(57)【要約】【課題】有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトを実現する。【解決手段】フレキシブル基板７０１と、そのフレキシブル基板７０１上に離散的に配置された複数の無機発光素子７０２とを備える。上記複数の無機発光素子７０２は、フレキシブル基板７０１の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、フレキシブル基板７０１の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下である。【選択図】図３５
2011198697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板と、
上記フレキシブル基板上に離散的に配置された複数の無機発光素子と
を備え、
上記複数の無機発光素子は、上記フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、上記フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
上記複数の無機発光素子は、太さが５μｍ以下の棒状であり、
上記複数の無機発光素子の長手方向が上記フレキシブル基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の無機発光素子が上記フレキシブル基板の実装面上に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発光装置において、
上記無機発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の発光装置において、
上記複数の無機発光素子は、上記フレキシブル基板上の１０ｃｍ２以上の領域に１００個／１ｃｍ２以上の配置密度で略均一に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の発光装置において、
上記複数の無機発光素子は、発光ダイオードであって、
上記フレキシブル基板上に所定の間隔をあけて形成された第１の電極と第２の電極との間に上記複数の発光ダイオードが接続され、
上記複数の発光ダイオードは、上記第１の電極にアノードが接続されると共に上記第２の電極にカソードが接続された発光ダイオードと、上記第１の電極にカソードが接続されると共に上記第２の電極にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して上記フレキシブル基板上に配置され、
交流電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間に交流電圧を印加して上記複数の発光ダイオードが駆動されることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
少なくとも第１の電極および第２の電極を実装面に有する上記フレキシブル基板を作成する基板作成工程と、
上記フレキシブル基板上に、上記フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、上記フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下となるべき複数の無機発光素子を含んだ溶液を塗布する塗布工程と、
少なくとも上記第１の電極と上記第２の電極に電圧を印加して、上記複数の無機発光素子を少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置の製造方法において、
少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極は、上記複数の無機発光素子を駆動するための電極として用いられることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の発光装置の製造方法において、
上記配列工程の後、上記フレキシブル基板上の上記複数の無機発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布する蛍光体塗布工程を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６から８までのいずれか１つに記載の発光装置の製造方法において、
上記複数の無機発光素子は、棒状であって、
上記複数の無機発光素子の長手方向が上記フレキシブル基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の無機発光素子が上記フレキシブル基板の実装面上に配置されていることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光装置の製造方法において、
上記無機発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の発光装置の製造方法において、
上記棒状の無機発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、
上記棒状の無機発光素子の上記半導体コアの一端側が露出していることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から５までのいずれか１つに記載の発光装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１から５までのいずれか１つに記載の発光装置を備えたことを特徴とするバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光装置としては、有機ＥＬ(Electro Luminescence：エレクトロ・ルミネッセンス)層を透明フィルムと保護層で挟んだものがある(例えば、特開２００１−２３７０６４号公報(特許文献１)参照)。この発光装置は、図３４に示すように、防湿層６１２をフィルム６１１,６１３により挟んで形成された複合フィルムと、そのフィルム６１３上に形成された透明電極６１４と、透明電極６１４上に形成された有機ＥＬ層６１５と、有機ＥＬ層６１５上に形成された金属電極層６１６と、上記透明電極６１４,有機ＥＬ層６１５,金属電極層６１６を覆うように形成された保護層６１７とを備えている。
【０００３】
上記従来の有機ＥＬを用いた発光装置は、製造コストが非常に高くつくという問題がある。この発光装置の単位明るさ当りのコストは、フレキシブルでないＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)照明に比べて１桁以上高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置およびその発光装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
また、この発明のもう一つの課題は、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな照明装置を提供することにある。
【０００７】
また、この発明のもう一つの課題は、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルなバックライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の発光装置は、
フレキシブル基板と、
上記フレキシブル基板上に離散的に配置された複数の無機発光素子と
を備え、
上記複数の無機発光素子は、上記フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、上記フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下の微細な複数の無機発光素子をフレキシブル基板上に離散的に配置しているので、無機発光素子自体もフレキシブル基板と共に変形し、フレキシブル性を有する発光装置が得られる。
【００１０】
例えば、図３５に示すように、フレキシブル基板７０１上に直方体形状の微細な無機発光素子７０２が配置された発光装置７００の場合、無機発光素子７０２の長手方向に直交する矢印Ｂの湾曲方向の曲げには強いが、無機発光素子７０２の長手方向に沿った矢印Ａの湾曲方向の曲げには弱い。このような場合であっても、図３６に示すように、直方体形状の微細な複数の無機発光素子８０２の長手方向が同じ向きになるように、フレキシブル基板８０１上に複数の無機発光素子８０２が配置された発光装置８００では、無機発光素子８０２の長手方向に直交する矢印Ｂの湾曲方向に曲げることによって、円柱の曲面に沿って設置することができる。また、無機発光素子の一例として用いる発光ダイオードは、例えばＧaＮ、ＺnＳe、ＺnＯのような青色発光ダイオードに黄色の蛍光を発する蛍光体を組み合わせて白色光が得られるが、特に近年ＧaＮ系の発光ダイオードのコストダウンが顕著であり、有機ＥＬに比べて、フレキシブル性を有する発光装置を極めて安価に製造することができる。
【００１１】
また、有機ＥＬ照明では、寿命との両立を図れる輝度は、現状１０００ｃｄ／ｍ２程度(液晶ＴＶの輝度の２倍程度)である。一方、一般的な照明用発光ダイオードは、低電流駆動をした場合でも１ｍｍ角のチップで光束が１０ｌｍを越える。仮に、１ｍ２の発光面積を持つＬＥＤチップがあれば、光束は１０７ｌｍに達する(発熱により現実的ではない)。このことから、フレキシブル基板上の約１／１０４の面積に無機発光素子が敷き詰められていれば、すなわち、１ｍ２のフレキシブル基板上に発光面積１００ｍｍ２相当の無機発光素子が敷き詰められていれば、１０００ｃｄ／ｍ２を達成できることになる(無機発光素子の占有面積は、僅か１万分の１であるから、配置密度は非常に疎らである)。したがって、有機ＥＬより遥かに高輝度な発光装置が容易に得られる。
【００１２】
このように高輝度にできるということは、所望の明るさを得るための面積が小さくて済むことも意味する。有機ＥＬが高々１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度しかないことは、例えば部屋の照明のために非常に大面積の有機ＥＬ照明が必要となり、有機ＥＬ照明が高コストである原因の１つとなっている。
【００１３】
また、有機ＥＬでは、比較的高抵抗な透明電極層の抵抗によって、電圧を与える電極から遠い部分では電圧降下が大きくなり、顕著な輝度ムラが発生するという問題がある。これに対して、この発明の発光装置は、有機ＥＬのように連続した膜ではなく、無機発光素子が離散的に配置されているため、無機発光素子間の領域に低抵抗な配線を容易に形成でき、高抵抗な透明電極を用いる必要がない。したがって、電圧降下による輝度ムラの抑制が容易にできる。
【００１４】
また、一実施形態の発光装置では、
上記複数の無機発光素子は、太さが５μｍ以下の棒状であり、
上記複数の無機発光素子の長手方向が上記フレキシブル基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の無機発光素子が上記フレキシブル基板の実装面上に配置されている。
【００１５】
上記実施形態によれば、フレキシブル基板の実装面上に、太さが５μｍ以下の棒状の複数の無機発光素子を長手方向がフレキシブル基板の実装面に対して平行になるように配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、無機発光素子の発光面の面積が同じ条件では発光面が平坦な正方形のときよりも基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、長寿命化と高効率化が図れる。
【００１６】
例えば、図３７に示すように、フレキシブル基板９０１上に断面六角形の棒状の微細な無機発光素子９０２が配置された発光装置９００の場合、無機発光素子９０２の長手方向に直行する平面に沿った湾曲方向(矢印Ｂ)の曲げに強いばかりでなく、無機発光素子９０２の太さが５μｍ以下の棒状であって自身がフレキシブル性を持つために、無機発光素子９０２の長手方向かつフレキシブル基板９０１に直行する平面に沿った湾曲方向(矢印Ａ)の曲げにも強くなる。そのため、どの向きにも自由に発光装置を曲げることができる。それゆえ、発光装置の形状の自由度および発光装置の設置場所の自由度が更に増す。
【００１７】
また、一実施形態の発光装置では、
上記無機発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有する。
【００１８】
上記実施形態によれば、無機発光素子が棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、無機発光素子１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための無機発光素子数を削減することができ、コストをさらに低減できる。
【００１９】
また、一実施形態の発光装置では、
上記複数の無機発光素子は、上記フレキシブル基板上の１０ｃｍ２以上の領域に１００個／１ｃｍ２以上の配置密度で略均一に配置されている。
【００２０】
上記実施形態によれば、以下に説明するように、明るさのむらを１０％以下にすることができる。ここで、明るさのむらとは、面積１ｃｍ２の大きさの発光領域にフレキシブル基板を分割したときに、各発光領域の明るさのばらつきを言う。
【００２１】
まず、フレキシブル基板上に複数の無機発光素子が配置された領域が発光領域となり、一般的にバックライトや照明装置を見るときはこのバックライトや照明装置からおよそ３０ｃｍ離れる。光源からの距離がおよそ３０ｃｍ離れてみる場合、上記発光領域の面積が１０ｃｍ２以上であることにより、人間はこの領域を点光源ではなく面光源として認識し、上記発光領域内での明るさのむらに敏感になる。
【００２２】
そして、３０ｃｍ離れた面光源を見るとき、人間の目は発光領域において１ｃｍ以上のスケールで明るさが変化した場合に、明るさのむらを敏感に検知する。したがって、発光領域における１ｃｍ×１ｃｍのスケール、すなわち発光領域における面積１ｃｍ２の明るさを基準にとるのが適切である。一例として、本発明の適用対象としてバックライトや照明装置が考えられるが、一般的にバックライトや照明装置を見るときはこのバックライトや照明装置からおよそ３０ｃｍ離れる。
【００２３】
１つの無機発光素子の明るさばらつきｄＩを±５０％とすると、発光領域の面積１ｃｍ２に明るさの中間値Ｉ０を持つ無機発光素子を１つ配置した場合は、発光領域の面積１ｃｍ２当たりの明るさＩは、次式で算出される。
Ｉ＝Ｉ０±０.５×Ｉ０
【００２４】
また、発光領域の面積１ｃｍ２に、明るさの中間値Ｉ０の１/ｎ(ｎは自然数)の明るさをもつ無機発光素子をｎ個配置した場合には、発光領域の面積１ｃｍ２当たりの明るさＩは、次式で算出される。
Ｉ＝ｎ×(１/ｎ)×Ｉ０±ｎ１／２×(１/ｎ)×０.５×Ｉ０
＝Ｉ０±１/ｎ１／２×０.５×Ｉ０
【００２５】
したがって、上式において、ｎ＝１００とすると、
Ｉ＝Ｉ０±０.１×０.５×Ｉ０
＝Ｉ０±０.０５×Ｉ０
となり、発光領域の面積１ｃｍ２に、明るさの中間値Ｉ０の１/１００の明るさを有する無機発光素子を１００個配置することによって、明るさのむらを±５％以下にできる。ここで、人間の目は、１０％(±５％)を超える明るさのむらを敏感に検知するため、明るさのむらが１０％を超えると不良品となる。これに対して、この発光装置によれば、明るさのむらを低減させるための部品を用いなくても、明るさのむらを１０％以下に低減することができ、低コストで均一な明るさを得ることができる。
【００２６】
なお、上記無機発光素子の配置密度の上限値は現在の製造上の実質的な限界として１０００００００個／ｃｍ２である。また、フレキシブル基板上の領域の面積の上限値は現在の製造上の実質的な限界として、例えばロールツーロールプロセスでフレキシブル基板上に連続的に発光装置を形成した場合、３ｍ×１００ｍである。
【００２７】
また、一実施形態の発光装置では、
上記複数の無機発光素子は、発光ダイオードであって、
上記フレキシブル基板上に所定の間隔をあけて形成された第１の電極と第２の電極との間に上記複数の発光ダイオードが接続され、
上記複数の発光ダイオードは、上記第１の電極にアノードが接続されると共に上記第２の電極にカソードが接続された発光ダイオードと、上記第１の電極にカソードが接続されると共に上記第２の電極にアノードが接続された発光ダイオードとが混在して上記フレキシブル基板上に配置され、
交流電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間に交流電圧を印加して上記複数の発光ダイオードが駆動される。
【００２８】
上記実施形態によれば、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。また、上記第１,第２の電極間に接続する複数の発光ダイオードの極性を揃えて配列する必要がないので、製造時に複数の発光ダイオードの極性(向き)を揃える工程が不要となり、工程を簡略化できる。また、発光ダイオードの極性(向き)を識別するために、発光ダイオードにマークを設ける必要がなく、極性識別のために発光ダイオードを特別な形状にする必要がなくなる。よって、発光ダイオードの製造工程を簡略化でき、製造コストも抑えることができる。なお、発光ダイオードのサイズが小さな場合や発光ダイオードの個数が多い場合、極性を揃えて発光ダイオードを配列するものに比べて、上記製造工程を格段に簡略化できる。
【００２９】
また、この発明の発光装置の製造方法では、
少なくとも第１の電極および第２の電極を実装面に有する上記フレキシブル基板を作成する基板作成工程と、
上記フレキシブル基板上に、上記フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、上記フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下となるべき複数の無機発光素子を含んだ溶液を塗布する塗布工程と、
少なくとも上記第１の電極と上記第２の電極に電圧を印加して、上記複数の無機発光素子を少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有することを特徴とする。
【００３０】
上記構成によれば、少なくとも第１の電極および第２の電極を実装面に有するフレキシブル基板を作成し、そのフレキシブル基板上に、フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下となるべき微細な複数の無機発光素子を含んだ液体を塗布する。その後、少なくとも第１の電極と第２の電極に電圧を印加して、微細な複数の無機発光素子を少なくとも第１の電極および第２の電極により規定される位置に配列させる。これにより、上記複数の無機発光素子をフレキシブル基板上の所定の位置に容易に配列させることができる。これにより、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができる。したがって、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置を容易に製造できる。
【００３１】
また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
少なくとも上記第１の電極および上記第２の電極は、上記複数の無機発光素子を駆動するための電極として用いられる。
【００３２】
上記実施形態によれば、少なくとも第１の電極および第２の電極を、複数の無機発光素子を駆動するための電極として用いることによって、配線工程を簡略化してコストを削減できる。
【００３３】
また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
上記配列工程の後、上記フレキシブル基板上の上記複数の無機発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布する蛍光体塗布工程を有する。
【００３４】
上記実施形態によれば、フレキシブル基板上に複数の無機発光素子を配列した後、フレキシブル基板上の複数の無機発光素子が配置された領域に蛍光体を選択的に塗布することによって、材料費で大きな比率を占める蛍光体の使用量を減らしてコストを削減できる。
【００３５】
また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
上記複数の無機発光素子は、棒状であって、
上記複数の無機発光素子の長手方向が上記フレキシブル基板の実装面に対して平行になるように、上記複数の無機発光素子が上記フレキシブル基板の実装面上に配置されている。
【００３６】
上記実施形態によれば、フレキシブル基板の実装面上に、棒状の複数の無機発光素子を長手方向がフレキシブル基板の実装面に対して平行になるように配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、無機発光素子の発光面の面積が同じ条件では発光面が平坦な正方形のときよりも基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、長寿命化と高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状の無機発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状の無機発光素子に対して相性がよい。
【００３７】
また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
上記無機発光素子は、棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有する。
【００３８】
上記実施形態によれば、無機発光素子が棒状のコアを同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、無機発光素子１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための無機発光素子数を削減できる。
【００３９】
また、一実施形態の発光装置の製造方法では、
上記棒状の無機発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、
上記棒状の無機発光素子の上記半導体コアの一端側が露出している。
【００４０】
上記実施形態によれば、棒状の無機発光素子が、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、半導体コアの一端側が露出していることによって、半導体コアの一端側の露出部分に一方の電極を接続し、半導体コアの他端側の半導体層に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層に接続する電極と半導体コアの露出部分が短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
【００４１】
また、この発明の照明装置では、
上記のいずれか１つの発光装置を備えたことを特徴とする。
【００４２】
上記構成によれば、上記発光装置を用いることにより、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減でき、設置の自由度が高いフレキシブルな照明装置を実現できる。
【００４３】
また、この発明のバックライトでは、
上記のいずれか１つの発光装置を備えたことを特徴とする。
【００４４】
上記構成によれば、上記発光装置を用いることにより、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減でき、設置の自由度が高いフレキシブルなバックライトを実現できる。
【発明の効果】
【００４５】
以上より明らかなように、この発明の発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトによれば、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の発光装置に用いられる無機発光素子の製造方法の工程図である。
【図２】図２は図１に続く工程図である。
【図３】図３は図２に続く工程図である。
【図４】図４はこの発明の第２実施形態の発光装置に用いられる無機発光素子の製造方法の工程図である。
【図５】図５は図４に続く工程図である。
【図６】図６は図５に続く工程図である。
【図７】図７は図６に続く工程図である。
【図８】図８は図７に続く工程図である。
【図９】図９は図８に続く工程図である。
【図１０】図１０は図９に続く工程図である。
【図１１】図１１は図１０に続く工程図である。
【図１２】図１２は図１１に続く工程図である。
【図１３】図１３は図１２に続く工程図である。
【図１４】図１４は図１３に続く工程図である。
【図１５】図１５は図１４に続く工程図である。
【図１６】図１６は図１５に続く工程図である。
【図１７】図１７は図１６に続く工程図である。
【図１８】図１８はこの発明の第３実施形態の発光装置に用いる絶縁性基板の平面図である。
【図１９】図１９は図１８のXIX−XIX線から見た断面模式図である。
【図２０】図２０は上記棒状構造の無機発光素子を配列する原理を説明する図である。
【図２１】図２１は上記棒状構造の無機発光素子を配列するときに電極に与える電位を説明する図である。
【図２２】図２２は上記棒状構造の無機発光素子を配列した絶縁性基板の平面図である。
【図２３】図２３はこの発明の第４実施形態の発光装置の製造方法の工程図である。
【図２４】図２４は図２３に続く工程図である。
【図２５】図２５は図２４に続く工程図である。
【図２６】図２６はこの発明の第５実施形態の発光装置の製造方法の工程図である。
【図２７】図２７は図２６に続く工程図である。
【図２８】図２８は図２７に続く工程図である。
【図２９】図２９は図２８のXXIX−XXIX線から見た断面図である。
【図３０】図３０は図２９に続く工程図である。
【図３１】図３１は図３０に続く工程図である。
【図３２】図３２はこの発明の第６実施形態の照明装置の斜視図である。
【図３３】図３３はこの発明の第７実施形態のバックライトを用いた液晶パネルの斜視図である。
【図３４】図３４は従来の発光装置の断面模式図である。
【図３５】図３５はこの発明の発光装置を説明するための斜視図である。
【図３６】図３６はこの発明の発光装置を説明するための斜視図である。
【図３７】図３７はこの発明の発光装置を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
この発明の発光装置は、フレキシブル基板と、フレキシブル基板上に離散的に配置された複数の無機発光素子とを備え、複数の無機発光素子は、フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、フレキシブル基板の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下であることを特徴としており、上記複数の無機発光素子は、円形状、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有する無機発光素子に限らず、筒状、畝状、半球状などの曲面で形成された発光面を有する無機発光素子であってもよい。
【００４８】
以下、この発明の発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトを図示の実施の形態により詳細に説明する。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。
【００４９】
〔第１実施形態〕
図１〜図３はこの発明の第１実施形態の発光装置に用いられる無機発光素子の製造方法の工程図を示している。図１に示すｎ型ＧaＮ基板１上に、図２に示すように、エピタキシャル成長によりｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層２を成膜した後、上記量子井戸層２上にエピタキシャル成長によりｐ型ＧaＮ層３を成膜する。
【００５０】
次に、図３に示すように、量子井戸層２とｐ型ＧaＮ層３が形成されたｎ型ＧaＮ基板１を、ダイシングにより無機発光素子の一例としての複数の半導体チップ１０に分割する。この分割された半導体チップ１０は、直方体形状(棒状)をしており、断面形状は１辺が１０μｍ以下の矩形であり、長手方向の長さが１０μｍを超えている。また、量子井戸層２は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよく、また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
【００５１】
そして、この第１実施形態の発光装置では、図３に示す半導体チップ１０を同一フレキシブル基板の実装面上に離散的に配置する。
【００５２】
上記構成の発光装置によれば、フレキシブル基板上に微細な半導体チップ１０を配列しているので、半導体チップ１０自体もフレキシブル基板と共に変形し、フレキシブル性を有する発光装置が得られる。したがって、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置を実現することができる。
【００５３】
また、上記フレキシブル基板上の１０ｃｍ２以上の領域に、半導体チップ１０を１００個／１ｃｍ２以上の配置密度で略均一に配置することによって、明るさのむらを低減させるための部品を用いることなく、明るさのむらを１０％以下に低減することができ、低コストで均一な明るさを得ることができる。
【００５４】
通常、無機発光素子毎の明るさばらつきは、順方向電圧(Ｖｆ)のばらつきにより５０％に達することもある。従来は、点灯試験によりスペックを外れた無機発光素子を排除したり、同様な明るさの無機発光素子にグループ分けして使用したりしていた。しかしながら、Ｘ％の明るさばらつきを有する無機発光素子をｎ個集合したとき、全体の明るさのばらつきは、Ｙ＝Ｘ／√ｎ[％]となる。すなわち、ｎ＝１００のとき、夫々の無機発光素子が５０％のばらつきをもっていても全体の明るさのばらつきは１／１０の５％となってスペックを満たすことができる。これにより、夫々の無機発光素子の点灯試験が不要となり、コストを削減できる。
【００５５】
ここで、複数の半導体チップ１０をフレキシブル基板上に離散的に配置することによって、発光により半導体チップ１０に生じた熱の横方向への流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇が抑制され、長寿命化、高効率化が図れる。
【００５６】
上記第１実施形態では、直方体形状(棒状)の無機発光素子を用いたが、この発明の無機発光素子はこれに限らない。
【００５７】
また、上記第１実施形態では、無機発光素子である半導体チップ１０は、ＧaＮを母材とする半導体を用いたが、ＧaＡs,ＡlＧaＡs,ＧaＡsＰ,ＩnＧaＮ,ＡlＧaＮ,ＧaＰ,ＺnＳe,ＡlＧaＩnＰなどを母材とする半導体を用いた無機発光素子にこの発明を適用してもよい。
【００５８】
〔第２実施形態〕
図４〜図１７はこの発明の第２実施形態の無機発光素子の製造方法を順に示す工程図である。
【００５９】
この第２実施形態では、まず、図４に示すように、用意したサファイア基板１０１を洗浄する。
【００６０】
次に、図５に示すように、サファイア基板１０１上にｎ型ＧaＮ膜１０２を成膜する。
【００６１】
次に、図６に示すように、ｎ型ＧaＮ膜１０２上にマスク層１０３をデポジションによって形成する。このマスク層１０３は、例えば、ＳiＮまたはＳiＯ２で作製される。
【００６２】
次に、上記マスク層１０３上にレジスト層１０５を塗布し、露光および現像(デベロップ)を行い、さらに、ドライエッチングを行って、図７に示すように、レジスト層１０５およびマスク層１０３に穴１０５Ａ,１０３Ａを形成する。この穴１０５Ａ,１０３Ａによって、ｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａが露出している。上記マスク層１０３が成長マスクとなり、マスク層１０３に形成された穴１０３Ａが成長穴となる。
【００６３】
次に、触媒金属形成工程において、図８に示すように、レジスト層１０５上および穴１０３Ａに露出したｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａ上に触媒金属６を蒸着(デポジション)させる。この触媒金属１０６としては、例えば、Ｎi、Ｆeなどを採用できる。
【００６４】
次に、リフトオフにより、レジスト層１０５およびレジスト層１０５上の触媒金属１０６を除去し、図９に示すように、ｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａ上の触媒金属１０６を残し、次に、洗浄を行う。
【００６５】
次に、半導体コア形成工程において、図１０に示すように、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて触媒金属１０６の存在下で断面ほぼ六角形の棒状の半導体コア１０７を形成する。この棒状の半導体コア１０７は、例えば、長さ２５μｍに成長させる。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ３)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ４)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ２)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア１０７を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、サファイア基板１表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。成長方向や成長温度などの成長条件に依存するが、成長させる半導体コアの直径が数１０ｎｍから数１００ｎｍ程度の小さい場合に断面がほぼ円形に近い形状になりやすい傾向があり、直径が０．５μｍ程度から数μｍに大きくなると断面がほぼ六角形で成長させることが容易になる傾向がある。
【００６６】
上記レジスト層１０５の穴１０５Ａ,マスク層１０３の穴１０３Ａを複数個形成し、この複数個の穴１０５Ａ,１０３Ａに露出した複数箇所のｎ型ＧaＮ膜１０２の一部１０２Ａに触媒金属１０６を形成して、複数本の棒状の半導体コア１０７を形成する。
【００６７】
次に、図１１に示すように、ＭＯＣＶＤにより、ｎ型ＧaＮからなる半導体コア１０７およびマスク層１０３を覆うように、ｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層１０８を成膜する。この量子井戸層１０８は、発光波長に応じて設定温度を７５０℃にし、キャリアガスに窒素(Ｎ２)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ３、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア１０７上およびマスク層１０３上にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層１０８を形成することができる。なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。
【００６８】
次に、半導体層形成工程において、図１１に示すように、ＭＯＣＶＤにより、量子井戸層１０８の全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０を形成する。この半導体層１１０は、設定温度を９００℃にし、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ３を使用し、ｐ型不純物供給用にＣｐ２Ｍｇを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０を形成できる。
【００６９】
上記ＭＯＣＶＤによる量子井戸層１０８および半導体層１１０の成長において、触媒金属１０６を付けた状態で成膜するので、半導体コア１０７の側面１０７Ｂを覆う部分の成長速度に比べて、触媒金属１０６と半導体コア１０７の先端面１０７Ａとの間の部分の成長速度が速く、例えば１０〜１００倍になる。具体的一例として、触媒金属１０６が付着した箇所のＧaＮの成長速度が５０〜１００μｍ/時であるのに対して、触媒金属が付着していない箇所のＧaＮの成長速度は１〜２μｍ/時になる。よって、量子井戸層１０８，半導体層１１０は、その先端部１０８Ａ,１１０Ａの膜厚が、側面部１０８Ｂ,１１０Ｂの膜厚に比べて厚くなる。
【００７０】
次に、図１２に示すように、触媒金属除去工程において、半導体コア１０７上の触媒金属１０６をエッチングにより除去した後に洗浄を行い、アニールにより半導体層１１０を活性にする。ここで、上記半導体コア１０７の先端面１０７Ａを覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０の先端部１０８Ａ,１１０Ａの肉厚が半導体コア１０７の側面１０７Ｂを覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０の側面部１０８Ｂ,１１０Ｂの肉厚よりも厚いので、金属除去面のダメージや欠陥がＰＮ接合に悪影響を及ぼし難くなる。また、エッチングの際に半導体コア１０７が半導体層１１０から露出することを防止できる。
【００７１】
次に、図１３に示すように、ｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０の全面に導電膜１１１を形成する。この導電膜１１１の材質は、ポリシリコン，ＩＴＯ(錫添加酸化インジウム)等を採用できる。この導電膜１１１の膜厚は例えば２００ｎｍとする。そして、上記導電膜１１１を成膜後、５００℃から６００℃で熱処理を行うことで、ｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０と導電膜１１１とのコンタクト抵抗を下げることができる。なお、導電膜１１１は、これに限らず、例えば厚さ５ｎｍのＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの半透明の積層金属膜などを用いてもよい。この積層金属膜の成膜には蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。さらに、より導電層の抵抗を下げるために、ＩＴＯによる導電膜上にＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの積層金属膜を積層してもよい。
【００７２】
次に、図１４に示すように、ドライエッチングのＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により、半導体コア１０７上およびマスク層１０３上で横方向に延在する部分の導電膜１１１を除去する。また、上記ＲＩＥにより、半導体コア１０７の先端面１０７Ａ上を覆う半導体層１１０の先端部１１０Ａを或る厚さ分だけ除去する。また、上記ＲＩＥにより、マスク層１０３上で導電膜１１１を越えて横方向に延在する領域の半導体層１１０を除去する。また、上記ＲＩＥにより、マスク層１０３上で導電膜１１１を越えて横方向に延在する領域の量子井戸層１０８を除去する。
【００７３】
前述の如く、上記ＲＩＥの前には、量子井戸層１０８の先端部１０８Ａの膜厚は、側面部１０８Ｂの膜厚に比べて十分に厚く、半導体層１１０の先端部１１０Ａの膜厚が側面部１１０Ｂの膜厚に比べて十分に厚いので、上記ＲＩＥの後に、先端部で半導体コア１０７が露出することはない。したがって、上記ＲＩＥにより、半導体コア１０７の先端面を覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０と、半導体コア１０７の側面を覆う量子井戸層１０８,半導体層１１０,導電膜１１１とが残る。
【００７４】
次に、図１５に示すように、エッチングにより、マスク層１０３(図１４に示す)を除去する。このマスク層１０３が酸化シリコン(ＳiＯ２)あるいは窒化シリコン(Ｓi３Ｎ４)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コア１０７および半導体コア１０７を覆う半導体層１１０,導電膜１１１の部分に影響を与えずにマスク層１０３をエッチングできる。また、ＣＦ４やＸeＦ２を用いたドライエッチングにより、容易に半導体コア１０７および半導体コア１０７を覆う半導体層１１０,導電膜１１１の部分に影響を与えずにマスク層１０３をエッチングすることができる。これにより、半導体コア１０７は、サファイア基板１０１側の露出部分１０７Ｃの外周面が露出する。
【００７５】
次に、図１６に示すように、ＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により、下地ｎ型ＧaＮ膜１０２をエッチングして、サファイア基板１０１表面を露出させる。これにより、半導体コア１０７に連なるｎ型ＧaＮからなる段部１０２Ｂが形成される。ここで、先端面１０７Ａ上の半導体層１１０と量子井戸層１０８の厚さが下地ｎ型ＧaＮ膜１０２の厚さに比べて十分に厚くなるようにしているので、上記ＲＩＥにより、半導体コア１０７の先端面１０７Ａが露出しないようにできる。
【００７６】
これにより、上記ｎ型ＧaＮからなる半導体コア１０７とｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層１０８とｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０および導電膜１１１,ｎ型ＧaＮからなる段部１０２Ｂで構成される棒状構造の無機発光素子がサファイア基板１０１上に形成される。
【００７７】
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて下地基板(サファイア基板１)を基板平面に沿って振動させることにより、下地基板上に立設する半導体コア１０７を折り曲げるように、量子井戸層１０８と半導体層１１０,導電膜１１１に覆われた半導体コア１０７に対して応力が働いて、図１７に示すように、量子井戸層１０８と半導体層１１０,導電膜１１１に覆われた半導体コア１０７が下地基板から切り離される。
【００７８】
こうして、下地基板から切り離なされた微細な棒状構造の無機発光素子を製造することができる。
【００７９】
また、上記半導体コア１０７を超音波を用いて基板から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に折り曲げることによって切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造の無機発光素子を短時間で切り離すことができる。
【００８０】
さらに、上記棒状構造の無機発光素子は、半導体層１１０が半導体コア１０７の外周面から半径方向外向に結晶成長し、径方向の成長距離が短くかつ欠陥が外向に逃げるため、結晶欠陥の少ない半導体層１１０により半導体コア１０７を覆うことができる。したがって、特性の良好な棒状構造の無機発光素子を実現することができる。
【００８１】
この無機発光素子の製造方法によれば、下地基板から切り離された微細な棒状構造の無機発光素子１００を製造することができる。また、上記サファイア基板１０１を再利用できる。また、上記棒状構造の無機発光素子１００は、使用する半導体の量を少なくでき、無機発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層１１０で覆われた半導体コア１０７の全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。また、図１６に示すように、ＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により、下地ｎ型ＧaＮ膜１０２をエッチングして段部１０２Ｂを形成したが、この下地ｎ型ＧaＮ膜１０２のエッチングを省略して段部１０２Ｂのない下地ｎ型ＧaＮ膜１０２から半導体コア１０７を切り離して、段部１０２Ｂを有していない棒状構造の無機発光素子を作製してもよい。
【００８２】
ここで、棒状構造の無機発光素子１００の直径を１μｍ、長さを２５μｍとしているので、１個当たりの棒状構造の無機発光素子１００の発光面積すなわち量子井戸層１０２の面積は、略(２５πμｍ２−(露出部分１０７Ｃの外周面積))となる。
【００８３】
そして、この第２実施形態の発光装置は、図１７に示す棒状構造の無機発光素子１００の長手方向がフレキシブル基板(図示せず)の実装面に対して平行になるように、複数の無機発光素子１００を同一フレキシブル基板の実装面上に離散的に配置する。
【００８４】
上記構成の発光装置によれば、フレキシブル基板上に微細な無機発光素子１００を離散的に配置しているので、無機発光素子１００自体もフレキシブル基板と共に変形し、フレキシブル性を有する発光装置が得られる。したがって、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置を実現することができる。
【００８５】
また、複数の棒状構造の無機発光素子１００を同一フレキシブル基板の実装面上に離散的に配置することによって、発光面の中心部においてもフレキシブル基板側への横方向の熱流出が行われて、発光面の中心部を含めて無機発光素子の温度が低下するので、発光時の温度上昇が抑制される。そして、そのような微細な棒状構造の無機発光素子１００を同一フレキシブル基板の実装面上に１００個以上配置することにより、明るさばらつきを有する複数の棒状構造の無機発光素子１００を集合したときの全体の明るさのばらつきを、１つの棒状構造の無機発光素子１００の明るさばらつきの１／１０以下に低減できる。上記棒状構造の無機発光素子１００の温度上昇による発光効率の低下量は素子毎にばらつくが、温度上昇が抑制されて、発光効率の低下量のばらつきが抑制されるので、微細な棒状構造の無機発光素子１００を１００個以上用いることによる明るさばらつきの低減効果がさらに高まる。
【００８６】
このようにして、上記発光装置によれば、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化を実現することができる。
【００８７】
また、フレキシブル基板の実装面上に、太さが５μｍ以下の棒状の複数の無機発光素子１００を長手方向がフレキシブル基板(図示せず)の実装面に対して平行になるように配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が正方形のときよりもフレキシブル基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。
【００８８】
また、棒状構造の無機発光素子１００が、棒状の半導体コア１０７を同心状に囲む筒状の発光面(量子井戸層１０８)を有することによって、棒状構造の無機発光素子１００の１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための無機発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
【００８９】
また、上記フレキシブル基板上の１０ｃｍ２以上の領域に、無機発光素子１００を１００個／１ｃｍ２以上の配置密度で略均一に配置することによって、明るさのむらを低減させるための部品を用いなくても、明るさのむらを１０％以下に低減することができ、低コストで均一な明るさを得ることができる。
【００９０】
また、棒状構造の無機発光素子１００が、ｐ型の棒状の半導体コア１０７と、その半導体コア１０７の外周を覆うように形成されたｎ型の筒状の半導体層１１０とを有し、半導体コア１０７の一端側が露出していることによって、半導体コア１０７の一端側の露出部分１０７Ｃに一方の電極を接続し、半導体コア１０７の他端側の半導体層１１０に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層１１０に接続する電極と半導体コア１０７の露出部分１０７Ｃが短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
【００９１】
なお、上記半導体コア１０７の露出部分１０７Ｃと半導体層１１０に覆われた被覆部分のそれぞれの断面は六角形状に限るものではなく、他の多角形や円形の断面形状でもよく、また、半導体コアの露出部分と被覆部分とが異なる断面形状であってもよい。
【００９２】
また、この実施形態の無機発光素子の製造方法によれば、上記ｎ型の半導体コア１０７の先端面１０７Ａだけでなく側面１０７Ｂにもｐ型の半導体層１１０を形成するので、ｐｎ接合の面積を大きくでき、発光面積を大きくすることができ、発光効率を向上できる。また、上記触媒金属１０６を用いてｎ型の半導体コア１０７を形成するので、ｎ型の半導体コア１０７の成長速度を速くできる。このため、半導体コア１０７を従来に比べ短時間で長くでき、ｎ型の半導体コア１０７の長さと比例関係になる発光面積を一層大きくすることができる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７の先端面１０７Ａおよび側面がｐ型の半導体層１１０で覆われるので、ｐ型の半導体層１１０のための電極がｎ型の半導体コア１０７に短絡することを防止できる。
【００９３】
また、この実施形態の無機発光素子の製造方法によれば、触媒金属１０６を残した状態でｐ型の量子井戸層１０８,ｐ型の半導体層１１０を形成するので、ｎ型の半導体コア１０７の形成とｐ型の量子井戸層１０８,ｐ型の半導体層１１０の形成とを同一製造装置内で連続して行うことができる。よって、工程削減、製造時間の短縮ができる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７を形成後、この半導体コア１０７を製造装置外に出す必要が無いので、ｎ型の半導体コア１０７の表面にコンタミが付着しないようにでき、素子特性を改善できる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７の形成とｐ型の量子井戸層１０８,ｐ型の半導体層１１０の形成とを連続して行うことができるので、大きな温度変化や成長の停止などを回避して結晶性を改善でき、素子特性を改善できる。また、上記ｎ型の半導体コア１０７を形成した直後に触媒金属１０６を除去するエッチングを行わないことで、ｎ型の半導体コア１０７の表面(すなわち、ｐ型の半導体層１１０との界面)へのダメージを無くすることができ、素子特性を改善できる。
【００９４】
また、この実施形態では、サファイア基板１０１上に触媒金属１０６を付けたままでｎ型の半導体コア１０７とｐ型の半導体層１１０を順に形成するので、触媒金属１０６に接する部分の成長速度が触媒金属１０６に接しない部分の成長速度に比べて格段に(例えば１０〜１００倍)速くなる。したがって、寸法の縦横比が高い無機発光素子を作製できる。この第２実施形態では、一例として、棒状構造の無機発光素子１００の直径を１μｍ、長さを２５μｍとしている。また、上記触媒金属１０６下でｎ型の半導体コア１０７とｐ型の半導体層１１０とを連続して積層できるので、ＰＮ接合部の欠陥を少なくすることができる。
【００９５】
また、この実施形態の製造方法によれば、マスク層１０３を除去して、半導体コア７のサファイア基板１０１側の露出部分１０７Ｃを露出させるので、半導体層１１０のエッチング量を少なくできる。また、上記棒状構造の無機発光素子１００は、半導体コア１０７に連なるｎ型ＧaＮからなる段部１０２Ｂによって、半導体コア１０７に対して容易にコンタクトを取ることができる。また、上記棒状構造の無機発光素子１００は、量子井戸層１０８により発光効率を向上できる。
【００９６】
また、上記実施形態では、サファイア基板１０１上にｎ型ＧaＮ膜１０２を成膜したが、サファイア基板１０１上にｎ型ＧaＮ膜１０２を成膜する工程をなくして、サファイア基板１０１上に直接にマスク層１０３を形成してもよい。また、上記実施形態では、触媒金属除去工程において、半導体コア１０７上の触媒金属１０６をエッチングにより除去したが、この触媒金属除去工程をなくして、触媒金属１０６を残したままで導電膜１１１を形成してもよい。また、上記実施形態では、図１４に示すように、ＲＩＥによって、導電膜１１１,ｐ型ＧaＮからなる半導体層１１０,量子井戸層１０８をエッチングしたが、このＲＩＥによるエッチング工程をなくし、次のマスク層１０３を除去する工程において、各層一斉リフトオフによりマスク層１０３を除去してもよい。
【００９７】
また、上記第２実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コア１０７を結晶成長させたが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアを形成してもよい。また、成長穴を有する成長マスクを用いて半導体コアを基板上に結晶成長させたが、基板上に金属種を配置して、金属種から半導体コアを結晶成長させてもよい。
【００９８】
また、上記第２実施形態では、半導体層１１０に覆われた半導体コア１０７を、超音波を用いてサファイア基板１０１から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に折り曲げて切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造の無機発光素子を短時間で切り離すことができる。
【００９９】
また、上記第２実施形態では、半導体コアおよび半導体層に、ＧaＮを母材とする半導体を用いたが、ＧaＡs,ＡlＧaＡs,ＧaＡsＰ,ＩnＧaＮ,ＡlＧaＮ,ＧaＰ,ＺnＳe,ＡlＧaＩnＰなどを母材とする半導体を用いた無機発光素子にこの発明を適用してもよい。また、半導体コアをｎ型とし、半導体層をｐ型としたが、導電型が逆の棒状構造の無機発光素子にこの発明を適用してもよい。また、断面が六角形の棒状の半導体コアを有する棒状構造の無機発光素子について説明したが、これに限らず、断面が円形や楕円の棒状であってもよいし、断面が他の多角形状の棒状の半導体コアを有する棒状構造の無機発光素子にこの発明を適用してもよい。
【０１００】
また、上記第２実施形態では、棒状構造の無機発光素子の直径を１μｍとし長さを１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズとしたが、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子でもよい。上記棒状構造の無機発光素子の半導体コアの直径は５００ｎｍ以上かつ１０μｍ以下が好ましく、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの棒状構造の無機発光素子に比べて半導体コアの直径のばらつきを抑えることができ、発光面積すなわち発光特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上できる。
【０１０１】
〔第３実施形態〕
図１８はこの発明の第３実施形態の発光装置の製造方法に用いるフレキシブル基板の平面図を示している。なお、この第３実施形態の発光装置に用いられる棒状構造の無機発光素子は、第１,第２実施形態の棒状の無機発光素子を用いてもよいし、他の棒状の無機発光素子を用いてもよい。
【０１０２】
この第３実施形態の発光装置では、図１８に示すように、まず、基板作成工程において、実装面に、第１,第２の電極の一例としての金属電極２０１,２０２を形成した絶縁性のフレキシブル基板２００を作成する。このフレキシブル基板２００には、ポリイミドなどの樹脂を用いている。
【０１０３】
上記金属電極２０１,２０２は、印刷技術を利用して所望の電極形状に形成している。なお、金属膜および感光体膜を一様に積層し、所望の電極パターンを露光し、エッチングして形成してもよい。
【０１０４】
図１８では省略されているが、金属電極２０１,２０２には外部から電位を与えられるように、パッドを形成している。図１８では、図を見やすくするため、棒状構造の無機発光素子を配列する配列領域を９×３個としているが、実際は１００個以上の任意の個数の配列領域とする。
【０１０５】
図１９は図１８のXIX−XIX線から見た断面模式図である。
【０１０６】
まず、塗布工程において、図１９に示すように、フレキシブル基板２００上に、棒状構造の無機発光素子２１０を含んだイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)２１１を薄く塗布する。ＩＰＡ２１１の他に、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物でもよい。あるいは、ＩＰＡ２１１は、他の有機物からなる液体、水などを用いることができる。
【０１０７】
ただし、液体を通じて金属電極２０１,２０２間に大きな電流が流れてしまうと、金属電極２０１,２０２間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、金属電極２０１,２０２を覆うように、フレキシブル基板２００表面全体に、１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。
【０１０８】
棒状構造の無機発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１を塗布する厚さは、次に棒状構造の無機発光素子２１０を配列する工程で、棒状構造の無機発光素子２１０が配列できるよう、液体中で棒状構造の無機発光素子２１０が移動できる厚さである。したがって、ＩＰＡ２１１を塗布する厚さは、棒状構造の無機発光素子２１０の太さ以上であり、例えば、数μｍ〜数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、棒状構造の無機発光素子２１０が移動し難くなり、厚すぎると、液体を乾燥する時間が長くなる。また、ＩＰＡの量に対して、棒状構造の無機発光素子２１０の量は、１×１０4本／ｃｍ3〜１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。
【０１０９】
棒状構造の無機発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１を塗布するために、棒状構造の無機発光素子２１０を配列させる金属電極の外周囲に枠を形成し、その枠内に棒状構造の無機発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１を所望の厚さになるように充填してもよい。しかしながら、棒状構造の無機発光素子２１０を含むＩＰＡ２１１が粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。
【０１１０】
ＩＰＡやエチレングリコール、プロピレングリコール、…、またはそれらの混合物、あるいは、他の有機物からなる液体、または水などの液体は、棒状構造の無機発光素子２１０の配列工程のためには粘性が低いほど望ましく、また加熱により蒸発しやすい方が望ましい。
【０１１１】
次に、配列工程において、金属電極２０１,２０２間に電位差を与えることにより、金属電極２０１,２０２が対向する部分(配列領域)に棒状構造の無機発光素子２１０を配列する。この第３実施形態では、１Ｖの電位差とするのが適当であった。金属電極２０１,２０２の電位差は、０．１〜１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では棒状構造の無機発光素子２１０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では金属電極間の絶縁が問題になり始める。したがって、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましい。
【０１１２】
図２０は上記棒状構造の無機発光素子２１０が金属電極２０１,２０２上に配列する原理を示している。図２０に示すように、金属電極２０１に電位ＶLを印加し、金属電極２０２に電位ＶR(ＶL＜ＶR)を印加すると、金属電極２０１には負電荷が誘起され、金属電極２０２には正電荷が誘起される。そこに棒状構造の無機発光素子２１０が接近すると、棒状構造の無機発光素子２１０において、金属電極２０１に近い側に正電荷が誘起され、金属電極２０２に近い側に負電荷が誘起される。この棒状構造の無機発光素子２１０に電荷が誘起されるのは静電誘導による。すなわち、電界中に置かれた棒状構造の無機発光素子２１０は、内部の電界が０となるまで表面に電荷が誘起されることによる。その結果、各電極と棒状構造の無機発光素子２１０との間に静電力により引力が働き、棒状構造の無機発光素子２１０は、金属電極２０１,２０２間に生じる電気力線に沿うと共に、各棒状構造の無機発光素子２１０に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。しかしながら、例えば、第２実施形態に示す棒状構造の無機発光素子では、半導体層１１０に覆われた半導体コア１０７の露出部分側の向きは一定にならず、ランダムになる。
【０１１３】
以上のように、棒状構造の無機発光素子２１０が金属電極２０１,２０２間に発生した外部電場により、棒状構造の無機発光素子２１０に電荷を発生させ、電荷の引力により金属電極２０１,２０２に棒状構造の無機発光素子２１０を吸着させるので、棒状構造の無機発光素子２１０の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、棒状構造の無機発光素子２１０の大きさは、液体の塗布量(厚さ)により変化する。液体の塗布量が少ない場合は、棒状構造の無機発光素子２１０はナノオーダーサイズでなければならないが、液体の塗布量が多い場合は、マイクロオーダーサイズであってもかまわない。
【０１１４】
棒状構造の無機発光素子２１０が電気的に中性ではなく、正または負に帯電している場合は、金属電極２０１,２０２間に静的な電位差(ＤＣ)を与えるだけでは、棒状構造の無機発光素子２１０を安定して配列することができない。例えば、棒状構造の無機発光素子２１０が正味として正に帯電した場合は、正電荷が誘起されている金属電極２０２との引力が相対的に弱くなる。そのため、棒状構造の無機発光素子２１０の配列が非対象になる。
【０１１５】
そのような場合は、図２１に示すように、金属電極２０１,２０２間にＡＣ電圧を印加することが好ましい。図２１においては、金属電極２０２に基準電位を、金属電極２０１には振幅ＶPPL／２のＡＣ電圧を印加している。こうすることにより、棒状構造の無機発光素子２１０が帯電している場合でも、配列を対象に保つことができる。なお、この場合の金属電極２０２に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、金属電極２０１,２０２間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。なお、ＶPPLは１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【０１１６】
次に、金属電極２０１,２０２上に、棒状構造の無機発光素子２１０を配列させた後、フレキシブル基板２００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造の無機発光素子２１０を金属電極２０１,２０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。
【０１１７】
図２２は上記棒状構造の無機発光素子２１０を配列したフレキシブル基板２００の平面図を示している。なお、図２２では、図を見やすくするために棒状構造の無機発光素子２１０の数を少なくしているが、実際は１００個以上の棒状構造の無機発光素子２１０が同一のフレキシブル基板２００上に配置されている。
【０１１８】
図２２に示す棒状構造の無機発光素子２１０を配列したフレキシブル基板２００を、液晶表示装置などのバックライトに用いることにより、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるバックライトを実現することができる。また、この棒状構造の無機発光素子２１０を配列したフレキシブル基板２００を照明装置として用いることにより、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できる照明装置を実現することができる。
【０１１９】
上記棒状構造の無機発光素子２１０のｐｎの極性は、一方に揃っておらず、ランダムに配列されている。このため、駆動時は交流電圧により駆動されて、異なる極性の棒状構造の無機発光素子２１０が交互に発光することになる。
【０１２０】
また、上記発光装置の製造方法によれば、独立した電位が夫々与えられる２つの金属電極２０１,２０２を単位とする配列領域が形成されたフレキシブル基板２００を作成し、そのフレキシブル基板２００上に、複数の棒状構造の無機発光素子２１０を含んだ液体を塗布する。その後、２つの金属電極２０１,２０２に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造の無機発光素子２１０を２つの金属電極２０１,２０２により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造の無機発光素子２１０を所定のフレキシブル基板２００上に容易に配列させることができる。ここで、上記棒状構造の無機発光素子２１０は、フレキシブル基板２００の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、フレキシブル基板２００の実装面に平行な方向の最小寸法が１０μｍ以下である。
【０１２１】
したがって、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができる。
【０１２２】
この発光装置の製造方法によって、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置を実現することができる。
【０１２３】
また、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を製造することができる。
【０１２４】
また、上記発光装置の製造方法では、使用する半導体の量を少なくできる。さらに、上記棒状構造の無機発光素子２１０は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置を実現することができる。
【０１２５】
また、上記発光装置では、複数の棒状構造の無機発光素子２１０をフレキシブル基板２００の実装面上に離散的に配置することによって、発光により無機発光素子２１０に生じた熱の横方向への流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇が抑制され、長寿命化、高効率化が図れる。
【０１２６】
また、フレキシブル基板２００の実装面上に、太さが５μｍ以下の棒状の複数の無機発光素子２１０を長手方向がフレキシブル基板２００の実装面に対して平行になるように配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が正方形のときよりもフレキシブル基板２００への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状構造の無機発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状構造の無機発光素子に対して相性がよい。
【０１２７】
また、上記棒状構造の無機発光素子２１０は、発光ダイオードであって、金属電極２０１(第１の電極)にアノードがされると共に金属電極２０２(第２の電極)にカソードが接続された発光ダイオードと、金属電極２０１(第１の電極)にカソードが接続されると共に金属電極２０２(第２の電極)にアノードが接続された発光ダイオードとが混在してフレキシブル基板２００上に配置されることになる。そして、この発光装置では、交流電源によって金属電極２０１(第１の電極)と金属電極２０２(第２の電極)との間に交流電圧を印加して複数の発光ダイオードを駆動することによって、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。
【０１２８】
また、少なくとも金属電極２０１(第１の電極)および金属電極２０２(第２の電極)を、複数の棒状構造の無機発光素子２１０を駆動するための電極として用いることによって、配線工程を簡略化してコストを削減できる。
【０１２９】
上記第３実施形態の発光装置の製造方法では、棒状構造の無機発光素子を用いたが、無機発光素子はこれに限らず、少なくとも、複数の無機発光素子は、フレキシブル基板の厚さ方向の寸法が１０μｍ以下であり、かつ、フレキシブル基板の実装面に平行な方向のうちの少なくとも１つの方向の寸法が１０μｍ以下であればよい。
【０１３０】
しかしながら、この第３実施形態の発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用するので、分極させるのに好都合な棒状の無機発光素子が望ましい。
【０１３１】
〔第４実施形態〕
図２３〜図２５はこの発明の第４実施形態の発光装置の製造方法の工程図を示している。
【０１３２】
この第４実施形態の発光装置の製造方法は、第２実施形態のような棒状構造の無機発光素子を同一フレキシブル基板の実装面上に離散的に配置するものである。この発光装置の製造方法に用いる棒状構造の無機発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、棒状の発光素子の半導体コアの一端側が露出しているものであればよい。
【０１３３】
上記第４実施形態の発光装置の製造方法では、図２３に示すように、まず、基板作成工程において、実装面に第１,第２の電極の一例としての金属電極３０１,３０２を形成した絶縁性のフレキシブル基板３００を作成する。
【０１３４】
次に、配列工程において、フレキシブル基板３００上に、長手方向がフレキシブル基板３００の実装面に対して平行になるように１００個以上の棒状構造の無機発光素子３１０を配置する。この配列工程では、第３実施形態の発光装置の製造方法と同様の方法を用いて、金属電極３０１,３０２上に、液体中の棒状構造の無機発光素子３１０を配列させた後、フレキシブル基板３００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造の無機発光素子３１０を金属電極３０１,３０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。
【０１３５】
上記棒状構造の無機発光素子３１０は、棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア３１１と、上記半導体コア３１１の一端側の部分を覆わないで露出部分３１１aとするように、半導体コア３１１の露出部分３１１a以外の被覆部分３１１bを覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層３１２とを備えている。上記棒状構造の無機発光素子３１０の一端側の露出部分３１１aを金属電極３０１に接続すると共に、棒状構造の無機発光素子３１０の他端側の半導体層３１２を金属電極３０２に接続する。
【０１３６】
次に、図２４に示すように、フレキシブル基板３００上に層間絶縁膜３０３を形成し、その層間絶縁膜３０３をパターンニングして金属電極３０１上と金属電極３０２上にコンタクトホール３０３aを夫々形成する。
【０１３７】
次に、図２５に示すように、２つのコンタクトホール３０３aを埋めるように金属配線３０４,３０５を形成する。
【０１３８】
このようにして、フレキシブル基板３００の実装面上に配置された複数の棒状構造の無機発光素子３１０を一括して配置すると共に、複数の棒状構造の無機発光素子３１０に金属配線を一括して接続することができる。また、図２３〜図２５では、棒状構造の無機発光素子３１０の中央部がフレキシブル基板３００から浮いた状態で示されているが、実際は、棒状構造の無機発光素子３１０は、第３実施形態の棒状構造の無機発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、フレキシブル基板３００表面と棒状構造の無機発光素子３１０の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んでフレキシブル基板３００上に接している。
【０１３９】
なお、棒状構造の無機発光素子３１０の中央部分とフレキシブル基板３００との間に、棒状構造の無機発光素子３１０を支持するように金属部を設けて、棒状構造の無機発光素子３１０の中央部分が金属部を介してフレキシブル基板３００に接するようにしてもよい。
【０１４０】
上記発光装置の製造方法によれば、従来のように発光ダイオードを１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な発光ダイオードを精度よく所定の位置に配置させることができる。この発光装置の製造方法によって、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置を実現することができる。
【０１４１】
また、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を製造することができる。
【０１４２】
上記発光装置では、複数の棒状構造の無機発光素子３１０をフレキシブル基板３００の実装面上に離散的に配置することによって、発光により無機発光素子３１０に生じた熱のフレキシブル基板側３００への横方向の流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇が抑制され、長寿命化、高効率化が図れる。
【０１４３】
また、フレキシブル基板３００の実装面上に、太さが５μｍ以下の棒状の複数の無機発光素子３１０を長手方向がフレキシブル基板３００の実装面に対して平行になるように配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が正方形のときよりもフレキシブル基板３００側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状構造の無機発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状構造の無機発光素子に対して相性がよい。
【０１４４】
また、棒状構造の無機発光素子３１０が、棒状の半導体コア３１１を同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、棒状構造の無機発光素子３１０の１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための無機発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
【０１４５】
また、上記複数の棒状構造の無機発光素子３１０は、露出部分３１１aがアノード、被覆部分３１１bがカソードの発光ダイオードであって、金属電極３０１(第１の電極)にアノードがされると共に金属電極３０２(第２の電極)にカソードが接続された発光ダイオードと、金属電極３０１(第１の電極)にカソードが接続されると共に金属電極３０２(第２の電極)にアノードが接続された発光ダイオードとが混在してフレキシブル基板３００上に配置されことになる。そして、この発光装置では、交流電源によって金属電極３０１(第１の電極)と金属電極３０２(第２の電極)との間に交流電圧を印加して複数の発光ダイオードを駆動することによって、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。
【０１４６】
また、棒状構造の無機発光素子３１０が、ｐ型の棒状の半導体コア３１１と、その半導体コア３１１の外周を覆うように形成されたｎ型の筒状の半導体層３１２とを有し、半導体コア３１１の一端側が露出していることによって、半導体コア３１１の一端側の露出部分３１１aに一方の電極を接続し、半導体コア１０７の他端側の半導体層３１２に電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層３１２に接続する電極と半導体コア３１１の露出部分３１１aが短絡するのを防ぐので、配線が容易にできる。
【０１４７】
〔第５実施形態〕
図２６〜図３１はこの発明の第５実施形態の発光装置の製造方法の工程図を示している。なお、図２６〜図３０では、発光装置の一部のみを示し、図３１で発光装置の全体像を示している。
【０１４８】
この第５実施形態の発光装置の製造方法は、第２実施形態のような棒状構造の無機発光素子を同一フレキシブル基板の実装面上に離散的に配置するものである。この発光装置の製造方法に用いる棒状構造の無機発光素子は、第１導電型の棒状の半導体コアと、その半導体コアの外周を覆うように形成された第２導電型の筒状の半導体層とを有し、棒状の無機発光素子の半導体コアの一端側が露出しているものであればよい。
【０１４９】
この第５実施形態の発光装置の製造方法では、図２６の断面図および図２７の平面図に示すように、まず、基板作成工程において、実装面に第１,第２の電極の一例としての金属電極４０１,４０２が形成された絶縁性のフレキシブル基板４００を作成する。
【０１５０】
次に、配列工程において、フレキシブル基板４００上に、長手方向がフレキシブル基板４００の実装面に対して平行になるように複数の棒状構造の無機発光素子４１０を配置する。この配列工程では、第３実施形態の発光装置の製造方法と同様の方法を用いて、金属電極４０１,４０２上に、液体中の棒状構造の無機発光素子４１０を配列させた後、フレキシブル基板４００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造の無機発光素子４１０を金属電極４０１,４０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させる。
【０１５１】
上記棒状構造の無機発光素子４１０は、棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア４１１と、上記半導体コア４１１の一端側の部分を覆わないで露出部分４１１aとするように、半導体コア４１１の露出部分４１１a以外の被覆部分４１１bを覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層４１２とを備えている。上記棒状構造の無機発光素子４１０の一端側の露出部分４１１aを金属電極４０１に導電性接着剤などの金属インクからなる接着部４０３により接続すると共に、棒状構造の無機発光素子４１０の他端側の半導体層４１２を金属電極４０２に導電性接着剤などの金属インクからなる接着部４０４により接続する。ここで、金属インクは、インクジェット法などによりフレキシブル基板４００上の所定の箇所に塗布する。
【０１５２】
次に、図２８の平面図および図２９の断面図に示すように、フレキシブル基板４００上の複数の棒状構造の無機発光素子４１０が配置された領域に蛍光体４２０を選択的に塗布する(蛍光体塗布工程)。ここで、蛍光体は、インクジェット法などによりフレキシブル基板４００上の所定の領域に塗布する。なお、フレキシブル基板４００上の複数の棒状構造の無機発光素子４１０が配置された領域に、蛍光体を含む透明樹脂を選択的に塗布してもよい。
【０１５３】
次に、図３０に示すように、蛍光体４２０の塗布後に、フレキシブル基板４００上に透明樹脂からなる保護膜４２１を形成する。
【０１５４】
このようにして、フレキシブル基板４００の実装面上に複数の棒状構造の無機発光素子４１０を一括して配置すると共に、複数の棒状構造の無機発光素子４１０に金属配線を一括して接続することができる。
【０１５５】
そして、基板分割工程において、図３１の平面図に示すように、フレキシブル基板４００を複数の分割フレキシブル基板４３０に分割する。ここで、複数の分割フレキシブル基板４３０の夫々は、この発明の発光装置であって、分割フレキシブル基板４３０上の１０ｃｍ２以上の領域に棒状構造の無機発光素子４１０が１００個以上有するように、フレキシブル基板４００から分割される。
【０１５６】
なお、上記基板分割工程において、フレキシブル基板４００を少なくとも２種類以上の形状が異なる分割フレキシブル基板に分割してもよい。
【０１５７】
図２６,図２９,図３０では、棒状構造の無機発光素子４１０の中央部がフレキシブル基板４００から浮いた状態で示されているが、実際は、棒状構造の無機発光素子４１０は、第３実施形態の棒状構造の無機発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、フレキシブル基板４００表面と棒状構造の無機発光素子４１０の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んでフレキシブル基板４００上に接している。
【０１５８】
なお、棒状構造の無機発光素子４１０の中央部分とフレキシブル基板４００との間に、棒状構造の無機発光素子４１０を支持するように金属部を設けて、棒状構造の無機発光素子４１０の中央部分が金属部を介してフレキシブル基板４００に接するようにしてもよい。
【０１５９】
上記発光装置の製造方法によれば、従来のように発光素子を１つ１つ基板上の所定の位置に配置する必要がなく、多数の微細な無機発光素子を精度よく所定の位置に配置させることができる。この発光装置の製造方法によって、有機ＥＬに比べて単位明るさ当たりのコストを大幅に低減できるフレキシブルな発光装置を実現することができる。
【０１６０】
また、フレキシブル基板４００の実装面上に、太さが５μｍ以下の棒状の複数の無機発光素子４１０を長手方向がフレキシブル基板３００の実装面に対して平行になるように配置することによって、径方向に対して軸方向(長手方向)の長さの比を大きくできるので、発光面の面積が同じ条件では発光面が平坦な正方形のときよりもフレキシブル基板側への横方向の熱流出が効率よく行われ、発光時の温度上昇がさらに抑制され、より長寿命化、高効率化が図れる。また、この発光装置の製造方法は、電極間に電圧を印加することによる物体の分極を利用しているため、棒状構造の無機発光素子の両端を分極させるのに都合がよく、棒状構造の無機発光素子に対して相性がよい。
【０１６１】
また、棒状構造の無機発光素子４１０が、棒状の半導体コア４１１を同心状に囲む筒状の発光面を有することによって、棒状構造の無機発光素子４１０の１個あたりの発光面の面積が増大し、所定の明るさを得るための無機発光素子数を削減することができ、コストを削減できる。
【０１６２】
また、上記棒状構造の無機発光素子４１０は、露出部分４１１aがアノード、被覆部分４１１bがカソードの発光ダイオードであって、金属電極４０１(第１の電極)にアノードがされると共に金属電極４０２(第２の電極)にカソードが接続された発光ダイオードと、金属電極４０１(第１の電極)にカソードが接続されると共に金属電極４０２(第２の電極)にアノードが接続された発光ダイオードとが混在してフレキシブル基板４００上に配置されことになる。そして、この発光装置では、交流電源によって金属電極４０１(第１の電極)と金属電極４０２(第２の電極)との間に交流電圧を印加して複数の発光ダイオードを駆動することによって、多数の発光ダイオードに対してアノードとカソードの向きを揃えて配置する必要がなく、工程を簡略化できる。
【０１６３】
また、フレキシブル基板４００上に複数の棒状構造の無機発光素子４１０を配列した後、フレキシブル基板４００上の複数の棒状構造の無機発光素子４１０が配置された領域に蛍光体４２０を選択的に塗布することによって、材料費で大きな比率を占める蛍光体の使用量を減らしてコストを削減できる。
【０１６４】
また、発光時の温度上昇を抑制しつつ発光を分散させることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が可能な発光装置を製造することができる。
【０１６５】
また、上記発光装置では、複数の棒状構造の無機発光素子４１０をフレキシブル基板４００の実装面上に離散的に配置することによって、発光により棒状構造の無機発光素子４１０に生じた熱のフレキシブル基板４１０側への横方向の流出が効率よく行われるため、発光時の温度上昇が抑制され、長寿命化、高効率化が図れる。
【０１６６】
また、上記発光装置の製造方法において、複数の棒状構造の無機発光素子４１０をフレキシブル基板４００上に配列させる配列工程の後、基板分割工程においてフレキシブル基板４００を複数の分割フレキシブル基板４３０に分割することにより、各工程を流動する基板数を少なくして大幅にコストを削減できる。
【０１６７】
〔第６実施形態〕
図３２はこの発明の第６実施形態の照明装置の斜視図を示している。
【０１６８】
この第６実施形態の照明装置５００は、図３２に示すように、長方形状の放熱板５０１上に、複数の発光装置５０２が配置されている。この照明装置５００は、湾曲させた状態で円柱５０３の外周面に貼り付けられている。
【０１６９】
上記複数の発光装置５０２は、絶縁性のフレキシブル基板上に複数の棒状構造の無機発光素子が実装されている。ここで、フレキシブル基板は、第５実施形態の発光装置の製造方法を用いて製造された分割フレキシブル基板である。
【０１７０】
上記構成によれば、発光装置５００を用いることにより、フレキシブル性を有する照明装置５００を低コストで実現することができる。
【０１７１】
また、発光装置５００を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が図れる。
【０１７２】
また、上記複数の発光装置５００を放熱板５０１上に取り付けることによって、さらに放熱効果が向上する。
【０１７３】
〔第７実施形態〕
図３３はこの発明の第７実施形態のバックライトを用いた液晶パネルの斜視図を示している。
【０１７４】
この第７実施形態の液晶パネル６００は、図３３に示すように、液晶表示部６０１と、液晶表示部６０１の裏面側に配置されたバックライト６０２とを備えている。このバックライト６０２は、第５実施形態の発光装置の製造方法を用いて製造された分割フレキシブル基板である。
【０１７５】
上記構成によれば、発光装置５００を用いることにより、フレキシブル性を有するバックライト６０２およびそれを用いた液晶パネル６００を低コストで実現することができる。
【０１７６】
また、発光装置５００を用いることにより、明るさのばらつきが少なくかつ長寿命化と高効率化が図れるバックライト６０２を実現することができる。
【０１７７】
上記第１〜第７実施形態では、発光ダイオードを無機発光素子として用いた発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトについて説明したが、この発明の無機発光素子は発光ダイオードに限らず、半導体レーザー、無機ＥＬ(真性ＥＬ)などの無機発光素子を用いた発光装置、発光装置の製造方法、照明装置およびバックライトにこの発明を適用してもよい。
【０１７８】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１〜第７実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０１７９】
１…ｎ型ＧaＮ基板
２…量子井戸層
３…ｐ型ＧaＮ層
１０…半導体チップ
１００…無機発光素子
１０１…サファイア基板
１０２…ｎ型ＧaＮ膜
１０３…マスク層
１０５…レジスト層
１０６…触媒金属
１０７…半導体コア
１０８…量子井戸層
１１０…半導体層
１１１…導電膜
２００…フレキシブル基板
２０１,２０２…金属電極
２１０…無機発光素子
２１１…ＩＰＡ
３００…フレキシブル基板
３１０…無機発光素子
３０１,３０２…金属電極
３０３…層間絶縁膜
３０４,３０５…金属配線
３１１…半導体コア
３１１a…露出部分
３１１b…被覆部分
３１２…半導体層
４００…フレキシブル基板
４１０…無機発光素子
４０１,４０２…金属電極
４０３,４０４…接着部
４１１…半導体コア
４１１a…露出部分
４１１b…被覆部分
４１２…半導体層
４２０…蛍光体
４２１…保護膜
４３０…発光装置
５００…照明装置
５０１…放熱板
５０２…発光装置
５０３…円柱
６００…液晶パネル
６０１…液晶表示部
６０２…バックライト
７００…発光装置
７０１…フレキシブル基板
７０２…無機発光素子
８００…発光装置
８０１…フレキシブル基板
８０２…無機発光素子
９００…発光装置
９０１…フレキシブル基板
９０２…無機発光素子
【図１】
2011198697.tif 000003
【図２】
2011198697.tif 000004
【図３】
2011198697.tif 000005
【図４】
2011198697.tif 000006
【図５】
2011198697.tif 000007
【図６】
2011198697.tif 000008
【図７】
2011198697.tif 000009
【図８】
2011198697.tif 000010
【図９】
2011198697.tif 000011
【図１０】
2011198697.tif 000012
【図１１】
2011198697.tif 000013
【図１２】
2011198697.tif 000014
【図１３】
2011198697.tif 000015
【図１４】
2011198697.tif 000016
【図１５】
2011198697.tif 000017
【図１６】
2011198697.tif 000018
【図１７】
2011198697.tif 000019
【図１８】
2011198697.tif 000020
【図１９】
2011198697.tif 000021
【図２０】
2011198697.tif 000022
【図２１】
2011198697.tif 000023
【図２２】
2011198697.tif 000024
【図２３】
2011198697.tif 000025
【図２４】
2011198697.tif 000026
【図２５】
2011198697.tif 000027
【図２６】
2011198697.tif 000028
【図２７】
2011198697.tif 000029
【図２８】
2011198697.tif 000030
【図２９】
2011198697.tif 000031
【図３０】
2011198697.tif 000032
【図３１】
2011198697.tif 000033
【図３２】
2011198697.tif 000034
【図３３】
2011198697.tif 000035
【図３４】
2011198697.tif 000036
【図３５】
2011198697.tif 000037
【図３６】
2011198697.tif 000038
【図３７】
2011198697.tif 000039