JPH1056203A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH1056203A JPH1056203A JP20868296A JP20868296A JPH1056203A JP H1056203 A JPH1056203 A JP H1056203A JP 20868296 A JP20868296 A JP 20868296A JP 20868296 A JP20868296 A JP 20868296A JP H1056203 A JPH1056203 A JP H1056203A
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- light
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/08—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易であり、半導体発光素子自体の構
造や半導体組成を変更することなく種々の波長の可視光
を出射可能であり、かつ紫外光を発する半導体発光素子
を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供。 【解決手段】 基板２上に、該基板に光を入射する半導
体発光素子３が形成され、該基板が、該半導体発光素子
から発せられた光４の波長を変換して可視光５を出射す
る材料からなる発光素子３である。
造や半導体組成を変更することなく種々の波長の可視光
を出射可能であり、かつ紫外光を発する半導体発光素子
を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供。 【解決手段】 基板２上に、該基板に光を入射する半導
体発光素子３が形成され、該基板が、該半導体発光素子
から発せられた光４の波長を変換して可視光５を出射す
る材料からなる発光素子３である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用光源や表
示装置の光源として使用されるＥＬ素子、発光ダイオー
ド及び半導体レーザなどの発光素子に関する。
示装置の光源として使用されるＥＬ素子、発光ダイオー
ド及び半導体レーザなどの発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信用光源や表示装置の光源と
して、ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び半導体
レーザ（ＬＤ）のような半導体発光素子が開発され、そ
の一部は既に実用化されている。近年では、窒化ガリウ
ム（ＧａＮ）系の高輝度青色発光ダイオードが開発さ
れ、赤、緑、青の各色の発光ダイオードによるフルカラ
ー表示装置の製造も可能となっている。この窒化ガリウ
ム系の青色発光ダイオードは、透明なサファイア（Ａｌ
2Ｏ3）を基板とし、この基板上に、ＧａＮ（又はＡｌ
Ｎ）バッファ層、ｎ型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、Ｚ
ｎドープＩｎＧａＮ層（発光層）、ｐ型ＡｌＧａＮ層、
ｐ型ＧａＮ層を順に積層形成し、前記ｎ型ＧａＮ層とｐ
型ＧａＮ層にそれぞれ電極を形成して構成されている。
そして、各電極間に電流を流すと、基板側から高輝度の
青色光が出射するようになっている。
して、ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び半導体
レーザ（ＬＤ）のような半導体発光素子が開発され、そ
の一部は既に実用化されている。近年では、窒化ガリウ
ム（ＧａＮ）系の高輝度青色発光ダイオードが開発さ
れ、赤、緑、青の各色の発光ダイオードによるフルカラ
ー表示装置の製造も可能となっている。この窒化ガリウ
ム系の青色発光ダイオードは、透明なサファイア（Ａｌ
2Ｏ3）を基板とし、この基板上に、ＧａＮ（又はＡｌ
Ｎ）バッファ層、ｎ型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、Ｚ
ｎドープＩｎＧａＮ層（発光層）、ｐ型ＡｌＧａＮ層、
ｐ型ＧａＮ層を順に積層形成し、前記ｎ型ＧａＮ層とｐ
型ＧａＮ層にそれぞれ電極を形成して構成されている。
そして、各電極間に電流を流すと、基板側から高輝度の
青色光が出射するようになっている。
【０００３】この種の半導体発光素子にあっては、得ら
れる光の波長が発光層の半導体の種類や組成により決定
され、一般に必要な波長の光を得るためには、 バンドギャップが発光波長に見合った半導体を活性層
に用いる、 半導体の不純物発光センターとして必要な波長に見合
った遷移過程を有する元素をドーピングすること、によ
って行っている。上述した青色発光ダイオードではＩｎ
を含むＧａ窒化物（ＩｎXＧａ1-XＮ）を発光層として用
いており、この場合、インジウム（Ｉｎ）の濃度を変え
ることによって色々な波長の発光を得る方法がとられて
いる。例えば、青色の発光を得るには、ＩｎXＧａ1-XＮ
のＸを０．２程度、緑色の発光を得るにはＸを０．４程
度のＩｎ濃度に調整される。また、ＥＬ素子では、Ｚｎ
Ｓなどの半導体に種々の元素を添加した発光層材料を用
いており、例えば赤色にはＺｎＳ：Ｓｍ，緑色にはＺｎ
Ｓ：Ｔｂ，青色にはＳｒＳ：Ｃｅなどが用いられてい
る。
れる光の波長が発光層の半導体の種類や組成により決定
され、一般に必要な波長の光を得るためには、 バンドギャップが発光波長に見合った半導体を活性層
に用いる、 半導体の不純物発光センターとして必要な波長に見合
った遷移過程を有する元素をドーピングすること、によ
って行っている。上述した青色発光ダイオードではＩｎ
を含むＧａ窒化物（ＩｎXＧａ1-XＮ）を発光層として用
いており、この場合、インジウム（Ｉｎ）の濃度を変え
ることによって色々な波長の発光を得る方法がとられて
いる。例えば、青色の発光を得るには、ＩｎXＧａ1-XＮ
のＸを０．２程度、緑色の発光を得るにはＸを０．４程
度のＩｎ濃度に調整される。また、ＥＬ素子では、Ｚｎ
Ｓなどの半導体に種々の元素を添加した発光層材料を用
いており、例えば赤色にはＺｎＳ：Ｓｍ，緑色にはＺｎ
Ｓ：Ｔｂ，青色にはＳｒＳ：Ｃｅなどが用いられてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来の発光素子は、所望の波長（色）の発光を
得るために半導体組成（ドープ元素濃度）を精密に調整
して製造する必要があり、製造上種々の困難が伴い、そ
れによってコストが高くなり、製造歩留りが悪化するな
どの問題があった。
たように従来の発光素子は、所望の波長（色）の発光を
得るために半導体組成（ドープ元素濃度）を精密に調整
して製造する必要があり、製造上種々の困難が伴い、そ
れによってコストが高くなり、製造歩留りが悪化するな
どの問題があった。
【０００５】例えば、上述した青色発光ダイオードにあ
っては、発光層にＩｎXＧａ1-XＮを用いているが、一般
にＩｎを含む半導体膜の形成は非常に困難である。さら
にＩｎは膜中に取り込まれ難く、比較的高濃度のＩｎを
含むＩｎXＧａ1-XＮを作製するためには非常に多量のＩ
ｎ気相源を使用せねばならなかった。すなわち、この種
の発光ダイオードはＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成
長）法を用いて各層を積層形成するが、ＩｎXＧａ1-XＮ
層を形成する場合、Ｉｎ気相源、例えばトリメチルイン
ジウムが多量に必要となる。同時に、高い窒素分圧が要
求されるため、窒素原料であるアンモニアも大量に必要
となる。また、インジウム濃度は成長速度に影響されや
すく、基板、特に８インチ以上の大面積基板面に均一に
ＩｎXＧａ1 -XＮを成長させるのは困難である。
っては、発光層にＩｎXＧａ1-XＮを用いているが、一般
にＩｎを含む半導体膜の形成は非常に困難である。さら
にＩｎは膜中に取り込まれ難く、比較的高濃度のＩｎを
含むＩｎXＧａ1-XＮを作製するためには非常に多量のＩ
ｎ気相源を使用せねばならなかった。すなわち、この種
の発光ダイオードはＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成
長）法を用いて各層を積層形成するが、ＩｎXＧａ1-XＮ
層を形成する場合、Ｉｎ気相源、例えばトリメチルイン
ジウムが多量に必要となる。同時に、高い窒素分圧が要
求されるため、窒素原料であるアンモニアも大量に必要
となる。また、インジウム濃度は成長速度に影響されや
すく、基板、特に８インチ以上の大面積基板面に均一に
ＩｎXＧａ1 -XＮを成長させるのは困難である。
【０００６】また、従来の発光素子は、カラー表示を行
うために必要な赤、緑、青の各色の発光素子を、それぞ
れ異なる半導体を用いて形成しているので、それぞれの
発光素子の出力や輝度が異なり、それらを並べてフルカ
ラー表示をする場合に各色のバランスが悪くなる問題が
あった。
うために必要な赤、緑、青の各色の発光素子を、それぞ
れ異なる半導体を用いて形成しているので、それぞれの
発光素子の出力や輝度が異なり、それらを並べてフルカ
ラー表示をする場合に各色のバランスが悪くなる問題が
あった。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、製造が容易であり、半導体発光素子自体の構造や半
導体組成を変更することなく種々の波長の可視光を出射
可能であり、かつ紫外波長域の光を発する半導体発光素
子を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供を課題と
している。
で、製造が容易であり、半導体発光素子自体の構造や半
導体組成を変更することなく種々の波長の可視光を出射
可能であり、かつ紫外波長域の光を発する半導体発光素
子を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供を課題と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、基板上に、該基板に光を入射する半導体発光素
子が形成され、該基板が、該半導体発光素子から発せら
れた光の波長を変換して可視光を出射する材料からなる
発光素子である。請求項２に係る発明は、基板が、少な
くとも１種の遷移元素を添加したサファイア、少なくと
も１種の遷移元素を添加したＹＡＧまたはＧＧＧ、少な
くとも１種の遷移元素を添加したベリル、少なくとも１
種の遷移元素を添加した炭化ケイ素、少なくとも１種の
遷移元素を添加したスピネル、少なくとも１種の遷移元
素を添加したＬｉＹＦ4、少なくとも１種の遷移元素を
添加したマグネシア、遷移元素添加ガラスからなる群よ
り選択される少なくとも１種であることを特徴とする請
求項１記載の発光素子である。請求項３に係る発明は、
基板が、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素から
なる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアル
ミナ基板であることを特徴とする請求項２記載の発光素
子である。請求項４に係る発明は、基板が、半導体発光
素子から発せられた光によって、少なくとも赤、緑及び
青のいずれかの色を発光する部分を備えたことを特徴と
する請求項１から３のいずれか１項記載の発光素子であ
る。請求項５に係る発明は、同一基板に、半導体発光素
子と該半導体発光素子から発せられた光によって赤、緑
及び青のいずれかの色を発光する基板部分とからなる発
光ユニットを多数形成してなることを特徴とする請求項
１から３のいずれか１項記載の発光素子である。請求項
６に係る発明は、半導体発光素子が、ＥＬ素子、発光ダ
イオード及び半導体レーザからなる群より選択される１
種であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１
項記載の発光素子である。請求項７に係る発明は、半導
体発光素子が、紫外光を発するＥＬ素子または発光ダイ
オードであることを特徴とする請求項１から５のいずれ
か１項記載の発光素子である。請求項８に係る発明は、
半導体発光素子が、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、
Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≦０．
１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドよりなる群から選択される
１種からなる発光層を備えた発光ダイオードであること
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の発光
素子である。請求項９に係る発明は、基板の半導体発光
素子と反対側の面に、反射層を設けたことを特徴とする
請求項１から８のいずれか１項記載の発光素子である。
発明は、基板上に、該基板に光を入射する半導体発光素
子が形成され、該基板が、該半導体発光素子から発せら
れた光の波長を変換して可視光を出射する材料からなる
発光素子である。請求項２に係る発明は、基板が、少な
くとも１種の遷移元素を添加したサファイア、少なくと
も１種の遷移元素を添加したＹＡＧまたはＧＧＧ、少な
くとも１種の遷移元素を添加したベリル、少なくとも１
種の遷移元素を添加した炭化ケイ素、少なくとも１種の
遷移元素を添加したスピネル、少なくとも１種の遷移元
素を添加したＬｉＹＦ4、少なくとも１種の遷移元素を
添加したマグネシア、遷移元素添加ガラスからなる群よ
り選択される少なくとも１種であることを特徴とする請
求項１記載の発光素子である。請求項３に係る発明は、
基板が、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素から
なる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアル
ミナ基板であることを特徴とする請求項２記載の発光素
子である。請求項４に係る発明は、基板が、半導体発光
素子から発せられた光によって、少なくとも赤、緑及び
青のいずれかの色を発光する部分を備えたことを特徴と
する請求項１から３のいずれか１項記載の発光素子であ
る。請求項５に係る発明は、同一基板に、半導体発光素
子と該半導体発光素子から発せられた光によって赤、緑
及び青のいずれかの色を発光する基板部分とからなる発
光ユニットを多数形成してなることを特徴とする請求項
１から３のいずれか１項記載の発光素子である。請求項
６に係る発明は、半導体発光素子が、ＥＬ素子、発光ダ
イオード及び半導体レーザからなる群より選択される１
種であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１
項記載の発光素子である。請求項７に係る発明は、半導
体発光素子が、紫外光を発するＥＬ素子または発光ダイ
オードであることを特徴とする請求項１から５のいずれ
か１項記載の発光素子である。請求項８に係る発明は、
半導体発光素子が、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、
Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≦０．
１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドよりなる群から選択される
１種からなる発光層を備えた発光ダイオードであること
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の発光
素子である。請求項９に係る発明は、基板の半導体発光
素子と反対側の面に、反射層を設けたことを特徴とする
請求項１から８のいずれか１項記載の発光素子である。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による発光素子の概
略構成を示すものであり、この発光素子１は基板２と、
この基板２上に形成された半導体発光素子３とから構成
されている。この発光素子１は、半導体発光素子３から
発した光が基板２を透過して出射し、該基板２が半導体
発光素子３から発せられた光の波長を変換して出射する
材料からなることを特徴としている。
略構成を示すものであり、この発光素子１は基板２と、
この基板２上に形成された半導体発光素子３とから構成
されている。この発光素子１は、半導体発光素子３から
発した光が基板２を透過して出射し、該基板２が半導体
発光素子３から発せられた光の波長を変換して出射する
材料からなることを特徴としている。
【００１０】この基板２としては、半導体発光素子３で
発する紫外光（波長２５０〜４１０ｎｍ）の光を受け
て、赤、緑または青の何れかの色の光を発する元素（発
光センター元素）がドープされた透明硬質基板が用いら
れる。基板２のベースとなる材料は、紫外光および可視
光に透明な硬質材料、例えば単結晶アルミナ（サファイ
ア）、安定化ジルコニア、イットリウム-アルミニウム-
ガーネット（ＹＡＧ）やガドリニウム-ガリウム-ガーネ
ット（ＧＧＧ）などのガーネット、炭化ケイ素、スピネ
ル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＬｉＹＦ4、マグネシア、トパー
ズ、ベリル、フッ化マグネシウムなどのフッ化物単結
晶、チタン酸バリウムなどのチタン酸化合物単結晶、石
英ガラス、ガラスなどの透明セラミック及びガラス類が
使用可能であり、その中でも半導体発光素子３との接合
性に優れ、耐熱性にも優れた単結晶アルミナ（サファイ
ア）、ガーネット、炭化ケイ素、スピネル、ＬｉＹ
Ｆ4、マグネシア、ベリル、ジルコニア、ガラスが特に
好適に用いられる。これら基板ベース材料に添加される
発光センター元素は、前記ベース中に均一に分散された
状態で半導体発光素子３から発する紫外光により赤、緑
または青の何れかの色の光を発する元素、例えばＣｒ，
Ｔｉ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素（Ｓｃ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ），Ｙなどの遷移元
素から選択される１種または２種以上である。この発光
センター元素の添加量は、所望の出射光の輝度が得られ
るように正確に添加することが望ましい。以上の条件に
関して本発明に好適な基板２を例示すれば、Ｃｒなどの
遷移元素を添加したサファイア、Ｎｄなどの希土類を添
加したＹＡＧまたはＧＧＧ、遷移元素を添加したベリ
ル、遷移元素を添加した炭化ケイ素、遷移元素を添加し
たスピネル、遷移元素を添加したＬｉＹＦ4、遷移元素
を添加したマグネシア、遷移元素添加ガラスなどであ
る。
発する紫外光（波長２５０〜４１０ｎｍ）の光を受け
て、赤、緑または青の何れかの色の光を発する元素（発
光センター元素）がドープされた透明硬質基板が用いら
れる。基板２のベースとなる材料は、紫外光および可視
光に透明な硬質材料、例えば単結晶アルミナ（サファイ
ア）、安定化ジルコニア、イットリウム-アルミニウム-
ガーネット（ＹＡＧ）やガドリニウム-ガリウム-ガーネ
ット（ＧＧＧ）などのガーネット、炭化ケイ素、スピネ
ル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＬｉＹＦ4、マグネシア、トパー
ズ、ベリル、フッ化マグネシウムなどのフッ化物単結
晶、チタン酸バリウムなどのチタン酸化合物単結晶、石
英ガラス、ガラスなどの透明セラミック及びガラス類が
使用可能であり、その中でも半導体発光素子３との接合
性に優れ、耐熱性にも優れた単結晶アルミナ（サファイ
ア）、ガーネット、炭化ケイ素、スピネル、ＬｉＹ
Ｆ4、マグネシア、ベリル、ジルコニア、ガラスが特に
好適に用いられる。これら基板ベース材料に添加される
発光センター元素は、前記ベース中に均一に分散された
状態で半導体発光素子３から発する紫外光により赤、緑
または青の何れかの色の光を発する元素、例えばＣｒ，
Ｔｉ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素（Ｓｃ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ），Ｙなどの遷移元
素から選択される１種または２種以上である。この発光
センター元素の添加量は、所望の出射光の輝度が得られ
るように正確に添加することが望ましい。以上の条件に
関して本発明に好適な基板２を例示すれば、Ｃｒなどの
遷移元素を添加したサファイア、Ｎｄなどの希土類を添
加したＹＡＧまたはＧＧＧ、遷移元素を添加したベリ
ル、遷移元素を添加した炭化ケイ素、遷移元素を添加し
たスピネル、遷移元素を添加したＬｉＹＦ4、遷移元素
を添加したマグネシア、遷移元素添加ガラスなどであ
る。
【００１１】前記半導体発光素子３としては、ＥＬ素
子、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、半導体レ
ーザ（ＬＤ）のいずれかを用いることができ、特に紫外
光（波長２５０〜４１０ｎｍ）を発する発光素子であっ
ても使用可能である。このような紫外光を発する半導体
素子としては、例えばＺｎＳ半導体を発光層としたＥＬ
素子（波長約３２６ｎｍ発光）、ＧａＮを発光層とした
ＬＥＤ（波長約３６５ｎｍ発光）、ＡｌXＧａ1-XＮ（た
だし、Ｘ≦０．４）を発光層としたＬＥＤ（波長約２７
５〜３６５ｎｍ発光）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≦
０．１）を発光層としたＬＥＤ（波長約３６５〜３９４
ｎｍ発光）、半導体特性を持つダイヤモンドを発光層と
したＬＥＤ（波長約４１０ｎｍ発光）が挙げられる。
子、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、半導体レ
ーザ（ＬＤ）のいずれかを用いることができ、特に紫外
光（波長２５０〜４１０ｎｍ）を発する発光素子であっ
ても使用可能である。このような紫外光を発する半導体
素子としては、例えばＺｎＳ半導体を発光層としたＥＬ
素子（波長約３２６ｎｍ発光）、ＧａＮを発光層とした
ＬＥＤ（波長約３６５ｎｍ発光）、ＡｌXＧａ1-XＮ（た
だし、Ｘ≦０．４）を発光層としたＬＥＤ（波長約２７
５〜３６５ｎｍ発光）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≦
０．１）を発光層としたＬＥＤ（波長約３６５〜３９４
ｎｍ発光）、半導体特性を持つダイヤモンドを発光層と
したＬＥＤ（波長約４１０ｎｍ発光）が挙げられる。
【００１２】この発光素子１は、半導体発光素子３に電
流を流して発光させ、紫外光４が基板２を通して出射さ
れる際に、基板２に含まれる発光センターによって波長
が変換され、該紫外光４は赤、緑、青の何れかの色の可
視光５となって基板２の反対面や側面から出射される。
流を流して発光させ、紫外光４が基板２を通して出射さ
れる際に、基板２に含まれる発光センターによって波長
が変換され、該紫外光４は赤、緑、青の何れかの色の可
視光５となって基板２の反対面や側面から出射される。
【００１３】この発光素子１は、前記構成としたことに
より、半導体発光素子３が可視光ではなく、従来は実用
に供し得なかった紫外光を発するものであっても使用可
能となり、高輝度の可視光を出射可能である。従って、
所望の波長の光を得るために発光層のドープ元素量を極
めて精密に調整して発光素子を製造する必要が無くな
り、製造が容易な半導体発光素子３を用いることによっ
て、発光素子１の製造コストの削減と歩留りの向上を図
ることができる。また、この発光素子１では、同じ構造
の半導体発光素子３を用い、基板２の発光センター元素
を代えることで赤、緑、青の何れかの色の可視光５を発
する発光素子１を得ることができ、赤、緑、青の各色の
発光素子を同じ製造プロセスによって容易に製造できる
とともに、赤、緑、青の各色の発光素子の発光出力や輝
度の調整が容易にでき、これら各色の発光素子を多数配
置してカラー表示を行う場合に、各色のバランスが良好
な高品質の画像を表示可能な表示装置を得ることができ
る。
より、半導体発光素子３が可視光ではなく、従来は実用
に供し得なかった紫外光を発するものであっても使用可
能となり、高輝度の可視光を出射可能である。従って、
所望の波長の光を得るために発光層のドープ元素量を極
めて精密に調整して発光素子を製造する必要が無くな
り、製造が容易な半導体発光素子３を用いることによっ
て、発光素子１の製造コストの削減と歩留りの向上を図
ることができる。また、この発光素子１では、同じ構造
の半導体発光素子３を用い、基板２の発光センター元素
を代えることで赤、緑、青の何れかの色の可視光５を発
する発光素子１を得ることができ、赤、緑、青の各色の
発光素子を同じ製造プロセスによって容易に製造できる
とともに、赤、緑、青の各色の発光素子の発光出力や輝
度の調整が容易にでき、これら各色の発光素子を多数配
置してカラー表示を行う場合に、各色のバランスが良好
な高品質の画像を表示可能な表示装置を得ることができ
る。
【００１４】さらにこの発光素子１において、基板２と
して、少なくとも１種の遷移元素を添加したサファイ
ア、少なくとも１種の遷移元素を添加したＹＡＧまたは
ＧＧＧ、少なくとも１種の遷移元素を添加したベリル、
少なくとも１種の遷移元素を添加した炭化ケイ素、少な
くとも１種の遷移元素を添加したスピネル、少なくとも
１種の遷移元素を添加したＬｉＹＦ4、少なくとも１種
の遷移元素を添加したマグネシア、遷移元素添加ガラス
からなる群より選択される少なくとも１種を用いること
によって、半導体発光素子３を基板２上にＭＯＣＶＤ法
などで形成しかつ熱処理を行うことが可能となり、また
これら材料は、紫外光４および可視光５の透過率が高い
ので、紫外光４から可視光５の変換時の損失を少なくす
ることができる。また、基板２として、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素からなる群より選択される少
なくとも１種の元素を含むサファイア基板を用いること
によって、この基板２上に、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ
≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドなどの発光層を備え
た半導体発光素子３を良好な状態で形成可能である。ま
た、発光素子１が、半導体発光素子３から発せられた光
によって、少なくとも赤、緑及び青のいずれかの色を発
光する部分を設けたことによって、カラー表示用発光素
子として使用可能となる。また、この発光素子１を人体
に有害な紫外光を放出している発光素子に動作モニター
用パイロットランプとしての応用も可能となる。さら
に、同一基板に、前記半導体発光素子と該半導体発光素
子から発せられた光によって赤、緑及び青のいずれかの
色を発光する基板部分とからなる発光ユニットを多数形
成することによって、カラー表示用ディスプレイを構成
することが可能である。
して、少なくとも１種の遷移元素を添加したサファイ
ア、少なくとも１種の遷移元素を添加したＹＡＧまたは
ＧＧＧ、少なくとも１種の遷移元素を添加したベリル、
少なくとも１種の遷移元素を添加した炭化ケイ素、少な
くとも１種の遷移元素を添加したスピネル、少なくとも
１種の遷移元素を添加したＬｉＹＦ4、少なくとも１種
の遷移元素を添加したマグネシア、遷移元素添加ガラス
からなる群より選択される少なくとも１種を用いること
によって、半導体発光素子３を基板２上にＭＯＣＶＤ法
などで形成しかつ熱処理を行うことが可能となり、また
これら材料は、紫外光４および可視光５の透過率が高い
ので、紫外光４から可視光５の変換時の損失を少なくす
ることができる。また、基板２として、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素からなる群より選択される少
なくとも１種の元素を含むサファイア基板を用いること
によって、この基板２上に、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ
≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドなどの発光層を備え
た半導体発光素子３を良好な状態で形成可能である。ま
た、発光素子１が、半導体発光素子３から発せられた光
によって、少なくとも赤、緑及び青のいずれかの色を発
光する部分を設けたことによって、カラー表示用発光素
子として使用可能となる。また、この発光素子１を人体
に有害な紫外光を放出している発光素子に動作モニター
用パイロットランプとしての応用も可能となる。さら
に、同一基板に、前記半導体発光素子と該半導体発光素
子から発せられた光によって赤、緑及び青のいずれかの
色を発光する基板部分とからなる発光ユニットを多数形
成することによって、カラー表示用ディスプレイを構成
することが可能である。
【００１５】本発明の発光素子１は、半導体発光素子３
として、ＥＬ素子、ＬＥＤ、ＬＤのいずれにも適用する
ことができる。また、本発明の発光素子１は、半導体発
光素子３として、紫外光を発するＥＬ素子やＬＥＤを使
用することができる。また、本発明の発光素子１は、半
導体発光素子３として、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1 -XＮ（ただ
し、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≦０．
１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドよりなる群から選択される
１種からなる活性層を備えた発光ダイオードを使用する
ことができる。
として、ＥＬ素子、ＬＥＤ、ＬＤのいずれにも適用する
ことができる。また、本発明の発光素子１は、半導体発
光素子３として、紫外光を発するＥＬ素子やＬＥＤを使
用することができる。また、本発明の発光素子１は、半
導体発光素子３として、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1 -XＮ（ただ
し、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≦０．
１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドよりなる群から選択される
１種からなる活性層を備えた発光ダイオードを使用する
ことができる。
【００１６】また、本発明の発光素子１において、基板
２の半導体発光素子３と反対側の面に、反射層を設けた
構成として良く、このような反射層を設けることによっ
て、基板２から出射される可視光５を基板２側面のみか
ら出射させることができる。
２の半導体発光素子３と反対側の面に、反射層を設けた
構成として良く、このような反射層を設けることによっ
て、基板２から出射される可視光５を基板２側面のみか
ら出射させることができる。
【００１７】以下、本発明の発光素子１をより具体的に
説明する。図２は本発明の発光素子の第１の実施形態を
示すものであり、この発光素子１０は基板１１上にＥＬ
素子部１２を備えている。ＥＬ素子部１２は、基板１１
上に、透明電極層１３、第１の絶縁層１４、半導体層１
５、第２の絶縁層１６及び金属電極層１７を順に積層形
成した構成になっている。
説明する。図２は本発明の発光素子の第１の実施形態を
示すものであり、この発光素子１０は基板１１上にＥＬ
素子部１２を備えている。ＥＬ素子部１２は、基板１１
上に、透明電極層１３、第１の絶縁層１４、半導体層１
５、第２の絶縁層１６及び金属電極層１７を順に積層形
成した構成になっている。
【００１８】この基板１１としては、赤、緑または青の
何れかの色の光を発する遷移元素（発光センター）がド
ープされた透明硬質基板であれば良い。透明電極層１３
は、ＩＴＯ（インジウム-スズ酸化物）など周知の透明
電極材料を用いて形成して良い。第１、第２の絶縁層1
4,16は、高絶縁破壊強度と高透電率を有する透明な材
料、例えばＹ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5などが用いら
れ、これらを単独で或いは複数種組み合わせて使用して
良い。また、金属電極層１７の材料は、導電率の高い金
属であれば特に限定されず、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ｎｉなどが使用される。ＥＬ素子部１２の発光層
となる半導体層１５の材料はＺｎＳを使用して良い。Ｚ
ｎＳ半導体からなる半導体層１５は波長約３２６ｎｍの
紫外光１８を発する。
何れかの色の光を発する遷移元素（発光センター）がド
ープされた透明硬質基板であれば良い。透明電極層１３
は、ＩＴＯ（インジウム-スズ酸化物）など周知の透明
電極材料を用いて形成して良い。第１、第２の絶縁層1
4,16は、高絶縁破壊強度と高透電率を有する透明な材
料、例えばＹ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5などが用いら
れ、これらを単独で或いは複数種組み合わせて使用して
良い。また、金属電極層１７の材料は、導電率の高い金
属であれば特に限定されず、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ｎｉなどが使用される。ＥＬ素子部１２の発光層
となる半導体層１５の材料はＺｎＳを使用して良い。Ｚ
ｎＳ半導体からなる半導体層１５は波長約３２６ｎｍの
紫外光１８を発する。
【００１９】この発光素子１０は、透明電極層１３と、
最上層の金属電極層１７との間に電流（ＡＣ又はＤＣ）
を流すことによって、半導体層１５から波長約３２６ｎ
ｍの紫外光１８が発せられ、この紫外光１８が基板１１
を透過する際に、基板１１に含まれる遷移元素（発光セ
ンター）により赤、緑または青の何れかの色の可視光１
９に変えられ、基板１１の反対面および側面から出射す
る。
最上層の金属電極層１７との間に電流（ＡＣ又はＤＣ）
を流すことによって、半導体層１５から波長約３２６ｎ
ｍの紫外光１８が発せられ、この紫外光１８が基板１１
を透過する際に、基板１１に含まれる遷移元素（発光セ
ンター）により赤、緑または青の何れかの色の可視光１
９に変えられ、基板１１の反対面および側面から出射す
る。
【００２０】この発光素子１０は、種々の色の可視光を
出射する面発光光源素子として各種の表示装置に使用可
能であり、さらに、同じ基板１１に、ＥＬ素子部１２と
赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部分とから
なる発光ユニットを多数形成することによって、カラー
表示用ディスプレイを構成することが可能である。
出射する面発光光源素子として各種の表示装置に使用可
能であり、さらに、同じ基板１１に、ＥＬ素子部１２と
赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部分とから
なる発光ユニットを多数形成することによって、カラー
表示用ディスプレイを構成することが可能である。
【００２１】図３は本発明の発光素子の第２の実施形態
を示すものであり、この発光素子２０は基板２１と該基
板２１上に形成されたＬＥＤ部２２とからなっている。
この基板２１は、赤、緑または青の何れかの色の光を発
する遷移元素（発光センター）がドープされた透明硬質
基板が用いられ、特にＣｒ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，希
土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元
素を含むサファイア基板、ベリル基板、ガーネット基板
などの単結晶基板が好適である。この種の発光センター
添加単結晶基板２１を用いることによって、ＧａＮを発
光層としたＬＥＤ（波長約３６５ｎｍ発光）、ＡｌXＧ
ａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）を発光層としたＬＥＤ
（波長約２７５〜３６５ｎｍ発光）、ＩｎyＧａ1-yＮ
（ただし、ｙ≦０．１）を発光層としたＬＥＤ（波長約
３６５〜３９４ｎｍ発光）の形成が容易になる。また、
これらの発光センター添加単結晶基板２１によれば、Ｌ
ＥＤ部２２から発せられる紫外光を効率良く可視光に変
換することができる。赤、緑、青の発光に好適な基板材
料を例示すれば、Ｃｒ添加サファイア（赤）、Ｃｅ添加
サファイア（青）、ＣｒまたはＶ添加ベリル（緑）など
である。
を示すものであり、この発光素子２０は基板２１と該基
板２１上に形成されたＬＥＤ部２２とからなっている。
この基板２１は、赤、緑または青の何れかの色の光を発
する遷移元素（発光センター）がドープされた透明硬質
基板が用いられ、特にＣｒ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，希
土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元
素を含むサファイア基板、ベリル基板、ガーネット基板
などの単結晶基板が好適である。この種の発光センター
添加単結晶基板２１を用いることによって、ＧａＮを発
光層としたＬＥＤ（波長約３６５ｎｍ発光）、ＡｌXＧ
ａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）を発光層としたＬＥＤ
（波長約２７５〜３６５ｎｍ発光）、ＩｎyＧａ1-yＮ
（ただし、ｙ≦０．１）を発光層としたＬＥＤ（波長約
３６５〜３９４ｎｍ発光）の形成が容易になる。また、
これらの発光センター添加単結晶基板２１によれば、Ｌ
ＥＤ部２２から発せられる紫外光を効率良く可視光に変
換することができる。赤、緑、青の発光に好適な基板材
料を例示すれば、Ｃｒ添加サファイア（赤）、Ｃｅ添加
サファイア（青）、ＣｒまたはＶ添加ベリル（緑）など
である。
【００２２】ＬＥＤ部２２は、例えば、基板２１上に、
ＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２３、ｎ型Ｇａ
Ｎ層２４、ｎ型ＡｌＧａＮ層２５、ｐ型ＧａＮ層（発光
層）２６、ｐ型ＡｌＧａＮ層２７、ｐ型ＧａＮ層２８、
ｐ金属電極２９を順に積層形成し、かつｎ型ＧａＮ層２
４の一部を露出させてその上にｎ金属電極２９を形成し
た、いわゆるダブルヘテロ構造になっている。なお、Ｌ
ＥＤ部２２の構造はこれに限定されることなく、発光層
となるｐ型ＧａＮ層２４に代えて、ｐ型ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）やＩｎ低濃度のＩｎＧａＮを用
いたダブルヘテロ構造やダイヤモンドを発光層として用
いた構造としても良い。このダブルヘテロ構造のＬＥＤ
部２２はＭＯＣＶＤ法を用いて作製して良い。
ＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２３、ｎ型Ｇａ
Ｎ層２４、ｎ型ＡｌＧａＮ層２５、ｐ型ＧａＮ層（発光
層）２６、ｐ型ＡｌＧａＮ層２７、ｐ型ＧａＮ層２８、
ｐ金属電極２９を順に積層形成し、かつｎ型ＧａＮ層２
４の一部を露出させてその上にｎ金属電極２９を形成し
た、いわゆるダブルヘテロ構造になっている。なお、Ｌ
ＥＤ部２２の構造はこれに限定されることなく、発光層
となるｐ型ＧａＮ層２４に代えて、ｐ型ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）やＩｎ低濃度のＩｎＧａＮを用
いたダブルヘテロ構造やダイヤモンドを発光層として用
いた構造としても良い。このダブルヘテロ構造のＬＥＤ
部２２はＭＯＣＶＤ法を用いて作製して良い。
【００２３】この発光素子２０は、ｐ金属電極２９とｎ
金属電極３０との間に電流を流すことでＬＥＤ部２２か
ら紫外光３２が基板２１側に発せられる。この紫外光３
２の波長は、ｐ型ＧａＮ層２６を発光層として用いた場
合には中心波長が約３６５ｎｍであり、ＡｌXＧａ1-XＮ
を発光層として用いた場合には中心波長が約２７５〜３
６５ｎｍである。この紫外光３２は基板２１を透過する
際に、基板２１に含まれる遷移元素（発光センター）に
より赤、緑または青の何れかの色の可視光３３に変えら
れ、基板２１の反対面および側面から出射する。この発
光素子２０は、基板２１の可視光出射面（ＬＥＤ部２２
の反対面）を上向きにしてランプなどに組み込まれ、従
来のＬＥＤと同様の発光素子として使用可能である。ま
た、赤、緑および青の各色を組み合わせて配置し、カラ
ー表示用ディスプレーを構成しても良い。さらに、同一
基板に赤、緑および青の各色の発光部分を多数形成し、
カラー表示用ディスプレーを構成しても良い。
金属電極３０との間に電流を流すことでＬＥＤ部２２か
ら紫外光３２が基板２１側に発せられる。この紫外光３
２の波長は、ｐ型ＧａＮ層２６を発光層として用いた場
合には中心波長が約３６５ｎｍであり、ＡｌXＧａ1-XＮ
を発光層として用いた場合には中心波長が約２７５〜３
６５ｎｍである。この紫外光３２は基板２１を透過する
際に、基板２１に含まれる遷移元素（発光センター）に
より赤、緑または青の何れかの色の可視光３３に変えら
れ、基板２１の反対面および側面から出射する。この発
光素子２０は、基板２１の可視光出射面（ＬＥＤ部２２
の反対面）を上向きにしてランプなどに組み込まれ、従
来のＬＥＤと同様の発光素子として使用可能である。ま
た、赤、緑および青の各色を組み合わせて配置し、カラ
ー表示用ディスプレーを構成しても良い。さらに、同一
基板に赤、緑および青の各色の発光部分を多数形成し、
カラー表示用ディスプレーを構成しても良い。
【００２４】図４は本発明の発光素子の第３の実施形態
を示すものであり、この発光素子２０は前記第２の実施
形態と同じ構成要素を備え、基板２１のＬＥＤ部２２の
反対面に、金属からなる反射層３１を形成したことを特
徴としている。この反射層３１は、基板２１を透過して
出射される可視光に対して反射率の高い金属、例えばＡ
ｇ，Ａｌ，Ｎｉなどの金属薄膜を用いて良い。
を示すものであり、この発光素子２０は前記第２の実施
形態と同じ構成要素を備え、基板２１のＬＥＤ部２２の
反対面に、金属からなる反射層３１を形成したことを特
徴としている。この反射層３１は、基板２１を透過して
出射される可視光に対して反射率の高い金属、例えばＡ
ｇ，Ａｌ，Ｎｉなどの金属薄膜を用いて良い。
【００２５】この実施形態による発光素子２０は、先の
第２の実施形態と同じく、ｐ金属電極２９とｎ金属電極
３０との間に電流を流すことでＬＥＤ部２２から紫外光
３２を基板２１側に発し、この紫外光３２が基板２１を
透過する際に基板２１に含まれる遷移元素（発光センタ
ー）により赤、緑または青の何れかの色の可視光３３に
変えられて出射する。この場合には、基板２１のＬＥＤ
部２２の反対面に反射層３１を形成したことによって、
基板２１の側面から可視光３３が出射する。
第２の実施形態と同じく、ｐ金属電極２９とｎ金属電極
３０との間に電流を流すことでＬＥＤ部２２から紫外光
３２を基板２１側に発し、この紫外光３２が基板２１を
透過する際に基板２１に含まれる遷移元素（発光センタ
ー）により赤、緑または青の何れかの色の可視光３３に
変えられて出射する。この場合には、基板２１のＬＥＤ
部２２の反対面に反射層３１を形成したことによって、
基板２１の側面から可視光３３が出射する。
【００２６】
【実施例】図３に示す構成のＬＥＤを試作した。 赤色用ＬＥＤ 基板として、Ｃｒを１重量％添加したサファイア基板を
用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ型
ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）、Ｇ
ａＮ発光層、ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）、
ｐ型ＧａＮ層を順にＭＯＣＶＤ法を用いて積層形成し、
かつｐ型ＧａＮ層上にｐ電極を、ｎ型ＧａＮ層を露出さ
せた部分にｎ電極をそれぞれ形成して赤色用ＬＥＤを作
製した。作製したＬＥＤのｐ，ｎ電極間に２０ｍＡの直
流電流を流した（駆動電圧２０Ｖ）。その結果、基板の
反対面より赤色光の出射が目視により認められた。
用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ型
ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）、Ｇ
ａＮ発光層、ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）、
ｐ型ＧａＮ層を順にＭＯＣＶＤ法を用いて積層形成し、
かつｐ型ＧａＮ層上にｐ電極を、ｎ型ＧａＮ層を露出さ
せた部分にｎ電極をそれぞれ形成して赤色用ＬＥＤを作
製した。作製したＬＥＤのｐ，ｎ電極間に２０ｍＡの直
流電流を流した（駆動電圧２０Ｖ）。その結果、基板の
反対面より赤色光の出射が目視により認められた。
【００２７】緑色用ＬＥＤ 基板として、Ｃｅ3+を０．３％添加したサファイア基板
を用いた以外は、前記赤色ＬＥＤと同じ構成の緑色用Ｌ
ＥＤを作製した。作製した緑色用ＬＥＤに前記と同様に
直流電流を流した。その結果、基板の反対面より緑色光
の出射が目視により認められた。
を用いた以外は、前記赤色ＬＥＤと同じ構成の緑色用Ｌ
ＥＤを作製した。作製した緑色用ＬＥＤに前記と同様に
直流電流を流した。その結果、基板の反対面より緑色光
の出射が目視により認められた。
【００２８】青色用ＬＥＤ 基板として、Ｐｒを約０．２％添加したＬｉＹＦ4 を用
いた以外は、前記赤色用ＬＥＤと同じ構成の青色用ＬＥ
Ｄを作製した。作製した青色用ＬＥＤに前記と同様に直
流電流を流した。その結果、基板の反対面より青色光の
出射が目視により認められた。
いた以外は、前記赤色用ＬＥＤと同じ構成の青色用ＬＥ
Ｄを作製した。作製した青色用ＬＥＤに前記と同様に直
流電流を流した。その結果、基板の反対面より青色光の
出射が目視により認められた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の発光素子
は、基板上に、該基板に光を入射する半導体発光素子が
形成され、該基板が、該半導体発光素子から発せられた
光の波長を変換して出射する材料からなる構成としたの
で、半導体発光素子が可視光ではなく、従来は実用に供
し得なかった紫外光を発するものであっても使用可能と
なり、高輝度の可視光を出射可能である。従って、所望
の波長の光を得るために発光層のドープ元素量を極めて
精密に調整して発光素子を製造する必要が無くなり、製
造が容易な半導体発光素子を用いることによって、発光
素子の製造コストの削減と歩留りの向上を図ることがで
きる。また、この発光素子では、同じ構造の半導体発光
素子を用い、基板の発光センター元素を代えることで
赤、緑、青の何れかの色の可視光を発する発光素子を得
ることができ、赤、緑、青の各色の発光素子を同じ製造
プロセスによって容易に製造できるとともに、赤、緑、
青の各色の発光素子の発光出力や輝度の調整が容易にで
き、これら各色の発光素子を多数配置してカラー表示を
行う場合に、各色のバランスが良好な高品質の画像を表
示可能な表示装置を得ることができる。さらに、少なく
とも１種の遷移元素を添加したサファイア、少なくとも
１種の遷移元素を添加したＹＡＧまたはＧＧＧ、少なく
とも１種の遷移元素を添加したベリル、少なくとも１種
の遷移元素を添加した炭化ケイ素、少なくとも１種の遷
移元素を添加したスピネル、少なくとも１種の遷移元素
を添加したＬｉＹＦ4、少なくとも１種の遷移元素を添
加したマグネシア、遷移元素添加ガラスからなる群より
選択される少なくとも１種を基板とすれば、半導体発光
素子を基板上にＭＯＣＶＤ法などで形成しかつ熱処理を
行うことが可能となり、またこれら材料は、紫外光およ
び可視光の透過率が高いので、紫外光から可視光の変換
時の損失を少なくすることができる。またＣｒ，Ｆｅ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素からなる群より選択される
少なくとも１種の元素を含むサファイア基板を用いるこ
とによって、この基板上に、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ
≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドなどの発光層を備え
た半導体発光素子を良好な状態で形成可能である。ま
た、発光素子が、半導体発光素子から発せられた光によ
って、少なくとも赤、緑及び青のいずれかの色を発光す
る部分を設けたことによって、カラー表示用発光素子と
して使用可能となる。また、この発光素子を人体に有害
な紫外光を放出している発光素子に動作モニター用パイ
ロットランプなどの紫外光発生モニター用ランプとして
の応用も可能となる。さらに、同一基板に、前記半導体
発光素子と該半導体発光素子から発せられた光によって
赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部分とから
なる発光ユニットを多数形成することによって、カラー
表示用ディスプレイを構成することが可能である。また
本発明の発光素子は、ＥＬ素子、ＬＥＤ、ＬＤの各半導
体素子に適用が可能であり、高輝度の可視光を出射する
発光素子をことができるので、薄型で機械強度が高く、
長寿命の発光素子を提供することができる。また、本発
明の発光素子は、紫外光を発するＥＬ素子やＬＥＤを使
用することができ、従来は可視光が得られずに実用化が
進まなかった紫外光発光素子の実用化を図ることが可能
となった。また、半導体発光素子として、ＧａＮ、Ａｌ
XＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ
（ただし、ｙ≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドなどの
紫外光を発光可能な発光層を備えたＬＥＤを使用するこ
とによって、低コストのＬＥＤを提供することができ
る。さらに、本発明の発光素子において、基板の半導体
発光素子と反対側の面に、反射層を設けた構成として良
く、このような反射層を設けることによって、基板から
出射される可視光を基板側面のみから出射させることが
でき、出射光の指向性を高めることができる。
は、基板上に、該基板に光を入射する半導体発光素子が
形成され、該基板が、該半導体発光素子から発せられた
光の波長を変換して出射する材料からなる構成としたの
で、半導体発光素子が可視光ではなく、従来は実用に供
し得なかった紫外光を発するものであっても使用可能と
なり、高輝度の可視光を出射可能である。従って、所望
の波長の光を得るために発光層のドープ元素量を極めて
精密に調整して発光素子を製造する必要が無くなり、製
造が容易な半導体発光素子を用いることによって、発光
素子の製造コストの削減と歩留りの向上を図ることがで
きる。また、この発光素子では、同じ構造の半導体発光
素子を用い、基板の発光センター元素を代えることで
赤、緑、青の何れかの色の可視光を発する発光素子を得
ることができ、赤、緑、青の各色の発光素子を同じ製造
プロセスによって容易に製造できるとともに、赤、緑、
青の各色の発光素子の発光出力や輝度の調整が容易にで
き、これら各色の発光素子を多数配置してカラー表示を
行う場合に、各色のバランスが良好な高品質の画像を表
示可能な表示装置を得ることができる。さらに、少なく
とも１種の遷移元素を添加したサファイア、少なくとも
１種の遷移元素を添加したＹＡＧまたはＧＧＧ、少なく
とも１種の遷移元素を添加したベリル、少なくとも１種
の遷移元素を添加した炭化ケイ素、少なくとも１種の遷
移元素を添加したスピネル、少なくとも１種の遷移元素
を添加したＬｉＹＦ4、少なくとも１種の遷移元素を添
加したマグネシア、遷移元素添加ガラスからなる群より
選択される少なくとも１種を基板とすれば、半導体発光
素子を基板上にＭＯＣＶＤ法などで形成しかつ熱処理を
行うことが可能となり、またこれら材料は、紫外光およ
び可視光の透過率が高いので、紫外光から可視光の変換
時の損失を少なくすることができる。またＣｒ，Ｆｅ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，希土類元素からなる群より選択される
少なくとも１種の元素を含むサファイア基板を用いるこ
とによって、この基板上に、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ
≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドなどの発光層を備え
た半導体発光素子を良好な状態で形成可能である。ま
た、発光素子が、半導体発光素子から発せられた光によ
って、少なくとも赤、緑及び青のいずれかの色を発光す
る部分を設けたことによって、カラー表示用発光素子と
して使用可能となる。また、この発光素子を人体に有害
な紫外光を放出している発光素子に動作モニター用パイ
ロットランプなどの紫外光発生モニター用ランプとして
の応用も可能となる。さらに、同一基板に、前記半導体
発光素子と該半導体発光素子から発せられた光によって
赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部分とから
なる発光ユニットを多数形成することによって、カラー
表示用ディスプレイを構成することが可能である。また
本発明の発光素子は、ＥＬ素子、ＬＥＤ、ＬＤの各半導
体素子に適用が可能であり、高輝度の可視光を出射する
発光素子をことができるので、薄型で機械強度が高く、
長寿命の発光素子を提供することができる。また、本発
明の発光素子は、紫外光を発するＥＬ素子やＬＥＤを使
用することができ、従来は可視光が得られずに実用化が
進まなかった紫外光発光素子の実用化を図ることが可能
となった。また、半導体発光素子として、ＧａＮ、Ａｌ
XＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ
（ただし、ｙ≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドなどの
紫外光を発光可能な発光層を備えたＬＥＤを使用するこ
とによって、低コストのＬＥＤを提供することができ
る。さらに、本発明の発光素子において、基板の半導体
発光素子と反対側の面に、反射層を設けた構成として良
く、このような反射層を設けることによって、基板から
出射される可視光を基板側面のみから出射させることが
でき、出射光の指向性を高めることができる。
【図１】 本発明の発光素子の概略構成図である。
【図２】 本発明の発光素子の第１の実施形態を示す側
面図である。
面図である。
【図３】 本発明の発光素子の第２の実施形態を示す側
面図である。
面図である。
【図４】 本発明の発光素子の第３の実施形態を示す側
面図である。
面図である。
１，１０，２０……発光素子 ２，１１，２１……基板 ３……半導体発光素子 １２……ＥＬ素子部 ２２……ＬＥＤ部
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に、該基板に光を入射する半導体
発光素子が形成され、該基板が、該半導体発光素子から
発せられた光の波長を変換して可視光を出射する材料か
らなる発光素子。 - 【請求項２】 前記基板が、少なくとも１種の遷移元素
を添加したサファイア、少なくとも１種の遷移元素を添
加したＹＡＧまたはＧＧＧ、少なくとも１種の遷移元素
を添加したベリル、少なくとも１種の遷移元素を添加し
た炭化ケイ素、少なくとも１種の遷移元素を添加したス
ピネル、少なくとも１種の遷移元素を添加したＬｉＹＦ
4、少なくとも１種の遷移元素を添加したマグネシア、
遷移元素添加ガラスからなる群より選択される少なくと
も１種であることを特徴とする請求項１記載の発光素
子。 - 【請求項３】 前記基板が、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｕ，希土類元素からなる群より選択される少なくとも１
種の元素を含むサファイア基板であることを特徴とする
請求項２記載の発光素子。 - 【請求項４】 前記基板が、前記半導体発光素子から発
せられた光によって、少なくとも赤、緑及び青のいずれ
かの色を発光する部分を備えたことを特徴とする請求項
１から３のいずれか１項記載の発光素子。 - 【請求項５】 同一基板に、前記半導体発光素子と該半
導体発光素子から発せられた光によって赤、緑及び青の
いずれかの色を発光する基板部分とからなる発光ユニッ
トを多数形成してなることを特徴とする請求項１から３
のいずれか１項記載の発光素子。 - 【請求項６】 前記半導体発光素子が、ＥＬ素子、発光
ダイオード及び半導体レーザからなる群より選択される
１種であることを特徴とする請求項１から５のいずれか
１項記載の発光素子。 - 【請求項７】 前記半導体発光素子が、紫外光を発する
ＥＬ素子または発光ダイオードであることを特徴とする
請求項１から５のいずれか１項記載の発光素子。 - 【請求項８】 前記半導体発光素子が、ＧａＮ、ＡｌX
Ｇａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）、ＩｎyＧａ1-yＮ
（ただし、ｙ≦０．１）、ＺｎＳ、ダイヤモンドよりな
る群から選択される１種からなる発光層を備えた発光ダ
イオードであることを特徴とする請求項１から５のいず
れか１項記載の発光素子。 - 【請求項９】 前記基板の前記半導体発光素子と反対側
の面に、反射層を設けたことを特徴とする請求項１から
８のいずれか１項記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20868296A JPH1056203A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20868296A JPH1056203A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1056203A true JPH1056203A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16560330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20868296A Withdrawn JPH1056203A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1056203A (ja) |
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