JPH1012925A - 蛍光体付き発光ダイオード - Google Patents
蛍光体付き発光ダイオードInfo
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- JPH1012925A JPH1012925A JP16202596A JP16202596A JPH1012925A JP H1012925 A JPH1012925 A JP H1012925A JP 16202596 A JP16202596 A JP 16202596A JP 16202596 A JP16202596 A JP 16202596A JP H1012925 A JPH1012925 A JP H1012925A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダイオ
ードと種々の色彩の蛍光を発する蛍光体とを複合化する
ことで、単一種類の発光ダイオードで多彩な色彩の発光
を行うことができる発光ダイオードを提供する。 【構成】 紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダイオ
ード１に、発光ダイオードからの発光を吸収して可視の
蛍光を発する蛍光体２を付けることで様々な色彩の蛍光
を発する発光ダイオードを構成する。蛍光体２に光散乱
効果をもたせ、又発光ダイオードに反射板３を設けるこ
とで蛍光からの発光効率が向上する。
ードと種々の色彩の蛍光を発する蛍光体とを複合化する
ことで、単一種類の発光ダイオードで多彩な色彩の発光
を行うことができる発光ダイオードを提供する。 【構成】 紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダイオ
ード１に、発光ダイオードからの発光を吸収して可視の
蛍光を発する蛍光体２を付けることで様々な色彩の蛍光
を発する発光ダイオードを構成する。蛍光体２に光散乱
効果をもたせ、又発光ダイオードに反射板３を設けるこ
とで蛍光からの発光効率が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は紫外光もしくは近紫外
光を発する発光ダイオードと蛍光体を複合化することで
種々の色彩の発光を出力する発光ダイオードに係わり、
同一の駆動電圧により異なる発光色の表示を行う発光素
子に関するものである。
光を発する発光ダイオードと蛍光体を複合化することで
種々の色彩の発光を出力する発光ダイオードに係わり、
同一の駆動電圧により異なる発光色の表示を行う発光素
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、広く実用されている発光ダイオー
ドは、半導体のｐｎ接合において順方向に加えられた電
圧による少数キャリアの注入と、多数キャリアとの再結
合又は発光中心への遷移等により光エネルギーの放出に
至る発光遷移を利用したものである。この発光ダイオー
ドの発光色すなわち発光波長は、一般に発光ダイオード
を構成する半導体材料によって異なり、主として半導体
材料における禁制体幅に依存する。すなわち、異なる色
彩の発光を得るためには、その発光波長に対応する異な
る禁制体幅を持つ半導体材料を用いて接合を構成するこ
とが必要とされる。たとえば、赤色の光を発する発光ダ
イオードはガリウム砒素とアルミニウム砒素の混晶であ
るガリウムアルミニウム砒素（ＧａＡｌＡｓ）が、緑色
の光を発する発光ダイオードはガリウムりん（ＧａＰ）
が、又青色の光を発する発光ダイオードはセレン化亜鉛
（ＺｎＳｅ）又は窒化ガリウムと窒化インジウムの混晶
である窒化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮ）などが使
われている。一方、薄膜を積層した構造の素子に電圧を
加えて発光を得る薄膜エレクトロルミネセンス素子にお
いて、青色の光を発するエレクトロルミネセンス素子に
この発光を吸収して緑もしくは赤色等の蛍光を発する物
質を積層することで、波長が異なる発光を得るという波
長変換の機能を持つ素子（Proceedings of the 15thInt
ernational Display Research Conference, S11-2, p.2
69）が報告されている。
ドは、半導体のｐｎ接合において順方向に加えられた電
圧による少数キャリアの注入と、多数キャリアとの再結
合又は発光中心への遷移等により光エネルギーの放出に
至る発光遷移を利用したものである。この発光ダイオー
ドの発光色すなわち発光波長は、一般に発光ダイオード
を構成する半導体材料によって異なり、主として半導体
材料における禁制体幅に依存する。すなわち、異なる色
彩の発光を得るためには、その発光波長に対応する異な
る禁制体幅を持つ半導体材料を用いて接合を構成するこ
とが必要とされる。たとえば、赤色の光を発する発光ダ
イオードはガリウム砒素とアルミニウム砒素の混晶であ
るガリウムアルミニウム砒素（ＧａＡｌＡｓ）が、緑色
の光を発する発光ダイオードはガリウムりん（ＧａＰ）
が、又青色の光を発する発光ダイオードはセレン化亜鉛
（ＺｎＳｅ）又は窒化ガリウムと窒化インジウムの混晶
である窒化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮ）などが使
われている。一方、薄膜を積層した構造の素子に電圧を
加えて発光を得る薄膜エレクトロルミネセンス素子にお
いて、青色の光を発するエレクトロルミネセンス素子に
この発光を吸収して緑もしくは赤色等の蛍光を発する物
質を積層することで、波長が異なる発光を得るという波
長変換の機能を持つ素子（Proceedings of the 15thInt
ernational Display Research Conference, S11-2, p.2
69）が報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体材料によるｐｎ接合から成る発光ダイオードにお
いて、異なる色彩の発光を出力する発光ダイオードを製
造するためには異なる半導体材料を用いなければならな
い。又、それぞれの半導体材料により発光ダイオードの
製造法や製造条件が異なり、更に基板となる結晶なども
それぞれ異なるため、それぞれ発光波長が異なる多数の
発光ダイオードを同一の基板上に集積化することは困難
である。又、半導体のｐｎ接合から成る発光ダイオード
において、電圧を加えた時に電流が流れて発光が始まる
しきい電圧は拡散電位と呼ばれる接合の障壁によって決
まることが知られているが、この拡散電位は半導体材料
の禁制体幅に依存し、禁制体幅が大きい半導体から成る
ダイオードではしきい電圧も高くなることも知られてい
る。つまり、一般に赤色の発光ダイオードよりも緑色の
発光ダイオードの方が駆動電圧が高くなり、青色の発光
ダイオードでは更に高い駆動電圧が必要となる。したが
って、仮に同一の基板上に発光の色彩が異なる多数の発
光ダイオードを集積することができた場合でも、同一の
電源電圧によりそれぞれの発光波長が異なる素子を選択
して発光させることは難しく、又マトリクス駆動等を行
うことも困難である。更に、上記の薄膜エレクトロルミ
ネセンス素子は発光ダイオードに比べて一般に駆動電圧
が高く、発光の輝度が低いという難点があり、高輝度で
明るい発光素子を構成することは難しく、又高効率で紫
外光を発するエレクトロルミネセンス素子の作製も難し
いので紫外光励起により高輝度のフルカラーの蛍光を発
するディスプレイを構成することは難しい。この発明
は、上記従来の問題点を解決しようというもので、紫外
光又は近紫外光を発する発光ダイオードと種々の色彩の
蛍光を発する蛍光体とを組み合わせるという方法によ
り、単一種類の発光ダイオードを用いて多彩な色彩の蛍
光を発することができる発光素子を構成し、又同一の駆
動電圧で種々の色彩の発光が得られる発光ダイオードを
提供することを目的とする。
半導体材料によるｐｎ接合から成る発光ダイオードにお
いて、異なる色彩の発光を出力する発光ダイオードを製
造するためには異なる半導体材料を用いなければならな
い。又、それぞれの半導体材料により発光ダイオードの
製造法や製造条件が異なり、更に基板となる結晶なども
それぞれ異なるため、それぞれ発光波長が異なる多数の
発光ダイオードを同一の基板上に集積化することは困難
である。又、半導体のｐｎ接合から成る発光ダイオード
において、電圧を加えた時に電流が流れて発光が始まる
しきい電圧は拡散電位と呼ばれる接合の障壁によって決
まることが知られているが、この拡散電位は半導体材料
の禁制体幅に依存し、禁制体幅が大きい半導体から成る
ダイオードではしきい電圧も高くなることも知られてい
る。つまり、一般に赤色の発光ダイオードよりも緑色の
発光ダイオードの方が駆動電圧が高くなり、青色の発光
ダイオードでは更に高い駆動電圧が必要となる。したが
って、仮に同一の基板上に発光の色彩が異なる多数の発
光ダイオードを集積することができた場合でも、同一の
電源電圧によりそれぞれの発光波長が異なる素子を選択
して発光させることは難しく、又マトリクス駆動等を行
うことも困難である。更に、上記の薄膜エレクトロルミ
ネセンス素子は発光ダイオードに比べて一般に駆動電圧
が高く、発光の輝度が低いという難点があり、高輝度で
明るい発光素子を構成することは難しく、又高効率で紫
外光を発するエレクトロルミネセンス素子の作製も難し
いので紫外光励起により高輝度のフルカラーの蛍光を発
するディスプレイを構成することは難しい。この発明
は、上記従来の問題点を解決しようというもので、紫外
光又は近紫外光を発する発光ダイオードと種々の色彩の
蛍光を発する蛍光体とを組み合わせるという方法によ
り、単一種類の発光ダイオードを用いて多彩な色彩の蛍
光を発することができる発光素子を構成し、又同一の駆
動電圧で種々の色彩の発光が得られる発光ダイオードを
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダイオード
と蛍光体とからなり、前記発光ダイオードが発する光を
蛍光体が吸収し可視光に変換することを特徴とする （２）請求項１記載の蛍光体付き発光ダイオードにおい
て、蛍光体が光散乱効果を有することを特徴とする （３）請求項１又は２記載の蛍光体付き発光ダイオード
において、蛍光体が発する蛍光を反射する機能を有する
ことを特徴とする （４）請求項１、２又は３記載の蛍光体付き発光ダイオ
ードにおいて、異なる色彩の蛍光を発する蛍光体を付け
た発光ダイオードを複数個集積し、同一の電源電圧によ
り駆動することを特徴とする （５）請求項１、２又は３記載の蛍光体付き発光ダイオ
ードにおいて、異なる色彩の蛍光を発する蛍光体を混合
もしくは積層することを特徴とするようにしたものであ
る。
成するために、 （１）紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダイオード
と蛍光体とからなり、前記発光ダイオードが発する光を
蛍光体が吸収し可視光に変換することを特徴とする （２）請求項１記載の蛍光体付き発光ダイオードにおい
て、蛍光体が光散乱効果を有することを特徴とする （３）請求項１又は２記載の蛍光体付き発光ダイオード
において、蛍光体が発する蛍光を反射する機能を有する
ことを特徴とする （４）請求項１、２又は３記載の蛍光体付き発光ダイオ
ードにおいて、異なる色彩の蛍光を発する蛍光体を付け
た発光ダイオードを複数個集積し、同一の電源電圧によ
り駆動することを特徴とする （５）請求項１、２又は３記載の蛍光体付き発光ダイオ
ードにおいて、異なる色彩の蛍光を発する蛍光体を混合
もしくは積層することを特徴とするようにしたものであ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の蛍光体付き発光ダイオー
ドを実現するためには、例えば次のようにすればよい。
図１に示すように、本発明に使用される紫外光もしくは
近紫外光を発する発光ダイオード１に紫外光もしくは近
紫外光を吸収して可視の蛍光を発する蛍光体膜２を塗布
して蛍光体付き発光ダイオードを構成する。なお、本発
明に使用される紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダ
イオードとしては、日亜化学工業株式会社社製のＧａＩ
ｎＮ系半導体のｐｎ接合から成るＮＬＰＢ５００発光ダ
イオード等が挙げられる。なお、ＮＬＰＢ５００発光ダ
イオードは通常青色を発する発光ダイオードであるが、
パルス状の大電流を流すことで紫外光及び近紫外光を発
する発光ダイオードとして使用することができる。たと
えば、パルス幅が１０マイクロ秒でパルスの繰り返し周
波数が１キロヘルツで駆動した場合の発光スペクトルは
図２に示すようになり、ピーク電流が８００ｍＡで駆動
したときに最大の紫外光成分の出力が得られる。本発明
に使用される蛍光体としては、ＺｎＳ：Ａｇ（青色）、
ＺｎＳ：ＣｕＡｌ（緑色）、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ（赤色）
等の無機化合物から成る粉末蛍光体をポリビニルアルコ
ール水溶液に分散し、蒸発固化したものが挙げられる。
又、液体シンチレーション用試薬として用いられる有機
物であるＢＯＱＰ、ＰＢＢＯ、ＢｉｓＭＳＢ、ＢＢＯ
Ｔ、ＰＯＰＯＰ等（以上、青色）、ＤＰＯＴ（緑色）、
希土類キレート化合物であるＴＢ（ＥＤＴＡ）（ＳＳ
Ａ）（緑色）及びＥｕＴＴＡ（赤色）等を例えばメチル
メタクリレートに溶解し重合固化しポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）としたもの等が挙げられる。図３に
これらの有機系の蛍光体に紫外光を照射したときの蛍光
スペクトルを示す。又、これらの蛍光体を図１に示すよ
うに前記発光ダイオードに塗布するか、又は蛍光体をガ
ラス等に塗布して発光ダイオードに隣接して配置するこ
とで、発光ダイオードからの紫外光もしくは近紫外光を
蛍光体が吸収して各々の蛍光体に特徴的な色彩の可視の
蛍光発光が得られる。蛍光体自身で光散乱効果を有して
いる無機化合物から成る蛍光体か、又は蛍光体中に光散
乱効果を有する媒質を分散したものを使用すると、励起
用の紫外光もしくは近紫外光が蛍光体中で散乱されるこ
とで効率よく蛍光を得ることができ、又蛍光体から発す
る蛍光が散乱されるため視角依存性が均質となるという
利点がある。この場合には光散乱効果に最適の値があ
り、過度の光散乱効果があると全体の効率が低下するこ
とになる。更に、図１で蛍光体から発せられる蛍光を前
方に反射するような特性を持つ反射鏡３を使用すると、
見かけの蛍光の発光強度が強まり、全体として発光の効
率が改善されることになる。
ドを実現するためには、例えば次のようにすればよい。
図１に示すように、本発明に使用される紫外光もしくは
近紫外光を発する発光ダイオード１に紫外光もしくは近
紫外光を吸収して可視の蛍光を発する蛍光体膜２を塗布
して蛍光体付き発光ダイオードを構成する。なお、本発
明に使用される紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダ
イオードとしては、日亜化学工業株式会社社製のＧａＩ
ｎＮ系半導体のｐｎ接合から成るＮＬＰＢ５００発光ダ
イオード等が挙げられる。なお、ＮＬＰＢ５００発光ダ
イオードは通常青色を発する発光ダイオードであるが、
パルス状の大電流を流すことで紫外光及び近紫外光を発
する発光ダイオードとして使用することができる。たと
えば、パルス幅が１０マイクロ秒でパルスの繰り返し周
波数が１キロヘルツで駆動した場合の発光スペクトルは
図２に示すようになり、ピーク電流が８００ｍＡで駆動
したときに最大の紫外光成分の出力が得られる。本発明
に使用される蛍光体としては、ＺｎＳ：Ａｇ（青色）、
ＺｎＳ：ＣｕＡｌ（緑色）、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ（赤色）
等の無機化合物から成る粉末蛍光体をポリビニルアルコ
ール水溶液に分散し、蒸発固化したものが挙げられる。
又、液体シンチレーション用試薬として用いられる有機
物であるＢＯＱＰ、ＰＢＢＯ、ＢｉｓＭＳＢ、ＢＢＯ
Ｔ、ＰＯＰＯＰ等（以上、青色）、ＤＰＯＴ（緑色）、
希土類キレート化合物であるＴＢ（ＥＤＴＡ）（ＳＳ
Ａ）（緑色）及びＥｕＴＴＡ（赤色）等を例えばメチル
メタクリレートに溶解し重合固化しポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）としたもの等が挙げられる。図３に
これらの有機系の蛍光体に紫外光を照射したときの蛍光
スペクトルを示す。又、これらの蛍光体を図１に示すよ
うに前記発光ダイオードに塗布するか、又は蛍光体をガ
ラス等に塗布して発光ダイオードに隣接して配置するこ
とで、発光ダイオードからの紫外光もしくは近紫外光を
蛍光体が吸収して各々の蛍光体に特徴的な色彩の可視の
蛍光発光が得られる。蛍光体自身で光散乱効果を有して
いる無機化合物から成る蛍光体か、又は蛍光体中に光散
乱効果を有する媒質を分散したものを使用すると、励起
用の紫外光もしくは近紫外光が蛍光体中で散乱されるこ
とで効率よく蛍光を得ることができ、又蛍光体から発す
る蛍光が散乱されるため視角依存性が均質となるという
利点がある。この場合には光散乱効果に最適の値があ
り、過度の光散乱効果があると全体の効率が低下するこ
とになる。更に、図１で蛍光体から発せられる蛍光を前
方に反射するような特性を持つ反射鏡３を使用すると、
見かけの蛍光の発光強度が強まり、全体として発光の効
率が改善されることになる。
【０００６】
【作用】本発明によれば、それぞれの発光波長に対応す
る禁制帯幅をもつ半導体材料を用いて作製したｐｎ接合
から成る発光ダイオードの代わりに、紫外光又は近紫外
光を発する発光ダイオードと種々の色彩の蛍光を発する
蛍光体とを組み合わせるという方法により、単一種類の
発光ダイオードを用いるだけで多彩な色彩の蛍光を発す
る発光ダイオードを構成することができ、又同一の駆動
電圧で種々の色彩の発光が得られる発光ダイオードを集
積することが可能となる。
る禁制帯幅をもつ半導体材料を用いて作製したｐｎ接合
から成る発光ダイオードの代わりに、紫外光又は近紫外
光を発する発光ダイオードと種々の色彩の蛍光を発する
蛍光体とを組み合わせるという方法により、単一種類の
発光ダイオードを用いるだけで多彩な色彩の蛍光を発す
る発光ダイオードを構成することができ、又同一の駆動
電圧で種々の色彩の発光が得られる発光ダイオードを集
積することが可能となる。
【０００７】
【実施例】次に本発明の実施例について図を参照しなが
ら説明する。 実施例１ 図１に示すように、ＧａＩｎＮ半導体のｐｎ
接合から成るＮＬＰＢ５００発光ダイオード１にＺｎ
Ｓ：Ａｇ蛍光体粉末を重量比で１対４の割合でポリビニ
ルアルコールの１０％水溶液に分散した溶液を塗布し、
乾燥して薄膜状の蛍光体膜のコーティングを行う。同様
に、ＺｎＳ：ＣｕＡｌ蛍光体又はＺｎＣｄＳ：Ａｇ蛍光
体粉末をそれぞれ重量比で１対４の割合でポリビニルア
ルコールの１０％水溶液に分散して塗布することで、そ
れぞれ緑色又は赤色の蛍光を発する発光ダイオードが構
成される。これらの蛍光体を塗布したＮＬＰＢ５００発
光ダイオードにピーク電流が８００ｍＡでパルス幅が１
０マイクロ秒のパルス電流で駆動した場合の、それぞれ
の発光スペクトルを図４に示す。それぞれ青色、緑色、
赤色の蛍光を発する発光ダイオードが構成された。 実施例２ ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体粉末、ＺｎＳ：ＣｕＡｌ
蛍光体粉末、及びＺｎＣｄＳ：Ａｇ蛍光体粉末をそれぞ
れ重量比で１対１対２の割合で混合した蛍光体粉末を、
同様に重量比で１対４の割合でポリビニルアルコールの
１０％水溶液に分散した溶液をＮＬＰＢ５００発光ダイ
オードに塗布し、乾燥して薄膜状のコーティングを行
い、ピーク電流が８００ｍＡでパルス幅が１０マイクロ
秒のパルス電流で駆動することで、赤色、緑色、青色の
三原色が混合した白色の蛍光を発する発光ダイオードが
構成される。実施例１及び実施例２に示したこれらの蛍
光体付き発光ダイオードから発する青色、緑色、赤色、
及び白色の蛍光発光の色度座標を図５に示した。緑色の
蛍光発光の純度がやや悪いが、ＮＴＳＣ色度座標に近い
発光が得られていることが分かる。なお、これらの無機
蛍光体のポリビニルアルコール分散溶液から作製した蛍
光体膜は、蛍光体粉末が分散した状態となっており光散
乱効果が働いているため、広い視角依存性を持つ発光が
得られた。 実施例３ シンチレーション用の色素であるＢＢＯＴ、
ＤＰＯＴ、それに希土類キレート化合物であるＥｕＴＴ
Ａを重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリルを添
加したメチルメタクリレートにそれぞれ１乃至３重量％
溶解し、それぞれ重合させる。重合が始まり粘性が高く
なった溶液をＮＬＰＢ５００発光ダイオードに塗布して
更に重合固化してポリメチルメタクリレートとすると、
透明な蛍光体膜ができる。この蛍光体膜をつけた発光ダ
イオードに同様にピーク電流が８００ｍＡでパルス幅が
１０マイクロ秒のパルス電流で駆動すると、それぞれ図
３に示した蛍光スペクトルに類似したスペクトルの青
色、緑色、赤色の蛍光を発する発光ダイオードが構成さ
れた。又、メチルメタクリレートに酸化チタン粉末や酸
化亜鉛粉末を分散して重合固化することで、光散乱効果
をもつ蛍光体とすることができ、一様で高効率の蛍光体
が得られた。 実施例４ 図１に示した蛍光体付き発光ダイオードにお
いて、３で示した反射板として真空蒸着法によりアルミ
ニウム薄膜を付けた反射板を設けることで、蛍光体から
の発光を効率よく前方に反射することができ、蛍光体か
らの発光効率を見掛け上１５％程度改善することができ
た。 上記実施例は、発光ダイオードに直接蛍光体膜をコーテ
ィングした場合について示したが、これら実施例の他に
種々の構成を行うことができる。例えば、ＺｎＳ：Ａｇ
蛍光体粉末、又はＺｎＳ：ＣｕＡｌ蛍光体粉末、又はＺ
ｎＣｄＳ：Ａｇ蛍光体粉末をそれぞれ単独で、又重量比
で１対１対２の割合で混合した蛍光体粉末を、同様に重
量比で１対４の割合でポリビニルアルコールの１０％水
溶液に分散した溶液をスピンコート法によりガラス基板
上に薄膜化し、この蛍光体膜をつけたガラス基板をＮＬ
ＰＢ５００発光ダイオードに隣接して配置することで、
点光源状に発光する発光ダイオードからの発光よりもず
っと広い面積に渡って一様に蛍光を発する素子を構成す
ることができた。更に、赤色、緑色、青色各々の蛍光を
発する蛍光体を付けたＮＬＰＢ５００発光ダイオードを
マトリクス状に配置して、順に電流パルスを加えて駆動
することでフルカラーディスプレイを構成することも容
易である。又、発光ダイオードにおいて発光部となる半
導体チップに直接蛍光体膜を付けることもでき、又有機
化合物から成る蛍光体を溶解したポリメチルメタクリレ
ート等のポリマーをドーム状もしくはレンズ状に付ける
こともできる。なお、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の主旨に基づいて種々の変形が可
能であり、これらを本発明の範囲から除外するものでは
ない。
ら説明する。 実施例１ 図１に示すように、ＧａＩｎＮ半導体のｐｎ
接合から成るＮＬＰＢ５００発光ダイオード１にＺｎ
Ｓ：Ａｇ蛍光体粉末を重量比で１対４の割合でポリビニ
ルアルコールの１０％水溶液に分散した溶液を塗布し、
乾燥して薄膜状の蛍光体膜のコーティングを行う。同様
に、ＺｎＳ：ＣｕＡｌ蛍光体又はＺｎＣｄＳ：Ａｇ蛍光
体粉末をそれぞれ重量比で１対４の割合でポリビニルア
ルコールの１０％水溶液に分散して塗布することで、そ
れぞれ緑色又は赤色の蛍光を発する発光ダイオードが構
成される。これらの蛍光体を塗布したＮＬＰＢ５００発
光ダイオードにピーク電流が８００ｍＡでパルス幅が１
０マイクロ秒のパルス電流で駆動した場合の、それぞれ
の発光スペクトルを図４に示す。それぞれ青色、緑色、
赤色の蛍光を発する発光ダイオードが構成された。 実施例２ ＺｎＳ：Ａｇ蛍光体粉末、ＺｎＳ：ＣｕＡｌ
蛍光体粉末、及びＺｎＣｄＳ：Ａｇ蛍光体粉末をそれぞ
れ重量比で１対１対２の割合で混合した蛍光体粉末を、
同様に重量比で１対４の割合でポリビニルアルコールの
１０％水溶液に分散した溶液をＮＬＰＢ５００発光ダイ
オードに塗布し、乾燥して薄膜状のコーティングを行
い、ピーク電流が８００ｍＡでパルス幅が１０マイクロ
秒のパルス電流で駆動することで、赤色、緑色、青色の
三原色が混合した白色の蛍光を発する発光ダイオードが
構成される。実施例１及び実施例２に示したこれらの蛍
光体付き発光ダイオードから発する青色、緑色、赤色、
及び白色の蛍光発光の色度座標を図５に示した。緑色の
蛍光発光の純度がやや悪いが、ＮＴＳＣ色度座標に近い
発光が得られていることが分かる。なお、これらの無機
蛍光体のポリビニルアルコール分散溶液から作製した蛍
光体膜は、蛍光体粉末が分散した状態となっており光散
乱効果が働いているため、広い視角依存性を持つ発光が
得られた。 実施例３ シンチレーション用の色素であるＢＢＯＴ、
ＤＰＯＴ、それに希土類キレート化合物であるＥｕＴＴ
Ａを重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリルを添
加したメチルメタクリレートにそれぞれ１乃至３重量％
溶解し、それぞれ重合させる。重合が始まり粘性が高く
なった溶液をＮＬＰＢ５００発光ダイオードに塗布して
更に重合固化してポリメチルメタクリレートとすると、
透明な蛍光体膜ができる。この蛍光体膜をつけた発光ダ
イオードに同様にピーク電流が８００ｍＡでパルス幅が
１０マイクロ秒のパルス電流で駆動すると、それぞれ図
３に示した蛍光スペクトルに類似したスペクトルの青
色、緑色、赤色の蛍光を発する発光ダイオードが構成さ
れた。又、メチルメタクリレートに酸化チタン粉末や酸
化亜鉛粉末を分散して重合固化することで、光散乱効果
をもつ蛍光体とすることができ、一様で高効率の蛍光体
が得られた。 実施例４ 図１に示した蛍光体付き発光ダイオードにお
いて、３で示した反射板として真空蒸着法によりアルミ
ニウム薄膜を付けた反射板を設けることで、蛍光体から
の発光を効率よく前方に反射することができ、蛍光体か
らの発光効率を見掛け上１５％程度改善することができ
た。 上記実施例は、発光ダイオードに直接蛍光体膜をコーテ
ィングした場合について示したが、これら実施例の他に
種々の構成を行うことができる。例えば、ＺｎＳ：Ａｇ
蛍光体粉末、又はＺｎＳ：ＣｕＡｌ蛍光体粉末、又はＺ
ｎＣｄＳ：Ａｇ蛍光体粉末をそれぞれ単独で、又重量比
で１対１対２の割合で混合した蛍光体粉末を、同様に重
量比で１対４の割合でポリビニルアルコールの１０％水
溶液に分散した溶液をスピンコート法によりガラス基板
上に薄膜化し、この蛍光体膜をつけたガラス基板をＮＬ
ＰＢ５００発光ダイオードに隣接して配置することで、
点光源状に発光する発光ダイオードからの発光よりもず
っと広い面積に渡って一様に蛍光を発する素子を構成す
ることができた。更に、赤色、緑色、青色各々の蛍光を
発する蛍光体を付けたＮＬＰＢ５００発光ダイオードを
マトリクス状に配置して、順に電流パルスを加えて駆動
することでフルカラーディスプレイを構成することも容
易である。又、発光ダイオードにおいて発光部となる半
導体チップに直接蛍光体膜を付けることもでき、又有機
化合物から成る蛍光体を溶解したポリメチルメタクリレ
ート等のポリマーをドーム状もしくはレンズ状に付ける
こともできる。なお、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の主旨に基づいて種々の変形が可
能であり、これらを本発明の範囲から除外するものでは
ない。
【０００８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
蛍光体付き発光ダイオードによれば、蛍光体の種類を変
えることで紫外光もしくは近紫外光を発する単一種類の
発光ダイオードにより多彩な色彩の蛍光を発する発光ダ
イオードとすることができ、又異なる色彩を持つ発光ダ
イオードを多数集積するために、異なる製造技術や製造
条件を取らなければならないという必要がなくなる。更
に、それぞれ異なる色彩を発する発光ダイオードは異な
る電圧で駆動しなければならないという、従来の発光ダ
イオードを駆動する場合に問題点があったが、この難点
も本発明によると同一の電源電圧により駆動できるので
解消される。又、蛍光体膜を用いて大面積化することも
極めて容易にできるので経済的である等、これまでの発
光ダイオード製造における種々の障害や問題点を解消す
ることができるという、卓越した効果を発揮することが
できる。
蛍光体付き発光ダイオードによれば、蛍光体の種類を変
えることで紫外光もしくは近紫外光を発する単一種類の
発光ダイオードにより多彩な色彩の蛍光を発する発光ダ
イオードとすることができ、又異なる色彩を持つ発光ダ
イオードを多数集積するために、異なる製造技術や製造
条件を取らなければならないという必要がなくなる。更
に、それぞれ異なる色彩を発する発光ダイオードは異な
る電圧で駆動しなければならないという、従来の発光ダ
イオードを駆動する場合に問題点があったが、この難点
も本発明によると同一の電源電圧により駆動できるので
解消される。又、蛍光体膜を用いて大面積化することも
極めて容易にできるので経済的である等、これまでの発
光ダイオード製造における種々の障害や問題点を解消す
ることができるという、卓越した効果を発揮することが
できる。
【図１】本発明の実施例を示す蛍光体付き発光ダイオー
ドの模式図である。
ドの模式図である。
【図２】本発明の紫外光もしくは近紫外光を発するＮＬ
ＰＢ５００発光ダイオードをパルス駆動した場合の発光
スペクトルである。
ＰＢ５００発光ダイオードをパルス駆動した場合の発光
スペクトルである。
【図３】本発明で用いた有機シンチレーション用有機蛍
光体及び希土類キレート化合物蛍光体の蛍光スペクトル
である。
光体及び希土類キレート化合物蛍光体の蛍光スペクトル
である。
【図４】本発明の第１実施例を示す無機蛍光体膜を付け
たＮＬＰＢ５００発光ダイオードをパルス駆動した場合
の発光スペクトルである。
たＮＬＰＢ５００発光ダイオードをパルス駆動した場合
の発光スペクトルである。
【図５】本発明の第１実施例及び第２実施例に示した三
原色及び白色の蛍光発光の色度座標である。ここで、
Ｒ、Ｇ、ＢはそれぞれＮＴＳＣでの赤色、緑色、青色の
色度座標を示す。
原色及び白色の蛍光発光の色度座標である。ここで、
Ｒ、Ｇ、ＢはそれぞれＮＴＳＣでの赤色、緑色、青色の
色度座標を示す。
１ 紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダイオード ２ 蛍光体 ３ 反射板 ４ 駆動電源
Claims (5)
- 【請求項１】 紫外光もしくは近紫外光を発する発光ダ
イオードと蛍光体とからなり、前記発光ダイオードが発
する光を蛍光体が吸収し可視光に変換することを特徴と
する蛍光体付き発光ダイオード。 - 【請求項２】 請求項１記載の蛍光体付き発光ダイオー
ドにおいて、蛍光体が光散乱効果を有することを特徴と
する蛍光体付き発光ダイオード。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の蛍光体付き発光ダ
イオードにおいて、蛍光体が発する蛍光を反射する機能
を有することを特徴とする蛍光体付き発光ダイオード。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の蛍光体付き発
光ダイオードにおいて、異なる色彩の蛍光を発する蛍光
体を付けた発光ダイオードを複数個集積し、同一の電源
電圧により駆動することを特徴とする蛍光体付き発光ダ
イオード。 - 【請求項５】 請求項１、２又は３記載の蛍光体付き発
光ダイオードにおいて、異なる色彩の蛍光を発する蛍光
体を混合もしくは積層することを特徴とする蛍光体付き
発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16202596A JPH1012925A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 蛍光体付き発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16202596A JPH1012925A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 蛍光体付き発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012925A true JPH1012925A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15746649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16202596A Pending JPH1012925A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 蛍光体付き発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012925A (ja) |
Cited By (18)
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| US9929325B2 (en) | 2012-06-05 | 2018-03-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lighting device including quantum dots |
| US9951438B2 (en) | 2006-03-07 | 2018-04-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products |
-
1996
- 1996-06-21 JP JP16202596A patent/JPH1012925A/ja active Pending
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