JP2008108835A

JP2008108835A - 半導体発光装置及びその製造方法

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Publication number: JP2008108835A
Application number: JP2006288898A
Authority: JP
Inventors: Kiyokazu Hino; 清和日野
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】発光効率や色度の安定性が改善された半導体発光装置を提供する。
【解決手段】第１の波長をピークとする第１の光を放出する第１の発光素子と、前記第１の波長とは異なる第２の波長をピークとする第２の光を放出する第２の発光素子と、前記第２の波長をピークとする光を吸収し、前記第１の波長とも前記第２の波長とも異なる第３の波長の光をピークとする第３の光を放出する蛍光体と、前記第１の発光素子と前記蛍光体との間に設けられ、前記第１の光を遮蔽する光遮蔽壁と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光装置に関し、特に半導体発光素子からの放射光により蛍光体を励起して、波長変換を行う半導体発光装置に関する。

近年、半導体発光装置は、照明やディスプレイ装置などの光源として幅広く用いられるようになった。特に、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料を用いた青色発光素子（青色ＬＥＤ）の実現により、白色発光型の半導体発光装置の用途も飛躍的に拡大している。
白色発光型の半導体発光装置は、紫外線〜青色の波長範囲を有する窒化ガリウム系発光素子と、この放射光を吸収することにより励起されたより長い波長の光を放射する蛍光体とを組み合わせて構成される。例えば、青色発光素子からの放射光と、青色光を黄色に変換する黄色蛍光体からの黄色光と、を所定の比率で混合することにより、白色光が合成される（例えば、特許文献１）。しかし、この構成においては、赤色成分が少ないために、赤色の演色性に欠け、またディスプレイ装置の光源としても色再現性がよくない。

一方、紫外線領域の波長の発光素子と、この発光素子から放出された光を赤、緑、青に変換する３種類の蛍光体をと、を組み合わせた構造も考えられる。しかし、この方法の場合、紫外線による蛍光体の発光効率が低いという点で改善の余地がある。

また一方、青色発光素子と、この青色発光素子からの光を受けて緑色を発光する蛍光体と、赤色発光素子と、を組み合わせた発光装置が開示されている（特許文献２）。しかし、本発明者の検討の結果、このタイプの半導体発光装置において、発光効率や色度の安定性などの点で改善の余地があることが判明した。
特開平１０−２４２５１３号公報特開２００５−３１７８７３号公報

本発明は、発光効率や色度の安定性が改善された半導体発光装置を提供する。

本発明の一態様によれば、第１の波長をピークとする第１の光を放出する第１の発光素子と、前記第１の波長とは異なる第２の波長をピークとする第２の光を放出する第２の発光素子と、前記第２の波長をピークとする光を吸収し、前記第１の波長とも前記第２の波長とも異なる第３の波長の光をピークとする第３の光を放出する蛍光体と、前記第１の発光素子と前記蛍光体との間に設けられ、前記第１の光を遮蔽する光遮蔽壁と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。

本発明により、発光効率や色度の安定性が改善された半導体発光装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体発光装置を表す模式断面図である。本実施形態の半導体発光装置１０は、第１の半導体発光素子１２と、第２の半導体発光素子１４と、を有する。第１の半導体発光素子は、赤色光Ｌ１を放出する発光素子であり、放出光のピーク波長は５９０〜６７０ナノメータの範囲であることが望ましい。このような半導体発光素子は、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体を用いたＬＥＤ（light emitting diode）により実現できる。
一方、第２の半導体発光素子１４は、青色光Ｌ２を放出する発光素子であり、放出光のピーク波長は４２０〜４８０ナノメータの範囲であることが望ましい。このような半導体発光素子は、例えば、ＩｎＧａＮ系の化合物半導体を用いたＬＥＤにより実現できる。

第１の半導体発光素子１２の周囲には、空間１６が設けられている。空間１６は、例えば空気や窒素などの気体が充填された空間、あるいは真空の空間でもよい。または、空間１６は、樹脂により充填された空間であってもよい。いずれの場合も第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１に対する吸収の少ない空間とすることにより、損失を抑制できる。

一方、第２の半導体発光素子１４の周囲には、蛍光体２０を分散した空間１８が設けられている。蛍光体２０は、半導体発光素子１４から放出される青色光Ｌ２を吸収して緑色光Ｌ３を放出するものであり、緑色光のピーク波長は、５２０〜５６０ナノメータの範囲であることが望ましい。このような蛍光体２０の材料としては、例えば、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｓｒ−ＳｉＯＮ：Ｅｕ、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕや、ＺｎＳにＣｕやＡｌを添加したものや、（Ｂａ・Ｍｇ）Ａｌ_１０Ｏ_１７にＥｕやＭｎなどを添加したものを挙げることができる。

本実施形態における蛍光体２０は、例えば、空間１８を充填する樹脂に分散させた状態で半導体発光素子１４の周囲に設けることができる。第２の半導体発光素子１４から放出された青色光Ｌ１の一部は、蛍光体２０に吸収されて緑色光Ｌ３に変換される。蛍光体２０に吸収されなかった青色光Ｌ２はそのまま空間１８を通過する。

空間１８を充填する樹脂としては、半導体発光素子１４及び蛍光体２０から放出される青色光Ｌ２と緑色光Ｌ３に対する吸収の少ない材料を用いることが望ましい。また、特に青色光Ｌ２に対する長期間の信頼性などを考慮すると、空間１８を充填する樹脂としては、シリコーン樹脂を用いることが望ましい。例えば、従来の半導体発光装置で通常用いられるエポキシ樹脂の場合、青色光Ｌ２を長時間にわたり照射すると、変色して光透過率が低下する場合があるからである。

本実施形態によれば、青色光Ｌ２の光源として外部量子効率が高い波長４２０ナノメータから４８０ナノメータの半導体発光素子１４を用いることができる。また、緑色光については、高い発光効率が得られる蛍光体２０を用いることができる。これは、青色光励起によって緑色の蛍光体発光を得る場合には、ストークスシフト（遷移する前に周囲の原子との相互作用によってその励起エネルギーの一部を熱エネルギーなどのかたちで非放射的に失うことによる励起光と発光とのエネルギーの差）の量が小さく、同様に青色励起で赤色光を得る場合よりも高い発光効率が得られるからである。

同様に、赤色や橙色はストークスシフトの観点から、蛍光体を用いると発光効率が低くなるので、第１の半導体発光素子１２を光源として用いる。

そして、本実施形態においては、空間１６と空間１８との間に光遮蔽壁２２が設けられている。光遮蔽壁２２は、第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射することを阻止するように設けられている。後に詳述するように、光遮蔽壁２２の材料は、例えば、半導体発光装置の筐体を構成する成形樹脂の一部とすることができる。また、光の取り出し効率を考慮すると、光遮蔽壁２２の表面は光反射率が高いのもとすることが望ましい。このためには、例えば、光遮蔽壁２２を構成する樹脂に酸化シリコンや酸化チタンなどの光反射性の粒子を分散させたり、または光遮蔽壁２２の表面を金属でコーティングするとよい。

このように光遮蔽壁２２を設けて第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射しないようにすると、発光効率を向上させ、また色度の変化を抑制できる。
図２は、本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例の半導体発光素子の模式断面図である。
本比較例においては、光遮蔽壁２２が設けられていない。しかし、この場合、第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１の一部Ｌ１ａは、隣接する空間１８に分散された蛍光体２０に入射する。ところが、赤色光Ｌ１ａに対する蛍光体２０の吸収率は無視できるほど低くはなく、また、吸収された光成分が他の波長に変換され利用されることもない。つまり、蛍光体２０に吸収された赤色光Ｌ１ａは外部に取り出すことができず、損失が増えることとなる。

一方、熱の影響もある。すなわち、第１の半導体発光素子１２からは輻射と熱伝導の両方のメカニズムにより隣接する蛍光体２０に熱が伝わる。蛍光体２０は、青色光Ｌ２などの１次光を吸収し、励起により緑色光Ｌ３などの２次光に変換して放出する。従って、その変換効率は、温度により変動する。第１の半導体発光素子１２から輻射や熱伝導により熱が蛍光体２０に伝わって蛍光体２０の温度が上昇すると、光の変換効率が低下してしまう。蛍光体２０の変換効率が低下すると、赤色光Ｌ１と青色光Ｌ２に対する緑色光Ｌ３の強度のバランスが低下するため、色度が変化してしまう。

特に、近年の半導体発光装置は、例えば部屋の照明や自動車のヘッドライトなどへの応用が期待されており、その出力のさらなる増大が必要とされている。しかし、光出力が増大するにつれ、半導体発光素子からの放熱量も増加する。その結果、蛍光体２０に隣接して設けられた第１の半導体発光素子１２からの熱の影響はさらに大きくなりつつある。

これらの問題に対して、本実施形態によれば、光遮蔽壁２２を設けることにより、第１の半導体発光素子１２から放出される光が蛍光体２０に吸収されることによる損失を抑制し、さらに、光遮蔽壁２２により第１の半導体発光素子１２の輻射や熱伝導による蛍光体２０への熱の移動を抑制することにより、蛍光体２０の変換効率の低下による色度の変動を抑制することができる。光の取り出し効率を改善することにより、光出力を増大させることができる。また、光出力をさらに増大させて第１の半導体発光素子からの放熱量が増加しても、色度の変動を抑制でき、安定した混合色の発光が得られる。

また、本実施形態によれば、赤色光Ｌ１を放出する第１の半導体発光素子１２、青色光Ｌ２を放出する第２の半導体発光素子１４と、緑色光Ｌ３を放出する蛍光体２０と、を設けることにより、演色性が向上し、ディスプレイに応用した時の色再現性も向上する。
すなわち、特許文献１に関して前述したように、青色発光素子と、その光を黄色光に変化することにより白色光を形成する半導体発光装置の場合、図３に例示したように、基本的に２色しかない疑似白色光である。しかし、この場合、例えば太陽光と比べると、赤色成分が顕著に不足しているために冷たい感じがする。これは、例えば人の顔色が悪く見えたり、食べ物の鮮度が落ちたように見える点で、一般的な照明には向いていない。また、液晶ディプレイの光源などとして用いる場合にも、赤色成分が少ないために、色再現性がよくない。

これ対して、本実施形態によれば、赤色光Ｌ１と青色光Ｌ２と緑色光Ｌ３とをそれぞれ含む白色光が得られる。その結果として、一般照明にも十分に用いることができる演色性が得られ、また、ディスプレイに応用した時にも十分な色再現性を得ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、さらに色バランスの調整が容易であるという効果も得られる。すなわち、例えば紫外線を放出させる発光素子を用い、赤色光の蛍光体と、青色光の蛍光体と、緑色光の蛍光体と、をそれぞれ用いて白色光を形成する場合には、これら３種類の蛍光体の混合比により色のバランスが決定されてしまい、これを事後的に調節することは容易ではない。

また一方、赤色光の発光素子と、青色光の発光素子と、緑色光の発光素子と、を用いて白色光を形成する場合、これら３種類の発光素子の出力のバランスを変えることにより、色のバランスを調整することができるが、３種類の発光素子を設けなければならず、構造も複雑となり、小型化や低コスト化の点でも不利となる。

これに対して、本実施形態によれば、第１の半導体発光素子１２と第２の半導体発光素子１４の出力をそれぞれ調整することにより、広範な範囲で色バランスの調整が可能となる。
図４は、本実施形態の半導体発光装置における色バランスを説明するためのグラフ図である。すなわち、同図は、ＣＩＥ（Commission International de I‘Eclairage：国際照明委員会）規格による色度図であり、第１の半導体発光素子１２から放出される赤色光Ｌ１と、第２の半導体発光素子１４から放出される青色光Ｌ２と、蛍光体２０から放出される緑色光Ｌ３の色度をそれぞれプロットした。

赤色光Ｌ１と青色光Ｌ２の混合色（Ｌ１＋Ｌ２）は、図４においてＬ１とＬ２とを結ぶ直線Ｃ２の上にある。そして、この混合色（Ｌ１＋Ｌ２）と緑色光Ｌ３との混合色（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）は、（Ｌ１＋Ｌ２）とＬ３とを結ぶ直線Ｃ１の上にある。赤と青の混合色（Ｌ１＋Ｌ２）のバランスは、第１の半導体発光素子１２と第２の半導体発光素子１４の出力のバランスを調節することにより、直線Ｃ２の上で変化させることができる。緑色光Ｌ３と混合色（Ｌ１＋Ｌ２）とのバランスは、蛍光体２０の配合を調節することにより、直線Ｃ１の上で変化させることができる。つまり、本実施形態によれば、半導体発光素子１２、１４の出力のバランスと、蛍光体２０の配合を調節することにより、混合色（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）の色度を広範な範囲で調節することが可能である。

図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる半導体発光装置を表す模式断面図である。図５以降の図については、既出の図面に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施形態においては、第２の半導体発光素子１４の表面に蛍光体２０が隣接して設けられている。このような蛍光体２０は、例えば、樹脂や有機溶媒、水などに分散させて半導体発光素子１４の表面に塗布し、適宜乾燥させることにより、半導体発光素子１４の表面に層状に形成することができる。ただし、本実施形態において蛍光体２０を形成する方法は、この具体例には限定されず、その他、蒸着やスパッタ、吹きつけなどの各種の方法により形成できる。あるいは、層状に成形した蛍光体２０を半導体発光素子１４の表面に付設してもよい。

第２の半導体発光素子１４から放出された青色光Ｌ１の一部は、蛍光体２０に吸収されて緑色光Ｌ３に変換される。蛍光体２０に吸収されなかった青色光Ｌ２は、そのまま蛍光体２０を通過する。

蛍光体２０の上方には空間１８が設けられている。本実施形態における空間１８は、空間１６と同様に、例えば空気や窒素などの気体が充填された空間、真空の空間、または、樹脂により充填された空間とすることができる。ただし、いずれの場合も、半導体発光素子１４及び蛍光体２０から放出される青色光Ｌ２と緑色光Ｌ３に対する吸収の少ない空間とすることにより、損失を抑制できる。また、第１実施形態に関して前述したように、特に青色光Ｌ２に対する長期間の信頼性などを考慮すると、空間１８に樹脂を充填する場合には、シリコーン樹脂を用いることが望ましい。

本実施形態によれば、蛍光体２０を半導体発光素子１４の表面に層状に設けることにより、所定量の蛍光体２０を正確に半導体発光素子１４の周囲に配置し、光量や色のばらつきを抑制できる。すなわち、目的の混合色が得られるように蛍光体２０の組成と量を算出し、その量の蛍光体２０を半導体発光素子１４の表面に塗布などにより均一に配置することにより、蛍光体２０の配置や分布がばらつくことによる色むらや光量のばらつきを抑制できる。

そして、本実施形態においても、光遮蔽壁２２を設けて第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射しないようにすることによって、赤色光Ｌ１の吸収による損失を抑制し、また第１の半導体発光素子１２放出される熱に起因する蛍光体２０の温度の上昇による色度の変動を抑制することができる。

図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本実施形態においては、第２の半導体発光素子１４の周囲に空間１８が設けられ、その上に蛍光体２０が配置されている。空間１８は第１実施形態に関して前述したように、空気や窒素などの気体が充填された空間、真空の空間、または、樹脂により充填された空間とすることができる。

また、本実施形態における蛍光体２０は、例えば、樹脂やガラスなどの媒体中に分散させて配置してもよく、またはバインダにより成形して配置してもよく、あるいは後に詳述するように、ガラスなどに封入して配置してもよい。

本実施形態によれば、蛍光体２０を第２の半導体発光素子１４から離間して配置することにより、第２の半導体発光素子１４からの熱の影響も抑制することができる。
図７は、蛍光体２０の配置による色度の安定性の改善を例示するグラフ図である。
ここで、ケース１は、本実施形態と同様に半導体発光素子１４と離間させて蛍光体２０を設けた場合を表し、ケース２は半導体発光素子１４の表面に蛍光体２０を密着させて設けた場合を表す。それぞれのサンプルについて半導体発光素子１４の順方向電流を変化させた場合、ケース１のほうがケース２よりも色度の変化が少ないことがわかる。つまり、蛍光体２０を半導体発光素子１４から離間させて配置したほうが光出力に対する色度の変動が小さい。これは、蛍光体２０を離間して配置することにより、半導体発光素子１４から放出される熱が蛍光体２０に与える影響が抑制されるからであると考えられる。

そして、本実施形態においても、光遮蔽壁２２を設けて第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射しないようにすることによって、赤色光Ｌ１の吸収による損失を抑制し、また第１の半導体発光素子１２から放出される熱に起因する蛍光体２０の温度の上昇による色度の変動も抑制することができる。つまり、蛍光体２０は、第１及び第２の半導体発光素子１２、１４のいずれからの熱の影響も受けにくくなり、出力に対する色度の安定性が非常に高い半導体発光装置を実現することができる。

図８は、本発明の第４の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本実施形態においては、第１実施形態に関して前述した構造体の光の取り出し方向に光拡散層３０が設けられている。光拡散層３０は、赤色光Ｌ１、青色光Ｌ２、緑色光Ｌ３を散乱し混合する役割を有する。すなわち、光拡散層３０を介することにより、赤色光Ｌ１、青色光Ｌ２、緑色光Ｌ３が散乱・混合されて均一な白色光を外部に取り出すことができる。

光拡散層３０は、例えば、酸化シリコンや酸化チタンなどの光透過性の粒子の集合体とすることができる。これら粒子は、例えば、樹脂やガラスなどの媒体中に分散させてもよく、また樹脂や接着剤などのバインダにより凝集させ成形してもよく、または密閉された空間内に封止してもよい。
なお、光拡散層３０は、空間１６、１８の方向に進出して設けてもよい。すなわち、図９に例示した如く、光拡散層３０の一部が空間１６、１８の方向に進出して光遮蔽壁２２の両側に延在するように形成してもよい。

また、光拡散層３０は、例えば、ガラスや樹脂などの表面を凹凸にしたものでもよい。すなわち、光が散乱するような凹凸面を設けることにより、光を混合する効果が得られる。

図１０は、本発明の第５の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本実施形態においては、第２実施形態に関して前述した構造体の光の取り出し方向に光拡散層３０が設けられている。

本実施形態においても、光拡散層３０を設けることにより、赤色光Ｌ１、青色光Ｌ２、緑色光Ｌ３が散乱・混合されて均一な白色光を外部に取り出すことができる。

図１１は、本発明の第６の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本実施形態においては、第３実施形態に関して前述した構造体の光の取り出し方向に光拡散層３０が設けられている。

そして、これら実施形態のいずれにおいても、光遮蔽壁２２を設けて第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射しないようにすることによって、赤色光Ｌ１の吸収による損失を抑制し、また第１の半導体発光素子１２放出される熱に起因する蛍光体２０の温度の上昇による色度の変動を抑制することができる。

以下、実施例を参照しつつ本発明の実施の形態についてさらに具体的に説明する。
図１２は、本発明の第１の具体例の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、その一部透視平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。

本具体例の半導体発光装置は、いわゆるＳＭＤ（Surface Mounting Device：表面実装）型の構造を有する。

すなわち、金属からなる第１リード５０Ａ及び第２リード５０Ｂは、例えば熱可塑性樹脂などからなる成形体のパッケージ４０に埋め込まれている。パッケージ４０は、その上面に凹状のカップ部を有し、カップ部の底面に第１リード及び第２リード５０Ａ、５０Ｂのインナーリード部が露出している。第１リード５０Ａのインナーリード部には、ＩｎＧａＡｌＮ系の発光層を有し赤色光を放出する第１の半導体発光素子１２がマウントされている。また、第２リード５０Ｂのインナーリード部には、ＩｎＧａＡｌＰ系の発光層を有し青色光を放出する第２の半導体発光素子１４がマウントされている。また、これら半導体発光素子１２、１４を取り囲むカップ部の内側壁は、上方に向けて傾斜した光反射面４６を構成している。パッケージ４０を構成する樹脂に酸化チタンなどのフィラーを分散させることより、光反射面４６の光反射率を上げることができる。

第１及び第２の半導体発光素子１２、１４の周囲の空間１６、１８は、樹脂により封止されている。第２の半導体発光素子１４の上方には、蛍光体２０が離間して設けられている。そして、第１及び第２の半導体発光素子１２、１４の間には、光遮蔽壁２２が設けられている。光遮蔽壁２２は、パッケージ４０の一部がカップ部の底面から上方に突出するように設けられている。このような光遮蔽壁２２は、パッケージ４０を樹脂により成形する際に形成することができる。光遮蔽壁２２は、第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光が蛍光体２０に入射しないように設けられている。

さらに、カップ部の開口側には、光拡散層３０が設けられている。光拡散層３０は、酸化シリコンの粒子をバインダで凝集させて形成することができる。なお、図１２（ａ）においては、光拡散層３０を取り除いた状態を表した。

本実施例によれば、光遮蔽壁２２を設けて第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射しないようにすることによって、赤色光Ｌ１の吸収による損失を抑制し、また第１の半導体発光素子１２放出される熱に起因する蛍光体２０の温度の上昇による色度の変動を抑制することができる。

また、本実施例においては、光遮蔽壁２２の一部を切り欠いて、第１及び第２の半導体発光素子１２、１４をワイヤ６０により接続している。つまり、第１及び第２の半導体発光素子１２、１４は、直列に接続されている。こうすることで、回路が簡素化でき、コストを低減できる。なお、第１及び第２の半導体発光素子１２、１４の出力のバランスを調節する場合には、これら発光素子１２、１４をそれぞれ独立に制御可能に接続すればよい。

またここで、蛍光体２０は、樹脂やガラスなどの媒体に分散させて配置することができる。例えば、硫黄系の蛍光体の場合には、耐湿性に劣るので、ガラス内に封入したりガラスでコーティングしてもよい。

図１３は、蛍光体をガラス内に封入した具体例を表す模式図である。
すなわち、本具体例においては、ガラスからなる中空体８０の内部空間に蛍光体２０が封入され、ガラスの蓋部８１により封止されている。蛍光体２０が封入された内部空間は、真空あるいは不活性ガスの雰囲気とするとよい。このように蛍光体２０を密閉することにより外気から保護し、長期間に亘り安定して保持することができる。特に、高い効率で緑色光を放出する硫黄系の蛍光体の場合、耐湿性が低いため、シリコン系やエポキシ系の樹脂に封止しただけでは、湿度からの気密を保つことができず劣化することがあった。これに対して、ガラスからなる中空体８０の中に封止することにより、長期間にわたって安定した光変換特性を得ることができる。

図１４は、蛍光体をガラス内に封入した第２の具体例を表す模式図である。
すなわち、本具体例においては、複数の凹部を有するガラスの筐体８２と、この筐体８２の上面に接合されるガラスの蓋部８４と、が設けられている。筐体８２の凹部に蛍光体２０を入れて、筐体８２の上面にガラスペーストを塗布し、蓋部８４を圧接し加熱して焼成することにより密閉することができる。このようにしてガラスからなる構造体の中に蛍光体２０を封止しても、長期間にわたって安定した光変換特性を得ることができる。
本発明においては、このようなガラスに封止した蛍光体２０を用いることにより、長期間に亘り安定した発光特性が得られる半導体発光装置を提供できる。

図１５は、本発明の第２の具体例の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、その一部透視平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。

本具体例の半導体発光装置は、例えば液晶ディスプレイなどの光源として用いて好適なものである。すなわち、基板７０の上に、赤色光Ｌ１を放出する第１の半導体発光素子１２と、青色光Ｌ２を放出する第２の半導体発光素子１４と、が交互且つ一列にマウントされている。なお、それぞれの半導体発光素子がマウントされる基板７０のマウント面には、メタライズによるパターン（図示せず）が形成されている。

そして、これら半導体発光素子１２、１４をそれぞれ隔離するようにパッケージ７２が形成されている。半導体発光素子１２、１４の間には、光遮蔽壁２２が設けられ、また、半導体発光素子１２、１４の後方（図１５において下方）には、光反射面２８が設けられている。半導体発光素子１４の前方（図１５において上方）には、蛍光体２０が設けられ、その前方に、光拡散層３０が一様に設けられている。

光拡散層３０からの光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、図１５に矢印で表したように、基板７０の主面に対して略平行な方向に取り出される。このように取り出された光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、例えば、液晶ディスプレイの表示モジュールの背面側に設けられた導光板の側面から入射され、導光板を拡散して表示モジュール全体に亘る画像を形成する。

本具体例においては、赤色光Ｌ１、青色光Ｌ２、緑色光Ｌ３を高い効率で供給できるので、輝度の高いディプレイを実現できる。しかも、色度の変動が小さいので、表示画像の画質の変動も抑制できる。

図１６は、本発明の第３の具体例の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、その一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。

本実施例においては、第１実施例と同様にＳＭＤ型の構造が採用されている。ただし、凹状のカップ部の底面には、赤色光を放出する第１の半導体発光素子１２と、青色光を放出する第２の半導体発光素子１４と、がそれぞれ２つづつマウントされている。これら半導体発光素子１２、１４は、円周方向に交互に配置され、それらの間には、光遮蔽壁２２が設けられている。そして、第２の半導体発光素子１４の上には、蛍光体２０が設けられている。またさらに、凹状のカップ部の開口付近には、光拡散層３０が設けられている。なお、図１６（ａ）においては、蛍光体２０と光拡散層３０を取り除いた状態を表した。

このように赤色光と青色光のそれぞれについて複数の半導体発光素子を設けることにより、より高い出力を得ることができる。そして、本実施例においても、光遮蔽壁２２を設けて第１の半導体発光素子１２から放出された赤色光Ｌ１が蛍光体２０に入射しないようにすることによって、赤色光Ｌ１の吸収による損失を抑制し、また第１の半導体発光素子１２放出される熱に起因する蛍光体２０の温度の上昇による色度の変動を抑制することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。例えば、本発明の半導体発光装置を構成する半導体発光素子、蛍光体、光遮蔽壁などについては、当業者が適宜設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。

本発明の第１の実施の形態にかかる半導体発光装置を表す模式断面図である。本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例の半導体発光素子の模式断面図である。青色発光素子と、その光を黄色光に変化することにより白色光を形成する半導体発光装置から放出される光のスペクトルである。本実施形態の半導体発光装置における色バランスを説明するためのグラフ図である。本発明の第２の実施の形態にかかる半導体発光装置を表す模式断面図である。本発明の第３の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。蛍光体２０の配置による色度の安定性の改善を例示するグラフ図である。本発明の第４の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本発明の第４の実施の形態にかかる半導体発光装置の変型例を表す模式断面図である。本発明の第５の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本発明の第６の実施の形態にかかる半導体発光装置の表す模式断面図である。本発明の第１の具体例の半導体発光装置を表す模式図である。蛍光体をガラス内に封入した具体例を表す模式図である。蛍光体をガラス内に封入した第２の具体例を表す模式図である。本発明の第２の具体例の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第３の具体例の半導体発光装置を表す模式図である。

符号の説明

１０半導体発光装置、１２、１４半導体発光素子、１６、１８空間、２０蛍光体、２２光遮蔽壁、２８光反射面、３０光拡散層、４０パッケージ、４６光反射面、５０Ａ、５０Ｂリード、６０ワイヤ、７０基板、７２パッケージ、８０中空体、８２筐体、８４蓋部

Claims

第１の波長をピークとする第１の光を放出する第１の発光素子と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長をピークとする第２の光を放出する第２の発光素子と、
前記第２の波長をピークとする光を吸収し、前記第１の波長とも前記第２の波長とも異なる第３の波長の光をピークとする第３の光を放出する蛍光体と、
前記第１の発光素子と前記蛍光体との間に設けられ、前記第１の光を遮蔽する光遮蔽壁と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
前記第２の発光素子と前記蛍光体とが離間してなることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
光透過性の粒子の集合体を有し、前記第１の光と前記第２の光と前記第３の光を拡散させて外部に放出する光拡散層をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。