JP3772801B2 - Light emitting diode - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting diode including a light emission component of the long-wavelength side of the visible light range, which uses a fluorescent substance. SOLUTION: The light-emitting diode, which can emit white light by mixing bluish light from a semiconductor light-emitting element, formed of a nitride- based compound semiconductor and light of yellow of a 1st fluorescent material made of an yttrium-aluminum-garnet fluorescent substance activated by cerium which absorbs the bluish light and converts its wavelength is a light-emitting diode, capable of white light emission of high color rendering, for which the 2nd fluorescent substance used together with the 1st fluorescent substance is excited by the light emission wavelength from a semiconductor light-emitting element to emit reddish light.

Description

【0001】 [0001]
【産業上の利用分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、LEDディスプレイ、バックライト光源、信号機、光センサー、光プリンターヘッド、照光式スイッチ及び各種インジケータなどに利用される赤色系が発光可能な発光ダイオードなどに係わる。 The present invention, LED display, according backlight source, traffic signal, an optical sensor, an optical printer head, etc. illuminated switch, various indicators such as utilized by red light emission can emitting diodes. 特に、使用環境によらず高輝度、高効率な発光が可能であると共に温度変化に対して色調変化や輝度変化が少ない発光ダイオードに関する。 In particular, high luminance regardless of the use environment, to color change and luminance change is small emitting diode to temperature changes as well as a possible high efficiency light emission.
【0002】 [0002]
【従来技術】 [Prior art]
発光ダイオード(以下、LEDともいう)やレーザーダイオード(以下、LDともいう)は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光をする。 Light emitting diode (hereinafter, LED also called) and laser diodes (hereinafter also referred to as LD), the efficiency in small well to the emission of bright colors. また、半導体素子であるため球切れなどの心配がない。 In addition, there is no worry about, such as burn out because it is a semiconductor element. 振動やON/OFF点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。 It has a feature that strong in the repetition of vibration and ON / OFF lighting. そのため各種インジケータや種々の光源として利用されている。 Therefore it is used as various indicators and various light sources. 最近、超高輝度高効率な発光ダイオードとしてRGB(赤、緑、青色)などの発光ダイオードがそれぞれ開発された。 Recently, RGB as ultra-high luminance high efficient light-emitting diodes (red, green, blue) light-emitting diodes, such as have been developed, respectively. これに伴いRGBの三原色を利用したLEDディスプレイが省電力、長寿命、軽量などの特長を生かして飛躍的に発展を遂げつつある。 LED display power saving using three primary colors of RGB Accordingly, long life, taking advantage of features such as light weight is undergoing a rapid progress.
【0003】 [0003]
発光ダイオードは使用される発光層の半導体材料、形成条件などによって紫外から赤外まで種々の発光波長を放出させることが可能とされている。 Emitting diode is it possible to release a variety of emission wavelengths semiconductor material of a light-emitting layer used, from the ultraviolet, such as by formation conditions to infrared. また、優れた単色性ピーク波長を有する。 Also it has excellent monochromaticity peak wavelength.
【0004】 [0004]
しかしながら、現在のところ可視光のうち青色や緑色の比較的短波長を高輝度に発光可能な発光素子としては、窒化物系化合物しか実用化されていない。 However, at present as the light emitting capable emitting element of blue or green relatively short wavelength to a high luminance of the visible light, it has been put to practical use only nitride compound. また、窒化物系化合物半導体を利用した発光素子は種々の発光波長を高輝度に発光することが可能であるが、現在のところ可視域の長波長側において高効率に発光可能なものを形成させることが困難である。 Further, the light-emitting element using a nitride-based compound semiconductor it is possible to emit various emission wavelengths in high intensity, to form what can emit light with high efficiency in the long wavelength side of the currently visible region it is difficult.
【0005】 [0005]
一方、赤色系が高輝度に発光可能な発光ダイオードとしては、GaAlAs、GaAsP、AlGaInPなどを発光層にもつものが利用されている。 On the other hand, red as a light emitting capable emitting diodes with high brightness, GaAlAs, GaAsP, those having such a the light emitting layer AlGaInP is utilized. そのため、RGB(赤、緑、青)の発光を同一半導体を用いて高輝度に発光させることができない。 Therefore, RGB (red, green, blue) can not be made to emit light with high luminance using the same semiconductor light emission. 青色や緑色に関しては、実質的に同じ半導体材料を利用することができるものの赤色に関しては青色や緑色と異なる半導体材料を利用することとなる。 For the blue and green, and by utilizing semiconductor material different from the blue and green respect red which can utilize substantially the same semiconductor material. 半導体材料が異なると駆動電圧などが異なる。 Semiconductor material is different from a driving voltage is different. そのため、個々に電源を確保する必要があり回路構成が複雑になる。 Therefore, the circuit configuration is necessary to secure the power individually is complicated. また、半導体材料が異なることに起因して温度変化に対する色調や輝度の変化率がそれぞれ大きく異なる。 Further, the color tone and brightness of the rate of change with respect to temperature changes due to the semiconductor material differs greatly differs respectively. 図9に、窒化物系化合物半導体を用いた発光素子(Aが青色、Bが緑色)の輝度に比べて他の発光素子(Cが赤色)の特性が大きく異なる具体例を示す。 9 shows the light emitting element using a nitride compound semiconductor (A blue, B green) Specific examples of characteristics differ significantly for other light-emitting elements (C red) compared to the luminance of.
【0006】 [0006]
RGBの発光ダイオードをそれぞれ発光させ混色表示させてある場合、温度変化などにより色調や輝度の特性が大きく異なると色バランスなどが崩れる。 If the RGB light-emitting diodes are to mixed displayed by light emission, respectively, such as color balance is lost if the characteristics of the color tone and brightness by a temperature change is significantly different. 特に、人間の目は、白色に関して感度が良く少しの色ずれでも識別できる。 In particular, the human eye sensitivity with respect to white can be identified even with little color shift. したがって、RGBが異なる半導体材料からなる発光素子の混色光を利用して白色系を発光させると温度変化によるホワイトバランスなどが特に大きな問題となる。 Therefore, when the RGB is by utilizing the mixed light of the light emitting element composed of a different semiconductor material to emit white and white balance due to changes in temperature is particularly large problem. このような色調変化や輝度変化は表示ディスプレイ、光センサーや光プリンターなどにおいて大きな問題となる。 Such color change or brightness change is a major problem in such display displaying, optical sensors and optical printers.
【0007】 [0007]
さらに、発光ダイオードは優れた単色性ピーク波長を有するが故に白色系発光光源などとさせるためには、RGBなどが発光可能な各LEDチップをそれぞれ近接配置して発光させ拡散混色させる必要がある。 In addition, to the light emitting diode is set to such as, but because the white light-emitting source has an excellent monochromatic peak wavelength, such as RGB needs to diffuse mixed to emit light in proximity arranged each LED chip capable of emitting light. このような発光ダイオードは、種々の色を自由に発光させる発光装置としては有効であるが、白色系やピンクなどの色のみを発光させる場合においても青緑色系及び黄色系の発光ダイオード、赤色系、緑色系及び青色系の発光ダイオードをそれぞれ使用せざるを得ない。 Such light emitting diodes are effective as light emitting devices for freely emission of various colors, white and pink, etc. also blue-green and yellow light emitting diodes in the case of emitting only the color of red each use forced to greenish and blue light emitting diodes. LEDチップは、半導体であり色調や輝度のバラツキもまだ相当ある。 LED chips, semiconductors and color and brightness variations also equivalent still.
【0008】 [0008]
また、上述の如く、各半導体ごとに電流などを調節して白色系など所望の光を発光させなければならない。 Further, as described above, it must be emitting the desired light, such as white by adjusting such as a current for each semiconductor. 異なる半導体材料を用いた発光素子の場合、個々の温度特性の差や経時変化が大きく異なり、色調などが種々変化してしまう場合がある。 For light emitting devices using different semiconductor materials, vary greatly difference or aging of the individual temperature characteristic, there is a case where color tone will be variously changed. 使用開始時に白色光等とさせるべく設定させていたとしても発光ダイオード自身の発熱等により色ずれ、輝度むらなどが生じる場合がある。 Also color shift due to heat generation or the like of the light emitting diode itself as has been allowed to set so as to white light or the like at the start of use, there is a case where such brightness unevenness. さらに、LEDチップからの発光を均一に混色させなければ色むらを生ずる場合がある。 Further, it may result in uneven color if evenly mixing the light emitted from the LED chip.
【0009】 [0009]
本出願人は先にLEDチップの発光色を蛍光物質で色変換させた発光ダイオードとして特開平5−152609号公報、特開平7−99345号公報などに記載された発光ダイオードを開発した。 The applicant has developed an emission color of the LED chip earlier in the fluorescent substance Hei 5-152609 discloses a light emitting diode is a color conversion, a light-emitting diode as described in, JP-A-7-99345 JP. これらの発光ダイオードによって、青色光を発光するLEDチップを用いて他の発光色を効率よく発光させることができる。 These light-emitting diodes, can be efficiently emit other emission colors by using a LED chip that emits blue light.
【0010】 [0010]
具体的には、発光層のエネルギーバンドギャップが大きいLEDチップをリードフレームの先端に設けられたカップ上などに配置する。 Specifically, disposed in such as a light emitting layer of an energy band gap larger LED chip on a cup provided at the tip of the lead frame. LEDチップは、LEDチップが設けられたメタルステムやメタルポストとそれぞれ電気的に接続させる。 LED chips are each a metal stem or metal posts that LED chips are provided to electrically connect. そして、LEDチップを被覆する樹脂モールド部材中などにLEDチップからの光を吸収し波長変換する蛍光物質を含有させて形成させてある。 Then, absorbs light of the LED chip from the LED chip in a resin mold member in covering are then formed by containing a fluorescent substance that converts the wavelength. これにより、LEDチップから青色の発光を吸収し別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。 Thus, the different colors absorbs blue light emitting from the LED chip can be formed as a high luminance emission can be light emitting diodes.
【0011】 [0011]
発光素子からの発光波長により励起される蛍光物質は、蛍光染料、蛍光顔料さらには有機、無機化合物などから様々なものが挙げられる。 Fluorescent material is excited by the emission wavelength from the light emitting element, a fluorescent dye, fluorescent pigment and organic, it includes various ones from an inorganic compound. また、蛍光物質は、残光性が長いものと実質的にないものなどがある。 The fluorescent substance may include those afterglow is long as substantially no. さらに、発光素子からの発光波長を波長の短いものから長い波長へと変換する、或いは発光素子からの発光波長を波長の長いものから短い波長へと変換するものとがある。 Furthermore, it converted into longer wavelength light emission wavelength from shorter wavelengths from the light emitting element, or there is a converts the emission wavelength from the light emitting element to shorter wavelengths from the longest wavelength.
【0012】 [0012]
【発明が解決する課題】 [Problems that the Invention is to solve]
しかしながら、波長の長いものから短い波長へと変換する場合、変換効率が極めて悪く実用に向かない。 However, when converted to shorter wavelengths from the longest wavelength, the conversion efficiency is not suitable for very poor practicality. さらに、多段励起を必要とするため励起波長量に対してリニアに発光量が増えない。 Further, light emission amount does not increase linearly with respect to the excitation wavelength the amount requires a multi-stage pumping. また、発光素子周辺に近接して配置された蛍光物質は、太陽光よりも約30倍から40倍にも及ぶ強照射強度の光線にさらされる。 The fluorescent material disposed in proximity to the peripheral light-emitting element is exposed to light of the strong irradiation intensity of up to 40 times to about 30 times than the sunlight. 特に、発光素子であるLEDチップを高エネルギーバンドギャップを有する半導体を用い蛍光物質の変換効率向上や蛍光物質の使用量を減らした場合においては、LEDチップから発光した光が可視光域にある場合でも光エネルギーが必然的に高くなる。 Particularly, in the case of reducing the amount of conversion efficiency and a fluorescent substance of a fluorescent material using a semiconductor having a high energy band gap of the LED chip is a light emitting element, when light emitted from the LED chip is in the visible light region But the light energy is inevitably high. 紫外域に至っては極めて光エネルギーが高くなる。 It reached the ultraviolet region is extremely light energy is high. この場合、発光強度を更に高め長期に渡って使用すると、蛍光物質自体が劣化しやすいものがある。 In this case, the use over a further increase long term emission intensity, there is a fluorescent substance itself tends to deteriorate. 蛍光物質が劣化すると色調がずれる、或いは光の外部取り出し効率が低下する場合がある。 Color shifts the fluorescent substance is deteriorated, or the external light extraction efficiency may be deteriorated.
【0013】 [0013]
同様に発光素子の近傍に設けられた蛍光物質は、発光素子の昇温や外部環境からの加熱など高温にもさらされる。 Fluorescent material provided in the vicinity of the same light emitting element is also exposed to a high temperature such as heating from the heating and the external environment of the light emitting element. 発光ダイオードとして利用する場合は、一般的に樹脂モールドに被覆されてはいるものの外部環境からの水分の進入などを完全に防ぐことができない。 When using as a light emitting diode is not generally covered by the resin mold can be prevented, such as a fully moisture ingress from the outside environment of those who are in. また、製造時に付着した水分を完全に除去することもできない。 Further, it is also impossible to completely remove moisture adhered to during manufacture. 蛍光物質によっては、このような水分が発光素子からの高エネルギー光や熱によって蛍光物質の劣化を促進する場合もある。 Some fluorescent materials, but also when such moisture promotes deterioration of the fluorescent substance by a high-energy light or heat from the light emitting element. また、イオン性の有機染料に至ってはチップ近傍では直流電界により電気泳動を起こし、色調が変化する可能性もある。 Also, it comes to the ionic organic dyes cause electrophoresed on a DC electric field in the tip vicinity, there is a possibility that the color tone is changed.
【0014】 [0014]
さらに、蛍光物質の分解により生じたイオンなどが発光素子を汚染する或いは、発光素子からの波長を反射するカップや発光素子を電気的に接続させる導電性ワイヤーなどが変質し取り出し効率が低下する場合もある。 Further, an ion generated by decomposition of the fluorescent material will contaminate the light emitting element or, if such a conductive wire for the cups and the light emitting element that reflects the wavelength from the light emitting element is electrically connected altered extraction efficiency is lowered there is also.
【0015】 [0015]
したがって、本発明は赤色系の発光波長成分を含む発光ダイオードを提供することにある。 Accordingly, the present invention is to provide a light emitting diode including a light-emitting wavelength components of red. また、より高輝度、長時間の使用環境下においても発光光率の低下や色ずれの極めて少ない赤色系の発光波長成分を含む発光ダイオードなどを提供することを目的とする。 Another object is to provide a such higher luminance, light emitting diodes also containing a light-emitting wavelength components of very small reddish reduction and color shift of the emission light ratio in long-term use environment. 特に、赤色系とは異なる他の色が発光可能な窒化物系化合物半導体と諸特性が揃った赤色系の発光波長成分が発光可能な発光ダイオードを提供することにある。 In particular, to provide a different other color red emission wavelength component having a uniform light emission can nitride compound semiconductor and properties can be light-emitting light-emitting diodes and red.
【0016】 [0016]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明は、窒化物系化合物半導体からなる半導体発光素子からの青色系の光と、青色系の光を吸収し波長変換するセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質からなる第1の蛍光物質の黄色との混色により白色発光が可能な発光ダイオードである。 The present invention is first made of blue light and, yttrium-aluminum-garnet fluorescent substance activated with cerium wavelength conversion by absorbing light in the blue from the semiconductor light-emitting device comprising a nitride compound semiconductor the color mixing between the yellow fluorescent substance is a light emitting diode capable white emission. 特に、第1の蛍光物質と共に用いられる他の第2の蛍光物質は半導体発光素子からの発光波長によって励起され赤色系の光を放出する高演色性の白色発光が可能な発光ダイオードである。 In particular, addition of the second fluorescent substance used in conjunction with the first fluorescent material is a high color rendering property of white light emission can emitting diodes that emit light of the excited red by the emission wavelength of the semiconductor light emitting element.
【0017】 [0017]
また、本発明は半導体発光素子と、半導体発光素子が発光する青色系の光を吸収し波長変換して発光する第1の蛍光物質及び第2の蛍光物質を有する白色発光が可能な発光ダイオードであって、半導体発光素子の発光層は窒化ガリウム系化合物半導体からなり、且つ第1の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・ガーネット系蛍光物質であると共に、第1の蛍光物質と共に用いられる他の第2の蛍光物質は半導体発光素子からの発光波長によって励起され赤色系の光を放出してなる高演色性の白色発光が可能な発光ダイオードである。 Further, the present invention provides a semiconductor light emitting element, the first phosphor and the second phosphor white light emission is capable of emitting diodes having that emits light by wavelength conversion by absorbing light in the blue semiconductor light emitting element emits light there, the light emitting layer of the semiconductor light-emitting device comprises a gallium nitride-based compound semiconductor, and together with the first fluorescent material is activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material with cerium, used in conjunction with the first fluorescent substance other second fluorescent substance to be in a high color rendering property of white light emission can emitting diode excited formed by emitting light of a red-based color the emission wavelength from the semiconductor light emitting element.
【0018】 [0018]
請求項3に記載の本発明は、第1の蛍光物質が(RE 1-x Sm X3 (Al 1-yz In y Ga z512 :Ceである。 The present invention of claim 3, the first fluorescent material (RE 1-x Sm X) 3 (Al 1-yz In y Ga z) 5 O 12: is Ce. 但し、0≦x<1、0≦y≦1、0≦z≦1、y+z≦1、REは、Y、Gd、Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。 However, 0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1, y + z ≦ 1, RE is, Y, Gd, at least one element selected from the group consisting of La.
【0019】 [0019]
請求項4に記載の本発明は、第2の蛍光物質がaMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMnから選択される少なくとも一種である。 The present invention described in claim 4, the second fluorescent material aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: at least selected from iMn a kind is. 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である。 However, 2 ≦ a ≦ 6,2 ≦ b ≦ 4,0.001 ≦ c ≦ 0.05,1 ≦ d ≦ 3,1 ≦ e ≦ 2,0.001 ≦ f ≦ 0.05,2.5 ≦ a g ≦ 4.0,0 ≦ h ≦ 1,0.003 ≦ i ≦ 0.05.
【0020】 [0020]
請求項5に記載の本発明は、蛍光物質の平均粒径が0.2μmから0.7μmであり、請求項6に記載の本発明は、蛍光物質の粒度分布が0.2<logシグマ<0.45である。 The present invention of claim 5, the average particle size of the fluorescent material is 0.7μm from 0.2 [mu] m, the present invention according to claim 6, the particle size distribution of the fluorescent substance is 0.2 <log sigma < it is 0.45.
【0021】 [0021]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明者らは、種々の実験の結果、光エネルギーが比較的高い発光波長を発光する発光素子からの発光波長を蛍光物質によって変換させる発光装置において、特定の発光素子及び特定の蛍光物質を選択することにより高輝度、長時間の使用時における光効率低下や色ずれを防止し高輝度に発光できることを見出し本発明を成すに至った。 The present inventors have found a variety of experiments, the light emitting device for converting an emission wavelength from the light emitting elements light energy to emit relatively high emission wavelength by the fluorescent material, select a particular light emitting element and the particular fluorescent substance high luminance, thereby forming the basis of the present invention found that the light efficiency degradation and color shift can emit light in preventing high luminance in a long time in use by.
【0022】 [0022]
特に本発明の発光素子に用いられる窒化物系化合物半導体は、紫外光から青色、緑色(発光波長の主ピークが365nmから530nm)を効率よく発光することができる。 In particular nitride-based compound semiconductor used in the light-emitting device of the present invention, blue from ultraviolet light, green (main peak of emission wavelength 530nm from 365 nm) capable of emitting efficiently. しかしながら蛍光物質から見ると励起光源の励起波長範囲が上述の如く極めて狭く、且つピーク性を持っている。 However excitation wavelength range of the excitation light source viewed from the fluorescent substance has a very narrow, and the peak of as described above. そのため、発光装置としての光度や発光効率を向上させるためには選択された特定の発光素子及び特定の蛍光物質との組み合わせが必要となる。 Therefore, the combination of a particular light emitting device and the particular fluorescent substance is selected in order to improve the luminous intensity and luminous efficiency of the light emitting device is required.
【0023】 [0023]
即ち、発光装置に用いられる蛍光物質としては、 That is, the fluorescent substance used in the light-emitting device,
1. 1. 耐光性に優れていることが要求される。 It is required to have excellent light resistance. 特に、発光素子などの微小領域から強放射されるために発光素子に接して或いは近接して設けられた蛍光物質は、太陽光の約30倍から40倍にもおよぶ強照射強度にも十分耐える必要がある。 In particular, the fluorescent material provided in contact with the light emitting element to be strongly radiated from the minute region or in proximity, such as a light emitting element, sufficiently withstand even the strong irradiation intensity of up to 40 times to about 30 times the sunlight There is a need. 発光素子が紫外域に発光する場合は、紫外線に対しての耐久性も要求される。 If the light emitting element emits light in the ultraviolet region, the durability against ultraviolet light are also required.
2. 2. 発光光率を向上させるため、窒化物系化合物半導体からの発光波長に対して効率よく励起されること。 To improve the emission light rate, efficiently excited by it with respect to the emission wavelength of the nitride-based compound semiconductor.
3. 3. 励起によって効率よく発光可能なこと。 Light efficiently can be by the excitation.
4. 4. 発光素子近傍に配置される場合、温度特性が良好であること。 When placed in the vicinity of the light emitting element, the temperature characteristics are good.
5. 5. 発光ダイオードの利用環境に応じて耐候性があること6. 6 that there is a weather resistance according to the usage environment of the light emitting diode. 発光素子などを損傷しないこと。 It does not damage the light-emitting element or the like.
7. 7. 色調が組成比或いは複数の蛍光物質の混合比で連続的に変化可能なことなどの特徴を有することが求められる。 Tone is required to have characteristics such as continuously changeable that the mixing ratio of the composition ratio or a plurality of fluorescent materials.
【0024】 [0024]
これらの条件を満たすものとして本発明は、発光素子として発光層に高エネルギーバンドギャップを有する窒化物系化合物半導体素子を、蛍光物質としてaMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMn、jCaO・kM1O・TiO The present invention as these conditions are met, the nitride-based compound semiconductor device having a high energy band gap in the light emitting layer as the light emitting element, aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3 as a fluorescent substance: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: iMn, jCaO · kM1O · TiO. :lPr、mM2 23・(P 1-nn25 :oEu 23 、M3 22 S:pEu、M4 2 O:qEuから選択される少なくとも一種を用いる。 : LPr, mM2 2 O 3 · (P 1-n V n) 2 O 5: oEu 2 O 3, M3 2 O 2 S: pEu, M4 2 O: use at least one selected from QEu. これにより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に照射した場合であっても発光色の色ずれ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装置とすることができる。 Long wavelength components thereby are emission wavelength component of reduction is very small reddish even when the high-energy light emitted from the light emitting element is irradiated with high intensity in the vicinity prolonged color shift in emission color and emission intensity it can be a light-emitting device having a high luminance.
【0025】 [0025]
具体的な発光装置の一例として、チップタイプLEDを図2に示す。 As an example of a specific light emitting device, showing a chip type LED in FIG. チップタイプLEDの筐体204内に窒化ガリウム系半導体を用いたLEDチップ202をエポキシ樹脂などを用いてダイボンド固定させてある。 The LED chips 202 using a gallium nitride-based semiconductor chip type LED in housing 204 are then die-bonded fixed using an epoxy resin. 導電性ワイヤー203として金線をLEDチップ202の各電極と筐体に設けられた各電極205とにそれぞれ電気的に接続させてある。 Each as a conductive wire 203 to gold wire and the electrode 205 provided on the electrode and the casing of the LED chips 202 are then electrically connected. 5MgO・3Li 2 O・Sb 25としてMg 5 Li 6 Sb 213 :Mnをエポキシ樹脂中に混合分散させたものをLEDチップ、導電性ワイヤーなどを外部応力などから保護するモールド部材201として均一に充填し硬化形成させる。 5MgO · 3Li 2 O · Sb 2 O 5 as Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : the one obtained by mixing and dispersing in an epoxy resin and Mn as a mold member 201 for protecting the LED chip, the conductive wires and the like from external stress to form uniformly filled and cured. このような発光ダイオードに電力を供給させることによってLEDチップ202を発光させれる。 It is caused to emit light LED chip 202 by supplying power to such light-emitting diodes. LEDチップ202からの発光によって励起された蛍光物質からの発光、或いは蛍光物質からの発光とLEDチップ202からの光との混色光が発光可能な発光装置とすることができる。 Emitted from the fluorescent material excited by light emitted from the LED chip 202, or may be mixed light of the light from the light emitting and the LED chip 202 from the fluorescent substance and capable of emitting light-emitting device. 以下、本発明の構成部材について詳述する。 It will be described in detail below components of the present invention.
(蛍光物質) (Fluorescent substance)
本発明に用いられる蛍光物質としては、発光素子の発光波長により励起されて発光素子からの励起波長より長波長を発光する蛍光物質をいう。 The fluorescent substance used in the present invention, is excited by the emission wavelength of the light emitting element means a fluorescent substance that emits a longer wavelength than the excitation wavelength from the light emitting element. 具体的な蛍光物質としては、aMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMn、jCaO・kM1O・TiO 2 :lPr、mM2 23・(P 1-nn25 :oEu 23 、M3 22 S:pEu、M4 2 O:qEuから選択される少なくとも一種である。 Specific fluorescent substances, aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: iMn, jCaO · kM1O · TiO 2: lPr, mM2 2 O 3 · (P 1-n V n) 2 O 5: oEu 2 O 3, M3 2 O 2 S: pEu, M4 2 O: at least one selected from QEu.
【0026】 [0026]
(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。M3はLa、Y、Ga、Sc、Luより選択される少なくとも1種。0.0005≦p≦0.1。M4はLa、Y、Gaより選択される少なくとも1種。0.0005≦q≦0.1である。)蛍光物質からの可視域光のみを外部に放出させるためには、窒化物系化合物半導体から放出され蛍光物 (Where, 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 is Zn, Mg, Sr, at least one .j selected from Ba + k + l = 1,0 <k ≦ 0. 4,0.00001 ≦ l ≦ 0.2.M2 is La, Y, Sc, Lu, at least one .0.5 ≦ m ≦ 1.5,0 selected from Gd <n ≦ 1 and 0.001 ≦ o ≦ 0.5.M3 is La, Y, Ga, Sc, at least one at least one .0.0005 ≦ p ≦ 0.1.M4 selected from Lu is the La, Y, is selected from Ga .0.0005 a ≦ q ≦ 0.1.) in order to release only the visible light from the fluorescent substance to the outside, a fluorescent substance is released from the nitride compound semiconductor を励起する励起波長を紫外域にする。 The excitation wavelength to excite to ultraviolet region. 或いは、発光素子が放出した励起波長を実質的に全て蛍光物質で波長変換させる。 Alternatively, the wavelength converting substantially all of the fluorescent substance with excitation wavelength of the light emitting element is released. さらには、発光素子が発光し蛍光物質で変換されなかった光をピグメントなどにより吸収させることで蛍光物質からの可視域光のみ外部に放出させることができる。 Furthermore, it is possible to light-emitting element is emitted to the outside only visible light from the fluorescent substance be absorbed by Pigment light that is not converted by the luminescent and fluorescent substance.
【0027】 [0027]
一方、発光素子から放出された可視発光波長と蛍光物質からの蛍光を共に外部に放出させる場合、発光装置外部に発光素子からの可視発光波長と蛍光物質からの蛍光とがモールド部材などを透過する必要がある。 On the other hand, if the release of fluorescence from the visible emission wavelength and a fluorescent material that is emitted from the light emitting device to the outside both the fluorescence from visible emission wavelength and a fluorescent material from the light emitting element to the outside of the light-emitting device is transmitted through the like mold member There is a need. したがって、蛍光物質をスパッタリング法などにより形成させた蛍光物質の層内に発光素子を閉じこめ、蛍光物質層に発光素子からの光が透過する開口部を1乃至2以上有する構成の発光装置としても良い。 Therefore, confinement of light-emitting element a fluorescent material in the layer of fluorescent material is formed by sputtering or the like, may be light-emitting device having the structure having 1 or 2 or more openings through which light passes from the light emitting element to the fluorescent material layer . また、蛍光物質層を発光素子からの光が透過する程度に薄く形成させる。 Also, it is thin to the extent that light is transmitted from the light emitting element a fluorescent material layer. 同様に、蛍光物質の粉体を樹脂や硝子中に含有させ発光素子からの光が透過する程度に薄く形成させても良い。 Similarly, it may be a powder of a phosphor are formed thin to the extent that light is transmitted from the light emitting element is contained in a resin or glass. 蛍光物質と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、赤色系の発光波長を含む任意の色調を提供させることができる。 Ratios and coating, such as a fluorescent substance and the resin, by selecting the emission wavelength of that and the light emitting element to various adjusting the filling amount can be provided to any color, including the emission wavelength of red.
【0028】 [0028]
蛍光物質の含有分布は、混色性や耐久性にも影響する場合がある。 Containing distribution of the fluorescent substance may also affect the color mixing properties and durability. すなわち、蛍光物質が含有されたコーティング部やモールド部材の表面側から発光素子に向かって蛍光物質の分布濃度が高い場合は、外部環境からの外力、水分などの影響をより受けにくく、外力や水分による劣化を抑制しやすい。 That is, if the distribution density of the fluorescent material higher toward the light emitting element from the surface side of the coating portion and the molding member which fluorescent substance is contained, the external force from the external environment, and more insensitive to the moisture, external force or moisture easily suppressed deterioration due. 他方、蛍光物質の含有分布を発光素子からモールド部材表面側に向かって分布濃度が高くなると外部環境からの水分などの影響を受けやすいが発光素子からの発熱、照射強度などの影響がより少なくすることができる。 On the other hand, heat generated from the sensitive but emitting element influences such as moisture from the external environment when the distribution concentration toward the mold member surface from the light-emitting element containing distribution of the fluorescent substance is increased, is less influence of irradiation intensity be able to. このような、蛍光物質の分布は、蛍光物質を含有する部材、形成温度、粘度や蛍光物質の形状、粒径、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。 Such distribution of the fluorescent substance can be variously formed by adjustment member containing a fluorescent material, the forming temperature, the shape of the viscosity and the fluorescent substance, the particle size, and particle size distribution. 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。 Therefore, it is possible to a distribution density of the fluorescent material due use conditions, selected in various ways. このような分布を分散性よく抑制御する目的で蛍光物質の平均粒径が0.2μmから0.7μmであることが好ましい。 It is preferable that the average particle size of the fluorescent substance in such a distribution dispersibility good suppression control purposes is 0.7μm from 0.2 [mu] m. また、粒度分布が0.2<logシグマ<0.45であることが好ましい。 Further, it is preferred that the particle size distribution is 0.2 <log sigma <0.45.
【0029】 [0029]
本発明の蛍光物質は、特に発光素子と接する或いは近接して配置され放射照度として(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有する発光装置とすることができる。 Fluorescent substance of the present invention, a light emitting device, in particular also have sufficient light resistance in high efficiency is placed in contact with the light emitting element or close to the irradiance (Ee) = 3W · cm -2 or more 10 W · cm- 2 or less can do.
(aMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn蛍光物質の生成法) (aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: Generation of cMn fluorescent substance)
aMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn蛍光物質の生成方法例としては、MgCO 3 、Li 2 CO 3 、Sb 23 、MnCO 3を原料としてそれぞれ5:3:1:0.001〜0.05のモル比で使用する。 aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: The generation method example cMn fluorescent substance, respectively MgCO 3, Li 2 CO 3, Sb 2 O 3, MnCO 3 as starting materials 5: 3: 1: 0.001 used in a molar ratio of 0.05. それぞれの酸化物をボールミルなどを用いて十分混合しアルミナ坩堝などに詰める。 The respective oxides packed like sufficiently mixed alumina crucible by using a ball mill. 坩堝を1250から1400℃の温度にて空気中約2時間焼成し、さらに酸素雰囲気中560℃で10時間以上焼成して焼成品を得た。 The crucible was fired for about 2 hours in air at a temperature of 1250 1400 ° C., to obtain a calcined product was further calcined for 10 hours or more at 560 ° C. in an oxygen atmosphere. 焼成品をメタノール中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して本発明に用いられるMg 5 Li 6 Sb 213 :Mn蛍光物質を形成させることができる。 Washed calcined product is ball in methanol, separated, dried, and finally used in the present invention through a sieve Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : Mn phosphor may be formed. 特に、高輝度に発光させるためには、2≦a≦6、2≦b≦4、0.001≦c≦0.05とすることが好ましい。 In particular, in order to emit light in high brightness, it is preferable that the 2 ≦ a ≦ 6,2 ≦ b ≦ 4,0.001 ≦ c ≦ 0.05. この蛍光物質は本発明の発光素子からの発光波長である短波長側の可視光で励起されやすい。 This fluorescent material is easily excited by short wavelength side of the visible light is a light emission wavelength from the light emitting element of the present invention.
(dMgO・eTiO 2 :fMn蛍光物質の生成法) (DMgO · eTiO 2: generation method of fMn fluorescent substance)
dMgO・eTiO 2 :fMn蛍光物質の生成方法例としては、MgCO 3 、TiO 2 、MnCO 3を原料としてそれぞれ2:1:0.001〜0.05のモル比で使用する。 dMgO · eTiO 2: The generation method example fMn fluorescent substance, respectively 2 MgCO 3, TiO 2, MnCO 3 as starting materials: 1: used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. それぞれの酸化物をボールミルなどを用いて十分混合しアルミナ坩堝などに詰める。 The respective oxides packed like sufficiently mixed alumina crucible by using a ball mill. 坩堝を1250から1400℃の温度にて空気中約2時間焼成し、さらに酸素雰囲気中560℃で10時間以上焼成して焼成品を得る。 The crucible was fired for about 2 hours in air at a temperature of 1250 1400 ° C., to obtain a calcined product was further calcined for 10 hours or more at 560 ° C. in an oxygen atmosphere. 焼成品をメタノール中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して本発明に用いられるMg 2 TiO 4 :Mn蛍光物質を形成させることができる。 The fired product washed ball mill in methanol, separated, dried and finally used in the present invention through a sieve to Mg 2 TiO 4: Mn phosphor can be formed. 特に、高輝度に発光させるためには、1≦d≦3、1≦e≦2、0.001≦f≦0.05とすることが好ましい。 In particular, in order to emit light in high brightness, it is preferable that the 1 ≦ d ≦ 3,1 ≦ e ≦ 2,0.001 ≦ f ≦ 0.05. この蛍光物質も本発明の発光素子からの発光波長である短波長側の可視光で励起されやすい。 The fluorescent substance also likely to be excited by short wavelength side of the visible light is a light emission wavelength from the light emitting element of the present invention.
(gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMn蛍光物質の生成法) (GMgO · hMgF 2 · GeO 2 : generation method of iMn fluorescent substance)
gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMn蛍光物質の生成方法例としては、MgCO 3 、GeO 2 、MnCO 3を原料としてそれぞれ3.5:0.5:1:0.001〜0.05のモル比で使用する。 gMgO · hMgF 2 · GeO 2: The generation method example iMn fluorescent substance, respectively MgCO 3, GeO 2, MnCO 3 as starting material 3.5: 0.5: 1: 0.001 molar ratio of in use. それぞれの酸化物をボールミルなどを用いて十分混合しアルミナ坩堝などに詰める。 The respective oxides packed like sufficiently mixed alumina crucible by using a ball mill. 坩堝を1100から1250℃の温度にて大気中焼成し、さらに酸素雰囲気中560℃で10時間以上焼成して焼成品を得る。 The crucible was fired in air at a temperature of 1100 from 1250 ° C., to obtain a calcined product was further calcined for 10 hours or more at 560 ° C. in an oxygen atmosphere. 焼成品を水中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して本発明に用いられる3.5MgO・0.5MgF 2・GeO 2 :Mn蛍光物質を形成させることができる。 Washed calcined product is ball in water, separation, drying, finally 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 used in the present invention through a sieve: Mn phosphor may be formed. この蛍光物質のピーク波長は、658nmである。 Peak wavelength of the phosphor is 658 nm. 特に、高輝度に発光させるためには、2.5≦g≦4.0、0≦h≦1、0.003≦i≦0.05とすることが好ましい。 In particular, in order to emit light in high brightness, it is preferable that the 2.5 ≦ g ≦ 4.0,0 ≦ h ≦ 1,0.003 ≦ i ≦ 0.05. この蛍光物質は本発明の発光素子からの短波長側の可視光及び紫外線域で励起されやすい。 This fluorescent material is easily excited by visible light and ultraviolet region of shorter wavelength side from the light emitting element of the present invention.
(jCaO・kM1O・TiO 2 :lPr蛍光物質の生成法) (JCaO · kM1O · TiO 2: generation method of lPr fluorescent substance)
jCaO・kM1O・TiO 2 :lPr蛍光物質の生成法としては、CaCO 3 、TiO 2 、Pr 611 、H 3 BO 3をボールミル混合し1200から1400℃で2時間ほど大気中で焼成する。 jCaO · kM1O · TiO 2: The method of generating lPr phosphor, firing at CaCO 3, TiO 2, Pr 6 O 11, H 3 BO 3 to the atmosphere from the ball mill mixing 1200 about two hours at 1400 ° C.. 焼成品を粉砕洗浄して分離乾燥させ最後に篩いを通して本発明に用いられるCaTiO 3 :Pr蛍光物質を形成させることができる。 CaTiO used in the present invention through a sieve the calcined product at the end is separated dried and pulverized washed 3: Pr phosphor can be formed. この蛍光物質のピーク波長は614nmである。 Peak wavelength of the phosphor is 614 nm. なお、M1はZn、Mg、Sr、Baより選択される少なくとも1種であり何れの元素でも同様に発光させることができる。 Incidentally, M1 is Zn, Mg, Sr, light can be emitted as well with at least one a is any element selected from Ba. また、高輝度に発光させるためには、j+k+l=1、0<k≦0.4、0.00001≦l≦0.2の範囲が好ましい。 Further, in order to emit light in high brightness, range of j + k + l = 1,0 <k ≦ 0.4,0.00001 ≦ l ≦ 0.2 are preferred. この蛍光物質は本発明の発光素子からの紫外線域で好適に励起され発光する。 The fluorescent material is suitably excited emission in the ultraviolet region from the light-emitting element of the present invention.
(mM2 23・(P 1-nn25 :oEu 23蛍光物質の生成法) (MM2 2 O 3 · (P 1-n V n) 2 O 5: oEu 2 O 3 generation method of a fluorescent substance)
mM2 23・(P 1-nn25 :oEu 23蛍光物質の生成法としては、Y 23 、Eu 23 、(NH 42 HPO 4 、V 25をボールミル混合しアルミナ坩堝に詰めて1100から1400℃で2時間ほど大気中で焼成する。 mM2 2 O 3 · (P 1 -n V n) 2 O 5: The method of generating OEU 2 O 3 phosphor, Y 2 O 3, Eu 2 O 3, (NH 4) 2 HPO 4, V 2 O 5 is fired in the atmosphere from 1100 packed in an alumina crucible and mixed ball mill for about 2 hours at 1400 ° C.. 焼成品を水中でボールミルして粉砕、洗浄、分離、乾燥させ最後に篩いを通して本発明に用いられるY(PV)O 4 :Eu蛍光物質を形成させることができる。 Crushed calcined product is ball in water, washed, separated, Y used in the present invention through a sieve to finally dried (PV) O 4: Eu fluorescent substance can be formed. この蛍光物質のピーク波長は620nmである。 Peak wavelength of the phosphor is 620 nm. なお、M2はY、La、Sc、Lu、Gdより選択される少なくとも1種であり何れの元素でも同様に発光させることができる。 Incidentally, M2 is Y, La, Sc, Lu, at least one selected from Gd can be similarly emitted by each element. また、高輝度に発光させるためには0.5≦m≦1.5、0<n≦1、0.001≦o≦0.5の範囲が好ましい。 Further, in order to emit light with high luminance preferably in a range of 0.5 ≦ m ≦ 1.5,0 <n ≦ 1,0.001 ≦ o ≦ 0.5. この蛍光物質は本発明の発光素子からの紫外線域で好適に励起され発光する。 The fluorescent material is suitably excited emission in the ultraviolet region from the light-emitting element of the present invention.
(M3 22 S:pEu蛍光物質の生成法) (M3 2 O 2 S: Generation of pEu fluorescent substance)
M3 22 S:pEu蛍光物質の生成法例としては、Y 23とEu 23を塩酸で溶解後、硝酸塩として共沈させる。 M3 2 O 2 S: Examples Generation example of pEu fluorescent substance, after dissolving the Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 with hydrochloric acid is coprecipitated as nitrates. この時のEu 23量は0.1から20mol%が好ましい。 Eu 2 O 3 amount at this time is preferably 20 mol% from 0.1. この沈殿物を空気中で800から1000℃で焼成して酸化物とする。 The precipitate was calcined at 800 to 1000 ° C. in air and oxides. 得られた酸化物に硫黄と炭酸ソーダ及びフラックスを混合しアルミナ坩堝に入れ1000℃から1200℃の温度により2から3時間焼成して焼成品を得る。 The resulting oxide was calcined for 3 hours 2 by the temperature of 1200 ° C. from 1000 ° C. placed in an alumina crucible a mixture of sulfur and sodium carbonate and flux to obtain a calcined product. 焼成品を粉砕洗浄して分離乾燥させ最後に篩いを通して本発明に用いられるY 22 S:Eu蛍光物質を形成させることができる。 The fired product was pulverized washed used in the present invention through a sieve to finally separated dried Y 2 O 2 S: Eu phosphor can be formed. この蛍光物質のピーク波長は627nmである。 Peak wavelength of the phosphor is 627 nm. なお、M3はY、La、Ga、Sc、Luより選択される少なくとも1種であり何れの元素でも同様に発光させることができる。 Incidentally, M3 are Y, La, Ga, Sc, can be made to emit light as well with at least one a is any element selected from Lu. また、高輝度に発光させるためには0.0005≦p≦0.1の範囲が好ましい。 Further, the range of 0.0005 ≦ p ≦ 0.1 in order to emit light with high luminance is preferable. この蛍光物質は本発明の発光素子からの紫外線域で好適に励起され発光する。 The fluorescent material is suitably excited emission in the ultraviolet region from the light-emitting element of the present invention.
(M4 2 O:qEu蛍光物質の生成法) (M4 2 O: Generation of qEu fluorescent substance)
M4 2 O:qEu蛍光物質の生成法例としては、Y 23とEu 23にフラックスとしてホウ素を添加し3時間乾式混合する。 M4 2 O: The Generation example of qEu fluorescent substance, Y 2 O 3 and Eu 2 O 3, boron is mixed for 3 hours dry added as flux. 混合原料は1200℃から1600℃の空気中で約6時間焼成して焼成品を得る。 Mixing raw materials to obtain a calcined product was fired at 1600 ° C. in air from 1200 ° C. for about 6 hours. 焼成品を湿式にてミリングによる分散を行い、洗浄、分散、乾燥、乾式篩いを通して本発明に用いられるY2O3:Eu蛍光物質を形成させることができる。 The calcined product was dispersed by milling in a wet, washed, dispersed, dried, Y2 O3 used in the present invention through a sieve dry: Eu phosphor can be formed. この蛍光物質のピーク波長は611nmである。 Peak wavelength of the phosphor is 611 nm. なお、M4はY、La、Gaより選択される少なくとも1種であり何れの元素でも同様に発光させることができる。 Incidentally, M4 is Y, La, it is possible to emit light in the same manner with at least one a is any element selected from Ga. また、高輝度に発光させるためには0.0005≦q≦0.1の範囲が好ましい。 Further, the range of 0.0005 ≦ q ≦ 0.1 in order to emit light with high luminance is preferable. この蛍光物質は本発明の発光素子からの紫外線域で好適に励起され発光する。 The fluorescent material is suitably excited emission in the ultraviolet region from the light-emitting element of the present invention.
(上述の蛍光物質と共に用いられるその他の蛍光物質) (Other fluorescent substance used with the above-described fluorescent substance)
本発明に用いられる蛍光物質は紫外線により効率よく発光するものの他、可視光の長波長側で効率よく発光可能なものを含む。 Fluorescent substance used in the present invention other ones efficiently emit light by ultraviolet rays, including those efficiency good emission enable at wavelengths of visible light. そのため発光素子からの励起波長により励起され赤色系の発光成分が発光可能な窒化物系化合物半導体を利用した発光装置として利用することができる。 Therefore it is possible emission component of red is excited by the excitation wavelength from the light emitting element is used as a light emitting device using the light emission can be nitride-based compound semiconductor. 本発明の蛍光物質の他に、耐光性など本発明と同等の特性を持ちつつ発光素子からの発光波長により励起され本発明と異なる他の波長が発光可能な蛍光物質を加えることもできる。 The other fluorescent substance of the present invention, other wavelength different from the excited present invention by the emission wavelength from the light emitting element while having the same characteristics as the present invention, such as light resistance can also be added to the light-emitting fluorescent substance. 複数の蛍光物質を含有させ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もできる。 It is also possible to emit various emission colors including the emission wavelength of that or red to increase the RGB wavelength components of the light from the light-emitting device by including a plurality of fluorescent substances.
【0030】 [0030]
比較的短波長側の可視光で効率よく発光可能な蛍光物質としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質などが挙げられる。 Relatively Examples efficiently emitting fluorescent substance in the visible light on the short wavelength side, such as activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material include cerium. セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質は、本発明に用いられる蛍光物質と同等の耐光性を持ちつつ可視光の短波長である青色光を受けて黄色系の光を発光する。 Yttrium-aluminum-garnet fluorescent substance activated with cerium receives the blue light is a short wavelength of visible light to emit yellow light while having a fluorescent substance equivalent light resistance for use in the present invention . 窒化物系化合物半導体からの青色と、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質の黄色との混色により耐光性を有し高輝度且つ高演色性の白色発光が可能とすることができる。 And blue nitride-based compound semiconductor, be capable of high brightness and white light emission with high color rendering properties has a light fastness by mixing with yellow activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material with cerium it can.
【0031】 [0031]
セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質としては、種々の置換可能な物質が挙げられる。 The yttrium-aluminum-garnet fluorescent substance activated with cerium, include various substituted substance. 具体的には、(Re 1-x Sm X3 (Al 1-yz In y Ga z512 :Ce(但し、0≦x<1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦y+z≦1、Reは、Y、Gd、Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)の蛍光物質などとして挙げられる。 Specifically, (Re 1-x Sm X ) 3 (Al 1-yz In y Ga z) 5 O 12: Ce ( where, 0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ y + z ≦ 1, Re is, Y, Gd, mentioned as a fluorescent substance is at least one element selected from the group consisting of La.).
【0032】 [0032]
(Re 1-x Sm X3 (Al 1-yz In y Ga z512 :Ce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が450nm付近にさせることができる。 (Re 1-x Sm X) 3 (Al 1-yz In y Ga z) 5 O 12: Ce , since the garnet structure, heat, resistant to light and moisture, the peak of the excitation spectrum can be around 450nm it can. また、発光ピークも530nm付近にあるブロードな発光スペクトルとすることができる。 Also it is a broad emission spectrum with a peak emission in the vicinity of 530 nm. しかも、組成のAlの一部をGaで置換することで発光波長が短波長にシフトし、また組成のYの一部をGdで置換することで、発光波長が長波長へシフトする。 Moreover, shifting some of the Al composition in emission wavelength shorter by substituting Ga, also a part of Y of the composition by substituting Gd, the emission wavelength shifts to longer wavelengths. このように組成を変化することで発光色をある程度連続的に調節することも可能である。 It is also possible to adjust to some extent continuous emission colors by changing the way the composition.
【0033】 [0033]
また、窒化物系化合物半導体を用いたLEDチップと、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質(YAG)に希土類元素のサマリウム(Sm)を含有させた蛍光物質とを有することによりさらに光効率を向上させることができる。 Further, by having the LED chip using a nitride-based compound semiconductor, and a fluorescent substance which contains samarium (Sm) of the rare earth element-activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent materials (YAG) with cerium it is possible to further improve the light efficiency.
【0034】 [0034]
このような蛍光物質は、Y、Gd、Ce、Sm、La、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。 Such fluorescent material, Y, Gd, Ce, Sm, La, oxides as a raw material of Al and Ga, or elevated temperatures using readily become oxide compounds, thoroughly mixed them in a stoichiometric ratio obtain raw materials and. 又は、Y、Gd、Ce、La、Sm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。 Or, Y, Gd, Ce, La, and coprecipitated oxide obtained by firing that the solution, which is obtained by dissolving rare earth elements of Sm acid in a stoichiometric ratio coprecipitated with oxalic acid, aluminum oxide, gallium oxide obtaining a mixed raw material by mixing and. 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。 This packed into a crucible and mixed with an appropriate amount of a fluoride such as ammonium fluoride as a flux, and fired 2-5 hours at a temperature range of 1350 to 1450 ° C in air to obtain a calcined product, then the fired product in water and a ball mill, washed, separated, dried, and finally can be obtained by passing a sieve.
【0035】 [0035]
セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質は、イットリウムをガドリニウムで置換することにより発光波長が長波長側に移動するが置換量を多くすると輝度が急激に低下する。 Yttrium-aluminum-garnet fluorescent substance activated with cerium, yttrium moves emission wavelength to a longer wavelength side by substituting gadolinium Although brightness allowing a larger amount of substitution decreases rapidly. そのため本発明の蛍光物質をセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質に加えて利用することにより、より赤みの強い発光成分を含んだ白色系等を高輝度に得ることができる。 By utilizing this reason, in addition to the yttrium-aluminum-garnet fluorescent material of fluorescent material is activated by cerium present invention, it is possible to obtain a more reddish containing a light emitting component white, etc. at a high luminance. 同様に、蛍光物質の混合比率を調節させることによりピンク色等を発光させることもできる。 Similarly, it is also possible to emit light pink, etc. by adjusting the mixing ratio of the fluorescent substance.
【0036】 [0036]
また、窒化物系化合物半導体から放出される発光波長が紫外域である場合は、本発明の蛍光物質に紫外光を受けて青色や緑色が発光可能な蛍光物質を加えて白色など任意の発光色を得ることもできる。 Further, when the emission wavelength emitted from the nitride-based compound semiconductor is ultraviolet region, fluorescent materials undergoing ultraviolet light in an arbitrary emission color such as white blue and green in addition to emitting fluorescent substance of the present invention It can also be obtained. 蛍光物質の混合量により所望の色とすることができるものである。 Those that can be changed to a desired color by mixing the amount of the fluorescent substance. 具体的には、青色が発光可能な蛍光物質としてSr 227 :Eu、Sr 5 (PO 43 Cl:Eu、(SrCaBa) 3 (PO 46 Cl:Eu、BaMg 2 Al 1627 :Eu、SrO・P 25・B 25 :Eu、(BaCa) 5 (PO 43 Cl:Euなどが好適に挙げられる。 Specifically, Sr 2 P 2 O 7 as a fluorescent substance capable of emitting light blue: Eu, Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (SrCaBa) 3 (PO 4) 6 Cl: Eu, BaMg 2 Al 16 O 27: Eu, SrO · P 2 O 5 · B 2 O 5: Eu, (BaCa) 5 (PO 4) 3 Cl: Eu and the like are preferable. 緑色が発光可能な蛍光物質としてZnSiO 4 :Mn、Zn 2 SiO 4 :Mn、LaPO 4 :Tb、SrAl 24 :Euなどが好適に挙げられる。 ZnSiO as a green light-emitting fluorescent substance 4: Mn, Zn 2 SiO 4 : Mn, LaPO 4: Tb, SrAl 2 O 4: Eu and the like preferably. 白色が発光可能な蛍光物質としてYVO 4 :Dyなどが好適に挙げられる。 White YVO as a light-emitting fluorescent substance 4: Dy and the like preferably.
【0037】 [0037]
また、複数種の蛍光物質を利用する場合は、コーティング部及び/又はモールド部材などである硝子などの透光性無機部材や樹脂などの透光性有機部材中に複数の蛍光物質を混合させて形成させてもよいし、各蛍光物質ごとの多層膜として形成させてもよい。 Also, when using a plurality of kinds of fluorescent material by mixing a plurality of fluorescent substance in the light-transmissive organic member such as translucent inorganic member or resin such as glass which is like coating unit and / or the molding member it may be formed, may be formed as a multilayer film of each fluorescent substance. さらに、透光性無機部材である硝子などの内壁及び/又は外壁に蛍光物質をバインダーと共に塗布する。 Further, a fluorescent material is coated with a binder on the inner wall and / or outer wall, such as a glass which is translucent inorganic member. 塗布後バインダーを焼却するなどによりバインダーを飛ばした蛍光物質に発光素子からの励起波長を照射させ発光させることもできる。 The fluorescent material flew binders such as by incineration applied after binder is irradiated with an excitation wavelength from the light emitting element may be emitted.
【0038】 [0038]
このように他の蛍光物質を利用することで、発光装置から放出される光の演色性を任意に変化させることができる。 By thus utilizing the other fluorescent substance, it is possible to arbitrarily change the color rendering of the light emitted from the light emitting device. また、RGB成分を含む発光が可能なためフルカラー表示装置や、カラーフィルターを介するフルカラー液晶表示装置のバックライト用などとしても利用できる。 Moreover, and full-color displays for emission capable including RGB components, can be used as such for a backlight of a full-color liquid crystal display device through a color filter.
(発光素子102、202、302、802) (Light-emitting element 102,202,302,802)
本発明に用いられる発光素子とは、aMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMn、jCaO・kM1O・TiO 2 :lPr、mM2 23・(P 1-nn25 :oEu 23 、M3 22 S:pEu、M4 2 O:qEuから選択される少なくとも一種の蛍光物質を効率良く励起できる窒化物系化合物半導体が挙げられる。 The light emitting element used in the present invention, aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: iMn, jCaO · kM1O · TiO 2: lPr, mM2 2 O 3 · (P 1- n V n) 2 O 5: oEu 2 O 3, M3 2 O 2 S: pEu, M4 2 O: efficiently excited can nitrides of at least one kind of fluorescent material selected from qEu system compound semiconductor can be mentioned. 発光素子は、MOCVD法やHVPE法等により基板上に窒化物系化合物半導体を形成させてある。 Light emitting elements, are to form a nitride compound semiconductor on a substrate by MOCVD method or HVPE method or the like. 窒化物系化合物半導体としては、In α Al β Ga 1- α - β N(但し、0≦α、0≦β、α+β≦1)を発光層として形成させてある。 As the nitride-based compound semiconductor, In α Al β Ga 1- α - β N ( where, 0 ≦ α, 0 ≦ β , α + β ≦ 1) a are allowed to form a luminescent layer. 半導体の構造としては、MIS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。 The structure of the semiconductor, MIS junction, homo structure with like PIN junction or pn junction may include the hetero structure to heterostructure or double. 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。 It can be variously selected emission wavelength depending on the material and the mixed crystal ratio of the semiconductor layer. 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。 The semiconductor active layer may be a single quantum well structure or a multiple quantum well structure provided with thin layer (s) for quantum effect.
【0039】 [0039]
窒化物系化合物半導体を形成させる基板にはサファイアC面の他、R面、A面を主面とするサファイア、その他、スピネル(MgA1 24 )のような絶縁性の基板の他、SiC(6H、4H、3Cを含む)、Si、ZnO、GaAs、GaN結晶等の材料を用いることができる。 The substrate to form a nitride compound semiconductor other sapphire C plane, sapphire having the principal R-plane, A plane, other, other insulating substrate such as spinel (MgA1 2 O 4), SiC ( 6H, 4H, including 3C), Si, may be used ZnO, GaAs, the material of the GaN crystal, or the like. 結晶性の良い窒化物系化合物半導体を比較的簡単に形成させるためにはサファイヤ基板(C面)を用いることが好ましく、サファイヤ基板との格子不整合を是正するためにバッファー層を形成することが望ましい。 To relatively easily form a good crystallinity nitride compound semiconductor is preferably to use a sapphire substrate (C face), to form a buffer layer in order to correct lattice mismatch between the sapphire substrate desirable. バッファー層は、低温で形成させた窒化アルミニウムや窒化ガリウムなどで形成させることができる。 Buffer layer may be formed like aluminum nitride or gallium nitride is formed at low temperature. また、バッファ層はその上に形成する窒化物系化合物半導体の結晶性を左右するため2層以上で形成させても良い。 The buffer layer may be formed by two or more layers for influencing the nitride-based compound semiconductor crystalline formed thereon.
【0040】 [0040]
この場合、サファイア基板上に低温成長バッファ層、その上に第2のバッファ層とすることができる。 In this case, the low-temperature growth buffer layer on a sapphire substrate, may be a second buffer layer thereon. 低温成長バッファ層の上に接して成長させる第2のバッファ層はアンドープの窒化物系化合物半導体、特に好ましくはアンドープのGaNとすることが望ましい。 Second buffer layer grown on and in contact with the low-temperature growth buffer layer is a nitride-based compound semiconductor undoped, particularly preferably it is desirable that the undoped GaN. アンドープGaNとするとその上に成長させるn型不純物をドープした窒化物系化合物半導体の結晶性をより良く成長させることができる。 Can be better grow crystals of undoped GaN that when the nitride-based compound n-type impurity is grown doped on the semiconductor. この第2のバッファ層の膜厚は100オングストローム以上、10μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上、5μm以下の膜厚で成長させることが望ましい。 The second thickness of the buffer layer is 100 angstroms or more, 10 [mu] m or less, more preferably 0.1μm or more, it is desirable to grow the following film thickness 5 [mu] m.
【0041】 [0041]
また、第2のバッファ層はクラッド層ではなく、GaN基板を作製するための下地層とする場合、Al混晶比のv値が0.5以下のAl v Ga 1-v N(0≦v≦0.5)とすることが好ましい。 The second buffer layer is not a clad layer, if the underlying layer for a GaN substrate, Al v value of the Al mole ratio of 0.5 or less v Ga 1-v N (0 ≦ v ≦ is preferably 0.5). Al混晶比のv値が0.5を超えると、結晶欠陥というよりもむしろ結晶自体にクラックが入りやすくなってしまう。 When v values ​​of Al mixed crystal ratio exceeds 0.5, it becomes easy cracked crystal itself rather than the crystal defects. そのため、結晶成長自体が困難になる傾向にある。 Therefore, there is a tendency that the crystal growth itself becomes difficult. また膜厚は10μm以下に調整することがより好ましい。 The thickness is more preferably adjusted to 10μm or less. また、この第2のバッファ層にSi、Ge等のn型不純物をドープしても良い。 Also, Si in the second buffer layer may be doped with n-type impurities such as Ge.
【0042】 [0042]
窒化物系化合物半導体を使用したpn接合を有する発光素子例としては、バッファー層上に、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、Znなどp型不純物を添加させた窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させた構成などとすることができる。 As the light-emitting element example having a pn junction using a nitride-based compound semiconductor, on a buffer layer, a first contact layer formed with n-type gallium nitride, a first cladding is formed by n-type aluminum gallium nitride layer, the active layer formed by InGaN obtained by addition of p-type impurity such as Zn, the second cladding layer of p-type aluminum gallium nitride, a second contact layer of p-type gallium nitride successively It may be, eg by stacking configuration.
【0043】 [0043]
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。 Gallium nitride semiconductor shows n-type conductivity when not doped with impurities. 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、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。 Case of forming a desired n-type gallium nitride semiconductor such as improving the luminous efficiency, Si as an n-type dopant, Ge, Se, Te, it is preferable to appropriately introduce C like. 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、Ba等をドープさせる。 On the other hand, when forming the P-type gallium nitride semiconductor, Zn is a P-type dopant, Mg, Be, Ca, Sr, is doped with Ba or the like. 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アニールすることでp型化させることが好ましい。 Gallium nitride-based compound semiconductor is, after the p-type dopant p-type dopant introduction for difficult to p-type only by doping, heating by a furnace, it is preferable to p-type by annealing by low energy electron beam irradiation or plasma irradiation, etc. .
【0044】 [0044]
特に、約365nmから400nm以下の紫外域に発光させる場合は、n型窒化ガリウムと、p型窒化ガリウムとの間に、ダブルへテロ構造とさせn型不純物濃度が5×10 17 /cm 3未満の窒化インジウム・ガリウム(In α Ga 1- α N)であって、膜厚が100オングストローム以上1000オングストローム以下、Inの値αは0より多く0.1以下とすることで高効率に発光することができる。 In particular, in the case where an emission of about 365nm below the ultraviolet region 400nm includes an n-type gallium nitride, between the p-type gallium nitride, n-type impurity concentration is a double hetero structure is less than 5 × 10 17 / cm 3 a of indium gallium nitride (in α Ga 1- α N) , thickness 100 Å to 1000 Å or less, the value alpha of in that emits light with high efficiency by increasing the 0.1 or less than 0 can. なお、n型不純物とはSi、S、Ge、Seから選択される少なくとも一種である。 Note that the n-type impurity is at least one selected Si, S, Ge, from Se. 膜厚として100オングストローム以上、1000オングストローム以下が好ましく、更に好ましくは、200オングストローム以上、800オングストローム以下、最も好ましくは250オングストローム以上、700オングストローム以下である。 100 angstroms as the film thickness is preferably not more than 1000 angstroms, more preferably, 200 angstroms, 800 angstroms or less, most preferably 250 angstroms or less 700 angstroms.
【0045】 [0045]
同様に、n型窒化ガリウムと、p型窒化ガリウムとの間に、ダブルへテロ構造とさせn型不純物濃度が5×10 17 /cm 3以上の窒化インジウム・ガリウム(In δ Ga 1- δ N)であって、膜厚が100オングストローム以上、Inの値δは0より多く0.1以下とすることで約365nmから400nm以下の紫外域において高効率に発光することができる。 Similarly, the n-type gallium nitride, p-type between the gallium nitride, n-type impurity concentration is a double hetero structure is 5 × 10 17 / cm 3 or more indium gallium nitride (In δ Ga 1- δ N ) comprising a thickness of 100 angstroms or more, the value δ of in can be emitted with high efficiency in the ultraviolet region of about 365nm below 400nm by many as 0.1 or less than zero. なお、n型不純物とはSi、S、Ge、Seから選択される少なくとも一種である。 Note that the n-type impurity is at least one selected Si, S, Ge, from Se. 膜厚として100オングストローム以上が好ましく、更に好ましくは、200オングストローム以上である。 It is preferably not less than 100 Angstroms thickness, more preferably 200 angstroms or more.
【0046】 [0046]
紫外域に高出力を有する発光素子としてGaNとすると、およそ365nmの発光を得ることができる。 When GaN as a light emitting device having a high output to the ultraviolet region, it is possible to obtain light emission of approximately 365 nm. しかしながら、出力は非常に低くAlを含有させるとさらに出力が低下する傾向にある。 However, the output tends to further output decreases the inclusion of Al very low. これは、AlGaN、InAlNの結晶性によると推測される。 This, AlGaN, is presumed to be due to the crystallinity of the InAlN. AlGaN、InAlNなどを活性層にすると、バンドギャップエネルギーの関係からAl混晶比の高いクラッド層を形成する必要がある。 AlGaN, when the active layer and InAlN, it is necessary to form a high cladding layer of Al content on the relationship of the band gap energy. Al混晶比の高いクラッド層は結晶性の良いものが得られにくい傾向にあるため、総合的にAlを含む窒化物系化合物半導体を活性層とすると発光素子の寿命が短くなる傾向にある。 For high clad layer of Al mixed crystal ratio tends to hardly be obtained having good crystallinity, overall life of the light emitting element of a nitride-based compound semiconductor containing Al and the active layer tends to be shortened. ところが、上述の紫外域を高出力に発光する発光素子は、GaN活性層に微量のInを含有させるだけで発光素子の出力が飛躍的に向上し、例えばInをわずかに含むGaNを活性層とすると、GaNよりも10倍以上出力が向上する。 However, the light emitting device that emits ultraviolet region above the high output, the output of only the light emitting element is contained In traces of dramatically improved the GaN active layer, for example, an active layer of GaN slightly containing In Then, the output is improved by 10 times or more than GaN. 従って、In α Ga 1- α N、In δ Ga 1- δ Nのα値、δ値とも0.1以下、好ましくは0.05以下、さらに好ましくは0.02以下、最も好ましくは0.01以下に調整する。 Accordingly, alpha value of In α Ga 1- α N, In δ Ga 1- δ N, δ values both 0.1 or less, preferably 0.05 or less, more preferably 0.02 or less, most preferably 0.01 It is adjusted to be equal to or less than. なお、ここでInGaNとはAlを全く含まないのではなく拡散などにより生ずる不純物レベル(例えばInよりもAl含有量が少ない状態)のAlをも含むものである。 Here, the InGaN but also containing Al impurity levels caused by such diffusion rather than contains no Al (e.g. state Al content is less than an In).
【0047】 [0047]
さらに、本発明に利用される発光素子は、In α Ga 1- α N、In δ Ga 1- δ Nを含有する活性層に接して、Al X Ga 1-X N(0<X≦0.4)である窒化物系化合物半導体を有しても良い。 Furthermore, the light-emitting element utilized in the present invention, in contact with the active layer containing In α Ga 1- α N, In δ Ga 1- δ N, Al X Ga 1-X N (0 <X ≦ 0. 4) a is may have a nitride-based compound semiconductor. このAl X Ga 1-X N層は活性層の2つの主面のうち、いずれか一方に接していれば良く、必ずしも両方に接している必要はない。 The Al X Ga 1-X N layer of the two main surfaces of the active layer, it is sufficient in contact with either one does not necessarily have to be both in contact. このようなAl X Ga 1-X NのX値は0<X≦0.4の範囲が好ましく、0<X≦0.2の範囲がより好ましく、0<X≦0.1の範囲が最も好ましい。 X value of such Al X Ga 1-X N is the range of 0 <X ≦ 0.4 is preferable, 0 <more preferably in a range of X ≦ 0.2, 0 <a range of X ≦ 0.1 and most preferable.
【0048】 [0048]
0.4よりも大きいとAl X Ga 1-X N層中にクラックが入りやすい傾向にある。 In large as Al X Ga 1-X N cracking it is likely to be caused in the layer tendency than 0.4. クラックが入るとその上に他の半導体を積層して素子構造を形成することが難しくなる傾向にある。 Cracks when it tends to be difficult to form a device structure by stacking other semiconductor thereon. Al X Ga 1-X Nの膜厚は0.5μm以下、さらに好ましくは0.3μm以下、最も好ましくは0.1μm以下の膜厚で形成する。 Al X Ga 1-X film thickness of N is 0.5μm or less, more preferably 0.3μm or less, and most preferably formed by the following film thickness 0.1 [mu] m. 0.5μmを越えるとAl混晶比を少なくしても、Al X Ga 1-X N中にクラックが入りやすくなる傾向にあるからである。 Even with less Al ratio exceeds 0.5 [mu] m, because there tends to be easily cracked in Al X Ga 1-X N.
【0049】 [0049]
Alの混晶比が特定の範囲にある窒化物系化合物半導体層を活性層の両主面側に接して形成した場合、それらの窒化物系化合物半導体層の膜厚が互いに異なることが望ましい。 If a mixed crystal ratio of Al was formed in contact with the nitride-based compound semiconductor layer in a specific range on both main surface of the active layer, it is desirable that the film thickness thereof of the nitride-based compound semiconductor layer are different from each other. n層側のAl X Ga 1-X N層を薄くした方が出力が向上しやすい傾向にあった。 Write a thinner Al X Ga 1-X N layer of the n layer side was in prone improved output. なおn層側、p層側のAl X Ga 1-X Nの窒化物系化合物半導体は異なるAl混晶比を有していても良い。 Incidentally n layer side, the nitride-based compound of p-layer side of the Al X Ga 1-X N semiconductor may have a different Al mixed crystal ratios.
【0050】 [0050]
さらにまた、Al X Ga 1-X N(0<X≦0.4)である窒化物系化合物半導体よりも活性層から離れた位置にIn s Ga 1-s N(0≦s<0.1、j>s、m>s)若しくはAl t Ga 1-t N(0<t≦0.4)である窒化物系化合物半導体を有することもできる。 Furthermore, Al X Ga 1-X N to (0 <X ≦ 0.4) a is a position away from the active layer than the nitride compound semiconductor In s Ga 1-s N ( 0 ≦ s <0.1 It may also have a j> s, m> s) or Al t Ga 1-t N ( 0 < nitride compound semiconductor is t ≦ 0.4). この窒化物系半導体はGaNが好適に用いられる。 The nitride-based semiconductor is GaN is preferably used. なお、Al X Ga 1-X Nの窒化物系化合物半導体層と同様に、n層内、p層内のいずれか一方に形成されていれば良く、必ずしも両方に形成されている必要はない。 Similarly to the nitride-based compound semiconductor layer of Al X Ga 1-X N, n layer may be formed on either one of p layer, not necessarily have to be formed both on. In s Ga 1-s N、若しくはAl t Ga 1-t Nの膜厚は特に限定するものではないが、n層側に形成する場合には10μm以下、さらに好ましくは8μm以下に調整する。 In s Ga 1-s N, or is Al t Ga 1-t N of thickness is not particularly limited, less 10μm in the case of forming the n-layer side, more preferably adjusted to 8μm or less. 一方、p層側に形成する場合にはn層側よりも薄く形成することが望ましく、2μm以下、さらに好ましくは1μm以下の膜厚で形成する。 On the other hand, it is desirable to form thinner than the n layer side in the case of forming the p-layer side, 2 [mu] m or less, more preferably formed by the following film thickness 1 [mu] m. なお、In s Ga 1-s N、若しくはAl t Ga 1-t Nは同一導電側の層に複数あっても良い。 Incidentally, In s Ga 1-s N , or Al t Ga 1-t N may be a plurality of layers of the same conductivity side.
【0051】 [0051]
また、n層側、またはp層側の少なくとも一方に、バンドギャップエネルギーの小さなGaN層とバンドギャップエネルギーの大きなAl u Ga 1-u N(0<u≦1)層とが積層された超格子構造よりなる窒化物系半導体層を有してもよい。 Further, n-layer side, or at least one of the p layer side, superlattice large Al u Ga 1-u N a small GaN layer and the band gap energy and (0 <u ≦ 1) layer are stacked it may have a nitride semiconductor layer made of structure. Al u Ga 1-u Nは活性層に接して形成しても良いし、また活性層から離れた位置に形成しても良い。 Al u Ga 1-u N is may be formed in contact with the active layer, or may be formed in a position away from the active layer. 好ましくは活性層から離れた位置に形成して、キャリア閉じ込めとしてのクラッド層、若しくは電極を形成するためのコンタクト層として形成することが望ましい。 Preferably formed in a position away from the active layer, it is preferably formed as a contact layer for forming a cladding layer, or an electrode as carrier confinement. このAl u Ga 1-u Nは同じく同一導電側の層に複数あっても良い。 This Al u Ga 1-u N may also be plural in a layer of the same conductivity side.
【0052】 [0052]
超格子構造とする場合、GaN層及びAl u Ga 1-u N層の膜厚は100オングストローム以下、さらに好ましくは70オングストローム以下、最も好ましくは50オングストローム以下に調整する。 If the superlattice structure, the thickness of the GaN layer and Al u Ga 1-u N layer 100 Å or less, more preferably 70 angstroms or less, and most preferably adjusted to below 50 Angstroms. 100オングストロームより厚いと、超格子層を構成する各半導体層が弾性歪み限界以上の膜厚となり、膜中に微少なクラック、あるいは結晶欠陥が入りやすい傾向にある。 When thicker than 100 Å, the semiconductor layers constituting the superlattice layer is a thickness of more elastic strain limit, in fine cracks or tendency that crystal defects are entered, in the film. また、膜厚の下限は特に限定せず1原子以上であればよい。 The lower limit of the film thickness may be one or more atoms not particularly limited. Al u Ga 1-u Nを超格子の構成層とすると、膜厚の厚いものに比較して、Al混晶比の高いものでもクラックが入りにくい。 When Al u Ga 1-u N and a superlattice structure layer, as compared to the thicker film thickness, even cracks difficult to enter those high Al content. これはAl u Ga 1-u N層を弾性臨界膜厚以下の膜厚で成長させていることによる。 This is because that by growing Al u Ga 1-u N layer elastic critical thickness at a thickness of less. さらに、Al u Ga 1-u NとGaNとは同一温度で成長できるため、超格子としやすい。 Furthermore, since it is possible to grow at the same temperature and the Al u Ga 1-u N and GaN, easily superlattice. 一方が、InGaNであると成長雰囲気も変えなければならず、AlGaNとInGaNとで超格子を構成することは、Al u Ga 1-u NとGaNとで超格子層を作る場合に比較して難しい。 On the other hand but must also change the growth atmosphere is InGaN, constitute a superlattice AlGaN and InGaN as compared to the case of making a superlattice layer between the Al u Ga 1-u N and GaN difficult.
【0053】 [0053]
GaN層及びAl u Ga 1-u N層とを有する超格子層が光閉じ込め層、及びキャリア閉じ込め層としてクラッド層を形成する場合、活性層の井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化物系化合物半導体を成長させる必要がある。 GaN layer and Al u Ga 1-u N layer and the superlattice layer is a light confinement layer having, and the case of forming a cladding layer as a carrier confinement layer, greater nitride compound band gap energy than the well of the active layer layer there is a need to grow the semiconductor. バンドギャップエネルギーの大きな窒化物系化合物半導体層とは、即ちAlの混晶比の高い窒化物系化合物半導体である。 The large nitride compound semiconductor layer of the band gap energy, that is, high nitride compound semiconductor mixed crystal ratio of Al. Alの混晶比の高い窒化物系化合物半導体を厚膜で成長させると、クラックが入りやすくなり結晶成長が非常に難しい。 When growing a mixed crystal high nitride-based compound having ratios semiconductor Al a thick film, it is very difficult crystal growth easily cracked.
【0054】 [0054]
しかしながら超格子層にすると、超格子層を構成する単一層をAl混晶比の多少高い層としても、弾性臨界膜厚以下の膜厚で成長させているのでクラックが入りにくい。 However, when the superlattice layer, even a single layer constituting the super lattice layer as a slightly higher layer Al content, cracks are difficult to enter because the grown film thickness of not more than the elastic critical thickness. そのため、Alの混晶比の高い層を結晶性良く成長できることにより、光閉じ込め、キャリア閉じ込め効果が高くなり、LDでは閾値電圧、LEDではVf(順方向電圧)を低下させることができる。 Therefore, by being able to good crystallinity growth of high mixed crystal ratio of Al layers, optical confinement, carrier confinement effect is increased, the threshold voltage in LD, the LED Vf (the forward voltage) can be reduced.
【0055】 [0055]
更に、超格子層にはその超格子層の導電型を決定する不純物がドープされており、Al u Ga 1-u N層とGaN層とのn型不純物濃度が異なる変調ドープとすることができる。 Furthermore, the superlattice layer can be an impurity for determining the conductivity type of the superlattice layers are doped, modulation doping the n-type impurity concentration of the Al u Ga 1-u N layer and the GaN layer different . 例えば一方の層のn型不純物濃度を小さく、好ましくは不純物をドープしない状態(アンドープ)として、もう一方を高濃度にドープすると、閾値電圧、Vf等を低下させることができる。 For example small n-type impurity concentration of one layer, preferably as a state (undoped) not doped with an impurity, it is possible to reduce the doping other a high concentration, the threshold voltage, the Vf or the like. これは不純物濃度の低い層を超格子層中に存在させることにより、その層の移動度が大きくなり、また不純物濃度が高濃度の層も同時に存在することにより、キャリア濃度が高いままで超格子層が形成できることによる。 This by the presence of a low layer of the impurity concentration in the super lattice layer, the greater the mobility of the layer, and by the simultaneous presence impurity concentration higher concentration of the layer is also superlattice while the carrier concentration is high due to the fact that the layer can be formed. 不純物濃度が低い移動度の高い層と、不純物濃度が高いキャリア濃度が大きい層とが同時に存在することにより、キャリア濃度が大きく、移動度も大きい層が形成される。 And high low mobility impurity concentration layer, by a layer higher carrier concentration greater impurity concentration is present at the same time, large carrier concentration layer higher even mobility is formed. そのため閾値電圧、Vfが低下すると推察される。 Therefore the threshold voltage, Vf is presumed to decrease.
【0056】 [0056]
バンドギャップエネルギーの大きな窒化物系化合物半導体に高濃度に不純物をドープした場合、この変調ドープにより高不純物濃度層と、低不純物濃度層との間に二次元電子ガスができ、この二次元電子ガスの影響により抵抗率が低下すると推察される。 When doped with impurity at a high concentration in a large nitride compound semiconductor band gap energy, a high impurity concentration layer by modulation doping, can two-dimensional electron gas between the low impurity concentration layer, the two-dimensional electron gas resistivity is assumed to be reduced by the impact. 例えば、n型不純物がドープされたバンドギャップの大きい窒化物系化合物半導体と、バンドギャップが小さいアンドープの窒化物系化合物半導体とを積層した超格子層では、n型不純物を添加した層と、アンドープの層とのヘテロ接合界面で、障壁層側が空乏化しバンドギャップの小さい層側の厚さ前後の界面に電子(二次元電子ガス)が蓄積する。 For example, large and nitride compound semiconductor bandgap n-type impurity is doped, the superlattice layer by laminating a nitride compound of undoped small band gap semiconductor, a layer doped with an n-type impurity, an undoped in the heterojunction interface between the layers of the barrier layer side is depleted electrons small layer side of the longitudinal thickness of the interface band gap (two-dimensional electron gas) accumulate.
【0057】 [0057]
この二次元電子ガスがバンドギャップの小さい側にできるので、電子が走行するときに不純物による散乱を受けないため、超格子の電子の移動度が高くなり抵抗率が低下する。 Since the two-dimensional electron gas can be smaller in band gap, the electron is not subjected to scattering by impurities when traveling, the resistivity becomes high electron mobility of the superlattice is reduced. なおp側の変調ドープも同様に二次元正孔ガスの影響によると推察される。 Incidentally modulation doped p-side is also presumed to be due to the influence of the same two-dimensional hole gas. またp層の場合、AlGaNはGaNに比較して抵抗率が高い。 In the case of p layer, AlGaN has higher resistivity as compared to GaN. そこでAlGaNの方にp型不純物を多くドープすることにより抵抗率が低下するために、超格子層の実質的な抵抗率が低下するので発光素子を作製した場合に、閾値が低下する傾向にあると推察される。 Therefore, in order to resistivity by increasing doping p-type impurities towards the AlGaN decreases, if substantial resistance ratio of the super lattice layer is fabricated a light-emitting element so reduced, there is a tendency that the threshold is lowered It is presumed that. また、抵抗率が下がることにより、電極とのオーミックが得やすくなる。 Further, since the resistivity decreases, ohmic with the electrode is easily obtained. また、膜中のシリーズ抵抗も小さくなり閾値電圧、Vfの低い発光素子が得られる。 The threshold voltage becomes smaller series resistance of the film, low Vf emitting device can be obtained.
【0058】 [0058]
一方、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物系化合物半導体層に高濃度に不純物をドープした場合、以下のような作用があると推察される。 On the other hand, when the highly doped with an impurity to a small nitride compound semiconductor layer of the band gap energy, it is inferred that there is the following effects. 例えばAl u Ga 1-u N層とGaN層にp型不純物であるMgを同量でドープした場合、Al u Ga 1-u N層ではMgのアクセプター準位の深さが大きく、活性化率が小さい。 For example, when doped with Mg as a p-type impurity with the same amount in Al u Ga 1-u N layer and the GaN layer, a large depth of the acceptor level of Mg in the Al u Ga 1-u N layer, activation rate It is small. 一方、GaN層のアクセプター準位の深さはAl u Ga 1-u N層に比べて浅く、Mgの活性化率は高い。 On the other hand, the depth of the acceptor level of the GaN layer is shallower than the Al u Ga 1-u N layer, the activation rate of Mg is high. 例えばMgを1×10 20 /cm 3ドープするとGaNでは1×10 18 /cm 3程度のキャリア濃度が得られるのに対し、Al u Ga 1-u Nでは1×10 17 /cm 3程度のキャリア濃度しか得られない。 Contrast e.g. to the a to 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg is a carrier concentration of about 1 × 10 18 / cm 3 in the GaN obtained, Al u Ga 1-u N in 1 × 10 17 / cm 3 of about carrier concentration obtained only.
【0059】 [0059]
そこでAl u Ga 1-u N/GaNとで超格子層とし、高キャリア濃度が得られるGaN層の方に多く不純物をドープする。 Therefore the Al u Ga 1-u N / GaN with a super lattice layer is heavily doped with impurities toward the GaN layer high carrier density can be obtained. これにより高キャリア濃度の超格子層が得られる。 Thus the superlattice layer having a high carrier density can be obtained. しかも超格子構造としているためトンネル効果でキャリアは不純物濃度の少ないAl u Ga 1-u N層を移動する。 Moreover carrier tunneling because it superlattice structure moves less Al u Ga 1-u N layer impurity concentration. そのため実質的にキャリアはAl u Ga 1-u N層の作用は受けず、Al u Ga 1-u N層はバンドギャップエネルギーの高いクラッド層として作用する。 Therefore substantially carriers are not subject the action of Al u Ga 1-u N layer, Al u Ga 1-u N layer acts as a high-cladding layer having a band gap energy. バンドギャップエネルギーの小さな方の窒化物系化合物半導体層に不純物を多くドープしても、LD、LEDの閾値を低下させる上で非常に効果的である。 Even if the smaller number doping impurities into nitride-based compound semiconductor layer of the band gap energy, is very effective in lowering LD, the threshold the LED. なおこの説明はP型層側に超格子を形成する例について説明したが、n層側に超格子を形成する場合においても、同様の効果がある。 Note this description an example has been described of forming a superlattice in P-type layer side, in the case of forming a superlattice n-layer side, the same effect.
【0060】 [0060]
バンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体にn型不純物を多くドープする場合、バンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体への好ましいドープ量としては、1×10 17 /cm 3 〜1×10 20 /cm 3 、さらに好ましくは1×10 18 /cm 3 〜5×10 19 /cm 3の範囲である。 If the band gap energy is heavily doped with an n-type impurity to a large nitride compound semiconductor, the preferable doping amount of band gap energy to a large nitride compound semiconductor, 1 × 10 17 / cm 3 ~1 × 10 20 / cm 3, and more preferably in the range of 1 × 10 18 / cm 3 ~5 × 10 19 / cm 3. 1×10 17 /cm 3よりも少ないと、バンドギャップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体との差が少なくなって、キャリア濃度の大きい層が得られにくい傾向にある。 When 1 × 10 17 / cm 3 less than, is less difference in band gap energy and a small nitride compound semiconductor, the layer with the greater carrier concentration is in a resulting less likely. また1×10 20 /cm 3よりも多いと、発光素子自体のリーク電流が多くなりやすい傾向にある。 When addition more than 1 × 10 20 / cm 3, in the leakage current is more prone tendency of the light emitting element itself. 一方、バンドギャップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体のn型不純物濃度はバンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体よりも少なければ良く、好ましくは1/10以上少ない方が望ましい。 On the other hand, n-type impurity concentration of the band gap energy smaller nitride compound semiconductor may be fewer bandgap energy than larger nitride-based compound semiconductor, preferably desirably lesser 1/10 or more. 最も好ましくはアンドープとすると最も移動度の高い層が得られるが、膜厚が薄いため、バンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体側から拡散してくるn型不純物があると考えられる。 Most preferably has a layer having the highest mobility when an undoped obtain, since the thickness is thin, believed to be n-type impurity band gap energy diffused from a large nitride compound semiconductor side. そのため、n型不純物の量は1×10 19 /cm 3以下が望ましい。 Therefore, the amount of n-type impurity is 1 × 10 19 / cm 3 or less. n型不純物としてはSi、Ge、Se、S、O等の周期律表第IVB族、VIB族元素を選択することができる。 The n-type impurity may be selected Si, Ge, Se, S, Group IVB of the periodic table of O, etc., a group VIB element. より好ましくはSi、Ge、Sをn型不純物とすることができる。 More preferably it can be Si, Ge, S-n-type impurity. この作用は、バンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体層にn型不純物を少なくドープして、バンドギャップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体層にn型不純物を多くドープする場合も同様である。 This effect is less doped with n-type impurity band gap energy in a large nitride compound semiconductor layer, the same applies to the case where the band gap energy is heavily doped with an n-type impurity to a small nitride compound semiconductor layer.
【0061】 [0061]
以上、超格子層に不純物を好ましく変調ドープする場合について述べたが、バンドギャップエネルギーが大きい窒化物系化合物半導体層とバンドギャップエネルギーが小さい窒化物系化合物半導体層との不純物濃度を等しくすることもできる。 Above, it is described that preferably modulation doped with impurities superlattice layer, also equalizing the impurity concentration of the band nitride compound gap energy larger semiconductor layer and the band gap energy is smaller nitride compound semiconductor layer it can.
【0062】 [0062]
上述の超格子層がp側層に形成されていると、超格子構造が発光素子に与える作用は、超格子にn側層の作用と同じであるが、さらにn層側に形成した場合に加えて次のような作用がある。 When superlattice layer above is formed on the p-side layer, when the effect of the superlattice structure has on the light emitting element is the same as the effect of the n-side layer superlattice, it is further formed on the n layer side in addition there are the following effects. 即ち、p型窒化物系化合物半導体はn型窒化物系化合物半導体に比べて、通常抵抗率が2桁以上高い。 That is, the p-type nitride-based compound semiconductor as compared with the n-type nitride-based compound semiconductor, usually high resistivity digits. そのため超格子層をp層側に形成することにより、Vfの低下が顕著に現れる。 Therefore by forming a superlattice layer on the p-layer side, decrease in Vf appears remarkably.
【0063】 [0063]
窒化物系化合物半導体はp型結晶が非常に得られにくい半導体であることが知られている。 Nitride-based compound semiconductor is known to be p-type crystals is very obtained hardly semiconductor. p型結晶を得るためp型不純物をドープした窒化物系化合物半導体層をアニーリングして、水素を除去する技術が知られている。 And annealing the nitride compound semiconductor layer doped with p-type impurities for obtaining a p-type crystals, it is known techniques for removing hydrogen. しかしp型が得られたといっても単にアニーリングしただけでは、その抵抗率は数Ω・cm以上もある場合がある。 However, just by simply annealed to say that p-type is obtained, the resistivity of which may also more than a few Omega · cm. そこで、p型層を超格子層とすることにより結晶性が良くなる。 Therefore, the p-type layer crystallinity is improved by the super lattice layer. そのため抵抗率が1桁以上低下するためVfの低下が現れやすい。 Decrease of Vf tends to appear for this reason that the resistivity is decreased by more than an order of magnitude.
【0064】 [0064]
超格子層である上述の窒化物系化合物半導体層がp側層に形成されている場合、バンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体層とバンドギャップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体層とのp型不純物濃度が異なり、一方の層の不純物濃度を大きく、もう一方の層の不純物濃度を小さくする。 p the superlattice layer in which the above-described nitride-based compound when the semiconductor layer is formed on the p-side layer, a large nitride bandgap energy compound semiconductor layer and the band gap energy smaller nitride compound semiconductor layer different type impurity concentration, the impurity concentration of one of the layers increases, to reduce the impurity concentration of the other layer. 超格子のn側層と同様に、バンドギャップエネルギーの大きな窒化物系化合物半導体層の方のp型不純物濃度を大きくして、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物系化合物半導体層の方のp型不純物濃度を小さく、好ましくはアンドープとすると、閾値電圧、Vf等を低下させることができる。 Like the superlattice n-side layer of, by increasing the p-type impurity concentration in the direction of greater nitride compound semiconductor layer of the band gap energy, p-type impurities towards small nitride compound semiconductor layer of the band gap energy reduced concentration, preferably when undoped, it is possible to lower the threshold voltage, Vf, and the like. またその逆でも良い。 In addition or vice versa. つまりバンドギャップエネルギーの大きな窒化物系化合物半導体層のp型不純物濃度を小さくして、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物系化合物半導体層のp型不純物濃度を大きくしても良い。 That is, by reducing the p-type impurity concentration of greater nitride compound semiconductor layer of the band gap energy may be increased p-type impurity concentration of small nitride compound semiconductor layer of the band gap energy. 理由は先に述べたとおりである。 The reason is as described above.
【0065】 [0065]
超格子層とする場合、p型不純物の好ましいドープ量としては1×10 18 /cm 3 〜1×10 21 /cm 3 、さらに好ましくは5×10 18 /cm 3 〜5×10 20 /cm 3の範囲である。 If the superlattice layer, preferred doping amount of p-type impurity 1 × 10 18 / cm 3 ~1 × 10 21 / cm 3, more preferably 5 × 10 18 / cm 3 ~5 × 10 20 / cm 3 it is in the range of. 1×10 18 /cm 3よりも少ないと、他の窒化物系化合物半導体層との差が少なくなって、キャリア濃度の大きい層が得られにくい傾向にある。 When 1 × 10 18 / cm 3 less than the difference becomes less with other nitride compound semiconductor layer, the layer with the greater carrier concentration is in a resulting less likely. また、1×10 21 /cm 3よりも多いと結晶性が悪くなる傾向にある。 Further, there is a tendency that many crystalline than 1 × 10 21 / cm 3 is deteriorated. 一方、バンドギャップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体のp型不純物濃度はバンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体よりも少なければ良く、好ましくは1/10以上少ない方が望ましい。 On the other hand, p-type impurity concentration of the band gap energy smaller nitride compound semiconductor may be fewer bandgap energy than larger nitride-based compound semiconductor, preferably desirably lesser 1/10 or more. 最も好ましくはアンドープとすると最も移動度の高い層が得られるが、膜厚が薄いため、バンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体側から拡散してくるp型不純物が考えられるため、p型不純物の量は1×10 20 /cm 3以下が望ましい。 Although most preferably the layer having the highest mobility when an undoped obtain film thickness for thin, since the p-type impurity band gap energy diffused from a large nitride compound semiconductor side are considered, a p-type impurity amount is preferably 1 × 10 20 / cm 3 or less. p型不純物としてはMg、Zn、Ca、Be等の周期律表第IIA族、IIB族元素が好ましく、より好ましくはMg、Ca等である。 The p-type impurity Mg, Zn, Ca, periodic table Group IIA such as Be, preferably IIB group elements, more preferably Mg, Ca or the like. この作用は、バンドギャップエネルギーが大きい窒化物系化合物半導体層にP型不純物を少なくドープして、バンドギャップエネルギーが小さい窒化物系化合物半導体層にp型不純物を多くドープする場合も同様である。 This effect is less doped with P-type impurities in the band gap energy larger nitride compound semiconductor layer, the same applies to the case of heavily doped p-type impurity to the band gap energy smaller nitride compound semiconductor layer.
【0066】 [0066]
超格子を構成する窒化物系化合物半導体は、不純物が高濃度にドープされる層が厚さ方向に対し半導体層中心部近傍の不純物濃度が大きく、両端部近傍の不純物濃度が小さい(好ましくはアンドープ)とすることがより望ましい。 Nitride-based compound semiconductor constituting the super lattice, impurities larger impurity concentration of the semiconductor layer center near to the layer thickness direction that is heavily doped, a small impurity concentration near both ends (preferably undoped ) and it is more desirable to. 具体的には、n型不純物としてSiをドープしたAlGaNと、アンドープのGaN層とで超格子層を形成した場合、AlGaNはSiをドープしているのでドナーとして電子を伝導帯に出すが、電子はポテンシャルの低いGaNの伝導帯に落ちる。 Specifically, the AlGaN doped with Si as an n-type impurity, the case of forming the super lattice layer in the undoped GaN layer, AlGaN issues electrons to the conduction band as a donor because it is doped with Si, but electronic fall in the conduction band of the low potential GaN. GaN結晶中にはドナー不純物をドープしていないので、不純物によるキャリアの散乱を受けない。 Because in the GaN crystal not doped with donor impurities, not subject to the scattering of the carriers due to impurities. そのため電子は容易にGaN結晶中を動くことができ、実質的な電子の移動度が高くなる。 Therefore the electron can easily move in the GaN crystal, the mobility of substantial electron becomes high. これは前述した二次元電子ガスの効果と類似しており、電子横方向の実質的な移動度が高くなり、抵抗率が小さくなる。 This is similar to the effect of two-dimensional electron gas described above, the higher the substantial mobility of electrons lateral resistivity decreases. さらに、バンドギャップエネルギーの大きいAlGaNの中心領域にn型不純物を高濃度にドープすると効果はさらに大きくなる。 Furthermore, the effect is further increased when doped central region of large AlGaN bandgap energy n-type impurity at a high concentration. 即ちGaN中を移動する電子によっては、AlGaN中に含まれるn型不純物イオン(この場合Si)の散乱を多少とも受ける。 That the electron moving in GaN, receives also the scattering of n-type impurity ions contained in the AlGaN (in this case Si) slightly. しかしAlGaN層の厚さ方向に対して両端部をアンドープとするとSiの散乱を受けにくくなるので、さらにアンドープGaN層の移動度が向上するのである。 However, since less susceptible to scattering of Si when undoped both end portions with respect to the thickness direction of the AlGaN layer is further to improve the mobility of the undoped GaN layer. 作用は若干異なるが、p層側のバンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体とバンドギャップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体とで超格子を構成した場合も類似した効果があり、バンドギャップエネルギーの大きい窒化物系化合物半導体の中心領域に、p型不純物を多くドープし、両端部を少なくするか、あるいはアンドープとすることが望ましい。 Although action slightly different, even if the band gap energy of the p layer side is larger nitride compound semiconductor and the band gap energy to constitute a superlattice with a small nitride compound semiconductor has similar effects, the band gap energy big nitride based compound semiconductor of the central region, and heavily doped p-type impurity, or to reduce both end portions, or it is desirable that the undoped. 一方、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物系化合物半導体にn型不純物を多くドープした層を、前述した不純物濃度の構成とすることもできる。 On the other hand, the layer was highly doped with n-type impurity to a small nitride compound semiconductor band gap energy, it is also possible to adopt a configuration of the impurity concentration as described above.
【0067】 [0067]
絶縁性基板を用いた発光素子の場合は、絶縁性基板の一部を除去する、或いは半導体表面側からp型及びn型用の電極面をとるためにp型半導体及びn型半導体の露出面をエッチングなどによりそれぞれ形成させる。 For the light emitting element using an insulating substrate, removing part of the insulating substrate, or the exposed surface of the p-type semiconductor and n-type semiconductor in order to take the electrode surface for p-type and n-type semiconductor surface the thereby formed respectively by etching or the like. 各半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などによりAu、Alやそれら合金を用いて所望の形状の各電極を形成させる。 By a sputtering method or a vacuum evaporation method on each semiconductor layer Au, using Al and their alloys to form the electrodes of the desired shapes. 発光面側に設ける電極は、全被覆せずに発光領域を取り囲むようにパターニングするか、或いは金属薄膜や金属酸化物などの透明電極を用いることができる。 Electrodes provided on the light emission side, it is possible to use a transparent electrode such as the total coating without either patterned so as to surround the light emitting region, or a metal thin film or a metal oxide. なお、p型GaNと好ましいオーミックが得られる電極材料としては、Ni、Pt、Pd、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au等が好適に挙げることができる。 As the electrode material preferably ohmic p-type GaN can be obtained, Ni, Pt, Pd, Ni / Au, Pt / Au, Pd / Au or the like can be preferably exemplified. n型GaNと好ましいオーミックが得られる電極材料としてはAl、Ti、W、Cu、Zn、Sn、In等の金属若しくは合金等が好適に挙げることができる。 The n-type GaN preferred electrode material ohmic obtain Al, Ti, W, Cu, Zn, Sn, metal or alloy of In and the like can be favorably used. このように形成された発光素子をそのまま利用することもできるし、個々に分割してLEDチップやLD素子の如き構成とし使用してもよい。 It thus formed light-emitting element may be directly utilized, may be used as such a structure of the LED chip and LD devices is divided into individual.
【0068】 [0068]
LEDチップやLD素子として利用する場合は、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。 When used as the LED chip and LD element, or a blade having a formed diamond cutting edge of a semiconductor wafer or the like were to directly full-cut with a dicing saw which rotates, or after having cut a groove wider than the cutting edge width (half cut), dividing the semiconductor wafer by an external force. 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。 Alternatively, after subtraction of very fine scribe lines (meridian), for example, in a grid pattern on the semiconductor wafer by a scriber in which a diamond needle tip is linearly reciprocated to cut the wafer from the split semiconductor wafer into chips by an external force. このようにして窒化ガリウム系化合物半導体であるLEDチップなどの発光素子を形成させることができる。 In this way it is possible to form a light-emitting element such as an LED chip is a gallium nitride-based compound semiconductor.
【0069】 [0069]
本発明の発光装置において赤色系を含む発光色を発光させる場合は、発光素子の主発光波長は効率を考慮して365nm以上530nm以下が好ましく、365nm以上490nm以下が好ましい。 If emitted to the emission colors including red in the light emitting device of the present invention, the main emission wavelength of the light emitting element is preferably 365nm or more 530nm or less in consideration of efficiency, or less preferably 365nm or 490 nm. 赤色系のみを発光させる場合は、主として紫外域である365nm以上400nm未満がより好ましい。 If it emits red only, and more preferably less than 365nm or 400nm is predominantly ultraviolet. また、発光素子に用いられる樹脂部材の劣化、白色系など蛍光物質との補色関係等を考慮する場合は、可視域である400nm以上530nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下がより好ましい。 Further, deterioration of the resin member used in the light-emitting element, when considering the complementary color relationships of a fluorescent substance such as white is preferably 400nm or more 530nm or less in the visible region, and more preferably not more than 420nm or 490 nm. 可視光を利用してLEDチップと蛍光物質との効率をそれぞれより向上させるためには、430nm以上475nm以下がさらに好ましい。 To improve from each efficiency between the LED chip and the fluorescent substance by using a visible light, more preferably not more than more than 430 nm 475 nm. 本発明を白色系の発光装置として利用した場合における発光スペクトル例を図5に示す。 The emission spectrum example when the present invention is used as a light-emitting device of white shown in Fig. 450nm付近にピークを持つ発光がLEDチップからの発光であり、655nm付近にピークを持つ発光がLEDチップによって励起された蛍光物質の発光である。 Emission having a peak near 450nm is light emitted from the LED chip, a light-emitting fluorescent substance light emission was excited by the LED chip having a peak near 655 nm.
(導電性ワイヤー103、203、303) (Conductive wires 103, 203, 303)
電気的接続部材である導電性ワイヤー103、203、303としては、発光素子であるLEDチップなどの発光素子102、202、302の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。 The conductive wires 103, 203, 303 is an electrical connection member, the ohmic property between the electrodes of the light emitting element 102, 202, 302 such as an LED chip is a light emitting element, mechanical connectivity, electrical conductivity and thermal conductivity sex is sought good things. 熱伝導度としては0.01cal/cm 2 /cm/℃以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/cm 2 /cm/℃以上である。 Preferably at least 0.01cal / cm 2 / cm / ℃ as thermal conductivity, more preferably 0.5cal / cm 2 / cm / ℃ above. また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ10μm以上、Φ45μm以下である。 Further, the diameter of a conductive wire in consideration of workability, preferably, more than Fai10myuemu, or less Fai45myuemu. このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。 Such Specific examples such a conductive wire, gold, copper, platinum, conductive wires using metals and their alloys, such as aluminum. このような導電性ワイヤーは、各LEDチップの電極と、インナー・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。 Such conductive wire, the electrode of each LED chip, such as an inner lead and the mount lead, it is possible to easily connect by wire bonding equipment.
(マウント・リード105) (Mount lead 105)
マウント・リード105は、発光素子102を配置させるものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良い。 Mount lead 105 is intended to arrange the light emitting element 102, it is sufficient large enough to load the like die bonding equipment. また、発光素子を複数設置しマウント・リードを発光素子の共通電極として利用する場合においては、十分な電気伝導性とボンディングワイヤー等との接続性が求められる。 Further, in case of using a plurality installation mount lead a light-emitting element as a common electrode of the light emitting element is connected with the sufficient electrical conductivity and the bonding wire and the like are required. さらに、マウント・リード上のカップ内に発光素子を配置すると共に蛍光物質を内部に充填させる場合は、近接して配置させた別の発光ダイオードからの光により疑似点灯することを防止することができる。 Furthermore, in the case of filling a fluorescent material therein while light-emitting elements are arranged in the cup on the mount lead can be prevented from being pseudo turned on by the light from another light-emitting diode is arranged close to .
【0070】 [0070]
マウント・リードのカップを利用して発光素子からの紫外線光を反射させる場合、マウント・リードの表面材質として銀を用いることにより紫外域光を効率よく反射させることができる。 If using the mount lead cup reflects ultraviolet light from the light emitting element, the ultraviolet light can be efficiently reflected by the use of silver as surface material of the mount lead.
【0071】 [0071]
発光素子102とマウント・リード105のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。 Bonding the cup of the light emitting element 102 and the mount lead 105 can be done by including a thermosetting resin. 具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂やSiO 2などが挙げられる。 Specifically, an epoxy resin, acrylic resin and the like or an imide resin or SiO 2. また、フリップチップ型であるフェースダウンLEDチップなどによりマウント・リードと接着させると共に電気的に接続させるためにはAgペースト、カーボンペースト、ITOペースト、金属バンプ等を用いることができる。 Further, in order to electrically connect with adhering a mount lead by such face-down LED chip is flip-chip type may be used Ag paste, carbon paste, ITO paste, metal bumps or the like. さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにLEDチップが配置されるマウント・リードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。 Further, the surface of the mount lead LED chip is disposed in order to improve the light utilization efficiency of the light emitting diode and mirror-like, it may be provided with a reflecting function to the surface. この場合の表面粗さは、0.1S以上0.8S以下が好ましい。 Surface roughness in this case is less preferred than 0.1 S 0.8 S. また、マウント・リードの具体的な電気抵抗としては300μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ・cm以下である。 Further, as the mount lead specific electrical resistance of less preferably 300Myuomega · cm, more preferably not more than 3μΩ · cm. また、マウント・リード上に複数の発光素子を積置する場合は、発光素子からの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。 In the case of the product place the plurality of light emitting elements on the mount lead, it is required good thermal conductivity because the amount of heat generated from the light emitting element is increased. 具体的には、0.01cal/cm 2 /cm/℃以上が好ましくより好ましくは 0.5cal/cm 2 /cm/℃以上である。 Specifically, 0.01cal / cm 2 / cm / ℃ or more preferably preferably 0.5cal / cm 2 / cm / ℃ above. これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック及び金、銀、をメッキしたアルミニウム、銅や鉄等が挙げられる。 These conditions are satisfied materials, iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper, metallized patterned ceramic and gold, silver, plated aluminum, copper or iron and the like to.
(インナー・リード106、306) (Inner lead 106,306)
インナー・リード106、306としては、マウント・リード105上に配置された発光素子102、302と接続された導電性ワイヤー103との電気的接続を図るものである。 The inner leads 106,306, is intended to achieve electrical connection between the conductive wires 103 connected to the light emitting element 102, 302 disposed on the mount lead 105. マウント・リード上に複数の発光素子を設けた場合は、各導電性ワイヤー同士が接触しないよう配置できる構成とする必要がある。 When a plurality of light emitting elements on the mount lead, it is necessary to adopt a configuration in which between each conductive wire may be disposed so as not to contact. 具体的には、マウント・リードから離れるに従って、インナー・リードのワイヤーボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウント・リードからより離れたインナー・リードと接続させる導電性ワイヤーの接触を防ぐことができる。 Specifically, as the distance from the mount lead, it prevents the contact of the conductive wires to be connected to the more distant the inner leads from the mount lead, such as by increasing the area of ​​the end surface for wire bonding of the inner leads it can. 導電性ワイヤーとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して1.6S以上10S以下が好ましい。 Conductive roughness connection end face of the wire, or 10S or less is preferable 1.6S in consideration of adhesiveness. インナー・リードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、或いは全てのインナー・リードを形成させた後にインナー・リード上部の一部を削ることによって形成させても良い。 The distal end portion of the inner leads to form a variety of shapes may also be stamped to decide the shape of the advance lead frame mold, or inner leads top after forming all inner leads some may be formed by cutting the of. さらには、インナー・リードを打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。 Furthermore, it is also possible to form after punched inner lead, of the desired end surface by pressurizing from the end face direction area and the end face height simultaneously.
【0072】 [0072]
インナー・リードは、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。 Inner leads, connectivity and electrical conductivity of the bonding wire such as a conductive wire is required that good. 具体的な電気抵抗としては、300μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは3μΩ・cm以下である。 Specific electrical resistance is preferably not more than 300μΩ · cm, more preferably not more than 3μΩ · cm. これらの条件を満たす材料としては、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。 These conditions are satisfied materials, iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper and copper, gold, aluminum plated with silver, iron, copper and the like.
(コーティング部101、301) (Coating portion 101 and 301)
本発明に用いられるコーティング部101、301とは、モールド部材104とは別にマウント・リードのカップなどに設けられるものであり発光素子の発光の少なくとも一部を変換する蛍光物質が好適に含有されるものである。 The coating unit 101, 301 used in the present invention, the fluorescent substance is preferably contained for converting at least a portion of light emitted is the light-emitting element in which is provided such as to separate from the mount lead cup with the mold member 104 it is intended. コーティング部の具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透光性樹脂やTiO 2 、SiO 2などの透光性無機部材が好適に用いられる。 Specific material of the coating section, epoxy resin, urea resin, translucent inorganic member such as translucent resin and TiO 2, SiO 2, which is excellent in weather resistance such as silicone is preferably used. コーティング部にガラスなどの無機部材を用いた場合も発光素子の劣化を考慮して低温で形成できるものが好ましい。 But also the case of using an inorganic member such as glass in the coating unit can be formed at a low temperature in consideration of the deterioration of the light-emitting element is preferable. また、本発明の蛍光物質と共に着色顔料、着色染料や拡散剤を含有させても良い。 Further, the coloring pigment with the fluorescent substance of the present invention may contain a colored dye or diffusing agent. 着色顔料や着色染料を用いることによって色味を調節させることもできる。 It is also possible to adjust the color by using a coloring pigment or coloring dye. また、拡散剤を含有させることによってより指向角を増すこともできる。 It is also possible to increase the more directional angle by incorporating a diffusing agent. 具体的な拡散剤としては、無機系であるチタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等や有機系であるグアナミン樹脂などが好適に用いられる。 Specific diffusing agent, barium titanate is inorganic, titanium oxide, aluminum oxide, etc. guanamine resin is silicon oxide or the like or an organic system is preferably used.
(モールド部材104) (Mold member 104)
モールド部材104は、発光装置の使用用途に応じて発光素子102、導電性ワイヤー103、蛍光物質が含有されたコーティング部101などを外部から保護するために設けることができる。 Molding member 104 may be provided to protect the light emitting device 102 in accordance with the intended use of the light-emitting device, a conductive wire 103, and the coating portion 101 a fluorescent substance is contained externally. モールド部材は、一般には樹脂を用いて形成させることができるが、所望に応じて構成成分が発光素子102や導電性ワイヤー等に悪影響を引き起こさせないガラスなどの透光性無機部材で形成させてもよい。 Mold member is generally may be formed by using a resin, by forming a translucent inorganic member such as glass constituents not cause an adverse effect on the light emitting element 102 and a conductive wire or the like according to the desired it may be. また、コーティング部に蛍光物質を含有させることによって発光素子から放出される光の視野角を増やすことができるが、モールド部材に拡散剤を含有させることによって発光素子102からの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすことができる。 Further, it is possible to increase the viewing angle of light emitted from the light emitting element by containing a fluorescent substance in the coating unit, to relax the directivity from the light emitting element 102 by incorporating a diffusing agent into the molding member field corner can be further increased. 可視光により励起され発光する蛍光物質の場合、励起波長は吸収されるため励起波長を除いた反射光が観測される。 For fluorescent substance that is excited by visible light emitting, reflecting light excitation wavelength excluding the excitation wavelength to be absorbed it is observed. そのため蛍光物質は着色したように見える。 Therefore fluorescent substance appears to be colored. 具体的には、本発明の青色光により励起される蛍光物質では黄色に着色したように見える。 Specifically, a fluorescent substance that is excited by the blue light of the present invention appear to have a yellow color. モールド部材に拡散剤を含有させることによって発光装置の発光観測面側から観測される蛍光物質のボディーカラー色を目立ちにくくさせることができる。 It can be inconspicuous body color color of the fluorescent material to be observed from the light emission observing surface side of the light-emitting device by incorporating a diffusing agent into the molding member.
【0073】 [0073]
また、非点灯時の色むらを防止しコントラストを向上させることもできる。 Further, color unevenness at the time of non-lighting it is also possible to improve the prevention and contrast. さらに、外来光が直接照射されることが少なくなるため疑似点灯の観測を防止させる効果も奏する。 Furthermore, the effect of preventing the observed pseudo lighting for the external light is directly irradiated becomes less so. コーティング部材と同様にモールド部材中にも着色顔料や着色染料を含有させることもできる。 Coating member as well as to a mold member may contain a coloring pigment or coloring dye.
【0074】 [0074]
モールド部材104を所望の形状にすることにより、発光素子102からの発光を集束させたり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができる。 By the molding member 104 to the desired shape, it can have a lens effect or to diffuse or focus the light emitted from the light emitting element 102. 従って、モールド部材104は複数積層した構造でもよい。 Therefore, the mold member 104 may be a stacked structure. 具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面側から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた物である。 Specifically, a convex lens shape, a concave lens shape further is one in which a plurality combination of elliptical and their viewed from light emission observing surface side. モールド部材104の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂や低融点ガラスなどが好適に用いられる。 Specific material of the mold member 104, primarily epoxy resin, urea resin, weather resistance excellent transparent resin or low melting point glass and silicone are preferably used. また、拡散剤としては、無機系であるチタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等や有機系のグアナミン樹脂などが好適に用いられる。 As the diffusing agent, barium titanate is inorganic, titanium oxide, aluminum oxide, such as silicon oxide or the like or an organic-based guanamine resin are preferably used. さらに、所望に応じて拡散剤に加え、モールド部材中にも蛍光物質や蛍光染料、蛍光顔料などを含有させることもできる。 In addition to spreading agent if desired, fluorescent substance or a fluorescent dye to the mold member it can also contain a fluorescent pigment. したがって、蛍光物質などはモールド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部などに含有させて用いてもよい。 Thus, it may be used such as a fluorescent material be contained in the molding member is contained in such a coating unit otherwise. また、コーティング部を蛍光物質が含有された樹脂、モールド部材を硝子などとした異なる部材を用いて形成させても良い。 Further, the coating unit is a fluorescent substance resin contained may be a molded member is formed by a different member which was like glass. この場合、生産性が良く水分などの影響がより少ない発光装置とすることができる。 In this case, it is possible to influence of productivity good moisture less light emitting device. また、屈折率を考慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成させても良い。 It may also be a molded member and the coating portion is formed with the same member in consideration of the refractive index.
【0075】 [0075]
なお、図3の如きキャンタイプの発光ダイオードを形成させる場合は、低融点ガラスである透光性部材となるモールド部材とAuやAgメッキさせたコバールで形成させたパッケージ内部にAr、N 2などでパージさせ気密密封することができる。 In the case of forming the light-emitting diodes of such can type 3, inside the package, which is formed of Kovar that is molded member and Au or Ag plating a translucent member which is a low-melting glass Ar, N 2, etc. in can be hermetically sealed to purge.
(高精細フルカラー発光装置) (High-definition full-color light-emitting device)
本発明を用いて図4の如く仮想画像形成装置などに利用可能な高密度フルカラー発光装置とさせることができる。 It can be the available high-density full-color light-emitting device such as a virtual image forming apparatus as shown in FIG. 4 using the present invention. B(青色系)、G(緑色系)或いは、GB(青色系及び緑色系)が発光可能な半導体ウエハー401にエッチングや絶縁層などを介して複数の分離された発光素子を形成させる。 B (blue), G (green light) or, GB (blue and green system) to form a light emitting device having a plurality of separated via etching or insulating layer on a semiconductor wafer 401 capable of emitting light.
【0076】 [0076]
発光素子の分離のためには発光素子もRGBに対応すべくそれぞれ、半導体ウエハー上にエッチング部や酸化物、窒化物などの高抵抗領域、更には、反対導電型を有する半導体領域などの分離部402を形成させることによって隣接する発光部間を電気的にも光学的にも分離させることができる。 Each for the separation of light-emitting elements to cope with even RGB light-emitting element, the etching unit and the oxide on a semiconductor wafer, the high resistance region, such as nitrides, furthermore, the separation unit such as a semiconductor region having an opposite conductivity type 402 can also be separated electrically and optically even between the light emitting portion adjacent by forming. このよう分離部402は、半導体ウエハー形成後の半導体プロセスを追加させることによって簡単に形成させることができる。 Such separation unit 402 can be easily formed by adding a semiconductor process after the semiconductor wafer is formed.
【0077】 [0077]
具体的には、高抵抗領域や反対の導電型領域を環状形状など所望の形状に形成させることで領域内の電流の流れを制御し発光部を周囲から電気的に分離するものである。 Specifically, in which the high resistance region and opposite conductivity type region electrically isolated from the surroundings by controlling the flow emitting portion of the current in the region be formed into a desired shape such as a circular shape.
【0078】 [0078]
基板上414に、バッファ層404、第1のコンタクト層405、第1のクラッド層406、活性領域407、第2のクラッド層408、及び第2のコンタクト層309が順次形成されている。 The substrate 414, buffer layer 404, the first contact layer 405, the first cladding layer 406, active region 407, the second cladding layer 408 and the second contact layer 309, are sequentially formed. 半導体ウエハーに互いに分離した発光部を形成させるため第2のコンタクト層内に第2のコンタクト層と反対導電型を有するドーパントを注入した分離部402を形成してある。 It is formed with separating portions 402 implanting a dopant having a conductivity type opposite the second contact layer on the second contact layer to form a light emitting portion separated from each other on the semiconductor wafer.
【0079】 [0079]
この分離された複数の発光素子からの光と、発光素子によってそれぞれ励起される蛍光物質が含有されたコーティング部410、411を配置させることによってRGBが発光可能なフルカラー高精細発光装置を形成できるものである。 That this and light from a plurality of light emitting elements separated, RGB by placing the coated portion 410, 411 a fluorescent substance is contained which are excited respectively by the light-emitting element can be formed capable of emitting full-color high-definition light emitting device it is.
【0080】 [0080]
本発明に利用される単色系を発光させる半導体ウエハーは、基板上に、バッファ層、第1のコンタクト層、第1のクラッド層、第1の単一量子井戸或いは多重量子井戸構造などの活性層、第2のクラッド層、第2のコンタクト層を順に有し第1及び第2のコンタクト層にそれぞれ電極を設けた半導体ウエハーを利用することができる。 A semiconductor wafer to emit a single color system that is utilized in the present invention, on the substrate, a buffer layer, a first contact layer, the first cladding layer, active layer, such as first single quantum well or multiple quantum well structure , it can be utilized second cladding layer, a semiconductor wafer provided with respective electrodes to the first and second contact layer having a second contact layer in this order. 半導体ウエハーの第1及び第2のコンタクト層にそれぞれ電極を形成し電力を供給することによって単色を発光させることができる。 It can emit monochromatic by forming the first and second contact layers to each electrode of the semiconductor wafer to provide power.
【0081】 [0081]
また、青色系や緑色系の発光色をそれぞれ発光可能な半導体ウエハーとするためには、発光層を多層構成とすることができる。 In order to make the emission color of the blue and green light, respectively capable of emitting light semiconductor wafer, a light-emitting layer may be a multilayer structure. 具体的には、電極を形成させる前の上述の単色系半導体ウエハー上にさらに絶縁層などを介して第3のコンタクト層、第3のクラッド層、単一量子井戸或いは多重量子井戸構造などの活性層であって第1とは異なる組成を有する第2の活性層、第4のクラッド層、第4のコンタクト層を順に形成させる。 Specifically, the third contact layer via a monochromatic system further insulating layer on a semiconductor wafer of the above prior to forming the electrodes, a third cladding layer, a single quantum well or active, such as multiple quantum well structure a second active layer having a different composition than the first a layer, the fourth cladding layer to form a fourth contact layer in this order. 半導体ウエハーは、スルーホールなどを介して第1、第2、第3及び第4のコンタクト層にそれぞれ電極を設けた半導体ウエハーを利用することによって多色発光可能な半導体ウエハーとすることができる。 The semiconductor wafer may be a multi-color light emission can be a semiconductor wafer by utilizing a first, second, semiconductor wafers having a third and fourth respectively electrode contact layer via a through hole. この場合、発光した光の吸収を考慮してより光の放出部に近い活性層のバンドギャップは、より遠い活性層のバンドギャップよりも狭くさせてある。 In this case, the band gap of the active layer near the discharge portion of the more light in consideration of the absorption of the emitted light, are allowed to be narrower than the band gap of the more distant the active layer.
【0082】 [0082]
また、発光部が分離されたとしても発光部から放出される光は放射状に放出される。 The light emitting portion is also emitted from the light emitting portion as separated is released radially. そのため1つの発光部から放出された光が他の発光部や他の蛍光物質の領域などに入射し、他の発光部があたかも発光しているように見える疑似点灯現象が生じる場合がある。 Therefore the light emitted from one light emitting portion is incident, such as the region of the other light emitting portion and the other fluorescent materials, there is a case where pseudo lighting phenomenon looks like other light-emitting portion is as if light emission occurs. このような隣接する発光部間に生ずる疑似点灯現象を防止或いは低減するために遮光部413を設けることがより好ましい。 It is more preferable to provide the light-shielding portion 413 in order to prevent or reduce a pseudo lighting phenomenon occurring between the light emitting portion of such adjacent. 遮光部413は暗色系着色剤或いは酸化珪素などの反射部材が混入された樹脂などをスクリーン印刷法などを用いて半導体ウエハーの表面上などに各発光部の発光領域を包囲した所望形状とすることで遮光部413を形成することで構成させることができる。 Shielding portion 413 to a desired shape reflecting member is surrounds the light-emitting region of each light emitting unit, etc. on the surface of the semiconductor wafer by using a like screen printing entrained resin such as dark colorants or silicon oxide in can be configured by forming a light-shielding portion 413.
【0083】 [0083]
また、蛍光物質は発光素子上に直接塗布などして配置させてもよいし、蛍光物質が含有された複数の個別領域が形成されたガラス、プラスチック、水晶等のような透光性部材を発光素子と近接して配置してもよい。 The fluorescent substance may also be arranged such coated directly on the light-emitting element, a glass in which a plurality of discrete regions of the fluorescent substance is contained is formed, a plastic, a translucent member, such as quartz or the like emission it may be disposed in close proximity to the device. 更に、半導体が形成された透光性基板であるサファイヤ基板、スピネル基板等の上に複数個の領域を個別に形成して利用させることもできる。 Furthermore, semiconductor sapphire substrate is light-transmissive substrate formed may a plurality of regions be utilized individually formed on such a spinel substrate.
【0084】 [0084]
青色系が発光可能な半導体ウエハーを利用したフルカラー発光装置の場合、蛍光物質は1画素ごとに発光部からの光によって励起される緑色系の光を放出する蛍光物質と、別の発光部からの光によって励起される本発明に利用される赤色系の光を放出する蛍光物質とをそれぞれ選択することができる。 For full-color light emitting device blue has used capable of emitting semiconductor wafers, the fluorescent substance and the fluorescent substance that emits light of a green-based color that is excited by light from the light emitting portion for each pixel, from another of the light emitting portion and a fluorescent substance that emits red light is used in the present invention is excited by light can be selected, respectively. 発光素子102からそのまま放出される光は青色系光を放出するので、半導体ウエハーの青色系領域は青色系光がそのまま透過できるよう構成されている。 Since the light is directly emitted from the light emitting element 102 emits blue light, blue region of the semiconductor wafer is configured to blue light can be transmitted as it is. 蛍光物質によって色変換される緑色系及び/又は赤色系は、蛍光物質によって散乱されるため青色系光よりも視野角が広い。 Greenish and / or red are color converted by the fluorescent material, a wide viewing angle than blue light to be scattered by the fluorescent substance. そのため、RGBの発光特性を揃え混色よく発光させるために青色系が発光される面上には拡散剤及び/又は着色剤を含有させたものを形成させてもよい。 Therefore, on the surface of blue to emit light well mixed align the RGB light-emitting characteristics is emitted may be formed of those contain a diffusing agent and / or coloring agents. また、発光部を蛍光物質を利用する発光部よりもより幾分大きく作ることによって蛍光物質が配置される透光性基体の上表面から最終的に放出される光が、各領域においてほぼ均一に発光させることもできる。 The light is finally emitted from the surface on the transparent substrate on which a fluorescent material is disposed by making more somewhat larger than the light emitting portion of the light-emitting unit using the fluorescent substance is substantially uniform in each region it is also possible to emit light.
【0085】 [0085]
さらにまた、疑似点灯防止やコントラスト向上などのために遮光部413は暗色系の染料及び/又は顔料を有することが望ましい。 Furthermore, the light shielding portions 413 for such pseudo lighting prevention and improving contrast it is desirable to have a dye and / or pigment dark color. 本発明の発光装置を利用した多色高精細発光装置は微細化が可能であると共に放熱性がよい。 Multicolor high-definition light emitting device using the light-emitting device of the present invention has good heat dissipation as well as a possible fine. また、RGBの発光色とも温度による特性ずれが極めて少ない多色発光装置とすることができる。 Moreover, the characteristic deviation due to temperature with emission colors of RGB may be extremely small multicolor light emitting device.
【0086】 [0086]
このような発光装置は、各発光部の直径を約20μm以下とすることができ、発光部の中心間の間隔も約45μm以下とすることができる。 Such light-emitting device, the diameter of the light-emitting portions may be about 20μm or less, spacing between centers of light emitting portions may be about 45μm or less. したがって、約10000個近くの発光部を含む発光装置を形成することもできる。 Therefore, it is possible to form the light-emitting device comprising about 10,000 near the light emitting portion. 発光装置は、駆動回路等が形成されたシリコン集積回路と電気的に接続させ一体とし駆動可能とさせてもよい。 The light emitting device may also be drivable by integrally by silicon integrated circuit electrically connected to the driving circuit and the like are formed. これにより比較的安価で高精細なLED表示装置や視認角度によって色むらの少ないLED表示装置とすることができる。 This makes it possible to less LED display color unevenness by a relatively inexpensive high-definition LED display and viewing angle.
(表示装置) (Display device)
本発明の発光装置を利用した白色系が発光可能な発光装置を用い高演色性のLED表示器とすることができる。 Can be white using the light emitting device of the present invention is a high color rendering of the LED indicator using a light emitting light emitting device capable. 即ち、RGBをそれぞれ発光する発光ダイオードの組み合わせだけによるLED表示器よりも、より高精細に白色系表示させることができる。 In other words, than the LED indicator with only the combination of light emitting diodes which emit RGB, respectively, it can be white displayed higher definition. 各発光ダイオードを組み合わせて白色系などを混色表示させるためにはRGBの各発光ダイオードをそれぞれ同時に発光せざるを得ない。 In order to color mixture displays a white by combining the light emitting diodes emit light simultaneously forced each of RGB of each light emitting diode. そのため赤色系、緑色系、青色系のそれぞれ単色表示した場合に比べて一画素あたりの表示が大きくなる。 Therefore red, green type, the display per pixel as compared with the case where each of the blue and monochrome display increases. したがって、白色系の表示の場合においてはRGB単色表示と比較して高精細に表示させることができない。 Therefore, when the display of whitish can not be compared to high definition display with RGB monochromatic display. また、白色系の表示は各発光ダイオードを調節して表示させるため各半導体の温度特性などを考慮し種々調整しなければならない。 The display of white must various adjusted in consideration of the temperature characteristics of the semiconductor to be displayed by adjusting the light emitting diodes. さらに、混色による表示であるが故にLED表示器の視認する方向や角度によって、RGBの発光ダイオードが部分的に遮光され表示色が変わる場合もある。 Furthermore, by the direction and angle of visibility of it are displayed because LED display by color mixing, RGB light emitting diodes is sometimes partially shielded display color changes.
【0087】 [0087]
本発明を利用した白色系発光可能な発光装置をRGBの発光ダイオードに加えて利用することにより、より高精細化が可能となる。 By utilizing the addition of white light-emitting capable emitting device utilizing the present invention to RGB light-emitting diodes, thereby enabling higher definition it is. また、白色系の発光が安定し色むらをなくすこともできる。 Further, emission of white can be eliminated and stable color unevenness. さらに、RGBの各発光ダイオードともに発光させることにより輝度を向上させることもできる。 Furthermore, it is also possible to improve the luminance by emitting both RGB of each light emitting diode. 具体的には、本発明に用いられる蛍光物質に加えてセリウム付活イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光物質などを混合させた発光ダイオードを用いて白色発光可能な発光ダイオードを構成させた。 Specifically, it was constituted of a white luminous capable emitting diode with a light emitting diode in addition to the phosphor are mixed and cerium-activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent substance used in the present invention. カップ内にLEDチップ及び蛍光物質を配置させることにより、発光ダイオードを複数近接して配置した場合においても他方の発光ダイオードからの光により蛍光物質が励起され疑似点灯されることを防止させることができる。 By placing the LED chip and a fluorescent substance in the cup, the light emitting diode can be a fluorescent substance causing prevented from being excited pseudo illuminate the light from the other light emitting diodes in the case of arranging a plurality close to . また、LEDチップ自体の発光むらを蛍光物質により分散することができるためより均一な光を発光する発光ダイオードとすることができる。 Moreover, the uneven light emission of the LED chip itself may be a light emitting diode for emitting uniform light from it is possible to disperse the fluorescent material. さらに、より赤み成分の強い任意の白色系が発光可能な発光装置とすることができる。 Furthermore, it is possible to more red component strongly any white is to capable of emitting light-emitting device.
【0088】 [0088]
このような本発明の発光ダイオードを2以上配置したLED表示器と、LED表示器と電気的に接続させた駆動回路とを有することによりLED表示装置を構成できる。 And LED Display placed emitting diode 2 or more of the present invention, can be an LED display device by having a drive circuit for an LED indicator and is electrically connected. 具体的には、白色系が発光可能な発光ダイオードを用いた表示装置の1つとして、RGBの各発光ダイオードに加えて白色系発光ダイオードを1絵素として利用し、標識やマトリクス状など任意の形状に配置させたLED表示器の概略構成を説明する。 Specifically, as one of a display device using a white light emission can emitting diodes, in addition to the RGB of the light-emitting diode utilizing the white light-emitting diodes as one picture element, of any such signs and matrix illustrating a schematic configuration of an LED display which is arranged in the shape. LED表示器は、駆動回路である点灯回路などと電気的に接続させる。 LED indicator, such a lighting circuit is a drive circuit and are electrically connected. 駆動回路からの出力パルスによって種々の画像が表示可能なデイスプレイ等とすることができる。 Various image by an output pulse from the drive circuit can be possible Deisupurei such as a display. 駆動回路としては、入力される表示データを一時的に記憶させるRAM(Random、Access、Memory)と、RAMに記憶されるデータから各発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階調信号を演算する階調制御回路と、階調制御回路の出力信号でスイッチングされて、各発光ダイオードを点灯させるドライバーとを備える。 As the driving circuit, RAM that temporarily stores display data to be input (Random, Access, Memory) and a gradation signal for lighting the light emitting diodes to a predetermined brightness from the data stored in the RAM a gradation control circuit for calculating, is switched by the output signal of the tone control circuit, and a driver for lighting the light emitting diodes. 階調制御回路は、RAMに記憶されるデータから発光ダイオードの点灯時間を演算してパルス信号を出力する。 Gradation control circuit outputs a pulse signal by calculating the lighting time of the light emitting diodes from the data stored in the RAM. ここで、白色系の表示を行う場合は、RGB各発光ダイオードのパルス信号を短くする、パルス高を低くする或いは全く点灯させない。 Here, when the display of whitish, shortening the pulse signal of the RGB light-emitting diodes, the pulse height is lowered or no to light. 他方、それを補償するように白色系発光ダイオードにパルス信号を出力する。 On the other hand, it outputs a pulse signal to the white light-emitting diodes so as to compensate for it. これにより、LED表示器の白色系成分を表示する。 Accordingly, displaying the white component of the LED display.
【0089】 [0089]
したがって、白色系発光ダイオードを所望の輝度で点灯させるためのパルス信号を演算する階調制御回路としてCPUを別途備えることが好ましい。 Therefore, it is preferable to separately includes a CPU as a gradation control circuit for calculating the pulse signal for lighting the white light-emitting diode at a desired luminance. 階調制御回路から出力されるパルス信号は、白色系発光ダイオードのドライバーに入力されてドライバをスイッチングさせる。 Pulse signal output from the tone control circuit is input to the driver of the white light-emitting diodes to switch the driver. ドライバーがオンになると白色系発光ダイオードが点灯され、オフになると消灯される。 Driver is turned on white light-emitting diode is turned on, is turned off and turned off.
【0090】 [0090]
また、本発明の発光ダイオードを用いた別のLED表示器を示す。 Also shows another LED display device using the light emitting diode of the present invention. 本発明を利用した白色系が発光可能な発光ダイオードのみを用い白黒用のLED表示装置とすることもできる。 May be white using the present invention is an LED display device for monochrome using only capable of emitting light emitting diode. 具体的には、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及び本発明に利用されるaMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMnから選択される少なくとも一種を混合しコーティング部材に含有させたものと、青色系が発光可能な発光素子とを利用した発光ダイオードとする。 Specifically, aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O utilized in activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material and the present invention cerium 3: cMn, dMgO · eTiO 2 : fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: to that is contained in at least one mixing coated member selected from IMN, a light emitting diode blue was utilized and capable of emitting light-emitting device.
【0091】 [0091]
白黒用のLED表示器は、本発明の発光ダイオード701のみをマトリックス状などに配置し構成することができる。 LED indicator for black and white, only the light emitting diodes 701 of the present invention may be constructed and arranged in such a matrix. RGBのそれぞれの駆動回路の代わりに白色発光可能な本発明の発光ダイオード用駆動回路のみとしてLED表示器を構成させることができる。 Only the light emitting diode drive circuit of a white light emitting invention capable instead of each of the driving circuit of the RGB and to be able to configure the LED indicator. LED表示器は、駆動回路である点灯回路などと電気的に接続させる。 LED indicator, such a lighting circuit is a drive circuit and are electrically connected. 駆動回路からの出力パルスによって種々の画像が表示可能なデイスプレイ等とすることができる。 Various image by an output pulse from the drive circuit can be possible Deisupurei such as a display. 駆動回路としては、入力される表示データを一時的に記憶させるRAM(Random、Access、Memory)と、RAMに記憶されるデータから発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階調信号を演算する階調制御回路と、階調制御回路の出力信号でスイッチングされて、発光ダイオードを点灯させるドライバーとを備える。 As the driving circuit, RAM that temporarily stores display data to be input (Random, Access, Memory) and, calculating a gray scale signal for the data stored in the RAM lighting the light emitting diodes to a predetermined brightness and gradation control circuit which, being switched by the output signal of the tone control circuit, and a driver for lighting the light emitting diodes. 階調制御回路は、RAMに記憶されるデータから発光ダイオードの点灯時間を演算してパルス信号を出力する。 Gradation control circuit outputs a pulse signal by calculating the lighting time of the light emitting diodes from the data stored in the RAM.
【0092】 [0092]
したがって、白黒用のLED表示器はRGBのフルカラー表示器と異なり当然回路構成を簡略化できると共に高精細化できる。 Therefore, LED indicators for monochrome can high definition with simplifying the course circuitry unlike RGB full color display. そのため、安価にRGBの発光ダイオードの特性に伴う色むらなどのないディスプレイとすることができるものである。 Therefore, it is intended to be a display without irregular color due to the characteristics of low cost RGB light-emitting diodes. また、従来の赤色、緑色のみを用いたLED表示器に比べ人間の目に対する刺激が少なく長時間の使用に適している。 Further, conventional red, is only suitable for LED display using stimulation less prolonged to human eyes as compared to using the green.
(面状発光装置) (Planar light emitting device)
本発明の発光装置を用いて図8の如く面状発光装置を構成することができる。 It may constitute a planar light emitting device as shown in FIG. 8 using the light-emitting device of the present invention.
【0093】 [0093]
図8には発光素子と、発光素子と光学的に接合された導光板と、導光板の少なくとも一方の主面状に設けられた色変換部と、を有する面状発光装置であって、発光素子の少なくとも発光部が窒化ガリウム系化合物半導体であると共に、色変換部が本発明に利用される少なくとも一種の蛍光物質を含有する透光性部材である。 The Figure 8 a planar light emitting device having a light emitting element, a light emitting element and optically bonded light guide plate, and a color conversion unit provided on at least one major surface shape of the light guide plate, the light emitting together with at least the light emitting portion is a gallium nitride-based compound semiconductor device, the color conversion unit is light transmissive member containing at least one kind of fluorescent material utilized in the present invention. このような面状発光装置の場合、蛍光物質をコーティング部808や導光板上の散乱シート806に含有させる。 For such planar light emitting device, to contain a fluorescent material the scattering sheet 806 of the coating unit 808 and the light guide plate. 或いはバインダー樹脂と共に散乱シート806に塗布などさせシート状801に形成しモールド部材を省略しても良い。 Or together with a binder resin is such coated scattering sheet 806 is formed into a sheet 801 may be omitted mold member. 具体的には、絶縁層及び導電性パターンが形成されたコの字形状の金属基板803内にLEDチップ802を固定する。 Specifically, the LED chip 802 is fixed to the metal substrate 803 of the shape of the U of the insulating layer and the conductive pattern is formed. LEDチップと導電性パターンとの電気的導通を取った後、蛍光物質をエポキシ樹脂と混合攪拌しLEDチップ802が積載された基板803上に充填させ蛍光物質が含有されたコーティング部808を有する発光ダイオードを形成させる。 After taking electrical conduction between the LED chip and the conductive pattern, light emission having a coating portion 808 a fluorescent substance is contained is filled on the substrate 803 on which the LED chip 802 are mixed and stirred a fluorescent material and an epoxy resin are stacked to form a diode. こうして形成された発光ダイオードは、アクリル性導光板804の端面にエポキシ樹脂などで固定される。 Thus formed light-emitting diode is fixed with an epoxy resin to the end surface of the acrylic light guide plate 804. 導光板804の一方の主面上には、色むら防止のため白色散乱剤が含有されたフィルム状の反射層807を配置させてある。 On one main surface of the light guide plate 804, a white scattering agent for color unevenness prevention it is allowed to place a film-like reflective layer 807 which is contained. 同様に、導光板の裏面側全面や発光ダイオードが配置されていない端面上にも反射部材805を設け発光光率を向上させてある。 Similarly, there is also to improve the emission light rate a reflective member 805 on the end face of the back side over the entire surface or a light emitting diode of the light guide plate is not arranged. これにより、LCDのバックライトとして十分な明るさを得られる面状発光光源とすることができる。 This makes it possible to the planar light emitting source obtained sufficient brightness as LCD backlight. 特に、発光素子からの光に加えて外来光も照射される使用環境下においても色むらや輝度低下などが極めて少ない面状発光装置とすることができる。 In particular, it is possible to like also color unevenness and luminance decrease in addition to optical use environment also external light irradiated from the light emitting element is extremely small planar light emitting device.
【0094】 [0094]
さらに、本発明に用いられる蛍光物質に加えてセリウム付活イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光物質などを混合させたコーティング部を用いて白色発光可能な面状発光装置を構成させる。 Further, to configure a white light emitting capable planar light emitting device using a coating unit which is a mixture and cerium-activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material in addition to the fluorescent substance used in the present invention. この面状発光装置をもちてフルカラー液晶表示装置として利用する場合は、導光板804の主面上に不示図の透光性導電性パターンが形成された硝子基板間に液晶が注入された液晶装置を介して配された偏光板を設けることにより構成させることができる。 When used as a full-color liquid crystal display device having the planar light emitting device, the liquid crystal in which liquid crystal is injected between the glass substrates translucent conductive pattern not 示図 is formed on the main surface of the light guide plate 804 it can be constructed by providing a polarizing plate disposed through the device. 以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は具体的実施例のみに限定されるものではないことは言うまでもない。 EXAMPLES The following explains Examples of the present invention, the present invention is naturally not limited only to the specific examples.
【0095】 [0095]
【実施例】 【Example】
(参考例1) (Reference Example 1)
本発明の発光装置として、マウント・リードのカップ内に配置させたLEDチップと、LEDチップと導電性ワイヤーを用いて電気的に接続させたインナー・リードと、カップ内に充填させたコーティング部材と、コーティング部材、LEDチップ、導電性ワイヤー及びマウント・リードとインナー・リードの少なくとも一部を被覆するモールド部材と、を有する発光ダイオードを形成させた。 As the light-emitting device of the present invention, the LED chip is disposed within the mount lead cup, and inner lead were electrically connected by using an LED chip and a conductive wire, and a coating member which is filled in the cup , coating member, LED chips, and the mold member covering at least a portion of the conductive wire and the mount lead and the inner lead, to form a light emitting diode having a.
【0096】 [0096]
LEDチップの発光層が少なくとも窒化ガリウム系化合物半導体として活性層がIn 0.05 Ga 0.95 Nであり、主発光ピークが450nmのLEDチップを用いた。 LED chip active layer emitting layer as at least a gallium nitride compound semiconductor is In 0.05 Ga 0.95 N, the main emission peak with a 450nm LED chips. LEDチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。 LED chips, TMG (trimethyl gallium) gas on a sapphire substrate was cleaned, TMI (trimethyl indium) gas, nitrogen gas and dopant gas flowed together with a carrier gas, by forming a gallium nitride compound semiconductor by the MOCVD method It was formed. ドーパントガスとしてSiH 4とCp 2 Mgと、を切り替えることによって形成させてある。 SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas, are then formed by switching the. n型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層、クラッド層と、p型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるクラッド層、コンタクト層との間にInGaNの活性層を形成しpn接合を形成させた。 A contact layer which is gallium nitride semiconductor having n-type conductivity, a clad layer, the cladding layer is gallium nitride semiconductor having a p-type conductivity, to form an active layer of InGaN is formed a pn junction between the contact layer It was. (なお、サファイヤ基板上には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせてある。また、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。) (Note that on a sapphire substrate are allowed to the buffer layer to form a gallium nitride semiconductor at a low temperature. In addition, p-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after the film formation.)
エッチングによりpn各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。 After exposing the pn the semiconductor surface by etching, respectively to form the electrodes by sputtering. こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてLEDチップを形成させた。 After the thus resulting semiconductor wafer minus the scribe lines to form a LED chip as a light emitting device is divided by an external force.
【0097】 [0097]
銀メッキした銅製リードフレームの先端にカップを有するマウント・リードにLEDチップをエポキシ樹脂でダイボンディングした。 And die bonding an LED chip with an epoxy resin in the mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame. LEDチップの各電極とマウント・リード及びインナー・リードと、をそれぞれ金線でワイヤーボンディングし電気的導通を取った。 Each electrode and the mount lead and the inner lead of the LED chip, took the electric conduction wire-bonded with gold wire, respectively.
【0098】 [0098]
一方、蛍光物質は、MgCO 3 、Li 2 CO 3 、Sb 23 、MnCO 3を原料としてそれぞれ5:3:1:0.001〜0.05のモル比で使用する。 On the other hand, fluorescent substances, MgCO 3, Li 2 CO 3 , Sb 2 O 3, respectively MnCO 3 as starting material 5: 3: 1: used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. それぞれの酸化物をボールミルなどを用いて十分混合しアルミナ坩堝などに詰める。 The respective oxides packed like sufficiently mixed alumina crucible by using a ball mill. 坩堝を1300℃の温度にて空気中約2時間焼成し、さらに酸素雰囲気中560℃で10時間焼成して焼成品を得た。 The crucible was fired for about 2 hours in air at a temperature of 1300 ° C., to obtain a calcined product by calcining for 10 hours at 560 ° C. in an oxygen atmosphere. 焼成品をメタノール中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通してMg 5 Li 6 Sb 213 :Mn蛍光体を形成させた。 Washed calcined product is ball in methanol, separated, dried and finally Mg through a sieve to 5 Li 6 Sb 2 O 13: to form a Mn phosphor.
【0099】 [0099]
形成されたMg 5 Li 6 Sb 213 :Mn蛍光物質50重量部、エポキシ樹脂100重量部をよく混合してスリラーとさせた。 The formed Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : Mn phosphor 50 parts by weight was mixed well 100 parts by weight of the epoxy resin is a thriller. このスリラーをLEDチップが配置されたマウント・リード上のカップ内に注入させた。 The thriller LED chips were injected into the cup on the placed mount lead. 注入後、蛍光物質が含有された樹脂を130℃1時間で硬化させた。 After injection, the resin in which the fluorescent substance is contained cured at 130 ° C. 1 hour. こうしてLEDチップ上に厚さ約130μの本発明の蛍光物質を含有する透光性部材としてコーティング部が形成された。 Thus the coating unit as a light-transmitting member containing a fluorescent substance of the present invention having a thickness of about 130μ on the LED chips are formed. なお、コーティング部には、LEDチップに向かって蛍光物質が徐々に多くしてある。 Note that the coating unit, which are gradually more fluorescent substance toward the LED chip. その後、さらにLEDチップや蛍光物質を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的でモールド部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。 Thereafter, further LED chip and phosphor external stress, to form a moisture and light-transmitting epoxy resin as a mold member in order to protect from such dust. モールド部材は、砲弾型の型枠の中に蛍光物質のコーティング部が形成されたリードフレームを挿入し透光性エポシキ樹脂を注入後、150℃5時間にて硬化させた。 Mold member after inserting a lead frame coated portion of the fluorescent material is formed in the mold of the shell-type injecting translucent epoxy resin and cured at 0.99 ° C. 5 hours. こうして形成された発光ダイオードは、発光観測正面から視認すると蛍光物質のボディーカラーにより中央部が黄色っぽく着色していた。 Thus formed light-emitting diode, the central portion by the body color of the fluorescent material when seen from the light emission observing the front had yellowish coloring.
【0100】 [0100]
こうして得られたマゼンタ色系が発光可能な発光ダイオードの色度点を測定すると色度点(x=0.251、y=0.088)であった。 Magenta color system obtained in this way was a chromaticity point as measured chromaticity point of capable of emitting light emitting diodes (x = 0.251, y = 0.088). また、発光光率は、7.4 lm/wであった。 The light-emitting light rate was 7.4 lm / w. さらに耐侯試験として温度25℃60mA通電、温度25℃20mA通電、温度60℃90%RH下で20mA通電の各試験においても500時間経過後においても蛍光物質に起因する変化は観測されなかった。 Further temperature 25 ° C. 60 mA current as weathering test, the temperature 25 ° C. 20mA energization, changes also due to the fluorescent material even after 500 hours in each test of 20mA energization under RH temperature 60 ° C. 90% was observed. (比較例1) (Comparative Example 1)
蛍光物質を5MgO・3Li 2 O・Sb 25からペリレン系誘導体の赤色蛍光染料とした以外は、参考例1と同様にして発光ダイオードの形成及び耐侯試験を行った。 Except that the fluorescent substance from 5MgO · 3Li 2 O · Sb 2 O 5 with a red fluorescent dye perylene derivative, was formed and weatherability tests of the light-emitting diodes in the same manner as in Reference Example 1. 形成された発光ダイオードは通電直後、参考例1と同様マゼンタ色系の発光が確信された。 Immediately after the formed light emitting diode current, light emission of the same magenta color system as in Reference Example 1 was convinced. また、耐侯試験においては、いずれも24時間以内で色調が変化し出力がゼロになるものもあった。 In the weatherability test, both were also those color changes output becomes zero within 24 hours. 劣化原因を解析した結果、蛍光物質が変質していた。 The results of the analysis of the deterioration cause, fluorescent substance had been altered.
(実施例1) (Example 1)
5MgO・3Li 2 O・Sb 25 :Mn蛍光物質を50重量部から20重量部とし、本発明の蛍光物質に(Y 0.6 Gd 0.43 Al 512 :Ce蛍光物質を80重量部加え混合攪拌させた以外は参考例1と同様にして発光ダイオードを100個形成した。 5MgO · 3Li 2 O · Sb 2 O 5: the Mn phosphor from 50 parts to 20 parts by weight, the fluorescent substance of the present invention (Y 0.6 Gd 0.4) 3 Al 5 O 12: Ce fluorescent substance is added 80 parts by weight except that mixing was allowed to stir was formed 100 light-emitting diodes in the same manner as in reference example 1.
【0101】 [0101]
なお、(Y 0.6 Gd 0.43 Al 512 :Ce蛍光物質は、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させた。 Incidentally, (Y 0.6 Gd 0.4) 3 Al 5 O 12: Ce fluorescent material, Y, Gd, and the solution, which is obtained by dissolving rare earth elements of Ce in an acid in a stoichiometric ratio was co-precipitated with oxalic acid. これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと混合して混合原料を得る。 A coprecipitated oxide obtained by firing this to obtain a mixed raw material is mixed with aluminum oxide. これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中1400°Cの温度で3時間焼成して焼成品を得た。 This packed in a crucible a mixture of ammonium fluoride as a flux, to obtain a calcined product was calcined for 3 hours at a temperature of 1400 ° C in air. 焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して形成させてある。 The fired product is ball in water, washed, separated, dried, they are finally allowed to form through a sieve.
【0102】 [0102]
こうして得られた白色系が発光可能な発光ダイオードの色度点、色温度、演色性指数を測定した。 Thus obtained chromaticity point of white light emission can emitting diodes, color temperature, color rendering index were measured. それぞれ、色度点(x=0.296、y=0.183)、色温度7090K、Ra(演色性指数)=88.5を示した。 Each chromaticity point (x = 0.296, y = 0.183), showing the color temperature 7090K, Ra (color rendering index) = 88.5. また、発光光率は、9.7 lm/Wであった。 The light-emitting light rate was 9.7 lm / W. さらに寿命試験においては、形成させた発光ダイオード100個平均で行った。 In still life test was carried out in the light emitting diode 100 on the average obtained by forming. 5MgO・3Li 2 O・Sb 25 :Mn蛍光物質を加えない以外参考例1と同様にして形成させた発光ダイオードの色温度及び演色性がそれぞれ色度点(x=0.302、y=0.280)、色温度8080K、Ra(演色性指数)=87.5であり、実施例1の発光ダイオードの方がより電球色に近くなっていることが分かる。 5MgO · 3Li 2 O · Sb 2 O 5: Mn phosphor other than the substance was not added to Example 1 and color temperature and color rendering each chromaticity point of the light emitting diodes were formed in the same manner (x = 0.302, y = 0.280), color temperature 8080K, a Ra (color rendering index) = 87.5, it is understood that the light emitting diode of example 1 is more closer to the light bulb color. 寿命試験前の光度を100%とし500時間経過後における平均光度を調べた。 The luminous intensity before the life test was examined an average luminous intensity after 500 hours have passed 100%. 寿命試験後も98.4%であり特性に差がないことが確認できた。 No difference in is characteristic at 98.4% even after the life test was confirmed.
(実施例2) (Example 2)
本発明の発光ダイオードを図7の如くLED表示器の1種であるディスプレイに利用した。 The light emitting diode of the present invention is used to display a type of LED indicators as shown in FIG. 7. 拡散剤であるグアナミン樹脂をエポキシ樹脂中に約0.1重量%含有させたモールド部材を用いた以外は実施例1と同様にして発光ダイオードを形成させた。 Except for using the mold member a guanamine resin obtained by incorporating from about 0.1 wt% in the epoxy resin is a diffusing agent to form a light-emitting diode in the same manner as in Example 1. 発光ダイオードを銅パターンを形成させた硝子エポキシ樹脂基板上に、16×16のマトリックス状に配置させた。 A light emitting diode on a glass epoxy resin substrate to form a copper pattern was arranged in a matrix of 16 × 16. 基板と発光ダイオードとは自動ハンダ実装装置を用いてハンダ付けを行った。 It was soldering using an automatic soldering apparatus to the substrate and the light emitting diode. 次にフェノール樹脂によって形成された筐体704内部に配置し固定させた。 It was then placed in a housing 704 inside which is formed by a phenolic resin fastening. 遮光部材705は、筐体と一体成形させてある。 Light blocking member 705, are then integrally molded with the housing. 発光ダイオードの先端部を除いて筐体、発光ダイオード、基板及び遮光部材の一部をピグメントにより黒色に着色したシリコンゴム706によって充填させた。 Housing except for a tip portion of the light-emitting diodes, was filled by the light-emitting diodes, silicon rubber 706 colored in black with the pigment part of the substrate and the light blocking member. その後、常温、72時間でシリコンゴムを硬化させLED表示器を形成させた。 Then, room temperature, to form a LED indicator to cure the silicone rubber at 72 hours. このLED表示器と、入力される表示データを一時的に記憶させるRAM(Random、Access、Memory)及びRAMに記憶されるデータから発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階調信号を演算する階調制御回路と階調制御回路の出力信号でスイッチングされて発光ダイオードを点灯させるドライバーとを備えたCPUの駆動手段と、を電気的に接続させてLED表示装置を構成した。 And the LED indicator, RAM that temporarily stores display data to be input (Random, Access, Memory) and a tone signal for causing the light-emitting diodes from the data stored in the RAM is turned to a predetermined brightness-determination and drive means of the CPU and a driver for lighting the gradation control circuit and a gradation control circuit switched by a light emitting diode in the output signal of which, electrically connected to the to constitute a LED display device. LED表示器を駆動させ白黒LED表示装置として駆動できることを確認した。 It was confirmed that drives the LED display can be driven as a black and white LED display device.
(実施例3) (Example 3)
発光素子として活性層がIn 0.4 Ga 0.6 N半導体であり、主発光ピークが460nmのLEDチップ用いた。 Active layer as a light emitting element is an In 0.4 Ga 0.6 N semiconductor, the main emission peak is used 460nm LED chips. LEDチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジュウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。 LED chips, TMG (trimethyl gallium) gas on a sapphire substrate was cleaned, TMI flow with (trimethyl indium-) gas, nitrogen gas and dopant gas of a carrier gas, thereby forming a gallium nitride compound semiconductor by the MOCVD method It was formed by. ドーパントガスとしてSiH 4とCp 2 Mgと、を切り替えることによって形成させてある。 SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas, are then formed by switching the. n型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層と、p型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるクラッド層、コンタクト層との間にIn 0.4 Ga 0.6 Nの活性層を形成しpn接合を形成させた。 forming a contact layer which is gallium nitride semiconductor, the cladding layer is gallium nitride semiconductor having a p-type conductivity, the formed pn junction of the active layer of In 0.4 Ga 0.6 N between the contact layer having n-type conductivity It was. (なお、サファイヤ基板上には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせてある。また、活性層は、量子効果を持たせるため厚さ約3nmとしてある。さらに、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。) (Note that on a sapphire substrate are allowed to the buffer layer to form a gallium nitride semiconductor at a low temperature. In addition, the active layer is a thickness of about 3nm order to provide a quantum effect. Further, p-type semiconductor is formed It is annealed at 400 ° C. or higher after film.)
エッチングによりpn各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。 After exposing the pn the semiconductor surface by etching, respectively to form the electrodes by sputtering. こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてLEDチップを形成させた。 After the thus resulting semiconductor wafer minus the scribe lines to form a LED chip as a light emitting device is divided by an external force.
【0103】 [0103]
銀メッキした銅製リードフレームの先端にカップを有するマウント・リードにLEDチップをエポキシ樹脂でダイボンディングした。 And die bonding an LED chip with an epoxy resin in the mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame. LEDチップの各電極とマウント・リード及びインナー・リードと、をそれぞれ金線でワイヤーボンディングし電気的導通を取った。 Each electrode and the mount lead and the inner lead of the LED chip, took the electric conduction wire-bonded with gold wire, respectively.
【0104】 [0104]
一方、蛍光物質は、MgCO 3 、TiO 2 、MnCO 3を原料としてそれぞれ2:1:0.001〜0.05のモル比で使用する。 On the other hand, fluorescent substances, MgCO 3, respectively TiO 2, MnCO 3 as starting material 2: 1: used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. それぞれの酸化物をボールミルなどを用いて十分混合しアルミナ坩堝などに詰める。 The respective oxides packed like sufficiently mixed alumina crucible by using a ball mill. 坩堝を1350℃の温度にて空気中約2時間焼成し、さらに酸素雰囲気中560℃で10時間焼成して焼成品を得た。 The crucible was fired for about 2 hours in air at a temperature of 1350 ° C., to obtain a calcined product by calcining for 10 hours at 560 ° C. in an oxygen atmosphere. 焼成品をメタノール中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して本発明に用いられるMg2TiO4:Mn蛍光体を形成させた。 Washed calcined product is ball in methanol, separated, dried, and finally used in the present invention through a sieve Mg2TiO4: to form a Mn phosphor.
【0105】 [0105]
また、(Y 0.6 Gd 0.43 Al 512 :Ce蛍光物質として、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させた。 Further, (Y 0.6 Gd 0.4) 3 Al 5 O 12: as Ce phosphor, Y, Gd, and the solution, which is obtained by dissolving rare earth elements of Ce in an acid in a stoichiometric ratio was co-precipitated with oxalic acid. これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと混合して混合原料を得る。 A coprecipitated oxide obtained by firing this to obtain a mixed raw material is mixed with aluminum oxide. これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中1400°Cの温度で3時間焼成して焼成品を得た。 This packed in a crucible a mixture of ammonium fluoride as a flux, to obtain a calcined product was calcined for 3 hours at a temperature of 1400 ° C in air. 焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して形成させてある。 The fired product is ball in water, washed, separated, dried, they are finally allowed to form through a sieve.
【0106】 [0106]
形成されたMg 2 TiO 4 :Mn蛍光物質25重量部、(Y 0.6 Gd 0.43 Al 512 :Ce蛍光物質60重量部、エポキシ樹脂100重量部をよく混合してスリラーとさせた。 The formed Mg 2 TiO 4: Mn phosphor 25 parts by weight, (Y 0.6 Gd 0.4) 3 Al 5 O 12: Ce fluorescent substance 60 parts by weight was mixed well 100 parts by weight of the epoxy resin is a thriller. このスリラーをLEDチップが配置されたマウント・リード上のカップ内に注入させた。 The thriller LED chips were injected into the cup on the placed mount lead. 注入後、蛍光物質が含有された樹脂を130℃1時間で硬化させた。 After injection, the resin in which the fluorescent substance is contained cured at 130 ° C. 1 hour. こうしてLEDチップ上に厚さ約120μの蛍光物質が含有されたコーティング部が形成された。 Thus the coating unit the fluorescent material is contained in the thickness of about 120μ on the LED chips are formed. なお、コーティング部には、LEDチップに向かって蛍光物質が徐々に多くしてある。 Note that the coating unit, which are gradually more fluorescent substance toward the LED chip. その後、さらにLEDチップや蛍光物質を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的でモールド部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。 Thereafter, further LED chip and phosphor external stress, to form a moisture and light-transmitting epoxy resin as a mold member in order to protect from such dust. モールド部材は、砲弾型の型枠の中に蛍光物質のコーティング部が形成されたリードフレームを挿入し透光性エポシキ樹脂を混入後、150℃5時間にて硬化させた。 Mold member after mixing inserting a lead frame coated portion of the fluorescent material is formed in the mold of the shell-shaped light-transmitting epoxy resin and cured at 0.99 ° C. 5 hours. こうして形成された発光ダイオードは、発光観測正面から視認すると蛍光物質のボディーカラーにより中央部が黄色っぽく着色していた。 Thus formed light-emitting diode, the central portion by the body color of the fluorescent material when seen from the light emission observing the front had yellowish coloring.
【0107】 [0107]
こうして得られた発光可能な発光ダイオードは、実施例1と同様白色系が発光可能な発光ダイオードとして使用できることが確認できた。 Thus obtained capable of emitting light emitting diode, like white as in Example 1 was confirmed to be usable as capable of emitting light emitting diode.
(実施例4) (Example 4)
蛍光体物質をMg 2 TiO 4 :Mnから3.5MgO・0.5MgF 2・GeO 2 :Mnとした以外は実施例3と同様にして発光ダイオードを形成させた。 The phosphor material Mg 2 TiO 4: 3.5MgO from Mn · 0.5MgF 2 · GeO 2: was except that the Mn in the same manner as in Example 3 to form a light emitting diode. 実施例3と同様赤色系が発光可能な発光ダイオードとして使用できることが確認できた。 Similar red as in Example 3 was confirmed to be usable as capable of emitting light emitting diode.
(参考例2) (Reference Example 2)
発光素子として活性層がIn 0.01 Ga 0.99 Nであり、主発光ピークが368nmのLEDチップを用いた。 Active layer as a light emitting element is In 0.01 Ga 0.99 N, the main emission peak using the LED chips of 368 nm. LEDチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジュウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。 LED chips, TMG (trimethyl gallium) gas on a sapphire substrate was cleaned, TMI flow with (trimethyl indium-) gas, nitrogen gas and dopant gas of a carrier gas, thereby forming a gallium nitride compound semiconductor by the MOCVD method It was formed by. ドーパントガスとしてSiH 4とCp 2 Mgと、を切り替えることによって形成させてある。 SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas, are then formed by switching the. サファイヤ基板上に低温で形成させた窒化ガリウム半導体であるバッファ層と、n導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層、n型導電性を有する窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド層と、p型導電性を有する窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド層、p型導電性を有するコンタクト層との間にInGaNの活性層を形成しpn接合を形成させた。 A buffer layer on a sapphire substrate is gallium nitride semiconductor having formed at a low temperature, and the cladding layer is a contact layer, a gallium nitride aluminum semiconductor having n-type conductivity is gallium nitride semiconductor having n-type conductivity, p-type conductivity cladding layer is a gallium nitride aluminum semiconductor having sex, to form an active layer of InGaN between the contact layer having a p-type conductivity to form a pn junction. (なお、p型コンタクト層は、活性層側に不純物であるMgの拡散がなされないようにp型クラッド層上の低不純物濃度の窒化ガリウム層と、電極と接触する高不純物濃度の窒化ガリウム層とを設けてある。また、活性層を400オングストロームの膜厚で成長させる。P型導電性を有する半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。)エッチングによりpn各半導体表面を露出させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形成させた。 (Note, p-type contact layer, an active layer-side GaN layer having a low impurity concentration on the p-type cladding layer so as diffusion is not made of Mg as an impurity in gallium nitride layer having a high impurity concentration in contact with the electrode is provided and. the semiconductor is exposed pn the semiconductor surface by are annealed at 400 ° C. or higher after the film formation.) etching with .P type conductivity is grown an active layer with a thickness of 400 angstroms after, to form respectively the electrodes by sputtering. こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてLEDチップを形成させた。 After the thus resulting semiconductor wafer minus the scribe lines to form a LED chip as a light emitting device is divided by an external force.
【0108】 [0108]
銀メッキした銅製リードフレームの先端にカップを有するマウント・リードにLEDチップをエポキシ樹脂でダイボンディングした。 And die bonding an LED chip with an epoxy resin in the mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame. LEDチップの各電極とマウント・リード及びインナー・リードと、をそれぞれ金線でワイヤーボンディングし電気的導通を取った。 Each electrode and the mount lead and the inner lead of the LED chip, took the electric conduction wire-bonded with gold wire, respectively.
【0109】 [0109]
一方、蛍光物質は、MgCO 3 、GeO 2 、MnCO 3を原料としてそれぞれ3.5:0.5:1:0.001〜0.05のモル比で使用する。 On the other hand, fluorescent substances, MgCO 3, respectively GeO 2, MnCO 3 as starting material 3.5: 0.5: 1: used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. それぞれの酸化物をボールミルなどを用いて十分混合しアルミナ坩堝などに詰める。 The respective oxides packed like sufficiently mixed alumina crucible by using a ball mill. 坩堝を1200℃の温度にて空気中約2時間焼成し、さらに酸素雰囲気中560℃で10時間焼成して焼成品を得た。 The crucible was fired for about 2 hours in air at a temperature of 1200 ° C., to obtain a calcined product by calcining for 10 hours at 560 ° C. in an oxygen atmosphere. 焼成品を水中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して本発明に用いられる3.5MgO・0.5MgF 2・GeO 2 :Mn蛍光体を形成させた。 Washed calcined product is ball in water, separation, drying, finally used in the present invention through a sieve to 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2: to form a Mn phosphor.
【0110】 [0110]
3.5MgO・0.5MgF 2・GeO 2 :Mn蛍光物質50重量部をマウント・リード上のカップ内に入された。 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2: is input to Mn phosphor 50 in the cup on the parts mount lead. ゾルゲル法を用いて蛍光物質をTiO 2層に閉じこめた。 The fluorescent material was confined to the TiO 2 layer by using a sol-gel method. こうしてLEDチップ上に蛍光物質が含有されたコーティング部が形成された。 Thus the coating unit the fluorescent substance is contained on the LED chips are formed. その後、さらにLEDチップや蛍光物質を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的で各リードと絶縁を採りつつガラスレンズを金属枠ではめ込みN2でパージしたキャンタイプの発光ダイオードを形成させた。 Then, to form a further LED chip and phosphor external stress, moisture and can type light-emitting diode glass lenses while taking the insulation and the leads for the purpose of protecting the like were purged with inset N2 with a metal frame dust.
【0111】 [0111]
こうして得られた発光ダイオードは赤色系が発光可能であった。 Thus obtained light-emitting diode is a red line of possible emission. さらに耐侯試験として温度25℃60mA通電、温度25℃20mA通電、温度60℃90%RH下で20mA通電の各試験においても500時間経過後においても蛍光物質に起因する変化は観測されなかった。 Further temperature 25 ° C. 60 mA current as weathering test, the temperature 25 ° C. 20mA energization, changes also due to the fluorescent material even after 500 hours in each test of 20mA energization under RH temperature 60 ° C. 90% was observed.
(参考例3) (Reference Example 3)
蛍光体物質を3.5MgO・0.5MgF 2・GeO 2 :MnからY(PV)O 4 :Euとした以外は参考例2と同様にして発光ダイオードを形成させた。 Phosphor material 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2: Mn from Y (PV) O 4: except that the Eu is to form a light-emitting diode in the same manner as in Reference Example 2. 参考例2と同様赤色系が発光可能な発光ダイオードとして使用できることが確認できた。 Similar red as in Reference Example 2 was confirmed to be usable as capable of emitting light emitting diode.
(参考例4) (Reference Example 4)
蛍光体物質を3.5MgO・0.5MgF 2・GeO 2 :MnからYVO 4 :Euとした以外は参考例2と同様にして発光ダイオードを形成させた。 Phosphor material 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2: YVO from Mn 4: except that the Eu is to form a light-emitting diode in the same manner as in Reference Example 2. 参考例2と同様赤色系が発光可能な発光ダイオードとして使用できることが確認できた。 Similar red as in Reference Example 2 was confirmed to be usable as capable of emitting light emitting diode.
(参考例5) (Reference Example 5)
発光素子を以下の工程により形成させた。 The light-emitting element was formed by the following steps. サファイア基板(C面)を、反応容器内において水素雰囲気中、1050℃で表面のクリーニングを行う。 The sapphire substrate (C face), in a hydrogen atmosphere in a reaction vessel, to clean the surface at 1050 ° C.. 続いて、水素雰囲気中、510℃で、アンモニアとTMG(トリメチルガリウム)を用い、サファイア基板上にGaNよりなる低温成長バッファ層を約200オングストロームの膜厚で成長させる。 Then, in a hydrogen atmosphere at 510 ° C., using ammonia and TMG (the trimethyl gallium), growing a low-temperature growth buffer layer made of GaN on a sapphire substrate at a thickness of about 200 angstroms. 低温バッファ層成長後、1050℃で、TMG及びアンモニアを用い、アンドープGaN層よりなる第2のバッファ層を1μmの膜厚で成長させる。 After low-temperature buffer layer grown at 1050 ° C., using TMG and ammonia to grow a second buffer layer made of undoped GaN layer with a thickness of 1 [mu] m.
【0112】 [0112]
1050℃で原料ガスとしてTMG、アンモニア及びシラン(SiH 4 )を用い、Siを1×10 18 /cm 3ドープしたn型GaNよりなるn側コンタクト層を2μmの膜厚で成長させる。 TMG as the raw material gas at 1050 ° C., using ammonia and silane (SiH 4), a 1 × 10 18 / cm 3 consisting of doped n-type GaN n-side contact layer of Si is grown to the thickness of 2 [mu] m.
【0113】 [0113]
1050℃でTMG、TMA(トリメチルアルミニウム)アンモニア及びシランを用い、n側クラッド層をアンドープのGaN層、50オングストロームと、Siを1×10 18 /cm 3ドープしたAl 0.1 Ga 0.9 N層50オングストロームとを交互に積層してなる総膜厚300オングストロームの超格子構造として成長させる。 TMG, TMA and (trimethyl aluminum) ammonia and silane used at 1050 ° C., undoped GaN layer and the n-side cladding layer, and 50 Å, and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer, 50 Å was 1 × 10 18 / cm 3 doped with Si the grown as a super lattice structure of total thickness 300 angstroms formed by alternately stacking.
【0114】 [0114]
窒素雰囲気中、700℃でTMI、TMG、アンモニアを用い、n型不純物濃度が5×10 17 /cm 3未満となるノンドープIn 0.05 Ga 0.95 Nよりなる活性層を400オングストロームの膜厚で成長させる。 In a nitrogen atmosphere, TMI at 700 ° C., TMG, with ammonia, an active layer n-type impurity concentration is formed of non-doped In 0.05 Ga 0.95 N which is less than 5 × 10 17 / cm 3 is grown to the thickness of 400 angstroms.
【0115】 [0115]
水素雰囲気中、1050℃でTMG、TMA、アンモニア、Cp 2 Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、p側クラッド層をアンドープのGaN層50オングストロームと、Mgを1×10 19 /cm 3ドープしたAl 0.1 Ga 0.9 N層50オングストロームとを交互に積層してなる総膜厚600オングストロームの超格子構造として成長させる。 In a hydrogen atmosphere, TMG, TMA, ammonia, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) used at 1050 ° C., the p-side cladding layer and the GaN layer 50 angstroms undoped, and 1 × 10 19 / cm 3 doped with Mg al 0.1 Ga 0.9 and N layer 50 Å is grown as a superlattice structure of a total thickness 600 angstroms formed by alternately stacking.
【0116】 [0116]
続いて、TMG、アンモニア、Cp 2 Mgで、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたGaNよりなるp側コンタクト層を0.12μmの膜厚で成長させる。 Then, TMG, ammonia, and Cp 2 Mg, to grow a p-side contact layer made of GaN was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg in a thickness of 0.12 .mu.m.
【0117】 [0117]
成長終了後、窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、700℃でアニーリングを行い、p型層をさらに低抵抗化した後、ウェーハを反応容器から取り出し、最上層のp側コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、RIE(反応性イオンエッチング)装置でp側コンタクト層側からエッチングを行い、n側コンタクト層の表面を露出させる。 After the growth, in a nitrogen atmosphere, in a wafer reactor, subjected to annealing at 700 ° C., after further reduce the resistance of the p-type layer, taking out the wafer from the reaction vessel, the surface of the uppermost p-side contact layer forming a mask of a predetermined shape, etched from the p-side contact layer side with RIE (reactive ion etching) apparatus to expose the surface of the n-side contact layer.
【0118】 [0118]
エッチング後、最上層にあるp側コンタクト層のほぼ全面に膜厚200オングストロームのNiとAuを含む透光性のp電極と、そのp電極の上にボンディング用のAuよりなるpパッド電極を0.2μmの膜厚で形成する。 After etching, a transparent p-electrode comprising a substantially entire surface of the film thickness 200 Å Ni and Au of the p-side contact layer which is the uppermost layer, a p pad electrode made of Au for bonding over the p electrode 0 It is formed with a film thickness of .2μm. 一方エッチングにより露出させたn型コンタクト層の表面にはWとAlを含むn電極を形成する。 On the other hand the surface of the n-type contact layer exposed by etching to form an n-electrode containing W and Al. 最後にp電極の表面を保護するためにSiO 2よりなる絶縁膜を形成した後、ウェーハをスクライブにより分離して350μm角の発光素子とする。 Finally after forming the insulating film made of SiO 2 to protect the surface of the p-electrode, the wafer was separated by scribing a light emitting element of 350μm square. 順方向電圧20mAにおいて、およそ378nmの発光を示し、Vfは3.3V、出力は5mWを示した。 In the forward voltage 20 mA, showed light emission of approximately 378 nm, Vf is 3.3V, output was 5 mW.
【0119】 [0119]
他方、蛍光物質として、Y 22 S:Eu蛍光物質を形成させた。 On the other hand, as the fluorescent substance, Y 2 O 2 S: to form a Eu phosphor. 形成条件として、Y 23とEu 23を塩酸で溶解後、硝酸塩として共沈させる。 As formation conditions, after dissolving the Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 with hydrochloric acid is coprecipitated as nitrates. この時のEu 23量は10mol%としてある。 Eu 2 O 3 amount at this time is as 10 mol%. この沈殿物を空気中で900℃で焼成して酸化物とする。 The precipitate an oxide by firing at 900 ° C. in air. 得られた酸化物に硫黄と炭酸ソーダ及びフラックスを混合しアルミナ坩堝に入れ1100℃の温度により2時間焼成して焼成品を得る。 The resulting oxide was calcined for 2 hours at a temperature in the put 1100 ° C. in an alumina crucible a mixture of sulfur and sodium carbonate and flux to obtain a calcined product. 焼成品を粉砕洗浄して分離乾燥させ最後に篩いを通して本発明に用いられるY 22 S:Eu蛍光物質を形成させた。 The fired product was pulverized washed used in the present invention through a sieve to finally separated dried Y 2 O 2 S: to form a Eu phosphor. この蛍光物質のピーク波長は627nmであった。 Peak wavelength of the phosphor was 627 nm.
【0120】 [0120]
上述の発光素子とY 22 S:Eu蛍光物質とした以外は参考例2の発光装置として同様にして発光装置を形成させた。 Above light-emitting element and the Y 2 O 2 S: except that the Eu phosphor to form a light emitting device in the same manner as the light emitting device of Reference Example 2. この発光装置は極めて輝度の高い赤色を発光することができた。 The light-emitting device was able to emit an extremely high luminance red.
(参考例6) (Reference Example 6)
参考例5において活性層をSiを1×10 18 /cm 3ドープ、膜厚が500オングストロームであるIn 0.05 Ga 0.95 N層とした他は参考例5と同様にして発光装置を作製したところ、参考例5と同様の発光特性を示した。 Reference Example 1 Si active layer in 5 × 10 18 / cm 3 doped, when the film thickness is other that the In 0.05 Ga 0.95 N layer is 500 angstroms to produce a light-emitting device in the same manner as in Reference Example 5, Reference It showed similar emission characteristics as example 5.
(参考例7) (Reference Example 7)
参考例5において、発光素子をn側クラッド層をアンドープのAl 0.1 Ga 0.9 N層50オングストロームと、Siを1×10 18 /cm 3ドープしたGaN層50オングストロームとを交互に積層してなる総膜厚300オングストロームの超格子構造とし、さらにp側クラッド層をアンドープのAl 0.1 Ga 0.9 N層50オングストロームと、Mgを1×10 19 /cm 3ドープしたGaN層50オングストロームとを交互に積層してなる総膜厚600オングストロームの超格子構造とする。 Reference Example 5, the total film made a light emitting device by laminating the n-side cladding layer and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer, 50 Å of undoped, alternating with GaN layer 50 angstroms was 1 × 10 18 / cm 3 doped with Si a superlattice structure having a thickness 300 angstroms, formed by further laminating a p-side cladding layer and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer, 50 Å of undoped, and a GaN layer 50 angstroms was 1 × 10 19 / cm 3 doped with Mg alternately a super lattice structure of total thickness 600 angstroms.
【0121】 [0121]
他方、蛍光物質としてY 23 :Eu蛍光物質を用いた。 On the other hand, Y 2 O 3 as a fluorescent substance were used: Eu fluorescent material. 形成としては、Y 23とEu 23にフラックスとしてホウ素を添加し3時間乾式混合する。 The formation, Y 2 O 3 and Eu 2 O 3, boron is 3 hours dry mixture was added as a flux. 混合原料は1400℃の空気中で約6時間焼成して焼成品を得る。 Mixing raw materials to obtain a calcined product by calcining for about 6 hours in 1400 ° C. in air. 焼成品を湿式にてミリングによる分散を行い、洗浄、分散、乾燥、乾式篩いを通して本発明に用いられるY 23 :Eu蛍光物質を形成させた。 The calcined product was dispersed by milling in a wet, washed, dispersed, dried, Y 2 O 3 used in the present invention through a sieve dry: to form a Eu phosphor. この蛍光物質のピーク波長は611nmであった。 Peak wavelength of the phosphor was 611 nm. 上述の発光素子とY 23 :Eu蛍光物質とした以外は参考例5の発光装置として同様にして発光装置を形成させた。 Above light-emitting element and the Y 2 O 3: except that the Eu phosphor to form a light emitting device in the same manner as the light emitting device of Reference Example 5. この発光装置も極めて輝度の高い赤色を発光することができた。 The light-emitting device was also able to emit an extremely high luminance red.
(参考例8) (Reference Example 8)
発光素子として活性層がIn 0.05 Ga 0.95 Nであり、主発光ピークが368nmのLD素子を用いた。 Active layer as a light emitting element is In 0.05 Ga 0.95 N, the main emission peak using the LD element 368 nm.
【0122】 [0122]
サファイア基板の上に、GaNよりなる低温成長バッファ層、アンドープGaN層よりなる第2のバッファ層、第2のバッファ層の表面にストライプ幅20μm、ストライプ間隔(窓部)5μmのSiO 2よりなる保護膜を0.1μmの膜厚で、ストライプがGaNの(11−00)方向に平行になるように形成する。 On a sapphire substrate, a low temperature growth buffer layer made of GaN, the second buffer layer made of undoped GaN layer, the surface of the stripe width 20μm of the second buffer layer, a stripe interval (window) protection 5μm of SiO 2 of film 0.1μm film thickness of the stripe is formed so as to be parallel to the GaN (11-00) direction. 保護膜形成後、アンドープGaNよりなるGaN層を10μmの膜厚で成長させ表面がGaNとなるGaN基板を形成させる。 After protective film formation, the surface is grown a GaN layer made of undoped GaN with a thickness of 10μm is to form a GaN substrate serving as GaN. GaN基板上にSiを1×10 18 /cm 3以上ドープしたn型GaNよりなるn側コンタクト層、Siを5×10 18 /cm 3ドープしたIn 0.1 Ga 0.9 Nよりなるクラック防止層、次にSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる層を40オングストロームと、アンドープのGaN層を40オングストロームの膜厚で成長させ、これらの層を交互に、それぞれ100層ずつ積層した、総膜厚0.8μmの超格子よりなるn側クラッド層を成長させる。 N-side contact layer composed of 1 × 10 18 / cm 3 or more doped n-type GaN and Si on a GaN substrate, a Si 5 × 10 18 / cm 3 doped with an In 0.1 Ga 0.9 crack preventing layer consisting of N, then layer and a 40 angstrom consisting of a 1 × 10 19 / cm 3 doped with n-type Al 0.2 Ga 0.8 n Si, the undoped GaN layer is grown to the thickness of 40 angstroms, alternately these layers, respectively 100 layers each was laminated to grow the n-side cladding layer composed of superlattices having a total thickness of 0.8 [mu] m.
【0123】 [0123]
アンドープAl 0.05 Ga 0.95 Nよりなるn側光ガイド層、アンドープIn 0.01 Ga 0.99 Nよりなる活性層、Mgを1×10 19 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 Nであるp側キャップ層、Al 0.01 Ga 0.99 Nであるp側光ガイド層を形成させる。 N-side wave guide layer composed of undoped Al 0.05 Ga 0.95 N, an undoped an In 0.01 Ga of 0.99 active layer made of N, p-side cap layer is to 1 × 10 19 / cm 3 doped with Mg p-type Al 0.2 Ga 0.8 N, al 0.01 Ga of 0.99 is N to form a p-side optical guide layer.
【0124】 [0124]
次に、Mgを1×10 19 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 N層、アンドープGaNを40オングストロームとを交互に積層成長した総膜厚0.8μmの超格子構造よりなるp側クラッド層を形成させる。 Then, p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer was 1 × 10 19 / cm 3 doped with Mg, p-side cladding made of super lattice structure of total thickness 0.8μm obtained by laminating an undoped GaN alternately and 40 Å to form a layer.
【0125】 [0125]
最後に、p側クラッド層の上に、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層を形成させる。 Finally, on the p-side cladding layer to form a p-side contact layer composed of p-type GaN was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg.
【0126】 [0126]
以上のようにして窒化物系化合物半導体を成長させたウェーハをアニーリングを行いp型不純物をドープした層をさらに低抵抗化させた後、最上層のp側コンタクト層と、p側クラッド層とをエッチングして、活性層よりも上部にある層をストライプ状のリッジ形状とする。 After further reduce the resistance of the layer doped with p-type impurity is performed to anneal the wafer obtained by growing a nitride-based compound semiconductor as described above, the uppermost p-side contact layer, and a p-side cladding layer etched to the layer at the top than the active layer and the stripe-shaped ridge shape.
【0127】 [0127]
次に、n側コンタクト層の表面を露出させ、TiとAlよりなるn電極をストライプ状に形成する。 Then, to expose the surface of the n-side contact layer, an n electrode made of Ti and Al in stripe. 一方p側コンタクト層のリッジ最表面にはNiとAuよりなるp電極をストライプ状に形成する。 On the other hand, the ridge top surface of the p-side contact layer to form a p electrode made of Ni and Au in a stripe shape.
【0128】 [0128]
p電極と、n電極との間に露出した窒化物系化合物半導体の表面にSiO 2よりなる絶縁膜を形成し、絶縁膜を介してp電極と電気的に接続したpパッド電極を形成する。 and p electrode, made of SiO 2 insulating film is formed on the exposed nitride compound semiconductor on the surface between the n electrode, the p pad electrode electrically connected to the p-electrode through the insulating film.
【0129】 [0129]
以上のようにして、n電極とp電極とを形成したウェーハを研磨装置に移送し、窒化物系化合物半導体を形成していない側のサファイア基板をラッピングし、サファイア基板の厚さを70μmとする。 As described above, transferring the wafer to form the n electrode and the p electrode to the polishing apparatus, wrapping sapphire substrate side not form a nitride compound semiconductor, and 70μm of thickness of the sapphire substrate . ラッピング後、さらに細かい研磨剤で1μmポリシングして基板表面を鏡面状とし、Au/Snで全面をメタライズする。 After lapping, and mirror-like surface of the substrate by 1μm policing finer abrasive, metallized entirely with Au / Sn.
【0130】 [0130]
その後、Au/Sn側をスクライブして、ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈開面に共振器を作製する。 Then scribed Au / Sn side was cleaved into bars in a direction perpendicular to the stripe electrodes, to produce a resonator on the cleaved surface. 共振器面にSiO 2とTiO 2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断してレーザチップとする。 A dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 was formed on the cavity end face, the end in a direction parallel to the p-electrode, a laser chip by cutting the bar. 次にチップをフェースアップ(基板とヒートシンクとが対向した状態)でヒートシンクに設置した。 It was then placed on a heat sink at the tip face-up (state in which the substrate and the heat sink are opposed). 形成されたLDは、室温において、閾値電流密度2.0kA/cm 2 、閾値電圧4.0Vで、発振波長368nmの連続発振が確認された。 Formed LD is at room temperature, the threshold current density of 2.0 kA / cm 2, the threshold voltages 4.0V, continuous oscillation of an oscillation wavelength 368nm was observed.
【0131】 [0131]
このような発光素子からの紫外レーザーをスクリーン上にバインダーと共に塗布させたY 22 S:Eu蛍光物質に照射できるよう光学的に接続させた。 Such Y 2 O 2 ultraviolet laser was applied together with a binder onto the screen from the light emitting element S: optically connected so as to be irradiated to Eu phosphor. スクリーン上には紫外線を発光する発光素子からの光を更にレンズで集光させて投影させてある。 The on screen are then projected further condensed by a lens the light from the light emitting element that emits ultraviolet light. 集光された紫外光を偏向ミラーにより走査させスクリーニングすることで所望の画像を得ることができる。 It is possible to obtain a desired image by screening by scanning the focused ultraviolet light by the deflection mirror. この場合においても蛍光物質が劣化することがなく高輝度に発光できる。 Also capable of emitting a high luminance without fluorescent substance is deteriorated in this case.
【0132】 [0132]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明は可視光域における長波長側の発光成分を含む発光ダイオードとすることもできる。 The present invention may be a light emitting diode including a light-emitting component of a long wavelength side in the visible light region. さらに、信頼性や省電力化、小型化さらには色温度の可変性など車載や航空産業、一般電気機器に表示の他に照明として新たな用途を開くことができる。 Furthermore, reliability and power saving, compact yet can open new applications as illumination to other display vehicle and aviation industries, such as the variability of the color temperature, the general electrical equipment. また、白色は人間の目で長時間視認する場合には刺激が少なく目に優しい発光ダイオードとすることができる。 Also, white when viewing a long time in the human eye may be a friendly light-emitting diodes in the eyes less irritation.
【0133】 [0133]
高出力の窒化物系化合物半導体の発光素子と、aMgO・bLi 2 O・Sb 23 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2・GeO 2 :iMnから選択される少なくとも一種の蛍光物質とを利用した発光ダイオードとすることにより窒化ガリウム系化合物半導体から放出された比較的高エネルギー光を効率よく蛍光物質によって変換させつつ、高輝度且つ長時間の使用によっても色むら、輝度の低下が極めて少ない高発光効率の発光装置とすることができる。 A high output of the nitride-based compound semiconductor light emitting device, aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: at least one fluorescent selected from iMn while a relatively high-energy light emitted from a gallium nitride compound semiconductor is converted by efficiently fluorescent substance by a light emitting diode utilizing the material, high luminance and long color unevenness even by use, reduction in luminance There may be very few high emission efficiency of the light emitting device. また、蛍光物質が短波長の励起波長により励起されより長波長を発光する。 The fluorescent substance emits a longer wavelength than is excited by an excitation wavelength of short wavelength. そのため、発光素子からの発光量に比例して発光ダイオードから蛍光物質の光が放出されることとなる。 Therefore, light from the fluorescent substance from a light-emitting diode in proportion to the amount of light emitted from the light emitting element is to be released.
【0134】 [0134]
特に、本発明の構成とすることにより高輝度、長時間の使用においても色ずれ、発光光率の低下が極めて少ない赤色系成分を有する発光が可能な種々の発光ダイオードとすることができる。 In particular, high luminance with the configuration of the present invention, even color shift in long-term use can decrease in luminous light rate is extremely low red various light-emitting diodes emitting is possible to have a component.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 図1は、本発明の発光装置である発光ダイオードの模式的断面図である。 [1] Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode is a light-emitting device of the present invention.
【図2】 図2は、本発明の他の発光装置の模式的断面図である。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view of another light-emitting device of the present invention.
【図3】 図3は、本発明の別の発光装置の模式的断面図である。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view of another light-emitting device of the present invention.
【図4】 図4は、本発明のさらに別の発光装置の模式的断面図である。 Figure 4 is a schematic cross-sectional view of yet another light-emitting device of the present invention.
【図5】 図5は、本発明の発光装置である実施例1の発光スペクトルの一例を示した図である。 Figure 5 is a diagram showing an example of an emission spectrum of Example 1 is a light-emitting device of the present invention.
【図6】 図6(A)は、本発明の実施例1に使用される蛍光物質の励起スペクトル例を示し、図6(B)は、本発明の実施例1に使用される蛍光物質の発光スペクトル例を示した図である。 [6] 6 (A) shows an excitation spectrum examples of fluorescent materials used in Example 1 of the present invention, FIG. 6 (B) of the fluorescent materials used in Example 1 of the present invention is a diagram showing an emission spectrum example.
【図7】 図7は、本発明の発光装置を用いたLED表示装置の模式図である。 Figure 7 is a schematic diagram of the LED display device using the light-emitting device of the present invention.
【図8】 図8は、本発明の発光装置を用いた面状発光装置の模式的断面図である。 Figure 8 is a schematic sectional view of a planar light emitting device using the light-emitting device of the present invention.
【図9】 図9は、AがGaAsPを発光層とする赤色が発光可能な発光素子の温度変化に対する相対輝度を示し、BがInGaNを発光層とする緑色が発光可能な発光素子の温度変化に対する相対輝度を示し、CがInGaNを発光層とする青色が発光可能な発光素子の温度変化に対する相対輝度を示す。 Figure 9, A represents the relative luminance with respect to the temperature change of the red light-emitting light emitting element which can be of a light-emitting layer GaAsP, temperature change of green light emission can be a light-emitting element B has a light-emitting layer of InGaN It indicates the relative luminance with respect to show the relative luminance blue C is a light emitting layer of InGaN is with respect to the temperature change of the light emission can be light-emitting elements.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
101、301、808・・・蛍光物質が含有されたコーティング部102、202、302、802・・・発光素子103、203、303・・・導電性ワイヤー104・・・モールド部材105、305・・・マウント・リード106、306・・・インナー・リード201・・・蛍光物質が含有されたモールド部材204・・・筐体205・・・筐体に設けられた電極304・・・透光性無機部材となる低融点ガラス307・・・パッケージ308・・・絶縁封止剤としての低融点ガラス401・・・半導体ウエハー402・・・反対導電型領域403・・・電極404・・・バファー層405・・・第1のコンタクト層406・・・第1のクラッド層407・・・活性層408・・・第2のクラッド層409・・・第2のコンタクト 101,301,808 ... fluorescent material coated portion is contained 102,202,302,802 ... light emitting element 103, 203, 303 ... conductive wire 104 ... the mold members 105 and 305 .. mount lead 106,306 ... inner leads 201 ... fluorescent material containing been molded member 204 ... housing 205 electrodes 304 provided on ... housing ... translucent inorganic the member low-melting glass 307 ... package 308 ... low-melting glass 401 serving as an insulating sealant ... semiconductor wafer 402 ... opposite conductivity type region 403 ... electrode 404 · Bafa layer 405 ... first contact layer 406 ... first cladding layer 407 ... the active layer 408 ... second cladding layer 409 ... the second contact 410・・・本発明に用いられる蛍光物質が含有されたコーティング部411・・・他の蛍光物質が含有されたコーティング部413・・・遮光部414・・・サファイヤ基板421・・・絶縁層422・・・透明電極701・・・発光ダイオード704・・・筐体705・・・遮光部材706・・・充填材803・・・金属製基板804・・・導光板805・・・反射部材806・・・散乱シート807・・・反射層 410 coating portion 413 ... light shield portion 414 fluorescent material coatings portion 411 ... other containing the fluorescent substance is contained to be used in the ... present invention ... sapphire substrate 421 ... insulating layer 422 ... transparent electrode 701 ... light-emitting diodes 704 ... housing 705 ... light shielding member 706 ... filler 803 ... metal substrate 804 ... light guide plate 805 ... reflection member 806, ... scattering sheet 807 ... reflective layer

Claims (3)

  1. 窒化物系化合物半導体からなる半導体発光素子からの青色系の光と、該青色系の光を吸収し波長変換するセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質からなる第1の蛍光物質の黄色との混色により白色発光が可能な発光ダイオードであって、 The first phosphor comprising a blue light, the activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material with cerium absorbs wavelength converting light 該青 color system from the semiconductor light-emitting device comprising a nitride compound semiconductor a white light emitting capable emitting diode by the mixture of the yellow,
    前記第1の蛍光物質と共に用いられる他の第2の蛍光物質は、前記半導体発光素子からの発光波長によって励起され赤色系の光を放出するaMgO・bLi 2 O・Sb 2 3 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2 ・GeO 2 :iMnから選択される少なくとも一種であることを特徴とする高演色の白色発光が可能な発光ダイオード。 The other second phosphor used in conjunction with the first fluorescent material, said excited by the emission wavelength of the semiconductor light emitting element emits light of a red-based color aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: high color rendering white light emitting capable emitting diodes, characterized in that at least one selected from the IMN.
    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である。 However, 2 ≦ a ≦ 6,2 ≦ b ≦ 4,0.001 ≦ c ≦ 0.05,1 ≦ d ≦ 3,1 ≦ e ≦ 2,0.001 ≦ f ≦ 0.05,2.5 ≦ a g ≦ 4.0,0 ≦ h ≦ 1,0.003 ≦ i ≦ 0.05.
  2. 半導体発光素子と、該半導体発光素子が発光する青色系の光を吸収し波長変換して発光する第1の蛍光物質及び第2の蛍光物質を有する白色発光が可能な発光ダイオードであって、 A semiconductor light emitting element, the semiconductor light emitting element is a first fluorescent substance and emit white light can light emitting diode having a second fluorescent substance which emits light by wavelength conversion absorbs blue light emitting,
    前記半導体発光素子の発光層は窒化ガリウム系化合物半導体からなり、 The light emitting layer of the semiconductor light-emitting device comprises a gallium nitride-based compound semiconductor,
    且つ前記第1の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・ガーネット系蛍光物質であると共に、 And together with the first fluorescent material is activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material with cerium,
    前記第1の蛍光物質と共に用いられる他の第2の蛍光物質は前記半導体発光素子からの発光波長によって励起され赤色系の光を放出するaMgO・bLi 2 O・Sb 2 3 :cMn、dMgO・eTiO 2 :fMn、gMgO・hMgF 2 ・GeO 2 :iMnから選択される少なくとも一種であることを特徴とする高演色の白色発光が可能な発光ダイオード。 It said first fluorescent material other second for use with a fluorescent substance emits light in the red when excited by the emission wavelength from the semiconductor light emitting element aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: high color rendering white light emitting capable emitting diodes, characterized in that at least one selected from the IMN.
    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である。 However, 2 ≦ a ≦ 6,2 ≦ b ≦ 4,0.001 ≦ c ≦ 0.05,1 ≦ d ≦ 3,1 ≦ e ≦ 2,0.001 ≦ f ≦ 0.05,2.5 ≦ a g ≦ 4.0,0 ≦ h ≦ 1,0.003 ≦ i ≦ 0.05.
  3. 前記第1の蛍光物質は(RE 1-x Sm X3 (Al 1-yz In y Ga z512 :Ceである請求項1又は請求項2に記載の白色発光が可能な発光ダイオード。 Said first phosphor (RE 1-x Sm X) 3 (Al 1-yz In y Ga z) 5 O 12: Ce a is claim 1 or white light emission can light emitting diode according to claim 2 .
    但し、0 x<1、0 1、0 1、y+z 1、REは、Y、Gd、Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。 However, 0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1, y + z ≦ 1, RE is, Y, Gd, at least one element selected from the group consisting of La.
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