WO2025254147A1 - 発光装置、発光装置の製造方法および画像表示装置 - Google Patents
発光装置、発光装置の製造方法および画像表示装置Info
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Definitions
- This disclosure relates to a light-emitting device, a method for manufacturing the light-emitting device, and an image display device equipped with the light-emitting device.
- an image display element has been proposed that includes a common P electrode that is parallel to the light emission surfaces of multiple micro-light-emitting elements and is in contact with the light emission surfaces (see, for example, Patent Document 1).
- the stepped structure of the transparent electrode provided above the light-emitting surface of the light-emitting element can sometimes limit the aperture ratio of the light-emitting surface.
- a light-emitting device includes a substrate, a light-emitting element, an electrode layer, a contact electrode layer, a first insulating film, and a transparent electrode.
- the light-emitting element is provided on the substrate and includes an opposing surface facing the substrate, a light-emitting surface opposite the opposing surface, and an end surface connecting the opposing surface and the light-emitting surface.
- the electrode layer contacts the entire light-emitting surface.
- the contact electrode layer is provided in a second region of the substrate different from the first region in which the light-emitting element is provided, and includes a surface located opposite the substrate.
- the first insulating film covers the end surface of the light-emitting element.
- the transparent electrode continuously covers the entire electrode layer and the first insulating film, and is electrically connected to the surface of the contact electrode layer.
- the only portion of the transparent electrode that covers the entire electrode layer is a flat portion that extends along the light-emitting surface.
- An image display device includes the above-described light-emitting device.
- a method for manufacturing a light-emitting device includes forming, on a substrate, a contact electrode layer and a light-emitting element having a light-emitting surface on the side opposite the substrate; covering the contact electrode layer and the light-emitting element with an insulating film; selectively etching the insulating film to expose the entire area of the light-emitting surface and at least a portion of the contact electrode layer; and forming a transparent electrode that continuously covers the entire area of the light-emitting element's light-emitting surface and the insulating film and is electrically connected to the contact electrode layer.
- light is emitted from all areas of the light-emitting surface of the light-emitting element.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the light emitting device shown in FIG.
- FIG. 3A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process for the light emitting device shown in FIG.
- FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3A.
- FIG. 3C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3B.
- FIG. 3D is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3C.
- FIG. 3E is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3D.
- FIG. 3F is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3E.
- FIG. 3G is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3F.
- FIG. 3H is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3G.
- FIG. 3I is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 3H.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the light emitting device shown in FIG.
- FIG. 6A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process for the light emitting device shown in FIG.
- FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6A.
- FIG. 6C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6B.
- FIG. 7 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. 8 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. 9 is a schematic plan view illustrating an example of the configuration of a light emitting device according to Modification 3 of the present disclosure.
- FIG. 10A is a schematic plan view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to Modification 4 of the present disclosure.
- FIG. 10B is a schematic plan view illustrating another example of the configuration of the light emitting device according to the fourth modification of the present disclosure.
- FIG. 10C is a schematic plan view illustrating another example of the configuration of the light emitting device according to the fourth modification 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 5 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 the third embodiment of the present disclosure.
- FIG. 13 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the light emitting device shown in FIG.
- FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the light-emitting device shown in FIG.
- FIG. 15A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process for the light emitting device shown in FIG.
- FIG. 15B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15A.
- FIG. 15C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15B.
- FIG. 15D is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15C.
- FIG. 15E is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15D.
- FIG. 15F is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15E.
- FIG. 15G is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15F.
- FIG. 15H is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15G.
- FIG. 15I is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 15H.
- FIG. 16 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. 17 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. 16 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. 17 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a light-emitting device according to
- FIG. 18 is a schematic plan view illustrating an example of the configuration of a light emitting device according to Modification 8 of the present disclosure.
- FIG. 19 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. 20 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. 21 is a perspective view illustrating an example of a configuration of an image display device according to an application example of the present disclosure.
- FIG. 22 is a schematic diagram showing an example of a wiring layout of the image display device shown in FIG. FIG.
- FIG. 23 is a perspective view illustrating an example of a configuration of an image display device according to an application example of the present disclosure.
- FIG. 24 is a perspective view illustrating the configuration of the mounting board shown in FIG.
- FIG. 25 is a perspective view illustrating the configuration of the unit substrate shown in FIG.
- FIG. 26 is a diagram illustrating an example of an image display device according to an application example of the present disclosure.
- FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a light emitting device as a reference example.
- First embodiment (example of a light emitting device having a transparent electrode covering the entire light emitting surface of a light emitting element) 1-1.
- Configuration 1-2. Manufacturing method 1-3. Actions and effects 2.
- Second embodiment (example of a light emitting device including a transparent electrode that covers the entire light emitting surface and rounded end faces of a light emitting element and has flush side faces) 2-1.
- Configuration 2-2. Manufacturing method 2-3.
- Modifications 3-1 Modification 1 (another example of a light-emitting device) 3-2. Modification 2 (another example of a light-emitting device) 3-3. Modification 3 (another example of a light-emitting device) 3-4. Modification 4 (another example of a light-emitting device) 3-5. Modification 5 (another example of a light-emitting device) 4.
- Third embodiment example of a light emitting device including a heat dissipation part connected to a light emitting element via a heat conduction path
- Application examples example of a light emitting device including a heat dissipation part connected to a light emitting element via a heat conduction path
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
- Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of a planar configuration of the light-emitting device 1 shown in Fig. 1.
- the light-emitting device 1 is suitably applicable to a display panel of an image display device known as an LED display (for example, an image display device 100 shown in Fig. 21 described below).
- the light-emitting device 1 includes, for example, a drive substrate 30, one or more light-emitting elements 11, one or more first electrode layers 12, one or more second electrode layers 13, one or more transparent electrodes 14, a plurality of protective films 15, and a plurality of first insulating films 161 in the Z-axis direction, which is the thickness direction perpendicular to the XY plane.
- the light-emitting device 1 further includes one or more plugs 21, a plurality of contact electrode layers 22, one or more plugs 23, and one or more embedded layers 24.
- the drive substrate 30 corresponds to a specific example of a "substrate" as one aspect of the present disclosure.
- the second electrode layer 13 corresponds to a specific example of an "electrode layer" as one aspect of the present disclosure. Note that, in FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3A to 3I described below, contact electrode layers 22-1 and 22-2 are illustrated as an example of the plurality of contact electrode layers 22.
- the light-emitting element 11 is provided for each of the multiple pixels that make up an image display device, for example. That is, for example, one light-emitting element 11 is provided for each pixel. However, multiple light-emitting elements 11 may be provided for each pixel.
- the light-emitting element 11 is a solid-state light-emitting element that emits light in a specific wavelength band from its top surface, such as 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 11 has a facing surface 11S1 facing the drive substrate 30, a light-emitting surface 11S2 opposite the facing surface, and an end surface 11S3 connecting the facing surface and the light-emitting surface.
- the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 is flat.
- the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 is inclined at an angle of less than 90° with respect to the surface of the drive substrate 30.
- the light-emitting element 11 includes, for example, a first conductivity type layer 111, an active layer 112, and a second conductivity type layer 113, in that order from the drive substrate 30 side.
- the first conductivity type layer 111 is formed of, for example, an n-type GaN-based semiconductor material.
- the active layer 112 has, for example, a multiple quantum well structure in which InGaN and GaN are alternately stacked, and has a light-emitting region within the layer. Light in the blue band of, for example, 430 nm to 500 nm is extracted from the active layer 112. Light with a wavelength corresponding to, for example, the ultraviolet region (ultraviolet light) may also be extracted from the active layer 112.
- the second conductivity type layer 113 is formed of, for example, a p-type GaN-based semiconductor material. In the light-emitting element 11, the upper surface of the second conductivity type layer 113, i.e., the surface opposite to the active layer 112, serves as a light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11.
- the first electrode layer 12 is provided between the drive substrate 30 and the light-emitting element 11, at a position where it overlaps with the light-emitting element 11 in the Z-axis direction.
- the first electrode layer 12 includes, for example, a reflective film 121 and a contact layer 122, in that order in the Z-axis direction from the drive substrate 30 side.
- the reflective film 121 has an opening 121H.
- a plug 23 penetrates the opening 121H in the reflective film 121.
- the reflective film 121 is formed using a light-reflective metal, a dielectric material, or a multilayer film made by laminating these. Examples of metals used in the reflective film 121 include titanium (Ti), aluminum (Al), and silver (Ag).
- the contact layer 122 is electrically connected to the drive substrate 30 via the plug 23.
- the contact layer 122 is in ohmic contact with, for example, the first conductivity type layer 111.
- the contact layer 122 is formed using a transparent conductive material such as a multilayer film (Ni/Au) of nickel (Ni) and gold (Au) or ITO.
- the contact layer 122 may also be composed of a metal such as Ti, TiN, TaN, Al, or Ag, or a multilayer film made by stacking these metals.
- the second electrode layer 13 is provided so as to cover the entire area of the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11. That is, the entire area of the light-emitting surface 11S2 is in contact with the second electrode layer 13.
- the second electrode layer 13 is also covered with the transparent electrode 14. That is, the entire area of the upper surface 13S of the second electrode layer 13 opposite the light-emitting surface 11S2 is in contact with the transparent electrode 14.
- the second electrode layer 13 is provided so as to cover the second conductivity-type layer 113 of the light-emitting element 11, and is in ohmic contact with the second conductivity-type layer 113.
- the second electrode layer 13 is formed from a transparent electrode material such as ITO, indium zinc oxide (IZO), tin oxide (SnO), or TiO.
- the transparent electrode 14 is arranged to continuously cover the entire area of the second electrode layer 13 and the first insulating film 161. As described above, the transparent electrode 14 contacts the entire area of the upper surface 13S of the second electrode layer 13. Therefore, the light-emitting element 11 emits light from the entire area of the light-emitting surface 11S2. Furthermore, the only part of the transparent electrode 14 that covers the entire area of the second electrode layer 13 is the flat portion 141 that extends along the light-emitting surface 11S2. In other words, the transparent electrode 14 is arranged so that only the flat portion 141 of the transparent electrode 14 covers the entire area of the light-emitting surface 11S2.
- the entire area of the light-emitting surface 11S2 is uniformly covered by the flat portion 141 so as to contact the flat portion 141 of the transparent electrode 14.
- the transparent electrode 14 is electrically connected to the surface 22S1 of the contact electrode layer 22.
- the transparent electrode 14 electrically connects the light-emitting element 11 to the drive substrate 30.
- the transparent electrode 14 is formed from a transparent electrode material such as ITO, indium zinc oxide (IZO), tin oxide (SnO), or TiO.
- the protective film 15 is provided between the end face 11S3 of the light-emitting element 11 and the first insulating film 161. Furthermore, the protective film 15 extends along the surface of the embedded layer 24 on the side opposite the drive substrate 30. The protective film 15 protects the light-emitting surface 11S2 and end face 11S3 of the light-emitting element 11 and the surface 24US of the embedded layer 24, for example, during the manufacturing process of the light-emitting device 1.
- the protective film 15 is formed using, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium nitride (TiN), resin, etc.
- the first insulating film 161 is provided to cover the end surface 11S3 of the light-emitting element 11.
- the first insulating film 161 is provided to fill the gap between the protective film 15 and the transparent electrode 14.
- the first insulating film 161 can be formed using, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), and plasma tetraethoxysilane (P-TEOS).
- the plug 21 is provided in contact with the contact electrode layer 22 and electrically connects the contact electrode layer 22 to the drive substrate 30.
- the plug 21 is formed using, for example, copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), silver (Ag), or an alloy thereof.
- the contact electrode layer 22 is provided in a region of the drive substrate 30 that is different from the region in which the light-emitting element 11 is provided.
- the contact electrode layer 22 includes a surface 22S1 located on the opposite side from the drive substrate 30.
- the contact electrode layer 22 includes, for example, a reflective film 221 and a contact layer 222, in that order in the Z-axis direction from the drive substrate 30 side.
- the reflective film 221 has an opening 221H.
- the plug 21 penetrates the reflective film 221 through the opening 221H.
- the reflective film 221 is formed using a light-reflective metal, a dielectric material, or a multilayer film made by laminating these. Examples of metals used in the reflective film 221 include titanium (Ti), aluminum (Al), and silver (Ag).
- the contact layer 222 is electrically connected to the drive substrate 30 via the plug 21.
- the contact layer 222 is in ohmic contact with, for example, the first conductivity type layer 111.
- the contact layer 222 is formed using a transparent conductive material such as a multilayer film (Ni/Au) of nickel (Ni) and gold (Au) or ITO.
- the contact layer 222 may also be composed of a metal such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), aluminum (Al), or silver (Ag), or a multilayer film made by stacking these metals.
- the reflective film 121 has an opening 121H.
- a plug 23 penetrates the opening 121H in the reflective film 121.
- the reflective film 121 is formed using a light-reflective metal, a dielectric material, or a multilayer film made by laminating these. Examples of metals used in the reflective film 121 include titanium (Ti), aluminum (Al), and silver (Ag).
- the contact layer 122 is electrically connected to the drive substrate 30 via the plug 23.
- the contact layer 122 is in ohmic contact with, for example, the first conductivity type layer 111.
- the contact layer 122 is formed using a transparent conductive material such as a multilayer film (Ni/Au) of nickel (Ni) and gold (Au) or ITO.
- the contact layer 122 may also be composed of a metal such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), aluminum (Al), or silver (Ag), or a multilayer film made by stacking these metals.
- the plug 23 is provided in contact with the contact layer 122 and electrically connects the first electrode layer 12 to the drive substrate 30.
- the plug 23 is formed using, for example, copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), silver (Ag), or an alloy thereof.
- the buried layer 24 is provided between the protective film 15 and the drive substrate 30.
- the buried layer 24 is provided so as to bury the plug 21, the contact electrode layer 22, and the plug 23.
- the buried layer 24 is formed using, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), titanium oxide (TiO), etc.
- the drive substrate 30 is made of, for example, silicon (Si).
- a drive circuit that drives the light-emitting elements 11 is embedded in the drive substrate 30.
- the light emitting device 1 of this embodiment can be manufactured, for example, as follows: Figures 3A to 3I show an example of a manufacturing process for the light emitting device 1.
- a sapphire substrate for example, is prepared as a growth substrate 41, and then the first conductivity type layer 111, active layer 112, and second conductivity type layer 113 are formed in this order on the growth substrate 41, for example, by epitaxial crystal growth.
- Epitaxial crystal growth can be performed using, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE).
- the second electrode layer 13 is formed on the second conductivity type layer 113 to obtain the laminated film 110.
- the second electrode layer 13 is formed so as to contact the entire area of the light emitting surface 11S.
- the second electrode layer 13 is obtained by depositing indium tin oxide using, for example, sputtering or vapor deposition.
- the laminated film 110 is inverted so that the second electrode layer 13 faces the support substrate 42, as shown in FIG. 3B, and the laminated film 110 is bonded to the support substrate 42.
- a contact layer 122 and a reflective film 121 are formed in order to cover the surface of the first conductivity type layer 111 opposite the active layer 112, and an opening 121H is formed in the reflective film 121.
- a plug 21, contact electrode layers 22-1 and 22-2, and a plug 23 are formed embedded in the buried layer 24.
- the plug 23 is provided so as to stand in the opening 121H of the reflective film 121.
- the plug 23 is formed so as to be connected to the contact layer 122.
- the contact electrode layer 22 is provided so as to be spaced apart from the first electrode layer 12.
- the plug 21 and the plug 23 are exposed on the back surface 24BS of the buried layer 24.
- a separately fabricated drive substrate 30 is bonded to the back surface 24BS of the buried layer 24 (performing a so-called hybrid bond). This connects the drive substrate 30 to each of the plugs 21 and 23.
- the bonded laminated film 110, embedded layer 24, and drive substrate 30 are inverted so that the drive substrate 30 is on the bottom, and the support substrate 42 is then removed.
- an insulating film 16 is formed using silicon oxide (SiO) or the like on the top surface of the second electrode layer 13 that is exposed by removing the support substrate 42.
- a hard mask HM for example, is selectively provided in a predetermined region on the insulating film 16.
- the hard mask HM is provided in a region that overlaps with the plug 23 in the Z-axis direction.
- the hard mask HM is used to process the stacked film 110 and second electrode layer 13 into a mesa shape by, for example, reactive ion etching (RIE). This operation results in a light-emitting element 11 consisting of a first conductivity type layer 111, an active layer 112, and a second conductivity type layer 113.
- RIE reactive ion etching
- a protective film 15 is formed to cover the end surface 11S3 of the light-emitting element 11, the upper surface of the insulating film 16, and the surface 24US of the embedded layer 24. Furthermore, an insulating film 160 is formed to cover the protective film 15.
- the resist pattern R1 has an opening RH1 in the region corresponding to the contact electrode layer 22-1 in the Z-axis direction, and an opening RH2 in the region corresponding to the contact electrode layer 22-2 in the Z-axis direction.
- opening H1 is formed at a position corresponding to contact electrode layer 22-1, and opening H2 is formed at a position corresponding to contact electrode layer 22-2, as shown in Figure 3G.
- the insulating film 16, part of the protective film 15, and part of the insulating film 160 are removed, for example, by CMP (Chemical Mechanical Polishing), so as to expose the top surface of the second electrode layer 13. This operation results in the first insulating film 161 being obtained from the insulating film 160.
- CMP Chemical Mechanical Polishing
- the transparent electrode 14 is formed so as to cover the entire area of the upper surface 13S of the second electrode layer 13 and the first insulating film 161.
- the transparent electrode 14 is formed so as to continuously cover the entire area of the light-emitting surface 11S of the light-emitting element 11 and the first insulating film 161, and to be electrically connected to each of the contact electrode layers 22-1 and 22-2. This completes the light-emitting device 1 shown in Figure 1.
- the light-emitting device 1 of this embodiment includes a drive substrate 30, a light-emitting element 11, a contact electrode layer 22, and a transparent electrode 14.
- the light-emitting element 11 and the contact electrode layer 22 are each provided on the drive substrate 30.
- the contact electrode layer 22 includes a surface 22S1 located on the opposite side from the drive substrate 30.
- the transparent electrode 14 continuously covers a first insulating film 161 covering an end face of the light-emitting element 11, the entire light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11, and the first insulating film 161, and is electrically connected to the surface 22S1 of the contact electrode layer 22.
- the transparent electrode 14 continuously covers the entire area of the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 and the first insulating film 161, thereby enabling emitted light to be extracted from the entire area of the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11. That is, the light emitting device 1 can maximize the aperture area of the light emitting element 11, and can maximize the aperture ratio of the light emitting element 11, i.e., the ratio of the area from which emitted light can be extracted to the area of the light emitting surface 11S2. This will be described below.
- a transparent electrode 1014 having a stepped structure covers only a portion of the light-emitting surface 1011S2 of the light-emitting element 1011.
- part of the light-emitting surface 1011S2 is covered by the insulating film 1161, so part of the light emitted from the light-emitting surface 1011S2 is blocked by the insulating film 1161. This reduces the aperture ratio of the light-emitting element 1011 (the ratio of the area from which emitted light can be extracted to the area of the light-emitting surface 1011S2).
- the flat portion 141 of the transparent electrode 14 covers the entire area of the second electrode layer 13, which in turn covers the entire area of the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11.
- the transparent electrode 14 of the light-emitting element 11 of the light-emitting device 1 of this embodiment has higher flatness than the transparent electrode 1014 of the light-emitting element 1011 of the light-emitting device 1001, which includes a transparent electrode with the above-mentioned stepped structure. Therefore, the dimension (thickness) of the light-emitting element 11 in the Z-axis direction can be made smaller than the thickness of the light-emitting element 1011. Furthermore, because the transparent electrode 14 of the light-emitting element 11 has high flatness, it becomes easy to provide, for example, an on-chip lens or the like on the light-emitting surface 11S2 side of the light-emitting element 11.
- Second embodiment Fig. 4 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 2 according to a second embodiment of the present disclosure.
- Fig. 5 is a schematic diagram showing an example of a planar configuration of the light-emitting device 2 shown in Fig. 4.
- the light-emitting device 2 is suitably applicable to an image display device known as an LED display (for example, the image display device 100 shown in Fig. 21 described below).
- the transparent electrode 14 has a step from the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 to the surface 22S1 of the contact electrode layer 22.
- the first insulating film 161 has a corner on the surface connecting the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 and the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11.
- the first insulating film 161A includes a side surface that is continuous from the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 to the surface 22S1 of the contact electrode layer 22A.
- the side surface 161S of the first insulating film 161A includes a flat portion 161S1 extending along the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 and a curved portion 161S2 connecting the flat portion 161S1 and the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11.
- the transparent electrode 14A has a smooth structure with no steps from the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 to the surface 22S1 of the contact electrode layer 22A.
- the transparent electrode 14A has no bending points or inflection points from the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 to the surface 22S of the contact electrode layer 22A, and has a conformal shape that follows the outer shape of the light-emitting element 11.
- the contact electrode layer 22A includes an opening 22AH that runs along the outer edge of the light-emitting element 11. As shown in FIG. 5, the contact electrode layer 22A is provided in a ring-like shape in plan view, for example, in contact with the transparent electrode 14A. That is, the bonding region F1 between the contact electrode layer 22A and the transparent electrode 14A is provided so as to surround at least a portion of the light-emitting element 11 in plan view. Note that while FIG. 5 shows an example in which the bonding region F1 is provided in a circular ring shape, its planar shape is not limited to a circular ring and can also be other shapes.
- planar shape of the bonding region F1 is not limited to a ring, and it may also be a shape in which a notch is provided in part of the region surrounding the periphery of the light-emitting element 11, such as a semi-ring.
- the light-emitting device has substantially the same configuration as the light-emitting device 1 according to the first embodiment described above.
- the light emitting device 2 of this embodiment can be manufactured, for example, as follows.
- the manufacturing process is the same as that of the light emitting device 1 up to the step of forming the insulating film 160 shown in Figures 3A to 3E.
- Figures 6A to 6C show an example of the manufacturing process of the light emitting device 2 after the formation of the insulating film 160.
- the resist pattern R2 has a substantially circular opening RH3 centered on the light-emitting element 11.
- the insulating film 160, the protective film 15, and the embedded layer 24 are selectively removed by dry etching using, for example, the resist pattern R2 as a mask. This forms an opening H3 as shown in FIG. 6B. This operation exposes the contact electrode layer 22A in a ring shape in a plan view. Furthermore, for example, dry etching is used to form the first insulating film 161A so as to have a flat portion 161S1 extending along the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 and a curved portion 161S2 connecting the flat portion 161S1 and the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 as shown in FIG. 6B.
- a transparent electrode 14A is formed so as to continuously cover the entire area of the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11 and the first insulating film 161A, and to be electrically connected to the contact electrode layer 22A. This completes the light-emitting device 2 shown in Figure 4.
- the light emitting device 2 of this embodiment also provides the same effects as the light emitting device 1 of the first embodiment. That is, the aperture area of the light emitting element 11 can be maximized, and the aperture ratio of the light emitting element 11, i.e., the ratio of the area from which emitted light can be extracted to the area of the light emitting surface 11S2, can be maximized.
- the first insulating film 161A includes a side surface that continues from the light emitting surface 11S2 of the light emitting element 11 to the surface 22S1 of the contact electrode layer 22A. Furthermore, in the light emitting device 2, the side surface 161S of the first insulating film 161A includes a flat portion 161S1 extending along the end surface 11S3 of the light emitting element 11, and a curved portion 161S2 connecting the flat portion 161S1 and the light emitting surface 11S2 of the light emitting element 11.
- the transparent electrode 14A has a conformal shape that follows the outline of the light emitting element 11 from the light emitting surface 11S2 of the light emitting element 11 to the surface 22S of the contact electrode layer 22A. This improves the layout efficiency of the light emitting device 2. Because the transparent electrode 14A has a curved portion that follows the outline of the curved portion 161S2 of the first insulating film 161A, it is possible to reduce variation in the thickness of the transparent electrode 14A. This prevents breakage of the transparent electrode 14A and increases in electrical resistance, improving the reliability and performance of the light-emitting device 2.
- the contact electrode layer 22A is further provided in a ring shape surrounding the periphery of the light-emitting element 11 in a planar view.
- the in-plane distance between the light-emitting element 11 and the contact electrode layer 22A is shorter than the in-plane distance between the light-emitting element and the contact electrode layer in a typical light-emitting device. This enables high integration of multiple light-emitting elements 11 in a light-emitting device 2 that includes multiple light-emitting elements 11.
- FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 3 according to a first modification of the present disclosure.
- a first insulating film 161A was provided between the transparent electrode 14A and the protective film 15, but the present disclosure is not limited to this.
- a second insulating film 162 is further provided between the first insulating film 161A and the transparent electrode 14A. Except for the above points, the configuration of the light-emitting device 3 is substantially the same as the configuration of the light-emitting device 2 of the second embodiment described above.
- the etching resistance of the second insulating film 162 is different from that of the first insulating film 161. That is, the etching rate of the second insulating film 162 is different from that of the first insulating film 161.
- the etching resistance of the second insulating film 162 is higher than that of the first insulating film 161, and therefore the etching rate of the second insulating film 162 is lower than that of the first insulating film 161.
- the second insulating film 162 is formed, for example, using at least one of SiO2, SiN, SiON, P(plasma)-TEOS, and silicon-rich oxide.
- the method for forming the second insulating film 162 may be different from that for forming the first insulating film 161.
- the film quality of the second insulating film 162 may be different from that of the first insulating film 161.
- the second insulating film 162 can be formed, for example, by a sputtering method or an ALD method.
- the second insulating film 162 may be, for example, a multilayer film structure having two or more layers.
- the second insulating film 162 may be light-reflective.
- an insulating film 160 (see FIG. 6A ), which will ultimately become the first insulating film 161, is formed.
- a second insulating film 162 is then formed to cover the insulating film 160, and a resist pattern R2 is then formed.
- the subsequent manufacturing steps are the same as those for the light-emitting device 2 of the second embodiment.
- dry etching is performed using the resist pattern R2 as a mask to selectively remove the insulating film 160, the second insulating film 162, the protective film 15, and the embedded layer 24, thereby forming an opening H3.
- the second insulating film 162 is formed to have a flat portion 162S1 extending along the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 and a curved portion 162S2 extending from the flat portion 162S1 toward the light-emitting surface 11S2 of the light-emitting element 11, as shown in FIG. 7 .
- a second insulating film 162 is provided between the first insulating film 161 and the transparent electrode 14. This makes it possible to reliably leave a sufficient thickness of the first insulating film 161 and second insulating film 162 covering the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 during the manufacturing process, for example, at the stage of exposing the upper surface of the second electrode layer 13 and forming the opening H3 by dry etching using a resist. By covering the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 with the first insulating film 161 and second insulating film 162 of sufficient thickness, the insulation properties of the light-emitting element 11 are more reliably ensured.
- FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 4 according to a second modification of the present disclosure.
- the transparent electrode 14 contacted the contact electrode layer 22 to electrically connect the light-emitting element 11, but the present disclosure is not limited to this.
- a plug 25 is further provided that electrically connects the contact electrode layer 22 and the transparent electrode 14B. This reduces the stepped portion of the transparent electrode 14B compared to the transparent electrode 14, allowing for greater flatness.
- the configuration of the light emitting device 4 is substantially the same as the configuration of the light emitting device 1 of the first embodiment described above. Even with this configuration, the light emitting device 4 can achieve the same effects as the light emitting device 1 of the first embodiment described above.
- FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a planar configuration of a light-emitting device 5 according to Modification 3 of the present disclosure.
- the contact electrode layer 22 has a generally rectangular shape in a plan view and is in contact with the transparent electrode 14A in a circular ring shape, but the present disclosure is not limited to this.
- the contact electrode layer 22C has a generally circular shape.
- the configuration of the light emitting device 4 is substantially the same as the configuration of the light emitting device 2 of the second embodiment described above. Even with this configuration, the light emitting device 4 can achieve the same effects as the light emitting device 2 of the second embodiment described above.
- Fig. 10A is a schematic diagram showing an example of the planar configuration of a light-emitting device 6-1 according to Modification 4 of the present disclosure.
- Fig. 10B is a schematic diagram showing an example of the planar configuration of a light-emitting device 6-2 according to Modification 4 of the present disclosure.
- Fig. 10C is a schematic diagram showing another example of the planar configuration of a light-emitting device 6-3 according to Modification 4 of the present disclosure.
- the bonding area F1 between the contact electrode layer 22A and the transparent electrode 14A is annular in plan view, surrounding the light-emitting element 11 at the center, but the present disclosure is not limited to this.
- the center of the bonding area F1 between the contact electrode layer 22A and the transparent electrode 14A does not have to coincide with the center of the light-emitting element 11.
- the bonding area F2 between the contact electrode layer 22A and the transparent electrode 14A may have a shape that combines a substantially circular shape with a substantially rectangular shape.
- the bonding area F3 between the contact electrode layer 22A and the transparent electrode 14A may have a substantially rectangular shape that includes part of the light-emitting element 11.
- the configuration of the light-emitting device 6 is substantially the same as the configuration of the light-emitting device 2 of the second embodiment described above. Even with this configuration, the light-emitting device 6 can achieve the same effects as the second embodiment described above.
- FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 7 according to a fifth modification of the present disclosure.
- the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 is inclined at an angle of less than 90° relative to the surface of the drive substrate 30, but the present disclosure is not limited to this.
- the end surface 11FS3 of the light-emitting element 11F may be perpendicular to the surface of the drive substrate 30.
- the configuration of the light-emitting device 7 is substantially the same as the configuration of the light-emitting device 1 of the first embodiment and the light-emitting device 2 of the second embodiment. Even with this configuration, the light-emitting device 7 can achieve the same effects as the light-emitting device 1 of the first embodiment and the light-emitting device 2 of the second embodiment.
- Fig. 12 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 8 according to a third embodiment of the present disclosure.
- Fig. 13 is a schematic diagram showing an example of a planar configuration of the light-emitting device 8 shown in Fig. 12. However, in Fig. 13, some components such as the transparent electrode 14 are omitted.
- Fig. 12 shows a cross section taken along line XII-XII shown in Fig. 13 and viewed in the direction of the arrows.
- the light-emitting device 8 is suitably applicable to an image display device known as an LED display (for example, the image display device 100 shown in Fig. 21 described below).
- the light emitting device 8 further includes a heat dissipation portion 50 and a heat conduction path 60. Except for the above points, the light emitting device 8 has substantially the same configuration as the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the heat dissipation section 50 is provided in a region AR50 of the drive substrate 30 in the XY plane, which is different from both the region AR11 in which the light emitting element 11 is provided and the region AR21 in which the plug 21 connected to the contact electrode layer 22 is provided.
- the heat dissipation section 50 is, for example, a portion that dissipates heat generated by the light emitting element 11, and preferably has a thermal conductivity higher than that of the protective film 15 and the embedded layer 24.
- the heat dissipation section 50 may contain, for example, the same constituent material as that of the light emitting element 11. More specifically, it may be formed from the same constituent material as the first conductivity type layer 111, for example, a GaN-based semiconductor material.
- the heat dissipation section 50 may be provided on the same layer as the light emitting element 11. "The heat dissipation section 50 being provided on the same layer as the light emitting element 11" means that at least a portion of the heat dissipation section 50 is positioned so as to overlap a portion of the light emitting element 11 in the XY plane.
- FIG 14 is an enlarged cross-sectional view of the heat dissipation section 50 shown in Figure 12.
- the heat dissipation section 50 includes a plurality of needle-like protrusions 51 each extending in the Z-axis direction, which corresponds to the thickness direction of the light-emitting element 11.
- a minute oxide 52 is attached to the tip of each of the needle-like protrusions 51.
- the oxide 52 is, for example, GaO (gallium oxide).
- the height H of each needle-like protrusion 51 along the Z-axis direction of the light-emitting element 11 is preferably greater than the diameter D of each needle-like protrusion 51.
- the heat conduction path 60 covers the end surface 11S3 of the light-emitting element 11 via the protective film 15 and is connected to the heat dissipation section 50.
- the heat conduction path 60 has a higher thermal conductivity than the protective film 15.
- the heat conduction path 60 may be formed from a metal containing at least one of Ag (silver), Cu (copper), Au (gold), Al (aluminum), Mg (magnesium), Zn (zinc), Fe (iron), W (tungsten), Sn (tin), Pb (lead), Ga (gallium), and Pt (platinum).
- the light emitting device 8 of this embodiment can be manufactured, for example, as follows. A method for manufacturing the light emitting device 8 will be described with reference to Figures 15A to 15I in addition to Figures 3A to 3C. Figures 15A to 15I show an example of a manufacturing process for the light emitting device 8.
- a structure is formed on the drive substrate 30, in which the embedded layer 24, first electrode layer 12, stacked film 110, second electrode layer 13, and insulating film 16 are stacked in this order, as shown in Figures 3A to 3C.
- the embedded layer 24 is embedded with plug 21, contact electrode layers 22-1 and 22-2, plug 23, and other components.
- a hard mask HM is selectively provided in regions AR11 and AR50 on the insulating film 16.
- Region AR11 is the region where the light emitting element 11 will be provided
- region AR50 is the region where the heat dissipation portion 50 will be provided.
- the hard mask HM is used to selectively remove the insulating film 16, second electrode layer 13, and stacked film 110 by, for example, reactive ion etching. This operation results in stacked bodies 11Z and 50Z, each consisting of a first conductivity type layer 111, an active layer 112, and a second conductivity type layer 113.
- a protective film 15 is formed to cover the stacked bodies 11Z and 50Z, the insulating film 16, and the surface 24US of the embedded layer 24.
- a heat conduction path 60 is selectively formed in a portion of the protective film 15 in an area excluding areas AR11, AR21, and AR50.
- an insulating film 160 is formed to cover the protective film 15 and the heat conduction path 60.
- dry etching is performed using a resist pattern formed by photolithography as a mask to selectively remove the insulating film 160, protective film 15, and buried layer 24 in region AR21. This forms an opening H1 at a position corresponding to contact electrode layer 22-1, as shown in Figure 15E.
- the insulating film 16, a portion of the protective film 15, and a portion of the insulating film 160 are removed, for example, by CMP, so as to expose the upper surface of the second electrode layer 13. This operation results in the light-emitting element 11 and the first insulating film 161.
- a transparent electrode 14 is formed to cover the entire area of the upper surface 13S of the second electrode layer 13 of the light-emitting element 11, the first insulating film 161, and the contact electrode layer 22-1.
- the laminate 50Z is not covered with the transparent electrode 14, and the upper surface of the laminate 50Z is left exposed.
- the transparent electrode 14 is formed to continuously cover the entire area of the light-emitting surface 11S of the light-emitting element 11 and the first insulating film 161, and to be electrically connected to the contact electrode layer 22-1.
- a resist pattern RP is formed to cover the area excluding region AR50.
- reactive ion etching is performed on the laminate 50Z exposed in region AR50, thereby obtaining a heat dissipation portion 50 having a plurality of needle-like protrusions 51.
- the shape and density of the plurality of needle-like protrusions 51 can be adjusted by adjusting the type and pressure of the etching gas used in the reactive ion etching, plasma density, RF power, or environmental temperature.
- the light emitting device 8 of this embodiment also provides the same effects as the light emitting device 1 of the first embodiment. That is, the aperture area of the light emitting element 11 can be maximized, and the aperture ratio of the light emitting element 11, i.e., the ratio of the area from which emitted light can be extracted to the area of the light emitting surface 11S2, can be maximized.
- a heat dissipation section 50 and a heat conduction path 60 are further provided. Therefore, for example, heat generated in the light-emitting element 11 as the light-emitting element 11 operates to emit light can be quickly dissipated from the heat dissipation section 50 to the outside via the heat conduction path 60.
- the heat dissipation section 50 has multiple needle-like protrusions 51, the surface area of the heat dissipation section 50 can be increased without increasing the area occupied by the heat dissipation section 50 in the XY plane.
- the heat of the light-emitting element 11 can be dissipated more efficiently than when the heat dissipation section 50 does not have multiple needle-like protrusions 51.
- the elements constituting the first conductivity type layer 111, the active layer 112, and the second conductivity type layer 113 may diffuse to the surroundings, which may reduce the light-emitting efficiency.
- the heat dissipation section 50 and the heat conduction path 60 are provided, which reduces the temperature rise of the light-emitting element 11 and its vicinity, and prevents a decrease in the light-emitting performance of the light-emitting element 11.
- (4-4-1. Modification 6) 16 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light emitting device 8A according to Modification 6 of the present disclosure.
- a filling layer 53 is further provided in the heat dissipation section 50.
- the configuration of the light emitting device 8A of Modification 6 is substantially the same as the configuration of the light emitting device 8 of the third embodiment.
- the filling layer 53 fills the gaps between the multiple needle-shaped protrusions 51.
- the filling layer 53 preferably has a high thermal conductivity equal to or greater than that of the heat dissipation section 50.
- the upper surface 50S of the filling layer 53 is preferably a flat surface.
- Modification 7 17 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light emitting device 8B according to Modification 7 of the present disclosure.
- the light emitting device 8B of Modification 7 further includes a metal coating 54 that covers the multiple needle-like protrusions 51 of the heat dissipation portion 50. Except for the above points, the configuration of the light emitting device 8B of Modification 7 is substantially the same as the configuration of the light emitting device 8 of the third embodiment described above.
- the metal coating 54 is provided to cover the tips and sides of the multiple needle-shaped protrusions 51.
- the metal coating 54 is preferably made of a metal material with a high thermal conductivity equal to or greater than that of the heat dissipation section 50.
- the metal coating 54 may be in direct contact with the heat conduction path 60.
- the metal coating 54 can be formed by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition).
- (4-4-3. Modification 8) 18 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light-emitting device 8C according to Modification 8 of the present disclosure.
- a lens layer 71 made of a transparent material is further provided so as to cover the light-emitting element 11.
- the configuration of the light-emitting device 8C of Modification 8 is substantially the same as the configuration of the light-emitting device 8 of the third embodiment described above.
- (4-4-4. Modification 9) 19 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of a light emitting device 8D according to Modification 9 of the present disclosure.
- the heat conduction path 60 may extend through the heat dissipation portion 50 to a connection terminal 61 that is connected to an external device.
- Fig. 20 is a schematic diagram showing an example of the planar configuration of a light emitting device 8E according to Modification 10 of the present disclosure.
- the heat dissipation unit 50 may also be provided between adjacent light emitting elements 11.
- the configuration of the light emitting device 8E of Modification 8 is substantially the same as the configuration of the light emitting device 8 of the third embodiment described above.
- the distance between the heat dissipation section 50 and the light-emitting element 11 is shortened, which is expected to further improve heat dissipation efficiency.
- the heat dissipation section 50 may also be used as a wiring layer. In that case, the heat dissipation section 50 may be electrically connected to a connection terminal for connecting to an external circuit.
- the three-dimensional shape of the light-emitting element 11 is not limited to an approximately truncated cone shape, but may be, for example, an approximately polygonal prism shape, an approximately cylindrical shape, an approximately polygonal pyramid shape, etc.
- Application example 1 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of an image display device (image display device 100).
- the image display device 100 is a so-called LED display, and uses a light-emitting device according to the present disclosure (e.g., light-emitting device 1) as a display pixel.
- the image display device 100 includes a display panel 120 and a control circuit 140 that drives the display panel 120.
- the display panel 120 is made by stacking a mounting substrate 120A and an opposing substrate 120B on top of each other.
- the surface of the opposing substrate 120B serves as the image display surface, with a display area (display unit 100A) in the center and a frame unit 100B, which is a non-display area, surrounding it.
- Figure 22 shows an example of a wiring layout in the area of the surface of the mounting substrate 120A facing the counter substrate 120B, which corresponds to the display unit 100A.
- multiple data wirings 134 are formed extending in a predetermined direction and arranged in parallel at a predetermined pitch.
- multiple scan wirings 135 are further formed extending in a direction intersecting (e.g., perpendicular to) the data wirings 134 and arranged in parallel at a predetermined pitch.
- the data wirings 134 and scan wirings 135 are made of a conductive material, for example, Cu.
- the scan wiring 135 is formed, for example, in the outermost layer, for example, on an insulating layer (not shown) formed on the surface of the substrate.
- the substrate of the mounting board 120A is made of, for example, a silicon substrate or a resin substrate, and the insulating layer on the substrate is made of, for example, SiN, SiO, aluminum oxide (AlO) or a resin material.
- the data wiring 134 is formed in a layer different from the outermost layer containing the scan wiring 135 (for example, a layer below the outermost layer), for example, in an insulating layer on the substrate.
- the display pixels 136 are located near the intersections of the data wiring 134 and scan wiring 135, and multiple display pixels 136 are arranged in a matrix within the display unit 100A.
- Each display pixel 136 is equipped with, for example, one of the color pixels Pr, Pg, and Pb of the light-emitting device 1.
- the light-emitting device 1 is provided with a pair of terminal electrodes, for example, one for each color pixel Pr, Pg, Pb, or one common and the other for each color pixel Pr, Pg, Pb.
- One terminal electrode is electrically connected to the data wiring 134
- the other terminal electrode is electrically connected to the scan wiring 135.
- one terminal electrode is electrically connected to pad electrode 134B at the tip of branch 134A provided on the data wiring 134.
- the other terminal electrode is electrically connected to pad electrode 135B at the tip of branch 135A provided on the scan wiring 135.
- Each pad electrode 134B, 135B is formed, for example, on the outermost layer and is provided in the area where each light-emitting device 1 is mounted, as shown in FIG. 13.
- the pad electrodes 134B, 135B are made of a conductive material such as Au (gold).
- Mounting substrate 120A is further provided with, for example, multiple support posts (not shown) that regulate the distance between mounting substrate 120A and opposing substrate 120B.
- the support posts may be provided in the area facing display unit 100A, or in the area facing frame unit 100B.
- the counter substrate 120B is made of, for example, a glass substrate or a resin substrate.
- the surface of the counter substrate 120B facing the light-emitting device 1 may be flat, but is preferably roughened.
- the roughened surface may be provided over the entire area facing the display unit 100A, or only in the area facing the display pixels 136.
- the roughened surface has fine irregularities that allow light emitted from the color pixels Pr, Pg, and Pb to enter the roughened surface.
- the irregularities on the roughened surface can be created by, for example, sandblasting or dry etching.
- the control circuit 140 drives each display pixel 136 (each light-emitting device 1) based on a video signal.
- the control circuit 140 is composed of, for example, a data driver that drives the data wiring 134 connected to the display pixels 136, and a scan driver that drives the scan wiring 135 connected to the display pixels 136.
- the control circuit 140 may be provided separately from the display panel 120 and connected to the mounting substrate 120A via wiring, or may be mounted on the mounting substrate 120A, as shown in FIG. 22, for example.
- (Application example 2) 23 is a perspective view showing another configuration example (image display device 200) of an image display device using a light-emitting device (e.g., light-emitting device 1) according to the present disclosure.
- the image display device 200 is a so-called tiling display that uses a plurality of light-emitting devices that use LEDs as light sources.
- the image display device 200 includes a display panel 220 and a control circuit 240 that drives the display panel 220.
- the display panel 220 is made by stacking a mounting substrate 220A and a counter substrate 220B on top of each other.
- the surface of the counter substrate 220B serves as the image display surface, with a display section in the center and a frame section around it that is a non-display area (neither is shown).
- the counter substrate 220B is disposed, for example, in a position opposite the mounting substrate 220A with a predetermined gap between them. Note that the counter substrate 220B may also be in contact with the top surface of the mounting substrate 220A.
- Figure 24 is a schematic representation of an example of the configuration of the mounting board 220A.
- the mounting board 220A is composed of multiple unit boards 250 arranged in a tiled pattern. Note that while Figure 24 shows an example in which the mounting board 220A is composed of nine unit boards 250, the number of unit boards 250 may be ten or more, or eight or less.
- Figure 25 shows an example of the configuration of a unit substrate 250.
- the unit substrate 250 has, for example, a plurality of light-emitting devices 1 arranged in a tiled pattern, and a support substrate 260 that supports each light-emitting device 1.
- Each unit substrate 250 also has a control substrate (not shown).
- the support substrate 260 is made of, for example, a metal frame (metal plate) or a wiring substrate. If the support substrate 260 is made of a wiring substrate, it can also serve as the control substrate. In this case, at least one of the support substrate 260 and the control substrate is electrically connected to each light-emitting device 1.
- the transparent display 300 has, for example, a display unit 310, an operation unit 311, and a housing 312.
- the light-emitting device of the present disclosure (for example, the light-emitting device 1) is used in the display unit 310.
- the transparent display 300 can display images and text information while allowing the background of the display unit 310 to be seen through.
- a light-transmitting substrate is used as the mounting substrate.
- Each electrode provided on the light-emitting device 1 is formed using a light-transmitting conductive material, just like the mounting substrate.
- each electrode is structured to be less visible by increasing the wiring width or reducing the wiring thickness.
- the transparent display 300 can display black by, for example, overlaying a liquid crystal layer equipped with a drive circuit, and switching between transparent and black display is possible by controlling the light distribution direction of the liquid crystal.
- the present technology has been described above with reference to the embodiments, variations 1 to 5, and application examples, the present technology is not limited to the above embodiments, etc., and various modifications are possible.
- the light emitted from the light-emitting element 11 is blue light or ultraviolet light
- the present technology is not limited to this.
- the light-emitting device 1 may use a light-emitting element that emits two or more types of light, such as blue light and green light, or ultraviolet light and green light.
- light-emitting elements, etc. are provided on a drive board having a drive circuit
- the present disclosure is not limited to this.
- light-emitting elements, etc. may be provided on another board that does not have a drive circuit, and the light-emitting elements may be connected to a drive circuit included in a drive board that is separate from the other board.
- the present technology can also be configured as follows. According to the present technology configured as follows, there is no component between the light-emitting surface of the light-emitting element and the transparent electrode that blocks emitted light, and the aperture ratio of the light-emitting element can be maximized. This makes it possible to improve the luminous efficiency of the light-emitting device.
- a substrate a light-emitting element provided on the substrate, the light-emitting element including a facing surface facing the substrate, a light-emitting surface opposite to the facing surface, and an end surface connecting the facing surface and the light-emitting surface; an electrode layer in contact with the entire area of the light emitting surface; a contact electrode layer provided in a second region of the substrate, the second region being different from a first region in which the light emitting element is provided, and including a surface located on the opposite side to the substrate; a first insulating film covering the end surface of the light emitting element; a transparent electrode that continuously covers the entire region of the electrode layer and the first insulating film and is electrically connected to the surface of the contact electrode layer, a flat portion of the transparent electrode that covers the entire area of the electrode layer and extends along the light emitting surface; (2) The light emitting device according to (1), wherein the light emitting surface of the light emitting element is a flat surface.
- the first insulating film includes a side surface that is continuous from the light emitting surface of the light emitting element to the surface of the contact electrode layer.
- the side surface of the first insulating film includes a flat portion extending along the end surface of the light-emitting element and a curved portion connecting the flat portion and the light-emitting surface of the light-emitting element.
- the contact electrode layer includes an opening along an outer edge of the light-emitting element.
- the light-emitting device (6) The light-emitting device according to (5), wherein a junction region between the contact electrode layer and the transparent electrode is provided so as to surround at least a part of the light-emitting element in a plan view.
- the light emitting element includes a first conductivity type layer, an active layer, and a second conductivity type layer in this order from the substrate side.
- the first conductivity type layer is formed of an n-type GaN-based semiconductor material
- the light-emitting device according to (7), wherein the second conductivity type layer is formed of a p-type GaN-based semiconductor material.
- the light emitting device according to any one of (1) to (8), further comprising a protective film between the end face of the light emitting element and the first insulating film.
- the light emitting device (10) The light emitting device according to (9), wherein the protective film is formed using at least one of aluminum oxide, titanium nitride, and resin.
- the first insulating film is formed using at least one of SiO, SiN, and P-TEOS.
- the second insulating film is formed using at least one of SiO 2 , SiN, SiON, P-TEOS, and silicon-rich oxide.
- a heat dissipation portion provided in a third region of the substrate different from a first region in which the light emitting element is provided, the heat dissipation portion having a thermal conductivity higher than a thermal conductivity of the first insulating film;
- the heat dissipation portion includes a plurality of needle-like projections each extending in a thickness direction of the light emitting element.
- the light-emitting device according to any one of (16) to (19), wherein the heat conduction path is made of a metal containing at least one of Ag (silver), Cu (copper), Au (gold), Al (aluminum), Mg (magnesium), Zn (zinc), Fe (iron), W (tungsten), Sn (tin), Pb (lead), Ga (gallium), and Pt (platinum).
- the heat conduction path is made of a metal containing at least one of Ag (silver), Cu (copper), Au (gold), Al (aluminum), Mg (magnesium), Zn (zinc), Fe (iron), W (tungsten), Sn (tin), Pb (lead), Ga (gallium), and Pt (platinum).
- a substrate one or more light-emitting elements provided on the substrate, each light-emitting element including a facing surface facing the substrate, a light-emitting surface opposite to the facing surface, and an end surface connecting the facing surface and the light-emitting surface; a first insulating film covering the end faces of the one or more light emitting elements; a heat dissipation portion provided in a region of the substrate different from a region in which the one or more light emitting elements are provided, the heat dissipation portion having a thermal conductivity higher than a thermal conductivity of the first insulating film; a heat conduction path that covers each of the end faces of the one or more light-emitting elements via the first insulating film, is connected to the heat dissipation portion, and has a thermal conductivity higher than that of the first insulating film.
- the one or more light-emitting elements are a plurality of light-emitting elements
- (24) further comprising providing an electrode layer in contact with the entire area of the light emitting surface;
- a light emitting device comprises: A substrate; a light emitting element provided on the substrate, the light emitting element including a facing surface facing the substrate, a light emitting surface opposite to the facing surface, and an end surface connecting the facing surface and the light emitting surface; an electrode layer in contact with the entire area of the light emitting surface; a contact electrode layer provided at a position on the substrate different from a position where the light emitting element is provided, the contact electrode layer including a surface located on the opposite side to the substrate; a first insulating film covering the end surface of the light emitting element; a transparent electrode that continuously covers the entire region of the electrode layer and the first insulating film and is electrically connected to the surface of the contact electrode layer,
- the image display device wherein a portion of the transparent electrode that covers the entire area of the electrode layer is only a flat portion that extends along the light exit surface.
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Abstract
発光素子の開口率を向上した発光装置を提供する。本開示の一実施形態としての発光装置は、基板と、発光素子と、電極層と、コンタクト電極層と、第1絶縁膜と、透明電極とを備える。発光素子は、基板に設けられ、対向面と光出射面と端面とを含む。電極層は、光出射面の全ての領域と接している。コンタクト電極層は、基板のうちの発光素子が設けられた第1領域と異なる第2領域に設けられ、基板と反対側に位置する表面を含む。第1絶縁膜は、発光素子の端面を覆う。透明電極は、電極層の全ての領域と第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層の表面に電気的に接続されている。ここで、透明電極のうちの電極層の全ての領域を覆う部分は、光出射面に沿って広がる平坦部分のみである。
Description
本開示は、発光装置、その発光装置の製造方法、およびその発光装置を備えた画像表示装置に関する。
これまでに、例えば、複数のマイクロ発光素子の光放出面に対して水平であると共に、光放出面に接して設けられた共通P電極を備えた画像表示素子が提案されている(例えば特許文献1参照)。
ところで、マイクロLED(Light Emitting Diode)を用いた発光装置では、発光素子の光出射面の上部に設けられた透明電極の段差構造によって、発光素子の光出射面の開口率が制限されることがある。
本開示の一実施形態としての発光装置は、基板と、発光素子と、電極層と、コンタクト電極層と、第1絶縁膜と、透明電極とを備える。発光素子は、基板に設けられ、基板と対向する対向面と、対向面と反対側の光出射面と、対向面と光出射面とを繋ぐ端面とを含む。電極層は、光出射面の全ての領域と接している。コンタクト電極層は、基板のうちの発光素子が設けられた第1領域と異なる第2領域に設けられ、基板と反対側に位置する表面を含む。第1絶縁膜は、発光素子の端面を覆っている。透明電極は、電極層の全ての領域と第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層の表面に電気的に接続されている。ここで、透明電極のうちの、電極層の全ての領域を覆う部分は、光出射面に沿って広がる平坦部分のみである。本開示の一実施の形態としての画像表示装置は、上記発光装置を備える。
本開示の一実施形態としての発光装置の製造方法は、基板に、コンタクト電極層と、基板と反対側に光出射面を有する発光素子とをそれぞれ形成することと、コンタクト電極層および発光素子を絶縁膜により覆うことと、光出射面の全ての領域を露出させると共にコンタクト電極層の少なくとも一部を露出させるように、絶縁膜を選択的にエッチングすることと、発光素子の光出射面の全ての領域と絶縁膜とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層と電気的に接続されるように透明電極を形成することとを含むものである。
本開示の一実施形態としての発光装置では、発光素子の光出射面の全ての領域から出射光が得られる。
以下、本開示における一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、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.第1の実施の形態(発光素子の光出射面の全面を覆う透明電極を備えた発光装置の例)
1-1.構成
1-2.製造方法
1-3.作用・効果
2.第2の実施の形態(発光素子の光出射面の全面とラウンド形状の端面を覆うと共に、面一の側面を有する透明電極を備えた発光装置の例)
2-1.構成
2-2.製造方法
2-3.作用・効果
3.変形例
3-1.変形例1(発光装置の他の例)
3-2.変形例2(発光装置の他の例)
3-3.変形例3(発光装置の他の例)
3-4.変形例4(発光装置の他の例)
3-5.変形例5(発光装置の他の例)
4.第3の実施の形態(発光素子と熱伝導パスを介して接続された放熱部を備えた発光装置の例)
4-1.構成
4-2.製造方法
4-3.作用・効果
4-4.変形例
5.適用例
1.第1の実施の形態(発光素子の光出射面の全面を覆う透明電極を備えた発光装置の例)
1-1.構成
1-2.製造方法
1-3.作用・効果
2.第2の実施の形態(発光素子の光出射面の全面とラウンド形状の端面を覆うと共に、面一の側面を有する透明電極を備えた発光装置の例)
2-1.構成
2-2.製造方法
2-3.作用・効果
3.変形例
3-1.変形例1(発光装置の他の例)
3-2.変形例2(発光装置の他の例)
3-3.変形例3(発光装置の他の例)
3-4.変形例4(発光装置の他の例)
3-5.変形例5(発光装置の他の例)
4.第3の実施の形態(発光素子と熱伝導パスを介して接続された放熱部を備えた発光装置の例)
4-1.構成
4-2.製造方法
4-3.作用・効果
4-4.変形例
5.適用例
<1.第1の実施の形態>
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る発光装置1の断面構成の一例を模式的に表したものである。図2は、図1に示した発光装置1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、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる画像表示装置(例えば後出の図21に示す画像表示装置100)の表示パネルに好適に適用可能なものである。
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る発光装置1の断面構成の一例を模式的に表したものである。図2は、図1に示した発光装置1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、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる画像表示装置(例えば後出の図21に示す画像表示装置100)の表示パネルに好適に適用可能なものである。
[1-1.構成]
発光装置1は、XY平面に直交する厚さ方向であるZ軸方向において、例えば駆動基板30と、1以上の発光素子11と、1以上の第1電極層12と、1以上の第2電極層13と、1以上の透明電極14と、複数の保護膜15と、複数の第1絶縁膜161とを備える。発光装置1は、1以上のプラグ21と、複数のコンタクト電極層22と、1以上のプラグ23と、1以上の埋込層24とをさらに備える。駆動基板30は、本開示の一態様としての「基板」の一具体例に相当する。第2電極層13は、本開示の一態様としての「電極層」の一具体例に相当する。なお、図1および図2、ならびに後出の図3A~図3Iでは、複数のコンタクト電極層22の一例としてコンタクト電極層22-1,22-2を例示している。
発光装置1は、XY平面に直交する厚さ方向であるZ軸方向において、例えば駆動基板30と、1以上の発光素子11と、1以上の第1電極層12と、1以上の第2電極層13と、1以上の透明電極14と、複数の保護膜15と、複数の第1絶縁膜161とを備える。発光装置1は、1以上のプラグ21と、複数のコンタクト電極層22と、1以上のプラグ23と、1以上の埋込層24とをさらに備える。駆動基板30は、本開示の一態様としての「基板」の一具体例に相当する。第2電極層13は、本開示の一態様としての「電極層」の一具体例に相当する。なお、図1および図2、ならびに後出の図3A~図3Iでは、複数のコンタクト電極層22の一例としてコンタクト電極層22-1,22-2を例示している。
発光素子11は、例えば画像表示装置を構成する複数の画素のそれぞれに設けられている。すなわち、1つの画素に対し例えば1つの発光素子11が設けられている。但し、1つの画素に対して複数の発光素子11が設けられていてもよい。発光素子11は、所定の波長帯の光を上面から発する固体発光素子であり、例えば、LED(Light Emitting Diode)チップである。LEDチップとは、結晶成長に用いたウェハから切り出した状態のものを指しており、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11は、駆動基板30と対向する対向面11S1と、対向面と反対側の光出射面11S2と、対向面と光出射面とを繋ぐ端面11S3とを有する。発光素子11の光出射面11S2は、平坦面である。発光素子11の端面11S3は、駆動基板30の表面に対して90°未満の角度をなすように傾斜している。発光素子11は、例えば第1導電型層111と、活性層112と、第2導電型層113とを駆動基板30側から順に含む。
第1導電型層111は、例えばn型のGaN系の半導体材料により形成されている。活性層112は、例えばInGaNとGaNとが交互に積層された多重量子井戸構造を有し、層内に発光領域を有している。活性層112からは、例えば、430nm以上500nm以下の青色帯域の光が取り出される。活性層112からは、例えば紫外領域に対応する
波長の光(紫外光)が取り出されてもよい。第2導電型層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。発光素子11では、第2導電型層113の上面、すなわち活性層112と反対側の面が発光素子11の光出射面11S2となっている。
波長の光(紫外光)が取り出されてもよい。第2導電型層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。発光素子11では、第2導電型層113の上面、すなわち活性層112と反対側の面が発光素子11の光出射面11S2となっている。
第1電極層12は、駆動基板30と発光素子11との間であってZ軸方向に発光素子11と重なり合う位置に設けられている。第1電極層12は、例えば駆動基板30側からZ軸方向に反射膜121とコンタクト層122とを順に含む。
反射膜121は、開口121Hを有している。反射膜121では、開口121Hにプラグ23が貫通している。反射膜121は、光反射性を有する金属、誘電体材料、またはこれらを積層した多層膜を用いて形成されている。反射膜121で用いられる金属としては、例えば、チタン(Ti)と、アルミニウム(Al)および銀(Ag)が挙げられる。
コンタクト層122は、プラグ23を介して駆動基板30と電気的に接続される。コンタクト層122は、例えば第1導電型層111とオーミック接触している。コンタクト層122は、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。コンタクト層122は、Ti、TiN、TaN、Al、Ag等の金属、またはこれらを積層した多層膜により構成されていてもよい。
第2電極層13は、発光素子11の光出射面11S2の全ての領域を覆うように設けられている。すなわち、光出射面11S2の全ての領域が第2電極層13と接している。また、第2電極層13は、透明電極14に覆われている。すなわち、第2電極層13のうちの光出射面11S2と反対側の上面13Sの全ての領域は、透明電極14と接している。第2電極層13は、発光素子11の第2導電型層113を覆うように設けられており、第2導電型層113とオーミック接触している。第2電極層13は、例えば、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。
透明電極14は、第2電極層13の全ての領域と第1絶縁膜161とを連続して覆うように設けられている。上述したように、透明電極14は、第2電極層13の上面13Sの全ての領域と接している。したがって、発光素子11は、光出射面11S2の全ての領域において出射光を出射することとなる。また、透明電極14のうちの、第2電極層13の全ての領域を覆う部分は、光出射面11S2に沿って広がる平坦部分141のみである。すなわち、透明電極14のうちの平坦部分141のみが光出射面11S2の全ての領域を覆うように、透明電極14が設けられている。光出射面11S2の全ての領域は、透明電極14の平坦部分141と接するように平坦部分141によって一様に覆われている。透明電極14は、コンタクト電極層22の表面22S1に電気的に接続されている。透明電極14は、発光素子11と駆動基板30とを電気的に接続する。透明電極14は、例えば、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。
保護膜15は、発光素子11の端面11S3と第1絶縁膜161との間に設けられている。さらに、保護膜15は、埋込層24から見て駆動基板30と反対側の面に沿って延設されている。保護膜15は、例えば発光装置1の製造工程において発光素子11の光出射面11S2、端面11S3、および埋込層24の表面24USを保護するものである。保護膜15は、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化チタン(TiN)、樹脂等を用いて形成されている。
第1絶縁膜161は、発光素子11の端面11S3を覆うように設けられている。第1絶縁膜161は、保護膜15と透明電極14との隙間を埋め込むように設けられている。第1絶縁膜161は、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、およびプラズマTEOS(P-TEOS:Plasma Tetraethoxysilane)等を用いて形成され得る。
プラグ21は、コンタクト電極層22に接して設けられ、コンタクト電極層22と駆動基板30とを電気的に接続している。プラグ21は、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、銀(Ag)またはそれらの合金等を用いて形成されている。
コンタクト電極層22のうちの少なくとも一部は、図2に示したように、駆動基板30のうちの発光素子11が設けられた領域と異なる領域に設けられている。コンタクト電極層22は、駆動基板30と反対側に位置する表面22S1を含む。コンタクト電極層22は、例えば駆動基板30側からZ軸方向に反射膜221とコンタクト層222とを順に含む。
反射膜221は、開口221Hを有している。反射膜221では、開口221Hにプラグ21が貫通している。反射膜221は、光反射性を有する金属、誘電体材料、またはこれらを積層した多層膜を用いて形成されている。反射膜221で用いられる金属としては、例えば、チタン(Ti)と、アルミニウム(Al)および銀(Ag)が挙げられる。
コンタクト層222は、プラグ21を介して駆動基板30と電気的に接続されている。コンタクト層222は、例えば第1導電型層111とオーミック接触している。コンタクト層222は、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。コンタクト層222は、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)等の金属、またはこれらを積層した多層膜により構成されていてもよい。
反射膜121は、開口121Hを有している。反射膜121では、開口121Hにプラグ23が貫通している。反射膜121は、光反射性を有する金属、誘電体材料、またはこれらを積層した多層膜を用いて形成されている。反射膜121で用いられる金属としては、例えば、チタン(Ti)と、アルミニウム(Al)および銀(Ag)が挙げられる。
コンタクト層122は、プラグ23を介して駆動基板30と電気的に接続される。コンタクト層122は、例えば第1導電型層111とオーミック接触している。コンタクト層122は、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。コンタクト層122は、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)等の金属、またはこれらを積層した多層膜により構成されていてもよい。
プラグ23は、コンタクト層122に接して設けられ、第1電極層12と駆動基板30とを電気的に接続している。プラグ23は、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、銀(Ag)またはそれらの合金等を用いて形成されている。
埋込層24は、保護膜15と駆動基板30との間に設けられている。埋込層24は、プラグ21、コンタクト電極層22およびプラグ23を埋め込むように設けられている。埋込層24は、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)および酸化チタン(TiO)等を用いて形成されている。
駆動基板30は、例えば、シリコン(Si)等で形成されている。駆動基板30には、発光素子11の駆動を行う駆動回路が埋設されている。
[1-2.製造方法]
本実施の形態の発光装置1は、例えば、次のようにして製造することができる。図3A~図3Iは、発光装置1の製造工程の一例を表したものである。
本実施の形態の発光装置1は、例えば、次のようにして製造することができる。図3A~図3I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3Aに示したように、例えばサファイア基板を成長基板41として用意したのち、例えばエピタキシャル結晶成長により、第1導電型層111と活性層112と第2導電型層113とを順に成長基板41上に形成する。エピタキシャル結晶成長は、例えば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)法等を用いて行うことができる。
次に、第2導電型層113の上に第2電極層13を形成することで積層膜110を得る。ここでは、光出射面11Sの全ての領域と接するように第2電極層13を形成する。第2電極層13は、例えばスパッタリング法または蒸着法を用いて酸化インジウム錫を成膜することにより得られる。
続いて、成長基板41を剥離したのち、図3Bに示したように、支持基板42に対して第2電極層13が対向するように積層膜110を反転させ、積層膜110を支持基板42に貼り合わせる。次に、第1導電型層111のうちの活性層112と反対側の面を覆うようにコンタクト層122と反射膜121とを順に形成したのち、反射膜121に開口121Hを形成する。これにより第1電極層12を得る。次に、埋込層24に埋設されたプラグ21、コンタクト電極層22-1,22-2およびプラグ23を形成する。その際、反射膜121の開口121Hに立設するようにプラグ23を設ける。プラグ23はコンタクト層122と接続されるように形成する。さらに、コンタクト電極層22については、第1電極層12から離間するように設ける。また、埋込層24の裏面24BSにプラグ21およびプラグ23のそれぞれが露出するようにする。
続いて、図3Cに示したように、別途作製した駆動基板30を、埋込層24の裏面24BSに貼り合わせる(いわゆるハイブリッド接合をおこなう)。これにより、駆動基板30とプラグ21,23のそれぞれとが接続される。
続いて、駆動基板30が下になるように、接合された積層膜110、埋込層24および駆動基板30を反転させたのち、支持基板42を除去する。そののち、支持基板42を除去することで露出した第2電極層13の上面に酸化シリコン(SiO)等を用いて絶縁膜16を形成する。
続いて、図3Dに示したように、絶縁膜16上の所定の領域に例えば、ハードマスクHMを選択的に設ける。例えばプラグ23とZ軸方向に重なり合う領域にハードマスクHMを設ける。次に、図3Eに示したように、ハードマスクHMを用いて、積層膜110および第2電極層13を例えば反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)によってメサ形状となるように加工する。この操作により、第1導電型層111、活性層112、および第2導電型層113から成る発光素子11が得られる。
続いて、発光素子11の端面11S3、絶縁膜16の上面、および埋込層24の表面24USを覆うように保護膜15を形成する。さらに、保護膜15を覆うようにして絶縁膜160を形成する。
次に、絶縁膜160上にレジストを塗布した後、フォトリソグラフィによりパターニングして図3Fに示したようなレジストパターンR1を形成する。レジストパターンR1は、コンタクト電極層22-1とZ軸方向に対応する領域に開口RH1を有し、コンタクト電極層22-2とZ軸方向に対応する領域に開口RH2を有する。
続いて、例えばレジストパターンR1をマスクとして用いたドライエッチングを行い、絶縁膜160、保護膜15、および埋込層24をそれぞれ選択的に除去する。そうすることで図3Gに示したようにコンタクト電極層22-1と対応する位置に開口H1を形成すると共にコンタクト電極層22-2と対応する位置に開口H2を形成する。
次に、図3Hに示したように、第2電極層13の上面が露出するように、絶縁膜16、保護膜15の一部および絶縁膜160の一部を例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により除去する。この操作により、絶縁膜160から第1絶縁膜161が得られる。
続いて、図3Iに示したように、第2電極層13の上面13Sの全ての領域と、第1絶縁膜161とを覆うように透明電極14を形成する。透明電極14は、発光素子11の光出射面11Sの全ての領域と第1絶縁膜161とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層22-1,22-2のそれぞれと電気的に接続されるように形成される。以上により、図1に示した発光装置1が完成する。
[1-3.作用・効果]
本実施の形態の発光装置1は、駆動基板30と、発光素子11と、コンタクト電極層22と、透明電極14とを備える。発光素子11およびコンタクト電極層22は、駆動基板30上にそれぞれ設けられている。コンタクト電極層22は、駆動基板30と反対側に位置する表面22S1を含んでいる。透明電極14は、発光素子11の端面を覆う第1絶縁膜161と、発光素子11の光出射面11S2の全てと第1絶縁膜161とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層22の表面22S1に電気的に接続されている。このように、発光装置1では、透明電極14が発光素子11の光出射面11S2の全ての領域と第1絶縁膜161とを連続して覆うことにより、発光素子11の光出射面11S2の全ての領域から出射光を取り出すことができる。すなわち、発光装置1は、発光素子11の開口面積を最大化することができ、発光素子11の開口率、すなわち光出射面11S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率、を最大化することができる。以下、これについて説明する。
本実施の形態の発光装置1は、駆動基板30と、発光素子11と、コンタクト電極層22と、透明電極14とを備える。発光素子11およびコンタクト電極層22は、駆動基板30上にそれぞれ設けられている。コンタクト電極層22は、駆動基板30と反対側に位置する表面22S1を含んでいる。透明電極14は、発光素子11の端面を覆う第1絶縁膜161と、発光素子11の光出射面11S2の全てと第1絶縁膜161とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層22の表面22S1に電気的に接続されている。このように、発光装置1では、透明電極14が発光素子11の光出射面11S2の全ての領域と第1絶縁膜161とを連続して覆うことにより、発光素子11の光出射面11S2の全ての領域から出射光を取り出すことができる。すなわち、発光装置1は、発光素子11の開口面積を最大化することができ、発光素子11の開口率、すなわち光出射面11S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率、を最大化することができる。以下、これについて説明する。
一般に、メサ形状の発光素子を備える発光装置では、例えば図18に示した参考例としての発光装置1001のように、段差構造を有する透明電極1014が発光素子1011の光出射面1011S2の一部のみを覆っている。発光装置1001では、光出射面1011S2の一部が絶縁膜1161によって覆われているため、光出射面1011S2からの出射光の一部が絶縁膜1161によって遮られてしまう。このため、発光素子1011の開口率(光出射面1011S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率)が低下してしまう。
これに対し本実施の形態の発光装置1では、上述したように、発光素子11の光出射面11S2では、発光素子11の光出射面11S2の全ての領域を覆う第2電極層13の全ての領域を、透明電極14の平坦部分141が覆うようにしている。このため、発光素子11の光出射面11S2と透明電極14との間に光出射面11S2からの出射光を遮る構成要素が存在せず、発光素子11の開口率を最大化できる。したがって、発光装置1の発光効率が向上する。
また、本実施の形態の発光装置1の発光素子11の透明電極14は、上述した段差構造を有する透明電極を含む発光装置1001の発光素子1011の透明電極1014に比べて高い平坦性を有する。このため、発光素子11のZ軸方向における寸法(厚さ)を、発光素子1011の厚さよりも小さくすることができる。また、発光素子11の透明電極14が高い平坦性を有することにより、発光素子11の光出射面11S2側に例えばオンチップレンズ等を設けることが容易となる。
<2.第2の実施の形態>
図4は、本開示の第2の実施の形態に係る発光装置2の断面構成の一例を模式的に表したものである。図5は、図4に示した発光装置2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2は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる画像表示装置(例えば後出の図21に示す画像表示装置100)に好適に適用可能なものである。
図4は、本開示の第2の実施の形態に係る発光装置2の断面構成の一例を模式的に表したものである。図5は、図4に示した発光装置2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2は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる画像表示装置(例えば後出の図21に示す画像表示装置100)に好適に適用可能なものである。
[2-1.構成]
上記第1の実施の形態の発光装置1では、透明電極14が発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22の表面22S1に至るまでに段差を有している。さらに、第1絶縁膜161は、発光素子11の端面11S3と発光素子11の光出射面11S2とを繋ぐ面が角を有している。これに対して、第2の実施の形態では、第1絶縁膜161Aは、発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22Aの表面22S1に至るまで連続する側面を含む。さらに、第2の実施の形態では、第1絶縁膜161Aの側面161Sは、発光素子11の端面11S3に沿って延在する平坦部分161S1と、平坦部分161S1と発光素子11の光出射面11S2とを繋ぐ曲面部分161S2とを含む。
上記第1の実施の形態の発光装置1では、透明電極14が発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22の表面22S1に至るまでに段差を有している。さらに、第1絶縁膜161は、発光素子11の端面11S3と発光素子11の光出射面11S2とを繋ぐ面が角を有している。これに対して、第2の実施の形態では、第1絶縁膜161Aは、発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22Aの表面22S1に至るまで連続する側面を含む。さらに、第2の実施の形態では、第1絶縁膜161Aの側面161Sは、発光素子11の端面11S3に沿って延在する平坦部分161S1と、平坦部分161S1と発光素子11の光出射面11S2とを繋ぐ曲面部分161S2とを含む。
透明電極14Aは、発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22Aの表面22S1に至るまで段差を持たない滑らかな構造を有している。すなわち、透明電極14Aは、発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22Aの表面22Sに至るまで屈曲点や変曲点を有さず、発光素子11の外形に沿ったコンフォーマルな形状を有する。
コンタクト電極層22Aは、発光素子11の外縁に沿った開口22AHを含む。コンタクト電極層22Aは、図5に示すように、平面視において、例えば、環状に透明電極14Aと接して設けられている。すなわちコンタクト電極層22Aと透明電極14Aとの接合領域F1は、平面視において発光素子11の少なくとも一部を取り囲むように設けられている。なお、図5では、接合領域F1が円環状に設けられている例を示しているが、その平面形状は円環状に限定されず、他の形状をも取り得る。また、接合領域F1の平面形状は環状である場合に限定されず、半環状など、発光素子11の周囲を取り囲む領域の一部に切欠きが設けられた形状であってもよい。
以上の点を除き、他は上記第1の実施の形態に係る発光装置1と実質的に同様の構成を有する。
[2-2.製造方法]
本実施の形態の発光装置2は、例えば、次のようにして製造することができる。図3A~図3Eの絶縁膜160を形成する工程までは、発光装置1の製造工程と同様である。図6A~図6Cは、発光装置2の絶縁膜160形成以降の製造工程の一例を表したものである。
本実施の形態の発光装置2は、例えば、次のようにして製造することができる。図3A~図3Eの絶縁膜160を形成する工程までは、発光装置1の製造工程と同様である。図6A~図6Cは、発光装置2の絶縁膜160形成以降の製造工程の一例を表したものである。
まず、絶縁膜160上にレジストを塗布した後、そのレジストをフォトリソグラフィによりパターニングして図6Aに示したレジストパターンR2を形成する。レジストパターンR2は、平面視において、発光素子11を中心とした略円形状の開口RH3を有する。
続いて、例えばレジストパターンR2をマスクとして用いたドライエッチングにより、絶縁膜160、保護膜15、および埋込層24をそれぞれ選択的に除去する。そうすることで、図6Bに示したように開口H3を形成する。この操作により、コンタクト電極層22Aが平面視において、環状に露出する。さらに、例えば、ドライエッチングにより、図6Bに示したように発光素子11の端面11S3に沿って延在する平坦部分161S1と、平坦部分161S1と発光素子11の光出射面11S2とを繋ぐ曲面部分161S2とを有するように第1絶縁膜161Aが形成される。
続いて、図6Cに示したように、発光素子11の光出射面11S2の全ての領域と第1絶縁膜161Aとを連続して覆うと共に、コンタクト電極層22Aと電気的に接続されるように透明電極14Aを形成する。以上により、図4に示した発光装置2が完成する。
[2-3.作用・効果]
本実施の形態の発光装置2においても、上記第1の実施の形態の発光装置1と同様の効果が得られる。すなわち、発光素子11の開口面積を最大化することができ、発光素子11の開口率、すなわち光出射面11S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率、を最大化することができる。
本実施の形態の発光装置2においても、上記第1の実施の形態の発光装置1と同様の効果が得られる。すなわち、発光素子11の開口面積を最大化することができ、発光素子11の開口率、すなわち光出射面11S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率、を最大化することができる。
本実施の形態の発光装置2では、上記実施の形態の発光装置1の構成に加えて、第1絶縁膜161Aは、発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22Aの表面22S1に至るまで連続する側面を含む。さらに、発光装置2では、第1絶縁膜161Aの側面161Sは、発光素子11の端面11S3に沿って延在する平坦部分161S1と、平坦部分161S1と発光素子11の光出射面11S2とを繋ぐ曲面部分161S2とを含む。透明電極14Aは、発光素子11の光出射面11S2からコンタクト電極層22Aの表面22Sに至るまで発光素子11の外形に沿ったコンフォーマルな形状を有する。これにより、発光装置2のレイアウト効率が向上する。透明電極14Aが第1絶縁膜161Aの曲面部分161S2の外形に沿った曲面部分を有することにより、透明電極14Aの厚さのばらつきを小さくすることができる。これにより、透明電極14Aの破断の発生や電気抵抗値の上昇を抑制することができ、発光装置2の信頼性や性能を高めることができる。
本実施の形態の発光装置2では、さらに平面視において、コンタクト電極層22Aが発光素子11の周囲を取り囲むように環状に設けられている。このため、発光素子11とコンタクト電極層22Aとの面内方向の距離が一般的な発光装置の発光素子とコンタクト電極層との面内方向の距離と比べて短くなる。これにより、複数の発光素子11を備える発光装置2において、複数の発光素子11の高集積化が可能となる。
<3.第1の実施の形態および第2の実施の形態の変形例>
次に、本開示の変形例1~5について説明する。なお、上記第1の実施の形態の発光装置1および第2の実施の形態の発光装置2にそれぞれ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。
次に、本開示の変形例1~5について説明する。なお、上記第1の実施の形態の発光装置1および第2の実施の形態の発光装置2にそれぞれ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。
[3-1.変形例1]
図7は、本開示の変形例1に係る発光装置3の断面構成の一例を模式的に表したものである。
図7は、本開示の変形例1に係る発光装置3の断面構成の一例を模式的に表したものである。
上記第2の実施の形態では、透明電極14Aと保護膜15との間に第1絶縁膜161Aが設けられている例を示したが、本開示はこれに限定されるものではない。本変形例の発光装置3では、第1絶縁膜161Aと透明電極14Aとの間にさらに第2絶縁膜162が設けられている。以上の点を除き、発光装置3の構成は上記第2の実施の形態の発光装置2の構成と実質的に同じである。
第2絶縁膜162のエッチング耐性は第1絶縁膜161のエッチング耐性と異なっている。すなわち、第2絶縁膜162のエッチングレートは、第1絶縁膜161のエッチングレートと異なる。例えば第2絶縁膜162のエッチング耐性が第1絶縁膜161のエッチング耐性よりも高く、したがって、第2絶縁膜162のエッチングレートは第1絶縁膜161のエッチングレートよりも低い。第2絶縁膜162は、例えば、SiO2、SiN、SiON、P(プラズマ)-TEOS、およびシリコンリッチ酸化物のうち少なくとも1種を用いて形成される。第2絶縁膜162の形成方法は、第1絶縁膜161の形成方法と異なっていてもよい。したがって、例えば第2絶縁膜162の膜質は第1絶縁膜161の膜質と異なっていてもよい。第2絶縁膜162は、例えばスパッタリング法やALD法などにより形成することができる。第2絶縁膜162は、例えば、2種以上の層を有する多層膜構造であってもよい。第2絶縁膜162は、光反射性を有していてもよい。本変形例の発光装置3を製造する際には、最終的に第1絶縁膜161となる絶縁膜160(図6A参照)を形成し、さらに絶縁膜160を覆うように第2絶縁膜162を形成したのち、レジストパターンR2を形成するようにする。その後の製造工程は上記第2の実施の形態の発光装置2の製造方法と同様である。例えばレジストパターンR2をマスクとして用いたドライエッチングにより、絶縁膜160、第2絶縁膜162、保護膜15、および埋込層24をそれぞれ選択的に除去することで、開口H3を形成する。さらに、例えばドライエッチングを行うことにより、図7に示したように発光素子11の端面11S3に沿って延在する平坦部分162S1と、平坦部分162S1から発光素子11の光出射面11S2へ向かう曲面部分162S2とを有するように第2絶縁膜162が形成される。
本変形例の発光装置3では、第1絶縁膜161と透明電極14との間に第2絶縁膜162が設けられている。これにより、製造工程において例えば、レジストを用いてドライエッチングにより、第2電極層13の上面の露出と開口H3の形成とを行う段階で、発光素子11の端面11S3を覆う第1絶縁膜161および第2絶縁膜162を十分な厚さで確実に残すことが可能となる。発光素子11の端面11S3が十分な厚さの第1絶縁膜161および第2絶縁膜162によって覆われることにより、発光素子11の絶縁性がより確実に確保される。
[3-2.変形例2]
図8は、本開示の変形例2に係る発光装置4の断面構成の一例を模式的に表したものである。
図8は、本開示の変形例2に係る発光装置4の断面構成の一例を模式的に表したものである。
上記第1の実施の形態では、透明電極14がコンタクト電極層22と接して発光素子11を電気的に接続する例を示したが、本開示はこれに限定されるものではない。本変形例の発光装置4では、コンタクト電極層22と透明電極14Bと電気的に接続するプラグ25がさらに設けられている。これにより、透明電極14Bは透明電極14に比べて段差部分を減少させ、より高い平坦性を得ることができる。
以上の点を除き、発光装置4の構成は上記第1の実施の形態の発光装置1の構成と実質的に同じである。このような構成においても、発光装置4は上記第1の実施の形態の発光装置1と同様の効果を得ることができる。
[3-3.変形例3]
図9は、本開示の変形例3に係る発光装置5の平面構成の一例を模式的に表したものである。
図9は、本開示の変形例3に係る発光装置5の平面構成の一例を模式的に表したものである。
上記第2の実施の形態では、コンタクト電極層22は平面視において、略長方形状を有すると共に、円環状に透明電極14Aと接している例を示したが、本開示はこれに限定されるものではない。本変形例の発光装置4では、コンタクト電極層22Cが略円形状を有している。
以上の点を除き、発光装置4の構成は上記第2の実施の形態の発光装置2の構成と実質的に同じである。このような構成においても、発光装置4は上記第2の実施の形態の発光装置2と同様の効果を得ることができる。
[3-4.変形例4]
図10Aは、本開示の変形例4に係る発光装置6-1の平面構成の一例を模式的に表したものである。図10Bは、本開示の変形例4に係る発光装置6-2の平面構成の一例を模式的に表したものである。図10Cは、本開示の変形例4に係る発光装置6-3の平面構成の他の例を模式的に表したものである。
図10Aは、本開示の変形例4に係る発光装置6-1の平面構成の一例を模式的に表したものである。図10Bは、本開示の変形例4に係る発光装置6-2の平面構成の一例を模式的に表したものである。図10Cは、本開示の変形例4に係る発光装置6-3の平面構成の他の例を模式的に表したものである。
上記第2の実施の形態では、コンタクト電極層22Aと透明電極14Aとの接合領域F1が平面視において、発光素子11を中心として周囲を取り囲む環状である例を示したが、本開示はこれに限定されるものではない。本変形例の発光装置6-1では、図10Aに示すように、コンタクト電極層22Aと透明電極14Aとの接合領域F1の中心が発光素子11の中心と一致していなくてもよい。本変形例の発光装置6-2では、図10Bに示すように、コンタクト電極層22Aと透明電極14Aとの接合領域F2は、略円形状と略長方形状を合わせた形状であってもよい。本変形例の発光装置6-3では、図10Cに示すように、コンタクト電極層22Aと透明電極14Aとの接合領域F3は、発光素子11の一部を含む略長方形状をであってもよい。
以上の点を除き、発光装置6の構成は上記第2の実施の形態の発光装置2の構成と実質的に同じである。このような構成においても、発光装置6は上記第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[3-5.変形例5]
図11は、本開示の変形例5に係る発光装置7の断面構成の一例を模式的に表したものである。
図11は、本開示の変形例5に係る発光装置7の断面構成の一例を模式的に表したものである。
上記第1の実施の形態および第2の実施の形態では、発光素子11の端面11S3が駆動基板30の表面に対して90°未満の角度をなすように傾斜している例を示したが、本開示はこれに限定されるものではない。本変形例の発光装置7のように、発光素子11Fの端面11FS3が駆動基板30の表面に対して垂直であってもよい。
以上の点を除き、発光装置7の構成は上記第1の実施の形態の発光装置1および第2の実施の形態の発光装置2の構成と実質的に同じである。このような構成においても、発光装置7は上記第1の実施の形態の発光装置1および第2の実施の形態の発光装置2と同様の効果を得ることができる。
<4.第3の実施の形態>
図12は、本開示の第3の実施の形態に係る発光装置8の断面構成の一例を模式的に表したものである。図13は、図12に示した発光装置8の平面構成の一例を模式的に表したものである。ただし、図13では、透明電極14などの一部の構成要素の記載を省略している。なお、図12は、図13に示したXII-XII線に沿って矢視方向に眺めた断面を表している。発光装置8は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる画像表示装置(例えば後出の図21に示す画像表示装置100)に好適に適用可能なものである。
図12は、本開示の第3の実施の形態に係る発光装置8の断面構成の一例を模式的に表したものである。図13は、図12に示した発光装置8の平面構成の一例を模式的に表したものである。ただし、図13では、透明電極14などの一部の構成要素の記載を省略している。なお、図12は、図13に示したXII-XII線に沿って矢視方向に眺めた断面を表している。発光装置8は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる画像表示装置(例えば後出の図21に示す画像表示装置100)に好適に適用可能なものである。
[4-1.構成]
図12および図13に示したように、発光装置8は、放熱部50と熱伝導パス60とをさらに備える。以上の点を除き、発光装置8は、上記第1の実施の形態に係る発光装置1と実質的に同様の構成を有する。
図12および図13に示したように、発光装置8は、放熱部50と熱伝導パス60とをさらに備える。以上の点を除き、発光装置8は、上記第1の実施の形態に係る発光装置1と実質的に同様の構成を有する。
放熱部50は、XY面内において、駆動基板30のうち、発光素子11が設けられた領域AR11およびコンタクト電極層22と接続されるプラグ21が設けられた領域AR21の双方と異なる領域AR50に設けられている。放熱部50は、例えば発光素子11で発生した熱を放散する部分であり、例えば保護膜15の熱伝導率および埋込層24の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するとよい。放熱部50は、例えば発光素子11の構成材料と同じ構成材料を含んでいてもよい。より具体的には、第1導電型層111と同じ構成材料、例えばGaN系の半導体材料により形成されたものであってもよい。放熱部50は、発光素子11と同じ階層に設けられていてもよい。放熱部50が発光素子11と同じ階層に設けられるとは、放熱部50のうちの少なくとも一部がXY面内方向において発光素子11の一部と重なり合うような位置関係にあることをいう。
図14は、図12に示した放熱部50を拡大した断面図である。放熱部50は、発光素子11の厚さ方向に相当するZ軸方向にそれぞれ延びる複数の針状突起51を含んでいる。複数の針状突起51のそれぞれの先端には、微小な寸法の酸化物52が付着している。複数の針状突起51の構成材料が例えばGaN系の半導体材料である場合、酸化物52は例えばGaO(ガリウム酸化物)である。図14に示したように、発光素子11のZ軸方向に沿った各々の針状突起51の高さHは、各々の針状突起51の径Dよりも大きいとよい。
熱伝導パス60は、保護膜15を介して発光素子11の端面11S3を覆うとともに放熱部50と接続されている。熱伝導パス60は、保護膜15の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。熱伝導パス60は、例えば、Ag(銀),Cu(銅),Au(金),Al(アルミニウム),Mg(マグネシウム),Zn(亜鉛),Fe(鉄),W(タングステン),Sn(錫),Pb(鉛),Ga(ガリウム),およびPt(白金)のうちの少なくとも1種を含む金属により形成されていてもよい。
[4-2.製造方法]
本実施の形態の発光装置8は、例えば、次のようにして製造することができる。図3A~図3Cに加えて図15A~図15Iを参照しつつ、発光装置8の製造方法を説明する。図15A~図15Iは、発光装置8の製造工程の一例を表したものである。
本実施の形態の発光装置8は、例えば、次のようにして製造することができる。図3A~図3Cに加えて図15A~図15Iを参照しつつ、発光装置8の製造方法を説明する。図15A~図15Iは、発光装置8の製造工程の一例を表したものである。
まず、発光装置1の製造工程と同様の手順により、図3A~図3Cに示したように駆動基板30の上に、埋込層24と第1電極層12と積層膜110と第2電極層13と絶縁膜16とが順に積層された構造を形成する。埋込層24には、プラグ21、コンタクト電極層22-1,22-2およびプラグ23などが埋め込まれている。
続いて、図15Aに示したように、絶縁膜16上の領域AR11および領域AR50にハードマスクHMを選択的に設ける。領域AR11は発光素子11が設けられることとなる領域であり、領域AR50は放熱部50が設けられることとなる領域である。次に、図15Bに示したように、ハードマスクHMを用いて、絶縁膜16、第2電極層13、および積層膜110を例えば反応性イオンエッチングによって選択的に除去する。この操作により、第1導電型層111、活性層112、および第2導電型層113から成る積層体11Z,50Zがそれぞれ得られる。
続いて、図15Cに示したように、積層体11Z,50Z、絶縁膜16、および埋込層24の表面24USを覆うように保護膜15を形成する。そののち、保護膜15のうち領域AR11,AR21,AR50を除く領域にある部分に熱伝導パス60を選択的に形成する。さらに、図15Dに示したように、保護膜15および熱伝導パス60を覆うようにして絶縁膜160を形成する。
次に、例えばフォトリソグラフィ法により形成したレジストパターンをマスクとして用いたドライエッチングを行い、領域AR21の絶縁膜160、保護膜15、および埋込層24をそれぞれ選択的に除去する。そうすることで図15Eに示したようにコンタクト電極層22-1と対応する位置に開口H1を形成する。
次に、図15Fに示したように、第2電極層13の上面が露出するように、絶縁膜16、保護膜15の一部および絶縁膜160の一部を例えば、CMP法により除去する。この操作により、発光素子11および第1絶縁膜161が得られる。
続いて、図15Gに示したように、発光素子11の第2電極層13の上面13Sの全ての領域と、第1絶縁膜161と、コンタクト電極層22-1とを覆うように透明電極14を形成する。ただし、積層体50Zについては透明電極14により覆わずに、積層体50Zの上面が露出した状態とする。透明電極14は、発光素子11の光出射面11Sの全ての領域と第1絶縁膜161とを連続して覆うと共に、コンタクト電極層22-1と電気的に接続されるように形成される。
続いて、図15Hに示したように、領域AR50を除く領域を覆うようにレジストパターンRPを形成する。そののち、領域AR50に露出した積層体50Zに対し反応性イオンエッチングを施すことにより、複数の針状突起51を有する放熱部50を得る。反応性イオンエッチングに使用するエッチングガスの種類や圧力、プラズマ密度、RFパワー、あるいは環境温度等を調整することにより、複数の針状突起51の形状や密度を調整することができる。積層体50Zに対し反応性イオンエッチングを施す際には、複数の微小な酸化物52を形成させ、酸化物52がエッチングマスクとなるようにするとよい。
以上により、図12に示した発光装置8が完成する。
[4-3.作用・効果]
本実施の形態の発光装置8においても、上記第1の実施の形態の発光装置1と同様の効果が得られる。すなわち、発光素子11の開口面積を最大化することができ、発光素子11の開口率、すなわち光出射面11S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率、を最大化することができる。
本実施の形態の発光装置8においても、上記第1の実施の形態の発光装置1と同様の効果が得られる。すなわち、発光素子11の開口面積を最大化することができ、発光素子11の開口率、すなわち光出射面11S2の面積に対する、出射光の取り出しが可能な面積の比率、を最大化することができる。
本実施の形態の発光装置8では、上記実施の形態の発光装置1の構成に加えて、放熱部50と熱伝導パス60とをさらに備えるようにしている。このため、例えば発光素子11の発光動作に伴い、発光素子11において発生した熱を、熱伝導パス60を介して放熱部50から外部へ速やかに放散させることができる。特に、放熱部50が複数の針状突起51を有するようにしたので、XY平面における放熱部50の占有面積を増大させることなく、放熱部50の表面積を増大させることができる。このため、発光装置8では、放熱部50が複数の針状突起51を有しない場合と比較してより効率的に発光素子11の熱を放散させることができる。発光素子11が高温になると、第1導電型層111、活性層112、および第2導電型層113をそれぞれ構成する元素の周囲への拡散が生じてしまい、発光効率が低下するおそれがある。本実施の形態の発光装置8によれば放熱部50および熱伝導パス60を設けるようにしたので、発光素子11およびその近傍の温度上昇が緩和され、発光素子11の発光性能の低下を抑制することができる。
[4-4.変形例]
次に、本開示の変形例6~10について説明する。なお、上記実施の形態の発光装置8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。
次に、本開示の変形例6~10について説明する。なお、上記実施の形態の発光装置8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。
(4-4-1.変形例6)
図16は、本開示の変形例6に係る発光装置8Aの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例6の発光装置8Aでは、放熱部50に充填層53をさらに設けるようにしている。以上の点を除き、変形例6の発光装置8Aの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
図16は、本開示の変形例6に係る発光装置8Aの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例6の発光装置8Aでは、放熱部50に充填層53をさらに設けるようにしている。以上の点を除き、変形例6の発光装置8Aの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
充填層53は、複数の針状突起51の隙間に充填されている。充填層53は、放熱部50の熱伝導率と同等以上の高い熱伝導率を有するとよい。また、充填層53の上面50Sは平坦面であるとよい。充填層53を設けることにより、複数の針状突起51の形状が安定的に維持される。また、充填層53を設けることにより、さらなる放熱効率の向上が期待できる。
(4-4-2.変形例7)
図17は、本開示の変形例7に係る発光装置8Bの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例7の発光装置8Bでは、放熱部50の複数の針状突起51を覆う金属被膜54をさらに設けるようにしている。以上の点を除き、変形例7の発光装置8Bの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
図17は、本開示の変形例7に係る発光装置8Bの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例7の発光装置8Bでは、放熱部50の複数の針状突起51を覆う金属被膜54をさらに設けるようにしている。以上の点を除き、変形例7の発光装置8Bの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
金属被膜54は、複数の針状突起51の先端や側面を覆うように設けられている。金属被膜54は、放熱部50の熱伝導率と同等以上の高い熱伝導率を有する金属材料からなるとよい。金属被膜54は、熱伝導パス60と直接接していてもよい。金属被膜54は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition)法により成膜することができる。金属被膜54を設けることにより、複数の針状突起51の形状が安定的に維持される。また、金属被膜54を設けることにより、さらなる放熱効率の向上が期待できる。
(4-4-3.変形例8)
図18は、本開示の変形例8に係る発光装置8Cの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例8の発光装置8Cでは、発光素子11を覆うように透明材料からなるレンズ層71をさらに設けるようにしている。以上の点を除き、変形例8の発光装置8Cの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
図18は、本開示の変形例8に係る発光装置8Cの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例8の発光装置8Cでは、発光素子11を覆うように透明材料からなるレンズ層71をさらに設けるようにしている。以上の点を除き、変形例8の発光装置8Cの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
(4-4-4.変形例9)
図19は、本開示の変形例9に係る発光装置8Dの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例9の発光装置8Dでは、熱伝導パス60が放熱部50を経由して、外部装置と接続される接続端子61に至るまで延在していてもよい。
図19は、本開示の変形例9に係る発光装置8Dの断面構成の一例を模式的に表したものである。変形例9の発光装置8Dでは、熱伝導パス60が放熱部50を経由して、外部装置と接続される接続端子61に至るまで延在していてもよい。
(4-4-5.変形例10)
本開示では、放熱部50の配置位置は図13に示した配置に限定されるものではない。 図20は、本開示の変形例10に係る発光装置8Eの平面構成の一例を模式的に表したものである。変形例10の発光装置8Eのように、放熱部50は、隣り合う複数の発光素子11の間にも設けられていてもよい。以上の点を除き、変形例8の発光装置8Eの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
本開示では、放熱部50の配置位置は図13に示した配置に限定されるものではない。 図20は、本開示の変形例10に係る発光装置8Eの平面構成の一例を模式的に表したものである。変形例10の発光装置8Eのように、放熱部50は、隣り合う複数の発光素子11の間にも設けられていてもよい。以上の点を除き、変形例8の発光装置8Eの構成は上記第3の実施の形態の発光装置8の構成と実質的に同じである。
変形例10の発光装置8Eによれば、放熱部50と発光素子11との距離が短くなるのでさらなる放熱効率の向上が期待できる。
また、放熱部50は、配線層としても用いられていてもよい。その場合、放熱部50は、外部回路と接続するための接続端子に電気的に接続されていてもよい。
また、発光装置8,8A~8Eでは、発光素子11の立体形状は略円錐台形状に限定されるものではなく、例えば略多角柱状や略円柱状、略多角錐状などであってもよい。
<5.適用例>
(適用例1)
図21は、画像表示装置(画像表示装置100)の概略構成の一例を表した斜視図である。画像表示装置100は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素として本開示の発光装置(例えば、発光装置1)が用いられている。画像表示装置100は、例えば図21に示したように、表示パネル120と、表示パネル120を駆動する制御回路140とを備えている。
(適用例1)
図21は、画像表示装置(画像表示装置100)の概略構成の一例を表した斜視図である。画像表示装置100は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素として本開示の発光装置(例えば、発光装置1)が用いられている。画像表示装置100は、例えば図21に示したように、表示パネル120と、表示パネル120を駆動する制御回路140とを備えている。
表示パネル120は、実装基板120Aと、対向基板120Bとを互いに重ね合わせたものである。対向基板120Bの表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域(表示部100A)を有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム部100Bを有している。
図22は、実装基板120Aの対向基板120B側の表面のうち表示部100Aに対応する領域の配線レイアウトの一例を表したものである。実装基板120Aの表面のうち表示部100Aに対応する領域には、例えば図22に示したように、複数のデータ配線134が所定の方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。実装基板120Aの表面のうち表示部100Aに対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン配線135がデータ配線134と交差(例えば、直交)する方向に延在して形成されており、且つ、所定のピッチで並列配置されている。データ配線134およびスキャン配線135は、例えば、Cu等の導電性材料からなる。
スキャン配線135は、例えば、最表層に形成されており、例えば、基材表面に形成された絶縁層(図示せず)上に形成されている。なお、実装基板120Aの基材は、例えば、シリコン基板、または樹脂基板等からなり、基材上の絶縁層は、例えば、SiN、SiO、酸化アルミニウム(AlO)または樹脂材料からなる。一方、データ配線134は、スキャン配線135を含む最表層とは異なる層(例えば、最表層よりも下の層)内に形成されており、例えば、基材上の絶縁層内に形成されている。
データ配線134とスキャン配線135との交差部分の近傍が表示画素136となっており、複数の表示画素136が表示部100A内においてマトリクス状に配置されている。各表示画素136には、例えば、発光装置1の各色画素Pr,Pg,Pbが実装されている。
発光装置1には、例えば色画素Pr,Pg,Pbごとに一対、または一方が共通且つ他方が色画素Pr,Pg,Pbごとに配置される端子電極が設けられている。そして、一方の端子電極がデータ配線134に電気的に接続されており、他方の端子電極がスキャン配線135に電気的に接続されている。例えば、一方の端子電極は、データ配線134に設けられた分枝134Aの先端のパッド電極134Bに電気的に接続されている。また、例えば、他方の端子電極は、スキャン配線135に設けられた分枝135Aの先端のパッド電極135Bに電気的に接続されている。
各パッド電極134B,135Bは、例えば、最表層に形成されており、例えば、図13に示したように、各発光装置1が実装される部位に設けられている。ここで、パッド電極134B,135Bは、例えば、Au(金)等の導電性材料からなる。
実装基板120Aには、さらに、例えば、実装基板120Aと対向基板120Bとの間隔を規制する複数の支柱(図示せず)が設けられている。支柱は、表示部100Aとの対向領域内に設けられていてもよいし、フレーム部100Bとの対向領域内に設けられていてもよい。
対向基板120Bは、例えば、ガラス基板、または樹脂基板等からなる。対向基板120Bにおいて、発光装置1側の表面は平坦となっていてもよいが、粗面となっていることが好ましい。粗面は、表示部100Aとの対向領域全体に渡って設けられていてもよいし、表示画素136との対向領域にだけ設けられていてもよい。粗面は、色画素Pr,Pg,Pbから発せられた光が当該粗面に入細かな凹凸を有している。粗面の凹凸は、例えば、サンドブラストや、ドライエッチング等によって作製可能である。
制御回路140は、映像信号に基づいて各表示画素136(各発光装置1)を駆動するものである。制御回路140は、例えば、表示画素136に接続されたデータ配線134を駆動するデータドライバと、表示画素136に接続されたスキャン配線135を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。制御回路140は、例えば、図22に示したように、表示パネル120とは別体で設けられ、かつ配線を介して実装基板120Aと接続されていてもよいし、実装基板120A上に実装されていてもよい。
(適用例2)
図23は、本開示の発光装置(例えば、発光装置1)を用いた画像表示装置の他の構成例(画像表示装置200)を表した斜視図である。画像表示装置200は、LEDを光源とする複数の発光装置を用いた、所謂タイリングディスプレイと呼ばれるものである。画像表示装置200は、例えば、図23に示したように、表示パネル220と、表示パネル220を駆動する制御回路240とを備えている。
図23は、本開示の発光装置(例えば、発光装置1)を用いた画像表示装置の他の構成例(画像表示装置200)を表した斜視図である。画像表示装置200は、LEDを光源とする複数の発光装置を用いた、所謂タイリングディスプレイと呼ばれるものである。画像表示装置200は、例えば、図23に示したように、表示パネル220と、表示パネル220を駆動する制御回路240とを備えている。
表示パネル220は、実装基板220Aと、対向基板220Bとを互いに重ね合わせたものである。対向基板220Bの表面が映像表示面となっており、中央部分に表示部を有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム部を有している(いずれも図示せず)。対向基板220Bは、例えば、所定の間隙を介して、実装基板220Aと対向する位置に配置されている。なお、対向基板220Bが、実装基板220Aの上面に接していてもよい。
図24は、実装基板220Aの構成の一例を模式的に表したものである。実装基板220Aは、例えば、図24に示したように、タイル状に敷き詰められた複数のユニット基板250により構成されている。なお、図24では、9つのユニット基板250により実装基板220Aが構成される例を示したが、ユニット基板250の数は、10以上であってもよいし、8以下であってもよい。
図25は、ユニット基板250の構成の一例を表したものである。ユニット基板250は、例えば、タイル状に敷き詰められた複数の発光装置1と、各発光装置1を支持する支持基板260とを有している。各ユニット基板250は、さらに、制御基板(図示せず)を有している。支持基板260は、例えば、金属フレーム(金属板)、もしくは、配線基板等で構成されている。支持基板260が配線基板で構成されている場合には、制御基板を兼ねることも可能である。このとき、支持基板260および制御基板の少なくとも一方が、各発光装置1と電気的に接続されている。
(適用例3)
図26は、透明ディスプレイ300の外観を表したものである。透明ディスプレイ300は、例えば表示部310と、操作部311と、筐体312とを有している。表示部310には、本開示の発光装置(例えば、発光装置1)が用いられている。この透明ディスプレイ300では、表示部310の背景を透過しつつ、画像や文字情報を表示することが可能である。
図26は、透明ディスプレイ300の外観を表したものである。透明ディスプレイ300は、例えば表示部310と、操作部311と、筐体312とを有している。表示部310には、本開示の発光装置(例えば、発光装置1)が用いられている。この透明ディスプレイ300では、表示部310の背景を透過しつつ、画像や文字情報を表示することが可能である。
透明ディスプレイ300では、実装基板は、光透過性を有する基板が用いられている。発光装置1に設けられる各電極は、実装基板と同様に光透過性を有する導電性材料を用いて形成されている。あるいは、各電極は、配線幅を補足したり、配線の厚みを薄くしたりすることで、視認されにくい構造となっている。また、透明ディスプレイ300は、例えば、駆動回路を備えた液晶層を重ね合わせることで黒表示を可能となり、液晶の配光方向を制御することにより、透過と黒表示とのスイッチングが可能となる。
以上、実施の形態および変形例1~5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11から出射される光が青色光または紫外光である例を示
したが、これに限定されるものではない。例えば、発光装置1では、青色光と緑色光、紫外光と緑色光等、2種類以上の光が出射される発光素子も用いることができる。
したが、これに限定されるものではない。例えば、発光装置1では、青色光と緑色光、紫外光と緑色光等、2種類以上の光が出射される発光素子も用いることができる。
また、上記実施の形態等では、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
また、上記実施の形態等では、駆動回路を有する駆動基板に発光素子等を設ける場合を例示したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば駆動回路を有しない他の基板に発光素子等を設け、他の基板とは別体の駆動基板に含まれる駆動回路と発光素子とを接続するようにしてもよい。
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、発光素子の光出射面と透明電極との間に出射光を遮る構成要素が存在せず、発光素子の開口率を最大化できる。これにより、発光装置の発光効率を向上させることができる。
(1)
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む発光素子と、
前記光出射面の全ての領域と接している電極層と、
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第2領域に設けられ、前記基板と反対側に位置する表面を含むコンタクト電極層と、
前記発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記電極層の全ての領域と前記第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層の前記表面に電気的に接続された透明電極と
を備え、
前記透明電極のうちの、前記電極層の全ての領域を覆う部分は、前記光出射面に沿って広がる平坦部分のみである
発光装置。
(2)
前記発光素子の前記光出射面は平坦面である
前記(1)に記載の発光装置。
(3)
前記第1絶縁膜は、前記発光素子の前記光出射面から前記コンタクト電極層の前記表面に至るまで連続する側面を含む
前記(1)または前記(2)に記載の発光装置。
(4)
前記第1絶縁膜の前記側面は、前記発光素子の前記端面に沿って延在する平坦部分と、前記平坦部分と前記発光素子の前記光出射面とを繋ぐ曲面部分とを含む
前記(3)に記載の発光装置。
(5)
前記コンタクト電極層は、前記発光素子の外縁に沿った開口を含む
前記(1)から(4)のいずれか1つに記載の発光装置。
(6)
前記コンタクト電極層と前記透明電極との接合領域は、平面視において前記発光素子の少なくとも一部を取り囲むように設けられている
前記(5)に記載の発光装置。
(7)
前記発光素子は、第1導電型層と、活性層と、第2導電型層とを前記基板側から順に含む
前記(1)から(6)のいずれか1つに記載の発光装置。
(8)
前記第1導電型層は、n型のGaN系の半導体材料により形成されており、
前記第2導電型層は、p型のGaN系の半導体材料により形成されている
前記(7)に記載の発光装置。
(9)
前記発光素子の前記端面と前記第1絶縁膜との間に、保護膜をさらに備える
前記(1)から(8)のいずれか1つに記載の発光装置。
(10)
前記保護膜は、酸化アルミニウム、窒化チタン、樹脂のうち少なくとも1種を用いて形成される
前記(9)に記載の発光装置。
(11)
前記第1絶縁膜は、SiO、SiNおよびP-TEOSのうち少なくとも1種を用いて形成される
前記(1)から(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(12)
前記第1絶縁膜と前記透明電極との間に第2絶縁膜をさらに備える
前記(1)から(11)のいずれか1つに記載の発光装置。
(13)
前記第2絶縁膜は、2種以上の層を有する多層膜構造である
前記(12)に記載の発光装置。
(14)
前記第2絶縁膜のエッチングレートは、前記第1絶縁膜のエッチングレートと異なる
前記(12)または前記(13)に記載の発光装置。
(15)
前記第2絶縁膜は、SiO2、SiN、SiON、P-TEOS、およびシリコンリッチ酸化物のうち少なくとも1種を用いて形成される
前記(12)に記載の発光装置。
(16)
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第3領域に設けられ、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部と、
前記第1絶縁膜を介して前記発光素子の前記端面を覆うとともに前記放熱部と接続された、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導パスと
をさらに備える
前記(1)から(15)のいずれか1つに記載の発光装置。
(17)
前記放熱部は、前記発光素子の厚さ方向にそれぞれ延びる複数の針状突起を含む
前記(16)記載の発光装置。
(18)
前記発光素子の前記厚さ方向に沿った前記針状突起の高さは、前記針状突起の径よりも大きい
前記(17)記載の発光装置。
(19)
前記放熱部は、前記発光素子と同じ階層に設けられるとともに前記発光素子の構成材料を含む
前記(16)から(18)のいずれか1つに記載の発光装置。
(20)
前記熱伝導パスは、Ag(銀),Cu(銅),Au(金),Al(アルミニウム),Mg(マグネシウム),Zn(亜鉛),Fe(鉄),W(タングステン),Sn(錫),Pb(鉛),Ga(ガリウム),およびPt(白金)のうちの少なくとも1種を含む金属からなる
前記(16)から(19)のいずれか1つに記載の発光装置。
(21)
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む1以上の発光素子と、
前記1以上の発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記基板のうちの前記1以上の発光素子がそれぞれ設けられた領域と異なる領域に設けられ、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部と、
前記第1絶縁膜を介して前記1以上の発光素子の前記端面をそれぞれ覆うとともに前記放熱部と接続された、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導パスと
を備えた発光装置。
(22)
前記1以上の発光素子は複数の発光素子であり、
前記放熱部は、前記複数の発光素子の間に設けられている
前記(21)記載の発光装置。(23)
基板に、コンタクト電極層と前記基板と反対側に光出射面を有する発光素子とをそれぞれ形成することと、
前記コンタクト電極層および前記発光素子を絶縁膜により覆うことと、
前記光出射面の全ての領域を露出させると共に前記コンタクト電極層の少なくとも一部を露出させるように、前記絶縁膜を選択的にエッチングすることと、
前記発光素子の前記光出射面の全ての領域と前記絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層と電気的に接続されるように透明電極を形成することと
を含む発光装置の製造方法。
(24)
前記光出射面の全ての領域と接するように電極層を設けることをさらに含み、
前記電極層の全ての領域を覆うように前記透明電極を形成する
前記(23)に記載の発光装置の製造方法。
(25)
前記コンタクト電極層が平面視において環状に露出するように、前記絶縁膜を選択的にエッチングすることをさらに含む
前記(23)または前記(24)に記載の発光装置の製造方法。
(26)
発光装置を備え、
前記発光装置は、
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む発光素子と、
前記光出射面の全ての領域と接している電極層と、
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた位置と異なる位置に設けられ、前記基板と反対側に位置する表面を含むコンタクト電極層と、
前記発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記電極層の全ての領域と前記第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層の前記表面に電気的に接続された透明電極と
を有し、
前記透明電極のうちの、前記電極層の全ての領域を覆う部分は、前記光出射面に沿って広がる平坦部分のみである
画像表示装置。
(1)
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む発光素子と、
前記光出射面の全ての領域と接している電極層と、
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第2領域に設けられ、前記基板と反対側に位置する表面を含むコンタクト電極層と、
前記発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記電極層の全ての領域と前記第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層の前記表面に電気的に接続された透明電極と
を備え、
前記透明電極のうちの、前記電極層の全ての領域を覆う部分は、前記光出射面に沿って広がる平坦部分のみである
発光装置。
(2)
前記発光素子の前記光出射面は平坦面である
前記(1)に記載の発光装置。
(3)
前記第1絶縁膜は、前記発光素子の前記光出射面から前記コンタクト電極層の前記表面に至るまで連続する側面を含む
前記(1)または前記(2)に記載の発光装置。
(4)
前記第1絶縁膜の前記側面は、前記発光素子の前記端面に沿って延在する平坦部分と、前記平坦部分と前記発光素子の前記光出射面とを繋ぐ曲面部分とを含む
前記(3)に記載の発光装置。
(5)
前記コンタクト電極層は、前記発光素子の外縁に沿った開口を含む
前記(1)から(4)のいずれか1つに記載の発光装置。
(6)
前記コンタクト電極層と前記透明電極との接合領域は、平面視において前記発光素子の少なくとも一部を取り囲むように設けられている
前記(5)に記載の発光装置。
(7)
前記発光素子は、第1導電型層と、活性層と、第2導電型層とを前記基板側から順に含む
前記(1)から(6)のいずれか1つに記載の発光装置。
(8)
前記第1導電型層は、n型のGaN系の半導体材料により形成されており、
前記第2導電型層は、p型のGaN系の半導体材料により形成されている
前記(7)に記載の発光装置。
(9)
前記発光素子の前記端面と前記第1絶縁膜との間に、保護膜をさらに備える
前記(1)から(8)のいずれか1つに記載の発光装置。
(10)
前記保護膜は、酸化アルミニウム、窒化チタン、樹脂のうち少なくとも1種を用いて形成される
前記(9)に記載の発光装置。
(11)
前記第1絶縁膜は、SiO、SiNおよびP-TEOSのうち少なくとも1種を用いて形成される
前記(1)から(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(12)
前記第1絶縁膜と前記透明電極との間に第2絶縁膜をさらに備える
前記(1)から(11)のいずれか1つに記載の発光装置。
(13)
前記第2絶縁膜は、2種以上の層を有する多層膜構造である
前記(12)に記載の発光装置。
(14)
前記第2絶縁膜のエッチングレートは、前記第1絶縁膜のエッチングレートと異なる
前記(12)または前記(13)に記載の発光装置。
(15)
前記第2絶縁膜は、SiO2、SiN、SiON、P-TEOS、およびシリコンリッチ酸化物のうち少なくとも1種を用いて形成される
前記(12)に記載の発光装置。
(16)
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第3領域に設けられ、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部と、
前記第1絶縁膜を介して前記発光素子の前記端面を覆うとともに前記放熱部と接続された、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導パスと
をさらに備える
前記(1)から(15)のいずれか1つに記載の発光装置。
(17)
前記放熱部は、前記発光素子の厚さ方向にそれぞれ延びる複数の針状突起を含む
前記(16)記載の発光装置。
(18)
前記発光素子の前記厚さ方向に沿った前記針状突起の高さは、前記針状突起の径よりも大きい
前記(17)記載の発光装置。
(19)
前記放熱部は、前記発光素子と同じ階層に設けられるとともに前記発光素子の構成材料を含む
前記(16)から(18)のいずれか1つに記載の発光装置。
(20)
前記熱伝導パスは、Ag(銀),Cu(銅),Au(金),Al(アルミニウム),Mg(マグネシウム),Zn(亜鉛),Fe(鉄),W(タングステン),Sn(錫),Pb(鉛),Ga(ガリウム),およびPt(白金)のうちの少なくとも1種を含む金属からなる
前記(16)から(19)のいずれか1つに記載の発光装置。
(21)
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む1以上の発光素子と、
前記1以上の発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記基板のうちの前記1以上の発光素子がそれぞれ設けられた領域と異なる領域に設けられ、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部と、
前記第1絶縁膜を介して前記1以上の発光素子の前記端面をそれぞれ覆うとともに前記放熱部と接続された、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導パスと
を備えた発光装置。
(22)
前記1以上の発光素子は複数の発光素子であり、
前記放熱部は、前記複数の発光素子の間に設けられている
前記(21)記載の発光装置。(23)
基板に、コンタクト電極層と前記基板と反対側に光出射面を有する発光素子とをそれぞれ形成することと、
前記コンタクト電極層および前記発光素子を絶縁膜により覆うことと、
前記光出射面の全ての領域を露出させると共に前記コンタクト電極層の少なくとも一部を露出させるように、前記絶縁膜を選択的にエッチングすることと、
前記発光素子の前記光出射面の全ての領域と前記絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層と電気的に接続されるように透明電極を形成することと
を含む発光装置の製造方法。
(24)
前記光出射面の全ての領域と接するように電極層を設けることをさらに含み、
前記電極層の全ての領域を覆うように前記透明電極を形成する
前記(23)に記載の発光装置の製造方法。
(25)
前記コンタクト電極層が平面視において環状に露出するように、前記絶縁膜を選択的にエッチングすることをさらに含む
前記(23)または前記(24)に記載の発光装置の製造方法。
(26)
発光装置を備え、
前記発光装置は、
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む発光素子と、
前記光出射面の全ての領域と接している電極層と、
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた位置と異なる位置に設けられ、前記基板と反対側に位置する表面を含むコンタクト電極層と、
前記発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記電極層の全ての領域と前記第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層の前記表面に電気的に接続された透明電極と
を有し、
前記透明電極のうちの、前記電極層の全ての領域を覆う部分は、前記光出射面に沿って広がる平坦部分のみである
画像表示装置。
本出願は、日本国特許庁において2024年6月4日に出願された日本特許出願番号2024-090812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 (26)
- 基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む発光素子と、
前記光出射面の全ての領域と接している電極層と、
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第2領域に設けられ、前記基板と反対側に位置する表面を含むコンタクト電極層と、
前記発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記電極層の全ての領域と前記第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層の前記表面に電気的に接続された透明電極と
を備え、
前記透明電極のうちの、前記電極層の全ての領域を覆う部分は、前記光出射面に沿って広がる平坦部分のみである
発光装置。 - 前記発光素子の前記光出射面は平坦面である
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1絶縁膜は、前記発光素子の前記光出射面から前記コンタクト電極層の前記表面に至るまで連続する側面を含む
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1絶縁膜の前記側面は、前記発光素子の前記端面に沿って延在する平坦部分と、前記平坦部分と前記発光素子の前記光出射面とを繋ぐ曲面部分とを含む
請求項3に記載の発光装置。 - 前記コンタクト電極層は、前記発光素子の外縁に沿った開口を含む
請求項1に記載の発光装置。 - 前記コンタクト電極層と前記透明電極との接合領域は、平面視において前記発光素子の少なくとも一部を取り囲むように設けられている
請求項5に記載の発光装置。 - 前記発光素子は、第1導電型層と、活性層と、第2導電型層とを前記基板側から順に含む
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1導電型層は、n型のGaN系の半導体材料により形成されており、
前記第2導電型層は、p型のGaN系の半導体材料により形成されている
請求項7に記載の発光装置。 - 前記発光素子の前記端面と前記第1絶縁膜との間に、保護膜をさらに備える
請求項1に記載の発光装置。 - 前記保護膜は、酸化アルミニウム、窒化チタン、樹脂のうち少なくとも1種を用いて形成される
請求項9に記載の発光装置。 - 前記第1絶縁膜は、SiO、SiNおよびP-TEOSのうち少なくとも1種を用いて
形成される
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1絶縁膜と前記透明電極との間に第2絶縁膜をさらに備える
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第2絶縁膜は、2種以上の層を有する多層膜構造である
請求項12に記載の発光装置。 - 前記第2絶縁膜のエッチングレートは、前記第1絶縁膜のエッチングレートと異なる
請求項12に記載の発光装置。 - 前記第2絶縁膜は、SiO2、SiN、SiON、P-TEOS、およびシリコンリッチ酸化物のうち少なくとも1種を用いて形成される
請求項12に記載の発光装置。 - 前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第3領域に設けられ、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部と、
前記第1絶縁膜を介して前記発光素子の前記端面を覆うとともに前記放熱部と接続された、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導パスと
をさらに備える
請求項1記載の発光装置。 - 前記放熱部は、前記発光素子の厚さ方向にそれぞれ延びる複数の針状突起を含む
請求項16記載の発光装置。 - 前記発光素子の前記厚さ方向に沿った前記針状突起の高さは、前記針状突起の径よりも大きい
請求項17記載の発光装置。 - 前記放熱部は、前記発光素子と同じ階層に設けられるとともに前記発光素子の構成材料を含む
請求項16記載の発光装置。 - 前記熱伝導パスは、Ag(銀),Cu(銅),Au(金),Al(アルミニウム),Mg(マグネシウム),Zn(亜鉛),Fe(鉄),W(タングステン),Sn(錫),Pb(鉛),Ga(ガリウム),およびPt(白金)のうちの少なくとも1種を含む金属からなる
請求項16記載の発光装置。 - 基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む1以上の発光素子と、
前記1以上の発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記基板のうちの前記1以上の発光素子がそれぞれ設けられた領域と異なる領域に設けられ、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部と、
前記第1絶縁膜を介して前記1以上の発光素子の前記端面をそれぞれ覆うとともに前記放熱部と接続された、前記第1絶縁膜の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導パスと
を備えた発光装置。 - 前記1以上の発光素子は複数の発光素子であり、
前記放熱部は、前記複数の発光素子の間に設けられている
請求項21記載の発光装置。 - 基板に、コンタクト電極層と前記基板と反対側に光出射面を有する発光素子とをそれぞれ形成することと、
前記コンタクト電極層および前記発光素子を絶縁膜により覆うことと、
前記光出射面の全ての領域を露出させると共に前記コンタクト電極層の少なくとも一部を露出させるように、前記絶縁膜を選択的にエッチングすることと、
前記発光素子の前記光出射面の全ての領域と前記絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層と電気的に接続されるように透明電極を形成することと
を含む発光装置の製造方法。 - 前記光出射面の全ての領域と接するように電極層を設けることをさらに含み、
前記電極層の全ての領域を覆うように前記透明電極を形成する
請求項23に記載の発光装置の製造方法。 - 前記コンタクト電極層が平面視において環状に露出するように、前記絶縁膜を選択的にエッチングすることをさらに含む
請求項23に記載の発光装置の製造方法。 - 発光装置を備え、
前記発光装置は、
基板と、
前記基板に設けられ、前記基板と対向する対向面と、前記対向面と反対側の光出射面と、前記対向面と前記光出射面とを繋ぐ端面とを含む発光素子と、
前記光出射面の全ての領域と接している電極層と、
前記基板のうちの前記発光素子が設けられた第1領域と異なる第2領域に設けられ、前記基板と反対側に位置する表面を含むコンタクト電極層と、
前記発光素子の前記端面を覆う第1絶縁膜と、
前記電極層の全ての領域と前記第1絶縁膜とを連続して覆うと共に、前記コンタクト電極層の前記表面に電気的に接続された透明電極と
を有し、
前記透明電極のうちの、前記電極層の全ての領域を覆う部分は、前記光出射面に沿って広がる平坦部分のみである
画像表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024090812 | 2024-06-04 | ||
| JP2024-090812 | 2024-06-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025254147A1 true WO2025254147A1 (ja) | 2025-12-11 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/020218 Pending WO2025254147A1 (ja) | 2024-06-04 | 2025-06-04 | 発光装置、発光装置の製造方法および画像表示装置 |
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|---|---|
| WO (1) | WO2025254147A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010258230A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2022031397A (ja) * | 2019-03-28 | 2022-02-18 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
| JP2023123268A (ja) * | 2022-02-24 | 2023-09-05 | 沖電気工業株式会社 | 電子構造体及び電子構造体の製造方法 |
| JP2024032371A (ja) * | 2022-08-29 | 2024-03-12 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子の製造方法 |
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2025
- 2025-06-04 WO PCT/JP2025/020218 patent/WO2025254147A1/ja active Pending
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