JP3702863B2

JP3702863B2 - 白色発光素子

Info

Publication number: JP3702863B2
Application number: JP2002139865A
Authority: JP
Inventors: 伸介藤原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: JP2003332631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の素子構造で照明用、表示用、液晶バックライト用などに利用できる演色性に優れた白色を発生することができる軽量、小型、長寿命の白色発光素子に関するものである。
【０００２】
小型の発光素子として数多くの発光ダイオード（ＬＥＤ；light emitting diode）や、半導体レーザ（ＬＤ；laser diode）が製造され販売されている。輝度の高いＬＥＤとして、赤色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなどが市販されている。赤色ＬＥＤはＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰなどを活性層としているＬＥＤである。黄色、緑はＧａＰを発光層とするＬＥＤがある。橙色・黄色はＡｌＧａＩｎＰを発光層とするＬＥＤによって作り出す事ができる。
【０００３】
広いバンドギャップのバンド間遷移を要求する青色が最も難しくて困難であった。ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ系のものが試みられ競っていたが輝度高く寿命の長いＧａＮ系が圧倒的に優れていることがわかり勝敗は既に付いている。ＧａＮ系のＬＥＤは実際には活性層がＩｎＧａＮなのでＩｎＧａＮ系ＬＥＤ、ＩｎＧａＮ−ＬＥＤなどと以後書く事にするが、基板はサファイヤで層構造の主体はＧａＮである。これらのＬＥＤやＬＤなどの半導体発光素子はバンドギャップ遷移を利用するから当然にスペクトル幅の狭い単色の発光である。そのままでは半導体素子によって複合的な色を作ることはできない。
【０００４】
【従来の技術】
照明用光源は単色光源では役に立たない。液晶用バックライトも単色光源は不可である。照明には白色光源が必要である。特に演色性の高い白色が望ましい。液晶用バックライトにも白色光源が必要である。照明用光源としては今もなお白熱電球や蛍光灯が専ら使われている。白熱電球は演色性が高いので照明として好適なのであるが、効率が悪いし寿命も短くかさばるという欠点がある。蛍光灯は寿命が短く重量物が必要であり大型の重い装置となる。
【０００５】
より小型、より長寿命、より高効率、より安価な白色光源の出現がつとに待たれるところである。軽量・小型・長寿命・高効率ということであれば、それはもう半導体素子しかないと思われる。
【０００６】
事実、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤが存在するのであるから、これらの光の三元色を組み合わせれば白色が合成される筈である。青、緑、赤の３種類のＬＥＤをパネルに一様に取り付けて同時に発光させると白色となる筈である。そのような３色混合ＬＥＤはすでに提案され一部に実施もされているようである。３色混合で白色ができるのだが分離した単色に見えてはいけないので高密度に３種のＬＥＤを分布させなければならない。
【０００７】
それに３種類のＬＥＤは電流・電圧・発光特性がみんな違うので電源を別にしなければならず３電源となる。輝度にばらつきがあって揃えるのが難しい。そのような問題があるが何よりも３種類のＬＥＤを多数並列密集させるので高価な光源となってしまう。
【０００８】
高価な光源では普及しないし役に立たない。より低コストの小型白色発光素子を半導体デバイスとして作りたいものである。単一の発光素子を利用した半導体発光素子の公知技術として二つのものがある。一つはＩｎＧａＮ−ＬＥＤ（ＧａＮ基板上の発光素子）をＹＡＧ蛍光体で包囲した複合ＬＥＤである。もう一つはＺｎＳｅ−ＬＥＤのＺｎＳｅ基板に不純物をドープして蛍光体としＺｎＳｅ−ＬＥＤ発光部（ＺｎＣｄＳｅ）の青色によってＺｎＳｅ蛍光部を励起（ＳＡ発光と呼ぶ）して黄色・橙色を発生させ青色と黄色・橙色の複合によって白色を得るものである。簡単に前者をＧａＮ系白色発光素子（Ａ）、後者をＺｎＳｅ系白色発光素子（Ｂ）と呼ぼう。それぞれについて説明する。
【０００９】
（Ａ）ＧａＮ系白色発光素子（ＹＡＧ＋ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ；図３）
これはＩｎＧａＮ−ＬＥＤを用いるもので、例えば、
▲１▼ 「光機能材料マニュアル」光機能材料マニュアル編集幹事会編、オプトエレクトロニクス社刊、ｐ４５７、１９９７年６月に説明されている。図３にその構造を示す。
【００１０】
Γ型リード２の水平部分に凹部３を設け、凹部３の底にＩｎＧａＮ−ＬＥＤ４を取り付ける。凹部３にはＣｅ添加ＹＡＧ蛍光材を分散させた樹脂５を収容する。ＹＡＧ蛍光材には青色光を吸収して、よりエネルギーの低い黄色を発生するという性質がある。そのようにある材料がエネルギーの高い光を吸収して電子励起され励起電子が元のレベルに戻る時に出すエネルギーの低い光を蛍光と言う。それを出す材料を蛍光材と言う。いろいろなレベルを経由して元の準位に戻るのでエネルギーの広がりがあり蛍光のスペクトルは広い。エネルギーの損失分は熱になる。
【００１１】
ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ４の電極６、７はワイヤ８、９によってリード２とリード１０に接続される。リード２、１０の上部や蛍光剤樹脂５は透明樹脂２０によって覆われる。それによって砲弾型の白色発光素子が製作される。ＩｎＧａＮ−ＬＥＤは絶縁性のサファイヤ基板を用いるから底面にｎ電極を設けることができず上面２箇所にｎ電極、ｐ電極が形成されワイヤが２本必要である。
【００１２】
これはＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤ４の周りを、ＹＡＧ蛍光剤を分散させた樹脂層５で包囲し、蛍光剤によって青色光Ｂの一部を黄色光Ｙに変換し、元の青色光Ｂと黄色光Ｙを合成することによって、白色Ｗ（＝Ｂ＋Ｙ）を実現している。単一の発光素子で白色を作ることができる。ここでＹＡＧ蛍光剤としてＣｅ賦活されたものを使用している。ＩｎＧａＮ−ＬＥＤの青色光Ｂとして４６０ｎｍの光を使用する。ＹＡＧで変換された黄色光Ｙの中心波長は５７０ｎｍ程度である。つまりＹＡＧは４６０ｎｍの青色光を吸収して５７０ｎｍ程度にブロードなピークをもつ黄色光に変換するのである。
【００１３】
発光素子のＩｎＧａＮ−ＬＥＤは高輝度で長寿命だから、この白色発光素子も長寿命という利点がある。しかしＹＡＧが不透明な材料なので青色光が強く吸収されてしまい、しかも変換効率は良くない。これは色温度７０００Ｋ程度の白色発光素子を実現している。
【００１４】
（Ｂ）ＺｎＳｅ系白色発光素子（ＺｎＣｄＳｅ発光、ＺｎＳｅ基板蛍光剤；図４）
これは青色光源としてＩｎＧａＮ−ＬＥＤでなくＺｎＣｄＳｅ−ＬＥＤを使う。蛍光を利用するが独立した蛍光材を用いない。優れて巧妙な素子である。本出願人になる、
【００１５】
▲２▼ 特願平１０−３１６１６９号「白色ＬＥＤ」
【００１６】
によって初めて提案されたものである。図４に示すＬＥＤの構造を示す。ＧａＮ基板でなくＺｎＳｅ基板２２を用いる。不純物ドープされたＺｎＳｅ基板２２の上にＺｎＣｄＳｅエピタキシャル層２３よりなる発光層を設ける。ＺｎＣｄＳｅ層２３は４８５ｎｍの青色を出す。ＺｎＳｅ基板２２には、Ｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｂｒのいずれかが発光中心としてドープしてある。不純物ドープＺｎＳｅ基板２２は青色の一部を吸収して５８５ｎｍに中心をもつブロードな黄色光を発生する。青色光Ｂと黄色光Ｙが合成されて、白色Ｗを作り出す（Ｗ＝Ｂ＋Ｙ）。
【００１７】
実際には図４のＺｎＣｄＳｅ−ＬＥＤもリードに付け透明樹脂で囲んで図３の素子のように砲弾型の発光素子にするのであるがそれは図示を略した。これはｎ型ＺｎＳｅ基板に不純物ドープしてｎ型基板自体を蛍光板として利用する。エピ層のＺｎＣｄＳｅは青色を発し、ＺｎＳｅ基板は黄色の蛍光を発生する。両者が合わさって白色Ｗとなる。
【００１８】
ＬＥＤであるから基板は必須である。基板は発光層の物理的な保持機能の他に蛍光板としても機能している。つまり基板を二重に有効利用する精緻な構造となっている。ＹＡＧのような独立の蛍光剤が不要である。それが大きい利点である。
【００１９】
不純物ドープＺｎＳｅの発光のことをＳＡ発光（self activated）と呼ぶ。これは、４８５ｎｍの青色光と中心波長５８５ｎｍの黄色光を使用し、１００００Ｋ〜２５００Ｋの間の任意の色温度の白色を実現している。ＺｎＳｅ基板を薄くするか不純物濃度を下げると蛍光が劣勢になりＺｎＣｄＳｅ発光層の青色光が有力になる。色温度の高い白色が得られる。ＺｎＳｅ基板を厚くするか不純物濃度を上げると蛍光が優越するから色温度の低い白色が得られる。そのようにちょっとした工夫でいろいろな色温度の白色を得ることができる。
【００２０】
先述のようにバンドギャップの広い半導体としてＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＮの３つがある。ＳｉＣは間接遷移で効率が悪く初めから競争にならない。単結晶基板を製造できるＺｎＳｅが一次有力であったが、現在はサファイヤ基板上のＧａＮ、ＩｎＧａＮ薄膜によるＩｎＧａＮ青色光が長寿命、高輝度、低コストの青色ＬＥＤとして勝利を納めている。ＩｎＧａＮ／サファイヤ−ＬＥＤは、より波長の短い（エネルギーの高い）青色光を発生できるし、長寿命であり高輝度である。
【００２１】
ＺｎＳｅは寿命が短くエネルギーが低い（波長が長い）ので青色光ＬＥＤとして遅れをとったが、この白色発光素子Ｂでは基板自体を蛍光板とし特別な蛍光剤を不要とし経済性に優れ低コストの白色発光素子に成長する可能性がある。
本発明は、白色発光素子に関するものである。特に演色性に優れ長寿命・軽量・小型の白色発光素子に関する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
白色発光素子を特に照明用光源として使用する場合、演色性が重要になる。演色性というのは白熱電球の発光スペクトル形状を１００％として、それにどれだけ近似しているかで定義される白色を評価するパラメータである。白熱電球は波長λで分布関数を書くと
【００２３】
【数１】

【００２４】
のようなスペクトルを持っている。ｅｘｐ（）の中に１／λがあるから、すぐに立ち上がり最大値λ_ｍａｘにいたるが、その後１／λ^５のなだらかな減衰になる。そのように広いスペクトルをもち多様な色を含むので目に優しい白色となる。演色性というのは白色発光素子の発光スペクトルがどれほど式（１）の分布に近いかということである。蛍光灯は当然白熱電球よりも演色性は劣り８６％程度である。ということは８６％を越えないと蛍光灯以上に優れた白色とは言えない訳である。
【００２５】
従来例のＡやＢのように青色発光ＬＥＤの青色光の一部を黄色光に変換することによる白色発光素子では高い演色性を得る事は難しい。その理由は二つある。
【００２６】
［理由１］青色光発光素子（ＺｎＳｅ−ＬＥＤ、ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ）が発光するのは青色光の単色であるから本来狭いスペクトル幅しか持っていない。その狭スペクトル青色光が一方にあるから演色性が悪い。
【００２７】
［理由２］青色光を変換して得られた黄色光に、緑色成分や赤色成分が不足している。ＹＡＧで変換した蛍光は黄色であって緑や赤が欠ける。また不純物ドープＺｎＳｅで変換した蛍光も黄色であって緑成分を全く含まない。赤成分も不足している。やはり白熱電球にとって代わろうとするのであれば、赤や緑など広範な範囲のスペクトルを平等に含むものでなければならない、と思う。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の白色発光素子は、紫外光を発生するＩｎＧａＮ−ＬＥＤと、塊状のＺｎＳ第１蛍光板と、塊状のＺｎＳＳｅ又はＺｎＳｅ第２蛍光板とよりなり、ＩｎＧａＮ−ＬＥＤの紫外光によって、ＺｎＳ第１蛍光板を励起して青色光蛍光を発生させ、青色光蛍光によってＺｎＳｅ又はＺｎＳＳｅ第２蛍光板を励起して黄色蛍光を発生させ、外部に青色光蛍光と黄色光蛍光を放出することによって白色を合成する。ＺｎＳＳｅというのは正確にはＺｎＳ_ｘＳｅ_１−ｘのことであるが本明細書においては簡単のため混晶比ｘを省略することもある。
【００２９】
つまり本発明には３種類の発光部分がある。
Ａ．紫外光（ＵＶ）発光ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ
Ｂ．青色光（Ｂ）蛍光発生ＺｎＳ第１蛍光板
Ｃ．黄色光（Ｙ）蛍光発生ＺｎＳＳｅ（ＺｎＳｅ）第２蛍光板
そして外部へ出る光Ｗは青色光と黄色光だけとする。つまりＷ＝Ｂ＋Ｙとする。
【００３０】
紫外光用のＬＥＤを使う。それが一つの特徴である。紫外光は可視光ではないから外部に出てはいけない。紫外光は外部に出ないようにし第１蛍光板で全部を青色の蛍光に変換させるようにする。青色光の蛍光によって第２蛍光板を励起して黄色光を発生させる。だから蛍光現象を２段階で利用するのである。多くの準位からの電子遷移に基づく蛍光はもともとブロードなスペクトルをもつ。ＬＥＤ光のような急峻なスペクトルを持たない。青色光も黄色光も蛍光なのでスペクトルが広い。広いスペクトルが重なり合うので広い分布の白色ができる。当然に白熱電球の分布に似てくる。だから演色性も高揚する。
【００３１】
紫外光の発光波長は３４０ｎｍ〜４００ｎｍのものとする。ＩｎＧａＮのＬＥＤでもＧａＮの比率の高いＬＥＤを用いる必要がある。そのような短波長の紫外光はＺｎＳｅ系のＬＥＤでは発生させることができない。ＩｎＧａＮに限定される。
【００３２】
蛍光は励起光より必ず波長が長くなるのであるから、青色光の蛍光を得るためには青色光のＬＥＤでは役に立たない。それよりもエネルギーの高い、紫外光の光源が不可欠である。幸いな事に赤色発光素子として開発されたＩｎＧａＮのＬＥＤは青色紫色など可視光を発光することもできるがＧａの混晶比を増やすことによって紫外光をも出す事ができる。本発明はＩｎＧａＮ系で紫外光を発光する白色発光素子を根元的な光源として２段階蛍光現象を利用して演色性の優れた白色を作り出そうとするものである。
【００３３】
紫外光ＬＥＤ＋２段階蛍光が本発明の骨子である。紫外光は外部に出ず蛍光の二種類（青蛍光、黄蛍光）が外部に出てゆく。蛍光はもともとスペクトル幅が広いので演色性という点では有利なのである。そのように２段階蛍光によって白色を創造するというのは本発明が最初である。真に優れた着想であると言わねばならない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明者は上記の課題を解決するために蛍光材を検討した。その結果、３族元素または７族元素が混入したＺｎＳ結晶を紫外線で励起して、青色光を発光させ、その青色光で３族または７族元素が混入したＺｎＳｅ（またはＺｎＳＳｅ混晶）を励起して黄色光を発生させ、青色光と黄色光を混ぜ合わせるようにした白色発光素子を発明した。
【００３５】
本発明は、一つのＬＥＤ光源と２種類の蛍光を利用している。→によって蛍光板の変換作用を表現すると本発明の素子の作用は以下のように略記できる。

【００３６】
第１の蛍光材はバンドギャップの広い半導体であるＺｎＳであり、第２の蛍光材はよりバンドギャップの狭い半導体であるＺｎＳ_ｘＳｅ_１−ｘ（０≦ｘ＜１）である。
【００３７】
図７はその原理を説明するための略図である。下からＩｎＧａＮ−ＬＥＤ／ＺｎＳ／ＺｎＳＳｅよりなる構造である。ＬＥＤの紫外光でＺｎＳを励起して青色光蛍光を発生させ、青色光によってＺｎＳＳｅを励起して黄色光蛍光を発生させる２段階蛍光を示す。
【００３８】
図８は下からＩｎＧａＮ−ＬＥＤ／ＺｎＳ／ＺｎＳｅ（ＺｎＳＳｅ）よりなる構造で、発光波長の領域を略示したものである。３４０ｎｍ〜４００ｎｍのＩｎＧａＮ・ＬＥＤ紫外光を、ＺｎＳで４８０ｎｍ中心の青色光に変え、青色光をＺｎＳＳｅによって５８５ｎｍ中心の黄色光に変換している。３４０ｎｍはＺｎＳのバンドギャップであり、それ以上の波長でＺｎＳを励起すべきだということを意味する。４６５ｎｍはＺｎＳｅのバンドギャップ波長で、それ以上の波長でＺｎＳｅを励起すべきだということを意味する。
【００３９】
［１．第１蛍光板（ＺｎＳ）］
ＺｎＳの結晶にＡｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの何れかの不純物を添加すると蛍光を生ずるようになる。それはバンドギャップエネルギーより低いエネルギーの蛍光であり伝導帯の下にできるドナーと価電子帯の上にできるアクセプタの間で電子が遷移することによっておこる蛍光だと考えられる。上記の不純物はそのような比較的深いドナー、アクセプタを形成するのであろうと考えられる。浅いレベルであれば単に伝導性を与えるだけであるが深いレベルなので電子、正孔が安定して存在し光照射によってやっと励起されてドナー・アクセプタ遷移を引き起こすのであろう。レベルがたくさんできるので蛍光の準位も多数あり、それがスペクトルの幅を広くしているのであろう。
【００４０】
ＺｎＳからの青色光（蛍光）は中心波長が４８０ｎｍ近辺の光であるが、波長スペクトルは青−緑−黄緑に及ぶ広い波長分布を持っている。それは多数のレベル間の遷移が重畳したものであるからである。
【００４１】
ＺｎＳは４００ｎｍ以下のエネルギーの高い紫外光よって励起されて先述の４８０ｎｍに中心をもち青・緑・黄緑に広がる蛍光を発生する。それよりエネルギーの低い青色光のＬＥＤ光ではＺｎＳから蛍光を引き出すことができない。だからＬＥＤは４００ｎｍ以下の紫外光とする。励起光の波長の下限（エネルギーの上限）は３４０ｎｍである。その理由については後に詳しく述べる。
【００４２】
紫外光の定義であるが、厳密に定義するものもあり厳密でないものもある。１３ｎｍ〜３９３ｎｍが紫外光だという定義もある。そうなると本発明が励起光として用いる波長帯（３４０ｎｍ〜４００ｎｍ）の内３９３ｎｍ〜４００ｎｍの７ｎｍ分は紫外光でなく紫色と言うべきである。しかし、それは面倒なので、本明細書では４００ｎｍまでを紫外光と表現することもある。
【００４３】
［２．第２蛍光板（ＺｎＳ_ｘＳｅ_１−ｘ）］
ＺｎＳ_ｘＳｅ_１−ｘ（０≦ｘ＜１；ＺｎＳｅを含む）の結晶にＡｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの何れかの不純物を添加すると蛍光を生ずるようになる。それはバンドギャップエネルギーより低いエネルギーの蛍光であり伝導帯の下にできるドナーと価電子帯の上にできるアクセプタの間で電子が遷移することによっておこる蛍光だと考えられる。上記の不純物はそのような比較的深いドナー、アクセプタを形成するのであろうと考えられる。浅いレベルであれば単に伝導性を与えるだけであるが深いレベルなので電子、正孔が安定して存在し光照射によってやっと励起されてドナー・アクセプタ遷移を引き起こすのであろう。レベルがたくさんできるので蛍光の準位も多数あり、それがスペクトルの幅を広くしている。そのようなことは第１蛍光材のＺｎＳと同様である。しかしＺｎＳよりバンドギャップが狭いから蛍光のエネルギーも低く（波長が長く）なる。
【００４４】
蛍光材としてのＺｎＳｅ（ＺｎＳＳｅ）は４８０ｎｍ近辺の波長の光で効率よく励起され中心波長５８５ｎｍの黄色光を発する。中心波長は５８５ｎｍであるが実際はその両側に幅広く広がっている。ＺｎＳｅ蛍光の波長スペクトルは黄緑−黄色−赤色に及ぶ広い波長分布を持っている。
【００４５】
ＺｎＳｅに比率ｘでＺｎＳを混合したＺｎＳＳｅはバンドギャップがＺｎＳｅより広いので不純物ドープによるドナー・アクセプタの高さの差も広くなり蛍光の波長が短くなる。ＺｎＳＳｅの場合は、４８０ｎｍより短い光でよく励起されて５８５ｎｍより短い波長にピークをもつ蛍光を発生する。つまり赤成分が弱くなり黄色成分が増える。目的とする白色のスペクトルによって第２蛍光板の硫黄Ｓの混晶比ｘを０から増やすことにすればよい。
【００４６】
［３．二つの蛍光の合成］
第１蛍光板のＺｎＳからの青色光と第２蛍光板ＺｎＳｅ（又はＺｎＳＳｅ）からの黄色光を合わせると、可視領域の全域をカバーする波長スペクトルを持つ白色となる。いずれもスペクトル幅の広い蛍光を組み合わせたものだから演色性の高い白色を実現することができる。
【００４７】
そのために第１蛍光板（ＺｎＳ）の厚みＦ、第２蛍光板（ＺｎＳＳｅ）の厚みＨには、ある制限が課されることになる。
【００４８】
それはＩｎＧａＮ−ＬＥＤの紫外光が第１蛍光板で完全に吸収されること、青色光蛍光が第２蛍光板で完全に吸収されない事という二重の条件が必要だからである。
【００４９】
ＬＥＤからの光、第１蛍光板からの光は二次元的な広がりを持つが、ここでは簡単に一次元の問題として考える。ＬＥＤの紫外光のＺｎＳ第１蛍光板での吸収係数をαとする。ＺｎＳ蛍光板の端から内部に向けて縦方向に座標ｚを考える。第１蛍光板の始端での強度を１とすると第１蛍光板内部ｚ点での紫外光の強度はｅｘｐ（−αｚ）によって表現される。蛍光板の裏側では（ｚ＝Ｆ）紫外線強度はｅｘｐ（−αＦ）となる。
【００５０】
紫外線が全部吸収されて青色光蛍光に変換されるのが最も良い。しかし上の値が０にはならないから、せいぜい０．１以下あるいは０．０１以下というように決める。例えば第１蛍光板の終わりでの紫外線強度が０．１以下だとするべきならば、
【００５１】
ｅｘｐ（−αＦ）≦０．１（２）
【００５２】
となって、第１蛍光板の厚みの範囲が決まる。
【００５３】
Ｆ≧２．３／α （３）
【００５４】
となるし、０．０１以下だとすべきならば
【００５５】
Ｆ≧４．６／α （４）
【００５６】
となる。そのように第１蛍光板の厚みの下限は決まるが上限は決まらない。厚すぎるとコスト高になるので上限は経済性などから決めれば良いことである。
【００５７】
第２蛍光板は少し事情が異なる。第２蛍光板（ＺｎＳＳｅまたはＺｎＳｅ）青色光蛍光の吸収係数をβとする。第２蛍光板の始端ｚ＝Ｆでの青色光蛍光の強度をＢ_０とすると、蛍光板内部の点（Ｆ＜ｚ≦Ｆ＋Ｈ）での青色光蛍光の強度は、Ｂ_０ｅｘｐ（−β（ｚ−Ｆ））によって表現される。青色光蛍光から黄色光蛍光への第２蛍光板での変換効率をγとする。黄色光生成は青色光の強度に比例するから、黄色光蛍光の強度Ｙ（ｚ）は
【００５８】
ｄＹ＝γＢ_０ｅｘｐ（−β（ｚ−Ｆ））ｄｚ（５）
【００５９】
という微分方程式を満足する筈である。これは簡単に積分することができて
【００６０】
Ｙ＝（γＢ_０／β）｛１−ｅｘｐ（−β（ｚ−Ｆ））｝（６）
【００６１】
となる。第２蛍光板（ＺｎＳｅまたはＺｎＳＳｅ）の終端ｚ＝Ｆ＋Ｈでの青色光蛍光Ｂと、黄色光蛍光Ｙの強度はそれぞれ
【００６２】
Ｂ＝Ｂ_０ｅｘｐ（−βＨ）（７）
【００６３】
Ｙ＝（γＢ_０／β）｛１−ｅｘｐ（−βＨ）｝（８）
【００６４】
となる訳である。本発明の白色は、青色光蛍光Ｂと黄色光蛍光Ｙを適当な比率で加え合わせることによって合成される。その比率は
【００６５】
【数２】

【００６６】
によって与えられる。
【００６７】
β、γは不純物ドープ量などで変化させる事ができるパラメータである。Ｈは第２蛍光板の厚みである。Ｂ／Ｙ比（青／黄の比率）を変更したいという場合、ドープ量を変化させることも有効であるが第２蛍光板厚みＨを変化させることによっても可能である。
【００６８】
逆に言えば、予め所望のＢ／Ｙ比が与えられ、変換効率β、γも決まっているのであれば、式（９）が第２蛍光板の厚みＨを決める決定方程式だということになる。
【００６９】
［４．耐水性の問題］
ＹＡＧの場合でもそうであるが蛍光剤というのはできるだけ光を受け易いように微小な粉末にして透明の媒体の中に薄く分散する。それが普通の使い方である。しかしＺｎＳ系やＺｎＳｅ系の蛍光剤は耐水性に欠ける。つまり粉末にすると水を吸収してしまい劣化する。ＺｎＳ、ＺｎＳｅが蛍光剤としてこれまで利用されなかったのは不純物添加によって蛍光を発生するということが分かっても強い吸収性のため信頼性が低く蛍光剤として使いにくいという問題があったからである。
【００７０】
だからＺｎＳｅやＺｎＳはＹＡＧのような蛍光剤としての実績がない。しかし考えてみれば蛍光剤を微小粉末にしなければならないのは、それが光に対し不透明だからである。不透明な蛍光剤で光が中へ入って行かないので、できるだけ直径の小さい微粉末とする必要があったのである。微小粉末にするとプラスチックやガラスに分散してあっても容易に吸水して急速に劣化する。そのような理由で蛍光剤は吸水性があってはならないとされて来たのである。
【００７１】
［５．塊状の蛍光板］
粉末は実効的な表面積が広いので水が容易に滲みる。表面積が狭ければ水が内部へ入りにくいはずである。ＺｎＳやＺｎＳｅの著しい吸水性を克服するには微小粉末にせず、その反対で粒径の大きい多結晶にする、あるいは全体を単結晶にすれば良いのである。粒界から水が入り浸透するのだから多結晶でも粒径が大きいと吸水性は減るはずである。単結晶にすれば、より吸水性は減少するであろう。表面から水が浸透するとしても内部まで水が入るのには時間がかかるし充分に厚いと最早内部まで水が浸透できない。
【００７２】
本発明者は、粉末状の蛍光剤を使用する代わりに、塊状の単結晶もしくは多結晶ＺｎＳ（若しくはＺｎＳｅ）から構成される蛍光板を使用すればよい、ということに気付いた。そうすれば、蛍光材体積に対する表面積の割合が非常に小さくなるので、耐水性が格段に向上する。塊状の蛍光材をプラスチックやガラスで被覆すれば容易に水が浸透できないはずである。
【００７３】
［６．励起光の波長の制限］
従来の蛍光物質のように微粉末として分散したのは励起光に対し、それが不透明であり内部へ入って行かないものだからである。本発明では吸収性を克服するため塊状の蛍光材を用いる。塊状とすると光に対して不透明であってはいけない。不透明だと励起光が内部へ入らず蛍光物質の大部分が無駄になるからである。ということは励起光に対し蛍光材を透明としなければならないということである。それは新しい拘束条件となる。
【００７４】
どうすればよいのか？もともとＺｎＳｅやＺｎＳは可視光に対して透明に近く（わずかに黄色を帯びる）て、ある程度の紫外光に対しても透明である。しかしＺｎＳ、ＺｎＳｅの吸収端波長（バンドギャップ波長）より短い紫外光はすぐに吸収してしまう。それはどのようなものでも共通の性質である。そこで本発明は励起光の波長を蛍光材の方から限定する。励起光波長をΛｒとすると、それを蛍光材のバンドギャップ波長（吸収端波長）λｇよりも長いものとする。
【００７５】
Λｒ＞λｇ（１０）
【００７６】
とするのである。これは励起光のエネルギーの下限を決定する。上限は先ほど述べたように、それを励起して蛍光を発生しうるという点で決定する。
【００７７】
両方の蛍光材について共通に言えば、蛍光板を構成するＺｎＳ結晶やＺｎＳｅ結晶の禁制帯幅（バンドギャップ）より小さなエネルギーを持った励起光を使用するということである。
【００７８】
そうすれば、励起光に対する蛍光板の吸収係数が小さくなり、蛍光板内部まで励起光が進入し、蛍光板全体で発光することになる。だから表面の影響が小さくなる。それは吸収性を克服するために課されることになった条件である。
【００７９】
室温でのＺｎＳＳｅのバンドギャップＥｇは
【００８０】
Ｅｇ＝２．７＋１．６３ｘ−０．６３ｘ^２（ｅＶ）（１１）
【００８１】
によって近似される。単位はｅＶである。１２３９をバンドギャップで割ったものが吸収端波長（バンドギャップ波長）λｇ（ｎｍ）である。
【００８２】
λｇ（ｎｍ）＝１２３９／Ｅｇ（１２）
【００８３】
（１１）式によってＺｎＳｅ、ＺｎＳや、ＺｎＳＳｅのバンドギャップＥｇが分かる。
【００８４】
［７．ＩｎＧａＮ−ＬＥＤの波長の制限］
ＺｎＳ結晶の禁制帯幅は室温で３．７ｅＶであるから吸収端波長は約３４０ｎｍ（λｇ１とする）である。塊の内部まで励起光が浸透するようにするため（Λｒ＞λｇ１という制限）ＺｎＳ結晶は３４０ｎｍより長波長で励起すれば良いということが分かる。それが励起光波長の下限を与える。上限は先述のようにＺｎＳから蛍光を出させるという条件で４００ｎｍ以下だというように決まる。だからＺｎＳを励起するＩｎＧａＮ−ＬＥＤの励起波長Λｒは、
【００８５】
３４０ｎｍ≦Λｒ≦４００ｎｍ（１３）
【００８６】
ということになる。これは紫外（３４０〜３９３ｎｍ）と紫（３９４〜４００ｎｍ）を含むが簡便に紫外光と呼ぶことにする。ＩｎＧａＮのＧａの比率を上げることによって、そのような短い波長の紫外光を発生することができるようになる。
【００８７】
［８．ＺｎＳ蛍光板の波長の制限］
青色光蛍光波長をΛｑによって表現する。それはＺｎＳｅ蛍光板では励起光だからΛによって表現している。ＺｎＳｅ蛍光板がどのような波長の光を出せばよいのか？それは第２蛍光板の材料によるわけである。第２蛍光材としてＺｎＳｅを用いる場合を考える。ＺｎＳｅ結晶の禁制帯幅は室温で２．７ｅＶであり対応する吸収端波長は４６０ｎｍ（λｇ２とする）である。内部まで励起光が入るという条件（Λｑ＞λｇ２）を満足するため、ＺｎＳｅ蛍光板は４６５ｎｍより長波長で励起すれば良い。
【００８８】
第１のＺｎＳ蛍光板から発せられた青色光の中心波長は約４８０ｎｍ（Λｑ）である。これは４６５ｎｍ（λｇ２）より長波長である要件（Λｑ＞λｇ２）を満たしている。４８０ｎｍ中心といっても広がりがあり、第１蛍光板ＺｎＳが発生する蛍光は４６５ｎｍより短い波長成分をも含むのであるが、それは少ない。
【００８９】
そもそもＺｎＳｅは４８０ｎｍ程度の青色で良く励起され黄色の蛍光を発生する。だからＺｎＳの発生する蛍光が４８０ｎｍ中心だというのは好都合なことである。
【００９０】
第２蛍光板をＺｎＳＳｅ混晶にするとバンドギャップ波長（λｇ３とする）が４６５ｎｍより短くなる（λｇ２＞λｇ３）。だからＺｎＳの青色光蛍光（４８０ｎｍ中心；Λｑ＞λｇ２）は依然としてΛｑ＞λｇ３という条件を満足し第２蛍光板の内部まで深く浸透することができる。混晶の第２蛍光板も黄色の蛍光を発生するが中心波長が５８５ｎｍよりも短波長側へよる。そうすると、緑がかった白色ができる。
【００９１】
［９．蛍光材にドープする不純物濃度］
ＺｎＳ結晶やＺｎＳｅ結晶が青色光や黄色光を発するためには、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの何れかの不純物をドープ（混入）する必要がある。その濃度が小さすぎるとあまり発光しない。少なくとも１×１０^１７ｃｍ^−３以上の濃度の不純物の混入が必要である。変換効率βは不純物濃度に比例して増大する。不純物濃度は重要な設計パラメータとなる。これらの不純物は意図的に添加することもできる。そうでなくてＺｎＳｅ、ＺｎＳの製造方法によっては、製造工程でいずれかの不純物が前記の濃度以上に含まれるという場合もある。その場合は意図的にその不純物を添加する必要はない訳である。
【００９２】
［１０．蛍光板の熱処理］
ＺｎＳｅ結晶、ＺｎＳＳｅ結晶、ＺｎＳ結晶は粒界が大きい方が吸水しないので良いと説明した。平均粒径が蛍光板の厚み以上にすると一層良い。単結晶とすると粒界がないから、より好ましい。それは結晶の態様のことである。ヨウ素輸送法でこれらの多結晶や単結晶ができるが、そのままでは欠陥が多くて品質が悪い。そこで、Ｚｎ雰囲気で、ＺｎＳｅ結晶、ＺｎＳＳｅ結晶、ＺｎＳ結晶を、１０００℃程度の高温で熱処理して結晶の欠陥を減少させる。そうすることによって蛍光を強化することができる。非発光損失をも抑制できる。
【００９３】
［１１．蛍光板のミラー研磨］
ＺｎＳ蛍光板やＺｎＳｅ蛍光板の励起光が入射する側の面は、入射効率を高めるためにミラー研磨することが望ましい。加えて、反射防止膜を形成すれば、より好ましいと考えられる。蛍光板のそれ以外の面に関しては、必ずしもミラー研磨する必要はないが、加工上の必要に応じてミラー研磨しても構わない。
また蛍光板内で発生した青色光や黄色光の出射効率を高めるための表面加工を施すのも有用である。
【００９４】
【実施例】
［実施例１（図１）］
図１に本発明の実施例にかかる白色発光素子の断面図を示す。Γ型リード３０とＬ型リード３２を組み合わせた２本のリードがある。組み合わせのためにΓ型リード３０の壁面には狭い通し穴３３が穿孔してある。その通し穴にＬ型リード３２の先端を挿入するようにして組み合わせる。Γ型リード３０は上方に開口する広い凹部３４を有する。凹部３４の底部にサファイヤ基板上にＩｎＧａＮ層を形成した紫外光ＬＥＤ３５を電極３６、３７を下にして実装してある。だからサファイヤ／ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ３５はサファイヤ基板が上にエピタキシャル層が下にある。二つの電極３６、３７も下向きになっている。一方の電極３６はΓ型リード３０に接合される。他方の電極３７は他方のＬ型リード３２に接合されている。そのように裏返しにＩｎＧａＮ−ＬＥＤ３５を取り付けているからワイヤは不要である。しかしそれに限らずサファイヤ基板を下向きにして電極が上を向くように取り付け２本のワイヤで電極とリードを接続してもよい（図３のように）。電極、リードの接続形式は自由である。
【００９５】
ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ３５のすぐ上にＺｎＳよりなる第１蛍光板３８が載せられている。ＩｎＧａＮ−ＬＥＤの紫外光を青色光に変換するための第１蛍光板３８である。第１蛍光板３８の上に、ＺｎＳｅ第２蛍光板３９が搭載してある。第２蛍光板は青色光を黄色光蛍光に変換するためのものである。この例ではＺｎＳｅ第２蛍光板３９が少し狭いが、その外側から直接に青色光が上方へ出てゆくようにしているのである。第２蛍光板３９／第１蛍光板３８／ＬＥＤ３５の上を覆うように拡散剤を分散させた透明樹脂４０が凹部３４に充填されている。第１蛍光板で青色光蛍光が、第２蛍光板で黄色光蛍光が生成され、それが上向きに放射される。拡散剤でその光が散乱されて適度に青色光と黄色光が混合して上から見ると白色に見えるのである。
【００９６】
次にそのような白色発光素子の製造方法を述べる。ヨウ素を輸送媒体とする化学輸送法（ＣＶＴ）でＺｎＳ単結晶とＺｎＳｅ単結晶を作製した。化学輸送法というのは容器の下に置いたＺｎＳ、ＺｎＳｅ多結晶をヨウ素雰囲気で加熱しＳｅとＺｎＩ_２またはＳとＺｎＩ_２として蒸発させ、上部に置いたより低温の種結晶の上に固化させ単結晶を成長させる方法である。図５に化学輸送法を示す。
【００９７】
反応炉８６の下方にＺｎＳｅ（またはＺｎＳ）多結晶８７を置く。反応炉８６の上方にサセプタ８８を介してＺｎＳｅ（またはＺｎＳ）種結晶８９を取り付ける。反応炉８６の雰囲気はヨウ素である。多結晶８７のある下方を高温Ｔ１に、種結晶８９のある上方を低温Ｔ２にする。高温（Ｔ１）側で
【００９８】
２ＺｎＳｅ＋２Ｉ_２→２ＺｎＩ_２＋Ｓｅ_２（１４）
【００９９】
という反応が起こる。ＺｎＩ_２、Ｓｅ_２は拡散によって上昇し天井の種結晶８９に至る。これは低温Ｔ２であるから反対の反応が起こり、
【０１００】
２ＺｎＩ_２＋Ｓｅ_２→２ＺｎＳｅ＋２Ｉ_２（１５）
【０１０１】
となる。生成したＺｎＳｅが種結晶８９の下面に堆積してゆく。気体であるヨウ素Ｉ_２は拡散によって下方へ戻りＺｎＳｅ多結晶８７に再び接触し式（１４）の反応を引き起こす。そのような繰り返しによって単結晶のＺｎＳｅを成長させることができる。その手法はＺｎＳやＺｎＳＳｅの混晶にも用いることができる。成長速度は１ｍｍ／日といった程度である。
【０１０２】
得られたＺｎＳ単結晶から切り出した厚み３００μｍ、面方位（１００）のＺｎＳ結晶基板をＺｎ雰囲気中、１０００℃で熱処理をした。
【０１０３】
Ｚｎ中の熱処理は結晶欠陥を減らすために行う。それはＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅのどれでも同じ装置で行うことができる。図６は熱処理室９０を示す。ＺｎＳｅ単結晶基板８９をその中に置いてＺｎ雰囲気で１０００℃、５０時間熱処理する。その後−６０℃／分の割合で降温して常温に到る。ＺｎＳの場合はそれより少し高い温度で熱処理する。その方法や効果はほぼ同じである。
【０１０４】
そのＺｎＳ結晶基板の両面をミラー研磨した後、スクライブブレークし、４００μｍ角、厚み２００μｍのＺｎＳ蛍光板３８を作製した。
【０１０５】
同様に、ＺｎＳｅ単結晶から切り出した厚み２００μｍ、面方位（１００）のＺｎＳｅ基板をＺｎ雰囲気１０００℃で熱処理した。このＺｎＳｅ基板を両面ミラー研磨した後、スクライブブレークして３００μｍ角、厚み１００μｍのＺｎＳｅ蛍光板３９を作製した。
【０１０６】
またサファイヤ基板を使用したＩｎＧａＮ活性層を持つ発光波長３８０ｎｍの青色ＬＥＤチップ３５を準備した。このＬＥＤチップ３５を図１にあるようにフリップチップ型に実装し、ＬＥＤの上側（サファイヤ基板の上側）にＺｎＳ蛍光板３８を透明樹脂を介して貼り付けた。
【０１０７】
さらにＺｎＳ蛍光板３８の上にＺｎＳｅ蛍光板３９を透明樹脂を介して貼り付けた。ＬＥＤチップ３５とＺｎＳ蛍光板３８とＺｎＳｅ蛍光板３９全体を、拡散剤（ＳｉＣ粉末）を分散させた透明樹脂４０で覆ってやり、更に全体を透明樹脂によって樹脂モールドして砲弾型の白色発光素子を作製した。この白色発光素子に通電して発光させたところ、色温度５０００Ｋの白色を得ることができた。色温度の低い白色を生成できるということである。
【０１０８】
分光してスペクトルを調べた。発光スペクトルを図２に示す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は相対発光強度である。発光強度は４００ｎｍから立ち上がり、４５０ｎｍ〜４９０ｎｍに高い分布をもつ。それが第１蛍光板ＺｎＳによる蛍光の分布である。ＺｎＳの蛍光は青色光から緑まで広がっている。
【０１０９】
それらより長波長側に、５８５ｎｍに中心をもち、５３０ｎｍ〜６５０ｎｍに渡るなだらかなピークがある。それは第２蛍光材ＺｎＳｅによる蛍光のスペクトルである。これは黄色が中心であるが、赤にも緑にも広がりがある。両方の蛍光板からの発光は互いに重なり合い可視領域全体に及ぶ発光が得られている。４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色光の強度を１として４９５ｎｍ〜５２０ｎｍの緑が少し弱いが、それでも０．７８以上の強度がある。だから４４０ｎｍ〜６５０ｎｍに広がった理想的な白色のスペクトルを与える。平均演色評価係数を計算すると８９となった。３波長型の蛍光灯並みの高い演色性を有しているということが判明した。
【０１１０】
【発明の効果】
紫外線発光ＬＥＤを使用した白色発光素子の作製において、演色性が高い白色発光素子が製造可能になった。演色性が良いので照明用にできる白色である。一つの素子では照明として不十分であるが、本発明の白色発光素子を多数マトリックス状に配列すれば充分な光量を作り出すことができる。実績のあるサファイヤ基板ＩｎＧａＮ−ＬＥＤのｐｎ接合によって発光するのだから長寿命である。蛍光材は吸水性のあるＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅを用いるが塊としており内部まで水が入らないようにしている。だから蛍光板も長寿命となる。その点で白熱電球や蛍光灯に勝る。
【０１１１】
２段階の蛍光現象を利用したものであるが励起光は蛍光板のバンドギャップよりも低いエネルギーを持つものとするから蛍光板の内部まで浸透して蛍光を発生する。内部まで到達できるような波長であるから、その一部は蛍光板を透過することもできる。だから２段階蛍光で両方の蛍光を足し合わせたものを外部へ放射するようにできる。発光ダイオードと同じ形状にできるから一つの素子は軽量小型である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Γ型リードとＬ型リードを組み合わせてなるΓ型リードの凹部に紫外線発光ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ、ＺｎＳ第１蛍光板、ＺｎＳｅ第２蛍光板を積層し、上部を拡散剤を分散した透明樹脂によって覆い全体を透明の樹脂でモールドした本発明の実施例にかかる砲弾型白色発光素子の縦断面図。
【図２】紫外線発光ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ、ＺｎＳ第１蛍光板、ＺｎＳｅ第２蛍光板を積層してなる本発明の実施例にかかる白色発光素子の発光スペクトル図。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は相対発光強度である。
【図３】▲１▼「光機能材料マニュアル」光機能材料マニュアル編集幹事会編、オプトエレクトロニクス社刊、ｐ４５７、１９９７年６月、によって提案されたＹＡＧ／ＩｎＧａＮ白色発光素子の断面図。
【図４】▲２▼特願平１０−３１６１６９号「白色ＬＥＤ」によって初めて提案された不純物ドープＺｎＳｅ基板の上にＺｎＣｄＳｅエピタキシャル発光層を設けＺｎＣｄＳｅの青色光発光をＺｎＳｅ基板で黄色光蛍光に変え青色光と黄色光を合成して白色を得るようにしたＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ白色発光素子の概略構造図。
【図５】ＺｎＳｅ多結晶からＺｎＳｅ単結晶を製造する化学輸送法を説明するための断面図。
【図６】熱処理室においてＺｎＳｅ単結晶をＺｎ雰囲気で熱処理している状態を説明するための断面図。
【図７】ＺｎＳＳｅ／ＺｎＳ／ＩｎＧａＮ−ＬＥＤよりなる本発明の白色発光素子において、ＩｎＧａＮ−ＬＥＤの紫外光をＺｎＳ蛍光板によって青色光蛍光に変換し、その一部の青色光によって、ＺｎＳＳｅ蛍光板によって黄色光蛍光に変換し、青色光と黄色光を合成することによって白色とする本発明の原理を示す説明図。
【図８】ＺｎＳｅ／ＺｎＳ／ＩｎＧａＮ−ＬＥＤよりなる本発明の実施例にかかる白色発光素子において、３４０ｎｍ〜４００ｎｍのＩｎＧａＮ−ＬＥＤの紫外光によって、ＺｎＳ蛍光板を励起し４８０ｎｍ中心波長の青色光蛍光を発生させ、その青色光蛍光によってＺｎＳｅ蛍光板を励起して５８５ｎｍ中心波長の黄色光蛍光を発生させ、中心波長４８０ｎｍの青色光蛍光と、中心波長５８５ｎｍの黄色光蛍光を合成して白色とする原理を説明する図。
【符号の説明】
２ Γ型リード
３凹部
４青色光ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ
５蛍光剤を分散させた透明樹脂
６電極
７電極
８ワイヤ
９ワイヤ
１０Ｉ型リード
２０透明樹脂
２２不純物ドープＺｎＳｅ基板
２３ＺｎＣｄＳｅ発光層
３０ Γ型リード
３２Ｌ型リード
３３通し穴
３４凹部
３５紫外光ＩｎＧａＮ−ＬＥＤ
３６電極
３７電極
３８ＺｎＳ第１蛍光板
３９ＺｎＳｅ第２蛍光板
４０拡散剤を分散させた透明樹脂
４２透明モールド樹脂
８６反応炉
８７ＺｎＳｅ（ＺｎＳ）多結晶
８８サセプタ
８９ＺｎＳｅ（ＺｎＳ）種結晶
９０熱処理室

Claims

３４０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を発光するＩｎＧａＮ−ＬＥＤと、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのうち少なくとも一つの元素を不純物として１×１０^１７ｃｍ^−３以上の濃度で含みＩｎＧａＮ−ＬＥＤからの紫外光を４８０ｎｍ中心で４００ｎｍ〜４９０ｎｍに広がりをもつ青色光に変換する塊状であって平均粒径が厚みよりも大きい多結晶であるか単結晶であるＺｎＳ結晶からなる第１の蛍光板と、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのうち少なくとも一つの元素を不純物として１×１０^１７ｃｍ^−３以上の濃度で含み前記青色光の一部を５８５ｎｍ中心の黄色光に変換する塊状のＺｎＳｅ結晶もしくはＺｎＳＳｅ結晶からなる第２の蛍光板とよりなり、大気中で使用でき、ＺｎＳ結晶より出る蛍光の青色光とＺｎＳｅ／ＺｎＳＳｅ結晶より出る蛍光の黄色光を混ぜ合わせることによって白色を合成する事を特徴とする白色発光素子。
第２の蛍光板を構成するＺｎＳｅ結晶もしくはＺｎＳＳｅ結晶の平均粒径を蛍光板の厚みより大きくすることを特徴とする請求項１に記載の白色発光素子。
第２の蛍光板であるＺｎＳｅ蛍光板もしくはＺｎＳＳｅ蛍光板を単結晶ＺｎＳｅもしくは単結晶ＺｎＳＳｅによって構成する事を特徴とする請求項１又は２に記載の白色発光素子。
Ｚｎ雰囲気中で熱処理をしたＺｎＳ結晶を第１の蛍光板として使用する事を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の白色発光素子。
Ｚｎ雰囲気中で熱処理をしたＺｎＳｅ結晶もしくはＺｎＳＳｅ結晶を第２の蛍光板として使用する事を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の白色発光素子。