JP4286113B2 - マクロ反射構造支持体を有する発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子に係り、さらに特に、マイクロ反射構造支持体を有する発光素子に関する。
発光素子は、広く種々の分野に適用されている。例えば、発光素子は、光学ディスプレイ、レーザーダイオード、信号機、データー保存、通信装置、照射装置及び医療機器などに利用されている。発光素子の開発に関し、最も重要な問題の一つは、発光素子の発光効率を向上させることである。
特許文献１では、マイクロ反射構造を埋め込まれたＡｌＧａＩｎＰ型発光素子が開示されている。図１を参照されたい。図１は、先行技術における、マイクロ反射構造を埋め込まれたＡｌＧａＩｎＰ型発光素子を示している。図中、ＬＭは、金属層、ＣＳは、導電性基板、ＬＥは、マイクロ反射構造を有するエピタキシャル層、及びＥ１は電極を示している。マイクロ反射構造ＬＥを形成すべく、エピタキシャル層上にエッチング工程が施され、ここで、ＬＥの形状は、半球体又はピラミッド型を有している。ＬＥの上部は、例えばシリコンチップなどの導電性支持体に結合されている。オリジナルのＬＥの不透明基板は、この不透明基板への発光が放射されるように、除去される。マイクロ反射構造は、このマイクロ反射構造への発光を反射することができ、したがって、発光素子の輝度を増加させることになる。この発光素子は、マイクロ反射構造の上部において、支持体の小型部品へと結合され、この結合領域は小型であることから、この領域における機械的強度は、この結合表面が容易に取り除かれる可能性があるため、十分ではない。
さらに、このマイクロ反射構造は、エピタキシャル層の上部においてエッチング工程を施すことにより形成され、したがって、このエピタキシャル層は、所定の厚みまで成長しなければならない。もし、このエピタキシャル層が十分厚みを有していない場合、マイクロ反射構造における反射機能に悪影響をもたらすだろう。しかしながら、このエピタキシャル層は、長時間成長を続け、従って、かかるコストが増加する。
米国特許第２００２００１７６５２号明細書
したがって、特許請求されている本発明における初期の目的は、マイクロ反射構造支持体を有する発光素子を供することである。
簡潔に述べると、特許請求されている本発明は、マイクロ反射構造支持体を有する発光素子を開示している。この発光素子は、エッチング工程によって形成されたマイクロ反射構造支持体を含む。このマイクロ反射構造は、半球体又はピラミッド型を有している。その後、反射層は、この支持体上に形成され、透明接着層を介して発光層に結合している。
本発明における利点は、エピタキシャル層の成長時間が軽減され、支持体は、特定の幾何学的形状を形成するのに十分な厚みを有している。したがって、コストは低減され、発光効率は増加される。さらに、特許請求されている本発明に開示されているマイクロ反射構造支持体を有する発光素子は、強固に発光層の表面に接着すべく、透明接着層を利用しているので、この構造の機械的強度は促進され、結合表面における脱落が回避され、工程は、単純化され、かつ、信頼性が向上する。
特許請求された本発明におけるこれらの目的及び他の目的は、種々の図面にて示されている以下の好適実施例に関する詳細な記載を読むことにより、当業者に疑いなく明らかになるであろう。
コストを軽減しつつ、その発光効率は増加される。さらに、機械的強度が促進されかつ製造工程が単純化されかつ信頼性が向上した発光素子を得ることができる。
図２を参照されたい。図２は、マイクロ反射構造支持体を有する、本発明における発光素子の第１実施例である。１は、本発明に従った、マイクロ反射構造支持体を有する発光素子である。１は、マイクロ反射構造支持体１０、このマイクロ反射構造支持体１０上に形成された反射層１１、反射層１１上に形成された第１反応層１００、第１反応層１００上に形成された透明接着層１０１、透明接着層１０１上に形成された第２反応層１０２、及び第２反応層１０２上に形成された透明導電性層１２を含み、透明導電性層１２上には、第１表面領域及び第２表面領域が含まれ、第１表面領域上に形成された第１接触層１３、第１接触層１３上に形成された第１被覆層１４、第１被覆層１４上に形成された発光層１５、発光層１５上に形成された第２被覆層１６、第２被覆層１６上に形成された第２接触層１７、第２領域上に形成された第１ワイヤー電極１８、及び第２接触層１７上に形成された第２ワイヤー電極１９を含む。第１反応層及び第２反応層を配置する目的は、透明接着層１０１と反射層１１又は透明導電性層１２との接着を補助することである。
図３を参照されたい。図３は、マイクロ反射構造支持体を有する、本発明における発光素子の第２実施例である。２は、本発明の第２実施例に従った、マイクロ反射構造支持体を有する発光素子である。２は、マイクロ反射構造支持体２０、マイクロ反射構造支持体２０上に形成された反射層２１、反射層２１上に形成された第１反応層２００、第１反応層２００上に形成された透明接着層２０１、透明接着層２０１上に形成された第２反応層２０２、第２反応層２０２上に形成された透明支持体２０３、透明支持体２０３上に形成された透明導電性層２２、透明導電性層２２の上部表面上に含まれる第１表面領域及び第２表面領域、第１接触層２３上に形成された第１被覆層２４、第１被覆層２４上に形成された発光層２５、発光層２５上に形成された第２被覆層２６、第２被覆層２６上に形成された第２接触層２７、第２表面領域上に形成された第１ワイヤー電極２８、及び第２接触層２７上に形成された第２ワイヤー電極２９を含む。上述の第１反応層及び第２反応層の目的は、透明接着層２０１と反射層２１及び／又は透明支持体２０３との接着を補助することである。
図４を参照されたい。図４は、マイクロ反射構造支持体を有する、本発明における発光素子の第３実施例である。３は、本発明の第３の実施例に従った、マイクロ反射支持体を有する発光素子である。３は、マイクロ反射構造支持体３０、マイクロ反射構造支持体３０上に形成された反射層３１、反射層３１上に形成された第１反応層３００、第１反応層３００上に形成された透明導電性接着層３０１、透明導電性接着層３０１上に形成された第２反応層３０２、第２反応層３０２上に形成された透明導電性層３２、透明導電性層３２上に形成された第１接触層３３、第１接触層３３上に形成された第１被覆層３４、第１被覆層３４上に形成された発光層３５、発光層３５上に形成された第２被覆層３６、第２被覆層３６上に形成された第２接触層３７、マイクロ反射構造支持体３０の下部表面上に形成された第１電極３８、及び第２接触層３７上に形成された第２電極３９を含む。上述の第１反応層及び第２反応層の目的は、透明導電性接着層３０１と反射層３１及び／又は透明導電性層３２との接着を補助するとともに、この結合表面上にてオーム接触を形成する助けを行うことである。
上述の三つの実施例において、第２ワイヤー電極と第２接触層との間にその他の透明導電性層を形成してもよい。上述のマクロ反射構造の形状は、半球体又はピラミッド型のうちの少なくとも一つの形状を含む。上述のマイクロ反射構造支持体は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ガラス、ＢＮ、ＡｌＮ及びＧｅからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述のマイクロ反射構造導電性支持体は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＢＮ及びＡｌＮからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の透明支持体は、ＧａＰ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３及びガラスからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の反射層は、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の透明導電性層は、酸化インジウムスズ、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛及び酸化亜鉛スズからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の第１被覆層及び第２被覆層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の第１接触層及び第２接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の透明接着層は、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）及びパーフルオロシクロブタン（ＰＦＣＢ）からなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。上述の第１反応層及び第２反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも一つの材料を含む。
本発明は、マイクロ反射構造支持体を有する発光素子を開示している。この発光素子は、エッチング工程を実施することにより形成されるマイクロ反射構造支持体を含む。このマイクロ反射構造は、半球体又はピラミッド型を含む。反射層は、この支持体上に形成され、かつ透明接着層を介して発光層に接着している。本発明において、エピタキシャル層の成長時間は減弱され、一つの支持体のみが特定の幾何学的形状を形成すべく十分な厚みに到達するのに十分である。したがって、コストは低減され、発光効率は増加される。さらに、この構造の機械的強度は促進され、結合表面の剥がれは阻害され、工程は単純化され、かつ信頼性は増加される。
当業者は、本発明の教示を保持しつつ、この素子に関して多くの改変や変更を行うことができることを即座に見抜くであろう。したがって、上述の開示は、添付された請求項の境界によりのみ限定されるべきではないと解釈されるべきである。
１ 発光素子
２ 発光素子
３ 発光素子
１０ マイクロ反射構造支持体
１１ 反射層
１２ 透明導電性層
１３ 第１接触層
１４ 第１被覆層
１５ 発光層
１６ 第２被覆層
１７ 第２接触層
１８ 第１ワイヤー電極
１９ 第２ワイヤー電極
２０ マイクロ反射構造支持体
２１ 反射層
２２ 透明導電性層
２３ 第１接触層
２４ 第１被覆層
２５ 発光層
２６ 第２被覆層
２７ 第２接触層
２８ 第１ワイヤー電極
２９ 第２ワイヤー電極
３０ マイクロ反射構造支持体
３１ 反射層
３２ 透明導電性層
３３ 第１接触層
３４ 第１被覆層
３５ 発光層
３６ 第２被覆層
３７ 第２接着層
３８ 第１電極
３９ 第２電極
１００ 第１反応層
１０１ 透明接着層
１０２ 第２反応層
２００ 第１反応層
２０１ 透明接着層
２０２ 第２反応層
２０３ 透明支持体
３００ 第１反応層
３０１ 透明導電性接着層
３０２ 第２反応層
ＣＳ 導電性基板
Ｅ１ 電極
ＬＥ マイクロ反射構造
ＬＭ 金属層
２ 発光素子
３ 発光素子
１０ マイクロ反射構造支持体
１１ 反射層
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１３ 第１接触層
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１５ 発光層
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１７ 第２接触層
１８ 第１ワイヤー電極
１９ 第２ワイヤー電極
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２１ 反射層
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３８ 第１電極
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１００ 第１反応層
１０１ 透明接着層
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２００ 第１反応層
２０１ 透明接着層
２０２ 第２反応層
２０３ 透明支持体
３００ 第１反応層
３０１ 透明導電性接着層
３０２ 第２反応層
ＣＳ 導電性基板
Ｅ１ 電極
ＬＥ マイクロ反射構造
ＬＭ 金属層
Claims (5)
- 上面及び前記上面に形成された複数の半球体の又はピラミッド型の凹部を有する支持体；
前記支持体上に形成された第一の被覆層；
バイアス電圧の下で光を放出する、前記第一の被覆層に形成された発光層；
前記発光層上に形成された第二の被覆層；
前記第一の被覆層に電気的に結合した第一の電極；
前記第二の被覆層に形成された第二の電極；
前記支持体と接触して形成されると共に前記複数の半球形の又はピラミッド型の凹部に対応する形状を有する、前記発光層から放出された光を反射させる反射層；並びに
前記発光層から放出された光及び前記反射層から反射された光を透過させると共に前記複数の半球体の又はピラミッド型の凹部に対応する前記反射層の形状を埋め合わせる形状を有する、前記反射層と前記第一の被覆層との間に形成された透明接着層；
を備えると共に、
前記反射層と前記透明接着層との間に挿入された第一の反応層を備え、
前記第一の反応層は、ＳｉＮ ｘ 、Ｔｉ及びＣｒからなる群より選択されるいずれか一つの材料を含むと共に、
前記透明接着層と前記発光層との間に挿入された第二の反応層を備え、
前記第二の反応層は、ＳｉＮ ｘ 、Ｔｉ及びＣｒからなる群より選択されるいずれか一つの材料を含むと共に、
前記透明接着層は、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びパーフルオロシクロブテン（ＰＦＣＢ）からなる群より選択されるいずれか一つの材料を含む、
発光デバイス。 - 前記支持体は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ガラス、ＢＮ、ＡｌＮ及びＧｅからなる群より選択されるいずれか一つの材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記反射層は、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎからなる群より選択されるいずれか一つの材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記第一の被覆層及び前記第二の被覆層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮからなる群より選択されるいずれか一つの材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮからなる群より選択されるいずれか一つの材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
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