JP2016207870A - Light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting element.
従来から発光素子は、半導体層の上面に設けられた電極間における電流密度分布を均一にするために様々な開発が行なわれている。例えば、平面視で略四角形状の半導体層を有する発光素子において、正負一対の電極のうち一方の電極が、半導体層の上面周縁を略四角形状に延伸することで、他方の電極を囲むように配置された発光素子が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, various developments have been made on light emitting elements in order to make the current density distribution uniform between electrodes provided on the upper surface of a semiconductor layer. For example, in a light-emitting element having a substantially rectangular semiconductor layer in plan view, one of the pair of positive and negative electrodes extends around the upper surface of the semiconductor layer in a substantially rectangular shape so as to surround the other electrode. An arranged light emitting element has been proposed (Patent Document 1).
一方、発光素子を発光させると、半導体層の内部を伝搬する光の一部は、半導体層の側面から外部に取り出される他、半導体層の側面で反射されて上面側に伝搬する光が存在する。このため、半導体層の側面近傍に位置する上面周縁に沿って電極を配置するだけでは、電極に吸収される光が増える傾向にあるため、光取り出し効率に改善の余地がある。 On the other hand, when the light emitting element emits light, part of the light propagating inside the semiconductor layer is extracted to the outside from the side surface of the semiconductor layer, and there is light that is reflected by the side surface of the semiconductor layer and propagates to the upper surface side. . For this reason, there is a room for improvement in the light extraction efficiency because the light absorbed by the electrode tends to increase only by arranging the electrode along the periphery of the upper surface located in the vicinity of the side surface of the semiconductor layer.
本発明の実施形態に係る発光素子は、平面視において正六角形状を有する半導体層と、前記半導体層上に設けられた正負一対の第1電極及び第2電極と、を有し、前記第1電極は、第1パッド部と、前記第1パッド部から延伸して略矩形状に形成された第1延伸部と、を有し、前記第1延伸部を構成する4つ辺のうちの1つである第1辺が、前記半導体層のいずれかの角部と対向しており、前記第2電極は、前記第1延伸部よりも内側に配置されている発光素子である。 A light-emitting element according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor layer having a regular hexagonal shape in a plan view, and a pair of positive and negative first and second electrodes provided on the semiconductor layer, and the first The electrode includes a first pad portion and a first extending portion extending from the first pad portion and formed in a substantially rectangular shape, and one of four sides constituting the first extending portion. The first side, which is one, is opposed to any one of the corners of the semiconductor layer, and the second electrode is a light emitting element disposed on the inner side of the first extending portion.
本発明の実施形態に係る発光素子によれば、光取り出し効率を改善することができる。 According to the light emitting device according to the embodiment of the present invention, the light extraction efficiency can be improved.
以下、本発明に係る発光素子を実施するための形態として、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments for implementing a light-emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in the following description, the same name and reference sign indicate the same or the same members in principle, and the detailed description will be omitted as appropriate.
<実施形態1>
図1Aは、実施形態1に係る発光素子100を模式的に示す平面図である。図1Bは、実施形態1に係る発光素子100を模式的に示す図1AのA−A’線における断面図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1A is a plan view schematically showing the
図1Aに示すように、実施形態1に係る発光素子100は、平面視において正六角形状を有する半導体層20(20a〜20c)と、半導体層20上に設けられた正負一対の第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43と、を少なくとも有する。第1電極40,41,44は、第1パッド部40と、第1パッド部40から延伸して略矩形状に形成された第1延伸部41と、を有し、この第1延伸部41を構成する4つ辺のうちの1つである第1辺41aは、前記半導体層20のいずれかの角部と対向する。第2電極50,42,43は、第1延伸部41よりも内側に配置されている。なお、本明細書における「上」とは、半導体層20に対して第1電極40,41,44および第2電極50,42,43が設けられた側を指し、図1Bにおける上方向である。
As illustrated in FIG. 1A, the light-
第1延伸部の第1辺41aが、半導体層20の角部と対向することによって、角部を構成する2つの辺21a,21b、いわゆる半導体層20の周縁に沿って設けられるよりも半導体層20の上面に占める電極の面積の割合を減らすことができるため、電極に吸収される半導体層20(20b)からの光を減らすことができる。さらに、第1延伸部の第1辺41aと、半導体層20の角部を構成する2つの辺21a,21bとに囲まれた閉塞的な領域ができることになるため、第1延伸部の第1辺41aからの電流が半導体層20の周縁まで広がり易くなり、電流密度の低い領域を減らすことができる。この結果、実施形態1に係る発光素子100は、光取り出し効率を改善することができると共に、半導体層20の上面における電流密度分布の偏りを低減することができる。
The
また、第1延伸部の第1辺41aは、半導体層20の角部を構成する2つの辺21a,21b、いわゆる近傍の半導体層20の側面のいずれとも平行では無いため、半導体層20の側面で反射されて第1延伸部の第1辺41aに向かう光を減らすことができる。一方で、第1延伸部の第1辺41aと半導体層20の角部を構成する2つの辺21a,21bとに囲まれた領域から外部に取り出される光が増える結果、発光素子100における光取り出し効率をより改善することができる。
Further, the
より具体的には、図1Bに示すように、実施形態1に係る発光素子100は、基板10と、半導体層20として基板10側から順に、第2導電型半導体層20aと、活性層20bと、第1導電型半導体層20cと、を有する。第2導電型半導体層20a上の一部は、活性層20b及び第1導電型半導体層20cから露出しており、この露出した第2導電型半導体層20aの上面には第2電極50,42,43が設けられている。一方、第1電極40,41,44は、第1導電型半導体層20c上のほぼ全面に設けられたITO等の透光性電極30の上面に設けられ、第1導電型半導体層20cと電気的に接続されている。また、半導体層20の上面側は、SiO2等の保護膜60に覆われており、第1電極及び第2電極の各パッド部40,50の上面の一部が保護膜60から露出している。
More specifically, as illustrated in FIG. 1B, the light-
図1Aに示すように、第1電極は、ワイヤなどの外部接続部材(図示しない)と電気的に接続される略円形状の第1パッド部40と、第1パッド部40から第1パッド部40の直径よりも幅狭に延伸して略矩形状に形成された第1延伸部41と、を有する。第1延伸部41は、半導体層20の角部のうち1つと対向する第1辺41aと、第1辺41aに隣接する第2辺41bと、第2辺41bに隣接すると共に第1辺41aと対向する第3辺41cと、第3辺41cに隣接すると共に第2辺41bと対向する第4辺41dと、から少なくとも構成されており、さらに隣接する辺を接続する4つの角部41e〜41hは、いずれも電流が過度に集中しないように湾曲した形状を有している。第1延伸部の第2辺41bは、半導体層20を構成する6つの辺21a〜21fのうち、第1辺41aが対向する半導体層20の角部を構成する辺21a,21bに隣接する辺(以下、第1半導体辺21cという)と対向することになる。第1パッド部40は、第1延伸部の第2辺41bに配置され、第2辺41bと第1半導体辺21cとの間の比較的広い領域に配置される。このため、第1延伸部の第1辺41aと、半導体層20の角部を構成する2つの辺21a,21bとに囲まれた狭い領域から外部に取り出される光と比べて偏りを軽減することができる。なお、実施形態1において、第1延伸部41を構成する第1辺〜第4辺41a〜41dは、いずれも直線状に伸びる部位をいう。
As shown in FIG. 1A, the first electrode includes a substantially circular
また、第1延伸部の第1辺41aは、第1半導体辺21cにおける第1辺41aに近い側の端部と、第1半導体辺21cと対向する第2半導体辺21fにおける第1辺41aに近い側の端部と、を結ぶ第1直線L1よりも外側に配置されている。一方、第1延伸部の第1辺41aと対向する第3辺41cも同様に、第1半導体辺21cにおける第3辺41cに近い側の端部と、第2半導体辺21fにおける第3辺41cに近い側の端部と、を結ぶ第2直線L2よりも外側に配置され、半導体層20の角部の1つと対向している。これにより、第1延伸部の第1辺41a及び第3辺41cは、それぞれ対向する半導体層20の角部との間の領域において、電流密度が低下する領域をより減らすことができる。
In addition, the
第2電極は、第2パッド部50と、第2パッド部50から第1延伸部41に沿って延伸する2つの第2延伸部42と、を有する。第2パッド部50は、第1延伸部の第2辺41bよりも第4辺41dに近い位置に設けられている。このとき、第1延伸部の第4辺41dは、実施形態1のように50μm以上400μm以下程度、さらには100μm以上300μm程度離れた離間領域hを有していても良いが、これに限定されない。なお、離間領域hと対向するように第2パッド部50が配置されているのが好ましい。これにより、配置された周囲の電流密度が高くなる傾向にある第2パッド部50と、第1延伸部の第4辺41dとの間に電流が偏るのを軽減することができると共に、第1延伸部の第4辺41dに吸収される半導体層20(20b)からの光を減らすことができる。2つの第2延伸部42のうち一方の第2延伸部42は、第2パッド部50から第1延伸部の第1辺41a側の第4辺41dに沿って延伸し、さらに第1直線L1よりも外側を第1延伸部の第1辺41aに沿って延伸している。他方の第2延伸部42は、第2パッド部50から第1延伸部の第3辺41c側の第4辺41dに沿って延伸し、さらに第2直線L2よりも外側を第1延伸部の第3辺41cを沿って延伸している。これにより、電流密度が高い傾向にある第1パッド部40と第2パッド部50との間の領域に供給されていた電流の一部を、第1延伸部の第1辺41a及び第3辺41cの近傍に供給することができるため、半導体層20の上面における電流密度分布の偏りをより軽減することがきる。
The second electrode includes a
また、2つの第2延伸部42の先端は、それぞれ延伸方向において第1延伸部の角部41e,41fと対向している。第1延伸部の第1辺41aに沿って延伸する第2延伸部42の先端と、第1延伸部の第1辺41aと第2辺41bを接続する角部41eとの最短距離a1は、第1延伸部の第1辺41aと、第1辺41aに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離b1よりも長いのが好ましい。これにより、第2延伸部42の先端と第1延伸部の第2辺41bとの間よりも、電流が不足しがちな第1パッド部40から離れた第1延伸部の第1辺41aと、第1辺41aに沿って延伸する第2延伸部42の部位との間に供給される電流を増やすことができる。また同様に、第1延伸部の第3辺41cと、第3辺41cに沿って延伸する第2延伸部42の部位との間に供給される電流を増やし、第1辺41a側との電流密度分布の偏りを軽減するために、第1延伸部の第3辺41cに沿って延伸する第2延伸部42の先端と、第1延伸部の第3辺41cと第2辺41bを接続する角部41fとの最短距離a2は、第1延伸部の第3辺41cと、第3辺41cに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離b2よりも長いのが好ましい。より具体的には、最短距離a1及びa2は、それぞれ例えば90μm以上190μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは100μm以上150μm以下程度である。また、最短距離b1及びb2は、それぞれ例えば40μm以上150μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは60μm以上100μm以下程度である。
Further, the tips of the two second extending
また、第1延伸部の第1辺41aに隣接する第4辺41dと、該第4辺41dに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離c1は、第1延伸部の第1辺41aと、第1辺41aに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離b1よりも長いのが好ましい。これにより、第1延伸部の第1辺41aよりも第2パッド部50に近い第4辺41dと、この第4辺41dに沿った第2延伸部42との間に電流が偏るのを軽減すると共に、第1辺41a近傍に電流を集めることができる。また同様に、第1延伸部の第3辺41cに隣接する第4辺41dと、この第4辺41dに沿った第2延伸部42との間に電流が偏るのを軽減すると共に、第3辺41c近傍に電流を集めるために、第1延伸部の第3辺41cに隣接する第4辺41dと、該第4辺41dに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離c2は、第1延伸部の第3辺41cと、第3辺41cに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離b2よりも長いのが好ましい。より具体的には、最短距離c1及びc2は、それぞれ例えば90μm以上190μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは100μm以上150μm以下程度である。また、最短距離b1及びb2は、それぞれ例えば40μm以上150μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは60μm以上100μm以下程度である。
Further, a fourth side 41d which is adjacent to the
さらに、第2電極は、2つの第2延伸部42の間を、第2パッド部50から第1パッド部40に向かって直線状に延伸する第3延伸部43を有する。一方、第1電極は、第3延伸部43と2つの第2延伸部42との間のそれぞれに、第1パッド部40から第3延伸部43に対して平行に延伸する2つの第4延伸部44を有する。これにより、第1パッド部40と第2パッド部50とが対向する方向に電流を広げることができるため、第1パッド部40と第2パッド部50との間の領域おける電流密度分布の偏りを低減することができる。
Further, the second electrode includes a third extending
第1延伸部の第2辺41bに平行な半導体層20の対角線L3上において、隣り合う第1延伸部41と第2延伸部42との距離b1(又はb2)は、隣り合う第2延伸部42と第4延伸部44との距離d1(又はd2)よりも短いのが好ましい。すなわち、第1延伸部の第1辺41a及び第3辺41cとそれらに隣り合う2つの第2延伸部42とのそれぞれの距離b1,b2のいずれも、2つ第2延伸部42とそれらにそれぞれ隣り合う2つの第4延伸部44とのそれぞれの距離d1,d2よりも短い(距離b1<距離d1、及び距離b2<距離d2)のが好ましい。このような延伸部は、第1パッド部40及び第2パッド部50から離れるほど電流が流れづらくなる傾向にある。このため、第1延伸部41とこれに隣り合う第2延伸部42との間隔を狭くすることによって、半導体層20の周縁側であっても電流を拡散し易くすることができる。また、距離b1と距離b2は、異ならせることもできるが同じである方が好ましく、例えば、いずれの距離も40μm以上150μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは60μm以上100μm以下程度である。同様に、距離d1と距離d2は、90μm以上190μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは100μm以上130μm以下程度である。
On the diagonal L3 of the
さらに、第1延伸部の第2辺41bに平行な半導体層20の対角線L3上において、第3延伸部43と第4延伸部44との距離e1(又はe2)は、隣り合う第2延伸部42と第4延伸部44との距離d1(又はd2)よりも長いのが好ましい。すなわち、2つの第2延伸部42とそれらにそれぞれ隣接する2つの第4延伸部44とのそれぞれの距離d1,d2のいずれも、第3延伸部43とそれに隣接する2つの第4延伸部44とのそれぞれの距離e1,e2よりも短い(距離d1<距離e1、及び距離d2<距離e2)のが好ましい。第1パッド部40と第2パッド部50とを結ぶ直線上にある第3延伸部43と、これに隣接する2つの第4延伸部44とは電流が流れ易い傾向にある。このため、第3延伸部43と第4延伸部44との間隔を広くすることで、電流密度が過度に高くなるのを抑えることができる。また、距離d1と距離d2は、異ならせることもできるが同じである方が好ましく、例えば、いずれの距離も90μm以上190μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは100μm以上130μm以下程度である。同様に、距離e1と距離e2は、100μm以上200μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは130μm以上150μm以下程度である。
Further, on the diagonal line L3 of the
なお実施形態1では、距離の長い順に、第3延伸部43と第4延伸部44との距離(e1,e2)、第2延伸部42と第4延伸部44との距離(d1,d2)、第1延伸部41と第2延伸部42との距離(b1,b2)とすることにより、半導体層20の上面における電流密度分布の偏りをより低減することができる。
In the first embodiment, the distances (e 1 , e 2 ) between the third extending
また、第4延伸部44の先端と、第1延伸部の第4辺41dに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離f1(又はf2)は、第1延伸部の第4辺41dと、第4辺41dに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離c1(又はc2)よりも長いのが好ましい。これにより、第1パッド部40と第2パッド部50との間の領域で電流密度が過度に高くなるのを抑え、第1延伸部の第4辺41d側に電流を拡散することができる。また、第1パッド部40と第3延伸部43の先端との最短距離gよりも最短距離f1(又はf2)が短いのが好ましく、さらに最短距離f1(又はf2)よりも第2延伸部42の先端とこれに対向する第1延伸部の角部41e(又は41f)との最短距離a1(又はa2)が短いのが好ましい。このように、第1パッド部40と第2パッド部50とを結ぶ直線から離れるほど間隔を狭くすることで、第1延伸部の第1辺41a側及び第3辺41c側に電流を広げることができる。より具体的には、最短距離f1及びf2は、異ならせることもできるが同じである方が好ましく、例えば、いずれの距離も120μm以上190μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは120μm以上150μm以下程度である。また、最短距離gは、例えば120μm以上200μm以下程度が好ましく、さらに好ましくは130μm以上170μm以下程度である。
Further, the shortest distance f 1 (or f 2 ) between the tip of the fourth extending
以下、実施形態1に係る各構成について詳述する。 Hereinafter, each structure which concerns on Embodiment 1 is explained in full detail.
(半導体層)
半導体層20は、発光素子100における発光部であり、例えば、第1導電型半導体層20c及び第2導電型半導体層20aと、これら第1導電型半導体層20c及び第2導電型半導体層20aの間に配置された活性層20bによって構成されているものが挙げられる。第1導電型半導体層20c及び第2導電型半導体層20aは、互いに異なる導電型を有する。第1導電型半導体層20c及び第2導電型半導体層20aは、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。積層構造の場合は、第1導電型半導体層20c又は第2導電型半導体層20aを構成する全ての層が第1導電型又は第2導電型を示すものでなくてもよい。活性層20bは、量子効果が生ずる薄膜に形成された単一量子井戸構造及び多重量子井戸構造のいずれでもよい。半導体層20に用いる材料は、特に限定されず、例えば、InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等が挙げられる。
(Semiconductor layer)
The
半導体層20は、後述する第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43をこれら半導体層20の同一面側に配置させるために、例えば、第2導電型半導体層20aの一部が露出するように、第1導電型半導体層20cが第2導電型半導体層20aの上に積層されているか、第1導電型半導体層20cの一部が露出するように、第2導電型半導体層20aが第1導電型半導体層20cの上に積層されている。
The
半導体層20の平面形状は、実質的に正六角形状とすることができる。その角部は、丸みを帯びていても良いし、120°±5°程度までの角度を許容する。また、1辺の長さも他辺の長さの±5%程度までを許容する。また、半導体層20の上面における対角距離は、例えば、数百μm〜数千μm程度が挙げられ、600μm〜1500μm程度であることが好ましい。
The planar shape of the
半導体層20は、通常、基板10上に積層されている。基板10の材料としては、特に限定されず、例えばサファイア(Al2O3)等が挙げられる。ただし、実施形態1に係る発光素子100では、必ずしもこのような基板10が存在しなくてもよい。
The
(第1電極及び第2電極)
第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43は、外部から半導体層20に対して電流を供給するための部材であり、半導体層20の同一面側に正負一対の電極として、互いに半導体層20を介して対向して配置される。実施形態1においては、第1電極40,41,44をp側電極とし、第2電極50,42,43をn側電極としているが、これに限定されず、第1電極40,41,44をn側電極、第2電極50,42,43をp側電極とすることもできる。また、第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43に用いられる材料としては、例えば、Ni、Rh、Ru、Cr、Au、W、Pt、Ti、及びAl等の金属、又はこれら金属による合金を挙げることができ、その中でも、Ti/Pt/AuやCrRh/Pt/Au等の順番に積層した多層構造を用いることが好ましい。
(First electrode and second electrode)
The
また、第1電極40,41,44および第2電極50,42,43は、それぞれパッド部40,50と、パッド部40,50から延伸する延伸部41,44,42,43とを備えている。パッド部40,50は、外部回路(図示しない)と電気的に接続される部分であり、例えば、ワイヤがボンディングされる部分である。パッド部40,50は、上面視において半導体層20の側面よりも内側に配置されているのが好ましく、第1電極のパッド部(第1パッド部)40と、第2電極のパッド部(第2パッド部)50との距離を縮小することにより順電圧を低減することができる。第1パッド部40及び第2パッド部50の平面形状は、特に限定されないが、例えば、円形や正多角形などの形状とすることができる。なかでも、ワイヤボンディングによるワイヤとの接合性を考慮すると、直径70μm〜150μm程度の円形又はこれに近似する形状が好ましい。さらに、実施形態1における第1パッド部40と第2パッド部50との配置は、平面視において半導体層20の向かい合う辺の方向に対向しているが、例えば、実施形態2のように半導体層20の対角方向に対向させることもできる。
The
また、延伸部41,44,42,43は、第1パッド部40及び第2パッド部50に供給された電流を、半導体層20に均一に拡散させるための部分である。各延伸部41,44,42,43の幅は、特に限定されるものではなく、例えば、第1パッド部40又は第2パッド部50の直径に対して、5〜30%程度の幅とすることが好ましく、さらに好ましくは5〜15%程度の幅であり、より具体的には2μm〜15μm程度の幅とすることが好ましい。
The extending
<実施形態2> <Embodiment 2>
図2は、実施形態2に係る発光素子200を模式的に示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the
図2に示すように、実施形態2に係る発光素子200は、発光素子100において半導体層20の中心部を中心として第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43を90°回転させた以外は、実施形態1と実質的に同じ構造を有している。なお、同じ構造については、説明を適宜省略する。
As shown in FIG. 2, the
実施形態2に係る発光素子200は、平面視において正六角形状を有する半導体層20(20a,20b,20c)と、半導体層20上に設けられた正負一対の第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43と、を少なくとも有する。第1電極は、第1パッド部40と、第1パッド部40から延伸して略矩形状に形成された第1延伸部41と、を有する。この第1延伸部41を構成する4つ辺のうちの1つである第1辺41aは、半導体層20のいずれかの角部と対向し、さらに第1パッド部40を有する。また、第2電極は、第1延伸部41aよりも内側に配置されている。これにより、角部を構成する2つの辺21a,21b、いわゆる半導体層20の周縁に沿って設けられるよりも半導体層の上面に占める電極の面積の割合を減らすことができるため、電極に吸収される半導体層20(20b)からの光を減らすことができる。さらに、第1延伸部の第1辺41aと、半導体層20の角部を構成する2つの辺21a,21bとに囲まれた閉塞的な領域ができることになるため、第1延伸部の第1辺41aからの電流が半導体層20の周縁まで広がり易くなり、電流密度の低い領域を減らすことができる。さらにまた、第1延伸部の第1辺41aは、半導体層の角部を構成する2つの辺21a,21b、いわゆる近傍の半導体層20の側面のいずれとも平行では無いため、半導体層20の側面で反射されて第1延伸部の第1辺41aに向かう光を減らすことができる。一方で、第1延伸部の第1辺41aと半導体層20の角部を構成する2つの辺21a,21bとに囲まれた領域から外部に取り出される光を増やすことができる。
The light-emitting
また、第1延伸部の第1辺41aに隣接する第2辺41bは、半導体層20を構成する6つの辺21a〜21fのうち角部を構成する辺21a,21bに隣接する辺である第1半導体辺21cと対向している。第1延伸部の第1辺41aは、第1半導体辺21cの端部のうち第1辺41aに近い側の端部と、第1半導体辺21cと対向する第2半導体辺21fの第1辺41aに近い側の端部と、を結ぶ第1直線L1よりも外側に配置されている。第1延伸部の第1辺41aと対向する第3辺41cは、第1半導体辺21cの端部のうち第3辺41cに近い側の端部と、第2半導体辺21fの第3辺41cに近い側の端部と、を結ぶ第2直線L2よりも外側に配置されている。第1パッド部40は、第1延伸部の第2辺41bに配置され、第2辺41bと第1半導体辺21cとの間の比較的広い領域に配置される。これにより、第1延伸部の第1辺41a及び第3辺41cは、それぞれ対向する半導体層20の角部との間の領域において、電流密度が低下する領域をより減らすことができる。
Further, the second side 41b adjacent to the
以上の構成を有する実施形態2に係る発光素子200は、第1延伸部の第1辺41aが、半導体層20の角部と対向することによって、実施形態1と同様に、光取り出し効率を改善することができると共に、半導体層20の上面における電流密度分布の偏りを低減することができる。
The
以下、本発明の実施例に係る発光素子について説明する。 Hereinafter, light emitting devices according to examples of the present invention will be described.
<実施例1>
実施例1に係る発光素子は、実施形態1に係る発光素子100と実質的に同じ構造を有するため、図1A及び図1Bに基づいて説明する。なお、同じ構造については、説明を適宜省略する。
<Example 1>
The light-emitting element according to Example 1 has substantially the same structure as the light-emitting
図1A及び図1Bに示すように、実施例1に係る発光素子は、基板10と、基板10上に設けられたn型半導体層(第2導電型半導体層)20a、活性層20b、p型半導体層(第1導電型半導体層)20cを順に有する半導体層20と、活性層20b及びp型半導体層20cから露出したn型半導体層20a上に設けられたn側電極(第2電極)50,42,43と、p型半導体層20c上であって、平面視でn側電極を囲むように配置されたp側電極(第1電極)40,41,44と、を備える。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the light emitting device according to Example 1 includes a
半導体層20の平面形状は、1辺の長さが約500μmの正六角形である。
The planar shape of the
第1電極及び第2電極は、いずれもパッド部40,50と、パッド部40,50から延伸する幅狭な延伸部41,42,43,44と、を有する。第1電極のパッド部(第1パッド部)40と、第2電極のパッド部(第2パッド部)50とは、それぞれ直径が約80μmの大きさの略円形状である。第1パッド部40と第2パッド部50との中心間の距離は、約470μmである。
Each of the first electrode and the second electrode has
また、第1パッド部40から延伸する第1延伸部41の第2辺41bとこれに隣接する第1辺41a又は第3辺41cとを接続する角部41e,41fと、第2パッド部50から延伸する2つの第2延伸部42の先端との最短距離a1,a2は、それぞれ約100μmである。第1延伸部の第1辺41a又は第3辺41cと、これに沿った第2延伸部42の部位との最短距離b1,b2は、それぞれ約60μmである。第1延伸部の第4辺41dと、これに沿った第2延伸部42の部位との最短距離c1,c2は、それぞれ約90μmである。半導体層20の対角線L3上で隣り合う第2延伸部42と第4延伸部44との距離d1,d2は、それぞれ約100μmである。半導体層20の対角線L3上で第3延伸部43と2つの第4延伸部44との距離e1,e2は、それぞれ約130μmである。第4延伸部44の先端と、第1延伸部の第4辺41dに沿って延伸する第2延伸部42の部位との最短距離f1,f2は、それぞれ約165μmである。第1パッド部40と第3延伸部43の先端との最短距離gは、約150μmである。第1延伸部の第4辺41dにおける離間距離hは、約240μmである。なお、第1延伸部〜第4延伸部41〜44の幅は、いずれも約10μmである。
Further,
<実施例2>
実施例2に係る発光素子は、実施形態2に係る発光素子200と実質的に同じ構造を有するため、図2に基づいて説明する。
<Example 2>
The light emitting element according to Example 2 has substantially the same structure as the
図2に示すように、実施例2に係る発光素子は、実施例1(図1)における第1電極40,41,44及び第2電極50,42,43の配置を、半導体層20の中心部を中心に90°回転させた構造を有する。このため、半導体層20の1辺の長さや、各パッド部40,50及び各延伸部41,42,43,44における距離の関係などは、実施例1に同じであり、説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the light emitting device according to Example 2 has the arrangement of the
<比較例>
比較例に係る発光素子300は、図3に示すように、半導体層20(20a,20b,20c)の平面形状が正方形である以外、実施例1と実質的に同様の構造を有する。なお、平面視において、半導体層20の1辺の長さは約800μmであり、半導体層20の面積は実施例1と同じである。
<Comparative example>
As shown in FIG. 3, the
<電流密度分布の比較>
次に、実施例1、実施例2及び比較例の発光素子における電流密度分布を、それぞれ有限要素法を用いたシミュレーションソフトにより解析した。その結果を、図4(実施例1)、図5(実施例2)及び図6(比較例)に示す。なお、図4、図5及び図6は、いずれも濃淡が濃い程に電流密度が高いことを示す。
<Comparison of current density distribution>
Next, the current density distributions in the light emitting elements of Example 1, Example 2, and Comparative Example were each analyzed by simulation software using a finite element method. The results are shown in FIG. 4 (Example 1), FIG. 5 (Example 2) and FIG. 6 (Comparative example). In addition, FIG.4, FIG.5 and FIG.6 shows that a current density is so high that all are dark and light.
図4、図5及び図6に示すように、実施例1の発光素子100及び実施例2の発光素子200は、比較例の発光素子300と比べて、第1パッド部と第2パッド部との間の領域において電流密度の高い領域が減少している。また、比較例の発光素子300では、半導体層の周縁のうち第1パッド部側に、電流密度の低い領域が偏っている。これに対して、実施例1の発光素子100及び実施例2の発光素子200では、第1パッド部及び第2パッド部の両側に、電流密度の低い領域がバランス良く分布している。さらに、第2パッド部が半導体層の辺と対向する実施例1では、半導体層の角部と対向する実施例2よりも、第2パッド部側における電流密度の低下の度合いが緩和され、より電流密度分布の偏りが改善されているのが分かる。
As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the
<順方向電圧、光出力及び電力変換効率の比較>
次に、実施例1、実施例2及び比較例の発光素子において、それぞれ電流65mAを印加し、順方向電圧[V]、光出力[mW]及び電力変換効率[%]の値を測定した。なお、電力効率WPE[%]の値は、式(1)により求めることができる。
<Comparison of forward voltage, light output and power conversion efficiency>
Next, in the light-emitting elements of Example 1, Example 2, and Comparative Example, a current of 65 mA was applied, and the values of forward voltage [V], light output [mW], and power conversion efficiency [%] were measured. In addition, the value of power efficiency WPE [%] can be calculated | required by Formula (1).
これらの結果を表1に示す。 These results are shown in Table 1.
表1に示されるように、実施例1の発光素子100及び実施例2の発光素子200は、比較例の発光素子300に対していずれの値も良好であり、特に光出力と電力変換効率の向上は大きく、発光素子の光取り出し効率が改善していると考えられる。
As shown in Table 1, the light-emitting
以上、本発明に係る発光素子について、実施形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 As mentioned above, although the light emitting element which concerns on this invention was concretely demonstrated by embodiment and an Example, the meaning of this invention is not limited to these description, and interprets widely based on description of a claim. It must be. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.
本発明の実施形態に係る発光素子は、照明用光源、LEDディスプレイ、液晶表示装置などのバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ、その他の一般的な民生品用光源等に好適に利用することができる。 The light emitting device according to the embodiment of the present invention is used as a light source for illumination, a backlight light source such as an LED display and a liquid crystal display device, a traffic light, an illumination switch, various sensors and various indicators, and other general consumer light sources. It can be suitably used.
100、200、300 発光素子
10 基板
20 半導体層
20a 第2導電型半導体層
20b 活性層
20c 第1導電型半導体層
21c 第1半導体辺
21f 第2半導体辺
30 透光性電極
40 第1パッド部
41 第1延伸部
41a 第1辺
41b 第2辺
41c 第3辺
41d 第4辺
41e、41f、41g、41h 角部
42 第2延伸部
43 第3延伸部
44 第4延伸部
50 第2パッド部
60 保護膜
100, 200, 300
Claims (17)
前記第1電極は、第1パッド部と、前記第1パッド部から延伸して略矩形状に形成された第1延伸部と、を有し、
前記第1延伸部を構成する4つ辺のうちの1つである第1辺が、前記半導体層のいずれかの角部と対向しており、
前記第2電極は、前記第1延伸部よりも内側に配置されている発光素子。 A semiconductor layer having a regular hexagonal shape in plan view, and a pair of positive and negative first and second electrodes provided on the semiconductor layer;
The first electrode includes a first pad portion and a first extending portion that extends from the first pad portion and is formed in a substantially rectangular shape,
A first side which is one of four sides constituting the first extending portion is opposed to any corner of the semiconductor layer;
The second electrode is a light-emitting element disposed inside the first extending portion.
前記第1延伸部の前記第1辺は、前記第1半導体辺の端部のうち前記第1辺に近い側の端部と、前記第1半導体辺と対向する第2半導体辺の前記第1辺に近い側の端部と、を結ぶ第1直線よりも外側に配置され、
前記第1延伸部の前記第1辺と対向する第3辺は、前記第1半導体辺の端部のうち前記第3辺に近い側の端部と、前記第2半導体辺の前記第3辺に近い側の端部と、を結ぶ第2直線よりも外側に配置されている請求項3に記載の発光素子。 The second side of the first extending portion is opposed to a first semiconductor side which is a side adjacent to a side constituting the corner portion among six sides constituting the semiconductor layer,
The first side of the first extending portion is the first of the second semiconductor side facing the first semiconductor side and the end of the first semiconductor side near the first side. It is arranged outside the first straight line connecting the end on the side close to the side,
The third side of the first extending portion that faces the first side is an end of the first semiconductor side that is closer to the third side, and the third side of the second semiconductor side. The light emitting element of Claim 3 arrange | positioned outside the 2nd straight line which connects the edge part near the side.
前記第2延伸部の一方は、前記第1直線よりも外側を前記第1延伸部の前記第1辺を沿って延伸し、
前記第2延伸部の他方は、前記第2直線よりも外側を前記第1延伸部の前記第3辺を沿って延伸する請求項4に記載の発光素子。 The second electrode includes a second pad portion and two second extending portions extending from the second pad portion along the first extending portion,
One of the second extending portions extends outside the first straight line along the first side of the first extending portion,
The light emitting device according to claim 4, wherein the other of the second extending portions extends outside the second straight line along the third side of the first extending portion.
前記第1電極は、前記第1パッド部から、前記第3延伸部と2つの前記第2延伸部との間のそれぞれに延伸する2つの第4延伸部を有する請求項5乃至8のいずれか1つに記載の発光素子。 The second electrode has a third extending portion that extends between the two second extending portions from the second pad portion,
The said 1st electrode has two 4th extending | stretching parts extended | stretched from the said 1st pad part to between the said 3rd extending | stretching part and two said 2nd extending | stretching parts, respectively. The light emitting element as described in one.
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