JP2013175757A

JP2013175757A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JP2013175757A
Application number: JP2013080792A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kawamoto; 本聡河; Koichi Nitta; 田康一新; Kuniaki Konno; 野邦明紺; Nobuhiro Suzuki; 木伸洋鈴
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2017-09-02
Also published as: JP5606574B2

Abstract

【課題】発光波長が極めて安定で、しかも、可視光から赤外線領域までの種々の波長において高い輝度で発光させることができる半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】波長変換機能を有する蛍光物質を半導体発光素子の内部、表面、または、半導体発光装置の樹脂部分または、その他の外囲器の表面または内部に適宜、混合、堆積、または配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、蛍光体を励起することにより、高い効率で波長変換された光を外部に取り出すことができる半導体発光素子に関する。

半導体発光素子およびそれを搭載した各種の半導体発光装置は、コンパクト且つ低消費電力であり、信頼性に優れるなどの多くの利点を有し、近年では、種々ので高い発光輝度が要求される室内外の表示板、鉄道／交通信号、車載用灯具などについても広く応用されつつある。

これらの半導体発光素子のうちで、窒化ガリウム系半導体を用いた発光素子が最近、注目されている。窒化ガリウム系半導体は、直接遷移型のＩＩＩ−Ｖ族化合物導体であり、比較的短い波長領域において高効率で発光させることができるという特徴を有する。

なお、本明細書において「窒化ガリウム系半導体」とは、Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ，ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙを零から１の範囲で変化させたすべての組成の半導体を含むものとする。例えば、ＩｎＧａＮ（ｘ＞０、ｙ＝０）も「窒化ガリウム系半導体」に含まれるものとする。

窒化ガリウム系半導体は、組成ｘ及びｙを制御することによってバンドギャップが１．８９〜６．２ｅＶまで変化するために、ＬＥＤや半導体レーザの材料として有望視されている。特に、青色や紫外線の波長領域で高輝度に発光させることができれば、各種光ディスクの記録容量を倍増させ、表示装置のフルカラー化を可能にすることができる。そこで、Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体を用いた短波長発光素子は、その初期特性や信頼性の向上に向けて急速に開発が進められている。

このような窒化ガリウム系半導体を用いた従来の発光素子の構造を開示した参考文献としては、例えば、非特許文献１或いは特許文献１を挙げることができる。

図９７は、従来の窒化ガリウム系発光素子の構成を表す概略断面図である。その概略構成について説明すると以下の如くである。すなわち、発光素子１００は、サファイア基板１１２上に積層された半導体の多層構造を有する。サファイア基板１１２上には、バッファ層１１４、ｎ型コンタクト層１１６、ｎ型クラッド層１１８、発光層１２０、ｐ型クラッド層１２２およびｐ型コンタクト層１２４がこの順序で形成されている。

バッファ層１１４の材料は、例えばｎ型のＧａＮとすることができる。ｎ型コンタクト層１１６は、ｎ側電極１３４とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するｎ型の半導体層であり、その材料は、例えば、ＧａＮとすることができる。ｎ型クラッド層１１８およびｐ型クラッド層１２２は、それぞれ発光層１２０に光を閉じこめる役割を有し、発光層よりも低い屈折率を有することが必要とされる。その材料は、例えば、発光層１２０よりもバッドギャップの大きいＡｌＧａＮとすることができる。発光層１２０は、発光素子に電流として注入された電荷が再結合することにより発光を生ずる半導体層である。その材料としては、例えば、アンドープのＩｎＧａＮを用いることができる。
ｐ型コンタクト層１２４は、ｐ側電極とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するｐ型の半導体層であり、その材料は、例えば、ＧａＮとすることができる。

ｐ型コンタクト層１２４の上には、ｐ側電極層１２６が堆積されている。
また、ｎ型コンタクト層１１８の上には、ｎ側電極層１３４が堆積されている。

ｐ型コンタクト層１２４の上の一部分には、電流阻止層１３０が形成されている。電流阻止層１３０の上にはＡｕからなるボンディング・パッド１３２が堆積され、その一部分はｐ側電極１２６と接触している。ボンディング・パッド１３２には、駆動電流を素子に供給するための図示しないワイアがボンディングされる。

電流阻止層１３０は、Ａｕ電極１３２の下部で発光が生ずるのを抑制する役割を有する。すなわち、発光素子１００では、発光層１２０で生じた発光を電極層１２６を透過させて上方に取り出すようにされている。しかし、ボンディング・パッド１３２では電極の厚さが厚いために光を透過させることができない。そこで、電流阻止層１３０を設けることにより、ボンディング・パッド１３２の下に駆動電流が注入されないようにして、無駄な発光を抑制するようにしている。

また、ｎ側電極層１３４の上にもボンディング・パッド１３２が積層されている。ボンディング・パッド１３２は、Ａｕを厚く堆積することにより形成することができる。さらに、ボンディング・パッド１３２以外の表面部分は、酸化シリコン層１４５により覆われている。

以上説明した発光素子１００は、リードフレームや実装基板などの図示しないマウント部材に対して、基板１１２の裏面側が接着され、ボンディング・パッド１３２にそれぞれワイアがボンディングされて、駆動電流が供給される。

特開平５−２９１６２１号公報

Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、２８（１９８９）ｐ．Ｌ２１１２、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２（１９９３）ｐ．Ｌ８

しかし、図９７に示したような従来の発光装置では、半導体発光素子からの発光を直接外部に取り出す構造であるために、以下に列挙するような問題があった。

まず第１に、発光素子の構造のばらつきにより、発光波長が素子ごとにばらつくという問題があった。すなわち、半導体発光素子は、同一の条件で製造しても、不純物の混入量や各層厚などがばらつくことによって、その発光波長がばらつく傾向を有する。

第２に、駆動電流によって、発光波長が変化するという問題があった。すなわち、半導体発光素子に供給する電流量に応じて、その発光波長が変動することがあり、発光輝度と発光波長とを独立して制御することが困難であるという問題があった。

第３に、温度によって、発光波長が変化するという問題があった。すなわち、半導体発光素子の特に発光層部分の温度が変化すると、発光層の実効的なバンドギャップも変化するために、発光波長が変動するという問題があった。

第４に、発光波長に応じて、内蔵する半導体発光素子の材料や構造を適宜選択し、変更しなければならないという問題もあった。例えば、赤色において発光させるためには、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い、黄色においてはＧａＡｓＰ系またはｌｎＧａＡｌＰ系材料、緑色系においてはＩｎＧａＡｌＰ系またはＧａＰ系材料、青色においてはＩｎＧａＮ系材料の如く、最適な材料をその波長に併せて選択しなければならないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、発光波長が極めて安定で、しかも、可視光から赤外線領域までの種々の波長において高い輝度で発光させることができる半導体発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る半導体発光装置は、半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から発光された光を反射する光反射面を有し、前記半導体発光素子を載置する光反射部材と、
前記半導体発光素子と前記光反射面の少なくとも一部とを封止する封止部材と、
前記光反射面のうち、前記封止部材により封止された面部分の全体を覆う蛍光体層と、を備えることを特徴とするものである。

本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に説明する効果を奏する。
本発明によれば、半導体発光素子の発光層からの発光を直接取り出すことがなく、蛍光物質により波長変換することとしているので、半導体発光素子の製造パラメータのばらつき、駆動電流、温度などに依存して、発光波長が変動するという問題を解消することができる。すなわち、本発明によれば、発光波長が極めて安定で、発光輝度と発光波長とを独立して制御することができるようになる。

また、本発明によれば、用いる蛍光物質を適宜組み合わせることによって、容易に複数の発光波長を得ることができる。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光物質を適宜混合して、発光素子に含有させれば、白色光の発光を容易に得ることができる。

さらに、本発明によれば、発光波長に応じて、内蔵する半導体発光素子の材料や構造を適宜選択し、変更する必要がなくなる。例えば、従来は、赤色において発光させるためには、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い、黄色においてはＧａＡｓＰ系またはｌｎＧａＡｌＰ系材料、緑色系においてはＧａＰまたはＩｎＧａＡｌＰ系材料、青色においてはＩｎＧａＮ系材料の如く、最適な材料をその波長に併せて選択しなければならないという問題があった。これに対して、本発明によれば、発光波長に応じて蛍光物質の種類を適宜選択すれば良く、半導体発光素子を変更する必要がなくなる。

また、本発明によれば、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要がある場合においても、発光色の変更は、用いる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体発光素子の材料や構造は同一とすることができる。従って、発光装置の構成を極めて簡略化することが可能となり、製造コストを顕著に低減することができるとともに、信頼性も高く、また、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどを共通にすることにより、応用範囲を顕著に拡大することができるという利点も生ずる。

このように、本発明によれば、比較的簡略な構成により、発光波長が極めて安定で、しかも、可視光から赤外線領域までの種々の波長において高い輝度で発光させることができる半導体発光素子および半導体発光装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。

本発明による第１の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。本発明による第２の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。本発明の第２実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第１２の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る第１３の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す断面模式図である。本発明の第４実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第４実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第５実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第５実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第５実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第５実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第５実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第５実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第６実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第６実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第６実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第６実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第６実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第６実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第７実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第７実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第７実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第７実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第７実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第７実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第８実施形態に係る第１２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第９実施形態に係る第１２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１０実施形態に係る第１２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１１実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。本発明の第１２実施形態に係る半導体発光装置を表す模式図である。従来の窒化ガリウム系発光素子の構成を表す概略断面図である。

本発明は、波長変換機能を有する蛍光物質を半導体発光素子の内部、表面、または、半導体発光装置の樹脂部分または、その他の外囲器の表面または内部に適宜、混合、堆積、または配置することによって、半導体発光素子からの発光をきわめて高い効率で波長変換し、外部に取り出すことができる半導体発光素子および発光装置を提供するものである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態として、蛍光物質を含有させた半導体発光素子について具体例を挙げて説明する。

図１は、本発明による第１の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。
すなわち、本発明による半導体発光素子１０は、窒化ガリウム系半導体発光素子であり、サファイア基板１２上に積層された層構造を有する。サファイア基板１２上には、バッファ層１４、ｎ型コンタクト層１６、ｎ型クラッド層１８、発光層２０、ｐ型クラッド層２２およびｐ型コンタクト層２４がこの順序で形成されている。

バッファ層１４の材料は、例えばｎ型のＧａＮとすることができる。ｎ型コンタクト層１６は、ｎ側電極３４とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するｎ型の半導体層であり、その材料は、例えば、ＧａＮとすることができる。ｎ型クラッド層１８およびｐ型クラッド層２２は、それぞれ発光層２０に光を閉じこめる役割を有し、発光層よりも低い屈折率を有することが必要とされる。その材料は、例えば、発光層２０よりもバッドギャップの大きいＡｌＧａＮとすることができる。発光層２０は、発光素子に電流として注入された電荷が再結合することにより発光を生ずる半導体層である。その材料としては、例えば、アンドープのＩｎＧａＮを用いることができる。ｐ型コンタクト層２４は、ｐ側電極とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するｐ型の半導体層であり、その材料は、例えば、ＧａＮとすることができる。

ｐ型コンタクト層２４の上には、ｐ側電極層２６が堆積されている。ｐ側電極層２６は、例えば、金などの金属材料を透光性を有するように薄く堆積することにより形成することができる。または、ｐ側電極層２６は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透光性導電膜により形成しても良い。
また、ｎ型コンタクト層１６の上には、ｎ側電極層３４が堆積されている。

ｐ型コンタクト層２４の上の一部分には、電流阻止層３０が形成されている。
電流阻止層３０の上にはＡｕからなるボンディング・パッド３２が堆積され、その一部分はｐ側電極２６と接触している。ボンディング・パッド３２には、駆動電流を素子に供給するための図示しないワイアがボンディングされる。

電流阻止層３０は、Ａｕ電極３２の下部で発光が生ずるのを抑制する役割を有する。すなわち、発光素子１０では、発光層２０で生じた発光を電極層２６を透過させて上方に取り出すようにされている。しかし、ボンディング・パッド３２では電極の厚さが厚いために光を透過させることができない。そこで、電流阻止層３０を設けることにより、ボンディング・パッド３２の下に駆動電流が注入されないようにして、無駄な発光を抑制するようにしている。

また、ｎ側電極層３４の上にもボンディング・パッド３２が積層されている。
ボンディング・パッド３２は、Ａｕを厚く堆積することにより形成することができる。さらに、ボンディング・パッド３２以外の表面部分は、酸化シリコン層４５により覆われている。

本発明においては、このような半導体発光素子１０の少なくともいずれかの部分に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積する。紫外線領域の光で効率良く励起される蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、青色の発光を生ずるものとしては、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）₁₀（ＰＯ₄ ）₆・Ｃｌ₂、緑色の発光を生ずるものとしては、３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｅｕ、Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ₂Ｏ₃などを挙げることができる。
これらの蛍光物質を適当な割合で混合すれば、可視光領域の殆どすべての色調を表現することができる。

また、これらの蛍光物質は、３４０〜３８０ｎｍの波長帯において吸収ピークを有する。従って、これらの蛍光物質により効率的に波長変換を行うためには、発光層２０が３８０ｎｍ以下の波長帯の紫外線を放出するようにすることが望ましい。

半導体発光素子に蛍光物質を含有させる箇所としては、まず、ｐ側電極層２６を挙げることができる。次に、酸化シリコン層４５あるいは電流阻止層３０を挙げることができる。また、各半導体層１４〜２４のうちの少なくともいずれかの層を挙げることができる。
さらに、基板１２を挙げることができる。

蛍光物質をｐ側電極２６に含有させる方法としては、例えば、スパッタリング法や蒸着法を挙げることができる。すなわち、これらの方法により電極２６を形成するに際して、蛍光物質も同時に添加することにより、含有させることができる。酸化シリコン膜４５に対しても同様の方法によって蛍光物質を含有させることができる。あるいは、ＣＶＤ法によって、蛍光物質を添加しても良い。

また、蛍光物質を半導体層１４〜２４のいずれかに含有させる方法としては、例えば、結晶成長工程において、蛍光物質を同時に添加する方法や、結晶成長後に、例えばイオン注入法により蛍光物質を半導体結晶中に打ち込む方法を挙げることができる。基板１２に対しても同様の方法によって、蛍光物質を添加することができる。

一方、半導体発光素子１０の層間や表面に蛍光物質を堆積しても良い。すなわち、基板１２〜ｐ型コンタクト層２４の間のいずれかの層間や、半導体層と酸化シリコン層４５との間、半導体層と電極２６或いは３４との間、酸化シリコン層４５の表面、電極２６或いは３４の表面などに堆積しても良い。このような蛍光物質の堆積の方法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、塗布法などを挙げることができる。また、例えば、ｐ型コンタクト層２４の上に蛍光物質を絶縁膜として形成し、電流ブロック層としての効果を得ることもできる。

また、発光素子の表面に蛍光物質を堆積する方法としては、例えば、蛍光体を溶媒に分散させ、発光素子の表面に塗布し、乾燥させる方法を挙げることができる。ここで、蛍光体を分散させる溶媒としては、例えば、珪酸アルカリ溶液、珪酸コロイド水溶液、燐酸塩水溶液、珪酸化合物溶解有機溶剤、ゴム配合有機溶剤、天然系グルー水溶液などを挙げることができる。また、これらの溶媒に蛍光体を分散させて発光素子の表面に塗布する方法の他に、例えば、これらの溶媒を発光素子の表面に塗布し、その上から蛍光体をふりかける、あるいは吹き付けることによっても、蛍光体層を堆積することができる。

本発明によれば、このように、半導体発光素子のいずれかの箇所に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積することによって、半導体発光素子から放出された光をより長波長の光に変換して、外部に供給することができる。

例えば、発光素子の発光層２０が、ＧａＮからなる場合には、得られる発光波長は、発光波長が３６０〜３８０ナノメータの紫外線領域の光であり、この紫外線領域の光を蛍光物質で波長変換して、所定の可視光あるいは赤外線領域の光として外部に取り出すことができる。

また、発光層２０が、ＩｎＧａＮからなる場合には、そのインジウムの組成に応じて、例えば、青色の発光を得ることもできる。この場合にも、この青色領域の発光を受けて波長変換し、より長波長の光を放出する蛍光物質を用いることによって、本発明による半導体発光素子を構成することができる。このような蛍光物質としては、前述した無機蛍光体の他に有機蛍光体を挙げることができる。有機蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、ｒｈｏｄａｍｉｎｅＢ、緑色の発光を生ずるものとしては、ｂｒｉｌｌｉａｎｔｓｕｌｆｏｆｌａｖｉｎｅＦＦなどを挙げることができる。

本発明によれば、半導体発光素子の発光層からの発光を直接取り出すことがなく、蛍光物質により波長変換することとしているので、前述したような、素子の製造パラメータのばらつき、駆動電流、温度などに依存して、波長が変動するという問題を解消することができる。すなわち、本発明によれば、発光素子の発光輝度と発光波長とを独立して制御することができるようになる。

また、本発明によれば、前述したような蛍光物質を適宜組み合わせることによって、容易に複数の発光波長を得ることができる。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光物質を適宜混合して、発光素子に含有させれば、白色光の発光を容易に得ることができる。

なお、図１に示した例においては、基板１２としてサファイアを用いた窒化ガリウム系半導体発光素子を例に挙げて説明したが、これ以外にも、例えば、ＳｉＣやＧａＮ、スピネル、ＺｎＯ、シリコン、ＧａＡｓなど、種々の基板を用いた窒化ガリウム系半導体発光素子について、本発明は同様に適用することができる。

さらに、その構造についても、例示したダブルヘテロ構造に限定されず、この他にも、例えば、シングルヘテロ構造や、多重量子井戸型構造など、種々の構造の半導体発光素子について、本発明は同様に適用することができる。

次に、本発明による第２の半導体発光素子について説明する。
図２は、本発明による第２の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。
すなわち、本発明による半導体発光素子５０は、ＺｎＳｅ系半導体発光素子であり、基板５２上に積層された層構造を有する。すなわち、ＧａＡｓ基板５２上には、バッファ層５４、ｎ型クラッド層５８、発光層６０、ｐ型クラッド層６２および光透過性導電膜６４がこの順序で形成されている。

バッファ層５４の材料は、例えばｎ型のＺｎＳｅとすることができる。ｎ型クラッド層５８およびｐ型クラッド層６２は、それぞれ発光層６０に光を閉じこめる役割を有し、発光層よりも低い屈折率を有することが必要とされる。その材料は、例えば、発光層６０よりもバンドギャップの大きいＺｎＳＳｅとすることができる。発光層６０は、発光素子に電流として注入された電荷が再結合することにより発光を生ずる半導体層である。その材料としては、例えば、アンドープのＺｎＳｅを用いることができる。光透過性導電膜６４は、光透過率が高い導電性の膜であり、例えば、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）により形成することができる。

光透過性導電膜６４の上には、ｐ側電極６６が堆積されている。ｐ側電極６６は、例えば、金などの金属材料を堆積することにより形成することができる。また、基板５２の裏面には、ｎ側電極６８が形成されている。さらに、素子の表面は、酸化シリコンなどの保護膜７０により適宜覆われている。

図２に示した半導体発光素子５０においても、前述した発光素子と同様に、いずれかの箇所に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積することによって、発光層６０からの光を波長変換して外部に取り出すことができるようにされている。

すなわち、ＺｎＳｅ系半導体発光素子５０においては、発光層６０から、青色領域ないし青紫色領域の波長を有する光が得られる。この青色光を蛍光物質により、波長変換して、より長波長の可視光あるいは赤外線を外部に取り出すことができる。

半導体発光素子５０に蛍光物質を含有させる箇所も、前述の発光素子１０と同様に種々の箇所を挙げることができる。すなわち、まず、ｐ側電極層６６を挙げることができる。
次に、光透過性導電膜６４を挙げることができる。さらに、保護膜７０を挙げることができる。また、各半導体層５４〜６２のうちの少なくともいずれかの層を挙げることができる。さらに、基板５２を挙げることができる。

蛍光物質をｐ側電極６６や光透過性導電膜６４に含有させる方法としては、例えば、スパッタリング法や蒸着法を挙げることができる。すなわち、これらの方法により電極６６や導電膜６４を形成するに際して、蛍光物質も同時に添加することにより、含有させることができる。保護膜７０に対しても同様の方法によって蛍光物質を含有させることができる。あるいは、ＣＶＤ法によって、蛍光物質を添加しても良い。

また、蛍光物質を半導体層５４〜６２のいずれかに含有させる方法としては、例えば、結晶成長工程において、蛍光物質を同時に添加する方法や、結晶成長後に、例えばイオン注入法により蛍光物質を半導体結晶中に打ち込む方法を挙げることができる。基板５２に対しても同様の方法によって、蛍光物質を添加することができる。

一方、半導体発光素子５０の層間や表面に蛍光物質を堆積しても良い。すなわち、基板５２〜光透過性導電膜６４の間のいずれかの層間や、保護膜７０との間、半導体層と電極６６或いは６８との間、保護膜７０の表面、電極６６或いは６８の表面などに堆積しても良い。このような蛍光物質の堆積の方法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、塗布法などを挙げることができる。また、例えば、光透過性導電膜６４の上に蛍光物質を絶縁膜として形成し、電流ブロック層としての効果を得ることもできる。

また、図２においては、ＺｎＳｅ系半導体発光素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、この他にも、ＳｉＣ系、ＺｎＳ系、ＢＮ系などの種々の半導体発光素子について同様に適用することができる。すなわち、これらの半導体発光素子も、青色などの短波長領域において高い効率で発光させることが可能であり、この短波長領域の光を蛍光物質で波長変換して、可視光または赤外線を外部に取り出すことができるようになる。

次に、本発明の第２の実施の形態として、前述したような本発明による半導体発光素子を搭載した発光装置について、１３例の具体例を挙げて説明する。

図３は、本実施形態に係る第１の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置１００Ａは、いわゆる「リード・フレーム・タイプ」の「ＬＥＤランプ」と称されるものである。すなわち、半導体発光素子１０または５０は、リード・フレーム１１０のカップの底部にマウントされている。そして、発光素子のｐ側電極およびｎ側電極は、それぞれ、リード・フレーム１１０および１２０に対して、ワイア１３０、１３０により接続されている。さらに、リード・フレームの先端部は、樹脂１４０によりモールドされ保護されている。

本発明によれば、半導体発光素子１０または５０に蛍光物質が含まれているので、発光装置の組立に際して、蛍光物質を含まない一般的な発光装置と全く同一の工程により組立てることができる。また、封止樹脂内に蛍光物質を含まないために、温度変化に対する耐久性が劣化することがない。従って、樹脂内に蛍光物質を含有した発光装置と比較して、信頼性を改善することができる。さらに、発光素子の発光層の発光波長が３８０ｎｍ以下の紫外線であるような場合でも、発光素子の外部に光が取り出される前に蛍光物質により波長が長波長側に変換されるため、紫外線による封止樹脂やその他の実装部材などに対するダメージを解消することができる。また、半導体発光素子として、半導体レーザを用いた場合にも、組立工程において蛍光物質を塗布するプロセスを省略することができるので、同様に生産性や信頼性を向上することができる。また、蛍光物質を含有した樹脂充填用のカップ状外囲器を設ける必要もなく、生産性が飛躍的に向上する。

次に、図１あるいは図２に示した半導体発光素子を搭載した半導体発光装置の変型例について説明する。
図４は、本実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す一部断面模式図である。同図に表した半導体発光装置２００Ａは、いわゆる「ステム・タイプ」の「ＬＥＤランプ」と称されるものである。ここで、ステム２１０は、リード・ピン２２２と２２６とが、絶縁性部材２２０によりモールド固定された構成を有する。
この絶縁性部材２２０としては、例えば、セラミクスや樹脂などを用いることができる。
リード・ピン２２２と２２６とは、それぞれ外部にのびたアウター・リード２２４、２２８を有する。半導体発光素子１０または５０は、リードピン２２２の頂部にマウントされている。そして、発光素子の一方の電極は、リード・ピン２２６に対して、ワイア２３０により接続されている。さらに、発光素子は、樹脂２４０によりモールドされ保護されている。

図４に示したようなステム・タイプのＬＥＤランプにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図５は、本実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置２５０Ａは、いわゆる「基板タイプ」の「表面実装（ＳＭＤ）ランプ」と称されるものである。すなわち、ＳＭＤランプ２５０Ａにおいては、基板２６０の表面に電極パターン２７２、２７４が形成され、この一方に、本発明による半導体発光素子１０または５０がマウントされている。ここで、基板２６０の材質としては、例えば、エポキシなどの樹脂、あるいは、アルミナやガラスなどのセラミクスなどを挙げることができる。半導体発光素子の電極は、ワイア２８０によって電極パターン２７４に接続されている。そして、発光素子は、樹脂２９０によりモールドされ保護されている。

図５に示したような基板タイプのＳＭＤランプ２５０Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図６は、本実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置３００Ａは、いわゆる「リード・フレーム・タイプ」の「表面実装（ＳＭＤ）ランプ」と称されるものである。すなわち、ＳＭＤランプ３００Ａにおいては、リード・フレーム３１０に、本発明による半導体発光素子１０または５０がマウントされている。ここで、リード・フレーム３１０の材質としては、例えば、金メッキされた銅などの金属材料を挙げることができる。
半導体発光素子の電極は、ワイア３３０によってリード・フレーム３１０の電極端子に接続されている。そして、発光素子は、樹脂３４０によりモールドされ保護されている。

図６に示したようなリード・フレーム・タイプのＳＭＤランプ３００Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図７は、本実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置３５０Ａは、いわゆる「面発光型」と称される半導体発光装置である。
すなわち、面発光型装置３５０Ａにおいては、リード・フレーム３６０、３６２に、本発明による半導体発光素子１０または５０がそれぞれマウントされている。それぞれの半導体発光素子は、ワイア３８０、３８０、・・・により、リード・フレームに接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、反射板３７０のカップ部の内部において、樹脂３９０によりモールドされている。

それぞれの半導体発光素子から出射した光は、反射板３７０により反射されて、面状の光となり、外部に取り出すことができる。

図７に示したような面発光型の半導体発光装置３５０Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図８は、本実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置４００Ａは、いわゆる「ドーム型」と称される半導体発光装置である。
すなわち、ドーム型装置４００Ａにおいては、リード・フレーム４１０に、本発明による半導体発光素子１０または５０が複数個、例えば５〜１０個程度、円周上にマウントされている。それぞれの半導体発光素子は、図示しないワイアよりリード・フレーム４１０の所定の端子に接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、封止樹脂４４０によりモールドされている。

このようなドーム型半導体発光装置４００Ａは、多数の半導体発光素子を搭載しているので、輝度が高く、また均一な光を取り出すことができるという利点を有する。

図８に示したようなドーム型半導体発光装置４００Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図９は、本実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）に平面図、同図（ｂ）に断面図として表した半導体発光装置４５０Ａは、いわゆる「メータ指針型」と称される半導体発光装置である。このようなメータ指針型半導体発光装置４５０Ａは、自発光型の指針として、例えば、自動車のスピード・メータに用いられる。本発明によるメータ指針型装置４５０Ａにおいては、所定の基板あるいはリード・フレーム４６０の上に、本発明による半導体発光素子１０または５０が複数個、例えば５〜２０個程度、所定の間隔をおいてマウントされている。それぞれの半導体発光素子は、図示しないワイアにより、所定の端子に接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、封止樹脂４９０によりモールドされている。また、このメータ指針型装置４５０Ａは、取り付けフランジ４６６により、例えばスピード・メータの軸に取り付けられるようにされている。

このようなメータ指針型半導体発光装置４５０Ａは、小型で軽量であり、多数の半導体発光素子を搭載しているので、輝度が高く、また均一な光を取り出すことができるという利点を有する。

図９に示したようなメータ指針型半導体発光装置４５０Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

また、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べることにより、指針上に発光色の分布を設けることも容易となる。このような場合においても、本発明によれば、用いる半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧は、共通にすることができるという利点も生ずる。

図１０は、本実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す模式図である。同図に表した半導体発光装置５００Ａは、いわゆる「７セグメント型」と称される半導体発光装置であり、この中でも特に「基板タイプ」と称されるものを表したものである。７セグメント型発光装置とは数字を表示する発光装置であり、同図（ａ）はその全体斜視図、同図（ｂ）はその一部透視斜視図である。また、「基板タイプ」には、同図（ｃ）に断面図で示した「中空タイプ」と、同図（ｄ）に断面図で示した「樹脂封止タイプ」とがある。いずれのタイプも基板５１０の上に半導体発光素子１０または５０がマウントされた型式のものである。「中空タイプ」は、半導体発光素子の周囲が中空であり、「樹脂封止タイプ」は、半導体発光素子の周囲が樹脂５４０で封止されている。

いずれの装置においても、半導体発光素子１０または５０の電極は、ワイア５３０によって所定の端子に接続されている。また、半導体発光素子から放出された光は、反射板５２０により反射され、外部に取り出すことができる。また、光の取り出し部には、必要に応じて、カラーフィルタ５４４や光拡散フィルム５４８などを設けても良い。

図１０に示したような７セグメント型半導体発光装置５００Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図１１は、本実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す模式図である。同図に表した半導体発光装置５５０Ａも、いわゆる「７セグメント型」と称される半導体発光装置であり、この中でも特に「リード・フレーム・タイプ」と称されるものの要部断面を表したものである。すなわち、本発明による半導体発光層１０または５０は、リード・フレーム５６０にマウントされ、ワイア５８０により所定の配線が施されている。また、半導体発光素子は、樹脂５９０によって封止されている。半導体発光素子から放出された光は、反射板５７０により反射され、外部に取り出すことができる。

図１１に示したような７セグメント型半導体発光装置５５０Ａにおいても、本発明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

図１２は、本実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）に平面図、同図（ｂ）に断面図として表した半導体発光装置６００Ａは、いわゆる「レベル・メータ型」と称される半導体発光装置である。
このようなレベル・メータ型装置６００Ａは、例えば、自動車のスピードやエンジン回転数を表示するレベル・メータとして用いられる。本発明によるレベル・メータ型装置６００Ａにおいては、取り付けフランジ６０２に固定された所定の基板あるいはリード・フレーム６１０の上に、本発明による半導体発光素子１０または５０が複数個、例えば１０〜３０個程度、所定の間隔をおいてマウントされている。ここで、多くの場合には、点灯させる発光素子の位置に応じて発光色が段階的あるいは連続的に変化するように、順次異なる発光色を有する半導体発光素子がマウントされる。それぞれの半導体発光素子は、図示しないワイアにより所定の端子に接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、樹脂６４０によりモールドされている。

図１２に示したようなレベル・メータ型半導体発光装置６００Ａにおいても、本明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

また、このようなレベル・メータ型半導体発光装置においては、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要が多いが、本発明によれば、発光色の変更は、半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどは、共通にすることができるという利点も生ずる。

図１３は、本実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）に斜視図、同図（ｂ）に要部断面図として表した半導体発光装置６５０Ａは、いわゆる「マトリクス型」と称される半導体発光装置である。
このようなマトリクス型装置６５０Ａは、同図（ａ）に示したように、半導体発光素子がそれぞれ配置されている発光部６５２が縦横マトリクス状に配置されたものであり、かな、数字、漢字、記号、あるいはその他の図形などを表示することができる。

本発明によるマトリクス型発光装置６５０Ａは、図１３（ｂ）に断面図に表したように、基板６６０の上に本発明による半導体発光素子１０または５０がマウントされ、図示しないワイアにより所定の端子に接続されている。また、半導体発光素子は、樹脂６９０により封止されている。半導体発光素子から放出された光は、反射板６７０により反射され、外部に取り出すことができる。また、必要に応じて、カラーフィルタ６９２や光拡散フィルム６９４を設けることもできる。

図１３に示したようなマトリクス型半導体発光装置６５０Ａにおいても、本明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

また、このようなマトリクス型半導体発光装置において、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要がある場合にも、本発明によれば、発光色の変更は、半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどは、共通にすることができるという利点も生ずる。さらに、同一色間において色のばらつきが少ないという利点も生ずる。

図１４は、本実施形態に係る第１２の半導体発光装置を表す模式図である。同図に組立図として表した半導体発光装置７００Ａは、いわゆる「アレイ型」と称される半導体発光装置であり、例えばファックス（ＦＡＸ）やスキャナなどの光源部に使用される。このようなアレイ型装置７００Ａは、基板７２０の上にレール状の反射板７２２が設けられ、その間に本発明による半導体発光素子１０または５０が直線状に配置されている。それぞれの半導体発光素子の間には、仕切板７２４が設けられている。また、発光素子の上には、ロッド・レンズ７４０が配置され、それぞれの発光素子からの光を集光して外部に取り出すことができるようにされている。

図１４に示したようなアレイ型半導体発光装置７００Ａにおいても、本明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。また、同一色の間での色のばらつきが少ないという利点も生ずる。

また、このようなアレイ型半導体発光装置において、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要がある場合にも、本発明によれば、発光色の変更は、半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどは、共通にすることができるという利点も生ずる。

図１５は、本実施形態に係る第１３の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置７５０Ａは、いわゆる「キャン型レーザ」と称される半導体発光装置である。このようなキャン型レーザ７５０Ａにおいては、ステム７７０の先端部に、本発明による半導体発光素子１０または５０が直線状に配置されている。ここで、半導体発光素子１０または５０は、レーザ素子である。半導体発光素子の背面側には、モニタ用の受光素子７７５が配置され、半導体発光素子１０または５０の光出力をモニタできるようにされている。また、ステム７７０の頭部は、キャン７９０により封止され、レーザ光は取り出し窓７９２を介して、外部に取り出すことができるようにされている。

図１５に示したようなキャン型レーザ半導体発光装置７５０Ａにおいても、本明による半導体発光素子１０または５０を搭載することによって、図３に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。

以上、本発明の第１の実施形態として蛍光体を適宜含有させた半導体発光素子と、本発明の第２の実施形態としてこのような半導体発光素子を搭載した半導体発光装置とについて、それぞれ具体例を例示しつつ説明した。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光素子を実装部材にマウントした後に、蛍光物質を所定の方法により堆積する。
図１６は、本実施形態による半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図の半導体発光装置１００Ｂは、リード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。本実施形態においては、リード・フレーム１１０に、半導体発光素子９９０をマウントし、しかる後に、半導体発光素子９９０の表面に蛍光物質を堆積させて、蛍光体層ＦＬを形成する。

ここで、半導体発光素子９９０としては、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図１や図２に関して説明したような、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＳｉＣ系、ＺｎＳ系、ＢＮ系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。

蛍光物質の堆積の方法としては、所定の溶媒に蛍光体を分散させ、半導体発光素子９９０の表面に塗布して乾燥させる方法と、所定の溶媒を半導体発光素子９９０の表面に塗布してから、蛍光体をふりかけ、あるいは吹き付けて、乾燥させる方法とがある。

溶媒としては、接着性あるいは粘着性を有するものが望ましい。具体的には、例えば、無機の重合体を主成分とするものや、ゴム系有機物質を主成分とするもの、あるいは澱粉質やタンパク質を主成分とするものを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、溶媒の残留応力に起因する素子の劣化やワイアの断線などの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。

溶媒としては具体的には、例えば、珪酸アルカリ水溶液、珪酸コロイドいす溶液、燐酸塩水溶液、珪酸化合物溶解有機溶剤、ゴム配合有機溶剤、天然系グルー水溶液などを挙げることができる。

また、これらの溶媒は、乾燥固化した後の光屈折率が、半導体発光素子の光出射部の光屈折率とその外側の光屈折率との間の値を有するものであることが望ましい。例えば、半導体発光素子を樹脂で封止するような場合においては、固化した溶媒の光屈折率は、半導体発光素子の光出射部の光屈折率と樹脂の光屈折率との間の値であるようにすることが望ましい。このようにすれば、光の取り出し部において、全反射を防ぐことにより、取り出し効率を改善することができるからである。

一方、本実施形態において用いる蛍光物質としては、第１実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。

本実施形態によれば、このように、半導体発光素子９９０の光出射部に蛍光体層ＦＬを堆積させるので、発光素子からの発光をほぼ１００％に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が３８０ｎｍ以下の紫外線の場合に有効である。

また、本実施形態においては、光源が発光素子の光出射部近傍に限定される。
したがって、発光素子からの光が蛍光体層ＦＬの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。

また、本実施形態においては、光源が発光素子の光出射部近傍に限定されるので、レンズや反射板などを用いた集光が容易となり、輝度の高い半導体発光装置を実現することができる。特に、蛍光物質を分散させる溶媒として、硬化時の堆積収縮率が大きい無機系重合体やゴム、澱粉質、蛋白質系の溶媒を用いることによって、蛍光体層ＦＬを半導体発光素子の光出射部近傍のみに限定することが容易となり、本実施形態の効果をさらに改善することができる。

さらに、本実施形態においては、溶媒の光屈折率を半導体発光素子とその隣接する材料との間の値となるように選択することによって、半導体発光素子からの光の取り出し効率をさらに改善し、高出力の半導体発光装置を提供することができるようになる。

以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。

図１７は、本実施形態に係る第２の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｂは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。本実施形態においては、ステム２１０の上に半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。ここで、蛍光体層ＦＬの堆積に際しては、予め蛍光物質を溶媒に分散させておいても、あとから吹き付けても良い。

図１８は、本実施形態に係る第３の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｂは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。本実施形態においては、基板２６０の上に半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図１９は、本実施形態に係る第４の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置３００Ｂは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＳＭＤランプである。本実施形態においては、リード・フレーム３１０の上に半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２０は、本実施形態に係る第５の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｂは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。本実施形態においては、ステム３６０、３６２の上に半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２１は、本実施形態に係る第６の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｂは、いわゆるドーム型半導体発光装置である。本実施形態においては、ステム４１０の上に複数の半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２２は、本実施形態に係る第７の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置４５０Ｂは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。本実施形態においては、基板あるいはリード・フレーム４６０の上に複数の半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２３は、本実施形態に係る第８の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｂは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置であり、同図（ａ）は「中空タイプ」、同図（ｂ）は「樹脂封止タイプ」を表す。
本実施形態においては、基板５１０の上に半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２４は、本実施形態に係る第９の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置５５０Ｂは、いわゆるリード・フレーム・タイプの７セグメント型半導体発光装置である。本実施形態においては、リード・フレーム５６０の上に半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２５は、本実施形態に係る第１０の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置６５０Ｂは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。本実施形態においては、基板６６０の上に複数の半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

図２６は、本実施形態に係る第１１の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置７５０Ｂは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。本実施形態においては、ステム７７０の先端にレーザとしての半導体発光素子９９０がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが堆積されている。

以上、本発明の第３の実施形態の具体例について、図１６〜図２６を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図１６に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の樹脂部分に適宜、蛍光物質を配置することにより、高い効率で波長変換することができる半導体発光装置を提供する。

図２７は、本実施形態による半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｃは、いわゆる基板型のＳＭＤランプである。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂２９０の全体に蛍光物質が混合されている。

また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂２９０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層２９０Ａが形成されている。このように、蛍光物質を樹脂の表面層付近に高濃度に混入させる方法としては、例えば、蛍光物質を含有した樹脂を用いて半導体発光素子９９０を封止する際に、樹脂が硬化するまでの間に、蛍光物質を沈殿させて、表面層付近に蛍光物質が高濃度に含有された層を形成する方法を挙げることができる。
この際に、蛍光物質の沈殿の具合によって、蛍光物質の分布状態を調節することができる。すなわち、完全に沈殿させれば、次に説明するように樹脂の表面部分に蛍光物質を塗布したのと同様の構成を得ることができる。

次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂２９０の周囲に蛍光物質含有層２９０Ｂが均一に設けられている。このような蛍光物質含有層２９０Ｂを形成する方法としては、例えば、半導体発光素子９９０の周囲を蛍光物質を含有しない樹脂でモールドした後に、蛍光物質を含有した樹脂をその周囲に塗布するか、または積層モールドする方法を挙げることができる。

ここで、前述したいずれの例においても、半導体発光素子９９０は、蛍光物質を含有したものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質を用いて高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図１や図２に関して説明したような、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＳｉＣ系、ＺｎＳ系、ＢＮ系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。

本実施形態においては、半導体発光装置の樹脂に所定の方法により蛍光物質を含有させるので、発光を多色化することができ、発光波長のばらつきを抑制し、発熱による発光波長のずれを抑制することもできるようになる。

また、ＧａＮ系材料にとって最も効率の良い発光波長３８０ｎｍ以下の紫外線発光素子を利用することによって、極めて高い効率の半導体発光装置を実現することができるようになる。

特に、本実施形態によれば、非常に小型で実装が容易な白色発光のＳＭＤランプを実現することができるようになる。従来のＳＭＤランプでは、見栄えの改善のために光散乱剤などを別途封止樹脂内に混入して発光の均一性を改善する必要があった。しかし、このような光散乱剤の光吸収によって輝度が低下するという欠点があった。これに対して、本実施形態によれば、混入する蛍光物質が、光散乱剤の役割も兼ねるので、明るく且つ見栄えの良いＳＭＤランプを実現することができるようになる。

また、図２７（ｂ）および（ｃ）に示した例においては、蛍光物質を樹脂の表面付近に高濃度に分布させることができる。従って、発光素子９９０からの光を均一に高い効率で波長変換することができる。

図２８は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３００Ｃは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＳＭＤランプである。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂３４０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂３４０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層３４０Ａが形成されている。このように、蛍光物質を樹脂の表面層付近に高濃度に混入させる方法としては、例えば、蛍光物質を含有した樹脂を用いて半導体発光素子９９０を封止する際に、樹脂が硬化するまでの間に、蛍光物質を沈殿させて、表面層付近に蛍光物質が高濃度に含有された層を形成する方法を挙げることができる。

次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂３４０の周囲に蛍光物質含有層３４０Ｂが均一に設けられている。このような蛍光物質含有層３４０Ｂを形成する方法としては、例えば、半導体発光素子９９０の周囲を蛍光物質を含有しない樹脂でモールドした後に、蛍光物質を含有した樹脂をその周囲に塗布するか、または積層モールドする方法を挙げることができる。また、同図（ｂ）に関して前述したように、蛍光物質を沈殿させる際に完全に沈殿させて形成すると、樹脂表面に塗布したのと同様の構成を得ることができる。

図２９は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｃは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂３９０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂３９０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層３９０Ａが形成されている。次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂３９０の周囲に蛍光物質含有層３９０Ｂが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図２７に関して前述した方法と同一とすることができる。
本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光の面発光型半導体発光装置を実現することができる。

図３０は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｃは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂４４０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂４４０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層４４０Ａが形成されている。次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂４４０の周囲に蛍光物質含有層４４０Ｂが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図２７に関して前述した方法と同一とすることができる。
本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光のドーム型半導体発光装置を実現することができる。

図３１は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４５０Ｃは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂４９０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂４９０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層４９０Ａが形成されている。次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂４９０の周囲に蛍光物質含有層４９０Ｂが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図２７に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光のメータ指針型半導体発光装置を実現することができる。特に、車載用など背景がブラックパネルの場合の指針用として使用する場合は、赤色や青色などと比較してコントラストが高く、夜間の使用に際して最適である。

図３２は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｃは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂５４０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂５４０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層５４０Ａが形成されている。次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂５４０の周囲に蛍光物質含有層５４０Ｂが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図２７に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光の７セグメント型半導体発光装置を実現することができる。

図３３は、本実施形態による第７の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５５０Ｃは、いわゆるリード・フレーム・タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂５９０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂５９０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層５９０Ａが形成されている。次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂５９０の周囲に蛍光物質含有層５９０Ｂが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図２７に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光の７セグメント型半導体発光装置を実現することができる。さらに、本実施形態によれば、発光装置の表面付近で発光が得られるので、視認角を広く確保することができるという利点も生ずる。

図３４は、本実施形態による第８の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置６５０Ｃは、いわゆるマトリクス型半導体発光装置である。そして、同図（ａ）に示した例においては、封止樹脂６９０の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図（ｂ）に示した例においては、封止樹脂６９０の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層６９０Ａが形成されている。次に、同図（ｃ）に示した例においては、封止樹脂６９０の周囲に蛍光物質含有層６９０Ｂが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図２７に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光のドット・マトリクス型半導体発光装置を実現することができる。また、ＲＧＢの画素を形成するフルカラー画像表示を行う場合、例えば発光素子は紫外線発光のタイプのもの１種類のみを用いて、蛍光物質の種類によってＲＧＢの画素に振り分けることが可能であり、表示装置の構成を簡素化して組立工程も簡略化することができる。また、半導体発光素子を高密度に実装すると発熱量が増加するが、このような場合においても、蛍光体の変換特性は安定しているので、発光波長が変動しないという利点も生ずる。
さらに、本実施形態によれば、発光装置の表面付近で発光が得られるので、視認角を広く確保することができるという利点も生ずる。

以上、本発明の第４の実施形態の具体例について、図２７〜図３４を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図２７に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の封止樹脂の内部に空洞を設け、その内壁面に蛍光物質を配置することによって、波長変換効率を安定させ、高輝度の半導体発光装置を実現することができる。

図３５は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置１００Ｄは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。そして、半導体発光素子９９０は、リード・フレーム１１０にマウントされ、樹脂１４０Ｄにより封止されている。ここで、本実施形態においては、樹脂１４０Ｄの内部に空洞１４２が形成され、空洞１４２の内壁面に蛍光物質の堆積層ＦＬが設けられている。

ここで、半導体発光素子９９０は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図１や図２に関して説明したような、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＳｉＣ系、ＺｎＳ系、ＢＮ系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。

また、本実施形態において用いる蛍光物質としては、第１実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。

本実施形態によれば、このように、半導体発光素子９９０の周囲に蛍光体層ＦＬを均一に堆積させることができるので、発光素子からの発光をほぼ１００％に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が３８０ｎｍ以下の紫外線の場合に有効である。

また、本実施形態によれば、半導体発光素子９９０からの光を蛍光体層ＦＬで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。

また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層ＦＬの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。

また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定することができるので、レンズ効果による集光性が改善され、発光強度を上昇させることができる。
このような発光強度の改善は、信号機や屋外ディスプレイなどの応用分野について特に効果的である。また、樹脂内の空洞１４２を大きくした場合には、見かけの光源が大きくなるために、均一性が改善され、見栄えが良くなり、インジケータ・ランプなどの応用について特に効果的である。

また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。

図３６は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｄは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。そして、その樹脂２４０Ｄの内部に空洞２４２が形成され、空洞２４２の内壁面に蛍光物質の堆積層ＦＬが設けられている。

図３７は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｄは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。そして、その樹脂２９０Ｄの内部に空洞２９２が形成され、空洞２９２の内壁面に蛍光物質の堆積層ＦＬが設けられている。

図３８は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｄは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その樹脂３９０Ｄの内部に空洞３９２が形成され、空洞３９２の内壁面に蛍光物質の堆積層ＦＬが設けられている。

図３９は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｄは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、その樹脂４４０Ｄの内部に空洞４４２が形成され、空洞４４２の内壁面に蛍光物質の堆積層ＦＬが設けられている。

図４０は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｄは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その樹脂５４０Ｄの内部に空洞５４２が形成され、空洞５４２の内壁面に蛍光物質の堆積層ＦＬが設けられている。

以上、本発明の第５の実施形態の具体例について、図３５〜図４０を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図３５に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。

次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の封止樹脂の内部にディッピング樹脂層を設け、そのディッピング樹脂層に蛍光物質を含有させることによって、波長変換効率を安定させ、高輝度の半導体発光装置を実現することができる。

図４１は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置１００Ｅは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。そして、半導体発光素子９９０は、リード・フレーム１１０にマウントされ、樹脂１４０Ｅにより封止されている。ここで、本実施形態においては、樹脂１４０Ｅの内部にディッピング樹脂層１４２Ｅが形成され、このディッピング樹脂層１４２Ｅに蛍光物質が含有されている。ここで、「ディッピング樹脂」とは、溶媒に溶解させた樹脂材料をディスペンサなどにより滴下するか、あるいは、このような樹脂材料の溶液中に素子をディップすることにより、「モールド型」を用いずに形成する樹脂をいう。すなわち、本実施形態においては、まず、半導体発光素子９９０の周囲を蛍光物質を含有させたディッピング樹脂１４２Ｅにより封止し、しかる後に、封止樹脂１４０Ｅをモールド形成する。

図４２は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｅは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。そして、その樹脂２４０Ｅの内部にディッピング樹脂層２４２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層２４２Ｅに蛍光物質が含有されている。

図４３は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｅは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。そして、その樹脂２９０Ｅの内部にディッピング樹脂層２９２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層２９２Ｅに蛍光物質が含有されている。

図４４は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｅは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その樹脂３９０Ｅの内部にディッピング樹脂層３９２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層３９２Ｅに蛍光物質が含有されている。

図４５は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｅは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、その樹脂４４０Ｅの内部にディッピング樹脂層４４２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層４４２Ｅに蛍光物質が含有されている。

図４６は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｅは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その樹脂５４０Ｅの内部にディッピング樹脂層５４２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層５４２Ｅに蛍光物質が含有されている。

以上、本発明の第６の実施形態の具体例について、図４１〜図４６を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図４１に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。

次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の封止樹脂の内部にディッピング樹脂層を設け、そのディッピング樹脂層の表面に蛍光物質を塗布することによって、波長変換効率を安定させ、高輝度の半導体発光装置を実現することができる。

図４７は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置１００Ｆは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。そして、半導体発光素子９９０は、リード・フレーム１１０にマウントされ、樹脂１４０Ｆにより封止されている。ここで、本実施形態においては、樹脂１４０Ｆの内部にディッピング樹脂層１４２Ｆが形成され、このディッピング樹脂層１４２Ｆの表面に蛍光物質ＦＬが塗布されている。すなわち、本実施形態においては、まず、半導体発光素子９９０の周囲を蛍光物質を含有させたディッピング樹脂１４２Ｆにより封止し、しかる後に、ディッピング樹脂１４２Ｆの表面に蛍光物質ＦＬを塗布し、さらに、封止樹脂１４０Ｆをモールド形成する。

蛍光物質の塗布は、図１６に関して前述した方法と同様の方法により実施することができる。すなわち、溶媒中に蛍光物質を分散して塗布するか、または、溶媒を塗布した後に蛍光物質をふりかけ、または吹き付けることにより、蛍光物質の層ＦＬを形成することができる。溶媒としては、前述したように、接着性あるいは粘着性を有するものが望ましい。具体的には、例えば、無機の重合体を主成分とするものや、ゴム系有機物質を主成分とするもの、あるいは澱粉質やタンパク質を主成分とするものを挙げることができる。さらに具体的には、例えば、珪酸アルカリ水溶液、珪酸コロイドいす溶液、燐酸塩水溶液、珪酸化合物溶解有機溶剤、ゴム配合有機溶剤、天然系グルー水溶液などを挙げることができる。

本実施形態においても、半導体発光素子９９０は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図１や図２に関して説明したような、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＳｉＣ系、ＺｎＳ系、ＢＮ系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。

また、本実施形態においても、用いる蛍光物質としては、第１実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。

本実施形態によれば、蛍光物質をディッピング樹脂中に含有させる必要がないので、蛍光物質の混入による樹脂の劣化などを解消することができる。また、半導体発光素子９９０の周囲に蛍光体層ＦＬを均一に堆積させることができるので、発光素子からの発光をほぼ１００％に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が３８０ｎｍ以下の紫外線の場合に有効である。

また、本実施形態においては、光源を発光素子近傍に限定することができるので、レンズ効果による集光性が改善され、発光強度を上昇させることができる。
このような発光強度の改善は、信号機や屋外ディスプレイなどの応用分野について特に効果的である。また、樹脂内の空洞１４２を大きくした場合には、見かけの光源が大きくなるために、均一性が改善され、見栄えが良くなり、インジケータ・ランプなどの応用について特に効果的である。

図４８は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｆは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。そして、その樹脂２４０Ｆの内部にディッピング樹脂層２４２Ｆが形成され、そのディッピング樹脂層２４２Ｆの表面上に蛍光物質ＦＬが塗布されている。

図４９は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｆは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。そして、その樹脂２９０Ｆの内部にディッピング樹脂層２９２Ｆが形成され、そのディッピング樹脂層２９２Ｆの表面上に蛍光物質ＦＬが塗布されている。

図５０は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｆは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その樹脂３９０Ｆの内部にディッピング樹脂層３９２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層３９２Ｆの表面に蛍光物質ＦＬが含有されている。

図５１は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｆは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、その樹脂４４０Ｆの内部にディッピング樹脂層４４２Ｅが形成され、そのディッピング樹脂層４４２Ｆの表面に蛍光物質ＦＬが含有されている。

図５２は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｆは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その樹脂５４０Ｆの内部にディッピング樹脂層５４２Ｆが形成され、そのディッピング樹脂層５４２Ｆの表面に蛍光物質ＦＬが含有されている。

以上、本発明の第７の実施形態の具体例について、図４７〜図５２を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図４７に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。

次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の外囲器のうちで、リード・フレーム、ステム、基板のいずれかに蛍光物質を含有させることにより、半導体発光素子からの光を高い効率で波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。

図５３は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置１００Ｇは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。そして、半導体発光素子９９０は、リード・フレーム１１０Ｇにマウントされ、樹脂１４０により封止されている。ここで、本実施形態においては、リード・フレーム１１０Ｇ、１２０Ｇに蛍光物質が混入されており、半導体発光素子９９０からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。

本実施形態においても、半導体発光素子９９０は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図１や図２に関して説明したような、ＧａＮ系、ＺｎＳｅ系、ＺｎＳＳｅ系、ＳｉＣ系、ＺｎＳ系、ＢＮ系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。

本実施形態によれば、半導体発光素子９９０からの光を蛍光体で波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。

また、本実施形態においても、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題を解消することができる。

図５４は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｇは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。そして、そのステム２１０Ｇの絶縁性部材２２０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図５５は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｇは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。そして、その基板２６０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図５６は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３００Ｇは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＳＭＤランプである。そして、そのリード・フレーム３１０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図５７は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｇは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム３６０Ｇ、３６２Ｇに蛍光物質が含有されている。

図５８は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｇは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム４１０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図５９は、本実施形態による第７の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置４５０Ｇは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その基板４６０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図６０は、本実施形態による第８の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｇは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その基板５１０Ｇに蛍光物質が含有されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。

図６１は、本実施形態による第９の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５５０Ｇは、いわゆるリード・フレーム・タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム５６０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図６２は、本実施形態による第１０の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置６５０Ｇは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その基板６６０Ｇに蛍光物質が含有されている。

図６３は、本実施形態による第１１の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７００Ｇは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、その基板７２０Ｇまたは反射板７２２Ｇに蛍光物質が含有されている。

図６４は、本実施形態による第１２の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７５０Ｇは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、そのステム７７０Ｇに蛍光物質が含有されている。

以上、本発明の第８の実施形態の具体例について、図５３〜図６４を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図５３に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。

次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の外囲器のうちで、半導体発光素子の下側にあたる部分に蛍光物質を配置することにより、半導体発光素子からの光を高い効率で波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。さらに具体的には、リード・フレーム、ステム、あるいは基板の発光素子のマウント部分に蛍光物質を配置する。

図６５は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置１００Ｈは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。そして、半導体発光素子９９０は、リード・フレーム１１０にマウントされ、樹脂１４０により封止されている。ここで、本実施形態においては、リード・フレーム１１０と半導体発光素子９９０との間に蛍光物質層ＦＬが配置されており、半導体発光素子９９０からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。

このような蛍光物質層ＦＬを形成する方法を以下に説明する。

第１の方法としては、半導体発光素子９９０をマウントするための接着剤に蛍光物質を混入する方法を挙げることができる。接着剤の種類としては、例えば、樹脂系、ゴム系、有機材料系、無機材料系、澱粉質系、タンパク質系、タール系、金属半田系などを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、接着剤の残留応力に起因する素子の劣化やワイアの断線などの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。

これらの接着剤に所定の蛍光物質を分散させ、リード・フレームのマウント面に塗布した後に、半導体発光素子９９０を載置して、接着剤を硬化させることにより、半導体発光素子９９０の下に蛍光物質層ＦＬを設けることができる。

第２の方法としては、リード・フレームのマウント面に蛍光物質を塗布、乾燥させ、その上に新たに接着剤を用いて半導体発光素子９９０を固定する方法を挙げることができる。ここで、蛍光物質を塗布するための溶媒としては、図１６に関して前述したような種々のものを挙げることができる。

第３の方法としては、予め平板（タブレット）状に加工した蛍光物質層ＦＬをリード・フレームのマウント面上に接着剤などにより固定し、その上に半導体発光素子９９０を固定する方法を挙げることができる。

本実施形態によれば、半導体発光素子９９０からの光を蛍光体層ＦＬで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。

図６６は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｈは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。そして、そのステム２１０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図６７は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｈは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。そして、その基板２６０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図６８は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３００Ｈは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＳＭＤランプである。そして、そのリード・フレーム３１０Ｈと半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図６９は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｈは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム３６０、３６２と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図７０は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｈは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム４１０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、に蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図７１は、本実施形態による第７の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置４５０Ｈは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その基板４６０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図７２は、本実施形態による第８の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｈは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その基板５１０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。

図７３は、本実施形態による第９の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５５０Ｈは、いわゆるリード・フレーム・タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム５６０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図７４は、本実施形態による第１０の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置６５０Ｈは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その基板６６０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図７５は、本実施形態による第１１の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７００Ｈは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、その反射板７２２と半導体発光素子９９０その間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

図７６は、本実施形態による第１２の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７５０Ｈは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、そのステム７７０と半導体発光素子９９０との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが配置されている。

以上、本発明の第９の実施形態の具体例について、図６５〜図７６を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図６５に関して前述した種々の効果を同様に得ることができる。

次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置のリード・フレームなどの光反射面に蛍光物質を塗布することにより、半導体発光素子からの光を効率良く波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。

図７７は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置１００Ｉは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。そして、半導体発光素子９９０は、リード・フレーム１１０にマウントされ、樹脂１４０により封止されている。ここで、本実施形態においては、リード・フレーム１１０の光反射面の上に蛍光物質層ＦＬが形成されており、半導体発光素子９９０からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。

このような蛍光物質層ＦＬは、例えば塗布により形成することができる。すなわち、溶剤に蛍光物質を分散させ、塗布して乾燥させることにより、蛍光物質層ＦＬを形成することができる。溶剤の種類としては、例えば、樹脂系、ゴム系、有機材料系、無機材料系、澱粉質系、タンパク質、タール系、金属半田系などを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、溶剤の残留応力に起因する素子の劣化やワイアの断線などの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。

図７８は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２００Ｉは、いわゆるステム・タイプのＬＥＤランプである。そして、そのステム２１０の光反射面の上に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図７９は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置２５０Ｉは、いわゆる基板タイプのＳＭＤランプである。そして、その基板２６０の光反射面の上に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８０は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３００Ｉは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＳＭＤランプである。そして、そのリード・フレーム３１０の光反射面の上に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８１は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｉは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その光反射板３７０の上に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８２は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置４００Ｉは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム４１０の光反射面の上に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８３は、本実施形態による第７の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置４５０Ｉは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その基板４６０の光反射面の上に、蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８４は、本実施形態による第８の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｉは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その光反射板５２０の上に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。

図８５は、本実施形態による第９の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５５０Ｉは、いわゆるリード・フレーム・タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その光反射板５７０の表面に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８６は、本実施形態による第１０の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置６５０Ｉは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その光反射板６７０の表面に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８７は、本実施形態による第１１の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７００Ｉは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、その光反射板７２２および仕切板７２４の表面に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

図８８は、本実施形態による第１２の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７５０Ｉは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、そのステム７７０の光反射面に蛍光物質層ＦＬが塗布されている。

以上、本発明の第１０の実施形態の具体例について、図７７〜図８８を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図７７に関して前述した種々の効果を同様に得ることができる。

次に、本発明の第１１の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の光取り出し部に蛍光物質の層を配置することにより、半導体発光素子からの光を効率良く波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。

図８９は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置３５０Ｊは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、発光装置の光取り出し窓部に蛍光物質層ＦＬが配置されており、半導体発光素子９９０からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。

このような蛍光物質層ＦＬは、例えば、蛍光物質を分散させた溶剤を光取り出し窓上に塗布し、乾燥させることにより形成することができる。溶剤の種類としては、前述した場合と同様に、例えば、樹脂系、ゴム系、有機材料系、無機材料系、澱粉質系、タンパク質、タール系、金属半田系などを挙げることができる。
ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、溶剤の残留応力に起因するクラックなどの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。

また、予め蛍光物質を塗布あるいは内部に分散させた光透過性フィルムを、半導体発光装置の光取り出し窓に貼り付けても良い。

一方、光取り出し部において、集光レンズを有するような半導体発光装置の場合は、蛍光物質をそのレンズ表面に塗布あるいは内部に分散させても良い。

図９０は、本実施形態による第２の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置４５０Ｊは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により蛍光物質層ＦＬが形成されている。

図９１は、本実施形態による第３の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５００Ｊは、いわゆる基板タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが形成されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。

図９２は、本実施形態による第４の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置５５０Ｊは、いわゆるリード・フレーム・タイプの７セグメント型半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが形成されている。

図９３は、本実施形態による第５の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置６５０Ｊは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが形成されている。

図９４は、本実施形態による第６の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７００Ｊは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、そのロッド・レンズ７４０に蛍光物質が含有されている。
また、ロッド・レンズ７４０の表面に蛍光物質を塗布、あるいは蛍光物質を含有した透明フィルムを貼り付けても良い。

図９５は、本実施形態による第７の半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置７５０Ｊは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層ＦＬが形成されている。

以上、本発明の第１１の実施形態の具体例について、図８９〜図９５を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図８９に関して前述した種々の効果も同様に得ることができる。

次に、本発明の第１２の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の発光素子の光取り出し部の近傍に蛍光物質の塊を配置することにより、半導体発光素子からの光を効率良く波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。

図９６は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図（ａ）および（ｂ）に断面図として表した半導体発光装置１００Ｋおよび１００Ｌは、いわゆるリード・フレーム・タイプのＬＥＤランプである。

同図（ａ）に示したＬＥＤランプ１００Ｋにおいては、平板状に加工した蛍光体の塊ＦＬを半導体発光素子９９０の上方に配置して波長変換するように構成されている。また、同図（ｂ）に示したＬＥＤランプ１００Ｌにおいては、円盤状に加工した蛍光体の塊ＦＬが半導体発光素子９９０の上方に配置され、さらにその周囲を覆うように加工した蛍光体の塊ＦＬが配置されている。このような蛍光体の塊ＦＬは、例えば、有機材料や無機材料などの所定の媒体に蛍光体を混合して焼結することにより形成することができる。また、その形状や配置する位置については、半導体発光装置の構成に応じて適宜最適化することができる。本実施形態においても、半導体発光素子９９０から放出された光は蛍光体ＦＬにより波長変換されて外部に取り出すことができるようになる。従って、前述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。

１０、５０半導体発光素子
１００、２００ＬＥＤランプ
２５０、３００ＳＭＤランプ
３５０面発光型発光装置
４００ドーム型発光装置
４５０メータ指針型発光装置
５００、５５０７セグメント型発光装置
６００レベル・メータ型発光装置
６５０マトリクス型発光装置
７００アレイ型発光装置
７５０キャン型発光装置

Claims

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から発光された光を反射する光反射面を有し、前記半導体発光素子を載置する光反射部材と、
前記半導体発光素子と前記光反射面の少なくとも一部とを封止する封止部材と、
前記光反射面のうち、前記封止部材により封止された面部分の全体を覆う蛍光体層と、を備えることを特徴とする半導体発光装置。
前記光反射面は、前記蛍光体層が形成される面部分において平坦であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
前記光反射面は、前記蛍光体層を形成可能なフレーム部を含み、
前記フレーム部は、前記蛍光体層が形成される面部分において平坦であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
前記蛍光体層の厚みは均一であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体発光装置。
前記半導体発光素子は、
基板の上に形成される発光層と、前記発光層の上に形成される光透過性導電膜と、電極と、を含む積層体と、
前記積層体の表面を覆う保護膜と、
前記保護膜の表面のうち、前記光反射面に対向する面と、この面に連なる側面とに塗布または堆積される蛍光物質と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体発光装置。
前記発光層は、第１の波長の光を放出し、
前記蛍光物質は、前記発光層が放出する前記第１の波長の光を吸収して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を放出することを特徴とする請求項５に記載の半導体発光装置。
前記発光層は、窒化ガリウム系半導体からなり、
前記第２の波長は、前記第１の波長よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
前記発光層は、インジウムを含んだ窒化ガリウム系半導体からなり、
前記第２の波長は、前記第１の波長よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。