CN102042540B - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光装置及其制造方法。根据该发光装置，在棒状发光元件(505)的N型第二区域(507)的两侧配置有P型第一区域(506)和P型第三区域(508)。因而，即使棒状发光元件(505)的第一、第三区域(506、508)相对于第一、第三电极(501、503)的连接互换，相对于第一、第三电极(501、503)的二极管极性也不互换，所以可正常发光。因此，在制造工序中，第一、第三区域(506、508)相对于第一、第三电极(501、503)的连接也可以相反，不需要用于识别棒状发光元件(505)的方向性的标记或形状，能够简化制造工序，进而能够抑制制造成本。

Description

发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及可抑制制造成本的发光装置及其制造方法。
背景技术
目前，作为第一现有发光装置，有将多个发光二极管使极性一致地并联连接并用直流驱动的发光装置(参照专利文献1(特开2007-134430号公报))。图17表示简化了该发光装置的电路的发光装置。在图17所示的第一现有发光装置中，将多个发光二极管101使极性一致地并联连接并用直流驱动。
但是，在上述第一现有发光装置中，需要使多个发光二极管101的极性一致而并联连接，因此，特别是在发光二极管的尺寸小的情况或发光二极管的连接个数多的情况下，制造成本变高，制造本身也变得很困难。
另外，作为第二现有发光装置，如图18所示，提出了一种利用半导体纳米金属线114的发光二极管装置100(参照专利文献2(特开2008-283191号公报))。该第二现有发光二极管装置100具备半导体基板111、在该半导体基板111的上表面彼此相向配置的第一及第二半导体突出部112、113、以及悬挂于上述第一半导体突出部112和第二半导体突出部113之间的半导体纳米金属线114。另外，该第二现有发光二极管装置100具备形成于上述第一、第二半导体突出部112、113的上表面的第一、第二电极115、116。另外，上述第一半导体突出部112和从该第一半导体突出部112延伸的半导体纳米金属线114的一部分114a被掺杂成P型，第二半导体突出部113和从该第二半导体突出部113延伸的半导体纳米金属线114的剩余的一部分114b被掺杂成N型。
但是，在上述第二现有发光二极管装置100中，当半导体纳米金属线114的掺杂成P型的一部分114a和掺杂成N型的一部分114b相对于第一电极115和第二电极116的连接被调换时，就变得不会正常发光。因而，对上述发光二极管装置100而言，在制造工序中，需要以掺杂成P型、N型的一部分114a、114b相对于上述第一、第二电极115、116的连接不相反的方式使极性一致，因此，特别是在发光二极管的尺寸小的情况下，难以简化制造工序，招致制造成本上升。
发明内容
因此，本发明的课题在于，提供一种容易制造且可抑制制造成本的具备多个发光二极管的发光装置及其制造方法。
为了解决上述课题，本发明的发光装置具备：
第一电极；
第二电极；以及
发光二极管电路，其具有至少一个由在所述第一电极和第二电极之间并联连接的多个发光二极管构成的并联构成单位，并且连接于所述第一电极和第二电极之间，
构成所述并联构成单位的所述多个发光二极管包括：
第一发光二极管，以在将所述第一电极设为比所述第二电极高电位时成为正向配置的方式配置；以及
第二发光二极管，以在将所述第二电极设为比所述第一电极高电位时成为正向配置的方式配置，
在所述并联构成单位中，
所述第一发光二极管和所述第二发光二极管混合存在而被配置，
通过交流电源对所述第一电极和所述第二电极之间施加交流电压，来驱动所述多个发光二极管。
根据本发明的发光装置，由于不需要使连接于所述第一、第二电极间的多个发光二极管的极性一致地进行排列，因此，在制造时，不需要使多个发光二极管的极性(朝向)一致的工序，能够简化工序。另外，不需要为识别发光二极管的极性(朝向)而在发光二极管上设置标记，也不需要为识别极性而将发光二极管制成特殊的形状。因而，能够简化发光二极管的制造工序，进而能够抑制制造成本。另外，在发光二极管的尺寸小的情况及发光二极管的个数多的情况下，与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化所述制造工序。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述发光二极管电路是，
将所述并联构成单位串联连接多个而成。
根据本发明的发光装置，不需要使连接于所述第一电极和第二电极之间的发光二极管的极性(朝向)一致的工序，能够简化工序。另外，不需要为识别发光二极管的极性(朝向)而在发光二极管上设置标记，也不需要为识别极性而将发光二极管制成特殊的形状。因而，根据本实施方式的发光装置，能够简化发光二极管的制造工序，能够抑制制造成本。特别是，在发光二极管的尺寸为100μm以下的小尺寸的情况下，成为微细尺寸的器件，难以实施使极性(朝向)一致的作业，因此与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。
另外，在该实施方式中，所述并联构成单位串联地连接有多个，因此，即使在因某一个并联构成单位的一个发光二极管的短路不良造成所述某一个并联构成单位的发光二极管作为唯一的一个不发光的情况下，其它并联构成单位的发光二极管也可以继续发光。因此，该实施方式的发光装置成品率高，可靠性也高。另外，根据该实施方式的发光装置，容易得到面状的发光区域。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述发光二极管电路具有一个所述并联构成单位，
所述第一发光二极管，其阳极连接于所述第一电极，并且阴极连接于所述第二电极，
所述第二发光二极管，其阴极连接于所述第一电极，并且阳极连接于所述第二电极。
根据该实施方式的发光装置，由于不需要使连接于所述第一、第二电极间的多个发光二极管的极性一致地进行排列，因此，在制造时，不需要使多个发光二极管的极性(朝向)一致的工序，能够简化工序。另外，不需要为识别发光二极管的极性(朝向)而在发光二极管上设置标记，也不需要为识别极性而将发光二极管制成特殊的形状。因而，能够简化发光二极管的制造工序，进而能够抑制制造成本。另外，在发光二极管的尺寸小的情况及发光二极管的个数多的情况下，与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化所述制造工序。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述多个并联构成单位的各并联构成单位由彼此相等的个数的发光二极管构成。
根据该实施方式的发光装置，由于能够使流过各发光二极管的电流量相等，因此使电流均等地流到各发光二极管，作为整体，可以高效地发光，可以提高可靠性。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述并联构成单位由m个发光二极管构成，其中，m为2以上的自然数，
将所述并联构成单位串联连接n个，来构建所述发光二极管电路，其中，n为2以上的自然数，
所述m和所述n满足1-(1-(1/2)m-1)n≤0.05的关系。
根据该实施方式的发光装置，能够将作为所述发光二极管电路整体的不良率控制成5％以下。
下面，对此进行说明。首先，构成一个并联构成单位的m个发光二极管全都成为同一朝向的概率为(1/2)m-1。该结果根据二项分布的性质、和发光二极管全都成为同一朝向的情况具有两种情况(全都为一方向的情况及全都为另一方向的情况)来导出。由此，一个并联构成单位不发生所述不良的概率为1-(1/2)m-1。将该并联构成单位串联连接n个时，作为发光二极管电路整体，不发生所述不良的概率为(1-(1/2)m-1)n，因此作为发光二极管电路整体的不良率P用P＝1-(1-(1/2)m-1)n表示。因而，通过所述m和所述n满足1-(1-(1/2)m-1)n≤0.05的关系，能够将作为所述发光二极管电路整体的不良率控制成5％以下。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述多个发光二极管的个数为100个以上且1亿个以下。
根据该实施方式，由于所述发光二极管的个数为100个以上，因此能够抑制由交流驱动引起的忽亮忽灭所形成的闪烁。
即，所述多个发光二极管的朝向为随机，关于各发光二极管，一方向和另一方向分别以2分之一的概率发生，因此，考虑p＝0.5的二项分布。在此，有n个发光二极管，将某方向的发光二极管设为X个(同时发光的二极管的个数)。于是，根据二项分布的性质，X的期望值E(X)为E(X)＝np，成为方差V(X)＝np(1-p)。而且，X偏离其期望值即E(X)＝np多少的目标值为方差的平方根{V(X)}1/2，在正态分布的情况下，称为标准偏差。在该目标值(方差的平方根)为期望值的10％的情况下，下式(1)成立。
{np(1-p)}1/2＝0.1np    (1)
在该式(1)中将p＝0.5代入求解n时，n＝100。这表示当求解亮度偏差为期望值的10％的条件时，发光二极管的个数为100个。
另外，所述发光二极管的个数的上限值(1亿个)是当前实质上的制造极限。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述交流电源的交流频率为60Hz以上且1MHz以下。
根据该实施方式，通过将所述交流电压的频率设为60Hz以上，能够抑制由交流驱动引起的忽亮忽灭所形成的闪烁。另外，由于将所述交流电压的频率设为1MHz以下，因此能够抑制高频引起的布线内的损失。当交流电源的交流频率超过1MHz时，不能忽略高频引起的布线内的损失。
另外，在一实施方式的发光装置中，从所述交流电源接受的交流为矩形波。
根据该实施方式，由于用矩形波的交流来驱动发光二极管，因此能够使发光二极管最高效地发光。例如，在用正弦波的交流驱动发光二极管的情况下，正弦波具有上升和下降的斜度，因此平均发光强度变弱。
另外，在一实施方式的发光装置中，在一个基板上形成有所述第一电极和第二电极。
根据该实施方式，能够在一个基板上安装第一、第二电极及多个发光二极管。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述第一电极和第二电极沿所述基板表面延伸且彼此相向，
所述第一电极具有以向所述第二电极突出且沿所述延伸方向排列的方式形成的多个突出部，
所述第二电极具有以向所述第一电极突出且沿所述延伸方向排列的方式形成的多个突出部，
所述第一电极的突出部和所述第二电极的突出部相向，
所述第一发光二极管，其阳极连接于所述第一电极的突出部且阴极连接于所述第二电极的突出部，
所述第二发光二极管，其阴极连接于所述第一电极的突出部且阳极连接于所述第二电极的突出部。
根据该实施方式，在基板上，由于在沿所述第一、第二电极延伸的方向形成的第一、第二电极的突出部之间连接有第一、第二发光二极管，因此，能够将多个发光二极管沿所述电极的延伸方向以所述突出部间的间隔配置。即，通过形成于所述基板上的第一、第二电极及其突出部，能够设定所述多个发光二极管的配置。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述发光二极管的最大尺寸为100μm以下。
根据该实施方式，所述发光二极管的最大尺寸为100μm以下。为了也考虑朝向来配置这种微细尺寸的物体(发光二极管)，需要事先使朝向一致地准备该微细尺寸的物体。或者，需要抓住微细尺寸的物体之后使朝向一致的作业。因而，如该实施方式所述，发光二极管的最大尺寸为100μm以下的微细的情况适合发光二极管的朝向可以随机的本发明。另外，由于发光二极管的尺寸小，因此热量不会封闭于发光区域，能够防止热量引起的输出降低及寿命缩短。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述发光二极管为棒状。
根据该实施方式，由于发光二极管为棒状，因此，容易控制配置方向。
另外，在一实施方式的发光装置中，构成所述发光二极管的半导体层直接连接于所述第一、第二电极。
根据该实施方式，由于不存在用于识别使所述发光二极管一致于一方向的方向性的结构(例如，一边具有长引线等)，因此所述发光二极管的制造工序得以简化。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述发光二极管具有：
第一导电型的芯部；以及
第二导电型的外壳部，其被覆所述第一导电型的芯部的外周面，
所述第一导电型的芯部的外周面的一部分从所述第二导电型的外壳部露出。
根据该实施方式，通过沿芯部的外周面形成所述第一导电型的芯部和第二导电型的外壳部的接合面，可实现发光面增大。另外，由于所述芯部的外周面的一部分从第二导电型的外壳部露出，因此容易进行电极向所述芯部的外周面的一部分的连接。
另外，在一实施方式的发光装置中，
所述发光二极管的芯部为圆柱状，
所述发光二极管的外壳部被覆所述圆柱状的芯部的外周面，
所述圆柱状的芯部的外周面的一部分从所述外壳部露出，
所述圆柱状的芯部和所述外壳部的接合面在所述芯部的周围形成为同心圆状。
根据该实施方式，能够使所述第一导电型的圆柱状的芯部和第二导电型的外壳部的接合面，沿芯部的外周面形成为圆筒状，可实现发光面增大。另外，由于所述芯部的外周面的一部分从第二导电型的外壳部露出，因此容易进行电极向所述芯部的外周面的一部分的连接。
另外，一实施方式的显示器用背光灯由于具有所述发光装置，因此容易制造，并能抑制制造成本。
另外，一实施方式的照明装置由于具有所述发光装置，因此容易制造，并能抑制制造成本。
另外，一实施方式的LED显示器由于具有所述发光装置，因此容易制造，并能抑制制造成本。
另外，在一实施方式的发光装置的制造方法中，具备：
准备具有第一电极和第二电极的基板的工序；
向所述基板涂敷包含最大尺寸为100μm以下的多个发光二极管的溶液的工序；
对所述第一电极和第二电极施加电压，将所述发光二极管排列在由所述第一、第二电极规定的位置的工序。
根据该实施方式的制造方法，利用所谓的电介质泳动，能够将微细的发光二极管配置在由所述第一、第二电极规定的位置。在该制造方法中，由于难以将发光二极管的朝向决定为一方，因此适合制造发光二极管的朝向(极性)混合存在的本发明的发光装置。
另外根据本发明的另一方式，本发明的发光装置具备：
形成于基板上的第一电极；
形成于所述基板上的第二电极；
形成于所述基板上的第三电极；以及
棒状发光元件，其具有第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域以及第一导电型的第三区域，并且所述第一、第二、第三区域按照所述第一、第二、第三区域的顺序排列，
所述第一区域连接于所述第一电极或第三电极的一方，所述第二区域连接于所述第二电极，所述第三区域连接于所述第一电极或第三电极的另一方。
根据本发明的发光装置，在所述棒状发光元件的第二导电型的第二区域的两侧配置有第一导电型第一区域和第一导电型第三区域。因而，即使棒状发光元件的第一、第三区域相对于所述第一、第三电极的连接互换，相对于第一、第三电极的二极管极性也不互换，可以正常发光。因此，在制造工序中，第一、第三区域相对于第一、第三电极的连接也可以相反，不需要用于识别棒状发光元件的方向性的标记或形状，能够简化制造工序，进而能够抑制制造成本。
在一实施方式中，
沿第一通电方向和第二通电方向中的任一个通电方向通电，或者，沿第三通电方向和第四通电方向中的任一个通电方向通电，
所述第一通电方向是指电流从所述第一电极或第三电极的一方依次经由所述第一区域和第二区域流到所述第二电极的通电方向，
所述第二通电方向是指电流从所述第二电极依次经由所述第二区域和第一区域流到所述第一电极或第三电极的一方的通电方向，
所述第三通电方向是指电流从所述第一电极或第三电极的另一方依次经由所述第三区域和第二区域流到所述第二电极的通电方向，
所述第四通电方向是指电流从所述第二电极依次经由所述第二区域和第三区域流到所述第一电极或第三电极的另一方的通电方向。
另外，在一实施方式中，
沿第一通电方向和第二通电方向中的任一个通电方向通电，
所述第一通电方向是指电流从所述第一电极或第三电极的一方依次经由所述第一区域和第二区域流到所述第二电极且从所述第一电极或第三电极的另一方依次经由所述第三区域和第二区域流到所述第二电极的通电方向，
所述第二通电方向是指电流从所述第二电极依次经由所述第二区域和第一区域流到所述第一电极或第三电极的一方且从所述第二电极依次经由所述第二区域和第三区域流到所述第一电极或第三电极的另一方的通电方向。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述第一区域的一端部和所述第二区域的另一端部接合，并且所述第二区域的一端部和所述第三区域的另一端部接合，
所述第一区域的另一端部连接于所述第一电极或第三电极的一方，并且所述第三区域的一端部连接于所述第一电极或第三电极的另一方。
根据该实施方式的发光装置，将所述棒状发光元件作为依次接合有第一、第二、第三区域的棒状，就能够简化棒状发光元件的结构。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述棒状发光元件具备：
芯部，其由所述第一区域和所述第三区域连成棒状而构成，并且贯通所述第二区域；以及
外壳部，其由所述第二区域构成，并且被覆所述芯部的外周面，
所述芯部的所述第一区域和第三区域从所述外壳部的两端露出。
根据该实施方式的发光装置，所述棒状发光元件由于第一导电型的第一、第三区域形成的芯部的外周面和第二导电型的第二区域形成的外壳部的内周面的接合面(PN接合面)为发光面，因此能够较大的获取发光面积，进而能够得到较强的发光强度。
另外，在一实施方式的发光装置中，所述棒状发光元件的最大尺寸为100μm以下。
根据该实施方式的发光装置，所述棒状发光元件的最大尺寸为100μm以下。为了也考虑朝向来配置这种微细尺寸的物体即棒状发光元件，需要事先使朝向一致地准备该微细尺寸的物体。或者，需要抓住微细尺寸的棒状发光元件之后使朝向一致的作业。因而，如该实施方式所述，棒状发光元件的最大尺寸为100μm以下的微细的情况适合无需使棒状发光元件的朝向一致的本发明。另外，通过棒状发光元件的尺寸为100μm以下的小尺寸，热量不会封闭于发光区域，能够防止热量引起的输出降低及寿命缩短。
另外，一实施方式的显示器用背光灯由于具有所述发光装置，因此容易制造，并能抑制制造成本。
另外，一实施方式的照明装置由于具有所述发光装置，因此容易制造，并能抑制制造成本。
另外，一实施方式的LED显示器由于具有所述发光装置，因此容易制造，并能抑制制造成本。
另外，在一实施方式的发光装置的制造方法中，具备：
准备具有第一电极和第二电极以及第三电极的基板的工序；
向所述基板涂敷包含最大尺寸为100μm以下的多个棒状发光元件的溶液的工序，所述多个棒状发光元件具有第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域以及第一导电型的第三区域，并且所述第一、第二、第三区域按照所述第一、第二、第三区域的顺序排列；以及
对所述第一电极和第三电极施加电压，使所述多个棒状发光元件排列在由所述第一、第二、第三电极规定的位置的工序。
根据该实施方式的制造方法，利用所谓的电介质泳动，能够将最大尺寸为100μm以下的微细的所述棒状发光元件配置在由所述第一、第二、第三电极规定的位置。在该制造方法中，由于难以将棒状发光元件的朝向决定为一方，因此，作为无需将所述棒状发光元件的朝向决定为一方的本发明的发光装置的制造方法是最优选的。
根据本发明的发光装置，不需要使并联连接的多个发光二极管的极性一致地进行排列，因此在制造时，不需要使多个发光二极管的极性(朝向)一致的工序，能够简化工序。另外，不需要为识别发光二极管的极性(朝向)而在发光二极管上设置标记，也不需要为识别极性而将发光二极管制成特殊的形状。因而，能够简化发光二极管的制造工序，进而能够抑制制造成本。
另外，根据本发明的发光装置，在棒状发光元件的第二导电型的第二区域的两侧配置有第一导电型第一区域和第一导电型第三区域。因而，即使棒状发光元件的第一、第三区域相对于第一、第三电极的朝向互换，极性也不互换，因此可正常发光。因此，在制造工序中，第一、第三区域相对于第一、第三电极的连接也可以相反，能够简化制造工序，进而能够抑制制造成本。
根据下面的详细说明和附图，就能够更充分地理解本发明。附图仅为说明而已，不限制本发明。
附图说明
图1是概要地表示本发明发光装置的第一实施方式的电气电路构成图；
图2是表示驱动上述实施方式的交流电源的交流波形之一例的波形图；
图3是表示本发明发光装置的第二实施方式的电气电路构成的电路图；
图4是表示上述实施方式的变形例的电路图；
图5是表示上述实施方式的另一变形例的电路图；
图6是表示在上述实施方式的各并联构成单位中相对于并联地连接发光二极管的个数m和串联地连接上述并联构成单位的个数n的不良率P的图。
图7是表示本发明发光装置的第三实施方式的概要平面图；
图8A是表示上述实施方式的发光二极管的构成之一例的立体图；
图8B是上述发光二极管的端面图；
图9A是棒状结构的发光二极管的制造方法的工序图；
图9B是接着图9A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图；
图9C是接着图9B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图；
图9D是接着图9C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图；
图9E是接着图9D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图；
图10是作为本发明第五实施方式的LED显示器的一个像素的电路图；
图11是表示本发明发光装置的第六实施方式的平面图；
图12是表示本发明发光装置的第七实施方式的平面图；
图13A是上述第七实施方式具备的棒状发光元件的侧面图；
图13B是上述棒状发光元件的剖面图；
图14是表示本发明发光装置的第八实施方式的平面图；
图15A是接着图9C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图；
图15B是接着图15A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图；
图16是作为本发明第十实施方式的LED显示器的一个像素的电路图；
图17是表示第一现有发光装置的图。
图18是表示第二现有发光装置的图。
具体实施方式
下面，利用图示的实施方式对本发明进行详细说明。
(第一实施方式)
图1概要地表示本发明的发光装置的第一实施方式的电气电路构成。该第一实施方式的发光装置具备第一电极1及第二电极2、和并联连接于上述第一电极1和第二电极2之间的5个发光二极管3～7。上述发光二极管3、4、6为第二发光二极管，阴极连接于第一电极1，并且阳极连接于第二电极2。另一方面，上述发光二极管5、7为第一发光二极管，阳极连接于上述第一电极1，并且阴极连接于第二电极2。上述第一电极1和第二电极2连接有交流电源10，该交流电源10对上述第一电极1和第二电极2施加交流电压。在本实施方式中，上述基于交流电源10的交流电压的频率为60Hz。如图1所示，上述5个发光二极管3～7中的阴极连接于第一电极1的发光二极管3、4、6和阴极连接于第二电极2的发光二极管5、7在上述第一电极1和第二电极2之间混合配置。在本实施方式中，5个发光二极管3～7中三个连接为一方向(阴极连接于第一电极1)，其余两个连接为另一方向(阴极连接于第二电极2)。但是，该连接为一方向的发光二极管的个数和连接为另一方向的发光二极管的个数的比例不局限于此，也可以为另外的比例。即，连接为一方向的发光二极管和连接为另一方向的发光二极管的数量也可以不是同一数量左右，其比例也可以不固定。这表示在制造本发明的发光装置时，无需控制发光二极管的朝向，也可以随机地排列。另外，在连接为一方向的发光二极管和连接为另一方向的发光二极管的数量之比显著变大的情况下，有时成为发光的闪烁的原因，用于抑制该闪烁的方法后面进行叙述。
根据本实施方式的发光装置，由于不需要使并联连接于上述第一电极1和第二电极2之间的5个发光二极管3～7的极性一致而排列，因此，在制造时，使5个发光二极管3～7的极性(朝向)一致的工序就变得不需要，进而能够简化工序。另外，不需要为识别上述发光二极管3～7的极性(朝向)而在发光二极管3～7上设标记，也不需要为识别极性而将发光二极管3～7制成特殊的形状。
因而，根据本实施方式的发光装置，能够简化发光二极管3～7的制造工序，也能抑制制造成本。特别是，发光二极管3～7的最大尺寸为100μm以下小尺寸的情况下，由于成为微细尺寸的部件，使极性(朝向)一致的作业就变得很难，因此，与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。
另外，在上述实施方式中，虽然连接于上述第一电极1和第二电极2之间的发光二极管的个数为5个，但也可以为不足5个或6个以上。例如，通过连接于上述第一电极1和第二电极2之间的发光二极管的个数为100个以上，能够抑制由交流驱动引起的忽亮忽灭所形成的闪烁，进而可将亮度偏差抑制在期望值的10％以下。下面，对此进行说明。
即，上述多个发光二极管的朝向为随机，关于各发光二极管，一个朝向和另一个朝向分别以2分之一的概率发生，因此考虑p＝0.5的二项分布。在此，有n个发光二极管，将某朝向的发光二极管设为X个(同时发光的二极管的个数)。于是，根据二项分布的性质，X的期望值E(X)为E(X)＝np，成为方差V(X)＝np(1-p)。而且，X偏离其期望值即E(X)＝np多少的目标值为方差的平方根{V(X)}1/2，在正态分布的情况下，称为标准偏差。在该目标值(方差的平方根)为期望值的10％的情况下，下式(1)成立。
{np(1-p)}1/2＝0.1np    (1)
在该式(1)中，当将p＝0.5代入进行求解n时，n＝100。这表示当求解亮度偏差为期望值的10％的条件时，发光二极管的个数为100个。
另外，根据当前实质上的制造极限，可连接于第一电极1和第二电极2之间的发光二极管的个数的上限值为约1亿个。这样，在连接于第一电极1和第二电极2之间的发光二极管的个数较多的情况下，与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。
另外，在上述实施方式中，虽然基于上述交流电源10的交流电压的频率为60Hz，但是上述交流电压的频率也可以为不足60Hz。不过，通过将上述交流电压的频率设成60Hz以上，能够抑制由交流驱动引起的发光二极管忽亮忽灭所形成的闪烁。另一方面，通过将上述交流电压的频率设成1MHz以下，能够抑制由高频引起的布线内的损失。当交流电源的交流频率超过1MHz时，不能忽略由高频引起的布线内的损失。另外，上述交流电压的波形也可以为正弦波、三角波、矩形波、或其它周期性变化的交流波形，但优选采用矩形波。作为一个例子，通过用图2所示的矩形波的交流来驱动发光二极管，能够使发光二极管最高效地发光。与此相对，在用正弦波的交流来驱动发光二极管的情况下，由于存在正弦波的上升和下降的斜度，因此，平均发光强度就变弱。
另外，在图1中，虽然连接于上述第一电极1和第二电极2之间的发光二极管3～7与交流电源10直接连接，但是在发光二极管3～7与交流电源10之间也可以存在其它元件或电路。例如，只要对发光二极管3～7施加交流电压，则在发光二极管3～7与交流电源10之间，也可以有电阻、电容、二极管、晶体管、其它元件、或将它们组合在一起的电路。另外，只要对发光二极管3～7施加交流电压，则也可以有与发光二极管3～7并联的电阻、电容、二极管、晶体管、其它元件、或将它们组合在一起的电路。
另外，在本实施方式中，如图1所示，发光二极管3、4、6连接为一方向(阴极连接于第一电极1)，发光二极管5、7连接为另一方向(阴极连接于第二电极2)。因而，如果从上述连接为一方向的发光二极管3、4、6来看，则上述连接为另一方向的发光二极管5、7起保护二极管的作用。即，在对上述连接为一方向的发光二极管3、4、6施加基于电涌等大的反向电压的情况下，在上述连接为另一方向的发光二极管5、7中也直接流过正向电流，由未图示的电源10中的电阻或设置于发光二极管与电源10之间的电阻引起电压下降，能够防止对上述连接为一方向的发光二极管3、4、6施加大的反向电压。同样，如果从上述连接为另一方向的发光二极管5、7来看，则上述连接为一方向的发光二极管3、4、6起保护二极管的作用。即，发光二极管3～7不仅发挥作为发光二极管的功能，而且也发挥作为保护二极管的功能。由此，用少量器件就能够得到高可靠性的发光装置。
(第二实施方式)
接着，参照图3对本发明发光装置的第二实施方式进行说明。图3是概要地表示该第二实施方式的电气电路构成的电路图。
图3概要地表示本发明的发光装置的第二实施方式的电气电路构成。该第二实施方式的发光装置具备由第一电极201及第二电极202、和串并联地连接于上述第一电极201和第二电极202之间的24个发光二极管311～316、321～326、331～336、341～346构成的发光二极管电.路203。
6个发光二极管311～316并联地连接，形成并联构成单位401。同样，6个发光二极管321～326、6个发光二极管331～336及6个发光二极管341～346也分别形成并联构成单位402、403、404。这4个并联构成单位401～404串联地连接，形成发光二极管电路203，其两端连接于第一电极201及第二电极202。
在各并联构成单位401～404中，以彼此反向即两个朝向连接的发光二极管混合存在。
具体而言，在构成发光二极管311～316的并联构成单位401中，作为第二发光二极管的发光二极管311、313、315、316的阴极直接连接于第一电极201，发光二极管311、313、315、316的阳极经由其它并联构成单位402～404连接于第二电板202。另外，作为第一发光二极管的发光二极管312、314的阳极直接连接于第一电极201，发光二极管312、314的阴极经由其它并联构成单位402～404连接于第二电板202。另外，在构成发光二极管321～326的并联构成单位402中，作为第二发光二极管的发光二极管321、324、325的阴极经由其它并联构成单位401连接于第一电极201，发光二极管321、324、325的阳极经由其它并联构成单位403、404连接于第二电极202。另外，作为并联构成单位402的第一发光二极管的发光二极管322、323、326的阳极经由其它并联构成单位401连接于第一电极201，发光二极管322、323、326的阴极经由其它并联构成单位403、404连接于第二电极202。
即，在上述并联构成单位401中，作为第二发光二极管的发光二极管311、313、315、316从第二电极202向第一电极201为正向，作为第一发光二极管的发光二极管312、314从第一电极201向第二电极202为正向。另外，在上述并联构成单位402中，作为第二发光二极管的发光二极管321、324、325从第二电极202向第一电极201为正向，作为第一发光二极管的发光二极管322、323、326从第一电极201向第二电极202为正向。
另外，在上述并联构成单位403中，作为第二发光二极管的发光二极管333、335、336从第二电极202向第一电极201为正向，作为第一发光二极管的发光二极管331、332、334从第一电极201向第二电极202为正向。另外，在上述并联构成单位404中，作为第二发光二极管的发光二极管341、343、345、346从第二电极202向第一电极201为正向，作为第一发光二极管的发光二极管342、344从第一电极201向第二电极202为正向。
上述第一电极201和第二电极202连接有交流电源210，该交流电源210对上述第一电极201和第二电极202施加交流电压。在本实施方式中，基于上述交流电源210的交流电压的频率为60Hz。
如上所述，构成各并联构成单位401～404的发光二极管中以彼此反向即两个朝向连接的发光二极管混合存在。如图3所示，连接为上述两个方向中的一方向的发光二极管的数量和连接为另一方向的发光二极管的数量也可以按每一个并联构成单位不同。这表示在制造本发明的发光装置时，无需控制发光二极管的朝向，随机排列也可以。
另外，在图3中，虽然串联地连接于上述第一电极201和第二电极202之间的并联构成单位401～404直接连接于交流电源210，但是在串联连接的并联构成单位401～404和交流电源210之间也可以存在其它元件或电路。例如，只要对串联连接的并联构成单位401～404施加交流电压，则在上述串联连接的并联构成单位401～404和交流电源210之间也可以有电阻、电容、二极管、晶体管、其它元件、或将它们组合在一起的电路。另外，只要对串联连接的并联构成单位401～404施加交流电压，则也可以有与上述串联连接的并联构成单位401～404并联的电阻、电容、二极管、晶体管、其它元件、或将它们组合在一起的电路。另外，只要对各并联构成单位401～404施加交流电压，则各并联构成单位401～404之间也可以有电阻、电容、二极管、晶体管、其它元件、或将它们组合在一起的电路。例如，在图4所示的一个例子中，并联构成单位402和并联构成单位403之间连接有电流调节用的电阻R1。进一步，只要对构成上述并联构成单位401～404的各发光二极管施加交流电压，则在上述并联构成单位401～404内也可以有电阻、电容、二极管、晶体管、其它元件、或将它们组合在一起的电路。例如，在图5所示的一个例子中，与构成并联构成单位402、并联构成单位403的各发光二极管321～326、331～336串联地分别设有电流调节用的电阻R2。
根据本实施方式的发光装置，不需要使连接于上述第一电极201和第二电极202之间的发光二极管的极性(朝向)一致的工序，能够简化工序。另外，不需要为识别上述发光二极管的极性(朝向)而在发光二极管上设标记，也不需要为识别极性而将发光二极管制成特殊的形状。
因而，根据本实施方式的发光装置，能够简化发光二极管的制造工序，能够抑制制造成本。特别是，在发光二极管的最大尺寸为100μm以下小尺寸的情况下，成为微细尺寸的器件，难以进行使极性(朝向)一致的作业，因此与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。
在本实施方式中，如图3所示，在各并联构成单位401～404内，连接为一方向的发光二极管和连接为另一方向的发光二极管混合存在。在这一点上，构成一个并联构成单位401、402、403、404的多个发光二极管与上述第一实施方式的发光二极管3～7(参照图1)同样。因而，该第二实施方式可以说是将上述第一实施方式的发光二极管3～7制成了多级。
因此，上述第一实施方式说明了如下特征：如果从连接为一方向的发光二极管来看，则连接为另一方向的发光二极管起保护二极管的作用，如果从连接为另一方向的发光二极管来看，则连接为一方向的发光二极管起保护二极管的作用，该特征在该第二实施方式中也成立。因此，在该第二实施方式中也如此，各发光二极管不仅发挥作为发光二极管的功能，而且还发挥作为保护二极管的功能。由此，用少量器件就能够得到高可靠性的发光装置。
另外，与上述第一实施方式的发光装置相比，该第二实施方式的发光装置具有较强地应对短路不良的这种优点。例如，如果上述第一实施方式的发光二极管3～7(参照图1)中任一个发生短路不良，则发光二极管作为唯一的一个不发光。另一方面，在该第二实施方式中，例如，当图3的发光二极管311发生短路不良时，虽然并联构成单位401的发光二极管311～316不发光，但是其它并联构成单位402～404的发光二极管可以继续发光。因此，该第二实施方式的发光装置具有高成品率，且可靠性也变高。
另外，在上述第二实施方式中，虽然构成各并联构成单位401～404的发光二极管的数量全都相同(6个)，但不局限于此。即，构成各并联构成单位的发光二极管的个数既可以为6个以下，也可以为6个以上例如100个以上。另外，可以按每一个并联构成单位改变构成各并联构成单位的发光二极管的数量。例如，也可以用6个发光二极管构成并联构成单位401，用5个发光二极管构成并联构成单位402，用7个发光二极管构成并联构成单位403及404。但是，如图3所示，优选构成各并联构成单位401～404的发光二极管的个数都相等。其原因是，由于各并联构成单位401～404串联连接，因此流过各并联构成单位401～404的总电流量在各并联构成单位都相等，因而，通过构成各并联构成单位401～404的发光二极管的个数相等，可以使流过各发光二极管的电流量相等。由此，可以使电流均等地流过各发光二极管，作为整体，可以高效地发光，提高可靠性。
但是，当实施该第二实施方式时，省略使连接于第一电极201及第二电极202之间的发光二极管的极性(朝向)一致的工序。因此，在偶然决定发光二极管的朝向的情况下，发生如下不良：导致构成一个并联构成单位401～404的发光二极管(偶然)全都为同一朝向。在以这种状态对第一、第二电极201、202施加交流的情况下，该不良的并联构成单位在半个周期内完全不通过电流，因此导致在该半个周期内所有发光二极管熄灭。在此，对各并联构成单位由完全相同的m个发光二极管构成、且该并联构成单位串联地连接有n个时的不良发生率进行考察。
首先，构成一个并联构成单位的m个发光二极管全都成为同一朝向(极性)的概率为(1/2)m-1。该结果根据二项分布的性质、和发光二极管全都成为同一朝向的情况具有两种情况(全都为一方向的情况及全都为另一方向的情况)来导出。由此，一个并联构成单位不发生上述不良的概率为1-(1/2)m-1。在该并联构成单位串联地连接有n个时，作为发光二极管电路整体，不发生上述不良的概率为(1-(1/2)m-1)n，因此，作为发光二极管电路整体的不良率P用P＝1-(1-(1/2)m-1)n表示。
图6所示的表，记述有在各并联构成单位中相对于并联地连接发光二极管的个数m和串联地连接上述并联构成单位的个数n的不良率P。由该表可知，例如，在上述并联连接个数m＝9的情况下，判断在上述串联连接个数n为2以下时，不良率为1％以下；在n为13以下时，不良率为5％以下。从批量生产的观点出发，优选P为0.05(5％)以下，即，满足1-(1-(1/2)m-1)n≤0.05的关系(在图6的表中，粗线L1更右侧的区域)，进一步优选P为0.01以下(1％以下)(在图6的表中，粗线L2更右侧的区域)。
另外，由当前实质性的制造极限可知，可连接于第一电极201和第二电极202之间的发光二极管的个数的上限值为约1亿个。这样，在连接于第一电极201和第二电极202之间的发光二极管的个数较多的情况下，与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。
另外，在上述实施方式中，虽然基于上述交流电源210的交流电压的频率为60Hz，但是上述交流电压的频率也可以为不足60Hz。不过，通过将上述交流电压的频率设成60Hz以上，能够抑制由交流驱动引起的发光二极管忽亮忽灭所形成的闪烁。另一方面，通过将上述交流电压的频率设成1MHz以下，能够抑制高频引起的布线内的损失。当交流电源的交流频率超过1MHz时，不能忽略高频引起的布线内的损失。另外，上述交流电压的波形也可以为正弦波、三角波、矩形波、或其它周期性变化的交流波形，但优选采用矩形波。作为一个例子，通过用图2所示的矩形波的交流来驱动发光二极管，能够使发光二极管最高效地发光。与此相对，在用正弦波的交流来驱动发光二极管的情况下，由于存在正弦波的上升和下降的斜度，因此平均发光强度就变弱。
(第三实施方式)
接着，参照图7，对本发明的发光装置的第三实施方式进行说明。图7是表示该第三实施方式的概要平面图。
该第三实施方式的发光装置具备基板21、形成于基板21上的第一电极22、形成于基板21上的第二电极23、以及4个发光二极管24、25、26、27。该第一电极22和第二电极23沿上述基板21的表面21A彼此大致平行地延伸并彼此相向。上述第一电极22具有沿该第一电极22延伸的方向隔开一定间隔排列，并朝第二电极23突出的4个突出部22A、22B、22C、22D。另外，上述第二电极23具有沿该第二电极23延伸的方向隔开一定间隔排列，并向第一电极22突出的4个突出部23A、23B、23C、23D。上述第一电极22的4个突出部22A、22B、22C、22D分别与上述第二电极23的4个突出部23A、23B、23C、23D相向。
在图7所示的一个例子中，作为第一发光二极管的上述发光二极管24、26，阳极A连接于第一电极22的突出部22A、22C，阴极K连接于第二电极23的突出部23A、23C。另外，作为第二发光二极管的上述发光二极管25、27，阴极K连接于第一电极22的突出部22B、22D，阳极A连接于第二电极23的突出部23B、23D。在该实施方式中，作为一例，将上述发光二极管24～27设为棒状，设长度L为10μm。
另外，上述第一电极22及第二电极23连接有交流电源28。在该实施方式中，设交流电源28的交流频率为60Hz。如图7所示，上述4个发光二极管24～27中，阳极A连接于第一电极22的发光二极管24、26和阳极A连接于第二电极23的发光二极管25、27在上述第一电极22和第二电极23之间混合配置。另外，在图7所示的一个例子中，虽然将阳极A连接于第一电极22的发光二极管24、26和阳极A连接于第二电极23的发光二极管25、27交替地排列，但是，发光二极管26和27也可以互换。即，也可以在阳极A连接于第一电极22的突出部22A的发光二极管24和阳极A连接于突出部22D的发光二极管26之间，排列阴极K连接于第一电极22的突出部22B的发光二极管25和阴极K连接于第一电极22的突出部22C的发光二极管27。另外，连接为一方向(阴极连接于第一电极22)的发光二极管的数量和连接为另一方向(阴极连接于第二电极23)的发光二极管的数量的比例不局限于此，也可以为其它比例。即，连接为一方向的发光二极管和连接为另一方向的发光二极管的数量也可以不相同，其比例也可以不固定。这表示在制造本发明的发光装置时，不需要控制发光二极管的朝向，也可以随机地排列。另外，在连接为一方向的发光二极管和连接为另一方向的发光二极管的数量之比显著增大的情况下，有时成为发光闪烁的原因，用于抑制该闪烁的方法后面进行叙述。
根据该实施方式的发光装置，由于不需要使极性一致地排列并联连接于上述第一电极22和第二电极23之间的4个发光二极管24～27的工序，因此在制造时，不需要使4个发光二极管24～27的极性(朝向)一致的工序，能够简化工序。另外，不需要为识别上述发光二极管24～27的极性(朝向)而在发光二极管24～27上设标记，也不需要为识别极性而将发光二极管24～27制成特殊的形状。因此，根据本实施方式的发光装置，能够简化发光二极管24～27的制造工序，也能够抑制制造成本。特别是，如本实施方式所述，在发光二极管24～27的最大尺寸为10μm、且100μm以下的小尺寸的情况下，成为微细尺寸的器件，难以进行使极性(朝向)一致的作业，因此与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。另外，上述发光二极管24～27的最大尺寸可以不足10μm，也可以超过10μm。
另外，根据本实施方式，能够将第一、第二电极22、23及4个发光二极管24～27安装于基板21，在基板21上，在沿上述第一、第二电极22、23延伸的方向隔开一定间隔配置的第一、第二电极22、23的突出部22A～22D、23A～23D之间连接有发光二极管24～27，因此能够将上述4个发光二极管24～27沿上述电极22、23的延伸方向排列为一列。即，利用形成于上述基板21上的第一、第二电极22、23及其突出部22A～22D、23A～23D，能够设定上述4个发光二极管的配置。另外，在本实施方式中，由于发光二极管24～27为棒状，因此，在第一电极22的各突出部22A～22D和第二电极的各突出部23A～23D之间，将配置方向控制为朝向各突出部的突出方向就变得很容易。
另外，在上述实施方式中，虽然将连接于第一电极22和第二电极23之间的发光二极管的个数设为4个，但也可以设为不足4个、或5个以上。例如，通过将连接于第一电极22和第二电极23之间的发光二极管的个数设为100个以上，能够抑制由交流驱动引起的忽亮忽灭所形成的闪烁，可以将亮度偏差抑制在期望值的10％以下。下面，对此进行说明。
即，上述多个发光二极管的朝向为随机，关于各发光二极管，一方向和另一方向分别以2分之一的概率发生，因此考虑p＝0.5的二项分布。在此，有n个发光二极管，将某方向的发光二极管设为X个(同时发光的二极管的个数)。于是，根据二项分布的性质，X的期望值E(X)为E(X)＝np，成为方差V(X)＝np(1-p)。而且，X偏离其期望值即E(X)＝np多少的目标值为方差的平方根{V(X)}1/2，在正态分布的情况下，称为标准偏差。在该目标值(方差的平方根)为期望值的10％的情况下，下式(1)成立。
{np(1-p)}1/2＝0.1np    (1)
在该式(1)中，当将p＝0.5代入求解n时，n＝100。这表示当求解亮度偏差为期望值的10％的条件时，发光二极管的个数为100个。
可是，根据当前实质上的制造极限，能够连接于第一电极22和第二电极23之间的发光二极管的个数的上限值为约1亿个。这样，在连接于第一电极22和第二电极23之间的发光二极管的个数较多的情况下，与使极性一致地排列发光二极管的情况相比，能够格外地简化制造工序。另外，在上述实施方式中，虽然基于上述交流电源28的交流电压的频率为60Hz，但是，上述交流电压的频率也可以为不足60Hz。不过，通过将上述交流电压的频率设成60Hz以上，能够抑制由交流驱动引起的发光二极管忽亮忽灭所形成的闪烁。另一方面，通过将上述交流电压的频率设成1MHz以下，能够抑制高频引起的布线内的损失。另外，上述交流电压的波形也可以为正弦波、三角波、矩形波、或其它波形，但优选采用矩形波。作为一个例子，通过用图2所示的矩形波的交流来驱动发光二极管，能够使发光二极管最高效地发光。另外，优选将构成上述各发光二极管24～27的半导体层即P型半导体层和N型半导体层直接连接于第一、第二电极22、23的各突出部22A～22D、23A～23D。由此，变成用于将各发光二极管24～27使极性一致地连接于电极22、23的引线等不存在的结构，适合不需要使各发光二极管的极性一致的本实施方式。
例如，如图8A所示，上述各发光二极管24～27也可以由以N型半导体制作的圆柱状的芯部31、和以被覆该圆柱状的芯部31的外周面32的P型半导体制作的圆筒状外壳部33构成。另外，图8B是表示从圆柱状的芯部31的端面31D侧沿轴方向看到的情形的端面图。上述圆柱状的芯部31的外周面32的一部分32A从上述外壳部33露出。另外，上述圆柱状的芯部31和上述外壳部33的接合面35，在上述圆柱状的芯部31的周围形成为同心圆状。从上述外壳部33露出的芯部31的一部分31A形成阴极K，上述外壳部33的端部33A形成阳极A。而且，上述阴极K、阳极A直接连接于第一、第二电极22、23的突出部22A～22D、突出部23A～23D中的任一突出部。图8所示的构成的发光二极管，能够将上述N型圆柱状的芯部31和P型外壳部33的接合面35，沿芯部31的外周面32形成为圆筒状，实现发光面的增大。另外，由于上述芯部31的外周面32的一部分32A从P型外壳部33露出，因此，电极22、23朝向上述芯部31的外周面32的一部分32A的连接变得容易。
另外，虽然芯部31的一端31B的端面31C也可以从上述外壳部33的端部33A露出，但是通过制成上述外壳部33的端部33A被覆芯部31的一端31B的端面31C的结构，利用第一、第二电极22、23的突出部连接外壳部33的端部33A变容易。另外，形成上述外壳部33的半导体也可以为N型，形成上述芯部31的半导体可以为P型。另外，在图8所示的构成中，虽然芯部31为圆柱状，外壳部33为圆筒状，但是也可以为多角柱状的芯部和多角筒状的外壳部。例如，也可以为六角柱状的芯部和六角筒状的外壳部，也可以为四角柱状的芯部和四角筒状的外壳部，也可以为三角柱状的芯部和三角筒状的外壳部。另外，也可以为椭圆柱状的芯部和椭圆筒状的外壳部。
(第四实施方式)
接着，作为本发明的第四实施方式，对发光装置的制造方法进行说明。在该第四实施方式中，参照图7，对制造如上述第三实施方式所述的发光装置的方法进行说明。
在该第四实施方式中，首先，准备在表面21A形成有第一电极22和第二电极23的基板21。该基板21为绝缘基板，第一、第二电极22、23为金属电极。作为一个例子，可以利用印刷技术，在绝缘基板21的表面21A形成所希望的电极形状的金属电极22、23。另外，可以将金属膜及感光体膜均匀层叠于绝缘基板21的表面21A，将该感光体膜曝光、显影为所希望的电极图案，以图案化后的感光体膜为掩模，对金属膜进行蚀刻，形成第一电极22和第二电极23。
另外，作为制作上述金属电极22、23的金属材料，可以使用金、银、铜、铁、钨、渗氮钨、铝、钽及它们的合金等。另外，绝缘基板21为在玻璃、陶瓷、氧化铝、树脂类的绝缘体或硅类的半导体表面形成氧化硅膜而表面具有绝缘性那样的基板。在使用玻璃基板的情况下，优选在表面形成氧化硅膜、氮化硅膜那样的基底绝缘膜。
另外，上述第一电极22的突出部22A和第二电极23的突出部23A之间的距离优选比发光二极管24～27的长度稍短。作为一个例子，在发光二极管24～27的长度为10μm的情况下，上述距离优选为6～9μm。即，上述距离优选为发光二极管24～27的长度的60～90％左右，更优选为上述长度的80～90％。关于上述第一电极22的突出部22B、22C、22D和上述第二电极23的突出部23B、23C、23D之间的距离，也与上述突出部22A和突出部23A之间的距离同样。
接着，对在上述绝缘基板21上排列发光二极管24～27的步骤进行说明。首先，在上述绝缘基板21上较薄地涂敷作为含有发光二极管24～27的溶液的异丙醇(IPA)。另外，作为上述溶液，除IPA以外，也可以为乙二醇、丙二醇、甲醇、乙醇、丙酮、或它们的混合物，可以使用由其它有机物构成的液体、水等。但是，当通过液体导致在金属电极22、23之间流过较大的电流时，导致不能对金属电极22、23间施加所希望的电压差。在这种情况下，只要以覆盖金属电极22、23的方式在绝缘基板21的整个表面被覆10nm～30nm左右的绝缘膜即可。
涂敷包含上述发光二极管24～27的IPA的厚度是发光二极管24～27能够在液体中移动的厚度，以使其在下述排列发光二极管24～27的工序中，能够排列发光二极管24～27。因此，厚度为发光二极管24～27的粗度以上，例如，为数μm～数mm。当涂敷的厚度过薄时，发光二极管24～27难以移动，过厚时，使液体干燥的时间延长。优选为100μm～500μm。另外，相对于IPA的量，发光二极管的个数优选1×104个/cm3～1×107个/cm3。
为了将包含上述发光二极管24～27的IPA涂敷于绝缘基板21，可以在排列发光二极管24～27的金属电极22、23的外周围形成框(未图示)，将包含上述发光二极管24～27的IPA以达到所希望的厚度的方式充填于该框内。但是，在包含上述发光二极管24～27的IPA具有粘性的情况下，不需要框就可以涂敷到所希望的厚度。为了上述发光二极管24～27的排列工序，上述IPA及乙二醇、丙二醇、甲醇、乙醇、丙酮、或它们的混合物、或者由其它有机物构成的液体或水等液体粘性越低越好，另外，优选通过加热易蒸发的液体。
接着，对金属电极22、23之间施加电位差。该电位差为例如0.5V或1V的电位差。另外，虽然该金属电极22和23的电位差能施加0.1～10V，但在0.1V以下时，发光二极管24～27的排列姿势开始紊乱，在10V以上时，金属电极间的绝缘开始出现问题。因此，上述电位差优选为0.5V～5V，进一步优选为0.5V左右。当对金属电极22施加电位VL，且对金属电极23施加比上述电位VL高的电位VH(VL＜VH)时，在金属电极22上感应负电荷，在金属电极23上感应正电荷。当上述发光二极管24～27接近该金属电极22、23时，在发光二极管24～27中靠近金属电极22的一侧感应正电荷，在靠近金属电极23的一侧感应负电荷。在上述发光二极管24～27上感应电荷的是通过静电感应而感应的。因而，上述发光二极管24～27成为沿着在金属电极22、23间产生的电力线的姿势，并且在各发光二极管24～27上感应的电荷大致相等，因此通过电荷的斥力，上述发光二极管24～27大致等间隔地沿一定方向正规排列。此时，当在金属电极22、23的表面被覆有绝缘膜，且施加给金属电极22、23间的电位差为恒定(DC)时，在被覆于金属电极22、23上的绝缘膜表面会感应与金属电极22、23的电位相反的极性的离子，导致溶液中的电场非常弱。在这种情况下，优选对金属电极22、23间施加交流电压。由此，能够防止感应与金属电极22、23的电位相反的极性的离子，能够使发光二极管24～27正常地排列。另外，施加于金属电极22、23间的交流电压的频率虽然优选为10Hz～1MHz，但在交流电压的频率不足10Hz时，发光二极管24～27会激烈地振动，有可能排列被扰乱。另一方面，在施加于金属电极22、23间的交流电压的频率超过1MHz的情况下，发光二极管24～27吸附于金属电极22、23的力变弱，因外部的干扰而扰乱排列。因此，为了发光二极管24～27的排列稳定，更优选上述交流电压的频率为50Hz～1kHz。另外，上述交流电压的波形不局限于正弦波，矩形波、三角波、锯齿波等只要是周期性变动的波形即可。另外，上述交流电压的振幅作为一例优选为0.5V左右。
这样，在本实施方式中，通过在金属电极22、23之间产生的外部电场，在各发光二极管24～27上产生电荷，通过电荷的吸引力，使发光二极管24～27吸附于金属电极22、23，因此发光二极管24～27的大小必须是可在液体中移动的大小。因此，各发光二极管24～27的大小(最大尺寸)的容许值，根据液体的涂敷量(涂敷厚度)而变化。在上述液体的涂敷量少的情况下，各发光二极管24～27的大小(最大尺寸)必须是纳米级，但在液体的涂敷量多时，各发光二极管24～27的大小为微米级也可以。
当上述发光二极管24～27开始排列不久时，如图7的概要图所示，发光二极管24～27就在电极22的突出部22A～22D和电极23的突出部23A～23D之间进行排列。各发光二极管24～27整齐地排列为与金属电极22、23延伸的方向垂直的姿势，并沿上述延伸的方向大致等间隔地排列。电场集中于突出部22A～22D和突出部23A～23D之间，并且通过感应于发光二极管24～27的电荷，斥力作用于发光二极管24～27之间，从而发光二极管24～27大致等间隔地排列。
另外，如图7的假想线所示，上述溶液所含但为上述发光二极管24～27以外的发光二极管Z，有时也吸附于电极22或电极23。在这种情况下，通过对上述电极22、23之间不断施加交流电压，且使IPA等溶液流到上述电极22、23的周围，能够除去吸附于上述电极22或电极23的发光二极管Z。由此，实现成品率的提高。
这样，在发光二极管24～27排列于金属电极22的突出部22A～22D和突出部23A～23D之间后，通过对基板21加热或放置一定时间，使上述溶液的液体蒸发并被干燥，使发光二极管24～27沿着金属电极22和23之间的电力线等间隔地排列并固定。
如上所述，根据本实施方式的发光装置的制造方法，可以使发光二极管24～27控制性良好且高精度地排列于金属电极22、23的突出部22A～22D和突出部23A～23D之间。另外，用本实施方式的方法难以将各发光二极管24～27的朝向(极性)决定为一个方向，各发光二极管24～27的朝向不限于图7所示的状态，如上所述，在上述实施方式的发光装置中，不局限于图7的排列状态，各发光二极管24～27的朝向也可以随机地混合存在。因而，本实施方式的制造方法适合制造发光二极管的朝向(极性)混合存在的如本发明的上述实施方式所述的发光装置。另外，在本实施方式的制造方法中，作为一例，对排列4个发光二极管的情况进行了说明，但本发明的发光装置的制造方法可以将多个微细发光二极管同时排列、连接于电极间，因此在发光二极管的尺寸小(作为一例，10μm以下)、且连接于第一电极22和第二电极23之间的发光二极管的个数为许多个(例如，100个以上)的情况下，特别有利。
另外，在上述实施方式中，对第一电极22和第二电极23具有突出部22A～22D和突出部23A～23D的情况进行了说明，但在第一、第二电极是不具有如上所述的突出部的电极的情况下，也可以适用本实施方式。在这种情况下，将第一电极和第二电极之间的尺寸设定为比配置的发光二极管的长度稍短。
另外，该实施方式的发光装置的制造方法也可以适用于制作上述第二实施方式的发光装置的具有多个并联构成单位的发光二极管电路203的情况。在这种情况下，将上述第一、第二电极22、23配置于各并联构成单位401～404的两端，与上述同样，在绝缘基板21上涂敷包含发光二极管311～316、321～326、331～336、341～346的液体，并对第一、第二电极22、23之间施加电压，使上述发光二极管排列固定于上述第一、第二电极间。其后，利用与上述第一、第二电极22、23不同的布线、例如上部布线等，将各并联构成单位401～404串联地连接。
接着，参照图9A～图9E，对上述第三实施方式所述的各种棒状结构的发光二极管的制造方法之一例进行说明。首先，如图9A所示，在由n型GaN构成的基板71上形成具有生长孔72a的掩模72。接着，如图9B所示，在半导体芯形成工序中，利用MOCVD(Metal OrganicChemical Vapor Deposition：有机金属气相生长)装置，在因掩模72的生长孔72a而露出的基板71上，使n型GaN进行晶体生长，形成棒状的半导体芯73。在此，n型GaN为六方晶系的晶体生长，通过相对于基板71的表面将垂直方向作为c轴方向使其生长，能够得到六角柱形状的半导体芯。
接着，如图9C所示，在半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体芯73的方式，在基板71的整个面上形成由p型GaN构成的半导体层74。接着，如图9D所示，在露出工序中，通过提离(liftoff)，除去覆盖半导体芯73的半导体层74a的部分以外的区域和掩模72，在棒状的半导体芯73的基板71一侧，使基板侧的外周面露出，形成露出部分73a。在该状态下，与上述半导体芯73的基板71相反的一侧的端面由半导体层74a覆盖。在该实施方式的露出工序中，虽然利用了提离(liftoff)，但也可以通过蚀刻使半导体芯的一部分露出。
接着，在切离工序中，如图9E所示，通过利用超声波(例如，数10KHz)使基板71沿基板平面振动，应力作用于被半导体层74a覆盖的半导体芯73，以使竖立设置于基板71的半导体芯73的靠近基板71侧的根部弯曲，被半导体层74a覆盖的半导体芯73从基板71切离。这样就能够制造从基板71切离的微细的棒状结构发光元件70。在该棒状结构的发光二极管的制造方法中，将棒状结构发光元件70的直径制成1μm，将长度制成10μm。
在上述发光二极管的制造方法中，基板71、半导体芯73以及半导体层74a虽然使用了以GaN为母材的半导体，但也可以使用以GaAs、AlGaAs、GaAsP、InGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、AlGaInP等为母材的半导体。另外，虽然基板和半导体芯为n型，半导体层为p型，但也可以为导电型相反的棒状结构发光二极管。另外，对具有截面为六角柱的半导体芯的棒状结构发光二极管的制造方法进行了说明，但不局限于此，也可以为截面呈圆形或椭圆形的棒状，具有截面为三角形等其它多角形状的棒状半导体芯的棒状结构发光二极管也可以用与上述同样的制造方法制作。另外，在上述发光二极管的制造方法中，虽然采用了棒状结构发光二极管的直径为1μm且长度为10μm的微米级尺寸，但也可以采用直径或长度中至少直径不足1μm的纳米级尺寸的元件。上述棒状结构发光二极管的半导体芯的直径优选为500nm以上且100μm以下，与数10nm～数100nm的棒状结构发光二极管相比，能够抑制半导体芯的直径的偏差，能够降低发光面积即发光特性的偏差，能够提高成品率。
另外，在上述发光二极管的制造方法中，利用MOCVD装置使半导体芯73进行晶体生长，但也可以利用MBE(分子束外延)装置等其它晶体生长装置形成半导体芯。另外，利用具有生长孔的掩模，使半导体芯在基板上进行晶体生长，但也可以在基板上配置金属种，从金属种使半导体芯进行晶体生长。另外，在上述发光二极管的制造方法中，利用超声波将被半导体层74a覆盖的半导体芯73从基板71切离，但不局限于此，也可以利用切割工具机械地将半导体芯从基板切离。在这种情况下，能够用简单的方法在短时间内将设置于基板上的微细的多个棒状结构发光元件切离。
另外，用上述发光二极管的制造方法制造的棒状结构发光二极管不仅上述第三实施方式的发光二极管可以使用，而且作为上述第一、第二实施方式的发光二极管也可以使用。
(第五实施方式)
接着，图10表示作为本发明第五实施方式的LED显示器的一个像素的电路。该第五实施方式具备上述第一、第二、第三实施方式说明的发光装置或用上述第四实施方式的制造方法制造的发光装置中的一个，如图10所示，将上述发光装置具有的多个发光二极管中的一个作为一个像素的像素LED51而具有。另外，上述像素LED51也可以是与该像素LED51极性相反的像素LED52。
该第五实施方式的LED显示器为有源矩阵寻址方式，选择电压脉冲供给到行地址线X1，数据信号送到列地址线Y1。当上述选择电压脉冲输入到晶体管T 1的栅极而晶体管T1导通时，上述数据信号从晶体管T 1的源极传递到漏极，数据信号被作为电压存储于电容器C。晶体管T2用于驱动像素LED51，像素LED51经由上述晶体管T2连接于交流电源Vs。因而，通过来自晶体管T1的信号使晶体管T2导通，像素LED51由上述交流电源Vs以交流电压驱动。
该实施方式的LED显示器中，图10所示的一个像素排列成矩阵状。该排列成矩阵状的各像素的像素LED51或像素LED52、以及晶体管T1、T2形成于基板上。在该基板上，各像素的像素LED51或像素LED52用上述第四实施方式说明的制造方法能够排列于第一电极和第二电极之间，并且能够制造作为上述多个像素LED51、52随机排列的发光装置。因此，能够容易地制造本实施方式的LED显示器，且能够抑制制造成本。
另外，通过将显示器用背光灯或照明装置所使用的发光装置作为上述第一、第二、第三实施方式说明的发光装置或用上述第四实施方式的制造方法制造的发光装置，能够容易地制造，且能够抑制制造成本。另外，作为制作上述各实施方式说明的各发光二极管的半导体，可以采用例如：GaN、GaAs、GaP、AlGaAs、GaAsP、InGaN、AlGaN、ZnSe、AlGaInP等半导体。另外，也可以将上述各发光二极管作为具有量子阱结构的发光二极管，来提高发光效率。
(第六实施方式)
参照图11对本发明的发光装置的第六实施方式进行说明。图11是表示该第六实施方式的概要平面图。
该第六实施方式的发光装置具备第一电极501和第二电极502和第三电极503及棒状发光元件505，上述第一～第三电极501～503形成于基板504上。上述第一～第三电极501～503依次排列于上述基板504上，第一电极501具有沿与上述排列方向正交的方向延伸的基部501A、和从该基部501A的大致中央向上述第二电极502突出的突出部501B。另外，上述第三电极503具有沿与上述排列方向正交的方向延伸的基部503A、和从该基部503A的大致中央向上述第二电极502突出的突出部503B。而且，上述第二电极502在上述第一电极501和第三电极503之间，沿与上述排列方向正交的方向延伸。
另外，上述棒状发光元件505具有作为第一导电型的第一区域的P型第一区域506、作为第二导电型的第二区域的N型第二区域507、以及作为第一导电型的第三区域的P型第三区域508。上述P型第一区域506和N型第二区域507和P型第三区域508，从第一电极501向第三电极503依次排列。上述P型第一区域506连接于上述第一电极501的突出部501B，上述N型第二区域507连接于上述第二电极502，上述P型第三区域508连接于第三电极503的突出部503B。
另外，在上述第一电极501和接地之间连接有直流电源510，在上述第三电极503和接地之间连接有直流电源511。另外，第二电极502接地。上述直流电源510的正极连接于第一电极501，上述直流电源510的负极接地。另外，上述直流电源511的正极连接于第三电极503，上述直流电源511的负极接地。
因此，电流从上述P型第一区域506流向N型第二区域507，在上述P型第一区域506和N型第二区域507的PN接合面S1发光。另外，电流从上述P型第三区域508流向N型第二区域507，在上述P型第三区域508和N型第二区域507的PN接合面S2发光。
根据该第六实施方式的发光装置，在上述棒状发光元件505的N型第二区域507的两侧配置有P型第一区域506和P型第三区域508。因而，棒状发光元件505的朝向与图1所示的朝向相反，即使棒状发光元件505的第一、第三区域506、508相对于第一、第三电极501、503的连接相反，P型第三区域508与第一电极501连接且P型第一区域506与第三电极503连接，由于二极管的极性不互换，可以正常发光。因此，根据该实施方式的发光装置，在制造工序中，第一、第三区域506、508相对于第一、第三电极501、503的连接也可以相反，不需要用于识别棒状发光元件505的朝向性的标记或形状，能够简化制造工序，能够抑制制造成本。特别是，在棒状发光元件505的最大尺寸为100μm以下的小尺寸的情况下，成为微细尺寸的器件，难以实施事先使棒状发光元件505的朝向一致的作业，因此通过无需使棒状发光元件505的朝向一致的本实施方式，能够格外地简化制造工序。另外，通过棒状发光元件505的尺寸为100μm以下的小尺寸，热量不会封闭于发光区域，能够防止热量引起的输出降低及寿命缩短。
另外，在上述实施方式中，虽然棒状发光元件505的第一、第三区域506、508为P型，第二区域507为N型，但第一、第三区域506、508也可以为N型，第二区域507可以为P型。在这种情况下，直流电源510的正极接地，直流电源510的负极连接于第一电极501，并且直流电源511的正极接地，直流电源511的负极连接于第三电极503。
另外，直流电源510、511未必需要设置两个，也可以设置其中之一。在这种情况下，仅在两个接合面S1、S2中的一个接合面发光，即使棒状发光元件505的朝向相反，二极管的极性也不互换，因此仍然可以正常发光。例如，在仅具备直流电源510的情况下，电流从上述P型第一区域506流向N型第二区域507，在上述P型第一区域506和N型第二区域507的PN接合面S1发光。
(第七实施方式)
接着，参照图12及图13A、图13B，对本发明发光装置的第七实施方式进行说明。图12是表示该第七实施方式的概要平面图，图13A是该第七实施方式具备的棒状发光元件521的侧面图，图13B是上述棒状发光元件521的剖面图。该第七实施方式代替上述第六实施方式的棒状发光元件505而具备图13A、图13B所示的棒状发光元件521这点与上述第六实施方式不同。因而，在该第七实施方式中，在与上述第六实施方式同样的部分附以同样的符号，以与上述第六实施方式不同之点为主进行说明。
上述棒状发光元件521具有P型圆柱状的芯部522、和N型圆筒状的外壳部523。上述圆筒状的外壳部523被覆上述圆柱状的芯部522的外周面522A。上述圆柱状的芯部522的两端部522B、522C从上述圆筒状的外壳部523的两端突出且露出。上述N型圆筒状的外壳部523形成第二区域，上述P型圆柱状的芯部522形成第一及第三区域。该棒状发光元件521的P型圆柱状的芯部522的端部522B连接于基板504上的第一电极501的突出部501B，上述芯部522的端部522C连接于第三电极503的突出部503B。另外，上述圆筒状的外壳部523连接于第二电极502。
该第七实施方式的发光装置通过连接于第一电极501和接地之间的直流电源510，电流从P型芯部522的端部522B流向N型外壳部523，在P型芯部522和N型外壳部523的PN接合面S21发光。另外，通过连接于第三电极503和接地之间的直流电源511，电流从P型芯部522的端部522C流向N型外壳部523，在P型芯部522和N型外壳部523的PN接合面S21发光。根据该第七实施方式的棒状发光元件521，与上述第六实施方式的棒状发光元件505的PN接合面S1相比，可以加大上述圆柱状芯部522和圆筒状外壳部523的PN接合面S21，因此能够得到大的发光强度。
另外，在该第七实施方式中，也在N型圆筒状的外壳部523的两侧配置有P型芯部522的端部522B和端部522C。因而，棒状发光元件521的朝向与图12所示的朝向相反，即使棒状发光元件521的芯部522的端部522B、522C相对于第一、第三电极501、503的连接相反，由于二极管的极性也不互换，因此可以正常发光。因此，根据该实施方式的发光装置，在制造工序中，芯部的端部522B、522C相对于第一、第三电极501、503的连接也可以相反，不需要用于识别棒状发光元件521的朝向性的标记或形状，能够简化制造工序，能够抑制制造成本。特别是，在棒状发光元件521的最大尺寸为100μm以下的小尺寸的情况下，成为微细尺寸的器件，难以实施事先使棒状发光元件521的朝向一致的作业，因此通过本实施方式，能够格外地简化制造工序。另外，通过棒状发光元件505的尺寸为100μm以下的小尺寸，热量不会封闭于发光区域，能够防止热量引起的输出降低及寿命缩短。
另外，在上述实施方式中，棒状发光元件521的圆柱状的芯部522为P型，圆筒状的外壳部523为N型，但芯部522也可以为N型，外壳部523也可以为P型。在这种情况下，将直流电源510的正极接地，将直流电源510的负极连接于第一电极501，并且将直流电源511的正极接地，将直流电源511的负极连接于第三电极503。另外，在上述实施方式中，芯部522为圆柱状，外壳部523为圆筒状，但芯部522也可以为多角柱状，外壳部523也可以为多角筒状。例如，可以是芯部522为三角柱状、四角柱状、五角柱状、或六角柱状，外壳部523为三角筒状、四角筒状、五角筒状、或六角筒状。另外，也可以是芯部522为椭圆柱状，外壳部523为椭圆筒状。
另外，直流电源510、511未必需要设置两个，也可以设置其中之一。在这种情况下，即使棒状发光元件521的朝向相反，二极管的极性也不互换，因此仍然可以正常发光。例如，在仅具备直流电源510的情况下，电流从上述P型芯部522的端部522B流向N型外壳部523，在上述P型芯部522和N型外壳部523的PN接合面S21发光。
接着，参照图9A～9C、图15A、图15B，对如上述第七实施方式所述的棒状结构的发光元件的制造方法之一例进行说明。首先，如图9A所示，在由n型GaN构成的基板71上形成具有生长孔72a的掩模72。接着，如图9B所示，在半导体芯形成工序中，利用MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition：有机金属气相生长)装置，在因掩模72的生长孔72a而露出的基板71上，使n型GaN进行晶体生长，形成棒状的半导体芯73。在此，n型GaN为六方晶系的晶体生长，通过相对于基板71的表面将垂直方向作为c轴方向使其生长，能够得到六角柱形状的半导体芯。
接着，如图9C所示，在半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体芯73的方式，在基板71的整个面上形成由p型GaN构成的半导体层74。接着，如图15A所示，在露出工序中，通过提离，除去覆盖半导体芯73的半导体层74a部分以外的区域和掩模72，在棒状的半导体芯73的基板71侧，使基板侧的外周面露出，形成露出部分73a。在该状态下，上述半导体芯73的与基板71相反一侧的端面由半导体层74a覆盖。在该实施方式的露出工序中，利用提离，但也可以通过蚀刻，使半导体芯的一部分露出。接着，将由半导体层74覆盖的半导体芯73除其上端部以外用掩模掩埋，通过各向同性强的干式蚀刻，使半导体芯73的与基板71相反的一侧的外周面露出，形成另一露出部分73b之后，除去掩模。
接着，在切离工序中，如图15B所示，通过利用超声波(例如，数10KHz)使基板71沿基板平面振动，应力作用于被半导体层74a覆盖的半导体芯73，以使竖立设置于基板71的半导体芯73的靠近基板71侧的根部弯曲，被半导体层74a覆盖的半导体芯73从基板71切离。这样就能够制造从基板71切离的微细的棒状结构发光元件70。在该棒状结构的发光二极管的制造方法中，棒状结构发光元件70的直径为1μm，长度为10μm。
在上述发光元件的制造方法中，基板71和半导体芯73以及半导体层74a虽然使用了以GaN为母材的半导体，但也可以使用以GaAs、AlGaAs、GaAsP、InGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、AlGaInP等为母材的半导体。另外，基板和半导体芯为n型，半导体层为p型，但也可以为导电型相反的棒状结构发光二极管。另外，对具有截面为六角柱的半导体芯的棒状结构发光二极管的制造方法进行了说明，但不局限于此，也可以为截面呈圆形或椭圆形的棒状，具有截面为三角形等其它多角形状的棒状半导体芯的棒状结构发光元件也可以用与上述同样的制造方法制作。另外，在上述发光元件的制造方法中，虽然采用将棒状结构发光元件的直径制成1μm且将长度制成10μm的微米级尺寸，但也可以采用直径或长度中至少直径不足1μm的纳米级尺寸的元件。上述棒状结构发光元件的半导体芯的直径优选为500nm以上且100μm以下，与数10nm～数100nm的棒状结构发光元件相比，能够抑制半导体芯的直径偏差，能够降低发光面积即发光特性的偏差，能够提高成品率。
另外，在上述发光元件的制造方法中，利用MOCVD装置使半导体芯73进行晶体生长，但也可以利用MBE(分子束外延)装置等其它晶体生长装置形成半导体芯。另外，利用具有生长孔的掩模，使半导体芯在基板上进行晶体生长，但也可以在基板上配置金属种，从金属种使半导体芯进行晶体生长。另外，在上述发光元件的制造方法中，利用超声波将被半导体层74a覆盖的半导体芯73从基板71切离，但不局限于此，也可以利用切割工具机械地将半导体芯从基板切离。在这种情况下，能够用简单的方法在短时间内将设置于基板上的微细的多个棒状结构发光元件切离。
(第八实施方式)
接着，参照图14对本发明第八实施方式进行说明。图14是表示该第八实施方式的概要平面图。
该第八实施方式具备第一电极531、第二电极532、第三电极533及与上述第六实施方式的棒状发光元件505同样构成的两根棒状发光元件535、536，上述第一～第三电极531～533形成于与上述第六实施方式的基板504同样的基板534上。上述第一～第三电极531～533依次排列于上述基板534上，第一电极531具有沿与上述排列方向正交的方向延伸的基部531A、和从该基部531A向上述第二电极532突出的两个突出部531B、531C。另外，上述第三电极533具有沿与上述排列方向正交的方向延伸的基部533A、和从该基部533A向上述第二电极532突出的两个突出部533B、533C。而且，上述第二电极532在上述第一电极531和第三电极533之间，沿与上述排列方向正交的方向延伸。
上述棒状发光元件535具有P型第一区域535A和N型第二区域535B以及P型第三区域535C。上述P型第一区域535A连接于第一电极531的突出部531B，上述N型第二区域535B连接于第二电极532，上述P型第三区域535C连接于第三电极533的突出部533B。另外，上述棒状发光元件536具有P型第一区域536A和N型第二区域536B以及P型第三区域536C。上述P型第一区域536A连接于第一电极531的突出部531C，N型第二区域536B连接于第二电极532，P型第三区域536C连接于第三电极533的突出部533C。
另外，在上述第一电极531和接地之间连接有直流电源540，在上述第三电极533和接地之间连接有直流电源541。另外，第二电极532接地。上述直流电源540的正极连接于第一电极531，上述直流电源540的负极接地。另外，上述直流电源541的正极连接于第三电极533，上述直流电源541的负极接地。
因此，电流从上述棒状发光元件535的P型第一区域535A流向N型第二区域535B，在上述P型第一区域535A和N型第二区域535B的PN接合面S31发光。另外，电流从上述P型第三区域535C流向N型第二区域535B，在上述P型第三区域535C和N型第二区域535B的PN接合面S32发光。另外，电流从上述棒状发光元件536的P型第一区域536A流向N型第二区域536B，在上述P型第一区域536A和N型第二区域536B的PN接合面S33发光。另外，电流从上述P型第三区域536C流向N型第二区域536B，在上述P型第三区域536C和N型第二区域536B的PN接合面S34发光。
根据该第八实施方式的发光装置，在上述棒状发光元件535的N型第二区域535B的两侧配置有P型第一区域535A和P型第三区域535C。在上述棒状发光元件536的N型第二区域536B的两侧配置有P型第一区域536A和P型第三区域536C。因此，上述棒状发光元件535的朝向与图14所示的朝向相反，即使棒状发光元件535的第一、第三区域535A、535C相对于第一、第三电极531、533的连接相反，二极管的极性也不互换，可以正常发光。这对于另一个棒状发光元件536也同样。
因此，根据该实施方式的发光装置，在制造工序中，第一、第三区域535A、535C相对于第一、第三电极531、533的连接也可以相反，第一、第三区域536A、536C相对于第一、第三电极531、533的连接也可以相反。因而，不需要使棒状发光元件535、536的朝向一致，因此能够简化制造工序，不需要用于识别棒状发光元件535、536的朝向性的标记或形状，能够抑制制造成本。特别是，在棒状发光元件535、536的最大尺寸为100μm以下的小尺寸的情况下，成为微细尺寸的器件，难以实施事先使棒状发光元件535、536的朝向一致的作业，因此通过无需使棒状发光元件535、536的朝向一致的本实施方式，能够格外地简化制造工序。另外，通过棒状发光元件535、536的尺寸为100μm以下的小尺寸，热量不会封闭于发光区域，能够防止热量引起的输出降低及寿命缩短。
另外，在上述实施方式中，棒状发光元件535、536的第一、第三区域535A、535C、536A、536C为P型，第二区域535B、536B为N型，但也可以是第一、第三区域535A、535C、536A、536C为N型，第二区域535B、536B为P型。在这种情况下，将直流电源540的正极接地，将直流电源540的负极连接于第一电极531，并且将直流电源541的正极接地，将直流电源541的负极连接于第三电极533。
另外，直流电源540、541未必需要设置两个，也可以设置其中之一。在这种情况下，仅在四个接合面S31～S34中的两个接合面发光，即使棒状发光元件535、536的一方或双方的朝向相反，二极管的极性也不互换，因此仍然可以正常发光。例如，在仅具备直流电源510的情况下，电流分别从上述P型第一区域535A流向N型第二区域535B、从上述P型第一区域536A流向N型第二区域536B，在PN接合面S31及S33发光。
另外，在上述实施方式中，第一、第三电极531、533分别具有两个突出部531B、531C、533B、533C，但第一、第三电极531、533也可以分别具有三个以上的突出部，将与上述棒状发光元件535、536同样构成的三个以上的棒状发光元件连接于第一电极的三个以上的突出部和第三突出部的三个以上的突出部之间。作为一例，也可以将与上述棒状发光元件535、536同样构成的100个以上的棒状发光元件连接于上述第一电极的100个以上的突出部和第三突出部的100个以上的突出部之间。
(第九实施方式)
接着，对作为本发明的第九实施方式的发光装置的制造方法进行说明。在该第九实施方式中，参照图14，对制造如上述第八实施方式所述的发光装置的方法进行说明。
在该第九实施方式中，首先，准备在表面534A形成有第一电极531和第二电极532以及第三电极533的基板534。该基板534为绝缘基板，第一、第二、第三电极531、532、533为金属电极。作为一个例子，可以利用印刷技术，在绝缘基板534的表面534A形成所希望的电极形状的金属电极531、532、533。另外，可以将金属膜及感光体膜均匀层叠于绝缘基板534的表面534A，将该感光体膜曝光、显影为所希望的电极图案，以图案化后的感光体膜为掩模，对金属膜进行蚀刻，形成第一～第三电极531～533。另外，作为制作上述金属电极531～533的金属材料，可以使用金、银、铜、铁、钨、渗氮钨、铝、钽或它们的合金等。另外，绝缘基板534为在玻璃、陶瓷、氧化铝、树脂类的绝缘体或硅类半导体表面形成氧化硅膜而表面具有绝缘性那样的基板。在使用玻璃基板的情况下，优选在表面形成氧化硅膜、氮化硅膜那样的基底绝缘膜。
另外，上述第一电极531的突出部531B、531C和第三电极533的突出部533B、533C之间的距离优选比棒状发光元件535、536长度稍短。作为一个例子，在棒状发光元件535、536的长度为10μm的情况下，上述距离优选为6～9μm。即，上述距离优选为棒状发光元件535、536的长度的60～90％左右，更优选为上述长度的80～90％。
接着，对在上述绝缘基板534上排列棒状发光元件535、536的步骤进行说明。首先，在上述绝缘基板534上较薄地涂敷含有棒状发光元件535、536的溶液的异丙醇(IPA)。另外，作为上述溶液，除IPA以外，也可以为乙二醇、丙二醇、甲醇、乙醇、丙酮、或它们的混合物，可以使用由其它有机物构成的液体、水等。但是，当通过液体导致在金属电极531、532、533之间流过较大的电流时，导致不能对金属电极531、532、533间施加所希望的电压差。在这种情况下，只要以覆盖金属电极531、532、533的方式在绝缘基板534的整个表面被覆10nm～30nm左右的绝缘膜即可。
涂敷包含上述棒状发光元件535、536的IPA的厚度是棒状发光元件535、536能够在液体中移动的厚度，以使其在下述排列棒状发光元件535、536的工序中，能够排列棒状发光元件535、536。因此，厚度为棒状发光元件535、536的粗度以上，例如，为数μm～数mm。当涂敷的厚度过薄时，棒状发光元件535、536难以移动，过厚时，干燥液体的时间延长。优选为100μm～500μm。另外，相对于IPA的量，棒状发光元件的个数优选1×104个/cm3～1×107个/cm3。
为了将包含上述棒状发光元件535、536的IPA涂敷于绝缘基板534，可以在排列棒状发光元件535、536的金属电极531～533的外周围形成框(未图示)，将包含上述棒状发光元件535、536的IPA以达到所希望的厚度的方式充填于其框内。但是，在包含上述棒状发光元件535、536的IPA具有粘性的情况下，不需要框就可以涂敷到所希望的厚度。为了上述棒状发光元件535、536的排列工序，上述IPA及乙二醇、丙二醇、甲醇、乙醇、丙酮、或它们的混合物、或者由其它有机物构成的液体或水等液体粘性越低越好，另外，优选通过加热易蒸发的液体。
接着，对金属电极531、533之间施加电位差。另外，作为一例，对金属电极532施加上述金属电极531的电位和上述金属电极533的电位的中间的电位。另外，上述金属电极531和533之间的电位差为例如0.5V或1V的电位差。另外，该金属电极531和533的电位差可以施加0.1～10V，但在0.1V以下时，棒状发光元件535、536的排列姿势开始紊乱，在10V以上时，金属电极间的绝缘开始出现问题。因此，上述电位差优选为0.5V～5V，进一步优选为0.5V左右。当对金属电极531施加电位VL，且对金属电极533施加比上述电位VL高的电位VH(VL＜VH)时，在金属电极531上感应负电荷，在金属电极533上感应正电荷。当上述棒状发光元件535、536接近该金属电极531、533时，在棒状发光元件535、536中靠近金属电极531的一侧感应正电荷，在靠近金属电极533的一侧感应负电荷。在上述棒状发光元件535、536上感应电荷的是通过静电感应而感应的。因而，上述棒状发光元件535、536成为沿着在金属电极531、533间产生的电力线的姿势，并且在各棒状发光元件535、536上感应的电荷大致相等，因此通过电荷的斥力，上述棒状发光元件535、536大致等间隔地沿一定方向正规排列。此时，当在金属电极531、532、533的表面被覆有绝缘膜，且施加给金属电极531、533间的电位差为恒定(DC)时，在被覆于金属电极531、533上的绝缘膜表面会感应与金属电极531、533的电位相反的极性的离子，导致溶液中的电场非常弱。在这种情况下，优选对金属电极531、533间施加交流电压。作为一例，对电极532施加基准电位(接地电位)，对电极531、533施加相位彼此相差180度的交流电源。由此，防止感应与金属电极531、533的电位相反极性的离子，能够将棒状发光元件535、536正常排列。另外，施加于金属电极531、533间的交流电压的频率优选为10Hz～1MHz，但在交流电压的频率不足10Hz时，棒状发光元件535、536会激烈地振动，有可能排列被扰乱。另一方面，在施加于金属电极531、533间的交流电压的频率超过1MHz的情况下，棒状发光元件535、536吸附于金属电极531、533的力变弱，因外部干扰而排列被扰乱。因此，为了棒状发光元件535、536的排列稳定，更优选上述交流电压的频率为50Hz～1kHz。另外，上述交流电压的波形不局限于正弦波，矩形波、三角波、锯齿波等只要是周期性变动的波形即可。另外，上述交流电压的振幅作为一例优选为0.5V左右。
这样，在本实施方式中，通过在金属电极531、532、533之间产生的外部电场，在各棒状发光元件535、536上产生电荷，通过电荷的吸引力，使棒状发光元件535、536吸附于金属电极531、532、533，因此棒状发光元件535、536的大小必须是可在液体中移动的大小。因此，各棒状发光元件535、536的大小(最大尺寸)的容许值根据液体的涂敷量(涂敷厚度)而变化。在上述液体的涂敷量少的情况下，各棒状发光元件535、536的大小(最大尺寸)必须是纳米级，但在液体的涂敷量多时，各棒状发光元件535、536的大小为微米级也可以。
另外，在各棒状发光元件535、536不是电中性而是实质上带正电或负电的情况下，只对金属电极531、533间施加静电位差(DC)，不能稳定地排列各棒状发光元件535、536。例如，在棒状发光元件535实质上带正电的情况下，与感应正电荷的电极533的吸引力相对变弱，因此导致棒状发光元件535相对于金属电极531、533的排列为非对称。在这种情况下，优选对金属电极531、533施加交流电压。作为一个例子，对电极532施加基准电位(接地电位)，对电极531、533施加相位彼此相差180度的交流电源。由此，在棒状发光元件535实质上带电的情况下，也能够将排列保持在对象中。另外，施加于金属电极531、533间的交流电压的频率优选为10Hz～1MHz，但在交流电压的频率不足10Hz时，棒状发光元件535、536会激烈地振动，有可能排列被扰乱。另一方面，在施加于金属电极531、533间的交流电压的频率超过1MHz的情况下，棒状发光元件535、536吸附于金属电极531、533的力有时变弱，因外部干扰而排列被扰乱。因此，为了棒状发光元件535、536的排列稳定，更优选上述交流电压的频率为50Hz～1kHz。另外，上述交流电压的波形不局限于正弦波，矩形波、三角波、锯齿波等只要是周期性变动的波形即可。另外，上述交流电压的振幅作为一例优选为0.5V左右。
当上述棒状发光元件535、536开始排列不久时，如图14概要地所示，棒状发光元件535、536就排列于第一电极531的突出部531B、531C和第三电极533的突出部533B、533C之间。各棒状发光元件535、536整齐地排列为与第一、第二、第三电极531、532、533延伸的方向垂直的姿势，并沿上述延伸方向大致等间隔地排列。电场集中于上述突出部531B、531C和突出部533B、533C之间，并且通过感应于棒状发光元件535、536的电荷，斥力作用于棒状发光元件535、536之间，从而棒状发光元件535、536大致等间隔地排列。
另外，如图14的假想线所示，上述溶液所含但为上述棒状发光元件535、536以外的棒状发光元件Z，有时也吸附于第一电极531的基部531A或第一电极533的基部533A。在这种情况下，通过对上述第一、第三电极531、533不断施加交流电压，且使IPA等溶液流到上述第一、第三电极531、533的基部531A、533A的周围，能够除去吸附于上述第一电极531或第三电极533的棒状发光元件Z。由此，实现成品率的提高。
这样，在棒状发光元件535、536排列于第一电极531的突出部531B、531C和第三电极533的突出部533B、533C之间后，通过对基板534加热或放置一定时间，使上述溶液的液体蒸发并被干燥，使棒状发光元件535、536沿着金属电极531和523之间的电力线等间隔地排列并固定。
如上所述，根据本实施方式的发光装置的制造方法，可以利用所谓的电介质泳动，将最大尺寸为100μm以下的微细的棒状发光元件535、536配置于由上述第一、第二、第三电极531、532、533规定的位置。在该制造方法中，难以将棒状发光元件535、536的朝向决定为一方向，因此棒状发光元件535、536的第一、第三区域535A、535C相对于第一、第三电极531、533的连接有时互换，但在这种情况下，由于上述第八实施方式正常发光，因此作为第八实施方式的发光装置的制造方法，也是最佳的。
另外，在本实施方式的制造方法中，作为一个例子，对排列两个棒状发光元件的情况进行了说明，但本发明发光装置的制造方法可同时将多个微细的棒状发光元件排列、连接于第一、第二、第三电极间，因此在棒状发光元件的尺寸小(作为一例，100μm以下)、且连接于第一电极531和第三电极533之间的棒状发光元件的个数为许多个(例如，100个以上)的情况下，特别有利。
(第十实施方式)
接着，图16表示作为本发明第十实施方式的LED(发光二极管)显示器的一个像素的电路。该第十实施方式具备上述第一～第八实施方式说明的发光装置中的一个，如图16所示，将上述发光装置具有的棒状发光元件的一个作为一个像素的像素LED551、552而设置。在图5中，符号W1、W3所示的部位对应于第一、第三电极，符号W2所示的部位对应于第二电极。
该第十实施方式的LED显示器为有源矩阵寻址方式，选择电压脉冲供给到行地址线X1，数据信号送到列地址线Y1。当上述选择电压脉冲输入到晶体管T1的栅极而晶体管T1导通时，上述数据信号从晶体管T1的源极传递到漏极，数据信号作为电压存储于电容器C。晶体管T2用于驱动像素LED551、552。通过用来自晶体管T1的信号使晶体管T2导通，像素LED551、552由上述交流电源Vs驱动。
该实施方式的LED显示器，如图16所示的一个像素排列成矩阵状。该排列成矩阵状的各像素的像素LED551、552和晶体管T1、T2形成于基板上。在该基板上，各像素的像素LED551、552用上述第九实施方式说明的制造方法可以相对于第一～第三电极排列，可以制造构成上述像素LED551、552的多个棒状发光元件在各像素多个排列的发光装置。因而，能够容易地制造本实施方式的LED显示器，能够抑制制造成本。
另外，通过将显示器用背光灯或照明装置中使用的发光装置制成上述第六、第七、第八实施方式说明的发光装置中的一个，能够容易地制造，能够抑制制造成本。另外，作为制作上述各实施方式说明的各棒状发光元件的半导体，可以采用例如：GaN、GaAs、GaP、AlGaAs、GaAsP、InGaN、AlGaN、ZnSe、AlGaInP等半导体。另外，也可以将上述各棒状发光元件作为具有量子阱结构的棒状发光元件，来提高发光效率。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式也可以进行种种变更是显然的。其变更不应脱离本发明的精神和范围，对于本领域技术人员来说自明的变更都包含在后续的权利要求书中。

Claims (16)

1.一种发光装置，其特征在于，具备：
第一电极；
第二电极；以及
发光二极管电路，其具有至少一个由在所述第一电极和第二电极之间并联连接的多个发光二极管构成的并联构成单位，并且连接于所述第一电极和第二电极之间，
构成所述并联构成单位的所述多个发光二极管包括：
第一发光二极管，以在将所述第一电极设为比所述第二电极高电位时成为正向配置的方式配置；以及
第二发光二极管，以在将所述第二电极设为比所述第一电极高电位时成为正向配置的方式配置，
在所述并联构成单位中，
所述第一发光二极管和所述第二发光二极管其极性随机地混合存在而被配置，
通过交流电源对所述第一电极和所述第二电极之间施加交流电压，来驱动所述多个发光二极管，
所述发光二极管的最大尺寸为100μm以下，
所述多个发光二极管的个数为100个以上且1亿个以下。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述发光二极管电路是，
将所述并联构成单位串联连接多个而成。
3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述发光二极管电路具有一个所述并联构成单位，
所述第一发光二极管，其阳极连接于所述第一电极，并且阴极连接于所述第二电极，
所述第二发光二极管，其阴极连接于所述第一电极，并且阳极连接于所述第二电极。
4.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述多个并联构成单位由彼此相等的个数的发光二极管构成。
5.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述并联构成单位由m个发光二极管构成，其中，m为2以上的自然数，
将所述并联构成单位串联连接n个，来构建所述发光二极管电路，其中，n为2以上的自然数，
所述m和所述n满足1-(1-(1/2)m-1)n≤0.05的关系。
6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述交流电源的交流频率为60Hz以上且1MHz以下。
7.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
从所述交流电源接受的交流为矩形波。
8.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
在一个基板上形成有所述第一电极和第二电极。
9.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，
所述第一电极和第二电极沿所述基板表面延伸且彼此相向，
所述第一电极具有以向所述第二电极突出且沿所述延伸方向排列的方式形成的多个突出部，
所述第二电极具有以向所述第一电极突出且沿所述延伸方向排列的方式形成的多个突出部，
所述第一电极的突出部和所述第二电极的突出部相向，
所述第一发光二极管，其阳极连接于所述第一电极的突出部且阴极连接于所述第二电极的突出部，
所述第二发光二极管，其阴极连接于所述第一电极的突出部且阳极连接于所述第二电极的突出部。
10.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述发光二极管为棒状。
11.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
构成所述发光二极管的半导体层直接连接于所述第一、第二电极。
12.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述发光二极管具有：
第一导电型的芯部；以及
第二导电型的外壳部，其被覆所述第一导电型的芯部的外周面，
所述第一导电型的芯部的外周面的一部分从所述第二导电型的外壳部露出。
13.如权利要求12所述的发光装置，其特征在于，
所述发光二极管的芯部为圆柱状，
所述发光二极管的外壳部被覆所述圆柱状的芯部的外周面，
所述圆柱状的芯部的外周面的一部分从所述外壳部露出，
所述圆柱状的芯部和所述外壳部的接合面在所述芯部的周围形成为同心圆状。
14.一种显示器用背光灯，其特征在于，
具有权利要求1～13中任一项所述的发光装置。
15.一种照明装置，其特征在于，
具有权利要求1～13中任一项所述的发光装置。
16.一种LED显示器，其特征在于，
具有权利要求1～13中任一项所述的发光装置。
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