JP5768311B2 - 光源および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ディスプレイおよび/または照明の目的のための可視光を与える光源の分野にある。より特定的には、半導体光源に関する。
半導体光源は、従来のランプと比較してはるかに長い寿命と、小さい波形率と、良好なエネルギー変換効率とを提供し、より低い電気料金を提案する。半導体の可視光源の中で、発光ダイオード(LED)およびレーザダイオード(LD)が周知であり人気がある。市場にある最新の半導体に基づく光源の全ては、以下の二つの主なカテゴリに分類され得る。
・相当に広いスペクトルを有する非干渉性光を生成する、発光ダイオード(LED)。
・狭いスペクトルと高い干渉性光ビームとを生成する、誘導放出による光増幅器(レーザ)。狭い導波路は電磁放射を制限し、光のファイバ内での良好な結合、すなわち高い空間的可干渉性をもたらす。
ことが多い。
先行技術の光源の欠点を克服し、ディスプレイおよび照明システム用に特に好適な光源を提供することが、本発明の目的である。
−光源は、(放物面状またはその他の曲面ミラー、コリメートレンズなどの)光再指向器を含む、ケーシングを備えてもよい。
−光源は、(シェードのような)光シールドを備えてもよい。
−たとえば白色光を生成するための、色変換染料を備えてもよい。
−光源は、コンタクトピン/リードワイヤまたはSMDコンタクトパッドのような、第二のコンタクトを含むケーシングおよび/または台を備えてもよく、第二のコンタクトはヘテロ構造の(第一の)コンタクトに連結される。
−たとえば光源がポインタとして使用されるのであれば、握りまたは取っ手が設けられてもよい。
−光源がディスプレイ装置の一部として設けられるのであれば、搭載手段およびコリメーション光学系が存在してもよい。
A.反射防止(AR)コーティング
B.導波路方向に対し斜角にある、上記導波路の端小面(end facet)
C.テーパを備える導波路であって、これにより上記端の少なくとも一方へ向かって導波路が広げられる、または狭められる
D.上記第一および第二の波長の少なくとも一方の光を吸収する構造を含む、吸収領域
の、少なくとも一つを含む。
本発明の先述のならびに他の特徴および利点は、添付の図面に図示された本発明の好ましい実施の形態に係る以下のより特定的な説明において、さらに説明される。図面は全て概略的であり、等縮尺ではない。図面において、同一の参照番号は、同一または対応する要素を示す。
図1に示される層構造のSLED1は、第一クラッド層3と第二クラッド層4との間に、光学的活性帯2を備える。たとえば、第一クラッド層は第一導電型の半導体材料(たとえばnドープ半導体)で形成され、第二クラッド層は第二導電型(たとえばpドープ半導体)で形成されてもよい。特定の実施例では、第一クラッド層3はSiのようなドナー型不純物によりドープされたGaNで形成されてもよく、一方、第二クラッド層はMgのようなアクセプタ型不純物によりドープされたGaNで形成されてもよい。この構造は、好適な材料の基板(図示せず)上に設けられてもよい。この基板は導電性(たとえばn型導電性)であってもよく、この場合、第一コンタクト電極が基板の底側に配置されてもよい。基板はまた電気的に絶縁性でもよく、この場合、第一クラッド層3と基板との間にコンタクト層が配置され、コンタクト層に接触するコンタクト電極(図示せず)が導波路に対し横方向に少し離れて設置される。適切な電極によりヘテロ構造をコンタクトする方法は、当該技術分野において公知であり、その更なる詳細はここでは説明しない。
の波長において発光する(すなわち、同一のバンドギャップ、たとえば等しい井戸を有する)、複数の(量子井戸層などの)光学的活性層を備えてもよい。
性部で放出された波長の光を吸収する、導波路の構造を示す。たとえば、吸収部78において半導体構造は逆バイアスされてもバイアスされなくてもよい。特に、接合のp側とn側とは、たとえば本明細書中に引用により援用される国際公開第2005/071762号に開示されるように、電気的に接続されてもよい。
−反射防止コーティング
−導波路方向に対し斜角にある、前記導波路の端小面
−テーパを備える導波路であって、これにより前記端の少なくとも一方へ向かって導波路が広げられる、または狭められる
−前記第一および第二の波長の少なくとも一方の光を吸収する構造を含む、吸収領域
の、少なくとも一つを含む、(1)から(3)のいずれかに記載の光源。
−反射防止コーティング
−導波路方向に対し斜角にある、前記導波路の端小面
−テーパを備える導波路であって、これにより前記端の少なくとも一方へ向かって導波路が広げられる、または狭められる
−前記第一および第二の波長の少なくとも一方の光を吸収する構造を含む、吸収領域
の、少なくとも一つを含む、(5)に記載の光源。
光源は、半導体層を含むヘテロ構造を備え、
ヘテロ構造は、第一端と第二端との間の導波路を形成し、
ヘテロ構造は、複数の層を備え、その複数の層により形成された光学的活性帯を備え、
光学的活性帯は、p側電極とn側電極との間の電流の発生による電荷キャリアの注入に基づく前記導波路により導かれた光を放出可能であり、
光学的活性帯は、第一の光学的活性窒化物半導体層と第二の光学的活性窒化物半導体層とを含み、
一番目の前記光学的活性層は第一のエネルギー準位差を備え、二番目の前記光学的活性層は第二のエネルギー準位差を備え、第一および第二のエネルギー準位差は異なり、
導波路は、導波路方向に対し斜角にある端小面を備え、
導波路はテーパをさらに備え、それにより前記端の少なくとも一方へ向かって導波路が広げられる、または狭められる、光源。
光源は、半導体層を含むヘテロ構造を備え、
ヘテロ構造は、第一端と第二端との間の導波路を形成し、
ヘテロ構造は、複数の層を備え、その複数の層により形成された光学的活性帯を備え、
光学的活性帯は、電流の注入に基づく前記導波路により導かれた光を放出可能であり、
光学的活性帯は、第一の光学的活性窒化物半導体層と第二の光学的活性窒化物半導体層とを含み、
第一および第二の光学的活性窒化物半導体層は、偏析についての例外を除いては、均一であり、
一番目の前記光学的活性層は第一のエネルギー準位差を備え、二番目の前記光学的活性層は第二のエネルギー準位差を備え、第一および第二のエネルギー準位差は異なり、
導波路は、導波路方向に対し斜角にある端小面を備える、光源。
光源は、半導体層を含むヘテロ構造を備え、
ヘテロ構造は、第一端と第二端との間の導波路を形成し、
ヘテロ構造は、複数の層を備え、その複数の層により形成された光学的活性帯とを備え、
光学的活性帯は、電流の注入に基づく前記導波路により導かれた光を放出可能であり、
光学的活性帯は、第一の光学的活性量子井戸半導体層と第二の光学的活性量子井戸半導体層とを含み、
前記第一および第二の量子井戸半導体層の厚みと材料組成との少なくとも一つが異なり、
導波路は、導波路方向に対し斜角にある端小面を備える、光源。
Claims (8)
- ディスプレイおよび/または照明用の可視光の光源であって、
半導体層を含むヘテロ構造を備え、
前記ヘテロ構造は、第一端と第二端との間の導波路を形成し、前記ヘテロ構造は、複数の層と、その複数の層により形成された光学的活性帯とを備え、前記光学的活性帯は、前記導波路により導かれた光を放出可能であり、
少なくとも二つの異なる放射遷移は、p側電極とn側電極との間の電流により前記光学的活性帯において励起可能であり、前記少なくとも二つの異なる放射遷移の遷移エネルギーは、光学スペクトルの可視部分の波長に対応し、
光源はさらに、前記第一端と第二端との少なくとも一つによる導波路からその導波路へ戻る光の反射を妨げる手段を備え、これにより前記光源に超光発光ダイオードを備えさせ、
前記光学的活性帯は、多数の放射遷移を有する一つの光学的活性領域を含み、それにより、前記少なくとも二つの異なる放射遷移は、前記光学的活性領域の単一の材料内の少なくとも三つの異なるエネルギー準位間の遷移を含み、
前記光学的活性領域は、異なるサイズの量子ドットおよび量子細線の少なくとも一方を備える、光源。 - 前記反射を妨げる手段は、
−反射防止コーティング
−導波路方向に対し斜角にある、前記導波路の端小面
−テーパを備える導波路であって、これにより前記端の少なくとも一方へ向かって導波路が広げられる、または狭められる
−第一および第二の波長の少なくとも一方の光を吸収する構造を含む、吸収領域
の、少なくとも一つを含む、請求項1に記載の光源。 - 前記導波路はインデックスガイド型である、請求項1または請求項2に記載の光源。
- 前記導波路はゲインガイド型である、請求項1から請求項3のいずれかに記載の光源。
- 前記光学的活性帯は、ガリウムを含む窒化物半導体材料を含む、請求項1から請求項4のいずれかに記載の光源。
- 前記光学的活性帯は、酸化亜鉛半導体材料を含む、請求項1から請求項5のいずれかに記載の光源。
- ディスプレイおよび/または照明装置であって、前記装置は光源を備え、前記光源は半導体層を含むヘテロ構造を備え、前記ヘテロ構造は、第一端と第二端との間の導波路を形成し、前記ヘテロ構造は、複数の層と、その複数の層により形成された光学的活性帯とを備え、前記光学的活性帯は、前記導波路により導かれた光を放出可能であり、少なくとも二つの異なる放射遷移は、p側電極とn側電極との間の電流により前記光学的活性帯において励起可能であり、前記少なくとも二つの異なる放射遷移の遷移エネルギーは、光学スペクトルの可視部分の波長に対応し、前記光源はさらに、前記第一端と第二端との少なくとも一つによる導波路からその導波路へ戻る光の反射を妨げる手段を備え、これにより前記光源を超光発光ダイオードにし、
前記光学的活性帯は、多数の放射遷移を有する一つの光学的活性領域を含み、それにより、前記少なくとも二つの異なる放射遷移は、前記光学的活性領域の単一の材料内の少なくとも三つの異なるエネルギー準位間の遷移を含み、
前記光学的活性領域は、異なるサイズの量子ドットおよび量子細線の少なくとも一方を備える、装置。 - −光再指向器を含むケーシング
−光シールド
−色変換染料
−前記ヘテロ構造の第一のコンタクトに連結される第二のコンタクトを含むケーシングおよび/または台
−握りまたは取っ手
−搭載手段およびコリメーション光学系
の、少なくとも一つを備える、請求項1に記載の光源。
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