JP2010062351A - 積層半導体発光装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各半導体発光素子10−1〜10−3は、屈折率差を設けた平坦化層30−1,30−2を介して、分子間力を用いて集積化され、且つ、平坦化膜31−1,31−2は発光領域上に形成されており、その屈折率は発光領域外に形成された平坦化膜32−1,32−2より大きい。そのため、平坦化膜31−1,31−2の下層に設けられた半導体発光素子10−1,10−2から放射される光は、平坦化膜31−1,31−2を導波路として伝搬され、平坦化膜31−1,31−2上に集積化された半導体発光素子10−2,10−3に入射される。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施例1における積層半導体発光装置を示す図2中のX1−X2線拡大断面図である。この図1には、複数(例えば、3つ)の半導体発光素子をこの半導体発光面に対して垂直方向に3次元集積した多色集積半導体発光装置の断面構造が示されている。
図3−1(a)〜(c)及び図3−2(d)、(e)は、図1及び図2の積層半導体発光装置1における製造方法の一例を示す模式的な製造工程図である。
例えば、図2の下側電極共通配線24を接地電位にし、上側電極共通配線23−1〜23−3に正電位を印加すると、上側電極共通配線23−1〜23−3→各層の上側電極引出配線21−1〜21−3→各層の半導体発光素子10−1〜10−3の上側電極17、下側電極18→各層の下側電極引出配線22−1〜22−3→下側電極共通配線24へと駆動電流が流れ、各層の半導体発光素子10−1〜10−3が点灯する。これにより、各半導体発光素子10−1〜10−3における活性層13が発光し、この放射光が屈折率の大きい平坦化膜31−1,31−2を通して上方へ出射される。
本実施例1によれば、各半導体発光素子10−1〜10−3は、屈折率差を設けた平坦化層30−1,30−2を介して、各半導体層と平坦化層間に働く分子間力を用いて集積化され、且つ、平坦化膜31−1,31−2は発光領域上に形成されており、その屈折率は発光領域外に形成された平坦化膜32−1,32−2より大きい。そのため、平坦化膜31−1,31−2の下層に設けられた半導体発光素子10−1,10−2から放射される光は、平坦化膜31−1,31−2を導波路として伝搬され、この平坦化膜31−1,31−2上に集積化された半導体発光素子10−2,10−3に入射される。従って、固着電極を介して集積化することにより、各半導体発光素子間に空気層が無作為に介在してしまう従来の構造と比較して、各半導体発光素子間の結合効率が向上し、漏れ光を防止することが可能となる。
本実施例1における積層半導体発光装置1の構造や製造方法等は、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば、次の(a)〜(d)のようなものがある。
図4は、本発明の実施例2における積層半導体発光装置を示す拡大平面図、更に、図5は、図4中のX11−X12線拡大断面図であり、実施例1を示す図1及び図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。図5には、図1と同様に、複数(例えば、3つ)の半導体発光素子をこの半導体発光面に対して垂直方向に3次元集積した多色集積半導体発光装置の断面構造が示されている。
本実施例2の積層半導体発光装置1Aにおける製造方法では、各平坦化層30−1A,30−2Aを同一の材料で形成した後、分離溝33−1,33−2をそれぞれ形成するようにしている点が、実施例1と異なっている。
各半導体発光素子10−1〜10−3間を充填している平坦化膜31−1A,31−2Aの周囲には、各半導体発光素子10−1,10−2における発光領域を取り囲むように分離溝33−1,33−2がそれぞれ形成されているので、発光領域の周囲の平坦化膜32−1A,32−2Aと分離されている。そして、平坦化膜31−1A,31−2Aと各半導体発光素子10−2,10−3とは、従来のように空気層を介することなく、直接分子間力を用いて接合されている。そのため、実施例1と同様に、半導体発光素子10−1,10−2から平坦化膜32−1A,32−2Aへ効率的に放射光が導入される。しかも、発光領域上の平坦化膜31−1A,31−2Aの材料は、分離溝33−1,33−2を形成している空気層よりも屈折率が大きいので、導波路として作用して光の漏れが防止される。
本実施例2によれば、実施例1とほぼ同様の効果がある。更に、本実施例2では、平坦化膜31−1A,31−2Aと32−1A,32−2Aとを同一材料で形成しているにもかかわらず、分離溝33−1,33−2を用いることにより屈折率差を形成し、発光領域上に導波路構造を形成している。そのため、導波路としての機能を有する平坦化膜31−1A,31−2Aを形成する際に、その形成工程を簡略化することが可能となる。
図6は、実施例1の積層半導体発光装置1又は実施例2の積層半導体発光装置1Aを用いた本発明の実施例3における画像形成装置を示す概略の平面図である。
本実施例3によれば、実施例1で説明した効果により、半導体発光素子10−1〜10−3を集積化した積層半導体発光装置1又は1Aによる画素を高密度に配列した際、漏れ光による近傍発光画素への干渉を防ぐことができるのと同時に、高効率なフルカラー画像形成装置を作製することができる。
1a 支持基板
10−1〜10−3 半導体発光素子
30−1,30−1A,30−2,30−2A 平坦化層
31−1,31−1A,31−2,31−2A,32−1,32−1A,32−2,32−2A 平坦化膜
33−1,33−2 分離溝
Claims (7)
- 電気を光に変換して放射光を発生する発光領域をそれぞれ持った複数の薄膜状の半導体発光素子が、前記各発光領域に対して垂直方向に、絶縁性を有する平坦化層を介してそれぞれ接合されて積層された積層半導体発光装置であって、
前記平坦化層において、前記各半導体発光素子における前記発光領域の上下方向に位置する第1の平坦化領域は、屈折率の大きな第1の平坦化膜により形成され、前記発光領域以外の第2の平坦化領域は、前記第1の平坦化膜よりも屈折率の小さな第2の平坦化膜により形成され、
上層に積層される前記半導体発光素子は、下層に積層される前記半導体発光素子からの前記放射光を上方へ透過させる構成になっていることを特徴とする積層半導体発光装置。 - 前記平坦化層は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜により形成されていることを特徴とする請求項1記載の積層半導体発光装置。
- 電気を光に変換して放射光を発生する発光領域をそれぞれ持った複数の薄膜状の半導体発光素子が、前記各発光領域に対して垂直方向に、絶縁性を有する平坦化層を介してそれぞれ接合されて積層された積層半導体発光装置であって、
前記平坦化層において、前記各半導体発光素子における前記発光領域の上下方向に位置する第1の平坦化領域と、前記発光領域以外の第2の平坦化領域との間には、屈折率差形成用の空気層からなる分離溝が形成され、
上層に積層される前記半導体発光素子は、下層に積層される前記半導体発光素子からの前記放射光を上方へ透過させる構成になっていることを特徴とする積層半導体発光装置。 - 前記各半導体発光素子は、前記各平坦化膜上に分子間力を用いて接合されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層半導体発光装置。
- 前記下層に積層される前記半導体発光素子の発光波長は、前記上層に積層される前記半導体発光素子の発光波長よりも長波長であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層半導体発光装置。
- 前記複数の半導体発光素子は、赤色で発光する半導体発光素子、緑色で発光する半導体発光素子、及び青色で発光する半導体発光素子のうちの少なくとも2種類以上の半導体発光素子により構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層半導体発光装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層半導体発光装置が複数個、基板上に1次元又は2次元に配列されて集積化されていることを特徴とする画像形成装置。
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