JPH05275740A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JPH05275740A
JPH05275740A JP1800593A JP1800593A JPH05275740A JP H05275740 A JPH05275740 A JP H05275740A JP 1800593 A JP1800593 A JP 1800593A JP 1800593 A JP1800593 A JP 1800593A JP H05275740 A JPH05275740 A JP H05275740A
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Kuo-Hsin Huang
クオ・シン・ファン
Chihping Kuo
チーピン・クオ
Jiann Yu
ジャン・ユー
Timothy D Osentowski
チモシー・デー・オセントースキ
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】発光ダイオードの全光出力効率を改善する。 【構成】上部金属接点１０１と発光領域間１０３、ある
いは吸光基板１０５と発光領域間１０３、あるいはその
双方に、従来技術におけるより厚い透明層１０２を介在
させることにより、発光領域から発光ダイオード外へ出
る光の割合を増加させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は発光ダイオードに関する。
【０００２】
【発明の従来技術と問題点】吸光基板上に配置された半
導体光発生領域を有する発光ダイオード（LED ）は光源
として広く用いられ、白熱ランプに替わるものとなって
きている。光出力に対する要求を満たすためにはLED の
全光出力効率を最大限にすることが重要である。
【０００３】従来技術においてなされた改良の一つが米
国特許5、008、718 号に開示されているが、この特許では
光発生領域と上部金属接点の間に薄い導電性の透明な窓
層を設けて電流の密集が最小限となるようにすることに
よってLED の電気的効率を高めている。この薄い窓層の
問題点は光発生領域によって発生する光のうちのかなり
の部分が依然として窓層内で内反射され、LED の外に発
せられずに基板に吸収されることである。
【０００４】
【発明の目的】従って本発明の目的は、新規な構造によ
りＬＥＤの全光出力効率を増大することである。
【０００５】
【発明の概要】この発明の一実施例によれば、LED は肉
厚の透明層を有し、この層はLED の側面から発せられる
光の量を増大させ、基板によって吸収される光を最小限
にする。この透明層の厚みは透明層の幅と光がこの肉厚
透明層内で内部反射される臨界角の関数として決定され
る。
【０００６】この発明の第１実施例にしたがって構成さ
れたLED においては、この肉厚透明層が光発生領域を覆
い、この光発生領域が吸光基板を覆う。この第１実施例
にしたがって、薄い導電性の透明窓層を有する従来のLE
D において典型的な約20ルーメン／アンペアに対して40
ルーメン／アンペアの光出力効率を有するLED を製作し
た。
【０００７】この発明の第２実施例にしたがって構成さ
れたLED では、この肉厚透明層は光発生領域と吸光基板
の間に配置されている。
【０００８】この発明の第３実施例にしたがって構成さ
れたLED では、上部肉厚透明層が光発生領域の上に配置
され、下部肉厚透明層が光発生領域と吸光基板の間に配
置されている。
【０００９】この肉厚透明層は光発生領域によって発生
した光を吸収しないように光発生領域より大きなバンド
ギャップを有する材料で作成しなければならない。この
肉厚透明層の製作方法は、光発生領域の製作方法と異な
っていてもよい。これは肉厚のエピタキシャル層の形成
により適した方法があるためである。
【００１０】
【発明の実施例の詳細な説明】図１は反射カップ中の代
表的な従来のLED チップを示し、このチップの上部と側
面から光が放射されている。反射カップはLED チップの
側面から放射される光を集め、この光を有用な方向に向
ける。
【００１１】図２は屈折率がη2 である光学的に透明な
材料とそれを取り囲む屈折率がη1である媒体の間の境
界に入射角θitで入射する光線を示す。この境界には臨
界角θc があり、この臨界角θc はθc =Sin-1(η1 /η
2 ) と定義される。θit≦θc であるとき、この光線は
屈折し、光学的に透明な材料の外に放射される。入射角
θitが臨界角θc に等しいとき、この光線は図２に示す
ようにこの材料の表面と平行な方向に放射される。θit
＞θc であるとき、この光線は完全に内部へ反射する。
これを内部反射と称する。
【００１２】図3A、図3Bはそれを取り囲む媒体の屈折率
より大きい屈折率を有する光学的に透明な材料の矩形の
ブロック中の光線の全内部反射を示す。図3Aにおいて、
このブロックの左下隅から発する光線はブロックの底面
に対して角度θebをなし、ブロックの側面に対しては角
度θesをなす。このブロックは矩形であるからこの光線
はブロックの上面に入射角θitで当たり、この入射角θ
itはθesに等しい。図3Aではθesが臨界角θc より大き
く、したがってこの光線は角度θitで全内反射し入射角
θisでブロックの右側面に当たる。再び、このブロック
が矩形であり、二つの側面は平行であることから、θis
はθebに等しい。θis＞θc である場合、右側面に入射
する光線はブロックの底面に全て内部反射される。
【００１３】図3Bにおいて、ブロックの左上隅から放射
される光線はブロックの上面に対して角度θefをなし、
入射角θisでブロックの右側面に当たる。このブロック
が矩形であるため、θisはθefに等しく、θｉｓが臨界
角より大きい場合、この光線はブロックの底面に反射さ
れる。
【００１４】図4Aは上部金属接点と光発生領域の間に薄
い導電性の窓層を用いて電流の密集を最小限にした従来
のLED を示す。この特徴は米国特許5、008、718 号に説明
されている。図4CはこのLED から放出された光の正規化
された強さＩが薄い窓層の厚さＤの変動にともなってど
のように変動するかを示す。この薄い窓層の一部を覆う
上部金属接点の遮蔽効果によって、この光の強さもまた
LED の横方向の全体にわたって一定ではない。図4Cは横
方向の位置に対する光出力の正規化された強さＩの関係
を示す。この結果は1990年のJournal of Elec-tronic M
aterials, Vol.20, No. 12 の1128ページに報告されて
おり、これは米国特許5、008、718 号に説明するものと同
じ従来のLED に基づくものである。
【００１５】この従来のLED は横方向の寸法Ａが250μm
であり、その中央部に直径100μmの上部金属接点を有
する。光の強さＩはLED の二つの端部０とＡ、および0.
3Aから0.7Aすなわち75から175μm の上部金属接点によ
って覆われた領域においてゼロに落ちる。電流密集効果
の減少のために、厚さＤが0.008Aから0.06A に、すなわ
ち２から15μmになるのにともなってLED から放出され
る光の強さは増大する。厚さＤがさらに大きくなっても
電流密集効果はさほど低下せず、したがって米国特許5、
008、718 号に開示する従来のLEDでの好適な厚さは５か
ら15μmである。
【００１６】図4Bに示すように、かかる薄い窓層を用い
る従来技術の悪い副次的効果としては、この薄い窓層内
部での全内部反射のためにかなりの量の光が基板に吸収
されるということがある。
【００１７】図５はこの発明の第１実施例にしたがって
構成されたLED 100 の断面を示す。LED 100 は上部金属
接点101 、上部肉厚透明層102 、光発生領域103 、吸光
基板105 および下部金属接点106 を有する。上部肉厚透
明層102 は横方向の寸法Ａと厚みＤを有する。以下の厚
みＤの計算において、金属接点は除外され、光発生領域
103 は無視できるほど薄いものとされる。
【００１８】図6Aから図6Cはθc ≦45°のLED 100 の内
部光線を示す。光発生領域103 から発する光線はLED 10
0 の上面110 あるいは側面111 から放出される。図6Aは
θes≦θｃの光発生領域103 の左隅からの光線はすべて
θit＝θesであり、これはθｃ以下であるためLED 100
の上面110 から放出されることを示す。図6Bは光線が基
板105 に吸収されず透明層102 の側面111 から放出され
るという肉厚透明層102 の利点を示す。
【００１９】図6CはLED 100 の側面111 から放出される
光線の量を最大限にするための肉厚透明層102 のアスペ
クト比D/A を決定するための制御光線の光路を示す。θ
c 以下の入射角θisでLED 100 の側面111 に当たる光線
はすべてLED 100 から放出される。θeb＝θisであるか
ら、これはθebが０°からθc である光線はすべてLED
100 から放出されることを意味する。制御光線は放射角
θeb＝θc の光線である。θc ≦45°であるとき、この
制御光線は入射角θit＞θc で肉厚透明層102の上面110
に当たる。これはθit＝90°−θc であるためであ
る。この入射角は反射角に等しいため、上面110 に当た
る光線は角度θitで全て内部反射する。この光線が基板
105 によって吸収されずにLED 100 から放出されるため
の最小アスペクト比D/A はこの光線が肉厚透明層102 の
右下隅に当たるときに得られる。肉厚透明層102 は矩形
であり、したがって各側面111 の高さは同じである。θ
eb＝θisであるとき、肉厚透明層102 の上面110 に当た
る光線の入射点は肉厚透明層102 の横方向の寸法Ａの中
間点である。これはＤが(A/2)*(tanθc ) に等しいこと
を意味する。
【００２０】ＤがA*(tanθc )/2 以下である場合、LED
から放出可能であるはずの光線のいくらかが吸光基板10
5 によって吸収される。したがって、光出力効率はＤが
Ｄ＝A*(tanθc ) まで増大するにともなって増大し、そ
の後ほぼ一定の状態を保つ。肉厚透明層102 はLED の支
持機構のように非常に厚くすることもできるが、非常に
厚い層を作るには長時間を要する。さらに、光出力はＤ
がＤ＝A*(tanθc )/2 より相当大きい場合に低下する。
これはこの肉厚透明層102 内の全直列電気抵抗と光の吸
収がかなり増大する可能性があるためである。したがっ
て肉厚透明層102の厚さＤを（A*(tanθc )/2 ）の４倍
よりあまり大きくならないようにすることが適当であ
る。
【００２１】図7Aから図7Cはθc ＞45°の図５に示すLE
D 100 の内部光線を示す。図7Aはθit＝θes≦θc であ
るためθes≦θc で光発生領域103 の左隅から発する光
線はすべてLED100の上面110 から放出されることを示
す。
【００２２】図7Bは光線が基板105 に吸収されず透明層
102 の側面111 から放出されるという肉厚透明層102 の
利点を示す。
【００２３】図7CはLED 100 の側面111 から放出される
光線の量を最大限にするための肉厚透明層102 のアスペ
クト比D/A を決定するための制御光線の光路を示す。θ
esがθc より少し大きいとき、放出された光はθit＝θ
es＞θc であるため肉厚透明層102 の上面110 によって
全て内部反射される。この光線が基板105 によって吸収
されずにLED 100 から放出されるための最小アスペクト
比D/A はこの光線が肉厚透明層102 の右下隅に当たると
きに得られる。肉厚透明層102 は矩形であり、したがっ
て各側面111 の高さは同じである。θeb＝θisであると
き、肉厚透明層102 の上面110 に当たる光線の入射点は
肉厚透明層102 の横方向の寸法Ａの中間点である。これ
はＤが(A/2)*(tan(90 °- θc ))に等しいことを意味す
る。光出力効率はＤがＤ＝A*(tan(90 °- θc ))/2まで
増大するにともなって増大し、その後ほぼ一定の状態を
保つ。肉厚透明層102 はLED の支持機構のように非常に
厚くすることもできるが、非常に厚い層を作るには長時
間を要する。さらに、光出力はＤがＤ＝A*(tan(90°-
θc ))/2より相当大きい場合に低下する。これはこの肉
厚透明層102 内の全直列電気抵抗と光の吸収がかなり増
大する可能性があるためである。したがって肉厚透明層
102 の厚さＤを（A*(tan(90°- θc ))/2）の４倍より
あまり大きくならないようにすることが適当である。
【００２４】発明者は図５から図７Ｃに示す吸光基板10
5 が150-200μm の厚みと250μm ×250μm の上部断面
を有するGaAs基板としてLED 100 を製作した。有機金属
気相成長法（MOCVD ）によって製作された光発生領域10
3 は基板105 の上のAlGaInPのｎ型下部閉じ込め層、こ
の下部閉じ込め層の上のｎ型AlGaInP の活性層および活
性層の上のAlGaInP の上部ｐ型閉じ込め層からなる従来
の二重ヘテロ構造である。
【００２５】上部閉じ込め層および下部閉じ込め層の厚
さは約800 ナノメータ、活性層の厚さは約500 ナノメー
タである。ｐ型ドーパントとしては亜鉛、炭素あるいは
マグネシウムが適しており、ｎ型ドーパントとしてはテ
ルリウム、セレン、硫黄あるいは珪素が適している。光
発生領域103 をヘテロ接合LED ではなくホモ接合構造と
して製作することもできる。上部閉じ込め層を覆ってい
るのは気相エピタキシャル処理（VPE ）によって製作さ
れたGaP の肉厚透明層102 である。横方向の寸法が250
μm である肉厚透明層102 は電流密集効果を最小限にす
るために少なくとも15μmの厚さがなければならない。
このGaP の肉厚透明層102 は約0.05オーム−センチメー
トルの抵抗率を有し、上部閉じ込め層は約0.5 オーム−
センチメートルの抵抗率を有する。光発生領域103 のバ
ンドギャップより大きいバンドギャップを有するAlGaAs
やGaAsP などの他の材料をこの肉厚透明層102 に用いる
ことができる。
【００２６】LED 100 は全体が屈折率1.5 のエポキシに
埋め込まれている。GaP の屈折率が3.3 であるとき、臨
界角θc は27°である。Ａが250μm であるとき肉厚透
明層102の好適な厚みＤは64μmと計算される。これはＤ
がA*(tanθc ) /2と定義されるためである。発明者によ
って作成された実際のLED 100 は厚さＤが45μmである
透明層102 を有し、発明者によれば光出力効率は40ルー
メン／アンペアと測定された。64μmの透明層を用いた
場合の概算光出力効率は約45ルーメン／アンペアであ
る。
【００２７】図８はこの発明の第２実施例にしたがって
構成されたLED 200 の断面を示す。LED 200 は上部金属
接点201 、光発生領域203 、下部肉厚透明層204 、吸光
基板205 および下部金属接点206 を有する。LED 200 は
図５に示すLED 100 と同じ材料および加工を用いて構成
することができる。下部肉厚透明層204 は横方向の寸法
Ａと厚みＤを有する。以下の厚みＤの計算において、金
属接点は除外され、光発生領域203 は無視できるほど薄
いものとされる。
【００２８】図９はLED 200 の肉厚透明層204 のアスペ
クト比D/A を決定するための制御光線の光路を示す。θ
c 以下の入射角θisで側面211 に当たる光線はすべてLE
D 200 から放出される。θis＝θefのとき、肉厚透明層
204 の最適なアスペクト比D/A はtanθc である。この
肉厚透明層204 はLED の支持機構のように非常に厚くす
ることもできるが、非常に厚い層を作るには長時間を要
する。さらに、光出力はＤがＤ＝A*tan θc より相当大
きい場合に低下する。これはこの肉厚透明層102 内の全
直列電気抵抗と光の吸収がかなり増大する可能性がある
ためである。したがって肉厚透明層102 の厚さＤを（A*
tan θc ）の４倍よりあまり大きくならないようにする
ことが適当である。
【００２９】図10は図８に示すLED 200 を変形して構成
したLED の部分断面図である。この変形ＬＥＤ200'は非
平行の漏斗状の下部透明層204'の一例を示す。図10に示
すように、放射角がθef＞θc である場合でさえ、光線
は入射角θis＜θc で側面211'に当たり、LED 200'から
放出される。肉厚透明層211'の側面211'が互いに平行で
なければより多量の光が下部透明層204'の側面211'から
放出されうる。これは臨界角以下の角度で側面211'に当
たる光線が増えるためである。
【００３０】図11はこの発明の第３実施例にしたがって
構成されたLED 300 の断面を示す。LED 300 は上部金属
接点301 、上部肉厚透明層302 、光発生領域303 、下部
肉厚透明層304 、吸光基板305 および下部金属接点306
を有する。LED 300 は図５に示すLED 100 と同じ材料お
よび加工を用いて構成することができる。一般に、上部
肉厚透明層302（厚さＤT）は下部肉厚透明層304（厚さ
ＤB）と同じ材料で構成する必要はなく、アスペクト比
ＤT ／Ａは図５から図７Ｃに関して上述したように決定
しなければならない。アスペクト比ＤB ／Ａは図８から
図９に関して上述したように決定しなければならない。
【００３１】しかし、上部肉厚透明層302 が下部肉厚透
明層304 と同じ材料で構成されている、あるいは下部肉
厚透明層304 の臨界角より臨界角の小さい材料で構成さ
れている場合、アスペクト比ＤT ／Ａは図５から図７Ｃ
に関して上述したようものより小さくすることができ
る。
【００３２】図12は同じ臨界角θc を有する上部肉厚透
明層302 と下部肉厚透明層304 を示す。この構造は矩形
であるため、放射角θeb≦θc の光線はすべてLED 300
の外へ出る。これは光線が上面310 によって全て内部反
射される場合、この光線は吸光基板305 に達する前に入
射角θis＝θeb≦θc で側面311 に当たる。したがっ
て、上部透明層302 は電流の密集の効果を最小限にする
ために十分な厚さでなければならないが、その端部から
光線を取り出せるほど厚くする必要はない。これはこの
光線を下部肉厚透明層304 の側面311 から放出しうるた
めである。しかし、これらの透明層302 および304 はLE
D の支持機構等のように非常に厚くすることができる
が、非常に厚い層を作るには長時間を要する。さらにＤ
B がＤB ＝A* tanθc よりかなり大きい場合、あるいは
ＤT が非常に大きい場合光出力が小さくなることがあ
る。これは肉厚透明層302 および304 内の全直列電気抵
抗および光の吸収がかなり増大するためである。したが
って、上部肉厚透明層302 と下部肉厚透明層304 の厚さ
ＤB とＤT をA* tanθc の４倍よりあまり大きくならな
いようにすることが適当である。
【００３３】図13A から図13D は図５から図７Ｃに示す
LED 100 を製作する好適な方法を示す。図13A は成長室
中でMOCVD 法あるいは分子線エピタキシ（MBE ）法を用
いて活性層103'' と閉じ込め層103'および103'''がはじ
めにGaAs基板105 の上にエピタキシャル成長することを
示す。次に、図13B に示すように、部分的に製作された
LED 100 を成長室から取り出すことなく上部閉じ込め層
103'の成長の直後に上部閉じ込め層103'の上に薄い層10
2'が成長する。この薄い層102'は最終の肉厚透明層102
と同じ材料で製作する必要はない。この薄い層102'は保
護および遷移層としてはたらき、厚さは約２μmであ
る。
【００３４】上部閉じ込め層103'はその内部にアルミニ
ウムを有するため、この薄い層102'が保護層として用い
られていないと、上部閉じ込め層103'は酸化することが
あり、これによってエピタキシャル成長に悪影響がで
る。さらに、この薄い層102'は遷移層として上部閉じ込
め層103'と肉厚透明層102 の間の格子の不整合による転
位を局限するはたらきをする。この局限によってこの肉
厚透明層102 のエピタキシャル成長を改善する。薄い層
102'はGaP 、GaAsP 、GaAsあるいはAlGaAsとすることが
できる。
【００３５】MOCVD 法あるいはMBE 法で厚い層を成長さ
せることは費用がかかりまた困難である。図13C に示す
ように、かわりにこの薄い層102'まで部分的に製作され
たLED 100 は別の処理を用いて上部肉厚透明層102 を成
長させるために搬送される。液相エピタキシャル（LPE
）法または気相エピタキシャル（VPE ）法を用いて肉
厚透明層102 は数10ミクロンの厚さに成長する。上部肉
厚透明層102 はGaP 、GaAsP あるいはAlGaAsとすること
ができる。上部肉厚透明層102 がAlGaAsである場合、薄
い層102'の好適な材料はGaAsあるいはAlGaAsである。
【００３６】薄い層102'がGaAsあるいはAlGaAsで構成さ
れる場合、この薄い層102'は肉厚透明層102 を成長させ
る前に除去しなければならない。LPE で肉厚透明層102
を成長させる場合、薄い層102'を融成物に浸せきして除
去することによって肉厚透明層102 の成長が行われる。
この融成物の温度はまず薄い層102'をこの融成物に融解
させるために２、３度上げられる。次に肉厚透明層102
を成長させるために融成物の温度が下げられる。エピタ
キシャル層の成長のための保護層の使用と除去の方法が
出願番号464、275号で1990年１月12日に出願された米国
特許出願の明細書に開示されている。VPE 法では、この
薄い層102'は肉厚透明層102 を成長させる前に気化した
エッチャントでエッチングすることができる。図13D は
肉厚透明層102 が成長した後、上部金属接点101 と下部
金属接点106 が蒸着されることを示している。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、光発生領域の上、下あるいは双方に肉厚透明層を形
成したので、ＬＥＤの外部へ出力される光の割合が増加
するから、それらを集光することにより明るいＬＥＤ装
置が得られるので、実用に供して有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射カップ内に置かれた従来技術のＬＥＤを示
す図である。
【図２】臨界角θｃでの光の屈折を示す図である。
【図３Ａ】矩形透明層内での光線の全内部反射を示す図
である。
【図３Ｂ】矩形透明層内での光線の全内部反射を示す図
である。
【図４Ａ】薄い導電性の透明な窓層を有する従来技術に
よるＬＥＤの電流の通路を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａの従来技術によるＬＥＤの発生させた
光の径路を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ａの従来技術によるＬＥＤの校出光のさ
れた光の強度ＩをＬＥＤの横方向位置に対して表わした
グラフである（パラメータは薄い導電性の透明な窓層の
厚さＤ）。
【図５】本発明の第１実施例に基づくＬＥＤの構造を示
す断面図である。
【図６Ａ】図５のＬＥＤのθｃ≦４５°における内部光
線を示す図である。
【図６Ｂ】図５のＬＥＤのθｃ≦４５°における内部光
線が基板に吸収されずに側面から放出されることを示す
図である。
【図６Ｃ】図５のＬＥＤのθｃ≦４５°における内部光
線の外部への放出を最大にするためのアスペクト比Ｄ／
Ａを決定するための制御光線の光路を示す図である。
【図７Ａ】θｃ＞４５°における図６Ａに対応する図で
ある。
【図７Ｂ】θｃ＞４５°における図６Ｂに対応する図で
ある。
【図７Ｃ】θｃ＞４５°における図６Ｃに対応する図で
ある。
【図８】本発明の第２実施例に基づくＬＥＤの構造を示
す断面図である。
【図９】図８のＬＥＤの内部光線を説明するための図で
ある。
【図１０】本発明の第２実施例に基づくＬＥＤの変形し
て得たＬＥＤの構造を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例に基づくＬＥＤの構造を
示す断面図である。
【図１２】図１１のＬＥＤの内部光線を示すための図で
ある。
【図１３Ａ】本発明の第１実施例のＬＥＤの製作工程の
第１処理ステップを説明するための図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの第１処理ステップに引きつづき
薄い層１０２’を形成する第２処理ステップを説明する
ための図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｂの第２処理ステップにつづく上部
肉厚透明層を形成する第３処理ステップを説明するため
の図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｃの第３処理ステップにつづく上部
金属接点を下部金属接点の蒸着処理を説明するための図
である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１：上部金属接点 １０２，３０２：上部肉厚透明層 １０３，２０３，２０３’，３０３：光発生領域 ２０４，２０４’，３０４：下部肉厚透明層 １０５，２０５，２０５’，３０５：吸光基板 １０６，２０６，３０６，：下部金属接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チーピン・クオ アメリカ合衆国カリフオルニア州ミルピタ ス，エリー・サークル915 (72)発明者 ジャン・ユー アメリカ合衆国カリフオルニア州パロ・ア ルト，ルイス・ロード3105 (72)発明者 チモシー・デー・オセントースキ アメリカ合衆国カリフオルニア州サン・ホ ゼ，クリーク・ポイント・ドライブ2920

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】屈折率η1の媒体に光を放出する、横方向
    の寸法がＡで後記（イ）及至（ハ）を含む発光ダイオー
    ド。 （イ）吸光基板、 （ロ）前記吸光基板上に形成された光発生領域、 （ハ）前記光発生領域上に形成され、厚さＤが０．０６
    Ａより大きい上部肉厚透明層。
  2. 【請求項２】臨界角前記上部肉厚透明層の屈折率がη2
    で、臨界角θc＝Ｓｉｎ-1＋（η1／η2）が４５゜以下
    で、前記厚さＤが（Ａ＊ｔａｎθｃ）／２の４倍より大
    きいことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項３】前記上部肉厚透明層の屈折率がη2で、臨
    界角θｃ＝Ｓｉｎ-1（η1／η2）が４５°以上で、前記
    厚さＤがＡ＊（ｔａｎ（９０°−θｃ））／２の４倍以
    下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。
  4. 【請求項４】前記光発生領域が第１の処理方法により形
    成され、前記上部肉厚透明層が前記第１の処理とは異な
    る第２の処理方法により形成されることを特徴とする請
    求項１記載の発光ダイオード。
  5. 【請求項５】屈折率η1の媒体に光を放出する、横方向
    の寸法がＡで後記（イ）及至（ニ）を含む発光ダイオー
    ド。 （イ）吸光基板、 （ロ）前記吸光基板上に形成され、厚さがＤBである下
    部肉厚透明層、 （ハ）前記下部肉厚透明層上に形成された光発生領域。 （ニ）前記光発生領域上に形成され、厚さがＤTである
    下部肉厚透明層。
  6. 【請求項６】屈折率η1の媒体に光を放出する、後記
    （イ）及至（ハ）を含む発光タイオード。 （イ）吸光基板、 （ロ）前記吸光基板上に形成された下部肉厚透明層、 （ハ）前記下部肉厚透明層上に形成された光発生層。
  7. 【請求項７】前記発光ダイオードの横方向の寸法がＡ
    で、前記下部肉厚透明層の屈折率がη2であり、臨界角
    θｃ＝Ｓｉｎ-1（η1／η2）とするとき、前記下部肉厚
    透明層の厚さＤがＡ＊ｔａｎ θｃの４倍より小さいこ
    とを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード。
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DE (1) DE69229991T2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5777349A (en) * 1996-03-22 1998-07-07 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device
US6399965B2 (en) 2000-01-11 2002-06-04 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device with high yield and low power consumption
US6468818B2 (en) 1999-01-25 2002-10-22 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage
JP2003523635A (ja) * 2000-02-15 2003-08-05 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 放射線を発する半導体デバイス、その製造方法及び放射線を発する光学素子
US6777257B2 (en) 2002-05-17 2004-08-17 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of fabricating a light emitting device and light emitting device
US6956241B2 (en) 2002-04-05 2005-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting element with improved light extraction efficiency
US7145180B2 (en) 2002-07-31 2006-12-05 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of fabricating a light emitting device, and light emitting device

Families Citing this family (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590502B1 (en) 1992-10-12 2003-07-08 911Ep, Inc. Led warning signal light and movable support
US5481122A (en) * 1994-07-25 1996-01-02 Industrial Technology Research Institute Surface light emitting diode with electrically conductive window layer
US5811839A (en) 1994-09-01 1998-09-22 Mitsubishi Chemical Corporation Semiconductor light-emitting devices
US6996150B1 (en) 1994-09-14 2006-02-07 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor
JP3442889B2 (ja) 1994-12-27 2003-09-02 株式会社東芝 半導体発光装置
US5671996A (en) * 1994-12-30 1997-09-30 Donnelly Corporation Vehicle instrumentation/console lighting
DE19629920B4 (de) * 1995-08-10 2006-02-02 LumiLeds Lighting, U.S., LLC, San Jose Licht-emittierende Diode mit einem nicht-absorbierenden verteilten Braggreflektor
DE19537543A1 (de) * 1995-10-09 1997-04-10 Telefunken Microelectron Lichtemittierende Diode
JPH09283798A (ja) 1996-04-19 1997-10-31 Rohm Co Ltd 半導体発光素子およびその製法
US5705834A (en) * 1996-04-23 1998-01-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Increased efficiency LED
WO1998006133A2 (de) 1996-08-07 1998-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer infrarotemittierenden lumineszenzdiode
DE19632626A1 (de) * 1996-08-13 1998-02-19 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkörpern mit MOVPE-Schichtenfolge
US6031958A (en) 1997-05-21 2000-02-29 Mcgaffigan; Thomas H. Optical light pipes with laser light appearance
US6229160B1 (en) * 1997-06-03 2001-05-08 Lumileds Lighting, U.S., Llc Light extraction from a semiconductor light-emitting device via chip shaping
US6784463B2 (en) * 1997-06-03 2004-08-31 Lumileds Lighting U.S., Llc III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices
US7365369B2 (en) 1997-07-25 2008-04-29 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
DE19741609C2 (de) * 1997-09-20 2003-02-27 Vishay Semiconductor Gmbh Verwendung einer Übergitterstruktur aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Heterogrenzflächenschichtfolgen zur Verbesserung der lateralen Stromausbreitung in einer lichtemittierenden Halbleiterdiode
GB2330679B (en) 1997-10-21 2002-04-24 911 Emergency Products Inc Warning signal light
US6100544A (en) * 1998-05-20 2000-08-08 Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. Light-emitting diode having a layer of AlGaInP graded composition
US20010020703A1 (en) 1998-07-24 2001-09-13 Nathan F. Gardner Algainp light emitting devices with thin active layers
US6207972B1 (en) 1999-01-12 2001-03-27 Super Epitaxial Products, Inc. Light emitting diode with transparent window layer
JP3770014B2 (ja) 1999-02-09 2006-04-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
DE60043536D1 (de) 1999-03-04 2010-01-28 Nichia Corp Nitridhalbleiterlaserelement
US6462669B1 (en) 1999-04-06 2002-10-08 E. P . Survivors Llc Replaceable LED modules
US6380865B1 (en) 1999-04-06 2002-04-30 911 Emergency Products, Inc. Replacement led lamp assembly and modulated power intensity for light source
US6614359B2 (en) 1999-04-06 2003-09-02 911 Emergency Products, Inc. Replacement led lamp assembly and modulated power intensity for light source
US6258699B1 (en) 1999-05-10 2001-07-10 Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. Light emitting diode with a permanent subtrate of transparent glass or quartz and the method for manufacturing the same
TW437104B (en) 1999-05-25 2001-05-28 Wang Tien Yang Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same
WO2000074972A1 (en) 1999-06-08 2000-12-14 911 Emergency Products, Inc. Led light stick assembly
US6705745B1 (en) 1999-06-08 2004-03-16 911Ep, Inc. Rotational led reflector
US6133589A (en) 1999-06-08 2000-10-17 Lumileds Lighting, U.S., Llc AlGaInN-based LED having thick epitaxial layer for improved light extraction
US6287947B1 (en) * 1999-06-08 2001-09-11 Lumileds Lighting, U.S. Llc Method of forming transparent contacts to a p-type GaN layer
US6700502B1 (en) 1999-06-08 2004-03-02 911Ep, Inc. Strip LED light assembly for motor vehicle
US6367949B1 (en) * 1999-08-04 2002-04-09 911 Emergency Products, Inc. Par 36 LED utility lamp
US6623151B2 (en) 1999-08-04 2003-09-23 911Ep, Inc. LED double light bar and warning light signal
US6547410B1 (en) 2000-07-28 2003-04-15 911 Emergency Products, Inc. LED alley/take-down light
DE19943406C2 (de) 1999-09-10 2001-07-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemissionsdiode mit Oberflächenstrukturierung
US6577658B1 (en) 1999-09-20 2003-06-10 E20 Corporation, Inc. Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers
DE19947030A1 (de) 1999-09-30 2001-04-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenstrukturierte Lichtemissionsdiode mit verbesserter Stromeinkopplung
US6287882B1 (en) 1999-10-04 2001-09-11 Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. Light emitting diode with a metal-coated reflective permanent substrate and the method for manufacturing the same
EP1256135A1 (de) * 2000-02-15 2002-11-13 Osram Opto Semiconductors GmbH Strahlungsemittierendes halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE10019665A1 (de) * 2000-04-19 2001-10-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lumineszenzdiodenchip und Verfahren zu dessen Herstellung
DE20111659U1 (de) * 2000-05-23 2001-12-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Bauelement für die Optoelektronik
US6590343B2 (en) 2000-06-06 2003-07-08 911Ep, Inc. LED compensation circuit
DE10056292A1 (de) 2000-11-14 2002-09-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lumineszenzdiode
WO2002041276A2 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Snowy Village, Inc. Led warning light and communication system
US7439847B2 (en) * 2002-08-23 2008-10-21 John C. Pederson Intelligent observation and identification database system
US8188878B2 (en) * 2000-11-15 2012-05-29 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. LED light communication system
US6940704B2 (en) 2001-01-24 2005-09-06 Gelcore, Llc Semiconductor light emitting device
DE10120703A1 (de) * 2001-04-27 2002-10-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterchip für die Optoelektronik
DE10148227B4 (de) * 2001-09-28 2015-03-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip, Verfahren zu dessen Herstellung und strahlungsemittierendes Bauelement
CN100392873C (zh) * 2001-12-07 2008-06-04 张修恒 叠置晶片全彩色发光二极管的封装结构及方法
US6890781B2 (en) * 2002-06-25 2005-05-10 Uni Light Technology Inc. Transparent layer of a LED device and the method for growing the same
AU2003259533A1 (en) 2002-07-31 2004-02-25 Firecomms Limited A light emitting diode
DE10239045A1 (de) * 2002-08-26 2004-03-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Halbleiterchips und elektromagnetische Strahlung emittierender Halbleiterchip
JP4080843B2 (ja) 2002-10-30 2008-04-23 株式会社東芝 不揮発性半導体記憶装置
US20040227141A1 (en) * 2003-01-30 2004-11-18 Epistar Corporation Light emitting device having a high resistivity cushion layer
WO2005071763A2 (de) * 2004-01-26 2005-08-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnfilm-led mit einer stromaufweitungsstruktur
DE102004025610A1 (de) 2004-04-30 2005-11-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement mit mehreren Stromaufweitungsschichten und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4371029B2 (ja) 2004-09-29 2009-11-25 サンケン電気株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
US7952112B2 (en) * 2005-04-29 2011-05-31 Philips Lumileds Lighting Company Llc RGB thermal isolation substrate
DE102005025416A1 (de) * 2005-06-02 2006-12-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lumineszenzdiodenchip mit einer Kontaktstruktur
US7772604B2 (en) 2006-01-05 2010-08-10 Illumitex Separate optical device for directing light from an LED
US20070181905A1 (en) * 2006-02-07 2007-08-09 Hui-Heng Wang Light emitting diode having enhanced side emitting capability
US8350279B2 (en) 2006-09-25 2013-01-08 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having AlInGaP active layer and method of fabricating the same
US8087960B2 (en) 2006-10-02 2012-01-03 Illumitex, Inc. LED system and method
WO2008148046A1 (en) 2007-05-24 2008-12-04 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Led light broad band over power line communication system
US9294198B2 (en) 2007-05-24 2016-03-22 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Pulsed light communication key
US9455783B2 (en) 2013-05-06 2016-09-27 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Network security and variable pulse wave form with continuous communication
US9100124B2 (en) 2007-05-24 2015-08-04 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. LED Light Fixture
US9258864B2 (en) 2007-05-24 2016-02-09 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. LED light control and management system
US11265082B2 (en) 2007-05-24 2022-03-01 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. LED light control assembly and system
US9414458B2 (en) 2007-05-24 2016-08-09 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. LED light control assembly and system
US8692286B2 (en) 2007-12-14 2014-04-08 Philips Lumileds Lighing Company LLC Light emitting device with bonded interface
EP2240968A1 (en) 2008-02-08 2010-10-20 Illumitex, Inc. System and method for emitter layer shaping
TWI362769B (en) 2008-05-09 2012-04-21 Univ Nat Chiao Tung Light emitting device and fabrication method therefor
TW201034256A (en) 2008-12-11 2010-09-16 Illumitex Inc Systems and methods for packaging light-emitting diode devices
US8890773B1 (en) 2009-04-01 2014-11-18 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Visible light transceiver glasses
US8449128B2 (en) 2009-08-20 2013-05-28 Illumitex, Inc. System and method for a lens and phosphor layer
US8585253B2 (en) 2009-08-20 2013-11-19 Illumitex, Inc. System and method for color mixing lens array
WO2012097291A1 (en) 2011-01-14 2012-07-19 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Method of providing lumens and tracking of lumen consumption
WO2014160096A1 (en) 2013-03-13 2014-10-02 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Led light control and management system
US20150198941A1 (en) 2014-01-15 2015-07-16 John C. Pederson Cyber Life Electronic Networking and Commerce Operating Exchange
DE102014114613B4 (de) 2014-10-08 2023-10-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierender Halbleiterchip, Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Halbleiterchips und optoelektronisches Bauelement mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip
US20170048953A1 (en) 2015-08-11 2017-02-16 Federal Law Enforcement Development Services, Inc. Programmable switch and system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0728047B2 (ja) * 1986-02-17 1995-03-29 日本電気株式会社 光トランジスタ
US4864369A (en) * 1988-07-05 1989-09-05 Hewlett-Packard Company P-side up double heterojunction AlGaAs light-emitting diode
US5153889A (en) * 1989-05-31 1992-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
US5048035A (en) * 1989-05-31 1991-09-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
US5008718A (en) * 1989-12-18 1991-04-16 Fletcher Robert M Light-emitting diode with an electrically conductive window

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5777349A (en) * 1996-03-22 1998-07-07 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device
US6468818B2 (en) 1999-01-25 2002-10-22 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage
US6399965B2 (en) 2000-01-11 2002-06-04 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device with high yield and low power consumption
JP2003523635A (ja) * 2000-02-15 2003-08-05 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 放射線を発する半導体デバイス、その製造方法及び放射線を発する光学素子
US6956241B2 (en) 2002-04-05 2005-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting element with improved light extraction efficiency
US6777257B2 (en) 2002-05-17 2004-08-17 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of fabricating a light emitting device and light emitting device
US7145180B2 (en) 2002-07-31 2006-12-05 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of fabricating a light emitting device, and light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
EP0551001A1 (en) 1993-07-14
EP0551001B1 (en) 1999-09-15
US5233204A (en) 1993-08-03
DE69229991T2 (de) 2000-01-05
JP3639608B2 (ja) 2005-04-20
DE69229991D1 (de) 1999-10-21

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