JPH11261111A - Light-emitting device equipped with monitoring mechanism - Google Patents

Light-emitting device equipped with monitoring mechanism

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JPH11261111A
JPH11261111A JP8267298A JP8267298A JPH11261111A JP H11261111 A JPH11261111 A JP H11261111A JP 8267298 A JP8267298 A JP 8267298A JP 8267298 A JP8267298 A JP 8267298A JP H11261111 A JPH11261111 A JP H11261111A
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JP
Japan
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light
light emitting
emitting element
emitting device
concave portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP8267298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Takahashi
敏幸 高橋
Koichi Imanaka
行一 今仲
Koji Sano
浩二 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device which is equipped with a monitoring mechanism, where the device can be used on visible light and lessened in size. SOLUTION: A surface-emitting type semiconductor light-emitting device 20 is provided on a semiconductor photodetecting device 30 equipped with a transparent electrode 31 on its surface, and the upper part of the light-emitting device 20 is housed in a recess 12 of a light guide/reflecting board 10. A recess 13 and a light extracting hole 18 are provided to the light guide/reflectiong board 10 which communicates with the recess 12, and a metal film 14 is formed on their inner walls. Most of the light (visible light) emitted from the semiconductor light-emitting device 20 is emitted to the outside through the light extracting hole 18. A part of the light emitted from the light-emitting device 20 is reflected from the metal film 14 formed on the inner wall of the recess 13 and is incident on the semiconductor photodetecting device 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】この発明は,発光素子からの出射光の一部
を検出し,発光素子の出射光のフィードバック制御を行
うモニタ機能を備えた発光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device having a monitor function for detecting a part of light emitted from a light emitting element and performing feedback control of the light emitted from the light emitting element.

【0002】[0002]

【従来技術とその問題点】図14はモニタ機構を備えた従
来の発光装置の概略図である。
2. Description of the Related Art FIG. 14 is a schematic view of a conventional light emitting device having a monitor mechanism.

【0003】モニタ機構を備えた発光装置70は基板74上
に設けられた発光素子71と,発光素子71の光出射面側
(図14において上方)と対向する位置に設けられた受光
素子72と,発光素子71と受光素子72の間に設けられたハ
ーフ・ミラー73とによって構成されている。
A light emitting device 70 having a monitor mechanism includes a light emitting element 71 provided on a substrate 74, and a light receiving element 72 provided at a position facing the light emitting surface side (upward in FIG. 14) of the light emitting element 71. , A half mirror 73 provided between the light emitting element 71 and the light receiving element 72.

【0004】発光素子71からの出射光は,ハーフ・ミラ
ー73に入射する。ハーフ・ミラー73は,その光入射面が
発光素子71からの出射光の進行方向に対して,45度の角
度をもつように配置されている。ハーフ・ミラー73に入
射した光の一部はハーフ・ミラー73によって反射され,
発光素子71の出射光として外部に出力される。発光素子
71の出射光の他の一部はハーフ・ミラー73を透過して受
光素子72の受光面に入射する。
Light emitted from the light emitting element 71 enters a half mirror 73. The half mirror 73 is arranged so that its light incident surface has an angle of 45 degrees with respect to the traveling direction of the light emitted from the light emitting element 71. Part of the light incident on the half mirror 73 is reflected by the half mirror 73,
The light is output outside as light emitted from the light emitting element 71. Light emitting element
Another part of the light emitted from the light 71 passes through the half mirror 73 and enters the light receiving surface of the light receiving element 72.

【0005】ハーフ・ミラー73を透過した光が受光素子
72によって受光され,これにより発光素子71の出射光の
光強度,光出力等が検出される。しかしながら,受光素
子72に入射する光はハーフ・ミラー73を通過するために
光損失が生じるとともに,装置全体が大型となるという
問題点がある。
The light transmitted through the half mirror 73 is a light receiving element
The light is received by the light source 72, whereby the light intensity, light output, and the like of the light emitted from the light emitting element 71 are detected. However, there is a problem that the light incident on the light receiving element 72 passes through the half mirror 73, causing light loss and increasing the size of the entire apparatus.

【0006】図15は従来のモニタ機構を備えた発光装置
の他の例を示す概略図である。
FIG. 15 is a schematic view showing another example of a light emitting device having a conventional monitor mechanism.

【0007】基板86の上には,発光素子81と受光素子82
とが並べられて設けられている。発光素子81および受光
素子82が設けられた基板面は,その全体が楕円状のカバ
ー83によって覆われている。カバー83の発光素子81の上
方の部分には,光取り出し穴84があけられている。発光
素子81の出射光の一部が光取り出し穴84から外部に出射
される。
On a substrate 86, a light emitting element 81 and a light receiving element 82
Are arranged side by side. The entire surface of the substrate on which the light emitting element 81 and the light receiving element 82 are provided is covered by an elliptical cover 83. A light extraction hole 84 is formed in a portion of the cover 83 above the light emitting element 81. Part of the light emitted from the light emitting element 81 is emitted outside through the light extraction hole 84.

【0008】カバー83の内面には,反射膜85が設けられ
ている。発光素子81から出射された光の他の一部はこの
反射膜85によって反射され,受光素子82の受光面に入射
する。発光素子81の出射光の強度,出力等が検知され
る。
On the inner surface of the cover 83, a reflection film 85 is provided. Another part of the light emitted from the light emitting element 81 is reflected by the reflection film 85 and enters the light receiving surface of the light receiving element. The intensity, output and the like of the light emitted from the light emitting element 81 are detected.

【0009】図15に示すモニタ機構を備えた発光装置80
では,基板86上の同一面上に発光素子81と受光素子82と
を並べて設ける必要がある。また,発光素子81の出射光
を受光素子82の受光面に入射させるために,カバー83に
所定の曲率を持たせ,かつカバー83の内面と,発光素子
81の光出射面および受光素子82の受光面との間の間隔を
ある程度確保する必要がある。このため,装置全体の寸
法を小さくすることが困難である。
Light emitting device 80 having a monitor mechanism shown in FIG.
Then, it is necessary to provide the light emitting element 81 and the light receiving element 82 side by side on the same surface on the substrate 86. In order to make the light emitted from the light emitting element 81 incident on the light receiving surface of the light receiving element 82, the cover 83 has a predetermined curvature, and the inner surface of the cover 83 and the light emitting element
It is necessary to ensure a certain distance between the light emitting surface of 81 and the light receiving surface of light receiving element 82. For this reason, it is difficult to reduce the size of the entire device.

【0010】図16はさらに他のモニタ機構を備えた従来
の発光装置を示すものである。この発光装置において,
発光素子90は下面電極91,基板92,下部クラッド層93,
活性層94,上部クラッド層95および光出射孔97のあけら
れた上面電極96によって構成されている。受光素子100
は下面電極101 ,n型半導体層103 ,p型半導体層104
および上面電極102 から構成されている。発光素子90の
下面電極91と受光素子100 の上面電極102 とは共通して
いる。下面電極91(上面電極103 )には,光を通過させ
る金属素材(透明電極)が用いられている。このよう
に,表面出射型半導体発光素子90の裏面側(光出射面と
反対側の面)に受光素子100 を形成した構造のもので
は,発光素子90の活性層94において発生する光のうち,
発光素子90の裏面に向かう光を検出することによって,
発光素子90の出射光の強度が検知される。
FIG. 16 shows a conventional light emitting device provided with another monitor mechanism. In this light emitting device,
The light emitting device 90 includes a lower electrode 91, a substrate 92, a lower cladding layer 93,
It comprises an active layer 94, an upper cladding layer 95, and a top electrode 96 with a light exit hole 97. Light receiving element 100
Denotes a lower electrode 101, an n-type semiconductor layer 103, a p-type semiconductor layer 104
And an upper electrode 102. The lower electrode 91 of the light emitting element 90 and the upper electrode 102 of the light receiving element 100 are common. For the lower electrode 91 (upper electrode 103), a metal material (transparent electrode) that transmits light is used. As described above, in the structure in which the light receiving element 100 is formed on the rear surface side (the surface opposite to the light emitting surface) of the front emission type semiconductor light emitting element 90, of the light generated in the active layer 94 of the light emitting element 90,
By detecting the light going to the back of the light emitting element 90,
The intensity of light emitted from the light emitting element 90 is detected.

【0011】しかしながら,発光素子90の基板92に一般
に用いられる半導体材料(n−GaAs,n−InPな
ど)は,可視光を吸収する性質をもつ。活性層94からの
光を基板92を通して受光する構造では,受光素子100 に
入射する可視光が微弱または皆無となり,可視光の光強
度,光出力等の検出が困難または不可能となる。
However, semiconductor materials (such as n-GaAs and n-InP) generally used for the substrate 92 of the light emitting element 90 have a property of absorbing visible light. In a structure in which light from the active layer 94 is received through the substrate 92, visible light incident on the light receiving element 100 is weak or nonexistent, and it is difficult or impossible to detect the light intensity, light output, and the like of visible light.

【0012】[0012]

【発明の開示】この発明は,可視光の発光素子にも使用
可能な構造をもつモニタ機構を備えた小型の発光装置を
提供することを目的とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small-sized light emitting device having a monitor mechanism having a structure usable for a light emitting element of visible light.

【0013】この発明によるモニタ機構を備えた発光装
置は,上面に上面電極が,下面には下面電極がそれぞれ
形成され,上面の少なくとも一部が光出射面である表面
出射型発光素子,上記表面出射型発光素子の少なくとも
上部を収納する凹部と,この凹部につながる光取出し孔
とが形成されており,光出射面から出射した光の一部を
上記光取出し孔を通して外部に導くとともに,他の一部
を上記表面出射型発光素子の側方を通して下方に向かわ
せる導光反射面が形成されている導光反射基板,および
上面の一部に上記表面出射型発光素子の下面が接合さ
れ,上記導光反射基板の導光反射面によって下方に向か
う光を受光する受光素子を備えたものである。
A light emitting device having a monitor mechanism according to the present invention is a surface emitting type light emitting element in which an upper surface electrode is formed on an upper surface and a lower electrode is formed on a lower surface, and at least a part of the upper surface is a light emitting surface. A concave portion for accommodating at least the upper part of the emission type light emitting element and a light extraction hole connected to the concave portion are formed, and a part of the light emitted from the light emission surface is guided to the outside through the light extraction hole, and other light is emitted. A light guide / reflection substrate having a light guide / reflection surface formed so that a part thereof is directed downward through a side of the surface emission type light emitting element; and a lower surface of the surface emission type light emitting element is joined to a part of an upper surface. A light receiving element for receiving light traveling downward by the light guide reflection surface of the light guide reflection substrate is provided.

【0014】表面出射型発光素子は,一般的にはLED
である。LEDは微小かつ高輝度の光を出射する。表面
出射型発光素子を半導体レーザとしてもよい。
A surface emitting type light emitting element is generally an LED.
It is. The LED emits minute and high-brightness light. The surface emitting light emitting element may be a semiconductor laser.

【0015】この発明によると,発光素子の光出射面か
ら出射される出射光の大部分が凹部および光取出し孔を
通して外部に出射されるとともに,他の一部が導光反射
面において反射され受光素子に入射する。このため,発
光素子から出射される光が可視光であったとしても発光
素子の出射光のモニタを行うことができる。発光素子か
ら出射された光の上記の一部は,殆ど損失されることな
く受光素子に入射するので,微弱な出射光に対してもそ
のモニタを行うことができる。さらに,受光素子上に接
合された表面出射型発光素子の一部が導光反射基板内に
収納された構造であるから,発光装置の小型化を図るこ
とができる。
According to the present invention, most of the light emitted from the light emitting surface of the light emitting element is emitted to the outside through the concave portion and the light extraction hole, and the other part is reflected by the light guide reflecting surface to receive light. Light enters the element. For this reason, even if the light emitted from the light emitting element is visible light, the light emitted from the light emitting element can be monitored. Since a part of the light emitted from the light emitting element is incident on the light receiving element with almost no loss, it is possible to monitor the faint emitted light. Furthermore, since a part of the surface emitting light emitting element bonded on the light receiving element is housed in the light guide reflection substrate, the size of the light emitting device can be reduced.

【0016】一実施態様では,上記導光反射基板の凹部
が上記表面出射型発光素子の少なくとも上部を収納する
第1の凹部と,この第1の凹部と上記光取出し孔とをつ
なぎ,表面出射型発光素子から出射する光を光取出し孔
に導く第2の凹部とから構成され,第1の凹部と第2の
凹部との境界部分に段差が形成されており,上記格納部
に納められた上記表面出射型発光素子の上面電極の少な
くとも一部が,上記段差部分に接触している。上記導光
反射面は第2の凹部の内面に形成される。
In one embodiment, the concave portion of the light guide / reflective substrate connects a first concave portion for accommodating at least an upper portion of the surface emitting type light emitting element, the first concave portion and the light extraction hole, and emits light from the surface. A second concave portion for guiding the light emitted from the mold light emitting element to the light extraction hole; a step is formed at a boundary between the first concave portion and the second concave portion; At least a part of the upper surface electrode of the surface emitting light emitting element is in contact with the step portion. The light guide reflection surface is formed on the inner surface of the second recess.

【0017】好ましくは,上記基板の材料に導電性材料
が用いられる。凹部内に納められた表面出射型発光素子
の上面電極は段差部分において基板に接触しているの
で,上面電極を基板を通じて外部に設けられる駆動回
路,制御回路等に接続することができる。
Preferably, a conductive material is used as the material of the substrate. Since the upper surface electrode of the surface-emitting type light emitting element accommodated in the recess is in contact with the substrate at the step, the upper surface electrode can be connected to a driving circuit, a control circuit, or the like provided outside through the substrate.

【0018】他の実施態様においては,上記表面出射型
発光素子と上記凹部との空間に,透明樹脂が充填され
る。表面出射型発光素子が凹部内に安定して固定され
る。表面出射型発光素子から出射された光の一部は,透
明樹脂を通って受光素子に入射する。
In another embodiment, the space between the front emission type light emitting element and the recess is filled with a transparent resin. The front emission type light emitting element is stably fixed in the concave portion. Part of the light emitted from the surface-emitting type light emitting element enters the light receiving element through the transparent resin.

【0019】発光素子,導光反射基板および受光素子の
複数の組を一つの基板に二次元的に配列することによ
り,発光素子ごとに出射光出力を制御することができる
とともに,アレイ構造の発光装置であるから,大光量の
出射光を得ることができる。
By arranging a plurality of sets of light-emitting elements, light-guiding reflective substrates and light-receiving elements two-dimensionally on one substrate, the output light output can be controlled for each light-emitting element and the light emission of the array structure can be controlled. Since it is a device, a large amount of emitted light can be obtained.

【0020】[0020]

【実施例の説明】図1および図2はモニタ機構を備えた
発光装置の縦断面を,それぞれ切断面を90゜違えて示す
ものであり,図1には発光装置の電気回路(駆動制御回
路)のブロック図も示されている。図3は図1および図
2に示す導光反射基板10に形成された凹部の構造(凹部
の外形)を示す斜視図である。図1は図3のI-I 線にそ
う断面に,図2は図3のII-II 線にそう断面にそれぞれ
相当する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 show longitudinal sections of a light emitting device provided with a monitor mechanism, each having a cut surface which is different by 90 °. FIG. 1 shows an electric circuit (drive control circuit) of the light emitting device. ) Is also shown. FIG. 3 is a perspective view showing the structure (outer shape of the concave portion) of the concave portion formed in the light guide reflecting substrate 10 shown in FIGS. 1 corresponds to a section taken along line II in FIG. 3, and FIG. 2 corresponds to a section taken along line II-II in FIG.

【0021】モニタ機構を備えた発光装置は,表面出射
型半導体発光素子20(以下,発光素子20という)と,導
光反射基板10と,半導体受光素子30とから構成されてい
る。
The light emitting device provided with the monitor mechanism includes a surface emitting type semiconductor light emitting element 20 (hereinafter, referred to as a light emitting element 20), a light guide reflecting substrate 10, and a semiconductor light receiving element 30.

【0022】発光素子20は直方体の外形をもつ。すなわ
ち,発光素子20の側面には,横方向の一辺が長い(長手
方向の辺)面と,一辺が短い(短手方向の辺)面とがあ
る。図1に示す発光素子20の断面は,長手方向と平行に
発光素子20を切断したものであり,図2に示す発光素子
20の断面は短手方向と平行に発光素子20を切断した断面
である。
The light emitting element 20 has a rectangular parallelepiped outer shape. That is, the side surface of the light emitting element 20 includes a surface having one long side in the horizontal direction (long side in the longitudinal direction) and a surface having one short side (side in the short side direction). The cross section of the light emitting device 20 shown in FIG. 1 is obtained by cutting the light emitting device 20 in parallel with the longitudinal direction.
The cross section of 20 is a cross section obtained by cutting the light emitting element 20 in parallel with the lateral direction.

【0023】発光素子20は半導体層21と,半導体層21の
上面に形成された上面電極25と,半導体層21の下面に形
成された下面電極26とによって構成されている。半導体
層21はLPE法(Liquid Phase Epitaxy:液相成長法)
を用いて,半導体基板上に下部クラッド層,活性層およ
び上部クラッド層を順次積層することにより形成され
る。図1および図2において半導体層21の詳細な図示は
省略されている。
The light emitting element 20 is composed of a semiconductor layer 21, an upper electrode 25 formed on the upper surface of the semiconductor layer 21, and a lower electrode 26 formed on the lower surface of the semiconductor layer 21. The semiconductor layer 21 is formed by an LPE method (Liquid Phase Epitaxy).
Is formed by sequentially laminating a lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer on a semiconductor substrate. 1 and 2, the detailed illustration of the semiconductor layer 21 is omitted.

【0024】上面電極25は,半導体層21の上面の中央の
円形領域を除く領域に形成されている。上面電極25の形
成されていない半導体層21の上面の中央の円形領域が,
光出射窓27である。一方,下面電極26は,半導体層21の
下面の全体に形成されている。上面電極25と半導体層2
1,下面電極26と半導体層21は,好ましくはアニールに
よって合金化され,オーミック接触している。上面電極
25と下面電極26との間に電流を流すと,半導体層21(活
性層)から可視光が発生し,この光が光出射窓27から外
部に出射される。
The upper electrode 25 is formed in a region other than the central circular region on the upper surface of the semiconductor layer 21. The central circular region on the upper surface of the semiconductor layer 21 where the upper electrode 25 is not formed is
The light exit window 27. On the other hand, the lower electrode 26 is formed on the entire lower surface of the semiconductor layer 21. Top electrode 25 and semiconductor layer 2
1. The lower electrode 26 and the semiconductor layer 21 are preferably alloyed by annealing and are in ohmic contact. Top electrode
When a current flows between the lower electrode 25 and the lower electrode 26, visible light is generated from the semiconductor layer 21 (active layer), and this light is emitted from the light emission window 27 to the outside.

【0025】発光素子20の下方に,半導体受光素子30
(以下,受光素子30という)が設けられている。
Below the light emitting element 20, a semiconductor light receiving element 30
(Hereinafter, referred to as a light receiving element 30).

【0026】受光素子30として,n型(またはp型)半
導体層(下層)34の上にp型(またはn型)半導体層
(上層)33が積層されたpn接合型のものが示されてい
る。受光素子30には,pn接合型の他,pin接合型,
ショットキー型,アバランシュ型等,その他の半導体構
造のものを用いることもできる。
As the light receiving element 30, a pn junction type in which a p-type (or n-type) semiconductor layer (upper layer) 33 is laminated on an n-type (or p-type) semiconductor layer (lower layer) 34 is shown. I have. The light receiving element 30 includes a pn junction type, a pin junction type,
Other semiconductor structures such as a Schottky type and an avalanche type can also be used.

【0027】受光素子30のp型半導体層33の上面の全面
に上面電極31が形成され,n型半導体層34の下面の全面
に下面電極32が形成されている。上面電極31の材料に
は,ITO(インジウム・スズ酸化物)に代表される透
明導電材料が用いられている。ITOは光の透過率が90
%以上でありかつ電気的導電性も良好な材料である。下
面電極32には,Au(金)等の金属材料が用いられてい
る。
An upper electrode 31 is formed on the entire upper surface of the p-type semiconductor layer 33 of the light receiving element 30, and a lower electrode 32 is formed on the entire lower surface of the n-type semiconductor layer 34. As a material of the upper surface electrode 31, a transparent conductive material represented by ITO (indium tin oxide) is used. ITO has a light transmittance of 90
% Or more and a material having good electrical conductivity. For the lower electrode 32, a metal material such as Au (gold) is used.

【0028】上面電極(透明電極)31の形成された面
(上面)が,受光素子30の受光面である。受光素子30は
その受光面に光が入射すると,受光信号(電気信号)を
出力する。この受光信号は上面電極31と下面電極32とか
ら取り出され,駆動制御回路28に入力する。
The surface (upper surface) on which the upper electrode (transparent electrode) 31 is formed is the light receiving surface of the light receiving element 30. When light enters the light receiving surface of the light receiving element 30, the light receiving element 30 outputs a light receiving signal (electric signal). This light receiving signal is extracted from the upper electrode 31 and the lower electrode 32 and input to the drive control circuit 28.

【0029】受光素子30の上面(および下面)は,発光
素子20の下面(および上面)よりも広い。受光素子30の
上面電極31のほぼ中央に,発光素子20の下面電極26が陽
極接合によって固定されている。後述するように,受光
素子30は,発光素子20から出射された可視光の一部をそ
の受光面(発光素子20が接合している部分を除く)で受
光する。
The upper surface (and lower surface) of the light receiving element 30 is wider than the lower surface (and upper surface) of the light emitting element 20. The lower electrode 26 of the light emitting element 20 is fixed to the center of the upper electrode 31 of the light receiving element 30 by anodic bonding. As will be described later, the light receiving element 30 receives a part of the visible light emitted from the light emitting element 20 on its light receiving surface (excluding the part where the light emitting element 20 is joined).

【0030】導光反射基板10はシリコン基板9を含む。
シリコン基板9は高精度なエッチングを施すことにより
微細加工が可能である。
The light guide reflection substrate 10 includes the silicon substrate 9.
The silicon substrate 9 can be finely processed by performing high-precision etching.

【0031】導光反射基板10には,2つの凹部12および
13が形成されている。凹部12はシリコン基板9の下面に
方形に開口している。凹部12のほとんどの内壁は狭くな
る方向に傾斜している。凹部13は凹部12の上部に連な
り,上方にいくほど狭くなるほぼ四角錐状である。凹部
13は光取出し孔18を経てシリコン基板9の上方に開口し
ている。凹部12と13との境界には,シリコン基板9の
上,下面と平行な段差部がある。
The light guide reflecting substrate 10 has two recesses 12 and
13 are formed. The concave portion 12 is opened in a rectangular shape on the lower surface of the silicon substrate 9. Most inner walls of the concave portion 12 are inclined in a direction to become narrower. The concave portion 13 has a substantially quadrangular pyramid shape which continues to the upper portion of the concave portion 12 and becomes narrower upward. Recess
Reference numeral 13 denotes an opening above the silicon substrate 9 via the light extraction hole 18. At the boundary between the concave portions 12 and 13, there are step portions parallel to the upper and lower surfaces of the silicon substrate 9.

【0032】凹部12および13の内壁ならびに光取出し孔
18の内周に,金属膜14が形成されている。金属膜14には
導電性の良好でかつ光の反射率の高い金属材料(たとえ
ばAu(金),Al(アルミニウム)など)が用いられ
る。
Inner walls of recesses 12 and 13 and light extraction hole
The metal film 14 is formed on the inner periphery of 18. For the metal film 14, a metal material having good conductivity and high light reflectance (for example, Au (gold), Al (aluminum), etc.) is used.

【0033】導光反射基板10の上面と下面のほぼ全面に
は,SiO2 層15および窒化膜16が積層されている。上
面の半分(図1において右半分)にはSiO2 層15およ
び窒化膜16の上に電極17が形成されている。電極17は,
SiO2 層15および窒化膜16に形成された孔(ピンホー
ル)17a(この孔内にも電極部材がある)を通して,導
光反射基板10の上面に電気的に接続されている。
An SiO 2 layer 15 and a nitride film 16 are laminated on substantially the entire upper and lower surfaces of the light guide reflection substrate 10. An electrode 17 is formed on the SiO2 layer 15 and the nitride film 16 on the upper half (the right half in FIG. 1). Electrode 17
It is electrically connected to the upper surface of the light guide / reflective substrate 10 through holes (pin holes) 17a formed in the SiO2 layer 15 and the nitride film 16 (there is also an electrode member in these holes).

【0034】上述した構造を持つ導光反射基板10は,そ
の凹部12内に発光素子20の上側部分を収め,発光素子20
の上側部分を覆うように配置される。発光素子20の上面
電極25はその短手方向の辺を含む両端部において,導光
反射基板10の凹部12と13との境界にあたる段差部に,金
属膜14にはんだや導電性樹脂(図示略)により接着され
る。発光素子20の上面電極25は,金属膜14およびシリコ
ン製の導光反射基板10を通じて,電極17と電気的に導通
する。電極17と,発光素子20の下面電極26との間に駆動
制御回路28によって電流を流すと,発光素子20はその光
出射窓27から光を出射する。
In the light guide reflecting substrate 10 having the above-described structure, the upper portion of the light emitting element 20 is accommodated in the concave portion 12 and the light emitting element 20 is formed.
Is arranged so as to cover the upper part. The upper surface electrode 25 of the light emitting element 20 has solder and conductive resin (not shown in the drawing) on the metal film 14 at both ends including the short side of the light guide reflection board 10 at the step portion corresponding to the boundary between the concave portions 12 and 13. ). The upper electrode 25 of the light emitting element 20 is electrically connected to the electrode 17 through the metal film 14 and the light guide reflection substrate 10 made of silicon. When a current is caused to flow between the electrode 17 and the lower electrode 26 of the light emitting element 20 by the drive control circuit 28, the light emitting element 20 emits light from the light emission window 27.

【0035】発光素子20の上部長手方向の辺を含む部分
は段差部に接することはなく,発光素子20の長手方向の
側部と凹部12の内面の間には間隙がある。
The portion including the upper longitudinal side of the light emitting element 20 does not contact the step, and there is a gap between the longitudinal side of the light emitting element 20 and the inner surface of the recess 12.

【0036】光出射窓27から出射された光の殆どは,導
光反射基板10の上面に形成された光取出し孔18から直接
に外部に出射する。光出射窓27から出射する光の一部は
凹部13の内壁に形成された金属膜14で反射する。凹部13
は光取出し孔18を中心に概略四角錐状に形成されている
ので,金属膜14で反射した光の大部分が,光取出し孔18
に向かい,光取出し孔18からは高い強度の光が出射され
る。さらに金属膜14で反射した光の一部が,発光素子20
の長手方向の側面と凹部12の内面との間隙を通って,受
光素子30の受光面に入射する(図3参照)。受光素子30
は入射する光の強度に対応する受光信号を出力する。受
光素子30からの受光信号は駆動制御回路28に与えられ
る。
Most of the light emitted from the light emission window 27 is directly emitted to the outside through the light extraction hole 18 formed on the upper surface of the light guide reflection substrate 10. Part of the light emitted from the light emission window 27 is reflected by the metal film 14 formed on the inner wall of the recess 13. Recess 13
Is formed in a substantially quadrangular pyramid with the light extraction hole 18 as a center, so that most of the light reflected by the metal film 14
, High intensity light is emitted from the light extraction hole 18. Further, part of the light reflected by the metal film 14 is
Then, the light enters the light receiving surface of the light receiving element 30 through a gap between the side surface in the longitudinal direction and the inner surface of the concave portion 12 (see FIG. 3). Light receiving element 30
Outputs a light receiving signal corresponding to the intensity of the incident light. The light receiving signal from the light receiving element 30 is given to the drive control circuit 28.

【0037】駆動制御回路28は受光素子30から得られる
信号にもとづいて,発光素子20の出射光の強度が常に一
定になるように,発光素子20を駆動する。これにより,
発光素子20の発光出力が安定する。
The drive control circuit 28 drives the light emitting element 20 based on the signal obtained from the light receiving element 30 so that the intensity of the light emitted from the light emitting element 20 is always constant. This gives
The light emitting output of the light emitting element 20 is stabilized.

【0038】導光反射基板10の凹部12の内壁と発光素子
20の外側との間の間隙,凹部13内および光取出し孔18の
内部に,透明樹脂29が充填されている。これにより発光
素子20は凹部12内に確実に固定される。
The inner wall of the concave portion 12 of the light guide reflecting substrate 10 and the light emitting element
A transparent resin 29 is filled in the gap between the outside and the inside of the recess 20, the inside of the concave portion 13, and the inside of the light extraction hole 18. Thereby, the light emitting element 20 is securely fixed in the recess 12.

【0039】図4および図5を用いて,図1〜図3に示
す導光反射基板10の製造工程と,発光素子20の導光反射
基板10への実装工程を説明する。
4 and 5, the steps of manufacturing the light guide reflecting substrate 10 shown in FIGS. 1 to 3 and the steps of mounting the light emitting elements 20 on the light guide reflecting substrate 10 will be described.

【0040】シリコン基板9を用意する。このシリコン
基板9にP(リン),B(ボロン)等の不純物をドープ
する(図4(A) )。不純物のドープにより,シリコン基
板9の導電性が向上する。
A silicon substrate 9 is prepared. This silicon substrate 9 is doped with impurities such as P (phosphorus) and B (boron) (FIG. 4A). The conductivity of the silicon substrate 9 is improved by doping with impurities.

【0041】シリコン基板9の上面および下面の全面
に,熱酸化またはCDV(Chemical Vapor Depositio
n:化学蒸着法)法によりSiO2 層15を形成する(図
4(B) )。続いて,シリコン基板9の上面と下面に形成
されたSiO2 層15の上に,窒化膜16(たとえば,Si
34)をCVD法により形成する(図4(C) )。SiO
2層15と窒化膜16とは後述するように,エッチング工程
においてエッチング・マスクとして用いられる。SiO
2 層15と窒化膜16を2層に積層することによって,シリ
コン基板9の反りが防止される。
Thermal oxidation or CDV (Chemical Vapor Depositio) is applied to the entire upper and lower surfaces of the silicon substrate 9.
n: a chemical vapor deposition method) to form an SiO2 layer 15 (FIG. 4B). Subsequently, on the SiO2 layer 15 formed on the upper and lower surfaces of the silicon substrate 9, a nitride film 16 (for example, Si
3 N 4) and formed by a CVD method (FIG. 4 (C)). SiO
The two layers 15 and the nitride film 16 are used as an etching mask in an etching step as described later. SiO
By laminating the two layers 15 and the nitride film 16 in two layers, the warpage of the silicon substrate 9 is prevented.

【0042】シリコン基板9の上面の窒化膜16の上か
ら,その全体にレジストを塗布する。フォトリソグラフ
ィ技術により,光取出し孔18となるべき部分のレジスト
を除去する。レジストが取り除かれた部分(光取出し孔
18となるべき部分)のSiO2層15および窒化膜16をエ
ッチングにより除去する。すべてのレジストを取り除
く。シリコン基板9の上面において,光取出し孔18とな
るべき部分を除く領域にSiO2 層15と窒化膜16が残
る。残ったSiO2 層15と窒化膜16をエッチング・マス
クとして,ドライ・エッチングを行う。光取出し孔18と
なるべき部分が形成される(図4(D))。
A resist is applied on the entire surface of the nitride film 16 on the upper surface of the silicon substrate 9. The resist at the portion that is to become the light extraction hole 18 is removed by photolithography. The area where the resist was removed (light extraction hole
The SiO2 layer 15 and the nitride film 16 (the part to be 18) are removed by etching. Remove all resist. On the upper surface of the silicon substrate 9, the SiO2 layer 15 and the nitride film 16 remain in a region other than a portion to become the light extraction hole 18. Dry etching is performed using the remaining SiO2 layer 15 and nitride film 16 as an etching mask. A portion to be the light extraction hole 18 is formed (FIG. 4D).

【0043】シリコン基板9の下面の窒化膜16の上か
ら,その全体にレジストを塗布する。フォトリソグラフ
ィ技術により,凹部12の下面開口となるべき部分のレジ
ストを除去する。つづいて,レジストが取り除かれた部
分に積層されたSiO2 膜15と窒化膜16をエッチングに
より除去する。すべてのレジストを取り除く。シリコン
基板9の下面において,凹部12の下面開口となるべき部
分を除く領域に,SiO2 膜15と窒化膜16が残る。残っ
たSiO2 膜15と窒化膜16とをエッチング・マスクとし
て,ドライ・エッチングを行う。凹部12の下部(これを
符号12aで示す)が形成される(図4(E))。
A resist is applied over the entire surface of the nitride film 16 on the lower surface of the silicon substrate 9. By the photolithography technique, the resist in the portion that is to be the lower surface opening of the concave portion 12 is removed. Subsequently, the SiO2 film 15 and the nitride film 16 laminated on the portion where the resist has been removed are removed by etching. Remove all resist. On the lower surface of the silicon substrate 9, the SiO2 film 15 and the nitride film 16 remain in a region excluding the portion that is to be the lower surface opening of the concave portion 12. Dry etching is performed using the remaining SiO2 film 15 and nitride film 16 as an etching mask. A lower portion of the concave portion 12 (this is indicated by reference numeral 12a) is formed (FIG. 4E).

【0044】シリコン基板9の下面から,シリコン基板
9の下面に積層されたSiO2 層15と窒化膜16とをマス
クとして,ウエット・エッチングを行う。シリコン基板
9は凹部の部分12aのさらに上方が錘状に削り取られ,
凹部12の上部(これを符号12bで示す)が形成される
(図4(F) )。
From the lower surface of the silicon substrate 9, wet etching is performed using the SiO 2 layer 15 and the nitride film 16 laminated on the lower surface of the silicon substrate 9 as a mask. In the silicon substrate 9, the upper portion of the concave portion 12a is scraped off like a cone.
An upper portion of the concave portion 12 (this is indicated by reference numeral 12b) is formed (FIG. 4F).

【0045】凹部12の上底の外周部(段差部となるべき
部分)に窒化膜19を形成する。凹部12からウエット・エ
ッチングを行うと,シリコン基板9は凹部12のさらに上
方に錘状に削り取られ,凹部13が形成される(図5(G)
)。凹部13と光取出し孔18とが連通する。凹部12と凹
部13との境界において窒化膜19を設けた部分には段差部
が形成される。マスクに用いた窒化膜19を取り除く。
A nitride film 19 is formed on the outer peripheral portion of the upper bottom of the concave portion 12 (the portion to be a step). When the wet etching is performed from the concave portion 12, the silicon substrate 9 is scraped off above the concave portion 12 like a cone to form the concave portion 13 (FIG. 5 (G)).
). The recess 13 and the light extraction hole 18 communicate with each other. At the boundary between the concave portion 12 and the concave portion 13, a step portion is formed at a portion where the nitride film 19 is provided. The nitride film 19 used for the mask is removed.

【0046】凹部12および13の内壁(段差部を含む),
ならびに光取出し孔18の内周に,金属膜14を蒸着または
スパッタ法により形成する(図5(H) )。
The inner walls of the recesses 12 and 13 (including the step),
In addition, the metal film 14 is formed on the inner periphery of the light extraction hole 18 by vapor deposition or sputtering (FIG. 5 (H)).

【0047】シリコン基板9の上に積層されたSiO2
層15と窒化膜16の一部(符号17aで示す)を取り除き,
シリコン基板9の上面の半分の領域(図面では右半分)
に電極17を蒸着,またはスパッタにより形成する(図5
(I) )。電極17とシリコン基板9とが接触し,これらが
電気的に導通する。導光反射基板10が完成する。
SiO 2 laminated on a silicon substrate 9
A part of the layer 15 and the nitride film 16 (designated by reference numeral 17a) is removed,
Half area of the upper surface of silicon substrate 9 (right half in the drawing)
The electrode 17 is formed by vapor deposition or sputtering (see FIG. 5).
(I)). The electrode 17 and the silicon substrate 9 come into contact with each other, and these are electrically connected. The light guide reflection substrate 10 is completed.

【0048】導光反射基板10の凹部12内に発光素子20を
収めるとともに,発光素子20の上面電極25の短手方向の
両端部分と,上記段差部の金属膜14とをはんだや導電性
樹脂等によって,電気的接合状態を保って固定する(図
5(J) )。
The light emitting element 20 is accommodated in the concave portion 12 of the light guide reflecting substrate 10, and both ends of the upper surface electrode 25 of the light emitting element 20 in the short direction and the metal film 14 at the step portion are soldered or conductive resin. Then, the electrical connection state is maintained and fixed (FIG. 5 (J)).

【0049】凹部12の内壁と発光素子20の外側との間の
間隙,凹部13内および光取出し孔18の内側に,透明樹脂
29を充填する(図5(K) )。最後に,発光素子20の上側
部分が収められた導光反射基板10を,受光素子30上に陽
極接合により実装する(図1〜図3)。
The gap between the inner wall of the recess 12 and the outside of the light emitting element 20, the inside of the recess 13 and the inside of the light extraction hole 18
29 is filled (FIG. 5 (K)). Finally, the light guide reflection substrate 10 in which the upper part of the light emitting element 20 is accommodated is mounted on the light receiving element 30 by anodic bonding (FIGS. 1 to 3).

【0050】好ましくは,シリコン・ウエハに,複数の
凹部12および13を規則的に二次元的に形成し,形成され
た複数の凹部12のそれぞれに発光素子20を収めたのち,
このシリコン・ウエハをダイシングによって分割する。
発光素子20の上側部分が収められた導光反射基板10が一
度に大量に作成されるので,生産性が向上する。
Preferably, a plurality of recesses 12 and 13 are regularly and two-dimensionally formed in a silicon wafer, and the light emitting element 20 is placed in each of the plurality of recesses 12 formed.
This silicon wafer is divided by dicing.
Since the light-guiding reflective substrate 10 in which the upper part of the light emitting element 20 is housed is produced in large quantities at one time, the productivity is improved.

【0051】受光素子30上にあらかじめ発光素子20を実
装しておき,この発光素子20の上から導光反射基板20を
被せるようにしてもよい。
The light emitting element 20 may be mounted on the light receiving element 30 in advance, and the light guide reflecting substrate 20 may be covered on the light emitting element 20.

【0052】上述した発光装置では,導光反射基板10に
収められた発光素子20の出射光(可視光)を受光素子30
に入射させるために,凹部12を方形に形成し,かつ発光
素子20に直方体の形状を持つものを用い,発光素子20の
長手方向の側辺と導光反射基板10の凹部12との間に間隙
を形成して,発光素子20からの光(可視光)を受光素子
30の受光面に入射させている。発光素子20の光の一部を
受光素子30に入射させるために,凹部12の形状および発
光素子20の形状として種々のものを採用できる。たとえ
ば,立方体状の発光素子20を用いる場合には,導光反射
基板10に形成する凹部20を形成する直交する2辺の長さ
を異ならせればよい。金属膜14によって反射した光が受
光素子30に向かうための光路が確保される。
In the above-described light emitting device, the light (visible light) emitted from the light emitting element 20 housed in the light guide reflecting substrate 10 is received by the light receiving element 30.
In order to make the light incident on the light-emitting element 20, a rectangular shape is used for the light-emitting element 20, and the light-emitting element 20 has a rectangular parallelepiped. Form a gap to receive light (visible light) from light emitting element 20
It is incident on 30 light receiving surfaces. In order to allow a part of the light of the light emitting element 20 to enter the light receiving element 30, various shapes can be adopted as the shape of the concave portion 12 and the shape of the light emitting element 20. For example, when the cubic light emitting element 20 is used, the lengths of two orthogonal sides forming the concave portion 20 formed in the light guide reflecting substrate 10 may be different. An optical path for the light reflected by the metal film 14 to travel to the light receiving element 30 is secured.

【0053】発光素子20の上方に形成される凹部13の高
さ(深さ)と,発光素子20の光を出射する部分(上記2
つの実施例では光出射窓27)の大きさとが,出射光の指
向角と関係することが,シミュレーションによって明ら
かになっている。発光素子がその上面に円形の光出射窓
を持つものである場合には,発光素子20の光出射窓27の
直径と,発光素子20の上面から光取出し孔18の入口まで
の距離(凹部13の高さ)が等しい場合に,最も小さい指
向角が得られる。上面が正方形で,そのほぼ全面から光
を出射する発光素子の場合には,発光素子の上面の一辺
の長さと,発光素子の上面から光取出し孔18の入口まで
の距離が等しい場合に最も小さな指向角が得られる。こ
のときの指向角は30゜以下である。
The height (depth) of the concave portion 13 formed above the light emitting element 20 and the portion of the light emitting element 20 from which light is emitted (2
It has been clarified by simulation that in one embodiment, the size of the light exit window 27) is related to the directivity angle of the exit light. When the light emitting element has a circular light exit window on the upper surface, the diameter of the light exit window 27 of the light emitting element 20 and the distance from the upper surface of the light emitting element 20 to the entrance of the light extraction hole 18 (the recess 13) Are equal, the smallest directional angle is obtained. In the case of a light-emitting element having a square upper surface and emitting light from almost the entire surface, the smallest length is obtained when the length of one side of the upper surface of the light-emitting element is equal to the distance from the upper surface of the light-emitting element to the entrance of the light extraction hole 18. A directional angle is obtained. The directivity angle at this time is 30 ° or less.

【0054】発光素子20として発光ダイオードのみなら
ず半導体レーザを用いることもできる。安定したレーザ
出力を得ることができる。
As the light emitting element 20, not only a light emitting diode but also a semiconductor laser can be used. A stable laser output can be obtained.

【0055】図6および図7は,表面出射型半導体発光
素子の他の例を示す斜視図である。図6および図7に示
す表面出射型半導体発光素子において,半導体層の上面
に形成された上面電極が,図1および図2に示す表面出
射型半導体発光素子20と異なっている。
FIGS. 6 and 7 are perspective views showing other examples of the surface-emitting type semiconductor light emitting device. In the surface-emitting type semiconductor light emitting device shown in FIGS. 6 and 7, an upper surface electrode formed on the upper surface of the semiconductor layer is different from the surface emitting type semiconductor light emitting device 20 shown in FIGS.

【0056】図6において,半導体層の上面の周囲にA
u(金)などの金属材料が形成され(これを,上面電極
25aとする),上面電極25aと半導体層とがオーミック
接触している。さらに上面電極25aによって囲まれた半
導体層の上面の領域に,ITO(インジウム・スズ酸化
物)などの透明導電材料を用いた透明電極25bが形成さ
れている。発光素子の全体に効率よく電流が流れるとと
もに,光取り出し効率も向上する。
In FIG. 6, A is formed around the upper surface of the semiconductor layer.
A metal material such as u (gold) is formed.
25a), and the upper electrode 25a is in ohmic contact with the semiconductor layer. Further, a transparent electrode 25b using a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) is formed in a region on the upper surface of the semiconductor layer surrounded by the upper electrode 25a. The current efficiently flows through the entire light emitting element, and the light extraction efficiency is improved.

【0057】図7において,上面電極25cがAu(金)
などの金属材料を用いて発光素子の上面の外周を除いて
網目状に形成され,この上面電極25cと半導体層の上面
とがオーミック接触している。上面電極25cによって囲
まれた領域には透明電極25dが形成されている。発光素
子の全体に効率よく電流が流れるので,発光素子の光取
り出し効率を向上させることができる。発光素子の上面
の外周を除くほぼ全面から光を取り出すことができる。
In FIG. 7, the upper electrode 25c is made of Au (gold).
The upper surface electrode 25c and the upper surface of the semiconductor layer are in ohmic contact with each other except that the outer periphery of the upper surface of the light emitting element is formed using a metal material such as this. A transparent electrode 25d is formed in a region surrounded by the upper electrode 25c. Since current efficiently flows through the entire light emitting element, the light extraction efficiency of the light emitting element can be improved. Light can be extracted from almost the entire surface except the outer periphery of the upper surface of the light emitting element.

【0058】図8はアレイ構造の発光装置を示す斜視図
である。図9は,図8に示すアレイ構造の発光装置の内
部(導光反射基板41と受光基板42とを分離した状態)を
示す斜視図である。図10は図8のX-X 線にそう断面図
であり,図11はこの発光装置を構成する受光基板42の一
部を示す平面図である。図1および図2に示すものと同
じものには同一の符号を付し,重複した説明を省略す
る。
FIG. 8 is a perspective view showing a light emitting device having an array structure. FIG. 9 is a perspective view showing the inside of the light emitting device having the array structure shown in FIG. 8 (in a state where the light guide reflecting substrate 41 and the light receiving substrate 42 are separated). FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. 8, and FIG. 11 is a plan view showing a part of a light receiving substrate 42 constituting the light emitting device. The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0059】アレイ構造の発光装置は,導光反射基板41
と,複数の発光素子20と,受光基板42とによって構成さ
れている。
The light emitting device having the array structure includes a light guide reflecting substrate 41.
And a plurality of light emitting elements 20 and a light receiving substrate 42.

【0060】導光反射基板41はシリコン基板9Aを含
む。シリコン基板9Aの上面のほぼ全面と下面の全面に
はSiO2 層15と窒化膜16とが積層されている。シリコ
ン基板9Aの上面の一側に沿って(SiO2 層15と窒化
膜16の上)に電極17が形成されている。穴(ピンホー
ル)17aを通して電極17とシリコン基板9Aとが電気的
に接続されている。
The light guide reflection substrate 41 includes the silicon substrate 9A. An SiO2 layer 15 and a nitride film 16 are laminated on substantially the entire upper surface and the entire lower surface of the silicon substrate 9A. An electrode 17 is formed along one side of the upper surface of the silicon substrate 9A (on the SiO2 layer 15 and the nitride film 16). The electrode 17 and the silicon substrate 9A are electrically connected through the hole (pinhole) 17a.

【0061】シリコン基板9Aの下面から,複数の凹部
(図1〜図3に示す凹部12および13と同じ形状である)
が,規則的に二次元的に配列されて形成されている。図
8において導光反射基板41には5つの凹部が形成されて
いる。凹部12のそれぞれに,発光素子20が収められてい
る。凹部12内に収められたすべての発光素子20の上面電
極25は,金属膜14をおよびシリコン基板9Aを通して電
極17に電気的に導通している。
From the lower surface of the silicon substrate 9A, a plurality of recesses (having the same shape as the recesses 12 and 13 shown in FIGS. 1 to 3)
Are regularly arranged two-dimensionally. In FIG. 8, five concave portions are formed in the light guide reflection substrate 41. The light emitting element 20 is accommodated in each of the concave portions 12. The upper surface electrodes 25 of all the light emitting elements 20 housed in the recesses 12 are electrically connected to the electrodes 17 through the metal film 14 and the silicon substrate 9A.

【0062】導光反射基板41の上面には,凹部12,13に
連通する複数の光取出し孔18があけられている。凹部12
内に格納された発光素子20から出射された光の多くは直
接に,一部は金属膜14によって反射された後,光取出し
孔18から外部に出射される。
A plurality of light extraction holes 18 communicating with the concave portions 12 and 13 are formed on the upper surface of the light guide reflection substrate 41. Recess 12
Most of the light emitted from the light emitting element 20 stored therein is directly reflected, partly reflected by the metal film 14, and then emitted to the outside through the light extraction hole 18.

【0063】受光基板42はpn接合構造のものであり,
その上面には,発光素子20(凹部12)と対向する位置に
上面電極(透明電極)31が形成されている。透明電極31
の周囲には受光基板42の上面から内部に向かってアイソ
レート溝45が形成されている。アイソレート溝45は,受
光基板42のpn接合面を分断する程度の深さである。こ
れにより受光基板42が電気的に絶縁された複数の領域に
区画される。区画されたそれぞれの領域が,単体の受光
素子として機能する。
The light receiving substrate 42 has a pn junction structure.
On the upper surface, an upper surface electrode (transparent electrode) 31 is formed at a position facing the light emitting element 20 (recess 12). Transparent electrode 31
An isolation groove 45 is formed from the upper surface of the light receiving substrate 42 toward the inside. The isolation groove 45 has such a depth as to divide the pn junction surface of the light receiving substrate 42. Thus, the light receiving substrate 42 is partitioned into a plurality of electrically insulated regions. Each of the divided areas functions as a single light receiving element.

【0064】受光基板42のアイソレート溝45に相当する
部分に反転ドープを施すことによって,受光基板42を区
画してもよい。区画された隣り合う領域が互いに電気的
に絶縁される。この反転ドープは受光基板42へのイオン
注入,または拡散によって行われる。
The light receiving substrate 42 may be partitioned by inverting doping the portion corresponding to the isolation groove 45 of the light receiving substrate 42. The divided adjacent regions are electrically insulated from each other. This inversion doping is performed by ion implantation or diffusion into the light receiving substrate 42.

【0065】受光基板42のp型半導体層33の上およびア
イソレート溝45の内側には,SiO2 層44が形成されて
いる。上面電極31はこのSiO2 層44の上に形成されて
おり,SiO2 層44に各区画ごとに形成されたピンホー
ル(図示略)を通してそれぞれp型半導体層33に電気的
に接続されている。発光素子20の出射光(可視光)の一
部は,導光反射基板41の凹部12内に形成された金属膜14
によって反射され,上面電極31(透明電極)およびSi
O2層44 (SiO2 は透明である)を通って,アイソレ
ート溝45によって区画されたそれぞれの対向する受光領
域に入射する。
An SiO 2 layer 44 is formed on the p-type semiconductor layer 33 of the light receiving substrate 42 and inside the isolation groove 45. The upper electrode 31 is formed on the SiO2 layer 44, and is electrically connected to the p-type semiconductor layer 33 through pinholes (not shown) formed in the SiO2 layer 44 for each section. Part of the emitted light (visible light) of the light emitting element 20 is transmitted to the metal film 14 formed in the concave portion 12 of the light guide reflection substrate 41.
Reflected by the upper electrode 31 (transparent electrode) and Si
The light passes through the O2 layer 44 (SiO2 is transparent) and enters each of the opposing light receiving areas defined by the isolation grooves 45.

【0066】受光基板42の一側部においてSiO2 層44
の表面には複数の配線パターン43が形成され,受光基板
42の上面の複数の上面電極31のそれぞれに接続されてい
る(図11参照)。
On one side of the light receiving substrate 42, an SiO 2 layer 44
A plurality of wiring patterns 43 are formed on the surface of the
It is connected to each of the plurality of upper surface electrodes 31 on the upper surface of 42 (see FIG. 11).

【0067】複数の配線パターン43は,電極17および受
光基板42の下面電極32とともに1組の発光素子20と受光
素子(アイソレート溝により区画された1つの領域)の
対ごとに設けられた駆動制御回路(図示略)にそれぞれ
接続されている(電極17および受光基板42の下面電極32
はすべての駆動制御回路に共通である)。発光素子20の
発光出力の安定制御が,発光素子20ごとに独立して行わ
れる。
A plurality of wiring patterns 43 are provided for each pair of the light emitting element 20 and the light receiving element (one area defined by the isolation groove) together with the electrode 17 and the lower electrode 32 of the light receiving substrate 42. Connected to a control circuit (not shown) (the electrode 17 and the lower electrode 32 of the light receiving substrate 42).
Is common to all drive control circuits). Stability control of the light emission output of the light emitting elements 20 is performed independently for each light emitting element 20.

【0068】アレイ構造の採用により,大光量の光出力
が実現する。また,発光素子20ごとに発光出力の安定制
御が行われるので,むらのない大出力の光を得ることが
できる。
By employing an array structure, a large amount of light output is realized. In addition, since the light emission output is stably controlled for each light emitting element 20, it is possible to obtain uniform and high output light.

【0069】図12はモニタ機構を備えた発光装置を用い
た投光器の斜視図である。図11において発光装置の構造
は図1および図2に示すものと同じである。
FIG. 12 is a perspective view of a projector using a light emitting device having a monitor mechanism. In FIG. 11, the structure of the light emitting device is the same as that shown in FIGS.

【0070】発光装置50(受光素子30の下面電極32)は
リードフレーム52の取付片に固定されている。発光素子
20の下面電極26および受光素子30の上面電極31は,ワイ
ヤによってリードフレーム54に電気的に接続されてい
る。発光素子20の上面電極25は,金属膜14,導光反射基
板10および導光反射基板10の上面の電極17とを介して,
上記電極17にボンディングされたワイヤによって別のリ
ードフレーム53に電気的に接続されている。発光装置5
0,リードフレーム52の取付片,リードフレーム53の上
部,リードフレーム54の上部およびワイヤはモールド樹
脂55内に封止されている。モールド樹脂55の前面にはフ
レネル・レンズ51が形成され,このフレネル・レンズ51
によって発光装置50からの出射光が集光される,または
コリメートされる。
The light emitting device 50 (the lower surface electrode 32 of the light receiving element 30) is fixed to a mounting piece of the lead frame 52. Light emitting element
The lower electrode 26 of 20 and the upper electrode 31 of the light receiving element 30 are electrically connected to the lead frame 54 by wires. The upper surface electrode 25 of the light emitting element 20 is connected to the metal film 14, the light guide reflection substrate 10, and the electrode 17 on the upper surface of the light guide reflection substrate 10,
It is electrically connected to another lead frame 53 by a wire bonded to the electrode 17. Light emitting device 5
0, the mounting piece of the lead frame 52, the upper part of the lead frame 53, the upper part of the lead frame 54, and the wires are sealed in the mold resin 55. A Fresnel lens 51 is formed on the front surface of the mold resin 55.
The light emitted from the light emitting device 50 is condensed or collimated.

【0071】モールド樹脂55のフレネル・レンズ51が形
成されている前面の両側部分には,突部55a,55bが形
成されている。突部55a,55bは,フレネル・レンズ51
を保護するためのものであり,フレネル・レンズ51の円
環状突部と同じ高さまたはそれよりも少し突出するよう
に形成されている。
On both sides of the front surface of the mold resin 55 where the Fresnel lens 51 is formed, projections 55a and 55b are formed. The projections 55a and 55b are the Fresnel lenses 51
And is formed so as to protrude at the same height as the annular protrusion of the Fresnel lens 51 or a little more than that.

【0072】発光素子20は光取り出し効率が高いので,
高い出力の光を出射することができる。このため発光装
置50を用いた投光器も同様に,高出力の光を出射する。
発光素子20の出射した光(可視光)の一部は受光素子30
に入射し,受光素子30からの受光信号が外部に設けられ
た駆動制御回路(図示略)に与えられる。発光装置50の
発光出力が安定する。
Since the light emitting element 20 has a high light extraction efficiency,
High output light can be emitted. Therefore, the projector using the light emitting device 50 similarly emits high-output light.
Part of the light (visible light) emitted from the light emitting element 20 is
And a light receiving signal from the light receiving element 30 is given to a drive control circuit (not shown) provided outside. The light emission output of the light emitting device 50 is stabilized.

【0073】図13はモニタ機構を備えた発光装置を用い
た光学式距離センサの概略図を示している。図13におい
て発光装置60の構造は図1および図2に示すものと同じ
である。
FIG. 13 is a schematic diagram of an optical distance sensor using a light emitting device having a monitor mechanism. In FIG. 13, the structure of the light emitting device 60 is the same as that shown in FIGS.

【0074】この光学式距離センサは,発光装置60およ
びコリメートレンズ61からなる投光部と,受光側レンズ
62および位置検出素子63からなる受光部とから構成され
ている。投光部と受光部はケース64内に収められてい
る。投光部からの投射光はコリメートレンズ61によって
コリメートされ,ケース64にあけられた出射窓65から被
測定物bに向けて投射される。被測定物bからの反射光
はケース64にあけられた受光窓66から受光部の位置検出
素子63に入射する。
This optical distance sensor is composed of a light projecting unit including a light emitting device 60 and a collimating lens 61, and a light receiving side lens.
62 and a light receiving section composed of a position detecting element 63. The light emitting unit and the light receiving unit are housed in a case 64. The light projected from the light projecting unit is collimated by the collimating lens 61 and projected from the exit window 65 opened in the case 64 toward the object b. The reflected light from the device under test b enters the position detecting element 63 of the light receiving unit from the light receiving window 66 opened in the case 64.

【0075】ケース64から被測定物までの距離または被
測定物bの変位量は三角測量の原理を用いて測定され
る。すなわち,被測定物bからの反射光が位置検出素子
63に入射する位置が被測定物bの位置に応じて変化する
ので,位置検出素子63の出力信号に基づいて距離または
変位量が算出される。
The distance from the case 64 to the measured object or the displacement of the measured object b is measured using the principle of triangulation. That is, the reflected light from the object b is
Since the position of incidence on 63 changes according to the position of the object b, the distance or the amount of displacement is calculated based on the output signal of the position detection element 63.

【0076】発光素子20(発光装置60)は,出射光の径
の小さい光を外部に出射する。被測定物bに投射される
ビームスポットの径が小さくなることにより分解能が向
上し,精度のよい距離検出を行うことができる。また高
い出力の光が出射されるので,長い距離にわたる検出を
行うことが可能となる。発光装置60の発光出力は,外部
に設けられた駆動制御回路(図示略)によって安定した
ものになる。
The light emitting element 20 (light emitting device 60) emits light having a small diameter to the outside. Since the diameter of the beam spot projected on the object to be measured b is reduced, the resolution is improved, and accurate distance detection can be performed. In addition, since high output light is emitted, detection over a long distance can be performed. The light emission output of the light emitting device 60 is stabilized by a drive control circuit (not shown) provided outside.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】モニタ機構を備えた発光装置の縦断面図であ
り,図3のI-I 線に沿う断面図に相当する。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a light emitting device provided with a monitor mechanism, which corresponds to a sectional view taken along line II in FIG.

【図2】図1に示す縦断面と90゜違えた面で切断した発
光装置の縦断面図であり,図3のII-II 線に沿う断面に
相当する。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the light emitting device taken along a plane different from the longitudinal section shown in FIG. 1 by 90 °, and corresponds to a section taken along line II-II in FIG.

【図3】発光装置を構成する導光反射基板に形成された
凹部の外形を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an outer shape of a concave portion formed on a light guide reflecting substrate constituting the light emitting device.

【図4】(A),(B),(C),(D),(E)および(F)は,導光反
射基板の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 4 (A), (B), (C), (D), (E) and (F) are cross-sectional views showing steps for manufacturing a light-guiding reflective substrate.

【図5】(G) ,(H) ,(I) ,(J) および(K) は,導光反
射基板の製造工程および導光反射基板の凹部内への発光
素子の実装工程を示す断面図である。
FIGS. 5 (G), (H), (I), (J) and (K) are cross-sectional views showing a manufacturing process of a light-guiding reflective substrate and a process of mounting a light-emitting element in a concave portion of the light-guiding reflective substrate. FIG.

【図6】表面出射型半導体発光素子の他の例を示す斜視
図である。
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the surface-emitting type semiconductor light emitting device.

【図7】表面出射型半導体発光素子のさらに他の例を示
す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing still another example of the surface-emitting type semiconductor light emitting device.

【図8】アレイ構造の発光装置を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a light emitting device having an array structure.

【図9】図8に示すアレイ構造の発光装置の内部を示す
斜視図である。
9 is a perspective view showing the inside of the light emitting device having the array structure shown in FIG. 8;

【図10】図8のX-X 線にそう断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 8;

【図11】図8〜図10に示す発光装置を構成する受光
基板の一部を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a part of a light receiving substrate constituting the light emitting device shown in FIGS. 8 to 10;

【図12】モニタ機構を備えた発光装置を用いた投光器
の斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view of a light projector using a light emitting device having a monitor mechanism.

【図13】モニタ機構を備えた発光装置を用いた光学式
距離センサの概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view of an optical distance sensor using a light emitting device having a monitor mechanism.

【図14】従来のモニタ機構を備えた発光装置の概略断
面図である。
FIG. 14 is a schematic sectional view of a light emitting device having a conventional monitor mechanism.

【図15】従来のモニタ機構を備えた発光装置の他の例
を示す概略断面図である。
FIG. 15 is a schematic sectional view showing another example of a light emitting device having a conventional monitor mechanism.

【図16】従来のモニタ機構を備えた発光装置の他の例
を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing another example of a light emitting device having a conventional monitor mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 導光反射基板 12,13 凹部 14 金属膜 18 光取出し孔 20 表面出射型半導体発光素子 27 光出射窓 29 透明樹脂 30 半導体受光素子 50,60 発光装置 10 Light-guiding reflective substrate 12, 13 Recess 14 Metal film 18 Light extraction hole 20 Surface-emitting type semiconductor light emitting device 27 Light emitting window 29 Transparent resin 30 Semiconductor light receiving device 50, 60 Light emitting device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上面に上面電極が,下面には下面電極が
それぞれ形成され,上面の少なくとも一部が光出射面で
ある表面出射型発光素子,上記表面出射型発光素子の少
なくとも上部を収納する凹部と,この凹部につながる光
取出し孔とが形成されており,光出射面から出射した光
の一部を上記光取出し孔を通して外部に導くとともに,
他の一部を上記表面出射型発光素子の側方を通して下方
に向かわせる導光反射面が形成されている導光反射基
板,および上面の一部に上記表面出射型発光素子の下面
が接合され,上記導光反射基板の導光反射面によって下
方に向かう光を受光する受光素子,を備えたモニタ機構
を備えた発光装置。
An upper surface electrode is formed on an upper surface, and a lower surface electrode is formed on a lower surface. A surface emitting type light emitting element in which at least a part of the upper surface is a light emitting surface, and at least an upper part of the surface emitting type light emitting element are housed. A concave portion and a light extraction hole connected to the concave portion are formed, and a part of the light emitted from the light exit surface is guided to the outside through the light extraction hole.
A light guide / reflecting substrate having a light guide / reflecting surface formed so that another part is directed downward through the side of the surface emitting type light emitting element, and a lower surface of the surface emitting type light emitting element is joined to a part of the upper surface. A light emitting device comprising a monitor mechanism comprising: a light receiving element for receiving light traveling downward by the light guide reflection surface of the light guide reflection substrate.
【請求項2】 上記導光反射基板の凹部が上記表面出射
型発光素子の少なくとも上部を収納する第1の凹部と,
この第1の凹部と上記光取出し孔とをつなぎ,表面出射
型発光素子から出射する光を光取出し孔に導く第2の凹
部とから構成され,第1の凹部と第2の凹部との境界部
分に段差が形成されており,上記格納部に納められた上
記表面出射型発光素子の上面電極の少なくとも一部が,
上記段差部分に接触している,請求項1に記載のモニタ
機構を備えた発光装置。
2. A first concave portion for accommodating at least an upper portion of the surface-emitting type light emitting element, wherein the concave portion of the light guide / reflective substrate includes:
The first concave portion is connected to the light extraction hole, and is constituted by a second concave portion for guiding light emitted from the surface emitting type light emitting element to the light extraction hole, and a boundary between the first concave portion and the second concave portion. A step is formed in the portion, and at least a part of the upper surface electrode of the surface-emitting type light-emitting element accommodated in the storage portion is
A light emitting device comprising the monitor mechanism according to claim 1, wherein the light emitting device is in contact with the step portion.
【請求項3】 上記表面出射型発光素子と上記凹部との
間の空間に,透明樹脂が充填されている,請求項1に記
載のモニタ機構を備えた発光装置。
3. The light emitting device according to claim 1, wherein a space between the front emission type light emitting element and the recess is filled with a transparent resin.
【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
モニタ機構を備えた発光装置が一つの基板上に二次元的
に配列されている,アレイ構造をもつモニタ機構を備え
た発光装置。
4. A light emitting device having a monitor mechanism having an array structure, wherein the light emitting device having the monitor mechanism according to claim 1 is two-dimensionally arranged on one substrate. apparatus.
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