(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で色目の安定性に優れながらも、色目を調整可能で微細化に適したモノシリック発光デバイス及びそれを用いた照明装置及びその駆動方法の提供。【解決手段】活性層５、６により形成されるｐｎ接合から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体層８１が設けられている発光ダイオードが半導体基板３上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイス１において、アレイをｍ個（ｍ≧２）の発光ダイオードから成る発光ダイオード群Ｇにより構成し、発光ダイオード群Ｇは、それぞれが予め定められたＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の白色系発光スペクトル形状のいずれかを有するＮ種類の発光ダイオードにより構成されるようにし、発光ダイオードへの供給電力量を、白色系発光スペクトル形状の種類によってグループ分けした発光ダイオードグループ毎に変えるようにする。【選択図】図１
2007288139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体を含む層が設けられている発光ダイオードが、単一の基板上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイスであって、
前記アレイがｍ個（ｍ≧２）の前記発光ダイオードから成る発光ダイオード群により構成されており、
該発光ダイオード群は、それぞれが予め定められたＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の発光スペクトル形状のいずれかを有するＮ種類の発光ダイオードにより構成されており、
前記発光ダイオードへの供給電力量を、発光スペクトル形状の種類によってグループ分けした発光ダイオードグループ毎に変えることにより、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを可変できるようにした
ことを特性とするモノリシック発光デバイス。
【請求項２】
ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体を含む層が設けられている発光ダイオードが、単一の基板上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイスであって、
前記アレイがｍ個（ｍ≧２）の前記発光ダイオードから成る発光ダイオード群により構成されており、
該発光ダイオード群は、少なくとも１種類の白色系発光スペクトル形状を含むＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の発光スペクトル形状を有するＮ種類の発光ダイオードを含んで構成されており、
前記発光スペクトル形状の種類によってグループ分けされた発光ダイオードグループ毎に供給電力量を変えることにより、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを可変できるようにした
ことを特性とするモノリシック発光デバイス。
【請求項３】
ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体を含む層が設けられている発光ダイオードが、単一の基板上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイスであって、
前記アレイがｍ個（ｍ≧２）の前記発光ダイオードから成る発光ダイオード群により構成されており、
該発光ダイオード群は、それぞれが予め定められたＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の白色系発光スペクトル形状のいずれかを有するＮ種類の発光ダイオードにより構成されており、
前記発光ダイオードへの供給電力量を、前記白色系発光スペクトル形状の種類によってグループ分けした発光ダイオードグループ毎に変えることにより、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを可変できるようにした
ことを特性とするモノリシック発光デバイス。
【請求項４】
前記発光ダイオード群を構成する発光ダイオードの各一方の電極部は群用共通電極に接続されており、前記発光ダイオードグループを構成する発光ダイオードの各他方の電極部は、前記発光ダイオードグループ毎に対応して設けられたＮ個のグループ用共通電極に前記発光ダイオードグループ毎に共通接続されており、前記群用共通電極とＮ個のグループ用共通電極とを通じて供給される電力を変えることにより、Ｎ種類の発光スペクトル毎の強度または発光スペクトル形状を可変し、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを調整できるようになっている請求項１、２又は３に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項５】
前記発光ダイオード群を構成しているｐｎ接合を有する複数の発光ダイオードに互いに共通である少なくとも１つの導電性半導体層を有し、該導電性半導体層が前記基板により近い位置の導電層を共通に持ち、前記発光ダイオード群を構成している発光ダイオードの電極部を外部接続用電極部に接続するための配線が前記基板上にモノリシックに形成されている請求項１、２、３又は４に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項６】
前記蛍光体を含む層がｐｎ接合半導体により形成された発光ダイオードに近接して、または直接に接続されている請求項１、２、３、４又は５に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項７】
前記アレイを構成するｍ個の発光ダイオードが、照明装置としての使用環境において個々の発光ダイオードからの発光スペクトルが識別できない程度に相互に近接して形成されている請求項１、２、３、４、５又は６に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項８】
前記アレイを構成するｍ個の発光ダイオードからの光放射方向に光散乱体を含む光混合部が設置されており、照明装置としての使用環境において個々の発光ダイオードからの発光スペクトルが識別できない程度に近接して形成されている請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項９】
前記発光ダイオードからの光の一部を吸収して起電力を発生し外部へ出力するのを可能にするため、前記発光ダイオードに近接して前記基板上にモノリシックに形成された受光素子及び該受光素子を外部と電気的に接続するために必要な電極並びにその接続配線を含んでいる請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項１０】
前記基板上に前記発光ダイオードに近接して形成され、前記発光ダイオードとは反対の極性を持つダイオードもしくは誘電体からなるキャパシタが前記発光ダイオードと並列接続されている請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項１１】
前記発光ダイオードを形成する半導体からの放射光波長が４７０ｎｍ以下である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項１２】
前記発光ダイオードを形成する半導体がウルツ鉱型結晶構造を有する窒化物半導体である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項１３】
前記発光ダイオードを形成する蛍光体が有機材料であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項１４】
前記発光ダイオードを形成する蛍光体が高分子材料であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３に記載のモノリシック発光デバイス。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のモノリシック発光デバイスを用いた照明装置。
【請求項１６】
前記発光ダイオードを、前記発光ダイオードグループ毎に駆動電流または駆動時間により調整し、全体の平均発光スペクトル形状を調整するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のモノリシック発光デバイスの駆動方法。
【請求項１７】
前記受光素子からの出力に基づいて全体の平均発光スペクトル形状をフィードバック調整するようにしたことを特徴とする請求項請求項９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のモノリシック発光デバイスの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノシリック発光デバイス、これを用いた照明装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体を用いた白色発光ダイオードは、すでに携帯電話等の小型液晶ディスプレイのバックライト用光源として広く用いられるようになっており、今後は蛍光灯に代わる一般照明光源としての応用が期待されている。白色発光ダイオードが蛍光灯に置き換わるためには、発光効率の向上とともにコストの低減が重要な課題である。さらにはマイクロマシンやカプセル型胃カメラなどの新技術においては、極微小照明に対する需要が今後急速に高まるものと予想される。
【０００３】
近年多用されている窒化物系半導体を用いた白色発光素子及び白色発光ダイオードは、例えば次のような工程で製造されている。まずエピタキシャルウェハに対して適当な方法でエッチング処理や電極蒸着等の加工を行った後、ダイシングによりウェハから切り出したダイオードチップを１個あるいは複数個カップ形状のパッケージに固定し、ボンディングを行う。その後蛍光体層を形成してから、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂などの透明度の高い樹脂により封止し、レンズ形状の樹脂の形成を経て個々の発光ダイオードが得られる。蛍光体層の形成は、エポキシ系やシリコーン系の樹脂に蛍光体を混ぜ、定量精度の高いディスペンサーにより定量塗布する方法が一般的に使われている。このようにして製造された白色発光ダイオードを実装用基板に適宜の個数配置することにより、必要な照度をもつ白色発光素子が製造される。
【０００４】
発光ダイオードを用いた白色発光照明装置は、構造上、２つに大別される。ひとつは青色発光ダイオードと黄色に蛍光を出す材料とを組み合わせて白色を得るものであり、もうひとつは光の３原色のそれぞれで発光する３つの発光ダイオードからの発光を混ぜ合わせて白色を得るものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
窒化物系半導体を用いた白色発光素子及び白色発光ダイオードの従来における製造方法は上述の通りであるため、工程が煩雑であり、それぞれの工程において組み立て・定量化精度を維持するためには特殊な製造装置が必要となる上、工程ごとの検査も必要となるなど、膨大な設備投資を必要とし、その分の製造コストが発生するという問題点を有している。
【０００６】
またバックライト照明あるいは一般照明の光源としての用途に用いられる白色発光素子の場合、上述のように、青色発光ダイオードと黄色蛍光体の組み合わせや、図１６に示されるように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）にそれぞれ発光する発光ダイオードからの発光を混合させて白色を得る方法がある。後者は前者と比べて演色性に優れるが、３色の発光ダイオードのいずれか１つでも発光強度に変動が生じた場合、色目すなわちその発光スペクトル形状が変動しやすいという問題を有している。
【０００７】
一方、既に広く市販されている各種照明装置にあっては、その発光デバイス特性により様々な色調の照明装置が提供されており、電球色、昼光色、等々様々な色目のものが用いられている。これらはそれぞれの使用環境において使用目的あるいは使用者の嗜好、等により使い分けられている。しかし、同一の使用場所で使用目的が異なった場合、あるいは使用者の交替あるいは使用者自身の嗜好の変化等により異なった色目の照明が必要となった場合には、照明装置種類を変えるか、あるいはせいぜいその強度（照度）を調整するといった対処が必要となり、より簡便でより容易に色目を調整することが可能な発光デバイスないしそれを用いた照明装置が必要とされている。
【０００８】
また従来技術では、発光ダイオードを用いた白色発光素子を作製する際、図１６に示されるように、個々の発光ダイオードチップを１個１個ハンドリングして配置してゆく必要がある。しかし、発光ダイオード素子のチップサイズは小さいので扱うのが困難である。そのため高価な高精度ハンドリングマシンを必要とするほか、発光ダイオード素子のチップサイズを思うままに縮小化することが困難であり、コストの低減が難しいという問題が深刻化している。
【０００９】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるモノシリック発光デバイス、これを用いた照明装置及びその駆動方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、また、安価で色目の安定性に優れながらも、色目を調整可能で微細化に適した安価なモノシリック発光デバイス及びそれを用いた照明装置及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体を含む層が設けられている発光ダイオードが、単一の基板上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイスであって、前記アレイがｍ個（ｍ≧２）の前記発光ダイオードから成る発光ダイオード群により構成されており、該発光ダイオード群は、それぞれが予め定められたＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の発光スペクトル形状のいずれかを有するＮ種類の発光ダイオードにより構成されており、前記発光ダイオードへの供給電力量を、発光スペクトル形状の種類によってグループ分けした発光ダイオードグループ毎に変えることにより、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを可変できるようにしたことを特性とするモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１２】
請求項２の発明によれば、ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体を含む層が設けられている発光ダイオードが、単一の基板上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイスであって、前記アレイがｍ個（ｍ≧２）の前記発光ダイオードから成る発光ダイオード群により構成されており、該発光ダイオード群は、少なくとも１種類の白色系発光スペクトル形状を含むＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の発光スペクトル形状を有するＮ種類の発光ダイオードを含んで構成されており、前記発光スペクトル形状の種類によってグループ分けした発光ダイオードグループ毎に供給電力量を変えることにより、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを可変できるようにしたことを特性とするモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光を出力すると共に、該光の一部又は全部を吸収して異なる波長の光に変換するための蛍光体を含む層が設けられている発光ダイオードが、単一の基板上にモノリシックに複数個アレイ配置されて成る照明用のモノリシック発光デバイスであって、前記アレイがｍ個（ｍ≧２）の前記発光ダイオードから成る発光ダイオード群により構成されており、該発光ダイオード群は、それぞれが予め定められたＮ種類（Ｎ≧２、ただしＮ≦ｍ）の白色系発光スペクトル形状のいずれかを有するＮ種類の発光ダイオードにより構成されており、前記発光ダイオードへの供給電力量を、前記白色系発光スペクトル形状の種類によってグループ分けした発光ダイオードグループ毎に変えることにより、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを可変できるようにしたことを特性とするモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１４】
請求項４の発明によれば、請求項１、２又は３に記載の発明において、前記発光ダイオード群を構成する発光ダイオードの各一方の電極部は群用共通電極に接続されており、前記発光ダイオードグループを構成する発光ダイオードの各他方の電極部は、前記発光ダイオードグループ毎に対応して設けられたＮ個のグループ用共通電極に前記発光ダイオードグループ毎に共通接続されており、前記群用共通電極とＮ個のグループ用共通電極とを通じて供給される電力を変えることにより、Ｎ種類の発光スペクトル毎の強度または発光スペクトル形状を可変し、前記アレイ全体からの平均発光スペクトルを調整できるようになっているモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１５】
請求項５の発明によれば、請求項１、２、３又は４に記載の発明において、前記発光ダイオード群を構成しているｐｎ接合を有する複数の発光ダイオードに互いに共通である少なくとも１つの導電性半導体層を有し、該導電性半導体層が前記基板により近い位置の導電層を共通に持ち、前記発光ダイオード群を構成している発光ダイオードの電極部を外部接続用電極部に接続するための配線が前記基板上にモノリシックに形成されているモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１６】
請求項６の発明によれば、請求項１、２、３、４又は５に記載の発明において、前記蛍光体を含む層がｐｎ接合半導体により形成された発光ダイオードに近接して、または直接に接続されているモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１７】
請求項７の発明によれば、請求項１、２、３、４、５又は６に記載の発明において、前記アレイを構成するｍ個の発光ダイオードが、照明装置としての使用環境において個々の発光ダイオードからの発光スペクトルが識別できない程度に相互に近接して形成されているモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１８】
請求項８の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の発明において、前記アレイを構成するｍ個の発光ダイオードからの光放射方向に光散乱体を含む光混合部が設置されており、照明装置としての使用環境において個々の発光ダイオードからの発光スペクトルが識別できない程度に近接して形成されているモノリシック発光デバイスが提案される。
【００１９】
請求項９の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に記載の発明において、前記発光ダイオードからの光の一部を吸収して起電力を発生し外部へ出力するのを可能にするため、前記発光ダイオードに近接して前記基板上にモノリシックに形成された受光素子及び該受光素子を外部と電気的に接続するために必要な電極並びにその接続配線を含んでいるモノリシック発光デバイスが提案される。
【００２０】
請求項１０の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載の発明において、前記基板上に前記発光ダイオードに近接して形成され、前記発光ダイオードとは反対の極性を持つダイオードもしくは誘電体からなるキャパシタが前記発光ダイオードと並列接続されているモノリシック発光デバイスが提案される。
【００２１】
請求項１１の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載の発明において、前記発光ダイオードを形成する半導体からの放射光波長が４７０ｎｍ以下であるモノリシック発光デバイスが提案される。
【００２２】
請求項１２の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１に記載の発明において、前記発光ダイオードを形成する半導体がウルツ鉱型結晶構造を有する窒化物半導体であるモノリシック発光デバイスが提案される。
【００２３】
請求項１３の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２に記載の発明において、前記発光ダイオードを形成する蛍光体が有機材料であることを特徴とするモノリシック発光デバイスが提案される。
【００２４】
請求項１４の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３に記載の発明において、前記発光ダイオードを形成する蛍光体が高分子材料であることを特徴とするモノリシック発光デバイスが提案される。
【００２５】
請求項１５の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のモノリシック発光デバイスを用いた照明装置が提案される。
【００２６】
請求項１６の発明によれば、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の発明において、前記発光ダイオードを、前記発光ダイオードグループ毎に駆動電流または駆動時間により調整し、全体の平均発光スペクトル形状を調整するようにしたことを特徴とするモノリシック発光デバイスの駆動方法が提案される。
【００２７】
請求項１７の発明によれば、請求項請求項９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の発明において、前記受光素子からの出力に基づいて全体の平均発光スペクトル形状をフィードバック調整するようにしたことを特徴とするモノリシック発光デバイスの駆動方法が提案される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、色目の調整が容易であり、特に通電に伴う経時的な色目の変動を小さく抑えられるとともに、発光ダイオード素子の微細化に適する製造しやすい白色発光デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
図１は、本発明による、照明用の発光デバイスの実施の形態の一例を示す平面図である。照明用の発光デバイス１は、半導体発光ダイオードを複数用いて構成されており、発光デバイス１には、ｍ個（ｍ≧２）の発光ダイオードから構成される発光ダイオードアレイが含まれている。これらｍ個の発光ダイオードは、全体として、１つの発光ダイオード群を構成している。この発光ダイオード群は、それぞれが予め定められたＮ種類（Ｎ≧２，ただしＮ≦ｍ）の発光スペクトル形状のいずれかを有するＮ種類の発光ダイオードで構成されている。
【００３０】
発光デバイス１は以上のように構成されているので、発光デバイス１からは、個々の発光ダイオードから光が出力され、これらの出力光は色目が相互に異なるＮ種類の光となっており、これらの出力光は発光デバイス１から合成光として出力される。本実施の形態では、この出力光の合成光が、発光デバイス１から白色系出力光として出力される。
【００３１】
図１に示した実施の形態では、２５個（ｍ＝２５）の発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５を５×５の配列のアレイとして、発光ダイオード群Ｇを構成した例が示されている。ここでは、Ｎ＝３に設定されており、このアレイには色目の異なる３種類の白色系発光ダイオードが含まれる構成となっている。第１の色目（グループ１）はやや青味を帯びた白色、第２の色目（グループ２）はやや緑っぽい白色、第３の色目（グループ３）はやや赤味の強い白色をそれぞれ発光する構成のものとなっている。
【００３２】
図１の構成においては、２５個の発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５のうち、発光ダイオードＤ１，Ｄ４，Ｄ７，Ｄ１０，Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ１９，Ｄ２２，Ｄ２５はグループ１、発光ダイオードＤ２，Ｄ５，Ｄ８，Ｄ１１，Ｄ１４，Ｄ１７，Ｄ２０，Ｄ２３はグループ２、発光ダイオードＤ３，Ｄ６，Ｄ９，Ｄ１２，Ｄ１５，Ｄ１８，Ｄ２１，Ｄ２４はグループ３に属しており、発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５は、上記３種類の色目に応じて、３つの発光ダイオードグループにグループ分けされている。すなわち、第１の色目を有する発光ダイオードが含まれる第１の発光ダイオードグループ、第２の色目を有する発光ダイオードが含まれる第２の発光ダイオードグループ、第３の色目を有する発光ダイオードが含まれる第３の発光ダイオードグループである。
【００３３】
これらの発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５は、図１に示すように、第１列目Ｌ１にＤ１〜Ｄ５、第２列目Ｌ２にＤ６〜Ｄ１０、第３列目Ｌ３にＤ１１〜Ｄ１５、第４列目Ｌ４にＤ１６〜Ｄ２０、第５列目Ｌ５にＤ２１〜Ｄ２５がその順序で配列されているので、各発光ダイオードからの発光出力が均一に合成される構成となっている。
【００３４】
図２は、図１の第１列目Ｌ１の部分断面図である。図２において、２はサファイア基板、３は半導体基板、４はｎ型電極である。発光ダイオードＤ１は、半導体基板３上に形成された活性層５、６上にＰ半透明電極７を設けたもので、活性層５、６間にはｐｎ接合が形成されている。このように構成される発光ダイオードＤ１には、蛍光体層８１が設けられている。ここでは、蛍光体層８１は、Ｐ半透明電極７の上に直接設けられているが、蛍光体層８１の発光ダイオードＤ１への取付け構成は、この構成に限定されず、蛍光体層８１を発光ダイオードＤ１上に接近して設けるなど、適宜の構成を採用することができる。
【００３５】
符号９で示されるのは絶縁層であり、絶縁層９内には、共通電極４の他、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３が形成されている。発光ダイオードＤ１のＰ半透明電極７は、配線Ｗ１によって第１電極１１に接続されている。第１電極１１は、第１の発光ダイオードグループに属する発光ダイオードに共通に電力を供給するための電極であり、発光ダイオードＤ１の他、第１の発光ダイオードグループに属する他の発光ダイオードのＰ半透明電極７が第１電極１１に接続されている。
【００３６】
以上、発光ダイオードＤ１について詳しく説明したが、グループ１に属する他の発光ダイオードについても同様の構成を有している。グループ２、３に属する発光ダイオードも、基本的な構成は発光ダイオードＤ１と同じである。しかし、グループ２に属する発光ダイオードには蛍光体層８１とは異なる蛍光特性の蛍光体層８２が設けられていること、及びＰ半透明電極７が、第２の発光ダイオードグループに属する発光ダイオードに共通に電力を供給するための電極である第２電極１２に配線Ｗ２によって接続されている点で異なっている。また、グループ３に属する発光ダイオードには蛍光体層８１とは異なる蛍光特性の蛍光体層８３が設けられていること、及びＰ半透明電極７が、第３の発光ダイオードグループに属する発光ダイオードに共通に電力を供給するための電極である第３電極１３に配線Ｗ３によって接続されている点で異なっている。
【００３７】
いずれにしても、全ての発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５は１枚の半導体基板３上にモノリシックに形成されており、電極を介してこれらの発光ダイオードの各活性層５、６間に電圧を印加すると、ｐｎ接合を有する半導体材料及び該半導体から光が放射される。この放射された光は蛍光体層８１、８２、８３のいずれかにより、その一部又は全部が吸収され、これによりこの放射光は異なる波長の光に変換されて外部に放出される。
【００３８】
発光デバイス１は以上のように構成されているので、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３の夫々に設けられている外部との各接続端部１１Ａ、１２Ａ、１３Ａに、対応する駆動回路を接続し、グループ１、２、３ごとの発光強度、すなわち、３つの各色目ごとの発光強度を独立して変化させることができる。この駆動方法は、発光ダイオードグループ毎に駆動電流または駆動時間により調整し、全体の平均発光スペクトル形状を調整する方法とすることができる。
【００３９】
図１に示した実施の形態では、第１から第３の各発光ダイオードグループを単独で発光させた場合、各発光ダイオードグループの発光色は図３に示すように、ＣＩＥ色座標でＸ＝０．３０、Ｙ＝０．３０からそれぞれ青、緑、赤色に偏った座標Ａ、座標Ｂ、座標Ｃの３点となるように設定されている。全ての発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５を同時に発光させ、各発光ダイオードグループごとに電流量を調整すると、座標Ａ、座標Ｂ、座標Ｃの３点で囲まれる領域内での任意の座標の色目を得ることが出来る。したがって、発光デバイス１によれば、ユーザーの好みに応じて色目を調整可能な白色系照明が実現される。
【００４０】
このように、各発光ダイオードグループの色目を、ＣＩＥ色座標でＸ＝０．３０、Ｙ＝０．３０から少しだけ偏った点の色目に設定してあるので、各発光ダイオードグループの発光強度の調整による白色系の発光色の色目調節を容易に行うことができ、且つその調節された色目の安定性を高めるのに役立っている。
【００４１】
単に全体の色目の安定性を高めるには、座標Ａ、座標Ｂ、座標Ｃを極力、Ｘ＝０．３０  、Ｙ＝０．３０のより近傍とすることが理想的であるが、一方で上記のごとく人が認識しうる程度に色目を調整するためには、それぞれが偏差を持っていることが必要となる。おおよそ実用的な照明として機能するには、色温度が３０００Ｋから１５０００Ｋの範囲で調整可能であればよい。
【００４２】
図４及び図５は、図１及び図２に示した発光デバイス１の製造工程を説明するための図である。図４の（Ａ）〜（Ｅ）はその第１工程〜第５工程を示し、図５の（Ａ）〜（Ｄ）はそれに続く第６工程〜第９工程を示している。
【００４３】
図４及び図５を参照して、発光デバイス１の製造方法の一例につき説明する。先ずサファイア基板２を用意し、その上に半導体基板３、活性層５、６を積層する（図４の（Ａ））。次に、活性層５上にＰ半透明電極７を形成し（図４の（Ｂ））、半導体基板３を露出させるためのエッチングを行って複数の発光ダイオードを形成する（図４の（Ｃ））。
【００４４】
次の工程では、露出した半導体基板３上に共通電極４を形成し（図４の（Ｄ））、しかる後、ＳｉＯ等の絶縁膜９を形成し、共通電極４を絶縁膜９内に埋設する（図４の（Ｅ））。
【００４５】
このようにして形成された絶縁膜９上に独立した３つの電極である第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３を所定のパターンで形成する（図５の（Ａ））。そして、ブリッジ用絶縁膜９Ａを形成して、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３を埋め込み（図５の（Ｂ））、各Ｐ半透明電極７を第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３のうちの所要の電極に接続するための配線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を形成する（図５の（Ｃ））。最後に、Ｐ半透明電極７の上にスクリーン印刷等の手法を用いて蛍光体を含有する樹脂層を必要膜厚まで塗布して蛍光体層８１、８２、８３を形成する（図５の（Ｄ））。ここまでの工程はすべてウェハ形状のまま、いわゆるモノリシックに加工処理を行う。次に、素子ごとにウェハを分離して図１及び図２に示す発光デバイスを得る。
【００４６】
本発明による白色系発光デバイスは、ウェハ単位のフォトリソグラフィーを主とする加工を繰り返すことにより製造できる。よって従来の白色系発光デバイスと比較して、簡便に位置精度良く形成された白色系発光デバイスが得られる。同時に歩留りに優れ、高精度装置が不要となるので、安価に白色系発光デバイスを製造できる。さらに本発明によると、個別の素子を組み立てる従来方法と比較してより微細化に対する難度が低くなる。
【００４７】
また、本発明は特に人間の目の感度の領域で敏感な白色系の色目調整機能に優れた安定性を有し、かつその用途・使用状況に応じ、白色としての色目（すなわち平均発光スペクトル形状）を可変とすることで幅広い用途に対応し得る照明装置を提供することができる。
【００４８】
また、本発明は特に白色照明領域で有効であるが、その原理からして白色に限定されるものではなく、白色を基調としつつ、特定の波長領域を有する発光ダイオードを、アレイの中に加えることにより、使用目的に応じて該特定の波長を強調した、白色から逸脱した色調を提供することも可能である。
【００４９】
例えば緑色成分を追加することで木陰の日照状態に近い色目を、赤色／オレンジ色成分を追加することで夕暮時の暮色系に近い色目を、青色成分を追加することで海底での雰囲気に近い色目を、各々提供することが可能となり、従来の照明の枠を超えた幅広い色目帯域を有する照明装置を、低コストな半導体チップの形で提供することができる。
【００５０】
蛍光体としては、現在一般的に用いられている無機系蛍光体のほか、有機系低分子蛍光体あるいは高分子蛍光体を用いることができる。無機系蛍光体はすでに広く用いられており、高い信頼性を有する材料として本発明に適用することが可能である。また有機系の場合には無機系のような粒子形状ではないことから、特に微小なセルサイズを持つ発光ダイオードアレイの作製に際して、通常のリソグラフィーの他、印刷技術等を利用して形成が容易であり、好適に用いることができる。
【００５１】
本発明の蛍光体として用いることのできる有機材料としては、室温で蛍光及び／又は燐光を有する化合物であり、低分子でも高分子でもよい。
【００５２】
蛍光体として高分子化合物を用いる場合は、一般には平均分子量が１０００以上の化合物である。下記式（１）で示される繰り返し単位からなるものが例示される。
−Ａｒ1 −  ・・・式（１）
ここで、Ａｒ1 は、アリーレン基、二価の複素環化合物基及び二価の芳香族アミン基からなる群から選ばれる基を示す。
【００５３】
Ａｒ1 は、アリーレン基、二価の複素環化合物基及び二価の芳香族アミン基からなる群から選ばれる基である。
【００５４】
二価の複素環化合物基とは、複素環化合物から水素原子２個を除いた残りの原子団であり、縮合環を持つもの、独立した単環式複素環化合物又は縮合環２個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。また、複素環化合物と、芳香族炭化水素が結合したものも含まれる。二価の複素環化合物基は置換基を有してもよい。二価の複素環化合物基における置換基を除いた部分の炭素数は通常４〜６０程度であり、好ましくは２〜２０である。また、二価の複素環化合物基の置換基を含めた全炭素数は、通常２〜１００程度である。ここに複素環化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。
【００５５】
二価の芳香族アミン基とは、芳香族アミンから水素原子２個を除いた残りの原子団である。二価の芳香族アミン基は置換基を有していてもよい。二価の芳香族アミン基における置換基を除いた部分の炭素数は通常４〜６０程度である。
【００５６】
本発明の蛍光体として用いる高分子蛍光材料は、単一の繰り返し単位を含むホモポリマーでもよいが、複数種類の繰り返し単位を含む共重合体でもよい。発光と電荷輸送の両方の機能を適宜有する構造とするためには、共重合体を用いることが好ましい。この場合、その高分子化合物の構造は、ランダム、ブロック、グラフトなどのいずれか、又はそれらの組合せであってもよい。分岐のあるタイプの場合は、単なる分岐ではなくハイパーブランチであってもよい。
【００５７】
また、本発明の蛍光体に用いることのできる発光材料としては、公知の低分子化合物、三重項発光錯体も挙げられる。低分子化合物では、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン若しくはその誘導体、ペリレン若しくはその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン若しくはその誘導体、又はテトラフェニルブタジエン若しくはその誘導体などを用いることができる。具体的には、例えば特開昭５７−５１７８１号、特開昭５９−１９４３９３号公報に記載されているもの等、公知のものが使用可能である。
【００５８】
素子の作製の際にこれらの有機溶媒可溶性の高分子蛍光体を用いれば、溶液から成膜する場合この溶液を塗布後乾燥により溶媒を除去するだけでよい。
【００５９】
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。
【００６０】
溶液を用いて薄膜を積層する場合には、用いる溶液によって溶液に接する層が溶解しないことが必要である。したがって、上記の方法により溶液から積層する場合には、薄膜形成に用いる溶液が、その溶液の接する層を溶かさないような溶媒種を選ぶか、或いは、光架橋や熱架橋により溶液が接する層を不溶化させた後に、溶液により積層する方法を採用する等の工夫が必要である。薄膜を積層する構成によれば、発光素子との組み合せによって、適宜に色度を変化させることが可能となる。
【００６１】
印刷法等で用いる溶液（インク組成物）としては、少なくとも１種類の高分子蛍光体が含有されていればよく、高分子蛍光体以外に、発光材料、溶媒、安定剤、紫外線硬化剤、熱硬化剤などの添加剤を含んでいてもよい。
【００６２】
インク組成物の粘度の適正値は印刷法によって異なる。インクジェットプリント法などインク組成物中が吐出装置を経由するもの場合には、吐出時の目づまりや飛行曲がりを防止するために粘度が２５℃において１〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましく、５〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であることがより好ましく、７〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であることがさらに好ましい。
【００６３】
印刷法等で用いる溶液（インク組成物）は、高分子化合物の他に、粘度及び／又は表面張力を調節するための添加剤を含有していてもよい。該添加剤としては、粘度を高めるための高分子量の高分子化合物（増粘剤）や貧溶媒、粘度を下げるための低分子量の化合物、表面張力を下げるための界面活性剤などを適宜組み合わせて使用すればよい。
【００６４】
前記の高分子量の高分子化合物としては、本発明の高分子化合物と同じ溶媒に可溶性で、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよい。例えば、高分子量のポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、又は本発明の高分子化合物のうち分子量が大きいものなどを用いることができる。ポリスチレン換算の重量平均分子量が５０万以上が好ましく、１００万以上がより好ましい。
【００６５】
貧溶媒を増粘剤として用いることもできる。すなわち、溶液中の固形分に対する貧溶媒を少量添加することで粘度を高めることができる。この目的で貧溶媒を添加する場合、溶液中の固形分が析出しない範囲で溶媒の種類と添加量を選択すればよい。保存時の安定性も考慮すると、貧溶媒の量は、溶液全体に対して５０ｗｔ％以下であることが好ましく、３０ｗｔ％以下であることが更に好ましい。
【００６６】
また、本発明の溶液は、保存安定性を改善するために、酸化防止剤を含有していてもよい。酸化防止剤としては、高分子蛍光体と同じ溶媒に可溶性で発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが例示される。
【００６７】
用いる溶媒としては特に制限はないが、インク組成物を構成する溶媒以外の材料を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。
該溶媒としてクロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓ−ブチルベンゼン、エトキシベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１−メチルナフタレン、等の芳香族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ビシクロヘキシル、ｎ−ヘプチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキシルシクロヘキサン、ビシクロヘキシル等の脂肪族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノン、アセトフェノン、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、２−プロピルシクロヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、ジシクロヘキシルケトンビシクロヘキシル等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、酢酸フェニル等のエステル系溶媒、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、１，２−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒が例示される。
【００６８】
これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。これらのうち、高分子化合物等の溶解性、成膜時の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓ−ブチルベンゼン、アニソール、エトキシベンゼン、１−メチルナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、ｎ−ヘプチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキシルシクロヘキサン、２−プロピルシクロヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、ジシクロヘキシルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンがより好ましい。
【００６９】
溶液中の溶媒の種類は、成膜性の観点や素子特性等の観点から、２種類以上であることが好ましく、２〜３種類であることがより好ましく、２種類であることがさらに好ましい。溶液中に２種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの１種類の溶媒は２５℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、１種類の溶媒は沸点が１８０℃以上の溶媒であることが好ましく、２００℃以上の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、２種類の溶媒ともに、６０℃において１ｗｔ％以上の芳香族重合体が溶解することが好ましく、２種類の溶媒のうちの１種類の溶媒には、２５℃において１ｗｔ％以上の芳香族重合体が溶解することが好ましい。
【００７０】
溶液中に２種類以上の溶媒が含まれる場合、粘度及び成膜性の観点から、最も沸点が高い溶媒が、溶液中の全溶媒の重量の４０〜９０ｗｔ％であることが好ましく、５０〜９０ｗｔ％であることがより好ましく、６５〜８５ｗｔ％であることがさらに好ましい。
【００７１】
上記実施の形態では、複数の白色系の発光ダイオードＤ１〜Ｄ２５を単一のエピタキシャル基板上に形成した例を説明した。しかし、個々の発光ダイオードは色度図の一定の領域内で２種類以上の色目の異なる白色発光ダイオードから成っていてもよく、また、発光ダイオード以外にも配線、あるいは保護回路、受光素子、受光素子を用いたフィードバック制御・駆動回路までを主としてフォトリソグラフィープロセスによりモノリシックにエピタキシャル基板上に作製するようにすることもできる。さらに、前に述べたように、白色を基調としつつ白色以外の他の色調の発光ダイオード群を加えることにより、より広範囲な色調表現を得ることも可能である。
【００７２】
図６には、本発明の他の実施の形態が示されている。図６の例では、発光ダイオードが２×２配列となっている発光デバイス１０１が示されている。対角位置にあり配線１１１に並列に接続してある発光ダイオード１２１および１２２には、国際照明委員会（ＣＩＥ）色度座標ｘ＝０．２６, ｙ＝０．２８（色度座標点Ａ）のやや青っぽい白色発光が得られるように蛍光体層が設けられている。また別の配線１１２に並列に接続してある発光ダイオード１２３および１２４には、ＣＩＥ色度座標ｘ＝０．５０, ｙ＝０．４５（色度座標点Ｂ）のやや赤っぽい白色光が得られるように蛍光体層が設けられている。これら２種類の色目の異なる白色系発光ダイオードに対し、先の実施の形態の場合と同様に、色目のグループごとに電流量を調整することにより、発光デバイス１０１は図７の色度座標点Ｄから色度座標点Ｅを結ぶ線上における任意の座標の白色系の光を得ることができる。
【００７３】
さらにモジュール内の発光ダイオードセルの配置（配列）は、上で述べた正方マトリクス状の配置に限らず、その用途に応じて、種々の形態とすることができる。例えば、図８に示すように、複数の発光ダイオードセル２０１をライン状に配置し、ライン配置されたこれらの発光ダイオード２０１を異なる色目の複数のグループに分けて、各色目グループ毎に並列接続する構成とすることもできる。
【００７４】
図８に示した形態の発光デバイスは、各種フラットパネルディスプレイのバックライトの光源として用いることができる。フラットパネルディスプレイのバックライトでは、ディスプレイ面における照度ムラを小さくすることが重要である。フラットパネルディスプレイのバックライトは通常、光源、光混合部、導光部、偏光部からなる。
【００７５】
図９はその一応用例を示すもので、光入射面３０１Ａ、導光板３０１の幅および高さに応じたサイズであって図８に示される如き構成のライン状発光デバイス３０２を用いることで、擬似的な面光源を得ることができる。
【００７６】
図１０に示すような現在広く使われている１個の白色ダイオードを用いる点光源タイプと比較して、白色発光素子から発せられた光を導光板に効率よく入射させることができるとともに照度ムラを小さくすることが出来る。図１０に示す点光源タイプの光源３０５を用いた従来の構成では、パネル面での照度ムラを抑えるために、一般的には導光板３０１と液晶パネル（図示せず）との間に該液晶パネルとほぼ同面積を持つ拡散板３０４を設置するが、本発明による発光デバイス３０２によれば、従来のものと比較して格段に照度ムラを小さくすることができる。したがって、図１１に示すように発光デバイス３０２と導光板３０１との間に発光モジュール程度の小さな拡散板３０３を光混合部として設置するだけでよいので、低コストでバックライドモジュールを製造することができる。
【００７７】
本発明による発光デバイスは、微細な半導体発光素子を用いて白色系の色目可変式の照明装置を実現することができ、細い管内や狭い隙間に差し込んで内部を検査のために照明するための照明装置として用いることができる。本発明により実現可能となる微小照明では、白色発光素子の発光面内での照度ムラを極力少なくする必要がある。それには発光部分のセルのサイズとその配置間隔が重要なファクターであることが種々の実験の結果見出された。
【００７８】
ここで、アレイを構成する個々の発光ダイオードの相互の間隔については、例えば照明を所定の距離から直視する場合では、視野角にして０．０１５°（５４秒）以下が好ましく、より好ましくは０．００７５°以下（２７秒）であり、これは例えば３０ｃｍ離れた距離を仮定した場合、発光ダイオード間距離にして、８０μｍ以下、及び４０μｍ以下に各々相当する。通常はこの程度の視野角以下では肉眼の識別分解能を超え、発光ダイオードからの発光は相互に混合されて認識することができる。
【００７９】
ここでは、発光セルサイズは３００μｍ角で固定、セルの間隔１００μｍのもの（タイプＡ）と２０μｍのもの（タイプＢ）を２種類作製した。発光モジュールから１０ｃｍの距離から観察すると、タイプＡは個々のセルの発光が分離して見えるのに対して、タイプＢでは別々の色目の光が混和して見えた。発光モジュールからの距離が１００ｃｍを超えるとタイプＡでもモジュール全体が一つの点光源のように見えた。この実験は、その使用環境に応じて近接して発光ダイオードを形成することが重要であることを示している。ここでは、発光セルの間隔について調べたが、発光セルのサイズもまた混色性に対して影響すると考えられる。つまり発光セルのサイズを小さくすることでもまた混色性が向上する。したがって微小発光セル同士を制御性よく近接して作製できる本発明は、光源から照射される対象物までの距離が近いことが想定される微小光源の実現に対しては極めて重要なのである。
【００８０】
さらに発展的な本発明の実施の形態について述べる。図１２は、基板４０１上に、発光ダイオード部４０２、白色発光の色目をモニターするセンサー部４０３、さらに、集積回路による制御ユニット部４０４を組み込んだモジュールの概念図である。
【００８１】
制御ユニット部４０４内に設けられる保護回路としては、図１３のように反対の極性を持つダイオード４０５、４０６の組み合わせ、あるいは図１４に示すように誘電体からなるキャパシタ４０７を発光ダイオード回路４０８と並列に接続すればよい。誘電体から成るキャパシタ４０７はフォトリソグラノによる誘電膜のパターニングと金属電極の蒸着により作製することができる。
【００８２】
制御ユニット部４０４のスイッチング回路としては、図１５のように発光ダイオード機能層５０１の下部にバイポーラのトランジスタ機能層５０２を形成することにより、キャパシタ４０７とともにスイッチング回路を形成するが可能となる。図１４ではトランジスタ機能層５０２と発光ダイオード機能層５０１とを合せると１ｐｎｐｎというサイリスタ構造になっている。トランジスタ機能層５０２は、バイポーラトランジスタに限定されることはなく、電界効果トランジスタでも作製可能である。
【００８３】
また発光ダイオード機能層５０１の近傍に１個あるいは複数のセンサーを作りこむことで、その発光出力、あるいは白色発光の色目をモニター・フィードバック制御することが可能である。
【００８４】
上記実施の形態において、蛍光体を効率よく励起して発光させ、蛍光体の発光の混合あるいは、半導体活性層からの発光と蛍光体からの発光の混合による疑似的な白色を得るためには、半導体活性層からの発光は青色あるいはそれよりエネルギー的に高い領域の発光が得られることが必要である。したがって半導体活性層からの発光波長は約４７０ｎｍ以下であることが望ましい。そのような発光が得られる材料としては、まずＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等のウルツ鉱型結晶構造を有する窒化物半導体やＺｎＯがある。
【００８５】
本発明は、以上のほか、例えば経口投与によるカプセル型胃カメラなどの非常に限られたスペースで用いる照明、検出器および解析機能を有するモジュールの実現に有望な技術として期待される。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態につき詳細に説明したところから明かなように、請求項１の発明によれば、アレイを構成する発光ダイオードの色調に関しては無制限で、例えばＲＧＢ三色系その他、自由な色調を選択できる。請求項３の発明によれば、アレイを構成する発光ダイオードの色調は全て白色系に制限しており、例えば、同じ白色でも昼光色、電球色、温白色、等の異なる色調を有する白色発光ダイオード群を組み合わせることで、より繊細な色調制御が可能なタイプである。
【００８７】
これに対し、請求項２の発明によれば、アレイを構成するダイオードとして白色を基調色として少なくとも一種類含んでいるが、これに白色以外の他色を組み合わせることで白色を基調としつつ、より広い色調表現を可能としており、例えば、他の色として緑色を加えることで白色を基調としつつ緑の木陰のような色調を、またオレンジ色を加えることで落ち着いた荅色のような色調を表現することができる。さらには例えば昆虫に対して忌避作用のある紫外光を加えることで、色調表現以外に、防虫効果を有する照明を提供することができる。
【００８８】
このように色調表現域の広さとしては請求項１の発明＞請求項２の発明＞請求項３の発明、であるが、一方狙った色調域周辺での繊細な調整能力並びに、個々の発光ダイオードの出力変動・経時変化といった変動要素に対する安定性の点では請求項３の発明＞請求項２の発明＞請求項１、の序列となっている。
【実施例】
【００８９】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００９０】
（実施例１）
基板としてサファイアのＣ面を鏡面研磨したものを用いた。結晶成長方法はＭＯＶＰＥ法により実施し、低温成長ＧａＮをバッファ層として用いる２段階成長法を用いｎ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ井戸層とノンドープＧａＮ障壁層とを交互に成長させる多重量子井戸構造、Ｍｇドープｐ型層を成長した。
【００９１】
こうして得た試料に常法によりＮｉ−Ａｕ透明電極を形成し、発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）とした。ｎ電極としてＡｌを用いた。さらに実施形態に記載されているようにフォトリソ工程を繰り返すことにより、図１７に示す様な３×３のアレイを作製した。なお、１画素のサイズは１００μｍ×１００μｍである。素子の動作確認を行い１〜３のグループの画素が発光することを確認した。図１８乃至図２０はこれらの発光状態の実体顕微鏡写真である。しかる後、スクリーン印刷（マイクロテック社ＭＴ−３２０）で、蛍光体（ＴＡＧと略記する）と紫外線硬化樹脂を混合した粘調液体を画素に塗布した。この場合粘調液体の粘性は蛍光体と紫外線硬化樹脂の混合比で制御した。この場合は蛍光体５．５ｇに対して樹脂１３ｇ、硬化剤０．５ｇの割合で混合した。
【００９２】
この粘調液体をグループ１および３の画素に塗布量１に対し、グループ２の画素に塗布量２の割合で塗布した。塗布量の割合はスクリーン印刷機を用いた重ね塗りの回数で制御することができた。
【００９３】
グループ１及び３とグループ２の画素の電流量を変化させて色調が変化することが確認できた。図２１はこの色調の変化を示すもので、図２１に示す色度図上のＡのラインに沿って色調が変化することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す平面図。
【図２】図１に示す発光デバイスにおいてアレイの第１列を断面して示す断面図。
【図３】図１に示す発光デバイスの３つの色目のグループの色度図における色座標を示す図。
【図４】図１及び図２に示した発光デバイスの製造工程を説明するための図。
【図５】図１及び図２に示した発光デバイスの製造工程を説明するための図。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す図。
【図７】図６の実施の形態における色座標における色目の実現範囲を証明するための図。
【図８】本発明の別の実施の形態を示す平面図。
【図９】図８の実施の形態の応用例であるバックライトの構成を示す図。
【図１０】点光源に用いた従来のバックライトの構成を示す図。
【図１１】図９に示す構成の変形例を示す図。
【図１２】本発明のさらに別の実施の形態を示す図。
【図１３】図１２の制御ユニット部で用いられる保護回路の一例を示す図。
【図１４】図１２の制御ユニット部で用いられる別の保護回路の一例を示す図。
【図１５】図１２に示すデバイスの具体的な構成を示す図。
【図１６】発光ダイオードを用いた従来技術による白色発光素子の構成を概略的に示す図。
【図１７】３×３のアレイの実体顕微鏡写真。
【図１８】素子動作時の発光状態の実体顕微鏡写真。
【図１９】素子動作時の発光状態の実体顕微鏡写真。
【図２０】素子動作時の発光状態の実体顕微鏡写真。
【図２１】電流量を変化させたときに得られた色調変化の様子を示すための図。
【符号の説明】
【００９５】
１、１０１、３０２  発光デバイス
２  サファイア基板
３  半導体基板
４  共通電極
５、６  活性層
７  Ｐ半透明電極
８１、８２、８３  蛍光体層
９  絶縁膜
１１、１２、１３  電極
１１１、１１２  Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  配線
１２１、１２２、１２３、１２４  発光ダイオード
２０１  発光ダイオードセル
３０１Ａ  光入射面
３０１  導光板
３０３、３０４  拡散板
３０５  光源
４０１  基板
４０２  発光ダイオード部
４０３  センサー部
４０４  制御ユニット部
４０５、４０６  ダイオード
４０７  キャパシタ
４０８  発光ダイオード回路
５０１  発光ダイオード機能層
５０２  トランジスタ機能層
Ｄ１〜Ｄ２５  発光ダイオード
Ｇ  発光ダイオード群
【図１】
2007288139.tif 000003
【図２】
2007288139.tif 000004
【図３】
2007288139.tif 000005
【図４】
2007288139.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２１】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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