JP2001196645A - 発光装置 - Google Patents
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
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- Led Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】窒化物半導体を有する発光素子と蛍光体を有す
る発光ダイオードに係わり、色ズレや色むらが少なくＲ
ＧＢ発光波長成分がそれぞれピークとして取り出すこと
が可能な発光ダイオードを提供する。 【解決手段】井戸層がＩｎ濃度の異なる複数の窒化物半
導体層を有する発光素子と、該発光素子からの光を受け
てそれよりも長波長の蛍光を発する蛍光体とを有する発
光装置である。
る発光ダイオードに係わり、色ズレや色むらが少なくＲ
ＧＢ発光波長成分がそれぞれピークとして取り出すこと
が可能な発光ダイオードを提供する。 【解決手段】井戸層がＩｎ濃度の異なる複数の窒化物半
導体層を有する発光素子と、該発光素子からの光を受け
てそれよりも長波長の蛍光を発する蛍光体とを有する発
光装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体を有す
る発光素子と、発光素子からの光を吸収し波長変換して
蛍光を発する蛍光体とを利用した発光装置に係わり、特
に、色ズレや色むらが少なくＲＧＢ発光波長成分がそれ
ぞれピークとして取り出すことが可能な発光装置に関す
るものである。
る発光素子と、発光素子からの光を吸収し波長変換して
蛍光を発する蛍光体とを利用した発光装置に係わり、特
に、色ズレや色むらが少なくＲＧＢ発光波長成分がそれ
ぞれピークとして取り出すことが可能な発光装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来技術】青色が高輝度に発光可能な窒化物系化合物
半導体（ＩｎxＧａyＡｌ1-x-yＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１）を利用した発光素子と、この発光素子からの青色
光を吸収し黄色光が発光可能な蛍光体とを組み合わせ
て、これらの混色光により図３に示す如く白色系が発光
可能な発光ダイオードが開発された。白色発光ダイオー
ドは、一対のリード電極（３１５）と導電性ワイヤー
（３０４）によって電気的に接続されたＬＥＤチップ
（３０３）が筐体（３１６）のキャビティー内に配置さ
れている。キャビティーには、蛍光体（３０２）が含有
された樹脂（３０１）によって、充填されている。この
発光ダイオードは、発光ダイオードの小型軽量、低消費
電力で信頼性の高い特性を併せ持つことから、液晶装置
のバックライトや車載用の光源などとして急速に普及し
つつある。
半導体（ＩｎxＧａyＡｌ1-x-yＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１）を利用した発光素子と、この発光素子からの青色
光を吸収し黄色光が発光可能な蛍光体とを組み合わせ
て、これらの混色光により図３に示す如く白色系が発光
可能な発光ダイオードが開発された。白色発光ダイオー
ドは、一対のリード電極（３１５）と導電性ワイヤー
（３０４）によって電気的に接続されたＬＥＤチップ
（３０３）が筐体（３１６）のキャビティー内に配置さ
れている。キャビティーには、蛍光体（３０２）が含有
された樹脂（３０１）によって、充填されている。この
発光ダイオードは、発光ダイオードの小型軽量、低消費
電力で信頼性の高い特性を併せ持つことから、液晶装置
のバックライトや車載用の光源などとして急速に普及し
つつある。
【０００３】図４に、このような発光ダイオードの発光
スペクトルを示す。図４に示す如く発光ダイオードから
は、単色性のピーク波長を持った発光素子からの青色光
と、発光素子と比べ比較的ブロードな発光スペクトルを
発するとはいえ、蛍光体からは赤みを発光する波長域は
少ない黄色光との混色光が発せられる。そのため、演色
性が低くなる。発光ダイオードからの白色光を着色フィ
ルターを利用してＲＧＢ（赤色、緑色、青色）それぞれ
の波長域に分けると赤色成分が少なく、色再現性が悪く
なる傾向にある。これらを防止するためには、赤色を発
光する蛍光体或いは発光素子を加えることによって、解
決することもできる。
スペクトルを示す。図４に示す如く発光ダイオードから
は、単色性のピーク波長を持った発光素子からの青色光
と、発光素子と比べ比較的ブロードな発光スペクトルを
発するとはいえ、蛍光体からは赤みを発光する波長域は
少ない黄色光との混色光が発せられる。そのため、演色
性が低くなる。発光ダイオードからの白色光を着色フィ
ルターを利用してＲＧＢ（赤色、緑色、青色）それぞれ
の波長域に分けると赤色成分が少なく、色再現性が悪く
なる傾向にある。これらを防止するためには、赤色を発
光する蛍光体或いは発光素子を加えることによって、解
決することもできる。
【０００４】しかしながら、いずれも新たな工程が増え
ると共に色を調節させることが極めて難しい。したがっ
て、場合によっては、色むらや色ズレが生じ歩留まりが
低下することとなる。特に、白色発光ダイオードを液晶
のバックライト光源などにする場合、発光ダイオードか
らの光を着色フィルターによって光の三原色であるＲＧ
Ｂ（赤色、緑色、青色）の成分に分ける。それぞれのＲ
ＧＢの成分を液晶によって透過率を制御することでマル
チカラー表示させることができる。そのため、ＲＧＢの
成分を高輝度に出せなければ、より明るく演色性の高い
マルチカラー表示が難しい。
ると共に色を調節させることが極めて難しい。したがっ
て、場合によっては、色むらや色ズレが生じ歩留まりが
低下することとなる。特に、白色発光ダイオードを液晶
のバックライト光源などにする場合、発光ダイオードか
らの光を着色フィルターによって光の三原色であるＲＧ
Ｂ（赤色、緑色、青色）の成分に分ける。それぞれのＲ
ＧＢの成分を液晶によって透過率を制御することでマル
チカラー表示させることができる。そのため、ＲＧＢの
成分を高輝度に出せなければ、より明るく演色性の高い
マルチカラー表示が難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
比較的簡単な構成で、より色ズレや色むらの少ないＲＧ
Ｂの発光成分が高輝度に発光可能な白色発光ダイオード
を提供することにある。より高輝度低消費電力が求めら
れる現在においては、上記発光ダイオードの構成におい
ては十分ではなく更なる改良が求められている。
比較的簡単な構成で、より色ズレや色むらの少ないＲＧ
Ｂの発光成分が高輝度に発光可能な白色発光ダイオード
を提供することにある。より高輝度低消費電力が求めら
れる現在においては、上記発光ダイオードの構成におい
ては十分ではなく更なる改良が求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、井戸層がＩｎ
濃度の異なる複数の窒化物半導体層を有する発光素子
と、発光素子からの光を受けてそれよりも長波長の蛍光
を発する蛍光体とを有する発光装置である。このような
１チップ二端子の比較的簡単な構成によって、演色性の
極めて高く且つ、高輝度に混色発光可能な発光ダイオー
ドを歩留まりよく形成させることができる。
濃度の異なる複数の窒化物半導体層を有する発光素子
と、発光素子からの光を受けてそれよりも長波長の蛍光
を発する蛍光体とを有する発光装置である。このような
１チップ二端子の比較的簡単な構成によって、演色性の
極めて高く且つ、高輝度に混色発光可能な発光ダイオー
ドを歩留まりよく形成させることができる。
【０００７】本発明の請求項２に記載の発光装置は、発
光素子が青色の波長域を含む単色性のピーク波長が発光
可能な窒化物半導体層及び、緑色の波長域を含む単色性
のピーク波長が発光可能な窒化物半導体層とを有すると
共に蛍光体が発する蛍光は赤色の波長域を含む発光装置
である。これによって、比較的簡単な構成で、ＲＧＢを
高輝度に発光可能な白色発光ダイオードを形成させるこ
とができる。
光素子が青色の波長域を含む単色性のピーク波長が発光
可能な窒化物半導体層及び、緑色の波長域を含む単色性
のピーク波長が発光可能な窒化物半導体層とを有すると
共に蛍光体が発する蛍光は赤色の波長域を含む発光装置
である。これによって、比較的簡単な構成で、ＲＧＢを
高輝度に発光可能な白色発光ダイオードを形成させるこ
とができる。
【０００８】本発明の請求項３に記載の発光装置は、蛍
光体が発光素子からの青色単色性のピーク波長によって
主として励起される発光装置である。これによって、信
頼性高く高輝度に発光可能な蛍光体を利用することがで
きる。
光体が発光素子からの青色単色性のピーク波長によって
主として励起される発光装置である。これによって、信
頼性高く高輝度に発光可能な蛍光体を利用することがで
きる。
【０００９】本発明の請求項４に記載の発光装置は、蛍
光体がＣｅで付活されたＹ2Ｏ3・５／３Ａｌ2Ｏ3、Ｅｕ
及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2から選択される１種である。これにより簡便
で高輝度に信頼性の高い混色発光可能な発光装置とする
ことができる。
光体がＣｅで付活されたＹ2Ｏ3・５／３Ａｌ2Ｏ3、Ｅｕ
及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2から選択される１種である。これにより簡便
で高輝度に信頼性の高い混色発光可能な発光装置とする
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者は青色及び緑色が発光可
能な窒化物半導体発光素子と、赤色が発光可能な蛍光体
とを組み合わせることによって、比較的簡単な構成によ
りＲＧＢの成分をバランスよく高輝度に取り出すことが
できる白色発光ダイオードとすることができることを見
出したものである。
能な窒化物半導体発光素子と、赤色が発光可能な蛍光体
とを組み合わせることによって、比較的簡単な構成によ
りＲＧＢの成分をバランスよく高輝度に取り出すことが
できる白色発光ダイオードとすることができることを見
出したものである。
【００１１】即ち、窒化物半導体を利用した発光素子
は、Ｉｎの組成比を増減させることで紫外から赤色まで
発光可能な発光素子を形成させることが可能であるとさ
れている。これは、活性層のＩｎ含有量を増やすことに
より、その組成比に応じて長波長の発光を得られる傾向
があるためである。しかし、Ｉｎを多く含んだ窒化物半
導体は、高温になると分解されやすい。また、結晶性の
良好なＩｎ量の多いな窒化物半導体層を形成させること
は極めて難しい。そのため、青色、緑色や黄色が発光可
能な発光素子は、現在のところ比較的制御性よく高輝度
に発光可能なものが形成できるが、赤色成分を含む単色
性のピーク波長が発光可能な発光素子が形成しがたい理
由の一つである。
は、Ｉｎの組成比を増減させることで紫外から赤色まで
発光可能な発光素子を形成させることが可能であるとさ
れている。これは、活性層のＩｎ含有量を増やすことに
より、その組成比に応じて長波長の発光を得られる傾向
があるためである。しかし、Ｉｎを多く含んだ窒化物半
導体は、高温になると分解されやすい。また、結晶性の
良好なＩｎ量の多いな窒化物半導体層を形成させること
は極めて難しい。そのため、青色、緑色や黄色が発光可
能な発光素子は、現在のところ比較的制御性よく高輝度
に発光可能なものが形成できるが、赤色成分を含む単色
性のピーク波長が発光可能な発光素子が形成しがたい理
由の一つである。
【００１２】したがって、本発明は比較的制御性よく青
色成分及び緑色成分が発光可能な窒化物半導体を多重量
子井戸構造を利用した発光素子として形成させる。つま
り、複数の井戸層の混晶比が異なっており、各井戸層か
ら異なる色成分、例えば青色成分及び緑色成分の発光を
させ合成光を取り出させる。他方、残りの赤色成分を発
光素子から放出された電磁波例えば青色の可視光によっ
て励起され、それよりも長波長の可視光に変換する蛍光
体を利用して白色発光ダイオードを形成させるものであ
る。
色成分及び緑色成分が発光可能な窒化物半導体を多重量
子井戸構造を利用した発光素子として形成させる。つま
り、複数の井戸層の混晶比が異なっており、各井戸層か
ら異なる色成分、例えば青色成分及び緑色成分の発光を
させ合成光を取り出させる。他方、残りの赤色成分を発
光素子から放出された電磁波例えば青色の可視光によっ
て励起され、それよりも長波長の可視光に変換する蛍光
体を利用して白色発光ダイオードを形成させるものであ
る。
【００１３】以下、本発明の発光装置を図１に示し、具
体的な構成について詳述するがこれのみに限られないこ
とは言うまでもない。本発明の半導体は、ＭＯＣＶＤ法
を利用し、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）ガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、Ｔ
ＭＩ（トリメチルインジウム）ガス、アンモニアガス、
不純物ガスとしてＳｉＨ4（シラン）、Ｃｐ2Ｍｇ（シク
ロペンタジエニルマグネシウム）及びキャリアガスとし
て水素ガスを種々所望に応じて流し、所望の半導体膜を
成膜させることができる。
体的な構成について詳述するがこれのみに限られないこ
とは言うまでもない。本発明の半導体は、ＭＯＣＶＤ法
を利用し、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）ガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、Ｔ
ＭＩ（トリメチルインジウム）ガス、アンモニアガス、
不純物ガスとしてＳｉＨ4（シラン）、Ｃｐ2Ｍｇ（シク
ロペンタジエニルマグネシウム）及びキャリアガスとし
て水素ガスを種々所望に応じて流し、所望の半導体膜を
成膜させることができる。
【００１４】より具体的には、サファイア基板(１０３)
上に、低温で成膜させたＧａＮからなるバッファ層（１
０４）、ｎ型不純物濃度が少ない或いはドープされてい
ないｎ型ＧａＮ層、ｎ型電極が形成されるＳｉ含有のＧ
ａＮからなるｎ型コンタクト層、ｎ型不純物濃度が少な
い或いはドープされていないｎ型ＧａＮ層（これら三つ
のｎ型窒化物半導体層を模式的に１０５としてい
る。）、Ｓｉ含有のＡｌＧａＮ及びＳｉ含有のＧａＮを
複数積層させ好適に用いられたｎ型クラッド層（不示
図）、量子井戸構造とされる膜厚の障壁層としてのＧａ
Ｎ（１０６）（１０８）（１１０）／井戸層としてのＩ
ｎＧａＮ（１０７）（１０９）を複数組積層させた発光
層、ＭｇがドープされたＧａＮ／ＭｇがドープされたＧ
ａＩｎＮを複数組積層させたｐ型クラッド層（１１
１）、ＭｇがドープされたＧａＮからなるｐ型コンタク
ト層（１１２）を積層させてなる。こうして積層された
半導体ウエハのｎ型及びｐ型コンタクト層をエッチング
により露出させると共にそれぞれｎ型及びｐ型用の電極
（１１３）をスパッタリング法などにより半導体ウエハ
上に形成させる。各電極露出面以外をＳｉＯ2の絶縁部
材で被覆する。その後、半導体ウエハを各発光素子の大
きさにダイサーやスクライバーを利用して切断すること
により、それぞれを発光素子とすることができる。
上に、低温で成膜させたＧａＮからなるバッファ層（１
０４）、ｎ型不純物濃度が少ない或いはドープされてい
ないｎ型ＧａＮ層、ｎ型電極が形成されるＳｉ含有のＧ
ａＮからなるｎ型コンタクト層、ｎ型不純物濃度が少な
い或いはドープされていないｎ型ＧａＮ層（これら三つ
のｎ型窒化物半導体層を模式的に１０５としてい
る。）、Ｓｉ含有のＡｌＧａＮ及びＳｉ含有のＧａＮを
複数積層させ好適に用いられたｎ型クラッド層（不示
図）、量子井戸構造とされる膜厚の障壁層としてのＧａ
Ｎ（１０６）（１０８）（１１０）／井戸層としてのＩ
ｎＧａＮ（１０７）（１０９）を複数組積層させた発光
層、ＭｇがドープされたＧａＮ／ＭｇがドープされたＧ
ａＩｎＮを複数組積層させたｐ型クラッド層（１１
１）、ＭｇがドープされたＧａＮからなるｐ型コンタク
ト層（１１２）を積層させてなる。こうして積層された
半導体ウエハのｎ型及びｐ型コンタクト層をエッチング
により露出させると共にそれぞれｎ型及びｐ型用の電極
（１１３）をスパッタリング法などにより半導体ウエハ
上に形成させる。各電極露出面以外をＳｉＯ2の絶縁部
材で被覆する。その後、半導体ウエハを各発光素子の大
きさにダイサーやスクライバーを利用して切断すること
により、それぞれを発光素子とすることができる。
【００１５】本発明で特徴的なことは、発光層として働
くＧａＮ（１０６）（１０８）／ＩｎＧａＮ（１０７）
（１０９）／ＧａＮ（１０６）（１１０）が複数組有
り、Ｉｎ組成比が異なる井戸層（１０７）（１０９）が
少なくとも２種類ある。特に、その内少なくとも一つが
４２０ｎｍから４９０ｎｍに単色性のピーク波長を持つ
青色光が発光可能にＩｎ組成比が好適に選択されてい
る。他方、残りの井戸層の内少なくとも一つが４９５ｎ
ｍから５５５ｎｍに単色性のピーク波長を持つ緑色光が
発光可能にＩｎ組成比が好適に選択されている。そのた
め、発光素子から放出される光は例えば青色と緑色の混
色光であるシアンが観測されることとなる。なお、より
短波長を発光する発光層の方が結晶性よく形成できる傾
向にあるため、サファイア基板、スピネル基板、窒化ガ
リウム基板やＳｉＣ基板上から窒化物半導体を形成させ
る場合、青色を発光する井戸層を緑色を発光する井戸層
よりも基板側に配置させることが好ましい。また、各色
の発光強度を調節させるためには井戸層の積層数を増減
させてやれば比較的簡単に調節させることができる。
くＧａＮ（１０６）（１０８）／ＩｎＧａＮ（１０７）
（１０９）／ＧａＮ（１０６）（１１０）が複数組有
り、Ｉｎ組成比が異なる井戸層（１０７）（１０９）が
少なくとも２種類ある。特に、その内少なくとも一つが
４２０ｎｍから４９０ｎｍに単色性のピーク波長を持つ
青色光が発光可能にＩｎ組成比が好適に選択されてい
る。他方、残りの井戸層の内少なくとも一つが４９５ｎ
ｍから５５５ｎｍに単色性のピーク波長を持つ緑色光が
発光可能にＩｎ組成比が好適に選択されている。そのた
め、発光素子から放出される光は例えば青色と緑色の混
色光であるシアンが観測されることとなる。なお、より
短波長を発光する発光層の方が結晶性よく形成できる傾
向にあるため、サファイア基板、スピネル基板、窒化ガ
リウム基板やＳｉＣ基板上から窒化物半導体を形成させ
る場合、青色を発光する井戸層を緑色を発光する井戸層
よりも基板側に配置させることが好ましい。また、各色
の発光強度を調節させるためには井戸層の積層数を増減
させてやれば比較的簡単に調節させることができる。
【００１６】次に、本発明では発光素子から放出された
光によって、励起されそれよりも長波長の赤色系が発光
可能な蛍光体を用いる。蛍光体は、励起波長よりも長波
長の蛍光を発する方が効率が高い。また、蛍光体には無
機蛍光体と有機蛍光体があるが有機蛍光体は、励起波長
と発光波長とが比較的近づけることができ、且つ効率よ
く発光可能なものとすることができる。したがって、発
光素子からの青色光を受け赤色が発光可能な蛍光染料や
有機蛍光顔料だけでなく、緑色光を吸収して赤色光が発
光可能な蛍光染料や有機蛍光顔料を用いることができ
る。これによって、色味を調整させやすくすることもで
きる。他方、無機蛍光体は、より発光素子に近接して設
けても長時間にわたって信頼性よく発光可能な傾向にあ
る。
光によって、励起されそれよりも長波長の赤色系が発光
可能な蛍光体を用いる。蛍光体は、励起波長よりも長波
長の蛍光を発する方が効率が高い。また、蛍光体には無
機蛍光体と有機蛍光体があるが有機蛍光体は、励起波長
と発光波長とが比較的近づけることができ、且つ効率よ
く発光可能なものとすることができる。したがって、発
光素子からの青色光を受け赤色が発光可能な蛍光染料や
有機蛍光顔料だけでなく、緑色光を吸収して赤色光が発
光可能な蛍光染料や有機蛍光顔料を用いることができ
る。これによって、色味を調整させやすくすることもで
きる。他方、無機蛍光体は、より発光素子に近接して設
けても長時間にわたって信頼性よく発光可能な傾向にあ
る。
【００１７】このような蛍光体（１０１）として、Ｃｅ
で付活されたＹ2Ｏ3・５／３Ａｌ2Ｏ3、Ｅｕ及び／又は
Ｃｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2
が挙げられる。他にも、Ｍｇ5Ｌｉ6Ｓｂ2Ｏ13：Ｍｎ、
Ｍｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
３．５ＭｇＯ・ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎやペリレン系誘
導体などを好適に挙げることができる。
で付活されたＹ2Ｏ3・５／３Ａｌ2Ｏ3、Ｅｕ及び／又は
Ｃｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2
が挙げられる。他にも、Ｍｇ5Ｌｉ6Ｓｂ2Ｏ13：Ｍｎ、
Ｍｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
３．５ＭｇＯ・ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎやペリレン系誘
導体などを好適に挙げることができる。
【００１８】例えば、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ 2蛍光体は、酸化ア
ルミニウム、酸化イットリウム、窒化珪素及び酸化カル
シウムなどの原料に希土類原料を所定比に混合した粉末
を窒素雰囲気下において１３００℃から１９００℃（よ
り好ましくは１５００℃から１７５０℃）において溶融
し成形させる。成形品をボールミルして洗浄、分離、乾
燥、最後に篩を通して蛍光体を形成させることができ
る。これにより４５０ｎｍにピークをもった励起スペク
トルと約４５０ｎｍにピークがある青色光により赤色発
光が発光可能なＥｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ−
Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とす
ることができる。
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ 2蛍光体は、酸化ア
ルミニウム、酸化イットリウム、窒化珪素及び酸化カル
シウムなどの原料に希土類原料を所定比に混合した粉末
を窒素雰囲気下において１３００℃から１９００℃（よ
り好ましくは１５００℃から１７５０℃）において溶融
し成形させる。成形品をボールミルして洗浄、分離、乾
燥、最後に篩を通して蛍光体を形成させることができ
る。これにより４５０ｎｍにピークをもった励起スペク
トルと約４５０ｎｍにピークがある青色光により赤色発
光が発光可能なＥｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ−
Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とす
ることができる。
【００１９】なお、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたＣ
ａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子
の窒素含有量を増減することによって発光スペクトルの
ピークを５７５ｎｍから６９０ｎｍに連続的にシフトす
ることができる。同様に、励起スペクトルも連続的にシ
フトさせることができる。そのため、Ｍｇ、Ｚｎなどの
不純物がドープされたＧａＮやＩｎＧａＮを発光層に含
む窒化ガリウム系化合物半導体からの光を、約５８０ｎ
ｍの蛍光体の光の合成光により白色系を発光させること
ができる。特に、約４９０ｎｍの光が高輝度に発光可能
なＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導
体からなる発光素子との組合せに理想的に発光を得るこ
ともできる。
ａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子
の窒素含有量を増減することによって発光スペクトルの
ピークを５７５ｎｍから６９０ｎｍに連続的にシフトす
ることができる。同様に、励起スペクトルも連続的にシ
フトさせることができる。そのため、Ｍｇ、Ｚｎなどの
不純物がドープされたＧａＮやＩｎＧａＮを発光層に含
む窒化ガリウム系化合物半導体からの光を、約５８０ｎ
ｍの蛍光体の光の合成光により白色系を発光させること
ができる。特に、約４９０ｎｍの光が高輝度に発光可能
なＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導
体からなる発光素子との組合せに理想的に発光を得るこ
ともできる。
【００２０】同様に、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕであれば、Ｙ2Ｏ3
とＥｕ2Ｏ3を塩酸で溶解後、しゅう酸塩として共沈させ
る。この沈殿物を空気中で８００から１０００℃で招請
して酸化物とする。さらに硫黄と炭酸ソーダ及びフラッ
クスを混合しアルミナの坩堝に入れ１０００℃から１２
００℃の空気中で２時間から３時間焼成して焼成品を得
る。焼成品を粉砕、洗浄、分離乾燥して最後に篩に通す
ことでＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕの蛍光体を得る。この蛍光体は、
発光素子からの青色光を効率よく吸収して赤色系の蛍光
を発することができる。上述の蛍光体は１種類で用いて
も良いし、２種類上を混合させて用いることもできる。
とＥｕ2Ｏ3を塩酸で溶解後、しゅう酸塩として共沈させ
る。この沈殿物を空気中で８００から１０００℃で招請
して酸化物とする。さらに硫黄と炭酸ソーダ及びフラッ
クスを混合しアルミナの坩堝に入れ１０００℃から１２
００℃の空気中で２時間から３時間焼成して焼成品を得
る。焼成品を粉砕、洗浄、分離乾燥して最後に篩に通す
ことでＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕの蛍光体を得る。この蛍光体は、
発光素子からの青色光を効率よく吸収して赤色系の蛍光
を発することができる。上述の蛍光体は１種類で用いて
も良いし、２種類上を混合させて用いることもできる。
【００２１】エポキシ樹脂やシリコーン樹脂或いは低融
点硝子などのバインダー（１０２）中に、この蛍光体
（１０１）を混合しスラリーとする。上述した青色及び
緑色がそれぞれ発光可能な活性層を持った多重量子井戸
構造の発光素子に蛍光体含有のスラリーを塗布、硬化さ
せて発光装置を形成させる。或いは、ダイボンド樹脂と
して併用することもできる。より具体的には、回路基板
上に発光素子を配置させて金線などの導電性ワイヤーや
Ａｇペーストなどの導電性ペースト（１１４）を利用し
て電気的に接続させた後、蛍光体が入った樹脂を塗布、
注入、印刷、蛍光体含有物質の張り合わせなど種々の方
法を利用して形成させることができる。発光素子からの
光を吸収して蛍光を発することができる限り、発光素子
上に被覆するものだけでなく、近接配置させるだけのも
のでも良い。
点硝子などのバインダー（１０２）中に、この蛍光体
（１０１）を混合しスラリーとする。上述した青色及び
緑色がそれぞれ発光可能な活性層を持った多重量子井戸
構造の発光素子に蛍光体含有のスラリーを塗布、硬化さ
せて発光装置を形成させる。或いは、ダイボンド樹脂と
して併用することもできる。より具体的には、回路基板
上に発光素子を配置させて金線などの導電性ワイヤーや
Ａｇペーストなどの導電性ペースト（１１４）を利用し
て電気的に接続させた後、蛍光体が入った樹脂を塗布、
注入、印刷、蛍光体含有物質の張り合わせなど種々の方
法を利用して形成させることができる。発光素子からの
光を吸収して蛍光を発することができる限り、発光素子
上に被覆するものだけでなく、近接配置させるだけのも
のでも良い。
【００２２】こうして形成された発光装置の電極に外部
から電流を流すと図２に示す如く約４６０ｎｍにピーク
がある単色性の発光波長と、約５３５ｎｍにピーク波長
がある単色性のピーク波長を発光素子が発光する。そし
て、蛍光体からは発光素子からの光によって励起され、
それよりも長波長の赤色系が主として発光することがで
きる。そのため、発光素子上に１種類の蛍光体を塗布等
する極めて簡単な構成、且つ簡便な方法で、ＲＧＢが、
それぞれ強発光可能な白色光を発光させることができ
る。
から電流を流すと図２に示す如く約４６０ｎｍにピーク
がある単色性の発光波長と、約５３５ｎｍにピーク波長
がある単色性のピーク波長を発光素子が発光する。そし
て、蛍光体からは発光素子からの光によって励起され、
それよりも長波長の赤色系が主として発光することがで
きる。そのため、発光素子上に１種類の蛍光体を塗布等
する極めて簡単な構成、且つ簡便な方法で、ＲＧＢが、
それぞれ強発光可能な白色光を発光させることができ
る。
【００２３】なお、色むらや色ズレなどを抑制できる限
り、上記蛍光体に加えて種々の蛍光体や発光素子を利用
できることもいうまでもない。
り、上記蛍光体に加えて種々の蛍光体や発光素子を利用
できることもいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】本発明の発光装置は、比較的制御性よく
形成できる多色発光素子を利用して、光の三原色のう
ち、２色を形成させると共に、残りの１色を多色発光素
子から供給された光を利用してＲＧＢ成分が高輝度に発
光可能な白色系が発光可能な発光ダイオードを提供でき
るものである。特に、本発明の発光ダイオードは、例え
ば２端子から電流を供給することで１つの発光素子を発
光させているにすぎない。そのため、極めて簡単な構造
にも係わらず、色ズレや色むらなく高輝度にＲＧＢ成分
を含んだ白色発光ダイオードとすることができる。この
ように、ＲＧＢ成分を高輝度に含んだ発光ダイオード
は、ＲＧＢのフィルタ及び液晶を利用することによっ
て、フルカラーやマルチカラーの表示装置を構成させる
ことができる。同様に、演色性の極めて高い照明用など
の発光ダイオードとすることもできる。
形成できる多色発光素子を利用して、光の三原色のう
ち、２色を形成させると共に、残りの１色を多色発光素
子から供給された光を利用してＲＧＢ成分が高輝度に発
光可能な白色系が発光可能な発光ダイオードを提供でき
るものである。特に、本発明の発光ダイオードは、例え
ば２端子から電流を供給することで１つの発光素子を発
光させているにすぎない。そのため、極めて簡単な構造
にも係わらず、色ズレや色むらなく高輝度にＲＧＢ成分
を含んだ白色発光ダイオードとすることができる。この
ように、ＲＧＢ成分を高輝度に含んだ発光ダイオード
は、ＲＧＢのフィルタ及び液晶を利用することによっ
て、フルカラーやマルチカラーの表示装置を構成させる
ことができる。同様に、演色性の極めて高い照明用など
の発光ダイオードとすることもできる。
【図１】 図１は、本発明の発光ダイオードの模式的断
面図を示す。
面図を示す。
【図２】 図２は、本発明の発光ダイオードの発光スペ
クトル図を示す。
クトル図を示す。
【図３】 図３は、本発明と比較のための発光ダイオー
ドの模式的断面図を示す。
ドの模式的断面図を示す。
【図４】 図４は、本発明と比較のために示す発光ダイ
オードの発光スペクトル図を示す。
オードの発光スペクトル図を示す。
１０１・・・蛍光体 １０２・・・バインダー １０３・・・サファイア基板 １０４・・・バッファ層 １０５・・・ｎ型窒化物半導体層 １０６、１０８、１１０・・・障壁層 １０７、１０９・・・井戸層 １１１・・・ｐ型クラッド層 １１２・・・ｐ型コンタクト層 １１３・・・電極 １１４・・・半田 １１５・・・リード電極 １１６・・・支持体 １１７・・・絶縁膜 ３０１・・・樹脂 ３０２・・・蛍光体 ３０３・・・ＬＥＤチップ ３０４・・・ワイヤー ３１５・・・リード電極 ３１６・・・筐体
Claims (4)
- 【請求項１】 井戸層がＩｎ濃度の異なる複数の窒化物
半導体層を有する発光素子と、該発光素子からの光を受
けてそれよりも長波長の蛍光を発する蛍光体とを有する
ことを特徴とする発光装置。 - 【請求項２】 前記発光素子は、青色の波長域を含む単
色性のピーク波長が発光可能な窒化物半導体層及び、緑
色の波長域を含む単色性のピーク波長が発光可能な窒化
物半導体層とを有すると共に前記蛍光体が発する蛍光は
赤色の波長域を含む請求項１に記載の白色系が発光可能
な発光装置。 - 【請求項３】 前記蛍光体は発光素子が発光する青色の
ピーク波長によって主として励起される請求項２に記載
の発光装置。 - 【請求項４】 前記蛍光体は、Ｃｅで付活されたＹ2Ｏ3
・５／３Ａｌ2Ｏ3、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒
素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2から選択される１種
である請求項１乃至請求項３記載の発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000317381A JP3511993B2 (ja) | 1999-10-25 | 2000-10-18 | 発光装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30192499 | 1999-10-25 | ||
| JP11-301924 | 1999-10-25 | ||
| JP2000317381A JP3511993B2 (ja) | 1999-10-25 | 2000-10-18 | 発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196645A true JP2001196645A (ja) | 2001-07-19 |
| JP3511993B2 JP3511993B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=26562931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000317381A Expired - Lifetime JP3511993B2 (ja) | 1999-10-25 | 2000-10-18 | 発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511993B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000317381A patent/JP3511993B2/ja not_active Expired - Lifetime
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