JP2003101081A - Light-emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
【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ダイオードなどに係わ
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
少ない発光ダイオードに関する。The present invention relates to an LED display,
The present invention relates to a light source such as a light source for a backlight, a traffic light, an optical sensor, an optical printer head, an illuminated switch, and various indicators that can emit red light. In particular, the present invention relates to a light emitting diode capable of emitting light with high brightness and high efficiency regardless of the use environment and having little change in color tone and change in brightness with respect to temperature change.
【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 diode (hereinafter, also referred to as LED)
A laser diode (hereinafter, also referred to as an LD) is small, efficient, and emits 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 characteristic of being strong against repeated lighting. Therefore, it is used as various indicators and various light sources. Recently, RGB as an ultra-bright and highly efficient light emitting diode
Light emitting diodes such as (red, green, blue) have been developed respectively. Along with this, LED displays utilizing the three primary colors of RGB are making rapid progress by 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 is capable of emitting various light emission wavelengths from ultraviolet to infrared depending on the semiconductor material of the light emitting layer used and the forming conditions. 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。However, at present, only nitride compounds have been put to practical use as a light emitting device capable of emitting a relatively short wavelength of blue or green of visible light with high brightness.
In addition, a light emitting device using a nitride-based compound semiconductor can emit various emission wavelengths with high brightness. At present, however, a light emitting device that can emit light with high efficiency in the long wavelength side of the visible region is formed. 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, as a light emitting diode capable of emitting red-colored light with high brightness, GaAlAs, GaAsP, AlG
Those having a light emitting layer such as aInP are used. Therefore, RGB (red, green, and blue) light cannot be emitted with high brightness 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 will be used. Different semiconductor materials have different driving voltages. Therefore, it is necessary to secure the power source individually, and the circuit configuration becomes complicated. Further, the rate of change in color tone and luminance with respect to temperature changes greatly differs due to the different semiconductor materials. FIG. 9 shows a specific example in which the characteristics of the other light emitting element (C is red) are significantly different from the luminance of the light emitting element (A is blue, 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。When RGB light emitting diodes are made to respectively emit light to display a mixture of colors, color balance and the like are disturbed when the characteristics of the color tone and the luminance are largely changed due to temperature change and the like.
In particular, the human eye is sensitive to white and can recognize even a slight 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 a change in brightness poses a serious 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 the light emitting diode has an excellent peak wavelength of monochromaticity, in order to make it a white light emitting light source or the like, it is necessary to dispose the respective LED chips capable of emitting RGB and the like in close proximity to each other so as to emit light to diffuse and mix colors. There is.
Such a light-emitting diode is effective as a light-emitting device that freely emits various colors, but even when emitting only white-based or pink-colored light, blue-green-based and yellow-based light-emitting diodes and red-based light-emitting diodes are used. Inevitably, a green light emitting diode and a blue light emitting diode are used. Since the LED chip is a semiconductor, there are still considerable variations 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 the current or the like for each semiconductor to emit desired light such as white light. In the case of a light emitting element using different semiconductor materials, there are cases in which differences in temperature characteristics and changes over time are greatly different, and the color tone and the like are 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, color unevenness may occur unless the light emitted from the LED chips is mixed uniformly.
【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 proposed a light emitting diode in which the color of light emitted from an LED chip is color-converted with a fluorescent material.
The light emitting diodes described in JP-A-152609 and JP-A-7-99345 have been developed. With these light emitting diodes, it is possible to efficiently emit other emission colors by 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 light emitting layer energy band gap is arranged on a cup or the like provided at the tip of the lead frame. LED chips are
Each of them is electrically connected to a metal stem or a metal post provided with an LED chip. Then, a fluorescent material that absorbs light from the LED chip and converts the wavelength is contained in a resin mold member that covers the LED chip. As a result, a light emitting diode capable of absorbing blue light emitted from the LED chip and emitting another color with high brightness 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。The fluorescent substance excited by the wavelength of light emitted from the light emitting element includes various substances such as fluorescent dyes, fluorescent pigments, and organic and inorganic compounds. In addition, fluorescent substances include those having a long afterglow property and those having substantially no afterglow property.
Further, there is one that converts the emission wavelength from the light emitting element from a short wavelength to a long wavelength, or converts the emission wavelength from the light emitting element 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 it is not suitable for practical use. Furthermore, since multi-stage excitation is required, the amount of emitted light does not increase linearly with the amount of excitation wavelength. Further, the fluorescent substance arranged near the periphery of the light emitting element is exposed to a light ray having a high irradiation intensity which 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 and reduce the amount of the fluorescent substance used, the light emitted from the LED chip is in the visible light range. But light energy inevitably becomes high. Light energy is extremely high in the ultraviolet region. In this case, if the emission intensity is further increased and used for a long period of time, the fluorescent substance itself may easily deteriorate. When the fluorescent substance deteriorates, the color tone may shift, or the efficiency of extracting light to the outside 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。Similarly, the fluorescent substance provided in the vicinity of the light emitting element is also exposed to high temperatures such as temperature rise of the light emitting element and heating from the external environment. When using as a light emitting diode,
Although generally 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 water attached during the manufacturing. Depending on the fluorescent substance, such moisture may accelerate deterioration of the fluorescent substance due to high energy light or heat from the light emitting element. In addition, ionic organic dyes cause electrophoresis due to a DC electric field near the chip,
The color tone 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, the ions generated by the decomposition of the fluorescent substance contaminate the light emitting element, or the cup for reflecting the wavelength from the light emitting element, the conductive wire for electrically connecting the light emitting element and the like are degenerated, and the extraction efficiency is improved. It may decrease.
【００１５】したがって、本発明は赤色系の発光波長成
分を含む発光ダイオードを提供することにある。また、
より高輝度、長時間の使用環境下においても発光光率の
低下や色ずれの極めて少ない赤色系の発光波長成分を含
む発光ダイオードなどを提供することを目的とする。特
に、赤色系とは異なる他の色が発光可能な窒化物系化合
物半導体と諸特性が揃った赤色系の発光波長成分が発光
可能な発光ダイオードを提供することにある。Therefore, the present invention provides a light emitting diode including a reddish emission wavelength component. Also,
It is an object of the present invention to provide a light emitting diode or the like including a reddish emission wavelength component that has a higher luminance and a reduced emission light rate and a color shift that is extremely small even under a usage environment for a long time. In particular, it is an object of the present invention to provide a light emitting diode capable of emitting a reddish emission wavelength component having various characteristics which are the same as those of a nitride-based compound semiconductor capable of emitting a color other than reddish.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、窒化物系化合
物半導体からなる半導体発光素子からの青色系の光と、
青色系の光を吸収し波長変換するセリウムで付活された
イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質か
らなる第１の蛍光物質の黄色との混色により白色発光が
可能な発光ダイオードである。特に、第１の蛍光物質と
共に用いられる他の第２の蛍光物質は半導体発光素子か
らの発光波長によって励起され赤色系の光を放出する高
演色性の白色発光が可能な発光ダイオードである。The present invention relates to a blue light from a semiconductor light emitting device made of a nitride compound semiconductor,
It is a light emitting diode capable of emitting white light by mixing a first fluorescent substance, which is a yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance activated with cerium that absorbs blue light and converts wavelength, with yellow. In particular, the other second fluorescent material used together with the first fluorescent material is a light emitting diode capable of emitting white light with high color rendering property, which is excited by the emission wavelength from the semiconductor light emitting element and emits reddish light.
【００１７】また、本発明は半導体発光素子と、半導体
発光素子が発光する青色系の光を吸収し波長変換して発
光する第１の蛍光物質及び第２の蛍光物質を有する白色
発光が可能な発光ダイオードであって、半導体発光素子
の発光層は窒化ガリウム系化合物半導体からなり、且つ
第１の蛍光物質はセリウムで付活されたイットリウム・
アルミニウム・ガーネット系蛍光物質であると共に、第
１の蛍光物質と共に用いられる他の第２の蛍光物質は半
導体発光素子からの発光波長によって励起され赤色系の
光を放出してなる高演色性の白色発光が可能な発光ダイ
オードである。Further, the present invention is capable of white light emission having a semiconductor light emitting element and a first fluorescent material and a second fluorescent material that absorb blue light emitted by the semiconductor light emitting element and convert the wavelength to emit light. In the light emitting diode, the light emitting layer of the semiconductor light emitting element is made of a gallium nitride-based compound semiconductor, and the first fluorescent material is yttrium activated by cerium.
In addition to the aluminum garnet-based fluorescent material, the other second fluorescent material used together with the first fluorescent material emits reddish light by being excited by the emission wavelength from the semiconductor light emitting device, and has a high color rendering white. It is a light emitting diode capable of emitting light.
【００１８】請求項３に記載の本発明は、第１の蛍光物
質が（ＲＥ1-xＳｍX）3（Ａｌ1-y-zＩｎyＧａz）
5Ｏ12：Ｃｅである。但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１、ｙ＋ｚ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから
なる群より選択される少なくとも一種の元素である。In the present invention according to claim 3, the first fluorescent substance is (RE 1-x Sm x ) 3 (Al 1-yz In y Ga z ).
5 O 12 : Ce. However, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1,
0 ≦ z ≦ 1, y + z ≦ 1, RE is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La.
【００１９】請求項４に記載の本発明は、第２の蛍光物
質がａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ 3：ｃＭｎ、ｄＭｇ
Ｏ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ
2：ｉＭｎから選択される少なくとも一種である。但
し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ≦０．０
５、１≦ｄ≦３、１≦ｅ≦２、０．００１≦ｆ≦０．０
５、２．５≦ｇ≦４．０、０≦ｈ≦１、０．００３≦ｉ
≦０．０５である。The present invention according to claim 4 is the second fluorescent substance.
Quality is aMgO / bLi2O / Sb2O 3: CMn, dMg
O ・ eTiO2: FMn, gMgO · hMgF2・ GeO
2: At least one selected from iMn. However
2 ≦ a ≦ 6, 2 ≦ b ≦ 4, 0.001 ≦ c ≦ 0.0
5, 1 ≦ d ≦ 3, 1 ≦ e ≦ 2, 0.001 ≦ f ≦ 0.0
5, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1, 0.003 ≦ i
≦ 0.05.
【００２０】請求項５に記載の本発明は、蛍光物質の平
均粒径が０．２μｍから０．７μｍであり、請求項６に
記載の本発明は、蛍光物質の粒度分布が０．２＜ｌｏｇ
シグマ＜０．４５である。In the present invention according to claim 5, the average particle diameter of the fluorescent substance is 0.2 μm to 0.7 μm, and in the present invention according to claim 6, the particle size distribution of the fluorescent substance is 0.2 < log
Sigma <0.45.
【００２１】[0021]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a result of various experiments, the present inventors have found that a specific light-emitting element is used in a light-emitting device that converts the emission wavelength from a light-emitting element that emits an emission wavelength with relatively high light energy by a fluorescent substance. Further, they have found that by selecting a specific fluorescent substance, it is possible to emit light with high brightness by preventing high brightness, light efficiency deterioration and color shift during long-term use, and achieving high brightness.
【００２２】特に本発明の発光素子に用いられる窒化物
系化合物半導体は、紫外光から青色、緑色（発光波長の
主ピークが３６５ｎｍから５３０ｎｍ）を効率よく発光
することができる。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 light to blue and green (the main peak of the emission wavelength is 365 nm to 530 nm). However, when viewed from the fluorescent substance, the excitation wavelength range of the excitation light source is extremely narrow and has a peak property as described above. Therefore, in order to improve the luminous intensity and the luminous efficiency of the light emitting device, it is necessary to combine the selected specific light emitting element and the specific fluorescent substance.
【００２３】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。
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。
３．励起によって効率よく発光可能なこと。
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。
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。
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。That is, the fluorescent substances used in the light emitting device are: It is required to have excellent light resistance. In particular, a fluorescent substance provided in contact with or in close proximity to a light emitting element because it strongly emits light 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 range, durability against ultraviolet rays is also required. 2. In order to improve the luminous efficiency, the compound should be efficiently excited with respect to the wavelength of light emitted from the nitride-based compound semiconductor. 3. Emit light efficiently by excitation. 4. When it is placed near the light emitting element, it has good temperature characteristics. 5. 5. Must have weather resistance depending on the usage environment of the light emitting diode. Do not damage the light emitting element. 7. It is required that the color tone has characteristics such that it can be continuously changed by the composition ratio or the mixing ratio of a plurality of fluorescent substances.
【００２４】これらの条件を満たすものとして本発明
は、発光素子として発光層に高エネルギーバンドギャッ
プを有する窒化物系化合物半導体素子を、蛍光物質とし
てａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ
・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・Ｇｅ
Ｏ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ．：ｌＰ
ｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3、Ｍ３
2Ｏ2Ｓ：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。In order to satisfy these conditions, the present invention uses a nitride-based compound semiconductor device having a high energy band gap in the light emitting layer as a light emitting device and aMgO.bLi 2 O.Sb 2 O 3 : cMn as a fluorescent substance. dMgO
· ETiO 2: fMn, gMgO · hMgF 2 · Ge
O 2 : iMn, jCaO.kM1O.TiO . : LP
r, mM2 2 O 3. (P 1-n V n ) 2 O 5 : oEu 2 O 3 , M3
At least one selected from 2 O 2 S: pEu and M4 2 O: qEu is used. As a result, even if the high-energy light emitted from the light-emitting element is irradiated with high brightness for a long time in the vicinity, the long-wavelength component, which is a red-based emission wavelength component in which the color shift of the emission color and the decrease in emission brightness are extremely small Can be a high-luminance light emitting device.
【００２５】具体的な発光装置の一例として、チップタ
イプＬＥＤを図２に示す。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・３Ｌｉ2Ｏ
・Ｓｂ2Ｏ5としてＭｇ5Ｌｉ6Ｓｂ2Ｏ13：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。
（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・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃ
Ｍｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭ
ｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ
2：ｌＰｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ
3、Ｍ３2Ｏ2Ｓ：ｐＥｕ、Ｍ４2Ｏ：ｑＥｕから選択され
る少なくとも一種である。As an example of a concrete light emitting device, a chip type
The IP LED is shown in FIG. Chip type LED housing 2
LED chip 2 using gallium nitride based semiconductor in 04
Fix 02 by die bond with epoxy resin etc.
is there. Gold wire as conductive wire 203 LED chip
Each electrode of 202 and each electrode 205 provided on the housing are
Each is electrically connected. 5MgO / 3Li2O
・ Sb2OFiveAs MgFiveLi6Sb2O13: Epoki Mn
LED chips and conductive materials mixed and dispersed in resin
Mold member that protects wires from external stress
201 is uniformly filled and cured and formed. like this
LED by powering a light emitting diode
The chip 202 can be made to emit light. From LED chip 202
Emission from the fluorescent substance excited by the emission of
Of the light emitted from the fluorescent substance and the light emitted from the LED chip 202
A light emitting device capable of emitting mixed color light can be provided. Since
The constituent members of the present invention will be described in detail below.
(Fluorescent substance) The fluorescent substance used in the present invention is
Excitation from the light emitting element by being excited by the emission wavelength of the optical element
It refers to a fluorescent substance that emits light with a wavelength longer than the wavelength. Concrete firefly
As the optical material, aMgO.bLi2O / Sb2O3: C
Mn, dMgO / eTiO2: FMn, gMgO · hM
gF2・ GeO2: IMn, jCaO / kM1O / TiO
2: LPr, mM22O3・ (P1-nVn)2OFive: OEu2O
3, M32O2S: pEu, M42O: selected from qEu
At least one.
【００２６】（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 + l =
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.
1. M4 is at least 1 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 for exciting the fluorescent substance emitted from the nitride-based compound semiconductor is set to the ultraviolet region. Alternatively, substantially all of the excitation wavelength emitted by the light emitting element is wavelength converted by the fluorescent substance. Moreover,
Only light in the visible region from the fluorescent substance can be emitted to the outside by absorbing the light emitted by the light emitting element and not converted by the fluorescent substance with a pigment or the like.
【００２７】一方、発光素子から放出された可視発光波
長と蛍光物質からの蛍光を共に外部に放出させる場合、
発光装置外部に発光素子からの可視発光波長と蛍光物質
からの蛍光とがモールド部材などを透過する必要があ
る。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 the visible light emission wavelength emitted from the light emitting element and the fluorescence from the fluorescent substance are both emitted to the outside,
The visible light emission wavelength from the light emitting element and the fluorescence from the fluorescent material need to pass through the mold member and the like outside the light emitting device. Therefore, the light emitting device may be configured such that the light emitting element is confined in a layer of the fluorescent material formed by a sputtering method or the like, and the fluorescent material layer has one or more openings for transmitting light from the light emitting element. . Further, the fluorescent material layer is formed thin enough to allow light from the light emitting element to pass therethrough. Similarly, the fluorescent substance powder may be contained in resin or glass to be formed thin enough to allow light from the light emitting element to pass therethrough. It is possible to provide an arbitrary color tone including a reddish emission wavelength by variously adjusting the ratio of the fluorescent substance and the resin, coating and filling amount, and selecting the emission wavelength of the light emitting element.
【００２８】蛍光物質の含有分布は、混色性や耐久性に
も影響する場合がある。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 content distribution of the fluorescent substance may affect the color mixing property and the durability. That is, when the distribution concentration of the fluorescent substance is high from the surface side of the coating portion or the mold member containing the fluorescent substance toward the light emitting element, it is less likely to be affected by external force and moisture from the external environment, and the external force and moisture It is easy to suppress deterioration due to. On the other hand, when the distribution concentration of the fluorescent substance increases from the light emitting element toward the mold member surface side, it is easily affected by moisture from the external environment, but the influence of heat generation from the light emitting element, irradiation intensity, etc. is reduced. be able to. Such distribution of the fluorescent substance can be variously formed by adjusting the member containing the fluorescent substance, the forming temperature, the viscosity, the shape of the fluorescent substance, the particle size, the particle size distribution, and the like. Therefore, the distribution concentration of the fluorescent substance can be variously selected depending on the use conditions. For the purpose of suppressing such distribution with good dispersibility, it is preferable that the average particle diameter of the fluorescent substance is 0.2 μm to 0.7 μm. Further, it is preferable that the particle size distribution is 0.2 <log sigma <0.45.
【００２９】本発明の蛍光物質は、特に発光素子と接す
る或いは近接して配置され放射照度として（Ｅｅ）＝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。
(ａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ蛍光物質の生
成法）ａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ蛍光物
質の生成方法例としては、ＭｇＣＯ3、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｓ
ｂ2Ｏ3、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１４００℃の温度
にて空気中約２時間焼成し、さらに酸素雰囲気中５６０
℃で１０時間以上焼成して焼成品を得た。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Ｍｇ5Ｌｉ6Ｓｂ2Ｏ13：Ｍ
ｎ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、０．０
０１≦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。
（ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ蛍光物質の生成法）ｄ
ＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ蛍光物質の生成方法例とし
ては、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
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Ｍｇ2
ＴｉＯ4：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。
（ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ蛍光物質の生
成法）ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ蛍光物質
の生成方法例としては、ＭｇＣＯ3、ＧｅＯ2、ＭｎＣＯ
3を原料としてそれぞれ３．５：０．５：１：０．００
１〜０．０５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・ＧｅＯ2：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。
（ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰｒ蛍光物質の生
成法）ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・ＴｉＯ2：ｌＰｒ蛍光物質
の生成法としては、ＣａＣＯ3、ＴｉＯ2、Ｐｒ6Ｏ11、
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Ｃａ
ＴｉＯ3：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、Ｍ
１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。
（ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3蛍光物質
の生成法）ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏＥｕ2Ｏ3
蛍光物質の生成法としては、Ｙ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、（ＮＨ
4）2ＨＰＯ4、Ｖ2Ｏ5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６２０ｎｍである。な
お、Ｍ２はＹ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｇｄより選択される
少なくとも１種であり何れの元素でも同様に発光させる
ことができる。また、高輝度に発光させるためには０．
５≦ｍ≦１．５、０＜ｎ≦１、０．００１≦ｏ≦０．５
の範囲が好ましい。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。
（Ｍ３2Ｏ2Ｓ：ｐＥｕ蛍光物質の生成法）Ｍ３2Ｏ2Ｓ：
ｐＥｕ蛍光物質の生成法例としては、Ｙ2Ｏ3とＥｕ2Ｏ3
を塩酸で溶解後、硝酸塩として共沈させる。この時のＥ
ｕ2Ｏ3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１０００℃から１２０
０℃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Ｙ2Ｏ2Ｓ：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６２７ｎ
ｍである。なお、Ｍ３はＹ、Ｌａ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｌｕよ
り選択される少なくとも１種であり何れの元素でも同様
に発光させることができる。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。
（Ｍ４2Ｏ：ｑＥｕ蛍光物質の生成法）Ｍ４2Ｏ：ｑＥｕ
蛍光物質の生成法例としては、Ｙ2Ｏ3とＥｕ2Ｏ3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Ｙ2Ｏ3：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０．０００
５≦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。
（上述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。The fluorescent substance of the present invention is arranged in contact with or close to a light emitting element and has an irradiance of (Ee) = 3.
Can be a light emitting device having sufficient light resistance in high efficiency W · cm -2 or more 10 W · cm- 2 or less. (aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: cMn fluorogenic method substance) aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3: The generation method example cmn fluorescent substance, MgCO 3, Li 2 CO 3 , S
Using b 2 O 3 and MnCO 3 as raw materials, 5: 3: 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 is baked in the air at a temperature of 1250 to 1400 ° C for about 2 hours, and then 560 in an oxygen atmosphere.
Firing was performed at 10 ° C. for 10 hours or more to obtain a fired product. The fired product was ball-milled in methanol, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to be used in the present invention Mg 5 Li 6 Sb 2 O 13 : M.
n fluorescent materials can be formed. In particular, in order to emit light with high brightness, 2 ≦ a ≦ 6, 2 ≦ b ≦ 4, 0.0
It is preferable that 01 ≦ 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 device of the present invention. (Method for producing dMgO.eTiO 2 : fMn phosphor) d
As an example of a method for producing the MgO.eTiO 2 : fMn fluorescent substance, MgCO 3 , TiO 2 , and MnCO 3 are used as raw materials in a molar ratio of 2: 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 is fired in air at a temperature of 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. The calcined product is ball-milled in methanol for washing, separation, drying, and finally sieving for Mg 2 used in the present invention.
A TiO 4 : Mn phosphor can be formed. Particularly, in order to emit light with high brightness, 1 ≦ d ≦ 3, 1 ≦ e
It is preferable that ≦ 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 device of the present invention. (Method for producing gMgO.hMgF 2 .GeO 2 : iMn fluorescent substance) Examples of the method for producing gMgO.hMgF 2・ GeO 2 : iMn fluorescent substance include MgCO 3 , GeO 2 and MnCO.
3.5: 0.5: 1: 0.00 using 3 as raw materials
It is used in a molar ratio of 1 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. The calcined product can be ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form a 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn fluorescent substance used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance is 658 nm. Particularly, in order to emit light with high brightness, 2.5 ≦ g ≦ 4.0, 0 ≦ h ≦ 1, 0.003
It is preferable that ≦ i ≦ 0.05. This fluorescent substance is easily excited in the visible light and ultraviolet region on the short wavelength side from the light emitting device of the present invention. (JCaO · kM1O · TiO 2: lPr Generation of fluorescent substance) jCaO · kM1O · TiO 2: The method of generating LPR fluorescent substance, CaCO 3, TiO 2, Pr 6 O 11,
H 3 BO 3 is mixed in a ball mill and fired in the air at 1200 to 1400 ° C. for about 2 hours. The calcined product is crushed and washed, separated and dried, and finally passed through a sieve to use Ca
A TiO 3 : Pr phosphor can be formed. The peak wavelength of this fluorescent substance is 614 nm. In addition, M
1 is at least one selected from Zn, Mg, Sr, and Ba, and any element can similarly emit light. In order to emit light with high brightness, j + k + l =
The ranges of 1, 0 <k ≦ 0.4 and 0.00001 ≦ l ≦ 0.2 are preferable. This fluorescent substance is suitably excited and emits light in the ultraviolet range from the light emitting device of the present invention. (Mm2 2 O 3. (P 1-n V n ) 2 O 5 : oEu 2 O 3 Fluorescent Material Production Method) mM 2 2 O 3. (P 1-n V n ) 2 O 5 : oEu 2 O 3
As a method for producing the fluorescent substance, Y 2 O 3 , Eu 2 O 3 , (NH
4 ) 2 HPO 4 and V 2 O 5 are mixed in a ball mill, packed in an alumina crucible, and baked in the air at 1100 to 1400 ° C. for about 2 hours. Ball-mill the fired product in water to crush, wash,
The Y (PV) O 4 : Eu fluorescent substance used in the present invention can be formed by separating, drying and finally sieving. The peak wavelength of this fluorescent substance is 620 nm. M2 is at least one selected from Y, La, Sc, Lu, and Gd, and any element can emit light in the same manner. Further, in order to emit light with high brightness, it is 0.
5 ≦ m ≦ 1.5, 0 <n ≦ 1, 0.001 ≦ o ≦ 0.5
Is preferred. This fluorescent substance is suitably excited and emits light in the ultraviolet range from the light emitting device of the present invention. (Method for producing M3 2 O 2 S: pEu fluorescent substance) M3 2 O 2 S:
As an example of a method for producing the pEu fluorescent substance, Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 are used.
Is dissolved in hydrochloric acid and coprecipitated as a nitrate. E at this time
The amount of u 2 O 3 is preferably 0.1 to 20 mol%. The precipitate is calcined in air at 800 to 1000 ° C. to give an oxide. The obtained oxide is mixed with sulfur, sodium carbonate and flux and put into an alumina crucible at 1000 ° C to 120 ° C.
A product is obtained by baking at a temperature of 0 ° C. for 2 to 3 hours.
The baked product can be crushed, washed, separated and dried, and finally passed through a sieve to form the Y 2 O 2 S: Eu fluorescent substance used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance is 627n
m. Note that M3 is at least one selected from Y, La, Ga, Sc, and Lu, and any element can similarly emit light. Further, in order to emit light with high brightness, the range of 0.0005 ≦ p ≦ 0.1 is preferable.
This fluorescent substance is suitably excited and emits light in the ultraviolet range from the light emitting device of the present invention. (Method for producing M4 2 O: qEu fluorescent substance) M4 2 O: qEu
As an example of a method of producing the fluorescent substance, boron is added as a flux to Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 and dry mixing is performed 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 Y2O3: Eu fluorescent material used in the present invention can be formed by milling the fired product by milling, washing, dispersing, drying and dry sieving. The peak wavelength of this fluorescent substance is 611 nm. Note that M4 is at least one selected from Y, La, and Ga, and any element can similarly emit light. Further, in order to emit light with high brightness, 0.000
The range of 5 ≦ q ≦ 0.1 is preferable. This fluorescent substance is suitably excited and emits light in the ultraviolet range from the light emitting device of the present invention. (Other fluorescent substances used together with the above-mentioned fluorescent substances)
The fluorescent substances used in the present invention include those that can efficiently emit light by ultraviolet rays and those that can efficiently emit light on the long wavelength side of visible light. Therefore, it can be used as a light emitting device that uses a nitride-based compound semiconductor that is excited by an excitation wavelength from a light emitting element and that can emit a red light emitting component. In addition to the fluorescent substance of the present invention, it is also possible to add a fluorescent substance that has characteristics equivalent to those of the present invention such as light resistance and that is capable of emitting light of another wavelength different from the present invention when excited by the emission wavelength from the light emitting element. By including a plurality of fluorescent substances, it is possible to increase the RGB wavelength components of the light from the light emitting device and to emit various emission colors including a red emission wavelength.
【００３０】比較的短波長側の可視光で効率よく発光可
能な蛍光物質としては、セリウムで付活されたイットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光物質などが挙げ
られる。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。Examples of the fluorescent substance capable of efficiently emitting visible light of a relatively short wavelength side include yttrium-aluminum-garnet type fluorescent substances activated with cerium. The cerium-activated yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance emits yellowish light upon receiving blue light, which is a short wavelength of visible light, while having the same light resistance as the fluorescent substance used in the present invention. . By mixing the blue color from the nitride-based compound semiconductor and the yellow color of the yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent material activated with cerium, it is possible to achieve white light emission with light resistance, high brightness, and high color rendering. it can.
【００３１】セリウムで付活されたイットリウム・アル
ミニウム・ガーネット系蛍光物質としては、種々の置換
可能な物質が挙げられる。具体的には、（Ｒｅ1-xＳ
ｍX）3（Ａｌ1-y-zＩｎyＧａz）5Ｏ12：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。As the yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance activated with cerium, various substitutable substances can be mentioned. Specifically, (Re 1-x S
m X ) 3 (Al 1-yz In y Ga z ) 5 O 12 : Ce (however, 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. ) Fluorescent substance.
【００３２】（Ｒｅ1-xＳｍX）3（Ａｌ1-y-zＩｎyＧ
ａz）5Ｏ12：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
Since az ) 5 O 12 : Ce has a garnet structure, it is resistant to heat, light and moisture, and the peak of the excitation spectrum can be set near 450 nm. Also, the emission peak is 530n.
A broad emission spectrum in the vicinity of m can be obtained. Moreover, the emission wavelength is shifted to a short wavelength by substituting a part of Al in the composition with Ga, and the emission wavelength is shifted to a long wavelength by substituting a part of Y in the composition with Gd. By changing the composition in this way, it is possible to adjust the emission color to some extent continuously.
【００３３】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。LE using a nitride-based compound semiconductor
The light efficiency can be further improved by having the D chip and the fluorescent substance in which the rare earth element samarium (Sm) is contained in the yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance (YAG) activated with cerium.
【００３４】このような蛍光物質は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、
Ｓｍ、Ｌａ、Ａｌ及びＧａの原料として酸化物、又は高
温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学
量論比で十分に混合して原料を得る。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,
As a raw material of Sm, La, Al and Ga, an oxide or a compound which easily becomes an oxide at high temperature is used, and these are sufficiently mixed in a stoichiometric ratio to obtain a raw material. Or Y, Gd,
Co-precipitated oxide obtained by firing a solution obtained by coprecipitating a rare earth element of Ce, La, or Sm in acid at a stoichiometric ratio with oxalic acid is mixed with aluminum oxide or gallium oxide. Get the raw materials. An appropriate amount of a fluoride such as ammonium fluoride is mixed in this as a flux, packed in a crucible, and fired in the air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a fired product. It can be obtained by ball-milling, washing, separating, drying and finally sieving.
【００３５】セリウムで付活されたイットリウム・アル
ミニウム・ガーネット系蛍光物質は、イットリウムをガ
ドリニウムで置換することにより発光波長が長波長側に
移動するが置換量を多くすると輝度が急激に低下する。
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。In the yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance activated by cerium, the emission wavelength shifts to the long wavelength side by substituting gadolinium for yttrium, but the luminance sharply decreases when the amount of substitution is increased.
Therefore, by using the fluorescent substance of the present invention in addition to the yttrium-aluminum-garnet-type fluorescent substance activated with cerium, a white-based substance containing a luminescent component having a stronger reddish color can be obtained with high brightness. Similarly, a pink color or the like can be emitted by adjusting the mixing ratio of the fluorescent substances.
【００３６】また、窒化物系化合物半導体から放出され
る発光波長が紫外域である場合は、本発明の蛍光物質に
紫外光を受けて青色や緑色が発光可能な蛍光物質を加え
て白色など任意の発光色を得ることもできる。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
2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、（ＳｒＣ
ａＢａ）3（ＰＯ4）6Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ2Ａｌ
16Ｏ27：Ｅｕ、ＳｒＯ・Ｐ2Ｏ5・Ｂ2Ｏ5：Ｅｕ、（Ｂａ
Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：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
Ｏ4：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。Further, it is released from the nitride compound semiconductor.
When the emission wavelength is in the ultraviolet region, the fluorescent substance of the present invention
Add a fluorescent substance that can emit blue or green light by receiving ultraviolet light
It is also possible to obtain an arbitrary emission color such as white. Fluorescent substance
The desired color can be obtained by the mixing amount of
It Specifically, Sr is used as a fluorescent substance capable of emitting blue light.
2P2O7: Eu, SrFive(POFour)3Cl: Eu, (SrC
aBa)3(POFour)6Cl: Eu, BaMg2Al
16O27: Eu, SrO ・ P2OFive・ B2OFive: Eu, (Ba
Ca)Five(POFour)3Cl: Eu and the like are preferred.
It ZnSiO as a fluorescent substance capable of emitting green lightFour: M
n, Zn2SiOFour: Mn, LaPOFour: Tb, SrAl2
OFour: Eu and the like are preferable. Can emit white light
YVO as fluorescent substanceFourPreferred examples include Dy and the like.
It
【００３７】また、複数種の蛍光物質を利用する場合
は、コーティング部及び／又はモールド部材などである
硝子などの透光性無機部材や樹脂などの透光性有機部材
中に複数の蛍光物質を混合させて形成させてもよいし、
各蛍光物質ごとの多層膜として形成させてもよい。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 substances are used, a plurality of fluorescent substances are used in a translucent inorganic member such as glass or a translucent organic member such as resin which is a coating part and / or a molding member. It may be formed by mixing,
You may form as a multilayer film for every fluorescent substance. Furthermore, a fluorescent substance is applied to the inner wall and / or the outer wall of glass, which is a translucent inorganic member, together with a binder. It is also possible to irradiate the fluorescent material from which the binder has been blown off with the excitation wavelength from the light emitting element by burning the binder after coating and so on to emit light.
【００３８】このように他の蛍光物質を利用すること
で、発光装置から放出される光の演色性を任意に変化さ
せることができる。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。
（発光素子１０２、２０２、３０２、８０２）本発明に
用いられる発光素子とは、ａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2
Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ
・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎ、ｊＣａＯ・ｋＭ１Ｏ・
ＴｉＯ2：ｌＰｒ、ｍＭ２2Ｏ3・（Ｐ1-nＶn）2Ｏ5：ｏ
Ｅｕ2Ｏ3、Ｍ３2Ｏ2Ｓ：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、ＰＩＮ接合やｐｎ
接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブル
へテロ構成のものが挙げられる。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。As described above, by using another fluorescent substance, the color rendering of the light emitted from the light emitting device can be arbitrarily changed. In addition, since it can emit light including RGB components, 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. (Light-Emitting Elements 102, 202, 302, 802) The light-emitting elements used in the present invention are aMgO.bLi 2 O.Sb 2
O 3 : cMn, dMgO · eTiO 2 : fMn, gMgO
・ HMgF 2・ GeO 2 : iMn, jCaO ・ kM1O ・
TiO 2: lPr, mM2 2 O 3 · (P 1-n V n) 2 O 5: o
Examples thereof include nitride-based compound semiconductors that can efficiently excite at least one fluorescent substance selected from Eu 2 O 3 , M3 2 O 2 S: pEu, and M4 2 O: qEu. The light emitting element is
A nitride compound semiconductor is formed on the substrate by MOCVD or HVPE. As the nitride-based compound semiconductor, In α Al β Ga 1-α-β N (where 0 ≦ α,
0 ≦ β, α + β ≦ 1) is formed as a light emitting layer.
The semiconductor structure may be MIS junction, PIN junction, pn
Examples thereof include a homo structure having a junction and the like, a hetero structure, or a double hetero structure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal thereof.
Further, the semiconductor active layer may be formed as a thin film in which a quantum effect is generated, and may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
【００３９】窒化物系化合物半導体を形成させる基板に
はサファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファ
イア、その他、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）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。Substrates on which a nitride-based compound semiconductor is formed include sapphire C plane, sapphire having R plane and A plane as main planes, and other insulating substrates 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. It is preferable to use a sapphire substrate (C plane) in order to form a nitride-based compound semiconductor having good crystallinity relatively easily, and to form a buffer layer in order to correct the 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 because it affects the crystallinity of the nitride-based compound semiconductor formed thereon.
【００４０】この場合、サファイア基板上に低温成長バ
ッファ層、その上に第２のバッファ層とすることができ
る。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, the low temperature growth buffer layer can be formed on the sapphire substrate, and the second buffer layer can be formed thereon. The second buffer layer grown in contact with the low temperature growth buffer layer is preferably an undoped nitride compound semiconductor, particularly preferably undoped GaN.
When undoped GaN is used, the crystallinity of the n-type impurity-doped nitride-based compound semiconductor grown thereon can be better grown. The thickness of the second buffer layer is preferably 100 angstroms or more and 10 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less.
【００４１】また、第２のバッファ層はクラッド層では
なく、ＧａＮ基板を作製するための下地層とする場合、
Ａｌ混晶比のｖ値が０．５以下の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。When the second buffer layer is not a clad layer but an underlayer for making a GaN substrate,
Al v Ga 1-v N (0 ≦
It is preferable that v ≦ 0.5). When the v value of the Al mixed crystal ratio exceeds 0.5, cracks are likely to occur in the crystal itself rather than crystal defects. for that reason,
Crystal growth itself tends to be difficult. The film thickness is 10
It is more preferable to adjust the thickness to μm or less. Further, the second buffer layer may be doped with an n-type impurity such as Si or Ge.
【００４２】窒化物系化合物半導体を使用したｐｎ接合
を有する発光素子例としては、バッファー層上に、ｎ型
窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化
アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド
層、Ｚｎなどｐ型不純物を添加させた窒化インジウム・
ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガ
リウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウム
で形成した第２のコンタクト層を順に積層させた構成な
どとすることができる。As an example of a light emitting device having a pn junction using a nitride-based compound semiconductor, a first contact layer made of n-type gallium nitride and a first contact layer made of n-type aluminum-gallium nitride are formed on a buffer layer. 1 clad layer, indium nitride doped with p-type impurities such as Zn
For example, an active layer formed of gallium, a second clad layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride may be sequentially stacked.
【００４３】窒化ガリウム系半導体は、不純物をドープ
しない状態でｎ型導電性を示す。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 in a state where it is not doped with impurities. In the case of forming a desired n-type gallium nitride semiconductor such as improving the luminous efficiency, Si, Ge, Se, Te, C is used as an n-type dopant.
Etc. are preferably introduced as appropriate. On the other hand, when forming a P-type gallium nitride semiconductor, P-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. The gallium nitride-based compound semiconductor is difficult to become p-type by simply doping it with a p-type dopant, and therefore it is preferable to make it p-type by annealing it by heating in a furnace, low-speed electron beam irradiation, plasma irradiation or the like after introducing the p-type dopant. .
【００４４】特に、約３６５ｎｍから４００ｎｍ以下の
紫外域に発光させる場合は、ｎ型窒化ガリウムと、ｐ型
窒化ガリウムとの間に、ダブルへテロ構造とさせｎ型不
純物濃度が５×１０17／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, and the n-type impurity concentration is 5 × 10 17 / indium nitride less than cm 3
Gallium (In α Ga 1-α N) with a film thickness of 100
More than Angstrom and less than 1000 Angstrom,
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 film thickness is preferably 100 angstroms or more and 1000 angstroms or less, and more preferably 200 angstroms.
Above Angstrom and below 800 Angstrom,
Most preferably, it is 250 angstroms or more and 700 angstroms or less.
【００４５】同様に、ｎ型窒化ガリウムと、ｐ型窒化ガ
リウムとの間に、ダブルへテロ構造とさせｎ型不純物濃
度が５×１０17／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, indium gallium nitride (In δ Ga 1) having an n-type impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3 or more is formed by forming a double hetero structure between the n-type gallium nitride and the p-type gallium nitride. -δ N), the film thickness is 100 angstroms or more, and the In value δ is more than 0 and 0.1 or less, so that light can be emitted with high efficiency in the ultraviolet region of about 365 nm to 400 nm or less. The n-type impurity is at least one selected from Si, S, Ge, and Se. The film thickness is preferably 100 angstroms or more, and more preferably 200 angstroms or more.
【００４６】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。G as a light emitting device having a high output in the ultraviolet region
With aN, emission of about 365 nm can be obtained. However, the output is very low, and the inclusion of Al tends to further reduce the output. This is AlG
It is assumed that this is due to the crystallinity of aN and InAlN. AlG
When aN, InAlN, or the like is used as the active layer, it is necessary to form a clad layer having a high Al mixed crystal ratio due to the bandgap energy. Since it is difficult to obtain a highly crystalline clad layer having a high Al mixed crystal ratio, when the nitride-based compound semiconductor containing Al is used as the active layer, the life of the light emitting element tends to be shortened. However, in the above-described light emitting device that emits light in the ultraviolet region with high output, the output of the light emitting device is dramatically improved by only including a small amount of In in the GaN active layer. Then, the output is improved 10 times or more than that of GaN. Therefore, both α and δ values of In α Ga 1 -α N and In δ Ga 1 -δ N are 0.1 or less, preferably 0.05 or less, more preferably 0.02 or less, and most preferably 0.01. Adjust as follows. Here, InGaN does not include Al at all, but also includes Al at an impurity level (for example, a state in which the Al content is smaller than In) generated by diffusion or the like.
【００４７】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
In contact with an active layer containing In α Ga 1-α N and In δ Ga 1-δ N, a nitride-based compound semiconductor of Al X Ga 1-X N (0 <X ≦ 0.4) is provided. May be. This Al X Ga 1-X
The N layer may be in contact with either one of the two main surfaces of the active layer, and is not necessarily 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.
【００４８】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-XＮ
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 are likely to occur in the Al x Ga 1 -x N layer. When a crack is formed, it tends to be difficult to form another element structure by laminating another semiconductor on the crack. The film thickness of Al X Ga 1-X N is 0.
The thickness is 5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less, and most preferably 0.1 μm or less. 0.5 μm
If it exceeds, even if the Al mixed crystal ratio is reduced, Al X Ga 1-X N
This is because cracks tend to occur inside.
【００４９】Ａｌの混晶比が特定の範囲にある窒化物系
化合物半導体層を活性層の両主面側に接して形成した場
合、それらの窒化物系化合物半導体層の膜厚が互いに異
なることが望ましい。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 nitride-based compound semiconductor layers having a mixed crystal ratio of Al within a specific range are formed in contact with both main surface sides of the active layer, the thicknesses of the nitride-based compound semiconductor layers are different from each other. Is desirable. The output tends to be improved more easily when the Al x Ga 1 -x N layer on the n-layer side is made thinner. The n-side and p-layer side Al x Ga 1 -x N nitride compound semiconductors may have different Al mixed crystal ratios.
【００５０】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。Furthermore, AlXGa1-XN (0 <X ≤
0.4) from the active layer rather than the nitride-based compound semiconductor
In a remote locationsGa1-sN (0 ≦ s <0.1, j>
s, m> s) or AltGa1-tN (0 <t ≦ 0.
It is also possible to have a nitride-based compound semiconductor which is 4)
It GaN is preferably used as the nitride semiconductor.
In addition, AlXGa1-XSame as N nitride compound semiconductor layer
If it is formed in either the n layer or the p layer,
Well, it doesn't have to be formed on both sides. In
sGa1-sN or AltGa1-tThe film thickness of N is particularly limited
However, when forming on the n-layer side, 10 μm
m or less, more preferably 8 μm or less. one
On the other hand, when it is formed on the p-layer side, it should be formed thinner than the n-layer side.
2μm or less, more preferably 1μm
It is formed with a film thickness of m or less. In addition, InsGa1 -sN, young
Ku AltGa1-tN may be plural in the same conductive layer.
Yes.
【００５１】また、ｎ層側、またはｐ層側の少なくとも
一方に、バンドギャップエネルギーの小さなＧａＮ層と
バンドギャップエネルギーの大きな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, on 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 a <u ≦ 1) layer is laminated. Al u Ga 1-u N may be formed in contact with the active layer or may be formed at a position apart from the active layer. It is preferable to form it at a position distant from the active layer to form a clad layer for confining carriers or a contact layer for forming an electrode. There may be a plurality of Al u Ga 1 -u N in the same conductive layer.
【００５２】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
ｌuＧａ1-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 superlattice structure, a GaN layer and Al
The thickness of the u Ga 1 -u N layer is adjusted to 100 angstroms or less, more preferably 70 angstroms or less, and most preferably 50 angstroms or less. If it is thicker than 100 angstroms, the thickness of each semiconductor layer forming the superlattice layer exceeds the elastic strain limit, and minute cracks or crystal defects are likely to occur in the film. Further, the lower limit of the film thickness is not particularly limited and may be 1 atom or more. When Al u Ga 1-u N is used as the constituent layer of the superlattice, cracks are less likely to occur even if the Al mixed crystal ratio is high, as compared with the thick film. This is because the Al u Ga 1-u N layer is grown with a film thickness equal to or less than the elastic critical film thickness. Furthermore, A
since it grow at the same temperature and l u Ga 1-u N and GaN,
Easy to make a superlattice. On the other hand, if InGaN is used, the growth atmosphere also has to be changed, and the formation of a superlattice with AlGaN and InGaN is superior to the case of forming a superlattice layer with Al u Ga 1-u N and GaN. difficult.
【００５３】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 with a bandgap energy larger than that of the well layer of the active layer It is necessary to grow a physical compound semiconductor. The nitride compound semiconductor layer having a large bandgap energy is a nitride compound semiconductor having a high Al mixed crystal ratio. When a nitride-based compound semiconductor having a high mixed crystal ratio of Al is grown in a thick film, cracks are likely to occur and crystal growth is very difficult.
【００５４】しかしながら超格子層にすると、超格子層
を構成する単一層をＡｌ混晶比の多少高い層としても、
弾性臨界膜厚以下の膜厚で成長させているのでクラック
が入りにくい。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 formed, even if the single layer forming the superlattice layer is a layer having a slightly higher Al mixed crystal ratio,
Since it is grown with a film thickness equal to or less than the elastic critical film thickness, cracks are hard to occur. Therefore, by growing a layer having a high Al mixed crystal ratio with good crystallinity, the optical confinement and carrier confinement effects are enhanced, and the threshold voltage of LD and Vf (forward voltage) of LED can be reduced.
【００５５】更に、超格子層にはその超格子層の導電型
を決定する不純物がドープされており、ＡｌuＧａ1-uＮ
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 impurities that determine the conductivity type of the superlattice layer, and Al u Ga 1-u N
The layer and the GaN layer may be modulation-doped with different n-type impurity concentrations. For example, the threshold voltage, Vf, etc. can be lowered by reducing the n-type impurity concentration of one layer, preferably by not doping the impurity (undoped) and doping the other layer at a high concentration. This is because the presence of a layer having a low impurity concentration in the superlattice layer increases the mobility of the layer, and the presence of a layer having a high impurity concentration at the same time causes the superlattice to remain at a high carrier concentration. Due to the ability to form layers. Since a layer having low impurity concentration and high mobility and a layer having high impurity concentration and high carrier concentration are present at the same time, a layer having high carrier concentration and high mobility is formed. Therefore, it is estimated that the threshold voltage and Vf are lowered.
【００５６】バンドギャップエネルギーの大きな窒化物
系化合物半導体に高濃度に不純物をドープした場合、こ
の変調ドープにより高不純物濃度層と、低不純物濃度層
との間に二次元電子ガスができ、この二次元電子ガスの
影響により抵抗率が低下すると推察される。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 compound semiconductor having a large band gap energy is heavily doped with impurities, the modulation doping produces a two-dimensional electron gas between the high impurity concentration layer and the low impurity concentration layer. It is estimated that the resistivity decreases due to the influence of the dimensional electron gas. For example, n
In a superlattice layer in which a nitride compound semiconductor having a large band gap doped with a type impurity and an undoped nitride compound semiconductor having a small band gap are stacked,
At the heterojunction interface between the layer doped with the type impurity and the undoped layer, the barrier layer side is depleted, and electrons (two-dimensional electron gas) are accumulated at the interface before and after the thickness on the layer side with a small band gap.
【００５７】この二次元電子ガスがバンドギャップの小
さい側にできるので、電子が走行するときに不純物によ
る散乱を受けないため、超格子の電子の移動度が高くな
り抵抗率が低下する。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 this two-dimensional electron gas is formed on the side with a smaller band gap, electrons are not scattered by impurities when they travel, so that the mobility of electrons in the superlattice is increased and the resistivity is lowered. It is assumed that the modulation doping on the p-side is also influenced by the two-dimensional hole gas. In the case of the p layer, AlGaN has a higher resistivity than GaN. Therefore, when AlGaN is doped with a large amount of p-type impurities, the resistivity is lowered, and the substantial resistivity of the superlattice layer is lowered, so that the threshold value tends to be lowered when a light emitting device is manufactured. It is presumed that. In addition, the lowering of the resistivity makes it easier to obtain ohmic contact with the electrode. Further, the series resistance in the film is also reduced, and a light emitting element having a low threshold voltage and Vf can be obtained.
【００５８】一方、バンドギャップエネルギーの小さな
窒化物系化合物半導体層に高濃度に不純物をドープした
場合、以下のような作用があると推察される。例えばＡ
ｌuＧａ1-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、ＡｌuＧ
ａ1-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 compound semiconductor layer having a small band gap energy is heavily doped with impurities, it is presumed that the following effects will be obtained. For example, A
When the same amount of Mg, which is a p-type impurity, is doped into the 1 u Ga 1-u N layer and the GaN layer, the Al u Ga 1-u N layer has a large depth of the acceptor level of Mg and the activation rate is high. 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 the activation rate of Mg is high. For example Mg
When doped with 1 × 10 20 / cm 3 of GaN, it is 1 × 10 18 in GaN.
/ Cm 3 carrier concentration is obtained, whereas Al u G
With a 1-u N, only a carrier concentration of about 1 × 10 17 / cm 3 can be obtained.
【００５９】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ＡｌuＧ
ａ1-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, Al u Ga 1-u N / GaN is used as a superlattice layer, and the GaN layer having a high carrier concentration is doped with more impurities. This gives a superlattice layer with a high carrier concentration. Moreover, since it has a superlattice structure, carriers are Al u Ga 1 -u with a low impurity concentration due to the tunnel effect.
Move N layers. Therefore, the carrier is substantially Al u G.
The Al u Ga 1-u N layer is not affected by the a 1 -u N layer and acts as a clad layer having a high 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 values of LDs and LEDs. Although this description has been given of the example of forming the superlattice on the P-type layer side, the same effect can be obtained when the superlattice is formed on the n-layer side.
【００６０】バンドギャップエネルギーが大きな窒化物
系化合物半導体にｎ型不純物を多くドープする場合、バ
ンドギャップエネルギーが大きな窒化物系化合物半導体
への好ましいドープ量としては、１×１０17／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 having a large band gap energy
When heavily doping a compound semiconductor with n-type impurities,
Nitride-based compound semiconductor with large band gap energy
The preferable doping amount for the17/cm3~ 1
× 1020/cm3, And more preferably 1 × 1018/cm3~ 5
× 1019/cm3Is the range. 1 x 1017/cm3Less than
Without it, the bandgap energy is reduced to a nitride system.
The difference from the compound semiconductor is small and the carrier concentration is large.
It tends to be difficult to obtain a good layer. 1 × 10 20/cm3
More than that, the leakage current of the light emitting device itself may increase.
I tend to be dry. On the other hand, the band gap energy is small
The n-type impurity concentration of Sana nitride compound semiconductors is
Compared to nitride-based compound semiconductors, which have a large up energy
It should be small, preferably 1/10 or more
Good Most preferred is undoped
Although a high-quality layer can be obtained, since the film thickness is thin, the band gap
Diffusion from the nitride-based compound semiconductor side, which has a large energy
It is considered that there are n-type impurities that come. Therefore, n
The amount of type impurities is 1 × 1019/cm3The following is desirable. n type
As impurities, periodic table of Si, Ge, Se, S, O, etc.
Group IVB or VIB element can be selected. Better
More preferably, Si, Ge, and S can be used as n-type impurities.
It This action has a large bandgap energy.
The compound semiconductor layer is lightly doped with n-type impurities
And nitride compounds with small band gap energy
The same applies when the semiconductor layer is heavily doped with n-type impurities.
It
【００６１】以上、超格子層に不純物を好ましく変調ド
ープする場合について述べたが、バンドギャップエネル
ギーが大きい窒化物系化合物半導体層とバンドギャップ
エネルギーが小さい窒化物系化合物半導体層との不純物
濃度を等しくすることもできる。The case where the superlattice layer is preferably modulated and doped with impurities has been described above. The nitride-based compound semiconductor layer having a large band gap energy and the nitride-based compound semiconductor layer having a small band gap energy have the same impurity concentration. You can also do it.
【００６２】上述の超格子層がｐ側層に形成されている
と、超格子構造が発光素子に与える作用は、超格子にｎ
側層の作用と同じであるが、さらにｎ層側に形成した場
合に加えて次のような作用がある。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 action of the superlattice structure on the light-emitting element has the effect of n
It has the same function as the side layer, but has the following function in addition to the case of forming it on the n layer side. That is, the p-type nitride compound semiconductor generally has a resistivity higher than that of the n-type nitride compound semiconductor by two digits or more. Therefore, by forming the superlattice layer on the p-layer side, the Vf is significantly reduced.
【００６３】窒化物系化合物半導体はｐ型結晶が非常に
得られにくい半導体であることが知られている。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 p-type crystals are very difficult to obtain. A technique of removing hydrogen by annealing a nitride-based compound semiconductor layer doped with a p-type impurity to obtain a p-type crystal is known. However, even if the p-type is obtained, the resistivity may be several Ω · cm or more by simply annealing. Therefore, if the p-type layer is a superlattice layer, the crystallinity is improved. Therefore, the resistivity decreases by one digit or more, and thus Vf is likely to decrease.
【００６４】超格子層である上述の窒化物系化合物半導
体層がｐ側層に形成されている場合、バンドギャップエ
ネルギーが大きな窒化物系化合物半導体層とバンドギャ
ップエネルギーが小さな窒化物系化合物半導体層とのｐ
型不純物濃度が異なり、一方の層の不純物濃度を大き
く、もう一方の層の不純物濃度を小さくする。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 in the p-side layer, the nitride compound semiconductor layer having a large band gap energy and the nitride compound semiconductor layer having a small band gap energy And p
The type impurity concentration is different, and the impurity concentration of one layer is increased and the impurity concentration of the other layer is decreased. Similar to the n-side layer of the superlattice, the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a large bandgap energy is increased to increase the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a small bandgap energy. If the concentration is low, preferably undoped, the threshold voltage, Vf, etc. can be lowered. The reverse is also possible. That is, the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a large bandgap energy may be reduced, and the p-type impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor layer having a small bandgap energy may be increased. The reason is as described above.
【００６５】超格子層とする場合、ｐ型不純物の好まし
いドープ量としては１×１０18／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。When forming a superlattice layer, p-type impurities are preferable.
The amount of dope is 1 × 1018/cm 3~ 1 x 10twenty one/ C
m3, And more preferably 5 × 1018/cm3~ 5 x 1020/ C
m3Is the range. 1 x 1018/cm3Less than 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 x 10twenty one/cm3If the amount is larger than this, the crystallinity tends to deteriorate.
is there. On the other hand, nitrides with small band gap energy
The p-type impurity concentration of compound semiconductors is
Less than nitride-based compound semiconductors
Good, preferably less than 1/10 is desirable. Most
Also preferably, when undoped, the layer having the highest mobility is
Although it can be obtained, since the film thickness is thin, the band gap energy
P diffuses from the nitride compound semiconductor side
Since p-type impurities are considered, the amount of p-type impurities is 1 × 10
20/cm3The following is desirable. Mg, Z as p-type impurities
Elements of Group IIA and IIB of the periodic table such as n, Ca and Be are preferable.
More preferably, it is Mg, Ca or the like. This action
Is a nitride-based compound with a large band gap energy
The semiconductor layer is lightly doped with P-type impurities,
P-type on nitride compound semiconductor layers with low energy
The same applies when a large amount of impurities are doped.
【００６６】超格子を構成する窒化物系化合物半導体
は、不純物が高濃度にドープされる層が厚さ方向に対し
半導体層中心部近傍の不純物濃度が大きく、両端部近傍
の不純物濃度が小さい（好ましくはアンドープ）とする
ことがより望ましい。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 forming the superlattice, the layer in which impurities are highly doped has a high impurity concentration near the center of the semiconductor layer and a low impurity concentration near both ends in the thickness direction ( It is more desirable to be undoped). Specifically, S is used as an n-type impurity.
When a superlattice layer is formed of i-doped AlGaN and an undoped GaN layer, AlGaN is doped with Si and therefore emits electrons to the conduction band as a donor, but the electrons are emitted to the conduction band of GaN having a low potential. drop down. GaN
Since the crystal is not doped with donor impurities, carriers are not scattered by the impurities. Therefore, the electrons can easily move in the GaN crystal, and the electron mobility is substantially increased. This is similar to the effect of the two-dimensional electron gas described above, and the substantial mobility in the lateral direction of electrons becomes high and the resistivity becomes small. Further, if the central region of AlGaN having a large band gap energy is heavily doped with an n-type impurity, the effect is further enhanced. That is Ga
Depending on the electrons moving in N, some scattering of n-type impurity ions (Si in this case) contained in AlGaN is received. However, if the both ends of the AlGaN layer in the thickness direction are undoped, Si is less likely to be scattered, so that the mobility of the undoped GaN layer is further improved. Although the action is slightly different, a similar effect can be obtained when a superlattice is composed of a nitride compound semiconductor having a large bandgap energy on the p-layer side and a nitride 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 so that both ends are reduced or undoped. on the other hand,
A layer in which a nitride-based compound semiconductor having a small bandgap energy is heavily doped with n-type impurities may have the above-mentioned impurity concentration.
【００６７】絶縁性基板を用いた発光素子の場合は、絶
縁性基板の一部を除去する、或いは半導体表面側からｐ
型及びｎ型用の電極面をとるためにｐ型半導体及びｎ型
半導体の露出面をエッチングなどによりそれぞれ形成さ
せる。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 is applied from the semiconductor surface side.
The exposed surfaces of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are formed by etching or the like so as to form the electrode surfaces for the mold and the n-type. Each electrode having a desired shape is formed on each semiconductor layer by using a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like using Au, Al, or an alloy thereof. The electrode provided on the light emitting surface side is not entirely covered but is patterned so as to surround the light emitting region, or
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 contact with p-type GaN, Ni, Pt, Pd, Ni /
Suitable examples include Au, Pt / Au, Pd / Au, and the like. Al, Ti, W, Cu, Zn, Sn, and I are used as electrode materials that can obtain n-type GaN and preferable ohmic contact.
Preferable examples are metals such as n or alloys. The light emitting element thus formed may be used as it is, or may be divided into individual parts and used as a structure such as an LED chip or an LD element.
【００６８】ＬＥＤチップやＬＤ素子として利用する場
合は、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の
刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより
直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を
切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウ
エハーを割る。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 with a dicing saw in which a blade having a diamond blade edge rotates, or a groove having a width wider than the blade edge width is formed. After cutting (half cut), the semiconductor wafer is broken by an external force. Alternatively, an extremely thin scribe line (meridian line) is drawn in a semiconductor wafer, for example, in a grid pattern by a scriber in which a diamond needle at the tip moves reciprocally in a straight line, and then the wafer is split by external force to be cut into chips. Thus, a light emitting element such as an LED chip which is a gallium nitride-based compound semiconductor can be formed.
【００６９】本発明の発光装置において赤色系を含む発
光色を発光させる場合は、発光素子の主発光波長は効率
を考慮して３６５ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、
３６５ｎｍ以上４９０ｎｍ以下が好ましい。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。
（導電性ワイヤー１０３、２０３、３０３）電気的接続
部材である導電性ワイヤー１０３、２０３、３０３とし
ては、発光素子であるＬＥＤチップなどの発光素子１０
２、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／ｃｍ2／ｃｍ／
℃以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／ｃｍ
2／ｃｍ／℃以上である。また、作業性などを考慮して
導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以
上、Φ４５μｍ以下である。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。
（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。When the light emitting device of the present invention emits a reddish emission color, the main emission wavelength of the light emitting element is preferably 365 nm or more and 530 nm or less in consideration of efficiency,
It is preferably 365 nm or more and 490 nm or less. When only red light is emitted, it is mainly in the ultraviolet region of 365 nm.
It is more preferably not less than 400 nm and less than 400 nm. Further, when considering the deterioration of the resin member used for the light emitting element, the complementary color relationship with the fluorescent substance such as white, and the like, the visible region is preferably 400 nm or more and 530 nm or less, and 420 nm or more and 490 n or more.
It is more preferably m or less. In order to further improve the efficiency of each of the LED chip and the fluorescent substance by using visible light, the thickness is more preferably 430 nm or more and 475 nm or less.
FIG. 5 shows an emission spectrum example when the present invention is used as a white light emitting device. The light emission having a peak near 450 nm is the light emission from the LED chip.
The light emission having a peak near nm is the light emission of the fluorescent substance excited by the LED chip. (Conductive Wires 103, 203, 303) As the conductive wires 103, 203, 303 that are electrical connection members, a light emitting element 10 such as an LED chip that is a light emitting element is used.
A material having good ohmic contact with the electrodes 202, 302, mechanical connectivity, electrical conductivity and thermal conductivity is required. The thermal conductivity is 0.01 cal / cm 2 / cm /
℃ or more is preferable, more preferably 0.5 cal / cm
2 / cm / ° C or higher. The diameter of the conductive wire is preferably Φ10 μm or more and Φ45 μm or less in consideration of workability and the like. Specific examples of such a conductive wire include a conductive wire using a metal such as gold, copper, platinum, or aluminum, or an alloy thereof. Such conductive wires are used for the electrodes of each LED chip, inner leads, mount leads, etc.
Can be easily connected by a wire bonding device. (Mount lead 105) Mount lead 105
Is for arranging the light emitting element 102, and may have a size large enough to be loaded by a die bonding device or the like.
Further, when a plurality of light emitting elements are installed and the mount lead is used as a common electrode of the light emitting element, sufficient electrical conductivity and connectivity with a bonding wire or the like are required. Further, when the light emitting element is arranged in the cup on the mount lead and the fluorescent substance is filled inside, it is possible to prevent the pseudo lighting by the light from another light emitting diode arranged in close proximity. .
【００７０】マウント・リードのカップを利用して発光
素子からの紫外線光を反射させる場合、マウント・リー
ドの表面材質として銀を用いることにより紫外域光を効
率よく反射させることができる。When the ultraviolet light from the light emitting element is reflected using the mount lead cup, the ultraviolet light can be efficiently reflected by using silver as the surface material of the mount lead.
【００７１】発光素子１０２とマウント・リード１０５
のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うこと
ができる。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。
（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１．６
Ｓ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。Light emitting element 102 and mount lead 105
Adhesion to the cup can be performed with a thermosetting resin or the like. Specific examples include epoxy resin, acrylic resin, imide resin, and SiO 2 . Further, in order to bond the mount leads with a face-down LED chip which is a flip chip type and to electrically connect them, Ag paste, carbon paste, ITO
A paste, a metal bump or the like can be used. Furthermore, in order to improve the light utilization efficiency of the light emitting diode,
The surface of the mount lead on which the ED chip is arranged may be mirror-finished so that the surface has a reflecting function. In this case, the surface roughness is preferably 0.1 S or more and 0.8 S or less. The specific electrical resistance of the mount lead is 30
It is preferably 0 μΩ · cm or less, more preferably 3 μΩ.
・ It is below cm. In addition, when a plurality of light emitting elements are stacked on the mount lead, the amount of heat generated from the light emitting elements increases, and thus it is required to have good thermal conductivity. Specifically, 0.01cal / cm 2 / cm / ℃ or more preferably preferably 0.5cal / cm 2 / cm / ℃ above. Examples of materials that satisfy these conditions include iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper, metallized pattern ceramics, and aluminum plated with gold and silver, copper and iron. (Inner Leads 106, 306) The inner leads 106, 306 are intended to electrically connect the light emitting elements 102, 302 arranged on the mount lead 105 to the conductive wires 103 connected thereto. When a plurality of light emitting elements are provided on the mount lead, it is necessary to arrange the conductive wires so that they do not come into contact with each other. Specifically, as the distance from the mount lead increases, the area of the end surface of the inner lead that is wire-bonded is increased to prevent contact with the conductive wire that connects to the inner lead that is farther from the mount lead. it can. The roughness of the connection end face with the conductive wire is 1.6 in consideration of adhesion.
It is preferably S or more and 10 S or less. In order to form the tips of the inner leads into various shapes, the lead frame shape may be preliminarily determined by a mold and punched out, or after all the inner leads are formed, the inner lead upper portion is formed. It may be formed by cutting a part of the. Furthermore, after the inner lead is punched and formed, a desired end face area and end face height can be simultaneously formed by applying pressure from the end face direction.
【００７２】インナー・リードは、導電性ワイヤーであ
るボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が
良いことが求められる。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。
（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１０
４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Ｔｉ
Ｏ2、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。
（モールド部材１０４）モールド部材１０４は、発光装
置の使用用途に応じて発光素子１０２、導電性ワイヤー
１０３、蛍光物質が含有されたコーティング部１０１な
どを外部から保護するために設けることができる。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１０
２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。The inner lead is required to have good connectivity with a bonding wire, which is a conductive wire, and electrical conductivity. Specific electrical resistance is 3
00 μΩ · cm or less is preferable, and more preferably 3 μΩ
・ It is below cm. Examples of materials that satisfy these conditions include iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper and copper, gold-plated aluminum, iron, and copper. (Coating parts 101, 301) The coating parts 101, 301 used in the present invention mean the mold member 10
In addition to 4, it is provided in a cup of a mount lead or the like, and preferably contains a fluorescent substance that converts at least a part of light emitted from the light emitting element. Specific materials for the coating part include epoxy resin, urea resin,
Light-transmitting resin such as silicone with excellent weather resistance or Ti
A transparent inorganic member such as O 2 or SiO 2 is preferably used. Even when an inorganic member such as glass is used for the coating portion, it is preferable that it can be formed at a low temperature in consideration of deterioration of the light emitting element. Further, a coloring pigment, a coloring dye or a diffusing agent may be contained together with the fluorescent substance of the present invention. The tint can be adjusted by using a coloring pigment or a coloring dye. In addition, the directivity angle can be further increased by including a diffusing agent. As a specific diffusing agent, inorganic barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide or the like, or organic guanamine resin is preferably used. (Mold Member 104) The mold member 104 can be provided to protect the light emitting element 102, the conductive wire 103, the coating portion 101 containing a fluorescent material, and the like from the outside according to the intended use of the light emitting device. Generally, the mold member can be formed by using a resin, but if desired, it can be formed by a translucent inorganic member such as glass whose constituent components do not adversely affect the light emitting element 102, the conductive wire and the like. Good. Further, the viewing angle of the light emitted from the light emitting device can be increased by including the fluorescent material in the coating portion, but the light emitting device 10 can be included by including the diffusing agent in the mold member.
The directivity from 2 can be relaxed and the viewing angle can be further increased. In the case of a fluorescent substance that emits light by being excited by visible light, the excitation wavelength is absorbed, and therefore reflected light excluding the excitation wavelength is observed. Therefore, the fluorescent substance looks colored. Specifically, the fluorescent substance excited by blue light of the present invention appears to be colored yellow. By including a diffusing agent in the mold member, it is possible to make the body color color of the fluorescent substance observed from the light emission observation surface side of the light emitting device inconspicuous.
【００７３】また、非点灯時の色むらを防止しコントラ
ストを向上させることもできる。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。It is also possible to prevent color irregularity when not lit and improve the contrast. Further, since the external light is less likely to be directly irradiated, it is possible to prevent the pseudo lighting from being observed. A coloring pigment or a coloring dye may be contained in the mold member as well as the coating member.
【００７４】モールド部材１０４を所望の形状にするこ
とにより、発光素子１０２からの発光を集束させたり拡
散させたりするレンズ効果を持たせることができる。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 the light emitted from the light emitting element 102. Therefore, the mold member 104 may have a laminated structure. Specifically, it is a convex lens shape, a concave lens shape, an elliptical shape when viewed from the light emission observation surface side, or a combination thereof. As a specific material for the molding member 104, a transparent resin having excellent weather resistance such as an epoxy resin, a urea resin, and silicone, a low melting point glass, or the like is preferably used. Further, as the diffusing agent, inorganic barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide,
Silicon oxide and the like, organic guanamine resin and the like are preferably used. Furthermore, in addition to the diffusing agent, a fluorescent material, a fluorescent dye, a fluorescent pigment, or the like may be contained in the mold member, if desired. 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 before use. Further, the coating portion may be formed by using a different member such as a resin containing a fluorescent substance and a molding member such as glass. In this case, it is possible to obtain a light emitting device that has good productivity and is less affected by moisture and the like. Further, the mold member and the coating portion may be formed by using the same member in consideration of the refractive index.
【００７５】なお、図３の如きキャンタイプの発光ダイ
オードを形成させる場合は、低融点ガラスである透光性
部材となるモールド部材とＡｕやＡｇメッキさせたコバ
ールで形成させたパッケージ内部にＡｒ、Ｎ2などでパ
ージさせ気密密封することができる。
（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。In the case of forming a can type light emitting diode as shown in FIG. 3, Ar is provided inside a package formed of a mold member which is a translucent member of low melting point glass and Kovar plated with Au or Ag. It can be hermetically sealed by purging with N 2 or the like. (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. A plurality of separated light emitting elements are formed on a semiconductor wafer 401 capable of emitting light of B (blue), G (green), or GB (blue and green) through etching or an insulating layer.
【００７６】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 element, the light emitting element is also RG.
Corresponding to B, by forming a high resistance region such as an etching portion or an oxide or a nitride on a semiconductor wafer, and further forming a separation portion 402 such as a semiconductor region having an opposite conductivity type, a space between adjacent light emitting portions is formed. Can be electrically and optically separated. In this way, the separating unit 402
Can be easily formed by adding a semiconductor process after forming the semiconductor wafer.
【００７７】具体的には、高抵抗領域や反対の導電型領
域を環状形状など所望の形状に形成させることで領域内
の電流の流れを制御し発光部を周囲から電気的に分離す
るものである。Specifically, the high resistance region or the opposite conductivity type region is formed into a desired shape such as an annular shape to control the current flow in the area and electrically separate the light emitting portion from the surroundings. is there.
【００７８】基板上４１４に、バッファ層４０４、第１
のコンタクト層４０５、第１のクラッド層４０６、活性
領域４０７、第２のクラッド層４０８、及び第２のコン
タクト層３０９が順次形成されている。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。On the substrate 414, the buffer layer 404, the first
The contact layer 405, the first cladding layer 406, the active region 407, the second cladding layer 408, and the second contact layer 309 are sequentially formed. In order to form light emitting portions separated from each other on the semiconductor wafer, a separation portion 402 is formed in the second contact layer by injecting a dopant having a conductivity type opposite to that of the second contact layer.
【００７９】この分離された複数の発光素子からの光
と、発光素子によってそれぞれ励起される蛍光物質が含
有されたコーティング部４１０、４１１を配置させるこ
とによってＲＧＢが発光可能なフルカラー高精細発光装
置を形成できるものである。A full-color high-definition light emitting device capable of emitting RGB light is provided by arranging the coating portions 410 and 411 containing the separated light from the plurality of light emitting elements and the fluorescent substances excited by the light emitting elements. It can be formed.
【００８０】本発明に利用される単色系を発光させる半
導体ウエハーは、基板上に、バッファ層、第１のコンタ
クト層、第１のクラッド層、第１の単一量子井戸或いは
多重量子井戸構造などの活性層、第２のクラッド層、第
２のコンタクト層を順に有し第１及び第２のコンタクト
層にそれぞれ電極を設けた半導体ウエハーを利用するこ
とができる。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 monochromatic semiconductor light-emitting semiconductor wafer used in the present invention includes a buffer layer, a first contact layer, a first cladding layer, a first single quantum well structure or a multiple quantum well structure on a substrate. It is possible to use a semiconductor wafer in which the active layer, the second cladding layer, and the second contact layer are sequentially provided, and electrodes are provided on the first and second contact layers, respectively. A single color can be emitted by forming electrodes on the first and second contact layers of the semiconductor wafer and supplying electric power thereto.
【００８１】また、青色系や緑色系の発光色をそれぞれ
発光可能な半導体ウエハーとするためには、発光層を多
層構成とすることができる。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 obtain a semiconductor wafer capable of emitting blue and green emission colors respectively, the light emitting layer may have a multi-layer structure. Specifically, a third contact layer, a third cladding layer, an insulating layer, and the like are further provided on the above-described monochromatic semiconductor wafer before forming electrodes.
A second active layer having a composition different from that of the first active layer, such as a single quantum well structure or a multiple quantum well structure, a fourth clad layer, and a fourth contact layer are sequentially formed. The semiconductor wafer can be made into a semiconductor wafer capable of multicolor light emission by utilizing a semiconductor wafer in which electrodes are provided on the first, second, third and fourth contact layers through through holes or the like. In this case, in consideration of absorption of emitted light, 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.
【００８２】また、発光部が分離されたとしても発光部
から放出される光は放射状に放出される。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。Even if the light emitting portion is separated, the light emitted from the light emitting portion is emitted radially. Therefore, the light emitted from one light emitting portion may enter another light emitting portion, a region of another fluorescent substance, or the like, and a pseudo lighting phenomenon may occur in which the other light emitting portion seems to emit light. It is more preferable to provide the light shielding portion 413 in order to prevent or reduce such a pseudo lighting phenomenon that occurs between the adjacent light emitting portions. The light-shielding portion 413 has a desired shape in which the light-emitting region of each light-emitting portion is surrounded by a resin such as a dark-colored colorant or a reflective material such as silicon oxide mixed in by using a screen printing method or the like. With light-shielding part 413
Can be formed by forming.
【００８３】また、蛍光物質は発光素子上に直接塗布な
どして配置させてもよいし、蛍光物質が含有された複数
の個別領域が形成されたガラス、プラスチック、水晶等
のような透光性部材を発光素子と近接して配置してもよ
い。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 to be disposed, or it may be a transparent material such as glass, plastic, or crystal 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 sapphire substrate, a spinel substrate or the like which is a translucent substrate on which a semiconductor is formed.
【００８４】青色系が発光可能な半導体ウエハーを利用
したフルカラー発光装置の場合、蛍光物質は１画素ごと
に発光部からの光によって励起される緑色系の光を放出
する蛍光物質と、別の発光部からの光によって励起され
る本発明に利用される赤色系の光を放出する蛍光物質と
をそれぞれ選択することができる。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 a light emitting portion for each pixel and a different light emission. It is possible to respectively select a fluorescent substance that emits reddish light used in the present invention that is excited by light from the light source. Since the light emitted from the light emitting element 102 as it is emits the blue light, the blue region of the semiconductor wafer is configured to allow the blue light to pass therethrough. The green-based and / or red-based colors that are color-converted by the fluorescent substance have a wider viewing angle than the blue-based light because they are scattered by the fluorescent substance. Therefore, RGB
In order to arrange the emission characteristics of the above and emit light with a good color mixture, a material containing a diffusing agent and / or a coloring agent may be formed on the surface emitting blue light. In addition, by making the light emitting portion somewhat larger than the light emitting portion using the fluorescent substance, the light finally emitted from the upper surface of the light-transmitting substrate on which the fluorescent substance is arranged is substantially uniform in each region. It can also be made to emit light.
【００８５】さらにまた、疑似点灯防止やコントラスト
向上などのために遮光部４１３は暗色系の染料及び／又
は顔料を有することが望ましい。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。Furthermore, it is desirable that the light-shielding portion 413 has a dark-colored dye and / or pigment in order to prevent pseudo lighting and improve contrast. The multicolor high-definition light emitting device using the light emitting device of the present invention can be miniaturized and has good heat dissipation. Further, it is possible to provide a multi-color light emitting device in which the characteristic deviations due to the temperatures of the RGB emission colors are extremely small.
【００８６】このような発光装置は、各発光部の直径を
約２０μｍ以下とすることができ、発光部の中心間の間
隔も約４５μｍ以下とすることができる。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。
（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。In such a light emitting device, the diameter of each light emitting portion can be about 20 μm or less, and the distance between the centers of the light emitting portions can be about 45 μm or less. Therefore,
It is also possible to form a light emitting device including approximately 10,000 light emitting units. The light emitting device may be electrically connected to a silicon integrated circuit in which a driving circuit or the like is formed so that it can be driven. This makes LED relatively inexpensive and high-definition
An LED display device with less color unevenness depending on the display device and the viewing angle can be provided. (Display Device) An LED display device having a high color rendering property can be obtained by using a light emitting device capable of emitting white light using the light emitting device of the present invention. That is, it is possible to perform white-based display with higher precision than with an LED display using only a combination of light-emitting diodes that emit RGB light. In order to display a white color in a mixed color by combining the respective light emitting diodes, the respective light emitting diodes of RGB have to emit light at the same time. Therefore, the display per pixel becomes larger than that in the case of single-color display of red, green, and blue. Therefore, in the case of white display, it is not possible to display with high definition as compared with RGB single color display. In addition, the white display has to be adjusted variously in consideration of the temperature characteristics of each semiconductor in order to adjust the display of each light emitting diode. Further, since the display is made by mixing colors, the RGB light emitting diodes may be partially shielded and the display color may be changed depending on the viewing direction and angle of the LED display.
【００８７】本発明を利用した白色系発光可能な発光装
置をＲＧＢの発光ダイオードに加えて利用することによ
り、より高精細化が可能となる。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 according to the present invention in addition to the RGB light emitting diode, higher definition can be realized. In addition, white light emission is stable and color unevenness can be eliminated. Further, it is possible to improve the brightness by making each of the RGB light emitting diodes emit light. Specifically, a light emitting diode capable of emitting white light was constructed by using a light emitting diode in which, in addition to the fluorescent substance used in the present invention, a cerium-activated yttrium / aluminum / garnet fluorescent substance or the like was mixed. By disposing the LED chip and the fluorescent substance in the cup, it is possible to prevent the fluorescent substance from being excited by the light from the other light emitting diode and being pseudo-lighted even when a plurality of light emitting diodes are disposed in close proximity. .. In addition, since the light emission unevenness of the LED chip itself can be dispersed by the fluorescent substance, the light emitting diode can emit more uniform light. Furthermore, it is possible to provide a light emitting device capable of emitting light of any white color having a stronger reddish component.
【００８８】このような本発明の発光ダイオードを２以
上配置したＬＥＤ表示器と、ＬＥＤ表示器と電気的に接
続させた駆動回路とを有することによりＬＥＤ表示装置
を構成できる。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 having an LED display in which two or more light emitting diodes of the present invention are arranged and a drive circuit electrically connected to the LED display. Specifically, as one of display devices using a light emitting diode capable of emitting white light, a white light emitting diode is used as one picture element in addition to each light emitting diode of RGB, and an arbitrary shape such as a marker or a matrix is used. A schematic configuration of the LED display arranged in a shape will be described. The LED display is electrically connected to a lighting circuit which is a driving circuit. A display or the like capable of displaying various images by an output pulse from the drive circuit can be used. As the drive circuit, a RAM (Random, Access, Memory) for temporarily storing the input display data
And a gradation control circuit that calculates a gradation signal for lighting each light emitting diode to a predetermined brightness from the data stored in the RAM, and the light emitting diode is switched by the output signal of the gradation control circuit. It is equipped with a driver that lights up. The gradation control circuit calculates the lighting time of the light emitting diode from the data stored in the RAM and outputs a pulse signal. Here, when displaying a white color, the pulse signal of each of the RGB light emitting diodes is shortened, the pulse height is lowered, or the LEDs are not lit at all. On the other hand, a pulse signal is output to the white light emitting diode so as to compensate for it.
As a result, the white component of the LED display is displayed.
【００８９】したがって、白色系発光ダイオードを所望
の輝度で点灯させるためのパルス信号を演算する階調制
御回路としてＣＰＵを別途備えることが好ましい。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 a desired brightness. 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.
【００９０】また、本発明の発光ダイオードを用いた別
のＬＥＤ表示器を示す。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・Ｓｂ2Ｏ
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 shown. It is also possible to provide a monochrome LED display device using only a light emitting diode capable of emitting white light utilizing the present invention. 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 ·
A light emitting diode using a mixture of at least one selected from hMgF 2 · GeO 2 : iMn contained in a coating member and a light emitting element capable of emitting blue light.
【００９１】白黒用のＬＥＤ表示器は、本発明の発光ダ
イオード７０１のみをマトリックス状などに配置し構成
することができる。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。The black and white LED display can be constructed by arranging only the light emitting diodes 701 of the present invention in a matrix form. The LED display can be configured only by the drive circuit for the light emitting diode of the present invention capable of emitting white light instead of each drive circuit of RGB. L
The ED display is electrically connected to a lighting circuit which is a drive circuit. A display or the like capable of displaying various images by an output pulse from the drive circuit can be used.
As the drive circuit, a RAM (Random, Access, Mem) that temporarily stores the input display data is used.
and a gradation control circuit that calculates a gradation signal for lighting the light emitting diode to a predetermined brightness from the data stored in the RAM, and the output signal of the gradation control circuit is switched to switch the light emitting diode. It is equipped with a driver that lights up. The gradation control circuit calculates the lighting time of the light emitting diode from the data stored in the RAM and outputs a pulse signal.
【００９２】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。
（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。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, it is possible to inexpensively provide a display that does not have 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-term use. (Planar light emitting device) A planar light emitting device can be constructed as shown in FIG. 8 using the light emitting device of the present invention.
【００９３】図８には発光素子と、発光素子と光学的に
接合された導光板と、導光板の少なくとも一方の主面状
に設けられた色変換部と、を有する面状発光装置であっ
て、発光素子の少なくとも発光部が窒化ガリウム系化合
物半導体であると共に、色変換部が本発明に利用される
少なくとも一種の蛍光物質を含有する透光性部材であ
る。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
混合攪拌しＬＥＤチップ８０２が積載された基板８０３
上に充填させ蛍光物質が含有されたコーティング部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 conversion section 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 type of fluorescent substance used in the present invention. In the case of such a planar light emitting device, a fluorescent substance is contained in the coating portion 808 or the scattering sheet 806 on the light guide plate. Alternatively, the scattering sheet 806 may be coated with a binder resin to form a sheet 801 and the molding 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 connection between the LED chip and the conductive pattern, the fluorescent material is mixed with an epoxy resin and stirred to mix the LED chip 802 on the substrate 803.
Coating part 80 filled with the above and containing a fluorescent substance
A light emitting diode having 8 is formed. The light emitting diode thus formed is fixed to the end surface of the acrylic light guide plate 804 with epoxy resin or the like. On one main surface of the light guide plate 804, a film-shaped reflection layer 807 containing a white scattering agent is arranged to prevent color unevenness. Similarly, a reflecting member 805 is also provided on the entire back surface of the light guide plate or on the end surface where the light emitting diode is not arranged to improve the light emission efficiency. This makes it possible to provide a planar light emitting source that can obtain sufficient brightness as a backlight for an LCD. In particular, it is possible to obtain a planar light emitting device in which color unevenness and brightness decrease are extremely small even in a use environment in which external light is emitted in addition to light from the light emitting element.
【００９４】さらに、本発明に用いられる蛍光物質に加
えてセリウム付活イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット蛍光物質などを混合させたコーティング部を用いて
白色発光可能な面状発光装置を構成させる。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 planar light emitting device capable of emitting white light is constructed by using a coating portion in which, in addition to the fluorescent substance used in the present invention, cerium activated yttrium / aluminum / garnet fluorescent substance and the like are mixed. When the planar light emitting device is used as a full-color liquid crystal display device, a liquid crystal is injected between glass substrates having a transparent conductive pattern (not shown) formed on the main surface of the light guide plate 804. It can be configured by providing a polarizing plate arranged through the device. Examples of the present invention will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited to specific examples.
【００９５】[0095]
【実施例】（参考例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。EXAMPLES (Reference Example 1) As a light emitting device of the present invention, an LED chip arranged in a cup of a mount lead,
At least one of an inner lead electrically connected to the LED chip using a conductive wire, a coating member filled in the cup, a coating member, an LED chip, a conductive wire, a mount lead, and an inner lead. And a mold member that covers the part.
【００９６】ＬＥＤチップの発光層が少なくとも窒化ガ
リウム系化合物半導体として活性層が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-based compound semiconductor and the active layer is In 0.05 Ga 0.95.
An LED chip having N and a main emission peak of 450 nm was used. The LED chip is formed by forming a gallium nitride-based compound semiconductor by a MOCVD method by flowing TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas and a dopant gas together with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate. Formed. It is formed by switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas. a contact layer and a clad layer, which are gallium nitride semiconductors having n-type conductivity,
An InGaN active layer was formed between the clad layer, which is a gallium nitride semiconductor having p-type conductivity, and the contact layer to form a pn junction. (In addition, a gallium nitride semiconductor is formed on the sapphire substrate at a low temperature to form a buffer layer. The p-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after the film formation.) The surface of each pn semiconductor is etched. After exposing, each electrode was formed by sputtering. After the scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus produced, it was divided by an external force to form an LED chip as a light emitting element.
【００９７】銀メッキした銅製リードフレームの先端に
カップを有するマウント・リードにＬＥＤチップをエポ
キシ樹脂でダイボンディングした。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 and each of the mount lead and the inner lead were wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity.
【００９８】一方、蛍光物質は、ＭｇＣＯ3、Ｌｉ2ＣＯ
3、Ｓｂ2Ｏ3、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Ｍｇ
5Ｌｉ6Ｓｂ2Ｏ13：Ｍｎ蛍光体を形成させた。On the other hand, the fluorescent substances are MgCO 3 and Li 2 CO.
3 , Sb 2 O 3 and MnCO 3 are used as raw materials in the ratio of 5: 3:
It is used in a molar ratio of 1: 0.001-0.05. 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 baked in air at a temperature of 1300 ° C. for about 2 hours, and then in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours.
Firing was performed for a time to obtain a fired product. Ball-milled baked product in methanol for washing, separation, drying, and finally sieving for Mg
A 5 Li 6 Sb 2 O 13 : Mn phosphor was formed.
【００９９】形成されたＭｇ5Ｌｉ6Ｓｂ2Ｏ13：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 phosphor and 100 parts by weight of epoxy resin were mixed well to form a chiller. The chiller was injected into the cup on the mount lead where the LED chip was placed. After the injection, the resin containing the fluorescent material was cured at 130 ° C. for 1 hour. Thus, the thickness on the LED chip is about 13
A coating portion was formed as a translucent member containing 0 μ of the phosphor of the present invention. It should be noted that the coating portion is gradually increased in fluorescent material toward the LED chip. After that, 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. As a mold member, a lead frame having a coating portion of a fluorescent material formed therein was inserted into a shell-shaped mold, and a translucent epoxy resin was injected, followed by curing at 150 ° C. for 5 hours. When the light emitting diode thus formed was viewed from the front of light emission observation, the center portion was colored yellow due to the body color of the fluorescent material.
【０１００】こうして得られたマゼンタ色系が発光可能
な発光ダイオードの色度点を測定すると色度点（ｘ＝
０．２５１、ｙ＝０．０８８）であった。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。
（比較例１）蛍光物質を５ＭｇＯ・３Ｌｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ
5からペリレン系誘導体の赤色蛍光染料とした以外は、
参考例１と同様にして発光ダイオードの形成及び耐侯試
験を行った。形成された発光ダイオードは通電直後、参
考例１と同様マゼンタ色系の発光が確信された。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。
（実施例１）５ＭｇＯ・３Ｌｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ5：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（Ｙ0.6Ｇｄ0.4）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ蛍光物質を８
０重量部加え混合攪拌させた以外は参考例１と同様にし
て発光ダイオードを１００個形成した。When the chromaticity point of the light emitting diode capable of emitting the magenta color system thus obtained is measured, the chromaticity point (x =
0.251, y = 0.088). Moreover, the light emission rate was 7.4 lm / w. Further, as a weather resistance test, a temperature of 25 ° C and a current of 60 mA, a temperature of 25 ° C and a current of 20 mA,
No change due to the fluorescent substance was observed even after 500 hours even in each test in which a current of 20 mA was applied at a temperature of 60 ° C. and 90% RH. (Comparative Example 1) the fluorescent substance 5MgO · 3Li 2 O · Sb 2 O
5 except that red fluorescent dye of perylene derivative was used,
In the same manner as in Reference Example 1, a light emitting diode was formed and a weather resistance test was performed. It was confirmed that the formed light emitting diode emitted magenta color light immediately after energization, as in Reference Example 1. Also,
In the weather resistance test, in some cases, 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 degenerated. (Example 1) 5MgO · 3Li 2 O · Sb 2 O 5: Mn, phosphor and 20 parts by weight to 50 parts by weight, the fluorescent substance of the present invention (Y 0.6 Gd 0.4) 3 Al 5 O 12: Ce phosphor 8
100 light emitting diodes were formed in the same manner as in Reference Example 1 except that 0 part by weight was added and mixed and stirred.
【０１０１】なお、（Ｙ0.6Ｇｄ0.4）3Ａｌ5Ｏ12：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。Note that (Y 0.6 Gd 0.4 ) 3 Al 5 O 12 : Ce
As the fluorescent substance, a solution obtained by dissolving rare earth elements of Y, Gd, and Ce in an acid at a stoichiometric ratio was coprecipitated with oxalic acid. The coprecipitated oxide obtained by firing this is mixed with aluminum oxide to obtain a mixed raw material. Ammonium fluoride was mixed with this as a flux, packed in a crucible, and baked in air at a temperature of 1400 ° C for 3 hours to obtain a baked product. The baked product is ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form.
【０１０２】こうして得られた白色系が発光可能な発光
ダイオードの色度点、色温度、演色性指数を測定した。
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・
Ｓｂ2Ｏ5：Ｍｎ蛍光物質を加えない以外参考例１と同様
にして形成させた発光ダイオードの色温度及び演色性が
それぞれ色度点（ｘ＝０．３０２、ｙ＝０．２８０）、
色温度８０８０Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝８７．５であ
り、実施例１の発光ダイオードの方がより電球色に近く
なっていることが分かる。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。
（実施例２）本発明の発光ダイオードを図７の如くＬＥ
Ｄ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１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Ｃ
ＰＵ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。
（実施例３）発光素子として活性層がＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ
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４
００℃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 chromaticity point, the color temperature, and the color rendering index of the light emitting diode capable of emitting white light thus obtained were measured.
Chromaticity points (x = 0.296, y = 0.18, respectively)
3), color temperature 7090K, Ra (color rendering index) = 88.
5 was shown. Moreover, the light emission rate was 9.7 lm / W. Further, in the life test, 100 light emitting diodes formed were averaged. 5MgO / 3Li 2 O /
The color temperature and the color rendering of the light emitting diode formed in the same manner as in Reference Example 1 except that the Sb 2 O 5 : Mn phosphor was not added were determined by chromaticity points (x = 0.302, y = 0.280),
The color temperature is 8080 K, Ra (color rendering index) = 87.5, and it can be seen that the light emitting diode of Example 1 is closer to the bulb color. Luminance before life test is 100%
The average luminous intensity after 500 hours was examined. Even after the life test, it was 98.4%, which confirmed that there was no difference in characteristics. (Embodiment 2) The light emitting diode of the present invention is LE as shown in FIG.
It was used for a display, which is one type of D display. A light emitting diode was formed in the same manner as in Example 1 except that a mold member in which a guanamine resin as a diffusing agent was contained in an epoxy resin in an amount of about 0.1% by weight was used. Light emitting diode on a glass epoxy resin substrate with a copper pattern formed,
It was arranged in a 16 × 16 matrix. The substrate and the light emitting diode were soldered using an automatic solder mounting device. Next, it was placed and fixed inside a housing 704 made of phenolic resin. The light blocking member 705 is formed integrally with the housing. A part of the housing, the light emitting diode, the substrate, and the light shielding member except for the tip of the light emitting diode was filled with a silicone rubber 706 colored in black by a pigment. Then, the silicone rubber was cured at room temperature for 72 hours to form an LED display. This LED
Display unit and RAM (Random, Access, Memory) for temporarily storing the input display data
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 switched by the output signal of the gradation control circuit. Prepared C
An LED display device was constructed by electrically connecting the drive means of the PU. It was confirmed that the LED display device could be driven to drive as a monochrome LED display device. (Embodiment 3) The active layer of the light emitting device is In 0.4 Ga 0.6 N.
An LED chip which is a semiconductor and has a main emission peak of 460 nm was used. In the LED chip, TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas and dopant gas are caused to flow together with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a gallium nitride-based compound semiconductor is formed by MOCVD. Was formed by. It is formed by switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas. 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 clad layer which is a gallium nitride semiconductor having p-type conductivity, and a contact layer to form a pn junction. Let (Note that a gallium nitride semiconductor is formed on a sapphire substrate at a low temperature to form a buffer layer. Further, the active layer has a thickness of about 3 nm in order to have a quantum effect. After the film 4
It is annealed at 00 ° C. or higher. ) After exposing each pn semiconductor surface by etching, each electrode was formed by sputtering. After the scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus produced, it was divided by an external force to form an LED chip as a light emitting element.
【０１０３】銀メッキした銅製リードフレームの先端に
カップを有するマウント・リードにＬＥＤチップをエポ
キシ樹脂でダイボンディングした。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 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 and each of the mount lead and the inner lead were wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity.
【０１０４】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 ,
Using MnCO 3 as a raw material, 2: 1: 0.001-
Used in 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 a Mg2TiO4: Mn phosphor used in the present invention.
【０１０５】また、（Ｙ0.6Ｇｄ0.4）3Ａｌ5Ｏ12：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
As a fluorescent substance, a rare earth element of Y, Gd, and Ce was dissolved in an acid in a stoichiometric ratio, and a solution was co-precipitated with oxalic acid. The coprecipitated oxide obtained by firing this is mixed with aluminum oxide to obtain a mixed raw material. Ammonium fluoride as a flux is mixed with this and packed in a crucible, which is then heated to 1400 ° in air.
Firing was performed at a temperature of C for 3 hours to obtain a fired product. The baked product is ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form.
【０１０６】形成されたＭｇ2ＴｉＯ4：Ｍｎ蛍光物質２
５重量部、（Ｙ0.6Ｇｄ0.4）3Ａｌ5Ｏ12：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, (Y 0.6 Gd 0.4 ) 3 Al 5 O 12 : Ce fluorescent material 60 parts by weight, and epoxy resin 100 parts by weight were mixed well to form a chiller. The chiller was injected into the cup on the mount lead where the LED chip was placed. After the injection, the resin containing the fluorescent material 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. It should be noted that the coating portion is gradually increased in fluorescent material toward the LED chip. After that, 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. As the mold member, a lead frame having a coating portion of a fluorescent material formed was inserted into a shell-shaped mold, and a translucent epoxy resin was mixed therein, and then cured at 150 ° C. for 5 hours. When the light emitting diode thus formed was viewed from the front of light emission observation, the center portion was colored yellow due to the body color of the fluorescent material.
【０１０７】こうして得られた発光可能な発光ダイオー
ドは、実施例１と同様白色系が発光可能な発光ダイオー
ドとして使用できることが確認できた。
（実施例４）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３と同様にして発光ダイオードを形成させた。実
施例３と同様赤色系が発光可能な発光ダイオードとして
使用できることが確認できた。
（参考例２）発光素子として活性層がＩｎ0.01Ｇａ0.99
Ｎであり、主発光ピークが３６８ｎｍ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。サファイヤ基板上に
低温で形成させた窒化ガリウム半導体であるバッファ層
と、ｎ導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタ
クト層、ｎ型導電性を有する窒化ガリウムアルミニウム
半導体であるクラッド層と、ｐ型導電性を有する窒化ガ
リウムアルミニウム半導体であるクラッド層、ｐ型導電
性を有するコンタクト層との間にＩｎＧａＮの活性層を
形成しｐｎ接合を形成させた。（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。It was confirmed that the light emitting diode thus obtained could be used as a light emitting diode capable of emitting white light as in Example 1. (Example 4) A phosphor material was prepared from Mg 2 TiO 4 : Mn.
A light emitting diode was formed in the same manner as in Example 3 except that 5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn was used. It was confirmed that it can be used as a light emitting diode capable of emitting a reddish light as in the case of Example 3. Reference Example 2 The active layer of the light emitting device is In 0.01 Ga 0.99.
An LED chip with N and a main emission peak of 368 nm was used. In the LED chip, TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas and dopant gas are caused to flow together with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a gallium nitride-based compound semiconductor is formed by MOCVD. Was formed by.
It is formed by switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas. A buffer layer which is a gallium nitride semiconductor formed on a sapphire substrate at low temperature, a contact layer which is a gallium nitride semiconductor having n conductivity, a clad layer which is a gallium aluminum nitride semiconductor having n conductivity, and a p conductivity. The active layer of InGaN was formed between the clad layer, which is a gallium aluminum nitride semiconductor having a conductivity, and the contact layer having a p-type conductivity, to form a pn junction. (Note that the p-type contact layer includes a low-impurity concentration gallium nitride layer on the p-type clad layer and a high-impurity concentration gallium nitride layer in contact with the electrode so that Mg, which is an impurity, is not diffused to the active layer side. Further, the active layer is grown to a film thickness of 400 Å. The semiconductor having P-type conductivity is annealed at 400 ° C. or higher after the film formation.) The surface of each pn semiconductor is exposed by etching. After that, each electrode was formed by the sputtering method. After the scribe line was drawn on the semiconductor wafer thus produced, it was divided by an external force to form an LED chip as a light emitting element.
【０１０８】銀メッキした銅製リードフレームの先端に
カップを有するマウント・リードにＬＥＤチップをエポ
キシ樹脂でダイボンディングした。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 and each of the mount lead and the inner lead were wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity.
【０１０９】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 substance is MgCO 3 , GeO 2 ,
Using MnCO 3 as a 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 calcined in air at a temperature of 1200 ° C. for about 2 hours, and further in an oxygen atmosphere at 560 ° C. for 10 hours to obtain a calcined product. The calcined product was ball-milled in water, washed, separated, dried, and finally passed through a sieve to form a 3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn phosphor used in the present invention.
【０１１０】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 the cup on the mount lead. Fluorescent material was added to TiO 2 using the sol-gel method.
Confined in layers. Thus, the coating portion containing the fluorescent material was formed on the LED chip. Then, a can type light emitting diode was formed in which a glass lens was fitted with a metal frame and purged with N2 while insulating the leads from each other for the purpose of further protecting the LED chip and the fluorescent material from external stress, moisture, dust and the like.
【０１１１】こうして得られた発光ダイオードは赤色系
が発光可能であった。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。
（参考例３）蛍光体物質を３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ
2・ＧｅＯ2：ＭｎからＹ（ＰＶ）Ｏ 4：Ｅｕとした以外
は参考例２と同様にして発光ダイオードを形成させた。
参考例２と同様赤色系が発光可能な発光ダイオードとし
て使用できることが確認できた。
（参考例４）蛍光体物質を３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ
2・ＧｅＯ2：ＭｎからＹＶＯ4：Ｅｕとした以外は参考
例２と同様にして発光ダイオードを形成させた。参考例
２と同様赤色系が発光可能な発光ダイオードとして使用
できることが確認できた。
（参考例５）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Ｇ
ａＮ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、１
０５０℃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。The light emitting diode thus obtained is a reddish type.
Could emit light. Furthermore, as a weather resistance test, the temperature is 25 ° C.
60mA energization, temperature 25 ° C 20mA energization, temperature 60 ° C 9
500 hours even in each test of 20 mA energization under 0% RH
Even after a lapse of time, changes due to the fluorescent substance were observed.
There wasn't.
(Reference Example 3) Phosphor material is 3.5MgO.0.5MgF
2・ GeO2: Mn to Y (PV) O Four: Other than Eu
A light emitting diode was formed in the same manner as in Reference Example 2.
Same as Reference Example 2
It was confirmed that it can be used.
(Reference Example 4) Phosphor material is 3.5MgO.0.5MgF
2・ GeO2: Mn to YVOFour: Reference other than Eu
A light emitting diode was formed in the same manner as in Example 2. Reference example
Used as a light emitting diode capable of emitting red light as in 2
I confirmed that I can do it.
Reference Example 5 A light emitting device was formed by the following steps.
A sapphire substrate (C surface) was placed in a reaction vessel in a hydrogen atmosphere.
The surface is cleaned at 1050 ° C in the atmosphere. Continued
In a hydrogen atmosphere at 510 ° C, ammonia and TMG
(Trimethylgallium) on the sapphire substrate
About 200 Å of low temperature growth buffer layer made of aN
Grow with ROHM film thickness. After low-temperature buffer layer growth, 1
Undoped with TMG and ammonia at 050 ° C
A second buffer layer made of a GaN layer is formed with a thickness of 1 μm.
Make it longer.
【０１１２】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, and Si was added at 1 × 10 5.
An n-side contact layer made of 18- cm 3 -doped n-type GaN is grown to a film thickness of 2 μm.
【０１１３】１０５０℃でＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチル
アルミニウム）アンモニア及びシランを用い、ｎ側クラ
ッド層をアンドープのＧａＮ層、５０オングストローム
と、Ｓｉを１×１０18／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。Using TMG, TMA (trimethylaluminum) ammonia and silane at 1050 ° C., the n-side cladding layer is an undoped GaN layer, 50 Å, and Si 0.1 × 10 18 / cm 3 -doped Al 0.1 Ga 0.9.
It is grown as a superlattice structure having a total film thickness of 300 angstroms, which is formed by alternately stacking N layers of 50 angstroms.
【０１１４】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 nitrogen atmosphere
G, ammonia, and 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 cm 3 is grown to a film thickness of 400 Å.
【０１１５】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 hydrogen atmosphere
A, ammonia, and Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) are used, and the p-side cladding layer is undoped G
aN layer 50 Å and Mg 1 × 10 19 / cm
It is grown as a superlattice structure having a total film thickness of 600 angstroms, which is formed by alternately stacking 3 0.1- doped Al 0.1 Ga 0.9 N layers and 50 angstroms.
【０１１６】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。Then, TMG, ammonia, Cp 2 Mg
Then, a p-side contact layer made of GaN doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 is grown to a film thickness of 0.12 μm.
【０１１７】成長終了後、窒素雰囲気中、ウェーハを反
応容器内において、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層をさらに低抵抗化した後、ウェーハを反応容器から
取り出し、最上層のｐ側コンタクト層の表面に所定の形
状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ側コンタクト層側からエッチングを行い、
ｎ側コンタクト層の表面を露出させる。After the growth is completed, the wafer is annealed at 700 ° C. in a reaction vessel in a nitrogen atmosphere, and p
After further reducing the resistance of the mold layer, the wafer is taken out of the reaction container, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-side contact layer, and the p-side contact layer side is formed by an RIE (reactive ion etching) device. Etching from
The surface of the n-side contact layer is exposed.
【０１１８】エッチング後、最上層にあるｐ側コンタク
ト層のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮｉと
Ａｕを含む透光性のｐ電極と、そのｐ電極の上にボンデ
ィング用のＡｕよりなるｐパッド電極を０．２μｍの膜
厚で形成する。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 etching, a transparent p-electrode containing Ni and Au having a film thickness of 200 angstrom is formed on almost the entire surface of the p-side contact layer at the uppermost layer, and a p-pad made of Au for bonding is formed on the p-electrode. The electrode is formed with a film 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, an insulating film made of SiO 2 is formed to protect the surface of the p-electrode, and the wafer is separated by scribing to obtain a 350 μm square light emitting element. Forward voltage 2
At 0 mA, it exhibits an emission of about 378 nm, and Vf
Showed 3.3 V and the output was 5 mW.
【０１１９】他方、蛍光物質として、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ蛍
光物質を形成させた。形成条件として、Ｙ2Ｏ3とＥｕ2
Ｏ3を塩酸で溶解後、硝酸塩として共沈させる。この時
のＥｕ 2Ｏ3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Ｙ2Ｏ2Ｓ：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 the fluorescent substance, Y2O2S: Eu firefly
A light substance was formed. As a forming condition, Y2O3And Eu2
O3Is dissolved in hydrochloric acid and coprecipitated as a nitrate. At this time
Eu 2O3The amount is 10 mol%. This precipitate
Bake at 900 ° C. in air to give an oxide. The acid obtained
Mixture of sulfur, sodium carbonate and flux
Place in a crucible and bake at a temperature of 1100 ° C for 2 hours
Get the product. The baked product is crushed and washed, separated and dried, and finally
Y used in the present invention through a sieve2O2S: Eu fluorescent substance
Formed quality. The peak wavelength of this fluorescent substance is 627n
It was m.
【０１２０】上述の発光素子とＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ蛍光物質
とした以外は参考例２の発光装置として同様にして発光
装置を形成させた。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。
（参考例６）参考例５において活性層をＳｉを１×１０
18／cm3ドープ、膜厚が５００オングストロームである
Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層とした他は参考例５と同様にして
発光装置を作製したところ、参考例５と同様の発光特性
を示した。
（参考例７）参考例５において、発光素子をｎ側クラッ
ド層をアンドープの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３
００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Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５０オング
ストロームと、Ｍｇを１×１０19／cm3ドープしたＧａ
Ｎ層５０オングストロームとを交互に積層してなる総膜
厚６００オングストロームの超格子構造とする。A light emitting device was formed in the same manner as the light emitting device of Reference Example 2 except that the above light emitting element and the Y 2 O 2 S: Eu fluorescent material were used. This light emitting device was able to emit red light having extremely high brightness. Reference Example 6 In Reference Example 5, the active layer is made of Si of 1 × 10 5.
A light emitting device was produced in the same manner as in Reference Example 5 except that an In 0.05 Ga 0.95 N layer having a film thickness of 500 angstrom was doped with 18 / cm 3 and exhibited the same light emitting characteristics as in Reference Example 5. Reference Example 7 In Reference Example 5, an n-side clad layer of the light emitting device was formed by alternately laminating an undoped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 50 angstrom and a Si 1 × 10 18 / cm 3 -doped GaN layer 50 angstrom. Total film thickness of 3
It has a superlattice structure of 00 angstroms, the p-side cladding layer is an undoped Al 0.1 Ga 0.9 N layer of 50 angstroms, and Ga is doped with 1 × 10 19 / cm 3 of Mg.
A superlattice structure having a total film thickness of 600 Å is formed by alternately stacking N layers of 50 Å.
【０１２１】他方、蛍光物質としてＹ2Ｏ3：Ｅｕ蛍光物
質を用いた。形成としては、Ｙ2Ｏ3とＥｕ2Ｏ3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
Ｙ2Ｏ3：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
Ｏ3：Ｅｕ蛍光物質とした以外は参考例５の発光装置と
して同様にして発光装置を形成させた。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。
（参考例８）発光素子として活性層がＩｎ0.05Ｇａ0.95
Ｎであり、主発光ピークが３６８ｎｍのＬＤ素子を用い
た。On the other hand, Y 2 O 3 : Eu fluorescent substance was used as the fluorescent substance. As the formation, boron is added as a flux to Y 2 O 3 and Eu 2 O 3 and dry mixing is performed for 3 hours. The mixed raw material is fired in air at 1400 ° C. for about 6 hours to obtain a fired product. The calcined product was wet-milled for dispersion, washed, dispersed, dried, and dried to form a Y 2 O 3 : Eu fluorescent substance used in the present invention. The peak wavelength of this fluorescent substance was 611 nm. The above light emitting device and Y 2
A light emitting device was formed in the same manner as the light emitting device of Reference Example 5 except that O 3 : Eu fluorescent substance was used. This light emitting device was also able to emit red light having extremely high brightness. Reference Example 8 The active layer of the light emitting device is In 0.05 Ga 0.95.
An LD element having N and a main emission peak of 368 nm was used.
【０１２２】サファイア基板の上に、ＧａＮよりなる低
温成長バッファ層、アンドープＧａＮ層よりなる第２の
バッファ層、第２のバッファ層の表面にストライプ幅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以
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 the 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 2 on the surface of the second buffer layer.
A protective film made of SiO 2 having a thickness of 0 μm and a stripe interval (window portion) of 5 μm having a film thickness of 0.1 μm and stripes made of GaN
It is formed so as to be parallel to the (11-00) direction. After forming the protective film, a GaN layer made of undoped GaN is formed 10 times.
A GaN substrate having a surface of GaN is formed by growing it to a film thickness of μm. An n-side contact layer made of n-type GaN doped with Si at 1 × 10 18 / cm 3 or more on a GaN substrate, S
A crack prevention layer made of In 0.1 Ga 0.9 N doped with i of 5 × 10 18 / cm 3 and a layer of n-type Al 0.2 Ga 0.8 N doped with 1 × 10 19 / cm 3 of Si at 40 angstroms, An undoped GaN layer is grown to a film thickness of 40 Å, and 100 n layers of these layers are alternately stacked to grow an n-side clad layer made of a superlattice having a total film thickness of 0.8 μm.
【０１２３】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、Ａｌ0.01Ｇａ0.99Ｎ
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 In0.01Ga0.99Consists of N
Active layer, Mg 1 x 1019/cm3Doped p-type Al0.2
Ga 0.8N-side p-side cap layer, Al0.01Ga0.99N
The p-side light guide layer is formed.
【０１２４】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 an undoped GaN layer having a thickness of 40 angstroms were alternately laminated to grow a total film thickness of 0.8 μm.
Forming a p-side clad layer having a superlattice structure.
【０１２５】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, one layer of Mg was deposited on the p-side cladding layer.
A p-side contact layer made of p-type GaN doped with × 10 20 / cm 3 is formed.
【０１２６】以上のようにして窒化物系化合物半導体を
成長させたウェーハをアニーリングを行いｐ型不純物を
ドープした層をさらに低抵抗化させた後、最上層のｐ側
コンタクト層と、ｐ側クラッド層とをエッチングして、
活性層よりも上部にある層をストライプ状のリッジ形状
とする。The wafer on which the nitride-based compound semiconductor has been grown as described above is annealed to further reduce the resistance of the p-type impurity-doped layer, and then the uppermost p-side contact layer and the p-side clad are deposited. Etching layers and
The layer above the active layer has a striped ridge shape.
【０１２７】次に、ｎ側コンタクト層の表面を露出さ
せ、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極をストライプ状に形成す
る。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 n-electrodes made of Ti and Al are formed in stripes. On the other hand, Ni and A are formed on the ridge outermost surface of the p-side contact layer.
The p electrode made of u is formed in a stripe shape.
【０１２８】ｐ電極と、ｎ電極との間に露出した窒化物
系化合物半導体の表面に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 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.
【０１２９】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極とを形
成したウェーハを研磨装置に移送し、窒化物系化合物半
導体を形成していない側のサファイア基板をラッピング
し、サファイア基板の厚さを７０μｍとする。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 the polishing apparatus, the sapphire substrate on the side where the nitride compound semiconductor is not formed is lapped, and the thickness of the sapphire substrate is adjusted. 70 μm. After lapping, the substrate surface is mirror-finished by polishing with 1 μm with a finer polishing agent, and the entire surface is metallized with Au / Sn.
【０１３０】その後、Ａｕ／Ｓｎ側をスクライブして、
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。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。Then, scribe the Au / Sn side,
Cleavage is performed in a bar shape in a direction perpendicular to the striped electrode, and a resonator is formed on the cleaved surface. SiO 2 and TiO 2 on the cavity surface
A dielectric multi-layered film is formed, and finally the bar is cut in the direction parallel to the p-electrode to obtain a laser chip. Next, the chip was placed on the heat sink face up (the substrate and the heat sink faced each other). The LD formed 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.
【０１３１】このような発光素子からの紫外レーザーを
スクリーン上にバインダーと共に塗布させたＹ2Ｏ2Ｓ：
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。An ultraviolet laser from such a light emitting device was applied onto a screen together with a binder Y 2 O 2 S:
An optical connection was made so that the Eu fluorescent material could be irradiated. Light from a light emitting element that emits ultraviolet rays is further condensed by a lens and projected on the screen. A desired image can be obtained by scanning the collected ultraviolet light with a deflecting mirror for screening. Even in this case, the fluorescent substance can be emitted with high brightness without deterioration.
【０１３２】[0132]
【発明の効果】本発明は可視光域における長波長側の発
光成分を含む発光ダイオードとすることもできる。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
発光ダイオードとすることができる。The present invention can also be applied to a light emitting diode including a light emitting component on the long wavelength side in the visible light region. Furthermore, in addition to display for in-vehicle, aeronautical industry, and general electric equipment such as reliability, power saving, miniaturization, and color temperature variability, new applications can be opened as lighting. In addition, white is a light emitting diode which is less irritating and easy on the eyes when viewed by human eyes for a long time.
【０１３３】高出力の窒化物系化合物半導体の発光素子
と、ａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ 3：ｃＭｎ、ｄＭｇ
Ｏ・ｅＴｉＯ2：ｆＭｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ
2：ｉＭｎから選択される少なくとも一種の蛍光物質と
を利用した発光ダイオードとすることにより窒化ガリウ
ム系化合物半導体から放出された比較的高エネルギー光
を効率よく蛍光物質によって変換させつつ、高輝度且つ
長時間の使用によっても色むら、輝度の低下が極めて少
ない高発光効率の発光装置とすることができる。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
て発光ダイオードから蛍光物質の光が放出されることと
なる。High Power Nitride Compound Semiconductor Light Emitting Element
And aMgO / bLi2O / Sb2O 3: CMn, dMg
O ・ eTiO2: FMn, gMgO · hMgF2・ GeO
2And at least one fluorescent substance selected from iMn
By using a light-emitting diode that utilizes
High-energy light emitted from a compound semiconductor
While efficiently converting the
Minimal color unevenness and brightness reduction even after long-term use
Thus, a light emitting device with high luminous efficiency can be obtained. Also,
Fluorescent material is excited by a short wavelength excitation wavelength and has a longer wavelength
Emits light. Therefore, it is proportional to the amount of light emitted from the light emitting element.
That the light of the fluorescent substance is emitted from the light emitting diode.
Become.
【０１３４】特に、本発明の構成とすることにより高輝
度、長時間の使用においても色ずれ、発光光率の低下が
極めて少ない赤色系成分を有する発光が可能な種々の発
光ダイオードとすることができる。In particular, by adopting the constitution of the present invention, various light emitting diodes capable of emitting light having a reddish component with high luminance, color shift even when used for a long period of time, and reduction in emission light rate are extremely small can be obtained. it can.
【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 cross-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 cross-sectional view of another light emitting device of the present invention.
【図３】 図３は、本発明の別の発光装置の模式的断面
図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another light emitting device of the present invention.
【図４】 図４は、本発明のさらに別の発光装置の模式
的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of yet another light emitting device of the present invention.
【図５】 図５は、本発明の発光装置である実施例１の
発光スペクトルの一例を示した図である。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
It is the figure which showed the emission spectrum example of the fluorescent substance used in Example 1 of this invention.
【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 view 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 cross-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 shows relative luminance with respect to temperature change of a light emitting device in which A is GaAsP as a light emitting layer and which can emit red light, and B is temperature change in a light emitting device in which B is an InGaN light emitting layer and which can emit green light. Relative brightness to C, InG
The relative brightness | luminance with respect to a temperature change of the light emitting element which can emit blue light which uses aN as a light emitting layer is shown.
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 ... Fluorescent substance-containing coating portions 102, 202, 302, 802 ... Light emitting elements 103, 203, 303 ... Conductive wires 104 ... Mold members 105, 305 ... Mount leads 106, 306 ... Inner lead 201 ... Mold member 204 containing fluorescent material ... Housing 205 ... Electrode 304 provided on housing ... Translucent inorganic Low melting point glass 307 serving as a member ... Package 308 ... Low melting point glass 401 serving as an insulating sealant ... Semiconductor wafer 402 ... Opposite conductivity type region 403 ... Electrode 404 ... Buffer layer 405 First contact layer 406 First clad layer 407 Active layer 408 Second clad layer 409 Second contact 410 ... Coating part 411 containing fluorescent material used in the present invention ... Coating part 413 containing other fluorescent material ... Shielding part 414 ... Sapphire substrate 421 ... Insulating layer 422・ ・ ・ Transparent electrode 701 ・ ・ ・ Light emitting diode 704 ・ ・ ・ Case 705 ・ ・ ・ Light blocking member 706 ・ ・ ・ Filling material 803 ・ ・ ・ Metal substrate 804 ・ ・ ・ Light guide plate 805 ・ ・ ・ Reflecting member 806 ..Scattering sheet 807 ... Reflective layer
───────────────────────────────────────────────────── 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 11/67 ＣＰＦ Ｃ０９Ｋ 11/67 ＣＰＦ 11/74 ＣＰＢ 11/74 ＣＰＢ 11/80 ＣＰＭ 11/80 ＣＰＭ ＣＱＦ ＣＱＦ Ｆターム(参考） 4H001 CA02 CA05 XA03 XA07 XA08 XA09 XA12 XA13 XA22 XA31 XA32 XA39 XA49 XA51 XA57 XA62 XA64 YA25 YA58 5F041 AA11 CA34 CA40 CA46 DA18 DA26 DA44 DA46 DA57 DA58 EE25 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C09K 11/67 CPF C09K 11/67 CPF 11/74 CPB 11/74 CPB 11/80 CPM 11/80 CPM CQF CQF F term (reference) 4H001 CA02 CA05 XA03 XA07 XA08 XA09 XA12 XA13 XA22 XA31 XA32 XA39 XA49 XA51 XA57 XA62 XA64 YA25 YA58 5F041 AA11 CA34 CA40 CA46 DA18 DA26 DA44 DA46 DA57 DA58 EE25
Claims (6)
光素子からの青色系の光と、該青色系の光を吸収し波長
変換するセリウムで付活されたイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光物質からなる第１の蛍光物質の
黄色との混色により白色発光が可能な発光ダイオードで
あって、 前記第１の蛍光物質と共に用いられる他の第２の蛍光物
質は、前記半導体発光素子からの発光波長によって励起
され赤色系の光を放出することを特徴とする高演色性の
白色発光が可能な発光ダイオード。1. A blue-based light from a semiconductor light-emitting device made of a nitride-based compound semiconductor, and a yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent material activated by cerium that absorbs the blue-based light and converts the wavelength. A light emitting diode capable of emitting white light by mixing the first fluorescent material with yellow, wherein another second fluorescent material used together with the first fluorescent material is excited by an emission wavelength from the semiconductor light emitting device. A light emitting diode capable of emitting white light with high color rendering, which is characterized by emitting reddish light.
発光する青色系の光を吸収し波長変換して発光する第１
の蛍光物質及び第２の蛍光物質を有する白色発光が可能
な発光ダイオードであって、 前記半導体発光素子の発光層は窒化ガリウム系化合物半
導体からなり、且つ前記第１の蛍光物質はセリウムで付
活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍
光物質であると共に、前記第１の蛍光物質と共に用いら
れる他の第２の蛍光物質は前記半導体発光素子からの発
光波長によって励起され赤色系の光を放出してなること
を特徴とする高演色性の白色発光が可能な発光ダイオー
ド。2. A semiconductor light emitting device and a first light emitting device that absorbs blue-based light emitted by the semiconductor light emitting device, converts the wavelength, and emits light.
A light emitting diode capable of white light emission, comprising the fluorescent substance and the second fluorescent substance, wherein the light emitting layer of the semiconductor light emitting device is made of a gallium nitride-based compound semiconductor, and the first fluorescent substance is activated by cerium. The other yttrium-aluminum-garnet-based fluorescent substance used in combination with the first fluorescent substance emits reddish light when excited by the emission wavelength from the semiconductor light emitting device. A light emitting diode capable of emitting white light with high color rendering.
3（Ａｌ1-y-zＩｎyＧａz）5Ｏ12：Ｃｅである請求項１
又は請求項２に記載の白色発光が可能な発光ダイオー
ド。 但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｙ＋ｚ≦
１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａからなる群より選択される
少なくとも一種の元素である。3. The first fluorescent material is (RE 1-x Sm X ).
3 (Al 1-yz In y Ga z) 5 O 12: Claim 1 is Ce
Alternatively, the light emitting diode capable of emitting white light according to claim 2. However, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, y + z ≦
1 and RE are at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La.
2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、ｄＭｇＯ・ｅＴｉＯ2：ｆＭ
ｎ、ｇＭｇＯ・ｈＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｉＭｎから選択さ
れる少なくとも一種である請求項１又は請求項２に記載
の白色発光が可能な発光ダイオード。 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。4. The second fluorescent material is aMgO.bLi
2 O ・ Sb 2 O 3 : cMn, dMgO ・ eTiO 2 : fM
n, gMgO · hMgF 2 · GeO 2: is at least one selected from iMn claim 1 or white light emission can emitting diode of claim 2. 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.
から０．７μｍである請求項１又は請求項２記載の白色
発光が可能な発光ダイオード。5. The average particle size of the fluorescent material is 0.2 μm.
To 0.7 μm, the light emitting diode capable of emitting white light according to claim 1 or 2.
ｇシグマ＜０．４５である請求項１又は請求項２記載の
白色発光が可能な発光ダイオード。6. The particle size distribution of the phosphor is 0.2 <lo
The light emitting diode capable of emitting white light according to claim 1 or 2, wherein g sigma <0.45.
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