(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、薄膜形状を有し前記基板の表面に平面状に配列された複数の発光素子と、前記発光素子と電気的に接続された配線とを有する発光素子アレイを複数枚有し、
各発光素子アレイにおいて、前記複数の発光素子の各々が、前記基板の一方の表面に分子間力によりボンディングされ、
各発光素子アレイにおいて、前記基板は、該基板に対して前記発光素子の発光方向とは反対の側に配置された発光素子アレイの発光素子から発せられる光を透過させる材料で形成され、
各発光素子アレイにおいて、前記配線は、前記発光素子の前記基板とボンディングされた面と反対側の面に接続された少なくとも一方の電極に、当該発光素子の発光領域から外れた位置で接続され、
複数枚の前記発光素子アレイのうち、一の発光素子アレイの発光素子配列面は、他の発光素子アレイの発光素子配列面と略平行になるよう重なるとともに、各々の前記発光素子が発光方向において重なり合うように配設されたこと
を特徴とする発光パネル。
【請求項２】
複数枚の前記発光素子アレイのうち、一の発光素子アレイに含まれる前記複数の発光素子と、他の発光素子に含まれる発光素子とは異なる半導体材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光パネル。
【請求項３】
前記半導体材料は無機材料であることを特徴とする請求項２に記載の発光パネル。
【請求項４】
前記半導体材料は、窒化物半導体、又は酸化物半導体の何れかを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光パネル。
【請求項５】
複数枚の前記発光素子アレイのうち、一の発光素子アレイに含まれる発光素子は、他の発光素子アレイに含まれる発光素子と発光波長が異なることを特徴とする請求項１に記載の発光パネル。
【請求項６】
一の発光素子アレイに含まれる複数の発光素子の各々は、他の発光素子アレイに含まれる発光素子と、前記発光素子配列面に対して略垂直方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の発光パネル。
【請求項７】
発光素子アレイに含まれる複数の発光素子の発光波長は、前記発光方向に配置された発光素子の発光波長よりも長く設定されたことを特徴とする請求項６に記載の発光パネル。
【請求項８】
前記複数の発光素子は、同一発光素子アレイ内で発光波長が同じものであることを特徴とする請求項１に記載の発光パネル。
【請求項９】
複数枚の前記発光素子アレイのうちの２枚は同一基板の第１の面と第２の面とに配設されたことを特徴とする請求項１に記載の発光パネル。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載の発光パネルと、
前記発光パネルに含まれる前記複数の発光素子の各々を選択的に駆動する駆動部とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れかに記載の発光パネルと、
前記発光パネルに含まれる前記複数の発光素子を点灯させる駆動部とを備えたことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子を平面状に配列させた発光パネル、表示装置及び光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子として有機ＥＬ素子を用い、基板上に２次元に配列させた発光パネルを用いた表示装置として、特許文献１に記載されたものがある。そのような表示装置でカラー表示をさせる場合、例えば、赤、緑、青の３色のように異なる発光波長の光を出力する複数種類の発光素子が必要である。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３色のカラー表示装置における１色当たりの画素数は、単色の表示装置の画素数と同じであれば、発光素子の密度が単色の表示装置に比べ３倍となる。このため、カラー表示装置においては、単色の表示装置に比べて、発光素子をより小さくすることが必要となる。そのサイズ又は直径寸法を単色表示装置のそれらの寸法に対して小さくすることが求められる。しかしながら、これには、発光素子の寸法を小さくすることは困難であり、このため画素を高密度化する上での制約があった。
【０００５】
本発明は、発光パネルにおける発光素子の高密度化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光素子パネルは、
基板と、薄膜形状を有し前記基板の表面に平面状に配列された複数の発光素子と、前記発光素子と電気的に接続された配線とを有する発光素子アレイを複数枚有し、
各発光素子アレイにおいて、前記複数の発光素子の各々が、前記基板の一方の表面に分子間力によりボンディングされ、
各発光素子アレイにおいて、前記基板は、該基板に対して前記発光素子の発光方向とは反対の側に配置された発光素子アレイの発光素子から発せられる光を透過させる材料で形成され、
各発光素子アレイにおいて、前記配線は、前記発光素子の前記基板とボンディングされた面と反対側の面に接続された少なくとも一方の電極に、当該発光素子の発光領域から外れた位置で接続され、
複数枚の前記発光素子アレイのうち、一の発光素子アレイの発光素子配列面は、他の発光素子アレイの発光素子配列面と略平行になるよう重なるとともに、各々の前記発光素子が発光方向において重なり合うように配設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光素子の密度を高めた発光パネルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下の実施の形態では、表示装置の半導体装置部分の説明では、ｎ型（ｎ側）が第１導電型（第１導電側）であり、ｐ型（ｐ側）が第２導電型（第２導電側）であるとして説明するが、逆であっても良い。
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。図２は、図１の発光パネルの概略断面図である。
【００１０】
図１及び図２に示された発光パネルは、３個の発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３を有する。図１及び図２において、上方が発光パネルの表面側（画像光が出射される側）、下方が発光パネルの背面側である。３個の発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３は図面で上下方向に互いに重ねられている。
【００１１】
発光素子アレイユニット１０１は、基板１１０ａと、基板１１０ａの表面１１０ａｆ側（発光パネルの表面の側、即ち図で上側）に配列された複数個の発光素子１１２とを備えている。同様に、発光素子アレイユニット１０２は、基板１１０ｂと、基板１１０ｂの表面１１０ｂｆ側に配列された複数個の発光素子１１４とを備えている。同様に、発光素子アレイユニット１０３は、基板１１０ｃと、基板１１０ｃの表面１１０ｃｆ側に配列された複数個の発光素子１１６とを備えている。
【００１２】
一体化のため、例えば図２に示されるように、発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３の基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、例えば枠状の保持部材１０５により周辺部が保持されて、互いに適切な間隔で重ねられた状態で支持されている。なお、このようにする代わりに、発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３相互間に挿入されたスペーサ、充填材、又は接着剤などにより、相互間に適切な間隔を維持するようにしても良い。
【００１３】
発光素子アレイユニット１０１の複数の発光素子１１２は、基板１１０ａに平行な仮想平面上に縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に等ピッチで２次元マトリクス状に配列されて、発光素子アレイ１１１を形成している。
同様に、発光素子アレイユニット１０２の複数の発光素子１１４は、基板１１０ｂに平行な仮想平面上に縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に等ピッチで２次元マトリクス状に配列されて、発光素子アレイ１１３を形成している。
同様に、発光素子アレイユニット１０３の複数の発光素子１１６は、基板１１０ｃに平行な仮想平面上に縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に等ピッチで２次元マトリクス状に配列されて、発光素子アレイ１１５を形成している。
【００１４】
発光素子アレイ１１１を構成する複数の発光素子１１２は、図示のように互いに分離されたものであっても良く、連続した半導体層乃至薄膜内に形成されたものであっても良い。発光素子アレイ１１３を構成する複数の発光素子１１４、及び発光素子アレイ１１５を構成する複数の発光素子１１６についても同様である。
【００１５】
発光素子アレイ１１１の発光素子１１２のＹ方向の配列ピッチ（中心相互間の間隔）と、発光素子アレイ１１３の発光素子１１４のＹ方向の配列ピッチと、発光素子アレイ１１５の発光素子１１６のＹ方向の配列ピッチとは、互いには等しい。同様に、発光素子アレイ１１１の発光素子１１２のＸ方向の配列ピッチと、発光素子アレイ１１３の発光素子１１４のＸ方向の配列ピッチと、発光素子アレイ１１５の発光素子１１６のＸ方向の配列ピッチとは、互いには等しい。
発光素子アレイ１１３の発光素子１１２と、発光素子アレイ１１３の発光素子１１４と、発光素子アレイ１１５の発光素子１１６とは、発光素子アレイ１１１、１１３、１１５に垂直な方向、即ち基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに垂直な方向に互いに整列している。図２ではこのことを、それぞれの発光素子アレイの一つずつの発光素子について符号ＡＬで示している。
【００１６】
図示の例では、表示装置の発光パネルの表面の側から順番に、発光素子アレイ１１１、１１３、１１５の順で配列されている。即ち、発光素子アレイ１１１、１１３、１１５は、発光パネルの表面からみて、それぞれ１番目、２番目、３番目の位置にある。
【００１７】
発光素子アレイ１１１の発光素子１１２は、すべて同一の波長の光、即ち同じ色の光を発生するものであり、例えばＩｎＧａＮ等の青色発光無機半導体材料で形成されており、発光波長が例えば４５０〜４９０ｎｍである。
発光素子アレイ１１３の発光素子１１４は、すべて同一の波長の光、即ち同じ色の光を発生するものであり、例えばＧａＰ等の緑色発光無機半導体材料で形成されており、発光波長が例えば４９０〜５６０ｎｍである。
発光素子アレイ１１５の発光素子１１６は、すべて同一の波長の光、即ち同じ色の光を発生するものであり、例えばＡｌＧａＡｓ等の赤色発光無機半導体材料で形成されており、発光波長が例えば６３０〜７６０ｎｍである。
このように、互いに異なる発光素子アレイ１１１、１１３、１１５の発光素子１１２、１１４、１１６は、互いに異なる半導体材料で形成され、発光波長が互いに異なり、互いに異なる色の光を発する。
【００１８】
表示装置の発光パネルの表面側に位置する（発光パネルの表面側から１番目の）発光素子アレイ１１１の発光素子１１２の発光波長が最も短く、発光パネルの表面側から２番目の発光素子アレイ１１３の発光素子１１４の発光波長が２番目に短く、発光パネルの表面側から３番目の発光素子アレイ１１５の発光素子１１４の発光波長が最も長い。
【００１９】
発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３の基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、例えば、ガラス、石英、又はプラスチックで形成されたものである。基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは各々それよりも発光パネルの背面側に位置する発光素子から発せられる光を透過させる材料を用いることが望ましい。基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃとして同一の光透過性のものを用いることとして、発光パネルの表面の側から見て１番目の発光素子アレイ１１１以外の発光素子アレイ１１３、１１５の発光素子１１４及び発光素子１１６の発光波長に対して透過性を持つものを用いても良い。代りに、基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃとして互いに異なる光透過性のものを用いることとして、基板１１０ａとしては、発光素子１１４及び１１６の発光波長に対して透過性を持つものを用い、基板１１０ｂとしては、発光素子１１６の発光波長に対して透過性を持つものを用いることしても良い。この場合、基板１１０ｃは遮光性のものであっても良い。
【００２０】
上記のように、本実施の形態では、発光パネルの表面側から１番目の発光素子アレイ１１１の発光素子１１２の発光波長が最も短く、発光パネルの表面側から２番目の発光素子アレイ１１３の発光素子１１４の発光波長が２番目に短く、発光パネルの表面側から３番目の発光素子アレイ１１５の発光素子１１６の発光波長が最も長くしているが、このようにするのは、波長の長い光ほど、半導体材料中を通過する際の減衰が少ないからである。即ち、上記のような順序で配置とすることで、発光パネルの表面から最も遠い発光素子アレイ１１５の発光素子１１６から出射された光の、発光パネルの表面から１番目及び２番目の発光素子アレイ１１１、１１３における減衰、及び発光パネルの表面から２番目の発光素子アレイ１１３の発光素子１１４から出射された光の、発光パネルの表面から１番目の発光素子アレイ１１１における減衰を、上記とは異なる順序の配置とする場合に比べて少なくすることができるからである。
【００２１】
次に、図１及び図２に示される発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３の発光素子アレイ１１１、１１３、１１５を構成する発光素子１１２、１１４、１１６の製造方法を説明する。発光素子１１２、１１４、１１６に共通する説明の場合、これらの基板の符号として１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの代りに１１０を用いる。
【００２２】
図３は、図１の発光素子を半導体薄膜で形成する場合の半導体エピタキシャルウエハの概略構成の一例を示す断面図である。図４は、図３に示された発光素子を形成する半導体薄膜層がエピタキシャル成長用基板から剥離されるエッチング工程の途中の概略構成の一例を示す断面図である。図５は、図４のエッチング工程の終了時の概略構成の一例を示す断面図である。
【００２３】
図３乃至図５に示された構成において、２０１はエピタキシャル半導体層を成長させるための基板（エピタキシャル成長用基板）、２０２は基板２０１上のバッファ層、２０３は半導体薄膜層（２０４〜３０６）を基板２０１から剥離するための剥離層、２０４は剥離層２０３と接している半導体層である。
剥離層２０３は、エッチング液等によるエッチング作用に対して、他の半導体層や基板に対して、エッチング速度が早い層であり、逆に半導体層２０４は、剥離層２０３を剥離させるためのエッチング液等によるエッチング作用に対してエッチング速度が遅く、剥離層２０３のエッチングプロセスでエッチングされない層である。２０５は発光領域を含む半導体層であり、２０６は半導体薄膜層の最上層である。半導体層２０４、２０５、２０６を合わせた半導体薄膜層２１０（図５参照）が発光素子となる。
【００２４】
半導体薄膜層２１０の製造方法としては、例えば、図３の半導体エピタキシャルウエハが、図４に示すように剥離層２０３がエッチング液等のエッチング作用により選択的にエッチングされ、図５に示すように剥離層２０３よりも上の半導体層（半導体薄膜層２１０）が基板２０１から剥離される。
剥離された半導体薄膜層２１０は、図１等に示された基板１１０上に分子間力によってボンディングされる。このボンディング工程では、半導体薄膜層２１０のボンディング面を適宜活性化処理した後に、基板１１０上の所定の位置に密着させ加圧する。ボンディング工程後は、必要に応じて、ボンディング力を向上させるために加熱処理を実施してもよい。また、基板１１０上のボンディングされる領域には、その表面を平坦化するためのコーティングを予め施しても良い。さらに、半導体薄膜層２１０は、基板１１０上に接着性を有する材料を用いた接着層を介してボンディングしても良い。
【００２５】
半導体薄膜層２１０をエピタキシャル成長用基板２０１から剥離して、基板１１０にボンディングする際は、図示しない転写用基板乃至保持体２１２（図５に破線で示す）で半導体薄膜層２１０を保持しても良い。この場合、半導体薄膜層２１０を保持する転写用基板２１２の図５において上側の面を基板１１０にボンディングしてもよく、図５において、半導体薄膜層２１０の下側の面を基板１１０にボンディングしても良い。後者の場合、ボンディング後転写用基板２１２は除去される。
また、この剥離及びボンディングは、個々の発光素子ごとに行っても良く、基板１１０上のすべての発光素子１１６の一部をなす複数個の発光素子ごとに行っても良い。
このようにすることで、基板１１０上での発光素子相互間の間隔を、エピタキシャル成長用基板２０１上での発光素子相互間の間隔と異ならせることができる。
【００２６】
図６は、半導体薄膜層２１０の具体例を示す断面図である。図６に示される例は、赤色の光を発生する発光素子を構成するものであり、図１の発光素子１１６として用いられるものである。
図６において、３１０はｎ型ＧａＡｓボンディング層、３１１はｎ型ＡｌｔＧａ１−ｔＡｓ導通層、３１２はＩｎｓＧａ１−ｓＰエッチングストップ層、３１４はｎ型ＡｌｘＧａ１−xＡｓクラッド層、３１５はｎ型ＡｌｙＧａ１−yＡｓ活性層、３１６はｐ型ＡｌｚＧａ１−zＡｓクラッド層、３１７はｐ型ＧａＡｓコンタクト層である。３１１乃至３１６が図５の発光領域を含む半導体層（半導体薄膜層）２０５に相当する。
ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３１２は発光素子形成工程で上側（表面側）に位置する層（３１３〜３１７）がエッチング等で除去された場合に露出されて表面上にｎ側コンタクトが形成される。ＩｎｓＧａ１−ｓＰエッチングストップ層３１３は発光素子形成工程で上側に位置する層がエッチング等で除去される場合にエッチングを停止させる。ｎ型ＡｌｙＧａ１−yＡｓ活性層３１５は、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓクラッド層３１４及びｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓクラッド層３１６に挟まれて発光領域を構成する。
尚、Ａｌ組成ｙはｘ、ｚよりも小さく、ｔはｙよりも大きいことが望ましい。また、Ｉｎの組成ｓは、ＧａＡｓ層と格子定数が整合するようにｓ＝０．５、実効的なＩｎ組成比で０．４８乃至０．５２の範囲内の値であることが望ましい。さらに、三元化合物半導体であるＡｌＧａＡｓ半導体層に代えて、四元化合物半導体であるＡｌＧａＡＩｎＰを用いて発光波長が６００〜７００ｎｍ程度の発光素子としても良い。
【００２７】
図７は、図１の発光素子アレイ（１１１、１１３、又は１１５）の一部を構成する２０個（４行５列）の発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の一例を示す概略平面図である。図８は、図７のＡ−Ａ線断面図である。図８においては、本実施の形態の特徴に関する部分のみを示し、層間絶縁膜等の記載は省略している。以下の他の図面においても同様である。
【００２８】
図７及び図８に示された構成は、例えば、図６の半導体薄膜２１０に対して、メサ・エッチング、蒸着などの加工を行うことにより形成したものである。
なお、メサ・エッチングは、発光素子を構成する半導体薄膜２１０を発光素子アレイユニットの基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにボンディングしてから、行っても良く、エピタキシャル成長基板２１０上で、メサ・エッチングを行ない、発光素子の構造を形成してから、半導体薄膜２１０を分離し、発光素子アレイユニットの基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにボンディングするようにしても良い。この場合、ボンディング後に発光素子上の電極と基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ上の配線パターンとの間を適宜結線する配線加工工程を行う。
【００２９】
図７及び図８において、１２５は、発光素子構造を備えた半導体薄膜の発光領域であり、図１の発光素子１１２、１１４、又は１１６に相当する。
１２６はｐ側電極、１２７はｎ側電極、１２０はｐ側電極１２６と接続されたｐ側配線、１２２はｎ側電極１２７と接続されたｎ側配線である。ｐ側配線１２０とｎ側配線１２２は、互いに直交する方向に延在し、全体として格子状に構成されている。
また、図７に示された構成において、格子状に構成されたｐ側配線１２０とｎ側配線１２２は、それより背面側に位置する発光素子が放射する光の拡散を防ぐ機能をも有する。
【００３０】
半導体薄膜層２１０のうちの層３１３、３１４、３１５、３１６、３１７を図８に示すように選択的に除去することにより、発光素子の発光領域１２５を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３１２の一部分３１２ｅを露出させ、その上に蒸着等によりｎ側電極１２７を形成する。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１７上にｐ側電極１２６が形成される。
【００３１】
ｎ側電極１２７としては、例えば、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３１２との間にオーミックコンタクトを形成することができるＡｕＧｅＮｉ／ＡｕやＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等のメタルが用いられる。ｎ側電極１２７とｎ側配線１２２とは、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のＡｕ系のメタル配線、あるいは、Ａｌ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｎｉ／ＡｌＮｄ、Ｎｉ／ＡｌＳｉＣｕ等のＡｌ系メタル層によって接続することができる。
ｐ側電極１２６としては、例えば、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１７とオーミックコンタクトを形成することができるＴｉ／Ｐｔ／ＡｕやＡｕＺｎ等のＡｕ系、Ａｌ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＮｄ、Ｎｉ／ＡｌＳｉＣｕ、Ｎｉ／ＡｌＮｄ等のＡｌ系メタル層が用いられる。
【００３２】
図９は、半導体薄膜となる半導体薄膜層の、図６の半導体薄膜２１０とは異なる具体例２２０を示す。
図９に示される例は、窒化物系半導体材料を用いた発光素子を構成するものであり、例えば、４５０〜５６０ｎｍ程度の発光波長の発光素子を構成するものであり、図１の発光素子１１２或いは１１４として用いられるものである。
図９の半導体薄膜層２２０では、多重量子井戸層４２０が設けられている。図９において、４１０はｎ型ＧａＮコンタクト層、４１１はＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、４１２はＧａＮ層、４２０はＩｎｘＧａ１−ｘＮ層４１１とＧａＮ層４１２が交互に複数層積層された多重量子井戸層、４１３はｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮクラッド層、４１４はｐ型ＧａＮコンタクト層である。
【００３３】
図１０は、図９の半導体薄膜層２２０を用いて形成した、発光素子と、発光素子に接続された電極を示す断面図であり、図８と同じく、図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
例えば、図９の半導体薄膜層２２０に、メサ・エッチングにより、層４２０、４１３、４１４を図１０に示すように選択的に除去することにより、発光領域１２５を形成すると共に、ｎ型ＧａＮコンタクト層４１０を露出させ、その上に蒸着等によりｎ側電極１２７、ｐ型ＧａＮコンタクト層４１４上にｐ側電極１２６等を形成したものである。
ｎ側電極１２７としては、例えば、ｎ型ＧａＮコンタクト層４１０との間にオーミックコンタクトを形成することができるＴｉ／Ａｌ、Ａｌ、Ｔｉ／Ｍｏ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のメタルが用いられる。
ｐ側電極１２６としては、例えば、ｐ型ＧａＮコンタクト層４１４とオーミックコンタクトを形成することができるＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ等のメタル層が用いられる。
【００３４】
発光素子アレイを構成する半導体薄膜層の発光素子、並びに発光素子に接続される電極及び配線を、図７及び図８に示すように構成する代わりに、図１１及び図１２に示すように構成することもできる。図１１は、図１の発光素子アレイ１１１、１１３、又は１１５の一部を構成する２０個（４行５列、但し、５列目（右端の列）は一部のみが示されている）の発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の他の例を示す概略平面図であり、図１２は、図１２のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、ｐ側配線１２０及びｎ側配線１２２が、図７では図面上それぞれ横方向及び縦方向に延在しているのに対して、図１１では、それぞれ縦方向及び横方向に延在している。
【００３５】
図１１及び図１２に示された構成も、例えば、図６の半導体薄膜層２１０にメサ・エッチング、蒸着などの加工を行うことにより、形成することができる。
図１１及び図１２において、１２５は半導体薄膜２１０に形成した発光領域である。１２６はｐ側電極、１２７はｎ側電極を示している。１２０はｐ側電極１２６と接続されたｐ側配線、１２２はｎ側電極１２７と接続されたｎ側配線である。ｐ側配線１２０とｎ側配線１２２は、互いに直交する方向に延在し、全体として格子状に構成されている。また、図１１に示された構成においては、図７の場合と同様に、格子状に構成されたｐ側配線１２０とｎ側配線１２２は、それより背面側に位置する発光素子が放射する光の拡散を防ぐ機能をも有する。
【００３６】
図１２に示された発光素子の構成が図８に示された発光素子の構成と異なる点は、図８ではｎ側電極１２７が発光領域１２５の両側に配置されているのに対し、図１２では、ｎ側電極が、発光領域１２５の片側にのみ配置されている点である。発光領域１２５の寸法が小さい場合には、図８に示された構成よりも図１２に示された構成のようにｎ側電極１２７を片側のみにした構成の方が構造が単純になり、特性的にも良好である。
【００３７】
図１３は、半導体薄膜層に選択的に不純物を拡散して発光素子構造を形成した例を示す断面図である。
上記した図８、図１０、及び図１２の例においては、発光素子構造を、メサ・エッチングにより形成しているのに対し、図１３の例では、選択的拡散によっても発光素子構造を形成している。
図１３において、３５０から３５４は、例えばｎ型の半導体層であり、３５０はｎ型ＧａＡｓ層、３５１はｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓクラッド層、３５２はｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ活性層、３５３はｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、３５４はｎ型ＧａＡｓコンタクト層である。３６０はｎ型の半導体層３５２乃至３５４に対して、例えば、ｐ型不純物であるＺｎを拡散させて形成したｐ型不純物拡散領域であり、そのうち、３６０ａは活性層３５２にｐ型不純物（Ｚｎ）を拡散させたｐ型不純物拡散領域、３６０ｂはクラッド層３５３にｐ型不純物を拡散させたｐ型不純物拡散領域、３６０ｃはコンタクト層３５４にｐ型不純物を拡散させて形成されたｐ側コンタクト層である。
【００３８】
発光素子アレイを構成する半導体薄膜層の発光素子、並びに発光素子に接続される電極及び配線を、図１１及び図１２に示すように構成する代わりに、図１４及び図１５に示すように構成することもできる。図１４は図１の発光素子アレイ１１５の一部を構成する２０個（４行５列（但し、５列目（右端の列）は一部のみが示されている）の発光素子１１６と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成のさらに他の例を示す概略平面図であり、図１５は、図１４のＣ−Ｃ線断面図である。
【００３９】
図１４に示された構成は、ｎ側コンタクト層３１２を透明電極１３２で覆って、さらに発光領域１２５から外れた位置でｎ側接続配線１３６を設け、さらにｎ側配線１２２に接続している。ｐ側コンタクト層３１７上には、ｐ側電極１２６を形成し、ｐ側配線１２０に接続している。
図１４及び図１５に示された構成も、例えば、図６の半導体薄膜層２１０に対してメサ・エッチング、蒸着などの加工を行うことにより、形成することができる。
図１４及び図１５において、１２５は半導体薄膜内に形成した発光領域である。１３２はｎ側電極（透明電極）、１２０はｐ側電極１２６と接続されるｐ側配線、１２２はｎ側接続配線１３６と接続されるｎ側配線である。ｐ側配線１２０とｎ側配線１２２は、互いに直交する方向に延在し、全体として格子状に構成されている。尚、図１４に示された構成においても、格子状に構成されたｐ側配線１２０とｎ側配線１２２は、それより背面側に位置する発光素子が放射する光の拡散を防ぐ機能をも有する。
【００４０】
図１５に示された構成が図１２に示された構成と異なる点は、図１２では、ｎ側コンタクト層３１２の露出部分３１２ｅ上にｎ側電極１２７が設けられているのに対し、図１５では、ｎ側電極１２７が設けられておらず、代わりに透明電極１３２がｎ側コンタクト層３１２の露出部分３１２ｅを覆い、さらにそこから突出するように形成され、その突出した部分にｎ側接続配線１３６が接続されている点である。この構造では、ｎ側コンタクト層３１２の露出部分３１２ｅは透明電極１３２により覆われ、発光素子の発光領域１２５から離れた領域でｎ側接続配線１３６と接続されるため、ｎ側接続配線１３６が裏面側（図における下側）に配置された他の発光素子が放出し発光領域１２５の周囲に広がった光を遮ることがなく、光の取り出し効率を上げることができる。
同様に、ｐ側電極１２６を透明電極とし、発光素子の発光領域１２５から離れた領域まで引き出し、ｐ側配線１２０と接続するようにしても良い。
【００４１】
なお、上記の例では、複数の発光素子アレイの発光素子が発光素子アレイに垂直な方向に整列されているが、発光素子アレイの面方向に互いにずらして配置されていても良い。
【００４２】
配線１２０、１２２は、それぞれ、例えば図１６に示されるように、点灯制御回路１５５の第１の駆動回路１５６、第２の駆動回路１５７に、図示しないコネクタなどを介して接続されている。これらの駆動回路１５６、１５７により、配線１２０のうちの一本、配線１２２のうちの一本に対して選択的に電圧をかけることで、発光素子アレイ内の一つの発光素子を選択的に発光させることができる。これらの駆動回路は各基板上に設けても良い。
第１及び第２の駆動回路１５６、１５７はそれぞれ発光素子アレイ１１１、１１３、１１５に対して別個に設けられているものであり、発光素子アレイ１１１、１１３、１１５の全ての発光素子の点灯／消灯は、個別に制御することができる。
しかし、点灯制御回路１５５に対して各発光素子アレイ１１１、１１３、１１５間を種々の動作に対応させて並列的又は直列的に接続することで、各発光素子アレイ１１１、１１３、１１５を部分的又は全体的に点灯制御することも可能であり、種々の変形が可能である。
【００４３】
図１に示された構成では発光素子アレイユニットの個数を３個としたが、本実施の形態の表示装置の発光パネルにおける発光素子アレイユニットの個数は３個に限定されるものではなく、図１７に示すように４個の発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３、１０４が重ねられた構造であってもよく、また５個以上が重ねられた構造であっても良い。また、逆に図１８に示すように２個の発光素子アレイユニット１０１、１０２が重ねられた構造としても良い。
【００４４】
図１７のように、４個の発光素子アレイユニット１０１、１０２、１０３、１０４を設ける場合には、これらの発光素子アレイ１１１、１１３、１１５、１１７の発光素子１１２、１１４、１１６、１１８を、例えば、互いに異なる発光波長の光を出力する半導体材料で構成しても良い。このように、４個の発光素子アレイを、互いに異なる色の光を発生する発光素子で構成することで、発光パネルをカラー表示装置として用いる場合の色の再現範囲を広くすることができる。
また、４個の発光素子アレイユニットを青色、緑色、赤色のものと、残り１個をこれらの色のうちの一つと同系統色のもの（発光波長が同じ、或いは近似したもの）としても良い。発光波長を同じものとした場合、特定の系統色の発光強度を強めることができる。
図１８に示すように、２個の発光素子アレイユニットで表示装置を構成する場合には、上述と同様に青色、緑色、赤色の系統色から選んだ異なる系統色の発光素子アレイユニットを組み合わせても良いし、同系統色で発光波長が異なるものを組み合わせても良い。
さらに、発光素子アレイユニットに含まれる発光素子を、可視光以外の発光波長をもつもの、例えばＩｎＧａＡｓＰ等の材料を含む長波長のもの、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ，あるいは、ＺｎＯなどの材料を含む短波長のものとしても良い。特に、紫外領域の発光波長をもつものとした場合、紫外光の取り出し側面に蛍光物質の層を設けて、表示装置として用いることができる。
【００４５】
このように本発明の実施の形態１では、複数の発光素子が仮想平面上に配列された２次元アレイを形成した発光素子アレイユニットを複数個設け、それぞれの発光素子アレイユニットの発光素子を互いに異なる半導体材料で形成して、それぞれの発光素子アレイユニットの発光素子が互いに異なる波長の光を発生するようにしたので、発光素子を高密度で配列することができ、画素密度の高い発光パネルを実現することができる。また、発光素子アレイユニットごとに分割して製造した上で、組み立てることにより発光パネルが完成するので、製品の歩留まりを高めることができる。
【００４６】
実施の形態２．
図１９は、本発明の実施の形態２の表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
図１９の発光パネルは、概して図１の発光パネルと同じであるが、以下の点で異なる。
即ち、図１９の発光パネルは、第１及び第２の発光素子アレイユニット１０６及び１０３を有する。第２の発光素子アレイユニット１０３は、図１の発光素子アレイユニット１０３と同様のものである。
第１の発光素子アレイユニット１０６は、基板１１０ｂと、該基板１１０ｂの表面１１０ｂｆ側に配列された複数個の発光素子複合体１５０とを備えている。発光素子複合体１５０は、複数の発光領域を含む半導体層を積層した構造の発光素子を有するものである。具体的には、基板１００ｂの表面１１０ｂｆ上に形成された第１の発光素子１４４と、該発光素子１４４の上に形成された第２の発光素子１４２とを有する。
複数の発光素子複合体１５０は、縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に等ピッチで２次元マトリクス状に配列されている。従って、複数の発光素子１４４は、基板１１０ｂに平行な仮想平面上に縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に等ピッチで２次元マトリクス状に配列されており、この複数の発光素子１４４により、発光素子アレイ１４３が形成されている。同様に、複数の発光素子１４２は、基板１１０ｂに平行な仮想平面上に縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）に等ピッチで２次元マトリクス状に配列されており、この複数の発光素子１４２により、発光素子アレイ１４１が形成されている。複数の発光素子１４４が配列された仮想平面と、複数の発光素子１４２が配列された仮想平面とは、異なる位置にある（基板１１０ｂからの距離乃至高さが異なる）。
【００４７】
発光素子アレイ１４１を構成する発光素子１４２と発光素子アレイ１４３を構成する発光素子１４４と、発光素子アレイ１１５を構成する発光素子１１６とは、互いに異なる波長の光を発生する。例えば、発光素子アレイ１４１を構成する発光素子１４２は青色の光を発生するものであり、発光素子アレイ１４３を構成する発光素子１４４は緑色の光を発生するものであり、発光素子アレイ１１５を構成する発光素子１１６は、図１の発光素子１１６と同様に、赤色の光を発生するものである。このような配置とすることで、実施の形態１と同様に、発光波長のより短い発光素子が発光パネルの表面により近い側に位置することになり、発光パネルの表面からより遠い位置にある発光素子からの光の減衰をより少なくすることができる。
【００４８】
発光素子１４２及び１４４は、基板１１０ｂに垂直な方向、従って、発光素子アレイ１４１及び１４３に垂直な方向に互いに整列しており、さらに、発光素子１１６とも、基板１１０ｂ、１１０ｃに垂直な方向、従って発光素子アレイ１４１、１４３、１１５に垂直な方向に整列している。
【００４９】
図２０は、本発明の実施の形態２で用いる表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
上記した図１９の例では、基板１１０ｃの表面１１０ｃｆ側に１つの発光素子アレイ１１５が配置され、基板１１０ｂの表面１１０ｂｆ側に２つの発光素子アレイ１４１及び１４３が配置されているが、図２０に示される例では、図１９と同様に、基板１１０ｂの表面１１０ｂｆ側に、互いに積層された発光素子１４２、１４４から成る２つの発光素子アレイ１４１及び１４３が配置されているほか、基板１１０ｃにも、その表面１１０ｃｆ側に、互いに積層された発光素子１６２、１６４から成る２つの発光素子アレイ１６１及び１６３が配置されている。互いに積層された発光素子１６２、１６４は、発光素子複合体１５２の形態で形成されている。
基板１１０ｂと、発光素子アレイ１４１及び１４３とで、発光素子アレイユニット１０６が構成され、基板１１０ｃと発光素子アレイ１６１、１６３とで、発光素子アレイユニット１０７が構成されている。
【００５０】
発光素子アレイ１４１、１４３、１６１、１６３の発光素子は、発光素子アレイ１４１、１４３、１６１、１６３の配列面に対してに垂直な方向に互いに整列している。
また、この例でも、発光パネルの表面により近く配置された発光素子アレイほど、より短い発光波長の発光素子から成るのが望ましい。
【００５１】
図２１は、本発明の実施の形態２の表示装置の発光パネルのさらに他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
図２１に示される発光パネルは、第１及び第２の発光素子アレイユニット１０１及び１０８を有する。
第１の発光素子アレイユニット１０１は、図１の発光素子アレイユニット１０１と同様のものである。
第２の発光素子アレイユニット１０８は、基板１１０ｅと、該基板１１０ｅの裏面１１０ｅｇ側に配列された複数個の発光素子複合体１５４とを備えている。発光素子複合体１５４は、各々互い積層された２つの発光素子を有する。具体的には、基板１１０ｅの裏面１１０ｅｇ上に形成された第１の発光素子１７４と、その上（図２１では下）に形成された第２の発光素子１７２とを有する。
【００５２】
複数の発光素子複合体１５４は、２次元マトリクス状に配列されている。従って、複数の発光素子１７４は、基板１１０ｅに平行な仮想平面上に２次元マトリクス状に配列されて、発光素子アレイ１７３を形成しており、同様に、複数の発光素子１７２は、基板１１０ｅに平行な仮想平面上に２次元マトリクス状に配列されて、発光素子アレイ１７１を形成している。複数の発光素子１７４が配列された仮想平面と、複数の発光素子１７２が配列された仮想平面とは、異なる位置にある（基板１１０ｅからの距離が異なる）。
発光素子アレイ１１１を構成する発光素子１１２と、発光素子アレイ１７３を構成する発光素子１７４と、発光素子アレイ１７１を構成する発光素子１７２とは、互いに異なる波長の光を発生する。
図２１の例でも、各発光層の積層の順序は、発光パネルの光を取り出す側の表面により近く配置された発光素子アレイほど、より短い発光波長の発光素子から成るのが望ましい。
例えば、図の上側から光を取り出す場合、発光素子アレイ１１１を構成する発光素子１１２は青色の光を発生するものであり、発光素子アレイ１７３を構成する発光素子１７４は緑色の光を発生するものであり、発光素子アレイ１７１を構成する発光素子１７２は赤色の光を発生するものである。
【００５３】
基板１１０ｅは、その裏面１１０ｅｇ側に発光素子１７４及び１７２が配置されているので、これらが発生する波長の光、例えば、緑色の光及び赤色の光に対して透過性を持つものであることが望ましく、この点では基板１１０ａと同じ性質が求められる。
【００５４】
図２２は、図１９の発光素子アレイ１４１の一部を構成する４個の発光素子１４２と、発光素子アレイ１４３の一部を構成する４個の発光素子１４４と、これらの発光素子に接続された電極と配線の概略構成の一例を示す概略平面図である。図２３は、図２２のＤ−Ｄ線断面図、図２４は、図２２のＥ−Ｅ線断面図、図２５は、図２２のＦ−Ｆ線断面図である。
【００５５】
図２２乃至図２５に示される構成は、例えば、２つの発光層が積層された半導体薄膜層に対してメサ・エッチング、蒸着などの加工を行うことにより形成することができる。
【００５６】
図２２乃至図２５に示された構成において、５１０は、例えば図１９の発光素子複合体１５０の最下層で、基板１１０ｂにボンディングしているボンディング層である。５１１は例えば図１９の発光素子１４４のｎ型半導体層であり、その最上層のうち、第２のｎ側電極５３７と接続される部分がコンタクト層５１１ｃを構成している。５１２ｃは例えば図１９の発光素子１４４のｐ型半導体層であり、その最上層のうち、第２のｐ側電極５３６と接続される部分がコンタクト層５１２ｃを構成している。５１３は例えば図１９の発光素子１４２のｎ型半導体層であり、その最上層が第１のｎ側電極５２７と接続されるコンタクト層５１３ｃを構成している。５１４は例えば図１９の発光素子１４２のｐ型半導体層であり、その最上層が第１のｐ側電極５２６と接続されるコンタクト層５１４ｃを構成している。
これらの半導体層５１１〜５１４は、それぞれ複数の層から成り、例えば活性層、クラッド層などを含むが、詳細を省略する。また、コンタクト層５１１ｃ、５１２ｃ、５１３ｃ、５１４ｃは図面を簡略にするため、厚みがないものとして示されている。
【００５７】
第１のｎ側電極５２７は、第１のｎ側配線５２２と接続されている。第１のｐ側電極５２６は、第１のｐ側配線５２１に接続されている。第２のｎ側電極５３７は、第２のｎ側配線５２３と接続されている。第２のｐ側電極５３６は、第２のｐ側配線５２０に接続されている。
【００５８】
上記した本実施の形態の各例における各発光素子の点灯（発光）のための制御は、実施の形態１と概して同様に行い得る。
例えば、発光素子１４４を点灯させるには、図２２に示された複数の第２のｎ側電極５３７と、複数の第２のｐ側電極５３６から各々１つずつ対応する配線５２３、５２０を選択して発光素子１４４に電圧を印加する。また、発光素子１４２を点灯させるには、図２２に示された複数の第１のｎ側電極５２７と、複数の第１のｐ側電極５２６から各々１つずつ対応する配線５２２、５２１を選択して発光素子１４２に電圧を印加する。
したがって、基本的に基板１１０ｂ上の全ての発光素子は、上記したように各電極を外部の点灯制御回路と接続された配線と接続することにより、点灯／消灯を個別に制御することができる。また、各発光素子アレイ１４１、１４３に対して個別に点灯制御回路を接続することによって、各発光素子アレイ１４１、１４３を各々独立して制御することができる。また、点灯制御回路に対して各各発光素子アレイ１４１、１４３間を種々の動作に対応させて並列的又は直列的に接続することで、各各発光素子アレイ１４１、１４３を部分的又は全体的に点灯制御する等の種々の変形か可能である。
【００５９】
図２６は、図１９の発光素子アレイ１４１の一部を構成する４個の発光素子１４２と、発光素子アレイ１４３の一部を構成する４個の発光素子１４４と、これらの発光素子に接続された電極と配線の概略構成の他の例を示す概略平面図である。図２７は、図２６のＧ−Ｇ線断面図であり、図２８は、図２６のＨ−Ｈ線断面図であり、図２９は、図２６のＪ−Ｊ線断面図である。ここで、説明を簡単にするためこれらの各図では、ｐ側とｎ側の電極や配線の間に設ける層間絶縁膜を省略している。
【００６０】
図２６乃至図２９に示される構成も、図２２乃至図２６に示される構成と同じく、例えば、２つの発光層が積層された半導体薄膜層に対してメサ・エッチング、蒸着などの加工を行うことにより形成することができる。
【００６１】
図２６に示された構成が図２２に示された構成と異なる点は、図２６に示された構成では、発光素子１４４のｐ型半導体層５１２のコンタクト層５１２ｃの上に透明電極５４７ａが設けられ、発光素子１４２のｐ型半導体層５１４のコンタクト層５１４ｃの上に透明電極５４７ｂが設けられ、透明電極５４７ａは接続配線５４８ａにより第２のｐ側配線５２０に接続され、透明電極５４７ｂは接続配線５４８ｂにより第１のｐ側配線５２１に接続される点である。
その他は図２２に示された構成と同様である。図２６に示された構成でも、図２２に示された構成の点灯制御と同様な制御方法により、発光素子１４２と発光素子１４４を個々に点灯／消灯を制御することができる。
【００６２】
図３０は、図１９の発光素子アレイ１４１の一部を構成する４個の発光素子１４２と、発光素子アレイ１４３の一部を構成する４個の発光素子１４４と、これらの発光素子に接続された電極と配線の概略構成のさらに他の例を示す概略平面図である。図３１は、図３０のＫ−Ｋ線断面図である。
【００６３】
図３０及び図３１に示される構成も、図２２乃至図２６に示される構成や図２６乃至図２９に示される構成と同じく、例えば、２つの発光層が積層された半導体薄膜層に対してメサ・エッチング、蒸着などの加工を行うことにより形成することができる。
【００６４】
図３０及び図３１に示された構成で、６１０は、例えば図１９の発光素子複合体１５０の最下層で、基板１１０ｂにボンディングしているボンディング層である。６１１は、例えば図１９の発光素子１４４のｎ型半導体層であり、その最上層のうち一部、即ち第１のｎ側電極６５７に接続される部分はコンタクト層６１１ｃを構成している。６１２は、例えば図１９の発光素子１４４のｐ型半導体層ある。６１３は、例えば図１９の発光素子１４２のｐ型半導体層であり、その最上層の一部、即ちｐ側電極６４６に接続される部分がコンタクト層６１３ｃを構成している。６１４は、例えば図１９の発光素子１４２のｎ型半導体層であり、その最上層は、ｎ側電極６２７に接続されるコンタクト層６１４ｃを構成している。
これらの半導体層６１１乃至６１４も、それぞれ複数の層から成り、例えば活性層、クラッド層、コンタクト層などを含むが、詳細を省略する。また、コンタクト層６１１ｃ、６１３ｃ、６１４ｃは、図面の簡略化のため、厚みがないものとして示されている。
【００６５】
ｎ側電極６５７は、接続配線６３７によりｎ側配線６２３に接続されている。ｎ側電極６２７は、ｎ側配線６２０と接続されている。ｐ側電極６４６は、接続配線６２６によりｐ側配線６２２に接続されている。
【００６６】
図３２は、図２２乃至図２５、図２６乃至図２９に示された発光素子１４２、１４４を構成する半導体エピタキシャル薄膜層の具体的な構造の一例を示す断面図である。
図３２に示された半導体層は、エピタキシャル成長させる工程により各半導体層を順次積層して形成したものであっても良く、発光素子１４２を構成する薄膜層と、発光素子１４４を構成する薄膜層を、それぞれ図５等を参照して説明したように、別々にエピタキシャル成長用基板上で形成した後に剥離して、接合面の分子間力あるいは接合面の相互作用によって互いにボンディングして形成したものであっても良い。
【００６７】
図３２に示された構成では、半導体層６７０〜６８０ａによって発光素子１４４を構成し、半導体層６８０ｂ〜６８４によって発光素子１４２を構成する。
６７０は、ｎ型ＧａＮ層、６７１は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、６７２は、ＧａＮ層、６７５は、上記ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層６７１と上記ＧａＮ層６７２が交互に複数層積層された多重量子井戸層、６７３は、ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層、６８０ａは、ｐ型ＧａＮ層である。
【００６８】
６８０ｂは、ｎ型ＧａＮ層、６８１は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、６８２は、ＧａＮ層、６８５は、上記ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層６８１と上記ＧａＮ層６８２が交互に複数層積層された多重量子井戸層、６８３  は、ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層、６８４は、ｐ型ＧａＮ層である。
【００６９】
図３３は、図３０及び図３１に示された発光素子１４２、１４４を構成する半導体エピタキシャル薄膜層の具体的な構造の一例を示す断面図である。
図３３に示された半導体層も、エピタキシャル成長させる工程により各半導体層を順次積層して形成したものであっても良く、発光素子１４２を構成する薄膜層と、発光素子１４４を構成する薄膜層を、それぞれ図５等参照して説明したように、別々にエピタキシャル成長用基板上で形成した後に剥離して、接合面の分子間力あるいは接合面の相互作用によって互いにボンディングして形成したものであっても良い。
【００７０】
図３３に示された構成では、半導体層６７０〜６８０ａによって発光素子１４４を構成し、半導体層６８０ｃ〜６８４ａによって発光素子１４２を構成する。
６７０は、ｎ型ＧａＮ層、６７１は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、６７２は、ＧａＮ層、６７５は、上記ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層６７１と上記ＧａＮ層６７２が交互に複数層積層された多重量子井戸層、６７３は、ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層、６８０ａは、ｐ型ＧａＮ層である。
【００７１】
６８０ｃは、ｐ型ＧａＮ層、６８１ａは、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、６８２ａは、ＧａＮ層、６８５ａは、上記ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層６８１ａと上記ＧａＮ層６８ａ２が交互に複数層積層された多重量子井戸層、６８３ａは、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層、６８４ａは、ｎ型ＧａＮ層である。
【００７２】
図２２や図２６に示される構成では、発光素子１４４と発光素子１４２に同時に電圧を印加して同時に点灯させる場合には、発光素子１４４のｐ型半導体層５１２と発光素子１４２のｎ型半導体層５１３の間に電流が流れないようにすればよい。
例えば、発光素子１４４のｐ型半導体層５１２と発光素子１４２のｎ型半導体層５１３を同電位にしたり、又は、発光素子１４２のｎ型半導体層５１３の電位を発光素子１４４のｐ型半導体層５１２の電位よりも高く設定すればよい。
【００７３】
図３０に示された構成では、発光素子１４４は、第１のｎ側電極６５７とｐ側電極６４６との間に順方向の電圧を印加し、電極間に電流を流すことによって点灯させることができる。発光素子１４２は、ｐ側電極６４６と第２のｎ側電極６２７の間に順方向の電圧を印加し、電流を流すことによって点灯する。発光素子１４４と発光素子１４２を同時に発光させる場合には、ｐ側電極６４６に対して、発光素子１４４の第１のｎ側電極６５７、および、発光素子１４２の第２のｎ側電極６２７の電位が低くなるように電圧を印加する。
【００７４】
このように実施の形態２では、発光素子アレイユニット内の発光素子を複数の発光素子を積層した形態としたので、実施の形態１の効果に加えて、発光素子アレイユニットの数、従って基板（１１０ｂ、１１０ｃ）の数を減らすことができるという効果が得られる。
【００７５】
実施の形態３．
図３４は、本発明の実施の形態３で用いる表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
実施の形態３が、実施の形態２と異なる点は、実施の形態３では、少なくとも１個の発光素子アレイユニット内で、第１の発光波長の光を出力する発光素子（例えば青色の光を出力する発光素子）１４２と第２の発光波長の光を出力する発光素子（例えば緑色の光を出力する発光素子）１４４とが積層されるのではなく、２次元アレイの方向（平面方向）の異なる位置に配置されている点である。
【００７６】
図３４に示された表示装置は、発光素子アレイユニット１０３と発光素子アレイユニット１０９とを有する。発光素子アレイユニット１０３は、図１の発光素子アレイユニット１０３と同様のものであり、基板１１０ｃに複数の発光素子１１６が２次元マトリクス状に配列されて、発光素子アレイ１１５を形成している。
発光素子アレイユニット１０９は、基板１１０ｂと、基板１１０ｂの同じ側（図面で上側、即ち発光パネルの表面側）に配置された２つの発光素子アレイ１８１及び１８３とを備えている。発光素子アレイ１８１は、複数の発光素子１８２を２次元マトリクス状に配列して成るものであり、発光素子アレイ１８３は、複数の発光素子１８４を２次元マトリクス状に配列して成るものである。さらに、異なる３種類以上の発光波長をもつ発光素子を同じ基板上に配列させても良い。
【００７７】
発光素子アレイ１８１と発光素子アレイ１８３とは同じ仮想平面内に形成されたものであり、発光素子アレイ１８１を構成する発光素子１８２と発光素子アレイ１８３を構成する発光素子１８４とは平面方向の異なる位置に配置されている。より具体的には、発光素子アレイ１８３の発光素子１８４の各々は、発光素子アレイ１８１内の対応する発光素子１８２に対して、Ｙ軸方向に、Ｙ軸方向のピッチの１／２だけずれた位置に配置されている。言い換えると、発光素子アレイ１８１を構成する発光素子１８２と、発光素子アレイ１８３を構成する発光素子１８４とは、Ｙ軸方向に交互に配置されている。
なお、上記のようにＹ軸方向にずらす代わりに、Ｘ軸方向にずらすこととしても良く、Ｙ軸方向及びＸ軸方向の双方にずらすようにしても良い。
【００７８】
発光素子アレイ１８１を構成する発光素子１８２と発光素子アレイ１８３を構成する発光素子１８４とは、互いに異なる波長の光を発生する。例えば、発光素子アレイ１８１を構成する発光素子１８２は青色の光を発生するものであり、発光素子アレイ１８３を構成する発光素子１８４は緑色の光を発生するものである。また、発光素子アレイ１１５を構成する発光素子１１６は、図１の発光素子１１６と同様に、赤色の光を発生するものである。このような配置とすることで、発光パネルの表面から遠い位置にある発光素子アレイ（１１５）の発光素子（１１６）からの光の減衰をより少なくすることができる。
【００７９】
図３５は、図３４の発光素子アレイ１８１の一部を構成する４個の発光素子１８２と、発光素子アレイ１８３の一部を構成する４個の発光素子１８４と、これらの発光素子に接続された電極と配線の概略構成の一例を示す概略平面図である。図３６は、図３５のＬ−Ｌ線断面図である。
【００８０】
図３５及び図３６に示された構成で、９０１〜９０３は発光素子１８２を構成する半導体層で、９０１は基板１１０ｂ上にボンディングされているボンディング層、９０２はｎ型半導体層、９０３はｐ型半導体層である。９１１〜９１３は発光素子１８４を構成する半導体層で、９１１は基板１１０ｂ上にボンディングされているボンディング層、９１２はｎ型半導体層、９１３はｐ型半導体層である。９２７は発光素子１８２のｎ側電極、９２６は発光素子１８２のｐ側電極である。発光素子１８２のｎ側電極９２７、ｐ側電極９２６は、それぞれ、ｎ側配線９２２、ｐ側配線９２１に接続されている。
発光素子１８４のｎ側電極９３７、ｐ側電極９３６は、それぞれ、ｎ側配線９２３、ｐ側配線９２０に接続されている。
発光素子１８２の断面は、図３６と同様である。但し、符号９１１、９１２、９１３、９３６、９３７を符号９０１、９０２、９０３、９２６、９２７に置き換えて見る必要がある。
【００８１】
図３７は、図３４の発光素子アレイ１８１の一部を構成する４個の発光素子１８２と、発光素子アレイ１８３の一部を構成する４個の発光素子１８４と、これらの発光素子に接続された電極と配線の概略構成の他の例を示す概略平面図である。図３８は、図３７のＭ−Ｍ線断面であり、図３９は、図３７のＮ−Ｎ線断面図である。
【００８２】
図３７乃至図３９に示された構成が、図３５及び図３６に示された構成と異なる点は、図３７乃至図３９に示された構成では、発光素子１８２のｎ型半導体層９０２と、発光素子１８４のｎ型半導体層９１２とに共通のｎ側電極９４７が設けられている点である。共通のｎ側電極９４７は、ｎ側配線９２２に接続されている。発光素子１８２のｐ側電極９２６は、第１のｐ側配線９２０に接続されている。発光素子１８４のｐ側電極９３６は、第２のｐ側配線９２１と接続されている。
【００８３】
図３５及び図３６に示された構成や、図３７乃至図３９に示された構成も、上記の実施の形態１や実施の形態２について方法に準じた方法で、形成することができる。
【００８４】
図３５に示された構成では、発光素子１８２、１８４は、個々に点灯／消灯を制御することができる。例えば、図３５に示された発光素子１８２を点灯させるには、当該発光素子１８２に接続された第１のｎ側電極９２７及び第１のｐ側電極９２６に接続された配線９２２、９２１を選択してこれらに電圧を印加すれば良い。また、図３５に示された発光素子１８４を点灯させるには、当該発光素子１８４に接続された第２のｎ側電極９３７及び第２のｐ側電極９３６に接続された配線９２３、９２０を選択してこれらに電圧を印加すれば良い。また、図３７に示された発光素子１８２を点灯させるには、当該発光素子１８２に接続された共用ｎ側電極９４７及び第１のｐ側電極９２６に接続された配線９２２、９２０を選択してこれらに電圧を印加すれば良い。また、図３７に示された発光素子１８４を点灯させるには、当該発光素子１８４に接続された共用ｎ側電極９４７及び複数の第２のｐ側電極９３６に接続された配線９２２、９２１を選択してこれらに電圧を印加すれば良い。
【００８５】
このように本実施の形態によれば、発光素子アレイユニット上に複数種類の発光素子１８２、１８４を積層せずに平面上の異なる位置に配列する形態としたので、実施の形態１、実施の形態２で得られる効果に加えて、発光素子の複数の半導体層間の電位の制御が不要になるので、発光素子１８２、１８４の発光の制御が容易になる。
【００８６】
実施の形態４．
図４０は、本発明の実施の形態４で用いる表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
図４０に示される発光パネルは、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３の発光パネルと概して同じであるが、実施の形態４では、１枚の基板１１０ｂの両面（表面、裏面）に発光素子アレイが形成されている点である。即ち、図４０に示された発光パネルは、単一の発光素子アレイユニット１０５０で構成され、基板１１０ｂの表面１１０ｂｆに発光素子アレイ１４１及び１４３が形成され、基板１１０ｂの裏面１１０ｂｇに発光素子アレイ１１５が形成されている。発光素子アレイ１４３は、複数の発光素子１４４から成り、同様に発光素子アレイ１４１は、複数の発光素子１４２から成り、同様に発光素子アレイ１１５は、複数の発光素子１１６から成る。
発光素子アレイ１４３及び１４１は互いに積層されている。即ち基板１１０ｂの上側の面１１０ｂｆに発光素子アレイ１４３が形成され、発光素子アレイ１４３の上に発光素子アレイ１４１が形成されている。
【００８７】
図４０の構成においても、発光パネルの光取り出し側の表面により近く配置されている発光素子アレイほど、より短い発光波長の発光素子から成るものであるのが望ましい。例えば、発光素子アレイ１４３の発光素子１４４が最も波長の短いものが用いられ、発光素子アレイ１４１の発光素子１４２として次に波長の短いものが用いられ、発光素子アレイ１１５の発光素子１１６として最も波長の長いものが用いられる。
【００８８】
各発光素子１１６、１４４、１４２を備えた発光素子アレイユニット１０５０は、上記した実施の形態１乃至３に関して説明したのと同様の方法で形成することができる。
【００８９】
本実施の形態では、１枚の基板の両面に発光素子アレイを形成したので、実施の形態１、２、３と同様の効果が得られる。また、実施の形態１、２、３では、複数の発光素子アレイユニットを位置合わせをしながら組立てる必要があるが、実施の形態４ではそのような必要がない。
【００９０】
図４１は、本発明の実施の形態４の表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
図４１に示される例では、基板１１０ｂの表面１１０ｂｆに、例えば実施の形態３で示したのと同様に、発光素子アレイ１８１及び１８３が設けられ、発光素子アレイ１８１の発光素子１８２と発光素子アレイ１８３の発光素子１８４とが平面方向の異なる位置に配置されている点で異なる。基板１１０ｂの裏面１１０ｂｇには、図４０の例と同様に、単一の発光素子アレイ１１５が配置されている。
この場合、発光素子アレイ１１５を構成する発光素子１１４０として、波長の最も長いものが用いられるが、発光素子アレイ１８１を構成する発光素子１８２と発光素子アレイ１８３を構成する発光素子１８４とでは、どちらがより波長の長いものであっても良い。
上記以外の点では、図４１の例は、図４０の例と同じである。
【００９１】
図４２は、実施の形態４の表示装置の発光パネルのさらに他の例の概略構成を示す分解斜視図である。図４２に示される例では、基板の両面に発光素子が設けられた発光素子アレイユニットが複数個設けられている。具体的には、図４２に示される例では、図４１に示される例のように、第１の基板１１０ｂの表面１１０ｂｆに複数の発光素子１１４から成る発光素子アレイ１１３が配置され、裏面１１０ｂｇに２つの発光素子アレイ１８１及び１８３が配置され、第２の基板１１０ｃの表面１１０ｃｆに複数の発光素子１１６から成る発光素子アレイ１１５が配置され、裏面１１０ｃｇに２つの発光素子アレイ１８５及び１８６が形成されている。発光素子アレイ１８１の発光素子１８２と発光素子アレイ１８３の発光素子１８４とは、平面方向の異なる位置に配置されている。同様に、発光素子アレイ１８５の発光素子１８６と発光素子アレイ１８７の発光素子１８８とは、平面方向の異なる位置に配置されている。
【００９２】
基板１１０ｂと発光素子アレイ１１３、１８１、１８３で一つの発光素子アレイユニット１２５０が形成され、基板１１０ｃと発光素子アレイ１１５、１８５、１８７でもう一つの発光素子アレイユニット１２５２が形成されている。
【００９３】
図４２の構成においても、発光パネルの光取り出し側の表面により近く配置されている発光素子アレイほど、より短い発光波長の発光素子から成るものであるのが望ましい。同じ平面上に配置された２つの発光素子アレイ（１８１と１８３、１８５と１８７）では、どちらがより波長の短い発光素子で構成されていても良い。
【００９４】
図４２の例では、６個の発光素子アレイを有するので、６つの互いに異なる波長の光を発生することができる。
【００９５】
図１乃至図４２を参照して説明した例では、各発光素子アレイ（１１１、１１３、１１５など)において、互いに直交する複数の仮想直線、即ち縦方向（Ｙ方向）に延びた仮想直線と横方向（Ｘ方向）に延びた仮想直線の交点のすべてに発光素子（１１２、１１４、１１６など)が１個ずつ配置されているものとしているが、本発明は、これに限定されず、例えば、図４３に示すように、上記した交点（Ｙ方向に延びた複数の仮想直線とＸ方向に延びた複数の仮想直線の交点）のうちの縦方向及び横方向にそれぞれ１個置きの位置に、かつ互いに隣接するＹ方向の仮想直線相互間では、互いにずれた位置に、かつ互いに隣接するＸ方向の仮想直線相互間でも、互いにずれた位置に、即ち千鳥格子状に発光素子が配置されていても良い。
【００９６】
また、上記の各例において、ｎ型（及びｎ側）とｐ型（ｐ側）は逆であっても良い。即ち、上記の各例では、ｎ型（ｎ側）が第１の導電型（第１導電側）であり、ｐ型（ｐ側）が第２の導電型（第２導電側）であるが、逆にｐ型（ｐ側）が第１の導電型（第１導電側）であり、ｎ型（ｎ側）が第２の導電型（第２導電側）であっても良い。
【００９７】
また、上記した例では、発光素子に窒化物半導体が含まれる場合を説明したが、本発明は窒化物半導体の発光素子に限られず、例えば、ＺｎＯ等の酸化物半導体が含まれる発光素子、又は窒化物半導体と酸化物半導体を共に含む発光素子にも適用することができる。
また、上述の各例では、発光パネルを表示装置に用いた場合を示したが、液晶表示装置のバックライトなどの光源装置、或いは、照明装置として用いることもできる。この場合、発光素子の配列密度が高くできるため、高い照度が得られるとともに小面積でも均一な発光強度の光源装置、或いは照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態１の表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の発光パネルの概略断面図である。
【図３】図１の発光素子１１２、１１４、１１６を半導体薄膜で形成する場合の半導体エピタキシャルウエハの概略構成の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示された発光素子を形成する半導体薄膜層が基板から剥離されるエッチング工程の途中の概略構成の一例を示す断面図である。
【図５】図３に示された発光素子を形成する半導体薄膜層が基板から剥離されるエッチング工程の終了時の概略構成の一例を示す断面図である。
【図６】図５に示された半導体薄膜層２１０の一例（２１０）を構成する半導体層をより詳しく示す断面図である。
【図７】図１の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の一例を示す概略平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】図６に示された半導体薄膜層２１０とは別の構造の半導体薄膜層２２０の詳細を示す断面図である。
【図１０】図９の半導体薄膜層２２０を用いて形成された発光素子構造を示す概略断面図である。
【図１１】図１の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の他の例を示す概略平面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】選択的不純物拡散により形成された発光素子構造の例を示す断面図である。
【図１４】図１の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】発光素子アレイユニットの配線と点灯制御回路との接続関係を示す概略配線図である。
【図１７】本発明の実施の形態１の表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態１の表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態２の表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態２の表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２２】図２０の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の一例を示す概略平面図である。
【図２３】図２２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２４】図２２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図２５】図２２のＦ−Ｆ線断面図である。
【図２６】図２０の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の他の例を示す概略平面図である。
【図２７】図２６のＧ−Ｇ線断面図である。
【図２８】図２６のＨ−Ｈ線断面図である。
【図２９】図２６のＪ−Ｊ線断面図である。
【図３０】図２０の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図３１】図３０のＫ−Ｋ線断面図である。
【図３２】図２２乃至図２５、図２６乃至図２９に示された発光素子１４２、１４４を構成する半導体エピタキシャル薄膜層の具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図３３】図３０及び図３１に示された発光素子１４４、１４２を構成する半導体エピタキシャル薄膜層の具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図３４】本発明の実施の形態３の表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３５】図３４の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の一例を示す概略平面図である。
【図３６】図３５のＬ−Ｌ線断面図である。
【図３７】図３４の発光素子アレイの一部を構成する発光素子と、発光素子に接続された電極と配線の概略構成の他の例を示す概略平面図である。
【図３８】図３７のＭ−Ｍ線断面図である。
【図３９】図３７のＮ−Ｎ線断面図である。
【図４０】本発明の実施の形態４の表示装置の発光パネルの一例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図４１】本発明の実施の形態４の表示装置の発光パネルの他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図４２】本発明の実施の形態４の表示装置の発光パネルのさらに他の例の概略構成を示す分解斜視図である。
【図４３】発光素子アレイ内の発光素子の配列の異なる例を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０６、１０７、１０８、１０９、１０５０、１２５０、１２５２  発光素子アレイユニット、  １１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ  基板、  １１１、１１３、１１５、１１７、１４１、１４３、１６１、１６３、１７１、１７３、１８１、１８３、１８５、１８７  発光素子アレイ、  １１２、１１４、１１６、１４２、１４４、１７２、１７４、１８２、１８４、１８６、１８８  発光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004474441.tif 000004
【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】
0004474441.tif 000010
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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