JP2002217454A - Ledアレー及びこれを用いたled表示装置 - Google Patents
Ledアレー及びこれを用いたled表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 LEDを用いたフルカラー表示装置におい
て、LED表示装置を小型化する。 【解決手段】 LEDアレーは、サファイア基板101
上に、GaN青色LED及びGaN緑色LEDを構成
し、青色LEDのうち一つの青色LED上に当該青色L
EDが発した青色光126によって励起され赤色光12
7を発する蛍光体116と、赤色光127を透過する帯
域フィルタ123などを備えている。
て、LED表示装置を小型化する。 【解決手段】 LEDアレーは、サファイア基板101
上に、GaN青色LED及びGaN緑色LEDを構成
し、青色LEDのうち一つの青色LED上に当該青色L
EDが発した青色光126によって励起され赤色光12
7を発する蛍光体116と、赤色光127を透過する帯
域フィルタ123などを備えている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フルカラー表示を
行うことができるLEDアレー及びこれを用いたLED
表示装置に関するものである。
行うことができるLEDアレー及びこれを用いたLED
表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】昨今、GaN半導体を使用した青色LE
Dが開発され、緑色LED及び赤色LEDと組み合わ
せ、フルカラー表示が可能なLED表示装置が生産され
ている。図10は従来のLEDを示す断面図であるが、
同図において、301はLEDのチップ、302は電極
から引き出されたボンディングワイヤ、303はLED
の反射鏡を兼ねた電極、304はもう一方の電極から引
き出されたボンディングワイヤ、305はもう一方の電
極、306はレンズ状に構成された透明封止材である。
LEDチップ301の活性層で発生した光は、その一部
が反射鏡を兼ねた電極303で反射し、LEDチップ3
01から前方(図10の紙面上方)に向かう光と共に、
レンズ状の透明封止材306でLEDの前方(図10の
紙面上方)に集められ効率的に光を発するようになって
いる。しかしながら、各々のLEDは単色のLEDで構
成されているため、フルカラーの表示装置を構成する場
合、現在のLEDを用いた表示装置では、各々赤色、緑
色、青色のLEDを組み合わせることによって構成され
ている。
Dが開発され、緑色LED及び赤色LEDと組み合わ
せ、フルカラー表示が可能なLED表示装置が生産され
ている。図10は従来のLEDを示す断面図であるが、
同図において、301はLEDのチップ、302は電極
から引き出されたボンディングワイヤ、303はLED
の反射鏡を兼ねた電極、304はもう一方の電極から引
き出されたボンディングワイヤ、305はもう一方の電
極、306はレンズ状に構成された透明封止材である。
LEDチップ301の活性層で発生した光は、その一部
が反射鏡を兼ねた電極303で反射し、LEDチップ3
01から前方(図10の紙面上方)に向かう光と共に、
レンズ状の透明封止材306でLEDの前方(図10の
紙面上方)に集められ効率的に光を発するようになって
いる。しかしながら、各々のLEDは単色のLEDで構
成されているため、フルカラーの表示装置を構成する場
合、現在のLEDを用いた表示装置では、各々赤色、緑
色、青色のLEDを組み合わせることによって構成され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような単色LED
を複数組み合わせてフルカラーの表示装置、例えば、縦
480画素、横640画素程度のフルカラーテレビ画像
装置等を構成すると、各々のLEDの大きさは直径が約
5mm程度もあるため、1つの画素を赤、緑、青の3つ
のLEDで構成したとしても、縦4.8m、横6.8m
程度の大画面となり、小型のフルカラーの表示装置を構
成することは困難であった。
を複数組み合わせてフルカラーの表示装置、例えば、縦
480画素、横640画素程度のフルカラーテレビ画像
装置等を構成すると、各々のLEDの大きさは直径が約
5mm程度もあるため、1つの画素を赤、緑、青の3つ
のLEDで構成したとしても、縦4.8m、横6.8m
程度の大画面となり、小型のフルカラーの表示装置を構
成することは困難であった。
【0004】本発明は、LEDを用いたフルカラー表示
装置において、表示装置を小型化することを目的とす
る。
装置において、表示装置を小型化することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のLEDアレーに
おいては、同一のサファイア基板上にGaN青色LED
及びGaN緑色LEDを構成し、前記青色LEDのうち
一つの青色LED上に当該青色LEDが発した青色光に
よって励起され赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過
する帯域フィルタまたはローパスフィルタを備えたもの
である。
おいては、同一のサファイア基板上にGaN青色LED
及びGaN緑色LEDを構成し、前記青色LEDのうち
一つの青色LED上に当該青色LEDが発した青色光に
よって励起され赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過
する帯域フィルタまたはローパスフィルタを備えたもの
である。
【0006】本発明によれば、同一の基板上に3原色の
発光部が形成されるため、LED表示装置を小型化する
ことができる。
発光部が形成されるため、LED表示装置を小型化する
ことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、同一の
サファイア基板上に2つのGaN青色LED及びGaN
緑LEDを構成し、前記青色LEDのうち一つの青色L
ED上に当該青色LEDが発した青色光によって励起さ
れ赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フィ
ルタまたはローパスフィルタを備えたものであり、それ
ぞれ赤色、緑色、青色の光源を1枚の基板上で構成でき
る。
サファイア基板上に2つのGaN青色LED及びGaN
緑LEDを構成し、前記青色LEDのうち一つの青色L
ED上に当該青色LEDが発した青色光によって励起さ
れ赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フィ
ルタまたはローパスフィルタを備えたものであり、それ
ぞれ赤色、緑色、青色の光源を1枚の基板上で構成でき
る。
【0008】請求項2に記載の発明は、同一のサファイ
ア基板上に2つのGaN青色LED及びGaN緑LED
を構成し、前記青色LEDのうち一つの青色LEDが位
置する前記サファイア基板の裏側に当該青色LEDが発
した青色光によって励起され赤色光を発する蛍光体と、
赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ
を配置したものであり、蛍光体がサファイア基板の裏面
上にあるため平面性がよく配置を効率的に行うことがで
き且つ厚みが精度良く配置できる。さらに蛍光体の上に
構成する赤色を透過する帯域フィルタまたはローパスフ
ィルタにおいても平面性がよく効率的に配置が可能であ
る。
ア基板上に2つのGaN青色LED及びGaN緑LED
を構成し、前記青色LEDのうち一つの青色LEDが位
置する前記サファイア基板の裏側に当該青色LEDが発
した青色光によって励起され赤色光を発する蛍光体と、
赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ
を配置したものであり、蛍光体がサファイア基板の裏面
上にあるため平面性がよく配置を効率的に行うことがで
き且つ厚みが精度良く配置できる。さらに蛍光体の上に
構成する赤色を透過する帯域フィルタまたはローパスフ
ィルタにおいても平面性がよく効率的に配置が可能であ
る。
【0009】請求項3に記載の発明は、同一のサファイ
ア基板上に3つのGaN青色LEDを構成し、前記青色
LEDのうち一つの青色LED上に当該青色LEDが発
した青色光によって励起され赤色光を発する蛍光体と、
赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ
を備え、且つもう一つの前記青色LED上に当該青色L
EDが発した青色光によって励起され緑色光を発する蛍
光体と、緑色光を透過する帯域フィルタとを備えたもの
であり、それぞれ赤、緑、青色の光源を1枚の基板上で
構成できる。
ア基板上に3つのGaN青色LEDを構成し、前記青色
LEDのうち一つの青色LED上に当該青色LEDが発
した青色光によって励起され赤色光を発する蛍光体と、
赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ
を備え、且つもう一つの前記青色LED上に当該青色L
EDが発した青色光によって励起され緑色光を発する蛍
光体と、緑色光を透過する帯域フィルタとを備えたもの
であり、それぞれ赤、緑、青色の光源を1枚の基板上で
構成できる。
【0010】請求項4に記載の発明は、同一のサファイ
ア基板上に3つのGaN青色LEDを構成し、前記青色
LEDのうち一つの青色LEDが位置する前記サファイ
ア基板の裏側上に当該青色LEDが発した青色光によっ
て励起され赤色を発色する蛍光体と、赤色光を透過する
帯域フィルタまたはローパスフィルタを備え、もう一つ
の前記青色LEDが位置する前記サファイア基板の裏側
に当該青色LEDが発した青色光によって励起され緑色
光を発する蛍光体と、緑色光を透過する帯域フィルタと
を配置したものであり、蛍光体がサファイア基板の裏面
上にあるため平面性がよく配置を効率的に行うことがで
き、且つ厚みが精度良く配置できる。さらに蛍光体の上
に構成する赤色を透過する帯域フィルタまたはローパス
フィルタにおいても平面性がよく効率的に配置が可能で
ある。
ア基板上に3つのGaN青色LEDを構成し、前記青色
LEDのうち一つの青色LEDが位置する前記サファイ
ア基板の裏側上に当該青色LEDが発した青色光によっ
て励起され赤色を発色する蛍光体と、赤色光を透過する
帯域フィルタまたはローパスフィルタを備え、もう一つ
の前記青色LEDが位置する前記サファイア基板の裏側
に当該青色LEDが発した青色光によって励起され緑色
光を発する蛍光体と、緑色光を透過する帯域フィルタと
を配置したものであり、蛍光体がサファイア基板の裏面
上にあるため平面性がよく配置を効率的に行うことがで
き、且つ厚みが精度良く配置できる。さらに蛍光体の上
に構成する赤色を透過する帯域フィルタまたはローパス
フィルタにおいても平面性がよく効率的に配置が可能で
ある。
【0011】請求項5に記載の発明は、同一のサファイ
ア基板上に3つのGaN紫色LED又は紫外光LEDを
構成し、前記LEDのうち一つの紫色LED又は紫外光
LED上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した紫
色光又は紫外光によって励起され赤色光を発する蛍光体
と、赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィ
ルタを備え、且つもう一つの紫色LED又は紫外光LE
D上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した紫色光
又は紫外光によって励起され緑色光を発する蛍光体と、
緑色光を透過する帯域フィルタとを備え、更にもう一つ
の紫色LED又は紫外光LED上に当該紫色LED又は
紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励起さ
れ青色光を発する蛍光体と、青色光を透過する帯域フィ
ルタとを備えたものであり、それぞれ赤色、緑色、青色
の光源を1枚の基板上で構成できる。
ア基板上に3つのGaN紫色LED又は紫外光LEDを
構成し、前記LEDのうち一つの紫色LED又は紫外光
LED上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した紫
色光又は紫外光によって励起され赤色光を発する蛍光体
と、赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィ
ルタを備え、且つもう一つの紫色LED又は紫外光LE
D上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した紫色光
又は紫外光によって励起され緑色光を発する蛍光体と、
緑色光を透過する帯域フィルタとを備え、更にもう一つ
の紫色LED又は紫外光LED上に当該紫色LED又は
紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励起さ
れ青色光を発する蛍光体と、青色光を透過する帯域フィ
ルタとを備えたものであり、それぞれ赤色、緑色、青色
の光源を1枚の基板上で構成できる。
【0012】請求項6に記載の発明は、同一のサファイ
ア基板上に3つのGaN紫色LED又は紫外光LEDを
構成し、前記紫色LED又は紫外光LEDのうち一つが
位置する前記サファイア基板の裏側に当該紫色LED又
は紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励起
され赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フ
ィルタまたはローパスフィルタとを備え、もう一つの前
記紫色LED又は紫外光LEDが位置するサファイア基
板の裏側上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した
紫色光又は紫外光によって励起され緑色光を発する蛍光
体と、緑色光を透過する帯域フィルタを備え、更にもう
一つの紫色LED又は紫外光LED上に当該紫色LED
又は紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励
起され青色光を発する蛍光体と、青色光を透過する帯域
フィルタを配置したものであり、蛍光体がサファイア基
板の裏面上にあるため平面性がよく配置が効果的に行え
且つ、厚みが精度良く配置できる。さらに蛍光体の上に
構成する赤色、緑色、青色を透過する帯域フィルタまた
はローパスフィルタにおいても平面性がよく効率的に構
成が可能である。
ア基板上に3つのGaN紫色LED又は紫外光LEDを
構成し、前記紫色LED又は紫外光LEDのうち一つが
位置する前記サファイア基板の裏側に当該紫色LED又
は紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励起
され赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フ
ィルタまたはローパスフィルタとを備え、もう一つの前
記紫色LED又は紫外光LEDが位置するサファイア基
板の裏側上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した
紫色光又は紫外光によって励起され緑色光を発する蛍光
体と、緑色光を透過する帯域フィルタを備え、更にもう
一つの紫色LED又は紫外光LED上に当該紫色LED
又は紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励
起され青色光を発する蛍光体と、青色光を透過する帯域
フィルタを配置したものであり、蛍光体がサファイア基
板の裏面上にあるため平面性がよく配置が効果的に行え
且つ、厚みが精度良く配置できる。さらに蛍光体の上に
構成する赤色、緑色、青色を透過する帯域フィルタまた
はローパスフィルタにおいても平面性がよく効率的に構
成が可能である。
【0013】請求項7に記載の発明は、請求項1から6
のいずれかに記載のLEDアレーで構成され、それぞれ
赤色LED、青色LED、緑色LEDを一つの組み合わ
せの構成要素とし、前記構成要素を1次元的に配列した
ものであり、フルカラーのライン表示を容易に構成でき
る。
のいずれかに記載のLEDアレーで構成され、それぞれ
赤色LED、青色LED、緑色LEDを一つの組み合わ
せの構成要素とし、前記構成要素を1次元的に配列した
ものであり、フルカラーのライン表示を容易に構成でき
る。
【0014】請求項8に記載の発明は、請求項1から6
のいずれかに記載のLEDアレーで構成され、それぞれ
赤色LED、青色LED、緑色のLEDを一つの組み合
わせの構成要素とし、前記構成要素を2次元的に配列し
たものであり、フルカラーのエリア表示を容易に構成で
きる。
のいずれかに記載のLEDアレーで構成され、それぞれ
赤色LED、青色LED、緑色のLEDを一つの組み合
わせの構成要素とし、前記構成要素を2次元的に配列し
たものであり、フルカラーのエリア表示を容易に構成で
きる。
【0015】請求項9に記載の発明は、前記構成要素が
発する赤色光、緑色光、青色光を一つの組み合わせとし
たとき、各色の発光効率に応じて各色LEDのチップ面
積を変えたものであり、各色の発光効率に応じてLED
の面積を変えることにより、各構成要素が発光した場
合、白に近い発光が得られる。
発する赤色光、緑色光、青色光を一つの組み合わせとし
たとき、各色の発光効率に応じて各色LEDのチップ面
積を変えたものであり、各色の発光効率に応じてLED
の面積を変えることにより、各構成要素が発光した場
合、白に近い発光が得られる。
【0016】請求項10に記載の発明は、請求項1から
6のいずれかに記載された前記構成要素が発する赤色
光、緑色光、青色光を一つの組み合わせとしたとき、各
色の発光効率に応じて各色蛍光体の面積を変えたもので
あり、各色の発光効率に応じて蛍光体の面積を変えるこ
とにより、各構成要素が発光した場合、白に近い発光が
得られる。
6のいずれかに記載された前記構成要素が発する赤色
光、緑色光、青色光を一つの組み合わせとしたとき、各
色の発光効率に応じて各色蛍光体の面積を変えたもので
あり、各色の発光効率に応じて蛍光体の面積を変えるこ
とにより、各構成要素が発光した場合、白に近い発光が
得られる。
【0017】請求項11に記載の発明は、請求項1から
6のいずれかに記載のLEDアレーを複数組み合わせて
1つの画素を構成し、請求項1から6のいずれかに記載
された前記構成要素が発する赤色光、緑色光、青色光を
一つの組み合わせとしたとき、各色の発光効率に応じて
構成要素中に含まれる各色LEDの個数を変えたもので
あり、各色の発光効率に応じて構成要素内に含まれるL
EDの個数を変えることにより、各構成要素が発光した
場合、白に近い発光が得られる。
6のいずれかに記載のLEDアレーを複数組み合わせて
1つの画素を構成し、請求項1から6のいずれかに記載
された前記構成要素が発する赤色光、緑色光、青色光を
一つの組み合わせとしたとき、各色の発光効率に応じて
構成要素中に含まれる各色LEDの個数を変えたもので
あり、各色の発光効率に応じて構成要素内に含まれるL
EDの個数を変えることにより、各構成要素が発光した
場合、白に近い発光が得られる。
【0018】請求項12に記載の発明は、前記サファイ
ア基板上の各発光チップの間に導電体を設け共通電極と
したものであり、電極本数を減らし、かつ熱伝導性の良
い金属である導電体により放熱効果を良くするという作
用を有すると共にLEDチップ間の発光のクロストーク
を低減する。
ア基板上の各発光チップの間に導電体を設け共通電極と
したものであり、電極本数を減らし、かつ熱伝導性の良
い金属である導電体により放熱効果を良くするという作
用を有すると共にLEDチップ間の発光のクロストーク
を低減する。
【0019】請求項13に記載の発明は、前記サファイ
ア基板に構成されるそれぞれ青色LED及び緑色LED
の間に、光学的黒又は光透過率の低い材料を配置したも
のであり、LED間を光学的黒または光透過率の低い材
料にすることにより、各LEDが発光したとき隣接する
他のLEDの蛍光体を励起して発光させるクロストーク
が軽減され、表示のコントラストを強調する。
ア基板に構成されるそれぞれ青色LED及び緑色LED
の間に、光学的黒又は光透過率の低い材料を配置したも
のであり、LED間を光学的黒または光透過率の低い材
料にすることにより、各LEDが発光したとき隣接する
他のLEDの蛍光体を励起して発光させるクロストーク
が軽減され、表示のコントラストを強調する。
【0020】請求項14に記載の発明は、請求項1から
14のいずれかに記載のLEDアレーで構成された表示
装置であり、小型で高密度の表示画素の表示装置を構成
できると。
14のいずれかに記載のLEDアレーで構成された表示
装置であり、小型で高密度の表示画素の表示装置を構成
できると。
【0021】以下、本発明の実施の形態について図1か
ら図9を用いて説明する。
ら図9を用いて説明する。
【0022】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1であるLEDアレーを示す断面図であり、図1にお
いて、101は基材であるサファイア基板、102は青
色LEDのn−GaN層、103は青色LEDのn電
極、104はInGaNの活性層、105はp−AlG
aN層、106はp−GaN層、107は青色LEDの
p電極、108は青色LEDの活性層104で発光して
取り出された青色の光である。
態1であるLEDアレーを示す断面図であり、図1にお
いて、101は基材であるサファイア基板、102は青
色LEDのn−GaN層、103は青色LEDのn電
極、104はInGaNの活性層、105はp−AlG
aN層、106はp−GaN層、107は青色LEDの
p電極、108は青色LEDの活性層104で発光して
取り出された青色の光である。
【0023】109は緑色のLEDのn−GaN層、1
10は緑色LEDのn電極、111はInGaNの活性
層、112はp−AlGaN層、113はp−GaN
層、114は青色LEDのp電極、115は緑色のLE
Dの活性層111で発光して取り出された緑色の光であ
る。
10は緑色LEDのn電極、111はInGaNの活性
層、112はp−AlGaN層、113はp−GaN
層、114は青色LEDのp電極、115は緑色のLE
Dの活性層111で発光して取り出された緑色の光であ
る。
【0024】116は赤色蛍光体であり、117は赤色
蛍光体116を励起する青色LEDのn−GaN層、1
18は同青色LEDのn電極、119は同青色LEDの
InGaNの活性層、120は同青色LEDのp−Al
GaN層、121は同青色LEDのp−GaN層、12
2は同青色LEDのp電極である。
蛍光体116を励起する青色LEDのn−GaN層、1
18は同青色LEDのn電極、119は同青色LEDの
InGaNの活性層、120は同青色LEDのp−Al
GaN層、121は同青色LEDのp−GaN層、12
2は同青色LEDのp電極である。
【0025】123は赤色を通過する帯域フィルタまた
はローパスフィルタ、124は蛍光体とフィルタを支え
る光に対し透明な構造体、125は不透明層であり、1
26は青色LEDより発した赤色蛍光体116を励起す
る青色の1次光、127は青色の1次光により赤色の蛍
光体116で発生し、赤色を透過するフィルタ123を
通して取り出される赤色の光である。
はローパスフィルタ、124は蛍光体とフィルタを支え
る光に対し透明な構造体、125は不透明層であり、1
26は青色LEDより発した赤色蛍光体116を励起す
る青色の1次光、127は青色の1次光により赤色の蛍
光体116で発生し、赤色を透過するフィルタ123を
通して取り出される赤色の光である。
【0026】GaN青色LEDの活性層104で発生し
た青色の光は透明な構造体124の窓を通じて外に取り
出される、また同様に緑色LEDの活性層111で発生
した緑色の光も青色の光同様に透明な構造体124の窓
を通じて取り出される。
た青色の光は透明な構造体124の窓を通じて外に取り
出される、また同様に緑色LEDの活性層111で発生
した緑色の光も青色の光同様に透明な構造体124の窓
を通じて取り出される。
【0027】一方、もう一つの青色LEDの活性層11
9で発生した青色の光は透明な構造体124の窓を通じ
て赤色の蛍光体116に当たり、蛍光体116を励起す
る。青色光によって励起された赤色の蛍光体116は赤
色スペクトルの光を発する。蛍光体116で発した光は
蛍光体上部にある赤色を透過するローパスフィルタまた
は帯域通過フィルタ123により発光スペクトルの中で
赤色のみが選択されフィルタを通過し取り出される。
9で発生した青色の光は透明な構造体124の窓を通じ
て赤色の蛍光体116に当たり、蛍光体116を励起す
る。青色光によって励起された赤色の蛍光体116は赤
色スペクトルの光を発する。蛍光体116で発した光は
蛍光体上部にある赤色を透過するローパスフィルタまた
は帯域通過フィルタ123により発光スペクトルの中で
赤色のみが選択されフィルタを通過し取り出される。
【0028】このような構成にすることにより、蛍光体
116の上に構成された帯域フィルタ123により、励
起光の青色が蛍光に消費されず直接青色のまま取り出さ
れるのが防止されかつ蛍光の中にふくまれる余分な波長
の光りが阻止でき色の純度が向上できる。また外部よ
り、赤色より短波長の光が入射した場合、外光によって
誤って蛍光体116が励起され蛍光を発するのが帯域フ
ィルタ123で防止され、コントラストの低下を防止で
きる。このように本発明によれば同一の基板上に構成さ
れたGaNを材料とするLEDにより、色の純度が良
く、コントラストがよい赤色、青色、緑色の発光を得る
ことが可能になる。また本発明によれば1つの基板上に
3原色を構成できるためフルカラーの表示が可能で且つ
小型の表示素子を作成することが可能になる。
116の上に構成された帯域フィルタ123により、励
起光の青色が蛍光に消費されず直接青色のまま取り出さ
れるのが防止されかつ蛍光の中にふくまれる余分な波長
の光りが阻止でき色の純度が向上できる。また外部よ
り、赤色より短波長の光が入射した場合、外光によって
誤って蛍光体116が励起され蛍光を発するのが帯域フ
ィルタ123で防止され、コントラストの低下を防止で
きる。このように本発明によれば同一の基板上に構成さ
れたGaNを材料とするLEDにより、色の純度が良
く、コントラストがよい赤色、青色、緑色の発光を得る
ことが可能になる。また本発明によれば1つの基板上に
3原色を構成できるためフルカラーの表示が可能で且つ
小型の表示素子を作成することが可能になる。
【0029】(実施の形態2)図2は本発明の実施の形
態2であるLEDアレーの断面図であり、実施の形態1
と同じ構成部材については共通の符号を付している。図
2に示すLEDアレーでは、サファイア基板のLED構
成面の裏面上に蛍光体を配置しサファイア基板側から光
を取り出す構成としたものである。
態2であるLEDアレーの断面図であり、実施の形態1
と同じ構成部材については共通の符号を付している。図
2に示すLEDアレーでは、サファイア基板のLED構
成面の裏面上に蛍光体を配置しサファイア基板側から光
を取り出す構成としたものである。
【0030】図2において、128は赤色の蛍光体、1
29は赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフィ
ルタ、130はLEDを構成する基材と蛍光体128と
赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ1
29を支える構造体を兼ねたサファイア基板、102は
青色のLEDのn−GaN層、103は青色LEDのn
電極、104はInGaNの活性層、105はp−Al
GaN層、106はp−GaN層、107は青色LED
のp電極、108は青色LEDの活性層104で発光し
取り出された青色の光である。
29は赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフィ
ルタ、130はLEDを構成する基材と蛍光体128と
赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ1
29を支える構造体を兼ねたサファイア基板、102は
青色のLEDのn−GaN層、103は青色LEDのn
電極、104はInGaNの活性層、105はp−Al
GaN層、106はp−GaN層、107は青色LED
のp電極、108は青色LEDの活性層104で発光し
取り出された青色の光である。
【0031】109は緑色のLEDのn−GaN層、1
10は緑色LEDのn電極、111はInGaNの活性
層、112はp−AlGaN層、113はp−GaN
層、114は青色LEDのp電極、115は緑色のLE
Dの活性層111で発光し取り出された緑色の光であ
る。
10は緑色LEDのn電極、111はInGaNの活性
層、112はp−AlGaN層、113はp−GaN
層、114は青色LEDのp電極、115は緑色のLE
Dの活性層111で発光し取り出された緑色の光であ
る。
【0032】117は赤色蛍光体128を励起する青色
LEDのn−GaN層、118は同青色LEDのn電
極、119は同青色LEDのInGaNの活性層、12
0は同青色LEDのp−AlGaN層、121は同青色
LEDのp−GaN層、122は同青色LEDのp電極
である。
LEDのn−GaN層、118は同青色LEDのn電
極、119は同青色LEDのInGaNの活性層、12
0は同青色LEDのp−AlGaN層、121は同青色
LEDのp−GaN層、122は同青色LEDのp電極
である。
【0033】125は不透明層であり、126は青色L
EDより発した赤色蛍光体128を励起する青色の1次
光、127は青色の1次光により赤色の蛍光体で発生
し、赤色を透過するフィルタ129を通して取り出され
る赤色の光である。
EDより発した赤色蛍光体128を励起する青色の1次
光、127は青色の1次光により赤色の蛍光体で発生
し、赤色を透過するフィルタ129を通して取り出され
る赤色の光である。
【0034】GaN青色LEDの活性層104で発生し
た青色の光は透明なサファイア基板130の窓を通じて
外に取り出される。また、同様に緑色LEDの活性層1
11で発生した緑色の光も青色の光同様に透明なサファ
イア基板130の窓を通じて取り出される。
た青色の光は透明なサファイア基板130の窓を通じて
外に取り出される。また、同様に緑色LEDの活性層1
11で発生した緑色の光も青色の光同様に透明なサファ
イア基板130の窓を通じて取り出される。
【0035】一方、もう一つの青色LEDの活性層11
9で発生した青色の光は透明なサファイア基板130の
窓を通じて赤色の蛍光体128に当たり、蛍光体128
を励起する。青色の光によって励起された赤色の蛍光体
128は赤色スペクトルの光を発する。蛍光体128で
発した光は蛍光体上部にある赤色を透過するローパスフ
ィルタまたは帯域通過フィルタ129により発光スペク
トルの中で赤色のみが選択されフィルタを通過し取り出
される。
9で発生した青色の光は透明なサファイア基板130の
窓を通じて赤色の蛍光体128に当たり、蛍光体128
を励起する。青色の光によって励起された赤色の蛍光体
128は赤色スペクトルの光を発する。蛍光体128で
発した光は蛍光体上部にある赤色を透過するローパスフ
ィルタまたは帯域通過フィルタ129により発光スペク
トルの中で赤色のみが選択されフィルタを通過し取り出
される。
【0036】このような構成にすることにより、蛍光体
128の上に構成された帯域フィルタ129により、励
起光の青色が蛍光に消費されず直接青色のまま取り出さ
れるのが防止されかつ蛍光の中にふくまれる余分な波長
の光が阻止でき色の純度が向上できる。また外部より、
赤色より短波長の光が入射した場合、外光によって誤っ
て蛍光体128が励起され蛍光を発するのが帯域フィル
タ129で防止され、コントラストの低下を防止でき
る。
128の上に構成された帯域フィルタ129により、励
起光の青色が蛍光に消費されず直接青色のまま取り出さ
れるのが防止されかつ蛍光の中にふくまれる余分な波長
の光が阻止でき色の純度が向上できる。また外部より、
赤色より短波長の光が入射した場合、外光によって誤っ
て蛍光体128が励起され蛍光を発するのが帯域フィル
タ129で防止され、コントラストの低下を防止でき
る。
【0037】本実施の形態のLEDアレーによれば、同
一の基板上に構成されたGaNを材料とするLEDによ
り、色の純度が良く、コントラストの良い赤色、青色、
緑色の発光を得ることが可能になる。また、1つの基板
上に3原色を構成できるためフルカラーの表示が可能で
且つ小型の表示素子を作成することが可能になる。
一の基板上に構成されたGaNを材料とするLEDによ
り、色の純度が良く、コントラストの良い赤色、青色、
緑色の発光を得ることが可能になる。また、1つの基板
上に3原色を構成できるためフルカラーの表示が可能で
且つ小型の表示素子を作成することが可能になる。
【0038】また、請求項2、請求項4及び請求項6の
構成のように、蛍光体及び赤色の帯域通過フィルタをサ
ファイア基板130のLEDを構成する側と反対の裏面
に配置しサファイア基板を通して光を取り出す構成にす
ることにより、図1において蛍光体を支持する透明構造
体124が不要になると共に、蛍光体及び帯域フィルタ
を構成する面がサファイア基板130の表面であること
で平滑性が良く、蛍光体厚みが均一に構成でき、且つ製
造が簡便となる。
構成のように、蛍光体及び赤色の帯域通過フィルタをサ
ファイア基板130のLEDを構成する側と反対の裏面
に配置しサファイア基板を通して光を取り出す構成にす
ることにより、図1において蛍光体を支持する透明構造
体124が不要になると共に、蛍光体及び帯域フィルタ
を構成する面がサファイア基板130の表面であること
で平滑性が良く、蛍光体厚みが均一に構成でき、且つ製
造が簡便となる。
【0039】また、蛍光体を励起する光を発するLED
と蛍光体と間の距離を短くでき、複数のLEDを同一基
板上に構成する場合、隣接するLEDからの励起を起こ
すことが少なくなり、クロストークの発生を少なくする
ことができる。
と蛍光体と間の距離を短くでき、複数のLEDを同一基
板上に構成する場合、隣接するLEDからの励起を起こ
すことが少なくなり、クロストークの発生を少なくする
ことができる。
【0040】(実施の形態3)図3は本発明の実施の形
態3であるLEDアレーを示す断面図であり、同図にお
いて、128は赤色の蛍光体、129は赤色を通過する
帯域フィルタまたはローパスフィルタ、131は緑色の
蛍光体、132は緑色を通過する帯域フィルタ、130
はLEDを構成する基材と蛍光体128、131及び赤
色を通過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ12
9と緑色を通過する帯域フィルタ132を支える構造体
を兼ねたサファイア基板、102は青色のLEDのn−
GaN層、103は青色LEDのn電極、104はIn
GaNの活性層、105はp−AlGaN層、106は
p−GaN層、107は青色LEDのp電極、108は
青色LEDの活性層104で発光し取り出された青色の
光である。
態3であるLEDアレーを示す断面図であり、同図にお
いて、128は赤色の蛍光体、129は赤色を通過する
帯域フィルタまたはローパスフィルタ、131は緑色の
蛍光体、132は緑色を通過する帯域フィルタ、130
はLEDを構成する基材と蛍光体128、131及び赤
色を通過する帯域フィルタまたはローパスフィルタ12
9と緑色を通過する帯域フィルタ132を支える構造体
を兼ねたサファイア基板、102は青色のLEDのn−
GaN層、103は青色LEDのn電極、104はIn
GaNの活性層、105はp−AlGaN層、106は
p−GaN層、107は青色LEDのp電極、108は
青色LEDの活性層104で発光し取り出された青色の
光である。
【0041】133は緑色蛍光体131を励起する青色
LEDのn−GaN層、134は同青色LEDのn電
極、135は同青色LEDのInGaNの活性層、13
6は同青色LEDのp−AlGaN層、137は同青色
LEDのp−GaN層、138は同青色LEDのp電極
である。
LEDのn−GaN層、134は同青色LEDのn電
極、135は同青色LEDのInGaNの活性層、13
6は同青色LEDのp−AlGaN層、137は同青色
LEDのp−GaN層、138は同青色LEDのp電極
である。
【0042】125は不透明層であり、139は青色L
EDより発した緑色蛍光体131を励起する青色の1次
光、140は青色の1次光139により緑色の蛍光体1
31で発生し、緑色光を透過するフィルタ132を通し
て取り出される緑色の光である。
EDより発した緑色蛍光体131を励起する青色の1次
光、140は青色の1次光139により緑色の蛍光体1
31で発生し、緑色光を透過するフィルタ132を通し
て取り出される緑色の光である。
【0043】117は赤色蛍光体128を励起する青色
LEDのn−GaN層、118は同青色LEDのn電
極、119は同青色LEDのInGaNの活性層、12
0は同青色LEDのp−AlGaN層、121は同青色
LEDのp−GaN層、122は同青色LEDのp電極
である。
LEDのn−GaN層、118は同青色LEDのn電
極、119は同青色LEDのInGaNの活性層、12
0は同青色LEDのp−AlGaN層、121は同青色
LEDのp−GaN層、122は同青色LEDのp電極
である。
【0044】前述したように125は不透明層であり、
126は青色LEDより発した赤色蛍光体128を励起
する青色の1次光、127は青色の1次光126により
赤色の蛍光体128で発生し、赤色を透過するフィルタ
129を通して取り出される赤色の光である。
126は青色LEDより発した赤色蛍光体128を励起
する青色の1次光、127は青色の1次光126により
赤色の蛍光体128で発生し、赤色を透過するフィルタ
129を通して取り出される赤色の光である。
【0045】GaN青色LEDの活性層104で発生し
た青色の光は透明なサファイア基板130の窓を通じて
外に取り出され、もう一つの青色LEDの活性層134
で発生した青色の光は透明なサファイア基板130の窓
を通じて緑色の蛍光体131に当たり、蛍光体131を
励起する。青色の光によって励起された緑色の蛍光体1
31は緑色のスペクトルの光を発する。蛍光体131で
発した光は蛍光体上部にある緑色を透過する帯域通過フ
ィルタ132により発光スペクトルの中で緑色のみが選
択されフィルタを通過し取り出される。
た青色の光は透明なサファイア基板130の窓を通じて
外に取り出され、もう一つの青色LEDの活性層134
で発生した青色の光は透明なサファイア基板130の窓
を通じて緑色の蛍光体131に当たり、蛍光体131を
励起する。青色の光によって励起された緑色の蛍光体1
31は緑色のスペクトルの光を発する。蛍光体131で
発した光は蛍光体上部にある緑色を透過する帯域通過フ
ィルタ132により発光スペクトルの中で緑色のみが選
択されフィルタを通過し取り出される。
【0046】このような構成にすることにより、蛍光体
131の上に構成された帯域フィルタ132が、励起光
である青色光が蛍光に消費されず直接取り出されるのを
防止し、且つ蛍光の中に含まれる帯域外波長の光を阻止
することができ、色の純度を向上させることができる。
131の上に構成された帯域フィルタ132が、励起光
である青色光が蛍光に消費されず直接取り出されるのを
防止し、且つ蛍光の中に含まれる帯域外波長の光を阻止
することができ、色の純度を向上させることができる。
【0047】また、外部より、緑色より短波長の光が入
射した場合、外光によって誤って蛍光体131が励起さ
れ蛍光を発するのを帯域フィルタ132が阻止し、コン
トラストの低下を防止できる。
射した場合、外光によって誤って蛍光体131が励起さ
れ蛍光を発するのを帯域フィルタ132が阻止し、コン
トラストの低下を防止できる。
【0048】一方、もう一つの青色LEDの活性層11
9で発生した青色の光は透明なサファイア基板130の
窓を通じて赤色の蛍光体128に当たり、蛍光体128
を励起する。青色の光によって励起された赤色の蛍光体
128は赤色のスペクトルの光を発する。蛍光体128
で発した光は蛍光体上部にある赤色を透過するローパス
フィルタまたは帯域通過フィルタ129により発光スペ
クトルの中で赤色のみが選択されフィルタを通過し取り
出される。
9で発生した青色の光は透明なサファイア基板130の
窓を通じて赤色の蛍光体128に当たり、蛍光体128
を励起する。青色の光によって励起された赤色の蛍光体
128は赤色のスペクトルの光を発する。蛍光体128
で発した光は蛍光体上部にある赤色を透過するローパス
フィルタまたは帯域通過フィルタ129により発光スペ
クトルの中で赤色のみが選択されフィルタを通過し取り
出される。
【0049】このように、蛍光体128の上に構成され
た帯域通過フィルタ129により、励起光の青色が蛍光
に消費されず直接取り出されるのが防止され且つ蛍光中
に含まれる帯域外の波長の光が阻止でき、色の純度を向
上することができる。また、外部から、赤色より短波長
の光が入射した場合、外光によって誤って蛍光体128
が励起され蛍光を発するのが帯域フィルタ129で防止
され、コントラストの低下を防止できる。
た帯域通過フィルタ129により、励起光の青色が蛍光
に消費されず直接取り出されるのが防止され且つ蛍光中
に含まれる帯域外の波長の光が阻止でき、色の純度を向
上することができる。また、外部から、赤色より短波長
の光が入射した場合、外光によって誤って蛍光体128
が励起され蛍光を発するのが帯域フィルタ129で防止
され、コントラストの低下を防止できる。
【0050】本実施の形態のLEDアレーにおいては、
同一の基板上に青色LEDのみを構成することにより、
色の純度が良く、コントラストがよい赤色、青色、緑色
の発光を得ることが可能になる。また、1つの基板上に
3原色を構成できるためフルカラーの表示が可能で且つ
小型の表示素子を作成することが可能になる。サファイ
ア基板の裏面上に蛍光体及び色帯域フィルタを配置した
場合の効果は実施の形態2で述べているので省略する。
なお、本実施の形態のLEDアレーでは、蛍光体の配置
が図1と同じで且つLEDと蛍光体の組み合わせが図3
の構成と同じであるため、これらについては説明を省略
する。
同一の基板上に青色LEDのみを構成することにより、
色の純度が良く、コントラストがよい赤色、青色、緑色
の発光を得ることが可能になる。また、1つの基板上に
3原色を構成できるためフルカラーの表示が可能で且つ
小型の表示素子を作成することが可能になる。サファイ
ア基板の裏面上に蛍光体及び色帯域フィルタを配置した
場合の効果は実施の形態2で述べているので省略する。
なお、本実施の形態のLEDアレーでは、蛍光体の配置
が図1と同じで且つLEDと蛍光体の組み合わせが図3
の構成と同じであるため、これらについては説明を省略
する。
【0051】(実施の形態4)図4は本発明の実施の形
態4であるLEDアレーを示す断面図であり、同図にお
いて、128は赤色の蛍光体、129は赤色を通過する
帯域フィルタまたはローパスフィルタ、131は緑色の
蛍光体、132は緑色を通過する帯域フィルタ、141
は青色の蛍光体、142は青色を通過する帯域フィル
タ、130はLEDを構成する基材と蛍光体128、1
31、141及び赤色を通過する帯域フィルタまたはロ
ーパスフィルタ129と緑色を通過する帯域フィルタ1
32と青色を通過する帯域フィルタ142を支える構造
体を兼ねたサファイア基板、143は紫色又は紫外光を
発するLEDのn−GaN層、144は紫色又は紫外光
を発するLEDのn電極、145はInGaNの活性
層、146はp−AlGaN層、147はp−GaN
層、148は紫色又は紫外光を発するLEDのp電極、
149は紫色又は紫外光LEDの活性層145で発光し
紫色又は紫外光LEDより発した青色蛍光体141を励
起する紫色又は紫外光の1次光、150は紫色又は紫外
光の1次光149により青色の蛍光体で発生し、青色を
透過するフィルタ142を通して取り出される青色の光
である。
態4であるLEDアレーを示す断面図であり、同図にお
いて、128は赤色の蛍光体、129は赤色を通過する
帯域フィルタまたはローパスフィルタ、131は緑色の
蛍光体、132は緑色を通過する帯域フィルタ、141
は青色の蛍光体、142は青色を通過する帯域フィル
タ、130はLEDを構成する基材と蛍光体128、1
31、141及び赤色を通過する帯域フィルタまたはロ
ーパスフィルタ129と緑色を通過する帯域フィルタ1
32と青色を通過する帯域フィルタ142を支える構造
体を兼ねたサファイア基板、143は紫色又は紫外光を
発するLEDのn−GaN層、144は紫色又は紫外光
を発するLEDのn電極、145はInGaNの活性
層、146はp−AlGaN層、147はp−GaN
層、148は紫色又は紫外光を発するLEDのp電極、
149は紫色又は紫外光LEDの活性層145で発光し
紫色又は紫外光LEDより発した青色蛍光体141を励
起する紫色又は紫外光の1次光、150は紫色又は紫外
光の1次光149により青色の蛍光体で発生し、青色を
透過するフィルタ142を通して取り出される青色の光
である。
【0052】151は緑色蛍光体131を励起する紫色
又は紫外光LEDのn−GaN層、152は同紫色又は
紫外光LEDのn電極、153は同紫色又は紫外光LE
DのInGaNの活性層、154は同紫色又は紫外光L
EDのp−AlGaN層、155は同紫色又は紫外光L
EDのp−GaN層、156は同紫色又は紫外光LED
のp電極である。125は不透明層であり、157は紫
色又は紫外光LEDより発した緑色蛍光体131を励起
する紫色又は紫外光の1次光であり、140は紫色又は
紫外光の1次光157により緑色の蛍光体で発生して、
緑色を透過するフィルタ132を通して取り出される緑
色の光である。
又は紫外光LEDのn−GaN層、152は同紫色又は
紫外光LEDのn電極、153は同紫色又は紫外光LE
DのInGaNの活性層、154は同紫色又は紫外光L
EDのp−AlGaN層、155は同紫色又は紫外光L
EDのp−GaN層、156は同紫色又は紫外光LED
のp電極である。125は不透明層であり、157は紫
色又は紫外光LEDより発した緑色蛍光体131を励起
する紫色又は紫外光の1次光であり、140は紫色又は
紫外光の1次光157により緑色の蛍光体で発生して、
緑色を透過するフィルタ132を通して取り出される緑
色の光である。
【0053】158は赤色蛍光体128を励起する紫色
又は紫外光LEDのn−GaN層、159は同紫色又は
紫外光LEDのn電極、160は同紫色又は紫外光LE
DのInGaNの活性層、161は同紫色又は紫外光L
EDのp−AlGaN層、162は同紫色又は紫外光L
EDのp−GaN層、163は同紫色又は紫外光LED
のp電極である。125は不透明層であり、164は紫
色又は紫外光LEDより発した赤色蛍光体128を励起
する紫色又は紫外光の1次光であり、127は青色の1
次光164により励起され赤色の蛍光体で発生し、赤色
を透過するフィルタ129を通して取り出される赤色の
光である。
又は紫外光LEDのn−GaN層、159は同紫色又は
紫外光LEDのn電極、160は同紫色又は紫外光LE
DのInGaNの活性層、161は同紫色又は紫外光L
EDのp−AlGaN層、162は同紫色又は紫外光L
EDのp−GaN層、163は同紫色又は紫外光LED
のp電極である。125は不透明層であり、164は紫
色又は紫外光LEDより発した赤色蛍光体128を励起
する紫色又は紫外光の1次光であり、127は青色の1
次光164により励起され赤色の蛍光体で発生し、赤色
を透過するフィルタ129を通して取り出される赤色の
光である。
【0054】紫色又は紫外光LEDの活性層145で発
生した紫色又は紫外光の光は透明なサファイア基板13
0の窓を通じて青色の蛍光体141に当たり、蛍光体1
41を励起する。紫色又は紫外光の光によって励起され
た青色の蛍光体141は青色のスペクトルの光を発す
る。蛍光体141が発した光は蛍光体上部にある青色を
透過する帯域通過フィルタ142により発光スペクトル
の中で青色のみが選択されフィルタを通過し取り出され
る。
生した紫色又は紫外光の光は透明なサファイア基板13
0の窓を通じて青色の蛍光体141に当たり、蛍光体1
41を励起する。紫色又は紫外光の光によって励起され
た青色の蛍光体141は青色のスペクトルの光を発す
る。蛍光体141が発した光は蛍光体上部にある青色を
透過する帯域通過フィルタ142により発光スペクトル
の中で青色のみが選択されフィルタを通過し取り出され
る。
【0055】このような構成にすることにより、蛍光体
141の上に構成された帯域フィルタ142により、励
起光の紫色又は紫外光色が蛍光に消費されず直接取り出
されるのが防止されかつ蛍光の中にふくまれる帯域外波
長の光が阻止でき色の純度が向上できる。また、外部か
ら、青色より短波長の光が入射した場合、外光によって
誤って蛍光体141が励起されて蛍光を発するのを帯域
フィルタ142が防止し、コントラストの低下を防止で
きる。
141の上に構成された帯域フィルタ142により、励
起光の紫色又は紫外光色が蛍光に消費されず直接取り出
されるのが防止されかつ蛍光の中にふくまれる帯域外波
長の光が阻止でき色の純度が向上できる。また、外部か
ら、青色より短波長の光が入射した場合、外光によって
誤って蛍光体141が励起されて蛍光を発するのを帯域
フィルタ142が防止し、コントラストの低下を防止で
きる。
【0056】また、もう一つの紫色又は紫外光LEDの
活性層153で発生した紫色光又は紫外光は透明なサフ
ァイア基板130の窓を通じて緑色の蛍光体131に当
たり、蛍光体131を励起する。紫色光又は紫外光によ
って励起された緑色の蛍光体131は緑色のスペクトル
の光を発する。蛍光体131が発した光は蛍光体上部に
ある緑色を透過する帯域通過フィルタ132により発光
スペクトルの中で緑色のみが選択されフィルタを通過し
取り出される。
活性層153で発生した紫色光又は紫外光は透明なサフ
ァイア基板130の窓を通じて緑色の蛍光体131に当
たり、蛍光体131を励起する。紫色光又は紫外光によ
って励起された緑色の蛍光体131は緑色のスペクトル
の光を発する。蛍光体131が発した光は蛍光体上部に
ある緑色を透過する帯域通過フィルタ132により発光
スペクトルの中で緑色のみが選択されフィルタを通過し
取り出される。
【0057】このような構成にすることにより、蛍光体
131の上に構成された帯域フィルタ132により、励
起光の紫色又は紫外光が蛍光に消費されず直接取り出さ
れるのが防止され且つ蛍光の中に含まれる帯域外波長の
光が阻止でき色の純度が向上できる。また、外部から、
緑色より短波長の光が入射した場合、外光によって誤っ
て蛍光体131が励起され蛍光を発するのが帯域フィル
タ132で防止され、コントラストの低下を防止でき
る。
131の上に構成された帯域フィルタ132により、励
起光の紫色又は紫外光が蛍光に消費されず直接取り出さ
れるのが防止され且つ蛍光の中に含まれる帯域外波長の
光が阻止でき色の純度が向上できる。また、外部から、
緑色より短波長の光が入射した場合、外光によって誤っ
て蛍光体131が励起され蛍光を発するのが帯域フィル
タ132で防止され、コントラストの低下を防止でき
る。
【0058】さらに、もう一つの紫色又は紫外光LED
の活性層160で発生した紫色光又は紫外光は透明なサ
ファイア基板130の窓を通じて赤色の蛍光体128に
当たり、蛍光体128を励起する。紫色光又は紫外光に
よって励起された赤色の蛍光体128は赤色のスペクト
ルの光を発する。蛍光体128が発した光は蛍光体12
8の上部にある赤色を透過するローパスフィルタまたは
帯域通過フィルタ129により発光スペクトルの中で赤
色のみが選択されフィルタを通過し取り出される。
の活性層160で発生した紫色光又は紫外光は透明なサ
ファイア基板130の窓を通じて赤色の蛍光体128に
当たり、蛍光体128を励起する。紫色光又は紫外光に
よって励起された赤色の蛍光体128は赤色のスペクト
ルの光を発する。蛍光体128が発した光は蛍光体12
8の上部にある赤色を透過するローパスフィルタまたは
帯域通過フィルタ129により発光スペクトルの中で赤
色のみが選択されフィルタを通過し取り出される。
【0059】このような構成にすることにより、蛍光体
128の上に構成された帯域フィルタ129により、励
起光の紫色又は紫外光が蛍光に消費されず直接取り出さ
れるのが防止され且つ蛍光の中に含まれる帯域外の波長
の光を阻止することができ、色の純度が向上できる。ま
た、外部から、赤色より短波長の光が入射した場合、外
光によって誤って蛍光体128が励起されて蛍光を発す
るのを帯域フィルタ129が防止し、コントラストの低
下を防止できる。
128の上に構成された帯域フィルタ129により、励
起光の紫色又は紫外光が蛍光に消費されず直接取り出さ
れるのが防止され且つ蛍光の中に含まれる帯域外の波長
の光を阻止することができ、色の純度が向上できる。ま
た、外部から、赤色より短波長の光が入射した場合、外
光によって誤って蛍光体128が励起されて蛍光を発す
るのを帯域フィルタ129が防止し、コントラストの低
下を防止できる。
【0060】このように本実施の形態のLEDアレーで
は、同一の基板上に紫色又は紫外光LEDのみを構成す
ることにより、色の純度が良く、コントラストがよい赤
色、青色、緑色の発光を得ることが可能になる。また、
1つの基板上に3原色を構成できるため、フルカラーの
表示が可能であり且つ小型の表示素子を作成することが
できる。サファイア基板上に蛍光体及び色帯域フィルタ
を構成した場合の効果は実施の形態2で述べているので
省略する。本実施の形態のLEDアレーでは、蛍光体の
配置が図1と同じであり且つLED及び蛍光体の組み合
わせは図3と同じであるため、これらについては説明を
省略する。
は、同一の基板上に紫色又は紫外光LEDのみを構成す
ることにより、色の純度が良く、コントラストがよい赤
色、青色、緑色の発光を得ることが可能になる。また、
1つの基板上に3原色を構成できるため、フルカラーの
表示が可能であり且つ小型の表示素子を作成することが
できる。サファイア基板上に蛍光体及び色帯域フィルタ
を構成した場合の効果は実施の形態2で述べているので
省略する。本実施の形態のLEDアレーでは、蛍光体の
配置が図1と同じであり且つLED及び蛍光体の組み合
わせは図3と同じであるため、これらについては説明を
省略する。
【0061】(実施の形態5)図5は、本発明の実施の
形態5であるLED表示装置を示す平面図であり、前記
図1、図2、図3および図4で説明した緑の発光が得ら
れるLED201、青の発光が得られるLED202、
赤の発光が得られるLED203を組み合わせ204の
ように1組とし、3つのLEDの組み合わせ204を1
つの構成要素とし、矢線206の方向に沿って基板20
5上に1次元的に並べた構成とすることにより、フルカ
ラーの1次元表示素子を容易に、少ない部品点数で構成
できる。
形態5であるLED表示装置を示す平面図であり、前記
図1、図2、図3および図4で説明した緑の発光が得ら
れるLED201、青の発光が得られるLED202、
赤の発光が得られるLED203を組み合わせ204の
ように1組とし、3つのLEDの組み合わせ204を1
つの構成要素とし、矢線206の方向に沿って基板20
5上に1次元的に並べた構成とすることにより、フルカ
ラーの1次元表示素子を容易に、少ない部品点数で構成
できる。
【0062】(実施の形態6)図6は、本発明の実施の
形態6であるLED表示装置を示す平面図であり、前述
した図1、図2、図3、図4で説明した緑の発光が得ら
れるLED211、青の発光が得られるLED212、
赤の発光が得られるLED213の組み合わせ214を
1つの構成要素とし、その組み合わせ214を基板21
5上に2次元的に216のX方向及び217のY方向に
並べた構成とすることによりフルカラーの2次元表示素
子を少ない部品点数で容易に形成することができ、小さ
くて高解像度の表示素子を1枚の基板上に構成すること
ができる。
形態6であるLED表示装置を示す平面図であり、前述
した図1、図2、図3、図4で説明した緑の発光が得ら
れるLED211、青の発光が得られるLED212、
赤の発光が得られるLED213の組み合わせ214を
1つの構成要素とし、その組み合わせ214を基板21
5上に2次元的に216のX方向及び217のY方向に
並べた構成とすることによりフルカラーの2次元表示素
子を少ない部品点数で容易に形成することができ、小さ
くて高解像度の表示素子を1枚の基板上に構成すること
ができる。
【0063】(実施の形態7)図7は、本発明の実施の
形態7であるLED表示装置を示す平面図である。この
LED表示装置では、視感度の高い緑色光を発する緑色
LED211の面積は小さく、青色LED212、赤色
LED213の面積を大きくし、各LED211,21
2,213のチップ面積をそれぞれの色に応じて変える
ことにより、発光色が白に近いフルカラーの2次元表示
素子が得られる。また、画像表示等においてホワイトバ
ランスの調整を容易に行えかつ各LED211,21
2,213をパルス点灯して画像表示を行ったとき、ホ
ワイトバランス調整のためのデューティ比に裕度を確保
する必要がなく、駆動タイミングのダイナミックレンジ
を広くとることができる。
形態7であるLED表示装置を示す平面図である。この
LED表示装置では、視感度の高い緑色光を発する緑色
LED211の面積は小さく、青色LED212、赤色
LED213の面積を大きくし、各LED211,21
2,213のチップ面積をそれぞれの色に応じて変える
ことにより、発光色が白に近いフルカラーの2次元表示
素子が得られる。また、画像表示等においてホワイトバ
ランスの調整を容易に行えかつ各LED211,21
2,213をパルス点灯して画像表示を行ったとき、ホ
ワイトバランス調整のためのデューティ比に裕度を確保
する必要がなく、駆動タイミングのダイナミックレンジ
を広くとることができる。
【0064】(実施の形態8)図8は、本発明の実施の
形態8であるLED表示装置を示す平面図である。各L
ED211,212,213の蛍光体面積をそれぞれの
色に応じて変える事により発光色が白に近いフルカラー
の2次元表示素子が得られ、画像表示等においてホワイ
トバランスの調整を容易に行えかつダイナミックレンジ
を広くとることができる。
形態8であるLED表示装置を示す平面図である。各L
ED211,212,213の蛍光体面積をそれぞれの
色に応じて変える事により発光色が白に近いフルカラー
の2次元表示素子が得られ、画像表示等においてホワイ
トバランスの調整を容易に行えかつダイナミックレンジ
を広くとることができる。
【0065】(実施の形態9)図9は、本発明の実施の
形態9であるLED表示装置を示す平面図である。各L
ED211,212,213のチップ個数をそれぞれの
色に応じて変える事により発光時の色が白に近いフルカ
ラーの2次元表示素子が得られ、画像表示等においてホ
ワイトバランスの調整を容易に行えかつダイナミックレ
ンジを広くとることができる。
形態9であるLED表示装置を示す平面図である。各L
ED211,212,213のチップ個数をそれぞれの
色に応じて変える事により発光時の色が白に近いフルカ
ラーの2次元表示素子が得られ、画像表示等においてホ
ワイトバランスの調整を容易に行えかつダイナミックレ
ンジを広くとることができる。
【0066】一方、図4においてLEDの電極165は
各LEDの共通電極とすることが可能で各チップ間に共
通電極を構成することにより、広く網目状に電極を構成
できそれにより電極165の抵抗値を下げることができ
る。電極165の抵抗値を下げることによって電極16
5での電力ロスを低減でき、LEDチップ周辺の温度上
昇を低減できる。さらに、電極165の光に対する不透
明性により、チップ間の光のもれを低減でき、チップ点
灯時の光のクロストークを低減することができる。
各LEDの共通電極とすることが可能で各チップ間に共
通電極を構成することにより、広く網目状に電極を構成
できそれにより電極165の抵抗値を下げることができ
る。電極165の抵抗値を下げることによって電極16
5での電力ロスを低減でき、LEDチップ周辺の温度上
昇を低減できる。さらに、電極165の光に対する不透
明性により、チップ間の光のもれを低減でき、チップ点
灯時の光のクロストークを低減することができる。
【0067】図5、図6、図7、図8、図9に述べたよ
うにLEDを1次元的または2次元的に構成し、各LE
Dの駆動電流を映像信号等で変調することにより、小型
軽量で解像度が高く且つ電力効率の良いLED表示装置
を容易に構成できる。
うにLEDを1次元的または2次元的に構成し、各LE
Dの駆動電流を映像信号等で変調することにより、小型
軽量で解像度が高く且つ電力効率の良いLED表示装置
を容易に構成できる。
【0068】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、赤色、緑色、
青色の光源を1枚の基板上で構成できる。
青色の光源を1枚の基板上で構成できる。
【0069】請求項2に記載の発明によれば、平面性が
良く、配置を効率的に行うことができ且つ厚みが精度良
く配置できる。
良く、配置を効率的に行うことができ且つ厚みが精度良
く配置できる。
【0070】請求項3に記載の発明によれば、赤、緑、
青色の光源を1枚の基板上で構成できる。
青色の光源を1枚の基板上で構成できる。
【0071】請求項4に記載の発明によれば、平面性が
良く、配置を効率的に行うことができ且つ厚みが精度良
く配置できる。
良く、配置を効率的に行うことができ且つ厚みが精度良
く配置できる。
【0072】請求項5に記載の発明によれば、赤色、緑
色、青色の光源を1枚の基板上で構成できる。
色、青色の光源を1枚の基板上で構成できる。
【0073】請求項6に記載の発明によれば、平面性が
良く、配置が効率的に行え且つ厚みが精度良く配置でき
る。
良く、配置が効率的に行え且つ厚みが精度良く配置でき
る。
【0074】請求項7に記載の発明によれば、フルカラ
ーのライン表示を容易に構成できる。
ーのライン表示を容易に構成できる。
【0075】請求項8に記載の発明によれば、フルカラ
ーのエリア表示を容易に構成できる。
ーのエリア表示を容易に構成できる。
【0076】請求項9に記載の発明によれば、各構成要
素が発光した場合に、白に近い発光が得られる。
素が発光した場合に、白に近い発光が得られる。
【0077】請求項10に記載の発明によれば、各構成
要素が発光した場合、白に近い発光が得られる。
要素が発光した場合、白に近い発光が得られる。
【0078】請求項11に記載の発明によれば、各構成
要素が発光した場合、白に近い発光が得られる。
要素が発光した場合、白に近い発光が得られる。
【0079】請求項12に記載の発明によれば、電極本
数を減少させ、放熱効果を良くし、LEDチップ間の発
光のクロストークを低減できる。
数を減少させ、放熱効果を良くし、LEDチップ間の発
光のクロストークを低減できる。
【0080】請求項13に記載の発明によれば、各LE
Dが発光したとき、隣接する他のLEDの蛍光体を励起
して発光させるクロストークが軽減され、表示のコント
ラストを強調できる。
Dが発光したとき、隣接する他のLEDの蛍光体を励起
して発光させるクロストークが軽減され、表示のコント
ラストを強調できる。
【0081】請求項14に記載の発明によれば、小型で
高密度の表示画素の表示装置を構成できる。
高密度の表示画素の表示装置を構成できる。
【図1】本発明の実施の形態1であるLEDアレーを示
す断面図
す断面図
【図2】本発明の実施の形態2であるLEDアレーを示
す断面図
す断面図
【図3】本発明の実施の形態3であるLEDアレーを示
す断面図
す断面図
【図4】本発明の実施の形態4であるLEDアレーを示
す断面図
す断面図
【図5】本発明の実施の形態5であるLED表示装置を
示す平面図
示す平面図
【図6】本発明の実施の形態6であるLED表示装置を
示す平面図
示す平面図
【図7】本発明の実施の形態7であるLED表示装置を
示す平面図
示す平面図
【図8】本発明の実施の形態8であるLED表示装置を
示す平面図
示す平面図
【図9】本発明の実施の形態9であるLED表示装置を
示す平面図
示す平面図
【図10】従来のLEDを示す断面図
101 サファイア基板 102 青色のLEDのn−GaN層 103 青色LEDのn電極 104 InGaNの活性層 105 p−AlGaN層 106 p−GaN層 107 青色LEDのp電極 108 青色の光 109 緑色のLEDのn−GaN層 110 緑色LEDのn電極 111 InGaNの活性層 112 p−AlGaN層 113 p−GaN層 114 青色LEDのp電極 115 緑色の光 116 赤色蛍光体 117 LEDのn−GaN層 118 n電極 119 InGaNの活性層 120 p−AlGaN層 121 p−GaN層 122 p電極 123 赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフ
ィルタ 124 透明な構造体 125 不透明層 126 青色の1次光 127 赤色の光 128 赤色の蛍光体 129 赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフ
ィルタ 130 サファイア基板 131 緑色の蛍光体 132 緑色を通過する帯域フィルタ 133 n−GaN層 134 n電極 135 InGaNの活性層 136 p−AlGaN層 137 p−GaN層 138 p電極 139 青色の1次光 140 緑色の光 141 青色の蛍光体 142 青色を通過する帯域フィルタ 143 n−GaN層 144 n電極 145 InGaNの活性層 146 p−AlGaN層 147 p−GaN層 148 p電極 149 紫色又は紫外光の1次光 150 青色の光 151 n−GaN層 152 n電極 153 InGaNの活性層 154 p−AlGaN層 155 p−GaN層 156 p電極 157 紫色又は紫外光の1次光 158 n−GaN層 159 n電極 160 InGaNの活性層 161 p−AlGaN層 162 p−GaN層 163 p電極 165 電極 201 緑LED 202 赤LED 203 青LED 204 3つのLEDの組み合わせ 205 基板 206 方向を示す記号 211 緑LED 212 赤LED 213 青LED 214 3つのLEDの組み合わせ 215 基板 216 方向を示す記号 217 方向を示す記号
ィルタ 124 透明な構造体 125 不透明層 126 青色の1次光 127 赤色の光 128 赤色の蛍光体 129 赤色を通過する帯域フィルタまたはローパスフ
ィルタ 130 サファイア基板 131 緑色の蛍光体 132 緑色を通過する帯域フィルタ 133 n−GaN層 134 n電極 135 InGaNの活性層 136 p−AlGaN層 137 p−GaN層 138 p電極 139 青色の1次光 140 緑色の光 141 青色の蛍光体 142 青色を通過する帯域フィルタ 143 n−GaN層 144 n電極 145 InGaNの活性層 146 p−AlGaN層 147 p−GaN層 148 p電極 149 紫色又は紫外光の1次光 150 青色の光 151 n−GaN層 152 n電極 153 InGaNの活性層 154 p−AlGaN層 155 p−GaN層 156 p電極 157 紫色又は紫外光の1次光 158 n−GaN層 159 n電極 160 InGaNの活性層 161 p−AlGaN層 162 p−GaN層 163 p電極 165 電極 201 緑LED 202 赤LED 203 青LED 204 3つのLEDの組み合わせ 205 基板 206 方向を示す記号 211 緑LED 212 赤LED 213 青LED 214 3つのLEDの組み合わせ 215 基板 216 方向を示す記号 217 方向を示す記号
Claims (14)
- 【請求項1】同一のサファイア基板上に2つのGaN青
色LED及びGaN緑LEDを構成し、前記青色LED
のうち一つの青色LED上に当該青色LEDが発した青
色光によって励起され赤色光を発する蛍光体と、赤色光
を透過する帯域フィルタまたはローパスフィルタを備え
たことを特徴とするLEDアレー。 - 【請求項2】同一のサファイア基板上に2つのGaN青
色LED及びGaN緑LEDを構成し、前記青色LED
のうち一つの青色LEDが位置する前記サファイア基板
の裏側に当該青色LEDが発した青色光によって励起さ
れ赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フィ
ルタまたはローパスフィルタを配置したことを特徴とす
るLEDアレー。 - 【請求項3】同一のサファイア基板上に3つのGaN青
色LEDを構成し、前記青色LEDのうち一つの青色L
ED上に当該青色LEDが発した青色光によって励起さ
れ赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フィ
ルタまたはローパスフィルタを備え、且つもう一つの前
記青色LED上に当該青色LEDが発した青色光によっ
て励起され緑色光を発する蛍光体と、緑色光を透過する
帯域フィルタとを備えたことを特徴とするLEDアレ
ー。 - 【請求項4】同一のサファイア基板上に3つのGaN青
色LEDを構成し、前記青色LEDのうち一つの青色L
EDが位置する前記サファイア基板の裏側に当該青色L
EDが発した青色光によって励起され赤色を発色する蛍
光体と、赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパス
フィルタを備え、もう一つの前記青色LEDが位置する
前記サファイア基板の裏側に当該青色LEDが発した青
色光によって励起され緑色光を発する蛍光体と、緑色光
を透過する帯域フィルタとを配置したことを特徴とする
LEDアレー。 - 【請求項5】同一のサファイア基板上に3つのGaN紫
色LED又は紫外光LEDを構成し、前記LEDのうち
一つの紫色LED又は紫外光LED上に当該紫色LED
又は紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励
起され赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域
フィルタまたはローパスフィルタを備え、且つもう一つ
の紫色LED又は紫外光LED上に当該紫色LED又は
紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって励起さ
れ緑色光を発する蛍光体と、緑色光を透過する帯域フィ
ルタとを備え、更にもう一つの紫色LED又は紫外光L
ED上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した紫色
光又は紫外光によって励起され青色光を発する蛍光体
と、青色光を透過する帯域フィルタとを備えたことを特
徴とするLEDアレー。 - 【請求項6】同一のサファイア基板上に3つのGaN紫
色LED又は紫外光LEDを構成し、前記紫色LED又
は紫外光LEDのうち一つが位置する前記サファイア基
板の裏側に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した紫
色光又は紫外光によって励起され赤色光を発する蛍光体
と、赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィ
ルタとを備え、もう一つの前記紫色LED又は紫外光L
EDが位置するサファイア基板の裏側上に当該紫色LE
D又は紫外光LEDが発した紫色光又は紫外光によって
励起され緑色光を発する蛍光体と、緑色光を透過する帯
域フィルタを備え、更にもう一つの紫色LED又は紫外
光LED上に当該紫色LED又は紫外光LEDが発した
紫色光又は紫外光によって励起され青色光を発する蛍光
体と、青色光を透過する帯域フィルタを配置したことを
特徴とするLEDアレー。 - 【請求項7】請求項1から6のいずれかに記載のLED
アレーで構成され、それぞれ赤色LED、青色LED、
緑色LEDを一つの組み合わせの構成要素とし、前記構
成要素を1次元的に配列したことを特徴とするLEDア
レー。 - 【請求項8】請求項1から6のいずれかに記載のLED
アレーで構成され、それぞれ赤色LED、青色LED、
緑色のLEDを一つの組み合わせの構成要素とし、前記
構成要素を2次元的に配列したことを特徴とするLED
アレー。 - 【請求項9】前記構成要素が発する赤色光、緑色光、青
色光を一つの組み合わせとしたとき、各色の発光効率に
応じて各色LEDのチップ面積を変えたことを特徴とす
る請求項1から6のいずれかに記載のLEDアレー。 - 【請求項10】請求項1から6のいずれかに記載された
前記構成要素が発する赤色光、緑色光、青色光を一つの
組み合わせとしたとき、各色の発光効率に応じて各色蛍
光体の面積を変えたことを特徴とする請求項1から8の
いずれかに記載のLEDアレー。 - 【請求項11】請求項1から6のいずれかに記載のLE
Dアレーを複数組み合わせて1つの画素を構成し、請求
項1から6のいずれかに記載された前記構成要素が発す
る赤色光、緑色光、青色光を一つの組み合わせとしたと
き、各色の発光効率に応じて構成要素中に含まれる各色
LEDの個数を変えたことを特徴とする請求項1から1
0のいずれかに記載のLEDアレー。 - 【請求項12】前記サファイア基板上の各発光チップの
間に導電体を設け共通電極としたことを特徴とする請求
項1から11のいずれかに記載のLEDアレー。 - 【請求項13】前記サファイア基板に構成されるそれぞ
れ青色LED及び緑色LEDの間に、光学的黒又は光透
過率の低い材料を配置したことを特徴とする請求項1か
ら12のいずれかに記載のLEDアレー。 - 【請求項14】請求項1から14のいずれかに記載のL
EDアレーで構成されたことを特徴とするLED表示装
置。
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