CN112185268B - 图像显示元件 - Google Patents

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Abstract

根据一方面的图像显示元件包括：包含向微发光元件供给电流并使其发光的驱动电路的驱动电路基板、微发光元件、与微发光元件的光射出面接触的微透镜以及配置为在与光射出面平行的方向上、在微透镜的周围的分隔壁，分隔壁的面向微透镜的侧面为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面。

Description

图像显示元件
技术领域
本发明涉及包含多个微发光元件的图像显示元件。
背景技术
已经提出一种在驱动电路基板(driving circuit substrate)上配置了构成像素的多个微发光元件的图像显示装置。例如，在特开2002-141492号公报中所公开的技术中，在硅基板上形成驱动电路，并且在驱动电路上配置发射紫外光的微小的发光二极管(LED：light emitting diode)阵列。另外，在上述技术中，公开了通过在发光二极管阵列上设置紫外光转换为红色、绿色和蓝色的可见光的波长转换层(wavelength conversion layer)来显示彩色图像的小型图像显示元件。
这种图像显示元件虽然尺寸小但具有高亮度和高耐久性的特性，从而可期待作为眼镜型终端(glasses-like devices)、头戴显示器(HUD：Head-Up Display)等显示装置用的图像显示元件。作为这种图像显示元件的制造方法，由于驱动电路基板的材料和微发光元件的材料不同，从而一般为两者分别形成之后贴合的方法。
但是，在上述特开2002-141492号公报中公开的微发光元件和图像显示元件的结构存在发光效率(light emission efficiency)低的问题。这主要原因是表示在化合物半导体的主体内部产生的光向外部发射的比率的光提取效率(light extractionefficiency)低。由于构成微发光元件的化合物半导体的折射率比空气或树脂更大，因此当光进入化合物半导体与外部之间的界面时，在宽的入射角范围内发生全反射。其结果是，光被限制在微发光元件内部，并且光提取效率降低。
另外，“发光效率”是指输入到微发光元件的电流或电力被转换为发射到外部的光的效率。此外，“光提取效率”是指在微发光元件的发光层中产生的光、发射到微发光元件的外部的光的比率。
由于光提取效率下降而导致发光效率下降，因此会产生功耗增加，或发热引起的温度上升等问题。
另外，所述微发光元件表现出近似于朗伯分布的光发射分布，光射出角度分布宽。为此，在小型眼镜型终端用的图像显示元件或移动用显示器中不能有效利用的过剩的光被发射。结果，功耗增加到不必要的程度。
发明内容
本发明的一个方面是鉴于上述问题点而完成的，其目的是实现能够通过抑制向相邻的微发光元件的光泄露，强化向微发光元件的正面方向的光输出来提高发光效率的图像显示元件。
为了解决上述课题，根据本发明的一方面的图像显示元件为包括多个阵列排列的多个微发光元件的图像显示元件，包括：包含向多个所述微发光元件供给电流使所述微发光元件发光的驱动电路的驱动电路基板、所述多个微发光元件、与所述多个微发光元件的光射出面接触的多个微透镜、配置为在与所述光射出面平行的方向上、在多个所述微透镜的周围的多个分隔壁，所述多个分隔壁的面向多个所述微透镜的侧面为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面。
为了解决上述课题，根据本发明的一方面的图像显示元件，包括包括排列成阵列状的多个微发光元件，依次层叠有：向多个所述微发光元件供给电流并使其发光的驱动电路的驱动电路基板、多个所述微发光元件、及延长由多个所述微发光元件发射的激发光的波长的波长转换部，所述图像显示元件具有配置在与多个所述微发光元件的光射出面平行的方向的多个所述波长转换部的周围的多个分隔壁，多个所述波长转换部形成为包括沿光发射方向凸出的曲面的形状，多个所述分隔壁的面向多个所述波长转换部中的一个的侧面为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面。
根据本发明的一方面，通过抑制向相邻的微发光元件的光泄露，强化向微发光元件的正面方向的光输出来起到能够提高发光效率的效果。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图2是本发明第一实施方式的图像显示元件的像素区域的平面示意图。
图3是说明微透镜及分隔壁的作用的示意图。
图4示出有微透镜的情况和没有微透镜的情况下各自的光射出角度分布的模拟结果。
图5是本发明的第二实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图6是本发明的第三实施方式的图像显示元件的像素区域的平面模式图。
图7是本发明的第四实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图8是本发明的第五实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图9是本发明的第六实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图10是本发明的第六实施方式的图像显示元件的像素区域的平面示意图。
图11是本发明的第七实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图12是表示本发明第七实施方式的蓝微发光元件的光发射分布和红微发光元件的光发射分布的模拟结果。
图13是本发明的第八实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图14是本发明的第九实施方式的图像显示元件的剖面示意图。
图15是本发明第九实施方式的图像显示元件的红微发光元件的剖面示意图。
图16是本发明的第十实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图17是本发明的第十一实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图18是本发明的第十二实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
图19是本发明的第十三实施方式的图像显示元件的像素区域的剖面示意图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，以包含多个微发光元件100的图像显示元件200举例，参照图1～图4说明本发明的一个实施方式。另外，图像显示元件200包括多个微发光元件100和驱动电路基板50。驱动电路基板50通过控制提供给像素区域(pixel region)1中包含的微发光元件100的电流来控制来自微发光元件100的发光量。微发光元件100在与驱动电路基板50相反侧的方向(光出射方向)发射光。
另外，在图像显示元件200的结构的说明中，除非特别说明，否则将光射出面(light emiting surface)101侧的面称为上表面(第一面)，将与光射出面101相反侧的面称为下表面(第二面)，将上表面和下表面以外的侧的面称为侧面。
(驱动电路基板50)
驱动电路基板50由控制提供给各微发光元件100的电流的微发光元件驱动电路(micro light emitting element driving circuit)、选择以二维阵列配置的像素中的各行的行选择电路、将发光信号输出到每一列的列信号输出电路、基于输入信号计算发光信号的图像处理电路、输入/输出电路(驱动电路)等构成。
驱动电路基板50的连接有微发光元件100的连接面侧的表面配置有与微发光元件100连接的P驱动电极51(P-drive electrode)和N驱动电极52(N-drive electrode)。驱动电路基板50一般是形成有LSI(large-Scale integration)的硅基板(半导体基板)、形成有薄膜晶体管(TFT：Thin film transitor)的玻璃基板等，由于可以用公知的技术制造，因此关于其功能和结构不做详细说明。
另外，在图2中，微发光元件100的从上表面侧(光射出面101侧)观察的形状示意性地以与正方形近似的形状示出，但是微发光元件100的形状不特别限定。从上表面侧观察微发光元件的形状可以采用矩形、多边形、圆形或椭圆形等各种平面形状，但是作为最大长度的最大直径(例如，如果是圆形的话为其直径，如果是矩形的话为其对角线)假定在60μm以下。另外，假定图像显示元件200在像素区域1中集成有例如3000个以上的微发光元件100。
(图像显示元件200的构成)
如图2所示，图像显示元件200的上表面成为多个像素5以阵列状的排列的的像素区域1。在本实施方式中，图像显示元件200为单色显示元件，并且每个像素5包括一个单色的微发光元件100。
微发光元件100包括化合物半导体层14(化合物半导体晶体)。在化合物半导体层14例如层叠有N侧层(N-side layer)11、发光层(light emission layer)12和P侧层(P-side layer)13。例如在从紫外线到绿色的波长带上发光的微发光元件中，化合物半导体层14为AlInGaN系的氮化物半导体，在从黄绿色到红色的波长带上发光的情况下，化合物半导体层14为AlInGaP系的半导体。另外，在从红色到红外线的波长带上发光的情况下，为AlGaAs系或GaAs系半导体。
在本实施方式中，仅说明在构成微发光元件100的化合物半导体层14中，N侧层11配置在发光方向侧的结构，但是P侧层13也可以配置在发光方向侧。通常包括多层N侧层11、发光层12和P侧层13而不是单层N侧层11、发光层12和P侧层13，并且每层被配置为在功能上最优化，但是由于与本发明的本质上没有直接关系，因此这里不描述各层的详细结构。
通常，发光层12夹在N型层(N-type layer)和P型层(P-type layer)之间，但是也存在N型层、P型层包含非掺杂层，且根据情况包含具有相反导电性的掺杂剂的层的情况。因此，在本说明书中，对于夹着发光层12的两个层，将包含N型层的一侧的半导体层设为N侧层11，将包含P型层的一侧的半导体层设为P侧层13。另外，在GaN系化合物半导体中，通常将Si用作包含在N型层中的N型掺杂剂，并且将Mg用作包含在P型层中的P型掺杂剂。
在N侧层11或P侧层13中添加“相反导电性”的掺杂剂的情况相当于例如，在P型层的一部分中添加Si的情况。也就是说，整体上是P型层，但是该P型层的一部分包含浓度低的N型掺杂剂的情况等。
图1中示出了图2所示的A-A线的截面示意图。如图1和图2所示，微发光元件100以二维阵列排列在驱动电路基板50上。微发光元件100的P电极23P(P型电极)和N电极23N(N型电极)都形成在微发光元件100的下表面侧。
P电极23P与形成在驱动电路基板50上的P驱动电极51连接。另外，N电极23N与形成在驱动电路基板50上的N驱动电极52连接。从驱动电路基板50向微发光元件100供给的电流从P驱动电极51经由P电极23P传送到P侧层13。从P侧层13通过发光层12的电流从N侧层11经过N电极23N流向N驱动电极52。这样，根据从驱动电路基板50提供的电流量，微发光元件100以预定的强度发光。
各个微发光元件100被绝缘性的埋入材料60覆盖，彼此电隔离。在埋入材料60为透明等透光性高的材质的情况下，埋入材料60的一部分也可以覆盖光射出面101。在该情况下，由于埋入材料60不具有遮光功能，所以为了抑制微发光元件100之间的光泄露，优选为将微发光元件100的侧壁用透光性低的金属膜等覆盖。
另一方面，为了抑制向相邻的微发光元件100的光泄露，在埋入材料60为通过反射或吸收光而具有遮光功能等透光性低的材质的情况下，埋入材料60不优选为覆盖光射出面101。因此，优选光射出面101的高度与埋入材料60的高度大致相等。根据这样的结构，由于埋入材料60不干扰微发光元件100的光射出面101，所以不妨碍微发光元件100的发光。
微透镜40具有包含作为与光射出面101接触侧的面的底面为平坦的面且作为外侧的面的表面为在光发射方向凸出的曲面的形状。作为这种形状，例如球面或回转椭圆体面等，可以例示出所谓的半球形状。另外，在本实施方式中，微透镜40的表面为半球形状的曲面部分。另外，微透镜40的内部充满有透光性高的透明树脂等材料。即，微透镜40构成为凸透镜。微透镜40的底面为大致圆形，其中心优选与光射出面101的中心重叠，但在有面积限制的情况下，也可以与光射出面形状相同。具体地，微透镜40的表面是球面，所述球面的中心优选相对于光射出面101的中心位于±1μm以内。
微透镜40的底面优选与微发光元件100的光射出面101接触，但也可以隔着薄的透明薄膜接触。另外，优选微透镜40的底面完全覆盖光射出面101的整体。微透镜40例如也可以通过光刻技术在形成透明树脂图案之后，加上热处理使透明树脂流动化，从而利用该透明树脂形成透镜形状。或者，也可以将加工成微透镜阵列形状的模具压在涂布有透明树脂的驱动电路基板50上，形成微透镜40。
在微透镜40的与光射出面101平行的方向的周围设置有分隔壁34。分隔壁34的反射面34S以倾斜角θw并沿光出射方向打开的方式倾斜。在本实施方式中，通过利用高反射率的材料(例如金属材料)形成分隔壁34，在微透镜40的周围形成反射面34S。即，微透镜40在每个像素独立地设置，相邻的微透镜40彼此被分隔壁34隔开。
高反射率的材料例如可以举出银和铝等。分隔壁34也可以形成为通过沉积金属薄膜并使用光刻技术和干法蚀刻技术进行锥形蚀刻，使侧壁沿光出射方向打开而倾斜的形状。或者，也可以通过剥离法，使用分隔壁34的侧面倾斜的金属图案直接形成。在本实施方式中，如图2所示，反射面34S和微透镜40的表面保持一定的距离。另外，优选反射面34S和微透镜40不接触，但是允许分隔壁34的底部和微透镜40的底部接触以缩小像素5的面积。
根据以上说明的图像显示元件200，在微透镜40的周围配置有分隔壁34。为此，能够抑制向相邻的微发光元件100的光泄漏。另外，根据图像显示元件200，分隔壁34的面向微透镜40的侧面是以沿光发射方向打开的方式而倾斜的反射面34S。为此，从微透镜40出射的光中、向分隔壁34前进的光的路径被反射面34S反射，变更到沿着微发光元件100的正面方向(中心线方向)的方向。为此，由于在微发光元件100的正面方向上的光输出被强化，所以能够提高微发光元件100的正面方向上的亮度。
使用图3和图4来说明微透镜40和反射面34S的效果。图4的图表401示出了根据是否存在微透镜40而从微发光元件100发射的光的光发射分布的差异(关于朝向方位角的方向的光强度积分后示出)。
如图3所示，光射出角度(Emission angle)相对于微透镜40的中心线的角度。另外，由于光发射分布难以测量，所以通过光线追踪模拟，求出了从微发光元件100发射的光的光发射分布。如图4的图表401所示，与没有微透镜40的情况相比，在一些情况下，来自微发光元件100的光输出最大增加约2.5倍。这里，可以看出增加的光大部分在光射出角度为30度以上的区域。
然而，由于大的光射出角度的光不能从正面传递到观看图像显示元件200的观察者，所以这是无用的。另外，如眼镜型终端或HUD(头戴显示器)那样，即使在聚光通过透镜等从微发光元件100发射的光，并将图像显示元件200形成的图像投影到屏幕等上的情况下，该透镜的聚光范围也不大(例如40度以下)，所以大的发射角的光还是无用的。
图4的图表402和图表403是示出在存在微透镜40的情况下，光发射量的增加显著的发射角60度以上的光从微透镜40的何处发射的图表。图4的图表402是关于自距微透镜40的底面的高度位置(Z)的分布，图4的图表403是关于自距微透镜40的中心的距离(Ra)的分布。
从图4的图表402和图403可以看出，光射出角度大的光的Z接近0μm，即主要是从微透镜40的外周附近发射。
结果表明，通过设置微透镜40，从微发光元件100的光射出面101向相邻微发光元件100的方向发射的光增加。这样的光被相邻的微发光元件100所具有的微透镜40反射，看起来就像从相邻的像素发射的那样。即，通过设置微透镜40，产生相邻的微发光元件100之间的光泄露恶化的隐患。这里，通过在微透镜40的外周设置分隔壁34，能够切断在这样相邻的微发光元件100的方向上发射的光。因此，不会发生光泄露问题。此外，如图3所示，大的发射角α发射的光在微发光元件100的正面方向上被反射，从而能够有效利用。另外，发射角α是中心线方向和光被发射的方向所对应的角。
在微透镜40的外周部，从高度Z以发射角α发射的光通过倾斜角θw的反射面34S，以2×θw+α-π(π弧度＝180度)的角度反射到中心线。即，发射角从α转换为2×θw+α-π。例如，为了将以α＝75度发射的光向中心线方向反射，θw＝52.5度。此时，α为60度到90度的光通过反射面34S变成以新的发射角0度到15度发射的光。为了将以α＝60度发射的光向中心线方向反射，θw＝60度。此时，α为60度到90度的光通过反射面34S变成以新的发射角0度到30度发射的光。另外，θw不限于此，例如大于45度，一般优选为45度以上且60度以下。
如图3所示，如果将从微透镜40的端部到反射面34S的底部的端部的距离设为D，则从高度Z以发射角α发射的光位于反射面34S上的高度Zh由以下式(1)表示。
Zh＝{Z+(D+1/2×Z2/R)}/{1-1/(tanθw×tanα)} (1)
R是微透镜40的半球状的面的曲率半径。D越大，Zh越大，所以需要提高分隔壁34的高度。因此，为了便于图像显示元件200的制造，D越小越好。即，期望从微透镜40的端部到反射面34S的底部的端部的距离尽可能小。如果满足该条件并且Z/R还小于1.0，则Zh能够以Zh≒Z/{1-1/(tanθw×tanα)}的方式，通过简化公式(1)来近似。
在图3的示例中，Z＝2μm、θw＝45度、α＝60度，则Zh＝4.7μm。这是因为分隔壁34相对于中心线方向的高度通常低于微透镜40相对于中心线方向的高度。也就是说，可以说分隔壁34相对于中心线方向的高度小于等于微透镜40相对于中心线方向的高度就足够。
这里，模拟了θw＝60度、D＝0、分隔壁34的高度与R(＝5.8μm)相等时的光发射量的发射角度分布。如图4的图表404所示，可以看出，在存在分隔壁34的反射面34S的情况下，分布向比没有的情况小的光射出角度的方向移位。
进一步地，改变θw的大小和分隔壁34的高度，进行了光提取效率的模拟。在图4的图表405中，示出了当分隔壁34的高度等于R时，光提取效率对θw依赖性。示出了与发射角无关的全发射光的发射效率(总发射量)和出射角为40度以下的光的出射效率(发射角≤40度)。发射角40度以下的光的光提取效率是观察光向正面方向的集中程度的指标。如图4的图表405所示，如果θw在45度到70度的范围内，则可以将全发射光的一半以上集中在放射线角40以下的范围内。
此外，图4的图表406示出了光提取效率对分隔壁34的高度的依赖性(θw＝60度)。分隔壁34越高，发射角40度以下的光的提取效率越高。然而，分隔壁34不能被随意地提高。如图3所示，因为如果提高分隔壁34，则分隔壁34的底部的宽度增大，制约光射出面的大小。因此，分隔壁34的高度优选为微透镜40的高度左右。
如上所述，通过设置微透镜40以覆盖微发光元件100的光射出面101，可以大幅提高光输出，进一步地，在微透镜40的周围设置具有倾斜的反射面以沿光发射方向打开的分隔壁34，能够抑制相邻的微发光元件100的光泄露的同时，由于增加向中心线方向发射的光，因此能够提高光的利用效率。
[第二实施方式]
以下将参考图5说明本发明的另一实施方式。此外，为了便于说明，对与在上述实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记，不重复其说明。第三实施方式之后也同样。
根据本实施方式的图像显示元件200a中，分隔壁34a的结构与第一实施方式的图像显示元件200不同。在本实施方式中，意图实现具有大于第一实施方式的像素的图像显示元件。在第一实施方式中，用埋入材料60覆盖微发光元件100，在其上设置有分隔壁34。但是，在本实施方式中，不使用埋入材料60，直接在驱动电路基板50上设置分隔壁34a。当像素间距大并且微发光元件100之间的空间大时，可以采用这种形式。
另外，分隔壁34a形成为与微透镜40a的高度相同程度的高度。另外，分隔壁34a的高度不限于此，如果比微透镜40a的底面的位置高，则也可以比微透镜40a的高度小。因此，与第一实施方式的分隔壁34的高度相比，分隔壁34a的高度变高，因此能够将预先用模具成形而形成的分隔壁34a贴合到驱动电路基板50上。在本实施方式中，通过分隔壁34a获得与埋入材料60同样的遮光效果。因此，在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。
[第三实施方式]
以下将参考图6说明本发明的另一实施方式。在本实施方式的图像显示元件200b中，分隔壁34b的形状与第一实施方式的图像显示元件200不同。在第一实施方式中，微透镜40的平面形状是圆形，反射面34S也以远离微透镜40的表面一定的距离的方式形成为圆形。然而，如图6所示，分隔壁34b可以是反射表面34Sb的表面与矩形像素5的边平行的形状。换言之，从微发光元件100的光射出面101侧观察的分隔壁34b的截面形状也可以是矩形。在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。另外，本结构具有容易形成分隔壁34的优点。
[第四实施方式]
以下将参考图7说明本发明的另一实施方式。在本实施方式的图像显示元件200c中，分隔壁34c的构成与第一实施方式的图像显示元件200不同。
如图7所示，本实施方式的分隔壁34c是包括分隔壁母材35和分隔壁反射材料36的结构。在分隔壁34c中，形成在分隔壁34c的面向微透镜40的侧面上的分隔壁反射材料36的表面为反射面34Sc。分隔壁反射材料36的厚度在整个侧面上大致一定的情况下，反射面34Sc的倾斜角θw大致等于分隔壁母材35的侧面的倾斜角。分隔壁母材35可以由例如SiO2、SiN等无机材料、光致抗蚀剂材料等树脂材料构成。分隔壁反射材料36可以由例如高反射金属膜等构成。此外，如果反射面34Sc是能够良好地反射光的面，则分隔壁34c也可以由多个部件构成。
如第一实施方式所示，当试图通过单个反射材料构成分隔壁34时，在制造过程中，必须沉积比分隔壁34的高度还高的金属膜，然后通过光刻法和干法蚀刻技术，加工成具有倾斜面的分隔壁34的形状。由于分隔壁34的高度有时为数μm，所以需要沉积非常厚的金属膜，但是这样厚的金属膜的表面凹凸较大，难以对该金属膜的基底层(在本实施方式中为埋入材料60)精密对准。另外，由于期望反射面34S的底部不覆盖微发光元件100的光射出面101，所以随着图像显示元件200c所具备的像素5的像素尺寸变小，增加了将分隔壁34精密对准光射出面101的必要性。因此，本实施方式的目的在于，通过容易进行精密对准且表面凹凸少且透明的材料形成分隔壁34c的中心部(分隔壁母材35)，并用分隔壁反射材料36覆盖该表面，从而避免上述问题。
在分隔壁反射材料36上形成有开口部37。开口部37优选形成为覆盖整个光射出面101的形状。即，分隔壁反射材料36优选为不与光射出面101重叠。另外，微透镜40的底部优选覆盖开口部37的整个面。在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。
[第五实施方式]
以下使用图8说明本发明的另一实施方式。本实施方式的图像显示元件200d中，微发光元件100d与第一实施方式的微发光元件100不同。即，在化合物半导体层14中，微发光元件100的与驱动电路基板50贴合的下表面侧具有P电极23P和N电极23N，但微发光元件100d具有设在化合物半导体层14的下表面侧的P电极23Pd(下部电极、第一电极)，设在化合物半导体层14的光射出面101侧的共用N电极30(上部电极、第二电极)。在本结构中，由于不需要在化合物半导体层14的下表面侧设置N型电极，所以具有容易使微发光元件100d精细化的优点。P电极23Pd(第一电极)为针对每个微发光元件100d而设置，共用N电极30(第二电极)为连接(跨过)微发光元件100d而设置。另外，在光发射方向侧配置P侧层13的情况下，第一电极作为N电极，第二电极作为P电极。
在图像显示元件200d中，在像素区域1以外，公共N电极30连接至驱动电路基板50d上的N驱动电极52。这里，该连接方法与本发明的本质没有直接关系，图未示。P电极23Pd与驱动电路基板50d上的P驱动电极51d连接。从驱动电路基板50d向微发光元件100d供给的电流从P驱动电极51d经由P电极23Pd传递到P侧层13。从P侧层13通过发光层12的电流从N侧层11经由共用N电极30流向N驱动电极52。以这种方式，根据从驱动电路基板50d提供的电流量，微发光元件100d以预定的强度发光。
与第一实施方式的微发光元件100同样地，各微发光元件100d通过埋入材料60电隔离。特别地，在微发光元件100d中，发光层12的周围的侧面形成为倾斜面，倾斜面在30度到60度左右的光出射方向上打开。这样，通过使发光层12的周围的侧面沿光发射方向打开而倾斜，能够提高从微发光元件100d的光提取效率。形成在与微发光元件100d的光射出面101d相反侧的表面上的倾斜部分由作为透明绝缘膜的保护膜17覆盖。保护膜17对化合物半导体层14的相反侧优选被高反射性金属膜覆盖。
通常，共用N电极30由透明导电膜构成的情况很多，但在本实施方式中，将第四实施方式所示的分隔壁反射材料36用作共用N电极30。分隔壁34c的反射面34Sc需要为良好地反射光的面，在很多情况下部分使用银或铝等金属膜。如此通过将分隔壁34c的构成材料与共用N电极30兼用，能够简化制造工序。分隔壁反射材料36在光射出面101d中与N侧层11邻接。也就是说，形成在分隔壁反射材料36上的开口部37不是整个光射出面101d，而是设置在光射出面101d的内侧。微透镜40的结构与第四实施方式相同。在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。
[第六实施方式]
以下将参考图9和图10描述本发明的另一实施例。图10的A-A部分的截面示意图为图9。本实施方式的图像显示元件200e为RGB的三原色的全色显示元件，像素5包含蓝子像素6、红子像素7以及绿子像素8。如图10所示，蓝子像素6包括一个蓝色微发光元件(微发光元件)100B，红子像素7包括一个红色微发光元件(微发光元件)100R。此外，如图10所示，像素5包括两个包含一个绿色微发光元件(微发光元件)100G的绿子像素8。
红色微发光元件100R由发射蓝色光的蓝色微LED(微LED)105和红色波长转换部(波长转换部)32构成。同样地，绿色微发光元件100G由蓝色微LED105和绿色波长转换部(波长转换部)33构成。蓝色微发光元件100B由蓝色微LED105和透明部31构成。
蓝色微LED105与第一实施方式的微发光元件100相同。蓝色微发光元件100B的光射出面101B为透明部31的上表面。另外，红色微发光元件100R的光射出面101R为红色波长转换部32的上表面，绿色微发光元件100G的光射出面101G为绿色波长转换部33的上表面。另外，在本结构中，对于红色和绿色，以蓝色光为激发光且设置进行波长的下变频的波长转换部，蓝色光直接使用激发光。另外，本文中的下变频意味着延长激发光的波长(减小光的能量)。
但是，也可以通过近紫外线和紫外线作为激发光，对该激发光进行下变频来生成蓝色光。另外，在以下说明中，在不需要特别区别透明部31、红色波长转换部32和绿色波长转换部33时，仅记载为波长转换部。
蓝色微发光元件100B、红色微发光元件100R和绿色微发光元件100G与第一实施方式相同，通过埋入材料60e覆盖了光出射方向侧以外的周围。即，不仅蓝色微LED105，透明部31、红色波长转换部32以及绿色波长转换部33也被埋入材料60e覆盖在光出射方向侧以外的周围。
微透镜40和分隔壁34c与图7所示的第四实施方式相同。与图7的不同之处在于，光射出面101B、101R和101G分别位于透明部31、红色波长转换部32和绿色波长转换部33的上表面。在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，具有利用发光效率高、耐久性好的氮化物半导体，能够通过一个图像显示元件200e实现亮度高的全色显示的优点。
[第七实施方式]
以下将参考图11和图12描述本发明的另一实施方式。本实施方式的图像显示元件200f是与第六实施方式的图像显示元件200e相同的全色显示元件。与图像显示元件200e的不同之处在于产生激发光的蓝色微LED105f的形状和构成方式、以及透明部31、红色波长转换部(波长转换部)32和绿色波长转换部(波长转换部)33的形状不同。
为了提高产生激发光的蓝色微LED105f的光提取效率，使发光层12周围的侧面16S沿光发射方向打开，以相对于发光层12的角度为30度以上且60度以下的程度倾斜，并且N侧层11的侧面11S也以相对于共用N电极30的角度θb以70度以上且85度以下的程度倾斜。该些倾斜面透光性高，例如，通过用透明的绝缘膜覆盖化合物半导体，并且用铝、银等高反射性金属膜覆盖该绝缘膜的外侧，能够进一步提高光提取效率。
如图11所示，在图像显示元件200f中，发光层12和P侧层13配置在驱动电路基板50d侧，P电极23P(第一电极)配置在驱动电路基板50d侧，公共N电极30(第二电极)配置在光射出面侧。然而，即使来自图像显示元件200f的蓝色微LED105f的形状不改变，并且P侧层13和发光层12布置在光射出面侧，也可以获得与图像显示元件200f相同的效果。在这种情况下，第一电极是N电极，第二电极是共用P电极。另外，驱动电路基板50d的驱动电极的极性也反转。
透明部31、红色波长转换部32以及绿色波长转换部33的侧壁也沿光发射方向打开，优选以相对于共用N电极30的角度θs为45度以上且85度以下的程度倾斜。
通过使波长转换部的侧壁相对于光发射方向打开而倾斜，能够提高来自波长转换部的光提取效率。另外，通过使透明部31的侧壁相对于光发射方向打开而倾斜，能够提高来自透明部31的光提取效率。
进一步地，透明部31、红色波长转换部32以及绿色波长转换部33的侧壁也被高反射性金属膜覆盖，由此能够进一步提高光提取效率。
另外，在本实施方式中，作为共用N电极30，采用使用透明导电膜的结构。在这样的结构中，在将激发光源的蓝色微LED105f贴附到驱动电路基板50d后，形成埋入材料60，在其上形成共用N电极30。之后，形成透明部31、红色波长转换部32、绿色波长转换部33以及覆盖该些波长转换部的埋入材料61。
在本实施方式中，图12示出了蓝光和红光的光射出角度分布的模拟结果。图12的图表1201示出了对于蓝光有微透镜40和没有的情况的比较。图12的图表1202示出了对于红光有微透镜40的情况和没有的情况的比较。在蓝光和红光的任一个中，分别如以下表1和表2所示，在有微透镜40的情况下，与没有微透镜40的情况相比，光发射量(表1和表2中的外部出射)大幅增加。特别是红光，光发射量大幅提高了约2倍。
[表1]
有微透镜 无微透镜
化合物半导体层损失 25.2％ 37.2％
透明部损失 5.8％ 15.6％
透镜内损失 6.4％ 0％
外部出射 62.3％ 46.4％
合计 99.8％ 99.2％
[表2]
有微透镜 无微透镜
化合物半导体层损失 14.6％ 31.4％
红色波长转换部损失 14.6％ 35.2％
透镜内损失 4.2％ 0％
外部出射 66.4％ 32.8％
合计 99.8％ 99.4％
然而，光射出角度分布在将激发光直接发射到蓝子像素6的外部的蓝光的情况下和在红色波长转换部32f中产生红光的红光的情况下的微透镜40的效果有很大的不同。在蓝光的情况下，通过微透镜40在光射出角度20度以上且60度以下的范围内出射的光增加，但是在红光的情况下，以光射出角度70度附近为中心，光发射量大幅增加。图12的分布图1203示出了在光射出角度65度以上且75度以下的期间发射的红光的发射位置分布。在这种情况下，可以看出红光的大半是从微透镜40的外周部发射的。
从这个结果可以容易地推断，对于红光，分隔壁34c的反射面34Sc的效果大于蓝光。即，对于图像显示元件200f那样的全色显示元件，分隔壁34c的形状应被设计成最大限度地发挥对红光的效果。在图12的图表1202的例子中，由于优选光射出角度70度的光与微透镜40的中心线平行，所以反射面34Sc的倾斜角θw优选为55度。
在设置了上述条件的反射面34Sc的情况下，模拟了光发射角分布。在图12的图1204中示出了蓝光的情况，在图12的图1205中示出了红光的情况。分隔壁34c的高度设定为与微透镜40的半径相等，D＝0。表3表示蓝光和红光中的发射角40度以下的外部发射光量。如表3所示，由于具备反射面34Sc，所以在光发射角小的区域中外部发射光增加。该效果在蓝光中增加18％，在红光中增加120％。这样，反射面34Sc可以大大增加从微发光元件向微透镜40的中心线方向发射的光的量。对于绿光，也可以期待与红光同样的效果。
[表3]
无反射面 有反射面
蓝光 25.4％ 30.0％
红光 16.2％ 35.6％
为了提高微发光元件100f的正面方向上的亮度，微透镜40的接触角θc是重要的。如图3所示，接触角θc是微透镜40的底部与微透镜40的表面形成的角度。具体地，在微透镜40的表面是球面的情况下，当微透镜40的中心与光射出面重叠时θc＝90度，随着该中心从光射出面向下移动，θc变小。
图12的图表1206示出了在光发射角40度以下的光提取效率及在没有反射表面34Sc的情况下的光提取效率的θc依赖性的模拟结果。随着θc变小，从微透镜40向外部的光提取效率减少。另一方面，虽然在光发射角40度以下的光提取效率减少，但是在θc≥74度时，保持大致固定的值。这样，为了提高微发光元件的正面方向的亮度，优选使接触角θc保持在74度以上。
在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。
[第八实施方式]
以下使用图13说明本发明的其他实施方式。本实施方式的图像显示元件200g是与第七实施方式的图像显示元件200f相同的全色显示元件。不同之处在于分隔壁34g内配置波长转换部，并在其上设置微透镜40。
如在第七实施方式中说明的那样，通过使波长转换部的侧壁相对于光发射方向打开而倾斜，能够提高来自波长转换部的光提取效率。另一方面，为了在微透镜40的中心线方向上反射从微透镜40的外周部以大的光射出角度发射的光，需要使分隔壁34g的反射面34Sg也相对于光发射方向打开而倾斜。因此，通过在分隔壁34g的内部在微透镜40的基础上还配置波长转换部，能够提高光提取效率，并且强化微发光元件向正面方向的光输出，从而提高发光效率。在本说明书中，蓝微发光元件100Bg、红微发光元件100Rg和绿微发光元件100Gg可以统称为微发光元件。
此外，如图13所示，分隔壁34g的中心线方向的高度可以小于微透镜40的中心线方向的高度。如图4的图表406所示，可以认为在微透镜40的中心线方向上发射的光的光提取效率随着分隔壁34g的高度的增高而增大。然而，如果分隔壁34g增加，则光射出面缩小。由于光射出面的缩小，有时光发射效率降低。另外，分隔壁34g越低，图像显示元件的制造越容易。因此，可以因增加分隔壁34g的高度而产生的正效果与因缩小光射出面而产生的负效果进行比较，选择分隔壁34g的高度的最佳值。
在本实施方式中，在驱动电路基板50d上作为激发光源的蓝色微LED105f的结构与第七实施方式相同。在共用N电极30上配置分隔壁母材34Bg，在其上配置分隔壁反射材料(形成反射面34Sg)的结构与图7所示的第四实施方式相同。在图7中，分隔壁反射材料36的开口部37完全覆盖了微发光元件100的光射出面101，但在本实施方式中，开口部37g覆盖蓝色微LED105f的上表面的一部分。这是为了在埋入材料60g不具有遮光性的情况下，抑制从波长转换部向驱动电路基板50d侧的光泄露。在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式同样的效果。
[第九实施方式]
以下将参考图14和图15描述本发明的另一实施例。本实施方式的图像显示元件200h是与第七实施方式的图像显示元件200f同样的全色显示元件，但不同之处在于，作为微发光元件，采用QLED(Quantum dot light-emiting diode：量子点LED)。在本实施方式中，红微发光元件100Rh由P驱动电极51d(第一电极)、在其上形成的红色发光层110R以及在其上形成的共用N电极30(第二电极)构成。
如图15所示，红色发光层110R在量子点层120的两侧配置有电子传输层121和空穴传输层122。通过分别从电子传输层121和空穴传输层122注入电子和空穴，并在包含在量子点层120中的量子点中进行复合，使红色发光层110R发光。通过改变量子点的核尺寸，可以控制发光波长。因此，蓝色微发光元件100Bh和绿色微发光元件100Gh同样也可以由QLED构成。另外，以下，在不需要区分颜色的情况下，有时仅记为发光层110。由于QLED的配置细节与本发明的本质不直接相关，因此本说明中不涉及。
共用N电极30为透明导电膜。优选P驱动电极51d的表面对可见光的反射率高。本实施方式中的光射出面为各发光层110B、110R、110G的表面。另外，通过在驱动电路基板50d侧配置电子传输层121，在光射出面侧配置空穴传输层122，也可以将QLED配置为相反的极性。在这种情况下，第一电极是N电极，第二电极是共用P电极。
在图4所示的示例中，透明树脂制的微透镜40配置在折射率为2.4左右的化合物半导体层14上。另外，在图12的图表1202中，透明树脂制的微透镜40配置在折射率1.6左右的波长转换部上。在这两种情况的任一种中，微透镜40都实现了非常大的光提取效率的改善。这样，即使在光射出面的折射率发生很大变化的情况下，也可以通过微透镜40来实现光提取效率的改善。虽然不能准确地测量QLED的光射出面的折射率，但是从构成量子点材料、电子传输层121和空穴传输层122的树脂层的折射率来推测，可以认为与图4和图12的例子没有太大的差别。因此，在使用QLED的本实施方式中，也可以期待微透镜40的同样的效果。
分隔壁34c为金属，如图14所示，由于在像素内与共用N电极30直接接触，所以也可以用作N电极布线的一部分。特别是，为了减少共用N电极30的光吸收，需要使共用N电极30变薄，从而共用N电极30所具有的电阻增加。通过将分隔壁34c用作共用N电极30的布线的一部分，能够抑制N电极侧的电阻增加。在本实施方式中，微透镜40被配置成覆盖光发射表面，并且进一步通过配置分隔壁34c，可以抑制向相邻的微发光元件的光泄漏。
[变形例]
作为第九实施方式的变形例，每个发光层110B、110R、110G可以用有机LED(OLED：organic light-emitting diode)代替QLED。与QLED相同，OLED具有发光层配置在电子传输层121和空穴传输层122之间的结构。
[第十实施方式]
下面将参考图16描述本发明的另一实施例。本实施方式的图像显示元件200i与第九实施方式相同，将QLED作为微发光元件，但在该微发光元件包括具有凹陷部的P电极23Pi(第一电极)这一点上，与第九实施方式不同。换言之，P电极23Pi在微发光元件的光射出面侧的相反侧上形成凹陷形状。发光层110B、110R、110G配置于形成在P电极23Pi上的凹部的内侧。另外，通过在驱动电路基板50d侧配置电子传输层121，在光射出面侧配置空穴传输层122，也可以将QLED配置为相反的极性。在这种情况下，第一电极是N电极，第二电极是共用P电极，N电极是具有凹部形状的结构。
如图16所示，形成在P电极23Pi上的凹部侧壁23S倾斜，使得相对于驱动电路基板50d的倾斜角θq小于90度。θq优选为30度以上且60度以下。P电极23Pi的表面由高反射性金属材料形成。
由于QLED是各向同性发光的，在图16中，在水平方向上也发光。通过向上反射沿着该水平方向前进的光，可以抑制向相邻的微发光元件的光泄露，并且可以提高光提取效率。发光层110可以与侧壁23S接触，但是发光层110优选配置在形成在P电极23Pi上的凹部的底部，不与侧壁23S直接接触。优选在发光层110的侧壁和侧壁23S之间配置透明绝缘膜18。在这种情况下，从发光层110在水平方向上发光的光透过透明绝缘膜18被侧壁23S反射，并被发射到上方，因此光射出面101i成为P电极23Pi的凹部的开口部。
微透镜40覆盖光射出面101i而形成。在微透镜40的周围配置分隔壁34c。这一点与第一实施方式相同。
另外，在图像显示元件200i中，与P电极23Pi的光出射面平行的方向的周围被第一绝缘膜19覆盖，与共用N电极30的光出射面平行的方向的周围被第二绝缘膜20覆盖，这一点与其他实施方式不同。
以下说明本实施方式的图像显示元件200i的制造工序。在驱动电路基板50d上形成第一绝缘膜19，在P驱动电极51d上设置开口部。控制该开口部侧壁的倾斜角度为θq。在其上沉积形成P电极的高反射性金属薄膜，并加工为形成凹部的P电极23Pi。
第一绝缘膜19可以是SiO2或SiN等无机绝缘膜，也可以是聚酰亚胺或硅酮等树脂。作为P电极23Pi材料的高反射性金属为银和铝。接着依次形成发光层110。可以直接涂布发光层110的材料进行图案化加工，也可以将形成在另一基板上的发光层110转印到P电极23Pi上。接着形成透明绝缘膜18。进一步地，通过形成第二绝缘膜20，在发光层110上设置开口部，进一步形成共用N电极30。透明绝缘膜18和第二绝缘膜20都是透明的绝缘膜，可以同时形成。共用N电极30是透明导电膜。微透镜40、分隔壁34c的形成方法与第一实施方式相同。在本实施方式中，微透镜40也被配置为覆盖光射出面101i，并且通过进一步配置分隔壁34c，能够实现与第一实施方式相同的效果。
[第十一实施方式]
以下将参考图17描述本发明的另一实施方式。本实施方式的图像显示元件200j与图11所示的第七实施方式类似，但在波长转换部和微透镜的功能一体化这一点上不同。
本实施方式中的红色微发光元件(微发光元件)100Rj由蓝色微LED(微LED)105f和配置在其上表面的红色波长转换部(波长转换部)41构成。
红色波长转换部41与其他实施方式的微透镜40相同，是包含沿光发射方向上凸出的曲面的形状(例如半球形状)，但在包含将蓝色光下变频为红色光的波长转换物质这一点上，与微透镜40不同。
红色波长转换部41例如使发红色光的量子点或量子棒、荧光体或染料等波长转换物质分散在透明树脂上。同样，绿色微发光元件100Gj也将半球形状的绿色波长转换部42配置在蓝色微LED105f上。蓝色微发光元件100Bj与其他实施例同样具有透明微透镜40。这是因为不需要对从蓝色微LED105f发射的光进行波长转换。
在微透镜40、红色波长转换部41以及绿色波长转换部42的周围配置有分隔壁34c。另外，微透镜40、红色波长转换部41以及绿色波长转换部42的底面覆盖分隔壁反射材料(形成反射面34Sj)的开口部37。
在图17中，分隔壁反射材料覆盖蓝色微LED105f的光射出面102的一部分，但是开口部37也可以完全覆盖光射出面102。换句话说，分隔壁反射材料可以不覆盖光发射表面102的一部分。因为在埋入材料60具有遮光性的情况下，即使开口部37完全覆盖了光射出面102，对相邻的微发光元件的光泄漏也很少。
红色波长转换部41内的波长转换物质的浓度分布不一定需要均匀。例如，可以在红色波长转换部41的底部配置波长转换物质的浓度深的层，在上部配置波长转换物质的浓度薄的层。或者，也可以在红色波长转换部41的中心部配置波长转换物质的浓度浓的层，从中心部越向外侧波长转换物质的浓度越薄。另外，波长转换物质的浓度的配置可以与上述配置相反。对于绿色波长转换部42也是相同的。
在蓝色微发光元件100Bj中，微透镜40和分隔壁34c的效果与第一实施方式相同。另外，呈半球形状的红色波长转换部41的外周部表面具有近似垂直的倾斜。
在红色波长转换部41中，以近似水平方向的光射出角度发射的光容易从具有近似垂直的倾斜的红色波长转换部41的外周部发射。由于红色波长转换部41的外周部的直径最大，所以以近似水平方向的角度发射的光也多，所以以大的光射出角度从上述外周部发射大量的光这点与第七实施方式相同。因此，根据本实施方式，产生与第七实施方式同样的效果。对于绿色微发光元件100Gj也是相同的。
如上所述，配置在与光射出面102平行的方向的红色波长转换部41(绿色波长转换部42)的周围配置的分隔壁34c，将红色波长转换部41(绿色波长转换部42)的形状设为包含沿光发射方向上凸出的曲面的形状，分隔壁34c的面向红色波长转换部41(绿色波长转换部42)的侧面倾斜为相对于光发射方向打开，并作为反射光的反射面。由此，抑制向相邻的微发光元件的光泄露，并且使光射出角度大的光在微透镜40等的中心线方向反射，从而能够增加向该中心线方向发射的光的强度。
[第十二实施方式]
以下使用图18说明本发明的其他实施方式。本实施方式的图像显示元件200k与图9所示的第六实施方式的图像显示元件200e类似，但在红子像素7和绿子像素8中，在发射微透镜40的光的光出射面上配置电介质多层膜45这一点不同。
通过将微透镜40设置在微发光元件100R的光射出面101R和微发光元件100G的光射出面101G上，下变频后的红光和绿光的发射量增加，如之前所述，此时作为激发光的蓝光的发射量也增加。
在红色波长转换部32和绿色波长转换部33对蓝光的吸光度(optical density)不足够大的情况下，作为激发光的蓝光从红子像素7、绿子像素8发射，从该些子像素发光的红色光和绿色光的色纯度降低。另一方面，通过在微透镜40的表面配置反射激励光，透过下变频后的红光、绿光的电介质多层膜45，减少来自红子像素7或绿子像素8的激发光的发射，能够提高色纯度。在本实施方式中，通过配置微透镜40以覆盖光射出面，进而配置分隔壁34c，也能够实现与第一实施方式同样的效果。
[第十三实施方式]
以下将参考图19描述本发明的另一实施方式。本实施方式的图像显示元件200l与图9所示的第六实施方式的图像显示元件200e类似，但在红子像素7和绿子像素8中，代替微透镜40而配置包括含蓝光吸收物质(滤光材料)的激发光吸收物质的微透镜40Y之处不同。
如在第十二实施方式中所述，有时有需要防止来自红子像素7和绿子像素8的蓝光(激发光)的发射的情况。在这种情况下，例如，如含激发光吸收物质的微透镜40Y那样，通过使用包含吸收蓝色光、不吸收红色光和绿色光的染料(滤光材料等)的微透镜，能够减少来自红子像素7和绿子像素8的蓝色光的发射。这样，即使在含激发光吸收物质的微透镜40Y中含有蓝色光吸收物质，也不会对红色光和绿色光产生大的影响，因此不会损害含激发光吸收物质的微透镜40Y和分隔壁34c的效果。在本实施方式中，通过配置含激励光吸收物质的微透镜40Y以覆盖光射出面，并且进一步配置分隔壁34c，能够实现与第一实施方式相同的效果。
[总结]
根据本发明第一方面的图像显示元件(200)为包括阵列排列的多个微发光元件(100)的图像显示元件，具有：包含向所述微发光元件供给电流并使所述微发光元件发光的驱动电路的驱动电路基板(50)、所述微发光元件、与所述微发光元件的光射出面(101)接触的微透镜(40)；以及在与所述光射出面平行的方向上配置在所述微透镜的周围的分隔壁(34)，所述分隔壁的面向所述微透镜的侧面为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面。
根据所述结构，在与光射出面平行的方向上微透镜的周围配置有分隔壁。因此，能够抑制向相邻的微发光元件的光泄露。另外，根据所述结构，所述隔壁的面向所述微透镜的侧面以相对于光发射方向打开方式倾斜且反射光的反射面。因此，从微透镜出射的光的路径被所述反射面反射并变更为沿着微发光元件的正面方向。因此，通过强化微发光元件的正面方向的光输出，能够提高发光效率。
根据本发明第二方面的图像显示元件(200)优选在所述第一方面中，所述微发光元件(100)可以是包括化合物半导体晶体的微LED。
根据本发明第三方面的图像显示元件(200)优选在所述第一方面中，所述微透镜(40)的底面覆盖所述微发光元件(100)的所述光射出面(101)的整体。
根据本发明第四方面的图像显示元件(200)优选在所述第一方面中，所述反射面的倾斜角度在85度以下。
根据本发明第五方面的图像显示元件(200)优选在所述第一方面中，所述微透镜(40)的表面为球面，所述球面的中心相对于所述光射出面(101)的中心位于±1μm以内。
根据本发明第六方面的图像显示元件(200a)优选在所述第一～第五方面任一个中，所述分隔壁(34a)可以形成为与所述驱动电路基板(50)的表面接触。当像素间距大并且微发光元件之间的空间大时，可以采用上述配置。另外，根据上述结构，由于分隔壁的高度变高，因此能够将预先用模具成形而形成的分隔壁贴合到驱动电路基板上。
根据本发明第七方面的图像显示元件(200b)优选在所述第一～第六方面任一个中，从所述微发光元件(100)的所述光射出面侧观察的所述分隔壁(34b)的形状也可以是矩形。
根据本发明第八方面的图像显示元件(200c)，在所述第一～第七方面任一个中，所述分隔壁(34c)也可以包括由透明材料构成的分隔壁母材(35)和覆盖所述分隔壁母材并由高反射性金属膜构成的分隔壁反射材料(36)。
如果要利用单一反射材料来构成分隔壁，则必须沉积比分隔壁的高度还高的金属膜，通过光刻法和干蚀刻技术，加工成具有倾斜面的分隔壁。由于分隔壁的高度可能为数μm，因此需要非常厚的金属膜，但是这样厚的金属膜的表面存在凹凸大、难以对基底层精密对准的问题。另外，由于期望侧壁的底部不覆盖光射出面，所以随着图像显示元件的像素的尺寸变小，具有将分隔壁精密对准光射出面的必要性。因此，通过容易进行精密对准的透明材料形成分隔壁母材，并用分隔壁反射材料覆盖该表面，可以避免上述问题。
根据本发明第九方面的图像显示元件(200d)，在所述第一～第八方面任一个中，所述微发光元件(100d)中，所述微发光元件的与所述光射出面相反侧的面上具有第一电极(P电极23Pd)，所述微发光元件中，所述微发光元件的所述光射出面侧具有第二电极(共用N电极30)。根据上述结构，由于不需要在光射出面和相反侧的面上同时设置第一电极和第二电极，所以容易使微发光元件精细化。
根据本发明第十方面的图像显示元件(200d)，在所述第九方面中，所述分隔壁(34c)也可以构成为与所述第二电极(共用N电极30)导通的布线的一部分。根据上述结构，通过将分隔壁用作共用N型电极的布线的一部分，能够抑制N型电极侧的电阻增加。
根据本发明第十一方面的图像显示元件(200e)，在所述第一～第十方面任一个中，所述微发光元件(100R、100G、100B)可以具有包含化合物半导体晶体的微LED(105)和延长所述微LED发射的激发光的波长的波长转换部(32、33)，所述微LED的所述光射出面也可以为所述波长转换部的上表面。
根据本发明第十二方面的图像显示元件(200e)，在所述第一～第十方面任一个中，所述微发光元件(100R，100G，100B)可以具有包含化合物半导体晶体的微LED(105)和配置在所述微LED上的透明部(31)，所述微LED的所述光射出面也可以为所述透明部的上表面。
根据本发明第十三方面的图像显示元件(200f)，在所述第十一方面中，构成所述波长转换部(32f、33f)的与所述光射出面平行的方向的侧壁的面也可以是以沿光发射方向打开的方式倾斜的面。通过使波长变换部的侧壁相对于光发射方向打开而倾斜，从而能够提高来自波长转换部的光提取效率。
根据本发明第十四方面的图像显示元件(200f)，在所述第十二方面中，构成所述透明部(31f)的与所述光射出面平行的方向的侧壁的面也可以是以沿光发射方向打开的方式倾斜的面。通过使透明部的侧壁相对于光发射方向打开而倾斜，从而能够提高来自透明部的光提取效率。
根据本发明第十五方面的图像显示元件(200f)，在所述第十一或第十三方面中，可以用高反射性金属膜覆盖所述波长转换部(32f、33f)的与所述光射出面平行的方向的侧壁。根据上述结构，与没有用高反射性金属膜覆盖波长转换部的侧壁的情况相比，能够进一步提高微发光元件的光提取效率。
根据本发明第十六方面的图像显示元件(200f)，在所述第十二或第十四方面中，可以用高反射性金属膜覆盖与所述透明部(31f)的与所述光射出面平行的方向的侧壁。根据上述结构，与没有用高反射性金属膜覆盖透明部的侧壁的情况相比，可以进一步提高微发光元件的光提取效率。
根据本发明第十七方面的图像显示元件(200g)，在所述第十一、第十三或第十五方面中，也可以所述波长转换部(32g、33g)配置在所述分隔壁(34g)的内侧，所述波长转换部和所述微透镜(40)按此顺序层叠。
如上所述，通过使波长转换部的侧壁相对于光发射方向打开而倾斜，能够提高来自波长转换部的光提取效率。另一方面，为了将从微透镜的外周部以大的发射角发射的光向中心线方向反射，也需要使分隔壁的反射面相对于光发射方向打开而倾斜。因此，通过在分隔壁内部配置波长转换部和微透镜，能够提高光提取效率，并且强化微发光元件的正面方向的光输出，能够提高发光效率。
根据本发明第十八方面的图像显示元件(200g)，在所述第十一方面中，所述反射面也可以覆盖在与所述光射出面平行的方向上的所述波长转换部的周围。
根据本发明第十九方面的图像显示元件(200g)，在所述第一方面中，所述反射面的中心线方向的高度可以在所述微透镜的中心线方向的高度以下。
根据本发明第二十方面的图像显示元件，在所述第一方面中，所述微发光元件(100Rh)也可以具有包含量子点的量子点层(120)，且所述微发光元件(100Rh)为通过通电到所述量子点层而发光的量子点LED。
根据本发明第二十一方面的图像显示元件(200i)，在所述第一方面中，所述微发光元件也可以是有机LED。
根据本发明第二十二方面的图像显示元件(200i)，在所述第九方面中，所述第一电极(P电极23Pi)也可以在与所述光射出面侧相反侧形成凹陷部形状。微发光元件因为是各向同性地发光，所以在水平方向也发光。通过向上反射沿着水平方向前进的光，可以抑制向相邻的微发光元件的光泄露，并且可以提高光提取效率。
根据本发明第二十三方面的图像显示元件(200k)，在所述第十一方面中，在发射所述微透镜(40)的光的光出射面上，也可以配置有反射所述激发光并透射延长的所述波长的光的电介质多层膜(45)。根据上述结构，能够减少来自发出红光和绿光的微发光元件的激发光的发射，提高色纯度。
根据本发明第二十四方面的图像显示元件(200l)，在所述第十一方面中，所述微透镜(40Y)也可以包括吸收所述激发光且透射延长的所述波长的光的滤光材料(蓝光吸收滤光材料)。根据上述结构，可以减少来自微发光元件的激发光的发射。
根据本发明第二十五方面的图像显示元件(200j)为包括排列成阵列状的多个微发光元件(100Rj、100Bj、100Gj)的图像显示元件，依次层叠有：向所述微发光元件供给电流并使其发光的驱动电路的驱动电路基板(50d)、所述微发光元件、延长所述微发光元件发射的激发光的波长的波长转换部(50d)，且具有配置在与所述微发光元件的光射出面平行的方向的所述波长转换部的周围的分隔壁(34c)，所述波长转换部形成为包括沿光发射方向凸出的曲面的形状，所述分隔壁的面向所述波长转换部的侧面为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面。根据上述结构，通过强化微发光元件的正面方向的光输出，能够提高发光效率。
[本发明的其他表述]
本发明还能够如下表述。即，根据本发明的一方面的图像显示元件为具有：包含向所述微发光元件供给电流并使其发光的驱动电路的驱动电路基板、在所述驱动电路基板上阵列排列的所述微发光元件及配置所述微发光元件的光射出面上的微透镜及配置在所述微透镜的周围的分隔壁，且所述分隔壁的面向所述微透镜的侧面可以为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面的图像显示元件。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述微发光元件也可以具备包含化合物半导体晶体的微LED及下变频所述微LED发射的激发光的波长的波长转换部，所述微LED的所述光射出面为所述波长转换部的上表面。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述微发光元件也可以具备包含化合物半导体晶体的微LED及所述微LED上配置的透明部，所述微LED的所述光射出面为所述透明部的上表面。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述微发光元件可以为通过通电到量子点层而发光的量子点LED。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述微发光元件也可以是有机LED。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件为具有：包含向所述微发光元件供给电流并使其发光的驱动电路的驱动电路基板、在所述驱动电路基板上阵列排列的所述微LED及下变频所述微LED发射的激发光的波长的波长转换部，所述波长转换部形成为半球形状，所述分隔壁的面向所述波长转换部的侧面可以为以相对于光发射方向打开的方式倾斜且反射光的反射面的图像显示元件。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，在所述微透镜的表面上，也可以配置有反射所述激发光并透射所述下变频的光的电介质多层膜。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述微透镜也可以包括吸收所述激发光并透射所述下变频的光的滤光材料。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述分隔壁也可以构成为与所述微发光元件的一个电极导通的布线的一部分。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述波长转换部的侧壁也可以相对于光发射方向打开而倾斜。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述反射面也可以覆盖所述波长转换部的周围。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述反射面的倾斜角度也可以在85度以下。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述反射面的高度可以在所述微透镜的中高度以下。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，所述微透镜也可以覆盖所述光射出面的整体。
另外，根据本发明的一方面的图像显示元件，微透镜的表面是球面，所述球面的中心可以位于相对于光射出面的中心±1μm以内。
[附记事项]
本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围中能够进行各种变更，将分别公开在不同的实施方式中的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。而且，通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合能够形成新的技术特征。

Claims (25)

1.一种图像显示元件，包括阵列排列的多个微发光元件，其特征在于，包括：
包含向多个所述微发光元件供给电流并使所述微发光元件发光的驱动电路的驱动电路基板、
所述多个微发光元件、
与所述多个微发光元件的光射出面接触的多个微透镜、
配置为在与所述光射出面平行的方向上且在多个所述微透镜的周围的多个分隔壁，
所述分隔壁的面向所述微透镜的侧面为反射面，所述反射面以相对于光发射方向打开的方式倾斜，
且所述反射面不和所述微透镜的表面接触，并且将从所述微透镜出射的光向沿着所述微发光元件的正面方向的方向反射，
所述分隔壁的至少一部分与所述微透镜的形成曲面的表面在所述光发射方向处于相同的高度。
2.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，所述多个微发光元件为包括化合物半导体晶体的多个微LED。
3.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，多个所述微透镜的底面覆盖多个所述微发光元件的所述光射出面的整体。
4.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，所述反射面的倾斜角度在85度以下。
5.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，所述微透镜的表面为球面，所述球面的中心相对于所述光射出面的中心位于±1μm以内。
6.如权利要求1-5中任一项所述的图像显示元件，其特征在于，所述分隔壁形成为与所述驱动电路基板的表面接触。
7.如权利要求1-5中任一项所述的图像显示元件，其特征在于，从所述微发光元件的所述光射出面侧观察的所述分隔壁的形状为矩形。
8.如权利要求1-5中任一项所述的图像显示元件，其特征在于，所述分隔壁包括由透明材料构成的分隔壁母材和覆盖所述分隔壁母材并由高反射性金属膜构成的分隔壁反射材料。
9.如权利要求1-5中任一项所述的图像显示元件，其特征在于，在所述多个微发光元件的每一个中，所述多个微发光元件的与所述光射出面相反侧的面上分别具有第一电极，在所述多个微发光元件中，所述多个微发光元件的所述光射出面侧分别具有第二电极。
10.如权利要求9中所述的图像显示元件，其特征在于，所述分隔壁包含与所述第二电极导通的布线的一部分。
11.如权利要求1-5中任一项所述的图像显示元件，其特征在于，所述多个微发光元件分别具有包含化合物半导体晶体的微LED和延长所述微LED发射的激发光的波长的波长转换部，所述微发光元件的所述光射出面为所述波长转换部的上表面。
12.如权利要求1-5中任一项所述的图像显示元件，其特征在于，所述多个微发光元件分别具有包含化合物半导体晶体的微LED和配置在所述微LED上的透明部，所述微发光元件的所述光射出面为所述透明部的上表面。
13.如权利要求11所述的图像显示元件，其特征在于，构成所述波长转换部的与所述光射出面平行的方向的侧壁的面为以沿光发射方向打开的方式倾斜的面。
14.如权利要求12所述的图像显示元件，其特征在于，构成所述透明部的与所述光射出面平行的方向的侧壁的面为以沿光发射方向打开的方式倾斜的面。
15.如权利要求13所述的图像显示元件，其特征在于，由高反射性金属膜覆盖所述波长转换部的与所述光射出面平行的方向的侧壁。
16.如权利要求14所述的图像显示元件，其特征在于，由高反射性金属膜覆盖所述透明部的与所述光射出面平行的方向的侧壁。
17.如权利要求11所述的图像显示元件，其特征在于，在所述分隔壁的内侧配置所述波长转换部，所述波长转换部和所述微透镜依次层叠。
18.如权利要求11所述的图像显示元件，其特征在于，所述反射面覆盖在与所述光射出面平行的方向上的所述波长转换部的周围。
19.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，所述反射面的中心线方向的高度在所述微透镜的中心线方向的高度以下。
20.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，所述多个微发光元件为多个量子点LED，所述多个量子点LED各自具有包含量子点的量子点层且通过通电到所述量子点层而发光。
21.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，所述多个微发光元件是多个有机LED。
22.如权利要求9所述的图像显示元件，其特征在于，所述第一电极在所述光射出面侧相反侧形成凹陷部形状。
23.如权利要求11所述的图像显示元件，其特征在于，在发射所述微透镜的光的光出射面上，配置有反射所述激发光并透射延长的所述波长的光的多个电介质多层膜。
24.如权利要求11所述的图像显示元件，其特征在于，所述微透镜包括吸收所述激发光且透射延长的所述波长的光的滤光材料。
25.一种图像显示元件，包括排列成阵列状的多个微发光元件，其特征在于，具有：
包含向所述多个微发光元件供给电流并使其发光的驱动电路的驱动电路基板；
所述多个微发光元件；
在所述多个微发光元件的各个上层叠的多个波长转换部，及
配置在与多个所述微发光元件的光射出面平行的方向的多个所述波长转换部的周围的多个分隔壁，
多个所述波长转换部延长所述多个微发光元件的激发光的波长，
所述波长转换部形成为包括沿光发射方向凸出的曲面的形状，
所述分隔壁的面向所述波长转换部的侧面为反射面，所述反射面以相对于光发射方向打开的方式倾斜，
且所述反射面不和所述波长转换部的表面接触，并且将从所述波长转换部出射的光向沿着所述微发光元件的正面方向的方向反射，
所述分隔壁的至少一部分与所述波长转换部的形成曲面的表面在所述光发射方向上处于相同的高度。
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