[發(fā)明專利]半導(dǎo)體發(fā)光裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080068429.4
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN103053035A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大野啟
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，特別涉及發(fā)出藍紫色到紅色可見光譜區(qū)之光的超輻射發(fā)光二極管(SLD)裝置。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light?Emitting?Diode：LED)及半導(dǎo)體激光器(Laser?Diode：LD)等半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有小型及高輸出等優(yōu)良特征，因此應(yīng)用它們的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，例如通信、光碟等的信息技術(shù)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域和照明領(lǐng)域。近年來，特別是使用LED作為薄型電視等使用了液晶面板的液晶顯示裝置的光源這一情況正在迅速增多。液晶顯示裝置包括用作透過型光調(diào)制元件的液晶面板，設(shè)置在該液晶面板背面的光源裝置對液晶面板照射光。液晶面板通過控制自光源裝置照射來的光的透過率形成圖像。

現(xiàn)有技術(shù)中一直使用冷陰極熒光燈管(Cold?Cathode?Fluorescent?Lamp：CCFL)作光源裝置的光源，但是近年來隨著節(jié)能化的深入，使用了LED芯片的LED背光光源的開發(fā)正不斷深入進行。一般的使用方式是以將藍色LED和黃色熒光粉相結(jié)合而發(fā)白色光的白色LED作為LED背光光源使用。LED背光光源按照LED的布置方法大致分為直下式和邊光式。直下式是指LED光源網(wǎng)格狀地設(shè)置在液晶面板的正下方的情況，適合應(yīng)用在通過對每一個被稱為局部變暗(local?dimming)的區(qū)域控制光源的亮度來提高圖像的對比度的技術(shù)中。但是卻存在難以薄型化等問題。邊光式是將LED光源布置在液晶面板的周圍，利用導(dǎo)光板照射整個面板，所以具有易于實現(xiàn)面板的薄型化，設(shè)計性高等優(yōu)點。從成本方面來看，也具有能夠減少LED的安裝數(shù)量的優(yōu)點。

本來就要求邊光式背光光源具有高指向性及高偏振性等特性，但是現(xiàn)在所使用的LED光源不具有這樣的特性，作為光源沒有被最佳化。LD是高指向性及高偏振性的小型光源中的一種，但是該LD因為其光相干性高而存在容易產(chǎn)生斑點噪聲的問題。

于是，本申請發(fā)明人將具有高指向性、高偏振性及低相干性的光源的研發(fā)目標(biāo)放在了超輻射發(fā)光二極管(Super?Luminescent?Diode：?SLD)上。SLD與LD一樣都是具有光波導(dǎo)的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。在SLD中，在注入載流子的再耦合所產(chǎn)生的自激發(fā)發(fā)射光朝著光出射端面方向行進的時間內(nèi)接收受激發(fā)射所帶來的高增益而被放大，之后從光出射端面發(fā)射出去。SLD與LD的不同之處在于：抑制了端面反射所導(dǎo)致的光振蕩器的形成，使不產(chǎn)生法布里珀羅模式所引起的激光振蕩。因此，SLD與普通的發(fā)光二極管一樣非相干且光譜寬，光輸出為幾十mW左右。特別是，非常期待用氮化物半導(dǎo)體形成的SLD作為能夠輸出從紫外光譜區(qū)到綠色可見光譜區(qū)之光的高輸出非相干光源使用。

將這樣具有高指向性、高偏振性及低相干性的光源即SLD作為邊光式背光光源使用以后，與導(dǎo)光板的光耦合效率提高，而能夠減少偏光板的數(shù)量，所以非常期待SLD成為高性能且低成本的背光光源。

參照圖13～圖15對現(xiàn)有技術(shù)中的SLD做說明。

(第一現(xiàn)有技術(shù)例)

如圖13所示，通過使出射端面101、102相對于脊形波導(dǎo)103傾斜減少模式反射率，來抑制激光振蕩而能夠作為SLD工作的構(gòu)造公開在非專利文獻1等中。因為是類似于LD的光波導(dǎo)構(gòu)造，所以能夠發(fā)出既具有較高的指向性又具有較低的相干性的光。然而，在圖13所示的傾斜直線波導(dǎo)式構(gòu)造下，前端面及后端面的反射率都較低，光從該兩端面射出，所以存在的問題是難以獲得受激發(fā)射所帶來的放大效果。

(第二現(xiàn)有技術(shù)例)

再如圖14所示，采用蝕刻法使前端面111成為傾斜的端面，降低前端面111的反射率，提高后端面112的反射率，由此而易于獲得受激發(fā)射帶來的放大效果的構(gòu)造公開在非專利文獻2等中。然而，如圖14所示，與通過解理(cleavage)形成端面的情形相比，在采用蝕刻法形成低反射面的方法下，由于表面損傷及表面上的微小凹凸的影響反射率不會像計算結(jié)果那樣下降得那么大，所存在的問題就是難以作為高輸出的SLD工作。

(第三現(xiàn)有技術(shù)例)

又如圖15所示，通過形成包括直線波導(dǎo)部123a和曲線波導(dǎo)部123b的脊形波導(dǎo)123而能夠僅降低前端面121的反射率的構(gòu)造公開在專利文獻1等中。與由曲線波導(dǎo)部123b形成傾斜的端面的情況相比，因為反射率較高的后端面122和反射率較低的前端面121都能夠通過解理形成，所以優(yōu)點是能夠精度良好地控制反射率。

專利文獻1：日本公開專利公報特開2003-142777號公報

非專利文獻1：J.Quantum?Electronics?Vol.24，No.12，pp2454-2457(1988)