(57)【要約】【課題】面発光する発光体の輝度ムラを低減すること。【解決手段】発光体１は、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂとで構成され、前記第１の半導体層４Ａと前記第２の半導体層４Ｂとは互いに異なる組成、かつ、連続した層であり、前記第１の半導体層４Ａと前記第２の半導体層４Ｂとは接合し、さらに、前記第１の半導体層４Ａと前記第２の半導体層４Ｂとの接合面と対向する両面は電極と接合しており、かつ、前記第１の半導体層と前記電極との接合間に、面方向に対して所定間隔で配置され、かつ導体６Ａ２で充填された複数の孔を有する絶縁体層５Ａが含まれているとともに、前記複数の孔中の前記導体はそれぞれ前記電極と接合している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体層と第２の半導体層とで構成され、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層とは互いに異なる組成、かつ連続した層であり、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層とは接合し、
さらに、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との接合面と対向する両面はそれぞれ電極と接合しており、
かつ、前記第１の半導体層と前記電極との接合間と、前記第２の半導体層と前記電極との接合間との少なくとも一方に、面方向に対して所定間隔で配置された複数の孔を有する絶縁体層が含まれ、
かつ、前記複数の孔は、導体及び／又は半導体で充填されているとともに、前記複数の孔の中に含まれる前記導体及び／又は前記半導体は、前記複数の孔を有する絶縁体層と隣接する電極と接合していることを特徴とする発光体。
【請求項２】
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層は、それぞれ粒子の集合体であることを特徴とする請求項１記載の発光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光する発光体の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤは、液晶ディスプレイのバックライトの光源として普及している。また、近年は、ＬＥＤを光源とした照明器具が製造され、普及し始めている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤの応用製品として、基板上に複数のチップＬＥＤを配置したＬＥＤ表示ユニットが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７８４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたＬＥＤ表示ユニットは、基板上に配置した複数のチップＬＥＤにより面発光するものである。しかし、このＬＥＤ表示ユニットは、別個独立の部品としてのチップＬＥＤが基板上に実装、配置されているので、ＬＥＤ表示ユニットが厚みを持ち、かつ、複数のチップＬＥＤからの発熱や、配置されたチップＬＥＤ間の距離が影響し、面発光体としての輝度ムラが大きくなるおそれがある。本発明は、面発光する発光体の輝度ムラの低減を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の半導体層と第２の半導体層とで構成され、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層とは互いに異なる組成、かつ、連続した層であり、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層とは接合し、さらに、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との接合面と対向する両面は電極と接合しており、かつ、前記第１の半導体層と前記電極との接合間と、前記第２の半導体層と前記電極との接合間との少なくとも一方に、面方向に対して所定間隔で配置された複数の孔を有する絶縁体層が含まれ、かつ、前記複数の孔は、導体及び／又は半導体で充填されているとともに、前記複数の孔の中に含まれる前記導体及び／又は前記半導体は、前記複数の孔を有する絶縁体層と隣接する前記電極と接合する発光体である。
【０００６】
ここで、互いに異なる組成の半導体層とは、極性の異なる半導体を意味し、Ｎ型半導体に対してはＰ型半導体が、Ｐ型半導体に対してはＮ型半導体と、キャリア対となる関係を意味する。
【０００７】
上述した様な本発明の発光体は、第１の半導体層および第２の半導体層は、隣接する電極と接合されるとともに、第１の半導体層及び第２の半導体層とそれぞれ接合する電極との接合間の少なくともどちらか一方に、面方向に対して所定間隔で配置された複数の孔を有する絶縁体層を含む。また、前記複数の孔は、導体及び／又は半導体で充填されており、かつ、電極とも接合している。よって、第１の半導体層と第２の半導体層との接合面を含む連続した発光層は、前記絶縁体層によりそれぞれ電気的に別個独立し、かつ所定間隔で配置された複数の発光部の集合体とみなすことができる。また、発光部を挟んだ積層構造体であることから、複数の発光部それぞれが発光することで擬似的な面発光状態とすることができる。
【０００８】
本発明の発光体は、必ずしもこれに限定されるものではないが、複数の発光部で発生した光が連続した半導体層を透過する際に、半導体層または隣接する層ならびにそれら層境界により散乱や反射を起こすので、複数の発光部で発生した光は発光面方向だけでなくあらゆる方向へと放射され、複数の電気的に独立した発光部とそれ以外の領域との明るさの差を少なくし、効果的に輝度ムラを低減できるものと推察している。
【０００９】
さらにこのような発光体の構造は、それぞれの発光部で発生した熱を、発光面全体に拡散されるため、放熱効率を高められる効果も有する。
【００１０】
本発明において、半導体層は半導体粒子により構成される粒子の集合体であることが好ましい。このような構成とすることにより、さらに輝度ムラを低減できる効果的な発光体となる。
【００１１】
また、半導体層を半導体粒子により構成した場合には、複数の発光部で発生した光が連続した半導体層を透過する際に、半導体層を構成する半導体粒子により散乱するので、さらに効果的に輝度ムラを低減できる。
【００１２】
本発明において、前記複数の発光部は、所定間隔でほぼ等間隔に配置されることが好ましい。このように、複数の発光部をほぼ等間隔とすることにより、発光部を不規則に配置する場合に比べて、それぞれの発光部との距離が一定となるため、発光体の発光面内における部分的な散乱光の強弱の発生を抑制できるので、より輝度ムラを効率的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、面発光する発光体の輝度ムラの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係る発光体の平面図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態に係る発光体の平面図である。
【図２−２】図２−２は、本実施形態に係る発光体の平面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る発光体の断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る発光体の断面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る発光体の断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る発光体の断面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る発光体の断面図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る発光体の断面図である。
【図９】図９は、スイッチング素子を有する発光体の制御回路の一例を示す回路図である。
【図１０】図１０は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１−１】図１１−１は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１１−２】図１１−２は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１１−３】図１１−３は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１１−４】図１１−４は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１１−５】図１１−５は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示すフローチャートである。
【図１３−１】図１３−１は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１３−２】図１３−２は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１３−３】図１３−３は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１３−４】図１３−４は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１３−５】図１３−５は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。
【図１３−６】図１３−６は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態は、本発明を限定するものではない。また、下記の実施形態で開示された構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
図１、図２−１、図２−２は、本実施形態に係る発光体の平面図である。発光体１、１'、１''は、複数の発光部２を有する平板状の素子である。発光体１、１'、１''は、複数の電気的に独立した発光部２を同一の面内で発光（点発光）させることにより、擬似的に面発光する発光素子である。それぞれの発光部２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）である。すなわち、発光体１、１'、１''は、複数のＬＥＤを同一（共通）の基板（基板）に作製したものである。この点で、発光体１、１'、１''は、部品としてのＬＥＤを、例えば、一つの基板に複数実装し取り付けた発光体とは異なる。
【００１７】
図１に示す発光体１は、複数の発光部２が、Ｘ−Ｙの二次元座標系において、格子の交点に配列（格子状に配列）されている。複数の発光部２の配列間隔Ｐは、等間隔であることが好ましい。等間隔とすることにより、連続した層の面内での散乱光の強度のバラツキを抑制できるので、結果として、発光体１の輝度ムラを抑制できるので好ましい。この例では、Ｘ方向に隣接する発光部２の配列間隔ＸｐとＹ方向に隣接する発光部２の配列間隔Ｙｐとが等しい、すなわち、Ｘｐ＝Ｙｐ＝Ｐである。このようにすれば、それぞれの発光部２を発光させて擬似的に面発光させた場合、発光体１の輝度ムラを低減できるので好ましい。このように、発光体１は、２方向（この例ではＸ方向及びＹ方向）において、複数の発光部２の配列間隔が等しければ、発光体１の輝度ムラ低減の効果を得ることができる。配列間隔Ｐの範囲としては、発光部２の等価直径をＤｅ（Ｄｅ＝４×Ｓ／Ｃ、Ｓは柱状部分の断面積、Ｃは柱状部分の周長）とすると、Ｐ−Ｄｅ＝０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。この配列間隔Ｐが狭すぎると、発光面に対する発光部が多くなり、発光部からの発熱が増加するおそれがある。また、配列間隔Ｐが広すぎると、連続した半導体層を構成する粒子による散乱が不十分で、輝度ムラが発生するおそれがある。上述した配列間隔Ｐの範囲内において、配列間隔Ｐをより狭くした配列の方が輝度ムラ低減に関してはより効果的である。
【００１８】
図２−１に示す発光体１'は、複数の発光部２が、Ｘ−Ｙの二次元座標系において、千鳥状に配列されている。複数の発光部２が千鳥配列される場合でも、複数の発光部２の配列間隔Ｐは、等間隔であることが好ましい。等間隔とすることにより、連続した層の面内での散乱光の強度のバラツキを抑制できるので、結果として、発光体１'の輝度ムラを抑制できるので好ましい。発光体１'は、隣接する発光部２の配列間隔Ｐが等しくなっている。このようにすれば、それぞれの発光部２を発光させて擬似的に面発光させた場合、発光体１'の輝度ムラを低減できるので好ましい。
【００１９】
図２−２に示す発光体１''は、隣接する発光部２同士の配列間隔がすべてＰとなるように複数の発光部２が配列されている。発光体１''は、隣接する３個の発光部２で作られる三角形Ｓｑが正三角形となっている。すなわち、三角形Ｓｑのそれぞれの内角θは、すべて６０度である。このようにすれば、隣接する発光部２同士の配列間隔がすべて等しくなるため、それぞれの発光部２を発光させて擬似的に面発光させた場合、発光体１の輝度ムラをより低減できる。次に、発光体１、１'、１''の内部構造を説明する。以下においては、発光部２の配列は格子状、すなわち、発光体１の発光部２の配列を例とするが、他の配列でも同様である。
【００２０】
図３から図７は、本実施形態に係る発光体の断面図である。発光体１は、半導体層４と、基板３と、第１電極６Ａ及び第２電極６Ｂと、複数の発光部２とを含む。本実施形態において、発光体１は、第２電極６Ｂの表面に透明の保護層７を有する。半導体層４は、第１の半導体層４Ａ及び第２の半導体層４Ｂが接合されているとともに、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂは互いに異なる組成、かつ連続した層である。ここで、互いに異なる組成の半導体層とは、極性の異なる半導体を意味し、Ｎ型半導体に対してはＰ型半導体が、Ｐ型半導体に対してはＮ型半導体と、キャリア対となる関係を意味する。また、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂとの少なくともどちらか一方の表面には、面方向に対して等間隔に配置され、かつ導体で充填された複数の孔５ＡＨを有する絶縁体層５Ａが接合されている。発光体１においては、第１の半導体層４Ａの表面に絶縁体層５Ａが接合されており、かつ複数の孔５ＡＨは導体６Ａ２で充填された構造となっている。本実施形態において、第１の半導体層４ＡはＰ型半導体であり、第２の半導体層４ＢはＮ型半導体である。なお、第１の半導体層４ＡがＮ型半導体であり、第２の半導体層４ＢがＰ型半導体であってもよい（以下同様）。尚、半導体層４Ａ、半導体層４Ｂを構成するそれぞれの粒子サイズは５ｎｍ〜２００ｎｍが好ましい。更に、光散乱の効率を考慮すると２０ｎｍ〜５０ｎｍがより好ましい。
【００２１】
上述したように、発光体１は、第１の半導体層４Ａの表面に、面方向に対して等間隔に配置され、かつ第１の半導体層４Ａで充填された複数の孔５ＡＨを有する絶縁体層５Ａが接合されている。第１の半導体層４Ａ及び第２の半導体層４Ｂとの接合部を含む発光層４Ｉは、絶縁体層５Ａにより、複数の通電領域（柱状部分）４Ｓに電気的に分割される。複数の通電領域４Ｓは、円柱形状又は多角柱形状等の柱状の形状となっている。本実施形態では、絶縁体層５Ａにより、発光層４Ｉは複数の通電領域４Ｓに電気的に分割され、かつ、それぞれの通電領域４Ｓは発光部２を有している。通電領域４Ｓは、柱状部分の直径Ｄ（柱状部分の断面が円形でない場合には等価直径Ｄｅ）が１０μｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。また、半導体層４の厚み（基板３の表面と直交する方向における寸法）は、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。通電体領域４Ｓ及び半導体層４の寸法がこのような範囲であれば、発光部２としての抵抗値を抑えられ、かつ電流分布もある程度一定となるため、発光体１の輝度ムラを抑制できるので好ましい。また、半導体層４Ａ、半導体層４Ｂそれぞれの厚みは、半導体層４の厚みの範囲内であれば、特に限定されない。
【００２２】
第１の半導体層４Ａは、基板３の表面に形成される電極６Ａ１とその表面に形成される導体６Ａ２と、絶縁体層５Ａの表面とに設けられる。電極６Ａ１と導体６Ａ２とで、第１電極６Ａが構成される。第１の半導体層４Ａは、面方向に対して等間隔に配置された複数の孔５ＡＨを有する絶縁体層５Ａと接するとともに、それぞれの複数の孔５ＡＨに充填される導体６Ａ２と接しており、またその反対側の面では第２の半導体層４Ｂとも接している。もちろん電極６Ａ１と導体６Ａ２は、同じ材料で一体化されてもよいし、また異なった組成でも導電性を持った材料であれば構わない。
【００２３】
さらに第２の半導体層４Ｂの表面には第２電極６Ｂが設けられる。基板３上に形成された第１電極６Ａと、第２の半導体層４Ｂの表面に設けられた第２電極６Ｂとを介して、面方向に対して等間隔に配置され、かつ導体６Ａ２で充填された複数の孔５ＡＨを有する絶縁体層５Ａにより、半導体層４中に電気的に分割され形成される複数の通電領域４Ｓに電圧が印加される。このように、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂとの接合面と対向する両面は、それぞれ電極（第１電極６Ａ、第２電極６Ｂ）と接合している。
【００２４】
複数の通電領域４Ｓはそれぞれ発光部２を有している。より具体的には、発光部２は、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂとの接合部（界面）の近傍である。すなわち、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４ＢとでＬＥＤが構成される。本実施形態では、Ｐ型半導体である第１の半導体層４Ａに正電圧を印加することにより、半導体層４中のそれぞれの通電領域４ＳのＰ型半導体である第１の半導体層４ＡからＮ型半導体である半導体層４Ｂに向かって電流が流れ、両者の接合部（ＰＮ接合部）近傍（より具体的には禁制帯の近傍）で発光する。発光体１は、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂが、連続した層であり半導体粒子により構成される。このため、両者の接合部近傍に形成される複数の発光部２で発光した光は、連続した半導体層を構成する粒子により散乱される。その結果、発光体１は、半導体粒子により構成された連続した半導体層４により輝度ムラが抑制できる。
【００２５】
このように、発光体１は、同一の基板３に複数個の発光部２を有しているので、擬似的に面発光する。また、発光体１は、半導体層４と電極との間に、絶縁体層５Ａを有している。ＬＥＤは、発光素子を大型化すると発熱及び電気特性が低下するという問題がある。この点について、発光体１は、大型化したＬＥＤと比較して、小さな独立したＬＥＤの発光部２を同一の基板３に形成して、擬似的に面発光させているので、面全体が発光部となっている面発光体と比べて発熱量は小さく、また発光面全体で発熱を放熱することができる。このため、発光体１は、全体の発熱を効率的に放熱することができる。また、発光体１は、絶縁体層５Ａに、放熱性に優れた樹脂又は酸化物を用いることにより、発光部２で発生した熱は、発光体１の表面へ伝わりやすくなる。その結果、発光体１は、発光に起因する発光体１の昇温が抑制される。また、発光体１の昇温が抑制されることにより、発光体１は、電気特性の低下も抑制される。
【００２６】
図４に示す発光体１ａは、上述した発光体１と同様であるが、面方向に対して等間隔に配置された複数の孔５ＢＨを有する絶縁体層５Ｂの位置が変わっている。すなわち、第２の半導体層４Ｂの表面に、等間隔に配置され、かつ導体６Ｂ２で充填された複数の孔５ＢＨを有する絶縁体層５Ｂが配置される。第１の半導体層４Ａと第１電極６Ａとが電気的に接続している。また、第２の半導体層４Ｂは、第２電極６Ｂ（電気的に接続した電極６Ｂ１及び導体６Ｂ２全体）と電気的に接続しているが、第２の半導体層４Ｂの表面に設置される絶縁体層５Ｂにより、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂを含む半導体層４は、各通電領域４Ｓに電気的に分割され、第１電極６Ａと第２電極６Ｂとを介して半導体層４に電圧が印加されるとき、各通電領域４Ｓ周辺にのみ電圧が印加される。この発光体１ａも、上述した発光体１と同様の作用、効果が得られる。発光体１、１ａに示されるように、本実施形態において、第１の半導体層４Ａ及び第２の半導体層４Ｂは、互いに異なる組成、かつ連続した層であり、少なくともどちらか一方の層の表面に等間隔に配置され、かつ導体で充填された複数の孔５ＡＨ又は５ＢＨを有する絶縁体層５Ａ、５Ｂを有していればよい。
【００２７】
図５に示す発光体１ｂは、上述した発光体１に、第２の半導体層４Ｂ表面に面方向に対して等間隔に配置され、かつ導体６Ｂ２で充填された複数の孔５ＢＨを有する絶縁体層５Ｂを加えたものである。第１の半導体層４Ａは第１電極６Ａ（電気的に接続した電極６Ａ１及び導体６Ａ２全体）に、第２の半導体層は第２電極６Ｂにそれぞれ電気的に接続しているとともに、それぞれの半導体層と電極との接合間に絶縁体層５Ａ、５Ｂが設けられる。この絶縁体層５Ａ、５Ｂが有する導体で充填された複数の孔５ＡＨ、５ＢＨは、それぞれの半導体層及び電極に接合している。よって、この絶縁体層５Ａ、５Ｂにより、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂを含む半導体層４は、各通電領域４Ｓに電気的に分割され、第１電極６Ａと第２電極６Ｂとを介して半導体層４に電圧が印加されるとき、各通電領域４Ｓ周辺にのみ電圧が印加される。この発光体１ｂも、上述した発光体１と同様の作用、効果が得られる。発光体１、１ａ、１ｂに示されるように、本実施形態において、第１の半導体層４Ａ及び第２の半導体層４Ｂは、お互い異なる組成でかつ連続した層であり、少なくともどちらか一方の層の表面に等間隔に配置され、かつ導体で充填された複数の孔５ＡＨ、５ＢＨを有する絶縁体層を有していればよい。
【００２８】
図６に示す発光体１ｃは、上述した発光体１に、それぞれの発光部２に対応したスイッチング素子８を加えたものである。前記各スイッチング素子８は各々が独立して駆動するよう基板に配線される。各スイッチング素子８の上部には電極６Ａ１'が形成され、また、前記電極６Ａ１’と、面方向に対して等間隔に配置された複数の孔に充填される６Ａ２’とで第１電極６Ａ’を形成する。半導体層４などの構造は、発光体１と同様である。発光体１ｃは、基板３と発光部２に対応して複数形成される第１電極６Ａ'との間にスイッチング素子８を有する。スイッチング素子８は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）であるが、これに限定されるものではない。スイッチング素子８がＴＦＴである場合、例えば、それぞれのスイッチング素子８のゲート等が基板３と電気的に接続される。このような構造により、発光体１ｃは、それぞれの発光部２と対向したスイッチング素子８を有する。これにより、発光体１ｃは、上述した発光体１、１ａ、１ｂと同様の作用、効果に加え、それぞれの発光部２を独立して発光させることができるという効果を有する。このため、発光体１ｃは、それぞれの発光部２の発光が制御されることにより、輝度ムラがより低減される。
【００２９】
図７に示す発光体１ｄは、上述した発光体１ｃに、第２の半導体層４Ｂ表面に等間隔に配置され、かつ導体６Ｂ２で充填された複数の孔５ＢＨを有する絶縁体層５Ｂを加えたものである。各スイッチング素子８は各々が独立して駆動するよう基板に配線される。各スイッチング素子８の上部には第１電極６Ａ'が形成される。半導体層４などの構造は、発光体１と同様である。発光体１ｄは、基板３と発光部２に対応して複数形成される第１電極６Ａ'との間にスイッチング素子８を有する。スイッチング素子８は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）であるが、これに限定されるものではない。スイッチング素子８がＴＦＴである場合、例えば、それぞれのスイッチング素子８のゲート等が基板３と電気的に接続される。このような構造により、発光体１ｄは、それぞれの発光部２と対向したスイッチング素子８を有する。これにより、発光体１ｄは、上述した発光体１、１ａ、１ｂと同様の作用、効果に加え、それぞれの発光部２を独立して発光させることができるという効果を有する。このため、発光体１ｄは１ｃ同様に、それぞれの発光部２の発光が制御されることにより、輝度ムラがより低減される。
【００３０】
図８に示す発光体１ｅは、図３として説明した発光体１が有する絶縁体層５Ａの表面を、レンズ形状に変更したものである。半導体層４などの構造は、発光体１と同様である。発光体１ｅは、絶縁体層５Ａを第１の半導体層４Ａに向かって凸のレンズ状に形成したため、絶縁体層５Ａ中の孔５ＡＨに充填される電極６Ａ２の第１の半導体層４Ａ側における面は広く形成される。このため通電領域４Ｓも拡大するとともに、発光部２で放射された光は半導体層４で散乱され、かつレンズ形状をした絶縁体層５Ａにおいても散乱される。このため、絶縁体層表面の形状をレンズのような曲面形状とすることで、平滑な表面を有する絶縁体層の場合と比べて、より光を散乱させることができることにより、輝度ムラがより低減される。また、発光体１ｅにおいては絶縁体層５Ａの表面のみレンズ形状となっているが、絶縁体層５Ａ及び絶縁体層５Ｂ又はは絶縁体層５Ｂの表面のみがレンズ形状となっていてもよく、上述した発光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにも適用することができる。もちろん図５のように半導体層４を両方から挟む絶縁体層５Ａ、５Ｂ両方をレンズ上にしてもよい。
【００３１】
図９は、スイッチング素子を有する発光体の制御回路の一例を示す回路図である。発光体１ｃは、制御装置９と、ゲート信号制御素子１０Ｇａ、１０Ｇｂ、１０Ｇｃ・・・と、ソース信号制御素子１０Ｓａ、１０Ｓｂ、１０Ｓｃ・・・と、電源１１と、を有する。ゲート信号制御素子１０Ｇａ、１０Ｇｂ、１０Ｇｃ・・・及びソース信号制御素子１０Ｓａ、１０Ｓｂ、１０Ｓｃ・・・は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果型トランジスタ）、バイポーラトランジスタ等のスイッチング素子である。この例において、スイッチング素子８は、ＴＦＴである。ＴＦＴは、ＦＥＴの一種である。
【００３２】
発光体１ｃが有する複数のスイッチング素子８は、例えば、図９に示すようなマトリックス回路により制御される。前記マトリックス回路は、複数のゲート信号ラインＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ・・・と、複数のソース信号ラインＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ・・・とを有している。複数のゲート信号ラインＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ・・・は、それぞれ複数のスイッチング素子８のゲートに接続されている。複数のソース信号ラインＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ・・・は、それぞれ複数のスイッチング素子８のソースに接続されている。それぞれのスイッチング素子８のドレインは、それぞれ第１電極６Ａ'を介して第１の半導体層４Ａに接続されている。第２の半導体層４Ｂは、第２電極６Ｂを介してグランド１２に接続されている。電源１１は、ゲート信号制御素子１０Ｇａ、１０Ｇｂ、１０Ｇｃ及びソース信号制御素子１０Ｓａ、１０Ｓｂ、１０Ｓｃに正電圧を印加している。
【００３３】
発光部２を点灯させる場合、制御装置９は、ゲート信号制御素子１０Ｇａ、１０Ｇｂ、１０Ｇｃ・・・の少なくとも一つをＯＮにする。すると、ゲート信号制御素子１０Ｇａ、１０Ｇｂ、１０Ｇｃ・・・に接続されているスイッチング素子８のゲートに正電圧が印加されるので、ＯＮになったゲート信号制御素子１０Ｇａ、１０Ｇｂ、１０Ｇｃ・・・に接続されているスイッチング素子８がＯＮになる。この状態で、制御装置９は、ソース信号制御素子１０Ｓａ、１０Ｓｂ、１０Ｓｃ・・・の少なくとも一つをＯＮにすると、ソース信号制御素子１０Ｓａ、１０Ｓｂ、１０Ｓｃ・・・に接続されているスイッチング素子８のソースとドレインとを介して、ドレインに接続されている第1の半導体層４Ａに正電圧が印加される。すると、各通電領域４Ｓ周辺において第１の半導体層４Ａから第２の半導体層４Ｂに向かって電流が流れ、半導体層４中に各通電領域４Ｓに含まれるそれぞれの発光部２が発光する。
【００３４】
例えば、制御装置９が、ゲート信号制御素子１０Ｇｂとソース信号制御素子１０ＳａとをＯＮにしたとする。すると、ゲート信号ラインＧｂに接続されている複数のスイッチング素子８がＯＮになり、ソース信号ラインＳａに接続されているスイッチング素子８のソースに正電圧が印加される。その結果、ゲート信号ラインＧｂとソース信号ラインＳａとが交差する部分（図９の矢印Ａで示す部分）の発光部２が発光する。制御装置９は、ゲート信号制御素子１０Ｇｂとソース信号制御素子１０Ｓａとの少なくとも一方をＯＦＦにすることにより、ゲート信号ラインＧｂとソース信号ラインＳａとが交差する部分の発光部２を消灯させることができる。このような回路構造により、制御装置９は、発光体１ｃが有する任意の発光部２を発光させることができる。次に、本実施形態に係る発光体の製造方法を説明する。
【００３５】
（第１の発光体の製造方法）
図１０は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示すフローチャートである。図１１−１から図１１−５は、本実施形態における第１の発光体の製造方法を示す説明図である。第１の発光体の製造方法は、図３に示す発光体１を製造する方法の一例である。ステップＳ１１において、基板３を準備する。基板３は、ガラス基板、樹脂基板、フィルム等様々な種類を用いることができる。次に、ステップＳ１２に進み、基板３の表面に、金属の第１電極６Ａを形成する。電極は導体であればよく、金属、半導体を問わない。例えば、銅、白金等の金属、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＴＯ（錫添加酸化インジウム）等の透明導電性酸化物、また第１の半導体層、第２の半導体層で使った材料と同様の半導体材料を用いても良い。このとき、発光体全面から光を取出したい場合は、基板３、第１電極６Ａともに透明なものを用い、光の取出しが積層方向の一方向のみの場合は、光をよく反射することのできる電極材を用いる。次に、ステップＳ１３に進み、絶縁体層５Ａを第１電極６Ａの表面に形成する（図１１−１）。
【００３６】
絶縁体層５Ａは、発光部２を含む各通電領域４Ｓに対応する部分が除外されるように基板３の表面に形成された第１電極６Ａの表面に、絶縁体層５Ａの原料を分散させた塗料を印刷又はインクジェット印刷することにより形成する。又は、絶縁体層５Ａは、原料となる酸化物を、真空成膜等により発光部２を含む各通電領域４Ｓに対応する部分が除外されるように第１電極６Ａの表面に成膜することにより形成される。
【００３７】
絶縁体層５Ａに樹脂を用いる場合には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の一般的なＬＥＤ封止材に、絶縁性及び放熱性に優れた無機物質（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＢＮ等）が混合されたものを使用することができる。また、絶縁体層５Ａを樹脂以外で形成する場合には、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＢＮ等を真空成膜して形成することができる。これらの材料は、放熱性に優れ、かつ絶縁性を有するので、発光部２で発生した熱を発光体１の外部に効率よく伝えることができる。その結果、発光体１の昇温を抑制して、耐久性低下を抑制できるので好ましい。
【００３８】
印刷により絶縁体層５Ａを形成する場合、所望のパターンのスクリーン版を使用することができる。真空成膜により絶縁体層５Ａを形成する場合、所望のパターンに加工したメタルマスクを介して、発光部２を含む各通電領域４Ｓに対応する部分が除外されるように絶縁体層５Ａを成膜し形成する。絶縁体層が第１電極６Ａの表面に形成されたら、樹脂を使用した場合のみ乾燥して硬化させる。このようにして、絶縁体領域５Ａが第１電極６Ａの表面に形成される。
【００３９】
次に、第１の半導体層４Ａを形成するステップＳ１４に進む（図１１−２）。本実施形態においては、第１の半導体層４Ａとなる半導体の粒子を分散させた塗料を、絶縁体層５Ａ及び第１電極６Ａ表面に塗布することにより、第１の半導体層４Ａを形成する。
【００４０】
前記塗料は、第１の半導体層４Ａの材料、本実施形態ではＰ型の半導体材料粒子と、有機溶剤とを混合し、これらを分散させることにより作製される分散溶液である。この塗料を用いて、スクリーン印刷又はインクジェット印刷等により、絶縁体層５Ａ及び第１電極６Ａの表面に印刷することにより、第１の半導体層４Ａを形成する。印刷後、塗料を乾燥させて、圧縮加工を施す。このようにして第１の半導体層４Ａが絶縁体層５Ａ及び第１電極６Ａの表面に形成される。
【００４１】
第１の半導体層４Ａは、透明又は半透明の半導体材料粒子の集合体である。このため、発光部２で発光した光は、半導体材料粒子を透過し散乱されることにより、発光体１の輝度ムラが低減される。ここで、この例示した製造方法では、絶縁体層５Ａ中の孔５ＡＨに第１の半導体層４Ａと同一の半導体を充填しているが、孔５ＡＨに充填するものは導体又は半導体であれば幅広く適応可能であり、あらかじめ孔５ＡＨに金属のような導体を充填させたのち第１の半導体層４Ａを形成してもよい。また、半導体層４Ａと異なる種類の半導体を充填してもよい。さらに、導体と半導体との両方を孔５ＡＨに充填させてもよい。
【００４２】
次に、ステップＳ１５に進み、第１の半導体層４Ａの表面に第２の半導体層４Ｂを形成する（図１１−３）。本実施形態においては、第２の半導体層４Ｂの半導体粒子を分散させた塗料を第１の半導体層４Ａの表面に塗布することにより、第２の半導体層４Ｂを形成する。前記塗料は、第２の半導体層４Ｂの材料、本実施形態ではＮ型の半導体材料粒子と、有機溶剤とを混合し、これらを分散させることにより、分散溶液を作製する。この分散溶液を塗料とする。この塗料を用いて、スクリーン印刷又はインクジェット印刷等により、第１の半導体層４Ａの表面に印刷することにより、第２の半導体層４Ｂを形成する。印刷後、塗料を乾燥させて、圧縮加工を施すことにより、Ｐ／Ｎ（又はＮ／Ｐ）接合が形成される。本実施形態においては、第１の半導体層４Ａおよび第２の半導体層４Ｂは、いずれも半導体材料粒子の集合体である。このため、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４ＢとのＰ／Ｎ（又はＮ／Ｐ）接合は、半導体粒子によるＰ／Ｎ（又はＮ／Ｐ）接合となる。
【００４３】
本実施形態においては、第１の半導体層４Ａと第２の半導体層４Ｂは、半導体材料粒子の集合体である。このため、発光部２で発光した光は、前記半導体材料粒子により散乱することにより、発光体１の輝度ムラが低減される。
【００４４】
次に、ステップＳ１６に進み、第２の半導体層４Ｂの表面に第２電極６Ｂを形成する（図１１−４）。この例において、第２電極６Ｂは、透明電極である。第１電極６Ａ及び第２電極６Ｂは、Ｐ／Ｎ（又はＮ／Ｐ）接合部分の取出し電極となる。第２電極６Ｂは、光の取り出し効率を考慮して、透過率が高く、屈折率の低い材料で形成されることが好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２等を第２電極６Ｂとして用いることができる。これらの材料を、例えば、第２の半導体層４Ｂの表面に真空成膜又は塗布することによって第２電極６Ｂを形成する。
【００４５】
次に、ステップＳ１７に進み、第２電極６Ｂの表面に保護層７を形成して、発光体１が完成する（図１１−５）。保護層７も、第２電極６Ｂ同様に、光の取り出し効率を考慮して、透過率が高く、屈折率の低い材料で形成されることが好ましい。保護層７は、材料を、例えば、第２電極６Ｂの表面に真空成膜又は塗布することによって形成する。このような工程により、発光体１を製造することができる。図４に示す発光体１ａは、発光体１の製造方法を、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１３、ステップＳ１６、ステップＳ１７の順に実行することにより製造することができる。
【００４６】
また、図５に示す発光体１ｃは、発光体１又は発光体１ａに絶縁体領域（発光体１に５Ｂ、発光体１ａには５Ａ）を追加したものである。よって、発光体１ｃは、発光体１の製造方法を、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１３、ステップＳ１６、ステップＳ１７の順に実行することにより製造することができる。
【００４７】
（第２の発光体の製造方法）
図１２は、本実施形態おける第２の発光体の製造方法を示すフローチャートである。図１３−１から図１３−６は、本実施形態における第２の発光体の製造方法を示す説明図である。第２の発光体の製造方法は、図６に示す発光体１ｃを製造する方法の一例である。ステップＳ２１において、基板３を準備する。基板３は、第１の発光体の製造方法と同様に、様々な種類を用いることができる。次に、ステップＳ２２に進み、準備した基板３の表面に発光部２を含むそれぞれの通電領域４Ｓに対応するよう各スイッチング素子８が各々独立して通電されるよう基板に配線される。次に、ステップＳ２３に進み、基板３の表面に形成した各スイッチング素子８の表面に第１電極６Ａ１'を形成する（図１３−１）。スイッチング素子８は、真空成膜、塗布又は印刷によって形成する。発光体１ｃに柔軟性を持たせる必要がある場合、基板３は、例えば、樹脂のフィルム等を用いる。発光体１ｃに柔軟性を持たせる必要がない場合、スイッチング素子８は、Ｓｉ等の一般的な材料を用いて形成される。基板３にＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＰＥＮ（Polyethylene Naphthalate）等の柔軟な材料を用いる場合は、フラーレン又はペンタセン等の有機半導体等でスイッチング素子８が形成される。
【００４８】
次に、ステップＳ２４に進み、基板３及びそれぞれの第１電極６Ａ１'の表面に発光部２を含む通電領域４Ｓに対応する部分が除外されるように絶縁体層５Ａを形成する（図１３−２）。次に絶縁体領域５Ａ及び電極６Ａ１’の表面に第１の半導体層４Ａを形成する。（ステップＳ２５、図１３−３）。その形成方法は、第１の発光体の製造方法と同様である。次に、第２の半導体層４Ｂの形成（ステップＳ２６、図１３−４）、第２電極６Ｂの形成（ステップＳ２７、図１３−５）及び保護層７の形成（ステップＳ２８、図１３−６）が行われて、発光体１ｃが完成する。ステップＳ２４からステップＳ２８は、第１の発光体の製造方法におけるステップＳ１３からステップＳ１７と同様なので、説明は省略する。このような工程により、発光体１ｃを製造することができる。
【００４９】
また、図７に示す発光体１ｄは、発光体１ｃに絶縁体層５Ｂを追加したものである。よって、発光体１ｄは、発光体1ｃの製造方法を、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２４、ステップＳ２５、ステップＳ２６、ステップＳ２４、ステップＳ２７、ステップＳ２８、の順に実行することにより製造することができる。
【００５０】
以上、本実施形態に係る発光体は、２つの半導体層を接合するとともに、その２つの半導体層は互いに異なる組成で、かつ連続した層であり、この連続した半導体層は、半導体粒子により構成され、粒子同士の接合による発光層４Ｉを形成する。さらに、少なくともどちらか一方の前記半導体層の表面に、所定間隔で配置された複数の孔を有する絶縁体層が設けられ、前期発光層４Ｉは複数の発光部に電気的に分割される。このような構造により、本実施形態に係る発光体は、擬似的に面発光する。このとき、本実施形態に係る発光体は、複数の発光部で発生した光が連続した層を構成する粒子により散乱されるので、輝度ムラが低減される。また、本実施形態に係る発光体は、大型化したＬＥＤによって面発光させる発光体と比較して、小さな発光部（ＬＥＤ）の集合体により擬似的に面発光させる。このため、面全体が発光する面発光体と比べ発熱量及び消費電力を低減することができ、また発光部からの発熱を面全体で放熱するため、放熱効率が高い。これらの作用により、発光体は耐久性の低下が抑制される。また、本実施形態に係る発光体は、ＬＥＤからの光を導光板に導いて面発光させる発光体と比較して、寸法を抑制できるとともに部品点数も低減できる。さらに、本実施形態に係る発光体は、複数の発光部から発生した光が、連続した半導体層を構成する粒子により、面全体に分散されるので、輝度ムラも抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態に係る発光体の製造方法は、半導体材料等と溶剤とを混合して得られた塗料を印刷又は塗布等することにより、半導体層及び電極等を形成して発光体を製造する。このように、本実施形態に係る発光体の製造方法は、半導体層及び電極の材料を含む塗料を用いるので、比較的簡易なプロセスで、比較的安価に発光体を製造することができる。また、本実施形態に係る発光体の製造方法は、半導体層等を形成する対象（基板）の形状又は材質に対する自由度が大きい。例えば、柔軟性のあるフィルムに半導体層等を形成したり、曲面に半導体層を形成したりすることができる。その結果、本実施形態に係る発光体の製造方法は、さまざまな形状又は仕様の、面発光する発光体を製造することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１'、１''、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  発光体
２  発光部
３  基板
４  半導体層
４Ａ  第１の半導体層
４Ｂ  第２の半導体層
４Ｓ  通電領域
４Ｉ  発光層
５Ａ、５Ｂ  絶縁体層
６Ａ、６Ａ'  第１電極
６Ｂ  第２電極
６Ａ１、６Ａ１’、６Ｂ１  電極
６Ａ２、６Ａ２’、６Ｂ２  導体  ７  保護層
８  スイッチング素子
９  制御装置
１０  信号制御素子
１１  電源
１２  グランド
【図１】
2012204824.tif 000003
【図２−１】
2012204824.tif 000004
【図２−２】
2012204824.tif 000005
【図３】
2012204824.tif 000006
【図４】
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【図５】
2012204824.tif 000008
【図６】
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【図７】
2012204824.tif 000010
【図８】
2012204824.tif 000011
【図９】
2012204824.tif 000012
【図１０】
2012204824.tif 000013
【図１１−１】
2012204824.tif 000014
【図１１−２】
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【図１１−３】
2012204824.tif 000016
【図１１−４】
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【図１１−５】
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【図１２】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
2012204824.tif 000021
【図１３−３】
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【図１３−４】
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【図１３−５】
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【図１３−６】
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