JP2005116684A - 固体発光素子およびプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 電極などによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減するとともに、電極などの影による照度分布のムラを低減することができる固体発光素子およびそれを用いたプロジェクタを提供する。
【解決手段】 一方の導電型の半導体14nおよび他方の導電型の半導体14pの間に形成された光を出射する発光部15と、一方の導電型の半導体14nに電流を供給する第1の電極16nと、他方の導電型の半導体14pに電流を供給する第2の電極16pと、を備え、一方の導電型の半導体14nに設けられた光出射面14aから光を出射させる固体発光素子12rであって、外部から第1の電極16nに電流を供給する導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域において、第1の電極16nと接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 一方の導電型の半導体14nおよび他方の導電型の半導体14pの間に形成された光を出射する発光部15と、一方の導電型の半導体14nに電流を供給する第1の電極16nと、他方の導電型の半導体14pに電流を供給する第2の電極16pと、を備え、一方の導電型の半導体14nに設けられた光出射面14aから光を出射させる固体発光素子12rであって、外部から第1の電極16nに電流を供給する導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域において、第1の電極16nと接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、固体発光素子およびプロジェクタに関する。
従来のプロジェクタ(投射型表示装置)では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ(UHP)が多く用いられてきた。放電型のランプであるUHPを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御(高速の点灯、消灯、変調)が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。
そこで最近、新しい光源としてLED発光体が注目されている。LEDは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。この点でプロジェクタの光源としても有望であり、既に小型・携帯用の小画面プロジェクタへの応用開発が始まっている。
また、光変調手段に液晶パネルを用いる液晶プロジェクタでは、一方向に偏光を揃え、50%以下となる光の利用効率を原理的に2倍の100%に近づける偏光変換技術が用いられている。さらに、光源の照度ムラを解消するために、光量分布を均一にするインテグレータの挿入が不可欠となり、さまざまな技術が提案されている(例えば、特許文献1から3)。
特開平6−265823号公報
特開平6−289387号公報
特開2003−57445号公報
また、光変調手段に液晶パネルを用いる液晶プロジェクタでは、一方向に偏光を揃え、50%以下となる光の利用効率を原理的に2倍の100%に近づける偏光変換技術が用いられている。さらに、光源の照度ムラを解消するために、光量分布を均一にするインテグレータの挿入が不可欠となり、さまざまな技術が提案されている(例えば、特許文献1から3)。
上記の特許文献1および2では、偏光変換およびインテグレータ手段としてフライアイレンズレンズとPBS(偏光ビームスプリッタ)とを組み合わせた方式が提案されている。この方式では、2枚のフライアイレンズの間にPBSアレイを挿入した構成を取り、その光の利用効率は、50%×1.7倍程度という高い値を得ることができる。
しかしながら、偏光変換に用いるPBSアレイは高価かつ大型であるため、プロジェクタの小型軽量化および低価格化には適さないという問題があった。
しかしながら、偏光変換に用いるPBSアレイは高価かつ大型であるため、プロジェクタの小型軽量化および低価格化には適さないという問題があった。
上記の特許文献3では、偏光変換およびインテグレータ手段としてロッドレンズと反射型偏光分離手段とを組み合わせた方式が提案されている。しかしながら、特に小型のプロジェクタにおいては、ロッドレンズの長さを十分に確保し難く、LEDチップの表面に設けられた電極の影などが投射面にまで投影され照度分布の不均一が解消されないという問題があった。
また、LEDチップの電極は不透明金属であり、LEDチップ表面の略中央の広い領域を占めているため、LEDチップからの出射光を遮り光量損失、効率低下の大きな原因となっていた。
また、LEDチップの電極は不透明金属であり、LEDチップ表面の略中央の広い領域を占めているため、LEDチップからの出射光を遮り光量損失、効率低下の大きな原因となっていた。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電極などによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減するとともに、電極などの影による照度分布のムラを低減することができる固体発光素子およびそれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の固体発光素子は、一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、一方の導電型の半導体に電流を供給する第1の電極と、他方の導電型の半導体に電流を供給する第2の電極と、を備え、一方の導電型の半導体に設けられた光出射面から光を出射させる固体発光素子であって、外部から第1の電極に電流を供給する導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域において、第1の電極と接続されていることを特徴とする。
すなわち、本発明の第1の固体発光素子は、導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域で第1の電極と接続されているため、光出射面の略中央で接続されている場合と比較して、光の出射を妨げ難くなり、固体発光素子から出射される光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、固体発光素子のエテンデュを小さくすることができ、これにより光量損失、効率低下を軽減することができる。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。そのため、固体発光素子のエテンデュを、例えば液晶パネルのエテンデュより小さくすることで、液晶パネルにおける光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、導電部材が光出射面上を横切ることがなくなるため、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、固体発光素子のエテンデュを小さくすることができ、これにより光量損失、効率低下を軽減することができる。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。そのため、固体発光素子のエテンデュを、例えば液晶パネルのエテンデュより小さくすることで、液晶パネルにおける光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、導電部材が光出射面上を横切ることがなくなるため、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
本発明の第2の固体発光素子は、一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、一方の導電型の半導体に電流を供給する第1の電極と、他方の導電型の半導体に電流を供給する第2の電極と、を備え、他方の導電型の半導体が被実装対象と対向するように実装される固体発光素子であって、第1の電極に電流を供給する導電部材が、一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体に渡り配置されていることことを特徴とする。
すなわち、本発明の第2の固体発光素子は、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体に渡り配置されているため、導電部材は光の出射を妨げ難くなり、固体発光素子から出射される光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の内部を貫通して配置されていてもよい。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体を貫通しているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体を貫通しているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、導電部材が、一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置されていてもよい。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置されているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、導電部材を一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置しているので、容易に導電部材を配置することができる。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置されているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、導電部材を一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置しているので、容易に導電部材を配置することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、第1の電極と導電部材とが、一方の導電型の半導体における光出射面上の外縁と接する領域で接続されていてもよい。
この構成によれば、第1の電極と導電部材とが光出射面の略中央で接続されている場合と比較して、光の出射を妨げることがなくなり、光量損失、効率低下を軽減することができる。
この構成によれば、第1の電極と導電部材とが光出射面の略中央で接続されている場合と比較して、光の出射を妨げることがなくなり、光量損失、効率低下を軽減することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、第1の電極を透明材料から形成してもよい。
この構成によれば、光出射面からの光の出射を妨げることがなくなり、固体光源から出射された光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
この構成によれば、光出射面からの光の出射を妨げることがなくなり、固体光源から出射された光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
本発明のプロジェクタは、光源と、光源からの光を変調する光変調手段と、光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたプロジェクタであって、光源が上記本発明の固体発光素子を備えていることを特徴とする。
すなわち、本発明のプロジェクタは、上記本発明の固体発光素子を用いているため、電極などによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減するとともに、電極などの影による照度分布のムラを低減することができ、照度分布の均一な画像を投射することができる。
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明における第1の実施の形態について図1から図2を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施の形態のプロジェクタ1は3板式の液晶プロジェクタであり、図1に示すように、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)の色光を出射可能な照明装置(光源)10R、10G、10Bと、出射された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調手段)20R、20G、20Bと、変調された各色光を合成してカラー画像にするダイクロイッククロスプリズム30と、合成されたカラー画像を投射する投射レンズ(投射手段)40と、から概略構成されている。
以下、本発明における第1の実施の形態について図1から図2を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施の形態のプロジェクタ1は3板式の液晶プロジェクタであり、図1に示すように、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)の色光を出射可能な照明装置(光源)10R、10G、10Bと、出射された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調手段)20R、20G、20Bと、変調された各色光を合成してカラー画像にするダイクロイッククロスプリズム30と、合成されたカラー画像を投射する投射レンズ(投射手段)40と、から概略構成されている。
図2(a)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図2(b)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置10R、10G、10Bは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子(LEDチップ12r、12g、12b)が異なるだけなので、照明装置10Rの構成について説明し、照明装置10G、10Bについては説明を省略する。
照明装置10R、10G、10Bは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子(LEDチップ12r、12g、12b)が異なるだけなので、照明装置10Rの構成について説明し、照明装置10G、10Bについては説明を省略する。
照明装置10Rは、図2(a)、(b)に示すように、基板11と、Rの色光を出射するLEDチップ(固体発光素子)12rと、透明樹脂からなりLEDチップを覆うパッケージ13と、から概略構成されている。
基板11には、LEDチップ12rに電流を供給するp電極(第2の電極)11pとn電極(第1の電極)11nとが形成されている。
LEDチップ12rは、基板11側から順にp型半導体(他方の導電型の半導体)14p、発光層(発光部)15、n型半導体(一方の導電型の半導体)14nの順に積層された逆台形形状に形成されている。p型半導体14pの基板11に対向した面にはp電極(第2の電極)16pが形成され、基板11のp電極11pと電気的に接続されている。n型半導体14nの光出射面14aには、供給された電流を光出射面14aに拡散させる拡散電極(第1の電極)16nと、拡散電極14aと電気的に接続されるボンディングパッド16jと、が形成されている。ボンディングパッド16jは、光出射面14aの角部に配置され、ボンディングワイヤ(導電部材)17により基板11のn電極11nと電気的に接続されている。拡散電極16nは、導電材料からなる複数の線状の電極であり、ボンディングパッド16jから放射状に配置されている。
なお、本実施の形態においては、ボンディングパッド16jが光出射面14aの角部に配置された構成に適応して説明したが、角部に限られることなく、ボンディングパッド16jを光出射面14aの辺に接するように配置してもよい。
基板11には、LEDチップ12rに電流を供給するp電極(第2の電極)11pとn電極(第1の電極)11nとが形成されている。
LEDチップ12rは、基板11側から順にp型半導体(他方の導電型の半導体)14p、発光層(発光部)15、n型半導体(一方の導電型の半導体)14nの順に積層された逆台形形状に形成されている。p型半導体14pの基板11に対向した面にはp電極(第2の電極)16pが形成され、基板11のp電極11pと電気的に接続されている。n型半導体14nの光出射面14aには、供給された電流を光出射面14aに拡散させる拡散電極(第1の電極)16nと、拡散電極14aと電気的に接続されるボンディングパッド16jと、が形成されている。ボンディングパッド16jは、光出射面14aの角部に配置され、ボンディングワイヤ(導電部材)17により基板11のn電極11nと電気的に接続されている。拡散電極16nは、導電材料からなる複数の線状の電極であり、ボンディングパッド16jから放射状に配置されている。
なお、本実施の形態においては、ボンディングパッド16jが光出射面14aの角部に配置された構成に適応して説明したが、角部に限られることなく、ボンディングパッド16jを光出射面14aの辺に接するように配置してもよい。
パッケージ13の基板11に対向した面には、LEDチップ11rを収納する凹部13aが形成され、光出射側の面には、屈折により出射光を平行光化する凸曲面13bが形成されている。凹部13aの空間には、例えばシリコンジェルのようなパッケージ13と同等以上の屈折率を持つ充填材13cが封入されている。
なお、本実施の形態において拡散電極16nは、複数の線状の電極が放射状に配置された形態に適応して説明しているが、この形態に限られることなく、例えばITOなどのような透明材料を光出射面14aに面状に配置させたものに適応してもよい。この場合、透明材料で拡散電極16nを形成しているため、照度分布にムラが生じることがない。
なお、本実施の形態において拡散電極16nは、複数の線状の電極が放射状に配置された形態に適応して説明しているが、この形態に限られることなく、例えばITOなどのような透明材料を光出射面14aに面状に配置させたものに適応してもよい。この場合、透明材料で拡散電極16nを形成しているため、照度分布にムラが生じることがない。
照明装置10R、10G、10Bとこれに対応する液晶ライトバルブ20R、20G、20Bとの間には、図1に示すように、照明光の照度分布を液晶ライトバルブ20R、20G、20Bにおいて均一化させるための照度均一化手段19として、照明装置側から第1のフライアイレンズ191、第2のフライアイレンズ192が順次設置されている。第1のフライアイレンズ191は複数の2次光源像を形成し、第2のフライアイレンズ192は被照明領域である液晶ライトバルブの設置位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。
液晶ライトバルブ20R、20G、20Bには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)を用いたTN(Twisted Nematic)モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
ダイクロイッククロスプリズム30は、図1に示すように、4つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面30a、30bには誘電体多層膜からなる光反射膜(図示略)が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面30aには、液晶ライトバルブ20Rで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ20G、20Bで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面30bには、液晶ライトバルブ20Bで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ20R、20Gで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。
ダイクロイッククロスプリズム30は、図1に示すように、4つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面30a、30bには誘電体多層膜からなる光反射膜(図示略)が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面30aには、液晶ライトバルブ20Rで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ20G、20Bで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面30bには、液晶ライトバルブ20Bで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ20R、20Gで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。
次に、上記の構成からなるプロジェクタ1における作用について説明する。
照明装置10R、10G、10Bから出射されたRGBの各色光は、図1に示すように、それぞれ第1のフライアイレンズ191、第2のフライアイレンズ192を透過することでその光の密度分布に関係なく液晶ライトバルブ20R、20G、20B全面に均一な密度で照射される。
液晶ライトバルブ20R、20G、20Bに入射された各色光は変調されて、ダイクロイッククロスプリズム30に入射され、カラー画像に合成されて投射レンズ40によってスクリーン50に投射される。
照明装置10R、10G、10Bから出射されたRGBの各色光は、図1に示すように、それぞれ第1のフライアイレンズ191、第2のフライアイレンズ192を透過することでその光の密度分布に関係なく液晶ライトバルブ20R、20G、20B全面に均一な密度で照射される。
液晶ライトバルブ20R、20G、20Bに入射された各色光は変調されて、ダイクロイッククロスプリズム30に入射され、カラー画像に合成されて投射レンズ40によってスクリーン50に投射される。
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置10R、10G、10Bにおける作用について説明する。
照明装置10R、10G、10Bは、その作用が同一なので、照明装置10Rの作用について説明し、照明装置10G、10Bについては説明を省略する。
照明装置10Rは、図2(a)、(b)に示すように、基板11のp電極11pおよびn電極11nからLEDチップ12rに電流が供給される。p電極11pは、LEDチップ12rのp電極16pを介してp型半導体14pと電気的に接続され、n電極11nは、ボンディングワイヤ17およびボンディングパッド16j、拡散電極16nを介してn型半導体14nと電気的に接続されている。供給された電流は発光層15においてRの色光に変換され、光出射面14aから出射される。
LEDチップ12rから出射された色光は、充填材13c内を伝搬してパッケージ13に入射する。充填材13cとパッケージ13とでは充填材13cの屈折率が高いので、色光は平行光化する方向に屈折してパッケージ13内に入射する。パッケージ13から出射するときには、凸曲面13bを透過する際にさらに平行光化する方向に屈折してパッケージ13から出射する。
照明装置10R、10G、10Bは、その作用が同一なので、照明装置10Rの作用について説明し、照明装置10G、10Bについては説明を省略する。
照明装置10Rは、図2(a)、(b)に示すように、基板11のp電極11pおよびn電極11nからLEDチップ12rに電流が供給される。p電極11pは、LEDチップ12rのp電極16pを介してp型半導体14pと電気的に接続され、n電極11nは、ボンディングワイヤ17およびボンディングパッド16j、拡散電極16nを介してn型半導体14nと電気的に接続されている。供給された電流は発光層15においてRの色光に変換され、光出射面14aから出射される。
LEDチップ12rから出射された色光は、充填材13c内を伝搬してパッケージ13に入射する。充填材13cとパッケージ13とでは充填材13cの屈折率が高いので、色光は平行光化する方向に屈折してパッケージ13内に入射する。パッケージ13から出射するときには、凸曲面13bを透過する際にさらに平行光化する方向に屈折してパッケージ13から出射する。
上記の構成によれば、ボンディングワイヤ17が、光出射面14a上の外周と接する領域で拡散電極16nと接続されているため、光出射面14aの略中央で接続されている場合と比較して、色光の出射を妨げることがなくなり、光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、LEDチップ12r、12g、12b、のエテンデュを小さくすることができるため、液晶ライトバルブ20R、20G、20Bに、色光を漏らすことなく入射させることができる。そのため、LEDチップ12r、12g、12bから出射された色光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、ボンディングワイヤ17が光出射面14a上を横切ることがなくなるため、ボンディングワイヤ17の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、LEDチップ12r、12g、12b、のエテンデュを小さくすることができるため、液晶ライトバルブ20R、20G、20Bに、色光を漏らすことなく入射させることができる。そのため、LEDチップ12r、12g、12bから出射された色光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、ボンディングワイヤ17が光出射面14a上を横切ることがなくなるため、ボンディングワイヤ17の影による照度分布のムラを低減することができる。
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明における第2の実施の形態について図3を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図3を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図3(a)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図3(b)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置60R、60G、60Bは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子(LEDチップ62r、62g、62b)が異なるだけなので、照明装置60Rの構成について説明し、照明装置60G、60Bについては説明を省略する。
次に、本発明における第2の実施の形態について図3を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図3を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図3(a)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図3(b)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置60R、60G、60Bは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子(LEDチップ62r、62g、62b)が異なるだけなので、照明装置60Rの構成について説明し、照明装置60G、60Bについては説明を省略する。
照明装置60Rは、図3(a)、(b)に示すように、基板11と、Rの色光を出射するLEDチップ(固体発光素子)62rと、透明樹脂からなりLEDチップを覆うパッケージ13と、から概略構成されている。
LEDチップ62rは、基板11側から順にp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの順に積層された逆台形形状に形成されている。p型半導体14pの基板11に対向した面にはp電極16pが形成され、基板11のp電極11pと電気的に接続されている。
n型半導体14nの光出射面14aには、供給された電流を光出射面14aに拡散させる拡散電極16nと、拡散電極16nと電気的に接続されている接続部66jと、が形成されている。
LEDチップ62r内には、p型半導体14p、発光層15およびn型半導体14nを貫通する貫通導電体(導電部材)63が設けられている。貫通導電体63の光出射面14a側の端部は、光出射面14aの角部に露出し、接続部66jと電気的に接続するように配置されている。また、貫通導電体63は、LEDチップ62rの逆台形の側面に沿うように斜めに配置され、その基板11側の端部は、基板11のn電極11nと電気的に接続されている。このような貫通電極63は、光出射面14aにマスクを配置して、上記斜め方向からRIEなどの異方性エッチングにより斜めの貫通孔を形成して、その内部に導電部材を充填することで形成することができる。
貫通導電体63の周囲には、貫通導電体63とp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nとの絶縁を図る絶縁層64が配置されている。
なお、LEDチップ62rの形状は本実施の形態に示したような逆台形に限られることなく、直方体や立方体のように側面が略垂直な形状のものでもよい。この場合、貫通導電体63も略垂直となるように配置される。
LEDチップ62rは、基板11側から順にp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの順に積層された逆台形形状に形成されている。p型半導体14pの基板11に対向した面にはp電極16pが形成され、基板11のp電極11pと電気的に接続されている。
n型半導体14nの光出射面14aには、供給された電流を光出射面14aに拡散させる拡散電極16nと、拡散電極16nと電気的に接続されている接続部66jと、が形成されている。
LEDチップ62r内には、p型半導体14p、発光層15およびn型半導体14nを貫通する貫通導電体(導電部材)63が設けられている。貫通導電体63の光出射面14a側の端部は、光出射面14aの角部に露出し、接続部66jと電気的に接続するように配置されている。また、貫通導電体63は、LEDチップ62rの逆台形の側面に沿うように斜めに配置され、その基板11側の端部は、基板11のn電極11nと電気的に接続されている。このような貫通電極63は、光出射面14aにマスクを配置して、上記斜め方向からRIEなどの異方性エッチングにより斜めの貫通孔を形成して、その内部に導電部材を充填することで形成することができる。
貫通導電体63の周囲には、貫通導電体63とp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nとの絶縁を図る絶縁層64が配置されている。
なお、LEDチップ62rの形状は本実施の形態に示したような逆台形に限られることなく、直方体や立方体のように側面が略垂直な形状のものでもよい。この場合、貫通導電体63も略垂直となるように配置される。
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置60R、60G、60Bにおける作用について説明する。
照明装置60R、60G、60Bは、その作用が同一なので、照明装置60Rの作用について説明し、照明装置60G、60Bについては説明を省略する。
照明装置60Rは、図3(a)、(b)に示すように、基板11のp電極11pおよびn電極11nからLEDチップ62rに電流が供給される。p電極11pは、LEDチップ62rのp電極16pを介してp型半導体14pと電気的に接続され、n電極11nは、貫通導電体63および接続部66j、拡散電極16nを介してn型半導体14nと電気的に接続されている。供給された電流は発光層15においてRの色光に変換され、光出射面14aから出射される。
照明装置60R、60G、60Bは、その作用が同一なので、照明装置60Rの作用について説明し、照明装置60G、60Bについては説明を省略する。
照明装置60Rは、図3(a)、(b)に示すように、基板11のp電極11pおよびn電極11nからLEDチップ62rに電流が供給される。p電極11pは、LEDチップ62rのp電極16pを介してp型半導体14pと電気的に接続され、n電極11nは、貫通導電体63および接続部66j、拡散電極16nを介してn型半導体14nと電気的に接続されている。供給された電流は発光層15においてRの色光に変換され、光出射面14aから出射される。
上記の構成によれば、貫通電極63が、p型半導体14p、発光層15、n型半導体14nを貫通して基板11のn電極11nと電気的に接触するように配置されているため、貫通電極63が光出射面14a上を横切ることがなくなり、貫通電極63の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、接続部66jはボンディングワイヤの代わりに貫通電極63から電流を供給されるため、接続部66jの面積を小さくすることができる。そのため、接続部66jによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減させることができる。
また、接続部66jはボンディングワイヤの代わりに貫通電極63から電流を供給されるため、接続部66jの面積を小さくすることができる。そのため、接続部66jによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減させることができる。
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明における第3の実施の形態について図4を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図4を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図4(a)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図4(b)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置70R、70G、70Bは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子(LEDチップ72r、72g、72b)が異なるだけなので、照明装置70Rの構成について説明し、照明装置70G、70Bについては説明を省略する。
次に、本発明における第3の実施の形態について図4を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図4を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図4(a)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図4(b)は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置70R、70G、70Bは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子(LEDチップ72r、72g、72b)が異なるだけなので、照明装置70Rの構成について説明し、照明装置70G、70Bについては説明を省略する。
照明装置70Rは、図4(a)、(b)に示すように、基板11と、Rの色光を出射するLEDチップ72rと、透明樹脂からなりLEDチップを覆うパッケージ13と、から概略構成されている。
LEDチップ72rは、基板11側から順にp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの順に積層された逆台形形状に形成されている。p型半導体14pの基板11に対向した面にはp電極16pが形成され、基板11のp電極11pと電気的に接続されている。
LEDチップ72rは、基板11側から順にp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの順に積層された逆台形形状に形成されている。p型半導体14pの基板11に対向した面にはp電極16pが形成され、基板11のp電極11pと電気的に接続されている。
n型半導体14nの光出射面14aには、供給された電流を光出射面14aに拡散させる拡散電極16nと、拡散電極16nと電気的に接続されている接続部76jと、が形成されている。
LEDチップ72rの側面には、p型半導体14p、発光層15、n型半導体14nを跨ぐように溝部71が形成されていて、溝部71には側面導電体(導電部材)73が設けられている。側面導電体73の光出射面14a側の端部は接続部76jと電気的に接続され、基板11側の端部は基板11のn電極11nと電気的に接続されている。
側面導電体73の周囲には、側面導電体73とp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nとの絶縁を図る絶縁層74が配置されている。
なお、LEDチップ72rの側面に溝部71を設けずに、側面から盛り上がるように側面導電体73を配置してもよい。この場合、LEDチップ72rの溝部71の形成工程を省略することができるため、より容易に光源を製造することができる。
LEDチップ72rの側面には、p型半導体14p、発光層15、n型半導体14nを跨ぐように溝部71が形成されていて、溝部71には側面導電体(導電部材)73が設けられている。側面導電体73の光出射面14a側の端部は接続部76jと電気的に接続され、基板11側の端部は基板11のn電極11nと電気的に接続されている。
側面導電体73の周囲には、側面導電体73とp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nとの絶縁を図る絶縁層74が配置されている。
なお、LEDチップ72rの側面に溝部71を設けずに、側面から盛り上がるように側面導電体73を配置してもよい。この場合、LEDチップ72rの溝部71の形成工程を省略することができるため、より容易に光源を製造することができる。
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置70R、70G、70Bにおける作用について説明する。
照明装置70R、70G、70Bは、その作用が同一なので、照明装置70Rの作用について説明し、照明装置70G、70Bについては説明を省略する。
照明装置70Rは、図4(a)、(b)に示すように、基板11のp電極11pおよびn電極11nからLEDチップ62rに電流が供給される。p電極11pは、LEDチップ72rのp電極16pを介してp型半導体14pと電気的に接続され、n電極11nは、側面導電体73および接続部76j、拡散電極16nを介してn型半導体14nと電気的に接続されている。供給された電流は発光層15においてRの色光に変換され、光出射面14aから出射される。
照明装置70R、70G、70Bは、その作用が同一なので、照明装置70Rの作用について説明し、照明装置70G、70Bについては説明を省略する。
照明装置70Rは、図4(a)、(b)に示すように、基板11のp電極11pおよびn電極11nからLEDチップ62rに電流が供給される。p電極11pは、LEDチップ72rのp電極16pを介してp型半導体14pと電気的に接続され、n電極11nは、側面導電体73および接続部76j、拡散電極16nを介してn型半導体14nと電気的に接続されている。供給された電流は発光層15においてRの色光に変換され、光出射面14aから出射される。
上記の構成によれば、側面導電体73がp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの側面を経由して基板11のn電極11nと電気的に接続されているため、より確実に側面導電体73が光出射面14a上を横切ることがなくなり、側面導電体73の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、側面導電体73をp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの側面に配置しているので、容易に側面導電体73を形成することができ、照明装置70R、70G、70Bを容易に製造することができる。
また、側面導電体73をp型半導体14p、発光層15、n型半導体14nの側面に配置しているので、容易に側面導電体73を形成することができ、照明装置70R、70G、70Bを容易に製造することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を3板式のプロジェクタに適応して説明したが、この発明は3板式のプロジェクタに限られることなく、単板式のプロジェクタなどその他各種のプロジェクタに適応できるものである。
また、上記の実施の形態においては、照明装置が1つのLEDチップを備えた構成に適応して説明したが、この構成に限られることなく、複数のLEDチップをアレイ状に配列した照明装置など、その他各種の構成に適応して説明することができるものである。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を3板式のプロジェクタに適応して説明したが、この発明は3板式のプロジェクタに限られることなく、単板式のプロジェクタなどその他各種のプロジェクタに適応できるものである。
また、上記の実施の形態においては、照明装置が1つのLEDチップを備えた構成に適応して説明したが、この構成に限られることなく、複数のLEDチップをアレイ状に配列した照明装置など、その他各種の構成に適応して説明することができるものである。
1・・・プロジェクタ、 10R、10G、10B、60R、60G、60B、70R、70G、70B・・・照明装置(光源)、 12r、12g、12b、62r、62g、62b、72r、72g、72b・・・LEDチップ(固体発光素子)、14a・・・光出射面、 14n・・・n型半導体(一方の導電型の半導体)、 14p・・・p型半導体(他方の導電型の半導体)、 15・・・発光層(発光部)、 16n・・・拡散電極(第1の電極)、 16p・・・p電極(第2の電極)、 17・・・ボンディングワイヤ(導電部材)、 20R、20G、20B・・・液晶ライトバルブ(光変調手段) 、40・・・投射レンズ(投射手段)、63・・・貫通導電体(導電部材)、73・・・側面導電体(導電部材)
Claims (7)
- 一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、前記一方の導電型の半導体に電流を供給する第1の電極と、前記他方の導電型の半導体に電流を供給する第2の電極と、を備え、
前記一方の導電型の半導体に設けられた光出射面から光を出射させる固体発光素子であって、
外部から前記第1の電極に電流を供給する導電部材が、前記光出射面上の外縁と接する領域において、前記第1の電極と接続されていることを特徴とする固体発光素子。 - 一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、前記一方の導電型の半導体に電流を供給する第1の電極と、前記他方の導電型の半導体に電流を供給する第2の電極と、を備え、
前記他方の導電型の半導体が被実装対象と対向するように実装される固体発光素子であって、
前記第1の電極に電流を供給する導電部材が、前記一方の導電型の半導体、前記発光部および前記他方の導電型の半導体に渡り配置されていることことを特徴とする固体発光素子。 - 前記導電部材が、前記一方の導電型の半導体、前記発光部および前記他方の導電型の半導体の内部を貫通して配置されていることを特徴とする請求項2記載の固体発光素子。
- 前記導電部材が、前記一方の導電型の半導体、前記発光部および前記他方の導電型の半導体の側面に配置されていることを特徴とする請求項2記載の固体発光素子。
- 前記第1の電極と前記導電部材とが、前記一方の導電型の半導体における光出射面上の外縁と接する領域で接続されていることを特徴とする請求項2または3に記載の固体発光素子。
- 前記第1の電極が透明材料からなることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の固体発光素子。
- 光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたプロジェクタであって、
前記光源が請求項1から6のいずれかに記載の固体発光素子を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2003
- 2003-10-06 JP JP2003347097A patent/JP2005116684A/ja not_active Withdrawn
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