(57)【要約】【課題】発光部が発光した光のうちのより多くの光を、基板の法線方向に放射させることができる自発光ディスプレイを提供する。【解決手段】複数の柱状の発光部１０４を基板１０１上に互いに間隔をおいた状態で配置する。各発光部１０４が、第１導電型の半導体１０７と、第２導電型の半導体１０８とを有するようにする。発光部１０４の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体１０６を、各発光部１０４の側壁に接触するように配置する。【選択図】図２
2013055170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上に互いに間隔をおいて配置された複数の柱状の発光部と
を備え、
上記各発光部は、第１導電型の半導体と第２導電型の半導体とを有し、
上記各発光部の側壁に接触すると共に、上記発光部の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体
を備えることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記発光部の上記基板側とは反対側の上面は、上記低屈折率体よりも大きい高屈折率体と接していることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記基板上に配置されると共に、互いに間隔をおいて第１の方向に延在する複数の第１の配線と、
上記複数の発光部上に配置されると共に、互いに間隔をおいて第２の方向に延在する複数の第２の配線と
を備え、
上記第１導電型の半導体は、上記第２導電型の半導体に上記基板の法線方向に対向し、
上記各発光部の上記第１導電型の半導体は、上記複数の第１の配線のうちのいずれか１つに電気的に接続される一方、上記各発光部の上記第２導電型の半導体は、上記複数の第２の配線のうちのいずれか１つに電気的に接続され、
パッシブ駆動されることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項４】
請求項３に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記各第２の配線は、透明電極であることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項５】
請求項３または４に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記発光部は、無機半導体からなることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項６】
請求項１または２に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記複数の発光部上に形成されると共に、上記複数の発光部の上記第２導電型の半導体を電気的に接続する共通透明電極と、
上記基板上に配置されると共に、ゲートと、上記発光部の上記第１導電型の半導体に電気的に接続されたドレインとを有する駆動トランジスタと、
上記駆動トランジスタのゲートに電気的に接続されたドレインを有するスイッチングトランジスタと
を備え、
アクティブ駆動されることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記発光部は、ＧａＮ層を有すること特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項８】
請求項７に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記発光部は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、または、ＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなる活性層を含むことを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記基板上に配置された結晶性の導電膜パターンを
備え、
上記発光部は、上記導電膜パターン上に配置され、
上記発光部は、結晶性の無機半導体からなることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１０】
請求項９に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記発光部の高さは、上記発光部の幅よりも大きいことを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記結晶性の導電膜パターンは、シリコンからなるか、または、上記基板側からシリコンとＧａＮとを順次積層してなる積層膜からなり、
上記発光部は、ＧａＮ層を有することを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記発光部から発光される光が到達可能な位置にナノ粒子蛍光体を配置したことを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記各発光部は、青色光を発光し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した青色光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した青色光を赤色光に変換する蛍光体を有していることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１４】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記各発光部は、紫外光を発光し、
上記青色画素は、上記発光部で発生した紫外光を青色光に変換する蛍光体を有し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した紫外光を赤色光に変換する蛍光体を有することを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１５】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、黄色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記複数の発光部は、青色光を発光し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した青色光を緑色光に変換する蛍光体を有し
上記黄色画素は、上記発光部で発生した青色光を黄色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した青色光を赤色光に変換する蛍光体を有していることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１６】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、黄色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記各発光部は、紫外光を発光し、
上記青色画素は、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記黄色画素は、上記発光部で発生した紫外光を黄色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した紫外光を赤色光に変換する蛍光体を有していることを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１７】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイにおいて、
上記各発光部は、予め定められた複数の種類の画素のうちのいずれかの画素の一部であり、
上記各発光部は、その発光部が属する種類の画素に対応して予め定められた分光分布を有する光を発光することを特徴とする自発光ディスプレイ。
【請求項１８】
基板上における複数の発光部を形成する互いに間隔をおいた複数の位置を規定する発光部位置規定工程と、
上記基板上の上記各発光部を形成する位置に、第１導電型の半導体と、第２導電型の半導体とを順次エピタキシャル成長により形成して、上記発光部の少なくとも一部を形成する発光部形成エピタキシャル工程と、
上記第１導電型の半導体の屈折率よりも低くて、かつ、上記第２導電型の半導体の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体を、上記各発光部の側壁部に接触するように配置する低屈折率体形成工程と
を備えることを特徴とする自発光ディスプレイの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の自発光ディスプレイの製造方法において、
上記発光部位置規定工程は、上記基板上の所定の位置に金属触媒粒を配置する工程を含み、
上記発光部形成エピタキシャル工程は、上記金属触媒粒を触媒としてVapor Liquid Solid法により半導体をエピタキシャル成長させる工程を含むことを特徴とする自発光ディスプレイの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の自発光ディスプレイの製造方法において、
上記発光部位置規定工程は、上記基板上に、上記基板上の所定の位置につながる開口部を有するマスクを形成する工程を含み、
上記発光部形成エピタキシャル工程は、上記開口部内で半導体をエピタキシャル成長させる工程を含むことを特徴とする自発光ディスプレイの製造方法。
【請求項２１】
請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の自発光ディスプレイの製造方法において、
上記低屈折率体形成工程は、上記発光部間の隙間を埋めるように低屈折率体を形成する工程を含み、
上記第２導電型の半導体を接続する配線を上記低屈折率体の上面に形成する上部配線工程を備えることを特徴とする自発光ディスプレイの製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の自発光ディスプレイの製造方法において、
上記発光部は、結晶性の無機半導体からなり、
上記基板上に下部配線を形成する下部配線形成工程を備え、
上記下部配線工程は、上記基板上に結晶性の導電体膜をパターニングする工程を含み、
上記発光部位置規定工程は、上記結晶性の導電体膜に対する上記発光部の位置を規定することを特徴とする自発光ディスプレイの製造方法。
【請求項２３】
基板上に、第１導電型の半導体膜と、第２導電型の半導体膜とをこの順に積層してなる半導体積層膜を形成した後、エッチングを行うことにより、第１導電型の半導体と、第２導電型の半導体とを有する複数の柱状の発光部を形成する発光部形成エッチング工程と、
上記第１導電型の半導体の屈折率よりも低くて、かつ、上記第２導電型の半導体の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体を、上記各発光部の側壁部に接触するように配置する低屈折率体形成工程と
を備えることを特徴とする自発光ディスプレイの製造方法。
【請求項２４】
請求項１から１７までのいずれか一項に記載の自発光ディスプレイを備えたことを特徴とするモバイル電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光ディスプレイおよび自発光ディスプレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自発光ディスプレイとしては、特開平７−２８８３４１号公報（特許文献１）に記載されているＬＥＤディスプレイがある。このＬＥＤディスプレイは、複数のＬＥＤチップを有し、その複数のＬＥＤチップは、基板上に実装されている。
【０００３】
図４０及び図４１は、そのＬＥＤディスプレイの構造を説明する図である。
【０００４】
図４０及び図４１に示すように、このＬＥＤディスプレイは、プリント基板１上に、青色ＬＥＤチップＢ、緑色ＬＥＤチップＧおよび赤色ＬＥＤチップＲを、ワイヤボンディング用いて実装している。１組の青色ＬＥＤチップＢ、緑色ＬＥＤチップＧおよび赤色ＬＥＤチップＲは一画素を構成し、これらが発する光は混色されて、その画素の光色が決定される。
【０００５】
上記従来のＬＥＤディスプレイは、一画素を構成する１組の青色ＬＥＤチップＢ、緑色ＬＥＤチップＧおよび赤色ＬＥＤチップＲの周囲に、カバー部材３を配置し、カバー部材３の内面には、ＬＥＤディスプレイの輝度を向上させるため、反射鏡を形成している。各ＬＥＤチップから発生した光の相当量が基板垂直方向に対して大きな角度をもって放射される。上記従来のＬＥＤディスプレイは、このようなカバー部材３を配置することによって、基板垂直方向に対して大きな角度をもって放射された光を基板垂直方向に反射するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２８８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来のＬＥＤディスプレイでは、基板垂直方向に対して大きな角度をもって放射された光を、各ＬＥＤに対して間隔をおいて配置されるカバー部材３で反射する構成であるから、光の基板上面に平行な方向の伝搬可能領域が大きくなって、基板垂直方向に対して大きな角度をもった光の低減が十分でないという問題がある。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、発光部が発光した光のうちのより多くの光を、基板の法線方向に放射させることができる自発光ディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の自発光ディスプレイは、
基板と、
上記基板上に互いに間隔をおいて配置された複数の柱状の発光部と
を備え、
上記各発光部は、第１導電型の半導体と第２導電型の半導体とを有し、
上記各発光部の側壁に接触すると共に、上記発光部の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体
を備えることを特徴としている。
【００１０】
尚、上記発光部の屈折率を、上記発光部を構成する物質の屈折率のうちで最も低い屈折率として定義する。
【００１１】
本発明によれば、基板上に離散的に配置された発光部の側壁に、発光部を構成する半導体よりも屈折率が小さな低屈折率体が接しているため、発光部内部で発生した光が、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体に入射した場合、入射光が、発光部と低屈折率体の界面で全反射して発光部の内部に留まり、最終的に発光部の上部から放射されることになる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には、光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができる。
【００１２】
また、一実施形態では、
上記発光部の上記基板側とは反対側の上面は、上記低屈折率体よりも大きい高屈折率体と接している。
【００１３】
上記実施形態によれば、発光部の内部で発生した光の多くを発光部の側壁で全反射できる一方、発光部の上面では光が全反射されにくくすることができて、多くの光が発光部の上方に取り出され易くすることができる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができるとともに、画素の発光効率を向上できて、自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができる。
【００１４】
また、一実施形態では、
上記基板上に配置されると共に、互いに間隔をおいて第１の方向に延在する複数の第１の配線と、
上記複数の発光部上に配置されると共に、互いに間隔をおいて第２の方向に延在する複数の第２の配線と
を備え、
上記第１導電型の半導体は、上記第２導電型の半導体に上記基板の法線方向に対向し、
上記各発光部の上記第１導電型の半導体は、上記複数の第１の配線のうちのいずれか１つに電気的に接続される一方、上記各発光部の上記第２導電型の半導体は、上記複数の第２の配線のうちのいずれか１つに電気的に接続され、
パッシブ駆動される。
【００１５】
上記実施形態によれば、自発光ディスプレイの構造を簡単にすることができて、製造工程を少なくすることができる。また、柱状の発光部が基板側から第１導電型の半導体と第２導電型の半導体とを順に積層してなるため、基板上に形成された第１の配線と、第１導電型の半導体とを容易に接続できると共に、発光部上に形成された第２の配線と、第２の半導体とを容易に接続できる。
【００１６】
また、一実施形態では、
上記各第２の配線は、透明電極である。
【００１７】
上記実施形態によれば、発光部からの光が、発光部の上面に形成される配線によって遮られることがないから、発光効率を向上することができると共に、自発光ディスプレイの消費電力を抑制することができる。
【００１８】
また、一実施形態では、
上記発光部は、無機半導体からなる。
【００１９】
上記実施形態によれば、有機半導体に比べて発光強度を強くするのが容易であるため、画面の大型化、高画素化に容易に対応できる。
【００２０】
また、一実施形態では、
上記複数の発光部上に形成されると共に、上記複数の発光部の上記第２導電型の半導体を電気的に接続する共通透明電極と、
上記基板上に配置されると共に、ゲートと、上記発光部の上記第１導電型の半導体に電気的に接続されたドレインとを有する駆動トランジスタと、
上記駆動トランジスタのゲートに電気的に接続されたドレインを有するスイッチングトランジスタと
を備え、
アクティブ駆動される。
【００２１】
上記実施形態によれば、各画素がアクティブ駆動されるので、駆動電圧を低くできて、発光部を長寿命化でき、かつ、画素間の干渉を効果的に防止することができる。
【００２２】
また、一実施形態では、
上記発光部は、ＧａＮ層を有する。
【００２３】
上記実施形態によれば、上記発光部が、屈折率が約２．４と高いＧａＮ層を有するから、ＧａＮ層と、側壁に接する低屈折率体との屈折率の差を大きくすることができて、効率的に発光部の側壁からの光の漏れを抑制でき、画像の滲みを少なくすることができる。
【００２４】
また、一実施形態では、
上記発光部は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、または、ＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなる活性層を含む。
【００２５】
上記実施形態によれば、例えば、第１導電型のＧａＮ層と、第２導電型のＧａＮ層との間に活性層を挟むことにより、著しく発光効率を向上することができる。
【００２６】
また、一実施形態では、
上記基板上に配置された結晶性の導電膜パターンを
備え、
上記発光部は、上記導電膜パターン上に配置され、
上記発光部は、結晶性の無機半導体からなる。
【００２７】
上記実施形態によれば基板上に結晶性の導電膜が形成され、その上に結晶性の無機半導体からなる発光部が形成されているので、発光部をエピタキシャル成長により一括して基板上に形成することができる。したがって、複数の発光部を１つずつ基板上に実装する必要がなく、工数を大幅に低減できる。
【００２８】
また、一実施形態では、
上記発光部の高さが、上記発光部の幅よりも大きい。
【００２９】
上記実施形態によれば、発光部と、基板上に形成された結晶性の導電膜（第１の配線）との接触面積を小さくでき、かつ、発光層（活性層）と基板上に形成された結晶性の導電膜との距離を大きくすることができるので、基板上に形成された結晶性の導電膜と発光部との格子定数の不一致による発光層付近の結晶欠陥密度を低くできて、発光部の発光効率を高くでき、自発光ディスプレイの消費電力を抑制することができる。
【００３０】
また、一実施形態では、
上記結晶性の導電膜パターンは、シリコンからなるか、または、上記基板側からシリコンとＧａＮとを順次積層してなる積層膜からなり、
上記発光部は、ＧａＮ層を有する。
【００３１】
シリコンの結晶性膜は、多くの基板上で容易に形成可能であり、シリコンの結晶性膜上では、ＧａＮの結晶成長が可能となる。また、シリコンの結晶性膜上にＧａＮの結晶性膜を形成すれば、発光部を構成するＧａＮの結晶性をより良好にして、発光部の発光効率を向上することができる。上記実施形態によれば、高効率な発光部を安価に形成することができて、自発光ディスプレイの消費電力を抑制することができる。
【００３２】
また、一実施形態では、
上記発光部から発光される光が到達可能な位置にナノ粒子蛍光体を配置している。
【００３３】
上記実施形態によれば、蛍光体の塗布を容易に行うことができると共に、画素の高精細化と、画素の発色の一定化とを実現することができる。
【００３４】
また、一実施形態では
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記各発光部は、青色光を発光し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した青色光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した青色光を赤色光に変換する蛍光体を有している。
【００３５】
上記実施形態によれば、青色画素、緑色画素および赤色画素を備えているので、カラー化を実現できる。また、発光部では青色光を発光させ、緑色画素では青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体を設けて緑色光に変換し、赤色画素では青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体を設けて赤色光に変換しているから、３種類の発光部を設ける必要がなくて、一種類の発光部でカラー化を実現できる。また、青色画素では発光部で発生する青色をそのまま用いるため、蛍光体の種類を、２種類まで低減できる。
【００３６】
また、一実施形態では、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記各発光部は、紫外光を発光し、
上記青色画素は、上記発光部で発生した紫外光を青色光に変換する蛍光体を有し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した紫外光を赤色光に変換する蛍光体を有する。
【００３７】
上記実施形態によれば、青色画素、緑色画素および赤色画素を有しているから、カラー化を実現できる。また、発光部では紫外光を発光させ、青色画素では紫外光を青色光に変換する青色蛍光体を設けて青色光に変換し、緑色画素では紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体を設けて緑色光に変換し、赤色画素では紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体を設けて赤色光に変換するから、３種類の発光部を設ける必要がなくて、一種類の発光部でカラー化を実現できる。また、各画素では、それぞれ眼に見えない紫外光を波長変換しているため、単色光を得るのが容易で、色再現性を良くすることができる。
【００３８】
また、一実施形態では、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、黄色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記複数の発光部は、青色光を発光し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した青色光を緑色光に変換する蛍光体を有し
上記黄色画素は、上記発光部で発生した青色光を黄色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した青色光を赤色光に変換する蛍光体を有している。
【００３９】
上記実施形態によれば、青色画素、緑色画素、黄色画素および赤色画素を有しているから、カラー化を実現できる。また、色の再現のために、いわゆる４原色を用いることができるから、表現できる色の範囲を広くすることができる。また、発光部では青色光を発光させ、緑色画素では青色光を緑色光に変換する蛍光体を設けて緑色光に変換し、黄色画素では青色光を黄色光に変換する蛍光体を設けて黄色光に変換し、赤色画素では青色光を赤色光に変換する蛍光体を設けて赤色光に変換するようになっているから、４種類の発光部を設ける必要がなくて、１種類の発光部でカラー化を実現できる。また、青色画素では発光部で発生する青色をそのまま用いるため、蛍光体の種類を、３種類まで低減できる。
【００４０】
また、一実施形態では、
上記各発光部は、青色画素、緑色画素、黄色画素、または、赤色画素の一部であり、
上記各発光部は、紫外光を発光し、
上記青色画素は、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記緑色画素は、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体を有し、
上記黄色画素は、上記発光部で発生した紫外光を黄色光に変換する蛍光体を有し、
上記赤色画素は、上記発光部で発生した紫外光を赤色光に変換する蛍光体を有している。
【００４１】
上記実施形態によれば、青色画素、緑色画素、黄色画素および赤色画素を有しているから、カラー化を実現できる。また、いわゆる４原色を用いているから、表現できる色の範囲を広くすることができる。また、発光部では紫外光を発光させ、青色画素では紫外光を青色光に変換する蛍光体を設けて青色光に変換し、緑色画素では紫外光を緑色光に変換する蛍光体を設けて緑色光に変換し、黄色画素では紫外光を黄色光に変換する蛍光体を設けて黄色光に変換し、赤色画素では紫外光を赤色光に変換する蛍光体を設けて赤色光に変換するようになっているから、４種類の発光部を設ける必要がなく、１種類の発光部でカラー化を実現できる。また、各画素では、それぞれ眼に見えない紫外光を波長変換しているため、単色光を得るのが容易で、色再現性を良くすることができる。
【００４２】
また、一実施形態では、
上記各発光部は、予め定められた複数の種類の画素のうちのいずれかの画素の一部であり、
上記各発光部は、その発光部が属する種類の画素に対応して予め定められた分光分布を有する光を発光する。
【００４３】
上記実施形態によれば、複数種の画素を備えているので、カラー化を実現できる。また、基板上に形成された各発光部が、複数種の画素のいずれかに対応して、対応する種類の画素に応じて所定の分光分布で発光するため、波長を変換するための蛍光体を設ける必要がない。
【００４４】
また、本発明の自発光ディスプレイの製造方法は、
基板上における複数の発光部を形成する互いに間隔をおいた複数の位置を規定する発光部位置規定工程と、
上記基板上の上記各発光部を形成する位置に、第１導電型の半導体と、第２導電型の半導体とを順次エピタキシャル成長により形成して、上記発光部の少なくとも一部を形成する発光部形成エピタキシャル工程と、
上記第１導電型の半導体の屈折率よりも低くて、かつ、上記第２導電型の半導体の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体を、上記各発光部の側壁部に接触するように配置する低屈折率体形成工程と
を備えることを特徴としている。
【００４５】
本発明によれば、発光部を構成する第１の半導体および第２の半導体より屈折率の低い低屈折率体を、発光部の側壁部に接するように形成するため、発光部の内部で発生した光が、臨界角よりも大きな角度で、低屈折率体に入射した場合に、発光部の内部で発生した光が、発光部と低屈折率体との界面で全反射をして、発光部の内部に留まり、最終的に発光部の上部から放射されることになる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができる。また、発光部は、基板上のあらかじめ規定された位置に、エピタキシャル成長により一括して形成されるため、複数の発光部を１つ１つ基板上に実装する必要がなくて、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【００４６】
また、一実施形態では、
上記発光部位置規定工程は、上記基板上の所定の位置に金属触媒粒を配置する工程を含み、
上記発光部形成エピタキシャル工程は、上記金属触媒粒を触媒としてＶＬＳ法（Vapor Liquid Solid法）により半導体をエピタキシャル成長させる工程を含む。
【００４７】
上記実施形態によれば、発光部位置規定工程および発光部形成エピタキシャル工程を好適に行うことができて、簡易に良好な結晶性の発光部を形成することができる。また、エピタキシャル成長に触媒を用いたＶＬＳ法を用いるため、プロセスを低温にできる。
【００４８】
また、一実施形態では、
上記発光部位置規定工程は、上記基板上に、上記基板上の所定の位置につながる開口部を有するマスクを形成する工程を含み、
上記発光部形成エピタキシャル工程は、上記開口部内で半導体をエピタキシャル成長させる工程を含む。
【００４９】
上記実施形態によれば、発光部位置規定工程および発光部形成エピタキシャル工程を好適に行うことができて、簡易に良好な結晶性の発光部を形成することができる。また、開口部の大きさを場所により変えることにより、発光部の大きさを場所により容易に変えることができる。例えば、３原色の画素のそれぞれにおいて、各色の発光効率に応じて発光部の大きさを変えることができる。
【００５０】
また、一実施形態では
上記低屈折率体形成工程は、上記発光部間の隙間を埋めるように低屈折率体を形成する工程を含み、
上記第２導電型の半導体を接続する配線を上記低屈折率体の上面に形成する上部配線工程を備える。
【００５１】
上記実施形態によれば、低屈折率体を発光部間の隙間を埋めるように形成して表面を略平らにしてから、上部配線工程を行なうため、上部配線工程が容易となる。
【００５２】
また、一実施形態では、
上記発光部は、結晶性の無機半導体からなり、
上記基板上に下部配線を形成する下部配線形成工程を備え、
上記下部配線工程は、上記基板上に結晶性の導電体膜をパターニングする工程を含み、
上記発光部位置規定工程は、上記結晶性の導電体膜に対する上記発光部の位置を規定する。
【００５３】
上記実施形態によれば、下部配線を形成する工程が、結晶性の無機半導体部からなる発光部を形成する下地形成を兼ねている。したがって、良好な結晶性の発光部を簡略な工程で形成することができる。
【００５４】
また、一実施形態では、
基板上に、第１導電型の半導体膜と、第２導電型の半導体膜とをこの順に積層してなる半導体積層膜を形成した後、エッチングを行うことにより、第１導電型の半導体と、第２導電型の半導体とを有する複数の柱状の発光部を形成する発光部形成エッチング工程と、
上記第１導電型の半導体の屈折率よりも低くて、かつ、上記第２導電型の半導体の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体を、上記各発光部の側壁部に接触するように配置する低屈折率体形成工程と
を備えることを特徴としている。
【００５５】
本発明によれば、発光部を構成する第１の半導体および第２の半導体より屈折率の低い低屈折率体を、発光部の側壁部に接するように形成するため、発光部内部で発生した光が、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体に入射した場合に、その入射した光が、発光部と低屈折率体との界面で全反射をして、発光部の内部に留まり、最終的に発光部の上部から放射されることになる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができる。
【００５６】
また、発光部は、基板上に第１導電型の半導体膜と第２導電型の半導体膜がこの順に積層されてなる半導体積層膜が形成された基板をエッチングすることにより、複数の柱状の発光部を形成するため、複数の発光部を１つ１つ基板上に実装する必要がなくて、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【００５７】
また、本発明のモバイル機器は、
本発明の自発光ディスプレイを備えている。
【００５８】
本発明によれば、モバイル電子機器の表示を高精細化できると共に、低消費電力化を実現することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の自発光ディスプレイによれば、発光部が発光した光のうちのより多くの光を、基板の法線方向に放射させることができる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れを抑制できて、画像の滲みを少なくすることができると共に、光漏れが少ない分、発光量を抑えることができて、自発光ディスプレイの消費電力を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図である。
【図２】図１のＡＡ線矢視断面図である。
【図３】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図４】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図５】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図６】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図７】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図８】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図９】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造できる手順の一例を説明する図である。
【図１０】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造する他の手順を説明する図である。
【図１１】第１実施形態の自発光ディスプレイを製造する他の手順を説明する図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の自発光ディスプレイの概略断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の自発光ディスプレイの概略の断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の自発光ディスプレイの概略断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態の自発光ディスプレイの概略断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図である。
【図１７】図１６のＢＢ線矢視断面図である。
【図１８】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図１９】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図２０】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図２１】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図２２】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図２３】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図２４】第６実施形態の自発光ディスプレイを製造する手順の一例を説明する図である。
【図２５】本発明の第７実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図である。
【図２６】図２５のＣＣ線矢視断面図である。
【図２７】第７実施形態の自発光ディスプレイ７００の形成方法の一例を説明する図である。
【図２８】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図２９】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図３０】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図３１】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図３２】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図３３】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図３４】第７実施形態の自発光ディスプレイの形成方法の一例を説明する図である。
【図３５】本発明の第８実施形態の自発光ディスプレイを構成する画素の回路図である。
【図３６】第８実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図である。
【図３７】図３６のＤＤ線矢視断面図であり
【図３８】図３６のＥＥ線矢視断面図である。
【図３９】本発明の第９実施形態のモバイル電子機器の構成図である。
【図４０】従来のＬＥＤディスプレイの構造を説明する図である。
【図４１】従来のＬＥＤディスプレイの構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００６２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図であり、図２は、図１のＡＡにおける矢視断面図である。
【００６３】
図１および図２に示すように、本実施の形態の自発光ディスプレイ１００は、基板１０１上に、第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが、それぞれ第１の方向としての基板１０１上の一方向に延在している。第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ上には、それぞれが画素となり紫外光を発光する柱状の発光部１０４が略等間隔に離間して形成されている。柱状の各発光部１０４は、第１の配線１０２ａ、１０２ｂまたは１０２ｃに接する側から、第１導電型の半導体１０７、活性層１０９および第２導電型の半導体１０８を積層してなっている。第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ上に離散的に形成された複数の柱状の発光部１０４間は、発光部１０４を構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体１０６によって充填されている。
【００６４】
発光部１０４および低屈折率体１０６上には、透明電極からなる第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが、それぞれ基板上の一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。
【００６５】
各画素を構成する各発光部１０４の第１導電型の半導体１０７は、第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのいずれかに接続され、第２導電型の半導体１０８は、第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのいずれかに接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部１０４を選択することができる。各発光部１０４上には、紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体１１０Ｒ、紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体１１０Ｇ、紫外光を青色光に変換する青色蛍光体１１０Ｂのいずれかが配置され、赤色蛍光体１１０Ｒが配置されたものが、赤色画素１０５Ｒを構成し、緑色蛍光体１１０Ｇが配置されたものが緑色画素１０５Ｇを構成し、青色蛍光体１１０Ｂが配置されたものが青色画素１０５Ｂを構成している。
【００６６】
図１では、赤色画素１０５Ｒ、緑色画素１０５Ｇ、青色画素１０５Ｂが、それぞれ３画素ずつ描かれているが、所望の画素数を設けることができる。また、図１および図２では、１個の発光部１０４が１画素を構成しているが、複数個の発光部１０４が１画素を構成するようにしてもよい。複数個の発光部１０４が１画素を構成する場合、ある発光部１０４が点灯不良を起こした場合でも、その画素が全く点灯しなくなることを防ぐことができるので、画素不良を目立たなくすることができる。
【００６７】
基板１０１は、サファイア基板、セラッミック基板などの絶縁体基板、表面にシリコン酸化膜を形成したシリコン基板などを用いることができる。また、上記第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、例えば、シリコン膜や、シリコン膜上にｎ型ＧａＮを成膜した積層膜を用いることができる。また、上記第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明電極を用いることができる。
【００６８】
発光部１０４を構成する第１導電型の半導体１０７には、ｎ型ＡｌＧａＮやｎ型ＧａＮを、第２導電型の半導体１０８には、ｐ型ＡｌＧａＮやｐ型ＧａＮを、活性層１０９には、ＡｌＧａＮなどを、それぞれ用いることができる。また、柱状の発光部１０４の断面は、円形でも良く、三角形、四角形、六角形などの多角形でも良い。
【００６９】
また、低屈折率体１０６としては、ＳＯＧ（Spin on Glass）や透明樹脂を用いることができる。低屈折率体１０６は、発光部１０４を構成する半導体（第１導電型の半導体１０７および第２導電型の半導体１０８）よりも屈折率が小さい。それゆえ、発光部１０４内で発生した光が、内部から発光部１０４と低屈折率体１０６との界面に入射したとき、入射角が臨界角より大きい場合は、全反射して発光部１０４の内側に留まることになる。したがって、発光部１０４の側壁から隣接する発光部（画素）に漏れる光を少なくすることができる。
【００７０】
発光部１０４と低屈折率体１０６を構成する物質の、好ましい一例は、発光部１０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体１０６がエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの透明樹脂（屈折率約１．５）からなる場合である。この場合の臨界角は、約３９°である。また、発光部１０４と低屈折率体１０６を構成する物質の、より好ましい例は、発光部１０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体１０６が多孔質ＳＯＧ（屈折率約１．３）からなる場合である。この場合の臨界角は、約３３°である。
【００７１】
なお、低屈折率体１０６は、必ずしも離間して形成されている柱状の発光部１０４の間を完全に充填している必要はなく、少なくとも柱状の発光部１０４の側壁に接していればよい。例えば、柱状の発光部１０４の側壁に、低屈折率体１０６が薄膜状に形成され、更に、薄膜状の低屈折率体１０６上に反射膜を形成してもよい。このようにすると、柱状の発光部の側壁には、低屈折率体１０６と反射膜の積層膜が形成されることとなり、柱状の発光部１０４で発生した光が隣接する発光部（画素）に漏れることを、ほぼ完全に防ぐことが可能となる。なお、このような構成とした場合は、複数の発光部１０４間に残された隙間を更に樹脂等で埋めておくことが好ましい。
【００７２】
柱状の発光部１０４の直径としては、１０ｎｍから１ｍｍの間の寸法を採用することができる。また、柱状の発光部１０４の長さとしては、１００ｎｍから１ｍｍの間の寸法を採用することができる。また、柱状の発光部１０４の直径としては、より好適には、１００ｎｍから１０μｍの間の寸法を採用することができ、柱状の発光部１０４の長さとしては、より好適には、１μｍから１００μｍの間の寸法を採用することができる。
【００７３】
本実施の形態の自発光ディスプレイは、以下に述べるように、ＶＬＳ（Vapor Liquid Solid）法等で基板１０１上に直接発光部１０４を形成することができて、かつ、柱状の発光部をナノスケールやマイクロスケールに微細化することができる。このため、画素を微細化することにより、極めて高精細な自発光ディスプレイとすることが可能であり、モバイル用途のディスプレイとして好適である。一方、柱状の発光部１０４を比較的大きくした場合は、大型ディスプレイや高輝度のディスプレイとして好適である。
【００７４】
また、本実施の形態の自発光ディスプレイ１００は、基板１０１上に離散的に配置された発光部の側壁に、発光部１０４を構成する半導体よりも屈折率が小さな低屈折率体１０６が接しているため、発光部内部で発生した光は、臨界角よりも大きな角度で入射場合に全反射をして発光部内部に留まり、最終的に発光部の上部から放射される。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイ１００の消費電力を抑えることができる。
【００７５】
ところで、柱状の発光部１０４の上面は、発光部１０４の発光波長における屈折率が、低屈折率体１０６よりも大きい高屈折率体と接することが好ましい。例えば、好ましい一例としては、柱状の発光部１０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体１０６がポキシ樹脂やシリコン樹脂などの透明樹脂（屈折率約１．５）からなり、柱状の発光部１０４の上面が、ＩＴＯ（屈折率約２．１）からなる第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと接するものがある。
【００７６】
この場合、発光部１０４の内部で発生した光は、その多くが発光部１０４の側壁で全反射される一方、発光部１０４の上面では相対的に全反射されにくいため、多くの光が発光部１０４の上方に取り出される。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができるとともに、画素の発光効率を向上して、自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができる。
【００７７】
本実施の形態の自発光ディスプレイ１００では、柱状の発光部１０４は、基板１０１側から第１導電型の半導体１０７と、第２導電型の半導体１０８とが順に積層されてなり、基板１０１上には、第１の方向としての一方向に延びる複数の第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが形成され、複数の発光部１０４上には、他方向に延びる複数の第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが形成され、複数の発光部１０４の第１導電型の半導体１０７の夫々は、複数の第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのいずれか１つに電気的に接続され、複数の発光部１０４の第２導電型の半導体１０８の夫々は、複数の第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのいずれか１つに電気的に接続されている。
【００７８】
上記第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのいずれか１つと、第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのいずれか１つを選択し、所望の輝度を得るための電流を流してパルス発光させ、他の発光部１０４も同様に次々と選択してパルス発光させることができる。もしくは、例えば、第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのいずれか１つを選択し、第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのそれぞれに所望の輝度を得るための電流を流すことにより、ライン毎に発光部１０４をパルス発光させても良く、この自発光ディスプレイ１００を、いわゆるパッシブ駆動しても良い。
【００７９】
上記説明した自発光ディスプレイ１００は、構造が簡単であるから、製造工程を少なくすることができる。また、柱状の発光部１０４が、基板１０１側から、第１導電型の半導体１０７と、第２導電型の半導体１０８とを、順に積層してなるため、基板上に形成された第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、第１導電型の半導体１０７とを接続すると共に、発光部上に形成された第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、第２の半導体１０８を接続するのが容易になる。
【００８０】
尚、第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは透明電極とするのが好ましく、その場合、発光部１０４の上面に形成される配線が、発光部からの光を遮ることなく透過させるため、発光効率を向上させることができて、自発光ディスプレイの消費電力を抑制することができる。
【００８１】
自発光ディスプレイ１００がパッシブ駆動される場合では、発光部１０４を構成する半導体は、無機半導体からなることが特に好ましい。パッシブ駆動型の自発光ディスプレイは、画面が大型化して、画素数が増えるにしたがって、パルス発光の時間が短縮するから、発光強度を強くする必要がある。発光部を無機半導体とすれば、有機半導体に比べて発光強度を強くするのが容易であるため、画面の大型化、高画素化に対応可能となるからである。
【００８２】
また、発光部１０４は、ＧａＮを主体として構成されているのが好ましい。ＧａＮは屈折率が約２．４と高く、側壁に接する低屈折率体１０６との屈折率の差を大きくすることができるため、効率的に発光部１０４の側壁からの光の漏れを抑制して、画像の滲みを少なくすることができるからである。
【００８３】
更に、ＧａＮを主体として構成される発光部１０４は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなる活性層１０９を備えることが好ましい。活性層１０９は、一層に限らず、多層構造としてもよい。ｎ型のＧａＮと、ｐ型のＧａＮとの間に活性層を挟むことにより、著しく発光効率を向上することができる。
【００８４】
ところで、基板１０１上には、結晶性の導電膜パターンが、形成されており、この導電膜パターン上に、発光部１０４が形成されており、発光部１０４は、結晶性の無機半導体からなることが好ましい。本実施の形態では、結晶性の導電膜パターンは、例えばシリコン膜や、シリコン膜上にｎ型ＧａＮを成膜した積層膜を用い、第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとしても用いている。
【００８５】
基板１０１上には、結晶性の導電膜が形成され、その上に結晶性の無機半導体からなる発光部１０４が形成されているので、発光部１０４をエピタキシャル成長により一括して基板上に形成することが可能である。したがって、複数の発光部１０４を１つずつ基板上に実装する工程が必要でなくなる。
【００８６】
柱状の発光部１０４の形状については、柱状の発光部１０４の高さ（図２にＨで示す）が幅（図２にＷで示す）よりも大きいことが好ましい。このような形状では、発光部１０４と、基板１０１上に形成された結晶性の導電膜（第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）との接触面積を小さくし、かつ発光層（活性層１０９）と、基板１０１上に形成された結晶性の導電膜との距離を大きくすることができるので、基板１０１上に形成された結晶性の導電膜と、発光部１０４との格子定数の不一致による発光層付近の結晶欠陥密度を低くできて、発光部１０４の発光効率を高くでき、自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができるのである。
【００８７】
また、基板１０１上に形成された結晶性の導電膜（第１の配線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）は、シリコンまたは基板側からシリコンとＧａＮが積層された積層膜からなり、発光部１０４は、主としてＧａＮからなるのが好ましい。シリコンの結晶性膜は、多くの基板上で容易に形成可能であり、シリコンの結晶性膜上では、ＧａＮの結晶成長が可能となる。また、シリコンの結晶性膜上に、ＧａＮの結晶性膜を形成すれば、発光部１０４を構成するＧａＮの結晶性をより良好にして、発光部１０４の発光効率を向上することができる。このような構成においては、安価に高効率な発光部１０４を形成して自発光ディスプレイの消費電力を抑えることができる。
【００８８】
また、発光部１０４の大きさが小さい場合、具体的には、発光部１０４の直径が３０μｍ以下の場合には、通常の蛍光体（粒子の大きさが１０〜２０μｍ）を用いて画素毎に蛍光体を塗布するのが困難となる。更には、画素毎の蛍光体粒子の数がばらつくため、画素の発色を一定にするのが困難となる。それゆえ、赤色蛍光体１１０Ｒ、緑色蛍光体１１０Ｇおよび青色蛍光体１１０Ｂとして、蛍光体粒子の直径が、１μｍ以下、より好適には、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のナノ粒子蛍光体を塗布するのが好ましい。これにより、蛍光体の塗布を容易にするとともに、画素を高精細化しても画素の発色を一定にすることができる。
【００８９】
本実施の形態の自発光ディスプレイ１００では、複数の発光部１０４毎に、青色画素１０５Ｂ、緑色画素１０５Ｇ、赤色画素１０５Ｒのいずれかが形成され、各発光部１０４は、通電により紫外光を発光するようになっている。そして、青色画素１０５Ｂでは、発光部１０４で発生した紫外光を青色光に変換する青色蛍光体１１０Ｂが設けられ、緑色画素１０５Ｇでは、発光部１０４で発生した紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体１１０Ｇが設けられ、赤色画素１０５Ｒでは、発光部１０４で発生した紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体１１０Ｒが設けられている。
【００９０】
このように、青色画素１０５Ｂ、緑色画素１０５Ｇおよび赤色画素１０５Ｒを設けることにより、カラー化が可能となる。また、発光部１０４では、紫外光を発光させ、青色画素１０５Ｂでは、紫外光を青色光に変換する青色蛍光体１１０Ｂを設けて青色光に変換し、緑色画素１０５Ｇでは、紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体１１０Ｇを設けて緑色光に変換し、赤色画素１０５Ｒでは、紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体１１０Ｒを設けて赤色光に変換することにより、３種類の発光部を設ける必要がなく、一種類で足りる。また、各画素では、それぞれ眼に見えない紫外光を波長変換しているため、単色光を得るのが容易で、色再現性を良くすることができる。
【００９１】
図３〜図９は、第１実施形態の自発光ディスプレイ１００を製造できる手順の一例を説明する図である。
【００９２】
先ず、図３に示すように、少なくとも表面が絶縁性の基板１０１、例えば、サファイア基板、セラッミック基板などの絶縁体基板、表面にシリコン酸化膜を形成したシリコン基板を準備する。
【００９３】
次に、図４に示すように、基板１０１上に厚さ５０ｎｍのシリコン薄膜をＣＶＤ法により堆積し、その後、９００℃で、アニールして結晶化する。続いて、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ１００ｎｍのｎ型ＧａＮをシリコン薄膜上に堆積する。このように基板１０１上に形成したｎ型ＧａＮ／シリコン積層膜をフォトリソグラフィー工程によりパターニングし、第１の配線１０２ｂを形成する。この工程は、下部配線工程を構成する。
【００９４】
次に、図５に示すように、基板上全面に、ＮｉやＡｕなどの触媒金属をスパッタ法により堆積し、フォトリソグラフィー工程により第１の配線１０２ｂ上にドット状の金属触媒粒子１２１を形成する。この後、さらにアニールによりドット状の金属触媒粒１２１を凝集させることもできる。金属触媒粒の粒径は、後に形成する柱状の発光部１０４の太さに応じて決めればよい。柱状の発光部１０４の太さは、例えば、１００ｎｍ〜１０μｍとすることができる。この工程は、基板１０１上の所定の位置に複数の発光部１０４を形成する位置を規定するものであり、発光部位置規定工程を構成する。
【００９５】
次に、発光部形成エピタキシャル工程を行う。詳しくは、図６に示すように、成長温度８００℃で、ＶＬＳ（Vapor Liquid Solid）法により、第１導電型の半導体１０７（例えばＡｌＧａＮ）、活性層１０９（例えばＧａＮ）、第２導電型の半導体１０８（例えばＡｌＧａＮ）を、この順にエピタキシャル成長させる。
【００９６】
使用するガスは、ＡｌＧａＮを成長させる際は、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＮＨ３（アンモニア）およびキャリアガスとしてＨ２（水素）を用いることができる。また、ＧａＮを成長させる際は、ＴＭＧ、ＮＨ３およびＨ２を用いればよい。また、半導体に導電性を与える不純物としては、ｎ型の導電型とする際はＳｉＨ４（シラン）を、ｐ型の導電型とする際はＣｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエチルマグネシウム）を添加すればよい。第１導電型の半導体１０７、活性層１０９および第２導電型の半導体１０８は、発光部１０４を構成する。発光部１０４の長さは、例えば、１μｍ〜５０μｍとすることができる。続いて、金属触媒粒１２１をエッチングにより除去する。
【００９７】
次に、低屈折率体形成工程を行う。詳しくは、図７に示すように、発光部を構成する半導体の屈折率よりも小さい屈折率をもつ低屈折率体１０６を、基板１０１上に離散的に形成された複数の発光部１０４の側壁に接するように配置する。具体的には、複数の発光部１０４間の隙間を樹脂またはＳＯＧで充填することができる。このとき、発光部１０４の上面が低屈折率体１０６で埋まってしまった場合は、発光部１０４の上面が露出するまで適宜エッチングを行なう。
【００９８】
次に、上部配線工程を行う。詳しくは、図８に示すように、ＩＴＯまたはＩＺＯを低屈折率体１０６および発光部１０４の上面上に一様に堆積した後、フォトリソグラフィー工程を行なうことによって、低屈折率体１０６の上面に沿って複数の発光部を接続する第２の配線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを形成する。
【００９９】
次に、図９に示すように、各発光部１０４（各画素）上に、赤色蛍光体１１０Ｒ、緑色蛍光体１１０Ｇまたは青色蛍光体１１０Ｂのいずれか１つをインクジェットにより塗布する。なお、発光部１０４の大きさが小さい場合、具体的には、発光部１０４の直径が３０μｍ以下の場合には、通常の蛍光体（粒子の大きさが１０〜２０μｍ）を用いて画素毎に蛍光体を塗布するのが困難になる。この場合は、蛍光体粒子の直径が１μｍ以下、より好適には、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のナノ粒子蛍光体を塗布するのが好ましい。これにより、赤色画素１０５Ｒ、緑色画素１０５Ｇおよび青色画素１０５Ｂが規定され、自発光ディスプレイ１００が完成する。
【０１００】
上記手順によれば、発光部１０４を構成する第１の半導体１０７および第２の半導体１０８より屈折率の低い低屈折率体１０６を、少なくとも発光部１０４の側壁部に接するように形成するため、発光部１０４内部で発生した光が、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体１０６に入射した場合に全反射を行うことによって発光部１０４の内部に留まり、最終的に発光部１０４の上部から放射される。
【０１０１】
したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイ１００の消費電力を抑えることができる。また、発光部１０４は、基板１０１上のあらかじめ規定された位置に、エピタキシャル成長により一括して形成されるため、複数の発光部１０４を、１つ１つ基板上に実装する必要がない。したがって、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【０１０２】
また、上記手順では、基板１０１上の所定の位置に複数の発光部１０４を形成する位置を規定する発光部位置規定工程において、基板１０１上の所定の位置に金属触媒粒１２１を配置する工程を含み、更に、発光部形成エピタキシャル工程において、金属触媒粒１２１を触媒としてＶＬＳ法により第１導電型の半導体１０７および第２導電型の半導体１０８をエピタキシャル成長する工程を含んでいたが、これは発光部位置規定工程および発光部形成エピタキシャル工程の組合せとして好適であり、それらの工程の組み合わせを採用することにより、簡易に良好な結晶性の発光部を形成することができる。また、エピタキシャル成長に触媒を用いたＶＬＳ法を用いるため、プロセスを低温にできるという利点もある。
【０１０３】
また、低屈折率体形成工程では、基板１０１上に離散して形成された発光部１０４間の隙間を埋めるように低屈折率体１０６を形成する工程を含み、更に、低屈折率体１０６の上面に沿って複数の発光部１０４の第２導電型の半導体を接続する第２の配線１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃを形成する上部配線工程を更に備えることが好ましい。この場合、低屈折率体１０６を、発光部１０４間の隙間を埋めるように形成して表面を略平らにしてから、上部配線工程を行なうため、上部配線工程が容易となるからである。
【０１０４】
また、下部配線工程は、基板１０１上に結晶性の導電体膜をパターニングする工程を含み、発光部位置規定工程において、パターニングされた導電体膜上に発光部１０４が形成される位置が規定され、更に、発光部１０４が、無機半導体からなることが好ましい。この場合、下部配線を形成する工程が、結晶性の無機半導体部からなる発光部を形成する下地形成を兼ねることができて、良好な結晶性の発光部を簡略な工程で形成することができるからである。
【０１０５】
図１０および図１１は、第１実施形態の自発光ディスプレイ１００を製造する他の手順を説明する図である。
【０１０６】
この変形例では、まず、既に説明した図３および図４を用いて説明した工程と同じ工程を行う。
【０１０７】
次に、図１０に示すように、基板全面にシリコン窒化膜１２２を堆積し、フォトリソグラフィーによりシリコン窒化膜１２２に開口部を設ける。この開口部の大きさは、次に行なう発光部形成工程でエピタキシャル成長する柱状の発光部１０４の太さを規定することとなる。柱状の発光部１０４の太さは、例えば、１００ｎｍ〜１０μｍとすることができる。この工程は、基板１０１上の所定の位置に複数の発光部１０４を形成する位置を規定するものであり、発光部位置規定工程を構成している。
【０１０８】
次に、発光部形成エピタキシャル工程を行う。詳しくは、図１１に示すように、成長温度９５０℃で、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、第１導電型の半導体１０７（例えばＡｌＧａＮ）、活性層１０９（例えばＧａＮ）、第２導電型の半導体１０８（例えばＡｌＧａＮ）を、この順にエピタキシャル成長させる。尚、発光部形成エピタキシャル工程の後、シリコン窒化膜１２２を除去してもよいが、必ずしも除去する必要はない。次に、既に説明した図７〜９を用いて説明した工程と同じ工程を行うことにより、自発光ディスプレイ１００を完成するようになっている。
【０１０９】
上記変形例の手順によれば、基板１０１上の所定の位置に複数の発光部１０４を形成する位置を規定する発光部位置規定工程において、基板１０１上に、基板１０１上の所定の位置が開口するように開口部を設けたマスクを形成する工程を含み、発光部形成エピタキシャル工程は、開口部において半導体を選択的にエピタキシャル成長させる工程を含んでいる。
【０１１０】
これは発光部位置規定工程および発光部形成エピタキシャル工程の組合せとして好適であり、簡易に結晶性が良好な発光部を形成することが可能となる。また、開口部の大きさを場所により変えることにより、発光部の大きさを場所により容易に変えることができる。例えば、３原色の画素のそれぞれにおいて、各色の発光効率に応じて発光部の大きさを変えることができる。
【０１１１】
（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態の自発光ディスプレイの概略断面図である。
【０１１２】
第２実施形態の自発光ディスプレイは、複数の発光部は、通電により青色光を発光し、上記緑色画素では、上記発光部で発生した青色光を緑色光に変換する蛍光体が設けられ、上記赤色画素では、上記発光部で発生した青色光を赤色光に変換する蛍光体が設けられている点が、第１実施形態の自発光ディスプレイを異なる。すなわち、第２実施形態は、基板上に形成された複数の発光部の夫々は、青色画素、緑色画素、赤色画素のいずれかに対応する点は、第１実施形態と同様であるが、発光部が青色に発光し、蛍光体は赤色蛍光体と青色蛍光体の２種類である点が第１実施形態と異なる。
【０１１３】
図１２に示すように、本実施の形態の自発光ディスプレイ２００は、基板２０１上に、複数の第１の配線（図１２では第１の配線２０２ｂのみを示す）が、それぞれ第１の方向としての基板２０１上の一方向に延在している。第１の配線２０２ｂ上には、それぞれが画素となり青色光を発光する柱状の発光部２０４が略等間隔に離間して形成されている。柱状の発光部２０４は、第１の配線２０２ｂに接する側から、第１導電型の半導体２０７、活性層２０９および第２導電型の半導体２０８が順に積層されてなる。
【０１１４】
上記第１の配線２０２ｂ上に離散的に形成された複数の柱状の発光部２０４の間は、発光部２０４を構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体２０６によって充填されている。発光部２０４および低屈折率体２０６上には、透明電極からなる第２の配線２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃが、それぞれ基板上の上記一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。
【０１１５】
そして、それぞれが画素となる各発光部２０４の第１導電型の半導体２０７は複数の第１の配線のいずれかに接続され、第２導電型の半導体２０８は、第２の配線２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのいずれかに接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部２０４を選択することができる。各発光部２０４上には、青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体２１１Ｒが配置されるか、または、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体２１１Ｇが配置されるか、または、蛍光体が配置されず、赤色蛍光体２１１Ｒが配置された画素は、赤色画素２０５Ｒとなり、緑色蛍光体２１１Ｇが配置された画素は、緑色画素２０５Ｇとなり、蛍光体が配置されない画素は、青色画素２０５Ｂとなる。
【０１１６】
本実施の形態の自発光ディスプレイ２００は、第１実施形態の自発光ディスプレイ１００とほぼ同様の手順で形成することができる。変更する点は、（ｉ）発光部２０４が青色光を発光するように発光部２０４を設計する（例えば、発光層２０９をＩｎＧａＮとしてバンドギャップを調整する）点と、（ｉｉ）青色画素２０５Ｂの上には蛍光体を塗布しない点である。ここで、上記（ｉ）は、活性層２０９のバンドギャップを適宜調整することにより容易に実現できる。
【０１１７】
本実施の形態の自発光ディスプレイ２００は、青色画素２０５Ｂ、緑色画素２０５Ｇおよび赤色画素２０５Ｒを備えているので、カラー化が可能となる。また、発光部２０４では青色光を発光させ、緑色画素２０５Ｇでは青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体２１１Ｇを設けて緑色光に変換し、赤色画素２０５Ｒでは青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体２１１Ｒを設けて赤色光に変換することにより、３種類の発光部を設ける必要がなく、一種類で足りる。また、青色画素では発光部で発生する青色をそのまま用いるため、蛍光体の種類も、２種類で足りる。
【０１１８】
（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態の自発光ディスプレイ３００の概略の断面図である。
【０１１９】
第３実施形態の自発光ディスプレイ３００は、基板上に形成された複数の発光部が、夫々青色画素、緑色画素、黄色画素、赤色画素のいずれかに対応し、上記複数の発光部は通電により紫外光を発光し、上記青色画素では、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体が設けられ、上記緑色画素では、上記発光部で発生した紫外光を緑色光に変換する蛍光体が設けられ、上記黄色画素では、上記発光部で発生した紫外光を黄色光に変換する蛍光体が設けられ、上記赤色画素では、上記発光部で発生した紫外光を赤色光に変換する蛍光体が設けられている点が、第１実施形態の自発光ディスプレイと異なる。すなわち、第３実施形態の自発光ディスプレイ３００は、画素が、青色画素、緑色画素、黄色画素および赤色画素の４種類からなる点が、第１実施形態の自発光ディスプレイと異なる。
【０１２０】
図１３に示すように、第３実施形態の自発光ディスプレイ３００は、基板３０１上に、複数の第１の配線（図１３では第１の配線３０２ｂのみを示す）が形成され、複数の第１の配線は、互いに間隔をおいて存在しており、各第１の配線は、第１の方向としての基板上の一方向に延在している。
【０１２１】
第１の配線３０２ｂ上には、紫外光を発光する柱状の発光部３０４が略等間隔に離間して形成され、各発光部３０４毎に、画素が構成されるようになっている。柱状の発光部３０４は、第１の配線３０２ｂに接する側から、第１導電型の半導体３０７、活性層３０９および第２導電型の半導体３０８が、順次積層されてなる。第１の配線３０２ｂ上に離散的に形成された複数の柱状の発光部３０４間は、発光部３０４を構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体３０６によって充填されている。
【０１２２】
発光部３０４および低屈折率体３０６上には、透明電極からなる複数の第２の配線３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄが存在している。複数の第２の配線３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄの夫々は、基板上の一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。各画素を構成する各発光部３０４の第１導電型の半導体３０７は、複数の第１の配線のいずれかに接続され、第２導電型の半導体３０８は、第２の配線３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄのいずれかに接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部３０４を選択することができる。
【０１２３】
各発光部３０４上には、紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体３１０Ｒ、紫外光を黄色光に変換する黄色蛍光体３１０Ｙ、紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体３１０Ｇ、または、紫外光を青色光に変換する青色蛍光体３１０Ｂのいずれかが配置されている。赤色蛍光体３１０Ｒが配置された画素は、赤色画素３０５Ｒを構成し、黄色蛍光体３１０Ｙが配置された画素は、黄色画素３０５Ｙを構成し、緑色蛍光体３１０Ｇが配置された画素は、緑色画素３０５Ｇを構成し、青色蛍光体３１０Ｂが配置された画素は、青色画素３０５Ｂを構成している。
【０１２４】
第３実施形態の自発光ディスプレイ３００は、第１実施形態の自発光ディスプレイ１００とほぼ同様の手順で形成することができる。変更する点は、黄色画素３０５Ｙを新たに設けるための黄色蛍光体３１０Ｙを塗布する工程を追加することのみである。
【０１２５】
第３実施形態の自発光ディスプレイ３００は、青色画素、緑色画素、黄色画素および赤色画素を備えているので、カラー化が可能となる。また、いわゆる４原色を用いているから、表現できる色の範囲を広くすることができる。また、発光部で紫外光を発光させ、青色画素で紫外光を青色光に変換する蛍光体を設けて青色光に変換し、緑色画素で紫外光を緑色光に変換する蛍光体を設けて緑色光に変換し、黄色画素で紫外光を黄色光に変換する蛍光体を設けて黄色光に変換し、赤色画素で紫外光を赤色光に変換する蛍光体を設けて赤色光に変換することにより、４種類の発光部を設ける必要がなく、１種類の発光部のみで、自発光ディスプレイ３００を構成することができる。また、各画素では、それぞれ眼に見えない紫外光を波長変換しているため、単色光を得るのが容易で、色再現性を良くすることができる。
【０１２６】
（第４実施形態）
図１４は、本発明の第４実施形態の自発光ディスプレイ４００の概略断面図である。
【０１２７】
第４実施形態の自発光ディスプレイ４００では、基板上に形成された複数の発光部は、夫々青色画素、緑色画素、黄色画素、赤色画素のいずれかに対応し、上記複数の発光部は通電により青色光を発光し、上記緑色画素では、上記発光部で発生した青色光を緑色光に変換する蛍光体が設けられ、上記黄色画素では、上記発光部で発生した青色光を黄色光に変換する蛍光体が設けられ、上記赤色画素では、上記発光部で発生した青色光を赤色光に変換する蛍光体が設けられている。すなわち、第２実施形態との比較において、発光部が、青色光を発光する点は、同一である一方、画素が、３種類でなくて、青色画素、緑色画素、黄色画素および赤色画素の４種類である点が異なる。
【０１２８】
図１４に示すように、第４実施形態の自発光ディスプレイ４００は、基板４０１上に、複数の第１の配線（図１４では第１の配線４０２ｂのみを示す）を配置し、各第１の配線は、基板４０１上を第１の方向である一方向に延在している。第１の配線４０２ｂ上には、青色光を発光する複数の柱状の発光部４０４が略等間隔に離間して形成され、各発光部４０４毎に画素が構成されるようになっている。
【０１２９】
各柱状の発光部４０４は、第１の配線４０２ｂに接する側から、第１導電型の半導体４０７、活性層４０９および第２導電型の半導体４０８が順次積層されてなる。第１の配線４０２ｂ上に離散的に形成された複数の柱状の発光部４０４の間は、発光部４０４を構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体４０６によって充填されている。
【０１３０】
上記発光部４０４および低屈折率体４０６上には、透明電極からなる複数の第２の配線４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄが存在し、複数の第２の配線４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄは、互いに間隔をおいて位置し、各第２の配線４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄは、基板４０１上の上記一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。
【０１３１】
各画素を構成する各発光部４０４の第１導電型の半導体４０７は、複数の第１の配線のいずれかに接続され、第２導電型の半導体４０８は、第２の配線４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄのいずれかに接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部４０４を選択することができる。
【０１３２】
各発光部４０４上には、青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体４１１が配置されるか、または、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体４１１Ｙが配置されるか、または、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体４１１Ｇが配置されるか、または、蛍光体が配置されないようになっている。上記赤色蛍光体４１１が配置された画素は、赤色画素５０５Ｒを構成し、黄色蛍光体４１１Ｙが配置された画素は、黄色画素４０５Ｙを構成し、緑色蛍光体４１１Ｇが配置された画素は、緑色画素４０５Ｇを構成し、蛍光体が配置されない画素は、青色画素４０５Ｂを構成している。
【０１３３】
第４実施形態の自発光ディスプレイ４００は、第２実施形態の自発光ディスプレイ２００とほぼ同様の手順で形成されることができる。変更する点は、黄色画素４０５Ｙを新たに設けるための黄色蛍光体５１０Ｙを塗布する工程を追加することのみである。
【０１３４】
第４実施形態の自発光ディスプレイ４００は、青色画素、緑色画素、黄色画素および赤色画素を設けることにより、カラー化が可能となる。また、色の再現のために、いわゆる４原色を用いているから、表現できる色の範囲を広くすることができる。また、発光部では青色光を発光させ、緑色画素では青色光を緑色光に変換する蛍光体を設けて緑色光に変換し、黄色画素では青色光を黄色光に変換する蛍光体を設けて黄色光に変換し、赤色画素では青色光を赤色光に変換する蛍光体を設けて赤色光に変換することにより、４種類の発光部を設ける必要がなく、１種類の発光部のみで、自発光ディスプレイ４００を構成することができる。また、青色画素では発光部で発生する青色をそのまま用いるため、蛍光体の種類も、３種類のみで、自発光ディスプレイ４００を構成することができる。
【０１３５】
（第５実施形態）
図１５は、本発明の第５実施形態の自発光ディスプレイ５００の概略断面図である。
【０１３６】
第５実施形態の自発光ディスプレイ５００では、基板５０１上に形成された複数の発光部は、複数種の画素（赤色画素、黄色画素、緑色画素および青色画素）のいずれかに対応し、各発光部は、対応する種類の画素に応じて、所定の分光分布（赤色、黄色、緑色および青色）で発光するようになっている。すなわち、赤色画素、黄色画素、緑色画素および青色画素に属する発光部は、それぞれ赤色、黄色、緑色および青色に発光するようになっている。
【０１３７】
図１５示すように、第５実施形態の自発光ディスプレイ５００は、基板５０１上に、複数の第１の配線（図１５では第１の配線５０２ｂのみを示す）が位置し、複数の第１の配線は、互いに間隔をおいて位置しており、各第１の配線は、第１の方向としての基板５０１上の一方向に延在している。
【０１３８】
第１の配線５０２ｂ上には、赤色、黄色、緑色および青色に発光する柱状の発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂが略等間隔に離間して形成され、各発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂ毎に画素が構成されるようになっている。
【０１３９】
各柱状の発光部５０４Ｒ（５０４Ｙ、５０４Ｇ、５０４Ｂ）は、第１の配線５０２ｂに接する側から、第１導電型の半導体５０７Ｒ（５０７Ｙ、５０７Ｇ、５０７Ｂ）、活性層５０９Ｒ（５０９Ｙ、５０９Ｇ、５０９Ｂ）および第２導電型の半導体５０８Ｒ（５０８Ｙ、５０８Ｇ、５０８Ｂ）が順次積層されてなる。また、発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂを構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体５０６が、第１の配線５０２ｂ上に離散的に形成された複数の柱状の発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂの間に充填されている。
【０１４０】
発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇ、５０４Ｂおよび低屈折率体５０６上には、透明電極からなる第２の配線５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄが形成され、各第２の配線５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄは、基板５０１上の一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。
【０１４１】
各画素を構成する各発光部５０４Ｒ（５０４Ｙ、５０４Ｇ、５０４Ｂ）の第１導電型の半導体５０７Ｒ（５０７Ｙ、５０７Ｇ、５０７Ｂ）は、複数の第１の配線のいずれかに接続され、第２導電型の半導体５０８Ｒ（５０８Ｙ、５０８Ｇ、５０８Ｂ）は、第２の配線５０３ａ（５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄ）に接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂを選択することができるようになっている。
【０１４２】
第５実施形態では、発光部５０４Ｒは、赤色に発光し、発光部５０４Ｙは、黄色に発光し、発光部５０４Ｇは、緑色に発光し、発光部５０４Ｂは、青色に発光するようになっている。各発光部毎に異なる波長または分光分布で発光する理由は、活性層５０９Ｒ、５０９Ｙ、５０９Ｇおよび５０９Ｂの厚さが、量子効果を奏するほど薄く、かつ、それぞれの厚さが異なるためである。活性層５０９Ｒ、５０９Ｙ、５０９Ｇおよび５０９Ｂの厚さが十分薄い場合、量子井戸内でサブバンドが形成され、実効的なバンドギャップが広がるからである。
【０１４３】
具体的には、活性層５０９Ｒ、５０９Ｙ、５０９Ｇおよび５０９ＢがＩｎＮの場合、活性層５０９Ｒの厚さを２．５ｎｍとすると６３０ｎｍ（赤色）を発光し、活性層５０９Ｙの厚さを２．３５ｎｍとすると５８０ｎｍ（黄色）を発光し、活性層５０９Ｇの厚さを２．２ｎｍとすると５２０ｎｍ（緑色）を発光し、活性層５０９Ｂの厚さを２．０ｎｍとすると４６０ｎｍ（青色）を発光させることができる。
【０１４４】
また、活性層５０９Ｒ、５０９Ｙ、５０９Ｇおよび５０９ＢがＩｎ０．６Ｇａ０．４Ｎの場合、活性層５０９Ｒの厚さを４．８ｎｍとすると６３０ｎｍ（赤色）を発光し、活性層５０９Ｙの厚さを３．９ｎｍとすると５８０ｎｍ（黄色）を発光し、活性層５０９Ｇの厚さを３．２５ｎｍとすると５２０ｎｍ（緑色）を発光し、活性層５０９Ｂの厚さを２．７５ｎｍとすると４６０ｎｍ（青色）を発光させることができる。
【０１４５】
発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂの太さは、それぞれ異なるが、これは後述するように、発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂの活性層５０９Ｒ、５０９Ｙ、５０９Ｇおよび５０９Ｂの厚さを簡易に変えるためである。なお、活性層は一層で構成しても良く、多層で構成しても良い。
【０１４６】
第５実施形態の自発光ディスプレイ５００は、第１実施形態の自発光ディスプレイ１００とほぼ同様の手順で形成することができる。変更する点は、発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂの太さを、それぞれ異なるように形成する点である。尚、発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇおよび５０４Ｂの太さを変えるためには、例えば、図１０において、シリコン窒化膜１２２に設ける開口部の大きさを変えるようにすれば良い。
【０１４７】
発光部の太さが太いほど、活性層の成長速度が速くなるため、活性層が厚くなり、発光波長を長波長化することができる。また、発光部の太さを適宜変えるようにすると、それぞれ異なる分光分布（波長）で発光する複数種の発光部を一度に形成することができるため、製造プロセスを簡略化することができる。
【０１４８】
なお、発光部の太さを変えた場合、第１導電型の半導体および第２導電型の半導体の成長速度も変わり、画素により発光部の長さが変わってしまう場合がある。このような場合は、低屈折率体５０６の厚さを一番短い発光部に合わせて形成し、低屈折率体５０６から突出した発光部を研磨すればよい。こうすることにより、低屈折率体５０６と、発光部５０４Ｒ、５０４Ｙ、５０４Ｇ、５０４Ｂとからなる表面を平滑化することができる。
【０１４９】
第５実施形態の自発光ディスプレイ５００は、複数種の画素を備えているので、カラー化が可能となる。また、基板５０１上に形成された複数の発光部は、複数種の画素のいずれかに対応し、対応する種類の画素に応じて所定の分光分布（波長）で発光するため、波長を変換するための蛍光体を設ける必要がない。
【０１５０】
（第６実施形態）
図１６は、本発明の第６実施形態の自発光ディスプレイ６００の一部の平面図であり、図１７は、図１６のＢＢにおける矢視断面図である。
【０１５１】
第６実施形態の自発光ディスプレイ６００は、下部配線（第１の配線）６６１ａ, ６６１ｂ,６６１ｃが基板６０１と発光部の間に配置されるのではなく、基板６０１の裏面に配置され、基板に穿たれたコンタクト孔により発光部と電気的に接続されている点が、第１実施形態の自発光ディスプレイと異なる。
【０１５２】
図１６および１７に示すように、第６実施形態の自発光ディスプレイ６００では、複数の第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃが、基板６０１の裏面に配置され、複数の第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃは、互いに間隔をおいて位置し、各第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃは、第１の方向としての基板６０１上の一方向に延在している。
【０１５３】
基板６０１上には、紫外光を発光する柱状の発光部６０４が略等間隔に離間して形成され、各発光部６０４毎に画素が構成されるようになっている。柱状の発光部６０４は、第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃのいずれかと、基板６０１を貫通するコンタクト孔６６２を介して電気的に接続されている。柱状の発光部６０４は、第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃに近い側から、第１導電型の半導体６０７、活性層６０９および第２導電型の半導体６０８が順次積層されてなる。基板６０１上に離散的に形成された複数の柱状の発光部６０４の間には、発光部６０４を構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体６０６が充填されている。
【０１５４】
発光部６０４および低屈折率体６０６上には、透明電極からなる複数の第２の配線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃが存在し、複数の第２の配線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃは、互いに間隔をおいて位置し、各第２の配線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃは、基板６０１上の一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。
【０１５５】
各画素を構成する各発光部６０４の第１導電型の半導体６０７は、第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃのいずれかに接続され、第２導電型の半導体６０８は、第２の配線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃのいずれかに接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部６０４を選択することができる。
【０１５６】
各発光部６０４上には、紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体６１０Ｒが配置されるか、または、紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体６１０Ｇが配置されるか、または、紫外光を青色光に変換する青色蛍光体６１０Ｂが配置されている。赤色蛍光体６１０Ｒが配置された画素は、赤色画素６０５Ｒを構成し、緑色蛍光体６１０Ｇが配置された画素は、緑色画素６０５Ｇを構成し、青色蛍光体６１０Ｂが配置された画素は、青色画素６０５Ｂを構成している。
【０１５７】
図１６では、赤色画素６０５Ｒ、緑色画素６０５Ｇ、青色画素６０５Ｂが、それぞれ３画素ずつ描かれているが、各画素数は、３画素に限らず所望の画素数を採用することができる。また、図１６および図１７では、１個の発光部６０４が１画素を構成しているが、複数個の発光部６０４が１画素を構成するようにしてもよい。複数個の発光部６０４が１画素を構成する場合、ある発光部６０４が点灯不良を起こした場合でも、その画素が全く点灯しなくなることを防ぐことができるので、画素不良を目立たなくすることができる。
【０１５８】
基板６０１は、サファイア基板、無ドープのＧａＮなどを用いることができる。基板６０１にはコンタクト孔が貫通し、その裏面には第１の配線が形成されているため、基板６０１は、絶縁性を有する必要がある。また、基板６０１上に発光部６０４をエピタキシャル成長するため、基板６０１は、結晶性が良くて、発光部６０４を構成する半導体と格子定数が近いものが好ましい。
【０１５９】
上記第１の配線６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃは、例えば、銅、金、タングステンなどの金属を用いることができる。また、コンタクト孔６６２には、同様の金属を充填することができる。また、上記第２の配線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃは、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明電極を用いることができる。
【０１６０】
発光部６０４を構成する第１導電型の半導体６０７には、ｎ型ＡｌＧａＮやｎ型ＧａＮを用いることができ、第２導電型の半導体６０８には、ｐ型ＡｌＧａＮやｐ型ＧａＮを用いることができ、活性層６０９には、ＡｌＧａＮなどを用いることができる。尚、柱状の発光部６０４の断面は、円形のほか、三角形、四角形、六角形などの多角形であっても良い。
【０１６１】
また、低屈折率体６０６としては、ＳＯＧや透明樹脂を用いることができる。低屈折率体６０６は、発光部６０４を構成する半導体（第１導電型の半導体６０７および第２導電型の半導体６０８）よりも屈折率が小さい。それゆえ、発光部６０４内で発生した光が、内部から発光部６０４と低屈折率体６０６との界面に入射すると、低屈折率体６０６に入射する入射角が臨界角より大きい場合は、光が全反射して、発光部６０４の内側に留まることになる。したがって、発光部６０４の側壁から隣接する発光部（画素）に漏れる光を少なくすることができる。
【０１６２】
発光部６０４と低屈折率体６０６を構成する物質は、好ましくは、発光部６０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体６０６がエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの透明樹脂（屈折率約１．５）からなる。この場合の臨界角は、約３９°である。また、発光部６０４と低屈折率体６０６を構成する物質は、より好ましくは、発光部６０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体６０６が多孔質ＳＯＧ（屈折率約１．３）からなる。この場合の臨界角は、約３３°である。
【０１６３】
尚、低屈折率体６０６は、必ずしも離間して形成されている柱状の発光部６０４の間を完全に充填している必要はなく、少なくとも柱状の発光部６０４の側壁に接する位置に配置されていれば良い。例えば、柱状の発光部６０４の側壁に、低屈折率体６０６が薄膜状に形成され、更に、薄膜状の低屈折率体６０６上に反射膜を形成してもよい。この場合、柱状の発光部６０４の側壁には、低屈折率体６０６と反射膜の積層膜が形成されることとなり、柱状の発光部で発生した光が隣接する発光部（画素）に漏れることを、ほぼ完全に防ぐことが可能となる。尚、このような構成とした場合は、複数の発光部６０４の間に残された隙間を更に樹脂等で埋めておくことが好ましい。
【０１６４】
柱状の発光部６０４の大きさとしては、例えば、直径に関しては１０ｎｍから１ｍｍを採用でき、長さに関しては１００ｎｍから１ｍｍを採用することができる。また、より好適には、直径に関し１００ｎｍから１０μｍを採用することができ、長さに関し１μｍから１００μｍを採用することができる。
【０１６５】
本実施の形態の自発光ディスプレイは、以下に述べるように、ＶＬＳ（Vapor Liquid Solid）法等で基板６０１上に直接発光部６０４を形成することができて、かつ、柱状の発光部をナノスケールやマイクロスケールに微細化することができる。このため、画素を微細化することにより、極めて高精細な自発光ディスプレイを構成することが可能であり、モバイル用途のディスプレイとして好適に使用されることができる。一方、柱状の発光部６０４を比較的大きくした場合は、大型ディスプレイや高輝度のディスプレイとして好適に使用することができる。
【０１６６】
第６実施形態の自発光ディスプレイ６００では、基板６０１上に離散的に配置された発光部の側壁に、発光部６０４を構成する半導体よりも屈折率が小さな低屈折率体６０６が接しているため、発光部内部で発生した光は、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体６０６に入射した場合、全反射をして発光部６０４の内部に留まることになり、最終的に発光部６０４の上部から放射される。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイ６００の消費電力を抑えることができる。
【０１６７】
また、本実施の形態の自発光ディスプレイ６００は、第１の配線６６１ａ、６６２ｂ、６６２ｃが基板６０１の裏面に配置されているため、発光部６０４を基板６０１上に直接形成することが可能となる。したがって、結晶性の良い基板を用いることにより結晶性の良い発光部６０４を形成するのが容易になるから、発光部の発光効率を容易に向上させることができ、自発光ディスプレイを容易に低消費電力化することができる。
【０１６８】
図１８〜図２４は、第６実施形態の自発光ディスプレイ６００を製造する手順の一例を説明する図である。以下、それらの図を用いて、第６実施形態の自発光ディスプレイ６００の製造方法を説明する。
【０１６９】
まず、図１８に示すように、絶縁性の基板６０１、例えば、サファイア基板、無ドープのＧａＮ基板、無ドープのシリコン基板を準備する。
【０１７０】
次に、図１９に示すように、基板上全面にＮｉやＡｕなどの触媒金属をスパッタ法により堆積し、フォトリソグラフィー工程により基板６０１上にドット状の金属触媒粒子６２１を形成する。この後、さらにアニールによりドット状の金属触媒粒６２１を凝集させることもできる。金属触媒粒の粒径は、後に形成する柱状の発光部６０４の太さに応じて決めればよい。柱状の発光部６０４の太さは、例えば、１００ｎｍ〜１０μｍとすることができる。この工程は、基板６０１上の複数の発光部６０４を形成する位置を規定する工程であって、発光部位置規定工程を構成している。
【０１７１】
次に、発光部形成エピタキシャル工程を行う。詳しくは、図２０に示すように、成長温度８００℃で、ＶＬＳ法により、第１導電型の半導体６０７（例えばＡｌＧａＮ）、活性層６０９（例えばＧａＮ）、第２導電型の半導体６０８（例えばＡｌＧａＮ）を、この順にエピタキシャル成長させる。
【０１７２】
ここで、使用するガスは、ＡｌＧａＮを成長させる際は、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ３を用いることができ、また、キャリアガスとしてＨ２を用いることができる。また、ＧａＮを成長させる際は、ＴＭＧ、ＮＨ３およびＨ２を用いることができる。また、半導体に導電性を与える不純物としては、ｎ型の導電型とする際は、ＳｉＨ４を、ｐ型の導電型とする際は、Ｃｐ２Ｍｇを添加すればよい。第１導電型の半導体６０７、活性層６０９および第２導電型の半導体６０８は、発光部６０４を構成する。尚、発光部６０４の長さは、例えば、１μｍ〜５０μｍとすることができる。
【０１７３】
次に、金属触媒粒６２１をエッチングにより除去した後、低屈折率体形成工程を行う。詳しくは、図２１に示すように、発光部を構成する半導体の屈折率よりも小さい屈折率をもつ低屈折率体６０６を、基板６０１上に離散的に形成された複数の発光部６０４の側壁に接するように配置する。
【０１７４】
ここで、具体的には、複数の発光部６０４間の隙間を樹脂またはＳＯＧで充填することができる。このとき、発光部６０４の上面が低屈折率体６０６で埋まってしまった場合は、発光部６０４の上面が露出するまで適宜エッチングを行なうようにする。
【０１７５】
次に、上部配線工程を行う。詳しくは、図２２に示すように、ＩＴＯまたはＩＺＯを低屈折率体６０６および発光部６０４の上面上に一様に堆積した後、フォトリソグラフィー工程を行なうことによって、低屈折率体６０６の上面に沿って複数の発光部を接続する第２の配線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃを形成する。
【０１７６】
次に、図２３に示すように、発光部６０４の第１導電型の半導体６０７に到達するまで、基板６０１の裏面に開口するコンタクト孔６６２をエッチングにより基板６０１の裏面から形成する。
【０１７７】
その後、下部配線工程を行う。詳しくは、図２４に示すように、コンタクト孔６６２を金属で埋め込み、金属からなる第１の配線６６１ａ、６６２ｂ、６６２ｃをパターニングにより形成する。続いて、各発光部６０４（各画素）上に、赤色蛍光体６１０Ｒ、緑色蛍光体６１０Ｇまたは青色蛍光体６１０Ｂのいずれか１つをインクジェットにより塗布する。
【０１７８】
尚、発光部６０４の大きさが小さい場合、具体的には、発光部６０４の直径が３０μｍ以下の場合には、通常の蛍光体（粒子の大きさが１０〜２０μｍ）を用いて画素毎に蛍光体を塗布するのが困難になる。この場合は、蛍光体粒子の直径が１μｍ以下、より好適には、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のナノ粒子蛍光体を塗布するのが好ましい。これにより、赤色画素６０５Ｒ、緑色画素６０５Ｇおよび青色画素６０５Ｂが規定され、自発光ディスプレイ６００が完成する。
【０１７９】
上記手順によれば、発光部６０４を構成する第１の半導体６０７および第２の半導体６０８よりも屈折率の低い低屈折率体６０６を、少なくとも発光部６０４の側壁部に接するように形成しているから、発光部６０４内部で発生した光が、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体６０６に入射した場合に全反射を行って、発光部６０４の内部に留まり、最終的に発光部６０４の上部から放射されることになる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れを抑制することができて、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイ６００の消費電力を抑えることができる。
【０１８０】
また、発光部６０４が、基板６０１上のあらかじめ規定された位置に、エピタキシャル成長により一括して形成されるため、複数の発光部６０４を、１つ１つ基板上に実装する必要がない。したがって、製造工程を大幅に簡略化することができる。また、第１の配線６６１ａ、６６２ｂ、６６２ｃが、基板６０１の裏面に形成され、発光部６０４が基板６０１上に直接エピタキシャル成長により形成されているから、結晶性の良い発光部６０４を形成するのが容易になる。したがって、発光部６０４の発光効率を向上することができて、自発光ディスプレイ６００を更に低消費電力化することができる。
【０１８１】
（第７実施形態）
図２５は、本発明の第７実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図であり、図２６は、図２５のＣＣにおける矢視断面図である。
【０１８２】
第７実施形態の自発光ディスプレイ７００が、第１実施形態の自発光ディスプレイと大きく異なるのは、基板７０１上に第１導電型の半導体膜と第２導電型の半導体の半導体膜をこの順に積層した積層膜を形成し、その後、この積層膜をエッチングすることにより複数の柱状の発光部を形成する点である。
【０１８３】
また、下部配線（第１の配線）が基板と発光部の間に配置されるのではなく、基板の裏面に配置され、基板に穿たれたコンタクト孔により発光部と電気的に接続する点である。
【０１８４】
図２５および図２６に示すように、第７実施形態の自発光ディスプレイ７００では、基板７０１の裏面に、複数の第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃが形成され、複数の第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃは、互いに間隔をおいて配置され、各第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃは、第１の方向としての基板７０１上の一方向に延在している。
【０１８５】
上記基板７０１上には、紫外光を発光する柱状の発光部７０４が略等間隔に離間して形成され、各発光部７０４毎に画素が構成されるようになっている。各柱状の発光部７０４は、基板７０１を貫通するコンタクト孔７６２を介して第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃのいずれかと電気的に接続されている。柱状の発光部７０４は、第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃに近い側から、第１導電型の半導体７０７、活性層７０９および第２導電型の半導体７０８が順次積層されてなる。基板７０１上に離散的に形成された複数の柱状の発光部７０４の間は、発光部７０４を構成する半導体よりも屈折率が低い低屈折率体７０６によって充填されている。
【０１８６】
発光部７０４および低屈折率体７０６上には、透明電極からなる複数の第２の配線７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃが配置され、複数の第２の配線７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃは、互いに間隔をおいて位置し、各第２の配線７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃは、基板７０１上の一方向と交差する第２の方向としての他方向に延在している。
【０１８７】
各画素を構成する各発光部７０４の第１導電型の半導体７０７は、第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃのいずれかに接続され、第２導電型の半導体７０８は、第２の配線７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃのいずれかに接続されている。第１の配線および第２の配線を１つずつ選択することにより、特定の画素、すなわち、特定の発光部７０４を選択することができる。
【０１８８】
各発光部７０４上には、紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体７１０Ｒが配置されるか、または、紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体７１０Ｇが配置されるか、または、紫外光を青色光に変換する青色蛍光体７１０Ｂが配置されるようになっている。赤色蛍光体７１０Ｒが配置された画素は、赤色画素７０５Ｒを構成し、緑色蛍光体７１０Ｇが配置された画素は、緑色画素７０５Ｇを構成し、青色蛍光体７１０Ｂが配置された画素は、青色画素７０５Ｂを構成している。
【０１８９】
図２５では、赤色画素７０５Ｒ、緑色画素７０５Ｇ、青色画素７０５Ｂが、それぞれ３画素ずつ描かれているが、各色の画素の数は、３に限らず、所望の如何なる数も採用することができる。尚、図２５および図２６では、１個の発光部７０４が、１画素を構成しているが、複数個の発光部７０４が１画素を構成するようにしてもよい。複数個の発光部７０４が１画素を構成する場合、ある発光部７０４が点灯不良を起こした場合でも、その画素が全く点灯しなくなることを防ぐことができるので、画素不良を目立たなくすることができる。
【０１９０】
尚、基板７０１としては、サファイア基板、無ドープのＧａＮなどを用いることができる。基板７０１には、コンタクト孔が貫通し、その裏面には第１の配線が形成されているため、基板７０１は、絶縁性を有している必要がある。また、基板７０１上に発光部７０４をエピタキシャル成長するため、基板７０１は、結晶性が良くて、発光部７０４を構成する半導体と格子定数が近いものが好ましい。第１の配線７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃは、例えば、銅、金、タングステンなどの金属を用いることができる。また、コンタクト孔７６２には、同様の金属を充填することができる。また、第２の配線７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃは、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明電極を用いることができる。
【０１９１】
また、発光部７０４を構成する第１導電型の半導体７０７には、ｎ型ＡｌＧａＮやｎ型ＧａＮを用いることができ、第２導電型の半導体７０８には、ｐ型ＡｌＧａＮやｐ型ＧａＮを用いることができ、活性層７０９には、ＡｌＧａＮなどを用いることができる。
【０１９２】
尚、柱状の発光部７０４の断面は、円形であっても良く、三角形、四角形、六角形などの多角形であっても良い。尚、第１導電型の半導体として、ｎ型のＧａＮを用い、第２導電型の半導体として、ｐ型のＧａＮを用いる場合は、ｐ型のＧａＮを低抵抗化するのは、ｎ型のＧａＮを低抵抗化するよりも難しいため、図２６に示すように、ｐ型のＧａＮからなる第２導電型の半導体７０８の長さを、ｎ型のＧａＮからなる第１導電型の半導体７０７よりも短くするのが好ましい。また、低屈折率体７０６としては、ＳＯＧや透明樹脂を用いることができる。
【０１９３】
上記低屈折率体７０６は、発光部７０４を構成する半導体（第１導電型の半導体７０７および第２導電型の半導体７０８）よりも屈折率が小さい。それゆえ、発光部７０４内で発生した光が、内部から発光部７０４と低屈折率体７０６との界面に入射すると、入射角が臨界角より大きい場合は、その界面で全反射して発光部７０４の内側に留まる。したがって、発光部７０４の側壁から隣接する発光部（画素）に漏れる光を少なくすることができる。
【０１９４】
発光部７０４と低屈折率体７０６を構成する物質は、好ましくは、発光部７０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体７０６がエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの透明樹脂（屈折率約１．５）からなる。この場合の臨界角は、約３９°である。また、発光部７０４と低屈折率体７０６を構成する物質は、より好ましくは、発光部７０４がＧａＮ（屈折率約２．４）からなり、低屈折率体７０６が多孔質ＳＯＧ（屈折率約１．３）からなる。この場合の臨界角は、約３３°である。
【０１９５】
なお、低屈折率体７０６は、必ずしも離間して形成されている柱状の発光部７０４の間を完全に充填している必要はなく、少なくとも柱状の発光部７０４の側壁に接していればよい。例えば、柱状の発光部７０４の側壁に、低屈折率体７０６が薄膜状に形成され、更に薄膜状の低屈折率体７０６上に反射膜を形成する構成であっても良い。この場合、柱状の発光部７０４の側壁には、低屈折率体７０６と反射膜の積層膜が形成されることとなるから、柱状の発光部で発生した光が隣接する発光部（画素）に漏れることを、ほぼ完全に防ぐことができる。尚、このような構成とした場合は、複数の発光部７０４の間に残された隙間を更に樹脂等で埋めておくことが好ましい。
【０１９６】
柱状の発光部７０４の大きさとしては、例えば、直径は、１０ｎｍから１ｍｍの間の寸法を採用でき、長さは、１００ｎｍから１００μｍの間の寸法を採用することができる。より好適には、柱状の発光部７０４の直径は、１００ｎｍから１０μｍの間の寸法を採用でき、長さは、１μｍから１０μｍの間の寸法を採用することができる。
【０１９７】
第７実施形態の自発光ディスプレイ７００は、以下に述べるように、基板上に第１導電型の半導体膜と第２導電型の半導体の半導体膜をこの順に積層した半導体積層膜を形成し、その後この積層膜をエッチングすることにより複数の柱状の発光部７０４を一度に形成するこのができて、かつ、柱状の発光部をナノスケールやマイクロスケールに微細化することができる。このため、画素を微細化することにより、極めて高精細な自発光ディスプレイとすることが可能であり、モバイル用途のディスプレイとして好適である。一方、柱状の発光部７０４を比較的大きくした場合は、大型ディスプレイや高輝度のディスプレイとして好適である。
【０１９８】
第７実施形態の自発光ディスプレイ７００では、発光部７０４を構成する半導体よりも屈折率が小さな低屈折率体７０６が、基板７０１上に離散的に配置された発光部７０４の側壁に接しているため、発光部７０４の内部で発生した光は、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体７０６に入射した場合に全反射を行って発光部７０４の内部に留まり、最終的に発光部７０４の上部から放射される。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイ７００の消費電力を抑えることができる。
【０１９９】
また、第７実施形態の自発光ディスプレイ７００では、第１の配線７６１ａ、７６２ｂ、７６２ｃが基板７０１の裏面に配置されているため、発光部７０４を基板７０１上に直接形成することが可能となる。そのため、結晶性の良い基板を用いることにより結晶性の良い発光部７０４を形成するのが容易である。ゆえに、発光部７０４の発光効率を向上して自発光ディスプレイを低消費電力化することができる。
【０２００】
図２７〜図３４は、第７実施形態の自発光ディスプレイ７００の形成方法の一例を説明する図である。以下、自発光ディスプレイ７００の形成方法の一例を説明する。
【０２０１】
まず、図２７に示すように、絶縁性の基板７０１、例えば、サファイア基板、無ドープのＧａＮ基板、無ドープのシリコン基板等を準備する。
【０２０２】
次に、図２８に示すように、基板７０１上に、成長温度９００℃で、第１導電型の半導体膜７６３（例えばｎ型ＡｌＧａＮ）、活性層７６４（例えばＧａＮ）、第２導電型の半導体膜７６５（例えばｐ型ＡｌＧａＮ）を、この順にエピタキシャル成長させる。使用するガスは、ＡｌＧａＮを成長させる際はＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ３を使用することができ、また、キャリアガスとしてＨ２を用いることができる。また、ＧａＮを成長させる際は、ＴＭＧ、ＮＨ３およびＨ２を用いればよい。また、半導体に導電性を与える不純物としては、ｎ型の導電型とする際はＳｉＨ４を、ｐ型の導電型とする際はＣｐ２Ｍｇを添加すればよい。第１導電型の半導体膜７６３および第２導電型の半導体膜７６５の厚さは、例えば、それぞれ５μｍおよび２００ｎｍとすることができる。
【０２０３】
次に、図２９に示すように、第２導電型の半導体７６５上にフォトレジスト７６６をパターニングする。その後、図３０に示すように、パターニングされたフォトレジスト７６６をマスクとして第２導電型の半導体膜７６５、活性層７６４および第１導電型の半導体膜７６３を非等方性エッチングして、基板７０１上に複数の柱状の発光部７０４を形成する（発光部形成エッチング工程）。
【０２０４】
ここで。残された第１導電型の半導体膜７６３、活性層７６４および第２導電型の半導体膜７６５が、それぞれ発光部７０４を構成する第１導電型の半導体７０７、活性層７０９および第２導電型の半導体膜７０８となる。なお、この後に柱状に形成された発光部７０４に残されたエッチングダメージを除去するため、発光部７０４表面を２０％〜３０％のＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）でウェットエッチングしてもよい。
【０２０５】
この場合、発光部７０４の表面付近のエッチングダメージを除去できるだけでなく、面方位によるエッチングレートの違いから、表面のほぼ全面を、ｃ面とすることができる。したがって、発光部７０４表面の発光分布を均一とし、発光効率を向上することができる。もしくは、発光部７０４表面を１４０℃の熱リン酸に数分浸すことによっても、発光部７０４の表面付近のエッチングダメージを除去することができる。
【０２０６】
次に、図３１に示すように、基板７０１上に離散的に形成された複数の発光部７０４の側壁に接するように、発光部を構成する半導体の屈折率よりも小さい屈折率をもつ低屈折率体７０６を配置する（低屈折率体形成工程）。
【０２０７】
具体的には、複数の発光部７０４間の隙間を樹脂またはＳＯＧで充填することができる。このとき、発光部７０４の上面が低屈折率体７０６で埋まってしまった場合は、発光部７０４の上面が露出するまで適宜エッチングを行なう。
【０２０８】
次に、図３２に示すように、ＩＴＯまたはＩＺＯを低屈折率体７０６および発光部７０４の上面上に一様に堆積した後、フォトリソグラフィー工程を行なうことによって、低屈折率体７０６の上面に沿って複数の発光部を接続する第２の配線７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃを形成する（上部配線工程）。
【０２０９】
次に、図３３に示すように、発光部７０４の第１導電型の半導体７０７に到達するまで、基板７０１の裏面に開口するコンタクト孔７６２をエッチングにより基板７０１の裏面から形成する。その後、図３４に示すように、コンタクト孔７６２を金属で埋め込み、金属からなる第１の配線７６１ａ、７６２ｂ、７６２ｃをパターニングして形成し（下部配線工程）、各発光部７０４（各画素）上に、赤色蛍光体７１０Ｒ、緑色蛍光体７１０Ｇまたは青色蛍光体７１０Ｂのいずれか１つをインクジェットにより塗布する。
【０２１０】
なお、発光部７０４の大きさが小さい場合、具体的には、発光部７０４の直径が３０μｍ以下の場合には、通常の蛍光体（粒子の大きさが１０〜２０μｍ）を用いて画素毎に蛍光体を塗布するのが困難になる。この場合は、蛍光体粒子の直径が１μｍ以下、より好適には、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のナノ粒子蛍光体を塗布するのが好ましい。これにより、赤色画素７０５Ｒ、緑色画素７０５Ｇおよび青色画素７０５Ｂが規定され、自発光ディスプレイ７００が完成する。
【０２１１】
上記手順によれば、発光部７０４を構成する第１の半導体７０７および第２の半導体７０８より屈折率の低い低屈折率体７０６を、発光部７０４の少なくとも側壁部に接するように形成するため、発光部７０４内部で発生した光が、臨界角よりも大きな角度で低屈折率体７０６に入射した場合に全反射を行って発光部７０４の内部に留まり、最終的に発光部７０４の上部から放射されることになる。したがって、ある画素から隣接する画素への光漏れが抑制され、画像の滲みを少なくすることができる。更には光漏れが少ない分、発光量を抑えることができるため、自発光ディスプレイ７００の消費電力を抑えることができる。
【０２１２】
また、複数の柱状の発光部７０４の夫々が、第１導電型の半導体膜７６３と第２導電型の半導体膜７６５とがこの順に積層されてなる半導体積層膜が形成された基板をエッチングすることにより形成される。このため、複数の発光部７０４を１つ１つ基板上に実装する必要がなくて、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【０２１３】
更に、第１の配線７６１ａ、７６２ｂ、７６２ｃが、基板７０１の裏面に形成され、その一部が発光部７０４となる、第１導電型の半導体膜７６３および第２導電型の半導体膜７６５を、基板７０１上に直接エピタキシャル成長したため、結晶性の良い発光部７０４を形成するのが容易になる。したがって、発光部の発光効率を向上して自発光ディスプレイを更に低消費電力化することができる。
【０２１４】
（第８実施形態）
図３５は、本発明の第８実施形態の自発光ディスプレイを構成する画素の回路図である。また、図３６は、第８実施形態の自発光ディスプレイの一部の平面図であり、図３７は、図３６のＤＤにおける矢視断面図であり、図３８は、図３６のＥＥにおける矢視断面図である。
【０２１５】
第８実施形態の自発光ディスプレイは、アクティブ駆動される点で、第１実施形態の自発光ディスプレイと異なる。第８実施形態の自発光ディスプレイでは、基板上には、複数の信号線と、複数の走査線と、上記複数の信号線と走査線の交点に設けられたスイッチングトランジスタおよび駆動トランジスタとが形成され、上記各発光部の第１導電型の半導体は、上記駆動トランジスタのドレインに夫々電気的に接続され、上記各発光部の第２導電型の半導体は、上記複数の発光部上に形成された共通透明電極に接続され、上記自発光ディスプレイはアクティブ駆動されるようになっている。
【０２１６】
より具体的には、図３５に示すように、各画素において、信号線８３１と走査線８３２とが交差し。信号線８３１は、各画素のスイッチングトランジスタ８３５のソースに接続される一方、走査線８３２は、各画素のスイッチングトランジスタ８３５のゲートに接続されている。また、スイッチングトランジスタ８３５のドレインは、画素キャパシタ８３７と、駆動トランジスタ８３６のゲートとに接続されている。また、駆動トランジスタ８３６のソースには、電源線８３３が接続され、駆動トランジスタ８３６のドレインには、発光部８０４の一方の端子が接続される。また、発光部８０４の他方の端子は、上部共通電極８０３に接続されている。
【０２１７】
図３６〜図３８に示すように、基板８０１上には、それぞれ他結晶シリコンからなる第１の配線層８４１と、第２の配線層８４２とが形成されている。第１の配線層８４１と、第２の配線層８４２の間には、接続部８３９を除いて、絶縁膜層８４５が形成されている。
【０２１８】
走査線８３２は、第１の配線層８４１で構成される。また、信号線８３１と、電源線８３３とは、第２の配線層８４２で構成される。
【０２１９】
スイッチングトランジスタ８３５は、第１の配線層８４１の一部がゲートを構成し、第２の配線８４２の一部がソース、チャネルおよびドレインを構成する。第２の配線８４２には、無ドープ領域８４３（図３８参照）が設けられており、これがスイッチングトランジスタ８３５のチャネルとなる。また、駆動トランジスタ８３６もまた、第１の配線層８４１の一部がゲートを構成し、第２の配線８４２の一部がソース、チャネルおよびドレインを構成する。第２の配線８４２には、無ドープ領域８４４（図３７参照）が設けられており、これが駆動トランジスタ８３６のチャネルとなる。
【０２２０】
画素キャパシタ８３７は、スイッチングトランジスタ８３５のドレインから延びる第２の配線８４２と、コンタクト孔８３８を介して上部共通電極８０３と接続された第１の電極８４１との間の静電容量を利用している。
【０２２１】
第１導電型の半導体８０７、第２導電型の半導体８０８および活性層８０９からなる発光部８０４は、第２配線層８４２からなる駆動トランジスタ８３６のドレインと、上部共通電極８０３に接続されている。
【０２２２】
発光部８０４上の上部共通電極８０３上には、赤色蛍光体８１０Ｒ、緑色蛍光体（図示せず）または青色蛍光体（図示せず）のいずれか１つが形成されており、それぞれ赤色画素８０５Ｒ、緑色画素８０５Ｇおよび青色画素８０５Ｂとなる。
【０２２３】
本実施の自発光ディスプレイの形成手順は、概ね以下の通りである。まず、基板上に信号線８３１、走査線８３２、電源線８３３、スイッチングトランジスタ８３５、駆動トランジスタ８３６および画素キャパシタ８３７を、ＴＦＴプロセスを用いて形成する。
【０２２４】
次に、発光部８０４を、第１実施形態で説明した方法で形成する。その後、上部共通電極８３４を形成する。これは、第１実施形態において、第２の配線を形成する方法と同様に行なえばよい。ただし、共通電極なので、第１実施形態の場合のようにパターニングする必要はない。
【０２２５】
上記構成によれば、各画素はアクティブ駆動されるので、駆動電圧を低くし、発光部を長寿命化し、画素間の干渉を効果的に防止することができる。
【０２２６】
（第９実施形態）
図３９は、本発明の第９実施形態のモバイル電子機器９００の構成図である。
【０２２７】
このモバイル電子機器９００は、自発光ディスプレイ９５１、自発光ディスプレイ９５１を駆動するドライバ９５２、演算部９５３、入力インターフェース９５４、通信回路９５５およびアンテナ８５６を備えている。
【０２２８】
自発光ディスプレイ９５１は、前述した本発明の自発光ディスプレイよりなる。このモバイル電子機器９００は、本発明の自発光ディスプレイ９５１を備えているから、バックライトを有する液晶ディスプレイ等より、低消費電力を実現できる。更には、このモバイル電子機器９００は、本発明の自発光ディスプレイ９５１を備えているため、画像の滲みが少なく、高精細とすることが可能であり、他の自発光ディスプレイと比べても消費電力を小さくすることができる。
【０２２９】
このモバイル電子機器９００は、通信回路９５５およびアンテナ９５６を備えて通信機能を有している。また、このモバイル電子機器９００は、入力インターフェース９５４備えて、電話、テレビ電話、インターネットの利用、メールの利用、配信された書籍の閲覧等の機能を有している。また、このモバイル電子機器９００は、辞書、表計算、ワープロ等の機能を備えるようにすることもできる。
【０２３０】
尚、本発明では、発光部の１個毎に独立な画素を構成しても良く、または、一画素に、複数個の発光部が含まれていても良い。
【０２３１】
また、本発明では、第１導電型の半導体と、第２導電型の半導体とは、必ずしも基板の法線方向に対向していなくても良く、基板の法線方向以外の方向に対向する構成であっても良い。
【０２３２】
また、本発明では、第１導電型が、ｎ型で、第２導電型が、ｐ型であっても良く、第１導電型が、ｐ型で、第２導電型が、ｎ型であっても良い。
【０２３３】
また、例えば、上述の異なる二以上の実施形態の一部または全部を組み合わせた発明が、本発明の新たな実施形態を構成することは、勿論であり、上述のある実施形態の発明と、上述のある変形例の発明とを組み合わせて作成される発明が、本発明の新たな実施形態を構成することも勿論である。正確にいうと、上記明細書の説明で行った、全ての実施形態および全ての変形例で構成される内容から二以上の発明特定事項を組み合わせて作成される発明が、本発明の新たな実施形態に含まれることは、勿論である。
【符号の説明】
【０２３４】
１,１０１,２０１,３０１,４０１,５０１,６０１,７０１,８０１  基板
１０２ａ,１０２ｂ,１０２ｃ,２０２ｂ,３０２ｂ,４０２ｂ,５０２ｂ,６６１ａ,６６１ｂ,６６１ｃ,７６１ａ,７６１ｂ,７６１ｃ  第１の配線
１０３ａ,１０３ｂ,１０３ｃ,２０３ａ,２０３ｂ,２０３ｃ,３０３ａ,３０３ｂ,３０３ｃ,３０３ｄ,４０３ａ,４０３ｂ,４０３ｃ,４０３ｄ,５０３ａ,５０３ｂ,５０３ｃ,５０３ｄ,６０３ａ,６０３ｂ,６０３ｃ,７０３ａ,７０３ｂ,７０３ｃ  第２の配線
１０４,２０４,３０４,４０４,６０４,７０４,８０４,５０４Ｂ,５０４Ｇ,５０４Ｒ,５０４Ｙ  発光部
１０５Ｂ,２０５Ｂ,３０５Ｂ,４０５Ｂ,６０５Ｂ,７０５Ｂ,８０５Ｂ  青色画素
１０５Ｇ,２０５Ｇ,３０５Ｇ,４０５Ｇ,６０５Ｇ,７０５Ｇ,８０５Ｇ  緑色画素
１０５Ｒ,２０５Ｒ,３０５Ｒ,５０５Ｒ,６０５Ｒ,７０５Ｒ,８０５Ｒ  赤色画素
１０６,２０６,３０６,４０６,５０６,６０６,７０６  低屈折率体
１０７,２０７,３０７,４０７,６０７,７０７,８０７,５０７Ｒ,５０７Ｙ,５０７Ｇ,５０７Ｂ  第１導電型の半導体
１０８,２０８,３０８,４０８,６０８,７０８,８０８,５０８Ｒ,５０８Ｙ,５０８Ｇ,５０８Ｂ  第２導電型の半導体
１０９,２０９,３０９,４０９,６０９,７０９,８０９,７６４,５０９Ｒ,５０９Ｙ,５０９Ｇ,５０９Ｂ  活性層
１１０Ｂ,３１０Ｂ,６１０Ｂ,７１０Ｂ  青色蛍光体
１１０Ｇ,２１１Ｇ,３１０Ｇ,４１１Ｇ,６１０Ｇ,７１０Ｇ  緑色蛍光体
１１０Ｒ,２１１Ｒ,３１０Ｒ,６１０Ｒ,７１０Ｒ,８１０Ｒ  赤色蛍光体
１２１  金属触媒粒
２００,３００,４００,５００,６００,７００,９５１  自発光ディスプレイ
３０５Ｙ,４０５Ｙ  黄色画素
３１０Ｙ,４１１Ｙ,５１０Ｙ  黄色蛍光体
４１１  蛍光体
６６２,７６２  コンタクト孔
７６３  第１導電型の半導体膜
７６５  第２導電型の半導体膜
７６６  フォトレジスト
８０３,８３４  共通電極
８３５  スイッチングトランジスタ
８３６  駆動トランジスタ
８３８  コンタクト孔
９００  モバイル電子機器
【図１】
2013055170.tif 000003
【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】
2013055170.tif 000012
【図１１】
2013055170.tif 000013
【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】
2013055170.tif 000018
【図１７】
2013055170.tif 000019
【図１８】
2013055170.tif 000020
【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】
2013055170.tif 000031
【図３０】
2013055170.tif 000032
【図３１】
2013055170.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2013055170.tif 000036
【図３５】
2013055170.tif 000037
【図３６】
2013055170.tif 000038
【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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