発光ダイオード、発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯
【課題】大発光量、高発光効率、均一面発光を実現し得るコストの安価な発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供する。
【解決手段】半導体発光層２は基板１の一面上に積層されている。半導体発光層２に電気エネルギーを供給する電極４１１〜４１４は、基板を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔５１１〜５１４内に充填された導体によって構成されている。
【解決手段】半導体発光層２は基板１の一面上に積層されている。半導体発光層２に電気エネルギーを供給する電極４１１〜４１４は、基板を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔５１１〜５１４内に充填された導体によって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、省エネルギー、長寿命という利点があり、照明装置、カラー画像表示装置、液晶パネルのバックライト、又は、交通信号灯などの光源として、注目されている。
【０００３】
発光ダイオードは、例えば、青色発光ダイオードを例に採ると、例えば特許文献１に開示されているように、サファイアでなる基板の表面に、バッファ層、Ｎ型ＧａＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＮ層、及び、透明電極層を順次に積層した構造となっている。
【０００４】
透明電極層の一部表面にはＰ側電極が形成されており、また、透明電極層、Ｐ型ＧａＮ層及び活性層の一部をドライエッチングし、Ｎ型ＧａＮ層の一部を露出させ、この露出したＮ型ＧａＮ層にＮ側電極を形成した構造となっている。特許文献２、３にも、同様の積層構造及び電極構造が開示されている。
【０００５】
上述したように、従来の発光ダイオードでは、Ｐ側電極を、発光面となる透明電極層の表面に形成する一方、透明電極層、Ｐ型ＧａＮ層及び活性層の一部をドライエッチングし、Ｎ型ＧａＮ層の一部を露出させ、この露出したＮ型ＧａＮ層にＮ側電極を形成した構造となっているため、発光面積がＰ側電極及びＮ側電極の占有面積分だけ、縮小されてしまう。このため、当然の結果として、発光量が低下してしまうし、発光効率も低下する。
【０００６】
また、Ｎ側電極を、Ｎ型ＧａＮ層の露出部分に限定的、集中的に設ける構造であるため、この部分に電流が集中する傾向にあり、均一な面発光の妨げとなる。
【０００７】
更に、Ｎ側電極を形成するためのドライエッチングに当たっては、ICP型RIE装置を用いなければならない。ICP型RIE装置は、各種Siマイクロマシンニング（MEMS）用途をはじめ、化合物半導体エッチングによる高周波デバイス加工や、アルチックエッチングによる薄膜磁気ヘッド加工などに使用されるものであるが、極めて高価なものである。その高額な設備コストが発光ダイオードのコストアップに反映されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２１０８６７号公報
【特許文献２】特開２００９−７１３３７号公報
【特許文献３】特開２００８−１５３６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することである。
【００１０】
本発明のもう一つの課題は、電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することである。
【００１１】
本発明の更にもう一つの課題は、コストの安価な発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題の少なくとも一つを解決するため、本発明に係る発光ダイオードは、基板と、半導体発光層と、電極とを含む。前記半導体発光層は、前記基板の一面上に積層されている。前記電極は、前記半導体発光層に電気エネルギーを供給するものであって、前記基板を貫通し前記半導体発光層に到達する微細孔内に充填された導体によって構成されている。
【００１３】
半導体発光層に電気エネルギーを供給する電極に関しては、従来は、透明電極層の一部表面にＰ側電極を形成し、ドライエッチングによって露出させたＮ型ＧａＮ層に、Ｎ側電極を形成した構造となっていた。このため、上述した問題点を生じていた。
【００１４】
本発明では、この問題点を解決する手段として、電極を、基板を貫通し半導体発光層に到達する微細孔内に充填した導体によって構成した。この構成によれば、次の作用効果を得ることができる。
【００１５】
（ａ）電極を、基板を貫通し半導体発光層に到達する微細孔内に充填した導体によって構成したから、電極を基板の裏面などに導出し、外部電源と接続することができる。Ｐ側電極であれ、Ｎ側電極であれ、それが、発光面に現れることはないから、電極によって、発光面積が縮小されることがない。このため、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオードを実現することができる。
【００１６】
（ｂ）半導体発光層における電流の面密度が微細孔の面密度に依存する。したがって、半導体発光層の面に対する微細孔の面密度を高密度化、均一化するなどにより、透明電極層を有することなしに、半導体発光層に対する電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る。このため、透明電極層を省略し、製造プロセスの簡素化、それに伴う生産効率の向上、及び、コストダウンを達成することができる。しかも、透明電極層による光エネルギーの損失がなくなるので、発光量及び発光効率が向上する。もっとも、透明電極層を排除するものではない。
【００１７】
（ｃ）微細孔は、レーザ穿孔法又は化学的穿孔法など、公知の穿孔技術を適用して容易に開けることができる。しかも、電極は、このようにして穿孔された微細孔内に充填された導体よって構成されているから、電極製造に当たって、導体ペーストまたは溶融金属を、微細孔内に充填し、かつ、加圧する方法を採用することができる。この方法によれば、微細孔内に空洞のない緻密な電極を形成することができる。加圧状態を維持したままで硬化させると、更に良好な結果が得られる。
【００１８】
しかも、上述した製造方法は、プレス工法に属するものであり、従来のICP型RIE装置を用いたドライエッチング法に比較して、設備費が著しく安価で、処理時間も短くて済む。従って、コストの安価な発光ダイオードを実現することができる。
【００１９】
微細孔は、好ましくは、所定の面密度で分布させる。これにより、半導体発光層に対する電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る。隣接する微細孔において、一方の微細孔内の電極はＰ側電極とし、他方の微細孔内の電極はＮ側電極とする。微細孔は、その孔径がμｍオーダである。
【００２０】
半導体発光層の光出射側の面に透明電極層を有し、電極の一部、例えばＰ側電極の一端部が、透明電極層に接続されていてもよい。これにより、電極分布による電流の面拡散の促進とともに、透明電極層による電流の面拡散の促進作用を併せ得ることができる。
【００２１】
発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードまたは青色発光ダイオードの何れであってもよいし、白色発光ダイオードであってもよい。
【００２２】
本発明は、更に、上述した発光ダイオードを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ（表示装置）及び信号灯を開示する。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置及びディスプレイを提供することができる。
（ｂ）電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置及びディスプレイを提供することができる。
（ｃ）コストの安価な発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することができる。
【００２４】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの実施形態を示す部分断面図である。
【図２】図１に図示した発光ダイオードの底面図である。
【図３】本発明に係る発光ダイオードの別の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】本発明に係る発光ダイオードの更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図５】本発明に係る発光ダイオードの更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】図５に示した発光ダイオードの底面図である。
【図７】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の実施形態を示す部分断面図である。
【図８】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の別の実施形態を示す部分断面図である。
【図９】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図１０】図９に示した発光装置を平面視した図である。
【図１１】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図１２】本発明に係る発光ダイオードを用いた液晶ディスプレイの構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
１．発光ダイオード
本発明に係る発光ダイオードは、基板１と、半導体発光層２と、電極（４１１〜４４４）とを含む。半導体発光層２は、基板１の一面上に積層されている。電極（４１１〜４４４）は、半導体発光層２に電気エネルギーを供給するものであって、基板１を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔（５１１〜５４４）内に充填された導体によって構成されている。
【００２７】
基板１は、代表的には、サファイア基板１である。基板１の一面上には、バッファ層５があり、半導体発光層２は、バッファ層５を介して、基板１の上に搭載されている。
【００２８】
半導体発光層２は、発光ダイオードにおいて周知である。ｐｎ接合を持ち、代表的にはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が用いられる。もっとも、公知技術に限らず、これから提案されることのある化合物半導体を含むことができる。
【００２９】
本発明において、発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード、橙色発光ダイオードの何れであってもよいし、白色発光ダイオードであってもよい。それらの発光ダイオードにおいて、半導体発光層２を構成する半導体材料の一例を以下に示す。
【００３０】
（ａ）赤色発光ダイオード
(ア) ヒ素(Ａｓ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＡｌＧａＡｓ系赤色発光ダイオード
(イ) ヒ素(Ａｓ)、リン(Ｐ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＡｓＰ系赤色発光ダイオード
【００３１】
（b）緑色発光ダイオード
(ア) リン(Ｐ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＰ系緑色発光ダイオード
(イ) 窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＮ系緑色発光ダイオード
【００３２】
（c）青色発光ダイオード
窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＮ系青色発光ダイオード
【００３３】
（ｄ）白色発光ダイオード
窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＮ系白色発光ダイオード
【００３４】
（ｅ）橙色発光ダイオード
リン(Ｐ)系の四元混晶化合物半導体を用いたもの
例：ＡｌＧａＩｎＰ系橙色発光ダイオード
【００３５】
図１及び図２は、窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたＧａＮ系青色発光ダイオードの一例を示している。図を参照すると、半導体発光層２は、サファイアでなる基板１の一面上に付着されたバッファ層３の上に、ｎ型半導体層２１、活性層２２、ｐ型半導体層２３及びトップ層２４を、この順序で積層した構造を持つ。一例であるが、ｎ型半導体層２１は、ＳｉドープＧａＮ層で構成され、ｐ型半導体層２３はＭｇドープＧａＮ層で構成される。
【００３６】
活性層２２は、ＧａＮ−ＩｎＧａＮ等でなる多重量子井戸ＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有し、ｐ型半導体層２３と接する側に、Ａｌ−ＧａＮ超格子キャップ層を備えることがある。トップ層２４は、光学的に透明な光学層であればよく、透明電極層である必要はない。即ち、半導体発光層２１の光出射面に透明電極を持たない場合がある。
【００３７】
電極に関しては、従来は、透明電極層の一部表面にＰ側電極を形成し、ドライエッチングによって露出させたｎ型ＧａＮ層に、ｎ側電極を形成した構造となっていた。このため、既に指摘した問題点を生じていた。
【００３８】
本発明では、この問題点を解決する手段として、電極（４１１〜４４４）を、基板１を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔（５１１〜５４４）内に充填した導体によって構成した。
【００３９】
微細孔（５１１〜５４４）は、好ましくは、所定の面密度で分布させる。これにより、微細孔（５１１〜５４４）の内部に充填された電極（４１１〜４４４）を、従来の透明電極層に代わる電極として機能させ、半導体発光層２に対する電流面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る。従って、発光量及び発光効率を改善しながら、従来必須であった透明電極層を省略して、製造プロセスを簡素化し、コストダウンを図ることができる。しかも、透明電極層による光エネルギーの損失がなくなるので、発光量及び発光効率が向上する。
【００４０】
実施の形態において、微細孔（５１１〜５４４）は、基板１の面において、所定のピッチ間隔で、４行４列のマトリクス状に配置されている。行数及び列数は任意である。微細孔（５１１〜５４４）は、その孔径がμｍオーダである。ピッチ間隔もそのようなオーダでよい。
【００４１】
上述した発光ダイオードによれば、次の作用効果を得ることができる。
（ａ）電極（４１１〜４４４）を、基板１を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔（５１１〜５４４）内に充填した導体によって構成したから、電極（４１１〜４４４）を基板１の裏面などに導出し、外部電源と接続することができる。ｐ側電極であれ、ｎ側電極であれ、それが、発光面に現れることはないから、電極構造により、発光面の面積が縮小することがない。このため、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオードを実現することができる。
【００４２】
（ｂ）半導体発光層２における電流分布が微細孔（５１１〜５４４）の分布に依存する。したがって、半導体発光層２の面に対する微細孔（５１１〜５４４）の面分布を高密度化、均一化するなどにより、半導体発光層２に対する電流の面拡散を促進し、電流分布を均一化し、均一な面発光を実現し得る。もっとも、透明電極層を排除するものではない。
【００４３】
（ｃ）微細孔（５１１〜５４４）は、レーザ穿孔法又は化学的穿孔法など、公知の穿孔技術を適用して容易に開けることができる。しかも、電極（４１１〜４４４）は、このようにして穿孔された微細孔（５１１〜５４４）内に充填された導体よって構成されているから、電極製造に当たって、導体ペーストまたは溶融金属を、微細孔（５１１〜５４４）内に充填し、かつ、加圧する方法を採用することができる。この方法によれば、微細孔（５１１〜５４４）内に空洞のない緻密な電極（４１１〜４４４）を形成することができる。加圧状態を維持したままで硬化させると、更に良好な結果が得られる。
【００４４】
上述した加圧充填製造方法は、プレス工法に属するものであり、従来のICP型RIE装置を用いたドライエッチング法に比較して、設備費が著しく安価で、処理時間も短くて済む。従って、コストの安価な発光ダイオードを実現することができる。
【００４５】
電極（４１１〜４４４）は、上述したように、導体ペーストを用いて形成することもできるが、電気的特性の向上及び電極自体の品質の向上等の観点から、溶融金属を用いて形成することが好ましい。この場合に用いられる金属材料の主なものとしては、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）及び銅（Ｃｕ）を例示することができる。特に、ビスマス（Ｂｉ）を含有させると、ビスマス（Ｂｉ）の持つ凝固時の体積膨張特性により、微細孔（５１１〜５４４）の内部で、空洞や空隙を生じることのない緻密な電極（４１１〜４４４）を形成することができる。溶融金属としては、上述した金属材料を用いて、粒径１μｍ以下、結晶径が２００ｎｍ以下の多結晶体の集合体でなる粒子（ナノ粒子）の粉体を溶融したものを用いることができる。
【００４６】
微細孔（５１１〜５４４）のうち、互いに隣接する微細孔、例えば、微細孔５１２と、微細孔５１１、５１３とにおいて、一方の微細孔５１１、５１３内の電極４１１、４１３はｐ側電極とし、他方の微細孔５１２内の電極４１２はｎ側電極とする。図２において、斜線を施した電極がｐ側電極であり、それ以外はｎ側電極となる。
【００４７】
ｐ側電極となる電極４１１、４１３は、基板１を貫通し、更に、バッファ層４、ｎ型半導体層２１及び活性層２２を貫通し、先端がｐ型半導体層２４に食い込んでいる。電極４１１、４１３は、電気絶縁の必要な領域が、絶縁膜６によって覆われている。ｎ側電極となる電極４１２は、基板１及びバッファ層を貫通し、先端がｎ型半導体層に食い込んで止まっている。
【００４８】
微細孔（５１１〜５４４）を穿孔した後、その内壁面には、金属イオンを注入して、金属イオン注入領域を形成し、その後に電極（４１１〜４４４）を形成することが好ましい。こうすることにより、電極（４１１〜４４４）を、ｎ型半導体層２１及びｐ型半導体２３に対して、電気的に確実に接続し、接触抵抗を低下させ、発光量及び発光効率を向上させることができる。金属イオン注入領域は、微細孔（５１１〜５４４）の内壁面の全深さに渡って均質に存在する必要はない。電極（４１１〜４４４）が、ｎ型半導体層２１及びｐ型半導体２３と接触する位置で、イオン濃度が最も高くなるように、勾配をつけてもよい。
【００４９】
図３には、本発明に係る発光ダイオードの別の実施形態が図示されている。図において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００５０】
図３に示す実施形態の特徴は、ｎ型半導体層２１が、非ドープＧａＮ層２１１と、ＳｉドープＧａＮ層２１２とを積層した構造となっていることである。
【００５１】
微細孔（５１１〜５ｑｒ）のうち、互いに隣接する微細孔、例えば、微細孔５１２と、微細孔５１１、５１３とについて説明すると、微細孔５１１、５１３の内部に充填された電極４１１、４１３は、基板１、バッファ層４、ｎ型半導体層２１及び活性層２２を貫通し、先端がｐ型半導体層２４に食い込んでいる。
【００５２】
一方、ｎ側電極となる電極４１２は、基板１、バッファ層３及び非ドープＧａＮ層２１１を貫通し、先端がＳｉドープＧａＮ層２１２に食い込んで止まっている。
【００５３】
図４には、本発明に係る発光ダイオードの更に別の実施形態が図示されている。図において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００５４】
この実施形態の特徴は、半導体発光層２の光出射側の面に設けられているトップ層２４が、光学的に透明な透明電極層でなる点である。電極（４１１〜４４４）のうち、Ｐ側電極（４１１〜４４４）の一端部は、透明電極層２４に接続されている。これにより、電極（４１１〜４４４）分布による電流の面拡散の促進とともに、透明電極層２４による電流の面拡散の促進作用を併せ得ることができる。
【００５５】
次に、図５及び図６を参照すると、発光面積の大きな発光ダイオードが図示されている。図において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００５６】
図５及び図６の実施形態では、微細孔（５１１〜５ＮＭ）は、基板１の面において、所定のピッチ間隔で、Ｍ行Ｎ列のマトリクス状に配置されている。従って、微細孔（５１１〜５ＮＭ）の内部に形成される電極（４１１〜４ＮＭ）も、Ｍ行Ｎ列のマトリクス状配置となり、行数Ｍ及び列数Ｎにほぼ比例する大きな発光面積及び発光量を確保することができる。
【００５７】
２．発光装置
本発明は、２つ態様に係る発光装置を開示する。
（１）第１の態様に係る発光装置
図７を参照すると、第１の態様に係る発光装置は、発光ダイオードＬＥＤと、蛍光体８とを含む。発光ダイオードＬＥＤは、図１〜図４を参照して説明した本発明に係る発光ダイオードである。蛍光体８は、発光ダイオードＬＥＤの光出射側に設けられ、発光ダイオードＬＥＤの発光とは異なる色光を発光する。
【００５８】
例えば、発光ダイオードＬＥＤとして、青色発光ダイオードを用い、蛍光体８として、青色発光ダイオードの発する青色光に対して補色光を発光するものを用いた場合には、白色光（可視光）が得られる。青色発光ダイオードとして、ＧａＮ系化合物半導体が用いられ場合、対応する蛍光体８として、ＹＡＧ系蛍光体８が用いられる。
【００５９】
もっとも、発光装置としての発色光は、発光ダイオードＬＥＤのタイプと、蛍光体８の光学的性質によって、広範囲に設定することができるので、白色光に限定されるものではない。
【００６０】
発光ダイオードＬＥＤは、マザーボード９の一面上に搭載されており、マザーボード９の他面側には、電極５１１〜５１４等に給電するための端子１０、１１が備えられている。蛍光体８は、マザーボード９の一面上で発光ダイオードＬＥＤを、いわゆる「弾丸状」に覆っている。
【００６１】
更に、図８を参照すると、図７に図示された発光装置と比較して、発光面積の極めて大きな発光装置が図示されている。この発光装置は、面発光デバイスとして好適なものである。発光ダイオードＬＥＤは、図５及び図６などで説明したように、微細孔（５１１〜５ＭＮ）及び電極（４１１〜４ＭＮ）を、Ｍ行Ｎ列に配置したもので、大面積の発光面を確保することができる。この大面積の発光ダイオードＬＥＤの光出射側（発光面側）に、発光ダイオードＬＥＤの発光とは異なる色光を発光する蛍光体８が設けられている。
【００６２】
発光ダイオードＬＥＤとして、青色発光ダイオードを用い、蛍光体８として、青色発光ダイオードの発する青色光に対して補色光を発光するものを用いた場合には、照明装置または液晶バックライトなどに極めて有用な大面積の白色光（可視光）の発光装置が得られる。
【００６３】
（２）第２の態様に係る発光装置
第２の態様に係る発光装置は、図９〜図１１に図示されている。まず、図９、図１０を参照すると、赤色発光ダイオードＲと、緑色発光ダイオードＧと、青色発光ダイオードＢとの組み合わせ含む。この発光装置は、光の３原色である赤色、緑色及び青色の各発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂを組み合わせ（１セルとして）て、白色光を得るものである。
【００６４】
赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオードＧ及び青色発光ダイオードＢは、何れも、本発明に係る発光ダイオードである。
【００６５】
次に、図１１を参照すると、赤色、緑色及び青色の各発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂを組み合わせて１セルとし、この発光ダイオードセル（Ｃ１１〜ＣＭＮ）を、Ｍ行Ｎ列に配置したもので、大面積の発光面を有する白色光の発光装置となる。
【００６６】
３．照明装置
本発明に係る照明装置は、図７〜図１１に図示した発光装置を用いて構成することができる。図７に示した発光装置を用いた場合には、その複数個を配列し、中間色光、白色光を生じさせる。発光装置は、マトリクス状（縦横状）に狭ピッチで配列することが好ましい。
【００６７】
次に、図８に示した発光装置を用いる場合は、発光装置自体が大面積化されているので、そのまま用い、中間色光、白色光を生じさせることができる。更に大面積化するには、図８に示された発光装置の複数個を、横または縦に並べてゆけばよい。
【００６８】
図９及び図１０に示した発光装置を用いる場合は、その複数個を配列し、中間色光、白色光を生じさせる。発光装置は、マトリクス状（縦横状）に狭ピッチで配列することが好ましい。
【００６９】
図１１に示した発光装置を用いる場合は、発光装置自体が大面積化されているので、そのまま用い、中間色光、白色光を生じさせることができる。更に大面積化するには、図１１に示された発光装置の複数個を、横または縦に並べてゆけばよい。
【００７０】
４．ディスプレイ
本発明に係るディスプレイ（表示装置）は、液晶ディスプレイと、発光ダイオードディスプレイを含んでいる。
（１）液晶ディスプレイ
図１２を参照すると、液晶ディスプレイは、液晶パネル１２と、バックライト１３とを有する。バックライト１２は、図７〜図１１に示した発光装置を用いた本発明に係る照明装置でなり、液晶パネル１２を、その背面から照明する。図１２は、図８に図示した発光装置を用いた場合を例示している。
【００７１】
（２）発光ダイオードディスプレイ
本発明に係る発光ダイオードディスプレイは、複数の発光装置を配列したものである。発光装置は、好ましくは、図１１に図示した発光装置である。即ち、赤色発光ダイオードＲと、緑色発光ダイオードＧと、青色発光ダイオードＢとの組み合わせ（１セルとして）を含んでいる。赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオードＧ及び青色発光ダイオードＢは、何れも本発明に係る発光ダイオードである。１セル内に置いて、ドット状に配列された赤色、緑色及び青色の各発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂを、個別的に駆動して、所望のカラー画像を表示する。
【００７２】
５．信号灯
本発明に係る信号灯は、発光ダイオードを配列したものである。発光ダイオードＬＥＤは、本発明に係るものである。必要な信号灯色光は、発光ダイオードのタイプ、及び、それと蛍光体８との組み合わせによって実現することができる。
【００７３】
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 基板
２ 半導体発光層
４１１〜４ＭＮ 電極
５１１〜５ＭＮ 微細孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、省エネルギー、長寿命という利点があり、照明装置、カラー画像表示装置、液晶パネルのバックライト、又は、交通信号灯などの光源として、注目されている。
【０００３】
発光ダイオードは、例えば、青色発光ダイオードを例に採ると、例えば特許文献１に開示されているように、サファイアでなる基板の表面に、バッファ層、Ｎ型ＧａＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＮ層、及び、透明電極層を順次に積層した構造となっている。
【０００４】
透明電極層の一部表面にはＰ側電極が形成されており、また、透明電極層、Ｐ型ＧａＮ層及び活性層の一部をドライエッチングし、Ｎ型ＧａＮ層の一部を露出させ、この露出したＮ型ＧａＮ層にＮ側電極を形成した構造となっている。特許文献２、３にも、同様の積層構造及び電極構造が開示されている。
【０００５】
上述したように、従来の発光ダイオードでは、Ｐ側電極を、発光面となる透明電極層の表面に形成する一方、透明電極層、Ｐ型ＧａＮ層及び活性層の一部をドライエッチングし、Ｎ型ＧａＮ層の一部を露出させ、この露出したＮ型ＧａＮ層にＮ側電極を形成した構造となっているため、発光面積がＰ側電極及びＮ側電極の占有面積分だけ、縮小されてしまう。このため、当然の結果として、発光量が低下してしまうし、発光効率も低下する。
【０００６】
また、Ｎ側電極を、Ｎ型ＧａＮ層の露出部分に限定的、集中的に設ける構造であるため、この部分に電流が集中する傾向にあり、均一な面発光の妨げとなる。
【０００７】
更に、Ｎ側電極を形成するためのドライエッチングに当たっては、ICP型RIE装置を用いなければならない。ICP型RIE装置は、各種Siマイクロマシンニング（MEMS）用途をはじめ、化合物半導体エッチングによる高周波デバイス加工や、アルチックエッチングによる薄膜磁気ヘッド加工などに使用されるものであるが、極めて高価なものである。その高額な設備コストが発光ダイオードのコストアップに反映されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２１０８６７号公報
【特許文献２】特開２００９−７１３３７号公報
【特許文献３】特開２００８−１５３６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することである。
【００１０】
本発明のもう一つの課題は、電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することである。
【００１１】
本発明の更にもう一つの課題は、コストの安価な発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題の少なくとも一つを解決するため、本発明に係る発光ダイオードは、基板と、半導体発光層と、電極とを含む。前記半導体発光層は、前記基板の一面上に積層されている。前記電極は、前記半導体発光層に電気エネルギーを供給するものであって、前記基板を貫通し前記半導体発光層に到達する微細孔内に充填された導体によって構成されている。
【００１３】
半導体発光層に電気エネルギーを供給する電極に関しては、従来は、透明電極層の一部表面にＰ側電極を形成し、ドライエッチングによって露出させたＮ型ＧａＮ層に、Ｎ側電極を形成した構造となっていた。このため、上述した問題点を生じていた。
【００１４】
本発明では、この問題点を解決する手段として、電極を、基板を貫通し半導体発光層に到達する微細孔内に充填した導体によって構成した。この構成によれば、次の作用効果を得ることができる。
【００１５】
（ａ）電極を、基板を貫通し半導体発光層に到達する微細孔内に充填した導体によって構成したから、電極を基板の裏面などに導出し、外部電源と接続することができる。Ｐ側電極であれ、Ｎ側電極であれ、それが、発光面に現れることはないから、電極によって、発光面積が縮小されることがない。このため、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオードを実現することができる。
【００１６】
（ｂ）半導体発光層における電流の面密度が微細孔の面密度に依存する。したがって、半導体発光層の面に対する微細孔の面密度を高密度化、均一化するなどにより、透明電極層を有することなしに、半導体発光層に対する電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る。このため、透明電極層を省略し、製造プロセスの簡素化、それに伴う生産効率の向上、及び、コストダウンを達成することができる。しかも、透明電極層による光エネルギーの損失がなくなるので、発光量及び発光効率が向上する。もっとも、透明電極層を排除するものではない。
【００１７】
（ｃ）微細孔は、レーザ穿孔法又は化学的穿孔法など、公知の穿孔技術を適用して容易に開けることができる。しかも、電極は、このようにして穿孔された微細孔内に充填された導体よって構成されているから、電極製造に当たって、導体ペーストまたは溶融金属を、微細孔内に充填し、かつ、加圧する方法を採用することができる。この方法によれば、微細孔内に空洞のない緻密な電極を形成することができる。加圧状態を維持したままで硬化させると、更に良好な結果が得られる。
【００１８】
しかも、上述した製造方法は、プレス工法に属するものであり、従来のICP型RIE装置を用いたドライエッチング法に比較して、設備費が著しく安価で、処理時間も短くて済む。従って、コストの安価な発光ダイオードを実現することができる。
【００１９】
微細孔は、好ましくは、所定の面密度で分布させる。これにより、半導体発光層に対する電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る。隣接する微細孔において、一方の微細孔内の電極はＰ側電極とし、他方の微細孔内の電極はＮ側電極とする。微細孔は、その孔径がμｍオーダである。
【００２０】
半導体発光層の光出射側の面に透明電極層を有し、電極の一部、例えばＰ側電極の一端部が、透明電極層に接続されていてもよい。これにより、電極分布による電流の面拡散の促進とともに、透明電極層による電流の面拡散の促進作用を併せ得ることができる。
【００２１】
発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードまたは青色発光ダイオードの何れであってもよいし、白色発光ダイオードであってもよい。
【００２２】
本発明は、更に、上述した発光ダイオードを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ（表示装置）及び信号灯を開示する。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置及びディスプレイを提供することができる。
（ｂ）電流の面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置及びディスプレイを提供することができる。
（ｃ）コストの安価な発光ダイオード、それを用いた発光装置、照明装置、ディスプレイ及び信号灯を提供することができる。
【００２４】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの実施形態を示す部分断面図である。
【図２】図１に図示した発光ダイオードの底面図である。
【図３】本発明に係る発光ダイオードの別の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】本発明に係る発光ダイオードの更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図５】本発明に係る発光ダイオードの更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】図５に示した発光ダイオードの底面図である。
【図７】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の実施形態を示す部分断面図である。
【図８】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の別の実施形態を示す部分断面図である。
【図９】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図１０】図９に示した発光装置を平面視した図である。
【図１１】本発明に係る発光ダイオードを用いた発光装置の更に別の実施形態を示す部分断面図である。
【図１２】本発明に係る発光ダイオードを用いた液晶ディスプレイの構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
１．発光ダイオード
本発明に係る発光ダイオードは、基板１と、半導体発光層２と、電極（４１１〜４４４）とを含む。半導体発光層２は、基板１の一面上に積層されている。電極（４１１〜４４４）は、半導体発光層２に電気エネルギーを供給するものであって、基板１を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔（５１１〜５４４）内に充填された導体によって構成されている。
【００２７】
基板１は、代表的には、サファイア基板１である。基板１の一面上には、バッファ層５があり、半導体発光層２は、バッファ層５を介して、基板１の上に搭載されている。
【００２８】
半導体発光層２は、発光ダイオードにおいて周知である。ｐｎ接合を持ち、代表的にはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が用いられる。もっとも、公知技術に限らず、これから提案されることのある化合物半導体を含むことができる。
【００２９】
本発明において、発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード、橙色発光ダイオードの何れであってもよいし、白色発光ダイオードであってもよい。それらの発光ダイオードにおいて、半導体発光層２を構成する半導体材料の一例を以下に示す。
【００３０】
（ａ）赤色発光ダイオード
(ア) ヒ素(Ａｓ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＡｌＧａＡｓ系赤色発光ダイオード
(イ) ヒ素(Ａｓ)、リン(Ｐ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＡｓＰ系赤色発光ダイオード
【００３１】
（b）緑色発光ダイオード
(ア) リン(Ｐ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＰ系緑色発光ダイオード
(イ) 窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＮ系緑色発光ダイオード
【００３２】
（c）青色発光ダイオード
窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＮ系青色発光ダイオード
【００３３】
（ｄ）白色発光ダイオード
窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたもの
例：ＧａＮ系白色発光ダイオード
【００３４】
（ｅ）橙色発光ダイオード
リン(Ｐ)系の四元混晶化合物半導体を用いたもの
例：ＡｌＧａＩｎＰ系橙色発光ダイオード
【００３５】
図１及び図２は、窒素(Ｎ)系の化合物半導体を用いたＧａＮ系青色発光ダイオードの一例を示している。図を参照すると、半導体発光層２は、サファイアでなる基板１の一面上に付着されたバッファ層３の上に、ｎ型半導体層２１、活性層２２、ｐ型半導体層２３及びトップ層２４を、この順序で積層した構造を持つ。一例であるが、ｎ型半導体層２１は、ＳｉドープＧａＮ層で構成され、ｐ型半導体層２３はＭｇドープＧａＮ層で構成される。
【００３６】
活性層２２は、ＧａＮ−ＩｎＧａＮ等でなる多重量子井戸ＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有し、ｐ型半導体層２３と接する側に、Ａｌ−ＧａＮ超格子キャップ層を備えることがある。トップ層２４は、光学的に透明な光学層であればよく、透明電極層である必要はない。即ち、半導体発光層２１の光出射面に透明電極を持たない場合がある。
【００３７】
電極に関しては、従来は、透明電極層の一部表面にＰ側電極を形成し、ドライエッチングによって露出させたｎ型ＧａＮ層に、ｎ側電極を形成した構造となっていた。このため、既に指摘した問題点を生じていた。
【００３８】
本発明では、この問題点を解決する手段として、電極（４１１〜４４４）を、基板１を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔（５１１〜５４４）内に充填した導体によって構成した。
【００３９】
微細孔（５１１〜５４４）は、好ましくは、所定の面密度で分布させる。これにより、微細孔（５１１〜５４４）の内部に充填された電極（４１１〜４４４）を、従来の透明電極層に代わる電極として機能させ、半導体発光層２に対する電流面拡散を促進し、均一な面発光を実現し得る。従って、発光量及び発光効率を改善しながら、従来必須であった透明電極層を省略して、製造プロセスを簡素化し、コストダウンを図ることができる。しかも、透明電極層による光エネルギーの損失がなくなるので、発光量及び発光効率が向上する。
【００４０】
実施の形態において、微細孔（５１１〜５４４）は、基板１の面において、所定のピッチ間隔で、４行４列のマトリクス状に配置されている。行数及び列数は任意である。微細孔（５１１〜５４４）は、その孔径がμｍオーダである。ピッチ間隔もそのようなオーダでよい。
【００４１】
上述した発光ダイオードによれば、次の作用効果を得ることができる。
（ａ）電極（４１１〜４４４）を、基板１を貫通し半導体発光層２に到達する微細孔（５１１〜５４４）内に充填した導体によって構成したから、電極（４１１〜４４４）を基板１の裏面などに導出し、外部電源と接続することができる。ｐ側電極であれ、ｎ側電極であれ、それが、発光面に現れることはないから、電極構造により、発光面の面積が縮小することがない。このため、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオードを実現することができる。
【００４２】
（ｂ）半導体発光層２における電流分布が微細孔（５１１〜５４４）の分布に依存する。したがって、半導体発光層２の面に対する微細孔（５１１〜５４４）の面分布を高密度化、均一化するなどにより、半導体発光層２に対する電流の面拡散を促進し、電流分布を均一化し、均一な面発光を実現し得る。もっとも、透明電極層を排除するものではない。
【００４３】
（ｃ）微細孔（５１１〜５４４）は、レーザ穿孔法又は化学的穿孔法など、公知の穿孔技術を適用して容易に開けることができる。しかも、電極（４１１〜４４４）は、このようにして穿孔された微細孔（５１１〜５４４）内に充填された導体よって構成されているから、電極製造に当たって、導体ペーストまたは溶融金属を、微細孔（５１１〜５４４）内に充填し、かつ、加圧する方法を採用することができる。この方法によれば、微細孔（５１１〜５４４）内に空洞のない緻密な電極（４１１〜４４４）を形成することができる。加圧状態を維持したままで硬化させると、更に良好な結果が得られる。
【００４４】
上述した加圧充填製造方法は、プレス工法に属するものであり、従来のICP型RIE装置を用いたドライエッチング法に比較して、設備費が著しく安価で、処理時間も短くて済む。従って、コストの安価な発光ダイオードを実現することができる。
【００４５】
電極（４１１〜４４４）は、上述したように、導体ペーストを用いて形成することもできるが、電気的特性の向上及び電極自体の品質の向上等の観点から、溶融金属を用いて形成することが好ましい。この場合に用いられる金属材料の主なものとしては、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）及び銅（Ｃｕ）を例示することができる。特に、ビスマス（Ｂｉ）を含有させると、ビスマス（Ｂｉ）の持つ凝固時の体積膨張特性により、微細孔（５１１〜５４４）の内部で、空洞や空隙を生じることのない緻密な電極（４１１〜４４４）を形成することができる。溶融金属としては、上述した金属材料を用いて、粒径１μｍ以下、結晶径が２００ｎｍ以下の多結晶体の集合体でなる粒子（ナノ粒子）の粉体を溶融したものを用いることができる。
【００４６】
微細孔（５１１〜５４４）のうち、互いに隣接する微細孔、例えば、微細孔５１２と、微細孔５１１、５１３とにおいて、一方の微細孔５１１、５１３内の電極４１１、４１３はｐ側電極とし、他方の微細孔５１２内の電極４１２はｎ側電極とする。図２において、斜線を施した電極がｐ側電極であり、それ以外はｎ側電極となる。
【００４７】
ｐ側電極となる電極４１１、４１３は、基板１を貫通し、更に、バッファ層４、ｎ型半導体層２１及び活性層２２を貫通し、先端がｐ型半導体層２４に食い込んでいる。電極４１１、４１３は、電気絶縁の必要な領域が、絶縁膜６によって覆われている。ｎ側電極となる電極４１２は、基板１及びバッファ層を貫通し、先端がｎ型半導体層に食い込んで止まっている。
【００４８】
微細孔（５１１〜５４４）を穿孔した後、その内壁面には、金属イオンを注入して、金属イオン注入領域を形成し、その後に電極（４１１〜４４４）を形成することが好ましい。こうすることにより、電極（４１１〜４４４）を、ｎ型半導体層２１及びｐ型半導体２３に対して、電気的に確実に接続し、接触抵抗を低下させ、発光量及び発光効率を向上させることができる。金属イオン注入領域は、微細孔（５１１〜５４４）の内壁面の全深さに渡って均質に存在する必要はない。電極（４１１〜４４４）が、ｎ型半導体層２１及びｐ型半導体２３と接触する位置で、イオン濃度が最も高くなるように、勾配をつけてもよい。
【００４９】
図３には、本発明に係る発光ダイオードの別の実施形態が図示されている。図において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００５０】
図３に示す実施形態の特徴は、ｎ型半導体層２１が、非ドープＧａＮ層２１１と、ＳｉドープＧａＮ層２１２とを積層した構造となっていることである。
【００５１】
微細孔（５１１〜５ｑｒ）のうち、互いに隣接する微細孔、例えば、微細孔５１２と、微細孔５１１、５１３とについて説明すると、微細孔５１１、５１３の内部に充填された電極４１１、４１３は、基板１、バッファ層４、ｎ型半導体層２１及び活性層２２を貫通し、先端がｐ型半導体層２４に食い込んでいる。
【００５２】
一方、ｎ側電極となる電極４１２は、基板１、バッファ層３及び非ドープＧａＮ層２１１を貫通し、先端がＳｉドープＧａＮ層２１２に食い込んで止まっている。
【００５３】
図４には、本発明に係る発光ダイオードの更に別の実施形態が図示されている。図において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００５４】
この実施形態の特徴は、半導体発光層２の光出射側の面に設けられているトップ層２４が、光学的に透明な透明電極層でなる点である。電極（４１１〜４４４）のうち、Ｐ側電極（４１１〜４４４）の一端部は、透明電極層２４に接続されている。これにより、電極（４１１〜４４４）分布による電流の面拡散の促進とともに、透明電極層２４による電流の面拡散の促進作用を併せ得ることができる。
【００５５】
次に、図５及び図６を参照すると、発光面積の大きな発光ダイオードが図示されている。図において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００５６】
図５及び図６の実施形態では、微細孔（５１１〜５ＮＭ）は、基板１の面において、所定のピッチ間隔で、Ｍ行Ｎ列のマトリクス状に配置されている。従って、微細孔（５１１〜５ＮＭ）の内部に形成される電極（４１１〜４ＮＭ）も、Ｍ行Ｎ列のマトリクス状配置となり、行数Ｍ及び列数Ｎにほぼ比例する大きな発光面積及び発光量を確保することができる。
【００５７】
２．発光装置
本発明は、２つ態様に係る発光装置を開示する。
（１）第１の態様に係る発光装置
図７を参照すると、第１の態様に係る発光装置は、発光ダイオードＬＥＤと、蛍光体８とを含む。発光ダイオードＬＥＤは、図１〜図４を参照して説明した本発明に係る発光ダイオードである。蛍光体８は、発光ダイオードＬＥＤの光出射側に設けられ、発光ダイオードＬＥＤの発光とは異なる色光を発光する。
【００５８】
例えば、発光ダイオードＬＥＤとして、青色発光ダイオードを用い、蛍光体８として、青色発光ダイオードの発する青色光に対して補色光を発光するものを用いた場合には、白色光（可視光）が得られる。青色発光ダイオードとして、ＧａＮ系化合物半導体が用いられ場合、対応する蛍光体８として、ＹＡＧ系蛍光体８が用いられる。
【００５９】
もっとも、発光装置としての発色光は、発光ダイオードＬＥＤのタイプと、蛍光体８の光学的性質によって、広範囲に設定することができるので、白色光に限定されるものではない。
【００６０】
発光ダイオードＬＥＤは、マザーボード９の一面上に搭載されており、マザーボード９の他面側には、電極５１１〜５１４等に給電するための端子１０、１１が備えられている。蛍光体８は、マザーボード９の一面上で発光ダイオードＬＥＤを、いわゆる「弾丸状」に覆っている。
【００６１】
更に、図８を参照すると、図７に図示された発光装置と比較して、発光面積の極めて大きな発光装置が図示されている。この発光装置は、面発光デバイスとして好適なものである。発光ダイオードＬＥＤは、図５及び図６などで説明したように、微細孔（５１１〜５ＭＮ）及び電極（４１１〜４ＭＮ）を、Ｍ行Ｎ列に配置したもので、大面積の発光面を確保することができる。この大面積の発光ダイオードＬＥＤの光出射側（発光面側）に、発光ダイオードＬＥＤの発光とは異なる色光を発光する蛍光体８が設けられている。
【００６２】
発光ダイオードＬＥＤとして、青色発光ダイオードを用い、蛍光体８として、青色発光ダイオードの発する青色光に対して補色光を発光するものを用いた場合には、照明装置または液晶バックライトなどに極めて有用な大面積の白色光（可視光）の発光装置が得られる。
【００６３】
（２）第２の態様に係る発光装置
第２の態様に係る発光装置は、図９〜図１１に図示されている。まず、図９、図１０を参照すると、赤色発光ダイオードＲと、緑色発光ダイオードＧと、青色発光ダイオードＢとの組み合わせ含む。この発光装置は、光の３原色である赤色、緑色及び青色の各発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂを組み合わせ（１セルとして）て、白色光を得るものである。
【００６４】
赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオードＧ及び青色発光ダイオードＢは、何れも、本発明に係る発光ダイオードである。
【００６５】
次に、図１１を参照すると、赤色、緑色及び青色の各発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂを組み合わせて１セルとし、この発光ダイオードセル（Ｃ１１〜ＣＭＮ）を、Ｍ行Ｎ列に配置したもので、大面積の発光面を有する白色光の発光装置となる。
【００６６】
３．照明装置
本発明に係る照明装置は、図７〜図１１に図示した発光装置を用いて構成することができる。図７に示した発光装置を用いた場合には、その複数個を配列し、中間色光、白色光を生じさせる。発光装置は、マトリクス状（縦横状）に狭ピッチで配列することが好ましい。
【００６７】
次に、図８に示した発光装置を用いる場合は、発光装置自体が大面積化されているので、そのまま用い、中間色光、白色光を生じさせることができる。更に大面積化するには、図８に示された発光装置の複数個を、横または縦に並べてゆけばよい。
【００６８】
図９及び図１０に示した発光装置を用いる場合は、その複数個を配列し、中間色光、白色光を生じさせる。発光装置は、マトリクス状（縦横状）に狭ピッチで配列することが好ましい。
【００６９】
図１１に示した発光装置を用いる場合は、発光装置自体が大面積化されているので、そのまま用い、中間色光、白色光を生じさせることができる。更に大面積化するには、図１１に示された発光装置の複数個を、横または縦に並べてゆけばよい。
【００７０】
４．ディスプレイ
本発明に係るディスプレイ（表示装置）は、液晶ディスプレイと、発光ダイオードディスプレイを含んでいる。
（１）液晶ディスプレイ
図１２を参照すると、液晶ディスプレイは、液晶パネル１２と、バックライト１３とを有する。バックライト１２は、図７〜図１１に示した発光装置を用いた本発明に係る照明装置でなり、液晶パネル１２を、その背面から照明する。図１２は、図８に図示した発光装置を用いた場合を例示している。
【００７１】
（２）発光ダイオードディスプレイ
本発明に係る発光ダイオードディスプレイは、複数の発光装置を配列したものである。発光装置は、好ましくは、図１１に図示した発光装置である。即ち、赤色発光ダイオードＲと、緑色発光ダイオードＧと、青色発光ダイオードＢとの組み合わせ（１セルとして）を含んでいる。赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオードＧ及び青色発光ダイオードＢは、何れも本発明に係る発光ダイオードである。１セル内に置いて、ドット状に配列された赤色、緑色及び青色の各発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂを、個別的に駆動して、所望のカラー画像を表示する。
【００７２】
５．信号灯
本発明に係る信号灯は、発光ダイオードを配列したものである。発光ダイオードＬＥＤは、本発明に係るものである。必要な信号灯色光は、発光ダイオードのタイプ、及び、それと蛍光体８との組み合わせによって実現することができる。
【００７３】
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 基板
２ 半導体発光層
４１１〜４ＭＮ 電極
５１１〜５ＭＮ 微細孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、半導体発光層と、電極とを含む発光ダイオードであって、
前記半導体発光層は、前記基板の一面上に積層されており、
前記電極は、前記半導体発光層に電気エネルギーを供給するものであって、前記基板を貫通し前記半導体発光層に到達する微細孔内に充填された導体によって構成されている、
発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載された発光ダイオードであって、前記半導体発光層は、光出射側の面に電極層を持たない、発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された発光ダイオードであって、前記微細孔は、その内壁面に金属イオン注入領域を有する、発光ダイオード。
【請求項４】
発光ダイオードと、蛍光体とを含む発光装置であって、
前記発光ダイオードは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものでなり、
前記蛍光体は、前記発光ダイオードの光出射側に設けられ、前記発光ダイオードの発光とは異なる色光を発光する、
発光装置。
【請求項５】
赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとの組み合わせ含む発光装置であって、
前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものでなる、
発光装置。
【請求項６】
複数の発光装置を配列した照明装置であって、前記発光装置は、請求項４または５に記載されたものでなる、照明装置。
【請求項７】
液晶パネルと、バックライトとを有する液晶ディスプレイであって、
前記バックライトは、請求項６に記載された照明装置でなり、前記液晶パネルを、その背面から照明する、液晶ディスプレイ。
【請求項８】
複数の発光装置を配列した発光ダイオードディスプレイであって、前記発光装置は、請求項５に記載されたものでなる、発光ダイオードディスプレイ。
【請求項９】
発光ダイオードを配列した信号灯であって、
前記発光ダイオードは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものである、
信号灯。
【請求項１】
基板と、半導体発光層と、電極とを含む発光ダイオードであって、
前記半導体発光層は、前記基板の一面上に積層されており、
前記電極は、前記半導体発光層に電気エネルギーを供給するものであって、前記基板を貫通し前記半導体発光層に到達する微細孔内に充填された導体によって構成されている、
発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載された発光ダイオードであって、前記半導体発光層は、光出射側の面に電極層を持たない、発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された発光ダイオードであって、前記微細孔は、その内壁面に金属イオン注入領域を有する、発光ダイオード。
【請求項４】
発光ダイオードと、蛍光体とを含む発光装置であって、
前記発光ダイオードは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものでなり、
前記蛍光体は、前記発光ダイオードの光出射側に設けられ、前記発光ダイオードの発光とは異なる色光を発光する、
発光装置。
【請求項５】
赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとの組み合わせ含む発光装置であって、
前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものでなる、
発光装置。
【請求項６】
複数の発光装置を配列した照明装置であって、前記発光装置は、請求項４または５に記載されたものでなる、照明装置。
【請求項７】
液晶パネルと、バックライトとを有する液晶ディスプレイであって、
前記バックライトは、請求項６に記載された照明装置でなり、前記液晶パネルを、その背面から照明する、液晶ディスプレイ。
【請求項８】
複数の発光装置を配列した発光ダイオードディスプレイであって、前記発光装置は、請求項５に記載されたものでなる、発光ダイオードディスプレイ。
【請求項９】
発光ダイオードを配列した信号灯であって、
前記発光ダイオードは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものである、
信号灯。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−６０９９６（Ｐ２０１１−６０９９６Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０８９９２（Ｐ２００９−２０８９９２）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【特許番号】特許第４４５４６８９号（Ｐ４４５４６８９）
【特許公報発行日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５０４０３４５８５）有限会社ナプラ (55)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【特許番号】特許第４４５４６８９号（Ｐ４４５４６８９）
【特許公報発行日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５０４０３４５８５）有限会社ナプラ (55)
【Ｆターム（参考）】
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