JP2008235349A - 発光素子及びその駆動方法、並びに、画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非発光状態から発光状態に変化するときの応答性を向上させ得る構造、構成を有する発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子は、（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層１１、（Ｂ）活性層１２、及び、（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層１３から成る発光層１４、並びに、（Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極２１、及び、（Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極２２を備え、（Ｆ）第１化合物半導体層１１に接続されたスイッチ用電極３０、及び、（Ｇ）スイッチ用電極３０に接続されたスイッチ手段３１を更に備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子及びその駆動方法、並びに、画像表示装置に関する。

化合物半導体から成る活性層を備えた発光素子（例えば、発光ダイオード，ＬＥＤ）が、画像表示装置や、画像表示装置用バックライト（面状光源装置）、照明装置等、幅広い用途において、光源として用いられている。係る発光素子にあっては、通常、発光素子の活性層を流れる電流値を制御することで、発光素子の発光／非発光の制御、更には、発光素子の輝度制御を行っている。ここで、発光素子の輝度制御は、例えば、活性層を流れる電流値のパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）に基づき行われている。また、複数の発光素子を、第１の方向、及び、第１の方向と直交する第２の方向に２次元マトリクス状に配置して各発光素子の発光状態を制御する場合、例えば、パッシブマトリックス方式が採用されている。

特開２００６−１９５３０６

上述したように、発光素子の輝度制御は、活性層を流れる電流値の制御に基づき行われている。それ故、所定の発光素子に電圧を印加してから活性層を流れる電流の値が所定の値となるまでの間に、不所望の時間が経過してしまうといった問題、即ち、発光素子の応答性が悪いといった問題がある（例えば、特開２００６−１９５３０６参照）。従って、非発光状態から発光状態に変化（一種の遷移）するときの発光素子の応答性の向上が求められている。また、パッシブマトリックス方式を採用した場合、例えば、第１の方向に配列された各発光素子は線順次駆動方式によって駆動される。従って、活性層を流れる電流の値が所定の値となるまでの間、各発光素子に電圧を予備的に印加することは、実際のところ、極めて困難である。

従って、本発明の目的は、非発光状態から発光状態に変化するときの応答性を向上させ得る構造、構成を有する発光素子、係る発光素子の駆動方法、並びに、画像表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
（Ｂ）活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
から成る発光層、並びに、
（Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極、
を備えた発光素子であって、
（Ｆ）第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、
（Ｇ）スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段、
を更に備えていることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の画像表示装置は、画像を表示するための複数の発光素子から構成された発光素子パネルを備えた画像表示装置であって、
各発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
（Ｂ）活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
から成る発光層、並びに、
（Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極、
を備え、
（Ｆ）第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、
（Ｇ）スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段、
を更に備えていることを特徴とする。

本発明の発光素子あるいは画像表示装置においては、スイッチ手段のオン／オフ制御によって、ｎ側電極からｐ側電極への電子の流れを制御する形態とすることができる。そして、この場合、スイッチ手段がオフ状態にあっては、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子が流れる状態となり、スイッチ手段がオン状態にあっては、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子が流れず、ｎ側電極から第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子が流れる状態となる構成とすることができ、更には、スイッチ手段がオン状態にあっては、ｎ側電極は、第１化合物半導体層及びスイッチ用電極を介して接地された状態となる構成とすることができる。

上記の目的を達成するための本発明の発光素子の駆動方法は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
（Ｂ）活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
から成る発光層、並びに、
（Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極、
（Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極、
（Ｆ）第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、
（Ｇ）スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段、
を備えた発光素子の駆動方法であって、
スイッチ手段をオフ状態とすることで、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子を流し、以て、発光層を発光状態とし、
スイッチ手段をオン状態とすることで、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子を流さず、ｎ側電極から第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子を流し、以て、発光層を非発光状態とすることを特徴とする。

本発明の発光素子の駆動方法において、スイッチ手段がオン状態にあっては、ｎ側電極は、第１化合物半導体層及びスイッチ用電極を介して接地された状態となる形態とすることが好ましい。

以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の発光素子、本発明の画像表示装置、本発明の発光素子の駆動方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、ｎ側電極及びｐ側電極は駆動電源に接続されている。ここで、電子の流れの１つは、駆動電源から、ｎ側電極、第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層、及び、ｐ側電極を経由して、駆動電源へと戻る流れである。また、電子の流れのもう１つは、駆動電源から、ｎ側電極、第１化合物半導体層、スイッチ用電極、及び、スイッチ手段を経由して、例えば、接地される流れである。

本発明にあっては、スイッチ手段をオン状態とすることで、駆動電源から、ｎ側電極、発光層を経由してｐ側電極に電子を流さず、ｎ側電極、第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子を流し、以て、発光層を非発光状態とする。ここで、駆動電源から電流を供給し続けながら、スイッチ手段をオフ状態とすべき期間を除き、常時、スイッチ手段のオン状態を保持していてもよい。あるいは又、駆動電源からの電流の供給を開始した後、あるいは、開始と同時に、あるいは、開始前に、スイッチ手段をオン状態とし、次いで、発光層を発光状態とすべき期間の開始と同時にスイッチ手段をオフ状態としてもよい。そして、この場合には、スイッチ手段をオフ状態としたまま、発光層を発光状態とすべき期間の終了時、駆動電源から発光素子への電流の供給を停止するといった形態を採用すればよい。

本発明において、第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層は、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＩｎＧａＮ混晶、ＩｎＧａＮ混晶を含む）から成る構成とすることができ、あるいは又、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体、ＧａＰ系化合物半導体、ＩｎＰ系化合物半導体から成る構成とすることができる。第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法を挙げることができる。

ＭＯＣＶＤ法におけるガスとして、周知のガス、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガス、アルシン（ＡｓＨ₃）等を挙げることができるし、例えば、窒素源ガスとしてアンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。また、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、ケイ素（Ｓｉ）を添加する場合にはＳｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ₄ガス）を用いればよいし、セレン（Ｓｅ）を添加する場合にはＳｅ源としてＨ₂Ｓｅガスを用いればよい。一方、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、マグネシウム（Ｍｇ）を添加する場合には、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を用いればよいし、亜鉛（Ｚｎ）を添加する場合には、Ｚｎ源としてジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｉを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｏを挙げることができる。

発光層は基体上に形成されており、あるいは又、発光素子の製造過程の途中において発光層は基体上に形成される。そして、発光素子を発光ダイオードから構成する場合、発光ダイオードの発光層からの光が、第１化合物半導体層を経由して外部に出射され、あるいは又、ｐ側電極において反射されて第１化合物半導体層を経由して外部に出射されるタイプの発光ダイオード（以下、便宜上、タイプ−１の発光ダイオードと呼ぶ）と、第２化合物半導体層を経由して外部に出射されるタイプの発光ダイオード（以下、便宜上、タイプ−２の発光ダイオードと呼ぶ）とに分類される。

本発明において、基体として、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ₂基板、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。

ｎ側電極及びスイッチ用電極として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を例示することができ、具体的には、例えば、Ｔｉ層／Ａｕ層、Ｔｉ層／Ａｌ層、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、Ｐｄ層／ＡｕＧｅ層／Ａｕ層の積層構造を挙げることができる。尚、「／」の前に記載された層が、より一層、基体の近くに位置する（即ち、下側に位置する）。以下においても同様である。一方、ｐ側電極として、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を例示することができ、あるいは又、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料を用いることもできるが、タイプ−１の発光ダイオードとする場合、中でも、光を高い効率で反射させることができる銀（Ａｇ）層やＡｇ層／Ｎｉ層、Ａｇ層／Ｎｉ層／Ｐｔ層、Ｔｉ／Ｐｔ層／Ａｕ層の積層構造を用いることが好ましい。ｎ側電極、スイッチ用電極、ｐ側電極の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法を挙げることができる。発光層から見て、ｎ側電極、スイッチ用電極を取り出す側を、ｐ側電極と反対側としてもよいし、ｐ側電極と同じ側としてもよい。ｎ側電極及びスイッチ用電極は第１化合物半導体層に接続されているが、前者の場合、ｎ側電極及びスイッチ用電極は、通常、第１化合物半導体層の底面（第１化合物半導体層と活性層の界面とは反対側の第１化合物半導体層の表面）に形成されており、後者の場合、ｎ側電極及びスイッチ用電極は、通常、第２化合物半導体層及び活性層の一部を除去し、第１化合物半導体層の一部を露出させた部分の上に形成されている。

ｎ側電極やｐ側電極の上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。

本発明において、スイッチ手段として、スイッチ用素子、具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を例示することができる。また、発光素子を駆動するための駆動電源として、ＰＷＭ駆動方式によって矩形波の駆動電流を発光素子に供給し、発光素子を駆動する電源を挙げることができる。尚、ｐ側電極は駆動電源のプラス側に接続されており、ｎ側電極は駆動電源のマイナス側に接続されている。また、例えば、スイッチ手段の一端はスイッチ用電極に接続され、スイッチ手段の他端は接地されている。

尚、以下の説明において、発光素子が動作しているとは、あるいは又、発光素子の動作とは、発光素子の発光の有無に拘わらず、駆動電源から発光素子のｎ側電極に電子が流入している状態を意味する。即ち、発光素子が動作している期間は、発光層が発光している期間（発光期間）と、発光層が発光していない期間（非発光期間）の総和である。発光素子における発光期間の制御によって、発光素子の発光量（例えば、画像の輝度）を制御することができる。ＰＷＭ駆動方式を採用した駆動電源を用いる場合、１画像表示フレームにおける発光期間とは、１パルスの時間長とパルス数との積である。尚、発光素子が動作している状態は、あるいは又、発光素子の動作及び不動作の制御は、駆動電源の作動それ自体の制御によって達成することもできる。

本発明の画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができるが、これらに限定するものではない。尚、発光素子パネルを構成する発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。例えば、赤色を発光する１つの発光素子が１副画素に相当し、緑色を発光する１つの発光素子が１副画素に相当し、青色を発光する１つの発光素子が１副画素に相当し、これらの３つの副画素の集合から１画素が構成され、各画素における色及び輝度を含む画像表示は、各副画素を構成する発光素子の発光期間の有無及び長短によって制御され得る。

（ａ）赤色を発光する発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系発光素子やＧａＮ系半導体発光素子。以下においても同様）、緑色を発光する発光素子（例えば、ＧａＮ系化合物半導体から成る発光素子。以下においても同様）、青色を発光する発光素子（例えば、ＧａＮ系化合物半導体から成る発光素子。以下においても同様）が、所定の配列（例えば、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列）に基づき２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。

（ａ）赤色を発光する発光素子、緑色を発光する発光素子、青色を発光する発光素子が、所定の配列に基づき２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型の画像表示装置。

（ａ）赤色を発光する発光素子が２次元マトリクス状に配列された赤色を発光する赤色発光素子パネル、
（ｂ）緑色を発光する発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色を発光する緑色発光素子パネル、及び、
（ｃ）青色を発光する発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色を発光する青色発光素子パネル、並びに、
（ｄ）これらの３種類の発光素子パネルから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
赤色を発光する発光素子、緑色を発光する発光素子及び青色を発光する発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の画像表示装置（パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置）。

（ａ）赤色を発光する発光素子、緑色を発光する発光素子、青色を発光する発光素子を備えた発光素子パネル、
（ｂ）発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置［例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）であり、以下の説明においても同様である］、
を備えており、
光通過制御装置によって各発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型の画像表示装置）。尚、発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができる。また、発光素子から出射された出射光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）を配設する場合、係る光案内部材として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。ここで、発光素子パネルは、バックライト（面状光源装置）として機能する。

（ａ）赤色を発光する発光素子を備えた赤色発光素子パネル、及び、赤色発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）、
（ｂ）緑色を発光する発光素子を備えた緑色発光素子パネル、及び、緑色発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）、
（ｃ）青色を発光する発光素子を備えた青色発光素子パネル、及び、青色発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）、並びに、
（ｄ）赤色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び青色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型の画像表示装置）。ここで、発光素子パネルは、バックライト（面状光源装置）として機能する。

（ａ）赤色を発光する発光素子を備えた赤色発光素子パネル、
（ｂ）緑色を発光する発光素子を備えた緑色発光素子パネル、及び、
（ｃ）青色を発光する発光素子を備えた青色発光素子パネル、並びに、
（ｄ）赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルのそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ｅ）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型の画像表示装置）。ここで、発光素子パネルは、バックライト（面状光源装置）として機能する。

面状光源装置として、２種類の面状光源装置（バックライト）、即ち、例えば実開昭６３−１８７１２０や特開２００２−２７７８７０に開示された直下型の面状光源装置、並びに、例えば特開２００２−１３１５５２に開示されたエッジライト型（サイドライト型とも呼ばれる）の面状光源装置を挙げることができる。尚、面状光源装置における発光素子の数は本質的に任意であり、面状光源装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。

また、直下型の面状光源装置においては、液晶表示装置に対向して発光素子が配置され、発光素子が筐体内に配置、配列されており、液晶表示装置と発光素子との間には、拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートが配置されている構成とすることができるが、これに限定するものではない。ここで、複数の赤色を発光する赤色発光素子、複数の緑色を発光する緑色発光素子、及び、複数の青色を発光する青色発光素子が、筐体内に配置、配列されている場合、これらの発光素子の配列状態として、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子を１組とした発光素子列を液晶表示装置の画面水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを液晶表示装置の画面垂直方向に複数本、並べる配列を例示することができる。尚、発光素子列として、（１つの赤色発光素子，１つの緑色発光素子，１つの青色発光素子）、（１つの赤色発光素子，２つの緑色発光素子，１つの青色発光素子）、（２つの赤色発光素子，２つの緑色発光素子，１つの青色発光素子）等の複数個の組合せを挙げることができる。尚、赤色、緑色、青色以外の第４番目の色を発光する発光素子を更に備えていてもよい。

赤色発光素子として、例えば、波長６４０ｎｍを発光する発光素子を例示することができ、緑色発光素子として、例えば、波長５３０ｎｍを発光する発光素子を挙げることができ、青色発光素子として、例えば、波長４５０ｎｍを発光する発光素子を挙げることができる。また、発光素子には、例えば、日経エレクトロニクス ２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページに掲載されたような光取出しレンズが取り付けられていてもよい。

本発明における発光素子として、具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）を例示することができる。尚、化合物半導体層の積層構造が発光ダイオード構造あるいはレーザ構造を有する限り、その構造、構成に、特に制約は無い。また、本発明の発光素子の適用分野として、上述した画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体を含む液晶表示装置組立体（液晶表示装置と面状光源装置とが一体となったもの）だけでなく、光を変調して空間若しくは光ファイバーや導波路を経由して情報を伝達する装置を挙げることができる。

本発明にあっては、第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段が備えられている。そして、スイッチ手段をオフ状態とすることで、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子を流し、以て、発光層を発光状態とし、また、スイッチ手段をオン状態とすることで、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子を流さず、ｎ側電極から第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子を流し、以て、発光層を非発光状態とする。このように、発光層を非発光状態から発光状態に変化させるためには、スイッチ手段をオン状態からオフ状態に切り替えるだけでよく、ｎ側電極から、第１化合物半導体層を経由してｐ側電極に電子を流し、あるいは又、第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子を流す。従って、発光素子が非発光状態から発光状態に変化（一種の遷移）するときの応答性の向上を図ることができる。尚、ｎ側電極から第１化合物半導体層を経由してｐ側電極に電子を流し、あるいは又、スイッチ用電極に電子を流すので、消費電力が増加するものの、増加は僅かである。また、駆動電源側で発光素子の発光／非発光を制御するためのスイッチングが、本質的に不要であるが故に、定電流源とＰＷＭ制御回路を分離することができ、駆動電源の制御をデジタル信号（入力）に基づき行うことができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の発光素子及びその駆動方法、並びに、画像表示装置に関する。実施例１の発光素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る。それ故、以下の説明においては、発光素子と表現する代わりに、発光ダイオードと表現する場合がある。

等価回路図を図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示し、図２に模式的な一部断面図を示すように、実施例１の発光ダイオード１は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層１１、
（Ｂ）活性層１２、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層１３、
から成る発光層１４、並びに、
（Ｄ）第１化合物半導体層１１に接続されたｎ側電極２１、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層１３に接続されたｐ側電極２２、
を備え、
（Ｆ）第１化合物半導体層１１に接続されたスイッチ用電極３０、及び、
（Ｇ）スイッチ用電極３０に接続されたスイッチ手段３１、
を更に備えている。

あるいは又、図３の（Ａ）に等価回路図を示し、図３の（Ｂ）に概念図を示すように、実施例１の画像表示装置は、画像を表示するための複数の発光素子（発光ダイオード）から構成された発光素子パネルを備えた画像表示装置である。そして、各発光素子は、上記の発光ダイオード１から構成されている。

実施例１のパッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置を構成する発光素子パネル１００にあっては、発光ダイオード１が、第１の方向、及び、第１の方向と直交する第２の方向に２次元マトリクス状に配列されている。そして、各発光ダイオード１のｎ側電極２１は、第１配線４３を介して駆動電源（定電流源）５０に接続され、各発光ダイオード１のスイッチ手段３１を構成するスイッチ用素子（具体的には、ＴＦＴ）のゲート電極は、配線５３（図３の（Ａ）にのみ図示）を介してコラム・ドライバー５２に接続されている。一方、各発光ダイオード１のｐ側電極２２は、第２配線４９を介してロウ・ドライバー５１に接続されている。各発光ダイオード１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバー５１及びスイッチ手段３１によって行われ、駆動電源（定電流源）５０から各発光ダイオード１を駆動するための駆動電流が供給される。各発光ダイオード１の選択、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。

発光素子パネル１００は、例えば、支持基板４６、支持基板４６に取り付けられた発光ダイオード１、支持基板４６に形成され、発光ダイオード１のｎ側電極２１に電気的に接続され、且つ、駆動電源５０に接続された第１配線４３、第３配線４４、配線５３、発光ダイオード１のｐ側電極２２に電気的に接続され、且つ、ロウ・ドライバー５１に接続された第２配線４９、発光ダイオード１を覆う透明基材１０１、及び、透明基材１０１上に設けられたマイクロレンズ１０２から構成されている。但し、発光素子パネル１００は、このような構成に限定されるものではない。

発光ダイオードの製造過程の途中において、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３から成る発光層１４は、基体１０上に、順次、積層されている（例えば、図４の（Ａ）参照）。

ｐ側電極２２は、第２化合物半導体層１３上に環状（リング状）に形成されている。一方、ｎ側電極２１は、第１化合物半導体層１１の底面（第１化合物半導体層１１と活性層１２の界面とは反対側の第１化合物半導体層１１の表面）の略中央部の上に１箇所、設けられている。更には、スイッチ用電極３０は、第１化合物半導体層１１の底面の周辺部に２箇所、設けられている。但し、ｎ側電極２１やスイッチ用電極３０を設ける位置や数は、これに限定されない。

ここで、基体１０は、ＧａＡｓ基板から成る基板１０Ａ、及び、基板１０Ａの主面に形成されたｎ型のＧａＡｓから成る下地層１０Ｂから構成されている。また、基板１０Ａと下地層１０Ｂとの間には、図示しないＡｌＧａＩｎＰ層がエッチングストップ層として形成されている。発光層１４は、ＳｉドープのＡｌＧａＩｎＰ（ＡｌＧａＩｎＰ：Ｓｉ）から成る第１化合物半導体層１１、ＧａＩｎＰ層（井戸層）及びＡｌＧａＩｎＰ層（障壁層）から成り、多重量子井戸構造を有する活性層１２、並びに、ＭｇドープのＡｌＧａＩｎＰ（ＡｌＧａＩｎＰ：Ｍｇ）から成る第２化合物半導体層１３が積層された積層構造から構成されている。更には、電極との親和性を高めるためにコンタクト層としてｎ−ＧａＡｓ層（ＧａＡｓ：Ｓｉ）１５、ｐ−ＧａＡｓ層（ＧａＡｓ：Ｍｇ）１６を有する。ｎ側電極２１及びスイッチ用電極３０はＰｄ層／ＡｕＧｅ層／Ａｕ層の積層構造から成り、ｐ側電極２２は、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層の積層構造から成る。

ｐ側電極２２を含む全面には第２絶縁層４７が形成されており、ｐ側電極２２の上方の第２絶縁層４７の部分には第２開口部４８が設けられ、ｐ側電極２２から第２開口部４８を介して第２絶縁層４７上には、図面の紙面と平行な方向に延びる第２配線４９が設けられている。尚、図２において、第２配線４９は、恰も、発光ダイオード１から出射される光を遮るように描かれているが、実際には、第２配線４９は、発光ダイオード１から出射される光を遮ることのないように設けられている。

一方、ｎ側電極２１を含む全面には第１絶縁層４１が形成されており、ｎ側電極２１の上方の第１絶縁層４１の部分には第１開口部４２Ａが設けられ、ｎ側電極２１から第１開口部４２Ａを介して第１絶縁層４１上には、図面の紙面と垂直な方向に延びる第１配線４３が設けられている。また、スイッチ用電極３０の上方の第１絶縁層４１の部分には第３開口部４２Ｂが設けられ、スイッチ用電極３０から第３開口部４２Ｂを介して第１絶縁層４１上には、図面の紙面と平行な方向に延びる第３配線４４が設けられている。尚、第１配線４３と第３配線４４とは短絡しない構造を有するが、係る構造の図示は省略している。更には、第１配線４３、第３配線４４を含む第１絶縁層４１上には接着層４５が形成され、接着層４５を介して発光ダイオード１は支持基板４６に固定されている。

ここで、ｐ側電極２２は、第２配線４９、ロウ・ドライバー５１を介して、ＰＷＭ駆動方式によって矩形波の駆動電流を発光ダイオード１に供給する駆動電源５０のプラス側に接続されており、ｎ側電極２１は、第１配線４３を介して、駆動電源５０のマイナス側に接続されている。また、スイッチ用電極３０は、第３配線４４を介して、スイッチ手段３１（図２には図示せず）の一端に接続され、スイッチ手段３１の他端は接地されている。スイッチ手段３１は、例えば、スイッチ用素子（具体的には、ＴＦＴ）から成り、第１絶縁層４１上に、周知の方法で形成されており、スイッチ用素子のゲート電極は、配線５３を介してコラム・ドライバー５２に接続されている。

実施例１の発光ダイオード１は、タイプ−２の発光ダイオードである。そして、ｐ側電極２２から、第２化合物半導体層１３、活性層１２を経由して、第１化合物半導体層１１、ｎ側電極２１へと電流を流すことで、活性層１２にあっては、電流注入によって活性層１２の量子井戸構造が励起され、全面で発光状態となり、第２化合物半導体層１３を介して外部に光が出射される。

ここで、実施例１にあっては、スイッチ手段３１のオン／オフ制御によって、ｎ側電極２１からｐ側電極２２への電子の流れを制御する。発光ダイオード１の動作時にあっては、駆動電源５０からｎ側電極２１に電子が流入している状態にある。そして、より具体的には、スイッチ手段３１がオフ状態にあっては、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、発光層１４（具体的には、第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第２化合物半導体層１３）を経由してｐ側電極２２に電子が流れる状態となる（図１の（Ａ）の等価回路図を参照）。一方、スイッチ手段３１がオン状態にあっては、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、発光層１４（具体的には、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３）を経由してｐ側電極２２に電子が流れず、ｎ側電極２１、第１化合物半導体層１１を経由して、スイッチ用電極３０に電子が流れる状態となる。そして、この状態にあっては、ｎ側電極２１は、第１化合物半導体層１１及びスイッチ用電極３０を介して接地された状態となる（図１の（Ｂ）の等価回路図を参照）。即ち、電子の流れの１つは、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３、及び、ｐ側電極２２を経由して、駆動電源５０へと戻る流れである。また、電子の流れのもう１つは、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、第１化合物半導体層１１、スイッチ用電極３０、及び、スイッチ手段３１を経由して、接地される流れである。

即ち、実施例１の発光素子の駆動方法にあっては、実施例１の発光ダイオード１を動作状態とする。そして、コラム・ドライバー５２の制御下、スイッチ手段３１をオフ状態とすることで、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、発光層１４（具体的には、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３）を経由してｐ側電極２２に電子を流し、以て、発光層１４を発光状態とする。次いで、コラム・ドライバー５２の制御下、スイッチ手段３１をオン状態とすることで、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、発光層１４（具体的には、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３）を経由してｐ側電極２２に電子を流さず、駆動電源５０から、ｎ側電極２１、第１化合物半導体層１１を経由して、スイッチ用電極３０に電子を流し、以て、発光層１４を非発光状態とする。尚、スイッチ手段３１がオン状態にあっては、ｎ側電極２１は、第１化合物半導体層１１及びスイッチ用電極３０を介して接地された状態となる。スイッチ手段３１のオン／オフ制御、駆動電源５０の制御等は、画像表示装置の制御回路によって制御される。尚、図３の（Ａ）に示すように、制御回路には、駆動電源（定電流源）５０、ロウ・ドライバー５１、コラム・ドライバー５２が含まれる。

ここで、駆動電源５０から、常時、電流を供給し続ける形態としてもよい。即ち、駆動電源５０から電流を供給し続けながら、スイッチ手段３１をオフ状態とすべき期間を除き、常時、スイッチ手段３１のオン状態を保持していてもよい。あるいは又、駆動電源５０から、所定の期間だけ、電流を供給する形態としてもよい。即ち、駆動電源５０からの電流の供給を開始した後、あるいは、開始と同時に、あるいは、開始前（開始直前）に、スイッチ手段３１をオン状態とし、次いで、発光層１４を発光状態とすべき期間の開始と同時にスイッチ手段３１をオフ状態としてもよい。そして、この場合には、スイッチ手段３１をオフ状態としたまま、発光層１４を発光状態とすべき期間の終了時、駆動電源５０から発光素子への電流の供給を停止するといった形態を採用すればよい。

以下、図４の（Ａ）〜（Ｃ）、図５の（Ａ）〜（Ｃ）、図６の（Ａ）、（Ｂ）、図７の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図８の（Ａ）、（Ｂ）の発光層等の模式的な一部端面図を参照して、実施例１の発光ダイオードの製造方法を説明する。

［工程−１００］
先ず、ＧａＡｓ基板から成る基板１０Ａの主面に、周知のＭＯＣＶＤ法に基づき、ＡｌＧａＩｎＰから成るエッチングストップ層（図示せず）、及び、ｎ型のＧａＡｓから成る下地層１０Ｂを、順次、形成（成膜）する。次いで、基体１０上に、より具体的には、下地層１０Ｂ上に、周知のＭＯＣＶＤ法に基づき、第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第２化合物半導体層１３を、順次、形成（成膜）する。

［工程−１１０］
その後、第２化合物半導体層１３の上に、所謂リフトオフ法に基づき、ｐ側電極２２を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、ｐ側電極２２を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきｐ側電極層を形成した後、レジスト層及びその上のｐ側電極層を除去する。こうして、図４の（Ａ）に示す状態を得ることができる。尚、図面において、発光層１４を１層で表している場合がある。

［工程−１２０］
次いで、ｐ側電極２２を仮固定用基板６０に接着する。具体的には、表面にポリイミド層（図示せず）及び未硬化の接着剤から成る接着層６１が形成されたサファイア基板から成る仮固定用基板６０を準備する。そして、ｐ側電極２２を含む発光層１４と接着層６１とを貼り合わせ、接着層６１を硬化させることで、ｐ側電極２２を含む発光層１４を仮固定用基板６０に仮固定することができる（図４の（Ｂ）及び図４の（Ｃ）参照）。

その後、発光層１４を基体１０から剥離する（図５の（Ａ）参照）。具体的には、ＧａＡｓから成る基板１０Ａを裏面からラッピング処理によって薄くし、次いで、アンモニア水と過酸化水素水の混合液を用いて基板１０ＡをＡｌＧａＩｎＰから成るエッチングストップ層までエッチングすることで基板１０Ａを除去し、次いで、エッチングストップ層を−５゜Ｃの塩酸をエッチング液として用いたウェットエッチングに基づき除去する。こうして、第１化合物半導体層１１（より具体的には、図示しない下地層１０Ｂ）を露出させることができる。

尚、仮固定用基板６０を構成する材料として、その他、ガラス板、金属板、合金板、セラミックス板、プラスチック板を挙げることができる。発光ダイオード１の仮固定用基板６０への仮固定方法として、接着剤を用いる方法の他、金属接合法、半導体接合法、金属・半導体接合法を挙げることができる。また、基体１０を発光ダイオード１から除去する方法として、エッチング法の他、レーザ・アブレーション法、加熱法を挙げることができる。

［工程−１３０］
次に、露出した第１化合物半導体層１１の底面に（より具体的には、図示しない下地層１０Ｂ上に）、ｎ側電極２１及びスイッチ用電極３０を形成する。具体的には、リソグラフィ技術に基づき、全面にレジスト層を形成し、ｎ側電極２１及びスイッチ用電極３０を設けるべき第１化合物半導体層１１の底面上のレジスト層の部分に開口を形成する。そして、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法に基づき、全面にｎ側電極層を形成した後、レジスト層及びその上のｎ側電極層を除去する。こうして、図５の（Ｂ）に示す状態を得ることができる。

［工程−１４０］
その後、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３の一部分を除去し、各発光ダイオード１に分離し（図５の（Ｃ）参照）、更には、図示しない下地層１０Ｂを除去する。

［工程−１５０］
シリコーンゴムから成る微粘着層７１が形成された中継基板７０、及び、ガラス基板から成り、予め所定の位置に金属薄膜等から成るアライメントマーク（図示せず）が形成され、表面には未硬化の感光性樹脂から成る接着剤層８１が形成された実装用基板８０を準備する。

接着剤層８１は、光（特に紫外線等）、放射線（Ｘ線等）、電子線等といったエネルギー線の照射によって接着機能を発揮する材料、熱や圧力等を加えることによって接着機能を発揮する材料等、何らかの方法に基づき接着機能を発揮する材料である限り、基本的にはどのような材料から構成されていてもよい。ここで、容易に形成することができ、しかも、接着機能を発揮する材料として、樹脂系の接着剤層、特に、感光性接着剤、熱硬化性接着剤、又は、熱可塑性接着剤を挙げることができる。例えば、感光性接着剤を用いる場合、接着剤層に光や紫外線を照射することによって、あるいは又、加熱することによって、接着剤層に接着機能を発揮させることができる。また、熱硬化性接着剤を用いる場合、光の照射等により接着剤層を加熱することによって、接着剤層に接着機能を発揮させることができる。更には、熱可塑性接着剤を用いる場合、光の照射等により接着剤層の一部分を選択的に加熱することによって係る一部分を溶融し、流動性を持たせることができる。接着剤層として、その他、例えば、感圧性接着剤層（例えば、アクリル系樹脂等から成る）等を挙げることもできる。

そして、アレイ状（２次元マトリクス状）に残された仮固定用基板６０上の発光ダイオード１に、微粘着層７１を押し当てる（図６の（Ａ）及び図６の（Ｂ）参照）。中継基板７０を構成する材料として、ガラス板、金属板、合金板、セラミックス板、半導体基板、プラスチック板を挙げることができる。また、中継基板７０は、図示しない位置決め装置に保持されている。位置決め装置の作動によって、中継基板７０と仮固定用基板６０との位置関係を調整することができる。次いで、実装すべき発光ダイオード１に対して、仮固定用基板６０の裏面側から、例えば、エキシマレーザを照射する（図７の（Ａ）参照）。これによって、レーザ・アブレーションが生じ、エキシマレーザが照射された発光ダイオード１は、仮固定用基板６０から剥離する。その後、中継基板７０と発光ダイオード１との接触を解くと、仮固定用基板６０から剥離した発光ダイオード１のｎ側電極２１及びスイッチ用電極３０は、微粘着層７１に付着した状態となる（図７の（Ｂ）参照）。

次いで、発光ダイオード１を接着剤層８１の上に配置（移動あるいは転写）する（図８の（Ａ）及び図８の（Ｂ）参照）。具体的には、実装用基板８０上に形成されたアライメントマークを基準に、発光ダイオード１を中継基板７０から実装用基板８０の接着剤層８１の上に配置する。発光ダイオード１は微粘着層７１に弱く付着しているだけなので、発光ダイオード１を接着剤層８１と接触させた（押し付けた）状態で中継基板７０を実装用基板８０から離れる方向に移動させると、発光ダイオード１は接着剤層８１の上に残される。更には、発光ダイオード１をローラー等で接着剤層８１に深く埋入することで、発光ダイオード１を実装用基板８０に実装することができる。

このような中継基板７０を用いた方式を、便宜上、ステップ転写法と呼ぶ。そして、このようなステップ転写法を所望の回数、繰り返すことで、所望の個数の発光ダイオード１が、微粘着層７１に２次元マトリクス状に付着し、実装用基板８０上に転写される。具体的には、実施例１にあっては、１回のステップ転写において、１６０×１２０個の発光ダイオード１を、微粘着層７１に２次元マトリクス状に付着させ、実装用基板８０上に転写する。従って、（１９２０×１０８０）／（１６０×１２０）＝１０８回のステップ転写法を繰り返すことで、１９２０×１０８０個の発光ダイオード１を、実装用基板８０上に転写することができる。そして、以上のような工程を、都合、３回、繰り返すことで、所定の数の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを、所定の間隔、ピッチで実装用基板８０に実装することができる。

その後、発光ダイオード１が配置された感光性樹脂から成る接着剤層８１に紫外線を照射することで、接着剤層８１を構成する感光性樹脂を硬化させる。こうして、発光ダイオード１が接着剤層８１に固定された状態となる。この状態にあっては、発光ダイオード１のｎ側電極２１及びスイッチ用電極３０が露出している。

［工程−１６０］
次いで、ｎ側電極２１を含む全面に第１絶縁層４１を形成した後、ｎ側電極２１の上方の第１絶縁層４１の部分に第１開口部４２Ａを設け、スイッチ用電極３０の上方の第１絶縁層４１の部分に第３開口部４２Ｂを設ける。そして、ｎ側電極２１から第１開口部４２Ａを介して第１絶縁層４１上に、図面の紙面と垂直な方向に延びる第１配線４３を設け、スイッチ用電極３０から第３開口部４２Ｂを介して第１絶縁層４１上に、図面の紙面と平行な方向に延びる第３配線４４を設ける。更には、第１絶縁層４１上に、ＴＦＴから成るスイッチ手段３１（図示せず）を設ける。尚、スイッチ手段３１を構成するＴＦＴの一端（一方のソース／ドレイン電極）は第３配線４４に接続され、ＴＦＴの他端（他方のソース／ドレイン電極）は接地され、ＴＦＴのゲート電極は、画像表示装置の制御回路におけるコラム・ドライバー５２に接続されている。また、第１配線４３は、駆動電源（定電流源）５０に接続されている。

その後、発光ダイオード１を支持基板４６に固定する。具体的には、表面に未硬化の接着剤から成る接着層４５が形成されたガラス基板から成る支持基板４６を準備する。そして、発光ダイオード１と接着層４５とを貼り合わせ、接着層４５を硬化させることで、発光ダイオード１を支持基板４６に固定することができる。次いで、接着剤層８１及び実装用基板８０を適切な方法で発光ダイオード１から除去する。この状態にあっては、発光ダイオード１のｐ側電極２２が露出している。

［工程−１７０］
次に、全面に第２絶縁層４７を形成し、発光ダイオード１のｐ側電極２２の上方の第２絶縁層４７に第２開口部４８を形成し、ロウ・ドライバー５１に接続された第２配線４９を、ｐ側電極２２上から第２開口部４８、第２絶縁層４７の上にかけて形成する。

こうして、図２に図示した発光ダイオード１を得ることができる。発光ダイオード１は、タイプ−２の発光ダイオードであり、発光層１４からの光は、図２の下側方向に出射される。

併せて、画像を表示するための複数の発光素子１から構成された発光素子パネル１００を得ることができる。尚、発光素子パネル１００は、具体的には、赤色を発光する複数の発光ダイオード、緑色を発光する複数の発光ダイオード、青色を発光する複数の発光ダイオードが、所定の配列（例えば、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列）に基づき２次元マトリクス状に配列された構造を有する。こうして、赤色を発光する発光ダイオード、緑色を発光する発光ダイオード及び青色を発光する発光ダイオードのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示のパッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置を得ることができる。

実施例１の画像表示装置において、画像を表示するとき、駆動電源５０からは、ＰＷＭ駆動方式によって矩形波の駆動電流を発光ダイオード１に供給する。ここで、或る色を発光する２次元マトリクス状に配列された発光ダイオードの数をＮ×Ｍとする。そして、この場合、１画像表示フレームにおいて、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２，・・・Ｍ）の行に配列されたＮ個の発光ダイオード１が動作しているとき、係る第ｍ番目の行に配列されたＮ個の発光ダイオード１のｐ側電極２２が接続された第ｍ番目の第２配線４９は、画像表示装置の制御回路におけるロウ・ドライバー５１と通電状態にあり、その他の第ｍ’番の行（第ｍ番目以外の行であり、ｍ’≠ｍ）に配列されたＮ個の発光ダイオード１のｐ側電極２２が接続された第ｍ’番目の第２配線４９は、画像表示装置の制御回路におけるロウ・ドライバー５１と非通電状態にある。一方、第ｍ番目の行に配列された第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，・・・Ｎ）の発光ダイオード１のｎ側電極２１に接続された第１配線４３は、画像表示装置の制御回路における駆動電源（定電流源）５０と通電状態にあり、発光ダイオードの発光の有無に拘わらず、駆動電源５０から第１配線４３を介して係るｎ側電極２１に電子が流入している。そして、第ｍ番目の行に配列された第ｎ番目（但し、ｎ＝１，２，・・・Ｎ）の発光ダイオード１に要求される発光量（例えば、画像の輝度）に応じた期間（時間）だけ、画像表示装置の制御回路におけるコラム・ドライバー５２からの制御によって、係る発光ダイオード１におけるスイッチ手段３１をオフ状態とし、それ以外の期間（時間）においては、係る発光ダイオード１におけるスイッチ手段３１をオン状態とする。これによって、第ｍ番目の行に配列された第ｎ番目の発光ダイオード１は、所望の発光量だけ発光する結果、所望の画像の輝度を得ることができる。また、これらの期間（時間）において、第ｍ’番の行に配列されたＮ個の発光ダイオード１（即ち（Ｍ−１）×Ｎ個の発光ダイオード）にあっても、スイッチ手段３１はオフ状態である。しかしながら、第ｍ’番目の第２配線４９は、画像表示装置の制御回路におけるロウ・ドライバー５１と非通電状態にある。従って、これらの発光ダイオードが発光状態となることはない。より具体的には、第２配線４９とロウ・ドライバー５１とが通電状態にあるとは、第２配線４９が接地された状態となり、第２配線４９とロウ・ドライバー５１とが非通電状態にあるとは、第２配線４９にバイアスが加わった状態となり、発光ダイオードの発光が抑制される形式のロウ・ドライバー５１を用いる場合、もしも、発光ダイオードに短絡が生じた場合であっても、係る発光ダイオードが発光状態となることはなく、従って、クロストークの発生を防止することが可能となる。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。実施例において挙げた数値、材料、構成、構造、形状、各種基板、原料、プロセス等はあくまでも例示に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構成、構造、形状、基板、原料、プロセス等を用いることができる。実施例においては、発光ダイオードをタイプ−２の発光ダイオードとしたが、代替的に、タイプ−１の発光ダイオードとすることもできる。更には、図示した発光ダイオードの構造（例えば、支持基板と発光ダイオードの配置関係、第１配線や第２配線、第３配線の構成等）は、発光ダイオードに要求される仕様に応じて、適宜変更することができる。

実施例にあっては、第１配線４３は駆動電源（定電流源）５０に接続され、第２配線４９はロウ・ドライバー５１に接続された形態を例にとり説明したが、代替的に、第１配線４３がロウ・ドライバー５１に接続され、第２配線４９が駆動電源（定電流源）５０に接続された形態とすることもできる。

図３の（Ｂ）に示した実施例１の画像表示装置の変形例の概念図を、図９及び図１０に示す。ここで、図９に示す実施例１の画像表示装置の変形例にあっては、実施例１の画像表示装置における発光素子パネル１００と同様に、赤色を発光する発光ダイオード、緑色を発光する発光ダイオード、青色を発光する発光ダイオードが、所定の配列に基づき２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルが備えられている。そして、この画像表示装置は、赤色を発光する発光ダイオード、緑色を発光する発光ダイオード及び青色を発光する発光ダイオードのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示のパッシブマトリックスタイプ、プロジェクション型の画像表示装置である。発光素子パネル１００から出射された光は投影レンズ１０３を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル１００の基本的な構成、構造は、実施例１にて説明した発光素子パネル１００の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

また、図１０に示す実施例１の画像表示装置の変形例にあっては、赤色を発光する発光ダイオード１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色を発光する発光素子パネル１００Ｒ、緑色を発光する発光ダイオード１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色を発光する発光素子パネル１００Ｇ、及び、青色を発光する発光ダイオード１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色を発光する発光素子パネル１００Ｂ、並びに、これらの３種類の発光素子パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光を１本の光路に纏めるための手段であるダイクロイック・プリズム１０４が備えられている。そして、この画像表示装置は、赤色を発光する発光ダイオード１Ｒ、緑色を発光する発光ダイオード１Ｇ及び青色を発光する発光ダイオード１Ｂのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示のパッシブマトリックスタイプの画像表示装置である。

このようなパッシブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの基本的な構成、構造は、実施例１の発光素子パネル１００と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。ここで、発光素子パネル１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム１０４に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ１０３を経由して、スクリーンに投影される。

図１の（Ａ）は、実施例１の発光素子の動作時（但し、スイッチ手段がオフ状態）の等価回路図であり、図１の（Ｂ）は、実施例１の発光素子の動作時（但し、スイッチ手段がオン状態）の等価回路図である。 図２は、実施例１の発光素子の模式的な一部断面図である。 図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の画像表示装置の等価回路図、及び、概念図である。 図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための発光層等の模式的な一部端面図である。 図５の（Ａ）〜（Ｃ）は、図４の（Ｃ）に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための発光層等の模式的な一部端面図である。 図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の（Ｃ）に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための発光層等の模式的な一部端面図である。 図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための発光層等の模式的な一部端面図である。 図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、図７の（Ｂ）に引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための発光層等の模式的な一部端面図である。 図９は、実施例１の画像表示装置の変形例の概念図である。 図１０は、実施例１の画像表示装置の別の変形例の概念図である。

符号の説明

１・・・発光素子（発光ダイオード）、１０・・・基体、１０Ａ・・・基板、１０Ｂ・・・下地層、１１・・・第１化合物半導体層、１２・・・活性層、１３・・・第２化合物半導体層、１４・・・発光層、１５，１６・・・コンタクト層、２１・・・ｎ側電極、２２・・・ｐ側電極、３０・・・スイッチ用電極、３１・・・スイッチ手段、４１・・・第１絶縁層、４２Ａ・・・第１開口部、４２Ｂ・・・第３開口部、４３・・・第１配線、４４・・・第３配線、４５・・・接着層、４６・・・支持基板、４７・・・第２絶縁層、４８・・・第２開口部、４９・・・第２配線、５０・・・駆動電源（定電流源）、５１・・・ロウ・ドライバー、５２・・・コラム・ドライバー、５３・・・配線、６０・・・仮固定用基板、６１・・・接着層、７０・・・中継基板、７１・・・微粘着層、８０・・・実装用基板、８１・・・接着剤層、１００・・・発光素子パネル、１０１・・・透明基板、１０２・・・マイクロレンズ、１０３・・・投影レンズ、１０４・・・ダイクロイック・プリズム

Claims (7)

1. （Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
   （Ｂ）活性層、及び、
   （Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
   から成る発光層、並びに、
   （Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極、及び、
   （Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極、
   を備えた発光素子であって、
   （Ｆ）第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、
   （Ｇ）スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段、
   を更に備えていることを特徴とする発光素子。
2. スイッチ手段のオン／オフ制御によって、ｎ側電極からｐ側電極への電子の流れを制御することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. スイッチ手段がオフ状態にあっては、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子が流れる状態となり、
   スイッチ手段がオン状態にあっては、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子が流れず、ｎ側電極から第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子が流れる状態となることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
4. スイッチ手段がオン状態にあっては、ｎ側電極は、第１化合物半導体層及びスイッチ用電極を介して接地された状態となることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
5. （Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
   （Ｂ）活性層、及び、
   （Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
   から成る発光層、並びに、
   （Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極、
   （Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極、
   （Ｆ）第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、
   （Ｇ）スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段、
   を備えた発光素子の駆動方法であって、
   スイッチ手段をオフ状態とすることで、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子を流し、以て、発光層を発光状態とし、
   スイッチ手段をオン状態とすることで、ｎ側電極から発光層を経由してｐ側電極に電子を流さず、ｎ側電極から第１化合物半導体層を経由してスイッチ用電極に電子を流し、以て、発光層を非発光状態とすることを特徴とする発光素子の駆動方法。
6. スイッチ手段がオン状態にあっては、ｎ側電極は、第１化合物半導体層及びスイッチ用電極を介して接地された状態となることを特徴とする請求項５に記載の発光素子の駆動方法。
7. 画像を表示するための複数の発光素子から構成された発光素子パネルを備えた画像表示装置であって、
   各発光素子は、
   （Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
   （Ｂ）活性層、及び、
   （Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
   から成る発光層、並びに、
   （Ｄ）第１化合物半導体層に接続されたｎ側電極、及び、
   （Ｅ）第２化合物半導体層に接続されたｐ側電極、
   を備え、
   （Ｆ）第１化合物半導体層に接続されたスイッチ用電極、及び、
   （Ｇ）スイッチ用電極に接続されたスイッチ手段、
   を更に備えていることを特徴とする画像表示装置。

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