[发明专利]层叠型半导体发光装置和图像形成设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括多层发射光的薄膜半导体发光元件的层叠 型半导体发光装置以及一种其中集成有多个这种层叠型半导体发光 装置的图像形成设备。

背景技术

为了实现薄型显示，已经开发出了液晶显示器(LCD)系统和等 离子显示器系统。LCD系统包括通过调节由背光灯发射的光而形成图 像等的LCD面板。等离子显示器系统包括自发光型的等离子显示器 面板。这两种显示器系统分别在亮度、对比度、运行速度、视角、耗 电量、小型化、精度等方面具有优点，但仍有许多问题待解决。

为了解决这些显示器系统的问题，一种有机电致发光(即，有机 EL)显示器系统和单晶发光二极管(即，单晶LED)显示器系统已引 起注意。

有机EL显示器系统和单晶LED显示器系统都具有自发光型的光 源，因此可以在亮度、对比度、运行速度、视角和耗电量方面获得充 分的性能。此外，有机EL显示器系统和单晶LED显示器系统与LCD 系统和等离子显示器系统相比可以具有更为简单的构造，因此在减少 尺寸和重量方面具有优点。此外，有机EL显示器系统和单晶LED显 示器系统由于它们的简单结构而有望应用于柔性显示器装置。

有机EL显示器系统在制造工艺方面是有利的，因为可以使用具 有高精度的印刷技术而形成发光元件。即，可以通过以二维方式精确 地形成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光元件而制造高精度 的全彩色有机EL系统。然而，有机EL显示器系统与单晶LED显示 器系统相比具有低光输出效率和低可靠性。

相反，单晶LED系统与有机EL显示器系统相比具有高光输出效 率和高可靠性。然而，单晶LED系统一般包括用于各像素的炮弹状 LED模块，因此单晶LED系统的尺寸随像素数目而增加。为了制造 小尺寸的显示器系统，有可能使用裸片型单晶LED。然而，即便在这 种情况下，各个裸片(即，单晶LED)需要从晶片划切出来，接合到 基片上，并且使用引线接合进行电连接，因此制造工艺变得复杂。此 外，在制造全彩色显示器系统时，需要通过以二维方式布置红色(R)、 绿色(G)和蓝色(B)的发光元件而形成各像素。因此，高分辨率和 高精度的全彩色显示器系统在技术上是难以实现的。

出于这些原因，日本专利公开No.2007-273898披露了一种使用单 晶LED的高精度全彩色LED阵列，其中在很小面积中集成了红色 (R)、绿色(G)和蓝色(B)的各发光元件。

该公开披露了其中红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的裸片型 单晶LED在垂直于发光表面的方向上成层的LED阵列。换言之，在 很小面积中以三维方式集成了各颜色的LED。利用这样一种构造，可 以获得使用具有高光输出效率和可靠性的单晶LED的高精度图像形 成设备。

然而，在上述公开中披露的LED阵列中，需要将接合电极形成在 每个LED的顶部表面或底部表面上。各LED的接合电极彼此接合。 因此，可在LED之间形成空气层(其厚度对应于接合电极的厚度)。 在由LED发射的光行进到空气层内时，这样的空气层引起折射率的 差异。因此，LED的光输出效率降低。此外，空气层可以在LED之 间随机地形成，因此在空气层中横向行进的光泄露的量值可能增加。 结果，LED的组合光输出效率可能降低。此外，当以三维方式高密度 地集成LED时，泄露光(在空气层中横向行进)可能与相邻LED所 发射的光相互作用，并且可能改变光的色调。此外，接合电极可能阻 挡由LED发射的光，其结果是光输出效率可能降低。

发明内容

本发明旨在提供一种层叠型半导体发光装置，其能够减少光的泄 漏从而增强光输出效率，并且旨在提供一种使用这种层叠型半导体发 光装置的图像形成设备。

本发明提供一种包括多个半导体发光元件的层叠型半导体发光 装置，每个半导体发光元件包括将电转化为光并且发射光的发光区 域。半导体发光元件在垂直于发光区域的成层方向上成层。半导体发 光元件经由具有电绝缘性能的平坦化层而相互接合。平坦化层包括第 一平坦化区域以及第二平坦化区域，该第一平坦化区域在成层方向上 安置于半导体发光元件的发光区域上方或下方并且由具有比空气更 高折射率的第一平坦化膜形成，该第二平坦化区域不同于第一平坦化 区域并且由具有比第一平坦化膜更低折射率的第二平坦化膜形成。在 半导体发光元件的成层方向上，安置于上侧上的半导体发光元件传输 由安置于下侧上的半导体发光元件所发射的光。