【事件の表示】
　特許第２９２７２７９号「発光ダイオード」の請求項１ないし６に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９２７２７９号の請求項１ないし６に係る特許を維持する。
【理　由】
【1】手続の経緯
　特許第2927279号の請求項1〜6に係る発明は、平成9年7月28日(先の出願に基づく優先日:平成8年7月29日、平成8年9月18日、平成8年12月27日)に出願され、平成11年5月14日にその設定登録がなされ、その後、高橋喜美夫、宮城理佐及びアジレント・テクノロジー株式会社よりそれぞれ特許異議申立がなされ、平成14年7月24日付け取消理由通知に対して、応答期間内である平成14年10月4日に訂正請求がなされたものである。
　
【2】訂正の適否についての判断
【2-1】訂正の要旨
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下のとおりである。
訂正事項a:
　訂正事項b:
　訂正事項c:
　訂正事項d:
　明細書第【0010】段に係る記載を、「【課題を解決するための手段】 本願発明の請求項1の発光ダイオードは、マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体
であり、発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光する
蛍光体
はInGaN発光層から青色光が発光されるものである。
で高演色性
　訂正事項e:
　明細書第【0014】段に係る記載を、「さらに、本発明の請求項6に記載する発光ダイオードは、LEDチップとモールド部材とを有する。LEDチップは、チップタイプLEDの筐体内に配置させている発光層が窒化ガリウム系化合物半導体
であり、発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光
はInGaN発光層から青色発光する。
で高演色性
　
【2-2】訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　(1)上記訂正事項aおよびcは、技術事項を限定するために、特許請求の範囲に記載されたLEDチップとして、発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光するものに訂正し、かつLEDチップからの発光がlnGaN 発光層からの青色発光のものに訂正し、さらに発光ダイオードを高演色性のものに訂正しようとするものである。また、「白色系が発光可能な」という不明りょうな 表現を、「白色系発光可能な」と明りょうにしようとするものであり、特許請求の範囲の減縮及び不明りょうな記載の釈明を目的とするものである。
　 そして、「発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光す る」との訂正事項は、明細書[0039]、「発光素子の発光波 長は…450nm以上475nm以下がさらに好ましい」という記載に、「lnGaN発光層からの青色発光」との訂正事項は、明細書第[0017]、「窒化物系化合物半導体としてlnGaNの 青色発光」という記載に、また 「高演色性発光ダイオード」との訂正事項は、明細書[0017] 、「セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体 の発する蛍光とlnGaNの青色光の混色は、演色性の良い良質の白色を得る」 という記載、同[0061]、「Ra(演色性指数)=87.5」という記載、同[0065]、「Ra(演色性指数)=86.0」という記載、同[0073]、「L EDチップは…演色性が高い」という記載に、それぞれ基づくものである。
　(2)訂正事項bは、発光ダイオードを、「照明として使用可能な」ものに技術事項を限定しようとするものであり、明細書[0073]、「照明として新たな用途を開くことができる」という記載に基づくものである。
　(3)訂正事項dおよびeは、上記訂正事項aおよびcの訂正にしたがって詳細な説明を訂正するものである。訂正事項dにおいて、「発光体」を「蛍光体」とする訂正は、技術的整合性をとり記載を明瞭にするためのである。
　(4)よって、前記訂正事項a〜eは、特許請求の範囲の減縮又は不明瞭な記載の釈明を目的として、願書に添付した明細書及び図面に記載した事項の範囲内でする訂正であって、これらの訂正は実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　
【2-3】むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第120条の4第2項及び同条第3項で準用する同法第126条第2項及び同条第3項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
【3】特許異議の申立てについての判断
【3-1】本件発明1〜6
　訂正後の請求項1〜請求項6に係る発明は、以下のとおりである。
「【請求項1】 マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体で
あり発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光する
InGaN発光層から青色発光し、
系発
高演色性
　【請求項2】 前記モールド部材が、レンズ効果を有する形状であると共に拡散材を含有する請求項1に記載の発光ダイオード。
　【請求項3】 前記透明樹脂が、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンから選択される一種で
あり、照明として使用可能な
　【請求項4】前記モールド部材は、前記コーティング部材を構成する透明樹脂と同じ部材を用いている請求項1に記載の発光ダイオード。
　【請求項5】前記コーティング部の表面側からLEDチップ側に蛍光体を徐々に多くする請求項1に記載の発光ダイオード。
　【請求項6】チップタイプLEDの筐体内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体で
あり発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光する
InGaN発光層から青色発光し、
系発
高演色性
　以下、請求項順に「本件発明1」〜「本件発明6」という。
　
【3-2】申立ての理由の概要
　特許異議申立人高橋喜美夫は、本件発明1〜本件発明6は、甲第1号証ないし甲第5号証に記載された発明に基いて当業者が容易に成し得た発明であって、特許法第29条第2項の規定に該当する旨主張している。
　甲第3号証:「昭和58年照明学会全国大会予稿集第12頁」
　甲第4号証:特開平5‐152609号公報
　甲第5号証:特開平7‐99345号公報
　
　特許異議申立人宮城理佐は、本件発明1〜本件発明6は、甲第1号証ないし甲第7号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたものであるから特許法第29条第2項の規定に該当する旨及び本件発明5は特許法第36条第4項及び第6項第2号の要件を満たさない旨主張している。
　甲第1号証:特開平7-99345号公報
　甲第2号証:特開平5-152609号公報
　甲第3号証:特開平5-183189号公報
　甲第4号証:特公昭49-1221号公報
　甲第5号証の1:実開平4-63162号公報
　甲第5号証の2:実開昭59-50455号公報
　甲第5号証の3:実公昭54-41660号公報
　甲第6号証:特公昭52-40959号公報
　甲第7号証の1:特開平7-30153号公報
　甲第7号証の2:特開平7-288341号公報
　
　特許異議申立人アジレント・テクノロジー株式会社は、本件発明1〜本件発明6は、甲第1号証に記載の発明と甲第2号証に記載の発明とを組合せ、これに甲第3号証〜甲第6号証に記載された技術を適用することにより、当業者が容易に発明をすることができたものであるから特許法第29条第2項の規定に該当する旨主張している。
　甲第1号証:特開平5-152609号公報
　甲第2号証:特開平7-99345号公報
　甲第3号証:「蛍光体ハンドブック」第1版第233〜240頁及び第275〜277頁(昭和62年)
　甲第4号証:特公昭49-1221号公報
　甲第5号証:特開昭50-43913号公報
　甲第6号証:「三菱電機技報」第48巻第9号第1121〜1124頁(1974年)
　
【3-3】取消理由通知書の概要 
　平成14年7月24日付けで通知した取消理由の概要は、以下の刊行物に記載された発明に基づいて当業者が本件発明1〜本件発明6を容易に発明できたものであるから、本件発明1〜本件発明6は取り消されるべきものであるというものである。
　刊行物1:特開平5-152609号公報(高橋喜美夫甲第4号証、宮城理佐甲第2号証、アジレント・テクノロジー株式会社甲第1号証)
　刊行物2:特開平8-7614号公報
　刊行物3:特開平7-99345号公報(高橋喜美夫甲第5号証、宮城理佐甲第1号証、アジレント・テクノロジー株式会社甲第2号証)
　
【3-4】記載不備について
　申立人宮城理佐の主張する記載不備の根拠は、『請求項5の構成要件に対応して本件明細書には「【0022】さらに、フォトルミネセンス蛍光体の含有分布は、混色性や耐久性にも影響する。すなわち、フォトルミネセンス蛍光体が含有されたコーティング部やモールド部材の表面側からLEDチップに向かってフォトルミネセンス蛍光体の分布濃度が高い場合は、外部環境からの水分などの影響をより受けにくく水分による劣化を抑制しやすい。他方、フォトルミネセンス蛍光体の含有分布をLEDチップからモールド部材表面側に向かって分布濃度が高くなると外部環境からの水分の影響を受けやすいがLEDチップからの発熱、照射強度などの影響がより少なくフォトルミネセンス蛍光体の劣化を抑制することができる。このような、フォトルミネセンス蛍光体の分布は、フォトルミネセンス蛍光体を含有する部材、形成温度、粘度やフォトルミネセンス蛍光体の形状、粒度分布などを調整させることによって種々形成させることができる。したがって、使用条件などにより蛍光体の分布濃度を、種々選択することができる。」と記載されており、蛍光体の濃度分布を変化させることにより、特有の作用効果が奏されることがわかる。また、蛍光体の分布の形成について記載されている。しかしながら、蛍光体の具体的な分布の形成方法ないし態様については示されておらず、また、実施例においても「…コーティング部には、LEDチップに向かってフォトルミネセンス蛍光体が徐々に多くしてある」(段落【0060】を参照)と記載されるのみであり、具体的な形成方法が不明である。さらに、構成要件では、「蛍光体を徐々に多くする」と規定されるが、発明の詳細な説明においては、この「徐々に」なる変化の程度が説明されておらず、また、かかる変化の程度が技術常識であるとも考えらない。よって、当業者であっても請求項5に係る特許発明を容易に実施することができず、特許法第36条第4項の規定により特許されるべきでない。また、「徐々に」なる変化の程度が不明確であるため、請求項5に係る発明を明確に把握することはできず、特許法第36条第6項第2号の規定に違反し、特許されるべきでない。』というものである。
　しかし、本件発明5の「コーティング部の表面側からLEDチップ側に蛍光体を徐々に多くする」構成は、蛍光体の濃度の変化の方向と、その方向に濃度が増加するのか減少するのかが明確である以上、蛍光体の分布状態として不明確であるということはできない。また、明細書の段落【0022】には「フォトルミネセンス蛍光体の分布は、フォトルミネセンス蛍光体を含有する部材、形成温度、粘度やフォトルミネセンス蛍光体の形状、粒度分布などを調整させることによって種々形成させることができる。したがって、使用条件などにより蛍光体の分布濃度を、種々選択することができる。」と説明され、この説明から、当該技術分野の技術常識を有する当業者であれば、LEDチップ側に蛍光体を徐々に多くする分布を実現する具体的な方法や具体的な蛍光体の濃度の分布は設計上種々試みて設定できるものと認められる。
　したがって、上記申立人の主張は採用できない。
　
【3-5】刊行物に記載された発明等
　
刊行物1:特開平5-152609号公報
　「【請求項1】ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式GaXAl1-XN(但し0≦X≦1である)で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなることを特徴とする発光ダイオード。」(特許請求の範囲)、
「【0001】【産業上の利用分野】 本考案は発光素子を樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオード(以下LEDという)に係り、特に一種類の発光素子で多種類の発光ができ、さらに高輝度な波長変換発光ダイオードに関する。」(第【0001】段)、
「【0003】 通常、樹脂モールド4は、発光素子の発光を空気中に効率よく放出する目的で、屈折率が高く、かつ透明度の高い樹脂が選択されるが、他に、その発光素子の発光色を変換する目的で、あるいは色を補正する目的で、その樹脂モールド4の中に着色剤として無機顔料、または有機顔料が混入される場合がある。例えば、GaPの半導体材料を有する緑色発光素子の樹脂モールド中に、赤色顔料を添加すれば発光色は白色とすることができる。」(第【0003】段)、
「【0006】 本発明はこのような事情を鑑みなされたもので、その目的とするところは、発光ピークが430nm付近、および370nm付近にある窒化ガリウム系化合物半導体材料よりなる発光素子を有するLEDの視感度を良くし、またその輝度を向上させることにある。
【0007】【課題を解決するための手段】 本発明は、ステム上に発光素子を有し、それを樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式GaXAl1-XN(但し0≦X≦1である)で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなることを特徴とするLEDである。
【0008】 図2は本発明のLEDの構造を示す一実施例である。11はサファイア基板の上にGaAlNがn型およびp型に積層されてなる青色発光素子、2および3は図1と同じくメタルステム、メタルポスト、4は発光素子を包囲する樹脂モールドである。発光素子11の裏面はサファイアの絶縁基板であり裏面から電極を取り出せないため、GaAlN層のn電極をメタルステム2と電気的に接続するため、GaAlN層をエッチングしてn型層の表面を露出させてオーミック電極を付け、金線によって電気的に接続する手法が取られている。また他の電極は図1と同様にメタルポスト3から伸ばした金線によりp型層の表面でワイヤボンドされている。さらに樹脂モールド4には420〜440nm付近の波長によって励起されて480nmに発光ピークを有する波長を発光する蛍光染料5が添加されている。
【0009】【発明の効果】 蛍光染料、蛍光顔料は、一般に短波長の光によって励起され、励起波長よりも長波長光を発光する。逆に長波長の光によって励起されて短波長の光を発光する蛍光顔料もあるが、それはエネルギー効率が非常に悪く微弱にしか発光しない。前記したように窒化ガリウム系化合物半導体はLEDに使用される半導体材料中で最も短波長側にその発光ピークを有するものであり、しかも紫外域にも発光ピークを有している。そのためそれを発光素子の材料として使用した場合、その発光素子を包囲する樹脂モールドに蛍光染料、蛍光顔料を添加することにより、最も好適にそれら蛍光物質を励起することができる。したがって青色LEDの色補正はいうにおよばず、蛍光染料、蛍光顔料の種類によって数々の波長の光を変換することができる。さらに、短波長の光を長波長に変え、エネルギー効率がよい為、添加する蛍光染料、蛍光顔料が微量で済み、輝度の低下の点からも非常に好都合である。」(第【0006】段ないし第【0009】段)と記載されており、図2には、メタルステム2の上部がカップ状に形成され、その中に青色発光素子11が配置され、青色発光素子11とメタルポスト3とはワイヤーにより接続されており、樹脂モールド4が青色発光素子及びメタルステムとメタルポストの先端を被覆することが示されている。
　よって、刊行物1には、
「メタルステム上のカップに発光素子を有し、該発光素子はメタルポストとワイヤーにより接続され、発光素子及びメタルステムとメタルポストの先端を樹脂モールドで包囲してなる発光ダイオードにおいて、前記発光素子が、一般式GaXAl1-XN(但し0≦X≦1である)で表され、発光ピークが430nm付近、370nm付近である窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに前記樹脂モールド中に、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光波長によって励起されてこれより長波長光を発光する蛍光染料または蛍光顔料が添加されてなり、前記蛍光染料または蛍光顔料は例えば420〜440nm付近の波長によって励起されて480nmに発光ピークを有するものとされた、発光ダイオード」
の発明(以下、「引用発明」という。)が記載されている。
　
　
刊行物2:特開平8-7614号公報
　「【請求項1】透明な導光板2の端面の少なくとも一箇所に青色発光ダイオード1が光学的に接続されており、さらに前記導光板2の主面のいずれか一方に白色粉末が塗布された散乱層3を有し、前記散乱層3と反対側の導光板2の主面側には、透明なフィルム6が設けられており、そのフィルム6の表面あるいは内部には前記青色発光ダイオード1の発光により励起されて蛍光を発する蛍光物質が具備されていることを特徴とする面状光源。」(特許請求の範囲、請求項1)、
「【0004】 また白色発光、あるいはモノクロの光源として、一部では青色LEDチップの周囲を蛍光物質を含む樹脂で包囲して色変換する試みもあるが、チップ周辺は太陽光よりも強い放射強度の光線にさらされるため、蛍光物質の劣化が問題となり、特に有機蛍光顔料で顕著である。」(第【0004】段)、
「【0010】 まず図2の矢印で示すように、青色LED1から出た光は、チップ近傍で一部導光板2以外の外部に放射されるが、大部分の光は導光板2の中を全反射を繰り返しながら、導光板2の端面に達する。端面に達した光は端面全てに形成された反射膜4に反射されて、全反射を繰り返す。この時、導光板2の第二の主面側に設けられた散乱層3により光は散乱され、散乱された光の一部は蛍光層5により吸収され同時に波長変換されて放射され、導光板2の第一の主面側から観測する発光色はこれらの光を合成した光が観測できる。例えば橙色の蛍光顔料からなる蛍光層5を設けた面状光源では、先に述べた作用により、青色LED1からの発光色が白色となって観測できる。」(第【0010】段)と記載されている。
　
　
刊行物3:特開平7-99345号公報
　カップの底部に載置された青色LEDを、緑色発光が得られる蛍光物質を含有した第1の樹脂でカップの縁部の水平面より低くなるように充填し、その周囲を蛍光物質を含有しない第2の樹脂で充填することが開示されている。
　
　青色光を吸収して青色の補色の光を発光する蛍光体として、Y2.99Ce0.01Al5O12、Y3Al5O12:CeやY2.9Ce0.1Al5O12等があることが開示さている。
　
　モールド部材を、レンズ効果を有する形状であると共に拡散材を含有するものとすること、及びモールドの透明樹脂をエポキシ樹脂とすることが開示されている。
　
【3-6】対比
【3-6-1】本件発明1
　本件発明1と引用発明(刊行物1に記載された発明)とを比較すると、引用発明における、「メタルステム」、「発光素子」、「ワイヤー」、「メタルポスト」、「蛍光染料または蛍光顔料」及び「樹脂モールド」は、本件発明1における、「マウント・リード」、「LEDチップ」、「導電性ワイヤー」、「インナー・リード」、「蛍光体」及び「モールド部材及びコーティング部材」に相当し、両者は、「マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体であるLEDチップと、該LEDチップと導電性ワイヤーを用いて電気的に接続させたインナー・リードと、前記LEDチップが発光した光によって励起され発光する蛍光体を含有する透明樹脂からなるコーティング部材と、LEDチップ、導電性ワイヤー及びマウント・リードとインナーリードの先端を被覆するモールド部材とを有する発光ダイオード。」である点で一致しており、以下の点で相違する。
　
相違点a：
　本件発明1では、モールド部材と「蛍光体を含有する透明樹脂をカップ内に充填させたコーティング部材」とを区別しているのに対し、引用発明では、「樹脂モールド」は、カップ内外に区別なくモールドされている点、
　
相違点b：
　本件発明1では、LEDチップは「発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光」するのに対し、引用発明では、単色性ピーク波長を発光するか否か記載されておらず、420〜440nm付近の波長を発光するものである点。
　
相違点c：
　本件発明1では、「蛍光体は(RE1-xSmx)3(AlyGa1-y)5O12:Ceであり、ただし、0≦x＜1、0≦y≦1、REは、Y、Gdから選択される少なくとも1種である」のに対し、引用発明では、蛍光体の種類は記載されていない点。
　
相違点d：
　本件発明1では、「LEDチップからの光及び蛍光体からの光はモールド部材を透過することによって白色系発光可能な高演色性」であるのに対し、引用発明では、白色系発光可能で高演色性とは記載されていない点。
　
相違点e：
　本件発明1では発光層がInGaNからなるのに対して、引用発明では発光層がGaXAl1-XN(但し0≦X≦1)である点。
　
相違点aについて
　本件発明1では、コーティング部材は蛍光体を含有しているが、モールド部材に蛍光体を含有させているか否かは明示されていない。そして、本件明細書の第【0047】段には、「さらに、拡散剤に加えてモールド部材中にもフォトルミネセンス蛍光体を含有させることもできる。したがって、フォトルミネセンス蛍光体はモールド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部などに含有させて用いてもよい。また、コーティング部をフォトルミネセンス蛍光体が含有された樹脂、モールド部材を硝子などとした異なる部材を用いて形成させても良い。この場合、生産性良くより水分などの影響が少ない発光ダイオードとすることができる。また、屈折率を考慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成させても良い。」と記載されており、本件発明1には、モールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成し、両者に蛍光体を含有させたものも含まれるものと認められる。
　さらに、刊行物3には、カップの底部に載置された青色LEDを、緑色発光が得られる蛍光物質を含有した第1の樹脂でカップの縁部の水平面より低くなるように充填し、その周囲を蛍光物質を含有しない第2の樹脂で充填することが開示されており、本件発明1のコーティング部材のみに蛍光体を含有させることも公知である。
　してみれば、相違点aは格別の相違点ではなく、当業者が容易に設計変更できる事項である。
　
相違点b、c、d及びeについて
　相違点b、c、d及びeにかかる本件発明1の構成に関連して、刊行物2において「【0004】 また白色発光、あるいはモノクロの光源として、一部では青色LEDチップの周囲を蛍光物質を含む樹脂で包囲して色変換する試みもあるが、チップ周辺は太陽光よりも強い放射強度の光線にさらされるため、蛍光物質の劣化が問題となり、特に有機蛍光顔料で顕著である。」ことが記載され、及び刊行物4〜9において本件発明1で特定される蛍光体が開示され、宮城理佐が提出した甲第7号証の2において450nm〜480nmに発光スピークを有する発光層がInGaNからなるLEDが開示されている。
　しかし、相違点bに係る発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光するLEDチップと、相違点cに係る本件発明1で特定される蛍光体とを組み合わせること、及び当該組み合わせにより白色系発光可能な高演色性(相違点e)を実現することは取消理由通知で引用した他の刊行物及び異議申立人の提示したいずれの文献にも記載されていない。
　そして、相違点c及びdにかかる本件発明1の構成により、上記刊行物や文献からは予測できない演色性の良い良質の白色を得るという当該組み合わせ特有の効果を奏するものと認められる。
　なお、宮城理佐が提出した甲第7号証の2において相違点b及びeに係る本件発明1の構成と重複又は一致する構成である450nm〜480nmに発光ピークを有する発光層がInGaNからなるLEDが開示されているが、前述した、相違点cに係る本件発明1で特定される蛍光体とを組み合わせること、及び当該組み合わせにより白色系発光可能な高演色性(相違点e)を実現することについては、記載も示唆もない。
　従って、本件発明1を、取消理由通知で引用した刊行物1〜12及び異議申立人の提示した文献に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものとすることはできない。
　
【3-6-2】本件発明2〜本件発明5
　本件発明2〜本件発明5は、本件発明1の全ての構成を含むものである。
　よって、本件発明2〜本件発明5と引用発明とを対比すると、本件発明1で述べた相違点a〜相違点eが存在し、それらについての判断は本件発明1と同様であるので、本件発明2〜本件発明5を、取消理由通知で引用した刊行物1〜12及び異議申立人の提示した文献に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものとすることはできない。
　
【3-6-3】本件発明6
　本件発明6は、本件発明1の「マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体であり発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光するLEDチップと、該LEDチップと導電性ワイヤーを用いて電気的に接続させたインナー・リードと、前記LEDチップが発光した光によって励起され発光する蛍光体を含有する透明樹脂を前記カップ内に充填させたコーティング部材と、該コーティング部材、LEDチップ、導電性ワイヤー及びマウント・リードとインナーリードの先端を被覆するモールド部材とを有する発光ダイオードであって」という構成(相違点aの構成を含む)を、「チップタイプLEDの筐体内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体であり発光スペクトルが450nmから475nmの単色性ピーク波長を発光するLEDチップと、該LEDチップが発光した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を前記LEDチップが配設された筐体内に充填させたモールド部材とを有する発光ダイオードであって」に置き換えたものである。
　すなわち、本件発明6は、本件発明1のマウント・リードとインナーリードからなる構成をSMD(Surface Mount Device)型の構成とし、本件発明1のモールド部材に相当する部材についての限定がない構成のものである。なお、本件発明1のコーティング部材は本件発明6のモールド部材に相当する。
　したがって、本件発明6と引用発明とを対比すると、本件発明1で述べた相違点b〜相違点eが存在し、それらについての判断は本件発明1と同様であるので、本件発明6を、取消理由通知で引用した刊行物1〜12及び異議申立人の提示した文献に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものとすることはできない。
　
【3-7】むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び証拠方法によっては、本件の請求項1〜6に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項1〜6に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年１１月８日（２００２．１１．８）
【訂正の要旨】
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下のとおりである。
訂正事項ａ：
　特許請求の範囲に記載の請求項１にかかる記載；「マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップと導電性ワイヤーを用いて電気的に接続させたインナー・リードと、前記ＬＥＤチップが発光した光によって励起され発光する蛍光体を含有する透明樹脂を前記カップ内に充填させたコーティング部材と、該コーティング部材、ＬＥＤチップ、導電性ワイヤー及びマウント・リードとインナーリードの先端を被覆するモールド部材とを有する発光ダイオードであって、前記ＬＥＤチップは、発光スペクトルが４００ｎｍから５３０ｎｍの単色性ピーク波長を発光し、前記蛍光体は（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅであり、且つＬＥＤチップからの光及び蛍光体からの光はモールド部材を透過することによって白色系が発光可能なことを特徴とする発光ダイオード。ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択される少なくとも１種である。」を、「マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体で
あり発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光する
ＩｎＧａＮ発光層から青色発光し、
系発
高演色性
　訂正事項ｂ：
　特許請求の範囲に記載の請求項３にかかる記載；「前記透明樹脂が、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンから選択される一種である請求項１に記載の発光ダイオード。」を、「前記透明樹脂が、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンから選択される一種で
あり、照明として使用可能な
　訂正事項ｃ：
　特許請求の範囲に記載の請求項６にかかる記載；「チップタイプＬＥＤの筐体内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが発光した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を前記ＬＥＤチップが配設された筐体内に充填させたモールド部材とを有する発光ダイオードであって、前記ＬＥＤチップは、発光スペクトルが４００ｎｍから５３０ｎｍの単色性ピーク波長を発光し、前記蛍光体は（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅであり、且つＬＥＤチップからの光及び蛍光体からの光は、前記モールド部材を透過することによって白色系が発光可能なことを特徴とする発光ダイオード。ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択される少なくとも１種である。」を、「チップタイプＬＥＤの筐体内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体で
あり発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光する
ＩｎＧａＮ発光層から青色発光し、
系発
高演色性
　訂正事項ｄ：
　明細書第【００１０】段に係る記載を、「【課題を解決するための手段】　本願発明の請求項１の発光ダイオードは、マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体
であり、発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光する
蛍光体
はＩｎＧａＮ発光層から青色光が発光されるものである。
で高演色性
　訂正事項ｅ：
　明細書第【００１４】段に係る記載を、「さらに、本発明の請求項６に記載する発光ダイオードは、ＬＥＤチップとモールド部材とを有する。ＬＥＤチップは、チップタイプＬＥＤの筐体内に配置させている発光層が窒化ガリウム系化合物半導体
であり、発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光
はＩｎＧａＮ発光層から青色発光する。
で高演色性
（５４）【発明の名称】
発光ダイオード
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体で
あり発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光する
ＩｎＧａＮ発光層から青色発光し、
系発
高演色性
　【請求項２】　前記モールド部材が、レンズ効果を有する形状であると共に拡散材を含有する請求項１に記載の発光ダイオード。
　【請求項３】　前記透明樹脂が、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンから選択される一種で
あり、照明として使用可能な
　【請求項４】　前記モールド部材は、前記コーティング部材を構成する透明樹脂と同じ部材を用いている請求項１に記載の発光ダイオード。
　【請求項５】　前記コーティング部の表面側からＬＥＤチップ側に蛍光体を徐々に多くする請求項１に記載の発光ダイオード。
　【請求項６】　チップタイプＬＥＤの筐体内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体で
あり発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光する
ＩｎＧａＮ発光層から青色発光し、
系発
高演色性
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本願発明は、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照光式スイッチ及び各種インジケータなどに利用される発光ダイオードに係わり、特に発光素子であるＬＥＤチップからの発光を変換して発光させるフォトルミネセンス蛍光体を有し使用環境によらず高輝度、高効率な発光装置である白色系が発光可能な発光ダイオードに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　発光ダイオード（以下、ＬＥＤともいう）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子であるため球切れなどの心配がない。駆動特性が優れ、振動やＯＮ／ＯＦＦ点灯の繰り返しに強いという特長を有する。そのため各種インジケータや種々の光源として利用されている。最近、超高輝度高効率な発光ダイオードとしてＲＧＢ（赤、緑、青色）などの発光ダイオードがそれぞれ開発された。これに伴いＲＧＢの三原色を利用したＬＥＤディスプレイが省電力、長寿命、軽量などの特長を生かして飛躍的に発展を遂げつつある。
　【０００３】
　発光ダイオードは使用される発光層の半導体材料、形成条件などによって紫外から赤外まで種々の発光波長を放出させることが可能である。また、優れた単色性ピーク波長を有する。
　【０００４】
　しかしながら、発光ダイオードは優れた単色性ピーク波長を有するが故に白色系発光光源などとさせるためには、ＲＧＢなどが発光可能な各ＬＥＤチップをそれぞれ近接して発光させ拡散混色させる必要がある。このような発光ダイオードは、種々の色を自由に発光させる発光装置としては有効であるが、白色系などの色のみを発光させる場合においても赤色系、緑色系及び青色系の発光ダイオード、あるいは青緑色系及び黄色系の発光ダイオードをそれぞれ使用せざるを得ない。ＬＥＤチップは、半導体であり色調や輝度のバラツキもまだ相当ある。また、半導体発光素子であるＬＥＤチップがそれぞれ異なる材料を用いて形成されている場合、各ＬＥＤチップの駆動電力などが異なり個々に電源を確保する必要がある。そのため、各半導体ごとに電流などを調節して白色系を発光させなければならない。同様に、半導体発光素子であるため個々の温度特性の差や経時変化が異なり、色調が種々変化してしまう。さらに、ＬＥＤチップからの発光を均一に混色させなければ色むらを生ずる場合がある。
　【０００５】
　そこで、本出願人は先にＬＥＤチップの発光色を蛍光体で色変換させた発光ダイオードとして特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３４５号公報などに記載された発光ダイオードを開発した。これらの発光ダイオードによって、１種類のＬＥＤチップを用いて白色系など他の発光色を発光させることができる。
　【０００６】
　具体的には、発光層のエネルギーバンドギャップが大きいＬＥＤチップをリードフレームの先端に設けられたカップ上などに配置する。ＬＥＤチップは、ＬＥＤチップが設けられたメタルステムやメタルポストとそれぞれ電気的に接続させる。そして、ＬＥＤチップを被覆する樹脂モールド部材中などにＬＥＤチップからの光を吸収し波長変換する蛍光体を含有させて形成させてある。
　【０００７】
　ＬＥＤチップからの発光を波長変換した発光ダイオードとして、青色系の発光ダイオードの発光と、その発光を吸収し黄色系を発光する蛍光体からの発光との混色により白色系が発光可能な発光ダイオードなどとすることができる。これらの発光ダイオードは、白色系を発光する発光ダイオードとして利用した場合においても十分な輝度を発光する発光ダイオードとすることができる。
　【０００８】
　【発明が解決する課題】
　発光ダイオードによって励起される蛍光体は、蛍光染料、蛍光顔料さらには有機、無機化合物などから様々なものが挙げられる。また、蛍光体は、発光素子からの発光波長を波長の短いものから長い波長へと変換する、あるいは発光素子からの発光波長を波長の長いものから短い波長へと変換するものとがある。
　【０００９】
　しかしながら、波長の長いものから短い波長へと変換する場合、変換効率が極めて悪く実用に向かない。また、ＬＥＤチップ周辺に近接して配置された蛍光体は、太陽光よりも約３０倍から４０倍にも及ぶ強照射強度の光線にさらされる。特に、発光素子であるＬＥＤチップを高エネルギーバンドギャップを有する半導体を用い蛍光体の変換効率向上や蛍光体の使用量を減らした場合においては、ＬＥＤチップから発光した光が可視光域にあるといっても光エネルギーが必然的に高くなる。この場合、発光強度を更に高め長期にわたって使用すると、蛍光体自体が劣化しやすい。蛍光体が劣化すると色調がずれる、あるいは蛍光体が黒ずみ光の外部取り出し効率が低下する場合がある。同様にＬＥＤチップの近傍に設けられた蛍光体は、ＬＥＤチップの昇温や外部環境からの加熱など高温にもさらされる。さらに、発光ダイオードは、一般的に樹脂モールドに被覆されてはいるものの外部環境からの水分の進入などを完全に防ぐことや製造時に付着した水分を完全に除去することはできない。蛍光体によっては、このような水分が発光素子からの高エネルギー光や熱によって蛍光体物質の劣化を促進する場合もある。また、イオン性の有機染料に至ってはチップ近傍では直流電界により電気泳動を起こし、色調が変化する可能性がある。したがって、本願発明は上記課題を解決し、より高輝度、長時間の使用環境下においても発光光率の低下や色ずれの極めて少ない発光ダイオードを提供することを目的とする。
　【００１０】
　【課題を解決するための手段】
　本願発明の請求項１の発光ダイオードは、マウント・リードのカップ内に配置させた発光層
が
であり、発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光する
蛍光体
はＩｎＧａＮ発光層から青色光が発光されるものである。
で高演色性
　【００１１】
　また、本発明の請求項２の発光ダイオードは、モールド部材に、レンズ効果のある形状のものを使用し、さらに、請求項３の発光ダイオードは、透明樹脂に、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンから選択される一種のものを使用する。
　【００１２】
　さらにまた、本願発明の請求項４に記載する発光ダイオードは、モールド部材に、コーティング部材を構成している透明樹脂と同じ部材を用いている。
　【００１３】
　また、本発明の請求項５の発光ダイオードは、コーティング部に、表面側からＬＥＤチップ側に、蛍光体を徐々に多くしている。
　【００１４】
　さらに、本発明の請求項６に記載する発光ダイオードは、ＬＥＤチップとモールド部材とを有する。ＬＥＤチップは、チップタイプＬＥＤの筺体内に配置させている発光層
が
であり、発光スペクトルが４５０ｎｍから４７５ｎｍの単色性ピーク波長を発光
はＩｎＧａＮ発光層から青色発光する。
で高演色性
　【００１５】
　【発明の実施の形態】
　本願発明者は、種々の実験の結果、可視光域における光エネルギーが比較的高いＬＥＤチップからの発光光をフォトルミネセンス蛍光体によって色変換させる発光ダイオードにおいて、特定の半導体及び蛍光体を選択することにより高輝度、長時間の使用時における光効率低下や色ずれを防止できることを見出し本願発明を成すに至った。
　【００１６】
　すなわち、発光ダイオードに用いられるＬＥＤチップとしては、
１．ＬＥＤチップの発光特性が長期間の使用に対して安定していること。
２．蛍光体を励起させ二次的な放出を行うのに十分な高輝度、高エネルギーの単色性ピーク波長を効率よく発光可能であることが求められる。また、発光ダイオードに用いられるフォトルミネセンス蛍光体としては、
１．耐光性に優れていることが要求される。特に、半導体発光素子などの微小領域から強放射されるために太陽光の約３０倍から４０倍にもおよぶ強照射強度にも十分耐える必要がある。
２．発光素子との混色を利用するため紫外線ではなく青色系発光で効率よく発光すること。
３．混色を考慮して緑色系から赤色系の光が発光可能なこと。
４．発光素子近傍に配置されるため温度特性が良好であること。
５．色調が組成比あるいは複数の蛍光体の混合比で連続的に変えられること。
６．発光ダイオードの利用環境に応じて耐候性があることなどの特長を有することが求められる。
　【００１７】
　これらの条件を満たすものとして本願発明の発光ダイオードは、発光層に高エネルギーバンドギャップを有する窒化ガリウム系化合物半導体素子と、フォトルミネセンス蛍光体であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体とを組み合わせる。これにより発光素子から放出された可視光域における高エネルギー光を長時間その近傍で高輝度に照射した場合であっても発光色の色ずれや発光輝度の低下が極めて少ない発光ダイオードとすることができるものである。特に、窒化物系化合物半導体としてＩｎＧａＮの青色発光と、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の吸収スペクトルとは非常に良く一致している。また、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の発する蛍光とＩｎＧａＮの青色光の混色は、演色性の良い良質の白色を得るという点において他の組み合わせにはない極めて特異な性能を有する。
　【００１８】
　具体的な発光ダイオードの一例を図１に示し、さらに、チップタイプＬＥＤのの断面図を図２に示す。チップタイプＬＥＤの筐体２０４内に窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤチップ２０２をエポキシ樹脂などを用いて固定させてある。導電性ワイヤー２０３として金線をＬＥＤチップ２０２の各電極と筐体に設けられた各電極２０５とにそれぞれ電気的に接続させてある。（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体をエポキシ樹脂中に混合分散させたものをＬＥＤチップ、導電性ワイヤーなどを外部応力などから保護するモールド部材２０１として均一に硬化形成させる。このような発光ダイオードに電力を供給させることによってＬＥＤチップ２０２を発光させる。ＬＥＤチップ２０２からの発光と、その発光によって励起されたフォトルミネセンス蛍光体からの発光光との混色により白色系などが発光可能な発光ダイオードとすることができる。以下、本願発明の構成部材について詳述する。
　【００１９】
　（蛍光体）
　本願発明の発光ダイオードに用いられるフォトルミネセンス蛍光体は、半導体発光層から発光された可視光や紫外線で励起されて発光するフォトルミネセンス蛍光体である。フォトルミネセンス蛍光体は、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体である。
　【００２０】
　本明細書においてイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は特に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換し、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体を、ＧａとＩｎの何れかまたは両方で置換する蛍光体を含む広い意味に使用する。
　【００２１】
　更に詳しくは、（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（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。窒化ガリウム系化合物半導体を用いたＬＥＤチップから発光した光と、ボディーカラーが黄色であるフォトルミネセンス蛍光体から発光する光が補色関係にある場合、ＬＥＤチップからの発光と、フォトルミネセンス蛍光体からの発光とを混色表示させると、白色系の発光色表示を行うことができる。そのため発光ダイオード外部には、ＬＥＤチップからの発光とフォトルミネセンス蛍光体からの発光とがモールド部材を透過する必要がある。したがって、フォトルミネセンス蛍光体をスパッタリング法などにより形成させた蛍光体の層などにＬＥＤチップを閉じこめ、フォトルミネセンス蛍光体層にＬＥＤチップからの光が透過する開口部を１ないし２以上有する或いはＬＥＤチップからの光が透過可能な如き薄膜とした構成の発光ダイオードとしても良い。なお、スパッタリング法などにより形成させた蛍光体は、コーティング部のバインダーを省略することもできる。その膜厚で発光色を調整することもできる。また、フォトルミネセンス蛍光体の粉体を樹脂や硝子中に含有させＬＥＤチップからの光が透過する程度に薄く形成させても良い。同様に、フォトルミネセンス蛍光体の粉体を樹脂や硝子中に含有させＬＥＤチップからの光が透過する程度に薄く形成させても良い。フォトルミネセンス蛍光体と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。
　【００２２】
　さらに、フォトルミネセンス蛍光体の含有分布は、混色性や耐久性にも影響する。すなわち、フォトルミネセンス蛍光体が含有されたコーティング部やモールド部材の表面側からＬＥＤチップに向かってフォトルミネセンス蛍光体の分布濃度が高い場合は、外部環境からの水分などの影響をより受けにくく水分による劣化を抑制しやすい。他方、フォトルミネセンス蛍光体の含有分布をＬＥＤチップからモールド部材表面側に向かって分布濃度が高くなると外部環境からの水分の影響を受けやすいがＬＥＤチップからの発熱、照射強度などの影響がより少なくフォトルミネセンス蛍光体の劣化を抑制することができる。このような、フォトルミネセンス蛍光体の分布は、フォトルミネセンス蛍光体を含有する部材、形成温度、粘度やフォトルミネセンス蛍光体の形状、粒度分布などを調整させることによって種々形成させることができる。したがって、使用条件などにより蛍光体の分布濃度を、種々選択することができる。
　【００２３】
　本願発明の発光ダイオードのフォトルミネセンス蛍光体は、特にＬＥＤチップと接する、あるいは近接して配置され照射強度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ−２以上１０Ｗ・ｃｍ−２以下においても高効率に十分な耐光性を有し、優れた発光特性の発光ダイオードとすることができる。
　【００２４】
　本願発明に用いられるフォトルミネセンス蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、図４に示すように、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピークも図４に示すように、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
　【００２５】
　また、本願発明の発光ダイオードのフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。
　【００２６】
　しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
　【００２７】
　ＡｌをＧａに置換させる場合、発光効率と発光波長を考慮してＡｌ：Ｇａ＝６：４から１：１の間の比率に設定することが好ましい。同様に、Ｙの一部をＧｄで置換することはＹ：Ｇｄ＝９：１から１：９の範囲の比率に設定することが好ましく、４：１から２：３の範囲に設定することがより好ましい。Ｇｄへの置換が２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくなる。また、Ｇｄへの置換が６割以上では、赤み成分が増えるものの輝度が急激に低下する傾向にある。特に、ＬＥＤチップの発光波長によるがイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成の内Ｙ：Ｇｄ＝４：１から２：３の範囲とすることにより１種類のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を用いて黒体放射軌跡におおよそ沿って白色光が発光可能な発光ダイオードとすることができる。なお、Ｙ：Ｇｄ＝２：３より多く１：４では輝度は低くなるものの電球色が発光可能な発光ダイオードとすることができる。また、Ｃｅの含有（置換）は、０．００３から０．２含有させることにより相対発光輝度が７０％以上となる。（なお、相対発光輝度は、ｑ＝０．０３の蛍光体の発光輝度を１００％とした場合における発光輝度である。）０．００３未満では、Ｃｅによるフォトルミネセンスの励起発光中心の数が減少することで輝度が低下し、逆に、０．２より大きくなると濃度消光が生ずる。（濃度消光とは、蛍光体の輝度を高めるため付活材の濃度を増加していくと、ある最適値以上の濃度では発光強度が低下することをいう。）
　【００２８】
　本願発明の発光ダイオードのフォトルミネセンス蛍光体は、このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。また、２５４ｎｍや３６５ｎｍなどのＨｇ輝線ではほとんど励起されず４５０ｎｍ付近などの青色系ＬＥＤチップからの光による励起効率が高い。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を白色系発光に変換するための理想条件を備えている。
　【００２９】
　表１は、本願発明に用いられるフォトルミネセンス蛍光体の組成と発光特性の一例を示す。（なお、測定条件は、４６０ｎｍの青色光で励起して観測してある。また、輝度と効率は、相対値で表してある。）
　【００３０】
　【表１】
　【００３１】
　また、窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤチップと、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体（ＹＡＧ）に希土類元素のサマリウム（Ｓｍ）を含有させたフォトルミネセンス蛍光体と、を有する発光ダイオードとすることによりさらに光効率を向上させることができる。
　【００３２】
　このようなフォトルミネセンス蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
　【００３３】
　Ｓｍを含有する（Ｙ１−ｐ−ｑ−ｒＧｄｐＣｅｑＳｍｒ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体は、Ｇｄの含有量の増加に関わらず温度特性の低下が少ない。このようにＳｍを含有させることにより、高温度におけるフォトルミネセンス蛍光体の発光輝度は大幅に改善される。その改善される程度はＧｄの含有量が高くなるほど大きくなる。すなわち、Ｇｄを増加してフォトルミネセンス蛍光体の発光色調に赤みを付与した組成ほどＳｍの含有による温度特性改善に効果的であることが分かった。（なお、ここでの温度特性とは、４５０ｎｍの青色光による常温（２５℃）における励起発光輝度に対する、同蛍光体の高温（２００℃）における発光輝度の相対値（％）で表している。）
　【００３４】
　Ｓｍの含有量は０．０００３≦ｒ≦０．０８の範囲で温度特性が６０％以上となり好ましい。この範囲よりｒが小さいと、温度特性改良の効果が小さくなる。また、この範囲よりｒが大きくなると温度特性は逆に低下してくる。０．０００７≦ｒ≦０．０２の範囲では温度特性は８０％以上となり最も好ましい。
　【００３５】
　本願発明の発光ダイオードにおいてこのようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上の（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅフォトルミネセンス蛍光体を混合させてもよい。すなわち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅフォトルミネセンス蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。これに、カラーフィルターを用いることによりフルカラー液晶表示装置用としても利用できる。
　【００３６】
　（ＬＥＤチップ１０２、２０２、７０２）
　ＬＥＤチップは、図１に示すように、モールド部材１０４に埋設される。本願発明の発光ダイオードに用いられるＬＥＤチップとは、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を効率良く励起できる窒化物系化合物半導体である。ここで、窒化物系化合物半導体（一般式ＩｎｉＧａｊＡｌｋＮ、但し、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）としては、ＩｎＧａＮや各種不純物がドープされたＧａＮを始め、種々のものが含まれる。発光素子であるＬＥＤチップは、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。特に、本願発明においては、ＬＥＤチップの活性層をＩｎＧａＮの単一量子井戸構造とすることにより、フォトルミネセンス蛍光体の劣化がなく、より高輝度に発光する発光ダイオードとして利用することができる。
　【００３７】
　窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。このサファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させる。窒化ガリウム系半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりＰ型化させることが好ましい。エッチングなどによりＰ型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。
　【００３８】
　次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップを形成させることができる。
　【００３９】
　本願発明の発光ダイオードにおいて白色系を発光させる場合は、フォトルミネセンス蛍光体との補色関係や樹脂劣化等を考慮して発光素子の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。ＬＥＤチップとフォトルミネセンス蛍光体との効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。本願発明の白色系発光ダイオードの発光スペクトルを図３に示す。４５０ｎｍ付近にピークを持つ発光がＬＥＤチップからの発光であり、５７０ｎｍ付近にピークを持つ発光がＬＥＤチップによって励起されたフォトルミネセンスの発光である。なお、本願発明のＬＥＤチップに加えて、蛍光体を励起しないＬＥＤチップを一緒に用いることもできる。
　【００４０】
　具体的には、フォトルミネセンス蛍光体が励起可能な窒化物系化合物半導体であるＬＥＤチップに加えて、フォトルミネセンス蛍光体を実質的に励起しない発光層がガリウム燐、ガリウムアルミニウム砒素、ガリウム砒素燐やインジュウムガリウムアルミニウム燐などであるＬＥＤチップを配置させる。フォトルミネセンス蛍光体を励起しないＬＥＤチップからの光は、蛍光体自体に吸収されることなく外部に放出される。そのため、効率よく紅白が発光可能な発光ダイオードなどとすることができる。
　【００４１】
　（導電性ワイヤー１０３、２０３）
　導電性ワイヤー１０３、２０３としては、ＬＥＤチップ１０２、２０２の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。特に、蛍光体が含有されたコーティング部と蛍光体が含有されていないモールド部材との界面で導電性ワイヤーが断線しやすい。それぞれ同一材料を用いたとしても蛍光体が入ることにより実質的な熱膨張量が異なるため断線しやすいと考えられる。そのため、導電性ワイヤーの直径は、２５μｍ以上がより好ましく、発光面積や扱い易さの観点から３５μｍ以下がより好ましい。このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤーは、各ＬＥＤチップの電極と、インナー・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。
　【００４２】
　（マウント・リード１０５）
　マウント・リード１０５としては、ＬＥＤチップ１０２を配置させるものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良い。また、ＬＥＤチップを複数設置しマウント・リードをＬＥＤチップの共通電極として利用する場合においては、十分な電気伝導性とボンディングワイヤー等との接続性が求められる。また、マウント・リード上のカップ内にＬＥＤチップを配置すると共に蛍光体を内部に充填させる場合は、近接して配置させた別の発光ダイオードからの光により疑似点灯することを防止することができる。
　【００４３】
　ＬＥＤチップ１０２とマウント・リード１０５のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンＬＥＤチップなどによりマウント・リードと接着させると共に電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにＬＥＤチップが配置されるマウント・リードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さは、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下が好ましい。また、マウント・リードの具体的な電気抵抗としては３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、３μΩ−ｃｍ以下である。また、マウント・リード上に複数のＬＥＤチップを積置する場合は、ＬＥＤチップからの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましくより好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
　【００４４】
　（インナー・リード１０６）
　インナー・リード１０６としては、マウント・リード１０５上に配置されたＬＥＤチップ１０２と接続された導電性ワイヤー１０３との接続を図るものである。マウント・リード上に複数のＬＥＤチップを設けた場合は、各導電性ワイヤー同士が接触しないよう配置できる構成とする必要がある。具体的には、マウント・リードから離れるに従って、インナー・リードのワイヤーボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウント・リードからより離れたインナー・リードと接続させる導電性ワイヤーの接触を防ぐことができる。導電性ワイヤーとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して１．６Ｓ以上１０Ｓ以下が好ましい。インナー・リードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、あるいは全てのインナー・リードを形成させた後にインナー・リード上部の一部を削ることによって形成させても良い。さらには、インナー・リードを打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。
　【００４５】
　インナー・リードは、導電性ワイヤーであるボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ−ｃｍ以下である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッキしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。
　【００４６】
　（コーティング部１０１）
　本願発明に用いられるコーティング部１０１とは、モールド部材１０４とは別にマウント・リードのカップに設けられるものでありＬＥＤチップの発光を変換するフォトルミネセンス蛍光体が含有されるものである。コーティング部の具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、フォトルミネセンス蛍光体と共に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。
　【００４７】
　（モールド部材１０４）
　モールド部材１０４は、発光ダイオードの使用用途に応じてＬＥＤチップ１０２、導電性ワイヤー１０３、フォトルミネセンス蛍光体が含有されたコーティング部１０１などを外部から保護するために設けることができる。モールド部材は、一般には樹脂を用いて形成させることができる。また、フォトルミネセンス蛍光体を含有させることによって視野角を増やすことができるが、樹脂モールドに拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップ１０２からの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすことができる。更にまた、モールド部材１０４を所望の形状にすることによってＬＥＤチップからの発光を集束させたり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができる。従って、モールド部材１０４は複数積層した構造でもよい。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた物である。モールド部材１０４の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。さらに、拡散剤に加えてモールド部材中にもフォトルミネセンス蛍光体を含有させることもできる。したがって、フォトルミネセンス蛍光体はモールド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部などに含有させて用いてもよい。また、コーティング部をフォトルミネセンス蛍光体が含有された樹脂、モールド部材を硝子などとした異なる部材を用いて形成させても良い。この場合、生産性良くより水分などの影響が少ない発光ダイオードとすることができる。また、屈折率を考慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成させても良い。本願発明においてモールド部材に拡散剤や着色剤を含有させることは、発光観測面側から見た蛍光体の着色を隠すことができる。なお、蛍光体の着色とは、本願発明のフォトルミネセンス蛍光体が強い外光からの光のうち、青色成分を吸収し発光する。そのため黄色に着色しているように見えることである。特に、凸レンズ形状などモールド部材の形状によっては、着色部が拡大されて見えることがある。このような着色は、意匠上など好ましくない場合がある。モールド部材に含有された拡散剤は、モールド部材を乳白色に着色剤は所望の色に着色することで着色を見えなくさせることができる。したがって、このような発光観測面側からフォトルミネセンス蛍光体の色が観測されることはない。また、ＬＥＤチップから放出される光の主発光波長が４３０ｎｍ以上では、光安定化剤である紫外線吸収剤をモールド部材中に含有させた方が耐候性上より好ましい。
　【００４８】
　（表示装置）
　本願発明の発光ダイオードをＬＥＤ表示器に利用した場合、ＲＧＢをそれぞれ発光する発光ダイオードの組み合わせだけによるＬＥＤ表示器よりも、より高精細に白色系表示させることができる。従来の装置が、３個の発光ダイオードで白色表示するのに対して、本発明の発光ダイオードを使用する装置は１個の発光ダイオードで白色表示できるからである。すなわち、従来の表示装置は、発光ダイオードを組み合わせて白色系などを混色表示させるためには、ＲＧＢの各発光ダイオードをそれぞれ同時に発光せざるを得ない。そのため赤色系、緑色系、青色系のそれぞれ単色表示した場合に比べて、一画素あたりの表示領域が大きくなる。したがって、白色系の表示の場合においては、ＲＧＢ単色のモノクローム表示に比較して、高精細に表示させることができない。また、白色系の表示は各発光ダイオードの発光出力を調節して表示させるため、各半導体の温度特性などを考慮し種々調整しなければならない。さらに、混色による表示であるが故にＬＥＤ表示器の視認する方向や角度によって、ＲＧＢの発光ダイオードが部分的に遮光され表示色が変わる場合もある。本願発明の発光ダイオードをＲＧＢの発光ダイオードに代えて使用する表示装置は、より高精細化が可能となると共に、安定して白色系に発光でき、さらに、色むらを少なくできる特長がある。また、本発明の発光ダイオードは、ＲＧＢの各発光ダイオードとともに使用することもできる。この表示装置は、輝度を向上させることができる。
　【００４９】
　また、本願発明の発光ダイオードを用いたＬＥＤ表示器を図５に示す。この図のＬＥＤ表示器は、本願発明の白色系発光ダイオードのみを用いて、白黒用のＬＥＤ表示装置に使用される。白黒用のＬＥＤ表示器は、本願発明の発光ダイオード５０１のみをマトリックス状などに配置している。この図のＬＥＤ表示器を備える表示装置は、ＲＧＢの発光ダイオードを備えない。このため、ＲＧＢ発光ダイオード用の複数の駆動回路を必要としない。複数の駆動回路に代わって、白色系発光ダイオード用の駆動回路で、ＬＥＤ表示器を駆動できる。
　【００５０】
　ＬＥＤ表示器は、駆動回路である点灯回路などと電気的に接続させる。駆動回路からの出力パルスによって種々の画像が表示可能なデイスプレイ等とすることができる。駆動回路を図６に示す。駆動回路は、入力される表示データを一時的に記憶させる画像データー記憶手段であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ、Ａｃｃｅｓｓ、Ｍｅｍｏｒｙ）６０３と、ＲＡＭ６０３に記憶されるデータから、ＬＥＤ表示器６０１のそれぞれの発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階調信号を演算する階調制御回路６０４と、階調制御回路６０４の出力信号でスイッチングされて、発光ダイオードを点灯させるドライバー６０２とを備える。階調制御回路６０４は、ＲＡＭ６０３に記憶されるデータからＬＥＤ表示器６０１の発光ダイオード点灯時間を演算して点滅させるパルス信号を出力する。
　【００５１】
　したがって、白黒用のＬＥＤ表示器は、ＲＧＢのフルカラー表示器と異なり、回路構成を簡略化できると共に高精細化できる。そのため、安価にＲＧＢの発光ダイオードの特性に伴う色むらなどのないディスプレイとすることができるものである。また、従来の赤色、緑色のみを用いたＬＥＤ表示器に比べ人間の目に対する刺激が少なく長時間の使用に適している。
　【００５２】
　本願発明の発光ダイオードは、白色発光ダイオード（Ｗ）として図９の如く、ＲＧＢにそれぞれ発光する発光ダイオードに加えて使用することもできる。図中９００は、ＬＥＤ表示器の一部を表し９００が一絵素を構成する。このＬＥＤ表示器は、駆動回路である点灯回路などと電気的に接続させる。駆動回路からの出力パルスによって種々の画像が表示可能なデイスプレイ等とすることができる。駆動回路は、モノクロームの表示装置と同じように、入力される表示データを一時的に記憶させる、画像データー記憶手段であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ、Ａｃｃｅｓｓ、Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭに記憶されるデータから各発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階調信号を演算する階調制御回路と、階調制御回路の出力信号でスイッチングされて、各発光ダイオードを点灯させるドライバーとを備える。ただし、この駆動回路は、ＲＧＢと白色系に発光する発光ダイオードに専用の回路を必要とする。階調制御回路は、ＲＡＭに記憶されるデータから、それぞれの発光ダイオードの点灯時間を演算して、点滅させるパルス信号を出力する。ここで、白色系の表示を行う場合は、ＲＧＢ各発光ダイオードを点灯するパルス信号のパルス幅を短く、あるいは、パルス信号のピーク値を低く、あるいは全くパルス信号を出力しない。他方、それを補償するように白色系発光ダイオードにパルス信号を出力する。これにより、ＬＥＤ表示器の白色を表示する。
　【００５３】
　したがって、白色系発光ダイオードを所望の輝度で点灯させるためのパルス信号を演算する階調制御回路としてＣＰＵを別途備えることが好ましい。階調制御回路から出力されるパルス信号は、白色系発光ダイオードのドライバーに入力されてドライバーをスイッチングさせる。ドライバーがオンになると白色系発光ダイオードが点灯され、オフになると消灯される。
　【００５４】
　（信号機）
　本願発明の発光ダイオードを表示装置の１種である信号機として利用した場合、長時間安定して発光させることが可能であると共に発光ダイオードの一部が消灯しても色むらなどが生じないという特長がある。本願発明の発光ダイオードを用いた信号機の概略構成として、導電性パターンが形成された基板上に白色系発光ダイオードを配置させる。このような発光ダイオードを直列又は直並列に接続された発光ダイオードの回路を発光ダイオード群として扱う。発光ダイオード群を２つ以上用いそれぞれ渦巻き状に発光ダイオードを配置させる。全ての発光ダイオードが配置されると円状に全面に配置される。各発光ダイオード及び基板から外部電力と接続させる電源コードをそれぞれ、ハンダにより接続させた後、鉄道用信号用の筐体内に固定させる。ＬＥＤ表示器は、遮光部材が付いたアルミダイキャストの筐体内に配置され表面にシリコーンゴムの充填材で封止されている。筐体の表示面は、白色レンズを設けてある。また、ＬＥＤ表示器の電気的配線は、筐体の裏面からゴムパッキンを通し筐体内を密閉する。これにより白色系信号機を形成することができる。本願発明の発光ダイオードを、複数の群に分け中心部から外側に向け輪を描く渦巻き状などに配置し、並列接続させることでより信頼性が高い信号機とさせることができる。中心部から外側に向け輪を描くとは連続的に輪を描くものも断続的に配置するものをも含む。したがって、ＬＥＤ表示器の表示面積などにより配置される発光ダイオードの数や発光ダイオード群の数を種々選択することができる。この信号機により、一方の発光ダイオード群や一部の発光ダイオードが何らかのトラブルにより消灯したとしても他方の発光ダイオード群や残った発光ダイオードにより信号機を円形状に均一に発光させることが可能となるものである。また、色ずれが生ずることもない。渦巻き状に配置してあることから中心部を密に配置することができ電球発光の信号と何ら違和感なく駆動させることができる。
　【００５５】
　（面状発光光源）
　本願発明の発光ダイオードは、図７に示すように、面状発光光源とすることもできる。図に示す面状発光光源の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光体をコーティング部や導光板上の散乱シート７０６に含有させる。あるいはバインダー樹脂と共に散乱シート７０６に塗布などさせシート状７０１に形成しモールド部材を省略しても良い。具体的には、絶縁層及び導電性パターンが形成されたコの字形状の金属基板７０３内にＬＥＤチップ７０２を固定する。ＬＥＤチップと導電性パターンとの電気的導通を取った後、フォトルミネセンス蛍光体をエポキシ樹脂と混合攪拌しＬＥＤチップ７０２が積載された金属基板７０３上に充填させる。こうして固定されたＬＥＤチップは、アクリル性導光板７０４の端面にエポキシ樹脂などで固定される。導光板７０４の一方の主面上には、蛍現象防止のため白色散乱剤が含有されたフィルム状の反射部材７０７を配置させてある。同様に、導光板の裏面側全面やＬＥＤチップが配置されていない端面上にも反射部材７０５を設け発光効率を向上させてある。これにより、ＬＣＤのバックライトとして十分な明るさを得られる面状発光光源の発光ダイオードとすることができる。液晶表示装置として利用する場合は、導光板７０４の主面上に不示図の透光性導電性パターンが形成された硝子基板間に注入された液晶装置を介して配された偏光板により構成させることができる。以下、本願発明の実施例について説明するが、本願発明は具体的実施例のみに限定されるものではないことは言うまでもない。
　【００５６】
　【実施例】
　（実施例１）
　発光素子として発光ピークが４５０ｎｍ、半値幅３０ｎｍのＩｎＧａＮ半導体を発光層に用いた。ＬＥＤチップは、洗浄させたサファイア基板上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化物系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。成膜時に、ドーパントガスとしてＳｉＨ４とＣｐ２Ｍｇと、を切り換えることによってＮ型導電性やＰ型導電性を有する窒化ガリウム半導体を形成させる。半導体発光素子としては、Ｎ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層と、Ｐ型導電性を有する窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド層、Ｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層を形成させた。Ｎ型導電性を有するコンタクト層と、Ｐ型導電性を有するクラッド層との間に厚さ約３ｎｍであり、単一量子井戸構造とされるノンドープＩｎＧａＮの活性層を形成した。（なお、サファイア基板上には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層としてある。また、Ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。）
　【００５７】
　エッチングによりＰＮ各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてＬＥＤチップを形成させた。
　【００５８】
　銀メッキした銅製リードフレームの先端にカップを有するマウント・リードにＬＥＤチップをエポキシ樹脂でダイボンディングした。ＬＥＤチップの各電極とマウント・リード及びインナー・リードと、をそれぞれ直径が３０μｍの金線でワイヤーボンディングし電気的導通を取った。
　【００５９】
　一方、フォトルミネセンス蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させた。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中１４００℃の温度で３時間焼成して焼成品を得た。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して形成させた。フォトルミネセンス蛍光体は、Ｙ（イットリウム）がＧｄ（ガドリニウム）で約２割置換されたイットリウム・アルミニウム酸化物として（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅが形成された。なお、Ｃｅの置換は、０．０３であった。
　【００６０】
　形成された（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体８０重量部、エポキシ樹脂１００重量部をよく混合してスラリーとさせた。このスラリーをＬＥＤチップが配置されたマウント・リード上のカップ内に注入させた。注入後、フォトルミネセンス蛍光体が含有された樹脂を１３０℃１時間で硬化させた。こうしてＬＥＤチップ上に厚さ１２０μのフォトルミネセンス蛍光体が含有されたコーティング部が形成された。なお、コーティング部には、ＬＥＤチップに向かってフォトルミネセンス蛍光体が徐々に多くしてある。照射強度は、約３．５Ｗ／ｃｍ２であった。その後、さらにＬＥＤチップやフォトルミネセンス蛍光体を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的でモールド部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。モールド部材は、砲弾型の型枠の中にフォトルミネセンス蛍光体のコーティング部が形成されたリードフレームを挿入し透光性エポシキ樹脂を混入後、１５０℃５時間にて硬化させた。こうして形成された発光ダイオードは、発光観測正面から視認するとフォトルミネセンス蛍光体のボディーカラーにより中央部が黄色っぽく着色していた。
　【００６１】
　こうして得られた白色系が発光可能な発光ダイオードの色度点、色温度、演色性指数を測定した。それぞれ、色度点（ｘ＝０．３０２、ｙ＝０．２８０）、色温度８０８０Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝８７．５と三波長型蛍光灯に近い性能を示した。また、発光効率は９．５１ｍ／ｗと白色電球並であった。さらに寿命試験として温度２５℃６０ｍＡ通電、温度２５℃２０ｍＡ通電、温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電の各試験においても蛍光体に起因する変化は観測されず通常の青色発光ダイオードと寿命特性に差がないことが確認できた。
　【００６２】
　（比較例１）
　フォトルミネセンス蛍光体を（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅから（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ、Ａｌとした以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードの形成及び寿命試験を行った。形成された発光ダイオードは通電直後、実施例１と同様白色系の発光が確認されたが輝度が低かった。また、寿命試験においては、約１００時間で出力がゼロになった。劣化原因を解析した結果、蛍光体が黒化していた。
　【００６３】
　これは、発光素子の発光光と蛍光体に付着していた水分あるいは外部環境から進入した水分により光分解し蛍光体結晶表面にコロイド状亜鉛金属を析出し外観が黒色に変色したものと考えられる。温度２５℃２０ｍＡ通電、温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電の寿命試験結果を実施例１と共に図８に示す。輝度は初期値を基準にしそれぞれの相対値を示す。また、実線が実施例１であり破線が比較例１を示す。
　【００６４】
　（実施例２）
　ＬＥＤチップの窒化物系化合物半導体を実施例１よりもＩｎの含有量を増やし発光ピークを４６０ｎｍとした。同様にフォトルミネセンス蛍光体として実施例１よりもＧｄの含有量を増やし（Ｙ０．６Ｇｄ０．４）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅとした以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成し寿命試験を行った。
　【００６５】
　こうして得られた白色系が発光可能な発光ダイオードの色度点、色温度、演色性指数を測定した。それぞれ、色度点（ｘ＝０．３７５、ｙ＝０．３７０）、色温度４４００Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝８６．０であった。さらに寿命試験においては、形成させた発光ダイオード１００個平均で行った。寿命試験前の光度を１００％とし１０００時間経過後における平均光度を調べた。寿命試験後も９８．８％であり特性に差がないことが確認できた。この実施例のフォトルミネッセンス蛍光体と、ＬＥＤチップ及び発光ダイオードの各発光スペクトルを、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ示している。
　【００６６】
　（実施例３）
　フォトルミネセンス蛍光体をＹ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素に加えＳｍを含有させ（Ｙ０．３９Ｇｄ０．５７Ｃｅ０．０３Ｓｍ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体とした以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成した。この発光ダイオードを１３０℃の高温下において点灯させても実施例１の発光ダイオードと比較して平均温度特性が８％ほど良好であった。
　【００６７】
　（実施例４）
　本願発明の発光ダイオードを図５のごとくＬＥＤ表示器の１つであるディスプレイに利用した。実施例１と同様にして形成させた発光ダイオードを銅パターンを形成させたセラミックス基板上に、１６×１６のマトリックス状に配置させた。基板と発光ダイオードとは自動ハンダ実装装置を用いてハンダ付けを行った。次にフェノール樹脂によって形成された筐体５０４内部に配置し固定させた。遮光部材５０５は、筐体と一体成形させてある。発光ダイオードの先端部を除いて筐体、発光ダイオード、基板及び遮光部材の一部をピグメントにより黒色に着色したシリコンゴム４０６によって充填させた。その後、常温、７２時間でシリコンゴムを硬化させＬＥＤ表示器を形成させた。このＬＥＤ表示器と、入力される表示データを一時的に記憶させるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ、Ａｃｃｅｓｓ、Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭに記憶されるデータから発光ダイオードを所定の明るさに点灯させるための階調信号を演算する階調制御回路と階調制御回路の出力信号でスイッチングされて発光ダイオードを点灯させるドライバーとを備えたＣＰＵの駆動手段と、を電気的に接続させてＬＥＤ表示装置を構成した。ＬＥＤ表示器を駆動させ白黒ＬＥＤ表示装置として駆動できることを確認した。
　【００６８】
　（実施例５）
　実施例５の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光体として一般式（Ｙ０．２Ｇｄ０．８）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させた。こうして得られた発光ダイオードの色度点（平均値）は（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．４２０）であり電球色を発光することができた。また、実施例５の発光ダイオードは、実施例１の発光ダイオードと比較して輝度が約４０％低くかった。しかし、寿命試験においては実施例１と同様に優れた耐候性を示していた。この実施例のフォトルミネッセンス蛍光体、ＬＥＤチップ及び発光ダイオードの各発光スペクトルを、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ示している。
　【００６９】
　（実施例６）
　実施例６の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光体として一般式Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させた。実施例６の発光ダイオードは、実施例１の発光ダイオードと比較してやや黄緑色がかった白色であった。しかし、寿命試験においては実施例１と同様に優れた耐候性を示していた。この実施例のフォトルミネッセンス蛍光体、ＬＥＤチップ及び発光ダイオードの各発光スペクトルを、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示している。
　【００７０】
　（実施例７）
　実施例７の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光体として一般式Ｙ３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させた。実施例７の発光ダイオードは、緑色がかっており輝度が低かった。しかし、寿命試験においては実施例１と同様に優れた耐候性を示していた。この実施例のフォトルミネッセンス蛍光体、ＬＥＤチップ及び発光ダイオードの各発光スペクトルを、順番に図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示している。
　【００７１】
　（実施例８）
　実施例８の発光ダイオードは、フォトルミネセンス蛍光体として一般式Ｇｄ３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ１２：Ｃｅで表されるＹを含まない蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させた。実施例８の発光ダイオードは、輝度が低いが、寿命試験において実施例１と同様に優れた耐候性を示していた。
　【００７２】
　（実施例９）
　実施例９の発光ダイオードは、フォトルミネッセンス蛍光体として一般式Ｙ３Ｉｎ３Ｏ１２：Ｃｅで表されるＡｌを含まない蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを１００個形成させた。実施例９の発光ダイオードは、輝度が低いが寿命試験において実施例１と同様に優れた耐候性を示していた。
　【００７３】
　【発明の効果】
　本願発明の発光ダイオードは、窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子と、特定の蛍光体を組み合わせることにより長時間高輝度時の使用においても発光効率が高い発光ダイオードを実現する。さらに、本願発明の発光ダイオードは、信頼性や省電力化、小型化さらには色温度の可変性など車載や航空産業、一般電気機器に表示の他に照明として新たな用途を開くことができる。特に、本願発明に用いられるフォトルミネセンス蛍光体は、短残光であり１２０ｎｓｅｃという応答速度を有する光源などとして利用することもできる。また、発光色を白色にして、人間の目で長時間視認する場合には刺激が少なく目に優しい発光ダイオードとすることができる。さらに、ＬＥＤチップは単色性ピーク波長を有するといってもある程度のスペクトル幅を持つため演色性が高い。広く光源として使用する場合には欠かせない長所となる。即ち、発光ダイオードを用いてスペクトル幅の広いスキャナー用の光源などとすることもできる。
　【００７４】
　特に、本願発明の発光ダイオードは、高輝度、長時間の使用においても色ずれ、発光効率の低下が極めて少ない白色系が発光可能な発光ダイオードとすることができる。また、樹脂劣化に伴う輝度の低下も抑制させることができる。
　【００７５】
　本発明の発光ダイオードは、効率よく発光することができる。すなわち、一般に、蛍光体は短波長側から長波長側に変換させる方が効率がよい。また、発光ダイオードにおいては紫外光が樹脂（モールド部材やコーティング部材に樹脂を用いた場合）を劣化させるために可視光の方が好ましい。本願発明は、可視光のうち短波長側の青色光を利用し、フォトルミネセンス蛍光体によってそれよりも長波長側の光に効率よく変換させることができる。さらに、変換された光はＬＥＤチップから放出される光よりも長波長側（すなわち、蛍光体からの光エネルギーは、ＬＥＤチップのバンドギャプよりも小さい）になっている。そのため、フォトルミネセンス蛍光体などによって非発光観測面側であるマウント・リード側などに反射散乱されてもＬＥＤチップに吸収されにくい。そのためにフォトルミネセンス蛍光体により変換された光が、ＬＥＤチップ側に向かったとしてもＬＥＤチップに吸収されずマウント・リードのカップなどで反射され効率よく発光することが可能となる。
　【００７６】
　本願発明の発光ダイオードは、高輝度、長時間の使用においても色ずれ、発光効率の低下が極めて少ない発光ダイオードなど種々の発光ダイオードとすることができることに加えて、発光ダイオードを複数近接して配置した場合においても他方の発光ダイオードからの光により蛍光体が励起され疑似点灯されることを防止させることができる。また、ＬＥＤチップ自体の発光むらを蛍光体により分散することができるためより均一な発光光を有する発光ダイオードとすることができる。通常、ＬＥＤチップから放出される光は、ＬＥＤに電力を供給する電極を介して光が放出される。放出された光は、ＬＥＤチップに形成された電極の陰となる。電極により一定の不要な発光パターンをとる。そのため全方位的に均等に光を放出することができない。本願発明は、フォトルミネセンス蛍光体によってＬＥＤチップからの光を散乱させるため発光ダイオードから均一な発光をさせることができ不要な発光パターンをとることはない。
【図面の簡単な説明】
　【図１】　図１は、本願発明の発光ダイオードの模式的断面図である。
　【図２】　図２は、本願発明の他の発光ダイオードの模式的断面図である。
　【図３】　図３は、本願発明の発光ダイオードの発光スペクトルの一例を示した図である。
　【図４】　図４（Ａ）は、本願発明に使用されるフォトルミネセンス蛍光体の吸収スペクトルの一例を示し、図４（Ｂ）は、本願発明に使用されるフォトルミネセンス蛍光体の発光スペクトルの一例を示した図である。
　【図５】　図５は、本願発明の発光ダイオードを用いたＬＥＤ表示装置の模式図である。
　【図６】　図６は、図５に用いられるＬＥＤ表示装置のブロック図である。
　【図７】　図７は、本願発明の発光ダイオードを用いた別のＬＥＤ表示装置の模式図である。
　【図８】　図８（Ａ）は、本願発明の実施例１と比較のために示した比較例１の発光ダイオードとの温度２５℃２０ｍＡ通電における寿命試験を示し、図８（Ｂ）は、本願発明の実施例１と比較のために示した比較例１の発光ダイオードとの温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電における寿命試験を示したグラフである。
　【図９】　図９は、本願発明の発光ダイオードに加えＲＧＢがそれぞれ発光可能な発光ダイオードを一絵素として配置させた表示装置の部分正面図である。
　【図１０】　図１０（Ａ）は、（Ｙ０．６Ｇｄ０．４）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される実施例２のフォトルミネッセンス蛍光体の発光スペクトルを示す。
図１０（Ｂ）は、主ピーク波長が４６０ｎｍを有する実施例２のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。
図１０（Ｃ）は、実施例２の発光ダイオードの発光スペクトルを示す。
　【図１１】　図１１（Ａ）は、（Ｙ０．２Ｇｄ０．８）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される実施例５のフォトルミネッセンス蛍光体の発光スペクトルを示す。
図１１（Ｂ）は、主ピーク波長が４５０ｎｍを有する実施例５のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。
図１１（Ｃ）は、実施例５の発光ダイオードの発光スペクトルを示す。
　【図１２】　図１２（Ａ）は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される実施例６のフォトルミネッセンス蛍光体の発光スペクトルを示す。
図１２（Ｂ）は、主ピーク波長が４５０ｎｍを有する実施例６のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。
図１２（Ｃ）は、実施例６の発光ダイオードの発光スペクトルを示す。
　【図１３】　図１３（Ａ）は、Ｙ３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ１２：Ｃｅで表される実施例７のフォトルミネッセンス蛍光体の発光スペクトルを示す。
図１３（Ｂ）は、主ピーク波長が４５０ｎｍを有する実施例７のＬＥＤチップの発光スペクトルを示す。
図１３（Ｃ）は、実施例７の発光ダイオードの発光スペクトルを示す。
　【符号の説明】
　１０１、７０１・・・フォトルミネセンスが含有されたコーティング部
　１０２、２０２、７０２・・・ＬＥＤチップ
　１０３、２０３・・・導電性ワイヤー
　１０４・・・モールド部材
　１０５・・・マウント・リード
　１０６・・・インナー・リード
　２０１・・・フォトルミネセンスが含有されたモールド部材
　２０４・・・筐体
　２０５・・・筐体に設けられた電極
　５０１・・・発光ダイオード
　５０４・・・筐体
　５０５・・・遮光部材
　５０６・・・充填材
　６０１・・・ＬＥＤ表示器
　６０２・・・ドライバー
　６０３・・・ＲＡＭ
　６０４・・・階調制御手段
　７０３・・・金属製基板
　７０４・・・導光板
　７０５、７０７・・・反射部材
　７０６・・・散乱シート