(57)【要約】  【課題】  色および輝度のむらが極めて少ない発光ダイオードバックライト、発光ダイオードディスプレイおよび発光ダイオード照明装置ならびにそれらの製造方法を提供する。  【解決手段】  赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板１０１上にそれぞれ複数個配列することにより形成される発光ダイオードバックライト、発光ダイオードディスプレイまたは発光ダイオード照明装置において、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用い、あるいは、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板１０１上に配列する。【選択図】        図７
2006093490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とする発光ダイオードバックライト。
【請求項２】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオードバックライト。
【請求項３】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオードバックライト。
【請求項４】
上記赤色発光の発光ダイオードがＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を活性層とする発光ダイオードであり、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードがＢＡｌＧａＩｎＴｌＮ系半導体層を活性層とする発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の発光ダイオードバックライト。
【請求項５】
同一の発光ダイオードウェハから得られた上記複数の緑色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長温度が±２℃以内、同一の発光ダイオードウェハから得られた上記複数の青色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長温度が±４℃以内にあることを特徴とする請求項４記載の発光ダイオードバックライト。
【請求項６】
同一の発光ダイオードウェハから得られた上記複数の赤色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長時に用いる原料のＶ／ＩＩＩ比が±１０％、同一の発光ダイオードウェハから得られた上記複数の緑色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長時に用いる原料のＶ／ＩＩＩ比が±１０％、同一の発光ダイオードウェハから得られた上記複数の青色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長時に用いる原料のＶ／ＩＩＩ比が±１０％以内にあることを特徴とする請求項４記載の発光ダイオードバックライト。
【請求項７】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトの製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とする発光ダイオードバックライトの製造方法。
【請求項８】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトの製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオードバックライトの製造方法。
【請求項９】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトの製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオードバックライトの製造方法。
【請求項１０】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイ。
【請求項１１】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイ。
【請求項１２】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイ。
【請求項１３】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイの製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイの製造方法。
【請求項１４】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイの製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイの製造方法。
【請求項１５】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイの製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイの製造方法。
【請求項１６】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項１７】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項１８】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項１９】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置の製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とする発光ダイオード照明装置の製造方法。
【請求項２０】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置の製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオード照明装置の製造方法。
【請求項２１】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置の製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオード照明装置の製造方法。
【請求項２２】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とする発光ダイオードアレイ装置。
【請求項２３】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオードアレイ装置。
【請求項２４】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して上記基板上に配列されたものである
ことを特徴とする発光ダイオードアレイ装置。
【請求項２５】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置の製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とする発光ダイオードアレイ装置の製造方法。
【請求項２６】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置の製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオードアレイ装置の製造方法。
【請求項２７】
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置の製造方法において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して上記基板上に配列する
ことを特徴とする発光ダイオードアレイ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードバックパネルおよびその製造方法ならびに発光ダイオードディスプレイおよびその製造方法ならびに発光ダイオード照明装置およびその製造方法ならびに発光ダイオードアレイ装置およびその製造方法に関し、特に、赤色発光、緑色発光および青色発光の発光ダイオードを基板上に多数配列した発光ダイオードバックパネルあるいは発光ダイオードディスプレイに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトとして、発光ダイオード（ＬＥＤ）を基板上に多数配列したＬＥＤバックライトが用いられることが多くなっている。このＬＥＤバックライトは現状の液晶テレビの色再現範囲を大幅に広げるものであり、有望視されている。また、ＬＥＤの効率はますます向上しており、近い将来、冷陰極型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の効率を上回ると考えられ、照明装置もＬＥＤで置き換えられる可能性が高くなっている。
【０００３】
なお、特許文献１には、複数の半導体成長基板から発光素子を転写してサブピクセルを構成（配列）するようにしたＬＥＤ表示装置が開示されている。特許文献２には、複数の発光素子が二次元的に形成されたウエハから発光素子群が一列または複数列に並ぶように切り出した発光素子群からなるアレイ光源が開示されている。特許文献３には、ウエハから切り出されたＬＥＤを一列に配列したＬＥＤアレイが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３３２６３３号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２０００−９９８号公報
【０００５】
【特許文献３】特開平８−４６２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のＬＥＤバックライトは、面内の色（発光波長）および輝度のむらが激しいという問題がある。これは、このＬＥＤバックライトに用いられる多数のＬＥＤ間に発光波長および発光強度のばらつきがあるためである。
したがって、この発明が解決しようとする課題は、色および輝度のむらが極めて少ない発光ダイオードバックライトおよびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、色および輝度のむらが極めて少ない発光ダイオードディスプレイおよびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、色および輝度のむらが極めて少ない発光ダイオード照明装置およびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする課題は、より一般的には、特性のむらが極めて少ない発光ダイオードアレイ装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、従来技術が有する上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、この発明を案出するに至った。その概要を説明すると次のとおりである。
すなわち、従来のＬＥＤバックライトにおいて色および輝度のむらが存在するのは、このＬＥＤバックライトの構成に用いられている多数のＬＥＤ間で発光波長および発光強度のむらがあることによる。本発明者の検討によれば、この問題が生じる一つの原因は、従来のＬＥＤバックライトの製造方法においては、発光素子構造を構成する半導体層を成長基板上にエピタキシャル成長させた複数のウェハから切り出した多数のＬＥＤ、あるいは発光素子構造を構成する半導体層を成長基板上にエピタキシャル成長させた一枚のウェハの別々の場所から切り出した多数のＬＥＤの中からランダムにＬＥＤをピックアップしてこれを基板上に配列していたことである。また、半導体層をエピタキシャル成長させたウェハにおいては、基本的に成長温度や原料供給量などの成長条件の面内分布により活性層の混晶組成や厚さが面内で変化していることも原因である。
本発明者は、この問題を解決するためには、基板上に配列するＬＥＤを、同一の成長条件で半導体層を成長させることができる可能性が最も高い同一のウエハから取り出すようにすれば、発光波長や発光強度の均一性を向上させることができ、さらに、同一のウェハ内でも成長条件の均一性が高い領域から取り出すようにすれば、より均一性を向上させることができることを見出した。また、成長条件の中でも最も特性に影響があると思われるＶ／ＩＩＩ比（例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）に対するアンモニア流量の比）をウェハ面内で均一化することにより、より一層ＬＥＤの発光波長や発光強度の均一性の向上を図ることができる。
この発明は、上記の検討に基づいて案出されたものである。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決するために、第１の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトにおいて、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とするものである。
【０００９】
第２の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトにおいて、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００１０】
第３の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトにおいて、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００１１】
第４の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトの製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とするものである。
【００１２】
第５の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトの製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００１３】
第６の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードバックライトの製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００１４】
第１〜第６の発明において、発光ダイオードウェハ（ＬＥＤウェハ）とは、成長基板上に発光ダイオードを構成する半導体層（ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層など）を成長させ、必要なパターニングや電極形成などの発光ダイオードプロセスを実行したものであり、これをスクライビングしてチップ化することにより発光ダイオードチップを得る。赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとしては、各種のものを用いることができるが、一般的にはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードが用いられる。その中で典型的な例を挙げると、赤色発光の発光ダイオードはＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を活性層（発光層）とする発光ダイオードであり、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードはＢx Ａｌy Ｇａ1-x-y-z-u Ｉｎz Ｔｌu Ｎ系半導体層（ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、０≦ｕ＜１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｕ＜１）を活性層とする発光ダイオードである。
【００１５】
一般に、発光ダイオードウェハにおいては、発光ダイオードを構成する半導体層を成長させる際にウェハを成長温度に加熱するが、ウェハ面内で成長温度を完全に均一にすることは困難であっても、ウェハの有効チップ領域の全部または最低でもその一部分の温度の分布幅を数℃以内に設定することは可能である。成長温度のばらつきは活性層の混晶組成や厚さのばらつきをもたらし、これはウェハから得られる多数の発光ダイオード同士の発光波長や発光強度のばらつきにつながるため、可能な限り小さくすることが好ましい。そこで、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとも、一般的には、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られる複数の発光ダイオードを構成する半導体層の成長温度が最低でも±５℃以内となるようにし、特に、緑色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長温度は好ましくは±２℃以内、最も好ましくは±１℃以内、同一の発光ダイオードウェハから得られる複数の青色発光の発光ダイオードを構成する半導体層の成長温度は好ましくは±４℃以内、より好ましくは±２℃以内、最も好ましくは±１℃以内にあるようにする。同様に、発光ダイオードウェハにおいては、発光ダイオードを構成する半導体層の成長時に用いる原料の供給量もウェハ面内で完全に均一にすることは困難であっても、ウェハの有効チップ領域の全部または最低でもその一部分の原料の供給量の分布幅を１０％以内に設定することは可能である。成長原料の供給量のばらつきは活性層の混晶組成や厚さのばらつきをもたらし、これはウェハから得られる多数の発光ダイオード同士の発光波長や発光強度のばらつきにつながるため、可能な限り小さくすることが好ましい。そこで、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとも、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られる複数の発光ダイオードを構成する半導体層の成長時に用いる原料のＶ／ＩＩＩ比（ＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するＶ族元素の原料の供給量の比）が±１０％以内となるようにするのが好ましい。
【００１６】
成長基板としては、発光ダイオードを構成する半導体層を良好な結晶性で成長させることが可能である限り、基本的にはどのような材料のものを用いてもよい。具体的には、赤色発光の発光ダイオードを構成するＡｌＧａＩｎＰ系半導体層の成長にはＧａＡｓ基板を用いるのが一般的である。緑色発光および青色発光の発光ダイオードを構成するＢx Ａｌy Ｇａ1-x-y-z-u Ｉｎz Ｔｌu Ｎ系半導体層の成長には、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面を含む）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＬｉＭｇＯ、ＧａＡｓ、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 などからなる基板を用いることができる。より具体的には、例えば、Ｃ面を主面としたサファイア基板を用いることができる。ただし、ここで言うＣ面には、これに対して５〜６°程度まで傾いていて実質的にＣ面とみなすことができる結晶面も含むものとする。
【００１７】
発光ダイオードを構成する半導体層の成長方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長またはハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などを用いることができる。
発光ダイオードを配列する基板としては種々のものを用いることができ、用途などに応じて最適なものが用いられるが、通常はこの基板を通して光が取り出されるようにするため、透明な導光板が用いられる。
【００１８】
第７の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイにおいて、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とするものである。
【００１９】
第８の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイにおいて、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００２０】
第９の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイにおいて、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００２１】
第１０の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイの製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とするものである。
【００２２】
第１１の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイの製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００２３】
第１２の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードディスプレイの製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００２４】
第１３の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とするものである。
【００２５】
第１４の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００２６】
第１５の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００２７】
第１６の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置の製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とするものである。
【００２８】
第１７の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置の製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００２９】
第１８の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオード照明装置の製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００３０】
第１９の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものである
ことを特徴とするものである。
【００３１】
第２０の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００３２】
第２１の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものである
ことを特徴とするものである。
【００３３】
第２２の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置の製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られたものを用いる
ことを特徴とするものである。
【００３４】
第２３の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置の製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードとして、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００３５】
第２４の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを基板上にそれぞれ複数個配列することにより形成された発光ダイオードアレイ装置の製造方法において、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとして、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードをその内部における配列を維持して基板上に配列する
ことを特徴とするものである。
【００３６】
ここで、発光ダイオードアレイ装置はその用途を問わないが、発光ダイオードバックパネル、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオード照明装置などはその典型的な用途である。
第７〜第２４の発明においては、その性質に反しない限り、第１〜第６の発明に関連して説明したことが成立する。
【００３７】
上述のように構成されたこの発明においては、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオード同士の発光波長や発光強度のばらつきは、異なる発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードからランダムに取り出した複数の発光ダイオード同士の発光波長や発光強度のばらつきに比べて小さい。また、同一の発光ダイオードウェハ内でも、一部の領域から得られる複数の発光ダイオード同士の発光波長や発光強度のばらつきは、全領域から得られる複数の発光ダイオード同士の発光波長や発光強度のばらつきに比べて小さい。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られたものであり、あるいは、少なくとも一種類の発光ダイオードが、同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものであり、あるいは、少なくとも緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードが、それぞれ同一の発光ダイオードウェハから得られた複数の発光ダイオードがその内部における配列を維持して基板上に配列されたものであることにより、色および輝度のむらが極めて少ない発光ダイオードバックライト、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオード照明装置などを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
まず、この発明の第１の実施形態によるＬＥＤバックライトについて説明する。
図１はこのＬＥＤバックライトに用いるＧａＮ系ＬＥＤの製造方法を示し、図２はＧａＮ系ＬＥＤの完成状態を示す。
【００４０】
図１Ａに示すように、まず、例えば主面がＣ＋面であるサファイア基板１１を用意し、サーマルクリーニングなどによりその表面を清浄化した後、このサファイア基板１１上に例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により例えば成長温度５００℃でＧａＮバッファ層（図示せず）を成長させる。その後、基板温度を１０００℃程度まで昇温してＧａＮバッファ層を結晶化し、その上にＳｉドープのｎ型ＧａＮ層１２を例えば厚さ３μｍ成長させる。次に、例えば厚さが２．５ｎｍのＩｎＧａＮからなる井戸層と例えば厚さが６ｎｍのＧａＮからなる障壁層とを交互に成長させて多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層１３を成長させる。この活性層１３の井戸数は例えば５〜２０とする。次に、この活性層１３上に必要に応じて劣化防止層としてアンドープＧａＮ層（図示せず）を成長させ、さらに、必要に応じてその上に電子阻止層としてＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層（図示せず）を成長させた後、その上にＭｇドープのｐ型ＧａＮ層１４を成長させる。ｐ型ＡｌＧａＮ層は、例えばＡｌ組成が０．１５で厚さが２０ｎｍである。次に、必要に応じて、ｐ型ＧａＮ層１４およびｐ型ＡｌＧａＮ層にドープされたＭｇを電気的に活性化するために熱処理を行う。次に、ｐ型ＧａＮ層１４上の所定部分に例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造や高反射率のＡｇなどからなるｐ側電極１５を形成する。この後、ｐ側電極１５上に例えばＡｕなどからなるパッド電極１６を形成する。
【００４１】
上記のＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、Ｇａ原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌ原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｎ原料としてはＮＨ3 を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス＝メチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
【００４２】
次に、図１Ｂに示すように、ｐ側電極１５およびパッド電極１６を覆う所定形状のエッチングマスク（図示せず）を形成した後、このエッチングマスクを用いて例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりｎ型ＧａＮ層１２が露出するまでエッチングを行う。
次に、図１Ｃに示すように、ｎ型ＧａＮ層１２上に例えばＴｉ／Ａｕ構造のｎ側電極１７を形成する。
次に、こうして形成されたＧａＮ系ＬＥＤウェハを切り出してチップ化する。これによって、図１Ｄに示すように、ＧａＮ系ＬＥＤが得られる。図２にこのＧａＮ系ＬＥＤの斜視図を示す。
【００４３】
図３に活性層１３の成長温度による活性層１３の発光波長の変化を示す。ただし、活性層１３のＩｎＧａＮからなる井戸層の厚さは２．５〜３ｎｍである。例えば、青色として許容される波長範囲が４６５〜４５５ｎｍとすると、そのときの活性層１３の成長温度は７１２〜７２０℃となる。また、緑色として許容される波長範囲が５１７〜５２３ｎｍとすると、そのときの活性層１３の成長温度は６８０〜６８４℃となる。青色、緑色の波長範囲は人の目で見て明らかに色が分かる範囲であり、特に緑色は人間の目に対して色の変化を感じやすいので、波長範囲を狭くした。例えば、活性層１３の成長温度を７１６℃とすることにより波長４６０ｎｍの青色発光のＧａＮ系ＬＥＤを得ることができ、活性層１３の成長温度を６８２℃とすることにより波長５２０ｎｍの緑色発光のＧａＮ系ＬＥＤを得ることができる。
【００４４】
サファイア基板１１上にＬＥＤを構成するＧａＮ系半導体層を成長させるのに用いるＭＯＣＶＤ装置を図４に示す。図４に示すように、このＭＯＣＶＤ装置においては、反応管５１の下側に図５に示すようなサセプタ５２が設けられている。このサセプタ５２上に成長基板５３が載置される。この場合、成長基板５３はサファイア基板１１である。このサセプタ５２の内部にはヒータ（図示せず）が設けられており、このヒータにより成長基板５３を必要な温度に加熱することができるようになっている。この場合、サセプタ５２は成長基板５３より十分に大きくし、反応管５１の幅もサセプタ５２より十分に大きくしてある。反応管５１の上流部は仕切り板５４で上下二つの部分に分けられている。そして、反応管５１の上側のインレット５５には十分に均一な流れの窒素または水素を導入し、下側のインレット５６には十分に均一な流れのアンモニアおよび有機ＩＩＩ族原料を導入する。
サセプタ５２上の成長基板５３の温度の面内分布を十分に小さく抑えるために、成長基板５３は、図６Ａに示すように、好適には、例えばＳｉＣコートカーボン製で厚さが２ｍｍ以上の均熱板５７上に載せ、均熱するのが有効である。あるいは、成長基板５３としてのサファイア基板１１が例えば０．４ｍｍ程度の厚さである場合には成長中に反ってしまい、それにより均熱板５７から離れて温度の分布が生じるため、図６Ｂに示すように、成長基板５３が成長中に反らないように十分な厚さ、例えば１ｍｍ程度の厚さにすることも有効である。さらに、図６Ｃに示すように、成長基板５３が反ったときの形状に合わせて均熱板５７の中心部分にくぼみを持たせ、成長基板５３の裏面のすべてが均熱板５７と接触するようにすることも有効である。この均熱板５７のくぼみの形状は、例えば、活性層１３の成長時の温度に加熱したときの成長基板５３の反りに合わせるのが望ましい。
成長原料のＶ／ＩＩＩ比の面内分布を十分に小さく抑えるためには、ＩＩＩ族元素の原料とＶ族元素の原料との合流部分での合流を均一にしたり、反応管５１を上記のように構成してＩＩＩ族元素の原料とＶ族元素の原料とを下から合流させてそれを均一な層流にして流したり、反応管５１の側面をサセプタ５２から遠ざけたりすることが有効である。
【００４５】
このＭＯＣＶＤ装置においては、サセプタ５２上の成長基板５３の温度の面内分布は±１℃以内に抑えることができるとともに、成長基板５３上に均一な層流内で成長を行うことができ、活性層１３の厚さの面内分布を±２％以内に抑えることができ、さらに計算で求めた原料のＶ／ＩＩＩ比の面内均一性も±２％以内であった。このようにして得られたＧａＮ系ＬＥＤウェハは、緑色発光用のものとしては発光波長５２０ｎｍ±２ｎｍの均一性をその外側から２ｍｍの範囲を除いた部分で達成し、青色発光用のものとしては発光波長４６０ｎｍ±２ｎｍの均一性をその外側から２ｍｍの範囲を除いた部分で達成した。
一方、従来公知の方法で、例えばｎ型ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を成長させて赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤウェハを製造する。
【００４６】
次に、上述のようにして製造された赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤウェハ、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハを分割してチップ化する。例えば、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハについて具体的に説明する。まず、図７Ａに示す緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハの縁から２ｍｍの範囲内の外周部を図７Ｂに示すように研削して除去する。これは緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハの縁から２ｍｍの範囲内の外周部は一般に半導体層の成長が不均一となり、この部分からは良好なＬＥＤを作製することができないためである。次に、図７Ｃに示すように、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハのダイシングを行って分割し、チップ化する。次に、図７Ｄおよび図７Ｅに示すように、ウェハの一部の領域から得られた緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤを、矢印で示すようにウェハ内部における配列を維持したまま、透明なガラスやプラスチックからなる導光板１０１上にマウントする。より詳細には、それぞれの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤのウェハ内部における位置をメモリなどに記憶しておき、この位置情報に基づいてウェハ内部における配列順序を再現する形で導光板１０１上にマウントする。ここで、これらの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤはウェハの一部の領域から取り出されたものであるため、発光波長および発光強度とも±５ｎｍ以内に揃っている。赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤウェハおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハについても同様にしてチップ化し、ウェハー内部における配列を維持したまま導光板１０１上にマウントする。この場合、隣接して配列した赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤからなる３個のＬＥＤにより一単位の発光部が構成され、この発光部が必要な数だけ二次元アレイ状に配列される。各ＬＥＤの大きさは例えば１ｍｍ角程度、そのときのＬＥＤの配列ピッチは例えば２０ｍｍ程度である。各ＬＥＤの大きさがより小さく例えば０．５ｍｍ角程度のとき、ＬＥＤの配列ピッチは例えば１０ｍｍ程度である。各ＬＥＤの大きさがさらに小さく例えば０．１ｍｍ（１００μｍ）角程度のとき、ＬＥＤの配列ピッチは例えば１ｍｍ程度である。各ＬＥＤの大きさが小さく、配列ピッチが短くなるにつれてＬＥＤの個数が多くなるが、均一な発光が得られるという利点がある。
【００４７】
図８にこのようにして得られたＬＥＤバックライトを示す。導光板１０１には正方形または長方形の穴１０２が二次元アレイ状に設けられ、その穴１０２の中に各ＬＥＤがシリコーン樹脂などの接着剤によりマウントされる。符号１０３〜１０５がそれぞれ赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤを示す。図９に示すように、赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ同士を直列に接続するように駆動用の配線１０６を形成し、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤ同士を直列に接続するように駆動用の配線１０７を形成し、青色発光ＧａＮ系ＬＥＤ同士を直列に接続するように駆動用の配線１０８を形成する。これらの配線１０６〜１０８に電流を流すことにより各ＬＥＤを発光させることができ、導光板１０１の後面から白色光が取り出され、バックライトを実現することができる。このＬＥＤバックライトは液晶用バックライトとして用いて好適なものである。
【００４８】
以上のように、この第１の実施形態によれば、同一のＬＥＤウェハの一部の領域から得られた発光波長および発光強度が揃った赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤおよび青色発光ＬＥＤをウェハ内部における配列を維持して導光板１０１上に配列することによりＬＥＤバックライトを構成しているので、従来に比べて色および輝度の均一性が高い白色ＬＥＤバックライトを実現することができる。
【００４９】
次に、この発明の第２の実施形態によるＬＥＤバックライトについて説明する。
この第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に工程を進めてパッド電極１６まで形成した後、サファイア基板１１の裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを照射することにより、サファイア基板１１から、ｎ型ＧａＮ層１２から上の部分を剥離する。この際、樹脂などでパッド電極１６側を固定してから剥離を行うのが望ましい。図１０にこのようにして得られるＧａＮ系ＬＥＤを示す。
上記以外のことは、第１の実施形態と同様である。
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００５０】
次に、この発明の第３の実施形態によるＬＥＤバックライトについて説明する。
この第３の実施形態においては、第１の実施形態と同様に工程を進めてパッド電極１６まで形成し、ｎ型ＧａＮ層１２上にｎ側電極１７を形成しないで、サファイア基板１１の裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを照射することにより、サファイア基板１１から、ｎ型ＧａＮ層１２から上の部分を剥離する。この際、樹脂などでパッド電極１６側を固定してから剥離を行うのが望ましい。次に、このようにして剥離されたＧａＮ系ＬＥＤウェハのｎ型ＧａＮ層１２を裏面からＨＣｌなどを用いてウエットエッチングしたり、さらにラッピングを行ったりすることにより除去してｎ型ＧａＮ層１２の裏面を露出させた後、この裏面にｎ側電極１７を形成する。このｎ側電極１７は例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなる透明電極とし、この場合はｎ型ＧａＮ層１２の裏面の全面にわたってｎ側電極１７を形成することができる。図１０にこのようにして得られるＧａＮ系ＬＥＤを示す。
上記以外のことは、第１の実施形態と同様である。
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００５１】
次に、この発明の第４の実施形態によるＬＥＤバックライトについて説明する。
この第４の実施形態においては、第１の実施形態において、サファイア基板１１上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ系半導体を成長させてＧａＮ系ＬＥＤウェハを製造する場合に、ＭＯＣＶＤ装置の反応管５１内で成長中に成長基板５３上に予期せぬ塵埃などの異物の付着が生じたことによりウェハ面内の成長温度の分布が正常時に比べて幾分悪化し、その結果、例えば緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハにおいては発光波長が５２０ｎｍ±２ｎｍとなる範囲が中央部の半径１０ｍｍの範囲のみとなった場合を考える。
【００５２】
この場合、図１２Ａに示す緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハの外周部を図１２Ｂに示すように研削して除去し、中央部の半径１０ｍｍの部分のみ残す。次に、図１２Ｃに示すように、こうして得られた半径１０ｍｍの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハのダイシングを行って分割し、チップ化する。次に、図１２Ｄおよび図１２Ｅに示すように、このウェハの一部の領域から得られた緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤを、矢印で示すようにウェハ内部における配列を維持したまま導光板１０１上にマウントする。より詳細には、それぞれの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤのウェハ内部における位置をメモリなどに記憶しておき、この位置情報に基づいてウェハ内部における配列順序を再現する形で導光板１０１上にマウントする。ここで、これらの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤはウェハの一部の領域から取り出されたものであるため、発光波長および発光強度とも±５ｎｍ以内に揃っている。
上記以外のことは、第１の実施形態と同様である。
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００５３】
次に、この発明の第５の実施形態によるＬＥＤディスプレイについて説明する。
この第５の実施形態においては、図１３Ａに示す緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハの縁から２ｍｍの範囲内の外周部を図１３Ｂに示すように研削して除去する。次に、図１３Ｃに示すように、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハのダイシングを行って分割し、チップ化する。次に、図１３Ｄおよび図１３Ｅに示すように、ウェハの一部の領域から得られた緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤを、矢印で示すようにウェハ内部における配列を維持したまま導光板１０１上にマウントする。より詳細には、それぞれの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤのウェハ内部における位置をメモリなどに記憶しておき、この位置情報に基づいてウェハ内部における配列順序を再現する形で導光板１０１上にマウントする。ここで、これらの緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤはウェハの一部の領域から取り出されたものであるため、発光波長および発光強度とも±５ｎｍ以内に揃っている。赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤウェハおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤウェハについても同様にしてチップ化し、ウェハー内部における配列を維持したまま導光板１０１上にマウントする。この場合、隣接して配列した赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤからなる３個のＬＥＤにより一画素が構成され、この画素が必要な数だけ二次元アレイ状に配列される。各ＬＥＤの大きさは例えば０．５ｍｍ角程度である。ＬＥＤの配列ピッチは例えば１０ｍｍ程度である。
【００５４】
図１４にこのようにして得られたＬＥＤディスプレイを示す。導光板１０１には正方形または長方形の穴１０２が二次元アレイ状に設けられ、その穴１０２の中に各ＬＥＤがシリコーン樹脂などの接着剤によりマウントされる。符号１０３〜１０５がそれぞれ赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ、緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤおよび青色発光ＧａＮ系ＬＥＤを示す。図１５に示すように、各ＬＥＤを駆動するために、各ＬＥＤのｐ側電極１５上のパッド電極１６間を接続する配線１０６を形成するとともに、各ＬＥＤのｎ側電極１７間を接続する配線１０７を形成する。これらの配線１０６、１０７を線順次駆動することで各ＬＥＤを発光させ、パッシブマトリックス駆動することができ、フルカラーＬＥＤディスプレイを実現することができる。
【００５５】
以上のように、この第５の実施形態によれば、同一のＬＥＤウェハの一部の領域から得られた発光波長および発光強度が揃った赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤおよび青色発光ＬＥＤをウェハ内部における配列を維持して導光板１０１上に配列することによりＬＥＤディスプレイを構成しているので、従来に比べて色および輝度の均一性が高いフルカラーＬＥＤディスプレイを実現することができる。
【００５６】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第１〜第５の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【００５７】
例えば、第１の実施形態においては、ウェハの一部の領域から得られた緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤを、ウェハ内部における配列を維持したまま導光板１０１上にマウントしているが、必ずしもウェハ内部における配列を維持したままマウントする必要はなく、一部のＬＥＤの配列順を変えてマウントするようにしてもよい。
また、例えば、第１〜第５の実施形態において、ＬＥＤを構成する半導体層の積層構造や形状は単なる例に過ぎず、他の積層構造や形状であってもよい。
また、第１〜第５の実施形態においては、成長基板としてサファイア基板を用いているが、必要に応じて、すでに述べたＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などの他の基板を用いてもよい。
【００５８】
さらに、上述の第１〜第５の実施形態において、ｐ側電極１５の材料として例えばＡｕやＡｇなどを用いるとともに、ｐ型ＧａＮ層１４とｐ側電極１５との間に活性層１３で発生した光の侵入長以下の厚さを有し、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｓｂなどからなるコンタクト金属層を形成してもよい。このようにすることにより、コンタクト金属層による反射増強効果で、ＧａＮ系ＬＥＤの発光効率のより一層の向上を図ることができる。
また、上述の第５の実施形態において、各ＬＥＤの裏面側にレンズを設け、ＬＥＤから発光する光をこのレンズで集光してから導光板１０１を通して外部に取り出すようにしてもよい。光取り出し効率を高くするために、樹脂などの屈折率が１以上の物質でＬＥＤの裏面側を覆うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＬＥＤバックライトにおいて用いられるＧａＮ系ＬＥＤの製造方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＬＥＤバックライトにおいて用いられるＧａＮ系ＬＥＤを示す斜視図である。
【図３】活性層の成長温度と活性層の発光波長との関係を示す略線図である。
【図４】この発明の第１の実施形態においてＧａＮ系ＬＥＤのＧａＮ系半導体層の成長に用いられるＭＯＣＶＤ装置の要部を示す斜視図である。
【図５】この発明の第１の実施形態においてＧａＮ系ＬＥＤのＧａＮ系半導体層の成長に用いられるＭＯＣＶＤ装置のサセプタ部を示す斜視図である。
【図６】この発明の第１の実施形態においてＧａＮ系ＬＥＤのＧａＮ系半導体層の成長温度の面内分布を小さく抑えるための方法を説明するための略線図である。
【図７】この発明の第１の実施形態においてＧａＮ系ＬＥＤウェハのチップ化およびマウントの方法を示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施形態によるＬＥＤバックライトを示す斜視図である。
【図９】この発明の第１の実施形態によるＬＥＤバックライトを示す斜視図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態によるＬＥＤバックライトにおいて用いられるＧａＮ系ＬＥＤを示す斜視図である。
【図１１】この発明の第３の実施形態によるＬＥＤバックライトにおいて用いられるＧａＮ系ＬＥＤを示す斜視図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態においてＧａＮ系ＬＥＤウェハのチップ化およびマウントの方法を示す略線図である。
【図１３】この発明の第５の実施形態においてＧａＮ系ＬＥＤウェハのチップ化およびマウントの方法を示す略線図である。
【図１４】この発明の第５の実施形態によるＬＥＤディスプレイを示す斜視図である。
【図１５】この発明の第５の実施形態によるＬＥＤディスプレイを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１…サファイア基板、１２…ｎ型ＧａＮ層、１３…活性層、１４…ｐ型ＧａＮ層、１５…ｐ側電極、１６…パッド電極、１７…ｎ側電極、５１…反応管、５２…サセプタ、５３…成長基板、５４…仕切り板、１０１…導光板、１０２…穴、１０３…赤色発光ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ、１０４…緑色発光ＧａＮ系ＬＥＤ、１０５…青色発光ＧａＮ系ＬＥＤ、１０６〜１０８…配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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