(57)【要約】【課題】発光ダイオードを用いた光源や照明装置のコストを低減する。【解決手段】基板３０と、基板３０上に設けられた第１電極３１と、第１電極３１の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオード２０と、複数の粒子状発光ダイオード２０を覆う第２電極３２とを備え、複数の粒子状発光ダイオード２０の各々は、ＩＩＩ族−Ｖ族窒化物からなる結晶性半導体からなると共に、第１導電型の第１半導体２１ｎ、活性層２１ｉ、および第２導電型の第２半導体２１ｐからなり、活性層２１ｉは第１半導体２１ｎの周囲の一部に形成されており、第２半導体２１ｐは活性層２１ｉの周囲を覆っており、第１半導体２１ｎは第２電極３２と電気的に接続されており、第２半導体２１ｐは、第１電極３１と電気的に接続されており、結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有している、発光装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた電流供給線および第１電極と、
前記の第１電極の各々の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオードと、
前記複数の粒子状発光ダイオードを覆う第２電極と、
を備え、
前記複数の粒子状発光ダイオードの各々は、III族−Ｖ族窒化物からなる結晶性半導体からなり、
第１導電型の第１半導体、活性層、および第２導電型の第２半導体からなり、
前記活性層は前記第１半導体の周囲の一部に形成されており、
前記第２半導体は前記活性層の周囲を覆っており、
前記第１半導体および前記第２半導体は、各々前記第1電極と前記第２電極の互いに異なる電極と電気的に接続されており、
前記結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有しており、
前記電流供給線と前記第１電極または第２電極との間に、過電流により導通が絶たれるヒューズ部を有することを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記結晶性半導体は、ミラー指数が｛０００１｝、｛１−１００｝、｛１−１０１｝のいずれか２種類以上の結晶格子面を有している、請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記結晶性半導体が、｛１−１００｝面を有しており、
前記｛１−１００｝面が、前記第１電極と電気的に接続されている、請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記結晶性半導体が、六角柱形状を有し、前記六角柱の側面が｛１−１００｝面である請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
前記結晶性半導体は、単結晶の芯粒子の表面に１ミクロン以上の膜厚の結晶を成長させた多面体形状粒子である、請求項１記載の発光装置。
【請求項６】
前記芯粒子は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、ベータ酸化ガリウムからなる群から選択された少なくとも一種の材料から形成されている請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
前記芯粒子の形状が、略球形または角の丸まった多面体の酸化アルミニウムである請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１電極上に誘電体層を有し、
前記第２半導体の一部分または全部が前記誘電体層に埋まっており、
前記第１半導体の一部分が前記誘電体層から突出し、かつ前記第２電極と電気的に接続されている、請求項１記載の発光装置。
【請求項９】
前記誘電体層は、さらに蛍光体を含む、請求項８記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその製造方法に関し、特に、基板上に散布された複数の微粒子から構成される発光体を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光効率が高く、低コストで大面積化できる発光素子および発光装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された発光素子および発光装置は、図１９の断面図に示すように、基板３０１上の一対の電極３０２と３０４の間に発光層３０３を挟み、交流電源３０４で交流電圧を印加し、発光層３０３を発光させる。発光層３０３は、有機物からなるバインダ３０５に発光粒子３０６を分散させた構造を有している。樹脂中に分散させるだけなので、低コストで大面積化が容易である。図２０は、発光層３０３に含まれる発光粒子３０６の断面構造を示す断面図である。この発光粒子３０６は、図２０に示すように、球状の第１半導体部３０７（ｎ型）と、該第１半導体部３０７の表面を被覆する第２半導体部３０８（ｐ型）とを有した球状粒子であり、ｎ 型半導体とｐ 型半導体とを層構造で有することで、電界をかけた際に電子と正孔の衝突が生じ効率の高い発光を得ることができる。
【０００４】
その他、本発明に関連し得る文献として、非特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００６−１２７８８４号公報
【非特許文献１】応用物理、第６８巻、第２号（１９９９年）、１５２頁〜１５５頁、向井孝志、中村修二、「白色および紫外発光ダイオード」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、発光装置としての発光効率の向上およびムラの低下をさらに検討した。その結果、第１電極と第２電極との間に挟まれる粒子を、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有している結晶性半導体から構成することにより、当該粒子が球状である場合と比較して極めて高い発光効率を達成できることを見出した。さらに、粒子の一部に短絡不良があっても、装置全体の点灯不良となってしまう課題を解決する構成を付加して、本発明を完成させた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光装置は
基板と、
前記基板上に設けられた電流供給線および第１電極と、
前記複数の第１電極の各々の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオードと、
前記複数の粒子状発光ダイオードを覆う第２電極と、
を備え、
前記複数の粒子状発光ダイオードの各々は、III族−Ｖ族窒化物からなる結晶性半導体からなり、
第１導電型の第１半導体、活性層、および第２導電型の第２半導体からなり、
前記活性層は前記第１半導体の周囲の一部に形成されており、
前記第２半導体は前記活性層の周囲を覆っており、
前記第１半導体および前記第２半導体は、各々前記第1電極と前記第２電極の互いに異なる電極と電気的に接続されており、
前記結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有しており、
前記電流供給線と前記第１電極または第２電極との間に、過電流により導通が絶たれるヒューズ部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発光装置は、多数の粒子状発光ダイオードを第１電極上にばらまき、各々の粒子状発光ダイオードと電気的に接続された第１電極および第２電極からの電荷注入により発光する。このような、粒子状発光ダイオードを構成する結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有していることにより、従来技術の球状の発光素子と比べて格段の高効率化を実現できる。また、電流供給線と第１電極または第２電極との間に、ヒューズ部を設けることで、多数の粒子状発光ダイオードの一部に短絡不良があっても、発光装置全体が点灯不良となる確率を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
（実施形態１）
図７は、本発明の発光装置の構成図である。
【００１０】
図１は、本発明の発光装置の発光部を拡大した平面図である。
【００１１】
図２は図１の平面図の一部を拡大した本発明の発光装置の断面図である。
【００１２】
図３は本発明に係る発光装置に用いられる粒子状発光ダイオードを得るための成膜装置のブロック図である。
【００１３】
図４は、図３に示す成膜装置により作成した粒子状発光ダイオードの断面図である。
【００１４】
図５は本発明に係る発光装置の製造方法における各工程を表す断面図である。
【００１５】
図７の第1電極３１と第２電極３２の交差する発光部を拡大したのが図１である。
【００１６】
図７、図１、図２に示すように、本発明の発光装置は、基板３０と、電流供給線１０５と、第１電極３１と、第１電極３１の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオード２０と、複数の粒子状発光ダイオード２０を覆う第２電極３２とを備えている。
【００１７】
複数の粒子状発光ダイオード２０の各々は、ＩＩＩ族−Ｖ族窒化物からなる結晶性半導体で構成されている。この結晶性半導体の外周面は、複数の平坦な結晶格子面からなる。
【００１８】
さらにこの結晶性半導体は、第１導電型の第１半導体２１ｎ（ｎ型）、活性層２１ｉ、第２導電型の第２半導体２２ｐ（ｐ型）からなる。活性層２１ｉは第１半導体２１ｎの周囲の一部に形成されている。第２半導体２１ｐは活性層２１ｉの周囲を覆っている。第１半導体２１ｎは第２電極３２と電気的に接続されている。第２半導体２１ｐは、第１電極３１と電気的に接続されている。
【００１９】
そして、電流供給線１０５と第２電極３２（または第1電極３１）の間には、過電流により導通が絶たれるヒューズ部１０４を有している。
【００２０】
基板３０としては、ガラスまたはプラスチック、または、表面に絶縁層を設けたステンレスなどの金属シートが使用可能である。
第１電極３１は、第２半導体２１ｐとオーミック接触できる材料からなる。一例を挙げれば、第２半導体２１ｐがｐ型ＧａＮである場合、第１電極３１の材料はＩＴＯまたは金が好ましい。
【００２１】
電流供給線１０５は大きな電流量が流れる為、低抵抗の金属配線、例えば銅や銀、金などが好ましい。ヒューズ部１０４を構成する材料は、過電流によって溶断する低融点金属、例えば、錫やインジウム、ハンダが好ましいく、抵抗値を上げる為に、細い配線とするのがよい。抵抗値によっては、電流供給線と同じ低抵抗金属や、第1または第２電極と同じ材料も使用可能である。
【００２２】
粒子状発光ダイオードを覆う第２電極３２の材料としては、第１半導体２１ｎとオーミック接触する材料、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｈｆなどを挙げることができる。第２電極３２は、Ｔｉ／Ａｌのように２層電極から構成されていても良い。第１電極３１および第２電極３２の少なくとも一方は、透明または半透明である。
【００２３】
粒子状発光ダイオード２０を構成するＩＩＩ族−Ｖ族窒化物からなる結晶性半導体は、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウムおよびこれらの混晶からなる、単結晶または少数のグレインからなる多結晶である。
【００２４】
結晶性半導体の形状は多面体形状である。多面体を構成する複数の外周面は、研磨面のような人工的な面ではなく、平坦な結晶格子面で構成されている。例えば、図１、図２では、粒子状発光ダイオード２０は、側面がｍ面、底面がＣ面からなる六角柱形状である。
【００２５】
発光ダイオード２０の形状は、これに限られず、例えば、台形状、六角錘状、テトラポット状であってもよい。ただし、多数の粒子状発光ダイオードの一部、もしくは、多面体の少数部位に、平坦な結晶格子面以外の部分があっても発光特性への影響は少ないので、外周面が平坦な結晶格子面で概ね、構成されていればよい。
【００２６】
さらに、後述する本発明の発光装置の製造方法により、微小な粒子状発光ダイオードをばら撒いて実装することにより、液晶テレビ用のバックライトや天井照明のような大面積の発光装置を簡単に製造できる。
【００２７】
粒子状発光ダイオード２０は、図２のように、第１電極３１の上に、ＩＴＯや金などの導電性固着層３４で固定され、第１電極３１と第２導電型（ｐ型）の第２半導体２１ｐとが電気的に接続されている。
【００２８】
さらに、誘電体層３５と絶縁層３６を挟んで、第１導電型（ｎ型）の第１半導体２１ｎが第２電極３２と電気的に接続している。
【００２９】
直流電源１７から供給される電圧が第１電極３１と第２電極３２の間に印加され、活性層２１ｉで電子とホールが再結合して発光する。
【００３０】
第１半導体２１ｎ、第２半導体２１ｐは、活性層２１ｉは、通常の発光ダイオードと同様の、発光効率の高いバンド構造や導電性に設定できる。例えば、第１半導体２１ｎはＳｉをドープしたｎ型ＧａＮ、第２半導体２１ｐはＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ、活性層２１ｉはノンドープＧａＮとＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）を積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造である。
【００３１】
活性層２１ｉは発光装置の発光層として機能するので、可視光または紫外線を発光するために、活性層２１ｉのバンドギャップは１．９ｅＶ以上がよい。活性層２１ｉの組成を変えることによってＲＧＢ３原色などによって白色を発行しても良いし、蛍光体による色変換を行っても良い。
【００３２】
粒子状発光ダイオード２０を構成する結晶性半導体の平坦な結晶格子面が、ミラー指数が｛０００１｝、｛１−１００｝、｛１−１０１｝のいずれか２種類以上の面を含むことが好ましい。これらの指数面からなる多面体結晶は、高効率で高輝度の発光が得られる。
【００３３】
これらの中でも、結晶性半導体が、｛１−１００｝面を側面とする縦長の六角柱形状の粒子であることが発光効率の観点から最も好ましい。
【００３４】
このとき、欠陥密度が非常に低い無極性面｛１−１００｝面（ｍ面）が表面の多くを占め、高効率で発光する。このような側面が底面より長い六角柱は、図１、２のように倒れて、六角柱形状の側面（第２半導体２１ｐ）が第１電極３１と接する確率が高くなる。そのため、ほぼ必ずｍ面が発光することになり、無極性面の効果により、長波長でも効率の高い発光が得られる。また、発光波長のばらつきが抑制されて、発光色の均一性が良い。
【００３５】
粒子状発光ダイオード２０を構成する結晶性半導体が、単結晶の芯粒子の表面にＩＩＩ族−Ｖ族窒化物をヘテロエピタキシャル成長させた粒子であり、結晶性半導体の膜厚が１ミクロン以上であってもよい。このような構成の結晶性半導体は、転位密度の低いＩＩＩ族−Ｖ族窒化物の膜が得られて、発光効率が高まる。
【００３６】
芯粒子（図４における参照符号６７）は、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、ベータ酸化ガリウムからなる群から選択された少なくとも一種の材料から形成されていてもよい。これらの材料からなる芯粒子は、ＩＩＩ族―Ｖ族窒化物の結晶成長に適した物性を持つ。
【００３７】
芯粒子の形状が、略球形もしくは角の丸まった多面体の酸化アルミニウムであってもよい。このような芯粒子は、単結晶粒子が低コストで作成でき、その表面には欠陥の少ない結晶性半導体膜を形成できる。
【００３８】
本発明の発光装置は、図２のように、複数の粒子状発光ダイオード２０の第２半導体２１ｐを含む部分が、誘電体層３５に埋まっており、第１半導体２１ｎの一部が誘電体層３５から突出し、かつ第２電極３２と電気的に接続されている。
【００３９】
後述する本発明の発光装置の製造方法により、多数の微小な粒子状発光ダイオード２０を一括して実装することが可能となる。すなわち、印刷などの塗布により簡便な工法で形成した誘電体層３５は、多数の粒子状発光ダイオード２０を固定すると共に個々の粒子状発光ダイオード２０を絶縁し、かつ第１半導体２１ｎを露出させるときのマスクの役割を果たす。
【００４０】
誘電体層３５は、粒子状発光ダイオード２０から放射された光によって励起されることによって、この光の波長とは異なる波長の光を発する蛍光体を含んでもよい。これにより、誘電体層３５は、前述の機能にさらに光変換の機能を併せ持つことができる。
【００４１】
次に、本発明の発光装置の製造方法を図３から図５を用いて説明する。
【００４２】
まず、図４の粒子状発光ダイオードの断面図（六角柱の底面に平行な面）のような、複数の粒子状発光ダイオード２０を用意する。後述するが、複数の粒子状発光ダイオード２０は、例えば、図３のような成膜装置を用いて作成され得る。
【００４３】
まず、図５（Ａ）に示すように、第１電極３１を有する基板１０を用意する（図５（ａ））。そして、以下の工程（Ａ）〜（Ｅ）を順に行う。
【００４４】
工程（Ａ）は、第１電極３１上に、複数の粒子状発光ダイオード２０をランダムに散布する工程である（図５（ｂ））。
【００４５】
工程（Ｂ）は、複数の粒子状発光ダイオード２０が散布された第１電極３１上に誘電体層３５を形成することによって、複数の粒子状発光ダイオード２０の一部を誘電体層３５に埋める工程である（図５（ｂ））。
【００４６】
工程（Ｃ）は、誘電体層３５に覆われていない各粒子状発光ダイオード２０の表面をエッチングして、第１半導体２１ｎの一部を露出させる工程（Ｃ）である（図５（ｃ））。
【００４７】
工程（Ｄ）は、第２半導体２１ｐを埋める絶縁層３６を誘電体層３５の上に形成する工程である（図５（ｄ））。
【００４８】
工程（Ｅ）は、露出させた第１半導体２１ｎ上に第２電極３２を形成する工程である（図５（ｅ））。
【００４９】
第２半導体２１ｐと第２電極３６とが絶縁され、第２電極３６（ｎ電極）から第２半導体２１ｐ（ｐ層）への電流リークが防がれる限り、図５（ｄ）の工程、すなわち、絶縁層３６を形成する工程は、必ずしも必要ではない。
【００５０】
多数の粒子状発光ダイオード２０を用意する方法は、例えば、図３の成膜装置のブロック図に示すような流動床法による結晶成長により作成できる。
【００５１】
以下、流動床法による結晶成長を説明する。
【００５２】
図３に示される装置は、内部に多孔質プレート６１が配置された反応炉６０と、反応炉６０を加熱するためのヒーター６２とを備えている。多孔質プレートの素材は、反応温度に耐え、ＧａＮなどの反応生成物が付き難い材料が好ましく、例えば石英や窒化珪素がよい。
【００５３】
搬送ガスである水素または窒素を流す配管６４ａおよび反応ガスであるアンモニアを蓄えるボンベ６４ｂは、マスフロー６５を介して反応炉６０および気化器６３ａ、６３ｂに並列的に接続されている。
【００５４】
気化器６３ａ、６３ｂでは、結晶成長に用いられるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの有機金属（ＭＯ）原料が気化され、マスフロー６５を介して送られてきた水素ガスまたは窒素ガスなどと混合された後、マスフロー６６を介して反応炉６０に供給される。
【００５５】
このような装置を用いる流動床法では、反応炉６０内の多孔質プレート６１の上に多数の芯粒子６７からなる粉体を置いた後、多孔質プレート６１の裏からガスを流して粉体を流動化させる。
【００５６】
そして、ヒーター６２で反応炉６０および粉体を加熱することにより、粉体とガスとを反応させて芯粒子６７の表面を反応生成物で被覆する。
【００５７】
この流動床法は、例えば化学工業論文集、第２２巻、第２号、４１２頁から４１４頁、千葉繁生ら、「流動層ＣＶＤ法によるＳｉ3Ｎ4微粒子のＡｌＮ被覆」に記載されている。芯粒子６７は、分散性のよい単結晶の微粒子がよく、粒径があまりに小さいと凝集して分離できなくなるので０．１ミクロン以上が好ましい。
【００５８】
芯粒子６７の材質としては、酸化アルミニウム（アルミナまたはサファイア）、窒化ガリウム、炭化珪素、酸化亜鉛、ベータ酸化ガリウムなど、窒化ガリウムの基板として使えるものから選べる。アルミナ微粒子を芯粒子として作成する場合の詳細を以下に述べる。
【００５９】
乾燥したアルミナ微粒子からなる芯粒子６７の表面に、図４の断面図に示すような粒子状発光ダイオード２０を作成する。
【００６０】
具体的には、まず、初めに、反応炉温度を１１００度として水素ガスのみを数分流して、アルミナ粒子の表面を清浄化する。反応炉の温度を５１０℃に下げて、水素ガスを搬送ガスとして用いてトリメチルガリウム、トリメチルアルミとアンモニアを反応させ、ＡｌＧａＮのバッファー層２１ａ（厚さ２５ｎｍ）を形成する。
【００６１】
続いて、炉の温度を１０００〜１１００℃に上昇して、トリメチルガリウムにシランを混ぜてＳｉをドープした第１半導体（ｎ型ＧａＮ層）２１ｎを結晶成長させる。
【００６２】
さらに搬送ガスを窒素に変えて、温度を８００度程度に下げ、アンドープＧａＮと、トリメチルガリウムにトリメチルインジウムを混ぜてＩｎxＧａ(1-x)Ｎ｛０＜ｘ＜１｝（以下ではＩｎＧａＮと略記）を交互に数ｎｍ毎に成膜して量子井戸層を３層の多重量子井戸層（ＭＱＷ）からなる活性層２１ｉを形成する。
【００６３】
ＭＱＷ層の上に、ビスシクロペンタディエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を混ぜたト
リメチルガリウムとアンモニアを反応させて第２半導体（ｐ型ＧａＮ層）２１ｐを４００ｎｍ程度成長させ、窒素中において８００℃にてアニールすることで、粒子状発光ダイオード２０を作成する。
【００６４】
なお、ＭＯとアンモニアの比率（ＩＩＩ／Ｖ比）や、ＩｎＧａＮを成膜時のＴＭＧａとＴＭＩｎの比率は、一般的なＧａＮ系ＭＯＣＶＤの条件とほぼ同様である。ＭＱＷとｐ層の厚みは概ね一定であるが、最初に成長するｎ層の作成条件によって、粒子の大きさや形が変えられる。流動床により作成した粒子状発光ダイオードの集合体にはばらつきがあるので、沈降法などの分級手段で、形状や大きさを均一化しておく。
【００６５】
芯粒子６７の周りに結晶成長をさせる方法として本実施の形態で用いた流動床法は、多量の微粒子を均一に一括処理できるので好ましいが、芯粒子の周りに有機金属などの原料ガスと、反応を促進する熱などのエネルギーを供給できる方法であれば、他の方法でも構わない。例えば、粒子の浮上法を、静電浮遊法や磁場による浮遊法、プラズマ中での帯電を用いて浮遊させるなどの方法にしてもよいし、粒子を加熱板上で移動させたり、攪拌しながら、ＭＯＣＶＤを行う方法も可能である。気相成長ではなく、ＧａＮの成長に検討されているナトリウムフラックス法などの液相成長でも、芯粒子を原料融液中に浮遊させて微粒子上への結晶成長させる方法も可能である。
【００６６】
次に、工程ＡからＥの詳細例を、図５を参照しながら説明する。
【００６７】
本発明の発光装置を拡大した平面図である図１および図５（ａ）〜（ｄ）の工程図を参照しながら、粒子状発光ダイオード２０を基板上に実装する方法を説明する。
【００６８】
まず、図１および図５（ａ）に示す、例えばＩＴＯから形成される第１電極３１が形成されたガラス基板１０を用意する。
【００６９】
第１電極３１上に、例えばハリマ化成（株）などから発売されている金のナノ粒子を分散したペーストを滴下して乾燥し、厚さ３０ｎｍの導電性固着層３４を形成しておく。金ナノペーストを用いる代わりに、仕事関数が近いＩＴＯナノペーストを用いてもよい。この導電性固着層３４上に、前述の流動床法による結晶成長で作成した多数の粒子状発光ダイオード２０を、チャンバー内で窒素ガスなどによってブローし、自然落下させると、図１のよう第１電極３１上にランダムに散布される（図５（ａ））。
【００７０】
溶媒中に粒子状発光ダイオード２０を分散した溶液を作成し、印刷やインクジェットなどの手法で基板上にこの溶液を塗布し、溶媒を揮発させるという方法で散布してもよい。その後、加熱すれば、導電性固着層３４の金ナノ粒子が融解し、粒子状発光ダイオード２０における最表層である第２半導体（ｐ型ＧａＮ）２１ｐと融着し、第１電極３１と第２半導体２１ｐとが電気的に接続される。
【００７１】
図１は、上記のプロセスによって作製された発光装置の平面図であり、図中の点線部の断面が図５に相当する。図１からわかるように、粒子状発光ダイオード２０の位置は不規則である。
【００７２】
次に、図５（ｂ）に示すように例えばエポキシ系の透明樹脂材料のスピンコートを行い、この材料からなる誘電体層３５を形成する。このとき、誘電体層３５中にＳｉＡｌＯＮ系などの青色励起で緑や赤に発光する蛍光体を分散することにより、ＩｎＧａＮの青色以外に、緑、赤の発光を得て液晶のカラーフィルターに合わせた３原色発光を実現することもできるし、黄色の蛍光体と組み合わせて白色化を行うことも可能である。あるいは、インジウムの組成を増やした緑色や、ＧａＡｌＡｓの赤色などの他の色の発光を示す粒子状発光ダイオードを用いることにより、ＲＧＢを塗り分けて多色の光源とすることも可能である。
【００７３】
誘電体層３５は、樹脂以外に無機誘電体のペーストを塗布することによって形成されてもよい。例えば、酸化チタンやジルコニアのナノ粒子を分散したペーストを塗布乾燥することができる。この場合、酸化チタンおよびジルコニアの屈折率がそれぞれ２．７および２．２であるため、ＧａＮの屈折率２．５に近く、樹脂（屈折率：１．６〜１．７）を用いて誘電体層３６を形成した場合によりも、光取り出し効率が向上すると考えられる。
【００７４】
図５（ｃ）に示すように、誘電体層３５を乾燥、硬化させた後、酸素アッシャーにより、粒子状発光ダイオード２０の表面上に薄く付着した樹脂を除去する。誘電体層３５から露出している粒子状発光ダイオード２０の表面を第１半導体（ｎ型ＧａＮ）２１ｎに達するまでエッチングする。エッチングは、ＧａＮ系デバイスで用いられる通常のドライエッチングでよい。例えばＣＨ4、Ｈ2、Ａｒ、Ｎ2を比率が５：１５：３：３となるように混
合したガスを用いたプラズマエッチによって行うことができる。
【００７５】
次に、例えばアクリル系レジスト材料からなる絶縁層３６を膜厚２ミクロンの設定でスピンコートすると、突出している粒子状発光ダイオード２０の上部は薄くなる。絶縁層３６の表面を短時間の露光と現像、および酸素アッシャーで削ると、第２半導体２１ｐは絶縁層３６によって埋まり、第１半導体２１ｎは露出した図５（ｄ）の状態になる。
【００７６】
最後に、図５（ｅ）のように、例えばＴｉ／Ａｌの２層電極（Ｔｉ厚：２０ｎｍ、Ａｌ厚：２００ｎｍ）からなる第２電極３２（ｎ電極）を形成する。絶縁層３６は第２半導体２１ｐと第２電極３２を絶縁し、第２電極（ｎ電極）３２から第２半導体（ｐ層）２１ｐへの電流リークを防ぐ。
【００７７】
以上のような製造方法によれば、従来のように発光ダイオードを一つずつ実装するような手間を省けるため、膨大な数の微小な粒子状発光ダイオードを大面積の電極上に実装することも容易になり、実装コストを激減させることが可能である。
図７を参照しながら、本発明の発光装置について説明する。本実施形態の発光装置１００は、上記の各実施形態について説明した製造方法と同様の製造方法によって作製され得る。
【００７８】
本実施形態では、複数の第１電極３１および複数の第２電極３２を設けており、第１電極３１と第２電極３２とが重なり合う各々の領域に多数の粒子状発光ダイオード２０が配置されている。第１電極３１と第２電極３２とが重なる各々の領域が図１の平面図および図２の断面図と同様の構造となっている。
【００７９】
本実施形態では、家庭用の電源である１００〜２００ボルトの交流電圧を電源とするため、交流電圧を５ボルト程度の直流電圧に変換する交流−直流変換回路１０３を具備している。交流−直流変換回路１０３は、第１電極３１と第２電極３２とに接続されている。
【００８０】
本発明では、多数の粒子状発光体を電極間に挟むために、粒子状発光体に短絡不良が発生しても、発光装置におけるすべての粒子状発光体が非点灯状態にならないようにするため、粒子状発光体を挟む第１電極３１および第２電極３２の少なくとも一方を複数の電極領域に分け、各電極領域を相互に絶縁し、電流供給線１０５と、第1または第２電極の間に、ヒューズ部１０４を備えている。こうすることにより、一部の電極領域で非点灯状態が発生したとしても、他の電極領域に悪影響が及ばない。
【００８１】
このような構成により、高効率のＩＩＩ族―Ｖ族窒化物の発光ダイオードで、大面積の面発光の装置を、実現可能になる。
【００８２】
（実施の形態２）
次に、本発明の発光装置の第２の製造方法について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の発光装置の第２の製造方法の工程図である。
【００８３】
本発明の発光装置の第２の製造方法は、以下の工程（Ｂ１）から（Ｅ１）を含む。
【００８４】
工程（Ｂ１）は、表面に誘電体層１１４が設けられたダミー基板１１３の誘電体層１１４中に粒子状発光ダイオード２０をランダムに散布して、誘電体層１１４中に複数の粒子状発光ダイオード２０の一部を埋める工程である（図６（ａ））
工程（Ｂ２）は、誘電体層１１４に覆われていない各粒子状発光ダイオード２０の表面をエッチングして第１半導体２１ｎを露出させる工程である（図６（ｂ））。
【００８５】
工程（Ｃ１）は、第２半導体２１ｐを埋める絶縁層１１５を誘電体層１１４の上に形成する工程である（図６（ｃ））。
【００８６】
工程（Ｃ２）は、露出した第１半導体２１ｎ上に第１電極１１６を設け、第１電極１１６と第１半導体２１ｎを電気的に接続する工程である（図６（ｃ））。
【００８７】
工程（Ｄ１）は、ダミー基板１１３上の誘電体層１１４側の面に、基板１１８を貼付する工程である（図６（ｃ））。
【００８８】
工程（Ｄ２）は、誘電体層１１４からダミー基板１１３を剥離する剥離工程である（図６（ｄ））。
【００８９】
そして、工程（Ｅ１）は、剥離により露出した面側の粒子状発光ダイオード２０の第２半導体２１ｐ上に第２電極１１９を形成し、第２電極１１９と第２半導体２１ｐとを電気的に接続させる工程である（図６（ｅ））。
【００９０】
以上の工程の前に、粒子状発光ダイオード２０を用意するが、その作成方法は、実施の形態１の製造方法の場合と同様でよい。
【００９１】
工程（Ｂ１）のダミー基板１１３は、ＰＥＴやポリイミド他の剥離し易く、かつ誘電体層１１４を塗布可能なフィルム素材が望ましい。
【００９２】
誘電体層１１４としては、例えば、発光ダイオードの封止に用いられるような透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが使用可能である。
【００９３】
エポキシ樹脂等の溶液を塗布して、乾燥させる前に、発光ダイオード２０を噴霧により散布すれば図６（ａ）のように誘電体層１１４中に、粒子状発光ダイオード２０の一部が埋まる。溶媒に溶かしたエポキシ樹脂溶液中に粒子状発光ダイオード２０を混ぜて、ダミー基板１１３上に塗布して乾燥させてもよい。
【００９４】
このとき、誘電体層１１４は固形分濃度に応じた膜厚となり、酸素アッシャーなどで粒子状発光ダイオード上の薄い皮膜を除去すれば、粒子状発光ダイオード２０の一部が誘電体層１１４に埋まる状態にできる。工程（Ｂ２）は実施の形態１と同じように、エッチングで第１半導体２１ｎを露出させる（図６（ｂ））。
【００９５】
さらに、図６（ｃ）の工程（Ｃ１）では、絶縁性の高い樹脂材料をスピンコートなどで塗布して第２半導体２１ｐを埋める絶縁層１１５を形成する。酸素アッシャーなどで粒子状発光ダイオード上の薄い皮膜を除去すると、第１半導体２１ｎのみ露出する。なお、第１電極１１６と第２半導体２１ｐとの電気的な絶縁が維持される限り、この絶縁層１１５は必ずしも必要ではない。
【００９６】
次の工程（Ｃ２）において、図６（ｃ）のように、第１電極１１６をスパッタや蒸着などで直接形成し、通常の微細加工によりパターニングして、図７のようにストライプ状の列電極とする。
【００９７】
第１電極の材料は、第１半導体２１ｎとオーミック接触する金属が望ましく、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｈｆなどが使用でき、Ｔｉ／Ａｌのように２層電極としてもよい。
【００９８】
次に、図６（ｃ）の工程（Ｄ１）では、第１電極１１６の上に接着層１１７で基板１１８をダミー基板側に接着する。
【００９９】
基板１１８としては、ガラス、樹脂フィルム、板状プラスチックや、絶縁層をコートした金属フィルムなどが使えるが、工程（Ｂ１）以降は、百数十度の低温で処理できるので、ＰＥＴなどの低コストで薄型軽量の汎用プラスチックが使える。
【０１００】
駆動回路との実装を容易にするために、基板１１８の端には引き出し電極１２０を形成しておき、第１電極１１６と導電ペーストなどで導通させておいてもよい。
【０１０１】
図６（ｃ）と異なる方法として、第１電極１１６を形成した基板を、ダミー基板１１３側に導電性の接着層１１７を用いて接着しても良い。この場合においても、前述した理由の通り、絶縁層１１５は必ずしも必要ではない。
【０１０２】
この場合、導電性の接着層１１７が、第１電極１１６と粒子状発光ダイオード２１ｎとの間、および第１電極１１６と絶縁層１１５との間に挟まる。導電性の接着層１１７としては無溶剤の銀ペーストなどが使用可能である。
【０１０３】
図６（ｄ）の工程（Ｄ２）では、ダミー基板１１３を端から丁寧に剥がして、剥離面側の第２半導体２１ｐを露出させる。
【０１０４】
このとき、第２半導体２１ｐの表面が清浄にするために、剥離面側の誘電体層１１４の表面を酸素アッシャーなどで少し除去した方がよい。工程（Ｅ１）では、第２電極１１９をスパッタ、蒸着などで形成する（図６（ｅ））。
【０１０５】
第２電極１１９は、第２半導体２１ｐとオーミック接触する金属が好ましく、例えば、ＩＴＯやＮｉ／Ａｕが使用可能である。
【０１０６】
第１電極１１６と第２電極１１９のいずれかは透明または半透明でなければならないので、ＩＴＯを用いるか、金属電極を薄くするかがよい。なお、長期信頼性を確保するため、シリコーン樹脂などで封止層１２１を第２電極（ｐ電極）１１９の上に塗布することが好ましい。これらの電極に、電源を接続し、直流電圧やパルス電圧を印加すれば、面発光が得られる。
【０１０７】
（実施例）
まず、芯粒子として、住友化学（株）のアルミナの微粒子スミコランダム（登録商標）の粒径約３μｍの粉末を入手した。このアルミナ微粒子は、気相化学反応により作成されたフィラー用途で用いられる微粒子で、分散性の良い単結晶微粒子であるが、５５００円／Ｋｇの市場価格で、これを２インチウェハーに敷き詰めたなら、０．１３円／枚に相当し、サファイアウェハーの数万分の１の低コストとなる。このような大きな価格差は、直径の大きな結晶ほど、結晶成長に時間が掛かるという物理的、工業的な理由に由来するものと言える。図８は、この芯粒子１のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真であるが、角が丸まった多面体形状で、略球形である。
【０１０８】
始めに、芯粒子の粉末を、燐酸に１分浸漬し、純水で繰り返しリンスした後、遠心分離で粉末を取り出し、真空乾燥機で乾燥した。この洗浄で図１の芯粒子の形状が保たれていることはＳＥＭで確認した。
【０１０９】
次に、この粒子の表面に、実施の形態１に記載の手順で、窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させた。
【０１１０】
芯粒子上のバッファー層には、５１０℃で厚さ約２５ｎｍのＡｌＧａＮを付けた。
【０１１１】
次に温度を１０５０℃にし、Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層を付けた。
【０１１２】
ドープ濃度や膜厚の条件を変えて、大きさや形状の異なる結晶を作成した。
【０１１３】
次に、炉の温度を７９０℃に下げ、搬送ガスを窒素にして、７ｎｍのアンドープＧａＮを７ｎｍ、３ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎを交互に３層、積層して、ＭＱＷからなる活性層を形成した。
【０１１４】
そして、再び１１００℃として、搬送ガスを水素に戻して、Ｍｇドープのｐ型ＧａＮを４００ｎｍ成長させた。なお、膜厚やインジウム濃度は面方位によって異なるので、事前実験で得たＣ面上の数値を目安として成膜時間やガス組成などの条件を設定した。
【０１１５】
このとき、できた半導体結晶は反応条件（時間、ガス流量、ドープ濃度など）やばらつきなどで、異なった結晶形状の粒子となった。その形状と発光特性の関係を調べるために、第２半導体（ｐ層）２１ｐ（第２半導体）をつける前のＩｎＧａＮのＭＷＱ層（活性層）まで成長させた結晶粒子を取り出し、ＳＥＭ観察とＣＬによる発光特性を観察した。
【０１１６】
図９はＭＱＷ層まで成長した多数の結晶粒子のＳＥＭ写真の１例である。図９には、大きさや形の異なる多数の結晶が写されている。
【０１１７】
このような結晶粒子のうち、形状が大きく異なる結晶粒子のＳＥＭ写真を図１０、図１１に示す。
【０１１８】
図１０の粒子２は、代表的な形状の結晶であり、図１０（ａ）は上から見た顕微鏡写真であり、図１０（ｂ）は斜め横から見た顕微鏡写真である。
【０１１９】
図１０（ａ）の白矢印１０の長さが１０ミクロンを示す。この粒子は直径が短軸で２０ミクロン、長軸で４０ミクロン程度の台形状の多面体であることが分かる。ＥＢＳＤ（電子線後方散乱回折）などにより面方位を調べたところ、六角形の面３はＣ面｛０００１｝、側面４から７はＣ面に垂直なｍ面｛１−１００｝、Ｃ面となす角度が６２度の傾斜した面であった８、９は｛１−１０１｝であった。このように、いずれの面もミラー指数の絶対値が１以下の平坦な結晶格子面であり、芯粒子とは全く異なる（非相似）形状の単結晶の多面体状結晶ができていた。
【０１２０】
一方、図１１は、特許文献１と同様に、芯粒子の上にほぼ均一な薄い膜が付いた、球形に近いＧａＮ結晶粒子であり、比較例である。
【０１２１】
図１１の粒子１１は、図８の芯粒子１と直径が近いが、Ｘ線マイクロ分析で、ＩｎＧａＮの膜が付いていることは確認した。
【０１２２】
図１０と図１１の粒子に、同じ電流密度の電子ビームを照射し、ＣＬ発光を測定した発光特性を図１２と図１３に示す。横軸に波長、縦軸に発光強度を表わす。
【０１２３】
図１２（ａ）では、図１０の粒子のＣＬの面３、面４、面８の各々に対応する発光特性を実線２００、破線２０１、点線２０２で示している。見易いように、各々の発光特性を図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）にも示している。
【０１２４】
実線２００には３つのピークがある。波長が３７０ｎｍ弱のピークは下地のＧａＮのバンド端発光ピークである。４２０ｎｍ付近のピークが活性層のＩｎＧａＮの発光ピークである。５６０ｎｍ弱のピークはイエローバンドと呼ばれる結晶欠陥などに由来するピークである。
【０１２５】
実線２００、破線２０１、点線２０２のＩｎＧａＮの発光ピーク波長は各々４２０ｎｍ、３９０ｎｍ、４１５ｎｍにある。強度は破線２０１（面４すなわちｍ面）、点線２０２（面８）、実線２００（面３すわなちＣ面）の順に強く、４５０００から９００００の強度値を示している。
【０１２６】
一方、比較例である図１１の球状の粒子の発光を示す図１３の実線２０３では、ＩｎＧａＮの発光ピークは４０５ｎｍにあり、強度値は７０００程度と、図１２の発光特性の１／１０程度の強度しかなかった。
【０１２７】
高輝度で発光する平坦な多面体状結晶として、図１０以外にも、図１４の結晶２３０のように六角錘に近い形の粒子や、図１５の２３２、２３３のような六角柱のような結晶も作成された。
【０１２８】
図１５の粒子２３０は、六角錘形状の単結晶であり、六角形の底面２３０ａがＣ面、側面２３０ｂがｍ面、斜面２３０ｃが（１−１０１）面であった。図１５の粒子２３２、２３３は、六角柱状の単結晶で、六角柱の側面がｍ面、底面がＣ面である。
【０１２９】
図１０、図１４、図１５の多面体粒子と図１１の球状粒子の、発光強度の違いは、ＣＬ発光だけでなく、Ｈｅ−Ｃｄレーザー（波長３２５ｎｍ）で励起したＰＬ発光でも同様の傾向を示した。
【０１３０】
また、多面体粒子のＰＬ効率は、ウェハー上に形成した青色発光ダイオードの膜より強い発光が見られ、高い発光効率が得られた。特に、図１５のような六角柱状の結晶は、図１０のような台形または不定形の結晶と比べて２倍以上のＰＬ強度が得られた。
【０１３１】
図１５から分かるように、側面が底面より長い縦長の六角柱形状の結晶は、基板上にばら撒いたとき、ｍ面を上にして倒れるので、励起光はｍ面に当り、ｍ面が光ることになる。
【０１３２】
ＣＬ測定の結果が示すようにｍ面はＣ面より強い発光を示しており、側面が長い六角柱状の結晶が効率的に最も良いことと対応する。
【０１３３】
これらの多面体粒子のＭＱＷ層の上にｐ−ＧａＮを形成した粒子状発光ダイオードを形成すれば、ＣＬやＰＬの強度比と同様に、図１１のような球状結晶より、図１０、図１４、図１５の低指数面の多面体結晶の方が強いＥＬ発光を示す。
【０１３４】
このような実験結果から、本発明は、従来のような、球状粒子ではなく、平坦な結晶格子面が主たる構成面である多面体を形成する結晶に成長させることにより、高品質の結晶ができ、高効率の発光が可能であることを明らかにした。
【０１３５】
なお、これらの結晶の内部に芯粒子であるアルミナが入っていることは、断面ＳＥＭやＴＥＭ観察で確認した。
【０１３６】
断面観察によると、芯粒子の周りに成長した結晶は、芯粒子表面上から１ミクロン程度までの範囲には微小なグレインが多数あるが、その外側は、非常に大きな単一または数個の単結晶に覆われており、転位欠陥が殆ど見当たらない高品質の膜であった。例えば、図１２や、図１５の結晶中には転位欠陥は１、２本しか存在しないことがＴＥＭで観察されており、転位密度に換算すると１０6個／ｃｍ2程度以下であった。すなわち、芯粒子の表面に１ミクロン以上の膜厚で結晶成長させれば、活性層を形成する表面では、欠陥の非常に少ない良質の結晶粒子を得ることができると言える。
【０１３７】
従来の、サファイアウェハー上のＧａＮは基板表面から極めて高密度の転位欠陥が発生し、転位は基板に垂直な方向に伸びていき、膜厚を数ミクロンの厚さにしても１０10個／ｃｍ2程もある。ウェハーのような平面基板上の結晶成長と、本実施例のようにミクロンサイズのアルミナ粒子上の結晶成長では、結晶成長の様相に大きな相違が見られる。従って、芯粒子のサイズが大きくなり、例えばｍｍサイズの大きなアルミナ粒子上に結晶成長させるなら、その表面は微視的に見ると平面により近く、結晶成長の様相もウェハー上の場合に近いと考えられる。
【０１３８】
このような、平坦な結晶格子面を外周面に持つ多面体形状の結晶性半導体からなる多数の粒子状発光ダイオードを、実施の形態２の図６の工程断面図に示す方法で、実装し発光させた。ただし、流動層で作成した粒子状発光ダイオードは大きさにばらつきがあるので、ばらつきが数ミクロン以下となるように事前に沈降法などの分級法により大きさを揃えている。
【０１３９】
基板は厚さ０．１ｍｍのＰＥＴフィルムからなるダミー基板１１３上に信越化学工業（株）製の発光ダイオード封止用のシリコーン樹脂を塗布し、エポキシ樹脂からなる誘電体層１１４（厚さ３μｍ）を形成した。
【０１４０】
次に、散布用チャンバー内において、粒子状発光ダイオード２０の粉末を載せた皿に乾燥した窒素ガスをブローすることにより、舞い上がった粒子状発光ダイオード２０をダミー基板１１３上に落下させ、粒子状発光ダイオード２０を分散性よく誘電体層１１４上に散布してから、ガラス板で軽く押さえつけてシリコーン樹脂層に埋め込ませ、１５０℃で加熱して誘電体層１１４を硬化させると、粒子状発光ダイオード２０は下半分ほどが埋まった状態で固定された。
【０１４１】
次に、ドライエッチング装置により、実施の形態に記載のガス種を用いて、誘電体層１１４から露出している粒子状発光ダイオード２０の表面をｎ型ＧａＮ層２１ｎに達するまでエッチングした。
【０１４２】
そして、その上に、可視光ではほぼ透明なポジ型アクリル系レジスト樹脂の絶縁層１１５を膜厚２ミクロンの条件でスピンコートして乾燥した。
【０１４３】
この状態では粒子状発光ダイオード２０の上にも薄くレジスト（絶縁層１１５）が載っているので、露光時間が通常条件の１／５のアンダー露光を行い、現像すると、粒子状発光ダイオード２０の表面が絶縁層１１５中から露出していることを顕微鏡で確認した。
【０１４４】
酸素アッシャーで粒子状発光ダイオード２０の表面をクリーニングしてから、Ｔｉ／Ａｌ（Ｔｉ厚：２０ｎｍ、Ａｌ厚：２００ｎｍ）の第１電極（ｎ電極）１１６をスパッタによって成膜し、さらにストライプ状にパターニングした。
【０１４５】
次に、図６（ｃ）に示すように、粘着樹脂からなる接着層１１７を塗布した厚さ０．１ｍｍのポリイミド樹脂からなる基板１１８を誘電体層１１４側の面に接着した。このとき、ポリイミド樹脂からなる基板１１８の端に形成しておいた引出し電極１２０と第１電極（ｎ電極）１１６を導電ペーストによって導電させておいた。
【０１４６】
接着層１１７による接着強度を加熱によって高めた後、ダミー基板１１３を剥離した。誘電体層１１４を粒子状発光ダイオード２０の表面が露出するまで酸素プラズマによってエッチングした後、Ｎｉ／ＩＴＯ（１０ｎｍ／１００ｎｍ）からなる第２電極（ｐ電極）１１９をスパッタによって蒸着し、パターンニングした。
【０１４７】
こうして、図６（ｅ）に示す構成を得ることができ、引出し電極１２０と第２電極（ｐ電極）１１９に直流電源の端子を接触させると、粒子状発光ダイオード１１２が発光した。
【０１４８】
第２電極（ｐ電極）１１９は、金などの金属ペーストを塗布して形成することも可能であるが、蒸着やスパッタのような真空成膜の方が第２電極（ｐ電極）１１９のコンタクト抵抗を低下させることが容易になる。
【０１４９】
以上のような工程により、半導体結晶の多面体の構成面である第２半導体（ｐ層）２１ｐを第２電極（ｐ電極）１１９に、内部にある第１半導体（ｎ層）を第１電極（ｎ電極）１１６に導通させることができ、第２電極（ｐ電極）１１９と第１電極（ｎ電極）１１６に電圧を印加することによって、図１６の電流電圧特性図の特性曲線２４０ような整流性が得られ、順方向電圧印加時に青紫色に発光した。
【０１５０】
閾値電圧は４ボルト弱で、７ボルト程度の印加電圧で、１万ｃｄ／ｍ2を超える高輝度で発光した。
【０１５１】
粒子状発光ダイオード２０の散布密度は、１００個／ｍｍ２程度で、面積比で１０％程度で発光が生じており、発光点での輝度は１０万ｃｄ／ｍ2を超えている換算になる。市販のＩｎＧａＮ−発光ダイオードと比べると若干電圧が高いが、これは電極のコンタクト抵抗の低減などの最適化により改善可能である。粒子状発光ダイオードの極性を内と外で逆にしても良いが、ｐ−ＧａＮのアニールによる活性化を容易にするために第２半導体（ｐ層）２１ｐを外側にする方が好ましい。
【０１５２】
以上のように、本発明の発光装置は、多数の粒子状発光ダイオードを基板上にばらまいて一括して実装することにより、実装コストや基板コストを激減させ、発光ダイオードによる発光装置の最大の課題である低コスト化の課題を解決することが可能であり、このとき、粒子状発光ダイオードを構成する結晶性半導体が、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有していることにより、高輝度、高効率の発光装置を実現できるものである。また、低コストの単結晶微粒子を芯粒子として用いることで、ウェハーコストを激減させることができ、より低コスト化が可能になる。
【０１５３】
本実施形態の発光装置によれば、多数の発光ダイオード素子（粒子状発光ダイオード）を低コストで作製し、大面積の基板上に簡易に実装できる。その結果、高効率、低コスト、均一性の高い発光装置や照明装置を量産することが可能になる。更に、粒子状発光ダイオードの実装に必要な温度は低く、基板としてガラス以外にプラスチック基板を用いてフレキシブルなシート状発光装置や曲面の発光装置など、薄くて軽い大面積の発光装置を実現することも可能になる。本実施形態で使用する粒子状発光ダイオードは、無機材料から形成されているため、信頼性が高く、高度な防湿処理も不要である。また、熱や光にも強いので、屋外や窓ガラスのような環境の厳しい場所にも設置可能である。
【０１５４】
粒子状発光ダイオードのサイズの下限値は、良質の結晶が得られる膜厚で規定できるが、また、誘電体層の塗布やエッチングなどのプロセス精度（０．１μｍ程度）にも応じて決定され得る。粒子状発光ダイオードがプロセス精度より十分大きくないと、電極との安定した接続を確保することが困難になる。例えば、絶縁層は、第１半導体と第２半導体とを絶縁しており、樹脂の耐圧を考慮すると１ミクロンは膜厚が必要で、粒子状発光ダイオードはその数倍以上の直径が好ましく、例えば３ミクロン程度以上であることが望ましい。
【０１５５】
一方、粒子状発光ダイオードのサイズが大きすぎると、コストの上昇と結晶品質の低下の課題が発生する。例えば、本実施例のような数ミクロンの微小な芯粒子上に膜を形成した場合、１００ミクロンを越えるような大きな結晶は、グレインの数の多い不定形な結晶になり易く、イエローバンドのＰＬ発光が強かった。イエローバンド発光は結晶欠陥に由来しており、結晶品質が低いことを示す。また、結晶を大きくするには成膜時間が掛かるので、生産性が悪くなる。従って、粒子状発光ダイオードのサイズは、１００ミクロン以下が好ましい。
【０１５６】
図７における電流供給線１０５は、通常の真空蒸着や鍍金によって形成した銅や金の配線でよく、発光装置の定格電流に応じて、抵抗を低くなるような太さに設定すればよい。電流供給線１０５と第1電極３１との距離を５０ミクロン空けておき、その間に、図１９のような細線状のヒューズ部１０４を設ける。厚さ０．１ミクロンの錫を蒸着した後、エッチングにより幅３ミクロンの細線を電流供給線１０５と第1電極３１をブリッジするように形成した。このようなヒューズ部１０４では、短絡不良の粒子状発光ダイオードや、ゴミによる短絡などがあると、短絡箇所に電流が集中し、３ボルト以下で、１００ｍＡ以上の電流が流れてヒューズ部１０４が溶断し、短絡した第1電極３１上は非点灯状態になった。他の電極上の発光ダイオードは通常に発光するため、発光装置全体が非点灯不良となる率は非常に小さくできる。粒子状発光ダイオードは、微小な為、検査が困難であるが、このようなヒューズ部１０４を設けておき、出荷前の通電検査により、短絡素子のある部分の導通を遮断しておけば、検査がし難いという課題を解決できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明の発光装置は、窒化ガリウムなどの無機発光ダイオードが有する高発光効率、低電圧、高耐久性などの利点を備え、かつ薄型、大面積化が容易である。このため、屋内、屋外の照明や、液晶のバットライトや、シート状、曲面状の光源などにとして利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の実施形態１の発光装置を拡大した平面図
【図２】本発明の実施形態１の発光装置を拡大した断面図
【図３】本発明の実施形態の粒子状発光ダイオードの製造装置を表すブロック図
【図４】本発明の実施形態１の粒子状発光ダイオードの断面図
【図５】（ａ）から（ｅ）は、本発明の実施形態１の発光装置の製造方法を表す工程断面図
【図６】（ａ）から（ｅ）は、本発明の実施形態２の発光装置の製造方法を表す工程断面図
【図７】本発明の実施形態１の発光装置の平面図
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例における芯粒子の電子顕微鏡写真を示す平面図
【図９】本発明の実施例の結晶性半導体の拡大写真を示す平面図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例の結晶性半導体の電子顕微鏡写真
【図１１】本発明の例の比較例を示す粒子状半導体の電子顕微鏡写真
【図１２】（ａ）から（ｄ）は、本発明の実施例の結晶性半導体の発光スペクトルグラフ
【図１３】本発明の実施例の比較例の粒子状半導体結晶の発光スペクトルグラフ
【図１４】本発明の実施例における結晶性半導体の電子顕微鏡写真
【図１５】本発明の実施例における結晶性半導体の電子顕微鏡写真
【図１６】本発明の実施例の発光装置の電圧―電流特性を表すグラフ
【図１７】従来例の発光素子および発光装置の断面図
【図１８】従来例の発光素子および発光装置の発光粒子の断面図
【図１９】本発明の実施例における、ヒューズ部の形状を表す平面図
【符号の説明】
【０１５９】
２０  ・・・粒子状発光ダイオード
２１ｎ・・・第１半導体
２１ｉ・・・活性層
２１ｐ・・・第２半導体
３０  ・・・基板
３１  ・・・第１電極
３２  ・・・第２電極
３５  ・・・誘電体層
３６  ・・・絶縁層
１０４・・・ヒューズ部
１０５・・・電流供給線
６７  ・・・芯粒子
１１３  ・・・ダミー基板
１１４  ・・・誘電体層
１１５  ・・・絶縁層
１１６  ・・・第１電極（ｎ電極）
１１７  ・・・接着層
１１８  ・・・基板
１１９  ・・・第２電極（ｐ電極）
２０１から２０２  ・・・  多面体形状の結晶粒子の発光特性
２０３  ・・・球状結晶粒子の発光特性
２４０  ・・・特性曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図４】
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【図１６】
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