(57)【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ＬＥＤ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、基板側から順にバッファ層(202)、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(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、
前記駆動手段が単一で、青色発光の前記第１のＬＥＤチップと緑色発光の前記第１のＬＥＤチップ及び赤色発光の前記第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１，３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又は２記載の発光装置。
【請求項４】
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乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記青色発光と緑色発光の第１のＬＥＤチップ及び赤色発光の第２のＬＥＤチップのＲＧＢを１画素として、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乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光装置が、外光の明るさにより前記ドットマトリックスの明るさを調節する調光手段を有する請求項５記載の発光装置。
【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（ＩｎaＧａbＡｌ1-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、ＡｌＧａＩｎＰが実用化されている。これら半導体材料を用いたＬＥＤ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ＬＥＤ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。ＬＥＤ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ＬＥＤ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、基板側から順にバッファ層(202)、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(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、駆動手段が単一で、青色発光の前記第１のＬＥＤチップと緑色発光の前記第１のＬＥＤチップ及び赤色発光の前記第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１，３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。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発光装置は、青色発光と緑色発光の第１のＬＥＤチップ及び赤色発光の第２のＬＥＤチップのＲＧＢを１画素として、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、外光の明るさにより前記ドットマトリックスの明るさを調節する調光手段を有するものである。
【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ＬＥＤ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(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Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ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ＬＥＤ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Ｇａ0.35Ａｌ0.65Ａｓ基板(252)上に発光層としてｐ型Ｇａ0.65Ａｌ0.35Ａｓ層(253)、ｎ型Ｇａ0.35Ａｌ0.65Ａｓ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ＬＥＤ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ＬＥＤディスプレイなどとして緑色が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、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、ＡｌＧａＩｎＰ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ＬＥＤ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５×１０16／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（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の透光性基板の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ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２０２）
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、ＩｎXＡｌYＧａ1-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ＡｌYＧａ1-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ＩｎXＡｌYＧａ1-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ＡｌYＧａ1-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Ｓｉ、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ＩｎXＡｌYＧａ1-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ＩｎXＧａ1-XＮ又はY値が０．２以下のＡｌYＧａ1-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ＩｎXＧａ1-XＮ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ＡｌYＧａ1-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ＡｌYＧａ1-YＮ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ＩｎXＡｌYＧａ1-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ＬＥＤ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、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰであることが好ましい。第２のＬＥＤ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(252)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(273)、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ＬＥＤチップを複数設置した場合、マウント・リードをＬＥＤ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）（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。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、３００μΩ・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ・ｃｍ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ＬＥＤ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(101)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ＬＥＤ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、ＡＢＳ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ＬＥＤ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ＧａＮ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Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ層を用い、緑色が発光可能なものとしてＩｎ0.6Ｇａ0.4Ｎ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Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ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Ｎｉ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ＬＥＤ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３０μｍ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ＬＥＤ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ＬＥＤ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Ｇａ0.35Ａｌ0.65Ａｓ）基板上にｐ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素（ｐ型Ｇａ0.65Ａｌ0.35Ａｓ）層、ｎ型ガリウム・アルミニウム・ヒ素（ｎ型Ｇａ0.35Ａｌ0.65Ａｓ）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ＬＥＤ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ＳｉＨ4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８×１０16／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ＧｅＨ4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ＳｉＨ4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１×１０17／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ＬＥＤ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
【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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