JP4260411B2 - 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 - Google Patents
光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4260411B2 JP4260411B2 JP2002098327A JP2002098327A JP4260411B2 JP 4260411 B2 JP4260411 B2 JP 4260411B2 JP 2002098327 A JP2002098327 A JP 2002098327A JP 2002098327 A JP2002098327 A JP 2002098327A JP 4260411 B2 JP4260411 B2 JP 4260411B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- optical element
- emitting device
- semiconductor light
- fresnel lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 56
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 40
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 94
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 46
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 19
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000000025 interference lithography Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000002164 ion-beam lithography Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Si (500 nm Chemical class 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光デバイス一般に、より詳しくは、光取出率が改善された発光デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、従来からの半導体発光素子100であり、基板20、多層構造26、最上層24から構成されている。半導体発光素子100としては、例えば発光ダイオード(LED)又は半導体レーザーが考えられる。LEDは、電気エネルギーの入力流を電磁放射の出力流に変換するよう設計されたpn接合デバイスである。LEDは、電磁スペクトルの紫外領域、可視領域、赤外領域の電磁放射を発することができる。可視LEDは通常、照明及びディスプレーに用いられ、また、電子機器とそのユーザーとの間の情報リンクとしての応用もある。赤外LEDは、オプトアイソレータ及び光ファイバー通信において有用である。半導体レーザーは、LEDと同様の方法で作製される。
【0003】
多層構造26は、ここでは下部封止層(confining layer)21、上部封止層23、光子が発せられる活性層22を含んでいるが、この構造に限られるものではない。上部封止層23は、最上層24を含んでいてもよい。半導体発光素子100が分離した最上層24を有していない場合は、上部封止層23が最上層となる。
【0004】
多層構造26の封止層21,23及び活性層22は、通常、III-V半導体、III-窒化物半導体、II-VI半導体から形成される。最上層24は、上部封止層23上にエピタキシャル成長させることができるが、これもまた普通はIII-V半導体、III-窒化物半導体、II-VI半導体、あるいはこれらの化合物である。しかしながら、最上層24は、封止層21又は封止層23を形成する材料とは異なる半導体化合物とすることもできる。最上層24は、活性層22によって発せられた光に対して透明となるよう、活性層22よりも大きなバンドギャップを有する材料とすることが望ましい。ここでは「透明」という用語は、特定の半導体発光素子の放射波長において、吸収又は散乱による単光路損失が約50%より少ない、より望ましくは約10%より少ない状態で、光学エレメントが光を透過することを意味する。最上層24は、上部封止層23にウェハ・ボンディングされた透明なサブストレート(スーパーストレート)とすることができる。最上層24はまた、その上にエピタキシャル層を成長させたサブストレートとしてもよい。
【0005】
下部封止層21及び上部封止層23は、活性層22に、そしてコンタクト31及びコンタクト32に電気的に接続されている。通常、一方の封止層にはドナーがドープされてn型の封止層とされ、他方の封止層にはアクセプタがドープされてp型の封止層とされる。したがって、コンタクト31と32との間に適当な電圧を印加すると、n型封止層からの電子とp型封止層からのホールが活性層22内で結合して、等方的に光を発する。LEDとしての半導体発光素子100についてのより詳細な説明については、Michael R. Kramesらに付与された「AlGaInN-based LED Having Thick Epitaxial Layer for Improved Light Extraction」と題された米国特許第6,133,589号、Fred A. Kish, Jr.らに付与された、いずれも「Transparent Substrate Light Emitting Diode with Directed Light Output」と題された米国特許第5,793,062号及び第6,015,719号を参照することができる。これらすべての特許を、参考としてここに援用する。
【0006】
半導体発光素子100をLED100とすることができる。LEDについての問題は、光の取出効率が低いことである。この光の取出効率が低い原因は、LED100から出ようとする光が、活性層22によって発せられた光エネルギーのうちのわずかのみ(例えば透明基板を有するAlGaAsLEDの場合、大体30%程度)だということである。光の取出効率が低い結果、消費される電気的な入力のうちのわずかの部分だけが、外部から観測できる光に寄与する。光の取出効率は、LEDにおいて生成される光子の数に対する、LEDから出てくる光子の数の比として定義される。
【0007】
図1の経路3は、活性層22の点光源27から放射される光子の方向を示している。経路3によって示されるように、コンタクト31,32の吸収特性が、低い光の取出率に寄与する。経路3に沿って進む光子は、LED100の内側面で反射されコンタクト31によって吸収される。コンタクト31及び32は、金、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロム、パラジウム、そしてこれらの合金又は化合物などの金属から形成することができる。
【0008】
低い光の取出効率を生じさせる損失の機構には、半導体発光素子内における吸収、光が一つの材料から屈折率の異なる別の材料へ入るときの反射損失、発光デバイス内で吸収されることになる全反射が含まれる。しかしながら、全反射は、活性層22によって発せられた光子が発光デバイス100とその周囲の材料との境界に臨界角(θc)よりも大きい角度で到達したときのみ、光子が半導体発光素子100から出ることを妨げる。本実施例に関連する臨界角(図1にθcで示す)は、
θc=arcsine(nsurrounding/nLED)
によって定義される。ここで、nsurrounding及びnLEDはそれぞれ、発光デバイスの周囲の材料と発光デバイスの屈折率を示している。LEDはしばしばエポキシ内に封入されるが、その屈折率(nepoxy)は大体1.5程度である。前述のIII-V半導体材料の一つで作られたLEDでは、その屈折率は約2.4から約4.1までの範囲である。平均的な屈折率(nLED)を約3.5とすると、θcの典型的な値は約25°である。したがって、活性層22内の点光源27から発せられる光子のうち半角が25°の「取出円錐」内の任意の表面を通るものは、LEDから外部へ放射される。LED100と取出円錐の外側の材料との間の境界面に当たる光子は、全反射を繰り返し受け、例えば半導体層(活性層22を含む)又はコンタクト31及び32によって吸収されることになる。すなわち、表面に垂直な軸に対して25°よりも大きい角度で表面に当たる多くの光子は、最初の段階でLEDから外部へは放射されない。発せられた光子のうちのより多くの部分が取り出される高い光の取出効率を有するLEDが必要とされている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体発光素子の光取出率を改善するとともに、所望の放射パターンを得るために光を導き、フォーカスし、そして散乱させるのに用いられる。本発明には、例えばフレネルレンズ、ホログラフィックディフューザなどの一又は二以上の光学エレメントに適合するようにされた半導体発光素子、そして半導体発光素子の表面をスタンピング(stamping)して光学エレメントに形成する方法が含まれる。半導体発光素子100の一又は二以上の表面を、フレネルレンズ又はホログラフィックディフューザに形成することができる。フレネルレンズは、活性層22から発せられたより多くの光子が垂直に近い入射角で半導体発光素子100の表面に当たるようにし、全反射による光の損失を最小限に抑えることができるので、表面をフレネルレンズにすることは望ましい。さらに、フレネルレンズに形成された半導体発光素子の表面は、半導体発光素子を構成する材料とは異なる屈折率を有するレンズの材料によって通常引き起こされる光の反射損失を低減する。フレネルレンズ及びホログラフィックディフューザの一方又は両方を、フォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、イオンビームリソグラフィー、X線リソグラフィー、ホログラフィックリソグラフィーなどを含む(ただし、これらに限定されるものではない)リソグラフィー技術に関連したエッチングによって形成することができる。プラズマエッチング、反応性イオンエッチング(RIE)、及び化学的手段を援用したイオンビームエッチング(CAIBE)などの化学的ウェットエッチング又はドライエッチング技術を用いることができる。あるいは、イオンビーム削り加工(ion beam milling)又はフォーカスされたイオンビーム削り加工(FIB)を用いてフレネルレンズを表面に刻印し、走査させた電子又はレーザービームを用いて表面にフレネルレンズをアブレーション加工し、または削り加工やスクライビング加工を行って機械的に半導体発光素子100の表面にフレネルレンズを形成することもできる。
【0010】
スタンピングは、発光デバイスの表面上に光学エレメントを形成する別の方法である。スタンピングプロセスは、スタンピングを行うとする半導体材料の延性遷移点(ductile transition point)よりも高い温度で実行される。一つの実施例では、スタンピングは、ウェハ・ボンディングプロセスと統合される。ウェハ・ボンディングプロセスは通常600℃近傍又はこれよりも高温で行われるので、ウェハ・ボンディングプロセスを容易にウェハ・ボンディングプロセスと統合することができ、これによって生産効率を向上させることができる。ウェハ・ボンディングプロセスでは、所望の品質のエピタキシャル層を成長させるためのテンプレートとして用いられた最初の吸収性のサブストレートを除去すること、そして光の取出率を改善するためにこれを透明なサブストレートと置き換えることを伴う。オプションとして、透明なサブストレートを半導体発光素子100の第一の表面にボンディングする時点において、所望の光学エレメントの形状又はパターンの逆の形状又はパターンを有するスタンピングブロックを、半導体発光素子100の第二の表面、透明サブストレートの表面、又はこれらの両方に対してプレスしてもよい。圧力を開放したときに、所望の光学エレメントに形作られた表面を有する発光デバイスが形成される。スタンピングに用いられるスタンピングブロックは、通常、光学エレメントの形成時に適用されるプロセス温度よりも高い融点を有する。スタンピングブロックに適する材料としてモリブデン合金、グラファイト、シリコンカーバイド、そしてサファイアなどがあるが、これらに限定されるものではない。半導体発光素子の一又は二以上の表面上に、光学エレメントを形成することができる。スタンピングプロセスは独立したプロセスであるが、ウェハ・ボンディングプロセスの前、後、あるいは同時に行うことも可能である。あるいはまた、スタンピングプロセスを、後に半導体発光素子100に対してボンディングされる材料をスタンピングするのに用いてもよい。
【0011】
本発明は、容易に、別の応用に合うよう適合させることができる。例えば、照明用に光をコリメートするように光学エレメントを作ったり、あるいは光ファイバーに光をフォーカスするように作ることもできる。さらに、LEDの任意の表面を一又は二以上の光学エレメントに形作ったり、二以上の表面を一又は二以上のフレネルレンズに形作ったりもできる。コリメートされた光又はフォーカスされた光を所望の方向に導くために、反射コーティングを用いることもできる。半導体発光素子100上に多数の光学エレメントを形成することによって作られるダイオードアレーを、高出力の応用目的に用いることもできる。
【0012】
光学エレメントの予め決められた部分に向かって放射される光子の割合を増大させることによって、本発明の有用性はさらに高まる。例えば、フレネルレンズが存在してもその縁部に到達する光子は有益性が小さいので、放射されたより多くの割合の光子がフレネルレンズの中心に向かって放射されるような制限放射スポット(confined-emission spot)LEDを作ることができる。光子の放射を活性層の選択した領域へ閉じ込める方法には、イオンの注入又は拡散、酸化物不活性化(oxide passivation)、選択領域成長(selective area growth)、選択領域ボンディング(selective area bonding)が含まれる。あるいは、半導体発光素子100又は活性層22の外側の縁部を、エッチングで取り除いてもよい。外側の縁部をエッチングで取り除くことによって、傾斜した側面を有する発光デバイスを作ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本明細書で参照する図面は、縮尺通りには描かれていない。
【0014】
本明細書において「取出面」とは、光出力面となるよう意図した発光デバイスの面を指す。発光デバイスは、二以上の取出面を備えることもできる。図示を簡単にするために、図では取出面を一番上の面としている。発光デバイスはLEDとすることができる。ここで説明するLEDの光を生成する部分は、LEDの通常の活性層である。ここで用いている「発光デバイス」は、少なくとも一つの半導体発光素子100を有するデバイスを含んでいる。本発明は、発光デバイスの表面をスタンピングして光学素子にすることと、発光デバイスの表面にスタンピングを含む任意の方法を用いてフレネルレンズ又はホログラフィックディフューザを形成することの両方を含んでいる。本発明はまた発光デバイスの表面上に形成されたホログラフィックディフューザを含んでいるが、この例及び説明では、分かり易い例示とするために、主としてフレネルレンズを参照する。同じく分かり易い例示のために、半導体発光素子100を発光ダイオード100として説明する。異なる図で同じ符号を有する要素は、同じものである。
【0015】
図2A、図2B、図3A、図3B、図4A、図4B、図5A、図5Bに示したように、フレネルレンズ28は、収束レンズの単一の曲面とは対照的に、表面上に一連の同心のグルーブが形成されて構成されている。グルーブ1は、屈折面として作用する湾曲した、あるいは角度をつけた面を有している。グルーブ1は、図2A及び図3Aに示すように、一定間隔とすることができる。図2B及び3Bに示すように、フレネルレンズ28のグルーブが一定間隔のときは、フレネルレンズ28を希望の焦点距離とするようにグルーブの高さを変えることができる。グルーブの形状は、例えば光線を集束させるために図2Bのように、または光線を発散させるために図3Bに示すように変えることができる。あるいは、フレネルレンズ28のグルーブが図4B、図5Bに示すように同じ高さのときは、グルーブ1間の間隔を調整して、希望の焦点距離のフレネルレンズ28とすることができる。図4A及び図5Aに示すフレネルレンズ28は、レンズの縁に近づくにつれてグルーブの間隔が狭くなる。図4B及び図5Bは、光を希望する通りに導くためにグルーブ1の形状を調整できることを示している。図4Bのフレネルレンズは光線を集束させ、図5Bのフレネルレンズは光線を発散させる。フレネルレンズ28のグルーブ1は、レンズ中心の周囲に同心的に配置することは必要ではない。例えば図6には、同心でないグルーブ1を有するフレネルレンズ28が示してある。フレネルレンズは、非球面に基づくものとすることも、球面に基づくものとすることもできる。さらに、フレネルレンズが形成される表面は平面である必要もない。フレネルレンズを任意の形状のLED上、例えば長方形のLED上、楕円形のLED上、ピラミッド型のLED上、そして円柱形のLED上に形成することもできる。フレネルレンズ28を半導体発光デバイス上に形成するときは、オプションとして、図2B、図3Bのフレネルレンズ28の縁の近傍の高いグルーブ、および図4B、図5Bのフレネルレンズ28の縁の近傍の間隔の狭いグルーブを省くことができる。
【0016】
図2B、図3B、図4B、図5Bは、通常の収束又は発散レンズ2の厚さを、フレネルレンズ28と比較している。図示のように、フレネルレンズ28は、ほぼ同じ焦点距離を有する通常のレンズ2よりも薄くなっている。レンズ材料(すわち半導体材料)は本来的にいくぶんかの光を吸収するので、LEDへの応用目的では、厚い普通のレンズよりも薄いフレネルレンズ28は好ましい。
【0017】
図7Aは、フレネルレンズ28として示した、表面上に形成された光学エレメント28を有する発光デバイスを例示している。半導体発光素子100の取出面に形成されたフレネルレンズ28は半導体発光素子100からの光の取り出しを助けるが、これは、取出面が平坦でなくグルーブ1を有している場合には、放射されたより多くの光子が垂直に近い入射角で取出面に当たるからである。垂直に近い入射角で表面に当たる光子は全反射を受けず、したがってより取り出しやすくなる。反射材40で底面をコーティングすると、底面における反射損失又は吸収損失による光の損失を軽減するのを助ける。経路5に沿って進む光子も、減衰及び最終的な吸収を受ける。後述のように、経路5に沿って進む光子を取り出すために、底面に設けたフレネルレンズを用いることもできる。
【0018】
図7A、図7B、図7Cは、フレネルレンズ28の高さ、グルーブの間隔、焦点距離と同様に、距離δによって、どのように発光デバイスの放射パターンを操作するかを例示している。距離δは、活性層22とフレネルレンズ28の距離を示している。距離δ、フレネルレンズ28の水平位置、そしてフレネルレンズ28の焦点距離は、発光デバイスの発光パターンに影響する。光源を実質的に収束レンズの焦点距離近くに置いたときは、図7Aに示すように、出て行く光線は実質的に並行になる。距離δを変えることによって、光線を実質的に図7Bに示すように収束させたり、図7Cに示すように発散させることができる。図7Bに示すような光を収束させるような実施例は、光ファイバーへの応用に用いることができる。
【0019】
フレネルレンズ又はホログラフィックディフューザを表面に形成する方法は数多くある。「彫刻法」は、まず、例えば多層構造26上に最上層24を形成し、そしてプラズマエッチング、反応性イオンエッチング、化学的手段を援用したイオンビームエッチング(CAIBE)などの化学的ウェットエッチング又はドライエッチング技術によって、最上層24に希望のパターンを形作ることが必要となる。オプションとして、エッチング技術については、リソグラフィー技術を用いることもできる。リソグラフィー技術には、フォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、イオンビームリソグラフィー、X線リソグラフィー、ホログラフィックリソグラフィーが含まれる(ただし、これらに限定されるものではない)。さらに、イオンビーム削り加工又はフォーカスされたイオンビーム削り加工を用いて表面に刻印し、走査させた電子又はレーザービームを用いて表面をアブレーション加工し、放電加工(EDM)によって表面に加工し、または削り加工やスクライビング加工を行って、機械的に半導体発光素子100の表面に、希望の光学エレメントを形成することができる。
【0020】
フレネルレンズ又はホログラフィックディフューザを、ボンディング法を用いて形成することもできる。ボンディング法には、多層構造26に、通常ボンディング材料を用いて光学エレメントをボンディングする必要がある。ボンディング材料は、スピニング、スパッタリング、蒸着、化学気相成長、金属・有機化学気相成長、気相エピタキシャル、液相エピタキシャル、分子ビームエピタキシャルなどの一般的な堆積技術を用いて堆積させることができる。図7Aに示した実施例ではボンディング材料を示していないが、ボンディング材料は、光学エレメント28と上部導電層23の間の境界25aにある。しかし、発光デバイスが最上層24を含んでいる場合には、ボンディング材料は、光学エレメント28と最上層24の間にあってもよい。
【0021】
ボンディング法を用いるときは、境界25a又は25bにおける反射光損失を最小限に抑えるために、ボンディング材料がnLED又はnlens(nLEDとnlensが異なる場合)に非常に近い屈折率(nbonding)を有することが望ましい(図7A)。デバイスが温度変化を受けたときのひずみを最小限に抑えるために、半導体発光素子とフレネルレンズ28の両方と同等の熱膨張係数を持つボンディング材料とすることができる。さらに、ボンディング材料を、活性層22によって発せられる光の波長に対して透明にすることもできる。例えば、レンズとボンディング材料を、以下に列挙するもののうちの一つとすることができる(ただしこれらに限定されるものではない):屈折率の大きい光学ガラス、GaP(600nmで、n〜3.3)InGaP(600nmで、n〜3.7)、GaAs(500nmで、n〜3.4)、GaN(500nmで、n〜2.4)などのIII-V半導体、ZnS(500nmで、n〜2.4)、ZnSe(500nmで、n〜2.6)、CdS(500nmで、n〜2.6)、CdTe(500nmで、n〜2.7)、ZnTe(500nmで、n〜3.1)などのII-VI半導体、IV族の半導体、そしてSi(500nmで、n〜3.5)及びGe(500nmで、n〜4.1)などの化合物、屈折率の大きい有機半導体、屈折率の大きい有機化合物、そしてこれらの混合物又は合金。nbondingがnLED及びnlensと異なる場合には、半導体発光素子とボンディング材料の境界、そしてボンディング材料とフレネルレンズ28の境界の両方において反射光損失が生じる。
【0022】
レンズ材料は、ボンディング材料なしで、高温環境でレンズと多層構造とをプレスすることで接着されるものを選択するのがよい。ボンディング材料を使わなければ、ボンディング材料の屈折率がnLEDと異なることによって増える光の損失を低減させることができる。接着については、「LED with Improved Light Extraction Efficiency」と題された米国特許出願第09/660,317号においてさらに詳しく説明されており、その内容は、参考としてここに援用する。
【0023】
本発明に用いることができるさらに別の方法は、スタンピング法である。図8Aは、半導体発光素子100を含む発光デバイスと、光学エレメント28が形成された表面を示している。図8Bは、図8Aの光学エレメント28として用いることのできるホログラフィックディフューザの概略図を示す。ホログラフィックディフューザの表面には、ランダムで非周期的な多数の小型レンズ(microlenslet)が含まれている。ホログラフィックディフューザは光を発散させ、ノイズ及び色回折(color diffraction)を取り除く。図8Bはホログラフィックディフューザとして光学エレメント28を示しているが、光学エレメント28は、通常のレンズ、フレネルレンズ、あるいは反射部なと、他の任意の光学エレメントであってもよい。
【0024】
図9に例示した典型的なプロセスでは、光学エレメント28のパターンとは逆のパターンを有するスタンピングブロック70によって、最上層24がスタンピングされる。図9は、光学エレメント28としてフレネルレンズ28を示している。このスタンピング法は、半導体発光素子100の任意の表面に光学レンズ28を形成するのに用いることができる。図9は、スタンピングと同時に実行されるウェハーボンディングプロセスを示しているが、スタンピングはウェハーボンディングの前又は後、あるいは完全に別な独立したプロセスとして実行することも可能であることが理解されるだろう。例えば、ウェハーボンディングされていない半導体発光素子100上に、光学エレメントをスタンピングしてもよい。あるいはまた、最初に材料の上で光学エレメントをスタンピングし、後に材料を半導体発光素子100に接着することもできる。
【0025】
スタンピング法では、フレネルレンズ28が形成されるのがLEDの最上層24であることから、フレネルレンズ28の屈折率とLEDの最上層24の屈折率が同じくなる蓋然性は高い。スタンピングプロセスでは、半導体発光素子100を少なくとも最上層24の延性遷移点(ductile transition point)まで加熱し、そしてスタンピングブロック70をプレスする。必要であれば、スタンピングを容易にするために、100psi又はそれ以上の圧力を加えてもよい(正確な圧力は、使用する材料及びプロセス温度に依存する)。半導体発光素子100の最上層24にスタンピングしたあとは、スタンピングブロック70を得られた発光デバイスから離し易くするために、圧力を開放し温度を下げることができる。半導体発光素子100上に正確なフレネルレンズのパターンをスタンピングするためには、スタンピングブロックの材料は、加えられる温度及び圧力に耐えられるものでなければならない。このため、スタンピングブロックの材料は、表面にスタンピングがなされる材料(例えば半導体材料)の延性遷移点よりも高い延性遷移点を有していることが適当である。スタンピングブロックとして適当な材料の例には、TZM(モリブデン、チタン、ジルコン、そしてカーボンの化合物)などのモリブデン合金、グラファイト、シリコンカーバイド、そしてサファイア、ステンレススチール、Hastalloy(商標)、Kovar(商標)、Nichrome(商標)、タングステン及びタングステン合金、タンタル、ニオブ、チタン合金などが含まれる。
【0026】
製造プロセスにおいて通常は別個のステップであるボンディングプロセスと異なり、スタンピングは、ウェハーボンディングと同時に実行することも(図9参照)、あるいはウェハーボンディングプロセスとは別にその前又は後に行うことも可能である。ウェハーボンディングプロセスの目的は、まず通常は光を吸収する第一のサブストレート20.1を取り除き、そしてこれを、より多くの光が外部へ到達できる新しいサブストレート20.2と置き換えることによって、光の取出率を改善することである。第一のサブストレート20.1は、所望の機械的特性を持った半導体発光層を製造するのに適合する材料である。例えば、高品質のエピタキシャル成長を達成し、確実な格子整合を得るために、標準的な吸収性のサブストレート材料を利用することができる。これらの吸収性の成長サブストレートは通常、半導体発光素子の放射エネルギーより小さいか又は同等のバンドギャップを有している。多層構造26を成長させた後、第一のサブストレート20.1を取り除く。第一のサブストレート20.1は、化学エッチング及びラップ仕上げ/研磨を含む方法(たたし、これらには限定されない)によって取り除くことができる。
【0027】
第一のサブストレート20.1を取り除いたら、続いて、光学的には透明な第2のサブストレート20.2を半導体発光素子100に接着する。接着の手順には、新たなサブストレート20.2を、その組成に依存して25℃と1000℃の間の温度に加熱することが含まれる。ウェハーボンディングプロセスについては、Fred A. Kishらに付与された「Wafer Bonding of Light Emitting Diode Layers」と題された米国特許第5,502,316号においてさらに詳しく説明されており、その内容はここに援用するものとする。新たなサブストレート20.2とスタンピングブロック70の両方を半導体発光素子100に同時にプレスすることによって、スタンピングプロセスをウェハーボンディングプロセスに組み込むことができる。スタンピングブロック70は、新たなサブストレート20.2、最上層24、あるいはこれらの両方に対してフレネルレンズ28をプレスすることができる。図9では分かり易さと簡単のためにただ一つの光学エレメントを示しているが、スタンピングブロック70には、二以上の光学エレメントのパターンを含ませることもできる。
【0028】
図10は、側面を傾斜させた半導体発光素子100を示している。側面を傾斜させると、経路3及び経路4の違いとして示すように、光子が反射する角度にすることによって光の取出率が向上する。側面が傾斜しているときは、活性層22によって放射された光子は、経路3ではなく経路4(実線)に沿って進むことができる。経路3は、側面が傾斜していない半導体発光素子における経路である(図7A参照)。図10に点線で示した経路3は、側面が傾斜していないときに、活性層22の点27から放射される光子が側面で反射されコンタクト31によって吸収されることを示している。しかしながら、図10に実線で示した経路4は、傾斜させた発光デバイス内で光源27から同じ方向に放射された光子がフレネルレンズ28の方向へ反射され、発光デバイスから取り出されることを示している。このように側面を傾斜させると、傾斜させない場合に発光デバイスからは取り出せない光子のいくらかを取出面へ向けることによって、光の取出効率が改善される。さらに吸収を少なくするために傾斜させた側面を金属(例えば銀)又は誘電体などの反射材40でコーティングすれば、光の取出率はさらに改善される。
【0029】
図11は、活性層22の断面領域がフレネルレンズ28の断面領域よりも小さい半導体発光素子100を含む発光デバイスを示している。ここで断面領域は、半導体発光素子100の異なる層の境界に平行な面内にある。活性層の縁部からの電流を遮断するために、開口部又は保護リングを用いることができる。あるいは、活性層22の縁部からの電流を遮断し又は縁部から離れるように電流を流すために、イオンの注入又は拡散を用いることができる。パターン化ウェハボンディング及びパターン化エピタキシャル成長とも呼ばれる選択領域成長(selective area growth)及び選択領域ボンディング(selective area bonding)は、光放射を閉じ込めるための二つのさらに別の方法である。選択領域成長及び選択領域ボンディングについては、米国特許第5,793,062号において議論されており、その内容は参考としてここに援用する。さらに、活性層22の縁部に酸化物を形成して不活性化することによって、制限放射スポット(confined-emission spot)LEDを作ることができる。その一つを図11に示した制限放射スポットLEDは、ホロニアクプロセス(Holonyak process)を用いて作ることができる。ホロニアクプロセスでは、LEDを3時間まで375℃と550℃の間の温度にすることによって、メサ(mesa)33を形成する必要がある。ホロニアクプロセスは不要なアルミニウム酸化物の形成を防ぐために実行されるが、このプロセスにおいて制限層23の上部には電気的絶縁性の天然の酸化物34が形成される。ホロニアクプロセスの詳細及びその応用については、Nick Holonyak, Jr.らに付与された「AlGaAs Native Oxide」と題する米国特許第5,262,360号及びNick Holonyak, Jr.らに付与された「Semiconductor Devices Fabricated with Passivated High-Aluminum III-V Material」と題された米国特許第5,517,039号を参照することができる。これらの両特許の内容は、参考としてここに援用する。
【0030】
図11に示した制限放射スポットLEDにおいて、最上層24は、アルミニウムを含んだp型の導電層とすることができる(ただしこれには限定されない)。メサ33は、アルミニウムを含んだ透明なp型層とすることができる。最上層24の体積酸化速度、あるいは特定のLED100が別個の最上層24を持たない場合には上部制限層23の体積酸化速度よりも、導電層の横方向の酸化速度の方が速くなるように、導電層(これは、例えば高アルミニウム濃度のIII-V半導体からなる)の組成として高いモル比を有するものを選択する。図11は、アルミニウムを含む層を露出させたLEDデバイスを示している。アルミニウムを含む層の異方性酸化は、メサ33及び天然の酸化物34を形成させる。天然の酸化物34の絶縁特性は、電流をこれらの領域に制限し、これによって制限放射スポットLEDが得られる。この例におけるアルミニウムを含むp型導電層である最上層24及びメサ33は、酸化速度においてそれぞれに適切な異方性を有する、アルミニウムを含む任意の透明な化合物から形成することができる。
【0031】
図12及び図13は、二つの光学エレメント28,29を含む本発明の実施例を示しており、二つの光学エレメントのうちの一方には反射材40がコーティングされて反射部を形成している。図12は、フレネルレンズ28を有する表面とは反対の側に設けられた反射部29としての光学エレメント29を示している。フレネルレンズ28と反射部29の両方のグルーブは、入射光線をコリメートするようになパターンとされている。したがって、光源27から放射された光子が破線で示した経路に沿って進んで反射部29に当たると、反射部29は、光子をコリメートして反射して上のフレネルレンズ28の方向へ戻す。反射部29がないと、点光源27から放射された光子は、図7Aに示した経路5に沿って進み、発光デバイスからは出られない。経路5に沿った光子は内部で何度も反射され、吸収され、減衰され、あるいは取出面ではない面から取り出される。
【0032】
図13は、図12と同様に、発光デバイスの一つの表面上のフレネルレンズ28と、反対側の表面の反射部29を示している。しかし、図13の反射部29のグルーブは、図12のように入射した光子をコリメートするのではなく、代わりに点光源27上にフォーカスする。図13の発光デバイスは、図12では経路6に沿って進んだであろう光子を、図13の経路7に沿って進ませることによって、軸に沿って取り出される光の強度を高める。図13の反射部29は、距離δ、反射部29の水平位置、グルーブのパターンのうちの一又は二以上を調整することによって、入射した光子をフレネルレンズ28に向かって戻るようコリメートし、フォーカスし、発散させ、あるいは導くように作ることができる。同様に、光子を、LED内の吸収領域、例えば活性層22、コンタクト31及び32から離れるように導くことができる。この分野の当業者であれば、フレネルレンズを設計し、所望の放射パターンを特定の応用目的に適合するように仕立てることができるだろう。例えば、図13の実施例は、軸に沿った高い強度を必要とする応用目的については、図12の実施例よりも好ましい。
【0033】
図14及び図15に示した例では、本発明は、取出面に光学エレメントを必要としない。点光源27から放射された光子は、図14ではフォーカスされ、図15では発散される。いずれの場合も、光子は取出面に向かって上向きに反射される。図14の実施例は図13の実施例のように軸に沿った強度が高くなり、例えば光ファイバーへの応用といった軸に沿った高い強度を必要とする応用目的に有用である。
【0034】
図16は、フリップチップ構造を用いた発光デバイスを示している。フリップチップ構造では、コンタクト31と32を同じ側、この場合の例では底面側に配置することができる。コンタクト31及び32はしばしば光を吸収するものであり、また光取出面の一部を占めることになるので、これらを光取出面から無くすことによって、より多くの光を取出面を通してLEDデバイスから取り出すことができる。
【0035】
図17は、封止層21,23及び活性層22の向きが、取出面に対して実質的に垂直である発光デバイスを示している。図17に示した発光デバイスは、図1の半導体発光素子100を90度回転させて光が半導体発光素子100の側面から取り出されるようにしたものである。フリップチップ構造と同様に、図17に示した構造は、取出面にコンタクトがないという点が有利である。
【0036】
本発明のLEDを多数一緒にして、高出力の応用に用いることができる。例えば図18は、図13に示したタイプの発光デバイス三つをアレー状に配置して、高い光出力を発するようにしたものである。LEDチップ上又はウェハー上に形成することができるこれらのダイオードアレーは、通常、単一の半導体発光素子のチップに比べてより大きい面積を有する。また、本発明のLEDデバイスは、赤、緑、青のLEDをピクセルエレメントとして用いるカラーディスプレーパネルに適している。このようなディスプレーは周知であり、この例を図19に示した。ディスプレーパネル50は、赤(52)、緑(54)、青(56)のLEDをそれぞれ含み、これらを周知の回路によって選択的に光らせることによって画像を表示させる発光デバイスのアレーを有している。図19では簡単のために三つのピクセルだけを示している。一つの実施例として、発光デバイスをカラム状に配置した。他の実施例として、発光デバイスを別のパターン、例えば三角形などに配置することもできる。高い光取出率を有する発光デバイスを、LCDディスプレーのバックライト用に使用することもできる。
【0037】
本発明について、特定の実施例を挙げて例示したが、本発明の範囲を、例示したこれらの特定のあるいは好適な実施例に限定することを意図するものではない。例えば、光検出器や太陽電池などのデバイスについて、ここに開示した実施例は有益なものとなろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来からの半導体発光素子の概略図である。
【図2A】光を収束するよう設計された、高さの異なるグルーブを一様な間隔で設けたフレネルレンズの平面図である。
【図2B】収束レンズと図2Aのフレネルレンズの断面を示した図である。
【図3A】光を発散するよう設計された、高さの異なるグルーブを一様な間隔で設けたフレネルレンズの平面図である。
【図3B】発散レンズと図3Aのフレネルレンズの断面を示した図である。
【図4A】一様な高さのグルーブを有し、グルーブ間の間隔をレンズ中心からの距離の関数とした、収束フレネルレンズの平面図である。
【図4B】収束レンズと図4Aのフレネルレンズの断面を示した図である。
【図5A】一様な高さのグルーブを有し、グルーブ間の間隔をレンズ中心からの距離の関数とした、発散フレネルレンズの平面図である。
【図5B】発散レンズと図5Aのフレネルレンズの断面を示した図である。
【図6】レンズ中心について同心でないグルーブを有するフレネルレンズの平面図である。
【図7A】本発明に基づいて一つの取出面上に光をコリメートするフレネルレンズが形成された発光デバイスの概略図である。
【図7B】本発明に基づいて取出面上に光をフォーカスするフレネルレンズが形成された発光デバイスの概略図である。
【図7C】本発明に基づいて取出面上に光を発散するフレネルレンズが形成された発光デバイスの概略図である。
【図8A】表面が光学エレメントに形作られた発光デバイスの概略図である。
【図8B】本発明で用いることができるホログラフィックディフューザの面の平面図である。
【図9】スタンピングプロセス及びウェハーボンディングプロセスを統合する典型的な例を示した概略図である。
【図10】表面にフレネルレンズを形成した、傾斜した側面を有するLEDの概略図である。
【図11】異方性を持つ天然の酸化物を形成した制限放射スポットLED上に形成されたフレネルレンズの概略図である。
【図12】半導体発光素子の対向する二つの面に光をコリメートするフレネルレンズを形成し、一方を反射材でコーティングした発光デバイスの概略図である。
【図13】半導体発光素子の対向する二つの面にフレネルレンズを形成し、反射材をコーティングしたレンズが光を活性層にフォーカスするようにした発光デバイスの概略図である。
【図14】軸に沿った強度を高めるために、半導体発光素子の取出面ではない面に形成された、光をフォーカスするフレネルレンズの概略図である。
【図15】半導体発光素子の取出面ではない面に形成され、反射材でコーティングされた、光を発散するフレネルレンズの概略図である。
【図16】フリップチップ構造の発光デバイスの概略図である。
【図17】実質的にフレネルレンズに垂直な活性層を有する発光デバイスの概略図である。
【図18】単一のサブストレート上のダイオードアレーの概略図である。
【図19】本発明に基づいた、発光デバイスが組み込まれたディスプレーデバイスの概略図である。
【符号の説明】
20…サブストレート、21…下部封止層、22…活性層、23…上部封止層、24…最上層、26…多層構造、27…光源、28…フレネルレンズ、31,32…コンタクト、33…メサ、34…酸化物、40…反射材、70…スタンピングブロック、100…半導体発光素子、50…ディスプレーパネル、52…赤色LED、54…緑色LED、56…青色LED
Claims (20)
- 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の少なくとも一つの表面上でスタンピング加工された第一の光学エレメントと、
を有し、前記第一の光学エレメントはフレネルレンズ及びホログラフィックディフューザのうちの一方を含んでおり、
前記スタンピング加工された面は、(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)を含む化合物及びIII-窒化物半導体化合物のうちの一方であり、
前記半導体発光素子は、フリップチップ構造を含んでいる、
ことを特徴とする発光デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスにおいて、さらに、前記デバイスの少なくもと一つの面をコーティングする反射材を含んでいるデバイス。
- 前記半導体発光素子の発光層が、主に前記第一の光学エレメントの予め決められた部分に向かって光子を放射するように作られた、請求項1に記載のデバイス。
- 発光デバイスの少なくとも一つの面は傾斜されている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記半導体発光素子は、制限放射スポット発光ダイオードである、請求項1に記載のデバイス。
- 前記半導体発光素子及び前記第一の光学エレメントは、
(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)
を含んでいる請求項1に記載のデバイス。 - 前記発光ダイオードは、III-窒化物半導体化合物を含んでおり、前記第一の光学エレメントは、シリコンカーバイド及びサファイアのうちの一方を含んでいる、請求項1に記載のデバイス。
- 前記半導体発光素子及び前記第一の光学エレメントは、アルミニウム・ガリウム・砒素半導体化合物を含んでいる請求項1に記載のデバイス。
- 前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子の発光層は前記フレネルレンズに対して実質的に垂直である、請求項1に記載のデバイス。
- 請求項1に記載のデバイスにおいて、前記デバイスの放射パターンは、前記第一の光学エレメントと前記半導体発光素子の発光層との距離に対する前記第一の光学エレメントの焦点距離の比によって制御されるデバイス。
- 前記第一の光学エレメントは、光をフォーカスする作用、光をコリメートする作用、光を発散する作用のうちの一つを達成するよう設計されたものである請求項1に記載のデバイス。
- 前記第一の光学エレメントは、光を予め選択した方向に導くよう設計されたものである請求項1に記載のデバイス。
- 請求項1に記載のデバイスにおいて、さらに、前記半導体発光素子の前記第一の光学エレメントを有する面とは反対の面に第二の光学エレメントを有するデバイス。
- 前記第一のフレネルレンズ及び第二のフレネルレンズのうちの一方が光をフォーカスするよう設計されたものである請求項13に記載のデバイス。
- 半導体発光素子と、
半導体発光素子の少なくとも一つの面にスタンピングされた少なくもと一つの光学エレメントとを含み、
前記光学エレメントは第一の光学エレメントであり、
前記スタンピングされた面は、(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)を含む化合物及びIII-窒化物半導体化合物のうちの一方であり、さらに、
フリップチップ構造を有していることを特徴とする発光デバイス。 - 前記半導体発光素子の発光層は、主に前記第一の光学エレメントの予め選択した方向に光子を放射するよう設計されたものである請求項15に記載のデバイス。
- 前記発光素子及び前記第一の光学エレメントは、
(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)
を含んでいる請求項15に記載のデバイス。 - 前記半導体発光素子は、III-窒化物半導体化合物を含んでおり、前記第一の光学エレメントは、シリコンカーバイド及びサファイアのうちの一方を含んでいる、請求項15に記載のデバイス。
- 前記半導体発光素子及び前記第一の光学エレメントは、アルミニウム・ガリウム・砒素半導体化合物を含んでいる請求項15に記載のデバイス。
- 前記発光ダイオードは、前記発光ダイオードの発光層が前記フレネルレンズに対して実質的に垂直な構造を有している請求項15に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/823,841 US6987613B2 (en) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Forming an optical element on the surface of a light emitting device for improved light extraction |
US09/823841 | 2001-03-30 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008267869A Division JP5232592B2 (ja) | 2001-03-30 | 2008-10-16 | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003017740A JP2003017740A (ja) | 2003-01-17 |
JP4260411B2 true JP4260411B2 (ja) | 2009-04-30 |
Family
ID=25239876
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002098327A Expired - Lifetime JP4260411B2 (ja) | 2001-03-30 | 2002-04-01 | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
JP2008267869A Expired - Lifetime JP5232592B2 (ja) | 2001-03-30 | 2008-10-16 | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
JP2012117744A Expired - Lifetime JP5542871B2 (ja) | 2001-03-30 | 2012-05-23 | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008267869A Expired - Lifetime JP5232592B2 (ja) | 2001-03-30 | 2008-10-16 | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
JP2012117744A Expired - Lifetime JP5542871B2 (ja) | 2001-03-30 | 2012-05-23 | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6987613B2 (ja) |
JP (3) | JP4260411B2 (ja) |
DE (1) | DE10213611A1 (ja) |
TW (1) | TW541719B (ja) |
Families Citing this family (161)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7051360B1 (en) * | 1998-11-30 | 2006-05-23 | United Video Properties, Inc. | Interactive television program guide with selectable languages |
JP2002141556A (ja) | 2000-09-12 | 2002-05-17 | Lumileds Lighting Us Llc | 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード |
US7053419B1 (en) | 2000-09-12 | 2006-05-30 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Light emitting diodes with improved light extraction efficiency |
US7064355B2 (en) * | 2000-09-12 | 2006-06-20 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Light emitting diodes with improved light extraction efficiency |
FI116918B (fi) * | 2000-12-13 | 2006-03-31 | Modines Ltd Oy | Säteenmuokkaaja |
US6987613B2 (en) | 2001-03-30 | 2006-01-17 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Forming an optical element on the surface of a light emitting device for improved light extraction |
DE10120703A1 (de) * | 2001-04-27 | 2002-10-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip für die Optoelektronik |
DE10129785B4 (de) * | 2001-06-20 | 2010-03-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
TW541710B (en) * | 2001-06-27 | 2003-07-11 | Epistar Corp | LED having transparent substrate and the manufacturing method thereof |
ITUD20020059A1 (it) * | 2002-03-12 | 2003-09-12 | Seima Italiana Spa | Dispositivo ottico di illuminazione e metodo di produzione di dispositivi di illuminazione o simili adottanti tale dispositivo |
DE10226471B4 (de) * | 2002-06-14 | 2007-03-22 | Schott Ag | Optische Linse mit Weichzeicheneffekt |
US7011420B2 (en) * | 2002-09-04 | 2006-03-14 | Eastman Kodak Company | Planar directed light source |
US6730940B1 (en) * | 2002-10-29 | 2004-05-04 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Enhanced brightness light emitting device spot emitter |
US7078735B2 (en) * | 2003-03-27 | 2006-07-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Light-emitting device and illuminator |
US7009213B2 (en) * | 2003-07-31 | 2006-03-07 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Light emitting devices with improved light extraction efficiency |
JP4093943B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2008-06-04 | 三洋電機株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
DE10351349A1 (de) | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Hestellen eines Lumineszenzdiodenchips |
DE10351397A1 (de) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lumineszenzdiodenchip |
JP4124102B2 (ja) * | 2003-11-12 | 2008-07-23 | 松下電工株式会社 | 多重反射防止構造を備えた発光素子とその製造方法 |
US7189591B2 (en) * | 2003-12-19 | 2007-03-13 | Nitto Denko Corporation | Process for producing light-emitting semiconductor device |
US7652300B2 (en) * | 2004-02-26 | 2010-01-26 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Apparatus for forming an asymmetric illumination beam pattern |
JP4360945B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2009-11-11 | シチズン電子株式会社 | 照明装置 |
TWI227063B (en) * | 2004-03-19 | 2005-01-21 | Ind Tech Res Inst | Light emitting diode and fabrication method thereof |
TWI233220B (en) * | 2004-06-18 | 2005-05-21 | Chi Mei Optoelectronics Corp | Light emitting diode package |
US7161188B2 (en) * | 2004-06-28 | 2007-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element, semiconductor light emitting device, and method for fabricating semiconductor light emitting element |
DE102005013894B4 (de) * | 2004-06-30 | 2010-06-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Elektromagnetische Strahlung erzeugender Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung |
US8174037B2 (en) | 2004-09-22 | 2012-05-08 | Cree, Inc. | High efficiency group III nitride LED with lenticular surface |
US7274040B2 (en) * | 2004-10-06 | 2007-09-25 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Contact and omnidirectional reflective mirror for flip chipped light emitting devices |
US20060091414A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Ouderkirk Andrew J | LED package with front surface heat extractor |
US20060094322A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Ouderkirk Andrew J | Process for manufacturing a light emitting array |
US7330319B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-02-12 | 3M Innovative Properties Company | High brightness LED package with multiple optical elements |
US20060091411A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Ouderkirk Andrew J | High brightness LED package |
US7404756B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-07-29 | 3M Innovative Properties Company | Process for manufacturing optical and semiconductor elements |
US7419839B2 (en) * | 2004-11-12 | 2008-09-02 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Bonding an optical element to a light emitting device |
US7462502B2 (en) | 2004-11-12 | 2008-12-09 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Color control by alteration of wavelength converting element |
US7352011B2 (en) * | 2004-11-15 | 2008-04-01 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Wide emitting lens for LED useful for backlighting |
US7344902B2 (en) * | 2004-11-15 | 2008-03-18 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Overmolded lens over LED die |
US7858408B2 (en) * | 2004-11-15 | 2010-12-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | LED with phosphor tile and overmolded phosphor in lens |
KR100580753B1 (ko) * | 2004-12-17 | 2006-05-15 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 |
US20060189013A1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-08-24 | 3M Innovative Properties Company | Method of making LED encapsulant with undulating surface |
KR100631981B1 (ko) * | 2005-04-07 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | 수직구조 3족 질화물 발광 소자 및 그 제조 방법 |
KR101229874B1 (ko) * | 2005-04-22 | 2013-02-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | 광학 렌즈와, 이를 갖는 광학 패키지, 백라이트 어셈블리및 표시장치 |
JP5082278B2 (ja) * | 2005-05-16 | 2012-11-28 | ソニー株式会社 | 発光ダイオードの製造方法、集積型発光ダイオードの製造方法および窒化物系iii−v族化合物半導体の成長方法 |
WO2006138626A2 (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | The Regents Of The University Of California | (AI,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDED STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATION AND ITS FABRICATION METHOD |
EP2750194A1 (en) | 2005-06-22 | 2014-07-02 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Light emitting device comprising a plurality of light emitting diode cells |
DE102005033005A1 (de) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Chip |
TWI371871B (en) * | 2006-12-29 | 2012-09-01 | Ind Tech Res Inst | A led chip with micro lens |
US8163580B2 (en) | 2005-08-10 | 2012-04-24 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Multiple die LED and lens optical system |
EP1927024A1 (en) * | 2005-08-29 | 2008-06-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light source and method of providing a bundle of light |
WO2007040295A1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | (al, ga, in)n-based compound semiconductor and method of fabricating the same |
US7595515B2 (en) * | 2005-10-24 | 2009-09-29 | 3M Innovative Properties Company | Method of making light emitting device having a molded encapsulant |
EP1949459A4 (en) * | 2005-10-24 | 2014-04-30 | 3M Innovative Properties Co | METHOD FOR MANUFACTURING A LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING A MOLDED ENCAPSULANT |
KR100779078B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-11-27 | 한국전자통신연구원 | 빛의 방출 효율을 향상시킬 수 있는 실리콘 발광 소자 및그 제조방법 |
US7772604B2 (en) * | 2006-01-05 | 2010-08-10 | Illumitex | Separate optical device for directing light from an LED |
EP1821347B1 (en) * | 2006-02-16 | 2018-01-03 | LG Electronics Inc. | Light emitting device having vertical structure and method for manufacturing the same |
JP2007273975A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-10-18 | Matsushita Electric Works Ltd | 発光素子 |
WO2007105626A1 (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Works, Ltd. | 発光素子 |
US7521727B2 (en) * | 2006-04-26 | 2009-04-21 | Rohm And Haas Company | Light emitting device having improved light extraction efficiency and method of making same |
US7955531B1 (en) | 2006-04-26 | 2011-06-07 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Patterned light extraction sheet and method of making same |
US7474820B2 (en) * | 2006-04-27 | 2009-01-06 | Invuity, Inc. | Micro-optic adapters and tips for surgical illumination fibers |
US7525126B2 (en) * | 2006-05-02 | 2009-04-28 | 3M Innovative Properties Company | LED package with converging optical element |
US7390117B2 (en) * | 2006-05-02 | 2008-06-24 | 3M Innovative Properties Company | LED package with compound converging optical element |
US20070257271A1 (en) * | 2006-05-02 | 2007-11-08 | 3M Innovative Properties Company | Led package with encapsulated converging optical element |
US20070258241A1 (en) * | 2006-05-02 | 2007-11-08 | 3M Innovative Properties Company | Led package with non-bonded converging optical element |
US20070257270A1 (en) * | 2006-05-02 | 2007-11-08 | 3M Innovative Properties Company | Led package with wedge-shaped optical element |
US20070269586A1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-11-22 | 3M Innovative Properties Company | Method of making light emitting device with silicon-containing composition |
GB0610468D0 (en) * | 2006-05-26 | 2006-07-05 | Rolls Royce Plc | A method of manufacturing a component |
JP2008004587A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Sharp Corp | 半導体発光素子及びその製造方法並びに化合物半導体発光ダイオード |
JP2008010693A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
US20080012034A1 (en) * | 2006-07-17 | 2008-01-17 | 3M Innovative Properties Company | Led package with converging extractor |
US20080030974A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-07 | Abu-Ageel Nayef M | LED-Based Illumination System |
US8092735B2 (en) * | 2006-08-17 | 2012-01-10 | 3M Innovative Properties Company | Method of making a light emitting device having a molded encapsulant |
US20090275266A1 (en) * | 2006-10-02 | 2009-11-05 | Illumitex, Inc. | Optical device polishing |
US7789531B2 (en) * | 2006-10-02 | 2010-09-07 | Illumitex, Inc. | LED system and method |
US20090275157A1 (en) * | 2006-10-02 | 2009-11-05 | Illumitex, Inc. | Optical device shaping |
US8083390B2 (en) * | 2006-10-16 | 2011-12-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting device employing a light guide plate and a plurality of light emitting diodes |
EP2082164B1 (en) * | 2006-10-16 | 2016-04-13 | Koninklijke Philips N.V. | Lighting device |
US8371215B2 (en) * | 2006-10-31 | 2013-02-12 | Modilis Holdings Llc | Method and arrangement for manufacturing optical products with complex three-dimensional forms |
KR100809508B1 (ko) | 2006-11-06 | 2008-04-01 | 서울옵토디바이스주식회사 | 평면 프레즈넬 렌즈를 구비한 발광 소자 및 그 제조방법 |
WO2008073435A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | The Regents Of The University Of California | Lead frame for transparent and mirrorless light emitting diode |
JP2010512662A (ja) | 2006-12-11 | 2010-04-22 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 透明発光ダイオード |
CN101226974B (zh) * | 2007-01-18 | 2011-01-05 | 财团法人工业技术研究院 | 具有微镜体结构的发光二极管芯片 |
US7618163B2 (en) * | 2007-04-02 | 2009-11-17 | Ruud Lighting, Inc. | Light-directing LED apparatus |
US20080260329A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | 3M Innovative Properties Company | Lightguides having curved light injectors |
US20080260328A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | 3M Innovative Properties Company | Led light extraction bar and injection optic for thin lightguide |
JP2011507272A (ja) * | 2007-12-10 | 2011-03-03 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 簡易な光抽出方式の下方変換発光ダイオード |
US20090159915A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Shaul Branchevsky | Led insert module and multi-layer lens |
US7829358B2 (en) * | 2008-02-08 | 2010-11-09 | Illumitex, Inc. | System and method for emitter layer shaping |
DE102008015550A1 (de) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronische Projektionsvorrichtung |
CN101567409A (zh) * | 2008-04-25 | 2009-10-28 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
DE102008021658A1 (de) | 2008-04-30 | 2009-11-05 | Ledon Lighting Jennersdorf Gmbh | Lichtemittierende Vorrichtung mit Volumenstrukturierung |
US8388193B2 (en) * | 2008-05-23 | 2013-03-05 | Ruud Lighting, Inc. | Lens with TIR for off-axial light distribution |
US9423096B2 (en) | 2008-05-23 | 2016-08-23 | Cree, Inc. | LED lighting apparatus |
US8348475B2 (en) | 2008-05-23 | 2013-01-08 | Ruud Lighting, Inc. | Lens with controlled backlight management |
JP5150367B2 (ja) | 2008-05-27 | 2013-02-20 | 東芝ディスクリートテクノロジー株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
JP5152502B2 (ja) * | 2008-06-09 | 2013-02-27 | スタンレー電気株式会社 | 灯具 |
US7841750B2 (en) | 2008-08-01 | 2010-11-30 | Ruud Lighting, Inc. | Light-directing lensing member with improved angled light distribution |
US8754425B2 (en) * | 2008-09-08 | 2014-06-17 | 3M Innovative Properties Company | Electrically pixelated luminescent device |
EP2356701A2 (en) * | 2008-11-13 | 2011-08-17 | 3M Innovative Properties Company | Electrically pixelated luminescent device incorporating optical elements |
TW201034256A (en) * | 2008-12-11 | 2010-09-16 | Illumitex Inc | Systems and methods for packaging light-emitting diode devices |
US20100202129A1 (en) * | 2009-01-21 | 2010-08-12 | Abu-Ageel Nayef M | Illumination system utilizing wavelength conversion materials and light recycling |
EP2256812A1 (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-01 | Nxp B.V. | Semiconductor device for increasing output power of a light emitting unit |
US9255686B2 (en) | 2009-05-29 | 2016-02-09 | Cree, Inc. | Multi-lens LED-array optic system |
TWI384179B (zh) * | 2009-06-26 | 2013-02-01 | Foxsemicon Integrated Tech Inc | 路面照明裝置 |
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 |
JP4601709B1 (ja) * | 2009-09-03 | 2010-12-22 | シャープ株式会社 | 光源モジュールおよび該モジュールを備えた電子機器 |
US20110062469A1 (en) | 2009-09-17 | 2011-03-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Molded lens incorporating a window element |
KR101007145B1 (ko) * | 2010-01-14 | 2011-01-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 칩, 발광소자 패키지 및 발광소자 칩의 제조방법 |
US8771577B2 (en) * | 2010-02-16 | 2014-07-08 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting device with molded wavelength converting layer |
US20110198619A1 (en) * | 2010-02-18 | 2011-08-18 | Walsin Lihwa Corporation | Light emitting diode assembly having improved lighting efficiency |
DE102010018030A1 (de) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Flächenlichtquelle |
JP2012094494A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明装置 |
KR20120040448A (ko) * | 2010-10-19 | 2012-04-27 | 삼성엘이디 주식회사 | 수직형 발광 소자 |
JP5827104B2 (ja) * | 2010-11-19 | 2015-12-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 照明装置 |
JP2012129235A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Toshiba Corp | 光装置 |
TWI497768B (zh) * | 2011-01-03 | 2015-08-21 | Lg Innotek Co Ltd | 發光裝置晶片及發光裝置晶片封裝件 |
US8969894B2 (en) * | 2011-04-15 | 2015-03-03 | Tsmc Solid State Lighting Ltd. | Light emitting diode with a micro-structure lens having a ridged surface |
TWI438932B (zh) * | 2011-05-27 | 2014-05-21 | Nat Univ Tsing Hua | 準直性發光元件與其製造方法 |
EP2745098A4 (en) * | 2011-08-19 | 2015-04-01 | Ind Machinex Inc | DEVICE AND METHOD FOR INSPECTION OF A MATERIAL AND USE THEREOF FOR THE SORTING OF RECYCLABLE MATERIALS |
CN102403418A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-04-04 | 东莞勤上光电股份有限公司 | 一种大功率led的散热结构的制作方法 |
US9046241B2 (en) | 2011-11-12 | 2015-06-02 | Jingqun Xi | High efficiency directional light source using lens optics |
WO2013085874A1 (en) | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Cooledge Lighting Inc. | Control of luminous intensity distribution from an array of point light sources |
GB201202222D0 (en) * | 2012-02-09 | 2012-03-28 | Mled Ltd | Enhanced light extraction |
US9541258B2 (en) | 2012-02-29 | 2017-01-10 | Cree, Inc. | Lens for wide lateral-angle distribution |
US9541257B2 (en) | 2012-02-29 | 2017-01-10 | Cree, Inc. | Lens for primarily-elongate light distribution |
US10408429B2 (en) | 2012-02-29 | 2019-09-10 | Ideal Industries Lighting Llc | Lens for preferential-side distribution |
DE102012102476B4 (de) | 2012-03-22 | 2022-09-08 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils |
USD697664S1 (en) | 2012-05-07 | 2014-01-14 | Cree, Inc. | LED lens |
US9372308B1 (en) | 2012-06-17 | 2016-06-21 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Arrays of integrated analytical devices and methods for production |
GB201215632D0 (en) * | 2012-09-03 | 2012-10-17 | Infiniled Ltd | Optical device |
TW201430400A (zh) * | 2013-01-31 | 2014-08-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 擴散鏡片、光源模組及面光源 |
US9595627B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-14 | John Paul Morgan | Photovoltaic panel |
US9714756B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-07-25 | Morgan Solar Inc. | Illumination device |
EP2971950B1 (en) | 2013-03-15 | 2021-05-19 | Morgan Solar Inc. | Light panel, optical assembly with improved interface and light panel with improved manufacturing tolerances |
USD718490S1 (en) | 2013-03-15 | 2014-11-25 | Cree, Inc. | LED lens |
US9960303B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-05-01 | Morgan Solar Inc. | Sunlight concentrating and harvesting device |
JP2016526787A (ja) | 2013-06-19 | 2016-09-05 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 放射場パターンに基づくパターン形成表面特徴部を持つled |
US9523479B2 (en) | 2014-01-03 | 2016-12-20 | Cree, Inc. | LED lens |
WO2016033207A1 (en) | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Arrays of integrated analyitcal devices |
CN107615121B (zh) | 2015-03-16 | 2021-04-16 | 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 | 用于自由空间光耦合的集成装置及*** |
US11983790B2 (en) | 2015-05-07 | 2024-05-14 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Multiprocessor pipeline architecture |
AU2016276980B2 (en) | 2015-06-12 | 2021-09-23 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated target waveguide devices and systems for optical coupling |
US9816687B2 (en) * | 2015-09-24 | 2017-11-14 | Intel Corporation | MEMS LED zoom |
US9746689B2 (en) | 2015-09-24 | 2017-08-29 | Intel Corporation | Magnetic fluid optical image stabilization |
DE102016119711B4 (de) * | 2015-10-20 | 2023-08-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Beleuchtungseinrichtung |
US10833222B2 (en) * | 2016-08-26 | 2020-11-10 | The Penn State Research Foundation | High light extraction efficiency (LEE) light emitting diode (LED) |
US10468566B2 (en) | 2017-04-10 | 2019-11-05 | Ideal Industries Lighting Llc | Hybrid lens for controlled light distribution |
US20180323354A1 (en) * | 2017-05-07 | 2018-11-08 | Yang Wang | Light emitting device and method for manufacturing light emitting device |
JP6391890B1 (ja) * | 2017-11-27 | 2018-09-19 | 三菱電機株式会社 | 光半導体装置 |
CN108397747A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-14 | 厦门佰明光电股份有限公司 | 一种汽车车灯的透镜单元和汽车车灯 |
US10879420B2 (en) | 2018-07-09 | 2020-12-29 | University Of Iowa Research Foundation | Cascaded superlattice LED system |
US11588137B2 (en) | 2019-06-05 | 2023-02-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Functional panel, display device, input/output device, and data processing device |
JP7298111B2 (ja) * | 2019-06-07 | 2023-06-27 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
US11659758B2 (en) | 2019-07-05 | 2023-05-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display unit, display module, and electronic device |
WO2021009587A1 (ja) | 2019-07-12 | 2021-01-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 機能パネル、表示装置、入出力装置、情報処理装置 |
US11782195B2 (en) * | 2019-09-30 | 2023-10-10 | Himax Technologies Limited | Diffractive optical element and method for fabricating the diffractive optical element |
WO2021069999A1 (ja) | 2019-10-11 | 2021-04-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 機能パネル、表示装置、入出力装置、情報処理装置 |
US11592166B2 (en) | 2020-05-12 | 2023-02-28 | Feit Electric Company, Inc. | Light emitting device having improved illumination and manufacturing flexibility |
US11876042B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-01-16 | Feit Electric Company, Inc. | Omnidirectional flexible light emitting device |
DE102022114423A1 (de) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Transparente Anzeige |
Family Cites Families (66)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3769536A (en) | 1972-01-28 | 1973-10-30 | Varian Associates | Iii-v photocathode bonded to a foreign transparent substrate |
DE2633942A1 (de) * | 1976-07-28 | 1978-02-02 | Centre Electron Horloger | Verfahren zur oberflaechenbearbeitung von halbleitern |
DE2727508A1 (de) * | 1977-06-18 | 1979-01-04 | Siemens Ag | Lichtemittierende diode mit hohem wirkungsgrad |
US4391683A (en) | 1982-09-10 | 1983-07-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Mask structures for photoetching procedures |
JPS59205774A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
US4675058A (en) | 1983-12-14 | 1987-06-23 | Honeywell Inc. | Method of manufacturing a high-bandwidth, high radiance, surface emitting LED |
JPS60191548A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-30 | Hitachi Ltd | イメ−ジセンサ |
JPS63187673A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-03 | Hitachi Ltd | 光半導体装置 |
JPS63283174A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Omron Tateisi Electronics Co | 発光ダイオ−ド |
US4815084A (en) * | 1987-05-20 | 1989-03-21 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Semiconductor laser with integrated optical elements |
GB8728342D0 (en) | 1987-12-03 | 1988-01-06 | Bt & D Technologies Ltd | Light sources |
JP2708183B2 (ja) * | 1988-07-21 | 1998-02-04 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
JPH02119275A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Nec Corp | 発光ダイオード |
DE58909888C5 (de) | 1989-05-31 | 2017-03-02 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Herstellen eines oberflächenmontierbaren Opto-Bauelements und oberflächenmontierbares Opto-Bauelement |
US5130531A (en) * | 1989-06-09 | 1992-07-14 | Omron Corporation | Reflective photosensor and semiconductor light emitting apparatus each using micro Fresnel lens |
EP0405757A3 (en) * | 1989-06-27 | 1991-01-30 | Hewlett-Packard Company | High efficiency light-emitting diode |
US5055892A (en) | 1989-08-29 | 1991-10-08 | Hewlett-Packard Company | High efficiency lamp or light accepter |
US5216263A (en) * | 1990-11-29 | 1993-06-01 | Xerox Corporation | High density, independently addressable, surface emitting semiconductor laser-light emitting diode arrays |
US5141677A (en) * | 1991-01-22 | 1992-08-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of hot stamping intraocular lens bodies |
US5101454A (en) * | 1991-02-20 | 1992-03-31 | At&T Bell Laboratories | Light emitting diode with multifaceted reflector to increase coupling efficiency and alignment tolerance |
US5132430A (en) * | 1991-06-26 | 1992-07-21 | Polaroid Corporation | High refractive index polymers |
US5255171A (en) | 1991-11-27 | 1993-10-19 | Clark L Douglas | Colored light source providing intensification of initial source illumination |
US5376580A (en) * | 1993-03-19 | 1994-12-27 | Hewlett-Packard Company | Wafer bonding of light emitting diode layers |
JPH06338630A (ja) * | 1993-05-28 | 1994-12-06 | Omron Corp | 半導体発光素子、並びに当該発光素子を用いた光学検知装置、光学的情報処理装置、光結合装置及び発光装置 |
JPH0738153A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-02-07 | Sharp Corp | 半導体発光素子並びに光ファイバモジュール装置および半導体発光素子ディスプレイ装置 |
JPH07115244A (ja) | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Toyota Motor Corp | 半導体レーザー及びその製造方法 |
DE59305898D1 (de) * | 1993-12-22 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
TW289837B (ja) | 1994-01-18 | 1996-11-01 | Hwelett Packard Co | |
EP0680163A3 (en) | 1994-04-25 | 1996-07-03 | At & T Corp | Integrated detector / photo transmitter with non-imaging director. |
JPH08255933A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Omron Corp | レンズ一体型半導体発光素子及びその製造方法 |
US5959787A (en) | 1995-06-06 | 1999-09-28 | The Boeing Company | Concentrating coverglass for photovoltaic cells |
DE19629920B4 (de) | 1995-08-10 | 2006-02-02 | LumiLeds Lighting, U.S., LLC, San Jose | Licht-emittierende Diode mit einem nicht-absorbierenden verteilten Braggreflektor |
US5592578A (en) | 1995-11-01 | 1997-01-07 | Hewlett-Packard Company | Peripheral optical element for redirecting light from an LED |
JPH09153645A (ja) | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | 3族窒化物半導体発光素子 |
US5724376A (en) | 1995-11-30 | 1998-03-03 | Hewlett-Packard Company | Transparent substrate vertical cavity surface emitting lasers fabricated by semiconductor wafer bonding |
US5779924A (en) | 1996-03-22 | 1998-07-14 | Hewlett-Packard Company | Ordered interface texturing for a light emitting device |
JPH1070335A (ja) * | 1996-06-20 | 1998-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
US5925898A (en) | 1996-07-18 | 1999-07-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelectronic transducer and production methods |
ATE202630T1 (de) * | 1996-08-16 | 2001-07-15 | Zeptosens Ag | Optische detektionsvorrichtung |
US5898185A (en) | 1997-01-24 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Hybrid organic-inorganic semiconductor light emitting diodes |
JP4264992B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2009-05-20 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US5917201A (en) | 1997-08-07 | 1999-06-29 | Epistar Co. | Light emitting diode with asymmetrical energy band structure |
EP0911653B1 (de) | 1997-09-05 | 2006-07-19 | Osram Opto Semiconductors GmbH | Immersionssystem |
US5966399A (en) * | 1997-10-02 | 1999-10-12 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with integrated diffractive lens and method of fabrication |
US6015719A (en) | 1997-10-24 | 2000-01-18 | Hewlett-Packard Company | Transparent substrate light emitting diodes with directed light output |
EP0926744B8 (en) | 1997-12-15 | 2008-05-21 | Philips Lumileds Lighting Company, LLC. | Light emitting device |
US6412971B1 (en) | 1998-01-02 | 2002-07-02 | General Electric Company | Light source including an array of light emitting semiconductor devices and control method |
US6233267B1 (en) * | 1998-01-21 | 2001-05-15 | Brown University Research Foundation | Blue/ultraviolet/green vertical cavity surface emitting laser employing lateral edge overgrowth (LEO) technique |
JP2003529784A (ja) * | 1998-04-24 | 2003-10-07 | ディジタル・オプティックス・コーポレイション | 散乱イメージャおよび関連方法 |
JP2000174335A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-06-23 | Rohm Co Ltd | GaN系化合物半導体発光素子の製造方法 |
JP3469484B2 (ja) | 1998-12-24 | 2003-11-25 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
RU2142661C1 (ru) | 1998-12-29 | 1999-12-10 | Швейкин Василий Иванович | Инжекционный некогерентный излучатель |
US6155699A (en) | 1999-03-15 | 2000-12-05 | Agilent Technologies, Inc. | Efficient phosphor-conversion led structure |
DE19922176C2 (de) | 1999-05-12 | 2001-11-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Oberflächenmontierte LED-Mehrfachanordnung und deren Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung |
DE19922361C2 (de) | 1999-05-14 | 2003-05-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | LED-Modul für Anzeigeeinrichtungen |
DE69939877D1 (de) * | 1999-07-09 | 2008-12-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Mechanische strukturierung einer bauelementschicht |
JP2001028456A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体発光素子 |
US6214733B1 (en) | 1999-11-17 | 2001-04-10 | Elo Technologies, Inc. | Process for lift off and handling of thin film materials |
WO2001041225A2 (en) | 1999-12-03 | 2001-06-07 | Cree Lighting Company | Enhanced light extraction in leds through the use of internal and external optical elements |
US6165911A (en) * | 1999-12-29 | 2000-12-26 | Calveley; Peter Braden | Method of patterning a metal layer |
US6483196B1 (en) | 2000-04-03 | 2002-11-19 | General Electric Company | Flip chip led apparatus |
DE10019665A1 (de) | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lumineszenzdiodenchip und Verfahren zu dessen Herstellung |
US7064355B2 (en) | 2000-09-12 | 2006-06-20 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Light emitting diodes with improved light extraction efficiency |
DE10054966A1 (de) | 2000-11-06 | 2002-05-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauelement für die Optoelektronik |
US6987613B2 (en) | 2001-03-30 | 2006-01-17 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Forming an optical element on the surface of a light emitting device for improved light extraction |
JP2007012740A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体基板の加工方法 |
-
2001
- 2001-03-30 US US09/823,841 patent/US6987613B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-27 DE DE10213611A patent/DE10213611A1/de not_active Withdrawn
- 2002-03-27 TW TW091106227A patent/TW541719B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-04-01 JP JP2002098327A patent/JP4260411B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2008
- 2008-10-16 JP JP2008267869A patent/JP5232592B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2012
- 2012-05-23 JP JP2012117744A patent/JP5542871B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003017740A (ja) | 2003-01-17 |
US6987613B2 (en) | 2006-01-17 |
US20020141006A1 (en) | 2002-10-03 |
DE10213611A1 (de) | 2002-10-10 |
JP2009010435A (ja) | 2009-01-15 |
JP5232592B2 (ja) | 2013-07-10 |
JP5542871B2 (ja) | 2014-07-09 |
TW541719B (en) | 2003-07-11 |
JP2012156566A (ja) | 2012-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4260411B2 (ja) | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 | |
US10312422B2 (en) | Light emitting devices with optical elements and bonding layers | |
JP5511114B2 (ja) | 光抽出を向上させた微小発光ダイオードアレイ | |
US7993943B2 (en) | GaN based LED with improved light extraction efficiency and method for making the same | |
KR100753710B1 (ko) | 발광 다이오드 구조체 및 그의 형성 방법 | |
US6015719A (en) | Transparent substrate light emitting diodes with directed light output | |
EP2445022B1 (en) | Light emitting devices with improved light extraction efficiency | |
US7268371B2 (en) | Light extraction from a semiconductor light emitting device via chip shaping | |
CN101443923B (zh) | 光电半导体元件 | |
US20050205883A1 (en) | Photonic crystal light emitting device | |
US7663150B2 (en) | Optoelectronic chip | |
US20150372192A1 (en) | Method and apparatus for creating a porus reflective contact | |
CN106025028A (zh) | 倒装发光二极管芯片及其制作方法 | |
US7915621B2 (en) | Inverted LED structure with improved light extraction | |
JPS6120156B2 (ja) | ||
KR100650990B1 (ko) | 질화물 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조 방법 | |
US10698158B1 (en) | Optical waveguides in micro-LED devices | |
KR100655163B1 (ko) | 발광 소자와 이의 제조 방법 | |
US20230411562A1 (en) | Light extraction structures for light-emitting diode chips and related methods | |
CN115775859A (zh) | 改善光串扰的发光二极管及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071112 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080212 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080512 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080616 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081016 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081126 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20081202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090105 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090204 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4260411 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140220 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |