JP2021158252A - 発光デバイスおよび画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示性能を向上させることが可能な発光デバイスおよび画像表示装置を提供する。【解決手段】本開示の一実施の形態の発光デバイスは、第１の光を出射する固体光源と、固体光源と対向する第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、波長変換層の第１の面側および第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば、固体光源を有する発光デバイスおよびこれを備えた画像表示装置に関する。

例えば、特許文献１では、基板上に配置された発光ダイオードアレイの上方に、赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体と、紫外線遮断フィルタとがこの順に積層された表示装置が開示されている。

特開平１１−３４０５１６号公報

ところで、表示画素の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた画像表示装置では、表示性能の向上が求められている。

表示性能を向上させることが可能な発光デバイスおよび画像表示装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施形態の発光デバイスは、第１の光を出射する固体光源と、固体光源と対向する第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、波長変換層の第１の面側および第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層とを備えたものである。

本開示の一実施形態の画像表示装置は、複数の発光デバイスを備えたものであり、発光デバイスとして、上記本開示の一実施形態の発光デバイスを有する。

本開示の一実施形態の発光デバイスおよび一実施形態の画像表示装置では、第１の光を出射する固体光源の上方に配置され、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層の、固体光源と対向する第１の面側および第１の面とは反対側の第２の面側の少なくとも一方に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層を設けるようにした。これにより、波長変換層から固体光源への戻り光や、第１の光が波長変換層を透過することによる色純度の低下を低減する。

本開示の一実施の形態に係る発光デバイスの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の一実施の形態に係る発光デバイスの構成の他の例を表す断面模式図である。 図１に示した発光デバイスを備えた画像表示装置の構成の一例を表す斜視図である。 図３に示した画像表示装置の配線レイアウトの一例を表した模式図である。 本開示の変形例１に係る画像表示装置の構成の一例を表す斜視図である。 図５に示した実装基板の構成を表す斜視図である。 図６に示したユニット基板の構成を表す斜視図である。 本開示の変形例２に係る画像表示装置の例を表す図である。

以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．実施の形態（発光素子と波長変換層との間および波長変換層の光取り出し面側のそれぞれに波長選択層を設けた例）
１−１．発光デバイスの構成
１−２．発光デバイスの製造方法
１−３．画像表示装置の構成
１−４．作用・効果
２．変形例
２−１．変形例１（画像表示装置の他の例）
２−２．変形例２（画像表示装置の他の例）

＜１．実施の形態＞
図１は、本開示の一実施の形態に係る発光デバイス（発光デバイス１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、本開示の一実施の形態に係る発光デバイス１の断面構成の他の例を模式的に表したものである。発光デバイス１は、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示装置（画像表示装置１００、図３参照）の表示画素として好適に適用可能なものであり、複数の発光部（発光領域）を有するものである。

（１−１．発光デバイスの構成）
発光デバイス１は、例えば、実装基板３１に、発光素子１０および波長変換層２１がこの順に積層されたものであり、波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側および第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側には、さらに、第１波長選択層２２および第２波長選択層２３がそれぞれ設けられている。つまり、発光デバイス１は、実装基板３１側から、発光素子１０、第１波長選択層２２、波長変換層２１および第２波長選択層２３がこの順に積層された構成を有している。発光素子１０は、例えば、互いに独立して駆動する複数の発光部（半導体積層体１３）を有しており、各発光部の上方には、例えばＲＧＢに対応する波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂがそれぞれ設けられている。

発光素子１０は、例えば、基板１１の表面１１Ｓ１側に、半導体層１２および半導体積層体１３がこの順に積層されたものであり、本開示の「固体光源」の一具体例に相当する。本実施の形態では、発光素子１０は、基板１１の裏面１１Ｓ２側から、例えば青色領域に対応する波長の光（青色光）または例えば紫外領域に対応する波長の光（紫外光）が取り出される。半導体積層体１３は、例えば、半導体層１２側から、第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６がこの順に積層されている。発光素子１０は、さらに、複数の発光部として半導体積層体１３を複数に分割する分離部１７を有している。半導体層１２は、各半導体積層体１３に対する共通層となっており、例えば複数の発光部（半導体積層体１３）がアレイ状に設けられた基板１１の周縁部において、一部が露出している。この露出した半導体層１２上には、各半導体積層体１３に共通する第１電極１８が設けられており、各半導体積層体１３の上面には、それぞれ、第２電極１９が設けられている。発光素子１０は、これら第１電極１８および第２電極１９が、例えばはんだ３２を介して実装基板３１に、例えばフリップリップ実装されている。

基板１１は、複数の半導体積層体１３を集積する支持基板である。基板１１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるｎ型の単結晶基板を用いることができる。

半導体層１２は、例えば、半導体積層体１３を構成する各層を、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：ＭＯＣＶＤ）法等のエピタキシャル結晶成長法により形成する際の下地層として用いられるものである。また、半導体層１２は、第１電極１８と、各半導体積層体１３とを電気的に接続するためのコンタクト層として用いることができる。半導体層１２は、例えばＧａＮ系半導体によって構成されている。

半導体積層体１３は、上記のように、第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６がこの順に積層された構成を有し、例えば、柱状形状を有している。第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６は、例えば、ＩｎＧａＮ系の半導体材料やＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料によって構成されている。一例として、第１導電型層１４は、例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされたＧａＮ層により形成することができる。活性層１５は、例えばＩｎＧａＮ層により形成することができる。第２導電型層１６は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＧａＮ層により形成することができる。

分離部１７は、半導体積層体１３を、複数の発光部として複数に分離するものであり、例えば、半導体層１２上に格子状に設けられている。分離部１７は、例えば、酸化物材料または窒化物材料等の誘電体材料または絶縁体材料を用いて形成することができる。具体的には、分離部１７は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いて形成することができる。この他、分離部１７は、樹脂材料を用いて形成することができる。また、誘電体材料、絶縁体材料または樹脂材料を用いて形成された分離部１７は、例えば空隙を含んでいてもよいし、分離部１７全体が空隙で形成されていてもよい。

第１電極１８は、半導体層１２上に設けられ、例えばチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の多層膜によって形成されている。

第２電極１９は、半導体積層体１３の上面に設けられ、例えば金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜によって形成されている。

なお、図１では、発光素子１０として基板１１上に複数の発光部が設けられた、所謂発光ダイオードアレイを一例として示したが、発光素子１０の構造はこれに限定されない。

例えば、図２に示した発光デバイス１のように、発光素子１０ＡとしてＬＥＤチップを用いることができる。ＬＥＤチップとは、結晶成長に用いたウェハから切り出した状態のものを指しており、成形した樹脂等で覆われたパッケージタイプのものではないことを指している。

発光素子１０Ａでは、例えば、実装基板３１側から第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６がこの順に積層された半導体積層体１３によって構成されており、その断面形状は、例えば逆台形状となっている。半導体積層体１３の側面および底面は、例えば、誘電体層、金属層および誘電体層がこの順に積層された積層膜３３によって覆われている。半導体積層体１３の底面を覆う積層膜３３には開口（図示せず）が設けられており、発光素子１０Ａは、その開口内に第１電極１８を、半導体積層体１３の上面（光取り出し面）に第２電極１９を有している。発光素子１０Ａは、例えば表示画素（例えば、後述の表示画素１２３、図４参照）を構成するＲＧＢの各画素に例えば１つずつ配置され、各画素に配置された３つの発光素子１０Ａを１ユニットとして、各発光素子１０Ａの側面および上面を封止層３４で覆うことでパッケージ化されている。パッケージ化された発光素子１０Ａは、例えばパッド電極３５およびはんだ３２を介して実装基板３１に実装される。

波長変換層２１は、発光素子１０から出射された青色光または紫外光を所定の波長の光に変換して出射するものであり、本開示の「波長変換層」の一具体例に相当する。波長変換層２１は、上記のように、例えばＲＧＢに対応する波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを有している。

波長変換層２１は、例えば、波長変換材料として、複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層または量子ドットを含む量子ドット層によって構成されている。蛍光体層または量子ドット層によって構成される波長変換層２１は、青色光または紫外光を励起光ＥＬとして吸収して励起光ＥＬとは異なる波長の光を出射する。つまり、波長変換層２１Ｒでは、励起光ＥＬを吸収して、例えば赤色領域に対応する波長の光（赤色光Ｌｒ）を出射する。波長変換層２１Ｇでは、励起光ＥＬを吸収して、例えば緑色領域に対応する波長の光（緑色光Ｌｇ）を出射する。波長変換層２１Ｂでは、励起光ＥＬを吸収して、例えば青色領域に対応する波長の光（青色光Ｌｂ）を出射する。なお、励起光ＥＬとして青色光を用いる場合には、波長変換層２１Ｂは、透明な樹脂層または開口として形成するようにしてもよい。その際には、発光素子１０から出射された青色の励起光ＥＬが、そのまま青色光Ｌｂとして利用される。

各波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの間には、それぞれ、遮光部２４が設けられている。遮光部２４は、隣接するＲＧＢの各画素において混色を起こす虞のある斜め光の入射を防ぐためのものであり、例えば、平面視においてＲＧＢの各画素を区画するように格子状に設けられている。遮光部２４は、光吸収性または反射性を有する材料を用いて形成することが好ましく、例えば、カーボン（Ｃ）、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）およびサマリウム（Ｓｍ）と銀（Ａｇ）との合金あるいは有機材料等が挙げられる。

第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、それぞれ、所定の波長の光を選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射するものであり、本開示の「波長選択層」の一具体例に相当する。第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、例えば、誘電体多層膜によって構成されている。この他、第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、３次元フォトニック結晶を用いて形成することができる。

第１波長選択層２２は、波長変換層２１の第１面２１Ｓ１側、つまり、発光素子１０と波長変換層２１との間に設けられている。第１波長選択層２２は、例えば、発光素子１０から出射される青色光または紫外光を選択的に透過するように構成されている。これにより、例えば図１に示したように、例えば波長変換層２１Ｇにおいて例えば発光素子１０側に発せられた緑色光Ｌｇは、波長変換層２１Ｇと第１波長選択層２２との界面（例えば、波長変換層２１Ｇの第１面２１Ｓ１）において反射されるようになる。よって、光取り出し面Ｓ１側への光取り出し効率が向上する。

第１波長選択層２２は、さらに、入射角度依存性を有していることが好ましい。具体的には、第１波長選択層２２は、対向する発光素子１０から入射した励起光ＥＬを、垂直方向に透過するように構成されていることが好ましい。これにより、例えば図１に示したように、発光素子１０から出射された斜め光が、隣接する他の色画素（例えば緑色画素Ｇから青色画素Ｂ）に入射するのを防ぐことが可能となる。

第２波長選択層２３は、波長変換層２１の第２面Ｓ２側に設けられている。第２波長選択層２３は、下方に設けられた各波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂにおいて発せられた光（赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂ）を選択的に透過するように構成されている。つまり、波長変換層２１Ｒの上方に設けられた第２波長選択層２３Ｒは、赤色光Ｌｒを選択的に透過するように構成されており、波長変換層２１Ｇの上方に設けられた第２波長選択層２３Ｇは、緑色光Ｌｇを選択的に透過するように構成されており、波長変換層２１Ｂの上方に設けられた第２波長選択層２３Ｂは、青色光Ｌｂを選択的に透過するように構成されている。これにより、例えば図１に示したように、例えば波長変換層２１Ｇにおいて吸収されなかった励起光ＥＬが波長変換層２１と第２波長選択層２３Ｇとの界面（例えば、波長変換層２１の第２面２２Ｓ２）において反射されるようになる。また、図１に示したように、斜め光が隣接する他の色画素（例えば緑色画素Ｇから青色画素Ｂ）に入射した際に、その斜め光（漏れ光）が隣接画素から取り出されるのを防ぐことが可能となる。よって、励起光ＥＬや漏れ光が光取り出し面Ｓ１側に取り出されることによる色純度の低下が低減される。

（１−２．発光デバイスの製造方法）
発光デバイス１を構成する各半導体層（半導体層１２、第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６）は、例えば、ＭＯＣＶＤ法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等の方法を用いたエピタキシャル結晶成長法により形成することができる。

まず、基板１１上に、下地層として、例えばＧａＮからなる半導体層１２を成膜した後、第１導電型層１４として、例えばシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮ層を、活性層１５として、例えばＩｎＧａＮ層を、第２導電型層１６として、例えばマグネシウム（Ｍｇ）ドープのＧａＮ層を順に成長させる。続いて、第２導電型層１６上にレジスト膜をパターニングし、例えばドライエッチングにより第２導電型層１６、活性層１５および第１導電型層１４を、例えば半導体層１２まで除去し、複数の発光部を形成する。次に、一部（例えば、基板１１の周縁部）を除いて各発光部の間に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）を用いた分離部１７を形成し、各発光部の間を電気的に分離する。その後、露出した半導体層１２上および各発光部上に、それぞれ第１電極１８および第２電極１９を形成する。これにより、発光素子１０が完成する。

続いて、実装基板３１のパッド電極（例えば、パッド電極１２１Ｂ，１２２Ｂ、図４参照）と、第１電極１８および第２電極１９とを、例えばはんだ３２を介して電気的に接続させ、発光素子１０を実装基板３１に実装する。その後、例えば基板１１の裏面１１Ｓ２を研磨して薄肉化する。次に、基板１１の裏面１１Ｓ２に、例えば誘電体多層膜からなる第１波長選択層２２を成膜した後、例えば、各発光部に対応する第１波長選択層２２上に、それぞれ、例えばフォトリソグラフィまたは塗布法を用いて、各ＲＧＢの画素間に遮光部２４を有する波長変換層２１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）を形成する。その後、各波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ上にそれぞれ、第２波長選択層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを成膜する。第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、それぞれ、化学気相成長法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）等の蒸着法やスパッタリング法を用いて成膜することができる。以上により、図１に示した発光デバイス１が完成する。

（１−３．画像表示装置の構成）
図３は、画像表示装置（画像表示装置１００）の概略構成の一例を表した斜視図である。画像表示装置１００は、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素として本実施の形態の発光デバイス１が複数用いられている。画像表示装置１００は、例えば図３に示したように、表示パネル１１０と、表示パネル１１０を駆動する制御回路１４０とを備えている。

表示パネル１１０は、実装基板１２０と、対向基板１３０とを互いに重ね合わせたものである。対向基板１３０の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域１００Ａを有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域１００Ｂを有している。なお、図１等に示した実装基板３１は、この実装基板１２０に相当する。

図４は、実装基板１２０の対向基板１３０側の表面のうち表示領域１００Ａに対応する領域の配線レイアウトの一例を表したものである。実装基板１２０の表面のうち表示領域１００Ａに対応する領域には、例えば図４に示したように、複数のデータ配線１２１が所定の方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。実装基板１２０の表面のうち表示領域１００Ａに対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン配線１２２がデータ配線１２１と交差（例えば、直交）する方向に延在して形成されており、且つ、所定のピッチで並列配置されている。データ配線１２１およびスキャン配線１２２は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電性材料からなる。

スキャン配線１２２は、例えば、最表層に形成されており、例えば、基材表面に形成された絶縁層（図示せず）上に形成されている。なお、実装基板１２０の基材は、例えば、シリコン基板、または樹脂基板等からなり、基材上の絶縁層は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）または樹脂材料からなる。一方、データ配線１２１は、スキャン配線１２２を含む最表層とは異なる層（例えば、最表層よりも下の層）内に形成されており、例えば、基材上の絶縁層内に形成されている。

データ配線１２１とスキャン配線１２２との交差部分の近傍が表示画素１２３となっており、複数の表示画素１２３が表示領域１００Ａ内においてマトリクス状に配置されている。各表示画素１２３には、例えば、３つの発光部（例えば、発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を有する発光デバイス１が実装されている。なお、図４には、３つの発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで一つの表示画素１２３が構成されており、発光部１Ｒから赤色の光を、発光部１Ｇから緑色の光を、発光部１Ｂから青色の光をそれぞれ出力することができるようになっている場合が例示されている。

発光デバイス１には、例えば発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂごとに一対、または一方が共通且つ他方が発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂごとに配置される端子電極（例えば、第１電極１８および第２電極１９）が設けられている。そして、一方の端子電極がデータ配線１２１に電気的に接続されており、他方の端子電極がスキャン配線１２２に電気的に接続されている。例えば、一方の端子電極は、データ配線１２１に設けられた分枝１２１Ａの先端のパッド電極１２１Ｂに電気的に接続されている。また、例えば、他方の端子電極は、スキャン配線１２２に設けられた分枝１２２Ａの先端のパッド電極１２２Ｂに電気的に接続されている。

各パッド電極１２１Ｂ，１２２Ｂは、例えば、最表層に形成されており、例えば、図４に示したように、各発光デバイス１が実装される部位に設けられている。ここで、パッド電極１２１Ｂ，１２２Ｂは、例えば、Ａｕ（金）等の導電性材料からなる。

実装基板１２０には、さらに、例えば、実装基板１２０と対向基板１３０との間の間隔を規制する複数の支柱（図示せず）が設けられている。支柱は、表示領域１００Ａとの対向領域内に設けられていてもよいし、フレーム領域１００Ｂとの対向領域内に設けられていてもよい。

対向基板１３０は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板等からなる。対向基板１３０において、発光デバイス１側の表面は平坦となっていてもよいが、粗面となっていることが好ましい。粗面は、表示領域１００Ａとの対向領域全体に渡って設けられていてもよいし、表示画素１２３との対向領域にだけ設けられていてもよい。粗面は、発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから発せられた光が当該粗面に入細かな凹凸を有している。粗面の凹凸は、例えば、サンドブラストや、ドライエッチング等によって作製可能である。

制御回路１４０は、映像信号に基づいて各表示画素１２３（各発光デバイス１）を駆動するものである。制御回路１４０は、例えば、表示画素１２３に接続されたデータ配線１２１を駆動するデータドライバと、表示画素１２３に接続されたスキャン配線１２２を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。制御回路１４０は、例えば、図３に示したように、表示パネル１１０とは別体で設けられ、かつ配線を介して実装基板１２０と接続されていてもよいし、実装基板１２０上に実装されていてもよい。

（１−４．作用・効果）
本実施の形態の発光デバイス１は、励起光ＥＬを出射する発光素子１０の上方に、励起光ＥＬを異なる波長の光に変換する波長変換層２１を配置すると共に、波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側に第１波長選択層２２を、第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側に第２波長選択層２３を設けるようにした。これにより、波長変換層２１から発光素子１０への戻り光や、励起光ＥＬが波長変換層２１を透過することによる色純度の低下を低減する。以下、これについて説明する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を画素毎に光源として用いた画像表示装置が普及してきており、例えば、高精細化が望まれている。高精細化を実現するためには、１画素におけるＲＧＢの集積密度を高くする方法が考えられる。一般的なＬＥＤディスプレイでは、１画素のＲＧＢの集積密度を高くした場合、画素およびＲＧＢの各素子サイズが小さくなり、ＲＧＢ間を分離する分離構造の作り込みが困難となる。また、各画素に対応する色光を発するＬＥＤを配置した場合、画素毎に別々のＬＥＤ材料を用いるため、生産効率が低下するという課題が生じる。

そこで、１画素におけるＲＧＢの集積密度を高くする方法として、前述したように、同色のＬＥＤを配置し、その上方にＲＧＢに対応する波長変換層を設ける技術が報告されている。しかしながら、上記のようなＬＥＤと波長変換技術とを利用し、且つ、ＲＧＢを狭い領域に集積化した画像表示装置では、他画素への光漏れ、波長変換層からの戻り光および励起光の表面への漏れ等による表示性能の低下が懸念され、高密度化との両立が困難とされている。

これに対して、本実施の形態では、励起光ＥＬを出射する発光素子１０の上方に配置された波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側に第１波長選択層２２を、第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側に第２波長選択層２３をそれぞれ設けるようにした。

このように、波長変換層２１と発光素子１０との間に第１波長選択層２２を設けることにより、波長変換層２１において例えば発光素子１０側に発せられた色光が発光素子１０へ戻るのを防ぎ、光取り出し面Ｓ１側への光取り出し効率を向上させることが可能となる。

また、波長変換層２１の光取り出し面Ｓ１側（第２面２１Ｓ２側）に第２波長選択層２３を設けることにより、波長変換層２１において吸収されなかった励起光ＥＬが波長変換層２１から光取り出し面Ｓ１側に出射されるのを防ぐことが可能となる。また、波長変換層２１において発せられた斜め光が隣接する他の色画素に入射した際に、その斜め光（漏れ光）が隣接画素から取り出されるのを防ぐことが可能となる。よって、励起光ＥＬや漏れ光が光取り出し面Ｓ１側に取り出されることによる色純度の低下を低減される。

以上により、本実施の形態の発光デバイス１では、励起光ＥＬを出射する発光素子１０の上方に配置された波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側および第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側の一方または両方に、波長選択層（第１波長選択層２２および第２波長選択層２３）を設けるようにした。これにより、高精細化を実現しつつ、表示性能を向上させることが可能となる。

次に、本開示の変形例１，２について説明する。なお、上記実施の形態の発光デバイス１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

＜２．変形例＞
（２−１．変形例１）
図５は、本開示の発光デバイス（例えば、発光デバイス１）を用いた画像表示装置の他の構成例（画像表示装置２００）を表した斜視図である。画像表示装置２００は、ＬＥＤを光源として用いた、所謂タイリングディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素として本実施の形態の発光デバイス１が用いられている。画像表示装置２００は、例えば、図５に示したように、表示パネル２１０と、表示パネル２１０を駆動する制御回路２４０とを備えている。

表示パネル２１０は、実装基板２２０と、対向基板２３０とを互いに重ね合わせたものである。対向基板２３０の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域を有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域を有している（いずれも図示せず）。対向基板２３０は、例えば、所定の間隙を介して、実装基板２２０と対向する位置に配置されている。なお、対向基板２３０が、実装基板２２０の上面に接していてもよい。

図６は、実装基板２２０の構成の一例を模式的に表したものである。実装基板２２０は、例えば、図６に示したように、タイル状に敷き詰められた複数のユニット基板２５０により構成されている。なお、図６では、９つのユニット基板２５０により実装基板２２０が構成される例を示したが、ユニット基板２５０の数は、１０以上であってもよいし、８以下であってもよい。

図７は、ユニット基板２５０の構成の一例を表したものである。ユニット基板２５０は、例えば、タイル状に敷き詰められた複数の発光部を有する発光デバイス１と、各発光デバイス１を支持する支持基板２６０とを有している。各ユニット基板２５０は、さらに、制御基板（図示せず）を有している。支持基板２６０は、例えば、金属フレーム（金属板）、もしくは、配線基板等で構成されている。支持基板２６０が配線基板で構成されている場合には、制御基板を兼ねることも可能である。このとき、支持基板２６０および制御基板の少なくとも一方が、各発光デバイス１と電気的に接続されている。

（２−２．変形例２）
図８は、透明ディスプレイ３００の外観を表したものである。透明ディスプレイ３００は、例えば表示部３１０と、操作部３１１と、筐体３１２とを有している。表示部３１０には、本実施の形態の発光デバイス１が用いられている。この透明ディスプレイ３００では、表示部３１０の背景を透過しつつ、画像や文字情報を表示することが可能である。

透明ディスプレイ３００では、実装基板（例えば、実装基板３１）は、光透過性を有する基板が用いられている。各電極（例えば、第１電極１８および第２電極１９）は、実装基板と同様に光透過性を有する導電性材料を用いて形成されている。あるいは、各電極は、配線幅を補足したり、配線の厚みを薄くすることで、視認されにくい構造となっている。また、透明ディスプレイ３００は、例えば、駆動回路を備えた液晶層を重ね合わせることで黒表示を可能となり、液晶の配光方向を制御することにより、透過と黒表示とのスイッチングが可能となる。

以上、実施の形態および変形例１，２を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、発光素子１０から出射される光が青色光または紫外光である例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、発光デバイス１では、青色光と緑色光、紫外光と緑色光等、２種類以上の光が出射される発光素子も用いることができる。

また、上記実施の形態では、はんだ３２を介して実装基板３１に発光素子１０を実装した例を示したがこれに限らない。発光素子１０は、例えば、金属接合やメッキ接合等によって実装基板３１に実装することができる。

更に、上記実施の形態および図１，２では、例えばＲＧＢに対応する３つの発光部（３つの発光素子１０または発光素子１０Ａ）を有する発光デバイス１を挙げて本技術を説明したが、発光デバイス１の構造はこれに限定されるものではない。発光デバイス１では、例えば表示パネルの表示領域全体に、例えば、基板１１および半導体層１２が各画素に対する共通層として延在しており、その半導体層１２上に発光部を構成する半導体積層体１３が、画素毎に形成されているようにしてもよい。これにより、本開示の発光デバイス１は、所謂マイクロディスプレイにも好適に用いることが可能となる。

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、第１の光を出射する固体光源の上方に配置され、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層の、固体光源と対向する第１の面側および第１の面とは反対側の第２の面側の少なくとも一方に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層を設けるようにした。これにより、波長変換層から固体光源への戻り光や、第１の光が波長変換層を透過することによる色純度の低下を低減する。よって、表示性能を向上させることが可能となる。
（１）
第１の光を出射する固体光源と、
前記固体光源と対向する第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、前記第１の光を、前記第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、
前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層と
を備えた発光デバイス。
（２）
前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第１の面側に設けられ、前記第１の光を選択的に透過する、前記（１）に記載の発光デバイス。
（３）
前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられ、前記第１の光または前記第２の光を選択的に透過する、前記（１）に記載の発光デバイス。
（４）
前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の両方に設けられている、前記（１）に記載の発光デバイス。
（５）
前記波長選択層は、入射角度依存性をさらに有し、前記波長選択層の入射面に対して略垂直に入射した光を選択的に透過する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（６）
前記固体光源として、前記第１の光を出射する第１光源、第２光源および第３光源と、
前記波長変換層として、前記第１光源の上方に配置された第１波長変換層、前記第２光源の上方に配置された第２波長変換層および前記第３光源の上方に配置された第３波長変換層とをそれぞれ有し、
前記第１波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を赤色光に変換し、
前記第２波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を緑色光に変換し、
前記第３波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を青色光に変換する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（７）
前記第１光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記赤色光を選択的に透過し、
前記第２光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記緑色光を選択的に透過し、
前記第３光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記青色光を選択的に透過する、前記（６）に記載の発光デバイス。
（８）
前記固体光源として、前記第１の光を出射する第１光源、第２光源および第３光源と、
前記波長変換層として、前記第１光源の上方に配置された第１波長変換層、前記第２光源の上方に配置された第２波長変換層および前記第３光源の上方に配置された第３波長変換層とをそれぞれ有し、
前記第１波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を赤色光に変換し、
前記第２波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を緑色光に変換し、
前記第３波長変換層は、前記第１の光を前記第２の光として透過する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（９）
前記第３波長変換層は、光透過性を有する樹脂層により構成されている、前記（８）に記載の発光デバイス。
（１０）
前記波長変換層は、複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層により構成されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１１）
前記波長変換層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層により構成されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１２）
前記固体光源は、発光波長が青色領域または紫外領域の発光ダイオードである、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１３）
前記波長選択層は、誘電体多層膜により構成されている、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１４）
複数の発光デバイスを備え、
前記発光デバイスは、
第１の光を出射する固体光源と、
前記固体光源と対向する第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、前記第１の光を、前記第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、
前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層と
を有する画像表示装置。

１…発光デバイス、１０，１０Ａ…発光素子、１１…基板、１２…半導体層、１３…半導体積層体、１４…第１導電型層、１５…活性層、１６…第２導電型層、１７…分離部、１８…第１電極、１９…第２電極、２１，２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ…波長変換層、２２…第１波長選択層、２３，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ…第２波長選択層、２４…遮光部、３１…実装基板、３２…はんだ、３３…積層膜、３４…封止層、３５…パッド電極、１００，２００…画像表示装置、３００…透明ディスプレイ。

Claims (14)

1. 第１の光を出射する固体光源と、
   前記固体光源と対向する第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、前記第１の光を、前記第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、
   前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層と
   を備えた発光デバイス。
2. 前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第１の面側に設けられ、前記第１の光を選択的に透過する、請求項１に記載の発光デバイス。
3. 前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられ、前記第１の光または前記第２の光を選択的に透過する、請求項１に記載の発光デバイス。
4. 前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の両方に設けられている、請求項１に記載の発光デバイス。
5. 前記波長選択層は、入射角度依存性をさらに有し、前記波長選択層の入射面に対して略垂直に入射した光を選択的に透過する、請求項１に記載の発光デバイス。
6. 前記固体光源として、前記第１の光を出射する第１光源、第２光源および第３光源と、
   前記波長変換層として、前記第１光源の上方に配置された第１波長変換層、前記第２光源の上方に配置された第２波長変換層および前記第３光源の上方に配置された第３波長変換層とをそれぞれ有し、
   前記第１波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を赤色光に変換し、
   前記第２波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を緑色光に変換し、
   前記第３波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を青色光に変換する、請求項１に記載の発光デバイス。
7. 前記第１光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記赤色光を選択的に透過し、
   前記第２光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記緑色光を選択的に透過し、
   前記第３光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記青色光を選択的に透過する、請求項６に記載の発光デバイス。
8. 前記固体光源として、前記第１の光を出射する第１光源、第２光源および第３光源と、
   前記波長変換層として、前記第１光源の上方に配置された第１波長変換層、前記第２光源の上方に配置された第２波長変換層および前記第３光源の上方に配置された第３波長変換層とをそれぞれ有し、
   前記第１波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を赤色光に変換し、
   前記第２波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を緑色光に変換し、
   前記第３波長変換層は、前記第１の光を前記第２の光として透過する、請求項１に記載の発光デバイス。
9. 前記第３波長変換層は、光透過性を有する樹脂層により構成されている、請求項８に記載の発光デバイス。
10. 前記波長変換層は、複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層により構成されている、請求項１に記載の発光デバイス。
11. 前記波長変換層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層により構成されている、請求項１に記載の発光デバイス。
12. 前記固体光源は、発光波長が青色領域または紫外領域の発光ダイオードである、請求項１に記載の発光デバイス。
13. 前記波長選択層は、誘電体多層膜により構成されている、請求項１に記載の発光デバイス。
14. 複数の発光デバイスを備え、
    前記発光デバイスは、
    第１の光を出射する固体光源と、
    前記固体光源と対向する第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、前記第１の光を、前記第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、
    前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層と
    を有する画像表示装置。

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