JPH11307813A - 発光装置、その製造方法およびディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に、色分散が少なく、大きさを極めて小さ
くできる、蛍光体基板上に半導体層からなる光源が形成
されてなる発光装置、その製造方法およびこの発光装置
を用いたディスプレイを提供する。 【解決手段】 蛍光体基板１１上に、半導体層からなる
光源２が形成されてなる発光装置１において、光源２か
らの光が、蛍光体基板１１中の賦活体を励起し、この賦
活体からの光が蛍光体基板１１から出射されることを特
徴とする。このとき、賦活体からの光と、光源２からの
光とが混ざり合って白色光等として出射されることもあ
るし、賦活体からの光のみが出力されることもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光体基板上に半
導体層からなる光源が形成されてなる発光装置、その製
造方法およびこの発光装置を用いたディスプレイに関
し、特に、色分散が少なく、大きさを極めて小さくでき
る前記発光装置、その製造方法およびディスプレイに関
する。

【０００２】

【技術背景】ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなる従来の
青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源は、図８に示すよ
うに、Ａｌ_２Ｏ_３結晶基板８１１上に、ＡｌＧａＮクラ
ッド層８１２と、ＧａＩｎＮエミッティング層８１３
と、ＡｌＧａＮクラッド層８１４からなる（ＬＥＤ光源
を符号８１で示す）。クラッド層８１４と、エミッティ
ング層８１３とは、クラッド層８１２上の一部領域に形
成されおり、クラッド層８１４上には第１電極８３１が
形成され、クラッド層８１２には、第２電極８３２が形
成されている。

【０００３】このような青色ＬＥＤ光源８１からの光Ｌ
_Ａを、微細な蛍光体を分散させた透明樹脂材料を通して
出射させることにより、青色ＬＥＤ光源８１が発生する
光の色とは異なる色の光を出射することができる発光装
置も知られている。

【０００４】たとえば図９に示すように、この種の発光
装置９は、ＬＥＤ光源８１を、蛍光体を分散させた透明
樹脂９１によりモールディングすることにより製造され
る。発光装置９では、ＬＥＤ光源８１からの光を蛍光体
を分散させた透明樹脂９１を介して出射させることによ
り白色光を得ることもできる。すなわち、この蛍光体
は、ＬＥＤ光源８１からの青色光Ｌ_Ａと混ざり合って、
白色となるような波長の光を発生させるような物質から
なり、ＬＥＤ光源８１からの青色光Ｌ_Ａにより励起され
ると、緑色ないし赤色を含む光Ｌ_Ｂを発生する。この結
果、蛍光体からの光Ｌ_Ｂと、励起光であるＬＥＤ光源８
１からの青色光Ｌ_Ａとが混合され、発光装置９からは白
色光が出射される。

【０００５】ところで、図９に示す従来の発光装置で
は、ＬＥＤ光源８１からの青色光Ｌ_Ａは、透明樹脂９１
内で蛍光体による吸収や散乱を繰り返した後、外部に出
射される。蛍光体は、透明樹脂９１内全体に（すなわ
ち、広い容積部分に）分散しているので、人がＬＥＤ光
源８１に対する視点を変えて発光装置を見た場合に色分
散が生じる。

【０００６】すなわち、当該発光装置を見る角度によっ
て、光Ｌ_Ａの強度と光Ｌ_Ｂの強度とがバランスして見え
る（すなわち、白色光として見える）こともあるし、光
Ｌ_Ａの強度と光Ｌ_Ｂの強度とがバランスして見えない
（すなわち、一方の光の強度の影響が強く白色光として
は見えない）こともある。

【０００７】なお、図９に示す従来の発光装置では、透
明樹脂９１の容積をある程度大きくしなければ、所望の
発色を得ることができないため、発光装置を小型化する
には限界がある。

【０００８】

【発明の目的】本発明の目的は、色分散が少なくかつ、
白色発光、色可変発光も可能な発光装置を提供すること
である。本発明の他の目的は、大きさが極めて小さい発
光装置を提供することである。本発明のさらに他の目的
は、上記発光装置を用いたディスプレイを提供すること
である。

【０００９】

【発明の概要】ところで、従来、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイ
ア）結晶を基板として用い、その上にＩＩＩ−Ｖ族窒化
物半導体を成長させたＬＥＤや半導体レーザが知られて
いる。ここで、サファイア結晶基板は、ＩＩＩ−Ｖ族窒
化物半導体の成長のために用いられている。

【００１０】また、従来、固体レーザ用の励起材料とし
て、Ｃｒ^３＋，Ｔｉ^３＋等の賦活体をドープしたサファ
イア結晶が用いられている。サファイア結晶にＣｒ^３＋
をドープした固体レーザは、ルビーレーザと称される。
これは、図６に参照されるように、４００ｎｍ付近と５
５０ｎｍ付近にピークを持つ光吸収特性を有し、フラッ
シュランプを励起光源として６９０ｎｍの波長のレーザ
光を発生する。サファイア結晶にＴｉ^３＋をドープした
固体レーザは、図６に参照されるように、チタンサファ
イアレーザと称され、５００ｎｍ付近にピークを持つ光
吸収特性を有し、アルゴンレーザ（波長４８８ｎｍ）を
励起光源として６００〜１１００ｎｍの広い帯域で蛍光
スペクトルを生成する。このチタンサファイアレーザ
は、上記のように蛍光スペクトルが幅を持つので、チュ
ーナブルレーザとして使用されている。上記ルビーレー
ザやチタンサファイアレーザに使用される、Ｃｒ^３＋や
Ｔｉ^３＋がドープされたサファイア結晶は、固体レーザ
用の結晶蛍光体として使用されているが半導体成長用の
基板としては使用されていない。

【００１１】このように、サファイア結晶は、ＩＩＩ−
Ｖ族窒化物半導体の成長のために使用されること（すな
わち、サファイア結晶が当該半導体を形成し易いこと）
がある一方で、賦活体がドープされて使用されることも
ある。本発明者は、ＬＥＤ等の半導体からなる発光装置
を製造するに際して、サファイア等の結晶を、ＩＩＩ−
Ｖ族窒化物等の半導体を形成するための基板として用
い、かつ賦活体をドープするための媒体として使用すれ
ば、従来奏し得なかった効果を奏することができる、す
なわち色分散が少ない発光が可能となる、との知見を得
て本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明の発光装置は、蛍光体基
板上に、半導体層からなる光源が形成されてなる発光装
置において、前記光源からの光が、前記蛍光体基板中の
賦活体を励起し、当該賦活体からの光が前記蛍光体基板
から出射されることを特徴とする。ここで、蛍光体基板
とは、賦活体ノンドープ結晶に１種または２種以上の賦
活体を当該結晶の一部分または全体にドープして形成す
ることもできるし、賦活体ドープ結晶と賦活体ノンドー
プ結晶とを積層して形成することもできる。

【００１３】本発明の発光装置では、前記賦活体からの
光は、前記光源からの光と混ざり合って、前記蛍光体基
板から出射されるようにできる。この場合、賦活体の濃
度を調整することで、賦活体による影響が強い光、また
は当該影響が弱い光を生成することができる。たとえ
ば、賦活体の濃度を高くする（または、これとともに蛍
光体基板を厚くする）ことで、出射光の殆どは賦活体か
らの光となる。

【００１４】本発明の発光装置では、蛍光体基板上に前
記光源が形成されている。すなわち、前記光源と、賦活
体が存在する部分とは、ごく近接している。これによ
り、発光装置を見る角度が変わっても、前記光源からの
光の強度と賦活体からの光の強度とを適度なバランスに
保つことができるので、色分散が少ない光（白色光や、
白色光以外の色の光）を得ることができる。

【００１５】本発明の発光装置では、光透過性を有すれ
ば、上記蛍光体基板の母材結晶として種々のものが使用
できる（もちろん、蛍光体基板上にＬＥＤ等の光源を形
成できることが前提である）。たとえば、光源をＩＩＩ
−Ｖ族窒化物半導体からなるＬＥＤにより形成する場合
には、上記蛍光体基板の母材としてサファイア結晶が用
いられる。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（格子定数：ａ＝
０．３．１８９ｎｍ，ｃ＝０．５１８５ｎｍ）とサファ
イア結晶（格子定数：ａ＝０．４７８５ｎｍ，ｃ＝１．
２９９１ｎｍ）との格子不整は１３．８％程度である。
通常のＩＩＩ−Ｖ族半導体の場合、良好な特性のものを
得るには、格子不整は１％以下でなればならない。しか
し、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体の場合、これより大きな
格子不整があるにもかかわらず、良好な特性のＬＥＤや
半導体レーザが実現されている。したがって、ＩＩＩ−
Ｖ族窒化物半導体により光源を構成する場合には、サフ
ァイアと同程度の格子定数を持つ結晶を上記蛍光体基板
の母材として使用することができる。たとえば、ＢｅＡ
ｌ_２Ｏ_４（格子定数：ａ＝０．９４０４ｎｍ，ｂ＝０．
５４７６ｎｍ，ｃ＝０．４４２７ｎｍ）、ＭｇＦ_２（格
子定数：ａ＝０．４６２３ｎｍ，ｂ＝０．３０５２ｎ
ｍ）等を上記蛍光体基板の母材として使用することもで
きる。また、本発明の発光装置では、賦活体も、Ｃｒ
^３＋、Ｔｉ^３＋、Ｖ^２＋等、種々のものを用いることが
できる。

【００１６】具体的には、たとえば（１）〜（５）のよ
うにして上記蛍光体基板を形成することができる。 （１）サファイア結晶を母材として、これにＣｒ^３＋を
ドープする（この結晶はルビーと称され、吸収波長は４
００および５５０ｎｍ、蛍光波長は７００である）。 （２）サファイア結晶を母材として、これにＴｉ^３＋を
ドープする（この結晶はチタンサファイアと称され、吸
収波長は５００ｎｍ、蛍光波長は６００〜１１００ｎｍ
である）。 （３）ＢｅＡｌ_２Ｏ_４結晶を母材として、これにＣｒ
^３＋をドープする（この結晶はアレキサンドライトと称
され、吸収波長は３５０〜４７５ｎｍ、蛍光波長は５０
０〜７００ｎｍである）。 （４）ＢｅＡｌ_２Ｏ_４結晶を母材として、これにＴｉ
^３＋をドープする（この結晶はチタンクリソベルと称さ
れ、吸収波長は４００〜６５０ｎｍ、蛍光波長は７３０
〜９５０ｎｍである）。 （５）ＭｇＦ_２結晶を母材として、これにＶ^２＋をドー
プする（吸収波長は５００〜７００，８００〜１０００
ｎｍ、蛍光波長は１０５０〜１３００ｎｍである）。 なお、上記（１）〜（５）の例では、１種の賦活体を母
材結晶にドープして蛍光体基板を形成しているが、もち
ろん２種以上の賦活体を母材結晶にドープして蛍光体基
板を形成することもできる。

【００１７】前述したように、サファイア結晶等の母材
結晶にドープする賦活体の濃度は適宜に設定できる。こ
れにより、種々の色（波長）の光を前記蛍光体基板から
出射することができる。たとえば、サファイア結晶（母
材結晶）に、賦活体としてＣｒ^３＋やＴｉ^３＋がドープ
されてなる蛍光体基板上に、青色のＬＥＤ光源を形成す
る場合には、Ｃｒ^３＋やＴｉ^３＋の濃度は１０^１７〜１
０^２１〔ｃｍ^−３〕とすることが好ましい。同様に、Ｂ
ｅＡｌ_２Ｏ_４結晶にＣｒ^３＋やＴｉ^３＋がドープされて
なる蛍光体基板上、あるいはＭｇＦ_２結晶にＶ^２＋がド
ープされてなる蛍光体基板上に青色のＬＥＤ光源を形成
する場合にも、これらのＣｒ^３＋、Ｔｉ^３＋、Ｖ^２＋の
濃度は１０^１７〜１０^２１〔ｃｍ^−３〕とすることが好
ましい。

【００１８】賦活体を分散させるための媒体は、従来で
はモールディングした合成樹脂であるが、本発明では基
板母材として使用される結晶であり、合成樹脂によるモ
ールディングは必須ではない。すなわち、本発明では、
後述する実施例で説明するように、従来の発光装置（Ｌ
ＥＤ）と同様に、発光装置全体を合成樹脂でモールディ
ングすることもできるし、発光装置全体を合成樹脂でモ
ールディングしないようにもできる。特に、発光装置全
体を合成樹脂でモールディングしない場合（あるいは、
合成樹脂の大きさを小さくする場合）には、装置の大き
さは極めて小さい。

【００１９】本発明の発光装置では、蛍光体基板上に発
光ダイオードからなる光源を形成し、この蛍光体基板を
非線形光学結晶から構成し、前記光源からの光を当該波
長変換構造部分を通過させることで、当該光源からの光
を波長変換することことができる。もちろん、この場合
にも、装置の大きさを極めて小さくできる。

【００２０】本発明の製造方法は、上記した発光装置を
製造するためのもので、（１）１種または２種以上の賦
活体を、賦活体ノンドープ結晶からなる基板の一方の面
からドープし、この後、前記基板の前記賦活体をドープ
した側の面に、半導体からなる光源を形成すること、
（２）賦活体ノンドープ結晶からなる基板の一方の面
に、半導体からなる光源を形成し、この後、１種または
２種以上の賦活体を、前記光源を形成した側とは反対側
の面からドープすること、（３）賦活体ドープ結晶板と
賦活体ノンドープ結晶板とを積層して基板を形成し、こ
の後、前記基板の賦活体ノンドープ結晶板側に、半導体
からなる光源を形成すること、を特徴とする。

【００２１】本発明のディスプレイは、上記の発光装置
が複数個集合して形成される。このディスプレイでは、
ディスプレイ基板材が、蛍光体からなり、当該ディスプ
レイ基板材が、各発光装置の共通の蛍光体基板としての
役割をなすことで、前記ディスプレイ基板上に、前記各
発光装置の光源となる半導体層が形成されてなることを
特徴とする。本発明のディスプレイは、ディスプレイ基
板上に形成した光源がすべて同一色（たとえば白色）を
出射するように構成することができ、この場合にはモノ
クロディスプレイとなる。また、本発明のディスプレイ
は、前記各発光装置を、第１の色の光を出射する発光装
置と、第２の色の光を出射する発光装置とから構成する
こと、または、第１の色の光を出射する発光装置と、第
２の色の光を出射する発光装置と、・・・、第Ｎの色の
光を出射する発光装置とから構成することができ、この
場合には多色用のディスプレイ（２色以上の色を発光す
るディスプレイ）となる。たとえば３個の発光装置から
なる組（それぞれの発光装置は異なる色の光を出射す
る）を多数、同一のディスプレイ基板材により形成する
ことで、発色方法の多様化を図ることができる。上述し
たように、本発明のディスプレイで使用される発光装置
は、従来の発光装置（ＬＥＤ）と比べて小さいので、デ
ィスプレイの高解像度化も可能となる。なお、本発明の
ディスプレイでは、各発光装置の光出射部分にカラーフ
ィルタを形成することにより、さらに多様な色の光を発
生させることもできる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の発光装置の一例を示す図であ
り、この発光装置１では、賦活体（本実施例ではＴｉ
^３＋）がドープされたサファイァ基板（蛍光体基板）１
１上に、ＡｌＧａＮクラッド層２１と、ＧａＩｎＮエミ
ッティング層２２と、ＡｌＧａＮクラッド層２３からな
るＬＥＤ光源２が形成されている。

【００２３】サファイア基板１１上にはクラッド層２１
が形成され、クラッド層２１上の一部領域に、エミッテ
ィング層２２、クラッド層２３がこの順で形成されてい
る。このクラッド層２３上には第１電極３１が形成さ
れ、クラッド層２１の、エミッティング層２２およびエ
ミッティング層２２が形成されていない領域には、第２
電極３２が形成されている。第１電極３１や第２電極３
２（特に、電極面積が大きい第１電極３１）は、サファ
イア基板１１内のＴｉ^３＋が発生する光Ｌ_２の反射鏡と
しても作用する。第１電極３１や第２電極３２を反射鏡
として使用する技術については、本出願人に譲渡された
近藤雄等の発明に係る日本国特許出願（特願平９−３４
５５８４号）を参照されたい。

【００２４】図１では、第１電極３１と第２電極３２と
の間に電圧を印加すると、エミッティング層２２におい
てＬＥＤ光Ｌ_１が生成される。サファイア基板１１を通
るＬＥＤ光の一部は賦活体（Ｔｉ^３＋）に吸収され、当
該賦活体を励起し、また他の一部は、そのまま外部に出
力される。このようにして、発光装置１からは、ＬＥＤ
光Ｌ_１と、賦活体が発生する光Ｌ_２とが混ざり合って出
射される。

【００２５】図２は、図１の発光装置１が実装されたラ
ンプを示す図である。図２では、ランプ４は、直線状を
なす第１電極部材４１と、この第１電極部材４１に並設
された概略Γ形状をなす第２電極部材４２とを有してい
る。第２電極部材４２の上部には凹面をなす載置部４２
１が形成されている。この載置部４２１には、絶縁基材
４３が設けられ、当該絶縁基材４３には、第１電極パッ
ド４４１および４４２が形成されている。載置部４２１
には、図１の発光装置１が、図１の向きとは上下逆向き
となるように載置されている。発光装置１の第１電極３
１は第１電極パッド４４１に接続され、発光装置１の第
２電極３２は第２電極パッド４４２にバンプ４５を介し
て接続されている。電極パッド４４１と第１電極部材４
１とは配線４６１を介して接続され、電極パッド４４２
と第２電極部材４２とは配線４６２を介して接続されて
いる。そして、第１電極部材４１の先端、および第２電
極部材４２の発光装置１が載置された部分は、透明な合
成樹脂材料４７によりモールディングされている。上述
したように、本実施例では、第１電極３１や第２電極３
２（特に、電極面積が大きい第１電極３１）は、サファ
イア基板１１内のＴｉ^３＋が発生する光Ｌ_２の反射鏡と
しても作用するので、発光効率に極めて優れている。

【００２６】図３は、図１に示した発光装置１の製造工
程を示す図である。まず、賦活体（Ｔｉ^３＋）がドープ
されたサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）結晶からなる蛍光体基
板に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層（ＬＡ１）、ＩｎＧａ
Ｎエミッティング層（ＬＡ２）、ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層（ＬＡ３）をこの順で形成する（図３（ａ））。一
般に、Ｃｒ^３＋，Ｔｉ^３＋等の賦活体がドープされたサ
ファイア結晶の融点は、ノンドープのサファイア結晶の
融点（２０４０℃）と同一であり、かつＩＩＩ−Ｖ族窒
化物半導体の成長時における最高温度は、１１００℃程
度であるので、通常、この程度の温度での賦活体（本実
施例では、Ｔｉ^３＋）の拡散が問題となることはない。

【００２７】また、一般に、Ｃｒ^３＋，Ｔｉ^３＋等の賦
活体がドープされたサファイア結晶の格子定数は、ノン
ドープのサファイア結晶の格子定数や融点（２０４０
℃）と同一である。ノンドープのサファイア結晶基板上
にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザが形成された発光装
置が既に存在していることからもわかるように、賦活体
（本実施例では、Ｔｉ^３＋）がドープされたサファイア
結晶基板にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を形成すること
には、通常、支障は生じない。つぎに、ｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層（ＬＡ３）の一部領域にエッチングマスク
（ＬＡ４）を形成した後、エッチングマスク（ＬＡ４）
が形成された領域以外の領域の、ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層（ＬＡ３）およびＩｎＧａＮエミッティング層（Ｌ
Ａ２）をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ
ｉｎｇ）によりエッチングする（図３（ｂ））。そし
て、エッチングマスク（ＬＡ４）を除去して、第１電極
３１および第２電極３２を形成した後（図３（ｃ））、
チッピング（カット）して、図１に示した発光装置１を
得る（図３（ｄ））。

【００２８】つぎに、第２電極部材４２の載置部４２１
に、絶縁基材４３（すでに、電極パッド４４１および４
４２が形成されている）を取り付けた後、発光装置１を
フリップチップボンディングにより、（第１電極３１と
電極パッド４４１とが接続され、第２電極３２と電極パ
ッド４４２とが接続されるように）取り付ける（図３
（ｅ））。そして、ワイヤボンディングによる配線を行
った後、モールドＭを用いてモールディングする（図３
（ｆ））。なお、上記フリップチップボンディング技術
およびワイヤボンディング技術については、前述した日
本国特許出願（特願平９−３４５５８４号）に詳細が記
されているので、これを参照されたい。

【００２９】本実施例では、賦活体として、Ｔｉ^３＋を
用いているので、前述したように（図６参照）賦活体か
ら得られる光の波長は７５０ｎｍをピークとして６００
〜１１００ｎｍの広い範囲（赤色領域ないし近赤外領
域）にわたる。この光と、ＬＥＤ光源２からの光とを混
ぜ合わせて、白色光とするためには、ＬＥＤ光源２から
の光の波長は、５００ｎｍ付近の青緑色にする必要があ
る。特に、Ｔｉ^３＋の吸収ピーク波長がこの付近である
ので、ＬＥＤ光源２からの光の波長を、５００ｎｍ付近
とすることにより、高い効率でＴｉ^３＋による光を得る
ことができる。

【００３０】なお、本実施例では、賦活体を、ノンドー
プのサファイア結晶基板の一方の面からドープし、この
後、当該基板の賦活体をドープした側の面に、ＬＥＤ光
源２を形成する場合を説明したが、本発明はこれには限
定されない。たとえば、上記の実施例において、ＬＥＤ
光源２の形成に際して、すでにドープしてある賦活体が
熱拡散等により所期の作用を奏し得ないといった不都合
がある場合には、（１）ノンドープのサファイア結晶か
らなる基板の一方の面に、ＬＥＤ光源２を形成し、この
後、賦活体を、光源を形成した側とは反対側の面からド
ープすることもできるし、（２）賦活体ドープ結晶と賦
活体ノンドープ結晶とを積層して蛍光体基板を形成し、
この後、蛍光体基板の賦活体ノンドープ結晶側に、ＬＥ
Ｄ光源２を形成することで、上記不都合を解消すること
ができる。また、本実施例では、賦活体からの光が結晶
基板面に垂直な方向に出射される例を説明したが、結晶
基板面の底面にも、反射体を形成しておく等の変更を行
い、発光装置を、当該光が結晶基板面の端面から出射さ
れるように構成することもできる。この場合には、結晶
基板上に形成したＬＥＤ光源からの光は装置外部には出
力されないので、賦活体からの光のみを得ることができ
る。

【００３１】図４は、さまざまな色の光を混合した場合
の色度図である。図４において太線で示す領域がＲ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色を混ぜると白色にな
る部分であり、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ６３０，５２０，
４７０ｎｍ付近の波長にあり、色度図上ではそれぞれ半
円の頂点に位置している。それぞれの頂点で結ばれた三
角形の中が、その３色で表される色を示しており、白色
はちょうどその中点に位置すうＲ。したがって、これら
３色の強度を変えることで、白色を表現することができ
る。この場合、３色のうち１色の強度をゼロとすること
で白色を表現することもできる。すなわち、色度図上で
２つの色で結ばれた線上に白色領域がが存在すればこれ
ら２色で白色を表現することができる。本実施例では、
Ｔｉ^３＋がドープされたＡｌ_２Ｏ_３からの蛍光の波長は
７５０ｎｍであり、色度図上では右下の符号αで示す角
付近に相当する。この蛍光と混ざり合って白色を発生さ
せるためのもう一つの色は、点αを白色領域を横切る線
Ｌ上の点β、すなわち５００ｎｍの青緑色となる。な
お、本発明における白色光とは、上記白色領域に含まれ
る２色または３色の混合した光である。

【００３２】図５は、本発明のディスプレイの一実施例
を示す図である。図５において、サファイア結晶基板６
には、青色ＬＥＤ領域６１１、白色ＬＥＤ領域６１２お
よび赤色ＬＥＤ領域６１３の３つのＬＥＤ領域からなる
組が、多数整列して形成されている。各ＬＥＤ領域は、
それぞれディスプレイにおける画素に対応する。なお、
同図では、１組（３つ）の画素のみが示されている。本
実施例では、各ＬＥＤ領域６１１，６１２および６１３
には、それぞれ光源６２１，６２２および６２３が形成
されている。これらの光源は、本実施例では互いに同一
の構造をなしている。ただし、サファイア結晶基板６
の、青色ＬＥＤ領域６１１はノンドープであり、白色Ｌ
ＥＤ領域６１２にはＴｉ^３＋が１０^１９〔ｃｍ^−３〕で
ロードープされ、赤色ＬＥＤ領域６１３にはＴｉ^３＋が
１０^２１〔ｃｍ^−３〕でハイドープされている。

【００３３】すなわち、各ＬＥＤ領域６１１，６１２，
６１３内には、各領域に共通のｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層（ＬＡ１）が形成されている。さらに、ＬＥＤ領域６
１１，６１２，６１３内の一部領域には、ＩｎＧａＮエ
ミッティング層（ＬＡ２）とｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
（ＬＡ３）がこの順で形成されている。各ＬＥＤ領域６
１１，６１２，６１３において、ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層（ＬＡ３）には第１電極が形成され、それぞれ青色
用信号線、白色用信号線、赤色用信号線が接続されてい
る。また、各ＬＥＤ領域６１１，６１２，６１３におい
て、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層（ＬＡ１）が形成され、
それぞれの第２電極は共通の信号線（グランド線）に接
続されている。なお、図５では、上記各信号線はワイヤ
ーにより図示してある、実際にはｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層（ＬＡ１）上の配線パターンである。

【００３４】以上、ＬＥＤ光源をサファイア結晶基板上
に形成した場合を説明したが、ＬＥＤ光源に代えて半導
体レーザ、電界発光素子等をサファイア結晶基板上に形
成することもできる。当該技術分野に属する技術者であ
れば、上記実施例を理解すれば、当該実施例のＬＥＤ光
源を半導体レーザ、電界発光素子等に代替した本発明の
発光装置を製造することができることは明らかであろ
う。

【００３５】次に、図７により、第２高調波発生用の発
光装置の実施例を説明する。図７において、発光装置７
は、Ｓｒ_２Ｂｅ_２ＢＯ_７結晶（非線形光学結晶）基板７
０とこの基板上に形成されたＬＥＤ発光部７１とからな
る。

【００３６】第２高調波発生用の発光装置７では、ＬＥ
Ｄ発光部７１が、波長４２０ｎｍのＬＥＤ光Ｌ_７１を生
成し、このＬＥＤ光Ｌ_７１が、Ｓｒ_２Ｂｅ_２ＢＯ_７結晶
（基板７０）を通過することでその端面からは、波長２
１０ｎｍの変調光Ｌ_７２が出力される。

【００３７】このような第２高調波発生用の発光装置７
も、従来周知のＬＥＤ製造プロセスや、半導体レーザ製
造プロセスにより製造することができる。すなわち、従
来のＬＥＤや半導体レーザの製造技術に携わる技術者で
あれば、本明細書の記述から上記第２高調波発生用の発
光装置を製造することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、色分散が少なく、大き
さを極小さくできる発光装置（特に白色の発光装置）、
その製造方法、および当該発光装置を応用したディスプ
レイを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】賦活体がドープされたサファイァ基板上に、Ｌ
ＥＤ光源が形成された、本発明の発光装置の一例を示す
図である。

【図２】図１の発光装置が実装されたランプを示す図で
ある。

【図３】図１に示した発光装置１の製造工程を示す図で
あり、（ａ）は賦活体がドープされたＡｌ_２Ｏ_３結晶基
板に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、ＩｎＧａＮエミッテ
ィング層、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層をこの順で形成す
る様子を示し、（ｂ）はｐ−ＡｌＧａＮクラッド層の一
部領域にエッチングマスクを形成した後、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎクラッド層およびＩｎＧａＮエミッティング層をＲＩ
Ｅによりエッチングする様子を示し、（ｃ）はエッチン
グマスクを除去して、第１電極および第２電極を形成し
た様子を示し、（ｄ）はチッピング（カット）により発
光装置が得られた様子を示し、（ｅ）は発光装置をフリ
ップチップボンディングにより取り付ける様子を示し、
（ｆ）はワイヤボンディングによる配線を行った後にモ
ールディングした様子を示している。

【図４】さまざまな色の光を混合した場合の色度図であ
る。

【図５】本発明のディスプレイの一実施例を示す図であ
る。

【図６】賦活体（Ｃｒ^３＋，Ｔｉ^３＋）の吸収特性およ
び蛍光特性を示す図である。

【図７】本発明における第２高調波発生用の発光装置を
示す図である。

【図８】従来の発光装置におけるＬＥＤ光源を示す図で
ある。

【図９】図８のＬＥＤ光源が実装された従来の発光装置
を示す図である。

【符号の説明】

１ 発光装置 １１ サファイァ基板 ２ ＬＥＤ光源 ２１ ＡｌＧａＮクラッド層 ２２ ＧａＩｎＮエミッティング層 ２３ ＡｌＧａＮクラッド層 ３１ 第１電極 ３２ 第２電極 ４ ランプ ４１ 第１電極部材 ４２ 第２電極部材 ４２１ 載置部 ４３ 絶縁基材 ４４１，４４２ 第１電極パッド ４６１，４６２ 配線 ６ サファイア結晶基板 ６１１ 青色ＬＥＤ領域 ６１２ 白色ＬＥＤ領域 ６１３ 赤色ＬＥＤ領域 ６２１，６２２，６２３ 光源 Ｌ_１ ＬＥＤ光 Ｌ_２ 賦活体が発生する光

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光体基板上に、半導体層からなる光源
   が形成されてなる発光装置において、 前記光源からの光が、前記蛍光体基板中の賦活体を励起
   し、当該賦活体からの光が前記蛍光体基板から出射され
   ることを特徴とする発光装置。
2. 【請求項２】 前記賦活体からの光と、前記光源からの
   光とが混ざり合って出射されることを特徴とする請求項
   １に記載の発光装置。
3. 【請求項３】 前記賦活体からの光と、前記光源からの
   光とが混ざり合って出射される光が白色光であることを
   特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 【請求項４】 前記蛍光体基板が、Ａｌ_２Ｏ_３結晶を母
   材とし、Ｃｒ^３＋またはＴｉ^３＋を賦活体とすることを
   特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の発光装置。
5. 【請求項５】 前記蛍光体基板が、ＢｅＡｌ_２Ｏ_４結晶
   を母材とし、Ｃｒ^３＋またはＴｉ^３＋を賦活体とするこ
   とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の発光装
   置。
6. 【請求項６】 前記蛍光体基板が、ＭｇＦ_２結晶を母材
   とし、Ｖ^２＋を賦活体とすることを特徴とする請求項１
   〜３の何れかに記載の発光装置。
7. 【請求項７】 前記蛍光体基板中の賦活体濃度が１０
   ^１７〜１０^２１〔ｃｍ^−３〕であることを特徴とする請
   求項４〜６の何れかに記載の発光装置。
8. 【請求項８】 蛍光体基板上に、発光ダイオードからな
   る光源が形成されてなる発光装置において、 前記蛍光体基板は非線形光学結晶からなる波長変換構造
   を有し、前記蛍光体基板が前記光源からの光を入射し、
   この入射光を波長変換して出射することを特徴とする発
   光装置。
9. 【請求項９】 前記光源が、発光ダイオード、半導体レ
   ーザまたは電界発光素子であることを特徴とする請求項
   １〜８の何れかに記載の発光装置。
10. 【請求項１０】 前記光源が、ＩＩＩ−Ｖ族半導体から
    なることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の発
    光装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０に記載の発光装置を製
    造するために用いる方法であって、 １種または２種以上の賦活体を、賦活体ノンドープ結晶
    からなる基板の一方の面からドープし、この後、前記基
    板の前記賦活体をドープした側の面に、半導体からなる
    光源を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１０に記載の発光装置を製
    造するために用いる方法であって、 賦活体ノンドープ結晶からなる基板の一方の面に、半導
    体からなる光源を形成し、この後、１種または２種以上
    の賦活体を、前記光源を形成した側とは反対側の面から
    ドープすることを特徴とする発光装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１０に記載の発光装置を製
    造するために用いる方法であって、 賦活体ドープ結晶と賦活体ノンドープ結晶とを積層して
    蛍光体基板を形成し、この後、前記蛍光体基板の賦活体
    ノンドープ結晶側に、半導体からなる光源を形成するこ
    とを特徴とする発光装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１０に記載された発光装置
    が複数個集合して形成されるディスプレイであって、 ディスプレイ基板材が、蛍光体からなり、 当該ディスプレイ基板材が、各発光装置の共通の蛍光体
    基板としての役割をなすことで、前記ディスプレイ基板
    上に、前記各発光装置の光源となる半導体層が形成され
    てなることを特徴とするディスプレイ。
15. 【請求項１５】 多色を発生するための請求項１２に記
    載のディスプレイであって、 前記各発光装置は、 第１の色の光を出射する発光装置と、第２の色の光を出
    射する発光装置とからなり、または、 第１の色の光を出射する発光装置と、第２の色の光を出
    射する発光装置と、・・・、第Ｎの色の光を出射する発
    光装置とからなる、 ことを特徴とするディスプレイ。