JP4992311B2 - Light emitting diode mounting substrate, light emitting diode backlight, light emitting diode illumination device, light emitting diode display, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光ダイオード搭載基板、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイおよび電子機器に関する。 The present invention relates to a light emitting diode mounting substrate, a light emitting diode backlight, a light emitting diode illumination device, a light emitting diode display, and an electronic apparatus.
従来、図18に示すようなGaN系発光ダイオードが知られている。図18に示すように、このGaN系発光ダイオードにおいては、サファイア基板101上にn型GaN層102、活性層103およびp型GaN層104が順次積層されて発光ダイオード構造が形成されている。この場合、n型GaN層102の上層部、活性層103およびp型GaN層104は、エッチングにより、基板面に垂直な端面を有する柱状の形状にパターニングされている。そして、p型GaN層104上にp側電極105が形成され、柱状部の外側の部分のn型GaN層102上にn側電極106が形成されている。このGaN系発光ダイオードにおいては、動作時に活性層103から発生する光は、その柱状部の内部で全反射を繰り返し、最終的にサファイア基板101を透過して外部に取り出される。
Conventionally, a GaN-based light emitting diode as shown in FIG. 18 is known. As shown in FIG. 18, in this GaN-based light emitting diode, an n-
なお、導電性基板と、その上にエピタキシャル成長させた半導体発光層と、この半導体発光層の、導電性基板の反対側に設けた金属電極とを有する半導体発光ダイオードにおいて、半導体発光層から生じた光が金属電極で反射され、この金属電極で反射された光が外部に向かうようにこの金属電極を配置すること、例えばこの金属電極面を半導体発光層に対し45度傾斜させることが提案されているが(例えば、特許文献1参照。)、発光ダイオード構造を形成する半導体層の端面の外部に反射体を有する発光ダイオードを透明基板上にエアギャップまたは低屈折率材料からなる層を介して搭載することについては何ら開示も示唆もされていない。
上述の図18に示す従来のGaN系発光ダイオードにおいては、n型GaN層102、活性層103およびp型GaN層104からなる柱状部の端面が垂直であることから、動作時に活性層103から発生する光は、その柱状部の内部で全反射を繰り返し、その結果光が吸収されてしまうため、光の取り出し効率が低かった。さらに、このGaN系発光ダイオードは、n型GaN層102、活性層103およびp型GaN層104からなる柱状部の直径が一般に300μm程度と大きく、サイズが大きいという欠点がある。
一方、発光ダイオードバックライトや発光ダイオードディスプレイなどでは、複数の微小な発光ダイオードを透明基板上に搭載した発光ダイオード搭載基板を用い、その透明基板を通して外部に光を取り出すのが一般的である。
In the conventional GaN-based light emitting diode shown in FIG. 18 described above, since the end face of the columnar portion composed of the n-
On the other hand, in a light emitting diode backlight, a light emitting diode display, and the like, it is general to use a light emitting diode mounting substrate on which a plurality of minute light emitting diodes are mounted on a transparent substrate, and to extract light to the outside through the transparent substrate.
そこで、この発明が解決しようとする課題は、光の取り出し効率の大幅な向上を図ることができ、しかも微細化が容易な発光ダイオードを用いるとともに、この発光ダイオードを透明基板上に搭載する際の構造の最適化を図り、この発光ダイオードからの光を透明基板を通して外部に取り出す際の取り出し効率の最大化を図ることができる発光ダイオード搭載基板を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記のような高性能の発光ダイオード搭載基板を用いた発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイおよび電子機器を提供することである。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to use a light emitting diode that can greatly improve the light extraction efficiency and can be easily miniaturized, and to mount this light emitting diode on a transparent substrate. It is an object of the present invention to provide a light emitting diode mounting substrate capable of optimizing the structure and maximizing extraction efficiency when light from the light emitting diode is extracted outside through a transparent substrate.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode backlight, a light emitting diode illuminating device, a light emitting diode display, and an electronic device using the high performance light emitting diode mounting substrate as described above.
本発明者らは、従来技術が有する上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その概要について説明すると次のとおりである。
本発明者らは、微細化に適した構造を有し、光取り出し効率もある程度確保することができるGaN系発光ダイオードとして図19に示すようなものを考え、これについて検討を行った。図19に示すように、このGaN系発光ダイオードにおいては、発光ダイオード構造を形成するn型GaN層201、活性層202およびp型GaN層203をドライエッチングすることにより、これらの層の主面に対して例えば45度程度傾斜した端面204を形成するとともに、p型GaN層203の上面にp側電極205、n型GaN層201の下面にn側電極206として例えばインジウム−スズ酸化物(ITO)などからなる透明電極を形成する。この場合、活性層202から発生した光を端面204で全反射させてn型GaN層201の下面、すなわち出射面に向かわせることにより光の取り出し効率を高めるようにしている。
The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above-described problems of the prior art. The outline will be described as follows.
The present inventors considered a GaN-based light emitting diode as shown in FIG. 19 having a structure suitable for miniaturization and capable of securing a certain degree of light extraction efficiency, and studied this. As shown in FIG. 19, in this GaN-based light emitting diode, the n-
ところが、検討の結果、このGaN系発光ダイオードにおいては、実際には端面204から多くの光が漏れてしまい、特にこのGaN系発光ダイオードを樹脂で封止した場合には、活性層202から発生した光の60%程度がこの樹脂中を伝播し、損失となってしまうという問題があった。このため、p側電極205の高反射率化や端面204の傾斜角度の最適化を行っても、光取り出し効率は20%程度にしかならなかった。図20に各方向への光量の割合の一例を示す。図20では、樹脂封止された上記のGaN系発光ダイオードを模式的に示してある。
However, as a result of investigation, in this GaN-based light emitting diode, a lot of light actually leaked from the
そこで、さらに検討を行った結果、上記の端面204の外部に、この端面204から出射する光を光取り出し面に向かわせる(あるいは光取り出し面側に折り返す)ような反射体(外部ミラー)を設けることが有効であることに着目し、これに基づいて詳細な検討を行って光取り出し効率の大幅な向上を図った。この場合、n側電極206は透明電極に限定されず、n型GaN層201に対してより良好なオーミックコンタクトを取ることが可能な金属電極を用いることができ、n型GaN層201の下面の一部に形成するだけでもよい。
Therefore, as a result of further examination, a reflector (external mirror) is provided outside the
一方、上記のように発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、その端面の外部に反射体を有する発光ダイオードを、この半導体層の光取り出し面を下にして透明基板上に搭載する場合、この半導体層側を透明基板上に直接固定すると、この半導体層の屈折率と透明基板の屈折率との差が小さく、しかも透明基板の厚さが大きい場合には、発光ダイオードからの光は直接、透明基板に抜けやすく、こうして透明基板に入った光はこの透明基板中を導波されてしまうため、上記の反射体の効果を十分に発揮することができない。この様子を図21に示す。図21中、符号301は透明基板、302は発光ダイオード、303は発光ダイオード構造を形成する半導体層、304はp側電極、305は反射体、306は透明樹脂、307は封止用の樹脂を示す。なお、図21においては、n側電極の図示は省略してある。そこで、上記の反射体の効果を十分に発揮することができるようにするために鋭意検討を行った結果、半導体層303側を透明基板301上に直接固定するのではなく、半導体層303と透明基板301との間に半導体層303および透明基板301の屈折率より小さい屈折率の媒質からなる層、例えばエアギャップや半導体層303および透明基板301の屈折率より小さい屈折率の材料からなる層を挟むことが有効であるという結論に至り、この発明を案出するに至ったものである。
On the other hand, the semiconductor layer forming the light emitting diode structure as described above has an end face inclined with respect to its main surface, and the light emitting diode having a reflector outside the end face is used as the light extraction surface of this semiconductor layer. If the semiconductor layer side is directly fixed on the transparent substrate, the difference between the refractive index of the semiconductor layer and the refractive index of the transparent substrate is small, and the thickness of the transparent substrate is If it is large, the light from the light-emitting diode is likely to pass directly to the transparent substrate, and thus the light entering the transparent substrate is guided through the transparent substrate, so that the effect of the above reflector is sufficiently exhibited. I can't. This is shown in FIG. In FIG. 21,
すなわち、上記課題を解決するために、この発明の第1の発明は、
発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する少なくとも一つの発光ダイオードが、透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載された
ことを特徴とする発光ダイオード搭載基板である。
That is, in order to solve the above problem, the first invention of the present invention is:
The semiconductor layer forming the light emitting diode structure has an end face inclined with respect to the main surface, and at least one light emitting diode having a reflector outside the end face is formed on the transparent substrate with the light of the semiconductor layer. A light-emitting diode mounting substrate, which is mounted through a layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the semiconductor layer and the transparent substrate with a take-out surface facing the transparent substrate.
この発光ダイオード搭載基板の少なくとも一つの発光ダイオードは、好適には、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して角度θ1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、この端面の外部に、この端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θ1 より小さい角度θ2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む反射体を有するものである。 At least one light emitting diode of the light emitting diode mounting substrate is preferably a light emitting diode having a semiconductor layer forming a light emitting diode structure having an end surface inclined at an angle θ 1 with respect to the main surface. A reflector that includes at least a portion that is opposed to the end face and is inclined at an angle θ 2 smaller than the angle θ 1 with respect to the main surface.
半導体層および透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層は、例えば、エアギャップ(空気層)、半導体層および透明基板の屈折率より低い屈折率の透明材料からなる層、エアギャップと半導体層および透明基板の屈折率より低い屈折率の透明材料からなる層との複合層(積層構造)である。半導体層および透明基板の屈折率より低い屈折率の透明材料からなる層に用いる材料としては、発光波長の光に対して透明である限り、基本的にはどのような材料を用いてもよいが、具体的には、例えば、透明樹脂、取り分け透明フッ素樹脂などを用いることができる。
透明基板の材料としては、発光波長の光に対して透明である限り、基本的にはどのような材料を用いてもよいが、具体的には、例えば、ガラス、石英ガラス、サファイア、プラスチックなどを用いることができる。
The layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the semiconductor layer and the transparent substrate is, for example, an air gap (air layer), a layer made of a transparent material having a refractive index lower than that of the semiconductor layer and the transparent substrate, or an air gap. And a layer composed of a transparent material having a refractive index lower than that of the semiconductor layer and the transparent substrate. As a material used for a layer made of a transparent material having a refractive index lower than that of the semiconductor layer and the transparent substrate, basically any material may be used as long as it is transparent to light having an emission wavelength. Specifically, for example, a transparent resin, especially a transparent fluororesin can be used.
As a material for the transparent substrate, basically any material may be used as long as it is transparent to light of the emission wavelength. Specifically, for example, glass, quartz glass, sapphire, plastic, etc. Can be used.
発光ダイオード構造を形成する半導体層は、一般的には、第1の導電型の第1の半導体層、活性層および第2の導電型の第2の半導体層を含む。この半導体層の平面形状は、典型的には円形であるが、必要に応じて他の形状、例えば楕円形などのように、円の全部または一部を規則的または不規則に変形した形状としてもよく、さらにはn角形(nは3以上の整数)あるいはこのn角形の全部または一部を規則的または不規則に変形した形状としてもよい。この半導体層の断面形状は、典型的には台形、長方形または逆台形であるが、これを変形した形状であってもよい。また、この半導体層の端面の傾斜角度θ1 は、典型的には一定であるが、必ずしもそうである必要はなく、端面内で変化させてもよい。 The semiconductor layer forming the light emitting diode structure generally includes a first semiconductor layer of a first conductivity type, an active layer, and a second semiconductor layer of a second conductivity type. The planar shape of the semiconductor layer is typically a circle, but if necessary, other shapes such as an ellipse or the like may be formed by regularly or irregularly deforming all or part of the circle. Further, it may be an n-gon (n is an integer of 3 or more) or a shape obtained by regularly or irregularly deforming all or part of this n-gon. The cross-sectional shape of the semiconductor layer is typically a trapezoid, a rectangle, or an inverted trapezoid, but may be a shape obtained by deforming this. In addition, the inclination angle θ 1 of the end face of the semiconductor layer is typically constant, but it is not always necessary, and may be changed within the end face.
光取り出し効率の向上の観点より、好適には、半導体層の端面と反射体との間にこの半導体層の屈折率より低い屈折率(空気の屈折率より高い)を有する透明樹脂を形成する。この透明樹脂としては各種のものを用いることができ、必要に応じてその材質が選択される。同様に、好適には、半導体層の厚さを0.3μm以上10μm以下とし、かつ半導体層の最大径に対するこの半導体層の厚さの比を0.001以上2以下とする。半導体層の最大径は、必要に応じて決めることができるが、一般的には50μm以下、典型的には30μm以下、より典型的には25μm以下である。また、好適には、半導体層が光取り出し面およびこの光取り出し面と反対側の面にそれぞれ第1の電極および第2の電極を有する場合、反射体をこの第2の電極とオーミックコンタクトさせてこの第2の電極の一部またはこの第2の電極の配線の一部を兼用させる。また、好適には、反射体は、少なくとも、30度≦θ1 ≦90度のときには上記端面をこれに垂直な方向に、90度<θ1 ≦150度のときには上記端面をこれに垂直な方向を半導体層の光取り出し面で折り返した方向に、この反射体が形成される面に投影した領域を含むように形成する。また、好適には、反射体を、半導体層の光取り出し面と反対側の面上に延在して形成する。また、好適には、上記の透明樹脂の屈折率をn2 、この透明樹脂の外部の媒質(例えば空気)の屈折率をn3 としたとき、30度≦θ1 ≦150度かつ、30度≦θ1 ≦90度のときθ2 ≧(θ1 −sin-1(n3 /n2 ))/2かつθ2 ≦θ1 /2、90度<θ1 ≦150度のときθ2 ≧((θ1 −90)−sin-1(n3 /n2 ))/2かつθ2 ≦(θ1 −90)/2とする。反射体は、半導体層の端面に対向する反射面が平面である場合のほか、この反射面が曲面の部分を有する場合もある。また、好適には、半導体層は光取り出し面およびこの光取り出し面と反対側の面にそれぞれ第1の電極および第2の電極を有し、この第1の電極は上記端面を半導体層の光取り出し面に垂直方向に投影した領域を避けて形成される。 From the viewpoint of improving the light extraction efficiency, a transparent resin having a refractive index lower than the refractive index of the semiconductor layer (higher than the refractive index of air) is preferably formed between the end face of the semiconductor layer and the reflector. Various materials can be used as the transparent resin, and the material is selected as necessary. Similarly, the thickness of the semiconductor layer is preferably 0.3 μm or more and 10 μm or less, and the ratio of the thickness of the semiconductor layer to the maximum diameter of the semiconductor layer is 0.001 or more and 2 or less. The maximum diameter of the semiconductor layer can be determined as necessary, but is generally 50 μm or less, typically 30 μm or less, and more typically 25 μm or less. Preferably, when the semiconductor layer has the first electrode and the second electrode on the light extraction surface and the surface opposite to the light extraction surface, respectively, the reflector is brought into ohmic contact with the second electrode. A part of the second electrode or a part of the wiring of the second electrode is also used. Preferably, the reflector has a direction perpendicular to the end face when at least 30 degrees ≦ θ 1 ≦ 90 degrees, and a direction perpendicular to the end face when 90 degrees <θ 1 ≦ 150 degrees. Is formed so as to include a region projected on the surface on which the reflector is formed in a direction folded at the light extraction surface of the semiconductor layer. Preferably, the reflector is formed to extend on the surface of the semiconductor layer opposite to the light extraction surface. Preferably, when the refractive index of the transparent resin is n 2 and the refractive index of a medium (for example, air) outside the transparent resin is n 3 , 30 degrees ≦ θ 1 ≦ 150 degrees and 30 degrees ≦ when theta 1 ≦ 90 ° θ 2 ≧ (θ 1 -sin -1 (n 3 / n 2)) / 2 cutlet θ 2 ≦ θ 1 / 2,90 degrees <theta 1 ≦ 0.99 degree when theta 2 ≧ ((Θ 1 −90) −sin −1 (n 3 / n 2 )) / 2 and θ 2 ≦ (θ 1 −90) / 2. In addition to the case where the reflecting surface facing the end surface of the semiconductor layer is a flat surface, the reflecting surface may have a curved surface. Preferably, the semiconductor layer has a first electrode and a second electrode on a light extraction surface and a surface opposite to the light extraction surface, respectively, and the first electrode has the end surface facing the light of the semiconductor layer. It is formed avoiding the area projected in the direction perpendicular to the extraction surface.
上記の透明樹脂は種々の方法により形成することができる。具体的には、この透明樹脂は、例えば、スピンコート法により形成したり、少なくとも上記端面を覆うように形成した樹脂を硬化収縮させることにより形成したり、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィー技術により形成したり、型を用いた樹脂のプレス成形により形成したり、熱インプリントにより形成したり、紫外線(UV)インプリント成形により形成したり、弾性変形可能な離型層に押し付けた状態で樹脂を硬化させることにより形成したりすることができる。 The transparent resin can be formed by various methods. Specifically, this transparent resin is formed by, for example, a spin coating method, formed by curing and shrinking a resin formed so as to cover at least the end face, or by a photolithography technique using a photosensitive resin. Formed, formed by press molding of resin using a mold, formed by thermal imprinting, formed by ultraviolet (UV) imprint molding, or pressed in an elastically deformable release layer It can be formed by curing.
発光ダイオード構造を形成する半導体層、具体的には、第1の半導体層、活性層および第2の半導体層の材料としては、基本的にはどのような半導体を用いてもよく、無機半導体、有機半導体のいずれであってもよいが、例えばウルツ鉱型の結晶構造あるいは立方晶構造を有する半導体を用いることができる。ウルツ鉱型の結晶構造を有する半導体としては、窒化物系III−V族化合物半導体のほか、BeMgZnCdS系化合物半導体やBeMgZnCdO系化合物半導体などのII−VI族化合物半導体など、さらにはZnOなどの酸化物半導体などが挙げられる。窒化物系III−V族化合物半導体は、最も一般的には、AlX By Ga1-x-y-z Inz Asu N1-u-v Pv (ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦u≦1、0≦v≦1、0≦x+y+z<1、0≦u+v<1)からなり、より具体的には、AlX By Ga1-x-y-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z<1)からなり、典型的にはAlX Ga1-x-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦z≦1)からなる。窒化物系III−V族化合物半導体の具体例を挙げると、GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなどである。立方晶構造を有する半導体としては、AlGaInP系半導体やAlGaAs系半導体などが挙げられる。第1の導電型はn型であってもp型であってもよく、それに応じて第2の導電型はp型またはn型である。 As a material of the semiconductor layer forming the light emitting diode structure, specifically, the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer, basically any semiconductor may be used, an inorganic semiconductor, Although it may be any of organic semiconductors, for example, a semiconductor having a wurtzite crystal structure or a cubic structure can be used. Semiconductors having a wurtzite crystal structure include nitride III-V compound semiconductors, II-VI group compound semiconductors such as BeMgZnCdS compound semiconductors and BeMgZnCdO compound semiconductors, and oxides such as ZnO. A semiconductor etc. are mentioned. Nitride III-V compound semiconductor is most generally, Al X B y Ga 1- xyz In z As u N 1-uv P v ( however, 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ u ≦ 1,0 ≦ v ≦ 1,0 ≦ x + y + z <1,0 ≦ u + v consists <1), more specifically, Al X B y Ga 1- xyz in z N (However, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z <1), typically Al X Ga 1-xz In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1). Specific examples of the nitride III-V compound semiconductor include GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN, and AlGaInN. Examples of the semiconductor having a cubic structure include an AlGaInP semiconductor and an AlGaAs semiconductor. The first conductivity type may be n-type or p-type, and the second conductivity type is p-type or n-type accordingly.
第1の半導体層、活性層および第2の半導体層の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長(MOCVD)、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)、分子線エピタキシー(MBE)などの各種のエピタキシャル成長法を用いることができるが、これに限定されるものではない。この成長に用いる基板は、これらの第1の半導体層、活性層および第2の半導体層を良好な結晶性で成長させることが可能である限り、基本的にはどのような材料のものを用いてもよい。具体的には、例えば、第1の半導体層、活性層および第2の半導体層が窒化物系III−V族化合物半導体からなる場合は、サファイア(Al2 O3 )(C面、A面、R面などを含み、これらの面からオフした面のものも含む)、SiC(6H、4H、3Cを含む)、窒化物系III−V族化合物半導体(GaN、InAlGaN、AlNなど)、Si、ZnS、ZnO、LiMgO、GaAs、MgAl2 O4 などからなる基板を用いることができる。また、第1の半導体層、活性層および第2の半導体層が例えばAlGaInP系半導体やAlGaAs系半導体からなる場合は、典型的にはGaAs基板を用いることができる。 As a growth method of the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxial growth or halide vapor phase epitaxial growth (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE) However, the present invention is not limited to this. The substrate used for this growth is basically made of any material as long as the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer can be grown with good crystallinity. May be. Specifically, for example, when the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are made of a nitride-based III-V group compound semiconductor, sapphire (Al 2 O 3 ) (C plane, A plane, Including R-plane and the like, and planes off from these planes), SiC (including 6H, 4H, 3C), nitride III-V compound semiconductors (GaN, InAlGaN, AlN, etc.), Si, A substrate made of ZnS, ZnO, LiMgO, GaAs, MgAl 2 O 4 or the like can be used. Further, when the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are made of, for example, an AlGaInP semiconductor or an AlGaAs semiconductor, a GaAs substrate can be typically used.
この発光ダイオード搭載基板の用途は問わないが、例えば、後述のような発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイ、電子機器などに用いることができる。 The use of the light-emitting diode mounting substrate is not limited, but can be used for, for example, a light-emitting diode backlight, a light-emitting diode illumination device, a light-emitting diode display, and an electronic device as described below.
第2の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが透明基板上にそれぞれ複数個搭載された発光ダイオード搭載基板を有する発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載された
ことを特徴とするものである。
The second invention is
In a light emitting diode backlight having a light emitting diode mounting substrate in which a plurality of red light emitting diodes, green light emitting diodes and blue light emitting diodes are respectively mounted on a transparent substrate,
At least one of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has an end surface on which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure is inclined with respect to a main surface thereof A light emitting diode having a reflector outside the end surface, and the light emitting diode is disposed on the transparent substrate with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate. It is mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the transparent substrate.
第3の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが透明基板上にそれぞれ複数個搭載された発光ダイオード搭載基板を有する発光ダイオード照明装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載された
ことを特徴とするものである。
The third invention is
In a light emitting diode lighting device having a light emitting diode mounting substrate in which a plurality of red light emitting diodes, green light emitting diodes and blue light emitting diodes are mounted on a transparent substrate, respectively.
At least one of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has an end surface on which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure is inclined with respect to a main surface thereof A light emitting diode having a reflector outside the end surface, and the light emitting diode is disposed on the transparent substrate with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate. It is mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the transparent substrate.
第4の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが透明基板上にそれぞれ複数個搭載された発光ダイオード搭載基板を有する発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載された
ことを特徴とするものである。
The fourth invention is:
In a light emitting diode display having a light emitting diode mounting substrate in which a plurality of red light emitting diodes, green light emitting diodes and blue light emitting diodes are respectively mounted on a transparent substrate,
At least one of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has an end surface on which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure is inclined with respect to a main surface thereof A light emitting diode having a reflector outside the end surface, and the light emitting diode is disposed on the transparent substrate with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate. It is mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the transparent substrate.
第2〜第4の発明においては、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとしては、例えば、窒化物系III−V族化合物半導体を用いたものを用いることができる。赤色発光の発光ダイオードとしては、例えば、AlGaInP系半導体を用いたものを用いることもできる。 In the second to fourth inventions, as the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode, for example, a light emitting diode using a nitride III-V compound semiconductor can be used. . As the red light emitting diode, for example, a diode using an AlGaInP-based semiconductor can be used.
第5の発明は、
一つまたは複数の発光ダイオードが透明基板上に搭載された発光ダイオード搭載基板を有する電子機器において、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載された
ことを特徴とするものである。
The fifth invention is:
In an electronic device having a light emitting diode mounting substrate in which one or a plurality of light emitting diodes are mounted on a transparent substrate,
At least one of the light emitting diodes is a light emitting diode in which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure has an end surface inclined with respect to the main surface, and a reflector is provided outside the end surface. The semiconductor layer is mounted on the transparent substrate with a light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate side through a layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the semiconductor layer and the transparent substrate. It is characterized by.
この電子機器は、液晶ディスプレイのバックライト、表示、照明その他の目的で少なくとも一つの発光ダイオードを有するものであれば、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含み、具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品などである。
第2〜第5の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第1の発明に関連して説明したことが成立する。
This electronic device may be basically any device as long as it has at least one light emitting diode for the purpose of backlighting, display, illumination and other purposes of a liquid crystal display. Specific examples include mobile phones, mobile devices, robots, personal computers, in-vehicle devices, and various household electrical appliances.
In the second to fifth inventions, what has been described in relation to the first invention holds true for matters other than those described above, unless they are contrary to the nature thereof.
上述のように構成されたこの発明においては、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードが透明基板上にこれらの半導体層および透明基板の屈折率より低い屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載されていることにより、発光ダイオード構造を形成する半導体層の屈折率に対してこの半導体層の外側の媒質の屈折率がより小さくなり、この半導体層から光取り出し面に向かう光に対する臨界角がより小さくなる。このため、動作時に半導体層の内部(活性層または発光層)で発生して半導体層の光取り出し面に向かう光のうちのより多くの光がこの光取り出し面で全反射される結果、透明基板側に抜け出る光が大幅に減少する。そして、この光取り出し面で全反射された光はこの半導体層の端面から出射し、この端面の外部に設けられた反射体で光取り出し面側に反射され、半導体層および透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明媒質からなる層を通って透明基板に入射し、この透明基板を透過して最終的に外部に取り出される。こうして、半導体層の端面の外部に設けた反射体の効果を十分に発揮させることができ、最終的に外部に取り出すことができる光の割合を大きくすることができる。 In the present invention configured as described above, the semiconductor layer forming the light emitting diode structure has an end face inclined with respect to the main surface, and the light emitting diode having a reflector outside the end face is a transparent substrate. Since these semiconductor layers and a layer made of a transparent medium having a refractive index lower than that of the transparent substrate are mounted on the semiconductor layer, the refractive index of the semiconductor layer with respect to the refractive index of the semiconductor layer forming the light emitting diode structure The refractive index of the outer medium becomes smaller, and the critical angle for light traveling from the semiconductor layer toward the light extraction surface becomes smaller. For this reason, a transparent substrate is produced as a result that more light out of the light generated in the semiconductor layer (active layer or light emitting layer) during operation and traveling toward the light extraction surface of the semiconductor layer is totally reflected by the light extraction surface. The light exiting to the side is greatly reduced. The light totally reflected by the light extraction surface is emitted from the end surface of the semiconductor layer, reflected by the reflector provided outside the end surface to the light extraction surface side, and from the refractive index of the semiconductor layer and the transparent substrate. The light enters the transparent substrate through a layer made of a transparent medium having a small refractive index, passes through the transparent substrate, and is finally taken out. Thus, the effect of the reflector provided outside the end face of the semiconductor layer can be sufficiently exerted, and the proportion of light that can be finally extracted outside can be increased.
この発明によれば、発光ダイオードの光の取り出し効率の大幅な向上を図ることができるとともに、この発光ダイオードからの光を透明基板を通して外部に取り出す際の取り出し効率の最大化を図ることができるので、光の取り出し効率が極めて高い発光ダイオード搭載基板を得ることができる。そして、この発光ダイオード搭載基板を用いて高性能の発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイ、各種の電子機器などを実現することができる。 According to the present invention, the light extraction efficiency of the light emitting diode can be greatly improved, and the extraction efficiency when the light from the light emitting diode is extracted to the outside through the transparent substrate can be maximized. It is possible to obtain a light emitting diode mounting substrate with extremely high light extraction efficiency. A high-performance light-emitting diode backlight, a light-emitting diode illuminating device, a light-emitting diode display, various electronic devices, and the like can be realized using the light-emitting diode mounting substrate.
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
まず、この発明の第1の実施形態について説明する。
図1はこの第1の実施形態による発光ダイオード搭載基板、図2はこの発光ダイオード搭載基板に搭載されたGaN系発光ダイオードを示す。
図1に示すように、この発光ダイオード搭載基板においては、複数のGaN系発光ダイオード1が、透明基板2上に、発光ダイオード構造を形成する半導体層の光取り出し面を透明基板2側に向けて、この半導体層および透明基板2の屈折率より低い屈折率の低屈折率透明媒質層3を介して搭載されている。これらのGaN系発光ダイオード1は樹脂4により封止されている。また、これらのGaN系発光ダイオード1の電極は必要に応じて、従来公知の方法により必要な配線が施される。GaN系発光ダイオード1は樹脂4により封止されている。透明基板2としては、例えば、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板などが用いられる。低屈折率透明媒質層3の屈折率は、発光ダイオード構造を形成する半導体層および透明基板2の屈折率より好適には0.2以上、より好適には0.3以上、さらに好適には0.4以上低くする。この低屈折率透明媒質層3としては、エアギャップ(屈折率は約1)、低屈折率透明材料層あるいはこれらの積層構造を用いることができる。この低屈折率透明材料層の材料としては例えば透明フッ素樹脂が用いられる。透明基板2および低屈折率透明媒質層3の厚さは、必要に応じて選ばれ、特に限定されないが、透明基板2の厚さは例えば100〜500μm、低屈折率透明媒質層3の厚さは例えば1〜10μmである。低屈折率透明媒質層3としてエアギャップを用いる場合には、例えば、透明基板2とGaN系発光ダイオード1との間に所定の形状、大きさおよび配置でスペーサ(図示せず)が設けられ、このスペーサによりエアギャップの厚さが規定されるが、これに限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a light emitting diode mounting substrate according to the first embodiment, and FIG. 2 shows a GaN light emitting diode mounted on the light emitting diode mounting substrate.
As shown in FIG. 1, in this light-emitting diode mounting substrate, a plurality of GaN-based light-emitting
図2に示すように、GaN系発光ダイオード1は、n型GaN層11、その上の活性層12およびその上のp型GaN層13により発光ダイオード構造が形成されている。これらのn型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13は全体として例えば円形の平面形状を有し、その端面(側面)14はn型GaN層11の下面に対して角度θ1 傾斜している。これらのn型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の直径方向の断面形状は台形(θ1 <90度)、長方形(θ1 =90度)または逆台形(θ1 >90度)であり、p型GaN層13上には、例えば円形のp側電極15が形成されている。端面14およびp側電極15の周囲の部分のp型GaN層13の上面を覆うように透明樹脂16が形成されている。そして、この透明樹脂16およびp側電極15の全体を覆うように反射膜17が形成されている。n型GaN層11の下面には、例えば円形のn側電極18が形成されている。
As shown in FIG. 2, the GaN-based
このGaN系発光ダイオード1は、光取り出し効率の最大化を図るため、次のように構造が最適化されている。
(1)透明樹脂16の斜面16aはn型GaN層11の下面に対して角度θ2 傾斜しており、したがって反射膜17もn型GaN層11の下面に対して角度θ2 傾斜している。ここで、θ2 <θ1 である。これによって、活性層12から発生し、端面14から出射する光は、この反射膜17により反射されて下方に向かい、外部に取り出されやすくなる。
(2)n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の全体の平均屈折率をn1 としたとき、透明樹脂16の屈折率n2 は空気の屈折率<n2 <n1 となっている。これによって、活性層12から発生し、端面14に入射した光は、端面14の外部の媒質が空気である場合に比べて、この端面14から外部に出射しやすくなり、最終的に外部に取り出されやすくなる。
(3)発光ダイオード構造の最大径、すなわちn型GaN層11の下面の直径をa、全体の厚さ(高さ)をbとしたとき、アスペクト比b/aは0.001〜2、bは0.3〜10μmの範囲内にある。
(4)反射膜17の材料には発光波長の光に対する反射率が極力高いもの、例えばAgやAgを主成分とする金属などを用いる。これによって、端面14やp型GaN層13の上面から外部に出射した光をこの反射膜17により効率よく反射させることができ、最終的に外部に取り出されやすくなる。また、この反射膜17はp側電極15とオーミックコンタクトしており、p側電極15の一部あるいはp側電極15に接続される配線の一部を兼用している。これによって、p側電極15の抵抗の低減を図ることができ、動作電圧の低減を図ることができる。
(5)反射膜17は、図3に示すように、30度≦θ1 ≦90度のときには端面14をこれに垂直な方向に、90度<θ1 ≦150度のときには端面14をこれに垂直な方向を光取り出し面、すなわちn型GaN層11の下面で折り返した方向に、透明樹脂16の斜面16a上に投影した領域を少なくとも含むように形成されている。これによって、活性層12から発生し、端面14から出射する光のほとんどが、この反射膜17により反射されて下方に向かい、外部に取り出されやすくなる。
(6)反射膜17は、端面14の上の透明樹脂16上だけでなく、p型GaN層13の上面の透明樹脂16上およびp側電極15上に形成されている。これによって、活性層12から発生し、端面14から出射する光だけでなく、p型GaN層13の上面から出射する光も、この反射膜17により反射されて下方に向かい、外部に取り出されやすくなる。
(7)θ1 、θ2 は、30度≦θ1 ≦150度かつ、30度≦θ1 ≦90度のときθ2 ≧(θ1 −sin-1(n3 /n2 ))/2かつθ2 ≦θ1 /2、90度<θ1 ≦150度のときθ2 ≧((θ1 −90)−sin-1(n3 /n2 ))/2かつθ2 ≦(θ1 −90)/2を満たすように選ばれている。ここで、n3 は透明樹脂16の下面に接する外部の媒質の屈折率である。θ1 >90度の場合には、光取り出し面で全反射した光が反射膜17に入射する。図4に示すように、上記のθ2 ≧(θ1 −sin-1(n3 /n2 ))/2あるいはθ2 ≧((θ1 −90)−sin-1(n3 /n2 ))/2は、端面14からこれに垂直な方向に出射した光が透明樹脂16と外部の媒質との界面で全反射されない条件である。また、θ2 ≦θ1 /2あるいはθ2 ≦(θ1 −90)/2は、透明樹脂16側から端面14に光が入射しない条件である。
(8)n側電極18は、p型GaN層13の上面をこれに垂直な方向にn型GaN層11の下面に投影した領域内に形成されている。これによって、次のような利点を得ることができる。すなわち、このGaN系発光ダイオード1においては、活性層12から発生し、端面14により反射されて下方に向かい、外部に取り出される光の大部分は、端面14をn型GaN層11の下面に投影した領域内に集中している。n側電極18がこの領域に形成されると、外部に取り出される光がこのn側電極18により遮られて光量の損失が生じるため、n側電極18はこの領域を避けて、言い換えれば、p型GaN層13の上面をこれに垂直な方向にn型GaN層11の下面に投影した領域内に形成するのが好ましく、この領域内であれば、その一部に形成してもよいし、全部に形成してもよい。
The structure of the GaN-based
(1) The
(2) when n-
(3) When the maximum diameter of the light-emitting diode structure, that is, the diameter of the lower surface of the n-
(4) As the material of the
(5) As shown in FIG. 3, the
(6) The
(7) When θ 1 and θ 2 are 30 degrees ≦ θ 1 ≦ 150 degrees and 30 degrees ≦ θ 1 ≦ 90 degrees, θ 2 ≧ (θ 1 −sin −1 (n 3 / n 2 )) / 2 And when θ 2 ≦ θ 1/2 and 90 degrees <θ 1 ≦ 150 degrees, θ 2 ≧ ((θ 1 −90) −sin −1 (n 3 / n 2 )) / 2 and θ 2 ≦ (θ 1 -90) / 2. Here, n 3 is the refractive index of an external medium in contact with the lower surface of the
(8) The n-
このGaN系発光ダイオード1の各部の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。n型GaN層11の厚さは例えば2600nm、活性層12の厚さは例えば200nm、p型GaN層13の厚さは例えば200nmである。活性層12は、例えば、InGaN井戸層とGaN障壁層とからなる多重量子井戸(MQW)構造を有し、InGaN井戸層のIn組成は、このGaN系発光ダイオードが青色発光である場合は例えば0.17、緑色発光である場合は例えば0.25である。発光ダイオード構造の最大径aは例えば20μmである。上記のようにn型GaN層11の厚さが2600nm、活性層12およびp型GaN層13の厚さがそれぞれ200nmである場合、この発光ダイオード構造の全体の厚さは2600+200+200=3000nm=3μmである。この場合、発光ダイオード構造のアスペクト比はb/a=3/20=0.15である。θ1 は例えば50度である。透明樹脂16の屈折率n2 が例えば1.6、例えばこの透明樹脂16をスピンコート法により塗布し、この塗布時の厚さが平坦部で1μm相当、硬化収縮によりその厚さが70%に減少した場合、θ2 は例えば20度である。p側電極15は例えばAg/Pt/Au構造の金属多層膜からなり、Ag膜の厚さは例えば50nm、Pt膜の厚さは例えば50nm、Au膜の厚さは例えば2000nmである。p側電極15はAgの単層膜やNiの単層膜からなるものであってもよい。反射膜17は例えばAg/Au構造の金属多層膜からなり、Ag膜およびAu膜の厚さはそれぞれ例えば50nmである。反射膜17はAgの単層膜からなるものであってもよい。n側電極18は例えばTi/Pt/Au構造の金属積層膜からなり、Ti膜およびPt膜の厚さは例えばそれぞれ50nm、Au膜の厚さは例えば2000nmである。
Specific examples of the dimensions and materials of the respective parts of the GaN-based
図1に示すように、この発光ダイオード搭載基板においては、GaN系発光ダイオード1の動作時に活性層12から発生してn型GaN層11の下面に直接向かう光あるいは活性層12から発生してp側電極15などで反射されてからn型GaN層11の下面に向かう光はこの下面で反射された後、端面14から出射し、反射膜17で光取り出し面側に反射され、低屈折率透明媒質層3を通って透明基板2に入射し、この透明基板2を透過して最終的に外部に取り出される。この場合、上記のようにGaN系発光ダイオード1の各部が光取り出し効率の最大化の観点から最適化されていることによりこのGaN系発光ダイオード1の光取り出し効率が極めて高いことに加えて、このGaN系発光ダイオード1の活性層12から発生してn型GaN層11の下面に向かう光のうち、透明基板2側に抜け出る光が大幅に減少することにより、最終的に透明基板2から外部に取り出すことができる光の量は極めて大きくなる。
As shown in FIG. 1, in this light emitting diode mounting substrate, light generated from the
次に、GaN系発光ダイオード1の製造方法について説明する。
図5Aに示すように、まず、例えば主面がC+面で厚さが430μmのサファイア基板19を用意し、サーマルクリーニングを行うことなどによりその表面を清浄化した後、このサファイア基板19上に、例えば有機金属化学気相成長(MOCVD)法により、まず例えば500℃程度の低温で例えば厚さが1000nmのGaNバッファ層20を成長させ、その後1000℃程度まで昇温して結晶化してから、その上にn型不純物として例えばSiがドープされたn型GaN層11、活性層12およびp型不純物として例えばMgがドープされたp型GaN層13を順次成長させる。ここで、n型GaN層11は例えば1000℃程度の温度で成長させ、活性層12は例えば750℃程度の温度で成長させ、p型GaN層13は例えば900℃程度の温度で成長させる。また、n型GaN層11は例えば水素ガス雰囲気中で成長させ、活性層12は例えば窒素ガス雰囲気中で成長させ、p型GaN層13は例えば水素ガス雰囲気中で成長させる。
Next, a method for manufacturing the GaN-based
As shown in FIG. 5A, first, for example, a
上記のGaN系半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリメチルガリウム((CH3 )3 Ga、TMG)、Alの原料としてはトリメチルアルミニウム((CH3 )3 Al、TMA)、Inの原料としてはトリメチルインジウム((CH3 )3 In、TMI)を、Nの原料としてはアンモニア(NH3 )を用いる。ドーパントについては、n型ドーパントとしては例えばシラン(SiH4 )を、p型ドーパントとしては例えばビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウム((CH3 C5 H4 )2 Mg)あるいはビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム((C5 H5 )2 Mg)を用いる。 For example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG) is used as a raw material for Ga, and trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) is used as a raw material for Al. As a raw material, trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI) is used, and as a raw material of N, ammonia (NH 3 ) is used. As for the dopant, for example, silane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis (methylcyclopentadienyl) magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis (cyclopentadi) is used as the p-type dopant. Enyl) magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used.
次に、上述のようにしてGaN系半導体層を成長させたサファイア基板19をMOCVD装置から取り出す。
次に、基板表面にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成し、さらに基板全面に例えばスパッタリング法によりAg膜、Pt膜およびAu膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたAg膜、Pt膜およびAu膜とともに除去する(リフトオフ)。これによって、図5Bに示すように、p型GaN層13上にAg/Pt/Au構造の円形のp側電極15を形成する。
Next, the
Next, a predetermined circular resist pattern is formed on the surface of the substrate by lithography, and an Ag film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate by, for example, sputtering, and then the resist pattern is formed thereon. It is removed together with the Ag film, Pt film and Au film (lift-off). As a result, as shown in FIG. 5B, a circular p-
次に、図5Cに示すように、p側電極15を含むp型GaN層13の所定領域の表面を覆う円形のレジストパターン21を形成する。
次に、レジストパターン21をマスクとして、例えば塩素系ガスをエッチングガスに用いた反応性イオンエッチング(RIE)法により、テーパーエッチングが行われる条件でn型GaN層11の厚さの途中の深さまでエッチングを行った後、レジストパターン21を除去する。こうして、図6Aに示すように、傾斜角度θ1 の端面14が形成される。
Next, as shown in FIG. 5C, a circular resist
Next, using the resist
次に、図6Bに示すように、透明樹脂16を形成する。この透明樹脂16の形成方法としては、例えば次のような方法が挙げられる。第1の方法では、全面に透明樹脂16をスピンコート法により塗布することで斜面16aをθ2 の角度に自動的に設定する。第2の方法では、透明樹脂16をスピンコート法などにより塗布した後、この透明樹脂16を硬化収縮させることで斜面16aをθ2 の角度に設定する。第3の方法では、透明樹脂16をフォトリソグラフィー技術により形成する。具体的には、透明樹脂16としてレジスト(感光性樹脂)を用い、このレジストの塗布、露光、現像を行うことで斜面16aをθ2 の角度に設定する。第4の方法では、所定の型を用いて透明樹脂16をプレス成形することで斜面16aをθ2 の角度に設定する。第5の方法では、透明樹脂16を熱インプリントすることで斜面16aをθ2 の角度に設定する。第6の方法では、透明樹脂16をUVインプリント成形することで斜面16aをθ2 の角度に設定する。第7の方法では、透明樹脂16をスピンコート法などにより塗布した後、この透明樹脂16を弾性変形可能な離型層に押し付けた状態でこの透明樹脂16を硬化させることで斜面16aをθ2 の角度に設定する。
Next, as shown in FIG. 6B, a
次に、基板全面に例えばスパッタリング法によりAg膜およびAu膜を順次形成し、さらにその上にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとしてAg膜およびAu膜をエッチングする。これによって、図6Cに示すように、透明樹脂16およびp側電極15上にAg/Au構造の円形の反射膜17を形成する。
Next, an Ag film and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate by sputtering, for example, and a predetermined circular resist pattern is formed thereon by lithography, and then the Ag film and Au film are etched using the resist pattern as a mask. To do. As a result, as shown in FIG. 6C, a circular reflecting
次に、別途用意したサファイア基板(図示せず)上に樹脂などで反射膜17側を貼り合わせた後、サファイア基板19の裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを照射してサファイア基板19とn型GaN層11との界面のアブレーションを行うことにより、n型GaN層11から上の部分をサファイア基板19から剥離する。次に、例えば化学機械研磨(CMP)法により研磨することで、この剥離面のGaNバッファ層20を除去し、さらにn型GaN層11を斜面14にかかるまで薄膜化する。この時点で各GaN系発光ダイオード間が分離された状態となる。
Next, after the
次に、このn型GaN層11の表面にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成し、さらに全面に例えばスパッタリング法によりTi膜、Pt膜およびAu膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたTi膜、Pt膜およびAu膜とともに除去する(リフトオフ)。これによって、n型GaN層11上にTi/Pt/Au構造の円形のn側電極18を形成する。
Next, a predetermined circular resist pattern is formed on the surface of the n-
この後、反射膜17側を貼り合わせたサファイア基板を除去して各GaN系発光ダイオードを分離する。
以上により、図2に示すように、目的とするGaN系発光ダイオード1が完成する。
図7に、n型GaN層11の裏面に、n側電極18に加えて、このn側電極18を覆うように例えばITOなどからなる透明配線22を形成した例を示す。
図8に、n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の直径方向の断面形状が長方形(θ1 =90度)であるGaN系発光ダイオード1を示す。この場合、p側電極15はp型GaN層13の上面の全面に形成され、n側電極18はn型GaN層11の裏面の全面に形成されている。n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の直径は例えば10μm以下、典型的には5μm以下であり、一方、直径が小さすぎると十分な発光強度を得ることが難しくなるため通常は2〜3μm以上であるが、これに限定されるものではない。このGaN系発光ダイオードでは、n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の直径がこのように小さくても、p側電極15がp型GaN層13の上面の全面に形成され、n側電極18もn型GaN層11の裏面の全面に形成されているため、電流密度の低減を図ることができ、輝度飽和を防止することができるとともに、p側電極15およびn側電極18のコンタクト抵抗の低減を図ることができ、動作電圧の低減を図ることができる。また、図18に示す従来のGaN系発光ダイオードと異なり、活性層12から発生する光は、n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の内部で全反射を繰り返して吸収されることなく、外部に取り出すことができる。活性層12から発生し、最終的にGaN系発光ダイオード1の外部に取り出される光の光路の一例を図8に示す。
Thereafter, the sapphire substrate to which the
As described above, the target GaN-based
FIG. 7 shows an example in which a
FIG. 8 shows a GaN-based
図9に、n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の直径方向の断面形状が逆台形(θ1 >90度)であるGaN系発光ダイオード1を示す。この場合、n型GaN層11、活性層12およびp型GaN層13の直径方向の断面形状が台形(θ1 <90度)の場合に比べてp型GaN層13の直径を大きくすることができるので、p側電極15の直径を大きくすることができる。このため、電流密度の低減を図ることができ、輝度飽和を防止することができるとともに、p側電極15のコンタクト抵抗の低減を図ることができ、動作電圧の低減を図ることができる。活性層12から発生し、最終的にGaN系発光ダイオード1の外部に取り出される光の光路の一例を図9に示す。
FIG. 9 shows a GaN-based
以上のように、この第1の実施形態によれば、GaN系発光ダイオード1の構造の最適化により光の取り出し効率を最大化することができ、しかもGaN系発光ダイオード1を低屈折率透明媒質層3を介して透明基板2上に搭載していることにより、発光ダイオード搭載基板の透明基板2から外部への光の取り出し効率の最大化を図ることができる。
GaN系発光ダイオード1の光の取り出し効率については、例えば、図10に示すように、活性層12から発生した光のうち約61.7%をn型GaN層11の下面から取り出すことができる。これは、図19に示すGaN系発光ダイオードの光の取り出し効率が高々20%程度であったのと比べると、著しく高い値である。また、このGaN系発光ダイオード1は微細化に適した構造を有しており、例えば数十μm以下のサイズの超小型のものを容易に得ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the light extraction efficiency can be maximized by optimizing the structure of the GaN-based light-emitting
Regarding the light extraction efficiency of the GaN-based
図11に、このGaN系発光ダイオード1の実施例の発光強度−電流特性の測定結果を示す。ただし、p側電極15および反射膜17としてはAgの単層膜を用いた。また、発光ダイオード構造の最大径aは20μm、n型GaN層11の厚さは2600nm、活性層12およびp型GaN層13の厚さはそれぞれ200nm、θ1 =50度、θ2 =20度である。図11には、比較のために、p側電極15としてNiの単層膜を用い、反射膜17を形成しないことを除いてこのGaN系発光ダイオードと同様な構造を有するGaN系発光ダイオードの発光強度−電流特性の測定結果も併せて示した。図11から明らかなように、反射膜17を形成したこのGaN系発光ダイオード1では、p側電極15としてNiの単層膜を用い、反射膜17を形成しないGaN系発光ダイオードに比べて、発光強度が約3倍も大きくなっている。
FIG. 11 shows the measurement result of the light emission intensity-current characteristic of the example of the GaN-based
低屈折率透明媒質層3を有するこの第1の実施形態による発光ダイオード搭載基板と、低屈折率透明媒質層3を有していない発光ダイオード搭載基板とについて光取り出し効率の測定を行った。その結果を表1に示す。 The light extraction efficiency of the light emitting diode mounting substrate according to the first embodiment having the low refractive index transparent medium layer 3 and the light emitting diode mounting substrate not having the low refractive index transparent medium layer 3 were measured. The results are shown in Table 1.
ここで、実施例1では、低屈折率透明媒質層3として屈折率N=1.0、厚さ3μmのエアギャップ、透明基板2として屈折率N=1.76、厚さ400μmのサファイア基板を用いた。実施例2では、低屈折率透明媒質層3として旭硝子株式会社製の透明フッ素樹脂であるサイトップ(登録商標)により形成した屈折率N=1.37、厚さ3μmの低屈折率透明材料層、透明基板2として屈折率N=1.76、厚さ400μmのサファイア基板を用いた。比較例では、低屈折率透明媒質層3を用いず、透明基板2として屈折率N=1.76、厚さ400μmのサファイア基板を用いた(図21に示す構造)。参考例1では、低屈折率透明媒質層3としてITOインクにより形成した屈折率N=1.48、厚さ3μmの低屈折率透明材料層を用い、透明基板2がない。参考例2では、低屈折率透明媒質層3として、旭硝子株式会社製の透明フッ素樹脂であるサイトップ(登録商標)により形成した屈折率N=1.37、厚さ3μmの低屈折率透明材料層とITOインクにより形成した屈折率N=1.48、厚さ3μmの低屈折率透明材料層との積層構造を用い、透明基板2がない。ただし、実施例1、2、比較例および参考例1、2のいずれにおいても、反射膜17としてはAgの単層膜を用い、p側電極15としてはNi電極またはAg電極を用いた。
Here, in Example 1, an air gap having a refractive index N = 1.0 and a thickness of 3 μm as the low refractive index transparent medium layer 3, and a sapphire substrate having a refractive index N = 1.76 and a thickness of 400 μm as the
表1に示すように、低屈折率透明媒質層3として厚さ3μmのエアギャップを用いた実施例1、低屈折率透明媒質層3としてサイトップ(登録商標)により形成した屈折率N=1.37の低屈折率透明材料層を用いた実施例2とも、低屈折率透明媒質層3を用いない比較例と比較して光取り出し効率が飛躍的に増加しており、特に実施例1ではp側電極15としてAg電極を用いた場合に55.0%もの極めて高い光取り出し効率が得られている。
As shown in Table 1, Example 1 using an air gap having a thickness of 3 μm as the low refractive index transparent medium layer 3, and a refractive index N = 1 formed by Cytop (registered trademark) as the low refractive index transparent medium layer 3. In Example 2 using the low-refractive-index transparent material layer of 37, the light extraction efficiency is dramatically increased as compared with the comparative example not using the low-refractive-index transparent medium layer 3. When an Ag electrode is used as the p-
GaN系発光ダイオード1は青色発光、緑色発光または赤色発光のものを得ることができ、このGaN系発光ダイオード1を搭載した発光ダイオード搭載基板を用いて、高性能の発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置などを容易に実現することができる。また、このGaN系発光ダイオード1は、例えば携帯電話などの各種の電子機器における表示や照明に用いることもできる。青色発光または緑色発光の発光ダイオードとしてこのGaN系発光ダイオード1を用い、赤色発光の発光ダイオードとして後述の赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードを用いてもよい。
The GaN-based light-emitting
次に、この発明の第2の実施形態による発光ダイオード搭載基板について説明する。
この第2の実施形態は、GaN系発光ダイオード1として図12に示すものを用いることを除いて、第1の実施形態と同様である。
図12に示すように、このGaN系発光ダイオード1は、透明樹脂16の斜面16aが平面ではなく、斜面16aの途中の部分が凹んだ凹面となっており、この凹面の斜面16a上に反射膜17が形成されていることを除いて、第1の実施形態によるGaN系発光ダイオード1と同様な構造を有する。
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next explained is a light emitting diode mounting board according to a second embodiment of the invention.
This second embodiment is the same as the first embodiment except that the GaN-based
As shown in FIG. 12, in the GaN-based
According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
次に、この発明の第3の実施形態による発光ダイオード搭載基板について説明する。
この第3の実施形態は、GaN系発光ダイオード1として図13に示すものを用いることを除いて、第1の実施形態と同様である。
図13に示すように、このGaN系発光ダイオード1は、透明樹脂16の斜面16aが平面ではなく、斜面16aの途中の部分が突き出た凸面となっており、この凸面の斜面16a上に反射膜17が形成されていることを除いて、第1の実施形態によるGaN系発光ダイオード1と同様な構造を有する。
この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next explained is a light emitting diode mounting board according to a third embodiment of the invention.
The third embodiment is the same as the first embodiment except that the GaN-based
As shown in FIG. 13, in the GaN-based
According to the third embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
次に、この発明の第4の実施形態による発光ダイオード搭載基板について説明する。
この第4の実施形態は、透明基板2上に、図14に示すAlGaInP系発光ダイオード5を搭載することを除いて、第1の実施形態と同様である。
図14に示すように、このAlGaInP系発光ダイオード5においては、n型GaAs層51、その上のn型AlGaInP層52、活性層53、p型AlGaInP層54およびその上のp型GaAs層55により発光ダイオード構造が形成されている。n型GaAs層51はn型AlGaInP層52の中央部にのみ形成されている。また、p型GaAs層55はp型AlGaInP層54の中央部にのみ形成されている。n型AlGaInP層52、活性層53およびp型AlGaInP層54は全体として例えば円形の平面形状を有し、その直径方向の断面形状は台形、長方形または逆台形であり、端面14は主面に対して角度θ1 傾斜している。p型GaAs層55上には例えば円形のp側電極15が形成されている。この発光ダイオード構造の端面14およびp側電極15の周囲の部分のp型GaAs層55の上面を覆うように透明樹脂16が形成されている。そして、この透明樹脂16およびp側電極15の全体を覆うように反射膜17が形成されている。n型GaAs層51の下面には、例えば円形のn側電極18が形成されている。
このAlGaInP系発光ダイオード5は、第1の実施形態によるGaN系発光ダイオード1と同様な(1)〜(8)の特徴を有する。
Next explained is a light emitting diode mounting board according to the fourth embodiment of the invention.
The fourth embodiment is the same as the first embodiment except that an AlGaInP
As shown in FIG. 14, the AlGaInP
This AlGaInP
このAlGaInP系発光ダイオード5の各部の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。n型GaAs層51の厚さは例えば50nm、n型AlGaInP層52の厚さは例えば1000nm、活性層53の厚さは例えば900nm、p型AlGaInP層54の厚さは例えば1000nm、p型GaAs層55の厚さは例えば50nmである。n型AlGaInP層52およびp型AlGaInP層54の組成は、例えば、AlとGaとの組成の合計がInの組成にほぼ等しい場合、Al+Ga=1としたとき、Al=0〜0.7である。活性層53は、例えば、Ga0.5 In0.5 P井戸層と(Al0.5 Ga0.5 )0.5 In0.5 P障壁層とからなるMQW構造を有する。発光ダイオード構造の最大径aは例えば20μmである。上記のようにn型GaAs層51の厚さが50nm、n型AlGaInP層52の厚さが1000nm、活性層53の厚さが900nm、p型AlGaInP層54の厚さが1000nm、p型GaAs層55の厚さが50nmである場合、この発光ダイオード構造の全体の厚さは50+1000+900+1000+50=3000nm=3μmである。この場合、発光ダイオード構造のアスペクト比はb/a=3/20=0.15である。θ1 は例えば45度である。透明樹脂16の屈折率が例えば1.6、その塗布時の厚さが平坦部で1μm相当、硬化収縮により厚さが70%に減少した場合、θ2 は例えば20度である。p側電極18は例えばAu/Pt/Au構造の金属多層膜からなり、Au膜の厚さは例えば50nm、Pt膜の厚さは例えば50nm、Au膜の厚さは例えば2000nmである。反射膜17は例えばAu単層膜からなり、その厚さは例えば100nmである。n側電極18は例えばPd/AuGe/Au構造の金属積層膜からなり、Pd膜の厚さは例えば10nm、AuGe膜の厚さは例えば90nm、Au膜の厚さは例えば2000nmである。
Specific examples of dimensions and materials of the respective parts of the AlGaInP
次に、このAlGaInP系発光ダイオード5の製造方法について説明する。
図15Aに示すように、まず、例えば主面が(001)面または(001)面から[100]方向に10度程度オフした面で厚さが350μmのn型GaAs基板56上に、例えばMOCVD法により、例えば800℃程度の温度で、例えば厚さが500nmのn型AlGaInPエッチングストップ層57を成長させ、その上にn型GaAs層51、n型AlGaInP層52、活性層53、p型AlGaInP層54およびp型GaAs層55を順次成長させる。
Next, a method for manufacturing the AlGaInP
As shown in FIG. 15A, first, for example, MOCVD is performed on an n-
上記のAlGaInP系半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリメチルガリウム((CH3 )3 Ga、TMG)、Alの原料としてはトリメチルアルミニウム((CH3 )3 Al、TMA)、Inの原料としてはトリメチルインジウム((CH3 )3 In、TMI)を、Pの原料としてはホスフィン(PH3 )を用いる。ドーパントについては、n型ドーパントとしては例えばセレン化水素(H2 Se)を、p型ドーパントとしては例えばジメチル亜鉛((CH3 )2 Zn、DMZn)を用いる。 For example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG) is used as a Ga source, and trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) is used as an Al source. As a raw material, trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI) is used, and as a raw material of P, phosphine (PH 3 ) is used. As for the dopant, for example, hydrogen selenide (H 2 Se) is used as the n-type dopant, and dimethyl zinc ((CH 3 ) 2 Zn, DMZn) is used as the p-type dopant.
次に、上述のようにしてAlGaInP系半導体層を成長させたn型GaAs基板56をMOCVD装置から取り出す。
次に、図15Bに示すように、p型GaAs層55上に円形のレジストパターン21を形成する。
次に、レジストパターン21をマスクとして、例えばRIE法により、テーパーエッチングが行われる条件でn型GaAs層51までエッチングを行った後、レジストパターン21を除去する。こうして、図15Cに示すように、傾斜角度θ1 の端面14が形成される。このエッチングにおいては、n型AlGaInPエッチングストップ層57が露出した時点でエッチングが停止する。
Next, the n-
Next, as shown in FIG. 15B, a circular resist
Next, using the resist
次に、基板表面にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成し、さらに基板全面に例えばスパッタリング法によりAu膜、Pt膜およびAu膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたAu膜、Pt膜およびAu膜とともに除去する(リフトオフ)。これによって、図16Aに示すように、p型GaAs層55上にAu/Pt/Au構造の円形のp側電極15を形成する。次に、このp側電極15以外のp型GaAs層55をエッチング除去する。
Next, a predetermined circular resist pattern is formed on the surface of the substrate by lithography, and an Au film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate by sputtering, for example, and then the resist pattern is formed thereon. It is removed together with the Au film, Pt film and Au film (lift-off). As a result, as shown in FIG. 16A, a circular p-
次に、図16Bに示すように、透明樹脂16を形成する。この透明樹脂16の形成方法としては、例えば第1の実施形態と同様な方法を用いることができる。
次に、基板全面に例えばスパッタリング法によりAu膜を形成し、さらにその上にリソグラフィーにより円形のレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとしてAu膜をエッチングする。これによって、図16Cに示すように、透明樹脂16およびp側電極15上にAuの単層膜からなる円形の反射膜17を形成する。
Next, as shown in FIG. 16B, a
Next, an Au film is formed on the entire surface of the substrate by sputtering, for example, and a circular resist pattern is formed thereon by lithography, and then the Au film is etched using this resist pattern as a mask. As a result, as shown in FIG. 16C, a circular
次に、別途用意したサファイア基板(図示せず)上に樹脂などで反射膜17側を貼り合わせた後、n型GaAs基板56を裏面側から例えばウエットエッチング法によりエッチング除去し、引き続いてn型AlGaInPエッチングストップ層57もエッチング除去する。この時点で各AlGaInP系発光ダイオード間が分離された状態となる。
Next, after the
次に、n型GaAs層51の表面にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成し、さらに全面に例えばスパッタリング法によりPd膜、AuGe膜およびAu膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたPd膜、AuGe膜およびAu膜とともに除去する(リフトオフ)。これによって、n型GaAs層51上にPd/AuGe/Au構造の円形のn側電極18を形成する。この後、このn側電極18以外の部分のn型GaAs層51をエッチング除去する。
Next, a predetermined circular resist pattern is formed on the surface of the n-
この後、反射膜17側を貼り合わせたサファイア基板を除去して各AlGaInP系発光ダイオードを分離する。
以上により、図14に示すように、目的とするAlGaInP系発光ダイオード5が完成する。
図17に、n型AlGaInP層52の裏面に、n側電極18を覆うようにITOなどからなる透明配線22を形成した例を示す。
この第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Thereafter, the sapphire substrate to which the
Thus, as shown in FIG. 14, the target AlGaInP
FIG. 17 shows an example in which a
According to the fourth embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第1〜第4の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
For example, the numerical values, materials, structures, shapes, substrates, raw materials, processes, and the like given in the first to fourth embodiments are merely examples, and if necessary, numerical values, materials, structures, Shapes, substrates, raw materials, processes, etc. may be used.
1…GaN系発光ダイオード、2…透明基板、3…低屈折率透明媒質層、4…樹脂、5…AlGaInP系発光ダイオード、11…n型GaN層、12…活性層、13…p型GaN層、14…端面、15…p側電極、16…透明樹脂、16a…斜面、17…反射膜、18…n側電極、19…サファイア基板、22…透明配線、23…凹凸、51…n型GaAs層、52…n型AlGaInP層、53…活性層、54…p型AlGaInP層、55…p型GaAs層、56…n型GaAs基板、57…n型AlGaInPエッチングストップ層
DESCRIPTION OF
Claims (17)
上記端面と上記反射体との間に上記半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する透明樹脂が形成されている発光ダイオード搭載基板。 The semiconductor layer forming the light emitting diode structure has an end face inclined with respect to the main surface, and at least one light emitting diode having a reflector outside the end face is formed on the transparent substrate with the light of the semiconductor layer. With the take-out surface facing the transparent substrate side, the semiconductor layer and the transparent substrate are mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index smaller than that of the transparent substrate ,
A light-emitting diode mounting substrate in which a transparent resin having a refractive index smaller than that of the semiconductor layer is formed between the end face and the reflector .
上記半導体層がその主面に対して角度θ1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、
上記端面の外部に、上記端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θ1 より小さい角度θ2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む上記反射体を有するものである請求項1記載の発光ダイオード搭載基板。 The light emitting diode is
The semiconductor layer is a light emitting diode having an end face inclined at an angle θ 1 with respect to the main surface,
Outside of the end surface, opposed to the end surface, and Ru der those having the reflector at least partially including a part that the angle theta 1 is less than the angle theta 2 inclined with respect to the main surface invoiced Item 4. The light-emitting diode mounting substrate according to Item 1.
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載され、At least one of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has an end surface on which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure is inclined with respect to a main surface thereof A light emitting diode having a reflector outside the end surface, and the light emitting diode is disposed on the transparent substrate with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate. It is mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index smaller than that of the transparent substrate,
上記端面と上記反射体との間に上記半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する透明樹脂が形成されている発光ダイオードバックライト。A light emitting diode backlight in which a transparent resin having a refractive index smaller than that of the semiconductor layer is formed between the end face and the reflector.
上記半導体層がその主面に対して角度θThe semiconductor layer has an angle θ with respect to its main surface. 1 1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、A light emitting diode having an inclined end face,
上記端面の外部に、上記端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θOutside the end face, facing the end face, and the angle θ with respect to the main face 1 1 より小さい角度θSmaller angle θ 2 2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む上記反射体を有するものである請求項10記載の発光ダイオードバックライト。The light-emitting diode backlight according to claim 10, wherein the light-emitting diode backlight includes the reflector including at least a part that is inclined.
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載され、At least one of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has an end surface on which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure is inclined with respect to a main surface thereof A light emitting diode having a reflector outside the end surface, and the light emitting diode is disposed on the transparent substrate with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate. It is mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index smaller than that of the transparent substrate,
上記端面と上記反射体との間に上記半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する透明樹脂が形成されている発光ダイオード照明装置。A light-emitting diode illuminating device, wherein a transparent resin having a refractive index smaller than that of the semiconductor layer is formed between the end face and the reflector.
上記半導体層がその主面に対して角度θThe semiconductor layer has an angle θ with respect to its main surface. 1 1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、A light emitting diode having an inclined end face,
上記端面の外部に、上記端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θOutside the end face, facing the end face, and the angle θ with respect to the main face 1 1 より小さい角度θSmaller angle θ 2 2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む上記反射体を有するものである請求項12記載の発光ダイオード照明装置。The light-emitting diode illuminating device according to claim 12, wherein the light-emitting diode illuminating device includes the reflector including at least a portion that is inclined.
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載され、At least one of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has an end surface on which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure is inclined with respect to a main surface thereof A light emitting diode having a reflector outside the end surface, and the light emitting diode is disposed on the transparent substrate with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate. It is mounted via a layer made of a transparent medium having a refractive index smaller than that of the transparent substrate,
上記端面と上記反射体との間に上記半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する透明樹脂が形成されている発光ダイオードディスプレイ。A light emitting diode display in which a transparent resin having a refractive index smaller than that of the semiconductor layer is formed between the end face and the reflector.
上記半導体層がその主面に対して角度θThe semiconductor layer has an angle θ with respect to its main surface. 1 1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、A light emitting diode having an inclined end face,
上記端面の外部に、上記端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θOutside the end face, facing the end face, and the angle θ with respect to the main face 1 1 より小さい角度θSmaller angle θ 2 2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む上記反射体を有するものである請求項14記載の発光ダイオードディスプレイ。The light emitting diode display according to claim 14, wherein the light emitting diode display includes the reflector including at least a portion that is inclined.
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して傾斜している端面を有し、この端面の外部に反射体を有する発光ダイオードであり、この発光ダイオードが、上記透明基板上に、上記半導体層の光取り出し面を上記透明基板側に向けて、上記半導体層および上記透明基板の屈折率より小さい屈折率の透明媒質からなる層を介して搭載され、At least one of the light emitting diodes is a light emitting diode in which a semiconductor layer forming a light emitting diode structure has an end surface inclined with respect to the main surface, and a reflector is provided outside the end surface. Mounted on the transparent substrate through a layer made of a transparent medium having a refractive index smaller than that of the semiconductor layer and the transparent substrate, with the light extraction surface of the semiconductor layer facing the transparent substrate.
上記端面と上記反射体との間に上記半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する透明樹脂が形成されている電子機器。An electronic device in which a transparent resin having a refractive index smaller than that of the semiconductor layer is formed between the end face and the reflector.
上記半導体層がその主面に対して角度θThe semiconductor layer has an angle θ with respect to its main surface. 1 1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、A light emitting diode having an inclined end face,
上記端面の外部に、上記端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θOutside the end face, facing the end face, and the angle θ with respect to the main face 1 1 より小さい角度θSmaller angle θ 2 2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む上記反射体を有するものである請求項16記載の電子機器。The electronic device according to claim 16, comprising the reflector including at least a portion that is inclined.
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