專利名稱：發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管的改進，更詳細地說，涉及把發(fā)光元件芯片本來的發(fā)光色變換成清淡色調的柔和的中間色發(fā)光的發(fā)光二極管。
在上述發(fā)光二極管1中，在用藍色和紅色來構成兩個發(fā)光元件芯片3、4的場合，通過使兩者同時發(fā)光而得到作為混合色的紫色的發(fā)光。
此外，如圖2中所示，搭載三色的發(fā)光元件芯片而得到多色混合的發(fā)光色的發(fā)光二極管10也是公知的。該發(fā)光二極管10具有配置在臺座11的上表面上的發(fā)出紅色、藍色和綠色光的三種發(fā)光元件芯片12、13、14，分別連接到這些發(fā)光元件芯片12、13、14的各電極端子15、16、17，以及覆蓋這些發(fā)光元件芯片12、13、14的上方的子彈形的樹脂制密封體18。在這種結構的發(fā)光二極管10中，通過發(fā)出紅色、藍色和綠色光的三種發(fā)光元件芯片12、13、14的組合可以得到幾乎所有顏色發(fā)光(《電子顯示器》213頁，圖6·20，松本正一編著，歐姆有限公司，平成7年7月7日發(fā)行)。
可是，在上述發(fā)光二極管1、10的任一個中，為了得到中間色調的發(fā)光，不得不具有發(fā)光色不同的兩種以上的發(fā)光元件芯片。因此，存在著發(fā)光二極管的封裝變大，并且需要分別控制搭載的發(fā)光元件芯片的控制電路，控制方法變得復雜這樣的問題。此外，因所組合的發(fā)光元件芯片的種類的不同，有時無法順利地處理輝度的離散。例如，如果在所組合的發(fā)光元件芯片中存在著輝度低的，則因為不得不根據該輝度低的發(fā)光元件芯片來進行調整，故存在著不能充分發(fā)揮輝度高的發(fā)光元件芯片的性能這樣的問題。
此外，在上述發(fā)光二極管1、10中，因為不得不同時使多個發(fā)光元件芯片發(fā)光，故還存在著電流消耗量變大這樣的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種小型而廉價的發(fā)光二極管。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種流過發(fā)光元件芯片的電流消耗量少而且不需要控制電流值的發(fā)光二極管。
根據本發(fā)明的一種發(fā)光二極管，具有基板；配置在前述基板上的發(fā)光元件芯片；接受來自前述發(fā)光元件芯片的光并變換該光的波長的波長變換材料；以及接受來自前述發(fā)光元件芯片和波長變換材料的光并吸收該光的波長的一部分的波長吸收材料。
在基板上形成電極，發(fā)光元件芯片連接到這些電極。
波長變換材料由例如熒光顆粒組成，波長吸收材料由例如色素顆粒組成。
這些波長變換材料和波長吸收材料最好是以分散的狀態(tài)配置在覆蓋發(fā)光元件芯片的罩構件之中。
該罩構件由例如透光性的樹脂件構成。
如果用本發(fā)明，則通過使前述樹脂件中含有用來得到寬波長范圍的發(fā)光的熒光顆粒和用來吸收任意波長范圍的色素顆粒，僅靠單一的發(fā)光元件芯片的發(fā)光色發(fā)出清淡色調的柔和的中間色成為可能。
根據本發(fā)明的另一個特征，前述熒光顆粒由釔·鋁·石榴石(YAG)組成。
如果用本發(fā)明，則因為前述熒光顆粒用釔·鋁·石榴石(YAG)，故通過激發(fā)該熒光顆粒能夠穩(wěn)定而高效地得到400nm～700nm的寬波長范圍的發(fā)光。
根據本發(fā)明的另一個特征，前述色素顆粒由吸收來自發(fā)光元件芯片的光和由前述熒光顆粒變換了波長的光的波長的一部分的染料組成。
如果用本發(fā)明，則通過在前述色素顆粒中用染料，可以低成本地作出清淡色調的柔和的中間色。
根據本發(fā)明的再一個特征，前述發(fā)光元件芯片由用氮化鎵系半導體化合物來形成的藍色發(fā)光二極管元件組成。
下面參照附圖
詳細說明上述這種本發(fā)明的特征和優(yōu)點。
圖2是表示現有技術中的引線框型多色發(fā)光二極管之一例的透視圖。
圖3是表示根據本發(fā)明的發(fā)光二極管的第1實施例的透視圖。
圖4是把前述實施例中的發(fā)光二極管安裝在母板上時的沿前述圖3中的A-A線截取的剖視圖。
圖5是表示在前述發(fā)光二極管中，從發(fā)光元件芯片發(fā)出的光的波長變換的說明圖。
圖6是表示用本發(fā)明的發(fā)光二極管進行色度測定時的結果的CIE色度圖。
圖7是表示在第2實施例的發(fā)光二極管中，從發(fā)光元件芯片發(fā)出的光的波長變換的說明圖。
前述發(fā)光元件芯片41靠涂布在其下面?zhèn)壬系恼澈蟿?1固定于基板32。該發(fā)光元件芯片41是氮化鎵系半導體構成的藍色發(fā)光元件，如圖5中所示，是在由藍寶石玻璃制成的元件基板43的上表面上擴散生長n型半導體44和p型半導體45的結構。前述n型半導體44和p型半導體45分別具有n型電極46、p型電極47，靠鍵合引線48、49連接到設在前述基板32上的陰極33和陽極34，通過流過一定的電流使發(fā)光元件芯片41發(fā)出藍色光。
在本發(fā)明中，值得注目的是設有接受來自發(fā)光元件芯片41的光，變換該光的波長的波長變換材料，和接受來自發(fā)光元件芯片和波長變換材料的光，吸收該光的波長的一部分的波長吸收材料。進一步詳細描述的話，波長變換材料在本實施例中由熒光顆粒52組成，波長吸收材料在本實施例中由色素顆粒53組成。
前述熒光顆粒52和色素顆粒53最好是以分散的狀態(tài)配置在覆蓋發(fā)光元件芯片41并密封保護基板32的罩構件，例如具有透光性的樹脂件55之中。進一步詳細描述的話，樹脂件55由環(huán)氧樹脂或硅酮樹脂的透明基材制成，在該透明基材中分別適量混入成為熒光顆粒52的原料的釔·鋁·石榴石(以下簡稱YAG)，和成為色素顆粒53的原料的染料，使之均一地分散。這樣一來，含有熒光顆粒52和色素顆粒53的樹脂件55留出前述陰極33和陽極34的貫通孔部35而在基板32的上表面上形成立方體形狀。
作為色素顆粒53用的染料，是例如酞菁藍系化合物，蒽醌系化合物，偶氮系化合物，奎酞酮系化合物四種，把這四種作為基體適量混合，預先作成藍、綠、黃、橙、紅、紫六色。在該場合，藍色用酞菁藍系化合物，綠色把酞菁藍系化合物與蒽醌系化合物混合作成。此外，黃色用奎酞酮系化合物，橙色和紅色把蒽醌系化合物與偶氮系化合物混合作成。進而，紫色用蒽醌系化合物，或者把酞菁藍系化合物、蒽醌系化合物以及偶氮系化合物適量混合作成。在本實施例中通過把這樣預先作成的六色進一步混色而作成想要的色度。再者，作為色素顆粒53不限于上述這類染料，利用顏料也是可能的。
上述實施例中的發(fā)光二極管31中，如果電流流過發(fā)光元件芯片41，則在n型半導體44和p型半導體45的邊界面處發(fā)出藍色光，該藍色發(fā)光作為藍色光56向上方、側方和下方發(fā)出。特別是向上方發(fā)出的藍色光56，通過激發(fā)分散在樹脂件55之中的熒光顆粒52，在樹脂件55之中向四面八方發(fā)出波長變換了的加長波長的黃色光57。此外，同時前述黃色光57和藍色光56透過分散在樹脂件55中的色素顆粒53之際，因為色素顆粒53吸收該黃色光57和藍色光56的波長的一部分故得到多樣的中間色光58。該中間色光58根據作為分散在樹脂件55中的色素顆粒53的原料的染料的種類或混入量的不同而囊括所有的中間色。此外，通過控制流過發(fā)光元件芯片41的電流值還可以調整中間色調的輝度。
圖6以CIE色度圖示出用上述發(fā)光二極管31得到種種中間色光58時的色度測定的結果。由此，雖然根據發(fā)光色使用的色素顆粒53的種類的不同而不同，但是查明多為白色包圍的中間色帶上發(fā)光，在紅色發(fā)光二極管、藍色發(fā)光二極管和綠色發(fā)光二極管的連接線上附近的接近原色處的發(fā)光較少。
圖7示出根據本發(fā)明的第2實施例的發(fā)光二極管。在本實施例中，在粘合上述基板32與發(fā)光元件芯片41的粘合劑51中也混入熒光顆粒52而形成熒光粘合層60，從發(fā)光元件芯片41向下方發(fā)出的光也進行波長變換，由此得到更亮的中間色光。再者，由于其他構成要素與上述圖3至圖5中所示的第1實施例是同樣的，所以省略詳細說明。在本實施例中，由于熒光顆粒52混入粘合劑51之中，所以從發(fā)光元件芯片41向下方發(fā)出的藍色光56激發(fā)分散在前述熒光粘合層60內的熒光顆粒52，另一方面發(fā)光元件芯片41向上方發(fā)出的藍色光56激發(fā)混入樹脂件55中的熒光顆粒52，由此得到更亮的黃色光57。此外，因為透過色素顆粒53而得到的中間色光58也增加，故可以得到更加亮的中間色光。
下面基于圖7來說明前述第2實施例的發(fā)光二極管61中的發(fā)光特征。如果電流流過發(fā)光元件芯片41，則在n型半導體44和p型半導體45的邊界面處發(fā)出藍色光，該藍色光向上方、側方和下方作為藍色光56發(fā)光。特別是向下方一側發(fā)出的藍色光56激發(fā)分散在熒光粘合層60之中的熒光顆粒52，由此受到波長變換而作為黃色光57向四面八方發(fā)光。而且，該黃色光57和藍色光56被分散在樹脂件55中的色素顆粒53吸收，得到想要的中間色光58。該中間色光58與上述第1實施例同樣，通過作為樹脂件55中所含有的色素顆粒53的原料的染料的種類或數量的不同可以得到想要的色度。此外，通過控制流過發(fā)光元件芯片41的電流值還可以調整發(fā)光的輝度。
再者，雖然上述任一實施例都如圖4中所示，就直接表面安裝于設在母板37上表面上的印制配線38、39的芯片型發(fā)光二極管進行說明，但是本發(fā)明的發(fā)光二極管也可以運用于引線框型的情況。也就是說，把由氮化鎵系化合物半導體組成的藍色的發(fā)光元件芯片固定在發(fā)光元件芯片所配置的臺座之上后，把熒光顆粒52或色素顆粒53適量分散在子彈形的樹脂密封體之中，由此可以得到中間色光的發(fā)光。
此外，雖然上述任一實施例都就用鍵合引線連接發(fā)光元件芯片和電極的場合進行說明，但是本發(fā)明不限于此，也包含用例如錫焊盤的倒裝片安裝等連接方法。
像以上說明的這樣，如果用根據本發(fā)明的發(fā)光二極管，則通過把熒光顆?；蛏仡w粒分散在密封發(fā)光元件芯片的樹脂件中，得到能夠用單一的發(fā)光元件芯片發(fā)出中間色光的發(fā)光二極管。此外，通過調整分散前述熒光顆粒或色素顆粒的分配比率，可以使吸收波長或波長吸收量變化，可以產生多樣的中間色調的發(fā)光色。
此外，因為沒有必要像現有技術那樣裝入發(fā)光色不同的兩種以上的發(fā)光元件芯片，故發(fā)光二極管的小型化成為可能。
進而，由于發(fā)光二極管的發(fā)光色可以通過混入樹脂件的熒光顆粒或色素顆粒來選擇，所以不需要像現有技術那樣控制流過發(fā)光元件芯片的電流。
根據本發(fā)明的發(fā)光二極管，作為中間色發(fā)光的芯片型發(fā)光二極管也是有用的，是批量生產性也優(yōu)良的結構。
再者，應當理解，本發(fā)明不限于上述實施例，可以進行種種變更和修改。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管，具有基板；配置在前述基板上的發(fā)光元件芯片；接受來自前述發(fā)光元件芯片的光并變換該光的波長的波長變換材料；以及接受來自前述發(fā)光元件芯片和波長變換材料的光并吸收該光的波長的一部分的波長吸收材料。
2.權利要求1所述的發(fā)光二極管，其中前述波長變換材料是熒光顆粒，前述波長吸收材料是色素顆粒。
3.權利要求1所述的發(fā)光二極管，其中前述波長變換材料和波長吸收材料以分散的狀態(tài)配置在覆蓋發(fā)光元件芯片的罩構件之中。
4.權利要求3所述的發(fā)光二極管，其中前述罩構件由透光性的樹脂件構成。
5.一種發(fā)光二極管，具有基板；在前述基板上形成的電極；連接到前述電極且配置在基板上表面上的發(fā)光元件芯片；密封前述發(fā)光元件芯片的上面?zhèn)鹊臉渲?；以及在前述樹脂件中所含有的熒光顆粒和色素顆粒。
6.權利要求5所述的發(fā)光二極管，其中前述熒光顆粒是釔·鋁·石榴石(YAG)。
7.權利要求5所述的發(fā)光二極管，其中前述色素顆粒是吸收來自發(fā)光元件芯片的光和由前述熒光顆粒變換了波長的光的波長的一部分的染料。
8.權利要求5所述的發(fā)光二極管，其中前述發(fā)光元件芯片是用氮化鎵系半導體化合物來形成的藍色發(fā)光二極管元件。
全文摘要
一種能夠用單一的發(fā)光元件芯片發(fā)出多種中間色調的小型且電流消耗量少的發(fā)光二極管,具有:基板;在前述基板上形成的電極;連接到前述電極、且配置在基板的上表面上的發(fā)光元件芯片;密封前述發(fā)光元件芯片上面?zhèn)鹊臉渲?以及分散在前述樹脂件中的熒光顆粒和色素顆粒。來自前述發(fā)光元件芯片的光和由熒光顆粒進行了波長變換的光的波長的一部分被色素顆粒吸收。
文檔編號C09K11/80GK1345098SQ0114121
公開日2002年4月17日 申請日期2001年9月28日 優(yōu)先權日2000年9月29日
發(fā)明者深澤孝一, 石井廣彥 申請人:西鐵城電子股份有限公司