JP2002533938A - 励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置 - Google Patents
励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
放射によって励起された蛍光体が可視光を生じる高効率固体発光装置、例えば反射体を蛍光体層に隣接して設けて蛍光体を通過する放射の少なくとも一部を反射させ、蛍光体に戻すことによって効率が向上される。反射体は蛍光体が発する可視光の少なくとも一部を反射して指定された光出力の方向に向わせる。他にまたは付加的に、放射源の能動領域の側方縁を可視光発生蛍光体と反射体とで少なくとも部分的に取り囲み得る。これは放射を更に相互作用させ、蛍光体材料を励起して、装置の効率を更に向上する。反射体はまた隣接する発光装置間の光学的、放射漏出を減じ得る。
Description
【０００１】 （背景技術） 本発明は発光装置、特に一種以上の蛍光体を励起して光出力を発生するディス
プレー用等の発光装置に関する。
プレー用等の発光装置に関する。
【０００２】 現在市場に出回っている発光装置には多種の形態がある。独創的な発光装置の
一つは陰極線管である。この陰極線管はテレビジョン若しくはコンピュータモニ
ターの応用品として長年使用されている。
一つは陰極線管である。この陰極線管はテレビジョン若しくはコンピュータモニ
ターの応用品として長年使用されている。
【０００３】 他の型の発光装置には液晶ディスプレー（ＬＣＤ）がある。一部はその低エネ
ルギー消費と超高真空環境の不要性のために、ＬＣＤは携帯用コンピュータ若し
くは腕時計、計算機、計器盤等の特殊目的の応用品において広く使用されている
。ＬＣＤの限界は典型的に背面照明あるいは外部照明を要することにある。更に
色彩、輝度、コントラストのような幾つかのディスプレー特性が視角に依存する
点に存在し得る。
ルギー消費と超高真空環境の不要性のために、ＬＣＤは携帯用コンピュータ若し
くは腕時計、計算機、計器盤等の特殊目的の応用品において広く使用されている
。ＬＣＤの限界は典型的に背面照明あるいは外部照明を要することにある。更に
色彩、輝度、コントラストのような幾つかのディスプレー特性が視角に依存する
点に存在し得る。
【０００４】 他の型の発光装置はプラズマディスプレー（ＰＤ）である。従来のＰＤ装置に
は気体プラズマＵＶ源と蛍光体スクリーンが含まれる。気体プラズマＵＶ源は蛍
光体スクリーン内の蛍光体を励起し、可視光出力を発生させるために用いる。Ｐ
Ｄ装置の限界はこの気体プラズマＵＶ源が真空環境と高電圧とを要することであ
る。
は気体プラズマＵＶ源と蛍光体スクリーンが含まれる。気体プラズマＵＶ源は蛍
光体スクリーン内の蛍光体を励起し、可視光出力を発生させるために用いる。Ｐ
Ｄ装置の限界はこの気体プラズマＵＶ源が真空環境と高電圧とを要することであ
る。
【０００５】 他の型の発光装置は電界エミッタディスプレー（ＦＥＤ）である。ＰＤ装置と
同様にＦＥＤ装置も蛍光体を励起して可視光の出力を生じる。しかしながらＰＤ
装置とは異なったＦＥＤ装置は電界誘導電子の放出を利用する。電子誘導電子の
放出は典型的に真空環境内でのみ達成し得る。従ってＰＤ装置と同様にＦＥＤ装
置も真空環境を必要とする。
同様にＦＥＤ装置も蛍光体を励起して可視光の出力を生じる。しかしながらＰＤ
装置とは異なったＦＥＤ装置は電界誘導電子の放出を利用する。電子誘導電子の
放出は典型的に真空環境内でのみ達成し得る。従ってＰＤ装置と同様にＦＥＤ装
置も真空環境を必要とする。
【０００６】 他型式の発光装置にはエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置がある。ＰＤ装置
若しくはＦＥＤ装置と同様に、ＥＬ装置も蛍光体を励起して可視光出力を生じる
が、ＰＤ装置あるいはＦＥＤ装置とは異なってＥＬ装置は電流の直接注入を用い
て蛍光体を励起する。電流の直接注入は真空環境を必要としないが、ＥＬ装置は
色彩発光スペクトルが制限される。
若しくはＦＥＤ装置と同様に、ＥＬ装置も蛍光体を励起して可視光出力を生じる
が、ＰＤ装置あるいはＦＥＤ装置とは異なってＥＬ装置は電流の直接注入を用い
て蛍光体を励起する。電流の直接注入は真空環境を必要としないが、ＥＬ装置は
色彩発光スペクトルが制限される。
【０００７】 改良された発光装置がメンツ他のＷＯ９７／４８１３８に開示されており、メ
ンツ他には蛍光体層にＵＶを放射する固体ＧａＮ基材型ＵＶ発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）が提供される。このＵＶ−ＬＥＤは蛍光体層を励起して可視光出力を発生
する。上記のメンツ他ではＬＥＤ，ＰＤ，ＦＥＤ，ＥＬ型の各装置を越える多数
の利点を有する。第１にメンツ他ではＬＣＤ型装置が必要となるような背面照明
あるいは外部照明を必要としない。更にメンツ他ではＰＤ型、ＦＥＤ型の各装置
が必要とする真空源ないしは高電圧電力源を必要としない。最終的にメンツ他の
蛍光体励起型固体ＧａＮ基材型ＵＶ−ＬＥＤはＥＬ型装置より色彩範囲を広くし
得る。
ンツ他には蛍光体層にＵＶを放射する固体ＧａＮ基材型ＵＶ発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）が提供される。このＵＶ−ＬＥＤは蛍光体層を励起して可視光出力を発生
する。上記のメンツ他ではＬＥＤ，ＰＤ，ＦＥＤ，ＥＬ型の各装置を越える多数
の利点を有する。第１にメンツ他ではＬＣＤ型装置が必要となるような背面照明
あるいは外部照明を必要としない。更にメンツ他ではＰＤ型、ＦＥＤ型の各装置
が必要とする真空源ないしは高電圧電力源を必要としない。最終的にメンツ他の
蛍光体励起型固体ＧａＮ基材型ＵＶ−ＬＥＤはＥＬ型装置より色彩範囲を広くし
得る。
【０００８】 メンツ他では限界がＵＶ放射の相当の部分が可視光に変換されない点である。
ある実施形態では大部分のＵＶ放射が蛍光体層に向けられない。これは装置の効
率を下げる。また実際上に蛍光体に入るＵＶ放射の一部が蛍光体を通過して他側
の外に出る。この通過ＵＶ放射もまた装置の効率を減じる。更に整列させた装置
群ではその一つから漏れ出たＵＶ放射が隣の装置の蛍光体に衝突して、隣接の装
置には不都合な可視光が発生してしまう。この光学的漏出は多くのディスプレー
応用では望ましくない。
ある実施形態では大部分のＵＶ放射が蛍光体層に向けられない。これは装置の効
率を下げる。また実際上に蛍光体に入るＵＶ放射の一部が蛍光体を通過して他側
の外に出る。この通過ＵＶ放射もまた装置の効率を減じる。更に整列させた装置
群ではその一つから漏れ出たＵＶ放射が隣の装置の蛍光体に衝突して、隣接の装
置には不都合な可視光が発生してしまう。この光学的漏出は多くのディスプレー
応用では望ましくない。
【０００９】 （発明の開示） 本発明は蛍光体を励起して可視光出力を発生する更に効率の良い固体発光装置
を提供して従来技術の多くの不利点を克服する。これを達成するために本発明は
蛍光体層に隣接して反射体を設け蛍光体を通過するＵＶ放射の少なくとも一部を
反射させて蛍光体内に戻すことを企図する。反射体はまた蛍光体が発生した可視
光の少なくとも一部を所望の可視光出力に向けて反射させる。他の実施形態では
反射源を少なくとも部分的に可視光発生蛍光体によって包囲する。この形態は能
動領域から発した更なる放射が蛍光体材料に到達してこれと相互作用する。
を提供して従来技術の多くの不利点を克服する。これを達成するために本発明は
蛍光体層に隣接して反射体を設け蛍光体を通過するＵＶ放射の少なくとも一部を
反射させて蛍光体内に戻すことを企図する。反射体はまた蛍光体が発生した可視
光の少なくとも一部を所望の可視光出力に向けて反射させる。他の実施形態では
反射源を少なくとも部分的に可視光発生蛍光体によって包囲する。この形態は能
動領域から発した更なる放射が蛍光体材料に到達してこれと相互作用する。
【００１０】 本発明の図示の実施形態の一では可視光発生蛍光体層を放射源と反射体との間
に位置させる。放射源は望ましくは透明な基板上に形成したＵＶ発光ダイオード
（ＬＥＤ）である。反射体は蛍光体層の上に位置させ、蛍光体を通過する放射の
少なくとも一部を反射させて蛍光体内に戻す。また反射体は蛍光体から発した可
視光の少なくとも一部を透明基板に向けて反射させ、視認させる。一部の実施形
態では反射体を導電性とし、反射体並びに放射源との連続層の相手側として機能
する。
に位置させる。放射源は望ましくは透明な基板上に形成したＵＶ発光ダイオード
（ＬＥＤ）である。反射体は蛍光体層の上に位置させ、蛍光体を通過する放射の
少なくとも一部を反射させて蛍光体内に戻す。また反射体は蛍光体から発した可
視光の少なくとも一部を透明基板に向けて反射させ、視認させる。一部の実施形
態では反射体を導電性とし、反射体並びに放射源との連続層の相手側として機能
する。
【００１１】 本発明の第２の図示の実施形態では、放射源は可視光発生蛍光体で少なくとも
部分的に包囲した能動領域を有する。適切なバイアス下では能動領域は励起放射
を可視光発生蛍光体に向けて行う。能動領域は少なくとも一部が可視光発生蛍光
体によって外囲されているため、能動領域が発生したより多くの放射を蛍光体材
料と相互に作用し、これを励起する。これが発光装置の全効率を上げる補助要素
となる。
部分的に包囲した能動領域を有する。適切なバイアス下では能動領域は励起放射
を可視光発生蛍光体に向けて行う。能動領域は少なくとも一部が可視光発生蛍光
体によって外囲されているため、能動領域が発生したより多くの放射を蛍光体材
料と相互に作用し、これを励起する。これが発光装置の全効率を上げる補助要素
となる。
【００１２】 能動領域を可視光発生蛍光体で外囲することは、放射源が上面と一以上の側壁
を持った柱状部を有することになる。能動領域は柱状部分のいずれかに配置され
る。蛍光体層が次いで柱状部分の一以上の側壁の周りに置かれて、能動領域の周
囲の少なくとも一部を取り囲む。反射体は蛍光体層上とその周りに設けられ、装
置の効率が向上することを補助する。
を持った柱状部を有することになる。能動領域は柱状部分のいずれかに配置され
る。蛍光体層が次いで柱状部分の一以上の側壁の周りに置かれて、能動領域の周
囲の少なくとも一部を取り囲む。反射体は蛍光体層上とその周りに設けられ、装
置の効率が向上することを補助する。
【００１３】 上記した可視光発生装置はディスプレー形成のために整列形状で提供されるこ
とが企図される。このようなディスプレーでは、各々一以上の励起可能な、可視
光発生蛍光体を含む蛍光体セグメント群の列が放射源群の対応列に隣接して位置
せしめられる。各放射源は多数の行列接続層を介して個々にアドレスさせること
が望ましい。従って放射源は選択した蛍光体セグメントのみに放射を行うよう制
御される。行列接続層はまた蛍光体セグメントの各々に隣接する反射体としても
作用する。放射源が上面と一以上の側壁を持つ柱状部分を有する実施形態では、
反射体が蛍光体層上とその周りとに延びるように構成する。これは１ピクセルに
発生したＵＶ放射が隣接するピクセルの蛍光体に衝突しないようにする。
とが企図される。このようなディスプレーでは、各々一以上の励起可能な、可視
光発生蛍光体を含む蛍光体セグメント群の列が放射源群の対応列に隣接して位置
せしめられる。各放射源は多数の行列接続層を介して個々にアドレスさせること
が望ましい。従って放射源は選択した蛍光体セグメントのみに放射を行うよう制
御される。行列接続層はまた蛍光体セグメントの各々に隣接する反射体としても
作用する。放射源が上面と一以上の側壁を持つ柱状部分を有する実施形態では、
反射体が蛍光体層上とその周りとに延びるように構成する。これは１ピクセルに
発生したＵＶ放射が隣接するピクセルの蛍光体に衝突しないようにする。
【００１４】 本発明の他の目的と本発明の付随する利点の多くは添付の図面を参照して以下
に詳述する説明が進むに従い容易に理解されよう。尚図において同一の番号は同
一の部分を示す。
に詳述する説明が進むに従い容易に理解されよう。尚図において同一の番号は同
一の部分を示す。
【００１５】 （発明を実施するための最良の形態） 図１は１以上の励起可能で可視光線を発光する燐光物質を有する固体ＵＶ光発
光ダイオード（ＬＥＤ）（ＵＶ・ＬＥＤ）の一部を切り開いて示す斜視図である
。ＵＶ・ＬＥＤはＰ−ＡｌＧａＮ層２０、Ｎ−ＡｌＧａＮ層２２及びその間に配
設される活性領域２４とで構成される。活性領域２４は以下に詳述するが、Ｇａ
Ｎ・ＡａｌＧａＮダブルヘテロ構造体あるいは複数の量子井戸を含む。ＵＶ・Ｌ
ＥＤは好ましくはサファイア等から作られた透明な基板２６上に成長される。好
ましい実施形態においてＮ−ＡｌＧａＮ層２２、活性領域２４、ビアＰ−ＡｌＧ
ａＮ層２０の一部はエッチングされて除去され、側壁３４Ａ、３４Ｂが形成され
る。
光ダイオード（ＬＥＤ）（ＵＶ・ＬＥＤ）の一部を切り開いて示す斜視図である
。ＵＶ・ＬＥＤはＰ−ＡｌＧａＮ層２０、Ｎ−ＡｌＧａＮ層２２及びその間に配
設される活性領域２４とで構成される。活性領域２４は以下に詳述するが、Ｇａ
Ｎ・ＡａｌＧａＮダブルヘテロ構造体あるいは複数の量子井戸を含む。ＵＶ・Ｌ
ＥＤは好ましくはサファイア等から作られた透明な基板２６上に成長される。好
ましい実施形態においてＮ−ＡｌＧａＮ層２２、活性領域２４、ビアＰ−ＡｌＧ
ａＮ層２０の一部はエッチングされて除去され、側壁３４Ａ、３４Ｂが形成され
る。
【００１６】 燐光物質被覆３０がＵＶ・ＬＥＤの上面３２上に与えられ、側壁３４Ａ、３４
Ｂも被覆される。ＵＶ光線により励起されると、燐光物質被覆は好ましくは赤、
緑、青の色を有する可視光線を発光する。次に金属反射体３６が図示のように燐
光物質被覆３０の上部に設けられ、好ましくは燐光物質被覆３０の側部に沿って
設けられる。反射体の側部３７Ａ、３７Ｂにより、アレイ内の隣接するピクセル
間が光学的に遮断される。
Ｂも被覆される。ＵＶ光線により励起されると、燐光物質被覆は好ましくは赤、
緑、青の色を有する可視光線を発光する。次に金属反射体３６が図示のように燐
光物質被覆３０の上部に設けられ、好ましくは燐光物質被覆３０の側部に沿って
設けられる。反射体の側部３７Ａ、３７Ｂにより、アレイ内の隣接するピクセル
間が光学的に遮断される。
【００１７】 反射体３６は燐光物質被覆３０を通過し燐光物質被覆３０内に逆に戻るＵＶ光
線の少なくとも一部を反射する。反射体３６はまた燐光物質被覆３０から発光さ
れた可視光線の少なくとも一部を観察用に透明基板２６へと反射する。従って反
射体３６により装置の効率が増加される。
線の少なくとも一部を反射する。反射体３６はまた燐光物質被覆３０から発光さ
れた可視光線の少なくとも一部を観察用に透明基板２６へと反射する。従って反
射体３６により装置の効率が増加される。
【００１８】 反射体により与えられる燐光物質効率が増加されることにより薄い燐光物質層
が使用でき、このため蒸着プロセスを簡略化しパターン化された燐光物質の構造
全体にわたり次の層をパターン化することにより製造コストが低減できる。また
反射体により与えられる効率が増加されるので、効率の悪い燐光物質も使用でき
る。効率の悪い燐光物質はコストが安く、良いスペクトル特性が得られる。反射
体により可能な効率向上のため、別のＵＶ光線発光材料も使用できる。この別の
ＵＶ光線発光材料はその強度は低くＵＶ光線のフォトンも低いが、製造コストは
安価になる。最後に反射体を用いて燐光物質を密封し大気劣化に敏感な燐光物質
も使用できるものと考え得る。
が使用でき、このため蒸着プロセスを簡略化しパターン化された燐光物質の構造
全体にわたり次の層をパターン化することにより製造コストが低減できる。また
反射体により与えられる効率が増加されるので、効率の悪い燐光物質も使用でき
る。効率の悪い燐光物質はコストが安く、良いスペクトル特性が得られる。反射
体により可能な効率向上のため、別のＵＶ光線発光材料も使用できる。この別の
ＵＶ光線発光材料はその強度は低くＵＶ光線のフォトンも低いが、製造コストは
安価になる。最後に反射体を用いて燐光物質を密封し大気劣化に敏感な燐光物質
も使用できるものと考え得る。
【００１９】 ＵＶミラー４６は活性領域２４の下部に設けることができるものと考えられる
。ＵＶミラー４６は可視光線が透明基板２６を通過できるが活性領域２４から発
光されたＵＶ光線を反射するように調整可能である。従ってＵＶ光線はＵＶミラ
ー４６と反射体３６との間に効果的に捕握される。この結果ＵＶ光線の大半が最
終的に燐光物質被覆と作用し可視光線を発生する。図６に関連して詳しく説明す
るが、ＵミラーとしてがＰ−Ｎ接合形成の前に成長された多くのＧａＮ・ＡｌＧ
ａＮ１・４波スタックで構成される分布型ブラッグレフレクタ（ＤＢＲ）が援用
できるものと考えられる。
。ＵＶミラー４６は可視光線が透明基板２６を通過できるが活性領域２４から発
光されたＵＶ光線を反射するように調整可能である。従ってＵＶ光線はＵＶミラ
ー４６と反射体３６との間に効果的に捕握される。この結果ＵＶ光線の大半が最
終的に燐光物質被覆と作用し可視光線を発生する。図６に関連して詳しく説明す
るが、ＵミラーとしてがＰ−Ｎ接合形成の前に成長された多くのＧａＮ・ＡｌＧ
ａＮ１・４波スタックで構成される分布型ブラッグレフレクタ（ＤＢＲ）が援用
できるものと考えられる。
【００２０】 装置の全体サイズを減少するため反射体３６は導電性にされ、ＵＶ・ＬＥＤの
少なくとも一の端子に対し電気的に接続される。反射体３６がＵＶ光線及び可視
光線の大半を反射するアルミニウムから作られ、また導電性であることが考えら
れる。図示の実施形態では反射体３６はＰオーミックコンタクト３８を介しＰ−
ＡｌＧａＮ層（第１のコンタクト領域）に対し電気的に接続するように機能する
。従って反射体３６は一方の方向（縦）のバスラインとして機能する。他方の方
向（横）のバスラインはＵＶ・ＬＥＤのＵＶ・ＬＥＤ上部の反射体３６と重なる
ように示す金属ストリップ４０により与えられる。Ｎ−オーミックコンタクト５
０が燐光物質被覆３０及び反射体３６を含まない会報領域内のＮ−ＡｌＧａＮ層
２２の上面上に与えられる。金属ストリップ４０はＮ−オーミックコンタクト５
０を介しＮ−Ａ１ＧａＮ層（第２のコンタクト領域）に対し連結するように機能
する。第１及び第２の金属層３６、４０は絶縁層４２（例えばＳｉＯ２）により
分離されている。
少なくとも一の端子に対し電気的に接続される。反射体３６がＵＶ光線及び可視
光線の大半を反射するアルミニウムから作られ、また導電性であることが考えら
れる。図示の実施形態では反射体３６はＰオーミックコンタクト３８を介しＰ−
ＡｌＧａＮ層（第１のコンタクト領域）に対し電気的に接続するように機能する
。従って反射体３６は一方の方向（縦）のバスラインとして機能する。他方の方
向（横）のバスラインはＵＶ・ＬＥＤのＵＶ・ＬＥＤ上部の反射体３６と重なる
ように示す金属ストリップ４０により与えられる。Ｎ−オーミックコンタクト５
０が燐光物質被覆３０及び反射体３６を含まない会報領域内のＮ−ＡｌＧａＮ層
２２の上面上に与えられる。金属ストリップ４０はＮ−オーミックコンタクト５
０を介しＮ−Ａ１ＧａＮ層（第２のコンタクト領域）に対し連結するように機能
する。第１及び第２の金属層３６、４０は絶縁層４２（例えばＳｉＯ２）により
分離されている。
【００２１】 図２はＵＶ・ＬＥＤ装置のアレイ状に連結されたピクセルを示す。このアレイ
には燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが含まれ、それぞれ１以上の励
起可能で可視光線を発光する燐光物質を有する。燐光物質セグメント６０Ａ、６
０Ｂ、６０ＣからなるアレイはＵＶ・ＬＥＤ光源６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃからな
る対応するアレイに隣接して配置される。ＵＶ・ＬＥＤ光源６２Ａ、６２Ｂ、６
２Ｃは対応する燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃに対し選択的に放射
線を与えそれから発光される可視光線を励起可能に設けられる。
には燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが含まれ、それぞれ１以上の励
起可能で可視光線を発光する燐光物質を有する。燐光物質セグメント６０Ａ、６
０Ｂ、６０ＣからなるアレイはＵＶ・ＬＥＤ光源６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃからな
る対応するアレイに隣接して配置される。ＵＶ・ＬＥＤ光源６２Ａ、６２Ｂ、６
２Ｃは対応する燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃに対し選択的に放射
線を与えそれから発光される可視光線を励起可能に設けられる。
【００２２】 各ＵＶ・ＬＥＤ光源６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは第１のコンタクト領域及び第２
のコンタクト領域を有する。多くの横コンタクト層６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃが与
えられ、この場合各横コンタクト層によりアレイの対応する横と連係する放射線
光源の第１のコンタクト領域６５Ａ、６４Ｂが電気的に接続される。同様に多く
の縦コンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃが与えられ、この場合各縦コンタクト
層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃが相当する縦と連係する放射線光源の燐光物質セグメ
ント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの少なくとも一部に対し設けられる。また縦コンタ
クト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃにより、相当する縦と連係する各放射線光源の第
１のコンタクト領域６８Ａ、６８Ｂが電気的に接続される。上述したように縦コ
ンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃは反射性であり、対応する燐光物質セグメン
ト６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃから出て燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ
内に戻るＵＶ光線ないしは可視光線の少なくとも一部を反射すると考えられる。
のコンタクト領域を有する。多くの横コンタクト層６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃが与
えられ、この場合各横コンタクト層によりアレイの対応する横と連係する放射線
光源の第１のコンタクト領域６５Ａ、６４Ｂが電気的に接続される。同様に多く
の縦コンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃが与えられ、この場合各縦コンタクト
層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃが相当する縦と連係する放射線光源の燐光物質セグメ
ント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの少なくとも一部に対し設けられる。また縦コンタ
クト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃにより、相当する縦と連係する各放射線光源の第
１のコンタクト領域６８Ａ、６８Ｂが電気的に接続される。上述したように縦コ
ンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃは反射性であり、対応する燐光物質セグメン
ト６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃから出て燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ
内に戻るＵＶ光線ないしは可視光線の少なくとも一部を反射すると考えられる。
【００２３】 上述から燐光物質セグメント６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは長さ及び幅を有する長
い燐光物質ストリップであり、この場合その長さはアレイの共通する縦と連係す
る放射線装置と整合される。あるいは燐光物質ストリップは図１及び図２に示す
ように個々の燐光物質セグメントにできる。
い燐光物質ストリップであり、この場合その長さはアレイの共通する縦と連係す
る放射線装置と整合される。あるいは燐光物質ストリップは図１及び図２に示す
ように個々の燐光物質セグメントにできる。
【００２４】 同様に縦コンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃは長さ及び幅を有する長手スト
リップであり、この場合その長さはアレイの共通する縦と連係する放射線装置と
整合される。あるいは縦コンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃは多くの個々のコ
ンタクトセグメントを含むと考えられる。最終的に横コンタクト層６４Ａ、６４
Ｂ、６４Ｃは長さ及び幅を有する長手ストリップであり、この場合その長さはア
レイの共通の横連係する放射線装置と整合される。あるいは横コンタクト層６４
Ａ、６４Ｂ、６４Ｃは多くの個々のコンタクトセグメントを含むと考えられる。
リップであり、この場合その長さはアレイの共通する縦と連係する放射線装置と
整合される。あるいは縦コンタクト層６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃは多くの個々のコ
ンタクトセグメントを含むと考えられる。最終的に横コンタクト層６４Ａ、６４
Ｂ、６４Ｃは長さ及び幅を有する長手ストリップであり、この場合その長さはア
レイの共通の横連係する放射線装置と整合される。あるいは横コンタクト層６４
Ａ、６４Ｂ、６４Ｃは多くの個々のコンタクトセグメントを含むと考えられる。
【００２５】 表示装置を形成するため各横コンタクト層６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃは異なる色
の可視光線を発生する燐光物質を含みことができる。即ち第１の横列６４ＡのＵ
Ｖ・ＬＥＤは赤い可視光線を発生する。第２の横列６４ＢのＵＶ・ＬＥＤの燐光
物質層６０Ｂは緑の可視光線を発する。最後に、ＵＶ・ＬＥＤの第３の横列６４
Ｃの燐光物質層６０Ｃは青の可視光線を発する。従ってこれにより得られる表示
装置の色はアレイの好適なＵＶ・ＬＥＤをオンすることにより制御可能に設けら
れている。
の可視光線を発生する燐光物質を含みことができる。即ち第１の横列６４ＡのＵ
Ｖ・ＬＥＤは赤い可視光線を発生する。第２の横列６４ＢのＵＶ・ＬＥＤの燐光
物質層６０Ｂは緑の可視光線を発する。最後に、ＵＶ・ＬＥＤの第３の横列６４
Ｃの燐光物質層６０Ｃは青の可視光線を発する。従ってこれにより得られる表示
装置の色はアレイの好適なＵＶ・ＬＥＤをオンすることにより制御可能に設けら
れている。
【００２６】 図３は別の固形ＵＶ光線発光装置の一部切断した斜視図を示し、この場合ＵＶ
・ＬＥＤの活性領域は１以上の励起可能な可視光線を発光する燐光物質により横
方向に外囲されて効率が増大されている。本実施形態の場合放射線光源は可視光
線を発光する燐光物質８２により外囲される活性領域８０を有する。活性領域８
０は適切にバイアスが与えられると、可視光線を発光する燐光物質８２に対し励
起光線を与える。活性領域８０は可視光線を発光する燐光物質８２により実質的
に外囲されているので、放射線の大部分が燐光物質８２と相互作用し燐光物質８
２を励起する。これにより装置の効率がより向上される。
・ＬＥＤの活性領域は１以上の励起可能な可視光線を発光する燐光物質により横
方向に外囲されて効率が増大されている。本実施形態の場合放射線光源は可視光
線を発光する燐光物質８２により外囲される活性領域８０を有する。活性領域８
０は適切にバイアスが与えられると、可視光線を発光する燐光物質８２に対し励
起光線を与える。活性領域８０は可視光線を発光する燐光物質８２により実質的
に外囲されているので、放射線の大部分が燐光物質８２と相互作用し燐光物質８
２を励起する。これにより装置の効率がより向上される。
【００２７】 放射線光源好ましくは上面８４及び１以上の側壁８６Ａ、８６Ｂを有する縦形
状部分を有する。活性領域８０は好ましくは図示のように縦形状部分内に配置さ
れる。Ｎ−ＡｌＧａＮ層８１は縦形状部分内に延びる上部と１以上の側壁８６Ａ
、８６Ｂから横へ向って外側に延びる底部とを有する。活性領域８０の上部には
Ｐ−ＡｌＧａＮ層８７及びＰ−オーミックコンタクト領域１０４が設けられる。
状部分を有する。活性領域８０は好ましくは図示のように縦形状部分内に配置さ
れる。Ｎ−ＡｌＧａＮ層８１は縦形状部分内に延びる上部と１以上の側壁８６Ａ
、８６Ｂから横へ向って外側に延びる底部とを有する。活性領域８０の上部には
Ｐ−ＡｌＧａＮ層８７及びＰ−オーミックコンタクト領域１０４が設けられる。
【００２８】 図示の実施形態の場合燐光物質層８２が放射線光源の縦形状部分の１以上の側
壁８６Ａ、８６Ｂの周囲に設けられ、これにより活性領域８０の少なくとも円周
部が実質的に外囲される。本構成の場合活性領域８０により発光されるＵＶ光線
の少量のみが燐光物質層８２へ配向されない。この浪費光線は光コーン９０Ａ、
９０Ｂにより示される。光コーン９０Ａ、９０Ｂは比較的狭いので、発光装置の
効率は増大される。
壁８６Ａ、８６Ｂの周囲に設けられ、これにより活性領域８０の少なくとも円周
部が実質的に外囲される。本構成の場合活性領域８０により発光されるＵＶ光線
の少量のみが燐光物質層８２へ配向されない。この浪費光線は光コーン９０Ａ、
９０Ｂにより示される。光コーン９０Ａ、９０Ｂは比較的狭いので、発光装置の
効率は増大される。
【００２９】 反射体９２が燐光物質層８２に対し設けられて発光装置の効率を更に増加する
ことも考慮される。反射体９２は上面９４に亙り、且つ燐光物質層８２の側壁９
６Ａ、９６Ｂの少なくとも一部に亙って延びることが好ましい。反射体９２は導
電性にされ、Ｐ−ＧａＮオーミックコンタクト１０４を介しＰ−ＡｌＧａＮ層８
７と電気的に接続される。絶縁層９８により反射体９２が下部のＮ−ＡｌＧａＮ
層８１から絶縁される。
ことも考慮される。反射体９２は上面９４に亙り、且つ燐光物質層８２の側壁９
６Ａ、９６Ｂの少なくとも一部に亙って延びることが好ましい。反射体９２は導
電性にされ、Ｐ−ＧａＮオーミックコンタクト１０４を介しＰ−ＡｌＧａＮ層８
７と電気的に接続される。絶縁層９８により反射体９２が下部のＮ−ＡｌＧａＮ
層８１から絶縁される。
【００３０】 図３に示す実施形態は特に極めて小さなピクセル次元用途に適している。即ち
ＵＶ・ＬＥＤが狭い縦形状であるので、各ピクセルの横寸法が減少される。一方
Ｐ−Ｎ接合が燐光物質によりほとんど完全に外囲されるので、このＵＶ・ＬＥＤ
も効果的に燐光物質のポンピング動作を生じさせることができる。この効率は上
述したように縦バスラインとしても機能できる金属反射体により更に向上される
。各ピクセルのサイズを更に一層減少するため、Ｎ−ＡｌＧａＮあるいはＮ−Ｇ
ａＮの下部層８１が高くドーピングされて十分に導電性にされ、他方の方向（即
ち横方向）のバスラインとして使用される。
ＵＶ・ＬＥＤが狭い縦形状であるので、各ピクセルの横寸法が減少される。一方
Ｐ−Ｎ接合が燐光物質によりほとんど完全に外囲されるので、このＵＶ・ＬＥＤ
も効果的に燐光物質のポンピング動作を生じさせることができる。この効率は上
述したように縦バスラインとしても機能できる金属反射体により更に向上される
。各ピクセルのサイズを更に一層減少するため、Ｎ−ＡｌＧａＮあるいはＮ−Ｇ
ａＮの下部層８１が高くドーピングされて十分に導電性にされ、他方の方向（即
ち横方向）のバスラインとして使用される。
【００３１】 図４及び図５は図１〜図３に示す実施形態に関連して使用可能な固形ＵＶ・Ｌ
ＥＤ装置を示す。図４は単一の量子井戸を有するＵＶ・ＬＥＤ装置の簡略図を示
す。図示のＵＶ・ＬＥＤ装置は下部のＮ−ＡｌＧａＮ層１１０、上部のＰ−Ａｌ
ＧａＮ層１１２、及びその間に配置される単一のＧａＮ量子井戸層１１４を含む
。下部のＮ−ＡｌＧａＮ層１１０は０％より大きく５０％未満のＡｌモル分率を
有することが好ましい。上部のＰ−ＡｌＧａＮ層１１２は０％より大きく２０％
未満のＡｌモル分率を有することが好ましい。単一量子井戸は好ましくはＧａＮ
量子井戸であり、その厚さは２０オングストローム〜２００オングストロームで
ある。所望の波長により、ＧａＮ量子井戸材料をＩｎＧａＮと交換することが望
ましい。単一量子井戸もまた２０オングストローム〜２００オングストローム間
の厚さを有する。
ＥＤ装置を示す。図４は単一の量子井戸を有するＵＶ・ＬＥＤ装置の簡略図を示
す。図示のＵＶ・ＬＥＤ装置は下部のＮ−ＡｌＧａＮ層１１０、上部のＰ−Ａｌ
ＧａＮ層１１２、及びその間に配置される単一のＧａＮ量子井戸層１１４を含む
。下部のＮ−ＡｌＧａＮ層１１０は０％より大きく５０％未満のＡｌモル分率を
有することが好ましい。上部のＰ−ＡｌＧａＮ層１１２は０％より大きく２０％
未満のＡｌモル分率を有することが好ましい。単一量子井戸は好ましくはＧａＮ
量子井戸であり、その厚さは２０オングストローム〜２００オングストロームで
ある。所望の波長により、ＧａＮ量子井戸材料をＩｎＧａＮと交換することが望
ましい。単一量子井戸もまた２０オングストローム〜２００オングストローム間
の厚さを有する。
【００３２】 最終的に、Ｐ−ＡｌＧａＮ層１１２に対し低抵抗のコンタクトを与えるために
、Ｐ−ＧａＮオーミックコンタクト層１１６が設けられる。同様にＮ−ＡｌＧａ
Ｎ層１１０に対し低抵抗のコンタクトを与えるためにＮ−ＧａＮオーミックコン
タクト層が設けられる（図示せず）。
、Ｐ−ＧａＮオーミックコンタクト層１１６が設けられる。同様にＮ−ＡｌＧａ
Ｎ層１１０に対し低抵抗のコンタクトを与えるためにＮ−ＧａＮオーミックコン
タクト層が設けられる（図示せず）。
【００３３】 図５は複数の量子井戸を有する別のＵＶ・ＬＥＤ装置の簡略図を示す。本実施
形態の場合下部のＮ−ＡｌＧａＮ層１２０は０％より大きく５０％未満のＡｌモ
ル分率を有する。上部のＰ−ＡｌＧａＮ層１２２は０％より大きく３０％未満の
Ａｌモル分率を有する。複数のＧａＮ量子井戸１２４はそれぞれ２０オングスト
ローム〜２００オングストロームの間の厚さを有し、０％より大きく５０％未満
のＡｌモル分率を有するＡｌＧａＮバリア層１２６により分離されている。所望
の波長によりＧａＮ量子井戸材料及びＡｌＧａＮバリア層をそれぞれＩｎＧａＮ
及びＩｎＡｌＧａＮと置換することが好ましい。ＩｎＧａＮ量子井戸はそれぞれ
０％より大きく１０％未満のＡｌモル分率を有し、厚さが２０オングストローム
〜２００オングストローム間である。ＩｎＧａＮバリア層は０％以上且つＩｎＧ
ａＮ量子井戸のモル分率未満のＩｎモル分率を有する。
形態の場合下部のＮ−ＡｌＧａＮ層１２０は０％より大きく５０％未満のＡｌモ
ル分率を有する。上部のＰ−ＡｌＧａＮ層１２２は０％より大きく３０％未満の
Ａｌモル分率を有する。複数のＧａＮ量子井戸１２４はそれぞれ２０オングスト
ローム〜２００オングストロームの間の厚さを有し、０％より大きく５０％未満
のＡｌモル分率を有するＡｌＧａＮバリア層１２６により分離されている。所望
の波長によりＧａＮ量子井戸材料及びＡｌＧａＮバリア層をそれぞれＩｎＧａＮ
及びＩｎＡｌＧａＮと置換することが好ましい。ＩｎＧａＮ量子井戸はそれぞれ
０％より大きく１０％未満のＡｌモル分率を有し、厚さが２０オングストローム
〜２００オングストローム間である。ＩｎＧａＮバリア層は０％以上且つＩｎＧ
ａＮ量子井戸のモル分率未満のＩｎモル分率を有する。
【００３４】 図６はＵＶミラーを示す簡略図である。図示のＵＶミラーは図１〜図３に沿っ
て説明した実施形態と関連して使用可能である。ＵＶミラーは交互するＧａＮ層
及びＡｌＧａＮ層のスタックを含みそれぞれの層はＵＶ・ＬＥＤ発光のピーク波
長の１／４の光学波長を有することが好ましい。これによりＵＶミラーはＵＶ光
線を反射するが燐光物質から発光する可視光線を相対的に通過させる。図示の実
施形態の場合λはＵＶ・ＬＥＤピーク波長であり、ｎ１はＡｌＧａＮの屈折率で
あり、ｎ２は波長λでのＧａＮの屈折率である。
て説明した実施形態と関連して使用可能である。ＵＶミラーは交互するＧａＮ層
及びＡｌＧａＮ層のスタックを含みそれぞれの層はＵＶ・ＬＥＤ発光のピーク波
長の１／４の光学波長を有することが好ましい。これによりＵＶミラーはＵＶ光
線を反射するが燐光物質から発光する可視光線を相対的に通過させる。図示の実
施形態の場合λはＵＶ・ＬＥＤピーク波長であり、ｎ１はＡｌＧａＮの屈折率で
あり、ｎ２は波長λでのＧａＮの屈折率である。
【００３５】 本発明の好ましい実施形態を上述したが、ここに添付の請求項の範囲内の他の
実施形態に応用可能であることは当業者に容易に理解されよう。
実施形態に応用可能であることは当業者に容易に理解されよう。
【図１】 図１は本発明に従う一以上の励起可能な、可視光発生蛍光体を有する固体ＵＶ
発光装置の一部を切り開いて示す斜視図である。
発光装置の一部を切り開いて示す斜視図である。
【図２】 図２は図１の固体ＵＶ発光装置を列状にしたものを一部を切り開いて示す斜視
図である。
図である。
【図３】 図３は効率向上のために一以上の可視光発生蛍光体で側方を外囲するＵＶ・Ｌ
ＥＤの能動領域を有する他の固体ＵＶ発光装置を一部を切り開いて示す斜視図で
ある。
ＥＤの能動領域を有する他の固体ＵＶ発光装置を一部を切り開いて示す斜視図で
ある。
【図４】 図４は単独の量子源を有するＵＶ・ＬＥＤ装置の一例を略図的に示す図である
。
。
【図５】 図５は多数の量子源を有するＵＶ・ＬＥＤ装置の他の実施形態を略図的に示す
図である。
図である。
【図６】 図６はＵＶミラーの一形態を簡略に示す図である。
Claims (5)
- 【請求項１】 ２つの対向側面を有し且つ１つ以上の励起可能な発光蛍光体
を含む蛍光体層と、蛍光体層の２つの対向する側面の第１の側面に隣接して位置
せしめられて蛍光体層からの発光を励起する放射を行うと共に、第１の接続領域
と第２の接続領域とを有する放射源と、蛍光体層の２つの対向する側面の第２の
側面に隣接して設けられて蛍光体層から出る放射と発光の少なくとも一部を反射
させて蛍光体層に戻らせる反射体とを備える発光装置。 - 【請求項２】 透明基板と、１つ以上の励起可能な可視光発生蛍光体を含む
蛍光体層と、透明基板と蛍光体層との間に設けられて蛍光体層からの可視光発生
を励起する放射を行うと共に第１の接触領域と第２の接触領域とを有する放射源
と、蛍光体層の少なくとも一部上に設けられて蛍光体層を通過してきた放射の少
なくとも一部を反射させて蛍光体層内に戻すと共に、第１の接触領域と電気的に
接続された第１の接触層と、第２の接触領域と電気的に接続された第２の接触層
とを備える可視光発光装置。 - 【請求項３】 透明基板と、１つ以上の励起可能な可視光発生蛍光体を含む
蛍光体層と、透明基板と蛍光体層との間に位置せしめられて蛍光体層から可視光
発生を励起する放射を行うと共に第１の接触領域と第２の接触領域とを有する放
射源と、蛍光体層の少なくとも一部上に設けられて蛍光体層が発生する可視光の
少なくとも一部を反射させ透明基板に向けて戻すと共に、第１の接触領域と電気
的に接続された第１の接触層と、第２の接触領域と電気的に接続された第２の接
触層とを備える可視光発光装置。 - 【請求項４】 放射を行う第１の接触領域と第２の接触領域を有すると共に
上面および１つ以上の側壁を有する放射源と、放射源の１つ以上の側壁の少なく
とも一部に隣接して設けられると共に放射によって励起された時に発光を行う１
つ以上の励起可能な発光蛍光体を含む蛍光体層とを備える発光装置。 - 【請求項５】 透明基板と、各々１つ以上の励起可能な可視光発生蛍光体を
含む蛍光体セグメント列と、透明基板と蛍光体セグメント列との間に位置して対
応する蛍光体セグメントから可視光発生を励起するために放射可能に設けられる
と共に、各々第１の接触領域と第２の接触領域とを有する放射源配列と、放射源
配列の対応する列内にある放射源の蛍光体セグメントの少なくとも一部上に設け
られて対応する蛍光体セグメントから出る放射の少なくとも一部を反射させて蛍
光体セグメント内に戻すと共に、対応する列内にある放射源の第１の接触領域と
電気的に接続される多数の列接触層と、各々放射源配列の対応する行内にある放
射源の第１の接触領域と電気的に接続される多数の行接触層とを備える可視光発
光装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/218,816 US6373188B1 (en) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | Efficient solid-state light emitting device with excited phosphors for producing a visible light output |
| US09/218,816 | 1998-12-22 | ||
| PCT/US1999/028326 WO2000038250A1 (en) | 1998-12-22 | 1999-11-30 | Efficient solid-state light emitting device with excited phosphors for producing a visible light output |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014032122A Division JP2014090220A (ja) | 1998-12-22 | 2014-02-21 | 励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002533938A true JP2002533938A (ja) | 2002-10-08 |
| JP2002533938A5 JP2002533938A5 (ja) | 2017-08-31 |
Family
ID=22816626
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000590229A Pending JP2002533938A (ja) | 1998-12-22 | 1999-11-30 | 励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置 |
| JP2014032122A Pending JP2014090220A (ja) | 1998-12-22 | 2014-02-21 | 励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014032122A Pending JP2014090220A (ja) | 1998-12-22 | 2014-02-21 | 励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6373188B1 (ja) |
| EP (1) | EP1145332A1 (ja) |
| JP (2) | JP2002533938A (ja) |
| CA (1) | CA2356530A1 (ja) |
| WO (1) | WO2000038250A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7675075B2 (en) | 2003-08-28 | 2010-03-09 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device |
| US8445929B2 (en) | 2005-03-14 | 2013-05-21 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Wavelength-converted semiconductor light emitting device |
| US8748923B2 (en) | 2005-03-14 | 2014-06-10 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Wavelength-converted semiconductor light emitting device |
Families Citing this family (95)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329676B1 (en) * | 1999-03-01 | 2001-12-11 | Toru Takayama | Flat panel solid state light source |
| US6696703B2 (en) * | 1999-09-27 | 2004-02-24 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Thin film phosphor-converted light emitting diode device |
| TW480744B (en) * | 2000-03-14 | 2002-03-21 | Lumileds Lighting Bv | Light-emitting diode, lighting device and method of manufacturing same |
| JP2001267555A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR100869866B1 (ko) | 2000-06-29 | 2008-11-24 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 광전 소자 및 그 피복 방법 |
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