(57)【要約】【課題】  速やかにパッケージングの作業を進めることができ、近距離で見ても三種類の色が分かりにくい、フルカラー発光ダイオードを提供する。【解決手段】  赤色発光ダイオードチップ２１から構成される基底と、独立の発光ユニットとして前記赤色発光ダイオードチップ２１の表面に重なって結合され、かつ赤色発光ダイオードチップ２１を完全に遮断せず、赤色発光ダイオードチップ２１の放出面２１１を確保することでフルカラー発光ダイオード２の形態を構成する青色発光ダイオードチップ２２及び緑色発光ダイオードチップ２３とを備える。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色発光ダイオードチップから構成される基底と、
独立の発光ユニットとして前記赤色発光ダイオードチップの表面に重なって結合され、かつ赤色発光ダイオードチップを完全に遮断せず、赤色発光ダイオードチップの放出面を確保することでフルカラー発光ダイオードの形態を構成する青色発光ダイオードチップ及び緑色発光ダイオードチップと、
を備えることを特徴とする三原色重畳により形成されるフルカラー発光ダイオード。
【請求項２】
重なって結合される赤、青、緑色それぞれの発光ダイオードチップにそれぞれ別個のｐ、ｎ電極端を設け、それぞれのチップごとにバイアスをかけ、その電流を変えて異なる光度を得、混合して色の異なる光を得ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の三原色重畳により成形されるフルカラー発光ダイオード。
【請求項３】
青色、及び緑色発光ダイオードは、対角形態を呈し、赤色発光ダイオードチップの表面に重なって結合されることを特徴とする請求項１に記載の三原色重畳により成形されるフルカラー発光ダイオード。
【請求項４】
青色、及び緑色発光ダイオードは、平行直線形態を呈し、赤色発光ダイオードチップの表面に重なって結合されることを特徴とする請求項１に記載の三原色重畳により成形されるフルカラー発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三原色重畳により成形されるフルカラー発光ダイオードに関し、特に赤色発光ダイオードチップを基底として、青色及び緑色発光ダイオードチップを赤色発光ダイオードチップの表面に重ねることで、三原色を緊密に結合しかつ精密に混合するカラー光源を得ることが可能である、三原色重畳により成形されるフルカラー発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の発光ダイオードは近代科学の発展では、重要な製品の一つである、約四十年前に、赤色ダイオードの誕生をきかっけに、III‐Ｖ族材料の研究に拍車がかかり、緑色及び黄色ダイオードが発明されてからは、それらに相関する産業は、各種類の製品の研究、開発及び製造を大いに進めている。さらに近年、ＩｎＡｌＧａＮ族の材料により輝度の極めて高い青色及び緑色ダイオードの製造が成功したため、赤色、青色、及び緑色の三原色の光源がそろってフルカラーを実現できるようになった。
【０００３】
現今の発光ユニットは、三つの発光ダイオードチップが別々に発光するか、二つ、三つ混色し発光することにより各色の光または白光を求める。
図１と図２に示すのは、産業において、赤色、青色、及び緑色の三原色発光ダイオードＲ、Ｂ、Ｇから組成されるフルカラー発光ダイオード１の立体図及び平面図である。三原色発光ダイオードチップＲ、Ｂ、及びＧは単独成形されるため、パッケージングする場合、それらを配列してダイボンド（die bond）でＰＣ板１１に固定する。しかし、この製造過程は三原色発光ダイオードチップＲ、Ｂ、及びＧを正確に位置付けることを必要とし、そののち、ワイヤーボンディング１２を行って初めて所定のフルカラー効果を達成することができるため、パッケージング業者にとってかなり大きい挑戦である。したがってパッケージング業者は三原色の定位に時間をかける必要が生じ、パッケージングにかかるコストは増加する。また設備の制限から、定位の精密度をなかなか良好な状態にできないため、フルカラー発光ユニットの効果に影響に与える。
【０００４】
また三原色チップＲ、Ｂ、Ｇは同一平面に別々に配列され、かつ緊密に結合されていないため光波の混合効果が良好ではなく、近距離で見るとまだ赤色Ｒ、青色Ｂ、及び緑色Ｇの三色が見え、フルカラー効果を大幅に低下させる。
多くの業者は、三原色発光ダイオードを同一基板に成長させる技術に傾いている。しかし、各原色発光ダイオードは適切な基板でしか成長しないし、通常一つの半導体基板にスペクトルが比較的に近似する二種類のＬＥＤ励起光、例えば赤色と緑色の発光ダイオード、または緑色と青色の発光ダイオードは生成される。したがって、赤色と緑色の発光ダイオードを同じ基板に生成することは可能であるが、青色ダイオードを前述の同じ基板に加えて生成することは現段階ではまだ難しい。多くの研究は、三原色チップを一体として成長することに傾いているが、産業利用可能な段階までまだ距離がある。また異なる色のチップを成長させるには異なる基板が必要であるため、成長基板を繰り返して腐食することで各色光の放出を達成することが提案された。しかし製造上の効率がいいかどうかは検証する必要がある。また三原色チップを三層に積層する発光ユニットの場合は、いかに発光効率及び放熱性を高めるかということが大きなテーマである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、上述の問題点を解決するために、赤色、青色、及び緑色の三色チップの一層の平面形態をパッケージングする前に二層の立体形態に結合し、波長がもっとも長い赤色発光ダイオードを基底として、青色及び緑色発光ダイオードチップを赤色発光ダイオードの表面に重ねて結合し、かつ赤色光チップを完全に遮断せず、赤色光の放出面を確保することで、赤色、青色、及び緑色チップをフルカラー発光ダイオードユニットに結合することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、パッケージング業者の三原色チップの位置付けの難問を解決するために、フルカラー発光ユニットを電源に直接接続してからパッケージング作業を進め、製造の効率を増進することにある。
本発明のさらに他の目的は、三原色チップの結合を緊密にし、光波を精密に混合してカラー光源を得、近距離で見る用途に堪えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る三原色重畳により形成されるフルカラー発光ダイオードは、赤色発光ダイオードチップから構成される基底と、独立の発光ユニットとして前記赤色発光ダイオードチップの表面に重なって結合され、かつ赤色発光ダイオードチップを完全に遮断せず、赤色発光ダイオードチップの放出面を確保することでフルカラー発光ダイオードの形態を構成する青色発光ダイオードチップ及び緑色発光ダイオードチップとを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図３に示すように、本発明の一実施例によるフルカラー発光ダイオード２は、赤色発光ダイオードチップ２１、青色発光ダイオードチップ２２及び緑色発光ダイオードチップ２３の三原色から構成される。上述のそれぞれのチップ２１、２２、２３はｐ型半導体層及びｎ型半導体層の接合により形成される。赤色光の波長がもっとも長いため、本実施例では赤色発光ダイオードチップ２１を基底として、青色発光ダイオードチップ２２及び緑色発光ダイオードチップ２３の二つの独立の発光ユニットを前述の赤色発光ダイオードチップ２１の表面に重ねて結合し、かつ赤色発光ダイオードチップ２１を完全に遮断せず、その表面に赤色光の放出面２１１を確保する。青色発光ダイオードチップ２２及び緑色発光ダイオードチップ２３は透明の半導体であるため、基底の赤色光Ｒは完全に遮蔽されていない放出面２１１から放出されるほかに、青色発光ダイオードチップ２２、及び緑色発光ダイオードチップ２３を透過して放出される。
【０００９】
図３に示すのは、青色発光ダイオードチップ２２及び緑色発光ダイオードチップ２３を対角形態で赤色発光ダイオードチップ２１の表面に重ねて結合することで、三色の光波を混合する時の均質性が比較的に良好になる実施例である。また違う目的に応じ、図４または図５に示すように、青色発光ダイオードチップ２２及び緑色発光ダイオードチップ２３を平行直線形態で赤色発光ダイオードチップ２１の表面の中間またはその一側に配置しても良い。配列の仕方はまだ色々と有るが、説明を省く。
【００１０】
上述の赤色、青色、緑色三原色チップは、本発明の所要のサイズ、バイアス値、輝度、色及び金属接触材料に基づいて、周知のチップの製造法で製造しても良い。
第二層の二つのチップ２２、２３を第一層の赤色発光ダイオードチップ２１の上に重ねて結合するには、熱溶接、超音波溶接または透明接着剤によって接合部２４を構成する方法を使用してよい。
【００１１】
またｐ、ｎ電極端を有する三つのチップが重なって結合された後、ワイヤーボンディングを行う時、ｐ電極端を電源、ｎ電極端を共用のアースに接続し、続いて図６に示すように、それぞれのチップ２１、２２、及び２３に順方向バイアスをかけてその電流を変え、異なる光度を得て混合し色の異なる光を得る。また図７に示すように、違う電極の接続法により、それぞれのチップごとに逆方向バイアスをかけ、その電流を変え、異なる光度を得て混合し、色の異なる光を得る。
【００１２】
図８に示すのは、本発明の一実施例のパッケージングを示す模式図である。本実施例は、透明カバー３のパッケージングの前にすでに赤色光Ｒ、青色光Ｂ、及び緑色光Ｇの三原色チップ２１、２２、２３を重ねて一つのフルカラー発光ダイオード２を成形するため、パッケージングを行う時、位置付けをする必要なく、直ちにパッケージングの作業を進めることが可能であり、また三つのチップを重ねて結合することで三原色を緊密に結合するため、近距離で見ても三種類の色が分かりにくくなり、光波を混合してカラー光源を得る効果を達成することが可能である。
【００１３】
本発明の実施例は、重畳結合の方法により三原色チップ２１、２２、２３からフルカラー発光ダイオードユニット２の形態を構成するものであるため、パッケージングの過程を簡略にするだけでなく、重畳構造による光源を緊密に結合することで光波の混合効果を増進することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】周知のフルカラー発光ダイオードの立体図である。
【図２】周知のフルカラー発光ダイオードの平面図である。
【図３】本発明の一実施例によるフルカラー発光ダイオードの平面図である。
【図４】本発明の他の実施例によるフルカラー発光ダイオードの平面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例によるフルカラー発光ダイオードの平面図である。
【図６】本発明の一実施例によるフルカラー発光ダイオードの順方向バイアスをかけるときの回路図である。
【図７】本発明の一実施例によるフルカラー発光ダイオードの逆方向バイアスをかけるときの回路図である。
【図８】本発明の一実施例によるフルカラー発光ダイオードの使用状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１５】
２  フルカラー発光ダイオード、２１  赤色発光ダイオードチップ、２２  青色発光ダイオードチップ、２３  緑色発光ダイオードチップ、２４  接合部、２１１  放出面、Ｒ  赤色光、Ｂ  青色光、Ｇ  緑色光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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