发光元件制造技术

本发明专利技术的发光元件，包括：半导体多层膜(102)，其被形成在基板(101)的主面上，并且具有产生第一波长的光的活性层(122)；和多个荧光体层(105)，其被形成在半导体多层膜(102)上，并且构成第1一2维周期结构。荧光体层(105)被第一波长的光激发，产生第二波长的光，半导体多层膜(102)具有引导第一波长的光和第二波长的光的光波导通路(109)，对于从光波导通路(109)的端面辐射出的光而言，较之电场的方向与主面呈垂直的方向的光，呈水平的方向的光的比例更高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种发光元件，特别涉及一种用于背光光源装置等中的发光元件。
技术介绍
近年来，作为薄型电视等的显示装置，使用液晶面板的液晶显示装置的市场正在急速地增长。液晶显示装置，作为透过型的光调制元件，包括液晶面板和设置在其背面并且将光照射到液晶面板的光源装置。液晶面板通过对从光源装置照射的光的透过率进行控制而形成图像。作为光源装置的光源，使用冷阴极管(CCFL)，但是，近年来，随着节能化的流行而正在进行使用了 LED (发光二极管)元件的LED光源装置的开发。作为光源，使用了 LED的LED光源装置能够主要分成两类。第一类是在显示画面的正后方以2维状排列LED元件的正下方型，第二类是将LED元件配置在液晶面板的尺寸上、使用导光板而从液晶面板的背面照射光的边缘光型。当前，对于LED光源装置，正下方型是主流，但是，伴随着希望和要 求液晶显示装置的薄型化，正在进行边缘光型的开发。现有技术的液晶显示用的LED元件，是涂覆了中心波长大约为570nm的黄色的荧光体使得覆盖发出中心波长大约为440nm的蓝色光的LED芯片的构成。驱动LED芯片而辐射出蓝色光，并且使荧光体吸收被辐射出的蓝色光而辐射出黄色光。由于蓝色和黄色处于补色的关系，因此能够实现作为白色光源的功能的LED元件。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2009-158274号公报专利技术概要专利技术所要解决的技术问题但是，当将现有技术的LED元件使用作为边缘光型的液晶显示装置的LED光源装置时，存在不能够使LED元件的发出光效率良好地入射到导光板、使LED元件的发出光的利用效率变差这类的问题。为了提高向导光板的入射光效率，公开了用圆柱透镜即散射透镜覆盖LED元件的表面的方法(例如，參考专利文献I)。但是，在该情况下，产生了不能够使导光板的厚度变薄这类的问题。从LED元件的表面射出的光的辐射角度是所谓的漫反射，在半值总宽度下具有120°的展宽的光被射出。为了对具有这样辐射特性的发出光的光通过透镜进行效率良好地聚光，需要使透镜的大小成为LED元件的5 10倍的大小。LED元件的大小由于是大约0. 5mmX0. 5mm左右，因此需要将透镜的大小设为2. 5mm至5mm左右。另ー方面，为了效率良好地将光导引到导光板，需要使导光板的厚度厚至透镜的大小左右。因此，需要将导光板的厚度设为2. 5mm至5_左右，从而会限制使液晶面板的厚度变薄。此外，从CCFL和LED芯片辐射出的光由于是自然出射光，因此偏振光方向是随机的。由于液晶面板的透过率的控制利用了偏振光，因此液晶面板设为如下结构在光入射侧设置偏振光板、从而将仅设为所需的特定的偏振光入射到液晶。具体地，在偏振光板中吸收或者反射与设为所需的偏振光方向相差90度的角度的偏振光的光。偏振光板的透过率，在设为所需的偏振光的光中几乎是100%，在与设为所需的偏振光方向相差90度的角度的偏振光的光中几乎是0 %。在这之间的偏振光角度的光的透过率，在将相对于特定的偏振光方向的角度设为Q时,是cos 0 X 100%。在偏振光方向是随机的情况下,仅入射到偏振光板的光的大约50%透过偏振光板，并入射到液晶面板。由于在由光源装置产生的光中，50%通过偏振光板除去而利用于液晶显示中，因此光利用效率即使最大也才为50%。这样，还是存在没有有效地利用与利用于液晶显示的光能量相同程度的能量这类的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于，在用于光源装置的情况下能够实现使发出光的利用效率高的发光元件。具体地，例示的发光元件，包括半导体多层膜，被形成在基板的主面上，并且具有产生第一波长的光的活性层；和多个荧光体层，被形成在所述半导体多层膜之上，并且构成 第一 2维周期结构，荧光体层被第一波长的光激发，产生第二波长的光，半导体多层膜具有引导第一波长的光和第二波长的光的光波导通路，对于从光波导通路的端面辐射出的光而言，较之电场的方向与所述主面呈垂直的方向的光，呈水平的方向的光的比例更高。例不的发光兀件，由于能够将第一波长的光和第二波长的光封闭在光波导通路中，因此使垂直方向的辐射角和水平方向的辐射角变小。因此，能够与导光板效率良好地耦合，或者通过较小的透镜来效率良好地进行准直。其结果是，能够提高光的利用效率。在例示的发光元件中，第一 2维周期结构，针对第二波长的光当中的电场的方向与主面呈垂直的方向的光，可以形成光子带隙。根据这样的构成，第二波长的光，不存在电场的方向与基板的主面呈垂直的方向的模式。因此，仅电场的方向与基板的主面呈平行的自然辐射光和感应辐射光会在光波导通路的内部产生。其结果是，能够实现用于辐射特定的偏振方向的光的发光兀件。在例示的发光元件中，多个荧光体层当中的在光波导通路的中央部所形成的荧光体层，构成第一 2维周期结构，多个荧光体层当中的在光波导通路的外边缘部所形成的荧光体层，构成第二 2维周期结构，对于第一 2维周期结构和第二 2维周期结构而言，形成周期或周期结构的基本単位的大小或者形状可以相互不同。在该情况下，第二 2维周期结构，针对第二波长的光当中的电场的方向与主面呈平行的方向的光，可以形成光子带隙。通过设为这样的构成，能够将TE偏振波即第二波长的光更加效率良好地封闭到光波导通路中。例示的发光元件，还可以包括在半导体多层膜与荧光体层之间所形成的透明电扱。专利技术效果根据本专利技术的发光元件，在用于光源装置的情况下，能够实现发出光的利用效率闻的发光兀件。附图说明图I是对ー个实施方式的发光元件的制造方法以エ序顺序进行表示的斜视图。图2是对荧光体层的2维周期结构进行表示的平面图。图3表示一个实施方式的发光元件的动作原理，(a)是端面的剖面图，(b)是沿着光波导通路的方向的剖面图。图4是表示由荧光体层形成的光子晶体的光子带结构的示意图。图5 (a)和(b)是分别表不波长440nm和波长570nm的半导体多层膜中的光分布的示意图。图6是表示荧光体层的2维周期结构的变形例的平面图。图7是对在光波导通路的外边缘部所形成的荧光体层中的光子带结构进行表示的示意图。图8是表示将ー个实施方式的发光元件用于液晶面板的背光灯的例子的示意图。 图9是表示将ー个实施方式的发光元件用于投影仪的光源的例子的示意图。具体实施例方式最初，參考附图，说明一个实施方式的发光元件的构成及其制造方法。首先，如图1(a)所示，在主面的面方向是(0001)面的由n型的GaN构成的基板101上，通过有机金属气相生长(MOCVD)法等形成由氮化物半导体构成的半导体多层膜102。半导体多层膜102可以设为例如从基板101侧开始被顺序形成的n型包层121、活性层122、p侧光引导层123、电子溢出阻挡层(0FS层，没有图示)以及p型接触层125。n型包层121可以设为膜厚为I.6微米且硅(Si)浓度为5X IO17CnT3的Ii-Ala8Ina2N15活性层122可以设为将膜厚为3nm的由1% 25Ga0 85N构成的讲层和膜厚为7nm的由不掺杂In。. Q3GaQ. 97N构成的阻挡层进行层叠后的2重量子阱结构。该情况下的发光波长大约为440nm。p侧光引导层123可以设为膜厚为50nm的不掺杂Ina(l2GaQ.98N。OFS层可以设为膜厚为IOnm且Mg浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.21 JP 2010-0975851.ー种发光兀件，包括 半导体多层膜，被形成在基板的主面上，并且具有产生第一波长的光的活性层；和 多个荧光体层，被形成在所述半导体多层膜上，并且构成第一 2维周期结构， 所述荧光体层被所述第一波长的光激发，产生第二波长的光， 所述半导体多层膜具有引导所述第一波长的光和第二波长的光的光波导通路， 对于从所述光波导通路的端面辐射出的光而言，较之电场的方向与所述主面呈垂直的方向的光，呈水平的方向的光的比例更高。2.根据权利要求I所述的发光元件，其特征在干， 所述第一 2维周期结构，针对所述第二波长的光当中的电场的方向与所述主面呈...

【专利技术属性】
技术研发人员：折田贤儿，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：