(57)【要約】【課題】発光面をより大サイズにする。【解決手段】面発光パネルは、可撓性を有するシート体１１０と、シート体１１０の上面に所定方向に長尺を有して形成された棒状の第１の半導体部１５０と、シート体１１０の上面で第１の半導体部１５０に対して所定方向と直交する方向に離間し、かつ所定方向に長尺を有して形成された棒状の第２の半導体部１６０と、第１、第２の半導体部１５０，１６０の間に介設された発光体部１７０と、第１の半導体部１５０の下面に形成された第１の電極１３０と、第２の半導体部１６０の上面に形成された第２の電極１４０と備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するシート体と、
前記シート体の上面に所定方向に長尺を有して形成された棒状の第１の半導体部と、
前記シート体の上面で前記第１の半導体部に対して前記所定方向と直交する方向に離間し、かつ前記所定方向に長尺を有して形成された棒状の第２の半導体部と、
前記第１、第２の半導体部の間に介設された棒状の発光体部と、
前記第１の半導体部の下面に形成された第１の電極と、
前記第２の半導体部の上面に形成された第２の電極と備えたことを特徴とする面発光パネル。
【請求項２】
前記第１、第２の半導体部は、前記所定方向に直交する方向に離間して交互に複数配列されると共に、互いに隣接する前記第１、第２の半導体部の間に前記発光体部が介設されてなることを特徴とする請求項１に記載の面発光パネル。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記所定方向の一方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第１のコモン電極部と、前記第１のコモン電極部のうち、前記第１の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の他方側に向けて所定長を有する第１の分枝電極部とを含み、
前記第２の電極は、前記所定方向の他方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第２のコモン電極部と、前記第２のコモン電極部のうち、前記第２の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の一方側に向けて所定長を有する第２の分枝電極部とを含み、
前記第１、第２の分岐電極部は、互いに対向する部分を有する長さに設定されていることを特徴とする請求項２に記載の面発光パネル。
【請求項４】
前記第１の分岐電極部は、前記所定方向に直交する方向の両側にそれぞれ突設された複数の第１の再分岐電極部を有し、
前記第２の分岐電極部は、隣接する前記第１の分岐電極部における前記第１の再分岐電極部が形成されていない位置において前記所定方向に直交する方向の両側にそれぞれ突設された複数の第２の再分岐電極部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の面発光パネル。
【請求項５】
前記第１の半導体部は、前記所定方向の一方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第１のコモン半導体部と、前記第１のコモン半導体部から前記所定方向の他方側に向けて所定長延設された第１の分枝半導体部とを含み、
前記第２の半導体部は、前記所定方向の他方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第２のコモン半導体部と、前記第２のコモン半導体部から前記所定方向の一方側に向けて所定長延設された第２の分枝電極部とを含むことを特徴とする請求項２に記載の面発光パネル。
【請求項６】
前記シート体の下面に第１の放熱層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の面発光パネル。
【請求項７】
前記シート体の上面に配設された第２の放熱層と、前記第１の放熱層と前記第２の放熱層とを、前記シート体の所定箇所に形成された孔を介して伝熱的に接続する熱伝導部とを備えたことを特徴とする請求項６に記載の面発光パネル。
【請求項８】
前記第１の放熱層を構成する材料は、Ａｌ、Ｃｕ及びＳｉのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の面発光パネル。
【請求項９】
前記シート体を挟んで、前記第１の半導体部、前記第２の半導体部、前記発光体部、前記第１の電極及び前記第２の電極と同一の構造物を鏡面的に備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の面発光パネル。
【請求項１０】
前記第１の半導体部、前記第２の半導体部及び前記発光体部の上面に配置された発光層を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の面発光パネル。
【請求項１１】
可撓性を有するシート体と、
前記シート体の上面で設定方向に配列される所定数の発光構造体とを備え、
各発光構造体は、
前記シート体の上面に前記設定方向に直交する所定方向に長尺を有して形成された棒状の第１の半導体部と、
前記シート体の上面で前記第１の半導体部に対して前記所定方向と直交する方向に離間し、かつ前記所定方向に長尺を有して形成された棒状の第２の半導体部と、
前記第１、第２の半導体部の間に介設された棒状の発光体部と、
前記第１の半導体部の下面に形成された第１の電極と、
前記第２の半導体部の上面に形成された第２の電極とを含むことを特徴とする面発光パネル。
【請求項１２】
前記第１の電極は、前記所定方向の一方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第１のコモン電極部と、前記第１のコモン電極部のうち、前記第１の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の他方側に向けて延設された所定長を有する第１の分枝電極部とを含み、
前記第２の電極は、前記所定方向の他方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第２のコモン電極部と、前記第２のコモン電極部のうち、前記第２の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の一方側に向けて延設された所定長を有する第２の分枝電極部とを含み、
前記第１、第２の分岐電極部は、互いに対向する部分を有する長さに設定されており、
前記第１の分岐電極部は、前記所定方向に直交する方向のうち、隣接する前記発光体部側に突設された複数の第１の再分岐電極を有し、
前記第２の分岐電極部は、隣接する前記発光体部側を介して配置されている前記第１の分岐電極部における前記第１の再分岐電極部が形成されていない位置において隣接する前記発光体部側に突設された複数の第２の再分岐電極を有することを特徴とする請求項１１に記載の面発光パネル。
【請求項１３】
前記発光構造体の上面に前記発光体部からの光によって励起されて合成後の発光色を白色にする発光層を備えたことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の面発光パネル。
【請求項１４】
前記所定数の発光構造体は、前記第１、第２の半導体部が白色を生成するべく所定数の原色の光を発光するものであり、前記第１、第２の電極は前記各発光構造体毎に個別に形成されているものであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の面発光パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた面発光パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、電子とホールの結合によって発光を行わせる発光素子である。ＬＥＤは消費電力が少ない、寿命が長い等の特徴があり、近年適用が広がっている。一方、ＬＥＤは点発光であるため、ＬＥＤを適用した照明装置はＬＥＤを多数個組み合わせて使用している。また、ＬＥＤが点発光であることから、多数個組み合わせても局部的に発光量が高くなる傾向があり、発生した熱を放散させる放熱技術が重要となる。この場合、放熱部品は重量が重い、形状が大きい、堅牢であるといった問題がある。従って、ＬＥＤを多数用いた照明装置は、所要の厚みを有する構造となり、例えば壁面に適用する場合、平面壁等に限定されるなど、汎用性で充分ではなかった。
【０００３】
特許文献１には、所定距離を隔てて対向対置された第１電極と第２電極との間に発光層を介設した発光パネルが提案されている。この表示パネルは、例えば２０mm四方のサイズのものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４７５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発光パネルは、対向する平行な電極の間に発光層を介設した一般的構造であり、電極面上で部分的に電界の集中が発生し易く、当該部位とその他の領域との間での発光光量差、及び当該部位での発熱が顕著になるという問題が考えられるが、特許文献１には、全面で均一な発光を得るための具体的な製造方法等に関しては記載されておらず、上記問題に対する対策も記載されていないことから、面サイズには一定の限界がある。また、特許文献１には、平行な電極の間に発光層を介設して製造された発光パネルを多数配列することによって、より大サイズの面発光パネルを作成することが記載されているが、これは１つの面発光パネルのサイズを大きくできないということを意味していると考えられる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、サイズの大きい発光面を有する面発光パネルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明の面発光パネルは、可撓性を有するシート体と、前記シート体の上面に所定方向に長尺を有して形成された棒状の第１の半導体部と、前記シート体の上面で前記第１の半導体部に対して前記所定方向と直交する方向に離間し、かつ前記所定方向に長尺を有して形成された棒状の第２の半導体部と、前記第１、第２の半導体部の間に介設された棒状の発光体部と、前記第１の半導体部の下面に形成された第１の電極と、前記第２の半導体部の上面に形成された第２の電極と備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、シート体の上面に第１、第２の半導体部が発光体部を挟んで実質的に並行に配置され、かつ電極の一方が第１の半導体部の下面側に、電極の他方が第２の半導体部の上面側に形成されることで、第１、第２の電極の間に印加されたＢＩＡＳ（バイアス）電圧によって流れる電流が、効果的に発光体部内で分散しつつ進入する。すなわち、従来では、電極板を対向配置し、その間に半導体部及び電子とホールの結合用の発光体部とを積層した立体構造であったが、本発明では、第１、第２の電極及び第１、第２の半導体部を、いわばクラムシェル状に開いた形状とし、両電極、両半導体部及び発光体部をシート体上に実質的に平面上に配列したことを特徴としている。このように、いわば２次元的に配設して面発光パネルを構成することで、全体として薄層化でき、フレキシブル化（可撓性）を可能にしている。そして、発光体部内での電子とホールの結合が比較的広範囲で行われることになって、より万遍なく発光が行われる。従って、シート体の上方から観察した場合に、光量が比較的均一な面発光が得られる。なお、上記において、上面とはシート体の主面に類するものとして用いており、重力方向の上側の面に限定されるものではない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の面発光パネルにおいて、前記第１、第２の半導体部は、前記所定方向に直交する方向に離間して交互に複数配列されると共に、互いに隣接する前記第１、第２の半導体部の間に前記発光体部が介設されてなることを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の半導体部の間に発光体部が介設された配列構造が所定方向に直交する方向に複数形成されるので、発光体部を実質的に所望サイズの面状に配置した構成が得られ、所望サイズの面発光パネルが作成可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の面発光パネルにおいて、前記第１の電極は、前記所定方向の一方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第１のコモン電極部と、前記第１のコモン電極部のうち、前記第１の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の他方側に向けて所定長を有する第１の分枝電極部とを含み、前記第２の電極は、前記所定方向の他方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第２のコモン電極部と、前記第２のコモン電極部のうち、前記第２の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の一方側に向けて所定長を有する第２の分枝電極部とを含み、前記第１、第２の分岐電極部は、互いに対向する部分を有する長さに設定されていることを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の分岐電極部が対向するので、第１、第２の分岐電極部の間に安定した電界を生成することができ、電流が安定的に流れる。従って、発光がより安定する。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の面発光パネルにおいて、前記第１の分岐電極部は、前記所定方向に直交する方向の両側にそれぞれ突設された複数の第１の再分岐電極部を有し、前記第２の分岐電極部は、隣接する前記第１の分岐電極部における前記第１の再分岐電極部が形成されていない位置において前記所定方向に直交する方向の両側にそれぞれ突設された複数の第２の再分岐電極部を有することを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の再分岐電極部をいわば互いに対向するように形成することで、その間に安定して電界が発生し、発光の安定が図れる。しかも、第１、第２の再分岐電極部が所定方向に直交する両側に形成されることで、第１の半導体部、発光体部、第２の半導体部、発光体部がこの順で所要数配列形成された場合でも、両側の発光体部内に安定した電界が発生する。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２に記載の面発光パネルにおいて、前記第１の半導体部は、前記所定方向の一方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第１のコモン半導体部と、前記第１のコモン半導体部から前記所定方向の他方側に向けて所定長延設された第１の分枝半導体部とを含み、前記第２の半導体部は、前記所定方向の他方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第２のコモン半導体部と、前記第２のコモン半導体部から前記所定方向の一方側に向けて所定長延設された第２の分枝電極部とを含むことを特徴とする。この構成によれば、所定方向のそれぞれ逆側に第１のコモン半導体部と第２のコモン半導体部とが設けられ、これから第１、第２の分岐半導体部が形成されているので、第１、第２の分岐半導体部の形成が容易となる。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の面発光パネルにおいて、前記シート体の下面に第１の放熱層を有することを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の半導体部、発光体部で発生する熱がシート体を経て第１の放熱層から効果的に放熱されるので、第１、第２の半導体部及び発光体部が高熱になることが抑制されて、安定動作や長寿命化が図れる。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の面発光パネルにおいて、前記シート体の上面に配設された第２の放熱層と、前記第１の放熱層と前記第２の放熱層とを、前記シート体の所定箇所に形成された孔（ビア）を介して伝熱的に接続する熱伝導部とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の半導体部、発光体部で発生する熱が第２の放熱層、熱伝導部を経て第１の放熱層に導かれて、外方に効果的に放熱される。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項６又は７に記載の面発光パネルにおいて、前記第１の放熱層を構成する材料は、Ａｌ、Ｃｕ及びＳｉのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする。この構成によれば、熱伝導度の高い材料が採用されるので、放熱効果が高くなる。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の面発光パネルにおいて、前記シート体を挟んで、前記第１の半導体部、前記第２の半導体部、前記発光体部、前記第１の電極及び前記第２の電極と同一の構造物を鏡面的に備えたことを特徴とする。この構成によれば、パネルの両面が面発光機能を有することになり、汎用性が増す。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の面発光パネルにおいて、前記第１の半導体部、前記第２の半導体部及び前記発光体部の上面に配置された発光層を有することを特徴とする。この構成によれば、発光層が蛍光物質からなる態様では、発光体部からの光で励起されて再発光されるので、発光体部及び発光層からの各発光の合成色、例えば白色光を得ることが可能となる。また、発光層は着色フィルタでもよい。複数の発光体部がそれぞれ同一光を発生している態様で、発光層を例えばＲＧＢの着色フィルタとして機能させることで、合成して白色光を得ることが可能となる。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、可撓性を有するシート体と、前記シート体の上面で設定方向に配列される所定数の発光構造体とを備え、各発光構造体は、前記シート体の上面に前記設定方向に直交する所定方向に長尺を有して形成された棒状の第１の半導体部と、前記シート体の上面で前記第１の半導体部に対して前記所定方向と直交する方向に離間し、かつ前記所定方向に長尺を有して形成された棒状の第２の半導体部と、前記第１、第２の半導体部の間に介設された棒状の発光体部と、前記第１の半導体部の下面に形成された第１の電極と、前記第２の半導体部の上面に形成された第２の電極とを含むことを特徴とするものである。
【００１９】
この発明によれば、第１、第２の半導体部と発光体部とで発光構造体が形成され、この発光構造体が所定数配列されて面発光パネルが構成されている。そして、各発光構造体では、第１、第２の電極によって発光体部内で電子とホールとが結合されて、発光が行われる。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１１に記載の面発光パネルにおいて、前記第１の電極は、前記所定方向の一方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第１のコモン電極部と、前記第１のコモン電極部のうち、前記第１の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の他方側に向けて延設された所定長を有する第１の分枝電極部とを含み、前記第２の電極は、前記所定方向の他方側において前記所定方向に直交する方向に延設された第２のコモン電極部と、前記第２のコモン電極部のうち、前記第２の半導体部と対応する位置から分岐され、前記所定方向の一方側に向けて延設された所定長を有する第２の分枝電極部とを含み、前記第１、第２の分岐電極部は、互いに対向する部分を有する長さに設定されており、前記第１の分岐電極部は、前記所定方向に直交する方向のうち、隣接する前記発光体部側に突設された複数の第１の再分岐電極を有し、前記第２の分岐電極部は、隣接する前記発光体部側を介して配置されている前記第１の分岐電極部における前記第１の再分岐電極部が形成されていない位置において隣接する前記発光体部側に突設された複数の第２の再分岐電極を有することを特徴とする。この構成によれば、第１、第２の再分岐電極が発光体部側に向けて形成されているので、この第１、第２の再分岐電極によって電界が安定して形成され、発光が均一化される。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の面発光パネルにおいて、前記発光構造体の上面に前記発光体部からの光によって励起されて合成後の発光色を白色にする発光層を備えたことを特徴とする。この構成によれば、発光体部からの光と発光層での励起された光とが合成される。この場合に、発光体部で発生する光の波長と発光層での励起される光の波長とを、半導体材料及び蛍光物質の少なくとも一方を調整することで加法混色によって白色を得ることが可能となる。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の面発光パネルにおいて、前記所定数の発光構造体は、前記第１、第２の半導体部が白色を生成するべく所定数の原色の光を発光するものであり、前記第１、第２の電極は前記発光構造体毎に個別に形成されているものであることを特徴とする。この構成によれば、発光構造体毎に個別に形成された第１、第２の電極へのバイアス電圧を調整乃至はオンオフすることで、所望する色での面発光が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、サイズの大きな発光面を有する面発光パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の面発光パネルの第１実施形態を示す上面図である。
【図２】図１のうち発光構造体を示す上面図である。
【図３】３（ａ）は、図１のＡ−Ａ’−Ｂ−Ｂ’線で切断した縦断面図、（ｂ）は、発光構造体の一部断面図である。
【図４】図１に対応する図で、電流とホールの動きを説明する図である。
【図５】面発光パネルの第２実施形態を説明する縦断面図である。
【図６】第３実施形態に係る面発光パネルの上面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ’−Ｄ−Ｄ’線で切断した縦断面図で、図３（ａ）に対応している。
【図８】第４実施形態に係る面発光パネルの電極の形状を説明するための上面図である。
【図９】面発光パネルの第５実施形態に係る電極の形状を説明するための上面図である。
【図１０】面発光パネルの第５実施形態に係る電極の形状を説明するための上面図である。
【図１１】面発光パネルの第６実施形態に係る電極の形状を説明するための上面図である。
【図１２】面発光パネルの第７実施形態における、図３（ａ）に対応するＡ−Ａ’−Ｂ−Ｂ’線で切断した縦断面図である。
【図１３】面発光パネルの適用例を示す図で、（ａ）は円柱体に巻回して装着した適用例、（ｂ）は、凹凸のある面に敷設した適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の面発光パネルの第１実施形態を示す上面図である。図２は、図１のうち発光構造体を示す上面図である。図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ’−Ｂ−Ｂ’線で切断した縦断面図、図３（ｂ）は、発光構造体の一部断面図である。なお、これらの図は、説明の便宜上及び作図上、厚み方向については誇張して表わしている。
【００２６】
面発光パネルは、所定サイズのシート体１１０と、その上に配置される発光構造体１７５と、第１の電極１３０、第２の電極１４０と、第１の放熱層１２４と、第２の放熱層（１２０，１２６）とを有する。シート体１１０は、絶縁性及び可撓性を有する例えば樹脂材料で形成され、数μｍ〜数十μｍの厚みを有するものである。シート体１１０は、透明である場合と、不透明であってもよい場合とがあるが、第１実施形態ではいずれでもよい。シート体１１０のサイズは、ここでは数ｃｍ程度を想定している。
【００２７】
発光構造体１７５は、図１の例では、３つのブロック体から構成されている。すなわち、発光構造体１７５は、３つのブロック体である第１、第２の半導体部１５０，１６０及び発光体部１７０がシート体１１０上に配列されたヘテロ構造で構成されている。従来では、発光機能部は、対向する電極板とその間に半導体部及び結合用の発光体部とを備えた立体構造であったが、発光構造体１７５は、両電極を、いわばクラムシェル状に開いた形状とし、両電極及び半導体部、発光体部を実質的に平面上に配列したことを特徴としている。このように、いわば２次元的に配設して面発光パネルを構成することで、全体として薄層化でき、フレキシブル化（可撓性）を可能にしている。
【００２８】
本実施形態では、第１、第２の半導体部１５０，１６０、及び発光体部１７０はそれぞれ同様な形状を有し、例えば所定方向（図１の左右方向）に延びる棒状（柱状体）、ここでは角柱である。第１、第２の半導体部１５０，１６０、及び発光体部１７０の、所定方向に直交する面（横断面）の高さ寸法（図３（ｂ）の上下方向）は、可撓性を確保する点から十μｍ〜数十μｍ程度が好ましい。また、横断面の横寸法は、前記高さ寸法と同等かそれよりも数倍大きめに設定されている。所定方向における長さ寸法は、シート体１１０と略同寸法であってもよい。
【００２９】
第１の半導体部１５０は、例えばｐ型半導体材料で形成され、シート体１１０の上面に塗布などによって形成される。第２の半導体部１６０は、例えばｎ型半導体材料で形成され、シート体１１０の上面に塗布などによって形成される。発光体部１７０は、蛍光材料等で形成され、シート体１１０の上面に塗布などによって形成される。シート体１１０の上面には、図２に示すように、一方側（図２の上側）から第１半導体部１５０、発光体部１７０、第２の半導体部１６０の順で物理的に接触して配設されている。そして、発光構造体１７５は、かかる順番で複数個が、図２の上下方向に配置されて、発光面としての構造が形成されるようにしてある。
【００３０】
図２に示すように、第１半導体部１５０は、シート体１１０の所定方向（図２の左右方向）の右側で上下方向に亘ってコモン部１５０ａが形成されており、さらに、このコモン部１５０ａの上下方向の所定位置には、所定間隔を置いて、前述した角柱のブロック体としての分岐部１５０ｂが所要本数形成されている。第２半導体部１６０は、シート体１１０の所定方向（図２の左右方向）の左側で上下方向に亘ってコモン部１６０ａが形成されており、さらに、このコモン部１６０ａの上下方向の所定位置には、所定間隔を置いて、前述した角柱のブロック体としての分岐部１６０ｂが所要本数形成されている。交互に形成された分岐部１５０ｂと分岐部１６０ｂとの間には発光体部１７０が配置されている。
【００３１】
発光構造体１７５は、ＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）（すなわち、ＧａＮを含む多様な材料）を含むものである。例えば、ＡｌＧａＮとかＩｎＧａＮである。
【００３２】
また、発光体部１７０は、第１の半導体部１５０のキャリア（例えば電子）と第２半導体部１６０のキャリア（例えばホール)とが結合して光を発生する領域である。発光波長は材料の励起レベルと基底レベルとの差に対応したものとなる。発光体部１７０は、図面で明確に示していないが、井戸層と壁層とからなり、井戸層が壁層よりエネルギーバンドギャンプが小さいので、井戸層にキャリア（電子やホール）が集まって結合される。このような発光体部１７０は、井戸層の数によって、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ；ＳＱＷ構造や、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ；ＭＱＷ構造に区別できる。ＳＱＷ構造は井戸層が１個のタイプであり、ＭＱＷ構造は多層の井戸層を有するものである。また、発光特性を調節するため、井戸層、壁層中の少なくとも一方に、Ｂ，Ｐ，Ｓｉ、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｅ，のうちの少なくとも１つを混合することが好ましい。
【００３３】
第１の電極１３０及び第２の電極１４０は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ），Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｇのうちの１つ、又は２つ以上を混合した材料で構成されている。第１の電極１３０は第１の半導体部１５０に対応して設けられ、第２の電極１４０は、第２の半導体部１６０に対応して設けられている。図３（ａ）（ｂ）から判るように、第１の電極１３０及び第２の電極１４０の厚みは、発光構造体１７５の厚さより薄層、例えば略半分程度、好ましくは可撓性を確保する点から数μｍ〜数十μｍである。第１の電極１３０は、シート体１１０の上面（実際には後述する第２の放熱層（１２０，１２６の上面）に形成され、第２の電極１４０は、第２の半導体部１６０の上部に形成される。
【００３４】
第１の電極１３０は、シート体１１０の所定方向（図２の左右方向）の右側で、図２の上下方向に亘って形成されたコモン電極部１３０ａと、さらに、このコモン電極部１３０ａの、図２の上下方向の所定位置であって第１の半導体部１５０の形成位置から所定方向の左端に向かって延設形成された所定長を有する分岐電極部１３０ｂとを備えている。第２の電極１４０は、シート体１１０の所定方向（図２の左右方向）の左側で、図２の上下方向に亘って形成されたコモン電極部１４０ａと、さらに、このコモン電極部１４０ａの、図２の上下方向の所定位置であって第２の半導体部１６０の形成位置から所定方向の右端に向かって延設形成された所定長を有する分岐電極部１４０ｂとを備えている。分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂは、それぞれ第１、第２の半導体部１５０，１６０の長さ寸法の少なくとも半分以上の長さを有し、両者が実質的に長さ方向全体に亘って対向するようにしている。このように、分岐電極１３０ｂ、１４０ｂを所定方向の左右側から交互に延設して対向させることで、分岐電極部１３０ｂ，１４０ｂ間を流れる電流Ｉ（図３（ｂ）参照）を発光体部１７０内に、より万遍なく導くことで、第１、第２の半導体部１５０，１６０内で生じた電子とホールとを発光体部１７０内に効果的に導き、結合させることが可能となる。
【００３５】
また、分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂを交互に逆方向から延設して対向させることで、第１、第２の半導体部１５０，１６０の間に発光体部１７０を介設した多数配列構造に対する異極の電極の交互配置が容易となる。なお、第１、第２の電極１３０，１４０を第１、第２の半導体部１５０，１６０の下側と上側とに分けて設けたが、これに限定されず、電流が効果的に発光体部１７０内により広域に導かれる態様であれば他の構造も採用可能である。例えば、第１、第２の電極１３０，１４０の両方を第１、第２の半導体部の高さ方向の中間位置に形成する態様でもよい。
【００３６】
第１、第２の放熱層１２４，（１２０，１２６）は、いずれもシート体１１０と略同一サイズを有し、可撓性及び放熱性を考慮した厚み寸法、例えば数μｍ〜数十μｍを有する。第１の放熱層１２４は、シート体１１０の下面に敷設されている。第１の放熱層１２４は、良熱伝導性の材料、例えばＡｌ，Ｃｕ，Ｓｉのうちの少なくとも１つを有する。また、第１の放熱層１２４は、Ａｌ層とＣｕ層との積層構造、又はＡｌ層とＳｉ層との積層構造としてもよい。第２の放熱層（１２０，１２６）も、良熱伝導性の材料、例えばＡｌ，Ｃｕ，Ｓｉのうちの少なくとも１つを有する。また、第２の放熱層（１２０，１２６）は、下段層１２０と上段層１２６との積層構造を有しており、上段層１２６は、第１の半導体部１５０又は第１の電極１３０と第２の半導体部１６０とが電気的に短絡することを防止するべく、例えばＳｉの絶縁材で形成され、下段層１２０は、例えばＡｌやＣｕで形成されている。
【００３７】
また、シート体１１０の適所には１又は複数個のビア（ＶＩＡ）が形成されており、このビアに、上述したような良熱伝導性を有する熱伝導部材１２２が配置されている。熱伝導部材１２２としては棒状体が貫通されたもの、あるいはビアの内壁に接する筒状体が配置されたもの、またはビアの孔の内壁面に良熱伝導材が塗布された態様が考えられる。熱伝導部材１２２は、シート体１１０を介して第１、第２の放熱層１２４，（１２０，１２６）と伝熱的に接続されており、これによって発光構造体１７５で発生した熱は、第２の放熱層（１２０，１２６）、熱伝導部材１２２、及び第１の放熱層１２４を介して外方に効果的に放熱される。なお、第１、第２の放熱層１２４，（１２０，１２６）は、シート体１１０の全面の他、シート体１１０に対して部分的に分散配置する態様であってもよい。
【００３８】
発光層１９０は、例えば蛍光材が混練され、かつ所定の厚み（例えば数μｍ〜数十μｍ）を有して形成され、発光構造体１７５の上面に積層されている。発光体部１７０で発光した光の一部は発光層１９０内でその蛍光体の再励起レベルと基底レベルとのエネルギー差に応じた波長の光を発生する。従って、発光層１９０の外方から観察される光は、発光体部１７０で発生した光と発光層１９０で発生した光との合成色（加法混色）となる。例えば、発光体部１７０で発生する光が青色系で、発光層１９０で再励起される光が黄色系であれは、合成色として白色系になり得る。あるいは、発光体部１７０が青色を発生し、発光層１９０で赤色と緑色の光を発生するようにして、全体として白色を発生するようにすることも可能である。発光層１９０は、例えばＹＡＧ蛍光体をシリコーンゴムに添加、混合して生成することができ、また、蛍光体の他、発光顔料、発光染料等の多種多様な蛍光物質が適用可能である。
【００３９】
次に、面発光パネルの動作について、図４を参照しつつ説明する。例えば、第１の半導体部１５０がｐ型で、第２の半導体部１６０がｎ型の場合、所定の正電圧（ＢＩＡＳ（＋））が第１の電極１３０に、負電圧（ＢＩＡＳ（−））、例えば０ボルトが第２の電極１４０に印加される。すなわち、ｐ型とｎ型との間に発生する順方向の電界によって電流Ｉ（図４の矢印）が流れるため、発光体部１７０で電子とホールの結合によって光が発生する。この場合に、第１、第２の電極１３０，１４０（詳細は分岐電極部１３０ｂ，１４０ｂ）を高さ方向に、いわば互い違いに配置したので、単に上側あるいは下側で同一高さに設けた場合に比して、電流が第１、第２の半導体部１５０，１６０及び発光体部１７０内に効果的かつより広域に流れるため、より全体領域で電子とホールとの結合動作が進行し、部分的な輝度むらの少ない、より均一化された発光が得られる。
【００４０】
また、第１、第２の電極１３０，１４０は、分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂが第１、第２の半導体部１６０，１７０及び発光体部１７０の配列方向において交互に設けられているため、隣接する第１、第２の半導体部１５０，１６０の間の全てで発光体部１７０に発光を行わせることが可能となる。このように、効率的に発光面を得るようにしたので、発光が均一化され、かつ高光量化が図れる。
【００４１】
図５は、面発光パネルの第２実施形態を説明する縦断面図で、図３（ａ）に対応している。第２実施形態に係る面発光パネルは、シート体１１０の直ぐ下面に反射層１２８を設けたものである。反射層１２８は、シート体１１０と略同一サイズを有し、数μｍ〜数十μｍ程度、あるいは更に薄層の数十ｎｍ〜数百ｎｍであってもよい。反射層１２８は、樹脂性等のシート材に銀やアルミニウム等の光反射材が塗布されたものである。この場合、シート体１１０は透明樹脂材で形成されていることが必要である。この形態によれば、発光体部１７０で発生した光のうちシート体１１０側（図５の下方）に進んだ光束は、シート体１１０を透過した後、反射層１２８で反射され、発光体部１７０側（図５の上方）に進行するため、全ての光束を所望する外方へ向けて放射することが可能となる。なお、反射層１２８は、少なくとも第１の電極１３０よりも下面側であればよく、例えば第２の放熱層（１２０，１２６）の直ぐ上面とか、シート体１１０の直ぐ上面でもよい。
【００４２】
図６、図７は、面発光パネルの第３実施形態を説明する図である。図６は、第３実施形態に係る面発光パネルの上面図で、図１に対応している。図７は、図６のＣ−Ｃ’−Ｄ−Ｄ’線で切断した縦断面図で、図３（ａ）に対応している。
【００４３】
第１実施形態では、第１の電極１３０の上部に第１の半導体部１５０が形成され、第２の電極１４０の下部に第２の半導体部１６０が形成されている。一方、この第３実施形態に係る面発光パネルは、第１の電極１３０の上部に第１の半導体部１５０が形成されると共に、さらにその上方側に発光体部１７０及び第２の半導体部１６０が順次積層配置され、また、第２の電極１４０の下部に第２の半導体部１６０が形成されると共に、さらにその下方側に発光体部１７０及び第１の半導体部１５０が順次積層されて配置されている。
【００４４】
第１、第２の半導体部１５０，１６０及び発光体部１７０の厚さは、第１実施形態と同一程度でよい。また、第１の電極１３０、第１の半導体部１５０、発光体部１７０及び第２の半導体部１６０からなるブロック（図７で左半部）と、第１の半導体部１５０、発光体部１７０、第２の半導体部１６０及び第２の電極１４０からなるブロック（図７で右半部）との間には、同一高さを有する高さ寸法の発光体部１７０が配設されている。かかる構成によれば、第１、第２の電極１３０，１４０間に印加されるＢＩＡＳ電圧によって、電流が、以下のように３つのルートを並行に流れることで３箇所に設けられた発光体部１７０のそれぞれで、すなわちより広い範囲で発光が引き起こされることになり、光量の均一化が図れる。第１の電流ルートは、第１の電極１３０、その上部の第１の半導体部１５０、その上部の発光体部１７０、その上部の第２の半導体部１６０、その横の発光体部１７０、第２の電極１４０である。第２の電流ルートは、第１の電極１３０、その上部の第１の半導体部１５０、その横の発光体部１７０、その横の第２の半導体部１６０、第２の電極１４０である。第３の電流ルートは、第１の電極１３０、その横の発光体部１７０、その横の第１の半導体部１５０、その上部の発光体部１７０、その上部の第２の半導体部１６０、第２の電極１４０である。
【００４５】
図８は、面発光パネルの第４実施形態を説明する図である。図８は、第４実施形態に係る面発光パネルの電極の形状を説明するための上面図である。なお、第４実施形態では、第１、第２の半導体部１５０，１６０及び発光体部１７０の構成及び配置関係は、図１と同一であるので省略している。
【００４６】
第１の電極１３０は、コモン電極部１３０ａと、コモン電極部１３０ａから所定間隔置きに所定方向に延設された分岐電極部１３０ｂとを備えると共に、分岐電極部１３０ｂは所定方向に所要の間隔（ピッチ）を置いて当該所定方向に直交する両方側に交互に所定長を有する再分岐電極部１３０ｃを備えている。再分岐電極部１３０ｃのピッチ及び再分岐電極部１３０ｃの長さ寸法は、第２の電極１４０側との距離や発光体部１７０の幅寸法によって設定される。
【００４７】
第２の電極１４０も基本的に第１の電極１３０と同一の形状を有する。すなわち、第２の電極１４０は、コモン電極部１４０ａと、コモン電極部１４０ａから所定間隔置きであって前記分岐電極部１３０ｂと互い違いになるような位置から所定方向に延設された分岐電極部１４０ｂとを備えると共に、分岐電極部１４０ｂは所定方向に所要の間隔（ピッチ）であって前記再分岐電極部１３０ｃと互い違いになるような位置から当該所定方向に直交する両方側に交互に所定長を有する再分岐電極部１４０ｃを備えている。再分岐電極部１４０ｃのピッチ及び再分岐電極部１４０ｃの長さ寸法は、第１の電極部１３０側との距離や発光体部１７０の幅寸法によって設定される。
【００４８】
図８では、再分岐電極部１３０ｃ、１４０ｃは、第１、第２の半導体部１５０，１６０間に介設されている発光体部１７０にも介入している長さ寸法を有する態様であるが、これに限らず、再分岐電極部１３０ｃは第１の半導体部１５０の下部面のみに、再分岐電極部１４０ｃは第２の半導体部１６０の上部面のみに形成される長さ寸法でもよい。このように、分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂから、さらに再分岐電極部１３０ｃ、１４０ｃを交互に延設することで、電界分布を分散かつ安定的にし、電流の流れを広くかつ安定させて発光領域を広範囲とすることで面発光としてのより一層の均一化が図れる。なお、再分岐電極部１３０ｃ、１４０ｃの個数は適宜設定可能である。
【００４９】
図９、図１０は、面発光パネルの第５実施形態に係る電極の形状を説明するための上面図で、図８に対応するものである。図９と図１０とは、発光層１９０の構造が異なる他は同一構造を有する。
【００５０】
第４実施形態では、図８に示すように再分岐電極部１３０ｃ、１４０ｃが両側に形成されていたが、第５実施形態に係る面発光パネルでは、一方側のみとなっている。すなわち、互いに隣接する分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂを順次、対として、それらに再分岐電極部１３０ｃ、１４０ｃが、対となっている相手側の分岐電極部側にのみ対向するように交互に形成されている。図９の例では、発光層１９０は１枚物であり、全体として白色発光が可能にされている。なお、図９おいては、互いに隣接する対の間に発光体部１７０が配置されて、図１に示すような発光動作を行うものとしてもよいし、互いに隣接する対の間には発光体部１７０を設けない態様としてもよい。
【００５１】
図１０に示される発光層１９０は、図９で説明した１対毎に対応して分割配置されている。この実施例では、発光層１９０として、対毎に順番に赤色、緑色、青色のフィルタ１９０Ｒ，１９０Ｇ，１９０Ｂとして配列したものとすることで、全体として白色発光が可能となる。発光層１９０は１枚物のシート等とし、各対に対応したピッチで各色の着色処理（例えば塗布）を施すようにすれば作成容易となる。なお、図１０では、互いに隣接する対の間には発光体部１７０を設けない態様としてもよい。図１０によれば、白色の他、採用するフィルタ色によって所望する合成色を得ることが可能となる。また、図１０の実施例では、対毎に異なる蛍光物質を１枚物のシート等に塗布するなどして発光層１９０を形成して所望の合成色を得る態様としてもよい。
【００５２】
図１１は、面発光パネルの第６実施形態に係る電極の形状を説明するための上面図で、図１０に対応するものである。図１１と図１０とは、第１、第２の電極１３０，１４０の構造が相違している他は同一構造を有する。
【００５３】
図１０では、第１、第２の電極１３０，１４０のコモン電極部１３０ａ，１４０ａはそれぞれ共通し、ＢＩＡＳは共通電圧を、全ての対に対して印加する構成であった。一方、第６実施形態における第１、第２の電極１３０，１４０は、図１０で説明した各対の単位で分割されている。また、発光層１９０も、図１０で説明したように、対毎に順番に赤色、緑色、青色のフィルタ１９０Ｒ，１９０Ｇ，１９０Ｂとして配列されたものが採用されている。なお、発光層１９０の各色部分は、対応する光（ここでは、ＲＧＢ）を発光する蛍光物質を塗布して形成したものでもよい。
【００５４】
第１、第２の電極１３０，１４０は、各対、すなわち各色、ここでは３原色に対応して３個に分割されている。詳細には、赤色対応電極１３１，１４１、緑色対応電極１３２，１４２、青色対応電極１３３，１４３に分かれている。赤色対応電極１３１，１４１は、対向し、必要に応じて図１０に示すような再分岐電極部を備えていてもよい。緑色対応電極１３２，１４２は、対向し、必要に応じて図１０に示すような再分岐電極部を備えていてもよい。青色対応電極１３３，１４３は対向し、必要に応じて図１０に示すような再分岐電極部を備えていてもよい。
【００５５】
赤色対応電極１３１，１４１、緑色対応電極１３２，１４２、及び青色対応電極１３３，１４３には、個別にＢＩＡＳ電圧が印加されるように、図略の電圧供給部が構成されている。第１、第２の半導体部１５０，１６０はＢＩＡＳ電圧によって電流値が変更され、電流が増大すると、発光体部１７０での発光光量が増大する。
【００５６】
従って、今、各色対応電極に一律の同一電圧を印加した場合に得られる合成白色光に対して、例えば赤色対応電極１３１，１４１、緑色対応電極１３２，１４２のＢＩＡＳ電圧を下降させ、あるいは逆に青色対応電極１３３，１４３のＢＩＡＳ電圧を上昇させると、相対的に青色光の光量が増大し、合成色として、青みがかった白色光が得られるというように、色合いの調整乃至は色相の変更を付与することが可能となる。例えば、赤色対応電極１３１，１４１、緑色対応電極１３２，１４２、及び青色対応電極１３３，１４３のＢＩＡＳのうち、１個又は２個のＢＩＡＳをオフにすると、所望する２色合成光や単色光を得ることも可能となる。
【００５７】
なお、図８〜図１１では、作図上、分岐電極部（例えば１３０ｂ）の個数が３個とか４個しか記載されていないが、各図の上下方向には、シート体１１０のサイズに応じて所要数だけ形成されているものである。
【００５８】
図１２は、面発光パネルの第７実施形態における、図３（ａ）に対応するＡ−Ａ’−Ｂ−Ｂ’線で切断した縦断面図である。第７実施形態に係る面発光パネルは、第１実施形態における面発光パネルをシート体１１０を中心に上下対称、いわゆる鏡面構造としたものである。すなわち、シート体１１０の上部側には、第１、第２の半導体部１５０，１６０、第１、第２の電極１３０，１４０、発光体部１７０及び第２の放熱層（１２０，１２６）が設けられ、他方、シート体１１０の下部側には、第１、第２の半導体部２５０，２６０、第１、第２の電極２３０，２４０、発光体部２７０及び第２の放熱層（２２０，２２６）が設けられている。なお、対応する部材は、同一の材料から構成されている。なお、第７実施形態では、第１放熱層１２４が設けられないため、その分、第２放熱層（１２０，１２６）の放熱効果をより大きくするよう、第２放熱層（１２０，１２６）の幅サイズをより大きくして周囲に放散部分を設けたり、厚みをより厚くしたり、また熱伝導度のより高い材料を採用したりすることが好ましい。この第７実施形態によれば、両面から面発光させ得るパネルが提供できる。
【００５９】
図１３は、面発光パネルの適用例を示す図で、（ａ）は円柱体に巻回して装着した適用例、（ｂ）は、凹凸のある面に敷設した適用例を示す図である。本発明に係る面発光パネルはフレキシブルであることから、図１３（ａ）に示すように断面円形の柱３００の側面である曲面に巻回することが容易であり、さらに、凸凹のある壁面、ここでは天井４００に沿って貼り付けることも容易となる。このように平面以外の種々の表面形状を有する対象物に適用が可能となり、汎用性が高い。
【００６０】
なお、本実施形態では、分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂの形状は所定方向に直線状に延設されたもので説明したが、これに限定されず、分岐電極部１３０ｂを上面視でコ字状とし、分岐電極部１４０ｂを（１８０度回転させて）逆コ字状向きして、両者が係合乃至は噛合するような形態としてもよい。また、分岐電極部１３０ｂ、１４０ｂは直線状の他、波状とか千鳥状等の非直線形状でもよい。
【００６１】
また、シート体１１０のサイズは、実施形態中では数ｃｍとしたが、用途に応じて種々のサイズが採用可能であり、好ましくは約十ｍｍ〜約十ｃｍ程度が適用可能である。
【００６２】
また、製造方法としては、基本的には、シート体１１０の上面に塗布行程を順次実行することで各部を積層して形成するようにしている。また、電極への配線はワイヤボンディング技術によって行うことができる。なお、各部の形成に関しては、塗布方法以外の公知の形成方法を採用してもよい。例えば既存の真空蒸着装置からＭＯＣＶＤ装置にいたる既存技術、精細薄膜印刷技術及びマスキング技術も採用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１，２，３，４，５ａ、５ｂ、６，７  面発光パネル
１１０  シート体
１３０  第１の電極
１４０  第２の電極
１３０ａ，１４０ａ  コモン電極
１３０ｂ、１４０ｂ  分岐電極
１３０ｃ、１４０ｃ  再分岐電極
１５０  第１の半導体部
１６０  第２の半導体部
１５０ａ，１６０ａ  コモン部（第１、第２のコモン半導体部）
１５０ｂ，１６０ｂ  分岐部（第１、第２の分岐半導体部）
１７０  発光体部
１７５  発光構造体
１２４  第１の放熱層
１２０，１２６  第２の放熱層
１２２  熱伝導部材
１２８  反射層
１９０  発光層
【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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