[发明专利]半导体发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光装置，特别涉及发出蓝紫色到红色可见光谱区之光的超辐射发光二极管(SLD)装置。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode：LED)及半导体激光器(Laser Diode：LD)等半导体发光装置具有小型及高输出等优良特征，因此应用它们的技术领域非常广泛，例如通信、光碟等的信息技术领域、医疗领域和照明领域。近年来，特别是使用LED作为薄型电视等使用了液晶面板的液晶显示装置的光源这一情况正在迅速增多。液晶显示装置包括用作透过型光调制元件的液晶面板，设置在该液晶面板背面的光源装置对液晶面板照射光。液晶面板通过控制自光源装置照射来的光的透过率形成图像。

现有技术中一直使用冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp：CCFL)作光源装置的光源，但是近年来随着节能化的深入，使用了LED芯片的LED背光光源的开发正不断深入进行。一般的使用方式是以将蓝色LED和黄色荧光粉相结合而发白色光的白色LED作为LED背光光源使用。LED背光光源按照LED的布置方法大致分为直下式和边光式。直下式是指LED光源网格状地设置在液晶面板的正下方的情况，适合应用在通过对每一个被称为局部变暗(local dimming)的区域控制光源的亮度来提高图像的对比度的技术中。但是却存在难以薄型化等问题。边光式是将LED光源布置在液晶面板的周围，利用导光板照射整个面板，所以具有易于实现面板的薄型化，设计性高等优点。从成本方面来看，也具有能够减少LED的安装数量的优点。

本来就要求边光式背光光源具有高指向性及高偏振性等特性，但是现在所使用的LED光源不具有这样的特性，作为光源没有被最佳化。LD是高指向性及高偏振性的小型光源中的一种，但是该LD因为其光相干性高而存在容易产生斑点噪声的问题。

于是，本申请发明人将具有高指向性、高偏振性及低相干性的光源的研发目标放在了超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode： SLD)上。SLD与LD一样都是具有光波导的半导体发光装置。在SLD中，在注入载流子的再耦合所产生的自激发发射光朝着光出射端面方向行进的时间内接收受激发射所带来的高增益而被放大，之后从光出射端面发射出去。SLD与LD的不同之处在于：抑制了端面反射所导致的光振荡器的形成，使不产生法布里珀罗模式所引起的激光振荡。因此，SLD与普通的发光二极管一样非相干且光谱宽，光输出为几十mW左右。特别是，非常期待用氮化物半导体形成的SLD作为能够输出从紫外光谱区到绿色可见光谱区之光的高输出非相干光源使用。

将这样具有高指向性、高偏振性及低相干性的光源即SLD作为边光式背光光源使用以后，与导光板的光耦合效率提高，而能够减少偏光板的数量，所以非常期待SLD成为高性能且低成本的背光光源。

参照图13～图15对现有技术中的SLD做说明。

(第一现有技术例)

如图13所示，通过使出射端面101、102相对于脊形波导103倾斜减少模式反射率，来抑制激光振荡而能够作为SLD工作的构造公开在非专利文献1等中。因为是类似于LD的光波导构造，所以能够发出既具有较高的指向性又具有较低的相干性的光。然而，在图13所示的倾斜直线波导式构造下，前端面及后端面的反射率都较低，光从该两端面射出，所以存在的问题是难以获得受激发射所带来的放大效果。

(第二现有技术例)

再如图14所示，采用蚀刻法使前端面111成为倾斜的端面，降低前端面111的反射率，提高后端面112的反射率，由此而易于获得受激发射带来的放大效果的构造公开在非专利文献2等中。然而，如图14所示，与通过解理(cleavage)形成端面的情形相比，在采用蚀刻法形成低反射面的方法下，由于表面损伤及表面上的微小凹凸的影响反射率不会像计算结果那样下降得那么大，所存在的问题就是难以作为高输出的SLD工作。

(第三现有技术例)

又如图15所示，通过形成包括直线波导部123a和曲线波导部123b的脊形波导123而能够仅降低前端面121的反射率的构造公开在专利文献1等中。与由曲线波导部123b形成倾斜的端面的情况相比，因为反射率较高的后端面122和反射率较低的前端面121都能够通过解理形成，所以优点是能够精度良好地控制反射率。

专利文献1：日本公开专利公报特开2003-142777号公报

非专利文献1：J.Quantum Electronics Vol.24，No.12，pp2454-2457(1988)