WO2025239086A1 - 発光装置および画像表示装置 - Google Patents

発光装置および画像表示装置

Info

Publication number
WO2025239086A1
WO2025239086A1 PCT/JP2025/014572 JP2025014572W WO2025239086A1 WO 2025239086 A1 WO2025239086 A1 WO 2025239086A1 JP 2025014572 W JP2025014572 W JP 2025014572W WO 2025239086 A1 WO2025239086 A1 WO 2025239086A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
semiconductor layer
emitting
emitting device
type semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/014572
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幹夫 滝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of WO2025239086A1 publication Critical patent/WO2025239086A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus
    • 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
    • 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
    • G09F9/33—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 being semiconductor devices, e.g. diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/813—Bodies having a plurality of light-emitting regions, e.g. multi-junction LEDs or light-emitting devices having photoluminescent regions within the bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
    • H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses

Definitions

  • This disclosure relates to a light-emitting device and an image display device equipped with the same.
  • Patent Document 1 discloses an LED device in which a layer made of a Group III nitride material having porous and non-porous regions is provided on a substrate, and LED structures are fabricated separately on the porous and non-porous regions, thereby controlling the emission wavelength of each LED structure.
  • LEDs light-emitting diodes
  • a light-emitting device includes a first light-emitting section including a first active layer that emits light in a first wavelength band and light in a second wavelength band that differ from each other depending on the current density, and a second light-emitting section that is stacked on the first light-emitting section and includes a second active layer that emits light in a third wavelength band that differs from the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band.
  • An image display device includes a light-emitting device, and the light-emitting device includes the light-emitting device according to one embodiment of the present disclosure.
  • a first light-emitting section including a first active layer that emits light in a first wavelength band and light in a second wavelength band that differ from each other depending on the current density is stacked, and a second light-emitting section including a second active layer that emits light in a third wavelength band that differs from the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a light-emitting device including the light-emitting element shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the overall planar configuration of the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process for the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4B.
  • FIG. 4D is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4C.
  • FIG. 4E is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4D.
  • FIG. 4F is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4E.
  • FIG. 4G is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4F.
  • FIG. 4H is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4G.
  • FIG. 4I is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4H.
  • FIG. 4J is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4I.
  • FIG. 4K is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4J.
  • FIG. 4L is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4K.
  • FIG. 4M is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4L.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a comparative example of a light emitting element of an RGB stacking type.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a current modulation type light emitting element as a comparative example.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the operating current of the light-emitting element shown in FIG. 6 and the display frame.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the operating current of the light emitting element shown in FIG. 1 and the display frame.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 1 of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 6 of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device shown in FIG. 14 combined with an on-chip lens.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 8 of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of a light-emitting element according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 10 of the present disclosure.
  • FIG. 23A is a front view illustrating an example of the appearance of a digital still camera as an application example of the present disclosure.
  • FIG. 23B is a rear view showing an example of the appearance of the digital still camera shown in FIG. 19A.
  • FIG. 24A is a perspective view illustrating an example of the appearance of a head-mounted display as an application example of the present disclosure.
  • FIG. 24B is a perspective view illustrating the appearance of another example of a head-mounted display as an application example of the present disclosure.
  • FIG. 25 is a perspective view illustrating an example of the appearance of a television device as an application example of the present disclosure.
  • Embodiment Example of a light emitting device in which a light emitting section that emits green light and blue light depending on a change in current density and a light emitting section that emits red light are stacked
  • Modifications 2-1 Modification 1 (another example of a light-emitting device)
  • Modification 2 another example of a light-emitting device 2-3.
  • Modification 3 (another example of a light-emitting device) 2-4.
  • Modification 4 (another example of a light-emitting device) 2-5.
  • Modification 5 (another example of a light-emitting device) 2-6.
  • Modification 6 (another example of a light-emitting device) 2-7.
  • Modification 7 (another example of a light-emitting device) 2-8.
  • Modification 8 (another example of a light-emitting device) 2-9.
  • Modification 9 (another example of a light-emitting device) 2-10.
  • Modification 10 (another example of a light-emitting device) 3.
  • Application examples (another example of a light-emitting device) 2-4.
  • Modification 4 (another example of a light-emitting device) 2-5.
  • Modification 5 (another example of a light-emitting device) 2-6.
  • Modification 6 (another example of a light-emitting
  • Embodiment Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element 10 constituting a light-emitting device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 1 including the light-emitting element 10 shown in Fig. 1.
  • Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of the overall planar configuration of the light-emitting device 1 shown in Fig. 2.
  • the light-emitting device 1 is suitably applicable to image display devices known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc., see Fig. 23B ).
  • the light-emitting element 10 of this embodiment is formed by stacking light-emitting section 11A and light-emitting section 11B in this order from the side opposite the light-emitting side S1.
  • Light-emitting section 11A includes an active layer 112 that emits light in the red band (red light Lr)
  • light-emitting section 11B includes an active layer 115 that emits light in the green band (green light Lg) and light in the blue band (blue light Lb).
  • the wavelength of the light emitted from active layer 115 (green light Lg or blue light Lb) can be controlled by changing the current density.
  • light-emitting element 10 corresponds to a specific example of a "laminate" in one embodiment of the present disclosure.
  • Light-emitting section 11A corresponds to a specific example of a "second light-emitting section” in one embodiment of the present disclosure.
  • Light-emitting section 11B corresponds to a specific example of a "first light-emitting section” in one embodiment of the present disclosure.
  • Active layer 112 corresponds to a specific example of a "second active layer” in one embodiment of the present disclosure, and red light Lr corresponds to a specific example of "light of a third wavelength band" in one embodiment of the present disclosure.
  • Active layer 115 corresponds to a specific example of a "first active layer” in one embodiment of the present disclosure
  • green light Lg and blue light Lb correspond to specific examples of "light of a first wavelength band” and "light of a second wavelength band,” respectively, in one embodiment of the present disclosure.
  • the light-emitting device 1 has a pixel array section 100A in which a plurality of pixels P are arranged in a two-dimensional array, and a peripheral section 100B provided around the pixel array section 100A.
  • the light-emitting device 1 is, for example, formed by stacking an element substrate 30, on the surface 20S1 side of a drive circuit substrate 20 having opposing front and back surfaces (surface 20S1) and 20S2).
  • a protective layer 31 and a lens layer 32 are further stacked on the element substrate 30 in this order.
  • the element substrate 30 has a plurality of light-emitting elements 10 arranged in the pixel array section 100A, one for each pixel P. As shown in FIG. 3, each of the light-emitting elements 10 has, for example, a substantially regular hexagonal shape. The light-emitting elements 10 are arranged in, for example, a honeycomb pattern in the pixel array section 100A.
  • Each of the multiple light-emitting elements 10 has a light-emitting section 11A and a light-emitting section 11B stacked in this order from the drive circuit board 20 side.
  • the light-emitting section 11A has an n-type semiconductor layer 111, a p-type semiconductor layer 113, and an active layer 112 formed at the junction interface between the n-type semiconductor layer 111 and the p-type semiconductor layer 113. Red light Lr is emitted from the active layer 112.
  • the light-emitting section 11B has a p-type semiconductor layer 114, an n-type semiconductor layer 116, and an active layer 115 formed at the junction interface between the p-type semiconductor layer 114 and the n-type semiconductor layer 116.
  • Green light Lg or blue light Lb is emitted from the active layer 115 by changing the current density.
  • the p-type semiconductor layer 113 and the p-type semiconductor layer 114 are arranged opposite each other between the active layers 112 and 115. That is, in the light-emitting element 10, an n-type semiconductor layer 111, an active layer 112, a p-type semiconductor layer 113, a p-type semiconductor layer 114, an active layer 115, and an n-type semiconductor layer 116 are stacked in this order from the drive circuit board 20 side, and light is extracted from the n-type semiconductor layer 116 side.
  • the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B each have a mesa structure with the light-emitting side S1 as the bottom and the drive circuit board 20 side as the top.
  • the area of the top of the light-emitting portion 11B arranged on the light-emitting side S1 is larger than the area of the bottom of the light-emitting portion 11A arranged on the drive circuit board 20 side, and portions of the p-type semiconductor layer 114 and the n-type semiconductor layer 116 are exposed on the drive circuit board 20 side.
  • Electrode layers 12, 13, and 14 are provided on the n-type semiconductor layer 111 of the light-emitting portion 11A facing the drive circuit board 20, and on the p-type semiconductor layer 114 and the n-type semiconductor layer 116 exposed on the drive circuit board 20 side, respectively.
  • the sides and tops of light-emitting portion 11A and light-emitting portion 11B are covered with protective film 15.
  • Protective film 15 has openings H on electrode layers 12, 13, and 14, respectively.
  • Plugs 16A, 16B, and 16C are formed in openings H, and the multiple light-emitting elements 10 are electrically connected to drive circuit board 20 via plugs 16A, 16B, and 16C and pad electrodes 17, respectively.
  • the multiple light-emitting elements 10 are surrounded by an embedding layer 18.
  • Light-emitting element 10 is a solid-state light-emitting element that emits light in a specified wavelength band from surface 11S1, and is, for example, an LED (Light Emitting Diode) chip.
  • An LED chip refers to an element cut from a wafer used for crystal growth, and is not a packaged type covered with molded resin or the like.
  • the LED chip is, for example, 100 ⁇ m or less in size, and is known as a micro-LED.
  • the light-emitting element 10 is formed by laminating a light-emitting portion 11A having an n-type semiconductor layer 111, a p-type semiconductor layer 113, and an active layer 112 formed at the junction interface between the n-type semiconductor layer 111 and the p-type semiconductor layer 113, and a light-emitting portion 11B having a p-type semiconductor layer 114, an n-type semiconductor layer 116, and an active layer 115 formed at the junction interface between the p-type semiconductor layer 114 and the n-type semiconductor layer 116.
  • the n-type semiconductor layer 111 corresponds to a specific example of a "fourth compound semiconductor layer of second conductivity type" in one embodiment of the present disclosure, and has a pair of opposing surfaces (surfaces 111S1 and 111S2).
  • the n-type semiconductor layer 111 is formed, for example, from an n-type gallium nitride (GaN)-based semiconductor material.
  • the p-type semiconductor layer 113 corresponds to a specific example of a "third compound semiconductor layer of first conductivity type" in one embodiment of the present disclosure, and has a pair of opposing surfaces (surfaces 113S1 and 113S2).
  • the p-type semiconductor layer 113 is formed, for example, from a p-type GaN-based semiconductor material.
  • the active layer 112 is formed at the pn junction surface between the opposing surface 111S1 of the n-type semiconductor layer 111 and the surface 113S2 of the p-type semiconductor layer 113.
  • the active layer 112 emits, for example, light in the red band (red light Lr) of 600 nm to 700 nm.
  • the p-type semiconductor layer 114 corresponds to a specific example of a "first compound semiconductor layer of a first conductivity type" in one embodiment of the present disclosure, and has a pair of opposing surfaces (surfaces 114S1 and 114S2).
  • the p-type semiconductor layer 114 is formed, for example, from a p-type GaN-based semiconductor material.
  • the n-type semiconductor layer 116 corresponds to a specific example of a "second compound semiconductor layer of second conductivity type" in one embodiment of the present disclosure, and has a pair of opposing surfaces (surface 116S1 and surface 116S2). In the light-emitting element 10, surface 116S1 of the semiconductor layer 116 serves as the light extraction surface.
  • the n-type semiconductor layer 116 is formed, for example, from an n-type GaN-based semiconductor material.
  • the active layer 115 is formed at the pn junction surface between the opposing surface 114S1 of the p-type semiconductor layer 114 and the surface 116S2 of the n-type semiconductor layer 116.
  • the active layer 115 emits light in the green band (green light Lg) of, for example, 490 nm to 550 nm, and light in the blue band (blue light Lb) of, for example, 430 nm to 490 nm.
  • the wavelength of the light emitted from the active layer 115 (green light Lg or blue light Lb) can be controlled by controlling the strain in the active layer 115 and changing the current density.
  • the electrode layer 12 is used, for example, to apply a predetermined voltage to the n-type semiconductor layer 111, and is provided on the surface 111S2 of the n-type semiconductor layer 111.
  • the electrode layer 12 is in ohmic contact with the n-type semiconductor layer 111, and is formed, for example, using a transparent conductive material such as a titanium (Ti) and aluminum (Al) multilayer film (Ti/Al) or ITO.
  • the electrode layer 13 is used, for example, to apply a predetermined voltage to the p-type semiconductor layer 113 and the p-type semiconductor layer 114, and is provided on the surface 113S2 of the p-type semiconductor layer 114 that is exposed on the drive circuit board 20 side.
  • the electrode layer 13 is in ohmic contact with the p-type semiconductor layer 114, and is formed, for example, using a transparent conductive material such as ITO.
  • the electrode layer 14 is used, for example, to apply a predetermined voltage to the n-type semiconductor layer 116, and is provided on the surface 116S2 of the n-type semiconductor layer 116.
  • the electrode layer 14 is in ohmic contact with the n-type semiconductor layer 116, and is formed, for example, using a transparent conductive material such as a titanium (Ti) and aluminum (Al) multilayer film (Ti/Al) or ITO.
  • the conductive materials constituting the electrode layers 12, 13, and 14 are not limited to those mentioned above.
  • the semiconductor layers (n-type semiconductor layers 111 and 116) on which the electrode layers 12 and 14 are formed are made of an n-type gallium arsenide (GaAs)-based semiconductor material
  • the electrode layers 12 and 14 are preferably made of an AuGe/Ni/Au multilayer film.
  • the semiconductor layer (p-type semiconductor layer 114) on which the electrode layer 13 is formed is made of a p-type GaAs-based semiconductor material, ITO is preferably used.
  • the protective film 15 is intended to protect the surfaces of the light-emitting element 10 other than the light extraction surface (surface 116S1) and is provided to cover the side surfaces of the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B and the top of the mesa structure.
  • the protective film 15 has openings H on the electrode layers 12, 13, and 14, respectively, and plugs 16A, 16B, and 16C are formed in the openings H.
  • the protective film 15 is formed, for example, as a laminated film in which an insulating film and a light-reflecting film are stacked in this order from the light-emitting element 10 side.
  • the insulating film is formed of an insulating material such as silicon oxide (SiO) or silicon nitride (SiN).
  • the reflective film is, for example, a metal with high reflectivity in the visible light range. Specific materials include silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt), rhodium (Rh
  • Plug 16A applies a voltage to n-type semiconductor layer 111 via electrode layer 12.
  • Plug 16B applies a voltage to p-type semiconductor layers 113 and 114 via electrode layer 13.
  • Plug 16C applies a voltage to n-type semiconductor layer 116 via electrode layer 14.
  • Plugs 16A, 16B, and 16C are formed using, for example, Cu, Al, Ag, tungsten (W), or alloys thereof.
  • Light-emitting element 10 is electrically connected to drive circuit board 20 via pad electrodes 17 formed on the bonding surfaces of plugs 16A, 16B, and 16C and drive circuit board 20.
  • the buried layer 18 embeds the multiple light-emitting elements 10 and forms the flat front surface (surface 30S1) and back surface (surface 30S2) of the element substrate 30.
  • the buried layer 18 is formed from an insulating material such as SiO or SiN.
  • Multiple pad electrodes 17 are embedded in surface 30S2 of the buried layer 18.
  • the multiple pad electrodes 17 are formed from, for example, Cu, Al, Ag, W, or an alloy thereof.
  • the drive circuit board 20 is provided with a drive circuit that controls the drive of the multiple light-emitting elements 10 arranged in the pixel array section 100A.
  • the drive circuit board 20 has, for example, a substrate made of silicon (Si), one or more wiring layers including drive circuits provided on the substrate, and an interlayer insulating layer that insulates the wiring layers and flattens the surface (surface 20S1) of the drive circuit board 20, which serves as the bonding surface with the element substrate 30. Multiple pad electrodes are embedded in the surface of the interlayer insulating layer.
  • the element substrate 30 and drive circuit board 20 are electrically connected to each other by, for example, a hybrid bonding that bonds multiple pad electrodes 17 embedded in surface 30S2 of the element substrate 30 with multiple pad electrodes embedded in surface 20S1 of the drive circuit board 20.
  • the protective layer 31 protects the light extraction surfaces (surface 116S1) of the multiple light-emitting elements 10 arranged in an array, and also flattens the surface (surface 30S1) of the element substrate 30.
  • the protective layer 31 is made of, for example, SiO or SiN.
  • the lens layer 32 is provided to cover the entire surface of the pixel array section 100A and the peripheral section 100B.
  • the lens layer 32 has an on-chip lens 32L for each light-emitting element 10.
  • the lens layer 32 is made of an optically transparent material, and is, for example, a single layer film made of silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiCN), etc., or a laminated film made of two or more of these materials.
  • the light emitting device 1 can be manufactured, for example, as follows: Figures 4A to 4M show an example of a manufacturing process for the light emitting device 1.
  • silicon substrates 211 and 212 are used as growth substrates, and an n-type semiconductor layer 111 and a p-type semiconductor layer 113 are formed on silicon substrate 211, and an n-type semiconductor layer 116 and a p-type semiconductor layer 114 are formed on silicon substrate 212 by epitaxial crystal growth using a method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE).
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • the growth substrate is not limited to a silicon substrate; a sapphire substrate may be used when epitaxially growing a GaN-based semiconductor layer.
  • GaAs substrate or a germanium (Ge) substrate may be used when epitaxially growing a P-based semiconductor layer such as aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP), which will be described later.
  • AlGaInP aluminum gallium indium phosphide
  • p-type semiconductor layer 113 and p-type semiconductor layer 114 are arranged facing each other and bonded to each other, for example, by room temperature bonding.
  • the silicon substrate 212 is removed, for example, by grinding, chemical mechanical polishing (CMP), and wet etching.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the silicon substrate 213 is bonded to the n-type semiconductor layer 116 side, for example, by room temperature bonding.
  • the silicon substrate 211 is removed, for example, by grinding, CMP, and wet etching.
  • n-type semiconductor layer 111, p-type semiconductor layers 113 and 114, and n-type semiconductor layer 116 are processed using, for example, photolithography to form a mesa structure.
  • electrode layer 13 is formed on the exposed p-type semiconductor layer 114 using, for example, chemical vapor deposition (CVD).
  • electrode layer 12 is formed on n-type semiconductor layer 111, and electrode layer 14 is formed on the exposed n-type semiconductor layer 116 using, for example, CVD.
  • a protective film 15 is formed on the side and top surfaces of n-type semiconductor layer 111, p-type semiconductor layers 113 and 114, and n-type semiconductor layer 116 using, for example, CVD, and then openings H exposing electrode layers 12, 13, and 14 are formed using, for example, photolithography.
  • a buried layer 18 is formed on silicon substrate 213 using, for example, CVD and then planarized.
  • openings are formed in electrode layers 12, 13, and 14 using, for example, photolithography, and then plugs 16A, 16B, and 16C and pad electrode 17 are formed using, for example, CVD. This completes the element substrate 30.
  • the silicon substrate 213 is inverted and the element substrate 30 and the drive circuit substrate 20 are bonded together, for example, by CuCu bonding.
  • the silicon substrate 213 is removed.
  • a protective layer 31 is formed on the element substrate 30, and then a lens layer 32 is bonded to it. This completes the light-emitting device 1 shown in Figure 2.
  • a light-emitting section 11A including an active layer 112 that emits red light Lr is stacked with a light-emitting section 11B including an active layer 115 that emits green light Lg and blue light Lb by changing the current density.
  • This allows light corresponding to RGB to be extracted from one element (light-emitting element 10), and reduces the differences in current density and duty ratio during field sequential driving. This will be explained below.
  • Improving light extraction efficiency is one of the factors that improve display characteristics.
  • a lens is provided for each light source, and in order to improve light extraction efficiency, it is generally important to improve the light collection efficiency of the lens.
  • the light collection efficiency of the lens can be improved by increasing the ratio of lens width to light-emitting size (lens width/light-emitting size). In other words, the larger the lens size per pixel, the better the light collection efficiency of the lens.
  • increasing the lens size also leads to an increase in pixel pitch.
  • micro LEDs (light-emitting elements 500A, 500B) have been developed that extract light corresponding to RGB from a single element.
  • a micro LED that emits light corresponding to one of RGB is arranged for each pixel, or a micro LED that emits light of a specified wavelength is arranged for each pixel, and RGB light is extracted for each pixel through a color filter.
  • the pixel size is one-third of that of the typical light-emitting device described above.
  • using a micro LED that extracts light corresponding to RGB from a single element as a light source is considered to be a means of achieving both improved light extraction efficiency by increasing the lens size per pixel and narrowing the pixel pitch.
  • the light-emitting elements 500A and 500B shown in Figures 5 and 6, respectively, have the following issues.
  • the light-emitting element 500A shown in Figure 5 is a so-called RGB stacked light-emitting element in which three light-emitting units (red light-emitting unit 500R, green light-emitting unit 510G, and blue light-emitting unit 510B) that emit red light Lr, green light Lg, and blue light Lb, respectively, are stacked.
  • the distances from the on-chip lens 511 to the active layers of the light-emitting units 500R, 510G, and 510B are different from one another.
  • the difference in the distances from the on-chip lens 511 to the active layers of the red light-emitting unit 500R and the blue light-emitting unit 510B is approximately 3 ⁇ m. Therefore, it is difficult to improve the lens's light-collection efficiency for the red light Lr, green light Lg, and blue light Lb emitted from the active layers of the light-emitting units 500R, 510G, and 510B. Especially when the pixel pitch is narrow, the difference in the lens's light-collection efficiency for the red light Lr, green light Lg, and blue light Lb becomes significant, as shown in Figure 5. In addition, there is the issue that forming electrodes for each light-emitting unit 500R, 510G, and 510B becomes complicated.
  • the light-emitting element 500B shown in Figure 6 is a so-called current modulation type light-emitting element that can extract red light Lr, green light Lg, and blue light Lb from the active layer of a single light-emitting section 520 by changing the current density.
  • light-emitting element 500B can extract red light Lr, green light Lg, and blue light Lb from the active layer of a single light-emitting section 520, and therefore can achieve the maximum lens focusing efficiency per pixel for all red light Lr, green light Lg, and blue light Lb.
  • the current densities for extracting red light Lr, green light Lg, and blue light Lb respectively differ by an order of magnitude, as shown in Figure 7, for example (for example, the duty ratio of red light Lr (R) and blue light Lb (B) differs by approximately 27 times).
  • the duty ratio of red light Lr (R) and blue light Lb (B) differs by approximately 27 times.
  • white light is obtained by driving each light-emitting element 500B using the field sequential method, but as shown in Figure 7, the duty ratios for RGB differ by an order of magnitude, making it difficult to increase the brightness of the white light.
  • light-emitting section 11A including an active layer 112 that emits red light Lr is stacked with light-emitting section 11B including an active layer 115 that emits green light Lg and blue light Lb by changing the current density.
  • This allows the difference in distance from on-chip lens 32L to the active layers 112 and 115 of light-emitting section 11A and light-emitting section 11B to be reduced to, for example, 2 ⁇ m or less, thereby improving the light-collection efficiency of the lens for red light Lr, green light Lg, and blue light Lb.
  • red light Lr is extracted independently from the light-emitting section 11A, allowing the current density of R to be selected arbitrarily. Furthermore, only green light Lg and blue light Lb are extracted from the light-emitting section 11B. Because the difference in current density between green light Lg and blue light Lb is approximately six times, the difference in duty ratio can be reduced. Specifically, for example, as shown in FIG. 8, the duty ratio of red light Lr (R) is 100%, and the duty ratios of green light Lg (G) and blue light Lb (B) can each be increased by approximately five times compared to light-emitting element 500B. In particular, the brightness of white light is limited by R, resulting in a greater effect.
  • the light-emitting device 1 of this embodiment and an image display device including the same can improve light extraction efficiency.
  • light-emitting device 1 of this embodiment can reduce the number of electrodes and plugs used to apply voltage to the semiconductor layers that make up each light-emitting section, thereby enabling a narrower pixel pitch.
  • the light-emitting device 1 of this embodiment requires only one semiconductor wafer bonding step, which reduces manufacturing costs compared to the light-emitting element 500A.
  • the light-emitting device 1 of this embodiment can reduce manufacturing costs by eliminating one epitaxial growth step compared to the light-emitting element 500A.
  • Modified Examples (2-1. Modification 1) 9 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10A) constituting a light-emitting device according to Modification 1 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10A is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • p-type semiconductor layer 113 and p-type semiconductor layer 114 are arranged opposite to each other between active layers 112 and 115, but this is not limited to this.
  • p-type semiconductor layer 113, active layer 112, and n-type semiconductor layer 111 are stacked in this order from the side opposite to light-emitting side S1 in light-emitting section 11A
  • n-type semiconductor layer 116, active layer 115, and p-type semiconductor layer 114 are stacked in this order from the side opposite to light-emitting side S1 in light-emitting section 11B.
  • n-type semiconductor layer 111 and n-type semiconductor layer 116 are arranged opposite to each other between active layers 112 and 115. Except for this, light-emitting element 10A has substantially the same configuration as light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • the light-emitting element 10A of this modified example can achieve the same effects as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • (2-2. Modification 2) 10 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10B) constituting a light-emitting device according to Modification 2 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10B is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the p-type semiconductor layer 113 and the p-type semiconductor layer 114 are arranged opposite each other between the active layers 112 and 115, but this is not limited to this.
  • the p-type semiconductor layer 113, the active layer 112, and the n-type semiconductor layer 111 are stacked in this order from the side opposite the light-emitting side S1 in the light-emitting portion 11A
  • the p-type semiconductor layer 114, the active layer 115, and the n-type semiconductor layer 116 are stacked in this order from the side opposite the light-emitting side S1 in the light-emitting portion 11B.
  • the light-emitting element 10B has substantially the same configuration as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • n-type semiconductor layer 111 is exposed on the side opposite light-emitting side S1.
  • An electrode layer 19 is provided on the exposed n-type semiconductor layer 111.
  • the electrode layer 19 is used to apply a predetermined voltage to the n-type semiconductor layer 111, and is provided on surface 111S2 of the n-type semiconductor layer 111.
  • the electrode layer 19 is in ohmic contact with the n-type semiconductor layer 111, and is formed using a transparent conductive material such as a titanium (Ti) and aluminum (Al) multilayer film (Ti/Al) or ITO.
  • the light-emitting element 10B of this modified example can achieve the same effects as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • (2-3. Modification 3) 11 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10C) constituting a light-emitting device according to Modification 3 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10C is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the light-emitting element 10C of this modified example only the p-type semiconductor layer 114 is exposed on the side opposite the light-emitting side S1, and an electrode layer 14A is provided on the surface 116S1 of the n-type semiconductor layer 116. Except for this point, the light-emitting element 10C has substantially the same configuration as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • Electrode layer 14A is used to apply a predetermined voltage to n-type semiconductor layer 116, and is provided on surface 116S1 of n-type semiconductor layer 111. Electrode layer 14A is in ohmic contact with n-type semiconductor layer 116, and is formed from a transparent electrode material such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide (SnO), or TiO.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • SnO tin oxide
  • TiO TiO
  • the light-emitting element 10C of this modified example can achieve the same effects as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • (2-4. Modification 4) 12 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10D) constituting a light-emitting device according to Modification 4 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10D is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the light-emitting element 10D of this modification has current confinement regions 113X and 114X provided in the p-type semiconductor layer 113 located on the side opposite the light-emitting side S1 in the light-emitting portion 11A, and in the p-type semiconductor layer 114 located on the light-emitting side S1 in the light-emitting portion 11B.
  • the light-emitting element 10D has substantially the same configuration as the light-emitting element 10A of modification 1 described above.
  • Current confinement regions 113X and 114X provide a confinement effect to the current injected into p-type semiconductor layers 113 and 114 from electrode layers 12 and 14, respectively.
  • Current confinement regions 113X and 114X are insulating.
  • Current confinement region 113X can be formed, for example, by ion implanting impurities from the surface 113S2 side of p-type semiconductor layer 113.
  • Current confinement region 114X can be formed, for example, by ion implanting impurities from the surface 114S1 side of p-type semiconductor layer 114.
  • current confinement regions 113X and 114X are provided in p-type semiconductor layer 113, which is located on the side opposite to light-emitting side S1 in light-emitting section 11A, and in p-type semiconductor layer 114, which is located on light-emitting side S1 in light-emitting section 11B.
  • This increases the proportion of light incident at the acceptance angle of on-chip lens 32L, making it possible to further improve light extraction efficiency. This makes it possible to achieve high brightness in image display devices equipped with this.
  • light-emitting element 10D of this embodiment has current confinement regions 113X and 114X in p-type semiconductor layer 113 and p-type semiconductor layer 114, respectively, which limits the light-emitting regions of active layers 112 and 115, making it possible to improve power efficiency.
  • (2-5. Modification 5) 13 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10E) constituting a light-emitting device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10E is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the light-emitting element 10E of this modified example has a distributed Bragg reflector (DBR layer) 42 provided between the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B. Except for this, the light-emitting element 10E has substantially the same configuration as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • DBR layer distributed Bragg reflector
  • the DBR layer 42 selectively reflects, for example, green light Lg and blue light Lb.
  • the DBR layer 42 has a configuration in which low-refractive-index films and high-refractive-index films are alternately stacked.
  • materials for the low-refractive-index films include silicon oxide (SiO) and aluminum oxide (AlO).
  • materials for the high-refractive-index films include titanium oxide (TiO), tantalum oxide (TaO), niobium oxide (NbO), aluminum nitride (AlN), and silicon nitride (SiN).
  • a DBR layer 42 that selectively reflects green light Lg and blue light Lb is provided between the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B. This improves the extraction efficiency of green light Lg and blue light Lb. Therefore, it is possible to achieve high brightness in an image display device equipped with this.
  • (2-6. Modification 6) 14 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10F) constituting a light-emitting device according to Modification 6 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10F is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B each have a mesa structure with the light-emitting side S1 as the bottom and the side opposite the light-emitting side S1 (the drive circuit board 20 side) as the top, but this is not limited to this.
  • the light-emitting element 10F has the light-emitting side S1 of the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B as the top and the side opposite the light-emitting side S1 as the bottom.
  • the area of the top of the light-emitting portion 11A located on the side opposite the light-emitting side S1 is larger than the area of the bottom of the light-emitting portion 11B located on the light-emitting side S1, and a portion of the p-type semiconductor layer 114 is exposed to the light-emitting side S1.
  • An electrode layer 13 is provided on the p-type semiconductor layer 114 exposed to the light-emitting side S1
  • an electrode layer 12A is provided on the surface 111S1 of the n-type semiconductor layer 111
  • an electrode layer 14A is provided on the surface 116S2 of the n-type semiconductor layer 116. Except for these points, the light-emitting element 10F has substantially the same configuration as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • Electrode layer 12A is used to apply a predetermined voltage to n-type semiconductor layer 111 and is provided on surface 111S2 of n-type semiconductor layer 111. Electrode layer 12A is in ohmic contact with n-type semiconductor layer 111 and is formed using a metal material with high optical reflectivity, such as Ag, Al, C, Au, Pt, or Rh.
  • a metal material with high optical reflectivity such as Ag, Al, C, Au, Pt, or Rh.
  • the light-emitting element 10G of this modified example has a mesa structure in which the light-emitting side S1 of the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B is the top and the side opposite the light-emitting side S1 is the bottom. Therefore, compared to the above embodiment, the area of the active layer 112 that emits red light Lr with a low current density can be increased. This makes it possible to reduce the decrease in power efficiency due to the reduction in the area of the active layer 112.
  • an on-chip lens 32L is disposed on the light-emitting side S1 of the light-emitting element 10F, for example, as shown in FIG. 15, the periphery of the light-emitting element 10F is embedded in an embedding layer 18, the surface is planarized, and the on-chip lens 32L is disposed on the planarized embedding layer 18.
  • (2-7. Modification 7) 16 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10G) constituting a light-emitting device according to Modification 7 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10G is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the light-emitting side S1 of the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B is the top, and the side opposite the light-emitting side S1 is the bottom.
  • An electrode layer 13 is provided on the p-type semiconductor layer 113 exposed on the light-emitting side S1 as a common electrode for the p-type semiconductor layer 113 and the p-type semiconductor layer 114 arranged opposite each other between the active layers 112 and 115.
  • this is not limited to this.
  • the light-emitting element 10G of this modification in addition to the p-type semiconductor layer 113, a portion of the p-type semiconductor layer 114 is exposed on the light-emitting side S1, and electrode layers 13A and 13B are provided on the p-type semiconductor layer 113 and the p-type semiconductor layer 114 arranged opposite each other between the active layers 112 and 115. Except for this point, the light-emitting element 10G has substantially the same configuration as the light-emitting element 10F of the above-described modification 6.
  • the electrode layer 13A is used, for example, to apply a predetermined voltage to the p-type semiconductor layer 114, and is provided on the surface 114S1 of the p-type semiconductor layer 114 that is exposed on the light-emitting side S1.
  • the electrode layer 13A is in ohmic contact with the p-type semiconductor layer 114, and is formed, for example, using a transparent conductive material such as ITO.
  • the electrode layer 13B is used, for example, to apply a predetermined voltage to the p-type semiconductor layer 113, and is provided on the surface 113S1 of the p-type semiconductor layer 113 that is exposed on the light-emitting side S1.
  • the electrode layer 13B is in ohmic contact with the p-type semiconductor layer 113, and is formed, for example, using a transparent conductive material such as ITO.
  • the light-emitting element 10G of this modification can achieve the same effects as the light-emitting element 10F of modification 6 described above.
  • (2-8. Modification 8) 17 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10H) constituting a light-emitting device according to Modification 8 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10H is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the p-type semiconductor layer 113 and the p-type semiconductor layer 114 are disposed opposite each other between the active layers 112 and 115, but this is not limited to this.
  • the n-type semiconductor layer 111, the active layer 112, and the p-type semiconductor layer 113 are sequentially stacked from the side opposite the light-emitting side S1 in the light-emitting portion 11A
  • the n-type semiconductor layer 116, the active layer 115, and the p-type semiconductor layer 114 are sequentially stacked from the side opposite the light-emitting side S1 in the light-emitting portion 11B.
  • the light-emitting element 10H has substantially the same configuration as the light-emitting element 10F of the above-described variation 6.
  • n-type semiconductor layer 116 is exposed on the light-emitting side S1.
  • An electrode layer 19 is provided on the exposed n-type semiconductor layer 116.
  • the electrode layer 19 is used to apply a predetermined voltage to the n-type semiconductor layer 116, and is provided on the surface 116S1 of the n-type semiconductor layer 116.
  • the electrode layer 19 is in ohmic contact with the n-type semiconductor layer 116, and is formed using a transparent conductive material such as a multilayer film (Ni/Au) of nickel (Ni) and gold (Au) or ITO.
  • the light-emitting element 10H of this modification can achieve the same effects as the light-emitting element 10F of modification 6 described above.
  • (2-9. Modification 9) 18 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10I) constituting a light-emitting device according to Modification 9 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10I is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the n-type semiconductor layer 111 and p-type semiconductor layer 113 constituting the light-emitting portion 11A were formed from a GaN-based semiconductor material, but this is not limited to this.
  • the n-type semiconductor layer 411 and p-type semiconductor layer 413 constituting the light-emitting portion 41A which corresponds to a specific example of the "second light-emitting portion" in one embodiment of the present disclosure, are each formed from a P-based semiconductor material such as aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP). Except for this point, the light-emitting element 10I has substantially the same configuration as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • this technology stacks a light-emitting section 11A including an active layer 112 that emits red light Lr and a light-emitting section 11B including an active layer 115 that emits green light Lg and blue light Lb by changing the current density.
  • the light-emitting section 11A that emits red light Lr can be formed using a P-based semiconductor material, which is more efficient than GaN-based semiconductor materials, as in this modification. Therefore, it is possible to realize a light-emitting element 10I that is brighter than the above embodiment, and an image display device including the same.
  • this modification shows an example in which the light-emitting portion 11A of the light-emitting element 10 of the above embodiment is formed from a P-based semiconductor material
  • the present invention is not limited to this.
  • the light-emitting element 10J shown in FIG. 19 has a configuration similar to the light-emitting element 10B of the above modification 2, and its light-emitting portion 11A is formed from a P-based semiconductor material.
  • the light-emitting element 10K shown in FIG. 20 has a configuration similar to the light-emitting element 10G of the above modification 7, and its light-emitting portion 11A is formed from a P-based semiconductor material.
  • the light-emitting elements 10J, 10K, and 10L, whose light-emitting portion 11A is formed from a P-based semiconductor material, can achieve the same effects as the light-emitting element 10I of this modification.
  • (2-10. Modification 10) 22 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting element (light-emitting element 10M) constituting a light-emitting device according to Modification 10 of the present disclosure.
  • the light-emitting element 10M is suitably applicable to image display elements known as LED displays (for example, smart watches, electronic viewfinders 1124 of digital still cameras 1120, etc.).
  • the light-emitting element 10M of this modified example has a transparent conductive film 43 provided between the light-emitting portion 11A and the light-emitting portion 11B. Apart from this, the light-emitting element 10M has substantially the same configuration as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • the light-emitting element 10M of this modified example can achieve the same effects as the light-emitting element 10 of the above embodiment.
  • Fig. 23A is a front view showing an example of the appearance of a digital still camera (electronic device) 1120.
  • Fig. 23B is a rear view showing an example of the appearance of the digital still camera 1120.
  • the digital still camera 1120 is an interchangeable lens single-lens reflex type.
  • the digital still camera 1120 has an interchangeable taking lens unit (interchangeable lens) 1121 located approximately in the center of the front of a camera main body (camera body) 1122, and a grip part 1123 on the left side of the front for the photographer to hold.
  • interchangeable taking lens unit interchangeable lens
  • a monitor 1126 is provided at a position shifted to the left of the center on the back of the camera body 1122.
  • An electronic viewfinder (eyepiece window) 1124 is provided above the monitor 1126. By looking through the electronic viewfinder 1124, the photographer can visually confirm the optical image of the subject guided by the photographing lens unit 1121 and determine the composition.
  • the electronic viewfinder 1124 is equipped with a light-emitting device 1.
  • the light-emitting device e.g., light-emitting device 1 of the present disclosure can also be applied to a head-mounted display (hereinafter referred to as an HMD).
  • the head-mounted display 1130A can be used for virtual reality (VR), augmented reality (AR), mixed reality (MR), substitutional reality (SR), or the like.
  • Figure 24A is a perspective view showing the appearance of a head-mounted display (electronic device) 1130A.
  • the head-mounted display 1130A has, for example, ear hooks 1131 on both sides of a glasses-shaped display unit 1132 for wearing on the user's head.
  • the display unit 1132 is equipped with a light-emitting device 1.
  • FIG 24B is an oblique view showing the appearance of another head-mounted display (electronic device).
  • the head-mounted display is smart glasses 1130B that display various information on glasses 1133.
  • the smart glasses 1130B comprise a main body, an arm 1135, and a lens barrel 1136.
  • the main body 1134 is connected to the arm 1135.
  • the main body 1134 is detachable from the glasses 1133.
  • the main body 1134 incorporates a control board and a display unit for controlling the operation of the smart glasses 1130B.
  • the main body 1134 and the lens barrel 1136 are connected to each other via the arm 1135.
  • the lens barrel 1136 emits image light emitted from the main body 1134 via the arm 1135 toward the lenses 1137 of the glasses 1133.
  • This image light enters the human eye through the lens 1137.
  • a wearer of the smart glasses 1130B in FIG. 28B can see not only the surrounding environment but also various pieces of information emitted from the lens barrel 1136, just like with regular glasses.
  • the main body 1134 is equipped with the light-emitting device 1.
  • FIG. 25 is a perspective view showing an example of the appearance of a television device (electronic device) 1140.
  • This television device 1140 has, for example, an image display screen unit 1141 including a front panel 1142 and a filter glass 1143.
  • the image display screen unit 1141 is equipped with a light-emitting device 1.
  • the present technology has been described above using embodiments, variants 1 to 10, and application examples, but the present technology is not limited to the above embodiments, etc., and various modifications are possible.
  • the light-emitting element e.g., light-emitting element 10
  • the planar shape of light-emitting element 10 may be, for example, a polygonal shape including a substantially square, rectangle, and trapezoid, or a circular shape including an ellipse.
  • each component constituting the light emitting device 1 etc. has been specifically described, but it is not necessary to include all components, and other components may also be included.
  • the present technology can also be configured as follows. According to the present technology configured as follows, light of three different wavelength bands can be extracted from a single element, and the differences in current density and duty ratio during field sequential driving are reduced. This makes it possible to improve the light extraction efficiency.
  • a first light emitting section including a first active layer that emits light in a first wavelength band and light in a second wavelength band that are different from each other in response to a change in current density;
  • a second light-emitting section that is stacked on the first light-emitting section and includes a second active layer that emits light in a third wavelength band that is different from the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band.
  • the light emitting device includes a first compound semiconductor layer of a first conductivity type and a second compound semiconductor layer of a second conductivity type, which are disposed opposite each other with the first active layer interposed therebetween,
  • the light-emitting device further includes a third compound semiconductor layer of a first conductivity type and a fourth compound semiconductor layer of a second conductivity type, which are arranged opposite each other with the second active layer interposed therebetween.
  • the light-emitting device according to any one of (3) to (12), wherein the first conductivity type is one of p-type and n-type, and the second conductivity type is one of p-type and n-type.
  • the light emitting device according to any one of (3) to (13), wherein the third compound semiconductor layer and the fourth compound semiconductor layer are formed to contain a gallium nitride-based semiconductor material.
  • the third compound semiconductor layer and the fourth compound semiconductor layer are formed to contain an aluminum gallium indium phosphide-based semiconductor material.
  • a light emitting device comprises: a first light emitting section including a first active layer that emits light in a first wavelength band and light in a second wavelength band that are different from each other in response to a change in current density; a second light-emitting section that is stacked on the first light-emitting section and includes a second active layer that emits light in a third wavelength band different from the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本開示の一実施の形態の発光装置は、電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、第１の発光部に積層されると共に、第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部とを備える。

Description

発光装置および画像表示装置
　本開示は、発光装置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、基板上に多孔質領域および非多孔質領域を有するＩＩＩ族窒化物材料からなる層を設け、多孔質領域上および非多孔質領域上にＬＥＤ構造を作り分けることで各ＬＥＤ構造の発光波長を制御したＬＥＤデバイスが開示されている。
特表２０２３－５３６３６３公報
　ところで、表示画素の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる画像表示装置では、狭ピッチ化と共に光取り出し効率の向上が求められている。
　光取り出し効率を向上させることが可能な発光装置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装置は、電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、第１の発光部に積層されると共に、第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部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、発光装置を備えたものであり、発光装置として、上記本開示の一実施形態の発光装置を有する。
　本開示の一実施形態の発光装置および一実施形態の画像表示装置では、電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部とを積層するようにした。これにより、１つの素子から互いに異なる３種の波長帯域の光が取り出されると共に、フィールドシーケンシャル駆動時における電流密度およびデューティー比の差を小さくする。
図１は、本開示の一実施の形態に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図２は、図１に示した発光素子を備えた発光装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図３は、図２に示した発光装置の全体の平面構成の一例を表す模式図である。 図４Ａは、図２に示した発光装置の製造工程の一例を説明する断面模式図である。 図４Ｂは、図４Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｃは、図４Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｄは、図４Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｅは、図４Ｄに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｆは、図４Ｅに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｇは、図４Ｆに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｈは、図４Ｇに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｉは、図４Ｈに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｊは、図４Ｉに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｋは、図４Ｊに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｌは、図４Ｋに続く工程を表す断面模式図である。 図４Ｍは、図４Ｌに続く工程を表す断面模式図である。 図５は、比較例としてＲＧＢ積層方式の発光素子の断面模式図である。 図６は、比較例としての電流変調方式の発光素子の断面模式図である。 図７は、図６に示した発光素子の動作電流とディスプレイフレームとの関係を表す特性図である。 図８は、図１に示した発光素子の動作電流とディスプレイフレームとの関係を表す特性図である。 図９は、本開示の変形例１に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１０は、本開示の変形例２に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１１は、本開示の変形例３に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１２は、本開示の変形例４に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１３は、本開示の変形例５に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１４は、本開示の変形例６に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１５は、図１４に示した発光素子にオンチップレンズを組み合わせた断面模式図である。 図１６は、本開示の変形例７に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１７は、本開示の変形例８に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１８は、本開示の変形例９に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１９は、本開示の変形例９に係る発光素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２０は、本開示の変形例９に係る発光素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２１は、本開示の変形例９に係る発光素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２２は、本開示の変形例１０に係る発光素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図２３Ａは、本開示の適用例としてのデジタルスチルカメラの外観の一例を表す正面図である。 図２３Ｂは、図１９Ａに示したデジタルスチルカメラの外観の一例を表す背面図である。 図２４Ａは、本開示の適用例としてのヘッドマウントディスプレイの一例の外観を表す斜視図である。 図２４Ｂは、本開示の適用例としてのヘッドマウントディスプレイの他の例の外観を表す斜視図である。 図２５は、本開示の適用例としてのテレビジョン装置の外観の一例を表す斜視図である。
　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（電流密度の変化によって緑色光および青色光を出射する発光部と、赤色光を出射する発光部とを積層した発光装置の例）
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（発光装置の他の例）
　　　２－２．変形例２（発光装置の他の例）
　　　２－３．変形例３（発光装置の他の例）
　　　２－４．変形例４（発光装置の他の例）
　　　２－５．変形例５（発光装置の他の例）
　　　２－６．変形例６（発光装置の他の例）
　　　２－７．変形例７（発光装置の他の例）
　　　２－８．変形例８（発光装置の他の例）
　　　２－９．変形例９（発光装置の他の例）
　　　２－１０．変形例１０（発光装置の他の例）
　３．適用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施形態に係る発光装置を構成する発光素子１０の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した発光素子１０を備えた発光装置１の断面構成の一例を模式的に表したものである。図３は、図２に示した発光装置１の全体の平面構成の一例を模式的に表したものである。発光装置１は、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示装置（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等、図２３Ｂ参照等）に好適に適用可能なものである。
　本実施の形態の発光素子１０は、発光部１１Ａと、発光部１１Ｂとが光出射側Ｓ１とは反対側から順に積層されたものである。発光部１１Ａは、赤色帯域の光（赤色光Ｌｒ）を出射する活性層１１２を含み、発光部１１Ｂは、緑色帯域の光（緑色光Ｌｇ）および青色帯域の光（青色光Ｌｂ）を出射する活性層１１５を含む。活性層１１５から出射される光の波長（緑色光Ｌｇまたは青色光Ｌｂ）は、電流密度を変えることで制御することができる。
　ここで、発光素子１０は、本開示の一実施態様における「積層体」の一具体例に相当するものである。発光部１１Ａは、本開示の一実施態様における「第２の発光部」の一具体例に相当するものである。発光部１１Ｂは、本開示の一実施態様における「第１の発光部」の一具体例に相当するものである。活性層１１２は、本開示の一実施態様における「第２の活性層」の一具体例に相当し、赤色光Ｌｒは、本開示の一実施態様における「第３の波長帯域の光」の一具体例に相当するものである。活性層１１５は、本開示の一実施態様における「第１の活性層」の一具体例に相当し、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂは、それぞれ、本開示の一実施態様における「第１の波長帯域の光」および「第２の波長帯域の光」の一具体例に相当するものである。
［発光装置の構成］
　発光装置１は、複数の画素Ｐが２次元アレイ状に配置されてなる画素アレイ部１００Ａと、その周囲に設けられた周辺部１００Ｂとを有している。発光装置１は、例えば、対向する表面（面２０Ｓ１）および裏面（面２０Ｓ２）を有する駆動回路基板２０の面２０Ｓ１側に、複数の発光素子１０がアレイ状に配置された素子基板３０が積層されたものである。素子基板３０上には、さらに、保護層３１およびレンズ層３２がこの順に積層されている。
　素子基板３０は、画素アレイ部１００Ａにおいて複数の発光素子１０が画素Ｐ毎に１つずつ配置されている。複数の発光素子１０は、例えば図３に示したように、それぞれ、例えば、略正六角形状を有する。複数の発光素子１０は、画素アレイ部１００Ａにおいて、例えばハニカム状に配置されている。
　複数の発光素子１０は、それぞれ、発光部１１Ａと発光部１１Ｂとが駆動回路基板２０側から順に積層されている。発光部１１Ａは、ｎ型半導体層１１１と、ｐ型半導体層１１３と、ｎ型半導体層１１１とｐ型半導体層１１３との接合界面に形成される活性層１１２とを有し、活性層１１２からは赤色光Ｌｒが出射される。発光部１１Ｂは、ｐ型半導体層１１４と、ｎ型半導体層１１６と、ｐ型半導体層１１４とｎ型半導体層１１６との接合界面に形成される活性層１１５とを有し、活性層１１５からは、電流密度を変えることよって緑色光Ｌｇまたは青色光Ｌｂが出射される。発光素子１０では、活性層１１２，１１５の間においてｐ型半導体層１１３とｐ型半導体層１１４とが対向配置されている。つまり、発光素子１０では、駆動回路基板２０側から順に、ｎ型半導体層１１１、活性層１１２、ｐ型半導体層１１３、ｐ型半導体層１１４、活性層１１５およびｎ型半導体層１１６が積層されており、ｎ型半導体層１１６側から光が取り出されるようになっている。発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂは、それぞれ、光出射側Ｓ１を底部、駆動回路基板２０側を頂部とするメサ構造を有する。光出射側Ｓ１に配置される発光部１１Ｂの頂部の面積は、駆動回路基板２０側に配置される発光部１１Ａの底部の面積より大きく、ｐ型半導体層１１４およびｎ型半導体層１１６の一部が駆動回路基板２０側に露出している。駆動回路基板２０に面する発光部１１Ａのｎ型半導体層１１１および駆動回路基板２０側に露出するｐ型半導体層１１４およびｎ型半導体層１１６には、それぞれ電極層１２，１３，１４が設けられている。発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂの側面および頂部は、保護膜１５によって覆われている。保護膜１５は、電極層１２，１３，１４上に、それぞれ、開口Ｈを有する。開口Ｈ内には、それぞれ、プラグ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが形成されており、複数の発光素子１０は、それぞれ、プラグ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃおよびパッド電極１７を介して駆動回路基板２０と電気的に接続されている。複数の発光素子１０の周囲は、埋込層１８によって埋設されている。
　発光素子１０は、所定の波長帯域の光を面１１Ｓ１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。ＬＥＤチップは、例えば１００μｍ以下のサイズとなっており、いわゆるマイクロＬＥＤと呼ばれるものである。
　発光素子１０は、上記のように、ｎ型半導体層１１１、ｐ型半導体層１１３およびｎ型半導体層１１１とｐ型半導体層１１３との接合界面に形成される活性層１１２を有する発光部１１Ａと、ｐ型半導体層１１４、ｎ型半導体層１１６およびｐ型半導体層１１４とｎ型半導体層１１６との接合界面に形成される活性層１１５を有する発光部１１Ｂとが積層されたものである。
　ｎ型半導体層１１１は、本開示の一実施態様における「第２導電型の第４の化合物半導体層」の一具体例に相当するものであり、対向する一対の面（面１１１Ｓ１および面１１１Ｓ２）を有する。ｎ型半導体層１１１は、例えばｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体材料により形成されている。
　ｐ型半導体層１１３は、本開示の一実施態様における「第１導電型の第３の化合物半導体層」の一具体例に相当するものであり、対向する一対の面（面１１３Ｓ１および面１１３Ｓ２）を有する。ｐ型半導体層１１３は、例えばｐ型のＧａＮ系半導体材料により形成されている。
　活性層１１２は、対向するｎ型半導体層１１１の面１１１Ｓ１とｐ型半導体層１１３の面１１３Ｓ２とのｐｎ接合面に形成されるものである。活性層１１２からは、例えば、例えば６００ｎｍ～７００ｎｍの赤色帯域の光（赤色光Ｌｒ）が出射される。
　ｐ型半導体層１１４は、本開示の一実施態様における「第１導電型の第１の化合物半導体層」の一具体例に相当するものであり、対向する一対の面（面１１４Ｓ１および面１１４Ｓ２）を有する。ｐ型半導体層１１４は、例えばｐ型のＧａＮ系半導体材料により形成されている。
　ｎ型半導体層１１６は、本開示の一実施態様における「第２導電型の第２の化合物半導体層」の一具体例に相当するものであり、対向する一対の面（面１１６Ｓ１および面１１６Ｓ２）を有する。発光素子１０では、半導体層１１６の面１１６Ｓ１が光取り出し面となっている。ｎ型半導体層１１６は、例えばｎ型のＧａＮ系半導体材料により形成されている。
　活性層１１５は、対向するｐ型半導体層１１４の面１１４Ｓ１とｎ型半導体層１１６の面１１６Ｓ２とのｐｎ接合面に形成されるものである。活性層１１５からは、例えば４９０ｎｍ～５５０ｎｍの緑色帯域の光（緑色光Ｌｇ）および例えば４３０ｎｍ～４９０ｎｍの青色帯域の光（青色光Ｌｂ）が出射される。活性層１１５から出射される光の波長（緑色光Ｌｇまたは青色光Ｌｂ）は、活性層１１５への歪を制御して電流密度を変えることにより制御することができる。
　電極層１２は、例えば、ｎ型半導体層１１１に所定の電圧を印加するためのものであり、ｎ型半導体層１１１の面１１１Ｓ２に設けられている。電極層１２は、ｎ型半導体層１１１とオーミック接触しており、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との多層膜（Ｔｉ／Ａｌ）やＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　電極層１３は、例えば、ｐ型半導体層１１３およびｐ型半導体層１１４に所定の電圧を印加するためのものであり、駆動回路基板２０側に露出するｐ型半導体層１１４の面１１３Ｓ２に設けられている。電極層１３は、ｐ型半導体層１１４とオーミック接触しており、例えば、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　電極層１４は、例えば、ｎ型半導体層１１６に所定の電圧を印加するためのものであり、ｎ型半導体層１１６の面１１６Ｓ２に設けられている。電極層１４は、ｎ型半導体層１１６とオーミック接触しており、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との多層膜（Ｔｉ／Ａｌ）やＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　なお、電極層１２，１３，１４を構成する導電材料は上記に限定されるものではない。例えば、電極層１２，１４が形成される各半導体層（ｎ型半導体層１１１，１１６）がｎ型のガリウムヒ素（ＧａＡｓ）系半導体材料を用いて形成されている場合には、電極層１２，１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの多層膜とすることが好ましい。電極層１３が形成される半導体層（ｐ型半導体層１１４）がｐ型のＧａＡｓ系半導体材料を用いて形成されている場合には、ＩＴＯを用いてすることが好ましい。
　保護膜１５は、発光素子１０の光取り出し面（面１１６Ｓ１）以外の面を保護するためのものであり、発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂの側面およびメサ構造の頂部を覆うように設けられている。保護膜１５は、電極層１２，１３，１４上にそれぞれ開口Ｈを有し、開口Ｈ内にはそれぞれプラグ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが形成されている。保護膜１５は、例えば、絶縁膜と光反射膜とが発光素子１０側から順に積層された積層膜として形成されている。絶縁膜は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁材料により形成されている。反射膜は、例えば、可視光領域において高い反射率を有する金属が挙げられる。具体的な材料としては、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）およびそれらの合金等が挙げられる。
　プラグ１６Ａは、電極層１２を介してｎ型半導体層１１１に電圧を印加するものである。プラグ１６Ｂは、電極層１３を介してｐ型半導体層１１３，１１４に電圧を印加するものである。プラグ１６Ｃは、電極層１４を介してｎ型半導体層１１６に電圧を印加するものである。プラグ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、タングステン（Ｗ）またはそれらの合金等を用いて形成されている。発光素子１０は、プラグ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃおよび駆動回路基板２０との接合面に形成されたパッド電極１７を介して駆動回路基板２０と電気的に接続されている。
　埋込層１８は、複数の発光素子１０を埋設すると共に、素子基板３０の平坦な表面（面３０Ｓ１）および裏面（面３０Ｓ２）を形成するものである。埋込層１８は、例えば、ＳｉＯやＳｉＮ等の絶縁材料により形成されている。埋込層１８の面３０Ｓ２には複数のパッド電極１７が埋め込まれている。複数のパッド電極１７は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｗまたはそれらの合金等を用いて形成されている。
　駆動回路基板２０は、画素アレイ部１００Ａに配置された複数の発光素子１０の駆動を制御する駆動回路等が設けられたものである。駆動回路基板２０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる基板と、基板上に設けられた駆動回路を含む１または複数の配線層および配線層間を絶縁すると共に素子基板３０との接合面となる駆動回路基板２０の表面（面２０Ｓ１）を平坦化する層間絶縁層とを有する。層間絶縁層の表面には、複数のパッド電極が埋め込まれている。素子基板３０と駆動回路基板２０とは、例えば、素子基板３０の面３０Ｓ２に埋め込まれた複数のパッド電極１７と、駆動回路基板２０の面２０Ｓ１に埋め込まれた複数のパッド電極とを貼り合わせたハイブリッド接合により互いに電気的に接続されている。
　保護層３１は、アレイ状に配置された複数の発光素子１０の光取り出し面（面１１６Ｓ１）を保護すると共に、素子基板３０の表面（面３０Ｓ１）を平坦化するためのものである。保護層３１は、例えば、ＳｉＯやＳｉＮ等により形成されている。
　レンズ層３２は、画素アレイ部１００Ａおよび周辺部１００Ｂの全面を覆うように設けられている。レンズ層３２は、発光素子１０毎にオンチップレンズ３２Ｌを有する。レンズ層３２は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＣＮ）等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
［発光装置の製造方法］
　発光装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。図４Ａ～図４Ｍは、発光装置１の製造工程の一例を表したものである。
　まず、図４Ａに示したように、例えば、シリコン基板２１１，２１２を成長基板として、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）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により、シリコン基板２１１にｎ型半導体層１１１およびｐ型半導体層１１３を、シリコン基板２１２にｎ型半導体層１１６およびｐ型半導体層１１４を順に形成する。なお、成長基板はシリコン基板に限らず、ＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させる場合には、サファイア基板を用いるようにしてもよい。また、後述するアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）等のＰ系半導体層をエピタキシャル成長させる場合には、成長基板は、ＧａＡｓ基板やゲルマニウム（Ｇｅ）基板を用いることができる。次に、図４Ｂに示したように、ｐ型半導体層１１３とｐ型半導体層１１４とを向かい合わせに配置して、例えば、常温接合により互いに接合する。
　続いて、図４Ｃに示したように、例えば、グラインダ、化学機械研磨（ＣＭＰ）およびウェットエッチングによりシリコン基板２１２を除去する。次に、図４Ｄに示したように、ｎ型半導体層１１６側にシリコン基板２１３を、例えば常温接合により貼り合わせる。続いて、図４Ｅに示したように、例えば、グラインダ、ＣＭＰおよびウェットエッチングによりシリコン基板２１１を除去する。
　次に、図４Ｆに示したように、例えばフォトリソグラフィ技術を用いてｎ型半導体層１１１、ｐ型半導体層１１３，１１４およびｎ型半導体層１１６を加工してメサ構造を形成する。続いて、図４Ｇに示したように、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて露出するｐ型半導体層１１４上に電極層１３を形成する。次に、図４Ｈに示したように、例えばＣＶＤ法を用いて、ｎ型半導体層１１１上に電極層１２を、露出するｎ型半導体層１１６上に電極層１４をそれぞれ形成する。
　続いて、図４Ｉに示したように、例えばＣＶＤ法を用いて、ｎ型半導体層１１１、ｐ型半導体層１１３，１１４およびｎ型半導体層１１６の側面および上面に保護膜１５を成膜した後、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、電極層１２，１３，１４を露出させる開口Ｈを形成する。次に、図４Ｊに示したように、例えばＣＶＤを用いて、シリコン基板２１３上に埋込層１８を成膜して平坦化する。続いて、図４Ｋに示したように、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて電極層１２，１３，１４に開口を形成した後、例えばＣＶＤを用いてプラグ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃおよびパッド電極１７を形成する。以上により素子基板３０が形成される。
　次に、図４Ｌに示したように、シリコン基板２１３を反転させ、素子基板３０と駆動回路基板２０とを、例えばＣｕＣｕ接合により貼り合わせる。続いて、図４Ｍに示したように、シリコン基板２１３を除去する。その後、素子基板３０上に保護層３１を形成した後、レンズ層３２を貼り合わせる。以上により、図２に示した発光装置１が完成する。
［作用・効果］
　本実施の形態の発光装置１では、赤色光Ｌｒを出射する活性層１１２を含む発光部１１Ａと、電流密度を変えることで緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを出射する活性層１１５を含む発光部１１Ｂと積層するようにした。これにより、１つの素子（発光素子１０）からＲＧＢに対応する光が取り出されると共に、フィールドシーケンシャル駆動時における電流密度およびデューティー比の差が小さくなる。以下、これについて説明する。
　近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いたマイクロＬＥＤを光源として有する発光装置を用いた高精細な画像表示装置が普及してきているが、より優れた表示特性を有する画像表示装置の開発が求められている。
　光取り出し効率の向上は、表示特性を向上させる要因の１つとして挙げられる。マイクロＬＥＤを光源として有する発光装置では光源毎にレンズを配設するが、光取り出し効率を向上させるためには、一般に、レンズの集光効率を向上させることが重要となる。レンズの集光効率は、レンズ幅と発光サイズとの比（レンズ幅／発光サイズ）が大きいほど向上させることができる。つまり、画素当たりのレンズサイズが大きいほどレンズの集光効率が向上する。しかしながら、レンズサイズの大型化は画素ピッチの拡大に繋がる。
　ところで、図５および図６に示したように、１つの素子からＲＧＢに対応する光が取り出されるマイクロＬＥＤ（発光素子５００Ａ，５００Ｂ）が開発されている。一般的なマイクロＬＥＤを光源として有する発光装置では、画素毎にＲＧＢのいずれかに対応する光を出射するマイクロＬＥＤを配置したり、画素毎に所定の波長の光を発するマイクロＬＥＤを配置し、カラーフィルタを介することで、ＲＧＢに対する光が画素毎に取り出している。これに対して、１つの素子からＲＧＢに対応する光が取り出されるマイクロＬＥＤを画素毎に配置した発光装置では、画素サイズは、上述した一般的な発光装置と比較して１／３となる。つまり、光源として１つの素子からＲＧＢに対応する光が取り出されるマイクロＬＥＤを用いることは、画素当たりのレンズサイズを大きくすることによる光取り出し効率の向上と、画素の狭ピッチ化とを両立する手段と考えられる。
　但し、図５および図６にそれぞれ示した発光素子５００Ａ，５００Ｂは、以下の課題を有する。
　図５に示した発光素子５００Ａは、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂをそれぞれ出射する３つの発光部（赤色発光部５００Ｒ、緑色発光部５１０Ｇおよび青色発光部５１０Ｂ）が積層された、所謂ＲＧＢ積層方式の発光素子である。発光素子５００Ａでは、オンチップレンズ５１１から各発光部５００Ｒ，５１０Ｇ，５１０Ｂの活性層までの距離が互いに異なる。例えば、オンチップレンズ５１１から赤色発光部５００Ｒおよび青色発光部５１０Ｂのそれぞれの活性層までの距離の差は３μｍ程度異なる。そのため、各発光部５００Ｒ，５１０Ｇ，５１０Ｂの活性層から出射される赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂに対するレンズの集光効率を向上させることは難しく、特に画素が狭ピッチになると、図５に示したように、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂに対するレンズの集光効率の差は顕著になる。加えて、各発光部５００Ｒ，５１０Ｇ，５１０Ｂに対する電極の形成が繁雑になるという課題がある。
　図６に示した発光素子５００Ｂは、電流密度を変えることで１つの発光部５２０の活性層から赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを取り出せる、所謂電流変調方式の発光素子である。発光素子５００Ｂは、上記のように、１つの発光部５２０の活性層から赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを取り出せるため、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂ全てで画素当たりの最大のレンズの集光効率を得ることができる。しかしながら、発光素子５００Ｂは、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂをそれぞれ取り出すための電流密度は、例えば図７に示したように桁で異なる（例えば、赤色光Ｌｒ（Ｒ）と青色光Ｌｂ（Ｂ）とではデューティー比が約２７倍異なる）。発光素子５００Ｂを用いた発光装置では、フィールドシーケンシャル方式で各発光素子５００Ｂを駆動させることで白色光を得るが、図７に示したように、ＲＧＢでそれぞれデューティー比が桁で異なることから、白色光の輝度を挙げることが難しい。
　これに対して本実施の形態では、赤色光Ｌｒを出射する活性層１１２を含む発光部１１Ａと、電流密度を変えることで緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを出射する活性層１１５を含む発光部１１Ｂと積層するようにした。これにより、オンチップレンズ３２Ｌから発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂのそれぞれの活性層１１２，１１５までの距離の差を、例えば２μｍ以下に縮めることができるため、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂに対するレンズの集光効率を向上させることができる。
　更に、本実施の形態の発光装置１では、赤色光Ｌｒは発光部１１Ａから独立して取り出されるため、Ｒの電流密度を任意で選択できるようになる。また、発光部１１Ｂからは、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂのみを取り出される。緑色光Ｌｇと青色光Ｌｂとの電流密度の差は６倍程度であるため、デューティー比の差を小さくすることができる。具体的には、例えば、図８に示したように、赤色光Ｌｒ（Ｒ）のデューティー比は１００％、緑色光Ｌｇ（Ｇ）および青色光Ｌｂ（Ｂ）に関しては、発光素子５００Ｂと比較してデューティー比をそれぞれ５倍程度高めることができる。特に、白色光の輝度は、Ｒに律速されるためより大きな効果が得られる。
　以上により、本実施の形態の発光装置１およびこれを備えた画像表示装置では、光取り出し効率を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態の発光装置１は、発光素子５００Ａと比較して、各発光部を構成する半導体層に電圧を印加するための電極およびプラグの数を削減することができるため、より画素の狭ピッチ化を図ることができる。
　更に、本実施の形態の発光装置１は、半導体ウェハの貼り合わせの回数が１回となるため、発光素子５００Ａと比較して、製造コストを低減することができる。
　更にまた、本実施の形態の発光装置１は、発光素子５００Ａと比較して、エピタキシャル成長の工程を１つ削減できるため、製造コストを低減することができる。
　次に、本開示の変形例１～１０および適用例について説明する。なお、上記実施の形態の発光装置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９は、本開示の変形例１に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ａは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記実施の形態では、活性層１１２，１１５の間においてｐ型半導体層１１３とｐ型半導体層１１４とが対向配置されている例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ａは、発光部１１Ａにおいて光出射側Ｓ１とは反対側からｐ型半導体層１１３、活性層１１２およびｎ型半導体層１１１が順に積層され、発光部１１Ｂにおいて光出射側Ｓ１とは反対側からｎ型半導体層１１６、活性層１１５およびｐ型半導体層１１４が順に積層されたものである。つまり、発光素子１０Ａでは、活性層１１２，１１５の間においてｎ型半導体層１１１とｎ型半導体層１１６とが対向配置されている。この点を除き、発光素子１０Ａは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　このような構成においても、本変形例の発光素子１０Ａは、上記実施の形態の発光素子１０と同様の効果を得ることができる。
（２－２．変形例２）
　図１０は、本開示の変形例２に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｂは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記実施の形態では、活性層１１２，１１５の間においてｐ型半導体層１１３とｐ型半導体層１１４とが対向配置されている例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ｂは、発光部１１Ａにおいて光出射側Ｓ１とは反対側からｐ型半導体層１１３、活性層１１２およびｎ型半導体層１１１が順に積層され、発光部１１Ｂにおいて光出射側Ｓ１とは反対側からｐ型半導体層１１４、活性層１１５およびｎ型半導体層１１６が順に積層されたものである。つまり、発光素子１０Ｂでは、活性層１１２，１１５の間においてｎ型半導体層１１１とｐ型半導体層１１４とが対向配置されている。この点を除き、発光素子１０Ｂは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　発光素子１０Ｂでは、ｐ型半導体層１１４およびｎ型半導体層１１６に加えて、ｎ型半導体層１１１の一部が光出射側Ｓ１とは反対側に露出している。露出したｎ型半導体層１１１には、電極層１９が設けられている。
　電極層１９は、ｎ型半導体層１１１に所定の電圧を印加するためのものであり、ｎ型半導体層１１１の面１１１Ｓ２に設けられている。電極層１９は、ｎ型半導体層１１１とオーミック接触しており、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との多層膜（Ｔｉ／Ａｌ）やＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　このような構成においても、本変形例の発光素子１０Ｂは、上記実施の形態の発光素子１０と同様の効果を得ることができる。
（２－３．変形例３）
　図１１は、本開示の変形例３に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｃ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｃは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記実施の形態では、ｐ型半導体層１１４およびｎ型半導体層１１６の一部が光出射側Ｓ１とは反対側に露出している例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ｃは、ｐ型半導体層１１４のみを光出射側Ｓ１とは反対側に露出させ、ｎ型半導体層１１６の面１１６Ｓ１上に電極層１４Ａを設けたものである。この点を除き、発光素子１０Ｃは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　電極層１４Ａは、ｎ型半導体層１１６に所定の電圧を印加するためのものであり、ｎ型半導体層１１１の面１１６Ｓ１に設けられている。電極層１４Ａは、ｎ型半導体層１１６とオーミック接触しており、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）またはＴｉＯ等の透明電極材料により形成されている。
　このような構成においても、本変形例の発光素子１０Ｃは、上記実施の形態の発光素子１０と同様の効果を得ることができる。
（２－４．変形例４）
　図１２は、本開示の変形例４に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｄ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｄは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　本変形例の発光素子１０Ｄは、発光部１１Ａにおいて光出射側Ｓ１とは反対側に配置されたｐ型半導体層１１３および発光部１１Ｂにおいて光出射側Ｓ１に配置されたｐ型半導体層１１４にそれぞれ電流狭窄領域１１３Ｘ，１１４Ｘを設けたものである。この点を除き、発光素子１０Ｄは、上記変形例１の発光素子１０Ａと実質的に同様の構成を有する。
　電流狭窄領域１１３Ｘ，１１４Ｘは、それぞれ、ｐ型半導体層１１３，１１４に電極層１２，１４から注入される電流に狭窄作用を付与するものである。電流狭窄領域１１３Ｘ，１１４Ｘは、絶縁性を有する。電流狭窄領域１１３Ｘは、例えば、ｐ型半導体層１１３の面１１３Ｓ２側から不純物をイオン注入することにより形成することができる。電流狭窄領域１１４Ｘは、例えば、ｐ型半導体層１１４の面１１４Ｓ１側から不純物をイオン注入することにより形成することができる。
　このように本変形例の発光素子１０Ｄでは、発光部１１Ａにおいて光出射側Ｓ１とは反対側に配置されたｐ型半導体層１１３および発光部１１Ｂにおいて光出射側Ｓ１に配置されたｐ型半導体層１１４にそれぞれ電流狭窄領域１１３Ｘ，１１４Ｘを設けるようにした。これにより、ｐ型半導体層１１３およびｐ型半導体層１１４にそれぞれ設けられた電極層１２，１４から注入される電流の広がりを抑え、活性層１１２，１１５の発光領域をオンチップレンズ３２Ｌの集光効率の高い、オンチップレンズ３２Ｌの焦点およびその近傍に限定した。これにより、オンチップレンズ３２Ｌの取り込み角に入射する光の割合が増加し、光取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。よって、これを備えた画像表示装置の高輝度化を実現することが可能となる。
　また、ＬＥＤは、素子サイズを小さくすると、端面における非発光再結合の割合が増大し、電力効率が大きく低下する。これに対して、本実施の形態の発光素子１０Ｄは、ｐ型半導体層１１３およびｐ型半導体層１１４にそれぞれ電流狭窄領域１１３Ｘ，１１４Ｘを設け、活性層１１２，１１５の発光領域を限定したので、電力効率を向上させることが可能となる。
（２－５．変形例５）
　図１３は、本開示の変形例５に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｅ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｅは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　本変形例の発光素子１０Ｅは、発光部１１Ａと発光部１１Ｂとの間に分散型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）４２を設けたものである。この点を除き、発光素子１０Ｅは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　ＤＢＲ層４２は、例えば、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを選択的に反射するものである。ＤＢＲ層４２は、低屈折膜と高屈折膜とを交互に積層された構成を有する。低屈折率膜の材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）や酸化アルミニウム（ＡｌＯ）が挙げられる。高屈折率膜の材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ）、酸化タンタル（ＴａＯ）、酸化ニオブ（ＮｂＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化シリコン（ＳｉＮ）が挙げられる。
　このように本変形例の発光素子１０Ｅでは、発光部１１Ａと発光部１１Ｂとの間に緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを選択的に反射するＤＢＲ層４２を設けるようにした。これにより、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂの取り出し効率が向上する。よって、これを備えた画像表示装置の高輝度化を実現することが可能となる。
（２－６．変形例６）
　図１４は、本開示の変形例６に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｆ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｆは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記実施の形態では、発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂが、それぞれ、光出射側Ｓ１を底部、光出射側Ｓ１とは反対側（駆動回路基板２０側）を頂部とするメサ構造を有する例を示したがこれに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ｆは、発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂの光出射側Ｓ１を頂部、光出射側Ｓ１とは反対側を底部としたものである。光出射側Ｓ１とは反対側に配置される発光部１１Ａの頂部の面積は、光出射側Ｓ１に配置される発光部１１Ｂの底部の面積よりも大きく、ｐ型半導体層１１４の一部が光出射側Ｓ１に露出している。光出射側Ｓ１に露出するｐ型半導体層１１４には電極層１３が設けられ、ｎ型半導体層１１１の面１１１Ｓ１に電極層１２Ａが、ｎ型半導体層１１６の面１１６Ｓ２に電極層１４Ａがそれぞれ設けられている。これらの点を除き、発光素子１０Ｆは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　電極層１２Ａは、ｎ型半導体層１１１に所定の電圧を印加するためのものであり、ｎ型半導体層１１１の面１１１Ｓ２に設けられている。電極層１２は、ｎ型半導体層１１１とオーミック接触しており、例えば、Ａｇ，Ａｌ，Ｃ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ等の高い光反射性を有する金属材料を用いて形成されている。
　このように本変形例の発光素子１０Ｇでは、発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂの光出射側Ｓ１を頂部、光出射側Ｓ１とは反対側を底部とするメサ構造としたので、上記実施の形態と比較して、電流密度の低い赤色光Ｌｒを出射する活性層１１２の面積を拡大することができる。よって、活性層１１２の面積の縮小による電力効率の低下を低減することが可能となる。
　なお、発光素子１０Ｆの光出射側Ｓ１にオンチップレンズ３２Ｌを配設する場合には、例えば、図１５に示したように、発光素子１０Ｆの周囲を埋込層１８で埋設すると共に表面を平坦化し、平坦化された埋込層１８上にオンチップレンズ３２Ｌを配設すればよい。
（２－７．変形例７）
　図１６は、本開示の変形例７に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｇ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｇは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記変形例６では、発光部１１Ａおよび発光部１１Ｂの光出射側Ｓ１を頂部、光出射側Ｓ１とは反対側を底部とし、活性層１１２，１１５の間において対向配置されたｐ型半導体層１１３およびｐ型半導体層１１４に対する共通電極として、光出射側Ｓ１に露出したｐ型半導体層１１３に電極層１３を設けた例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ｇは、ｐ型半導体層１１３に加えて、ｐ型半導体層１１４の一部が光出射側Ｓ１に露出しており、活性層１１２，１１５の間において対向配置されたｐ型半導体層１１３およびｐ型半導体層１１４それぞれに電極層１３Ａ、１３Ｂを設けたものである。この点を除き、発光素子１０Ｇは、上記変形例６の発光素子１０Ｆと実質的に同様の構成を有する。
　電極層１３Ａは、例えば、ｐ型半導体層１１４に所定の電圧を印加するためのものであり、光出射側Ｓ１側に露出するｐ型半導体層１１４の面１１４Ｓ１に設けられている。電極層１３Ａは、ｐ型半導体層１１４とオーミック接触しており、例えば、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　電極層１３Ｂは、例えば、ｐ型半導体層１１３に所定の電圧を印加するためのものであり、光出射側Ｓ１側に露出するｐ型半導体層１１３の面１１３Ｓ１に設けられている。電極層１３Ｂは、ｐ型半導体層１１３とオーミック接触しており、例えば、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　このような構成においても、本変形例の発光素子１０Ｇは、上記変形例６の発光素子１０Ｆと同様の効果を得ることができる。
（２－８．変形例８）
　図１７は、本開示の変形例８に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｈ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｈは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記変形例６では、活性層１１２，１１５の間においてｐ型半導体層１１３とｐ型半導体層１１４とが対向配置されている例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ｈは、発光部１１Ａにおいて光出射側Ｓ１とは反対側からｎ型半導体層１１１、活性層１１２およびｐ型半導体層１１３が順に積層され、発光部１１Ｂにおいて光出射側Ｓ１とは反対側からｎ型半導体層１１６、活性層１１５およびｐ型半導体層１１４が順に積層されたものである。つまり、発光素子１０Ｈでは、活性層１１２，１１５の間においてｐ型半導体層１１３とｎ型半導体層１１６とが対向配置されている。この点を除き、発光素子１０Ｈは、上記変形例６の発光素子１０Ｆと実質的に同様の構成を有する。
　発光素子１０Ｈでは、ｐ型半導体層１１３に加えて、ｎ型半導体層１１６の一部が光出射側Ｓ１に露出している。露出したｎ型半導体層１１６には、電極層１９が設けられている。
　本変形例での電極層１９は、ｎ型半導体層１１６に所定の電圧を印加するためのものであり、ｎ型半導体層１１６の面１１６Ｓ１に設けられている。電極層１９は、ｎ型半導体層１１６とオーミック接触しており、例えば、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との多層膜（Ｎｉ／Ａｕ）やＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成されている。
　このような構成においても、本変形例の発光素子１０Ｈは、上記変形例６の発光素子１０Ｆと同様の効果を得ることができる。
（２－９．変形例９）
　図１８は、本開示の変形例９に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｉ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｉは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　上記実施の形態では、発光部１１Ａを構成するｎ型半導体層１１１およびｐ型半導体層１１３がＧａＮ系半導体材料により形成されている例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の発光素子１０Ｉは、本開示の一実施態様における「第２の発光部」の一具体例に相当する発光部４１Ａを構成するｎ型半導体層４１１およびｐ型半導体層４１３を、それぞれ、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）等のＰ系半導体材料により形成したものである。この点を除き、発光素子１０Ｉは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本技術では、赤色光Ｌｒを出射する活性層１１２を含む発光部１１Ａと、電流密度を変えることで緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを出射する活性層１１５を含む発光部１１Ｂとを積層するようにしたので、赤色光Ｌｒを出射する発光部１１Ａを本変形例のように、ＧａＮ系半導体材料よりも高効率なＰ系半導体材料を用いて形成することができる。よって、上記実施の形態と比較してより高輝度な発光素子１０Ｉおよびこれを備えた画像表示装置を実現することが可能となる。
　なお、本変形例では、上記実施の形態の発光素子１０の発光部１１ＡをＰ系半導体材料で形成した例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１９に示した発光素子１０Ｊは、上記変形例２の発光素子１０Ｂと同様の構成を有するものであり、その発光部１１ＡをＰ系半導体材料で形成したものである。例えば、図２０に示した発光素子１０Ｋは、上記変形例７の発光素子１０Ｇと同様の構成を有するものであり、その発光部１１ＡをＰ系半導体材料で形成してものである。例えば、図２１に示した発光素子１０Ｌは、上記変形例８の発光素子１０Ｈと同様の構成を有するものであり、その発光部１１ＡをＰ系半導体材料で形成してものである。発光部１１ＡをＰ系半導体材料で形成した発光素子１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌは、本変形例の発光素子１０Ｉと同様の効果を得ることができる。
（２－１０．変形例１０）
　図２２は、本開示の変形例１０に係る発光装置を構成する発光素子（発光素子１０Ｍ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１０Ｍは、上記実施の形態の発光素子１０と同様に、所謂ＬＥＤディスプレイと呼ばれる画像表示素子（例えば、スマートウォッチや、デジタルスチルカメラ１１２０の電子ビューファインダ１１２４等）に好適に適用可能なものである。
　本変形例の発光素子１０Ｍは、発光部１１Ａと発光部１１Ｂとの間に透明導電膜４３を設けたものである。この点を除き、発光素子１０Ｍは、上記実施の形態の発光素子１０と実質的に同様の構成を有する。
　このような構成においても、本変形例の発光素子１０Ｍは、上記実施の形態の発光素子１０と同様の効果を得ることができる。
＜３．適用例＞
（適用例１）
　図２３Ａは、デジタルスチルカメラ（電子機器）１１２０の外観の一例を表す正面図である。図２３Ｂは、デジタルスチルカメラ１１２０の外観の一例を表す背面図である。デジタルスチルカメラ１１２０は、レンズ交換式一眼レフレックスタイプのものである。デジタルスチルカメラ１１２０は、カメラ本体部（カメラボディ）１１２２の正面略中央に交換式の撮影レンズユニット（交換レンズ）１１２１を有し、正面左側に撮影者が把持するためのグリップ部１１２３を有している。
　カメラ本体部１１２２の背面中央から左側にずれた位置には、モニタ１１２６が設けられている。モニタ１１２６の上部には、電子ビューファインダ（接眼窓）１１２４が設けられている。撮影者は、電子ビューファインダ１１２４を覗くことによって、撮影レンズユニット１１２１から導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことが可能である。電子ビューファインダ１１２４は、発光装置１を備えている。
（適用例２）
　本開示の発光装置（例えば、発光装置１）は、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと称す）にも適用可能である。ヘッドマウントディスプレイ１１３０Ａは、ＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）、ＭＲ（Mixed Reality）またはＳＲ（Substitutional Reality）等に利用されることができる。
　図２４Ａは、ヘッドマウントディスプレイ（電子機器）１１３０Ａの外観を表す斜視図である。ヘッドマウントディスプレイ１１３０Ａは、例えば、眼鏡形の表示部１１３２の両側に、使用者の頭部に装着するための耳掛け部１１３１を有している。表示部１１３２は、発光装置１を備えている。
　図２４Ｂは、他のヘッドマウントディスプレイ（電子機器）の外観を表す斜視図である。ヘッドマウントディスプレイは、眼鏡１１３３に種々の情報を映し出すスマートグラス１１３０Ｂである。スマートグラス１１３０Ｂは、本体部と、アーム部１１３５と、鏡筒部１１３６とを備える。本体部１１３４はアーム部１１３５に接続されている。本体部１１３４は、眼鏡１１３３に着脱可能とされている。本体部１１３４は、スマートグラス１１３０Ｂの動作を制御するための制御基板や表示部を内蔵している。本体部１１３４と鏡筒部１１３６は、アーム部１１３５を介して互いに連結されている。鏡筒部１１３６は、本体部１１３４からアーム部１１３５を介して出射される画像光を、眼鏡１１３３のレンズ１１３７側に出射する。この画像光は、レンズ１１３７を通して人間の目に入る。図２８Ｂのスマートグラス１１３０Ｂの装着者は、通常のメガネと同様に、周囲の状況だけでなく、鏡筒部１１３６から出射された種々の情報を合わせて視認できる。本体部１１３４は、発光装置１を備えている。
（適用例３）
　図２５は、テレビジョン装置（電子機器）１１４０の外観の一例を示す斜視図である。このテレビジョン装置１１４０は、例えば、フロントパネル１１４２及びフィルタガラス１１４３を含む映像表示画面部１１４１を有している。映像表示画面部１１４１は、発光装置１を備えている。
　以上、実施の形態および変形例１～１０ならびに適用例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（例えば、発光素子１０）が略正六角形状を有する例を示したが、これに限定されるものではない。発光素子１０の平面形状は、例えば、略正方形、長方形および台形を含む多角形状であってもよいし、楕円を含む円形状であってもよい。
　また、上記実施の形態等では、発光装置１等を構成する各部材を具体的に挙げて説明したが、全ての部材を備える必要はなく、また、他の部材をさらに備えていてもよい。
　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、１つの素子から互いに異なる３種の波長帯域の光が取り出されると共に、フィールドシーケンシャル駆動時における電流密度およびデューティー比の差が小さくなる。よって、光取り出し効率を向上させることが可能となる。
（１）
　電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、
　前記第１の発光部に積層されると共に、前記第１の波長帯域の光および前記第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部と
　を備えた発光装置。
（２）
　前記第１の発光部および前記第２の発光部は、光取り出し側からこの順に積層されている、前記（１）に記載の発光装置。
（３）
　前記第１の発光部は、前記第１の活性層を間に対向配置された第１導電型の第１の化合物半導体層および第２導電型の第２の化合物半導体層を、
　前記第２の発光部は、前記第２の活性層を間に対向配置された第１導電型の第３の化合物半導体層および第２導電型の第４の化合物半導体層をさらに有する、前記（１）または（２）に記載の発光装置。
（４）
　前記第１の活性層と前記第２の活性層との間において、前記第１の化合物半導体層と前記第３の化合物半導体層とが対向配置されている、前記（３）に記載の発光装置。
（５）
　前記第１の活性層と前記第２の活性層との間において、前記第１の化合物半導体層と前記第４の化合物半導体層とが対向配置されている、前記（３）に記載の発光装置。
（６）
　マイクロレンズをさらに有し、
　前記マイクロレンズは、前記第１の発光部の光取り出し側に配置されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（７）
　第１の電流狭窄領域をさらに有し、
　前記第１の電流狭窄領域は、前記第１の化合物半導体層および前記第２の化合物半導体層のうち光取り出し側に配置される層に形成されている、前記（３）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（８）
　第２の電流狭窄領域をさらに有し、
　前記第２の電流狭窄領域は、前記第３の化合物半導体層および前記第４の化合物半導体層のうち光取り出し側とは反対側に配置される層に形成されている、前記（３）、（５）および（６）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（９）
　透明電極をさらに有し
　前記透明電極は、前記第１の発光部の光取り出し面に形成されている、前記（１）乃至（８）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１０）
　透明電極をさらに有し、
　前記透明電極は、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に形成されている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１１）
　駆動回路基板をさらに有し、
　前記駆動回路基板は、光取り出し側とは反対側に配置されると共に、前記第１の発光部および前記第２の発光部とそれぞれ電気的に接続されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１２）
　前記第１の発光部および前記第２の発光部をそれぞれ含む複数の積層体が２次元アレイ状に配置されている、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１３）
　前記第１導電型はｐ型およびｎ型の一方であり、前記第２導電型はｐ型およびｎ型の多方である、前記（３）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１４）
　前記第３の化合物半導体層および前記第４の化合物半導体層は、窒化ガリウム系の半導体材料を含んで形成されている、前記（３）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１５）
　前記第３の化合物半導体層および前記第４の化合物半導体層は、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系の半導体材料を含んで形成されている、前記（３）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
（１６）
　発光装置を備え、
　前記発光装置は、
　電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、
　前記第１の発光部に積層されると共に、前記第１の波長帯域の光および前記第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部と
　を有する画像表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２４年５月１５日に出願された日本特許出願番号２０２４－０７９４１２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 (16)

  1. 　電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、
    　前記第１の発光部に積層されると共に、前記第１の波長帯域の光および前記第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部と
    　を備えた発光装置。
  2. 　前記第１の発光部および前記第２の発光部は、光取り出し側からこの順に積層されている、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記第１の発光部は、前記第１の活性層を間に対向配置された第１導電型の第１の化合物半導体層および第２導電型の第２の化合物半導体層を、
    　前記第２の発光部は、前記第２の活性層を間に対向配置された第１導電型の第３の化合物半導体層および第２導電型の第４の化合物半導体層をさらに有する、請求項１に記載の発光装置。
  4. 　前記第１の活性層と前記第２の活性層との間において、前記第１の化合物半導体層と前記第３の化合物半導体層とが対向配置されている、請求項３に記載の発光装置。
  5. 　前記第１の活性層と前記第２の活性層との間において、前記第１の化合物半導体層と前記第４の化合物半導体層とが対向配置されている、請求項３に記載の発光装置。
  6. 　マイクロレンズをさらに有し、
    　前記マイクロレンズは、前記第１の発光部の光取り出し側に配置されている、請求項１に記載の発光装置。
  7. 　第１の電流狭窄領域をさらに有し、
    　前記第１の電流狭窄領域は、前記第１の化合物半導体層および前記第２の化合物半導体層のうち光取り出し側に配置される層に形成されている、請求項３に記載の発光装置。
  8. 　第２の電流狭窄領域をさらに有し、
    　前記第２の電流狭窄領域は、前記第３の化合物半導体層および前記第４の化合物半導体層のうち光取り出し側とは反対側に配置される層に形成されている、請求項３に記載の発光装置。
  9. 　透明電極をさらに有し
    　前記透明電極は、前記第１の発光部の光取り出し面に形成されている、請求項１に記載の発光装置。
  10. 　透明電極をさらに有し、
    　前記透明電極は、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に形成されている、請求項１に記載の発光装置。
  11. 　駆動回路基板をさらに有し、
    　前記駆動回路基板は、光取り出し側とは反対側に配置されると共に、前記第１の発光部および前記第２の発光部とそれぞれ電気的に接続されている、請求項１に記載の発光装置。
  12. 　前記第１の発光部および前記第２の発光部をそれぞれ含む複数の積層体が２次元アレイ状に配置されている、請求項１に記載の発光装置。
  13. 　前記第１導電型はｐ型およびｎ型の一方であり、前記第２導電型はｐ型およびｎ型の多方である、請求項３に記載の発光装置。
  14. 　前記第３の化合物半導体層および前記第４の化合物半導体層は、窒化ガリウム系の半導体材料を含んで形成されている、請求項３に記載の発光装置。
  15. 　前記第３の化合物半導体層および前記第４の化合物半導体層は、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系の半導体材料を含んで形成されている、請求項３に記載の発光装置。
  16. 　発光装置を備え、
    　前記発光装置は、
    　電流密度の変化によって互いに異なる第１の波長帯域の光および第２の波長帯域の光を出射する第１の活性層を含む第１の発光部と、
    　前記第１の発光部に積層されると共に、前記第１の波長帯域の光および前記第２の波長帯域の光とは異なる第３の波長帯域の光を出射する第２の活性層を含む第２の発光部と
    　を有する画像表示装置。
PCT/JP2025/014572 2024-05-15 2025-04-14 発光装置および画像表示装置 Pending WO2025239086A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024079412 2024-05-15
JP2024-079412 2024-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025239086A1 true WO2025239086A1 (ja) 2025-11-20

Family

ID=97720012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/014572 Pending WO2025239086A1 (ja) 2024-05-15 2025-04-14 発光装置および画像表示装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025239086A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06112589A (ja) * 1992-09-24 1994-04-22 Olympus Optical Co Ltd 半導体発光素子
JP2002237619A (ja) * 2001-02-13 2002-08-23 Japan Science & Technology Corp 発光ダイオードの発光色制御方法
JP2004071885A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Sanyo Electric Co Ltd 半導体発光素子
US20050067627A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-31 Guangdi Shen High efficiency multi-active layer tunnel regenerated white light emitting diode
JP2007080997A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Sony Corp ＧａＮ系半導体発光素子、発光装置、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体
JP2023512589A (ja) * 2020-02-11 2023-03-27 プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド 多色発光構造
US20230420599A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Lumileds Llc High flux led with low operating voltage utilizing two p-n junctions connected in parallel and having one tunnel junction
JP2024506430A (ja) * 2021-01-22 2024-02-14 ジェイド バード ディスプレイ（シャンハイ） リミテッド スライシングマイクロｌｅｄウェハおよびスライシングマイクロｌｅｄチップ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06112589A (ja) * 1992-09-24 1994-04-22 Olympus Optical Co Ltd 半導体発光素子
JP2002237619A (ja) * 2001-02-13 2002-08-23 Japan Science & Technology Corp 発光ダイオードの発光色制御方法
JP2004071885A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Sanyo Electric Co Ltd 半導体発光素子
US20050067627A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-31 Guangdi Shen High efficiency multi-active layer tunnel regenerated white light emitting diode
JP2007080997A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Sony Corp ＧａＮ系半導体発光素子、発光装置、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体
JP2023512589A (ja) * 2020-02-11 2023-03-27 プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド 多色発光構造
JP2024506430A (ja) * 2021-01-22 2024-02-14 ジェイド バード ディスプレイ（シャンハイ） リミテッド スライシングマイクロｌｅｄウェハおよびスライシングマイクロｌｅｄチップ
US20230420599A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Lumileds Llc High flux led with low operating voltage utilizing two p-n junctions connected in parallel and having one tunnel junction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12356760B2 (en) Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
TW531902B (en) Light emitting device, its manufacturing method, and semiconductor light emitting apparatus
US20250048792A1 (en) Light-emitting device and display device having the same
CN212412081U (zh) 显示用发光元件以及具有其的显示装置
TW201227942A (en) Light emitting unit array and projection system
KR20230161469A (ko) Led 디스플레이
WO2025239086A1 (ja) 発光装置および画像表示装置
WO2025204313A1 (ja) 発光装置および画像表示装置
US20260114101A1 (en) Display device and electronic device, and method of manufacturing display device
EP4615199A1 (en) Light-emitting device and display device including the same
US20250393363A1 (en) Light emitting device and display apparatus including the same
US20250351638A1 (en) Display device and method of manufacturing the same
EP4250378B1 (en) Method for forming resonant cavity light emitting elements and optical device comprising said elements
KR20250174157A (ko) 발광 소자, 이를 포함한 표시 장치, 및 발광 소자의 제조 방법
US20260020416A1 (en) Display device and method of manufacturing the same, and electronic device for providing image
WO2025192210A1 (ja) 発光装置および画像表示装置
US20250255040A1 (en) Light emitting element and display device including the same
WO2025192031A1 (ja) 発光装置および画像表示装置
US20240313166A1 (en) Light-emitting element, display device including the same and method of fabricating the same
KR20260056372A (ko) 표시 장치와 그의 제조 방법
KR20260009414A (ko) 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
WO2025204312A1 (ja) 積層デバイスおよび積層デバイスの製造方法ならびに電子機器
KR20250102152A (ko) 발광 소자, 이를 포함한 표시 장치, 및 발광 소자의 제조 방법
CN119836061A (zh) 芯片及其制备方法、显示装置、电子设备、晶圆、晶圆叠层
KR20250122618A (ko) 발광 소자 어레이, 이를 포함한 표시 장치, 및 발광 소자 어레이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25803337

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1