発光ダイオード装置
【課題】パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減することが可能な発光ダイオード装置を提供する。
【解決手段】この発光ダイオード装置は、主面１２ａを有する発光層１２を含む発光ダイオードチップ１０と、発光ダイオードチップ１０が配置されるチップ配置面２１ａを有するパッケージ２０とを備え、発光層１２の主面１２ａから出射される光は、発光層１２の主面１２ａの面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、発光ダイオードチップ１０およびパッケージ２０の少なくとも一方は、パッケージ２０から出射される光のチップ配置面２１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造を有し、パッケージ２０は、パッケージ２０から出射される光のチップ配置面２１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造に形成されている。
【解決手段】この発光ダイオード装置は、主面１２ａを有する発光層１２を含む発光ダイオードチップ１０と、発光ダイオードチップ１０が配置されるチップ配置面２１ａを有するパッケージ２０とを備え、発光層１２の主面１２ａから出射される光は、発光層１２の主面１２ａの面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、発光ダイオードチップ１０およびパッケージ２０の少なくとも一方は、パッケージ２０から出射される光のチップ配置面２１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造を有し、パッケージ２０は、パッケージ２０から出射される光のチップ配置面２１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置に関し、特に、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置において、窒化ガリウムＣ面（０００１）基板上に作製したＧａＩｎＮ量子井戸には、量子井戸面と垂直な方向に大きなピエゾ電場が生じることが知られている。このように、ＧａＩｎＮ量子井戸にピエゾ電場が存在する場合、無電場時と比較してエネルギー準位が低エネルギー側にシフトする量子閉じこめシュタルク効果が起こったり、電子と正孔とが引き離されるために発光確率が低下して、発光効率が低下するなどの不都合があった。
【０００３】
この不都合を解消するために、窒化ガリウムにおいてピエゾ効果を低減させた素子構造として、Ｃ面（０００１）ではなく、Ａ面｛１１−２０｝、Ｍ面｛１−１００｝または（２−１−１４）面で量子井戸を形成する発光ダイオードチップや、（１０−１−３）面を主面とする発光ダイオードチップが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。上記非特許文献１では、（１０−１−３）面を主面とするＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）を発光層とする発光ダイオードチップが提案されている。上記Ａ面｛１１−２０｝、Ｍ面｛１−１００｝または（２−１−１４）面で量子井戸を形成する発光ダイオードチップや、（１０−１−３）面を主面とする発光ダイオードチップでは、量子井戸をＣ面以外の面に形成することによって、ピエゾ効果を低減することが可能である。
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８７巻，２３１１１０（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記Ｃ面以外の量子井戸では、発光層（量子井戸）の主面の面内方向において、発光層の振動子強度が大きい異方性を有していることが報告されている。具体的には、Ｃ面を主面とするＧａＩｎＮ量子井戸は、ｃ軸が６回回転対称軸をなすため、＜１１−２０＞偏光と＜１−１００＞偏光との振動子強度は等しく、量子井戸面内の直線偏光に対する振動子強度の異方性はない。一方、Ｃ面以外を主面とするＧａＩｎＮ量子井戸は、回転対称性がないので、一般的に、量子井戸面内の直線偏光に対する振動子強度は異方性を有する。すなわち、直線偏光に対する振動子強度は、量子井戸面内の直線偏光の方向に依存して複数の異なる大きさを有する。このため、Ｃ面以外の量子井戸では、井戸層の法線方向で量子井戸から出射する光を観測した場合、その光は直線偏光している。たとえば、サファイアの（１−１００）面上に作製した（１−１０−３）面を主面とするＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｎからなる４ｎｍの井戸層とＧａＮの障壁層とを積層したＭＱＷを発光層とする発光ダイオードチップでは、発光層から出射される光は、［１１−２０］方向の偏光が強くなっている。
【０００５】
このようなＣ面以外の量子井戸を主面とする発光ダイオードチップから出射される光は、振動子強度の大きい方向と垂直な方向に対して発光強度が大きくなる分布を有することが理論的に予想される。たとえば、従来の発光ダイオードチップでは、発光ダイオードチップから出射される光は［１１−２０］方向の偏光が強く、［１１−２０］方向に出射する光は弱く、［１１−２０］方向と垂直な方向に出射する光は強くなることが予想される。このように発光層の主面の面内の方位角の違いにより、発光層から出射される光が発光強度の大きな異方性を有している場合、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置から出射される光も発光強度の大きな異方性を有すると考えられる。具体的には、発光ダイオード装置が、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップの主面（光出射面）に平行で、かつ、発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備えている場合、発光ダイオード装置から出射される光は、通常、パッケージのチップ配置面の面内の方位角に関して、発光強度の大きな異方性を有することになる。このため、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することが困難であるという問題点がある。この場合、発光ダイオード装置を、パッケージのチップ配置面の面内の方位角に関して、光の発光強度の均一性が要求される、たとえば、照明や表示灯などに用いることができないという不都合がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減することが可能な発光ダイオード装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の一の局面による発光ダイオード装置は、主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、発光層の主面から出射される光は、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、発光ダイオードチップおよびパッケージの少なくとも一方は、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造を有する。
【０００８】
この一の局面による発光ダイオード装置では、上記のように、発光ダイオードチップおよびパッケージの少なくとも一方に、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減する構造を設けることによって、発光層の主面から出射される光が、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有する場合にも、パッケージから出射される光のチップの配置面の面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。これにより、発光ダイオード装置を、パッケージのチップ配置面の面内の方位角に関して、光の発光強度の均一性が要求される、たとえば、照明や表示灯などに用いることができる。
【０００９】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、パッケージは、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造に形成されている。このように構成すれば、パッケージの構造により、容易に、パッケージから出射される光の発光強度の差を低減することができる。
【００１０】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、発光ダイオードチップは、光出射面を有し、光出射面が、光出射面の面内方向に関して異方的な構造を有することにより、光出射面から出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差が低減されるように構成されている。このように構成すれば、発光ダイオードチップの光出射面が、光出射面の面内方向に関して異方的な構造を有することにより、容易に、パッケージから出射される光の発光強度の差を低減することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、発光ダイオードチップの光出射面の異方的な構造は、光出射面の面内方向において、第１方向と第１方向に交差する第２方向とに沿ってそれぞれ異なる形状を有する構造である。このように構成すれば、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有する場合にも、複数の発光ダイオードチップを第１方向と第１方向に交差する第２方向とに沿って配置することによって、発光ダイオードチップの光出射面の異方的な構造により、パッケージから出射される光の発光強度の差を低減することができる。
【００１２】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光ダイオードチップは、第１発光ダイオードチップおよび第２発光ダイオードチップを含み、第１発光ダイオードチップの発光層の主面の面内方向における発光強度の大きい方位角の方向と、第２発光ダイオードチップの発光層の主面の面内方向における発光強度の大きい方位角の方向とが、チップ配置面の面内で互いに異なる方向に向くように第１発光ダイオードチップと第２発光ダイオードチップとが配置されることにより、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差が低減されるように構成されている。このように構成すれば、容易に、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減することができる。
【００１３】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光層は、ウルツ鉱構造の半導体およびα−ＳｉＣのいずれか一方からなる。このように構成すれば、発光層から出射される光の発光強度が発光層の主面の面内の方位角に関する異方性を有することができる。
【００１４】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光層の主面は、（０００１）面以外の面を含む。このように構成すれば、発光層から出射される光の発光強度が発光層の主面の面内の方位角に関する異方性を有することができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、発光層の主面は、実質的に（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面（ＨおよびＫは整数であり、ＨおよびＫの少なくとも一方は０ではない）を含む。このように構成すれば、主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性を強くすることができる。
【００１６】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光層の主面の面内方向の直線偏光に対する発光層の振動子強度は、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる大きさを有する。ここで、発光層の振動子強度は、発光層の伝導帯の底と価電子帯の頂上との間の遷移に対する振動子強度である。このように構成すれば、発光層は、発光層の主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性を有することができる。
【００１７】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光ダイオードチップの面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別できるように、発光ダイオードチップの外観が形成されている。このように構成すれば、チップ配置面に発光ダイオードチップを配置する際に、発光ダイオードチップの発光強度の最も大きい方向を認識しやすくなる。
【００１８】
この場合、好ましくは、発光ダイオードチップの上面の外形が、実質的に長方形に形成されており、実質的に長方形の長辺または短辺が面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と実質的に一致している。このように構成すれば、発光ダイオードチップの実質的に長方形の長辺または短辺により、チップ配置面に発光ダイオードチップを配置する際に、発光ダイオードチップの発光強度の最も大きい方向をより認識しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明に用いる発光ダイオードチップを説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明に用いる発光ダイオードチップの概略的構成について説明する。
【００２０】
本発明に用いる発光ダイオードチップでは、図１に示すように、第１半導体１上に、発光層２が形成されている。発光層２上には、第２半導体３が形成されている。また、第１半導体１の下面上には、第１電極４が形成されているとともに、第２半導体３上には、第２電極５が形成されている。
【００２１】
ここで、本発明に用いる発光ダイオードチップでは、発光層２から出射される光の発光強度が発光層２の主面（上面）２ａの面内の方位角に関する異方性を有するように、発光ダイオードチップの材料と主面の方向とが選択される。たとえば、ウルツ鉱構造の半導体、４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣであれば、（０００１）面以外が主面となるように主面を選択する。この場合、特に（１１−２０）面および（１−１００）面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面を主面とした場合に、主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性が最も強くなる。
【００２２】
この他、たとえば、｛１１−２４｝面、｛１１−２２｝面、｛１−１０１｝面、｛１−１０２｝面および｛１−１０３｝面や、これらの面から所定の角度範囲内でオフしている面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、Ｌ）面（Ｌは０ではない）を主面としてもよいし、これらの面から所定の角度範囲内でオフしている面を主面としてもよい。具体的な材料としては、ウルツ鉱構造のＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＧａＩｎＮなどの窒化物系半導体や、２Ｈ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣおよび６Ｈ−ＳｉＣなどの六方晶や、菱面体構造のα−ＳｉＣや、ウルツ鉱構造のＭｇＺｎＯ、ＺｎＣｄＯおよびＺｎＳなどを用いる。なお、閃亜鉛鉱構造の半導体を用いる場合は、｛００１｝面および｛１１１｝面以外の面（たとえば、｛１１０｝面）を主面とするとともに、発光層を量子井戸構造とする必要がある。
【００２３】
ここで、一般的に、第１半導体１および第２半導体３のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する発光層２を形成することにより二重ヘテロ構造を作製することによって、発光層２にキャリアを閉じ込めやすくすることができるとともに、発光効率を向上させることができる。また、発光層２を単一量子井戸構造やＭＱＷ構造とすることにより、さらに発光効率を向上させることができる。この量子井戸構造の場合、井戸層の膜厚が小さいので、井戸層が歪みを有する場合においても、井戸層の結晶性が悪化するのを抑制することができる。なお、井戸層は、発光層２の主面２ａの面内方向に圧縮歪みを有する場合であっても、面内方向に引っ張り歪みを有する場合であっても、結晶性が悪化するのが抑制される。また、発光層２は、アンドープでもよく、ドーピングされていてもよい。
【００２４】
本発明において、第１半導体１は、基板または半導体層により構成されていてもよいし、基板と半導体層との両方により構成されていてもよい。また、第１半導体１が基板と半導体層との両方により構成される場合、基板は、第１半導体１の第２半導体３が形成される側とは反対側（下側）に形成される。また、基板は、成長用の基板であってもよいし、半導体層を成長させた後に半導体層の成長面に半導体層を支持するために接合する支持基板であってもよい。
【００２５】
また、ｐｎ接合型の発光ダイオードチップでは、第１半導体１と第２半導体３とは互いに異なる導電性を有する。第１半導体１がｐ型であり第２半導体３がｎ型であってもよいし、第１半導体１がｎ型であり第２半導体３がｐ型であってもよい。
【００２６】
また、第１半導体１および第２半導体３は、発光層２よりバンドギャップの大きいクラッド層（図示せず）などを含んでいてもよい。また、第１半導体１および第２半導体３は、発光層２側からクラッド層と、コンタクト層（図示せず）とを含んでいてもよい。この場合、コンタクト層は、クラッド層よりバンドギャップが小さいことが好ましい。
【００２７】
また、ウルツ鉱構造の窒化物系半導体を用いる場合、基板は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮおよびＧａＩｎＮからなる窒化物系半導体基板や、サファイア、スピネル、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰおよびＺｒＢ２などの窒化物系半導体以外の基板を用いることができる。量子井戸の発光層としては、井戸層としてＧａＩｎＮ、障壁層として井戸層よりバンドギャップの大きいＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＧａＩｎＮを用いることができる。クラッド層およびコンタクト層としては、ＧａＮおよびＡｌＧａＮを用いることができる。
【００２８】
また、第２電極５は、第２半導体３の一部に形成してもよい。また、発光ダイオードチップの光の出射側（上側）に形成されている電極（ここでは、第２電極５）は、透光性を有していることが好ましい。
【００２９】
また、後述するように、発光層２の主面２ａは、パッケージ（図示せず）のチップ配置面に対して平行になるように配置されている。
【００３０】
次に、（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸の発光層を有する発光ダイオードを例にあげて、発光ダイオードの主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性について説明する。図２は、極角θと方位角φとで定義される方向と、（１１−２０）面を主面とする発光層および発光層の面内の結晶方位との関係を示した図である。図３は、（１１−２０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸発光層から、［１１−２０］方向に対して有限（０ではない）の角度θだけ傾斜した方向に出射する光の方位角φと発光強度との関係を示した図である。ここで、φ＝０°、９０°、１８０°および２７０°は、それぞれ発光層の［０００１］方向、［１−１００］方向、［０００−１］方向および［−１１００］方向と一致する。図３に示すように、有限の極角θだけ傾斜した方向に出射する光は、発光層２の主面２ａの面内の方位角に関する発光強度の異方性を有し、方位角がφ＝０°または１８０°である方向に発光強度が大きく、方位角がφ＝９０°または２７０°である方向に発光強度が小さい。図３では（１１−２０）面を主面とする発光ダイオードについて説明したが、（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸の発光層を有する発光ダイオードにおいては、方位角が［０００１］方向である方向に発光強度の強い方向があり、方位角が［Ｋ、−Ｈ、Ｈ−Ｋ、０］方向である方向に発光強度の弱い方向があり、発光強度の大きい方向と、発光強度の小さい方向とは、方位角が９０°異なる。また、発光強度は、発光層２の主面の面内で２回の回転対称性を示す。
【００３１】
（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図５は、図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。図６は、図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の支持部材の構造を示した平面図である。まず、図４〜図６を参照して、第１実施形態による発光ダイオード装置の構造について説明する。
【００３２】
第１実施形態による発光ダイオード装置では、図４および図５に示すように、４つの発光ダイオードチップ１０と、４つの発光ダイオードチップ１０が内部に配置されるパッケージ２０とを含んでいる。
【００３３】
発光ダイオードチップ１０は、（１１−２０）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。発光ダイオードチップ１０の外形は、図４に示すように、上面側から見て、正方形状、長方形状、菱形状または平行四辺形状などからなる。
【００３４】
また、発光ダイオードチップ１０では、図５に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層１２が形成されている。また、発光層１２上には、ｐ型ＧａＮ層１３が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層１３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００３５】
ここで、第１実施形態では、各々の発光ダイオードチップ１０の発光層１２の振動子強度は、［０００１］偏光した光よりも［１−１００］偏光した光に対して大きくなる。したがって、発光層１２からの発光強度は、［１−１００］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［０００１］方向に平行に近い方位角の光の方が大きくなる。
【００３６】
また、第１実施形態では、４つの発光ダイオードチップ１０は、発光層１２の主面１２ａがパッケージ２０の後述する支持部材２１のチップ配置面２１ａに対して平行になるように、チップ配置面２１ａ上に配置されている。
【００３７】
また、第１実施形態では、図４に示すように、４つの発光ダイオードチップ１０のうちの２つの一方の発光ダイオードチップ１０ａと、２つの他方の発光ダイオードチップ１０ｂとは、一方の発光ダイオードチップ１０ａの［０００１］方向と、他方の発光ダイオードチップ１０ｂの［１−１００］方向とがほぼ平行になるように配置されている。このため、一方の発光ダイオードチップ１０ａの発光層１２の面内方向における発光強度の大きい方位角の方向と、他方の発光ダイオードチップ１０ｂの発光層１２の面内方向における発光強度の大きい方向とが、パッケージ２０の面内で互いに異なる方向（交差（直交）する方向）に向くように、一方の発光ダイオードチップ１０ａと他方の発光ダイオードチップ１０ｂとが配置されるので、パッケージ２０から出射される光の支持部材２１のチップ配置面２１ａの面内の方位角の違いによる強度の差（強度の異方性）が低減される。なお、発光ダイオードチップ１０ａは、本発明の「第１発光ダイオードチップ」の一例であり、発光ダイオードチップ１０ｂは、本発明の「第２発光ダイオードチップ」の一例である。
【００３８】
また、パッケージ２０は、図５に示すように、上記した支持部材２１と、透光性の樹脂モールド２２とにより構成されている。この支持部材２１は、樹脂やセラミックスなどの絶縁性の材料からなる。また、支持部材２１は、発光ダイオードチップ１０が配置される平面からなる上記したチップ配置面２１ａと、チップ配置面２１ａの外周部に配置されるとともに、チップ配置面２１ａに対して傾斜する反射側面２１ｂとを有する凹部が形成されている。
【００３９】
チップ配置面２１ａには、図５および図６に示すように、チップ配置面２１ａの中央部近傍に配置される銅などからなる一方電極２１ｃと、チップ配置面２１ａの周辺部近傍に配置される銅などからなる他方電極２１ｄとが形成されている。この一方電極２１ｃ上には、発光ダイオードチップ１０のｎ側電極１４（図５参照）が接合されている。また、他方電極２１ｄ上には、発光ダイオードチップ１０のｐ側電極１５（図５参照）に接続されたワイヤ２３（図５参照）が接続されている。また、一方電極２１ｃには、一方リード電極２１ｅが接続されているとともに、他方電極２１ｄには、他方リード電極２１ｆが接続されている。これら一方リード電極２１ｅおよび他方リード電極２１ｆは、支持部材２１の内部と外部とを接続するように配置されている。このようにして、４つの発光ダイオードチップ１０は、常に同時に点灯するように配線されている。
【００４０】
また、反射側面２１ｂには、ＡｌまたはＡｇなどからなる反射材２１ｇが形成されている。また、反射側面２１ｂは、図６に示すように、光の出射方向（上方向）から見て、円形状に形成されている。
【００４１】
図７は、本発明の第１実施形態の変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例による発光ダイオード装置は、図７に示すように、上記第１実施形態と異なり、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの上面の外形が、[０００１]方向に略平行な長辺を有する長方形に形成されている。本変形例では、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの主面を長辺または短辺の方向を発光強度の最も大きい方向に一致させた２回の回転対称の長方形状に形成しているので、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができる。したがって、チップ配置面２１ａに発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄを配置する際に、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの発光強度の最も大きい方向を認識しやすくなる。ここで、主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別する方法は、チップを長方形に形成することに限らず、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができるように、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄが形成されていればよい。たとえば、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの表面に発光強度の最も大きい方向が認識可能なマークを形成するようにしてもよいし、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄに電極を形成する場合には、電極の形状や配置により、発光強度の最も大きい方向が認識可能なようにしてもよい。また、長辺または短辺の方向を発光強度の最も大きい方向に一致させた２回の回転対称の長方形状に電極を形成するようにしてもよい。また、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの外形を発光強度の最も大きい方向が認識可能なように形成するようにしてもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図９は、図８に示した第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。図８および図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、パッケージの反射側面に、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減する形状が形成されている場合について説明する。
【００４３】
第２実施形態による発光ダイオード装置では、図８および図９に示すように、１つの発光ダイオードチップ３０と、１つの発光ダイオードチップ３０が内部に配置されるパッケージ４０とを含んでいる。
【００４４】
発光ダイオードチップ３０は、（１−１００）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。発光ダイオードチップ３０は、図８に示すように、上面側から見て、約３００μｍ×約３００μｍの大きさを有する正方形状に形成されている。
【００４５】
また、発光ダイオードチップ３０では、図９に示すように、ｎ型ＧａＮ層３１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層３２が形成されている。また、発光層３２上には、ｐ型ＧａＮ層３３が形成されている。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層３１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層３３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００４６】
ここで、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、発光層３２から出射される光の発光強度は、発光層３２の主面（上面）３２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層３２から出射される光の発光強度は、［１１−２０］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［０００１］方向に平行に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。
【００４７】
また、パッケージ４０は、図８に示すように、支持部材４１と、透光性の樹脂モールド４２とにより構成されている。この支持部材４１は、発光ダイオードチップ３０が配置される平面からなるチップ配置面４１ａと、チップ配置面４１ａの外周部に配置されるとともに、チップ配置面４１ａに対して傾斜する反射側面４１ｂとを有する凹部が形成されている。なお、反射側面４１ｂは、本発明の「反射面」の一例である。
【００４８】
また、チップ配置面４１ａには、図９に示すように、チップ配置面４１ａの中央部近傍に配置される銅などからなる一方電極４１ｃと、チップ配置面４１ａの周辺部近傍に配置される銅などからなる他方電極４１ｄとが形成されている。また、一方電極４１ｃには、一方リード電極４１ｅが接続されているとともに、他方電極４１ｄには、他方リード電極４１ｆが接続されている。
【００４９】
また、第２実施形態では、反射側面４１ｂには、ＡｌまたはＡｇなどからなる反射材４１ｇが形成されている。反射側面４１ｂは、支持部材４１の凹部の表面に凹凸形状を形成するとともに、支持部材４１の凹部の表面に反射材４１ｇを形成することにより形成される。この反射側面４１ｂには、図８に示すように、光の出射方向（上方向）から見て、支持部材４１の凹部の表面の凹凸形状を反映した凹凸形状を有する反射材４１ｇが形成されている。具体的には、反射側面４１ｂは、図９に示すように、チップ配置面４１ａ近傍の部分において、約１ｍｍの内径Ｌ１を有している。また、図８に示すように、反射側面４１ｂに形成された凹凸形状の凸部と凸部との間隔Ｗ１は、約２０μｍであるとともに、凹部の深さＤ１は、約２０μｍであり、凸部の頂点の角度θ１は、約５０度である。これにより、発光ダイオードチップ３０から出射される光が反射側面４１ｂにより散乱される。なお、凹凸形状の凹部および凸部の大きさは、発光波長と同程度であってもよいし、発光波長よりも大きくてもよい。たとえば、凸部と凸部との間隔Ｗ１は、約２５０ｎｍ以上が好ましい。
【００５０】
なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
第２実施形態では、上記のように、反射側面４１ｂに、光の出射方向（上方向）から見て、凹凸形状を形成することによって、発光ダイオードチップ３０から出射される光を反射側面４１ｂにより散乱することができるので、発光層３２の主面３２ａから出射される光が、発光層３２の主面３２ａの面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有する場合にも、パッケージ４０から出射される光の支持部材４１のチップ配置面４１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００５２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図１１は、図１０に示した第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。図１０および図１１を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、発光ダイオードチップの光出射面（上面）に、パッケージ（発光ダイオードチップ）から出射される光の発光強度の差を低減するように、所定の方向に延びる凹凸形状が形成されている場合について説明する。
【００５４】
第３実施形態による発光ダイオード装置では、図１０および図１１に示すように、１つの発光ダイオードチップ５０と、１つの発光ダイオードチップ５０が内部に配置されるパッケージ６０とを含んでいる。
【００５５】
発光ダイオードチップ５０は、（１１−２４）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。また、発光ダイオードチップ５０では、図１１に示すように、ｎ型ＧａＮ層５１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層５２が形成されている。また、発光層５２上には、ｐ型ＧａＮ層５３が形成されている。なお、ｐ型ＧａＮ層５３は、本発明の「半導体層」の一例である。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層５１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層５３上には、透光性を有するｐ側電極５５が形成されている。なお、ｐ側電極５５は、本発明の「電極」の一例である。
【００５６】
ここで、第３実施形態では、上記第１実施形態と同様、発光層５２から出射される光の発光強度は、発光層５２の主面（上面）５２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層５２から出射される光の発光強度は、［１−１００］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［１−１００］方向に直交するｙ方向（図１０参照）に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。なお、［１−１００］方向および［−１１００］方向は、本発明の「第１方向」の一例であり、ｙ方向は、本発明の「第２方向」の一例である。
【００５７】
また、第３実施形態では、図１０および図１１に示すように、発光ダイオードチップ５０の光の出射面側に配置されたｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａには、凹凸形状が形成されている。具体的には、図１１に示すように、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａの凹凸形状の凹部および凸部は、約０．５μｍの幅Ｗ２を有するとともに、約０．２５μｍの高さＨ１を有するように形成されている。また、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａの凹凸形状の凹部および凸部は、ｙ方向に延びるように形成されている。これにより、発光ダイオードチップ５０から出射される光のうちの［１−１００］方向に平行な方位角の方向に出射される光の光量を増加させることが可能である。なお、ｐ側電極５５は、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状に沿って、凹凸形状に形成されている。これにより、発光層５２から出射される光が［１−１００］方向の方位角の方向に小さい発光強度を有する場合において、パッケージ６０から出射される光の支持部材６１のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００５８】
また、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状の凹部および凸部の大きさは、発光波長と同程度であってもよいし、発光波長よりも大きくてもよい。発光波長が約５００ｎｍの場合、たとえば、凹部の幅Ｗ２は、約２５０ｎｍ以上が好ましい。
【００５９】
また、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状の凹部および凸部の大きさが、発光波長の数倍（たとえば、約２５０ｎｍ〜約１２００ｎｍ）である場合には、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａが平坦である場合に全反射することにより発光ダイオードチップ５０の外部に出射されない光を、回折効果により外部に出射する効果がある。
【００６０】
また、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状の凹部および凸部の大きさが、発光波長よりも大きい場合（たとえば、約２μｍ〜約５０μｍである場合）には、発光層５２から出射された光がｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状に臨界角度以下で入射しやすくなるので、発光ダイオードチップ５０の外部に出射される光を増加させる効果がある。
【００６１】
なお、第３実施形態において、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａに凹凸形状を形成したが、出射面側のｐ型ＧａＮ層５３上にＴｉＯ２などの誘電体膜を形成し、誘電体膜に凹凸形状を形成してもよい。また、出射面と反対側（下側）のｎ型ＧａＮ層５１の下面に凹凸形状を形成しても、同様の効果が得られるが、出射面側に凹凸を形成する方が効果が高い。
【００６２】
また、パッケージ６０は、図１１に示すように、上記第１実施形態と同様、支持部材６１と、透光性の樹脂モールド６２とにより構成されている。この支持部材６１は、発光ダイオードチップ５０が配置される平面からなるチップ配置面６１ａと、チップ配置面６１ａの外周部に配置されるとともに、チップ配置面６１ａに対して傾斜する反射側面６１ｂとを有する凹部が形成されている。
【００６３】
また、チップ配置面６１ａには、上記第２実施形態と同様、チップ配置面６１ａの中央部近傍に配置される銅などからなる一方電極４１ｃと、チップ配置面６１ａの周辺部近傍に配置される銅などからなる他方電極４１ｄとが形成されている。また、一方電極４１ｃには、一方リード電極４１ｅが接続されているとともに、他方電極４１ｄには、他方リード電極４１ｆが接続されている。
【００６４】
また、第３実施形態では、反射側面６１ｂには、上記第１実施形態と同様、ＡｌまたはＡｇなどからなる反射材６１ｇが形成されている。
【００６５】
なお、第３実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６６】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
なお、第３実施形態では、発光ダイオードチップ５０の光出射面に、パッケージ６０から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、所定の方向に延びる凹凸形状を形成したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオードチップ５０の光出射面が発光層５２の面内方向に関する異方的な構造を有していればよい。たとえば、上面から見て楕円形状の凸部または凹部を光出射面に形成してもよい。
【００６８】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。この第４実施形態では、上記第２実施形態と異なり、出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減するためのパッケージの形状として、発光層の面内方向に関する異方的な形状をパッケージに形成する。具体的には、パッケージの樹脂モールドの光の出射面に所定の方向に延びる凹凸形状が形成されている場合について説明する。
【００６９】
第４実施形態による発光ダイオード装置では、図１２に示すように、１つの発光ダイオードチップ７０と、１つの発光ダイオードチップ７０が内部に配置されるパッケージ８０とを含んでいる。
【００７０】
発光ダイオードチップ７０は、（１−１０２）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。また、発光ダイオードチップ７０では、ｎ型ＧａＮ層７１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層７２が形成されている。また、発光層７２上には、ｐ型ＧａＮ層７３が形成されている。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層７１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層７３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００７１】
ここで、第４実施形態では、上記第１実施形態と同様、発光層７２から出射される光の発光強度は、発光層７２の主面（上面）７２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層７２から出射される光の発光強度は、［１１−２０］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［１１−２０］方向に直交する方向に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。
【００７２】
また、パッケージ８０は、上記第３実施形態と同様、支持部材６１と、透光性の樹脂モールド８２とにより構成されている。なお、樹脂モールド８２は、本発明の「透光性部材」の一例である。
【００７３】
また、第４実施形態では、樹脂モールド８２の光の出射面には、凹凸形状が形成されている。具体的には、樹脂モールド８２の光の出射面の凹凸形状の凹部および凸部は、約２．５μｍの幅Ｗ３を有するとともに、約２μｍの高さＨ２を有するように形成されている。また、樹脂モールド８２の凹凸形状の凹部および凸部は、［１１−２０］方向および［−１−１２０］方向と直交する方向に延びるように形成されている。これにより、発光ダイオードチップ７０から出射される光のうちの［１１−２０］方向に平行な方位角の方向に出射される光の光量を増加させることが可能である。これにより、発光層７２から出射される光が［１１−２０］方向の方位角の方向に小さい発光強度を有する場合において、パッケージ８０から出射される光の支持部材６１のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００７４】
また、上記第３実施形態と同様の理由により、樹脂モールド８２の凹凸形状の凹部および凸部の大きさは、発光波長と同程度であってもよいし、発光波長よりも大きくてもよい。発光波長が約５００ｎｍの場合、たとえば、凹部の幅Ｗ３は、約２５０ｎｍ以上が好ましい。
【００７５】
なお、第４実施形態のその他の構造は、上記第３実施形態と同様である。
【００７６】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【００７７】
なお、第４実施形態では、樹脂モールドの光の出射面に、パッケージ８０から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、所定の方向に延びる凹凸形状を形成したが、本発明はこれに限らず、樹脂モールド８２の光の出射面が発光層７２の面内方向に関する異方的な構造を有していればよい。すなわち、異方的な構造は、光出射面の面内方向において、[１１−２０]方向と、[１１−２０]方向と直交する方向とに沿ってそれぞれ異なる形状を有する構造であり、たとえば、上面から見て楕円形状の凸部または凹部を光出射面に形成してもよい。
【００７８】
また、第４実施形態では、光の出射面の透過性部材を樹脂モールドにより構成したが、本発明はこれに限らず、透過性部材を、ＴｉＯ２やＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２およびＺｎＯなどの無機材料や、無機材料と有機材料の有機無機ハイブリッド材料から構成してもよい。
【００７９】
なお、第４実施形態において、第１実施形態の変形例と同様に、発光ダイオードチップ７０の主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができるように、発光ダイオードチップ７０が形成されていれば、発光ダイオードチップ７０の発光強度の最も大きい方向と、樹脂モールドの凹凸形状の方向とを合わせやすくなる。
【００８０】
（第５実施形態）
図１３は、本発明の第５実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図１４は、図１３の２００−２００線に沿った断面図である。図１５は、図１３の３００−３００線に沿った断面図である。図１６は、図１３に示した第５実施形態によるパッケージから出射される光が［０００１］方向および［０００−１］方向へ屈折される状態を示した図である。図１３〜図１６を参照して、この第５実施形態では、上記第４実施形態と異なり、発光層の面内方向に関する異方的なパッケージの形状として、パッケージの樹脂モールド（レンズ部）の光の出射面を、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、発光強度の小さい方位角の方へ光を偏向するように構成している。より具体的には、パッケージの光の出射面の形状を、曲面を有する複数の凸面が凹形状を形成するように接している形状とする場合について説明する。
【００８１】
第５実施形態による発光ダイオード装置では、図１３に示すように、１つの発光ダイオードチップ９０と、１つの発光ダイオードチップ９０が内部に配置されるパッケージ１００とを含んでいる。
【００８２】
発光ダイオードチップ９０は、図１４および図１５に示すように、（１１−２０）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。また、発光ダイオードチップ９０では、ｎ型ＧａＮ層９１ａ上に、ｎ型のＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるクラッド層９１ｂが形成されている。また、クラッド層９１ｂ上には、Ａｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層９２が形成されている。また、発光層９２上には、ｐ型のＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるコンタクト層９３が形成されている。このコンタクト層９３は、クラッド層としての機能も有する。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層９１ａの下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、コンタクト層９３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００８３】
ここで、第５実施形態では、発光層９２から出射される光の発光強度は、発光層９２の主面（上面）９２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層９２から出射される光の発光強度は、［０００１］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［１−１００］方向に平行に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。
【００８４】
また、パッケージ１００は、上記第４実施形態と同様、支持部材６１と、透光性の樹脂モールド１０２とにより構成されている。この樹脂モールド１０２は、支持部材６１の凹部に充填される充填部１０２ａと、支持部材６１の外側に配置されるレンズ部１０２ｂとにより形成されている。なお、充填部１０２ａおよびレンズ部１０２ｂは、樹脂に限らず、ガラスなどの無機物または有機・無機ハイブリッド材料などにより構成してもよい。
【００８５】
また、第５実施形態では、図１３〜図１５に示すように、レンズ部１０２ｂは、４つの凸面から構成される。ここで、各々の凸面は、発光ダイオードチップ９０の［０００１］方向および［０００−１］方向の方位角において隣り合う凸面と、凸形状を形成するように接する。また、各々の凸面は、発光ダイオードチップ９０の発光強度の強い［１−１００］方向および［−１１００］方向の方位角において隣り合う凸面と、凹形状を形成するように接する。これにより、レンズ部１０２ｂ（パッケージ１００）から出射される光は、図１６に示すように、［０００１］方向および［０００−１］方向の方位角の方向へ屈折された状態で出射される。これにより、発光層９２から出射される光が［０００１］方向および［０００−１］方向の方位角の方向に小さい発光強度を有する場合において、発光層９２から出射される光は、発光強度の小さい[０００１]方向および[０００−１]方向へ偏向されるので、パッケージ１００から出射される光の支持部材６１のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００８６】
なお、第５実施形態のその他の構造は、上記第４実施形態と同様である。
【００８７】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【００８８】
なお、第５実施形態では、パッケージ１００の樹脂モールド１０２（レンズ部１０２ｂ）の光の出射面に、パッケージ１００から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、曲面を有する複数の凸面が凹形状を形成するように接している形状を形成したが、本発明はこれに限らず、パッケージ１００の反射側面に、パッケージ１００から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、図１７に示す第５実施形態の第１変形例のように、発光ダイオードチップ９０の発光強度の強い方位角方向において、曲面を有する複数の凹面が凸形状を形成するように接している形状を形成してもよい。ここで、図１８は、図１７の４００−４００線に沿った断面図であり、図１９は、図１７の５００−５００線に沿った断面図である。また、樹脂モールド１０２の光の出射面に、曲面を有する複数の凸面が凹形状を形成するように接している形状を形成する代わりに、図２０に示す第５実施形態の第２変形例のように、発光層９２と平行な断面が楕円となるように樹脂モールド１０２を形成し、楕円の長軸方向が発光層９２から出射される光の発光強度が最も小さい方位角の方向に実質的に一致するように発光ダイオードチップ９０を配置してもよい。加えて、パッケージ１００の反射側面に、曲面を有する複数の凹面が凸形状を形成するように接している形状を形成する代わりに、図２１に示す第５実施形態の第３変形例のように、発光層９２と平行な断面が楕円となるようにパッケージ１００の反射側面を形成し、楕円の長軸方向が発光層９２から出射される光の発光強度が最も小さい方位角の方向に実質的に一致するように、発光ダイオードチップ９０を配置してもよい。
【００８９】
なお、第５実施形態において、上記第１実施形態の変形例と同様に、発光ダイオードチップ９０の主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができるように、図１７、図２０および図２１のように、発光ダイオードチップ９０が形成されていれば、発光ダイオードチップ９０の発光強度の最も大きい方向と、樹脂モールドの曲面を有する凸面形状の方向とを合わせやすくなる。
【００９０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９１】
たとえば、上記第２〜第５実施形態では、発光ダイオードチップが１つの場合に、パッケージまたは発光ダイオードチップを所定の形状に形成することにより、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減した例について説明したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオードチップが１つの場合に、パッケージと発光ダイオードチップとの両方を所定の形状に形成することにより、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減してもよい。また、発光ダイオードチップが複数個ある場合に、上記第１実施形態のように、一方の発光ダイオードチップの方向と他方の発光ダイオードチップの方向とが交差するように発光ダイオードチップを配置しながら、上記第２〜第５実施形態のように、パッケージおよび発光ダイオードチップの少なくともいずれか一方を所定の形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に用いる発光ダイオードチップを説明するための断面図である。
【図２】極角θと方位角φとで定義される方向と、（１１−２０）面を主面とする発光層および発光層の面内の結晶方位との関係を示した図である。
【図３】（１１−２０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸発光層から、［１１−２０］方向に対して有限（０ではない）の角度θだけ傾斜した方向に出射する光の方位角φと発光強度との関係を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図５】図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図６】図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の支持部材の構造を示した平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図９】図８に示した第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図１１】図１０に示した第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図１４】図１３の２００−２００線に沿った断面図である。
【図１５】図１３の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１６】図１３に示した第５実施形態によるパッケージから出射される光が［０００１］方向および［０００−１］方向へ屈折される状態を示した図である。
【図１７】本発明の第５実施形態の第１変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図１８】図１７の４００−４００線に沿った断面図である。
【図１９】図１７の５００−５００線に沿った断面図である。
【図２０】本発明の第５実施形態の第２変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図２１】本発明の第５実施形態の第３変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【符号の説明】
【００９３】
２、１２、３２、５２、７２、９２ 発光層
２ａ、１２ａ、３２ａ、５２ａ、７２ａ、９２ａ 主面
１０、３０、５０、７０、９０ 発光ダイオードチップ
１０ａ 発光ダイオードチップ（第１発光ダイオードチップ）
１０ｂ 発光ダイオードチップ（第２発光ダイオードチップ）
２０、４０、６０、８０、１００ パッケージ
２１ａ、４１ａ、６１ａ チップ配置面
５３ａ 光出射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置に関し、特に、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置において、窒化ガリウムＣ面（０００１）基板上に作製したＧａＩｎＮ量子井戸には、量子井戸面と垂直な方向に大きなピエゾ電場が生じることが知られている。このように、ＧａＩｎＮ量子井戸にピエゾ電場が存在する場合、無電場時と比較してエネルギー準位が低エネルギー側にシフトする量子閉じこめシュタルク効果が起こったり、電子と正孔とが引き離されるために発光確率が低下して、発光効率が低下するなどの不都合があった。
【０００３】
この不都合を解消するために、窒化ガリウムにおいてピエゾ効果を低減させた素子構造として、Ｃ面（０００１）ではなく、Ａ面｛１１−２０｝、Ｍ面｛１−１００｝または（２−１−１４）面で量子井戸を形成する発光ダイオードチップや、（１０−１−３）面を主面とする発光ダイオードチップが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。上記非特許文献１では、（１０−１−３）面を主面とするＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）を発光層とする発光ダイオードチップが提案されている。上記Ａ面｛１１−２０｝、Ｍ面｛１−１００｝または（２−１−１４）面で量子井戸を形成する発光ダイオードチップや、（１０−１−３）面を主面とする発光ダイオードチップでは、量子井戸をＣ面以外の面に形成することによって、ピエゾ効果を低減することが可能である。
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８７巻，２３１１１０（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記Ｃ面以外の量子井戸では、発光層（量子井戸）の主面の面内方向において、発光層の振動子強度が大きい異方性を有していることが報告されている。具体的には、Ｃ面を主面とするＧａＩｎＮ量子井戸は、ｃ軸が６回回転対称軸をなすため、＜１１−２０＞偏光と＜１−１００＞偏光との振動子強度は等しく、量子井戸面内の直線偏光に対する振動子強度の異方性はない。一方、Ｃ面以外を主面とするＧａＩｎＮ量子井戸は、回転対称性がないので、一般的に、量子井戸面内の直線偏光に対する振動子強度は異方性を有する。すなわち、直線偏光に対する振動子強度は、量子井戸面内の直線偏光の方向に依存して複数の異なる大きさを有する。このため、Ｃ面以外の量子井戸では、井戸層の法線方向で量子井戸から出射する光を観測した場合、その光は直線偏光している。たとえば、サファイアの（１−１００）面上に作製した（１−１０−３）面を主面とするＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｎからなる４ｎｍの井戸層とＧａＮの障壁層とを積層したＭＱＷを発光層とする発光ダイオードチップでは、発光層から出射される光は、［１１−２０］方向の偏光が強くなっている。
【０００５】
このようなＣ面以外の量子井戸を主面とする発光ダイオードチップから出射される光は、振動子強度の大きい方向と垂直な方向に対して発光強度が大きくなる分布を有することが理論的に予想される。たとえば、従来の発光ダイオードチップでは、発光ダイオードチップから出射される光は［１１−２０］方向の偏光が強く、［１１−２０］方向に出射する光は弱く、［１１−２０］方向と垂直な方向に出射する光は強くなることが予想される。このように発光層の主面の面内の方位角の違いにより、発光層から出射される光が発光強度の大きな異方性を有している場合、発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置から出射される光も発光強度の大きな異方性を有すると考えられる。具体的には、発光ダイオード装置が、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップの主面（光出射面）に平行で、かつ、発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備えている場合、発光ダイオード装置から出射される光は、通常、パッケージのチップ配置面の面内の方位角に関して、発光強度の大きな異方性を有することになる。このため、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することが困難であるという問題点がある。この場合、発光ダイオード装置を、パッケージのチップ配置面の面内の方位角に関して、光の発光強度の均一性が要求される、たとえば、照明や表示灯などに用いることができないという不都合がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減することが可能な発光ダイオード装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の一の局面による発光ダイオード装置は、主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、発光層の主面から出射される光は、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、発光ダイオードチップおよびパッケージの少なくとも一方は、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造を有する。
【０００８】
この一の局面による発光ダイオード装置では、上記のように、発光ダイオードチップおよびパッケージの少なくとも一方に、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減する構造を設けることによって、発光層の主面から出射される光が、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有する場合にも、パッケージから出射される光のチップの配置面の面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。これにより、発光ダイオード装置を、パッケージのチップ配置面の面内の方位角に関して、光の発光強度の均一性が要求される、たとえば、照明や表示灯などに用いることができる。
【０００９】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、パッケージは、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造に形成されている。このように構成すれば、パッケージの構造により、容易に、パッケージから出射される光の発光強度の差を低減することができる。
【００１０】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、発光ダイオードチップは、光出射面を有し、光出射面が、光出射面の面内方向に関して異方的な構造を有することにより、光出射面から出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差が低減されるように構成されている。このように構成すれば、発光ダイオードチップの光出射面が、光出射面の面内方向に関して異方的な構造を有することにより、容易に、パッケージから出射される光の発光強度の差を低減することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、発光ダイオードチップの光出射面の異方的な構造は、光出射面の面内方向において、第１方向と第１方向に交差する第２方向とに沿ってそれぞれ異なる形状を有する構造である。このように構成すれば、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有する場合にも、複数の発光ダイオードチップを第１方向と第１方向に交差する第２方向とに沿って配置することによって、発光ダイオードチップの光出射面の異方的な構造により、パッケージから出射される光の発光強度の差を低減することができる。
【００１２】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光ダイオードチップは、第１発光ダイオードチップおよび第２発光ダイオードチップを含み、第１発光ダイオードチップの発光層の主面の面内方向における発光強度の大きい方位角の方向と、第２発光ダイオードチップの発光層の主面の面内方向における発光強度の大きい方位角の方向とが、チップ配置面の面内で互いに異なる方向に向くように第１発光ダイオードチップと第２発光ダイオードチップとが配置されることにより、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差が低減されるように構成されている。このように構成すれば、容易に、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減することができる。
【００１３】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光層は、ウルツ鉱構造の半導体およびα−ＳｉＣのいずれか一方からなる。このように構成すれば、発光層から出射される光の発光強度が発光層の主面の面内の方位角に関する異方性を有することができる。
【００１４】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光層の主面は、（０００１）面以外の面を含む。このように構成すれば、発光層から出射される光の発光強度が発光層の主面の面内の方位角に関する異方性を有することができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、発光層の主面は、実質的に（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面（ＨおよびＫは整数であり、ＨおよびＫの少なくとも一方は０ではない）を含む。このように構成すれば、主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性を強くすることができる。
【００１６】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光層の主面の面内方向の直線偏光に対する発光層の振動子強度は、発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる大きさを有する。ここで、発光層の振動子強度は、発光層の伝導帯の底と価電子帯の頂上との間の遷移に対する振動子強度である。このように構成すれば、発光層は、発光層の主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性を有することができる。
【００１７】
上記一の局面による発光ダイオード装置において、好ましくは、発光ダイオードチップの面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別できるように、発光ダイオードチップの外観が形成されている。このように構成すれば、チップ配置面に発光ダイオードチップを配置する際に、発光ダイオードチップの発光強度の最も大きい方向を認識しやすくなる。
【００１８】
この場合、好ましくは、発光ダイオードチップの上面の外形が、実質的に長方形に形成されており、実質的に長方形の長辺または短辺が面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と実質的に一致している。このように構成すれば、発光ダイオードチップの実質的に長方形の長辺または短辺により、チップ配置面に発光ダイオードチップを配置する際に、発光ダイオードチップの発光強度の最も大きい方向をより認識しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明に用いる発光ダイオードチップを説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明に用いる発光ダイオードチップの概略的構成について説明する。
【００２０】
本発明に用いる発光ダイオードチップでは、図１に示すように、第１半導体１上に、発光層２が形成されている。発光層２上には、第２半導体３が形成されている。また、第１半導体１の下面上には、第１電極４が形成されているとともに、第２半導体３上には、第２電極５が形成されている。
【００２１】
ここで、本発明に用いる発光ダイオードチップでは、発光層２から出射される光の発光強度が発光層２の主面（上面）２ａの面内の方位角に関する異方性を有するように、発光ダイオードチップの材料と主面の方向とが選択される。たとえば、ウルツ鉱構造の半導体、４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣであれば、（０００１）面以外が主面となるように主面を選択する。この場合、特に（１１−２０）面および（１−１００）面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面を主面とした場合に、主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性が最も強くなる。
【００２２】
この他、たとえば、｛１１−２４｝面、｛１１−２２｝面、｛１−１０１｝面、｛１−１０２｝面および｛１−１０３｝面や、これらの面から所定の角度範囲内でオフしている面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、Ｌ）面（Ｌは０ではない）を主面としてもよいし、これらの面から所定の角度範囲内でオフしている面を主面としてもよい。具体的な材料としては、ウルツ鉱構造のＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＧａＩｎＮなどの窒化物系半導体や、２Ｈ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣおよび６Ｈ−ＳｉＣなどの六方晶や、菱面体構造のα−ＳｉＣや、ウルツ鉱構造のＭｇＺｎＯ、ＺｎＣｄＯおよびＺｎＳなどを用いる。なお、閃亜鉛鉱構造の半導体を用いる場合は、｛００１｝面および｛１１１｝面以外の面（たとえば、｛１１０｝面）を主面とするとともに、発光層を量子井戸構造とする必要がある。
【００２３】
ここで、一般的に、第１半導体１および第２半導体３のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する発光層２を形成することにより二重ヘテロ構造を作製することによって、発光層２にキャリアを閉じ込めやすくすることができるとともに、発光効率を向上させることができる。また、発光層２を単一量子井戸構造やＭＱＷ構造とすることにより、さらに発光効率を向上させることができる。この量子井戸構造の場合、井戸層の膜厚が小さいので、井戸層が歪みを有する場合においても、井戸層の結晶性が悪化するのを抑制することができる。なお、井戸層は、発光層２の主面２ａの面内方向に圧縮歪みを有する場合であっても、面内方向に引っ張り歪みを有する場合であっても、結晶性が悪化するのが抑制される。また、発光層２は、アンドープでもよく、ドーピングされていてもよい。
【００２４】
本発明において、第１半導体１は、基板または半導体層により構成されていてもよいし、基板と半導体層との両方により構成されていてもよい。また、第１半導体１が基板と半導体層との両方により構成される場合、基板は、第１半導体１の第２半導体３が形成される側とは反対側（下側）に形成される。また、基板は、成長用の基板であってもよいし、半導体層を成長させた後に半導体層の成長面に半導体層を支持するために接合する支持基板であってもよい。
【００２５】
また、ｐｎ接合型の発光ダイオードチップでは、第１半導体１と第２半導体３とは互いに異なる導電性を有する。第１半導体１がｐ型であり第２半導体３がｎ型であってもよいし、第１半導体１がｎ型であり第２半導体３がｐ型であってもよい。
【００２６】
また、第１半導体１および第２半導体３は、発光層２よりバンドギャップの大きいクラッド層（図示せず）などを含んでいてもよい。また、第１半導体１および第２半導体３は、発光層２側からクラッド層と、コンタクト層（図示せず）とを含んでいてもよい。この場合、コンタクト層は、クラッド層よりバンドギャップが小さいことが好ましい。
【００２７】
また、ウルツ鉱構造の窒化物系半導体を用いる場合、基板は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮおよびＧａＩｎＮからなる窒化物系半導体基板や、サファイア、スピネル、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰおよびＺｒＢ２などの窒化物系半導体以外の基板を用いることができる。量子井戸の発光層としては、井戸層としてＧａＩｎＮ、障壁層として井戸層よりバンドギャップの大きいＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＧａＩｎＮを用いることができる。クラッド層およびコンタクト層としては、ＧａＮおよびＡｌＧａＮを用いることができる。
【００２８】
また、第２電極５は、第２半導体３の一部に形成してもよい。また、発光ダイオードチップの光の出射側（上側）に形成されている電極（ここでは、第２電極５）は、透光性を有していることが好ましい。
【００２９】
また、後述するように、発光層２の主面２ａは、パッケージ（図示せず）のチップ配置面に対して平行になるように配置されている。
【００３０】
次に、（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸の発光層を有する発光ダイオードを例にあげて、発光ダイオードの主面の面内の方位角に関する発光強度の異方性について説明する。図２は、極角θと方位角φとで定義される方向と、（１１−２０）面を主面とする発光層および発光層の面内の結晶方位との関係を示した図である。図３は、（１１−２０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸発光層から、［１１−２０］方向に対して有限（０ではない）の角度θだけ傾斜した方向に出射する光の方位角φと発光強度との関係を示した図である。ここで、φ＝０°、９０°、１８０°および２７０°は、それぞれ発光層の［０００１］方向、［１−１００］方向、［０００−１］方向および［−１１００］方向と一致する。図３に示すように、有限の極角θだけ傾斜した方向に出射する光は、発光層２の主面２ａの面内の方位角に関する発光強度の異方性を有し、方位角がφ＝０°または１８０°である方向に発光強度が大きく、方位角がφ＝９０°または２７０°である方向に発光強度が小さい。図３では（１１−２０）面を主面とする発光ダイオードについて説明したが、（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸の発光層を有する発光ダイオードにおいては、方位角が［０００１］方向である方向に発光強度の強い方向があり、方位角が［Ｋ、−Ｈ、Ｈ−Ｋ、０］方向である方向に発光強度の弱い方向があり、発光強度の大きい方向と、発光強度の小さい方向とは、方位角が９０°異なる。また、発光強度は、発光層２の主面の面内で２回の回転対称性を示す。
【００３１】
（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図５は、図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。図６は、図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の支持部材の構造を示した平面図である。まず、図４〜図６を参照して、第１実施形態による発光ダイオード装置の構造について説明する。
【００３２】
第１実施形態による発光ダイオード装置では、図４および図５に示すように、４つの発光ダイオードチップ１０と、４つの発光ダイオードチップ１０が内部に配置されるパッケージ２０とを含んでいる。
【００３３】
発光ダイオードチップ１０は、（１１−２０）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。発光ダイオードチップ１０の外形は、図４に示すように、上面側から見て、正方形状、長方形状、菱形状または平行四辺形状などからなる。
【００３４】
また、発光ダイオードチップ１０では、図５に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層１２が形成されている。また、発光層１２上には、ｐ型ＧａＮ層１３が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層１３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００３５】
ここで、第１実施形態では、各々の発光ダイオードチップ１０の発光層１２の振動子強度は、［０００１］偏光した光よりも［１−１００］偏光した光に対して大きくなる。したがって、発光層１２からの発光強度は、［１−１００］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［０００１］方向に平行に近い方位角の光の方が大きくなる。
【００３６】
また、第１実施形態では、４つの発光ダイオードチップ１０は、発光層１２の主面１２ａがパッケージ２０の後述する支持部材２１のチップ配置面２１ａに対して平行になるように、チップ配置面２１ａ上に配置されている。
【００３７】
また、第１実施形態では、図４に示すように、４つの発光ダイオードチップ１０のうちの２つの一方の発光ダイオードチップ１０ａと、２つの他方の発光ダイオードチップ１０ｂとは、一方の発光ダイオードチップ１０ａの［０００１］方向と、他方の発光ダイオードチップ１０ｂの［１−１００］方向とがほぼ平行になるように配置されている。このため、一方の発光ダイオードチップ１０ａの発光層１２の面内方向における発光強度の大きい方位角の方向と、他方の発光ダイオードチップ１０ｂの発光層１２の面内方向における発光強度の大きい方向とが、パッケージ２０の面内で互いに異なる方向（交差（直交）する方向）に向くように、一方の発光ダイオードチップ１０ａと他方の発光ダイオードチップ１０ｂとが配置されるので、パッケージ２０から出射される光の支持部材２１のチップ配置面２１ａの面内の方位角の違いによる強度の差（強度の異方性）が低減される。なお、発光ダイオードチップ１０ａは、本発明の「第１発光ダイオードチップ」の一例であり、発光ダイオードチップ１０ｂは、本発明の「第２発光ダイオードチップ」の一例である。
【００３８】
また、パッケージ２０は、図５に示すように、上記した支持部材２１と、透光性の樹脂モールド２２とにより構成されている。この支持部材２１は、樹脂やセラミックスなどの絶縁性の材料からなる。また、支持部材２１は、発光ダイオードチップ１０が配置される平面からなる上記したチップ配置面２１ａと、チップ配置面２１ａの外周部に配置されるとともに、チップ配置面２１ａに対して傾斜する反射側面２１ｂとを有する凹部が形成されている。
【００３９】
チップ配置面２１ａには、図５および図６に示すように、チップ配置面２１ａの中央部近傍に配置される銅などからなる一方電極２１ｃと、チップ配置面２１ａの周辺部近傍に配置される銅などからなる他方電極２１ｄとが形成されている。この一方電極２１ｃ上には、発光ダイオードチップ１０のｎ側電極１４（図５参照）が接合されている。また、他方電極２１ｄ上には、発光ダイオードチップ１０のｐ側電極１５（図５参照）に接続されたワイヤ２３（図５参照）が接続されている。また、一方電極２１ｃには、一方リード電極２１ｅが接続されているとともに、他方電極２１ｄには、他方リード電極２１ｆが接続されている。これら一方リード電極２１ｅおよび他方リード電極２１ｆは、支持部材２１の内部と外部とを接続するように配置されている。このようにして、４つの発光ダイオードチップ１０は、常に同時に点灯するように配線されている。
【００４０】
また、反射側面２１ｂには、ＡｌまたはＡｇなどからなる反射材２１ｇが形成されている。また、反射側面２１ｂは、図６に示すように、光の出射方向（上方向）から見て、円形状に形成されている。
【００４１】
図７は、本発明の第１実施形態の変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例による発光ダイオード装置は、図７に示すように、上記第１実施形態と異なり、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの上面の外形が、[０００１]方向に略平行な長辺を有する長方形に形成されている。本変形例では、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの主面を長辺または短辺の方向を発光強度の最も大きい方向に一致させた２回の回転対称の長方形状に形成しているので、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができる。したがって、チップ配置面２１ａに発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄを配置する際に、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの発光強度の最も大きい方向を認識しやすくなる。ここで、主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別する方法は、チップを長方形に形成することに限らず、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができるように、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄが形成されていればよい。たとえば、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの表面に発光強度の最も大きい方向が認識可能なマークを形成するようにしてもよいし、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄに電極を形成する場合には、電極の形状や配置により、発光強度の最も大きい方向が認識可能なようにしてもよい。また、長辺または短辺の方向を発光強度の最も大きい方向に一致させた２回の回転対称の長方形状に電極を形成するようにしてもよい。また、発光ダイオードチップ１０ｃおよび１０ｄの外形を発光強度の最も大きい方向が認識可能なように形成するようにしてもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図９は、図８に示した第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。図８および図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、パッケージの反射側面に、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減する形状が形成されている場合について説明する。
【００４３】
第２実施形態による発光ダイオード装置では、図８および図９に示すように、１つの発光ダイオードチップ３０と、１つの発光ダイオードチップ３０が内部に配置されるパッケージ４０とを含んでいる。
【００４４】
発光ダイオードチップ３０は、（１−１００）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。発光ダイオードチップ３０は、図８に示すように、上面側から見て、約３００μｍ×約３００μｍの大きさを有する正方形状に形成されている。
【００４５】
また、発光ダイオードチップ３０では、図９に示すように、ｎ型ＧａＮ層３１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層３２が形成されている。また、発光層３２上には、ｐ型ＧａＮ層３３が形成されている。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層３１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層３３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００４６】
ここで、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、発光層３２から出射される光の発光強度は、発光層３２の主面（上面）３２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層３２から出射される光の発光強度は、［１１−２０］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［０００１］方向に平行に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。
【００４７】
また、パッケージ４０は、図８に示すように、支持部材４１と、透光性の樹脂モールド４２とにより構成されている。この支持部材４１は、発光ダイオードチップ３０が配置される平面からなるチップ配置面４１ａと、チップ配置面４１ａの外周部に配置されるとともに、チップ配置面４１ａに対して傾斜する反射側面４１ｂとを有する凹部が形成されている。なお、反射側面４１ｂは、本発明の「反射面」の一例である。
【００４８】
また、チップ配置面４１ａには、図９に示すように、チップ配置面４１ａの中央部近傍に配置される銅などからなる一方電極４１ｃと、チップ配置面４１ａの周辺部近傍に配置される銅などからなる他方電極４１ｄとが形成されている。また、一方電極４１ｃには、一方リード電極４１ｅが接続されているとともに、他方電極４１ｄには、他方リード電極４１ｆが接続されている。
【００４９】
また、第２実施形態では、反射側面４１ｂには、ＡｌまたはＡｇなどからなる反射材４１ｇが形成されている。反射側面４１ｂは、支持部材４１の凹部の表面に凹凸形状を形成するとともに、支持部材４１の凹部の表面に反射材４１ｇを形成することにより形成される。この反射側面４１ｂには、図８に示すように、光の出射方向（上方向）から見て、支持部材４１の凹部の表面の凹凸形状を反映した凹凸形状を有する反射材４１ｇが形成されている。具体的には、反射側面４１ｂは、図９に示すように、チップ配置面４１ａ近傍の部分において、約１ｍｍの内径Ｌ１を有している。また、図８に示すように、反射側面４１ｂに形成された凹凸形状の凸部と凸部との間隔Ｗ１は、約２０μｍであるとともに、凹部の深さＤ１は、約２０μｍであり、凸部の頂点の角度θ１は、約５０度である。これにより、発光ダイオードチップ３０から出射される光が反射側面４１ｂにより散乱される。なお、凹凸形状の凹部および凸部の大きさは、発光波長と同程度であってもよいし、発光波長よりも大きくてもよい。たとえば、凸部と凸部との間隔Ｗ１は、約２５０ｎｍ以上が好ましい。
【００５０】
なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
第２実施形態では、上記のように、反射側面４１ｂに、光の出射方向（上方向）から見て、凹凸形状を形成することによって、発光ダイオードチップ３０から出射される光を反射側面４１ｂにより散乱することができるので、発光層３２の主面３２ａから出射される光が、発光層３２の主面３２ａの面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有する場合にも、パッケージ４０から出射される光の支持部材４１のチップ配置面４１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００５２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図１１は、図１０に示した第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。図１０および図１１を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、発光ダイオードチップの光出射面（上面）に、パッケージ（発光ダイオードチップ）から出射される光の発光強度の差を低減するように、所定の方向に延びる凹凸形状が形成されている場合について説明する。
【００５４】
第３実施形態による発光ダイオード装置では、図１０および図１１に示すように、１つの発光ダイオードチップ５０と、１つの発光ダイオードチップ５０が内部に配置されるパッケージ６０とを含んでいる。
【００５５】
発光ダイオードチップ５０は、（１１−２４）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。また、発光ダイオードチップ５０では、図１１に示すように、ｎ型ＧａＮ層５１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層５２が形成されている。また、発光層５２上には、ｐ型ＧａＮ層５３が形成されている。なお、ｐ型ＧａＮ層５３は、本発明の「半導体層」の一例である。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層５１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層５３上には、透光性を有するｐ側電極５５が形成されている。なお、ｐ側電極５５は、本発明の「電極」の一例である。
【００５６】
ここで、第３実施形態では、上記第１実施形態と同様、発光層５２から出射される光の発光強度は、発光層５２の主面（上面）５２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層５２から出射される光の発光強度は、［１−１００］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［１−１００］方向に直交するｙ方向（図１０参照）に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。なお、［１−１００］方向および［−１１００］方向は、本発明の「第１方向」の一例であり、ｙ方向は、本発明の「第２方向」の一例である。
【００５７】
また、第３実施形態では、図１０および図１１に示すように、発光ダイオードチップ５０の光の出射面側に配置されたｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａには、凹凸形状が形成されている。具体的には、図１１に示すように、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａの凹凸形状の凹部および凸部は、約０．５μｍの幅Ｗ２を有するとともに、約０．２５μｍの高さＨ１を有するように形成されている。また、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａの凹凸形状の凹部および凸部は、ｙ方向に延びるように形成されている。これにより、発光ダイオードチップ５０から出射される光のうちの［１−１００］方向に平行な方位角の方向に出射される光の光量を増加させることが可能である。なお、ｐ側電極５５は、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状に沿って、凹凸形状に形成されている。これにより、発光層５２から出射される光が［１−１００］方向の方位角の方向に小さい発光強度を有する場合において、パッケージ６０から出射される光の支持部材６１のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００５８】
また、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状の凹部および凸部の大きさは、発光波長と同程度であってもよいし、発光波長よりも大きくてもよい。発光波長が約５００ｎｍの場合、たとえば、凹部の幅Ｗ２は、約２５０ｎｍ以上が好ましい。
【００５９】
また、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状の凹部および凸部の大きさが、発光波長の数倍（たとえば、約２５０ｎｍ〜約１２００ｎｍ）である場合には、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａが平坦である場合に全反射することにより発光ダイオードチップ５０の外部に出射されない光を、回折効果により外部に出射する効果がある。
【００６０】
また、ｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状の凹部および凸部の大きさが、発光波長よりも大きい場合（たとえば、約２μｍ〜約５０μｍである場合）には、発光層５２から出射された光がｐ型ＧａＮ層５３の凹凸形状に臨界角度以下で入射しやすくなるので、発光ダイオードチップ５０の外部に出射される光を増加させる効果がある。
【００６１】
なお、第３実施形態において、ｐ型ＧａＮ層５３の光出射面（上面）５３ａに凹凸形状を形成したが、出射面側のｐ型ＧａＮ層５３上にＴｉＯ２などの誘電体膜を形成し、誘電体膜に凹凸形状を形成してもよい。また、出射面と反対側（下側）のｎ型ＧａＮ層５１の下面に凹凸形状を形成しても、同様の効果が得られるが、出射面側に凹凸を形成する方が効果が高い。
【００６２】
また、パッケージ６０は、図１１に示すように、上記第１実施形態と同様、支持部材６１と、透光性の樹脂モールド６２とにより構成されている。この支持部材６１は、発光ダイオードチップ５０が配置される平面からなるチップ配置面６１ａと、チップ配置面６１ａの外周部に配置されるとともに、チップ配置面６１ａに対して傾斜する反射側面６１ｂとを有する凹部が形成されている。
【００６３】
また、チップ配置面６１ａには、上記第２実施形態と同様、チップ配置面６１ａの中央部近傍に配置される銅などからなる一方電極４１ｃと、チップ配置面６１ａの周辺部近傍に配置される銅などからなる他方電極４１ｄとが形成されている。また、一方電極４１ｃには、一方リード電極４１ｅが接続されているとともに、他方電極４１ｄには、他方リード電極４１ｆが接続されている。
【００６４】
また、第３実施形態では、反射側面６１ｂには、上記第１実施形態と同様、ＡｌまたはＡｇなどからなる反射材６１ｇが形成されている。
【００６５】
なお、第３実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６６】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
なお、第３実施形態では、発光ダイオードチップ５０の光出射面に、パッケージ６０から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、所定の方向に延びる凹凸形状を形成したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオードチップ５０の光出射面が発光層５２の面内方向に関する異方的な構造を有していればよい。たとえば、上面から見て楕円形状の凸部または凹部を光出射面に形成してもよい。
【００６８】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。この第４実施形態では、上記第２実施形態と異なり、出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減するためのパッケージの形状として、発光層の面内方向に関する異方的な形状をパッケージに形成する。具体的には、パッケージの樹脂モールドの光の出射面に所定の方向に延びる凹凸形状が形成されている場合について説明する。
【００６９】
第４実施形態による発光ダイオード装置では、図１２に示すように、１つの発光ダイオードチップ７０と、１つの発光ダイオードチップ７０が内部に配置されるパッケージ８０とを含んでいる。
【００７０】
発光ダイオードチップ７０は、（１−１０２）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。また、発光ダイオードチップ７０では、ｎ型ＧａＮ層７１上に、Ｇａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層７２が形成されている。また、発光層７２上には、ｐ型ＧａＮ層７３が形成されている。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層７１の下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、ｐ型ＧａＮ層７３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００７１】
ここで、第４実施形態では、上記第１実施形態と同様、発光層７２から出射される光の発光強度は、発光層７２の主面（上面）７２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層７２から出射される光の発光強度は、［１１−２０］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［１１−２０］方向に直交する方向に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。
【００７２】
また、パッケージ８０は、上記第３実施形態と同様、支持部材６１と、透光性の樹脂モールド８２とにより構成されている。なお、樹脂モールド８２は、本発明の「透光性部材」の一例である。
【００７３】
また、第４実施形態では、樹脂モールド８２の光の出射面には、凹凸形状が形成されている。具体的には、樹脂モールド８２の光の出射面の凹凸形状の凹部および凸部は、約２．５μｍの幅Ｗ３を有するとともに、約２μｍの高さＨ２を有するように形成されている。また、樹脂モールド８２の凹凸形状の凹部および凸部は、［１１−２０］方向および［−１−１２０］方向と直交する方向に延びるように形成されている。これにより、発光ダイオードチップ７０から出射される光のうちの［１１−２０］方向に平行な方位角の方向に出射される光の光量を増加させることが可能である。これにより、発光層７２から出射される光が［１１−２０］方向の方位角の方向に小さい発光強度を有する場合において、パッケージ８０から出射される光の支持部材６１のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００７４】
また、上記第３実施形態と同様の理由により、樹脂モールド８２の凹凸形状の凹部および凸部の大きさは、発光波長と同程度であってもよいし、発光波長よりも大きくてもよい。発光波長が約５００ｎｍの場合、たとえば、凹部の幅Ｗ３は、約２５０ｎｍ以上が好ましい。
【００７５】
なお、第４実施形態のその他の構造は、上記第３実施形態と同様である。
【００７６】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【００７７】
なお、第４実施形態では、樹脂モールドの光の出射面に、パッケージ８０から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、所定の方向に延びる凹凸形状を形成したが、本発明はこれに限らず、樹脂モールド８２の光の出射面が発光層７２の面内方向に関する異方的な構造を有していればよい。すなわち、異方的な構造は、光出射面の面内方向において、[１１−２０]方向と、[１１−２０]方向と直交する方向とに沿ってそれぞれ異なる形状を有する構造であり、たとえば、上面から見て楕円形状の凸部または凹部を光出射面に形成してもよい。
【００７８】
また、第４実施形態では、光の出射面の透過性部材を樹脂モールドにより構成したが、本発明はこれに限らず、透過性部材を、ＴｉＯ２やＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２およびＺｎＯなどの無機材料や、無機材料と有機材料の有機無機ハイブリッド材料から構成してもよい。
【００７９】
なお、第４実施形態において、第１実施形態の変形例と同様に、発光ダイオードチップ７０の主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができるように、発光ダイオードチップ７０が形成されていれば、発光ダイオードチップ７０の発光強度の最も大きい方向と、樹脂モールドの凹凸形状の方向とを合わせやすくなる。
【００８０】
（第５実施形態）
図１３は、本発明の第５実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。図１４は、図１３の２００−２００線に沿った断面図である。図１５は、図１３の３００−３００線に沿った断面図である。図１６は、図１３に示した第５実施形態によるパッケージから出射される光が［０００１］方向および［０００−１］方向へ屈折される状態を示した図である。図１３〜図１６を参照して、この第５実施形態では、上記第４実施形態と異なり、発光層の面内方向に関する異方的なパッケージの形状として、パッケージの樹脂モールド（レンズ部）の光の出射面を、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、発光強度の小さい方位角の方へ光を偏向するように構成している。より具体的には、パッケージの光の出射面の形状を、曲面を有する複数の凸面が凹形状を形成するように接している形状とする場合について説明する。
【００８１】
第５実施形態による発光ダイオード装置では、図１３に示すように、１つの発光ダイオードチップ９０と、１つの発光ダイオードチップ９０が内部に配置されるパッケージ１００とを含んでいる。
【００８２】
発光ダイオードチップ９０は、図１４および図１５に示すように、（１１−２０）面を主面とするウルツ鉱構造の窒化物系半導体からなる。また、発光ダイオードチップ９０では、ｎ型ＧａＮ層９１ａ上に、ｎ型のＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるクラッド層９１ｂが形成されている。また、クラッド層９１ｂ上には、Ａｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる約２ｎｍの厚みを有する井戸層（図示せず）と、Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層９２が形成されている。また、発光層９２上には、ｐ型のＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるコンタクト層９３が形成されている。このコンタクト層９３は、クラッド層としての機能も有する。また、上記第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ層９１ａの下面上には、ｎ側電極１４が形成されているとともに、コンタクト層９３上には、透光性を有するｐ側電極１５が形成されている。
【００８３】
ここで、第５実施形態では、発光層９２から出射される光の発光強度は、発光層９２の主面（上面）９２ａの面内の方位角に関する異方性を有する。すなわち、発光層９２から出射される光の発光強度は、［０００１］方向に平行な方位角の方向の光よりも、［１−１００］方向に平行に近い方位角の方向の光の方が大きくなる。
【００８４】
また、パッケージ１００は、上記第４実施形態と同様、支持部材６１と、透光性の樹脂モールド１０２とにより構成されている。この樹脂モールド１０２は、支持部材６１の凹部に充填される充填部１０２ａと、支持部材６１の外側に配置されるレンズ部１０２ｂとにより形成されている。なお、充填部１０２ａおよびレンズ部１０２ｂは、樹脂に限らず、ガラスなどの無機物または有機・無機ハイブリッド材料などにより構成してもよい。
【００８５】
また、第５実施形態では、図１３〜図１５に示すように、レンズ部１０２ｂは、４つの凸面から構成される。ここで、各々の凸面は、発光ダイオードチップ９０の［０００１］方向および［０００−１］方向の方位角において隣り合う凸面と、凸形状を形成するように接する。また、各々の凸面は、発光ダイオードチップ９０の発光強度の強い［１−１００］方向および［−１１００］方向の方位角において隣り合う凸面と、凹形状を形成するように接する。これにより、レンズ部１０２ｂ（パッケージ１００）から出射される光は、図１６に示すように、［０００１］方向および［０００−１］方向の方位角の方向へ屈折された状態で出射される。これにより、発光層９２から出射される光が［０００１］方向および［０００−１］方向の方位角の方向に小さい発光強度を有する場合において、発光層９２から出射される光は、発光強度の小さい[０００１]方向および[０００−１]方向へ偏向されるので、パッケージ１００から出射される光の支持部材６１のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる発光強度の差を低減することができる。
【００８６】
なお、第５実施形態のその他の構造は、上記第４実施形態と同様である。
【００８７】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【００８８】
なお、第５実施形態では、パッケージ１００の樹脂モールド１０２（レンズ部１０２ｂ）の光の出射面に、パッケージ１００から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、曲面を有する複数の凸面が凹形状を形成するように接している形状を形成したが、本発明はこれに限らず、パッケージ１００の反射側面に、パッケージ１００から出射される光のチップ配置面６１ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減するように、図１７に示す第５実施形態の第１変形例のように、発光ダイオードチップ９０の発光強度の強い方位角方向において、曲面を有する複数の凹面が凸形状を形成するように接している形状を形成してもよい。ここで、図１８は、図１７の４００−４００線に沿った断面図であり、図１９は、図１７の５００−５００線に沿った断面図である。また、樹脂モールド１０２の光の出射面に、曲面を有する複数の凸面が凹形状を形成するように接している形状を形成する代わりに、図２０に示す第５実施形態の第２変形例のように、発光層９２と平行な断面が楕円となるように樹脂モールド１０２を形成し、楕円の長軸方向が発光層９２から出射される光の発光強度が最も小さい方位角の方向に実質的に一致するように発光ダイオードチップ９０を配置してもよい。加えて、パッケージ１００の反射側面に、曲面を有する複数の凹面が凸形状を形成するように接している形状を形成する代わりに、図２１に示す第５実施形態の第３変形例のように、発光層９２と平行な断面が楕円となるようにパッケージ１００の反射側面を形成し、楕円の長軸方向が発光層９２から出射される光の発光強度が最も小さい方位角の方向に実質的に一致するように、発光ダイオードチップ９０を配置してもよい。
【００８９】
なお、第５実施形態において、上記第１実施形態の変形例と同様に、発光ダイオードチップ９０の主面の面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別することができるように、図１７、図２０および図２１のように、発光ダイオードチップ９０が形成されていれば、発光ダイオードチップ９０の発光強度の最も大きい方向と、樹脂モールドの曲面を有する凸面形状の方向とを合わせやすくなる。
【００９０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９１】
たとえば、上記第２〜第５実施形態では、発光ダイオードチップが１つの場合に、パッケージまたは発光ダイオードチップを所定の形状に形成することにより、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減した例について説明したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオードチップが１つの場合に、パッケージと発光ダイオードチップとの両方を所定の形状に形成することにより、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減してもよい。また、発光ダイオードチップが複数個ある場合に、上記第１実施形態のように、一方の発光ダイオードチップの方向と他方の発光ダイオードチップの方向とが交差するように発光ダイオードチップを配置しながら、上記第２〜第５実施形態のように、パッケージおよび発光ダイオードチップの少なくともいずれか一方を所定の形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に用いる発光ダイオードチップを説明するための断面図である。
【図２】極角θと方位角φとで定義される方向と、（１１−２０）面を主面とする発光層および発光層の面内の結晶方位との関係を示した図である。
【図３】（１１−２０）面を主面とするＧａＩｎＮを井戸層とする量子井戸発光層から、［１１−２０］方向に対して有限（０ではない）の角度θだけ傾斜した方向に出射する光の方位角φと発光強度との関係を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図５】図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図６】図４に示した第１実施形態による発光ダイオード装置の支持部材の構造を示した平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図９】図８に示した第２実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図１１】図１０に示した第３実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図１４】図１３の２００−２００線に沿った断面図である。
【図１５】図１３の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１６】図１３に示した第５実施形態によるパッケージから出射される光が［０００１］方向および［０００−１］方向へ屈折される状態を示した図である。
【図１７】本発明の第５実施形態の第１変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図１８】図１７の４００−４００線に沿った断面図である。
【図１９】図１７の５００−５００線に沿った断面図である。
【図２０】本発明の第５実施形態の第２変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【図２１】本発明の第５実施形態の第３変形例による発光ダイオード装置の構造を示した平面図である。
【符号の説明】
【００９３】
２、１２、３２、５２、７２、９２ 発光層
２ａ、１２ａ、３２ａ、５２ａ、７２ａ、９２ａ 主面
１０、３０、５０、７０、９０ 発光ダイオードチップ
１０ａ 発光ダイオードチップ（第１発光ダイオードチップ）
１０ｂ 発光ダイオードチップ（第２発光ダイオードチップ）
２０、４０、６０、８０、１００ パッケージ
２１ａ、４１ａ、６１ａ チップ配置面
５３ａ 光出射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、
前記発光層の主面から出射される光は、前記発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、
前記パッケージは、前記発光層の主面から出射される光を散乱する凹凸形状を有する、発光ダイオード装置。
【請求項２】
主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、
前記発光層の主面から出射される光は、前記発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、
前記発光ダイオードチップの光出射面は、前記発光層の主面から出射される光を散乱する凹凸形状を有する、発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記発光層は、ウルツ鉱構造の半導体およびα−ＳｉＣのいずれか一方からなる、請求項１または２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記発光層の主面は、（０００１）面以外の面を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記発光層の主面は、実質的に（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面（ＨおよびＫは整数であり、ＨおよびＫの少なくとも一方は０ではない）を含む、請求項４に記載の発光ダイオード装置。
【請求項６】
前記発光層の主面の面内方向の直線偏光に対する前記発光層の振動子強度は、前記発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる大きさを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項７】
前記発光ダイオードチップの面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別できるように、前記発光ダイオードチップの外観が形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１】
主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、
前記発光層の主面から出射される光は、前記発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、
前記パッケージは、前記発光層の主面から出射される光を散乱する凹凸形状を有する、発光ダイオード装置。
【請求項２】
主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、
前記発光層の主面から出射される光は、前記発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、
前記発光ダイオードチップの光出射面は、前記発光層の主面から出射される光を散乱する凹凸形状を有する、発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記発光層は、ウルツ鉱構造の半導体およびα−ＳｉＣのいずれか一方からなる、請求項１または２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記発光層の主面は、（０００１）面以外の面を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記発光層の主面は、実質的に（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面（ＨおよびＫは整数であり、ＨおよびＫの少なくとも一方は０ではない）を含む、請求項４に記載の発光ダイオード装置。
【請求項６】
前記発光層の主面の面内方向の直線偏光に対する前記発光層の振動子強度は、前記発光層の主面の面内の方位角に依存して複数の異なる大きさを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項７】
前記発光ダイオードチップの面内の方位角に関する発光強度の最も大きい方向と、発光強度の最も小さい方向とを区別できるように、前記発光ダイオードチップの外観が形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−１１０４３９（Ｐ２０１３−１１０４３９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−４７１７３（Ｐ２０１３−４７１７３）
【出願日】平成２５年３月８日（２０１３．３．８）
【分割の表示】特願２００７−２３３３９１（Ｐ２００７−２３３３９１）の分割
【原出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５１３０２２８３０）フューチャー ライト リミテッド ライアビリティ カンパニー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年３月８日（２０１３．３．８）
【分割の表示】特願２００７−２３３３９１（Ｐ２００７−２３３３９１）の分割
【原出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５１３０２２８３０）フューチャー ライト リミテッド ライアビリティ カンパニー (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]