CN117916900A - 发光器件和图像显示设备 - Google Patents
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Abstract
按照本公开的一个实施例的发光器件设有：第一化合物半导体层，具有第一表面和第二表面，这些表面彼此相对；活性层，面向第一化合物半导体层的第二表面；第二化合物半导体层，具有面向活性层的第三表面和与第三表面相对并充当光出射面的第四表面，而且在第四表面上具有一个或多个光收集结构；以及电流窄化结构，设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层内。
Description
技术领域
本公开涉及发光器件以及包括该发光器件的图像显示设备。
背景技术
例如，PTL 1公开一种发光元件，该发光元件在设置在光提取侧的相反侧的第一光反射层中包括凹面镜部。
引文列表
专利文献
专利文献1：国际公开No.WO2019/124163
发明内容
然而，在微型显示器中，需要提高光提取效率。
可取的是提供能够提高光提取效率的发光器件和图像显示设备。
按照本公开的一个实施例的发光器件包括：具有彼此相对的第一表面和第二表面的第一化合物半导体层；面向第一化合物半导体层的第二表面的活性层；第二化合物半导体层，第二化合物半导体层具有面向活性层的第三表面和与第三表面相对并充当光出射面的第四表面，并且在第四表面上包括一个或多个光收集结构；以及设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中的电流窄化结构。
按照本公开的一个实施例的图像显示设备针对排列成阵列的多个像素中的每个像素包括多个发光器件，并且包括按照本公开的上述一个实施例的发光器件作为所述多个发光器件。
在按照本公开的一个实施例的发光器件和按照本公开的一个实施例的图像显示设备中，在按第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层的顺序层叠的第二化合物半导体层的光出射面上设置光收集结构，并且在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中还设置电流窄化结构。这限制了活性层的发光区域，并且例如增加了进入设置在多个发光器件的上方并捕获从多个发光器件出射的光的透镜的接受角的光的比例。
附图说明
图1是图解说明按照本公开的一个实施例的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图2是图解说明按照本公开的一个实施例的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图3是图解说明按照本公开的一个实施例的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图4A是描述制造图2中图解所示的发光器件的方法的截面示意图。
图4B是图解说明继图4A之后的过程的截面示意图。
图4C是图解说明继图4B之后的过程的截面示意图。
图4D是图解说明继图4C之后的过程的截面示意图。
图4E是图解说明继图4D之后的过程的截面示意图。
图5是图解说明包括如图2中图解所示的多个发光器件的发光单元的构成的例子的截面示意图。
图6A描述取决于一般发光器件中的发光位置的光收集效果的差异。
图6B描述取决于一般发光器件中的发光位置的光收集效果的差异。
图6C描述取决于一般发光器件中的发光位置的光收集效果的差异。
图7是图解说明按照本公开的变形例1的发光器件的构成的一个例子的截面示意图。
图8是图解说明按照本公开的变形例1的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图9是图解说明按照本公开的变形例2的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图10是图解说明按照本公开的变形例2的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图11是图解说明按照本公开的变形例3的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图12是图解说明按照本公开的变形例3的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图13是图解说明按照本公开的变形例4的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图14是图解说明按照本公开的变形例4的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图15是图解说明按照本公开的变形例4的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图16是图解说明按照本公开的变形例5的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图17是图解说明按照本公开的变形例5的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图18是图解说明按照本公开的变形例5的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图19是图解说明按照本公开的变形例6的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图20是图解说明包括如图19中图解所示的多个发光器件的发光单元的构成的例子的截面示意图。
图21是图解说明按照本公开的变形例7的发光器件的构成的例子的截面示意图。
图22是图解说明按照本公开的变形例7的发光器件的构成的另一个例子的截面示意图。
图23是图解说明按照本公开的变形例8的发光单元的构成的例子的截面示意图。
图24是图解说明按照本公开的变形例8的发光单元的构成的另一个例子的截面示意图。
图25是图解说明按照本公开的变形例8的发光单元的构成的另一个例子的截面示意图。
图26是图解说明按照本公开的应用例1的图像显示设备的构成的例子的透视图。
图27是图解说明图26中图解所示的图像显示设备的布局的例子的示意图。
图28是图解说明按照本公开的应用例2的图像显示设备的构成的例子的透视图。
图29是图解说明图28中图解所示的安装基板的构成的透视图。
图30是图解说明图29中图解所示的单元基板的构成的透视图。
图31图解说明按照本公开的应用例3的图像显示设备的例子。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的一个实施例。以下的描述是本公开的具体例子，然而本公开不限于以下实施例。另外，本公开中的组件的布置、尺寸、尺寸比等不限于在各个附图中图解所示的布置、尺寸、尺寸比等。应注意的是，将按照以下顺序进行描述。
1.实施例(发光器件的例子，在该发光器件的例子中，在第一包覆层中设置电流窄化区域并且第二包覆层的光出射面具有透镜形状)
2.变形例1(在第二包覆层的光出射面中设置多个透镜的例子)
3.变形例2(在第一包覆层中设置台面的例子)
4.变形例3(在第一包覆层中设置凹槽的例子)
5.变形例4(第二电极的另一个结构的例子)
6.变形例5(在发光器件的侧面中设置镜面结构的例子)
7.变形例6(透镜形状的另一个例子)
8.变形例7(设置多个活性层的例子)
9.变形例8(发光单元的构成的另一个例子)
10.应用例1(图像显示设备的例子)
11.应用例2(图像显示设备的例子)
12.应用例3(图像显示设备的例子)
<1.第一实施例>
图1示意地图解说明按照本公开的一个实施例的发光器件1的截面构成的例子。图2示意地图解说明按照本公开的一个实施例的发光器件1的截面构成的另一个例子。例如，发光器件1优选用于图像显示设备(例如，图像显示设备100，参见图26)的显示像素P。
[发光器件的构成]
发光器件1包括按顺序层叠的第一包覆层11、活性层12和第二包覆层13。在发光器件1中，第二包覆层13侧是光出射面。第一包覆层11具有彼此相对的一对表面(表面11S1和表面11S2)，并且在其中包括电流窄化结构。活性层12层叠在第一包覆层11的表面11S2上。第二包覆层13具有彼此相对的一对表面(表面13S1和表面13S2)，其中表面13S1面向活性层12。表面13S2是光出射面，并且包括光收集结构(透镜13L)。在第一包覆层11的表面11S1和第二包覆层13的表面13S2上，分别设置有第一电极14和第二电极15。
第一包覆层11对应于本公开的“第一化合物半导体层”的一个具体示例，并且包括例如n型GaN基化合物半导体材料。在第一包覆层11中，设置了电流窄化结构。
电流窄化结构对电流提供窄化效果。电流窄化结构包括电流注入区域11A和电流窄化区域11B。例如，在平面图中，电流注入区域11A设置在第一包覆层11的大致中心处。电流窄化区域11B设置在电流注入区域11A的周围。电流窄化区域11B具有绝缘性，例如，可以通过从第一包覆层11侧的表面(例如，表面11S1)离子注入杂质来形成电流窄化区域11B。除此以外，还可以通过从第一包覆层11侧氧化来形成电流窄化区域11B。另外，在后面描述的发光器件1的制造过程中，当使用外延晶体生长形成第一包覆层11时，还可以通过掩蔽电流窄化区域11B部分并在电流注入区域11A部分中生长晶体，然后在电流窄化区域11B部分中生长晶体来形成第一包覆层11。设置电流窄化结构使从第一电极14注入活性层12中的电流变窄，从而提高了电流注入效率。
例如，如图3中图解所示，可以从第一包覆层11到第二包覆层13形成电流窄化结构。另外，在平面图中，电流注入区域11A不必设置在第一包覆层11的大致中心处。例如，在后面描述的图像显示设备100中，将被布置在显示区域100A的外围的发光器件1可以被设计为通过使电流注入区域11A的间距和光收集结构(例如，透镜13L)从发光器件1的中心偏移来改变最大辐射角。这使得可以校正由从发光器件1接收图像的透镜侧上的像差引起的光收集效率的面内变化。
活性层12释放并放大自发发光，从而引起从第一电极14和第二电极15注入的空穴和电子的辐射复合，以产生受激发光。例如，活性层12包括多量子阱(MQW)结构，其中交替层叠包括量子阱层(未示出)和势垒层(未示出)的多层。活性层12中包括与电流窄化结构相应的发光区域。
第二包覆层13对应于本公开的“第二化合物半导体层”的一个具体示例，并且包括例如p型GaN基化合物半导体材料。在第二包覆层13中，在面向活性层12的表面13S1的相反侧的表面13S2是光出射面，并且在表面13S2上设置光收集结构。光收集结构例如是凸透镜13L。
例如，透镜13L的间距等于或小于包括在后面描述的图像显示设备100中的显示像素P中的每个颜色像素Pr、Pg和Pb的间距(颜色像素间距)即可。具体地，例如，如图1中图解所示，透镜13L可以具有与发光器件1的外径大致相同的外径，或者例如，如图2中图解所示，可以具有比发光器件1的外径小的外径。透镜13L包括与第二包覆层13相同的材料，并且例如可以通过蚀刻第二包覆层13来形成透镜13L。
第一电极14与第一包覆层11接触，并且还电气耦接到第一包覆层11。换句话说，第一电极14与第一包覆层11具有欧姆接触。例如，第一电极14是金属电极，并且包括例如镍(Ni)和金(Au)的多层膜(Ni/Au)。除此以外，例如，第一电极14可以使用诸如氧化铟锡(ITO)之类的透明导电材料来形成。
第二电极15与第二包覆层13接触，并且还电气耦接到第二包覆层13。换句话说，第二电极15与第二包覆层13具有欧姆接触。例如，第二电极125使用诸如ITO之类的透明导电材料来形成。
[制造发光器件的方法]
例如，可以按以下方式制造发光器件1。图4A～图4E图解说明了发光器件1的制造过程的例子。
首先，如图4A中图解所示，通过按顺序层叠来形成第二包覆层13、活性层12和第一包覆层11。例如，可以通过使用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD：金属有机化学气相沉积)或分子束外延法(MBE：分子束外延法)之类的方法的外延晶体生长来形成第一包覆层11、活性层12和第二包覆层13中的每一个。
接下来，如图4B中图解所示，以预定图案在第一包覆层11上形成抗蚀膜21。随后，如图4C中图解所示，例如，通过离子注入控制从抗蚀膜21露出的第一包覆层11的杂质浓度来形成电流窄化区域11B。然后，去除抗蚀膜21，以在第一包覆层11上形成第一电极14。
接下来，如图4D中图解所示，在第二包覆层13上形成具有期望透镜形状的抗蚀膜22。随后，如图4E中图解所示，例如，使用抗蚀膜22作为掩模，通过蚀刻来加工第二包覆层13。这导致例如在第二包覆层13的表面上形成具有凸起形状的透镜13L。然后，在第二包覆层13上形成第二电极15。由此，完成图1和图2中图解所示的发光器件1。
[发光单元的构成]
在后面描述的图像显示设备100中，在显示区域100A中以二维阵列的形式布置多个发光器件1。例如，图5示意地图解说明针对图像显示设备100中的每个显示像素P设置的发光单元的截面构成。
例如，发光单元包括排列成行的多个发光器件1。发光单元具有例如在多个发光器件1的排列方向上延伸的细长形状。图像显示设备100中的显示像素P包括以20μm或更小的间距布置的并且对应于例如RGB的三个颜色像素Pr、Pg和Pb。在发光单元中，例如，三个发光器件1成行地安装在驱动基板31上，以便针对每个颜色像素Pr、Pg和Pb设置一个发光器件1。
[作用和效果]
在本实施例的发光器件1中，通过加工按第一包覆层11、活性层12和第二包覆层13的顺序层叠的第二包覆层13的光出射面(表面13S2)来设置透镜13L，同时在第一包覆层11中设置电流注入区域11A和电流窄化区域11B。这限制了活性层12的发光区域，并且例如增加了进入允许在大致正面的方向上的光收集的透镜13L的接受角(例如，约±10°)的光的比例。这将在下文中进行描述。
在有机电致发光(EL)显示器等中使用的微型面板光源(在下文中称为微型显示器)中，使用透镜来提高光收集效率，以有效地利用从小光源出射的光。
微型发光二极管(LED)具有高亮度并且作为微型显示器的光源是有效的。然而，LED的器件尺寸越小，非发光端面的贡献就越大，导致光提取效率显著降低。
在诸如微型显示器之类的具有小像素间距尺寸的显示器中，由于间距尺寸的限制，难以设置具有大直径的透镜。这导致透镜的尺寸和光源(LED)的尺寸彼此接近，从而降低光收集效果。特别地，红色LED的外围显著劣化。为了避免外围的恶化，采用增大器件尺寸(活性层的面积)的方法，但是对于微型显示器，由于间距尺寸的限制，难以采用上述方法。
如上所述，图6A～图6C图解说明取决于一般发光器件1000的发光位置的光收集效果，其中透镜1016和光源(活性层1012)具有大致相同的尺寸。在一般发光器件1000中，形成第一电极1014和第二电极1015，中间是半导体层叠体，在半导体层叠体中，按顺序层叠第一包覆层1011、活性层1012和第二包覆层1013，并且例如在第二电极1015的上方设置透镜1016。在这样的发光器件1000中，例如，如图6A中图解所示，尽管在活性层1012的大致中心处出射的光在正面方向上被透镜1016有效地提取，但是如图6B和图6C中图解所示，在正面方向上提取的光的量随着光向外行进而减少。
另一方面，在以垂直腔面发射激光器(VCSEL)为代表的半导体激光器(LD)中，提出了使用透镜和电流窄化结构的器件结构。然而，从LD的活性层出射的光由于空腔而变成相干光。这种相干光的扩散与诸如空腔长度之类的激光参数相关，并且即使活性层的窄化尺寸受到限制也不会改变。因此，即使将LD中的技术应用于出射非相干光的LED，也难以获得类似的效果。
与此相对，在本实施例中，通过加工按第一包覆层11、活性层12和第二包覆层13的顺序层叠的第二包覆层13的光出射面(表面13S2)来设置透镜13L，在第一包覆层11中设置电流注入区域11A和电流窄化区域11B，以将活性层12的发光区域限制为例如透镜13L具有高的光收集效率的透镜13L的焦点及其邻近部分。这增加了进入透镜13L的接受角的光的比例。
以上述方式，对于本实施例的发光器件1，可以提高光提取效率。
另外，如上所述，LED的器件尺寸越小，端面处的非辐射复合的比率就越大，并且这导致功率效率的显著降低。与此相对，在本实施例中，例如，作为上述电流窄化结构，在第一包覆层11中设置电流注入区域11A和电流窄化区域11B，以限制活性层12的发光区域，从而使得可以提高功率效率。
此外，在本实施例中，对第二包覆层13进行加工，以在第二包覆层13的表面13S2上设置透镜13L。与在发光器件的上方单独设置透镜的情况相比，这减小了在晶体和透镜表面的边界反射损耗以及透镜和发光点之间的距离。另外，这还允许制造工艺的减少和器件尺寸的缩小(微型化)。此外，使用通过外延晶体生长形成的第二包覆层13本身作为透镜13L，使得可以归因于其大折射率捕获广角的光。因而，可以减小在一般的发光器件(例如，发光器件1000)中由于在透镜和LED之间发生的菲涅耳反射而引起的效率的降低。
接下来，将描述本公开的变形例1～8。应注意的是，与上述实施例的发光器件1对应的组件将用相同的附图标记表示，并且将省略对其的描述。
<2.变形例1>
图7示意地图解说明按照本公开的变形例1的发光器件1A的截面构成的例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1A优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
在上述实施例中，描述了在一个发光器件1中，在第二包覆层13的表面13S1上设置一个透镜13L的例子，但这不是限制性的。例如，如图7中图解所示，在一个发光器件1A中，可以在第二包覆层13的表面13S1上设置两个或更多的透镜13L。
另外，在设置多个透镜13L的情况下，例如，如图8中图解所示，可以根据透镜13L的数量来设置多个电流注入区域11A。这将活性层12的发光区域限制为多个透镜13L中的每一个中的焦点及其邻近部分。
因此，在本变形例中，一个发光器件1包括多个透镜13L，从而使得除了上述实施例的效果之外，还可高效地使用具有高注入效率的部分。
<3.变形例2>
图9示意地图解说明按照本公开的变形例2的发光器件1B的截面构成的例子。图10示意地图解说明按照本公开的变形例2的发光器件1B的截面构成的另一个例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1B优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
如图9中图解所示，例如，电流窄化结构可以包括通过磨削第一包覆层11的外围而形成的台面M。或者，例如，如图10中图解所示，电流窄化结构可被配置为具有围绕第一包覆层11的期望区域(例如，大致中心部分)的凹槽11X，并且在凹槽11X的内侧的第一包覆层11的表面11S1上包括第一电极14。
因此，在本变形例中，第一包覆层11a具有台面M或凹槽11X，从而机械地缩小从第一电极14注入到活性层12的电流。这使得可以获得与上述实施例中相同的效果。
<4.变形例3>
图11示意地图解说明按照本公开的变形例3的发光器件1C的截面构成的例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1C优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
在上述实施例中，图解说明了设置第二电极15以覆盖透镜13L的例子。然而，如图11中图解所示，例如，第二电极15可以设置在透镜13L周围的第二包覆层13的平坦表面13S2上。在这种情况下，例如，可以将第二电极15形成为金属电极，比如包括钛(Ti)和铝(Al)的多层膜(Ti/Al)或包括铬(Cr)和金(Au)的多层膜(Cr/Au)。
另外，如上述实施例那样，在透镜13L上设置第二电极15的情况下，例如，如图12中图解所示，可以在透镜13L周围的第二包覆层13的平坦表面13S2上形成光反射膜16。优选的是，光反射膜16使用对于在活性层12中出射的光无论入射角如何都具有高反射率的材料来形成。这种材料包括金(Au)、银(Ag)、铝(Al)和铂(Pt)。除此之外，例如，可以使用钛(Ti)、铜(Cu)或镍(Ni)或者其合金。
因此，在本变形例中，在透镜13L周围的第二包覆层13的平坦表面13S2上设置金属电极作为第二电极15。另外，在透镜13L上设置第二电极15的情况下，在围绕透镜13L的第二包覆层13的平坦表面13S2上形成光反射膜16。这使进入除了透镜13L部分之外的第二包覆层13的表面13S2的光被第二电极15或光反射膜16反射，导致光进入透镜13L的接受角的概率增加。因而，与上述实施例相比，可以提高光提取效率。
<5.变形例4>
图13示意地图解说明按照本公开的变形例4的发光器件1D的截面构成的例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1D优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
本变形例的发光器件1D与上述实施例的发光器件1的不同之处在于在侧面上设置镜面结构。具体地，例如，如图13中图解所示，发光器件1D的侧面可以是从第一包覆层11延续到第二包覆层13的倾斜表面，并且其周围部分可以被光反射膜17A覆盖。除此以外，如图14中图解所示，例如，发光器件1D的侧面可以包括镜面结构。或者，如图15中图解所示，例如，发光器件1D的侧面可以包括抛物面镜结构。或者，发光器件1D的侧面可以包括菲涅耳镜结构。
因此，在本变形例中，归因于包括在发光器件1D的侧面中的镜面结构，在活性层12中出射的光中，如图13～图15中的箭头所示，不朝向光出射面(表面13S2)侧行进的光被发光器件1D的侧面中的镜面结构反复反射，从而最终被引导到光出射面(表面13S2)以从透镜13L提取。因此，与上述实施例相比，可以进一步提高光提取效率。
<6.变形例5>
图16示意地图解说明按照本公开的变形例5的发光器件1E的截面构成的例子。图17示意地图解说明按照本公开的变形例5的发光器件1E的截面构成的另一个例子。图18示意地图解说明按照本公开的变形例5的发光器件1E的截面构成的另一个例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1E优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
在上述实施例中，作为光收集结构，描述了在第二包覆层13的表面13L2上形成凸透镜13L的例子，但是透镜13L形状不限于此。例如，如图16中图解所示，透镜13L的表面的一部分可以是平坦表面。或者，光收集结构可以包括例如如图17中图解所示的纳米天线13LA，或者可以包括例如如图18中图解所示的菲涅耳透镜13LB，从而使得可以获得与上述实施例中相同的效果。
<7.变形例6>
图19示意地图解说明按照本公开的变形例6的发光器件1F的截面构成的例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1F优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
例如，如图19中图解所示，活性层12可以包括出射例如分别对应于RGB的光(红光Lr、绿光Lg和蓝光Lb)的多个层12R、12G和12B。
图20示意地图解说明使用图19中图解所示的发光器件1F的发光单元的截面构成。在图20中图解所示的发光单元中，对应于RGB的发光器件1Fr、1Fg和1Fb排列成行。
在发光器件1F中，例如，按顺序层叠出射蓝光Lb的层12B、出射绿光Lg的层12G和出射红光Lr的层12R。在层12B、12G和12R中的每一个之间，例如，设置具有与第一包覆层11相同构成的化合物半导体层。在图20中图解所示的发光单元中，针对颜色像素Pr、Pg和Pb分别设置的发光器件1Fr、1Fg和1Fb包括连续的半导体层。详细地，在颜色像素Pb中，设置包括第一包覆层11、包括层12B、12G和12R的活性层12以及第二包覆层13的发光器件1Fb。发光器件1Fb经由第一电极14安装在驱动基板31上。在颜色像素Pg中，在去除第一包覆层11和层12B的情况下，设置了发光器件1Fg，其中层12B和12G之间的化合物半导体层充当第一包覆层11。发光器件1Fg经由第一电极14、凸块32和焊盘电极33安装在驱动基板31上。在颜色像素Pr中，在去除层12B和12G的情况下，设置了发光器件1Fr，其中层12G和12R之间的化合物半导体层充当第一包覆层11。发光器件1Fr经由第一电极14、凸块34和焊盘电极35安装在驱动基板31上。在图20中图解所示的发光单元中，作为公共层在发光器件1Fr、1Fg和1Fb上面形成层12R和第二包覆层13。
应注意的是，在每个颜色像素Pr、Pg和Pb中设置其中层叠对应于RGB的多个层12R、12G和12B的发光器件的情况下，优选的是如图20中图解所示，设置在第二化合物半导体层的表面13S2上的透镜13L具有在各个层12R，12G和12B的位置的焦点。
另外，图20图解说明其中发光器件1Fr、发光器件1Fg和发光器件1F按此顺序排列成行的例子，但是发光单元中的发光器件1Fr、1Fg和1F中的每一个的位置不限于此。此外，图20图解说明其中发光器件1Fg和1Fr分别经由凸块32和34以及焊盘电极33和35安装在安装基板上的例子。然而，在安装到驱动基板31时，例如，可以使用诸如Cu-Cu接合之类的其他接合方法。
<8.变形例7>
图21示意地图解说明按照本公开的变形例7的发光器件1G的截面构成的例子。与上述实施例中的发光器件1一样，发光器件1G优选用于例如图像显示设备100中的显示像素P。
在上述实施例中，例如，已经示出了从包括p型GaN基化合物半导体材料的第二包覆层13侧提取光的例子，但这不是限制性的。例如，如图21中图解所示，透镜11L可以设置在包括n型GaN基化合物半导体材料的第一包覆层11的表面11S1上，以从第一包覆层11侧提取光。
另外，如图21中图解所示，例如，电流窄化结构可以设置在光出射面(表面11S1)侧。在本变形例中，第二包覆层13对应于本公开的“第一化合物半导体层”，而第一包覆层11对应于本公开的“第二化合物半导体层”。
此外，如图22中图解所示，例如，可以在光出射面(表面11S1)的相反侧，例如，在第二包覆层13的表面13S2上，设置凹面镜结构13LX。这使得可以有效地将朝向光出射面(表面11S1)侧的相反侧行进的光反射回光出射面(表面11S1)侧。
<9.变形例8>
图23示意地图解说明按照本公开的变形例7的发光单元的截面构成的例子。在上述实施例中，已经示出了将彼此分离的三个发光器件1安装在驱动基板31上以被包括在发光单元中的例子。包括在这三个发光器件中的第一包覆层11、活性层12和第二包覆层13可以作为这三个发光器件的公共层而彼此连续。这使得可以减少由于外围退化而在端面上没有出射的发生。
此外，如图23中图解所示，在对于多个发光器件使用第一包覆层11、活性层12和第二包覆层13作为公共层的情况下，例如，可以设置分离区域18以电气或光学分离相邻的发光器件，如图24中图解所示。例如，可以通过从第二包覆层13侧注入氢、硼等来形成分离区域18。除此以外，例如，如图25中图解所示，第一包覆层11和第二包覆层13可以分别具有凹槽11X和13X，以便例如在活性层12保持原样的同时彼此电气分离。
<10.应用例1>
图26是图解说明图像显示设备(图像显示设备100)的示意构成的例子的透视图。在图像显示设备100中，本公开的发光器件(例如，发光器件1)用于显示像素P。如图26中图解所示，例如，图像显示设备100包括显示面板110和驱动显示面板110的控制电路140。
显示面板110包括彼此叠加的安装基板120和透明基板130。透明基板130具有作为图片显示表面的表面，并且包括位于中央部分的显示区域100A和作为显示区域100A周围的非显示区域的框架区域100B。
图27图解说明安装基板120的透明基板130侧的表面之中与显示区域100A对应的区域中的布线布局的例子。在安装基板120的表面之中与显示区域100A对应的区域中，例如，如图27中图解所示，形成多条数据布线1021，以在预定方向上延伸并且按预定间距平行地布置。此外，例如，在安装基板120的表面之中，在与显示区域100A对应的区域中，形成多条扫描布线1022，以在与数据布线1021相交(例如，正交)的方向上延伸，同时按预定间距平行地布置。例如，数据布线1021和扫描布线1022包括诸如Cu之类的导电材料。
例如，扫描布线1022形成在最外面的表面层上，并且例如形成在形成于基材表面上的绝缘层(未示出)上。应注意的是，安装基板120的基材例如包括硅基板或树脂基板等，并且基材上的绝缘层例如包括SiN、SiO、氧化铝(AlO)或树脂材料。另一方面，数据布线1021形成在与包括扫描布线1022的最外层不同的层(例如，低于最外层的层)中，例如，形成在基材上的绝缘层中。
与数据布线1021和扫描布线1022之间的交叉点相邻的部分是显示像素P，并且多个显示像素P例如以矩阵形式布置在显示区域100A中。每个显示像素P例如包括对应于RGB的颜色像素Pr、Pg和Pb，并且每个颜色像素Pr、Pg、和Pb安装有发光器件1R、1G和1B中的对应发光器件。图27图解说明单个显示像素P包括三个发光器件1R、1G和1B从而允许从发光器件1R输出红光、从发光器件1G输出绿光以及从发光器件1B输出蓝光的情况。
例如，发光器件1设置有用于每个颜色像素Pr、Pg和Pb的一对端子电极，或者设置有共用的一个端子电极和用于每个颜色象素Pr、Pg和Pb的另一个端子电极。然后，一个端子电极电气耦接到数据布线1021，而另一个端子电极电气耦接到扫描布线1022。例如，一个端子电极电气耦接到设置在数据布线1021中的分支1021A的顶端的焊盘电极1021B。另外，例如，另一个端子电极电气耦接到设置在扫描布线1022中的分支1022A的顶端的焊盘电极1022B。
例如，焊盘电极1021B和1022B在最外面的表面层上、在安装发光器件1的部位处形成，如图27中图解所示。这里，例如，焊盘电极121B和122B包括诸如Au(金)之类的导电材料。
安装基板120例如还设置有调节安装基板120和透明基板130之间的间隔的多个支柱(未示出)。支柱可以设置在与显示区域100A相对的区域内或者设置在与框架区域100B相对的区域内。
透明基板130例如包括玻璃基板或树脂基板。透明基板130在发光器件1侧可以具有平坦表面，但是优选的是该表面是粗糙表面。可以横跨与显示区域100A相对的整个区域设置粗糙表面，或者只在与显示像素P相对的区域中设置粗糙表面。粗糙表面具有细小的凹凸，以允许从颜色像素Pr、Pg和Pb出射的光进入粗糙表面。例如，粗糙表面的凹凸可以通过喷砂或干法蚀刻来产生。
控制电路140基于图像信号来驱动每个显示像素P(每个发光器件1)。例如，控制电路140包括驱动耦接到显示像素P的每条数据布线1021的数据驱动器和驱动耦接到显示器像素P的每条扫描布线1022的扫描驱动器。例如，如图26中图解所示，控制电路140可以与显示面板110分开设置，并经由布线耦接到安装基板120，或者可安装在安装基板120上。
应注意的是，图26中图解所示的图像显示设备100是无源矩阵式图像显示设备的一个例子。本实施例的发光器件1不仅适用于无源矩阵式图像显示设备(图像显示设备100)，而且适用于有源矩阵式图像显示设备。应注意的是，对于有源矩阵式图像显示设备，例如，不必包括图26中图解所示的框架区域100B。
<11.应用例2>
图28是图解说明使用本公开的发光器件(例如，发光器件1)的图像显示设备(图像显示设备200)的另一个构成例子的透视图。图像显示设备200是所谓的平铺显示器。如图28中图解所示，图像显示设备200例如包括显示面板210和驱动显示面板210的控制电路240。
显示面板210包括彼此叠加的安装基板220和对置基板230。对置基板230具有作为图片显示表面的表面，并且包括位于中央部分的显示区域和作为显示区域周围的非显示区域的框架区域(均未示出)。例如，对置基板230经由预定间隙布置在与安装基板220相对的位置。对置基板230可以与安装基板220的上表面接触。
图29示意地图解说明安装基板220的构成的例子。如图29中图解所示，例如，安装基板220包括以平铺图案布置的多个单元基板250。应注意的是，图29图解说明了包括9个单元基板250的安装基板220的例子，但是单元基板250的数量可以是10个或更多，或者可以是8个或更少。
图30图解说明单元基板250的构成的例子。单元基板250例如包括以平铺图案布置的多个发光器件1和支撑各个发光器件1的支撑基板260。每个单元基板250还包括控制基板(未示出)。支撑基板260例如包括金属框架(金属板)或布线基板等。在支撑基板260包括布线基板的情况下，布线基板可以充当控制基板。此时，支撑基板260、控制基板或两者电气耦接到各个发光器件1。
<12.应用例3>
图31图解说明透明显示器300的外观。透明显示器300例如包括显示部310、控制部311和外壳312。在显示部310中，使用本公开的发光器件(例如，发光器件1)。该透明显示器300能够在显示部310中以透明背景来显示图像或文本信息。
在透明显示器300中，具有透光性的基板被用于安装基板。与安装基板一样，设置在发光器件1中的各个电极包括具有透光性的导电材料。或者，通过增加布线宽度或减小布线厚度，各个电极被配置为不太可见。另外，透明显示器300通过覆盖包括驱动电路的液晶层来允许黑色显示，并且通过控制液晶的配光方向来允许在透射和黑色显示之间切换。
上面参考实施例和变形例1～8以及应用例描述了本公开，但是本公开不限于上述实施例等，而且各种修改都是可能的。例如，可以组合上述变形例1～8中的两个或更多个。
另外，在上述实施例和例子中，尽管示出了出射对应于RGB的光的发光单元，但是发光单元的构成不限于此。例如，发光单元可被配置为出射诸如RG或RB之类的两种颜色的光。或者，发光单元可被配置为出射诸如RGBW之类的四种或更多的颜色的光的发光单元。此外，例如，图20图解说明了包括显示像素P作为单个单元的发光单元，显示像素P包括颜色像素Pr、Pg和Pb，但是发光单元的构成不限于此。例如，发光单元可以以图像显示设备100的整个显示区域100A作为单个单元来构成。在这种情况下，分别对应于颜色像素Pr、Pg和Pb的发光器件1Fr、1Fg和1Fb以马赛克图案规则地布置在驱动基板31上。
应注意的是，记载在本文中的效果仅仅是说明性的，并不限于该记载，并且可以具有其他效果。
应注意的是，本公开的技术可以具有以下构成。按照具有以下构成的本技术，在按第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层的顺序层叠的第二半导体层的光出射面中设置光收集结构，此外在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中设置了电流窄化结构。这限制了活性层中的发光区域，并且增加了进入透镜的接受角的光的比例。因而，可以提高光提取效率。
(1)一种发光器件，包括：
具有第一表面和第二表面的第一化合物半导体层，第一表面和第二表面彼此相对；
面向第一化合物半导体层的第二表面的活性层；
具有第三表面和第四表面的第二化合物半导体层，第二化合物半导体层在第四表面上包括一个或多个光收集结构，第三表面面向所述活性层，并且第四表面与第三表面相对并充当光出射面；和
设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中的电流窄化结构。
(2)按照(1)所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构包括电流注入区域和电流窄化区域，所述电流窄化区域设置在所述电流注入区域的周围。
(3)按照(1)或(2)所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构是从第一化合物半导体层向第二化合物半导体层或者从第二化合物半导体层向第一化合物半导体层形成的。
(4)按照(1)或(2)所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构具有凹槽，所述凹槽在第一化合物半导体层的第一表面中、在第二化合物半导体层的第四表面中、或者在两者中。
(5)按照(2)或(3)所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构中的电流窄化区域包括杂质区域，所述杂质区域设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中。
(6)按照(2)或(3)所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构中的电流窄化区域包括氧化物层，所述氧化物层设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中。
(7)按照(1)～(6)任意之一所述的发光器件，在所述活性层中包括多个发光区域，其中
所述一个或多个光收集结构设置在与所述多个发光区域中的每一个对应的第四表面中。
(8)按照(7)所述的发光器件，其中
所述活性层在彼此相邻的所述多个发光区域中的每一个之间是电气或机械分离的。
(9)按照(1)～(8)任意之一所述的发光器件，其中
所述一个或多个光收集结构包括凸透镜、纳米天线或菲涅耳透镜，所述凸透镜、纳米天线或菲涅耳透镜形成于第二化合物半导体层的第四表面中。
(10)按照(1)～(9)任意之一所述的发光器件，还包括：
电气耦接到第一化合物半导体层的第一电极；和
电气耦接到第二化合物半导体层的第二电极，其中
第二电极层叠在所述一个或多个光收集结构上。
(11)按照(10)所述的发光器件，其中
光反射膜层叠在所述一个或多个光收集结构周围的第四表面上。
(12)按照(1)～(9)任意之一所述的发光器件，还包括：
电气耦接到第一化合物半导体层的第一电极；和
电气耦接到第二化合物半导体层的第二电极，其中
第二电极设置在所述一个或多个光收集结构的周围。
(13)按照(1)～(12)任意之一所述的发光器件，其中
第一化合物半导体层具有作为所述电流窄化结构的台面形状。
(14)按照(1)～(13)任意之一所述的发光器件，其中
第一化合物半导体层在第一表面上包括凹面镜结构。
(15)按照(1)～(14)任意之一所述的发光器件，其中
第一化合物半导体层、所述活性层和第二化合物半导体层具有其中连续地设置镜面结构的侧面。
(16)按照(15)所述的发光器件，其中
所述镜面结构包括光反射膜、菲涅耳镜或抛物面镜。
(17)按照(1)～(16)任意之一所述的发光器件，其中
所述活性层包括多个层，所述多个层出射具有彼此不同的波段的光。
(18)一种图像显示设备，包括多个发光器件，所述多个发光器件是针对排列成阵列的多个像素中的每个像素设置的，其中
所述多个发光器件中的每个发光器件包括：
具有第一表面和第二表面的第一化合物半导体层，第一表面和第二表面彼此相对，
面向第一化合物半导体层的第二表面的活性层，
具有第三表面和第四表面的第二化合物半导体层，第二化合物半导体层在第四表面上包括一个或多个光收集结构，第三表面面向所述活性层，并且第四表面与第三表面相对并充当光出射面，和
设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中的电流窄化结构。
(19)按照(18)所述的图像显示设备，其中
所述多个像素具有20μm以下的间距。
(20)按照(18)或(19)所述的图像显示设备，其中
所述多个光收集结构的间距等于或小于所述多个像素的间距。
本申请要求基于2021年8月30日向日本专利局提交的日本专利申请No.2021-140413的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本申请中。
本领域的技术人员应理解的是，根据设计要求和其他因素，可以产生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附的权利要求书或其等同物的范围之内。
Claims (20)
1.一种发光器件，包括：
具有第一表面和第二表面的第一化合物半导体层，第一表面和第二表面彼此相对；
面向第一化合物半导体层的第二表面的活性层；
具有第三表面和第四表面的第二化合物半导体层，第二化合物半导体层在第四表面上包括一个或多个光收集结构，第三表面面向所述活性层，并且第四表面与第三表面相对并充当光出射面；和
设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中的电流窄化结构。
2.按照权利要求1所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构包括电流注入区域和电流窄化区域，所述电流窄化区域设置在所述电流注入区域的周围。
3.按照权利要求1所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构是从第一化合物半导体层向第二化合物半导体层或者从第二化合物半导体层向第一化合物半导体层形成的。
4.按照权利要求1所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构具有凹槽，所述凹槽在第一化合物半导体层的第一表面中、在第二化合物半导体层的第四表面中、或者在两者中。
5.按照权利要求2所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构中的电流窄化区域包括杂质区域，所述杂质区域设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中。
6.按照权利要求2所述的发光器件，其中
所述电流窄化结构中的电流窄化区域包括氧化物层，所述氧化物层设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中。
7.按照权利要求1所述的发光器件，在所述活性层中包括多个发光区域，其中
所述一个或多个光收集结构设置在与所述多个发光区域中的每一个对应的第四表面中。
8.按照权利要求7所述的发光器件，其中
所述活性层在彼此相邻的所述多个发光区域中的每一个之间是电气或机械分离的。
9.按照权利要求1所述的发光器件，其中
所述一个或多个光收集结构包括凸透镜、纳米天线或菲涅耳透镜，所述凸透镜、纳米天线或菲涅耳透镜形成于第二化合物半导体层的第四表面中。
10.按照权利要求1所述的发光器件，还包括：
电气耦接到第一化合物半导体层的第一电极；和
电气耦接到第二化合物半导体层的第二电极，其中
第二电极层叠在所述一个或多个光收集结构上。
11.按照权利要求10所述的发光器件，其中
光反射膜层叠在所述一个或多个光收集结构周围的第四表面上。
12.按照权利要求1所述的发光器件，还包括：
电气耦接到第一化合物半导体层的第一电极；和
电气耦接到第二化合物半导体层的第二电极，其中
第二电极设置在所述一个或多个光收集结构的周围。
13.按照权利要求1所述的发光器件，其中
第一化合物半导体层具有作为所述电流窄化结构的台面形状。
14.按照权利要求1所述的发光器件，其中
第一化合物半导体层在第一表面上包括凹面镜结构。
15.按照权利要求1所述的发光器件，其中
第一化合物半导体层、所述活性层和第二化合物半导体层具有其中连续地设置镜面结构的侧面。
16.按照权利要求15所述的发光器件，其中
所述镜面结构包括光反射膜、菲涅耳镜或抛物面镜。
17.按照权利要求1所述的发光器件，其中
所述活性层包括多个层，所述多个层出射具有彼此不同的波段的光。
18.一种图像显示设备，包括多个发光器件，所述多个发光器件是针对排列成阵列的多个像素中的每个像素设置的，其中
所述多个发光器件中的每个发光器件包括：
具有第一表面和第二表面的第一化合物半导体层，第一表面和第二表面彼此相对，
面向第一化合物半导体层的第二表面的活性层，
具有第三表面和第四表面的第二化合物半导体层，第二化合物半导体层在第四表面上包括一个或多个光收集结构，第三表面面向所述活性层，并且第四表面与第三表面相对并充当光出射面，和
设置在第一化合物半导体层或第二化合物半导体层中的电流窄化结构。
19.按照权利要求18所述的图像显示设备，其中所述多个像素具有20μm以下的间距。
20.按照权利要求18所述的图像显示设备，其中所述多个光收集结构的间距等于或小于所述多个像素的间距。
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