JP2001352104A - 発光ダイオード - Google Patents
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- light emitting
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
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- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光ダイオードチップ側に使用する発光原色
が紫色ないし青緑色に制限されることがなく、しかも、
安価で駆動電圧が低い発光ダイオードチップを用いるこ
とにより、蛍光体と組み合わせて単色光以外の色を表現
できる発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 発光ダイオードチップ１〜６と、発光ダ
イオードチップ１〜６から発する発光波長の少なくとも
一部を吸収し波長変換して発光する少なくともｌ種類の
無機蛍光体の蛍光層１０を有しており、無機蛍光体の蛍
光層１０が発する発光の波長が、発光ダイオードチップ
１〜６から発する発光主波長よりも短い波長を含むよう
に構成された発光ダイオードを提供する。
が紫色ないし青緑色に制限されることがなく、しかも、
安価で駆動電圧が低い発光ダイオードチップを用いるこ
とにより、蛍光体と組み合わせて単色光以外の色を表現
できる発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 発光ダイオードチップ１〜６と、発光ダ
イオードチップ１〜６から発する発光波長の少なくとも
一部を吸収し波長変換して発光する少なくともｌ種類の
無機蛍光体の蛍光層１０を有しており、無機蛍光体の蛍
光層１０が発する発光の波長が、発光ダイオードチップ
１〜６から発する発光主波長よりも短い波長を含むよう
に構成された発光ダイオードを提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード、
特に、発光ダイオードチップと無機蛍光体の蛍光層を組
み合わせた発光ダイオードに関するものである。
特に、発光ダイオードチップと無機蛍光体の蛍光層を組
み合わせた発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードは、電流を可視光、また
は赤外光に変換して放射させている。通常、発光ダイオ
ード、蛍光体は、共にそのエネルギー準位で規定される
波長の光しか放出することができないため、その発光は
極めて単色光に近い可視光になっている。したがって、
これらを単独で用いた場合、単色光以外の色、例えば、
白、ピンク等の混合色を表現することができない。そこ
で最近は、これらを複数組み合わせることにより単色光
以外の混合色を得る発光装置が用いられてきた。最もよ
く広く知られている例として蛍光灯が挙げられる。蛍光
灯では、水銀放電による紫外線を励起光源として発光波
長の異なる複数の蛍光体を発光させ、白色光や昼間色光
を得ることができる。
は赤外光に変換して放射させている。通常、発光ダイオ
ード、蛍光体は、共にそのエネルギー準位で規定される
波長の光しか放出することができないため、その発光は
極めて単色光に近い可視光になっている。したがって、
これらを単独で用いた場合、単色光以外の色、例えば、
白、ピンク等の混合色を表現することができない。そこ
で最近は、これらを複数組み合わせることにより単色光
以外の混合色を得る発光装置が用いられてきた。最もよ
く広く知られている例として蛍光灯が挙げられる。蛍光
灯では、水銀放電による紫外線を励起光源として発光波
長の異なる複数の蛍光体を発光させ、白色光や昼間色光
を得ることができる。
【０００３】最近になり、発光ダイオードを複数用いて
混合色を得ることも可能である。従来の発光ダイオード
は、発光波長領域が緑色〜赤色領域に限られていたため
に実用的ではなかったが、近年、窒化化合物系半導体を
用いた青色発光ダイオードが開発され、発光ダイオード
のみで光の３原色を揃えることができるようになり、理
論上は、ほとんど全ての色が表現可能となった。
混合色を得ることも可能である。従来の発光ダイオード
は、発光波長領域が緑色〜赤色領域に限られていたため
に実用的ではなかったが、近年、窒化化合物系半導体を
用いた青色発光ダイオードが開発され、発光ダイオード
のみで光の３原色を揃えることができるようになり、理
論上は、ほとんど全ての色が表現可能となった。
【０００４】例えば、特開平１０−２４２５１３号公報
には、発光ダイオードチップの発光と蛍光体の発光の混
合色を得る発光ダイオードとして、波長の主ピークが４
００ｎｍから５３０ｎｍ内となる紫色〜青緑色の光を生
じる窒化物系化合物半導体を発光層とする発光ダイオー
ドチップと、発光ダイオードチップの主ピークより長い
波長の主ピークを持つ光を生じるＹＡＧ蛍光体を組み合
わせることにより、蛍光体は発光ダイオードチップの光
により励起され、発光ダイオードチップの発光と蛍光体
の発光の混合色を得る発光ダイオードが記載されてい
る。この場合、発光ダイオードチップの発光と蛍光体の
発光を組み合わせて白色を得るためには、発光ダイオー
ドチップの発光と蛍光体の発光はお互いに補色である
か、あるいは補色に近い関係にする必要がある。具体的
には、例えば、２種類の単色光を混合させる場合には一
方が紫色〜青緑色、もう一方が緑色〜赤色にする必要が
ある。
には、発光ダイオードチップの発光と蛍光体の発光の混
合色を得る発光ダイオードとして、波長の主ピークが４
００ｎｍから５３０ｎｍ内となる紫色〜青緑色の光を生
じる窒化物系化合物半導体を発光層とする発光ダイオー
ドチップと、発光ダイオードチップの主ピークより長い
波長の主ピークを持つ光を生じるＹＡＧ蛍光体を組み合
わせることにより、蛍光体は発光ダイオードチップの光
により励起され、発光ダイオードチップの発光と蛍光体
の発光の混合色を得る発光ダイオードが記載されてい
る。この場合、発光ダイオードチップの発光と蛍光体の
発光を組み合わせて白色を得るためには、発光ダイオー
ドチップの発光と蛍光体の発光はお互いに補色である
か、あるいは補色に近い関係にする必要がある。具体的
には、例えば、２種類の単色光を混合させる場合には一
方が紫色〜青緑色、もう一方が緑色〜赤色にする必要が
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、蛍光灯あるい
はこれに類似する発光素子は、その構造上水銀灯のよう
な励起光源を必要とするため、小型化、軽最化には不向
きであり、励起光源の寿命も長くはない。一方、発光ダ
イオードは、小型、軽量、低消費電力、長寿命という利
点がある反面、発光波長の異なる発光ダイオードチップ
の組み合わせは異なる材料系で作製した発光ダイオード
の組み合わせとなるために、構造が複雑になる。そのた
め、非常に高価になる上、組み合わせる発光ダイオード
チップのそれぞれの特性ごとに駆動回路を変えなければ
ならないという欠点があった。また、発光ダイオードチ
ップの発光の主波長が、蛍光体の発光の主波長よりも短
い。特に、紫色〜青緑色の発光には、ＧａＮ系、ＳｉＣ
系、ＺｎＳｅ系、ＺｎＳ系等の化合物半導体を発光層に
用いた青色発光ダイオードが用いられるが、これら青色
発光の化合物半導体材料を用いた発光ダイオードチップ
は、いずれもＧａＰ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、
ＡｌＧａＩｎＰ系等を用いた緑色〜赤色発光ダイオード
チップに比べ、非常に高価であるという問題点を有す
る。さらに、青色発光ダイオードは、バンドギャップエ
ネルギーが大きいために、駆動電圧が緑色〜赤色発光に
比べて大きいという課題を有する。特に、ＧａＮ系、Ｓ
ｉＣ系、ＺｎＳ系発光ダイオードは、駆動電圧が３Ｖ以
上であり、近年、携帯機器等で多用されるようになった
３Ｖ系の回路に組込むことが不可能であるという問題が
残されている。ＺｎＳｅ系発光ダイオードの場合、駆動
電圧は２．７Ｖ程度のものが可能となり、やや低くはな
ったものの、２Ｖ前後で駆動できる緑色〜赤色発光ダイ
オードに比べると、２．７Ｖの駆動電圧では、未だ大き
いと言われ、その改善策が求められている現状にある。
はこれに類似する発光素子は、その構造上水銀灯のよう
な励起光源を必要とするため、小型化、軽最化には不向
きであり、励起光源の寿命も長くはない。一方、発光ダ
イオードは、小型、軽量、低消費電力、長寿命という利
点がある反面、発光波長の異なる発光ダイオードチップ
の組み合わせは異なる材料系で作製した発光ダイオード
の組み合わせとなるために、構造が複雑になる。そのた
め、非常に高価になる上、組み合わせる発光ダイオード
チップのそれぞれの特性ごとに駆動回路を変えなければ
ならないという欠点があった。また、発光ダイオードチ
ップの発光の主波長が、蛍光体の発光の主波長よりも短
い。特に、紫色〜青緑色の発光には、ＧａＮ系、ＳｉＣ
系、ＺｎＳｅ系、ＺｎＳ系等の化合物半導体を発光層に
用いた青色発光ダイオードが用いられるが、これら青色
発光の化合物半導体材料を用いた発光ダイオードチップ
は、いずれもＧａＰ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、
ＡｌＧａＩｎＰ系等を用いた緑色〜赤色発光ダイオード
チップに比べ、非常に高価であるという問題点を有す
る。さらに、青色発光ダイオードは、バンドギャップエ
ネルギーが大きいために、駆動電圧が緑色〜赤色発光に
比べて大きいという課題を有する。特に、ＧａＮ系、Ｓ
ｉＣ系、ＺｎＳ系発光ダイオードは、駆動電圧が３Ｖ以
上であり、近年、携帯機器等で多用されるようになった
３Ｖ系の回路に組込むことが不可能であるという問題が
残されている。ＺｎＳｅ系発光ダイオードの場合、駆動
電圧は２．７Ｖ程度のものが可能となり、やや低くはな
ったものの、２Ｖ前後で駆動できる緑色〜赤色発光ダイ
オードに比べると、２．７Ｖの駆動電圧では、未だ大き
いと言われ、その改善策が求められている現状にある。
【０００６】それ故、本発明の目的は、発光ダイオード
チップ側に使用する発光原色が紫色ないし青緑色に制限
されることがなく、しかも、安価で駆動電圧が低い発光
ダイオードチップを用いることにより、蛍光体と組み合
わせて単色光以外の色を表現できる発光ダイオードを提
供することにある。
チップ側に使用する発光原色が紫色ないし青緑色に制限
されることがなく、しかも、安価で駆動電圧が低い発光
ダイオードチップを用いることにより、蛍光体と組み合
わせて単色光以外の色を表現できる発光ダイオードを提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、主発光波長として第１の波長の光を発
する発光ダイオードチップと、前記第１の波長の光の少
なくとも一部を吸収して前記第１の波長より小なる第２
の波長の光を発する無機蛍光体を含有した蛍光層を備
え、前記第１および第２の波長の光の混合光の発光色に
基づいて発光するように構成されたことを特徴とする発
光ダイオードを提供する。
を達成するため、主発光波長として第１の波長の光を発
する発光ダイオードチップと、前記第１の波長の光の少
なくとも一部を吸収して前記第１の波長より小なる第２
の波長の光を発する無機蛍光体を含有した蛍光層を備
え、前記第１および第２の波長の光の混合光の発光色に
基づいて発光するように構成されたことを特徴とする発
光ダイオードを提供する。
【０００８】また、この発明は、上記の目的を達成する
ため、前記発光ダイオードチップおよび前記蛍光層の前
記無機蛍光体は、補色になる波長の光を前記第１および
第２の波長の光として発することを特徴とし、前記発光
ダイオードチップおよび前記蛍光層の前記無機蛍光体
は、前記混合光として、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系の色度座
標において、０．２≦ｘ≦０．５、かつ０．２≦ｙ≦
０．５の光を発することを特徴とし、前記発光ダイオー
ドチップは、前記第１の波長の光として、６００ｎｍ〜
７００ｎｍの波長の光を発することを特徴とし、前記蛍
光層の前記無機蛍光体は、前記第２の波長の光として、
４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を発する第１の無機
蛍光体と、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を発する
第２の無機蛍光体を含むことを特徴とし、前記発光ダイ
オードチップは、ＧａＰ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ
系、あるいはＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体によって
構成された発光層を含むことを特徴とし、前記蛍光層の
前記無機蛍光体は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂ
の少なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする発光
ダイオードを提供する。
ため、前記発光ダイオードチップおよび前記蛍光層の前
記無機蛍光体は、補色になる波長の光を前記第１および
第２の波長の光として発することを特徴とし、前記発光
ダイオードチップおよび前記蛍光層の前記無機蛍光体
は、前記混合光として、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系の色度座
標において、０．２≦ｘ≦０．５、かつ０．２≦ｙ≦
０．５の光を発することを特徴とし、前記発光ダイオー
ドチップは、前記第１の波長の光として、６００ｎｍ〜
７００ｎｍの波長の光を発することを特徴とし、前記蛍
光層の前記無機蛍光体は、前記第２の波長の光として、
４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を発する第１の無機
蛍光体と、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を発する
第２の無機蛍光体を含むことを特徴とし、前記発光ダイ
オードチップは、ＧａＰ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ
系、あるいはＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体によって
構成された発光層を含むことを特徴とし、前記蛍光層の
前記無機蛍光体は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂ
の少なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする発光
ダイオードを提供する。
【０００９】さらに、この発明は、上記の目的を達成す
るため、前記発光ダイオードチップは、３Ｖ以下の駆動
電圧によって駆動される構成を有することを特徴とし、
前記発光ダイオードチップは、発光面側に設けられたｐ
側電極、および基板側に設けられたｎ側電極を有し、前
記蛍光層は、前記ｐ側電極に埋入するように前記発光面
側に積層されることを特徴とし、前記発光ダイオードチ
ップは、基板に電気的に接続された第１の金属ステム上
に搭載され、前記蛍光層は、前記発光ダイオードチップ
の発光面を第２の金属ステムに接続するボンディングを
埋入するように前記発光面側に積層され、前記発光ダイ
オードチップ、前記蛍光層、およびボンディングワイヤ
は、透明樹脂によって被覆されることを特徴とする発光
ダイオードを提供する。
るため、前記発光ダイオードチップは、３Ｖ以下の駆動
電圧によって駆動される構成を有することを特徴とし、
前記発光ダイオードチップは、発光面側に設けられたｐ
側電極、および基板側に設けられたｎ側電極を有し、前
記蛍光層は、前記ｐ側電極に埋入するように前記発光面
側に積層されることを特徴とし、前記発光ダイオードチ
ップは、基板に電気的に接続された第１の金属ステム上
に搭載され、前記蛍光層は、前記発光ダイオードチップ
の発光面を第２の金属ステムに接続するボンディングを
埋入するように前記発光面側に積層され、前記発光ダイ
オードチップ、前記蛍光層、およびボンディングワイヤ
は、透明樹脂によって被覆されることを特徴とする発光
ダイオードを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、第
１の実施の形態による本発明発光ダイオードの断面模式
図を示している。この発光ダイオードを構成する発光ダ
イオードチップは、裏面に下部電極７が設けられた厚さ
３００μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、順
次、Ｓｅが１×１０18ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ
０．５μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｅが８×１
０17ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ１．０μｍのｎ型
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層３（図
には「ｎ型クラッド層３」と略して表示）、このｎ型ク
ラッド層３よりもバンドギャップエネルギーが小さい組
成で、しかも、アンドープである厚さ０．６μｍの（Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85）0. 5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層４（図には「ア
ンドープ活性層４」と略して表示）、このアンドープ活
性層４よりもバンドギャップエネルギーが大きい組成
で、しかも、Ｚｎが５×１０17ｃｍ-3の濃度でドープさ
れた厚さ１．０μｍのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐクラッド層５（図には「ｐ型クラッド層５」と
略して表示）、Ｚｎが１×１０18ｃｍ-3の濃度でドープ
されたｐ型ＧａＰからなる厚さ５．０μｍの電流拡散層
６を積層させて形成している。ｐ型電流拡散層６の表面
の一部には上部電極８が設けられ、上部電極８には通電
用の金ワイヤ９が接続されている。発光ダイオードチッ
プは、３００μｍ角で形成されており、上部電極８は、
直径が、発光ダイオードチップの―辺の長さの約半分と
なる直径１５０μｍの円形となるように形成されてい
る。下部電極７は、基板１側から順に、金ゲルマニウ
ム、ニッケル、および金が、それぞれ、６０ｎｍ、１０
ｎｍ、５００ｎｍの厚さで蒸着されて形成されており、
上部電極８は、電流拡散層６側から順に、金亜鉛、ニッ
ケル、および金が、それぞれ、６０ｎｍ、１０ｎｍ、１
０００ｎｍの厚さで蒸着されて形成されている。このＡ
ｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードチップのｐ型ＧｐＡ電流
拡散層６、および上部電極８の上部に、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+
含有フッ化ジルコニウム系ガラスの粉末をポリビニルア
ルコールに混ぜたものをスピンコートし、紫外線露光に
より固化させて蛍光層１０を形成し、発光ダイオードが
構成されている。
１の実施の形態による本発明発光ダイオードの断面模式
図を示している。この発光ダイオードを構成する発光ダ
イオードチップは、裏面に下部電極７が設けられた厚さ
３００μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、順
次、Ｓｅが１×１０18ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ
０．５μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｅが８×１
０17ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ１．０μｍのｎ型
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層３（図
には「ｎ型クラッド層３」と略して表示）、このｎ型ク
ラッド層３よりもバンドギャップエネルギーが小さい組
成で、しかも、アンドープである厚さ０．６μｍの（Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85）0. 5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層４（図には「ア
ンドープ活性層４」と略して表示）、このアンドープ活
性層４よりもバンドギャップエネルギーが大きい組成
で、しかも、Ｚｎが５×１０17ｃｍ-3の濃度でドープさ
れた厚さ１．０μｍのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐクラッド層５（図には「ｐ型クラッド層５」と
略して表示）、Ｚｎが１×１０18ｃｍ-3の濃度でドープ
されたｐ型ＧａＰからなる厚さ５．０μｍの電流拡散層
６を積層させて形成している。ｐ型電流拡散層６の表面
の一部には上部電極８が設けられ、上部電極８には通電
用の金ワイヤ９が接続されている。発光ダイオードチッ
プは、３００μｍ角で形成されており、上部電極８は、
直径が、発光ダイオードチップの―辺の長さの約半分と
なる直径１５０μｍの円形となるように形成されてい
る。下部電極７は、基板１側から順に、金ゲルマニウ
ム、ニッケル、および金が、それぞれ、６０ｎｍ、１０
ｎｍ、５００ｎｍの厚さで蒸着されて形成されており、
上部電極８は、電流拡散層６側から順に、金亜鉛、ニッ
ケル、および金が、それぞれ、６０ｎｍ、１０ｎｍ、１
０００ｎｍの厚さで蒸着されて形成されている。このＡ
ｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードチップのｐ型ＧｐＡ電流
拡散層６、および上部電極８の上部に、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+
含有フッ化ジルコニウム系ガラスの粉末をポリビニルア
ルコールに混ぜたものをスピンコートし、紫外線露光に
より固化させて蛍光層１０を形成し、発光ダイオードが
構成されている。
【００１１】図２は、図１の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍのピークと波長４８０ｎｍのピークが見られる。波
長６３５ｎｍのピークは、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオ
ードチップからの発光であり、波長４８０ｎｍのピーク
は、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラス蛍
光層１０からのアップコンバージョン発光である。目視
により観察したところ、発光はピンクであった。発光の
色度座標はｘ＝０．５、ｙ＝０．２５であった。発光ス
ペクトルの測定は、２０ｍＡ通電で行い、その際の印加
電圧は１．９８Ｖであった。
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍのピークと波長４８０ｎｍのピークが見られる。波
長６３５ｎｍのピークは、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオ
ードチップからの発光であり、波長４８０ｎｍのピーク
は、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラス蛍
光層１０からのアップコンバージョン発光である。目視
により観察したところ、発光はピンクであった。発光の
色度座標はｘ＝０．５、ｙ＝０．２５であった。発光ス
ペクトルの測定は、２０ｍＡ通電で行い、その際の印加
電圧は１．９８Ｖであった。
【００１２】（第２の実施の形態）図３は、第２の実施
の形態による本発明発光ダイオードの断面模式図を示し
ている。この発光ダイオードを構成する発光ダイオード
チップは、裏面に下部電極１７が設けられた厚さ３００
μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１１の上に、順次、
Ｓｅが１×１０18ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ０．
５μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、Ｓｅが８×１０
17ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ１．０μｍのｎ型
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層１３
（図には「ｎ型クラッド層１３」と略して表示）、この
ｎ型クラッド層１３よりもバンドギャップエネルギーが
小さい組成で、しかも、アンドープである厚さ０．６μ
ｍの（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層１４
（図には「アンドープ活性層１４」と略して表示）、こ
の活性層１４よりもバンドギャップエネルギーが大きい
組成で、しかも、Ｚｎが５×１０17ｃｍ-3の濃度でドー
プされた厚さ１．０μｍのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層１５（図には「ｐ型クラッド
層１５」と略して表示）、Ｚｎが１×１０18ｃｍ-3の濃
度でドープされたｐ型ＧａＰからなる厚さ５．０μｍの
電流拡散層１６を積層し形成している。ｐ型ＧａＰ電流
拡散層１６の表面の一部には、上部電極１８が設けら
れ、上部電極１８には通電用の金ワイヤ１９が接続され
ている。発光ダイオードチップは、３００μｍ角で形成
されており、上部電極１８は、直径が発光ダイオードチ
ップの一辺の長さの約半分となる直径１５０μｍの円形
となるように形成されている。下部電極１７は、基板１
側から順に、金ゲルマニウム、ニッケル、および金が、
それぞれ、６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの厚さで蒸
着されて形成されており、上部電極１８は、電流拡散層
１６側から順に、金亜鉛、ニッケル、および金が、それ
ぞれ、６０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍの厚さで蒸着
されて形成されている。このＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイ
オードチップの電流拡散層１６、および上部電極１８の
上部に、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラ
スの粉末、及びＥｒ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニクム
系ガラスの粉末をポリビニルアルコールに混ぜたものを
スピンコートし、紫外線露光により固化させた蛍光層２
０を形成して、発光ダイオードを構成している。
の形態による本発明発光ダイオードの断面模式図を示し
ている。この発光ダイオードを構成する発光ダイオード
チップは、裏面に下部電極１７が設けられた厚さ３００
μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１１の上に、順次、
Ｓｅが１×１０18ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ０．
５μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、Ｓｅが８×１０
17ｃｍ-3の濃度でドープされた厚さ１．０μｍのｎ型
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層１３
（図には「ｎ型クラッド層１３」と略して表示）、この
ｎ型クラッド層１３よりもバンドギャップエネルギーが
小さい組成で、しかも、アンドープである厚さ０．６μ
ｍの（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層１４
（図には「アンドープ活性層１４」と略して表示）、こ
の活性層１４よりもバンドギャップエネルギーが大きい
組成で、しかも、Ｚｎが５×１０17ｃｍ-3の濃度でドー
プされた厚さ１．０μｍのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層１５（図には「ｐ型クラッド
層１５」と略して表示）、Ｚｎが１×１０18ｃｍ-3の濃
度でドープされたｐ型ＧａＰからなる厚さ５．０μｍの
電流拡散層１６を積層し形成している。ｐ型ＧａＰ電流
拡散層１６の表面の一部には、上部電極１８が設けら
れ、上部電極１８には通電用の金ワイヤ１９が接続され
ている。発光ダイオードチップは、３００μｍ角で形成
されており、上部電極１８は、直径が発光ダイオードチ
ップの一辺の長さの約半分となる直径１５０μｍの円形
となるように形成されている。下部電極１７は、基板１
側から順に、金ゲルマニウム、ニッケル、および金が、
それぞれ、６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの厚さで蒸
着されて形成されており、上部電極１８は、電流拡散層
１６側から順に、金亜鉛、ニッケル、および金が、それ
ぞれ、６０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍの厚さで蒸着
されて形成されている。このＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイ
オードチップの電流拡散層１６、および上部電極１８の
上部に、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラ
スの粉末、及びＥｒ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニクム
系ガラスの粉末をポリビニルアルコールに混ぜたものを
スピンコートし、紫外線露光により固化させた蛍光層２
０を形成して、発光ダイオードを構成している。
【００１３】図４は、図３の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍ、波長５５０ｎｍ、波長４８０ｎｍの３つのピーク
が見られる。これらは、それぞれ、ＡｌＧａＩｎＰ系発
光ダイオードチップからの発光、Ｅｒ3+／Ｙｂ3+含有フ
ッ化ジルコニウム系ガラスからのアップコンバージョン
発光、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラス
蛍光層２０からのアップコンバージョン発光に相当す
る。目視により観察したところ、発光は白色であった。
発光の色度座標はｘ＝０．３２、ｙ＝０．３５であっ
た。発光スペクトルの測定は、２０ｍＡ通電で行い、そ
の際の印加電圧は１．９４Ｖであった。
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍ、波長５５０ｎｍ、波長４８０ｎｍの３つのピーク
が見られる。これらは、それぞれ、ＡｌＧａＩｎＰ系発
光ダイオードチップからの発光、Ｅｒ3+／Ｙｂ3+含有フ
ッ化ジルコニウム系ガラスからのアップコンバージョン
発光、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラス
蛍光層２０からのアップコンバージョン発光に相当す
る。目視により観察したところ、発光は白色であった。
発光の色度座標はｘ＝０．３２、ｙ＝０．３５であっ
た。発光スペクトルの測定は、２０ｍＡ通電で行い、そ
の際の印加電圧は１．９４Ｖであった。
【００１４】（第３の実施の形態）図５は、第３の実施
の形態による本発明発光ダイオードの断面模式図を示し
ている。この発光ダイオードは、発光主波長が６３０ｎ
ｍであるＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードチップ２１
が、チップ用基板を金属ステム２２に電気的に接続して
金属ステム２２に実装され、金ワイヤ２４を用いて金属
ステム２３に接続されている。発光ダイオードチップ２
１の発光面側および周囲を、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化
ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂２
５（蛍光層）で被覆し、さらにその周囲を透明樹脂２６
で被覆して構成されている。
の形態による本発明発光ダイオードの断面模式図を示し
ている。この発光ダイオードは、発光主波長が６３０ｎ
ｍであるＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードチップ２１
が、チップ用基板を金属ステム２２に電気的に接続して
金属ステム２２に実装され、金ワイヤ２４を用いて金属
ステム２３に接続されている。発光ダイオードチップ２
１の発光面側および周囲を、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化
ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂２
５（蛍光層）で被覆し、さらにその周囲を透明樹脂２６
で被覆して構成されている。
【００１５】図６は、図５の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍと波長４８０ｎｍに２つのピークが見られる。これ
らは、それぞれ、ＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードチ
ップ２１からの発光と、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジル
コニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂２５
（蛍光層）ガラスからのアップコンバージョン発光に相
当する。目視により観察したところ、発光はやや白っぽ
い赤紫色であった。発光の色度座標は、ｘ＝０．４１、
ｙ＝０．２２であった。発光スペクトルの測定は、２０
ｍＡ通電で行い、その際の印加電圧は２．０２Ｖであっ
た。
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍと波長４８０ｎｍに２つのピークが見られる。これ
らは、それぞれ、ＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードチ
ップ２１からの発光と、Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジル
コニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂２５
（蛍光層）ガラスからのアップコンバージョン発光に相
当する。目視により観察したところ、発光はやや白っぽ
い赤紫色であった。発光の色度座標は、ｘ＝０．４１、
ｙ＝０．２２であった。発光スペクトルの測定は、２０
ｍＡ通電で行い、その際の印加電圧は２．０２Ｖであっ
た。
【００１６】（第４の実施の形態）図７は、第４の実施
の形態による本発明発光ダイオードの断面模式図を示し
ている。この発光ダイオードは、発光主波長が６３０ｎ
ｍであるＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードチップ２７
が、チップ用基板を金属ステム２８に電気的に接続して
金属ステム２８に実装され、金ワイヤ３０を用いて金属
ステム２９に接続されている。発光ダイオードチップ２
７の発光面側および周囲は、Ｅｒ3+／Ｙｂ3+含有フッ化
ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂３
１（蛍光層）で被覆し、その上をＴｍ3+／Ｙｂ3+含有フ
ッ化ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹
脂３２（蛍光層）で被覆し、さらにその周囲を透明樹脂
３３で被覆して構成されている。
の形態による本発明発光ダイオードの断面模式図を示し
ている。この発光ダイオードは、発光主波長が６３０ｎ
ｍであるＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードチップ２７
が、チップ用基板を金属ステム２８に電気的に接続して
金属ステム２８に実装され、金ワイヤ３０を用いて金属
ステム２９に接続されている。発光ダイオードチップ２
７の発光面側および周囲は、Ｅｒ3+／Ｙｂ3+含有フッ化
ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂３
１（蛍光層）で被覆し、その上をＴｍ3+／Ｙｂ3+含有フ
ッ化ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹
脂３２（蛍光層）で被覆し、さらにその周囲を透明樹脂
３３で被覆して構成されている。
【００１７】図８は、図７の発光ダイオードの発光スペ
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍ、５５０ｎｍ、４８０ｎｍの３つのピークが見られ
る。これらは、それぞれ、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオ
ードチップ２７からの発光、Ｅｒ3+／Ｙｂ3+含有フッ化
ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂３
１（蛍光層）ガラスからのアップコンバージョン発光、
Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラスの粉末
を混入したエポキシ樹脂３（蛍光層）ガラスのアップコ
ンバージョン発光に相当する。目視により観察したとこ
ろ、発光は白色であった。発光の色度座標はｘ＝０．３
１、ｙ＝０．４５であった。発光スペクトルの測定は、
２０ｍＡ通電で行い、その際の印加電圧は２．０１Ｖで
あった。
クトルを示している。発光スペクトルには、波長６３５
ｎｍ、５５０ｎｍ、４８０ｎｍの３つのピークが見られ
る。これらは、それぞれ、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオ
ードチップ２７からの発光、Ｅｒ3+／Ｙｂ3+含有フッ化
ジルコニウム系ガラスの粉末を混入したエポキシ樹脂３
１（蛍光層）ガラスからのアップコンバージョン発光、
Ｔｍ3+／Ｙｂ3+含有フッ化ジルコニウム系ガラスの粉末
を混入したエポキシ樹脂３（蛍光層）ガラスのアップコ
ンバージョン発光に相当する。目視により観察したとこ
ろ、発光は白色であった。発光の色度座標はｘ＝０．３
１、ｙ＝０．４５であった。発光スペクトルの測定は、
２０ｍＡ通電で行い、その際の印加電圧は２．０１Ｖで
あった。
【００１８】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードは、発光ダイオードチップと、無機蛍光体の蛍光層
を備えており、無機蛍光体の蛍光層は、発光ダイオード
チップから発する発光波長の少なくとも一部を吸収し、
波長変換して発光する少なくとも１種類の無機蛍光体を
含有する蛍光層を有するように構成されている。
ードは、発光ダイオードチップと、無機蛍光体の蛍光層
を備えており、無機蛍光体の蛍光層は、発光ダイオード
チップから発する発光波長の少なくとも一部を吸収し、
波長変換して発光する少なくとも１種類の無機蛍光体を
含有する蛍光層を有するように構成されている。
【００１９】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードチップが発する発光色と、無機蛍光体の蛍光層が発
する発光色を組み合わせて、より効果的な混合色を得る
ためには、発光ダイオードチップが発する発光色と、無
機蛍光体の蛍光層が発する発光色は、相互にそれぞれの
発光色を補色する発光色とするか、あるいは補色に近い
関係になるように構成することが必要である。特に、白
色または白色に近い色を得る場合には、この関係が必須
であり、具体的には、２種類の単色光を混合させる場合
には、一方が紫色ないし青緑色、もう一方が緑色ないし
赤色になるように構成する。
ードチップが発する発光色と、無機蛍光体の蛍光層が発
する発光色を組み合わせて、より効果的な混合色を得る
ためには、発光ダイオードチップが発する発光色と、無
機蛍光体の蛍光層が発する発光色は、相互にそれぞれの
発光色を補色する発光色とするか、あるいは補色に近い
関係になるように構成することが必要である。特に、白
色または白色に近い色を得る場合には、この関係が必須
であり、具体的には、２種類の単色光を混合させる場合
には、一方が紫色ないし青緑色、もう一方が緑色ないし
赤色になるように構成する。
【００２０】本発明の実施の形態において、励起光より
も短波長の光が発する現象はアップコンバージョンと呼
ばれる。蛍光体の蛍光層がアップコンバージョン機能を
有すると、高価な青色発光ダイオードを励起光源として
用いる必要はなくなり、安価な緑色ないし赤色発光ダイ
オードを用いることができる。蛍光体の蛍光層のアツプ
コンバージョン発光が青色であると、従来の青色発光ダ
イオードチップに緑色ないし赤色蛍光体を組み合わせた
発光ダイオードと同様の混合色を持つ発光ダイオードを
作製することが可能である。発光ダイオードチップが安
価になる分、緑色〜赤色発光ダイオードチップとアップ
コンバージョン蛍光体の蛍光層を組み合わせた発光ダイ
オードは、従来型の青色発光ダイオードチップを用いた
発光ダイオードよりも安価に製造することが可能であ
る。本発明の実施の形態においては、アップコンバ―ジ
ョン蛍光体の蛍光層を、緑色ないし赤色発光ダイオード
チップによる発光で励起して、白色光を放出させること
が実現できる。また、アップコンバ―ジョン蛍光体の蛍
光層を、赤色ないし黄色発光ダイオードチップによる発
光で励起して、白色光を放出させることも可能である。
も短波長の光が発する現象はアップコンバージョンと呼
ばれる。蛍光体の蛍光層がアップコンバージョン機能を
有すると、高価な青色発光ダイオードを励起光源として
用いる必要はなくなり、安価な緑色ないし赤色発光ダイ
オードを用いることができる。蛍光体の蛍光層のアツプ
コンバージョン発光が青色であると、従来の青色発光ダ
イオードチップに緑色ないし赤色蛍光体を組み合わせた
発光ダイオードと同様の混合色を持つ発光ダイオードを
作製することが可能である。発光ダイオードチップが安
価になる分、緑色〜赤色発光ダイオードチップとアップ
コンバージョン蛍光体の蛍光層を組み合わせた発光ダイ
オードは、従来型の青色発光ダイオードチップを用いた
発光ダイオードよりも安価に製造することが可能であ
る。本発明の実施の形態においては、アップコンバ―ジ
ョン蛍光体の蛍光層を、緑色ないし赤色発光ダイオード
チップによる発光で励起して、白色光を放出させること
が実現できる。また、アップコンバ―ジョン蛍光体の蛍
光層を、赤色ないし黄色発光ダイオードチップによる発
光で励起して、白色光を放出させることも可能である。
【００２１】本発明の実施の形態において、無機蛍光体
の蛍光層を、複数の蛍光層により構成すると、複数の蛍
光層の構成による複数の発光の混合光を含む発光色が得
られる。例えば、発光ダイオードチップが発する発光色
の主発光波長は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の励起
光源を用いることが望まれる。これに対し、アップコン
バ―ジョン発光の主波長が異なる２種類の無機蛍光体の
蛍光層は、一方の蛍光体の蛍光層の発光主波長を４００
ｎｍ以上５００ｎｍ以下、もう一方の蛍光体の蛍光層の
発光主波長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすると、
混合光は、赤、緑、青の３原色を含むことになり、より
自然な白色光を得ることができる。蛍光体の蛍光層の発
光主波長も、発光ダイオードの発光層が発する発光波長
６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下よりも短い発光波長を含
むように構成することが可能となる。
の蛍光層を、複数の蛍光層により構成すると、複数の蛍
光層の構成による複数の発光の混合光を含む発光色が得
られる。例えば、発光ダイオードチップが発する発光色
の主発光波長は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の励起
光源を用いることが望まれる。これに対し、アップコン
バ―ジョン発光の主波長が異なる２種類の無機蛍光体の
蛍光層は、一方の蛍光体の蛍光層の発光主波長を４００
ｎｍ以上５００ｎｍ以下、もう一方の蛍光体の蛍光層の
発光主波長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすると、
混合光は、赤、緑、青の３原色を含むことになり、より
自然な白色光を得ることができる。蛍光体の蛍光層の発
光主波長も、発光ダイオードの発光層が発する発光波長
６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下よりも短い発光波長を含
むように構成することが可能となる。
【００２２】本発明の実施の形態において、緑色〜赤色
発光ダイオードは、青色発光ダイオードよりもバンドギ
ャップエネルギーが小さいため、１．８Ｖ〜２．４Ｖ程
度の比較的低い電圧で駆動することができ、３Ｖ系の電
圧回路に組込むのも容易である。
発光ダイオードは、青色発光ダイオードよりもバンドギ
ャップエネルギーが小さいため、１．８Ｖ〜２．４Ｖ程
度の比較的低い電圧で駆動することができ、３Ｖ系の電
圧回路に組込むのも容易である。
【００２３】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードチップには、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧ
ａＩｎＰ系、あるいはＧａＰ系等のいわゆる化合物半導
体のうちのいずれかから選択された材料を用いることが
できる。発光ダイオードチップの発光波長の方が蛍光体
の蛍光層の発光波長よりも長いことを考慮すると、緑色
ないし赤色を発光波長領域として持つＧａＡｓ系、Ａｌ
ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料が好ましい。これ
らの中でも特に、励起光源として高い発光出力が期待さ
れるＡｌＧａＩｎＰ系の材料がさらに好ましい。もちろ
ん、これら以外の材料を用いてもよいが、３Ｖ系の回路
に組込むことを考慮すると、駆動電圧が３Ｖ以下となる
ような材料の選定が好ましい。発光ダイオードチップの
発光と蛍光体の蛍光層の発光が、互いに補色または補色
に近い関係となるような選択をすると、得られる混合光
は白色光あるいは白色に近い光となる。蛍光体の蛍光層
が複数（混合層あるいは積層）ある場合には、それぞれ
の蛍光体の蛍光層の混合光が発光ダイオードチップの発
光と補色または補色に近い関係にあると、得られる混合
光は白色光あるいは白色に近い光となり、同様の効果が
得られる。いずれの場合でも、混合光の色度座標は、
０．２≦ｘ≦０．５、かつ０．２≦ｙ≦０．５の範囲に
あることが好ましい。
ードチップには、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧ
ａＩｎＰ系、あるいはＧａＰ系等のいわゆる化合物半導
体のうちのいずれかから選択された材料を用いることが
できる。発光ダイオードチップの発光波長の方が蛍光体
の蛍光層の発光波長よりも長いことを考慮すると、緑色
ないし赤色を発光波長領域として持つＧａＡｓ系、Ａｌ
ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料が好ましい。これ
らの中でも特に、励起光源として高い発光出力が期待さ
れるＡｌＧａＩｎＰ系の材料がさらに好ましい。もちろ
ん、これら以外の材料を用いてもよいが、３Ｖ系の回路
に組込むことを考慮すると、駆動電圧が３Ｖ以下となる
ような材料の選定が好ましい。発光ダイオードチップの
発光と蛍光体の蛍光層の発光が、互いに補色または補色
に近い関係となるような選択をすると、得られる混合光
は白色光あるいは白色に近い光となる。蛍光体の蛍光層
が複数（混合層あるいは積層）ある場合には、それぞれ
の蛍光体の蛍光層の混合光が発光ダイオードチップの発
光と補色または補色に近い関係にあると、得られる混合
光は白色光あるいは白色に近い光となり、同様の効果が
得られる。いずれの場合でも、混合光の色度座標は、
０．２≦ｘ≦０．５、かつ０．２≦ｙ≦０．５の範囲に
あることが好ましい。
【００２４】本発明の実施の形態において、無機蛍光体
の蛍光層は、蛍光層が発する発光の波長が、励起光源と
なる発光ダイオードチップから発する発光の主波長より
も短くなるものを選択できる。蛍光層の具体的な元素と
してはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの元素のうち少なく
ともｌ種類の元素を含む蛍光体が望ましいが、これら以
外の材料を用いてもよい。この場合、発光ダイオードチ
ップの発光と混合したときに所望の色が得られるような
発光を有することが選択の指針となる。蛍光体は必ずし
もｌ種類である必要はなく、発光波長の異なる２種類以
上の蛍光体を混合、あるいは積層して用いてもよい。
の蛍光層は、蛍光層が発する発光の波長が、励起光源と
なる発光ダイオードチップから発する発光の主波長より
も短くなるものを選択できる。蛍光層の具体的な元素と
してはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの元素のうち少なく
ともｌ種類の元素を含む蛍光体が望ましいが、これら以
外の材料を用いてもよい。この場合、発光ダイオードチ
ップの発光と混合したときに所望の色が得られるような
発光を有することが選択の指針となる。蛍光体は必ずし
もｌ種類である必要はなく、発光波長の異なる２種類以
上の蛍光体を混合、あるいは積層して用いてもよい。
【００２５】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードが発する発光色の色度座標を所定の範囲に選定する
理由は、つぎの通りである。すなわち、発光ダイオード
チップの発光と、無機蛍光体の蛍光層の発光は、共にそ
れぞれのエネルギー準位で規定されている波長の光しか
放出できない。そのため、発光ダイオードチップと、無
機蛍光体の蛍光層を、単独で発光させたときのＣＩＥ−
ＸＹＺ表色系における色度座標は、ある一点に固定され
る。本発明の実施の形態における発光ダイオードチップ
の発光の色度座標を（ＸLE D 、ＹLED ）とし、無機蛍光
体の蛍光層の発光の色度座標を（ＸPH、ＹPH）とする
と、本発明の実施の形態による発光ダイオードが発する
発光の色度座標は、この２点（ＸLED 、ＹLED ）、（Ｘ
PH、ＹPH）を結ぶ直線上に存在する。発光の色度座標
が、直線上のどの点になるかは、発光ダイオードチップ
の発光強度と無機蛍光体の蛍光層の発光強度の比で決ま
り、発光ダイオードチップの発光強度が強ければ（Ｘ
LED 、ＹLED ）に近づき、無機蛍光体の蛍光層の発光強
度に近づけば（ＸPH、ＹPH）に近づく。したがって、無
機蛍光体の蛍光層の配合量を制御することで２点間を結
ぶ直線上の所望の色を得ることができることになる。無
機蛍光体の蛍光層が２種類以上ある場合には、同様の方
法で順次混合色の色度座標を求めて行くことにより、最
終的な発光ダイオードの色度座標が求められる。なお、
ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系における混色については、例え
ば、「光工学ハンドブック」（小瀬 他、朝倉書店（１
９８６））ｐｌｌ６〜１１９に詳細に述べられている。
ードが発する発光色の色度座標を所定の範囲に選定する
理由は、つぎの通りである。すなわち、発光ダイオード
チップの発光と、無機蛍光体の蛍光層の発光は、共にそ
れぞれのエネルギー準位で規定されている波長の光しか
放出できない。そのため、発光ダイオードチップと、無
機蛍光体の蛍光層を、単独で発光させたときのＣＩＥ−
ＸＹＺ表色系における色度座標は、ある一点に固定され
る。本発明の実施の形態における発光ダイオードチップ
の発光の色度座標を（ＸLE D 、ＹLED ）とし、無機蛍光
体の蛍光層の発光の色度座標を（ＸPH、ＹPH）とする
と、本発明の実施の形態による発光ダイオードが発する
発光の色度座標は、この２点（ＸLED 、ＹLED ）、（Ｘ
PH、ＹPH）を結ぶ直線上に存在する。発光の色度座標
が、直線上のどの点になるかは、発光ダイオードチップ
の発光強度と無機蛍光体の蛍光層の発光強度の比で決ま
り、発光ダイオードチップの発光強度が強ければ（Ｘ
LED 、ＹLED ）に近づき、無機蛍光体の蛍光層の発光強
度に近づけば（ＸPH、ＹPH）に近づく。したがって、無
機蛍光体の蛍光層の配合量を制御することで２点間を結
ぶ直線上の所望の色を得ることができることになる。無
機蛍光体の蛍光層が２種類以上ある場合には、同様の方
法で順次混合色の色度座標を求めて行くことにより、最
終的な発光ダイオードの色度座標が求められる。なお、
ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系における混色については、例え
ば、「光工学ハンドブック」（小瀬 他、朝倉書店（１
９８６））ｐｌｌ６〜１１９に詳細に述べられている。
【００２６】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードチップは、必ずしも１つの化合物半導体、例えば、
ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体で構成する必要はなく、
所望の発光色に合わせて、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ
系、ＧａＰ系等の化合物半導体で構成することができ
る。さらに、発光ダイオードチップの発光色は必ずしも
単色である必要はなく、所望の色が得られるように２つ
以上の発光スペクトルのピークを持つ発光ダイオードチ
ップを用いてもよい。これに合わせて、無機蛍光体の蛍
光層も必ずしも１種類または２種類に制限する必要はな
く、所望の発光色に合わせて、必要に応じて３種類以上
の無機蛍光体の蛍光層を用いてもよい。さらに、無機蛍
光体の蛍光層のアップコンバージョン発光波長は、必ず
しもｌつである必要はなく、２つ以上のアップコンバー
ジョン発光波長を持つ無機蛍光体の蛍光層を使用しても
よい。
ードチップは、必ずしも１つの化合物半導体、例えば、
ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体で構成する必要はなく、
所望の発光色に合わせて、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ
系、ＧａＰ系等の化合物半導体で構成することができ
る。さらに、発光ダイオードチップの発光色は必ずしも
単色である必要はなく、所望の色が得られるように２つ
以上の発光スペクトルのピークを持つ発光ダイオードチ
ップを用いてもよい。これに合わせて、無機蛍光体の蛍
光層も必ずしも１種類または２種類に制限する必要はな
く、所望の発光色に合わせて、必要に応じて３種類以上
の無機蛍光体の蛍光層を用いてもよい。さらに、無機蛍
光体の蛍光層のアップコンバージョン発光波長は、必ず
しもｌつである必要はなく、２つ以上のアップコンバー
ジョン発光波長を持つ無機蛍光体の蛍光層を使用しても
よい。
【００２７】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードによると、廉価
な緑色ないし赤色発光ダイオードチップと、アップコン
バージョン蛍光体として発光ダイオードチップから発す
る発光波長の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光
する少なくともｌ種類の無機蛍光体の蛍光層を組み合わ
せており、無機蛍光体の蛍光層が発する発光波長が発光
ダイオードチップが発する発光波長よりも短い発光波長
を含むように構成されているから、発光ダイオードチッ
プに使用する発光原色が紫色ないし青緑色に制限される
という問題は解消し、しかも、３Ｖ以下の低い駆動電圧
で使用することができるので、従来の青色発光ダイオー
ドチップと蛍光体を組み合わせた発光ダイオードよりも
安価な単色光以外の色を表現できる発光ダイオードを提
供できるという効果がある。
な緑色ないし赤色発光ダイオードチップと、アップコン
バージョン蛍光体として発光ダイオードチップから発す
る発光波長の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光
する少なくともｌ種類の無機蛍光体の蛍光層を組み合わ
せており、無機蛍光体の蛍光層が発する発光波長が発光
ダイオードチップが発する発光波長よりも短い発光波長
を含むように構成されているから、発光ダイオードチッ
プに使用する発光原色が紫色ないし青緑色に制限される
という問題は解消し、しかも、３Ｖ以下の低い駆動電圧
で使用することができるので、従来の青色発光ダイオー
ドチップと蛍光体を組み合わせた発光ダイオードよりも
安価な単色光以外の色を表現できる発光ダイオードを提
供できるという効果がある。
【００２８】また、本発明の発光ダイオードによると、
これまで単色の発光ダイオードでは表現できなかった応
用分野、例えば、液晶用バックライト、各種インジケー
タ、表示パネル等への利用が可能である。さらに、低消
費電力、軽量、小型等の利点を生かして、蛍光灯等の従
来の照明機器分野への置き換えも可能であるという産業
上の効果が得られる。
これまで単色の発光ダイオードでは表現できなかった応
用分野、例えば、液晶用バックライト、各種インジケー
タ、表示パネル等への利用が可能である。さらに、低消
費電力、軽量、小型等の利点を生かして、蛍光灯等の従
来の照明機器分野への置き換えも可能であるという産業
上の効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による発光ダイオー
ドを示す断面模式図である。
ドを示す断面模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による発光ダイオー
ドの発光スペクトルである。
ドの発光スペクトルである。
【図３】本発明の第２の実施の形態による発光ダイオー
ドを示す断面模式図である。
ドを示す断面模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による発光ダイオー
ドの発光スペクトルである。
ドの発光スペクトルである。
【図５】本発明の第３の実施の形態による発光ダイオー
ドを示す断面模式図である。
ドを示す断面模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による発光ダイオー
ドの発光スペクトルである。
ドの発光スペクトルである。
【図７】本発明の第４の実施の形態による発光ダイオー
ドを示す断面模式図である。
ドを示す断面模式図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による発光ダイオー
ドの発光スペクトルである。
ドの発光スペクトルである。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｎ型クラッド層３と略して表示） ４ アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性
層（図にはアンドープ活性層４と略して表示） ５ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｐ型クラッド層５と略して表示） ６ ｐ型ＧａＰ電流拡散層 ７ 下部電極 ８ 上部電極 ９ 金ワイヤ １０ 蛍光層 １１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １３ ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｎ型クラッド層１３と略して表示） １４ アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活
性層（図にはアンドープ活性層１４と略して表示） １５ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｐ型クラッド層１５と略して表示） １６ ｐ型ＧａＰ電流拡散層 １７ 下部電極 １８ 上部電極 １９ 金ワイヤ ２０ 蛍光層 ２１ 発光ダイオードチップ ２２ 金属ステム ２３ 金属ステム ２４ 金ワイヤ ２５ 蛍光体入りエポキシ樹脂（蛍光層） ２６ 透明樹脂 ２７ 発光ダイオードチップ ２８ 金属ステム ２９ 金属ステム ３０ 金ワイヤ ３１ 蛍光体入りエポキシ樹脂（蛍光層） ３２ 蛍光体入りエポキシ樹脂（蛍光層） ３３ 透明樹脂
（図にはｎ型クラッド層３と略して表示） ４ アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性
層（図にはアンドープ活性層４と略して表示） ５ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｐ型クラッド層５と略して表示） ６ ｐ型ＧａＰ電流拡散層 ７ 下部電極 ８ 上部電極 ９ 金ワイヤ １０ 蛍光層 １１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １３ ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｎ型クラッド層１３と略して表示） １４ アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活
性層（図にはアンドープ活性層１４と略して表示） １５ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
（図にはｐ型クラッド層１５と略して表示） １６ ｐ型ＧａＰ電流拡散層 １７ 下部電極 １８ 上部電極 １９ 金ワイヤ ２０ 蛍光層 ２１ 発光ダイオードチップ ２２ 金属ステム ２３ 金属ステム ２４ 金ワイヤ ２５ 蛍光体入りエポキシ樹脂（蛍光層） ２６ 透明樹脂 ２７ 発光ダイオードチップ ２８ 金属ステム ２９ 金属ステム ３０ 金ワイヤ ３１ 蛍光体入りエポキシ樹脂（蛍光層） ３２ 蛍光体入りエポキシ樹脂（蛍光層） ３３ 透明樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海野 恒弘 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 Ｆターム(参考） 4H001 CA01 CA02 CA05 XA09 XA13 XA15 XA31 XA33 XA40 XA49 YA58 YA59 YA60 YA61 YA62 YA63 YA64 YA65 YA66 YA67 YA68 YA69 YA70 5F041 AA14 AA24 AA47 CA04 CA34 CA35 CA36 CA37 CA53 CA57 CA82 CA85 CA92 DA07 DA43 EE25 FF01 FF11
Claims (10)
- 【請求項１】主発光波長として第１の波長の光を発する
発光ダイオードチップと、前記第１の波長の光の少なく
とも一部を吸収して前記第１の波長より小なる第２の波
長の光を発する無機蛍光体を含有した蛍光層を備え、 前記第１および第２の波長の光の混合光の発光色に基づ
いて発光するように構成されたことを特徴とする発光ダ
イオード。 - 【請求項２】前記発光ダイオードチップおよび前記蛍光
層の前記無機蛍光体は、補色になる波長の光を前記第１
および第２の波長の光として発することを特徴とする請
求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】前記発光ダイオードチップおよび前記蛍光
層の前記無機蛍光体は、前記混合光として、ＣＩＥ−Ｘ
ＹＺ表色系の色度座標において、０．２≦ｘ≦０．５、
かつ０．２≦ｙ≦０．５の光を発することを特徴とする
請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】前記発光ダイオードチップは、前記第１の
波長の光として、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を
発することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項５】前記蛍光層の前記無機蛍光体は、前記第２
の波長の光として、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光
を発する第１の無機蛍光体と、５００ｎｍ〜６００ｎｍ
の波長の光を発する第２の無機蛍光体を含むことを特徴
とする請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項６】前記発光ダイオードチップは、ＧａＰ系、
ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、あるいはＡｌＧａＩｎＰ
系の化合物半導体によって構成された発光層を含むこと
を特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項７】前記蛍光層の前記無機蛍光体は、Ｃｅ、Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂの少なくとも一種類の元素
を含むことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項８】前記発光ダイオードチップは、３Ｖ以下の
駆動電圧によって駆動される構成を有することを特徴と
する請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項９】前記発光ダイオードチップは、発光面側に
設けられたｐ側電極、および基板側に設けられたｎ側電
極を有し、 前記蛍光層は、前記ｐ側電極に埋入するように前記発光
面側に積層されることを特徴とする請求項１記載の発光
ダイオード。 - 【請求項１０】前記発光ダイオードチップは、基板に電
気的に接続された第１の金属ステム上に搭載され、 前記蛍光層は、前記発光ダイオードチップの発光面を第
２の金属ステムに接続するボンディングを埋入するよう
に前記発光面側に積層され、 前記発光ダイオードチップ、前記蛍光層、およびボンデ
ィングワイヤは、透明樹脂によって被覆されることを特
徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171412A JP4207363B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171412A JP4207363B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001352104A true JP2001352104A (ja) | 2001-12-21 |
| JP4207363B2 JP4207363B2 (ja) | 2009-01-14 |
Family
ID=18673968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000171412A Expired - Fee Related JP4207363B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4207363B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311822A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Solidlite Corp | 赤紫色発光ダイオード |
| US8445929B2 (en) | 2005-03-14 | 2013-05-21 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Wavelength-converted semiconductor light emitting device |
| WO2013176062A1 (ja) * | 2012-05-21 | 2013-11-28 | 株式会社ドゥエルアソシエイツ | チップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置及びその製造方法 |
| US8748923B2 (en) | 2005-03-14 | 2014-06-10 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Wavelength-converted semiconductor light emitting device |
-
2000
- 2000-06-08 JP JP2000171412A patent/JP4207363B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004311822A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Solidlite Corp | 赤紫色発光ダイオード |
| US8445929B2 (en) | 2005-03-14 | 2013-05-21 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Wavelength-converted semiconductor light emitting device |
| US8748923B2 (en) | 2005-03-14 | 2014-06-10 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Wavelength-converted semiconductor light emitting device |
| WO2013176062A1 (ja) * | 2012-05-21 | 2013-11-28 | 株式会社ドゥエルアソシエイツ | チップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置及びその製造方法 |
| CN104335367A (zh) * | 2012-05-21 | 2015-02-04 | 株式会社Del | 具有板上芯片封装型的封装基板的发光装置及其制造方法 |
| JPWO2013176062A1 (ja) * | 2012-05-21 | 2016-01-12 | 株式会社ドゥエルアソシエイツ | チップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置及びその製造方法 |
| US9293662B2 (en) | 2012-05-21 | 2016-03-22 | De L Associates Inc. | Light emitting device comprising chip-on-board package substrate and method for manufacturing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4207363B2 (ja) | 2009-01-14 |
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