WO2021166772A1 - 発光デバイス、および発光デバイスの製造方法 - Google Patents

発光デバイス、および発光デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2021166772A1
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light emitting
color conversion
conversion layer
emitting device
light
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PCT/JP2021/005067
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English (en)
French (fr)
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幹夫 滝口
大畑　豊治
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ソニーグループ株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a light emitting device having a quantum dot phosphor and a method for manufacturing the light emitting device.
  • LEDs light emitting diodes
  • an LED display has been proposed in which three LEDs emitting red (R), green (G), and blue (B) colored lights are set as one pixel and arranged in a two-dimensional matrix, and the light source of the LED display.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • Patent Document 1 a color conversion type light emitting device in which a phosphor is arranged on an LED and a desired color is obtained by color conversion by the phosphor is underway.
  • the first light emitting device includes a color conversion layer formed by mixing a quantum dot phosphor in a resin.
  • the color conversion layer has a shading region having a distribution in the density of the quantum dot phosphor in at least a part region in the color conversion layer.
  • the second light emitting device includes a plurality of pixels arranged in two dimensions.
  • Each pixel has a color conversion layer formed by mixing a quantum dot phosphor in a resin.
  • the color conversion layer has a shading region having a distribution in the density of the quantum dot phosphor in at least a part region in the color conversion layer.
  • the method for manufacturing a light emitting device includes the following two steps.
  • a quantum dot phosphor is used in at least a part of a region in the color conversion layer.
  • a shade region is formed in which the concentration of is changed.
  • FIG. 1 shows an example of cross-sectional configuration of the light emitting device 1.
  • FIG. 2 shows an example of the upper surface configuration of the light emitting device 1 of FIG.
  • FIG. 3 shows an example of the back surface configuration of the light emitting device 1 of FIG.
  • the light emitting device 1 is suitably used as a display pixel of an image display device called a so-called LED display.
  • the light emitting device 1 includes a reflective structure 20 on the light emitting surface side of the light emitting element 10 via, for example, an adhesive layer 30.
  • the adhesive layer 30 is composed of, for example, a UV curable adhesive or a thermosetting adhesive having high transparency in the visible region.
  • the reflective structure 20 has a substrate 21 provided with an opening 21A at a position facing the light emitting element 10.
  • the reflective structure 20 has a reflective film 22 on the side surface of the opening 21A, and further has a color conversion layer 23 in the opening 21A.
  • the reflective film 22 and the color conversion layer 23 are housed in the opening 21A.
  • the color conversion layer 23 is formed by mixing the quantum dot phosphor 231 in the resin.
  • the light emitting device 1 corresponds to a specific example of the "light emitting device” of the present disclosure.
  • the light emitting element 10 corresponds to a specific example of the “light emitting element” of the present disclosure.
  • the reflective structure 20 corresponds to a specific example of the “reflective structure” of the present disclosure.
  • the substrate 21 corresponds to a specific example of the "board” of the present disclosure.
  • the opening 21A corresponds to a specific example of the "opening” of the present disclosure.
  • the reflective film 22 corresponds to a specific example of the “reflective film” of the present disclosure.
  • the color conversion layer 23 corresponds to a specific example of the "color conversion layer” of the present disclosure.
  • the quantum dot phosphor 231 corresponds to a specific example of the "quantum dot phosphor" of the present disclosure.
  • the upper surface refers to the surface on the reflection structure 20 side, and refers to the light extraction surface. Further, in the light emitting element 10, the lower surface or the back surface refers to the surface opposite to the reflective structure 20.
  • the upper surface refers to the surface opposite to the light emitting element 10, and refers to the light emitting surface S of the light emitting device 1.
  • the lower surface or the back surface refers to the surface on the light emitting element 10 side.
  • the light emitting element 10 is a solid-state light emitting element that emits light in a predetermined wavelength band from the upper surface, and is, for example, an LED (Light Emitting Diode) chip.
  • the LED chip refers to a chip cut out from a wafer used for crystal growth, and is not a package type chip covered with a molded resin or the like.
  • the LED chip has a size of, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and is called a so-called micro LED.
  • the light emitting element 10 emits excitation light to the color conversion layer 23.
  • the light emitting element 10 has, for example, a first conductive type layer 12, an active layer 13, and a second conductive type layer 14 laminated in this order, and the second conductive type layer 14 has a semiconductor layer serving as a light extraction surface.
  • the semiconductor layer is provided with a columnar mesa portion 10A including the first conductive layer 12 and the active layer 13.
  • the first conductive type layer 12 is exposed on the top of the mesa portion 10A, and a part of the second conductive type layer 14 is exposed on the skirt portion of the mesa portion 10A.
  • the light emitting element 10 further has, for example, a first electrode 11 electrically connected to the first conductive layer 12 and a second electrode 15 electrically connected to the second conductive layer 14.
  • the first electrode 11 and the second electrode 15 are provided on the back surface side of the light emitting element 10, respectively.
  • the first conductive type layer 12, the active layer 13, and the second conductive type layer 14 are made of a material corresponding to a wavelength band required for light emitted from the light emitting element 10.
  • the first conductive layer 12, the active layer 13, and the second conductive layer 14 are made of, for example, a group III-V compound semiconductor.
  • the first conductive layer 12, the active layer 13, and the second conductive layer 14 emit, for example, ultraviolet rays having an emission wavelength of 360 nm or more and 430 nm or less, or, for example, light in a blue band having an emission wavelength of 430 nm or more and 500 nm or less. Consists of possible semiconductors.
  • the active layer 13 is preferably composed of, for example, a GaInN-based material.
  • the first electrode 11 is in contact with the first conductive type layer 12 and is electrically connected to the first conductive type layer 12.
  • the first electrode 11 makes ohmic contact with the first conductive layer 12.
  • the first electrode 11 is, for example, a metal electrode, and is composed of, for example, a multilayer film (Ni / Au) of nickel (Ni) and gold (Au).
  • the first electrode 11 may be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO).
  • the second electrode 15 is in contact with the second conductive type layer 14 and is electrically connected to the second conductive type layer 14.
  • the second electrode 15 makes ohmic contact with the second conductive layer 14.
  • the second electrode 15 is, for example, a metal electrode, for example, a multilayer film (Ti / Al) of titanium (Ti) and aluminum (Al) or a multilayer film (Cr /) of chromium (Cr) and gold (Au). It is composed of Au).
  • the second electrode 15 may be made of a transparent conductive material such as ITO.
  • the reflection structure 20 absorbs the light (excitation light) emitted from the light emitting element 10 and extracts the wavelength-converted light (for example, fluorescence) upward.
  • the reflection structure 20 has a light emitting surface S.
  • the light emitting surface S is a light extraction surface for wavelength-converted light.
  • the reflective structure 20 has a substrate 21 that supports the light emitting element 10 via an adhesive layer 30.
  • the substrate 21 is made of, for example, a polyimide film.
  • the substrate 21 may be made of, for example, a metal, glass, a semiconductor such as Si, a resist, or the like.
  • the substrate 21 is provided with an opening 21A at a position facing the light emitting element 10.
  • the opening diameter on the light emitting surface S side is larger than the opening diameter on the opposite side of the light emitting surface S. That is, the opening 21A has a tapered side surface (inclined surface) whose inner diameter increases toward the light emitting surface S side.
  • the side surface of the opening 21A is preferably inclined by 45 ° with respect to the normal of the substrate 21.
  • the side surface of the opening 21A may be inclined at an angle shallower than 45 ° with respect to the normal line of the substrate 21.
  • a reflective film 22 is provided on the side surface of the opening 21A.
  • the reflective film 22 is provided at a position facing at least a part of the side surface of the color conversion layer 23.
  • the reflective film 22 is provided on the side surface of the opening 21A and is formed in a plane having a normal in a direction diagonally intersecting the normal direction of the substrate 21.
  • the reflective film 22 is emitted from the light emitting element 10 and reflects, for example, excitation light having a shallow internal angle or fluorescence emitted from the quantum dot phosphor 231 into the color conversion layer 23.
  • the reflective film 22 is preferably made of a metal material having high reflectance in the visible region and small angle dependence.
  • the reflective film 22 may be made of, for example, Al having a high reflectance on average in the visible region, or may be made of a metal material such as Ag or Au.
  • the reflective film 22 may be composed of a dielectric multilayer film.
  • the dielectric multilayer film is composed of, for example, materials such as TiO 2 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , and Al 2 O 3.
  • a color conversion layer 23 and a sealing film 24 are provided in the opening 21A.
  • the sealing film 24 is provided between the color conversion layer 23 and the reflective film 22.
  • the sealing film 24 has a role of protecting the surface of the reflective film 22 and sealing the color conversion layer 23 from oxygen and moisture.
  • a sealing film 25 is provided on the light emitting surface S side of the color conversion layer 23.
  • the sealing film 25 is provided in contact with the surface of the color conversion layer 23 on the light emitting surface S side.
  • the sealing film 25 has a role of sealing the color conversion layer 23 from oxygen and moisture.
  • the sealing films 24 and 25 are composed of, for example, SiN, Al 2 O 3 , Al N, ZrO 2 , Ta 2 O 3 , TiO 2 , ZnO and the like.
  • the color conversion layer 23 absorbs the excitation light emitted from the light emitting element 10 and converts the wavelength.
  • the color conversion layer 23 is formed by mixing a plurality of quantum dot phosphors 231 in a resin.
  • the quantum dot phosphor 231 absorbs the excitation light emitted from the light emitting element 10 and emits fluorescence.
  • the quantum dot phosphor 231 is, for example, a particulate phosphor that fluoresces with a blue wavelength of 430 nm or more and 500 nm or less, a green wavelength of 500 nm or more and 550 nm or less, or a red wavelength of 610 nm or more and 780 nm or less.
  • the quantum dot phosphor 231 is selected from, for example, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, GaAs, GaP, AlN, AlP, AlSb, InN, InAs, InSb and perovskite-based materials. Consists of one or more types of materials.
  • the quantum dot phosphor material is preferably selected from, for example, InP, GaInP, InAsP, CdSe, CdZnSe, CdTeSe, CdTe and the like.
  • the quantum dot phosphor material is preferably selected from, for example, InP, GaInP, ZnSeTe, ZnTe, CdSe, CdZnSe, CdS, CdSeS and the like.
  • the quantum dot phosphor material is preferably selected from ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, CdSe, CdZnSe, CdS, CdZnS, CdSeS and the like.
  • the quantum dot phosphor material is not limited to the above, and for example, CuInSe 2 , CuInS 2 , CuInGaS, AgInS 2 and the like may be used.
  • a perovskite nanofluorescent body composed of CsPb (Cl / Br) 3 , CsPbBr 3 , CsPb (I / Br) 3, CsPbI 3 and the like may be used.
  • the fluorescence color of the quantum dot phosphor 231 can be controlled by the particle size thereof.
  • the fluorescence wavelength becomes shorter as the particle size becomes smaller.
  • the quantum dot phosphor 231 has an average particle size of, for example, 5 nm or more and 100 nm or less, and is composed of a core portion that emits light having an average particle diameter of, for example, about 2 nm to 10 nm, and a shell layer that covers and protects the core portion. It preferably has a shell structure.
  • the shell layer is composed of one layer or a plurality of layers.
  • the shell layer may be further covered with an inorganic film such as silicon oxide (SiO 2 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3).
  • a large number of organic ligands are coordinated on the surface of the quantum dot phosphor 231. When the quantum dot phosphor and the solvent are mixed by this organic ligand, the quantum dot phosphor 231 is aggregated. Is suppressed and the dispersibility is improved.
  • an inkjet type or needle type dispenser that discharges or applies the resin depending on the viscosity of the resin mixed with the quantum dot phosphor 231 is used.
  • This is classified as a plateless printing method, and in the above method, the quantum dot phosphor 231 can be selectively filled only in the barrier, so that the utilization efficiency of the quantum dot phosphor 231 can be improved.
  • a resin containing the quantum dot phosphor 231 may be applied to a place determined by using screen printing or a gravure printing technique, which is a plate-type printing method.
  • a resin containing the quantum dot phosphor 231 may be applied to the entire base material, such as a spin coater.
  • the resin mixed with the quantum dot phosphor 231 is for uniformly dispersing the quantum dot phosphor 231, and is preferably formed by using, for example, a material having light transmittance with respect to excitation light.
  • a material having light transmittance with respect to excitation light include ultraviolet curable resin and thermosetting resin.
  • sol-gel glass or the like may be used.
  • the opening 21A has a quadrangular shape, for example, as shown in FIG.
  • the opening 21A is not limited to a quadrangular shape, and may have, for example, a polygonal shape as shown in FIG. 4 or a circular shape as shown in FIG.
  • the color conversion layer 23 has a shading region 23a having a distribution in the density of the quantum dot phosphor 231 in at least a part of the region 20 in the color conversion layer.
  • the shading region 23a is provided at a position close to the reflective film 22, and has shading in a predetermined period (for example, 100 nm to several ⁇ m) in the normal direction of the reflective film 22.
  • the quantum dot phosphor 231 has a relatively high refractive index with respect to the resin mixed with the quantum dot phosphor 231.
  • the refractive index is relatively high in the region where the density of the quantum dot phosphor 231 is relatively high, and the refractive index is relative in the region where the density of the quantum dot phosphor 231 is relatively low. It becomes low. From this, by alternately stacking the region where the concentration of the quantum dot phosphor 231 is high and the region where the concentration of the quantum dot phosphor 231 is low, the region where the refractive index is relatively high and the region where the refractive index is relatively high are relatively high. It means that the low regions are alternately laminated. Therefore, fluorescence and excitation light can be reflected in the shade region 23a.
  • the structure in which the concentration of the quantum dot phosphor 231 changes periodically in the wavelength order of light utilizes, for example, the effect of light interference when UV curing a UV curable resin in which the quantum dot phosphor 231 is dispersed. It can be manufactured with. For example, a standing wave is generated by interfering two types of UV light having different traveling directions, and the interference creates a strong region and a weak region with a constant period of light intensity. By curing the UV curable resin in which the quantum dot phosphor 231 is dispersed using this interference light, it is possible to form a structure having shades of the quantum dot phosphor 231 on the order of the wavelength of light.
  • the standing wave is generated in the direction of the difference between the wave number vectors of the two types of UV light having different traveling directions
  • the shading of the quantum dot phosphor 231 is also generated along the direction of the standing wave. From this, it is possible to form the shade of the quantum dot phosphor 231 in an arbitrary direction by controlling the traveling directions of the two types of UV light.
  • the period d of the shade of the quantum dot phosphor 231 is represented by the equation (1) from the period of interference of two types of UV light.
  • n is the refractive index of the resin in which the quantum dot phosphor 231 is dispersed.
  • the period of shading of the quantum dot phosphor 231 can be controlled by the wavelength ⁇ of the UV light and the angle ⁇ formed by the two types of UV light. This makes it possible to control the period of reflecting light of a desired wavelength.
  • d ( ⁇ / n) / (2sin ⁇ ) ... Equation (1)
  • Two types of UV light with different traveling directions can also be realized by branching one UV light and irradiating it at different angles with the optical path lengths aligned. However, it can be realized more easily by utilizing the reflection on the side wall of the vessel filled with the quantum dot phosphor 231.
  • the traveling direction of the light of the component reflected by the side wall portion changes.
  • a standing wave can be generated by the interference between the incident light traveling in the vertical direction and the reflected light on the side wall.
  • the shade of the quantum dot phosphor 231 is also formed in the direction of the normal of the side wall.
  • the reflective film when the reflective film is provided on the side wall, it is possible to form a reflective structure in the color conversion layer 23 having the same angle as the reflective film on the side wall. As a result, by reflecting the excitation light or fluorescence in front of the reflective film, the influence of loss when reflected by the reflective film can be reduced, so that the light extraction efficiency is improved.
  • Cu is plated on one side of the substrate 21 made of a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m, and Ni is plated on the other side.
  • the Cu layer 110 is formed on the upper surface of the substrate 21, and the Ni layer 100 is formed on the back surface of the substrate 21 (FIG. 6).
  • a part of the Cu layer 110 is patterned by using a general photolithography technique and a developing technique, and a part of the Cu layer 110 is removed.
  • the opening 110A is formed in the Cu layer 110.
  • a part of the substrate 21 is removed by wet etching using the Cu layer 110 as a mask.
  • the opening 21A is formed in the substrate 21 (FIG. 8).
  • the Cu layer 110 is removed using a weak alkaline etchant that is selective for Ni (FIG. 9).
  • Al and SiO 2 are sequentially formed on the entire surface of the opening 21A including the side wall and the bottom surface by a sputtering method (FIG. 10).
  • the reflective film 22 and the sealing film 24 are formed.
  • the reflective film 22 and the sealing film 24 are provided on the side surface of the opening 21A and are formed in a plane having a normal in a direction obliquely intersecting the normal direction of the substrate 21.
  • a color conversion layer 23 formed by mixing a quantum dot phosphor 231 in a resin is applied (filled) into the opening 21A (FIG. 11).
  • a collimated mercury lamp is used as a light source when the resin is cured.
  • the color conversion layer 23 is irradiated with light in such a manner that light interference occurs in the color conversion layer 23.
  • the resin is cured by irradiating the color conversion layer 23 vertically from above with collimated UV light L (FIG. 12).
  • the UV light L incident in the vertical direction and the UV light reflected by the reflective film 22 provided on the side wall of the opening 21A interfere with each other to generate a standing wave, and the normal line of the reflective film 22 is generated.
  • a structure (shading region 23a) in which the shading of the quantum dot phosphor 231 changes periodically in the direction of the wavelength of light can be obtained in at least a part of the color conversion layer 23 (FIG. 13). At this time, it is possible to form a shading region 23a having shading at a predetermined cycle in the normal direction of the reflecting film 22 at a position close to the reflecting film 22.
  • the wavelength of the strongest emission line of a mercury lamp is 365 nm, and the spectral width is sufficiently smaller than 1 nm. Since the interfering distance becomes longer as the spectrum width becomes smaller, it is preferable to use a light source having a small spectrum width.
  • the wavelength of UV light is preferably in the range of 300 nm to 400 nm, and the full width at half maximum is preferably 5 nm or less.
  • An LD (Laser Diode) or a solid-state laser may be used instead of the mercury lamp.
  • SiO 2 is formed on the color conversion layer 23 by a sputtering method. As a result, the sealing film 25 is formed on the color conversion layer 23 (FIG. 14). As a result, the entire surface of the color conversion layer 23 is covered with a dense inorganic film, so that the influence of deterioration of the quantum dot phosphor 231 due to oxygen or water can be suppressed.
  • the glass substrate 130 is attached to the sealing film 25 side using the adhesive layer 120 (FIG. 15).
  • the Ni layer 100 on the back surface is removed by an etchant selective for Al (FIG. 16).
  • a photoresist having an opening only at a portion facing the reflective film 22 exposed on the back surface is formed, and then a part of the reflective film 22 is removed by wet etching using the photoresist as a mask (FIG. 17).
  • the opening 22A is formed in the reflective film 22.
  • the photoresist is removed.
  • the light emitting element 10 is attached to the substrate 21 via the adhesive layer 30 (FIG. 18).
  • the glass substrate 130 and the adhesive layer 120 are removed. In this way, the light emitting device 1 is manufactured.
  • a shading region 23a in which the density of the quantum dot phosphor 231 changes is formed in at least a part of the region in the color conversion layer 23.
  • a reflective structure having the same angle as the reflective film 22 on the side wall can be formed in the color conversion layer 23. Therefore, for example, as shown in FIG. 19, excitation light or fluorescence is formed in front of the reflective film 22. By reflecting the light, the influence of the loss when the light is reflected by the reflective film 22 can be reduced. Therefore, the light extraction efficiency can be improved.
  • the quantum dot phosphor 231 is contained in CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, GaAs, GaP, AlN, AlP, AlSb, InN, InAs, InSb and perovskite-based materials. Consists of one or more types of materials selected from. Thereby, for example, red fluorescence, green fluorescence, and blue fluorescence can be obtained. As described above, in the present embodiment, full-color light can be generated by selecting the material of the quantum dot phosphor 231. Therefore, the light emitting device 1 can be suitably used as a display pixel of an image display device called a so-called LED display.
  • the reflective film 22 is provided at a position facing at least a part of the side surface of the color conversion layer 23. As a result, the excitation light and fluorescence transmitted through the shading region 23a can be reflected by the reflective film 22, so that the light extraction efficiency can be improved.
  • the substrate 21 having the opening 21A in which the color conversion layer 23 and the reflective film 22 are housed is provided, and further, the light emission that is supported by the substrate 21 and emits excitation light to the color conversion layer 23.
  • the element 10 is provided. Thereby, for example, by mounting the light emitting element 10 on the substrate 21 by using a transfer technique or the like, it is possible to manufacture a large number of light emitting devices 1 at a time. Therefore, it is possible to provide a low-cost light emitting device 1.
  • the shading region 23a is provided at a position close to the reflective film 22, and has shading at a predetermined cycle in the normal direction of the reflective film 22.
  • a reflective structure having the same angle as the reflective film 22 on the side wall can be formed in the color conversion layer 23. Therefore, the reflective film 22 reflects excitation light or fluorescence in front of the reflective film 22. The effect of loss during reflection can be reduced. Therefore, the light extraction efficiency can be improved.
  • the reflective film 22 is formed in a plane having a normal in a direction diagonally intersecting the deposition direction of the color conversion layer 23.
  • FIG. 20 shows a modified example of the cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the above embodiment.
  • the shade region 23a is provided in the central portion of the color conversion layer 23, for example, as shown in FIG. 20, and the shade region 23a is shaded at a predetermined cycle in a direction parallel to the deposition direction of the color conversion layer 23. You may have.
  • the resin is cured by irradiating the color conversion layer 23 diagonally from above with collimated UV light L.
  • the obliquely incident UV light L and the UV light reflected by the reflective film 22 provided on the bottom surface of the opening 21A interfere with each other to generate a standing wave, which is in the normal direction of the reflective film 22.
  • a structure (shading region 23a) in which the shading of the quantum dot phosphor 231 changes periodically in the wavelength order of light (in the normal direction of the substrate 21) can be obtained in at least a part of the color conversion layer 23. ..
  • the influence of the loss when reflected by the reflective film 22 can be reduced. Therefore, the light extraction efficiency can be improved.
  • FIG. 23 shows a modified example of the cross-sectional structure of the light emitting device 1 according to the above embodiment.
  • the shading region 23a is provided in the central portion of the color conversion layer 23, for example, as shown in FIG. 23, and the shading region 23a is shaded at a predetermined cycle in a direction orthogonal to the deposition direction of the color conversion layer 23. You may have.
  • the color conversion layer 23 is irradiated with two types of collimated UV light L at incident angles of ⁇ 30 ° from different directions. , Cure the resin.
  • two types of UV light L incident at an incident angle of ⁇ 30 ° from different directions interfere with each other to generate a standing wave, and the normal direction of the reflective film 22 (normal direction of the substrate 21).
  • a structure in which the shade of the quantum dot phosphor 231 changes periodically can be obtained in at least a part of the color conversion layer 23.
  • shade region 23a can be obtained in at least a part of the color conversion layer 23.
  • an opening 22A is provided in a portion of the reflective film 22 corresponding to the bottom surface of the opening 21A, and the opening 22A is provided.
  • a relatively thick adhesive layer 140 may be provided in the gap between the Ni layer 100 and the substrate 21 including the Ni layer 100.
  • FIG. 26 shows a modified example of the cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the above embodiment.
  • the shading region 23a is provided in the central portion of the color conversion layer 23, for example, as shown in FIG. 26, in a direction parallel to the deposition direction of the color conversion layer 23, and in the color conversion layer 23. There may be shades in the direction intersecting the direction orthogonal to the deposition direction.
  • the reflective film 22 is formed, for example, in a plane having a normal line in a direction orthogonal to the deposition direction of the color conversion layer 23.
  • the color conversion layer 23 is irradiated with two types of collimated UV light L at incident angles of 30 ° and 60 ° from common directions. By doing so, the resin is cured. At this time, two types of UV light L incident at an incident angle of 30 ° and 60 ° from a common direction interfere with each other, so that a standing wave is generated in the 45 ° direction and the normal of the reflective film 22. It is possible to obtain a structure (shading region 23a) in which the shading of the quantum dot phosphor 231 changes periodically in the direction (normal direction of the substrate 21) on the order of the wavelength of light in at least a part of the color conversion layer 23. can.
  • an opening 22A is provided in a portion of the reflective film 22 corresponding to the bottom surface of the opening 21A, and the Ni A relatively thick adhesive layer 140 may be provided in the gap between the layer 100 and the substrate 21.
  • the influence of the loss when reflected by the reflective film 22 can be reduced. Therefore, the light extraction efficiency can be improved.
  • the reflective film 22 may be formed in a plane having a normal in a direction orthogonal to the deposition direction of the color conversion layer 23.
  • the light refracted in the shading region 23a often travels in a direction diagonally intersecting the normal of the substrate 21, so that it is reflected.
  • the light reflected by the film 22 can be taken out to the outside. Therefore, even when the reflective film 22 is formed in a plane having a normal in a direction orthogonal to the deposition direction of the color conversion layer 23, the light extraction efficiency can be improved.
  • FIG. 29 shows a modified example of the cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the above embodiment.
  • the color conversion layer 26 is provided instead of the color conversion layer 23.
  • a shade region having a distribution in the density of the quantum dot phosphor 231 is provided in the entire color conversion layer 26, and has random shades in all directions.
  • the color conversion layer 26 includes a plurality of high-concentration regions 26a in which the density of the quantum dot phosphor 231 is relatively high, and a plurality of high-concentration regions 26a in which the density of the quantum dot phosphor 231 is relatively low. It has a low concentration region 26b.
  • the plurality of high-density regions 26a are randomly distributed over the entire color conversion layer 26.
  • the absorption rate of the excitation light can be increased by increasing the effective optical path length as compared with the case where the plurality of high-concentration regions 26a are not provided.
  • the scatterer since the scatterer is not provided in addition to the plurality of high density regions 26a, the density of the quantum dot phosphor 231 in the color conversion layer 26 can be increased.
  • the concentration of the quantum dot phosphor 231 can be increased, and the effective optical path length can be increased by scattering.
  • the absorption rate of the quantum dot phosphor 231 can be increased, so that the color conversion layer 26 can be made thinner and the amount of the quantum dot phosphor 231 used can be reduced without lowering the light extraction efficiency. Can be done.
  • FIG. 32 shows a cross-sectional configuration example of the light emitting device 2 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the light emitting device 2 includes a plurality of pixels 1R, 1G, 1B (first pixels) arranged two-dimensionally.
  • the plurality of pixels 1R, 1G, 1B emit light having different wavelengths from each other.
  • the pixel 1R is composed of a light emitting device 1 according to the above embodiment and a modification thereof, and is a pixel configured such that the color conversion layer 23 emits red fluorescence.
  • the color conversion layer 23 in the pixel 1R, is referred to as a color conversion layer 23R.
  • the color conversion layer 23R contains a quantum dot phosphor 231 made of a material that emits red fluorescence.
  • the quantum dot phosphor 231 is composed of a material selected from, for example, InP, GaInP, InAsP, CdSe, CdZnSe, CdTeSe, CdTe and the like.
  • the pixel 1G is composed of the light emitting device 1 according to the above embodiment and its modified example, and is a pixel configured so that the color conversion layer 23 emits green fluorescence.
  • the color conversion layer 23 in the pixel 1G, is referred to as a color conversion layer 23G.
  • the color conversion layer 23G contains a quantum dot phosphor 231 made of a material that emits green fluorescence.
  • the quantum dot phosphor 231 is composed of a material selected from, for example, InP, GaInP, ZnSeTe, ZnTe, CdSe, CdZnSe, CdS, CdSeS and the like.
  • the pixel 1B is a pixel provided with a scattering layer 23B formed by mixing a scattering body 232 in a resin instead of the color conversion layer 23 in the light emitting device 1 according to the above embodiment and its modified example.
  • the scatterer 232 preferably has an average particle size larger than that of the quantum dot phosphor 231 and a refractive index larger than that of the resin.
  • the scatterer 232 for example, it is preferable to use a dielectric substance having a particle size of 100 nm or more and 1000 nm or less.
  • Specific materials for the scatterer 232 include, for example, silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), and zinc oxide. (ZnO) and the like.
  • the pixel 1B is configured to emit light having the same wavelength as the light emitted from the light emitting element 10.
  • the light emitting element 10 When the light emitting element 10 emits ultraviolet rays having a light emitting wavelength of 360 nm or more and 430 nm or less, or, for example, light in a blue band having a light emitting wavelength of 430 nm or more and 500 nm or less (that is, common to the light emitting elements 10 provided in the pixels 1R and 1G).
  • the light emitting element 10 that emits light is provided in the pixel 1B
  • the pixel 1B emits light in an ultraviolet ray or a blue band.
  • the reflection structure 20 in the plurality of pixels 1R, 1G, 1B is formed on a common substrate 21.
  • the microlens array 28 may be attached to the substrate 21 on which the plurality of pixels 1R, 1G, 1B are formed via the adhesive layer 27.
  • one microlens included in the microlens array 28 is assigned to each pixel 1R, 1G, 1B.
  • the substrate 21 on which the plurality of pixels 1R, 1G, 1B are formed is provided with a drive circuit for driving the light emitting element 10 included in the plurality of pixels 1R, 1G, 1B.
  • the drive board 40 may be bonded.
  • the pad electrode 41 on the drive substrate 40 is electrically connected to the second electrode 15 of the light emitting element 10 via the bump 43 provided on the pad electrode 41. Further, the pad electrode 42 on the drive substrate 40 is electrically connected to the first electrode 11 of the light emitting element 10 via the bump 44 provided on the pad electrode 42.
  • a set of pixels 1R, 1G, 1B can be a unit pixel when displaying a color image.
  • pixels that emit monochromatic light for example, white light
  • red, green, and blue may be provided.
  • the light emitting device 1 according to the above embodiment and its modified example is used as a pixel.
  • a high-brightness image display device can be realized.
  • FIG. 35 shows an example of a perspective configuration of the image display device 3 according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the image display device 3 is a so-called LED display, in which LEDs are used as display pixels.
  • the image display device 3 includes, for example, as shown in FIG. 35, a display panel 50 and a drive circuit (not shown) for driving the display panel 50.
  • the display panel 50 is, for example, a mounting substrate 50A and a transparent substrate 50B that are superposed on each other.
  • the surface of the transparent substrate 50B is an image display surface, has a display area in the central portion, and has a frame area which is a non-display area around the display area.
  • FIG. 36 shows an example of the layout of the area corresponding to the display area on the surface of the mounting board 50A on the transparent board 50B side.
  • a plurality of data lines DTL are formed extending in a predetermined direction in a region corresponding to a display region on the surface of the mounting substrate 50A, and are arranged in parallel at a predetermined pitch.
  • NS In the region of the surface of the mounting substrate 50A corresponding to the display region, for example, a plurality of scan lines SCL are formed so as to extend in a direction intersecting (for example, orthogonal to) the data line DTL, and are predetermined. Arranged in parallel at the pitch.
  • the data line DTL and the scan line SCL are made of a conductive material such as Cu (copper).
  • the scan line SCL is formed on, for example, the outermost layer, and is formed on, for example, an insulating layer (not shown) formed on the surface of the base material.
  • the base material of the mounting substrate 50A is made of, for example, a glass substrate or a resin substrate, and the insulating layer on the base material is made of, for example, SiNx, SiOx, or AlxOy.
  • the data line DTL is formed in a layer different from the outermost layer including the scan line SCL (for example, a layer below the outermost layer), and is formed in, for example, an insulating layer on the base material. ..
  • black is provided on the surface of the insulating layer, for example, if necessary. Black is for increasing contrast and is made of a light-absorbing material. Black is formed, for example, on the surface of the insulating layer at least in the non-formed region of the pad electrodes 53 and 54 described later. Black can be omitted if necessary.
  • the display pixel 51 is located near the intersection of the data line DTL and the scan line SCL, and a plurality of display pixels 51 are arranged in a matrix in the display area.
  • a light emitting device 2 is mounted on each display pixel 51.
  • the image display device 3 shown in FIG. 36 is an example of a passive matrix type image display device, and the light emitting device 2 can also be applied to an active matrix type image display device.
  • the light emitting device 2 according to the second embodiment is used for the display pixel 51.
  • a high-brightness image display device 3 can be realized.
  • the present disclosure may have the following structure.
  • a color conversion layer made by mixing a quantum dot phosphor in a resin is provided.
  • the color conversion layer is a light emitting device having a shading region having a distribution in the concentration of the quantum dot phosphor in at least a part of the region in the color conversion layer.
  • the quantum dot phosphor is selected from CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaN, GaAs, GaP, AlN, AlP, AlSb, InN, InAs, InSb and perovskite-based materials.
  • the light emitting device according to (1) which is composed of a plurality of types of materials.
  • the light emitting device according to (1) or (2) further comprising a reflective film at a portion facing at least a part of the side surface of the color conversion layer.
  • a substrate having an opening in which the color conversion layer and the reflective film are housed The light emitting device according to (3), further including a light emitting element supported by the substrate and emitting excitation light to the color conversion layer.
  • Each of the first pixels has a color conversion layer formed by mixing a quantum dot phosphor in a resin.
  • the color conversion layer is a light emitting device having a shading region having a distribution in the concentration of the quantum dot phosphor in at least a part of the region in the color conversion layer.
  • It further comprises a plurality of second pixels arranged two-dimensionally and having a scattering layer formed by mixing a scattering body in a resin.
  • Each of the first pixels further includes a first light emitting element that emits excitation light to the color conversion layer.
  • each of the second pixels further includes a second light emitting element that emits light common to the first light emitting element with respect to the scattering layer.
  • each of the first pixel and each of the second pixels further has a microlens on a light emitting surface.
  • a color conversion layer made by mixing a quantum dot phosphor in a resin is applied to the recess of a substrate having a recess provided with a reflective film on at least a side surface.
  • a method of manufacturing a light emitting device which includes forming a shade region.
  • the reflective film is provided on the side surface of the recess and is provided in a plane having a normal in a direction diagonally intersecting the normal direction of the substrate.
  • the reflective film is provided on the bottom surface of the recess and is provided.
  • the shade region having shades is formed in the normal direction of the bottom surface at a predetermined cycle.
  • the method for manufacturing a light emitting device according to. (19) The method for manufacturing a light emitting device according to (16), which comprises forming the shade region having random shades in all directions by irradiating the color conversion layer with scattered light as the light.
  • quantum dots are formed in at least a part of the color conversion layer. Since the shade region in which the density of the phosphor changes is formed, a reflection structure having the same angle as the reflection film on the side wall can be formed in the color conversion layer. As a result, by reflecting the excitation light or fluorescence in front of the reflective film, the effect of loss when reflected by the reflective film is reduced, so that the light extraction efficiency can be improved.
  • the effects of the present disclosure are not necessarily limited to the effects described herein, and may be any of the effects described herein.

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Abstract

本開示の一側面に係る第１の発光デバイスは、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を備える。色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する。

Description

発光デバイス、および発光デバイスの製造方法
　本開示は、例えば、量子ドット蛍光体を有する発光デバイス、および発光デバイスの製造方法に関する。
　近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を複数個集めて構成した照明装置や画像表示装置が普及してきている。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色光を発する３つのＬＥＤを１ピクセルとし、これを２次元マトリクス状に配置したＬＥＤディスプレイが提案されており、ＬＥＤディスプレイの光源として、ＬＥＤ上に蛍光体を配置し、蛍光体による色変換により所望の発色を得る色変換方式の発光デバイスの開発が進められている（例えば、特許文献１）。
特表２０１７－５３８２９０号公報
　ところで、蛍光体として量子ドットを用いた色変換方式の発光デバイスでは、前方方向の光取り出し効率の向上が求められる。従って、前方方向の光取り出し効率を向上することの可能な発光デバイス、および発光デバイスの製造方法を提供することが望ましい。
　本開示の一側面に係る第１の発光デバイスは、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を備える。色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する。
　本開示の一側面に係る第２の発光デバイスは、２次元配置された複数の画素を備える。各画素は、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を有する。色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する。
　本開示の一側面に係る発光デバイスの製造方法は、以下の２つの工程を含む。
（Ａ）少なくとも側面に反射膜が設けられた凹部を有する基板の凹部内に、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を塗布すること
（Ｂ）色変換層内で光干渉が生じるような態様で、色変換層に対して光を照射することにより、色変換層内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体の濃度が変化する濃淡領域を形成すること
　本開示の一側面に係る第１の発光デバイスおよび第２の発光デバイス、ならびに、本開示の一側面に係る発光デバイスの製造方法では、色変換層内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体の濃度が変化する濃淡領域が形成される。これにより、側壁の反射膜と同じ角度を持った反射構造を色変換層内に形成することができるので、反射膜の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜で反射する際の損失の影響が小さくなる。
本開示の第１の実施の形態に係る発光デバイスの断面構成例を表す図である。 図１の発光デバイスの上面構成例を表す図である。 図１の発光デバイスの裏面構成例を表す図である。 図１の発光デバイスの上面構成の一変形例を表す図である。 図１の発光デバイスの上面構成の一変形例を表す図である。 図３の発光デバイスの製造方法の一例を表す断面図である。 図６に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図７に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図８に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図９に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１０に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１１に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１２に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１３に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１４に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１５に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１６に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１７に続く製造過程の一例を表す断面図である。 図１の発光デバイスの作用について説明するための図である。 図１の発光デバイスの断面構成の一変形例を表す図である。 図２０の発光デバイスの製造方法の一例を表す断面図である。 図２０の発光デバイスの作用について説明するための図である。 図１の発光デバイスの断面構成の一変形例を表す図である。 図２３の発光デバイスの製造方法の一例を表す断面図である。 図２３の発光デバイスの作用について説明するための図である。 図１の発光デバイスの断面構成の一変形例を表す図である。 図２６の発光デバイスの製造方法の一例を表す断面図である。 図２６の発光デバイスの作用について説明するための図である。 図１の発光デバイスの断面構成の一変形例を表す図である。 図２９の発光デバイスの製造方法の一例を表す断面図である。 図２９の発光デバイスの作用について説明するための図である。 本開示の第２の実施の形態に係る発光デバイスの断面構成例を表す図である。 図３２の発光デバイスの断面構成の一変形例を表す図である。 図３２の発光デバイスの断面構成の一変形例を表す図である。 本開示の第３の実施の形態に係る画像形成装置の斜視構成例を表す図である。 図３５の駆動基板内の回路レイアウト例を表す図である。
　以下、本開示を実施するための形態について、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、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。

　　１．第１の実施の形態（発光デバイス）
　　　　　側面に濃淡領域を設けた例…図１～図１９
　　２．第１の実施の形態の変形例（発光デバイス）
　　　　変形例Ａ，Ｂ，Ｃ：中央に濃淡領域を設けた例…図２０～図２８
　　　　変形例Ｄ：全体にランダムに濃淡領域を設けた例…図２９～図３１
　　３．第２の実施の形態（発光デバイス）
　　　　　複数の画素を設けた例…図３２～図３４
　　４．第３の実施の形態（画像表示装置）…図３５、図３６
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
　本開示の第１の実施の形態に係る発光デバイス１について説明する。図１は、発光デバイス１の断面構成例を表す。図２は、図１の発光デバイス１の上面構成例を表す。図３は、図１の発光デバイス１の裏面構成例を表す。この発光デバイス１は、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示装置の表示画素として好適に用いられる。
　発光デバイス１は、発光素子１０の光出射面側に、例えば接着層３０を介して反射構造体２０を備える。接着層３０は、例えば、可視領域で透明度の高いＵＶ硬化接着剤または熱硬化接着剤で構成されている。反射構造体２０は、発光素子１０と対向する位置に開口部２１Ａが設けられた基板２１を有する。反射構造体２０は、開口部２１Ａの側面に反射膜２２を有し、さらに、開口部２１Ａ内に色変換層２３を有する。反射膜２２および色変換層２３は、開口部２１Ａ内に収容される。色変換層２３は、量子ドット蛍光体２３１を樹脂中に混合して構成される。
　発光デバイス１は、本開示の「発光デバイス」の一具体例に相当する。発光素子１０は、本開示の「発光素子」の一具体例に相当する。反射構造体２０は、本開示の「反射構造体」の一具体例に相当する。基板２１は、本開示の「基板」の一具体例に相当する。開口部２１Ａは、本開示の「開口部」の一具体例に相当する。反射膜２２は、本開示の「反射膜」の一具体例に相当する。色変換層２３は、本開示の「色変換層」の一具体例に相当する。量子ドット蛍光体２３１は、本開示の「量子ドット蛍光体」の一具体例に相当する。
　発光素子１０において、上面とは反射構造体２０側の面を指しており、光取り出し面を指す。また、発光素子１０において、下面もしくは裏面とは反射構造体２０とは反対側の面を指す。反射構造体２０において、上面とは発光素子１０とは反対側の面を指しており、発光デバイス１の光出射面Ｓを指す。反射構造体２０において、下面もしくは裏面とは発光素子１０側の面を指す。
（発光素子１０）
　発光素子１０は、所定の波長帯の光を上面から発する固体発光素子であり、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。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、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す。ＬＥＤチップは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下のサイズとなっており、いわゆるマイクロＬＥＤと呼ばれる。発光素子１０は、色変換層２３に対して励起光を出射する。
　発光素子１０は、例えば、第１導電型層１２、活性層１３および第２導電型層１４を順に積層してなると共に、第２導電型層１４が光取り出し面となる半導体層を有する。この半導体層には、第１導電型層１２および活性層１３を含む柱状のメサ部１０Ａが設けられる。メサ部１０Ａの頂部に第１導電型層１２が露出し、メサ部１０Ａのすそ野部分に第２導電型層１４の一部が露出する。発光素子１０は、さらに、例えば、第１導電型層１２に電気的と接続される第１電極１１と、第２導電型層１４に電気的と接続される第２電極１５とを有する。第１電極１１および第２電極１５は、それぞれ、発光素子１０の裏面側に設けられる。
　第１導電型層１２、活性層１３および第２導電型層１４は、発光素子１０から発せられる光として要求される波長帯に応じた材料によって構成される。第１導電型層１２、活性層１３および第２導電型層１４は、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体によって構成される。第１導電型層１２、活性層１３および第２導電型層１４は、例えば、発光波長が３６０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の紫外線または、例えば、発光波長が４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色帯域の光を発することの可能な半導体によって構成される。このとき、活性層１３は、例えば、ＧａＩｎＮ系材料によって構成されることが好ましい。
　第１電極１１は、第１導電型層１２に接すると共に、第１導電型層１２に電気的に接続される。第１電極１１は、第１導電型層１２とオーミック接触する。第１電極１１は、例えば金属電極であり、例えばニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との多層膜（Ｎｉ／Ａｕ）によって構成される。第１電極１１は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料よって構成されてもよい。
　第２電極１５は、第２導電型層１４に接すると共に、第２導電型層１４に電気的に接続される。第２電極１５は、第２導電型層１４とオーミック接触する。第２電極１５は、例えば金属電極であり、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との多層膜（Ｔｉ／Ａｌ）や、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との多層膜（Ｃｒ／Ａｕ）よって構成される。第２電極１５は、例えばＩＴＯ等の透明導電材料よって構成されてもよい。
（反射構造体２０）
　反射構造体２０は、発光素子１０から出射される光（励起光）を吸収して波長変換された光（例えば蛍光）を上方へ取り出す。反射構造体２０は、光出射面Ｓを有する。光出射面Ｓは、波長変換された光の光取り出し面である。反射構造体２０は、接着層３０を介して発光素子１０を支持する基板２１を有する。基板２１は、例えば、ポリイミドフィルムによって構成される。基板２１は、例えば、金属，ガラス，Ｓｉ等の半導体，レジストなどによって構成されてもよい。基板２１には、発光素子１０と対向する位置に開口部２１Ａが設けられる。開口部２１Ａにおいて、光出射面Ｓ側の開口径が光出射面Ｓとは反対側の開口径よりも大きい。つまり、開口部２１Ａは、光出射面Ｓ側に向かうにつれて内径が拡がるテーパー状の側面（傾斜面）を有する。開口部２１Ａの側面は、基板２１の法線に対して４５°傾斜していることが好ましい。しかし、この場合には、色変換層２３の厚さを所望の厚さにしようとすると、開口部２１Ａのサイズが大きくなり過ぎてしまう可能性がある。そのため、開口部２１Ａの側面は、基板２１の法線に対して４５°よりも浅い角度で傾斜していてもよい。
　開口部２１Ａの側面には、反射膜２２が設けられる。反射膜２２は、色変換層２３の側面のうち少なくとも一部と対向する箇所に設けられる。反射膜２２は、開口部２１Ａの側面に設けられるとともに、基板２１の法線方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に形成される。反射膜２２は、発光素子１０から出射され、例えば内角度の浅い励起光や、量子ドット蛍光体２３１から発せられた蛍光を色変換層２３内に反射する。反射膜２２は、可視域の反射率が高く、角度依存性の小さな金属材料によって構成されることが好ましい。反射膜２２は、例えば、可視域で平均的に反射率の高いＡｌによって構成されてもよいし、Ａｇ，Ａｕなどの金属材料によって構成されてもよい。反射膜２２は、誘電体多層膜によって構成されてもよい。誘電体多層膜は、例えば、ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などの材料によって構成される。
　開口部２１Ａ内には、色変換層２３および封止膜２４が設けられる。封止膜２４は、色変換層２３と反射膜２２との間に設けられる。封止膜２４は、反射膜２２の表面保護や、色変換層２３を酸素や水分から封止する役割を持つ。色変換層２３のうち、光出射面Ｓ側には、封止膜２５が設けられる。封止膜２５は、色変換層２３のうち、光出射面Ｓ側の面に接して設けられる。封止膜２５は、色変換層２３を酸素や水分から封止する役割を持つ。封止膜２４，２５は、例えば、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯなどによって構成される。
　色変換層２３は、発光素子１０から出射される励起光を吸収して波長変換する。色変換層２３は、複数の量子ドット蛍光体２３１を樹脂中に混合して形成される。
　量子ドット蛍光体２３１は、発光素子１０から出射される励起光を吸収して蛍光を発する。量子ドット蛍光体２３１は、例えば、４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色波長、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の緑色波長あるいは６１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の赤色波長の蛍光を発する粒子状の蛍光体である。量子ドット蛍光体２３１は、例えば、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＮ，ＡｌＰ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂおよびペロブスカイト系材料の中から選択される１または複数の種類の材料を含んで構成される。
　量子ドット蛍光体２３１の蛍光波長（蛍光色）を決定する最も大きな要素は、量子ドットを構成する材料のバンドギャップエネルギーである。このため、所望の蛍光色に応じて材料を選択することが望ましい。例えば、赤色の蛍光を得る場合には、量子ドット蛍光体材料は、例えば、ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＡｓＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＴｅＳｅおよびＣｄＴｅ等から選択することが好ましい。緑色の蛍光を得る場合には、量子ドット蛍光体材料は、例えば、ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳおよびＣｄＳｅＳ等から選択することが好ましい。青色の蛍光を得る場合には、量子ドット蛍光体材料は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＺｎＳおよびＣｄＳｅＳ等から選択することが好ましい。なお、量子ドット蛍光体材料は、上記に限定されるものではなく、例えば、ＣｕＩｎＳｅ2、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＩｎＧａＳおよびＡｇＩｎＳ2等を用いてもよい。この他に、例えば、ＣｓＰｂ（Ｃｌ／Ｂｒ)3、ＣｓＰｂＢｒ3、ＣｓＰｂ（Ｉ／Ｂｒ）3およびＣｓＰｂＩ3等からなるペロブスカイトナノ蛍光体を用いてもよい。
　また、量子ドット蛍光体２３１は、その粒径によっても蛍光色を制御することができる。例えば、粒径が小さくなるに従って蛍光波長は短波化する。色純度の高い蛍光を得るためには、粒径が制御された蛍光体粒子を選択することが望ましい。
　量子ドット蛍光体２３１は、例えば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の平均粒径を有し、例えば平均粒径２ｎｍ～１０ｎｍ程度の発光を伴うコア部と、コア部を覆い、保護するシェル層とからなるコア／シェル構造を有することが好ましい。シェル層は１層または複数層から構成される。シェル層は、さらに、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の無機膜で覆われていてもよい。量子ドット蛍光体２３１の表面には、多数の有機配位子が配位しており、この有機配位子によって、量子ドット蛍光体と溶媒とを混合した際に、量子ドット蛍光体２３１の凝集が抑制されると共に、分散性が向上する。
　量子ドット蛍光体２３１の充填には、例えば、量子ドット蛍光体２３１と混合される樹脂の粘度に応じて、これを吐出または塗布するインクジェット式またはニードル式ディスペンサを用いる。これは無版式の印刷方式に分類され、上記方式では、障壁の中にのみ選択的に量子ドット蛍光体２３１を充填することが可能であるため量子ドット蛍光体２３１の利用効率を高めることが可能である。有版式の印刷方式であるスクリーン印刷やグラビア印刷技術を用いて定められた場所に、量子ドット蛍光体２３１を含む樹脂を塗布するようにしてもよい。この他、スピンコータ等のように、基材全体に、量子ドット蛍光体２３１を含む樹脂を塗布してもよい。
　量子ドット蛍光体２３１と混合される樹脂は、量子ドット蛍光体２３１を均質に分散させるためのものであり、例えば、励起光に対して光透過性を有する材料を用いて形成することが好ましい。具体的な樹脂の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂が挙げられる。この他、ゾル－ゲルガラス等を用いてもよい。
　開口部２１Ａは、例えば、図２に示したように、四角形状となっている。開口部２１Ａは、四角形状に限定されるものではなく、例えば、図４に示したような多角形状となっていてもよいし、図５に示したような円形状となっていてもよい。
　ところで、色変換層２３は、当該色変換層内２０の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体２３１の濃度に分布を有する濃淡領域２３ａを有する。濃淡領域２３ａは、例えば、図１に示したように、反射膜２２に近接する位置に設けられ、反射膜２２の法線方向に所定の周期（例えば、１００ｎｍ～数μｍ）で濃淡を有する。量子ドット蛍光体２３１では、量子ドット蛍光体２３１と混合される樹脂に対して屈折率が相対的に高い。そのため、色変換層２３のうち、量子ドット蛍光体２３１の濃度が相対的に高い領域では屈折率が相対的に高く、量子ドット蛍光体２３１の濃度が相対的に低い領域では屈折率が相対的に低くなる。このことから、量子ドット蛍光体２３１の濃度が高い領域と、量子ドット蛍光体２３１の濃度が低い領域とを交互に積層することにより、屈折率が相対的に高い領域と屈折率が相対的に低い領域とを交互に積層したことになる。従って、濃淡領域２３ａにおいて、蛍光や励起光を反射することができる。
　量子ドット蛍光体２３１の濃度が光の波長オーダーで周期的に変化する構造は、例えば、量子ドット蛍光体２３１を分散したＵＶ硬化樹脂をＵＶ硬化させる際に、光の干渉による効果を利用することで作製可能となる。例えば、進行方向が互いに異なる２種類のＵＶ光を干渉させることで定在波が発生し、干渉により光強度が一定の周期で強い領域と弱い領域ができる。この干渉光を用いて、量子ドット蛍光体２３１を分散したＵＶ硬化樹脂を硬化させることで、光の波長オーダーで量子ドット蛍光体２３１の濃淡を持つ構造を形成することができる。進行方向が互いに異なる２種類のＵＶ光の波数ベクトルの差の方向に定在波が発生することから、量子ドット蛍光体２３１の濃淡も定在波の方向に沿って発生する。このことから、２種類のＵＶ光の進行方向を制御することで、任意の方向に量子ドット蛍光体２３１の濃淡を形成することができる。また、量子ドット蛍光体２３１の濃淡の周期ｄは、２種類のＵＶ光の干渉の周期から式（１）で表される。式（１）において、ｎは、量子ドット蛍光体２３１を分散した樹脂の屈折率である。式（１）より、量子ドット蛍光体２３１の濃淡の周期はＵＶ光の波長λと、２種類のＵＶ光のなす角θによって制御できる。これにより、所望の波長の光を反射する周期に制御することが可能となる。
ｄ＝（λ／ｎ）／（２ｓｉｎθ）…式（１）
　進行方向が互いに異なる２種類のＵＶ光は、１つのＵＶ光を分岐し光路長を揃えた状態で角度を変えて照射することでも実現可能である。しかし、量子ドット蛍光体２３１を充填する器の側壁の反射を利用することで、より簡易に実現可能である。ＵＶ硬化させる際に、コリメートされたＵＶ光を上方から照射する際に、側壁部で反射された成分の光については、進行方向が変化する。垂直方向に進行する入射光と、側壁での反射光とが互いに干渉することで、定在波を発生させることができる。この時、側壁の法線の方向に定在波が発生するため、量子ドット蛍光体２３１の濃淡も側壁の法線方向に形成される。これにより、側壁に反射膜を設けた場合には、側壁の反射膜と同じ角度を持った反射構造を色変換層２３内に形成することが可能となる。これにより、反射膜の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜で反射する際の損失の影響を小さくできることから、光取り出し効率が向上する。
［製造方法］
　次に、本実施の形態に係る発光デバイス１の製造方法について説明する。図６～図１８は、発光デバイス１の製造過程の一例を表す。
　最初に、１０μｍ厚のポリイミドフィルムからなる基板２１の片面にＣｕをメッキし、反対の面にＮｉをメッキする。これにより、基板２１の上面にＣｕ層１１０が形成され、基板２１の裏面にＮｉ層１００が形成される（図６）。次に、Ｃｕ層１１０の一部に対して、一般的なフォトリソグラフィー技術および現像技術を用いたパターニングを行い、Ｃｕ層１１０の一部を除去する。これにより、Ｃｕ層１１０に開口部１１０Ａが形成される。（図７）次に、Ｃｕ層１１０をマスクとするウエットエッチングにより、基板２１の一部を除去する。これにより、基板２１に開口部２１Ａが形成される（図８）。
　次に、Ｎｉに対し選択性のある弱アルカリ系のエッチャントを用いて、Ｃｕ層１１０を除去する（図９）。次に、開口部２１Ａの側壁および底面を含む表面全体に、ＡｌおよびＳｉＯ2を順次、スパッタ法により成膜する（図１０）。これにより、反射膜２２および封止膜２４が形成される。このとき、反射膜２２および封止膜２４は開口部２１Ａの側面に設けられるとともに、基板２１の法線方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に形成される。次に、インクジェット方式を用いて、開口部２１Ａの中に、量子ドット蛍光体２３１を樹脂中に混合してなる色変換層２３を塗布（充填）する（図１１）。次に、量子ドット蛍光体２３１を混合した樹脂がＵＶ硬化樹脂である場合には、樹脂を硬化させる際に、コリメートされた水銀ランプを光源に用いる。
　色変換層２３内で光干渉が生じるような態様で、色変換層２３に対して光を照射する。例えば、コリメートされたＵＶ光Ｌを上方から垂直に、色変換層２３に対して照射することで、樹脂を硬化させる（図１２）。この際に、垂直方向に入射したＵＶ光Ｌと、開口部２１Ａの側壁に設けた反射膜２２で反射したＵＶ光とが互いに干渉することで定在波が発生し、反射膜２２の法線方向に光の波長オーダーで、量子ドット蛍光体２３１の濃淡が周期的に変化する構造（濃淡領域２３ａ）を色変換層２３の少なくとも一部の領域において得ることができる（図１３）。このとき、反射膜２２に近接する位置に、反射膜２２の法線方向に所定の周期で濃淡を有する濃淡領域２３ａを形成することができる。
　水銀ランプの最も強度の強い輝線の波長は３６５ｎｍで、スペクトル幅は１ｎｍより十分小さい。スペクトル幅が小さいほど可干渉距離が長くなることから、スペクトル幅が小さい光源を用いることが好ましい。ＵＶ光の波長は３００ｎｍ～４００ｎｍの範囲で、半値全幅が５ｎｍ以下であることが好ましい。水銀ランプの代わりにＬＤ（Laser Diode）や固体レーザを用いてもよい。次に、色変換層２３の上に、ＳｉＯ2をスパッタ法により成膜する。これにより、色変換層２３の上に封止膜２５が形成される（図１４）。これにより、色変換層２３の全面が緻密な無機膜で覆われることから、酸素や水による量子ドット蛍光体２３１の劣化の影響を抑制することができる。
　次に、接着層１２０を用いて封止膜２５側にガラス基板１３０を貼り合わせる（図１５）。次に、裏面のＮｉ層１００を、Ａｌに対し選択性のあるエッチャントにより除去する（図１６）。次に、裏面に露出する反射膜２２と対向する箇所にだけ開口を有するフォトレジストを形成したのち、フォトレジストをマスクとするウエットエッチングにより、反射膜２２の一部を除去する（図１７）。これにより、反射膜２２に開口部２２Ａが形成される。その後、フォトレジストを除去する。次に、開口部２２Ａに接着層３０を塗布した後、接着層３０を介して、発光素子１０を基板２１に貼り合わせる（図１８）。最後に、ガラス基板１３０および接着層１２０を取り外す。このようにして、発光デバイス１が製造される。
［効果］
　次に、本実施の形態に係る発光デバイス１の効果について説明する。
　本実施の形態では、色変換層２３内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体２３１の濃度が変化する濃淡領域２３ａが形成される。これにより、側壁の反射膜２２と同じ角度を持った反射構造を色変換層２３内に形成することができるので、例えば、図１９に示したように、反射膜２２の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜２２で反射する際の損失の影響を小さくすることができる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
　本実施の形態では、量子ドット蛍光体２３１が、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＮ，ＡｌＰ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂおよびペロブスカイト系材料の中から選択される１または複数の種類の材料を含んで構成される。これにより、例えば、赤色の蛍光や、緑色の蛍光、青色の蛍光を得ることができる。このように、本実施の形態では、量子ドット蛍光体２３１の材料を選択することで、フルカラーの光を生成することができる。従って、発光デバイス１を、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示装置の表示画素として好適に用いることができる。
　本実施の形態では、色変換層２３の側面のうち少なくとも一部と対向する箇所に反射膜２２が設けられる。これにより、濃淡領域２３ａを透過した励起光や蛍光を反射膜２２で反射させることができるので、光取り出し効率を向上させることができる。
　本実施の形態では、色変換層２３および反射膜２２が収容された開口部２１Ａを有する基板２１が設けられ、さらに、基板２１に支持され、色変換層２３に対して励起光を出射する発光素子１０が設けられる。これにより、例えば、転写技術などを用いて発光素子１０を基板２１に実装することで、一度に大量の発光デバイス１を製造することが可能である。従って、低コストの発光デバイス１を提供することができる。
　本実施の形態では、濃淡領域２３ａが、反射膜２２に近接する位置に設けられ、反射膜２２の法線方向に所定の周期で濃淡を有する。これにより、側壁の反射膜２２と同じ角度を持った反射構造を色変換層２３内に形成することができるので、反射膜２２の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜２２で反射する際の損失の影響を小さくすることができる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
　本実施の形態では、反射膜２２は、色変換層２３の堆積方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に形成される。これにより、発光素子１０から出射される光（励起光）を吸収して波長変換された光（例えば蛍光）を上方へ容易に取り出すことができる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
　次に、上記実施の形態に係る発光デバイス１の変形例について説明する。
[変形例Ａ]
　図２０は、上記実施の形態に係る発光デバイス１の断面構成の一変形例を表す。上記実施の形態において、濃淡領域２３ａは、例えば、図２０に示したように、色変換層２３の中央部分に設けられ、色変換層２３の堆積方向と平行な方向に所定の周期で濃淡を有してもよい。
　この場合、製造過程において、例えば、図２１に示したように、コリメートされたＵＶ光Ｌを上方から斜めに、色変換層２３に対して照射することで、樹脂を硬化させる。この際に、斜めに入射したＵＶ光Ｌと、開口部２１Ａの底面に設けた反射膜２２で反射したＵＶ光とが互いに干渉することで定在波が発生し、反射膜２２の法線方向（基板２１の法線方向）に光の波長オーダーで、量子ドット蛍光体２３１の濃淡が周期的に変化する構造（濃淡領域２３ａ）を色変換層２３の少なくとも一部の領域において得ることができる。これにより、例えば、図２２に示したように、反射膜２２の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜２２で反射する際の損失の影響を小さくすることができる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
[変形例Ｂ]
　図２３は、上記実施の形態に係る発光デバイス１の断面構成の一変形例を表す。上記実施の形態において、濃淡領域２３ａは、例えば、図２３に示したように、色変換層２３の中央部分に設けられ、色変換層２３の堆積方向と直交する方向に所定の周期で濃淡を有してもよい。
　この場合、製造過程において、例えば、図２４に示したように、コリメートされた２種類のＵＶ光Ｌを互いに異なる方向から±３０°の入射角で、色変換層２３に対して照射することで、樹脂を硬化させる。この際に、互いに異なる方向から±３０°の入射角で入射した２種類のＵＶ光Ｌが互いに干渉することで定在波が発生し、反射膜２２の法線方向（基板２１の法線方向）に光の波長オーダーで、量子ドット蛍光体２３１の濃淡が周期的に変化する構造（濃淡領域２３ａ）を色変換層２３の少なくとも一部の領域において得ることができる。このとき、底面での反射を低減するために、例えば、図２４に示したように、反射膜２２のうち、開口部２１Ａの底面に相当する箇所に開口部２２Ａを設け、開口２２部Ａを含む、Ｎｉ層１００と基板２１との間隙に、比較的厚い接着層１４０を設けてもよい。これにより、例えば、図２５に示したように、反射膜２２の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜２２で反射する際の損失の影響を小さくすることができる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
[変形例Ｃ]
　図２６は、上記実施の形態に係る発光デバイス１の断面構成の一変形例を表す。上記実施の形態において、濃淡領域２３ａは、例えば、図２６に示したように、色変換層２３の中央部分に設けられ、色変換層２３の堆積方向と平行な方向と、色変換層２３の堆積方向と直交する方向とに対して交差する方向に濃淡を有してもよい。このとき、反射膜２２は、例えば、色変換層２３の堆積方向と直交する方向に法線を有する面内に形成される。
　この場合、製造過程において、例えば、図２７に示したように、コリメートされた２種類のＵＶ光Ｌを互いに共通の方向から３０°と６０°の入射角で、色変換層２３に対して照射することで、樹脂を硬化させる。この際に、互いに共通の方向から３０°と６０°の入射角で入射した２種類のＵＶ光Ｌが互いに干渉することで、４５°方向に定在波が発生し、反射膜２２の法線方向（基板２１の法線方向）に光の波長オーダーで、量子ドット蛍光体２３１の濃淡が周期的に変化する構造（濃淡領域２３ａ）を色変換層２３の少なくとも一部の領域において得ることができる。このとき、底面での反射を低減するために、例えば、図２７に示したように、反射膜２２のうち、開口部２１Ａの底面に相当する箇所に開口２２Ａを設け、開口２２Ａを含む、Ｎｉ層１００と基板２１との間隙に、比較的厚い接着層１４０を設けてもよい。これにより、例えば、図２８に示したように、反射膜２２の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜２２で反射する際の損失の影響を小さくすることができる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
　本変形例では、例えば、図２６に示したように、反射膜２２が色変換層２３の堆積方向と直交する方向に法線を有する面内に形成されてもよい。このようにした場合であっても、例えば、図２８に示したように、濃淡領域２３ａで屈折した光は基板２１の法線に対して斜めに交差する方向に進むことが多くなるので、反射膜２２で反射した光を外部に取り出すことができる。従って、反射膜２２が色変換層２３の堆積方向と直交する方向に法線を有する面内に形成されている場合であっても、光取り出し効率を向上させることができる。
[変形例Ｄ]
　図２９は、上記実施の形態に係る発光デバイス１の断面構成の一変形例を表す。本変形例では、色変換層２３の代わりに、色変換層２６が設けられる。色変換層２６では、量子ドット蛍光体２３１の濃度に分布を有する濃淡領域が色変換層２６の全体に設けられており、全方位にランダムで濃淡を有する。色変換層２６は、例えば、図２９に示したように、量子ドット蛍光体２３１の濃度が相対的に高い複数の高濃度領域２６ａと、量子ドット蛍光体２３１の濃度が相対的に低い複数の低濃度領域２６ｂとを有する。複数の高濃度領域２６ａは、色変換層２６の全体に渡ってランダムに分布している。
　この場合、製造過程において、例えば、図３０に示したように、コリメートされたＵＶ光Ｌを上方から斜めに、量子ドット蛍光体２３１を樹脂中に混合してなる色変換層２６Ｄに対して、拡散板２００を介して照射することで、樹脂を硬化させる。この際に、拡散板２００によって散乱された光が色変換層２６Ｄ内でランダムなスペックルパターンを発生させ、ＵＶ光の光強度が空間的にランダムに変調された状況下で樹脂が硬化される。これにより、例えば、図３１に示したように、励起光は複数の高濃度領域２６ａが設けられていない場合と比べて、実効的な光路長が長くなることで吸収率を高めることができる。蛍光についても等方的に散乱することで、色変換層２６から空気中に放射される際にランバーシアンに近い配光パターンが得られる。色変換層２６に、量子ドット蛍光体２３１だけでなく散乱体も一緒に分散させた場合と同様の効果が得られる。従って、光取り出し効率を向上させることができる。
　また、本変形例では、複数の高濃度領域２６ａの他に、散乱体が設けられていないので、色変換層２６内の、量子ドット蛍光体２３１の濃度を高くすることができる。散乱体を用いた場合には、散乱体を用いた分だけ、量子ドット蛍光体２３１の濃度を高くすることが困難となる。従って、本変形例では、量子ドット蛍光体２３１の濃度を高くすることができ、かつ、散乱により実効的な光路長が長くすることができる。これにより、量子ドット蛍光体２３１の吸収率を高めることができるので、光取り出し効率を低下させることなく、色変換層２６の薄型化や、量子ドット蛍光体２３１の使用量の低減を実現することができる。
＜３．第２の実施の形態＞
　次に、上記実施の形態およびその変形例に係る発光デバイス１を画素に用いた例について説明する。図３２は、本開示の第２の実施の形態に係る発光デバイス２の断面構成例を表す。発光デバイス２は、２次元配置された複数の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ（第１画素）を備える。
　複数の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、互いに異なる波長の光を発する。画素１Ｒは、上記実施の形態およびその変形例に係る発光デバイス１によって構成されており、色変換層２３が赤色の蛍光を出射するように構成された画素である。本実施の形態では、画素１Ｒにおいて、色変換層２３は、色変換層２３Ｒと称する。色変換層２３Ｒは、赤色の蛍光を発する材料で構成された量子ドット蛍光体２３１を含む。色変換層２３Ｒにおいて、量子ドット蛍光体２３１は、例えば、ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＡｓＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＴｅＳｅおよびＣｄＴｅ等から選択された材料によって構成される。
　画素１Ｇは、上記実施の形態およびその変形例に係る発光デバイス１によって構成されており、色変換層２３が緑色の蛍光を出射するように構成された画素である。本実施の形態では、画素１Ｇにおいて、色変換層２３は、色変換層２３Ｇと称する。色変換層２３Ｇは、緑色の蛍光を発する材料で構成された量子ドット蛍光体２３１を含む。色変換層２３Ｇにおいて、量子ドット蛍光体２３１は、例えば、ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳおよびＣｄＳｅＳ等から選択された材料によって構成される。
　画素１Ｂは、上記実施の形態およびその変形例に係る発光デバイス１において、色変換層２３の代わりに、散乱体２３２を樹脂中に混合してなる散乱層２３Ｂが設けられた画素である。
　散乱体２３２は、例えば、平均粒径が量子ドット蛍光体２３１よりも大きく、屈折率が樹脂よりも大きいものが好ましい。散乱体２３２は、例えば１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の粒径を有する誘電体物質を用いることが好ましい。具体的な散乱体２３２の材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。画素１Ｂは、発光素子１０から発せられた光と同一の波長の光を出射するように構成される。発光素子１０が、発光波長が３６０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の紫外線または、例えば、発光波長が４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色帯域の光を発する場合（つまり、画素１Ｒ，１Ｇに設けられた発光素子１０と共通の光を出射する発光素子１０が画素１Ｂに設けられている場合）、画素１Ｂは、紫外線または青色帯域の光を出射する。
　複数の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおける反射構造体２０は、共通の基板２１に形成される。複数の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが形成された基板２１には、例えば、図３３に示したように、接着層２７を介してマイクロレンズアレイ２８が貼り合わされてもよい。この場合、各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂには、マイクロレンズアレイ２８に含まれるマイクロレンズが１つずつ割り当てられる。複数の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが形成された基板２１には、例えば、図３４に示したように、複数の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに含まれる発光素子１０を駆動する駆動回路が設けられた駆動基板４０が貼り合わされてもよい。この場合、駆動基板４０上のパッド電極４１が、パッド電極４１上に設けられたバンプ４３を介して、発光素子１０の第２電極１５に電気的に接続される。また、駆動基板４０上のパッド電極４２が、パッド電極４２上に設けられたバンプ４４を介して、発光素子１０の第１電極１１に電気的に接続される。
　本実施の形態では、一組の画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが、カラー画像を表示する際の単位画素となり得る。なお、本実施の形態において、赤緑青以外の単色光（例えば、白色光）を発する画素が設けられてもよい。
　本実施の形態では、上記実施の形態およびその変形例に係る発光デバイス１が画素に用いられる。これにより、高輝度な画像表示装置を実現することができる。
＜４．第３の実施の形態＞
　次に、上記第２の実施の形態に係る発光デバイス２を、カラー画像を表示する際の単位画素に用いた例について説明する。図３５は、本開示の第３の実施の形態に係る画像表示装置３の斜視構成例を表す。画像表示装置３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ＬＥＤが用いられたものである。
　画像表示装置３は、例えば、図３５に示したように、表示パネル５０と、表示パネル５０を駆動する駆動回路（図示せず）とを備える。表示パネル５０は、例えば、実装基板５０Ａと、透明基板５０Ｂとを互いに重ね合わせたものである。透明基板５０Ｂ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する。
　図３６は、実装基板５０Ａの、透明基板５０Ｂ側の表面のうち表示領域に対応する領域のレイアウトの一例を表す。実装基板５０Ａの表面のうち表示領域に対応する領域には、例えば図３６に示したように、複数のデータ線ＤＴＬが所定の方向に延在して形成され、かつ所定のピッチで並列配置される。実装基板５０Ａの表面のうち表示領域に対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン線ＳＣＬがデータ線ＤＴＬと交差（例えば、直交）する方向に延在して形成され、且つ、所定のピッチで並列配置される。データ線ＤＴＬおよびスキャン線ＳＣＬは、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電性材料からなる。
　スキャン線ＳＣＬ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５０Ａの基材は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板等からなり、基材上の絶縁層は、例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、またはＡｌｘＯｙからなる。一方、データ線ＤＴＬは、スキャン線ＳＣＬ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。絶縁層の表面上には、スキャン線ＳＣＬの他に、例えば、必要に応じてブラックが設けられる。ブラックは、コントラストを高めるためのものであり、光吸収性の材料によって構成されている。ブラックは、例えば、絶縁層の表面のうち少なくとも後述のパッド電極５３，５４の非形成領域に形成される。なお、ブラックは、必要に応じて省略することも可能である。
　データ線ＤＴＬとスキャン線ＳＣＬとの交差部分の近傍が表示画素５１となっており、複数の表示画素５１が表示領域内においてマトリクス状に配置される。各表示画素５１には、発光デバイス２が実装される。なお、図３６に示した画像表示装置３は、パッシブマトリクス型の画像表示装置の一例であり、発光デバイス２は、アクティブマトリクス型の画像表示装置にも適用することができる。
　本実施の形態では、上記第２の実施の形態に係る発光デバイス２が表示画素５１に用いられる。これにより、これにより、高輝度な画像表示装置３を実現することができる。
　以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
　また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
　量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を備え、
　前記色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において前記量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する
　発光デバイス。
（２）
　前記量子ドット蛍光体は、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＮ，ＡｌＰ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂおよびペロブスカイト系材料の中から選択される１または複数の種類の材料を含んで構成される
　（１）に記載の発光デバイス。
（３）
　前記色変換層の側面のうち少なくとも一部と対向する箇所に反射膜を更に備えた
　（１）または（２）に記載の発光デバイス。
（４）
　前記色変換層および前記反射膜が収容された開口部を有する基板と、
　前記基板に支持され、前記色変換層に対して励起光を出射する発光素子と
　を更に備えた
　（３）に記載の発光デバイス。
（５）
　前記濃淡領域は、前記反射膜に近接する位置に設けられ、前記反射膜の法線方向に所定の周期で濃淡を有する
　（３）または（４）に記載の発光デバイス。
（６）
　前記濃淡領域は、前記色変換層の中央部分に設けられ、前記色変換層の堆積方向と平行な方向に所定の周期で濃淡を有する
　（３）または（４）に記載の発光デバイス。
（７）
　前記濃淡領域は、前記色変換層の中央部分に設けられ、前記色変換層の堆積方向と直交する方向に所定の周期で濃淡を有する
　（３）または（４）に記載の発光デバイス。
（８）
　前記濃淡領域は、前記色変換層の全体に設けられ、全方位にランダムで濃淡を有する
　（３）または（４）に記載の発光デバイス。
（９）
　前記反射膜は、前記色変換層の堆積方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に形成される
　（５）ないし（８）のいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１０）
　前記濃淡領域は、前記色変換層の中央部分に設けられ、前記色変換層の堆積方向と平行な方向と、前記色変換層の堆積方向と直交する方向とに対して交差する方向に濃淡を有する
　（３）または（４）に記載の発光デバイス。
（１１）
　前記反射膜は、前記色変換層の堆積方向と直交する方向に法線を有する面内に形成される
　（１０）に記載の発光デバイス。
（１２）
　２次元配置された複数の第１画素を備え、
　各前記第１画素は、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を有し、
　前記色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において前記量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する
　発光デバイス。
（１３）
　２次元配置され、散乱体を樹脂中に混合してなる散乱層を有する複数の第２画素を更に備え、
　各前記第１画素は、前記色変換層に対して励起光を出射する第１発光素子を更に有し、
　各前記第２画素は、前記散乱層に対して、前記第１発光素子と共通の光を出射する第２発光素子を更に有する
　（１２）に記載の発光デバイス。
（１４）
　各前記第１画素および各前記第２画素は、光出射面にマイクロレンズを更に有する
　（１３）に記載の発光デバイス。
（１５）
　各前記第１画素に含まれる前記第１発光素子および各前記第２画素に含まれる前記第２発光素子を駆動する駆動回路を更に備えた
　（１３）に記載の発光デバイス。
（１６）
　少なくとも側面に反射膜が設けられた凹部を有する基板の、前記凹部内に、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を塗布することと、
　前記色変換層内で光干渉が生じるような態様で、前記色変換層に対して光を照射することにより、前記色変換層内の少なくとも一部の領域において前記量子ドット蛍光体の濃度が変化する濃淡領域を形成することと
　を含む
　発光デバイスの製造方法。
（１７）
　前記反射膜は前記凹部の側面に設けられるとともに、前記基板の法線方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に設けられ、
　前記光を前記基板の法線方向と平行な方向から前記色変換層に照射することにより、前記反射膜に近接する位置に、前記反射膜の法線方向に所定の周期で濃淡を有する前記濃淡領域を形成すること
　を含む
　（１６）に記載の発光デバイスの製造方法。
（１８）
　前記反射膜は前記凹部の底面に設けられ、
　前記光を前記基板の法線方向と斜めに交差する方向から前記色変換層に照射することにより、前記底面の法線方向に所定の周期で濃淡を有する前記濃淡領域を形成すること
　を含む
　（１６）に記載の発光デバイスの製造方法。
（１９）
　前記光として散乱光を前記色変換層に照射することにより、全方位にランダムで濃淡を有する前記濃淡領域を形成すること
　を含む
　（１６）に記載の発光デバイスの製造方法。
　本開示の一側面に係る第１の発光デバイスおよび第２の発光デバイス、ならびに、本開示の一側面に係る発光デバイスの製造方法によれば、色変換層内の少なくとも一部の領域において量子ドット蛍光体の濃度が変化する濃淡領域を形成するようにしたので、側壁の反射膜と同じ角度を持った反射構造を色変換層内に形成することができる。これにより、反射膜の手前で励起光や蛍光を反射させることで、反射膜で反射する際の損失の影響が小さくなるので、光取り出し効率を向上させることができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
　本出願は、日本国特許庁において２０２０年２月１９日に出願された日本特許出願番号第２０２０－０２６３６７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (19)

  1. 　量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を備え、
    　前記色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において前記量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する
    　発光デバイス。
  2. 　前記量子ドット蛍光体は、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＮ，ＡｌＰ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂおよびペロブスカイト系材料の中から選択される１または複数の種類の材料を含んで構成される
    　請求項１に記載の発光デバイス。
  3. 　前記色変換層の側面のうち少なくとも一部と対向する箇所に反射膜を更に備えた
    　請求項１に記載の発光デバイス。
  4. 　前記色変換層および前記反射膜が収容された開口部を有する基板と、
    　前記基板に支持され、前記色変換層に対して励起光を出射する発光素子と
    　を更に備えた
    　請求項３に記載の発光デバイス。
  5. 　前記濃淡領域は、前記反射膜に近接する位置に設けられ、前記反射膜の法線方向に所定の周期で濃淡を有する
    　請求項３に記載の発光デバイス。
  6. 　前記濃淡領域は、前記色変換層の中央部分に設けられ、前記色変換層の堆積方向と平行な方向に所定の周期で濃淡を有する
    　請求項３に記載の発光デバイス。
  7. 　前記濃淡領域は、前記色変換層の中央部分に設けられ、前記色変換層の堆積方向と直交する方向に所定の周期で濃淡を有する
    　請求項３に記載の発光デバイス。
  8. 　前記濃淡領域は、前記色変換層の全体に設けられ、全方位にランダムで濃淡を有する
    　請求項３に記載の発光デバイス。
  9. 　前記反射膜は、前記色変換層の堆積方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に形成される
    　請求項５に記載の発光デバイス。
  10. 　前記濃淡領域は、前記色変換層の中央部分に設けられ、前記色変換層の堆積方向と平行な方向と、前記色変換層の堆積方向と直交する方向とに対して交差する方向に濃淡を有する
    　請求項３に記載の発光デバイス。
  11. 　前記反射膜は、前記色変換層の堆積方向と直交する方向に法線を有する面内に形成される
    　請求項１０に記載の発光デバイス。
  12. 　２次元配置された複数の第１画素を備え、
    　各前記第１画素は、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を有し、
    　前記色変換層は、当該色変換層内の少なくとも一部の領域において前記量子ドット蛍光体の濃度に分布を有する濃淡領域を有する
    　発光デバイス。
  13. 　２次元配置され、散乱体を樹脂中に混合してなる散乱層を有する複数の第２画素を更に備え、
    　各前記第１画素は、前記色変換層に対して励起光を出射する第１発光素子を更に有し、
    　各前記第２画素は、前記散乱層に対して、前記第１発光素子と共通の光を出射する第２発光素子を更に有する
    　請求項１２に記載の発光デバイス。
  14. 　各前記第１画素および各前記第２画素は、光出射面にマイクロレンズを更に有する
    　請求項１３に記載の発光デバイス。
  15. 　各前記第１画素に含まれる前記第１発光素子および各前記第２画素に含まれる前記第２発光素子を駆動する駆動回路を更に備えた
    　請求項１３に記載の発光デバイス。
  16. 　少なくとも側面に反射膜が設けられた凹部を有する基板の、前記凹部内に、量子ドット蛍光体を樹脂中に混合してなる色変換層を塗布することと、
    　前記色変換層内で光干渉が生じるような態様で、前記色変換層に対して光を照射することにより、前記色変換層内の少なくとも一部の領域において前記量子ドット蛍光体の濃度が変化する濃淡領域を形成することと
    　を含む
    　発光デバイスの製造方法。
  17. 　前記反射膜は前記凹部の側面に設けられるとともに、前記基板の法線方向と斜めに交差する方向に法線を有する面内に設けられ、
    　前記光を前記基板の法線方向と平行な方向から前記色変換層に照射することにより、前記反射膜に近接する位置に、前記反射膜の法線方向に所定の周期で濃淡を有する前記濃淡領域を形成すること
    　を含む
    　請求項１６に記載の発光デバイスの製造方法。
  18. 　前記反射膜は前記凹部の底面に設けられ、
    　前記光を前記基板の法線方向と斜めに交差する方向から前記色変換層に照射することにより、前記底面の法線方向に所定の周期で濃淡を有する前記濃淡領域を形成すること
    　を含む
    　請求項１６に記載の発光デバイスの製造方法。
  19. 　前記光として散乱光を前記色変換層に照射することにより、全方位にランダムで濃淡を有する前記濃淡領域を形成すること
    　を含む
    　請求項１６に記載の発光デバイスの製造方法。
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