專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)纹l(fā)光設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單片發(fā)光設(shè)備、使用其的照明裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
使用了氮化物半導(dǎo)體的白色發(fā)光二極管已經(jīng)作為移動(dòng)電話等小型液 晶顯示器的背光燈用光源廣泛使用，期待今后作為代替熒光燈的通常照明 光源的應(yīng)用。在白色發(fā)光二極管替換熒光燈時(shí)，存在提高發(fā)光效率，并且 降低成本的課題。進(jìn)而，預(yù)想在微型機(jī)器或密封容器型攝像機(jī)等新技術(shù)中， 對(duì)極微小照明的需要在今后急速變高。
近年來(lái)多使用的使用了氮化物半導(dǎo)體的白色發(fā)光元件及白色發(fā)光二 極管例如通過(guò)如下的工序來(lái)制造。首先，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)外延阱進(jìn)行蝕 刻處理或電極蒸鍍等加工，然后，通過(guò)切割從晶片切出二極管片，將該二 極管片固定于一個(gè)或多個(gè)杯形狀的封裝件，進(jìn)行接合。然后，形成熒光體 層，然后，利用環(huán)氧樹(shù)脂或硅酮樹(shù)脂等透明度高的樹(shù)脂進(jìn)行密封，經(jīng)過(guò)樹(shù) 脂形狀的樹(shù)脂的形成，得到各自的發(fā)光二極管。熒光體層的形成通常使用 在環(huán)氧系或硅酮系樹(shù)脂中混合熒光體，利用定量精度高的分配器定量涂敷 的方法。通過(guò)將適當(dāng)?shù)膫€(gè)數(shù)的由此制造的白色發(fā)光二極管配置于安裝用基 板，制造具有必要的照度的白色發(fā)光元件。
使用了發(fā)光二極管的白色發(fā)光照明裝置在結(jié)構(gòu)上大致分為兩部分。其 中之一組合藍(lán)色發(fā)光二極管和以黃色發(fā)出熒光的材料，得到白色，另一個(gè) 混合來(lái)自以光的三原色分別發(fā)光的三個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光，得到白色。
使用氮化物半導(dǎo)體的白色發(fā)光元件及白色發(fā)光二極管的以往中的制 造方法如上所述，因此，工序繁雜，在各自的工序中為了維持組裝、定量 化精度而需要特殊的制造裝置，另外，還需要工序每一個(gè)的檢查等，需要 龐大的設(shè)備投資，導(dǎo)致產(chǎn)生相應(yīng)的制造成本。另外，作為背光燈照明或通常照明的光源的用途中使用的白色發(fā)光元 件的情況下，如上所述，有藍(lán)色發(fā)光二極管和黃色熒光體的組合、或如圖
16所示，混合來(lái)自以紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)分別發(fā)光的發(fā)光二
極管的發(fā)光，得到白色的方法。后者與前者相比，光源的色調(diào)效果優(yōu)越， 但無(wú)論三色的發(fā)光二極管的任一個(gè)，在發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生變動(dòng)的情況下，色調(diào) 即其發(fā)光光譜形狀均容易變動(dòng)。
另一方面，在已經(jīng)廣泛市售的各種照明裝置中，根據(jù)其發(fā)光設(shè)備特性， 提供有各種色調(diào)的照明裝置，被使用電球色、日間色等各種色調(diào)的照明裝 置。這些在各自的使用環(huán)境中根據(jù)使用目的或使用人的嗜好等而分開(kāi)使 用。但是，使用目的在同一使用場(chǎng)所不同的情況下，或需要根據(jù)使用人的 交替或使用人自身的嗜好的變化等而不同的色調(diào)的照明的情況下，需要改 變照明裝置種類(lèi)，或盡量調(diào)節(jié)其強(qiáng)度(照度)這一所謂的處理，需要能夠 更簡(jiǎn)便且更容易地調(diào)節(jié)的發(fā)光設(shè)備或使用其的照明裝置。
另外，在以往技術(shù)中，制造使用了發(fā)光二極管的白色發(fā)光元件時(shí)，如
圖16所示，需要一個(gè)個(gè)處理各自的發(fā)光二極管片而配置。但是，由于發(fā)
光二極管元件的片尺寸小，因此難以操作。因此，需要高價(jià)的高精度處理 機(jī)器，而且難以按想法縮小化發(fā)光二極管元件的片尺寸，難以降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠解決以往技術(shù)中的上述問(wèn)題的單片發(fā)光 設(shè)備、使用了其的照明裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供色調(diào)的穩(wěn)定性優(yōu)越，同時(shí)，還能夠調(diào)節(jié)色 調(diào)，且適合微細(xì)化的單片發(fā)光設(shè)備及使用了其的照明裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。
根據(jù)第一發(fā)明可知，提供一種單片發(fā)光設(shè)備，其是照明用單片發(fā)光設(shè) 備，其特征在于，其在單一的基板上單片陣列配置多個(gè)發(fā)光二極管，所述
發(fā)光二極管設(shè)有含有半導(dǎo)體材料及熒光體的層，該半導(dǎo)體材料具有pn結(jié)， 從該半導(dǎo)體輸出光，所述熒光體吸收該光的一部分或全部，并將其變換為 不同波長(zhǎng)的光，其中，所述陣列通過(guò)由m個(gè)(m>2)所述發(fā)光二極管構(gòu) 成的發(fā)光二極管群組構(gòu)成，該發(fā)光二極管群組由各自具有預(yù)先規(guī)定的N種 (N>2，但N《m)發(fā)光光譜形狀中的任一種的N種發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)按根據(jù)發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改變向所述發(fā)光二極 管的供給電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
根據(jù)第二發(fā)明可知，提供一種一種單片發(fā)光設(shè)備，其是照明用單片發(fā) 光設(shè)備，其特征在于，其在單一的基板上單片陣列配置多個(gè)發(fā)光二極管，
所述發(fā)光二極管設(shè)有含有半導(dǎo)體材料及熒光體的層，該半導(dǎo)體材料具有pn
結(jié)，從該半導(dǎo)體輸出光，所述熒光體吸收該光的一部分或全部，并將其變
換為不同波長(zhǎng)的光，其中，所述陣列包括由m個(gè)(m》2)所述發(fā)光二極 管構(gòu)成的發(fā)光二極管群組，該發(fā)光二極管群組包括具有包含至少一種白色 系發(fā)光光譜形狀的N種(N》2，但N《m)發(fā)光光譜形狀的N種發(fā)光二 極管而成，通過(guò)按根據(jù)所述發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改變 供給電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
根據(jù)第三發(fā)明可知，提供一種單片發(fā)光設(shè)備，其是照明用單片發(fā)光設(shè) 備，其特征在于，其在單一的基板上單片陣列配置多個(gè)發(fā)光二極管，所述 發(fā)光二極管設(shè)有含有半導(dǎo)體材料及熒光體的層，該半導(dǎo)體材料具有pn結(jié)， 從該半導(dǎo)體輸出光，所述熒光體吸收該光的一部分或全部，并將其變換為 不同波長(zhǎng)的光，其中，所述陣列通過(guò)由m個(gè)(m》2)所述發(fā)光二極管構(gòu) 成的發(fā)光二極管群組構(gòu)成，該發(fā)光二極管群組由各自具有預(yù)先規(guī)定的N種 (N>2，但N《m)白色系發(fā)光光譜形狀中的任一種的N種發(fā)光二極管構(gòu) 成，通過(guò)按根據(jù)所述白色系發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改變 向所述發(fā)光二極管的供給電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光 譜。
根據(jù)第四發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述 的設(shè)備中，構(gòu)成所述發(fā)光二極管群組的發(fā)光二極管的各一方的電極部與群 組用共同電極連接，構(gòu)成所述發(fā)光二極管組的發(fā)光二極管的各另一方的電 極部按所述發(fā)光二極管組共同連接于對(duì)應(yīng)于每一個(gè)所述發(fā)光二極管組而
設(shè)置的N個(gè)組用共同電極，通過(guò)改變經(jīng)由所述群組用共同電極和N個(gè)組 用共同電極而供給的電力，能夠改變N種每一個(gè)發(fā)光光譜的強(qiáng)度或發(fā)光光 譜形狀，從而能夠調(diào)節(jié)自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
根據(jù)第五發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述
的設(shè)備中，在構(gòu)成所述發(fā)光二極管群組的具有pn結(jié)的多個(gè)發(fā)光二極管具有相互共用的至少一個(gè)導(dǎo)電性半導(dǎo)體層，該導(dǎo)電性半導(dǎo)體層共同地具有更 靠近所述基板的位置的導(dǎo)電層，用于將構(gòu)成所述發(fā)光二極管群組的發(fā)光二 極管的電極部連接于外部連接用電極部的配線以單片形成于所述基板上。 根據(jù)第六發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述
的設(shè)備中，含有所述熒光體的層接近或直接連接于利用pn結(jié)半導(dǎo)體形成
的發(fā)光二極管。
根據(jù)第七發(fā)明可知，提供如下設(shè)備即在所述1 3中任一項(xiàng)所述
的設(shè)備中，構(gòu)成所述陣列的m個(gè)發(fā)光二極管在作為照明裝置的使用環(huán)境中
以不能夠識(shí)別來(lái)自各自的發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的程度相互接近而形成。
根據(jù)第八發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述
的設(shè)備中，在自構(gòu)成所述陣列的m個(gè)發(fā)光二極管的光放射方向上設(shè)置有包
含光散射體的光混合部，在作為照明裝置的使用環(huán)境中以不能夠識(shí)別來(lái)自 各自的發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的程度接近而形成。
根據(jù)第九發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述
的設(shè)備中，為了能夠吸收自所述發(fā)光二極管的光的一部分而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并 向外部輸出，包含接近于所述發(fā)光二極管并以單片形成于所述基板上的受 光元件以及用于將該受光元件與外部電連接所需的電極及其連接配線。
根據(jù)第十發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述
的設(shè)備中，在所述基板上接近所述發(fā)光二極管而形成，具有與所述發(fā)光二 極管相反的極性的發(fā)光二極管或由電介體構(gòu)成的電容器與所述發(fā)光二極 管并聯(lián)連接。
根據(jù)第十一發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所
述的設(shè)備中，自形成所述發(fā)光二極管的半導(dǎo)體的放射光波長(zhǎng)為470nm以 下。
根據(jù)第十二發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所
述的設(shè)備中，形成所述發(fā)光二極管的半導(dǎo)體為具有纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氮 化物半導(dǎo)體。
根據(jù)第十三發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所 述的設(shè)備中，形成所述發(fā)光二極管的熒光體為有機(jī)材料。
根據(jù)第十四發(fā)明可知，提供如下設(shè)備，即在所述1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備中，形成所述發(fā)光二極管的熒光體為高分子材料。
根據(jù)第十五發(fā)明可知，提供一種照明裝置，其中，使用了 1 3中任 一項(xiàng)所述的設(shè)備。
根據(jù)第十六發(fā)明可知，提供一種單片發(fā)光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其是1 3 中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中，按所述發(fā)光二極管組，根據(jù)驅(qū)動(dòng) 電流或驅(qū)動(dòng)時(shí)間，調(diào)節(jié)所述發(fā)光二極管，調(diào)節(jié)整體的平均發(fā)光光譜形狀。
根據(jù)第十七發(fā)明可知，提供一種單片發(fā)光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其是9所
述的單片發(fā)光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中，基于來(lái)自所述發(fā)光元件的輸出，反 饋調(diào)節(jié)整體的平均發(fā)光光譜形狀。


圖l表示本發(fā)明的實(shí)施方式(單片發(fā)光設(shè)備)的俯視圖。
圖2表示單片發(fā)光設(shè)備中陣列的第一例的剖面圖。
圖3表示圖1所示的發(fā)光設(shè)備的三個(gè)色調(diào)的組的色度圖中的色坐標(biāo)。
圖4表示圖1及圖2所示的發(fā)光設(shè)備的制造工序。
圖5表示圖1及圖2所示的發(fā)光設(shè)備的制造工序。
圖6表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式(單片發(fā)光設(shè)備)。
圖7表示第二單片發(fā)光設(shè)備中的色坐標(biāo)中的色調(diào)的實(shí)現(xiàn)范圍。
圖8表示第二單片發(fā)光設(shè)備的俯視圖。
圖9表示第二單片發(fā)光設(shè)備的應(yīng)用例即背光燈的結(jié)構(gòu)。
圖IO表示使用于點(diǎn)光源的以往的背光燈的結(jié)構(gòu)。
圖11表示以往的背光燈的變形例。
圖12表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式(單片發(fā)光設(shè)備)。
圖13表示在第三單片發(fā)光設(shè)備的控制單元部中使用的保護(hù)電路的一例。
圖14表示在第三單片發(fā)光設(shè)備的控制單元部中使用的其他保護(hù)電路
的一例。
圖15表示第三單片發(fā)光設(shè)備的層結(jié)構(gòu)。
圖16表示使用了發(fā)光二極管的以往技術(shù)中的白色發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)例。 圖17是3X3的陣列的實(shí)體顯微鏡照片。圖18是元件運(yùn)行時(shí)的發(fā)光狀態(tài)的實(shí)體顯微鏡照片。 圖19是元件運(yùn)行時(shí)的發(fā)光狀態(tài)的實(shí)體顯微鏡照片。
圖20是元件運(yùn)行時(shí)的發(fā)光狀態(tài)的實(shí)體顯微鏡照片。 圖21表示在變化電流量時(shí)得到的色彩變化的樣子。
圖中1、 101、 302 —發(fā)光設(shè)備；2 —藍(lán)寶石基板；3 —半導(dǎo)體基板；4 一共同電極；5、 6 —活性層；7—P半透明電極；81、 82、 83 —熒光體層； 9一絕緣層；11、 12、 13 —電極；111、 112、 Wl、 W2、 W3 —配線；121、 122、 123、 124 —發(fā)光二極管；201 —發(fā)光二極管單元；202 —共同；203 —
p配線；301A—光射入面；301 —導(dǎo)光板；303、 304 —漫射板；305 —光源；
401—基板；402 —發(fā)光二極管部；403 —傳感器部；404—控制單元部；405、 406 — 二極管；407—電容器；408 —發(fā)光二極管電路；501—發(fā)光二極管功
能層；502—晶體管功能層；601—發(fā)光二極管；602 —印刷電路基板；Dl D25 —發(fā)光二極管；G—發(fā)光二極管群組；L一m族氮化物次層(III族窒
化物工匕。層)。 '
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，說(shuō)明詳細(xì)本發(fā)明的實(shí)施方式的一例。 圖l是表示本發(fā)明的照明用發(fā)光設(shè)備的實(shí)施方式的一例的俯視圖。照 明用發(fā)光設(shè)備1使用多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管而構(gòu)成，在發(fā)光設(shè)備1中包含
由m個(gè)(m》2)發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光二極管陣列。這些m個(gè)發(fā)光二極
管作為整體，構(gòu)成一個(gè)發(fā)光二極管群組。該發(fā)光二極管群組包括各自具
有預(yù)先規(guī)定的N種(N>2，但N《m)發(fā)光光譜形狀中的任一種的N種 發(fā)光二極管。
發(fā)光設(shè)備1如上所述地構(gòu)成，因此，從發(fā)光設(shè)備1的各自的發(fā)光二極 管輸出光，這些輸出光成為色調(diào)相互不同的N種光，這些輸出光從發(fā)光設(shè) 備l作為合成光輸出。在本實(shí)施方式中，該輸出光的合成光從發(fā)光設(shè)備1 作為白色系輸出光輸出。
在圖l所示的實(shí)施方式中，示出了將25個(gè)(m=25)發(fā)光二極管D1 D25形成為5X5的陣列的陣列，構(gòu)成發(fā)光二極管群組G的例子。在此， 設(shè)定為N=3，形成為在該陣列中包含色調(diào)不同的三種白色系發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。形成為第一色調(diào)(組1)發(fā)出略帶有藍(lán)色的白色的光，第二色調(diào)(組 2)發(fā)出略帶有泛綠的白色的光，第三色調(diào)(組3)發(fā)出略帶有紅色的強(qiáng)的 白色的光的結(jié)構(gòu)。
在圖l的結(jié)構(gòu)中，在25個(gè)發(fā)光二極管D1 D25中，發(fā)光二極管D1、 D4、 D7、 D10、 D13、 D16、 D19、 D22、 D25屬于組l，發(fā)光二極管D2、 D5、 D8、 Dll、 D14、 D17、 D20、 D23屬于組2，發(fā)光二極管D3、 D6、 D9、 D12、 D15、 D18、 D21、 D24屬于組3，發(fā)光二極管D1 D25根據(jù)上 述三種色調(diào)，分組為三個(gè)發(fā)光二極管組。即，包含具有第一色調(diào)的發(fā)光二 極管的第一發(fā)光二極管組、包含具有第二色調(diào)的發(fā)光二極管的第二發(fā)光二 極管組、和包含具有第三色調(diào)的發(fā)光二極管的第三發(fā)光二極管組。
這些發(fā)光二極管D1 D25如圖1所示，依次在第一列Ll陣列Dl D5，在第二列L2陣列D6 D10，在第三列L3陣列D11 D15，在第四列 L4陣列D16 D20，在第五列L5陣列D21 D25，因此，形成為均一地
合成來(lái)自各發(fā)光二極管的發(fā)光輸出的結(jié)構(gòu)。
圖2是圖1的第一列L1的局部剖面圖。在圖2中，2是藍(lán)寶石基板， 3是半導(dǎo)體基板，4是n型電極。發(fā)光二極管Dl在半導(dǎo)體基板3上形成的 活性層5、 6上設(shè)置有P半透明電極7，在活性層5、 6之間形成有pn結(jié)。 在這樣構(gòu)成的發(fā)光二極管Dl設(shè)置有熒光體層81。在此，熒光體層81直 接設(shè)置于P半透明電極7上，但熒光體層81的向發(fā)光二極管D1的安裝結(jié) 構(gòu)不限定于該結(jié)構(gòu)，可以采用將熒光體層81接近于發(fā)光二極管Dl上而設(shè) 置等適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
用符號(hào)9表示的結(jié)構(gòu)是絕緣層，在絕緣層9內(nèi)除了共同電極4之外， 還形成有第一電極11、第二電極12、第三電極13。發(fā)光二極管Dl的P 半透明電極7利用配線Wl與第一電極11連接。第一電極11是用于向?qū)?于第一發(fā)光二極管組的發(fā)光二極管共同地供給電力的電極，除了發(fā)光二極 管Dl之外，屬于第一發(fā)光二極管組的其他發(fā)光二極管的P半透明電極7 與第一電極11連接。
以上，對(duì)發(fā)光二極管D1詳細(xì)說(shuō)明，但關(guān)于屬于組1的其他發(fā)光二極 管，也具有相同的結(jié)構(gòu)。屬于組2、 3的發(fā)光二極管的基本結(jié)構(gòu)也與發(fā)光 二極管D1相同。但是，在屬于組2的發(fā)光二極管設(shè)置有與熒光體層81不同的熒光特性的熒光體層82， P半透明電極7利用配線W2與作為用于向 屬于第二發(fā)光二極管組的發(fā)光二極管共同地供給電力的電極的第二電極
12連接的這一點(diǎn)不同。另外，在屬于組3的發(fā)光二極管設(shè)置有與熒光體層 81不同的熒光特性的熒光體層83， P半透明電極7利用配線W3與作為用 于向?qū)儆诘谌l(fā)光二極管組的發(fā)光二極管共同地供給電力的電極的第三 電極13連接的這一點(diǎn)不同。
無(wú)論如何，所有發(fā)光二極管D1 D25均以單片形成于一片半導(dǎo)體基板 3上，經(jīng)由電極向這些發(fā)光二極管的各活性層5、 6施加電壓的情況下，從 具有pn結(jié)的半導(dǎo)體材料及該半導(dǎo)體放射光。該放射的光被熒光體81、 82、 83的任一個(gè)吸收其一部分或全部，由此，該放射光變換為不同的波長(zhǎng)的光 而向外部放出。
發(fā)光設(shè)備1如上所述地構(gòu)成，因此，能夠?qū)?duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路連接于在 第一電極11、第二電極12、第三電極13分別設(shè)置的與外部的各連接部IIA、 12A、 13A，獨(dú)立變化組1、 2、 3每一組的發(fā)光強(qiáng)度即三個(gè)各色調(diào)每一個(gè) 的發(fā)光強(qiáng)度。該驅(qū)動(dòng)方法可以利用驅(qū)動(dòng)電流或驅(qū)動(dòng)時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)光二極管 組每一個(gè)，調(diào)節(jié)整體的平均發(fā)光光譜形狀的方法。
在圖l所示的實(shí)施方式中，使第一 第三各發(fā)光二極管組單獨(dú)發(fā)光的 情況下，各發(fā)光二極管組的發(fā)光色如圖3所示，在CIE色坐標(biāo)下設(shè)定為從 X=0.30、 Yi.30分別向藍(lán)、綠、紅色偏移的坐標(biāo)A、坐標(biāo)B、坐標(biāo)C的 三點(diǎn)。若使所有的發(fā)光二極管D1 D25同時(shí)發(fā)光，對(duì)各發(fā)光二極管組調(diào) 節(jié)電流量，則能夠得到由坐標(biāo)A、坐標(biāo)B、坐標(biāo)C的三點(diǎn)包圍的區(qū)域內(nèi)的 任意的坐標(biāo)的色調(diào)。從而，根據(jù)發(fā)光設(shè)備1實(shí)現(xiàn)能夠根據(jù)用戶的嗜好調(diào)節(jié) 色調(diào)的白色系照明。
這樣，各發(fā)光二極管組的色調(diào)在C正色坐標(biāo)下設(shè)定為從X=0.30、 Y二0.30少許偏移的點(diǎn)的色調(diào)，因此，能夠容易地進(jìn)行基于各發(fā)光二極管組 的發(fā)光強(qiáng)度的調(diào)節(jié)的白色系的發(fā)光色的色調(diào)調(diào)節(jié)，且有助于所調(diào)節(jié)的色調(diào) 的穩(wěn)定性的提高。
單單為了提高整體的色調(diào)的穩(wěn)定性，理想的是將坐標(biāo)A、坐標(biāo)B、坐 標(biāo)C設(shè)為盡量更靠近X=0.30、 Y=0.30，但另一方面，為了如上所述地將 色調(diào)調(diào)節(jié)為使人識(shí)別的程度，需要各自具有偏差。還有，為了大體作為實(shí)
12用的照明發(fā)揮功能，能夠在色溫度為3000K 15000K的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)即可。 圖4及圖5是用于說(shuō)明圖1及圖2所示的發(fā)光設(shè)備1的制造工序的圖。
圖4的(A) (E)表示其第一工序 第五工序，圖5的(A) (D)
表示與其連續(xù)的第六工序 第九工序。
參照?qǐng)D4及圖5，對(duì)發(fā)光設(shè)備1的制造方法的一例進(jìn)行說(shuō)明。首先，
準(zhǔn)備藍(lán)寶石基板2，在其上層疊半導(dǎo)體基板3、活性層5、 6 (圖4的(A))。
其次，在活性層5上形成P半透明電極7 (圖4的(B))，進(jìn)行使半導(dǎo)體
基板3露出的蝕刻，形成多個(gè)發(fā)光二極管(圖4的(C))。
在以下的工序中，在露出的半導(dǎo)體基板3上形成共同電極4 (圖4的 (D))，然后，形成SiO等絕緣層9，將共同電極4埋設(shè)于絕緣層9內(nèi)(圖
4的(E))。
在這樣形成的絕緣層9上以規(guī)定的圖案形成作為獨(dú)立的三個(gè)電極的第 一電極11、第二電極12、第三電極13 (圖5的(A))。還有，形成橋接 用絕緣膜9A，埋入第一電極11、第二電極12、第三電極13 (圖5的(B))， 形成將各P半透明電極7連接于第一電極11、第二電極12、第三電極13 中的需要的電極的配線Wl、 W2、 W3 (圖5的(C))。最后，在P半透明 電極7上，使用網(wǎng)板印刷等方法，將含有熒光體的樹(shù)脂層涂敷至必要膜厚， 形成熒光體81、 82、 83 (圖5的(D))。至此的工序?qū)λ械木螤畹?原來(lái)狀態(tài)即單片進(jìn)行加工處理。其次，按元件分離晶片，得到圖1及圖2 所示的發(fā)光設(shè)備。
本發(fā)明的白色發(fā)光設(shè)備可以通過(guò)重復(fù)以晶片單位的光刻法為主的加 工來(lái)制造。從而，與以往的白色系發(fā)光設(shè)備相比，得到簡(jiǎn)便地位置精度良 好地形成的白色系發(fā)光設(shè)備。同時(shí)，成品率優(yōu)越，不需要高精度裝置，因 此，能夠廉價(jià)地制造白色系發(fā)光設(shè)備。進(jìn)而，根據(jù)發(fā)明可知，與組裝各自 的元件的以往方法相比，對(duì)微細(xì)化的難度的降低。
另外，本發(fā)明提供具有尤其在人的眼睛的靈敏度的區(qū)域內(nèi)靈敏的白色 系的色調(diào)調(diào)節(jié)功能優(yōu)越的穩(wěn)定性，且根據(jù)其用途、使用狀況，改變作為白 色的色調(diào)(即，平均發(fā)光光譜形狀)而能夠應(yīng)對(duì)范圍寬廣的用途的照明裝 置。
另外，本發(fā)明尤其在白色照明區(qū)域有效，但從其原理來(lái)說(shuō)，不限定于白色，通過(guò)將以白色為基調(diào)，同時(shí)，具有特定的波長(zhǎng)區(qū)域的發(fā)光二極管向 陣列中加入，也可以提供根據(jù)使用目的強(qiáng)調(diào)該特定的波長(zhǎng)的、從白色脫離 的色調(diào)。
例如，通過(guò)追加綠色成分，能夠提供接近樹(shù)蔭的日照狀態(tài)的色調(diào)，通 過(guò)追加紅色/橙色成分，能夠提供接近黃昏時(shí)的暮色的色調(diào)，通過(guò)追加藍(lán)色 成分，能夠提供接近海底下的氣氛的色調(diào)，能夠以低成本的半導(dǎo)體芯片的 形式提供具有超過(guò)以往的照明的范圍的范圍寬廣的色調(diào)帶區(qū)域的照明裝置。
作為熒光體，除了當(dāng)前通常使用的無(wú)機(jī)系熒光體之外，還可以使用有 機(jī)系低分子熒光體或高分子熒光體。無(wú)機(jī)系熒光體已經(jīng)被廣泛使用，可以 作為具有高可靠性的材料適用于本發(fā)明。另外，在有機(jī)系的情況下，不是 無(wú)機(jī)系之類(lèi)的粒子形狀，因此，尤其在制作具有微小的單元尺寸的發(fā)光二 極管陣列時(shí)，除了通常的光刻法之外，可以利用印刷技術(shù)等，容易地形成， 可以適合使用。
作為能夠用作本發(fā)明的熒光體的有機(jī)材料是在室溫下具有熒光及/或 磷光的化合物，可以為低分子，也可以為高分子。
在作為熒光體使用高分子化合物的情況下，通常為平均分子量為iooo
以上的化合物。例示由下述式(1)所示的重復(fù)單元構(gòu)成的化合物。
一Ar「......式(1)
在此，Ar,表示選自由亞芳基、二價(jià)的雜環(huán)化合物基及二價(jià)的芳香族 氨基構(gòu)成的組的基團(tuán)。
Ar,為選自由亞芳基、二價(jià)的雜環(huán)化合物基及二價(jià)的芳香族氨基構(gòu)成 的組的基團(tuán)。
二價(jià)的雜環(huán)化合物基是從雜環(huán)化合物除去兩個(gè)氫原子的剩余的原子 團(tuán)，還包括具有縮合環(huán)的原子團(tuán)、兩個(gè)以上獨(dú)立的單環(huán)式雜環(huán)化合物或縮 合環(huán)直接或經(jīng)由乙烯等結(jié)合的原子團(tuán)。另外，還包括雜環(huán)化合物、和芳香 族烴結(jié)合的原子團(tuán)。二價(jià)雜環(huán)化合物基具有取代基也可。二價(jià)雜環(huán)化合物 基中的除了取代基的部分的碳原子數(shù)通常為4 60左右，優(yōu)選2 20。另 外，二價(jià)的雜環(huán)化合物基的包括取代基的總碳原子數(shù)通常為2 100左右。 在此，雜環(huán)化合物是指具有環(huán)式結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物中的構(gòu)成環(huán)的元素不僅包括碳原子，還在環(huán)內(nèi)含有氧、硫、氮、磷、硼等雜原子的雜環(huán)化合物。
二價(jià)的芳香族氨基是從芳香族胺除去兩個(gè)氫原子的剩余的原子團(tuán)。二 價(jià)的芳香族氨基具有取代基也可。二價(jià)的芳香族氨基中的除去取代基的部 分的碳原子數(shù)通常為4 60左右。
作為本發(fā)明的熒光體使用的高分子熒光材料可以為含有單一的重復(fù) 單元的均聚物，但也可以為含有多種重復(fù)單元的共聚物。為了形成為適當(dāng) 具有發(fā)光和電荷輸送兩者功能的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選使用共聚物。在這種情況下， 其高分子化合物的結(jié)構(gòu)可以為無(wú)規(guī)、嵌段、接枝等任一種、或這些的組合。 在支化的類(lèi)型的情況下，可以不是單純的支化，而是超支化。
另外，作為可以在本發(fā)明的熒光體中使用的發(fā)光材料，也可以舉出公 知的低分子化合物、三重態(tài)發(fā)光配位化合物、在低分子化合物中，例如， 可以使用萘衍生物、蒽或其衍生物、二萘嵌苯或其衍生物、聚甲烯系、占
噸(年廿y亍y)系、香豆素系、花青系等色素類(lèi)、8 —羥基喹啉或其衍
生物的金屬配位化合物、芳香族胺、四苯基環(huán)戊二烯或其衍生物、或四苯
基丁二烯或其衍生物等。具體來(lái)說(shuō)，例如，還可以使用特開(kāi)昭57 — 517S1 號(hào)、特開(kāi)昭59—194393號(hào)公報(bào)中記載的材料等公知的材料。
若在制作元件時(shí)使用這些有機(jī)溶劑可溶性的高分子熒光體，則在由溶 液成膜的情況下，將該溶液涂敷后，通過(guò)干燥除去溶劑即可。
作為由溶液的成膜方法，可以使用旋涂法、澆鑄法、微型凹版涂敷法、 凹版涂敷板、棒涂法、輥涂法、拉絲錠涂敷法、浸涂法、噴涂法、網(wǎng)板印 刷法、苯胺凸版印刷法、平版印刷法、噴墨打印法等涂敷法。從容易進(jìn)行 圖案形成或多色的分開(kāi)涂敷的方面來(lái)說(shuō)，優(yōu)選網(wǎng)板印刷法、苯胺凸版印刷 法、平版印刷法、噴墨打印法等印刷法。
在使用溶液，層疊薄膜的情況下，需要根據(jù)使用的溶液，使與溶液接 觸的層不溶解。從而，在通過(guò)上述方法由溶液層疊的情況下，需要使在薄 膜形成中使用的溶液選擇不溶解所述溶液接觸的層的溶劑種，或采用利用 光交聯(lián)或熱交聯(lián)使溶液接觸的層不溶解后，利用溶液層疊的方法等研究。 根據(jù)層疊薄膜的結(jié)構(gòu)可知，根據(jù)與發(fā)光元件的組合，能夠適當(dāng)改變色度。
作為在印刷法等中使用的溶液(墨液組合物)，含有至少一種高分子 熒光體即可，除了高分子熒光體之外，還含有發(fā)光材料、溶劑、穩(wěn)定劑、紫外線固化劑、熱固化劑等添加劑也可。
墨液組合物的粘度的適當(dāng)值根據(jù)印刷法而不同。噴墨打印法等噴出裝 置經(jīng)由墨液組合物中的情況下，為了防止噴出時(shí)的堵塞或飛行彎曲，優(yōu)選
粘度在25。C下為1 20mPa's的范圍，更優(yōu)選5 20mPa s的范圍，進(jìn) 而優(yōu)選7 20mPa s的范圍。
在印刷法等中使用的溶液(墨液組合物)除了高分子化合物之外，還 含有用于調(diào)節(jié)粘度及/或表面張力的添加劑也可。作為該添加劑，適當(dāng)組合 用于提高粘度的高分子量的高分子化合物(增粘劑)或不良溶劑、用于降 低粘度的低分子量的化合物、用于降低表面張力的表面活性劑等而使用即 可。
作為所述高分子量的高分子化合物，只要是與本發(fā)明的高分子化合物 可以溶解于相同的溶劑中，且不阻礙發(fā)光或電荷輸送即可。例如，可以使 用高分子量的聚苯乙烯、聚甲基甲基丙烯酸酯、或本發(fā)明的高分子化合物 中分子量大的化合物等。優(yōu)選聚苯乙烯換算的重均分子量為50萬(wàn)以上， 更優(yōu)選IOO萬(wàn)以上。
也可以將不良溶劑作為增粘劑使用。§卩，可以通過(guò)添加少量相對(duì)于溶 劑的固態(tài)成分的不良溶劑。出于該目的添加不良溶劑的情況下，以不析出 溶液中的固態(tài)成分的范圍選擇溶劑的種類(lèi)和添加量即可。還考慮保存時(shí)的 穩(wěn)定性的情況下，不良溶劑的量?jī)?yōu)選相對(duì)于溶液總體為50wt。/。以下，更優(yōu) 選30wt。/。以下。
另外，本發(fā)明的溶液為了改進(jìn)保存穩(wěn)定性，含有氧化抑制劑也可。作 為氧化抑制劑，只要是與高分子熒光體溶解于相同的溶劑中，且不阻礙發(fā) 光或電荷輸送即可，例示苯酚系氧化抑制劑、磷系氧化抑制劑等。
作為使用的溶劑，不特別限定，但優(yōu)選溶解或均一地分散構(gòu)成墨液組 合物的溶劑以外的材料的溶劑。 '
作為該溶劑，例示氯仿、二氯甲垸、1， 2 — 二氯乙垸、1， 1， 2 —三 氯乙烷、氯苯、鄰二氯苯等氯系溶劑、四氫呋喃、二噁垸、茴香酰等醚系 溶劑、甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯、三甲基苯、正丙基苯、異丙基 苯、正丁基苯、異丁基苯、仲丁基苯、乙氧基苯、環(huán)己基苯、l一甲基萘 等芳香族烴系溶劑、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正
16辛烷、正壬烷、正癸烷、雙環(huán)己基、正庚基環(huán)己烷、正己基環(huán)己烷、雙環(huán) 己基等脂肪族烴系溶劑、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、苯并苯酚、苯乙酮、環(huán)己
烯基環(huán)己酮、2 —丙基環(huán)己酮、2—庚酮、3—庚酮、4—庚酮、2 —辛酮、2 一壬酮、2 —癸酮、二環(huán)己基酮雙環(huán)己基等酮系溶劑、醋酸乙酯、醋酸丁 酯、乙基乙酸溶纖劑、安息香酸甲酯、醋酸苯基酯等酯系溶劑、乙二醇、 乙二醇單丁基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單甲基醚、二甲氧基乙烷、丙 二醇、二乙氧基甲烷、三乙二醇單乙基醚、甘油、1， 2—己二醇等多元醇 及其衍生物、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、環(huán)己醇等醇系溶劑、二甲基亞 砜等亞砜系溶劑、N—甲基一2 —吡咯烷酮、N， N—二甲基甲酰胺等酰胺 系溶劑。
這些有機(jī)溶劑可以單獨(dú)或組合多個(gè)而使用。其中，從高分子化合物等 溶解性、成膜時(shí)的均一性、粘度特性等觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，優(yōu)選芳香族烴系溶劑、 脂肪族烴系溶劑、酯系溶劑、酮系溶劑，更優(yōu)選甲苯、二甲苯、乙基苯、 二乙基苯、三乙基苯、正丙基苯、異丙基苯、正丁基苯、異丁基苯、仲丁 基苯、茴香酰、乙氧基苯、l一甲基萘、環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己基苯、雙 環(huán)己基、環(huán)己烯環(huán)己酮、正庚基環(huán)己垸、正己基環(huán)己烷、2 —丙基環(huán)己酮、 2—庚酮、3 —庚酮、4一庚酮、2 —辛酮、2 —壬酮、2 —癸酮、二環(huán)己基酮、 苯乙酮、苯并苯酚。
溶液中的溶劑的種類(lèi)從成膜性的觀點(diǎn)或元件特性等觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，優(yōu)選兩 種以上，更優(yōu)選2 3種，進(jìn)而優(yōu)選2種。在溶液中含有兩種溶劑的情況 下，其中的一種溶劑可以在25。C下為固體狀態(tài)。從成膜性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，優(yōu) 選一種溶劑為沸點(diǎn)在18(TC以上的溶劑，更優(yōu)選200。C以上的溶劑。另外， 從粘度的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，優(yōu)選在6(TC下，lwt。/。以上的芳香族聚合物均溶解于 兩種溶劑中，優(yōu)選在25。C下，lwt。/。以上的芳香族聚合物溶解于兩種溶劑 中的一種溶劑中。
在溶液中含有兩種以上溶劑的情況下，從粘度及成膜性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)， 沸點(diǎn)最高的溶劑優(yōu)選溶液中的總?cè)軇┑闹亓康?0 90wt%，更優(yōu)選50 90wt%，進(jìn)而優(yōu)選65 85wt0/。。
在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了在單一外延基板上形成了多個(gè)白色系發(fā)光 二極管D1 D25的例子。但是，各自的發(fā)光二極管可以由在色度圖的一定區(qū)域內(nèi)兩種以上的色調(diào)不同的白色發(fā)光二極管構(gòu)成，另外，除了發(fā)光二 極管以外，也可以在外延基板上主要利用光刻法工序以單片制作配線、或 保護(hù)電路、受光元件、使用了受光元件的反饋控制、驅(qū)動(dòng)電路為止。進(jìn)而， 如上所述，通過(guò)加入以白色為基調(diào)的同時(shí)，白色以外的其他色彩的發(fā)光二 極管群組，也能夠得到更廣范圍的色彩顯示。
圖6中示出了本發(fā)明的其他實(shí)施方式。在圖6的例子中，示出了發(fā)光
二極管成為2X2陣列的發(fā)光設(shè)備101。在位于對(duì)角位置，且并聯(lián)連接于配 線111的發(fā)光二極管121及122設(shè)置有熒光體層，以便得到國(guó)際照明委員 會(huì)(CIE)色度坐標(biāo)x=0.26、 y=0.28 (色度坐標(biāo)點(diǎn)A)的略泛藍(lán)的白色發(fā) 光。另外，在并聯(lián)連接于其他配線112的發(fā)光二極管123及124設(shè)置有熒 光體層，以得到CIE色度坐標(biāo)x-0.50、 y=0.45 (色度坐標(biāo)點(diǎn)B)的略泛紅 的白色光。對(duì)于這些兩種色調(diào)不同的白色系發(fā)光二極管，與先前的實(shí)施方 式的情況相同地，按色調(diào)的組調(diào)節(jié)電流量，由此發(fā)光設(shè)備IOI能夠得到從 圖7的色度坐標(biāo)點(diǎn)D連結(jié)色度坐標(biāo)點(diǎn)E的線上的任意的坐標(biāo)的白色系的 光。
進(jìn)而，模塊內(nèi)的發(fā)光二極管單元的配置(陣列)不限于上述正方矩陣 狀配置，根據(jù)其用途，可以形成為各種形態(tài)。例如，如圖8所示，也可以 將多個(gè)發(fā)光二極管單元201配置為線狀，將線狀配置的這些發(fā)光二極管 201分為不同的色調(diào)的多個(gè)組，按各色調(diào)組并聯(lián)連接。
圖8所示的形態(tài)的發(fā)光設(shè)備可以用作各種平板顯示器的背光燈的光 源。在平板顯示器的背光燈中，重要的是減小顯示器面上的照度不均。平 板顯示器的背光燈通常包括光源、光混合部、導(dǎo)光部、偏振光部。
圖9表示其應(yīng)用例，是對(duì)應(yīng)于光射入面301A、導(dǎo)光板301的寬度及 高度的尺寸，通過(guò)使用圖8所示的結(jié)構(gòu)的線狀發(fā)光設(shè)備302，能夠得到模 擬面光源。
與圖10所示的當(dāng)前廣泛使用的使用一個(gè)白色二極管的點(diǎn)光源類(lèi)型相 比，能夠使從白色發(fā)光元件發(fā)出的光效率良好地入射于導(dǎo)光板，并且，能 夠減小照度不均。在使用了圖IO所示的點(diǎn)光源類(lèi)型的光源305的以往的 結(jié)構(gòu)中，為了抑制面板面上的照度不均，通常在導(dǎo)光板301和液晶面板(未 圖示)之間設(shè)置具有與該液晶面板大致相同的面積的漫射板304，但根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備302可知，與以往的設(shè)備相比，能夠極度減小照度不均。
從而，如圖11所示，在發(fā)光設(shè)備302和導(dǎo)光板301之間僅設(shè)置發(fā)光模塊 程度的小的漫射板303作為光混合部即可，因此，能夠以低成本制造背光
燈模塊。
本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備可以使用微細(xì)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，實(shí)現(xiàn)白色系的色 調(diào)可變式照明裝置，可以插入細(xì)的管內(nèi)或狹窄的間隙中，用作用于檢査內(nèi) 部而照明的照明裝置。能夠通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的微小照明中需要極力減小白 色發(fā)光元件的發(fā)光面內(nèi)的照度不均。其中通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)發(fā)光 部分的單元的尺寸、和其配置間隔為重要的要素。
在此，關(guān)于構(gòu)成陣列的各自的發(fā)光二極管的相互的間隔，例如，從規(guī) 定距離直視照明的情況下，視場(chǎng)角優(yōu)選0.015° (54秒)以下，更優(yōu)選0.0075 °以下(27秒)，這在例如假設(shè)遠(yuǎn)離30cm距離的情況下，發(fā)光二極管間 距離分別相當(dāng)于80(im以下、及40jim以下。通常在該程度的視場(chǎng)角以下 的情況下，超過(guò)肉眼的識(shí)別分辨能力，來(lái)自發(fā)光二極管的發(fā)光相互混合， 從而能夠識(shí)別。
在此，發(fā)光單元尺寸以30(Vm見(jiàn)方固定，制作兩種單元的間隔100pm 的發(fā)光單元(類(lèi)型A)和2(Vm的發(fā)光單元(類(lèi)型B)。從距發(fā)光模塊10cm 的距離處觀察的情況下，類(lèi)型A是各自的單元的發(fā)光分離而顯示，相對(duì)于 此，在類(lèi)型B中，各自的色調(diào)的光混合而顯示。若距發(fā)光模塊的距離超過(guò) 100cm，則在類(lèi)型A的情況下，模塊整體也顯示為一個(gè)點(diǎn)光源。該實(shí)驗(yàn)示 出了根據(jù)其使用環(huán)境近接而形成發(fā)光二極管的重要性。在此，對(duì)發(fā)光單元 的間隔進(jìn)行了調(diào)查，但認(rèn)為發(fā)光單元的尺寸也還對(duì)混色性產(chǎn)生影響。艮口， 通過(guò)減小發(fā)光單元的尺寸，也還提高混色性。從而，能夠控制性良好地使 微小發(fā)光單元之間近接而制作的本發(fā)明對(duì)設(shè)想為從光源照射的對(duì)象物為 止的距離近的微小光源的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)是極其重要的。
進(jìn)而，對(duì)發(fā)展性本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行敘述。圖12是在基板401上 組入發(fā)光二極管部402、監(jiān)視白色發(fā)光的色調(diào)的傳感器部403、以及基于 集成電路的控制單元部404的模塊的示意圖。
作為在控制單元部404內(nèi)設(shè)置的保護(hù)電路，如圖13所示，組合具有 相反的極性的二極管405、 406，或如圖14所示，將由電介體構(gòu)成的電容
19器407和發(fā)光二極管電路408并聯(lián)連接即可。由電介體構(gòu)成的電容器407
可以通過(guò)利用光刻的電介膜的圖案和金屬電極的蒸鍍來(lái)制作。
作為控制單元部404的開(kāi)關(guān)電路，如圖15所示，通過(guò)在發(fā)光二極管 功能層501的下部形成雙極的晶體管功能層502，能夠與電容器407 —同 形成開(kāi)關(guān)電路。在圖14中，若組合晶體管功能層502和發(fā)光二極管功能 層501，則形成為所謂lpnpn的晶閘管結(jié)構(gòu)。晶體管功能層502不限定于 雙極晶體管，也可以由電場(chǎng)效果晶體管制作。
另外，通過(guò)在發(fā)光二極管功能層501的附近組入一個(gè)或多個(gè)傳感器， 能夠監(jiān)視、反饋控制其發(fā)光輸出、或白色發(fā)光的色調(diào)。
在上述實(shí)施方式中，為了效率良好地激勵(lì)熒光體使其發(fā)光，得到熒光 體的發(fā)光的混合、或來(lái)自半導(dǎo)體活性層的發(fā)光和來(lái)自熒光體的發(fā)光的混合 引起的類(lèi)似白色，來(lái)自半導(dǎo)體活性層的發(fā)光需要得到藍(lán)色或能量比其高的 區(qū)域的發(fā)光。從而，來(lái)自半導(dǎo)體活性層的發(fā)光波長(zhǎng)優(yōu)選為約470nm以下。 作為得到那樣的發(fā)光的材料，首先有具有GaN、 InGaN、 AlGaN等纖鋅礦 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體或ZnO。
本發(fā)明除了上述之外，期待為例如利用經(jīng)口投入的密閉容器型胃攝像 機(jī)等非常有限的空間中使用的照明、檢測(cè)器及具有解析功能的模塊的實(shí)現(xiàn) 中有前途的技術(shù)。
以上，從對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)的說(shuō)明明確可知，根據(jù)第一單片 發(fā)光設(shè)備可知，關(guān)于構(gòu)成陣列的發(fā)光二極管的色彩沒(méi)有限制，例如，可以 選擇RGB三色系之外的自由的色彩。根據(jù)第三單片發(fā)光設(shè)備可知，構(gòu)成 陣列的發(fā)光二極管的色彩全部限制為白色系，例如是即使為相同的白色， 也通過(guò)組合具有日間白色、電球色、溫白色等不同的色調(diào)的白色發(fā)光二極 管群組，能夠進(jìn)行更細(xì)膩的色彩控制的類(lèi)型。
相對(duì)于此，根據(jù)第二單片發(fā)光設(shè)備可知，作為構(gòu)成陣列的二極管，將 白色作為基調(diào)色至少含有一種，但通過(guò)向其組入白色以外的其他色，能夠 實(shí)現(xiàn)將白色作為基調(diào)，同時(shí)，更廣的色彩顯示，例如，通過(guò)作為其他顏色 添加綠色，能夠顯示以白色為基調(diào)，同時(shí)，類(lèi)似綠樹(shù)蔭的色彩，另外，通 過(guò)添加橙色，能夠顯示類(lèi)似沉靜的苔蘚色的色彩。進(jìn)而，例如，通過(guò)添加 對(duì)昆蟲(chóng)具有忌避作用的紫外光，除了色彩顯示以外，能夠提供具有防蟲(chóng)效果的照明。
這樣，在色彩顯示區(qū)域的方面上，第一單片發(fā)光設(shè)備最廣，第二單片 發(fā)光設(shè)備次廣，其次為第三單片發(fā)光設(shè)備。另一方面，在目的色彩區(qū)域周 邊的細(xì)膩的調(diào)節(jié)能力、及各自的發(fā)光二極管的對(duì)所謂輸出變動(dòng)*經(jīng)時(shí)變化 的變動(dòng)要素的穩(wěn)定性的方面上，第三單片發(fā)光設(shè)備最良好，第二單片發(fā)光 設(shè)備次好，其次為第一單片發(fā)光設(shè)備。
實(shí)施例
示出本發(fā)明的單片發(fā)光設(shè)備的制造例及評(píng)價(jià)結(jié)果。 (實(shí)施例1)
作為基板，使用將藍(lán)寶石基板的C面迸行鏡面研磨的基板。結(jié)晶生長(zhǎng)
方法通過(guò)MOVPE法來(lái)實(shí)施，使用將低溫生長(zhǎng)GaN作為緩沖層使用的兩 階段生長(zhǎng)法生長(zhǎng)n型GaN層，使多重量子阱結(jié)構(gòu)、Mg摻雜p型層生長(zhǎng)， 該多重量子阱結(jié)構(gòu)、Mg摻雜p型層使InGaN阱層和無(wú)摻雜GaN勢(shì)壘層交 替生長(zhǎng)。
利用通常方法，在這樣得到的試料形成Ni—Au透明電極，形成為發(fā) 光二極管(以下，簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED。作為n電極，使用了 Al。進(jìn)而，如實(shí)施 方式中的記載，通過(guò)重復(fù)光刻工序，制作圖17所示的3X3的陣列。還有， 一個(gè)像素的尺寸為100pmX100(am。進(jìn)行元件的運(yùn)行確認(rèn)，確認(rèn)到1 3 的組的像素發(fā)光。圖18 圖20是這些發(fā)光狀態(tài)的實(shí)體顯微鏡照片。然后， 通過(guò)網(wǎng)板印刷(麥克樂(lè)迪克公司MT—320)，在像素上涂敷了混合有熒光 體(鋱 鋁 石榴石系)和紫外線固化樹(shù)脂的粘稠液體。在這種情況下，
粘稠液體的粘性通過(guò)熒光體和紫外線固化樹(shù)脂的混合比來(lái)控制。在這種情 況下，相對(duì)于熒光體5.5g，以樹(shù)脂13g、固化劑0.5g的比例混合。
相對(duì)于在組1及3的像素上涂敷該粘稠液體的涂敷量1，在組2的像 素上以涂敷量2的比例涂敷該粘稠液體。涂敷量的比例可以通過(guò)使用了網(wǎng) 板印刷機(jī)的重復(fù)涂敷的次數(shù)來(lái)控制。
改變組1及3和組2的像素的電流量，能夠確認(rèn)色彩變化的情況。圖 21表示該色彩的變化，能夠確認(rèn)色材沿圖21所示的色度圖上的A的線變 化的情況。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明可知，提供色調(diào)的穩(wěn)定性優(yōu)越，同時(shí)，還能夠調(diào)節(jié)色調(diào)， 適合微細(xì)化的單片發(fā)光設(shè)備及使用了其的照明裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。
權(quán)利要求
1. 一種單片發(fā)光設(shè)備，其是照明用單片發(fā)光設(shè)備，其特征在于，其在單一的基板上單片陣列配置多個(gè)發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管設(shè)有含有半導(dǎo)體材料及熒光體的層，該半導(dǎo)體材料具有pn結(jié)，從該半導(dǎo)體輸出光，所述熒光體吸收該光的一部分或全部，并將其變換為不同波長(zhǎng)的光，其中，所述陣列通過(guò)由m個(gè)(m≥2)所述發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光二極管群組構(gòu)成，該發(fā)光二極管群組由各自具有預(yù)先規(guī)定的N種(N≥2，但N≤m)發(fā)光光譜形狀中的任一種的N種發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)按根據(jù)發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改變向所述發(fā)光二極管的供給電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
2. —種單片發(fā)光設(shè)備，其是照明用單片發(fā)光設(shè)備，其特征在于，其 在單一的基板上單片陣列配置多個(gè)發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管設(shè)有含有 半導(dǎo)體材料及熒光體的層，該半導(dǎo)體材料具有pn結(jié)，從該半導(dǎo)體輸出光， 所述熒光體吸收該光的一部分或全部，并將其變換為不同波長(zhǎng)的光，其中，所述陣列包括由m個(gè)(m》2)所述發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光二極管群組，該發(fā)光二極管群組包括具有包含至少一種白色系發(fā)光光譜形狀的N種 (N》2，但N《m)發(fā)光光譜形狀的N種發(fā)光二極管而成，通過(guò)按根據(jù)所述發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改變供給 電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
3. —種單片發(fā)光設(shè)備，其是照明用單片發(fā)光設(shè)備，其特征在于，其 在單一的基板上單片陣列配置多個(gè)發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管設(shè)有含有 半導(dǎo)體材料及熒光體的層，該半導(dǎo)體材料具有pn結(jié)，從該半導(dǎo)體輸出光， 所述熒光體吸收該光的一部分或全部，并將其變換為不同波長(zhǎng)的光，其中，所述陣列通過(guò)由m個(gè)(m》2)所述發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光二極管群 組構(gòu)成，該發(fā)光二極管群組由各自具有預(yù)先規(guī)定的N種(N>2，但N《m)白色系發(fā)光光譜形狀中的任一種的N種發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)按根據(jù)所述白色系發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改 變向所述發(fā)光二極管的供給電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中， 構(gòu)成所述發(fā)光二極管群組的發(fā)光二極管的各一方的電極部與群組用共同電極連接，構(gòu)成所述發(fā)光二極管組的發(fā)光二極管的各另一方的電極部 按所述發(fā)光二極管組共同連接于對(duì)應(yīng)于每一個(gè)所述發(fā)光二極管組而設(shè)置 的N個(gè)組用共同電極，通過(guò)改變經(jīng)由所述群組用共同電極和N個(gè)組用共 同電極而供給的電力，能夠改變N種每一個(gè)發(fā)光光譜的強(qiáng)度或發(fā)光光譜形 狀，從而能夠調(diào)節(jié)自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中， 在構(gòu)成所述發(fā)光二極管群組的具有pn結(jié)的多個(gè)發(fā)光二極管具有相互共用的至少一個(gè)導(dǎo)電性半導(dǎo)體層，該導(dǎo)電性半導(dǎo)體層共同地具有更靠近所 述基板的位置的導(dǎo)電層，用于將構(gòu)成所述發(fā)光二極管群組的發(fā)光二極管的 電極部連接于外部連接用電極部的配線以單片形成于所述基板上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中， 含有所述熒光體的層接近或直接連接于利用pn結(jié)半導(dǎo)體形成的發(fā)光二極管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中， 構(gòu)成所述陣列的m個(gè)發(fā)光二極管在作為照明裝置的使用環(huán)境中以不能夠識(shí)別來(lái)自各自的發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的程度相互接近而形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中， 在自構(gòu)成所述陣列的m個(gè)發(fā)光二極管的光放射方向上設(shè)置有包含光散射體的光混合部，在作為照明裝置的使用環(huán)境中以不能夠識(shí)別來(lái)自各自 的發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的程度接近而形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，為了能夠吸收自所述發(fā)光二極管的光的一部分而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并向外 部輸出，包含接近于所述發(fā)光二極管并以單片形成于所述基板上的受光元 件以及用于將該受光元件與外部電連接所需的電極及其連接配線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，在所述基板上接近所述發(fā)光二極管而形成，具有與所述發(fā)光二極管相 反的極性的發(fā)光二極管或由電介體構(gòu)成的電容器與所述發(fā)光二極管并聯(lián) 連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，自形成所述發(fā)光二極管的半導(dǎo)體的放射光波長(zhǎng)為470nm以下。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中， 形成所述發(fā)光二極管的半導(dǎo)體為具有纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氮化物半
13. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，形成所述發(fā)光二極管的熒光體為有機(jī)材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，形成所述發(fā)光二極管的熒光體為高分子材料。
15. —種照明裝置，其中，使用了權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的單片發(fā)光設(shè)備。
16. —種單片發(fā)光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其是權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所 述的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中，按所述發(fā)光二極管組，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流或驅(qū)動(dòng)時(shí)間，調(diào)節(jié)所述發(fā)光二極 管，使得調(diào)節(jié)整體的平均發(fā)光光譜形狀。
17. —種單片發(fā)光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其是權(quán)利要求9所述的單片發(fā)光 設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中，基于來(lái)自所述發(fā)光元件的輸出，反饋調(diào)節(jié)整體的平均發(fā)光光譜形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供色調(diào)的穩(wěn)定性優(yōu)越，同時(shí)，還能夠調(diào)節(jié)色調(diào)，且適合微細(xì)化的單片發(fā)光設(shè)備及使用了其的照明裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。單片發(fā)光設(shè)備是多個(gè)發(fā)光二極管以單片陣列配置于單一基板上而成的照明用單片發(fā)光設(shè)備，所述發(fā)光二極管從具有pn結(jié)的半導(dǎo)體材料及該半導(dǎo)體輸出光，并且，設(shè)置有含有用于吸收該光的一部分或全部，變換為不同的波長(zhǎng)的光的熒光體的層，其中，所述陣列包括由m個(gè)(m≥2)所述發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光二極管群組，該發(fā)光二極管群組包括各自具有預(yù)先規(guī)定的N種(N≥2，但N≤m)發(fā)光光譜形狀的任一種的N種發(fā)光二極管，通過(guò)按根據(jù)發(fā)光光譜形狀的種類(lèi)分組的發(fā)光二極管組改變向所述發(fā)光二極管的供給電力量，能夠改變自所述陣列整體的平均發(fā)光光譜。
文檔編號(hào)H01L33/32GK101449401SQ20078001882
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者土田良彥, 廣山雄一, 秦雅彥 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社