(57)【要約】  【課題】  生産性の高い画素デバイスおよび画像装置を提供する。  【解決手段】  本発明の画素デバイスの一例である発光素子アレイ１０は、載置体２０と、載置体２０の上に配列されている４つの素子基板３０と、素子基板３０の上に配列されている複数の発光素子５０と、を有しており、４つの素子基板３０は、４つの素子基板３０を９０°の角度で平面回転をした際に、１つの素子基板３０の上に配列されている発光素子５０が他の素子基板３０の上に配列されている発光素子５０と重なるように配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置体と、該載置体の上に配列されているｎ個（ｎは３以上の自然数）の素子基板と、該素子基板の上に配列されている複数の画素素子と、を有しており、
前記ｎ個の素子基板は、当該ｎ個の素子基板を（３６０／ｎ）°の角度で平面回転をした際に、１つの前記素子基板の上に配列されている前記画素素子が他の前記素子基板の上に配列されている前記画素素子と重なるように配置されていることを特徴とする画素デバイス。
【請求項２】
前記複数の画素素子は、行列状に配置されており、
前記素子基板は、行方向に配列されている前記複数の画素素子に、電気的に接続されている複数の行方向配線と、列方向に配列されている前記複数の画素素子に、電気的に接続されている列方向配線と、を有しており、
一つの前記素子基板の上に設けられている行方向配線と、当該１つの素子基板に隣り合って配列されている他の前記素子基板の上に設けられている列方向配線とは、互いに沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画素デバイス。
【請求項３】
前記一つの素子基板の上に設けられている行方向配線と、該行方向配線に沿って設けられている前記他の前記素子基板の上に設けられている列方向配線との間に、
当該行方向配線および列方向配線に電気的に接続されている複数の画素素子の列が間に位置していることを特徴とする請求項２に記載の画素デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画素デバイスを備えていることを特徴とする画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素デバイスおよび画像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ファクシミリなどの画像印刷装置、スキャナなどの画像読み取り装置、および液晶ディスプレイ，電光ディスプレイなどの画像表示装置等の画像装置がある。これらの画像は、濃淡，色の異なる小さな画素をマトリックス状に配列することで形成されている。この画像の質を高めるには、画素素子を略同一の間隔で配列するのが好ましい。しかし、画素素子を広い面積に配列しようとすると、高い歩留まりが要求される。そこで、複数の画素素子が配列されている基板を複数並べることで、面積を広げる技術がある。このようにして面積を広げる技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７１４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の基板に設けられている画素素子を並べようとすると、基板の周囲に切り代などが存在しているため、略同一の間隔で並べることが難しい。特に、各画素に対応する画素素子がマトリックス状に配列されている画素デバイスでは、主走査方向に配列されている画素素子を副走査方向にずらして大面積化することが困難である。
【０００５】
本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、生産性の高い画素デバイスおよび画像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画素デバイスは、載置体と、該載置体の上に配列されているｎ個（ｎは３以上の自然数）の素子基板と、該素子基板の上に配列されている複数の画素素子と、を有しており、前記ｎ個の素子基板は、当該ｎ個の素子基板を（３６０／ｎ）°の角度で平面回転をした際に、１つの前記素子基板の上に配列されている前記画素素子が他の前記素子基板の上に配列されている前記画素素子と重なるように配置されている。
【０００７】
本発明の画像装置は、本発明の画素デバイスを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生産性の高い画素デバイスおよび画像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の画素デバイスの実施形態の一例である発光素子アレイの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示した発光素子アレイの要部を拡大した平面図である。
【図３】図１に示した発光素子アレイを構成する素子基板と、発光素子と、配線層とを拡大した平面図である。
【図４】図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】本発明の画像装置の実施形態の一例である発光素子ディスプレイの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の画素デバイスの実施形態の他の例である発光素子アレイの概略構成を示す図である。
【図７】本発明の画素デバイスの実施形態の他の例である発光素子アレイの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜画素デバイス＞
以下、本発明に係る画素デバイスの実施形態の一例である発光素子アレイについて、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に示した発光素子アレイ１０は、載置体２０と、素子基板３０と、配線層４０と、発光素子５０とを備えている。
【００１２】
載置体２０は、素子基板３０の支持基体として機能するものである。この載置体２０を形成するものとしては、例えば表面が絶縁性の基板，半導体基板が挙げられる。この表面が絶縁性の基板としては、樹脂材料，セラミックス，ガラスなどの全体が絶縁性のものでもよいし、金属材料の表面を絶縁性のもので覆っているものでもよい。また、この載置体２０は、表面または内部に電気回路が設けられていてもよい。この載置体２０の上には、複数の素子基板３０が配列されている。ここで「絶縁性」とは、電流が実質的に流れなくなる程度をいい、例えば電気抵抗率が１×１０４［Ω・ｍ］以上であることをいう。
【００１３】
素子基板３０は、発光素子５０の支持基体として機能するものである。この素子基板３０は、平面視において略矩形状をしている。本実施例では、載置体２０の上に４つの素子基板３０が設けられており、互いに側面が対向している。当該４つの素子基板３０は、２×２の行列状に配列されている。また、４つの素子基板３０は、互いの中心Ｃ３０を平面回転の中心軸として、９０°の角度で平面回転をしたように配置されている。この"９０°"は、３６０°を素子基板３０の数"４"で割って算出した角度である。ここで「平面視」とは、素子基板３０の厚み方向Ｄ１，Ｄ２におけるＤ１方向視のことをいう。
【００１４】
素子基板３０の形成材料としては、例えば、１００［ｋΩ・ｍ］以上の電気抵抗率を有するものであり、例えばシリコン（Ｓｉ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），ガリウム燐（ＧａＰ），窒化ガリウム（ＧａＮ）などの単結晶が挙げられる。
【００１５】
配線層４０は、発光素子５０に発光に寄与する電圧を印加するものである。この配線層４０は、第１配線層４１と、第２配線層４２とを含んで構成されている。この配線層４０の形成材料としては、例えばＡｕＳｂ合金，ＡｕＧｅ合金，Ｎｉ系合金などが挙げられる。また、この配線層４０の厚みとしては、例えば０．５［μｍ］以上５［μｍ］以下の範囲が挙げられる。
【００１６】
第１配線層４１は、複数設けられており、それぞれが複数の発光素子５０に電気的に接続されている。発光素子５０は、接続されている第１配線層４１ごとに第１発光素子群５０ａを構成している。この第１配線層４１は、素子基板３０の側面と離間して設けられており、他の素子基板３０の側面と対向している側面との間に、接続されている第１発光素子群５０ａの発光素子５０が設けられている。
【００１７】
第２配線層４２は、複数設けられており、それぞれが複数の発光素子５０に電気的に接続されている。発光素子５０は、接続されている第２配線層４２ごとに第２発光素子群５０ｂを構成している。この第２配線層４２は、素子基板３０の側面と離間して設けられており、他の素子基板３０の側面と対向している側面との間に、接続されている第２発光素子群５０ｂの発光素子５０が設けられている。本実施例の第２配線層４２は、第１配線層４１と交差するように伸びて設けられている。
【００１８】
発光素子５０は、発光素子アレイ１０が表示する画素に対応する画素素子として機能する。この発光素子５０は、複数設けられており、素子基板３０の上に配列している。本実施例の発光素子５０は、ＤＢＲ層５１と、ｎ型クラッド層５２と、活性層５３と、ｐ型クラッド層５４とを含んで構成されている。この発光素子５０は、素子基板３０の上にＤＢＲ層５１が、ＤＢＲ層５１の上にｎ型クラッド層５２が、ｎ型クラッド層５２の上に活性層５３が、活性層５３の上にｐ型クラッド層５４が設けられている。つまり、この発光素子５０は、ｎ型クラッド層５２と、活性層５３と、ｐ型クラッド層５４とでダブルへテロ接合をしている。この発光素子５０は、電圧を印加して、電子と正孔とを再結合させることによって発光するように構成されている。
【００１９】
ＤＢＲ層５１は、活性層５３から発する光を厚み方向Ｄ５，Ｄ６におけるＤ６方向側に反射させるためのものである。このＤＢＲ層５１は、第１配線層４１に電気的に接続されている。このＤＢＲ層５１は、ＡｌＩｎＰ層と、ＧａＩｎＰ層とが交互に複数回積層されている。なお、このＤＢＲは、Distributed Bragg. Reflector（分布ブラッグ反射体）の略称である。
【００２０】
ｎ型クラッド層５２は、ｎ型半導体で形成されている。このｎ型クラッド層５２の形成材料としては、例えば単結晶にｎ型不純物をドープしたものが挙げられる。この単結晶としては、例えばＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＧａＮなどが挙げられ、ｎ型不純物としては、例えば硫黄（Ｓ），Ｓｉ，セレン（Ｓｅ），錫（Ｓｎ），炭素（Ｃ）などの元素が挙げられる。この単結晶の厚みとしては、例えば１［μｍ］以上４［μｍ］以下の範囲が挙げられる。このｎ型不純物の濃度としては、例えば１×１０１６［ａｔｏｍｓ／ｃｃ］以上１×１０２０［ａｔｏｍｓ／ｃｃ］以下の範囲が挙げられる。
【００２１】
活性層５３は、電子と正孔との再結合が主として生じる領域とするものである。この活性層５３は、ｎ型クラッド層５２およびｐ型クラッド層５４に比べてバンドギャップが小さくなっている。
【００２２】
ｐ型クラッド層５４は、ｐ型半導体で形成されている。このｐ型クラッド層５４は、平面視において、ｎ型クラッド層５２および活性層５３よりも小面積となるように設けられている。そのため、ｎ型クラッド層５２は、ｐ型クラッド層５４が上に設けられていない領域が存在している。このｐ型クラッド層５４の形成材料としては、例えば単結晶にｐ型不純物をドープしたものが挙げられる。この単結晶としては、例えばＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＧａＮなどが挙げられ、ｐ型不純物としては、例えば鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），Ｃなどの元素が挙げられる。このｐ型クラッド層５４の厚みとしては、例えば１［μｍ］以上４［μｍ］以下の範囲が挙げられる。ｎ型不純物の濃度としては、例えば１×１０１６［ａｔｏｍｓ／ｃｃ］以上１×１０２０［ａｔｏｍｓ／ｃｃ］以下の範囲が挙げられる。
【００２３】
この発光素子５０は、素子基板３０の上に行列状に配列されており、この行方向および列方向は、略矩形状の素子基板３０を平面視したときに４つの辺が伸びている方向に沿っている。また、本実施例の発光素子５０は、正方行列状に略等間隔で配列されている。つまり、この発光素子５０は、４つの素子基板３０の上に設けられている複数の発光素子５０がそれぞれ正方行列状に略等間隔で配列されている。また、本実施例では、１つの素子基板の中心Ｃ３１と、当該１つの素子基板３０の上に設けられている複数の発光素子５０からなる正方行列の中心Ｃ５０とがズレており、該正方行列の中心Ｃ５０が４つの素子基板３０を載置体２０の上に配置した際の中心Ｃ３０側にズレている。
【００２４】
さらに、本実施例の発光素子５０は、４つの素子基板３０を９０°の角度で平面回転をした際に、１つの素子基板３０の上に配列されている発光素子５０が他の素子基板３０の上に配列されている発光素子５０と重なるように配置されている。つまり、この発光素子５０は、９０°の角度で平面回転をした際に、１つの素子基板３０の上に設けられている第１発光素子群５０ａが他の素子基板３０の上に設けられている第１発光素子群５０ａと重なるように配置されている。この"９０°"は、３６０°を素子基板３０の数"４"で割って算出した角度である。また、ここで「重なるように配置されている」とは、重なるように意図して配置しているが、配置する際に製造上の誤差によって、若干ズレて配置されてしまった場合を含むものである。ここで「製造上の誤差」とは、各発光素子５０の中心間の距離に比して±１０％程度の範囲内である。
【００２５】
本実施例では、上述のように４つの素子基板３０が中心Ｃ３０を回転軸として平面回転したように設けられているので、１つの素子基板３０の上に設けられている第１配線層４１と、当該１つの素子基板３０の隣に設けられている他の素子基板３０の上に設けられている第２配線層４２とが、互いに同じ方向に沿って設けられている。また、１つの素子基板３０の上に設けられている第２配線層４２と、当該１つの素子基板３０の隣に設けられている他の素子基板３０の上に設けられている第１配線層４１とが、同じ方向に向かって延びて設けられている。さらに、互いに沿って設けられている第１配線層４１と第２配線層４２との間には、当該第１配線層４１および第２配線層４２に電気的に接続されている複数の発光素子５０が設けられている。
【００２６】
保護層６０は、発光素子５０と、配線層４０とを保護する機能を有するものである。この第１保護層６１は、当該発光素子５０と、配線層４０とを覆うように形成されている。この第２保護層６２は、第１配線層４１と、第２配線層４２とを隔てるように形成されている。この第１保護層６１を形成する材料としては、例えばＳｉＮ系材料，ＳｉＯ２系材料などが挙げられ、第２保護層６２を形成する材料としては、ポリイミド系樹脂，ポリシラザン系樹脂などが挙げられる。このような保護層６０は、例えば蒸着法，ＣＶＤ法，スパッタ法，フォトリソグラフィ技術，印刷技術などを用いる種々の周知の製造方法によって形成できる。なお、この保護層６０は、図１，図２，図３で省略している。
【００２７】
次に、本実施例の発光素子アレイ１０の使用方法について説明する。この発光素子アレイ１０は、第１配線層４１と第２配線層４２とを図示しない駆動回路に電気的に接続して使用される。この発光素子アレイ１では、複数の第１配線層４１のうちの１つと、複数の第２配線層４２のうちの１つとに選択的に順方向電圧を印加することで、選択的に電圧を印加した第１配線層４１および第２配線層４２の両方に電気的に接続されている１つの発光素子５０を発光させることができる。本実施例の発光素子アレイ１０は、このようにして正方行列状に配置された発光素子５０を選択的に発光させることができる。また、１つの第１発光素子群５０ａの発光素子５０を選択的に同時発光させたい場合は、当該１つの発光素子群４０ａに接続されている第１配線層４１と、選択的に発光させる発光素子５０に接続されている第２配線層４２とに順方向電圧を印加することで所望の発光素子５０を発光させることができる。その他、選択的に発光させる発光素子５０の制御には、周知の制御方法が用いられる。
【００２８】
発光素子アレイ１０は、載置体２０と、載置体２０の上に配列されている４つの素子基板３０と、素子基板３０の上に配列されている複数の発光素子５０と、を有しており、４つの素子基板３０は、４つの素子基板３０を９０°の角度で平面回転をした際に、１つの素子基板３０の上に配列されている発光素子５０が他の素子基板３０の上に配列されている発光素子５０と重なるように配置されている。そのため、この発光素子アレイ１０では、発光素子５０を４つの素子基板に分けて製造することができる。したがって、発光素子アレイ１０では、発光素子５０および配線層４０の構成が同じパターンのものであっても用いることができるので、生産性を高めることができる。特に、製造設備または技術的な問題に起因して求める大きさの素子基板の上に発光素子が設けられなかったり、発光素子５０の歩留まりが低かったりするときに有効である。
【００２９】
発光素子アレイ１０において、複数の発光素子５０は、行列状に配置されており、素子基板３０の上に、第１発光素子群５０ａの発光素子５０に電気的に接続されている複数の第１配線層４１と、第２発光素子群５０ｂの発光素子５０に電気的に接続されている第２配線層４２と、を有しており、一つの素子基板３０の上に設けられている第１配線層４１と、当該１つの素子基板３０に隣り合って配列されている他の素子基板３０の上に設けられている第２配線層４２とは、互いに沿って設けられている。
【００３０】
発光素子アレイ１０は、一つの素子基板３０の上に設けられている第１配線層４１と、該第１配線層４１に沿って設けられている他の素子基板３０の上に設けられている第２配線層４２との間に、当該第１配線層４１および第２配線層４２に電気的に接続されている複数の発光素子５０の列が間に位置している。そのため、発光素子アレイ１０では、発光素子５０を近づけて配置することができ、例えば素子基板３０が大きな多数個取り基板を分割して製造する際の取り代が当該素子基板３０の周縁部に設けられている場合でも、異なる素子基板３０の上に設けられている発光素子５０を略等間隔に配置するうえで好適である。
【００３１】
＜画像装置＞
本発明の画像装置の実施形態の一例に係る発光素子ディスプレイ１は、発光素子アレイ１０と、制御部１１と、配線基板１２とを備えている。
【００３２】
制御部１１は、発光素子アレイ１０の発光素子５０の発光を制御するものである。
【００３３】
配線基板１２は、発光素子アレイ１０を支持する機能を有するものである。本実施例の配線基板１２は、導電路を備えており、発光素子アレイ１０と制御部１１とを電気的に接続する導電路を有する基板として機能している。この導電路は、配線基板１２の主面の上に設けられており、発光素子アレイ１０の導電層５０とボンディングワイヤ１２１を介して電気的に接続されている。
【００３４】
発光素子ディスプレイ１は、発光素子アレイ１０を備えているので、発光素子アレイ１０の有する効果を享受することができる。つまり、発光素子ディスプレイ１は、構成部品である発光素子アレイ１０の生産性を高めることで、当該発光素子ディスプレイ１の生産性も高めることができる。
【００３５】
以上、本発明の具体的な実施の形態の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００３６】
本実施形態では、画素デバイスの一例として発光素子アレイ１０を挙げて説明したが、これに限るものではない。例えば発光素子５０の代わりに受光素子，圧電素子，発熱素子，液晶素子を採用した素子アレイでもよい。
【００３７】
本実施例では、素子基板３０を載置する基板として載置体２０を採用したが、この載置体２０は、導電路を有していてもよい。特に、載置体２０が多層配線基板で形成されている場合、導電路を立体的に交差させて引き回すことで、配線層４０との電気的な接続をより簡便に行うことができる。また、載置体２０が多層配線基板で形成されている場合、載置体２０の裏面に導電路の一端を露出させるように構成することで、ハンダ接合をすることもできるようになる。この場合、発光素子アレイの接合に用いるハンダを、他の素子の接合に用いているハンダと同時に溶融して電気的に接続することができるので、製造効率を高めるうえで好適である。
【００３８】
本実施例では、発光素子５０として半導体を主とするものを採用したが、例えば白熱，蛍光などの他の主のものであってもよい。
【００３９】
本実施例では、発光素子５０が正方行列状に配列されているが、このような構成に限るものではない。例えば、発光素子５０が行列状に配列されているが行方向と列方向とが直行していない他の角度であってもよいし、発光素子５０が回転軸を中心として同心円状に配列されていてもよいし、発光素子５０が多角形状に配列されていてもよい。
【００４０】
本実施例では、同一構成の素子基板３０を載置体２０の上に載置しているが、このような構成に限るものではない。例えば素子基板３０を９０°の角度で平面回転した際に、隣り合う素子基板３０の上に設けられている第１配線層４１および第２配線層４２の各々が同一方向に沿っての延びるように構成されている、２つの構成のものを採用してもよい。
【００４１】
本実施例では、載置体２０の上に４つの素子基板３０が設けられているが、このような構成に限るものではない。例えば図６に示したように素子基板３０Ａが３つであったりしてもよいし、６つ，８つであったりしてもよい。
【００４２】
また、本実施例では、４つの素子基板３０の全てが１つの軸を中心に平面回転した際に重なるように構成されているが、例えば図７に示したように６つの素子基板３０Ａが設けられており、３つの素子基板３０Ａごとに分かれて設けられており、２つの軸を中心に平面回転した際に重なるように構成されていてもよい。このように分けて設ける構成では、発光素子アレイ５０Ａで表示する画像が、複数の独立したものであるときに採用される。このような独立した画像としては、例えば表意記号，１つまたは複数の文字から成る表意単語などが挙げられる。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・発光素子ディスプレイ
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・発光素子アレイ
１１・・・制御部
１２・・・配線基板
１２１・・・ボンディングワイヤ
２０・・・載置体
３０，３０Ａ・・・素子基板
４０・・・配線層
４１・・・第一配線層
４２・・・第二配線層
５０，５０Ａ・・・発光素子
５０ａ・・・第１発光素子群
５０ｂ・・・第２発光素子群
５１・・・ＤＢＲ層
５２・・・ｎ型クラッド層
５３・・・活性層
５４・・・ｐ型クラッド層
６０・・・保護層
６１・・・第１保護層
６２・・・第２保護層
Ｃ３０・・・４つの素子基板の中心
Ｃ３１・・・１つの素子基板の中心
Ｃ５０・・・１つの素子基板の上に設けられている複数の発光素子の中心
【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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