JP2019152851A - 表示素子及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ発光素子を複数備えた表示素子であって、結像光学系の大型化を招くことなく、発する光を有効利用することができる表示素子及び発光装置を提供する。【解決手段】表示素子（２００）は、駆動回路基板（５０）上に、画素を構成するマイクロ発光素子（１００）を複数備えており、マイクロ発光素子（１００）は、駆動回路基板（５０）とは反対側に光を出射することで、画像を表示し、画素に光を収束させる収束部（２５）を配設している。【選択図】図１

Description

本発明は、微細な発光素子であるマイクロ発光素子を複数備えた表示素子及び表示装置に関する。

駆動回路基板上に、画素を構成するマイクロ発光素子を複数備えた表示素子が提案されている。例えば、特許文献１には、シリコン基板上に駆動回路を形成し、その上に微小な紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを配置し、紫外光を赤、緑、青色の可視光へ変換する波長変換層を設けることで、カラー画像を表示する小型の表示素子が記載されている。

このような表示素子は、小型でありながら、輝度が高く、耐久性も高いという特性を有している。この為、眼鏡型端末、例えば、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）用の眼鏡型端末（特許文献２参照）や、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等の表示装置用の表示素子として期待されている。また、駆動回路を形成したシリコン基板上に、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を発光層として堆積した表示素子は、既に実用化されているが、輝度や耐久性の点で、改善の余地がある。

特開２００２−１４１４９２号公報 米国特許出願公開第２０１３／００７０３３８号明細書

ところで、眼鏡型端末やＨＵＤ等の表示装置は、外界からの光と表示素子からの光とをコンバイナー素子によって重ね合わせる。こうすることで、観察者に対して、外界の風景の上に、表示素子が形成する画像を重ねて表示することができる。表示素子とコンバイナー素子との間には、表示素子が形成する画像を観察者の目に結像する結像光学系が設けられている。表示素子の発する光を有効に活用する為には、前記結像光学系は表示素子が発する光をできる限り多く収束する必要がある。例えば、結像光学系の結像光学素子がレンズである場合には、レンズの口径を大きくする必要がある。また、結像光学系の結像光学素子が曲面反射鏡である場合には反射鏡の径を大きくしなければならない。このように、収束量を増やす為には、結像光学系の大きさを大きくする必要がある。結像光学系を大きくすると、眼鏡型端末やＨＵＤ等の表示装置が大きく、重くなり、観察者にとっては好ましくない。

このような表示装置の装着感を改善する為には、軽く、小さくすることが重要である。しかし、表示素子の光を有効利用することで、明るい画像を提供する、動作時間を長くするといった機能改善と、小型軽量化するという要求とを両立させることが難しい。すなわち、結像光学系の大型化を招くことなく、マイクロ発光素子を複数備えた表示素子の発する光を有効利用することが求められる。

そこで、本発明は、マイクロ発光素子を複数備えた表示素子であって、結像光学系の大型化を招くことなく、発する光を有効利用することができる表示素子及び発光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の１つの実施形態の表示素子では、駆動回路基板上に、画素を構成するマイクロ発光素子を複数備えており、前記マイクロ発光素子は、前記駆動回路基板とは反対側に光を出射することで、画像を表示し、前記画素に前記光を収束させる収束部を配設したことを特徴としている。また、本発明の１つの実施形態のＡＲ用の表示装置は、前記表示素子と、結像光学素子と、コンバイナー光学素子とを含んでいる。前記マイクロ発光素子としては、例えば、微細なＬＥＤ（発光ダイオード）素子を複数備えたマイクロＬＥＤ素子、微細なレーザー素子を複数備えたマイクロレーザー素子を挙げることができる。

本発明の一態様によれば、比較的小さな結像光学系によって、効率よく結像するこができる表示素子を提供することができ、軽量、小型で、明るく、エネルギー消費が少ない表示装置を実現させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の画素領域の上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第２の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第３の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第４の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第５の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第６の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第７の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第８の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第９の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１０の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１１の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１２の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１３の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１４の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示素子の第１５の製造工程を示す断面図である。 は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の放射角が０度での光強度で規格化した配光分布を示すグラフである。 は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子のピーク値で規格化した配光分布を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る表示素子の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る表示素子の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の画素領域の上面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の第１の製造工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の第２の製造工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の第３の製造工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の第４の製造工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の第５の製造工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示素子の第６の製造工程を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第６の実施形態の変形例に係る表示素子の断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第７の実施形態の変形例に係る表示素子の断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第１の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第２の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第３の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第４の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第５の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第６の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第７の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第８の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第９の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第１０の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第１１の製造工程を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示素子の第１２の製造工程を示す断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係るＡＲ用の表示装置の模式図である。

以下に記載する実施形態の説明において、駆動回路基板５０に関する詳細な説明は省略している。駆動回路基板５０は、一例としては、ＬＳＩが形成されたシリコン基板（半導体基板）であり、公知の技術で製造できるからである。また、マイクロ発光素子は矩形、多角形、円形、楕円形など様々な平面形状を取り得るが、最も大きな長さが、６０μｍ以下を想定している。表示素子２００は画素領域１に、３千個以上のマイクロ発光素子を集積していることを想定している。

マイクロ発光素子（１００）は、紫外光から緑色までの波長帯で発光する窒化物半導体の場合を専ら説明するが、黄緑色から赤色までの波長帯で発光するＡｌＩｎＧａＰ系、赤色から赤外線の波長帯で発光するＡｌＧａＡｓ系やＧａＡｓ系に置き換えることも可能である。

また、マイクロ発光素子（１００）を構成する窒化物半導体層１４について、光放出側にＮ側層１１を配置する構成について専ら説明するが、Ｐ側層１３を光放出側に配置する構成も可能である。Ｎ側層１１、発光層１２、Ｐ側層１３は、通常、単層ではなく複数の層を含んで最適化されているが、本特許構成とは直接関係しないので、各層の詳細な構造は記載しない。通常、発光層はＮ型層とＰ型層に挟まれているが、Ｎ型層やＰ型層が、ノンドープ層や、場合によっては導電性が逆のドーパントを有する層を含む場合も在り得る為、以下ではＮ側層、Ｐ側層と記載する。

＜第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態に係るマイクロＬＥＤ素子１００を光源として搭載する表示素子２００について、図１、図２及び図３Ａ〜図３Ｏを参照して説明する。本実施形態では、マイクロ発光素子としてマイクロＬＥＤ素子を用いている。

図１は、マイクロＬＥＤ素子１００を複数備えた表示素子２００の断面図である。図２は、表示素子２００の画素領域１の上面図である。

（全体構成）
図１に示すように、表示素子２００は、画素領域１と、共通接続領域２と、ダミー領域３と、外周部４とを含む。図２に示すように、画素領域１には、画素５がアレイ状に配置されている。各画素５は、青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８を含む。青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８は、それぞれ、青色光（例えばピーク波長４６０ｎｍ±１５ｎｍ）、赤色光（例えばピーク波長６３０ｎｍ±１５ｎｍ）、緑色光（例えばピーク波長５２０ｎｍ±１５ｎｍ）を発し、それぞれの強度が調整される。これにより、画素５として、様々な色の光を発することができる。図１は、図２に示すＡ−Ａ’線部分の断面を表している。青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８は、それぞれ、マイクロ発光素子の一例であるマイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇを含む。マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇは、何れも同一構造をしており、青色光を発する。以下、マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇ全体を指す場合には、マイクロＬＥＤ素子１００と記す。青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８は、図２に示すように、長方形を平行に並べるパターンである。尚、青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８はかかるパターンである必要はなく、各サブ画素に必要な大きさや、用途によって適宜、変更することができる。また、その形状は矩形に限定されない。更に、必要に応じて、黄色等、他の色のサブ画素を加えることも可能であるし、表示色としてフルカラーでない用途に用いる場合には、画素はサブ画素を１種又は２種以上含むことも可能である。

マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇは、窒化物半導体層１４と、Ｐ電極１９Ｐ（第１の電極）と、共通Ｎ電極５６（第２の電極）とを備えている。マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇは、窒化物半導体層１４において、光出射面側に共通Ｎ電極５６を、駆動回路基板５０側にＰ電極１９Ｐを配置している。マイクロＬＥＤ素子１００の光出射側の面をマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面と呼ぶ。Ｐ電極１９Ｐは、駆動回路基板５０上のＰ側電極５１に接続されている。共通Ｎ電極５６は、共通接続領域２において、プラグ５５を介して、駆動回路基板５０上のＮ側電極５２に接続されている。マイクロＬＥＤ素子１００は、それぞれ、対応するＰ側電極５１から電流が供給されることにより発光する。光出射方向Ｌは、駆動回路基板５０と反対の方向であり、共通Ｎ電極５６側である。マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ１００Ｇは、画素分離溝１５によって、個別に分割されており、画素分離溝１５は、埋込材２０によって、埋められている。マイクロＬＥＤ素子１００を分離することは、画素間の光クロストークを防ぐ上で好ましい。隣接するマイクロＬＥＤ素子１００同士の窒化物半導体層１４が接続していると、あるマイクロＬＥＤ素子１００において発生した光が、窒化物半導体層１４を介して、隣接画素から外部へ放出される。（光クロストーク）光クロストークは表示イメージのコントラストや色純度を低下させる為、好ましくない。埋込材２０は光クロストークを防止すると共に、表面を平坦化し、共通Ｎ電極５６やその上の波長変換部や収束部の形成を容易にする。

外周部４は、表示素子２００の外縁を規定し、表示素子２００を個片に切り離す為の切断領域や、ワイヤーボンドパッド等の外部回路との接続部を含む。外周部４では、窒化物半導体層１４は除去されている。ダミー領域３は、表示素子２００の画素領域１、共通接続領域２、外周部４以外の領域である。この領域には窒化物半導体層１４が配置されているが、発光せず、表面の平坦性を確保する為に配置されている。

駆動回路基板５０の画素領域１には、各画素の画素駆動回路が配置され、主にダミー領域３には、行選択回路、列信号出力回路、画像処理回路、入出力回路等の電気回路が配置されている。駆動回路基板５０上のダミー電極５３は窒化物半導体層１４を固定すると共に、これらの回路を遮光する為に配置されている。尚、図１において、符号１９ＮはＮ電極を、符号１９Ｄはダミー電極を、符号２４は平坦部を、符号５４は外部接続電極を、符号１５Ｂは境界溝を、符号１５Ｈは共通電極コンタクトホールを、符号１５Ｏは露出帯を表している。

（画素の構成）
マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇは、窒化物半導体層１４を含み、窒化物半導体層１４は、光出射面側から順に、Ｎ側層１１と発光層１２とＰ側層１３とを含む。マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇは、それぞれ、青色光を発する。

青サブ画素６では、共通Ｎ電極５６上に透明部２１（透明層）を有しており、マイクロＬＥＤ素子１００Ｂが発する青色光を、そのまま外部へ放出する。透明部２１は、透明樹脂パターンからなる。透明部２１は散乱粒子を含んでも良い。赤サブ画素７は、赤色波長変換部２２（赤色波長変換層）を有しており、赤色光を放出する。赤色波長変換部２２は、マイクロＬＥＤ素子１００Ｒが発する青色光を赤色光に波長変換する材料を含む。緑サブ画素８は、緑色波長変換部２３（緑色波長変換層）を有しており、緑色光を放出する。緑色波長変換部２３は、マイクロＬＥＤ素子１００Ｇが発する青色光を緑色光に波長変換する材料を含む。赤色波長変換部２２及び緑色波長変換部２３は、樹脂パターンである。尚、赤色波長変換部２２、緑色波長変換部２３を総称して、波長変換部と記す場合がある。

透明部２１、赤色波長変換部２２及び緑色波長変換部２３上には、それぞれ、マイクロレンズ２５，２５，２５（収束部）が配置されている。マイクロレンズ２５，２５，２５は、透明な樹脂によって、レンズ状（半球状）の形状に形成されており、透明部２１、赤色波長変換部２２及び緑色波長変換部２３が発する光を収束させる作用を有する。マイクロレンズ２５，２５，２５は、透明部２１、赤色波長変換部２２及び緑色波長変換部２３を完全に覆っていることが好ましい。

赤色波長変換部２２上にマイクロレンズ２５が存在しない場合には、赤色波長変換部２２から放出される赤色光は、放射角（赤色波長変換部２２表面の鉛直線と放出光とがなす角度）で０度から９０度まで広がっている。立体角の面積を考慮すると、放射角４０度から６０度程度の範囲に、赤色光の放射強度のピークがある（後述する図４ＢのＡプロット参照）。従って、表示素子２００が発する赤色光を有効に活用する為には、少なくとも放射角が６０度程度までの光を収束させることが好ましい。放射角θの光を収束する為には、結像光学系の結像光学素子がレンズである場合には、レンズの焦点距離をｆとすると、レンズの開口径φは、少なくともφ＝２・ｆ・ｔａｎθであることが好ましく、θ＝６０度では、φ≒３．５・ｆとなる。レンズ径が小さければ、収束されない赤色光は無駄となるばかりか、機器内部で反射して、迷光となり、表示画像のコントラストを低下させかねない。

この点、赤色波長変換部２２上にマイクロレンズ２５を配置することで、放射角の大きな光を光出射方向Ｌに屈折させることができる。これにより、赤色光の放射角分布を狭くさせることができ、ひいては赤色光を光軸方向に収束させることができる（図４ＢのＢプロット参照）。従って、より小さなレンズ（結像光学素子）で収束効率を高めることができる。或いは、レンズサイズが同じなら、より多くの光を収束させることができる為、表示画像を明るくすることができる。一定の明るさが必要な場合には、マイクロＬＥＤ素子の駆動電流を減らして、消費電力を低減させることができる。

緑色光の場合も同様である。また、青サブ画素６の場合には、波長変換部が存在せず、マイクロＬＥＤ素子１００Ｂが発する青色光がそのまま放出されるが、青色光は発光層１２において、一般には等方的に発せられる。この為、青サブ画素６では、赤サブ画素７のように波長変換部が存在する場合と、類似の放射角分布を有しており、赤色光の場合と同様の効果がある。

（製造方法）
次に、マイクロＬＥＤ素子１００の製造方法の一例について、図３Ａから図３Ｏを参照して説明する。図３Ａから図３Ｏは、それぞれ、マイクロＬＥＤ素子１００及び表示素子２００の第１から第１５の製造工程を示す断面図である。

図３Ａに示すように、成長基板９上にＮ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３をこの順番で堆積することによって窒化物半導体層１４を形成する。成長基板９としては、例えば、（１１１）面シリコン基板を用いることができる。特に駆動回路基板５０と同じ大きさであることが好ましい。サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）やＳｉＣ等であっても良い。また、窒化物半導体層１４を構成する物質としては、例えばＧａＮ系の半導体等の物質を用いることができる。また、窒化物半導体層１４を成長基板９上に成長させる装置としては、例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いることができる。尚、成長基板９は、表面に凹凸構造を有していても良い。Ｎ側層１１は、層厚方向に導通する必要がある。この為、Ｎ側層１１は、内部に高抵抗層を含まないことが好ましく、層厚方向全体を通してＮ型の良導体であることが好ましい。また、成長基板９に窒化物半導体層１４を形成し、成長基板９を室温に戻した段階で、成長基板９の反りが小さいことが好ましい。成長基板９が８インチウエハの場合には、駆動回路基板５０との貼り合せ（後述の図３Ｃの工程）を容易にする為に、成長基板９の反りが３５μｍ以下であることが好ましい。また、Ｎ側層１１内に適切なバッファ層を設けてもよい。こうすることで、成長基板９の反りの低減を効果的に実現させることができる。

発光層１２は、ＩｎＧａＮ層やＧａＮ層からなる多重量子井戸層を含む。Ｎ側層１１及びＰ側層１３は、それぞれ、種々の多層構造により構成される。本実施形態において、Ｎ側層１１、発光層１２及びＰ側層１３の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例えば、従来のＬＥＤ素子が採用しているＮ側層、発光層及びＰ側層の構成を適宜採用することができる。従って、本実施形態では、Ｎ側層１１、発光層１２及びＰ側層１３の具体的な構成に関する説明を省略する。

尚、Ｎ側層１１の厚さｔｎは、一般的に１０μｍ以下を例示でき、５μｍ±２μｍ程度である場合が多い。発光層１２の厚さｔｍｑｗは、一般的に１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下を例示でき、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度である場合が多い。Ｐ側層１３の厚さｔｐは、一般的に５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下を例示でき、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下程度である場合が多い。

図３Ｂに示すように、Ｐ側層１３上にＰ電極層１９を全面に形成する。この段階では、Ｐ電極層１９は成長基板９であるウエハ全面に形成され、パターンニングされていない。Ｐ電極層１９としては、Ｐ側層とオーミックコンタクトが取り易いパラジウム等の金属薄膜、或いは５ｎｍ程度の厚さのパラジウムを界面に設けたアルミニュウム薄膜等の多層金属膜、或いは透明電極であるＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化物）とニッケルとアルミニュウムとを積層した多層膜をＰ側層側に配置し、表面側には、駆動回路基板５０上のＰ側電極５１（図３Ｃ参照）との接続に適した金や銅等の金属を配置した多層膜を好適に用いることができる。

図３Ｃに示すように、窒化物半導体層１４上にＰ電極層１９を形成した成長基板９を、Ｐ電極層１９側の面が駆動回路基板５０に対向するように、互いに貼り合せる。駆動回路基板５０は表示素子２００の駆動回路が形成されている。駆動回路基板５０は、各マイクロＬＥＤ素子１００を駆動する画素駆動回路、２次元アレイに配置された画素のうち、特定の行を選択する行選択回路、特定の列の発光強度信号を出力する列信号出力回路、画像処理回路等の電気回路を含んでいる。成長基板９が貼り合わせられる前の駆動回路基板５０の表面には、画素領域１内で各マイクロＬＥＤ素子１００に電流を供給するＰ側電極５１，５１，５１が、共通接続領域２でＮ側電極５２が、ダミー領域３でダミー電極５３が、外周部４で外部接続電極５４が露出している。図３Ａから図３Ｏに示す例では、１個の表示素子２００の断面模式図を示しているが、実際の工程では複数の表示素子２００を配置した基板状態で行われる。例えば、駆動回路基板５０を８インチシリコン基板とし、表示素子２００の駆動回路を数百個配置することができる。この貼り合せによって、駆動回路基板５０上のＰ側電極５１、Ｎ側電極５２、ダミー電極５３及び外部接続電極５４と、Ｐ電極層１９とが接続される。この際、貼り付けは、金属電極（例えば銅）同士を直接接続させても良いし、金属ナノ粒子を接着層として介在させて接続させても良い。本貼付け工程では、精密なアライメントを行わなくてもよい。ウエハ同士の貼り合せの場合、ウエハ同士が重なり合えば良い。尚、貼り合せの際の加熱、冷却による膨張・収縮によるストレスを避ける為、成長基板９及び駆動回路基板５０は、同材料であることが好ましく、特に成長基板９及び駆動回路基板５０の材料はシリコンであることが好ましい。

次に図３Ｄに示す工程において、成長基板９を剥離する。例えば、成長基板９がシリコン基板の場合、研削、研磨、プラズマエッチング、ウエットエッチング等を組み合わせて、成長基板９を窒化物半導体層１４から除去することができる。尚、図３Ｄに示す工程では、成長基板９が付いた状態で、窒化物半導体層１４を駆動回路基板５０と貼り合せたが、一旦、窒化物半導体層１４を別の基板（転写基板）に転写した後に、駆動回路基板５０に貼り合せ、転写基板を剥離しても良い。

次いで、図３Ｅに示すように、画素分離溝１５，１５を形成する。画素分離溝１５，１５は、少なくとも、窒化物半導体層１４から、Ｐ電極層１９までをエッチングして、分割する溝である。画素領域１では、各マイクロＬＥＤ素子１００が、画素分離溝１５，１５によって個別に分割される。画素領域１でのＰ電極層１９は、マイクロＬＥＤ素子１００のＰ側層１３，１３，１３と接続するＰ電極１９Ｐ，１９Ｐ，１９Ｐとなる。画素領域１と共通接続領域２との境界や、共通接続領域２とダミー領域３との境界には境界溝１５Ｂ，１５Ｂが形成される。共通接続領域２やダミー領域３を、更に境界溝１５Ｂによって、細かく分割しても良い。共通接続領域２のＰ電極層１９はＮ側電極５２と接続するＮ電極１９Ｎとなり、ダミー領域３のＰ電極層１９はダミー電極１９Ｄとなる。外周部４では窒化物半導体層１４やＰ電極層１９が除去され（露出帯１５Ｏ）、外部接続電極５４が露出する。共通接続領域２の窒化物半導体層１４には、Ｎ側電極５２上に、共通電極コンタクトホール１５Ｈが形成される。

画素分離溝１５の断面形状は、図３Ｅの断面視において、マイクロＬＥＤ素子１００の側壁が順テーパーになること（すなわち画素分離溝１５の幅が駆動回路基板５０とは反対側に行くにつれて大きくなること）が好ましい。後工程の埋込材２０形成工程において、画素分離溝１５を埋め易くする為である。逆テーパーとなると（すなわち画素分離溝１５の幅を駆動回路基板５０とは反対側に行くにつれて小さくすると）、気泡が側壁に残り易く、光出力のバラツキを生じ易い。但し、テーパー角度が９０度から大きくずれると、発光層１２の面積が減少する為、テーパー角度は７０度から１１０度の範囲が好ましい。

本工程以降の工程は駆動回路基板５０に対して、処理が行われ、各パターンニングは駆動回路基板５０に対して、精密にアライメントされる。尚、本工程は、画素分離溝１５や境界溝１５Ｂの形成工程と、露出帯１５Ｏと共通電極コンタクトホール１５Ｈの形成工程とは、分けて行っても良い。

次いで、図３Ｆに示すように、画素分離溝１５，１５を埋込材２０，２０によって埋め込む一方、窒化物半導体層１４は露出させる。また、境界溝１５Ｂ，１５Ｂ、共通電極コンタクトホール１５Ｈや露出帯１５Ｏも埋込材２０〜２０によって埋められる。埋込材２０〜２０は、後工程で共通Ｎ電極を形成する為に、表面を平坦化することを目的とする層であり、樹脂材でもＣＶＤ膜でも良い。隣接画素への光の漏出を防ぐ為に、光を吸収する顔料やカーボンブラックなどを加えた樹脂でも良い。或いは反射を強化し、マイクロＬＥＤ素子１００の光出力を向上させる為に、反射材となる白色顔料や、散乱粒子を加えた樹脂であっても良い。或いは、画素分離溝１５の側壁に、透明絶縁膜と反射率の高い金属膜の積層構造を設けることで、隣接画素への光漏出を防いでも良い。

次いで、図３Ｇに示すように、共通電極コンタクトホール１５Ｈ部の埋込材２０を除去し、図３Ｈに示すように、共通電極コンタクトホール１５Ｈをプラグ５５で埋める。プラグ５５はタングステン等の材料であっても良い。更に、図３Ｉに示すように、共通Ｎ電極５６を形成する。共通Ｎ電極５６はＩＴＯ等の透明導電膜を採用しても良いし、窒化物半導体層１４の大部分に開口部を有し、画素分離溝１５上に金属薄膜パターンを配置した金属製のメッシュ状電極を採用しても良いし、両者を組み合わせても良い。メッシュ状電極の場合、後述の平坦部２４と兼用しても良い。共通Ｎ電極５６は、マイクロＬＥＤ素子１００のＮ側層１１と接続し、共通接続領域２において、プラグ５５を介して、Ｎ側電極５２へ接続する。

次に、図３Ｊに示すように、緑色波長変換部２３を緑サブ画素８上に形成する。この工程は、波長変換粒子を混合したネガ型レジストを用いて、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。或いは、ポジ型レジストを用いて、鋳型を形成し、その上に波長変換粒子や散乱粒子を混合した樹脂を塗布する。こうすることで、凹部を埋め込み、平坦部に残った樹脂材を除去し、更にポジ型レジスト材を取り除く方法でも形成することができる。波長変換粒子は蛍光体粒子でも良いし、量子ドットや量子ロッドでも良い。波長変換粒子を混合したネガ型レジストの代わりに、蛍光染料を含有させたネガ型レジストを用いても良い。

同様に、図３Ｋ、図３Ｌに示すように、赤色波長変換部２２、透明部２１を、それぞれ、赤サブ画素７上、青サブ画素６上に形成する。緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１の厚さは、ほぼ同じとすることが好ましい。図に示すように同じ高さにすることで、収束部の形成が容易となる。尚、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成する順序は、本実施例の通りである必要はなく、各材料特性等に応じて、最適な順序を選択することができる。

次いで、図３Ｍに示すように、平坦部２４を形成する。平坦部２４は画素領域１では、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１の間を埋めて、表面を平坦化し、画素領域１以外も平坦化することを目的としている。平坦部２４は、樹脂材であり、離接サブ画素への光の漏出を防ぐ為に、光を吸収する顔料やカーボンブラックなどを加えた樹脂でも良い。逆に反射を強化し、サブ画素の光出力を向上させる為に、反射材となる白色顔料や、散乱粒子を加えた樹脂であっても良い。即ち平坦部２４は吸光又は反射によって、隣接サブ画素への光の漏出を防ぐ遮光材である。

尚、本実施例では緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成後に、平坦部２４を形成しているが、先に平坦部２４を形成し、後から、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成しても良い。この場合には、平坦部２４を形成後には、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成する領域に凹部が形成されており、後に、その凹部に緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１が形成される。平坦部２４は上記樹脂材に加えて、透明樹脂材表面を金属膜によって覆った物でも良いし、金属材であっても良い。この場合、金属膜や金属材は反射率の高い銀やアルミニュウムが好ましい。

平坦部２４は図１に示す様に、埋込材２０の上部に配置されていることが好ましい。別の言い方をすれば、透明部２１や波長変換部２２、２３がマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面を完全に覆うことが好ましい。平坦部２４の底面がマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面と重なると、マイクロＬＥＤ素子１００から透明部２１や波長変換部２２、２３への光取出し効率が低下するからである。また平坦部２４の側面は、透明部２１や波長変換部２２、２３からの光取出し効率を改善する為に、傾斜していることが好ましい。傾斜角度は９０度より小さい程良いが、前記のように、平坦部２４の底面がマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面と重ならないことが好ましい。

次いで、図３Ｎに示すように、マイクロレンズ２５，２５，２５を形成する。マイクロレンズ２５，２５，２５は透明樹脂をレンズ形状に成したものであり、青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８上に形成される。本実施例では、フォトリソグラフィ技術によって、透明樹脂パターンを形成した後に、熱処理を加え、流動化させることで、レンズ形状を形成している。マイクロレンズアレイ形状に加工した金型を、透明樹脂を塗布した駆動回路基板５０に押し当てて、マイクロレンズを形成しても良い。尚、本実施例では、マイクロレンズ２５は画素領域１のみに配置しているが、画素領域１の外周部において、マイクロレンズ２５の形状が近接効果によってバラツキを抑制する等の目的で、ダミー領域３にもマイクロレンズ２５を配置することができる。また、図３Ｎに示すように、マイクロレンズ２５は透明部２１や波長変換部２２、２３を完全に覆うことが好ましい。

図３Ｏに示すように、外周部４において平坦部２４及び埋込材２０が除去され、外部接続電極５４が表面に露出される。駆動回路基板５０上に形成された、表示素子２００は、最終的に個別に切断され、パッケージングされる。この外周部を露出させる工程は、マイクロレンズ２５形成後に実施することが好ましい。外周部の段差が存在すると、マイクロレンズ２５を形成する為の樹脂の塗布膜厚が不均一となり、画素領域１全体で均一なマイクロレンズ２５の形成が難しくなる。

共通Ｎ電極５６や、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成する際には、表示素子２００の表面は、図３Ｈのように、全面が平坦であることが好ましい。樹脂層を塗布する場合が多い為、表示素子２００の表面が平坦でないと、塗布時にストリエーション等の不均一性が生じ、これにより、均一な波長変換部を形成することができないという問題が生じる。ダミー領域３に窒化物半導体層１４が存在しない場合には、窒化物半導体層１４の厚さである数μｍの高さの段差が生じる。この為、平坦性が確保されず、問題となる。従って、ダミー領域３における窒化物半導体層１４は必要であり、それを固定する為のダミー電極５３も必要である。

更に、マイクロレンズ２５を形成する際にも、同様に平坦性が必要であり、平坦部２４があることが好ましい。本実施例では、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１の直上にマイクロレンズ２５，２５，２５を形成しているが、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１間の高さバラツキを緩和する目的や、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１と平坦部２４との間の高低差を緩和する目的で、マイクロレンズ２５，２５，２５と緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１との間に透明樹脂層を介在させても良い。外部接続電極５４を含む外周部４における外部接続電極５４を露出させる工程は、共通Ｎ電極５６や、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１の形成後であることが好ましい。

（マイクロレンズ２５効果）
画素の一辺が２４μｍ、サブ画素の大きさが８μｍ×２４μｍの表示素子２００において、各サブ画素にマイクロレンズ２５を設けた。マイクロレンズの高さは約４μｍであり、サブ画素の短辺側から見た断面形状は、ほぼ半円である。

図４Ａは、本発明の第１の実施形態に係る表示素子２００の放射角θが０度での光強度で規格化した配光分布を示すグラフである。図４Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る表示素子２００のピーク値の光強度で規格化した、立体角の広さを考慮した配光分布を示すグラフである。

緑サブ画素８に関して、マイクロレンズ２５が存在しない場合（Ａ）と、マイクロレンズ２５が存在する場合（Ｂ）について、放射角依存性を調べた。放射角θは、図４Ａに示すように、表示素子２００の表面に対する垂線に対して、発せられる光が成す角度である。（Ａ）、（Ｂ）共に、放射角θが０度での光強度で規格化してある。図４Ｂは、図４Ａの分布に対して、立体角の広さを考慮した分布であり、ピーク値で規格化してある。マイクロレンズ２５によって、光強度分布が狭くなり、より垂線付近に多くの光が発せられていることが分かる。放射角θが０度から４０度までに発せられる光の積分強度は、（Ａ）の場合が全体の４３％であるのに対して、（Ｂ）の場合には、全体の５６％となり、（Ａ）の場合に比べ約３０％増加している。このように緑サブ画素８にマイクロレンズ２５を配置することで、配光分布を狭くすることができる（収束効果）。従って、例えば、眼鏡型端末やＨＵＤ等の表示装置に表示素子２００を用いる場合には、同じ結像光学素子に対しては、マイクロレンズ２５を用いることで、より多くの光を収束することができる。

赤サブ画素７の場合も、ほぼ同様の効果があった。青サブ画素６の効果は、更に大きく、放射角θが４０度までの積分強度は、マイクロレンズ２５が存在しない場合に比べて、マイクロレンズ２５が存在する場合には、約３５％増加した。これは、マイクロレンズ２５と、光源となるマイクロＬＥＤ素子１００Ｂとの距離が長くなる為、マイクロレンズ２５の収束能力が上がった為と考えられる。マイクロレンズ２５の焦点距離ｆ（レンズの下側平坦面より下方に測った長さ）は、マイクロレンズ２５の表面を球面近似した際の曲率半径Ｒとマイクロレンズ２５を構成する樹脂層の屈折率ｎとによって、ｆ＝Ｒ／（ｎ−１）で近似することができる。

この近似式は次のようにして導出することができる。曲率半径Ｒ１とＲ２の球面から構成される球面レンズの焦点距離ｆは、下記のレンズメーカーの式（ｌｅｎｓ ｍａｋｅｒ’ｓ ｆｏｒｍｕｌａ）で表される。
１／ｆ＝（ｎ−１）・（１／Ｒ１−１／Ｒ２）＋ｄ・（ｎ−１）＾２／（ｎ・Ｒ１・Ｒ２）
ｎはレンズ材の屈折率、ｄはレンズの厚さ、Ｒ１は光の入射側の曲率半径、Ｒ２は出射側の曲率半径であり、光入射側に凸の場合は正、凹型の場合は負で表される。図１の形状のマイクロレンズ２５では、Ｒ１＝∞、Ｒ２＝−Ｒとすれば、１／ｆ≒（ｎ−１）／Ｒと近似できる。

この為、マイクロレンズ２５の焦点位置は、透明部２１中にあると考えられる。マイクロレンズ２５の焦点位置より外側程レンズの収束能力は高い為、青サブ画素６では、収束能力が高くなったと考える。逆に焦点位置よりレンズ側では収束能力は低い。これは、赤サブ画素７や緑サブ画素８の場合には、光源が波長変換部となることから、マイクロレンズ２５の焦点位置より上方に光源を多く含み、収束能力が十分ではない為と考える。

本実施例では、１つのサブ画素に対して１個のマイクロレンズ２５で覆ったが、複数のマイクロレンズで覆っても良い。例えば、本実施例では、２４μｍ幅の１つのサブ画素に対して８μｍ径の半球形のマイクロレンズを３個並べても良い。

以上のように、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１の上（光出射側）に、マイクロレンズ２５，２５，２５（収束部）を設けることで、各サブ画素が発する光の配光分布を狭めることができる。これにより、表示素子２００の表示を投影する結像光学素子が収束できる光量を大幅に増加させることができる。従って、表示素子２００を用いる眼鏡型端末やＨＵＤ等の表示装置は、より明るい表示が可能となる、或いは、同じ明るさでは、より消費電力を低減させることができる。

尚、本実施形態では、窒化物半導体層１４を光源材料として用いているが、例えば赤色光単色表示の場合には、ＡｌＩｎＧａＰ系化合物半導体を用いることもできる。光源材料は、窒化物半導体に限定されるものではない。赤色光単色表示のように、画素部に全く波長変換部を設けない場合には、透明部２１は必ずしも必要なく、マイクロ発光素子の上に収束部が設けることもできる。また、各サブ画素の発光層１２として、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素をドーピングしたＧａＮ等の窒化物半導体を用いることで、それぞれ赤色、緑色、青色を発光させても良い。この場合も波長変換部は必要ない。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る表示素子２００ａの断面図を図５に示す。第２の実施形態に係る表示素子２００ａは、表示素子２００ａが砲弾形状のマイクロレンズ２５ａ，２５ａ，２５ａを有する点において、第１の実施形態に係る表示素子２００と異なる。それ以外の点は、第１の実施形態と変わらない。本実施形態は、第１の実施形態の青サブ画素６の状況に、赤サブ画素７、緑サブ画素８を近付け、更に収束効率を上げることを目的としている。

図５に示すように、砲弾形状のマイクロレンズ２５ａ，２５ａ，２５ａは、ほぼ柱状形の透明樹脂層である柱状部２５Ｒ，２５Ｒ，２５Ｒと、レンズ形状の透明樹脂層であるレンズ部２５Ｌ，２５Ｌ，２５Ｌとが組み合わさった形状をしている。マイクロレンズ２５ａ，２５ａ，２５ａは、次のようにして形成することができる。すなわち、まず熱変形性の無い透明樹脂によって柱状部２５Ｒ，２５Ｒ，２５Ｒを形成し、その上に熱流動性の透明樹脂のパターンを形成し、形成したパターンを加熱によってレンズ形状に変形させることでレンズ部２５Ｌ，２５Ｌ，２５Ｌを形成することができる。或いは波長変換部と柱状部を一体で形成し、波長変換粒子を沈降させて、上部に上澄み部分を残すことで、柱状部としても良い。或いは、砲弾アレイ形状に加工した金型を、透明樹脂を塗布した駆動回路基板５０に押し当てて、砲弾形状のマイクロレンズ２５ａを形成しても良い。これにより、マイクロレンズ２５ａ，２５ａ，２５ａを形成することができる。尚、柱状部２５Ｒ，２５Ｒ，２５Ｒの平面形状はサブ画素の平面形状と同形であり、サブ画素の形状に従って、その形を変更することができる。

本構成のような、砲弾形状のマイクロレンズ２５ａ，２５ａ，２５ａでは、レンズ形状のレンズ部２５Ｌ，２５Ｌ，２５Ｌ部分と光源との間の距離を柱状部２５Ｒ，２５Ｒ，２５Ｒにより大きくすることができる。従って、第１の実施形態より収束能力を強化することができる。特にマイクロレンズ２５ａ，２５ａ，２５ａの焦点位置が、波長変換部の表面か、それより上方に有ることが好ましく、柱状部２５Ｒ，２５Ｒ，２５Ｒの高さは、Ｒ／（ｎ−１）以上であることが好ましい。第１の実施形態と同じ構成のマイクロＬＥＤ素子１００に対して、レンズ形状は変えずに、高さ８μｍの柱状部２５Ｒ，２５Ｒ，２５Ｒを加えた。全体の高さは約１２μｍとなる。本構成では放射角４０度までの積分強度を全体の７０％まで高めることができた。

本構成によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第２の実施形態の変形例＞
本発明の第２の実施形態の変形例に係る表示素子２００ｂの断面図を図６に示す。マイクロレンズ２５ｂ，２５ｂ，２５ｂは、柱状部２５Ｒｂ，２５Ｒｂ，２５Ｒｂの径をレンズ部２５Ｌｂ，２５Ｌｂ，２５Ｌｂの径よりも小さくした形状（リベットのような形状）になっている。かかる形状の意図する所は、砲弾型マイクロレンズと同じである。それ以外の点は、第２の実施形態に係る表示素子２００ａと変わらない。

本構成では、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１の上に開口部２７Ｈ，２７Ｈ，２７Ｈを有するバッファ層２７をまず形成し、その後に、マイクロレンズ材料を塗布し、パターンニングした後、加熱流動させることで、リベット型のマイクロレンズ２５ｂ，２５ｂ，２５ｂを形成する。バッファ層２７の開口部２７Ｈ，２７Ｈ，２７Ｈを埋めた樹脂層が柱状部２５Ｒｂ，２５Ｒｂ，２５Ｒｂの役割を果たし、バッファ層２７より上に出た部分がレンズ部２５Ｌｂ，２５Ｌｂ，２５Ｌｂとなる。バッファ層２７は透明樹脂でも良いし、隣接サブ画素への光の漏洩を防ぐ為に、光吸収材や光反射材を含ませても良いし、金属膜をコーティングしても良い。また、バッファ層２７は金属膜であっても良い。開口部２７Ｈ，２７Ｈ，２７Ｈの形状は、サブ画素の平面形状と同形であり、サブ画素の形状に従って、その形を変更することができる。

本構成によっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る表示素子２００ｃの断面図を図７に示す。本発明の第３の実施形態に係る表示素子２００ｃは、第１の実施形態に係る表示素子２００に対し、収束部としてマイクロレンズ２５，２５，２５を反射壁２６〜２６に置き換えた点が異なる。第１の実施形態では、屈折によって放射光の配光分布を狭めたが、本実施形態では、反射によって配光分布を狭めている（収束させている）。緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１、平坦部２４以下の構成は、第１の実施形態と変わらない。相違点はマイクロレンズ２５，２５，２５に代えて、反射壁２６〜２６をサブ画素毎に配置している点である。サブ画素毎に反射壁２６〜２６によって囲うことができる。こうすることで、各サブ画素から大きな放射角で放射される光を遮ると共に、光の放射角を変えることができる。これにより、放射角の大きな光を低減し、配光分布を狭めることができる。反射壁２６〜２６は、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１、平坦部２４に対してほぼ垂直な矩形の壁である。図７に示すように、反射壁２６は平坦部２４上にのみ配置されることが好ましい。反射壁の底部が平坦部２４上からはみ出し、透明部２１や、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２を覆うと、光が遮られ発光効率が低下する為、好ましくない。

本構成によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施形態の変形例＞
本発明の第３の実施形態の変形例に係る表示素子２００ｄの断面図を図８に示す。第３の実施形態に係る表示素子２００ｃでは、反射壁２６は緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１、平坦部２４に対してほぼ垂直な矩形の壁であったが、その断面形状は必ずしも矩形である必要はない。第３の実施形態の変形例に係る表示素子２００ｄでは、反射壁２６〜２６は、図８に示すように、幅が駆動回路基板５０とは反対側に行くにつれて小さくなる傾斜部を有している。尚、傾斜部は凹面形状を有していても良い。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に係る表示素子２００ｅの断面図を図９に示す。第４の実施形態に係る表示素子２００ｅは、第１の実施形態に係る表示素子２００に対し、サブ画素（青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８）毎に個別のマイクロレンズ２５，２５，２５を配置するのではなく、画素５に対して、１個のマイクロレンズ２５ｅを有している点が異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。

画素が微細化されると、個々のサブ画素に対して、効果の高いマイクロレンズを配置することが難しくなる場合がある。このような場合には、本実施形態のように、画素５全体にマイクロレンズ２５ｅを配置することが可能である。

マイクロレンズ２５ｅの形状は、第１の実施形態の様な半球状であっても良いし、第２の実施形態の様な砲弾形状でも良いし、その変形例であるリベット形状でも良い。

本構成によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態に係る表示素子２００ｆの断面図を図１０に示す。本発明の第５の実施形態に係る表示素子２００ｆの画素領域１の上面図を図１１に示す。本実施形態は第１の実施形態に対し、マイクロＬＥＤ素子１００の代わりに、マイクロ発光素子の他の例であるＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）タイプのマイクロレーザー素子を配置している点、緑色波長変換部２３及び赤色波長変換部２２上のみにマイクロレンズ２５ｆ，２５ｆを配置している点、青サブ画素６ｆを画素５ｆの中央部に置いた点において異なるが、その他の点は変わらない。

図１１の画素領域１の平面図に示すように、青サブ画素６ｆを中央部に配置し、赤サブ画素７ｆと緑サブ画素８ｆを、その両側に配置している。サブ画素の配置パターンは用途等によって、適宜変更することができる。図１０は、図１１に示すＢ−Ｂ’線部分の断面を表している。

図１０の断面図に示すように、図１に示すマイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００ＧがＶＣＳＥＬタイプのマイクロレーザー素子１００Ｂｆ，１００Ｒｆ，１００Ｇｆ（１００ｆ）に置き換えられている。これにより光源が指向性の高い青色光を発する為、青色光に関しては収束の必要性が低く、マイクロレンズを省略することができる。しかし、緑色波長変換部２３及び赤色波長変換部２２に関しては、波長変換によって生成された緑色光や赤色光は指向性を有し難い。従って、マイクロレーザー素子１００Ｒｆ，１００Ｇｆは、第１の実施形態と同様にマイクロレンズ２５ｆ，２５ｆを有することが好ましい。

マイクロレーザー素子１００Ｂｆ，１００Ｒｆ，１００Ｇｆは、光出射側に第１反射層１０を有し、駆動回路基板５０側に透明電極層４４と第２反射層４５とを有している点が、マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ，１００Ｇと異なる。

マイクロレーザー素子１００Ｂｆ，１００Ｒｆ，１００Ｇｆの製造方法の一例について、図１２Ａから図１２Ｆを参照して以下に説明する。図１２Ａから図１２Ｆは、それぞれ、マイクロＬＥＤ素子１００及び表示素子２００の第１から第６の製造工程を示す断面図である。

図１２Ａに示すように、成長基板９上に第１反射層１０、Ｎ側層１１、発光層１２及びＰ側層１３をこの順番で堆積することによって窒化物半導体層１４ｆを形成する。第１反射層１０は、青色光を反射するＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）である。第１反射層１０は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層及びＧａＮ層のペアを複数層重ねることで形成することができる。例えば、ＧａＮ層厚４６ｎｍ、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層４７ｎｍ、計９３ｎｍ厚のＧａＮ／ＡｌＧａＮペアを２０層含み、総厚は１．８μｍ程度である。

窒化物半導体層１４ｆの上に、更に、透明電極層４４と第２反射層４５とを堆積する。透明電極層４４は、ＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化物）等の電極層であり、厚さは５０ｎｍから６００ｎｍ程度である。第２反射層４５は誘電体多層膜からなるＤＢＲである。例えば、ＴｉＯ_２薄膜（厚さ３６ｎｍ）とＳｉＯ_２薄膜（厚さ７７ｎｍ）のペアを１０層、全体厚は１．１μｍ程度である。青色光に対する第２反射層４５の反射率は、第１反射層１０の反射率より高い。

図１２Ｂに示すように、第２反射層４５を積層した後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によって、開口部４６〜４６を形成する。開口部４６〜４６の底部には透明電極層４４が現れる。次いで、図１２Ｃに示すように、Ｐ電極層１９ｆを形成する。Ｐ電極層１９ｆは開口部４６〜４６を埋めるプラグ部分を有することが好ましい。平面部を覆う平坦な膜の部分は有ることが好ましいが、省略することもできる。次いで、図１２Ｄに示すように、成長基板９を駆動回路基板５０に貼り合せ、図１２Ｅに示すように、成長基板９を剥離する工程は、第１の実施形態と同じである。

図１２Ｆに示す画素分離溝１５，境界溝１５Ｂ、共通電極コンタクトホール１５Ｈ及び露出帯１５Ｏの形成においては、窒化物半導体層１４ｆと、透明電極層４４と、第２反射層４５と、Ｐ電極層１９ｆとを順にエッチングする。それ以外は第１の実施形態と同じである。以降の工程は、第１の実施形態の図３Ｆから図３Ｏに示す工程と実質的に同じであり、図１０に示す表示素子２００ｆが形成される。

本構成によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態に係る表示素子２００ｇの断面図を図１３に示す。第６の実施形態に係る表示素子２００ｇは、第１の実施形態に係る表示素子２００に対して、赤サブ画素７、緑サブ画素８に配置されるマイクロレンズ２５ｇ，２５ｇが、青色光を吸収する機能を有する点において異なる。

赤サブ画素７、緑サブ画素８が励起光である青色光を放出する場合がある。青色光を十分吸収する程、波長変換部の厚さが厚くない場合に、このような青色光の漏れが生じる。このような現象は、赤色光や緑色光の色純度が低下するという問題が生じる。図１３に示すように、青色光が漏れる赤サブ画素７、緑サブ画素８上に、青色光を吸収する機能を有するマイクロレンズ２５ｇ，２５ｇを配置する。こうすることで、波長変換部から漏れる青色光を低減し、色純度を向上させることができる。このようなマイクロレンズ２５ｇ，２５ｇは、例えば熱流動性の透明樹脂母材に、青色光を吸収する染料分子を結合させることで形成することができる。尚、例えば、赤サブ画素７は青色光の漏れが無い場合には、マイクロレンズ２５ｇは緑サブ画素８の上にだけ配置することができる。青サブ画素６に対しては、青色光を吸収する機能は必要ない為、第１の実施形態のマイクロレンズ２５と同じものを配置する。

本構成の表示素子２００ｇでは、マイクロレンズ２５とマイクロレンズ２５ｇ，２５ｇとを、それぞれ、塗布、パターンニングした後に、加熱流動する。こうすることで、レンズ形状に加工することができる。

本構成によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、色純度の劣化を抑制すると言う付加効果も得ることができる。

＜第６の実施形態の変形例＞
本発明の第６の実施形態の変形例に係る表示素子２００ｈの断面図を図１４に示す。第６の実施形態と同様の効果は、図１４に示す表示素子２００ｈによっても実現させることができる。表示素子２００ｈは、図６に示す表示素子２００ｂにおいて、赤サブ画素７及び緑サブ画素８のマイクロレンズ２５ｈ，２５ｈにおける柱状部２５Ｒｈ，２５Ｒｈが青色光を吸収する青色光吸収フィルタ２８（カラーフィルタ）によって構成されている。マイクロレンズ２５ｈ，２５ｈにおけるレンズ部２５Ｌｈ，２５Ｌｈは、青色光を吸収しない透明樹脂によって構成されている。青サブ画素６に関しては表示素子２００ｂのものと変わらない。マイクロレンズ全体にカラーフィルタ機能を持たせる必要はなく、青色光の漏れを所定量以下に抑制することができれば、マイクロレンズの一部がカラーフィルタ機能を有しておれば良い。

尚、第６の実施形態では、散乱性の材料によって青色光を吸収することができなかったが、本変形例では散乱性のカラーフィルタ材料を用いることができる。

本構成によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、色純度の劣化を抑制するという付加効果も得ることができる。

＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態に係る表示素子２００ｉの断面図を図１５に示す。本発明の第７の実施形態に係る表示素子２００ｉは、図１５に示すように、第１の実施形態に係る表示素子２００に対して、赤サブ画素７、緑サブ画素８に、マイクロレンズ２５ｉ，２５ｉと共に、青色光反射層２９が配置されている点で異なる。

青色光反射層２９を配置することで、赤色波長変換部２２及び緑色波長変換部２３を薄くすることができる。また、波長変換部のアスペクト比を低減させることができる。これにより、画素の微細化を容易に実現することができる。マイクロレンズ２５ｉ，２５ｉは、第１の実施形態のマイクロレンズ２５，２５と変わらないが、青色光反射層２９を完全に覆うことが好ましい。

青色光反射層２９は、青色光を殆ど透過せず（透過率は１０％以下）、非常に高い反射率を有する一方、波長が４８０ｎｍ以上の可視光に対しては、透過性を有する。一例は、誘電体多層膜によるＤＢＲであり、図１２Ａに示す第２反射層４５と類似の構成を有する。波長変換部を励起する青色光の大半を反射させることができる為、反射された青色光が再度波長変換部を通過する。従って、青色光の大半を波長変換する為に必要な波長変換部の厚さを、少なくとも半減させることができる。波長変換された赤色光や緑色光は、青色光反射層２９を透過し、マイクロレンズ２５ｉ，２５ｉによって、収束されるが、青色光反射層２９の追加によって、レンズと波長変換部との距離が伸びる為、収束効果を増加させることができる。

本構成によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、波長変換部を薄くすることができるという付加効果も得ることができる。

＜第７の実施形態の変形例＞
本発明の第７の実施形態の変形例に係る表示素子２００ｊの断面図を図１６に示す。第７の実施形態と同様の効果を、図１６に示す表示素子２００ｊによっても実現させることができる。表示素子２００ｊは、図６に示した表示素子２００ｂにおいて、赤サブ画素７及び緑サブ画素８のマイクロレンズ２５ｂ，２５ｂにおける柱状部２５Ｒｂ，２５Ｒｂをマイクロレンズ２５ｊ，２５ｊにおける柱状部２５Ｒｊ，２５Ｒｊとし、柱状部２５Ｒｊ，２５Ｒｊ部分に、青色光反射層２９を配置した構成である。

本実施形態によれば、表示素子２００ｊにおいて、光出力を向上させることができる。

＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態に係る表示素子２００ｋの断面図を図１７に示す。本発明の第８の実施形態に係る表示素子２００ｋは、第１の実施形態に係る表示素子２００に対し、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を有せず、画素全体に黄色波長変換部３０を有し、青、緑、赤の各カラーフィルタを有する点が異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。

図１７の表示素子２００ｋに示すように、画素領域１全体に黄色波長変換部３０が形成されている。黄色波長変換部３０は青色光によって励起され、黄色光を発光し、全体として白色光を発する。青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８では、それぞれ、青カラーフィルタ３１、赤カラーフィルタ３２、緑カラーフィルタ３３が配置されており、それぞれ、青色光、赤色光、緑色光を発する。

黄色波長変換部３０には、ＹＡＧ蛍光体微粒子を用いることができる。ＹＡＧ蛍光体は量子ドットに比べ、安定性が高く、比較的高い温度でも使用することができる。従って、表示素子２００ｋは、量子ドットや他の蛍光体材料を用いた素子に比べ、よりハイパワーで動作させることができる。本構成は、このように大きな光出力が必要な場合に有用な構成である。

本構成では、波長変換部として、黄色波長変換部３０を形成するだけで済む為、製造工程が非常に簡単である。しかも画素毎に波長変換部を加工する必要がなく、一般に用いられるカラーフィルタ技術を使用することができる為、技術的にも容易である。一方で、マイクロレンズ２５，２５，２５による配光分布を狭める効果は有効である。ここで、青カラーフィルタ３１、赤カラーフィルタ３２、緑カラーフィルタ３３は、散乱性が無い又は殆ど無いことが好ましい。その場合には、各カラーフィルタがマイクロレンズの柱状部と同じ役割を果たすことで、配光分布を狭める効果をより強化させることができる。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第９の実施形態＞
本発明の第９の実施形態に係る表示素子２００ｌの断面図を図１８に示す。本発明の第９の実施形態に係る表示素子２００ｌは、第１の実施形態に係る表示素子２００に対し、マイクロＬＥＤ素子１００ｌ（マイクロＬＥＤ素子１００Ｂｌ、マイクロＬＥＤ素子１００Ｒｌ、マイクロＬＥＤ素子１００Ｇｌを総称）が異なる。それ以外は、第１の実施形態に係る表示素子２００と変わらない。第１の実施形態に係るマイクロＬＥＤ素子１００は、駆動回路基板５０側にＰ電極１９Ｐを有し、光出射側に共通Ｎ電極５６を有するもの（所謂、上下電極型のもの）であるが、本実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００ｌは片側面にＰ，Ｎ両電極を有する構成である。

図１８に示すように、マイクロＬＥＤ素子１００ｌは駆動回路基板５０ｌ側にＰ電極１９Ｐｌ，１９Ｐｌ，１９ＰｌとＮ電極１９Ｎｌ，１９Ｎｌ，１９Ｎｌとを有している。駆動回路基板５０ｌには、サブ画素毎にＰ側電極５１ｌ，５１ｌ，５１ｌとＮ側電極５２ｌ，５２ｌ，５２ｌとが配置されている。Ｐ側電極５１ｌ，５１ｌ，５１ｌとＮ側電極５２ｌ，５２ｌ，５２ｌとは、それぞれ、Ｐ電極１９Ｐｌ，１９Ｐｌ，１９ＰｌとＮ電極１９Ｎｌ，１９Ｎｌ，１９Ｎｌと接続されている。マイクロＬＥＤ素子１００ｌには、所定の電流が流され、発光が制御される。このような構成は、表示素子２００ｌの製造工程において、第１の実施形態に係るマイクロＬＥＤ素子１００における共通Ｎ電極５６の製造工程を省略することができ、製造が容易であると言う利点がある。マイクロＬＥＤ素子１００ｌは、例えば、高いパワーが要求されるヘッドアップディスプレイやプロジェクタ等の表示装置の用途に適している。尚、Ｎ電極１９ＮｌはマイクロＬＥＤ素子１００ｌ毎に設ける必要はなく、複数のマイクロＬＥＤ素子１００ｌが１個のＮ電極１９Ｎｌを共有しても良い。

第９の実施形態に係る表示素子２００ｌによれば、マイクロＬＥＤ素子１００ｌは異なるものの、マイクロレンズ２５による効果は、第１の実施形態のものと同じであり、各サブ画素が発する光の配光分布を狭めることができる。これにより、表示素子２００ｌの表示を投影する結像光学素子が収束することができる光量を大幅に増加させることができる。従って、表示素子２００ｌを用いる表示装置（例えば投映表示装置）はより明るい表示を行うことが可能となる。或いは、同じ明るさでは、より消費電力を低減させることができる。尚、図１８において、符号１７は保護膜を表している。

（製造方法）
次に、マイクロＬＥＤ素子１００ｌの製造方法の一例について、図１９Ａから図１９Ｌを参照して説明する。図１９Ａから図１９Ｌは、それぞれ、マイクロＬＥＤ素子１００及び表示素子２００ｌの第１から第１２の製造工程を示す断面図である。図３Ａから図３Ｏに示す工程と同じ工程に関する説明は省略する。図１９Ａから図１９Ｌに示す工程の図３Ａから図３Ｏに示す工程との大きな相違点は、電極の配置以外に、マイクロＬＥＤ素子１００ｌを成長基板９ｌ上で形成し、表示素子２００ｌ単位で個片化した後、個片単位で駆動回路基板５０ｌ上に貼り付ける、という点である。

図１９Ａに示すように、成長基板９ｌ上に窒化物半導体層１４を形成する点は第１の実施形態と同じであるが、本形態では成長基板９ｌとして、例えば、（０００１）面サファイア基板を用いることができる。

図１９Ｂに示すように、Ｐ側層１３、発光層１２とＮ側層１１の一部とをエッチングしてメサ１６を形成した後、図１９Ｃに示すように、保護膜１７で覆う。保護膜１７は例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である。次いで、図１９Ｄに示すように、メサ１６頂上部のＰ側層１３上にはＰ側コンタクトホール１８Ｐ，１８Ｐ，１８Ｐを、メサ１６底部のＮ側層１１露出部にはＮ側コンタクトホール１８Ｎ，１８Ｎ，１８Ｎを開口する。次いで、図１９Ｅに示すように、Ｐ側コンタクトホール１８Ｐ，１８Ｐ，１８Ｐ及びＮ側コンタクトホール１８Ｎ，１８Ｎ，１８ＮのそれぞれにＰ電極１９Ｐｌ，１９Ｐｌ，１９Ｐｌ、Ｎ電極１９Ｎｌ，１９Ｎｌ，１９ＮＰｌを形成する。次いで、図１９Ｆに示すように、保護膜１７及び窒化物半導体層１４をエッチングし、画素分離溝１５〜１５を形成し、各マイクロＬＥＤ素子１００ｌに分離する。

本構成では、発光層１２側からドライエッチング技術によって加工して行く為、図１９Ｆに示すように、メサ１６の傾斜した側面が発光層１２を覆い、マイクロＬＥＤ素子１００ｌのＮ側層１１の側面を傾斜させることが容易である。いずれの側面も光出射方向に対して、開くように傾斜しており、マイクロＬＥＤ素子１００ｌの光取出し効率を高めることができる。更に、画素分離溝１５の側壁を高反射性の金属膜で覆うことで、マイクロＬＥＤ素子１００ｌの側面からの光漏出を防止し、光出射方向への光取出し効率を高めることができる。Ｎ側層１１の側面と前記金属膜の間に、透明絶縁膜を配置することで、一層、マイクロＬＥＤ素子１００ｌの光取出し効率を高めることができる。

図示していないが、マイクロＬＥＤ素子１００ｌが形成された成長基板９ｌは研磨され、表示素子２００ｌ単位で切断され、個片化される。個片化された状態で、図１９Ｇに示すように、駆動回路基板５０ｌ上に貼り合せられる。駆動回路基板５０ｌはウエハ状態でも良いし、表示素子２００ｌ単位に分割されたチップ状態でも良いが、以下ではウエハ状態として説明する。

次いで、図１９Ｈに示すように、成長基板９ｌを剥離する。図１９Ｇの貼り合せ状態は仮接着に留め、図１９Ｈの成長基板９ｌ剥離後に、本接続することが望ましい。これは、成長基板９ｌが存在する状態では、成長基板９ｌと駆動回路基板５０ｌの熱膨張が異なる場合には、大きな温度上昇を伴う処理は難しい為、成長基板９ｌ剥離後に、温度上昇を伴う本接続を行うことが好ましいからである。このような本接続の後では、各マイクロＬＥＤ素子１００ｌを駆動回路基板５０ｌによる制御によって、発光させることができる。従って、各マイクロＬＥＤ素子１００ｌの特性をテストすることができる。不良のマイクロＬＥＤ素子１００ｌを駆動回路基板５０ｌによる制御によって、検出することができる。従って、各マイクロＬＥＤ素子１００ｌの不良が検出された場合には、不良のマイクロＬＥＤ素子１００ｌを除去し、正常品を貼り付けることで、修復することができる。本実施形態では、マイクロＬＥＤ素子１００ｌの電気的接続が駆動回路基板５０ｌ側にしか無い為、このような修復を容易に行うことができるという点も利点である。

以降の工程は、図１９Ｉ〜図１９Ｌに示すが、図１９Ｉは図３Ｆと同様の埋込材２０形成工程であり、図１９Ｊ〜図１９Ｌは、それぞれ、図３Ｍ〜図３Ｏに示す工程と同じ工程である為、説明は省略する。本実施形態では図１９Ｉに示すように、駆動回路基板５０ｌ上に置いて行っているが、図１９Ｆの後に成長基板９ｌ上で行っても良い。

以上のように、マイクロＬＥＤ素子の電極配置の如何にかかわらずマイクロレンズ２５，２５，２５を配置することは可能である。また、予め成長基板上でマイクロＬＥＤ素子を形成し、表示素子単位で駆動回路基板に貼り合せる場合でも、マイクロレンズ２５，２５，２５を配置することは可能である。

＜第１０の実施形態＞
本発明の第１０の実施形態に係るＡＲ用の表示装置３００の模式図を図２０に示す。本実施形態は、これまで示した表示素子２００，２００ａ〜２００ｌを用いたＡＲ用の表示装置３００である。

図２０に示すように、ＡＲ用の表示装置３００は、表示素子２００，２００ａ〜２００ｌと、結像光学素子３１０と、コンバイナー光学素子３２０を少なくとも含む。結像光学素子３１０は、図２０に示す例に示すように、レンズであっても良いし、凹面鏡であっても良い。コンバイナー光学素子３２０は、図２０の例に示すようにハーフミラーであっても良いし、偏光ビームスプリッタ、回折光学素子等の光学素子であっても良い。コンバイナー光学素子３２０は、観察者の目３５０の前面に配置され、外界からの光３３０の一部を透過する。同時にコンバイナー光学素子３２０は、表示素子２００，２００ａ〜２００ｌが表示する画像を結像光学素子３１０が収束、投映する光３４０を外界からの光３３０に重ね合わせて観察者の目３５０へ届ける。このようにして、外界の風景に、表示素子２００，２００ａ〜２００ｌの表示が重なって、観察者に認知される。

表示素子２００，２００ａ〜２００ｌを用いることで、結像光学素子３１０が収束することができる光量を大幅に増加させることができる。従って、表示素子２００，２００ａ〜２００ｌを用いるＡＲ用の表示装置３００はより明るい表示を行うことが可能となる。或いは、同じ明るさでは、より消費電力を低減させることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 画素領域
２ 共通接続領域
３ ダミー領域
４ 外周部
５，５ｆ 画素
６，６ｆ 青サブ画素
７，７ｆ 赤サブ画素
８，８ｆ 緑サブ画素
９，９ｌ 成長基板
１０ 第１反射層
１１ Ｎ側層
１２ 発光層
１３ Ｐ側層
１４，１４ｆ 窒化物半導体層
１５ 画素分離溝
１５Ｂ 境界溝
１５Ｈ 共通電極コンタクトホール
１５Ｏ 露出帯
１６ メサ
１７ 保護膜
１８Ｐ Ｐ側コンタクトホール
１８Ｎ Ｎ側コンタクトホール
１９，１９ｆ Ｐ電極層
１９Ｐ，１９Ｐｌ Ｐ電極
１９Ｎ，１９Ｎｌ Ｎ電極
１９Ｄ ダミー電極
２０ 埋込材
２１ 透明部
２２ 赤色波長変換部
２３ 緑色波長変換部
２４ 平坦部
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ マイクロレンズ
２５Ｒ，２５Ｒｂ，２５Ｒｈ，２５Ｒｊ マイクロレンズの柱状部
２５Ｌ，２５Ｌｂ，２５Ｌｈ レンズ部
２６ 反射壁
２７ バッファ層
２７Ｈ バッファ層の開口部
２８ 青色光吸収フィルタ
２９ 青色光反射層
３０ 黄色波長変換部
３１ 青カラーフィルタ
３２ 赤カラーフィルタ
３３ 緑カラーフィルタ
４４ 透明電極層
４５ 第２反射層
４６ 開口部
５０，５０ｌ 駆動回路基板
５１，５１ｌ Ｐ側電極
５２，５２ｌ Ｎ側電極
５３ ダミー電極
５４ 外部接続電極
５５ プラグ
５６ 共通Ｎ電極
１００，１００ｌ マイクロＬＥＤ素子
１００Ｂ，１００Ｂｌ マイクロＬＥＤ素子（青サブ画素）
１００Ｒ，１００Ｒｌ マイクロＬＥＤ素子（赤サブ画素）
１００Ｇ，１００Ｇｌ マイクロＬＥＤ素子（緑サブ画素）
１００Ｂｆ マイクロレーザー素子（青サブ画素）
１００Ｒｆ マイクロレーザー素子（赤サブ画素）
１００Ｇｆ マイクロレーザー素子（緑サブ画素）
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ，２００ｆ，２００ｇ，
２００ｈ，２００ｉ，２００ｊ，２００ｋ，２００ｌ 表示素子
３００ ＡＲ用の表示装置
３１０ 結像光学素子
３２０ コンバイナー光学素子
３３０ 外界よりの光
３４０ 表示素子よりの光
３５０ 観察者の目
Ｌ 光出射方向

Claims (20)

1. 駆動回路基板上に、画素を構成するマイクロ発光素子を複数備えており、前記マイクロ発光素子は、前記駆動回路基板とは反対側に光を出射することで、画像を表示し、前記画素に前記光を収束させる収束部を配設したことを特徴とする表示素子。
2. 前記マイクロ発光素子は青色光を発し、前記画素は前記青色光を前記駆動回路基板とは反対側に出射する青サブ画素を含み、前記青サブ画素上に、該青サブ画素のための専用の前記収束部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
3. 前記駆動回路基板と前記マイクロ発光素子と波長変換部とを順に積層しており、前記マイクロ発光素子は青色光を発し、前記波長変換部は前記青色光を赤色光に変換し、前記画素は前記赤色光を前記駆動回路基板とは反対側に出射する赤サブ画素を含み、前記赤サブ画素上に、該赤サブ画素のための専用の前記収束部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示素子。
4. 前記駆動回路基板と前記マイクロ発光素子と波長変換部とを順に積層しており、前記マイクロ発光素子は青色光を発し、前記波長変換部は前記青色光を緑色光に変換し、前記画素は前記緑色光を前記駆動回路基板とは反対側に出射する緑サブ画素を含み、前記緑サブ画素上に、該緑サブ画素のための専用の前記収束部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１つに記載の表示素子。
5. 前記画素は複数のサブ画素を含み、前記複数のサブ画素は該複数のサブ画素のうち少なくとも２つのサブ画素を共用する共通の前記収束部を有することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
6. 前記画素は複数のサブ画素を含み、前記サブ画素毎に前記収束部を配設したことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
7. 前記画素は複数のサブ画素を含み、前記複数のサブ画素は、前記マイクロ発光素子の発する光を、波長変換せずに出射するサブ画素と、波長変換することで前記マイクロ発光素子の発する光の波長よりも長い長波長光を出射するサブ画素を含み、前記長波長光を出射するサブ画素のみに、前記収束部を配設したことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
8. 前記収束部は、マイクロレンズであることを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１つに記載の表示素子。
9. 前記マイクロレンズは柱状部とレンズ部とを含むことを特徴とする請求項８に記載の表示素子。
10. 前記レンズ部の表面の曲率半径をＲ、前記レンズ部の屈折率をｎとすると、前記柱状部の長さは、Ｒ／（ｎ−１）より長いことを特徴とする請求項９に記載の表示素子。
11. 前記収束部は、マイクロレンズであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の表示素子。
12. 前記マイクロレンズは、その一部に励起光を吸収する特性を有することを特徴とする請求項１１に記載の表示素子。
13. 前記収束部と前記波長変換部との間に、励起光を反射する反射層を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の表示素子。
14. 前記収束部は反射壁であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
15. 前記反射壁は傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の表示素子。
16. 光出射方向から見た平面視において、前記反射壁は、前記マイクロ発光素子の発光面を覆っていないことを特徴とする請求項１４に記載の表示素子。
17. 前記波長変換部の周囲に、遮光材からなる平坦部が配置されており、前記収束部はマイクロレンズであり、前記マイクロレンズは前記平坦部を覆って配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の表示素子。
18. 前記波長変換部の周囲に、遮光材からなる平坦部が配置されており、前記収束部は反射壁であり、前記反射壁は前記平坦部上にのみに配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の表示素子。
19. 前記波長変換部の周囲に、遮光材からなる平坦部が配置されており、前記平坦部は、前記マイクロ発光素子の発光面を覆っていないことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の表示素子。
20. 請求項１から請求項１９までの何れか１つに記載の表示素子と、結像光学素子と、コンバイナー光学素子とを含む表示装置。

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