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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-18
(45)【発行日】2024-12-26
(54)【発明の名称】発光装置および発光装置形成基板
(51)【国際特許分類】
   G09F 9/30 20060101AFI20241219BHJP
   G09F 9/33 20060101ALI20241219BHJP
   H01L 33/32 20100101ALI20241219BHJP
   H01L 33/12 20100101ALI20241219BHJP
   H01L 33/08 20100101ALI20241219BHJP
   H01L 33/38 20100101ALI20241219BHJP
   F21S 2/00 20160101ALI20241219BHJP
【FI】
G09F9/30 310
G09F9/33
G09F9/30 338
H01L33/32
H01L33/12
H01L33/08
H01L33/38
F21S2/00 480
【請求項の数】 18
(21)【出願番号】P 2023543776
(86)(22)【出願日】2022-08-02
(86)【国際出願番号】 JP2022029676
(87)【国際公開番号】W WO2023026796
(87)【国際公開日】2023-03-02
【審査請求日】2024-02-20
(31)【優先権主張番号】P 2021136564
(32)【優先日】2021-08-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】西村 眞澄
(72)【発明者】
【氏名】岡 真一郎
(72)【発明者】
【氏名】青木 逸
(72)【発明者】
【氏名】金城 拓海
【審査官】小野 博之
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-129305(JP,A)
【文献】特開2018-168029(JP,A)
【文献】国際公開第2020/100300(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2020/0350184(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2017/0309773(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0336374(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G09F 9/00-9/46
G02F 1/13-1/141
1/15-1/19
H05B 33/00-33/28
44/00
45/60
H10K 50/00-99/00
F21S 2/00-45/70
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の方向および前記第1の方向と交差する第2の方向にマトリクス状に配置された複数の画素を含み、
前記マトリクス状に配置された複数の画素の各々は、
基板と、
前記基板の上の導電性配向層と、
前記導電性配向層の上の第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上の、発光層を含む第2の窒化物半導体層と、
前記第2の窒化物半導体層の上の電極層と、を含み、
前記第1の窒化物半導体層および前記第2の窒化物半導体層は島状に設けられ、
隣接する2つの前記第1の窒化物半導体層の間には、第1のリブが設けられ、
隣接する2つの前記第2の窒化物半導体層の間には、第2のリブが設けられ、
前記基板は、前記マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている、発光装置。
【請求項2】
前記導電性配向層は、前記マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている、請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記導電性配向層は、前記第1の方向に沿って延在し、前記第1の方向に配列された複数の画素に共通して設けられている、請求項1に記載の発光装置。
【請求項4】
前記電極層は、前記マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項5】
前記電極層は、前記第1の方向に沿って延在し、前記第1の方向に配列された複数の画素に共通して設けられている、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項6】
前記電極層は、前記第2の方向に沿って延在し、前記第2の方向に配列された複数の画素に共通して設けられている、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項7】
前記導電性配向層は、チタンおよび窒化チタンから選ばれた少なくとも1つを含む、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項8】
前記基板は、非晶質である、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項9】
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置を複数含み、
前記基板は、前記複数の発光装置で共通する基板である、発光装置形成基板。
【請求項10】
第1の方向および前記第1の方向と交差する第2の方向にマトリクス状に配置された複数の画素を含み、
前記マトリクス状に配置された複数の画素の各々は、
基板と、
前記基板の上の絶縁性配向層と、
前記絶縁性配向層の上の第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上の、発光層を含む第2の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上の第1の電極層と、
前記第2の窒化物半導体層の上の第2の電極層と、を含み、
前記第1の窒化物半導体層および前記第2の窒化物半導体層は島状に設けられ、
隣接する2つの前記第1の窒化物半導体層の間には、第1のリブが設けられ、
隣接する2つの前記第2の窒化物半導体層の間には、第2のリブが設けられ、
前記基板は、前記マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている、発光装置。
【請求項11】
前記絶縁性配向層は、前記マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている、請求項10に記載の発光装置。
【請求項12】
前記絶縁性配向層は、島状に設けられている、請求項10に記載の発光装置。
【請求項13】
前記第2の電極層は、前記マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている、請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項14】
前記第1の電極層は、前記第1の方向に沿って延在し、前記第1の方向に配列された複数の画素に共通して設けられ、
前記第2の電極層は、前記第1の方向に沿って延在し、前記第1の方向に配列された複数の画素に共通して設けられている、請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項15】
前記第1の電極層は、前記第1の方向に沿って延在し、前記第1の方向に配列された複数の画素に共通して設けられ、
前記第2の電極層は、前記第2の方向に沿って延在し、前記第2の方向に配列された複数の画素に共通して設けられている、請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項16】
前記絶縁性配向層は、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムから選ばれた少なくとも1つを含む、請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項17】
前記基板は、非晶質である、請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項18】
請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載の発光装置を複数含み、
前記基板は、前記複数の発光装置で共通する基板である、発光装置形成基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一実施形態は、窒化物半導体を含む発光装置に関する。また、本発明の一実施形態は、窒化物半導体を含む発光装置が複数形成された発光装置形成基板に関する。
【背景技術】
【0002】
窒化ガリウム(GaN)のような窒化物半導体は、バンドギャップの大きい直接遷移半導体という特徴を有する。窒化ガリウムの特徴を利用し、窒化ガリウム膜を用いた発光ダイオード(LED)が既に実用化されている。LEDの窒化ガリウム膜は、一般的に、サファイア基板上に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)またはHVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)を用いて800℃~1000℃という高温で成膜されている。
【0003】
ところで、近年、次世代表示装置として、回路基板の画素内に微小なLEDチップを実装した、いわゆるマイクロLED表示装置またはミニLED表示装置の開発が進められている。マイクロLED表示装置またはミニLED表示装置は、高効率、高輝度、および高信頼性を有する。このようなマイクロLED表示装置またはミニLED表示装置は、酸化物半導体または低温ポリシリコンなどを用いたトランジスタが形成されたバックプレーンに、LEDチップが転写されることによって製造される(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第8791474号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
LEDチップの転写によるマイクロLED表示装置の製造方法は、製造コストが高く、安価にマイクロLED表示装置を製造することが難しい。一方、非晶質ガラス基板のような大面積基板上に、LEDを形成することができれば、製造コストを下げることができる。しかしながら、上述したように、窒化ガリウム膜はサファイア基板上に高温で成膜されるため、非晶質ガラス基板上に直接窒化ガリウム膜を形成することは難しい。
【0006】
本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、非晶質ガラス基板などの大面積基板上に形成された窒化物半導体層を含む発光装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一実施形態は、窒化物半導体層を含む発光装置が複数形成された発光装置形成基板を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、第1の方向および第1の方向と交差する第2の方向にマトリクス状に配置された複数の画素を含み、マトリクス状に配置された複数の画素の各々は、基板と、基板の上の導電性配向層と、導電性配向層の上の第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の上の発光層を含む第2の窒化物半導体層と、第2の窒化物半導体層の上の電極層と、を含み、第1の窒化物半導体層および第2の窒化物半導体層は島状に設けられ、基板は、マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている。
【0008】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、第1の方向および第1の方向と交差する第2の方向にマトリクス状に配置された複数の画素を含み、マトリクス状に配置された複数の画素の各々は、基板と、基板の上の絶縁性配向層と、絶縁性配向層の上の第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の上の、発光層を含む第2の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の上の第1の電極層と、第2の窒化物半導体層の上の第2の電極層と、を含み、第1の窒化物半導体層および第2の窒化物半導体層は島状に設けられ、基板は、マトリクス状に配置された複数の画素に共通して設けられている。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の構成を示す概略図である。
図2】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図3】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図4A】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図4B】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図4C】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図4D】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図4E】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図4F】本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図5】本発明の一実施形態(第1実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図6】本発明の一実施形態(第1実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図7】本発明の一実施形態(第1実施形態の変形例2)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図8】本発明の一実施形態(第1実施形態の変形例3)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図9】本発明の一実施形態(第2実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図10】本発明の一実施形態(第2実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図11】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図12】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例2)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図13】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例3)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図14】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例4)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図15】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例4)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図16】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例5)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図17】本発明の一実施形態(第2実施形態の変形例5)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図18】本発明の一実施形態(第3実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図19】本発明の一実施形態(第3実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図20】本発明の一実施形態(第3実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図21】本発明の一実施形態(第3実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図22】本発明の一実施形態(第3実施形態の変形例2)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図23】本発明の一実施形態(第3実施形態の変形例3)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図24】本発明の一実施形態(第4実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図25】本発明の一実施形態(第4実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図26】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図27A】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27B】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27C】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27D】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27E】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27F】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27G】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図27H】本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る発光装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
図28】本発明の一実施形態(第5実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図29】本発明の一実施形態(第5実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図30】本発明の一実施形態(第5実施形態の変形例2)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図31】本発明の一実施形態(第5実施形態の変形例3)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図32】本発明の一実施形態(第5実施形態の変形例4)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図33】本発明の一実施形態(第5実施形態の変形例4)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図34】本発明の一実施形態(第6実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図35】本発明の一実施形態(第6実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
図36】本発明の一実施形態(第6実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図37】本発明の一実施形態(第6実施形態の変形例2)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図38】本発明の一実施形態(第6実施形態の変形例3)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図39】本発明の一実施形態(第7実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図40】本発明の一実施形態(第7実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図41】本発明の一実施形態(第7実施形態の変形例2)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図42】本発明の一実施形態(第7実施形態の変形例3)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図43】本発明の一実施形態(第8実施形態)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図44】本発明の一実施形態(第8実施形態の変形例1)に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
図45】本発明の一実施形態(第9実施形態)に係る発光装置形成基板の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明に係る各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態はあくまで一例にすぎず、当業者が、発明の主旨を保ちつつ適宜変更することによって容易に想到し得るものについても、当然に本発明の範囲に含まれる。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、または形状などが模式的に表される場合がある。しかし、図示された形状などはあくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【0011】
本明細書において「αはA、BまたはCを含む」、「αはA、BおよびCのいずれかを含む」、「αはA、BおよびCからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがA~Cの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
【0012】
本明細書において、説明の便宜上、「上」もしくは「上方」または「下」もしくは「下方」という語句を用いて説明するが、原則として、構造物が形成される基板を基準とし、基板から構造物に向かう方向を「上」または「上方」とする。逆に、構造物から基板に向かう方向を「下」または「下方」とする。したがって、基板上の構造物という表現において、基板と向き合う方向の構造物の面が構造物の下面となり、その反対側の面が構造物の上面となる。また、基板上の構造物という表現においては、基板と構造物との上下関係を説明しているに過ぎず、基板と構造物との間に他の部材が配置されていてもよい。さらに、「上」もしくは「上方」または「下」もしくは「下方」の語句は、複数の層が積層された構造における積層順を意味するものであり、平面視において重畳する位置関係になくてもよい。
【0013】
本明細書において、各構成に付記される「第1」、「第2」、または「第3」などの文字は、各構成を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限り、それ以上の意味を有さない。
【0014】
本明細書および図面において、同一または類似する複数の構成を総じて表記する際には同一の符号を用い、これらの複数の構成のそれぞれを区別して表記する際には、小文字または大文字のアルファベットを添えて表記する場合がある。また、1つの構成のうちの複数の部分を区別して表記する際には、ハイフンと自然数を用いる場合がある。
【0015】
以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。
【0016】
<第1実施形態>
図1図4Fを参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置100について説明する。
【0017】
[1.発光装置100の構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る発光装置100の構成を示す概略図である。発光装置100は、基板110上に画素部100Pおよび端子部100Tが形成されている。画素部100Pは基板110の中央部に形成され、端子部100Tは基板110の端部に形成されている。画素部100Pは、第1の方向および第1の方向と直交する(交差する)第2の方向に配置された複数の画素100-pを含む。詳細は後述するが、複数の画素100-pの各々には発光ダイオード(LED)が形成されている。端子部100Tは、複数の端子100-tを含む。複数の端子100-tの各々には、電源供給線が接続され、画素100-p内のLEDに電圧を印加する(電流を供給する)ことができる。なお、詳細は図示しないが、画素100-pにトランジスタを設け、トランジスタによってLEDのオンまたはオフを制御することもできる。
【0018】
図2は、本発明の一実施形態に係る発光装置100の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図2は、画素100-pの断面図である。また、図3は、本発明の一実施形態に係る発光装置100の構成を示す模式的な平面図である。
【0019】
図2に示すように、発光装置100は、基板110、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、電極層150、第1のリブ160、および第2のリブ170を含む。なお、図3では、説明の便宜上、第2の窒化物半導体層140および第2のリブ170上の電極層150が省略されている。
【0020】
導電性配向層120は、基板110上に設けられている。また、導電性配向層120は、マトリクス状に設けられた複数の画素100-pに共通して設けられている。
【0021】
第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140は、この順に、導電性配向層120上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素100-pの各々に島状に設けられている。
【0022】
電極層150は、第2の窒化物半導体層140を覆うように、第2の窒化物半導体層140および第2のリブ170上に設けられている。また、電極層150は、マトリクス状に配置された複数の画素100-pに共通して設けられている。
【0023】
第1のリブ160は、導電性配向層120上に格子状に設けられている。また、第2のリブ170は、第1のリブ160上に格子状に設けられている。なお、複数の画素100-pは、第1のリブ160および第2のリブ170によって区画されている。
【0024】
第1のリブ160および第2のリブ170の積層体は、導電性配向層120が露出された開口部を含む。また、第1のリブ160および第2のリブ170の積層体の開口部には、導電性配向層120を覆うように、第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140の積層体が設けられている。すなわち、複数の第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140の積層体は、第1のリブ160および第2のリブ170によって離間されている。
【0025】
以下では、発光装置100の各構成の詳細について説明する。
【0026】
基板110は、LEDの支持基板である。詳細は後述するが、発光装置100では、第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140の各々がスパッタリングによって形成されるため、基板110は、例えば、600度程度の耐熱性を有すればよい。そのため、基板110として、例えば、非晶質ガラス基板を用いることができる。また、基板110として、ポリイミド基板、アクリル基板、シロキサン基板、またはフッ素樹脂基板などの樹脂基板も用いることができる。なお、非晶質ガラス基板または樹脂基板は、大面積化が可能な基板である。また、基板110として、多結晶基板を用いることもできる。多結晶基板は、窒化物半導体膜の一般的な成膜で用いられるサファイア基板よりも大面積化が可能であり、非晶質ガラス基板または樹脂基板と同様に、発光装置100のLEDの支持基板として用いることができる。
【0027】
図示しないが、基板110には、下地層が設けられていてもよい。下地層は、基板110からの不純物または外部からの不純物(例えば、水分またはナトリウム(Na)など)の拡散を防止することができる。下地層として、例えば、窒化シリコン(SiN)膜などを用いることができる。また、下地層として、例えば、酸化シリコン(SiO)膜と窒化シリコン(SiN)膜との積層膜を用いることもできる。
【0028】
導電性配向層120は、導電性配向層120上に成膜される窒化ガリウム(GaN)などの窒化物半導体膜の結晶性を向上させることができる。具体的には、導電性配向層120は、導電性配向層120上に成膜される窒化物半導体膜のc軸が膜厚方向に成長するように制御することができる。換言すると、導電性配向層120は、第1の窒化物半導体層130がc軸配向を有するように制御することができる。六方最密構造を有する窒化物半導体は、表面エネルギーを最小化するようにc軸方向に成長するが、導電性配向層120上に窒化物半導体膜を成膜することにより、窒化物半導体膜のc軸方向への結晶成長が促進される。導電性配向層120として、六方最密構造、面心立方構造、またはそれらに準ずる構造を有する導電性材料を用いることができる。ここで、六方最密構造または面心立方構造に準ずる構造とは、a軸およびb軸に対してc軸が90°とならない結晶構造を含むものである。六方最密構造またはそれに準ずる構造を有する導電性材料を用いた導電性配向層120は、基板110に対して(0001)方向、すなわち、c軸方向に配向している(以下、六方最密構造の(0001)配向という。)。また、面心立方構造またはそれに準ずる構造を有する材料を用いた導電性配向層120は、基板110に対して(111)方向に配向している(以下、面心立方構造の(111)配向という。)。導電性配向層120が六方最密構造の(0001)配向または面心立方構造の(111)配向を有することにより、導電性配向層120上に成膜される窒化物半導体膜のc軸方向への結晶成長が促進され、第1の窒化物半導体層130は結晶性の高いc軸配向を有する。
【0029】
導電性配向層120上の窒化物半導体膜の結晶性は、導電性配向層120の表面状態の影響を受ける。そのため、導電性配向層120は、凹凸が少なく、平滑な表面を有することが好ましい。例えば、導電性配向層120の表面の算術平均粗さ(Ra)は、2.3nmよりも小さいことが好ましい。また、導電性配向層120の表面の二乗平均平方根粗さ(Rq)は、2.9nmよりも小さいことが好ましい。導電性配向層120の表面粗さが上記条件である場合、第1の窒化物半導体層130は、より結晶性の高いc軸配向を有する。なお、導電性配向層120の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。
【0030】
導電性配向層120は、導電性を有し、LEDの電極としても機能することができる。導電性配向層120として、例えば、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、酸化チタン(TiO)、グラフェン、酸化亜鉛(ZnO)、二ホウ化マグネシウム(MgB)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、カルシウム(Ca)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ストロンチウム(Sr)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、セリウム(Ce)、イッテルビウム(Yb)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、鉛(Pb)、アクチニウム(Ac)、トリウム(Th)、BiLaTiO、SrFeO、BiFeO、BaFeO、ZnFeO、またはPMnN-PZTなどを用いることができる。特に、導電性配向層120として、チタン、グラフェン、または酸化亜鉛を用いることが好ましい。
【0031】
第1の窒化物半導体層130は、LEDの第1の半導体層を含む。導電性配向層120上の第1の窒化物半導体層130は、窒化物半導体を含み、結晶性の高いc軸配向を有する。
【0032】
第2の窒化物半導体層140は、LEDの発光層および第2の半導体層を含む。第2の窒化物半導体層140も窒化物半導体を含み、結晶性の高いc軸配向を有する第1の窒化物半導体層130上に設けられているため、第2の窒化物半導体層140も結晶性の高いc軸配向を有する。発光層は、第1の半導体層と第2の半導体層の間に位置する。すなわち、第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140の積層体は、第1の半導体層、発光層、および第2の半導体層を含む。第1の半導体層および第2の半導体層の一方は、n型窒化物半導体層であり、第1の半導体層および第2の半導体層の他方は、p型窒化物半導体層である。n型窒化物半導体層として、例えば、シリコン(Si)をドープしたGaN膜などを用いることができる。発光層として、例えば、窒化インジウムガリウム(InGaN)膜と窒化ガリウム膜とが交互に積層された積層膜などを用いることができる。p型窒化物半導体層として、例えば、マグネシウム(Mg)をドープしたGaN膜を用いることができる。
【0033】
電極層150は、LEDの電極として機能する。電極層150として、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、または酸化亜鉛(ZnO)などの透明酸化物を用いることができる。また、電極層150として、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、または金(Au)などの金属材料を用いることができる。第2の窒化物半導体層140の第2の半導体層がp型窒化物半導体層であるとき、電極層150はp型電極として、例えば、パラジウムまたは金を用いることができる。また、第2の窒化物半導体層140の第2の半導体層がn型窒化物半導体層であるとき、電極層150はn型電極として、インジウムを用いることができる。
【0034】
なお、発光装置100では、導電性配向層120および電極層150の一方がp型電極であり、導電性配向層120および電極層150の他方がn型電極である。第2の窒化物半導体層140の発光層からの発光を外部へ取り出すためには、p型電極およびn型電極の少なくとも一方が透光性または半透光性を有していればよい。例えば、半透光性のp型電極またはn型電極は、膜厚の薄い金属を用いて形成することができる。
【0035】
第1のリブ160および第2のリブ170は、複数の画素100-pの各々を区画する隔壁として機能する。第1のリブ160および第2のリブ170の各々として、例えば、酸化シリコンもしくは窒化シリコンなどの無機材料、またはこれらの無機材料の積層体を用いることができる。また、第1のリブ160および第2のリブ170の各々として、アクリルまたはポリイミドなどの有機材料を用いることができる。
【0036】
なお、図示しないが、必要に応じて、LEDを覆うように、保護膜を設けることもできる。保護膜として、窒化シリコン(SiN)膜を用いることができる。また、保護膜として、例えば、酸化シリコン(SiO)膜と窒化シリコン(SiN)膜との積層膜を用いることもできる。
【0037】
複数の画素100-pの各々は、LEDとして、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、および電極層150を含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層120であり、LEDの電極の他方は、電極層150である。導電性配向層120および電極層150は、マトリクス状に設けられた複数の画素100-pに共通して設けられている。したがって、発光装置100では、複数の画素100-pの各々を制御することはできない。なお、説明の便宜上、画素100-pは、基板110を含む場合がある。
【0038】
[2.発光装置100の製造方法]
図4A図4Fを参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置100の製造方法について説明する。図4A図4Fは、本発明の一実施形態に係る発光装置100の製造方法を示す模式的な断面図である。
【0039】
始めに、図4Aに示すように、基板110上に、導電性配向層120を形成する。導電性配向層120は、スパッタリングまたはCVDなど任意の方法(装置)を用いて成膜することができる。
【0040】
次に、図4Bに示すように、導電性配向層120上に、導電性配向層120が露出された開口部を含む第1のリブ160を形成する。第1のリブ160は、無機材料または有機材料を成膜し、フォトリソグラフィーを用いて無機材料または有機材料をパターニングすることによって形成される。
【0041】
次に、図4Cに示すように、第1のリブ160の開口部を覆うように、導電性配向層120および第1のリブ160上に第1の窒化物半導体膜130-aを成膜する。第1の窒化物半導体膜130-aは、スパッタリングを用いて成膜することができる。第1の窒化物半導体膜130-aにおいて、導電性配向層120と接する領域は、結晶性の高いc軸配向を有する。
【0042】
ここで、スパッタリングを用いた窒化物半導体膜の成膜の一例として、窒化ガリウム膜の成膜について説明する。
【0043】
真空チャンバ内に、窒化ガリウムターゲットと対向して、導電性配向層120が形成された基板110を配置する。窒化ガリウムターゲットにおける窒化ガリウムの組成比は、窒素に対するガリウムが0.7以上2以下であることが好ましい。また、真空チャンバには、スパッタリングガス(アルゴンまたはクリプトンなど)とは別に、窒素を供給することができる。その場合、窒化ガリウムターゲットの窒化ガリウムの組成比は、窒素よりもガリウムが多いことが好ましい。例えば、窒素は、窒素ラジカル供給源を用いて供給することができる。スパッタリング電源は、DC電源、RF電源、またはパルスDC電源のいずれであってもよい。
【0044】
真空チャンバ内の基板110は、加熱されてもよい。例えば、基板110は、400℃以上600℃未満で加熱することができる。この基板温度であれば、耐熱性の低い非晶質ガラス基板に対しても適用することができる。また、この基板温度は、MOCVDまたはHVPEでの成膜温度よりも低い。
【0045】
真空チャンバ内を十分排気した後、スパッタリングガスを供給する。また、所定の圧力で基板110と窒化ガリウムターゲットとの間に電圧を印加してプラズマを生成し、窒化ガリウム膜を成膜する。
【0046】
以上、スパッタリングによる窒化ガリウム膜の成膜方法について説明したが、スパッタリングの構成または条件は適宜変更することができる。なお、窒化ガリウムターゲットではなく、シリコンをドープした窒化ガリウムターゲットおよびマグネシウムをドープした窒化ガリウムターゲットを用いれば、それぞれ、n型窒化ガリウム膜(n型窒化物半導体膜)およびp型窒化ガリウム膜(p型窒化物半導体膜)を成膜することができる。
【0047】
次に、図4Dに示すように、第1の窒化物半導体膜130-a上に、第2の窒化物半導体膜140-aを成膜する。第2の窒化物半導体膜140-aは、スパッタリングを用いて成膜することができる。第2の窒化物半導体膜140-aは、結晶性の高いc軸配向を有する第1の窒化物半導体膜130-a上に成膜されているため、第2の窒化物半導体膜140-aも、第1の窒化物半導体膜130-aと同様に、結晶性の高いc軸配向を有する。
【0048】
次に、図4Eに示すように、フォトリソグラフィーを用いて第1の窒化物半導体膜130-aおよび第2の窒化物半導体膜140-aをパターニングし、第1の窒化物半導体層130および第2の窒化物半導体層140を形成する。また、パターニングにより、第1のリブ160が露出された格子状の溝部170-gが形成される。
【0049】
次に、図4Fに示すように、第1のリブ160上に、溝部170-gを充填する第2のリブ170を形成する。第2のリブ170は、無機材料または有機材料を成膜し、フォトリソグラフィーを用いて無機材料または有機材料をパターニングすることによって形成される。パターニングにより、第2のリブ170は、少なくとも第2の窒化物半導体層140の側面を覆うように形成される。
【0050】
最後に、第2の窒化物半導体層140および第2のリブ170を覆う電極層150を形成することにより、図1図3に示す発光装置100が製造される。
【0051】
発光装置100では、導電性配向層120上に第1の窒化物半導体層130が設けられているため、第1の窒化物半導体層130の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層140は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層130上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層140の結晶性も向上する。そのため、発光装置100の発光効率を向上させることができる。また、導電性配向層120をLEDの電極として用いることができる。さらに、基板110上に導電性配向層120を設けることにより、基板110として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置100を製造することが可能である。
【0052】
<第1実施形態の変形例1>
図5および図6は、本発明の一実施形態に係る発光装置100Aの構成を示す模式的な断面図および平面図である。具体的には、図5は、画素100A-pの断面図である。発光装置100Aは、発光装置100の変形例の1つである。そのため、発光装置100Aの構成が、発光装置100の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0053】
図5に示すように、発光装置100Aは、基板110、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、電極層150A、第1のリブ160、および第2のリブ170を含む。
【0054】
電極層150Aは、図6に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素100A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素100A-pに共通して設けられている。また、複数の電極層150Aは、第2のリブ170が露出された溝部150A-gによって互いに離間されている。
【0055】
複数の画素100A-pの各々は、LEDとして、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、および電極層150Aを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層120であり、LEDの電極の他方は、電極層150Aである。導電性配向層120は、マトリクス状に設けられた複数の画素100-pに共通して設けられている。一方、電極層150Aは、第1の方向に配列された複数の画素100A-pに共通して設けられている。したがって、発光装置100Aでは、第1の方向に配列された複数の画素100A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0056】
<第1実施形態の変形例2>
図7は、本発明の一実施形態に係る発光装置100Bの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図7は、画素100B-pの断面図である。発光装置100Bは、発光装置100の変形例の1つである。そのため、発光装置100Bの構成が、発光装置100または発光装置100Aの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0057】
図7に示すように、発光装置100Bは、基板110、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、電極層150B、第1のリブ160、および第2のリブ170を含む。
【0058】
図示しないが、電極層150Bも、電極層150Aと同様に、マトリクス状に配置された複数の画素100B-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素100B-pに共通して設けられている。また、複数の電極層150Bは、第2のリブ170が露出された溝部150B-gによって互いに離間されている。
【0059】
複数の画素100B-pの各々は、LEDとして、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、および電極層150Bを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層120であり、LEDの電極の他方は、電極層150Bである。導電性配向層120は、マトリクス状に設けられた複数の画素100B-pに共通して設けられている。一方、電極層150Bは、第1の方向に配列された複数の画素100B-pに共通して設けられている。したがって、発光装置100Bでは、第1の方向に配列された複数の画素100B-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0060】
また、発光装置100Bでは、溝部150B-gにおいて、第2のリブ170だけでなく、第2の窒化物半導体層140の表面の一部も露出されている。そのため、電極層150Bが非透光性材料で形成された場合であっても、上面方向に第2の窒化物半導体層140の発光層からの発光を取り出すことができる。
【0061】
<第1実施形態の変形例3>
図8は、本発明の一実施形態に係る発光装置100Cの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図8は、画素100C-pの断面図である。発光装置100Cは、発光装置100の変形例の1つである。そのため、発光装置100Cの構成が、発光装置100~発光装置100Bの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0062】
図8に示すように、発光装置100Cは、基板110、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、電極層150C、第1のリブ160、および第2のリブ170を含む。
【0063】
図示しないが、電極層150Cも、電極層150Aと同様に、マトリクス状に配置された複数の画素100C-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素100C-pに共通して設けられている。また、複数の電極層150Cは、第2のリブ170が露出された溝部150C-gによって互いに離間されている。
【0064】
複数の画素100C-pの各々は、LEDとして、導電性配向層120、第1の窒化物半導体層130、第2の窒化物半導体層140、および電極層150Cを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層120であり、LEDの電極の他方は、電極層150Cである。導電性配向層120は、マトリクス状に設けられた複数の画素100-pに共通して設けられている。一方、電極層150Cは、第1の方向に配列された複数の画素100C-pに共通して設けられている。したがって、発光装置100Cでは、第1の方向に配列された複数の画素100C-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0065】
また、発光装置100Cでは、溝部150C-gにおいて、第2のリブ170だけでなく、第2の窒化物半導体層140の表面の一部も露出されている。そのため、電極層150Cが非透光性材料で形成された場合であっても、上面方向に第2の窒化物半導体層140の発光層からの発光を取り出すことができる。さらに、発光装置100Cでは、第1の方向と直交する第2の方向において、電極層150Cの幅は、第2のリブ170の開口幅よりも小さい。そのため、発光装置100Cでは、発光装置100Bより多くの発光を上面方向に取り出すことができる。
【0066】
<第2実施形態>
図9および図10を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置101について説明する。なお、発光装置101の構成が、発光装置100の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0067】
図9は、本発明の一実施形態に係る発光装置101の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図9は、画素101-pの断面図である。また、図10は、本発明の一実施形態に係る発光装置101の構成を示す模式的な平面図である。なお、図10では、説明の便宜上、第2の窒化物半導体層141および第2のリブ171上の電極層151が省略されている。また、図10では、説明の便宜上、導電性配向層121が破線で示されている。
【0068】
図9に示すように、発光装置101は、基板111、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、電極層151、第1のリブ161、および第2のリブ171を含む。
【0069】
導電性配向層121は、基板111上に設けられている。また、導電性配向層121は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素101-pに共通して設けられている。複数の導電性配向層121は、基板111が露出された溝部121-gによって互いに離間されている。なお、溝部121-g内には、第1のリブ161が充填されている。
【0070】
第1の窒化物半導体層131および第2の窒化物半導体層141は、この順に、導電性配向層121上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層131および第2の窒化物半導体層141の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素101-pの各々に島状に設けられている。
【0071】
電極層151は、第2の窒化物半導体層141を覆うように、第2の窒化物半導体層141および第2のリブ171上に設けられている。また、電極層151は、マトリクス状に配置された複数の画素101-pに共通して設けられている。
【0072】
第1のリブ161は、基板111上に格子状に設けられている。また、第2のリブ171は、第1のリブ161上に格子状に設けられている。
【0073】
複数の画素101-pの各々は、LEDとして、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、および電極層151を含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層121であり、LEDの電極の他方は、電極層151である。導電性配向層121は、第1の方向に配列された複数の画素101-pに共通して設けられている。一方、電極層151は、マトリクス状に設けられた複数の画素101-pに共通して設けられている。したがって、発光装置101では、第1の方向に配列された複数の画素101-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素101-pは、基板111を含む場合がある。
【0074】
発光装置101では、導電性配向層121上に第1の窒化物半導体層131が設けられているため、第1の窒化物半導体層131の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層141は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層131上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層141の結晶性も向上する。そのため、発光装置101の発光効率を向上させることができる。また、導電性配向層121をLEDの電極として用いることができる。さらに、基板111上に導電性配向層121を設けることにより、基板111として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置101を製造することが可能である。
【0075】
<第2実施形態の変形例1>
図11は、本発明の一実施形態に係る発光装置101Aの構成を示す模式図である。具体的には、図11は、画素101A-pの断面図である。発光装置101Aは、発光装置101の変形例の1つである。そのため、発光装置101Aの構成が、発光装置101の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0076】
図11に示すように、発光装置101Aは、基板111、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、電極層151A、第1のリブ161、および第2のリブ171を含む。
【0077】
図示しないが、電極層151Aは、マトリクス状に配置された複数の画素101A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素101A-pに共通して設けられている。また、複数の電極層151Aは、第2のリブ171が露出された溝部151A-gによって互いに離間されている。
【0078】
複数の画素101A-pの各々は、LEDとして、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、および電極層151Aを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層121であり、LEDの電極の他方は、電極層151Aである。導電性配向層121および電極層151Aは、第1の方向に配列された複数の画素101A-pに共通して設けられている。したがって、発光装置101Aでは、第1の方向に配列された複数の画素101A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0079】
<第2実施形態の変形例2>
図12は、本発明の一実施形態に係る発光装置101Bの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図12は、画素101B-pの断面図である。発光装置101Bは、発光装置101の変形例の1つである。そのため、発光装置101Bの構成が、発光装置101または発光装置101Aの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0080】
図12に示すように、発光装置101Bは、基板111、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、電極層151B、第1のリブ161、および第2のリブ171を含む。
【0081】
図示しないが、電極層151Bも、電極層151Aと同様に、マトリクス状に配置された画素101B-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素101B-pに共通して設けられている。また、複数の電極層151Bは、第2のリブ171が露出された溝部151B-gによって互いに離間されている。
【0082】
複数の画素101B-pの各々は、LEDとして、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、および電極層151Bを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層121であり、LEDの電極の他方は、電極層151Bである。導電性配向層121および電極層151Bは、第1の方向に配列された複数の画素101B-pに共通して設けられている。したがって、発光装置101Bでは、第1の方向に配列された複数の画素101B-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0083】
また、発光装置101Bでは、溝部151B-gにおいて、第2のリブ171だけでなく、第2の窒化物半導体層141の表面の一部も露出されている。そのため、電極層151Bが非透光性材料で形成された場合であっても、上面方向に第2の窒化物半導体層141の発光層からの発光を取り出すことができる。
【0084】
<第2実施形態の変形例3>
図13は、本発明の一実施形態に係る発光装置101Cの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図13は、画素101C-pの断面図である。発光装置101Cは、発光装置101の変形例の1つである。そのため、発光装置101Cの構成が、発光装置101~発光装置101Bの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0085】
図13に示すように、発光装置101Cは、基板111、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、電極層151C、第1のリブ161、および第2のリブ171を含む。
【0086】
図示しないが、電極層151Cも、電極層151Aと同様に、マトリクス状に配置された複数の画素101C-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素101C-pに共通して設けられている。また、複数の電極層151Cは、第2のリブ171が露出された溝部151C-gによって互いに離間されている。
【0087】
複数の画素101C-pの各々は、LEDとして、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、および電極層151Cを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層121であり、LEDの電極の他方は、電極層151Cである。導電性配向層121および電極層151Cは、第1の方向に配列された複数の画素101C-pに共通して設けられている。したがって、発光装置101Cでは、第1の方向に配列された複数の画素101C-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0088】
また、発光装置101Cでは、溝部151C-gにおいて、第2のリブ171だけでなく、第2の窒化物半導体層141の表面の一部も露出されている。そのため、電極層151Cが非透光性材料で形成された場合であっても、上面方向に第2の窒化物半導体層141の発光層からの発光を取り出すことができる。さらに、発光装置101Cでは、第1の方向と直交する第2の方向において、電極層151Cの幅は、第2のリブ171の開口幅よりも小さい。そのため、発光装置101Cでは、発光装置101Bより多くの発光を上面方向に取り出すことができる。
【0089】
<第2実施形態の変形例4>
図14および図15は、本発明の一実施形態に係る発光装置101Dの構成を示す模式的な断面図および平面図である。具体的には、図14は、画素101D-pの断面図である。また、図15では、説明の便宜上、導電性配向層121が破線で示されている。発光装置101Dは、発光装置101の変形例の1つである。そのため、発光装置101Dの構成が、発光装置101~発光装置101Cの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0090】
図14に示すように、発光装置101Dは、基板111、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、電極層151D、第1のリブ161、および第2のリブ170を含む。
【0091】
電極層151Dは、図15に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素101D-pの第1の方向と直交する第2の方向に沿って延在し、第2の方向に配列された複数の画素101D-pに共通して設けられている。また、複数の電極層151Dは、第2のリブ171が露出された溝部150D-gによって互いに離間されている。
【0092】
複数の画素101D-pの各々は、LEDとして、導電性配向層121、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、および電極層151Dを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層121であり、LEDの電極の他方は、電極層151Dである。導電性配向層121は、第1の方向に配列された複数の画素101D-pに共通して設けられている。一方、電極層151Dは、第2の方向に配列された複数の画素101D-pに共通して設けられている。したがって、発光装置101Dでは、導電性配向層121と電極層151Dとが交差する位置の画素101D-pの発光を制御することができる。すなわち、発光装置101Dでは、パッシブ駆動により、画素101D-pの発光を制御することができる。
【0093】
<第2実施形態の変形例5>
図16および図17は、本発明の一実施形態に係る発光装置101Eの構成を示す模式的な断面図および平面図である。具体的には、図16は、画素101E-pの断面図である。また、図17では、説明の便宜上、第2の窒化物半導体層141および第2のリブ171上の電極層151が省略されている。また、図17では、説明の便宜上、後述する導電性配向層121Eが破線で示されている。発光装置101Eは、発光装置101の変形例の1つである。そのため、発光装置101Eの構成が、発光装置101~発光装置101Dの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0094】
図16に示すように、発光装置101Eは、基板111、導電性配向層121E、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、電極層151、第1のリブ161、および第2のリブ171を含む。
【0095】
導電性配向層121Eは、図17に示すように、マトリクス状に配置された画素101E-pの各々に島状に設けられている。また、複数の導電性配向層121Eは、格子状に設けられた溝部121E-gによって互いに離間されている。
【0096】
複数の画素101E-pの各々は、LEDとして、導電性配向層121E、第1の窒化物半導体層131、第2の窒化物半導体層141、および電極層151を含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層121Eであり、LEDの電極の他方は、電極層151である。導電性配向層121Eは、マトリクス状に配置された複数の画素101E-pの各々に島状に設けられている。一方、電極層151は、マトリクス状に配置された複数の画素101E-pに共通して設けられている。発光装置101Eでは、基板111にLEDを制御する、例えば、トランジスタが設けられている。また、複数の導電性配向層121Eの各々は、トランジスタと電気的に接続される。したがって、発光装置101Eでは、マトリクス状に配置された複数の画素101E-pの各々の発光を制御することができる。すなわち、発光装置101Eでは、アクティブ駆動により、画素101E-pの発光を制御することができる。
【0097】
<第3実施形態>
図18および図19を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置102について説明する。なお、発光装置102の構成が発光装置100または発光装置101の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0098】
図18および図19は、本発明の一実施形態に係る発光装置102の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図18および図19は、画素102-pの断面図である。
【0099】
図18に示すように、発光装置102は、基板112、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、電極層152、およびリブ172を含む。
【0100】
導電性配向層122は、基板112上に設けられている。また、導電性配向層122は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素102-pに共通して設けられている。複数の導電性配向層122は、基板112が露出された溝部172-gによって互いに離間されている。なお、溝部172-g内には、リブ172が充填されている。
【0101】
第1の窒化物半導体層132および第2の窒化物半導体層142は、この順に、導電性配向層122上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層132および第2の窒化物半導体層142の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素102-pの各々に島状に設けられている。
【0102】
電極層152は、第2の窒化物半導体層142を覆うように、第2の窒化物半導体層142およびリブ172上に設けられている。また、電極層152は、マトリクス状に配置された複数の画素102-pに共通して設けられている。
【0103】
リブ172は、基板111上に格子状に設けられている。すなわち、リブ172は、格子状に設けられた溝部172-gを充填するように設けられている。図18および図19に示すように、溝部172-gは、延在する方向によって深さが異なる。図18に示すように、画素102-pの第2の方向では、溝部172-gは、基板112の表面が露出されるように設けられている。一方、図19に示すように、第2の方向と直交する第1の方向では、溝部172-gは、第1の方向に延在する導電性配向層122の表面が露出されるように設けられている。
【0104】
複数の画素102-pの各々は、LEDとして、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、および電極層152を含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層122であり、LEDの電極の他方は、電極層152である。導電性配向層122は、第1の方向に配列された複数の画素102-pに共通して設けられている。一方、電極層152は、マトリクス状に設けられた複数の画素102-pに共通して設けられている。したがって、発光装置102では、第1の方向に配列された複数の画素102-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素102-pは、基板112を含む場合がある。
【0105】
発光装置102では、導電性配向層122上に第1の窒化物半導体層132が設けられているため、第1の窒化物半導体層132の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層142は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層132上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層142の結晶性も向上する。そのため、発光装置102の発光効率を向上させることができる。また、導電性配向層122をLEDの電極として用いることができる。さらに、基板112上に導電性配向層122を設けることにより、基板112として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置102を製造することが可能である。
【0106】
<第3実施形態の変形例1>
図20および図21は、本発明の一実施形態に係る発光装置102Aの構成を示す模式図である。具体的には、図20および図21は、画素102A-pの断面図である。発光装置102Aは、発光装置102の変形例の1つである。そのため、発光装置102Aの構成が、発光装置102の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0107】
図20に示すように、発光装置102Aは、基板112、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、電極層152A、およびリブ172を含む。
【0108】
図20および図21に示すように、電極層152Aは、マトリクス状に配置された複数の画素102A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素102A-pに共通して設けられている。また、複数の電極層152Aは、リブ172の表面が露出された溝部152A-gによって互いに離間されている。
【0109】
複数の画素102A-pの各々は、LEDとして、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、および電極層152Aを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層122であり、LEDの電極の他方は、電極層152Aである。導電性配向層122および電極層152Aは、第1の方向に配列された複数の画素102A-pに共通して設けられている。したがって、発光装置102Aでは、第1の方向に配列された複数の画素102A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0110】
<第3実施形態の変形例2>
図22は、本発明の一実施形態に係る発光装置102Bの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図22は、画素102B-pの断面図である。発光装置102Bは、発光装置102の変形例の1つである。そのため、発光装置102Bの構成が、発光装置102または発光装置102Aの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0111】
図22に示すように、発光装置102Bは、基板112、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、電極層152B、およびリブ172を含む。
【0112】
図示しないが、電極層152Bも、電極層152Aと同様に、マトリクス状に配置された画素102B-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素102B-pに共通して設けられている。また、複数の電極層152Bは、リブ172が露出された溝部152B-gによって互いに離間されている。
【0113】
複数の画素102B-pの各々は、LEDとして、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、および電極層152Bを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層122であり、LEDの電極の他方は、電極層152Bである。導電性配向層122および電極層152Bは、第1の方向に配列された複数の画素102B-pに共通して設けられている。したがって、発光装置102Bでは、第1の方向に配列された複数の画素102B-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0114】
また、発光装置102Bでは、溝部152B-gにおいて、リブ172だけでなく、第2の窒化物半導体層142の表面の一部も露出されている。そのため、電極層152Bが非透光性材料で形成された場合であっても、上面方向に第2の窒化物半導体層142からの発光を取り出すことができる。
【0115】
<第3実施形態の変形例3>
図23は、本発明の一実施形態に係る発光装置102Cの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図23は、画素102C-pの断面図である。発光装置102Cは、発光装置102の変形例の1つである。そのため、発光装置102Cの構成が、発光装置102~発光装置102Bの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0116】
図23に示すように、発光装置102Cは、基板112、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、電極層152C、およびリブ172を含む。
【0117】
図示しないが、電極層152Cも、電極層152Aと同様に、マトリクス状に配置された複数の画素102C-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素102C-pに共通して設けられている。また、複数の電極層152Cは、リブ172が露出された溝部152C-gによって互いに離間されている。
【0118】
複数の画素102C-pの各々は、LEDとして、導電性配向層122、第1の窒化物半導体層132、第2の窒化物半導体層142、および電極層152Cを含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層122であり、LEDの電極の他方は、電極層152Cである。導電性配向層122および電極層152Cは、第1の方向に配列された複数の画素102C-pに共通して設けられている。したがって、発光装置102Cでは、第1の方向に配列された複数の画素102C-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0119】
また、発光装置102Cでは、溝部152C-gにおいて、リブ172だけでなく、第2の窒化物半導体層142の表面の一部も露出されている。そのため、電極層152Cが非透光性材料で形成された場合であっても、上面方向に第2の窒化物半導体層142の発光層からの発光を取り出すことができる。さらに、発光装置101Cでは、第1の方向と直交する第2の方向において、電極層152Cの幅は、リブ172の開口幅よりも小さい。そのため、発光装置102Cでは、発光装置102Bより多くの発光を上面方向に取り出すことができる。
【0120】
<第4実施形態>
図24を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置103について説明する。なお、発光装置103の構成が発光装置100~発光装置102の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0121】
図24は、本発明の一実施形態に係る発光装置103の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図24は、画素103-pの断面図である。
【0122】
図24に示すように、発光装置103は、基板113、導電性配向層123、第1の窒化物半導体層133、第2の窒化物半導体層143、および電極層153を含む。
【0123】
導電性配向層123は、基板113上に設けられている。また、導電性配向層123は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素103-pに共通して設けられている。複数の導電性配向層123は、基板113が露出された溝部173-gによって互いに離間されている。
【0124】
第1の窒化物半導体層133および第2の窒化物半導体層143は、この順に、導電性配向層123上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層133および第2の窒化物半導体層143の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素103-pの各々に島状に設けられている。
【0125】
電極層153は、第2の窒化物半導体層143上に設けられている。また、電極層153は、マトリクス状に配置された複数の画素103-pの各々に島状に設けられている。なお、第2の窒化物半導体層143上の電極層153の位置は特に限定されない。また、電極層153の大きさも特に限定されない。
【0126】
複数の画素103-pの各々は、LEDとして、導電性配向層123、第1の窒化物半導体層133、第2の窒化物半導体層143、および電極層153を含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層123であり、LEDの電極の他方は、電極層153である。導電性配向層123は、第1の方向に配列された複数の画素103-pに共通して設けられている。一方、電極層153は、マトリクス状に設けられた複数の画素103-pの各々に設けられている。発光装置103では、基板113と異なる、金属層が形成された基板と貼り合わせられ、複数の電極層153が金属層と電気的に接続される。したがって、発光装置103では、第1の方向に配列された複数の画素103-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素103-pは、基板113を含む場合がある。
【0127】
発光装置103では、導電性配向層123上に第1の窒化物半導体層133が設けられているため、第1の窒化物半導体層133の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層143は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層133上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層143の結晶性も向上する。そのため、発光装置103の発光効率を向上させることができる。また、導電性配向層123をLEDの電極として用いることができる。さらに、基板113上に導電性配向層123を設けることにより、基板113として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置103を製造することが可能である。
【0128】
<第4実施形態の変形例1>
図25は、本発明の一実施形態に係る発光装置103Aの構成を示す模式図である。具体的には、図25は、画素103A-pの断面図である。発光装置103Aは、発光装置103の変形例の1つである。そのため、発光装置103Aの構成が、発光装置103の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0129】
図25に示すように、発光装置103Aは、基板113、導電性配向層123A、第1の窒化物半導体層133A、第2の窒化物半導体層143、および電極層153を含む。
【0130】
導電性配向層123Aも、導電性配向層123と同様に、マトリクス状に配置された画素103A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素103A-pに共通して設けられている。
【0131】
第1の窒化物半導体層133Aおよび第2の窒化物半導体層143は、この順に、導電性配向層123A上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層133および第2の窒化物半導体層143の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素103A-pの各々に島状に設けられている。複数の第1の窒化物半導体層133Aおよび第2の窒化物半導体層143の積層体は、溝部173-gによって、互いに分離されている。なお、導電性配向層123Aの側面は、第1の窒化物半導体層133Aによって覆われている。
【0132】
複数の画素103A-pの各々は、LEDとして、導電性配向層123A、第1の窒化物半導体層133A、第2の窒化物半導体層143、および電極層153を含む。ここで、LEDの電極の一方は、導電性配向層123Aであり、LEDの電極の他方は、電極層153である。導電性配向層123Aは、第1の方向に配列された複数の画素103-pに共通して設けられている。一方、電極層153は、マトリクス状に配置された複数の画素103A-pの各々に設けられている。発光装置103Aでは、基板113と異なる、金属層が形成された基板と貼り合わされ、複数の電極層153が金属層と電気的に接続される。したがって、発光装置103Aでは、第1の方向に配列された複数の画素103A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0133】
<第5実施形態>
図26図27Hを参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置200について説明する。なお、発光装置200の構成が、発光装置100の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0134】
[1.発光装置200の構成]
図26は、本発明の一実施形態に係る発光装置200の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図26は、画素200-pの断面図である。
【0135】
図26に示すように、発光装置200は、基板210、絶縁性配向層220、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、第1の電極層250、第2の電極層260、第1のリブ270、および第2のリブ280を含む。
【0136】
絶縁性配向層220は、基板210上に設けられている。また、絶縁性配向層220は、マトリクス状に設けられた複数の画素200-pに共通して設けられている。
【0137】
第1の窒化物半導体層230および第2の窒化物半導体層240は、この順に、絶縁性配向層220上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層230および第2の窒化物半導体層240の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素200-pの各々に島状に設けられている。第2の窒化物半導体層240は、第1の窒化物半導体層230と重畳し、平面視において、第1の窒化物半導体層230よりも小さい面積を有する。すなわち、第1の窒化物半導体層230および第2の窒化物半導体層240の積層体は、第1の窒化物半導体層230が露出された凹部240-rを含む。
【0138】
第1の電極層250は、凹部240-rに設けられ、第1の窒化物半導体層230と電気的に接続されている。また、第1の電極層250は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素200-pに共通して設けられている。
【0139】
第1のリブ270は、絶縁性配向層220上に格子状に設けられている。また、第2のリブ280は、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第1の電極層250を覆うように、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、第1の電極層250、および第1のリブ270上に設けられている。また、第2のリブ280は、第2の窒化物半導体層240が露出された開口部280-oを含む。なお、複数の画素200-pは、第1のリブ270および第2のリブ280によって区画されている。
【0140】
第2の電極層260は、開口部280-oを覆うように、第2の窒化物半導体層240および第2のリブ280上に設けられている。また、第2の電極層260は、マトリクス状に配置された画素200-pに共通して設けられている。また、第2の電極層260は、第2の窒化物半導体層240と電気的に接続されている。
【0141】
以下では、発光装置200の各構成の詳細について説明する。
【0142】
基板210は、基板110と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0143】
絶縁性配向層220は、導電性配向層120と同様に、絶縁性配向層220上に成膜される窒化物半導体膜の結晶性を向上させることができる。但し、絶縁性配向層220は、導電性配向層120と異なり、絶縁性を有する。絶縁性配向層220として、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、BiLaTiO、SrFeO、SrFeO、BiFeO、BaFeO、ZnFeO、PMnN-PZT、または生体アパタイト(BAp)などを用いることができる。特に、絶縁性配向層220として、窒化アルミニウム(AlN)を用いることが好ましい。
【0144】
第1の窒化物半導体層230は、LEDの第1の半導体層を含む。絶縁性配向層220上の第1の窒化物半導体層230は、窒化物半導体を含み、結晶性の高いc軸配向を有する。なお、第1の窒化物半導体層230は、第1の半導体層だけでなく、アンドープ窒化ガリウムを含むバッファー層を含んでいてもよい。第1の窒化物半導体層230がバッファー層および第1の半導体層の積層体である場合、第1の半導体層は、第2の窒化物半導体層240と接するようにバッファー層上に積層される。
【0145】
第2の窒化物半導体層240は、第2の窒化物半導体層140と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0146】
第1の電極層250および第2の電極層260の各々は、LEDの電極として機能する。第1の電極層250および第2の電極層260の各々として、例えば、酸化インジウム錫、酸化インジウム亜鉛、または酸化亜鉛などの透明酸化物を用いることができる。また、第1の電極層250として、インジウム、パラジウム、または金などの金属を用いることができる。
【0147】
発光装置200では、第1の窒化物半導体層230の第1の半導体層がn型半導体層であり、第2の窒化物半導体層240の第2の半導体層がp型半導体層であるとき、第1の電極層250および第2の電極層260は、それぞれ、n型電極およびp型電極である。一方、第1の窒化物半導体層230の第1の半導体層がp型半導体層であり、第2の窒化物半導体層240の第2の半導体層がn型半導体層であるとき、第1の電極層250および第2の電極層260は、それぞれ、p型電極およびn型電極である。
【0148】
また、発光装置200の下面から発光を外部へ取り出す場合、絶縁性配向層220が透光性または半透光性を有していることが好ましい。一方、発光装置200の上面から発光を外部へ取り出す場合、第2の電極層260が透光性または半透光性を有していることが好ましい。
【0149】
第1のリブ270および第2のリブ280は、それぞれ、第1のリブ160および第2のリブ170と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0150】
複数の画素200-pの各々は、LEDとして、第1の電極層250、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第2の電極層260を含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層250であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層260である。第1の電極層250は、第1の方向に配列された複数の画素200-pに共通して設けられている。一方、第2の電極層260は、マトリクス状に配置された複数の画素200-pに共通して設けられている。したがって、発光装置200では、第1の方向に配列された複数の画素200-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素200-pは、基板210を含む場合がある。
【0151】
[2.発光装置200の製造方法]
図27A図27Hを参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置200の製造方法について説明する。図27A図27Hは、本発明の一実施形態に係る発光装置200の製造方法を示す模式的な断面図である。
【0152】
始めに、図27Aに示すように、基板210上に、絶縁性配向層220を形成する。絶縁性配向層220は、スパッタリングまたはCVDなど任意の方法(装置)を用いて成膜することができる。
【0153】
次に、図27Bに示すように、絶縁性配向層220上に、絶縁性配向層220が露出された開口部を含む第1のリブ270を形成する。第1のリブ270は、無機材料または有機材料を成膜し、フォトリソグラフィーを用いて無機材料または有機材料をパターニングすることによって形成される。
【0154】
次に、図27Cに示すように、第1のリブ270の開口部を覆うように、絶縁性配向層220および第1のリブ270上に第1の窒化物半導体膜230-aを成膜する。第1の窒化物半導体膜230-aは、スパッタリングを用いて成膜することができる。第1の窒化物半導体膜230-aにおいて、絶縁性配向層220と接する領域は、結晶性の高いc軸配向を有する。
【0155】
次に、図27Dに示すように、第1の窒化物半導体膜230-a上に、第2の窒化物半導体膜240-aを成膜する。第2の窒化物半導体膜240-aは、スパッタリングを用いて成膜することができる。第2の窒化物半導体膜240-aは、結晶性の高いc軸配向を有する第1の窒化物半導体膜230-a上に成膜されているため、第2の窒化物半導体膜240-aも、第1の窒化物半導体膜230-aと同様に、結晶性の高いc軸配向を有する。
【0156】
次に、図27Eに示すように、フォトリソグラフィーを用いて第1の窒化物半導体膜230-aおよび第2の窒化物半導体膜240-aをパターニングし、島状の第1の窒化物半導体層230および第3の窒化物半導体膜240-bを形成する。
【0157】
次に、図27Fに示すように、フォトリソグラフィーを用いて第3の窒化物半導体膜240-bをパターニングし、第1の窒化物半導体層230が露出された凹部240-rを形成する。また、このパターニングによって、第2の窒化物半導体層240が形成される。
【0158】
次に、図27Gに示すように、凹部240-rの第1の窒化物半導体層230上に、第1の電極層250を形成する。第1の電極層250は、金属材料を成膜し、フォトリソグラフィーを用いて金属材料をパターニングすることによって形成される。
【0159】
次に、図27Hに示すように、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第1の電極層250を覆い、第2の窒化物半導体層240の上面に開口部280-oを含む第2のリブ280を形成する。開口部280-oは、フォトリソグラフィーを用いて形成される。
【0160】
最後に、開口部280-oおよび第2のリブ280を覆う第2の電極層260を形成することにより、図26に示す発光装置200が製造される。
【0161】
発光装置200では、絶縁性配向層220上に第1の窒化物半導体層230が設けられているため、第1の窒化物半導体層230の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層240は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層230上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層240の結晶性も向上する。そのため、発光装置200の発光効率を向上させることができる。また、基板210上に絶縁性配向層220を設けることにより、基板210として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置200を製造することが可能である。
【0162】
<第5実施形態の変形例1>
図28および図29は、本発明の一実施形態に係る発光装置200Aの構成を示す模式的な断面図および平面図である。具体的には、図28は、画素200A-pの断面図である。なお、図29には、説明の便宜上、第2の窒化物半導体層240および第1の電極層250が破線で示されている。発光装置200Aは、発光装置200の変形例の1つである。そのため、発光装置200Aの構成が、発光装置200の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0163】
図28に示すように、発光装置200Aは、基板210、絶縁性配向層220、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、第1の電極層250、第2の電極層260A、第1のリブ270、および第2のリブ280を含む。
【0164】
第2の電極層260Aは、図29に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素200A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素200A-pに共通して設けられている。第2の電極層260Aは、開口部280-oを介して第2の窒化物半導体層240と接している。また、平面視において、第2の電極層260Aは、第1の電極層250とは重畳していない。
【0165】
複数の画素200A-pの各々は、LEDとして、第1の電極層250、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第2の電極層260Aを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層250であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層260Aである。第1の電極層250および第2の電極層260Aは、第1の方向に配列された複数の画素200A-pに共通して設けられている。したがって、発光装置200Aでは、第1の方向に配列された複数の画素200A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0166】
<第5実施形態の変形例2>
図30は、本発明の一実施形態に係る発光装置200Bの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図30は、画素200B-pの断面図である。発光装置200Bは、発光装置200の変形例の1つである。そのため、発光装置200Bの構成が、発光装置200または発光装置200Aの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0167】
図30に示すように、発光装置200Bは、基板210、絶縁性配向層220、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、第1の電極層250、第2の電極層260B、第1のリブ270、および第2のリブ280を含む。
【0168】
第2の電極層260Bは、第1の電極層250と同様に、マトリクス状に配置された複数の画素200B-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素200B-pに共通して設けられている。第2の電極層260Bは、開口部280-oを介して、第2の窒化物半導体層240と接するが、開口部280-oを完全には覆っていない。そのため、開口部280-oにおいて、第2の窒化物半導体層240の上面の一部が露出されている。また、平面視において、第2の電極層260Bは、第1の電極層250とは重畳していない。
【0169】
複数の画素200B-pの各々は、LEDとして、第1の電極層250、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第2の電極層260Bを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層250であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層260Bである。第1の電極層250および第2の電極層260Bは、第1の方向に配列された複数の画素200B-pに共通して設けられている。したがって、発光装置200Bでは、第1の方向に配列された複数の画素200B-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0170】
また、発光装置200Bでは、第2の窒化物半導体層240の一部が第2の電極層260Bによって覆われていない。そのため、発光装置200Bが上面方向に光を出射する場合、第2の電極層260Bとして、透明導電材料だけでなく、非透光性金属材料を用いることができる。また、開口部280-oからも発光を取り出すことができるため、発光装置200Bの発光効率が向上する。
【0171】
<第5実施形態の変形例3>
図31は、本発明の一実施形態に係る発光装置200Cの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図31は、画素200C-pの断面図である。発光装置200Cは、発光装置200の変形例の1つである。そのため、発光装置200Cの構成が、発光装置200~発光装置200Bの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0172】
図31に示すように、発光装置200Cは、基板210、絶縁性配向層220、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、第1の電極層250、第2の電極層260C、第1のリブ270、および第2のリブ280を含む。
【0173】
第2の電極層260Cは、第1の電極層250と同様に、マトリクス状に配置された複数の画素200C-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素200C-pに共通して設けられている。第2の電極層260Cは、開口部280-oを介して、第2の窒化物半導体層240と接するが、開口部280-oを完全には覆っていない。そのため、開口部280-oにおいて、第2の窒化物半導体層240の上面の一部が露出されている。また、第1の方向と直交する第2の方向において、第2の電極層260Cの幅は、開口部280-oの最大幅よりも小さい。また、平面視において、第2の電極層260Cは、第1の電極層250とは重畳していない。
【0174】
複数の画素200C-pの各々は、LEDとして、第1の電極層250、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第2の電極層260Cを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層250であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層260Cである。第1の電極層250および第2の電極層260Cは、第1の方向に配列された複数の画素200C-pに共通して設けられている。したがって、発光装置200Cでは、第1の方向に配列された複数の画素200C-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0175】
また、発光装置200Cでは、第2の窒化物半導体層240の一部が第2の電極層260Cによって覆われていない。そのため、発光装置200Cが上面方向に光を出射する場合、第2の電極層260Cとして、透明導電材料だけでなく、非透光性金属材料を用いることができる。また、開口部280-oからも発光を取り出すことができるため、発光装置200Cの発光効率が向上する。
【0176】
<第5実施形態の変形例4>
図32および図33は、本発明の一実施形態に係る発光装置200Dの構成を示す模式的な断面図および平面図である。具体的には、図32は、画素200D-pの断面図である。なお、図33には、説明の便宜上、第2の窒化物半導体層240および第1の電極層250が破線で示されている。発光装置200Dは、発光装置200の変形例の1つである。そのため、発光装置200Dの構成が、発光装置200~発光装置200Cの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0177】
図32に示すように、発光装置200Dは、基板210、絶縁性配向層220、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、第1の電極層250、第2の電極層260D、第1のリブ270、および第2のリブ280を含む。
【0178】
第2の電極層260Dは、図33に示すように、第1の方向と直交する第2の方向に沿って延在し、第2の方向に配列された複数の画素200D-pに共通して設けられている。第2の電極層260Dは、開口部280-oを介して第2の窒化物半導体層240と接している。また、平面視において、第2の電極層260Dは、第1の電極層250とは交差しているが、第2のリブ280によって第1の電極層250と離間されている。
【0179】
複数の画素200D-pの各々は、LEDとして、第1の電極層250、第1の窒化物半導体層230、第2の窒化物半導体層240、および第2の電極層260Dを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層250であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層260Dである。第1の電極層250、第1の方向に配列された複数の画素200D-pに共通して設けられている。一方、第2の電極層260Dは、第2の方向に配列された複数の画素200D-pに共通して設けられている。したがって、発光装置200Dでは、第1の電極層250と第2の電極層260とが交差する位置の画素200D-pの発光を制御することができる。すなわち、発光装置200Dでは、パッシブ駆動により、画素200D-pの発光を制御することができる。
【0180】
<第6実施形態>
図34および図35を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置201について説明する。なお、発光装置201の構成が発光装置200の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0181】
図34は、本発明の一実施形態に係る発光装置201の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図34は、画素201-pの断面図である。また、図35は、本発明の一実施形態に係る発光装置201の構成を示す模式的な平面図である。なお、説明の便宜上、図35には、絶縁性配向層221、第1の窒化物半導体層231、および第1のリブ271のみが示されている。
【0182】
図34に示すように、発光装置201は、基板211、絶縁性配向層221、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、第1の電極層251、第2の電極層261、第1のリブ271、および第2のリブ281を含む。
【0183】
絶縁性配向層221は、基板211上に設けられている。また、絶縁性配向層221は、図35に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素201-pの各々に島状に設けられている。
【0184】
第1の窒化物半導体層231および第2の窒化物半導体層241は、この順に、絶縁性配向層221上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層231および第2の窒化物半導体層241の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素201-pの各々に島状に設けられている。第2の窒化物半導体層241は、第1の窒化物半導体層231と重畳し、平面視において、第1の窒化物半導体層231よりも小さい面積を有する。すなわち、第1の窒化物半導体層231および第2の窒化物半導体層241の積層体は、第1の窒化物半導体層231が露出された凹部241-rを含む。
【0185】
第1の電極層251は、凹部241-rに設けられ、第1の窒化物半導体層231と電気的に接続されている。また、第1の電極層251は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素201-pに共通して設けられている。
【0186】
第1のリブ271は、絶縁性配向層221の間の溝部を充填するように、基板211上に格子状に設けられている。また、第2のリブ281は、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、および第1の電極層251を覆うように、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、第1の電極層251、および第1のリブ271上に設けられている。また、第2のリブ281は、第2の窒化物半導体層241が露出された開口部281-oを含む。なお、複数の画素201-pは、第1のリブ271および第2のリブ281によって区画されている。
【0187】
第2の電極層261は、開口部281-oを覆うように、第2の窒化物半導体層241および第2のリブ281上に設けられている。また、第2の電極層261は、マトリクス状に配置された画素201-pに共通して設けられている。また、第2の電極層261は、第2の窒化物半導体層241と電気的に接続されている。
【0188】
複数の画素201-pの各々は、LEDとして、第1の電極層251、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、および第2の電極層261を含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層251であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層261である。第1の電極層251は、第1の方向に配列された複数の画素201-pに共通して設けられている。一方、第2の電極層261は、マトリクス状に配置された複数の画素201-pに共通して設けられている。したがって、発光装置201では、第1の方向に配列された複数の画素201-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素201-pは、基板211を含む場合がある。
【0189】
発光装置201では、絶縁性配向層221上に第1の窒化物半導体層231が設けられているため、第1の窒化物半導体層231の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層241は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層231上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層241の結晶性も向上する。そのため、発光装置201の発光効率を向上させることができる。また、基板211上に絶縁性配向層221を設けることにより、基板211として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置201を製造することが可能である。
【0190】
<第6実施形態の変形例1>
図36は、本発明の一実施形態に係る発光装置201Aの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図36は、画素201A-pの断面図である。発光装置201Aは、発光装置201の変形例の1つである。そのため、発光装置201Aの構成が、発光装置201の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0191】
図36に示すように、発光装置201Aは、基板211、絶縁性配向層221、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、第1の電極層251、第2の電極層261A、第1のリブ271、および第2のリブ281を含む。
【0192】
第2の電極層261Aは、第1の電極層251と同様に、マトリクス状に配置された画素201A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素201A-pに共通して設けられている。第2の電極層261Aは、開口部281-oを介して第2の窒化物半導体層241と接している。また、平面視において、第2の電極層261Aは、第1の電極層251とは重畳していない。
【0193】
複数の画素201A-pの各々は、LEDとして、第1の電極層251、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、および第2の電極層261Aを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層251であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層261Aである。第1の電極層251および第2の電極層261Aは、第1の方向に配列された複数の画素201A-pに共通して設けられている。したがって、発光装置201Aでは、第1の方向に配列された複数の画素201A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0194】
<第6実施形態の変形例2>
図37は、本発明の一実施形態に係る発光装置201Bの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図37は、画素201B-pの断面図である。発光装置201Bは、発光装置201の変形例の1つである。そのため、発光装置201Bの構成が、発光装置201または発光装置201Aの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0195】
図37に示すように、発光装置201Bは、基板211、絶縁性配向層221、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、第1の電極層251、第2の電極層261B、第1のリブ271、および第2のリブ281を含む。
【0196】
第2の電極層261Bは、第1の電極層251と同様に、マトリクス状に配置された画素201B-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素201B-pに共通して設けられている。第2の電極層261Bは、開口部281-oを介して第2の窒化物半導体層241と接するが、開口部281-oを完全には覆っていない。そのため、開口部281-oにおいて、第2の窒化物半導体層241の上面の一部が露出されている。また、平面視において、第2の電極層261Bは、第1の電極層251とは重畳していない。
【0197】
複数の画素201B-pの各々は、LEDとして、第1の電極層251、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、および第2の電極層261Bを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層251であり、LEDの電極の他方は、電極層261Bである。第1の電極層251および第2の電極層261Bは、第1の方向に配列された複数の画素201B-pに共通して設けられている。したがって、発光装置201Bでは、第1の方向に配列された複数の画素201B-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0198】
また、発光装置201Bでは、第2の窒化物半導体層241の一部が第2の電極層261Bによって覆われていない。そのため、発光装置201Bが上面方向に光を出射する場合、第2の電極層261Bとして、透明導電材料だけでなく、非透光性金属材料を用いることができる。また、開口部281-oからも発光を取り出すことができるため、発光装置201Bの発光効率が向上する。
【0199】
<第6実施形態の変形例3>
図38は、本発明の一実施形態に係る発光装置201Cの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図38は、画素201C-pの断面図である。発光装置201Cは、発光装置201の変形例の1つである。そのため、発光装置201Cの構成が、発光装置201~発光装置201Bの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0200】
図38に示すように、発光装置201Cは、基板211、絶縁性配向層221、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、第1の電極層251、第2の電極層261C、第1のリブ271、および第2のリブ281を含む。
【0201】
第2の電極層261Cは、第1の電極層251と同様に、マトリクス状に配置された複数の画素201C-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素201C-pに共通して設けられている。第2の電極層261Cは、開口部281-oを介して、第2の窒化物半導体層241と接するが、開口部281-oを完全には覆っていない。そのため、開口部281-oにおいて、第2の窒化物半導体層241の上面の一部が露出されている。また、第1の方向と直交する第2の方向において、第2の電極層261Cの幅は、開口部281-oの最大幅よりも小さい。また、平面視において、第2の電極層261Cは、第1の電極層251とは重畳していない。
【0202】
複数の画素201C-pの各々は、LEDとして、第1の電極層251、第1の窒化物半導体層231、第2の窒化物半導体層241、および第2の電極層261Cを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層251であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層261Cである。第1の電極層251および第2の電極層261Cは、第1の方向に配列された複数の画素201C-pに共通して設けられている。したがって、発光装置201Cでは、第1の方向に配列された複数の画素201C-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0203】
また、発光装置201Cでは、第2の窒化物半導体層241の一部が第2の電極層261Cによって覆われていない。そのため、発光装置201Cが上面方向に光を出射する場合、第2の電極層261Cとして、透明導電材料だけでなく、非透光性金属材料を用いることができる。また、開口部281-oからも発光を取り出すことができるため、発光装置201Cの発光効率が向上する。
【0204】
<第7実施形態>
図39を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置202の構成について説明する。なお、発光装置202の構成が発光装置200または発光装置201の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0205】
図39は、本発明の一実施形態に係る発光装置202の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図39は、画素202-pの断面図である。
【0206】
図39に示すように、発光装置202は、基板212、絶縁性配向層222、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、第1の電極層252、第2の電極層262、およびリブ282を含む。
【0207】
絶縁性配向層222は、基板212上に設けられている。また、絶縁性配向層222は、マトリクス状に配置された複数の画素202-pの各々に島状に設けられている。
【0208】
第1の窒化物半導体層232および第2の窒化物半導体層242は、この順に、絶縁性配向層222上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層232および第2の窒化物半導体層242の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素202-pの各々に島状に設けられている。第2の窒化物半導体層242は、第1の窒化物半導体層232と重畳し、平面視において、第1の窒化物半導体層232よりも小さい面積を有する。すなわち、第1の窒化物半導体層232および第2の窒化物半導体層242の積層体は、第1の窒化物半導体層232が露出された凹部242-rを含む。
【0209】
第1の電極層252は、凹部242-rに設けられ、第1の窒化物半導体層232と電気的に接続されている。また、第1の電極層252は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素202-pに共通して設けられている。そのため、第1の方向において、第1の電極層252は、第1の窒化物半導体層232の上面だけでなく、第1の窒化物半導体層232の側面とも接している。
【0210】
リブ282は、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、および第1の電極層252を覆い、絶縁性配向層222および第1の窒化物半導体層232の間の溝部を充填するように、基板212上に格子状に設けられている。また、リブ282は、第2の窒化物半導体層242が露出された開口部282-oを含む。なお、複数の画素202-pは、リブ282によって区画されている。
【0211】
第2の電極層262は、開口部282-oを覆うように、第2の窒化物半導体層242およびリブ282上に設けられている。た、第2の電極層262は、マトリクス状に配置された画素202-pに共通して設けられている。また、第2の電極層262は、第2の窒化物半導体層242と電気的に接続されている。
【0212】
複数の画素202-pの各々は、LEDとして、第1の電極層252、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、および第2の電極層262を含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層252であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層262である。第1の電極層252は、第1の方向に配列された複数の画素202-pに共通して設けられている。一方、第2の電極層262は、マトリクス状に配置された複数の画素202-pに共通して設けられている。したがって、発光装置202では、第1の方向に配列された複数の画素202-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素202-pは、基板212を含む場合がある。
【0213】
発光装置202では、絶縁性配向層222上に第1の窒化物半導体層232が設けられているため、第1の窒化物半導体層232の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層242は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層232上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層242の結晶性も向上する。そのため、発光装置202の発光効率を向上させることができる。また、基板212上に絶縁性配向層222を設けることにより、基板212として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置202を製造することが可能である。
【0214】
<第7実施形態の変形例1>
図40は、本発明の一実施形態に係る発光装置202Aの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図40は、画素202A-pの断面図である。発光装置202Aは、発光装置202の変形例の1つである。そのため、発光装置202Aの構成が、発光装置202の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0215】
図40に示すように、発光装置202Aは、基板212、絶縁性配向層222、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、第1の電極層252、第2の電極層262A、およびリブ282を含む。
【0216】
第2の電極層262Aは、第1の電極層252と同様に、マトリクス状に配置された画素202A-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素202A-pに共通して設けられている。第2の電極層262Aは、開口部281-oを介して第2の窒化物半導体層242と接している。また、平面視において、第2の電極層262Aは、第1の電極層252とは重畳していない。
【0217】
複数の画素202A-pの各々は、LEDとして、第1の電極層252、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、および第2の電極層262Aを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層252であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層262Aである。第1の電極層252および第2の電極層262Aは、第1の方向に配列された複数の画素202A-pに共通して設けられている。したがって、発光装置202Aでは、第1の方向に配列された複数の画素202A-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0218】
<第7実施形態の変形例2>
図41は、本発明の一実施形態に係る発光装置202Bの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図41は、画素202B-pの断面図である。発光装置202Bは、発光装置202の変形例の1つである。そのため、発光装置202Bの構成が、発光装置202または発光装置202Aの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0219】
図41に示すように、発光装置202Bは、基板212、絶縁性配向層222、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、第1の電極層252、第2の電極層262B、およびリブ282を含む。
【0220】
第2の電極層262Bは、第1の電極層252と同様に、マトリクス状に配置された画素202B-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素201B-pに共通して設けられている。第2の電極層262Bは、開口部282-oを介して第2の窒化物半導体層242と接するが、開口部282-oを完全には覆っていない。そのため、開口部282-oにおいて、第2の窒化物半導体層242の上面の一部が露出されている。また、平面視において、第2の電極層262Bは、第1の電極層252とは重畳していない。
【0221】
複数の画素202B-pの各々は、LEDとして、第1の電極層252、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、および第2の電極層262Bを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層252であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層262Bである。第1の電極層252および第2の電極層262Bは、第1の方向に配列された複数の画素202B-pに共通して設けられている。したがって、発光装置202Bでは、第1の方向に配列された複数の画素202B-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0222】
また、発光装置202Bでは、第2の窒化物半導体層242の一部が第2の電極層262Bによって覆われていない。そのため、発光装置202Bが上面方向に光を出射する場合、第2の電極層262Bとして、透明導電材料だけでなく、非透光性金属材料を用いることができる。また、開口部282-oからも発光を取り出すことができるため、発光装置202Bの発光効率が向上する。
【0223】
<第7実施形態の変形例3>
図42は、本発明の一実施形態に係る発光装置202Cの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図42は、画素202C-pの断面図である。発光装置202Cは、発光装置202の変形例の1つである。そのため、発光装置202Cの構成が、発光装置202~発光装置202Bの構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0224】
図42に示すように、発光装置202Cは、基板212、絶縁性配向層222、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、第1の電極層252、第2の電極層262C、およびリブ282を含む。
【0225】
第2の電極層262Cは、第1の電極層252と同様に、マトリクス状に配置された複数の画素202C-pの第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素202C-pに共通して設けられている。第2の電極層262Cは、開口部282-oを介して、第2の窒化物半導体層242と接するが、開口部282-oを完全には覆っていない。そのため、開口部282-oにおいて、第2の窒化物半導体層242の上面の一部が露出されている。また、第1の方向と直交する第2の方向において、第2の電極層262Cの幅は、開口部282-oの最大幅よりも小さい。また、平面視において、第2の電極層262Cは、第1の電極層252とは重畳していない。
【0226】
複数の画素202C-pの各々は、LEDとして、第1の電極層252、第1の窒化物半導体層232、第2の窒化物半導体層242、および第2の電極層262Cを含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層252であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層262Cである。第1の電極層252および第2の電極層262Cは、第1の方向に配列された複数の画素202C-pに共通して設けられている。したがって、発光装置202Cでは、第1の方向に配列された複数の画素202C-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0227】
また、発光装置202Cでは、第2の窒化物半導体層242の一部が第2の電極層262Cによって覆われていない。そのため、発光装置202Cが上面方向に光を出射する場合、第2の電極層262Cとして、透明導電材料だけでなく、非透光性金属材料を用いることができる。また、開口部282-oからも発光を取り出すことができるため、発光装置202Cの発光効率が向上する。
【0228】
<第8実施形態>
図43を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置203について説明する。なお、発光装置203の構成が発光装置200~発光装置202の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0229】
図43は、本発明の一実施形態に係る発光装置203の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図43は、画素203-pの断面図である。
【0230】
図43に示すように、発光装置203は、基板213、絶縁性配向層223、第1の窒化物半導体層233、第2の窒化物半導体層243、第1の電極層253、および第2の電極層263を含む。
【0231】
絶縁性配向層223は、基板213上に設けられている。また、絶縁性配向層223は、マトリクス状に配置された複数の画素203-pの各々に島状に設けられている。複数の絶縁性配向層223は、基板213が露出された溝部283-gによって互いに離間されている。
【0232】
第1の窒化物半導体層233および第2の窒化物半導体層243は、この順に、絶縁性配向層223上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層233および第2の窒化物半導体層243の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素203-pの各々に島状に設けられている。第2の窒化物半導体層243は、第1の窒化物半導体層233と重畳し、平面視において、第1の窒化物半導体層233よりも小さい面積を有する。すなわち、第1の窒化物半導体層233および第2の窒化物半導体層243の積層体は、第1の窒化物半導体層233が露出された凹部243-rを含む。また、複数の第1の窒化物半導体層233および第2の窒化物半導体層243の積層体は、溝部283-gによって、互いに離間されている。
【0233】
第1の電極層253は、凹部243-rに設けられ、第1の窒化物半導体層233と電気的に接続されている。また、第1の電極層253は、第1の方向に沿って延在し、第1の方向に配列された複数の画素203-pに共通して設けられている。そのため、第1の方向において、第1の電極層253は、第1の窒化物半導体層233の上面だけでなく、第1の窒化物半導体層233の側面とも接している。
【0234】
第2の電極層263は、第2の窒化物半導体層243上に設けられている。また、第2の電極層263は、マトリクス状に配置された複数の画素203-pの各々に島状に設けられている。なお、第2の窒化物半導体層243上の第2の電極層263の位置は特に限定されない。また、第2の電極層263の大きさも特に限定されない。
【0235】
複数の画素203-pの各々は、LEDとして、第1の電極層253、第1の窒化物半導体層233、第2の窒化物半導体層243、および第2の電極層263を含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層253であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層263である。第1の電極層253は、第1の方向に配列された複数の画素202-pに共通して設けられている。一方、第2の電極層263は、マトリクス状に配置された複数の画素203-pの各々に設けられている。発光装置203では、基板213と異なる、金属層が形成された基板と貼り合わされ、複数の第2の電極層263が金属層と電気的に接続される。したがって、発光装置203では、第1の方向に配列された複数の画素203-pを1つの単位として発光を制御することができる。なお、説明の便宜上、画素203-pは、基板213を含む場合がある。
【0236】
発光装置203では、絶縁性配向層223上に第1の窒化物半導体層233が設けられているため、第1の窒化物半導体層233の結晶性が向上する。また、第2の窒化物半導体層243は、結晶性が向上した第1の窒化物半導体層233上に設けられることにより、発光層を含む第2の窒化物半導体層243の結晶性も向上する。そのため、発光装置203の発光効率を向上させることができる。また、基板213上に絶縁性配向層223を設けることにより、基板213として大面積の非晶質基板を用いて複数の発光装置203を製造することが可能である。
【0237】
また、第1の電極層253および第2の電極層263の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素203-pの各々に設けられたものであってもよい。すなわち、1つの画素203-p内に、第1の電極層253および第2の電極層263の各々が島状に設けられてもよい。この場合、隣接する2つの画素203-pの第1の電極層253同士は電気的に接続されていない。同様に、隣接する2つの画素203-pの第2の電極層263同士も電気的に接続されていない。この場合、発光装置203は、例えば、LEDチップが形成されたLEDウェハとして用いることができる。基板213は、ガラス基板などの非晶質基板であるため、容易に切り出すことが可能であり、切り出された画素203-pをLEDチップとして利用することができる。
【0238】
<第8実施形態の変形例1>
図44は、本発明の一実施形態に係る発光装置203Aの構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図44は、画素203A-pの断面図である。発光装置203Aは、発光装置203の変形例の1つである。そのため、発光装置203Aの構成が、発光装置203の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0239】
図44に示すように、発光装置203Aは、基板213、絶縁性配向層223A、第1の窒化物半導体層233A、第2の窒化物半導体層243、第1の電極層253、および第2の電極層263を含む。
【0240】
絶縁性配向層223Aも、絶縁性配向層223と同様に、マトリクス状に配置された画素203A-pの各々に島状に設けられている。
【0241】
第1の窒化物半導体層233Aおよび第2の窒化物半導体層243は、この順に、絶縁性配向層223A上に設けられている。また、第1の窒化物半導体層233Aおよび第2の窒化物半導体層243の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素203A-pの各々に島状に設けられている。第2の窒化物半導体層243は、第1の窒化物半導体層233Aと重畳し、平面視において、第1の窒化物半導体層233Aよりも小さい面積を有する。すなわち、第1の窒化物半導体層233Aおよび第2の窒化物半導体層243の積層体は、第1の窒化物半導体層233Aが露出された凹部243-rを含む。また、複数の第1の窒化物半導体層233Aおよび第2の窒化物半導体層243の積層体は、溝部283-gによって、互いに離間されている。なお、絶縁性配向層223Aの側面は、第1の窒化物半導体層233Aによって覆われている。
【0242】
複数の画素203A-pの各々は、LEDとして、第1の電極層253、第1の窒化物半導体層233A、第2の窒化物半導体層243、および第2の電極層263を含む。ここで、LEDの電極の一方は、第1の電極層253であり、LEDの電極の他方は、第2の電極層263である。第1の電極層253は、第1の方向に配列された複数の画素202A-pに共通して設けられている。一方、第2の電極層263は、マトリクス状に配置された複数の画素203A-pの各々に設けられている。発光装置203では、基板213と異なる、金属層が形成された基板と貼り合わされ、複数の第2の電極層263が金属層と電気的に接続される。したがって、発光装置203Aでは、第1の方向に配列された複数の画素203-pを1つの単位として発光を制御することができる。
【0243】
また、第1の電極層253および第2の電極層263の各々は、マトリクス状に配置された複数の画素203A-pの各々に設けられたものであってもよい。すなわち、1つの画素203A-p内に、第1の電極層253および第2の電極層263の各々が島状に設けられてもよい。この場合、隣接する2つの画素203A-pの第1の電極層253同士は電気的に接続されていない。同様に、隣接する2つの画素203A-pの第2の電極層263同士も電気的に接続されていない。この場合、発光装置203Aは、例えば、LEDチップが形成されたLEDウェハとして用いることができる。基板213は、ガラス基板などの非晶質基板であるため、容易に切り出すことが可能であり、切り出された画素203A-pをLEDチップとして利用することができる。
【0244】
<第9実施形態>
図45を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置形成基板10について説明する。
【0245】
図45は、本発明の一実施形態に係る発光装置形成基板10の構成を示す概略図である。発光装置形成基板10は、複数の発光装置100を含む。すなわち、発光装置形成基板10では、1つの基板110を用いて複数の発光装置100が製造される。基板110は、いわゆる大面積基板である。発光装置形成基板10では、大面積基板を用いて複数の発光装置100を一度に製造することができるため、発光装置100の製造コストを抑制することができる。
【0246】
なお、上記では、第1実施形態において説明した発光装置100を一例として説明したが、他の実施形態(変形例を含む。)で説明した発光装置(100A、100B、100C、101、101A、101B、101C、101D、101E、102、102A、102B、102C、103、103A、200、200A、200B、200C、200D、201、201A、201B、201C、202、202A、202B、202C、203、203A)を適用することも可能である。
【0247】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略、もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【0248】
上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【0249】
100、100A、100B、100C、101、101A、101B、101C、101D、101E、102、102A、102B、102C、103、103A:発光装置、 100P:画素部、 100-p、100A-p、100B-p、100C-p、101-p、101A-p、101B-p、101C-p、101D-p、101E-p、102-p、102A-p、102B-p、102C-p、103-p、103A-p:画素、 100T:端子部、 100-t:端子、 110、111、112、113:基板、 120、121、121E、122、123、123A:導電性配向層、 121-g、121E-g:溝部、 130、131、132、133、133A:第1の窒化物半導体層、 130-a:第1の窒化物半導体膜、 140、141、142、143:第2の窒化物半導体層、 140-a:第2の窒化物半導体膜、 150、150A、150B、150C、151、151A、151B、151C、151D、152、152A、152B、152C、152D、153:電極層、 150A-g、150B-g、150C-g、151A-g、151B-g、151C-g、151D-g、152A-g、152B-g、152C-g:溝部、 160、161:第1のリブ、 170、171:第2のリブ、 170-g:溝部、 172:リブ、 172-g:溝部、 173-g:溝部、
200、200A、200B、200C、200D、201、201A、201B、201C、202、202A、202B、202C、203、203A:発光装置、 200-p、201-p、201A-p、201B-p、202-p、202A-p、202B-p、202C-p、203-p:画素、 210、211、212、213:基板、 220、221、222、223、223A:絶縁性配向層、 230、231、232、233、233A:第1の窒化物半導体層、 230-a:第1の窒化物半導体膜、 240、241、242、243:第2の窒化物半導体層、 240-a、240-b:窒化物半導体膜、 240-r、241-r、242-r、243-r:凹部、 250、251、252、253:第1の電極層、 260、260A、260B、260C、261、261A:261B、261C、262、262A、262B、262C、263:第2の電極層、 270、271、272:第1のリブ、 280、281:第2のリブ、 280-o、281-o、282-o:開口部、 282:リブ、 283-g:溝部
図1
図2
図3
図4A
図4B
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