JPH1041546A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH1041546A JPH1041546A JP19240696A JP19240696A JPH1041546A JP H1041546 A JPH1041546 A JP H1041546A JP 19240696 A JP19240696 A JP 19240696A JP 19240696 A JP19240696 A JP 19240696A JP H1041546 A JPH1041546 A JP H1041546A
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- light emitting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易であり、半導体発光素子自体の構
造や半導体組成を変更することなく種々の波長の可視光
を出射可能であり、かつ紫外波長域の光を発する半導体
発光素子を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供。 【解決手段】 透明な基板２上に、該基板に紫外光を入
射する半導体発光素子３が形成され、該基板の半導体発
光素子と反対側の出射面に、該半導体発光素子から発せ
られた紫外光Ａを可視光Ｂに変換する蛍光物質４を配し
てなる発光素子１である。
造や半導体組成を変更することなく種々の波長の可視光
を出射可能であり、かつ紫外波長域の光を発する半導体
発光素子を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供。 【解決手段】 透明な基板２上に、該基板に紫外光を入
射する半導体発光素子３が形成され、該基板の半導体発
光素子と反対側の出射面に、該半導体発光素子から発せ
られた紫外光Ａを可視光Ｂに変換する蛍光物質４を配し
てなる発光素子１である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明器具、表示装
置、画像ディスプレイ、信号機などの光源として使用さ
れる発光素子に関する。
置、画像ディスプレイ、信号機などの光源として使用さ
れる発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、照明器具や表示装置、信号機など
の光源としては、蛍光灯や白熱電球が主に使用されてい
る。また、画像ディスプレイとしては、ブラウン管、蛍
光灯を光源とした液晶表示素子などが使用されている。
これら従来の光源は、ガラスからなる中空体構造になっ
ているために、小型化し難い、衝撃に弱い、さらに寿命
が短いという欠点がある。加えて蛍光灯やブラウン管
は、動作電圧が高いという問題もある。
の光源としては、蛍光灯や白熱電球が主に使用されてい
る。また、画像ディスプレイとしては、ブラウン管、蛍
光灯を光源とした液晶表示素子などが使用されている。
これら従来の光源は、ガラスからなる中空体構造になっ
ているために、小型化し難い、衝撃に弱い、さらに寿命
が短いという欠点がある。加えて蛍光灯やブラウン管
は、動作電圧が高いという問題もある。
【０００３】この従来の光源の欠点を解消するためのも
のとして、ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）のよう
な半導体発光素子が開発され、その一部は既に実用化さ
れている。これらの半導体発光素子は、基板上に半導体
層を直接積層して形成され、薄い硬質の基板と一体構造
であるので、小型化でき、衝撃に強く、寿命が長く、低
動作電圧で駆動させることができるなどの種々の長所を
持っている。
のとして、ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）のよう
な半導体発光素子が開発され、その一部は既に実用化さ
れている。これらの半導体発光素子は、基板上に半導体
層を直接積層して形成され、薄い硬質の基板と一体構造
であるので、小型化でき、衝撃に強く、寿命が長く、低
動作電圧で駆動させることができるなどの種々の長所を
持っている。
【０００４】近年では、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の高
輝度青色発光ダイオードが開発され、赤、緑、青の各色
の発光ダイオードによるフルカラー表示装置の製造も可
能となっている。この窒化ガリウム系の青色発光ダイオ
ードは、透明なサファイア（Ａｌ2Ｏ3）を基板とし、こ
の基板上に、ＧａＮ（又はＡｌＮ）バッファ層、ｎ型Ｇ
ａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ＺｎドープＩｎＧａＮ層
（発光層）、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層を順に積
層形成し、前記ｎ型ＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層にそれぞれ
電極を形成して構成されている。そして、各電極間に電
流を流すと、基板側から高輝度の青色光が出射するよう
になっている。
輝度青色発光ダイオードが開発され、赤、緑、青の各色
の発光ダイオードによるフルカラー表示装置の製造も可
能となっている。この窒化ガリウム系の青色発光ダイオ
ードは、透明なサファイア（Ａｌ2Ｏ3）を基板とし、こ
の基板上に、ＧａＮ（又はＡｌＮ）バッファ層、ｎ型Ｇ
ａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ＺｎドープＩｎＧａＮ層
（発光層）、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層を順に積
層形成し、前記ｎ型ＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層にそれぞれ
電極を形成して構成されている。そして、各電極間に電
流を流すと、基板側から高輝度の青色光が出射するよう
になっている。
【０００５】この種の半導体発光素子にあっては、得ら
れる光の波長が発光層の半導体の種類や組成により決定
され、一般に必要な波長の光を得るためには、 バンドギャップが発光波長に見合った半導体を活性層
に用いる、 半導体の不純物発光センターとして必要な波長に見合
った遷移過程を有する元素をドーピングすること、によ
って行っている。上述した青色発光ダイオードではＩｎ
を含むＧａ窒化物（ＩｎXＧａ1-XＮ）を発光層として用
いており、この場合、インジウム（Ｉｎ）の濃度を変え
ることによって色々な波長の発光を得る方法がとられて
いる。例えば、青色の発光を得るには、ＩｎXＧａ1-XＮ
のＸを０．２程度、緑色の発光を得るにはＸを０．４程
度のＩｎ濃度に調整される。また、ＥＬ素子では、Ｚｎ
Ｓなどの半導体に種々の元素を添加した発光層材料を用
いており、例えば赤色にはＺｎＳ：Ｓｍ，緑色にはＺｎ
Ｓ：Ｔｂ，青色にはＳｒＳ：Ｃｅなどが用いられてい
る。
れる光の波長が発光層の半導体の種類や組成により決定
され、一般に必要な波長の光を得るためには、 バンドギャップが発光波長に見合った半導体を活性層
に用いる、 半導体の不純物発光センターとして必要な波長に見合
った遷移過程を有する元素をドーピングすること、によ
って行っている。上述した青色発光ダイオードではＩｎ
を含むＧａ窒化物（ＩｎXＧａ1-XＮ）を発光層として用
いており、この場合、インジウム（Ｉｎ）の濃度を変え
ることによって色々な波長の発光を得る方法がとられて
いる。例えば、青色の発光を得るには、ＩｎXＧａ1-XＮ
のＸを０．２程度、緑色の発光を得るにはＸを０．４程
度のＩｎ濃度に調整される。また、ＥＬ素子では、Ｚｎ
Ｓなどの半導体に種々の元素を添加した発光層材料を用
いており、例えば赤色にはＺｎＳ：Ｓｍ，緑色にはＺｎ
Ｓ：Ｔｂ，青色にはＳｒＳ：Ｃｅなどが用いられてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来の発光素子は、所望の波長（色）の発光を
得るために半導体組成（ドープ元素濃度）を精密に調整
して製造する必要があり、製造上種々の困難が伴い、そ
れによってコストが高くなり、製造歩留りが悪化するな
どの問題があった。
たように従来の発光素子は、所望の波長（色）の発光を
得るために半導体組成（ドープ元素濃度）を精密に調整
して製造する必要があり、製造上種々の困難が伴い、そ
れによってコストが高くなり、製造歩留りが悪化するな
どの問題があった。
【０００７】例えば、上述した青色発光ダイオードにあ
っては、発光層のＩｎXＧａ1-XＮ用いているが、一般に
Ｉｎを含む半導体膜の形成は非常に困難である。さらに
Ｉｎは膜中に取り込まれ難く、比較的高濃度のＩｎを含
むＩｎXＧａ1-XＮを作製するためには非常に多量のＩｎ
気相源を使用せねばならなかった。すなわち、この種の
発光ダイオードはＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）
法を用いて各層を積層形成するが、ＩｎXＧａ1-XＮ層を
形成する場合、Ｉｎ気相源、例えばトリメチルインジウ
ムが多量に必要となる。同時に、高い窒素分圧が要求さ
れるため、窒素原料であるアンモニアも大量に必要とな
る。また、インジウム濃度は成長速度に影響され易く、
基板、特に８インチ以上の大面積基板面に均一にＩｎX
Ｇａ1-XＮを成長させるのは困難である。
っては、発光層のＩｎXＧａ1-XＮ用いているが、一般に
Ｉｎを含む半導体膜の形成は非常に困難である。さらに
Ｉｎは膜中に取り込まれ難く、比較的高濃度のＩｎを含
むＩｎXＧａ1-XＮを作製するためには非常に多量のＩｎ
気相源を使用せねばならなかった。すなわち、この種の
発光ダイオードはＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）
法を用いて各層を積層形成するが、ＩｎXＧａ1-XＮ層を
形成する場合、Ｉｎ気相源、例えばトリメチルインジウ
ムが多量に必要となる。同時に、高い窒素分圧が要求さ
れるため、窒素原料であるアンモニアも大量に必要とな
る。また、インジウム濃度は成長速度に影響され易く、
基板、特に８インチ以上の大面積基板面に均一にＩｎX
Ｇａ1-XＮを成長させるのは困難である。
【０００８】また、従来の発光素子は、カラー表示を行
うために必要な赤、緑、青の各色の発光素子を、それぞ
れ異なる半導体を用いて形成しているので、それぞれの
発光素子の出力や輝度が異なり、それらを並べてフルカ
ラー表示をする場合に各色のバランスが悪くなる問題が
あった。
うために必要な赤、緑、青の各色の発光素子を、それぞ
れ異なる半導体を用いて形成しているので、それぞれの
発光素子の出力や輝度が異なり、それらを並べてフルカ
ラー表示をする場合に各色のバランスが悪くなる問題が
あった。
【０００９】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、製造が容易であり、半導体発光素子自体の構造や半
導体組成を変更することなく種々の波長の可視光を出射
可能であり、かつ紫外波長域の光を発する半導体発光素
子を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供を課題と
している。
で、製造が容易であり、半導体発光素子自体の構造や半
導体組成を変更することなく種々の波長の可視光を出射
可能であり、かつ紫外波長域の光を発する半導体発光素
子を用いて可視光を出射可能な発光素子の提供を課題と
している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、透明な基板上に、該基板に紫外光を入射する半
導体発光素子が形成され、該基板の半導体発光素子と反
対側の出射面に、該半導体発光素子から発せられた紫外
光を可視光に変換する蛍光物質を配してなる発光素子で
ある。請求項２に係る発明は、前記基板の出射面に、透
明な外装体が設けられ、前記蛍光物質が、基板の出射面
と、該出射面と該外装体との間と、該外装体の表面とか
ら選択される少なくとも１つの部位に設けられたことを
特徴とする請求項１記載の発光素子である。請求項３に
係る発明は、前記蛍光物質が、前記基板の出射面と、該
出射面と前記外装体との間と、該外装体の表面とから選
択される少なくとも１つの部位に、蛍光体微粉末が塗布
されたものであることを特徴とする請求項２記載の発光
素子である。請求項４に係る発明は、前記蛍光物質が、
前記基板の出射面と、該出射面と前記外装体との間と、
該外装体の表面とから選択される少なくとも１つの部位
に印刷された蛍光物質層であることを特徴とする請求項
２記載の発光素子である。請求項５に係る発明は、前記
蛍光物質が、前記基板の出射面と、該出射面と前記外装
体との間と、該外装体の表面とから選択される少なくと
も１つの部位に、化学気相成長法、スパッタリング法お
よび真空蒸着法のいずれかによって形成された蛍光物質
薄膜であることを特徴とする請求項２記載の発光素子で
ある。請求項６に係る発明は、前記基板に、前記半導体
発光素子から発せられた紫外光によって、異なる色の発
光部分が生じるように複数種の蛍光物質を配したことを
特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の発光素
子である。請求項７に係る発明は、同一基板に、前記半
導体発光素子と該半導体発光素子から発せられた紫外光
によって赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部
分とからなる発光ユニットを多数形成してなることを特
徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の発光素子
である。請求項８に係る発明は、前記半導体発光素子
が、紫外光を発するＥＬ素子、発光ダイオード及び半導
体レーザからなる群より選択される１種であることを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の発光素子
である。請求項９に係る発明は、前記半導体発光素子
が、ＺｎＳ、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1 -XＮ（ただし、Ｘ≦
０．４）、ダイヤモンド、ＰＴＦＥからなる群より選択
される１種からなる発光層を備えた発光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載
の発光素子である。
発明は、透明な基板上に、該基板に紫外光を入射する半
導体発光素子が形成され、該基板の半導体発光素子と反
対側の出射面に、該半導体発光素子から発せられた紫外
光を可視光に変換する蛍光物質を配してなる発光素子で
ある。請求項２に係る発明は、前記基板の出射面に、透
明な外装体が設けられ、前記蛍光物質が、基板の出射面
と、該出射面と該外装体との間と、該外装体の表面とか
ら選択される少なくとも１つの部位に設けられたことを
特徴とする請求項１記載の発光素子である。請求項３に
係る発明は、前記蛍光物質が、前記基板の出射面と、該
出射面と前記外装体との間と、該外装体の表面とから選
択される少なくとも１つの部位に、蛍光体微粉末が塗布
されたものであることを特徴とする請求項２記載の発光
素子である。請求項４に係る発明は、前記蛍光物質が、
前記基板の出射面と、該出射面と前記外装体との間と、
該外装体の表面とから選択される少なくとも１つの部位
に印刷された蛍光物質層であることを特徴とする請求項
２記載の発光素子である。請求項５に係る発明は、前記
蛍光物質が、前記基板の出射面と、該出射面と前記外装
体との間と、該外装体の表面とから選択される少なくと
も１つの部位に、化学気相成長法、スパッタリング法お
よび真空蒸着法のいずれかによって形成された蛍光物質
薄膜であることを特徴とする請求項２記載の発光素子で
ある。請求項６に係る発明は、前記基板に、前記半導体
発光素子から発せられた紫外光によって、異なる色の発
光部分が生じるように複数種の蛍光物質を配したことを
特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の発光素
子である。請求項７に係る発明は、同一基板に、前記半
導体発光素子と該半導体発光素子から発せられた紫外光
によって赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部
分とからなる発光ユニットを多数形成してなることを特
徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の発光素子
である。請求項８に係る発明は、前記半導体発光素子
が、紫外光を発するＥＬ素子、発光ダイオード及び半導
体レーザからなる群より選択される１種であることを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の発光素子
である。請求項９に係る発明は、前記半導体発光素子
が、ＺｎＳ、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1 -XＮ（ただし、Ｘ≦
０．４）、ダイヤモンド、ＰＴＦＥからなる群より選択
される１種からなる発光層を備えた発光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載
の発光素子である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による発光素子の概
略構成を示すものであり、この発光素子１は透明な基板
２上に、該基板２に紫外光Ａを入射する半導体発光素子
３が形成され、該基板２の半導体発光素子３と反対側の
出射面に、該半導体発光素子３から発せられた紫外光Ａ
を可視光Ｂに変換する蛍光物質４を配した構成になって
いる。
略構成を示すものであり、この発光素子１は透明な基板
２上に、該基板２に紫外光Ａを入射する半導体発光素子
３が形成され、該基板２の半導体発光素子３と反対側の
出射面に、該半導体発光素子３から発せられた紫外光Ａ
を可視光Ｂに変換する蛍光物質４を配した構成になって
いる。
【００１２】基板２の材料は、紫外光および可視光に透
明な硬質材料、例えば単結晶アルミナ（サファイア）、
マグネシア、スピネル、安定化ジルコニア、イットリウ
ム-アルミニウム-ガーネット（ＹＡＧ）やガドリニウム
-ガリウム-ガーネットなどのガーネット、トパーズ、ベ
リル、フッ化マグネシウムなどのフッ化物単結晶、チタ
ン酸バリウムなどのチタン酸化合物単結晶、石英ガラ
ス、ガラスなどの透明セラミック及びガラス類、アクリ
ル樹脂やポリカーボネートなどの透明プラスチックが使
用可能であり、その中でも半導体発光素子３との接合性
に優れ、耐熱性にも優れた単結晶アルミナ（サファイ
ア）、マグネシア、スピネル、ガーネット、ベリル、ジ
ルコニア、ガラスが特に好適に用いられる。
明な硬質材料、例えば単結晶アルミナ（サファイア）、
マグネシア、スピネル、安定化ジルコニア、イットリウ
ム-アルミニウム-ガーネット（ＹＡＧ）やガドリニウム
-ガリウム-ガーネットなどのガーネット、トパーズ、ベ
リル、フッ化マグネシウムなどのフッ化物単結晶、チタ
ン酸バリウムなどのチタン酸化合物単結晶、石英ガラ
ス、ガラスなどの透明セラミック及びガラス類、アクリ
ル樹脂やポリカーボネートなどの透明プラスチックが使
用可能であり、その中でも半導体発光素子３との接合性
に優れ、耐熱性にも優れた単結晶アルミナ（サファイ
ア）、マグネシア、スピネル、ガーネット、ベリル、ジ
ルコニア、ガラスが特に好適に用いられる。
【００１３】前記半導体発光素子３としては、ＥＬ素
子、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、半導体レ
ーザ（ＬＤ）のいずれかを用いることができ、紫外光
（波長２７５〜４１０ｎｍ）を発する発光素子が使用さ
れる。このような紫外光を発する半導体発光素子として
は、例えばＺｎＳ半導体を発光層としたＥＬ素子（波長
３２６ｎｍ発光）、ＧａＮを発光層としたＬＥＤ（波長
３６５ｎｍ発光）、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．
４）を発光層としたＬＥＤ（波長２７５〜３６５ｎｍ発
光）、半導体特性を持つダイヤモンドを発光層としたＬ
ＥＤ（波長４１０ｎｍ発光）、ポリ四フッ化エチレン
（ＰＴＦＥ）層を発光素子としたＥＬ素子（波長３４０
ｎｍ発光）が挙げられる。
子、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、半導体レ
ーザ（ＬＤ）のいずれかを用いることができ、紫外光
（波長２７５〜４１０ｎｍ）を発する発光素子が使用さ
れる。このような紫外光を発する半導体発光素子として
は、例えばＺｎＳ半導体を発光層としたＥＬ素子（波長
３２６ｎｍ発光）、ＧａＮを発光層としたＬＥＤ（波長
３６５ｎｍ発光）、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．
４）を発光層としたＬＥＤ（波長２７５〜３６５ｎｍ発
光）、半導体特性を持つダイヤモンドを発光層としたＬ
ＥＤ（波長４１０ｎｍ発光）、ポリ四フッ化エチレン
（ＰＴＦＥ）層を発光素子としたＥＬ素子（波長３４０
ｎｍ発光）が挙げられる。
【００１４】前記蛍光物質４としては、半導体発光素子
３から発せられた紫外光Ａを可視光Ｂに変換する蛍光物
質が使用され、発光素子１の使用目的に応じて、白色、
赤色、緑色、青色、黄色、燈色などの各色を発する蛍光
物質を選択して使用する。紫外光、特に波長２００〜４
８０ｎｍ程度の長波長紫外光によって励起され、強い蛍
光（可視光）を発する蛍光物質を例示すれば、Ｃｕ添加
ＺｎＳ（赤色）、ＣｕとＡｌ添加ＺｎＳ（緑色）、Ａｇ
添加（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ（橙色）、Ｃｕ添加（Ｚｎ，Ｃ
ｄ）Ｓ（黄色）、ＣｕとＭｎ添加ＺｎＳ（橙色）、Ｍｎ
添加ＺｎＳ（橙色）、Ｐｂ添加ＺｎＳ、Ａｓ添加ＺｎＳ
（白色）、Ａｕ,Ａｇ,Ａｌ添加ＺｎＳ（白色）、Ｓｍと
Ｃｅ添加ＳｒＳ（青色）、ＳｍとＣｅ添加Ｓｒ（Ｓ，Ｓ
ｅ）（緑色）、Ｅｕ2+添加（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6
Ｃｌ2（青色）、Ｅｕ2+添加ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27（青
色）、Ｅｕ3+Ｙ2Ｏ3（赤色）、Ｃｅ3+Ｔｂ3+添加ＬａＰ
Ｏ4（緑色）、Ｃｅ3+Ｔｂ3+添加ＭｇＡｌ11Ｏ19（緑
色）、Ｃｅ3+Ｔｂ3+添加ＣｄＭｇＢ5Ｏ10（緑色）など
である。これら蛍光物質材料は、単独で使用しても良い
し、２種類以上を混合して用いても良い。
３から発せられた紫外光Ａを可視光Ｂに変換する蛍光物
質が使用され、発光素子１の使用目的に応じて、白色、
赤色、緑色、青色、黄色、燈色などの各色を発する蛍光
物質を選択して使用する。紫外光、特に波長２００〜４
８０ｎｍ程度の長波長紫外光によって励起され、強い蛍
光（可視光）を発する蛍光物質を例示すれば、Ｃｕ添加
ＺｎＳ（赤色）、ＣｕとＡｌ添加ＺｎＳ（緑色）、Ａｇ
添加（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ（橙色）、Ｃｕ添加（Ｚｎ，Ｃ
ｄ）Ｓ（黄色）、ＣｕとＭｎ添加ＺｎＳ（橙色）、Ｍｎ
添加ＺｎＳ（橙色）、Ｐｂ添加ＺｎＳ、Ａｓ添加ＺｎＳ
（白色）、Ａｕ,Ａｇ,Ａｌ添加ＺｎＳ（白色）、Ｓｍと
Ｃｅ添加ＳｒＳ（青色）、ＳｍとＣｅ添加Ｓｒ（Ｓ，Ｓ
ｅ）（緑色）、Ｅｕ2+添加（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6
Ｃｌ2（青色）、Ｅｕ2+添加ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27（青
色）、Ｅｕ3+Ｙ2Ｏ3（赤色）、Ｃｅ3+Ｔｂ3+添加ＬａＰ
Ｏ4（緑色）、Ｃｅ3+Ｔｂ3+添加ＭｇＡｌ11Ｏ19（緑
色）、Ｃｅ3+Ｔｂ3+添加ＣｄＭｇＢ5Ｏ10（緑色）など
である。これら蛍光物質材料は、単独で使用しても良い
し、２種類以上を混合して用いても良い。
【００１５】この蛍光物質４は、基板２の出射面に直接
形成して良い。更に、この出射面に透明な外装体を設
け、前記蛍光物質が、基板２の出射面と、該出射面と該
外装体との間と、該外装体の表面とから選択される少な
くとも１つの部位に設けても良い。この外装体として
は、可視光Ｂの透過率が高い透明硬質材料、例えばガラ
ス、透明硬質プラスチック材などが用いられる。蛍光物
質４は、前記基板２の出射面と、該出射面と前記外装体
との間と、該外装体の表面とから選択される少なくとも
１つの部位に、塗布された蛍光体微粉末として、または
該部位に印刷された蛍光物質層として、或いは該部位に
化学気相成長法、スパッタリング法および真空蒸着法の
いずれかによって形成された蛍光物質薄膜として形成し
て良い。
形成して良い。更に、この出射面に透明な外装体を設
け、前記蛍光物質が、基板２の出射面と、該出射面と該
外装体との間と、該外装体の表面とから選択される少な
くとも１つの部位に設けても良い。この外装体として
は、可視光Ｂの透過率が高い透明硬質材料、例えばガラ
ス、透明硬質プラスチック材などが用いられる。蛍光物
質４は、前記基板２の出射面と、該出射面と前記外装体
との間と、該外装体の表面とから選択される少なくとも
１つの部位に、塗布された蛍光体微粉末として、または
該部位に印刷された蛍光物質層として、或いは該部位に
化学気相成長法、スパッタリング法および真空蒸着法の
いずれかによって形成された蛍光物質薄膜として形成し
て良い。
【００１６】この発光素子１は、半導体発光素子３に電
流を流して発光させ、紫外光Ａが基板２の出射面から出
射されて蛍光物質４に当たって可視光Ｂに波長変換され
て蛍光物質４から出射される。この発光素子１は、面状
発光素子として、或いはランプ形状として、照明器具、
表示装置、画像ディスプレイ、信号機などの小型、長寿
命の光源として使用することができる。
流を流して発光させ、紫外光Ａが基板２の出射面から出
射されて蛍光物質４に当たって可視光Ｂに波長変換され
て蛍光物質４から出射される。この発光素子１は、面状
発光素子として、或いはランプ形状として、照明器具、
表示装置、画像ディスプレイ、信号機などの小型、長寿
命の光源として使用することができる。
【００１７】この発光素子１は、透明な基板２上に、該
基板２に紫外光Ａを入射する半導体発光素子３が形成さ
れ、該基板の出射面に蛍光物質４を配した構成とし、半
導体発光素子３に電流を流して発光させ、紫外光Ａが基
板２の出射面から出射されて蛍光物質４に当たって可視
光Ｂに波長変換されて蛍光物質４から出射されるものな
ので、薄い硬質の基板２と一体構造であるので、小型化
でき、衝撃に強く、寿命が長く、低動作電圧で駆動させ
ることができる。また半導体発光素子３が可視光ではな
く、従来は実用に供し得なかった紫外光を発するものも
使用可能となり、所望の波長の光を得るために発光層の
ドープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を製造す
る必要が無くなり、製造が容易な半導体発光素子３を用
いることによって、発光素子１の製造コストの削減と歩
留りの向上を図ることができる。また、この発光素子１
では、同じ構造の半導体発光素子３を用い、基板２の蛍
光物質４を代えることで赤、緑、青、白色などの可視光
Ｂを発する発光素子１を得ることができ、赤、緑、青、
白色の各色の発光素子を同じ製造プロセスによって容易
に製造できるとともに、赤、緑、青の各色の発光素子の
発光出力や輝度の調整が容易にでき、これら各色の発光
素子を多数配置してカラー表示を行う場合に、各色のバ
ランスが良好な高品質の画像を表示可能な表示装置を得
ることができる。
基板２に紫外光Ａを入射する半導体発光素子３が形成さ
れ、該基板の出射面に蛍光物質４を配した構成とし、半
導体発光素子３に電流を流して発光させ、紫外光Ａが基
板２の出射面から出射されて蛍光物質４に当たって可視
光Ｂに波長変換されて蛍光物質４から出射されるものな
ので、薄い硬質の基板２と一体構造であるので、小型化
でき、衝撃に強く、寿命が長く、低動作電圧で駆動させ
ることができる。また半導体発光素子３が可視光ではな
く、従来は実用に供し得なかった紫外光を発するものも
使用可能となり、所望の波長の光を得るために発光層の
ドープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を製造す
る必要が無くなり、製造が容易な半導体発光素子３を用
いることによって、発光素子１の製造コストの削減と歩
留りの向上を図ることができる。また、この発光素子１
では、同じ構造の半導体発光素子３を用い、基板２の蛍
光物質４を代えることで赤、緑、青、白色などの可視光
Ｂを発する発光素子１を得ることができ、赤、緑、青、
白色の各色の発光素子を同じ製造プロセスによって容易
に製造できるとともに、赤、緑、青の各色の発光素子の
発光出力や輝度の調整が容易にでき、これら各色の発光
素子を多数配置してカラー表示を行う場合に、各色のバ
ランスが良好な高品質の画像を表示可能な表示装置を得
ることができる。
【００１８】また、前記基板２の出射面に透明な外装体
を設け、基板の出射面と、該出射面と該外装体との間
と、該外装体の表面とから選択される少なくとも１つの
部位に蛍光物質４を設けた構成とすれば、蛍光物質４が
直接露出せず、蛍光物質４が剥離することがない。この
蛍光物質４は、蛍光体微粉末を塗布したもので良く、蛍
光灯の製造において使用されるような既存の装置を用い
て形成可能である。またこの蛍光物質４は、印刷、例え
ば蛍光物質４を含む印刷塗料をスクリーン印刷、オフセ
ット印刷などで所望のパターンに印刷した蛍光物質層と
して良い。この種の蛍光物質層は大量生産が可能であ
り、カラー表示用のパターン形成も容易である。またこ
の蛍光物質４は、化学気相成長法、スパッタリング法お
よび真空蒸着法のいずれかによって形成された蛍光物質
薄膜として良い。この蛍光物質薄膜は、緻密かつ可視光
の透過率が良好な薄さに形成できる。また、マスクを用
いてパターン形成も容易であり、寸法精度の良いパター
ンを形成できる。
を設け、基板の出射面と、該出射面と該外装体との間
と、該外装体の表面とから選択される少なくとも１つの
部位に蛍光物質４を設けた構成とすれば、蛍光物質４が
直接露出せず、蛍光物質４が剥離することがない。この
蛍光物質４は、蛍光体微粉末を塗布したもので良く、蛍
光灯の製造において使用されるような既存の装置を用い
て形成可能である。またこの蛍光物質４は、印刷、例え
ば蛍光物質４を含む印刷塗料をスクリーン印刷、オフセ
ット印刷などで所望のパターンに印刷した蛍光物質層と
して良い。この種の蛍光物質層は大量生産が可能であ
り、カラー表示用のパターン形成も容易である。またこ
の蛍光物質４は、化学気相成長法、スパッタリング法お
よび真空蒸着法のいずれかによって形成された蛍光物質
薄膜として良い。この蛍光物質薄膜は、緻密かつ可視光
の透過率が良好な薄さに形成できる。また、マスクを用
いてパターン形成も容易であり、寸法精度の良いパター
ンを形成できる。
【００１９】この発光素子１において、基板２に、半導
体発光素子３から発せられた紫外光Ａによって、異なる
色の発光部分が生じるように複数種の蛍光物質を配した
構成とすることによって、一体的で薄い面状発光素子、
例えば標識用ＥＬ素子を作製することができる。さら
に、同じ基板２に、半導体発光素子３と、紫外光によっ
て赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部分とか
らなる発光ユニットを多数形成した構成とすれば、一体
的で薄いカラー表示用面状発光素子、例えばテレビやパ
ソコンのカラーディスプレイ用表示装置を作製すること
ができる。
体発光素子３から発せられた紫外光Ａによって、異なる
色の発光部分が生じるように複数種の蛍光物質を配した
構成とすることによって、一体的で薄い面状発光素子、
例えば標識用ＥＬ素子を作製することができる。さら
に、同じ基板２に、半導体発光素子３と、紫外光によっ
て赤、緑及び青のいずれかの色を発光する基板部分とか
らなる発光ユニットを多数形成した構成とすれば、一体
的で薄いカラー表示用面状発光素子、例えばテレビやパ
ソコンのカラーディスプレイ用表示装置を作製すること
ができる。
【００２０】この発光素子１において、半導体発光素子
３が、紫外光を発するＥＬ素子、発光ダイオード及び半
導体レーザからなる群より選択される１種としたことに
よって、従来は可視光が得られずに実用化が進まなかっ
た紫外光発光素子の実用化を図ることが可能となる。ま
たこの半導体発光素子３を、ＺｎＳ、ＧａＮ、ＡｌXＧ
ａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）、ダイヤモンド、ＰＴ
ＦＥなどの紫外光を発光可能な発光層を備えたＬＥＤを
使用することによって、所望の波長の光を得るために発
光層のドープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を
製造する必要が無くなり、製造が容易となり、低コスト
のＬＥＤを提供することができる。
３が、紫外光を発するＥＬ素子、発光ダイオード及び半
導体レーザからなる群より選択される１種としたことに
よって、従来は可視光が得られずに実用化が進まなかっ
た紫外光発光素子の実用化を図ることが可能となる。ま
たこの半導体発光素子３を、ＺｎＳ、ＧａＮ、ＡｌXＧ
ａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）、ダイヤモンド、ＰＴ
ＦＥなどの紫外光を発光可能な発光層を備えたＬＥＤを
使用することによって、所望の波長の光を得るために発
光層のドープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を
製造する必要が無くなり、製造が容易となり、低コスト
のＬＥＤを提供することができる。
【００２１】以下、本発明の発光素子１をより具体的に
説明する。図２は本発明の発光素子の第１の実施形態を
示すものであり、この発光素子１０は基板１１上にＥＬ
素子部１２を設け、基板１１の出射面側に蛍光物質層１
８とその外面側に外装体１９とを設けた構成になってい
る。ＥＬ素子部１２は、基板１１上に、透明電極層１
３、第１の絶縁層１４、半導体層１５、第２の絶縁層１
６及び金属電極層１７を順に積層形成した構成になって
いる。
説明する。図２は本発明の発光素子の第１の実施形態を
示すものであり、この発光素子１０は基板１１上にＥＬ
素子部１２を設け、基板１１の出射面側に蛍光物質層１
８とその外面側に外装体１９とを設けた構成になってい
る。ＥＬ素子部１２は、基板１１上に、透明電極層１
３、第１の絶縁層１４、半導体層１５、第２の絶縁層１
６及び金属電極層１７を順に積層形成した構成になって
いる。
【００２２】外装体１９は、ガラス或いは透明硬質プラ
スチックからなっている。蛍光物質層１８は、ＥＬ素子
部１２から発せられる紫外光Ａによって白、赤、青、
黄、緑などの各色の可視光Ｂが得られる蛍光物質材料
を、単独で或いは２種以上混合したものが用いられる。
この蛍光物質層１８は、基板１１の出射面または外装体
１９の表面に薄く均一に積層した状態で形成され、その
厚さは０．１〜１μｍ程度とするのが望ましい。また基
板１１は石英ガラスなどの紫外光の透過率の高い各種の
透明硬質基板が使用可能である。透明電極層１３は、Ｉ
ＴＯ（インジウム-スズ酸化物）など周知の透明電極材
料を用いて形成して良い。第１、第２の絶縁層14,16
は、高絶縁破壊強度と高透電率を有する透明な材料、例
えばＹ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5などが用いられ、これ
らを単独で或いは複数種組み合わせて使用して良い。ま
た、金属電極層１７の材料は特に限定されず、例えばＡ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉなどが使用される。ＥＬ素
子部１２の発光層となる半導体層１５の材料はＺｎＳを
使用して良い。ＺｎＳ半導体からなる半導体層１５は、
中心波長３３５ｎｍ程度の紫外光Ａを発する。
スチックからなっている。蛍光物質層１８は、ＥＬ素子
部１２から発せられる紫外光Ａによって白、赤、青、
黄、緑などの各色の可視光Ｂが得られる蛍光物質材料
を、単独で或いは２種以上混合したものが用いられる。
この蛍光物質層１８は、基板１１の出射面または外装体
１９の表面に薄く均一に積層した状態で形成され、その
厚さは０．１〜１μｍ程度とするのが望ましい。また基
板１１は石英ガラスなどの紫外光の透過率の高い各種の
透明硬質基板が使用可能である。透明電極層１３は、Ｉ
ＴＯ（インジウム-スズ酸化物）など周知の透明電極材
料を用いて形成して良い。第１、第２の絶縁層14,16
は、高絶縁破壊強度と高透電率を有する透明な材料、例
えばＹ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5などが用いられ、これ
らを単独で或いは複数種組み合わせて使用して良い。ま
た、金属電極層１７の材料は特に限定されず、例えばＡ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉなどが使用される。ＥＬ素
子部１２の発光層となる半導体層１５の材料はＺｎＳを
使用して良い。ＺｎＳ半導体からなる半導体層１５は、
中心波長３３５ｎｍ程度の紫外光Ａを発する。
【００２３】この発光素子１０は、透明電極層１３と、
最上層の金属電極層１７との間に電流（ＡＣ又はＤＣ）
を流すことによって、半導体層１５から波長３３５ｎｍ
程度の紫外光Ａが発せられ、この紫外光Ａが基板１１を
透過し、蛍光物質層１８に当り、可視光Ｂが発せられ
る、可視光Ｂは透明な外装体１９を透過して出射する。
最上層の金属電極層１７との間に電流（ＡＣ又はＤＣ）
を流すことによって、半導体層１５から波長３３５ｎｍ
程度の紫外光Ａが発せられ、この紫外光Ａが基板１１を
透過し、蛍光物質層１８に当り、可視光Ｂが発せられ
る、可視光Ｂは透明な外装体１９を透過して出射する。
【００２４】この発光素子１０は、種々の色の可視光を
出射する小型（薄型）で長寿命の面発光光源素子として
照明や各種表示装置に使用可能である。さらに、同じ基
板１１に異なる蛍光物質からなる表示パターンを形成す
ることによって、各種案内表示や標識として使用可能で
ある。さらに、基板１１に、ＥＬ素子部１２と赤、緑及
び青のいずれかの色を発光する蛍光物質層とからなる発
光ユニットを多数形成することによって、カラー表示用
ディスプレイを構成することも可能である。
出射する小型（薄型）で長寿命の面発光光源素子として
照明や各種表示装置に使用可能である。さらに、同じ基
板１１に異なる蛍光物質からなる表示パターンを形成す
ることによって、各種案内表示や標識として使用可能で
ある。さらに、基板１１に、ＥＬ素子部１２と赤、緑及
び青のいずれかの色を発光する蛍光物質層とからなる発
光ユニットを多数形成することによって、カラー表示用
ディスプレイを構成することも可能である。
【００２５】図３は本発明の発光素子の第２の実施形態
を示すものであり、この発光素子２０は、基板２１と、
該基板２１上に形成されたＬＥＤ部２２と、基板２１の
出射面側に設けられた蛍光物質層３１及び外装体３２と
からなっている。ＬＥＤ部２２は、例えば、基板２１上
に、ＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２３、ｎ型
ＧａＮ層２４、ｎ型ＡｌＧａＮ層２５、ｐ型ＧａＮ層
（発光層）２６、ｐ型ＡｌＧａＮ層２７、ｐ型ＧａＮ層
２８、ｐ金属電極２９を順に積層形成し、かつｎ型Ｇａ
Ｎ層２４の一部を露出させてその上にｎ金属電極２９を
形成した、いわゆるダブルヘテロ構造になっている。な
お、ＬＥＤ部２２の構造はこれに限定されることなく、
発光層となるｐ型ＧａＮ層２４に代えて、ｐ型ＡｌXＧ
ａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）やＩｎ低濃度のＩｎＧ
ａＮを用いたダブルヘテロ構造やダイヤモンドを発光層
として用いた構造としても良い。このダブルヘテロ構造
のＬＥＤ部２２はＭＯＣＶＤ法を用いて作製して良い。
を示すものであり、この発光素子２０は、基板２１と、
該基板２１上に形成されたＬＥＤ部２２と、基板２１の
出射面側に設けられた蛍光物質層３１及び外装体３２と
からなっている。ＬＥＤ部２２は、例えば、基板２１上
に、ＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２３、ｎ型
ＧａＮ層２４、ｎ型ＡｌＧａＮ層２５、ｐ型ＧａＮ層
（発光層）２６、ｐ型ＡｌＧａＮ層２７、ｐ型ＧａＮ層
２８、ｐ金属電極２９を順に積層形成し、かつｎ型Ｇａ
Ｎ層２４の一部を露出させてその上にｎ金属電極２９を
形成した、いわゆるダブルヘテロ構造になっている。な
お、ＬＥＤ部２２の構造はこれに限定されることなく、
発光層となるｐ型ＧａＮ層２４に代えて、ｐ型ＡｌXＧ
ａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）やＩｎ低濃度のＩｎＧ
ａＮを用いたダブルヘテロ構造やダイヤモンドを発光層
として用いた構造としても良い。このダブルヘテロ構造
のＬＥＤ部２２はＭＯＣＶＤ法を用いて作製して良い。
【００２６】基板２１は、透明硬質基板、殊にサファイ
ア基板、ベリル基板、ガーネット基板などの単結晶基板
が好適に用いられる。この種の基板２１を用いることに
よって、ＧａＮを発光層としたＬＥＤ（波長３６５ｎｍ
発光）、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）を発光
層としたＬＥＤ（波長２７５〜３６５ｎｍ発光）の形成
が容易になる。外装体３２は、ガラス或いは透明硬質プ
ラスチックからなっている。蛍光物質層３１は、ＬＥＤ
部２２から発せられる紫外光Ａによって白、赤、青、
黄、緑などの各色の可視光Ｂが得られる蛍光物質材料
を、単独で或いは２種以上混合したものが用いられる。
この蛍光物質層３１は、基板２１の出射面または外装体
３２の表面に薄く均一に積層した状態で形成され、その
厚さは０．１〜１μｍ程度とするのが望ましい。
ア基板、ベリル基板、ガーネット基板などの単結晶基板
が好適に用いられる。この種の基板２１を用いることに
よって、ＧａＮを発光層としたＬＥＤ（波長３６５ｎｍ
発光）、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）を発光
層としたＬＥＤ（波長２７５〜３６５ｎｍ発光）の形成
が容易になる。外装体３２は、ガラス或いは透明硬質プ
ラスチックからなっている。蛍光物質層３１は、ＬＥＤ
部２２から発せられる紫外光Ａによって白、赤、青、
黄、緑などの各色の可視光Ｂが得られる蛍光物質材料
を、単独で或いは２種以上混合したものが用いられる。
この蛍光物質層３１は、基板２１の出射面または外装体
３２の表面に薄く均一に積層した状態で形成され、その
厚さは０．１〜１μｍ程度とするのが望ましい。
【００２７】この発光素子２０は、ｐ金属電極２９とｎ
金属電極３０との間に電流を流すことでＬＥＤ部２２か
ら紫外光Ｂが発せられ、この紫外光Ｂは基板２１を透過
して蛍光物質層３１に当り、可視光Ｂが発せられ、この
可視光Ｂは、透明な外装体３２を透過して出射される。
この発光素子２０は、基板２１の可視光出射面（ＬＥＤ
部２２の反対面）を上向きにしてランプなどに組み込ま
れ、従来のＬＥＤと同様の発光素子として使用可能であ
る。また、赤、緑および青の各色を組み合わせて配置
し、カラー表示用ディスプレーを構成しても良い。さら
に、同一基板に赤、緑および青の各色の発光部分を多数
形成し、カラー表示用ディスプレーを構成しても良い。
金属電極３０との間に電流を流すことでＬＥＤ部２２か
ら紫外光Ｂが発せられ、この紫外光Ｂは基板２１を透過
して蛍光物質層３１に当り、可視光Ｂが発せられ、この
可視光Ｂは、透明な外装体３２を透過して出射される。
この発光素子２０は、基板２１の可視光出射面（ＬＥＤ
部２２の反対面）を上向きにしてランプなどに組み込ま
れ、従来のＬＥＤと同様の発光素子として使用可能であ
る。また、赤、緑および青の各色を組み合わせて配置
し、カラー表示用ディスプレーを構成しても良い。さら
に、同一基板に赤、緑および青の各色の発光部分を多数
形成し、カラー表示用ディスプレーを構成しても良い。
【００２８】
【実施例】図３に示す構成のＬＥＤを試作した。 実施例１：青色用ＬＥＤ 基板として、厚さ０．３３ｍｍの透明なサファイア基板
を用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ0 .8Ｎ）、
ＧａＮ発光層、ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎ）、ｐ型ＧａＮ層を順にＭＯＣＶＤ法を用いて積
層形成し、かつｐ型ＧａＮ層上にｐ電極を、ｎ型ＧａＮ
層を露出させた部分にｎ電極をそれぞれ形成した。この
基板の出射面に、別途作製した青色用蛍光物質（Ｓｍと
Ｃｅ添加ＳｒＳ）を塗布した外装体を取付けて青色用Ｌ
ＥＤを作製した。この外装体は、厚さ０．３ｍｍのガラ
ス板の表面に、青色用蛍光物質（ＳｍとＣｅ添加Ｓｒ
Ｓ）の薄膜をスパッタ法により作製した。作製したＬＥ
Ｄのｐ，ｎ電極間に２０ｍＡの直流電流を流した（駆動
電圧２０Ｖ）。その結果、外装体外面より青色光（中心
波長４７０ｎｍ、発光輝度１３ｃｄ／ｍ2）の出射が認
められた。なお、基板の出射面に外装体を取付けること
なく、発光させた場合には、人間の目に感度の無い紫外
光（中心波長３６５ｎｍ）が発せられた。
を用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ0 .8Ｎ）、
ＧａＮ発光層、ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎ）、ｐ型ＧａＮ層を順にＭＯＣＶＤ法を用いて積
層形成し、かつｐ型ＧａＮ層上にｐ電極を、ｎ型ＧａＮ
層を露出させた部分にｎ電極をそれぞれ形成した。この
基板の出射面に、別途作製した青色用蛍光物質（Ｓｍと
Ｃｅ添加ＳｒＳ）を塗布した外装体を取付けて青色用Ｌ
ＥＤを作製した。この外装体は、厚さ０．３ｍｍのガラ
ス板の表面に、青色用蛍光物質（ＳｍとＣｅ添加Ｓｒ
Ｓ）の薄膜をスパッタ法により作製した。作製したＬＥ
Ｄのｐ，ｎ電極間に２０ｍＡの直流電流を流した（駆動
電圧２０Ｖ）。その結果、外装体外面より青色光（中心
波長４７０ｎｍ、発光輝度１３ｃｄ／ｍ2）の出射が認
められた。なお、基板の出射面に外装体を取付けること
なく、発光させた場合には、人間の目に感度の無い紫外
光（中心波長３６５ｎｍ）が発せられた。
【００２９】実施例２：緑色用ＬＥＤ 蛍光物質として、緑色用蛍光物質（ＴｂＯＦ添加Ｚｎ
Ｓ）を用いた以外は、前記青色用ＬＥＤと同じ構成の緑
色用ＬＥＤを作製した。作製した緑色用ＬＥＤに前記と
同様に直流電流を流した。その結果、基板の反対面より
緑色光（中心波長５００ｎｍ、発光輝度１２９ｃｄ／ｍ
2）の出射が認められた。
Ｓ）を用いた以外は、前記青色用ＬＥＤと同じ構成の緑
色用ＬＥＤを作製した。作製した緑色用ＬＥＤに前記と
同様に直流電流を流した。その結果、基板の反対面より
緑色光（中心波長５００ｎｍ、発光輝度１２９ｃｄ／ｍ
2）の出射が認められた。
【００３０】実施例３：赤色用ＬＥＤ 蛍光物質として、赤色用蛍光物質（Ｅｕ添加ＣａＳ）を
用いた以外は、前記青色用ＬＥＤと同じ構成の赤色用Ｌ
ＥＤを作製した。作製した赤色用ＬＥＤに前記と同様に
直流電流を流した。その結果、基板の反対面より赤色光
（中心波長６５０ｎｍ、発光輝度５４ｃｄ／ｍ2）の出
射が認められた。
用いた以外は、前記青色用ＬＥＤと同じ構成の赤色用Ｌ
ＥＤを作製した。作製した赤色用ＬＥＤに前記と同様に
直流電流を流した。その結果、基板の反対面より赤色光
（中心波長６５０ｎｍ、発光輝度５４ｃｄ／ｍ2）の出
射が認められた。
【００３１】実施例４：白色用ＬＥＤ 蛍光物質として、白色用蛍光物質（Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ添
加ＺｎＳ）を用いた以外は、前記青色用ＬＥＤと同じ構
成の白色用ＬＥＤを作製した。作製した白色用ＬＥＤに
前記と同様に直流電流を流した。その結果、基板の反対
面より白色光の出射が認められた。
加ＺｎＳ）を用いた以外は、前記青色用ＬＥＤと同じ構
成の白色用ＬＥＤを作製した。作製した白色用ＬＥＤに
前記と同様に直流電流を流した。その結果、基板の反対
面より白色光の出射が認められた。
【００３２】実施例５：ＡｌＧａＮからなる発光層を有
するＬＥＤ 基板として、厚さ０．３３ｍｍの透明なサファイア基板
を用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（ＡｌX1Ｇａ1- XＮ）、
ＡｌＧａＮ発光層（ＡｌX2Ｇａ1-X2Ｎ）、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ層（ＡｌX1Ｇａ1-X1Ｎ）、ｐ型ＧａＮ層を順にＭＯＣ
ＶＤ法を用いて積層形成し、かつｐ型ＧａＮ層上にｐ電
極を、ｎ型ＧａＮ層を露出させた部分にｎ電極をそれぞ
れ形成した。ただし、０．７≧Ｘ１＞Ｘ２＞０とする。
作製したＬＥＤのｐ，ｎ電極間に２０ｍＡの直流電流を
流した（駆動電圧２０Ｖ）ところ、基板出射面より人間
の目には感度の無い紫外光（中心波長３６５ｎｍ）が発
せられた。基板出射面に、前記実施例１〜４で用いた蛍
光物質付き外装体を交互に取付けて、その発光状態を調
べた結果、実施例１〜４と同じく、青、緑、赤、白の各
色の出射が認められた。
するＬＥＤ 基板として、厚さ０．３３ｍｍの透明なサファイア基板
を用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（ＡｌX1Ｇａ1- XＮ）、
ＡｌＧａＮ発光層（ＡｌX2Ｇａ1-X2Ｎ）、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ層（ＡｌX1Ｇａ1-X1Ｎ）、ｐ型ＧａＮ層を順にＭＯＣ
ＶＤ法を用いて積層形成し、かつｐ型ＧａＮ層上にｐ電
極を、ｎ型ＧａＮ層を露出させた部分にｎ電極をそれぞ
れ形成した。ただし、０．７≧Ｘ１＞Ｘ２＞０とする。
作製したＬＥＤのｐ，ｎ電極間に２０ｍＡの直流電流を
流した（駆動電圧２０Ｖ）ところ、基板出射面より人間
の目には感度の無い紫外光（中心波長３６５ｎｍ）が発
せられた。基板出射面に、前記実施例１〜４で用いた蛍
光物質付き外装体を交互に取付けて、その発光状態を調
べた結果、実施例１〜４と同じく、青、緑、赤、白の各
色の出射が認められた。
【００３３】実施例６：ＩｎＧａＮからなる発光層を有
するＬＥＤ 基板として、厚さ０．３３ｍｍの透明なサファイア基板
を用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ）、ＩｎＧａＮ発光層（Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎ）、
ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ 0.15Ｇａ0.85Ｎ）、ｐ型ＧａＮ
層を順にＭＯＣＶＤ法を用いて積層形成し、かつｐ型Ｇ
ａＮ層上にｐ電極を、ｎ型ＧａＮ層を露出させた部分に
ｎ電極をそれぞれ形成した。作製したＬＥＤのｐ，ｎ電
極間に２０ｍＡの直流電流を流した（駆動電圧２０Ｖ）
ところ、基板出射面より紫色の光（中心波長３８０ｎ
ｍ）が発せられた。基板出射面に、前記実施例１〜４で
用いた蛍光物質付き外装体を交互に取付けて、その発光
状態を調べた結果、実施例１〜４と同じく、青、緑、
赤、白の各色の出射が認められた。
するＬＥＤ 基板として、厚さ０．３３ｍｍの透明なサファイア基板
を用い、この基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ）、ＩｎＧａＮ発光層（Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎ）、
ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ 0.15Ｇａ0.85Ｎ）、ｐ型ＧａＮ
層を順にＭＯＣＶＤ法を用いて積層形成し、かつｐ型Ｇ
ａＮ層上にｐ電極を、ｎ型ＧａＮ層を露出させた部分に
ｎ電極をそれぞれ形成した。作製したＬＥＤのｐ，ｎ電
極間に２０ｍＡの直流電流を流した（駆動電圧２０Ｖ）
ところ、基板出射面より紫色の光（中心波長３８０ｎ
ｍ）が発せられた。基板出射面に、前記実施例１〜４で
用いた蛍光物質付き外装体を交互に取付けて、その発光
状態を調べた結果、実施例１〜４と同じく、青、緑、
赤、白の各色の出射が認められた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
は、透明な基板上に、該基板に紫外光を入射する半導体
発光素子が形成され、該基板の出射面に蛍光物質を配し
た構成とし、半導体発光素子に電流を流して発光させ、
紫外光が基板の出射面から出射されて蛍光物質に当た
り、可視光に波長変換されて出射され、蛍光物質の種類
によって赤、緑、青、白などの各色の可視光を出射する
ものなので、薄い硬質の基板と一体構造とすることがで
き、小型（薄型）で、衝撃に強く、寿命が長く、低動作
電圧で駆動するなど優れた特性を備えており、照明器
具、表示装置、画像ディスプレイ、信号機などの新たな
光源として有効である。また半導体発光素子が、可視光
ではなく、従来は実用に供し得なかった紫外光を発する
ものも使用可能となり、所望の波長の光を得るために発
光層のドープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を
製造する必要が無くなり、製造が容易な半導体発光素子
を用いることによって、発光素子の製造コストの削減と
歩留りの向上を図ることができる。また、この発光素子
では、同じ構造の半導体発光素子を用い、基板の蛍光物
質を代えることで赤、緑、青、白などの可視光を発する
発光素子を得ることができ、赤、緑、青、白の各色の発
光素子を同じ製造プロセスによって容易に製造できると
ともに、赤、緑、青の各色の発光素子の発光出力や輝度
の調整が容易にでき、これら各色の発光素子を多数配置
してカラー表示を行う場合に、各色のバランスが良好な
高品質の画像を表示可能な表示装置を得ることができ
る。
は、透明な基板上に、該基板に紫外光を入射する半導体
発光素子が形成され、該基板の出射面に蛍光物質を配し
た構成とし、半導体発光素子に電流を流して発光させ、
紫外光が基板の出射面から出射されて蛍光物質に当た
り、可視光に波長変換されて出射され、蛍光物質の種類
によって赤、緑、青、白などの各色の可視光を出射する
ものなので、薄い硬質の基板と一体構造とすることがで
き、小型（薄型）で、衝撃に強く、寿命が長く、低動作
電圧で駆動するなど優れた特性を備えており、照明器
具、表示装置、画像ディスプレイ、信号機などの新たな
光源として有効である。また半導体発光素子が、可視光
ではなく、従来は実用に供し得なかった紫外光を発する
ものも使用可能となり、所望の波長の光を得るために発
光層のドープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を
製造する必要が無くなり、製造が容易な半導体発光素子
を用いることによって、発光素子の製造コストの削減と
歩留りの向上を図ることができる。また、この発光素子
では、同じ構造の半導体発光素子を用い、基板の蛍光物
質を代えることで赤、緑、青、白などの可視光を発する
発光素子を得ることができ、赤、緑、青、白の各色の発
光素子を同じ製造プロセスによって容易に製造できると
ともに、赤、緑、青の各色の発光素子の発光出力や輝度
の調整が容易にでき、これら各色の発光素子を多数配置
してカラー表示を行う場合に、各色のバランスが良好な
高品質の画像を表示可能な表示装置を得ることができ
る。
【００３５】また、基板の出射面に透明な外装体を設
け、基板の出射面と、該出射面と該外装体との間と、該
外装体の表面とから選択される少なくとも１つの部位に
蛍光物質を設けた構成とすれば、蛍光物質が直接露出せ
ず、蛍光物質が剥離することがないので、製造が容易と
なり歩留りを向上させることができるとともに、使用時
に蛍光物質が剥離することがなく、耐久性を向上させる
ことができる。蛍光物質を該部位に蛍光体微粉末を塗布
して形成した場合には、蛍光灯の製造において使用され
る既存の塗布装置等を用いて容易に形成することができ
る。また該部位に蛍光物質を含む蛍光物質層を印刷によ
って形成する場合には、大量生産が可能であり、カラー
表示用のパターン形成も容易にできる。また該部位に蛍
光物質を含む蛍光物質薄膜を、化学気相成長法、スパッ
タリング法および真空蒸着法のいずれかによって形成し
た場合には、緻密かつ可視光の透過率が良好な薄さに形
成できる。また、マスクを用いてパターン形成も容易で
あり、寸法精度の良いパターンを形成できる。
け、基板の出射面と、該出射面と該外装体との間と、該
外装体の表面とから選択される少なくとも１つの部位に
蛍光物質を設けた構成とすれば、蛍光物質が直接露出せ
ず、蛍光物質が剥離することがないので、製造が容易と
なり歩留りを向上させることができるとともに、使用時
に蛍光物質が剥離することがなく、耐久性を向上させる
ことができる。蛍光物質を該部位に蛍光体微粉末を塗布
して形成した場合には、蛍光灯の製造において使用され
る既存の塗布装置等を用いて容易に形成することができ
る。また該部位に蛍光物質を含む蛍光物質層を印刷によ
って形成する場合には、大量生産が可能であり、カラー
表示用のパターン形成も容易にできる。また該部位に蛍
光物質を含む蛍光物質薄膜を、化学気相成長法、スパッ
タリング法および真空蒸着法のいずれかによって形成し
た場合には、緻密かつ可視光の透過率が良好な薄さに形
成できる。また、マスクを用いてパターン形成も容易で
あり、寸法精度の良いパターンを形成できる。
【００３６】また本発明において、基板に、半導体発光
素子から発せられた紫外光によって、異なる色の発光部
分が生じるように複数種の蛍光物質を配した構成とする
ことによって、一体的で薄い面状発光素子、例えば標識
用ＥＬ素子を作製することができる。さらに、同じ基板
に、半導体発光素子と、紫外光によって赤、緑及び青の
いずれかの色を発光する基板部分とからなる発光ユニッ
トを多数形成した構成とすれば、一体的で薄いカラー表
示用面状発光素子、例えばテレビやパソコンのカラーデ
ィスプレイ用表示装置を作製することができる。
素子から発せられた紫外光によって、異なる色の発光部
分が生じるように複数種の蛍光物質を配した構成とする
ことによって、一体的で薄い面状発光素子、例えば標識
用ＥＬ素子を作製することができる。さらに、同じ基板
に、半導体発光素子と、紫外光によって赤、緑及び青の
いずれかの色を発光する基板部分とからなる発光ユニッ
トを多数形成した構成とすれば、一体的で薄いカラー表
示用面状発光素子、例えばテレビやパソコンのカラーデ
ィスプレイ用表示装置を作製することができる。
【００３７】また本発明において、半導体発光素子が、
紫外光を発するＥＬ素子、発光ダイオード及び半導体レ
ーザからなる群より選択される１種としたことによっ
て、従来は可視光が得られずに実用化が進まなかった紫
外光発光素子の実用化を図ることが可能となる。またこ
の半導体発光素子を、ＺｎＳ、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）、ダイヤモンド、ＰＴＦＥなど
の紫外光を発光可能な発光層を備えたＬＥＤを使用する
ことによって、所望の波長の光を得るために発光層のド
ープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を製造する
必要が無くなり、製造が容易となり、低コストのＬＥＤ
を提供することができる。
紫外光を発するＥＬ素子、発光ダイオード及び半導体レ
ーザからなる群より選択される１種としたことによっ
て、従来は可視光が得られずに実用化が進まなかった紫
外光発光素子の実用化を図ることが可能となる。またこ
の半導体発光素子を、ＺｎＳ、ＧａＮ、ＡｌXＧａ1-XＮ
（ただし、Ｘ≦０．４）、ダイヤモンド、ＰＴＦＥなど
の紫外光を発光可能な発光層を備えたＬＥＤを使用する
ことによって、所望の波長の光を得るために発光層のド
ープ元素量を極めて精密に調整して発光素子を製造する
必要が無くなり、製造が容易となり、低コストのＬＥＤ
を提供することができる。
【図１】 本発明の発光素子の概略構成図である。
【図２】 本発明の発光素子の第１の実施形態を示す側
面図である。
面図である。
【図３】 本発明の発光素子の第２の実施形態を示す側
面図である。
面図である。
１，１０，２０……発光素子 ２，１１，２１……基板 ３……半導体発光素子 ４，１８，３１……蛍光物質 １２……ＥＬ素子部 １９，３２……外装体 ２２……ＬＥＤ部 Ａ……紫外光 Ｂ……可視光
Claims (9)
- 【請求項１】 透明な基板上に、該基板に紫外光を入射
する半導体発光素子が形成され、該基板の半導体発光素
子と反対側の出射面に、該半導体発光素子から発せられ
た紫外光を可視光に変換する蛍光物質を配してなる発光
素子。 - 【請求項２】 前記基板の出射面に、透明な外装体が設
けられ、前記蛍光物質が、基板の出射面と、該出射面と
該外装体との間と、該外装体の表面とから選択される少
なくとも１つの部位に設けられたことを特徴とする請求
項１記載の発光素子。 - 【請求項３】 前記蛍光物質が、前記基板の出射面と、
該出射面と前記外装体との間と、該外装体の表面とから
選択される少なくとも１つの部位に、蛍光体微粉末が塗
布されたものであることを特徴とする請求項２記載の発
光素子。 - 【請求項４】 前記蛍光物質が、前記基板の出射面と、
該出射面と前記外装体との間と、該外装体の表面とから
選択される少なくとも１つの部位に印刷された蛍光物質
層であることを特徴とする請求項２記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記蛍光物質が、前記基板の出射面と、
該出射面と前記外装体との間と、該外装体の表面とから
選択される少なくとも１つの部位に、化学気相成長法、
スパッタリング法および真空蒸着法のいずれかによって
形成された蛍光物質薄膜であることを特徴とする請求項
２記載の発光素子。 - 【請求項６】 前記基板に、前記半導体発光素子から発
せられた紫外光によって、異なる色の発光部分が生じる
ように複数種の蛍光物質を配したことを特徴とする請求
項１から５のいずれか１項記載の発光素子。 - 【請求項７】 同一基板に、前記半導体発光素子と該半
導体発光素子から発せられた紫外光によって赤、緑及び
青のいずれかの色を発光する基板部分とからなる発光ユ
ニットを多数形成してなることを特徴とする請求項１か
ら６のいずれか１項記載の発光素子。 - 【請求項８】 前記半導体発光素子が、紫外光を発する
ＥＬ素子、発光ダイオード及び半導体レーザからなる群
より選択される１種であることを特徴とする請求項１か
ら７のいずれか１項記載の発光素子。 - 【請求項９】 前記半導体発光素子が、ＺｎＳ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌXＧａ1-XＮ（ただし、Ｘ≦０．４）、ダイヤモ
ンド、ＰＴＦＥからなる群より選択される１種からなる
発光層を備えた発光ダイオードであることを特徴とする
請求項１から７のいずれか１項記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19240696A JPH1041546A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19240696A JPH1041546A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041546A true JPH1041546A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16290795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19240696A Withdrawn JPH1041546A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1041546A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000174346A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-06-23 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 発光装置 |
| JP2001244507A (ja) * | 1999-09-27 | 2001-09-07 | Lumileds Lighting Us Llc | 薄膜の燐光変換発光ダイオードデバイス |
| JP2002033521A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Showa Denko Kk | 白色発光素子およびその製造方法 |
| JP2002141559A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Sanken Electric Co Ltd | 発光半導体チップ組立体及び発光半導体リードフレーム |
| WO2002045179A1 (fr) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Dispositif emetteur de lumiere et son procede de fabrication et dispositif emetteur de lumiere visible |
| JP2002359404A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nichia Chem Ind Ltd | 蛍光体を用いた発光装置 |
| JP2004505470A (ja) * | 2000-07-28 | 2004-02-19 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 光源として少なくとも１つのｌｅｄを備えた照明ユニット |
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| JP2016082014A (ja) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
-
1996
- 1996-07-22 JP JP19240696A patent/JPH1041546A/ja not_active Withdrawn
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |