JPH10190053A - Luminous device - Google Patents

Luminous device

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JPH10190053A
JPH10190053A JP29921997A JP29921997A JPH10190053A JP H10190053 A JPH10190053 A JP H10190053A JP 29921997 A JP29921997 A JP 29921997A JP 29921997 A JP29921997 A JP 29921997A JP H10190053 A JPH10190053 A JP H10190053A
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nitride
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清隆 荒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To contain red system luminous wavelength components having little changes in a color tone or a brightness for temperature changes by a method wherein a specific luminous element and a specific fluorescent substance are selected. SOLUTION: A main peak of luminous spectrum from a luminous element 102 is within 365nm-530nm. Further, a fluorescent substance is at least a type selected from aMgO.bLi2 O.Sb2 O3 :cMn, dMgO.eTiO2 :fMn,gMgO.hMgF2 .GeO2 : iMn,jCaO. kM1O.TiO2 :1Pr, mM22 O3 .(P1-n Vn )2 O5 :oEu2 O3 , M32 O2 S:pEu, M42 O:qEu (wherein a-q are composition ratios, and M1 is at least a type selected from Zn, Mg, Sr and Ba, and M2 is at least a type selected from La, Y, Sc, Lu and Gd, and M3 is at least a type selected from La, Y, Ga, Sc and Lu, and M4 is at least a type selected from La, Y and Ga).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】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装置などに係わる。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
発光装置及びそれを用いた表示装置に関する。
The present invention relates to an LED display,
The present invention relates to a light emitting device capable of emitting red light used for a backlight light source, a traffic light, an optical sensor, an optical printer head, an illuminated switch, various indicators, and the like. In particular, the present invention relates to a light-emitting device capable of emitting light with high luminance and high efficiency irrespective of a use environment and having little change in color tone or change in luminance with respect to temperature change, and a display device using the same.

【0002】[0002]

【従来技術】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。また、半導体素
子であるため球切れなどの心配がない。振動やON/OFF
点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。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。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。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。
2. Description of the Related Art Light emitting diodes (hereinafter also referred to as LEDs)
And a laser diode (hereinafter also referred to as an LD) are small, efficient, and emit bright colors. In addition, since it is a semiconductor element, there is no fear of breaking the ball. Vibration and ON / OFF
It has the feature of being resistant to repeated lighting. Therefore, it is used as various indicators and various light sources. Recently, RGB has been used as a light emitting diode with ultra-high brightness and high efficiency.
Light emitting diodes such as (red, green, blue) have been developed respectively. Along with this, LED displays using the three primary colors of RGB are rapidly developing, taking advantage of features such as power saving, long life and light weight.

【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。また、
優れた単色性ピーク波長を有する。
A light emitting diode can emit various emission wavelengths from ultraviolet to infrared depending on the semiconductor material of the light emitting layer used, forming conditions, and the like. Also,
It has an excellent monochromatic peak wavelength.

【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。
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。
[0004] However, at present, only nitride-based compounds have been put into practical use as light-emitting elements capable of emitting relatively short wavelengths of blue or green light of visible light with high luminance.
In addition, a light-emitting element using a nitride-based compound semiconductor can emit light of various emission wavelengths with high luminance, but at present, a light-emitting element capable of emitting light with high efficiency in the long wavelength side of the visible region is formed. It is difficult.

【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、AlG
aInPなどを発光層にもつものが利用されている。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。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。半導体材料が異なると駆動電
圧などが異なる。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。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。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。
On the other hand, light emitting diodes capable of emitting red light with high luminance include GaAlAs, GaAsP, and AlG.
Those having a light emitting layer such as aInP are used. Therefore, it is impossible to emit RGB (red, green, blue) light with high luminance using the same semiconductor. For blue and green, substantially the same semiconductor material can be used, but for red, a semiconductor material different from blue and green is used. Different semiconductor materials have different driving voltages and the like. Therefore, it is necessary to secure power supplies individually, and the circuit configuration becomes complicated. In addition, the rate of change of color tone and luminance with respect to temperature change is greatly different due to different semiconductor materials. FIG. 9 shows a specific example in which the characteristics of another light-emitting element (C is red) greatly differ from the luminance of a light-emitting element (A is blue and B is green) using a nitride-based compound semiconductor.

【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。
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。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。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。
In the case where the RGB light emitting diodes emit light to display a mixed color, if the characteristics of the color tone and the luminance are largely different due to a temperature change or the like, the color balance is lost.
In particular, the human eye is sensitive to white and can discriminate even a small color shift. Therefore, when white light is emitted by using mixed color light of a light emitting element made of a semiconductor material having different RGB, white balance due to temperature change becomes a particularly serious problem. Such a change in color tone or change in luminance becomes a major problem in a display, an optical sensor, an optical printer, or the like.

【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。
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。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。
Further, since a light emitting diode has an excellent monochromatic peak wavelength, in order to make it a white light emitting light source, it is necessary to arrange LED chips capable of emitting light of RGB or the like in close proximity to each other to emit light and diffuse color mixture. There is.
Such a light emitting diode is effective as a light emitting device that freely emits various colors. However, even when only a color such as white or pink is emitted, a blue-green or yellow light emitting diode or a red light , And green and blue light emitting diodes must be used. LED chips are semiconductors, and there is still considerable variation in color tone and brightness.

【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。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。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。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, as described above, it is necessary to adjust a current or the like for each semiconductor to emit a desired light such as a white light. In the case of a light-emitting element using a different semiconductor material, differences in individual temperature characteristics and changes over time are greatly different, and the color tone and the like may be variously changed. Even if white light or the like is set at the start of use, color shift or uneven brightness may occur due to heat generation of the light emitting diode itself. Furthermore, if the light emitted from the LED chips is not uniformly mixed, color unevenness may occur.

【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。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。
The present applicant has previously disclosed a light emitting diode in which the color of light emitted from an LED chip has been converted by using a fluorescent substance as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No.
The light emitting diodes described in JP 152609, JP-A-7-99345, and the like have been developed. With these light-emitting diodes, other light-emitting colors can be efficiently emitted using an LED chip that emits blue light.

【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。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。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。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。
Specifically, an LED chip having a large energy band gap of the light emitting layer is disposed on a cup provided at the tip of a lead frame. LED chip,
Each is electrically connected to a metal stem or a metal post provided with an LED chip. Further, a fluorescent substance that absorbs light from the LED chip and converts the wavelength is contained in a resin mold member that covers the LED chip. Thus, a light emitting diode capable of absorbing blue light from the LED chip and emitting another color with high luminance can be obtained.

【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。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。
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。
As the fluorescent substance excited by the emission wavelength of the light emitting element, there are various fluorescent dyes, fluorescent pigments, and various organic and inorganic compounds. In addition, fluorescent materials include those having a long persistence and those having substantially no afterglow.
Further, there is a type that converts the emission wavelength from a light emitting element from a short wavelength to a long wavelength, or that converts the emission wavelength from a long wavelength to a short wavelength.

【0012】[0012]

【発明が解決する課題】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。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。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。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。紫外域に至っ
ては極めて光エネルギーが高くなる。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。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。
However, when converting from a long wavelength to a short wavelength, the conversion efficiency is extremely poor and not suitable for practical use. Further, since the multi-stage excitation is required, the light emission amount does not increase linearly with respect to the excitation wavelength amount. In addition, the fluorescent substance disposed in the vicinity of the light emitting element is exposed to a light beam having a strong irradiation intensity that is about 30 to 40 times that of sunlight. In particular, when the LED chip, which is a light emitting element, uses a semiconductor having a high energy band gap to improve the conversion efficiency of the fluorescent substance or reduce the amount of the fluorescent substance used, the light emitted from the LED chip is in the visible light range. But the light energy is inevitably higher. Light energy is extremely high in the ultraviolet region. In this case, if the luminous intensity is further increased and used for a long period of time, the fluorescent substance itself may be easily deteriorated. When the fluorescent substance is deteriorated, the color tone may be deviated, or the efficiency of external extraction of light may decrease.

【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。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。
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。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。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。
[0013] Similarly, the fluorescent substance provided in the vicinity of the light emitting element is also exposed to a high temperature such as a temperature rise of the light emitting element or heating from an external environment. When using as a light emitting diode,
In general, although covered with a resin mold, it is not possible to completely prevent entry of moisture from the external environment.
Further, it is not possible to completely remove the moisture attached during the production. Depending on the fluorescent substance, such moisture may accelerate the deterioration of the fluorescent substance by high-energy light or heat from the light emitting element. In addition, ionic organic dyes cause electrophoresis by a DC electric field near the chip,
The color may change.

【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, ions generated by the decomposition of the fluorescent substance contaminate the light emitting element, or a cup reflecting the wavelength from the light emitting element, a conductive wire for electrically connecting the light emitting element, and the like are deteriorated, and the extraction efficiency is reduced. It may decrease.

【0015】したがって、本発明は上記課題を解決し、
温度変化に対して色調や輝度の変化が少ない赤色系の発
光波長成分を含む発光装置などを提供することにある。
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
分を含む発光装置などを提供することを目的とする。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
可能な発光装置を提供することにある。
Therefore, the present invention solves the above problems,
It is an object of the present invention to provide a light-emitting device including a red-based light-emitting wavelength component in which a change in color tone or luminance is small with a change in temperature.
It is another object of the present invention to provide a light emitting device including a red light emitting wavelength component with extremely low light emission rate and extremely little color shift even under a higher luminance and longer use environment. In particular, it is an object of the present invention to provide a light emitting device capable of emitting a red light emission wavelength component having various characteristics and a nitride compound semiconductor capable of emitting another color different from the red light.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも発
光層が窒化ガリウム系化合物半導体である発光素子と、
該発光素子が発光する発光波長の少なくとも一部を吸収
し波長変換して発光する蛍光物質とを有する発光装置で
ある。特に、発光素子からの発光スペクトルが主ピーク
として365nmから530nm内にあると共に、蛍光
物質がaMgO・bLi2O・Sb23:cMn、dM
gO・eTiO2:fMn、gMgO・hMgF2・Ge
2:iMn、jCaO・kM1O・TiO2:lPr、
mM22 3・(P1-nn25:oEu23から選択さ
れる少なくとも一種である。
The present invention has at least the following features.
A light-emitting element in which the optical layer is a gallium nitride-based compound semiconductor;
Absorbs at least part of the emission wavelength emitted by the light emitting element
And a fluorescent substance that emits light after wavelength conversion.
is there. In particular, the emission spectrum from the light emitting element has a main peak
Within 365 nm to 530 nm as well as fluorescence
The substance is aMgO · bLiTwoO ・ SbTwoOThree: CMn, dM
gO ・ eTiOTwo: FMn, gMgO.hMgFTwo・ Ge
OTwo: IMn, jCaO · kM1O · TiOTwo: LPr,
mM2TwoO Three・ (P1-nVn)TwoOFive: OEuTwoOThreeSelected from
Is at least one kind.

【0017】但し、2≦a≦6、2≦b≦4、0.00
1≦c≦0.05、1≦d≦3、1≦e≦2、0.00
1≦f≦0.05、2.5≦g≦4.0、0≦h≦1、
0.003≦i≦0.05。M1はZn、Mg、Sr、
Baより選択される少なくとも1種。j+k+l=1、
0<k≦0.4、0.00001≦l≦0.2。M2は
La、Y、Sc、Lu、Gdより選択される少なくとも
1種。0.5≦m≦1.5、0<n≦1、0.001≦
o≦0.5である。
However, 2 ≦ a ≦ 6, 2 ≦ b ≦ 4, 0.00
1 ≦ c ≦ 0.05, 1 ≦ d ≦ 3, 1 ≦ e ≦ 2, 0.00
1 ≦ f ≦ 0.05, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05. M1 is Zn, Mg, Sr,
At least one selected from Ba. j + k + 1 = 1,
0 <k ≦ 0.4, 0.00001 ≦ l ≦ 0.2. M2 is at least one selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.001 ≦
o ≦ 0.5.

【0018】本発明の請求項2に記載の発光装置は、発
光層が少なくとも窒化物系化合物半導体であり可視光を
発光する発光素子と、発光素子の可視発光波長により励
起されて発光波長より長波長の蛍光を発光する蛍光物質
とを有する。特に、発光素子がn型窒化物系化合物半導
体層と、p型窒化物系化合物半導体層との間に、ダブル
へテロ構造となるノンドープのInαAlβGa1-α-
βN層の活性層を有し、InαAlβGa1-α-βN層
のα値が0以上、β値が0以上、α+β値が1未満、I
nαAlβGa1-α-βN層の膜厚が100オングスト
ローム未満であると共に、蛍光物質の組成式がaMgO
・bLi2O・Sb23:cMn、dMgO・eTi
2:fMn、gMgO・hMgF2・GeO2:iMn
から選択される少なくとも一種である。
According to a second aspect of the present invention, in the light emitting device, the light emitting layer is at least a nitride compound semiconductor and emits visible light, and the light emitting element is excited by the visible light emitting wavelength of the light emitting element and is longer than the light emitting wavelength. A fluorescent substance that emits fluorescence of a wavelength. In particular, a non-doped InαAlβGa 1- α having a double hetero structure is provided between the n-type nitride-based compound semiconductor layer and the p-type nitride-based compound semiconductor layer.
It has an active layer of βN layer, the α value of the InαAlβGa 1- βN layer is 0 or more, the β value is 0 or more, the α + β value is less than 1,
The thickness of the nαAlβGa 1- βN layer is less than 100 Å, and the composition formula of the phosphor is aMgO
BLi 2 O Sb 2 O 3 : cMn, dMgO eTi
O 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: iMn
At least one selected from the group consisting of:

【0019】但し、2≦a≦6、2≦b≦4、0.00
1≦c≦0.05、1≦d≦3、1≦e≦2、0.00
1≦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, 0.00
1 ≦ c ≦ 0.05, 1 ≦ d ≦ 3, 1 ≦ e ≦ 2, 0.00
1 ≦ f ≦ 0.05, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05.

【0020】本発明の請求項3に記載の発光装置は、発
光層が少なくとも窒化物系化合物半導体であり可視光を
発光する発光素子と、発光素子の可視発光波長により励
起されて発光波長より長波長の蛍光を発光する蛍光物質
とを有する。特に、発光素子がn型窒化物系化合物半導
体層と、p型窒化物系化合物半導体層との間に、ダブル
へテロ構造となりp型不純物を含むInαAlβGa1-
α-βN層の活性層を有し、InαAlβGa1-α-βN
層のα値が0以上、β値が0以上、α+β値が1未満、
InαAlβGa1-α-βN層の膜厚が100オングス
トローム以上であると共に、蛍光物質の組成式がaMg
O・bLi2O・Sb23:cMn、dMgO・eTi
2:fMn、gMgO・hMgF2・GeO2:iMn
から選択される少なくとも一種である。
According to a third aspect of the present invention, in the light emitting device, the light emitting layer is at least a nitride compound semiconductor and emits visible light, and the light emitting element is excited by the visible light emitting wavelength of the light emitting element and is longer than the light emitting wavelength. A fluorescent substance that emits fluorescence of a wavelength. In particular, the light emitting element has a double hetero structure between the n-type nitride-based compound semiconductor layer and the p-type nitride-based compound semiconductor layer, and has a p-type impurity containing InαAlβGa 1−.
It has an active layer of α - βN layer, and has an InαAlβGa 1- α - βN
Α value of the layer is 0 or more, β value is 0 or more, α + β value is less than 1,
The thickness of the InαAlβGa 1- βN layer is 100 Å or more, and the composition formula of the fluorescent substance is aMg.
O · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn, dMgO · eTi
O 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: iMn
At least one selected from the group consisting of:

【0021】但し、2≦a≦6、2≦b≦4、0.00
1≦c≦0.05、1≦d≦3、1≦e≦2、0.00
1≦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, 0.00
1 ≦ c ≦ 0.05, 1 ≦ d ≦ 3, 1 ≦ e ≦ 2, 0.00
1 ≦ f ≦ 0.05, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05.

【0022】本発明の請求項4に記載の発光装置は、発
光層が少なくとも窒化物系化合物半導体であり紫外線を
放射する発光素子と、発光素子の紫外発光波長により励
起されて発光波長より長波長の蛍光を発光する蛍光物質
とを有する。特に、発光素子がn型窒化物系化合物半導
体層と、p型窒化物系化合物半導体層との間に、ダブル
へテロ構造となりn型不純物を含むInαGa1-αN層
の活性層を有し、n型不純物濃度が5×1017/cm3
未満、InαGa1-αN層のα値が0より大きく0.1
以下、InαGa1-αN層の膜厚が100オングストロ
ーム以上、1000オングストローム以下であると共
に、蛍光物質の組成式がgMgO・hMgF2・Ge
2:iMn、jCaO・kM1O・TiO2:lPr、
mM223・(P1-nn25:oEu23、M322
S:pEu、M42O:qEu、から選択される少なく
とも一種である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a light emitting device, wherein the light emitting layer is at least a nitride-based compound semiconductor and emits ultraviolet light. And a fluorescent substance that emits fluorescent light. In particular, the light-emitting element has an active layer of an InαGa 1 -αN layer having a double hetero structure and containing an n-type impurity between the n-type nitride-based compound semiconductor layer and the p-type nitride-based compound semiconductor layer, n-type impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3
, The α value of the InαGa 1 -αN layer is larger than 0 and 0.1
Hereinafter, the thickness of the InαGa 1 -αN layer is 100 Å or more and 1000 Å or less, and the composition formula of the fluorescent substance is gMgO.hMgF 2 .Ge.
O 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
It is at least one selected from S: pEu and M4 2 O: qEu.

【0023】但し、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。
However, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05. M1 is Zn, Mg, Sr,
At least one selected from Ba. j + k + 1 = 1,
0 <k ≦ 0.4, 0.00001 ≦ l ≦ 0.2. M2 is at least one selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.001 ≦
o ≦ 0.5. M3 is at least one selected from La, Y, Ga, Sc, and Lu. 0.0005 ≦ p ≦ 0.1.
M4 is at least one selected from La, Y, and Ga.
0.0005 ≦ q ≦ 0.1.

【0024】本発明の請求項5に記載の発光装置は、発
光層が少なくとも窒化物系化合物半導体であり紫外線を
放射する発光素子と、発光素子の紫外発光波長により励
起されて発光波長より長波長の蛍光を発光する蛍光物質
とを有する。特に、発光素子がn型窒化物系化合物半導
体層と、p型窒化物系化合物半導体層との間に、ダブル
へテロ構造となりn型不純物を含むInδGa1-δN層
の活性層を有し、不純物濃度が5×1017/cm3
上、InδGa1-δN層のδ値が0より大きく0.1以
下、InδGa1-δN層の膜厚が100オングストロー
ム以上であると共に、蛍光物質の組成式がgMgO・h
MgF2・GeO2:iMn、jCaO・kM1O・Ti
2:lPr、mM223・(P1-nn25:oEu2
3、M322S:pEu、M42O:qEuから選択さ
れる少なくとも一種である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the light emitting device, the light emitting layer is at least a nitride-based compound semiconductor and emits ultraviolet light, and a light emitting element excited by the ultraviolet light emitting wavelength of the light emitting element has a longer wavelength than the light emitting wavelength. And a fluorescent substance that emits fluorescent light. In particular, the light-emitting element has an active layer of an InδGa 1- δN layer having a double hetero structure and containing an n-type impurity, between the n-type nitride-based compound semiconductor layer and the p-type nitride-based compound semiconductor layer, The impurity concentration is 5 × 10 17 / cm 3 or more, the δ value of the InδGa 1- δN layer is more than 0 and 0.1 or less, the thickness of the InδGa 1- δN layer is 100 Å or more, and the composition formula of the fluorescent substance Is gMgOh
MgF 2 · GeO 2 : iMn, jCaO · kM1O · Ti
O 2 : lPr, mM 2 2 O 3 · (P 1 -nV n ) 2 O 5 : oEu 2
It is at least one selected from O 3 , M3 2 O 2 S: pEu, and M4 2 O: qEu.

【0025】但し、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。
However, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05. M1 is Zn, Mg, Sr,
At least one selected from Ba. j + k + 1 = 1,
0 <k ≦ 0.4, 0.00001 ≦ l ≦ 0.2. M2 is at least one selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.001 ≦
o ≦ 0.5. M3 is at least one selected from La, Y, Ga, Sc, and Lu. 0.0005 ≦ p ≦ 0.1.
M4 is at least one selected from La, Y, and Ga.
0.0005 ≦ q ≦ 0.1.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of various experiments, the present inventors have found that a light-emitting device that converts a light-emitting wavelength from a light-emitting element that emits light with a relatively high light energy by a fluorescent substance has a specific light-emitting element. Further, the present invention has been found that by selecting a specific fluorescent substance, it is possible to prevent a decrease in light efficiency and color shift during high-intensity and long-time use and to emit light with high luminance.

【0027】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。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。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。
In particular, the nitride compound semiconductor used in the light emitting device of the present invention can efficiently emit light from ultraviolet to blue and green (the main peak of the emission wavelength is from 365 nm to 530 nm). However, when viewed from a fluorescent substance, the excitation wavelength range of the excitation light source is extremely narrow as described above, and has a peak. Therefore, in order to improve the luminous intensity and the luminous efficiency of the light emitting device, a combination with the selected specific light emitting element and specific fluorescent material is required.

【0028】即ち、発光装置に用いられる蛍光物質とし
ては、 1.耐光性に優れていることが要求される。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。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。
That is, the fluorescent substance used in the light emitting device includes: Excellent light fastness is required. In particular, a fluorescent substance provided in contact with or in close proximity to a light-emitting element because it is strongly radiated from a minute region such as a light-emitting element can sufficiently withstand a strong irradiation intensity of about 30 to 40 times that of sunlight. There is a need. When the light emitting element emits light in the ultraviolet region, durability against ultraviolet rays is also required.

【0029】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。
2. To be efficiently excited with respect to the emission wavelength from the nitride-based compound semiconductor in order to improve the emission light efficiency.

【0030】3.励起によって効率よく発光可能なこ
と。
3. Be able to emit light efficiently by excitation.

【0031】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。
4. When it is arranged near a light emitting element, it has good temperature characteristics.

【0032】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.発光素子などを損傷しないこと。
5. 5. Have weather resistance according to the usage environment of the light emitting diode. Do not damage the light emitting elements.

【0033】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。
[7] It is required that the color tone has a characteristic that it can be continuously changed by a composition ratio or a mixture ratio of a plurality of fluorescent substances.

【0034】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・bLi2O・Sb23:cMn、dMgO
・eTiO2:fMn、gMgO・hMgF2・Ge
2:iMn、jCaO・kM1O・TiO2:lPr、
mM223・(P1-nn25:oEu23、M322
S:pEu、M42O:qEuから選択される少なくと
も一種を用いる。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。
According to the present invention, assuming that these conditions are satisfied, a nitride compound semiconductor device having a high energy band gap in a light emitting layer as a light emitting device, aMgO.bLi 2 O.Sb 2 O 3 : cMn as a fluorescent material, dMgO
· ETiO 2 : fMn, gMgO · hMgF 2 · Ge
O 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
At least one selected from S: pEu and M4 2 O: qEu is used. As a result, even when the high-energy light emitted from the light-emitting element is irradiated with high luminance for a long time in the vicinity of a long time, a long-wavelength component that is a red-based light-emitting wavelength component in which the color shift of the emission color and the decrease in emission luminance are extremely small. Can be obtained as a light emitting device having high luminance.

【0035】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。チップタイプLEDの筐体2
04内に窒化ガリウム系半導体を用いたLEDチップ2
02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。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。5MgO・3Li2
・Sb25としてMg5Li6Sb213: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。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。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。以
下、本発明の構成部材について詳述する。
FIG. 2 shows a chip type LED as an example of a specific light emitting device. Chip type LED housing 2
LED chip 2 using gallium nitride based semiconductor in 04
02 is fixed by die bonding using an epoxy resin or the like. A gold wire as the conductive wire 203 is electrically connected to each electrode of the LED chip 202 and each electrode 205 provided on the housing. 5MgO.3Li 2 O
・ Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : Mn mixed and dispersed in epoxy resin as Sb 2 O 5 is uniformly filled and cured as a mold member 201 for protecting LED chips, conductive wires and the like from external stress and the like. Let it form. By supplying power to such a light emitting diode, an LED
The chip 202 is caused to emit light. The light emitting device can emit light emitted from a fluorescent substance excited by light emitted from the LED chip 202 or mixed light of light emitted from the fluorescent substance and light emitted from the LED chip 202. Hereinafter, the constituent members of the present invention will be described in detail.

【0036】(蛍光物質)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。具体的な蛍光物質としては、aMgO・bLi2
・Sb23:cMn、dMgO・eTiO2:fMn、
gMgO・hMgF2・GeO2:iMn、jCaO・k
M1O・TiO 2:lPr、mM223・(P1-nn2
5:oEu23、M322S:pEu、M42O:qE
uから選択される少なくとも一種である。
(Fluorescent substance) The fluorescent substance used in the present invention
The light-emitting element is excited by the emission wavelength of the light-emitting element
A fluorescent substance that emits light at a wavelength longer than the excitation wavelength
U. Specific fluorescent substances include aMgO.bLiTwoO
・ SbTwoOThree: CMn, dMgO.eTiOTwo: FMn,
gMgO ・ hMgFTwo・ GeOTwo: IMn, jCaO · k
M1O ・ TiO Two: LPr, mM2TwoOThree・ (P1-nVn)Two
OFive: OEuTwoOThree, M3TwoOTwoS: pEu, M4TwoO: qE
at least one selected from u.

【0037】(但し、2≦a≦6、2≦b≦4、0.0
01≦c≦0.05、1≦d≦3、1≦e≦2、0.0
01≦f≦0.05、2.5≦g≦4.0、0≦h≦
1、0.003≦i≦0.05。M1はZn、Mg、S
r、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。M
2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、0.00
1≦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質を励起する励起波長
を紫外域にする。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。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。
(However, 2 ≦ a ≦ 6, 2 ≦ b ≦ 4, 0.0
01 ≦ c ≦ 0.05, 1 ≦ d ≦ 3, 1 ≦ e ≦ 2, 0.0
01 ≦ f ≦ 0.05, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦
1, 0.003 ≦ i ≦ 0.05. M1 is Zn, Mg, S
at least one selected from r and Ba. j + k + 1 =
1, 0 <k ≦ 0.4, 0.00001 ≦ l ≦ 0.2. M
2 is at least one selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.00
1 ≦ o ≦ 0.5. M3 is at least one selected from La, Y, Ga, Sc, and Lu. 0.0005 ≦ p ≦ 0.
One. M4 is at least one selected from La, Y, and Ga
seed. 0.0005 ≦ q ≦ 0.1. In order to emit only visible light from the fluorescent substance to the outside, the excitation wavelength emitted from the nitride-based compound semiconductor to excite the fluorescent substance is set in the ultraviolet range. Alternatively, substantially all of the excitation wavelength emitted by the light emitting element is converted by the fluorescent substance. Moreover,
The light emitted from the light emitting element and not converted by the fluorescent substance is absorbed by a pigment or the like, so that only visible light from the fluorescent substance can be emitted to the outside.

【0038】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。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。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。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。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。
On the other hand, when both the visible light emission wavelength emitted from the light emitting element and the fluorescence from the fluorescent substance are emitted to the outside,
It is necessary that the visible light emission wavelength from the light emitting element and the fluorescence from the fluorescent substance pass through the mold member or the like outside the light emitting device. Therefore, a light-emitting device in which a light-emitting element is confined in a layer of a fluorescent substance in which a fluorescent substance is formed by a sputtering method or the like and one or two or more openings through which light from the light-emitting element is transmitted in the fluorescent substance layer may be provided. . Further, the fluorescent material layer is formed thin enough to transmit light from the light emitting element. Similarly, a fluorescent substance powder may be contained in a resin or glass so as to be thin enough to transmit light from the light emitting element. By variously adjusting the ratio of the fluorescent substance to the resin, the application and the filling amount, and selecting the emission wavelength of the light emitting element, any color tone including a red emission wavelength can be provided.

【0039】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。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。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。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。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。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。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。
The distribution of the content of the fluorescent substance may affect the color mixing property and the durability in some cases. That is, when the distribution concentration of the fluorescent substance is high from the surface of the coating portion or the mold member containing the fluorescent substance toward the light emitting element, the fluorescent substance is less susceptible to external force and moisture from the external environment, and the external force and moisture It is easy to suppress the deterioration due to. On the other hand, when the content distribution of the fluorescent substance is increased from the light emitting element toward the mold member surface side, the distribution concentration is easily affected by moisture and the like from the external environment, but the influence of heat generation and irradiation intensity from the light emitting element is reduced. be able to. Such a distribution of the fluorescent substance can be variously formed by adjusting the member containing the fluorescent substance, the forming temperature, the viscosity, the shape, the particle size, the particle size distribution, and the like of the fluorescent substance. Therefore, the distribution concentration of the fluorescent substance can be variously selected depending on the use conditions and the like. For the purpose of suppressing and controlling such distribution with good dispersibility, it is preferable that the average particle size of the fluorescent substance is 0.2 μm to 0.7 μm. Further, the particle size distribution is preferably 0.2 <log sigma <0.45.

【0040】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)=3
W・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。
The fluorescent substance of the present invention is particularly arranged in contact with or in close proximity to the light emitting element and has an irradiance (Ee) = 3.
It can be a light emitting device having sufficient light resistance in high efficiency W · cm -2 or more 10 W · cm -2 or less.

【0041】(aMgO・bLi2O・Sb23:cMn
蛍光物質の生成法)aMgO・bLi2O・Sb23
cMn蛍光物質の生成方法例としては、MgCO3、L
2CO3、Sb23、MnCO3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。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。坩堝を1250から1
400℃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。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Mg5
Li6Sb213:Mn蛍光物質を形成させることができ
る。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。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。
(AMgO.bLi 2 O.Sb 2 O 3 : cMn
Fluorescence Generation of substance) aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3:
Examples of the method for producing the cMn fluorescent substance include MgCO 3 , L
i 2 CO 3 , Sb 2 O 3 , and MnCO 3 are used as raw materials at a molar ratio of 5: 3: 1: 0.001 to 0.05, respectively. The respective oxides are sufficiently mixed using a ball mill or the like and packed in an alumina crucible or the like. Crucible from 1250 to 1
It was fired in air at 400 ° C. for about 2 hours, and further fired in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours or more to obtain a fired product. Washed calcined product is ball in methanol, separated, dried, Mg 5 used in the present invention through the last sieve
A Li 6 Sb 2 O 13 : Mn phosphor can be formed. In particular, in order to emit light with high luminance, 2 ≦ a ≦ 6,
It is preferable that 2 ≦ b ≦ 4 and 0.001 ≦ c ≦ 0.05. This fluorescent substance is easily excited by visible light on the short wavelength side which is the emission wavelength from the light emitting element of the present invention.

【0042】(dMgO・eTiO2:fMn蛍光物質
の生成法)dMgO・eTiO2:fMn蛍光物質の生
成方法例としては、MgCO3、TiO2、MnCO3
原料としてそれぞれ2:1:0.001〜0.05のモ
ル比で使用する。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。坩堝を1
250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。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蛍光物質を形成させることがで
きる。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。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。
(Method for producing dMgO.eTiO 2 : fMn fluorescent substance) As an example of the method for producing the dMgO.eTiO 2 : fMn fluorescent substance, MgCO 3 , TiO 2 , and MnCO 3 are used as raw materials at 2: 1: 0.001 respectively. Used in a molar ratio of 0.050.05. The respective oxides are sufficiently mixed using a ball mill or the like and packed in an alumina crucible or the like. 1 crucible
It is fired in air at a temperature of 250 to 1400 ° C. for about 2 hours, and further fired in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours or more to obtain a fired product. The calcined product can be ball-milled in methanol, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form the Mg 2 TiO 4 : Mn phosphor used in the present invention. In particular, in order to emit light with high luminance, 1 ≦ d ≦
It is preferred that 3, 1 ≦ e ≦ 2 and 0.001 ≦ f ≦ 0.05. This fluorescent substance is also easily excited by visible light on the short wavelength side which is the emission wavelength from the light emitting element of the present invention.

【0043】(gMgO・hMgF2・GeO2:iMn
蛍光物質の生成法)gMgO・hMgF2・GeO2:i
Mn蛍光物質の生成方法例としては、MgCO3、Ge
2、MnCO3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。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。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。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・0.5MgF2・Ge
2:Mn蛍光物質を形成させることができる。この蛍
光物質のピーク波長は、658nmである。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。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。
[0043] (gMgO · hMgF 2 · GeO 2 : iMn
Method for producing fluorescent substance) gMgO.hMgF 2 .GeO 2 : i
Examples of the method of producing the Mn fluorescent material include MgCO 3 , Ge
Using O 2 and MnCO 3 as raw materials, respectively, 3.5: 0.5:
1: Used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. The respective oxides are sufficiently mixed using a ball mill or the like and packed in an alumina crucible or the like. The crucible is fired in the air at a temperature of 1100 to 1250 ° C., and further fired in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours or more to obtain a fired product. Washed calcined product is ball in water, separation, drying, finally used in the present invention through a sieve to 3.5MgO · 0.5MgF 2 · Ge
O 2 : Mn phosphor can be formed. The peak wavelength of this fluorescent substance is 658 nm. In particular, in order to emit light with high luminance, 2.5 ≦ g ≦ 4.0 and 0 ≦ h
It is preferable that ≦ 1, 0.003 ≦ i ≦ 0.05. This fluorescent substance is easily excited in the visible light and ultraviolet regions on the short wavelength side from the light emitting device of the present invention.

【0044】(jCaO・kM1O・TiO2:lPr
蛍光物質の生成法)jCaO・kM1O・TiO2:l
Pr蛍光物質の生成法としては、CaCO3、TiO2
Pr611、H3BO3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。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CaTiO3:Pr蛍光物質を形成させること
ができる。この蛍光物質のピーク波長は614nmであ
る。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。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。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。
(JCaO · kM1O · TiO 2 : lPr
Method for producing fluorescent substance) jCaO · kM1O · TiO 2 : l
As a method for producing the Pr fluorescent substance, CaCO 3 , TiO 2 ,
Pr 6 O 11 and H 3 BO 3 are mixed in a ball mill and fired at 1200 to 1400 ° C. for about 2 hours in the air. The calcined product may be pulverized, washed, separated and dried, and finally passed through a sieve to form the CaTiO 3 : Pr phosphor used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance is 614 nm. M1 is at least one selected from Zn, Mg, Sr, and Ba, and any element can emit light in the same manner. In order to emit light with high brightness,
j + k + 1 = 1, 0 <k ≦ 0.4, 0.00001 ≦ l
The range of ≦ 0.2 is preferred. This fluorescent substance emits light by being suitably excited in the ultraviolet region from the light emitting device of the present invention.

【0045】(mM223・(P1-nn25:oEu
23蛍光物質の生成法)mM223・(P1-nn
25:oEu23蛍光物質の生成法としては、Y23
Eu23、(NH42HPO4、V25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。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)O4:Eu蛍光物質を形成
させることができる。この蛍光物質のピーク波長は62
0nmである。なお、M2はY、La、Sc、Lu、G
d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。また、高輝度に発光さ
せるためには0.5≦m≦1.5、0<n≦1、0.0
01≦o≦0.5の範囲が好ましい。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。
(MM 2 O 3. (P 1 -nV n ) 2 O 5 : oEu
Method for producing 2 O 3 fluorescent substance) mM 2 2 O 3 · (P 1-n V n )
As a method for producing 2 O 5 : oEu 2 O 3 fluorescent substance, Y 2 O 3 ,
Eu 2 O 3 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , and V 2 O 5 were mixed in a ball mill and packed in an alumina crucible.
Bake in air for about an hour. The calcined product is ball-milled in water, pulverized, washed, separated and dried, and finally passed through a sieve to form the Y (PV) O 4 : Eu phosphor used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance is 62
0 nm. M2 is Y, La, Sc, Lu, G
At least one element selected from d, and any element can emit light similarly. Further, in order to emit light with high luminance, 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.0
The range of 01 ≦ o ≦ 0.5 is preferable. This fluorescent substance emits light by being suitably excited in the ultraviolet region from the light emitting device of the present invention.

【0046】(M322S:pEu蛍光物質の生成法)
M322S:pEu蛍光物質の生成法例としては、Y2
3とEu23を塩酸で溶解後、硝酸塩として共沈させ
る。この時のEu23量は0.1から20mol%が好
ましい。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。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100
0℃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。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Y22S:Eu蛍光
物質を形成させることができる。この蛍光物質のピーク
波長は627nmである。なお、M3はY、La、G
a、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。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。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。
(Method for producing M3 2 O 2 S: pEu fluorescent substance)
An example of a method for producing the M3 2 O 2 S: pEu fluorescent substance is Y 2
O 3 and Eu 2 O 3 are dissolved in hydrochloric acid and coprecipitated as nitrates. At this time, the amount of Eu 2 O 3 is preferably 0.1 to 20 mol%. The precipitate is calcined at 800 to 1000 ° C. in air to form an oxide. The obtained oxide is mixed with sulfur, sodium carbonate and flux, and placed in an alumina crucible.
It is fired at a temperature of 0 ° C. to 1200 ° C. for 2 to 3 hours to obtain a fired product. The fired product can be pulverized, washed, separated and dried, and finally passed through a sieve to form the Y 2 O 2 S: Eu phosphor used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance is 627 nm. M3 is Y, La, G
It is at least one selected from a, Sc, and Lu, and any element can emit light in the same manner. Further, in order to emit light with high luminance, the range of 0.0005 ≦ p ≦ 0.1 is preferable. This fluorescent substance emits light by being suitably excited in the ultraviolet region from the light emitting device of the present invention.

【0047】(M42O:qEu蛍光物質の生成法)M
2O:qEu蛍光物質の生成法例としては、Y23
Eu23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。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。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Y23:Eu蛍光物質を
形成させることができる。この蛍光物質のピーク波長は
611nmである。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。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。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。
(Method for producing M4 2 O: qEu fluorescent substance) M
As an example of the method of producing the 4 2 O: qEu fluorescent substance, boron is added as a flux to Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 and dry-mixed for 3 hours. The mixed raw material is fired in air at 1200 ° C. to 1600 ° C. for about 6 hours to obtain a fired product. The baked product is dispersed by milling in a wet system, and the Y 2 O 3 : Eu phosphor used in the present invention can be formed through washing, dispersion, drying, and dry sieving. The peak wavelength of this fluorescent substance is 611 nm. M4 is at least one selected from Y, La, and Ga, and any element can emit light in the same manner. Further, in order to emit light with high luminance, the range of 0.0005 ≦ q ≦ 0.1 is preferable. This fluorescent substance emits light by being suitably excited in the ultraviolet region from the light emitting device of the present invention.

【0048】(本発明の蛍光物質と共に用いられるその
他の蛍光物質)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。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。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。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。
(Other Fluorescent Substances Used with the Fluorescent Substance of the Present Invention) The fluorescent substances used in the present invention include those capable of efficiently emitting light by ultraviolet rays and those capable of emitting light efficiently on the long wavelength side of visible light. Therefore, it can be used as a light-emitting device using a nitride-based compound semiconductor capable of emitting a red light-emitting component when excited by an excitation wavelength from a light-emitting element. In addition to the fluorescent substance of the present invention, it is also possible to add a fluorescent substance which has the same characteristics as the present invention, such as light resistance, and which can be excited by the emission wavelength from the light emitting element and emit light of another wavelength different from the present invention. By including a plurality of fluorescent substances, it is possible to increase the RGB wavelength components of light from the light emitting device and to emit various luminescent colors including a red luminescent wavelength.

【0049】本発明の蛍光物質に加えて比較的短波長側
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。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。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。
In addition to the fluorescent substance of the present invention, a fluorescent substance capable of efficiently emitting visible light of a relatively short wavelength side includes an yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance activated with cerium. The yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent material activated with cerium emits yellow light by receiving blue light having a short wavelength of visible light while having the same light resistance as the fluorescent material used in the present invention. . A mixture of blue from the nitride-based compound semiconductor and yellow of the yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent material activated with cerium enables light emission, high luminance and high color rendering white light emission. it can.

【0050】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。具体的には、(Re1-x
X3(Al1-y-zInyGaz512: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。
The yttrium-aluminum-garnet fluorescent material activated with cerium includes various replaceable materials. Specifically, (Re 1-x S
m X) 3 (Al 1- yz In y Ga z) 5 O 12: Ce ( provided that 0
≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ y + z ≦ 1,
Re is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La. )).

【0051】(Re1-xSmX3(Al1-y-zIny
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。また、発光ピークも530n
m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。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。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。
(Re 1-x Sm X ) 3 (Al 1-yz In y G
a z ) 5 O 12 : Ce has a garnet structure and thus is resistant to heat, light and moisture, and can have an excitation spectrum peak near 450 nm. The emission peak is 530n.
A broad emission spectrum near m can be obtained. In addition, the emission wavelength shifts to a short wavelength by substituting a part of the Al in the composition with Ga, and the emission wavelength shifts to a long wavelength by substituting a part of the Y in the composition with Gd. By changing the composition in this way, the emission color can be adjusted to some extent continuously.

【0052】また、窒化物系化合物半導体を用いたLE
D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。
In addition, LE using nitride-based compound semiconductor
The light efficiency can be further improved by having a D chip and a fluorescent material containing a rare earth element samarium (Sm) in a yttrium aluminum garnet fluorescent material (YAG) activated with cerium.

【0053】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。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。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。
Such fluorescent substances include Y, Gd, Ce,
An oxide or a compound which easily becomes an oxide at a high temperature is used as a raw material of Sm, La, Al and Ga, and these are sufficiently mixed in a stoichiometric ratio to obtain a raw material. Or Y, Gd,
A co-precipitated oxide obtained by calcining a solution obtained by dissolving a rare earth element of Ce, La, and Sm in an acid at a stoichiometric ratio with oxalic acid, and aluminum oxide and gallium oxide are mixed and mixed. Get the raw materials. An appropriate amount of a fluoride such as ammonium fluoride is mixed into the crucible as a flux, and the mixture is baked in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C for 2 to 5 hours to obtain a baked product. It can be obtained by ball milling, washing, separating, drying and finally passing through a sieve.

【0054】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。
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。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。
The yttrium / aluminum / garnet-based fluorescent material activated with cerium shifts the emission wavelength to the longer wavelength side by replacing yttrium with gadolinium, but the brightness decreases rapidly when the replacement amount is increased.
Therefore, by using the fluorescent substance of the present invention in addition to the yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance activated with cerium, it is possible to obtain a white substance or the like containing a more reddish light-emitting component with high luminance. Similarly, by adjusting the mixing ratio of the fluorescent substance, it is possible to emit light of pink color or the like.

【0055】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。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。具体的には、青色が発光可能な蛍光物質としてSr
227:Eu、Sr5(PO43Cl:Eu、(SrC
aBa)3(PO46Cl:Eu、BaMg2Al
1627:Eu、SrO・P25・B25:Eu、(Ba
Ca)5(PO43Cl:Euなどが好適に挙げられ
る。緑色が発光可能な蛍光物質としてZnSiO4:M
n、Zn2SiO4:Mn、LaPO4:Tb、SrAl2
4:Euなどが好適に挙げられる。白色が発光可能な
蛍光物質としてYVO4:Dyなどが好適に挙げられ
る。
Also, the light emitted from the nitride-based compound semiconductor is
When the emission wavelength is in the ultraviolet range, the fluorescent substance of the present invention
Adds a fluorescent substance that can emit blue or green light in response to ultraviolet light
It is also possible to obtain an arbitrary luminescent color such as white. Fluorescent material
The desired color can be obtained by the mixing amount of
You. Specifically, Sr is used as a fluorescent substance capable of emitting blue light.
TwoPTwoO7: Eu, SrFive(POFour)ThreeCl: Eu, (SrC
aBa)Three(POFour)6Cl: Eu, BaMgTwoAl
16O27: Eu, SrO ・ PTwoOFive・ BTwoOFive: Eu, (Ba
Ca)Five(POFour)ThreeCl: Eu and the like are preferred.
You. ZnSiO as a fluorescent substance capable of emitting green lightFour: M
n, ZnTwoSiOFour: Mn, LaPOFour: Tb, SrAlTwo
OFour: Eu and the like are preferable. Can emit white light
YVO as fluorescent substanceFour: Dy and the like are preferred.
You.

【0056】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。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。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。
When a plurality of types of fluorescent materials are used, a plurality of fluorescent materials are contained in a light-transmitting inorganic member such as glass or a light-transmitting organic member such as a resin which is a coating part and / or a mold member. It may be formed by mixing,
It may be formed as a multilayer film for each fluorescent substance. Further, a fluorescent substance is applied to an inner wall and / or an outer wall of a transparent inorganic member, such as glass, together with a binder. After the coating, the fluorescent substance from which the binder has been removed by incineration of the binder may be irradiated with an excitation wavelength from the light emitting element to emit light.

【0057】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。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。
As described above, by using another fluorescent substance, it is possible to arbitrarily change the color rendering of light emitted from the light emitting device. In addition, since light emission including RGB components is possible, it can be used as a backlight for a full-color display device or a full-color liquid crystal display device through a color filter.

【0058】(発光素子102、202、302、80
2)本発明に用いられる発光素子とは、aMgO・bL
2O・Sb23:cMn、dMgO・eTiO2:fM
n、gMgO・hMgF2・GeO2:iMn、jCaO
・kM1O・TiO2:lPr、mM223・(P1-n
n25:oEu23、M322S:pEu、M42O:
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。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。窒化物系化合
物半導体としては、InαAlβGa1-α-βN(但
し、0≦α、0≦β、α+β≦1)を発光層として形成
させてある。半導体の構造としては、MIS接合、PI
N接合やPN接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あ
るいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層
の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択するこ
とができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄
膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造と
することもできる。
(Light emitting elements 102, 202, 302, 80)
2) The light emitting element used in the present invention is aMgO.bL
i 2 O · Sb 2 O 3 : cMn, dMgO · eTiO 2: fM
n, 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:
A nitride-based compound semiconductor that can efficiently excite at least one kind of fluorescent substance selected from qEu is exemplified. The light-emitting element has a nitride-based compound semiconductor formed on a substrate by MOCVD, HVPE, or the like. As the nitride-based compound semiconductor, InαAlβGa 1- βN (where 0 ≦ α, 0 ≦ β, α + β ≦ 1) is formed as a light emitting layer. Semiconductor structures include MIS junction, PI
Examples include a homostructure having an N junction or a PN junction, a heterostructure, or a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal thereof. Also, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed as a thin film in which a quantum effect occurs can be used.

【0059】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(MgA124)のような絶縁
性の基板の他、SiC(6H、4H、3Cを含む)、S
i、ZnO、GaAs、GaN結晶等の材料を用いるこ
とができる。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。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。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。
[0059] In addition to the substrate to form a nitride compound semiconductor is sapphire C plane, sapphire having the principal R-plane, A plane, other, other insulating substrate such as spinel (MgA1 2 O 4) , SiC (including 6H, 4H, 3C), S
Materials such as i, ZnO, GaAs, and GaN crystal can be used. In order to relatively easily form a nitride-based compound semiconductor having good crystallinity, it is preferable to use a sapphire substrate (C-plane), and to form a buffer layer to correct lattice mismatch with the sapphire substrate. desirable. The buffer layer can be formed of aluminum nitride, gallium nitride, or the like formed at a low temperature. Further, the buffer layer may be formed of two or more layers in order to influence the crystallinity of the nitride-based compound semiconductor formed thereon.

【0060】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。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。
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。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。
In this case, a low-temperature growth buffer layer can be formed on the sapphire substrate, and a second buffer layer can be formed thereon. The second buffer layer grown in contact with the low-temperature growth buffer layer is preferably made of an undoped nitride-based compound semiconductor, particularly preferably undoped GaN.
When undoped GaN is used, the crystallinity of a nitride-based compound semiconductor doped with an n-type impurity to be grown thereon can be further improved. It is desirable that the second buffer layer be grown to a thickness of 100 Å or more and 10 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less.

【0061】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AlvGa1-vN(0≦
v≦0.5)とすることが好ましい。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。そのため、
結晶成長自体が困難になる傾向にある。また膜厚は10
μm以下に調整することがより好ましい。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。
In the case where the second buffer layer is not a clad layer but an underlayer for producing a GaN substrate,
Al v Ga 1-v N (0 ≦
v ≦ 0.5). If the v value of the Al mixed crystal ratio exceeds 0.5, cracks tend to occur in the crystals themselves rather than crystal defects. for that reason,
The crystal growth itself tends to be difficult. The film thickness is 10
It is more preferable to adjust it to not more than μm. Further, the second buffer layer may be doped with n-type impurities such as Si and Ge.

【0062】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 an example of a light emitting device having a pn junction using a nitride-based compound semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride and a first contact layer formed of n-type aluminum gallium nitride on a buffer layer 1 cladding layer, indium nitride doped with p-type impurities such as Zn.
A structure in which an active layer formed of gallium, a second cladding layer formed of p-type aluminum-gallium nitride, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride can be sequentially stacked.

【0063】窒化ガリウム系半導体は、不純物をドープ
しない状態でn型導電性を示す。発光効率を向上させる
など所望のn型窒化ガリウム半導体を形成させる場合
は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C
等を適宜導入することが好ましい。一方、P型窒化ガリ
ウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドである
Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせ
る。窒化ガリウム系化合物半導体は、p型ドーパントを
ドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント
導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照
射等によりアニールすることでp型化させることが好ま
しい。
The gallium nitride-based semiconductor exhibits n-type conductivity without being doped with impurities. When a desired n-type gallium nitride semiconductor is formed, for example, to improve luminous efficiency, Si, Ge, Se, Te, C
It is preferable to introduce such as appropriate. On the other hand, in the case of forming a P-type gallium nitride semiconductor, P-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since gallium nitride-based compound semiconductors are difficult to become p-type only by doping with a p-type dopant, it is preferable to make the g-type compound semiconductor p-type by introducing a p-type dopant and then annealing by heating in a furnace, low-speed electron beam irradiation, plasma irradiation, or the like. .

【0064】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5×1017/cm3未満の窒化インジウム・
ガリウム(InαGa1-αN)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。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。
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。
In particular, when light is emitted in the ultraviolet region from about 365 nm to 400 nm or less, a double hetero structure is formed between the n-type gallium nitride and the p-type gallium nitride so that the n-type impurity concentration is 5 × 10 17 / g. Indium nitride less than cm 3
Gallium (InαGa 1 -αN) having a thickness of 100
Angstroms or more and 1000 Angstroms or less,
When the value α of In is more than 0 and 0.1 or less, light can be emitted with high efficiency. The n-type impurity is Si,
At least one selected from S, Ge, and Se.
The thickness is preferably 100 Å or more and 1000 Å or less, more preferably 200 Å or less.
Angstrom or more, 800 angstrom or less,
Most preferably, it is not less than 250 angstroms and not more than 700 angstroms.

【0065】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5×1017/cm3以上の窒化インジウム・ガリウ
ム(InδGa1-δN)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。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。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。
Similarly, a double heterostructure is formed between the n-type gallium nitride and the p-type gallium nitride to form an indium gallium nitride (InδGa 1 -δN) having an n-type impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3 or more. ), It is possible to emit light with high efficiency in the ultraviolet region from about 365 nm to 400 nm by setting the film thickness to 100 angstroms or more and the value of In more than 0 and 0.1 or less. Note that the n-type impurity is at least one selected from Si, S, Ge, and Se. The thickness is preferably 100 angstroms or more, more preferably 200 angstroms or more.

【0066】紫外域に高出力を有する発光素子としてG
aNとすると、およそ365nmの発光を得ることがで
きる。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。これは、AlG
aN、InAlNの結晶性によると推測される。AlG
aN、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。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。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。従っ
て、InαGa1-αN、InδGa1-δN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。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。
As a light emitting element having a high output in the ultraviolet region, G
Assuming aN, light emission of about 365 nm can be obtained. However, the output is very low and if Al is included, the output tends to further decrease. This is AlG
It is presumed to be due to the crystallinity of aN and InAlN. AlG
When the active layer is made of aN, InAlN, or the like, it is necessary to form a clad layer having a high Al mixed crystal ratio due to the band gap energy. Since a clad layer having a high Al mixed crystal ratio tends to be difficult to obtain a material having good crystallinity, the life of the light emitting element tends to be shortened when a nitride-based compound semiconductor containing Al is used as an active layer. However, in the light emitting element that emits high output in the ultraviolet region, the output of the light emitting element is dramatically improved only by adding a small amount of In to the GaN active layer. Then, the output is improved 10 times or more as compared with GaN. Therefore, both the α and δ values of InαGa 1 -αN and InδGa 1 -δN are adjusted to 0.1 or less, preferably 0.05 or less, more preferably 0.02 or less, and most preferably 0.01 or less. Here, InGaN does not include Al at all but also includes Al at an impurity level (for example, a state where the Al content is smaller than that of In) caused by diffusion or the like.

【0067】さらに、本発明に利用される発光素子は、
InαGa1-αN、InδGa1-δNを含有する活性層
に接して、AlXGa1-XN(0<X≦0.4)である窒
化物系化合物半導体を有しても良い。このAlXGa1-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。
このようなAlXGa1-XN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。
Further, the light emitting device used in the present invention is:
A nitride-based compound semiconductor of Al x Ga 1 -xN (0 <X ≦ 0.4) may be provided in contact with the active layer containing InαGa 1 -αN and InδGa 1 -δN. This Al X Ga 1-X
The N layer only needs to be in contact with one of the two main surfaces of the active layer, and does not necessarily have to be in contact with both.
The X value of such Al X Ga 1-X N is preferably in the range of 0 <X ≦ 0.4, more preferably in the range of 0 <X ≦ 0.2,
The range of 0 <X ≦ 0.1 is most preferable.

【0068】0.4よりも大きいとAlXGa1-XN層中
にクラックが入りやすい傾向にある。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。AlXGa1-XN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。0.5μm
を越えるとAl混晶比を少なくしても、AlXGa1-X
中にクラックが入りやすくなる傾向にあるからである。
If it is larger than 0.4, cracks tend to be easily formed in the Al x Ga 1 -xN layer. When a crack is formed, it tends to be difficult to form an element structure by laminating another semiconductor thereon. The film thickness of Al x Ga 1 -xN is 0.3.
The film is formed to a thickness of 5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less, and most preferably 0.1 μm or less. 0.5 μm
Is exceeded, the Al x Ga 1 -xN
This is because cracks tend to be easily formed in the inside.

【0069】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。n層側のAlXGa1-XN層を薄く
した方が出力が向上しやすい傾向にあった。なおn層
側、p層側のAlXGa1-XN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。
When a nitride-based compound semiconductor layer having an Al mixed crystal ratio in a specific range is formed in contact with both principal surfaces of the active layer, the thicknesses of the nitride-based compound semiconductor layers are different from each other. Is desirable. The output tended to be improved when the Al x Ga 1 -xN layer on the n-layer side was made thinner. The Al x Ga 1 -xN nitride compound semiconductors on the n-layer side and the p-layer side may have different Al mixed crystal ratios.

【0070】さらにまた、AlXGa1-XN(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InsGa1-sN(0≦s<0.1、j>
s、m>s)若しくはAltGa1-tN(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。この窒化物系半導体はGaNが好適に用いられる。
なお、AlXGa1-XN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。In
sGa1-sN、若しくはAltGa1-tN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10μ
m以下、さらに好ましくは8μm以下に調整する。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1μ
m以下の膜厚で形成する。なお、InsGa1 -sN、若し
くはAltGa1-tNは同一導電側の層に複数あっても良
い。
Further, AlXGa1-XN (0 <X ≦
0.4) from the active layer rather than the nitride-based compound semiconductor
In the remote positionsGa1-sN (0 ≦ s <0.1, j>
s, m> s) or AltGa1-tN (0 <t ≦ 0.
4) It can also have a nitride-based compound semiconductor
You. GaN is preferably used for this nitride-based semiconductor.
In addition, AlXGa1-XSame as N nitride compound semiconductor layer
If it is formed in either the n-layer or the p-layer
Good, it is not always necessary to form both. In
sGa1-sN or AltGa1-tThe thickness of N is particularly limited
However, when forming on the n-layer side, 10 μm
m, more preferably 8 μm or less. one
On the other hand, when it is formed on the p layer side, it is formed thinner than on the n layer side.
Preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm
m or less. In addition, InsGa1 -sN, young
Kuha AltGa1-tN may be plural in the same conductive layer
No.

【0071】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AluGa1-uN(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。AluGa1-uN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。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。このAluGa1-uNは同じく同一導電側
の層に複数あっても良い。
Further, at least one of the n-layer side and the p-layer side, a GaN layer having a small band gap energy and Al u Ga 1-u N (0
It may have a nitride-based semiconductor layer having a superlattice structure in which <u ≦ 1) layers are stacked. 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. Preferably, it is formed at a position away from the active layer and formed as a cladding layer for confining carriers or a contact layer for forming an electrode. A plurality of Al u Ga 1-u N may be present in the same conductive layer.

【0072】超格子構造とする場合、GaN層及びAl
uGa1-uN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。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。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。AluGa1-uN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。これはAluGa1-uN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。さらに、A
uGa1-uNとGaNとは同一温度で成長できるため、
超格子としやすい。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、AluGa1-uNとGaNと
で超格子層を作る場合に比較して難しい。
In the case of a super lattice structure, a GaN layer and an Al
u Ga 1-u film thickness of the N layer is 100 angstroms or less, more preferably 70 angstroms or less, and most preferably adjusted to below 50 Angstroms. If the thickness is more than 100 Å, the thickness of each semiconductor layer constituting the superlattice layer exceeds the elastic strain limit, and a minute crack or crystal defect tends to easily enter the film. The lower limit of the film thickness is not particularly limited as long as it is 1 atom or more. 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. This is because the Al u Ga 1-u N layer is grown with a thickness equal to or less than the elastic critical thickness. Furthermore, A
since it grow at the same temperature and l u Ga 1-u N and GaN,
Easy to super lattice. 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.

【0073】GaN層及びAluGa1-uN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。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。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 a superlattice layer having a GaN layer and an Al u Ga 1-u N layer forms a cladding layer as an optical confinement layer and a carrier confinement layer, nitriding having a larger band gap energy than the well layer of the active layer is performed. Compound semiconductors need to be grown. The nitride-based compound semiconductor layer having a large band gap energy is a nitride-based compound semiconductor having a high mixed crystal ratio of Al. When a nitride-based compound semiconductor having a high mixed crystal ratio of Al is grown as a thick film, cracks are easily formed and crystal growth is very difficult.

【0074】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。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。
However, when the superlattice layer is used, even if the single layer constituting the superlattice layer is a layer having a somewhat higher Al mixed crystal ratio,
Since the film is grown with a thickness less than the elastic critical thickness, cracks are unlikely to occur. Therefore, a layer having a high Al mixed crystal ratio can be grown with good crystallinity, so that the effects of light confinement and carrier confinement can be enhanced, and the threshold voltage can be reduced for LDs and Vf (forward voltage) for LEDs.

【0075】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、AluGa1-u
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。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。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。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。そのため閾
値電圧、Vfが低下すると推察される。
Further, the superlattice layer is doped with an impurity that determines the conductivity type of the superlattice layer, and Al u Ga 1 -uN
The layer and the GaN layer can be modulation doping with different n-type impurity concentrations. For example, the threshold voltage, Vf, and the like can be reduced by lowering the n-type impurity concentration of one layer, preferably in a state in which the impurity is not doped (undoped), and doping the other layer at a high concentration. This is because the presence of a layer with a low impurity concentration in the superlattice layer increases the mobility of that layer, and the presence of a layer with a high impurity concentration at the same time allows the superlattice to remain at a high carrier concentration. This is because a layer can be formed. A layer having a high carrier concentration and a high mobility is formed by the simultaneous existence of a layer having a low impurity concentration and a high mobility and a layer having a high impurity concentration and a high carrier concentration. Therefore, it is assumed that the threshold voltage and Vf decrease.

【0076】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。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。
When a nitride-based compound semiconductor having a large band gap energy is doped with an impurity at a high concentration, a two-dimensional electron gas is generated between the high impurity concentration layer and the low impurity concentration layer by the modulation doping. It is assumed that the resistivity decreases due to the effect of the two-dimensional electron gas. For example, n
In a superlattice layer in which a nitride-based compound semiconductor with a large band gap doped with a p-type impurity and an undoped nitride-based compound semiconductor with a small band gap are stacked, n
At the heterojunction interface between the layer to which the p-type impurity is added and the undoped layer, the barrier layer side is depleted, and electrons (two-dimensional electron gas) accumulate at the interface near the thickness on the layer side having a small band gap.

【0077】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。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。またp層の場
合、AlGaNはGaNに比較して抵抗率が高い。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。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。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。
Since the two-dimensional electron gas is formed on the side having the smaller band gap, the electrons are not scattered by impurities when traveling, so that the mobility of the electrons in the superlattice increases and the resistivity decreases. It is inferred that the p-side modulation dope is also affected by the two-dimensional hole gas. In the case of a p-layer, AlGaN has a higher resistivity than GaN. Therefore, the doping of p-type impurities into AlGaN in a larger amount lowers the resistivity, so that the substantial resistivity of the superlattice layer decreases. Therefore, when a light emitting device is manufactured, the threshold value tends to decrease. It is inferred. In addition, ohmic contact with the electrode is easily obtained by lowering the resistivity. Further, the series resistance in the film is reduced, and a light-emitting element having a low threshold voltage and low Vf can be obtained.

【0078】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。例えばA
uGa1-uN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、AluGa1-uN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。一
方、GaN層のアクセプター準位の深さはAluGa1-u
N層に比べて浅く、Mgの活性化率は高い。例えばMg
を1×1020/cm3ドープするとGaNでは1×1018
/cm3程度のキャリア濃度が得られるのに対し、Alu
1-uNでは1×1017/cm3程度のキャリア濃度しか得
られない。
On the other hand, when the nitride-based compound semiconductor layer having a small bandgap energy is doped with impurities at a high concentration, the following effects are presumed. For example, A
When doped with Mg as a p-type impurity with the same amount l 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 small. On the other hand, the depth of the acceptor level of the GaN layer is Al u Ga 1-u
It is shallower than the N layer and has a higher Mg activation rate. For example, Mg
The 1 × 10 20 / cm 3 in the doped to the GaN 1 × 10 18
/ Cm 3 , whereas Al u G
With a 1 -uN , a carrier concentration of only about 1 × 10 17 / cm 3 can be obtained.

【0079】そこでAluGa1-uN/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。これにより高キャリア濃度の超格
子層が得られる。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AluGa1-u
N層を移動する。そのため実質的にキャリアはAlu
1-uN層の作用は受けず、AluGa1-uN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。
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。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。
Therefore, a superlattice layer is formed from Al u Ga 1 -u N / GaN, and the GaN layer having a higher carrier concentration is doped with a larger amount of impurities. Thereby, a superlattice layer with a high carrier concentration is obtained. Moreover small carrier concentration of impurities in the tunneling because it superlattice structure Al u Ga 1-u
Move through the N layer. Therefore, the carrier is substantially Al u G
effect of a 1-u N layer is not received, Al u Ga 1-u N layer acts as a high-cladding layer having a band gap energy.
Even if the nitride-based compound semiconductor layer having the smaller bandgap energy is doped with a large amount of impurities, it is very effective in lowering the threshold value of LD and LED. In this description, an example is described in which a superlattice is formed on the P-type layer side. However, a similar effect can be obtained when a superlattice is formed on the n-layer side.

【0080】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、1×1017/cm3〜1
×1020/cm3、さらに好ましくは1×1018/cm3〜5
×1019/cm3の範囲である。1×1017/cm3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。また1×10 20/cm3
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。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。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。そのため、n
型不純物の量は1×1019/cm3以下が望ましい。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。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。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。
Nitride with large band gap energy
When doping a large amount of n-type impurities into
Nitride-based compound semiconductor with large band gap energy
Is preferably 1 × 1017/cmThree~ 1
× 1020/cmThree, More preferably 1 × 1018/cmThree~ 5
× 1019/cmThreeRange. 1 × 1017/cmThreeLess than
Without it, the bandgap energy is reduced to nitride.
The difference from the compound semiconductor is reduced and the carrier concentration is increased.
Layer tends to be difficult to obtain. Also 1 × 10 20/cmThree
If it is larger than this, the leakage current of the light emitting element itself increases,
There is a tendency. On the other hand, the band gap energy is small.
N-type impurity concentration of nitride-based compound semiconductors
Capping energy is higher than that of nitride-based compound semiconductors.
The smaller the better, the better, preferably 1/10 or less
Good. Most preferably undoped and most mobile
Although a layer with a high thickness can be obtained, the band gap is
Diffusion from the nitride-based compound semiconductor side with large energy
It is considered that there is an n-type impurity that is coming. Therefore, n
The amount of mold impurities is 1 × 1019/cmThreeThe following is desirable. n-type
Periodic table of Si, Ge, Se, S, O, etc. as impurities
Group IVB and VIB elements can be selected. Better
Preferably, Si, Ge, and S can be n-type impurities.
You. This effect is due to the large band gap energy of nitrogen.
Doped n-type impurities into the compound semiconductor layer
Compound with small band gap energy
The same applies when the semiconductor layer is heavily doped with n-type impurities.
You.

【0081】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。
The case where the superlattice layer is preferably subjected to modulation doping with impurities has been described above. However, the impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a large band gap energy is equal to that of the nitride-based compound semiconductor layer having a small band gap energy. You can also.

【0082】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。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。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。
When the above-mentioned superlattice layer is formed on the p-side layer, the effect of the superlattice structure on the light emitting element is that the superlattice has n
The operation is the same as that of the side layer, but has the following operation in addition to the case where it is further formed on the n-layer side. That is, the p-type nitride-based compound semiconductor usually has a resistivity higher by two digits or more than the n-type nitride-based compound semiconductor. Therefore, when the superlattice layer is formed on the p-layer side, the decrease in Vf appears remarkably.

【0083】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。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。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。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。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。
It is known that a nitride-based compound semiconductor is a semiconductor in which a p-type crystal is hardly obtained. There is known a technique of removing a hydrogen by annealing a nitride-based compound semiconductor layer doped with a p-type impurity to obtain a p-type crystal. However, even if the p-type is obtained, the resistivity may be several Ω · cm or more by simply annealing. Therefore, crystallinity is improved by using a p-type layer as a superlattice layer. As a result, the resistivity is reduced by one digit or more, so that Vf tends to decrease.

【0084】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。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。またその逆でも良い。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。理由は先に述べたとおりである。
When the above-mentioned nitride compound semiconductor layer which is a superlattice layer is formed on the p-side layer, a nitride compound semiconductor layer having a large band gap energy and a nitride compound semiconductor layer having a small band gap energy are provided. And p
The impurity concentration of the mold is different, and the impurity concentration of one layer is increased and the impurity concentration of the other layer is decreased. Similarly to the n-side layer of the superlattice, the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a larger bandgap energy is increased, and the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a smaller bandgap energy is increased. When the concentration is low, preferably undoped, the threshold voltage, Vf, and the like can be reduced. The reverse is also possible. That is, the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a large band gap energy may be reduced, and the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a small band gap energy may be increased. The reason is as described above.

【0085】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1×1018/cm 3〜1×1021/c
m3、さらに好ましくは5×1018/cm3〜5×1020/c
m3の範囲である。1×1018/cm3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。また、
1×1021/cm3よりも多いと結晶性が悪くなる傾向に
ある。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。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/cm3以下が望ましい。p型不純物としてはMg、Z
n、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。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。
In the case of forming a superlattice layer, p-type impurities are preferably used.
1 × 1018/cm Three~ 1 × 10twenty one/ C
mThree, More preferably 5 × 1018/cmThree~ 5 × 1020/ C
mThreeRange. 1 × 1018/cmThreeLess than the other
The difference from the nitride-based compound semiconductor layer of
It tends to be difficult to obtain a layer having a high rear concentration. Also,
1 × 10twenty one/cmThreeIf more, the crystallinity tends to worsen
is there. On the other hand, nitrides with small bandgap energy
The p-type impurity concentration of the base compound semiconductor is
If the energy is less than that of the nitride-based compound semiconductor,
Good, preferably 1/10 or less. Most
Also preferably, when undoped, the layer having the highest mobility is
Can be obtained, but the band gap energy
P diffuses from the nitride-based compound semiconductor side
The amount of the p-type impurity is 1 × 10
20/cmThreeThe following is desirable. Mg, Z as p-type impurities
Elements of Group IIA and IIB of the periodic table such as n, Ca, Be, etc. are preferred.
More preferably, it is Mg, Ca or the like. This effect
Is a nitride compound with a large band gap energy
The semiconductor layer is doped with a small amount of P-type impurities to form a bandgap.
P-type nitride-based compound semiconductor layer with low energy
The same applies to the case where many impurities are doped.

【0086】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。具体的には、n型不純物としてS
i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。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。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。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。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。即ちGa
N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。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。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。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。
In the nitride-based compound semiconductor constituting the superlattice, the layer in which impurities are doped at a high concentration has a high impurity concentration near the center of the semiconductor layer and a low impurity concentration near both ends in the thickness direction ( More preferably, it is undoped. Specifically, S as an n-type impurity
When a superlattice layer is formed of i-doped AlGaN and an undoped GaN layer, AlGaN emits electrons to the conduction band as a donor because AlGaN is doped with Si. drop down. GaN
Since the crystal is not doped with donor impurities, carriers are not scattered by the impurities. Therefore, electrons can easily move in the GaN crystal, and the mobility of electrons is substantially increased. This is similar to the effect of the two-dimensional electron gas described above, and the electron mobility in the lateral direction is substantially increased, and the resistivity is reduced. Further, when the central region of AlGaN having a large band gap energy is doped with an n-type impurity at a high concentration, the effect is further enhanced. That is, Ga
Some of the electrons moving in N are scattered by n-type impurity ions (Si in this case) contained in AlGaN. However, if both ends are undoped in the thickness direction of the AlGaN layer, the scattering of Si becomes difficult, so that the mobility of the undoped GaN layer is further improved. Although the effect is slightly different, a similar effect is obtained when a superlattice is formed by a nitride-based compound semiconductor having a large bandgap energy on the p-layer side and a nitride-based compound semiconductor having a small bandgap energy. It is desirable that the central region of a large nitride-based compound semiconductor be heavily doped with p-type impurities to reduce both ends or be undoped. on the other hand,
A layer in which a nitride-based compound semiconductor having a small band gap energy is heavily doped with an n-type impurity may have the above-described impurity concentration.

【0087】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。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。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。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。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、I
n等の金属若しくは合金等が好適に挙げることができ
る。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。
In the case of a light emitting element using an insulating substrate, a part of the insulating substrate is removed or p
Exposed surfaces of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are formed by etching or the like, respectively, in order to obtain electrode surfaces for the mold and the n-type. Each electrode having a desired shape is formed on each semiconductor layer using Au, Al, or an alloy thereof by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. The electrode provided on the light emitting surface side is patterned so as to surround the light emitting region without covering the whole,
Alternatively, a transparent electrode such as a metal thin film or a metal oxide can be used. In addition, as an electrode material which can obtain a preferable ohmic with p-type GaN, Ni, Pt, Pd, Ni /
Au, Pt / Au, Pd / Au and the like can be suitably mentioned. Examples of electrode materials that can obtain n-type GaN and preferable ohmics include Al, Ti, W, Cu, Zn, Sn, and I.
Metals or alloys such as n can be suitably mentioned. The light emitting element thus formed can be used as it is, or may be divided into individual elements and used as a configuration such as an LED chip or an LD element.

【0088】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。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復
直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極め
て細いスクライブライン(経線)を例えば碁盤目状に引
いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーか
らチップ状にカットする。このようにして窒化ガリウム
系化合物半導体であるLEDチップなどの発光素子を形
成させることができる。
When used as an LED chip or an LD element, the formed semiconductor wafer or the like is directly full-cut by a dicing saw in which a blade having a diamond blade is rotated, or a groove having a width wider than the blade width is formed. After cutting (half cut), the semiconductor wafer is broken by an external force. Alternatively, an extremely thin scribe line (meridian) is drawn on the semiconductor wafer, for example, in a checkerboard pattern by a scriber in which a diamond needle at the tip reciprocates linearly, and then the wafer is cut by an external force and cut into chips from the semiconductor wafer. Thus, a light-emitting element such as an LED chip which is a gallium nitride-based compound semiconductor can be formed.

【0089】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。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。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490n
m以下がより好ましい。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。
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。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、655
nm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。
In the case where the light emitting device of the present invention emits light of a color including red light, the main light emitting wavelength of the light emitting element is preferably 365 nm or more and 530 nm or less in consideration of efficiency.
It is preferably from 365 nm to 490 nm. When only red light is emitted, 365 nm which is mainly in the ultraviolet region
It is more preferably at least 400 nm. In addition, in consideration of deterioration of a resin member used for a light emitting element, a complementary color relationship with a fluorescent substance such as a white color, or the like, the wavelength is preferably 400 nm or more and 530 nm or less, and is 420 nm or more and 490 n.
m or less is more preferable. In order to further improve the efficiency of the LED chip and the fluorescent substance using visible light, the wavelength is more preferably 430 nm or more and 475 nm or less.
FIG. 5 shows an example of an emission spectrum when the present invention is used as a white light emitting device. Light emission having a peak around 450 nm is light emission from the LED chip, and 655.
The emission having a peak near nm is the emission of the fluorescent substance excited by the LED chip.

【0090】(導電性ワイヤー103、203、30
3)電気的接続部材である導電性ワイヤー103、20
3、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。熱伝導度としては0.01cal/c
2/cm/℃以上が好ましく、より好ましくは0.5
cal/cm2/cm/℃以上である。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、Φ
10μm以上、Φ45μm以下である。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。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。
(The conductive wires 103, 203, 30
3) Conductive wires 103 and 20 as electrical connection members
As the layers 3 and 303, those having good ohmic properties, mechanical connectivity, electrical conductivity, and thermal conductivity with the electrodes of the light emitting elements 102, 202, and 302, such as LED chips, are required. 0.01 cal / c as thermal conductivity
m 2 / cm / ° C. or more, more preferably 0.5
cal / cm 2 / cm / ° C. or more. Further, in consideration of workability and the like, the diameter of the conductive wire is preferably Φ
10 μm or more and Φ45 μm or less. Specific examples of such conductive wires include conductive wires using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum and alloys thereof. Such a conductive wire is connected to each LED
The electrode of the chip, the inner lead, the mount lead, and the like can be easily connected by a wire bonding device.

【0091】(マウント・リード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。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。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。
(Mount Lead 105) The mount lead 105 is for mounting the light emitting element 102, and it is sufficient that the mount lead 105 is large enough to be mounted on a die bonding device or the like. Further, when a plurality of light emitting elements are provided and the mount lead is used as a common electrode of the light emitting element, sufficient electric conductivity and connectivity with a bonding wire or the like are required. Further, in the case where the light emitting element is arranged in the cup on the mount lead and the fluorescent substance is filled therein, it is possible to prevent the pseudo light from being lit by light from another light emitting diode arranged in the vicinity. .

【0092】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。
When ultraviolet light from a light emitting element is reflected by using a cup of a mount lead, ultraviolet light can be efficiently reflected by using silver as a surface material of the mount lead.

【0093】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。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂や
イミド樹脂やSiO2などが挙げられる。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。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L
ED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。この場合の
表面粗さは、0.1S以上0.8S以下が好ましい。ま
た、マウント・リードの具体的な電気抵抗としては30
0μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ
・cm以下である。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。具体的に
は、0.01cal/cm2/cm/℃以上が好ましく
より好ましくは 0.5cal/cm2/cm/℃以上で
ある。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。
Light emitting device 102 and mount lead 105
Can be bonded with a thermosetting resin or the like. Specifically, an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, SiO 2, or the like is used. In order to adhere to the mount leads and electrically connect them with a flip-chip type face-down LED chip or the like, Ag paste, carbon paste, ITO
A paste, a metal bump, or the like can be used. Further, in order to improve the light use efficiency of the light emitting diode, L
The surface of the mount lead on which the ED chip is arranged may be mirror-like, and the surface may have a reflection function. In this case, the surface roughness is preferably 0.1S or more and 0.8S or less. The specific electrical resistance of the mount lead is 30
0 μΩ · cm or less, more preferably 3 μΩ
-Cm or less. When a plurality of light emitting elements are mounted on the mount lead, good heat conductivity is required because the amount of heat generated from the light emitting elements increases. Specifically, 0.01cal / cm 2 / cm / ℃ or more preferably preferably 0.5cal / cm 2 / cm / ℃ above. Materials satisfying these conditions include iron, copper, copper with iron, copper with tin, ceramic with a metallized pattern, and aluminum, copper, iron, and the like plated with gold, silver, and the like.

【0094】(インナー・リード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。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。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。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。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。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。
(Inner Leads 106, 306) The inner leads 106, 306 serve to electrically connect the light emitting elements 102, 302 disposed on the mount leads 105 to the conductive wires 103 connected thereto. It is. In the case where a plurality of light emitting elements are provided on the mount lead, it is necessary that the conductive wires be arranged so as not to contact each other. Specifically, as the distance from the mount lead increases, the area of the end face of the inner lead to which wire bonding is performed can be increased to prevent contact of the conductive wire connected to the inner lead further away from the mount lead. it can. The roughness of the connection end face with the conductive wire is preferably 1.6S or more and 10S or less in consideration of adhesion. inner·
In order to form the tips of the leads into various shapes, the shape of the lead frame may be determined in advance by a mold and punched and formed, or after all the inner leads have been formed, the upper part of the inner leads may be formed. You may form by shaving a part. Further, after the inner lead is punched and formed, a desired end face area and end face height can be simultaneously formed by pressing from the end face direction.

【0095】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。具体的な電気抵抗としては、3
00μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは3μΩ
・cm以下である。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。
The inner leads are required to have good connectivity and electrical conductivity with a conductive wire such as a bonding wire. The specific electric resistance is 3
00 μΩ · cm or less, more preferably 3 μΩ
-Cm or less. Materials satisfying these conditions include iron, copper, copper with iron, copper with tin, and aluminum, iron, and copper plated with copper, gold, and silver.

【0096】(コーティング部101、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。
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TiO2、SiO2などの透光性無機部材が好適に用
いられる。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。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。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。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。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。
(Coating Parts 101 and 301) The coating parts 101 and 301 used in the present invention are provided on a mount lead cup or the like separately from the mold member 104, and at least partially emit light of the light emitting element. It preferably contains a fluorescent substance to be converted.
Specific materials for the coating part include epoxy resin,
A translucent resin having excellent weather resistance, such as urea resin and silicone, and a translucent inorganic member such as TiO 2 and SiO 2 are preferably used. Also in the case where an inorganic member such as glass is used for the coating portion, a material which can be formed at a low temperature in consideration of deterioration of the light emitting element is preferable. Further, a coloring pigment, a coloring dye and a diffusing agent may be contained together with the fluorescent substance of the present invention. The color can also be adjusted by using a coloring pigment or coloring dye. Further, by including a diffusing agent, the directivity angle can be further increased. As a specific diffusing agent, inorganic barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide and the like, and organic guanamine resin are preferably used.

【0097】(モールド部材104)モールド部材10
4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。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。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。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。そのため蛍光物質は着色し
たように見える。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。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。
(Mold member 104) Mold member 10
4 can be provided to protect the light emitting element 102, the conductive wire 103, the coating portion 101 containing a fluorescent substance, and the like from the outside according to the use application of the light emitting device. The mold member can be generally formed by using a resin, but if necessary, the component can be formed by a light-transmitting inorganic member such as glass which does not cause a bad influence on the light emitting element 102 or the conductive wire. Is also good. Further, by including a fluorescent substance in the coating portion, the viewing angle of light emitted from the light emitting element can be increased. However, by including a diffusing agent in the mold member, the directivity from the light emitting element 102 can be relaxed. The corners can be further increased. In the case of a fluorescent substance that emits light by being excited by visible light, reflected light excluding the excitation wavelength is observed because the excitation wavelength is absorbed. Therefore, the fluorescent material looks colored. Specifically, the fluorescent substance excited by blue light according to the present invention appears to be colored yellow. By including a diffusing agent in the mold member, the body color of the fluorescent substance observed from the emission observation surface side of the light emitting device can be made less noticeable.

【0098】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。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。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。
Further, it is possible to prevent color unevenness at the time of non-lighting and improve the contrast. Further, since the external light is less likely to be directly irradiated, an effect of preventing the observation of the pseudo lighting is also exerted. Similarly to the coating member, a coloring pigment or a coloring dye can be contained in the mold member.

【0099】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。従
って、モールド部材104は複数積層した構造でもよ
い。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。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。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。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。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。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。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。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。
By forming the mold member 104 into a desired shape, it is possible to provide a lens effect of converging or diffusing light emitted from the light emitting element 102. Therefore, the mold member 104 may have a laminated structure. Specifically, the shape is a convex lens shape, a concave lens shape, an elliptical shape when viewed from the light emission observation surface side, or a combination of a plurality of shapes. As a specific material of the mold member 104, a transparent resin having excellent weather resistance, such as an epoxy resin, a urea resin, or silicone, or a low-melting glass is preferably used. As the diffusing agent, inorganic barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide,
Silicon oxide or the like or an organic guanamine resin is preferably used. Further, if desired, in addition to the diffusing agent, a fluorescent substance, a fluorescent dye, a fluorescent pigment, or the like can be contained in the mold member. Therefore, the fluorescent substance or the like may be contained in the mold member or may be contained in the other coating portion or the like. Alternatively, the coating portion may be formed using a different material such as a resin containing a fluorescent substance and the mold member using glass or the like. In this case, a light emitting device with high productivity and less influence of moisture or the like can be obtained. Further, the mold member and the coating portion may be formed using the same member in consideration of the refractive index.

【0100】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、N2などでパ
ージさせ気密密封することができる。
When a can-type light emitting diode as shown in FIG. 3 is formed, a mold member to be a light-transmitting member, which is a low-melting glass, and a package formed of Au or Ag-plated Kovar are used to form Ar, It can be purged with N 2 or the like and hermetically sealed.

【0101】(高精細フルカラー発光装置)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。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。
(High-Definition Full-Color Light-Emitting Device) By using the present invention, a high-density full-color light-emitting device that can be used in a virtual image forming apparatus as shown in FIG. 4 can be obtained. B (blue), G (green) or GB (blue and green)
A plurality of separated light emitting elements are formed on a semiconductor wafer 401 capable of emitting light through etching, an insulating layer, and the like.

【0102】発光素子の分離のためには発光素子もRG
B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。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。
In order to separate the light emitting elements, the light emitting elements are also RG.
In order to cope with B, an etching portion, a high-resistance region such as an oxide or a nitride, and a separation portion 402 such as a semiconductor region having an opposite conductivity type are formed on a semiconductor wafer, so that adjacent light-emitting portions can be formed. Can be electrically and optically separated. Thus, the separating unit 402
Can be easily formed by adding a semiconductor process after forming a semiconductor wafer.

【0103】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, by forming a high resistance region or a region of the opposite conductivity type into a desired shape such as an annular shape, the flow of current in the region is controlled and the light emitting portion is electrically separated from the surroundings. is there.

【0104】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。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。
The buffer layer 404 and the first
Contact layer 405, a first cladding layer 406, an active region 407, a second cladding layer 408, and a second contact layer 309 are sequentially formed. In order to form light emitting portions separated from each other on a semiconductor wafer, a separating portion 402 in which a dopant having an opposite conductivity type to that of the second contact layer is implanted is formed in the second contact layer.

【0105】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。
By arranging the coating portions 410 and 411 containing the light from the plurality of separated light emitting elements and the fluorescent substance excited by the light emitting elements, a full color high definition light emitting device capable of emitting RGB light is provided. It can be formed.

【0106】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。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。
The semiconductor wafer for emitting monochromatic light used in the present invention comprises a buffer layer, a first contact layer, a first cladding layer, a first single quantum well or a multiple quantum well structure on a substrate. A semiconductor wafer having an active layer, a second cladding layer, and a second contact layer in that order and having electrodes provided on the first and second contact layers, respectively, can be used. Monochromatic light can be emitted by forming electrodes on the first and second contact layers of the semiconductor wafer and supplying power thereto.

【0107】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。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。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。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。
Further, in order to form a semiconductor wafer capable of emitting blue or green light, respectively, the light emitting layer may have a multilayer structure. More specifically, a third contact layer, a third cladding layer,
A second active layer, a fourth cladding layer, and a fourth contact layer, which are active layers having a single quantum well structure or a multiple quantum well structure and have a composition different from that of the first active layer, are sequentially formed. The semiconductor wafer can be a semiconductor wafer capable of emitting multicolor light by using a semiconductor wafer provided with electrodes on the first, second, third, and fourth contact layers via through holes or the like. In this case, the band gap of the active layer closer to the light emitting portion is made narrower than the band gap of the farther active layer in consideration of absorption of emitted light.

【0108】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。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。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。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。
Further, even if the light emitting section is separated, the light emitted from the light emitting section is radially emitted. For this reason, light emitted from one light-emitting portion may enter another light-emitting portion or another fluorescent substance region, and may cause a pseudo-lighting phenomenon in which the other light-emitting portion appears to emit light. It is more preferable to provide the light-shielding portion 413 in order to prevent or reduce the pseudo lighting phenomenon occurring between the adjacent light-emitting portions. The light-shielding portion 413 is made of a resin mixed with a reflective material such as a dark colorant or silicon oxide in a desired shape surrounding the light-emitting region of each light-emitting portion on a surface of a semiconductor wafer or the like by using a screen printing method or the like. In the light shielding part 413
Can be formed.

【0109】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。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。
The fluorescent substance may be directly applied on the light emitting element and disposed, or a light-transmitting material such as glass, plastic, quartz, or the like in which a plurality of individual regions containing the fluorescent substance are formed. The member may be arranged close to the light emitting element. Further, a plurality of regions can be individually formed and used on a light-transmitting substrate on which a semiconductor is formed, such as a sapphire substrate or a spinel substrate.

【0110】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。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。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。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。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。
In the case of a full-color light emitting device using a semiconductor wafer capable of emitting blue light, a fluorescent material emits green light excited by light from the light emitting portion for each pixel, and another fluorescent material emits green light. The fluorescent substance that emits reddish light used in the present invention and is excited by the light from the part can be selected. Since the light emitted from the light emitting element 102 emits blue light, the blue region of the semiconductor wafer is configured to transmit blue light as it is. The green and / or red light that is color-converted by the fluorescent substance has a wider viewing angle than the blue light because it is scattered by the fluorescent substance. Therefore, RGB
A light emitting material containing a diffusing agent and / or a colorant may be formed on the surface where blue light is emitted in order to make the light emitting characteristics of the light emitting device uniform and emit light with good color mixture. In addition, by making the light-emitting part somewhat larger than the light-emitting part using the fluorescent substance, the light finally emitted from the upper surface of the translucent substrate on which the fluorescent substance is arranged is almost uniformly in each region. It can also emit light.

【0111】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。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。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。
Further, it is desirable that the light-shielding portion 413 contains a dark dye and / or pigment for preventing false lighting and improving contrast. The multicolor and high-definition light-emitting device using the light-emitting device of the present invention can be miniaturized and has good heat dissipation. In addition, a multicolor light-emitting device in which characteristic shifts due to temperature in both RGB emission colors are extremely small can be provided.

【0112】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。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。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。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。
In such a light emitting device, the diameter of each light emitting portion can be set to about 20 μm or less, and the distance between the centers of the light emitting sections can be set to about 45 μm or less. Therefore,
A light-emitting device including nearly 10,000 light-emitting portions can also be formed. The light-emitting device may be electrically connected to a silicon integrated circuit on which a drive circuit and the like are formed so as to be integrally driven. This makes relatively inexpensive and high-definition LEDs
An LED display device with less color unevenness depending on the display device and the viewing angle can be provided.

【0113】(表示装置)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。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。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。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。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。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。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。
(Display Device) A light-emitting device capable of emitting white light using the light-emitting device of the present invention can be used as a high color rendering LED display. That is, white display can be performed with higher definition than an LED display using only a combination of light emitting diodes that respectively emit RGB light. In order to display a white color or the like in a mixed color by combining the respective light emitting diodes, it is inevitable that the respective light emitting diodes of RGB simultaneously emit light. Therefore, the display per pixel is larger than that in the case of displaying each of the red, green and blue colors. Therefore, in the case of white display, it is not possible to display with higher definition compared to the RGB single color display. In addition, in order to display a white display by adjusting each light emitting diode, various adjustments must be made in consideration of the temperature characteristics of each semiconductor. further,
Since the display is based on mixed colors, the RGB light-emitting diodes may be partially shielded and the display color may be changed depending on the direction and angle of viewing of the LED display.

【0114】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。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。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。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。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。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。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。
By using the light emitting device capable of emitting white light using the present invention in addition to the RGB light emitting diodes, higher definition can be achieved. In addition, white light emission can be stabilized and color unevenness can be eliminated. Further, luminance can be improved by emitting light from each of the RGB light emitting diodes. Specifically, a light emitting diode capable of emitting white light was formed using a light emitting diode in which a cerium-activated yttrium / aluminum / garnet fluorescent material was mixed in addition to the fluorescent material used in the present invention. By arranging the LED chip and the fluorescent substance in the cup, even when a plurality of light emitting diodes are arranged close to each other, it is possible to prevent the fluorescent substance from being excited by light from the other light emitting diode and being simulated. . Further, since the uneven light emission of the LED chip itself can be dispersed by the fluorescent substance, a light emitting diode which emits more uniform light can be obtained. Further, a light emitting device capable of emitting an arbitrary white light having a stronger reddish component can be provided.

【0115】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。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。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。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。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。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。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。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。
これにより、LED表示器の白色系成分を表示する。
An LED display device can be constructed by including such an LED display device in which two or more light emitting diodes of the present invention are arranged, and a drive circuit electrically connected to the LED display device. Specifically, as one of display devices using light emitting diodes capable of emitting white light, a white light emitting diode is used as one picture element in addition to each of the RGB light emitting diodes, and an arbitrary sign such as a sign or a matrix is used. A schematic configuration of an LED display arranged in a shape will be described. The LED display is electrically connected to a driving circuit, such as a lighting circuit. A display or the like capable of displaying various images by an output pulse from the drive circuit can be provided. A RAM (Random, Access, Memory) for temporarily storing input display data as a drive circuit
And a gradation control circuit for calculating a gradation signal for lighting each light emitting diode to a predetermined brightness from data stored in the RAM, and switching with the output signal of the gradation control circuit to switch each light emitting diode. And a driver for lighting. The gradation control circuit calculates a lighting time of the light emitting diode from data stored in the RAM and outputs a pulse signal. Here, when performing white display, the pulse signal of each of the RGB light emitting diodes is shortened, the pulse height is reduced, or no light is emitted. On the other hand, a pulse signal is output to the white light emitting diode so as to compensate for it.
Thereby, the white component of the LED display is displayed.

【0116】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。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。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。
Therefore, it is preferable to separately provide a CPU as a gradation control circuit for calculating a pulse signal for lighting the white light emitting diode with desired luminance. The pulse signal output from the gradation control circuit is input to the driver of the white light emitting diode to switch the driver. The white light emitting diode is turned on when the driver is turned on, and is turned off when the driver is turned off.

【0117】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。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。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・bLi2O・Sb2
3:cMn、dMgO・eTiO2:fMn、gMgO・
hMgF2・GeO2: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。
Another LED display using the light emitting diode of the present invention will be described. An LED display device for black and white using only a light emitting diode capable of emitting white light using the present invention can be provided. Specifically, aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O utilized in activated yttrium-aluminum-garnet fluorescent material and the present invention with 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.

【0118】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。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。L
ED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。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。
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、Mem
ory)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。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。
An LED display for black and white can be configured by arranging only the light emitting diodes 701 of the present invention in a matrix or the like. Instead of the respective RGB driving circuits, the LED display can be configured as only the light emitting diode driving circuit of the present invention capable of emitting white light. L
The ED display is electrically connected to a driving circuit, such as a lighting circuit. A display or the like capable of displaying various images by an output pulse from the drive circuit can be provided.
The drive circuit includes a RAM (Random, Access, Mem) for temporarily storing input display data.
ory), a gradation control circuit for calculating a gradation signal for lighting the light emitting diode to a predetermined brightness from the data stored in the RAM, and switching with the output signal of the gradation control circuit to switch the light emitting diode. And a driver for lighting. The gradation control circuit calculates a lighting time of the light emitting diode from data stored in the RAM and outputs a pulse signal.

【0119】したがって、白黒用のLED表示器はRG
B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。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。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。
Therefore, the LED display for black and white is RG
Unlike the B full-color display, the circuit configuration can be simplified and the definition can be increased. Therefore, a display can be obtained at low cost without color unevenness due to the characteristics of the RGB light emitting diodes. Further, compared to the conventional LED display using only red and green, it is less irritating to human eyes and is suitable for long-time use.

【0120】(面状発光装置)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。
(Surface Light Emitting Device) A surface light emitting device can be constructed as shown in FIG. 8 using the light emitting device of the present invention.

【0121】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。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。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。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。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
混合撹拌し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80
8を有する発光ダイオードを形成させる。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。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。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。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。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。
FIG. 8 shows a planar light emitting device having a light emitting element, a light guide plate optically joined to the light emitting element, and a color converter provided on at least one main surface of the light guide plate. In addition, at least the light-emitting portion of the light-emitting element is a gallium nitride-based compound semiconductor, and the color conversion portion is a translucent member containing at least one fluorescent substance used in the present invention. In the case of such a planar light emitting device, a fluorescent material is contained in the coating portion 808 and the scattering sheet 806 on the light guide plate. Alternatively, the scattering member 806 may be coated with a binder resin to form a sheet 801 and the mold member may be omitted. Specifically, the LED chip 802 is fixed in a U-shaped metal substrate 803 on which an insulating layer and a conductive pattern are formed. After establishing electrical continuity between the LED chip and the conductive pattern, a fluorescent substance is mixed and agitated with an epoxy resin, and a substrate 803 on which the LED chip 802 is mounted is mixed.
Coating part 80 filled on top and containing fluorescent material
A light emitting diode having 8 is formed. The light emitting diode thus formed is fixed to an end face of the acrylic light guide plate 804 with an epoxy resin or the like. On one main surface of the light guide plate 804, a film-like reflective layer 807 containing a white scattering agent for preventing color unevenness is arranged. Similarly, a reflection member 805 is provided on the entire rear surface side of the light guide plate and on the end surface on which the light emitting diode is not arranged to improve the light emission efficiency. Thus, a planar light source capable of obtaining sufficient brightness as an LCD backlight can be obtained. In particular, it is possible to provide a planar light-emitting device in which color unevenness and luminance decrease are extremely small even in a use environment where external light is irradiated in addition to light from a light-emitting element.

【0122】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。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。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。
Further, a surface light emitting device capable of emitting white light is formed by using a coating portion in which a cerium-activated yttrium / aluminum / garnet fluorescent material is mixed in addition to the fluorescent material used in the present invention. When this planar light-emitting device is used as a full-color liquid crystal display device, a liquid crystal in which liquid crystal is injected between glass substrates having a light-transmitting conductive pattern (not shown) formed on the main surface of a light guide plate 804 is used. It can be configured by providing a polarizing plate provided via an apparatus. Hereinafter, examples of the present invention will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to only specific examples.

【0123】[0123]

【実施例】【Example】

(実施例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。
(Example 1) As a light-emitting device of the present invention, an LED chip arranged in a cup of a mount lead, an inner lead electrically connected to the LED chip by using a conductive wire, and filling in the cup A light emitting diode including the coated member, and a mold member covering at least a part of the coating member, the LED chip, the conductive wire, and the mount lead and the inner lead was formed.

【0124】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In0.05Ga0.95
Nであり、主発光ピークが450nmのLEDチップを
用いた。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。
ドーパントガスとしてSiH4とCp2Mgと、を切り替
えることによって形成させてある。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。(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。)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。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。
The light emitting layer of the LED chip is at least a gallium nitride compound semiconductor and the active layer is In 0.05 Ga 0.95
N, and an LED chip having a main emission peak of 450 nm was used. In the LED chip, a TMG (trimethyl gallium) gas, a TMI (trimethyl indium) gas, a nitrogen gas, and a dopant gas are flowed together with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a gallium nitride-based compound semiconductor is formed by MOCVD. Formed.
It is formed by switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as the dopant gas. An active layer of InGaN is formed between the contact layer and the cladding layer, which is a gallium nitride semiconductor having n-type conductivity, and the cladding layer, which is a gallium nitride semiconductor having p-type conductivity, to form a pn junction. Was. (Note that a gallium nitride semiconductor is formed at a low temperature on a sapphire substrate to serve as a buffer layer. The p-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after film formation.) The pn semiconductor surfaces are etched. After the exposure, each electrode was formed by sputtering. After a scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus completed, the wafer was divided by external force to form LED chips as light emitting elements.

【0125】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。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。
An LED chip was die-bonded to a mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame using an epoxy resin. Each electrode of the LED chip, the mount lead and the inner lead were each wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity.

【0126】一方、蛍光物質は、MgCO3、Li2CO
3、Sb23、MnCO3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。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。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。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Mg5Li6Sb213:Mn蛍光体を形
成させた。
On the other hand, the fluorescent substance is MgCO 3 , Li 2 CO
3 , Sb 2 O 3 , and MnCO 3 as raw materials in 5: 3:
1: Used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. The respective oxides are sufficiently mixed using a ball mill or the like and packed in an alumina crucible or the like. The crucible is fired in air at a temperature of 1300 ° C. for about 2 hours, and further baked in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours.
After firing for a time, a fired product was obtained. The calcined product was ball-milled in methanol, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form a Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : Mn phosphor used in the present invention.

【0127】形成されたMg5Li6Sb213: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。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。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。こうしてLEDチップ上に厚さ約13
0μ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。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。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。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。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。
50 parts by weight of the formed Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : Mn fluorescent substance and 100 parts by weight of the epoxy resin were mixed well to form a chiller. This chiller was injected into a cup on a mount lead on which an LED chip was placed. After the injection, the resin containing the fluorescent substance was cured at 130 ° C. for 1 hour. Thus, a thickness of about 13 on the LED chip
A coating portion was formed as a translucent member containing 0 μm of the fluorescent substance of the present invention. In the coating portion, the fluorescent substance is gradually increased toward the LED chip. Thereafter, a translucent epoxy resin was formed as a mold member for the purpose of further protecting the LED chip and the fluorescent substance from external stress, moisture, dust and the like. The mold member was cured at 150 ° C. for 5 hours after inserting a lead frame having a coating portion of a fluorescent substance formed in a shell type mold and injecting a translucent epoxy resin. When the light emitting diode thus formed was viewed from the front of the light emission observation, the center was colored yellowish due to the body color of the fluorescent substance.

【0128】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。また、発光光
率は、7.4 lm/wであった。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。
When the chromaticity point of the light emitting diode which can emit light of the magenta color system thus obtained is measured, the chromaticity point (x =
0.251, y = 0.0088). The luminous efficiency was 7.4 lm / w. Further, as a weather resistance test, a current of 25 ° C. and 60 mA was applied,
In each test at a current of 20 mA at a temperature of 60 ° C. and 90% RH, no change due to the fluorescent substance was observed even after 500 hours.

【0129】(比較例1)蛍光物質を5MgO・3Li
2O・Sb25からペリレン系誘導体の赤色蛍光染料と
した以外は、実施例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。形成された発光ダイオードは
通電直後、実施例1と同様マゼンタ色系の発光が確信さ
れた。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。劣化
原因を解析した結果、蛍光物質が変質していた。
Comparative Example 1 The fluorescent substance was 5MgO.3Li
A light emitting diode was formed and a weather resistance test was performed in the same manner as in Example 1 except that a red fluorescent dye of a perylene derivative was used from 2 O · Sb 2 O 5 . Immediately after energization, the formed light emitting diode was confirmed to emit magenta light in the same manner as in Example 1. In some weather resistance tests, the color tone changed within 24 hours and the output became zero. As a result of analyzing the cause of deterioration, the fluorescent substance was altered.

【0130】(実施例2)5MgO・3Li2O・Sb2
5: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(Y0.6Gd0.43Al512:Ce
蛍光物質を80重量部加え混合撹拌させた以外は実施例
1と同様にして発光ダイオードを100個形成した。
Example 2 5MgO.3Li 2 O.Sb 2
O 5 : Mn fluorescent substance is changed from 50 parts by weight to 20 parts by weight;
(Y 0.6 Gd 0.4 ) 3 Al 5 O 12 : Ce
100 light emitting diodes were formed in the same manner as in Example 1 except that 80 parts by weight of the fluorescent substance was added and mixed and stirred.

【0131】なお、(Y0.6Gd0.43Al512: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。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。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。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。
Incidentally, (Y 0.6 Gd 0.4 ) 3 Al 5 O 12 : Ce
As a fluorescent substance, a solution obtained by dissolving rare earth elements of Y, Gd, and Ce in an stoichiometric ratio in an acid was coprecipitated with oxalic acid. This is mixed with a coprecipitated oxide obtained by calcination and aluminum oxide to obtain a mixed raw material. This was mixed with ammonium fluoride as a flux, packed in a crucible, and fired in air at a temperature of 1400 ° C. for 3 hours to obtain a fired product. The calcined product is ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally formed through a sieve.

【0132】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。
それぞれ、色度点(x=0.296、y=0.18
3)、色温度7090K、Ra(演色性指数)=88.
5を示した。また、発光光率は、9.7 lm/Wであ
った。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。5MgO・3Li2O・
Sb25:Mn蛍光物質を加えない以外実施例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2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。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。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。
The chromaticity point, color temperature and color rendering index of the thus obtained light emitting diode capable of emitting white light were measured.
The chromaticity points (x = 0.296, y = 0.18, respectively)
3), color temperature 7090K, Ra (color rendering index) = 88.
5 is shown. Further, the light emission rate was 9.7 lm / W. Further, in the life test, an average of 100 formed light emitting diodes was performed. 5MgO ・ 3Li 2 O ・
The color temperature and the color rendering of the light emitting diode formed in the same manner as in Example 1 except that the Sb 2 O 5 : Mn fluorescent substance was not added were respectively chromaticity points (x = 0.302, y = 0.280),
The color temperature was 8080 K and Ra (color rendering index) was 87.5, indicating that the light emitting diode of Example 2 was closer to the bulb color. 100% luminous intensity before life test
After 500 hours, the average luminous intensity was examined. It was 98.4% after the life test, and it was confirmed that there was no difference in characteristics.

【0133】(実施例3)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。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2と同様にして発光ダイオードを形成させた。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。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。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。遮光部
材705は、筐体と一体成形させてある。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。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。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。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。
Example 3 A light emitting diode of the present invention was used for a display which is a kind of LED display as shown in FIG. A light emitting diode was formed in the same manner as in Example 2 except that a mold member containing a guanamine resin as a diffusing agent in an epoxy resin at about 0.1% by weight was used. The light emitting diodes were arranged in a 16 × 16 matrix on a glass epoxy resin substrate on which a copper pattern was formed. The substrate and the light emitting diode were soldered using an automatic solder mounting device. Next, it was arranged and fixed inside the housing 704 formed of a phenol resin. The light blocking member 705 is formed integrally with the housing. Except for the tip of the light emitting diode, a part of the housing, the light emitting diode, the substrate, and the light shielding member was filled with silicon rubber 706 colored black with a pigment. Then, at room temperature, 72
The silicone rubber was cured over time to form an LED display. This LED display and a RAM (Random, Access,
Memory) and a gradation control circuit for calculating a gradation signal for lighting the light emitting diode to a predetermined brightness from the data stored in the RAM, and a driver for lighting the light emitting diode by being switched by an output signal of the gradation control circuit. An LED display device was constructed by electrically connecting the CPU driving means having the following. It was confirmed that the LED display was driven to be able to be driven as a monochrome LED display.

【0134】(実施例4)発光素子として活性層がIn
0.4Ga0.6N半導体であり、主発光ピークが460nm
のLEDチップ用いた。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。ドーパントガスとしてSiH4とCp2
gと、を切り替えることによって形成させてある。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In0.4Ga0.6Nの活性
層を形成しpn接合を形成させた。(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。)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。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。
Example 4 The active layer was formed of In as a light emitting element.
0.4 Ga 0.6 N semiconductor with a main emission peak of 460 nm
LED chips were used. The LED chip is made of TMG (trimethyl gallium) gas on a cleaned sapphire substrate.
MOCVD by flowing TMI (trimethyl indium) gas, nitrogen gas and dopant gas together with carrier gas
The gallium nitride-based compound semiconductor was formed by a film forming method. SiH 4 and Cp 2 M as dopant gas
and g. An active layer of In 0.4 Ga 0.6 N is formed between a contact layer, which is a gallium nitride semiconductor having n-type conductivity, a cladding layer, which is a gallium nitride semiconductor having p-type conductivity, and a pn junction. I let it. (Note that a gallium nitride semiconductor is formed on a sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. The active layer has a thickness of about 3 nm so as to have a quantum effect. After the film, it was annealed at 400 ° C. or higher.) After exposing each pn semiconductor surface by etching, each electrode was formed by sputtering. After a scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus completed, the wafer was divided by external force to form LED chips as light emitting elements.

【0135】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。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。
An LED chip was die-bonded to a mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame using an epoxy resin. Each electrode of the LED chip, the mount lead and the inner lead were each wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity.

【0136】一方、蛍光物質は、MgCO3、TiO2
MnCO3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。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。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。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。
On the other hand, the fluorescent substances are MgCO 3 , TiO 2 ,
MnCO 3 as raw material, 2: 1: 0.001-
Used at a molar ratio of 0.05. The respective oxides are sufficiently mixed using a ball mill or the like and packed in an alumina crucible or the like. The crucible was fired in air at a temperature of 1350 ° C. for about 2 hours, and further fired in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours to obtain a fired product. The calcined product was ball-milled in methanol, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form the Mg 2 TiO 4 : Mn phosphor used in the present invention.

【0137】また、(Y0.6Gd0.43Al512: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。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。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。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。
In addition, (Y 0.6 Gd 0.4 ) 3 Al 5 O 12 : Ce
A solution in which rare earth elements of Y, Gd, and Ce were dissolved in an acid at a stoichiometric ratio as a fluorescent substance was coprecipitated with oxalic acid. This is mixed with a coprecipitated oxide obtained by calcination and aluminum oxide to obtain a mixed raw material. This was mixed with ammonium fluoride as a flux, packed in a crucible, and placed in air at 1400 °.
C. for 3 hours to obtain a baked product. The calcined product is ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally formed through a sieve.

【0138】形成されたMg2TiO4:Mn蛍光物質2
5重量部、(Y0.6Gd0.43Al512: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。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。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。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。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。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。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。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。
Formed Mg 2 TiO 4 : Mn phosphor 2
5 parts by weight, 60 parts by weight of (Y 0.6 Gd 0.4 ) 3 Al 5 O 12 : Ce phosphor, and 100 parts by weight of epoxy resin were mixed well to form a chiller. This chiller was injected into a cup on a mount lead on which an LED chip was placed. After the injection, the resin containing the fluorescent substance was cured at 130 ° C. for 1 hour. In this way, a coating portion containing a fluorescent substance having a thickness of about 120 μ was formed on the LED chip. In the coating portion, the fluorescent substance is gradually increased toward the LED chip. Thereafter, a translucent epoxy resin was formed as a mold member for the purpose of further protecting the LED chip and the fluorescent substance from external stress, moisture, dust and the like. The mold member was cured at 150 ° C. for 5 hours after inserting a lead frame on which a fluorescent material coating was formed into a shell type mold, mixing a light-transmitting epoxy resin. When the light emitting diode thus formed was viewed from the front of the light emission observation, the center was colored yellowish due to the body color of the fluorescent substance.

【0139】こうして得られた発光可能な発光ダイオー
ドは、実施例2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。
It was confirmed that the light-emitting diode thus obtained can be used as a light-emitting diode capable of emitting white light, as in Example 2.

【0140】(実施例5)蛍光体物質をMg2TiO4
Mnから3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn
とした以外は実施例4と同様にして発光ダイオードを形
成させた。実施例4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。
(Example 5) The phosphor substance was made of Mg 2 TiO 4 :
3.5MgO from Mn · 0.5MgF 2 · GeO 2: Mn
A light emitting diode was formed in the same manner as in Example 4 except that the above conditions were satisfied. It was confirmed that the red light emitting diode can be used as a light emitting diode capable of emitting light as in Example 4.

【0141】(実施例6)発光素子として活性層がIn
0.01Ga0.99Nであり、主発光ピークが368nmのL
EDチップを用いた。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、T
MI(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。ドーパントガスとしてSiH4とCp2Mg
と、を切り替えることによって形成させてある。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InGa
Nの活性層を形成しpn接合を形成させた。(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。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。
(Example 6) As a light emitting element, the active layer was In.
L is 0.01 Ga 0.99 N and has a main emission peak of 368 nm.
An ED chip was used. The LED chip is made of TMG (trimethyl gallium) gas, T
An MI (trimethyl indium) gas, a nitrogen gas and a dopant gas were flowed together with a carrier gas, and a gallium nitride-based compound semiconductor was formed by MOCVD. SiH 4 and Cp 2 Mg as dopant gas
And by switching between them. A buffer layer of a gallium nitride semiconductor formed on a sapphire substrate at a low temperature, a contact layer of a gallium nitride semiconductor having n conductivity, a cladding layer of a gallium aluminum nitride semiconductor having n type conductivity, and a p type conductivity InGa between the cladding layer, which is a gallium aluminum nitride semiconductor having conductivity, and a contact layer having p-type conductivity.
An N active layer was formed to form a pn junction. (Note that p
The type contact layer is provided with a low impurity concentration gallium nitride layer on the p-type cladding layer and a high impurity concentration gallium nitride layer in contact with the electrode so that Mg as an impurity is not diffused on the active layer side. is there. Further, the active layer is grown to a thickness of 400 Å. The semiconductor having P-type conductivity is annealed at 400 ° C. or higher after film formation. After exposing each pn semiconductor surface by etching, each electrode was formed by sputtering. After a scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus completed, the wafer was divided by external force to form LED chips as light emitting elements.

【0142】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。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。
An LED chip was die-bonded with an epoxy resin to a mount lead having a cup at the tip of a silver-plated copper lead frame. Each electrode of the LED chip, the mount lead and the inner lead were each wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity.

【0143】一方、蛍光物質は、MgCO3、GeO2
MnCO3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。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。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。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・0.5MgF2・GeO2:Mn蛍光体
を形成させた。
On the other hand, the fluorescent substances are MgCO 3 , GeO 2 ,
MnCO 3 as raw material, 3.5: 0.5: 1:
It is used in a molar ratio of 0.001 to 0.05. The respective oxides are sufficiently mixed using a ball mill or the like and packed in an alumina crucible or the like. The crucible was fired in air at 1200 ° C. for about 2 hours, and further fired in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours to obtain a fired product. 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.

【0144】3.5MgO・0.5MgF2・GeO2
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。ゾルゲル法を用いて蛍光物質をTiO2
層に閉じこめた。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。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。
3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 :
50 parts by weight of Mn phosphor was placed in a cup on the mount lead. The fluorescent substance is made of TiO 2 using the sol-gel method.
Trapped in layers. Thus, a coating portion containing a fluorescent substance was formed on the LED chip. Thereafter, to protect the LED chip and the fluorescent substance from external stress, moisture, dust, etc., a can-type light emitting diode was formed in which a glass lens was fitted in a metal frame while being insulated from each lead and purged with N 2 .

【0145】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。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℃9
0%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。
The light emitting diode thus obtained was able to emit red light. Further, as a weather resistance test, the temperature is 25 ° C
60mA current, temperature 25 ° C, 20mA current, temperature 60 ° C9
No change due to the fluorescent substance was observed in each of the tests at 20 mA under 0% RH and after 500 hours.

【0146】(実施例7)蛍光体物質を3.5MgO・
0.5MgF2・GeO2:MnからY(PV)O 4:E
uとした以外は実施例6と同様にして発光ダイオードを
形成させた。実施例6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。
(Example 7) The phosphor substance was 3.5 MgO
0.5MgFTwo・ GeOTwo: Mn to Y (PV) O Four: E
A light emitting diode was manufactured in the same manner as in Example 6 except that
Formed. A light emitting device capable of emitting red light as in the sixth embodiment.
It was confirmed that it could be used as an ion.

【0147】(実施例8)蛍光体物質を3.5MgO・
0.5MgF2・GeO2:MnからYVO4:Euとし
た以外は実施例6と同様にして発光ダイオードを形成さ
せた。実施例6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。
(Embodiment 8) The phosphor material was 3.5 MgO
0.5MgF 2 · GeO 2: YVO from Mn 4: was except that the Eu in the same manner as in Example 6 to form a light emitting diode. It was confirmed that the red light emitting diode can be used as a light emitting diode capable of emitting light in the same manner as in Example 6.

【0148】(実施例9)発光素子を以下の工程により
形成させた。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。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。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。
Example 9 A light emitting device was formed by the following steps. The surface of the sapphire substrate (C surface) is cleaned at 1050 ° C. in a hydrogen atmosphere in a reaction vessel. Subsequently, a low-temperature growth buffer layer made of GaN was formed on a sapphire substrate at about 510 ° C. in a hydrogen atmosphere at 510 ° C. for about 200 minutes.
It is grown to a thickness of Å. After growing the low temperature buffer layer, at 1050 ° C., using TMG and ammonia,
1 μm second buffer layer made of undoped GaN layer
It grows with the film thickness of.

【0149】1050℃で原料ガスとしてTMG、アン
モニア及びシラン(SiH4)を用い、Siを1×10
18/cm3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。
At 1050 ° C., TMG, ammonia and silane (SiH 4 ) were used as source gases,
An n-side contact layer made of 18 / cm 3 doped n-type GaN is grown to a thickness of 2 μm.

【0150】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1×1018/cm3ドープしたAl0.1Ga0.9
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。
At 1050 ° C., using TMG, TMA (trimethylaluminum) ammonia and silane, the n-side cladding layer is an undoped GaN layer, 50 Å, and Al 0.1 Ga 0.9 doped with 1 × 10 18 / cm 3 of Si.
It is grown as a superlattice structure having a total thickness of 300 Å by alternately laminating N layers with 50 Å.

【0151】窒素雰囲気中、700℃でTMI、TM
G、アンモニアを用い、n型不純物濃度が5×1017
cm3未満となるノンドープIn0.05Ga0.95N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。
TMI, TM at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere
G, ammonia, and an n-type impurity concentration of 5 × 10 17 /
An active layer made of non-doped In 0.05 Ga 0.95 N having a thickness of less than 3 cm 3 is grown to a thickness of 400 Å.

【0152】水素雰囲気中、1050℃でTMG、TM
A、アンモニア、Cp2Mg(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G
aN層50オングストロームと、Mgを1×1019/cm
3ドープしたAl0.1Ga0.9N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。
TMG, TM at 1050 ° C. in a hydrogen atmosphere
A, ammonia, Cp2Mg (cyclopentadienylmagnesium), undoped G on the p-side cladding layer
50 angstrom of aN layer and 1 × 10 19 / cm of Mg
It is grown as a superlattice structure having a total film thickness of 600 Å by alternately stacking 3 Å-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layers and 50 Å.

【0153】続いて、TMG、アンモニア、Cp2Mg
で、Mgを1×1020/cm3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。
Subsequently, TMG, ammonia, Cp2Mg
Then, a p-side contact layer made of GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg is grown to a thickness of 0.12 μm.

【0154】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 is completed, the wafer is annealed in a reaction vessel in a nitrogen atmosphere at 700 ° C.
After further reducing the resistance of the mold layer, the wafer is taken out of the reaction vessel, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-side contact layer, and the RIE (reactive ion etching) apparatus is used to form the mask on the p-side contact layer side. Etching from
The surface of the n-side contact layer is exposed.

【0155】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。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。最後にp電極の表面を保護するためにSiO2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。順方向電圧2
0mA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。
After the etching, almost 200 nm of a light-transmitting p-electrode containing Ni and Au is formed on almost the entire surface of the uppermost p-side contact layer, and a p-pad made of Au for bonding is formed on the p-electrode. An electrode is formed with a thickness of 0.2 μm. On the other hand, an n-electrode containing W and Al is formed on the surface of the n-type contact layer exposed by etching. Finally, after an insulating film made of SiO 2 is formed to protect the surface of the p-electrode, the wafer is separated by scribing to obtain a light emitting device of 350 μm square. Forward voltage 2
At 0 mA, emission of about 378 nm was observed, and Vf
Indicates 3.3 V and the output is 5 mW.

【0156】他方、蛍光物質として、Y22S:Eu蛍
光物質を形成させた。形成条件として、Y23とEu2
3を塩酸で溶解後、硝酸塩として共沈させる。この時
のEu 23量は10mol%としてある。この沈殿物を
空気中で900℃で焼成して酸化物とする。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。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Y22S:Eu蛍光物
質を形成させた。この蛍光物質のピーク波長は627n
mであった。
On the other hand, as a fluorescent substance, YTwoOTwoS: Eu firefly
A light substance was formed. As a forming condition, YTwoOThreeAnd EuTwo
OThreeIs dissolved in hydrochloric acid and coprecipitated as nitrate. At this time
Eu TwoOThreeThe amount is 10 mol%. This precipitate
It is baked at 900 ° C. in air to form an oxide. The resulting acid
Mixed with sulfur, sodium carbonate and flux
Place in a crucible and bake at 1100 ° C for 2 hours.
Get a product. The baked product is pulverized, washed, separated and dried, and finally
Y used in the present invention through a sieveTwoOTwoS: Eu fluorescent material
Formed quality. The peak wavelength of this fluorescent substance is 627 n
m.

【0157】上述の発光素子とY22S:Eu蛍光物質
とした以外は実施例6の発光装置として同様にして発光
装置を形成させた。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。
A light emitting device was formed in the same manner as the light emitting device of Example 6, except that the above light emitting element and the Y 2 O 2 S: Eu phosphor were used. This light emitting device was able to emit red light with extremely high luminance.

【0158】(実施例10)実施例9において活性層を
Siを1×1018/cm3ドープ、膜厚が500オングス
トロームであるIn0.05Ga0.95N層とした他は実施例
9と同様にして発光装置を作製したところ、実施例9と
同様の発光特性を示した。
Example 10 Example 9 was performed in the same manner as in Example 9 except that the active layer was an In 0.05 Ga 0.95 N layer doped with 1 × 10 18 / cm 3 of Si and having a thickness of 500 Å. When a light-emitting device was manufactured, the same light-emitting characteristics as in Example 9 were exhibited.

【0159】(実施例11)実施例9において、発光素
子をn側クラッド層をアンドープのAl0.1Ga0.9N層
50オングストロームと、Siを1×1018/cm3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Al0.1Ga
0.9N層50オングストロームと、Mgを1×1019/c
m3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。
(Embodiment 11) In the ninth embodiment, the light-emitting device is the same as the light-emitting device, except that the n-side cladding layer is made of an undoped Al 0.1 Ga 0.9 N layer of 50 Å and a GaN layer of 1 × 10 18 / cm 3 doped with Si of 50 Å. A superlattice structure having a total film thickness of 300 Å is formed by alternately laminating the layers, and the p-side cladding layer is made of undoped Al 0.1 Ga.
0.9 N layer 50 Å and Mg 1 × 10 19 / c
A superlattice structure having a total film thickness of 600 Å is formed by alternately laminating m 3 -doped GaN layers of 50 Å.

【0160】他方、蛍光物質としてY23:Eu蛍光物
質を用いた。形成としては、Y23とEu23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。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。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
23:Eu蛍光物質を形成させた。この蛍光物質のピ
ーク波長は611nmであった。上述の発光素子とY2
3:Eu蛍光物質とした以外は実施例9の発光装置と
して同様にして発光装置を形成させた。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。
On the other hand, a Y 2 O 3 : Eu fluorescent substance was used as the fluorescent substance. For the formation, boron is added as a flux to Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 and dry-mixed for 3 hours. The mixed raw material is fired in air at 1400 ° C. for about 6 hours to obtain a fired product. The fired product was dispersed by milling in a wet system, and washed, dispersed, dried, and dried through a sieve to form a Y 2 O 3 : Eu phosphor used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance was 611 nm. The above light emitting element and Y 2
A light emitting device was formed in the same manner as the light emitting device of Example 9 except that O 3 : Eu fluorescent material was used. This light emitting device was also able to emit red light with extremely high luminance.

【0161】(実施例12)発光素子として活性層がI
0.05Ga0.95Nであり、主発光ピークが368nmの
LD素子を用いた。
(Example 12) As the light emitting element, the active layer was I
An LD device having n 0.05 Ga 0.95 N and a main emission peak of 368 nm was used.

【0162】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2
0μm、ストライプ間隔(窓部)5μmのSiO2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。保
護膜形成後、アンドープGaNよりなるGaN層を10
μmの膜厚で成長させ表面がGaNとなるGaN基板を
形成させる。GaN基板上にSiを1×1018/cm3
上ドープしたn型GaNよりなるn側コンタクト層、S
iを5×1018/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nより
なるクラック防止層、次にSiを1×1019/cm3ドー
プしたn型Al0.2Ga0.8N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。
On a sapphire substrate, a low-temperature growth buffer layer made of GaN, a second buffer layer made of an undoped GaN layer, and a stripe width of 2 on the surface of the second buffer layer.
A protective film made of SiO 2 having a thickness of 0.1 μm and a stripe of GaN having a thickness of 0.1 μm and a stripe interval (window) of 5 μm
(11-00) direction. After forming the protective film, a GaN layer made of undoped GaN is
A GaN substrate having a surface of GaN grown by a thickness of μm is formed. An n-side contact layer made of n-type GaN doped with 1 × 10 18 / cm 3 or more of Si on a GaN substrate;
A crack preventing layer made of In 0.1 Ga 0.9 N doped with i at 5 × 10 18 / cm 3, and a layer made of n-type Al 0.2 Ga 0.8 N doped with 1 × 10 19 / cm 3 at 40 Å. An undoped GaN layer is grown to a thickness of 40 angstroms, and an n-side cladding layer composed of a superlattice having a total thickness of 0.8 μm, in which 100 layers of these layers are alternately stacked, is grown.

【0163】アンドープAl0.05Ga0.95Nよりなるn
側光ガイド層、アンドープIn0.01Ga0.99Nよりなる
活性層、Mgを1×1019/cm3ドープしたp型Al0.2
Ga 0.8Nであるp側キャップ層、Al0.01Ga0.99
であるp側光ガイド層を形成させる。
Undoped Al0.05Ga0.95N consisting of N
Side light guide layer, undoped In0.01Ga0.99Consisting of N
Active layer, Mg 1 × 1019/cmThreeDoped p-type Al0.2
Ga 0.8N-side p-side cap layer, Al0.01Ga0.99N
Is formed.

【0164】次に、Mgを1×1019/cm3ドープした
p型Al0.2Ga0.8N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。
Next, a p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer doped with Mg at 1 × 10 19 / cm 3 and undoped GaN alternately stacked at 40 Å were grown to a total thickness of 0.8 μm.
A p-side cladding layer having a superlattice structure is formed.

【0165】最後に、p側クラッド層の上に、Mgを1
×1020/cm3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, Mg was added
A p-side contact layer made of p-type GaN doped with × 10 20 / cm 3 is formed.

【0166】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 the wafer on which the nitride-based compound semiconductor has been grown as described above is annealed to further reduce the resistance of the layer doped with the p-type impurity, the uppermost p-side contact layer and the p-side Etch layers and
The layer above the active layer has a stripe-shaped ridge shape.

【0167】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。一方p側コンタクト層のリッジ最表面にはNiとA
uよりなるp電極をストライプ状に形成する。
Next, the surface of the n-side contact layer is exposed, and an n-electrode made of Ti and Al is formed in a stripe shape. On the other hand, Ni and A are formed on the outermost surface of the ridge of the p-side contact layer.
A p-electrode made of u is formed in a stripe shape.

【0168】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SiO2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。
An insulating film made of SiO 2 is formed on the surface of the nitride-based compound semiconductor exposed between the p-electrode and the n-electrode, and a p-pad electrode electrically connected to the p-electrode via the insulating film is formed. Form.

【0169】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。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。
As described above, the wafer on which the n-electrode and the p-electrode are formed is transferred to a polishing apparatus, and the sapphire substrate on which the nitride-based compound semiconductor is not formed is wrapped, and the thickness of the sapphire substrate is reduced. 70 μm. After lapping, the surface of the substrate is mirror-finished by polishing with a finer abrasive at 1 μm, and the entire surface is metallized with Au / Sn.

【0170】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。共振器面にSiO2とTiO2
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。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。形成されたLDは、
室温において、閾値電流密度2.0kA/cm2、閾値電
圧4.0Vで、発振波長368nmの連続発振が確認さ
れた。
Thereafter, the Au / Sn side is scribed,
Cleavage is performed in a bar shape in a direction perpendicular to the stripe-shaped electrodes, and a resonator is formed on the cleavage plane. SiO 2 and TiO 2 on the resonator surface
Finally, a bar is cut in a direction parallel to the p-electrode to form a laser chip. Next, the chip was placed on the heat sink face up (in a state where the substrate and the heat sink faced each other). The formed LD is
At room temperature, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 368 nm was confirmed at a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 and a threshold voltage of 4.0 V.

【0171】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Y22S:
Eu蛍光物質に照射できるよう光学的に接続させた。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。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。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。
Y 2 O 2 S obtained by applying an ultraviolet laser from such a light emitting element on a screen together with a binder:
It was optically connected so that the Eu fluorescent material could be irradiated. Light from a light emitting element that emits ultraviolet light is further condensed by a lens and projected on the screen. A desired image can be obtained by scanning the focused ultraviolet light with a deflecting mirror and screening. Also in this case, the fluorescent substance can emit light with high luminance without deterioration.

【0172】[0172]

【発明の効果】本発明の構成とすることにより高出力の
窒化物系化合物半導体の発光素子と、aMgO・bLi
2O・Sb23:cMn、dMgO・eTiO2:fM
n、gMgO・hMgF2・GeO2:iMn、jCaO
・kM1O・TiO2:lPr、mM223・(P1-n
n25:oEu23、M322S:pEu、M42O:
qEuから選択される少なくとも一種の蛍光物質とを利
用した発光装置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。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。そのため、発光素子からの発光量に比例して発光装
置から蛍光物質の光が放出されることとなる。
According to the constitution of the present invention, a light emitting device of a nitride-based compound semiconductor having a high output and an aMgO.bLi
2 O.Sb 2 O 3 : cMn, dMgO.eTiO 2 : fM
n, 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:
By using a light emitting device using at least one kind of fluorescent substance selected from qEu, a relatively high-energy light emitted from a gallium nitride-based compound semiconductor can be efficiently converted by the fluorescent substance while maintaining high luminance and long time. A light-emitting device with high luminous efficiency, in which color unevenness and luminance decrease are extremely small even when used, can be obtained. Further, the fluorescent substance is excited by the short-wavelength excitation wavelength and emits light of a longer wavelength. Therefore, the light of the fluorescent substance is emitted from the light emitting device in proportion to the amount of light emitted from the light emitting element.

【0173】本発明は可視光域における長波長側の発光
成分を含む発光装置とすることもできる。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。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装置
とすることができる。
The present invention can be applied to a light emitting device including a light emitting component on a long wavelength side in a visible light region. Furthermore, new applications such as reliability, power saving, miniaturization, and color temperature variability can be opened as lighting in addition to display in the in-vehicle, aviation industry, and general electric devices. Further, when white is visually recognized by human eyes for a long time, a light-emitting device that is less stimulating and is gentle on the eyes can be provided.

【0174】特に、本発明の請求項1から請求項5に記
載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装置とすることができ
る。
In particular, the configuration according to any one of claims 1 to 5 of the present invention makes it possible to emit light having a red component, which has a very low luminance and a low color shift even when used for a long time with high luminance. Various possible light-emitting devices can be used.

【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。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a light emitting diode which 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。
FIG. 2 is a schematic 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。
FIG. 3 is a schematic 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。
FIG. 4 is a schematic sectional view of still 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。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an emission spectrum of Example 1 which 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。
FIG. 6 (A) shows an example of an excitation spectrum of the fluorescent substance used in Example 1 of the present invention, and FIG. 6 (B) shows an example of the fluorescent substance used in Example 1 of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an example of an emission spectrum.

【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。
FIG. 7 is a schematic diagram of an 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。
FIG. 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InG
aN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。
FIG. 9 is a graph showing relative luminance with respect to a temperature change of a light emitting element in which A is a GaAsP light emitting layer and emits red light, and B is a temperature change of a light emitting element in which green light is emitted using InGaN as a light emitting layer; , Where C is InG
The relative luminance with respect to a temperature change of a light-emitting element capable of emitting blue light using aN as a light-emitting layer is shown.

【符号の説明】[Explanation 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のコンタクト層 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
101, 301, 808 ... Coating part containing fluorescent substance 102, 202, 302, 802 ... Light emitting element 103, 203, 303 ... Conductive wire 104 ... Mold member 105, 305 ...・ Mount lead 106, 306 ・ ・ ・ Inner lead 201 ・ ・ ・ Mold member containing fluorescent substance 204 ・ ・ ・ Case 205 ・ ・ ・ Electrode provided on the case 304 ・ ・ ・ Transparent inorganic Low melting point glass 307: Package 308: Low melting point glass as insulating sealant 401: Semiconductor wafer 402: Opposite conductivity type region 403: Electrode 404: Buffer layer 405 ··· First contact layer 406 ··· First cladding layer 407 ··· Active layer 408 ··· Second cladding layer 409 ··· Contact layer 410: coating portion containing fluorescent material used in the present invention 411: coating portion containing another fluorescent material 413: light shielding portion 414: sapphire substrate 421 ... Insulating layer 422: Transparent electrode 701: Light emitting diode 704: Housing 705: Light shielding member 706: Filler 803: Metal substrate 804: Light guide plate 805: Reflection Member 806: scattering sheet 807: reflection layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも発光層が窒化ガリウム系化合物
半導体である発光素子と、該発光素子が発光する発光波
長の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光
物質とを有する発光装置であって、 前記発光素子からの発光スペクトルが主ピークとして3
65nmから530nm内にあると共に、前記蛍光物質
が aMgO・bLi2O・Sb23:cMn、 dMgO・eTiO2:fMn、 gMgO・hMgF2・GeO2:iMn、 jCaO・kM1O・TiO2:lPr、 mM223・(P1-nn25:oEu23 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
発光装置。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、0.000
01≦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、0.0
01≦o≦0.5である。
1. A gallium nitride compound having at least a light emitting layer
A light emitting element which is a semiconductor and a light emitting wave emitted by the light emitting element
Fluorescence that absorbs at least part of its length, converts wavelength and emits light
A light-emitting device having a substance, wherein an emission spectrum from the light-emitting element has a main peak of 3
The fluorescent substance which is within 65 nm to 530 nm,
Is aMgO ・ bLiTwoO ・ SbTwoOThree: CMn, dMgO.eTiOTwo: FMn, gMgO.hMgFTwo・ GeOTwo: IMn, jCaO · kM1O · TiOTwo: LPr, mM2TwoOThree・ (P1-nVn)TwoOFive: OEuTwoOThree Characterized by at least one selected from
Light emitting device. 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 ≤ g ≤ 4.0, 0 ≤ h ≤ 1, 0.003 ≤ i ≤
0.05,  M1 is at least selected from Zn, Mg, Sr and Ba.
Also one kind. j + k + 1 = 1, 0 <k ≦ 0.4, 0.000
01 ≦ l ≦ 0.2,  M2 is a small number selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd.
At least one. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.0
01 ≦ o ≦ 0.5.
【請求項2】発光層が少なくとも窒化物系化合物半導体
であり可視光を発光する発光素子と、該発光素子の可視
発光波長により励起されて発光波長より長波長の蛍光を
発光する蛍光物質とを有する発光装置であって、 前記発光素子がn型窒化物系化合物半導体層と、p型窒
化物系化合物半導体層との間に、ダブルへテロ構造とな
るノンドープのInαAlβGa1-α-βN層の活性層
を有し、 前記InαAlβGa1-α-βN層のα値が0以上、β
値が0以上、α+β値が1未満、 前記InαAlβGa1-α-βN層の膜厚が100オン
グストローム未満であると共に、前記蛍光物質の組成式
が aMgO・bLi2O・Sb23:cMn、 dMgO・eTiO2:fMn、 gMgO・hMgF2・GeO2: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
発光装置。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。
2. A light-emitting device in which a light-emitting layer is at least a nitride-based compound semiconductor and emits visible light, and a fluorescent substance which is excited by a visible light-emitting wavelength of the light-emitting device and emits fluorescence having a longer wavelength than the light-emitting wavelength. A light-emitting device, wherein the light-emitting element is a non-doped InαAlβGa 1- α - βN layer having a double heterostructure between an n-type nitride-based compound semiconductor layer and a p-type nitride-based compound semiconductor layer. An active layer, wherein the α value of the InαAlβGa 1- βN layer is 0 or more;
The value is 0 or more, the α + β value is less than 1, the thickness of the InαAlβGa 1- βN layer is less than 100 angstroms, and the composition formula of the phosphor is aMgO.bLi 2 O.Sb 2 O 3 : cMn; dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: light-emitting device, characterized in that at least one selected from the IMN. 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 ≤ g ≤ 4.0, 0 ≤ h ≤ 1, 0.003 ≤ i ≤
0.05.
【請求項3】発光層が少なくとも窒化物系化合物半導体
であり可視光を発光する発光素子と、該発光素子の可視
発光波長により励起されて発光波長より長波長の蛍光を
発光する蛍光物質とを有する発光装置であって、 前記発光素子がn型窒化物系化合物半導体層と、p型窒
化物系化合物半導体層との間に、ダブルへテロ構造とな
りp型不純物を含むInαAlβGa1-α-βN層の活
性層を有し、 前記InαAlβGa1-α-βN層のα値が0以上、β
値が0以上、α+β値が1未満、 前記InαAlβGa1-α-βN層の膜厚が100オン
グストローム以上であると共に、前記蛍光物質の組成式
が aMgO・bLi2O・Sb23:cMn、 dMgO・eTiO2:fMn、 gMgO・hMgF2・GeO2: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
発光装置。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。
3. A light-emitting device in which the light-emitting layer is at least a nitride-based compound semiconductor and emits visible light, and a fluorescent substance which is excited by the visible light-emitting wavelength of the light-emitting device and emits fluorescence having a longer wavelength than the light-emitting wavelength. A light emitting device, comprising: a light emitting element having a double hetero structure between a n-type nitride-based compound semiconductor layer and a p-type nitride-based compound semiconductor layer, the p-type impurity being InαAlβGa 1- α - βN An active layer, wherein the α value of the InαAlβGa 1- βN layer is 0 or more,
The value is 0 or more, the α + β value is less than 1, the thickness of the InαAlβGa 1- βN layer is 100 Å or more, and the composition formula of the phosphor is aMgO.bLi 2 O.Sb 2 O 3 : cMn; dMgO · eTiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: light-emitting device, characterized in that at least one selected from the IMN. 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 ≤ g ≤ 4.0, 0 ≤ h ≤ 1, 0.003 ≤ i ≤
0.05.
【請求項4】発光層が少なくとも窒化物系化合物半導体
であり紫外線を放射する発光素子と、該発光素子の紫外
発光波長により励起されて発光波長より長波長の蛍光を
発光する蛍光物質とを有する発光装置であって、 前記発光素子がn型窒化物系化合物半導体層と、p型窒
化物系化合物半導体層との間に、ダブルへテロ構造とな
りn型不純物を含むInαGa1-αN層の活性層を有
し、 前記n型不純物濃度が5×1017/cm3未満、 前記InαGa1-αN層のα値が0より大きく0.1以
下、 前記InαGa1-αN層の膜厚が100オングストロー
ム以上、1000オングストローム以下であると共に、
前記蛍光物質の組成式が gMgO・hMgF2・GeO2:iMn、 jCaO・kM1O・TiO2:lPr、 mM223・(P1-nn25:oEu23、 M322S:pEu、 M42O:qEu 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
発光装置。但し、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、0.000
01≦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、0.0
01≦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。
4. A light emitting layer comprising at least a nitride compound semiconductor.
A light-emitting element that emits ultraviolet light, and an ultraviolet light of the light-emitting element.
Excited by the emission wavelength and emits fluorescence longer than the emission wavelength
A light-emitting device comprising: a light-emitting fluorescent material, wherein the light-emitting element is an n-type nitride-based compound semiconductor layer;
Double heterostructure between the nitride-based compound semiconductor layer
InαGa containing n-type impurities1-Has αN active layer
And the n-type impurity concentration is 5 × 1017/ CmThreeLess than the InαGa1-α value of αN layer is larger than 0 and 0.1 or less
Below, the InαGa1-αN layer thickness is 100 Å
Not less than 1000 Angstroms,
The composition formula of the fluorescent substance is gMgO.hMgFTwo・ GeOTwo: IMn, jCaO · kM1O · TiOTwo: LPr, mM2TwoOThree・ (P1-nVn)TwoOFive: OEuTwoOThree, M3TwoOTwoS: pEu, M4TwoO: at least one selected from qEu
Light emitting device. However, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05,  M1 is at least selected from Zn, Mg, Sr and Ba.
Also one kind. j + k + 1 = 1, 0 <k ≦ 0.4, 0.000
01 ≦ l ≦ 0.2,  M2 is a small number selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd.
At least one. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.0
01 ≦ o ≦ 0.5, M3 is a small number selected from La, Y, Ga, Sc, and Lu
At least one. 0.0005 ≦ p ≦ 0.1, M4 is at least one selected from La, Y, and Ga.
0.0005 ≦ q ≦ 0.1.
【請求項5】発光層が少なくとも窒化物系化合物半導体
であり紫外線を放射する発光素子と、該発光素子の紫外
発光波長により励起されて発光波長より長波長の蛍光を
発光する蛍光物質とを有する発光装置であって、 前記発光素子がn型窒化物系化合物半導体層と、p型窒
化物系化合物半導体層との間に、ダブルへテロ構造とな
りn型不純物を含むInδGa1-δN層の活性層を有
し、 前記不純物濃度が5×1017/cm3以上、 前記InδGa1-δN層のδ値が0より大きく0.1以
下、 前記InδGa1-δN層の膜厚が100オングストロー
ム以上であると共に、前記蛍光物質の組成式が gMgO・hMgF2・GeO2:iMn、 jCaO・kM1O・TiO2:lPr、 mM223・(P1-nn25:oEu23、 M322S:pEu、 M42O:qEu 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
発光装置。但し、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、0.000
01≦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、0.0
01≦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。
5. The light-emitting layer has at least a nitride-based compound semiconductor.
A light-emitting element that emits ultraviolet light, and an ultraviolet light of the light-emitting element.
Excited by the emission wavelength and emits fluorescence longer than the emission wavelength
A light-emitting device comprising: a light-emitting fluorescent material, wherein the light-emitting element is an n-type nitride-based compound semiconductor layer;
Double heterostructure between the nitride-based compound semiconductor layer
In δGa containing n-type impurities1-Has δN active layer
And the impurity concentration is 5 × 1017/ CmThreeAs described above, the InδGa1-δ value of δN layer is greater than 0 and 0.1 or less
Below, the InδGa1-The thickness of the δN layer is 100 Å
And the composition formula of the fluorescent substance is gMgO.hMgF.Two・ GeOTwo: IMn, jCaO · kM1O · TiOTwo: LPr, mM2TwoOThree・ (P1-nVn)TwoOFive: OEuTwoOThree, M3TwoOTwoS: pEu, M4TwoO: at least one selected from qEu
Light emitting device. However, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1,
0.003 ≦ i ≦ 0.05,  M1 is at least selected from Zn, Mg, Sr and Ba.
Also one kind. j + k + 1 = 1, 0 <k ≦ 0.4, 0.000
01 ≦ l ≦ 0.2,  M2 is a small number selected from La, Y, Sc, Lu, and Gd.
At least one. 0.5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.0
01 ≦ o ≦ 0.5, M3 is a small number selected from La, Y, Ga, Sc, and Lu
At least one. 0.0005 ≦ p ≦ 0.1, M4 is at least one selected from La, Y, and Ga.
0.0005 ≦ q ≦ 0.1.
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