WO2021193277A1 - 発光デバイスおよび画像表示装置 - Google Patents

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WO2021193277A1
WO2021193277A1 PCT/JP2021/010773 JP2021010773W WO2021193277A1 WO 2021193277 A1 WO2021193277 A1 WO 2021193277A1 JP 2021010773 W JP2021010773 W JP 2021010773W WO 2021193277 A1 WO2021193277 A1 WO 2021193277A1
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WO
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light
wavelength conversion
conversion layer
layer
light emitting
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PCT/JP2021/010773
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English (en)
French (fr)
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暁 大前
藤野　敏夫
達男 大橋
祐亮 片岡
小林　俊雅
鈴木　守
大畑　豊治
琵琶　剛志
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ソニーグループ株式会社
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    • 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
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a light emitting device having a solid-state light source and an image display device including the light emitting device.
  • Patent Document 1 discloses a display device in which a red phosphor, a green phosphor, a blue phosphor, and an ultraviolet blocking filter are laminated in this order above a light emitting diode array arranged on a substrate. ..
  • the light emitting device of one embodiment of the present disclosure has a solid-state light source that emits a first light, a first surface that faces the solid-state light source, and a second surface that is opposite to the first surface.
  • a wavelength conversion layer that converts 1 light into a second light having a wavelength different from that of the first light, and at least one of the first surface side and the second surface side of the wavelength conversion layer are provided and predetermined. It is provided with a wavelength selection layer that selectively transmits light of the wavelength of.
  • the image display device of the embodiment of the present disclosure includes a plurality of light emitting devices, and has the light emitting device of the above-described embodiment of the present disclosure as the light emitting device.
  • the first light is arranged above the solid-state light source that emits the first light, and the first light has a wavelength different from that of the first light.
  • Selectively light of a predetermined wavelength is applied to at least one of the first surface side facing the solid-state light source and the second surface side opposite to the first surface of the wavelength conversion layer that converts light into two.
  • a wavelength selection layer that transmits light is provided.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a cross-sectional configuration of a light emitting device (light emitting device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 schematically shows another example of the cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the light emitting device 1 is suitably applicable as a display pixel of an image display device (image display device 100, see FIG. 3), which is a so-called LED display, and has a plurality of light emitting units (light emitting regions).
  • the light emitting device 1 for example, the light emitting element 10 and the wavelength conversion layer 21 are laminated in this order on the mounting substrate 31, and the first surface 21S1 side and the first first surface 21S1 side of the wavelength conversion layer 21 facing the light emitting element 10.
  • a first wavelength selection layer 22 and a second wavelength selection layer 23 are further provided on the second surface 21S2 side opposite to the surface 21S1. That is, the light emitting device 1 has a configuration in which the light emitting element 10, the first wavelength selection layer 22, the wavelength conversion layer 21, and the second wavelength selection layer 23 are laminated in this order from the mounting substrate 31 side.
  • the light emitting element 10 has, for example, a plurality of light emitting units (semiconductor laminates 13) that are driven independently of each other, and above each light emitting unit, for example, wavelength conversion layers 21R, 21G, 21B corresponding to RGB. Are provided respectively.
  • the light emitting element 10 is, for example, a semiconductor layer 12 and a semiconductor laminate 13 laminated in this order on the surface 11S1 side of the substrate 11, and corresponds to a specific example of the “solid light source” of the present disclosure.
  • the light emitting element 10 extracts light having a wavelength corresponding to, for example, a blue region (blue light) or light having a wavelength corresponding to, for example, an ultraviolet region (ultraviolet light) from the back surface 11S2 side of the substrate 11.
  • the semiconductor laminate 13 for example, the first conductive layer 14, the active layer 15, and the second conductive layer 16 are laminated in this order from the semiconductor layer 12 side.
  • the light emitting element 10 further has a separation unit 17 that divides the semiconductor laminate 13 into a plurality of light emitting units.
  • the semiconductor layer 12 is a common layer for each semiconductor laminate 13, and is partially exposed, for example, at the peripheral edge of the substrate 11 in which a plurality of light emitting portions (semiconductor laminates 13) are provided in an array. ..
  • a first electrode 18 common to each semiconductor laminate 13 is provided on the exposed semiconductor layer 12, and a second electrode 19 is provided on the upper surface of each semiconductor laminate 13.
  • the first electrode 18 and the second electrode 19 are, for example, flip-lip mounted on the mounting substrate 31 via, for example, solder 32.
  • the substrate 11 is a support substrate on which a plurality of semiconductor laminates 13 are integrated.
  • GaN gallium nitride
  • the semiconductor layer 12 is used, for example, as a base layer when each layer constituting the semiconductor laminate 13 is formed by an epitaxial crystal growth method such as a metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Is. Further, the semiconductor layer 12 can be used as a contact layer for electrically connecting the first electrode 18 and each semiconductor laminate 13.
  • the semiconductor layer 12 is composed of, for example, a GaN-based semiconductor.
  • the semiconductor laminate 13 has a structure in which the first conductive layer 14, the active layer 15, and the second conductive layer 16 are laminated in this order, and has, for example, a columnar shape.
  • the first conductive layer 14, the active layer 15, and the second conductive layer 16 are made of, for example, an InGaN-based semiconductor material or an AlGaInP-based semiconductor material.
  • the first conductive layer 14 can be formed of, for example, a silicon (Si) -doped GaN layer.
  • the active layer 15 can be formed by, for example, an InGaN layer.
  • the second conductive layer 16 can be formed of, for example, a magnesium (Mg) -doped GaN layer.
  • the separation unit 17 separates the semiconductor laminate 13 into a plurality of light emitting units, and is provided, for example, in a grid pattern on the semiconductor layer 12.
  • the separation portion 17 can be formed by using, for example, a dielectric material such as an oxide material or a nitride material, or an insulator material.
  • the separation portion 17 can be formed by using, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or the like.
  • the separation portion 17 can be formed by using a resin material.
  • the separating portion 17 formed by using the dielectric material, the insulating material or the resin material may contain, for example, voids, or the entire separating portion 17 may be formed of voids.
  • the first electrode 18 is provided on the semiconductor layer 12, and is formed of, for example, a multilayer film of titanium (Ti) / platinum (Pt) / gold (Au).
  • the second electrode 19 is provided on the upper surface of the semiconductor laminate 13, and is formed of, for example, a multilayer film of gold-germanium (Au-Ge) / nickel (Ni) / gold (Au).
  • FIG. 1 a so-called light emitting diode array in which a plurality of light emitting portions are provided on the substrate 11 as the light emitting element 10 is shown as an example, but the structure of the light emitting element 10 is not limited to this.
  • an LED chip can be used as the light emitting element 10A.
  • 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 light emitting element 10A is composed of, for example, a semiconductor laminate 13 in which the first conductive layer 14, the active layer 15, and the second conductive layer 16 are laminated in this order from the mounting substrate 31 side, and the cross-sectional shape thereof is as follows. For example, it has an inverted trapezoidal shape.
  • the side surface and the bottom surface of the semiconductor laminate 13 are covered with, for example, a laminate film 33 in which a dielectric layer, a metal layer, and a dielectric layer are laminated in this order.
  • the laminated film 33 covering the bottom surface of the semiconductor laminate 13 is provided with an opening (not shown), and the light emitting element 10A has a first electrode 18 in the opening and an upper surface (light extraction surface) of the semiconductor laminate 13. ) Has a second electrode 19.
  • the light emitting element 10A is, for example, arranged one by one in each of the RGB pixels constituting the display pixel (for example, the display pixel 123 described later, see FIG. 4), and one unit of the three light emitting elements 10A arranged in each pixel. As a result, the side surface and the upper surface of each light emitting element 10A are covered with a sealing layer 34 for packaging.
  • the packaged light emitting element 10A is mounted on the mounting substrate 31 via, for example, a pad electrode 35 and a solder 32.
  • the wavelength conversion layer 21 converts blue light or ultraviolet light emitted from the light emitting element 10 into light having a predetermined wavelength and emits the light, and corresponds to a specific example of the "wavelength conversion layer" of the present disclosure. As described above, the wavelength conversion layer 21 has, for example, wavelength conversion layers 21R, 21G, and 21B corresponding to RGB.
  • the wavelength conversion layer 21 is composed of, for example, a phosphor layer containing a plurality of phosphor particles or a quantum dot layer containing quantum dots as a wavelength conversion material.
  • the wavelength conversion layer 21 composed of a phosphor layer or a quantum dot layer absorbs blue light or ultraviolet light as excitation light EL and emits light having a wavelength different from that of the excitation light EL. That is, the wavelength conversion layer 21R absorbs the excitation light EL and emits, for example, light having a wavelength corresponding to the red region (red light Lr).
  • the wavelength conversion layer 21G absorbs the excitation light EL and emits light having a wavelength corresponding to, for example, a green region (green light Lg).
  • the wavelength conversion layer 21B absorbs the excitation light EL and emits light having a wavelength corresponding to, for example, a blue region (blue light Lb).
  • the wavelength conversion layer 21B may be formed as a transparent resin layer or an opening. At that time, the blue excitation light EL emitted from the light emitting element 10 is used as it is as the blue light Lb.
  • a light-shielding portion 24 is provided between the wavelength conversion layers 21R, 21G, and 21B, respectively.
  • the light-shielding portion 24 is for preventing the incident of oblique light that may cause color mixing in each of the adjacent RGB pixels.
  • the light-shielding portion 24 is provided in a grid pattern so as to partition each of the RGB pixels in a plan view. There is.
  • the light-shielding portion 24 is preferably formed using a material having light absorption or reflectivity, for example, carbon (C), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), samarium (Sm), and silver (Ag). Examples include alloys and organic materials.
  • the first wavelength selection layer 22 and the second wavelength selection layer 23 selectively transmit light of a predetermined wavelength and reflect light of other wavelengths, respectively, and are the "wavelength selection layer" of the present disclosure.
  • the first wavelength selection layer 22 and the second wavelength selection layer 23 are composed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the first wavelength selection layer 22 and the second wavelength selection layer 23 can be formed by using a three-dimensional photonic crystal.
  • the first wavelength selection layer 22 is provided on the first surface 21S1 side of the wavelength conversion layer 21, that is, between the light emitting element 10 and the wavelength conversion layer 21.
  • the first wavelength selection layer 22 is configured to selectively transmit, for example, blue light or ultraviolet light emitted from the light emitting element 10.
  • the interface for example, the wavelength
  • the first wavelength selection layer 21G for example, the green light Lg emitted to the light emitting element 10 side is the interface (for example, the wavelength) between the wavelength conversion layer 21G and the first wavelength selection layer 22. It will be reflected on the first surface 21S1) of the conversion layer 21G. Therefore, the light extraction efficiency to the light extraction surface S1 side is improved.
  • the first wavelength selection layer 22 further has an incident angle dependence.
  • the first wavelength selection layer 22 is preferably configured to transmit the excitation light EL incident from the opposing light emitting element 10 in the vertical direction.
  • the first wavelength selection layer 22 is preferably configured to transmit the excitation light EL incident from the opposing light emitting element 10 in the vertical direction.
  • the second wavelength selection layer 23 is provided on the second surface S2 side of the wavelength conversion layer 21.
  • the second wavelength selection layer 23 is configured to selectively transmit the light (red light Lr, green light Lg, and blue light Lb) emitted by the wavelength conversion layers 21R, 21G, and 21B provided below. ing. That is, the second wavelength selection layer 23R provided above the wavelength conversion layer 21R is configured to selectively transmit red light Lr, and the second wavelength selection layer 23R provided above the wavelength conversion layer 21G.
  • the layer 23G is configured to selectively transmit green light Lg, and the second wavelength selection layer 23B provided above the wavelength conversion layer 21B is configured to selectively transmit blue light Lb. Has been done. As a result, for example, as shown in FIG.
  • the excitation light EL that was not absorbed in the wavelength conversion layer 21G is at the interface between the wavelength conversion layer 21 and the second wavelength selection layer 23G (for example, the second of the wavelength conversion layer 21). It will be reflected on the surface 22S2). Further, as shown in FIG. 1, when oblique light is incident on another adjacent color pixel (for example, green pixel G to blue pixel B), the oblique light (leakage light) is extracted from the adjacent pixel. It becomes possible to prevent. Therefore, the decrease in color purity due to the excitation light EL and the leaked light being extracted to the light extraction surface S1 side is reduced.
  • another adjacent color pixel for example, green pixel G to blue pixel B
  • Each semiconductor layer (semiconductor layer 12, first conductive layer 14, active layer 15 and second conductive layer 16) constituting the light emitting device 1 is, for example, a MOCVD method or a molecular beam epitaxy (MBE) method. It can be formed by an epitaxial crystal growth method using a method such as.
  • a semiconductor layer 12 made of, for example, GaN is formed on the substrate 11 as a base layer, and then a silicon (Si) -doped GaN layer, for example, as a first conductive layer 14, is used as an active layer 15, for example, InGaN.
  • the second conductive type layer 16 is used, and for example, a magnesium (Mg) -doped GaN layer is sequentially grown.
  • a resist film is patterned on the second conductive type layer 16, and the second conductive type layer 16, the active layer 15 and the first conductive type layer 14 are removed up to, for example, the semiconductor layer 12 by, for example, dry etching, and a plurality of layers are removed. Form a light emitting part.
  • a separation portion 17 using, for example, silicon oxide (SiO) is formed between the light emitting portions except for a part (for example, the peripheral portion of the substrate 11), and the respective light emitting portions are electrically separated. do.
  • the first electrode 18 and the second electrode 19 are formed on the exposed semiconductor layer 12 and on each light emitting portion, respectively. As a result, the light emitting element 10 is completed.
  • the pad electrodes of the mounting substrate 31 (for example, pad electrodes 121B and 122B, see FIG. 4) and the first electrode 18 and the second electrode 19 are electrically connected via, for example, solder 32, and the light emitting element is connected.
  • 10 is mounted on the mounting board 31.
  • the back surface 11S2 of the substrate 11 is polished to make it thinner.
  • a wavelength conversion layer 21 (21R, 21G, 21B) having a light-shielding portion 24 is formed between each RGB pixel by using a lithography or a coating method.
  • the second wavelength selection layers 23R, 23G, and 23B are formed on the wavelength conversion layers 21R, 21G, and 21B, respectively.
  • the first wavelength selective layer 22 and the second wavelength selective layer 23 can be formed by using a vapor deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) or a sputtering method, respectively. As described above, the light emitting device 1 shown in FIG. 1 is completed.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of an image display device (image display device 100).
  • the image display device 100 is a so-called LED display, and a plurality of light emitting devices 1 of the present embodiment are used as display pixels.
  • the image display device 100 includes, for example, as shown in FIG. 3, a display panel 110 and a control circuit 140 for driving the display panel 110.
  • the display panel 110 is a mounting board 120 and a facing board 130 superposed on each other.
  • the surface of the facing substrate 130 is a video display surface, has a display area 100A in the central portion, and has a frame area 100B which is a non-display area around the display area 100A.
  • the mounting board 31 shown in FIG. 1 and the like corresponds to the mounting board 120.
  • FIG. 4 shows an example of the wiring layout of the area corresponding to the display area 100A on the surface of the mounting board 120 on the opposite board 130 side.
  • a plurality of data wirings 121 are formed extending in a predetermined direction in a region of the surface of the mounting board 120 corresponding to the display region 100A, and at a predetermined pitch. They are arranged in parallel.
  • a plurality of scan wirings 122 are formed so as to extend in a direction intersecting (for example, orthogonal to) the data wirings 121. , Are arranged in parallel at a predetermined pitch.
  • the data wiring 121 and the scan wiring 122 are made of a conductive material such as Cu (copper).
  • the scan wiring 122 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 substrate of the mounting substrate 120 is made of, for example, a silicon substrate or a resin substrate, and the insulating layer on the substrate is, for example, silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO), aluminum oxide (AlO), or It consists of a resin material.
  • the data wiring 121 is formed in a layer different from the outermost layer including the scan wiring 122 (for example, a layer below the outermost layer), and is formed in, for example, an insulating layer on the base material. ..
  • the display pixel 123 is located near the intersection of the data wiring 121 and the scan wiring 122, and a plurality of display pixels 123 are arranged in a matrix in the display area 100A.
  • a light emitting device 1 having three light emitting units (for example, light emitting units 1R, 1G, 1B) is mounted on each display pixel 123.
  • one display pixel 123 is composed of three light emitting units 1R, 1G, and 1B, and red light is emitted from the light emitting unit 1R, green light is emitted from the light emitting unit 1G, and green light is emitted from the light emitting unit 1B.
  • red light is emitted from the light emitting unit 1R
  • green light is emitted from the light emitting unit 1G
  • green light is emitted from the light emitting unit 1B.
  • each blue light can be output is illustrated.
  • a pair of light emitting units 1R, 1G, 1B, or one is common and the other is arranged for each light emitting unit 1R, 1G, 1B (for example, the first electrode 18 and the second electrode). 19) is provided.
  • one terminal electrode is electrically connected to the data wiring 121
  • the other terminal electrode is electrically connected to the scan wiring 122.
  • one terminal electrode is electrically connected to the pad electrode 121B at the tip of the branch 121A provided in the data wiring 121.
  • the other terminal electrode is electrically connected to the pad electrode 122B at the tip of the branch 122A provided in the scan wiring 122.
  • the pad electrodes 121B and 122B are formed on the outermost layer, for example, and are provided at a portion where each light emitting device 1 is mounted, for example, as shown in FIG.
  • the pad electrodes 121B and 122B are made of a conductive material such as Au (gold).
  • the mounting board 120 is further provided with, for example, a plurality of columns (not shown) that regulate the distance between the mounting board 120 and the facing board 130.
  • the support column may be provided in the area facing the display area 100A, or may be provided in the area facing the frame area 100B.
  • the facing substrate 130 is made of, for example, a glass substrate, a resin substrate, or the like.
  • the surface on the light emitting device 1 side may be flat, but it is preferable that the surface is rough.
  • the rough surface may be provided over the entire area facing the display area 100A, or may be provided only in the area facing the display pixel 123.
  • the light emitted from the light emitting units 1R, 1G, and 1B has fine irregularities on the rough surface.
  • the unevenness of the rough surface can be produced by, for example, sandblasting, dry etching, or the like.
  • the control circuit 140 drives each display pixel 123 (each light emitting device 1) based on a video signal.
  • the control circuit 140 is composed of, for example, a data driver for driving the data wiring 121 connected to the display pixel 123 and a scan driver for driving the scan wiring 122 connected to the display pixel 123.
  • the control circuit 140 may be provided separately from the display panel 110 and may be connected to the mounting board 120 via wiring, or may be mounted on the mounting board 120. You may be.
  • a wavelength conversion layer 21 that converts the excitation light EL into light having a different wavelength is arranged above the light emitting element 10 that emits the excitation light EL, and the wavelength conversion layer 21 emits light.
  • the first wavelength selection layer 22 is provided on the first surface 21S1 side facing the element 10
  • the second wavelength selection layer 23 is provided on the second surface 21S2 side opposite to the first surface 21S1.
  • an image display device using a light emitting element such as a light emitting diode (LED) as a light source for each pixel has become widespread, and for example, high definition is desired.
  • a method of increasing the integration density of RGB in one pixel can be considered.
  • the integration density of RGB of one pixel is increased, the size of each element of the pixel and RGB becomes small, and it becomes difficult to create a separation structure for separating RGB.
  • a different LED material is used for each pixel, which causes a problem that production efficiency is lowered.
  • the first wavelength selection layer 22 of the wavelength conversion layer 21 arranged above the light emitting element 10 that emits the excitation light EL is on the first surface 21S1 side facing the light emitting element 10.
  • the second wavelength selection layer 23 is provided on the second surface 21S2 side opposite to the first surface 21S1.
  • the first wavelength selection layer 22 between the wavelength conversion layer 21 and the light emitting element 10 in this way, it is possible to prevent the colored light emitted from the wavelength conversion layer 21, for example, on the light emitting element 10 side, from returning to the light emitting element 10. This can be prevented and the light extraction efficiency to the light extraction surface S1 side can be improved.
  • the excitation light EL not absorbed by the wavelength conversion layer 21 is emitted from the wavelength conversion layer 21. It is possible to prevent the light from being emitted to the take-out surface S1 side. Further, when the oblique light emitted from the wavelength conversion layer 21 is incident on another adjacent color pixel, it is possible to prevent the oblique light (leakage light) from being extracted from the adjacent pixel. Therefore, the decrease in color purity due to the excitation light EL and the leaked light being extracted to the light extraction surface S1 side is reduced.
  • the first surface 21S1 side and the first surface 21S1 of the wavelength conversion layer 21 arranged above the light emitting element 10 that emits the excitation light EL are opposed to the light emitting element 10.
  • the wavelength selection layer (first wavelength selection layer 22 and second wavelength selection layer 23) is provided on one or both of the second surface 21S2 side opposite to the above side. This makes it possible to improve the display performance while achieving high definition.
  • FIG. 5 is a perspective view showing another configuration example (image display device 200) of the image display device using the light emitting device (for example, the light emitting device 1) of the present disclosure.
  • the image display device 200 is a so-called tiling display using an LED as a light source, and the light emitting device 1 of the present embodiment is used as a display pixel.
  • the image display device 200 includes, for example, as shown in FIG. 5, a display panel 210 and a control circuit 240 for driving the display panel 210.
  • the display panel 210 is a mounting board 220 and a facing board 230 superposed on each other.
  • the surface of the facing substrate 230 is an image display surface, has a display area in the center portion, and has a frame area which is a non-display area around the display area (neither is shown).
  • the facing substrate 230 is arranged at a position facing the mounting substrate 220, for example, through a predetermined gap. The facing substrate 230 may be in contact with the upper surface of the mounting substrate 220.
  • FIG. 6 schematically shows an example of the configuration of the mounting board 220.
  • the mounting board 220 is composed of a plurality of unit boards 250 spread in a tile shape.
  • FIG. 6 shows an example in which the mounting board 220 is composed of nine unit boards 250, the number of unit boards 250 may be 10 or more or 8 or less.
  • FIG. 7 shows an example of the configuration of the unit board 250.
  • the unit substrate 250 has, for example, a light emitting device 1 having a plurality of light emitting portions spread in a tile shape, and a support substrate 260 for supporting each light emitting device 1.
  • Each unit board 250 further has a control board (not shown).
  • the support substrate 260 is composed of, for example, a metal frame (metal plate), a wiring substrate, or the like.
  • the support board 260 is composed of a wiring board, it can also serve as a control board. At this time, at least one of the support substrate 260 and the control substrate is electrically connected to each light emitting device 1.
  • FIG. 8 shows the appearance of the transparent display 300.
  • the transparent display 300 has, for example, a display unit 310, an operation unit 311 and a housing 312.
  • the light emitting device 1 of the present embodiment is used for the display unit 310.
  • the transparent display 300 it is possible to display images and character information while passing through the background of the display unit 310.
  • a light-transmitting substrate is used as the mounting substrate (for example, the mounting substrate 31).
  • Each electrode for example, the first electrode 18 and the second electrode 19
  • each electrode has a structure that is difficult to see by supplementing the wiring width or reducing the thickness of the wiring.
  • the transparent display 300 can display black by, for example, superimposing liquid crystal layers provided with a drive circuit, and can switch between transmission and black display by controlling the light distribution direction of the liquid crystal.
  • the light emitted from the light emitting element 10 is blue light or ultraviolet light
  • the present invention is not limited to this.
  • a light emitting element that emits two or more types of light such as blue light and green light, ultraviolet light and green light can also be used.
  • the present invention is not limited to this.
  • the light emitting element 10 can be mounted on the mounting substrate 31 by, for example, metal bonding or plating bonding.
  • the structure of 1 is not limited to this.
  • the substrate 11 and the semiconductor layer 12 extend over the entire display area of the display panel as a common layer for each pixel, and the semiconductor laminate 13 constituting the light emitting portion on the semiconductor layer 12 However, it may be formed for each pixel.
  • the light emitting device 1 of the present disclosure can be suitably used for a so-called microdisplay.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • a wavelength conversion layer arranged above a solid-state light source that emits the first light and converting the first light into a second light having a wavelength different from that of the first light.
  • a wavelength selection layer that selectively transmits light of a predetermined wavelength is provided on at least one of the first surface side facing the solid-state light source and the second surface side opposite to the first surface. bottom.
  • a solid light source that emits the first light, It has a first surface facing the solid-state light source and a second surface opposite to the first surface, and the first light is a second light having a wavelength different from that of the first light.
  • Wavelength conversion layer to convert to A light emitting device provided on at least one of the first surface side and the second surface side of the wavelength conversion layer, and also having a wavelength selection layer that selectively transmits light of a predetermined wavelength.
  • the wavelength selection layer is provided on both the first surface side and the second surface side of the wavelength conversion layer.
  • the wavelength selection layer further has an incident angle dependence and selectively transmits light incident on the incident surface of the wavelength selection layer substantially perpendicular to the incident surface.
  • the light emitting device according to one.
  • a first light source, a second light source, and a third light source that emit the first light
  • As the wavelength conversion layer a first wavelength conversion layer arranged above the first light source, a second wavelength conversion layer arranged above the second light source, and a third arranged above the third light source.
  • the first wavelength conversion layer converts the first light into red light as the second light.
  • the second wavelength conversion layer converts the first light into green light as the second light.
  • the light emitting device according to any one of (1) to (5), wherein the third wavelength conversion layer converts the first light into blue light as the second light.
  • the wavelength selection layer provided on the second surface side of the wavelength conversion layer above the first light source selectively transmits the red light.
  • the wavelength selection layer provided on the second surface side of the wavelength conversion layer above the second light source selectively transmits the green light.
  • a first light source As the solid-state light source, a first light source, a second light source, and a third light source that emit the first light
  • As the wavelength conversion layer a first wavelength conversion layer arranged above the first light source, a second wavelength conversion layer arranged above the second light source, and a third arranged above the third light source.
  • the first wavelength conversion layer converts the first light into red light as the second light.
  • the second wavelength conversion layer converts the first light into green light as the second light.
  • the light emitting device according to any one of (1) to (5), wherein the third wavelength conversion layer transmits the first light as the second light.
  • the wavelength conversion layer is composed of a phosphor layer containing a plurality of phosphor particles.
  • the wavelength conversion layer is composed of a quantum dot layer including a plurality of quantum dots.
  • the solid light source is a light emitting diode having a light emitting wavelength in a blue region or an ultraviolet region.
  • the wavelength selection layer is composed of a dielectric multilayer film.
  • the light emitting device is A solid light source that emits the first light, It has a first surface facing the solid-state light source and a second surface opposite to the first surface, and the first light is a second light having a wavelength different from that of the first light.
  • Wavelength conversion layer to convert to An image display device provided on at least one of the first surface side and the second surface side of the wavelength conversion layer and having a wavelength selection layer that selectively transmits light of a predetermined wavelength.

Abstract

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

Description

発光デバイスおよび画像表示装置
　本開示は、例えば、固体光源を有する発光デバイスおよびこれを備えた画像表示装置に関する。
　例えば、特許文献１では、基板上に配置された発光ダイオードアレイの上方に、赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体と、紫外線遮断フィルタとがこの順に積層された表示装置が開示されている。
特開平１１－３４０５１６号公報
　ところで、表示画素の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた画像表示装置では、表示性能の向上が求められている。
　表示性能を向上させることが可能な発光デバイスおよび画像表示装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の発光デバイスは、第１の光を出射する固体光源と、固体光源と対向する第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、波長変換層の第１の面側および第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の画像表示装置は、複数の発光デバイスを備えたものであり、発光デバイスとして、上記本開示の一実施形態の発光デバイスを有する。
　本開示の一実施形態の発光デバイスおよび一実施形態の画像表示装置では、第１の光を出射する固体光源の上方に配置され、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層の、固体光源と対向する第１の面側および第１の面とは反対側の第２の面側の少なくとも一方に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層を設けるようにした。これにより、波長変換層から固体光源への戻り光や、第１の光が波長変換層を透過することによる色純度の低下を低減する。
本開示の一実施の形態に係る発光デバイスの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の一実施の形態に係る発光デバイスの構成の他の例を表す断面模式図である。 図１に示した発光デバイスを備えた画像表示装置の構成の一例を表す斜視図である。 図３に示した画像表示装置の配線レイアウトの一例を表した模式図である。 本開示の変形例１に係る画像表示装置の構成の一例を表す斜視図である。 図５に示した実装基板の構成を表す斜視図である。 図６に示したユニット基板の構成を表す斜視図である。 本開示の変形例２に係る画像表示装置の例を表す図である。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態（発光素子と波長変換層との間および波長変換層の光取り出し面側のそれぞれに波長選択層を設けた例）
　　　１－１．発光デバイスの構成
　　　１－２．発光デバイスの製造方法
　　　１－３．画像表示装置の構成
　　　１－４．作用・効果
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（画像表示装置の他の例）
　　　２－２．変形例２（画像表示装置の他の例）
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る発光デバイス（発光デバイス１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、本開示の一実施の形態に係る発光デバイス１の断面構成の他の例を模式的に表したものである。発光デバイス１は、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示装置（画像表示装置１００、図３参照）の表示画素として好適に適用可能なものであり、複数の発光部（発光領域）を有するものである。
（１－１．発光デバイスの構成）
　発光デバイス１は、例えば、実装基板３１に、発光素子１０および波長変換層２１がこの順に積層されたものであり、波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側および第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側には、さらに、第１波長選択層２２および第２波長選択層２３がそれぞれ設けられている。つまり、発光デバイス１は、実装基板３１側から、発光素子１０、第１波長選択層２２、波長変換層２１および第２波長選択層２３がこの順に積層された構成を有している。発光素子１０は、例えば、互いに独立して駆動する複数の発光部（半導体積層体１３）を有しており、各発光部の上方には、例えばＲＧＢに対応する波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂがそれぞれ設けられている。
　発光素子１０は、例えば、基板１１の表面１１Ｓ１側に、半導体層１２および半導体積層体１３がこの順に積層されたものであり、本開示の「固体光源」の一具体例に相当する。本実施の形態では、発光素子１０は、基板１１の裏面１１Ｓ２側から、例えば青色領域に対応する波長の光（青色光）または例えば紫外領域に対応する波長の光（紫外光）が取り出される。半導体積層体１３は、例えば、半導体層１２側から、第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６がこの順に積層されている。発光素子１０は、さらに、複数の発光部として半導体積層体１３を複数に分割する分離部１７を有している。半導体層１２は、各半導体積層体１３に対する共通層となっており、例えば複数の発光部（半導体積層体１３）がアレイ状に設けられた基板１１の周縁部において、一部が露出している。この露出した半導体層１２上には、各半導体積層体１３に共通する第１電極１８が設けられており、各半導体積層体１３の上面には、それぞれ、第２電極１９が設けられている。発光素子１０は、これら第１電極１８および第２電極１９が、例えばはんだ３２を介して実装基板３１に、例えばフリップリップ実装されている。
　基板１１は、複数の半導体積層体１３を集積する支持基板である。基板１１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるｎ型の単結晶基板を用いることができる。
　半導体層１２は、例えば、半導体積層体１３を構成する各層を、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：ＭＯＣＶＤ）法等のエピタキシャル結晶成長法により形成する際の下地層として用いられるものである。また、半導体層１２は、第１電極１８と、各半導体積層体１３とを電気的に接続するためのコンタクト層として用いることができる。半導体層１２は、例えばＧａＮ系半導体によって構成されている。
　半導体積層体１３は、上記のように、第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６がこの順に積層された構成を有し、例えば、柱状形状を有している。第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６は、例えば、ＩｎＧａＮ系の半導体材料やＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料によって構成されている。一例として、第１導電型層１４は、例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされたＧａＮ層により形成することができる。活性層１５は、例えばＩｎＧａＮ層により形成することができる。第２導電型層１６は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＧａＮ層により形成することができる。
　分離部１７は、半導体積層体１３を、複数の発光部として複数に分離するものであり、例えば、半導体層１２上に格子状に設けられている。分離部１７は、例えば、酸化物材料または窒化物材料等の誘電体材料または絶縁体材料を用いて形成することができる。具体的には、分離部１７は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いて形成することができる。この他、分離部１７は、樹脂材料を用いて形成することができる。また、誘電体材料、絶縁体材料または樹脂材料を用いて形成された分離部１７は、例えば空隙を含んでいてもよいし、分離部１７全体が空隙で形成されていてもよい。
　第１電極１８は、半導体層１２上に設けられ、例えばチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の多層膜によって形成されている。
　第２電極１９は、半導体積層体１３の上面に設けられ、例えば金－ゲルマニウム（Ａｕ－Ｇｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜によって形成されている。
　なお、図１では、発光素子１０として基板１１上に複数の発光部が設けられた、所謂発光ダイオードアレイを一例として示したが、発光素子１０の構造はこれに限定されない。
　例えば、図２に示した発光デバイス１のように、発光素子１０ＡとしてＬＥＤチップを用いることができる。ＬＥＤチップとは、結晶成長に用いたウェハから切り出した状態のものを指しており、成形した樹脂等で覆われたパッケージタイプのものではないことを指している。
　発光素子１０Ａでは、例えば、実装基板３１側から第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６がこの順に積層された半導体積層体１３によって構成されており、その断面形状は、例えば逆台形状となっている。半導体積層体１３の側面および底面は、例えば、誘電体層、金属層および誘電体層がこの順に積層された積層膜３３によって覆われている。半導体積層体１３の底面を覆う積層膜３３には開口（図示せず）が設けられており、発光素子１０Ａは、その開口内に第１電極１８を、半導体積層体１３の上面（光取り出し面）に第２電極１９を有している。発光素子１０Ａは、例えば表示画素（例えば、後述の表示画素１２３、図４参照）を構成するＲＧＢの各画素に例えば１つずつ配置され、各画素に配置された３つの発光素子１０Ａを１ユニットとして、各発光素子１０Ａの側面および上面を封止層３４で覆うことでパッケージ化されている。パッケージ化された発光素子１０Ａは、例えばパッド電極３５およびはんだ３２を介して実装基板３１に実装される。
　波長変換層２１は、発光素子１０から出射された青色光または紫外光を所定の波長の光に変換して出射するものであり、本開示の「波長変換層」の一具体例に相当する。波長変換層２１は、上記のように、例えばＲＧＢに対応する波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを有している。
　波長変換層２１は、例えば、波長変換材料として、複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層または量子ドットを含む量子ドット層によって構成されている。蛍光体層または量子ドット層によって構成される波長変換層２１は、青色光または紫外光を励起光ＥＬとして吸収して励起光ＥＬとは異なる波長の光を出射する。つまり、波長変換層２１Ｒでは、励起光ＥＬを吸収して、例えば赤色領域に対応する波長の光（赤色光Ｌｒ）を出射する。波長変換層２１Ｇでは、励起光ＥＬを吸収して、例えば緑色領域に対応する波長の光（緑色光Ｌｇ）を出射する。波長変換層２１Ｂでは、励起光ＥＬを吸収して、例えば青色領域に対応する波長の光（青色光Ｌｂ）を出射する。なお、励起光ＥＬとして青色光を用いる場合には、波長変換層２１Ｂは、透明な樹脂層または開口として形成するようにしてもよい。その際には、発光素子１０から出射された青色の励起光ＥＬが、そのまま青色光Ｌｂとして利用される。
　各波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの間には、それぞれ、遮光部２４が設けられている。遮光部２４は、隣接するＲＧＢの各画素において混色を起こす虞のある斜め光の入射を防ぐためのものであり、例えば、平面視においてＲＧＢの各画素を区画するように格子状に設けられている。遮光部２４は、光吸収性または反射性を有する材料を用いて形成することが好ましく、例えば、カーボン（Ｃ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）およびサマリウム（Ｓｍ）と銀（Ａｇ）との合金あるいは有機材料等が挙げられる。
　第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、それぞれ、所定の波長の光を選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射するものであり、本開示の「波長選択層」の一具体例に相当する。第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、例えば、誘電体多層膜によって構成されている。この他、第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、３次元フォトニック結晶を用いて形成することができる。
　第１波長選択層２２は、波長変換層２１の第１面２１Ｓ１側、つまり、発光素子１０と波長変換層２１との間に設けられている。第１波長選択層２２は、例えば、発光素子１０から出射される青色光または紫外光を選択的に透過するように構成されている。これにより、例えば図１に示したように、例えば波長変換層２１Ｇにおいて例えば発光素子１０側に発せられた緑色光Ｌｇは、波長変換層２１Ｇと第１波長選択層２２との界面（例えば、波長変換層２１Ｇの第１面２１Ｓ１）において反射されるようになる。よって、光取り出し面Ｓ１側への光取り出し効率が向上する。
　第１波長選択層２２は、さらに、入射角度依存性を有していることが好ましい。具体的には、第１波長選択層２２は、対向する発光素子１０から入射した励起光ＥＬを、垂直方向に透過するように構成されていることが好ましい。これにより、例えば図１に示したように、発光素子１０から出射された斜め光が、隣接する他の色画素（例えば緑色画素Ｇから青色画素Ｂ）に入射するのを防ぐことが可能となる。
　第２波長選択層２３は、波長変換層２１の第２面Ｓ２側に設けられている。第２波長選択層２３は、下方に設けられた各波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂにおいて発せられた光（赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂ）を選択的に透過するように構成されている。つまり、波長変換層２１Ｒの上方に設けられた第２波長選択層２３Ｒは、赤色光Ｌｒを選択的に透過するように構成されており、波長変換層２１Ｇの上方に設けられた第２波長選択層２３Ｇは、緑色光Ｌｇを選択的に透過するように構成されており、波長変換層２１Ｂの上方に設けられた第２波長選択層２３Ｂは、青色光Ｌｂを選択的に透過するように構成されている。これにより、例えば図１に示したように、例えば波長変換層２１Ｇにおいて吸収されなかった励起光ＥＬが波長変換層２１と第２波長選択層２３Ｇとの界面（例えば、波長変換層２１の第２面２２Ｓ２）において反射されるようになる。また、図１に示したように、斜め光が隣接する他の色画素（例えば緑色画素Ｇから青色画素Ｂ）に入射した際に、その斜め光（漏れ光）が隣接画素から取り出されるのを防ぐことが可能となる。よって、励起光ＥＬや漏れ光が光取り出し面Ｓ１側に取り出されることによる色純度の低下が低減される。
（１－２．発光デバイスの製造方法）
　発光デバイス１を構成する各半導体層（半導体層１２、第１導電型層１４、活性層１５および第２導電型層１６）は、例えば、ＭＯＣＶＤ法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等の方法を用いたエピタキシャル結晶成長法により形成することができる。
　まず、基板１１上に、下地層として、例えばＧａＮからなる半導体層１２を成膜した後、第１導電型層１４として、例えばシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮ層を、活性層１５として、例えばＩｎＧａＮ層を、第２導電型層１６として、例えばマグネシウム（Ｍｇ）ドープのＧａＮ層を順に成長させる。続いて、第２導電型層１６上にレジスト膜をパターニングし、例えばドライエッチングにより第２導電型層１６、活性層１５および第１導電型層１４を、例えば半導体層１２まで除去し、複数の発光部を形成する。次に、一部（例えば、基板１１の周縁部）を除いて各発光部の間に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）を用いた分離部１７を形成し、各発光部の間を電気的に分離する。その後、露出した半導体層１２上および各発光部上に、それぞれ第１電極１８および第２電極１９を形成する。これにより、発光素子１０が完成する。
　続いて、実装基板３１のパッド電極（例えば、パッド電極１２１Ｂ，１２２Ｂ、図４参照）と、第１電極１８および第２電極１９とを、例えばはんだ３２を介して電気的に接続させ、発光素子１０を実装基板３１に実装する。その後、例えば基板１１の裏面１１Ｓ２を研磨して薄肉化する。次に、基板１１の裏面１１Ｓ２に、例えば誘電体多層膜からなる第１波長選択層２２を成膜した後、例えば、各発光部に対応する第１波長選択層２２上に、それぞれ、例えばフォトリソグラフィまたは塗布法を用いて、各ＲＧＢの画素間に遮光部２４を有する波長変換層２１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）を形成する。その後、各波長変換層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ上にそれぞれ、第２波長選択層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを成膜する。第１波長選択層２２および第２波長選択層２３は、それぞれ、化学気相成長法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）等の蒸着法やスパッタリング法を用いて成膜することができる。以上により、図１に示した発光デバイス１が完成する。
（１－３．画像表示装置の構成）
　図３は、画像表示装置（画像表示装置１００）の概略構成の一例を表した斜視図である。画像表示装置１００は、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素として本実施の形態の発光デバイス１が複数用いられている。画像表示装置１００は、例えば図３に示したように、表示パネル１１０と、表示パネル１１０を駆動する制御回路１４０とを備えている。
　表示パネル１１０は、実装基板１２０と、対向基板１３０とを互いに重ね合わせたものである。対向基板１３０の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域１００Ａを有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域１００Ｂを有している。なお、図１等に示した実装基板３１は、この実装基板１２０に相当する。
　図４は、実装基板１２０の対向基板１３０側の表面のうち表示領域１００Ａに対応する領域の配線レイアウトの一例を表したものである。実装基板１２０の表面のうち表示領域１００Ａに対応する領域には、例えば図４に示したように、複数のデータ配線１２１が所定の方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。実装基板１２０の表面のうち表示領域１００Ａに対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン配線１２２がデータ配線１２１と交差（例えば、直交）する方向に延在して形成されており、且つ、所定のピッチで並列配置されている。データ配線１２１およびスキャン配線１２２は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電性材料からなる。
　スキャン配線１２２は、例えば、最表層に形成されており、例えば、基材表面に形成された絶縁層（図示せず）上に形成されている。なお、実装基板１２０の基材は、例えば、シリコン基板、または樹脂基板等からなり、基材上の絶縁層は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）または樹脂材料からなる。一方、データ配線１２１は、スキャン配線１２２を含む最表層とは異なる層（例えば、最表層よりも下の層）内に形成されており、例えば、基材上の絶縁層内に形成されている。
　データ配線１２１とスキャン配線１２２との交差部分の近傍が表示画素１２３となっており、複数の表示画素１２３が表示領域１００Ａ内においてマトリクス状に配置されている。各表示画素１２３には、例えば、３つの発光部（例えば、発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を有する発光デバイス１が実装されている。なお、図４には、３つの発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで一つの表示画素１２３が構成されており、発光部１Ｒから赤色の光を、発光部１Ｇから緑色の光を、発光部１Ｂから青色の光をそれぞれ出力することができるようになっている場合が例示されている。
　発光デバイス１には、例えば発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂごとに一対、または一方が共通且つ他方が発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂごとに配置される端子電極（例えば、第１電極１８および第２電極１９）が設けられている。そして、一方の端子電極がデータ配線１２１に電気的に接続されており、他方の端子電極がスキャン配線１２２に電気的に接続されている。例えば、一方の端子電極は、データ配線１２１に設けられた分枝１２１Ａの先端のパッド電極１２１Ｂに電気的に接続されている。また、例えば、他方の端子電極は、スキャン配線１２２に設けられた分枝１２２Ａの先端のパッド電極１２２Ｂに電気的に接続されている。
　各パッド電極１２１Ｂ，１２２Ｂは、例えば、最表層に形成されており、例えば、図４に示したように、各発光デバイス１が実装される部位に設けられている。ここで、パッド電極１２１Ｂ，１２２Ｂは、例えば、Ａｕ（金）等の導電性材料からなる。
　実装基板１２０には、さらに、例えば、実装基板１２０と対向基板１３０との間の間隔を規制する複数の支柱（図示せず）が設けられている。支柱は、表示領域１００Ａとの対向領域内に設けられていてもよいし、フレーム領域１００Ｂとの対向領域内に設けられていてもよい。
　対向基板１３０は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板等からなる。対向基板１３０において、発光デバイス１側の表面は平坦となっていてもよいが、粗面となっていることが好ましい。粗面は、表示領域１００Ａとの対向領域全体に渡って設けられていてもよいし、表示画素１２３との対向領域にだけ設けられていてもよい。粗面は、発光部１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから発せられた光が当該粗面に入細かな凹凸を有している。粗面の凹凸は、例えば、サンドブラストや、ドライエッチング等によって作製可能である。
　制御回路１４０は、映像信号に基づいて各表示画素１２３（各発光デバイス１）を駆動するものである。制御回路１４０は、例えば、表示画素１２３に接続されたデータ配線１２１を駆動するデータドライバと、表示画素１２３に接続されたスキャン配線１２２を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。制御回路１４０は、例えば、図３に示したように、表示パネル１１０とは別体で設けられ、かつ配線を介して実装基板１２０と接続されていてもよいし、実装基板１２０上に実装されていてもよい。
（１－４．作用・効果）
　本実施の形態の発光デバイス１は、励起光ＥＬを出射する発光素子１０の上方に、励起光ＥＬを異なる波長の光に変換する波長変換層２１を配置すると共に、波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側に第１波長選択層２２を、第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側に第２波長選択層２３を設けるようにした。これにより、波長変換層２１から発光素子１０への戻り光や、励起光ＥＬが波長変換層２１を透過することによる色純度の低下を低減する。以下、これについて説明する。
　近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を画素毎に光源として用いた画像表示装置が普及してきており、例えば、高精細化が望まれている。高精細化を実現するためには、１画素におけるＲＧＢの集積密度を高くする方法が考えられる。一般的なＬＥＤディスプレイでは、１画素のＲＧＢの集積密度を高くした場合、画素およびＲＧＢの各素子サイズが小さくなり、ＲＧＢ間を分離する分離構造の作り込みが困難となる。また、各画素に対応する色光を発するＬＥＤを配置した場合、画素毎に別々のＬＥＤ材料を用いるため、生産効率が低下するという課題が生じる。
　そこで、１画素におけるＲＧＢの集積密度を高くする方法として、前述したように、同色のＬＥＤを配置し、その上方にＲＧＢに対応する波長変換層を設ける技術が報告されている。しかしながら、上記のようなＬＥＤと波長変換技術とを利用し、且つ、ＲＧＢを狭い領域に集積化した画像表示装置では、他画素への光漏れ、波長変換層からの戻り光および励起光の表面への漏れ等による表示性能の低下が懸念され、高密度化との両立が困難とされている。
　これに対して、本実施の形態では、励起光ＥＬを出射する発光素子１０の上方に配置された波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側に第１波長選択層２２を、第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側に第２波長選択層２３をそれぞれ設けるようにした。
　このように、波長変換層２１と発光素子１０との間に第１波長選択層２２を設けることにより、波長変換層２１において例えば発光素子１０側に発せられた色光が発光素子１０へ戻るのを防ぎ、光取り出し面Ｓ１側への光取り出し効率を向上させることが可能となる。
　また、波長変換層２１の光取り出し面Ｓ１側（第２面２１Ｓ２側）に第２波長選択層２３を設けることにより、波長変換層２１において吸収されなかった励起光ＥＬが波長変換層２１から光取り出し面Ｓ１側に出射されるのを防ぐことが可能となる。また、波長変換層２１において発せられた斜め光が隣接する他の色画素に入射した際に、その斜め光（漏れ光）が隣接画素から取り出されるのを防ぐことが可能となる。よって、励起光ＥＬや漏れ光が光取り出し面Ｓ１側に取り出されることによる色純度の低下を低減される。
　以上により、本実施の形態の発光デバイス１では、励起光ＥＬを出射する発光素子１０の上方に配置された波長変換層２１の、発光素子１０と対向する第１面２１Ｓ１側および第１面２１Ｓ１とは反対側の第２面２１Ｓ２側の一方または両方に、波長選択層（第１波長選択層２２および第２波長選択層２３）を設けるようにした。これにより、高精細化を実現しつつ、表示性能を向上させることが可能となる。
　次に、本開示の変形例１，２について説明する。なお、上記実施の形態の発光デバイス１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図５は、本開示の発光デバイス（例えば、発光デバイス１）を用いた画像表示装置の他の構成例（画像表示装置２００）を表した斜視図である。画像表示装置２００は、ＬＥＤを光源として用いた、所謂タイリングディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素として本実施の形態の発光デバイス１が用いられている。画像表示装置２００は、例えば、図５に示したように、表示パネル２１０と、表示パネル２１０を駆動する制御回路２４０とを備えている。
　表示パネル２１０は、実装基板２２０と、対向基板２３０とを互いに重ね合わせたものである。対向基板２３０の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域を有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域を有している（いずれも図示せず）。対向基板２３０は、例えば、所定の間隙を介して、実装基板２２０と対向する位置に配置されている。なお、対向基板２３０が、実装基板２２０の上面に接していてもよい。
　図６は、実装基板２２０の構成の一例を模式的に表したものである。実装基板２２０は、例えば、図６に示したように、タイル状に敷き詰められた複数のユニット基板２５０により構成されている。なお、図６では、９つのユニット基板２５０により実装基板２２０が構成される例を示したが、ユニット基板２５０の数は、１０以上であってもよいし、８以下であってもよい。
　図７は、ユニット基板２５０の構成の一例を表したものである。ユニット基板２５０は、例えば、タイル状に敷き詰められた複数の発光部を有する発光デバイス１と、各発光デバイス１を支持する支持基板２６０とを有している。各ユニット基板２５０は、さらに、制御基板（図示せず）を有している。支持基板２６０は、例えば、金属フレーム（金属板）、もしくは、配線基板等で構成されている。支持基板２６０が配線基板で構成されている場合には、制御基板を兼ねることも可能である。このとき、支持基板２６０および制御基板の少なくとも一方が、各発光デバイス１と電気的に接続されている。
（２－２．変形例２）
　図８は、透明ディスプレイ３００の外観を表したものである。透明ディスプレイ３００は、例えば表示部３１０と、操作部３１１と、筐体３１２とを有している。表示部３１０には、本実施の形態の発光デバイス１が用いられている。この透明ディスプレイ３００では、表示部３１０の背景を透過しつつ、画像や文字情報を表示することが可能である。
　透明ディスプレイ３００では、実装基板（例えば、実装基板３１）は、光透過性を有する基板が用いられている。各電極（例えば、第１電極１８および第２電極１９）は、実装基板と同様に光透過性を有する導電性材料を用いて形成されている。あるいは、各電極は、配線幅を補足したり、配線の厚みを薄くすることで、視認されにくい構造となっている。また、透明ディスプレイ３００は、例えば、駆動回路を備えた液晶層を重ね合わせることで黒表示を可能となり、液晶の配光方向を制御することにより、透過と黒表示とのスイッチングが可能となる。
　以上、実施の形態および変形例１，２を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
　例えば、上記実施の形態等では、発光素子１０から出射される光が青色光または紫外光である例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、発光デバイス１では、青色光と緑色光、紫外光と緑色光等、２種類以上の光が出射される発光素子も用いることができる。
　また、上記実施の形態では、はんだ３２を介して実装基板３１に発光素子１０を実装した例を示したがこれに限らない。発光素子１０は、例えば、金属接合やメッキ接合等によって実装基板３１に実装することができる。
　更に、上記実施の形態および図１，２では、例えばＲＧＢに対応する３つの発光部（３つの発光素子１０または発光素子１０Ａ）を有する発光デバイス１を挙げて本技術を説明したが、発光デバイス１の構造はこれに限定されるものではない。発光デバイス１では、例えば表示パネルの表示領域全体に、例えば、基板１１および半導体層１２が各画素に対する共通層として延在しており、その半導体層１２上に発光部を構成する半導体積層体１３が、画素毎に形成されているようにしてもよい。これにより、本開示の発光デバイス１は、所謂マイクロディスプレイにも好適に用いることが可能となる。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、第１の光を出射する固体光源の上方に配置され、第１の光を、第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層の、固体光源と対向する第１の面側および第１の面とは反対側の第２の面側の少なくとも一方に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層を設けるようにした。これにより、波長変換層から固体光源への戻り光や、第１の光が波長変換層を透過することによる色純度の低下を低減する。よって、表示性能を向上させることが可能となる。
（１）
　第１の光を出射する固体光源と、
　前記固体光源と対向する第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、前記第１の光を、前記第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、
　前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層と
　を備えた発光デバイス。
（２）
　前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第１の面側に設けられ、前記第１の光を選択的に透過する、前記（１）に記載の発光デバイス。
（３）
　前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられ、前記第１の光または前記第２の光を選択的に透過する、前記（１）に記載の発光デバイス。
（４）
　前記波長選択層は、前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の両方に設けられている、前記（１）に記載の発光デバイス。
（５）
　前記波長選択層は、入射角度依存性をさらに有し、前記波長選択層の入射面に対して略垂直に入射した光を選択的に透過する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（６）
　前記固体光源として、前記第１の光を出射する第１光源、第２光源および第３光源と、
　前記波長変換層として、前記第１光源の上方に配置された第１波長変換層、前記第２光源の上方に配置された第２波長変換層および前記第３光源の上方に配置された第３波長変換層とをそれぞれ有し、
　前記第１波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を赤色光に変換し、
　前記第２波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を緑色光に変換し、
　前記第３波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を青色光に変換する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（７）
　前記第１光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記赤色光を選択的に透過し、
　前記第２光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記緑色光を選択的に透過し、
　前記第３光源の上方の、前記波長変換層の前記第２の面側に設けられた前記波長選択層は前記青色光を選択的に透過する、前記（６）に記載の発光デバイス。
（８）
　前記固体光源として、前記第１の光を出射する第１光源、第２光源および第３光源と、
　前記波長変換層として、前記第１光源の上方に配置された第１波長変換層、前記第２光源の上方に配置された第２波長変換層および前記第３光源の上方に配置された第３波長変換層とをそれぞれ有し、
　前記第１波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を赤色光に変換し、
　前記第２波長変換層は、前記第２の光として前記第１の光を緑色光に変換し、
　前記第３波長変換層は、前記第１の光を前記第２の光として透過する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（９）
　前記第３波長変換層は、光透過性を有する樹脂層により構成されている、前記（８）に記載の発光デバイス。
（１０）
　前記波長変換層は、複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層により構成されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１１）
　前記波長変換層は、複数の量子ドットを含む量子ドット層により構成されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１２）
　前記固体光源は、発光波長が青色領域または紫外領域の発光ダイオードである、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１３）
　前記波長選択層は、誘電体多層膜により構成されている、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１４）
　複数の発光デバイスを備え、
　前記発光デバイスは、
　第１の光を出射する固体光源と、
　前記固体光源と対向する第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有すると共に、前記第１の光を、前記第１の光とは異なる波長の第２の光に変換する波長変換層と、
　前記波長変換層の前記第１の面側および前記第２の面側の少なくとも一方に設けられると共に、所定の波長の光を選択的に透過する波長選択層と
　を有する画像表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２０年３月２７日に出願された日本特許出願番号２０２０－０５７９７３号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全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 (14)

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

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023112599A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光装置及び電子機器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140043829A1 (en) * 2011-03-08 2014-02-13 Appotronics (China) Corporation Optical-wavelength converting wheel component
JP2014130911A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置に用いるバンドパスフィルタおよびこれを用いた発光装置
JP2015219272A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
WO2019124046A1 (ja) * 2017-12-18 2019-06-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置
JP2019179111A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 Jsr株式会社 表示素子用積層体、及び隔壁形成用組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140043829A1 (en) * 2011-03-08 2014-02-13 Appotronics (China) Corporation Optical-wavelength converting wheel component
JP2014130911A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置に用いるバンドパスフィルタおよびこれを用いた発光装置
JP2015219272A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
WO2019124046A1 (ja) * 2017-12-18 2019-06-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置
JP2019179111A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 Jsr株式会社 表示素子用積層体、及び隔壁形成用組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023112599A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光装置及び電子機器

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