JP2002374006A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れ、経時的な発光色の変化の少な
い発光装置を提供する。 【解決手段】 主発光ピーク波長が４００ｎｍ以下の発
光素子の光放出側を、有機系蛍光体を含有するシリコー
ンを添加した封止レジンで被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発光装置に関する。詳し
くは、紫外領域の光を発光する発光素子と蛍光体とを組
み合わせた発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子と、発光素子の光により励起さ
れて蛍光を発する蛍光体とを組み合わせることにより、
発光素子本来の発光色と異なる色の発光をする発光装置
が知られている。特に、紫外領域の光を発光可能な発光
素子が開発されたことに伴い、かかる発光素子が放出す
る高エネルギーの光を蛍光体の励起に利用し、高輝度の
光を発光可能な発光装置の開発が試みられている。紫外
領域の光を発光する発光素子と蛍光体とを組み合わせた
発光装置として、例えば特開２０００−２０８８１８号
に開示されるものがある。当該公報には、紫外領域の光
を発光する発光素子を、有機系蛍光体を分散させたシリ
コーン樹脂で封止した構成の発光装置が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】紫外領域の光を利用す
る場合には、発光素子を封止する部材の光劣化を特に考
慮する必要がある。上記公報に記載の発光装置では、紫
外領域の光に対して劣化し難い材料であるシリコーン樹
脂を封止部材として採用して封止部材の光劣化を防止し
ている。しかしながら、シリコーン樹脂は発光素子の封
止部材として一般的なエポキシ樹脂に比較して軟らかい
材料であり、外部衝撃に対する耐久性は低い。そのた
め、発光装置の耐衝撃性、耐久性を低下させることとな
る。一方、上記の発光装置では有機系蛍光体を用いてい
るが、一般に有機系蛍光体は光の変換効率が高いと考え
られる反面、酸素などとの反応性が高く、酸化劣化等し
易い。従って、上記の発光装置のように有機系蛍光体を
封止部材に一様に分散させた場合には、一部の蛍光体が
外部に露出し、酸化による劣化の問題が生ずる。蛍光体
の劣化は発光装置の輝度の低下及び発光色の変化を引き
起こす。特に、発光素子から蛍光体の励起に利用される
紫外領域の光に加えて可視領域の光が放出され、かかる
光と蛍光体の蛍光とが混色されて外部放射される場合等
では、蛍光体が劣化することにより色バランスが崩れ、
外部放射光の発光色の変化が顕著となる。ここで、有機
系蛍光体を分散させたシリコーン樹脂の周りをエポキシ
樹脂で被覆して外部衝撃に対する強度の向上及び有機系
蛍光体の酸化劣化の防止を図ることも可能であるが、こ
の場合にはシリコーン樹脂の表面に露出した蛍光体とエ
ポキシ樹脂とが反応し、蛍光体の劣化に起因する輝度の
低下、発光色の変化などの問題が再び浮上する。また、
一般に有機系蛍光体はその性状から無機系の蛍光体に比
較して添加量の調整が困難であり、発光色の揃った発光
装置を製造することは難しい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成に想到し
た。即ち、本発明は、主発光ピーク波長が４５０ｎｍ以
下の発光素子と、前記発光素子の光放出側を被覆する封
止部材と、有機系蛍光体を含有し、前記封止部材に添加
されているシリコーン部材と、を備える発光装置であ
る。

【０００５】かかる構成では、有機系蛍光体がシリコー
ンに含有された状態で封止部材に添加されるため、封止
部材としてエポキシ樹脂などの耐衝撃性に優れた材料を
採用できる。従って、高い耐衝撃性及び耐久性を有する
発光装置を構成することが可能となる。また、有機系蛍
光体を含有したシリコーン部材を封止部材が被覆した状
態となるので、有機系蛍光体が外部に晒されることによ
る蛍光体の劣化が可及的に抑えられる。さらに、封止部
材中に有機系蛍光体が存在することとなるもののシリコ
ーン部材に含有された状態にあるため、封止部材と有機
系蛍光体とが反応することが抑えられ、かかる反応によ
る蛍光体の劣化も抑制される。このように、外部環境及
び封止部材による蛍光体の劣化を防止することができ、
発光色の経時的変化の少ない発光装置となる。更には、
有機系蛍光体をシリコーン部材に含有させた状態とする
ことにより、ハンドリング性が向上し、蛍光体添加量の
調整が容易となる。従って、品質（発光色）の揃った発
光素子を製造することが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】発光素子は、その主発光ピーク波
長が５００ｎｍ以下の波長領域にあるものが用いられ
る。即ち、青色系〜紫外領域の光を発光する発光素子が
用いられる。好ましくは、主発光ピーク波長が４５０ｎ
ｍ以下の発光素子が用いられる。例えば、主発光ピーク
波長が３６０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲にある発光素子、
３６０〜４１０ｎｍの範囲にある発光素子などを用いる
ことができる。さらに好ましくは、主発光ピーク波長が
３６０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にある発光素子を採用す
ることができる。以上の波長領域の光は、後述の蛍光体
を高効率で励起、発光させることが可能である。もちろ
ん、上記波長領域とは異なる波長領域に一又は二以上の
発光ピーク波長を併せ持つ発光素子を採用することもで
きる。さらには、上記波長領域内に複数の発光ピークを
有する発光素子を採用してもよい。例えば、紫外領域の
光の他、可視領域の光をも発光する発光素子を用いれ
ば、紫外領域の光を蛍光体の励起に利用する一方で、可
視領域の光を外部放射光の光の一部として利用すること
ができる。このようにすれば、発光装置からは蛍光体の
蛍光と発光素子から放出される可視光とが混合された光
が外部放射される。例えば、紫外光と青色光とを発光可
能な発光素子を採用し、併せて紫外光により緑色系、赤
色系などの蛍光を発する蛍光体を組み合わせれば、様々
な発光色の発光装置を構成することができる。発光素子
の選択においては、後述の蛍光体（有機系及び無機系）
の励起ピーク及び蛍光色、並びに発光装置全体から発光
される光の色が考慮される。発光素子を複数用いること
もできる。この場合、発光波長（発光色）の異なる発光
素子を用いることができ、これにより発光装置全体の発
光色を変化、調整することが可能である。

【０００７】発光素子の形成材料は特に限定されるもの
ではない。III族窒化物系化合物半導体層を備える発光
素子、即ち、III族窒化物系化合物半導体発光素子を好
適に用いることができる。III族窒化物系化合物半導体
は、一般式としてＡｌ_ＸＧａ _ＹＩｎ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦
Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、Ａｌ
Ｎ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、Ａｌ_ｘＧａ
_１−ｘＮ、Ａｌ_ｘＩｎ_{１ −ｘ}Ｎ及びＧａ_ｘＩｎ_１−ｘＮ
（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含す
る。III族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔ
ｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリ
ン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマ
ス（Ｂｉ）等で置換できる。発光素子の素子機能部分は
上記２元系若しくは３元系のIII族窒化物系化合物半導
体より構成することが好ましい。

【０００８】III族窒化物系化合物半導体は任意のドー
パントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。
ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープ
した後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プ
ラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができ
る。III族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法
（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、
スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法
等によっても形成することができる。

【０００９】III族窒化物系化合物半導体層を成長させ
る基板の材質はIII族窒化物系化合物半導体層を成長さ
せられるものであれば特に限定されないが、例えば、サ
ファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜
鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウ
ム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶
などを基板の材料として挙げることができる。中でも、
サファイア基板を用いることが好ましく、サファイア基
板のａ面を利用することが更に好ましい。

【００１０】封止部材には、エポキシ樹脂、シリコーン
樹脂、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー、尿素
樹脂、又はガラス等が用いられる。これらの材料は、単
独で用いられるのは勿論のこと、これらの中から任意に
選択される二種以上の材料を用いることもできる。中で
も、取り扱い易さや汎用性などの観点からエポキシ樹脂
を用いることが好ましい。また、シリコーン樹脂、シリ
コーンゴム、又はシリコーンエラストマーを採用する場
合には、その表面（外部露出面）に耐衝撃性の高い材料
によるコーティングなどを施すことが好ましい。例え
ば、封止部材の表面に成型したエポキシ樹脂などを被せ
ることができる。

【００１１】封止部材は、発光素子の光放出側を被覆す
るように配置される。従って、発光素子から放出された
光は封止部材を通って外部放射されることとなる。発光
素子と封止部材との間に、封止部材と異なる材料からな
る層を設けることができる。例えば、シリコーン樹脂を
発光素子の表面に塗布し、その上にエポキシ樹脂等から
なる封止部材を形成することができる。封止部材に光拡
散剤を添加することもできる。光拡散剤を用いることに
より封止部材内での光の拡散が促進される。従って、発
光素子の光を効率的に蛍光体に照射できる。また、発光
素子が可視光も発光する場合や、複数の蛍光体を用いる
場合等では、発光素子からの可視光、各蛍光体からの蛍
光等の混色を促進でき、発光ムラの低減が図られる。光
拡散剤としては、酸化チタン、窒化チタン、窒化タンタ
ル、酸化アルミニウム、酸化珪素、チタン酸バリウム等
を用いることができる。さらに、封止部材に着色剤を添
加することもできる。着色剤は、有機系蛍光体自体など
が特有の色を示すことを防止するために用いられる。

【００１２】封止部材には、有機系蛍光体を含有するシ
リコーン部材が添加されている。用いられる有機系蛍光
体の種類は、発光素子の光により励起し蛍光を発するも
のであれば特に限定されない。有機系蛍光体としては、
以下のものを採用することができる。例えば、1，4−ビ
ス（２−メチルスチリル）ベンゼン（Ｂｉｓ−ＭＳ
Ｂ）、トランス−４，４’−ジフェニルスチルベン（Ｄ
ＰＳ）等のスチルベン系色素、及び７−ヒドロキシ−４
−メチルクマリン（クマリン４）等のクマリン系色素、
ＢＯＱＰ、ＰＢＢＯ、ＢＯＴ、ＰＯＰＯＰ等を用いるこ
とができる。これらの蛍光体は青色系の発光色を有す
る。また、ＤＰＯＴ、ブリリアントサルフォフラビンＦ
Ｆ（brilliantsulfoflavine FF）、ベーシックイエロー
ＨＧ（basic yellow HG）、SINLOIHI COLOR FZ-5005
（シンロイヒ社製）などを用いることもできる。これら
の蛍光体は黄色系〜緑色系の蛍光色を有する。また、黄
色系〜赤色系の蛍光体である、エオシン（eosine）、ロ
ーダミン６Ｇ（rhodamine 6G）、ローダミンＢ（rhodam
ine B）、NKP-8303（日本蛍光化学社製）などを用いる
こともできる。また、ＴＢ（ＥＤＴＡ）ＳＳＡ、ＥｕＴ
ＴＡなどを例えばメチルメタクリレートに溶解、重合固
化しポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）としたもの
を用いることもできる。尚、複数種類の有機系蛍光体を
組み合わせて用いることもできる。この場合には、複数
種類の有機系蛍光体を混ぜ合わせてシリコーン部材に含
有させても、又は各有機系蛍光体をそれぞれ異なるシリ
コーン部材に含有させてもよい。

【００１３】シリコーンとしては、シリコーン樹脂、シ
リコーンゴム、又はシリコーンエラストマーを用いるこ
とができる。中でも、シリコーン樹脂を用いることが好
ましい。

【００１４】有機系蛍光体を含有するシリコーン部材
は、例えば硬化後のシリコーンに有機系蛍光体を含浸さ
せることにより、又は硬化前のシリコーンに有機系蛍光
体を混ぜ込むことにより調製することができる。前者の
場合には、予めシリコーンを適当な形状、大きさに成型
し、得られたシリコーン成型体の表面から有機系蛍光体
を含浸させる。例えば、有機系蛍光体を溶解した溶液に
シリコーン成型体を一定時間浸漬する。一方、後者の場
合には、硬化前のシリコーンに有機系蛍光体を混ぜ合わ
せた後、シリコーンを適当な形状、大きさになるように
硬化させる。シリコーン部材の形状、大きさは特に限定
されないが、ハンドリング性を考慮すれば球状（ボール
状）、直径１〜５０μｍの大きさとすることが好まし
い。大きさに関しては、直径１〜１０μｍとすることが
更に好ましい。ここで、一般的な無機蛍光体の大きさが
数μｍであるので、上記範囲の大きさのシリコーン部材
とすればこれを無機蛍光体と同様に取り扱うことが可能
となる。このことは、シリコーン部材の添加量、即ち有
機系蛍光体の添加量の調整が容易になることはもちろん
のこと、後述のように無機系蛍光体を併せて用いた場合
において有機系蛍光体と無機系蛍光体の各添加量の調整
が容易になることを意味する。

【００１５】有機系蛍光体を含有したシリコーン部材
は、封止部材内に一様に分散した状態、又は一部の領域
に局在した状態で添加される。シリコーン部材を発光素
子側に局在させることにより、発光素子からの光を効率
的に有機系蛍光体に照射することが可能である。発光素
子側に局在して添加するには、例えば、シリコーン部材
を分散させた少量の封止部材で発光素子の表面（光放出
側）をコーティングし、その上にシリコーン部材を含ま
ない封止部材を積層する。ここで、シリコーン部材の添
加量の異なる封止部材を複数用意しこれらを順に積層す
ることにより、シリコーン部材添加量（即ち、有機系蛍
光体添加量）が発光素子側から遠ざかるに従って徐変す
るようにしてもよい。更には、種類の異なる有機系蛍光
体を含有したシリコーン部材が添加された封止部材を複
数用意し、これらを順に積層することもできる。

【００１６】有機系蛍光体に加えて無機系蛍光体を用い
ることができる。無機系蛍光体は、上記の封止部材に添
加した状態で用いることができる。また、異なる封止部
材を用意し、これに添加した状態で用いてもよい。例え
ば、複数の蛍光体を用い、これらの蛍光を混合して外部
放射させる場合において、特定の蛍光色について有機系
蛍光体よりも無機系蛍光体を用いた場合の方が効率的な
蛍光が得られるときには、当該特定の蛍光色について無
機系蛍光体を用いることが好ましい。例えば、赤色系の
有機系蛍光体と、緑色系〜青色系の無機系蛍光体とを組
み合わせて用いることができる。蛍光色に応じて励起効
率のよい適切な蛍光体を採用することにより発光素子の
光を効率的に利用でき、発光装置の輝度を向上すること
ができる。無機系蛍光体としては、以下のものを採用す
ることができる。例えば、赤色系の発光色を有する６Ｍ
ｇＯ・Ａｓ_２Ｏ_５：Ｍｎ^４＋、Ｙ（ＰＶ）Ｏ_４：Ｅｕ、
ＣａＬａ_０．１Ｅｕ_０．９Ｇａ_３Ｏ_７、ＢａＹ_０．９Ｓ
ｍ_０．１Ｇａ_３Ｏ_７、Ｃａ（Ｙ_０．５Ｅｕ_０．５）（Ｇ
ａ_０．５Ｉｎ_０．５）_３Ｏ_７、Ｙ_３Ｏ_３：Ｅｕ、ＹＶＯ
_４：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５Ｍｇ
Ｆ_２ＧｅＯ_２：Ｍｎ ^４＋、及び（Ｙ・Ｃｄ）ＢＯ_２：Ｅ
ｕ等、青色系の発光色を有する（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）_５
（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｍｇ）_２Ａｌ
_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ
^２＋、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^{２ ＋}、（Ｓｒ，
Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋ 、（Ｓｒ，
Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２・ｎＢ_２Ｏ_３：Ｅ
ｕ^２＋、Ｓｒ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓ
ｒ，Ｂａ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ
_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_３（ＰＯ_４）_６Ｃｌ：Ｅｕ、Ｓｒ
Ｏ・Ｐ_２Ｏ_５・Ｂ_２Ｏ_５：Ｅｕ、（ＢａＣａ）_５（ＰＯ
_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、ＳｒＬａ_０．９５Ｔｍ_０．０５Ｇａ
_３Ｏ_７、ＺｎＳ：Ａｇ、ＧａＷＯ_４、Ｙ_２ＳｉＯ_６：Ｃ
ｅ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｇａ，Ｃｌ、Ｃａ_２Ｂ_４ＯＣｌ：Ｅ
ｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_４Ｏ_３：Ｅｕ^２＋、及び一般式
（Ｍ１，Ｅｕ）_１０（ＰＯ _４）_６Ｃｌ_２（Ｍ１は、Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，及びＢａからなる群から選択される少
なくとも１種の元素）で表される蛍光体等、緑色系の発
光色を有するＹ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｓｒ
_２Ｓｉ_３Ｏ_８・２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ、ＢａＭｇ _２Ａｌ
_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、ＺｎＳｉＯ_４：Ｍ
ｎ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＬａＰＯ_４：Ｔｂ、ＳｒＡ
ｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、ＳｒＬａ_０．２Ｔｂ_０．８Ｇａ
_３Ｏ_７、ＣａＹ_０．９Ｐｒ_０．１Ｇａ_３Ｏ_７、ＺｎＧｄ
_０．８Ｈｏ_０．２Ｇａ_３Ｏ_７、ＳｒＬａ_０．６Ｔｂ
_０．４Ａｌ_３Ｏ_７、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃ
ｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、Ｚｎ
_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＺｎＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ａ
ｇ，Ｃｕ、（Ｚｎ・Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｇ
ｄＯＳ：Ｔｂ、ＬａＯＳ：Ｔｂ、ＹＳｉＯ_４：Ｃｅ・Ｔ
ｂ、ＺｎＧｅＯ _４：Ｍｎ、ＧｅＭｇＡｌＯ：Ｔｂ、Ｓｒ
ＧａＳ：Ｅｕ^２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ・Ｃｏ、ＭｇＯ・ｎＢ
_２Ｏ_３：Ｇｅ，Ｔｂ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ，Ｔｍ、及びＬ
ａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ等を用いることができる。また、白色
系の発光色を有するＹＶＯ_４：Ｄｙ、黄色系の発光色を
有するＣａＬｕ_０．５Ｄｙ_０．５Ｇａ_３Ｏ_７を用いるこ
ともできる。

【００１７】上記の封止部材に加えて、第２の封止部材
を用いることができる。第２の封止部材は、発光素子と
上記封止部材（以下、「第１の封止部材」ともいう）の間
に、又は上記封止部材の表面を被覆するように形成され
る。第２の封止部材の材料としては、第１の封止部材と
同様にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、又は
ガラス等を採用できる。例えば、第１の封止部材をシリ
コーン樹脂で形成し、第１の封止部材を被覆するように
エポキシ樹脂からなる第２の封止部材を形成する。第２
の封止部材に、蛍光体（有機系、無機系を含む）、光拡
散剤、及び／又は着色剤を含有させることもできる。ま
た、第２の封止部材に紫外線吸収剤を含有させることも
できる。このようにすれば、蛍光体の励起に利用されな
い紫外領域の光を第２の封止部材において吸収でき、紫
外領域の光が外部放射することを防止できる。紫外線吸
収剤としては、例えば２−（２−ハイドロキシ−３，５
−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリア
ゾール等を用いることができる。

【００１８】

【実施例】以下実施例により本発明の構成をより詳細に
説明する。 （実施例１）図１は本発明の一の実施例である砲弾型Ｌ
ＥＤ１を示す図である。ＬＥＤ１は白色系の発光をし、
例えば、導光体と組み合わせて面状光源、線状光源に利
用することができ、また、各種表示装置等にも利用する
ことができる。図２にはＬＥＤ１に使用される発光素子
１０の模式断面図が示される。発光素子１０はサファイ
ア基板上に複数のIII族窒化物系化合物半導体層が積層
された構成からなり、発光ピーク波長を３８０ｎｍ付近
に有する。発光素子１０の各層のスペックは次の通りで
ある。

【００１９】基板１１の上にはバッファ層１２を介して
ｎ型不純物してＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層
１３を形成した。ここで、基板１１にはサファイアを用
いたが、これに限定されることはなく、サファイア、ス
ピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガ
リウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガ
ン、III族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いること
ができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶ
Ｄ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料
としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及び
ＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分
子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法
（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング
法、電子シャワー法等を用いることができる。III族窒
化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バ
ッファ層を省略することができる。さらに基板とバッフ
ァ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去するこ
ともできる。ここでｎ型層１３はＧａＮで形成したが、
ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用い
ることができる。また、ｎ型層１３はｎ型不純物してＳ
ｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇ
ｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。ｎ型層１
３は発光する層を含む層１４側の低電子濃度ｎ-層とバ
ッファ層１２側の高電子濃度ｎ＋層とからなる２層構造
とすることができる。発光する層を含む層１４は量子井
戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構
造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としては
シングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のも
のなどでもよい。発光する層を含む層１４はｐ型層１５
の側にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンド
ギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層を含むこ
ともできる。これは発光する層を含む層１４中に注入さ
れた電子がｐ型層１５に拡散するのを効果的に防止する
ためである。発光する層を含む層１４の上にｐ型不純物
としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層１５を形
成した。このｐ型層はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎ
ＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物とし
てはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもでき
る。さらに、ｐ型層１５を発光する層を含む層１４側の
低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とか
らなる２層構造とすることができる。上記構成の発光ダ
イオードにおいて、各III族窒化物系化合物半導体層は
一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子
線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（Ｈ
ＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電
子シャワー法等の方法で形成することもできる。

【００２０】ｎ電極１９はＡｌとＶの２層で構成され、
ｐ型層１５を形成した後、ｐ型層１５、発光する層を含
む層１４、及びｎ型層１３の一部をエッチングにより除
去し、蒸着によりｎ型層１３上に形成される。透光性電
極１７は金を含む薄膜であり、ｐ型層１５の上に積層さ
れる。ｐ電極１８も金を含む材料で構成されており、蒸
着により透光性電極１７の上に形成される。上記の工程
により各半導体層及び各電極を形成した後、各チップの
分離工程を行う。

【００２１】発光する層を含む層１４と基板１１との
間、又は基板１１の半導体層が形成されない面に反射層
を設けることもできる。反射層を設けることにより、発
光する層１４で生じ、基板側に向かった光を効率的に光
の取り出し方向への反射することができ、その結果、発
光効率の向上が図れる。反射層は、窒化チタン、窒化ジ
ルコニウム、及び窒化タンタルの中から選択される１種
類又は２種類以上により形成することができる。また、
Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、
Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属の単体又はこれらの中か
ら任意に選択される２種以上の金属からなる合金を用い
て反射層を形成することもできる。

【００２２】発光素子１０はリードフレーム２０に設け
られるカップ状部２５に接着剤を用いてマウントされ
る。接着剤はエポキシ樹脂の中に銀をフィラーとして混
合させた銀ペーストである。かかる銀ペーストを用いる
ことにより発光素子１０からの熱の放散がよくなる。
尚、銀ペーストに換えて、透明ペースト、白色ペースト
等、他の公知の接着剤を用いてもよい。

【００２３】発光素子１０のｐ電極１８及びｎ電極１９
は、それぞれワイヤ４１及び４０によりリードフレーム
３１及び３０にワイヤボンディングされる。続いて、カ
ップ状部２５にそれぞれ異なる有機系蛍光体を含浸させ
たシリコーンボール３０、３１、３２を一様に分散させ
たエポキシ樹脂２７（以下、「蛍光体樹脂層２７」とい
う。）が充填される。シリコーンボール３０、３１、３
２には、それぞれ赤色系の有機系蛍光体NKP-8303（日本
蛍光化学社製）、緑色系の有機系蛍光体SINLOIHI COLOR
FZ-5005（シンロイヒ社製）、青色系の有機系蛍光体
1，4−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン（Ｂｉｓ−
ＭＳＢ）が含浸されている。シリコーンボール３０、３
１、３２は、以下の方法により作製される。まず、液状
のシリコーンを直径約５μｍの球状（シリコーンボー
ル）に成型しつつ硬化させる。得られたシリコーンボー
ルを、含浸させたい有機系蛍光体を溶解した溶液に約３
時間浸漬する。尚、浸漬時間は含浸効率を考慮して適宜
調整される。

【００２４】エポキシ樹脂に対するシリコーンボール３
０、３１、３２の各添加量は、各シリコーンボールに含
浸した各有機系蛍光体の量、各有機系蛍光体の蛍光効
率、発光装置１の発光色などを考慮して定められる。本
実施例では、赤色系、緑色系、青色系の３種の有機系蛍
光体を用いたが、要求される発光色に応じて１種のみ又
は２種の有機系蛍光体を用いることもできる。蛍光体樹
脂層２７は、発光素子１０をマウント後、シリコーンボ
ール３０、３１、３２を分散させたエポキシ樹脂をカッ
プ部２５にポッティングすることにより形成される。
尚、ポッティングの他、スパッタリング、塗布、又は塗
装等により蛍光体樹脂層２７を形成することもできる。

【００２５】発光素子１０の表面をコーティングするよ
うな蛍光体樹脂層を形成してもよい。例えば、シリコー
ンボール３０、３１、３２を分散させたエポキシ樹脂に
発光素子１０をディップしてその表面を蛍光体層でコー
ティングし、その後発光素子１０をカップ部２５にマウ
ントすることにより、発光素子１０の表面を蛍光体樹脂
でコーティングすることができる。尚、上記ディッピン
グによる他、スパッタリング、塗布、又は塗装等により
同様のコーティングを行うことができる。

【００２６】本実施例では、シリコーンボール３０、３
１、３２を分散させる基材としてエポキシ樹脂を用いた
がこれに限定されるわけではなく、シリコーン（シリコ
ーン樹脂、シリコーンゴム、又はシリコーンエラストマ
ー）、尿素樹脂、又はガラス等の透明な材料を用いるこ
とができる。また、本実施例では、シリコーンボール３
０、３１、３２を蛍光体樹脂層２７内に一様に分散させ
る構成としたが、蛍光体樹脂層２７内でシリコーンボー
ル３０、３１、３２の濃度分布に傾斜を設けることもで
きる。例えば、シリコーンボール３０、３１、３２の添
加濃度の異なるエポキシ樹脂を発光素子１０の上に順に
積層する。また、全てのシリコーンボールを一のエポキ
シ樹脂に分散させて蛍光体層を形成したが、各シリコー
ンボールを分散させたエポキシ樹脂をそれぞれ用意し
て、それらをカップ状部２５に別個に滴下することよ
り、異なるシリコーンボールが分散した樹脂が積層して
なる蛍光体樹脂層を形成することもできる。

【００２７】蛍光体樹脂層２７に酸化チタン、窒化チタ
ン、窒化タンタル、酸化アルミニウム、酸化珪素、チタ
ン酸バリウム等からなる拡散剤を含ませることもでき
る。

【００２８】発光素子１０、リードフレーム３０、３１
の一部、及びワイヤ４０、４１はエポキシ樹脂からなる
封止レジン５０により封止される。封止レジン５０の材
料は透明であれば特に限定はされないが、エポキシ樹脂
をその材料として好適に用いることができる。また、蛍
光体樹脂層２７との接着性、屈折率等の観点から、蛍光
体樹脂層２７の材料と同じ材料で形成されることが好ま
しい。

【００２９】封止レジン５０は、素子構造の保護等の目
的で設けられるが、封止レジン５０の形状を目的に応じ
て変更することにより封止レジン５０にレンズ効果を付
与することができる。例えば、図１に示される砲弾型の
他、凹レンズ型、又は凸レンズ型等に成形することがで
きる。また、光の取り出し方向（図１において上方）か
ら見て封止レジン５０の形状を円形、楕円形、又は矩形
とすることができる。封止レジン５０内にもシリコーン
ボール３０、３１、３２を分散させることができる。

【００３０】封止レジン５０内には図示しない拡散剤、
及び紫外線吸収剤が分散されている。拡散剤を用いるこ
とにより、封止レジン内において光の拡散、混色を促進
でき、発光ムラを低減することができる。拡散剤として
は、酸化チタン、窒化チタン、窒化タンタル、酸化アル
ミニウム、酸化珪素、チタン酸バリウム等が用いられ
る。一方、紫外線吸収剤を用いることにより、蛍光体の
励起に利用されなかった紫外線が外部放射されることを
防止できる。尚、拡散剤又は紫外線吸収剤のいずれか又
は両者を省略することもできる。

【００３１】図３に示すように、封止レジン５０にシリ
コーンボール３０、３１、３２を添加することにより蛍
光体樹脂層２７を省略することもできる。尚、図３にお
いて図１と同一の部材には同一の符号を付してある。こ
の場合においても、上記蛍光体樹脂層２７における場合
と同様に、封止レジン５０内においてシリコーンボール
３０、３１、３２の濃度分布に傾斜を設けることができ
る。

【００３２】以上のように構成されたＬＥＤ１では、発
光素子１０から放出される紫外領域の光がシリコーンボ
ール３０、３１、３２に含浸された有機系蛍光体に照射
し、各有機系蛍光体を励起、発光させる。その結果、赤
色系、緑色系、青色系の蛍光が生ずる。かかる蛍光と、
発光素子１０から放出される若干の可視光とが混色して
外部放出される。その結果、ＬＥＤ１からは白色系の発
光が得られる。

【００３３】上記発光素子１０に加えて他の発光素子を
用いることもできる。他の発光素子としては発光素子１
０と発光波長の異なる発光素子が用いられる。かかる他
の発光素子を用いることにより、ＬＥＤ１の発光色を変
化させ、又は調整することができる。また、発光素子１
０を複数個用いて輝度アップを図ることもできる。

【００３４】（実施例２）図４は、本発明の他の実施例
であるＳＭＤタイプのＬＥＤ３の断面図である。実施例
１のＬＥＤ１と同一の部材には同一の符号を付してその
説明を省略する。ＬＥＤ３も実施例１と同様に白色系の
発光をし、例えば、導光体と組み合わせて面状光源、線
状光源に利用することができ、また、各種表示装置等に
も利用することができる。発光素子１０は基板８０に銀
ペースト等を用いて固定される。ワイヤ４０及び４１は
発光素子１０の各電極を基板８０に設けられた電極８１
及び８２にそれぞれ接続する。符号９０は、発光素子の
周囲に形成されるリフレクタであって、その表面は鏡面
化されている。

【００３５】基板８０及びリフレクタ９０で形成される
カップ状部分には、蛍光体樹脂層１００及び、封止レジ
ン８５が充填される。蛍光体樹脂層１００は、シリコー
ンボール３０、３２、及び無機系蛍光体３７を分散した
シリコーン樹脂からなる。シリコーンボール３０、３２
は、上述のように、それぞれ赤色系の有機系蛍光体及び
青色系の蛍光体を含浸させた球状のシリコーン樹脂から
なる。無機系蛍光体３７は緑色系のＹ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ
^３＋，Ｔｂ^３＋である。蛍光体樹脂層１００は、発光素
子１０をマウントした後、ポッティングなどの方法によ
り形成される。封止レジン８５はエポキシ樹脂からな
り、蛍光体樹脂層１００を形成した後、蛍光体樹脂層１
００と同様の方法により形成される。

【００３６】以上のように構成されたＬＥＤ３では、発
光素子１０から放出された紫外領域の光は蛍光体樹脂層
１００を通過する際、シリコーンボール３０、３３に含
浸された有機系蛍光体及び無機系蛍光体３７を励起、発
光させる。これにより生じた蛍光と発光素子から放出さ
れる可視光とが混色し、全体として白色系の光が外部放
射されることとなる。

【００３７】図４のＬＥＤ３では蛍光体樹脂層１００と
封止レジン８５とを別個に設けたが、図５に示されるよ
うに封止レジン１０１にシリコーンボール３１、３３、
及び無機系蛍光体３７を分散させてもよい。尚、図５に
おいて図４と同一の部材には同一の符号を付してある。

【００３８】また、リフレクタ９０を用いないＳＭＤタ
イプのＬＥＤを構成した例を図６に示す。ＬＥＤ５で
は、発光素子１０を被覆して断面略矩形の封止レジン１
０２が形成される。封止レジン１０２は、シリコーンボ
ール３１、３３、及び無機系蛍光体３７を分散させたエ
ポキシ樹脂からなる。このような封止レジン１０２は、
基板上に発光素子１０をマウントした後、所望の型を用
いた型成型により形成することができる。また、予め所
望の形状に成型した封止レジン１０２を用意しておき、
これを発光素子１０を覆うように基板８０に接着させて
もよい。

【００３９】尚、実施例１のＬＥＤ１の場合と同様に、
図４のＬＥＤ３の封止レジン８５、図５のＬＥＤ４の蛍
光体樹脂層１００及び／又は封止レジン８５、並びに図
６のＬＥＤ５の封止レジン１０２に、拡散剤及び紫外線
吸収剤のいずれか又は２以上を組み合わせて含有させる
ことができる。

【００４０】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図1は、本発明の一の実施例の砲弾型ＬＥＤ１
を示す図である。

【図２】図２は、ＬＥＤ１に使用される発光素子１０の
概略断面図である。

【図３】図３は、封止レジン５０にシリコーンボールを
分散させた例（ＬＥＤ２）を示す図である。

【図４】図４は、本発明の他の実施例であるＳＭＤタイ
プのＬＥＤ３を示す図である。

【図５】図５は、同じく本発明の他の実施例であるＳＭ
ＤタイプのＬＥＤ４を示す図である。

【図６】図６は、同じく本発明の他の実施例であるＳＭ
ＤタイプのＬＥＤ５を示す図である。

【符号の説明】

１、２ 砲弾型ＬＥＤ ３、４、５ ＳＭＤタイプＬＥＤ １０ 発光素子 ２７、１００ 蛍光体樹脂層 ３０、３１、３２ 有機系蛍光体含有シリコーンボール ３７ 無機系蛍光体 ５０、１０１、１０２ 封止レジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 11/64 Ｃ０９Ｋ 11/64 Ｆターム(参考） 4H001 CA02 CA05 CC13 CC14 XA07 XB31 5F041 AA11 CA40 DA44 DA45 DA46 DA58 EE25

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主発光ピーク波長が４５０ｎｍ以下の発
   光素子と、 前記発光素子の光放出側を被覆する封止部材と、 有機系蛍光体を含有し、前記封止部材に添加されている
   シリコーン部材と、 を備える発光装置。
2. 【請求項２】 前記発光素子の主発光ピーク波長が３６
   ０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にある、ことを特徴とする請
   求項１に記載の発光装置。
3. 【請求項３】 前記発光素子がIII族窒化物系化合物半
   導体発光素子である、ことを特徴とする請求項１又は２
   に記載の発光装置。
4. 【請求項４】 前記シリコーン部材が球状である、こと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装
   置。
5. 【請求項５】 前記シリコーン部材は、直径が約１〜５
   ０μｍの範囲にある、ことを特徴とする請求項４に記載
   の発光装置。
6. 【請求項６】 前記シリコーン部材が、前記有機系蛍光
   体を含浸させたシリコーン樹脂からなる、ことを特徴と
   する請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
7. 【請求項７】 前記封止部材において、前記シリコーン
   部材が前記発光素子側に局在している、ことを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
8. 【請求項８】 複数種類の有機系蛍光体が用いられる、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光
   装置。
9. 【請求項９】 前記複数種類の有機系蛍光体がそれぞれ
   異なるシリコーン部材に含有されている、ことを特徴と
   する請求項８に記載の発光装置。
10. 【請求項１０】 前記封止部材がエポキシ樹脂からな
    る、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の
    発光装置。
11. 【請求項１１】 無機系蛍光体をさらに備える、ことを
    特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光装
    置。
12. 【請求項１２】 前記無機系蛍光体が緑色系の蛍光体で
    ある、ことを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
13. 【請求項１３】 前記封止部材を被覆して形成される第
    ２の封止部材をさらに備える、ことを請求項１〜１２の
    いずれかに記載の発光装置。