JP2002118292A

JP2002118292A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JP2002118292A
Application number: JP2000311217A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sano; 武志佐野
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに分離した発光ピークを有した三原色の
発光スペクトルを持つ半導体発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２から
出射した第１の発光バンドの光で励起されることによ
り、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍光体と
から構成されている。蛍光体は、Ｍｎ付括ランタノイド
・アルミネート蛍光体であり、蛍光体含有コーティング
部材１１に含まれている。ここで、第１の発光バンドの
光は、青色領域に第１の発光ピークＰ_Ｂを有する。第２
の発光バンドの光は、緑色領域において第１の発光ピー
クＰ_Ｂから分離した第２の発光ピークＰ_Ｇを有し、第３
の発光バンドの光は、赤色領域において第２の発光ピー
クＰ_Ｇから分離した第３の発光ピークＰ_Ｒを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子か
ら照射される光を蛍光体によって波長変換して外部に放
出する半導体発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４に、「第１の従来技術」として、
半導体発光素子２から照射される青色光の一部を、コー
ティング部材１９に含まれる蛍光体によって帯域幅の広
い黄色光に波長変換し、波長変換されなかった残りの青
色光と蛍光体の黄色光とを混色して、白色系の光を外部
に放出する半導体発光装置の断面図を示す（例えば特許
第２９２７２７９号参照。）。半導体発光素子２は、発
光層を窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体とする青
色発光ダイオード（ＬＥＤ）のチップ（以下において、
「ＬＥＤチップ」と言う。）であり、第２配線導体３２
の頂部のカップ内に配置されている。ＬＥＤチップ２
は、ボンディングワイヤ２５，２６を用いて、第１配線
導体３１及び第２配線導体３２に電気的に接続されてい
る。

【０００３】コーティング部材１９は、ＬＥＤチップ２
からの出力光によって励起されて発光する蛍光体を含有
する透明樹脂であり、第２配線導体３２の頂部のカップ
内に充填されている。更に、第１の従来技術に係る半導
体発光装置は、コーティング部材１９、ＬＥＤチップ
２、ボンディングワイヤ２５，２６、第１配線導体３１
及び第２配線導体３２の一部を被覆する封止体（モール
ド部材）８を有する。封止体８は、図１４に示すよう
に、レンズ効果のある砲弾型の形状に成形された透明樹
脂である。この透明樹脂には、エポキシ樹脂、ユリア樹
脂、シリコーン等が使用可能である。コーティング部材
１９は、この封止体８と同じ透明樹脂を用いることが可
能である。コーティング部材１９は、表面側からＬＥＤ
チップ２側に、蛍光体の濃度が徐々に多くなるような分
布を有している。

【０００４】ＬＥＤチップ２の発光スペクトルは、４０
０ｎｍから５３０ｎｍに発光ピークのある単色性発光ピ
ーク波長のものである。蛍光体は（ＲＥ_1-xＳｍ_x）
_３（Ａｌ_yＧａ_1-y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅである。但し、０
≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択され
る少なくとも一種である。コーティング部材１９に含ま
れる蛍光体は（ＲＥ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_yＧａ_1-y）
₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（以下において、「ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光
体」、若しくは「Ｃｅ付括ＹＡＧ系蛍光体」と称す
る。）である。但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥ
は、Ｙ、Ｇｄから選択される少なくとも一種である。図
１６に、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の励起光波長に対する相
対励起効率を示す。

【０００５】第１の従来技術に係る半導体発光装置は、
旧来の管球式白色光源である白熱電球や熱陰極蛍光管、
冷陰極蛍光管等に比べ、機械的衝撃に強い、発熱が少な
い、高電圧が不要、高周波ノイズが出ない、水銀を使わ
ず環境に優しいなどの優れた利点がある。しかしなが
ら、第１の従来技術に係る半導体発光装置は、色純度が
悪く鮮やかな色彩を表現できないという問題点を有して
いた。更に、赤色光成分が少ないために色調バランスの
優れた表示が出来ない。また、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の
発する黄色光が青色半導体発光素子の発する青色光と補
色の関係にあるため、半導体発光装置より照射される光
を人間が見続けると目が疲れてしまう。更に、半導体発
光装置の放出する光が青色半導体発光素子の発する青色
光とＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の発する黄色光との２つの波
長の光の混色によって合成されるため、合成可能な混色
光の色度範囲が極めて狭く様々な色調の光を作り出すこ
とが出来ないという問題点も有している。

【０００６】この様な第１の従来技術の欠点を克服する
ために、紫外線を発する半導体発光素子（以下、紫外線
発光素子）と、紫外線で励起され青色光を発する蛍光
体、緑色光を発する蛍光体、赤色光を発する蛍光体の３
種類の蛍光体とを組み合わせ、３種類の蛍光体からそれ
ぞれ出力される青色光、緑色光、赤色光を混色して外部
に放出する技術（以下、「第２の従来技術」と記す）が
提案されている。図１５に示した第２の従来技術に係る
半導体発光装置は、紫外線発光素子２ＵＶと、紫外線発
光素子２ＵＶの周囲を被覆する蛍光コーティング部材２
０とから構成されている。紫外線発光素子２ＵＶは、第
２配線導体３２の一方の端部に形成されたカップ部１６
内に接着剤によって接着されている。紫外線発光素子２
ＵＶは、第１及び第２の電極を有している。紫外線発光
素子２ＵＶの第１の電極と、第１配線導体３１の一方の
端部とは、ボンディングワイヤ２６で接続されている。
また、紫外線発光素子２ＵＶの第２の電極と、第２配線
導体３２の一方の端部とは、ボンディングワイヤ２５で
接続されている。更に、紫外線発光素子２ＵＶ、ボンデ
ィングワイヤ２５，２６、第１及び第２配線導体３１，
３２の一方の端部及び蛍光コーティング部材２０とを被
覆するように、透明な封止体８により封止されている。

【０００７】紫外線発光素子２ＵＶは、ＧａＮ系化合物
半導体層を有し、発光ピーク波長が３６５ｎｍ〜４００
ｎｍ程度である。これらのＧａＮ系化合物半導体層は、
例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）若しくはサファイア（Ａｌ
₂Ｏ_３）等の基板上に形成される。接着剤は金、銀等の
微少な金属薄片を混合した一液性エポキシ樹脂等よりな
る熱硬化性導電ペースト、若しくは、一液性エポキシ樹
脂等よりなる熱硬化性有機樹脂に光透過性セラミック粉
末を混合した光透過性ペーストである。封止体８は、光
透過性を有するエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、アクリル樹脂等の有機樹脂よりなり、ポッ
ティング、射出成形等の方法によって形成される。蛍光
コーティング部材２０は、紫外線発光素子２ＵＶから照
射される紫外線によって励起され、青色光、緑色光、赤
色光を発する３種の蛍光体が適量混合された透明な樹脂
等から構成されている。

【０００８】第２の従来技術を用いれば、第１の従来技
術の多くの問題点が解決できる。即ち、紫外線で励起できる蛍光体の中から、それぞれ発光波
長帯の異なった３種の蛍光体を選ぶことにより、３波長
冷陰極蛍光管と同様な青色光、緑色光、赤色光の互いに
分離した発光ピークを有する三原色の発光スペクトルを
得ることが出来る。したがって第２の従来技術に係る半
導体発光装置は、透過型カラー液晶表示装置のバックラ
イト等にも好適に使用することが出来る。

【０００９】青色光、緑色光、赤色光の３種の蛍光体
の配合比を調整することにより外部光と同様な表示画像
の色調バランスが得られる。したがって第２の従来技術
に係る半導体発光装置は、反射型カラー液晶表示装置の
補助光源としても好適に使用することが出来る。

【００１０】青色光、緑色光、赤色光が互いに補色の
関係にはないことから、目を長時間使う作業でも疲れな
い。したがって第２の従来技術に係る半導体発光装置
は、一般の照明光源としても好適に使用することが出来
る。

【００１１】青色光、緑色光、赤色光の混色が色度図
上で非常に幅広い領域を占めるので、様々な色調の光を
作り出すことが出来る。したがって第２の従来技術に係
る半導体発光装置は、様々な色調と豊かな色彩表現が必
要とされる用途にも好適に使用することが出来る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】既に述べたように、第
１の従来技術は以下のような問題点を有していた。

【００１３】（ａ）第１の従来技術の第１の問題点は、
バックライト白色光源に使用した場合、色純度が悪く鮮
やかな色彩を表現できない点である。透過型カラー液晶
表示装置では、通常、互いに分離した青・緑・赤の三原
色の発光スペクトルを持つ３波長冷陰極蛍光管がバック
ライトとして用いられる。図１９に３波長冷陰極蛍光管
の発光スペクトルの一例を示す。透過型カラー液晶表示
装置のバックライトに３波長冷陰極蛍光管が用いられる
理由は、透過型カラー液晶表示装置の各画素を構成する
青・緑・赤の三原色のカラーフィルタの透過スペクトル
がブロードなため、カラーフィルタの透過特性だけでは
色純度の高い色彩表現が期待できないからである。図２
０にカラーフィルタの透過スペクトルの一例を示すが、
かなり幅広い透過スペクトルを持っていることが分か
る。したがって、透過型カラー液晶表示装置では、青・
緑・赤の三原色の各画素における透過光のスペクトル
は、実際上３波長冷陰極蛍光管の発光スペクトルで決定
され、カラーフィルタは一つの画素の透過光スペクトル
（例えば、赤）に他の二原色成分（例えば、緑と青）が
混入しないよう大まかな範囲で遮光するだけの役割を持
つに過ぎない。しかしながら、第１の従来技術に係る半
導体発光装置は、図１７に示されるようにＹＡＧ：Ｃｅ
系蛍光体の発光スペクトルが非常に幅広いため、図１８
に示されるように非常に幅広い発光スペクトルを持つ光
源とならざるを得ない。したがって、第１の従来技術に
係る半導体発光装置を透過型カラー液晶表示装置に使用
した場合、各画素の透過光スペクトルはカラーフィルタ
の透過スペクトルで決定する他はなく、この結果、色純
度が悪く鮮やかな色彩が表現できない表示装置となって
しまう。したがって、第１の従来技術に係る半導体発光
装置は、透過型カラー液晶表示装置のバックライトには
適さないことになる。

【００１４】（ｂ）第１の従来技術の第２の問題点は、
赤色光成分が少ないために色調バランスの優れた表示が
出来ない点である。反射型カラー液晶表示装置は、最近
の情報通信技術の進展に伴い、携帯電話やＰＨＳ、ＰＤ
Ａ、小型ノートパソコン等のモバイル機器に多用されつ
つある。反射型カラー液晶表示装置は、透過型カラー液
晶表示装置と異なり、通常は、表示装置表面に照射され
た太陽光線等外部光の反射光を利用してカラー表示を行
っている。しかしながら外部光の存在しない暗所では表
示できないため、この様な場合に対応できるよう表示装
置画面の内側面に白色系の光を発する補助光源（フロン
トライト）が設けられている。しかしながら、第１の従
来技術に係る半導体発光装置を反射型カラー液晶表示装
置の補助光源に用いた場合、図１７に示されるようにＹ
ＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の発光スペクトルの赤色光成分が元
々少ないため、図１８に示されるように相対的に赤色光
成分の少ない発光スペクトルを持つ光源とならざるを得
ない。一般に反射型カラー液晶表示装置の色調バランス
は、主要な外部光源である太陽光のスペクトルを基準に
して設計されている。しかしながら、周知のごとく太陽
光線のスペクトルは赤色成分を多く含むため、第１の従
来技術に係る半導体発光装置を反射型カラー液晶表示装
置の補助光源に用いた場合、暗所等で補助光源を点灯さ
せると赤色光成分が少ないために赤色系の色彩が暗く表
示され、その結果、外部光と比べて表示画像全体の色調
バランスがずれてしまう不具合が起こる。

【００１５】（ｃ）更に、第１の従来技術の第３の問題
点は、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の発する黄色光が青色半導
体発光素子の発する青色光と補色の関係にあるため、半
導体発光装置より照射される光を人間が見続けると目が
疲れてしまう点である。大脳生理学上の研究によれば、
例えば青色光と黄色光のように互いに補色の関係にある
光を同時に見続けると人間の目は疲れてしまう。第１の
従来技術は、ちょうど青色半導体発光素子より生じる青
色光と蛍光体より生じる黄色光との混色によって外部に
放出する光を作り出している。したがって、例えば一般
の照明光源として半導体発光装置を用いた場合、その光
で読書など目を長時間使う作業を行えば疲労することは
明らかである。この問題は補色の関係にある二色の混色
によって白色光を作る方式の発光装置である限り本質的
に免れない欠点である。

【００１６】（ｄ）更に、第１の従来技術の第４の問題
点は、半導体発光装置の放出する光が青色半導体発光素
子の発する青色光とＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の発する黄色
光との２つの波長の光の混色によって合成されるため、
合成可能な混色光の色度範囲が極めて狭く様々な色調の
光を作り出すことが出来ない点である。光学理論によれ
ば、２つの波長の光（例えば光ａと光ｂ）を混色させた
場合、色度図上における光ａの色度座標を（ｘ_a，ｙ_a
）、光ｂの色度座標を（ｘ_b，ｙ_b）、光ａと光ｂの
混色光の色度座標を（ｘ_m，ｙ_m）とすると、（ｘ_m，
ｙ_m）は（ｘ_a，ｙ_a）と（ｘ_b，ｙ_b）の二点を結ん
だ直線上で、且つ、光ａの強さと光ｂの強さによって決
まる点、即ち光ａが強ければ（ｘ_a，ｙ_a）寄りに、光
ｂが強ければ（ｘ_b，ｙ_b）寄りに位置する。図２１
に、第１の従来技術の混色のしくみを説明するための色
度図を示す。第１の従来技術は、青色半導体発光素子の
発する青色光とＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の発する黄色光と
の２つの波長の光の混色によって外部に放出する光を作
り出しているから、前述した２つの波長の光を混色させ
た場合の光学理論がそのまま適用できる。即ち、光ａを
青色半導体発光素子の発する青色光、光ｂをＹＡＧ：Ｃ
ｅ系蛍光体の発する黄色光とすれば、第１の従来技術に
係る半導体発光装置の放出する光は、青色半導体発光素
子の発する青色光の色度座標とＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の
発する黄色光の色度座標とを結ぶ直線上でしか存在し得
ない。したがって第１の従来技術は、このままでは極め
て限れた色調の光しか作り出すことが出来ない訳であ
る。この欠点を改善するために、一般にＹＡＧ：Ｃｅ系
蛍光体の母材であるＹＡＧに他の元素を添加して組成を
変え発光波長をシフトすることが行われている。例え
ば、Ｇａを添加すると短波長側に、Ｇｄを添加すると長
波長側にシフトできる。しかしながら、これらの元素を
あまり高濃度に添加すると、Ｇａの場合は発光効率が低
下し、またＧｄの場合は温度消光（温度上昇によって発
光効率が低下する現象）が激しくなり、いずれの場合も
蛍光体としての重要な特性が著しく劣化するので、実用
上は限られた範囲でしか組成の調整を行うことは出来な
い。図２２の色度図に第１の従来技術に係る半導体発光
装置の発光可能な色度範囲を示す。図２２の色度図で、
青色半導体発光素子の発光の色度座標を頂点として、実
用上可能なＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の色度座標を結んだ幅
の狭い扇型の形状の内部が、半導体発光装置の発光可能
な色度範囲である。この様に第１の従来技術は、色度全
体の面積に比べて非常に狭い色度範囲の色調の光しか作
り出すことが出来ない。したがって第１の従来技術は、
例えＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体の組成を調整したとしても極
めて限られた色調の光しか作り出すことが出来ず、様々
な色調の光が必要とされる用途には使用できなかった。

【００１７】一方、第２の従来技術では、これらの第１
の従来技術の問題点は解消するものの、第１の従来技術
では問題にならなかった、以下のような新たな問題点が
生じる。

【００１８】（ａ）まず、新たな第１の問題点は、紫外
線発光素子２ＵＶの発する紫外線によって蛍光コーティ
ング部材２０や封止体８が劣化する点である。一般に蛍
光コーティング部材２０や封止体８には有機高分子化合
物であるエポキシ樹脂等の透明な有機樹脂が用いられる
が、これらの樹脂は紫外線の照射を受けると次第に有機
高分子の結合が破壊され、その結果、樹脂の黄変や白濁
等が引き起こされ光透過率が低下する。特にその構造中
にベンゼン環を有するものは、紫外線発光素子２ＵＶの
発光波長である３７０ｎｍ〜４００ｎｍ近辺にその吸収
域が存在するため劣化が非常に激しい。更に紫外線発光
素子２ＵＶは、第１の従来技術で用いられる青色半導体
発光素子よりも順電圧が高い。例えば、発光波長が４７
０ｎｍの青色半導体発光素子が順電流２０ｍＡにおいて
約３．５Ｖの順電圧であるのに対し、発光波長３８０ｎ
ｍの紫外線発光素子２ＵＶは、同じ電流において約４．
０Ｖの順電圧となる。したがって、同じ点灯電流を流し
た場合、紫外線発光素子は青色半導体発光素子よりも消
費電力が大きくなり、それだけ発光素子の温度は上昇
し、発光素子を包囲している蛍光コーティング部材２０
である樹脂の温度も上昇する。樹脂の温度が上昇すると
有機高分子の結合が緩くなり分解されやすくなる。特に
紫外線発光素子２ＵＶと蛍光コーティング部材２０との
界面は、紫外線発光素子２ＵＶから放射される紫外線の
強度が大きく、加えて紫外線発光素子２ＵＶの発熱によ
る温度上昇も大きいことから、両者の相乗作用によって
集中的に劣化が起きる。具体的には、比較的短時間の内
に紫外線発光素子２ＵＶとの界面の蛍光コーティング部
材２０が分解・剥離し、界面での光の全反射が増大する
ための紫外線発光素子２ＵＶの光取り出し効率が低下す
る他、黄変・白濁等の発生により蛍光コーティング部材
２０界面の光透過率も低下する。また、蛍光コーティン
グ部材２０の分解によって生じるイオン性物質によって
紫外線発光素子２ＵＶの表面が汚染され、漏れ電流が増
加するために発光に寄与する電流も減少する。更に比較
的長時間経過すると、紫外線の作用によって蛍光コーテ
ィング部材２０全体と封止体８も黄変し光透過率が低下
するので半導体発光装置から放出される光は更に減少す
る。したがって紫外線発光素子２ＵＶを用いた第２の従
来技術に係る半導体発光装置では、通電を続けていると
以上述べた各種の劣化原因によって半導体発光装置から
外部に放出される光が次第に減少するという大きな問題
があった。

【００１９】（ｂ）第２の従来技術の第２の問題点は、
第１の従来技術のように一種類の蛍光体ではなく、青
色、緑色、赤色の３種類の蛍光体が必要である点であ
る。第２の従来技術に係る半導体発光装置を製造する場
合、外部に放出される光が目的の色調になるようにする
ためには青色、緑色、赤色の３種類の蛍光体を極めて正
確に配合しなければならない。このため第１の従来技術
に係る半導体発光装置と比べて作業工程が複雑になり製
造費が増大する要因となる。また青色、緑色、赤色の３
種類の蛍光体の配合がバラつくと製造ロット間、製品間
での色調バラつきが生じ、製造歩留りが低下し製造費が
増大するほか製品の品質が低下する。更に、青色、緑
色、赤色の３種類の蛍光体の比重が異なると蛍光コーテ
ィング部材２０中で蛍光体の分布がバラつくため半導体
発光装置の色調ムラや色調バラつきが起こり、やはり製
造歩留りが低下し製造費が増大するほか製品の品質が低
下する。したがって紫外線発光素子２ＵＶを用いた第２
の従来技術では、安価で品質の優れた半導体発光装置と
することが極めて困難である。

【００２０】（ｃ）更に、第２の従来技術の第３の問題
点は、蛍光体の励起光である紫外線が半導体発光装置の
外部に漏出しやすい点である。一般に紫外線は高いエネ
ルギーを持っているため、樹脂等を劣化させるだけでな
く生体細胞をも傷付け破壊するので、その強い照射を受
けるのは人体にとっても良くない。例えば、周知のごと
く太陽光線にも紫外線が含まれているが、その中の特に
波長の短い紫外線によって「雪眼」と呼ばれる目の炎症
から皮膚ガンの発生に至るまで、我々の身体に様々な障
害が起こる。第２の従来技術で使用されている紫外線発
光素子２ＵＶは、３８０ｎｍ程度の比較的エネルギーの
小さい近紫外線ではあるが、前述したように樹脂を劣化
させる事実があり、例えば、その光を長時間見続けた場
合に眼球等に障害を与えない保証はない。しかも人間の
視感度域下限の波長であるためほとんど眼に見えず強い
照射を受けても感知することが出来ないから、その危険
性はかなり高いと言わざるを得ない。第２の従来技術に
おいて紫外線発光素子２ＵＶの紫外線が外部に漏出する
原因は、蛍光体の粒子が蛍光コーティング部材２０全体
に充満しているのではなく、蛍光体粒子間に間隙が存在
するためそこを通って外に出て行く紫外線が存在するた
めである。したがって、これを防ぐには蛍光コーティン
グ部材２０に多量の蛍光体を配合し、蛍光コーティング
部材２０中の蛍光体濃度を極力高くすれば良いと考えら
れる。また、この様にすることによって、蛍光体で波長
変換される光が増加し、半導体発光装置の可視光成分も
増加するのではないかと考えられる。しかしながら、実
際にこの様な配合にすると確かに漏出する紫外線は減少
するものの、可視光成分もまた減少する。その要因は、
蛍光体による光散乱が増加し蛍光コーティング部材２０
の光透過性が低下するためである。一般に蛍光体はその
発光波長域で必ずしも光透過性が高いものばかりである
とは言えない。加えて屈折率が比較的高いものが多いた
め、屈折率の低い蛍光コーティング部材２０との界面に
おいて乱反射を起こしやすい。したがって、蛍光コーテ
ィング部材２０中の蛍光体濃度が比較的低い状態では、
濃度を高くして行くと確かに可視光成分は増加して行く
が、ある蛍光体濃度を頂点としてそれ以上濃度を上げる
と可視光成分は反対に減少して行く。即ち、可視光成分
の量に着目すると、蛍光体濃度の最適値がある。加え
て、蛍光コーティング部材２０中に多量に蛍光体を混合
すると、蛍光コーティング部材２０の流動性が極端に低
下し、半導体発光素子の周囲に注入すること自体が不可
能になる。したがって、第２の従来技術では、明るさを
優先すると紫外線の漏出が発生し、紫外線の漏出を押さ
えると明るさが低下するという互いに相反する関係があ
るため、安全で明るい半導体発光装置を得ることが出来
ない。なお、紫外線の漏出を押さえる別法として、封止
体８中に紫外線吸収剤を添加する方法も考えられるが、
余分な材料と工程が増え製造費が増大する他、耐湿性な
ど封止体８の特性にも良い影響を与えず、また本来可視
光成分の生成に寄与すべき紫外線成分をわざと捨ててし
まうことから、実用上優れた解決策ではないことは言う
までもない。

【００２１】以上述べたように、第１の従来技術に係る
半導体発光装置は、旧来の管球式光源に比べ、様々な利
点を持つにも拘わらず、それに用いられるＹＡＧ：Ｃｅ
系蛍光体の発光スペクトルから生じる制約のために、透
過型カラー液晶表示装置、反射型液晶表示装置、一般照
明光源等今後大きな進展が期待される分野の光源に好適
に使用することが出来ない性能上の問題があった。

【００２２】また第２の従来技術に係る半導体発光装置
では、紫外線を用いているために、透過型カラー液晶表
示装置、反射型液晶表示装置、一般照明光源等の分野の
光源に対し、安全性や信頼性において問題があり、更
に、３種の蛍光体を正確に配合する必要性のために生産
コストも高くなるという問題があった。

【００２３】上記問題点を鑑み、本発明は、３波長冷陰
極蛍光管と同様な青色光、緑色光、赤色光の、互いに分
離したシャープな三原色の発光スペクトルを持ち、且
つ、そのスペクトルは透過型カラー液晶表示装置のカラ
ーフィルタの透過スペクトルとも良く一致した半導体発
光装置を提供することを目的とする。

【００２４】本発明の他の目的は、蛍光体の緑色光と赤
色光の成分比を自由に調整することが出来、ＬＥＤチッ
プの青色光と蛍光体の発光との成分比も自由に調整で
き、外部光と同様な表示画像の色調バランスが得られる
半導体発光装置を提供することである。

【００２５】本発明の更に他の目的は、人間の生理に合
致し、目を長時間使う作業に用いても目が疲れず、一般
の照明光源としても好適に使用することが出来る半導体
発光装置を提供することである。

【００２６】本発明の更に他の目的は、極めて広い色度
範囲の様々な色調の光を作り出すことが可能な半導体発
光装置を提供することである。

【００２７】本発明の更に他の目的は、コーティング部
材や封止体等の劣化が少なく、高い信頼性を有した半導
体発光装置を提供することである。

【００２８】本発明の更に他の目的は、構造が簡単で、
安価で量産性に優れた半導体発光装置を提供することで
ある。

【００２９】本発明の更に他の目的は、製造が容易で、
色調ムラや色調バラつきが少ない半導体発光装置を提供
することである。

【００３０】本発明の更に他の目的は、紫外線の漏出が
なく、安全で明るい光が得られる半導体発光装置を提供
することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１の発光バンドの光を発する半導体発
光素子と、この第１の発光バンドの光で励起されること
により、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍光
体とからなる半導体発光装置であることを要旨とする。
そして、本発明の半導体発光装置は、互いに分離した発
光ピークを有する第１〜第３の発光バンドからなるスペ
クトルの光を発光する。ここで、第１の発光バンドの光
は、青色領域に第１の発光ピークを有する。例えば、第
１の発光ピークの波長は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青
色領域にあれば良い。第２の発光バンドの光は、緑色領
域において第１の発光ピークから分離した第２の発光ピ
ークを有し、第３の発光バンドの光は、赤色領域におい
て第２の発光ピークから分離した第３の発光ピークを有
する。即ち、本発明の半導体発光装置によれば、３波長
冷陰極蛍光管と同様な青色光、緑色光、赤色光の、互い
に分離した３つの発光ピークからなる三原色スペクトル
の光を発光することが出来る。この３つの発光ピークか
らなる三原色スペクトルは、図２０に示した透過型カラ
ー液晶表示装置のカラーフィルタの透過スペクトルとも
良く一致している。

【００３２】本発明の半導体発光装置の蛍光体は、マン
ガン（Ｍｎ）で付括したランタノイド・アルミネート系
蛍光体（以下において「Ｍｎ付括ランタノイド・アルミ
ネート蛍光体」と言う。）であることが好ましい。この
Ｍｎ付括ランタノイド・アルミネート蛍光体としては、
化学式ＬａＡｌ₁₁Ｏ₁₈：Ｍｎ²⁺若しくはＬａ₂Ｏ₃・１１
Ａｌ₂Ｏ₃：Ｍｎ²⁺で表される蛍光体が好適である。或
いは、化学式Ｌａ_1-xＡｌ_11(2/3)+xＯ₁₉：Ｍｎ
²⁺ _x（但し０．１≦ｘ≦０．９９）で表される蛍光体で
も良い。更に、化学式（Ｌａ，Ｃｅ）Ａｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｍｎ
²⁺、（Ｌａ，Ｃｅ）ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｍｎ²⁺等で表され
る蛍光体でも良い。これらのＭｎ付括ランタノイド・ア
ルミネート蛍光体は、Ｍｎ濃度を調整することによって
緑色光と赤色光の成分比を自由に調整することが出来
る。この様に、Ｍｎ濃度を調整することによって半導体
発光素子の青色光と蛍光体の緑色光・赤色光とのバラン
スを自由に調整することが出来るから、半導体発光装置
より外部に放出される混色光を白色系の光とすることが
可能である。したがって本発明の半導体発光装置は、透
過型カラー液晶表示装置のバックライト等にも好適に使
用することが出来る。更に、蛍光体の配合比を調整すれ
ば、外部光と同様な表示画像の色調バランスが得られ
る。Ｍｎ付括ランタノイド・アルミネート蛍光体の発光
スペクトルは、深赤色領域にも広がったスペクトルを持
っているため、Ｍｎ濃度を調整することによって緑色光
と赤色光の成分比を自由に調整することが出来る。即
ち、本発明の半導体発光装置は、太陽光等外部光源と同
様な色調バランスを持つ半導体発光装置とすることが出
来る。したがって本発明の半導体発光装置は、反射型カ
ラー液晶表示装置の補助光源としても好適に使用するこ
とが出来る。

【００３３】また、本発明の半導体発光装置の発光スペ
クトルは、青色光、緑色光、赤色光によって構成され、
互いに補色の関係にないから、目を長時間使う作業に用
いても目が疲れない。したがって一般の照明光源として
も好適に使用することが出来る。

【００３４】更に、放出される光が青色光、緑色光、赤
色光によって構成され、これらの混色光は色度図上で非
常に幅広い領域を占めるので、様々な色調の豊かな色彩
表現が必要とされる用途にも好適に使用することが出来
る。

【００３５】更に、本発明の半導体発光装置は、その発
光成分に紫外線が全く含まれないから、発光素子を封止
するコーティング部材や封止体が紫外線によって劣化す
ることはない。したがって本発明の半導体発光装置は、
高い信頼性が求められる用途にも好適に使用することが
出来る。また、発光成分に紫外線が全く含まれないか
ら、眼球等に障害を与える恐れはないので、一般照明等
の用途にも安心して使用することが出来る。

【００３６】また、半導体発光素子と一種類の蛍光体と
の組み合わせという簡単な構造のため、安価で量産性に
優れている。半導体発光素子としては、ＧａＮ系化合物
半導体層を発光層とする青色半導体発光素子が好まし
い。「発光層」は、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラ
ッド層等からなるダブルヘテロ（ＤＨ）構造で構成して
も良い。そして、蛍光体は、コーティング部材に含有し
ておけば良い。即ち、蛍光体を含有したコーティング部
材を、半導体発光素子の周囲を被覆するように配置、或
いは、半導体発光素子の一方の主表面のみに接するよう
に配置しておけば、半導体発光素子の出力光により、蛍
光体を励起できる。蛍光体を含有するコーティング部材
としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹
脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂
等の光透過性を有する有機樹脂が使用可能である。ま
た、コーティング部材は、金属アルコキシド、超微粒子
状金属酸化物又はポリシラザンを出発原料とした液状の
セラミックコーティング剤を固化させた、メタロキサン
結合（Ｍ−Ｏ−Ｍ結合、Ｍ：金属）を主体とするポリメ
タロキサンゲルでも良い。更に、コーティング部材を、
金属アルコキシドの官能基の一部を修飾して有機樹脂モ
ノマを導入した無機・有機複合体ポリマより構成しても
良い。また、板状の蛍光体チップを構成すべく、樹脂、
低融点ガラス、セラミックコーティング剤等のコーティ
ング部材に蛍光体粉末を混合・固化して形成し、この板
状の蛍光体チップを光透過性の接着剤を介して、半導体
発光素子の一方の主表面に対向させても良い。また、蛍
光体チップは、蛍光体の単結晶又は焼結体であっても良
い。この様な半導体発光素子と一種類の蛍光体とコーテ
ィング部材との組み合わせからなる簡単な構造により、
本発明の半導体発光装置は、様々な用途に手軽に使用す
ることが出来る。

【００３７】特に、本発明は、一種類の蛍光体を用いる
だけで良いため、製造が容易であり色調ムラや色調バラ
つきが少ない（第２の従来技術においては、目的の色調
を得るためには青色、緑色、赤色の３種類の蛍光体を極
めて正確に配合しなければならない不都合があったこと
に留意されたい。）。即ち、一種類の蛍光体で良いの
で、複数の蛍光体を所定の配合比で複雑に配合すること
は不必要で、作業工程が簡単になり製造コストを下げる
ことが出来る。また、蛍光体の配合のバラつきによる製
造ロット間、製品間での色調バラつきの問題もない。更
に、青色、緑色、赤色の３種類の蛍光体の比重が異なる
ことに起因したコーティング部材中での蛍光体の分布が
バラつくことによる色調ムラや色調バラつきの問題もな
い。このため、本発明の半導体発光装置の製造歩留りが
向上し製造コストが低下し、更に製品の品質も向上す
る。したがって安価で品質の優れた半導体発光装置を提
供することが容易になる。また、高い表示品質が求めら
れる用途にも好適に使用することが出来る。

【００３８】加えて本発明の半導体発光装置は、旧来の
管球式白色光源である白熱電球や熱陰極蛍光管、３波長
冷陰極蛍光管等に比べ、機械的衝撃に強い、発熱が少な
い、高電圧が不要、高周波ノイズが出ない、水銀を使わ
ずに環境に優しいなどの優れた利点を併せ持つので、本
格的な次世代固体化白色光源として大いに期待できるも
のである。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第１乃至第７の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚
みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のも
のとは異なることに留意すべきである。したがって、具
体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきも
のである。また図面相互間においても互いの寸法の関係
や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【００４０】（第１の実施形態）本発明の第１の実施の
形態に係る半導体発光装置は、図１に示すように、半導
体発光素子としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２
から出射した第１の発光バンドの光で励起されることに
より、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍光体
とから構成されている。第１の実施の形態においては、
蛍光体は、蛍光体含有コーティング部材１１に含まれ、
この蛍光体含有コーティング部材１１は、ＬＥＤチップ
２の周囲を被覆している。

【００４１】更に、第１の実施の形態に係る半導体発光
装置は、第１配線導体（アノードリード）３１及び第２
配線導体（カソードリード）３２を有し、第２配線導体
３２の一方の端部には、カップ部１６が形成されてい
る。第１及び第２配線導体３１，３２は、金属板材、例
えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ−Ｆｅ，
Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｃｕ−Ｓｎ等の銅合
金、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等のニッケル・鉄合
金、或いは銅とステンレスの複合材料等を用いることが
可能である。さらに、これらの金属にニッケル（Ｎｉ）
メッキ、金（Ａｕ）メッキ、或いは銀（Ａｇ）メッキ等
を施したものなどから構成しても良い。そして、このカ
ップ部１６内に、青色半導体発光素子（ＬＥＤチップ）
２が接着剤（図示省略）によって接着されている。青色
半導体発光素子（ＬＥＤチップ）２は、図示を省略した
アノード電極及びカソード電極が表面に形成されてい
る。このＬＥＤチップ２のアノード電極と第１配線導体
３１の一方の端部（頂部）とは、ボンディングワイヤ２
６で接続されている。同様に、カソード電極と第２配線
導体３２の一方の端部とは、ボンディングワイヤ２６に
より接続されている。更に、ＬＥＤチップ２、ボンディ
ングワイヤ２５，２６、第１及び第２配線導体３１，３
２の一部及び蛍光体含有コーティング部材１１を、砲弾
型形状の透明な封止体８が被覆している。なお、第１配
線導体３１をカソードリード、第２配線導体３２をアノ
ードリードとし、それぞれ、対応するカソード電極及び
アノード電極にボンディングワイヤで接続してもかまわ
ない。

【００４２】半導体発光素子としてのＬＥＤチップ２と
しては、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等のＧａ
Ｎ系化合物半導体層を発光層として有する青色ＬＥＤチ
ップ２が好適である。この青色ＬＥＤチップ２は、発光
ピーク波長（第１の発光ピーク）が４２０ｎｍ〜４８０
ｎｍ程度である。一般に、これらのＧａＮ系化合物半導
体層は、ＳｉＣ、サファイア等の導電性若しくは絶縁性
の基板上に、エピタキシャル成長によって形成されてい
る。

【００４３】ボンディングワイヤ２５，２６は、金（Ａ
ｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）
等からなる金属細線である。ＬＥＤチップ２をカップ底
部１６ａに接着する接着剤（図示省略）は金、銀等の微
少な金属薄片を混合した一液性エポキシ樹脂等よりなる
熱硬化性導電ペースト、若しくは、一液性エポキシ樹脂
等よりなる熱硬化性有機樹脂に光透過性セラミック粉末
を混合した光透過性ペースト、若しくは金属アルコキシ
ド又は超微粒子金属酸化物を出発原料とした光透過性無
機系接着剤である。

【００４４】封止体８は、光透過性を有するエポキシ樹
脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、
アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂、若しくは
金属アルコキシドの官能基の一部を修飾して有機樹脂モ
ノマを導入した無機・有機複合体ポリマよりなり、ポッ
ティング、射出成形等の方法によって形成される。

【００４５】蛍光体含有コーティング部材１１は、ＬＥ
Ｄチップ２から照射される青色光（第１の発光バンドの
光）によって励起され、互いに分離した発光ピークを有
する緑色光（第２の発光バンドの光）及び赤色光（第３
の発光バンドの光）を発する蛍光体を含み、且つ可視光
域において透明な樹脂、著しくはメタロキサン結合（Ｍ
−Ｏ−Ｍ結合、Ｍ：金属）を主体とする液状セラミック
コーティング剤を固化させたポリメタロキサンゲルから
構成されている。蛍光体は、マンガン（Ｍｎ）で付括し
たランタノイド・アルミネート系蛍光体の一つである、
化学式ＬａＡｌ ₁₁Ｏ₁₈：Ｍｎ²⁺若しくはＬａ₂Ｏ₃・１
１Ａｌ₂Ｏ₃：Ｍｎ²⁺で表されるランタン（Ｌａ）アル
ミネート蛍光体である。蛍光体に関しては、従来より同
系の蛍光体として、Ｍｎ²⁺とＥｕ²⁺の共付括による紫外
線励起の蛍光体であるＬａ₂Ｏ₃・１１Ａｌ₂Ｏ₃：Ｅ
ｕ²⁺Ｍｎ²⁺が知られている。この蛍光体は、紫外光によ
って励起されたＥｕ²⁺よりエネルギーを受け取ったＭｎ
²⁺が発光する発光機構を有する。しかしながら本発明の
発明者は、この蛍光体のＥｕを含まない組成、即ちＬａ
₂Ｏ₃・１１Ａｌ₂Ｏ₃：Ｍｎ²⁺が青色光で効率良く励
起され、且つ、Ｍｎの添加量を調整することによって、
図３に示すような互いに分離した発光ピークＰ_Ｇ，Ｐ_Ｒ
を有する緑色と赤色の２つの発光バンドを持つことに着
目した。

【００４６】Ｌａアルミネート蛍光体の付括材として用
いられる２価のマンガン・イオン（Ｍｎ²⁺）は、その発
光波長が母材の結晶場の大きさに敏感なため、母材中に
異なるＭｎ²⁺位置があると複数の発光バンドが生じる。
Ｌａアルミネートはスピネル構造を持つ母材であるが、
その中でＭｎ²⁺は４配位と６配位を占め、図３に示すよ
うに、それぞれ５１７ｎｍを発光ピークＰ_Ｇとする緑色
の発光バンド（第２の発光バンド）と６９０ｎｍを発光
ピークＰ_Ｒとする赤色の発光バンド（第３の発光バン
ド）とを生じる。図２にＭｎ付括ランタノイド・アルミ
ネート蛍光体の励起波長と、相対励起効率の関係を示
す。図２の実線は、赤色発光の励起スペクトルで、破線
は、緑色発光の励起スペクトルである。Ｍｎ付括ランタ
ノイド・アルミネート蛍光体は、４５０ｎｍを中心とす
る青色領域で効率良く励起されることが分かる。

【００４７】図３に示すＭｎ付括ランタノイド・アルミ
ネート蛍光体の緑色の発光バンドと赤色の発光バンドの
割合は、Ｍｎの添加量によって定まる。図５にＭｎ付括
ランタノイド・アルミネート蛍光体のＭｎ添加量と発光
色の関係を示す。Ｍｎの添加量が少ない場合は緑色の発
光バンドのみが現れるが、添加量を増加して行くと赤色
の発光バンドが現れ、更に添加量を増して行くと赤色の
発光バンドのみに変わる。したがってＭｎ付括ランタノ
イド・アルミネート蛍光体はＭｎの添加量を調整するこ
とによって緑色から赤色に至る広い範囲で自由に発光色
を変えることが出来る。

【００４８】したがって、青色半導体発光素子の発光ス
ペクトルとＭｎ付括ランタノイド・アルミネート蛍光体
からの発光スペクトルとを組み合わせれば、図４に示す
ような三原色に対応した３つの発光ピークＰ_Ｂ，Ｐ_Ｇ，
Ｐ_Ｒを有するスペクトルが得られる。即ち、青色半導体
発光素子の青色光（第１の発光バンドの光）の一部によ
りＭｎ付括ランタノイド・アルミネート蛍光体が励起さ
れて図３に示すような緑色光（第２の発光バンドの光）
と赤色光（第３の発光バンドの光）の２つの発光ピーク
Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｒを有するスペクトルが得られ、これと波長変
換されなかった元の青色光とのスペクトル合成により、
互いに離散した青色光・緑色光・赤色光の三原色の光を
発する半導体発光装置を実現することが出来る。この３
つの発光バンドより構成された発光スペクトルは、図１
８に示す第１の従来技術の発光スペクトルと異なり、図
１９に示す３波長冷陰極蛍光管の発光スペクトルと類似
のスペクトルを持つ。また図４に示す３つの発光バンド
より構成された発光スペクトルは、図２０に示す透過型
カラー液晶表示装置のカラーフィルタの透過スペクトル
とも良く一致している。

【００４９】Ｍｎ付括ランタノイド・アルミネート蛍光
体は、例えば次のようにして製造される。

【００５０】（イ）まず、原料であるＬａ₂Ｏ₃，Ａｌ
₂Ｏ₃ＭｎＦ₂を目的の化学量論比に従って秤量し、こ
れに適量のフラックス（融剤）を加えてボールミルを用
いてエタノール中で混合してから濾過・乾燥を行う。

【００５１】（ロ）次に、乾燥した原料を高純度アルミ
ナ坩堝に投入し、５％の水素を混合した弱還元性の窒素
雰囲気中で１２００℃、２時間、仮焼を行う。

【００５２】（ハ）仮焼終了後、一旦室温まで冷却し、
焼結体を粉砕した後にふるい分けし、再度高純度アルミ
ナ坩堝に投入して、前述の雰囲気中で１４００℃、３〜
１５時間、本焼を行い目的の蛍光体を得る。

【００５３】なお、Ｍｎ付括ランタノイド・アルミネー
ト蛍光体は本発明に用いられる蛍光体の一例であって、
本発明に用いられる蛍光体の母材はこれに限らない。本
発明に用いられる蛍光体母材の総称であるランタノイド
・アルミネートは、ランタノイド元素のアルミン酸塩、
即ち、ランタノイド元素とアルミニウムの酸化化合物で
ある。いわゆる希土類元素として知られているランタノ
イド元素には、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、
Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロ
メチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユーロピウ
ム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄ
ｙ（ディスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ
（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビ
ウム）、Ｌｕ（ルテチウム）が含まれる。

【００５４】Ｍｎ付括ランタノイド・アルミネート蛍光
体は、図５に示すようにＭｎ濃度を調整することによっ
て緑色光と赤色光の成分比を自由に調整することが出来
る。また、図６の色度図から分かるように、蛍光体のＭ
ｎ濃度を調整して、色度座標を移動することにより、Ｌ
ＥＤチップ２からの青色光（第１の発光バンドの光）と
蛍光体からの緑色光（第２の発光バンドの光）・赤色光
（第３の発光バンドの光）とのバランスを自由に調整す
ることが出来るから、半導体発光装置より外部に放出さ
れる混色光を白色系の種々の光とすることが可能であ
る。したがって本発明の半導体発光装置は、透過型カラ
ー液晶表示装置のバックライト等にも好適に使用するこ
とが出来る。透過型カラー液晶表示装置のバックライト
に使用する白色光を得るためには、蛍光体Ｌａ_1-xＡｌ
₁₁Ｏ₁₉：Ｍｎ²⁺ _xのＭｎ濃度ｘを、例えば０．４１≦ｘ
≦０．６８となるように調整することが好ましい。

【００５５】本発明に用いられるＭｎ付括ランタノイド
・アルミネート蛍光体の発光スペクトルは、図１７に示
す第１の従来技術に用いられるＣｅ付括ＹＡＧ蛍光体の
発光スペクトルと異なり、図３に示すように深赤色領域
にも広がったスペクトルを持っている。加えてＭｎ付括
ランタノイド・アルミネート蛍光体は、図５に示すよう
にＭｎ濃度を調整することによって緑色光と赤色光の成
分比を自由に調整することが出来る。このため、太陽光
等外部光源と同様な色調バランスを持つ半導体発光装置
とすることが出来る。したがって本発明の半導体発光装
置は、反射型カラー液晶表示装置の補助光源としても好
適に使用することが出来る。反射型カラー液晶表示装置
の補助光源に好適な色調バランスを得るためには、蛍光
体Ｌａ_1- _xＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｍｎ²⁺ _xのＭｎ濃度ｘを、例えば
０．４２≦ｘ≦０．６９となるように調整することが好
ましい。

【００５６】本発明の半導体発光装置の発光スペクトル
は、図１８に示す第１の従来技術の発光スペクトルと異
なり、図４に示すように青色光、緑色光、赤色光によっ
て構成されている。これらの光は互いに補色の関係にな
いから、半導体発光装置の出力光を目を長時間使う作業
に用いても目が疲れない。したがって本発明の半導体発
光装置は、一般の照明光源としても好適に使用すること
が出来る。

【００５７】本発明の半導体発光装置では、放出される
光が青色光、緑色光、赤色光の３つの発光バンドによっ
て発光スペクトルが構成され、これらの混色光は色度図
上で非常に幅広い領域を占める。図７の色度図に本発明
の半導体発光装置の発光可能な色度範囲を示す。図２２
の色度図に示す第１の従来技術の発光可能な色度範囲と
比べ、本発明の半導体発光装置の発光可能な色度範囲が
非常に幅広いことが分かる。したがって第１の実施の形
態に係る半導体発光装置は、色調の豊かな様々な色彩表
現が必要とされる用途にも好適に使用することが出来
る。

【００５８】本発明の半導体発光装置は、紫外線発光素
子２ＵＶを用いる第２の従来技術と異なり、発光ピーク
波長（第１の発光ピーク）が４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ程
度の青色ＬＥＤチップ２を用いている。つまり、可視光
である青色光で蛍光体を励起し、且つ青色光よりも長波
長の緑色光と赤色光を生成する。つまり、その発光成分
に紫外線が全く含まれないから、発光素子を封止するコ
ーティング部材１９や封止体８が紫外線によって劣化す
ることはない。したがって第１の実施の形態に係る半導
体発光装置は、高い信頼性が求められる用途にも好適に
使用することが出来る。また、発光成分に紫外線が全く
含まれないから、眼球等に障害を与える恐れはない。し
たがって第１の実施の形態に係る半導体発光装置は、一
般照明等の用途にも安心して使用することが出来る。

【００５９】更に、第２の従来技術と異なり、青色ＬＥ
Ｄチップ２により一種類の蛍光体を励起する構成のた
め、青色、緑色、赤色の３種類の蛍光体を極めて正確に
配合する必要はない。このため、安価で量産性に優れ、
様々な用途に手軽に使用することが出来る。特に、一種
類の蛍光体のみを用いているので、蛍光体の配合や分布
に起因した色調ムラや色調バラつきが少なく、高い表示
品質が求められる用途にも好適に使用することが出来
る。

【００６０】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係る半導体発光装置は、図８に示すように、半
導体発光素子としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ
２から出射した第１の発光バンドの光で励起されること
により、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍光
体とから構成されている。第２の実施の形態において
は、蛍光体は、蛍光体含有コーティング部材１０に含ま
れている。即ち、この蛍光体含有コーティング部材１０
は、ＬＥＤチップ２から照射される光に対して光透過性
を有するＭｎ付括ランタノイド・アルミネート系蛍光体
が混合されている。

【００６１】更に、図８に示すように、第２の実施の形
態に係る半導体発光装置は、第１配線導体（アノードリ
ード）３１及び第２配線導体（カソードリード）３２を
有し、第２配線導体３２の一方の端部には、カップ部１
６が形成されている。ＬＥＤチップ２は、カップ部１６
の底部のカップ底部１６ａに蛍光体含有コーティング部
材１０を介して接着されている。カップ底部１６ａに塗
布される蛍光体含有コーティング部材１０の厚さとして
は、例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。こ
のＬＥＤチップ２の上面には、アノード電極２ｂ及びカ
ソード電極２ａが形成されている。アノード電極２ｂと
第１配線導体３１とは、ボンディングワイヤ２６によ
り、電気的に接続されている。一方、カソード電極２ａ
と第２配線導体３２とは、ボンディングワイヤ２５によ
り、電気的に接続されている。

【００６２】なお、詳細な構造の図示を省略している
が、ＬＥＤチップ２はサファイア基板上に、バッファ
層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層が順に堆
積された構造を有している。そして、上からｐ型クラッ
ド層、活性層、更にはｎクラッド層の一部がエッチング
除去されて凹部（切り欠き部）が形成され、この凹部の
底面に露出したｎ型クラッド層に対して、カソード電極
２ａが形成され、最上層のｐ型クラッド層に対してアノ
ード電極２ｂが形成されている。カソード電極２ａは、
ｎ型クラッド層に対して低抵抗性オーミック接触する金
属薄膜、例えば、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）を積層し
た２層構造が採用されている。一方、アノード電極２ｂ
としては、ｐ型クラッド層に対して低抵抗性オーミック
接触する金属薄膜、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａ
ｕ）が堆積された２層構造が採用されている。ｐ型クラ
ッド層への低抵抗性オーミック接触する金属薄膜として
は、Ｎｉ／Ａｕの積層構造のほかに、パラジウム（Ｐ
ｄ）、Ｔｉ、白金（Ｐｔ），インジウム（Ｉｎ）の単
層、あるいはＮｉやＡｕを含めた積層構造、合金でも可
能である。なお、最上層のｐ型クラッド層の上には、ア
ノード電極として、透明電極層を形成し、透明電極層の
周辺部に額縁状のＮｉ／Ａｕ膜、Ａｌ膜等のアノード電
極ボンディングパッド部を形成しても良い。具体的に
は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）と称せ
られる錫（Ｓｎ）添加した酸化インジウム膜、酸化錫
（ＳｎＯ_２）膜のような金属の酸素膜若しくは、Ａｕ
膜等の金属を５ｎｍ程度に十分薄く形成して透明電極と
して使用できる。ｎ型クラッド層への低抵抗性オーミッ
ク接触する金属薄膜としては、Ｔｉ、Ａｕのほかに、Ａ
ｌ、Ｉｎの単層、あるいはＴｉやＡｕを含めた積層構造
や合金も可能である。図８では、あたかも、アノード電
極２ｂ及びカソード電極２ａが同一水平レベルに存在す
るように模式的に表現しているが、実際には、カソード
電極２ａは凹部の底面に形成されている。

【００６３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発
光装置では、ＬＥＤチップ２から下方に出射された青色
光（第１の発光バンドの光）の一部は、蛍光体含有コー
ティング部材１０によって波長変換され、第２及び第３
の発光バンドの光になる。第１の発光バンドの光は、青
色領域に第１の発光ピークＰ_Ｂを有する。例えば、第１
の発光ピークＰ_Ｂの波長は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの
青色領域にある。第２の発光バンドの光は、緑色領域に
おいて第１の発光ピークＰ_Ｂから分離した第２の発光ピ
ークＰ_Ｇを有し、第３の発光バンドの光は、赤色領域に
おいて第２の発光ピークＰ_Ｇから分離した第３の発光ピ
ークＰ_Ｒを有する。即ち、蛍光体含有コーティング部材
１０は、ＬＥＤチップ２から照射される青色光（第１の
発光バンドの光）を吸収して互いに分離した緑色光（第
２の発光バンドの光）及び赤色光（第３の発光バンドの
光）を発する。この第１、第２及び第３の発光バンドの
光は、それぞれ鏡面に仕上げられたカップ底部１６ａに
より上方に反射される。そして、波長変換されなかった
残りの青色光（第１の発光バンドの光）と第２及び第３
の発光バンドの光とが混色されて外部に放出される。カ
ップ底部１６ａにおける反射率を向上させるためには、
カップ底部１６ａの表面は、Ｎｉ／Ａｇメッキ等の処理
を施しておくことが好ましい。この結果、第２の実施の
形態に係る半導体発光装置は、図４と同様な互いに分離
した発光ピークＰ_Ｂ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｒを有する第１〜第３の
発光バンドからなるスペクトルの光を発光する。なお、
特に図示しないが、ＬＥＤチップ２と蛍光体含有コーテ
ィング部材１０とを被覆する形でシリカ粉末等の光散乱
材を混合した被覆体をカップ内に形成しても良い。更
に、光透過性の封止体により、ＬＥＤチップ２、ボンデ
ィングワイヤ２５，２６及び第１及び第２配線導体３
１，３２の端部を被覆するようにしても良い。この様に
すればＬＥＤチップ２から出射された青色光が、被覆体
内の光散乱材によって効率良く蛍光体含有コーティング
部材１０に当たり、蛍光体含有コーティング部材１０に
よる波長変換の割合が高まるとともに、蛍光体含有コー
ティング部材１０によって波長変換された光（第２及び
第３の発光バンドの光）と波長変換されなかった残りの
青色光（第１の発光バンドの光）とがムラなく混色され
るため、半導体発光装置の外部に放出される光の指向角
方向における色調ムラが防止される。指向角は、封止体
の頂部の曲率半径で決めることが可能である。なお、指
向角がブロードであっても良い場合には、封止体にも光
散乱材を混合しても良い。

【００６４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態に係る半導体発光装置は、図９に示すように、半
導体発光素子としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ
２から出射した第１の発光バンドの光で励起されること
により、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍光
体とから構成されている。但し、蛍光体は、蛍光体含有
コーティング部材１０に含まれている。即ち、この蛍光
体含有コーティング部材１０は、ＬＥＤチップ２から照
射される光に対して光透過性を有するＭｎ付括ランタノ
イド・アルミネート系蛍光体が混合されている。

【００６５】更に、図９に示すように、第３の実施の形
態に係る半導体発光装置は、絶縁性基板１７を用いて構
成され、この絶縁性基板１７の一方の主面にカップ部１
６が形成されている。このカップ部１６の底部のカップ
底部１６ａから絶縁性基板１７の他方の主面に向かい、
互いに反対方向に外側に延びる第１及び第２配線導体３
４，３３とを形成されている。ＬＥＤチップ２は、カッ
プ底部１６ａにおいて、第２配線導体３３の端部の表面
に蛍光体含有コーティング部材１０を介して接着されて
いる。なお、蛍光体含有コーティング部材１０は、カッ
プ部１６の内面の全体に設けても良い。このＬＥＤチッ
プ２の上面には、アノード電極２ｂ及びカソード電極２
ａが形成されている。アノード電極２ｂと第１配線導体
３４とは、ボンディングワイヤ２６により、電気的に接
続されている。一方、カソード電極２ａと第２配線導体
３３とは、ボンディングワイヤ２５により電気的に接続
されている。そして、ＬＥＤチップ２と蛍光体含有コー
ティング部材１０とを包囲する形でシリカ粉末等の光散
乱材を混合した封止体８が配置されている。なお、封止
体８に光散乱材を混合せずに、光散乱材を混合した被覆
体を用いても良い。即ち、カップ部１６の内部に、コー
ティング部材１０とＬＥＤチップ２とを被覆するよう
に、光散乱材を混合した被覆体を充填しても良い。

【００６６】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発
光装置では、ＬＥＤチップ２から下方に出射された青色
光（第１の発光バンドの光）の一部は、蛍光体含有コー
ティング部材１０によって波長変換され、第２及び第３
の発光バンドの光になる。第１の発光バンドの光は、青
色領域に第１の発光ピークＰ_Ｂを有する。例えば、第１
の発光ピークＰ_Ｂの波長は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの
青色領域にある。第２の発光バンドの光は、緑色領域に
おいて第１の発光ピークＰ_Ｂから分離した第２の発光ピ
ークＰ_Ｇを有し、第３の発光バンドの光は、赤色領域に
おいて第２の発光ピークＰ_Ｇから分離した第３の発光ピ
ークＰ_Ｒを有する。そして、第１、第２及び第３の発光
バンドの光は、それぞれ、鏡面に仕上げられた第２配線
導体３３の端部の表面により上方に反射され、再びＬＥ
Ｄチップ２の内部を透過する。このため、波長変換され
なかった残りの青色光（第１の発光バンドの光）と第
１、第２及び第３の発光バンドの光とが混色されて外部
に放出される。第２配線導体３３の端部の表面における
反射率を向上させるためには、第２配線導体３３の端部
の表面は、Ｎｉ／Ａｕメッキ、或いはＮｉ／Ａｇメッキ
等の処理を施しておくことが好ましい。この結果、第３
の実施の形態に係る半導体発光装置は、図４と同様な互
いに分離した発光ピークＰ_Ｂ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｒを有する第１
〜第３の発光バンドからなるスペクトルの光を発光す
る。

【００６７】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発
光装置は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光
装置を、表面実装用の半導体発光装置の形態に変更した
ものであり、他の構造や発光の動作原理等は本発明の第
２の実施の形態に係る半導体発光装置と同じであり、重
複した説明を省略する。

【００６８】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態に係る半導体発光装置は、図１０に示すように、
半導体発光素子としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチッ
プ２から出射した第１の発光バンドの光で励起されるこ
とにより、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍
光体とから構成されている。但し、蛍光体は、板状の蛍
光体チップ１２に含まれている。即ち、この板状の蛍光
体チップ１２は、ＬＥＤチップ２から照射される光に対
して光透過性を有するＭｎ付括ランタノイド・アルミネ
ート系蛍光体が混合されている。板状の蛍光体チップ１
２は、Ｍｎ付括ランタノイド・アルミネート系蛍光体の
単結晶、多結晶、焼結体、又は蛍光体の粉末を樹脂、低
融点ガラス、セラミックコーティング剤等のコーティン
グ部材に混合・固化して形成された複合固化体等であ
る。蛍光体チップ１２の厚さは、例えば１０μｍ〜１０
０μｍ程度が好ましい。

【００６９】更に、図１０に示すように、第４の実施の
形態に係る半導体発光装置は、第１配線導体（アノード
リード）３１及び第２配線導体（カソードリード）３２
を有し、第２配線導体３２の一方の端部には、カップ部
１６が形成されている。板状の蛍光体チップ１２は、カ
ップ部１６の底部のカップ底部１６ａに光透過性又は光
反射性の第１接着剤１３を介して接着されている。そし
て、ＬＥＤチップ２は、板状の蛍光体チップ１２の上部
に光透過性の第２接着剤１５を介して接着されている。
このＬＥＤチップ２の上面には、図示を省略したアノー
ド電極及びカソード電極が形成されている。アノード電
極と第１配線導体３１とは、ボンディングワイヤ２６に
より、カソード電極と第２配線導体３２とは、ボンディ
ングワイヤ２５により電気的に接続されている。また、
ＬＥＤチップ２、ボンディングワイヤ２５，２６及び第
１及び第２配線導体３１，３２の端部を被覆するように
砲弾型に成形された光透過性の封止体８とを備えてい
る。

【００７０】本発明の第４の実施の形態に係る半導体発
光装置では、ＬＥＤチップ２から下方に出射された青色
光（第１の発光バンドの光）の一部は板状の蛍光体チッ
プ１２によって波長変換され、第２及び第３の発光バン
ドの光になる。これらの第１、第２及び第３の発光バン
ドの光は、それぞれ、鏡面に仕上げられたカップ底部１
６ａの表面において上方に反射され、再びＬＥＤチップ
２の内部を透過する。そして、波長変換された光（第２
及び第３の発光バンドの光）と波長変換されなかった残
りの青色光（第１の発光バンドの光）とが、混色されて
外部に放出される。鏡面に仕上げられたカップ底部１６
ａの表面においては、波長変換されなかった残りの青色
光（第１の発光バンドの光）も反射され、再びＬＥＤチ
ップ２の内部を透過し、波長変換された光（第２及び第
３の発光バンドの光）と混色されて外部に放出される。
第１の発光バンドの光は、青色領域に第１の発光ピーク
Ｐ _Ｂを有する。例えば、第１の発光ピークＰ_Ｂの波長
は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色領域にある。第２の
発光バンドの光は、緑色領域において第１の発光ピーク
Ｐ_Ｂから分離した第２の発光ピークＰ_Ｇを有し、第３の
発光バンドの光は、赤色領域において第２の発光ピーク
Ｐ_Ｇから分離した第３の発光ピークＰ_Ｒを有する。この
様な構成により、第４の実施の形態に係る半導体発光装
置は、図４と同様な互いに分離した発光ピークＰ_Ｂ，Ｐ
_Ｇ，Ｐ_Ｒを有する第１〜第３の発光バンドからなるスペ
クトルの光を発光する。

【００７１】なお、本発明の第４の実施の形態に係る半
導体発光装置では、シリカ等からなる光散乱材を、ＬＥ
Ｄチップ２と蛍光体チップ１２とを被覆するようにカッ
プ部内に形成された被覆体に混合させても良い。この様
にすれば、ＬＥＤチップ２から出射された青色光（第１
の発光バンドの光）が効率良く板状の蛍光体チップ１２
に当たる。このため、蛍光体チップ１２による波長変換
の割合が高まるとともに、被覆体の内部において、蛍光
体チップ１２によって波長変換された光（第２及び第３
の発光バンドの光）と波長変換されなかった残りの青色
光（第１の発光バンドの光）とがムラなく混色される。
このため、半導体発光装置の外部に放出される光の指向
角方向における色調ムラが防止される。

【００７２】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態に係る半導体発光装置は、図１１に示すように、
半導体発光素子としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチッ
プ２から出射した第１の発光バンドの光で励起されるこ
とにより、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍
光体とから構成されている。但し、蛍光体は、第４の実
施の形態と同様に、板状の蛍光体チップ１２に含まれて
いる。板状の蛍光体チップ１２は、ＬＥＤチップ２から
照射される光に対して光透過性を有するＭｎ付括ランタ
ノイド・アルミネート系蛍光体が混合されている。板状
の蛍光体チップ１２は、Ｍｎ付括ランタノイド・アルミ
ネート系蛍光体の単結晶、多結晶、焼結体、又は蛍光体
の粉末を樹脂、低融点ガラス、セラミックコーティング
剤等のコーティング部材に混合・固化して形成された複
合固化体等である。

【００７３】更に、図１１に示すように、第５の実施の
形態に係る半導体発光装置は、絶縁性基板１７を用いて
構成され、この絶縁性基板１７の一方の主面にカップ部
１６が形成されている。このカップ部１６の底部のカッ
プ底部１６ａから絶縁性基板１７の他方の主面に向か
い、互いに反対方向に外側に延びる第１及び第２配線導
体３４，３３とを形成されている。板状の蛍光体チップ
１２は、カップ部１６の底部のカップ底部１６ａにおい
て、第２配線導体３３の端部の表面に光透過性又は光反
射性の第１接着剤１３を介して接着されている。そし
て、ＬＥＤチップ２は、板状の蛍光体チップ１２の上部
に光透過性の第２接着剤１５を介して接着されている。
このＬＥＤチップ２の上面には、アノード電極及びカソ
ード電極が形成されている。アノード電極と第１配線導
体３４とは、ボンディングワイヤ２６により、カソード
電極と第２配線導体３３とは、ボンディングワイヤ２５
により電気的に接続されている。そして、第１及び第２
配線導体３４，３３の一部、ボンディングワイヤ２５，
２６、ＬＥＤチップ２、第２接着剤１５、蛍光体チップ
１２及び第１接着剤１３等を包囲する形でシリカ粉末等
の光散乱材を混合した封止体８が配置されている。

【００７４】第５の実施の形態に係る半導体発光装置の
第１の発光バンドの光は、青色領域に第１の発光ピーク
Ｐ_Ｂを有する。第１の発光ピークＰ_Ｂの波長は、４２０
ｎｍ〜４８０ｎｍの青色領域にある。第２の発光バンド
の光は、緑色領域において第１の発光ピークＰ_Ｂから分
離した第２の発光ピークＰ_Ｇを有し、第３の発光バンド
の光は、赤色領域において第２の発光ピークＰ_Ｇから分
離した第３の発光ピークＰ_Ｒを有する。即ち、本発明の
第４の実施の形態に係る半導体発光装置では、ＬＥＤチ
ップ２から下方に出射された青色光（第１の発光バンド
の光）の一部は板状の蛍光体チップ１２によって波長変
換され第２及び第３の発光バンドの光になる。この第
１，第２及び第３の発光バンドの光は、鏡面に仕上げら
れた第２配線導体３３の端部の表面において上方に反射
され、再びＬＥＤチップ２の内部を透過する。そして、
波長変換された光（第２及び第３の発光バンドの光）と
波長変換されなかった残りの青色光（第１の発光バンド
の光）とが、混色されて外部に放出される。即ち、鏡面
に仕上げられた第２配線導体３３の端部の表面において
は、波長変換されなかった残りの青色光（第１の発光バ
ンドの光）も反射され、再びＬＥＤチップ２の内部を透
過し、波長変換された光（第２及び第３の発光バンドの
光）と混色されて外部に放出される。この結果、第５の
実施の形態に係る半導体発光装置は、図４と同様な互い
に分離した発光ピークＰ_Ｂ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｒを有する第１〜
第３の発光バンドからなるスペクトルの光を発光する。

【００７５】本発明の第５の実施の形態に係る半導体発
光装置は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光
装置を、表面実装用の半導体発光装置の形態に変更した
ものであり、他の構造や発光の動作原理等は本発明の第
４の実施の形態に係る半導体発光装置と同じである。板
状の蛍光体チップ１２も本発明の第４の実施の形態に係
る半導体発光装置と同じものが使用できる。

【００７６】なお、本発明の第５の実施の形態に係る半
導体発光装置は、第４の実施の形態に係る半導体発光装
置に比して、小型に出来るため、第４の実施の形態のよ
うに、カップ部内に充填された被覆体に選択的に光散乱
材を混合せずに、封止体８に光散乱材を直接混合しても
良い。

【００７７】（第６の実施の形態）本発明の第６の実施
の形態に係る半導体発光装置は、図１２に示すように、
半導体発光素子としてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチッ
プ２から出射した第１の発光バンドの光で励起されるこ
とにより、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍
光体とから構成されている。但し、蛍光体は、板状、若
しくはブロック状に成形された蛍光体チップ１２に含ま
れている。即ち、この蛍光体チップ１２は、ＬＥＤチッ
プ２から照射される光に対して光透過性を有するＭｎ付
括ランタノイド・アルミネート系蛍光体の単結晶、多結
晶、焼結体、又は蛍光体の粉末を樹脂、低融点ガラス、
セラミックコーティング剤等のコーティング部材に混合
・固化して形成された複合固化体等である。蛍光体チッ
プ１２の厚さは、例えば１０μｍ〜１００μｍ程度が好
ましい。蛍光体チップ１２の平面寸法は、図１２に示す
ように、ＬＥＤチップ２の平面寸法と同一若しくは、そ
れ以上に設定されている。

【００７８】第６の実施の形態に係る半導体発光装置
は、絶縁性基板１８を用いて構成されている。絶縁性基
板１８の一方の主面の中心部から、絶縁性基板１８の他
方の主面に向かい、互いに反対方向に外側に延びる第１
及び第２配線導体３４，３３とを形成されている。

【００７９】図１２に示す第６の実施の形態に係る半導
体発光装置は、いわゆる「フリップチップ構造」であ
り、絶縁性基板１８の一方の主面に、この主面に沿って
互いに反対方向に外側に延びる第１及び第２配線導体３
４，３３とを形成している。この第２及び第１配線導体
３３，３４のそれぞれの一方の端部の表面には、カソー
ドバンプ３ａ、アノードバンプ３ｂが形成されている。
カソードバンプ３ａ、アノードバンプ３ｂとしては、半
田ボール、金（Ａｕ）バンプ、銀（Ａｇ）バンプ、銅
（Ｃｕ）バンプ、ニッケル／金（Ｎｉ−Ａｕ）バンプ、
或いはニッケル／金／インジウム（Ｎｉ−Ａｕ−Ｉｎ）
バンプ等の軟質金属が使用可能である。半田ボールとし
ては、直径５０μｍ乃至１００μｍ、高さ２５μｍ乃至
１００μｍの錫（Ｓｎ）：鉛（Ｐｂ）＝６：４の共晶半
田等が使用可能である。或いは、Ｓｎ：Ｐｂ＝５：９５
の半田でも良い。ＬＥＤチップ２の表面に形成された第
２の電極（カソード電極）２ａと第１の電極（アノード
電極）２ｂは、このカソードバンプ３ａ、アノードバン
プ３ｂを介して、それぞれ、第２及び第１配線導体３
３，３４の一方の端部に、加熱接着、超音波ボンディン
グ、導電性接着剤による接着などによって、電気的に接
続している。蛍光体チップ１２は、ＬＥＤチップ２の裏
面に光透過性の接着剤４を介して接着されている。そし
て、ＬＥＤチップ２と蛍光体チップ１２等を包囲する形
でシリカ粉末等の光散乱材を混合した封止体８が配置さ
れている。

【００８０】本発明の第６の実施の形態に係る半導体発
光装置では、ＬＥＤチップ２の裏面から上方に出射され
た青色光（第１の発光バンドの光）の一部は板状、若し
くはブロック状の蛍光体チップ１２によって波長変換さ
れ、第２及び第３の発光バンドの光になる。第１の発光
バンドの光は、青色領域に第１の発光ピークＰ_Ｂを有す
る。例えば、第１の発光ピークＰ_Ｂの波長は、４２０ｎ
ｍ〜４８０ｎｍの青色領域にあれば良い。第２の発光バ
ンドの光は、緑色領域において第１の発光ピークＰ_Ｂか
ら分離した第２の発光ピークＰ_Ｇを有し、第３の発光バ
ンドの光は、赤色領域において第２の発光ピークＰ_Ｇか
ら分離した第３の発光ピークＰ_Ｒを有する。第２及び第
３の発光バンドの光は、上方に出射され、封止体８中
で、波長変換されなかった残りの青色光（第１の発光バ
ンドの光）と混色されて封止体８の外部に放出される。
また、ＬＥＤチップ２の表面から下方に出射された青色
光（第１の発光バンドの光）の一部は、鏡面に仕上げら
れた第１及び第２配線導体３４，３３の端部の表面で上
方に反射され、この反射光も、蛍光体チップ１２によっ
て波長変換され第２及び第３の発光バンドの光となる。
この第２及び第３の発光バンドの光も更に上方に出射さ
れ、封止体８の内部において、波長変換されなかった残
りの反射光（第１の発光バンドの光）と混色されて封止
体８の外部に放出される。この結果、第６の実施の形態
に係る半導体発光装置は、図４と同様な互いに分離した
発光ピークＰ_Ｂ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｒを有する第１〜第３の発光
バンドからなるスペクトルの光を発光する。

【００８１】本発明の第６の実施の形態に係る半導体発
光装置では、ＬＥＤチップ２と蛍光体チップ１２とを包
囲する封止体８を有しているので、ＬＥＤチップ２から
出射された青色光が蛍光体チップ１２によって波長変換
された光と波長変換されなかった残りの青色光とがムラ
なく混色される。このため、半導体発光装置の外部に放
出される光の指向角方向における色調ムラが防止され
る。

【００８２】なお、ＬＥＤチップ２と板状、若しくはブ
ロック状の蛍光体チップ１２とをあらかじめ接着して組
立体を形成しておき、後から組立体を第１及び第２配線
導体３４，３３の一方の端部に電気的に接続するように
しても良い。

【００８３】（第７の実施の形態）本発明の第７の実施
の形態に係る半導体発光装置は、図１３に示すように、
半導体発光素子としてのＬＥＤチップ２、ＬＥＤチップ
２を被覆する砲弾型に成形された封止体８、ＬＥＤチッ
プ２から出射した第１の発光バンドの光で励起されるこ
とにより、第２及び第３の発光バンドの光を発光する蛍
光体とから構成されている。但し、蛍光体は、砲弾型の
封止体８を被覆して形成された蛍光体カバー６に含まれ
ている。蛍光体カバー６には、シリコーン樹脂や熱可塑
性ポリアミド樹脂等比較的軟質の透光性部材にＭｎ付括
ランタノイド・アルミネート系蛍光体を混合した材料が
用いられている。この蛍光体カバー６は、あらかじめ砲
弾型の封止体８の外形形状に合わせて成型したものを封
止体８に被着するか、若しくは封止体８に塗布等の方法
により直接に被着させて形成される。

【００８４】更に、図１３に示すように、第７の実施の
形態に係る半導体発光装置は、第１配線導体３５及び第
２配線導体３６を有し、第１配線導体３５の一方の端部
には、カップ部１６が形成されている。ＬＥＤチップ２
は導電性のＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長して形成
され、ＳｉＣ基板がカソード領域として機能している。
このＬＥＤチップ２の下部のカソード領域の下面には、
図示を省略したカソード電極が全面又は一部に形成され
ている。カソード領域の下面には、カソード電極とし
て、Ｔｉ／Ａｕを積層した２層構造、Ａｌ、Ｉｎの単層
等の金属薄膜を用いることが可能である。そして、カソ
ード電極は、カップ部１６の底部のカップ底部１６ａ
に、図示を省略した導電性接着剤若しくは半田により接
着されている。一方、ＬＥＤチップ２の上面には、図示
を省略したアノード電極が形成されている。アノード電
極としては、Ｎｉ／Ａｕの積層構造、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｐ
ｔ，Ｉｎの単層、あるいはＮｉ／Ａｕを含めた積層構
造、合金でも可能である。アノード電極と第２配線導体
３６とは、ボンディングワイヤ２４により、電気的に接
続されている。封止体８は、第１及び第２配線導体３
５，３６の一部、ボンディングワイヤ２４、ＬＥＤチッ
プ２等を包囲する形で形成されている。

【００８５】即ち、本発明の第７の実施の形態に係る半
導体発光装置においては、ＬＥＤチップ２から出射され
た青色光（第１の発光バンドの光）の一部により蛍光体
カバー６中のＭｎ付括ランタノイド・アルミネート系蛍
光体が励起されて互いに分離した緑色光（第２の発光バ
ンドの光）と赤色光（第３の発光バンドの光）とが生成
され、蛍光体を励起しなかった残りの青色光（第１の発
光バンドの光）と第２及び第３の発光バンドの光との混
色光が、蛍光体カバー６の外部に放出される。第１の発
光バンドの光は、青色領域に第１の発光ピークＰ_Ｂを有
する。例えば、第１の発光ピークＰ_Ｂの波長は、４２０
ｎｍ〜４８０ｎｍの青色領域にある。第２の発光バンド
の光は、緑色領域において第１の発光ピークＰ_Ｂから分
離した第２の発光ピークＰ_Ｇを有し、第３の発光バンド
の光は、赤色領域において第２の発光ピークＰ_Ｇから分
離した第３の発光ピークＰ_Ｒを有する。この結果、第７
の実施の形態に係る半導体発光装置は、図４と同様な互
いに分離した発光ピークＰ _Ｂ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｒを有する第１
〜第３の発光バンドからなるスペクトルの光を、蛍光体
カバー６の外部に発光する。

【００８６】なお、本発明の第１乃至第６の実施の形態
と同様に、絶縁性のサファイア基板を用い、ＬＥＤチッ
プ２の上面には、アノード電極及びカソード電極の両方
が形成された構造でも良いことは勿論である。この場合
は、アノード・カソード電極はそれぞれ対応する第１／
第２配線導体３５，３６に、ボンディングワイヤにより
電気的に接続されている。

【００８７】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明は第１乃至第７の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。

【００８８】例えば、本発明の蛍光体母材に、Ｌａに限
らずその他のランタノイド元素単体のアルミン酸塩又は
複数の元素のアルミン酸塩を用いることによって、蛍光
体の励起波長及び緑色、赤色の発光波長を様々に調整す
ることが出来、半導体発光装置の表色範囲等を様々に変
えることが出来る。また、本発明の蛍光体の温度特性や
発光効率の改善のため、Ｍｎ以外の付括剤を添加するこ
とも可能である。

【００８９】また、本発明の第１の実施の形態におい
て、第７の実施の形態と同様に、ＳｉＣなどの導電性基
板を用いてＬＥＤチップを構成し、導電性基板の下面の
全面又は一部に電極を形成し、この電極をカップ底部
に、導電性接着剤若しくは半田により接着する構造でも
かまわないことは勿論である。

【００９０】更に、本発明の第２乃至第５の実施の形
態、及び第７の実施の形態において、第６の実施の形態
と同様にカップ部を設けない構造とすることも出来る。

【００９１】本発明の半導体発光装置は、半導体発光素
子と、この半導体発光素子から出力された青色光で励起
される１種類の蛍光体との組み合わせからなるものであ
る。そして、蛍光体の発光スペクトルが緑色領域と赤色
領域との互いに分離した発光ピークを有する２つの発光
バンドを有し、且つ、外部に取り出される混色光のスペ
クトルが青色光と緑色光と赤色光の互いに分離した発光
ピークを有する３つの発光バンドを有することを基本的
な技術思想とする。したがって、この技術思想の範囲内
であれば、既に述べた第１乃至第７の実施の形態の説明
において例示された構造に限るものではなく、他のＬＥ
Ｄチップと１種類の蛍光体とを組み合わせるための具体
的な構造が許容されることは容易に理解できるであろ
う。つまり、目的や用途に応じて最も適した実施の形態
をとることによって、本発明の半導体発光装置の数々の
優れた特徴を遺憾なく発揮することが可能となる。

【００９２】この様に、本発明はここでは記載していな
い様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したが
って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許
請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる
ものである。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、３波長冷陰極蛍光管と
同様な青色光、緑色光、赤色光の、互いに分離した発光
ピークを有する三原色の発光スペクトルを持ち、且つ、
そのスペクトルは透過型カラー液晶表示装置のカラーフ
ィルタの透過スペクトルとも良く一致した半導体発光装
置が提供できる。

【００９４】また、本発明によれば、蛍光体の緑色光と
赤色光の成分比を自由に調整することが出来、ＬＥＤチ
ップの青色光と蛍光体の発光との成分比も自由に調整で
き、外部光と同様な表示画像の色調バランスが得られる
半導体発光装置が提供できる。

【００９５】また、本発明によれば、目を長時間使う作
業に用いても目が疲れず、一般の照明光源としても好適
に使用することが出来る半導体発光装置が提供できる。

【００９６】また、本発明によれば、様々な色調の光を
作り出すことが可能な半導体発光装置が提供できる。

【００９７】また、本発明によれば、コーティング部材
や封止体等の劣化が少なく、高い信頼性を有した半導体
発光装置が提供できる。

【００９８】また、本発明によれば、構造が簡単で、安
価で量産性に優れた半導体発光装置が提供できる。

【００９９】また、本発明によれば、製造が容易で、色
調ムラや色調バラつきが少ない半導体発光装置が提供で
きる。

【０１００】また、本発明によれば、紫外線の漏出がな
く安全で明るい光が得られる半導体発光装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装
置の模式的断面図である。

【図２】Ｍｎ付括Ｌａアルミネート系蛍光体の励起スペ
クトルである。

【図３】Ｍｎ付括Ｌａアルミネート系蛍光体の発光スペ
クトルである。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装
置の発光スペクトルである。

【図５】Ｍｎ付括Ｌａアルミネート系蛍光体のＭｎ添加
量と発光色の関係である。

【図６】Ｍｎ付括Ｌａアルミネート系蛍光体を用いた半
導体発光装置の混色のしくみを説明する色度図である。

【図７】Ｍｎ付括Ｌａアルミネート系蛍光体を用いた半
導体発光装置の発光可能な色度範囲を示す色度図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装
置の模式的な断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光装
置の模式的な断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光
装置の模式的な断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る半導体発光
装置の模式的な断面図である。

【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る半導体発光
装置の模式的な断面図である。

【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る半導体発光
装置の模式的な断面図である。

【図１４】第１の従来技術に係る半導体発光装置の模式
的断面図である。

【図１５】第２の従来技術に係る半導体発光装置の模式
的断面図である。

【図１６】Ｃｅ付括ＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトルで
ある。

【図１７】Ｃｅ付括ＹＡＧ系蛍光体の発光スペクトルで
ある。

【図１８】第１の従来技術に係る半導体発光装置の発光
スペクトルである。

【図１９】３波長冷陰極蛍光管の発光スペクトルの一例
である。

【図２０】透過型カラー液晶表示装置のカラーフィルタ
の透過スペクトルの一例である。

【図２１】第１の従来技術に係る半導体発光装置の混色
のしくみを説明するための色度図である。

【図２２】第１の従来技術に係る半導体発光装置の発光
可能な色度範囲を示す色度図である。

【符号の説明】

２ＬＥＤチップ２ａカソード電極２ｂアノード電極３ａカソードバンプ３ｂアノードバンプ６蛍光体カバー８封止体１０，１１蛍光体含有コーティング部材１２蛍光体チップ１３第１接着剤１４接着剤１５第２接着剤１６カップ部１６ａカップ底部１７，１８絶縁性基板１９コーティング部材２０蛍光コーティング部材２４，２５，２６ボンディングワイヤ３１，３４，３５第１配線導体３２，３３，３６第２配線導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】青色領域に第１の発光ピークを有する第
１の発光バンドの光を発する半導体発光素子と、前記第１の発光バンドの光で励起されることにより、緑
色領域において前記第１の発光ピークから分離した第２
の発光ピークを有する第２の発光バンドの光、赤色領域
において前記第２の発光ピークから分離した第３の発光
ピークを有する第３の発光バンドの光を発光する蛍光体
とからなり、前記第１〜第３の発光バンドからなるスペ
クトルの光を発光することを特徴とする半導体発光装
置。
【請求項２】前記蛍光体は、マンガンで付括したラン
タノイド・アルミネート系蛍光体であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】前記蛍光体は、化学式ＬａＡｌ₁₁Ｏ₁₈：
Ｍｎ²⁺若しくはＬａ ₂Ｏ₃・１１Ａｌ₂Ｏ₃：Ｍｎ²⁺で表
されることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発
光装置。
【請求項４】前記蛍光体は、化学式Ｌａ_1-xＡｌ
_11(2/3)+xＯ₁₉：Ｍｎ²⁺ _x（但し０．１≦ｘ≦０．９
９）で表されることを特徴とする請求項１又は２記載の
半導体発光装置。
【請求項５】前記蛍光体は、化学式（Ｌａ，Ｃｅ）Ａ
ｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｍｎ²⁺で表されることを特徴とする請求項１
又は２記載の半導体発光装置。
【請求項６】前記蛍光体が化学式（Ｌａ，Ｃｅ）Ｍｇ
Ａｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｍｎ²⁺で表されることを特徴とする請求項
１又は２記載の半導体発光装置。
【請求項７】前記第１の発光ピークの波長は、４２０
ｎｍ〜４８０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６
のいずれか１項記載の半導体発光装置。
【請求項８】前記半導体発光素子は、窒化ガリウム
（ＧａＮ）系化合物半導体層を発光層として有すること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の半導体
発光装置。
【請求項９】前記蛍光体は、コーティング部材に含有
されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１
項記載の半導体発光装置。
【請求項１０】前記コーティング部材は、前記半導体
発光素子の周囲を被覆することを特徴とする請求項９記
載の半導体発光装置。
【請求項１１】前記コーティング部材は、前記半導体
発光素子の一方の主表面のみに接していることを特徴と
する請求項９記載の半導体発光装置。
【請求項１２】前記コーティング部材は、エポキシ樹
脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、
アクリル樹脂、ポリイミド樹脂からなるグループの内の
いずれかから選ばれた光透過性を有する有機樹脂である
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項記載の
半導体発光装置。
【請求項１３】前記コーティング部材は、金属アルコ
キシド、超微粒子状金属酸化物又はポリシラザン出発原
料とした液状のセラミックコーティング剤を固化させ
た、メタロキサン結合（Ｍ−Ｏ−Ｍ結合、Ｍ：金属）を
主体とするポリメタロキサンゲルよりなることを特徴と
する請求項９〜１１のいずれか１項記載の半導体発光装
置。
【請求項１４】前記コーティング部材は、金属アルコ
キシドの官能基の一部を修飾して有機樹脂モノマを導入
した複合体ポリマよりなることを特徴とする請求項９〜
１１のいずれか１項記載の半導体発光装置。
【請求項１５】前記蛍光体は、板状の蛍光体チップを
構成しており、前記蛍光体チップが光透過性の接着剤を
介して、前記半導体発光素子の一方の主表面に対向して
いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載
の半導体発光装置。