JP2019149389A - 発光素子、発光装置、照明装置、バックライト、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１導電型の半導体コアとこの半導体コアの外周面の回りに配置された第２導電型の半導体との間で発光するように構成された発光素子に対するコンタクトプロセスのための公差を大きく取ることを可能とし、かつ、半導体コアと配線との接触抵抗を小さくする。【解決手段】発光素子は、第１導電型の半導体コア(201)と、この半導体コアの外周面の回りに配置された第２導電型の半導体層(203)とを備える。半導体コアの外周面を構成する側面の少なくとも１つは側面全体が半導体層(203)で覆われ、別の側面は半導体層(203)によって覆われずに露出している露出部分(205)を有する。発光素子のｘｙ横断面は、ｘ方向の長さＬ１とｙ方向の長さＬ２とを有し、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２である。露出部分(205)は、ｙ方向の長さＬ３とｚ方向の長さＬ４とを有し、Ｌ３はＬ１の６０％〜１００％の長さである。【選択図】図２

Description

この発明は、ＬＥＤ等の発光素子、特に、第１導電型の半導体コアとこの半導体コアの外周面の回りに配置された第２導電型の半導体との間で発光するように構成されたマイクロオーダサイズまたはナノオーダサイズを有する発光素子、かかる発光素子を備えた発光装置、並びに上記発光装置を備えた照明装置、バックライト、表示装置に関する。

上述のタイプの発光素子を備えた発光装置の一例として、特開２０１５−１２６０４８号公報（特許文献１）は、図３５，３６に示される断面構造を有する発光装置１００を開示している。図３９，４０はそれぞれ特開２０１５−１２６０４８公報において図１、２として開示されたものである。

この発光装置１００が備える発光素子１０は、第１導電型の半導体コア１２と、発光層１４と、第２導電型の半導体層１６とを備える。半導体コア１２は、正六角形の横断面を有する棒状つまり正六角柱状である。発光層１４は、半導体コア１２の中心軸線ＣＬ周りに配置され、半導体コア１２の外周面を構成する６つの側面１２Ａに接している。半導体層１６は中心軸線ＣＬ周りに配置され、発光層１４に接している。さらに半導体層１６の外側を透明導電膜３０が覆っている。発光素子１０の軸方向一端部において、発光素子１０の約半周にわたって、透明導電膜３０から発光層１４まで除去されており、半導体コア１２が中心軸線ＣＬに垂直な方向で露出している。

発光装置１００はさらに保護膜４０、金属配線５０，６０を有する。配線５０，６０はそれぞれ、保護膜４０に形成されたコンタクトホール４０Ａ，４０Ｂ内に位置するコンタクトメタル５０Ｂ，６０Ｂとを備える。コンタクトメタル５０Ｂは半導体コア１２の露出部と接し、コンタクトメタル６０Ｂは透明導電膜３０に接している。

この発光装置１００は、発光素子の外周面が全周にわたって（半導体コア１２の露出部に対応する箇所を除く）発光する。したがって、一平面でしか発光しない平面型の発光素子に比べて、発光面積を広くすることができるという利点がある。

しかし、この棒状（六角柱状）の発光素子１０は、図３６における横方向の長さ（直径）が小さく、半導体コア１２の露出部の対応する長さは更に小さいため、特にコンタクトプロセス（つまり、発光素子に対して配線を行うプロセスで、コンタクトホール形成のためのパターニング、コンタクトホール形成のためのエッチング、コンタクトホール内への導電材料の堆積等を含む。）において採用し得る公差がかなり小さい。したがって、発光装置製造時のコンタクトプロセスにおいて高い精度（アライメント精度等）が要求され、歩留まりの向上が難しいという問題がある。

そこで、第１導電型の半導体コアとこの半導体コアの外周面の回りに配置された第２導電型の半導体との間で発光するように構成された発光素子において、従来の棒状発光素子と同等の発光面積であっても、コンタクトプロセスにおける公差を大きくできる構成が求められている。

加えて、従来の棒状の発光素子は、図３６における横方向の長さ（直径）が小さいために、半導体コア１２と配線５０（より正確には、コンタクトメタル５０Ｂ）との接触面積がそれに応じて小さくなり（例えば、０．１〜５０μｍ^２）、半導体コア１２とコンタクトメタル５０Ｂとの間の接触抵抗が無視できないほど大きくなってしまう場合があるという問題がある。そして、大きな接触抵抗は、発光効率の低下、消費電力の増大につながる。ちなみに、棒状ではなく、一平面でしか発光しない通常ＬＥＤにおける接触面積は、３×１０^３μｍ^２程度であるため、その接触抵抗は、半導体中の抵抗から考えると無視できるほど小さいものである。

ところで、特開２０１２−０７４６７３号公報（特許文献２）は、第１導電型(ｎ型と）の半導体コアがこの半導体コアと同じ半導体材料からなる第１導電型の基部の一面から延び、半導体コアの外周面全体に第２導電型(ｐ型）の半導体が形成されているが、上記基部の外周面（側面）の回りには第２導電型の半導体は形成されておらず、この基部がカソード電極Ｋとして使用され、配線のコンタクトメタルが上記基部の側面に接触するように設けられる棒状の発光素子を開示している（特許文献２の図９，図１７参照）。つまり、配線のコンタクトメタルは半導体コアの外周面（側面）ではなく、基部の側面に接触するように設けられる。基部の側面は、第２導電型の半導体を覆う透明導電膜の側面と面一である。特許文献２はさらに、このような基部を備えた構成において発光量換言すれば発光面積を増大すべく、第１導電型の半導体コアを断面正方形の棒状から、断面が短辺と長辺とを有する矩形の板状とすることを開示している。

上記の通り、特許文献２では、配線のコンタクトメタルは半導体コアの外周面（側面）ではなく、基部に接触する。したがって、特許文献２には明記されていないものの、コンタクトメタルとの接触面積は、基部の寸法を調整することによって調整できるという利点があると考えられる。

その一方で、特許文献２に開示された棒状発光素子では第１導電型の基部の回りには第２導電型の半導体が存在しないため、基部は発光に全く寄与していない。つまり、発光素子の長さ全体が発光面積増大の観点からは有効に利用されていない。また、第１導電型の基部の回りには第２導電型の半導体が存在しないため、特許文献１の構成に比べて、ｐ型半導体からｎ型半導体へと流れるように駆動時の電流方向を制御する回路が必要となる。

特開２０１５−１２６０４８号公報 特開２０１２−０７４６７３号公報

そこで、この発明の課題は、第１導電型の半導体コアとこの半導体コアの外周面の回りに配置された第２導電型の半導体との間で発光するように構成された発光素子に対するコンタクトプロセスのための公差を、同等の発光面積を有する棒状の発光素子に比べて大きくでき、したがって、かかる発光素子及びかかる発光素子を備えた発光装置並びに上記発光装置を備えた照明装置、バックライト、及び表示装置の歩留まりを向上し、併せて、同等の発光面積を有する棒状の発光素子に比べて半導体コアとコンタクトメタルとの接触抵抗を小さくして、発光効率の向上及び消費電力の低減を図ることである。

上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る発光素子は、
第１の方向において対向する２つの端部とこれら端部の間の２以上の側面からなる外周面を有する第１導電型の半導体コアと、上記半導体コアの上記外周面の回りに配置された第２導電型の半導体層とを少なくとも備えて、上記半導体コアと上記半導体層との間で発光するようになっており、上記半導体コアの側面の少なくとも１つは側面全体が上記半導体層で覆われ、別の側面は上記半導体層によって覆われずに露出している露出部分を有する発光素子であって、
上記第１の方向と直交する上記半導体コアの横断面は、第２の方向の長さＬ１と、上記第２の方向と直交する第３の方向の長さＬ２とを有し、長さＬ１は、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２の範囲にあり、
上記半導体コアの露出部分は、上記第２の方向の長さＬ３と上記第１の方向の長さＬ４とを有し、上記長さＬ３は上記半導体コアの横断面の第２の方向の長さＬ１の６０％〜１００％の長さであることを特徴としている。

ここで、本明細書において、半導体コアの横断面の第２方向及び第３方向の「長さ」とは、それぞれの方向において最も長い部分の長さである。同様に、半導体コアの露出部分の第１及び第２方向の「長さ」とは、それぞれの方向において最も長い部分の長さである。

２×Ｌ２≦Ｌ１つまりＬ１をＬ２の２倍以上とする理由は、それ以下であれば、公差を大きくし、接触抵抗を小さくするという本発明の意図する効果が得られないからである。また、Ｌ１≦１０００×Ｌ２つまりＬ１をＬ２の１０００倍以下とするのは、Ｌ１をＬ２の１０００倍よりも大きくした場合には、そのような寸法比を有する素子の製造自体が困難であるからである。

上記半導体コアは、上記横断面が多角形状または楕円形状である板状コアであってよい。

本明細書において、上記半導体コアの「外周面」を構成する「側面」とは、上記横断面が多角形状の場合には、上記２つの端部の間で角度をもって連結されているそれぞれの面をいい、上記横断面が楕円形状の場合には、上記２つの端部の間で上記第２の方向において対向する２つの面をいう。また、本明細書において、「楕円」は、数学的に厳密な意味での楕円はもちろんのこと、楕円に類似した細長い円も含むものとする。

上記半導体コアは上記第１の方向の長さＬ５を有し、Ｌ５≧Ｌ１であってもよい。

上記半導体コアの横断面の上記第３の方向の長さＬ２および上記第２の方向の長さＬ１は、好ましくは、それぞれ、１００ｎｍ〜２０μｍおよび３００ｎｍ〜５００μｍの範囲内にある。より好ましくは、上記横断面の長さＬ２およびＬ１はそれぞれ、３００ｎｍ〜１５μｍおよび１μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは、それぞれ５００ｎｍ〜１０μｍおよび３μｍ〜１００μｍの範囲内にあるのがよい。

上記露出部の上記第２方向の長さＬ３および上記第１方向の長さＬ４は、好ましくは、３００ｎｍ〜５００μｍの範囲内にある。より好ましくは、上記露出部の長さＬ３および長さＬ４は、１μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは、３μｍ〜１００μｍの範囲内にあるのがよい。

本発明の別の側面に係る発光装置は、
基板と、
上記基板上に載置された複数の発光素子と、
上記発光素子に電気的に接続されている配線と
を備え、
上記発光素子は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光素子であって、上記第２導電型の半導体層を覆う導電膜をさらに備え、
上記配線は、上記発光素子の半導体コアの露出部分に接触するコンタクトメタルを有する第１の配線及び上記導電膜に接触するコンタクトメタルを有する第２の配線を含んでいることを特徴としている。

本発明の一実施例に係る照明装置は上記発光装置を備えている。

本発明の一実施例に係るバックライトは上記発光装置を備えている。

本発明の一実施例に係る表示装置は上記発光装置を備えている。上記表示装置には種々のタイプのものが含まれる。例えば、上記表示装置は上記発光装置をバックライトとして用いる液晶表示装置であってもよく、また、上記発光装置に含まれる各発光素子が画素を構成する画素ＬＥＤとして使用されるＬＥＤディスプレイであってもよい。また、上記表示装置は表示部が透明なシースルー型であってもよい。また、上記表示装置は、眼鏡型であってもよい。

本発明によれば、半導体コアの横断面のサイズを規定する第２方向の長さＬ１と第３方向の長さＬ２について、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２としているため、横断面は長細い形状となり、しかも、半導体コアの露出部分の長さＬ３を発光素子の横断面の第２方向の長さＬ１の６０％〜１００％の長さとしているため、特許文献１に開示された従来の棒状のコアを有する発光素子に比べて、発光面積を実質的に変えることなく、発光素子へのコンタクトプロセスのための公差をその分大きく取ることができ、この発光素子及びこの発光素子を用いた発光装置並びに上記発光装置を備えた照明装置、バックライト、表示装置の歩留まりを向上できる。

それと同時に、本発明に係る発光装置においては、特許文献１に開示されたような従来の微細な棒状のコアを用いた発光装置に比べて、コンタクトメタルと半導体コアの露出部分との接触面積を大きくすることが可能となるため、その分接触抵抗を小さくでき、発光効率の向上及び消費電力の低減が可能となる。したがって、この発光装置を備えた照明装置、バックライト、表示装置においても、発光効率の向上及び消費電力の低減が可能となる。

さらに、本発明によれば、配線のコンタクトメタルと接触する露出部分は半導体コアの外周面の一部のみであり、外周面の他の部分は第２導電型の半導体層で覆われているため、特許文献２の板状構造と比べると、同じ発光面積および同じ接触面積であっても、発光素子のサイズを小さくすることが可能である上、駆動時の電流方向を制御する回路は不要である。

第１実施形態に係る発光素子の概略斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図４に示される発光素子の断面の輪郭形状の代替例を示す図である。 従来の棒状発光素子のコンタクトエリアと本発明の発光素子のコンタクトエリアとを比較した図である。 図１〜図４に示した発光素子を備えた発光装置の製造工程の一つを説明する図である。 図７の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ平面で切断した断面（以下、ｘｚ断面）を、（Ｂ）はｙｚ平面で切断した断面（以下、yｚ断面）を示す。 図８の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を示す。 図９の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を示す。 図１０の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を示す。 図１１の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を示す。 図１２の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を、（Ｃ）はｘｙ断面（ｘｙ平面で切断した断面）を示す。 図１３の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を示す。 図１４の工程に続く工程を示す図であり、（Ａ）は発光素子配置前の状態を、（Ｂ）は発光素子配置後の状態を示す。 発光素子配置箇所の断面図である。 図１５の工程に続く工程を示す図であり、図２に対応する断面を示す 図１５の工程に続く工程を示す図であり、図３に対応する断面を示す。 図１５の工程に続く工程を示す図であり、図４に対応する断面を示す 図１７（図１８，図１９）の工程に続く工程を示す図である。 第１実施形態に係る発光素子の変形例を説明するための図１３に対応する図面であり、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を、（Ｃ）はｘｙ断面を示す。 図２１（Ｃ）に示される発光素子の断面の輪郭形状の代替例を示す、図５と同様の図である。 図１３（Ａ）及び図２１（Ａ）に示される断面の輪郭形状の代替例を示す。 図１３（Ｂ）及び図２１（Ｂ）に示される断面の輪郭形状の代替例を示す。 第１実施形態の効果を示す図表である。 第２実施形態の照明装置に用いられる発光装置の平面図である。 上記発光装置の側面図である。 上記発光装置を用いた照明装置の一例としてのＬＥＤ電球の側面図である。 第３実施形態の発光装置を用いたバックライトの平面図である。 第４実施形態の発光装置を用いたバックライトの平面図である。 第５実施形態の発光装置を用いた表示装置の一例としての液晶パネルの平面図と側面図である。 図３１とは異なる表示装置の一例としての液晶パネルの側面図である。 第６実施形態における表示装置の一例としての眼鏡型表示装置の外観形状を示す図である。 上記眼鏡型表示装置の眼鏡レンズの一部を拡大した図である。 第７実施形態の表示装置の一例としてのＬＥＤディスプレイの外観形状を示す図である。 上記ＬＥＤディスプレイの概略構成を示すブロック図である。 上記ＬＥＤディスプレイの一サブ画素の回路を示す回路図である。 第８実施形態における表示装置の一例としてのシースルー型（透明）ＬＥＤディスプレイの外観形状を示す図である。 特許文献１の図１を示す。 特許文献１の図２を示す。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１実施形態)
この発明の発光素子の第１実施形態を図１〜図２５を用いて説明する。図１〜５はこの第１実施形態における発光素子２００の構造を説明するための図であり、図６は従来の棒状発光素子のコンタクトエリアと本発明の発光素子のコンタクトエリアとを比較した図であり、図７〜２０はこの発光素子２００を備えた発光装置の製造工程を説明する図であり、図２１は上記発光素子２００の変形例を説明する図であり、図２２〜２４は上記発光素子２００の各種断面の輪郭形状の代替例を示す図である。

この第１実施形態における発光素子２００は、第１導電型としてのｎ型の半導体コア２０１と、活性層２０２と、第２導電型としてのｐ型の半導体層２０３と、導電層としての透明導電膜２０４とを備えている。

ここでは、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としているが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型とし、発光素子２００がｎ型の半導体コア２０１に代えてｐ型の半導体コアを、ｐ型の半導体層２０３に代えてｎ型の半導体層を備えてもよい。

半導体コア２０１、活性層２０２、半導体層２０３の材料としては、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_ｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１かつ０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１を満たす）で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体であればどのような材料でも用いることができる。更に、Ｖ族としてＡｓやＰ、Ｓｂを含んでも構わず、また、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＺｎＯやＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体でも構わない。また、透明導電膜２０４の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ等を用いることができる。もちろん、ここには挙げていない材料であっても当業者に知られた材料を適宜使用することができる。本実施例の本質は発光素子の材料自体にはないため、ここに例示する発光素子の材料は本発明を限定するものと理解されるべきではない。

半導体コア２０１は、第１の方向としてのｚ方向において対向する２つの端部（端面）２０１１、２０１２とこれら端部の間の外周面２０１３を有する。図３に示すように、半導体コア２０１は、中央の対向する２つの辺が他の辺よりも長い六角形のｘｙ断面（ｚ方向と直交する横断面）を有する。つまり、半導体コア２０１は、ｘｙ断面の上記長い２つの辺に対応する側面２０１３ａと残りの４つの辺に対応する側面２０１３ｂとを有しており、これらの６つの側面２０１３ａ，２０１３ｂが外周面２０１３を構成している。図１〜３に示すように、半導体コア２０１の側面２０１３ａの一つには、端部２０１２に近接する位置において、活性層２０２，半導体層２０３および透明導電膜２０４によって覆われずに露出している露出部分２０５が形成されている。この露出部分２０５を除く半導体コア２０１の外周面２０１３はすべて、活性層２０２，半導体層２０３および透明導電膜２０４によって覆われており、半導体コア２０１と半導体層２０３との間にある活性層２０２が発光層として作用する。

半導体コア２０１の上記ｘｙ断面は、第２の方向としてのｙ方向の長さＬ１と第３の方向としてのｘ方向の長さＬ２とを有する。長さＬ１は、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２の範囲にあり、図２，３で見て横長の形状を有する。また、図３に示すように、外周面２０１３は、ｚ方向の長さＬ５を有する。つまり、半導体コア２０１は、ｙ方向の長さＬ１、ｘ方向の長さＬ２、ｚ方向の長さＬ５で定まる、ｘｙ断面が細長い六角形である薄い板状形状を有する（但し、露出部分２０５においては、ｘ方向の長さはＬ２の半分まで小さくなる場合がある。）。

ｘｙ断面のｙ方向の長さＬ１の範囲は、ｘ方向の長さＬ２を例えば５００ｎｍとした場合には、１０×Ｌ２≦Ｌ１≦２００×Ｌ２であるのが好ましく、Ｌ２を１μｍとした場合には、５×Ｌ２≦Ｌ１≦１００×Ｌ２であるのが好ましい。このように、Ｌ１の好ましい範囲は、Ｌ２の具体的数値によって、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２の範囲内で決定される。

半導体コア２０１のｘ方向の長さＬ２は、好ましくは、１００ｎｍ〜２０μｍの範囲内にあり、より好ましくは、３００ｎｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは、５００ｎｍ〜１０μｍである。ｘ方向の長さＬ２を３００ｎｍ以上とするのは、ｎ層にコンタクトする際のエッチング量のずれによる安定性とｎ型半導体中を流れる電流に対しての抵抗率を下げるためである。また、ｘ方向の長さＬ２を２０μｍ以下とするのは、これ以上の長さでは別基板に配列した際に生じる段差が大きく、コンタクトプロセスにおける歩留まりが著しく悪化してしまうためである。

一方、半導体コア２０１のｙ方向の長さＬ１は、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２の範囲にあるため、上述の通り、Ｌ２の長さに応じて実際の数値範囲が定まるのであるが、３００ｎｍ〜５００μｍの範囲に入るように設定するのが好ましい。より好ましくは、１μｍ〜２００μｍ、さらに好ましくは、３μｍ〜１００μｍである。

半導体コア２０１の露出部分２０５は、ｙ方向の長さＬ３とｚ方向の長さＬ４を有する。露出部分２０５のｚ方向の長さＬ４は、通常の場合、半導体コア２０１のｚ方向の長さＬ５の半分以下である。露出部分２０５のy方向の長さＬ３は、半導体コア２０１のｙ方向の長さＬ１の６０％〜１００％の長さ、より好ましくは、７０％〜１００％、さらに好ましくは、８０％〜１００％である。露出部分２０５は四角形に限らず、角丸四角形や多角形、円形等形状は問わない。

発光素子２００の発光面積は、半導体コア２０１の全表面積のうち、発光層２０２、半導体層２０３によって覆われている部分の面積によって決まる。半導体コアの端面は露出している場合もあり、また、端面の面積は外周面（全側面）の面積に比べて格段に小さいため、発光面積を考える上で端面の面積は無視できる。したがって、発光面積に大きく影響するのは半導体コア２０１の外周面２０１３の面積である。第１実施形態において、半導体コア２０１のｘｙ断面形状である細長六角形の短い辺の長さを正六角形の一辺の長さと同じとした場合、長い辺の長さは２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２の条件を満たす範囲において正六角形の一辺の長さよりも長くできるので、半導体コアのｚ方向の長さを一定とすると、断面正六角状の棒状の半導体コアに比べて、半導体コア２０１の外周面２０１３の面積が増大する。一方、半導体コア２０１の露出部分２０５の長さＬ３を発光素子２００のｘｙ断面のｙ方向の長さＬ１の６０％〜１００％の長さとしているため、露出部分２０５のｚ方向の長さＬ４が、従来の断面正六角状の棒状の半導体コアと同じだとすれば、半導体コア２０１の露出部分２０５の面積はこの従来の半導体コアよりも大きくなる。露出部分２０５の面積が従来の棒状の発光素子よりも増加した分、発光面積に寄与する半導体コア２０１の外周面２０１３の面積は減るが、従来の棒状の発光素子と同等またはそれ以上の発光面積が得られる。

しかも、半導体コア２０１の露出部分２０５のｙ方向の長さＬ３は、従来の棒状のコアよりも大幅に長くできる。したがって、本発明によれば、特許文献１に開示された従来の棒状のコアを有する発光素子に比べて、発光面積を実質的に変えることなく、発光素子へのコンタクトプロセスのための公差をその分大きく取ることができ、この発光素子の歩留まりを向上できる。

また、特許文献２の板状構造と比べると、同じ発光面積および同じ接触面積であっても、発光素子のサイズを小さくできる。

図６は従来の棒状の発光素子と本実施形態に係る発光素子とを比較するための概略斜視図であり、（Ａ）は従来の棒状の発光素子、（Ｂ）（Ｃ）は本実施形態に係る発光素子の一例を示している。（Ａ）に示した棒状の発光素子は、一辺が２μｍ、ｚ方向の長さが５０μｍである。（Ｂ）に示した本実施形態に係る発光素子は、短辺が１μｍ、長辺が４μｍ、ｚ方向の長さが５０μｍである。（Ｃ）に示した本実施形態に係る発光素子は、短辺が１μｍ、長辺が１１μｍ、ｚ方向の長さが２２μｍである。これらの発光素子はほぼ同じ表面積を有するが、配線工程における位置ずれ（公差）をいずれも０．５μｍとした場合、コンタクトエリアつまり配線と半導体コアとの接触面積は、たとえば、（Ａ）では１μｍ×２４μｍ＝２４μｍ^２、（Ｂ）では３μｍ×２４μｍ＝７２μｍ^２、（Ｃ）では１０μｍ×１０μｍ＝１００μｍ^２となる。つまり、（Ａ）から（Ｃ）に行くにしたがって、コンタクトエリアのサイズを大きくできる。逆に言えば、（Ｂ）から（Ｃ）に行くにしたがって、後述する配線工程における位置ずれ（公差）をより大きくできる。

なお、上述の具体的数値は一例であり、本発明を限定するものではないことをここで強調しておく。

図１〜５に示した発光素子２００は、半導体コア２０１と半導体層２０３との間に発光層としての活性層２０２を備えている。活性層２０２は障壁層と量子井戸層が交互に積層された多層量子井戸層であってもよいし、単一量子井戸層であってもよい。障壁層は、例えば、ＧａＮである。量子井戸層は、例えば、ＩｎＧａＮである。Ｉｎ及びＧａの組成比は、目的とする光の波長に応じて、適宜、設定される。

活性層２０２は必ずしも備える必要はない。しかし、活性層２０２は、両極のキャリア(正孔と電子)を狭い範囲に閉じ込めて再結合確率を上げるため、活性層２０２がない場合に比べて発光効率を上げることが可能となる。

図１〜４に示した発光素子２００においては、半導体コア２０１の上記ｘｙ断面の形状を、中央の対向する２辺が長い六角形としている。図５はその六角形状に代わる他のｘｙ断面の形状の例を示しており、（Ａ）は長四角形、（Ｂ）は楕円、（Ｃ）は十二角形である。もちろん、これらは一例であって、ｘｙ断面は他の細長い形状とすることができる。例えば、底辺Ｌ１と高さＬ２との関係が２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２を満たす二等辺三角形であってもよい。つまり、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２を満たす限り、ｘｙ断面は如何なる形状であってもよい。

次に、図７〜２０に示す工程図に沿って、上記構成の発光素子を複数個備えた発光装置の製造方法を説明する。なお、図７〜１４において、（Ａ）はｘｚ断面を、（Ｂ）はｙｚ断面を、（Ｃ）はｘｙ断面を示す。

以下の説明では、ｎ型の半導体コア２０１の材料としてｎ型ＧａＮを、活性層２０２の材料として多重量子井戸を構成するＩｎＧａＮ／ＧａＮを、ｐ型半導体層２０３の材料としてｐ型ＡｌＧａＮとｐ型ＧａＮ（２層構造）を、透明導電膜（導電層）２０４の材料としてＩＴＯを用いることとするが、上述の通り、これらの材料は限定的なものではなく、他の材料を使用してもよい。

まず、図７に示すように、サファイア基板（以下、単に「基板」ともいう）２１０の主面上にｎ型ＧａＮ膜２０１Ａを形成する。ｎ型ＧａＮ膜２０１Ａの厚みは、例えば、３０μｍである。ｎ型ＧａＮ膜２０１Ａを形成する方法としては、例えば、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等がある。このｎ型ＧａＮ膜２０１Ａが加工されて、最終的に半導体コア２０１となるのである。

続いて、図８に示すように、ｎ型ＧａＮ膜２０１Ａ上に、ｙ方向に長い複数の板状のマスク２２０を形成する。マスク２２０は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜である。マスク２２０は、以下のようにして形成される。先ず、酸化シリコン膜をｎ型ＧａＮ膜２０１Ａの表面全体に形成する。酸化シリコン膜を形成する方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法等がある。ｎ型ＧａＮ膜２０１Ａの表面全体に形成された酸化シリコン膜を、フォトリソグラフィ法により、パターニングする。その結果、酸化シリコン膜からなる複数の板状のマスク２２０が得られる。マスク２２０のパターンは、上記半導体コア２０１のｘｙ断面の形状を定めるもので、上述した通り、各種の多角形状または楕円形状とできるが、ここでは、図４に示す中央の対向する２辺が他の辺よりも長い六角形とする。

次に、反応性イオンエッチング（ドライエッチングの一種）により、ｎ型ＧａＮ膜２０１Ａをエッチングする。この結果、図９に示すように、板状のｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂが複数個（図９では３個のみ示す）形成される。この段階では、マスク２２０が残存している。エッチングガスとしては、例えば、塩素ガス（Ｃｌ_２）とアルゴンガス（Ａｒ）との混合ガスがある。塩素ガスとアルゴンガスとの体積比率は、例えば、２：３である。板状のｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂのｚ方向の長さは、例えば３０μｍである。

続いて、ウェットエッチングにより、板状のｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂの側面をエッチングする。これにより、各板状のｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂの側面は、サファイア基板２１０の主面に垂直となる。エッチング溶液は、例えば、７０℃に加熱した水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液（質量パーセント濃度：５％）である。エッチング時間は、例えば、３時間である。図１０に示すように、上部のマスク２２０を残したままエッチングすることで、ｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂの側面を垂直とできるのである。マスク２２０を用いずに同様のエッチングを行うと、側面が垂直では無く、テーパー構造となってしまう。

次に、例えばフッ化水素（ＨＦ）溶液を用いて、マスク２２０を除去する。図１１はマスク２２０除去後の状態を示している。この段階では、柱状のｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂの側面は基板２１０に対して垂直になったものの、表面には凹凸が存在している。

そこで、板状のｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂの表面を平坦にするために、ＭＯＣＶＤ装置を用いてｎ型ＧａＮ膜２０１Ｂ上にｎ型ＧａＮ層を形成する。これにより、半導体コア２０１が完成する。ｎ型ＧａＮ層を形成する際の基板温度（成長温度）は例えば８５０〜１１００度である。

このｎ型ＧａＮ層の形成に続いて、同じくＭＯＣＶＤ装置を用いて、活性層２０２としてＩｎＧａＮ（井戸層）とＧａＮ（障壁層）とを交互に積層した多重量子井戸層を形成する。多重量子井戸層を形成する際の基板温度（成長温度）は例えば６５０〜８５０度である。

続いて、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、活性層２０２の上に、ｐ型の半導体層２０３としてｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層との２層構造を形成する。この際の基板温度（成長温度）は例えば８００〜１０５０度である。図１２はｐ型の半導体層２０３形成後の状態を示す。

次に、図１３に示すように、ｐ型の半導体層２０３を構成するｐ型ＧａＮ層上にＩＴＯ膜を形成する。これにより、透明導電膜２０４がｐ型ＧａＮ層の表面に形成される。なお、この工程後、図１３において、上部（基板２１０の反対側の部分）の面をＣＭＰ等で削り、発光面を側面に限定してもよい。また、マスク２２０を除去せずにこの工程まで行うことでも、発光面を側面に限定することが出来る。もちろん、発光面を側面に限定しない場合には、このようなことは不要である。

続いて、図１４に示すように、複数の板状の発光素子（半導体コア２０１の露出部分２０５形成前のもの）２００Ａをサファイア基板２１０から分離する。具体的には、先ず、複数の板状の発光素子２００Ａを有機膜（例えば、ワックス）等に埋め込む。続いて、サファイア基板２１０の裏面からレーザを照射する。これにより、サファイア基板２１０と半導体コア２０１との界面を溶かして、複数の板状の発光素子２００Ａを基板２１０から剥離する（レーザリフトオフ）。その後、サファイア基板２１０をアセトン溶液に入れ、有機膜を溶かす。その結果、複数の板状の発光素子２００Ａがサファイア基板２１０から分離される。続いて、遠心分離機により、複数の発光素子２００Ａを沈殿させ、上澄み液を取り除く。その後、アセトンを加え、上記の処理を繰り返し、複数の発光素子２００Ａが入ったアセトン溶液から有機膜の成分を取り除く。同様の方法により、複数の発光素子２００Ａが入った溶液をアセトン溶液からイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に置換する。その後、同様の方法により、複数の発光素子２００Ａが入った溶液をＩＰＡから水に置換する。

なお、複数の発光素子２００Ａをサファイア基板２１０から分離する方法は、例えば、超音波等により、各発光素子２００Ａを根本から折る方法等であってもよい。

続いて、図１５（Ｂ）に示すように、半導体装置のための基板の一例として、発光素子配置用の電極３１１、３２１が形成されたガラス基板３０１に発光素子２００Ａを配置する。図１５（Ｂ）に示す例では、複数の発光素子２００Ａは、２つの領域に分かれて配置される。理解を容易にするため、この例では、１つの領域に６つの発光素子２００Ａが配置されているが、１つの領域に配置される発光素子２００Ａの数及び配置領域の数は、任意である。ガラス基板に代えて他の透光性を有する絶縁性基板を用いてもよい。用途に応じては、透光性を有する基板である必要は無く、光反射用の金属が成膜されたガラス基板や半導体基板等を用いてもよい。

図１５（Ａ）は発光素子２００Ａを配置する前のガラス基板３０１を示す。ガラス基板３０１の主面近くに形成された配置用の電極３１０は、連結電極３１１と複数（この例では２個）の駆動電極３１２とを含んでいる。各駆動電極３１２は本体部３１２Ａと複数（この例では６個）の凸部３１２Ｂとを含んでいる。同様に、もう一方の配置用の電極３２０は、連結電極３１１と対向する位置に配置された連結電極３２１と複数（この例では２個）の駆動電極３２２とを含んでいる。各駆動電極３２２は本体部３２２Ａと複数（この例では６個）の凸部３２２Ｂとを含んでいる。

図１６は、ガラス基板３０１上に配置された複数の発光素子２００Ａの一つを示す断面図である。図１６から分かるように、発光素子２００Ａは、ｙｚ平面に平行な側面（最も広い側面）をガラス基板３０１の表面に接触させた状態で配置される。そして、各発光素子２００Ａのｚ方向の２つの端部は、駆動電極３１２の凹部３１２Ｂと駆動電極３２２Ｂ上に重なっている。

ガラス基板３０１上に複数の発光素子２００Ａを配列させる方法としては例えば以下のものがある。

複数の発光素子２００Ａが入った水でガラス基板３０１の主面を覆う。具体的には、先ず、ガラス基板３０１上に水を流す。この水に対して、複数の発光素子２００Ａが入った水を少しずつ注入する。ガラス基板３０１の主面を覆う水は、複数の発光素子２００Ａが自由に移動できる程度の量であればよい。

続いて、電極３１０と電極３２０とに対して異なる電圧を印加する。これにより、電極３１０及び電極３２０の一方に負電荷が誘起され、他方の正電荷が誘起される。この状態で、発光素子２００Ａが電極３１０（より正確には凸部３１２Ｂ）及び電極３２０（より正確には凸部３２２Ｂ）に近づくと、発光素子２００Ａのうち、負電荷が誘起された電極に近いほうの軸方向（ここではｚ方向）端部には、静電誘導により、正電荷が誘起される。同様に、他の軸方向端部には、負電荷が誘起される。その結果、各電極３１０，３２０と発光素子２００Ａとの間に引力が働く。その際、発光素子２００Ａは、電極３１０と電極３２０との間に生じる電気力線に沿って配置される。また、各発光素子２００Ａに誘起された電荷は略等しい。そのため、電荷による反発力により、所定の方向に並ぶ２つの発光素子２００Ａの間隔は略同じとなる。

続いて、複数の発光素子２００Ａが入った溶液を水からＩＰＡに置換する。例えば、水にＩＰＡを注ぐことで、複数の発光素子２００Ａが入った溶液を水からＩＰＡに置換できる。

続いて、ガラス基板３０１を加熱することにより、複数の発光素子２００Ａが入った溶液（ＩＰＡ）を蒸発させて、乾燥させる。その結果、図１５（Ｂ）に示すように、複数の発光素子２００Ａがガラス基板３０１上で所定の位置に配置される。

続いて、各発光素子２００Ａのｚ方向一端部の側面において、透明導電膜２０４、p型の半導体層２０３、活性層２０２を除去し、半導体コア２０１を露出させる（図１８参照）。この結果、各発光素子２００Ａは露出部分２０５を有する発光素子２００となる。透明導電膜２０４、p型の半導体層２０３、活性層２０２を除去する方法としては、例えば、塩素ガスを用いた反応性イオンエッチング等がある。この工程において、半導体コア２０１の一部も除去してもよい。

この半導体コア露出工程において、露出部分２０５が形成される発光素子２００Ａの側面は従来の棒状発光素子よりも拡張された幅（ｙ方向の長さ）を有するため、棒状発光素子よりも公差を大きくとることができる。

続いて、ガラス基板３０１の主面上にスリットコーターで保護膜３３０を形成する（図１７〜１９参照）。これにより、各発光素子２００が保護膜３３０で覆われる。保護膜３３０の材料として、例えば、透明の絶縁膜である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を用いることができる。

その後、コンタクトホール３３１、３３２を形成する（図１７〜１９参照）。コンタクトホール３３１は半導体コア２０１の露出部分２０５に通じ、コンタクトホール３３２は透明導電膜２０４に通じている。コンタクトホール３３１、３３２は、例えば、フォトリソグラフィ法によって形成される。このコンタクトホール形成工程において、発光素子２００の側面は従来の棒状発光素子よりも拡張された幅（ｙ方向の長さ）を有するため、棒状発光素子よりもコンタクトホール形成工程における公差を大きくとることができる。

続いて、図１７〜１９に示すように、第１配線３４０及び第２配線３５０を形成する。具体的には、先ず、保護膜３３０の表面全体に金属膜（例えば、Ｔｉ層とＡｌ層との積層膜）を形成する。続いて、フォトリソグラフィ法により、当該金属膜をパターニングする。その結果、コンタクトホール３３１内のコンタクトメタル３４１を含む第１配線３４０及びコンタクトホール３３２内のコンタクトメタル３５１を含む第２配線３５０が形成され、発光装置が得られる。コンタクトメタル３４１は半導体コア２０１の露出部分２０５と接し、コンタクトメタル３５１は透明導電膜２０４に接している。

図１７〜１９は一つの発光素子のみを示しているが、実際には、図１５（Ｂ）に示すようにガラス基板３０１上に配列された複数の発光素子２００Ａについて同時に同じ処理がなされている。この結果、配線工程が完了すると、図２０に示すように、ガラス基板３０１と配線された発光素子とを含む面発光基板（発光装置）４００を得ることが出来る。この面発光基板４００を分割することにより、所望の大きさの分割基板（発光装置）４３０Ａ〜４３０Ｅを得ることができる。

上記第１実施形態では、エッチングにより半導体コアの板状構造を形成しているが、エッチングに代わり、選択成長法やＶＬＳ法等を用いてもよい。

以上、活性層２０２を含む発光素子２００を複数備えた発光装置の製造方法について説明したが、発光素子２００が活性層２０２を含まない場合には、活性層２０２を形成する工程が不要となり、図１２に示す工程において、ｎ型ＧａＮ膜を形成した後に、ｐ型の半導体層２０３を形成することになる。図２１はこのような場合の図１３に対応する図である。

上記の例においては、発光素子２００Ａのｚ方向（図１３においては、サファイア基板２１０に垂直な方向）の長さがｙ方向（図１３においては、サファイア基板２１０の主面に平行な方向）の長さよりも長いため、発光素子を配列する工程において、ｚ方向において対向する発光素子の２つの端部を、駆動電極３１２の凹部３１２Ｂと駆動電極３２２Ｂ上に重ねて配置し、ｚ方向の端部付近に露出部分２０５を形成し、ｚ方向両側において第１配線３４０と第２配線３５０を形成した。

一方、発光素子２００Ａのｙ方向（図１３においては、サファイア基板２１０の主面に平行な方向）の長さがｚ方向（図１３においては、サファイア基板２１０に垂直な方向）の長さよりも長い場合には、発光素子を配列する工程において、ｙ方向において対向する発光素子の２つの端部を駆動電極３１２の凹部３１２Ｂと駆動電極３２２Ｂ上に重なるように配置し、ｙ方向の一端部付近に露出部分２０５を形成し、ｙ方向両側において第１配線３４０と第２配線３５０を形成するのが好都合である。この場合、ｙ方向が請求項１に記載の第１の方向であり、ｚ方向が請求項１に記載の第２の方向となる。

図２２は、図２１（Ｃ）に示される発光素子の断面の輪郭形状の代替例を示す、図５と同様の図である。

図２３は図１３（Ａ）及び図２１（Ａ）に示される断面の輪郭形状の代替例を示す。また、図２４は図１３（Ｂ）及び図２１（Ｂ）に示される断面の輪郭形状の代替例を示す。図１３（Ａ）及び図２１（Ａ）ならびに図１３（Ｂ）及び図２１（Ｂ）に示される断面形状は四角形であるが、代替例では上部に傾斜面を有する形状である。これ以外にも、上面が弧を描いていてもよい。

図２５は第１実施形態による配線のコンタクトメタルと半導体コアの露出部との接触面積増大効果を示すグラフで、断面が正六角形の棒状発光素子における接触面積に対して、上記第１実施形態に係る発光素子（つまり２辺だけが長い六角形状）の接触面積が何倍になるかを、棒状発光素子の長さ（ｚ方向の長さ）が１００μｍ、５０μｍ、２０μｍの場合について示している。グラフの縦軸は第１実施形態による接触面積増加量（倍）つまり（第１実施形態に係る発光素子における接触面積）／（棒状発光素子における接触面積）を表す。グラフの横軸は、正六角形の棒状発光素子の一辺の長さ（μｍ）を表す。それぞれの場合について、第１実施形態に係る発光素子は断面六角形の短辺の長さを１μｍに固定し、棒状発光素子と同様の発光面積を有する発光素子としてサイズの最適化を行ったものである。

このグラフから、第１実施形態に係る発光素子は、棒状発光素子に比べて、同等の発光面積であっても、接触面積が２．５倍以上に増えることが分かる。この接触面積増大効果は、一辺の長さ換言すれば直径が小さく、長さがより長い棒状発光素子に対して、より顕著であることがわかる。特に直径（換言すれば、一辺の長さ）が小さいものほど接触抵抗の影響が顕著に出てくるため、本発明が効果的であることがわかる。

以上より明らかなように、第１実施形態（変形例を含む）によれば、従来の棒状の半導体コアを有する発光素子に比べて、発光面積を実質的に変えることなく、発光素子２００へのコンタクトプロセスのための公差を大きく取ることができ、この発光素子２００及びこの発光素子２００を用いた発光装置４００（４３０Ａ〜４３０Ｅ）の歩留まりを向上できる。それと同時に、従来の棒状の半導体コアを用いた発光装置に比べて、コンタクトメタル３４１と半導体コア２０１の露出部分２０５との接触面積を大きくすることが可能となるため、その分接触抵抗を小さくでき、発光効率の向上及び消費電力の低減が可能となる。

また、配線３４０のコンタクトメタル３４１と接触する露出部分２０５は半導体コア２０１の外周面２０１３の一部のみであり、外周面２０１３の他の部分は第２導電型の半導体層２０３で覆われているため、特許文献２の板状構造と比べると、同じ発光面積および同じ接触面積であっても、発光素子２００のサイズを小さくすることが可能である上、駆動時の電流方向を制御する回路は不要である。

〔第２実施形態〕
図２６はこの発明の第２実施形態の照明装置に用いられる発光装置の平面図を示し、図２７は上記発光装置の側面図を示している。

この第２実施形態の照明装置に用いられる発光装置５００は、図２６,図２７に示すように、正方形状の放熱板５０１上に、１０個以上の板状の発光素子(図示せず)が配置された円形状の絶縁性基板５０２が実装されている。ここで、上記板状の発光素子は第１実施形態で説明したいずれかの板状の発光素子であり、円形状の絶縁性基板５０２として、第１実施形態の発光装置の製造方法を用いて製造された１０個以上の発光素子が配置された分割基板４３０が使用できる。

図２８は図２６,図２７に示す発光装置５００を用いた照明装置の一例としてのＬＥＤ電球５１０の側面図を示している。このＬＥＤ電球５１０は、図２８に示すように、外部のソケットに嵌めて商用電源に接続するための電源接続部としての口金５１１と、その口金５１１に一端が接続され、他端が徐々に拡径する円錐形状の放熱部５１２と、放熱部５１２の他端側を覆う透光部５１３とを備えている。上記放熱部５１２内に、絶縁性基板５０２を透光部５１３側に向けて発光装置５００を配置している。この発光装置５００は、上記第１実施形態の発光装置の製造方法により製造されたものを用いている。

上記構成の照明装置によれば、発光装置５００を用いることにより、歩留まりを向上できるとともに、接触抵抗低減による発光効率の高効率化・低消費電力化を実現できる。また、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化の照明装置を実現することができる。また、上記複数の発光素子が配置された絶縁性基板５０２を放熱板５０１上に取り付けることによって、放熱効果が向上する。

〔第３実施形態〕
図２９はこの発明の第３実施形態の発光装置を用いたバックライトの平面図を示している。

この第３実施形態のバックライト６００は、図２９に示すように、放熱板の一例としての長方形状の支持基板６０１上に、それぞれが１０個以上の板状の発光素子を備える複数の発光装置６０２が互いに所定の間隔をあけて格子状に実装されている。ここで、上記板状の発光素子は第１実施形態で説明したいずれかの板状の発光素子であり、発光装置６０２として、第１実施形態の発光装置の製造方法を用いて製造された１０個以上の板状の発光素子が配置された分割基板４３０が使用されている。

本実施形態によれば、バックライト６００が発光装置６０２を用いることにより、歩留まりを向上できるとともに、接触抵抗低減による発光効率の高効率化・低消費電力化を実現できる。製造コストを低減でき、特性ばらつきを小さくして歩留まりを向上できる。また、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化の照明装置を実現することができる。また、上記発光装置６０２を支持基板６０１上に取り付けることによって、放熱効果が向上する。

〔第４実施形態〕
図３０はこの発明の第４実施形態の発光装置を用いたバックライトの平面図を示している。

この第４実施形態のバックライト６１０は、図３０に示すように、放熱板の一例としての長方形状の支持基板６１１上に、１つの大きな発光装置６１２が実装されている。この発光装置６１２は、上記第１実施形態で説明したいずれかの発光素子を備えている。ここでは、発光装置６１２は、上記第１実施形態の発光装置の製造方法により製造された分割基板４３０を用いている。

本実施形態によれば、バックライト６１０が発光装置６１２を用いることにより、歩留まりを向上できるとともに、接触抵抗低減による発光効率の高効率化・低消費電力化を実現できる。また、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化の照明装置を実現することができる。また、また、上記発光装置６１２を支持基板６１１上に取り付けることによって、放熱効果が向上する。

〔第５実施形態〕
図３１はこの発明の第５実施形態の発光装置を用いた表示装置の一例としての液晶パネルの平面図と側面図を示している。

この第５実施形態の液晶パネル６２０は、図３１に示すように、放熱板の一例としての長方形状の透明基板６２２の一方の面に、配線された複数の発光素子(図示せず)が配置されている。これらの発光素子は、上記第１実施形態において説明した板状の発光素子である。また、透明基板６２２は図１７に示すガラス基板３０１に対応している。これらの配線された複数の板状の発光素子を含む発光部分６２１と、透明基板６２２で１つの大きな発光装置を形成している。また、透明基板６２２の他方の面に、図示しない画素電極とＴＦＴ(Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ)がマトリックス状に形成されている。そして、透明基板６２２の他方側に所定の間隔をあけて液晶封止板６２４が配置され、液晶封止板６２４と透明基板６２２との間に液晶６２３を封止している。

通常の液晶パネルは、液晶駆動基板とバックライトは分離されており、バックライトの光量ムラや発熱などの問題により、導光管や放熱素子の使用することでコストが上昇したり、液晶パネルを厚くなったりしていた。これに対して、上記構成の液晶パネル６２０によれば、従来の発光素子１個から得られる光量に対して複数の発光素子で構成されているので、光量ムラや発熱の問題が無いので、導光管や放熱素子を必要としない。そこで、液晶パネル大に分断された分割基板（第１実施形態で説明した分割基板４３０に相当）である発光装置が液晶を有する面と反対の側に配置して、直接液晶基板として用いることにより、低コストかつ薄型の液晶パネルを得ることができる。

このように、上記構成の液晶パネル６２０によれば、本発明に係る発光素子を発光部分６２１と透明基板６２２からなる発光装置を用いることにより、歩留まりを向上できるとともに、接触抵抗低減による発光効率の高効率化・低消費電力化を実現できる。また、液晶パネル基板とバックライト基板を１つにした透明基板６２２を用いることにより、部品コストと製造コストを低減できると共に、より薄型の液晶パネルを実現することができる。

なお、透明基板と、その透明基板の一方の面に配置され、透明基板の一方の面に形成された配線に接続された複数の発光素子と、上記透明基板の他方の面に形成されたカラーフィルタとを備えた液晶パネルにこの発明を適用してもよい。

例えば、このような構成例の液晶パネル８２０を図３２に示している。図３２の側面図に示すように、放熱板の一例としての長方形状の透明基板８２２の一方の面に、配線された複数の発光素子(図示せず)が配置されている。これらの発光素子は、上記第１実施形態において説明した板状の発光素子である。また、透明基板８２２は図１７に示すガラス基板３０１に対応している。これらの配線された複数の板状の発光素子を含む発光部分８２１と、透明基板８２２で１つの大きな発光装置を形成している。また、透明基板８２２の他方の面に、カラーフィルタ８２３が形成され、カラーフィルタ８２３上に保護膜８２４が形成されている。そして、透明基板８２２の他方側に所定の間隔をあけてガラス基板８２７が配置され、ガラス基板８２７と透明基板８２２との間に液晶８２５を封止している。上記ガラス基板８２７の液晶８２５に対向する面に、図示しない画素電極とＴＦＴ８２６がマトリックス状に形成されている。

この液晶パネルでは、カラーフィルタとバックライト基板を１つにした透明基板を用いることにより、部品コストと製造コストを低減できると共に、より薄型の液晶パネルを実現することができる。

（第６実施形態）
図３３、３４は本発明の第６実施形態を示している。この第６実施形態は、本発明に係る発光装置を表示装置の一例としての眼鏡型表示装置に適用したものである。図３４は第６実施形態の眼鏡型表示装置７００の外観形状を示す図である。図３４は眼鏡型表示装置７００の眼鏡レンズ７０１の一部を拡大した図である。

図３３に示すように、眼鏡型表示装置７００は、左右の眼鏡レンズ（透明基板）７０１と、左右のテンプル７０２と、レンズフレーム７０３とを備える。図３４に示すように、左右の眼鏡レンズ７０１の内側表面には、複数の微細で透明な発光素子７１１を有する発光装置が設けられている。この発光装置は、第１実施形態で説明した発光装置の構造を備えている。また、複数の発光素子７１１とそれぞれ対向した位置に、複数の微細なマイクロレンズ７２１が設けられている。眼鏡型表示装置７００はさらに、映像を表示するために複数の発光素子７１１の発光を制御するための制御回路（制御部）（図示せず）を備える。

すなわち、本実施形態における眼鏡型表示装置７００は、透明基板である眼鏡レンズ７０１と、眼鏡レンズ７０１に配置された複数の発光素子７１１と、複数の発光素子７１１の各々に対応して設けられた複数のマイクロレンズ７２１と、映像を表示するために複数の発光素子７１１の発光を制御するための制御回路を少なくとも備えている。

本実施形態においては、発光素子７１１として、上記第１実施形態またはその代替例に係る板状の発光素子２００を用いている。したがって、接触抵抗を下げることによる発光効率の向上および消費電力の低減、ならびに歩留まりを向上できる。

〔第７実施形態〕
図３５〜３７はこの発明の第７実施形態における表示装置の一例としてのＬＥＤディスプレイ６３０を示している。ここで、図３５はＬＥＤディスプレイ６３０の外観形状を示す図、図３６はＬＥＤディスプレイ６３０の概略構成を示すブロック図、図３７はＬＥＤディスプレイ６３０の一サブ画素の回路を示す回路図である。

図３６に示すように、ＬＥＤディスプレイ６３０は、記憶装置６３１、制御装置６３２、ソースドライバ６３３、ゲートドライバ６３４、及び表示部６３５を有する。記憶装置６３１は画像データやアドレス情報等を記憶する。

表示部６３５には、複数のソース線ＳＬと複数のゲート線がそれぞれ、互いに交差するように配列されており、ソース線ＳＬとゲート線ＧＬとによって囲まれた部分がサブ画素ＰＸとなる。つまり、表示部６３５には、複数のサブ画素ＰＸがマトリックス状に配列されている。そして、各サブ画素ＰＸはＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）色のいずれか一つに対応しており、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）色のそれぞれに対応する３つのサブ画素ＰＸで１つの画素が構成される。なお、ＰＸを画素とした単色のＬＥＤディスプレイとしても良い。

各サブ画素ＰＸは図３７に示すように、ソースがソース線ＳＬに接続され、ゲートがゲート線ＧＬに接続されたトランジスタＴ１、ゲートがトランジスタＴ１のドレインに接続され、ソースが電源Ｖｓに接続されたトランジスタＴ２、一方の端子がトランジスタＴ１のソースに接続されたキャパシタＣ、及び、ゲートがトランジスタＴ２のドレインに接続された画素ＬＥＤ６３６を有する。

このＬＥＤディスプレイ６３０は、アクティブマトリックスアドレス方式であり、記憶装置６３１から読み出された画像データ及びアドレス情報に基づき、上記制御装置６３２の制御の下、ソースドライバ６３３により選択電圧パルスがゲート線ＧＬに供給され、ゲートドライバ６３４によりデータ信号がソース線ＳＬに送られる。上記選択電圧パルスがトランジスタＴ１のゲートに入力されて、トランジスタＴ１がオンすると、上記データ信号は、トランジスタＴ１のソースからドレインに伝達され、データ信号はキャパシタＣに電圧として記憶される。トランジスタＴ２は画素ＬＥＤ６３６の駆動用であり、この画素ＬＥＤ６３６として、第１実施形態またはその変形例に係る板状の発光素子が用いられる。

上記画素ＬＥＤ６３６は上記トランジスタＴ２を経て電源Ｖｓに接続されている。よって、トランジスタＴ１からのデータ信号でトランジスタＴ２がオンすることにより、画素ＬＥＤ６３６は上記電源Ｖｓによって駆動される。

上述の通りマトリックス状に配列された複数のサブ画素ＰＸの画素ＬＥＤ６３６とトランジスタＴ１,Ｔ２は基板上に形成されている。

この実施形態のＬＥＤディスプレイ６３６は、例えば、以下の方法で製造することができる。

まず、前述の第１実施形態で図７〜図１４を参照して説明した方法で複数の板状の発光素子２００Ａを形成する。次に、画素ＬＥＤ６３６となるこれらの板状の発光素子２００Ａを配置するための電極３１０，３２０（図１５参照）並びにソース線ＳＬ及びゲート線ＧＬが形成されたガラス等の基板（図１６のガラス基板３０１に相当）上に、トランジスタＴ１、Ｔ２を通常のＴＦＴ形成方法を用いて形成する。次に、前述の第１実施形態で図１５〜図１９を参照して説明したように、上記基板上の所定の位置に複数の板状の発光素子２００Ａを配置した後、発光素子２００Ａの半導体コア２０１を露出させて、露出部分２０５を有する発光素子２００とし、さらに、第１配線３４０及び第２配線３５０（図１７〜１９参照）を形成して、これらの板状の発光素子２００を画素ＬＥＤ６３６としてそれぞれの対応するトランジスタＴ２のドレインとアース線とに接続する。最後に、各トランジスタＴ２のドレインとアース線とに接続された複数の板状の発光素子２００即ち画素ＬＥＤ６３６が配置された基板（図２０の面発光基板４００に相当）を所望のサイズに分割して分割基板（図２０の分割基板４３０に相当）とし、この分割基板を用いてＬＥＤディスプレイ６３０が製造される。

このＬＥＤディスプレイ６３０は、発光素子自体を画像表示のための画素ＬＥＤとして使用するものであるので、液晶表示装置などとは異なり、バックライトが不要である。したがって、部品コストと製造コストを低減できる。

本実施形態においては、画素ＬＥＤ６３６として、上記第１実施形態またはその代替例に係る板状の発光素子２００を用いている。したがって、前述の他の実施形態と同様に、接触抵抗を下げることによる発光効率の向上および消費電力の低減、ならびに歩留まりを向上できる。

なお、図３５に示したＬＥＤディスプレイ６３０の外観形状は単なる一例であり、ＬＥＤディスプレイ６３０の外観形状は如何なるものであってもよい。また、この実施の形態のＬＥＤディスプレイの駆動方式はアクティブマトリックス方式であるが、パッシブ方式としてもよい。

〔第８実施形態〕
図３8は、この発明の第８実施形態における表示装置の一例としてのシースルー型（透明）ＬＥＤディスプレイ６４０の外観図である。このシースルー型ＬＥＤディスプレイ６４０は、表示部６４２がシースルーつまり透明である点において、第７実施形態のＬＥＤディスプレイ６３０と異なる。表示部を取り囲むフレーム６４１は不透明としているが、透明であってもよい。

表示部６４２の高い透明性を確保するために、表示部６４２を構成する構成部材の全てを透明な材料で形成するのが理想であるが、それが難しい場合には、少なくとも、表示部６４２を構成する基板、及び基板に形成されるソース線及びゲート線、画素ＬＥＤつまり板状の発光素子を覆う保護膜（図１７の３３０参照）を透明な材料で形成すればよい。

シースルー型ＬＥＤディスプレイ６４０が画像を表示していないとき、背部にある物体が表示部６４２を介して透けて見える。また、画像を表示しているときでも、画像部分以外は透明なままとなる。

第７実施形態と同様、この第８実施形態においても、発光素子自体を画像表示のための画素ＬＥＤとして使用するものであるので、液晶表示装置などとは異なり、バックライトが不要である。したがって、部品コストと製造コストを低減できる。また、上記第１実施形態またはその代替例に係る板状の発光素子を画素ＬＥＤとして用いているので、接触抵抗を下げることによる発光効率の向上および消費電力の低減、ならびに歩留まりを向上できる。

なお、図３８に示したシースルー型ＬＥＤディスプレイ６４０の外観形状は単なる一例であり、その外観形状は如何なるものであってもよい。

上記第５実施形態〜第８実施形態において幾つかのタイプの表示装置を説明したが、これらはほんの一例であり、他のタイプの表示装置にも本発明は適用出来る。例えば、時計型の表示装置、携帯端末のための表示装置にも適用可能である。

以上、本発明を図示した種々の実施形態について説明したが、ここに記載した半導体材料、基板材料、各種寸法、各種形状、製造方法は単に例示であって、発明を限定するものではない。

２００ 発光素子
２００Ａ 発光素子（露出部分２０５形成前のもの）
２０１ ｎ型の半導体コア
２０２ 活性層（発光層）
２０３ ｐ型の半導体層
２０４ 透明導電膜（導電層）
２０５ 露出部分
２０１１、２０１２ 半導体コア２０１の２つの端部
２０１３ 半導体コア２０１の外周面
２０１３ａ、２０１３ｂ 外周面２０１３を構成する側面
２０１Ａ ｎ型ＧａＮ膜
２０１Ｂ 板状のｎ型ＧａＮ膜
２１０ サファイア基板
２２０ マスク
３０１ ガラス基板
３１０、３２１ 配置用の電極
３１１ 電極３１０の一部である連結電極
３１２ 電極３１０の一部である駆動電極
３１２Ｂ 駆動電極３１２の一部である凸部
３２１ 電極３２０の一部である連結電極
３２２ 電極３２０の一部である駆動電極
３２２Ｂ 駆動電極３２２の一部である凸部
３３０ 保護膜
３３１、３３２ コンタクトホール
３４０、３５０ 配線
３４１、３５１ 配線３４０、３５０の一部であるコンタクトメタル
４００ 面発光基板（発光装置）
４３０Ａ〜４３０Ｅ 分割基板（発光装置）
５００ 発光装置
５０１ 放熱板
５０２ 絶縁性基板
５１０ ＬＥＤ電球
５１１ 口金
５１２ 放熱部
５１３ 透光部
６００、６１０ バックライト
６０１、６１１ 支持基板
６０２、６１２ 発光装置
６２０ 液晶パネル
６２１ 発光部分
６２２ 透明基板
６２３ 液晶
６２４ 液晶封止板
６３０ ＬＥＤディスプレイ
６３１ 記憶装置
６３２ 制御装置
６３３ ソースドライバ
６３４ ゲートドライバ
６３５ 表示部
６３６ 発光素子６４０ シースルー型ＬＥＤディスプレイ
６４１ フレーム
６４２ 表示部
８２０ 液晶パネル
８２１ 発光部分
８２２ 透明基板
８２３ カラーフィルタ
８２４ 保護膜
８２５ 液晶
８２６ ＴＦＴ
８２７ ガラス基板
７００ 眼鏡型表示装置
７０１ 眼鏡レンズ
７０２ テンプル
７０３ レンズフレーム
７１１ 発光素子
７２１ マイクロレンズ
ＰＸ 画素
ＧＬ ゲート線
ＳＬ ソース線
Ｔ１，Ｔ２ トランジスタ
Ｃ キャパシタ
Ｖｓ 電源

Claims (9)

1. 第１の方向において対向する２つの端部とこれら端部の間の２以上の側面からなる外周面を有する第１導電型の半導体コアと、上記半導体コアの上記外周面の回りに配置された第２導電型の半導体層とを少なくとも備えて、上記半導体コアと上記半導体層との間で発光するようになっており、上記半導体コアの側面の少なくとも１つは側面全体が上記半導体層で覆われ、別の側面は上記半導体層によって覆われずに露出している露出部分を有する発光素子であって、
   上記第１の方向と直交する上記半導体コアの横断面は、第２の方向の長さＬ１と、上記第２の方向と直交する第３の方向の長さＬ２とを有し、長さＬ１は、２×Ｌ２≦Ｌ１≦１０００×Ｌ２の範囲にあり、
   上記半導体コアの露出部分は、上記第２の方向の長さＬ３と上記第１の方向の長さＬ４とを有し、上記長さＬ３は上記半導体コアの横断面の第２の方向の長さＬ１の６０％〜１００％の長さであることを特徴とする発光素子。
2. 請求項１に記載の発光素子において、
   上記半導体コアは、上記横断面が多角形状または楕円形状である板状コアであることを特徴とする発光素子。
3. 請求項１または２に記載の発光素子において、
   上記半導体コアは上記第１の方向の長さＬ５を有し、Ｌ５≧Ｌ１であることを特徴とする発光素子。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光素子において、
   上記半導体コアの横断面の上記第３の方向の長さＬ２および上記第２の方向の長さＬ１はそれぞれ、１００ｎｍ〜２０μｍおよび３００ｎｍ〜５００μｍの範囲内にあることを特徴とする発光素子。
5. 請求項４に記載の発光素子において、
   上記露出部の上記第２方向の長さＬ３および上記第１方向の長さＬ４はそれぞれ、３００ｎｍ〜５００μｍおよび３００ｎｍ〜５００μｍの範囲内にあることを特徴とする発光素子。
6. 基板と、
   上記基板上に載置された複数の発光素子と、
   上記発光素子に電気的に接続されている配線と
   を備え、
   上記発光素子は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光素子であって、上記第２導電型の半導体層を覆う導電膜をさらに備え、
   上記配線は、上記発光素子の半導体コアの露出部分に接触するコンタクトメタルを有する第１の配線及び上記導電膜に接触するコンタクトメタルを有する第２の配線を含んでいることを特徴とする発光装置。
7. 請求項６に記載の発光装置を備えたことを特徴とする照明装置。
8. 請求項６に記載の発光装置を備えたことを特徴とするバックライト。
9. 請求項６に記載の発光装置を備えたことを特徴とする表示装置。

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