性を良好に形成させることが
困難な傾向にあるが本発明の第２の窒化物半導体は第１
の窒化物半導体層上に形成されるので高濃度のｎ型不純
物を有しているにもかかわらず結晶性を良好に形成する
ことができる。

【００２７】第３の窒化物半導体層(205)もｎ型不純物
の濃度を１×１０¹⁷／ｃｍ³以下、好ましくは５×１０
¹⁶／ｃｍ³以下、更に好ましくはアンドープとする。こ
のようにｎ型不純物濃度を小さくすると、第３の窒化物
半導体層の結晶性が良好となり、この結晶性の良い第３
の窒化物半導体層上に活性層（206）、クラッド層(207)
等を成長させるとそれらの結晶性も良く形成することが
できる。上記不純物濃度の範囲を逸脱すると第３の窒化
物半導体層を結晶性良く形成しにくくなり、第３の窒化
物半導体層上に形成される活性層（206）、クラッド層
(207)等の結晶性をも低下する傾向がある。即ち、抵抗
率が小さくキャリア濃度の大きい第２の窒化物半導体層
(204)の結晶性は、ｎ型不純物が低濃度な窒化物半導体
層などに比べて悪くなる傾向にある。第２の窒化物半導
体層(204)上にｎ型不純物が上記低不純物濃度であり結
晶性の比較的良い第３の窒化物半導体(205)を介在させ
ることにより、活性層(206)を成長させる前のバッファ
層として作用させることができる。

【００２８】さらに、ｎ型不純物が低濃度の層を活性層
(206)と第２の窒化物半導体層（204）との間に介在させ
ることにより、ｎ型不純物が高濃度にドープされた第２
の窒化物半導体層(204)から活性層(206)へのｎ型不純物
の拡散を抑制させることもできる。

【００２９】また、活性層(206)はＩｎを含むアンドー
プの窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮよりなる井戸
層を有する単一量子井戸構造、若しくは多重量子井戸構
造とすることが望ましい。ｎ型不純物としては４族元素
が挙げられるが、好ましくはＳｉ若しくはＧｅ、さらに
好ましくはＳｉを用いることができる。（なお、本発明
でアンドープの窒化物半導体層とは、不純物を意図的に
ドープしない窒化物半導体層を示すが、例えば原料ガス
などに含まれる不純物、反応装置内のコンタミネーショ
ン、不純物をドープした他の層からの意図しない拡散に
より不純物が混入した層は含むものである。）（第１のＬＥＤチップの基板２０１）窒化物半導体を形
成させる基板(201)としては、サファイアＣ面の他、Ｒ
面、Ａ面を主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１
₂Ｏ₄）のような絶縁性の透光性基板の他、ＳｉＣ（６
Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｇ
ａＮ等の半導体基板を用いることができる。特に、結晶
性や量産性を考慮するとサファイア基板が好ましい。

【００３０】（第１のＬＥＤチップのバッファ層２０
２）バッファ層(202)は基板(201)上に形成させる窒化物
半導体の結晶性を向上させるために、好適に用いられ
る。特に、バッファ層(202)を低温で形成させる低温バ
ッファ層と、それよりも高い温度で形成させるバッファ
層の多層構成とすることでよりその上に形成させる窒化
物半導体の結晶性をさらに向上させることができる。

【００３１】（第１の窒化物半導体層２０３）第１の窒
化物半導体層(203)は、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦
X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成でき、その組成は特に問う
ものではないが、好ましくはＧａＮ、Y値が０．２以下
のＡｌ_YＧａ_1-YＮとすると結晶欠陥の少ない窒化物半導
体層が得られやすい。また膜厚は特に問うものではな
く、バッファ層(202)よりも厚膜で成長させ、通常０．
１μｍ以上２０μｍ以下の膜厚で成長させることが好ま
しい。第１の窒化物半導体層(203)はｎ型不純物が低濃
度の層であるため、抵抗率は０．２Ω・cmよりも大きく
なる傾向にある。

【００３２】（第２の窒化物半導体層２０４）第２の窒
化物半導体層(204)は、第１の窒化物半導体層(203)と同
様にＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦
１）で構成できる。第２の窒化物半導体層(204)は、Y値
が０．２以下のＡｌ_YＧａ_1-YＮが好ましく、特に好まし
くはＧａＮである。このような組成とすると結晶欠陥の
少ない窒化物半導体層が得られやすい。膜厚は特に問う
ものではないが、ｎ電極(211)を形成する層であるので
１μｍ以上２０μｍ以下の膜厚で成長させことが好まし
い。

【００３３】また、第２の窒化物半導体層(204)は、互
いにバンドギャップエネルギーが異なる２種類の窒化物
半導体層が積層されてなるか、若しくは同一組成の窒化
物半導体層が積層されてなる超格子構造としても良い。
超格子層にすると第２の窒化物半導体層(204)の移動度
が大きくなって抵抗率がさらに低下することができる。
超格子構造とする場合には、超格子を構成する窒化物半
導体層の膜厚を１００オングストローム以下、より好ま
しくは７０オングストローム以下、最も好ましくは５０
オングストローム以下とすることができる。

【００３４】超格子構造の場合、超格子を構成する窒化
物半導体層にＳｉ、Ｇｅを変調ドープしても良い。変調
ドープとは、超格子層を構成する窒化物半導体層の不純
物濃度が互いに異なるこという。この場合、一方の層は
不純物をドープしない状態、つまりアンドープでもよ
い。また、第２の窒化物半導体層を互いにバンドギャッ
プエネルギーの異なる層を積層した超格子構造として、
バンドギャップエネルギーが大きい窒化物半導体層にＳ
ｉ、Ｇｅを多くドープしすることが望ましい。なお変調
ドープする場合には、不純物濃度差は１桁以上とするこ
とが望ましい。

【００３５】（第３の窒化物半導体層２０５）第３の窒
化物半導体層(205)もＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦X、
０≦Y、X＋Y≦１）で構成できる。その組成は特に問う
ものではないが、好ましくはX値が０．１以下のＩｎ_XＧ
ａ_1-XＮ又はY値が０．２以下のＡｌ_YＧａ_1-YＮあり、よ
り好ましくはＧａＮである。このような組成とすること
により結晶欠陥の少ない窒化物半導体層が得られやす
い。ＩｎＧａＮを成長させると、その上にＡｌを含む窒
化物半導体を成長させる場合に、Ａｌを含む窒化物半導
体層にクラックが入るのを防止することができる。第３
の窒化物半導体層の膜厚は０．５μｍ以下が好ましく
０．２μｍ以下がより好ましく、０．１５μｍ以下がさ
らに好ましい。下限は特に限定しないが１０オングスト
ローム以上、より好ましくは５０オングストローム以
上、更に好ましくは１００オングストローム以上であ
る。第３の窒化物半導体はｎ型不純物が低濃度の層であ
り、抵抗率が通常１×１０^-1Ω・ｃｍ以上と高いため、
この層を厚膜の層で成長すると逆にＶｆが低下しにくい
傾向にある。なお第２の窒化物半導体層(204)を単一の
窒化物半導体で成長させる場合、第１の窒化物半導体層
(203)、第２の窒化物半導体層(204)及び第３の窒化物半
導体層(205)を同一組成の窒化物半導体により成長させ
ることが好ましい。

【００３６】（第１のＬＥＤチップの活性層２０６）第
１のＬＥＤチップの活性層(206)は、第１のＬＥＤチッ
プの発光層として働くためその組成を変化させることに
より種々の発光色を得ることができる。このような活性
層(206)は発光中心となるＺｎなどをドープして発光さ
せることもできるし、活性層(206)を量子効果が生ずる
程度の薄膜とさせた単一量子井戸や多重量子井戸構造と
することもできる。活性層はシングルへテロ構造とする
ことができるし、発光効率を高めるために活性層を挟ん
で形成させたダブルへテロ構造とすることもできる。

【００３７】発光中心を添加しないアンドープの発光層
の場合、発光波長λは１２４０／Ｅｇにおおよそ相当す
る。したがって、フルカラーディスプレイ用などに使用
する場合、Ｉｎの値を所望に調節して所望の青色や緑色
を発光する組成とすることができる。なおＩｎ_XＧａ_1-X
Ｎのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）は式Ｅｇ＝１．
９６・X＋３．４（1−X）−X・（1−X）により算出する
ことができる。

【００３８】（第１のＬＥＤのｐ側クラッド層２０７）
活性層(206)上にはダブルへテロ構造とすべくｐ側クラ
ッド層(207)が好適に形成される。ｐ側クラッド層(207)
はキャリア閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化物
半導体、好ましくはＡｌ_YＧａ_1-YＮ（０＜Y＜１）を成
長させることが望ましく、結晶性の良いｐ側クラッド層
を成長させるためにはY値が０．３以下のＡｌ_YＧａ_1-Y
Ｎ層を０．５μｍ以下の膜厚で成長させることが望まし
い。

【００３９】（第１のＬＥＤチップのｐ側コンタクト層
２０８）第１のＬＥＤチップのｐ側コンタクト層(208)
もＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）
で構成することができる。組成は特に問うものではない
が、好ましくはＧａＮとすると結晶欠陥の少ない窒化物
半導体層が得られやすい。また、ｐ電極(209)材料と好
ましいオーミック接触が得られやすい。窒化物半導体層
のｐ型層は、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４００℃以上でアニール処理することで
ｐ型層をより低抵抗化することができる。

【００４０】アニーリング後、形成させた窒化物半導体
の半導体ウエハーをエッチングして、ｐ型電極(209)が
形成される窒化物半導体層(208)及びｎ型電極(211)が形
成される第２の窒化物半導体層(204)を形成する。エッ
チング後、ｐ側コンタクト層のほぼ全面に透光性となる
金属薄膜や金属酸化物層をｐ電極(209)として形成する
ことができる。ｐ電極(209)上にはワイヤーボンディン
グ用の電極としてｐパッド電極(210)を形成することも
できる。一方エッチングにより露出させた第２の窒化物
半導体層(204)表面にはｎ電極(211)を形成する。こうし
て形成された窒化物半導体からなる半導体ウエハーをス
クライブやダイサーなどにより分離して第１のＬＥＤチ
ップを形成することができる。

【００４１】（第２のＬＥＤチップ）本発明の第２のＬ
ＥＤチップである発光素子は、窒化物半導体を用いた第
１のＬＥＤチップとは異なる半導体材料を用いた発光素
子であり、少なくとも発光層がＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡ
ｓ、ＡｌＧａＩｎＰであることが好ましい。第２のＬＥ
Ｄチップもシングルへテロ、ダブルへテロ構造とするこ
とができる。

【００４２】第２のＬＥＤチップとして具体的には、ガ
リウム・ヒ素・燐系ＬＥＤが挙げられる。ガリウム・ヒ
素・燐系ＬＥＤチップの構造として図２（Ｂ）の如き、
ガリウム燐基板(232)上にｎ型勾配層となるｎ型ガリウ
ム・ヒ素・燐層(233)、ｎ型発光層となるｎ型ガリウム
・ヒ素・燐層(234)、窒素が含有されたｎ型発光層とな
るｎ型ガリウム・ヒ素・燐層(235)、ｐ型ガリウム・ヒ
素・燐部(238)により構成することができる。なお、ｐ
型電極(237)は拡散マスク(236)を介してｐ型ガリウム・
ヒ素・燐部(238)に接続されている。また、ガリウム燐
基板(232)の裏面にｎ電極(231)が形成されている。

【００４３】また、別の第２のＬＥＤチップとして具体
的には、ガリウム・アルミニウム・ヒ素系ＬＥＤが挙げ
られる。ガリウム・アルミニウム・ヒ素系ＬＥＤチップ
の構造として図２（Ｃ）の如き、ｐ型ガリウム・アルミ
ニウム・ヒ素基板(252)上にｐ型ガリウム・アルミニウ
ム・ヒ素層(253)、ｎ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素
層(254)を形成させてある。なお、ｐ型基板(252)及びｎ
型ガリウム・アルミニウム・ヒ素層(254)との間に発光
層がダブルへテロ構造となるｐ型ガリウム・アルミニウ
ム・ヒ素の組成とすることで高輝度に発光させることが
できる。また、ガリウム・アルミニウム・ヒ素基板(25
2)の裏面にｐ電極(251)、ｎ型ガリウム・アルミニウム
・ヒ素(254)の表面にｎ電極(255)が形成されている。

【００４４】さらに、別の第２のＬＥＤチップとして、
具体的にはアルミニウム・ガリウム・インジウム・燐系
ＬＥＤが挙げられる。アルミニウム・ガリウム・インジ
ウム・燐系ＬＥＤチップの構造として図２（Ｄ）の如
き、ｎ型ガリウム・ヒ素基板(272)上に、バッファ層(27
3)、クラッド層として働くｎ型アルミニウム・ガリウム
・インジウム・燐層(274)、活性層として働くアルミニ
ウム・ガリウム・インジウム・燐層(275)、ｐ型のクラ
ッド層として働くアルミニウム・ガリウム・インジウム
・燐層(276)、ｐ型のコンタクト層として働くインジウ
ム・ガリウム・燐層(277)を形成させてある。また、ガ
リウム・ヒ素基板(271)の裏面にｎ電極(271)、インジウ
ム・ガリウム・燐層(277)の表面にｐ電極(278)が形成さ
れている。

【００４５】（マウント・リード）マウント・リード
は、第１のＬＥＤチップ、第２のＬＥＤチップをそれぞ
れ、或いは第１及び第２のＬＥＤチップを同時に用いて
砲弾型などの発光ダイオードを形成させるために好適に
用いられるものである。マウント・リードのカップは各
ＬＥＤチップが配置させ、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。第１及び第２のＬＥ
Ｄチップを複数設置した場合、マウント・リードをＬＥ
Ｄチップの共通電極として利用することができる。その
ため、十分な電気伝導性とボンディングワイヤーやＡｇ
ペースト等との接続性がよいことが好ましい。

【００４６】第１のＬＥＤチップの基板がサファイアな
どの透光性絶縁基板の場合、マウント・リードのカップ
との接着は熱硬化性樹脂などによって好適に行うことが
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、フリップチップ型と
した第１のＬＥＤチップ、基板が導電性のＧａＮ単結晶
基板やＳｉＣ基板などを用いた第１のＬＥＤチップや基
板が導電性の第２の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。

【００４７】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
上に第１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤチップを複数
配置する場合には、ＬＥＤチップからマウント・リード
に放熱される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）（ｃｍ
²）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．
５ｃａｌ／（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。

【００４８】（インナー・リード）インナー・リード
は、マウント・リード上に配置されたＬＥＤチップと導
電性ワイヤー等を介して電気的に接続をはかるために用
いられる。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
いことが好ましい。具体的な電気抵抗としては、３００
μΩ・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ・ｃ
ｍ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。

【００４９】本発明においては、第１及び第２のＬＥＤ
チップに供給される電圧差を小さくさせる抵抗を追加さ
せることなく第１及び第２のＬＥＤチップ共に同一電源
に接続することができる。したがって、第１のＬＥＤチ
ップと、第２のＬＥＤチップとをコモン極性とさせたマ
ウント・リードに共に配置させた場合、特にＬＥＤディ
スプレイ表示器の回路構成を簡略化することができる。

【００５０】（モールド部材）モールド部材は、発光ダ
イオードの使用用途に応じてＬＥＤチップ、導電性ワイ
ヤー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、モールド部材に拡散剤を含有させ
ることによってＬＥＤチップ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。第１及び第２のＬＥ
Ｄチップを共に配置させている場合、混色性をも改善す
ることができる。更にまた、モールド部材を所望の形状
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。したがって、モールド部材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矩形、円形、楕円形状やそれら
を複数組み合わせたものである。モールド部材の具体的
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。

【００５１】（導電性ワイヤー）導電性ワイヤーは、第
１及び第２のＬＥＤチップの電極とリードなどとを電気
的に接続させるために好適に用いられる。そのため導電
性ワイヤーと接続される第１及び第２のＬＥＤチップの
電極のオーミック性、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０．５ｃａｌ／（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。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ＬＥＤ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。

【００５２】（駆動手段１０２）駆動手段(102)は、点
灯回路などを有し発光ダイオード(101)をドットマトリ
ックス状などに配置したものと電気的に接続させること
ができる。駆動回路としては、入力される表示データを
一時的に記憶させるＲＡＭ（Random Access Memory）
と、ＲＡＭに記憶されるデータから発光ダイオード(10
1)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(101)を点灯させるドライ
バーとにより構成することができる。また、駆動手段に
は、光センサーにより外光の光度を測定し外光が暗くな
るに従って、ＬＥＤドットマトリックス表示器の光度を
調節する調光手段を設けることもできる。

【００５３】駆動手段(102)は中央演算処理装置などを
用いて比較的簡単に形成させることができる。階調制御
回路は、ＲＡＭなどに記憶されるデータから発光ダイオ
ード(101)の点灯時間を演算してパルス信号を出力す
る。階調制御回路から出力されるパルス信号である階調
信号は、発光ダイオード(101)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
になると発光ダイオード(101)が点灯され、オフになる
と消灯することができる。各発光ダイオード(101)の点
灯時間を制御することにより所望の映像データなどを表
示することができる。

【００５４】特に、本発明のＬＥＤチップを用いた場合
は、各ＬＥＤチップに供給される電源を図４（Ａ）や図
４（Ａ）のＬＥＤチップ部のみ変え示す図４（Ｂ）の如
き極めて簡単な構成で形成することができる。すなわ
ち、本発明に用いられるＬＥＤチップの半導体材料が窒
化物半導体と、それ以外の半導体材料の順電圧−順電流
特性が極めて近似しているため駆動電源をそれぞれのＬ
ＥＤチップごとに分離して構成する必要がない。特に、
フルカラーＬＥＤドットマトリックス表示器の場合は、
画像を構成するために１５万個以上にも及ぶ絵素を用い
る場合があり駆動回路の簡素化は小型化のみならず回路
構成の自由度を増やす意味でも極めて効果が大きい。

【００５５】（きょう体１０３）きょう体(103)は、基
板上にマトリックス状など所望の形状に配置した発光ダ
イオード(101)や駆動手段(102)が配置された基板などを
外部から機械的に保護する物であって、所望の大きさに
形成させることができる。きょう体(103)の材料として
は成形のしやすさなどからポリカーボネート樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が好ましい。
また、きょう体の内部表面を凹凸加工させて接着面積を
増やしたり、プラズマ処理して充填材との密着性を向上
させても良い。

【００５６】（基板）基板は、発光ダイオード(101)を
ドットマトリックス状などに固定配置するために好適に
利用することができる。発光ダイオード(101)を配置す
る基板は、各発光ダイオード(101)をドットマトリック
ス状に配置し電気的に接続するためだけでなく、駆動手
段(102)が配置された基板と兼用しても良い。基板は、
機械的強度が高く熱変形の少ないものが好ましい。具体
的にはセラミックス、ガラス、アルミニウム合金等を用
いたプリント基板が好適に利用できる。発光ダイオード
が実装される基板表面はＬＥＤドットマトリックス表示
器の表示面と一致するためコントラスト向上のために着
色してあることが好ましい。また、充填材(104)との密
着性向上のために凹凸加工させても良い。

【００５７】（充填材１０４）充填材(104)は、特に屋
外にＬＥＤドットマトリックス表示器を配置する場合に
好適に用いられる。充填剤はきょう体(101)内部に水分
やゴミなどが入り込むことを防止するために好適に利用
される。したがって、きょう体(103)は発光ダイオード
(101)、きょう体(103)、発光ダイオードが配置された基
板及びルーバーなどとの密着性がよいことが求められ
る。また、内部回路を保護するために機械的強度及び耐
候性が要求される。このような充填材(104)として具体
的には、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂な
どが挙げられる。また、コントラスト比向上のためにこ
れらの樹脂中に黒色など暗色系の着色染料や着色顔料を
含有させても良い。さらに、熱伝導を向上させる目的で
熱伝導部材を含有させても良い。熱伝導部材としては発
光ダイオード間にも配されることから電気電導しないこ
とが求められる。具体的には酸化銅、酸化銀が挙げられ
る。

【００５８】（発光部）発光部は本発明に用いられる発
光素子となる第１及び第２のＬＥＤチップが共に用いら
れるものであり、所望に応じてドットマトリックス状、
ライン状や千鳥足状など種々に配置することができる。
このような配置は基板上に発光ダイオードを半田付けす
ることなどにより比較的簡単に設置することができる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は具
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。

【００５９】

【実施例】（実施例１）第１のＬＥＤチップとして青色
が発光可能な窒化インジウム・ガリウムと、緑色が発光
可能な窒化インジウム・ガリウムとを用いて形成させ
た。第２のＬＥＤチップとして赤色が発光可能なアルミ
ニウム・ガリウム・インジウム・燐を用いて形成させて
ある。第１のＬＥＤチップの発光層のインジウムの組成
を変えることによりそれぞれ青色と緑色を発光するＬＥ
Ｄチップとして形成させてある。以下、本発明の第１の
ＬＥＤチップの製造方法について述べる。

【００６０】サファイア（Ｃ面）よりなる基板を反応容
器内にセットし、容器内を水素で十分置換した後、水素
を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで上昇させ、
基板のクリーニングを行う。

【００６１】続いて、温度を５０５℃まで下げ、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメ
チルガリウム）とを用い、基板上にＧａＮよりなるバッ
ファ層を約２００オングストロームの膜厚で成長させ
る。

【００６２】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温
度を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になった
ら、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンド
ープＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層を１．５μｍ
の膜厚で成長させる。

【００６３】続いて１０４０℃で、原料ガスにＴＭＧ、
アンモニアガス、不純物ガスにシリコン含有ガスとして
ＳｉＨ₄を用い、Ｓｉを６×１０¹⁸／ｃｍ³ドープしたＧ
ａＮよりなる第２の窒化物半導体層を３μｍの膜厚で成
長させる。

【００６４】次にシランガスのみを止め、１０４０℃で
同様にしてアンドープＧａＮよりなる第３の窒化物半導
体層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。こうして、本
発明に用いられる第１のＬＥＤチップの基板から活性層
までの半導体を形成させた。

【００６５】次に、温度を８００℃にして、キャリアガ
スを窒素に切り替え、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルイン
ジウム）、アンモニアを用いアンドープＩｎＧａＮ層を
３０オングストロームの膜厚で成長させて単一量子井戸
構造を有する活性層を成長させる。なお、青色が発光可
能なものとしてＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎ層を用い、緑色が発光
可能なものとしてＩｎ_0.6Ｇａ_0.4Ｎ層を用いた以外は同
様に形成させてある。

【００６６】次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、
ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエニ
ルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドー
プしたｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎよりなるｐ側クラッド層を
０．１μｍの膜厚で成長させる。

【００６７】続いて１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニ
ア、Ｃｐ₂Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープし
たｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を０．１μｍの
膜厚で成長させる。反応終了後、温度を室温まで下げ、
さらに窒素雰囲気中、半導体ウエハーを反応容器内にお
いて、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに
低抵抗化する。

【００６８】アニーリング後、半導体ウエハーを反応容
器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層の表面に所
定の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッ
チング）装置でｐ側コンタクト層側からエッチングを行
い、図２（Ａ）に示すように第２の窒化物半導体層の表
面を露出させる。エッチング後、最上層にあるｐ側コン
タクト層のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮ
ｉとＡｕを含む透光性のｐ電極と、そのｐ電極の上にボ
ンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極を０．５μｍ
の膜厚で形成する。一方エッチングにより露出させた第
２の窒化物半導体層表面にはＷとＡｌを含むｎ電極を形
成する。半導体ウエハーをダイシングとスクライブによ
り分離して３５０μｍ角の第１のＬＥＤチップとして形
成させた。このＬＥＤチップはいずれもほぼ図３のａに
示す如き、順電圧−順電流特性を示す。

【００６９】他方、第２のＬＥＤチップとして図２
（Ｄ）に示すＬＥＤチップとして４元系のアルミニウム
・ガリウム・インジウム・燐系を用いたものを利用し
た。アルミニウム・ガリウム・インジウム・燐系で赤色
が発光可能なＬＥＤチップの構造としてｎ型ガリウム・
ヒ素基板上に、バッファ層、クラッド層として働くｎ型
アルミニウム・ガリウム・インジウム燐層、活性層とし
て働くアルミニウム・ガリウム・インジウム・燐層、ｐ
型のクラッド層として働くアルミニウム・ガリウム・イ
ンジウム・燐層、ｐ型のコンタクト層として働くインジ
ウム・ガリウム・燐層を形成させてある。第２のＬＥＤ
チップは、基板自体が導電性を持つためＬＥＤチップの
両面に正極及び負極となるＡｕからなる電極が形成され
てある。半導体ウエハーをスクライブにより分離して３
５０μｍ角の第２のＬＥＤチップとして形成させた。第
２のＬＥＤチップは図３のｄに示す如き、順電圧−順電
流特性を示す。

【００７０】発光ダイオードの発光観測面側から見て青
色、緑色が発光可能な第１のＬＥＤチップに第２のＬＥ
Ｄチップが挟まれる形でマウント・リード上にダイボン
ダーを用いてＡｇ含有のエポキシ樹脂によりそれぞれダ
イボンディングさせた。青色及び緑色が発光可能な第１
のＬＥＤチップは、表面側に正極及び負極の電極が配置
されているためＬＥＤチップの負電極をマウント・リー
ドと直径３０μｍの金線によりワイヤーボンディングさ
せた。同様に、第１及び第２のＬＥＤチップの正電極
と、それぞれに設けられたインナー・リードとを直径３
０μｍの金線によりワイヤーボンディングさせた。次
に、この状態のリードフレームを金型に入れインサート
成形で砲弾型の発光ダイオードを形成する。こうして形
成された発光ダイオードを１６×１６個ドットマトリッ
クス状にガラスエポキシ基板上に配置させる。自動半田
付け装置により基板に導通固定させた後、不要なリード
を切り取った。他方、駆動手段として個々の赤色、緑色
及び青色のＬＥＤチップを図４（Ａ）の如く単一の電源
を利用したロジック回路として形成させてある。駆動回
路には、入力された表示データを演算手段によって駆動
用データとして処理するＣＰＵが配置されている。処理
されたデータに従って、ＲＧＢの各第１及び第２のＬＥ
Ｄチップをダイナミック駆動させるコモンドライバー及
びセグメントドライバーが設けられている。発光ダイオ
ードがドットマトリックス状に配置された表示部と駆動
手段とをきょう体内に配置させ充填剤となるシリコーン
樹脂により封止してＬＥＤドットマトリックス表示器を
構成させた。

【００７１】こうして形成されたＬＥＤドットマトリッ
クス表示器は、各ＬＥＤチップ間の順電圧−順電流特性
差が小さいためダイナミック駆動など高デューティレシ
オで駆動させる場合においても駆動ドライバーの損傷を
防ぐため別電源とすることなく回路構成を簡略化すると
共に、より低消費電力化することがことができる。

【００７２】（実施例２）第１のＬＥＤチップを実施例
１と同様にして青色及び緑色が発光可能なＬＥＤチップ
を形成させた。また、第２のＬＥＤチップとして図２
（Ｃ）に示す一般的なＬＥＤチップとして３元系のアル
ミニウム・ガリウム・ヒ素系を用いたものを利用した。
アルミニウム・ガリウム・ヒ素系で赤色が発光可能なＬ
ＥＤチップの構造としてｐ型ガリウム・アルミニウム・
ヒ素（ｐ型Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ）基板上にｐ型ガリウ
ム・アルミニウム・ヒ素（ｐ型Ｇａ_0.65Ａｌ_0.35Ａｓ）
層、ｎ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素（ｎ型Ｇａ_0.35
Ａｌ_0.65Ａｓ）層を形成させてある。本実施例に用いら
れる第２のＬＥＤチップも、基板自体が導電性を持つた
めＬＥＤチップの両面に正極及び負極となるＡｕからな
る電極が形成されてある。半導体ウエハーをスクライブ
により分離して３５０μｍ角の第２のＬＥＤチップとし
て形成させた。第２のＬＥＤチップは図３のｃに示す如
き、順電圧−順電流特性を示し、２５℃、２０ｍＡにお
いて駆動電圧が約１．９Ｖであった。

【００７３】こうして形成されたＬＥＤチップを各１個
ずつ鉄入り銅であるマウント・リードの上にエポキシ樹
脂によりダイボンディングすると共にワイヤーボンディ
ングさせそれぞれの色が発光可能な平面視楕円形のモー
ルド部材により発光ダイオードを形成させた。なお、ア
ルミニウム・ガリウム・ヒ素系で赤色が発光可能なＬＥ
Ｄチップは、Ａｇ入りのエポキシ樹脂によりダイボンド
と共にマウント・リードと電気的接続をもとってある。

【００７４】第２のＬＥＤチップを用いた発光ダイオー
ドを図４（Ｂ）の如き、直列に２個用いた以外は実施例
１と同様にして第１及び第２のＬＥＤチップが封止され
た各発光ダイオードをそれぞれロジック回路を介して同
一電圧の電源に接続させてＬＥＤドットマトリックス表
示器を構成させた。また、駆動手段には外光の光度をシ
リコンによりなる光センサーにより測定し外光が暗くな
るに従って、ＲＧＢが接続された電圧を低くさせ発光ダ
イオードから放出される光が暗くなるように調光手段を
設けてある。発光ダイオードがドットマトリックス状に
配置された表示部と、駆動手段とをきょう体内に配置さ
せ充填剤となるシリコーン樹脂により封止してＬＥＤド
ットマトリックス表示器を構成させた。

【００７５】本発明の実施例２の発光装置であるＬＥＤ
ドットマトリックス表示器は第２のＬＥＤチップを直列
に２個接続させてあることにより第１のＬＥＤチップの
順電圧−順電流特性が特に４０ｍＡ以上では極めて近似
するため、消費電力がより少なく比較的簡単な回路構成
により実質的に同一電圧で駆動することができる。

【００７６】（実施例３）第１の窒化物半導体及び第３
の窒化物半導体形成時に不純物ガスとしてＳｉ₂Ｈ₆を流
し第２の窒化物半導体形成時に流す不純物ガスとしてＳ
ｉＨ₄の代わりにＳｉ₂Ｈ₆を流す。ｎ型不純物濃度とし
てＳｉを第１及び第３の窒化物半導体にそれぞれ８×１
０¹⁶／ｃｍ³、第２の窒化物半導体に５×１０¹⁸／ｃｍ³
ドープした以外は実施例１と同様にして発光装置を形成
させた。その結果、第１のＬＥＤチップ自体のリーク電
流が実施例１に較べ増える傾向にあったが実施例１とほ
ぼ同様の発光装置を形成することができる。

【００７７】（実施例４）第１の窒化物半導体及び第３
の窒化物半導体形成時に不純物ガスとしてＧｅＨ ₄を流
し第２の窒化物半導体形成時に流す不純物ガスとしてＳ
ｉＨ₄の代わりにＧｅＨ₄を流す。ｎ型不純物濃度として
Ｇｅを第１及び第３の窒化物半導体にそれぞれ１×１０
¹⁷／ｃｍ³、第２の窒化物半導体に８×１０¹⁹／ｃｍ³ド
ープした以外は実施例１と同様にして発光装置を形成さ
せた。その結果、第１のＬＥＤチップ自体のリーク電流
が実施例１及び実施例３に較べ増える傾向にあったが実
施例１とほぼ同様の発光装置を形成することができる。
なお、実施例において定電流駆動方式について詳述した
が電圧駆動方式においても本発明の効果が優れているこ
とは明らかである。

【００７８】

【発明の効果】本発明の請求項１から請求項６に記載さ
れた発光装置とすることにより比較的簡単な回路構成に
より単一電源で第１及び第２のＬＥＤチップを駆動させ
ることができる。そのため、低消費電力且つ、比較的簡
単な回路構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のＬＥＤドットマトリックス表
示器の模式的斜視図である。

【図２】図２は、本発明の第１及び第２のＬＥＤチップ
の構造を示す模式的断面図であり、図２（Ａ）は、第１
のＬＥＤチップ、図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第２
のＬＥＤチップを示す。

【図３】図３は、本発明の第１のＬＥＤチップ、第２の
ＬＥＤチップ及び第１のＬＥＤチップと比較のために示
すＬＥＤチップの電圧電流駆動特性を示す。ａは本発明
の第１のＬＥＤチップ、ｂはａは比較のために示す窒化
物半導体からなるＬＥＤチップ、ｃはガリウム・アルミ
ニウム・ヒ素からなる第２のＬＥＤチップ、ｄはアルミ
ニウム・ガリウム・インジウム・燐からなる第２のＬＥ
Ｄチップの特性をそれぞれ示す。

【図４】図４は、本発明の各ＬＥＤチップが電源と接続
された部分的な回路図を示し、図４（Ａ）は、第１及び
第２のＬＥＤチップがそれぞれ単一電源に並列接続され
た図を示し、図４（Ｂ）は、第２のＬＥＤチップが２個
直列接続されたものと第１のＬＥＤチップとを並列接続
された図を示してある。

【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ本発
明のと比較のために示すＬＥＤチップが電源と接続され
た部分的な回路図を示す。

【図６】本発明と比較のために用いられる窒化物半導体
からなるＬＥＤチップの構造を示す模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１０１・・・発光ダイオード１０２・・・駆動手段１０３・・・きょう体１０４・・・充填剤２０１・・・ＬＥＤチップの基板２０２・・・バッファ層２０３・・・第１の窒化物半導体層２０４・・・第２の窒化物半導体層２０５・・・第３の窒化物半導体層２０６・・・活性層２０７・・・ｐ側クラッド層２０８・・・ｐ側コンタクト層２０９・・・ｐ電極２１０・・・ｐパッド電極２１１・・・ｎ電極２３１・・・ｎ電極２３２・・・ガリウム燐基板２３３・・・ｎ型勾配層となるｎ型ガリウム・ヒ素・燐
層２３４・・・ｎ型発光層となるｎ型ガリウム・ヒ素・燐
層２３５・・・窒素が含有されたｎ型発光層となるｎ型ガ
リウム・ヒ素・燐層２３６・・・拡散マスク２３７・・・ｐ型電極２３８・・・ｐ型ガリウム・ヒ素・燐部２５１・・・ｐ電極２５２・・・ｐ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素基板２５３・・・ｐ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素層２５４・・・ｎ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素層２５５・・・ｎ電極２７１・・・ｎ電極２７２・・・ｎ型ガリウム・ヒ素基板２７３・・・バッファ層２７４・・・ｎ型クラッド層となるアルミニウム・ガリ
ウム・インジウム・燐層２７５・・・活性層となるアルミニウム・ガリウム・イ
ンジウム・燐層２７６・・・ｐ型クラッド層となるアルミニウム・ガリ
ウム・インジウム・燐層２７７・・・ｐ型コンタクト層となるインジウム・ガリ
ウム・燐層２７８・・・ｐ電極６０１・・・基板６０２・・・バッファ層となる窒化ガリウム層６０３・・・ｎ型コンタクト層となる窒化ガリウム層６０４・・・活性層となる窒化インジウム・ガリウム層６０５・・・ｐ側クラッド層となる窒化ガリウム・アル
ミニウム層６０６・・・ｐ側コンタクト層となる窒化ガリウム層６０７・・・ｐ電極６０８・・・ｐパッド電極６０９・・・ｎ電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化物半導体からなる第１のＬＥＤチップ
と窒化物半導体とは異なる半導体材料からなる第２のＬ
ＥＤチップをそれぞれ配置した発光部と、該発光部の第
１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤチップを駆動制御す
る駆動手段とを有する発光装置であって、前記第１のＬＥＤチップが基板(201)と活性層(206)との
間に、基板側から順にｎ型不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³
以下である第１の窒化物半導体層(203)、ｎ型不純物が
ドープされｎ電極が形成される第２の窒化物半導体層(2
04)、ｎ型不純物が１×１０¹⁷／ｃｍ³以下である第３の
窒化物半導体層(205)を有し前記第２の窒化物半導体層
(204)のｎ型不純物が第１の窒化物半導体層(203)及び第
３の窒化物半導体層(205)よりも多いと共に、前記駆動
手段が第１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤチップにそ
れぞれ実質的に同一電圧で印加することを特徴とする発
光装置。
【請求項２】前記第１の窒化物半導体層(203)がアンド
ープである請求項１記載の発光装置。
【請求項３】前記第２の窒化物半導体層(204)のｎ型不
純物が３×１０¹⁸／ｃｍ³以上ドープされている請求項
１記載の発光装置。
【請求項４】前記第３の窒化物半導体層(205)がアンド
ープである請求項１記載の発光装置。
【請求項５】前記第１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤ
チップをそれぞれドットマトリックス状に配置してなる
請求項１記載の発光装置。
【請求項６】前記第２のＬＥＤチップの発光層が少なく
ともガリウム・ヒ素・燐、ガリウム・アルミニウム・ヒ
素、アルミニウム・ガリウム・インジウム・燐から選択
される半導体材料からなる請求項１記載の発光装置。