(57)【要約】  画素数が増加した場合でも、画素数に比例して製造コストが上昇するということがなく、且つ外部に対して波長が異なる複数種類の光を、所望の比率で高い強度で発光することができる発光部を備えた表示装置を提供する。  互いに異なる波長の光を発光する複数種類のＰｉＮ接合型の発光ダイオードが、同一基板上に配置され、複数種類の発光ダイオードの少なくとも１種類が、希土類元素を含んだ活性層を有する発光部を備えている表示装置。複数種類の発光ダイオードが、基板の表面に順次積層されており、一の色にかかる発光層の少なくとも一部に重畳して他の色にかかる発光層が形成されている表示装置。複数種類の発光ダイオードは、基板の表面に横並びで配置されている表示装置。
2020121904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長の光を発光する複数種類のＰｉＮ接合型の発光ダイオードが、同一基板上に配置され、
前記複数種類の発光ダイオードの少なくとも１種類が、希土類元素を含んだ活性層を有する発光部を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数種類の発光ダイオードのうち、少なくとも最も波長が長い発光ダイオードに、前記希土類元素を含む活性層を有する発光ダイオードが用いられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記基板が窒化ガリウム基板であり、
前記赤色ダイオードが、前記希土類元素としてユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム系（ＧａＮ系）の活性層を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記複数種類の発光ダイオードが、前記基板の表面に順次積層されており、
一の色にかかる発光層の少なくとも一部に重畳して他の色にかかる発光層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記発光部は、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に、または、赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光部は、表面側に前記緑色ダイオード、青色ダイオードそれぞれの発光ダイオードに通電する電極を形成するための段差が形成された段差構造を有していることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記段差によって形成された凹部が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮのいずれかによって形成されたバリア層が設けられていることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＩｎＮおよびＧａＮが積層、ＡｌＧａＮおよびＧａＮが積層、あるいはＡｌＧａＩｎＮおよびＧａＮが積層されたＤＢＲ構造が形成されていることを特徴とする請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記複数種類の発光ダイオードは、前記基板の表面に横並びで配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記複数種類の発光ダイオードの間の隙間が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記絶縁体が、可視光透過性樹脂材料、可視光不透過性樹脂材料、可視光を反射する樹脂材料のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項７または請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造が、能動素子を含まないパッシブマトリクス型構造であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記青色ダイオード、緑色ダイオード、赤色ダイオードが、ペンタイル状に配置されていることを特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれか１項または請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードの発光部を有機金属気相成長法を用いて形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、より詳しくは、発光ダイオードを用いたカラーディスプレイ等の表示装置および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置に発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いて構成された発光デバイスが広く用いられるようになっている。特に、ＬＥＤは、各種表示装置、携帯電話をはじめ、液晶ディスプレイのバックライト、白色照明等に広く用いられており、特にプロジェクタ等に使用されるマイクロディスプレイへの応用が注目されている。【０００３】
ＬＥＤを構成する半導体素子は、主に窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の窒化物半導体薄膜が形成された窒化物半導体基板を用いて作製されている。また、発光効率を高めるため、発光部分の形成には、通常、多重量子井戸構造（ＭＱＷ又はＭＱＷｓ）が用いられており、多重量子井戸構造を用いてｐ型半導体とｎ型半導体の間に活性層となる真性半導体層を形成したＰｉＮ接合が用いられている（例えば、特許文献１）。【０００４】
従来、上記窒化物半導体膜で構成された無機ＬＥＤからなる表示装置では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）と波長が異なるそれぞれ単体のＬＥＤを、一つの基板に平面状に並べて配置された複数のＬＥＤと、表示装置としての各画素の色・輝度を制御するドライバＩＣとを配線で接続し構成されていた（例えば、特許文献２）。このため、高コストの表示装置になり、高精細化も十分ではなかった。【０００５】
特に、ディスプレイのような高精細な表示画面が求められる場合には、画素数を多くしなければならず、画素数を多くしようとすると、画素数に比例してＬＥＤのコストが増大し、同時にＬＥＤを配置する作業のコストも増加し、飛躍的に高コストの表示装置とならざるを得なかった。【０００６】
そこで、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを同一半導体基板上に配置した構造にし、例えば、集積回路（ＬＳＩ）のように一つのプロセスで多数の画素を形成することにより、上記の問題を解決することが可能となると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２７７８６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３種類のＬＥＤを用いて表示装置を構成した場合、以下の問題があることが分かった。【０００９】
即ち、従来のＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤは、活性層が何れもインジウム（Ｉｎ）を含む型のＧａＮ（以下、「ＩｎＧａＮ」とも記載する。）で形成されており、Ｉｎの含有量を変えることでバンドギャップの大きさを調整してＲ、Ｇ、Ｂの発光を実現している。このような３色のＬＥＤを積層して画素を形成する場合、短波長の緑色および青色ＬＥＤを、発光方向に対して赤色ＬＥＤより下側に配置すると、緑色および青色ＬＥＤで発光された光が赤色ＬＥＤの活性層に照射されたときに、赤色ＬＥＤの活性層に吸収され、励起に使われる。このため、赤色ＬＥＤの活性層を適切に透過することができないことが分かった。【００１０】
そこで、赤色ＬＥＤを最下層に配置することが考えられるが、この場合には、ＩｎｘＧａ１−ｘＮで示される赤色ＬＥＤにおけるｘの値を０．３５程度と、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤよりＩｎの比率を大幅に高くしなければならない。このため、添加元素の量が多くなり過ぎ、活性層の結晶に大きな歪が生じ、表面が荒れることが避けられない。このような赤色ＬＥＤ上に、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを積層させた場合、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの結晶は、赤色ＬＥＤの荒れた表面を受け継いで成長するため、結晶に大きな乱れが生じ、結晶性が悪化することにより発光効率が低下することが分かった。【００１１】
そこで、本発明は、画素数が増加した場合でも、画素数に比例して製造コストが上昇するということがなく、且つ外部に対して波長が異なる複数種類の光を、所望の比率で高い強度で発光することができる発光部を備えた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような状況下、本発明者は、ＧａＮにユーロピウム（Ｅｕ）を添加した窒化物半導体を活性層とする窒化物半導体発光素子を世界に先がけて開発し、世界の技術者から大きな注目が寄せられている（例えば、特開２０１３−１２０８４７号公報）。【００１３】
ＧａＮ：Ｅｕは、赤色ＬＥＤ用材料として発光機能に飛躍的に優れていると共に、結晶性にも極めて優れている。このため、ＧａＮ：Ｅｕを赤色ＬＥＤとして使用し、一つの反応装置内で青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤと同一基板上に一つのプロセスで作製することにより、性能上も、コスト上も極めて優れた表示装置ができることが期待される。【００１４】
しかし、前記した通り、Ｉｎ含有型の緑色ＧａＮ、青色ＧａＮについては、種々の問題があり、実用性に欠ける製品化が困難な材料として位置付けられていた。【００１５】
このため、Ｉｎ含有型のような欠点のない緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの開発が必要と考えられていた。【００１６】
このような状況下、本発明者は、ＧａＮ：Ｅｕは、Ｉｎ含有型のＧａＮとは基本的に異なる構造や性質を有するため、逆に、このことがＩｎ含有型の欠点を補う可能性が少ないながらあると考え、種々の実験を行った。【００１７】
即ち、赤色ＧａＮ：Ｅｕに、Ｉｎ含有型の緑色ＧａＮおよび青色ＧａＮを種々の組合せで積層した。【００１８】
その結果、驚くべきことに極めて優れた発光機能を有する表示装置を得ることができた。【００１９】
具体的には、Ｉｎ含有型の緑色および青色のＧａＮを、発光方向に対して赤色のＧａＮ：Ｅｕの下側に配置した場合でも、Ｉｎ含有型の赤色ＧａＮのように緑色光や青色光が赤色のＧａＮ：Ｅｕに吸収されることなく、赤色ＬＥＤを問題なく透過することが確認できた。【００２０】
このように、多くの技術者の予想に反して波長の短いＧおよびＢの光が、バンドギャップの小さい赤色ＬＥＤの活性層で吸収されることなく取り出すことができたのは、活性層をＧａＮ：Ｅｕで形成した場合、発光のメカニズムがバンド間遷移に基づくものではなく、Ｅｕイオン内の電子の４ｆ殻内での電子遷移、即ちｆ−ｆ遷移によるものと考えられる。【００２１】
また、赤色ＧａＮ：Ｅｕを下側にして、その上に緑色ＧａＮおよび青色ＧａＮを積層させた場合でも、ＧａＮ：Ｅｕは、Ｉｎ比率の高い赤色のＩｎ含有ＧａＮのような表面の荒れがなく、極めて平坦な表面を有しているため、上側に積層したＩｎ含有型の緑色ＧａＮおよび青色ＧａＮの結晶性を悪化させることがなく、緑色ＧａＮ、青色ＧａＮ共に、それぞれ単体のときと同程度の発光機能が発揮されることが確認できた。【００２２】
そして、上記の通りＧａＮ：Ｅｕを活性層にした赤色ＬＥＤを下側にして、その上に緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを積層させた場合でも、ＧａＮ：ＥｕはＩｎ含有型ＬＥＤと異なり、表面が平坦であり、積層した緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの発光機能が低下せず、一方、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを下側にして、その上にＧａＮ：Ｅｕを活性層に用いた赤色ＬＥＤを積層させた場合でも、赤色ＬＥＤのＧａＮ：Ｅｕ活性層に吸収されることがなく、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの発光効率が低下しないため、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを積層させる際に、それぞれのＬＥＤの積層順を自由に設定できることが分った。【００２３】
以上のようにＧａＮ：Ｅｕによる赤色ＬＥＤの開発により、優れた表示装置が実現できることが分ったが、上記のことはＧａＮ：Ｅｕに限られないと考えられる。【００２４】
希土類元素は、一般的にスピン−軌道相互作用や結晶場の効果により、４ｆ電子準位に分裂が生じるという共通の性質を有しており、上記のようなｆ−ｆ遷移による発光のメカニズムは、Ｅｕに限定されず他の希土類元素でも起きることが理論的に言える。【００２５】
また、希土類元素は、互いに良く似た性質を持つランタノイドであるため、Ｅｕに限らず他の希土類元素についても、ＧａＮに添加したときに結晶が荒れることがなく、Ｅｕの場合と同様、ＬＥＤの積層順を自由に選べることが期待できる。【００２６】
また、上記においては、窒化物としてＧａＮについて説明したが、窒化物としては、ＧａＮ以外のＡｌＮ、ＩｎＮ等のいわゆるＧａＮ系の窒化物（ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮの混晶を含む）であっても基本的には同様の現象が生じると言うことができる。【００２７】
なお、上記では、ＧａＮ：Ｅｕを赤色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを同一基板上に縦方向に積層して作製するとして説明したが、ＧａＮ：Ｅｕを赤色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを同一基板上に横並びに配置して作製した場合でも、縦方向に積層した場合と同様に、優れた表示装置とできることが分かった。そして、縦方向に積層する場合には、積層されるＬＥＤが下層のＬＥＤの表面状態を引き継いで成長するため、成膜に際して厳しい条件管理が必要だが、横並びに配置する場合には、成膜条件の管理を若干緩やかにしても影響が少ないため、製造の歩留まりを向上させることができる。【００２８】
本発明は、上記の記載、並びに、後述する実施の形態の記載に基づくものであり、請求項１に記載の発明は、
互いに異なる波長の光を発光する複数種類のＰｉＮ接合型の発光ダイオードが、同一基板上に配置され、
前記複数種類の発光ダイオードの少なくとも１種類が、希土類元素を含んだ活性層を有する発光部を備えていることを特徴とする表示装置である。【００２９】
そして、請求項２に記載の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードのうち、少なくとも最も波長が長い発光ダイオードに、前記希土類元素を含む活性層を有する発光ダイオードが用いられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置である。【００３０】
そして、請求項３に記載の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記基板が窒化ガリウム基板であり、
前記赤色ダイオードが、前記希土類元素としてユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム系（ＧａＮ系）の活性層を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置である。【００３１】
そして、請求項４に記載の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、前記基板の表面に順次積層されており、
一の色にかかる発光層の少なくとも一部に重畳して他の色にかかる発光層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置である。【００３２】
そして、請求項５に記載の発明は、
前記発光部は、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に、または、赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置である。【００３３】
そして、請求項６に記載の発明は、
前記発光部は、表面側に前記緑色ダイオード、青色ダイオードそれぞれの発光ダイオードに通電する電極を形成するための段差が形成された段差構造を有していることを特徴とする請求項５に記載の表示装置である。【００３４】
そして、請求項７に記載の発明は、
前記段差によって形成された凹部が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置である。【００３５】
そして、請求項８に記載の発明は、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮのいずれかによって形成されたバリア層が設けられていることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の表示装置である。【００３６】
そして、請求項９に記載の発明は、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＩｎＮおよびＧａＮが積層、ＡｌＧａＮおよびＧａＮが積層、あるいはＡｌＧａＩｎＮおよびＧａＮが積層されたＤＢＲ構造が形成されていることを特徴とする請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載の表示装置である。【００３７】
そして、請求項１０に記載の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードは、前記基板の表面に横並びで配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置である。【００３８】
そして、請求項１１に記載の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置である。【００３９】
そして、請求項１２に記載の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードの間の隙間が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の表示装置である。【００４０】
そして、請求項１３に記載の発明は、
前記絶縁体が、可視光透過性樹脂材料、可視光不透過性樹脂材料、可視光を反射する樹脂材料のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項７または請求項１２に記載の表示装置である。【００４１】
そして、請求項１４に記載の発明は、
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置である。【００４２】
そして、請求項１５に記載の発明は、
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造が、能動素子を含まないパッシブマトリクス型構造であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置である。【００４３】
そして、請求項１６に記載の発明は、
前記青色ダイオード、緑色ダイオード、赤色ダイオードが、ペンタイル状に配置されていることを特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれか１項または請求項１１に記載の表示装置である。【００４４】
そして、請求項１７に記載の発明は、
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードの発光部を有機金属気相成長法を用いて形成することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、画素数を増加した場合でも、画素数に比例して製造コストが上昇するということがなく、且つ外部に対して波長が異なる複数種類の光を、所望の比率で高い強度で発光することができる発光部を備えた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の発光部の成膜プロセスを示す模式図である。
【図２】３色ＬＥＤ縦集積型の発光部の段差構造にした後の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明に係る表示装置におけるバリア層を説明する図である。
【図４】３色ＬＥＤ縦集積型の発光部の電極を形成した後の形態を示す図であり、（ａ）は上側から見た模式図であり、（ｂ）は断面の模式図である。
【図５】３色ＬＥＤ縦集積型の上側取り出しタイプの電極の形成電極の形成プロセスを説明する図である。
【図６】３色ＬＥＤ縦集積型の下側取り出しタイプの電極の形成電極の形成プロセスを説明する図である。
【図７】本発明に係る表示装置におけるＤＢＲ構造を説明する図である。
【図８】本発明に係る表示装置における発光部の配置例を示す図である。
【図９】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の構成および発光部と電気回路基板との接続方法の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の構成および発光部と電気回路基板との接続方法の他の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の成膜プロセスの一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の電極の形成プロセスを示す模式図である。
【図１３】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の電極の形成プロセスを示す模式図である。
【図１４】本発明のさらに他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の成膜プロセスの一例を示す模式図である。
【図１５】本発明のさらに他の一実施の形態に係る表示装置の電極の形成プロセスを示す模式図である。
【図１６】本発明のさらに他の一実施の形態に係る表示装置の電極の形成プロセスを示す模式図である。発光部の成膜プロセスの一例を示す模式図である。
【図１７】多層配線構造を備える表示装置の模式図である。
【図１８】多層配線構造の回路の一例を示す図である。
【図１９】多層配線構造の回路の一例を示す図である。
【図２０】本発明に係る表示装置のＨＭＤへの適用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。
【００４８】
本発明の表示装置は、波長が異なる複数種類の光を発光するＬＥＤを同一半導体基板上に複数個配置した構造を有し、且つ複数種類の発光ダイオードの少なくとも１種類に、希土類元素を含む活性層を有するＬＥＤを用いた発光部を備えている点で従来のＬＥＤを用いた表示装置と相違する。
【００４９】
発光部の構造としては、同一半導体基板上に複数種類のＬＥＤを種類ごとに、それぞれ１個ずつを積層させて画素を形成した縦集積型と、横並びで平面状に配置して画素を形成した横集積型の２種類がある。以下、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを用いて画素を形成する発光部の形成プロセスを縦集積型、横集積型の順に説明する。なお、以下においては、基材としてサファイア、半導体基板、およびＬＥＤの窒化物半導体を、構成する窒化物として、ＧａＮを例に挙げて説明するが、前記したように、これらに限定されるものではない。例として、ＧａＮ系以外のＡｌＮ、ＩｎＮ等のいわゆるＧａＮ系以外の窒化物（ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮの混晶を含む）も含まれる。
【００５０】
［１］縦集積型
Ａ．発光部の構成
図１は、縦集積型の発光部の形成プロセスを示す模式図である。図１において（１２）は、３色のＬＥＤを積層させた後の状態を示す図であって、サファイア基材上に、低温ＧａＮ（ＬＴ−ＧａＮ）から成るバッファー層と、バッファー層の上に積層され、ｎ−ＧａＮの結晶性を高めるために設けられた無添加ＧａＮ（ｕ−ＧａＮ）層からなる半導体基板が設けられている。その上に、基板側から赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順で積層されている。
【００５１】
なお、ここでは、基板側から赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順で積層する例を示している。このような並び方にするのは、結晶性及び表面の平坦性の点を鑑みて積層の容易さから望ましいからである。
【００５２】
一方で、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの積層順はこれに限られず、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの順で並べるようにしても良い。このような並べ方にすると、青色ＬＥＤに対して効率の低い緑色ＬＥＤの発光面積を大きくすることが容易になり、緑色発光強度を得やすくなる。したがって、結晶性及び表面の平坦性の観点を重視する場合は、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順とし、より強い緑色発光を得る場合には、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤとすればよい。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの順とする場合の製造プロセスは、以下に示す段差構造形成における緑色ＬＥＤの工程と青色ＬＥＤの工程を入れ替えれば足りる。
【００５３】
各ＬＥＤは、それぞれ基板側からｎ−ＧａＮ、活性層、ｐ−ＧａＮが積層されたＰｉＮ接合で構成されており、各活性層（ｉ層）は、ＧａＮ・Ｅｕ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮで形成されている。
【００５４】
Ｂ．発光部の形成
１．基板の形成
まず、サファイア基材上に低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）させた後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【００５５】
２．赤色ＬＥＤ形成
ＧａＮ：Ｅｕ層を発光層とする赤色ＬＥＤ構造を、有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）法により作製する。具体的には、無添加ＧａＮ層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を、０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２2ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としては、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）やトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を、試料表面にガス状に供給する。
【００５６】
上記の層上に、Ｅｕを添加したＧａＮ：Ｅｕ層を、０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば９６０℃）。この際、Ｅｕ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｅｕ原料としてはＥｕＣｐｐｍ２やＥｕ（ＤＰＭ）３等を用いる。
【００５７】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えば、ＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００５８】
３．青色ＬＥＤ形成
上記で作製した試料表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする青色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
【００５９】
具体的には、上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としては、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）や、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００６０】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば７１５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は０．１〜１５％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としては、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【００６１】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えば、ＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００６２】
４．緑色ＬＥＤ形成
上記で作製した試料表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする緑色ＬＥＤ構造を、有機金属気相エピタキシー法により作製する。
【００６３】
技術的には、上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２2ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としては、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００６４】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば６７５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は１５〜４０％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【００６５】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように調整する。Ｍｇ源としてＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。以上により（１）に示す積層体を形成する。
【００６６】
５．段差構造形成
上記により、図１の（１）で示す積層体が形成される。次に、赤色ＬＥＤにｎ電極を、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤにｎ電極とｐ電極を形成するため、赤色ＬＥＤの面積＞青色ＬＥＤの面積＞緑色ＬＥＤの面積となるように積層体を段差構造とする。この際、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色全てを発光させたときに質の高い白色が形成されるように、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの発光面積の比を調整する。面積比は各ＬＥＤの外部量子効率と、人の明視標準比視感度とに基づいて決定する。
【００６７】
ただし、ここでの調整方法は、面積比のみで調整する場合に限らない。ＬＥＤの発光量は、発光面積のみならず、発光素子に加える電圧（高電圧を印加すればそれだけ強く発光する）や電流（大電流を印加すればそれだけ強く発光する）によっても変化させることができるから、仮に、面積比から見て狙いの発光量に至らなかった場合であっても、その色のＬＥＤに、他の色のＬＥＤよりも高電圧及び／又は高電流を印加することで、強く発光させ、その結果として狙いの発光量に調整するようにしても良い。
【００６８】
段差構造の形成にはエッチングが用いられ、以下のプロセスで行われる。なお、下記の番号は、図１の番号と対応している。以下の工程は、下から順に赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順である。
（１）緑色ＬＥＤ下部領域用レジストのパターニング
（２）緑色ＬＥＤのｎ層までドライエッチング
（３）レジスト剥離
（４）青色ＬＥＤ上部電極領域用レジストのパターニング
（５）青色ＬＥＤのｐ層までドライエッチング
（６）レジスト剥離
（７）青色ＬＥＤ下部電極領域用レジストのパターニング
（８）青色ＬＥＤのｎ層までドライエッチング
（９）レジスト剥離
（１０）赤色ＬＥＤ上部電極領域用レジストのパターニング
（１１）赤色ＬＥＤのｐ層までドライエッチング
（１２）レジスト剥離
（１３）赤色ＬＥＤ下部電極領域用レジストのパターニング
（１４）赤色ＬＥＤのｎ層までドライエッチング
（１５）レジスト剥離
【００６９】
なお、以上の段差構造を作製するプロセスフローは、あくまで一例であり、再成長・選択成長・基板貼り合わせ技術など、他にアプローチがあればこの限りではない。
【００７０】
図２に縦集積型の発光部の段差構造にした後の断面構造を示す。なお、図２に記載の各層の厚みは一例であって、限定されるものではない。そして、図２では、図１と異なり、緑色、青色、赤色ＬＥＤの各々の間にＡｌＧａＮのバリア層が形成されているが、これは、実際に電極が取付けられた際、ｐ−ＧａＮと上部のｎ−ＧａＮとの端子間が電気的に絶縁されていることが好ましいことを考慮したものである。なお、バリア層としては、ＡｌＧａＮ層に限定されず、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、いずれかのバリア層であってもよい。
【００７１】
即ち、図３に示すように、各ＬＥＤのｎ−ＧａＮとＰ＋−ＧａＮとを接続すると、隣接するＬＥＤの電極（下部のＰ＋−ＧａＮ／上部のｎ−ＧａＮ）間のＡ、Ｂに、寄生ｐｎ接合が形成されてリーク電流が発生する場合がある。このようなリーク電流の発生を抑制するために、下部のＰ＋−ＧａＮと上部のｎ−ＧａＮとの間、Ｃ、Ｄに、ＡｌＧａＮなどのバリア層を設けて、端子間を電気的に絶縁させることが好ましい。なお、具体的なバリア層の厚みとしては、１ｎｍ〜１μｍ程度（例えば５０ｎｍ）が好ましい。
【００７２】
また、図４に縦集積型の発光部の電極を形成した後の形態の一例を示す。なお、（ａ）は上側から見た模式図であり、（ｂ）は断面の模式図である。青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの電極形成部分を除く面積比は、例えば１：１：６に設定される。また、チップ１個の厚みは１０μｍ以下である。
【００７３】
なお、図４では、電極取り出しのための段差を上側から（平面的に）見て、正方形の部材のうちの２辺を切り出すような形で「Ｌ字状」に形成したが、これに限られないことは言うまでもない。たとえば、正方形の部材のうちの１辺のみを切り出すような形で「短冊状」に切り出しても良いし、正方形の部材のうちの３辺を切り出すような形で「門構え状」に切り出しても良いし、これら１辺、２辺、３辺の切り出しを混在させて段差を形成しても良い。
【００７４】
Ｃ．電極の形成
１．上側取り出しタイプ
上側取り出しタイプ、即ち、光を緑色ＬＥＤ側から取り出す場合、以下のプロセスで電極を形成する。下記の番号は、図５の番号と対応している。
（１６）スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光による化学反応で固化するような樹脂を用いて図１の（１５）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無いもの、あるいは少ないもの）を用いる。上記材料は可視光に対して吸収が無いもの、あるいは少ないものであるが、上記条件を満たす樹脂であればそれらも含まれる。なお、画素側壁から隣接画素へ光が拡散して漏れると、隣り合った画素間で干渉が起こって、画像のぼけが発生するおそれがあるため、このような場合には、上記樹脂として、可視光不透過性の樹脂材料を用いて、可視光を吸収することが好ましい。
（１７）樹脂のドライエッチングにより赤色ＬＥＤのｐ−ＧａＮ上部が露出するまでエッチング（エッチバックと呼ぶ）
（１８）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｎ層への電極形成のためのパターニング
（１９）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｎ型電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＴｉＡｕ：チタン・金）→レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
（２０）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｐ層への透明電極形成のためのパターニング
（２１）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｐ型電極形成（ＩＴＯ：インジウム・スズ・鉛）→レジスト剥離による透明電極のリフトオフプロセス
【００７５】
２．下側取り出しタイプ
下側取り出しタイプ、即ち、光を基板側から取り出す場合、以下のプロセスで電極を形成する。なお、下記の番号は、図６の番号と対応している。基本的には、上側取り出しタイプと同じプロセスを用いるが、光を上側へ取り出す必要がないため、ｐ側コンタクト電極として透明電極の代わりに金属電極を用いている点が異なる。
（１６）スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光などによる化学反応で固化するような絶縁性の樹脂を用いて図１の（１５）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無い、あるいは少ないもの）または可視光を反射するものでもよい。なお、画素側壁から隣接画素へ光が拡散して漏れると、上側取り出しタイプの場合と同様に、隣り合った画素間で干渉が起こって、画像のぼけが発生するおそれがあるため、上記樹脂として、可視光不透過性の樹脂材料を用いて、可視光を吸収することが好ましい。
（１７）樹脂のドライエッチングにより、赤色ＬＥＤのｐ−ＧａＮ上部が、露出するまでエッチバック
（１８）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｎ層への電極形成のためのパターニング
（１９）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｎ型電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料、例としてＴｉＡｕ：チタン・金）→レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
（２０）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｐ層への電極形成のためのパターニング
（２１）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｐ型電極形成（通常のｐ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＣｒＡｕ：クロム・金）→レジスト剥離による金属電極のリフトオフプロセス
【００７６】
なお、縦集積型で下側取り出しタイプの場合、図７（ａ）に示すように、上記したバリア層に追加、またはバリア層と交換する形で、特定の波長のみを反射するようなＤＢＲ構造（回折格子）を設けて、裏面側へ向けて発せられた光を反射させて表面側に向けて送り出すことによっても、外部への光取り出し効率をより向上させることができる。
【００７７】
具体的な一例として、下方向（サファイア基材方向）に光を取り出すために、サファイア基材の主面側から順に、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤが形成されている場合、赤色ＬＥＤを構成する最上層のｐ−ＧａＮ層と青色ＬＥＤを構成する最下層のｎ−ＧａＮとの間（Ｄ）、および、青色ＬＥＤを構成する最上層のｐ−ＧａＮ層と緑色ＬＥＤを構成する最下層のｎ−ＧａＮとの間（Ｃ）に、バリア層に追加あるいはバリア層と交換する形で、赤色や青色を反射するＤＢＲ構造を設ける。
【００７８】
これにより、赤色光や青色光のそれぞれが、バリア層やＤＢＲ構造において反射され下方向（サファイア基材方向）に向けて送り出されるため、送り出される光量が増加し、外部への光取り出し効率を向上させることができる。
【００７９】
即ち、ＤＢＲ構造は、屈折率が異なる媒質を交互に成長させて積層することにより、光を干渉させて反射させることができ、光の出射方向を容易に制御することができる。そして、このように、ＤＢＲ構造が回折格子として働くことにより、特定の波長の光だけを活性層に戻る方向に反射させ、その他の光は透過させることができるため、送り出される光量を増加させて、光取り出し効率を向上させることができる。
【００８０】
なお、具体的なＤＢＲ構造としては、例えば、図７（ｂ）に示すように、ＡｌｌｎＮ（高屈折率）／ＧａＮ（低屈折率）の多層積層膜が好ましく、このとき、ＡｌｌｎＮとＧａＮとが十分に格子整合して、面内歪みの発生が制御されるように、各層を成長させる。各層の厚みおよび積層数は、対象となる光の波長に対応して適宜決定されるが、通常は、１０〜３０ペア積層することが好ましいが、１００ペアを超える積層であってもよい。そして、このようなＤＢＲ構造は、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮの積層に限定されず、ＡｌＧａＮ／ＧａＮやＡｌＧａＩｎＮ／ＧａＮの多層積層膜であってもよい。なお、本発明者は、図７（ｃ）に示すように、赤色（波長６２６ｎｍ）を反射させるＤＢＲ構造として、ＡｌｌｎＮ（５２ｎｍ）／ＧａＮ（８５ｎｍ）を１ペアとして、４２ペア積層することにより、９９．１％の反射率が得られることを確認している。なお、このような積層構造は、例えば、８２０℃でのＡｌｌｎＮ、１０３０℃でのＧａＮの成長を繰り返すことにより得ることができる。
【００８１】
また、サファイア基材面方向へ光を取り出す場合において、サファイア基材の主面上に凹凸加工を施して、最表面上に微細な凹凸を形成した場合にも、その凹凸により、サファイア基材主面から送り出される光量が増加するため、外部への光取り出し効率を向上させることができる。なお、この凹凸加工は、前記したバリア層やＤＢＲ構造と併用してもよい。
【００８２】
図８に縦集積型の発光部の電極を形成した後の形態の別の例を示す。サブ画素の構成としては、図８（ａ）に示すように、ＲＧＢストライプ方式を用いることもできるが、図８（ｂ）に示すように、緑色だけが毎画素に存在し、青色と赤色とが空間的に交互に配置されたペンタイル方式を採用してもよい。そして、このようなペンタイル方式を採用することにより、同じ画素数であっても、見かけの解像度を上げることができる。
【００８３】
また、サブ画素の形状についても、図８（ａ）や図８（ｂ）のような長方形に限られるものではなく、例えば、六角形を基本とするハニカム状に配置されていてもよく、上記したペンタイル方式の場合と同様に、同じ画素数であっても、見かけの解像度を上げることができる。このようなハニカム状配置の例として、図８（ｃ）に、ＲＧＢの３つのサブ画素から１つの画素を構成した例を、図８（ｄ）に、ペンタイル方式で構成した例を示す。なお、この六角形の画素の配置は、後述する横集積型の構造に対しても適用することができる。
【００８４】
また、複数の発光部をレイアウトする場合、上下左右にそのままの配置でレイアウトする場合の他、上下左右に線対称にしながらに配置するようにしても良い。後述するとおり、各発光部は駆動素子であるトランジスタと電気的に接続されることになるため、トランジスタのレイアウト配置に合わせた配置になっていることが望ましい。このため、複数のトランジスタのレイアウト配置が、上下左右に線対称にしながらに配置している場合には、発光部も上下左右に線対称にしながらに配置すると良い。また、複数のトランジスタのレイアウト配置が、上下の関係のみ線対称としたり、左右の関係のみ線対称にしながら配置している場合には、それにあわせて、発光部も上下の関係のみ線対称としたり、左右の関係のみ線対称として配置すればよい。
【００８５】
［２］横集積型
Ａ．発光部の構成
図９は本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の構成および発光部と電気回路基板との接続を示す模式図であり、３色ＬＥＤの横集積型の構成の一例を示している。図９（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤが、同一のＧａＮ基板上に、横並びに集積され、ＬＥＤ間の隙間には樹脂等の絶縁体が埋め込まれている。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤは、ｎ電極を共通にしてｐ電極同士、ｎ電極同士が同じ方向に向くように配置されている。また、ｐ電極の高さが揃えられており、図９（ｂ）に示すように発光部を上下逆さにしてフェースダウンすることで各ＬＥＤのｐ電極を１プロセスで３色のＬＥＤの発光を制御する電気回路基板に接続することができる。
【００８６】
また、発光部を図１０（ａ）のように構成することもできる。即ち、ｎ電極をｐ電極と同一面上に配置し、ｎ電極とｎ型ＧａＮと導通させる。一方、回路基板上にｎ電極、ｐ電極のそれぞれに対応する電極をｎ電極、ｐ電極のピッチと同じピッチで配置する。これにより、図１０（ｂ）に示すように発光部を上下逆さにしてフェースダウンすることで各ＬＥＤのｎ電極、ｐ電極を１プロセスで３色のＬＥＤの発光を制御する電気回路基板に接続することができる。
【００８７】
また、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ  、赤色ＬＥＤの発光面積の比は、縦集積型の場合と同じ方法で設定される。
【００８８】
Ｂ．発光部の形成
１．製法１
製法１における横集積型の発光部は、以下のプロセスで形成する。なお、下記の番号は、図１１の番号と対応している。ただし、Ｉｎを含む青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤでは、継続的な高温プロセスによって発光層が劣化することが知られており、とくに高Ｉｎ濃度を要する緑色ＬＥＤでは、劣化現象が顕著であるため、Ｉｎ濃度の低い順に、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順に発光部を形成する。
【００８９】
（ａ）基板の形成
（１）サファイア基材の表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【００９０】
（ｂ）赤色ＬＥＤの形成
（２）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＧａＮ：Ｅｕ層を発光層とする赤色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
まず、低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）させた後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【００９１】
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）や、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００９２】
上記の層上に、Ｅｕを添加したＧａＮ：Ｅｕ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば９６０℃）。この際、Ｅｕ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｅｕ原料としては、ＥｕＣｐｐｍ２やＥｕ（ＤＰＭ）３等を用いる。
【００９３】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００９４】
（ｃ）青色ＬＥＤ形成    
（３）上記の（１）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去した後、試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する。（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）
【００９５】
（４）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする青色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
まず、低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【００９６】
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）や、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００９７】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば７１５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は０．１〜１５％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【００９８】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００９９】
（ｄ）緑色ＬＥＤ形成
（５）上記の（３）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去した後、試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１００】
（６）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする緑色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
まず、低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【０１０１】
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２2ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）やトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１０２】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば６７５℃）。この際ＩｎＮモル分率は１５〜４０％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１０３】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１０４】
（７）上記の（５）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。なお、（２）（４）（６）順序は入れ替わっても構わない。
【０１０５】
Ｃ．電極の形成
次に、電極を形成する。先ず図１２に示すプロセスでｎ電極を形成した後、図１３に示すプロセスでｐ電極を形成する。なお、ｎ電極プロセスの番号、ｐ電極形成プロセスの番号は、それぞれ図１２、図１３の番号と符号している。
【０１０６】
（ａ）ｎ電極の形成
（８）３色ＬＥＤそれぞれのｎ層領域用のレジストのパターニング
（９）３色ＬＥＤそれぞれのｎ層までドライエッチング
（１０）レジスト剥離
（１１）樹脂埋め込み。スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光などの化学反応で固化するような樹脂を用いて図１２の（１１）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無いもの、あるいは少ないもの）を用いる。
（１２）樹脂のドライエッチングにより３色ＥＤそれぞれのｐ−ＧａＮ上部が露出するまでエッチバック
（１３）３色ＬＥＤのそれぞれのｎ電極形成のためのパターニング
（１４）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）
（１５）ｎ電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＴｉＡｕ：チタン・金）
（１６）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
【０１０７】
（ｂ）ｐ電極の形成
（１７）３色ＬＥＤそれぞれのｐ電極形成用のマスク形成
（１８）ｐ電極形成（通常のｐ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＣｒＡｕ：クロム・金）
（１９）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス（完成）
【０１０８】
２．製法２
Ａ．発光部の形成
製法２における横集積型の発光部は、以下のプロセスで形成する。なお、下記の番号は、図１４の番号と対応している。
（ａ）基板の形成
（１）まず、サファイア基材上に低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【０１０９】
（ｂ）ｎ型ＧａＮ層形成
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）やトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１０】
（ｃ）赤色ＬＥＤ形成
試料の表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
（２）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＧａＮ：Ｅｕ層を発光層とする赤色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。（１）で作製したｎ型ＧａＮ層上に、Ｅｕを添加したＧａＮ：Ｅｕ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば９６０℃）。この際、Ｅｕ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｅｕ原料としてはＥｕＣｐｐｍ２やＥｕ（ＤＰＭ）３等を用いる。
【０１１１】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１２】
（ｄ）青色ＬＥＤ形成
（３）上記の（１）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。
（４）試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１１３】
（５）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする青色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。（１）で作製したｎ型ＧａＮ層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば７１５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は０．１〜１５％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１１４】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１５】
（ｅ）緑色ＬＥＤ形成
（６）上記の（４）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。
（７）試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１１６】
（８）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする緑色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。（１）で作製したｎ型ＧａＮ層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば６７５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は１５〜４０％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１１７】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１８】
（９）上記の（７）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。なお、（２）（５）（８）の順序は入れ替わっても構わない。
【０１１９】
Ｂ．電極の形成
次に、電極を形成する。先ず図１５に示すプロセスでｎ電極を形成した後、図１６に示すプロセスでｐ電極を形成する。なお、ｎ電極プロセスの番号、ｐ電極形成プロセスの番号は、それぞれ図１５、図１６の番号と符号している。
【０１２０】
（ａ）ｎ電極の形成
（１０）３色ＬＥＤに共通のｎ層領域用のレジストのパターニング
（１１）ｎ層までドライエッチング
（１２）レジスト剥離
（１３）樹脂埋め込み。スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光などの化学反応で固化するような樹脂を用いて図１２の（１１）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無いもの、あるいは少ないもの）を用いる。
（１４）樹脂のドライエッチングにより３色ＥＤそれぞれのｐ−ＧａＮ上部が露出するまでエッチバック
（１５）ｎ電極形成用のマスク形成
（１６）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）
（１７）ｎ電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＴｉＡｕ：チタン・金）
（１８）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
【０１２１】
（ｂ）ｐ電極の形成
（１９）３色ＬＥＤそれぞれのｐ電極形成用のマスク形成
（２０）ｐ電極形成（通常のｐ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＣｒＡｕ：クロム・金）
（２１）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス（完成）
【０１２２】
上記の方法では、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ双方の活性層の形成にＩｎＧａＮを用いたが、緑色ＬＥＤの活性層にＴｂ添加ＧａＮ（ＧａＮ：Ｔｂ）を用いることもできる。ＧａＮ：Ｔｂは、添加量によらずＴｂイオンの発光が常に緑色を示すため、温度変化や電流注入量によらず発光波長が常に安定し、かつ狭帯域の発光が得られることから素子特性として好ましい。また、ＧａＮ：ＴｂのＴｂ添加量を１０２２ｃｍ−３以上にした場合、ＧａＮ母材の結晶性が著しく劣化するため、Ｔｂ添加量を１０２２ｃｍ−３未満に制御することが好ましい。
【０１２３】
また、青色ＬＥＤの活性層にＴｍ添加ＧａＮ（ＧａＮ：Ｔｍ）を用いることもできる。ＴｍＧａＮは、添加量によらずＴｍイオンの発光が常に青色を示すため、温度変化や電流注入量によらず発光波長が常に安定し、かつ狭帯域の発光が得られることから素子特性として好ましい。また、ＧａＮ：ＴｍのＴｍ添加量を１０２２ｃｍ−３以上にした場合、ＧａＮ母材の結晶性が著しく劣化するため、Ｔｍ添加量を１０２２ｃｍ−３未満に制御することが好ましい。
【０１２４】
［４］多層配線構造の形成
本実施の形態の表示装置は、前記のように発光部の表面が平坦化されているため、発光部を駆動させる駆動用ドライバを表示部に一体に組込むことが可能である。駆動用ドライバを組み込んだ多層配線構造を形成することにより、ドライバの実装工程を簡略化することができ、低コスト化を図ることができる。また、実装エリアを縮小することができ、さらに表示の高精細化が可能となる。
【０１２５】
図１７は多層配線構造を備える表示装置の模式図であり、（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。また図１８は多層配線構造の回路の一例を示す図であり、破線で囲った部分は、図１７の多層配線構造の形成に用いられた部分を示している。多層配線構造を形成する回路には能動素子としてトランジスタが組み込まれている。トランジスタには、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイに用いられている低温ポリＳｉ  ＴＦＴが用いられ、赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードのそれぞれとのサブ画素に１つ設置され、前記トランジスタのソース電極と３色のＬＥＤそれぞれのｐ電極（透明電極）に配線で接続される。
【０１２６】
また、各画素の赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードのｎ型電極は、配線で共通の電位になるように接続されている。上から光を取り出す場合は、前記共通電位の配線は格子構造に形成するが、光を下から取り出す場合は、光の反射率を向上させるために画素前面を覆っても良い。
【０１２７】
なお、低温ポリＳｉ  ＴＦＴは一般的に以下の方法で製造される。まず、（１）前記共通電位の配線の上に絶縁体のＳｉＯ２膜を形成する。（１）前記ＳｉＯ２膜上（ガラス基板上）にアモルファスＳｉ膜を成膜する。そしてＰ−ＣＶＤ法によりアモルファスＳｉ膜を成膜した場合には、Ｓｉ膜中の水素を除去する脱水素アニール処理を行い、その後エキシマレーザアニールにより多結晶化する。（２）次にチャネル部、ソース・ドレイン部となる多結晶Ｓｉ膜をエッチング加工し、ゲート絶縁膜を形成する。この後ゲートメタル膜であるＡｌ系メタルを成膜する。そしてゲートメタル膜を加工する。（３）この後，ゲートメタル膜側面を陽極酸化し、オフセット部を形成し、この後ソース・ドレイン部にリンやボロンの不純物を高濃度ドーピングする。（４）この後、層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを開口し、更にソース・ドレインメタル形成を行い、ポリＳｉ  ＴＦＴを形成する。各サブ画素においてＴＦＴのソース電極とＬＥＤのｐ電極が配線で接続され、ドレイン電極は、電源ラインに接続される。
【０１２８】
本実施の形態では、発光部を駆動させる駆動用ドライバを表示部に連続的に形成する工程を示したが、それに限るものでなく、駆動用のＴＦＴ基板を形成した後、発光部と接続することでも実現できる。また、各サブ画素の駆動が１つのＴＦＴで形成されていたが、それに限ったものでなく、２つ以上のＴＦＴと１つのコンデンサなどより安定駆動のためのＴＦＴ基板でも実現できる。
【０１２９】
なお、さらに簡単な構成にすることを目的として、タイリング形式で１つのパネルの走査線数が少ない場合には、トランジスタ（ＴＦＴ）を設けずに、緑色、青色、赤色、各ＬＥＤのいずれか一つと、安定化用のキャパシタ一つとでサブ画素を構成してもよい。その一例を図１９に示す。また、ＬＥＤ素子構造自体が十分な容量成分を有している場合には、別途容量を形成する必要はない。
【０１３０】
そして、本実施の形態に基づいてヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などを構成させる場合、一般的には、複数のパネルを敷き詰めて構成することが必要となるが、この場合、パネル間にはどうしても周辺回路の部分や、パネル間の空隙が存在するため、その部分は映像を表示することができず枠として目立ってしまい、十分な没入感が得られない。
【０１３１】
そこで、大型のタイリングディスプレイでは、レンズと画像補正により目立たなくする方法が考案されているが、正面からディスプレイを見た場合には枠が目立たないものの、斜め方向からではどうしても枠部分が見えてしまうという問題がある。
【０１３２】
これに対して、本実施の形態においては、ＨＭＤに適用したとき、映像の視聴がディスプレイ画面に対して正対した位置でしか視聴できないようにして、この問題を解決している。図２０に、本実施の形態の一例を示し、具体的に説明する。図２０に示すように、本実施の形態においては、投影面とパネルとの間にレンズを配置し、パネル映像を拡大して投影面に表示しているが、この時、パネル間の映像に隙間ができないように、パネル位置とレンズの拡大倍率を設定すると共に、画面端部など必要領域の映像に縮小や輝度補正などの処理を行う。これにより、映像がレンズで拡大され、タイリングした状態での映像をシームレスに見ることができるため、十分な没入感を得ることができる。
【０１３３】
（付記）
以上の発明は一般化することができるため、本発明には、以下の発明も含まれる。
【０１３４】
付記１の発明は、
同一基板に複数の異なる波長を発光する発光部が形成され、少なくとも一つの前記発光部の活性層に希土類元素が含まれている構造を有することを特徴とする表示装置である。
【０１３５】
付記２の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、波長の長い順番に前記基板に近接して積層された構造を有すること特徴とする付記１に記載の表示装置である。
【０１３６】
付記３の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部の少なくとも波長の最も長い発光部の活性層に希土類元素が含まれていることを特徴とする付記１または付記２に記載の表示装置である。
【０１３７】
付記４の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部の波長の長い発光部の発光面積が、最も大きいことを特徴とする付記１ないし付記３のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１３８】
付記５の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、電流を流す電極を形成するために段差構造を有することを特徴とする付記１ないし付記４のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１３９】
付記６の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、段差構造の表面を平坦化するための絶縁体を有することを特徴とする付記１ないし付記５のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４０】
付記７の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部の平坦化された表面上に、電気回路を形成するための多層配線構造を形成し、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする付記１ないし付記６のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４１】
付記８の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードのそれぞれが、前記基板の表面に横並びで配置されていることを特徴とする付記１に記載の表示装置である。
【０１４２】
付記９の発明は、
横並びに配置された前記赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードの間の隙間が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする付記８に記載の表示装置である。
【０１４３】
付記１０の発明は、
前記活性層が、ユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）の活性層であることを特徴とする付記１ないし付記９のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４４】
付記１１の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記緑色ダイオードが、インジウム（Ｉｎ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１０のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４５】
付記１２の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記緑色ダイオードが、前記希土類元素としてテルビウム（Ｔｂ）、あるいはエルビウム（Ｅｒ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１０のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４６】
付記１３の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記青色ダイオードが、インジウム（Ｉｎ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１２のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４７】
付記１４の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記青色ダイオードは、ツリウム（Ｔｍ）を含む窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１２のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４８】
付記１５の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記基板上に、前記赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードが、ハニカム状に配置されていることを特徴とする付記１ないし付記１４のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１４９】
付記１６の発明は、
前記基板側に光を取り出すように構成されており、前記基板の主面上に微細な凹凸加工が施されていることを特徴とする付記１ないし付記１５のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５０】
付記１７の発明は、
付記１ないし付記１６のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードを、前記基板上に並列に配置して製造することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【０１５１】
付記１８の発明は、
付記１ないし付記１６のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードを、前記基板上に積層して製造することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【０１５２】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【図１】
2020121904.tif 000003
【図２】
2020121904.tif 000004
【図３】
2020121904.tif 000005
【図４】
2020121904.tif 000006
【図５】
2020121904.tif 000007
【図６】
2020121904.tif 000008
【図７】
2020121904.tif 000009
【図８】
2020121904.tif 000010
【図９】
2020121904.tif 000011
【図１０】
2020121904.tif 000012
【図１１】
2020121904.tif 000013
【図１２】
2020121904.tif 000014
【図１３】
2020121904.tif 000015
【図１４】
2020121904.tif 000016
【図１５】
2020121904.tif 000017
【図１６】
2020121904.tif 000018
【図１７】
2020121904.tif 000019
【図１８】
2020121904.tif 000020
【図１９】
2020121904.tif 000021
【図２０】
2020121904.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和3年9月22日(2021.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、より詳しくは、発光ダイオードを用いたカラーディスプレイ等の表示装置および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置に発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いて構成された発光デバイスが広く用いられるようになっている。特に、ＬＥＤは、各種表示装置、携帯電話をはじめ、液晶ディスプレイのバックライト、白色照明等に広く用いられており、特にプロジェクタ等に使用されるマイクロディスプレイへの応用が注目されている。
【０００３】
ＬＥＤを構成する半導体素子は、主に窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の窒化物半導体薄膜が形成された窒化物半導体基板を用いて作製されている。また、発光効率を高めるため、発光部分の形成には、通常、多重量子井戸構造（ＭＱＷ又はＭＱＷｓ）が用いられており、多重量子井戸構造を用いてｐ型半導体とｎ型半導体の間に活性層となる真性半導体層を形成したＰｉＮ接合が用いられている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
従来、上記窒化物半導体膜で構成された無機ＬＥＤからなる表示装置では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）と波長が異なるそれぞれ単体のＬＥＤを、一つの基板に平面状に並べて配置された複数のＬＥＤと、表示装置としての各画素の色・輝度を制御するドライバＩＣとを配線で接続し構成されていた（例えば、特許文献２）。このため、高コストの表示装置になり、高精細化も十分ではなかった。
【０００５】
特に、ディスプレイのような高精細な表示画面が求められる場合には、画素数を多くしなければならず、画素数を多くしようとすると、画素数に比例してＬＥＤのコストが増大し、同時にＬＥＤを配置する作業のコストも増加し、飛躍的に高コストの表示装置とならざるを得なかった。
【０００６】
そこで、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを同一半導体基板上に配置した構造にし、例えば、集積回路（ＬＳＩ）のように一つのプロセスで多数の画素を形成することにより、上記の問題を解決することが可能となると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２７７８６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３種類のＬＥＤを用いて表示装置を構成した場合、以下の問題があることが分かった。
【０００９】
即ち、従来のＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤは、活性層が何れもインジウム（Ｉｎ）を含む型のＧａＮ（以下、「ＩｎＧａＮ」とも記載する。）で形成されており、Ｉｎの含有量を変えることでバンドギャップの大きさを調整してＲ、Ｇ、Ｂの発光を実現している。このような３色のＬＥＤを積層して画素を形成する場合、短波長の緑色および青色ＬＥＤを、発光方向に対して赤色ＬＥＤより下側に配置すると、緑色および青色ＬＥＤで発光された光が赤色ＬＥＤの活性層に照射されたときに、赤色ＬＥＤの活性層に吸収され、励起に使われる。このため、赤色ＬＥＤの活性層を適切に透過することができないことが分かった。
【００１０】
そこで、赤色ＬＥＤを最下層に配置することが考えられるが、この場合には、ＩｎｘＧａ１−ｘＮで示される赤色ＬＥＤにおけるｘの値を０．３５程度と、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤよりＩｎの比率を大幅に高くしなければならない。このため、添加元素の量が多くなり過ぎ、活性層の結晶に大きな歪が生じ、表面が荒れることが避けられない。このような赤色ＬＥＤ上に、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを積層させた場合、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの結晶は、赤色ＬＥＤの荒れた表面を受け継いで成長するため、結晶に大きな乱れが生じ、結晶性が悪化することにより発光効率が低下することが分かった。
【００１１】
そこで、本発明は、画素数が増加した場合でも、画素数に比例して製造コストが上昇するということがなく、且つ外部に対して波長が異なる複数種類の光を、所望の比率で高い強度で発光することができる発光部を備えた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような状況下、本発明者は、ＧａＮにユーロピウム（Ｅｕ）を添加した窒化物半導体を活性層とする窒化物半導体発光素子を世界に先がけて開発し、世界の技術者から大きな注目が寄せられている（例えば、特開２０１３−１２０８４７号公報）。
【００１３】
ＧａＮ：Ｅｕは、赤色ＬＥＤ用材料として発光機能に飛躍的に優れていると共に、結晶性にも極めて優れている。このため、ＧａＮ：Ｅｕを赤色ＬＥＤとして使用し、一つの反応装置内で青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤと同一基板上に一つのプロセスで作製することにより、性能上も、コスト上も極めて優れた表示装置ができることが期待される。
【００１４】
しかし、前記した通り、Ｉｎ含有型の緑色ＧａＮ、青色ＧａＮについては、種々の問題があり、実用性に欠ける製品化が困難な材料として位置付けられていた。
【００１５】
このため、Ｉｎ含有型のような欠点のない緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの開発が必要と考えられていた。
【００１６】
このような状況下、本発明者は、ＧａＮ：Ｅｕは、Ｉｎ含有型のＧａＮとは基本的に異なる構造や性質を有するため、逆に、このことがＩｎ含有型の欠点を補う可能性が少ないながらあると考え、種々の実験を行った。
【００１７】
即ち、赤色ＧａＮ：Ｅｕに、Ｉｎ含有型の緑色ＧａＮおよび青色ＧａＮを種々の組合せで積層した。
【００１８】
その結果、驚くべきことに極めて優れた発光機能を有する表示装置を得ることができた。
【００１９】
具体的には、Ｉｎ含有型の緑色および青色のＧａＮを、発光方向に対して赤色のＧａＮ：Ｅｕの下側に配置した場合でも、Ｉｎ含有型の赤色ＧａＮのように緑色光や青色光が赤色のＧａＮ：Ｅｕに吸収されることなく、赤色ＬＥＤを問題なく透過することが確認できた。
【００２０】
このように、多くの技術者の予想に反して波長の短いＧおよびＢの光が、バンドギャップの小さい赤色ＬＥＤの活性層で吸収されることなく取り出すことができたのは、活性層をＧａＮ：Ｅｕで形成した場合、発光のメカニズムがバンド間遷移に基づくものではなく、Ｅｕイオン内の電子の４ｆ殻内での電子遷移、即ちｆ−ｆ遷移によるものと考えられる。
【００２１】
また、赤色ＧａＮ：Ｅｕを下側にして、その上に緑色ＧａＮおよび青色ＧａＮを積層させた場合でも、ＧａＮ：Ｅｕは、Ｉｎ比率の高い赤色のＩｎ含有ＧａＮのような表面の荒れがなく、極めて平坦な表面を有しているため、上側に積層したＩｎ含有型の緑色ＧａＮおよび青色ＧａＮの結晶性を悪化させることがなく、緑色ＧａＮ、青色ＧａＮ共に、それぞれ単体のときと同程度の発光機能が発揮されることが確認できた。
【００２２】
そして、上記の通りＧａＮ：Ｅｕを活性層にした赤色ＬＥＤを下側にして、その上に緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを積層させた場合でも、ＧａＮ：ＥｕはＩｎ含有型ＬＥＤと異なり、表面が平坦であり、積層した緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの発光機能が低下せず、一方、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを下側にして、その上にＧａＮ：Ｅｕを活性層に用いた赤色ＬＥＤを積層させた場合でも、赤色ＬＥＤのＧａＮ：Ｅｕ活性層に吸収されることがなく、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの発光効率が低下しないため、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを積層させる際に、それぞれのＬＥＤの積層順を自由に設定できることが分った。
【００２３】
以上のようにＧａＮ：Ｅｕによる赤色ＬＥＤの開発により、優れた表示装置が実現できることが分ったが、上記のことはＧａＮ：Ｅｕに限られないと考えられる。
【００２４】
希土類元素は、一般的にスピン−軌道相互作用や結晶場の効果により、４ｆ電子準位に分裂が生じるという共通の性質を有しており、上記のようなｆ−ｆ遷移による発光のメカニズムは、Ｅｕに限定されず他の希土類元素でも起きることが理論的に言える。
【００２５】
また、希土類元素は、互いに良く似た性質を持つランタノイドであるため、Ｅｕに限らず他の希土類元素についても、ＧａＮに添加したときに結晶が荒れることがなく、Ｅｕの場合と同様、ＬＥＤの積層順を自由に選べることが期待できる。
【００２６】
また、上記においては、窒化物としてＧａＮについて説明したが、窒化物としては、ＧａＮ以外のＡｌＮ、ＩｎＮ等のいわゆるＧａＮ系の窒化物（ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮの混晶を含む）であっても基本的には同様の現象が生じると言うことができる。
【００２７】
なお、上記では、ＧａＮ：Ｅｕを赤色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを同一基板上に縦方向に積層して作製するとして説明したが、ＧａＮ：Ｅｕを赤色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを同一基板上に横並びに配置して作製した場合でも、縦方向に積層した場合と同様に、優れた表示装置とできることが分かった。そして、縦方向に積層する場合には、積層されるＬＥＤが下層のＬＥＤの表面状態を引き継いで成長するため、成膜に際して厳しい条件管理が必要だが、横並びに配置する場合には、成膜条件の管理を若干緩やかにしても影響が少ないため、製造の歩留まりを向上させることができる。
【００２８】
本発明の各態様は、上記の記載、並びに、後述する実施の形態の記載に基づくものであり、第１の態様は、
互いに異なる波長の光を発光する複数種類のＰｉＮ接合型の発光ダイオードが、同一基板上に配置され、
前記複数種類の発光ダイオードの少なくとも１種類が、希土類元素を含んだ活性層を有する発光部を備えていることを特徴とする表示装置である。
【００２９】
そして、第２の態様は、
前記複数種類の発光ダイオードのうち、少なくとも最も波長が長い発光ダイオードに、前記希土類元素を含む活性層を有する発光ダイオードが用いられていることを特徴とする第１の態様に記載の表示装置である。
【００３０】
そして、第３の態様は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記基板が窒化ガリウム基板であり、
前記赤色ダイオードが、前記希土類元素としてユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム系（ＧａＮ系）の活性層を備えていることを特徴とする第１の態様または第２の態様に記載の表示装置である。
【００３１】
そして、第４の態様は、
前記複数種類の発光ダイオードが、前記基板の表面に順次積層されており、
一の色にかかる発光層の少なくとも一部に重畳して他の色にかかる発光層が形成されていることを特徴とする第１の態様ないし第３の態様のいずれかに記載の表示装置である。
【００３２】
そして、第５の態様は、
前記発光部は、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に、または、赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されていることを特徴とする第４の態様に記載の表示装置である。
【００３３】
そして、第６の態様は、
前記発光部は、表面側に前記緑色ダイオード、青色ダイオードそれぞれの発光ダイオードに通電する電極を形成するための段差が形成された段差構造を有していることを特徴とする第５の態様に記載の表示装置である。
【００３４】
そして、第７の態様は、
前記段差によって形成された凹部が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする第６の態様に記載の表示装置である。
【００３５】
そして、第８の態様は、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮのいずれかによって形成されたバリア層が設けられていることを特徴とする第４の態様ないし第７の態様のいずれかに記載の表示装置である。
【００３６】
そして、第９の態様は、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＩｎＮおよびＧａＮが積層、ＡｌＧａＮおよびＧａＮが積層、あるいはＡｌＧａＩｎＮおよびＧａＮが積層されたＤＢＲ構造が形成されていることを特徴とする第４の態様ないし第８の態様のいずれかに記載の表示装置である。
【００３７】
そして、第１０の態様は、
前記複数種類の発光ダイオードは、前記基板の表面に横並びで配置されていることを特徴とする第１の態様ないし第３の態様のいずれかに記載の表示装置である。
【００３８】
そして、第１１の態様は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成されていることを特徴とする第１０の態様に記載の表示装置である。
【００３９】
そして、第１２の態様は、
前記複数種類の発光ダイオードの間の隙間が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする第１０の態様または第１１の態様に記載の表示装置である。
【００４０】
そして、第１３の態様は、
前記絶縁体が、可視光透過性樹脂材料、可視光不透過性樹脂材料、可視光を反射する樹脂材料のいずれかで形成されていることを特徴とする第７の態様または第１２の態様に記載の表示装置である。
【００４１】
そして、第１４の態様は、
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする第１の態様ないし第１３の態様のいずれかに記載の表示装置である。
【００４２】
そして、第１５の態様は、
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造が、能動素子を含まないパッシブマトリクス型構造であることを特徴とする第１の態様ないし第１３の態様のいずれかに記載の表示装置である。
【００４３】
そして、第１６の態様は、
前記青色ダイオード、緑色ダイオード、赤色ダイオードが、ペンタイル状に配置されていることを特徴とする第５の態様ないし第９の態様のいずれかまたは第１１の態様に記載の表示装置である。
【００４４】
そして、第１７の態様は、
第１の態様ないし第１６の態様のいずれかに記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードの発光部を有機金属気相成長法を用いて形成することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【００４５】
本発明は、上記各態様に基づいてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
赤色、緑色、および青色の互いに異なる波長の光を発光する３種類のＰｉＮ接合型の発光ダイオードが、同一基板上に積層された表示装置であって、
赤色ダイオードが、希土類元素を含んだ活性層を有するｆ-ｆ遷移に基づく発光であり、
緑色ダイオードおよび青色ダイオードが、赤色ダイオードと異なる元素で構成されたバンドギャップ間の遷移に基づく発光部を備えており、
赤色ダイオードと、緑色ダイオードと、青色ダイオードの積層順を任意に設定できる
ことを特徴とする表示装置である。
【００４６】
そして、請求項２に記載の発明は、
基板側より、赤色ダイオード、青色ダイオードおよび緑色ダイオードの順に、これらの発光ダイオードが積層されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置である。
【００４７】
そして、請求項３に記載の発明は、
光を基板側から取り出すことを特徴とする請求項２に記載の表示装置である。
【００４８】
そして、請求項４に記載の発明は、
前記基板が窒化ガリウム基板であり、
前記赤色ダイオードが、前記希土類元素としてユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム系（ＧａＮ系）の活性層を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００４９】
そして、請求項５に記載の発明は、
前記３種類の発光ダイオードが、前記基板の表面に順次積層されており、
一の色にかかる発光層の少なくとも一部に重畳して他の色にかかる発光層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００５０】
そして、請求項６に記載の発明は、
前記発光部は、表面側に前記緑色ダイオード、青色ダイオードそれぞれの発光ダイオードに通電する電極を形成するための段差が形成された段差構造を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００５１】
そして、請求項７に記載の発明は、
前記段差によって形成された凹部が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置である。
【００５２】
そして、請求項８に記載の発明は、
前記絶縁体が、可視光透過性樹脂材料、可視光不透過性樹脂材料、可視光を反射する樹脂材料のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置である。
【００５３】
そして、請求項９に記載の発明は、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮのいずれかによって形成されたバリア層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００５４】
そして、請求項１０に記載の発明は、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＩｎＮおよびＧａＮが積層、ＡｌＧａＮおよびＧａＮが積層、あるいはＡｌＧａＩｎＮおよびＧａＮが積層されたＤＢＲ構造が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００５５】
そして、請求項１１に記載の発明は、
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００５６】
そして、請求項１２に記載の発明は、
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造が、能動素子を含まないパッシブマトリクス型構造であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置である。
【００５７】
そして、請求項１３に記載の発明は、
前記青色ダイオード、緑色ダイオード、赤色ダイオードが、ペンタイル状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項または請求項１１に記載の表示装置である。
【００５８】
そして、請求項１４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードの発光部を有機金属気相成長法を用いて形成することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、画素数を増加した場合でも、画素数に比例して製造コストが上昇するということがなく、且つ外部に対して波長が異なる複数種類の光を、所望の比率で高い強度で発光することができる発光部を備えた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の発光部の成膜プロセスを示す模式図である。
【図２】３色ＬＥＤ縦集積型の発光部の段差構造にした後の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明に係る表示装置におけるバリア層を説明する図である。
【図４】３色ＬＥＤ縦集積型の発光部の電極を形成した後の形態を示す図であり、（ａ）は上側から見た模式図であり、（ｂ）は断面の模式図である。
【図５】３色ＬＥＤ縦集積型の上側取り出しタイプの電極の形成電極の形成プロセスを説明する図である。
【図６】３色ＬＥＤ縦集積型の下側取り出しタイプの電極の形成電極の形成プロセスを説明する図である。
【図７】本発明に係る表示装置におけるＤＢＲ構造を説明する図である。
【図８】本発明に係る表示装置における発光部の配置例を示す図である。
【図９】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の構成および発光部と電気回路基板との接続方法の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の構成および発光部と電気回路基板との接続方法の他の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の成膜プロセスの一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の電極の形成プロセスを示す模式図である。
【図１３】本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の電極の形成プロセスを示す模式図である。
【図１４】本発明のさらに他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の成膜プロセスの一例を示す模式図である。
【図１５】本発明のさらに他の一実施の形態に係る表示装置の電極の形成プロセスを示す模式図である。
【図１６】本発明のさらに他の一実施の形態に係る表示装置の電極の形成プロセスを示す模式図である。発光部の成膜プロセスの一例を示す模式図である。
【図１７】多層配線構造を備える表示装置の模式図である。
【図１８】多層配線構造の回路の一例を示す図である。
【図１９】多層配線構造の回路の一例を示す図である。
【図２０】本発明に係る表示装置のＨＭＤへの適用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。
【００６２】
本発明の表示装置は、波長が異なる複数種類の光を発光するＬＥＤを同一半導体基板上に複数個配置した構造を有し、且つ複数種類の発光ダイオードの少なくとも１種類に、希土類元素を含む活性層を有するＬＥＤを用いた発光部を備えている点で従来のＬＥＤを用いた表示装置と相違する。
【００６３】
発光部の構造としては、同一半導体基板上に複数種類のＬＥＤを種類ごとに、それぞれ１個ずつを積層させて画素を形成した縦集積型と、横並びで平面状に配置して画素を形成した横集積型の２種類がある。以下、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを用いて画素を形成する発光部の形成プロセスを縦集積型、横集積型の順に説明する。なお、以下においては、基材としてサファイア、半導体基板、およびＬＥＤの窒化物半導体を、構成する窒化物として、ＧａＮを例に挙げて説明するが、前記したように、これらに限定されるものではない。例として、ＧａＮ系以外のＡｌＮ、ＩｎＮ等のいわゆるＧａＮ系以外の窒化物（ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮの混晶を含む）も含まれる。
【００６４】
［１］縦集積型
Ａ．発光部の構成
図１は、縦集積型の発光部の形成プロセスを示す模式図である。図１において（１２）は、３色のＬＥＤを積層させた後の状態を示す図であって、サファイア基材上に、低温ＧａＮ（ＬＴ−ＧａＮ）から成るバッファー層と、バッファー層の上に積層され、ｎ−ＧａＮの結晶性を高めるために設けられた無添加ＧａＮ（ｕ−ＧａＮ）層からなる半導体基板が設けられている。その上に、基板側から赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順で積層されている。
【００６５】
なお、ここでは、基板側から赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順で積層する例を示している。このような並び方にするのは、結晶性及び表面の平坦性の点を鑑みて積層の容易さから望ましいからである。
【００６６】
一方で、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの積層順はこれに限られず、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの順で並べるようにしても良い。このような並べ方にすると、青色ＬＥＤに対して効率の低い緑色ＬＥＤの発光面積を大きくすることが容易になり、緑色発光強度を得やすくなる。したがって、結晶性及び表面の平坦性の観点を重視する場合は、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順とし、より強い緑色発光を得る場合には、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤとすればよい。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの順とする場合の製造プロセスは、以下に示す段差構造形成における緑色ＬＥＤの工程と青色ＬＥＤの工程を入れ替えれば足りる。
【００６７】
各ＬＥＤは、それぞれ基板側からｎ−ＧａＮ、活性層、ｐ−ＧａＮが積層されたＰｉＮ接合で構成されており、各活性層（ｉ層）は、ＧａＮ・Ｅｕ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮで形成されている。
【００６８】
Ｂ．発光部の形成
１．基板の形成
まず、サファイア基材上に低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）させた後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【００６９】
２．赤色ＬＥＤ形成
ＧａＮ：Ｅｕ層を発光層とする赤色ＬＥＤ構造を、有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）法により作製する。具体的には、無添加ＧａＮ層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を、０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２2ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としては、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）やトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を、試料表面にガス状に供給する。
【００７０】
上記の層上に、Ｅｕを添加したＧａＮ：Ｅｕ層を、０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば９６０℃）。この際、Ｅｕ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｅｕ原料としてはＥｕＣｐｐｍ２やＥｕ（ＤＰＭ）３等を用いる。
【００７１】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えば、ＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００７２】
３．青色ＬＥＤ形成
上記で作製した試料表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする青色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
【００７３】
具体的には、上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としては、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）や、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００７４】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば７１５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は０．１〜１５％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としては、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【００７５】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えば、ＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００７６】
４．緑色ＬＥＤ形成
上記で作製した試料表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする緑色ＬＥＤ構造を、有機金属気相エピタキシー法により作製する。
【００７７】
技術的には、上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２2ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としては、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【００７８】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば６７５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は１５〜４０％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【００７９】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように調整する。Ｍｇ源としてＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。以上により（１）に示す積層体を形成する。
【００８０】
５．段差構造形成
上記により、図１の（１）で示す積層体が形成される。次に、赤色ＬＥＤにｎ電極を、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤにｎ電極とｐ電極を形成するため、赤色ＬＥＤの面積＞青色ＬＥＤの面積＞緑色ＬＥＤの面積となるように積層体を段差構造とする。この際、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色全てを発光させたときに質の高い白色が形成されるように、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの発光面積の比を調整する。面積比は各ＬＥＤの外部量子効率と、人の明視標準比視感度とに基づいて決定する。
【００８１】
ただし、ここでの調整方法は、面積比のみで調整する場合に限らない。ＬＥＤの発光量は、発光面積のみならず、発光素子に加える電圧（高電圧を印加すればそれだけ強く発光する）や電流（大電流を印加すればそれだけ強く発光する）によっても変化させることができるから、仮に、面積比から見て狙いの発光量に至らなかった場合であっても、その色のＬＥＤに、他の色のＬＥＤよりも高電圧及び／又は高電流を印加することで、強く発光させ、その結果として狙いの発光量に調整するようにしても良い。
【００８２】
段差構造の形成にはエッチングが用いられ、以下のプロセスで行われる。なお、下記の番号は、図１の番号と対応している。以下の工程は、下から順に赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順である。
（１）緑色ＬＥＤ下部領域用レジストのパターニング
（２）緑色ＬＥＤのｎ層までドライエッチング
（３）レジスト剥離
（４）青色ＬＥＤ上部電極領域用レジストのパターニング
（５）青色ＬＥＤのｐ層までドライエッチング
（６）レジスト剥離
（７）青色ＬＥＤ下部電極領域用レジストのパターニング
（８）青色ＬＥＤのｎ層までドライエッチング
（９）レジスト剥離
（１０）赤色ＬＥＤ上部電極領域用レジストのパターニング
（１１）赤色ＬＥＤのｐ層までドライエッチング
（１２）レジスト剥離
（１３）赤色ＬＥＤ下部電極領域用レジストのパターニング
（１４）赤色ＬＥＤのｎ層までドライエッチング
（１５）レジスト剥離
【００８３】
なお、以上の段差構造を作製するプロセスフローは、あくまで一例であり、再成長・選択成長・基板貼り合わせ技術など、他にアプローチがあればこの限りではない。
【００８４】
図２に縦集積型の発光部の段差構造にした後の断面構造を示す。なお、図２に記載の各層の厚みは一例であって、限定されるものではない。そして、図２では、図１と異なり、緑色、青色、赤色ＬＥＤの各々の間にＡｌＧａＮのバリア層が形成されているが、これは、実際に電極が取付けられた際、ｐ−ＧａＮと上部のｎ−ＧａＮとの端子間が電気的に絶縁されていることが好ましいことを考慮したものである。なお、バリア層としては、ＡｌＧａＮ層に限定されず、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、いずれかのバリア層であってもよい。
【００８５】
即ち、図３に示すように、各ＬＥＤのｎ−ＧａＮとＰ＋−ＧａＮとを接続すると、隣接するＬＥＤの電極（下部のＰ＋−ＧａＮ／上部のｎ−ＧａＮ）間のＡ、Ｂに、寄生ｐｎ接合が形成されてリーク電流が発生する場合がある。このようなリーク電流の発生を抑制するために、下部のＰ＋−ＧａＮと上部のｎ−ＧａＮとの間、Ｃ、Ｄに、ＡｌＧａＮなどのバリア層を設けて、端子間を電気的に絶縁させることが好ましい。なお、具体的なバリア層の厚みとしては、１ｎｍ〜１μｍ程度（例えば５０ｎｍ）が好ましい。
【００８６】
また、図４に縦集積型の発光部の電極を形成した後の形態の一例を示す。なお、（ａ）は上側から見た模式図であり、（ｂ）は断面の模式図である。青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの電極形成部分を除く面積比は、例えば１：１：６に設定される。また、チップ１個の厚みは１０μｍ以下である。
【００８７】
なお、図４では、電極取り出しのための段差を上側から（平面的に）見て、正方形の部材のうちの２辺を切り出すような形で「Ｌ字状」に形成したが、これに限られないことは言うまでもない。たとえば、正方形の部材のうちの１辺のみを切り出すような形で「短冊状」に切り出しても良いし、正方形の部材のうちの３辺を切り出すような形で「門構え状」に切り出しても良いし、これら１辺、２辺、３辺の切り出しを混在させて段差を形成しても良い。
【００８８】
Ｃ．電極の形成
１．上側取り出しタイプ
上側取り出しタイプ、即ち、光を緑色ＬＥＤ側から取り出す場合、以下のプロセスで電極を形成する。下記の番号は、図５の番号と対応している。
（１６）スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光による化学反応で固化するような樹脂を用いて図１の（１５）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無いもの、あるいは少ないもの）を用いる。上記材料は可視光に対して吸収が無いもの、あるいは少ないものであるが、上記条件を満たす樹脂であればそれらも含まれる。なお、画素側壁から隣接画素へ光が拡散して漏れると、隣り合った画素間で干渉が起こって、画像のぼけが発生するおそれがあるため、このような場合には、上記樹脂として、可視光不透過性の樹脂材料を用いて、可視光を吸収することが好ましい。
（１７）樹脂のドライエッチングにより赤色ＬＥＤのｐ−ＧａＮ上部が露出するまでエッチング（エッチバックと呼ぶ）
（１８）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｎ層への電極形成のためのパターニング
（１９）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｎ型電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＴｉＡｕ：チタン・金）→レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
（２０）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｐ層への透明電極形成のためのパターニング
（２１）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｐ型電極形成（ＩＴＯ：インジウム・スズ・鉛）→レジスト剥離による透明電極のリフトオフプロセス
【００８９】
２．下側取り出しタイプ
下側取り出しタイプ、即ち、光を基板側から取り出す場合、以下のプロセスで電極を形成する。なお、下記の番号は、図６の番号と対応している。基本的には、上側取り出しタイプと同じプロセスを用いるが、光を上側へ取り出す必要がないため、ｐ側コンタクト電極として透明電極の代わりに金属電極を用いている点が異なる。
（１６）スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光などによる化学反応で固化するような絶縁性の樹脂を用いて図１の（１５）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無い、あるいは少ないもの）または可視光を反射するものでもよい。なお、画素側壁から隣接画素へ光が拡散して漏れると、上側取り出しタイプの場合と同様に、隣り合った画素間で干渉が起こって、画像のぼけが発生するおそれがあるため、上記樹脂として、可視光不透過性の樹脂材料を用いて、可視光を吸収することが好ましい。
（１７）樹脂のドライエッチングにより、赤色ＬＥＤのｐ−ＧａＮ上部が、露出するまでエッチバック
（１８）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｎ層への電極形成のためのパターニング
（１９）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｎ型電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料、例としてＴｉＡｕ：チタン・金）→レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
（２０）緑色・青色・赤色ＬＥＤのｐ層への電極形成のためのパターニング
（２１）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）→ｐ型電極形成（通常のｐ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＣｒＡｕ：クロム・金）→レジスト剥離による金属電極のリフトオフプロセス
【００９０】
なお、縦集積型で下側取り出しタイプの場合、図７（ａ）に示すように、上記したバリア層に追加、またはバリア層と交換する形で、特定の波長のみを反射するようなＤＢＲ構造（回折格子）を設けて、裏面側へ向けて発せられた光を反射させて表面側に向けて送り出すことによっても、外部への光取り出し効率をより向上させることができる。
【００９１】
具体的な一例として、下方向（サファイア基材方向）に光を取り出すために、サファイア基材の主面側から順に、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤが形成されている場合、赤色ＬＥＤを構成する最上層のｐ−ＧａＮ層と青色ＬＥＤを構成する最下層のｎ−ＧａＮとの間（Ｄ）、および、青色ＬＥＤを構成する最上層のｐ−ＧａＮ層と緑色ＬＥＤを構成する最下層のｎ−ＧａＮとの間（Ｃ）に、バリア層に追加あるいはバリア層と交換する形で、赤色や青色を反射するＤＢＲ構造を設ける。
【００９２】
これにより、赤色光や青色光のそれぞれが、バリア層やＤＢＲ構造において反射され下方向（サファイア基材方向）に向けて送り出されるため、送り出される光量が増加し、外部への光取り出し効率を向上させることができる。
【００９３】
即ち、ＤＢＲ構造は、屈折率が異なる媒質を交互に成長させて積層することにより、光を干渉させて反射させることができ、光の出射方向を容易に制御することができる。そして、このように、ＤＢＲ構造が回折格子として働くことにより、特定の波長の光だけを活性層に戻る方向に反射させ、その他の光は透過させることができるため、送り出される光量を増加させて、光取り出し効率を向上させることができる。
【００９４】
なお、具体的なＤＢＲ構造としては、例えば、図７（ｂ）に示すように、ＡｌｌｎＮ（高屈折率）／ＧａＮ（低屈折率）の多層積層膜が好ましく、このとき、ＡｌｌｎＮとＧａＮとが十分に格子整合して、面内歪みの発生が制御されるように、各層を成長させる。各層の厚みおよび積層数は、対象となる光の波長に対応して適宜決定されるが、通常は、１０〜３０ペア積層することが好ましいが、１００ペアを超える積層であってもよい。そして、このようなＤＢＲ構造は、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮの積層に限定されず、ＡｌＧａＮ／ＧａＮやＡｌＧａＩｎＮ／ＧａＮの多層積層膜であってもよい。なお、本発明者は、図７（ｃ）に示すように、赤色（波長６２６ｎｍ）を反射させるＤＢＲ構造として、ＡｌｌｎＮ（５２ｎｍ）／ＧａＮ（８５ｎｍ）を１ペアとして、４２ペア積層することにより、９９．１％の反射率が得られることを確認している。なお、このような積層構造は、例えば、８２０℃でのＡｌｌｎＮ、１０３０℃でのＧａＮの成長を繰り返すことにより得ることができる。
【００９５】
また、サファイア基材面方向へ光を取り出す場合において、サファイア基材の主面上に凹凸加工を施して、最表面上に微細な凹凸を形成した場合にも、その凹凸により、サファイア基材主面から送り出される光量が増加するため、外部への光取り出し効率を向上させることができる。なお、この凹凸加工は、前記したバリア層やＤＢＲ構造と併用してもよい。
【００９６】
図８に縦集積型の発光部の電極を形成した後の形態の別の例を示す。サブ画素の構成としては、図８（ａ）に示すように、ＲＧＢストライプ方式を用いることもできるが、図８（ｂ）に示すように、緑色だけが毎画素に存在し、青色と赤色とが空間的に交互に配置されたペンタイル方式を採用してもよい。そして、このようなペンタイル方式を採用することにより、同じ画素数であっても、見かけの解像度を上げることができる。
【００９７】
また、サブ画素の形状についても、図８（ａ）や図８（ｂ）のような長方形に限られるものではなく、例えば、六角形を基本とするハニカム状に配置されていてもよく、上記したペンタイル方式の場合と同様に、同じ画素数であっても、見かけの解像度を上げることができる。このようなハニカム状配置の例として、図８（ｃ）に、ＲＧＢの３つのサブ画素から１つの画素を構成した例を、図８（ｄ）に、ペンタイル方式で構成した例を示す。なお、この六角形の画素の配置は、後述する横集積型の構造に対しても適用することができる。
【００９８】
また、複数の発光部をレイアウトする場合、上下左右にそのままの配置でレイアウトする場合の他、上下左右に線対称にしながらに配置するようにしても良い。後述するとおり、各発光部は駆動素子であるトランジスタと電気的に接続されることになるため、トランジスタのレイアウト配置に合わせた配置になっていることが望ましい。このため、複数のトランジスタのレイアウト配置が、上下左右に線対称にしながらに配置している場合には、発光部も上下左右に線対称にしながらに配置すると良い。また、複数のトランジスタのレイアウト配置が、上下の関係のみ線対称としたり、左右の関係のみ線対称にしながら配置している場合には、それにあわせて、発光部も上下の関係のみ線対称としたり、左右の関係のみ線対称として配置すればよい。
【００９９】
［２］横集積型
Ａ．発光部の構成
図９は本発明の他の一実施の形態に係る表示装置の発光部の構成および発光部と電気回路基板との接続を示す模式図であり、３色ＬＥＤの横集積型の構成の一例を示している。図９（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤが、同一のＧａＮ基板上に、横並びに集積され、ＬＥＤ間の隙間には樹脂等の絶縁体が埋め込まれている。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤは、ｎ電極を共通にしてｐ電極同士、ｎ電極同士が同じ方向に向くように配置されている。また、ｐ電極の高さが揃えられており、図９（ｂ）に示すように発光部を上下逆さにしてフェースダウンすることで各ＬＥＤのｐ電極を１プロセスで３色のＬＥＤの発光を制御する電気回路基板に接続することができる。
【０１００】
また、発光部を図１０（ａ）のように構成することもできる。即ち、ｎ電極をｐ電極と同一面上に配置し、ｎ電極とｎ型ＧａＮと導通させる。一方、回路基板上にｎ電極、ｐ電極のそれぞれに対応する電極をｎ電極、ｐ電極のピッチと同じピッチで配置する。これにより、図１０（ｂ）に示すように発光部を上下逆さにしてフェースダウンすることで各ＬＥＤのｎ電極、ｐ電極を１プロセスで３色のＬＥＤの発光を制御する電気回路基板に接続することができる。
【０１０１】
また、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ  、赤色ＬＥＤの発光面積の比は、縦集積型の場合と同じ方法で設定される。
【０１０２】
Ｂ．発光部の形成
１．製法１
製法１における横集積型の発光部は、以下のプロセスで形成する。なお、下記の番号は、図１１の番号と対応している。ただし、Ｉｎを含む青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤでは、継続的な高温プロセスによって発光層が劣化することが知られており、とくに高Ｉｎ濃度を要する緑色ＬＥＤでは、劣化現象が顕著であるため、Ｉｎ濃度の低い順に、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの順に発光部を形成する。
【０１０３】
（ａ）基板の形成
（１）サファイア基材の表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１０４】
（ｂ）赤色ＬＥＤの形成
（２）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＧａＮ：Ｅｕ層を発光層とする赤色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
まず、低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）させた後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【０１０５】
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）や、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１０６】
上記の層上に、Ｅｕを添加したＧａＮ：Ｅｕ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば９６０℃）。この際、Ｅｕ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｅｕ原料としては、ＥｕＣｐｐｍ２やＥｕ（ＤＰＭ）３等を用いる。
【０１０７】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１０８】
（ｃ）青色ＬＥＤ形成    
（３）上記の（１）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去した後、試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する。（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）
【０１０９】
（４）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする青色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
まず、低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【０１１０】
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）や、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１１】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば７１５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は０．１〜１５％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１１２】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１３】
（ｄ）緑色ＬＥＤ形成
（５）上記の（３）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去した後、試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１１４】
（６）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする緑色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。
まず、低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【０１１５】
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２2ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）やトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１６】
上記の層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば６７５℃）。この際ＩｎＮモル分率は１５〜４０％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１１７】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１１８】
（７）上記の（５）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。なお、（２）（４）（６）順序は入れ替わっても構わない。
【０１１９】
Ｃ．電極の形成
次に、電極を形成する。先ず図１２に示すプロセスでｎ電極を形成した後、図１３に示すプロセスでｐ電極を形成する。なお、ｎ電極プロセスの番号、ｐ電極形成プロセスの番号は、それぞれ図１２、図１３の番号と符号している。
【０１２０】
（ａ）ｎ電極の形成
（８）３色ＬＥＤそれぞれのｎ層領域用のレジストのパターニング
（９）３色ＬＥＤそれぞれのｎ層までドライエッチング
（１０）レジスト剥離
（１１）樹脂埋め込み。スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光などの化学反応で固化するような樹脂を用いて図１２の（１１）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無いもの、あるいは少ないもの）を用いる。
（１２）樹脂のドライエッチングにより３色ＥＤそれぞれのｐ−ＧａＮ上部が露出するまでエッチバック
（１３）３色ＬＥＤのそれぞれのｎ電極形成のためのパターニング
（１４）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）
（１５）ｎ電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＴｉＡｕ：チタン・金）
（１６）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
【０１２１】
（ｂ）ｐ電極の形成
（１７）３色ＬＥＤそれぞれのｐ電極形成用のマスク形成
（１８）ｐ電極形成（通常のｐ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＣｒＡｕ：クロム・金）
（１９）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス（完成）
【０１２２】
２．製法２
Ａ．発光部の形成
製法２における横集積型の発光部は、以下のプロセスで形成する。なお、下記の番号は、図１４の番号と対応している。
（ａ）基板の形成
（１）まず、サファイア基材上に低温ＧａＮ層をバッファー層として成長（例えば４７５℃）後、無添加ＧａＮ層（例えば１１８０℃）を０．５〜５．０μｍ程度成長させる。
【０１２３】
（ｂ）ｎ型ＧａＮ層形成
上記の層上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば１１８０℃）。このとき、Ｓｉ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度に制御する。Ｓｉ源としてはモノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）やトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）などのＳｉを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１２４】
（ｃ）赤色ＬＥＤ形成
試料の表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
（２）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＧａＮ：Ｅｕ層を発光層とする赤色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。（１）で作製したｎ型ＧａＮ層上に、Ｅｕを添加したＧａＮ：Ｅｕ層を０．１〜５．０μｍ程度成長させる（例えば９６０℃）。この際、Ｅｕ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｅｕ原料としてはＥｕＣｐｐｍ２やＥｕ（ＤＰＭ）３等を用いる。
【０１２５】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１２６】
（ｄ）青色ＬＥＤ形成
（３）上記の（１）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。
（４）試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１２７】
（５）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする青色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。（１）で作製したｎ型ＧａＮ層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば７１５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は０．１〜１５％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１２８】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１２９】
（ｅ）緑色ＬＥＤ形成
（６）上記の（４）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。
（７）試料表面の一部に蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ＧａＮ系半導体の結晶成長を阻害するマスク材料を形成する（例えばＳｉＯ２やＴｉＮなど）。
【０１３０】
（８）上記で作製したマスク材料が存在しない表面上に、ＩｎＧａＮ層を発光層とする緑色ＬＥＤ構造を有機金属気相エピタキシー法により作製する。（１）で作製したｎ型ＧａＮ層上に、ＩｎＧａＮ量子井戸構造を１〜１０００ｎｍ程度成長させる（例えば６７５℃）。この際、ＩｎＮモル分率は１５〜４０％程度となるように制御する。Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を用いる。
【０１３１】
上記の層上に、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層（あるいはｐ型ＡｌＧａＮ層）を０．１〜５０００ｎｍ程度成長させる（例えば１０５０℃）。このとき、Ｍｇ濃度を１０１７〜１０２２ｃｍ−３程度となるように制御する。Ｍｇ源として、例えばＭｇＣｐ２等のＭｇを含む原料を試料表面にガス状に供給する。
【０１３２】
（９）上記の（７）で作製したマスク材料を化学的エッチングによって除去する。なお、（２）（５）（８）の順序は入れ替わっても構わない。
【０１３３】
Ｂ．電極の形成
次に、電極を形成する。先ず図１５に示すプロセスでｎ電極を形成した後、図１６に示すプロセスでｐ電極を形成する。なお、ｎ電極プロセスの番号、ｐ電極形成プロセスの番号は、それぞれ図１５、図１６の番号と符号している。
【０１３４】
（ａ）ｎ電極の形成
（１０）３色ＬＥＤに共通のｎ層領域用のレジストのパターニング
（１１）ｎ層までドライエッチング
（１２）レジスト剥離
（１３）樹脂埋め込み。スピンオングラスやビスベンゾシクロブテン、あるいはポリジメチルシロキサンなど、最初は液体だが熱や露光などの化学反応で固化するような樹脂を用いて図１２の（１１）の構造を埋め込み・平坦化する。樹脂の条件としては、可視光（ＲＧＢ）に対して透過性があるもの（可視光領域での吸収が無いもの、あるいは少ないもの）を用いる。
（１４）樹脂のドライエッチングにより３色ＥＤそれぞれのｐ−ＧａＮ上部が露出するまでエッチバック
（１５）ｎ電極形成用のマスク形成
（１６）樹脂のエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）
（１７）ｎ電極形成（通常のｎ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＴｉＡｕ：チタン・金）
（１８）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス
【０１３５】
（ｂ）ｐ電極の形成
（１９）３色ＬＥＤそれぞれのｐ電極形成用のマスク形成
（２０）ｐ電極形成（通常のｐ−ＧａＮにオーミックコンタクトが取れる材料。例としてＣｒＡｕ：クロム・金）
（２１）レジスト剥離による電極のリフトオフプロセス（完成）
【０１３６】
上記の方法では、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ双方の活性層の形成にＩｎＧａＮを用いたが、緑色ＬＥＤの活性層にＴｂ添加ＧａＮ（ＧａＮ：Ｔｂ）を用いることもできる。ＧａＮ：Ｔｂは、添加量によらずＴｂイオンの発光が常に緑色を示すため、温度変化や電流注入量によらず発光波長が常に安定し、かつ狭帯域の発光が得られることから素子特性として好ましい。また、ＧａＮ：ＴｂのＴｂ添加量を１０２２ｃｍ−３以上にした場合、ＧａＮ母材の結晶性が著しく劣化するため、Ｔｂ添加量を１０２２ｃｍ−３未満に制御することが好ましい。
【０１３７】
また、青色ＬＥＤの活性層にＴｍ添加ＧａＮ（ＧａＮ：Ｔｍ）を用いることもできる。ＴｍＧａＮは、添加量によらずＴｍイオンの発光が常に青色を示すため、温度変化や電流注入量によらず発光波長が常に安定し、かつ狭帯域の発光が得られることから素子特性として好ましい。また、ＧａＮ：ＴｍのＴｍ添加量を１０２２ｃｍ−３以上にした場合、ＧａＮ母材の結晶性が著しく劣化するため、Ｔｍ添加量を１０２２ｃｍ−３未満に制御することが好ましい。
【０１３８】
［４］多層配線構造の形成
本実施の形態の表示装置は、前記のように発光部の表面が平坦化されているため、発光部を駆動させる駆動用ドライバを表示部に一体に組込むことが可能である。駆動用ドライバを組み込んだ多層配線構造を形成することにより、ドライバの実装工程を簡略化することができ、低コスト化を図ることができる。また、実装エリアを縮小することができ、さらに表示の高精細化が可能となる。
【０１３９】
図１７は多層配線構造を備える表示装置の模式図であり、（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。また図１８は多層配線構造の回路の一例を示す図であり、破線で囲った部分は、図１７の多層配線構造の形成に用いられた部分を示している。多層配線構造を形成する回路には能動素子としてトランジスタが組み込まれている。トランジスタには、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイに用いられている低温ポリＳｉ  ＴＦＴが用いられ、赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードのそれぞれとのサブ画素に１つ設置され、前記トランジスタのソース電極と３色のＬＥＤそれぞれのｐ電極（透明電極）に配線で接続される。
【０１４０】
また、各画素の赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードのｎ型電極は、配線で共通の電位になるように接続されている。上から光を取り出す場合は、前記共通電位の配線は格子構造に形成するが、光を下から取り出す場合は、光の反射率を向上させるために画素前面を覆っても良い。
【０１４１】
なお、低温ポリＳｉ  ＴＦＴは一般的に以下の方法で製造される。まず、（１）前記共通電位の配線の上に絶縁体のＳｉＯ２膜を形成する。（１）前記ＳｉＯ２膜上（ガラス基板上）にアモルファスＳｉ膜を成膜する。そしてＰ−ＣＶＤ法によりアモルファスＳｉ膜を成膜した場合には、Ｓｉ膜中の水素を除去する脱水素アニール処理を行い、その後エキシマレーザアニールにより多結晶化する。（２）次にチャネル部、ソース・ドレイン部となる多結晶Ｓｉ膜をエッチング加工し、ゲート絶縁膜を形成する。この後ゲートメタル膜であるＡｌ系メタルを成膜する。そしてゲートメタル膜を加工する。（３）この後，ゲートメタル膜側面を陽極酸化し、オフセット部を形成し、この後ソース・ドレイン部にリンやボロンの不純物を高濃度ドーピングする。（４）この後、層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを開口し、更にソース・ドレインメタル形成を行い、ポリＳｉ  ＴＦＴを形成する。各サブ画素においてＴＦＴのソース電極とＬＥＤのｐ電極が配線で接続され、ドレイン電極は、電源ラインに接続される。
【０１４２】
本実施の形態では、発光部を駆動させる駆動用ドライバを表示部に連続的に形成する工程を示したが、それに限るものでなく、駆動用のＴＦＴ基板を形成した後、発光部と接続することでも実現できる。また、各サブ画素の駆動が１つのＴＦＴで形成されていたが、それに限ったものでなく、２つ以上のＴＦＴと１つのコンデンサなどより安定駆動のためのＴＦＴ基板でも実現できる。
【０１４３】
なお、さらに簡単な構成にすることを目的として、タイリング形式で１つのパネルの走査線数が少ない場合には、トランジスタ（ＴＦＴ）を設けずに、緑色、青色、赤色、各ＬＥＤのいずれか一つと、安定化用のキャパシタ一つとでサブ画素を構成してもよい。その一例を図１９に示す。また、ＬＥＤ素子構造自体が十分な容量成分を有している場合には、別途容量を形成する必要はない。
【０１４４】
そして、本実施の形態に基づいてヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などを構成させる場合、一般的には、複数のパネルを敷き詰めて構成することが必要となるが、この場合、パネル間にはどうしても周辺回路の部分や、パネル間の空隙が存在するため、その部分は映像を表示することができず枠として目立ってしまい、十分な没入感が得られない。
【０１４５】
そこで、大型のタイリングディスプレイでは、レンズと画像補正により目立たなくする方法が考案されているが、正面からディスプレイを見た場合には枠が目立たないものの、斜め方向からではどうしても枠部分が見えてしまうという問題がある。
【０１４６】
これに対して、本実施の形態においては、ＨＭＤに適用したとき、映像の視聴がディスプレイ画面に対して正対した位置でしか視聴できないようにして、この問題を解決している。図２０に、本実施の形態の一例を示し、具体的に説明する。図２０に示すように、本実施の形態においては、投影面とパネルとの間にレンズを配置し、パネル映像を拡大して投影面に表示しているが、この時、パネル間の映像に隙間ができないように、パネル位置とレンズの拡大倍率を設定すると共に、画面端部など必要領域の映像に縮小や輝度補正などの処理を行う。これにより、映像がレンズで拡大され、タイリングした状態での映像をシームレスに見ることができるため、十分な没入感を得ることができる。
【０１４７】
（付記）
以上の発明は一般化することができるため、本発明には、以下の発明も含まれる。
【０１４８】
付記１の発明は、
同一基板に複数の異なる波長を発光する発光部が形成され、少なくとも一つの前記発光部の活性層に希土類元素が含まれている構造を有することを特徴とする表示装置である。
【０１４９】
付記２の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、波長の長い順番に前記基板に近接して積層された構造を有すること特徴とする付記１に記載の表示装置である。
【０１５０】
付記３の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部の少なくとも波長の最も長い発光部の活性層に希土類元素が含まれていることを特徴とする付記１または付記２に記載の表示装置である。
【０１５１】
付記４の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部の波長の長い発光部の発光面積が、最も大きいことを特徴とする付記１ないし付記３のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５２】
付記５の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、電流を流す電極を形成するために段差構造を有することを特徴とする付記１ないし付記４のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５３】
付記６の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、段差構造の表面を平坦化するための絶縁体を有することを特徴とする付記１ないし付記５のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５４】
付記７の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部の平坦化された表面上に、電気回路を形成するための多層配線構造を形成し、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする付記１ないし付記６のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５５】
付記８の発明は、
前記複数の異なる波長を発光する発光部が、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードのそれぞれが、前記基板の表面に横並びで配置されていることを特徴とする付記１に記載の表示装置である。
【０１５６】
付記９の発明は、
横並びに配置された前記赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードの間の隙間が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする付記８に記載の表示装置である。
【０１５７】
付記１０の発明は、
前記活性層が、ユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）の活性層であることを特徴とする付記１ないし付記９のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５８】
付記１１の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記緑色ダイオードが、インジウム（Ｉｎ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１０のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１５９】
付記１２の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記緑色ダイオードが、前記希土類元素としてテルビウム（Ｔｂ）、あるいはエルビウム（Ｅｒ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１０のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１６０】
付記１３の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記青色ダイオードが、インジウム（Ｉｎ）を含んだ窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１２のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１６１】
付記１４の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記青色ダイオードは、ツリウム（Ｔｍ）を含む窒化ガリウム（ＧａＮ）活性層を備えていることを特徴とする付記１ないし付記１２のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１６２】
付記１５の発明は、
前記複数種類の発光ダイオードが、赤色ダイオード、緑色ダイオードおよび青色ダイオードの３種類の発光ダイオードから構成され、
前記基板上に、前記赤色ダイオード、緑色ダイオード、および青色ダイオードが、ハニカム状に配置されていることを特徴とする付記１ないし付記１４のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１６３】
付記１６の発明は、
前記基板側に光を取り出すように構成されており、前記基板の主面上に微細な凹凸加工が施されていることを特徴とする付記１ないし付記１５のいずれか１つに記載の表示装置である。
【０１６４】
付記１７の発明は、
付記１ないし付記１６のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードを、前記基板上に並列に配置して製造することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【０１６５】
付記１８の発明は、
付記１ないし付記１６のいずれか１つに記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードを、前記基板上に積層して製造することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【０１６６】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色、および青色の互いに異なる波長の光を発光する３種類のＰｉＮ接合型の発光ダイオードが、同一基板上に積層された表示装置であって、
赤色ダイオードが、希土類元素を含んだ活性層を有するｆ-ｆ遷移に基づく発光であり、
緑色ダイオードおよび青色ダイオードが、赤色ダイオードと異なる元素で構成されたバンドギャップ間の遷移に基づく発光部を備えており、
赤色ダイオードと、緑色ダイオードと、青色ダイオードの積層順を任意に設定できる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
基板側より、赤色ダイオード、青色ダイオードおよび緑色ダイオードの順に、これらの発光ダイオードが積層されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
光を基板側から取り出すことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記基板が窒化ガリウム基板であり、
前記赤色ダイオードが、前記希土類元素としてユーロピウム（Ｅｕ）を含んだ窒化ガリウム系（ＧａＮ系）の活性層を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記３種類の発光ダイオードが、前記基板の表面に順次積層されており、
一の色にかかる発光層の少なくとも一部に重畳して他の色にかかる発光層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光部は、表面側に前記緑色ダイオード、青色ダイオードそれぞれの発光ダイオードに通電する電極を形成するための段差が形成された段差構造を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記段差によって形成された凹部が絶縁体で埋められ、前記発光部の表面が平坦化されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記絶縁体が、可視光透過性樹脂材料、可視光不透過性樹脂材料、可視光を反射する樹脂材料のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮのいずれかによって形成されたバリア層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、緑色ダイオード、青色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面、および、前記緑色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面に、
前記発光部が、前記基板側から赤色ダイオード、青色ダイオード、緑色ダイオードの順に積層されている場合には、前記赤色ダイオードと前記青色ダイオードとの界面、および、前記青色ダイオードと前記緑色ダイオードとの界面に、
ＡｌＩｎＮおよびＧａＮが積層、ＡｌＧａＮおよびＧａＮが積層、あるいはＡｌＧａＩｎＮおよびＧａＮが積層されたＤＢＲ構造が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造に少なくとも１つの能動素子が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記発光部の表面上に電気回路を形成するための多層配線構造が形成され、前記多層配線構造が、能動素子を含まないパッシブマトリクス型構造であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記青色ダイオード、緑色ダイオード、赤色ダイオードが、ペンタイル状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項または請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法であって、
前記複数種類の発光ダイオードの発光部を有機金属気相成長法を用いて形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【国際調査報告】
2020121904.tif 000023
2020121904.tif 000024
2020121904.tif 000025
2020121904.tif 000026