JP2001308393A - 発光ダイオード - Google Patents
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- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
Abstract
(57)【要約】
【課題】可視光が発光可能な半導体発光素子とそれより
も長波長の可視光が発光可能な蛍光物質とを利用した長
波長変換型発光ダイオードであって、蛍光物質の使用量
を少なくしても長波長側の発光輝度を飛躍的に向上させ
ることができる発光ダイオードを提供することを目的と
する。 【解決手段】可視光が発光可能な発光素子と、発光素子
からの可視光を吸収し、それよりも長波長の可視光が発
光可能な蛍光物質が含有された透光性部材とを有する発
光ダイオードであって、この透光性部材には、蛍光物質
から発する波長を透過すると共に発光素子からの光を反
射する顔料が含まれた発光ダイオードである。
も長波長の可視光が発光可能な蛍光物質とを利用した長
波長変換型発光ダイオードであって、蛍光物質の使用量
を少なくしても長波長側の発光輝度を飛躍的に向上させ
ることができる発光ダイオードを提供することを目的と
する。 【解決手段】可視光が発光可能な発光素子と、発光素子
からの可視光を吸収し、それよりも長波長の可視光が発
光可能な蛍光物質が含有された透光性部材とを有する発
光ダイオードであって、この透光性部材には、蛍光物質
から発する波長を透過すると共に発光素子からの光を反
射する顔料が含まれた発光ダイオードである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶のバックライ
ト、照明光源、各種インジケーターや交通信号灯などに
利用可能な発光ダイオードに係わり、可視光が発光可能
な半導体発光素子とそれよりも長波長の可視光が発光可
能な蛍光物質とを利用した長波長変換型発光ダイオード
である。特に、本発明は、蛍光物質の使用量を少なくし
ても発光輝度を飛躍的に向上させることができる発光ダ
イオードを提供することにある。
ト、照明光源、各種インジケーターや交通信号灯などに
利用可能な発光ダイオードに係わり、可視光が発光可能
な半導体発光素子とそれよりも長波長の可視光が発光可
能な蛍光物質とを利用した長波長変換型発光ダイオード
である。特に、本発明は、蛍光物質の使用量を少なくし
ても発光輝度を飛躍的に向上させることができる発光ダ
イオードを提供することにある。
【０００２】
【従来技術】今日、青色光が高輝度に発光可能な半導体
発光素子である窒化物半導体（Ｉｎ xＧａyＡｌ
1-x-yＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を利用したＬＥＤ
チップが開発された。窒化物半導体を利用した発光素子
は、他のＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等の材料を利用した
赤から黄緑色を発光する発光素子と比較して出力が高
い、温度による色シフトが少ないなどの特徴を持ってい
るものの、現在までのところ、緑色以上の波長を有する
長波長域で高出力を得られにくいという傾向がある。他
方、このＬＥＤチップ上にＬＥＤチップから放出された
青色光の少なくとも一部を吸収して、黄色が発光可能な
蛍光物質であるＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体などを配置させるこ
とによって白色系が発光可能な発光ダイオードをも本出
願人が開発し、出願（国際公開番号ＷＯ９８／５０７８
号）した。
発光素子である窒化物半導体（Ｉｎ xＧａyＡｌ
1-x-yＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を利用したＬＥＤ
チップが開発された。窒化物半導体を利用した発光素子
は、他のＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等の材料を利用した
赤から黄緑色を発光する発光素子と比較して出力が高
い、温度による色シフトが少ないなどの特徴を持ってい
るものの、現在までのところ、緑色以上の波長を有する
長波長域で高出力を得られにくいという傾向がある。他
方、このＬＥＤチップ上にＬＥＤチップから放出された
青色光の少なくとも一部を吸収して、黄色が発光可能な
蛍光物質であるＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体などを配置させるこ
とによって白色系が発光可能な発光ダイオードをも本出
願人が開発し、出願（国際公開番号ＷＯ９８／５０７８
号）した。
【０００３】この発光ダイオードは、例えば図４の如
き、１チップ二端子構造の比較的簡単な構成にも係わら
ず、マウントリード４０５とインナーリード４０６に電
気的に接続させたＬＥＤチップ４０３からの光と、ＬＥ
Ｄチップを被覆する透光性樹脂４１１中に含有されたＹ
ＡＧ：Ｃｅなど蛍光物質からの光の混色光を凸レンズ４
０４を介して白色を発光する。
き、１チップ二端子構造の比較的簡単な構成にも係わら
ず、マウントリード４０５とインナーリード４０６に電
気的に接続させたＬＥＤチップ４０３からの光と、ＬＥ
Ｄチップを被覆する透光性樹脂４１１中に含有されたＹ
ＡＧ：Ｃｅなど蛍光物質からの光の混色光を凸レンズ４
０４を介して白色を発光する。
【０００４】また、この発光ダイオードは蛍光物質の使
用量を調節させることで、発光ダイオードから放出され
る混色光のうち、青味がかった白色から黄色味がかった
白色などの光を任意に放出させることができる。更に、
顔料を添加して選択的に他の波長として例えば黄色光や
赤色光を得ることも考えられる。
用量を調節させることで、発光ダイオードから放出され
る混色光のうち、青味がかった白色から黄色味がかった
白色などの光を任意に放出させることができる。更に、
顔料を添加して選択的に他の波長として例えば黄色光や
赤色光を得ることも考えられる。
【０００５】このような中、白色発光ダイオードは種々
の分野に利用され始めているが、高輝度、低消費電力や
長寿命である発光ダイオードの特性をいかし鉄道用など
交通信号灯の分野において積極的に利用され始めてい
る。特に、鉄道用の交通信号灯は電球をベースに発光色
が規定されており、電球の色が白色とされている。その
ため、黄色味がかった白色を高輝度に発光できる発光ダ
イオードが、特に求められている。
の分野に利用され始めているが、高輝度、低消費電力や
長寿命である発光ダイオードの特性をいかし鉄道用など
交通信号灯の分野において積極的に利用され始めてい
る。特に、鉄道用の交通信号灯は電球をベースに発光色
が規定されており、電球の色が白色とされている。その
ため、黄色味がかった白色を高輝度に発光できる発光ダ
イオードが、特に求められている。
【０００６】しかしながら、単に発光ダイオードに含有
される蛍光物質の含有量を増やすだけでは、発光色を調
節できるものの発光輝度が低下する傾向にある。他方、
蛍光物質の含有量を減らすと輝度を向上させることがで
きるものの発光色を調整することができないというトレ
ードオフの関係にある。
される蛍光物質の含有量を増やすだけでは、発光色を調
節できるものの発光輝度が低下する傾向にある。他方、
蛍光物質の含有量を減らすと輝度を向上させることがで
きるものの発光色を調整することができないというトレ
ードオフの関係にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本願発明
は、蛍光物質の使用量を少なくさせつつ、高輝度に蛍光
物質からの光を発光し色調を調整できる発光ダイオード
を提供することにある。特に、可視光の長波長側におい
ても高輝度に発光可能な発光ダイオードを提供するもの
である。
は、蛍光物質の使用量を少なくさせつつ、高輝度に蛍光
物質からの光を発光し色調を調整できる発光ダイオード
を提供することにある。特に、可視光の長波長側におい
ても高輝度に発光可能な発光ダイオードを提供するもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、可視光が発光
可能な発光素子と、発光素子からの可視光を吸収してそ
れよりも長波長の可視光が発光可能な蛍光物質とを有す
る発光ダイオードであって、顔料は蛍光物質から発する
波長を透過すると共に発光素子からの光を反射するもの
である。さらに、具体的には、可視光が発光可能な発光
素子と、発光素子からの可視光を吸収して、それよりも
長波長の可視光が発光可能な蛍光物質が含有された透光
性部材とを有する発光ダイオードにおいて、この透光性
部材には、蛍光物質から発する波長を透過すると共に発
光素子からの光を反射する顔料が含有された発光ダイオ
ードである。これによって、発光ダイオードの出力を低
下することなく蛍光物質から選択された所望の波長を発
光させることができる。
可能な発光素子と、発光素子からの可視光を吸収してそ
れよりも長波長の可視光が発光可能な蛍光物質とを有す
る発光ダイオードであって、顔料は蛍光物質から発する
波長を透過すると共に発光素子からの光を反射するもの
である。さらに、具体的には、可視光が発光可能な発光
素子と、発光素子からの可視光を吸収して、それよりも
長波長の可視光が発光可能な蛍光物質が含有された透光
性部材とを有する発光ダイオードにおいて、この透光性
部材には、蛍光物質から発する波長を透過すると共に発
光素子からの光を反射する顔料が含有された発光ダイオ
ードである。これによって、発光ダイオードの出力を低
下することなく蛍光物質から選択された所望の波長を発
光させることができる。
【０００９】本発明の請求項２に記載の発光ダイオード
は、顔料が酸化チタン又は酸化ジルコニウムで被覆した
雲母である。これによって、高輝度に発光できる発光素
子の近傍に配置させた場合においても劣化することな
く、発光することができる。
は、顔料が酸化チタン又は酸化ジルコニウムで被覆した
雲母である。これによって、高輝度に発光できる発光素
子の近傍に配置させた場合においても劣化することな
く、発光することができる。
【００１０】本発明の請求項３に記載の発光ダイオード
は、酸化チタン又は酸化ジルコニウム上に酸化鉄、酸化
ニッケル、酸化コバルト、酸化クロムから選択される少
なくとも一種を有する顔料である。これによって、更に
色純度の低い所望の色を高輝度に発光可能な発光ダイオ
ードとすることができる。
は、酸化チタン又は酸化ジルコニウム上に酸化鉄、酸化
ニッケル、酸化コバルト、酸化クロムから選択される少
なくとも一種を有する顔料である。これによって、更に
色純度の低い所望の色を高輝度に発光可能な発光ダイオ
ードとすることができる。
【００１１】本発明の請求項４に記載の発光ダイオード
は、発光素子が窒化物半導体を有すると共に前記蛍光物
質がセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット蛍光体、ユウロピウム及び／又はセリウム
で付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、ａ
ＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅ
ＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉ
Ｍｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2
Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3から選択される少
なくとも１種である。但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、
０．００１≦ｃ≦０．０５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、
０．００１≦ｆ≦０．０５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦
ｈ≦１、０．００３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１はＺｎ、Ｍ
ｇ、Ｓｒ、Ｂａより選択される少なくとも１種。ｊ＋ｋ
＋ｌ＝１、０＜ｋ≦０．４、０．００００１≦ｌ≦０．
２、Ｍ２はＬａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される
少なくとも１種。０．５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、
０．００１≦ｏ≦０．５である。これによって、長期間
に信頼性が高く高輝度に発光可能な発光ダイオードとす
ることができる。
は、発光素子が窒化物半導体を有すると共に前記蛍光物
質がセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット蛍光体、ユウロピウム及び／又はセリウム
で付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、ａ
ＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅ
ＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉ
Ｍｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2
Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3から選択される少
なくとも１種である。但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、
０．００１≦ｃ≦０．０５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、
０．００１≦ｆ≦０．０５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦
ｈ≦１、０．００３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１はＺｎ、Ｍ
ｇ、Ｓｒ、Ｂａより選択される少なくとも１種。ｊ＋ｋ
＋ｌ＝１、０＜ｋ≦０．４、０．００００１≦ｌ≦０．
２、Ｍ２はＬａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される
少なくとも１種。０．５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、
０．００１≦ｏ≦０．５である。これによって、長期間
に信頼性が高く高輝度に発光可能な発光ダイオードとす
ることができる。
【００１２】本発明の請求項５に記載の発光ダイオード
は、窒化物半導体はＩｎを含有すると共にイットリウム
・アルミニウム・ガーネット蛍光体はＧｄを含有する発
光ダイオードである。これによって、より長波長側で高
輝度に発光させることができる。
は、窒化物半導体はＩｎを含有すると共にイットリウム
・アルミニウム・ガーネット蛍光体はＧｄを含有する発
光ダイオードである。これによって、より長波長側で高
輝度に発光させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明者らは種々実験の結果、蛍
光物質を利用した発光ダイオードにおいて、特定の機能
を持った顔料を蛍光物質と共に含有させることによっ
て、容易な色調の選定及び発光輝度を大きく改善できる
ことを見出し本発明を成すに至った。
光物質を利用した発光ダイオードにおいて、特定の機能
を持った顔料を蛍光物質と共に含有させることによっ
て、容易な色調の選定及び発光輝度を大きく改善できる
ことを見出し本発明を成すに至った。
【００１４】すなわち、蛍光物質から発する波長を実質
的に透過すると共に発光素子からの光を反射する顔料を
選択する。これにより、発光輝度の低下を抑制しつつ、
長波長が高輝度に発光可能な発光ダイオードとすること
ができる。
的に透過すると共に発光素子からの光を反射する顔料を
選択する。これにより、発光輝度の低下を抑制しつつ、
長波長が高輝度に発光可能な発光ダイオードとすること
ができる。
【００１５】発光素子からの可視光と、その光を蛍光物
質によって変換し、より長波長側の可視光の混色光を利
用する場合、発光スペクトルのうち、短波長の成分をカ
ットすれば長波長成分を多くすることができる。
質によって変換し、より長波長側の可視光の混色光を利
用する場合、発光スペクトルのうち、短波長の成分をカ
ットすれば長波長成分を多くすることができる。
【００１６】しかしながら、単に発光素子からの短波長
成分をカットする顔料を添加すると、蛍光物質を励起す
る波長をもカットする。あるいは反射散乱等により吸収
されることとなり発光輝度が低下する。また、蛍光物質
の含有量を単に増やしても、発光素子から発光を効率よ
く吸収できないと共に、蛍光物質に反射散乱される。蛍
光物質を透光性の樹脂やガラスなどの透光性部材に含有
させている場合、透光性であっても蛍光物質が多くなる
と繰り返し反射・散乱等によって透光性樹脂等によって
吸収される割合が多くなる。そのため、発光ダイオード
から発光される出力が低下することとなる。
成分をカットする顔料を添加すると、蛍光物質を励起す
る波長をもカットする。あるいは反射散乱等により吸収
されることとなり発光輝度が低下する。また、蛍光物質
の含有量を単に増やしても、発光素子から発光を効率よ
く吸収できないと共に、蛍光物質に反射散乱される。蛍
光物質を透光性の樹脂やガラスなどの透光性部材に含有
させている場合、透光性であっても蛍光物質が多くなる
と繰り返し反射・散乱等によって透光性樹脂等によって
吸収される割合が多くなる。そのため、発光ダイオード
から発光される出力が低下することとなる。
【００１７】図３は、本発明のＳＭＤ型発光ダイオード
３００の模式的断面図である。サファイア基板上に窒化
ガリウムであるバッファ層を介して窒化物半導体（Ａｌ
xＧａyＩｎzＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）からなるｐｎ接合が形成されてい
る発光素子３０３を一対のリード電極３０５、３０６を
有するガラスエポキシ基板３０４上に配置させたもので
ある。発光素子３０３は、少なくとも窒化物半導体層か
らなる発光層を有している。こうした発光素子３０３の
一方の面側に設けられた各電極は、フリップチップボン
ディングで一対のリード電極とそれぞれ半田やＡｇペー
ストなどの導電性ペースト３０７で電気的に接続されて
いる。発光素子上には少なくとも発光素子から放出され
た光の一部を吸収してより長波長に変換可能な蛍光物質
３０２を設けている。具体的にはエポキシ樹脂３１１中
にセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・
ガーネット蛍光体３０２が含有されている。
３００の模式的断面図である。サファイア基板上に窒化
ガリウムであるバッファ層を介して窒化物半導体（Ａｌ
xＧａyＩｎzＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）からなるｐｎ接合が形成されてい
る発光素子３０３を一対のリード電極３０５、３０６を
有するガラスエポキシ基板３０４上に配置させたもので
ある。発光素子３０３は、少なくとも窒化物半導体層か
らなる発光層を有している。こうした発光素子３０３の
一方の面側に設けられた各電極は、フリップチップボン
ディングで一対のリード電極とそれぞれ半田やＡｇペー
ストなどの導電性ペースト３０７で電気的に接続されて
いる。発光素子上には少なくとも発光素子から放出され
た光の一部を吸収してより長波長に変換可能な蛍光物質
３０２を設けている。具体的にはエポキシ樹脂３１１中
にセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・
ガーネット蛍光体３０２が含有されている。
【００１８】蛍光物質３０２は、ガラスやエポキシ樹
脂、シリコーン、アクリル樹脂などの透光性樹脂中に含
有させ発光素子上に直接被覆させても良いし、他の透光
性樹脂などを介して配置させても良い。また、蛍光物質
含有の透光性樹脂上に発光素子を配置させることもでき
る。さらには、凹部内に蛍光物質含有の透明樹脂などを
全て充填しても良いし、発光素子から放出される光の一
部が変換できるなら種々の位置に配置させることもでき
る。
脂、シリコーン、アクリル樹脂などの透光性樹脂中に含
有させ発光素子上に直接被覆させても良いし、他の透光
性樹脂などを介して配置させても良い。また、蛍光物質
含有の透光性樹脂上に発光素子を配置させることもでき
る。さらには、凹部内に蛍光物質含有の透明樹脂などを
全て充填しても良いし、発光素子から放出される光の一
部が変換できるなら種々の位置に配置させることもでき
る。
【００１９】この発光ダイオード３００では、特に、こ
の蛍光物質３０２から発する波長の少なくとも一部を透
過すると共に、発光素子３０３からの光を反射する顔料
３０１を蛍光物質３０２と共に透光性樹脂３１１中に含
有させてある。より具体的には、本発明に用いられる顔
料３０１は、上述のセリウムで付活されたイットリウム
・アルミニウム・ガーネット蛍光体３０２と共に透光性
部材であるエポキシ樹脂３１１中に混合拡散されてい
る。顔料３０１は非不透明からなる結晶性フレーク基質
のマイカ上に酸化チタンからなる金属酸化物層を被覆し
たものである。
の蛍光物質３０２から発する波長の少なくとも一部を透
過すると共に、発光素子３０３からの光を反射する顔料
３０１を蛍光物質３０２と共に透光性樹脂３１１中に含
有させてある。より具体的には、本発明に用いられる顔
料３０１は、上述のセリウムで付活されたイットリウム
・アルミニウム・ガーネット蛍光体３０２と共に透光性
部材であるエポキシ樹脂３１１中に混合拡散されてい
る。顔料３０１は非不透明からなる結晶性フレーク基質
のマイカ上に酸化チタンからなる金属酸化物層を被覆し
たものである。
【００２０】このような、エポキシ樹脂中にセリウムで
付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍
光体３０２とマイカを酸化チタンで被覆した顔料３０１
とを混合拡散させた透光性部材３１１を発光素子３０３
上に被覆硬化させることによって黄色系が高輝度に発光
可能な発光ダイオード３００を形成させることができ
る。なお、本発明の発光ダイオード３００は、このよう
なＳＭＤ型発光ダイオード３００に限らず、表示ディス
プレイ、８セグメント型や図１の如き砲弾型など種々の
形態の発光ダイオードに利用できることは言うまでもな
い。以下、本発明に用いられる発光ダイオードの各構成
について詳述する。
付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍
光体３０２とマイカを酸化チタンで被覆した顔料３０１
とを混合拡散させた透光性部材３１１を発光素子３０３
上に被覆硬化させることによって黄色系が高輝度に発光
可能な発光ダイオード３００を形成させることができ
る。なお、本発明の発光ダイオード３００は、このよう
なＳＭＤ型発光ダイオード３００に限らず、表示ディス
プレイ、８セグメント型や図１の如き砲弾型など種々の
形態の発光ダイオードに利用できることは言うまでもな
い。以下、本発明に用いられる発光ダイオードの各構成
について詳述する。
【００２１】（顔料１０１、２０１、３０１）本発明に
用いられる顔料１０１、２０１、３０１は、蛍光物質か
ら発する波長を透過すると共に発光素子からの光を反射
するものである。特に、非不透明からなる結晶性フレー
ク基質上に金属酸化物層を被覆したものが好適に用いら
れる。このような構成にすれば、金属酸化物層の光の干
渉現象によって顔料に入射される入射光の一部が反射す
る。他方、その補色となる光が非不透明からなる結晶性
フレークを透過する。そのため、顔料はそれぞれ反射光
と透過光とを生ずる。
用いられる顔料１０１、２０１、３０１は、蛍光物質か
ら発する波長を透過すると共に発光素子からの光を反射
するものである。特に、非不透明からなる結晶性フレー
ク基質上に金属酸化物層を被覆したものが好適に用いら
れる。このような構成にすれば、金属酸化物層の光の干
渉現象によって顔料に入射される入射光の一部が反射す
る。他方、その補色となる光が非不透明からなる結晶性
フレークを透過する。そのため、顔料はそれぞれ反射光
と透過光とを生ずる。
【００２２】本発明においては、発光素子からの可視光
を反射光として利用し、蛍光物質によって波長変換させ
た可視光を透過光として利用する。そのため、図３で本
発明の特徴を示すと、発光素子３０３からの可視光（図
３中の波線の矢印）は顔料３０１によって反射され蛍光
物質３０２により多く吸収されることとなる。他方、蛍
光物質３０２からの可視光（図３中の二点差線の矢印）
は、顔料３０１に多くが吸収されることなく透過するた
め全体としての発光出力が下がることもない。したがっ
て、蛍光物質３０２を利用して蛍光物質と同色形の色を
出すために、顔料３０１を加えることによって蛍光物質
３０２の使用量を少なくできる。また、蛍光物質３０２
の使用量が少ないために発光出力の低下をも抑制するこ
とができる。
を反射光として利用し、蛍光物質によって波長変換させ
た可視光を透過光として利用する。そのため、図３で本
発明の特徴を示すと、発光素子３０３からの可視光（図
３中の波線の矢印）は顔料３０１によって反射され蛍光
物質３０２により多く吸収されることとなる。他方、蛍
光物質３０２からの可視光（図３中の二点差線の矢印）
は、顔料３０１に多くが吸収されることなく透過するた
め全体としての発光出力が下がることもない。したがっ
て、蛍光物質３０２を利用して蛍光物質と同色形の色を
出すために、顔料３０１を加えることによって蛍光物質
３０２の使用量を少なくできる。また、蛍光物質３０２
の使用量が少ないために発光出力の低下をも抑制するこ
とができる。
【００２３】本発明に用いられる顔料としては、蛍光物
質から発する波長を透過すると共に前記発光素子からの
光を反射する種々の顔料を利用することができる。特
に、顔料には有機顔料と無機顔料がある。しかしなが
ら、窒化物半導体発光素子を利用し、直接接するなどの
発光素子近傍に配置させた場合は、発光素子の出力が大
きいため顔料自体の劣化が大きな問題となる。発光ダイ
オードに用いられる顔料は、樹脂などによって保護され
るものの内部に含まれた水分や外部から浸入した水分が
ある。また、駆動用の電気、さらには外来光などもあり
極めて厳しい環境下においても安定して使用できる必要
がある。そのため、無機顔料が好ましい。
質から発する波長を透過すると共に前記発光素子からの
光を反射する種々の顔料を利用することができる。特
に、顔料には有機顔料と無機顔料がある。しかしなが
ら、窒化物半導体発光素子を利用し、直接接するなどの
発光素子近傍に配置させた場合は、発光素子の出力が大
きいため顔料自体の劣化が大きな問題となる。発光ダイ
オードに用いられる顔料は、樹脂などによって保護され
るものの内部に含まれた水分や外部から浸入した水分が
ある。また、駆動用の電気、さらには外来光などもあり
極めて厳しい環境下においても安定して使用できる必要
がある。そのため、無機顔料が好ましい。
【００２４】このような顔料は本発明の蛍光物質と共に
モールド部材中に含有させても良いし、蛍光物質含有の
第一のモールド部材上に顔料が含有された第二のモール
ド部材上に配置させても良い。
モールド部材中に含有させても良いし、蛍光物質含有の
第一のモールド部材上に顔料が含有された第二のモール
ド部材上に配置させても良い。
【００２５】また、本発明の反射透過の効果を高めるた
めにはフレーム形状であることが好ましい。フレーム形
状とは、長さと幅が類似の大きさを持ち、それ以外の辺
よりも極めて大きい特色をもった粒子のことである。本
発明に好適なフレークとしては、大きい方の寸法が約２
から１５ミクロンであり、厚さが約０．０２から５ミク
ロンが好ましい。また、主な粒度は５μｍから１２５μ
ｍが好ましく、より好ましくは、１０μｍから６０μｍ
である。
めにはフレーム形状であることが好ましい。フレーム形
状とは、長さと幅が類似の大きさを持ち、それ以外の辺
よりも極めて大きい特色をもった粒子のことである。本
発明に好適なフレークとしては、大きい方の寸法が約２
から１５ミクロンであり、厚さが約０．０２から５ミク
ロンが好ましい。また、主な粒度は５μｍから１２５μ
ｍが好ましく、より好ましくは、１０μｍから６０μｍ
である。
【００２６】具体的には、非不透明フレーク状生成物と
して、雲母を利用して酸化チタン又は酸化ジルコニウム
で被覆したものが挙げられる。このように雲母で被覆し
た酸化チタンなど酸化物被膜の厚さを選択することで、
どの波長域で反射してどの波長域で透過するかを選択す
ることができる。より具体的には発光素子からの青色光
を反射して蛍光物質からの黄色光を透過させる場合、雲
母上に厚さが約６０ｎｍから８０ｎｍの厚みで酸化チタ
ンなどを付着させればよい。主な粒度は１０から６０μ
ｍが好ましい。酸化チタンの被覆率は約５２％が好まし
い。更に、酸化チタンや酸化ジルコニウム上に酸化鉄、
酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化クロムから選択され
る少なくとも一種の酸化物で被覆させることでこれらの
色を加えることもできる。
して、雲母を利用して酸化チタン又は酸化ジルコニウム
で被覆したものが挙げられる。このように雲母で被覆し
た酸化チタンなど酸化物被膜の厚さを選択することで、
どの波長域で反射してどの波長域で透過するかを選択す
ることができる。より具体的には発光素子からの青色光
を反射して蛍光物質からの黄色光を透過させる場合、雲
母上に厚さが約６０ｎｍから８０ｎｍの厚みで酸化チタ
ンなどを付着させればよい。主な粒度は１０から６０μ
ｍが好ましい。酸化チタンの被覆率は約５２％が好まし
い。更に、酸化チタンや酸化ジルコニウム上に酸化鉄、
酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化クロムから選択され
る少なくとも一種の酸化物で被覆させることでこれらの
色を加えることもできる。
【００２７】本発明に用いられる具体的顔料の一例とし
て、二酸化チタンで被覆した雲母の形成方法を示す。遊
離酸の含有量が０．００２から３Ｎである０．００１か
ら３モルのチタン塩水溶液と、０．０２５Ｎから１０Ｎ
の含水アルカリ金属塩基とを温度約５０から１００℃及
びｐＨ０．５から５．０である雲母を懸濁した液中に同
時に供給することで形成させることができる。
て、二酸化チタンで被覆した雲母の形成方法を示す。遊
離酸の含有量が０．００２から３Ｎである０．００１か
ら３モルのチタン塩水溶液と、０．０２５Ｎから１０Ｎ
の含水アルカリ金属塩基とを温度約５０から１００℃及
びｐＨ０．５から５．０である雲母を懸濁した液中に同
時に供給することで形成させることができる。
【００２８】（蛍光物質１０２、２０２、３０２）本発
明の発光ダイオードに用いられる蛍光物質は、セリウム
で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット
蛍光体、ユウロピウム及び／又はセリウムで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、ａＭｇＯ・ｂＬ
ｉ2Ｏ・Ｓｂ 2Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭ
ｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ
・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶ
n）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3から選択される少なくとも１種で
ある（但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ
≦０．０５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、０．００１≦ｆ
≦０．０５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦ｈ≦１、０．０
０３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１はＺｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａよ
り選択される少なくとも１種。ｊ＋ｋ＋ｌ＝１、０＜ｋ
≦０．４、０．００００１≦ｌ≦０．２、Ｍ２はＬａ、
Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される少なくとも１種。
０．５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、０．００１≦ｏ≦
０．５である。）。本願発明の発光ダイオードに用いら
れるフォトルミネセンス蛍光体１０２、２０２、３０２
は、半導体発光層から発光された可視光や紫外線で励起
されて発光するフォトルミネセンス蛍光体である。具体
的なフォトルミネセンス蛍光体例として、青色系が発光
可能な発光素子との補色により白色系が発光可能な蛍光
物質としてセリウムで付活されたイットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。また、Ｍｇ
5Ｌｉ6Ｓｂ6Ｏ13：ＭｎやＭｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎなどの蛍
光物質等、上述した蛍光物質を複数混合した蛍光物質を
も利用することができる。本発明においては、発光素子
からの光を受けて励起され、それよりも長波長の可視光
を発光可能な種々の蛍光物質を好適に利用することがで
きるものである。なお、より好適な蛍光物質としてセリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット系蛍光体について以下に示す。
明の発光ダイオードに用いられる蛍光物質は、セリウム
で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット
蛍光体、ユウロピウム及び／又はセリウムで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、ａＭｇＯ・ｂＬ
ｉ2Ｏ・Ｓｂ 2Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭ
ｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ
・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶ
n）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3から選択される少なくとも１種で
ある（但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ
≦０．０５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、０．００１≦ｆ
≦０．０５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦ｈ≦１、０．０
０３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１はＺｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａよ
り選択される少なくとも１種。ｊ＋ｋ＋ｌ＝１、０＜ｋ
≦０．４、０．００００１≦ｌ≦０．２、Ｍ２はＬａ、
Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される少なくとも１種。
０．５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、０．００１≦ｏ≦
０．５である。）。本願発明の発光ダイオードに用いら
れるフォトルミネセンス蛍光体１０２、２０２、３０２
は、半導体発光層から発光された可視光や紫外線で励起
されて発光するフォトルミネセンス蛍光体である。具体
的なフォトルミネセンス蛍光体例として、青色系が発光
可能な発光素子との補色により白色系が発光可能な蛍光
物質としてセリウムで付活されたイットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。また、Ｍｇ
5Ｌｉ6Ｓｂ6Ｏ13：ＭｎやＭｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎなどの蛍
光物質等、上述した蛍光物質を複数混合した蛍光物質を
も利用することができる。本発明においては、発光素子
からの光を受けて励起され、それよりも長波長の可視光
を発光可能な種々の蛍光物質を好適に利用することがで
きるものである。なお、より好適な蛍光物質としてセリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット系蛍光体について以下に示す。
【００２９】本明細書において、セリウムで付活された
イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は特
に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるい
は全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群
から選ばれる少なくとも１つの元素に置換し、あるい
は、アルミニウムの一部あるいは全体を、ＧａとＩｎの
何れか又は両方で置換する蛍光作用を発する蛍光体を含
む広い意味に使用する。
イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は特
に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるい
は全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群
から選ばれる少なくとも１つの元素に置換し、あるい
は、アルミニウムの一部あるいは全体を、ＧａとＩｎの
何れか又は両方で置換する蛍光作用を発する蛍光体を含
む広い意味に使用する。
【００３０】更に詳しくは、一般式（ＹzＧｄ1-z）3Ａ
ｌ5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォト
ルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ1-aＳｍa）3Ｒｅ
‘5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅ
は、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一
種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なく
とも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍
光体である。
ｌ5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォト
ルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ1-aＳｍa）3Ｒｅ
‘5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅ
は、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一
種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なく
とも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍
光体である。
【００３１】本発明に用いられる顔料と、フォトルミネ
センス蛍光体及び樹脂などとの比率や塗布、充填量を種
々調整すること及び発光素子の発光波長を選択すること
により白色を含め電球色など任意の色調を高輝度に提供
させることができる。
センス蛍光体及び樹脂などとの比率や塗布、充填量を種
々調整すること及び発光素子の発光波長を選択すること
により白色を含め電球色など任意の色調を高輝度に提供
させることができる。
【００３２】本発明に用いられる顔料及び／又はフォト
ルミネセンス蛍光体の分布は、顔料やフォトルミネセン
ス蛍光体を含有する部材、形成温度、粘度や顔料やフォ
トルミネセンス蛍光体の形状、粒度分布などを調整させ
ることによって種々形成させることができる。したがっ
て、使用条件などにより蛍光物質の分布濃度を、種々選
択することができる。なお、均一発光させるためには、
顔料と蛍光物質とが均一に分布していることが好ましい
が使用態様によって種々選択することができる。
ルミネセンス蛍光体の分布は、顔料やフォトルミネセン
ス蛍光体を含有する部材、形成温度、粘度や顔料やフォ
トルミネセンス蛍光体の形状、粒度分布などを調整させ
ることによって種々形成させることができる。したがっ
て、使用条件などにより蛍光物質の分布濃度を、種々選
択することができる。なお、均一発光させるためには、
顔料と蛍光物質とが均一に分布していることが好ましい
が使用態様によって種々選択することができる。
【００３３】本発明の顔料である酸化チタン又は酸化ジ
ルコニウムで被覆した雲母やセリウムで付活されたイッ
トリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、特に
ＬＥＤチップと接する、あるいは近接して配置され照射
強度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ-2以上１０Ｗ・ｃｍ-2
以下においても高効率に十分な耐光性を有し、優れた発
光特性の発光ダイオードとすることができる。
ルコニウムで被覆した雲母やセリウムで付活されたイッ
トリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、特に
ＬＥＤチップと接する、あるいは近接して配置され照射
強度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ-2以上１０Ｗ・ｃｍ-2
以下においても高効率に十分な耐光性を有し、優れた発
光特性の発光ダイオードとすることができる。
【００３４】この蛍光物質は、ガーネット構造のため、
熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５
０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピーク
も、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまですそを引くブ
ロードな発光スペクトルを持つ。
熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５
０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピーク
も、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまですそを引くブ
ロードな発光スペクトルを持つ。
【００３５】また、本願発明に用いられるフォトルミネ
センス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有
することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光
効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加によ
り、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も
長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が
必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成でき
る。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォト
ルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。
センス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有
することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光
効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加によ
り、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も
長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が
必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成でき
る。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォト
ルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。
【００３６】しかも、ガーネット構造を持ったイットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のう
ち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波
長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換
することで、発光波長が長波長側にシフトする。
ウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のう
ち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波
長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換
することで、発光波長が長波長側にシフトする。
【００３７】ＡｌをＧａに置換させる場合、発光効率と
発光波長を考慮してＡｌ：Ｇａ＝６：４から１：１の間
の比率に設定することが好ましい。同様に、Ｙの一部を
Ｇｄで置換することはＹ：Ｇｄ＝９：１から１：９の範
囲の比率に設定することが好ましく、４：１から２：３
の範囲に設定することがより好ましい。Ｇｄへの置換が
２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくな
る。また、Ｇｄへの置換が６割以上では、赤み成分が増
えるものの輝度が急激に低下する傾向にある。特に、Ｌ
ＥＤチップの発光波長によるがイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光体の組成のうちＹ：Ｇｄ＝４：
１から２：３の範囲とすることにより１種類のイットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を用いて黒体
放射軌跡におおよそ沿って白色光が発光可能な発光ダイ
オードとすることができる。なお、Ｙ：Ｇｄ＝２：３よ
り多く、１：４では輝度が低くなるものの電球色が発光
可能な発光ダイオードとすることができる。また、Ｃｅ
の含有（置換）は、０．００３から０．５が好ましい。
発光波長を考慮してＡｌ：Ｇａ＝６：４から１：１の間
の比率に設定することが好ましい。同様に、Ｙの一部を
Ｇｄで置換することはＹ：Ｇｄ＝９：１から１：９の範
囲の比率に設定することが好ましく、４：１から２：３
の範囲に設定することがより好ましい。Ｇｄへの置換が
２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくな
る。また、Ｇｄへの置換が６割以上では、赤み成分が増
えるものの輝度が急激に低下する傾向にある。特に、Ｌ
ＥＤチップの発光波長によるがイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光体の組成のうちＹ：Ｇｄ＝４：
１から２：３の範囲とすることにより１種類のイットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を用いて黒体
放射軌跡におおよそ沿って白色光が発光可能な発光ダイ
オードとすることができる。なお、Ｙ：Ｇｄ＝２：３よ
り多く、１：４では輝度が低くなるものの電球色が発光
可能な発光ダイオードとすることができる。また、Ｃｅ
の含有（置換）は、０．００３から０．５が好ましい。
【００３８】本願発明のフォトルミネセンス蛍光体は、
このように組成を変化することで発光色を連続的に調節
することが可能である。また、２５４ｎｍや３６５ｎｍ
などのＨｇ輝線ではほとんど励起されず４５０ｎｍ付近
などの青色系ＬＥＤチップからの光による励起効率が高
い。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続
的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を白色系
の発光に変換するための理想条件を備えており、本発明
の顔料との相性も極めて優れている。
このように組成を変化することで発光色を連続的に調節
することが可能である。また、２５４ｎｍや３６５ｎｍ
などのＨｇ輝線ではほとんど励起されず４５０ｎｍ付近
などの青色系ＬＥＤチップからの光による励起効率が高
い。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続
的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を白色系
の発光に変換するための理想条件を備えており、本発明
の顔料との相性も極めて優れている。
【００３９】このようなフォトルミネセンス蛍光体は、
Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ａｌ及びＧａの原料として酸化物、又
は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを
化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇ
ｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解
液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物
と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合
原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウ
ム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３
５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼
成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗
浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができ
る。
Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ａｌ及びＧａの原料として酸化物、又
は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを
化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇ
ｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解
液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物
と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合
原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウ
ム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３
５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼
成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗
浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができ
る。
【００４０】本願発明の発光ダイオードにおいて、この
ようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上のセリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
ようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上のセリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
【００４１】他にも青色、青緑色や緑色を吸収して赤色
が発光可能な蛍光物質である、ユウロピウム及び／又は
セリウムで付活されたサファイア（酸化アルミニウム）
蛍光体やユウロピウム及び／又はセリウムで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体（オキシナ
イトライド蛍光硝子）などが挙げられる。これらの蛍光
体を利用して、発光素子からの光と蛍光体からの光の混
色により白色光を得ることもできる。
が発光可能な蛍光物質である、ユウロピウム及び／又は
セリウムで付活されたサファイア（酸化アルミニウム）
蛍光体やユウロピウム及び／又はセリウムで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体（オキシナ
イトライド蛍光硝子）などが挙げられる。これらの蛍光
体を利用して、発光素子からの光と蛍光体からの光の混
色により白色光を得ることもできる。
【００４２】ユウロピウム及び／又はセリウムで付活さ
れた窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体は、酸
化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化珪素及び酸化
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。成型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６５０ｎｍ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Ｃ
ａ-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。
れた窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体は、酸
化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化珪素及び酸化
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。成型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６５０ｎｍ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Ｃ
ａ-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。
【００４３】なお、ユウロピウム及び／又はセリウムで
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、Ｚ
ｎ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と、約
５８０ｎｍ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。
付活されたＣａ-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、Ｚ
ｎ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と、約
５８０ｎｍ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。
【００４４】また、上述のＣｅで付活されたＹＡＧ系蛍
光体とユウロピウム及び／又はセリウムで付活された窒
素含有Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光
硝子とを組み合わせることにより青色系が発光可能な発
光素子を利用してＲＧＢ（赤色、緑色、青色）成分を高
輝度に含む極めて演色性の高い発光ダイオードを形成さ
せることもできる。このため、所望の顔料を添加するだ
けで任意の中間色も極めて簡単に形成させることができ
る。
光体とユウロピウム及び／又はセリウムで付活された窒
素含有Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光
硝子とを組み合わせることにより青色系が発光可能な発
光素子を利用してＲＧＢ（赤色、緑色、青色）成分を高
輝度に含む極めて演色性の高い発光ダイオードを形成さ
せることもできる。このため、所望の顔料を添加するだ
けで任意の中間色も極めて簡単に形成させることができ
る。
【００４５】また、ａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：
ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈ
ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・Ｔｉ
Ｏ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2
Ｏ3などの蛍光物質を利用することで、発光素子から放
出された高エネルギー光を長時間近傍で高輝度照射した
場合であっても発光色の色ズレや発光輝度の低下が極め
て少ない赤色系の発光波長成分である長波長成分を高輝
度に有する発光ダイオードを形成させることができる
（但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ≦
０．０５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、０．００１≦ｆ≦
０．０５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦ｈ≦１、０．００
３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１はＺｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａより
選択される少なくとも１種。ｊ＋ｋ＋ｌ＝１、０＜ｋ≦
０．４、０．００００１≦ｌ≦０．２、Ｍ２はＬａ、
Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される少なくとも１種。
０．５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、０．００１≦ｏ≦
０．５である。）。
ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈ
ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・Ｔｉ
Ｏ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2
Ｏ3などの蛍光物質を利用することで、発光素子から放
出された高エネルギー光を長時間近傍で高輝度照射した
場合であっても発光色の色ズレや発光輝度の低下が極め
て少ない赤色系の発光波長成分である長波長成分を高輝
度に有する発光ダイオードを形成させることができる
（但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ≦
０．０５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、０．００１≦ｆ≦
０．０５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦ｈ≦１、０．００
３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１はＺｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａより
選択される少なくとも１種。ｊ＋ｋ＋ｌ＝１、０＜ｋ≦
０．４、０．００００１≦ｌ≦０．２、Ｍ２はＬａ、
Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される少なくとも１種。
０．５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、０．００１≦ｏ≦
０．５である。）。
【００４６】本発明において、上述した蛍光物質を複数
用いることにより、発光装置からの光のＲＧＢ波長成分
を増やすことや赤色の発光波長を含む種々の発光色を発
光させることができる。例えば、Ｍｇ2ＴｉＯ4蛍光体、
及びセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット系蛍光体を、本発明の顔料と共に用いると
により、より赤みの強い発光成分を含んだ白色系又は黄
色系の中間色を、少量の蛍光物質量で高輝度に得ること
ができる。本発明においては何れの蛍光体も無機蛍光体
であり、有機の光散乱剤やＳｉＯ2などを利用して高コ
ントラストと優れた量産性が両立した発光ダイオードを
形成させることができる。
用いることにより、発光装置からの光のＲＧＢ波長成分
を増やすことや赤色の発光波長を含む種々の発光色を発
光させることができる。例えば、Ｍｇ2ＴｉＯ4蛍光体、
及びセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット系蛍光体を、本発明の顔料と共に用いると
により、より赤みの強い発光成分を含んだ白色系又は黄
色系の中間色を、少量の蛍光物質量で高輝度に得ること
ができる。本発明においては何れの蛍光体も無機蛍光体
であり、有機の光散乱剤やＳｉＯ2などを利用して高コ
ントラストと優れた量産性が両立した発光ダイオードを
形成させることができる。
【００４７】（発光素子１０３，２０３、３０３）発光
素子であるＬＥＤチップ１０３，２０３、３０３は、図
１に代表されるように、透光性部材に埋設されることが
好ましい。本願発明の発光ダイオードに用いられるＬＥ
Ｄチップとは、セリウムで付活されたイットリウム・ア
ルミニウム・ガーネット系蛍光体を効率良く励起できる
窒化物系化合物半導体である。ここで、窒化物系化合物
半導体（一般式ＩｎiＧａjＡｌkＮ、但し、０≦ｉ、０
≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）としては、ＩｎＧａＮ
や各種不純物がドープされたＧａＮを始め、種々のもの
が含まれる。発光素子であるＬＥＤチップは、ＭＯＣＶ
Ｄ法等により基板上にＩｎＧａＮやＧａＮ等の半導体を
発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩ
Ｓ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、
ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられ
る。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種
々選択することができる。また、半導体活性層を量子効
果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量
子井戸構造とすることもできる。特に、本願発明におい
ては、ＬＥＤチップの活性層をＩｎＧａＮからなる多重
量子井戸構造とすることにより、フォトルミネセンス蛍
光体の劣化がなく、より高輝度に発光する発光ダイオー
ドとして利用することができる。
素子であるＬＥＤチップ１０３，２０３、３０３は、図
１に代表されるように、透光性部材に埋設されることが
好ましい。本願発明の発光ダイオードに用いられるＬＥ
Ｄチップとは、セリウムで付活されたイットリウム・ア
ルミニウム・ガーネット系蛍光体を効率良く励起できる
窒化物系化合物半導体である。ここで、窒化物系化合物
半導体（一般式ＩｎiＧａjＡｌkＮ、但し、０≦ｉ、０
≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）としては、ＩｎＧａＮ
や各種不純物がドープされたＧａＮを始め、種々のもの
が含まれる。発光素子であるＬＥＤチップは、ＭＯＣＶ
Ｄ法等により基板上にＩｎＧａＮやＧａＮ等の半導体を
発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩ
Ｓ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、
ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられ
る。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種
々選択することができる。また、半導体活性層を量子効
果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量
子井戸構造とすることもできる。特に、本願発明におい
ては、ＬＥＤチップの活性層をＩｎＧａＮからなる多重
量子井戸構造とすることにより、フォトルミネセンス蛍
光体の劣化がなく、より高輝度に発光する発光ダイオー
ドとして利用することができる。
【００４８】窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガ
リウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用いるこ
とが好ましい。このサファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ
等のバッファー層を形成し、その上にｐｎ接合を有する
窒化ガリウム半導体を形成させる。窒化ガリウム系半導
体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。
発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化ガリウム半導
体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。
一方、ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｐ
型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、
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ｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線
照射やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ま
しい。エッチングなどによりｐ型半導体及びｎ型半導体
の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング
法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成
させる。
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガ
リウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用いるこ
とが好ましい。このサファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ
等のバッファー層を形成し、その上にｐｎ接合を有する
窒化ガリウム半導体を形成させる。窒化ガリウム系半導
体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。
発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化ガリウム半導
体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。
一方、ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｐ
型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、
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ｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線
照射やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ま
しい。エッチングなどによりｐ型半導体及びｎ型半導体
の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング
法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成
させる。
【００４９】次に、形成された半導体ウエハー等をダイ
ヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシン
グソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも
広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によ
って半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモ
ンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウ
エハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば
碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導
体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして
窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップを形成
させることができる。
ヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシン
グソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも
広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によ
って半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモ
ンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウ
エハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば
碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導
体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして
窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップを形成
させることができる。
【００５０】本願発明の発光ダイオードにおいて、セリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット蛍光体を発光させる場合は、フォトルミネセンス蛍
光体との補色関係や樹脂劣化等を考慮して発光素子の主
発光ピーク波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲
にあることが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下
がより好ましい。ＬＥＤチップとフォトルミネセンス蛍
光体との効率をそれぞれより向上させるためには、４５
０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の範囲にあることががさらに
好ましい。なお、本願発明のＬＥＤチップにくわえて、
蛍光物質を励起しないＬＥＤチップを一緒に用いること
もできる。また、発光素子として半導体レーザーを利用
することもできる。
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット蛍光体を発光させる場合は、フォトルミネセンス蛍
光体との補色関係や樹脂劣化等を考慮して発光素子の主
発光ピーク波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲
にあることが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下
がより好ましい。ＬＥＤチップとフォトルミネセンス蛍
光体との効率をそれぞれより向上させるためには、４５
０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の範囲にあることががさらに
好ましい。なお、本願発明のＬＥＤチップにくわえて、
蛍光物質を励起しないＬＥＤチップを一緒に用いること
もできる。また、発光素子として半導体レーザーを利用
することもできる。
【００５１】（透光性部材１１１、２１１、３１１）本
発明に好適に用いられる透光性部材１１１、２１１、３
１１とは、ＬＥＤチップからの発光の少なくとも一部を
反射すると共にフォトルミネセンス蛍光物質からの光の
少なくとも一部を透過する顔料が含有されるものであ
る。透光性部材の具体的材料としては、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹
脂やガラスなどが好適に用いられる。また、顔料と共に
フォトルミネセンス蛍光体を含有させても良い。更に、
顔料及びフォトルミネッセンス蛍光体にくわえて拡散材
を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、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。特に、酸化珪素を高輝度蛍光物
質と共に用いた場合、信頼性及び色ムラが大きく改善さ
れ、色調がより収束される傾向にある。これらの透光性
部材をモールド部材としてＬＥＤチップ上に配置させて
も良いし、ダイボンド樹脂として利用することもでき
る。また、他の透明な部材を介して、顔料及び蛍光物質
が含有された透光部材を配置させても良い。
発明に好適に用いられる透光性部材１１１、２１１、３
１１とは、ＬＥＤチップからの発光の少なくとも一部を
反射すると共にフォトルミネセンス蛍光物質からの光の
少なくとも一部を透過する顔料が含有されるものであ
る。透光性部材の具体的材料としては、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹
脂やガラスなどが好適に用いられる。また、顔料と共に
フォトルミネセンス蛍光体を含有させても良い。更に、
顔料及びフォトルミネッセンス蛍光体にくわえて拡散材
を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、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。特に、酸化珪素を高輝度蛍光物
質と共に用いた場合、信頼性及び色ムラが大きく改善さ
れ、色調がより収束される傾向にある。これらの透光性
部材をモールド部材としてＬＥＤチップ上に配置させて
も良いし、ダイボンド樹脂として利用することもでき
る。また、他の透明な部材を介して、顔料及び蛍光物質
が含有された透光部材を配置させても良い。
【００５２】（リード電極１０５、１０６、２０５、２
０６、３０５、３０６）本発明のリード電極１０５、１
０６、２０５、２０６、３０５、３０６は、ＬＥＤチッ
プの各電極と電気的に接続させたものであり、発光ダイ
オードの形態によって種々の形状を取ることができる。
具体的には、砲弾型の発光ダイオードでは、ＬＥＤチッ
プ及び顔料、蛍光物質を配置させることができるマウン
ト・リードと、ＬＥＤチップの他方の電極とを金線など
によって、電気的に接続させたインナー・リードで構成
することができる。また、ＳＭＤ型ＬＥＤなどの場合
は、一対の金属板をリード電極として構成することがで
きる。
０６、３０５、３０６）本発明のリード電極１０５、１
０６、２０５、２０６、３０５、３０６は、ＬＥＤチッ
プの各電極と電気的に接続させたものであり、発光ダイ
オードの形態によって種々の形状を取ることができる。
具体的には、砲弾型の発光ダイオードでは、ＬＥＤチッ
プ及び顔料、蛍光物質を配置させることができるマウン
ト・リードと、ＬＥＤチップの他方の電極とを金線など
によって、電気的に接続させたインナー・リードで構成
することができる。また、ＳＭＤ型ＬＥＤなどの場合
は、一対の金属板をリード電極として構成することがで
きる。
【００５３】これらリード電極は、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
良いことが求められる。具体的材料としては、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。以下、本発明の実施例
について詳述するがこれのみに限られるものでないこと
は言うまでもない。
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
良いことが求められる。具体的材料としては、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。以下、本発明の実施例
について詳述するがこれのみに限られるものでないこと
は言うまでもない。
【００５４】
【実施例】（実施例１）本発明の発光ダイオードとし
て、図１の如き長波長変換型のＳＭＤ型発光ダイオード
１００を形成させる。発光素子１０３として、ＩｎＧａ
Ｎからなる発光層を有し主発光ピークが４７０ｎｍのＬ
ＥＤチップを用いる。ＬＥＤチップは、ＭＯＣＶＤ法を
利用して形成する。具体的には、反応室内に洗浄したサ
ファイア基板を配置させる。反応ガスとして、ＴＭＧ
（トリメチル）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）
ガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、アンモ
ニアガス及びキャリアガスとして水素ガス、さらには不
純物ガスとしてシランガス及びシクロペンタジアマグネ
シウムを利用して成膜させる。
て、図１の如き長波長変換型のＳＭＤ型発光ダイオード
１００を形成させる。発光素子１０３として、ＩｎＧａ
Ｎからなる発光層を有し主発光ピークが４７０ｎｍのＬ
ＥＤチップを用いる。ＬＥＤチップは、ＭＯＣＶＤ法を
利用して形成する。具体的には、反応室内に洗浄したサ
ファイア基板を配置させる。反応ガスとして、ＴＭＧ
（トリメチル）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）
ガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、アンモ
ニアガス及びキャリアガスとして水素ガス、さらには不
純物ガスとしてシランガス及びシクロペンタジアマグネ
シウムを利用して成膜させる。
【００５５】発光素子の層構成として、サファイア基板
上に低温バッファ層であるＧａＮ、結晶性を向上させる
ノンドープＧａＮ（厚さ約１５０００Å）、電極が形成
されｎ型コンタクト層として働くＳｉドープのＧａＮ
（厚さ約２１６５０Å）、結晶性を向上させるノンドー
プのＧａＮ（厚さ約３０００Å）、ｎ型クラッド層とし
てノンドープのＧａＮ（厚さ約５０Å）、Ｓｉをドープ
したＧａＮ（厚さ約３００Å）の超格子からなる多層
膜、その上に形成される発光層の結晶性を向上させる、
ノンドープのＧａＮ（厚さ約４０Å）と、ノンドープの
ＩｎＧａＮ（厚さ約２０Å）の超格子からなる多層膜、
多重量子井戸構造からなる発光層として、ノンドープの
ＧａＮ（厚さ約２００Å）と、ＩｎＧａＮ（厚さ約２０
Å）の多層膜、ｐ型コンタクト層として働くＭｇがドー
プされたＩｎＧａＮ（厚さ約２５Å）とＭｇがドープさ
れたＧａＡｌＮ（厚さ約４０Å）の超格子からなる多層
膜及びｐ型コンタクト層であるＭｇがドープされたＧａ
Ｎ（厚さ約１２００Å）を成膜させる。
上に低温バッファ層であるＧａＮ、結晶性を向上させる
ノンドープＧａＮ（厚さ約１５０００Å）、電極が形成
されｎ型コンタクト層として働くＳｉドープのＧａＮ
（厚さ約２１６５０Å）、結晶性を向上させるノンドー
プのＧａＮ（厚さ約３０００Å）、ｎ型クラッド層とし
てノンドープのＧａＮ（厚さ約５０Å）、Ｓｉをドープ
したＧａＮ（厚さ約３００Å）の超格子からなる多層
膜、その上に形成される発光層の結晶性を向上させる、
ノンドープのＧａＮ（厚さ約４０Å）と、ノンドープの
ＩｎＧａＮ（厚さ約２０Å）の超格子からなる多層膜、
多重量子井戸構造からなる発光層として、ノンドープの
ＧａＮ（厚さ約２００Å）と、ＩｎＧａＮ（厚さ約２０
Å）の多層膜、ｐ型コンタクト層として働くＭｇがドー
プされたＩｎＧａＮ（厚さ約２５Å）とＭｇがドープさ
れたＧａＡｌＮ（厚さ約４０Å）の超格子からなる多層
膜及びｐ型コンタクト層であるＭｇがドープされたＧａ
Ｎ（厚さ約１２００Å）を成膜させる。
【００５６】こうして成膜した窒化物半導体が成膜され
た半導体ウエハを部分的にエッチングして、ｐ型及びｎ
型コンタクト層を露出させる。スパッタリング法を利用
して、各コンタクト層上にｎ型及びｐ型の電極を形成さ
せた後に、個々の発光素子に分割して青色が発光可能な
ＬＥＤチップを形成させる。
た半導体ウエハを部分的にエッチングして、ｐ型及びｎ
型コンタクト層を露出させる。スパッタリング法を利用
して、各コンタクト層上にｎ型及びｐ型の電極を形成さ
せた後に、個々の発光素子に分割して青色が発光可能な
ＬＥＤチップを形成させる。
【００５７】つぎに、本発明の顔料１０１として、遊離
酸の含有量が０．３Ｎである０．０３モルのチタン塩水
溶液と、０．２１Ｎの含水アルカリ金属塩基とを温度約
７５℃及びｐＨ３．５である雲母を懸濁した液中に同時
に供給し二酸化チタンで被覆した雲母を形成させる。雲
母を被覆する二酸化チタンは約７０ｎｍの厚みで被覆さ
れている。これによって、顔料は青色光を反射し黄色光
を透過する。更に、本発明に用いられる蛍光物質１０２
は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ及びＡｌの原料として酸化物になる
化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して
原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学
量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼
成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混
合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化
アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、
空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間
焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルし
て、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ること
ができる。こうして、（Ｙ0.8Ｇｄ0.2）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃ
ｅを本発明の蛍光物質として形成させる。
酸の含有量が０．３Ｎである０．０３モルのチタン塩水
溶液と、０．２１Ｎの含水アルカリ金属塩基とを温度約
７５℃及びｐＨ３．５である雲母を懸濁した液中に同時
に供給し二酸化チタンで被覆した雲母を形成させる。雲
母を被覆する二酸化チタンは約７０ｎｍの厚みで被覆さ
れている。これによって、顔料は青色光を反射し黄色光
を透過する。更に、本発明に用いられる蛍光物質１０２
は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ及びＡｌの原料として酸化物になる
化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して
原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学
量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼
成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混
合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化
アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、
空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間
焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルし
て、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ること
ができる。こうして、（Ｙ0.8Ｇｄ0.2）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃ
ｅを本発明の蛍光物質として形成させる。
【００５８】顔料１ｗｔ％、蛍光物質２０ｗｔ％を透光
性部材１１１であるシリコーン樹脂に含有させる。この
シリコーン樹脂をＬＥＤチップが金線１０７で一対のリ
ード電極１０５，１０６に接続させた筐体の凹部１０９
内に充填し硬化させて発光ダイオードを形成させる。こ
れによって、ＣＩＥの色度表でｘ、ｙ＝（０．４６、
０．５０）の黄色光が高輝度に発光可能な発光ダイオー
ドとすることができる。
性部材１１１であるシリコーン樹脂に含有させる。この
シリコーン樹脂をＬＥＤチップが金線１０７で一対のリ
ード電極１０５，１０６に接続させた筐体の凹部１０９
内に充填し硬化させて発光ダイオードを形成させる。こ
れによって、ＣＩＥの色度表でｘ、ｙ＝（０．４６、
０．５０）の黄色光が高輝度に発光可能な発光ダイオー
ドとすることができる。
【００５９】（比較例１）本発明の顔料を添加しない以
外は同様にして、同様の色度点となる発光ダイオードを
形成させる。同様の色度点とするためには、蛍光物質の
含有量は５０ｗｔ％にもなり、実施例１の出力の約５０
％に低下する。これによって、本発明の発光ダイオード
が白色系など色純度の低い長波長側においても高輝度に
発光可能なことが分かる。
外は同様にして、同様の色度点となる発光ダイオードを
形成させる。同様の色度点とするためには、蛍光物質の
含有量は５０ｗｔ％にもなり、実施例１の出力の約５０
％に低下する。これによって、本発明の発光ダイオード
が白色系など色純度の低い長波長側においても高輝度に
発光可能なことが分かる。
【００６０】（実施例２）同じ励起光源の可視発光スペ
クトルで異なる色が発光可能である、（Ｙ0.995Ｇｄ
0.005）3Ａｌ5Ｏ12：ＣｅとＥｕ及びＣｒで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体の２種類の
蛍光体を用いる以外は、実施例１と同様にして発光ダイ
オードを形成させる。これによって、実施例１よりも高
いコントラスト比を得られる発光ダイオードとすること
ができる。
クトルで異なる色が発光可能である、（Ｙ0.995Ｇｄ
0.005）3Ａｌ5Ｏ12：ＣｅとＥｕ及びＣｒで付活された
窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体の２種類の
蛍光体を用いる以外は、実施例１と同様にして発光ダイ
オードを形成させる。これによって、実施例１よりも高
いコントラスト比を得られる発光ダイオードとすること
ができる。
【００６１】（実施例３）実施例１で用いた蛍光物質の
量を一定にしつつ、実施例１で用いた顔料の量を４．０
ｗｔ％から５．０ｗｔ％、６．０ｗｔ％、７．０ｗｔ％
まで、変化させた発光ダイオードを形成させたところ、
顔料の量を増やすにしたがって、発光出力を低下させる
ことなく赤色系に色調が変わる。
量を一定にしつつ、実施例１で用いた顔料の量を４．０
ｗｔ％から５．０ｗｔ％、６．０ｗｔ％、７．０ｗｔ％
まで、変化させた発光ダイオードを形成させたところ、
顔料の量を増やすにしたがって、発光出力を低下させる
ことなく赤色系に色調が変わる。
【００６２】（実施例４）蛍光物質３０ｗｔ％を透光性
部材１１１であるシリコーン樹脂に含有させ、前記蛍光
物質の量を一定にしつつ、実施例１と同様の顔料の酸化
チタン表面に酸化鉄を被覆した被覆顔料を０．１ｗｔ％
から０．２ｗｔ％、０．３ｗｔ％まで変化させて含有さ
せて発光ダイオードを形成する。なお、酸化鉄の被覆率
は約２２％であり、本実施例で用いる被覆顔料は、赤味
のある金色の光沢を有する。被覆顔料の量を増やすにし
たがって、発光出力を低下させることなく黄色からアン
バー、赤色系へと色調が変化する。
部材１１１であるシリコーン樹脂に含有させ、前記蛍光
物質の量を一定にしつつ、実施例１と同様の顔料の酸化
チタン表面に酸化鉄を被覆した被覆顔料を０．１ｗｔ％
から０．２ｗｔ％、０．３ｗｔ％まで変化させて含有さ
せて発光ダイオードを形成する。なお、酸化鉄の被覆率
は約２２％であり、本実施例で用いる被覆顔料は、赤味
のある金色の光沢を有する。被覆顔料の量を増やすにし
たがって、発光出力を低下させることなく黄色からアン
バー、赤色系へと色調が変化する。
【００６３】（実施例５）蛍光物質として、同じ励起光
源の可視発光スペクトルで異なる色が発光可能である、
Ｍｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎ蛍光体及び（Ｙ0.995Ｇｄ0.005）3
Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体の２種類の蛍光物質を用い、実
施例４と同様の被覆顔料を用いる以外は実施例１と同様
にして発光ダイオードを形成すると、アンバーの光が高
輝度及び高出力で発光可能な発光ダイオードとすること
ができる。また、酸化鉄の被覆率を変化させることによ
り赤色系又は緑色系の黄色、ピンク系の中間色、アンバ
ー、及び紫色と、様々な発光色を得ることが可能であ
る。
源の可視発光スペクトルで異なる色が発光可能である、
Ｍｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎ蛍光体及び（Ｙ0.995Ｇｄ0.005）3
Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体の２種類の蛍光物質を用い、実
施例４と同様の被覆顔料を用いる以外は実施例１と同様
にして発光ダイオードを形成すると、アンバーの光が高
輝度及び高出力で発光可能な発光ダイオードとすること
ができる。また、酸化鉄の被覆率を変化させることによ
り赤色系又は緑色系の黄色、ピンク系の中間色、アンバ
ー、及び紫色と、様々な発光色を得ることが可能であ
る。
【００６４】（実施例６）本発明の発光ダイオードとし
て、図２のごときＳＭＤ型発光ダイオードを形成させ
た。本実施例では、実施例４と同様の被覆顔料を用い
る。形成された発光ダイオードは、深さ約６００μｍの
キャビティ２０９内に金線２０７でリード電極２０５、
２０６とワイヤーボンディングさせた実施例１と同等の
ＬＥＤチップ２０３が配置されている。ＬＥＤチップ２
０３上には、シリコーン樹脂２１２中にＹＡＧ：Ｃｅ蛍
光体２０２を１０ｗｔ％含有させたものを塗布硬化させ
る。次に、ＬＥＤチップがＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体が入った
蛍光層で被覆された上に、シリコーン樹脂２１１中に雲
母を酸化チタン及び酸化鉄で被覆させた顔料２０１を２
ｗｔ％含有させたもので塗布硬化させた。結果的には、
キャビティー内に、厚さ約４５０μｍの蛍光体層と、厚
さ約１５０μｍの顔料層が形成された。この発光ダイオ
ードのリード電極２０５、２０６に電流を流したとこ
ろ、ピンク色が発光可能な発光ダイオードとすることが
できる。この実施例は、実施例１の発光ダイオードに比
べ出力が高いが、量産性は低下する。
て、図２のごときＳＭＤ型発光ダイオードを形成させ
た。本実施例では、実施例４と同様の被覆顔料を用い
る。形成された発光ダイオードは、深さ約６００μｍの
キャビティ２０９内に金線２０７でリード電極２０５、
２０６とワイヤーボンディングさせた実施例１と同等の
ＬＥＤチップ２０３が配置されている。ＬＥＤチップ２
０３上には、シリコーン樹脂２１２中にＹＡＧ：Ｃｅ蛍
光体２０２を１０ｗｔ％含有させたものを塗布硬化させ
る。次に、ＬＥＤチップがＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体が入った
蛍光層で被覆された上に、シリコーン樹脂２１１中に雲
母を酸化チタン及び酸化鉄で被覆させた顔料２０１を２
ｗｔ％含有させたもので塗布硬化させた。結果的には、
キャビティー内に、厚さ約４５０μｍの蛍光体層と、厚
さ約１５０μｍの顔料層が形成された。この発光ダイオ
ードのリード電極２０５、２０６に電流を流したとこ
ろ、ピンク色が発光可能な発光ダイオードとすることが
できる。この実施例は、実施例１の発光ダイオードに比
べ出力が高いが、量産性は低下する。
【００６５】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードでは、特に、４
５０ｎｍから４７０ｎｍの青色ＬＥＤで励起する蛍光物
質を使用して、励起された波長のみを封止部材としても
働く透光性部材の外部へと放出する無機顔料とで構成さ
せる。そのため、青色を発光するＬＥＤより比較的簡単
に緑色、黄色、橙又は赤色発光の発光ダイオードを形成
することができる。また、この波長は封止樹脂などに混
合する蛍光物質と無機顔料が同一でも量を変更するだけ
で変化させることができ、従来のＬＥＤにはない、色純
度の低いピンクなどの中間色系、及び紫色の発光も可能
となる。つまり、本発明で選択された蛍光物質及び顔料
を発光ダイオードに用いることにより、それらの混合割
合を調整するだけで、簡単にＣＩＥ色度図の馬蹄形内の
ほとんどの色を発光させることが可能となる。
５０ｎｍから４７０ｎｍの青色ＬＥＤで励起する蛍光物
質を使用して、励起された波長のみを封止部材としても
働く透光性部材の外部へと放出する無機顔料とで構成さ
せる。そのため、青色を発光するＬＥＤより比較的簡単
に緑色、黄色、橙又は赤色発光の発光ダイオードを形成
することができる。また、この波長は封止樹脂などに混
合する蛍光物質と無機顔料が同一でも量を変更するだけ
で変化させることができ、従来のＬＥＤにはない、色純
度の低いピンクなどの中間色系、及び紫色の発光も可能
となる。つまり、本発明で選択された蛍光物質及び顔料
を発光ダイオードに用いることにより、それらの混合割
合を調整するだけで、簡単にＣＩＥ色度図の馬蹄形内の
ほとんどの色を発光させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＳＭＤ型発光ダイオードの模式的断
面図である。
面図である。
【図２】 本発明の他のＳＭＤ型発光ダイオードの模式
的断面図である。
的断面図である。
【図３】 本発明の別のＳＭＤ型発光ダイオードの模式
的断面図である。
的断面図である。
【図４】 本発明と比較のために示した砲弾型発光ダイ
オードの模式的断面図である。
オードの模式的断面図である。
１００…ＳＭＤ型発光ダイオード １０１…蛍光物質から発する波長を透過すると共に発光
素子からの光を反射する顔料 １０２…蛍光物質 １０３…ＬＥＤチップ １０４…基板 １０５、１０６…リード電極 １０７…金線 １０８…ダイボンド樹脂 １０９…キャビティ １１１…透光性部材 ２００…ＳＭＤ型発光ダイオード ２０１…蛍光物質から発する波長を透過すると共に発光
素子からの光を反射する顔料 ２０２…蛍光物質 ２０３…ＬＥＤチップ ２０４…基板 ２０５、２０６…リード電極 ２０７…金線 ２０８…ダイボンド樹脂 ２０９…キャビティ ２１１…顔料が添加された透光性部材 ２１２…蛍光物質が添加された透光性部材 ３００…ＳＭＤ型発光ダイオード ３０１…蛍光物質から発する波長を透過すると共に発光
素子からの光を反射する顔料 ３０２…蛍光物質 ３０３…フリップチップ型ＬＥＤチップ ３０４…基板 ３０５、３０６…リード電極 ３０７…半田など導電性部材 ３１１…顔料や蛍光物質が含有された透光性部材 ４００…砲弾型発光ダイオード ４０３…ＬＥＤチップ ４０４…凸レンズ状透光性樹脂 ４０５、４０６…リード電極 ４０７…金線 ４１１…蛍光物質が添加された透光性部材
素子からの光を反射する顔料 １０２…蛍光物質 １０３…ＬＥＤチップ １０４…基板 １０５、１０６…リード電極 １０７…金線 １０８…ダイボンド樹脂 １０９…キャビティ １１１…透光性部材 ２００…ＳＭＤ型発光ダイオード ２０１…蛍光物質から発する波長を透過すると共に発光
素子からの光を反射する顔料 ２０２…蛍光物質 ２０３…ＬＥＤチップ ２０４…基板 ２０５、２０６…リード電極 ２０７…金線 ２０８…ダイボンド樹脂 ２０９…キャビティ ２１１…顔料が添加された透光性部材 ２１２…蛍光物質が添加された透光性部材 ３００…ＳＭＤ型発光ダイオード ３０１…蛍光物質から発する波長を透過すると共に発光
素子からの光を反射する顔料 ３０２…蛍光物質 ３０３…フリップチップ型ＬＥＤチップ ３０４…基板 ３０５、３０６…リード電極 ３０７…半田など導電性部材 ３１１…顔料や蛍光物質が含有された透光性部材 ４００…砲弾型発光ダイオード ４０３…ＬＥＤチップ ４０４…凸レンズ状透光性樹脂 ４０５、４０６…リード電極 ４０７…金線 ４１１…蛍光物質が添加された透光性部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 11/66 ＣＰＴ Ｃ０９Ｋ 11/66 ＣＰＴ 11/74 ＣＰＺ 11/74 ＣＰＺ 11/80 ＣＰＭ 11/80 ＣＰＭ 11/83 ＣＱＡ 11/83 ＣＱＡ Ｆターム(参考） 4H001 CA04 CC15 XA03 XA08 XA09 XA12 XA13 XA14 XA15 XA20 XA21 XA22 XA23 XA30 XA32 XA38 XA39 XA51 XA56 XA57 XA64 XA71 YA25 YA58 YA59 YA63 5F041 AA11 CA34 CA40 DA43 DA58 EE25
Claims (5)
- 【請求項１】 可視光が発光可能な発光素子と、該発光
素子からの可視光を吸収し、それよりも長波長の可視光
が発光可能な蛍光物質及び顔料とを有する発光ダイオー
ドであって、 前記顔料は、前記蛍光物質から発する波長を透過すると
共に前記発光素子からの光を反射することを特徴とする
発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記顔料は、酸化チタン又は酸化ジルコ
ニウムで被覆した雲母である請求項１に記載の発光ダイ
オード。 - 【請求項３】 前記酸化チタン又は酸化ジルコニウム上
に酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化クロムか
ら選択される少なくとも一種を有する顔料からなる請求
項１乃至２に記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】 前記発光素子が窒化物半導体を有すると
共に前記蛍光物質がセリウムで付活されたイットリウム
・アルミニウム・ガーネット蛍光体、ユウロピウム及び
／又はセリウムで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2、ａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、
ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・
ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰ
ｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3から選
択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項
１乃至３に記載の発光ダイオード。但し、２≦ａ≦６、
２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ≦０．０５、１≦ｄ≦３、
１≦ｅ≦２、０．００１≦ｆ≦０．０５、２．５≦ｇ≦
４．０、０≦ｈ≦１、０．００３≦ｉ≦０．０５、Ｍ１
はＺｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａより選択される少なくとも１
種。ｊ＋ｋ＋ｌ＝１、０＜ｋ≦０．４、０．００００１
≦ｌ≦０．２、Ｍ２はＬａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより
選択される少なくとも１種。０．５≦ｍ≦１．５、０＜
ｎ≦１、０．００１≦ｏ≦０．５である。 - 【請求項５】 前記窒化物半導体は、Ｉｎを含有すると
共に前記イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光
体は、Ｇｄを含有する請求項４に記載の発光ダイオー
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000307497A JP3809760B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-10-06 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-46768 | 2000-02-18 | ||
| JP2000046768 | 2000-02-18 | ||
| JP2000307497A JP3809760B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-10-06 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308393A true JP2001308393A (ja) | 2001-11-02 |
| JP3809760B2 JP3809760B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000307497A Expired - Fee Related JP3809760B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-10-06 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3809760B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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