(57)【要約】【課題】赤色光、緑色光及び青色光をいずれも出射して色再現性を改善することのできる白色発光ダイオードを提供する。【解決手段】青色発光ダイオードチップと、緑色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードチップと緑色発光ダイオードチップを封止するためのモールド部とを備え、該モールド部は赤色蛍光体を含む。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色発光ダイオードチップと、
緑色発光ダイオードチップと、
前記青色発光ダイオードチップと緑色発光ダイオードチップを封止するためのモールド部とを備え、
前記モールド部は赤色蛍光体を含むことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項２】
前記赤色蛍光体は（Ｓｒ１−ｘＥｕｘ）Ｓ、または（Ｃａ１−ｘＥｕｘ）Ｓを含み、ｘは０．００１〜０．０２であることを特徴とする請求項１に記載の白色発光ダイオード。
【請求項３】
前記モールド部は樹脂を含むことを特徴とする請求項２に記載の白色発光ダイオード。
【請求項４】
前記発光ダイオードチップに電圧を印加するためのリード端子と、
前記リード端子が配置された基板と、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の白色発光ダイオード。
【請求項５】
前記基板上に配置され、前記発光ダイオードチップからの光を所定の方向に反射するための反射部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の白色発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は白色発光ダイオードに係り、さらに詳しくは、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の上に赤色蛍光体が混合されたモールド部を設ける白色発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化合物半導体技術の発達には目を見張るものがあり、これにより、高輝度の赤色、燈色、緑色、青色及び白色の発光ダイオードが出現している。このことから、従来、単なる表示機、文字板などに主として用いられていた発光ダイオードは、総天然色、高信頼性、低電力及び小型化が望まれる種々な分野へ応用可能になっている。特に、白色発光ダイオードは、その照明効率が白熱電球のそれを上回ることから、その出現は照明光源としての使用可能性を示唆し、さらに、ＬＣＤのバックライト光源としても用いられている。
【０００３】
また、この種の白色発光ダイオードを実現するための種々な方法が開発されているが、単一のチップのみでの実現方法としては、青色や紫外線発光ダイオードチップの上に蛍光体を組み付けて白色を得る方法があり、マルチチップでの実現方法としては、２、３個の発光ダイオードチップを組み合わせて白色を得る方法などがある。
【０００４】
以下では、従来の技術の中で青色発光ダイオードチップを用いる方法を説明する。この方法においては、青色発光ダイオードチップを励起光源として用い、励起光をＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）の黄色発光の蛍光体に通させて、白色発光ダイオードを実現している。しかしながら、この方法は、青色と黄色との間の波長間隔が長いため、色分離による閃光効果を起こし易く、しかも、色温度と演色性評価指数の調節も行い難いという欠点がある。
【０００５】
さらに、紫外線発光ダイオードチップの上に赤色、緑色及び青色の蛍光体を塗布して白色発光ダイオードを実現する方法がある。ところが、紫外線発光ダイオードチップは短寿命で且つ低効率であるという不都合がある。
一方、マルチチップにより白色発光ダイオードを実現するために、赤色、緑色及び青色の発光ダイオードチップを組み合わせる方法もあるが、これは、それぞれのチップごとに動作電圧のバラツキがあって、しかも、周辺温度に応じてそれぞれのチップの出力にもバラツキが見られるなどの不都合がある。
【０００６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、従来の技術による白色発光ダイオードの斜視図及び断面図である。これらの図１（ａ）及び（ｂ）に示す例においては、青色発光ダイオードチップを励起光源として用い、励起光をＹＡＧの黄色発光の蛍光体に通させて、白色発光ダイオードを実現している。
これらの図１（ａ）及び（ｂ）に示す白色発光ダイオードは、液晶ディスプレイ装置におけるバックライト光源として用いられるサイドビュー型の発光ダイオードである。この白色発光ダイオードは、基板１１０と、第１のリード端子１２０と、第２のリード端子１３０と、青色発光ダイオードチップ１４０と、反射部１５０と、ワイヤー１６０と、蛍光体１７０及びモールド部１８０を備える。
【０００７】
サイドビュー方式の白色発光ダイオードを説明すると、基板１１０上には第１のリード端子１２０と第２のリード端子１３０が配置され、第２の端子上に青色発光ダイオードチップ１４０が実装される。また、青色発光ダイオードチップ１４０からの光を側面に反射するための反射部１５０が基板上に設けられ、モールド部１８０は青色発光ダイオードチップ１４０を封止する。なお、モールド部には、蛍光体１７０、例えば、ＹＡＧが混合される。その結果、青色発光ダイオードチップからの青色光は蛍光体１７０を励起させて黄色光を生成し、この黄色光と青色光との補強干渉により白色光が出射される。しかしながら、この場合、青色光と黄色光のみが存在するために、赤色及び緑色を呈色するのに限界があり、その結果、色再現性が低下するという不都合がある。さらに、上述したように、従来の技術により実現された白色発光ダイオードには種々な問題点があるため、これを補完できる白色発光ダイオードが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の白色発光ダイオードにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、赤色光、緑色光及び青色光をいずれも出射して色再現性を改善することのできる白色発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による白色発光ダイオードは、青色発光ダイオードチップと、緑色発光ダイオードチップと、前記青色発光ダイオードチップと緑色発光ダイオードチップを封止するためのモールド部とを備え、前記モールド部は赤色蛍光体を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記赤色蛍光体は（Ｓｒ１−ｘＥｕｘ）Ｓ、または（Ｃａ１−ｘＥｕｘ）Ｓを含み、ｘは０．００１〜０．０２であることを特徴とする。
前記モールド部は樹脂を含むことを特徴とする。
前記発光ダイオードチップに電圧を印加するためのリード端子と、前記リード端子が配置された基板と、をさらに備えることを特徴とする。
前記基板上に配置され、前記発光ダイオードチップからの光を所定の方向に反射するための反射部をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る白色発光ダイオードによれば、青色発光ダイオードチップと緑色発光ダイオードチップを備え、それらから出射される光により励起する赤色蛍光体を含めて白色発光ダイオードを実現し、且つ、赤色光、緑色光及び青色光の組み合わせにより白色光を出射することにより、色再現性が改善する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係る白色発光ダイオードを実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
発光ダイオードは各種のタイプに製作されているが、情報通信機器の小型化、薄型化が進むに伴い、機器の各種の部品としての抵抗、コンデンサー、ノイズフィルタなどはその小型化がなお一層進んでおり、発光ダイオードもまた、プリント回路基板に直接的に実装するために表面実装素子（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）のタイプに製造されている。かかるＳＭＤ方式の発光ダイオードは、その用途に応じて、サイドビュー（側面発光）型とトップビュー（上面発光）型に製造される。以下、図２及び図３に基づき、サイドビュー型及びトップビュー型のＳＭＤ方式の白色発光ダイオードについて説明する。
【００１４】
図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態による白色発光ダイオードの斜視図及び断面図である。これらの図２（ａ）及び（ｂ）に示す白色発光ダイオードは、中小型の液晶ディスプレイ装置のバックライト光源として用いられるサイドビュー型の白色発光ダイオードである。
白色発光ダイオードは、基板２１０と、第１のリード端子２２０と、第２のリード端子２３０と、青色発光ダイオードチップ２４０ａと、緑色発光ダイオードチップ２４０ｂと、反射部２５０と、ワイヤー２６０ａ、２６０ｂと、赤色蛍光体２７０及びモールド部２８０を備える。
【００１５】
基板２１０上には、第１のリード端子２２０と第２のリード端子２３０が設けられる。第１のリード端子２２０上には、青色発光ダイオードチップ２４０ａと緑色発光ダイオードチップ２４０ｂが実装され、ワイヤー２６０ａ、２６０ｂを介して、青色発光ダイオードチップ２４０ａと緑色発光ダイオードチップ２４０ｂは第２のリード端子２３０に接続される。この実施の形態においては、青色発光ダイオードチップ２４０ａと緑色発光ダイオードチップ２４０ｂは直列に接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、青色発光ダイオードチップと緑色発光ダイオードチップを並列に接続しても良い。
反射部２５０は一方の側面が開口するように基板上に設けられ、これにより、発光ダイオードチップからの光を側面に反射させる。
【００１６】
モールド部２８０は反射部２５０内に塗布されて、青色発光ダイオードチップ２４０ａと緑色発光ダイオードチップ２４０ｂを封止することにより、第１のリード端子２２０と第２のリード端子２３０を固着する役割を果たす。このとき、モールド部としては、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの透明な樹脂が用いられる。
赤色蛍光体２７０はモールド部２８０内に含まれ、青色発光ダイオードチップ２４０ａまたは緑色発光ダイオードチップ２４０ｂからの光が赤色蛍光体２７０を励起させて赤色光を生成する。これにより、青色光、緑色光及び赤色光が混合されて白色光が出射される。
【００１７】
このとき、赤色蛍光体２７０としては（Ｓｒ１−ｘＥｕｘ）Ｓ、または（Ｃａ１−ｘＥｕｘ）Ｓが用いられ、ここで、ｘは０．００１〜０．０２である。この他に、種々な赤色蛍光体が使用可能である。
青色発光ダイオードチップ２４０ａは、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などのＩＶ族、ＺｎＳｅ及びＺｎＳなどのＩＩ−ＩＶ族、ＧａＮ系のＩＩＩ−Ｖ族半導体などを用いて製造することができ、好ましくは、ＧａＮ系の物質を用いる。ＧａＮの場合、Ｉｎの組成比によって赤色から近紫外線まで発光できることから、青色発光ダイオードチップはもとより、緑色発光ダイオードチップをも製造することが可能になる。
【００１８】
図３（ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による白色発光ダイオードの平面図及び断面図である。これらの図３（ａ）及び（Ｂ）に示す白色発光ダイオードは、トップビュー型の白色発光ダイオードであり、光が側方に出射される第１の実施の形態とは異なり、光が上方に出射される点を除いては、第１の実施の形態とその構成が類似している。
白色発光ダイオードは、基板３１０と、第１のリード端子３２０ａ、３２０ｂと、第２のリード端子３３０ａ、３３０ｂと、青色発光ダイオードチップ３４０ａと、緑色発光ダイオードチップ３４０ｂと、反射部３５０と、ワイヤー３６０ａ、３６０ｂと、赤色蛍光体３７０及びモールド部３８０を備える。
【００１９】
基板３１０上には、２本の第１のリード端子３２０ａ、３２０ｂと２本の第２のリード端子３３０ａ、３３０ｂが設けられる。また、第１のリード端子３２０ａ上には青色発光ダイオードチップ３４０ａが実装され、第１のリード端子３２０ｂ上には緑色発光ダイオードチップ３４０ｂが実装される。さらに、青色発光ダイオードチップ３４０ａと緑色発光ダイオードチップ３４０ｂは、それぞれワイヤー３６０ａ、３６０ｂを介して第２のリード端子３３０ａ、３３０ｂに接続される。
反射部３５０は、基板３１０上に青色及び緑色発光ダイオードチップ３４０ａ、３４０ｂを取り囲むように設けられ、このとき、光の輝度及び集光能を高めるために、青色及び緑色発光ダイオードチップ３４０ａ、３４０ｂを取り囲む反射器３５０の内壁に所定の勾配を持たせることができる。このようにして反射部３７０を設けることにより、青色及び緑色発光ダイオードチップ３４０ａ、３４０ｂから発せられる光の反射効率を極大化させることができる。
【００２０】
モールド部３８０は反射部３５０内に塗布されて、青色発光ダイオードチップ３４０ａと緑色発光ダイオードチップ３４０ｂを封止することにより、第１のリード端子３２０ａ、３２０ｂと第２のリード端子３３０ａ、３３０ｂを固着する役割を果たす。このとき、モールド部としては、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの透明な樹脂が用いられる。
赤色蛍光体３７０はモールド部３８０内に含まれ、青色発光ダイオードチップ３４０ａまたは緑色発光ダイオードチップ３４０ｂからの光が赤色蛍光体３７０を励起させて赤色光を生成する。これにより、青色光、緑色光及び赤色光が混合されて白色光が出射される。
赤色蛍光体３７０としては、前述したように、（Ｓｒ１−ｘＥｕｘ）Ｓ、または（Ｃａ１−ｘＥｕｘ）Ｓが用いられ、ここで、ｘは０．００１〜０．０２である。
【００２１】
図４は、本発明の第３の実施の形態による白色発光ダイオードの断面図である。この第３の実施の形態による白色発光ダイオードは、チップ状の発光ダイオードであり、反射部がないことを除いては、第２の実施の形態とその構成が類似している。さらに、この実施の形態において、モールド部３８０は半球状をなすものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モールド部は種々な形状に製作可能である。
【００２２】
これらの図２ないし図４には種々な形状の白色発光ダイオードが示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した以外の形状の白色発光ダイオードも採用可能である。
【００２３】
図５及び図６は、従来の技術及び本発明による白色発光ダイオードの発光スペクトルを示す図であり、図７及び図８は、それぞれ従来の技術及び本発明による色座標系を示す図である。
【００２４】
図５は、従来の技術、すなわち、図１に示す白色発光ダイオードの発光スペクトルであり、図６は、本発明による白色発光ダイオードの発光スペクトルである。
図５を参照すると、青色と黄色の近くにのみ発光ピークが存在し、緑色と赤色の近くには発光ピークが存在していない。このため、緑色と赤色を呈色するのに限界があり、その結果、色再現性が低下していた。
図６を参照すると、図５に示す発光スペクトルとは異なり、青色はもちろん、緑色と赤色の部分にも発光ピークが存在していることが分かる。これにより、緑色と赤色を呈色するのに無理がなく、その結果、色再現性が改善する。
【００２５】
図７及び図８には、従来の技術による白色発光ダイオードのＲＧＢ色座標系と、本発明による白色発光ダイオードのＲＧＢ色座標系が示されている。
このシミュレーションにおいては、ＣＩＥ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）１９３１に規定された周知の色座標系が用いられている。また、下記に示す表１における色再現性は、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）にディスプレイの標準色座標として定義されている値を目安として、下記のように定義される。
色再現性＝（ＲＧＢ座標系の三角形の面積／ＮＴＳＣ標準座標系の三角形の面積）×１００％
【００２６】
図７及び図８に示す色座標系の値は、下記表１の通りである。
【表１】
2007158296.tif 000003
【００２７】
上記表１から明らかなように、従来の技術による白色発光ダイオードの色再現性は約５６．２％であるのに対し、本発明による白色発光ダイオードの色再現性は約７８．１％であることから、本発明による白色発光ダイオードは、従来の技術による白色発光ダイオードに比べて色再現性が大幅に改善されている。
【００２８】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の技術による白色発光ダイオードの（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による白色発光ダイオードの（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による白色発光ダイオードの（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による白色発光ダイオードの断面図である。
【図５】従来の技術による白色発光ダイオードの発光スペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明による白色発光ダイオードの発光スペクトルを示すグラフである。
【図７】従来の技術による色座標系を示すグラフである。
【図８】本発明による色座標系を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
２１０      基板
２２０      第１のリード端子
２３０      第２のリード端子
２４０ａ    青色発光ダイオードチップ
２４０ｂ    緑色発光ダイオードチップ
２５０      反射部
２６０      ワイヤー
２７０      赤色蛍光体
２８０      モールド部
【図１】
2007158296.tif 000004
【図２】
2007158296.tif 000005
【図３】
2007158296.tif 000006
【図４】
2007158296.tif 000007
【図５】
2007158296.tif 000008
【図６】
2007158296.tif 000009
【図７】
2007158296.tif 000010
【図８】
2007158296.tif 000011