JP2013239561A - Light-emitting element and light-emitting element array - Google Patents

Light-emitting element and light-emitting element array Download PDF

Info

Publication number
JP2013239561A
JP2013239561A JP2012111352A JP2012111352A JP2013239561A JP 2013239561 A JP2013239561 A JP 2013239561A JP 2012111352 A JP2012111352 A JP 2012111352A JP 2012111352 A JP2012111352 A JP 2012111352A JP 2013239561 A JP2013239561 A JP 2013239561A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
emitting element
center
shielding film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012111352A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5993202B2 (en
Inventor
Yasushi Motoyama
靖 本山
Yoshikuni Hirano
芳邦 平野
Katsu Tanaka
克 田中
Keiji Ishii
啓二 石井
Nobuo Saito
信雄 斎藤
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.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP2012111352A priority Critical patent/JP5993202B2/en
Publication of JP2013239561A publication Critical patent/JP2013239561A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5993202B2 publication Critical patent/JP5993202B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting element having a simple element structure which makes it possible to form a beam of light and control its direction singly in the light-emitting element alone.SOLUTION: A light-emitting element 1, which is designed to radiate light from a surface on one side of it, includes a shading film 2 on its surface for shielding light from a luminous portion region 5 in the light-emitting element 1. The shading film 2 has an annular hole 3 opened in it. The shading film 2 is disposed in such a way that a center Oin a central shading portion 4 located inside the annular hole 3 provided in the shading film 2 and a center Oin the luminous portion region 5 within the light-emitting element 1 are shifted relative to each other.

Description

本発明は、発光素子に係り、特に、立体映像表示装置に用いることができる発光素子および発光素子アレイに関する。   The present invention relates to a light emitting element, and more particularly to a light emitting element and a light emitting element array that can be used in a stereoscopic image display device.

従来、像再生型立体表示の代表的な方式として、ホログラフィ、パララクスステレオグラム、レンチキュラシート、インテグラルフォトグラフィ(以下IPと称す)などが知られている。ホログラフィを除く、これらの方式の実用化に関しては、コヒーレント光を必要としない簡易な方式で早期に実現可能と考えられている。また、IPは水平方向に加え、垂直方向の視差情報も表現することができるため、自然な立体表示が可能な装置の早期実現に有望であると考えられている(例えば非特許文献1参照)。   Conventionally, holography, parallax stereogram, lenticular sheet, integral photography (hereinafter referred to as IP) and the like are known as typical methods of image reproduction type stereoscopic display. Regarding the practical application of these methods, excluding holography, it is thought that it can be realized at an early stage with a simple method that does not require coherent light. Moreover, since IP can express parallax information in the vertical direction in addition to the horizontal direction, it is considered promising for early realization of a device capable of natural stereoscopic display (see, for example, Non-Patent Document 1). .

IPの表示システムは、光線を再生する多数の微小なレンズ(要素レンズ)を配列したレンズアレイと、各レンズに対応した画像(要素画像)を多数並べて表示するディスプレイとによって構成される。観察者は、1つの要素レンズに対応する1つの要素画像から、観察者の位置に応じた部分的な情報を得、要素画像を要素レンズの数だけ並べた立体像を観察する。IPの表示システムにおいて、立体像の解像度は、要素レンズの解像度と、要素画像の解像度と、観視距離とで決まる。また、IPの表示システムの視域角については、要素レンズの性能が支配的な要因になる。このような事情から、実用的な立体像をIP方式で生成するには、発光素子と光学素子の高精細化・高機能化が不可欠である(例えば非特許文献2参照)。   The IP display system includes a lens array in which a large number of minute lenses (element lenses) that reproduce light rays are arranged, and a display that displays a large number of images (element images) corresponding to each lens. The observer obtains partial information corresponding to the position of the observer from one element image corresponding to one element lens, and observes a stereoscopic image in which element images are arranged by the number of element lenses. In the IP display system, the resolution of the stereoscopic image is determined by the resolution of the element lens, the resolution of the element image, and the viewing distance. Further, regarding the viewing zone angle of the IP display system, the performance of the element lens is a dominant factor. Under such circumstances, in order to generate a practical stereoscopic image by the IP method, it is indispensable to increase the definition and function of the light emitting element and the optical element (for example, see Non-Patent Document 2).

しかし、発光素子と光学素子の高精細化が進んでも、レンズを使用する光学系には、レンズの回折限界や焦点距離のように原理的に取り除くことができない性能限界も存在する。例えばディスプレイの画素サイズが、要素レンズの最小スポットサイズより小さくなると、映像ボケが発生するため、同時にスポットサイズも小さくする必要があるが、スポットサイズをAbbeの回折限界より小さくすることは原理的に不可能である。   However, even if the definition of the light emitting element and the optical element is increased, an optical system using a lens has performance limits that cannot be removed in principle, such as the diffraction limit and focal length of the lens. For example, if the pixel size of the display is smaller than the minimum spot size of the element lens, image blurring occurs, so it is necessary to reduce the spot size at the same time, but in principle it is necessary to make the spot size smaller than the Abbe diffraction limit. Impossible.

また、レンズを用いたシステムでの視域角は、要素レンズの焦点距離に反比例するが、視域角を大きくするために要素レンズの焦点距離を無限に小さくすることはできない。さらに、視域角は、要素レンズのピッチに比例もするため、要素レンズのピッチを大きくすれば視域角の拡大が可能であるが解像度が劣化するので、レンズを用いた光学系における解像度と視域角には、トレードオフの関係がある。   The viewing zone angle in a system using a lens is inversely proportional to the focal length of the element lens, but the focal length of the element lens cannot be made infinitely small in order to increase the viewing zone angle. Furthermore, since the viewing zone angle is proportional to the pitch of the element lens, if the pitch of the element lens is increased, the viewing zone angle can be enlarged, but the resolution deteriorates. There is a trade-off relationship between viewing zone angles.

IPの表示システムとは直接関係ないものの、発光素子の分野においては、自発光素子であるLED(Light Emitting Diode)は、近年、その発光特性が飛躍的に進歩したことから、各種用途で注目を集めている。LEDは、放射される光の直進性が良いため、照明器具などへの応用においては拡散させる仕組みが必要となる。LEDの放射光を拡散させる技術がさらに進み、光の放射される方位の制御が可能となれば、ディスプレイなどへの応用も可能となる。   Although not directly related to IP display systems, in the field of light-emitting elements, LEDs (Light Emitting Diodes), which are self-emitting elements, have attracted attention in various applications because their light-emitting characteristics have advanced dramatically in recent years. Collecting. Since LEDs have good straightness of emitted light, a mechanism for diffusing them is necessary for application to lighting equipment and the like. If the technology for diffusing the emitted light of the LED further advances and the direction in which the light is emitted can be controlled, it can be applied to a display or the like.

ディスプレイの関連技術として、例えば特許文献1には、液晶ディスプレイからなる画像表示手段の手前に、液晶デバイスを用いた空間光変調素子等のビーム偏向手段を設けることで、画素からの光を偏向させて、視点位置の異なる複数の2次元画像から立体像を表示する立体表示装置が記載されている。ただし、この装置は、LEDのような発光素子を用いたディスプレイではない。
また、LEDから取り出す光の方向を制御する技術として、LED光の出射角度を調整可能な発光装置が特許文献2に記載されている。
As a related technology of the display, for example, Patent Document 1 discloses that light from a pixel is deflected by providing beam deflecting means such as a spatial light modulation element using a liquid crystal device in front of an image display means composed of a liquid crystal display. A stereoscopic display device that displays a stereoscopic image from a plurality of two-dimensional images with different viewpoint positions is described. However, this device is not a display using a light emitting element such as an LED.
Further, as a technique for controlling the direction of light extracted from an LED, Patent Document 2 discloses a light emitting device capable of adjusting the emission angle of LED light.

特開平6−110374号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-110374 特開2008−147182号公報JP 2008-147182 A

「超高精細映像技術・立体映像技術」、電子情報通信学会誌、2010年5月、Vol.93, No.5, p.372-381"Ultra-high-definition image technology and stereoscopic image technology", IEICE Journal, May 2010, Vol.93, No.5, p.372-381 財団法人機械システム振興協会・財団法人光産業技術振興協会、「自然な立体視を可能とする空間像の形成に関する調査研究報告書−要旨−」、システム技術開発調査研究19-R-5、2008年3月、p.14-16Japan Association for Mechanical Systems Promotion and Japan Photonics Technology Promotion Association, “Survey Report on Formation of Spatial Image that Enables Natural Stereoscopic Viewing—Summary”, System Technology Development Survey 19-R-5, 2008 March, p.14-16

しかしながら、特許文献2に記載の発光装置は、LEDから取り出す光の方向を制御するために多種の部品が必要とされる。また、ディスプレイに応用して発光素子ごとの方位制御を行おうとする場合、多数の微細な発光素子を形成する必要がある。また、これら微細な発光素子の放射光を正面以外の方向へ射出することはきわめて難しい。
さらに、微細な構造を備えたLEDから取り出す光の方向を制御できる技術は知られていないのが現状である。
However, the light emitting device described in Patent Document 2 requires various components in order to control the direction of light extracted from the LED. In addition, when applying to a display to control the direction of each light emitting element, it is necessary to form a large number of fine light emitting elements. Further, it is extremely difficult to emit the emitted light of these fine light emitting elements in directions other than the front.
Furthermore, there is no known technology that can control the direction of light extracted from an LED having a fine structure.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、発光素子単体で光線の成形と方向制御とを可能とする簡易な素子構造を有した発光素子および発光素子アレイを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a light-emitting element and a light-emitting element array having a simple element structure that enables light beam shaping and direction control with a single light-emitting element. This is the issue.

前記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載の発光素子は、一側の表面から光を放射する発光素子であって、前記発光素子内部の発光部分領域からの光を遮光するための遮光膜を前記表面に備え、前記遮光膜には、環状の穴が設けられており、前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部における中心と、前記発光素子内部の発光部分領域の中心とをずらして、前記遮光膜を配置したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a light emitting device according to claim 1 of the present invention is a light emitting device that emits light from a surface on one side, and blocks light from a light emitting partial area inside the light emitting device. A light shielding film is provided on the surface, the light shielding film is provided with an annular hole, the center of the central light shielding part inside the annular hole provided in the light shielding film, and the inside of the light emitting element The light shielding film is arranged so as to be shifted from the center of the light emitting partial region.

かかる構成によれば、発光素子において、発光部分領域からの光は、遮光膜に設けられた環状の穴から出射し、外部の空気中へと出射する。外部へ光が出射するとき、素子内部の媒質の方が外部の媒質よりも屈折率が高いので、出射光は、遮光膜に設けられた環状の穴への入射角に応じた方向に屈折して出射し、一部は全反射する。発光素子は、中心遮光部における中心と発光部分領域の中心とがずれているので、発光部分領域から環状の穴までの光路長は、穴の周方向の位置に応じて異なり、不均一となる。したがって、発光部分領域から環状の穴までの光路長が短い出射端と、発光部分領域から環状の穴までの光路長が長い出射端との間に位相差が生じる。これにより、光路長の異なる出射端から出射した光が干渉するので、干渉により成形された所定の広がりを有した光線が、素子表面の法線方向から傾いた線上に出射することになる。   According to such a configuration, in the light emitting element, the light from the light emitting partial region is emitted from the annular hole provided in the light shielding film and is emitted to the outside air. When light is emitted to the outside, the medium inside the element has a higher refractive index than the external medium, so the emitted light is refracted in a direction corresponding to the incident angle to the annular hole provided in the light shielding film. And partly totally reflected. In the light-emitting element, the center of the light-shielding portion and the center of the light-emitting partial region are shifted from each other, so that the optical path length from the light-emitting partial region to the annular hole varies depending on the position in the circumferential direction of the hole and becomes non-uniform. . Accordingly, a phase difference is generated between the emission end having a short optical path length from the light emitting partial region to the annular hole and the emission end having a long optical path length from the light emitting partial region to the annular hole. As a result, light emitted from the emission ends having different optical path lengths interferes, and thus a light beam having a predetermined spread formed by the interference is emitted on a line inclined from the normal direction of the element surface.

また、請求項2に記載の発光素子は、請求項1に記載の発光素子において、前記遮光膜に設けた環状の穴の外径の最大値が、放射光の可干渉長以下であることとした。   The light emitting device according to claim 2 is the light emitting device according to claim 1, wherein the maximum value of the outer diameter of the annular hole provided in the light shielding film is equal to or less than the coherence length of the emitted light. did.

かかる構成によれば、発光素子では、環状の穴から出射した光が、中心遮光部の周囲で干渉し易くなる。また、環状の穴の周方向の位置にかかわらず、環状の穴から出射した光がすべて干渉するため、出射光が、発光素子で成形される光線が広がらないように寄与する。   According to such a configuration, in the light emitting element, the light emitted from the annular hole is likely to interfere around the central light shielding portion. Moreover, since all the light emitted from the annular hole interferes regardless of the circumferential position of the annular hole, the emitted light contributes to prevent the light beam formed by the light emitting element from spreading.

また、請求項3に記載の発光素子は、請求項2に記載の発光素子であって、前記発光素子内部の発光部分領域は、前記一側の表面に平行な面における最大幅が、前記遮光膜に設けた環状の穴の外径の最大値よりも小さいこととした。   The light-emitting element according to claim 3 is the light-emitting element according to claim 2, wherein the light-emitting partial region inside the light-emitting element has a maximum width in a plane parallel to the surface on the one side. It was decided to be smaller than the maximum value of the outer diameter of the annular hole provided in the membrane.

かかる構成によれば、発光素子では、発光部分領域が環状の穴より小さいので、中心遮光部における中心と、発光部分領域の中心とをずらす距離も小さくすることができる。そのため、発光素子を微細化することができる。   According to such a configuration, in the light emitting element, since the light emitting partial region is smaller than the annular hole, the distance for shifting the center of the central light shielding portion and the center of the light emitting partial region can be reduced. Therefore, the light emitting element can be miniaturized.

また、請求項4に記載の発光素子は、請求項3に記載の発光素子であって、前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部における中心と、前記発光素子内部の発光部分領域の中心とのずれ幅が、前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部の径の最小値と前記発光部分領域において前記一側の表面に平行な面における最大幅との差の半分の値以下であることとした。   The light emitting device according to claim 4 is the light emitting device according to claim 3, wherein the center in the central light shielding portion inside the annular hole provided in the light shielding film and the light emission inside the light emitting device. The deviation width from the center of the partial area is the minimum value of the diameter of the central light shielding part inside the annular hole provided in the light shielding film, and the maximum width in a plane parallel to the one side surface in the light emitting partial area. It was decided to be less than half of the difference.

かかる構成によれば、発光素子では、平面視で発光部分領域が中心遮光部より小さく、中心遮光部の陰に隠れることになるので、環状の穴から出射した光の干渉効果を高めることができる。   According to such a configuration, in the light emitting element, the light emitting partial region is smaller than the central light shielding portion in plan view and hidden behind the central light shielding portion, so that the interference effect of the light emitted from the annular hole can be enhanced. .

また、請求項5に記載の発光素子は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光素子であって、発光層と、前記発光層の一側に積層された第1バッファ層と、前記第1バッファ層の上に積層された光源マスク層と、前記光源マスク層の上に積層された第2バッファ層と、前記第2バッファ層の上に積層された前記遮光膜と、を備え、前記光源マスク層が、前記発光素子内部の前記発光部分領域に対応した位置に貫通孔を備え、前記貫通孔以外の領域が前記発光層からの光を遮蔽することとした。   The light emitting device according to claim 5 is the light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the light emitting layer and a first buffer laminated on one side of the light emitting layer. A light source mask layer stacked on the first buffer layer, a second buffer layer stacked on the light source mask layer, and the light shielding film stacked on the second buffer layer The light source mask layer includes a through hole at a position corresponding to the light emitting partial region inside the light emitting element, and a region other than the through hole shields light from the light emitting layer.

かかる構成によれば、発光素子では、光源マスク層に所望サイズの貫通孔を所望位置に設けることで、所望位置に所望サイズの発光部分領域を容易に設けることができる。また、光源マスク層の貫通孔を先に形成しておくことで、素子表面の遮光膜において所望位置に所望サイズの環状の穴を容易に設けることができる。したがって、設計どおりの発光素子を製造し易くすることができる。   According to such a configuration, in the light emitting element, the light emitting partial region having the desired size can be easily provided at the desired position by providing the light source mask layer with the through hole having the desired size at the desired position. In addition, by forming the through hole of the light source mask layer in advance, an annular hole of a desired size can be easily provided at a desired position in the light shielding film on the element surface. Therefore, it is possible to easily manufacture a light emitting element as designed.

また、請求項6に記載の発光素子アレイは、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発光素子を並べた発光素子アレイであって、それぞれの前記発光素子が、前記発光素子アレイにおける配設位置に応じた光の出射方位として、前記一側の表面における所定の方位が予め定められており、前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部における中心を、前記発光素子内部の前記発光部分領域の中心から、当該発光素子において前記所定の方位とは反対向きにずらして前記遮光膜が配置されていることを特徴とする。   A light emitting element array according to claim 6 is a light emitting element array in which the light emitting elements according to any one of claims 1 to 5 are arranged, and each of the light emitting elements is the light emitting element. As a light emitting azimuth according to the arrangement position in the array, a predetermined azimuth on the surface of the one side is predetermined, and the center in the central light shielding portion inside the annular hole provided in the light shielding film, The light-shielding film is arranged so as to be shifted from the center of the light-emitting partial region inside the light-emitting element in a direction opposite to the predetermined direction in the light-emitting element.

かかる構成によれば、発光素子アレイは、それぞれの発光素子が、素子表面の環状の穴から放射する光の方位を所望の方向に制御できるので、立体ディスプレイの画素などへ応用することができる。また、立体ディスプレイの画素に応用する場合、各画素に対応したそれぞれの発光部分領域を一度に製造し、素子表面の遮光膜において各画素位置に対応したずれ幅およびずれ方向で環状の穴をそれぞれ設ければ、各画素を画素位置に応じた光の放射方向となるように容易に加工することができる。   According to this configuration, the light emitting element array can be applied to a pixel of a three-dimensional display because each light emitting element can control the direction of light emitted from the annular hole on the element surface in a desired direction. In addition, when applied to a pixel of a stereoscopic display, each light emitting partial region corresponding to each pixel is manufactured at a time, and an annular hole with a shift width and a shift direction corresponding to each pixel position is formed in the light shielding film on the element surface. If provided, each pixel can be easily processed so as to have a light emission direction corresponding to the pixel position.

請求項1に記載の発明によれば、発光素子は、遮光膜で妨害光を遮蔽し、素子単体で光線の成形と方向制御を可能とすることができる。また、発光素子において、遮光膜を金属で形成すれば、遮光膜に電極機能を兼用することができる。
請求項2に記載の発明によれば、発光素子は、環状の穴から出射した光の干渉により、発光素子で成形される光線が広がらないようにすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the light-emitting element can block the interference light with the light-shielding film, and can form the light beam and control the direction of the element alone. In the light emitting element, if the light shielding film is formed of metal, the light shielding film can also serve as an electrode.
According to the second aspect of the present invention, the light emitting element can prevent the light beam formed by the light emitting element from spreading due to interference of light emitted from the annular hole.

請求項3に記載の発明によれば、発光素子を微細化することができる。
請求項4に記載の発明によれば、発光素子の環状の穴から出射した光の干渉効果を高めることができる。
請求項5に記載の発明によれば、製造し易い発光素子を提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、製造し易い発光素子アレイを提供することができる。
According to the invention described in claim 3, the light emitting element can be miniaturized.
According to invention of Claim 4, the interference effect of the light radiate | emitted from the annular hole of the light emitting element can be heightened.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a light emitting device that is easy to manufacture.
According to invention of Claim 6, the light emitting element array which is easy to manufacture can be provided.

本発明の第1実施形態に係る発光素子の一部を透過して模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a part of a light emitting element according to a first embodiment of the present invention. 図2(a)は本発明の第1実施形態に係る発光素子の平面図、図2(b)は参考例の発光素子の平面図である。2A is a plan view of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a plan view of the light emitting device of the reference example. 図3(a)は図2(a)のA−A線矢視における断面図、図3(b)は図2(b)のC−C線矢視における断面図である。3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2A, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 本発明の第1実施形態に係る発光素子の平面図である。It is a top view of the light emitting element concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る発光素子の方位角を示す平面図であり、(a)はθ=0°、(b)はθ=60°、(c)はθ=120°、(d)はθ=180°を示している。It is a top view which shows the azimuth angle of the light emitting element which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is (theta) = 0 degree, (b) is (theta) = 60 degree, (c) is (theta) = 120 degree, (d ) Indicates θ = 180 °. 図5(a)と図5(b)とを重ねて示す平面図である。It is a top view which overlaps and shows Drawing 5 (a) and Drawing 5 (b). 本発明の第1実施形態に係る発光素子および参考例のビームパターンの計算例であり、(a)はZX平面のビームパターン、(b)はYZ平面のビームパターンを示している。It is a calculation example of the beam pattern of the light emitting element which concerns on 1st Embodiment of this invention, and a reference example, (a) has shown the beam pattern of ZX plane, (b) has shown the beam pattern of YZ plane. 本発明の第1実施形態に係る発光素子および参考例における光強度の遠方界パターンであって、(a)は参考例、(b)は第1実施形態に係る発光素子を示している。FIG. 4 is a far-field pattern of light intensity in the light emitting device and the reference example according to the first embodiment of the present invention, where (a) shows the reference example and (b) shows the light emitting device according to the first embodiment. 本発明の第1実施形態に係る発光素子を用いたIP立体ディスプレイの概念図であって、(a)は正面図、(b)は斜視図を示す。It is a conceptual diagram of the IP three-dimensional display using the light emitting element which concerns on 1st Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a front view, (b) shows a perspective view. 本発明の第2実施形態に係る発光素子の一部を透過して模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which permeate | transmits a part of light emitting element which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and shows typically. 本発明の第2実施形態に係る発光素子の構成図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のE−E線矢視における断面図である。It is a block diagram of the light emitting element which concerns on 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the EE arrow of (a).

以下、本発明の発光素子を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面に示される部材等のサイズや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the light-emitting element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the size and positional relationship of members and the like shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.

(第1の実施形態)
[発光素子の構造の概要]
本発明の第1実施形態に係る発光素子について図1を参照して説明する。図1に示す発光素子1は、図1において上側の表面から光を放射する発光素子であり、この上側の表面に遮光膜2を備える。図1において、発光素子1の光を射出する面(以下、射出面という)はXY平面と平行な面であるものとした。遮光膜2には、環状の穴3が設けられている。遮光膜2は、環状の穴3の内側に、中心遮光部4を有する。中心遮光部4は、発光素子1内部の発光部分領域5からの光を遮光する。発光部分領域5は、発光層20とは異なる層に配置されている。本実施形態では、発光部分領域5は、光源マスク層40に設けられた貫通孔の配置された領域であるものとした。発光層20は、環状の穴3の下方において光源となる領域(光源領域21)を備える。遮光膜2は、環状の穴3の内側にある部分(中心遮光部4)および外側にある部分によって、発光部分領域5からの光を遮光する。発光素子1は、中心遮光部4における中心O1と、発光部分領域5の中心O2とをずらして、遮光膜2が配置されている。
(First embodiment)
[Outline of light emitting device structure]
A light emitting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A light-emitting element 1 shown in FIG. 1 is a light-emitting element that emits light from the upper surface in FIG. 1, and includes a light-shielding film 2 on the upper surface. In FIG. 1, a light emitting surface (hereinafter referred to as an emission surface) of the light emitting element 1 is a surface parallel to the XY plane. An annular hole 3 is provided in the light shielding film 2. The light shielding film 2 has a central light shielding portion 4 inside the annular hole 3. The central light shielding unit 4 shields light from the light emitting partial region 5 inside the light emitting element 1. The light emitting partial region 5 is disposed in a layer different from the light emitting layer 20. In the present embodiment, the light emitting partial region 5 is a region where a through hole provided in the light source mask layer 40 is disposed. The light emitting layer 20 includes a region (light source region 21) serving as a light source below the annular hole 3. The light shielding film 2 shields light from the light emitting partial region 5 by a portion inside the annular hole 3 (center light shielding portion 4) and a portion outside. In the light emitting element 1, the light shielding film 2 is arranged by shifting the center O 1 in the central light shielding part 4 and the center O 2 in the light emitting partial region 5.

<発光素子の構造>
発光素子1は、例えばLEDのように、平坦な表面から光を放射するものである。
発光素子1は、図1に示すように、半導体層10と、発光層20と、バッファ層(第1バッファ層)30と、光源マスク層40と、バッファ層(第2バッファ層)50と、遮光膜2と、を備えている。
<Structure of light emitting element>
The light emitting element 1 emits light from a flat surface, such as an LED.
As shown in FIG. 1, the light emitting element 1 includes a semiconductor layer 10, a light emitting layer 20, a buffer layer (first buffer layer) 30, a light source mask layer 40, a buffer layer (second buffer layer) 50, A light-shielding film 2.

半導体層10は、発光層20と図示しない基板との間に設けられており、例えばn型半導体を材料としたn型半導体層である。半導体層10は、図示しない基板側から順に、例えば、n型GaN層と、n型GaN/InGaN障壁層とが積層された構造とすることができる。発光素子1が青色発光素子である場合、発光層20は、例えば、InGaNの量子井戸層として形成される。   The semiconductor layer 10 is provided between the light emitting layer 20 and a substrate (not shown), and is, for example, an n-type semiconductor layer made of an n-type semiconductor. The semiconductor layer 10 may have a structure in which, for example, an n-type GaN layer and an n-type GaN / InGaN barrier layer are stacked in this order from the substrate side (not shown). When the light emitting element 1 is a blue light emitting element, the light emitting layer 20 is formed as, for example, an InGaN quantum well layer.

バッファ層(第1バッファ層)30は、図1において発光層20の上側に積層されており、例えばp型半導体を材料としたp型半導体層である。バッファ層(第2バッファ層)50は、光源マスク層40の上に積層されており、例えばp型半導体を材料としたp型半導体層である。バッファ層50の上には遮光膜2が積層されている。バッファ層30とバッファ層50とは、例えば、1つのバッファ層を光源マスク層40により2つに分離することで形成できる。ここで、分離前の1つのバッファ層は、発光層20側から順に、例えばp型GaN/InGaN障壁層と、p型GaN層と、が積層される構造を有する。   The buffer layer (first buffer layer) 30 is stacked on the upper side of the light emitting layer 20 in FIG. 1, and is a p-type semiconductor layer made of, for example, a p-type semiconductor. The buffer layer (second buffer layer) 50 is stacked on the light source mask layer 40, and is a p-type semiconductor layer made of, for example, a p-type semiconductor. The light shielding film 2 is laminated on the buffer layer 50. The buffer layer 30 and the buffer layer 50 can be formed, for example, by separating one buffer layer into two by the light source mask layer 40. Here, one buffer layer before separation has a structure in which, for example, a p-type GaN / InGaN barrier layer and a p-type GaN layer are stacked in order from the light emitting layer 20 side.

光源マスク層40は、バッファ層30の上に積層されている。光源マスク層40は、貫通孔を備え、貫通孔以外の領域が発光層20からの光を遮蔽する。貫通孔の内部は中空であってもよいし、貫通孔にバッファ層50の材料が充填されていてもよい。この貫通孔の配置された領域が発光部分領域5である。貫通孔の形状は図示する円形に限らず、四角形や多角形であってもよい。光源マスク層40の材料は、光を遮蔽できる材料であれば特に限定されない。一例として、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、W(タングステン)等の金属や、所定厚(例えば50nm)のカーボン等を挙げることができる。   The light source mask layer 40 is stacked on the buffer layer 30. The light source mask layer 40 includes a through hole, and a region other than the through hole shields light from the light emitting layer 20. The inside of the through hole may be hollow, or the material of the buffer layer 50 may be filled in the through hole. The region where the through holes are arranged is the light emitting partial region 5. The shape of the through hole is not limited to the circular shape shown in the figure, and may be a square or a polygon. The material of the light source mask layer 40 is not particularly limited as long as it can shield light. As an example, metals such as Al (aluminum), Ni (nickel), W (tungsten), carbon having a predetermined thickness (for example, 50 nm), and the like can be given.

図示を省略したが、一般的なLED素子と同様に、半導体層10とバッファ層50との間に段差を設けて、当該段差から引き出された部分にオーミックコンタクトを形成する形で電極を形成できれば、電極の構造は特に限定されるものではない。例えばp電極を、遮光膜2の部分に設け、n電極を半導体層10の基板側の面に設けてもよい。また、電極材料としては一般的な金属電極が使用できる。   Although not shown in the drawings, as in the case of a general LED element, if an electrode can be formed by forming a step between the semiconductor layer 10 and the buffer layer 50 and forming an ohmic contact in a portion drawn from the step. The structure of the electrode is not particularly limited. For example, a p-electrode may be provided on the portion of the light shielding film 2 and an n-electrode may be provided on the surface of the semiconductor layer 10 on the substrate side. Moreover, a general metal electrode can be used as an electrode material.

<環状の穴>
以下、発光素子1の遮光膜2に設けられた環状の穴3について、説明の都合上、ずれの無い参考例と対比させながら図1ないし図4を参照して説明する。図2(a)に発光素子1の上面図を示し、図2(a)のA−A線矢視における断面図を図3(a)に示す。また、発光素子1の遮光膜2上の環状の穴3の位置を説明するために、参考例の発光素子1Aについても同様に図示する。すなわち、図2(b)に発光素子1Aの上面図を示し、図2(b)のC−C線矢視における断面図を図3(b)に示す。また、図4は発光素子1の上面図であって、発光制御のための構成要素の長さの関係をまとめて示す図である。
<Annular hole>
Hereinafter, the annular hole 3 provided in the light-shielding film 2 of the light-emitting element 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2A shows a top view of the light-emitting element 1, and FIG. 3A shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. Further, in order to explain the position of the annular hole 3 on the light shielding film 2 of the light emitting element 1, the light emitting element 1A of the reference example is also illustrated in the same manner. That is, FIG. 2B shows a top view of the light emitting element 1A, and FIG. 3B shows a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 2B. FIG. 4 is a top view of the light-emitting element 1 and collectively shows the length relationship of the components for controlling light emission.

遮光膜2に設けた環状の穴3の輪郭は、図2(a)に示すような完全な円でなくてもよい。穴が環状に形成されていれば、その穴の輪郭は、例えば四角形や円に近似した多角形でもよい。環状の穴3の外径の最大値D(図4参照)は、環状の穴3からの光が干渉できる程度の長さに予め設定されている。つまり、環状の穴3の外径の最大値D(図4参照)は、放射光の可干渉長以下であることが好ましい。なお、光の可干渉長は、光源の発光スペクトルの半値幅と、中心波長とに依存する。光源がLEDの場合、例えば10〜数十μm程度の長さとなる。この場合、発光素子1内部の発光部分領域5は、素子表面に平行な面における最大幅w(図4参照)が、遮光膜2に設けた環状の穴3の外径の最大値Dよりも小さいことが好ましい。   The outline of the annular hole 3 provided in the light shielding film 2 may not be a perfect circle as shown in FIG. If the hole is formed in an annular shape, the outline of the hole may be, for example, a polygon approximate to a quadrangle or a circle. The maximum value D (see FIG. 4) of the outer diameter of the annular hole 3 is set in advance to such a length that the light from the annular hole 3 can interfere. That is, it is preferable that the maximum value D (see FIG. 4) of the outer diameter of the annular hole 3 is not more than the coherence length of the emitted light. The coherence length of light depends on the half-value width of the emission spectrum of the light source and the center wavelength. When the light source is an LED, the length is, for example, about 10 to several tens of μm. In this case, the light emitting partial region 5 inside the light emitting element 1 has a maximum width w (see FIG. 4) in a plane parallel to the element surface, which is larger than the maximum value D of the outer diameter of the annular hole 3 provided in the light shielding film 2. Small is preferable.

発光素子1は、図2(a)および図3(a)に示すように、中心遮光部4における中心O1と、発光素子1内部の発光部分領域5の中心O2とが一致していない。一方、参考例の発光素子1Aは、図2(b)および図3(b)に示すように、中心遮光部4における中心O1と、発光素子1内部の発光部分領域5の中心O2とが一致している。参考例の発光素子1Aを基準とすると、発光素子1は、環状の穴3がY軸の負の方向に距離δだけずれている。 In the light emitting element 1, as shown in FIGS. 2A and 3A, the center O 1 in the central light shielding portion 4 and the center O 2 in the light emitting partial region 5 inside the light emitting element 1 do not coincide with each other. . On the other hand, as shown in FIG. 2B and FIG. 3B, the light-emitting element 1A of the reference example has a center O 1 in the central light shielding part 4 and a center O 2 in the light-emitting partial region 5 inside the light-emitting element 1. Match. When the light emitting element 1A of the reference example is used as a reference, the light emitting element 1 has the annular hole 3 shifted by a distance δ in the negative direction of the Y axis.

以下では、発光素子1の中心遮光部4における中心O1と、発光部分領域5の中心O2と距離δをずれ幅δと表記する。ずれ幅δ(図4参照)は、次の式(1)の関係を満たすことが好ましい。式(1)において、dは中心遮光部4の径の最小値を示し、wは発光部分領域5の最大幅を示す。 Hereinafter, the distance O between the center O 1 in the central light-shielding portion 4 of the light-emitting element 1 and the center O 2 of the light-emitting partial region 5 is expressed as a deviation width δ. The deviation width δ (see FIG. 4) preferably satisfies the relationship of the following formula (1). In the formula (1), d indicates the minimum value of the diameter of the central light-shielding portion 4, and w indicates the maximum width of the light emitting partial region 5.

δ≦(d−w)/2 … 式(1)   δ ≦ (d−w) / 2 Formula (1)

<仰角>
発光素子1の射出面からの仰角を例えば角度αで表す。仰角αの基準は発光素子1の射出面(XY平面と平行な面:図1参照)である。すなわち発光素子1の射出面はα=0°で表される。また、発光素子1の射出面に対する法線方向(Z軸の正の方向)はα=90°で表される。このとき、説明のために、発光素子1の射出面に対する法線方向を基準にした制御角Ψ(=90°−α)を導入する。この発光素子1の射出面に対する法線方向はΨ=0°で表される。Ψ=0°のとき、発光素子1からの光は直進する。制御角Ψが0°より大きくなると、発光素子1からの光は傾く。なお、発光素子1の射出面はΨ=90°で表される。発光素子1は、ずれ幅δ(図2〜図4参照)を変えることにより、仰角α(または制御角Ψ)を所定の角度範囲で制御することができる。
<Elevation angle>
The elevation angle from the emission surface of the light emitting element 1 is represented by, for example, an angle α. The reference of the elevation angle α is the emission surface of the light emitting element 1 (surface parallel to the XY plane: see FIG. 1). That is, the emission surface of the light emitting element 1 is represented by α = 0 °. In addition, the normal direction (positive direction of the Z axis) with respect to the emission surface of the light emitting element 1 is represented by α = 90 °. At this time, for the sake of explanation, a control angle Ψ (= 90 ° −α) based on the normal direction with respect to the emission surface of the light emitting element 1 is introduced. The normal direction with respect to the emission surface of the light emitting element 1 is represented by ψ = 0 °. When Ψ = 0 °, the light from the light emitting element 1 travels straight. When the control angle Ψ is greater than 0 °, the light from the light emitting element 1 is inclined. Note that the emission surface of the light emitting element 1 is represented by Ψ = 90 °. The light emitting element 1 can control the elevation angle α (or the control angle Ψ) within a predetermined angle range by changing the shift width δ (see FIGS. 2 to 4).

<方位角>
発光素子1の射出面の面内における方向を例えば角度θ(0≦θ<180°)で表す。このとき、説明のために、発光素子1を発光面(上面)から見たときの光の出射向きを示す方位角β(=θ+180°)を導入する。発光素子1は、発光素子1内部の発光部分領域5の中心O2に対して、中心遮光部4における中心O1をずらす方向を変えることにより、角度θ(または方位角β)を制御することができる。このように、ずれ幅δの基準を発光部分領域5の中心O2としているので、発光素子1の上面図(図2、図4、図5)において、発光素子1の内部の光源マスク層40を基準にしていることを破線で示している。
以下では、3次元空間上で仰角α(または制御角Ψ)と方位角βとの組みで特定される向きを光の出射方位と呼ぶ。
<Azimuth>
A direction in the plane of the emission surface of the light emitting element 1 is represented by, for example, an angle θ (0 ≦ θ <180 °). At this time, for the sake of explanation, an azimuth angle β (= θ + 180 °) indicating a light emission direction when the light emitting element 1 is viewed from the light emitting surface (upper surface) is introduced. The light-emitting element 1 controls the angle θ (or the azimuth angle β) by changing the direction in which the center O 1 of the central light-shielding portion 4 is shifted with respect to the center O 2 of the light-emitting partial region 5 inside the light-emitting element 1. Can do. Thus, since the reference of the shift width δ is the center O 2 of the light emitting partial region 5, the light source mask layer 40 inside the light emitting element 1 in the top view of the light emitting element 1 (FIGS. 2, 4, and 5). Is shown by a broken line.
Hereinafter, the direction specified by the combination of the elevation angle α (or control angle Ψ) and the azimuth angle β in the three-dimensional space is referred to as a light emission azimuth.

以下、方位角について図5を参照(適宜図4参照)して説明する。図5(a)は発光素子1の一部を示す上面図である。ここでは、図5(a)に示す破線で示す光源マスク層40の上面に対応させて、発光部分領域5の中心O2を原点とした2次元XY座標空間を想定している。この2次元XY座標空間では、例えばY軸の正の方向から時計回りの回転角で角度の大きさを規定する。また、座標原点(O2)からずれ幅δだけ離間した位置に、中心遮光部4における中心O1が配置されるように環状の穴3を設けた。 Hereinafter, the azimuth angle will be described with reference to FIG. 5 (refer to FIG. 4 as appropriate). FIG. 5A is a top view showing a part of the light emitting element 1. Here, a two-dimensional XY coordinate space is assumed in which the origin is the center O 2 of the light emitting partial region 5 in correspondence with the upper surface of the light source mask layer 40 indicated by a broken line shown in FIG. In the two-dimensional XY coordinate space, for example, the magnitude of the angle is defined by a clockwise rotation angle from the positive direction of the Y axis. In addition, an annular hole 3 is provided so that the center O 1 of the central light-shielding portion 4 is disposed at a position separated from the coordinate origin (O 2 ) by the deviation width δ.

図5(a)に示すように、2次元XY座標空間において、座標原点(O2)と中心遮光部4における中心O1とを結ぶ直線は、Y軸に一致している。このとき、中心遮光部4における中心O1はY軸の負の方向に位置する。図示する位置に環状の穴3が設けられた場合を、一例として角度θ=0°として特定する。この場合、光の出射向きは、方位角β=180°の向きで特定される。 As shown in FIG. 5A, in the two-dimensional XY coordinate space, the straight line connecting the coordinate origin (O 2 ) and the center O 1 in the central light-shielding portion 4 coincides with the Y axis. At this time, the center O 1 in the central light shielding portion 4 is located in the negative direction of the Y axis. The case where the annular hole 3 is provided at the illustrated position is specified as an angle θ = 0 ° as an example. In this case, the light emission direction is specified by the direction of the azimuth angle β = 180 °.

図5(b)は、図5(a)と同様の上面図である。ただし、環状の穴3を設けた位置が異なる。具体的には、ずれ幅δの値は同じであるが、座標原点(O2)と中心遮光部4における中心O1とを結ぶ直線は、Y軸を原点周りに角度θ=60°だけ回転させた仮想線に一致している。図示する位置に環状の穴3が設けられた場合を、一例として角度θ=60°として特定する。この場合、光の出射向きは、方位角β=240°の向きで特定される。 FIG. 5B is a top view similar to FIG. However, the positions where the annular holes 3 are provided are different. Specifically, the value of the deviation width δ is the same, but the straight line connecting the coordinate origin (O 2 ) and the center O 1 in the central light shielding unit 4 rotates the Y axis around the origin by an angle θ = 60 °. It matches the imaginary line. A case where the annular hole 3 is provided at the illustrated position is specified as an angle θ = 60 ° as an example. In this case, the light emission direction is specified by the direction of the azimuth angle β = 240 °.

図5(c)は、図5(a)と同様の上面図である。ただし、環状の穴3を設けた位置が異なる。具体的には、ずれ幅δの値は同じであるが、座標原点(O2)と中心遮光部4における中心O1とを結ぶ直線は、Y軸を原点周りに角度θ=120°だけ回転させた仮想線に一致している。図示する位置に環状の穴3が設けられた場合を、一例として角度θ=120°として特定する。この場合、光の出射向きは、方位角β=300°の向きで特定される。 FIG. 5C is a top view similar to FIG. However, the positions where the annular holes 3 are provided are different. Specifically, the value of the deviation width δ is the same, but the straight line connecting the coordinate origin (O 2 ) and the center O 1 in the central light shielding unit 4 rotates the Y axis around the origin by an angle θ = 120 °. It matches the imaginary line. The case where the annular hole 3 is provided at the illustrated position is specified as an angle θ = 120 ° as an example. In this case, the light emission direction is specified by the direction of the azimuth angle β = 300 °.

図5(d)は、図5(a)と同様の上面図である。ただし、環状の穴3を設けた位置が異なる。具体的には、ずれ幅δの値は同じであるが、座標原点(O2)と中心遮光部4における中心O1とを結ぶ直線は、Y軸に一致している。このとき、中心遮光部4における中心O1はY軸の正の方向に位置する。図示する位置に環状の穴3が設けられた場合を、一例として角度θ=180°として特定する。この場合、光の出射向きは、方位角β=360°の向きで特定される。 FIG. 5D is a top view similar to FIG. However, the positions where the annular holes 3 are provided are different. Specifically, the value of the deviation width δ is the same, but the straight line connecting the coordinate origin (O 2 ) and the center O 1 in the central light shielding part 4 is coincident with the Y axis. At this time, the center O 1 in the center light-shielding portion 4 is located in the positive direction of the Y axis. The case where the annular hole 3 is provided at the illustrated position is specified as an angle θ = 180 ° as an example. In this case, the light emission direction is specified by the direction of the azimuth angle β = 360 °.

要するに、図5(a)〜図5(d)に示すように、ずれ幅δを一定にしたまま、発光素子1内部の発光部分領域5の中心O2(座標原点)の軸周りに、環状の穴3を角度θだけ回転させることにより、方位角βを制御することができる。ここで、環状の穴3を角度θだけ回転させることについて図6を参照(適宜、図4および図5参照)して説明する。 In short, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d), an annular shape around the center O 2 (coordinate origin) of the light emitting partial region 5 inside the light emitting element 1 is maintained while keeping the deviation width δ constant. The azimuth angle β can be controlled by rotating the hole 3 by an angle θ. Here, the rotation of the annular hole 3 by an angle θ will be described with reference to FIG. 6 (see FIGS. 4 and 5 as appropriate).

図6は、図5(a)の上面図と、図5(b)の上面図とを重ねて示した図である。図6において実線で示す環状の穴が角度θ=0°(図5(a)参照)に対応している。図6において二点鎖線で示す環状の穴が角度θ=60°(図5(b)参照)に対応している。なお、環状の穴は素子表面に存在し、発光部分領域は素子内部に存在している。図6において発光部分領域の中心O2(原点)の軸周りに、実線で示す環状の穴を角度θ=60°だけ回転させると、二点鎖線で示す環状の穴に一致する様子が分かる。 FIG. 6 is a diagram in which the top view of FIG. 5A and the top view of FIG. An annular hole indicated by a solid line in FIG. 6 corresponds to an angle θ = 0 ° (see FIG. 5A). In FIG. 6, an annular hole indicated by a two-dot chain line corresponds to an angle θ = 60 ° (see FIG. 5B). The annular hole exists on the surface of the element, and the light emitting partial region exists inside the element. In FIG. 6, when the annular hole indicated by the solid line is rotated by an angle θ = 60 ° around the center O 2 (origin) of the light emitting partial area, it can be seen that the annular hole indicated by the two-dot chain line coincides.

[光の干渉原理]
ここでは、発光素子1の環状の穴3から出射される光の干渉の原理について数式を用いつつ図2および図3を参照して説明する。一般に、半導体の誘電率は真空中(空気中)より高いため、半導体中を伝搬する際の光の速度は、空気中を伝搬する速度に比べて遅くなる。具体的には、大気中または真空中の光の速度をc、半導体の屈折率をnとすると、半導体中の速度は、c/nで与えられる(例えばGaNであれば例えばn=2.6)。
[Light interference principle]
Here, the principle of interference of light emitted from the annular hole 3 of the light emitting element 1 will be described with reference to FIGS. In general, since the dielectric constant of a semiconductor is higher than that in a vacuum (in air), the speed of light when propagating in a semiconductor is lower than the speed of propagating in air. Specifically, when the velocity of light in the atmosphere or vacuum is c and the refractive index of the semiconductor is n, the velocity in the semiconductor is given by c / n (for example, if GaN, n = 2.6, for example). ).

そして、図3(a)の断面図において、発光部分領域5からの光は、バッファ層50に入射し、バッファ層50から外部の空気中(自由空間)へと出射する。ここで、発光層20の光源領域21からの光が、バッファ層30に入射し、光源マスク層40に設けられた貫通孔(発光部分領域)5に入射し、発光部分領域5からの光となる。外部へ出射するとき、バッファ層50の媒質の方が外部の媒質(空気)よりも屈折率が高いので、バッファ層50を通過する光は、遮光膜2に設けられた環状の穴3への入射角に応じた方向に屈折して出射し、一部は全反射する。   3A, the light from the light emitting partial region 5 enters the buffer layer 50 and exits from the buffer layer 50 to the outside air (free space). Here, the light from the light source region 21 of the light emitting layer 20 enters the buffer layer 30, enters the through hole (light emitting partial region) 5 provided in the light source mask layer 40, and the light from the light emitting partial region 5 Become. When the light is emitted to the outside, the medium of the buffer layer 50 has a higher refractive index than that of the external medium (air), so that light passing through the buffer layer 50 enters the annular hole 3 provided in the light shielding film 2. The light is refracted and emitted in a direction corresponding to the incident angle, and part of the light is totally reflected.

図2(a)に示す発光素子1について、例えば、中心遮光部4の中心O1を軸とする中心軸を含む平面で発光素子1を切断すると、この切断面において、遮光膜2に設けられた環状の穴3は、素子表面において見かけ上、2つの穴となる。切断面の1つとしてA−A線矢視における断面図は図3(a)に示す通りである。 With respect to the light emitting element 1 shown in FIG. 2A, for example, when the light emitting element 1 is cut along a plane including a central axis with the center O 1 of the central light shielding part 4 as an axis, the light shielding element 2 is provided on the light shielding film 2 at this cut surface. The annular hole 3 is apparently two holes on the element surface. A cross-sectional view taken along the line AA as one of the cut surfaces is as shown in FIG.

図2(b)に示す発光素子1Aについても同様の切断面を想定すると、C−C線矢視における断面図は図3(b)に示す通りとなる。この発光素子1Aの場合、D−D線矢視における断面図も図3(b)に示す通りとなる。   Assuming a similar cut surface for the light emitting element 1A shown in FIG. 2B, the cross-sectional view taken along the line CC is as shown in FIG. In the case of the light emitting element 1A, a cross-sectional view taken along line DD is also as shown in FIG.

図3(b)に示す発光素子1Aの断面の場合、発光部分領域5から素子表面の一方の穴までの光路長と他方の穴までの光路長とは、同じである。よって、2つの穴の出射端で位相差は生じない。これら見かけ上の2つの穴から出射した光は、干渉して所定の広がりを有した光線として成形され、素子表面の法線方向を向いた線上に出射する。   In the case of the cross section of the light emitting element 1A shown in FIG. 3B, the optical path length from the light emitting partial region 5 to one hole on the element surface is the same as the optical path length to the other hole. Therefore, there is no phase difference between the exit ends of the two holes. The light emitted from these apparent two holes interferes with each other and is shaped as a light beam having a predetermined spread, and is emitted onto a line facing the normal direction of the element surface.

一方、図3(a)に示す発光素子1の断面の場合、発光部分領域5から素子表面の一方の穴までの光路長と他方の穴までの光路長とは、異なる。よって、2つの穴の出射端で位相差が生じる。これら見かけ上の2つの穴から出射した光は、干渉して所定の広がりを有した光線として成形され、素子表面の法線方向から傾いた線上に出射する。ここで、発光素子1は、発光部分領域5の中心O2を基準にすると、中心遮光部4における中心O1がずれ幅δだけずれている。また、図3(a)に示す発光素子1の断面の場合、発光部分領域5の中心O2を基準にすると、中心遮光部4の中心O1がずれる方向は、Y軸の負の方向である。なお、図2(a)の発光素子1であっても、例えば、B−B線のように、発光部分領域5の中心O2を軸とする中心軸を含む平面を切断面として想定すると、2つの光路長は同じとなる。よって、環状の穴3から出射される光は、環状の穴3の中心軸周りのすべての影響を受けて、素子表面の法線方向から傾いた所定の方向に出射される。具体的なシミュレーション結果については後記する。 On the other hand, in the case of the cross section of the light emitting element 1 shown in FIG. 3A, the optical path length from the light emitting partial region 5 to one hole on the element surface is different from the optical path length to the other hole. Therefore, a phase difference occurs at the exit ends of the two holes. The light emitted from these apparent two holes is shaped as a light beam having a predetermined spread by interference, and is emitted on a line inclined from the normal direction of the element surface. Here, in the light emitting element 1, the center O 1 in the central light shielding portion 4 is shifted by a shift width δ with respect to the center O 2 of the light emitting partial region 5. Further, in the case of the cross section of the light emitting element 1 shown in FIG. 3A, when the center O 2 of the light emitting partial region 5 is used as a reference, the direction in which the center O 1 of the central light shielding portion 4 is shifted is the negative direction of the Y axis. is there. 2A, assuming a plane including a central axis with the center O 2 of the light emitting partial region 5 as a cut surface, such as the line BB, for example, The two optical path lengths are the same. Therefore, the light emitted from the annular hole 3 is emitted in a predetermined direction inclined from the normal direction of the element surface under all influences around the central axis of the annular hole 3. Specific simulation results will be described later.

以下、発光素子1において、発光部分領域5から素子表面の見かけ上の2つの穴に至る2つの光路長が異なる断面を想定した場合の光の干渉について下記の数式を適宜用いて説明する。   Hereinafter, in the light-emitting element 1, light interference in a case where a cross section having two different optical path lengths from the light-emitting partial region 5 to two apparent holes on the element surface is assumed will be described using the following mathematical expressions as appropriate.

ここで、3次元空間の位置rにある波源と、位置rにある波源とからそれぞれ射出された光によって、3次元空間の位置rに時刻tにおいて合成される光の強度I(r)は、次の式(2)で与えられる。 Here, the intensity I (r) of light synthesized at time t in the three-dimensional space position r by the light emitted from the wave source at the position r 1 and the wave source at the position r 2 in the three-dimensional space. Is given by the following equation (2).

式(2)において、光の干渉を表す第3項が存在するために、発光部分領域5からの光が、2つの波源からそれぞれ射出された後に重畳されて、波面を変えて波の進行方向を変えることが可能となる。式(2)では、式(3)のγの実部を利用する。式(3)のEは、Eの複素共役であることを示す。γは、式(3)で示すように、0から1までの値をとり、2つの波源から射出された光が時間的・空間的にどのくらい相関を持っているのかを示している。よって、γは、次の式(4)〜式(6)のように場合分けすることができる。 In Formula (2), since there is a third term representing the interference of light, the light from the light emitting partial region 5 is superimposed after being emitted from the two wave sources, and the wave front direction is changed by changing the wave front. Can be changed. In Equation (2), the real part of γ in Equation (3) is used. E * in the formula (3) indicates a complex conjugate of E. As shown in Equation (3), γ takes a value from 0 to 1, and indicates how much the light emitted from the two wave sources is correlated in time and space. Therefore, γ can be divided into cases as shown in the following equations (4) to (6).

式(4)の場合を完全コヒーレント、式(5)の場合をインコヒーレント、式(6)の場合を部分的なコヒーレントと呼ぶ。ここでは、発光素子として、LEDの光源を使用しているため、部分的なコヒーレントになっている。したがって、図1の発光素子においては、光の強度において、前記式(2)の第3項の寄与が大きい。   The case of Equation (4) is called fully coherent, the case of Equation (5) is called incoherent, and the case of Equation (6) is called partial coherent. Here, since the light source of LED is used as a light emitting element, it is partially coherent. Therefore, in the light emitting element of FIG. 1, the contribution of the third term of the formula (2) is large in the light intensity.

以下では、第1実施形態の発光素子1についての光線の成形と、光線の方向制御とに関して行ったシミュレーションについて順次説明する。   Below, the simulation performed regarding the shaping | molding of the light ray about the light emitting element 1 of 1st Embodiment, and the direction control of a light ray is demonstrated sequentially.

[発光素子の設計の具体例]
発光素子1は、例えばGaNにInを添加したLEDであるものとし、発光スペクトルの中心波長(波長λ)は470nmであるものとした。遮光膜2をMoの金属薄膜で形成し、遮光膜2の厚さh(図3(a)参照)を200nmとした。バッファ層50の厚さb(図3(a)参照)を250nmとした。バッファ層30および光源マスク層40の合計の厚さc(図3(a)参照)を250nmとした。
[Specific examples of light emitting element design]
The light emitting element 1 is assumed to be an LED in which In is added to GaN, for example, and the center wavelength (wavelength λ) of the emission spectrum is 470 nm. The light shielding film 2 was formed of a Mo metal thin film, and the thickness h of the light shielding film 2 (see FIG. 3A) was 200 nm. The buffer layer 50 has a thickness b (see FIG. 3A) of 250 nm. The total thickness c of the buffer layer 30 and the light source mask layer 40 (see FIG. 3A) was 250 nm.

遮光膜2には、光を射出させるための環状の穴3が開けられている。環状の穴3の内径の最小値d(図4参照)、すなわち中心遮光部4の直径を、発光スペクトルの中心波長に相当する長さ(470nm)とした。環状の穴3の外径の最大値D(図4参照)を、発光スペクトルの中心波長の3倍に相当する長さ(1410nm)とした。環状の穴3の幅(放射方向の長さ)を、発光スペクトルの中心波長に相当する長さ(470nm)とした。   The light shielding film 2 has an annular hole 3 for emitting light. The minimum value d (see FIG. 4) of the inner diameter of the annular hole 3, that is, the diameter of the central light-shielding portion 4 was set to a length (470 nm) corresponding to the center wavelength of the emission spectrum. The maximum value D (see FIG. 4) of the outer diameter of the annular hole 3 was set to a length (1410 nm) corresponding to three times the center wavelength of the emission spectrum. The width (length in the radial direction) of the annular hole 3 was set to a length (470 nm) corresponding to the center wavelength of the emission spectrum.

光源領域21は、図1および図3(a)に示すように、平面視で直径(最大幅)W=400nmの円形とした。発光部分領域5は、図1および図4に示すように、直径(最大幅)w=200nmの円形とした。図3(a)および図4に示すように、発光部分領域5の中心線と中心遮光部4の中心線との距離をδとした。   As shown in FIGS. 1 and 3A, the light source region 21 is a circle having a diameter (maximum width) W = 400 nm in plan view. As shown in FIG. 1 and FIG. 4, the light emitting partial region 5 has a circular shape with a diameter (maximum width) w = 200 nm. As shown in FIG. 3A and FIG. 4, the distance between the center line of the light-emitting partial region 5 and the center line of the central light-shielding portion 4 is δ.

[発光素子の性能]
第1実施形態の発光素子1の性能を確かめるために、FDTD(Finite-Difference Time-Domain)法によるシミュレーションを行った。シミュレーションの条件としては、発光素子1の表面(上面)と平行な面の正方形領域(大きさ3000nm×3000nm)をベースとして想定した。また、発光領域から素子表面の上方3500nmまでの領域を計算対象としてシミュレーションを行った。
[Performance of light emitting element]
In order to confirm the performance of the light-emitting element 1 of the first embodiment, a simulation by the FDTD (Finite-Difference Time-Domain) method was performed. As a simulation condition, a square region (size 3000 nm × 3000 nm) parallel to the surface (upper surface) of the light-emitting element 1 was assumed as a base. In addition, a simulation was performed with a region from the light emitting region to 3500 nm above the element surface as a calculation target.

<ビームパターンの具体例>
本発明の実施形態に係る発光素子1におけるビームパターンの計算結果の一例として、ZX平面におけるビームパターンのシミュレーション結果を図7(a)に示し、YZ平面におけるビームパターンのシミュレーション結果を図7(b)に示す。ここでは、発光素子1のバッファ層50(図3(a)参照)の上面をZ=0(XY平面)として、遮光膜2に設けた環状の穴3の内側にある中心遮光部4における中心O1の直下を原点(0,0,0)とした。また、発光素子1において、図2(a)に示すように、発光部分領域5の中心O2を基準にしたときに中心遮光部4の中心O1をずらす方向は、Y軸の負の方向であるものとした。この方向は、図3(a)の断面図では、右方向を示す。なお、比較のため、参考例の発光素子1Aについてもビームパターンを同様に算出した。
<Specific example of beam pattern>
As an example of the calculation result of the beam pattern in the light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention, the simulation result of the beam pattern in the ZX plane is shown in FIG. 7A, and the simulation result of the beam pattern in the YZ plane is shown in FIG. ). Here, the upper surface of the buffer layer 50 (see FIG. 3A) of the light emitting element 1 is set to Z = 0 (XY plane), and the center of the central light shielding portion 4 inside the annular hole 3 provided in the light shielding film 2 is used. The origin (0, 0, 0) was directly below O 1 . Further, in the light emitting element 1, as shown in FIG. 2A, the direction in which the center O 1 of the central light shielding portion 4 is shifted when the center O 2 of the light emitting partial region 5 is used as a reference is the negative direction of the Y axis. It was supposed to be. This direction indicates the right direction in the cross-sectional view of FIG. For comparison, the beam pattern was similarly calculated for the light emitting element 1A of the reference example.

参考例の発光素子1A(δ=0nm)について、ZX平面における光の強度の積算値を、ZX平面のビームパターンとして図7(a)の(a−1)に示す。本発明に係る発光素子1について、δ=50nmとした場合のZX平面における光の強度の積算値を、ZX平面のビームパターンとして図7(a)の(a−2)に示す。図7(a)において、矩形の画像の幅方向がX方向に対応し、矩形の画像の高さ方向がZ方向に対応している。また、図7(a)において、矩形の画像の中心がZ軸に対応している。   For the light emitting element 1A (δ = 0 nm) of the reference example, the integrated value of the light intensity on the ZX plane is shown as (a-1) in FIG. 7A as a beam pattern on the ZX plane. For the light-emitting element 1 according to the present invention, the integrated value of the light intensity on the ZX plane when δ = 50 nm is shown as (a-2) in FIG. 7A as a beam pattern on the ZX plane. In FIG. 7A, the width direction of the rectangular image corresponds to the X direction, and the height direction of the rectangular image corresponds to the Z direction. In FIG. 7A, the center of the rectangular image corresponds to the Z axis.

図7(a)の(a−1)に示すように、参考例の発光素子1A(δ=0nm)では、矩形の画像の中央に、直立した柱状の光線が成形されることが分かる。同様に、図7(a)の(a−2)に示すように、本発明に係る発光素子1(δ=50nm)では、矩形の画像の中央に、直立した柱状の光線が成形されることが分かる。柱状の光線の領域は、素子表面の上方3500nmに到達した光の多い領域を示し、柱状の光線の周囲の領域は、素子表面の上方3500nmに光の到達しない領域を示す。柱状の光線の強度は、画像の右に示すスケールにて示す色でおよそ1W/m2である。なお、ここでは、FDTD法における電界の自乗をとった電力密度を光の強度とした。 As shown to (a-1) of Fig.7 (a), in the light emitting element 1A (delta = 0 nm) of a reference example, it turns out that an upright columnar light beam is shape | molded in the center of a rectangular image. Similarly, as shown to (a-2) of Fig.7 (a), in the light emitting element 1 ((delta) = 50nm) which concerns on this invention, an upright columnar light ray is shape | molded in the center of a rectangular image. I understand. The columnar light beam region indicates a region where much light reaches 3500 nm above the element surface, and the region around the columnar light beam indicates a region where light does not reach 3500 nm above the device surface. The intensity of the columnar light beam is approximately 1 W / m 2 in the color indicated by the scale shown on the right side of the image. Here, the power density obtained by taking the square of the electric field in the FDTD method was used as the light intensity.

参考例の発光素子1A(δ=0nm)について、YZ平面における光の強度の積算値を、YZ平面のビームパターンとして図7(b)の(b−1)に示す。本発明に係る発光素子1について、δ=50nmとした場合のYZ平面における光の強度の積算値を、YZ平面のビームパターンとして図7(b)の(b−2)に示す。図7(b)において、矩形の画像の幅方向がY方向に対応し、矩形の画像の高さ方向がZ方向に対応している。また、図7(b)において、矩形の画像の中心がZ軸に対応している。なお、画像の右側に光の強度スケールを同様に示す。   For the light emitting element 1A (δ = 0 nm) of the reference example, the integrated value of the light intensity in the YZ plane is shown as (b-1) in FIG. 7B as a beam pattern in the YZ plane. For the light-emitting element 1 according to the present invention, the integrated value of the light intensity in the YZ plane when δ = 50 nm is shown as (b-2) in FIG. 7B as a beam pattern in the YZ plane. In FIG. 7B, the width direction of the rectangular image corresponds to the Y direction, and the height direction of the rectangular image corresponds to the Z direction. In FIG. 7B, the center of the rectangular image corresponds to the Z axis. The light intensity scale is similarly shown on the right side of the image.

図7(b)の(b−1)に示すように、参考例の発光素子1A(δ=0nm)では、矩形の画像の中央に、直立した柱状の光線(メインローブ)が成形されることが分かる。光の強度分布の中心点を光線が通るものとすると、原点上に光の強度分布の中心点が現れることから、素子表面と垂直な方向に向かう線上に光線が成形されてしまうことを、この参考例で確かめた。なお、メインローブの左右に均等にサイドローブが生じた。   As shown in (b-1) of FIG. 7B, in the light emitting element 1A (δ = 0 nm) of the reference example, an upright columnar light beam (main lobe) is formed at the center of a rectangular image. I understand. If the light beam passes through the central point of the light intensity distribution, the central point of the light intensity distribution appears on the origin, so that the light beam is shaped on a line that goes in a direction perpendicular to the element surface. It was confirmed by a reference example. Side lobes were evenly formed on the left and right of the main lobe.

一方、図7(b)の(b−2)に示すように、本発明に係る発光素子1(δ=50nm)では、Y軸の負の方向に傾斜した線上に光線(メインローブ)を成形できることが分かる。メインローブが傾斜した方向は、発光部分領域5の中心O2を基準にしたときに中心遮光部4の中心O1をずらした方向と一致した。つまり、環状の穴3が、発光部分領域5に対してY軸の負の方向にシフトしていると、光線は、Y軸の負の方向に放射された。 On the other hand, as shown in (b-2) of FIG. 7B, in the light emitting device 1 (δ = 50 nm) according to the present invention, a light beam (main lobe) is formed on a line inclined in the negative direction of the Y axis. I understand that I can do it. The direction in which the main lobe was inclined coincided with the direction in which the center O 1 of the central light-shielding portion 4 was shifted with respect to the center O 2 of the light emitting partial region 5. That is, when the annular hole 3 is shifted in the negative direction of the Y axis with respect to the light emitting partial region 5, the light beam is emitted in the negative direction of the Y axis.

ところで、図7(b−2)に示す断面視による見かけ上の2つの穴のうち、Y軸の正の方向の穴(右の穴)は光が真上に出易く、負の方向の穴(左の穴)は光が全反射し易い。なお、図7(b−2)に示す断面図の左右と、図3(a)に示す断面図の左右とは反対向きである。そして、図7(b−2)に示す断面視では、左の穴よりも右の穴の方からより多くの光が放射される。このことは、図7(b−2)に示す左右の2つのサイドローブの大きさと矛盾しない。そこで、より多くの光が放射される右の穴の方(Y軸の正の方向)に向けてメインローブが傾くようにも考えられる。ところが、実際の光線は、反対側に傾いた。これは、光線が、主に中心遮光部4(図1参照)の周辺から放射され、真上に多く出る側(図7(b−2)の右側)の放射光に対して、中心遮光部4を介した反対側(図7(b−2)の左側)の放射光が干渉するためであると推察される。なお、ずれ幅δ、環状の穴3の内径の最小値d(図4参照)、バッファ層50の厚さb(図3(a)参照)等の設定値を変えれば、光線が右の穴の方(Y軸の正の方向)に傾く場合もあると考えられる。   By the way, of the two apparent holes in the cross-sectional view shown in FIG. 7 (b-2), the hole in the positive direction of the Y axis (the right hole) easily emits light directly, and the hole in the negative direction. (Left hole) is easy to totally reflect light. Note that the right and left sides of the cross-sectional view shown in FIG. 7B-2 are opposite to the left and right sides of the cross-sectional view shown in FIG. In the cross-sectional view shown in FIG. 7B-2, more light is radiated from the right hole than from the left hole. This is consistent with the size of the two left and right side lobes shown in FIG. Therefore, it can be considered that the main lobe is inclined toward the right hole (positive direction of the Y axis) from which more light is emitted. However, the actual light beam tilted to the opposite side. This is because the light beam is mainly emitted from the periphery of the central light-shielding portion 4 (see FIG. 1), and the central light-shielding portion with respect to the radiated light on the side (right side of FIG. It is inferred that this is because the emitted light on the opposite side (left side in FIG. 7B-2) via 4 interferes. If the set values such as the shift width δ, the minimum value d of the inner diameter of the annular hole 3 (see FIG. 4), the thickness b of the buffer layer 50 (see FIG. 3A), and the like are changed, the light beam is in the right hole. It is considered that there is a case of tilting toward (positive direction of the Y axis).

<遠方界パターン>
FDTD法による計算結果を用い、遠方界パターンを計算し、これを光の方向制御の評価に用いた。遠方界パターンは、距離が変わっても角度に対して光の強度が一定となるパターンを示す。前記ビームパターンは、素子表面の上方3500nm(3.5ミクロン)の距離を想定していたが、遠方界パターンは、素子表面の上方のおよそ1mmの距離を想定している。
<Far-field pattern>
The far field pattern was calculated using the calculation result by the FDTD method, and this was used for the evaluation of the light direction control. The far-field pattern indicates a pattern in which the light intensity is constant with respect to the angle even if the distance is changed. The beam pattern assumes a distance of 3500 nm (3.5 microns) above the element surface, whereas the far-field pattern assumes a distance of approximately 1 mm above the element surface.

YZ平面のように発光素子1を上から下に向かって切断するような断面は無数にあるが、光線方向の制御角Ψが最も大きくなるのはYZ平面であった。よって、このYZ平面について、発光素子1においてδの値を変化させたときに、光強度の遠方界パターンの具体例をそれぞれ求めた。図8(a)は、比較のために求めたものであって、参考例の発光素子1A(δ=0nm)の光強度の遠方界パターンを示す。図8(b)は、試した中で最もよい結果であって、本発明に係る発光素子1において、δ=50nmである場合の光強度の遠方界パターンを示す。   There are an infinite number of cross sections that cut the light emitting element 1 from the top to the bottom as in the YZ plane, but the YZ plane has the largest control angle Ψ in the light beam direction. Therefore, specific examples of the far-field pattern of light intensity were obtained for the YZ plane when the value of δ was changed in the light emitting element 1. FIG. 8A is obtained for comparison, and shows a far-field pattern of light intensity of the light-emitting element 1A (δ = 0 nm) of the reference example. FIG. 8B shows the best result among the trials, and shows a far-field pattern of light intensity when δ = 50 nm in the light-emitting element 1 according to the present invention.

ここで、原点(放射状のグラフの中心)は、発光素子1のバッファ層50の上面をZ=0(XY平面)としたときの原点(0,0,0)に相当し、遮光膜2に設けた環状の穴3の内側にある中心遮光部4における中心O1の直下に対応している。図8において、制御角Ψは、発光素子1の表面の法線と遠方界における光線のメインローブとが成す角を示す。 Here, the origin (center of the radial graph) corresponds to the origin (0, 0, 0) when the upper surface of the buffer layer 50 of the light emitting element 1 is Z = 0 (XY plane). This corresponds to a position directly below the center O 1 in the central light shielding portion 4 inside the annular hole 3 provided. In FIG. 8, the control angle Ψ indicates an angle formed by the normal line of the surface of the light emitting element 1 and the main lobe of the light beam in the far field.

参考例の発光素子1A(δ=0nm)の場合、図8(a)に示すように、制御角Ψは0°(直進)であって、素子表面と垂直な方向に向かう線上に光線が成形されてしまうことが分かる。なお、メインローブの左右には均等なサイドローブが現れた。   In the case of the light emitting device 1A of the reference example (δ = 0 nm), as shown in FIG. 8A, the control angle Ψ is 0 ° (straight), and the light beam is shaped on a line that goes in the direction perpendicular to the device surface. It turns out that it will be done. Equal side lobes appeared on the left and right of the main lobe.

一方、本発明に係る発光素子1において、ずれ幅δ(図2〜図4参照)の値を徐々に増加させて制御角Ψを求めたとき、δ=50nmにおいて最大制御角となった。すなわち、ずれ幅δ=50nmの場合、図8(b)に示すように、制御角Ψは22°であって、素子表面と垂直な方向からY軸の負の方向に22°傾いた方向に光線を成形できることが分かる。なお、Z軸がX軸周りにY軸の正の方向から負の方向へ回転する方向を制御角Ψの正の方向とした。例えば図3(a)の断面図の場合、発光素子1の射出面の法線方向から図3中において右周りに回転する方向が制御角Ψの正の方向を示す。なお、δ=50nmの場合には、図8において左側のサイドローブが、右側のサイドローブよりも小さくなった。   On the other hand, in the light emitting device 1 according to the present invention, when the control angle Ψ was obtained by gradually increasing the value of the shift width δ (see FIGS. 2 to 4), the maximum control angle was obtained at δ = 50 nm. That is, when the deviation width δ = 50 nm, as shown in FIG. 8B, the control angle Ψ is 22 °, and the direction is inclined by 22 ° from the direction perpendicular to the element surface to the negative direction of the Y axis. It can be seen that the light beam can be shaped. The direction in which the Z axis rotates around the X axis from the positive direction of the Y axis to the negative direction was defined as the positive direction of the control angle Ψ. For example, in the cross-sectional view of FIG. 3A, the direction rotating clockwise from the normal direction of the emission surface of the light emitting element 1 in FIG. 3 indicates the positive direction of the control angle Ψ. In the case of δ = 50 nm, the left side lobe in FIG. 8 was smaller than the right side lobe.

[発光素子の製造方法]
発光素子1を製造する方法としては、公知の種々の微細加工技術を用いることができる。発光素子1は、例えばLEDのように平坦な放射面を有する発光素子を用意し、その表面を微細加工して作成することが可能である。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Element]
As a method for manufacturing the light-emitting element 1, various known fine processing techniques can be used. The light-emitting element 1 can be prepared by preparing a light-emitting element having a flat radiation surface such as an LED and finely processing the surface.

発光素子1の製造工程の一例を挙げると、まず、例えばGaAsやSi等の半導体基板に、例えば分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法などの成膜方法により、半導体層10と発光層20とバッファ層(第1バッファ層)30とを積層する。次いで、バッファ層30上に金属材料を蒸着法、スパッタリング法等により積層した後、フォトリソグラフィ法等によって金属層が作製される。   An example of the manufacturing process of the light-emitting element 1 is as follows. First, a semiconductor substrate such as GaAs or Si is formed on a semiconductor substrate such as a molecular beam epitaxy (MBE) method or a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. The semiconductor layer 10, the light emitting layer 20, and the buffer layer (first buffer layer) 30 are stacked by a film method. Next, after a metal material is stacked on the buffer layer 30 by vapor deposition, sputtering, or the like, a metal layer is formed by photolithography or the like.

そして、金属層上において貫通孔を形成する領域以外をフォトレジスト等でマスクして、エッチングにより貫通孔を形成する。これにより、光源マスク層40が作製される。エッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)等のドライエッチングや薬液を用いたウェットエッチングを用いることができる。   Then, a region other than the region where the through hole is formed on the metal layer is masked with a photoresist or the like, and the through hole is formed by etching. Thereby, the light source mask layer 40 is produced. For the etching, for example, dry etching such as reactive ion etching (RIE) or wet etching using a chemical solution can be used.

そして、光源マスク層40上に例えば前記した所定の成膜方法により、バッファ層(第2バッファ層)50を積層する。次いで、バッファ層50上に例えば金属材料を蒸着法、スパッタリング法等により積層した後、フォトリソグラフィ法等によって遮光膜2が作製される。そして、この遮光膜2上において環状の穴を形成する領域以外をフォトレジスト等でマスクして、エッチングにより環状にくり抜く。これにより、環状の穴3および中心遮光部4が作製される。なお、環状の穴3の内壁や底面、または遮光膜2の表面にSiO2等の絶縁性の保護膜を形成してもよい。 Then, the buffer layer (second buffer layer) 50 is laminated on the light source mask layer 40 by, for example, the predetermined film forming method described above. Next, for example, a metal material is stacked on the buffer layer 50 by vapor deposition, sputtering, or the like, and then the light shielding film 2 is formed by photolithography or the like. Then, the region other than the region where the annular hole is formed on the light shielding film 2 is masked with a photoresist or the like, and is etched into an annular shape by etching. Thereby, the annular hole 3 and the center light-shielding part 4 are produced. An insulating protective film such as SiO 2 may be formed on the inner wall or bottom surface of the annular hole 3 or the surface of the light shielding film 2.

[発光素子の応用例]
発光素子1(図1参照)は、内部の発光部分領域5の位置に対して、遮光膜2に形成する環状の穴3の位置をずらすことにより、当該発光素子1から出射する光線の方向を制御できる。よって、発光素子1を基板上に多数並べることにより、IP方式のディスプレイであるIP立体ディスプレイを提供することが可能である。この場合、各発光素子1に、同一サイズかつ同一形状の環状の穴3を設け、環状の穴3の位置をずらすパターンを変えるだけで、すべての光線の方向を制御できる。つまり、簡単構造で、IP方式の立体ディスプレイを提供することが可能である。このような応用例について図9を参照(適宜、図1、図2及び図5参照)して説明する。
[Application examples of light-emitting elements]
The light-emitting element 1 (see FIG. 1) shifts the position of the annular hole 3 formed in the light-shielding film 2 with respect to the position of the internal light-emitting partial region 5, thereby changing the direction of the light beam emitted from the light-emitting element 1. Can be controlled. Therefore, it is possible to provide an IP stereoscopic display which is an IP display by arranging a large number of light emitting elements 1 on a substrate. In this case, the direction of all the light beams can be controlled simply by providing each light emitting element 1 with an annular hole 3 of the same size and shape and changing the pattern for shifting the position of the annular hole 3. That is, it is possible to provide an IP stereoscopic display with a simple structure. Such an application example will be described with reference to FIG. 9 (see FIGS. 1, 2 and 5 as appropriate).

図9(a)に示すIP立体ディスプレイ70は、画素アレイとして発光素子アレイ60を備えている。発光素子アレイ60は、発光素子1を並べたものである。それぞれの発光素子1は、発光素子アレイ60における配設位置(画素の位置)に応じた光の出射方位として、表面における所定の方位が予め定められている。図9(a)において、発光素子1の実線で示す輪郭は、発光素子の区画を分かり易くするために便宜的に示したものであり、図5において破線で示した光源マスク層40の輪郭に対応している。発光素子アレイ60において、縦横を整列させた共通の光源マスク層40を作製し、バッファ層50(図1参照)を積層した後に、個々の発光素子1(画素)において予め定められている射出方位となるように環状の穴3がくり抜かれる。よって、くり抜かれた環状の穴3の位置にだけ着目すると、縦横の整列位置からずれている。すなわち、個々の発光素子1において、図2(a)に示したように、遮光膜2は、中心遮光部4における中心O1を、発光素子1内部の発光部分領域5の中心O2から、当該発光素子1において所定の方位とは反対向きにずらして配置されている。図9(a)に示すIP立体ディスプレイ70において、個々の発光素子1(画素)から射出する光線の方向は、図9(b)にて、例えば円柱や立方体を終点とする太い矢印の方向で示されている。 The IP stereoscopic display 70 shown in FIG. 9A includes a light emitting element array 60 as a pixel array. The light emitting element array 60 is an array of the light emitting elements 1. Each light emitting element 1 has a predetermined orientation on the surface in advance as a light emitting azimuth corresponding to an arrangement position (pixel position) in the light emitting element array 60. In FIG. 9A, the outline indicated by the solid line of the light emitting element 1 is shown for convenience in order to make the section of the light emitting element easy to understand, and the outline of the light source mask layer 40 indicated by the broken line in FIG. It corresponds. In the light emitting element array 60, a common light source mask layer 40 aligned in the vertical and horizontal directions is manufactured, and after the buffer layer 50 (see FIG. 1) is laminated, the emission direction predetermined for each light emitting element 1 (pixel). The annular hole 3 is cut out so that Therefore, if attention is paid only to the position of the hollow hole 3 that is cut out, the position is shifted from the vertical and horizontal alignment positions. That is, in each light emitting element 1, as shown in FIG. 2A, the light shielding film 2 has a center O 1 in the central light shielding part 4 and a center O 2 of the light emitting partial region 5 inside the light emitting element 1. The light emitting element 1 is arranged so as to be shifted in a direction opposite to a predetermined direction. In the IP stereoscopic display 70 shown in FIG. 9A, the direction of the light beam emitted from each light emitting element 1 (pixel) is the direction of the thick arrow in FIG. It is shown.

ここで、図示は省略するが、IP立体ディスプレイ70に対応したIP立体撮影装置がレンズ板を介して被写体(例えば図9(b)に示すような円柱や立方体等)を予め撮影した要素画像群を取得しておくことが、立体を表示(再生)するための前提となる。撮影に用いるレンズ板は、要素レンズを所定のレンズピッチで並置して構成された要素レンズアレイになっている。従来のIP方式のディスプレイでは、例えば液晶パネルに要素画像群を表示して、撮影時と同様の要素レンズアレイの各要素レンズを介して各要素画像を投影し、それらを集積した像を、被写体に対応した立体再生像として観察する。一方、IP立体ディスプレイ70の場合、密集して配置された複数の発光素子1が要素画像(1単位の要素画素群)を形成し、通常のIP立体ディスプレイの個々の要素レンズに相当する領域に、1単位の要素画素群(複数の発光素子1からなる1つの単位構造)が並置される構造となる。これにより、図9(b)に示すように、IP立体ディスプレイ70の単位構造それぞれが要素画像を空間上にそれぞれ投影し、それらが集積されて、被写体の再生像(立体像)として、例えば円柱や立方体が表示される。   Here, although illustration is omitted, an element image group in which an IP stereoscopic imaging device corresponding to the IP stereoscopic display 70 previously images a subject (for example, a cylinder or a cube as shown in FIG. 9B) via a lens plate. Is a precondition for displaying (reproducing) a three-dimensional object. A lens plate used for photographing is an element lens array configured by arranging element lenses in parallel at a predetermined lens pitch. In a conventional IP display, for example, an element image group is displayed on a liquid crystal panel, each element image is projected through each element lens of an element lens array similar to that at the time of photographing, and an image obtained by integrating these element images is displayed as a subject. Observe as a 3D reconstructed image. On the other hand, in the case of the IP stereoscopic display 70, a plurality of light emitting elements 1 arranged densely form an element image (element pixel group of one unit), and in an area corresponding to each element lens of a normal IP stereoscopic display. One unit element pixel group (one unit structure including a plurality of light emitting elements 1) is arranged in parallel. As a result, as shown in FIG. 9B, each unit structure of the IP stereoscopic display 70 projects an element image on the space, and these are accumulated to form a reproduced image (stereoscopic image) of the subject, for example, a cylinder. Or a cube is displayed.

このようにIP立体ディスプレイ70は、各画素を構成する発光素子1が、個別に、射出される方向(方位)が決定されていることによって、光学レンズを介することなく、各発光素子1から特定の方向(方位)への指向性をもった光を射出することができる。このような微細構造を有する発光素子1を多数個並べた表示素子(FPD)は、従来技術においてレンズ板と発光面とを接合させた装置と同じ働きを有するようになる。このようにして作成したIP立体ディスプレイ70においては、立体表示の解像度は、発光素子1の精細度にのみ依存し、光学系の解像度不足による映像ボケが生じない。また、発光素子1を用いたIP表示における視域角は、素子表面と垂直な方向に対する放射光の成す角(制御角θ)の最大値にのみ依存し、解像度と視域角とを独立に改善することが可能である。   As described above, the IP stereoscopic display 70 is specified from each light emitting element 1 without going through an optical lens by individually determining the emission direction (azimuth) of the light emitting element 1 constituting each pixel. It is possible to emit light having directivity in the direction (direction). A display element (FPD) in which a large number of light emitting elements 1 having such a fine structure are arranged has the same function as an apparatus in which a lens plate and a light emitting surface are joined in the prior art. In the IP stereoscopic display 70 created in this way, the resolution of the stereoscopic display depends only on the definition of the light emitting element 1, and image blur due to insufficient resolution of the optical system does not occur. Further, the viewing zone angle in the IP display using the light emitting element 1 depends only on the maximum value of the angle (control angle θ) formed by the radiated light with respect to the direction perpendicular to the element surface, and the resolution and the viewing zone angle are independent. It is possible to improve.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る発光素子について図10および図11を参照して説明する。図10は、図1に対応した図であって第2実施形態に係る発光素子1Bの斜視図である。図11(a)は、図2(a)に対応した図であって発光素子1Bの上面図を示す。図11(b)は、図11(a)のE−E線矢視における断面図を示す。
(Second Embodiment)
A light emitting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 corresponds to FIG. 1 and is a perspective view of the light emitting device 1B according to the second embodiment. FIG. 11A corresponds to FIG. 2A and shows a top view of the light emitting element 1B. FIG.11 (b) shows sectional drawing in the EE arrow line of Fig.11 (a).

発光素子1Bは、図10および図11に示すように、半導体層10と、発光層20と、バッファ層30と、遮光膜2と、を備え、光源マスク層を有していない。発光素子1Bにおいて、第1実施形態に係る発光素子1と同様な構成には同様の符号を付し、説明を適宜省略する。   As shown in FIGS. 10 and 11, the light emitting element 1B includes the semiconductor layer 10, the light emitting layer 20, the buffer layer 30, and the light shielding film 2, and does not have a light source mask layer. In the light emitting element 1B, the same reference numerals are given to the same components as those of the light emitting element 1 according to the first embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.

発光層20は、当該発光層のうち環状の穴3の直下において光源となる領域(発光部分領域5Bという)を備える。発光部分領域5Bは、図1に示す光源領域21と同様である。ただし、発光部分領域5Bの幅を、図1に示す光源領域21の最大幅Wよりも短くして、図4に示す発光部分領域5の最大幅wと同様のサイズにした。発光素子1Bは、発光部分領域5Bの下方に設けた図示しない針状の電極と、例えば電極機能を有した金属膜からなる遮光膜2と、の間に外部電源を接続して所定電流を流すことで、発光層20において発光部分領域5Bを発光させることができる。   The light emitting layer 20 includes a region (referred to as a light emitting partial region 5B) that serves as a light source immediately below the annular hole 3 in the light emitting layer. The light emitting partial area 5B is the same as the light source area 21 shown in FIG. However, the width of the light emitting partial region 5B is made shorter than the maximum width W of the light source region 21 shown in FIG. 1, and is the same size as the maximum width w of the light emitting partial region 5 shown in FIG. In the light emitting element 1B, an external power source is connected between a needle-like electrode (not shown) provided below the light emitting partial region 5B and a light shielding film 2 made of a metal film having an electrode function, for example, and a predetermined current flows. Thus, the light emitting partial region 5 </ b> B can be caused to emit light in the light emitting layer 20.

発光素子1Bは、中心遮光部4における中心O1と、発光部分領域5Bの中心O2とをずらして、遮光膜2が配置されている。ここでは、図11(b)に示すように発光素子1BのE−E線矢視による断面の場合、発光部分領域5Bから素子表面の一方の穴までの光路長と他方の穴までの光路長とは、異なる。よって、2つの穴の出射端で位相差が生じる。なお、発光素子1BのF−F線矢視による断面の場合、発光部分領域5Bから素子表面の一方の穴までの光路長と他方の穴までの光路長とは、同じである。よって、2つの穴の出射端で位相差は生じない。ただし、環状の穴3から出射される光は、環状の穴3の中心軸周りのすべての影響を受けて、素子表面の法線方向から傾いた所定の方向に出射される。よって、発光素子1Bのビームパターンは、第1実施形態の発光素子1と同様なビームパターンとなる。 In the light emitting element 1B, the light shielding film 2 is arranged by shifting the center O 1 in the central light shielding portion 4 and the center O 2 in the light emitting partial region 5B. Here, as shown in FIG. 11 (b), in the case of a cross section of the light emitting element 1B as viewed from the line EE, the optical path length from the light emitting partial region 5B to one hole on the element surface and the optical path length to the other hole. Is different. Therefore, a phase difference occurs at the exit ends of the two holes. In the case of a cross section taken along line FF of the light emitting element 1B, the optical path length from the light emitting partial region 5B to one hole on the element surface and the optical path length to the other hole are the same. Therefore, there is no phase difference between the exit ends of the two holes. However, the light emitted from the annular hole 3 is emitted in a predetermined direction tilted from the normal direction of the element surface under the influence of all of the circumference around the central axis of the annular hole 3. Therefore, the beam pattern of the light emitting element 1B is the same as that of the light emitting element 1 of the first embodiment.

発光素子1Bを製造する方法としては、基板上に、半導体層10と発光層20とバッファ層30とを積層した後、バッファ層30上に、例えば金属材料を蒸着法、スパッタリング法等により積層した後、フォトリソグラフィ法等によって遮光膜2を作製する点が、発光素子1を製造する方法と異なっている。このように、発光素子1Bによれば、発光素子1よりも容易に製造することができる。   As a method of manufacturing the light-emitting element 1B, the semiconductor layer 10, the light-emitting layer 20, and the buffer layer 30 are stacked on the substrate, and then, for example, a metal material is stacked on the buffer layer 30 by vapor deposition, sputtering, or the like. Thereafter, the light-shielding film 2 is produced by a photolithography method or the like, which is different from the method for producing the light-emitting element 1. Thus, according to the light emitting element 1B, it can be manufactured more easily than the light emitting element 1.

以上説明したように、本発明の各実施形態に係る発光素子1,1Bは、素子表面を被覆する遮光膜2に設けた環状の穴3から出射する光の干渉効果により光線を成形できる。また、発光素子1,1Bは、素子表面を被覆する中心遮光部4における中心O1と、当該発光素子内部の発光部分領域5,5Bの中心O2とをずらす距離δを適切に選び、所望の方向に中心遮光部4の中心O1をずらして配置することで、素子表面から垂直な方向以外の任意方向へ放射する光線を成形することが可能となる。 As described above, the light-emitting elements 1 and 1B according to the embodiments of the present invention can form a light beam by the interference effect of light emitted from the annular hole 3 provided in the light-shielding film 2 covering the element surface. Further, the light emitting elements 1 and 1B appropriately select a distance δ for shifting the center O 1 in the central light shielding portion 4 covering the element surface and the center O 2 of the light emitting partial regions 5 and 5B inside the light emitting element. By shifting the center O 1 of the central light-shielding portion 4 in the direction of, it is possible to shape a light beam that radiates in any direction other than the direction perpendicular to the element surface.

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、LED素子の材料は、GaNであるもとして説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、AlN、GaAlN、ZnO、GaAs、GaP、GaAlAs、GaAlAsP等であってもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these. For example, although the material of the LED element has been described as being GaN, the present invention is not limited thereto, and may be AlN, GaAlN, ZnO, GaAs, GaP, GaAlAs, GaAlAsP, and the like.

また、半導体層10はn型半導体層、バッファ層30およびバッファ層50はp型半導体層であるとして説明したが、半導体層10はp型半導体層、バッファ層30およびバッファ層50はn型半導体層であるものとしてもよい。   The semiconductor layer 10 has been described as an n-type semiconductor layer, and the buffer layer 30 and the buffer layer 50 are p-type semiconductor layers. However, the semiconductor layer 10 is a p-type semiconductor layer, and the buffer layer 30 and the buffer layer 50 are n-type semiconductors. It may be a layer.

また、発光素子は、LED素子のような注入型のEL素子に限定されず、有機EL素子や無機EL素子のような真性EL素子であってもよい。   The light emitting element is not limited to an injection type EL element such as an LED element, and may be an intrinsic EL element such as an organic EL element or an inorganic EL element.

また、バッファ層にGaNを用いてビームパターン等を計算したが、バッファ層に例えばSiO2等の誘電体を用いてもよい。例えばSiO2は、誘電率(または屈折率)がGaNよりも小さいので、SiO2をバッファ層に用いたときのバッファ層中での光の波長は、GaNをバッファ層に用いたときのバッファ層中での光の波長よりも長くなる。よって、GaNを用いたときに、光線成形および方位制御のために例えばサイズをある程度微小にしなければならないといった制約について、SiO2を用いることで前記制約を緩和することができる。 Further, although the beam pattern and the like are calculated using GaN for the buffer layer, a dielectric such as SiO 2 may be used for the buffer layer. For example SiO 2, since the dielectric constant (or refractive index) is smaller than GaN, the wavelength of light in the buffer layer when using SiO 2 buffer layer, the buffer layer in the case of using a GaN buffer layer It becomes longer than the wavelength of the light inside. Therefore, when GaN is used, for example, the constraint that the size has to be reduced to some extent for light beam shaping and orientation control can be relaxed by using SiO 2 .

また、発光素子の遮光膜に電極機能を持たせてもよい。また、発光素子の遮光膜の部分を、透明電極層と遮光機能としての金属薄膜とで構成してもよい。
また、環状の穴は、完全な円でなくても、環状であればよい。四角のリングやその他の多角のリングであってもよい。
Further, the light shielding film of the light emitting element may have an electrode function. Moreover, you may comprise the part of the light shielding film of a light emitting element with the transparent electrode layer and the metal thin film as a light shielding function.
Further, the annular hole is not necessarily a complete circle, but may be an annular hole. It may be a square ring or other polygonal ring.

発光素子は、光線の成形と方向制御を必要とするデバイス一般に応用することが可能である。例えば、プロジェクター用光源、空間光インターコネクションに用いる接続器、拡散板を必要としない照明用光源などに好適である。   The light-emitting element can be applied to devices that require shaping and direction control of light rays. For example, it is suitable for a light source for a projector, a connector used for spatial light interconnection, an illumination light source that does not require a diffuser.

1,1A,1B 発光素子
2 遮光膜
3 環状の穴
4 中心遮光部
5,5B 発光部分領域
10 半導体層
20 発光層
21 光源領域
30 バッファ層(第1バッファ層)
40 光源マスク層
50 バッファ層(第2バッファ層)
60 発光素子アレイ
70 IP立体ディスプレイ
71 基板
1, 1A, 1B Light-emitting element 2 Light-shielding film 3 Ring hole 4 Center light-shielding part 5, 5B Light-emitting partial region 10 Semiconductor layer 20 Light-emitting layer 21 Light source region 30 Buffer layer (first buffer layer)
40 Light source mask layer 50 Buffer layer (second buffer layer)
60 Light Emitting Element Array 70 IP 3D Display 71 Substrate

Claims (6)

一側の表面から光を放射する発光素子であって、
前記発光素子内部の発光部分領域からの光を遮光するための遮光膜を前記表面に備え、
前記遮光膜には、環状の穴が設けられており、
前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部における中心と、前記発光素子内部の発光部分領域の中心とをずらして、前記遮光膜を配置したことを特徴とする発光素子。
A light emitting device that emits light from a surface on one side,
A light-shielding film for shielding light from the light-emitting partial region inside the light-emitting element is provided on the surface,
The light shielding film is provided with an annular hole,
The light-emitting element, wherein the light-shielding film is arranged by shifting a center of a central light-shielding portion inside an annular hole provided in the light-shielding film and a center of a light-emitting partial region inside the light-emitting element.
前記遮光膜に設けた環状の穴の外径の最大値は、放射光の可干渉長以下であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein a maximum value of an outer diameter of the annular hole provided in the light shielding film is equal to or less than a coherence length of the emitted light. 前記発光素子内部の発光部分領域は、前記一側の表面に平行な面における最大幅が、前記遮光膜に設けた環状の穴の外径の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の発光素子。   The light emitting partial region inside the light emitting element has a maximum width in a plane parallel to the surface on the one side smaller than a maximum value of an outer diameter of an annular hole provided in the light shielding film. The light emitting element as described in. 前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部における中心と、前記発光素子内部の発光部分領域の中心とのずれ幅は、前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部の径の最小値と前記発光部分領域において前記一側の表面に平行な面における最大幅との差の半分の値以下であることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。   The deviation width between the center of the central light shielding part inside the annular hole provided in the light shielding film and the center of the light emitting partial area inside the light emitting element is the center located inside the annular hole provided in the light shielding film. 4. The light emitting device according to claim 3, wherein the light emitting element has a value equal to or less than half of a difference between a minimum value of a diameter of a light shielding portion and a maximum width in a plane parallel to the one side surface in the light emitting partial region. 発光層と、
前記発光層の一側に積層された第1バッファ層と、
前記第1バッファ層の上に積層された光源マスク層と、
前記光源マスク層の上に積層された第2バッファ層と、
前記第2バッファ層の上に積層された前記遮光膜と、を備え、
前記光源マスク層は、
前記発光素子内部の前記発光部分領域に対応した位置に貫通孔を備え、前記貫通孔以外の領域が前記発光層からの光を遮蔽することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光素子。
A light emitting layer;
A first buffer layer stacked on one side of the light emitting layer;
A light source mask layer laminated on the first buffer layer;
A second buffer layer stacked on the light source mask layer;
The light-shielding film laminated on the second buffer layer,
The light source mask layer is
5. The device according to claim 1, wherein a through hole is provided at a position corresponding to the light emitting partial region inside the light emitting element, and a region other than the through hole shields light from the light emitting layer. The light emitting element according to one item.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発光素子を並べた発光素子アレイであって、
それぞれの前記発光素子は、
前記発光素子アレイにおける配設位置に応じた光の出射方位として、前記一側の表面における所定の方位が予め定められており、
前記遮光膜に設けた環状の穴の内側にある中心遮光部における中心を、前記発光素子内部の前記発光部分領域の中心から、当該発光素子において前記所定の方位とは反対向きにずらして前記遮光膜が配置されていることを特徴とする発光素子アレイ。
A light-emitting element array in which the light-emitting elements according to any one of claims 1 to 5 are arranged,
Each of the light emitting elements is
As a light emitting azimuth according to the arrangement position in the light emitting element array, a predetermined azimuth on the one surface is predetermined,
The center of the central light-shielding portion inside the annular hole provided in the light-shielding film is shifted from the center of the light-emitting partial region inside the light-emitting element in a direction opposite to the predetermined direction in the light-emitting element. A light emitting element array, wherein a film is disposed.
JP2012111352A 2012-05-15 2012-05-15 Light emitting device and light emitting device array Active JP5993202B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012111352A JP5993202B2 (en) 2012-05-15 2012-05-15 Light emitting device and light emitting device array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012111352A JP5993202B2 (en) 2012-05-15 2012-05-15 Light emitting device and light emitting device array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013239561A true JP2013239561A (en) 2013-11-28
JP5993202B2 JP5993202B2 (en) 2016-09-14

Family

ID=49764352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012111352A Active JP5993202B2 (en) 2012-05-15 2012-05-15 Light emitting device and light emitting device array

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5993202B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5199989A (en) * 1975-02-28 1976-09-03 Fujitsu Ltd
JPS6218076A (en) * 1985-07-16 1987-01-27 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor light emission device
US5561683A (en) * 1994-01-27 1996-10-01 Kwon; O'dae Circular grating surface emitting laser diode
JP2005347715A (en) * 2004-06-07 2005-12-15 Sony Corp Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them
JP2006294810A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Fuji Xerox Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser array, and optical transmission system using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5199989A (en) * 1975-02-28 1976-09-03 Fujitsu Ltd
JPS6218076A (en) * 1985-07-16 1987-01-27 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor light emission device
US5561683A (en) * 1994-01-27 1996-10-01 Kwon; O'dae Circular grating surface emitting laser diode
JP2005347715A (en) * 2004-06-07 2005-12-15 Sony Corp Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them
JP2006294810A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Fuji Xerox Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser array, and optical transmission system using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5993202B2 (en) 2016-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11025896B2 (en) Three-dimensional display
CN108701437A (en) Non- telecentricity emission type microimage pixel array optical modulator and its manufacturing method
JP5767531B2 (en) IP stereoscopic display
KR20100052505A (en) Imaging device for the projection of an image
JP2019029522A (en) Light emitting device and projector
JP5903009B2 (en) Light emitting element
JP6393078B2 (en) Light emitting element
JP6093140B2 (en) Light emitting element
JP2011048226A (en) Projector
JP2014075486A (en) Light emitting element and stereoscopic image display apparatus
JP5906102B2 (en) Light-oriented light emitting device
JP5993202B2 (en) Light emitting device and light emitting device array
JP5909162B2 (en) Light emitting element
JP5947562B2 (en) Light emitting element
JP5926642B2 (en) Light emitting device and light emitting device array
US11777054B1 (en) Light-emitting diode with hyperbolic metamaterial
JP5909111B2 (en) Light emitting element
JP7380726B2 (en) Light emitting device, light emitting method, exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
JP6055316B2 (en) Light emitting element
JP5912652B2 (en) Light emitting element
JP2014072278A (en) Light-emitting element manufacturing method, apparatus therefor, and light-emitting element
JP5912653B2 (en) Light emitting element
JP6010420B2 (en) Light emitting element and stereoscopic image display device
TWI718376B (en) Light source device
KR20220104229A (en) LED array with transparent substrate with conductive layer for improved current spreading

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20140326

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5993202

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250