发光元件、其制造方法和显示设备技术

本发明专利技术公开了一种发光元件、其制造方法和显示设备。发光元件包括由通过第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层构成的叠层结构体所形成的发光区域以及由所述叠层结构体形成、从所述发光区域延伸出并具有光射出端面的光传播区域。发光区域由波脊峰纹结构部和位于波脊峰纹结构部两侧的波脊峰纹邻接部构成，并且当波脊峰纹邻接部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d1，光传播区域中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d2，波脊峰纹结构部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d3时，满足d3>d2>d1。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种发光元件、其制造方法和显示设备。发光元件包括由通过第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层构成的叠层结构体所形成的发光区域以及由所述叠层结构体形成、从所述发光区域延伸出并具有光射出端面的光传播区域。发光区域由波脊峰纹结构部和位于波脊峰纹结构部两侧的波脊峰纹邻接部构成，并且当波脊峰纹邻接部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d1，光传播区域中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d2，波脊峰纹结构部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d3时，满足d3>d2>d1。【专利说明】发光元件、其制造方法和显示设备 相关申请的交叉引用 本申请要求享有2013年8月8日提交的日本优先权专利申请JP2013-164884的 权益，该专利申请的全部内容并入本文以供参考。
本专利技术涉及一种发光元件、其制造方法和包括所述发光元件的显示设备。
技术介绍
例如，包括以半导体激光器元件制成的发光元件作为光源的所谓激光显示设备 (即被称为投影仪的显示设备）例如可从日本未审专利申请公开文本第2009-025462号中 获知。激光显示设备除了高亮度和高清晰度之外，还具有小型、轻重量和低功耗的特征，因 此广受关注。然而，在激光显示设备中，斑点噪声成为降低图像和视频的图像质量的因素。 斑点噪声是由于激光束的高相干性而在诸如屏幕、墙壁等等显示图像和视频的激光照射表 面上由散射光的干扰引起的现象，并且是由于激光照射表面上存在细微凹凸而导致的。 具有与半导体激光器元件类似的结构、通过抑制激光振荡而扩展光谱宽度、并降 低相干性的超发光二极管（SLD)正在受到关注。超发光二极管在与激光束相同的电平级别 具有高方向性，而且是能够具有与一般发光二极管（LED) -样宽的光谱的发光元件。 例如，在日本未审专利申请公开文本第2-310975号中，在图3中作为现有技术公 开了一种超发光二极管，其中通过使波导管延伸的方向垂直于光射出端面而在光射出端面 附近形成端面嵌入区域和非激励区域；在图4中公开了一种具有倾斜波导管的超发光二极 管；此外，还指出了具有这些结构的超发光二极管的问题。然后，为了解决这些问题，通过使 波导管弯曲，抑制了光对于波导管的耦合系数，并抑制了感应发光，由此扩展了光谱宽度。 然而，日本未审专利申请公开文本第2-310975号公开了具有以下问题的技术：因 为波导管是相对于光射出端面倾斜的，因此由于光射出端面上的光折射而改变了发射光的 方向。此外，存在这样的问题：从光射出端面发出的光的半径形状是弯曲的（参看图21B)。 此外，为了在显示应用中利用透镜聚集光，需要对透镜和光学系统进行研究。为了解决这些 问题，正如现有技术，波导管延伸的方向例如可以垂直于光射出端面。然而，当采用这种结 构的时候，光对于波导管的耦合系数增加，因此难以抑制感应发光。结果，光谱宽度变窄，而 且不再降低斑点噪声。此外，包括电流注入区域、电流非注入区域和电流注入端部的超发光 二极管可从日本未审专利申请公开文本第2000-068553号获知，其中在所述电流注入端部 中，注入的电流量在所述电流注入区域和所述电流非注入区域之间逐渐减少；然而，存在这 样的问题：所述超发光二极管具有复杂的结构。
技术实现思路
因此，期望的是提供一种能够以简单结构可靠地降低斑点噪声的发光元件、其制 造方法和包括这种发光元件的显示设备。 根据本专利技术的第一实施例或者第二实施例，提供了一种发光元件，包括：由通过 第一化合物半导体层、有源层、第二化合物半导体层构成的叠层结构体所形成的发光区域； 以及由所述叠层结构体形成、从所述发光区域延伸出、并具有光射出端面的光传播区域，其 中，所述发光区域由波脊峰纹结构部、和位于所述波脊峰纹结构部两侧的波脊峰纹邻接部 构成。 在根据本专利技术第一实施例的发光元件中，当所述波脊峰纹邻接部中的第二化合物 半导体层的厚度被设置为di，所述光传播区域中的第二化合物半导体层的厚度被设置为 d2，所述波脊峰纹结构部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d3时，满足。此 夕卜，所述第二化合物半导体层的所述厚度指的是从所述有源层和所述第二化合物半导体层 之间的界面、直至所述第二化合物半导体层的预定区域的顶面的平均厚度。 此外，在根据本专利技术第二实施例的发光元件中，当发光区域的有效折射率被设置 为nn，光传播区域的有效折射率被设置为neff_2时，满足彡8X1CT4,优选满 足IrirfH-neH-J彡 2X1CT5。 根据本专利技术的第一实施例或者第三实施例，提供了一种制造发光元件的方法，该 方法是制造根据本专利技术第一实施例的发光元件的方法。此外，根据本专利技术的第二实施例或 者第四实施例，提供了一种制造发光元件的方法，该方法是制造根据本专利技术第二实施例的 发光元件的方法。 于是，根据本专利技术第一实施例或者第二实施例的制造发光元件的方法包括： (a)依次形成第一化合物半导体层、有源层、第二化合物半导体层的第一层、第二 化合物半导体层的第二层和第二化合物半导体层的第三层；以及 (b)在用于形成光传播区域的区域中去除所述第二化合物半导体层的第三层，并 在用于形成波脊峰纹邻接部的区域中去除所述第二化合物半导体层的第三层和所述第二 化合物半导体层的第二层。 此外，根据本专利技术第三实施例和第四实施例的制造发光元件的方法包括： (a)依次形成第一化合物半导体层，有源层，第二化合物半导体层的第一层，以及 第二化合物半导体层的第二层； (b)在用于形成光传播区域的区域中在所述第二化合物半导体层的第二层上形成 掩模层； (C)在用于形成发光区域的区域中在所述第二化合物半导体层的第二层上形成所 述第二化合物半导体层的第三层；以及 (d)在用于形成波脊峰纹邻接部的区域中去除所述第二化合物半导体层的第三层 和所述第二化合物半导体层的第二层。 根据本专利技术的另一实施例，提供了一种显示设备，包括根据本专利技术第一实施例或 者第二实施例的发光元件。 根据本专利技术第一实施例或者第二实施例的发光元件包括发光区域和从所述发光 区域延伸出并具有光射出端面的光传播区域。因此，来自所述发光区域的有源层的光穿过 所述光传播区域，并且大部分的光从所述光射出端面发射到所述系统的外部。此外，到达光 射出端面的其余光返回到光传播区域；然而返回到发光区域的有源层的光量极小。也就是 说，光对于发光区域的有源层的耦合系数很低。顺便说来，即使在发光区域和光传播区域之 间的界面处，也会反射来自发光区域的有源层的光。于是，由于发光区域的有效折射率1^" 与光传播区域的有效折射率nrff_2之间的差Anrff变大，在发光区域和光传播区域之间的界 面处反射更多的光。在根据本专利技术第一实施例的发光元件中，定义了波脊峰纹邻接部中的 第二化合物半导体层的厚度屯、光传播区域中的第二化合物半导体层的厚度d2、波脊峰纹 结构部中的第二化合物半导体层的厚度d3之间的关系。此外，在根据本专利技术第二实施例的 发光元件中，定义了发光区域的有效折射率和光传播区域的有效折射率neff_2之间的 关系。因此，可以抑制发光区域和光传播区域之间的界面处的光的反射。从而，可以以简 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，包括：发光区域，其由通过第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层构成的叠层结构体形成；和光传播区域，其由所述叠层结构体形成、从所述发光区域延伸出并具有光射出端面，其中，所述发光区域由波脊峰纹结构部和位于所述波脊峰纹结构部两侧的波脊峰纹邻接部构成，以及当所述波脊峰纹邻接部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d1，所述光传播区域中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d2，所述波脊峰纹结构部中的第二化合物半导体层的厚度被设置为d3时，满足d3>d2>d1。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井贤太郎，大野智辉，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP