发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的ＩＩＩ族氮化物半导体发光元件具有包括ＡｌＧａＩｎＮ的组成比不同的两个层的发光层，该发光层能够发射发光峰的波长在紫外区的光和发光峰的波长在可见区的光。这样的发光元件和由紫外区的光激发的荧光材料结合，构造成发光装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光装置，具体来说，本专利技术涉及一种通过将III族氮化物半导体发光元件和荧光材料相结合而制成的，并且能够通过荧光材料将发光元件发出的一部分光转化后发射的发光装置。
技术介绍
在有人提出的发光装置中，利用荧光材料改变发光元件发出的一部分光的波长，将已经进行波长转变的光和发光元件发出的光混合，从而能够发射颜色不同于发光元件本身光色的光。例如，一种发光装置的结构是将蓝色荧光的发光元件和受蓝光激发的荧光材料结合，以发射波长比蓝光波长长的光。上述现存的发光装置使用蓝光，即，用可见区的光作为荧光材料的激发光。此处的荧光材料的激发效率或发射效率随激发光波长的不同而不同。一般来说，在用可见区的光作为激发光的情况下，激发效率下降。因此，上述发光装置的荧光材料的激发效率低，并且不能高效率地转变发光元件发出的光波长并将其发射出去。因为荧光材料的激发效率低，所以发光元件的蓝光损失很大，荧光材料不能改变波长，已进行波长转变并辐射到外面的蓝光的量更少。正如在传统结构中所看到的那样，不仅通过转变发光元件发出的光波长得到的光的量降低，而且从发光元件发出并直接发射到外面的光的量也降低。结果从整体上降低了发光装置的发光量(亮度)。本专利技术就是为了解决上述问题，因此，本专利技术的目的是提供一种使用单光源(发光元件)并且能够高效率地发射颜色不同于发光元件本身发光色的光的发光装置。特别是，本专利技术提供了能够高效率地发射白光或带有两种或多种波长的光的混合光色的光的发光装置。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的专利技术人对用III族氮化物半导体作为发光层材料的发光元件的各种改进方案进行了广泛研究，开发出能够发射发光峰的波长在紫外区的光和发光峰的波长在可见区的光的发光元件。本专利技术基于上述研究，开发出下述结构。即，一种发光装置，其具有发光元件，其包括III族氮化物半导体，还具有能够发射发光峰的波长在紫外区的光和发光峰的波长在可见区的光的发光层，和被紫外区的光激发后能够发射波长不同于激发光波长的光的荧光材料。在上述发光装置中，荧光材料受到发光元件发射的紫外区的光激发并发光，这种发射的光和发光元件发射的可见区的光混合并发射到外面。在本专利技术中，因为发光元件发射的紫外区的光用于激发荧光材料，所以能够高效率地激发荧光材料，可以从荧光材料得到高亮度的发射光。另一方面，发光元件释放出可见区的光，这种光不会被荧光材料吸收，而是发射到外面。因此，发光元件发射的可见区的光可以没有损失地用作释放到外面的光。如上所述，在使用能够发射紫外区的光和可见区的光的发光元件并且利用紫外区的光激发荧光材料的结构中，从荧光材料可以得到高亮度的发射光，同时，发光元件发射的光的损失受到抑制。即，本专利技术提供的发光装置高效率地利用发光元件发射的光，并且具有很高的发射效率。附图简述附图说明图1是示出作为本专利技术一个实施方案的白光LED1的结构的视图；图2是示出LED1中使用的发光元件10的结构的视图；图3是示出发光元件10的发光光谱的座标图；图4是示出本专利技术另一个实施方案的发光装置中使用的发光元件60的结构的视图。具体实施例方式本专利技术的发光元件具有发光层，发光层包括III族氮化物半导体，能够发射发光峰的波长在紫外区的光和发光峰的波长在可见区的光。即，至于发光波长，发光元件使用的发光层分别在紫外区至少有一个发光峰和在可见区至少有一个发光峰。只要发光层满足这个条件，就可以使用例如在紫外区有两个或更多个发光峰的发光层，并且可以使用在可见区有两个或更多个以上发光峰的发光层。紫外区的光必须能够激发下述荧光材料，这种光优选具有能够高效率地激发荧光材料的波长。因此，优选地是，这种光的发光峰波长邻近荧光材料的激发波长，更优选地是，这种光的单一发光峰波长邻近荧光材料的激发波长。例如，紫外区的光的发光峰是360nm或更小，特别是340-360nm。可见区的光和下述荧光材料发射的光混合后释放出来。即，在本专利技术的发光装置中，发射具有发光元件的发光层发射的可见区的光和荧光材料发射的光的混合色的光。因此，考虑荧光材料发射的光色(波长)和发光装置发射的光色(波长)，可以正确选择可见区的光色(波长)。换句话说，通过改变可见区的光色(波长)，可以改变发光装置的发光色。具体来说，可见区的光的发光峰波长可以是430-560nm，另外，发光峰波长可以是450-490nm。可见区的光具有蓝色。并且如果用发出光色为黄色或黄绿色的光的荧光材料，可以建构发射白光的发光装置。用III族氮化物半导体材料形成发光层。在本申请中，III族氮化物半导体用通式为AlXGaYIn1-X-YN(0≤X≤1，0≤Y≤1，0≤X+Y≤1)的四元化合物表示，还包括所谓的的二元化合物如AlN、GaN和InN及所谓的三元化合物如AlXGa1-XN、AlXIn1-XN和GaXIn1-XN(0＜X＜1)。III族元素可以部分地被硼(B)或铊(Tl)等取代，氮(N)可以部分地被磷(P)、砷(As)、锑(Sb)或铋(Bi)等取代。另外，发光层可以含有任选的掺杂剂。用四元化合物形成发光层的一个例子中，发光层具有由AlX1Ga1-X1-X2InX2N(0＜X1＜1，0＜X2＜1，X1＞X2)构成的区域和由AlY1Ga1-Y1-Y2InY2N(0＜Y1＜1，0＜Y2＜1，Y1＜Y2)构成的区域。因为前一个区域含有很多Al，所以带隙较大，该区域能够发射紫外区的较短发光波长的光。另一方面，因为后一个区域的组成中含有很多In，所以带隙较小，该区域能够发射可见区的较长发光波长的光。这两个区域都要在混合晶体条件下形成在一个层内。如果用三元化合物形成发光层，则可以采用具有能够发射紫外区的光的AlXGa1-XN(0≤X≤1)的区域和能够发射可见区的光的InYGa1-YN(0≤Y≤1)的区域。在这种情况下，也要求这两个区域在混合晶体状态下形成在一个层内。例如，上述发光层可以通过下面将例示的金属有机化学气相沉积法(下面称为“MOCVD法”)形成。一般来说，为了用MOCVD法形成III族氮化物半导体的发光层，在加热到预定温度的MOCVD装置中加入氨气和III族元素烷基化合物气体，如三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)或三甲基铟(TMI)，然后进行热分解反应。通过调整发光层的生长条件，如，生长温度、氨气流速、烷基化合物气体的百分比例和流速、氨气和烷基化合物气体的流速比和生长速度，则可以形成由上述混合晶体构成的发光层。根据专利技术人的研究，在下述条件下供入的原料气的比例范围为TMG∶TMA∶TMI＝1∶0.01∶0.05-1∶0.5∶10，氨气∶III族元素的原料气(TMG、TMA、TMI)＝1000∶1-100000∶1，生长温度为600℃-1100℃，生长速度为0.002-1μm/min，可以生长由具有良好结晶性的AlX1Ga1-X1-X2InX2N(0＜X1＜1，0＜X2＜1，X1＞X2)和AlY1Ga1-Y1-Y2InY2N(0＜Y1＜1，0＜Y2＜1，Y1＜Y2)的混合晶体构成的发光层。发光层优选在下述条件下生长TMG∶TMA∶TMI＝1∶0.02∶0.4-1∶0.2∶2，氨气∶III族元素的原料气(TMG、TMA、TMI)＝5000∶1-80000∶1，生长温度为700℃-900℃，生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，其包括： 发光元件，其包括Ⅲ族氮化物半导体，还具有能够发射发光峰的波长在紫外区的光和发光峰的波长在可见区的光的发光层；和 被所说的紫外区的光激发后能够发射波长不同于激发光波长的光的荧光材料。

【技术特征摘要】
JP 2001-1-10 3104/01;JP 2001-11-16 352376/011.一种发光装置，其包括发光元件，其包括III族氮化物半导体，还具有能够发射发光峰的波长在紫外区的光和发光峰的波长在可见区的光的发光层；和被所说的紫外区的光激发后能够发射波长不同于激发光波长的光的荧光材料。2.根据权利要求1的发光装置，其中，可见区的光的发光峰波长是430-560nm。3.根据权利要求2的发光装置，其中，可见区的光的发光峰波长是450-490nm。4.根据权利要求1的发光装置，其中，发光层具有能够发射紫外区的光的AlX1Ga1-X1-X2InX2N(0＜X1＜1，0＜X2＜1，X1＞X2)的区域和能够发射可见区的光的AlY1Ga1-Y1-Y2InY2N(0＜Y1＜1，0＜Y2＜1，Y1＜Y2)的区域。5.根据权利要求4的发光装置，其中，AlX...

【专利技术属性】
技术研发人员：小泽隆弘，柴田直树，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]