JP2949052B2 - Light emitting diode - Google Patents

Light emitting diode

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオードに関する
ものであり、詳細には前記発光ダイオードが内部で発生
する光の、外部への取り出し効率を向上させるための構
成に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly to a structure for improving the efficiency of extracting light generated inside the light emitting diode to the outside.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の発光ダイオード90の構
成の例を示すものが図3であり、先ず、GaAs基板9
1上にGaAsP層92をエピタキシャル成長させn層
を形成する。続いて、前記GaAsP層92上を、発光
部93を形成するべき部分を開口部94aとしたSi3
4 膜94で覆い、前記開口部94aの部分からZnを
拡散し前記GaAsP層92の一部にp層95を形成す
る。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of the structure of a conventional light emitting diode 90 of this type.
A GaAsP layer 92 is epitaxially grown on 1 to form an n layer. Subsequently, a Si 3 O 3 layer was formed on the GaAsP layer 92 with an opening 94 a at a portion where the light emitting section 93 was to be formed.
An N 4 film 94 is covered, and Zn is diffused from the opening 94 a to form a p-layer 95 in a part of the GaAsP layer 92.

【0003】その後に、前記p層95上の一部、即ち、
発光部93の一部にアルミによる不透明電極96を設け
ると共に、前記GaAs基板91側には同様にアルミな
どにより背面電極97を設け、前記不透明電極96と背
面電極97との間に電流を印加することで、GaAsP
層92とp層95との間のpn接合部を発光させるもの
である。
Thereafter, a part of the p layer 95, that is,
An opaque electrode 96 made of aluminum is provided on a part of the light emitting portion 93, and a back electrode 97 is similarly provided on the GaAs substrate 91 side by aluminum or the like, and a current is applied between the opaque electrode 96 and the back electrode 97. GaAsP
The pn junction between the layer 92 and the p-layer 95 emits light.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成の発光ダイオード90においては、第一に
は、前記p層95の屈折率n1 が3.8と極端に大きい
ので、pn接合部で発生した光が大気(屈折率n0
1.0)中に放出されるときに、両者の屈折率の相違か
らp層95と大気との境界面で反射されて外部に放出す
る光量が減衰し、光の取り出し効率が低いものとなる問
題点を生じている。
However [0005] In the light emitting diode 90 of the conventional configuration described above, the first, the refractive index n 1 of the p layer 95 is extremely large and 3.8, pn junction Is generated in the atmosphere (refractive index n 0 =
1.0), the amount of light that is reflected at the interface between the p-layer 95 and the atmosphere and emitted to the outside is attenuated due to the difference in the refractive index between the two, and the light extraction efficiency is reduced. There is a problem.

【0005】尚、前記p層95の表面には防湿などを目
的としてエポキシ樹脂などによるコーテング或いはケー
シングが行われることもあるが、前記エポキシ樹脂など
においても屈折率は1.3〜1.5程度であり、それ程
に反射を低減する作用を有するものでなく、依然として
取り出し効率は低い状態にある。
The surface of the p-layer 95 may be coated or covered with an epoxy resin or the like for the purpose of preventing moisture. For example, the refractive index of the epoxy resin or the like is about 1.3 to 1.5. However, it does not have the effect of reducing the reflection so much, and the extraction efficiency is still low.

【0006】また、第二には、前記不透明電極96から
供給された電流は、図4に示すように最短距離で背面電
極97へ直進するものとなり、前記したpn接合部、即
ち、発光部93の全面が発光せずに不透明電極96の背
面となる部分が主として発光ゾーンBとなる。従って、
上記のpn接合部での発光はその殆どが前記不透明電極
96で遮蔽されるものとなり、この面からも光の取り出
し効率が低下する問題点を生じる。
Secondly, the current supplied from the opaque electrode 96 travels straight to the back electrode 97 at the shortest distance as shown in FIG. The portion which becomes the back surface of the opaque electrode 96 without emitting light over the entire surface is mainly the light emitting zone B. Therefore,
Most of the light emitted at the pn junction is shielded by the opaque electrode 96, which also causes a problem that the light extraction efficiency is reduced.

【0007】また、上記のように電流が集中すると、そ
の部分の電流密度が高くなり、例えば発熱などが部分的
に生じるものとなったり、発光光量に飽和を生じるな
ど、寿命的にも性能的にも好ましい状態とは成らない問
題点も生じ、これらの点の解決が課題とされるものとな
っている。
Further, when the current is concentrated as described above, the current density in that portion increases, and for example, heat generation or the like is partially generated, and the light emission amount is saturated. However, there are also problems that are not in a favorable state, and solving these problems is an issue.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的な手段として、n層である
GaAsP層にZnを拡散してp層とし、これによりp
n接合が形成されて発光部とされ、該発光部上には不透
明電極が設けられて一部が覆われて成る発光ダイオード
において、前記発光部の前記不透明電極に覆われる以外
の部分はITO膜による透明補助電極で覆われているこ
とを特徴とする発光ダイオードを提供することで、光の
取り出し効率を格段に向上させ、前記した従来の課題を
解決するものである。
According to the present invention, as a specific means for solving the above-mentioned conventional problems, Zn is diffused into a n-type GaAsP layer to form a p-layer.
In a light emitting diode in which an n-junction is formed to form a light emitting portion, and an opaque electrode is provided on the light emitting portion and partially covered, the portion of the light emitting portion other than covered by the opaque electrode is an ITO film By providing a light emitting diode characterized by being covered with a transparent auxiliary electrode according to (1), light extraction efficiency is remarkably improved, and the above-mentioned conventional problem is solved.

【0009】[0009]

【実施例】つぎに、本発明を図に示す一実施例に基づい
て詳細に説明する。図1に符号1で示すものは本発明に
係る発光ダイオードであり、この発光ダイオード1はG
aAs基板2上にGaAsP層3がエピタキシャル成長
されてn層が形成され、続いて前記GaAsP層3上に
開口部4aを有するSi34 膜4が形成されて前記開
口部4aからZnが拡散されるものである点は従来例と
同様である。
Next, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 shows a light-emitting diode 1 according to the present invention.
A GaAsP layer 3 is epitaxially grown on an aAs substrate 2 to form an n layer, and then a Si 3 N 4 film 4 having an opening 4a is formed on the GaAsP layer 3 and Zn is diffused from the opening 4a. This is the same as the conventional example.

【0010】また、上記の工程により前記開口部4aの
部分に対応してGaAsP層3上にp層5が形成されて
pn接合部が構成されるものであり、これにより、前記
開口部4aの部分が発光部6となる点も従来例と同様で
ある。
Further, the p-layer 5 is formed on the GaAsP layer 3 corresponding to the portion of the opening 4a by the above-described process to form a pn junction. The point that the portion becomes the light emitting section 6 is also the same as the conventional example.

【0011】ここで、本発明では前記発光部6の一部に
アルミなどによる不透明電極7を設けると共に、前記発
光部6の前記不透明電極7で覆われる以外の全ての部分
を酸化インジウムなどITOによる透明補助電極8で覆
うものとしている。尚、前記GaAs基板2の背面側に
は背面電極9が従来と同様に設けられる。
Here, in the present invention, an opaque electrode 7 made of aluminum or the like is provided on a part of the light emitting portion 6, and all portions of the light emitting portion 6 other than those covered with the opaque electrode 7 are made of ITO such as indium oxide. The transparent auxiliary electrode 8 is used for covering. A back electrode 9 is provided on the back side of the GaAs substrate 2 as in the conventional case.

【0012】このときに、発光部6に不透明電極7と透
明補助電極8とを設けるときの手順は、前記不透明電極
7を予めに形成し、それ以外の部分に蒸着、スパッタな
どで透明補助電極8を形成しても良く、或いは、最初に
発光部6の全面を覆うように透明補助電極8を形成し、
その一部を除去してp層を露出させ不透明電極7を設け
ても良いものである。
At this time, the procedure for providing the opaque electrode 7 and the transparent auxiliary electrode 8 in the light emitting section 6 is as follows. The opaque electrode 7 is formed in advance, and the transparent auxiliary electrode 7 is deposited on other portions by vapor deposition, sputtering, or the like. 8 may be formed, or a transparent auxiliary electrode 8 may be formed first so as to cover the entire surface of the light emitting unit 6,
The opaque electrode 7 may be provided by removing a part thereof to expose the p-layer.

【0013】次いで、上記の構成とした本発明の発光ダ
イオード1の作用および効果について説明する。先ず第
一には、前記透明補助電極8を構成したことで、前記p
層6と大気とは、前記透明補助電極8を介して接触する
ものとなる。このときに、前記P層6の屈折率が3.8
であり、透明補助電極8の屈折率が1.9〜2.0であ
るので、p層6と大気とは両者の中間の屈折率を有する
透明補助電極8を介して接するものとなる。
Next, the operation and effect of the light emitting diode 1 of the present invention having the above-described configuration will be described. First of all, by configuring the transparent auxiliary electrode 8, the p
The layer 6 and the atmosphere come into contact via the transparent auxiliary electrode 8. At this time, the refractive index of the P layer 6 is 3.8
Since the refractive index of the transparent auxiliary electrode 8 is 1.9 to 2.0, the p layer 6 and the atmosphere come into contact with each other via the transparent auxiliary electrode 8 having a refractive index intermediate between the two.

【0014】従って、前記透明補助電極8には、写真撮
影用レンズなどに施されている反射防止コーテング膜と
同様の作用が期待できるものとなる。よって、前記発光
ダイオード1が発する光の波長が740nmであるときに
は、前記透明補助電極8の屈折率と膜厚との積が1/4
波長となるように、即ち、透明補助電極8の膜厚を約9
50オングストロームに設定することで増透効果が最大
となり、光の取り出し効率の向上が可能となる。
Therefore, the transparent auxiliary electrode 8 can be expected to have the same function as an anti-reflection coating film applied to a photographic lens or the like. Therefore, when the wavelength of the light emitted from the light emitting diode 1 is 740 nm, the product of the refractive index and the film thickness of the transparent auxiliary electrode 8 is 1/4.
Wavelength, that is, the thickness of the transparent auxiliary electrode 8 is set to about 9
By setting the thickness to 50 angstroms, the effect of increasing the transmittance is maximized, and the light extraction efficiency can be improved.

【0015】また、第二には、前記透明補助電極8が設
けられたことで、不透明電極7に印加された電流は先ず
透明補助電極8に伝導され、その後に背面電極9に向か
うものとなるので、前記したpn接合部、即ち、発光部
6は全面で発光を行うものとなる。
Second, the provision of the transparent auxiliary electrode 8 allows the current applied to the opaque electrode 7 to be first conducted to the transparent auxiliary electrode 8 and then to the back electrode 9. Therefore, the pn junction, that is, the light emitting section 6 emits light over the entire surface.

【0016】よって、本発明の発光ダイオード1におい
ては、図2に示すように、不透明電極7の背面に加えて
透明補助電極8の背面でも発光が行われるものとなり、
即ち、発光ゾーンBは発光部6の全面となり、そして透
明補助電極8の背面で発光が行われた光はこの透明補助
電極8を透過して発光部6から外部に射出されるものと
なって、不透明電極7の背面で発光が行われた光のよう
に遮蔽されることがなく効率の良い光の取り出しが可能
となる。
Therefore, in the light emitting diode 1 of the present invention, as shown in FIG. 2, light is emitted not only on the back of the opaque electrode 7 but also on the back of the transparent auxiliary electrode 8.
That is, the light-emitting zone B covers the entire surface of the light-emitting portion 6, and light emitted on the back surface of the transparent auxiliary electrode 8 passes through the transparent auxiliary electrode 8 and is emitted from the light-emitting portion 6 to the outside. In addition, light can be efficiently extracted without being shielded like light emitted on the back surface of the opaque electrode 7.

【0017】尚、上記のように透明補助電極8を設けて
発光部6の全面が発光するものとしたことで、前記した
pn接合部の全面がほぼ均一な密度の電流が流れるもの
となり、不透明電極7の背面など一部に集中し過大な電
流となることをなくして、発光ダイオード1の寿命の延
長にも効果が期待できるものとなる。
Since the transparent auxiliary electrode 8 is provided as described above and the entire surface of the light emitting section 6 emits light, a current having a substantially uniform density flows through the entire surface of the pn junction, which is opaque. It is possible to prevent an excessive current from concentrating on a part such as the back surface of the electrode 7 and cause an excessive current, and to expect the effect of extending the life of the light emitting diode 1.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、発
光部の不透明電極に覆われる以外の部分はITO膜によ
る透明補助電極で覆われている発光ダイオードとしたこ
とで、第一には、p層の屈折率3.8と大気の屈折率
1.0との中間の屈折率1.9〜2.0を有する透明補
助電極で発光部の表面を覆うものとなるので、この透明
補助電極が反射防止コーテング膜の作用を行うものとな
り、よって、前記p層から大気中に光を射出するときの
反射損失を低減して、光の取り出し効率を向上させる効
果を奏する。更には、前記透明補助電極の膜厚をnd≒
λ/4と設定することで、上記の効果を一層に確実なも
のとする。
As described above, according to the present invention, the light emitting diode in which the portion other than the opaque electrode of the light emitting portion is covered with the transparent auxiliary electrode made of the ITO film is provided. Since the surface of the light emitting section is covered with a transparent auxiliary electrode having a refractive index between 1.9 and 2.0 between the refractive index of the p-layer of 3.8 and the refractive index of the atmosphere of 1.0, the transparent auxiliary electrode Performs the function of an anti-reflection coating film, thereby reducing the reflection loss when light is emitted from the p-layer into the atmosphere and improving the light extraction efficiency. Further, the thickness of the transparent auxiliary electrode is set to nd ≒
By setting it to λ / 4, the above effect is further ensured.

【0019】また、第二には、発光部の不透明電極に覆
われる以外の部分を透明補助電極で覆うものとしたこと
で、電流が発光部の全面に均一に印加されるものとし
て、従来は発光していなかった不透明電極に覆われる以
外の部分、即ち、透明補助電極の背面も発光するものと
し、これにより発光した光の透明補助電極を透過する外
部放射を可能として、光の取り出し効率を向上させる効
果を奏する。また、電流を発光面の全面に均一に分散さ
せることで寿命の延長にも相当の効果が期待できるもの
となる。
Secondly, since the portion other than the opaque electrode of the light emitting portion is covered with the transparent auxiliary electrode, the current is uniformly applied to the entire surface of the light emitting portion. The part other than the opaque electrode that did not emit light, that is, the back surface of the transparent auxiliary electrode shall also emit light, thereby enabling external emission of the emitted light to pass through the transparent auxiliary electrode, thereby improving the light extraction efficiency. It has the effect of improving. Also, by dispersing the current uniformly over the entire light emitting surface, a considerable effect can be expected for extending the life.

【0020】よって、本発明の発光ダイオードにおいて
は、上記が相乗され同一の消費電力で一層に明るい発光
ダイオードの提供を可能とするものであり、これにより
発光ダイオードの性能向上に極めて優れた効果を奏する
ものである。
Therefore, in the light emitting diode of the present invention, it is possible to provide a brighter light emitting diode with the same power consumption because of the above synergistic effects. To play.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る発光ダイオードの一実施例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a light emitting diode according to the present invention.

【図2】 同じ実施例の作用を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the same embodiment.

【図3】 従来例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional example.

【図4】 従来例の作用を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……発光ダイオード 2……GaAs基板 3……GaAsP層 4……Si34 膜 4a……開口部 5……p層 6……発光部 7……不透明電極 8……透明補助電極 9……背面電極 B……発光ゾーン1 ...... emitting diode 2 ...... GaAs substrate 3 ...... GaAsP layer 4 ...... Si 3 N 4 film 4a ...... opening 5 ...... p layer 6 ...... emitter 7 ...... opaque electrode 8 ...... transparent auxiliary electrode 9 …… Back electrode B …… Emission zone

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 33/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 n層であるGaAsP層にZnを拡散し
てp層とし、これによりpn接合が形成されて発光部と
され、該発光部上には不透明電極が設けられて一部が覆
われて成る発光ダイオードにおいて、前記発光部の前記
不透明電極に覆われる以外の部分はITO膜による透明
補助電極で覆われていることを特徴とする発光ダイオー
ド。
1. An n-type GaAsP layer in which Zn is diffused to form a p-layer, thereby forming a pn junction to form a light-emitting portion. An opaque electrode is provided on the light-emitting portion to partially cover the light-emitting portion. In the light emitting diode according to the present invention, a portion of the light emitting portion other than the portion covered with the opaque electrode is covered with a transparent auxiliary electrode made of an ITO film.
【請求項2】 前記ITO膜はnd≒λ/4(但し、n
はITO膜の屈折率、dはITO膜の厚さ、λは発光ダ
イオードが発生する光の波長)であることを特徴とする
請求項1記載の発光ダイオード。
2. The method according to claim 1, wherein the ITO film is formed by nd ≒ λ / 4 (where n
The light emitting diode according to claim 1, wherein is a refractive index of the ITO film, d is a thickness of the ITO film, and λ is a wavelength of light generated by the light emitting diode.
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