JPH10256604A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH10256604A JPH10256604A JP5577297A JP5577297A JPH10256604A JP H10256604 A JPH10256604 A JP H10256604A JP 5577297 A JP5577297 A JP 5577297A JP 5577297 A JP5577297 A JP 5577297A JP H10256604 A JPH10256604 A JP H10256604A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- chips
- emitting device
- emitting element
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多色表示またはフルカラー表示をする場合
に、色調表現の品質の向上とユニットの小形化を図るこ
とができる表示装置用の半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 異なる波長の光を発光する少なくとも2
種類の発光素子チップがそれぞれ3角形状に形成され、
前記3角形状の発光素子チップの頂点がそれぞれ近接す
るように前記発光素子チップが配列されている。具体例
としては、赤色LEDチップ1、青色LEDチップ2、
および緑色LEDチップ3をそれぞれ直角二等辺3角形
または正3角形にしてその直角または1つの頂点が一点
に集中するように配列する。
に、色調表現の品質の向上とユニットの小形化を図るこ
とができる表示装置用の半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 異なる波長の光を発光する少なくとも2
種類の発光素子チップがそれぞれ3角形状に形成され、
前記3角形状の発光素子チップの頂点がそれぞれ近接す
るように前記発光素子チップが配列されている。具体例
としては、赤色LEDチップ1、青色LEDチップ2、
および緑色LEDチップ3をそれぞれ直角二等辺3角形
または正3角形にしてその直角または1つの頂点が一点
に集中するように配列する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数色の発光素子チ
ップを有し、その混色の光を発光し得る半導体発光素子
に関する。さらに詳しくは、複数個のチップからなる1
組が小型で、画面の1画素を構成しても違和感のないカ
ラー表示用画面に用いられ得る半導体発光素子に関す
る。
ップを有し、その混色の光を発光し得る半導体発光素子
に関する。さらに詳しくは、複数個のチップからなる1
組が小型で、画面の1画素を構成しても違和感のないカ
ラー表示用画面に用いられ得る半導体発光素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来半導体発光素子の発光素子チップ
(以下、LEDチップという)は、たとえば緑色の発光
をするLEDチップは、図3(a)に示されるように、
n形のGaP基板11上にp形のGaP層12がエピタ
キシャル成長されてpn接合を形成し、積層された半導
体層の表面側にp側電極13、基板の裏面側にn側電極
14が設けられる構造のものが用いられている。また、
赤色の発光をするLEDチップもGaAs基板にAlG
aAs系またはAlGaInP系の化合物半導体層が積
層されることにより形成される。
(以下、LEDチップという)は、たとえば緑色の発光
をするLEDチップは、図3(a)に示されるように、
n形のGaP基板11上にp形のGaP層12がエピタ
キシャル成長されてpn接合を形成し、積層された半導
体層の表面側にp側電極13、基板の裏面側にn側電極
14が設けられる構造のものが用いられている。また、
赤色の発光をするLEDチップもGaAs基板にAlG
aAs系またはAlGaInP系の化合物半導体層が積
層されることにより形成される。
【0003】さらに、たとえば青色系の半導体発光素子
のように、サファイアなどからなる絶縁性の基板上にチ
ッ化ガリウム系化合物半導体層が積層される構造のもの
は、図3(b)にそのLEDチップの一例の概略図が示
されるように、その表面側にp側電極28およびn側電
極29の両方が設けられることにより形成されている。
この構造のものは、たとえばサファイア基板21上にた
とえばn形のGaNがエピタキシャル成長されたn形層
(クラッド層)23と、バンドギャップエネルギーがク
ラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばInG
aN系(InとGaの比率が種々変わり得ることを意味
する、以下同じ)化合物半導体からなる活性層24と、
p形のGaNからなるp形層(クラッド層)25とが積
層され、その表面のp形層25に電気的に接続してp側
電極28が、積層された半導体層の一部がエッチングさ
れて露出するn形層23と電気的に接続してn側電極2
9が設けられることにより、LEDチップが形成されて
いる。
のように、サファイアなどからなる絶縁性の基板上にチ
ッ化ガリウム系化合物半導体層が積層される構造のもの
は、図3(b)にそのLEDチップの一例の概略図が示
されるように、その表面側にp側電極28およびn側電
極29の両方が設けられることにより形成されている。
この構造のものは、たとえばサファイア基板21上にた
とえばn形のGaNがエピタキシャル成長されたn形層
(クラッド層)23と、バンドギャップエネルギーがク
ラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばInG
aN系(InとGaの比率が種々変わり得ることを意味
する、以下同じ)化合物半導体からなる活性層24と、
p形のGaNからなるp形層(クラッド層)25とが積
層され、その表面のp形層25に電気的に接続してp側
電極28が、積層された半導体層の一部がエッチングさ
れて露出するn形層23と電気的に接続してn側電極2
9が設けられることにより、LEDチップが形成されて
いる。
【0004】これらのLEDチップは、いずれも平面形
状がほぼ正方形になるように劈開またはブレ−クなどに
よりチップ化されている。そして表示装置などに用いら
れる場合は、この正方形状のLEDチップがマトリクス
状に並べられてそれぞれのLEDチップのオンオフによ
り所望の文字や画像を表示する。
状がほぼ正方形になるように劈開またはブレ−クなどに
よりチップ化されている。そして表示装置などに用いら
れる場合は、この正方形状のLEDチップがマトリクス
状に並べられてそれぞれのLEDチップのオンオフによ
り所望の文字や画像を表示する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のLEDチップを
並べて表示装置を構成する場合、1色表示であればその
ままLEDチップをマトリクス状に並べて構成すること
ができるが、フルカラーまたは多色表示をしようとする
と、2種類以上のチップで1つの画素を構成する必要が
あり、正方形状のチップを2個以上並べて1つの画素を
構成するのに無駄な面積が生じたり、離れた側の光が充
分に混色しないと共に、小さな画素を構成することがで
きない。そのため、繊細な表示装置を形成することがで
きなかったり、色調表現が低品質になったり、また表示
装置のユニットの小形化の障害になるなどの問題があ
る。
並べて表示装置を構成する場合、1色表示であればその
ままLEDチップをマトリクス状に並べて構成すること
ができるが、フルカラーまたは多色表示をしようとする
と、2種類以上のチップで1つの画素を構成する必要が
あり、正方形状のチップを2個以上並べて1つの画素を
構成するのに無駄な面積が生じたり、離れた側の光が充
分に混色しないと共に、小さな画素を構成することがで
きない。そのため、繊細な表示装置を形成することがで
きなかったり、色調表現が低品質になったり、また表示
装置のユニットの小形化の障害になるなどの問題があ
る。
【0006】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、多色表示またはフルカラー表示をす
る場合に、色調表現の品質の向上とユニットの小形化を
図ることができる表示装置用の半導体発光素子を提供す
ることを目的とする。
になされたもので、多色表示またはフルカラー表示をす
る場合に、色調表現の品質の向上とユニットの小形化を
図ることができる表示装置用の半導体発光素子を提供す
ることを目的とする。
【0007】本発明の他の目的は、半導体発光素子チッ
プの組合せでカラー表示をする場合にも、均一なカラー
表示をすることができるチップの組合せを提供すること
にある。
プの組合せでカラー表示をする場合にも、均一なカラー
表示をすることができるチップの組合せを提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、異なる波長の光を発光する少なくとも2種類の
発光素子チップがそれぞれ3角形状に形成され、平面形
状で前記3角形状の発光素子チップの頂点がそれぞれ近
接するように前記発光素子チップが配列されている。こ
のような構造にすることにより、3色の発光素子チップ
でも隙間なく並べることができ、小さい面積で色調表現
の優れた1つの画素を形成することができる。
素子は、異なる波長の光を発光する少なくとも2種類の
発光素子チップがそれぞれ3角形状に形成され、平面形
状で前記3角形状の発光素子チップの頂点がそれぞれ近
接するように前記発光素子チップが配列されている。こ
のような構造にすることにより、3色の発光素子チップ
でも隙間なく並べることができ、小さい面積で色調表現
の優れた1つの画素を形成することができる。
【0009】前記発光素子チップが赤色、緑色、および
青色をそれぞれ発光する3種類の発光素子チップであれ
ば、フルカラーの発光をさせることができる。また、前
述の3角形状のチップの配列の具体的構造として、直角
3角形で、直角の角を頂点として発光素子チップが4個
配列される構造や、正3角形で、発光素子チップが6個
配列される構造にすることにより、3色の発光素子チッ
プをそれぞれ近接して配列することができ、かつ、その
組の外形が正方形または正6角形状の画素とすることが
でき、繊細な表示画面を形成することができる。
青色をそれぞれ発光する3種類の発光素子チップであれ
ば、フルカラーの発光をさせることができる。また、前
述の3角形状のチップの配列の具体的構造として、直角
3角形で、直角の角を頂点として発光素子チップが4個
配列される構造や、正3角形で、発光素子チップが6個
配列される構造にすることにより、3色の発光素子チッ
プをそれぞれ近接して配列することができ、かつ、その
組の外形が正方形または正6角形状の画素とすることが
でき、繊細な表示画面を形成することができる。
【0010】前記3種類の発光素子チップのうち、緑色
の発光素子チップの数が赤色の発光素子チップの数より
多く配列されることにより、輝度の弱い緑色を強くする
ことができ、全体として均一なフルカラーを得やすい。
の発光素子チップの数が赤色の発光素子チップの数より
多く配列されることにより、輝度の弱い緑色を強くする
ことができ、全体として均一なフルカラーを得やすい。
【0011】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。本発明の発光
素子は、たとえば図1に本発明の一実施形態の平面説明
図が示されているように、各LEDチップが3角形状に
形成され、平面的に見てその頂点が一点に集まるように
配列されていることに特徴がある。
明の半導体発光素子について説明をする。本発明の発光
素子は、たとえば図1に本発明の一実施形態の平面説明
図が示されているように、各LEDチップが3角形状に
形成され、平面的に見てその頂点が一点に集まるように
配列されていることに特徴がある。
【0012】図1に示される例は、赤色用のLEDチッ
プ1、緑色用のLEDチップ2、青色用のLEDチップ
3がそれぞれ直角二等辺3角形状に形成され、その直角
の角を頂点として、平面形状で頂点が一点に集まるよう
に配列されることにより、フルカラー用の表示装置の1
画素を構成している。直角の角を頂点として一点に集ま
るように配列されているため、4個のLEDチップが配
列されることにより、丁度一点の周囲にLEDチップが
隙間なく近接して埋まり、全体で外形が正方形状の画素
が形成される。
プ1、緑色用のLEDチップ2、青色用のLEDチップ
3がそれぞれ直角二等辺3角形状に形成され、その直角
の角を頂点として、平面形状で頂点が一点に集まるよう
に配列されることにより、フルカラー用の表示装置の1
画素を構成している。直角の角を頂点として一点に集ま
るように配列されているため、4個のLEDチップが配
列されることにより、丁度一点の周囲にLEDチップが
隙間なく近接して埋まり、全体で外形が正方形状の画素
が形成される。
【0013】図1に示される例では、4個のLEDチッ
プのうち、緑色のLEDチップ2が2個配列されてい
る。これは、緑色のLEDチップ2は、輝度が小さい場
合が多いためで、輝度の小さいLEDチップの数を多く
(面積を大きく)配列することにより、各色の輝度がバ
ランスを保ち、混色してフルカラー表示をする場合に色
調の優れたカラー表示をしやすい。したがって、青色の
LEDチップ3の方が輝度が弱かったり、他のLEDチ
ップにより吸収されて弱くなる場合には、青色のLED
チップ2を2個にすることもできる。
プのうち、緑色のLEDチップ2が2個配列されてい
る。これは、緑色のLEDチップ2は、輝度が小さい場
合が多いためで、輝度の小さいLEDチップの数を多く
(面積を大きく)配列することにより、各色の輝度がバ
ランスを保ち、混色してフルカラー表示をする場合に色
調の優れたカラー表示をしやすい。したがって、青色の
LEDチップ3の方が輝度が弱かったり、他のLEDチ
ップにより吸収されて弱くなる場合には、青色のLED
チップ2を2個にすることもできる。
【0014】各LEDチップは、前述のようにその発光
色に応じた半導体層をp形層とn形層とにより活性層が
挟持されるダブルへテロ接合構造、またはp形層とn形
層とが直接接合するpn接合構造になるように積層し、
n形層およびp形層にそれぞれ接続されるように電極を
形成し、ウェハからダイシングなどにより切断分離する
ことにより形成される。この切断分離する際に直角3角
形状になるように切断すると共に、直角3角形状の各チ
ップごとに電極が設けられるように各電極が形成され
る。赤色系や緑色系のLEDチップ1、2は、GaAs
基板や、GaP基板が用いられるため、一方の電極は基
板の裏面に設けられ、他方の電極11、21のみが図1
に示されるように、3角形の中心の底辺側になるように
形成される。青色のLEDチップ3は、サファイアなど
の絶縁性基板が用いられるため、p側電極31およびn
側電極32の両方が表面側に設けられる。
色に応じた半導体層をp形層とn形層とにより活性層が
挟持されるダブルへテロ接合構造、またはp形層とn形
層とが直接接合するpn接合構造になるように積層し、
n形層およびp形層にそれぞれ接続されるように電極を
形成し、ウェハからダイシングなどにより切断分離する
ことにより形成される。この切断分離する際に直角3角
形状になるように切断すると共に、直角3角形状の各チ
ップごとに電極が設けられるように各電極が形成され
る。赤色系や緑色系のLEDチップ1、2は、GaAs
基板や、GaP基板が用いられるため、一方の電極は基
板の裏面に設けられ、他方の電極11、21のみが図1
に示されるように、3角形の中心の底辺側になるように
形成される。青色のLEDチップ3は、サファイアなど
の絶縁性基板が用いられるため、p側電極31およびn
側電極32の両方が表面側に設けられる。
【0015】本発明によれば、2色以上の発光素子チッ
プをそれぞれ3角形状に形成し、その頂点が一点に集ま
るように配列して1つの画素を形成しているため、異な
る色のLEDチップが無駄なスペースがなくそれぞれ近
接して配列される。その結果、カラー表示をする場合、
充分に混色されて色調の優れたカラー表示をすることが
できる。しかも、各LEDチップが近接して1つの画素
を構成しているため、画素を小さくすることができ、細
かい画素で繊細な画像を表示することができ、表示品位
の優れた表示装置とすることができる。
プをそれぞれ3角形状に形成し、その頂点が一点に集ま
るように配列して1つの画素を形成しているため、異な
る色のLEDチップが無駄なスペースがなくそれぞれ近
接して配列される。その結果、カラー表示をする場合、
充分に混色されて色調の優れたカラー表示をすることが
できる。しかも、各LEDチップが近接して1つの画素
を構成しているため、画素を小さくすることができ、細
かい画素で繊細な画像を表示することができ、表示品位
の優れた表示装置とすることができる。
【0016】図2は、本発明の半導体発光素子の変形例
を示す平面説明図である。図2に示される例は、図1と
同様に、赤色LEDチップ1、緑色LEDチップ2、お
よび青色LEDチップ3の3色のLEDチップが配列さ
れ、フルカラーを表示し得る発光素子で、1画素に相当
する部分が示されている。この例では、各LEDチップ
が直角二等辺3角形ではなく、正3角形に形成され、そ
の1つの頂点が一点に集中するように配列されている。
その結果、6個のLEDチップにより丁度一周して外形
が6角形状の画素に形成されている。図2に示される例
では、赤色LEDチップ1が1個で、緑色LEDチップ
2が3個で、青色LEDチップ3が2個の合計6個のL
EDチップにより1つの画素が形成されている。この個
数を異ならせる理由は、前述のように、LEDチップに
より輝度が異なる場合に、1つの画素の全体として各色
の輝度が均等になるようにするためで、すべての色のL
EDチップの輝度が等しければもちろん2個づつ並べる
ことにより形成されるし、赤色LEDチップ1および青
色LEDチップ3をそれぞれ1個づつにして、緑色LE
Dチップ2を4個にするなど、他の個数の組み合わせに
することもできる。
を示す平面説明図である。図2に示される例は、図1と
同様に、赤色LEDチップ1、緑色LEDチップ2、お
よび青色LEDチップ3の3色のLEDチップが配列さ
れ、フルカラーを表示し得る発光素子で、1画素に相当
する部分が示されている。この例では、各LEDチップ
が直角二等辺3角形ではなく、正3角形に形成され、そ
の1つの頂点が一点に集中するように配列されている。
その結果、6個のLEDチップにより丁度一周して外形
が6角形状の画素に形成されている。図2に示される例
では、赤色LEDチップ1が1個で、緑色LEDチップ
2が3個で、青色LEDチップ3が2個の合計6個のL
EDチップにより1つの画素が形成されている。この個
数を異ならせる理由は、前述のように、LEDチップに
より輝度が異なる場合に、1つの画素の全体として各色
の輝度が均等になるようにするためで、すべての色のL
EDチップの輝度が等しければもちろん2個づつ並べる
ことにより形成されるし、赤色LEDチップ1および青
色LEDチップ3をそれぞれ1個づつにして、緑色LE
Dチップ2を4個にするなど、他の個数の組み合わせに
することもできる。
【0017】この組合せにすることにより、1つの画素
内で、各色のLEDチップを分散させて配列することが
でき、より一層均一な色の発光をさせることができる。
しかも、LEDチップの個数も極端に多くなく、またL
EDチップを製造する場合にも60゜の方向であれば劈
開などをしやすく、製造が容易であるという利点があ
る。また、組合せの外形も正6角形となり、マトリクス
状に並べて表示画面を構成するのに都合がよい。
内で、各色のLEDチップを分散させて配列することが
でき、より一層均一な色の発光をさせることができる。
しかも、LEDチップの個数も極端に多くなく、またL
EDチップを製造する場合にも60゜の方向であれば劈
開などをしやすく、製造が容易であるという利点があ
る。また、組合せの外形も正6角形となり、マトリクス
状に並べて表示画面を構成するのに都合がよい。
【0018】以上の各例では、LEDチップの形状を直
角二等辺3角形、または正3角形の例であったが、この
ような形状にすれば、複数個のLEDチップを配列して
1つの画素を構成する場合にその外形が正方形や正6角
形となり、これらをさらにマトリクス状に並べて表示画
面にする場合に規則的に並べることができ、きれいな表
示画面にすることができて好ましいが、LEDチップの
形状はこれらの形状に限定されることはない。すなわ
ち、他の形状でも3角形状であればその頂点を中心に配
列することができる。また、すべてのLEDチップを同
じ形状にしなくても、異なる面積にして色による輝度の
差を調整することもできる。すなわち、輝度の小さい色
のLEDチップの面積を大きくすれば、個数は全て同じ
にすることもできる。
角二等辺3角形、または正3角形の例であったが、この
ような形状にすれば、複数個のLEDチップを配列して
1つの画素を構成する場合にその外形が正方形や正6角
形となり、これらをさらにマトリクス状に並べて表示画
面にする場合に規則的に並べることができ、きれいな表
示画面にすることができて好ましいが、LEDチップの
形状はこれらの形状に限定されることはない。すなわ
ち、他の形状でも3角形状であればその頂点を中心に配
列することができる。また、すべてのLEDチップを同
じ形状にしなくても、異なる面積にして色による輝度の
差を調整することもできる。すなわち、輝度の小さい色
のLEDチップの面積を大きくすれば、個数は全て同じ
にすることもできる。
【0019】さらに、図1〜2に示される例では、平面
的な図が示されているが、各色のLEDチップの発光部
の基板からの高さを変化させることもできる。すなわ
ち、各色による波長の関係で、波長の短い色の光はそれ
より長い波長の光を発光するバンドギャップエネルギー
を有する半導体に吸収されやすいという性質を有してい
る。そのため、波長の短い光を発光する部分を発光面側
に配設し、波長の長い光を発光するLEDチップを低い
位置に配設することにより、光の取出し面側に発光した
光が吸収されることなく利用され、光の強弱に狂いが生
じることがない。
的な図が示されているが、各色のLEDチップの発光部
の基板からの高さを変化させることもできる。すなわ
ち、各色による波長の関係で、波長の短い色の光はそれ
より長い波長の光を発光するバンドギャップエネルギー
を有する半導体に吸収されやすいという性質を有してい
る。そのため、波長の短い光を発光する部分を発光面側
に配設し、波長の長い光を発光するLEDチップを低い
位置に配設することにより、光の取出し面側に発光した
光が吸収されることなく利用され、光の強弱に狂いが生
じることがない。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、LEDチップを3角形
状にしてその頂点が中心になるように配列されているた
め、異なる色のLEDチップをそれぞれ近接させること
ができる。その結果、混色する色がきれいになり、色調
表現が向上すると共に、各画素間の距離も小さくなり、
繊細な表示画面を形成することができる。しかも、各L
EDチップが近接して設けられるため、表示画面を小形
化することができる。
状にしてその頂点が中心になるように配列されているた
め、異なる色のLEDチップをそれぞれ近接させること
ができる。その結果、混色する色がきれいになり、色調
表現が向上すると共に、各画素間の距離も小さくなり、
繊細な表示画面を形成することができる。しかも、各L
EDチップが近接して設けられるため、表示画面を小形
化することができる。
【図1】本発明の半導体発光素子の一実施形態の平面説
明図である。
明図である。
【図2】図1の半導体発光素子の変形例を示す平面説明
図である。
図である。
【図3】従来の半導体発光素子の一例の斜視説明図であ
る。
る。
1 赤色LEDチップ 2 緑色LEDチップ 3 青色LEDチップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 雅之 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 伊藤 範和 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 異なる波長の光を発光する少なくとも2
種類の発光素子チップがそれぞれ3角形状に形成され、
平面形状で前記3角形状の発光素子チップの頂点がそれ
ぞれ近接するように前記発光素子チップが配列されてな
る発光素子。 - 【請求項2】 前記発光素子チップが赤色、緑色、およ
び青色をそれぞれ発光する3種類の発光素子チップから
なり、フルカラーの発光をし得る請求項1記載の半導体
発光素子。 - 【請求項3】 前記3種類の発光素子チップのうち、緑
色の発光素子チップの面積が赤色の発光素子チップの面
積より大きくなるように配列されてなる請求項2記載の
半導体発光素子。 - 【請求項4】 前記発光素子チップの形状が直角3角形
で、直角の角を頂点として発光素子チップが4個配列さ
れる請求項1、2または3記載の半導体発光素子。 - 【請求項5】 前記発光素子チップの形状が正3角形
で、発光素子チップが6個配列される請求項1、2また
は3記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5577297A JPH10256604A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5577297A JPH10256604A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10256604A true JPH10256604A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13008175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5577297A Pending JPH10256604A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10256604A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6635503B2 (en) | 2002-01-28 | 2003-10-21 | Cree, Inc. | Cluster packaging of light emitting diodes |
US6740906B2 (en) | 2001-07-23 | 2004-05-25 | Cree, Inc. | Light emitting diodes including modifications for submount bonding |
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