JP7075437B2 - 画像表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ発光素子、及びそれを含む画像表示素子に関する。

駆動回路基板（ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）上に、画素を構成するマイクロ発光素子が複数配置された表示素子が提案されている。例えば、特許文献１に開示されている技術では、シリコン基板の上に駆動回路が形成され、駆動回路の上に紫外光を発光する微小な発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイが配置される。また、前記技術では、発光ダイオードアレイの上に、紫外光を赤色、緑色、及び青色の可視光へ変換する波長変換層（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）が設けられる事により、カラー画像を表示する小型の表示素子が開示されている。

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（ｇｌａｓｓｅｓ－ｌｉｋｅ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ－Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置用の表示素子として期待されている。

この様な表示素子の製造方法としては、駆動回路基板の材料とマイクロ発光素子の材料とが異なる為、両者を別々に形成した後に貼り合わせる方法が一般的である。

特開２００２－１４１４９２号公報（２００２年５月１７日公開）

しかしながら、上述の特許文献１に開示されたマイクロ発光素子及び表示素子の構造では、発光層で発生した光の多く（数十％）が、マイクロ発光素子の側面から、隣接するマイクロ発光素子に向けて放出される。この様な光は、隣接するマイクロ発光素子に吸収され、当該マイクロ発光素子から再放出される。これにより、隣接するマイクロ発光素子に光クロストークが発生すると共に、マイクロ発光素子で発生した光の内、外部に放出される光の割合が低くなり、発光効率（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が低くなるという問題が生じる。同様の問題は波長変換層においても生じる。

本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、隣接するマイクロ発光素子間および波長変換層間の光クロストークを防ぎ、マイクロ発光素子および波長変換層の発光効率を向上させた画像表示素子を提供することにある。

（１）前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像表示素子は、マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、前記駆動回路基板の上にアレイ状に配列された前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子の上に配置され、前記マイクロ発光素子が発する励起光をより波長の長い長波長光に変換して前記駆動回路基板と反対側に放出する波長変換部と、を備え、前記マイクロ発光素子は、光放出面側から順に、第１の導電層、発光層、及び前記第１の導電層とは反対導電型の第２の導電層が積層した半導体を備えており、前記半導体の側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜していると共に反射材で覆われており、前記波長変換部は、隔壁で側方を囲われており、前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっている。

（２）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記反射面に囲まれてなる底部開口部は、前記反射材の光放出面側の上端部より、前記マイクロ発光素子に対して内側に配置されている画像表示素子。

（３）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記半導体の側面と、前記反射材との間に、透明絶縁膜が配置されている、画像表示素子。

（４）また、本発明のある実施形態は、上記（３）の構成に加え、前記反射面に囲まれてなる底部開口部は、前記半導体の光放出面を覆っている画像表示素子。

（５）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記隔壁の側面の傾斜角度は、前記前記マイクロ発光素子の光放出面に対して８５°から４５°の範囲である画像表示素子。

（６）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、アレイ状に配列された前記マイクロ発光素子には、前記波長変換部の代わりに透明部が配置されたサブ画素のマイクロ発光素子が含まれており、前記透明部は、隔壁で側方を囲われており、前記隔壁の前記透明部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっている画像表示素子。

（７）また、本発明のある実施形態は、上記（３）の構成に加え、前記透明絶縁膜の膜厚は７５ｎｍ以上である画像表示素子。

（８）また、本発明のある実施形態は、上記（３）の構成に加え、前記透明絶縁膜の膜厚は４００ｎｍ以上である画像表示素子。

（９）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記半導体の側面のうち前記発光層の周囲の側面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対して６０°以下である画像表示素子。

（１０）また、本発明のある実施形態は、上記（９）の構成に加え、前記半導体の側面のうち前記発光層の周囲の側面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対して５０°以下である画像表示素子。

（１１）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記半導体の側面のうち前記第１の導電層の周囲の側面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対して９０°未満である画像表示素子。

（１２）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記反射材が前記第１の導電層と導通している画像表示素子。

（１３）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記反射材が前記第２の導電層と導通している画像表示素子。

（１４）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記前記マイクロ発光素子の光放出面に対する前記反射面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対する前記第１の導電層の側面の傾斜角度以下である画像表示素子。

（１５）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記反射面は、反射材で構成されており、前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を形成する反射材とが直接接している画像表示素子。

（１６）また、本発明のある実施形態は、上記（１５）の構成に加え、前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を構成する反射材とが同一材料にて構成されている画像表示素子。

（１７）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記反射面は、反射材で形成されており、前記隔壁の反射面を形成する反射材が前記第１の導電層と導通している画像表示素子。

（１８）また、本発明のある実施形態は、上記（１７）の構成に加え、前記隔壁の反射面を形成する反射材が、前記第１の導電層と前記駆動回路基板を電気的に接続する配線の一部を構成している画像表示素子。

（１９）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記励起光を透過し、前記長波長光を反射する反射層を、前記マイクロ発光素子の内部に有している画像表示素子。

（２０）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記励起光と前記長波長光の何れも反射する反射層を、前記マイクロ発光素子の内部に有している画像表示素子。

隣接するマイクロ発光素子間の光クロストークを防ぐ事ができると共に、マイクロ発光素子の発光効率を向上する事ができる。

は、本発明の実施形態１に係る画像表示素子の断面模式図である。 は、本発明の実施形態１に係るマイクロ発光素子の平面模式図である。 （ａ）から（ｉ）は、本発明の実施形態１に係るマイクロ発光素子の製造工程（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｏｗ）を示す断面模式図である。 （ａ）から（ｉ）は、本発明の実施形態１に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 （ａ）は、直方体構造のマイクロ発光素子の形状を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る屈折四角錐台（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｂｅｎｔ ｐｙｒａｍｉｄ ｔｙｐｅ）構造のマイクロ発光素子１００の形状を示す図である。 （ａ）は、光取出し効率における透明絶縁膜（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｆｉｌｍ）の膜厚依存性のシミュレーション結果を示す図である。（ｂ）から（ｆ）は、図１に示す画像表示素子において、光取出し効率における各部の寸法及び角度依存性のシミュレーション結果を示す図である。 は、本発明の実施形態１に係る画像表示素子の青サブ画素６における、青色光の光取出し効率の隔壁傾斜角度依存性を表すシミュレーション結果である。 は、本発明の実施形態１に係る画像表示素子の赤サブ画素７における、赤色光の光取出し効率の隔壁傾斜角度依存性を表すシミュレーション結果である。 （ａ）から（ｆ）は、本発明の実施形態１に係るマイクロ発光素子の変形例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態２に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｅ）は、本発明の実施形態２に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 は、本発明の実施形態３に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｇ）は、本発明の実施形態３に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態４に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｊ）は、本発明の実施形態４に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 （ｋ）から（ｐ）は、本発明の実施形態４に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態５に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｇ）は、本発明の実施形態４に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 （ｈ）から（ｍ）は、本発明の実施形態４に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態６に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｇ）は、本発明の実施形態６に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 （ｈ）から（ｎ）は、本発明の実施形態６に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態７に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｅ）は、本発明の実施形態７に係るマイクロ発光素子の製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施形態８に係る画像表示素子の断面模式図である。 （ａ）から（ｆ）は、本発明の実施形態８に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。 （ｇ）から（ｍ）は、本発明の実施形態８に係る画像表示素子の製造工程を示す断面模式図である。

〔実施形態１〕

（画像表示素子２００の構成）
本発明の一実施形態について、複数のマイクロ発光素子１００を備えた表示素子である画像表示素子２００を例に説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る画像表示素子２００の断面模式図である。図２は、本発明の実施形態１に係るマイクロ発光素子１００の平面模式図である。なお、画像表示素子２００の構成の説明において、光放出面（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を上面、光放出面側とは反対側の面を下面、上面及び下面以外の側方の面を側面と称する。

図２に示す様に、画像表示素子２００の上面は、複数の画素５がアレイ状に配列した画素領域（ｐｉｘｅｌ ｒｅｇｉｏｎ）１となっている。そして、各画素５には、青色光を発する青サブ画素６、赤色光を発する赤サブ画素７、及び緑色光を発する緑サブ画素８が含まれている。青サブ画素６、赤サブ画素７、及び緑サブ画素８のそれぞれの発光強度を調整する事で、画素５として様々な色の光を発する事ができる。なお、青サブ画素６、赤サブ画素７、及び緑サブ画素８を区別する必要がないときには、単にサブ画素と記載する場合がある。サブ画素は、何れもマイクロ発光素子１００を含む。１つの画像表示素子２００に含まれるマイクロ発光素子１００の数は適宜設定すればよい。例えば、画素領域１には、３０００個以上のマイクロ発光素子１００が集積配置されていてもよい。

なお、図２では、緑サブ画素８が２個のマイクロ発光素子１００によって構成された例を示しているが、各サブ画素を構成するマイクロ発光素子１００の個数は１個でも複数でも良い。画素５内での各サブ画素の配置は図２の配置に限定されず、適宜、変更できる。また、図２では、マイクロ発光素子１００を正方形に近い形で描いているが、マイクロ発光素子１００の形状は特に限定されず、矩形、多角形、円形、楕円形等任意の形状とすることができる。なお、マイクロ発光素子１００の上面の長手方向に沿った長さは、６０μｍ以下とすることが好ましい。

図１には、図２のＡ－Ａ’線の断面図を表している。図１に示す様に、画素領域１の外側にはＮ接続領域３が設けられている。Ｎ接続領域３にはダミー素子１０１が配置されており、画素領域１には、マイクロ発光素子１００が配置されている。より詳細には、青サブ画素６にはマイクロ発光素子１００Ｂが、赤サブ画素７にはマイクロ発光素子１００Ｒが、緑サブ画素８にはマイクロ発光素子１００Ｇがそれぞれ配置されている。なお、マイクロ発光素子１００Ｂ、１００Ｒ、及び１００Ｇを区別する必要がないときには、これらを単にマイクロ発光素子１００と表記する。

マイクロ発光素子１００は、図１及び２に示す様に、駆動回路基板５０上に２次元アレイ状に配列している。マイクロ発光素子１００Ｂ、１００Ｒ、及び１００Ｇの構造は同一であり、何れも青色光を発する。青サブ画素６では、マイクロ発光素子１００Ｂの上部には透明部３１が配置されており、赤サブ画素７では、マイクロ発光素子１００Ｒの上部には赤色波長変換部３２が配置されており、緑サブ画素８では、マイクロ発光素子１００Ｇの上部には緑色波長変換部３３が配置されている。なお、以下の説明において、赤色波長変換部３２と緑色波長変換部３３を特に区別する必要がないときには、単に波長変換部と記載することがある。

マイクロ発光素子１００Ｂから放出された青色光は、マイクロ発光素子１００Ｂの上面に接する透明部３１を通過して外部に放出される。一方、マイクロ発光素子１００Ｒが発した青色光は、赤色波長変換部３２によって吸収され、赤色光に変換されて、外部へ放出される。同様に、マイクロ発光素子１００Ｇが発した青色光は、緑色波長変換部３３によって吸収され、緑色光に変換されて、外部へ放出される。

透明部３１と、赤色波長変換部３２と、緑色波長変換部３３とは、隔壁３４によって分離されている。隔壁３４は、透明部３１の側方を囲む様に設けられているから、透明部３１の底部には、隔壁３４に囲まれた開口部（底部開口部）３７が形成される。よって、マイクロ発光素子１００Ｂが発する青色光は、開口部３７を窓として、この窓を通って透明部３１に入射する。また、透明部３１内で反射した光は、開口部３７を通ってマイクロ発光素子１００Ｂの内部に入射する。赤色波長変換部３２と緑色波長変換部３３についても同様であり、これらの底部にも開口部３７が形成され、開口部３７を通って光が行き来する。なお、図示していないが、透明部３１、赤色波長変換部３２、緑色波長変換部３３、及び隔壁３４の上に、光拡散層（ｌｉｇｈｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）や、カラーフィルタ、マイクロレンズ、ブラックマトリックス等を配置しても良い。

マイクロ発光素子１００は、窒化物半導体（半導体）１４と、Ｐ電極（Ｐ－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２３Ｐと、共通Ｎ電極（ｃｏｍｍｏｎ Ｎ－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）３０とを備えている。共通Ｎ電極３０は、窒化物半導体１４に対して光出射面側に配置されている。従って、マイクロ発光素子１００の光放出面は、共通Ｎ電極３０の上面である。また、Ｐ電極２３Ｐは、窒化物半導体１４に対して駆動回路基板５０側に配置されている。なお、マイクロ発光素子１００に用いる半導体の種類は特に限定されず、窒化物半導体１４以外の半導体を用いることも可能である。

Ｐ電極２３Ｐは、駆動回路基板５０上のＰ駆動電極（Ｐ－ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）５１に接続されている。共通Ｎ電極３０は、画素領域１の外側のＮ接続領域３において、駆動回路基板５０上のＮ駆動電極（Ｎ－ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）５２に接続されている。マイクロ発光素子１００は、それぞれ対応するＰ駆動電極５１から電流を供給され、発光する。光射出方向は、駆動回路基板５０と反対の方向であり、共通Ｎ電極３０側である。

マイクロ発光素子１００Ｂ、１００Ｒ、１００Ｇは、個別に分割されており、マイクロ発光素子１００の間は、埋込材６０によって埋められている。詳細は後述するが、反射材２０及びＰ電極層１０によって、マイクロ発光素子１００の底面方向及び側面方向に光が漏出する事を防ぐことができる。このため、埋込材６０は、透明樹脂で構成してもよい。

ここで、従来のマイクロ発光素子では、隣接するマイクロ発光素子間に配置した充填材によって光クロストークを防止している。このため、充填材に生じる気泡によって、光クロストークを完全に防止する事が難しい。また、充填材に気泡が発生する事を防止する為に充填時間を長くする必要があった。さらに、従来のマイクロ発光素子では、充填材としてカーボンブラックの様な光吸収材や、ＴｉＯ_２の粒子を含んだ白樹脂等の特殊な材料を使用する必要があった。以上のことから、従来のマイクロ発光素子は、充填材に起因して製造コストが高くなっていた。これに対し、画像表示素子２００では、埋込材６０の材料選択が容易となると共に、埋込材６０の製造が容易となる為、従来のマイクロ発光素子と比べて、製造コストを低下させる事ができる。

窒化物半導体１４は、光放出面側から順に、Ｎ側層（Ｎ－ｓｉｄｅ ｌａｙｅｒ）１１（第１の導電層）、発光層（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１２、及びＰ側層（Ｐ－ｓｉｄｅ ｌａｙｅｒ）１３（第２の導電層）が積層される事により構成される。Ｐ側層１３とＮ側層１１とは反対導電型である。

なお、通常、発光層１２は、Ｎ型層（Ｎ－ｔｙｐｅ ｌａｙｅｒ）とＰ型層（Ｐ－ｔｙｐｅ ｌａｙｅｒ）とに挟まれている。この場合、Ｎ側層１１がＮ型層であり、Ｐ側層１３がＰ型層である。ただし、Ｎ型層及びＰ型層がノンドープ層、または導電性が逆であるドーパントを有する層を含む場合もあり得る。このため、以下では、Ｎ型層及びＰ型層についてはそれぞれ、Ｎ側層１１及びＰ側層１３と記載する。

また、以下では、窒化物半導体１４について、Ｎ側層１１を光放出面側に配置する構成について説明するが、Ｐ側層１３を光放出面側に配置してもよい。Ｎ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３はそれぞれ、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、本発明の一態様とは直接関係しない為、Ｎ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３の詳細な構造に関しては詳述しない。

窒化物半導体１４のＰ側層１３は、Ｐ側層１３の下面側に配置されたＰ電極層（Ｐ－ｓｉｄｅ ｍｅｔａｌ ｌａｙｅｒ）１０を介してＰ電極２３Ｐと導通している。Ｐ電極層１０は、光放出面側とは反対側の面からＰ側層１３を覆っており、下方への光の放出を防止する役割も果たしている。このため、Ｐ電極層１０は、Ｐ側層１３の下面に達した光を、効率良く上方に反射することができるよう、Ｐ側層１３の下面の大半の部分を覆っている事が好ましい。

Ｐ電極層１０は、単層より成る構成でも複数層より成る構成でも良いが、Ｐ電極層１０におけるＰ側層１３と接する側には、可視光に対する反射率が大きい金属層が配置される事が好ましい。例えば、Ｐ電極層１０は、Ｐ側層１３側に、銀またはアルミニウムを主成分とする金属層を有していてもよい。更に、このような金属層とＰ側層１３との間に良好なオーミック接触を実現する為に、パラジウムまたはニッケル等の金属を部分的に配置しても良いし、非常に薄いパラジウムまたはニッケル等の金属膜を配置しても良い。

駆動回路基板５０は、画素領域１にあるマイクロ発光素子１００に電流を供給し、マイクロ発光素子１００の発光を制御する。駆動回路基板５０は、図示していないが、マイクロ発光素子駆動回路（ｍｉｃｒｏ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）、行選択回路、列信号出力回路、画像処理回路、及び入出力回路等により構成されている。前記マイクロ発光素子駆動回路は、各マイクロ発光素子１００に供給する電流を制御する。前記行選択回路は、２次元マトリックス状に配置されたマイクロ発光素子１００の行を選択する。前記列信号出力回路は、２次元マトリックス状に配置されたマイクロ発光素子１００の各列に発光信号を出力する。前記画像処理回路は、入力信号に基づいて前記発光信号を算出する。

駆動回路基板５０の表面は、複数のマイクロ発光素子１００と接合する接合面（ｂｏｎｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）であり、駆動回路基板５０の表面に複数のマイクロ発光素子１００が貼り付けられる。つまり、駆動回路基板５０の表面は、マイクロ発光素子１００における光放出面側とは反対側の面に対面している。駆動回路基板５０は、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）が形成されたシリコン基板（半導体基板）であっても良いし、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）による回路が形成されたガラス基板や樹脂基板であってもよい。駆動回路基板５０は、例えば、これらのような公知技術により製造する事ができる。

駆動回路基板５０の画素領域１に対応する部分の表面には、マイクロ発光素子１００に電流を供給する為のＰ駆動電極５１が２次元アレイ状に配置されている。また、駆動回路基板５０のＮ接続領域３（画素領域１の外側）における表面にはＮ駆動電極５２が配置されている。Ｎ駆動電極５２は、共通Ｎ電極３０とダミー素子１０１を介して導通する。ダミー素子１０１では、共通Ｎ電極３０とＮ電極２３ＮがＮ側層１１を介して導通している。ダミー素子１０１は、マイクロ発光素子１００と同じ接続方法によって、Ｎ駆動電極５２と接続されている。

本実施形態のマイクロ発光素子１００は、所謂、上下電極タイプ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｙｐｅ）である。マイクロ発光素子１００は、一方の面にＰ電極２３Ｐを有し、他方の面に共通Ｎ電極３０を有する。具体的には、マイクロ発光素子１００において、光放出面側に共通Ｎ電極３０が配置されており、光放出面側とは反対側の面にＰ電極２３Ｐが配置されている。マイクロ発光素子１００の光放出面は、マイクロ発光素子１００の上面であり、マイクロ発光素子１００の光放出面の反対側は、マイクロ発光素子１００の下側である。Ｐ電極２３ＰとＰ駆動電極５１とは１対１の関係で接続されている。

画素領域１では、マイクロ発光素子１００の下面に、Ｐ側層１３と接続するＰ電極２３Ｐが配置され、Ｐ電極２３Ｐは駆動回路基板５０上のＰ駆動電極５１と接続されており、駆動回路基板５０から供給される電流をＰ側層１３に伝える。以下では、Ｐ電極２３ＰとＰ駆動電極５１が直接接続する構造のみを表示するが、両者の間にバンプやペースト、ナノパーティクル等、接続の為の部材が介在しても構わない。Ｎ電極２３ＮとＮ駆動電極５２も同様である。

Ｐ側層１３を通過した電流は、発光層１２及びＮ側層１１を更に通過し、共通Ｎ電極３０に流れ、画素領域１の外側にあるＮ接続領域３において、駆動回路基板５０のＮ駆動電極５２に流れる。この様にして、駆動回路基板５０より供給される電流量に応じて、マイクロ発光素子１００は所定の強度で光を発光する。

共通Ｎ電極３０は、Ｎ側層１１と導通する透明導電層（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）、つまり、透明導電膜から成る。共通Ｎ電極３０は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ－Ｔｉｎ－Ｏｘｉｄｅ、インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ－Ｚｉｎｃ－Ｏｘｉｄｅ、インジウム亜鉛酸化物）等の酸化物半導体であっても良いし、銀ナノファイバー膜等であっても良い。共通Ｎ電極３０は、青色光の吸収を低減する為に、できるだけ薄い事が好ましい。薄くする事で、配線抵抗が高くなるが、図１の構成では、導電材である隔壁３４が、共通Ｎ電極３０と電気的に接続し、画素領域１全体に配置されている為、Ｎ駆動電極５２とマイクロ発光素子１００との間の配線抵抗を低く保つ事ができる。

（従来技術の問題点）
特許文献１のような従来技術では、マイクロ発光素子の発光層で発生した光の多く（数十％）が、マイクロ発光素子の側面から、隣接するマイクロ発光素子に向けて放出される。その結果、本来、光を放出すべきマイクロ発光素子以外のマイクロ発光素子が発光している様に見える光クロストークが生じる。

マイクロ発光素子同士が、図１の画像表示素子２００とは異なり、窒化物半導体等の半導体によって繋がっている場合には、その半導体を介して隣接するマイクロ発光素子へ光が漏れる事で、同様の光クロストークが生じる。この様な光クロストークによってコントラストの低下、及び色純度（ｃｏｌｏｒ ｐｕｒｉｔｙ）の低下といった問題が生じる。

マイクロ発光素子の側面からの光放出によって多くの光が失われる上に、光がマイクロ発光素子の内部に閉じ込められる事で、マイクロ発光素子で発生した光の内、外部に放出される光の割合が低くなり、発光効率が低くなる。この様な光取出し効率（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）の低下は、マイクロ発光素子を構成する半導体の屈折率が空気及び樹脂の屈折率に比べて大きい為に生じる現象である。発光効率の低下により、消費電力の増加、及び発熱による温度上昇といった問題が発生する。

更に、マイクロ発光素子の発する光を励起光として、波長変換層によって該励起光を波長の長い光（長波長光）へ変換して出力する場合には、同様の問題が波長変換層においても生じる。即ち、波長変換層の側面から隣接画素方向に向けて放出される光は、隣接画素の波長変換層に吸収されて、他の波長に変換されたり、そのままの波長で再放出されたりするが、いずれの場合も光クロストークとなり、画像品質を低下させる。また、この様な光クロストークを防止する目的で、光吸収材によって波長変換層の側面を囲うと、光出力は大幅に低下する。

本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、互いに隣接するマイクロ発光素子間および波長変換層間の光クロストークを防ぐ事で、コントラストの低下、及び色純度の低下を防止すると共に、マイクロ発光素子および波長変換層の発光効率を向上する事で、消費電力を低減する事にある。

（窒化物半導体１４の側面を囲む反射面）
マイクロ発光素子１００では、窒化物半導体１４の側面を囲む反射面が形成されており、これにより窒化物半導体１４の側方からの光の漏出を防いでいる。また、この反射面は、光放出方向に対して開く様に傾斜しているため、窒化物半導体１４の側方に向かう光を光放出方向に導く事ができる。これについて以下説明する。

図１の例では、窒化物半導体１４における発光層１２の周囲には、傾斜面（発光層傾斜面）１６Ｓが形成されている。傾斜面１６Ｓは、Ｎ側層１１の側面の一部、発光層１２の側面の全周囲、及びＰ側層１３の側面の一部の全周囲を構成している。図２に示す様に、マイクロ発光素子１００の平面形状が四角形である場合、１つのマイクロ発光素子１００の側面には、４つの傾斜面１６Ｓが含まれる。なお、Ｐ側層１３の側面全体が、発光層１２の周囲と同様に傾斜している事が好ましいが、製造工程によっては、Ｐ側層１３のＰ電極層１０側の側面が傾斜していない構成となることもあり得る。また、マイクロ発光素子１００が上面視で多角形の形状（Ｎ角形）である場合には、Ｎ個の傾斜面１６Ｓが形成される。また、マイクロ発光素子１００の平面形状が円形である場合、傾斜面１６Ｓは円錐台の側面と同じ形状となる。

図１では、発光層１２の上面（光放出方向に垂直な面）に対する傾斜面１６Ｓの傾斜角度をθｅとしている。傾斜角度θｅは、傾斜面１６Ｓと画像表示素子２００の表示面とのなす角度とも言える。傾斜角度θｅは、大凡４０°以上５５°以下である事が好ましい。また、製造のバラツキ等を考慮して、３５°以上６０°以下としてもよい。

図１に示す様に、傾斜面１６Ｓは、Ｐ側層１３の側面からＮ側層１１の側面の一部まで延伸しているが、光放出面、つまり、マイクロ発光素子１００の上面までは達していない。Ｎ側層１１の側面の一部は、Ｎ側層側面（Ｎ－ｓｉｄｅ ｌａｙｅｒ ｓｉｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ）１１Ｓを構成している。Ｎ側層側面１１Ｓは、傾斜面１６Ｓの上端部から光放出面まで至る。

図１では、発光層１２の上面（光放出方向に垂直な面）に対するＮ側層側面１１Ｓの傾斜角度をθｂとしている。傾斜角度θｂは、傾斜角度θｅより大きいことが好ましい。また、傾斜角度θｂは、９０°未満であり、小さい程好ましい。発光層１２の水平面とＮ側層１１の上面である水平面とが平行である場合、傾斜角度θｂは、Ｎ側層側面１１ＳとＮ側層１１の水平面とのなす角度である。一方、発光層１２の水平面とＮ側層１１の水平面とが平行でない場合、傾斜角度θｂは、Ｎ側層側面１１ＳとＮ側層１１の水平面とのなす角度である。

ただし、マイクロ発光素子１００の大きさが小さい場合（例えば、マイクロ発光素子１００の上面の長辺が１０μｍ以下である場合）、傾斜角度θｂが小さくなると、発光層１２の水平面の面積が縮小する。発光層１２の水平面の面積が縮小すると、発光層１２を通過する電流の電流密度が増加し、内部量子効率が低下する場合がある。よって、マイクロ発光素子１００の大きさが小さい場合には、傾斜角度θｂは、７０°以上８５°以下程度である事が好ましい。

傾斜面１６Ｓ及びＮ側層側面１１Ｓは、透明絶縁膜１７に覆われており、透明絶縁膜１７は、反射材２０によって覆われている。つまり、傾斜面１６Ｓ及びＮ側層側面１１Ｓは共に、反射材２０によって覆われている。

透明絶縁膜１７は、傾斜面１６Ｓと反射材２０との間に配置されている。透明絶縁膜１７は、Ｎ側層側面１１Ｓと反射材２０との間まで延伸している。ここで、透明絶縁膜１７の内、傾斜面１６Ｓと反射材２０との間に配置された部分については第１透明絶縁膜と称し、Ｎ側層側面１１Ｓと反射材２０との間に配置された部分については第２透明絶縁膜と称する。この場合、第２透明絶縁膜は、第１透明絶縁膜がＮ側層側面１１Ｓと反射材２０との間まで延伸したものとなる。つまり、第１透明絶縁膜と第２透明絶縁膜とが一体となっている。透明絶縁膜１７の膜厚は７５ｎｍ以上である事が好ましく、特に４００ｎｍ以上である事が更に好ましい。透明絶縁膜１７は、ＳｉＯ_２等の様に、可視光に対して透明であり、かつ、屈折率が窒化物半導体１４より小さい物質で構成する事が好ましい。

反射材２０は、窒化物半導体１４の側方に反射面を形成するために設けられたものであり、単層で構成されても複数層で構成されても良い。反射材２０は、透明絶縁膜１７側、つまり、窒化物半導体１４側に、可視光に対して反射率が大きい銀またはアルミニウムを主成分とする金属層を有する事が好ましい。反射材２０は、光を遮蔽する必要があり、その全体の厚さは数十ｎｍ以上である事が好ましい。Ｐ電極２３Ｐと反射材２０を同一材料で構成してもよく、この場合製造工程の簡略化が可能になる。無論、Ｐ電極２３Ｐと反射材２０を異なる材料で構成してもよい。

反射材２０は、光放出面側とは反対側からの平面視において、Ｐ電極層１０と重なって配置されている事が好ましい。これは、光放出面側とは反対側からの平面視において、反射材２０とＰ電極層１０との間に隙間がある（反射材２０とＰ電極層１０とが重なっていない）場合、その隙間から光が外部に放出されて、光クロストークの原因となる為である。

（隔壁３４によって形成される反射面）
赤色波長変換部３２は、隔壁３４で側方を囲われており、隔壁３４の赤色波長変換部３２に面した側壁３４Ｓは、光放出方向に対して開く様に傾斜した（言い換えれば順テーパーに傾斜した）反射面となっている。また、緑色波長変換部３３と透明部３１も、同様にして側方を囲われている。これにより、透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３の側方に向かう光を光放出方向に導く事ができる。

図１では、前記マイクロ発光素子の光放出面に対する側壁３４Ｓの傾斜角度をθｗとしている。従って、θｗは反射面の傾斜角度である。θｗは９０°より小さい事が好ましく、４５°から８５°程度が更に好ましい。θｗを小さくし過ぎた場合、隔壁３４の底部幅が大きくなり、サブ画素の一辺の長さに占める隔壁３４の幅が大きくなり、マイクロ発光素子１００が小さくなるからである。また、この場合、サブ画素の面積が小さければ、マイクロ発光素子１００の面積が減少して、発光層１２の有効面積が減少する事で、発光層１２を通過する電流密度が上昇し、発光効率の低下や温度上昇が大きくなる可能性もある。

赤色波長変換部３２の内部に於いて、青色光が吸収され、赤色光が生成される。生成された赤色光の内、直接空気中に放出される赤色光は多くない。発生した赤色光の一部は赤色波長変換部３２内での反射によって失われる。発生した赤色光の大半は窒化物半導体１４へ入射し、窒化物半導体１４内での反射を経て、再度、赤色波長変換部３２に戻る。そして、赤色波長変換部３２に戻った赤色光の一部が空気中に放出され、残りは赤色波長変換部３２内での反射によって失われるか、再度、窒化物半導体１４へ入射する。

この様に、赤色光を光放出方向に放出する上で、赤色波長変換部３２内での反射によるロスを低減する事と、窒化物半導体１４に入射した赤色光を効率よく赤色波長変換部３２へ戻す事が非常に重要である。緑色光についても同様である。また、マイクロ発光素子１００Ｂから透明部３１に入射した青色光に関しても、かなりの部分が透明部３１と空気の界面で反射される。この様に反射された青色光の一部は、透明部３１での反射によって失われ、残りの部分は窒化物半導体１４へ入射し、窒化物半導体１４内での反射を経て、再度、透明部３１に戻る。従って、青色光に関しても、赤色光と同様に、透明部３１内での反射によるロスを低減する事と、窒化物半導体１４に入射した青色光を効率よく透明部３１へ戻す事が非常に重要である。

透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３の内部での反射による光のロスを低減する為には、マイクロ発光素子１００との接続部と上面（光放出面）を除いたこれらの部材の周囲を反射率の高い材料で覆う必要が有る。そこで、画像表示素子２００では、隔壁３４を高反射率の材料（例えば金属材料）で形成することにより、透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３の周囲に反射面を形成している。なお、隔壁３４は、少なくとも透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３の側面に面する部分が反射面となっていればよい。このため、隔壁３４の表面を高反射率の反射材で覆い、隔壁３４の側壁を高反射率金属膜としてもよい。反射率が高いほど光のロスをより低減できる。

また、隔壁３４の底部の開口部３７は、マイクロ発光素子１００の反射材２０の上端部の内側に位置する事が望ましい。この場合、マイクロ発光素子１００を上方から見た場合に、埋込材６０が露出しない。この構成によれば、透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３から、駆動回路基板５０側に向かう光が埋込材６０に漏洩し難くすることができる。そして、このような光をマイクロ発光素子１００へ導き、マイクロ発光素子１００を介して、透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３へ戻す事ができる。

（マイクロ発光素子１００の製造工程）
次に、マイクロ発光素子１００の製造工程を、図３に基づいて説明する。図３の（ａ）から（ｉ）は、マイクロ発光素子１００の製造工程を示す断面模式図である。マイクロ発光素子１００の製造工程の説明において、Ｐ電極層１０側を上方、成長基板９側を下方とする。また、図３の（ａ）から（ｉ）では、右側に画素領域１の断面図を示し、左側にＮ接続領域３の断面図を示している。

マイクロ発光素子１００の製造工程では、先ず、図３の（ａ）に示す様に、成長基板９上にＮ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３を順に積層する事により窒化物半導体１４を形成する。そして、窒化物半導体１４上にＰ電極層１０を更に堆積する。

次に、図３の（ｂ）に示す様に、Ｐ電極層１０、Ｐ側層１３、発光層１２、及びＮ側層１１の一部をエッチングして、分割溝（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｃｈ）１５を形成する。この時、発光層１２を含む部分がメサ１６となる。メサ１６は、Ｎ側層１１、発光層１２、Ｐ側層１３、及びＰ電極層１０から構成される。図３の（ｂ）の例では、分割溝１５は、平面視において、上下方向及び左右方向に等間隔の格子状に形成されている。このため、メサ１６は、２次元のマトリクス状に位置することになり、その形状は四角錐台の形状となっている。メサ１６は、図３の（ｃ）以降の工程を経てマイクロ発光素子１００となる（図２参照）。なお、メサ１６の形状は四角錐台に限らず、円錐台、または四角錐台以外の角錐台でも良い。また、図３の（ｂ）に示す様に、Ｎ接続領域３では、分割と同時に、Ｎコンタクト溝（Ｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｒｅｎｃｈ）１５Ｎが形成される。尚、上記分割溝１５やＮコンタクト溝１５Ｎの形成には、フォトリソグラフィ手法とドライエッチングやウエットエッチングが用いる事が出来る。以下に示す、他のパターン形成も同様である。

メサ１６の側面である傾斜面１６Ｓは、傾斜面１６Ｓと発光層１２の水平面とのなす角度である傾斜角度θｅ（図１参照）が例えば５０°となる様に形成される。なお、傾斜角度θｅが４０°以上５５°以下である様に傾斜面１６Ｓが形成される事が好ましい。傾斜面１６Ｓによって、発光層１２から発せられる光の多くの部分を占めている、発光層１２の水平面と平行又はおおよそ平行な方向に進む光を光放出面に向かって反射させる事ができる。そして、これにより、マイクロ発光素子１００の光取出し効率を高める事ができる。

上述の様に、マイクロ発光素子１００は、光クロストークを防止する為に、窒化物半導体１４の側壁を反射材２０が覆う構造である。反射材２０は、傾斜面１６Ｓに形成されて傾斜面１６Ｓと同様の傾きとなるため、傾斜面１６Ｓが発光層１２の水平面と垂直である場合、発光層１２の水平面と平行な方向に放出された光は、反射を繰り返す事で外部に放出されない。よって、傾斜面１６Ｓの傾斜角度θｅは、９０°未満とすることが望ましい。

また、傾斜角度θｅが４５°より大きくずれると、発光層１２から水平方向に発せられる光が、傾斜面１６Ｓにて反射して、光放出面に入射する際の入射角度が大きくなりすぎて、光放出面で全反射が生じ、当該光が外部に放出されない。従って、傾斜角度θｅは上述の範囲とすることが望ましい。なお、傾斜角度θｅは、メサ１６の複数の側面毎に異なっていても良い。その場合は、複数の傾斜角度θｅが存在し、複数の傾斜角度θｅの内の最小の角度が４０°以上５５°以下である事が好ましく、更に、全ての傾斜角度θｅが、４０°以上５５°以下である事が更に好ましい。傾斜面１６Ｓが凹凸を有する場合や屈折している場合には、θｅは傾斜面１６Ｓの平均的な角度である。

分割溝１５を形成した後、図３の（ｃ）に示す様に、窒化物半導体１４を個別に分離する分離溝１８を形成する。分離溝１８によって形成されるＮ側層１１の側面がＮ側層側面１１Ｓである。Ｎ側層側面１１Ｓは、Ｎ側層側面１１Ｓと成長基板９の水平面とのなす角度である傾斜角度θｂ（図１参照）が例えば８０°となる様に形成される。なお、Ｎ側層側面１１Ｓは、傾斜角度θｂが７０°以上８５°以下となる様に形成される事が好ましい。つまり、傾斜角度θｂは、傾斜角度θｅより大きい事が好ましい。また、傾斜角度θｂは、発光層１２の上面（光放出方向に垂直な面）に対するＮ側層側面１１Ｓの傾斜角度であると既に定義しているが、通常、発光層１２は成長基板９の表面と平行である為、「成長基板９の水平面とのなす角度」としても、矛盾しない。

マイクロ発光素子１００の光取出し効率を向上するためには、傾斜角度θｂは傾斜角度θｅより大きくなる様な角度範囲内で、可能な限り小さい方が好ましい。なお、後工程において、成長基板９は剥離され、Ｎ側層１１と成長基板９との界面またはＮ側層１１の加工面が光放出面となる為、傾斜角度θｂはＮ側層側面１１Ｓと光放出面とのなす角度と等しい。通常、発光層１２と光放出面は平行である為、「傾斜角度θｂはＮ側層側面１１Ｓと光放出面とのなす角度」としても、矛盾しない。

図３の（ｃ）では、分離溝１８が成長基板９まで達しているが、一定の厚さのＮ側層１１を残しても良い。つまり、分離溝１８は成長基板９まで達していなくても良い。この場合、後工程の図４の（ｃ）において、成長基板９を剥離した後に、残したＮ側層１１をエッチング、研磨等によって除去する事で、図１に示す様に、マイクロ発光素子１００を個々に分割する事ができる。また、分離溝１８を形成した後に、ドライエッチング等によるダメージを除去、回復する為に、欠陥部をエッチングするウエット処理や、熱処理を行っても良い。本構成では、成長基板９上において、マイクロ発光素子１００の形成を行う為、この様な処理に対する制約が少ない。更に、分離溝１８を形成した段階では、融点の低い電極材が無い為、高温での熱処理も可能である。

画像表示素子２００が形成された状態でのマイクロ発光素子１００の形状が重要であり、製造工程の途中でのマイクロ発光素子の形状の推移は重要ではない。なお、Ｎ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂは、Ｎ側層１１の複数の側面毎に異なっていても良い。その場合は、複数の傾斜角度θｂが存在し、複数の傾斜角度θｂの内の最小の角度が７０°以上８５°以下である事が好ましく、更に、全ての傾斜角度θｂが、７０°以上８５°以下である事が更に好ましい。

分離溝１８を形成した後、図３の（ｄ）に示す様に、成長基板９、Ｎ側層１１、発光層１２、Ｐ側層１３、及びＰ電極層１０の露出部分を覆う様に透明絶縁膜１７を堆積する。例えば、透明絶縁膜１７として７００ｎｍの厚さのＳｉＯ_２の膜をＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学的気相成長法）で堆積してもよい。透明絶縁膜１７は、ＳｉＯ_２の膜の他に、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＯ、またはこれらの膜の積層膜であっても良い。マイクロ発光素子１００の側面を覆う透明絶縁膜１７の厚さを均一にする為に、ＣＶＤ法で透明絶縁膜１７を成膜する事が好ましい。ＣＶＤ法としては、プラズマ励起ＣＶＤ、熱励起ＣＶＤ、光励起ＣＶＤ等、多様な手法を適用できる。

透明絶縁膜１７を堆積した後、図３の（ｅ）に示す様に、透明絶縁膜１７の上に反射材２０を堆積する。更に、図３の（ｆ）に示す様に、反射材２０をパターニングする。パターニングされた反射材２０は、窒化物半導体１４の側壁の周囲を覆い、画素領域１ではメサ１６の上部に開口部を有し、Ｎ接続領域３ではＮコンタクト溝１５Ｎ上に開口部を有する。

次に、図３の（ｇ）に示す様に、埋込材６０を堆積する。そして、堆積した埋込材６０の上面を例えばＣＭＰ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって平坦化する。埋込材６０は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、またはこれらの膜の積層膜である。埋込材６０の成膜には、ＣＶＤ法、スパッタ法、及び塗布等の種々の成膜技術を用いる事ができる。

埋込材６０の上面を平坦化した後、図３の（ｈ）に示す様に、埋込材６０にＰ溝（Ｐ－ｔｒｅｎｃｈ）２２Ｐ及びＮ溝（Ｎ－ｔｒｅｎｃｈ）２２Ｎをそれぞれ形成する。Ｐ溝２２Ｐはホール形状であり、Ｐ電極層１０に達している。Ｎ溝２２Ｎはホール形状またはライン形状であり、Ｎコンタクト溝１５Ｎに達している。

Ｐ溝２２Ｐ及びＮ溝２２Ｎを形成した後、図３の（ｉ）に示す様に、Ｐ溝２２Ｐ及びＮ溝２２Ｎに金属膜を埋め込む事で、Ｐ電極２３Ｐ及びＮ電極２３Ｎを形成する。当該金属膜は、例えば、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）等のバリア膜と銅との組み合わせである。なお、前記金属膜は、金（Ａｕ）またはニッケル（Ｎｉ）等と、それらに対応するバリア膜との組み合わせでも良い。Ｐ電極２３Ｐ及びＮ電極２３Ｎは、同一材料で構成してもよい。

Ｐ電極２３Ｐ及びＮ電極２３Ｎの形成は、例えば、ダマシン法によって行うことができる。ダマシン法では、溝を有する下地構造に金属薄膜を堆積し、金属薄膜をＣＭＰ法によって研磨する。これにより、溝内に金属薄膜を残し、下地構造の上面及び金属薄膜の上面を平坦とする事ができる。

以上の様にして、Ｐ電極層１０上にＰ電極２３Ｐが配置され、Ｎコンタクト溝１５Ｎ上にＮ電極２３Ｎが配置される。Ｐ電極２３Ｐ及びＮ電極２３Ｎそれぞれの上面は、駆動回路基板５０における接合面となる表面に対して平坦である。

マイクロ発光素子１００の周囲が反射材２０よって覆われている為、マイクロ発光素子１００の間に透明な絶縁膜を堆積しても、互いに隣接するマイクロ発光素子１００間の光漏洩を防ぐ事ができる。従って、埋込材６０としてＳｉＯ_２等のような一般的に使用される絶縁膜を用いても、コントラスト及び色純度の低下といった問題が生じる事を防ぐ事ができる。

（画像表示素子２００の製造工程）
次に、画像表示素子２００の製造工程を、図４を用いて説明する。図４の（ａ）から（ｉ）は、画像表示素子２００の製造工程を示す断面模式図である。画像表示素子２００の製造工程の説明において、成長基板９側を上方、駆動回路基板５０側を下方とする。

図４の（ａ）に示す駆動回路基板５０が製造される。駆動回路基板５０は、例えば単結晶シリコン基板（ウエハ）上に、通常のＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスによって形成する事ができる。或は、ガラス基板上に多結晶シリコンや酸化物半導体からなる薄膜トランジスタによって回路を形成した物でも良い。マイクロ発光素子１００及び駆動回路基板５０はそれぞれ、ウエハ状態であっても良いし、マイクロ発光素子１００が画像表示素子２００単位で個片化されていても良い。また、マイクロ発光素子１００及び駆動回路基板５０の両方が画像表示素子２００単位で個片化されていても良い。なお、図４の（ｂ）以降の図では、駆動回路基板５０に関しては、Ｐ駆動電極５１とＮ駆動電極５２のみを示し、他の構造は省略する。

駆動回路基板５０が製造された後、図４の（ｂ）に示す様に、画素領域１のマイクロ発光素子１００及びＮ接続領域３のダミー素子１０１と、駆動回路基板５０とを貼り合わせる。その際、Ｐ電極２３ＰおよびＮ電極２３Ｎはそれぞれ、対応するＰ駆動電極５１及びＮ駆動電極５２と重なる様に、精密にアライメントされる。なお、図４の（ｂ）では、反射材２０が駆動回路基板５０表面と直接接触していないが、直接接触していても良い。

マイクロ発光素子１００と駆動回路基板５０との接合面の材料に合わせて、表面のプラズマクリーニング、イオン照射による活性化、加熱、及び加圧等を行うことにより、２枚のウエハが貼り合わされる。これ以降の工程では、図４の（ｃ）に示す様に、成長基板９が除去された状態となる。成長基板９の除去には、研削、研磨、プラズマエッチング、ウエットエッチング、犠牲層のウエットエッチング、レーザーリフトオフ等の種々の手法を用いる事ができる。この際、Ｎ側層１１の一部を除去する等の加工をしても良い。

成長基板９の除去後、図４の（ｄ）に示す様に、Ｎ側層１１、透明絶縁膜１７、反射材２０、及び埋込材６０の露出部分を覆う様に共通Ｎ電極３０を堆積する。共通Ｎ電極３０としては、例えばＩＴＯ膜を用いることができる。共通Ｎ電極３０は光吸収を低減すると共に、共通Ｎ電極３０を介した光クロストークを避ける為に、できる限り薄い事が好ましく、１０ｎｍから３００ｎｍである事が好ましい。また、本構成では、反射材２０の上端が共通Ｎ電極３０と接触する為、反射材２０はＮ側層１１と導通する事となる。しかし、反射材２０の上端部のみを絶縁膜で覆い、共通Ｎ電極３０と絶縁分離して、反射材２０を電気的にフローティング状態にする事も可能である。

次に、図４の（ｅ）に示す様に、共通Ｎ電極３０を覆うように金属膜３４Ｌを堆積する。そして、図４の（ｆ）に示す様に、金属膜３４Ｌをエッチングして隔壁３４を形成する。エッチングには、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いることができる。隔壁３４の側壁３４Ｓの傾斜角θｗは、この工程において、フォトレジストの側壁傾斜角とドライエッチングの異方性を調整する事で、種々の値とする事ができる。なお、画素領域１以外では、例えばＮ接続領域３の様に、金属膜３４Ｌの大半を残して、共通Ｎ電極３０の一部として用いても良い。画素領域１においても、隔壁３４として、金属膜３４Ｌが縦横に繋がって残る為、ＩＴＯ膜を薄くしても、共通Ｎ電極３０の配線抵抗を低減する事ができる。なお、隔壁３４は、薄膜堆積とドライエッチングの組み合わせではなく、リフトオフ法によって、パターン形成しても良い。

次に、図４の（ｇ）から（ｉ）に示す様に、隔壁３４によって区切られたマイクロ発光素子１００の上部に、透明部３１、赤色波長変換部３２、緑色波長変換部３３を順次形成する。それぞれの形成順序は図４に示した順序に限られない。透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３は、それぞれポジレジストやネガレジスト状の材料として準備して、フォトリソグラフィ技術によってパターン形成しても良いし、インクジェット印刷やスクリーン印刷等の印刷手法によってパターン形成しても良い。赤色波長変換部３２や緑色波長変換部３３には、励起光である青色光を吸収して赤色光や緑色光にダウンコンバートする蛍光体や量子ドット、量子ロッド等のナノ粒子等を適用する事ができる。

図示していないが、透明部３１、赤色波長変換部３２、及び緑色波長変換部３３を形成した後に、水分や酸素を遮断する為に、窒化シリコン膜、ＳｉＯ_２膜、シリコン樹脂等をパッシベーション材として配置しても良い。

（マイクロ発光素子１００の発光効率）
マイクロ発光素子１００の発光効率を評価した。評価したマイクロ発光素子１００は、配置ピッチが１０μｍ、形状が正方形、傾斜角度θｂが８０°、傾斜角度θｅが５０°、Ｐ側層１３の厚みが１００ｎｍ、Ｎ側層１１の厚みが６μｍである。また、Ｎ側層１１の上面のサイズは８μｍ×８μｍ、傾斜面１６Ｓの内のＮ側層１１が占める部分における深さＤは１μｍである。

深さＤは、垂直方向（マイクロ発光素子１００の上面から下面に向かう方向）に沿った深さである。窒化物半導体１４のＮ側層１１は主にＧａＮ層であり、発光層１２はＩｎＧａＮ及びＧａＮによる多重量子井戸層であり、発光層１２から発せられる光のピーク波長は４５０ｎｍである。

図５の（ａ）は、直方体構造のマイクロ発光素子の形状を示す図であり、比較例である。一方、図５の（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る屈折四角錐台構造のマイクロ発光素子１００の形状を示す図である。

図５の（ａ）の場合及び図５の（ｂ）の場合の何れもＮ側層１１の上面のサイズを８μｍ×８μｍとし、窒化物半導体としては同一のものを用いた。図５の（ａ）の場合と図５の（ｂ）の場合とで、形状の違いを除けば、構成材料及び形成プロセスは同一である。但し、図５の（ａ）の場合では、分割溝及び分離溝は可能な限り傾斜しない様に加工した。

Ｎ側層の上面には何れの場合も透明樹脂層を配置した。また、何れの場合も、マイクロ発光素子において１００行×１００列の１００００個を同時に点灯して、全光束発光強度（ｔｏｔａｌ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を評価した。マイクロ発光素子１００における１個当たりの電流量は５μＡである。測定結果を下記の表１に示す。表１に示す様に、図５の（ｂ）の屈折四角錐台構造では、図５の（ａ）の単純な直方体構造に比べて、約３．６倍の外部量子効率が得られた。

表１ 外部量子効率

図５の（ｂ）の屈折四角錐台構造では、図５の（ａ）の直方体構造に比べて、発光層の面積が約１／３となっているにも関わらず、この様な大きな改善が得られた。この理由を明確にする為に、光線追跡法（Ｌａｙ ｔｒａｃｅ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて光取出し効率をシミュレーションした。その結果を下記の表２に示す。なお、表１中の内部量子効率推定値は、表２の光取出し効率を用いて、表１の外部量子効率より計算した推定値である。表２に示す値は、シミュレーション値である。

表２ 光取出し効率

光取出し効率はマイクロ発光素子の上面から透明樹脂層中へ放出される光量の割合を表し、側面吸収量はマイクロ発光素子の全ての側面の反射材２０に吸収される光量の割合を表している。下面吸収量はマイクロ発光素子の下面のＰ電極層１０によって吸収される光量の割合を表し、内部吸収量は窒化物半導体１４によって吸収される光量の割合を表している。平均反射回数は、発光層１２から発せられた光が外部に放出されるか、または反射材２０に吸収されるまでに窒化物半導体１４の内部での反射回数の平均値を表している。

表２の光取出し効率の傾向は、表１の外部量子効率の傾向と良く一致しており、外部量子効率の相違が光取出し効率の相違の主因であると考えられる。マイクロ発光素子の上面に対して、全反射の臨界角（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ）以下の角度で入射する光だけが、マイクロ発光素子の上面から外部へ放出される。全反射の臨界角は、ＧａＮから透明樹脂層へ入射する光の場合は３７°程度となる。

図５の（ａ）の直方体構造では、内部での反射回数に依らず、マイクロ発光素子の上面への入射角は一定である。従って、発光層１２から水平方向に発せられる光が外部に放出される事はない。これに対して、図５の（ｂ）の屈折四角錐台構造では、発光層１２から水平方向に発せられる光は、傾斜面１６Ｓによって上方に反射され、光放出面に全反射の臨界角以下の角度で入射し、外部へ放出される。

更に、発光層１２から光が発せられた初期の状態で当該光が外部に放出されない場合でも、発光層１２から発せられる光がＮ側層側面１１Ｓで反射する度に、当該光におけるマイクロ発光素子１００の上面への入射角度が変化する。この為、発光層１２から発せられる光が内部反射を繰り返した後に、外部に放出される。従って、光取出し効率を大幅に向上させる事ができる。

（透明絶縁膜１７の影響）
透明絶縁膜１７の影響を調べる為、マイクロ発光素子１００において、光取出し効率の透明絶縁膜１７の膜厚による依存性をシミュレーションした。透明絶縁膜１７としてＳｉＯ_２を用いた場合の結果を図６の（ａ）に示す。図６の（ａ）は、光取出し効率における透明絶縁膜１７の膜厚依存性のシミュレーション結果を示す図である。

図６の（ａ）において、横軸は膜厚であり、縦軸は光取出し効率である。透明絶縁膜１７がない場合には、光取出し効率は６３％である。このように、屈折四角錐台構造を採用することにより、透明絶縁膜１７を設けなくとも、透明絶縁膜１７を有する直方体構造より遥かに大きな光取出し効率となった。これは、窒化物半導体１４の形状が非常に重要である事を示している。

また、透明絶縁膜１７の膜厚が厚くなると共に、光取出し効率は増加した。但し、透明絶縁膜１７の膜厚が４００ｎｍ以上である場合の変化は乏しかった。従って、透明絶縁膜１７の膜厚は４００ｎｍ以上である事が最も好ましいが、当該膜厚が７５ｎｍ以上でも光取出し効率の低下率は５％以内である為、前記膜厚は少なくとも７５ｎｍ以上であれば良い。

透明絶縁膜１７は、マイクロ発光素子１００の側面での反射率を向上させる事で、光取出し効率を向上させていると考えられる。なお、直方体構造においては、透明絶縁膜１７による効果は非常に弱い。これは直方体構造のマイクロ発光素子の側面での反射率が向上しても、当該マイクロ発光素子の上面へ入射する角度が変わらず、マイクロ発光素子の上面で全反射する光が何回反射を繰り返しても全反射し、光取出し効率が改善しない為であると考えられる。従って、マイクロ発光素子１００の上面への入射角度を変える事ができる、傾斜面１６Ｓ及び傾斜したＮ側層側面１１Ｓが重要である。

（各部の寸法及び角度の影響）
前記シミュレーションを用いて、マイクロ発光素子１００の各部の寸法及び角度に対する光取出し効率の変化を調べた結果を図６の（ｂ）から（ｆ）に示す。図６の（ｂ）から（ｆ）は、図１に示す画像表示素子２００において、光取出し効率における各部の寸法及び角度依存性のシミュレーション結果を示す図である。図６の（ｂ）から（ｆ）には、光放出面（Ｎ側層１１の上面）の面積に対する発光層１２の面積の割合（面積比）も示す。図６の（ｂ）から（ｆ）の縦軸は、光取出し効率または面積比である。

図６の（ｂ）から（ｆ）の何れの場合も、特に断らない限り、Ｎ側層１１の上面のサイズは８μｍ×８μｍ、Ｎ側層１１の厚さは６μｍ、Ｐ側層１３の厚さは０．１μｍである。また、傾斜面１６Ｓの傾斜角度θｅは５０°、傾斜面１６Ｓの内のＮ側層１１が占める部分における深さＤは１μｍ、Ｎ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂは８０°である。

図６の（ｂ）は、光取出し効率におけるＮ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂの依存性を示す。図６の（ｂ）の横軸は傾斜角度θｂである。図６の（ｂ）に示す様に、Ｎ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂが小さくなる程、光取出し効率が向上する。Ｎ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂは８３°以下である事が好ましい。

図６の（ｃ）は、光取出し効率における傾斜面１６Ｓの内のＮ側層１１が占める部分における深さＤの依存性を示す。図６の（ｃ）の横軸は深さＤである。図６の（ｃ）に示す様に、深さＤを大きくする程、光取出し効率が向上する。深さＤは０．６μｍ以上である事が好ましい。

図６の（ｄ）は、光取出し効率における傾斜面１６Ｓの傾斜角度θｅの依存性を示す。図６の（ｄ）の横軸は傾斜角度θｅである。光取出し効率を改善する為には、傾斜角度θｅは６０°以下である事が好ましく、５０°以下であれば更に好ましい。

図６の（ｅ）は、光取出し効率におけるＮ側層１１の厚さの依存性を示す。当該厚さは、垂直方向（マイクロ発光素子１００の上面から下面に向かう方向）に沿った厚さである。図６の（ｅ）の横軸は、Ｎ側層１１の厚さである。Ｎ側層１１の厚さが大きい程、光取出し効率は向上する。Ｎ側層１１の厚さは３μｍ以上である事が好ましい。

図６の（ｆ）は、光取出し効率におけるＰ側層１３の厚さの依存性を示す。図６の（ｆ）の横軸は、Ｐ側層１３の厚さである。Ｐ側層１３の厚さが大きい程、光取出し効率は向上するが、図６の（ｂ）から（ｅ）に示す他のパラメータに比べれば、影響は少ない。

これらの図より、マイクロ発光素子１００は、少なくとも４８％以上の光取出し効率を実現する事ができる。これは、表２に示す直方体構造の光取出し効率に対して約２．７倍であるという非常に大きな改善を示している。更に、マイクロ発光素子１００では、各部の寸法と角度を適切に選ぶ事で、７０％以上の光取出し効率を実現する事ができる。

マイクロ発光素子１００では、発光層１２の側面の全周囲を傾斜面１６Ｓの一部で構成し、傾斜面１６ＳからＮ側層１１の上面まで至るＮ側層側面１１Ｓを傾斜面１６Ｓより大きな角度で傾斜させる。また、マイクロ発光素子１００では、傾斜面１６Ｓ及びＮ側層側面１１Ｓを反射材２０で覆う。

これにより、マイクロ発光素子１００間の光クロストークを防止し、光取出し効率を大幅に向上させる事ができる。更に、傾斜面１６Ｓ及びＮ側層側面１１Ｓと反射材２０との間に、透明絶縁膜１７を配置する事で、光取出し効率を更に向上させる事ができる。

（波長変換部の変換効率）
マイクロ発光素子１００の上に、隔壁３４を形成し、透明部３１と赤色波長変換部３２を形成して、それぞれ外部量子効率を評価した。隔壁３４の高さは５．５μｍ、透明部３１と赤色波長変換部３２の厚さは５．０μｍである。隔壁３４の材質がアルミニウムの場合については、側壁３４Ｓの傾斜角がほぼ９０°の場合と、８０°の場合を比較した。側壁３４Ｓの傾斜角が８０°の場合、隔壁３４を樹脂材（ＣＦ：カラーフィルタ）で構成した場合も比較した。

表３に示す様に、隔壁３４が樹脂材（ＣＦ：カラーフィルタ）の場合、青色光も赤色光も隔壁３４が吸収する為、隔壁３４での反射率が低く、隔壁３４をアルミニウムとした場合に比べて、光出力は大幅に低い。隔壁３４がアルミニウムの場合には、青色光の外部量子効率は、表３に示す様に、９０°の場合に比べて８０°の方が約２５％高い結果となった。

赤色光の場合、表４に示す様に、アルミニウムの隔壁３４を９０°とした場合に比べて、８０°とした方が約３０％高い外部量子効率が得られた。緑色光の場合も同様の結果が得られたが、表は省略する。なお、傾斜面１６Ｓの傾斜角度θｅは５０°、傾斜面１６Ｓの内のＮ側層１１が占める部分における深さＤは１μｍ、Ｎ側層１１の厚さは６μｍ、Ｎ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂは８０°である。

表３ 青色光外部量子効率

表４ 赤色光外部量子効率

（側壁３４Ｓの材質と傾斜角度の影響）
上記結果は、透明部３１と赤色波長変換部３２に対して、側壁３４Ｓの材質と傾斜角度が非常に大きな影響を及ぼしている事を示している。更に改善の可能性を調べる為に、上記光線追跡法を用いて、光取出し効率をシミュレーションした。このシミュレーションでは、側壁３４Ｓの材質はアルミニウムとした。

図７に透明部３１からの青色光の取出し効率を側壁３４Ｓの傾斜角度を変えてシミュレーションした結果を示している。なお、図６に示した結果は、マイクロ発光素子１００から、一様な樹脂中への青色光取出し効率であり、図７はマイクロ発光素子１００で生成された光が、透明部３１を介して空気中へ放出される青色光取出し効率を示している。

図７に示すシミュレーション結果では、側壁３４Ｓの傾斜角度が９０°から減少すると共に青色光の放出量が増大し、６５°付近で最大となる傾向が見られた。また、傾斜角度が大きい場合には、マイクロ発光素子１００内での損失量が大きい事が分かった。

マイクロ発光素子１００Ｂ内で発生した青色光が、どの様な経路で空気中に放出されるかを集計した結果を表５にまとめた。表５の「ＬＥＤ１」は、マイクロ発光素子１００Ｂ内で発生した光について、透明部３１へ入射する量（Ｅ）と、マイクロ発光素子１００Ｂ内で吸収される量（Ｌ）を示している。側壁３４Ｓの傾斜角度に依らず、約８０％が透明部３１へ入射し、約２０％がマイクロ発光素子１００Ｂ内で吸収される。

表５ 青色光の空気中放出量と損失量のシミュレーション結果

表５の「ＴＲ１」は、透明部３１へ入射した青色光（ＬＥＤ１―Ｅ）について、透明部３１において失われる量（Ｌ）と、マイクロ発光素子１００Ｂへ戻る量（Ｒ）、空気中へ放出される量（Ｅ）に分けて示している。ＴＲ１－Ｅの結果は、側壁３４Ｓの傾斜角度が小さい程、透明部３１からの光取出し効率が高い事を示している。

表５の「ＬＥＤ２」は、マイクロ発光素子１００Ｂに戻った青色光（ＴＲ１－Ｒ）について、透明部３１へ入射する量（Ｅ）と、マイクロ発光素子１００Ｂ内で吸収される量（Ｌ）を示している。ＴＲ１－Ｒの内、約１／３がマイクロ発光素子１００Ｂ内で吸収され、約２／３が透明部３１へ戻る結果となった。この様に、青色光は何度もマイクロ発光素子１００Ｂと透明部３１を往復しながら、空気中へ放出される。往復回数は１０回以上に及ぶ場合があるが、表５は３回目までを示している。

表５は、側壁３４Ｓの傾斜角度を小さくする事で、青色光の空気中への放出効率を高める事ができる事を示している。更に、透明部３１からマイクロ発光素子１００Ｂへ戻る青色光の量が多く、側壁３４Ｓの傾斜角度が大きい程、その量が多い事を示している。従って、透明部３１からの青色光取出し効率を向上する為には、透明部３１からマイクロ発光素子１００Ｂへ戻る青色光を、効率良く透明部３１に再度戻せばよい。

なお、青色光を放出するマイクロ発光素子１００Ｂの上部に透明部３１が無く、隔壁３４に囲まれた空間がある場合には、青色光の放出量は約１５％減少した。透明部３１が無いと、窒化物半導体１４から直接空気中に光が放出される事となり、窒化物半導体１４内での全反射が、より広い入射角度に対して生じる為である。透明部３１の屈折率は空気よりは大きく、全反射が生じる入射角度の範囲も狭い為、空気の場合に比較して、透明部３１に入射する光量は大幅に増加する。透明部３１に入射した光は、透明部３１と空気の界面で全反射されたとしても、透明部３１内での反射や、窒化物半導体１４内での反射を経て、透明部３１と空気の界面に入射する角度を変え、外部へ放出される。従って、青色光の外部への放出効率を上げる為には、空気ではなく、透明部３１がある事が好ましい。

赤色波長変換部３２からの光放出に関しては、励起光である青色光が赤色波長変換部３２に吸収される吸収効率と、赤色波長変換部３２で発生した赤色光が空気中へ放出される効率に分けてシミュレーションした。

図８は、赤色波長変換部３２で生成された赤色光が、空気中へ放出される赤色光取出し効率を示している。表６には、赤色波長変換部３２で生成された赤色光が、どの様な経路で空気中に放出されるかを集計した結果をまとめている。

表６ 赤色光の空気中放出量と損失量のシミュレーション結果

表６のＬＥＤ１－Ｅは、マイクロ発光素子１００Ｒで生成された青色光の内、赤色波長変換部３２で吸収される割合を示している。側壁３４Ｓの傾斜角に依らず、約８０％が赤色波長変換部３２で吸収された。残りの約２０％はマイクロ発光素子１００Ｒ内や側壁３４Ｓで吸収された。

表６のＷＬＣ１は、赤色波長変換部３２で発生した赤色光について、赤色波長変換部３２において失われる量（Ｌ）と、マイクロ発光素子へ戻る量（Ｒ）、空気中へ放出される量（Ｅ）に分けて示している。約６０％前後がマイクロ発光素子１００Ｒへ入射する事を示している。また、赤色波長変換部３２内での損失も大きい。

表６のＬＥＤ２は、マイクロ発光素子１００Ｒに入射した赤色光（ＷＬＣ１－Ｒ）について、赤色波長変換部３２へ入射する量（Ｅ）と、マイクロ発光素子１００Ｒ内で吸収される量（Ｌ）を示している。ＷＬＣ１－Ｒの内、約１／３強がマイクロ発光素子１００Ｒ内で吸収され、約２／３弱が赤色波長変換部３２へ戻る事を示している。この様に、赤色光も何度もマイクロ発光素子１００Ｒと赤色波長変換部３２を往復しながら、空気中へ放出される。往復回数は１０回以上に及ぶ場合があるが、表６は４回目までを示している。

表６は、側壁３４Ｓの傾斜角度を小さくする事で、赤色光の空気中への放出効率を高める事ができる事を示している。更に、赤色波長変換部３２からマイクロ発光素子１００Ｒへ入射する赤色光の量が多く、側壁３４Ｓの傾斜角が大きい程、その量が多い事を示している。従って、赤色波長変換部３２からの赤色光取出し効率を向上する為には、赤色波長変換部３２からマイクロ発光素子１００Ｒへ入射する赤色光を、効率良く赤色波長変換部３２に再度戻せばよい。

なお、表５及び表６には、光吸収性樹脂によって隔壁３４を構成した場合のシミュレーション結果を示した。青色光、赤色光、いずれの場合にも、透明部３１や赤色波長変換部３２での損失が増加し、空気中へ放出される光の量は大幅に低下する。赤色光の場合は、特に影響が大きく、空気中への放出光量は約半減する。これらの傾向は、表３及び表４に示した結果と一致している。従って、透明部３１や波長変換部３２、３３の界面に、光を透過、吸収する材料を配置する事は、光取出し効率を低下させる為に、好ましくない事を示している。

（傾斜角度θｗとθｂの組合せ）
以上の様に、隔壁３４の側壁３４Ｓの傾斜角度θｗやＮ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂ、発光層傾斜面１６Ｓの傾斜角度θｅは小さい方が光取出し効率は向上する。但し、画素５のサイズが規定されている場合には、最適な組合せを探さなければならない。特に隔壁３４の高さや、Ｎ側層１１の厚さは、発光層傾斜面１６Ｓの高さより大きい為、傾斜角度θｗとθｂの両方を小さくすると、発光層１２の面積が著しく低下し、内部量子効率が低下する場合がある。この場合、傾斜角度θｗとθｂの何れを小さくする方が、全体的な効率を高められるかと言う問題が生じる。

そこで、表７に示す傾斜角度θｗとθｂの組合せについて、光取出し効率のシミュレーションを行った。波長変換部３２、３３の厚さ、Ｎ側層側面１１Ｓの厚さは、大凡同程度のスケールである為、表７の組合せは、発光層１２の面積を一定に保つ事を意図している。

表７ 傾斜角度θｗとθｂの組合せ毎の光取出し効率のシミュレーション結果

傾斜角度θｂを小さくすると、波長変換部３２、３３で吸収される青色光の量は増加するが、θｗを小さくなる為、波長変換部３２、３３から空気中への赤色光の放出量が減少する。総合的には、傾斜角度θｗをθｂより小さくした方が効率は高い。この例に見られる様に、傾斜角度θｂを８０°より小さくしても、波長変換部３２、３３での青色光吸収量は大幅には増加しない。それに対して、傾斜角度θｗを小さくすると、波長変換部３２、３３からの長波長光の放出量が大きく増加する。従って、一般的には、θｗ≦θｂとする事が、光取出し効率を向上させる。

以上の様に、光取出し効率を向上させたマイクロ発光素子１００の上に配置する透明部３１や波長変換部３２、３３を、高反射金属によって構成した側壁３４Ｓを有する隔壁３４によって囲う事で、光取出し効率を大幅に向上できる。特に側壁３４Ｓは光放出方向に対して、開く様に傾斜している事が好ましく、その傾斜角は８５°から４５°程度である事が好ましい。更に、平面視において、反射材２０の上端部に対して、隔壁３４の開口部３７を内側に配置する事によって、透明部３１や波長変換部３２、３３からの光漏洩を防止し、光クロストークを抑制できる。但し、開口部３７は、平面視において、マイクロ発光素子１００の窒化物半導体１４を覆う事が好ましい。これは、マイクロ発光素子１００の窒化物半導体１４と隔壁３４とが重なると、マイクロ発光素子１００から透明部３１や波長変換部３２や３３への光入射を妨げられ、光取出し効率の低下を招くためである。

〔変形例〕
実施形態１の変形例を図９に示す。実施形態１との相違点はマイクロ発光素子にある。図１に示したマイクロ発光素子１００を図９に示す様な幾つかの異なるマイクロ発光素子と置き換えても、実施形態１と同様の効果を得る事ができる。

図９の（ａ）に示したマイクロ発光素子１００ａ１は、実施形態１の傾斜面１６Ｓの傾斜角度θｅをＮ側層側面１１Ｓの傾斜角度θｂと同一とした構成である。このマイクロ発光素子１００ａ１は、単純な四角錐台形状をしている。なお、傾斜角度θｅと傾斜角度θｂとは、略同一としてもよい。

図９の（ｂ）に示したマイクロ発光素子１００ａ２は、発光層傾斜面１６ＳとＮ側層側面１１Ｓでの透明絶縁膜１７の厚さが異なる。傾斜角度θｅと傾斜角度θｂとは同一であってもよいし、異なっていてもよい。

図９の（ｃ）～（ｅ）に示すマイクロ発光素子１００ａ３～１００ａ５は、内部に、波長変換された長波長光を反射する反射膜９ａ、９ｂ、９ｃ（反射層）を備えている。反射膜９ａと９ｂは、発光層１２より光放出側に配置されており、励起光である青色光は反射膜９ａ、９ｂを透過する。反射膜９ｃは、発光層１２より駆動回路基板５０側に配置されており、励起光である青色光も反射する。反射膜９ａ、９ｂ、９ｃは何れもマイクロ発光素子毎に分割されており、反射材２０の内側に配置されている。図９の（ｆ）に示したマイクロ発光素子１００ａ６は、共通Ｎ電極の上側に反射膜９ｄ（反射層）が配置されている。反射膜９ｄは、発光層１２より光放出側に配置されており、励起光である青色光は反射膜９ｄを透過する。

以上の様な各構成においても、実施形態１と同様の効果を得る事ができる。更に、マイクロ発光素子１００ａ３～１００ａ６では、波長変換部３２、３３からマイクロ発光素子へ入射する長波長光を反射するので、マイクロ発光素子内での損失を低減し、光取出し効率を一層向上する事ができる。

〔実施形態２〕

（画像表示素子２００ｂの構成）
本発明の他の実施形態について、図１０及び図１１を用いて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。実施形態３以降も同様である。

実施形態２の画像表示素子２００ｂでは、隔壁３４ｂの構成が実施形態１の画像表示素子２００と異なる。本実施形態では、実施形態１より更に微細なマイクロ発光素子を有する画像表示素子を実現する事を意図している。

図１０に示す様に、本実施形態の隔壁３４ｂは、隔壁母材３５と隔壁反射材３６とを含む構成である。隔壁３４ｂの側面上の隔壁反射材３６の表面が反射面であり、側壁３４Ｓである。隔壁反射材３６の厚さがほぼ一定の場合には、反射面の傾斜角度θｗは、隔壁母材３５の側面の傾斜角度とおおよそ等しい。隔壁母材３５は、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機材や、フォトレジスト材の様な樹脂材で構成することができる。隔壁反射材３６は、例えば高反射性金属膜などで構成することができる。

隔壁３４の側壁３４Ｓが高反射性金属材によって覆われている点、及び、この隔壁反射材３６の開口部３７が、反射材２０の上端部より内側に配置されている点、開口部３７が窒化物半導体１４の光出射面を覆っている点は実施形態１と同じである。従って、画像表示素子２００ｂは、実施形態１の画像表示素子２００と同様の効果を発揮する事ができる。

実施形態１の様に金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ法やドライエッチング技術によって、傾斜面を有する隔壁３４に加工しようとすると、隔壁３４の高さ以上の金属膜を堆積する必要が有る。隔壁の高さは数μｍとなる場合がある為、非常に厚い金属膜が必要となるが、この様な厚い金属膜の表面は凹凸が大きく、下地層に対する精密なアライメントが難しい。また、側壁３４Ｓの底部の開口部３７を反射材２０の上端部より内側に配置することが望ましいため、画像表示素子２００ｅの画素サイズが小さくなる程、隔壁３４を反射材２０に対して精密にアライメントする必要が有る。そこで、精密アライメントが容易な、表面凹凸が少なく、透明な材料によって、隔壁の中心部（隔壁母材３５）を形成し、その表面を隔壁反射材３６で覆う事により、上記問題を回避する事が、本実施形態の狙いである。

（画像表示素子２００ｂの製造工程）
以下に図１１を用いて、画像表示素子２００ｂの製造工程を説明する。図１１の（ａ）は図４の（ｄ）と同じであり、図１１の（ａ）の状態となるまでのマイクロ発光素子１００ｂの形成工程は、実施形態１の画像表示素子２００と同じである。次に、図１１の（ｂ）に示す様に、隔壁母材３５を形成する。隔壁母材３５の底部は、平面視に於いて、反射材２０の上端部と重ならない事が好ましい。隔壁母材３５は例えば、ネガ型レジストで形成しても良い。或いは、ＳｉＯ_２等の薄膜を堆積し、堆積した薄膜をフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術によって加工することにより形成してもよい。隔壁母材３５は可視光に対して透明である事が好ましく、その側壁を所定の傾斜角度θｗとする事が好ましい。

次に、図１１の（ｃ）に示す様に、隔壁反射材３６を堆積する。隔壁反射材３６は、反射材２０と同様に、可視光に対して高反射性の金属薄膜か、同等の特性を有する材料である事が好ましい。

次に、図１１の（ｄ）に示す様に、マイクロ発光素子１００の光出射面と平面視において重なる部分に開口部３７を設ける。開口部３７は、例えばフォトリソグラフィ技術とウエットまたはドライエッチング技術によって形成できる。開口部３７は、平面視において、反射材２０の上端部よりマイクロ発光素子１００の内側にある事が好ましい。また、マイクロ発光素子１００と、透明部３１及び波長変換部３２、３３との間の光の往復を容易にする為に、開口部３７はマイクロ発光素子１００の光放出面をできる限り広く覆う事が好ましい。特に窒化物半導体１４の光放出面全面と重なる事が好ましい。この後、図１１の（ｅ）に示す様に、マイクロ発光素子１００の上部に、透明部３１、赤色波長変換部３２、緑色波長変換部３３を順次形成する。

以上の様に、画像表示素子２００ｂによれば、実施形態１と同様の効果を実現できる。更に、画像表示素子２００ｂには、画素５の微細化を容易にすると言う付加的な利点がある。

〔実施形態３〕

（画像表示素子２００ｃの構成）
本発明の他の実施形態について、図１２及び図１３を用いて以下に説明する。実施形態３の画像表示素子２００ｃは、実施形態２の画像表示素子２００ｂと類似の構成を有する。画像表示素子２００ｃは、透明部３１と波長変換部３２、３３を、駆動回路基板５０とは別の基板上に形成し、マイクロ発光素子１００を有する駆動回路基板５０と貼合わせる事で、画像表示素子２００ｃを製造する点で、画像表示素子２００ｂとは異なる。

図１２の断面図に示す様に、画像表示素子２００ｃは、表面に透明基板４５と、光吸収材３８、バンドパスフィルタ３９を有している。画像表示素子２００ｃは、透明基板４５上にこれらの構造や透明部３１、波長変換部３２、３３、更に隔壁３４ｃを形成した後に、駆動回路基板５０と貼合わせて製造する為、この様な付加的な構造の形成が容易である。また、透明部３１、波長変換部３２、３３が良品である部材と、良品であるマイクロ発光素子１００を含む駆動回路基板５０を貼合わせる為、歩留りを向上できると言う利点もある。

（画像表示素子２００ｃの製造工程）
図１３を参照して、透明部３１ｃ、波長変換部３２ｃ、３３ｃ、及び隔壁３４ｃ等の製造工程を説明する。マイクロ発光素子１００を形成し、駆動回路基板５０に貼合わせ、共通Ｎ電極３０を形成するまでの工程は、実施形態１と同じである。

図１３の（ａ）に示す様に、透明基板４５上にＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）等の誘電体多層膜３９Ｌを堆積する。次に、図１３の（ｂ）に示す様に、波長変換部３２、３３に対応する部分を残して誘電体多層膜３９Ｌを除去し、これによりバンドパスフィルタ３９が完成する。バンドパスフィルタ３９は、励起光である青色光を反射し、波長変換された赤色光や緑色光等の長波長光を透過する。バンドパスフィルタ３９を設ける事で、励起光の吸収を減らす事無く、波長変換部３２ｃ、３３ｃを薄くできる。従って、波長変換部を形成する材料費を低減できる上に、隔壁３４ｃの高さを低減し、アスペクト比を低減できる為、画素の微細化も容易となる。また、本構成では、透明基板４５上に直接誘電体多層膜３９Ｌを堆積する為、波長変換部３２、３３上に堆積する場合に比べて、高温で堆積する事ができる。そして、高温で堆積する事によって、より安定な誘電体多層膜３９Ｌを形成する事ができる。

続いて、図１３の（ｃ）に示す様に、サブ画素間に光吸収材３８を形成する。光吸収材３８は、ブラックマスクである。なお、バンドパスフィルタ３９や、光吸収材３８は省略する事もできる。

続いて、図１３の（ｄ）に示す様に、透明部３１ｃ、赤色波長変換部３２ｃ、及び緑色波長変換部３３ｃを順次形成する。この時、透明部３１ｃ、赤色波長変換部３２ｃ、緑色波長変換部３３ｃの側面の傾斜角度がθｗを決定する事になる。

次に、図１３の（ｅ）に示す様に、隔壁反射材３６ｃを堆積する。隔壁反射材３６ｃは実施形態２の隔壁反射材３６と同様の材料である。続いて、図１３の（ｆ）に示す様に、透明部３１ｃ、赤色波長変換部３２ｃ、及び緑色波長変換部３３ｃの間の凹部を、隔壁母材３５ｃで埋める。隔壁母材３５ｃは樹脂材でも良いし、ＳｉＯ_２等の無機材でも良い。隔壁母材３５ｃの充填後、透明部３１ｃ、赤色波長変換部３２ｃ、及び緑色波長変換部３３ｃの上部の隔壁反射材３６ｃが露出している事が好ましい。

次に、図１３の（ｇ）に示す様に、透明部３１ｃ、赤色波長変換部３２ｃ、及び緑色波長変換部３３ｃの上面に、開口部３７ｃを形成する。これにより、透明基板４５上に、透明部３１ｃ、波長変換部３２ｃ、３３ｃ、及び隔壁３４ｃが形成された事になる。最後に、開口部３７ｃを覆う透明樹脂を塗布した後、マイクロ発光素子１００を集積した駆動回路基板５０を、開口部３７ｃ側に貼合わせる事で、図１２の画像表示素子２００ｃが完成する。

以上の様に、画像表示素子２００ｃの構成、製造方法においても、実施形態２の画像表示素子２００ｂと同様の効果を実現できる。更に、画像表示素子２００ｃによれば、画像素子表面にバンドパスフィルタやブラックマスク等の付加的構造を設ける事が容易となり、歩留りも向上できると言う付加的な利点が有る。

〔実施形態４〕

（画像表示素子２００ｄの構成）
本発明の他の実施形態について、図１４から図１６を用いて以下に説明する。実施形態の画像表示素子２００ｄが備えるマイクロ発光素子１００ｄは、その下面にＰ電極２３Ｐ及びＮ電極２３Ｎを有する点が実施形態１及び２の画像表示素子２００、２００ｂと異なる。また、画像表示素子２００ｄでは、反射材２０ｄが、Ｎ側層１１と接続して、Ｎ電極２３ＮとＮ側層１１を接続する配線の役割を果たしている。画像表示素子２００ｄの製造工程においては、マイクロ発光素子１００ｄを駆動回路基板５０ｄに貼合わせた後に、透明導電膜からなる共通Ｎ電極を形成する必要が無く、製造工程が簡略である。画像表示素子２００ｄは、これらの点以外は画像表示素子２００ｂと同一である。

駆動回路基板５０ｄは、画素領域１内に、各マイクロ発光素子１００ｄのＰ電極２３Ｐと接続するＰ駆動電極５１ｄ、及びＮ電極２３Ｎと接続するＮ駆動電極５２ｄを有している。従って、本実施形態ではダミー素子１０１が必要無い為、画素領域１についてのみ記述する。図１４では、各マイクロ発光素子１００ｄのＮ電極２３Ｎを、対応する１個のＮ駆動電極５２ｄに接続しているが、１個のＮ駆動電極５２ｄが複数のＮ電極２３Ｎと接続してもよい。なお、マイクロ発光素子１００ｄの光放出面は、Ｎ側層１１の上面である。

（画像表示素子２００ｄの製造工程）
図１５の（ａ）から（ｊ）および図１６の（ｋ）から（ｐ）は、画像表示素子２００ｄの製造工程を示す断面模式図である。図１５の（ａ）から（ｊ）のマイクロ発光素子１００ｄの製造工程の説明において、成長基板９に対し、窒化物半導体１４や透明絶縁膜１７等が形成される側を上方とする。一方、図１６の（ｋ）から（ｐ）の画像表示素子２００ｄの製造工程の説明では、成長基板９側を上方、駆動回路基板５０ｄ側を下方とする。

図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応する。相違点は、図１５の（ｃ）に示す様に、分離溝１８の形成の際に、メサ１６に隣接した分割溝１５の底部の一部を、Ｎコンタクト部１５Ｂとして残した点である。Ｎコンタクト部１５Ｂは、後に反射材２０ｄとＮ側層１１を電気的に接続する為に使用される。

次に、図１５の（ｄ）に示す様に、メサ１６等を覆うように透明絶縁膜１７を堆積する。そして、図１５の（ｅ）に示す様に、透明絶縁膜１７を加工して、Ｎコンタクト部１５ＢにＮ側開口部１９を設ける。更に、図１５の（ｆ）に示す様に、透明絶縁膜１７等を覆うように反射材２０ｄを堆積する。反射材２０ｄは、Ｎ側開口部１９において、Ｎ側層１１と接触する。なお、図１５の（ｅ）では分離溝１８の底部の透明絶縁膜１７も除去しているが、これはＮ側層１１の側面を可能な限り反射材２０ｄで覆う為である。但し、後の成長基板９の剥離工程において除去できる場合には、分離溝１８の底部の透明絶縁膜１７は残しても良い。

図１５の（ｇ）、（ｈ）は、図３の（ｆ）、（ｇ）と同様の工程であり、メサ１６の上部に反射材２０ｄの開口部であるＰ開口部２１を設け、埋込材６０を形成する。その後、図１５の（ｉ）に示す様に、埋込材６０や透明絶縁膜１７をエッチングして、Ｐ開口部２１の位置にＰ溝２２Ｐ、Ｎ側開口部１９の位置にＮ溝２２Ｎを形成する。Ｐ溝２２Ｐはメサ１６の上部のＰ電極層１０に達し、Ｎ溝２２Ｎは反射材２０ｄに達する。次に、図１５の（ｊ）に示す様に、図３の（ｉ）と同様にして、Ｐ電極２３ＰとＮ電極２３Ｎを形成する。図３とは異なり、Ｎ電極２３Ｎも画素領域１内に形成される。

次に、図１６の（ｋ）、（ｌ）に示す様に、マイクロ発光素子１００ｄを駆動回路基板５０ｄに貼合わせ、成長基板９を剥離する。これは図４の（ｂ）、（ｃ）と同様の工程である。図４との相違点は、画素領域１内にＰ電極２３ＰとＰ駆動電極５１ｄだけでなく、Ｎ電極２３ＮとＮ駆動電極５２ｄも存在する点である。なお、図１６の（ｌ）では、成長基板９の剥離工程において、成長基板９と接する反射材２０ｄも一緒に除去しているが、反射材２０ｄを残しても良い。残した場合には、反射材２０ｄはマイクロ発光素子１００ｄ間で電気的に接続している為に、Ｎ電極２３ＮとＮ駆動電極５２ｄが接続不良となっているサブ画素があっても、不良画素とはならないと言う利点が有る。

図１６の（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）は、図１１の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に対応する工程であり、説明は省略する。図１１との相違点は、隔壁反射材３６と反射材２０ｄの間にあった共通Ｎ電極３０が無くなり、図１６では隔壁反射材３６が、反射材２０ｄと直接接触している事である。この構造では、あるサブ画素から他のサブ画素への光漏洩をほぼ完全に防止できると言う利点がある。

以上の様に、画像表示素子２００ｄの構成においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。更に、本実施形態は製造工程が簡略であると言う付加的な利点がある。

〔実施形態５〕

（画像表示素子２００ｅの構成）
本発明の他の実施形態について、図１７から図１９を用いて以下に説明する。実施形態５の画像表示素子２００ｅでは、反射材２０ｅが隔壁反射材３６ｅと連続している点において、他の実施形態と異なる。

画像表示素子２００ｅを構成するマイクロ発光素子１００ｅは、図１７の断面図に示す様に、マイクロ発光素子１００ｄと類似の形状をしているが、反射材２０ｅが透明部３１及び波長変換部３２、３３の側方まで伸びている。透明絶縁膜１７も同様である。また、埋込材６０が隔壁３４ｅの一部を構成している。従って、隔壁３４ｅの反射面は反射材２０ｅと繋がった隔壁反射材３６ｅの透明絶縁膜１７ｅ側の面である。

（画像表示素子２００ｅの製造工程）
図１８および図１９に画像表示素子２００ｅの製造工程を示す。図１８の（ａ）、（ｂ）は図１５の（ａ）、（ｂ）と同じである。次に、図１８の（ｃ）に示す様に、分離溝１８ｅを形成する。分離溝１８ｅは、成長基板９の表面側の一部まで伸びている点で、他の実施形態の分離溝１８と異なる。言い換えれば、分離溝１８ｅの形成においては、Ｐ電極層１０と窒化物半導体１４が掘り込まれると共に、成長基板９の表面も掘り込まれる。分離溝１８ｅの成長基板９部分の深さが、波長変換部３２、３３等の厚さを決定する為、目標となる波長変換部３２、３３の厚さに応じて、分離溝１８ｅの深さは決定される。次に、図１８の（ｄ）に示す様に、透明絶縁膜１７ｅを堆積する。

図１８の（ｅ）～（ｇ）および図１９の（ｈ）～（ｋ）の工程は、図１５の（ｅ）～（ｊ）および図１６の（ｋ）の工程と同様である。相違点は、分離溝１８ｅが深く、成長基板９にまで伸びている点である。このため、反射材２０ｅは、分離溝１８ｅの成長基板９側の側壁を覆い、埋込材６０は分離溝１８ｅの底部（成長基板９の上面よりも下方の部分）も埋め込む。

次に、図１８の（ｆ）に示す様に、透明絶縁膜１７ｅ等を覆うように反射材２０ｅを堆積する。図１８の（ｆ）に示す様に、分離溝１８ｅの成長基板９側の側壁に堆積された透明絶縁膜１７の表面が隔壁３４ｅの傾斜角度θｗを決定する。図１８では、傾斜角度θｂとθｗが等しいが、θｂとθｗは異なる場合もある。窒化物半導体１４と成長基板９は材質が異なり、分離溝１８ｅ形成の際のエッチング特性も異なる為、エッチングによって生じるテーパー角が異なる為である。このように、画像表示素子２００ｅの製造工程においては、窒化物半導体１４の側面を囲む反射材と、隔壁３４ｅの反射材とを同一材料にて同時に形成することができ、これにより、製造工程が簡略化されている。

次に、図１９の（ｌ）に示す様に、成長基板９を剥離する。この時、窒化物半導体１４と接する成長基板９の部分も一緒に除去する。例えば、成長基板９がシリコン基板の場合には、等方性のプラズマエッチングやウエットエッチングによって除去する事ができる。この工程において、隔壁３４ｅが形成され、マイクロ発光素子１００ｅの上部には、隔壁３４ｅに囲まれた凹部が形成される。隔壁３４ｅは内側から順に、埋込材６０、反射材２０ｅ、及び透明絶縁膜１７により構成される。即ち、隔壁母材３５ｅは埋込材６０よりなり、隔壁反射材３６ｅは反射材２０ｅの一部により構成されている。更に、隔壁反射材３６ｅと波長変換部３２、３３の間にも、透明絶縁膜１７が配置されている。なお、図１９の（ｍ）に示す様に、隔壁３４ｅに囲まれた凹部に透明部３１や波長変換部３２、３３を形成する工程は、他の実施形態と同様である。

画像表示素子２００ｅでは、波長変換部３２、３３や透明部３１と窒化物半導体１４の間に遮る物体が無く、窒化物半導体１４の側面は反射材２０ｅで囲われている。このため、波長変換部３２、３３や透明部３１と窒化物半導体１４の間の光の往復に伴うロスを低減する効果が高い。つまり、画像表示素子２００ｅにおいても、実施形態１と同様の効果が得られる。また、隔壁３４ｅの製造工程がマイクロ発光素子１００ｅの製造工程に組み込まれているので、画像表示素子２００ｅには、製造工程が簡略であると言う付加的な利点がある。

〔実施形態６〕

（画像表示素子２００ｆの構成）
本発明の他の実施形態について、図２０から図２２を用いて以下に説明する。実施形態６の画像表示素子２００ｆは、反射材２０が、Ｎ側層側面１１Ｓの一部と接触し、Ｎ電極２３Ｎへの配線の一部を構成している点において、他の実施形態と異なる。

画像表示素子２００ｆを構成するマイクロ発光素子１００ｆは、図２０の断面図に示す様に、マイクロ発光素子１００ｂと類似の形状をしているが、共通Ｎ電極３０が省略され、隔壁反射材３６が共通Ｎ電極の役割を果たしている点で異なる。従って、マイクロ発光素子１００ｆの光放出面は、Ｎ側層１１の上面である。実施形態１及び２のダミー素子１０１では、Ｎ側層１１を介して共通Ｎ電極３０とＮ電極２３Ｎが接続されているが、本実施形態のダミー素子１０１ｆでは、反射材２０を介して隔壁反射材３６とＮ電極２３Ｎが接続されている。また、ダミー素子１０１ｆでは、反射材２０と隔壁反射材３６を接続する接続部４０が設けられている。共通Ｎ電極３０を構成する透明導電膜は、少ないながら可視光を吸収する為、共通Ｎ電極３０を省略する事で、発光効率を高める事ができる。

（画像表示素子２００ｆの製造工程）
図２１および図２２に画像表示素子２００ｆの製造工程を示す。図２１の（ａ）～（ｄ）は図３の（ａ）～（ｄ）と同じである。図２１の（ｅ）に示す様に、Ｎ側層側面１１Ｓの一部の透明絶縁膜１７を除去し、露出部１１Ｅを形成する。露出部１１Ｅが設けられるのはＮ側層側面１１Ｓの一部である。Ｎ側層側面１１Ｓの大半は、透明絶縁膜１７で覆われているから、Ｎ側層側面１１Ｓでの光の反射率の低下による影響は大きくない。図２１の（ｆ）～（ｇ）および図２２の（ｈ）～（ｊ）は、図３の（ｅ）～（ｉ）と同様の工程である。但し、反射材２０は、露出部１１Ｅにおいて、Ｎ側層１１と電気的に接続させる。また、Ｎ溝２２Ｎは、Ｎコンタクト溝１５Ｎを覆う反射材２０上に設けられる。

図２２の（ｋ）、（ｌ）は、図４の（ｂ）、（ｃ）と同様であり、図２２の（ｍ）以降は図１１の（ｂ）以降と同様の工程である。相違点は、Ｎ接続領域３において、隔壁反射材３６と反射材２０を接続する接続部４０を設ける為、隔壁母材３５の配置位置が異なる点である。具体的には、ダミー素子１０１ｆの反射材２０の上端部には、隔壁母材３５を配置せず、接続部４０を設ける。

以上の様に、画像表示素子２００ｆにおいても、実施形態１と同様の効果を実現できる。更に、画像表示素子２００ｆには、共通Ｎ電極３０を省略する事で、発光効率を高めると共に、製造工程を簡略化できると言う付加的な利点がある。

〔変形例〕
実施形態６の変形例を図２３に示す。本変形例の画像表示素子２００ｇは、実施形態６のマイクロ発光素子１００ｆを、図２３に示すマイクロ発光素子１００ｇに置き換えた構成である。マイクロ発光素子１００ｇは、反射材２０がＮ側層側面１１Ｓと全面で接している点でマイクロ発光素子１００ｆと異なる。即ち、マイクロ発光素子１００ｇでは、透明絶縁膜１７は、発光層１２を囲う傾斜面１６Ｓと反射材２０の間だけに配置されている。また、画像表示素子２００ｇは、画像表示素子２００ｆのダミー素子１０１ｆと同様の接続部４０を有するダミー素子１０１ｇを備えている。

画像表示素子２００ｇでは、隔壁反射材３６の底部側の端部と、反射材２０の上端部を重ね合わせると、加工上の製造マージンを考慮すれば、隔壁反射材３６の底部側の端部が窒化物半導体１４の上面の一部を覆う場合が生じ得る。しかし、マイクロ発光素子１００ｇの大きさに比べれば、隔壁反射材３６と窒化物半導体１４のオーバラップ面積は僅かであり、発光効率への影響は大きくない。従って、本構成においても、実施形態６と同様の効果を得る事ができる。

本構成の製造工程を図２４に示す。図２１および図２２に示す実施形態６の製造工程と異なる点は、図２４の（ｂ）の後に、（ｃ）の工程で透明絶縁膜１７が堆積され、その後に（ｄ）の工程で分離溝１８が形成される点である。図２４の（ｅ）以降の製造工程は、実施形態６と同様である為、説明を省略する。

〔実施形態７〕

（画像表示素子２００ｈの構成）
本発明の他の実施形態について、図２５から図２７を用いて以下に説明する。実施形態７の画像表示素子２００ｈは、反射材２０ｈがＰ電極を兼ねている点において、他の実施形態と異なる。

画像表示素子２００ｈを構成するマイクロ発光素子１００ｈは、図２５の断面図に示す様に、反射材２０ｈがＰ側層１３と接続している。つまり、反射材２０ｈがＰ電極２３Ｐとしても機能している。反射材２０ｈは、傾斜面１６ＳとＮ側層側面１１Ｓの大半を覆っている。また、傾斜面１６Ｓ及びＮ側層側面１１Ｓと反射材２０ｈの間には、透明絶縁膜１７が配置されている。開口部３７は、反射材２０ｈの上端部に対してマイクロ発光素子１００ｈの内側に配置されている。

（画像表示素子２００ｈの製造工程）
画像表示素子２００ｈの製造工程を図２６および図２７に示す。図２６の（ａ）～（ｄ）は、図３の（ａ）～（ｄ）と同様である。相違点は、Ｐ電極層１０を省略している点と、Ｎ接続領域３にあるダミー素子１０１ｈが、メサ１６に隣接するＮコンタクト溝１５Ｎを必ずしも必要としない点である。但し、Ｐ側層１３上に、透明導電膜や金属膜からなるＰ電極層を配置する事も可能である。Ｐ電極層がある場合には、Ｐ電極層を介して、反射材２０ｈからなるＰ電極２３とＰ側層１３が接続される。

次に、図２６の（ｅ）に示す様に、画素領域１におけるメサ１６の上部の位置にＰコンタクトホール４１を開口する。Ｐコンタクトホール４１の底部には、Ｐ側層１３の表面が現れている。各メサ１６に設けるＰコンタクトホール４１の数は、１個でも複数個でも構わない。

次に、図２６の（ｆ）に示す様に、透明絶縁膜１７上に反射材２０ｈを堆積する。反射材２０ｈは、Ｐコンタクトホール４１を埋めるプラグ部と、透明絶縁膜１７の表面に堆積される膜部分とより構成されても良い。反射材２０ｈは、Ｐコンタクトホール４１を介してＰ側層１３と電気的に接続する。

次に、図２７の（ｇ）に示す様に、反射材２０ｈをマイクロ発光素子１００ｈ毎に分割する開口部４２を設ける。これにより反射材２０ｈが各マイクロ発光素子１００ｈのＰ電極２３Ｐとなる。同様にＮ接続領域３にあるダミー素子１０１ｈでは、分割された反射材２０ｈがＮ電極２３Ｎとなる。なお、反射材２０ｈをマイクロ発光素子１００ｈ毎に分割する工程は、駆動回路基板５０と貼り合せた後に行う事も可能である。

次に、図２７の（ｈ）に示す様に、埋込材６０を形成する。そして、図２７の（ｉ）に示す様に、マイクロ発光素子１００ｈが形成された成長基板９と駆動回路基板５０とを貼合わせる。ここで、画素領域１では、Ｐ電極２３ＰがＰ駆動電極５１と接続され、Ｎ接続領域３では、Ｎ電極２３ＮがＮ駆動電極５２と接続される。

続いて、図２７の（ｊ）に示す様に、成長基板９を剥離する。そして、図２７の（ｋ）に示す様に、Ｎ接続領域３において、透明絶縁膜１７をエッチングし、Ｎ電極２３Ｎの上面を露出させる。更に、図２７の（ｌ）に示す様に、共通Ｎ電極３０を堆積する。共通Ｎ電極３０は、画素領域１では、マイクロ発光素子１００ｈのＮ側層１１の上面と接触し、Ｎ接続領域３では、Ｎ電極２３Ｎの上面と接触する。図２７の（ｍ）以降は、図１１と同様である。

画像表示素子２００ｈでは、Ｎ側層１１側にも透明絶縁膜１７を配置する事ができる為、Ｎ側層１１側での光の反射率を向上できる。その結果、発光効率を高める事ができる。よって、画像表示素子２００ｈの構成においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。

なお、画像表示素子２００ｈでは、隔壁反射材３６と反射材２０ｈの間に、共通Ｎ電極３０と透明絶縁膜１７が存在する為、この隙間を通して光クロストークが発生する可能性も有る。しかし、共通Ｎ電極３０と透明絶縁膜１７の厚さを小さくする事で、その様な光クロストークは問題無いレベルに抑制する事ができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る画像表示素子は、マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、前記駆動回路基板の上にアレイ状に配列された前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子の上に配置され、前記マイクロ発光素子が発する励起光をより波長の長い長波長光に変換して前記駆動回路基板と反対側に放出する波長変換部と、を備え、前記マイクロ発光素子は、光放出面側から順に、第１の導電層（Ｎ側層１１）、発光層、及び前記第１の導電層とは反対導電型の第２の導電層（Ｐ側層１３）が積層した半導体（窒化物半導体１４）を備えており、前記半導体の側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜していると共に反射材で覆われており、前記波長変換部は、隔壁で側方を囲われており、前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっている。

上記の構成によれば、半導体の側面から放出された光が反射材で反射して光放出方向に向かう。また、波長変換部の側面から放出された光が反射面で反射して光放出方向に向かう。よって、隣接するマイクロ発光素子間の光クロストークを防ぐ事で、コントラストの低下、及び色純度の低下を防止する事ができると共に、マイクロ発光素子の発光効率を向上する事ができる。

本発明の態様２に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記反射面に囲まれてなる底部開口部（開口部３７）は、前記反射材の光放出面側の上端部より、前記マイクロ発光素子に対して内側に配置されていてもよい。これにより、底部開口部から半導体の内部に戻る光が反射材の外側に漏れることを防いで、光漏洩によるロスや光クロストークを低減することができる。

本発明の態様３に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記半導体の側面と、前記反射材との間に、透明絶縁膜が配置されていてもよい。これにより、光取出し効率を高くすることができる。

本発明の態様４に係る画像表示素子は、上記態様３において、前記反射面に囲まれてなる底部開口部は、前記半導体の光放出面を覆っていてもよい。これにより、半導体の光放出面から放出された光を、底部開口部と半導体との間から漏出させることなく、底部開口部から光放出方向に放出する事ができる。

本発明の態様５に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記隔壁の側面の傾斜角度（θｗ）は、前記マイクロ発光素子の光放出面に対して８５°から４５°の範囲であってもよい。本願の発明者らの実験により、隔壁の側面の傾斜角度を上記の範囲とする事によって、光取出し効率を高くすることができることが分かっている。よって、上記の構成によれば、画像表示素子の光取出し効率を高くすることができる。なお、隔壁の側面の傾斜角度は、反射面の傾斜角度と同一又は略同一である。

本発明の態様６に係る画像表示素子は、上記態様１において、アレイ状に配列された前記マイクロ発光素子には、前記波長変換部の代わりに透明部が配置されたサブ画素のマイクロ発光素子が含まれており、前記透明部は、隔壁で側方を囲われており、前記隔壁の前記透明部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっていてもよい。これにより、透明部が配置されたサブ画素と他の画素との間の光クロストークを防ぐことができると共に、サブ画素の発光効率を向上する事ができる。

本発明の態様７に係る画像表示素子は、上記態様３において、前記透明絶縁膜の膜厚は７５ｎｍ以上であってもよい。本願の発明者らの実験により、透明絶縁膜の膜厚が７５ｎｍ未満であれば、光取出し効率の低下が著しいことが分かっている。よって、上記構成のように、透明絶縁膜の膜厚を７５ｎｍ以上とすることにより、透明絶縁膜を設けることによる光取出し効率の向上効果を十分に享受することができる。

本発明の態様８に係る画像表示素子は、上記態様３において、前記透明絶縁膜の膜厚は４００ｎｍ以上であってもよい。本願の発明者らの実験により、透明絶縁膜の膜厚を厚くする程、光取出し効率は向上するが、膜厚が４００ｎｍ以上となると光取出し効率の変化が乏しくなることが分かっている。よって、上記構成のように、透明絶縁膜の膜厚を４００ｎｍ以上とすることにより、透明絶縁膜を設けることによる光取出し効率の向上効果を最大限に享受することができる。

本発明の態様９に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記半導体の側面のうち前記発光層の周囲の側面の傾斜角度（θｅ）は、前記発光層の上面に対して６０°以下であってもよい。本願の発明者らの実験により、発光層の周囲の側面の傾斜角度を上記の範囲とする事によって、光取出し効率を高くすることができることが分かっている。よって、上記の構成によれば、画像表示素子の光取出し効率を高くすることができる。

本発明の態様１０に係る画像表示素子は、上記態様９において、前記半導体の側面のうち前記発光層の周囲の側面の傾斜角度（θｅ）は、前記発光層の上面に対して５０°以下であってもよい。本願の発明者らの実験により、発光層の周囲の側面の傾斜角度を上記の範囲とする事によって、光取出し効率を更に高くすることができることが分かっている。よって、上記の構成によれば、画像表示素子の光取出し効率を更に高くすることができる。

本発明の態様１１に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記半導体の側面のうち前記第１導電層の周囲の側面の傾斜角度（θｂ）は、前記発光層の上面に対して９０°未満であってもよい。第１導電層の周囲の側面の傾斜角度をこのような範囲とすることにより、第１導電層の周囲の側面から放出された光を光放出方向に向かって反射させることができる。よって、光クロストークの低減と、発光効率の向上が可能になる。

本発明の態様１２に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記反射材が前記第１の導電層と導通していてもよい。この構成によれば、反射材を第１の導電層に通電するための配線として利用することができる。

本発明の態様１３に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記反射材が前記第２の導電層と導通していてもよい。この構成によれば、反射材を第２の導電層に通電するための配線として利用することができる。

本発明の態様１４に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記マイクロ発光素子の光放出面対する前記隔壁の側面の傾斜角度（θｗ）は、前記発光層の上面に対する前記第１の導電層の側面の傾斜角度（θｂ）以下であってもよい。この構成によれば、光取出し効率を高くする事ができる。

本発明の態様１５に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記反射面は、反射材で形成されており、前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を形成する反射材とが直接接していてもよい。この構成では、反射材間から光が漏洩することがないので、他の画素への光漏洩をほぼ完全に防止する事ができる。

本発明の態様１６に係る画像表示素子は、上記態様１５において、前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を形成する反射材とが同一材料にて構成されていてもよい。この構成によれば、前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を形成する反射材とを同一材料にて同時に形成することができ、これにより、画像表示素子の製造工程を簡略化する事が可能になる。

本発明の態様１７に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記反射面は、反射材で形成されており、前記隔壁の反射面を形成する反射材が前記第１の導電層と導通していてもよい。これにより、第１の導電層と前記駆動回路基板を電気的に接続する配線の抵抗を低減することが可能になる。なお、態様１７の画像表示素子において、反射材は、第１の導電層と直接接することによって該第１の導電層と導通していてもよいし、他の導電体（例えば図１０の例では共通Ｎ電極３０）を介して導通していてもよい。

本発明の態様１８に係る画像表示素子は、上記態様１７において、前記隔壁の反射面を形成する反射材が、前記第１の導電層と前記駆動回路基板を電気的に接続する配線の一部を構成していてもよい。これにより、第１の導電層の表面（光放出面）に電極を設けることなく、隔壁の反射材を介して第１の導電層に給電することができる。よって、発光効率を高める事ができる。

本発明の態様１９に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記励起光を透過し、前記長波長光を反射する反射層（反射膜９ａ、９ｂ）を、前記マイクロ発光素子の内部に有していてもよい。この構成によれば、波長変換部からマイクロ発光素子へ入射する長波長光を反射する事で、マイクロ発光素子内での損失を低減し、光取出し効率を向上する事ができる。

本発明の態様２０に係る画像表示素子は、上記態様１において、前記励起光と前記長波長光の何れも反射する反射層（反射膜９ｃ）を、前記マイクロ発光素子の内部に有していてもよい。この構成によれば、波長変換部からマイクロ発光素子へ入射する長波長光を反射すると共に、励起光が波長変換部側の開口部以外から漏洩しないようにする事で、マイクロ発光素子内での損失を低減し、光取出し効率を向上する事ができる。

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。また、上記各実施形態で説明したマイクロ発光素子の製造方法並びに画像表示素子の製造方法も本発明の範疇に含まれる。さらに、上記各実施形態で説明した画像表示素子を備えた装置も本発明の範疇に含まれる。

１００、１００ａ１～１００ａ６、１００ｂ、１００ｄ～１００ｈ マイクロ発光素子
２００、２００ｂ～２００ｈ 画像表示素子
９ａ～９ｃ 反射膜（反射層）
１１ Ｎ側層（第１の導電層）
１２ 発光層
１３ Ｐ側層（第２の導電層）
１４ 窒化物半導体（半導体）
１７ 透明絶縁膜
２０、２０ｄ、２０ｅ、２０ｈ 反射材
３２、３２ｃ 赤色波長変換部
３３、３３ｃ 緑色波長変換部
３４、３４ｂ、３４ｃ、３４ｅ 隔壁
３７、３７ｃ 開口部（底部開口部）
３１、３１ｃ 透明部
５０、５０ｄ 駆動回路基板

Claims (22)

1. 画像表示素子であって、
   マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、
   前記駆動回路基板の上にアレイ状に配列された前記マイクロ発光素子と、
   前記マイクロ発光素子の上に配置され、前記マイクロ発光素子が発する励起光を、前記励起光の波長より波長が長い長波長光に変換して前記駆動回路基板と反対側に放出する波長変換部と、を備え、
   前記マイクロ発光素子は、光放出面側から順に、第１の導電層、発光層、及び前記第１の導電層とは反対導電型の第２の導電層が積層した半導体を備えており、
   前記半導体の側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜していると共に反射材で覆われており、
   前記波長変換部は、隔壁で側方を囲われており、
   前記隔壁は、隣接する前記波長変換部の間の領域に配置され、前記隣接する前記波長変換部を互いに分離し、且つ前記隔壁の側面は前記波長変換部に接し、
   前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっている、画像表示素子。
2. 前記反射面に囲まれてなる底部開口部は、前記反射材の光放出面側の上端部より、前記マイクロ発光素子に対して内側に配置されている、請求項１に記載の画像表示素子。
3. 前記半導体の側面と、前記反射材との間に、透明絶縁膜が配置されている、請求項１または２に記載の画像表示素子。
4. 前記反射面に囲まれてなる底部開口部は、前記半導体の光放出面を覆っている、請求項３に記載の画像表示素子。
5. 前記隔壁の側面の傾斜角度は、前記マイクロ発光素子の光放出面に対して８５°から４５°の範囲である、請求項１～４のいずれか一項に記載の画像表示素子。
6. アレイ状に配列された前記マイクロ発光素子には、前記波長変換部の代わりに透明部が配置されたサブ画素のマイクロ発光素子が含まれており、
   前記透明部は、前記隔壁で側方を囲われており、
   前記隔壁は、前記透明部と隣接する前記波長変換部の間の領域に配置され、前記透明部と隣接する前記波長変換部を互いに分離し、且つ前記隔壁の側面は前記透明部に接し、
   前記隔壁の前記透明部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっている、請求項１に記載の画像表示素子。
7. 前記透明絶縁膜の膜厚は７５ｎｍ以上である、請求項３に記載の画像表示素子。
8. 前記透明絶縁膜の膜厚は４００ｎｍ以上である、請求項７に記載の画像表示素子。
9. 前記半導体の側面のうち前記発光層の周囲の側面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対して６０°以下である、請求項１～８のいずれか一項に記載の画像表示素子。
10. 前記半導体の側面のうち前記発光層の周囲の側面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対して５０°以下である、請求項９に記載の画像表示素子。
11. 前記半導体の側面のうち前記第１の導電層の周囲の側面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対して９０°未満である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の画像表示素子。
12. 前記反射材が前記第１の導電層と導通している、請求項１～１１のいずれか一項に記載の画像表示素子。
13. 前記反射材が前記第２の導電層と導通している、請求項１～１１のいずれか一項に記載の画像表示素子。
14. 前記発光層の上面に対する前記反射面の傾斜角度は、前記発光層の上面に対する前記第１の導電層の側面の傾斜角度以下である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の画像表示素子。
15. 前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を構成する反射材とが直接接している、請求項１～１４のいずれか一項に記載の画像表示素子。
16. 前記半導体の側面を囲む反射材と、前記隔壁の反射面を構成する反射材とが同一材料にて構成されている、請求項１５に記載の画像表示素子。
17. 前記隔壁の反射面を構成する反射材が前記第１の導電層と導通している、請求項１に記載の画像表示素子。
18. 前記隔壁の反射面を形成する反射材が、前記第１の導電層と前記駆動回路基板を電気的に接続する配線の一部を構成している、請求項１７に記載の画像表示素子。
19. 前記励起光を透過し、前記長波長光を反射する反射層を、前記マイクロ発光素子の内部に有している、請求項１～１８のいずれか一項に記載の画像表示素子。
20. 前記励起光と前記長波長光の何れも反射する反射層を、前記マイクロ発光素子の内部に有している、請求項１～１８のいずれか一項に記載の画像表示素子。
21. 前記半導体の側面と前記反射材との間に、透明絶縁膜が配置されており、
    前記マイクロ発光素子の光放出面に対する前記隔壁の前記側面の傾斜角度は、前記光放出面に対する前記第１の導電層の前記透明絶縁膜に面した側面の傾斜角度よりも小さい、請求項１記載の画像表示素子。
22. 画像表示素子であって、
    マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、
    前記駆動回路基板の上にアレイ状に配列された前記マイクロ発光素子と、
    前記マイクロ発光素子の上に配置され、前記マイクロ発光素子が発する励起光を、前記励起光の波長より波長が長い長波長光に変換して前記駆動回路基板と反対側に放出する波長変換部と、を備え、
    前記マイクロ発光素子は、光放出面側から順に、第１の導電層、発光層、及び前記第１の導電層とは反対導電型の第２の導電層が積層した半導体を備えており、
    前記半導体の側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜していると共に反射材で覆われており、
    前記波長変換部は、隔壁で側方を囲われており、
    前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開く様に傾斜した反射面となっており、
    前記半導体の側面と前記反射材との間に、透明絶縁膜が配置されており、
    前記マイクロ発光素子の光放出面に対する前記隔壁の前記側面の傾斜角度は、前記光放出面に対する前記第１の導電層の前記透明絶縁膜に面した側面の傾斜角度よりも小さい、画像表示素子。

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