発光素子、表示装置、表示方法、および電子機器
【課題】高い効率で、発光面の法線方向に集中して光を射出することができる発光素子を得る。
【解決手段】発光層５２と、発光層５２に対向して配置され、発光層５２の方向からその法線方向に進む法線光Ｌ１を透過させるように干渉させる干渉層（エタロン２９）と、発光層５２の、干渉層（エタロン２９）とは反対側に対向して配置され、発光層５２の方向からの光を反射させる反射層５５と、干渉層（エタロン２９）と反射層５５との間に配置された散乱構造（散乱層４３）とを備える。
【解決手段】発光層５２と、発光層５２に対向して配置され、発光層５２の方向からその法線方向に進む法線光Ｌ１を透過させるように干渉させる干渉層（エタロン２９）と、発光層５２の、干渉層（エタロン２９）とは反対側に対向して配置され、発光層５２の方向からの光を反射させる反射層５５と、干渉層（エタロン２９）と反射層５５との間に配置された散乱構造（散乱層４３）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードなどの発光素子、およびそれを用いた表示装置とその表示方法、ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明や液晶表示装置のバックライトなどに、発光素子である発光ダイオードが用いられるようになってきた。発光ダイオードは、低い消費電力で所望の光強度を実現することが出来るため、エコロジーの流れにも乗って、様々な応用が期待されている。
【０００３】
発光ダイオードは、光の取り出し効率を高める方法について、多くの検討がなされている（例えば、特許文献１、非特許文献１など）。これらの発光ダイオードは、光が広い範囲に射出するように調整されており、照明などの用途に適したものである
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７９２５５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. C. Shen, et al, "Optical cavity effects in InGaN/GaN quantum-well-heterostructure flip-chip light-emitting diodes", Applied Physics Letters, Volume 82, pp2221-2223, 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、発光ダイオードは、用途によっては、発光面の正面に対して（発光面の法線方向に対して）光を集中して射出することが望まれる場合がある。つまり、この用途に用いられる発光ダイオードは、狭い範囲に、かつ高い効率で光を射出することが望まれる。しかしながら、特許文献１や非特許文献１に開示された発光ダイオードは、広い範囲に光を射出するものであり、このような用途には適していない。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い効率で、発光面の法線方向に集中して光を射出することができる発光素子、表示装置、表示方法、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発光素子は、発光層と、干渉層と、反射層と、散乱構造とを備えている。干渉層は、発光層に対向して配置され、発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させるものである。反射層は、発光層の、干渉層とは反対側に対向して配置され、発光層の方向からの光を反射させるものである。散乱構造は、干渉層と反射層との間に配置されたものである。
【０００９】
本発明の表示装置は、複数の上記本発明の発光素子と、複数の第１のアドレス線および複数の第２のアドレス線と、駆動回路とを備えている。複数の第１のアドレス線および複数の第２のアドレス線は、複数の発光素子を発光させるための駆動信号を伝えるものである。駆動回路は複数の第１のアドレス線に駆動信号を供給するものである。
【００１０】
本発明の表示方法は、複数の第１のアドレス線の両端に対して駆動信号を時分割的に供給し、複数の第２のアドレス線に対して駆動信号とは異なる他の駆動信号を時分割的に供給し、複数の第１のアドレス線のうち駆動信号が供給された第１のアドレス線と、複数の第２のアドレス線のうち他の駆動信号が供給された第２のアドレス線とに接続された発光素子の発光層から光を発光させ、散乱構造により光を散乱させ、発光層に対向して配置された反射層により発光層の方向からの光を反射させ、発光層の、反射層とは反対側に対向して配置された干渉層に、発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させるようにしたものである。
【００１１】
本発明の電子機器は、上記表示装置を備えたものである。
【００１２】
本発明の発光素子、表示装置、表示方法および電子機器では、発光層から様々な方向に射出した光は、干渉層および反射層において反射され、その間を行き来する。その際、この光は、散乱構造により散乱され、その方向がしばしば変化する。この行き来する光が、干渉層の法線光として干渉層に入射すると、干渉層において干渉し、干渉層を透過することができる。これにより、発光層から様々な方向に射出した光は、干渉層の法線光の方向へ集光される。
【００１３】
本発明の発光素子では、例えば、干渉層は、発光層と接しているか、あるいは他の透光性を有する層を介して配置され互いに密着していることが望ましい。発光層および反射層は、例えば、発光層から直接に干渉層へ向かう法線光と、発光層から反射層を経て干渉層へ向かう法線光とが、互いに同位相となるように機能する共振構造を構成することが望ましい。ここで、「同位相」とは、位相が完全に一致している場合の位相関係に限定されるものではなく、２つの光が互いに干渉して強め合うような位相関係を含むものである。
【００１４】
散乱構造は、例えば反射層の表面に形成されるようにしてもよい。また、散乱構造は、例えば、互いに屈折率の異なる複数の層により構成されるようにしてもよい。干渉層は、例えばエタロンが望ましい。干渉層と反射層との間には、例えば、透過する光の波長を変換する色変換層を備えるようにしてもよい。
【００１５】
本発明の表示装置では、例えば、複数の発光素子のそれぞれが、複数の第１のアドレス線のうちの１本に接続されるとともに、複数の第２のアドレス線のうちの１本に接続され、複数の第１のアドレス線が透光性材料により形成され、駆動回路が第１のアドレス線の両端に駆動信号を供給するようにしてもよい。上記透光性材料は、例えば半導体が使用可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発光素子、表示装置、表示方法、および電子機器によれば、干渉層、反射層、および散乱構造を備えるようにしたので、発光層から射出した光を集光することができ、高い効率で、発光面の法線方向に集中して光を射出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の一構成例を表すブロック図である。
【図２】図１に示した表示デバイスの一構成例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した画素に係る発光素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図４】図１に示した表示デバイスの製造工程の一例を表す斜視図である。
【図５】図４に示した表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。
【図６】図３に示した発光素子の一動作例を表す模式図である。
【図７】図３に示した半共振器構造の一特性例を表す特性図である。
【図８】図３に示した発光素子の他の動作例を表す模式図である。
【図９】図３に示した発光素子の一特性例を表す特性図である。
【図１０】図１に示した表示デバイスの一特性例を表す特性図である。
【図１１】比較例に係る発光素子の一特性例を表す断面図および特性図である。
【図１２】他の比較例に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１６】変形例に係る画素の一構成例を表す回路図である。
【図１７】他の変形例に係る発光素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図１８】適用例に係る表示装置の外観構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
（全体構成例）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の一構成例を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係る発光素子、表示方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。この表示装置１は、制御部１１と、列ドライバ１２Ａ，１２Ｂと、行ドライバ１３Ａ，１３Ｂと、表示デバイス２とを備えている。なお、以下では、列ドライバ１２Ａ，１２Ｂの総称として列ドライバ１２を適宜用い、行ドライバ１３Ａ，１３Ｂの総称として行ドライバ１３を適宜用いるものとする。
【００２０】
制御部１１は、供給された画像信号Ｓigに基づいて、列ドライバ１２を駆動するための列駆動信号Ｖsigr、および行ドライバ１３を駆動するための行駆動信号Ｖsigcを生成する回路である。
【００２１】
列ドライバ１２は、制御部１１から供給される列駆動信号Ｖsigrに基づいて、表示デバイス２の列アドレス線３１（後述）に画素信号Ｖpixを印加する回路である。この例では、列ドライバ１２は、同じ回路構成を有する２つの列ドライバ１２Ａ，１２Ｂから構成され、表示デバイス２の列アドレス線３１の両端の列電極３２（後述）を介して画素信号Ｖpixを供給するようになっている。なお、２つの列ドライバ１２Ａ，１２Ｂに代えて、１つの列ドライバを用い、列アドレス線３１の両端の列電極３２を介して列アドレス線３１を駆動するようにしてもよい。
【００２２】
行ドライバ１３は、制御部１１から供給される行駆動信号Ｖsigcに基づいて、表示デバイス２の行アドレス線３３（後述）のうちの一本を時分割的に順次選択し、走査信号Ｖscanを印加する回路である。この例では、行ドライバ１３は、同じ回路構成を有する２つの行ドライバ１３Ａ，１３Ｂから構成され、表示デバイス２の行アドレス線３３の両端の行電極３４（後述）を介して走査信号Ｖscanを供給するようになっている。なお、２つの行ドライバ１３Ａ，１３Ｂに代えて、１つの行ドライバを用い、行アドレス線３３の両端の行電極３４を介して行アドレス線３３を駆動するようにしてもよい。
【００２３】
表示デバイス２は、画素信号Ｖpixおよび走査信号Ｖscanに基づいて表示を行うデバイスである。表示デバイス２は、列アドレス線３１と、行アドレス線３３と、画素７とを備えている。
【００２４】
列アドレス線３１は、列ドライバ１２から供給される画素信号Ｖpixを各画素７に伝えるものである。列アドレス線３１の両端には列電極３２が形成されており、画素信号Ｖpixが、これらの列電極３２を介して、両側から同時に列アドレス線３１に供給されるようになっている。この構成により、後述するように、列アドレス線３１の片側から画素信号Ｖpixを供給する場合に比べて、各画素７を駆動する際の列アドレス線３１における電圧降下を低減することができる。
【００２５】
行アドレス線３３は、行ドライバ１３から供給される走査信号Ｖscanを各画素７に伝えるものである。列アドレス線３１と同様に、行アドレス線３３の両端には行電極３４が形成されており、走査信号Ｖscanが、これらの行電極３４を介して、両側から同時に行アドレス線３３に供給されるようになっている。
【００２６】
画素７は、発光ダイオードを含む発光素子４（後述）を有しており、画素信号Ｖpixおよび走査信号Ｖscanの電位差に応じた光強度で発光するものである。画素７は、列アドレス線３１と行アドレス線３３とが交差する位置に配置され、表示デバイス２にマトリックス状に形成されている。画素７は、列アドレス線３１に画素信号Ｖpixが供給され、かつ行アドレス線３３に走査信号Ｖscanが供給されたときに、その電位差に応じた光強度で発光する。つまり、表示デバイス２は、いわゆるパッシブ駆動方式により駆動されるものである。
【００２７】
（表示デバイス２）
図２は、表示デバイス２の一構成例を斜視的に表すものである。図２において、（Ａ）は表示デバイス２の全体の外観を示し、（Ｂ）は（Ａ）の要部（破線部）の拡大図を示す。表示デバイス２は、基板２１と、エタロン２９とを備えている。
【００２８】
基板２１は、光を透過する性質をもつ透光性基板であり、例えばサファイヤ基板により構成される。基板２１の片側の面には、上述した列アドレス線３１、列電極３２、行アドレス線３３、および行電極３４が形成されている。列アドレス線３１は、透光性および導電性を有する材料、例えばｎ型のＧａＮ結晶層（半導体材料）により構成される。もしくは、列アドレス線３１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により構成されてもよい。行アドレス線３３は、この例では金属により構成されている。列アドレス線３１と行アドレス線３３が交差する部分には、発光丘３５が形成されている。この発光丘３５は、単一波長の光９を発光する発光ダイオードを構成するものであり、列アドレス線３１に供給された画素信号Ｖpix、および行アドレス線３３に供給された走査信号Ｖscanの電位差に応じた光強度で発光するものである。発光丘３５から射出した光は、透光性の列アドレス線３１および基板２１を経て、エタロン２９に入射する。
【００２９】
エタロン２９は、基板２１を経て入射した単一波長の光のうち、その面の法線方向の光を透過させるように干渉させる光学干渉フィルタである。エタロン２９は、平行平面性の優れた板で構成されるものであり、板の材料は一般的な光学ガラスを用いることができる。エタロン２９の内部では、ファブリ・ペロー干渉計の原理と同様に、その両側の界面において反射が生じて定在波が発生することにより干渉効果を実現している。具体的には、エタロン２９に入射した単一波長の光９のうち、エタロン２９の法線方向に進む光は、エタロン２９内部に定在波を発生し、入射した方向とは反対側から射出する。言い換えれば、このような入射光は、エタロン２９を透過する。一方、エタロン２９に入射した単一波長の光９のうち、エタロン２９の法線方向からずれた方向に進む光は、入射した側に反射される。このように、エタロン２９は、光学干渉フィルタの干渉効果の角度依存性を用い、入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光を選択的に透過させる。これにより、エタロン２９は、表示デバイス２の表示面の法線方向に光を最も射出するように機能するものである。
【００３０】
なお、この例では、基板２１とエタロン２９とを別体として構成したが、これに限定されるものではなく、例えば基板２１がエタロン２９の機能を有するようにしてもよい。
【００３１】
各発光丘３４は、その部分に対応する行アドレス線３３、列アドレス線３１、基板２１、およびエタロン２９とともに発光素子４を構成する。次に、発光素子４について説明する。
【００３２】
図３（Ａ）は、発光素子４の概略断面構造を表すものであり、図３（Ｂ）は、発光素子４の光学的な等価構造を表すものである。
【００３３】
図３（Ａ）に示したように、発光素子４では、基板２１の片側の面に、電極４１、発光体４２、散乱層４３および電極４４がこの順に形成されている。電極４１は、図２（Ｂ）に示した列アドレス線３１に対応するものであり、発光体４２に対して給電するためのものである。発光体４２は発光丘３５に対応するものである。散乱層４３は、光を散乱する層であり、例えば、屈折率が互いに異なる複数の層などにより構成されるものである。電極４４は、行アドレス線３３と発光体４２とのコンタクトをとるための電極２４（後述）に対応するものであり、散乱層４３を介して、発光体４２に対して給電するように形成されている。電極４４は金属で形成されており、発光体４２の方向から入射する光を反射するようになっている。基板２１の両側の面のうち、発光体４２等が形成された面と反対の面には、エタロン２９が形成されている。これらの層は互いに密着して形成されており、後述するように、不要な反射が生じないようになっている。
【００３４】
発光素子４の光学的等価構造は、図３（Ｂ）に示したように、エタロン２９と、発光体４２と、散乱層４３と、反射層５５により構成されている。図３（Ａ）に示した電極４１および基板２１は透光性の性質を有するため、図示を省略している。発光体４２は、実際に発光が行われる発光層５２と、その両面の透光層５１，５３を備えている。反射層５５は、光学的に反射層として機能する電極４４に対応するものである。
【００３５】
後述するように、発光層５２、透光層５３、および反射層５５は、半共振器構造ＲＳを構成している。この半共振器構造ＲＳにより、発光層５２から射出し反射層５５において反射されてエタロン２９に向かう光と、発光層５２から射出し直接エタロン２９に向かう光とが干渉し、エタロン２９の法線方向に向かう光が最も強め合うようになっている。
【００３６】
以上の構成により、発光素子４では、発光層５２から射出され、エタロン２９へ入射する光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光はエタロン２９を透過し、法線方向からずれた方向に進む光は、エタロン２９によって反射された後、散乱層４３により散乱される。その散乱光のうち、エタロン２９に向かってその法線方向に進む光は、エタロン２９を透過するようになる。一方、発光層５２から射出され、反射層５５に入射し反射される光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光は半共振器構造ＲＳにより最も強め合い、エタロン２９に入射し透過する。これにより、発光素子４は、その発光面の法線方向に光を最も射出するようになっている。
【００３７】
ここで、エタロン２９は、本発明における「干渉層」の一具体例に対応する。散乱層４３は、本発明における「散乱構造」の一具体例に対応する。半共振器構造ＲＳは、本発明における「共振構造」の一具体例に対応する。
【００３８】
画素信号Ｖpixは、本発明における「駆動信号」の一具体例に対応し、走査信号Ｖscanは、本発明における「他の駆動信号」の一具体例に対応する。列アドレス線３１は、本発明における「第１のアドレス線」の一具体例に対応する。行アドレス線３３は、本発明における「第２のアドレス線」の一具体例に対応する。列ドライバ１２は、本発明における「駆動回路」の一具体例に対応する。
【００３９】
［製造方法例］
次に、本実施の形態に係る表示デバイス２の製造方法について説明する。
【００４０】
図４は、表示デバイス２の製造工程の一例を斜視的に説明するものである。
【００４１】
まず、基板２１上に、ｎ型のＧａＮ結晶層２２およびＧａＮ結晶層２３を、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により形成する（ステップＳ１）。ｎ型のＧａＮ結晶層２２は、後に列アドレス線３１になるものである。ＧａＮ結晶層２３は、後に発光丘３５になるものであり、例えば、ｎ型のＧａＮ結晶層とｐ型のＧａＮ結晶層とが互いに積層して構成されたものである。また、ＧａＮ結晶層２３の上面付近には、散乱層４３（図示せず）が形成される。
【００４２】
次に、ＧａＮ結晶層２３（散乱層４３）上に電極２４を形成する（ステップＳ２）。電極２４は、発光丘３５と行アドレス線３３とのコンタクトをとるために用いられるとともに、半共振器構造ＲＳの反射層５５として機能するものであり、発光素子４が配置される位置に形成される。電極２４の材料は、例えば銀が用いられる。
【００４３】
次に、発光丘３５を形成する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ１において形成したＧａＮ結晶層２３のうち、後に発光素子４が配置される位置以外の部分を、ドライエッチングにより加工し、発光丘３５を形成する。エッチングを行った部分には、ステップＳ１で形成したｎ型ＧａＮ結晶層２２が現れる。
【００４４】
次に、列アドレス線３１を形成する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ１において形成したｎ型のＧａＮ結晶層２２のうち、後に列アドレス線３１となる部分以外を、ドライエッチングにより加工する。これにより、ｎ型のＧａＮ結晶材料からなる列アドレス線３１あ形成される。エッチングを行った部分には、基板２１が現れる。
【００４５】
次に、層間絶縁膜２５を形成する（ステップＳ５）。層間絶縁膜２５の材料は、例えばポリイミドが用いられる。
【００４６】
次に、行アドレス線３３、行電極３４および列電極３２を形成する（ステップＳ６）。行アドレス線３３、行電極３４および行電極３４の材料は、例えばＴｉＷ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属が用いられる。
【００４７】
最後に、基板２１の上記発光丘３５などが形成された面とは反対の面に、エタロン２９を形成する（ステップＳ７）。エタロン２９の形成は、蒸着や、別に形成したエタロン２９を張り合わせることにより行われる。エタロン２９は、基板２１とは屈折率が異なる材料で構成される。エタロン２９の材料は、一般的な光学ガラスを用いることができる。具体的には、フッ化マグネシウムＭｇＦ2（屈折率ｎ＝１．３８）、硫化亜鉛ＺｎＳ（ｎ＝２．４）、氷晶石Ｎａ3ＡｌＦ6（ｎ＝１．３５）、フッ化カルシウムＣａＦ2、酸化シリコンＳｉＯ２、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3などが使用可能である。
【００４８】
以上により、表示デバイス２の製造が終了する。
【００４９】
図５は、図４のステップＳ７のＶ−Ｖ矢視方向の概略断面構造を表すものである。以上の製造工程により、発光素子４が基板１２にマトリックス状に配置形成され、外部から列アドレス線３１および行アドレス線３３により各発光素子４を制御することができるようになる。
【００５０】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の表示装置１の動作および作用について説明する。
【００５１】
（全体動作概要）
制御部１１は、供給された画像信号Ｓigに基づいて、列駆動信号Ｖsigrおよび行駆動信号Ｖsigcを生成する。列ドライバ１２は、制御部１１から供給される列駆動信号Ｖsigrに基づいて、表示デバイス２の列アドレス線３１に画素信号Ｖpixを印加する。行ドライバ１３は、制御部１１から供給される行駆動信号Ｖsigcに基づいて、表示デバイス２の行アドレス線３３のうちの一本を時分割的に順次選択し、走査信号Ｖscanを印加する。表示デバイス２の発光素子４は、画素信号Ｖpixおよび走査信号Ｖscanが印加されたとき、その電位差に応じた光強度で発光する。発光素子４は、発光面の法線方向に集中して光を射出する。表示デバイス２は、その表示面にわたり発光素子４が順次発光することにより、画像信号Ｓigにより指示された画像を表示する。
【００５２】
（発光素子４の動作および作用）
発光素子４は、発光層５２から射出した光を、エタロン２９、半共振器構造ＲＳ、および散乱層４３により集光することにより、エタロン２９の法線方向に集中して光を射出する。以下に、これらの作用を詳細に説明する。
【００５３】
まず、エタロン２９の作用について説明する。
【００５４】
図６は、発光素子４の一動作例を模式的に表すものである。図６では、説明の便宜上、光は散乱層４３によって散乱されないものとする。
【００５５】
図６に示したように、発光層５２からエタロン２９に向かう光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１は、エタロン２９の干渉効果により選択的に透過され、射出される。一方、発光層５２からエタロン２９に向かう光のうち、エタロン２９の法線方向からややずれた方向に進む光Ｌ２は、エタロン２９により反射される。
【００５６】
エタロン２９において、干渉効果により光を強め合う条件は、以下のように示される。
Ｄ×ｃｏｓφ＝ｍ×１／２×λ／ｎ ・・・（１）
ここで、Ｄはエタロン２９の板の厚さであり、φはエタロン２９に入射する光の方向とエタロン２９の法線方向との間の入射角度であり、ｍは自然数であり、λはエタロン２９における光の波長であり、ｎはエタロン２９の屈折率である。
【００５７】
エタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１がエタロン２９の干渉効果により選択的に透過されるためには、式（１）において入射角度φ＝０［ｄｅｇ］とおいた式（次式）を満足するように、例えばエタロン２９の厚さＤなどを設定すればよい。
Ｄ＝ｍ×１／２×λ／ｎ ・・・（２）
【００５８】
以上のように、エタロン２９は、光学干渉フィルタの干渉効果の角度依存性を用い、発光層５２から入射した光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光を透過する。これにより、発光素子４は、エタロン２９の法線方向に集中して光を射出することができる。
【００５９】
次に、半共振器構造ＲＳの作用について説明する。
【００６０】
図６に示したように、発光層５２から射出し反射層５５において反射されてエタロン２９に向かう光のうちの、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３と、発光層５２から射出し直接エタロン２９に向かう光のうちの、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ４とは、位相関係が互いに同位相になっており、干渉して強め合っている。つまり、発光層５２、透光層５３、および反射層５５は、半共振器として機能している。
【００６１】
半共振器構造ＲＳにおいて、干渉効果により光が強め合う条件は、以下のように示される。
２ｄ×ｃｏｓθ＝（ｋ＋１／２）×λｎ ・・・（３）
ここで、ｄは発光層５２と反射層５５の間隔（透光層５３の幅）であり、θは光の進む方向と発光層５２の法線方向との間の角度であり、ｋは自然数であり、λｎは透光層５３における光の波長である。
【００６２】
発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３およびＬ４が、干渉効果により強め合うようにするためには、式（３）において角度θ＝０［ｄｅｇ］とおいた式（次式）を満足するように、例えば半共振器構造ＲＳの間隔ｄなどを設定すればよい。
２ｄ＝（ｋ＋１／２）×λｎ ・・・（４）
【００６３】
以上のように、半共振器構造ＲＳは、発光層５２からエタロン２９に向かう光のうち、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３およびＬ４が干渉効果により強め合うようにすることができる。これにより、発光素子４は、エタロン２９の法線方向に集中して光を射出することができる。
【００６４】
図７は、干渉効果とパラメータｄ／λｎとの関係を表すものである。特性Ｃ１は、干渉効果により光を強め合う場合を示したものであり、式（３）に基づいて角度θと間隔ｄ／波長λｎとの関係をプロットしたものである。ここでは、自然数ｋは１としている。
【００６５】
図７に示したように、例えば、発光層５２の法線方向の光が強め合うようにしたい場合には、特性Ｃ１と角度θがゼロの線との交点におけるｄ／λｎの値（０．７５）になるように間隔ｄを設定すればよい。
【００６６】
次に、散乱層４３の作用について説明する。
【００６７】
図８は、発光素子４の他の動作例を模式的に表すものである。発光層５２から射出し反射層５５に向かう光のうちの、発光層５２の法線方向からずれた光Ｌ１１は、反射層５５において反射する際に散乱層４３により散乱されてその方向が変化し、発光層５２を透過してエタロン２９に入射する。その際、その入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１１Ｂは、エタロン２９を透過することができる。
【００６８】
散乱層４３により散乱された後にエタロン２９へ入射した光が、エタロン２９の法線方向からずれていた場合には、その光は発光体４２内部に反射されるが、その光が再度散乱層４３により散乱され、その散乱光がエタロン２９の法線方向に進む場合には、エタロン２９を透過することができる。このように、光が発光層５２から射出される際、発光層５２の法線方向からずれていた場合でも、エタロン２９と反射層５５との間を往復する際に散乱層４３で散乱され、エタロン２９の法線方向に進む光になると、エタロン２９を透過することができる。
【００６９】
一方、散乱層４３がない場合には、光Ｌ１１は反射層５５でそのまま反射されて光Ｌ１１Ｃとなる。この光Ｌ１１Ｃは、エタロン２９に入射すると反射される。この光はエタロン２９と反射層５５の間を往復することとなるが、散乱層４３が無いのでその進む方向が変わることはなく、エタロン２９の法線方向に進む光になることはないので、エタロン２９を透過することはない。
【００７０】
以上のように、散乱層４３は、光の方向を変化させることができ、エタロン２９の法線方向からずれた光を、エタロン２９の法線方向に進む光にすることができる。これにより、発光素子４は、様々な方向の光をエタロン２９の法線方向に集光することができ、光の取り出し効率を改善することができる。
【００７１】
次に、発光素子４における光強度特性を説明する。
【００７２】
図９（Ａ）は、発光素子４における光強度の放射角度依存性の特性例を表すものであり、図９（Ｂ）は、立体角内強度の放射角度依存性の特性例を表すものである。ここで、放射角度γは、発光素子４から射出される光の方向と、エタロン２９の法線方向との間の角度である。図９（Ａ）において、光強度は、放射角度γ＝０［ｄｅｇ］の方向への強度を１として規格化したものである。図９（Ｂ）において、立体角内強度は、エタロン２９の法線方向を軸とした放射角度γの円錐内に射出される光の積分強度を示すものである。この立体角内強度は、エタロン２９の表面から射出する全ての光の積分強度（全光束）を１として規格化したものである。
【００７３】
図９（Ａ）に示したように、発光素子４の光強度（特性Ｃ１０）は、参考として示した三角関数（ｃｏｓγ）の線Ｒ１と比較して、放射角度γが増大するにつれてすぐに減少している。これに伴い、発光素子４の立体角内強度（特性Ｃ１１）は、図９（Ｂ）に示したように、放射角度γが増大するにつれてすぐに増大し、放射角度γ＝２０［ｄｅｇ］において、立体角内強度は５０［％］となっている。これは、発光素子４が、エタロン２９の法線方向に光を集中して射出していることを意味している。つまり、発光素子４は、発光層５２から様々な方向に射出する光を、上述したエタロン２９、半共振器構造ＲＳ、および散乱層４３により集光することにより、エタロン２９の法線方向に光を集中して射出している。
【００７４】
（表示装置１の動作および作用）
表示装置１では、列ドライバ１２が、列アドレス線３１の両側の列電極３２から、画素信号Ｖpixを供給し、行ドライバ１３が、行アドレス線３３の両側の行電極３４から、走査信号Ｖscanを供給している。以下に、この作用を説明する。
【００７５】
図１０は、図４のステップＳ７に示した表示デバイス４のＸ−Ｘ方向の光強度分布を表すものである。図１０に示したように、列アドレス線３１の各発光素子４の光強度のばらつきは、約１０％程度であり、低いばらつきを実現している。
【００７６】
この例では、列アドレス線３１は半導体材料（ｎ型のＧａＮ結晶）により形成されているため、この列アドレス線３１の電気抵抗は金属に比べ高くなっている。よって、列ドライバ１２が各発光素子４を駆動する際、列アドレス線３１における電圧降下が問題になりやすい。特に、列アドレス線３１における各発光素子４の位置に依存して、各発光素子４の光強度にばらつきが生じるおそれがある。
【００７７】
表示装置１では、列アドレス線３１に画素信号Ｖpixを供給する際、列アドレス線３１の両側から供給するようにしている。これにより列アドレス線３１における電圧降下が最小限に抑えられ、列アドレス線３１において等電位を実現することにより、光強度のばらつきを抑えることができる。
【００７８】
以上、列アドレス線３１について説明したが、行アドレス線３３についても全く同様である。すなわち、表示装置１では、行アドレス線３３に走査信号Ｖscanを供給する際、行アドレス線３３の両側から供給するようにしている。これにより行アドレス線３３における電圧降下が最小限に抑えられ、行アドレス線３３において等電位を実現することにより、光強度のばらつきを抑えることができる。
【００７９】
（比較例１）
次に、比較例１に係る表示装置について説明する。本比較例は、レンズを用いて集光する発光素子４Ｒを用いるものである。その他の構成は、上記実施の形態（図１）と同様である。
【００８０】
図１１（Ａ）は、比較例１に係る発光素子４Ｒの一構成例を表すものであり、図１１（Ｂ）は、発光素子４Ｒにおける光強度の放射角度依存性の特性例を表すものであり、図１１（Ｃ）は、立体角内強度の放射角度依存性の特性例を表すものである。
【００８１】
発光素子４Ｒは、レンズＬを備えている。レンズＬは、発光体４２から様々な方向に射出される光を、屈折効果を利用して集光し、発光体４２の法線方向に光を射出する機能を有している。
【００８２】
レンズＬは、例えば、発光体４２の中央付近から様々な方向に射出する光が発光体４２の法線方向に進むように、最適化して設計されている。具体的には、例えば、発光体４２の中央付近の点Ｐ１から、発光体４２の法線方向からずれた方向に射出した光Ｌ２２は、このレンズＬの界面において屈折し、発光体４２の法線方向に進むようになっている。一方、この場合、発光体４２の中心付近から離れた点Ｐ２から射出した光Ｌ２３，Ｌ２４は、このレンズの界面において屈折したときに、発光体４２の法線方向に進まないおそれがある。このように、発光体４２の様々な位置から様々な方向に射出する光をレンズＬにより集光することは、一般に容易ではない。
【００８３】
なお、仮に発光体４２は、発光体４２の中心付近の点Ｐ１からのみ射出するように構成すれば、その発光素子から射出する光は発光体４２の法線方向に進むようになるが、この場合は、点Ｐ１からのみ光が射出するため、光強度自体が低下してしまう。
【００８４】
図１１（Ｂ）に示したように、本比較例１に係る発光素子４Ｒの光強度（特性Ｒ３）は、放射角度γが増大すると、一度増大した後に減少している。参考として示した三角関数（ｃｏｓγ）の線Ｒ１と比較すると、放射角度γが増大したときに光強度が減少しにくい。これに伴い、発光素子４Ｒの立体角内強度（特性Ｒ４）は、図１１（Ｃ）に示したように、放射角度γが増大するにつれてゆっくりと増大している。これは、発光素子４Ｒでは、発光体４２の様々な位置から様々な方向に射出した光が、レンズＬにより十分に集光できていないことを意味している。
【００８５】
一方、本実施の形態に係る発光素子４では、光強度（図９（Ａ））、立体角内強度（図９（Ｂ））ともに、放射角度γが増大するにつれてすぐに変化しており、発光体４２の様々な位置から様々な方向に射出する光を、効果的に集光できている。
【００８６】
（比較例２）
次に、比較例２に係る表示装置について説明する。本比較例は、構成層が互いに密着していない発光素子４Ｓを用いるものである。その他の構成は、上記実施の形態（図１）と同様である。
【００８７】
図１２は、発光素子４Ｓの一構成例および一動作例を表すものである。エタロン２９と透光層５１との間には、空隙６０が設けられている。発光層５２から射出し空隙６０に入射した光Ｌ２５は、まず、空隙６０と透光層５１との界面において、それらの屈折率に依存して屈折する。その屈折光Ｌ２６が、エタロン２９の法線方向からずれた方向に進む場合には、エタロン２９の界面により反射される。その反射光は、再度空隙６０と透光層５１との界面に入射し、この界面により反射される。さらにこの反射光は再度エタロン２９に入射するが、その光の方向はエタロン２９の法線方向からずれているため、エタロン２９の界面により反射される。このように、空隙６０の両端で反射されることにより行き来する光は、光の進む方向を変えることができないため、エタロン２９を透過できず、空隙６０内に閉じ込められてしまう。これにより、発光素子４Ｓの発光強度は低下してしまう。なお、この例では、エタロン２９と透光層５１との間に空隙６０が挿入されている場合を想定したが、これに限定されるものではなく、例えば、互いに隣接する他の層の間に空隙が挿入されている場合も同様であり、また、空隙の代わりに、隣接する層と屈折率が異なる他の透光層が挿入されている場合も同様である。
【００８８】
一方、本実施の形態に係る発光素子４では、各層は互いに密着して構成されている。これにより、上述したような不要な反射を抑えることができ、発光強度の低下を抑えることができる。
【００８９】
［効果］
以上のように本実施の形態では、エタロン、半共振器構造、および散乱層を備えるようにしたので、発光層５２から射出する光を集光し、発光素子の表面の法線方向に集中して光を射出することができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、発光素子を構成する各層を互いに密着して配置するようにしたので、不要な反射を抑えることができ、発光強度の低下を抑えることができる。
【００９１】
また、本実施の形態では、列アドレス線３１に画素信号Ｖpixを供給する際、列アドレス線３１の両側から供給し、行アドレス線３３に走査信号Ｖscanを供給する際、行アドレス線３３の両側から供給するようにしたので、列アドレス線３１および行アドレス線３３における電圧降下を最小限に抑えることができ、各発光素子の光強度のばらつきを抑えることができる
【００９２】
［変形例１−１］
上記実施の形態では、散乱層４３は透光層５３と反射層５５との界面（すなわち反射層５５の表面）に形成するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、反射面５５の表面自体が散乱面になっていてもよい。また、例えば、透光層５１や透光層５３の内部に形成するようにしてもよい。以下に、透光層５１の内部に散乱層を形成する場合について説明する。
【００９３】
図１３は、本変形例に係る発光素子４Ｂの構成例と模式的な動作例を表すものである。発光素子４Ｂは、透光層５１の内部に散乱層４３Ｂを有している。
【００９４】
発光層５２から射出しエタロン２９に向かう光のうち、発光層５２の法線方向からずれた方向に進む光Ｌ１２は、散乱層４３Ｂによって散乱されてその方向が変化し、エタロン２９に入射する。その際、その入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１２Ｂは、エタロン２９を透過することができる。
【００９５】
散乱層４３Ｂにより散乱されエタロン２９へ入射した光が、エタロン２９の法線方向からずれていた場合でも、エタロン２９と反射層５５との間を往復する際に散乱層４３Ｂで散乱され、エタロン２９の法線方向の光になると、エタロン２９を透過することができる。
【００９６】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置について説明する。本実施の形態では、発光素子が色変換層を有している。その他の構成は、上記第１の実施の形態（図１など）と同様である。なお、上記第１の実施の形態に係る表示装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９７】
図１４は、本実施の形態に係る発光素子５の構成例と模式的な動作例を表すものである。発光素子５は、発光層５２と反射層５５との間に色変換層５７を有している。色変換層５７は、透過する光の波長を変換する機能を有しており、例えば、蛍光体により構成される。色変換層５７は、例えば、結晶成長や、粉末を混ぜた樹脂の塗布などにより形成される。色変換層５７は、例えば、発光層５２から射出した赤色よりも短い波長の光を、赤色に変換するものである。もしくは、色変換層５７は、緑色よりも短い波長の光を緑色に変換するものであってもよく、青色よりも短い波長の光を青色に変換するものであってもよい。エタロン２９は、変換された光の波長に対して上述した干渉効果を有するように、厚さＤなどが設定され構成される。半共振器構造ＲＳは、色変換層５７による波長の変換を考慮して、間隔ｄなどが設定され構成される。
【００９８】
図１４に示したように、発光層５２から射出し反射層５５へ向かう光のうち、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３１は、色変換層５７を透過してその波長が変換され、その後に反射層５５により反射される（光Ｌ３１Ｂ）。反射光Ｌ３１Ｂは、再度色変換層５７を透過した後、発光層５２を透過する。その際、光Ｌ３１Ｂは、その波長が発光層５２において発光する光の波長と異なり、電子正孔対を生成させることがないため、発光層５２において殆ど吸収されない。光Ｌ３１Ｂは、発光層５２を透過した後に散乱層４３Ｂに入射する。光Ｌ４１Ｂは、散乱層４３Ｂにより散乱されなかった場合には、そのまま直進してエタロン２９に入射し、エタロン２９を透過することができる。
【００９９】
また、発光層５２から射出しエタロン２９に向かう光Ｌ３２は、まず散乱層４３Ｂに入射する。光Ｌ３２は、散乱層４３Ｂにより散乱されなかった場合には、そのまま直進し、エタロン２９に入射する。この光Ｌ３２は、その波長がエタロン２９において干渉効果を生じる波長ではないため、エタロン２９により反射される。反射光は、再度散乱層４３Ｂに入射し、散乱層４３Ｂにより散乱されなかった場合には、そのまま直進し、色変換層５７を透過してその波長が変換され、その後に反射層５５により反射される（光Ｌ３２Ｂ）。反射光Ｌ３２Ｂは、再度色変換層５７を透過した後、殆ど吸収されることなく発光層５２を透過する。光Ｌ３２Ｂは、発光層５２を透過した後に散乱層４３Ｂに再度入射する。この散乱層４３Ｂにおいて散乱された光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光Ｌ３２Ｃは、エタロン２９を透過することができる。
【０１００】
このように、発光素子５では、発光層５２から射出した光は、最終的にエタロン２９を透過するまでの間に必ず色変換層５７を透過する。一度色変換層５７を透過し波長が変化すると、その後に発光層５２を透過する際には、その光の波長が発光層５２において発光する光の波長と異なるため、光は殆ど吸収されなくなる。これにより、エタロン２９と反射層５５の間を行き来する際の光の損失を抑えることができる。
【０１０１】
また、発光素子５では、発光層５２から射出した光の波長は、色変換層５７を透過することにより変化する。言い換えれば、発光層５２において発光する光の波長は、観察者が見る光（エタロン２９の透過光）の波長により制約されずに設定することができる。つまり、発光層５２において発光する光の波長は、観察者が見る光の波長よりも短ければよく、発光層５２に対する制約を少なくすることができる。
【０１０２】
以上のように本実施の形態では、色変換層を設けるようにしたので、発光層から射出した光が反射層により反射して再度発光層を透過する際、光の吸収が生じないため、光の損失を抑えることができる。また、発光層において発光する光の波長と、観察者が見る光の波長とを異なるようにすることができ、高い設計自由度を実現できる。その他の効果は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。
【０１０３】
［変形例２−１］
上記実施の形態では、色変換層５７を発光層５２と反射層５５との間に設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、色変換層を干渉層２９と発光層５２との間に設けてもよいし、色変換層を、干渉層２９と発光層５２との間と、発光層５２と反射層５５との間の両方、すなわち発光層５２の両側に設けてもよい。以下に、色変換層を発光層の両側に設ける場合について説明する。
【０１０４】
図１５は、変形例に係る発光素子６の構成例と模式的な動作例を表すものである。発光素子６は、発光層５２の両側に色変換層５７，５８を備えている。色変換層５７は、発光層５２と反射層５５との間に設けられ、色変換層５８はエタロン２９と発光層５２との間に設けられている。なお、この例では、散乱層４３Ｂと色変換層５８との間の配置関係は、散乱層４３Ｂが発光層５２側に配置され、色変換層５８がエタロン２９側に配置されるようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、散乱層４３Ｂがエタロン２９側に配置され、色変換層５８が発光層５２側に配置されるようにしてもよい。
【０１０５】
図１５に示したように、発光層５２から射出しエタロン２９に向かう光のうち、発光層５２の法線方向からずれた方向に進む光Ｌ４１は、散乱層４３Ｂによって散乱されてその方向が変化した後、色変換層５８を透過してその波長が変換され、その後にエタロン２９に入射する。その際、その入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光Ｌ４１Ｂは、エタロン２９を透過することができる。
【０１０６】
本変形例では、色変換層を発光層の両側に設けるようにしたので、発光層から射出した光が反射層やエタロンにより反射して再度発光層を透過する際、光の吸収が生じないため、光の損失を最小限に抑えることができる。
【０１０７】
また、上記実施の形態では、散乱層は透光層５１の内部に設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば透光層５３の内部に設けるようにしてもよいし、第１の実施の形態に示したように反射層５５の表面に設けるようにしてもよい。
【０１０８】
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【０１０９】
上記の各実施の形態では、表示デバイス２はパッシブ駆動方式により駆動するものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えてアクティブ駆動方式により駆動するようにしてもよい。以下に、アクティブ駆動方式の例を説明する。
【０１１０】
図１５は、アクティブ駆動方式に用いられる画素７Ｂの一構成例を表すものである。画素７Ｂは、発光素子４および画素回路７０により構成されている。発光素子４は、例えば上記第１の実施の形態等の発光素子が使用可能である。画素回路７０は、書き込みトランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２および容量素子Ｃｓを用いて構成されており、いわゆる「２Ｔｒ１Ｃ」の回路構成となっている。この画素回路７０では、書き込みトランジスタＴｒ１のゲートが走査線ＷＳＬに接続され、ソースが信号線ＤＴＬに接続され、ドレインが駆動トランジスタＴｒ２のゲートおよび容量素子Ｃｓの一端に接続されている。駆動トランジスタＴｒ２のドレインは電源線ＤＳＬに接続され、ソースは容量素子Ｃｓの他端および発光素子４のアノードに接続されている。発光素子４のカソードはグランドに接続されている。
【０１１１】
この構成により、画素７Ｂでは、走査線ＷＳＬに信号が供給されて書き込みトランジスタＴｒ１がオン状態になったときに、信号線ＤＴＬに供給された画素信号に対応する電圧が容量素子Ｃｓに保持され、書き込みトランジスタＴｒ２の電流Ｉｄが設定され、その電流Ｉｄが発光素子４に供給される。
【０１１２】
この書き込みトランジスタＴｒ１および駆動トランジスタＴｒ２は、図２に示した表示デバイス２において、例えば発光丘３５を形成したＧａＮ結晶層２３（図４参照）を用いて形成してもよいし、基板２１に直接形成してもよい。または、別に製造したこれらのトランジスタを、表示デバイス２に実装するようにしてもよい。もしくは、これらのトランジスタ、信号線ＤＴＬ、走査線ＷＳＬ、電源線ＤＳＬ、およびこれらの駆動回路を形成したウエハの上に、図４に示したように発光丘３５などを形成するようにしてもよい。
【０１１３】
また、上記の各実施の形態では、図２に示したように、光は発光丘３５から基板２１側（図２の上側）に射出するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、基板２１と反対の方向（図２の下方向）に射出するようにしてもよい。この場合、行アドレス線３３および電極２４（図４）は、例えばＩＴＯなど、透光性の材料が用いられる。列アドレス線３１は、例えば金属など、光を反射する材料が用いられる。エタロン２９は、光が射出する側（図２の下側）に設けられる。
【０１１４】
また、上記の各実施の形態では、発光素子４は図３（Ａ）に示した構造を有するとしたが、これに限定されるものではなく、例えば図１６に示す構造を有するものであっても良い。図１６（Ａ）は、発光素子４の片側の面に、給電のための２つの電極４５，４６を設けた表示装置を表すものである。）この場合、電極４５は、例えば金属など、光を反射する材料が用いられる。図１６（Ｂ）は、エタロン２９を基板２１側ではなく発光体４２側に設けたものである。この場合、電極４７，４８は、例えば金属など、光を反射する材料が用いられる。基板２１は透光性を有していなくてもよい。
【０１１５】
また、上記の各実施の形態では、１つの散乱層を設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば複数の散乱層を設けるようにしてもよい。
【０１１６】
また、例えば上記の各実施の形態では、発光素子は発光ダイオードを有するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を有するようにしてもよい。
【０１１７】
また、例えば、色変換層をエタロン２９の発光層５２とは反対の面に配置してもよい。例えば、赤色、緑色、青色の色変換層をそれぞれ用いた３色の発光素子を表示デバイス２に配列することにより、表示装置がカラー画像を表示することが可能となる。
【０１１８】
さらに、例えば上記の各実施の形態では、行アドレス線３３は金属を用いて構成したが、これに限定されるものではなく、列アドレス線３１と同様に半導体結晶（例えばｎ型のＧａＮ結晶層）で構成するようにしてもよい。この場合でも、行ドライバ１３が行アドレス線３３の両側から走査信号Ｖscanを供給するため、行アドレス線３３における電圧降下の影響を低減でき、光強度のばらつきを防ぐことができる。
【０１１９】
上記の実施の形態等の発光素子、表示装置、表示装置の駆動方法は、例えば、ヘッドマウントディスプレイなど、様々な電子機器に適用することが可能である。図１７は、ヘッドマウントディスプレイの外観を表すものである。このヘッドマウントディスプレイ７０は、例えば、表示装置５０１、表示装置５０１に表示された画像を伝える導光板５０２、画像を表示する表示面５０３を有しており、表示装置５０１は、上記の実施の形態等の発光素子、表示装置、表示装置の駆動方法を用いて構成されている。この具体例は、例えば、特開２００９−３００４８０号公報などに記載されている。
【符号の説明】
【０１２０】
１…表示装置、２…表示デバイス、４，４Ｂ，５，６…発光素子、７，７Ｂ…画素、９…光、１１…制御部、１２，１２Ａ，１２Ｂ…列ドライバ、１３，１３Ａ，１３Ｂ…行ドライバ、２１…基板、２２…ｎ型ＧａＮ結晶層、２３…ＧａＮ結晶層、２４，４１，４４〜４８…電極、２５…相間絶縁膜、２９…エタロン、３１…列アドレス線、３２…列電極、３３…行アドレス線、３４…行電極、３５…発光丘、４２…発光体、４３，４３Ｂ…散乱層、５１，５３…透過層、５２…発光層、５５…反射層、５７，５８…色変換層、７０…画素回路、Ｃｓ…容量素子、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０，Ｃ１１…特性、ｄ…間隔、ＤＳＬ…電源線、ＤＴＬ…信号線、Ｌ１〜Ｌ６，Ｌ１１，Ｌ１１Ｂ，Ｌ１１Ｃ，Ｌ１２，Ｌ１２Ｂ，Ｌ１２Ｃ，Ｌ３１，Ｌ３１Ｂ，Ｌ３２，Ｌ３２Ｂ，Ｌ３２Ｃ，Ｌ４１，Ｌ４１Ｂ…光、ＲＳ…半共振器構造、Ｓig…画像信号、Ｖpix…画素信号、Ｔｒ１…書き込みトランジスタ、Ｔｒ２…駆動トランジスタ、Ｖscan…走査信号、Ｖsigc…行駆動信号、Ｖsigr…列駆動信号、ＷＳＬ…走査線、φ…入射角度、θ，α…角度、γ…放射角度、λ，λｎ…波長。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードなどの発光素子、およびそれを用いた表示装置とその表示方法、ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明や液晶表示装置のバックライトなどに、発光素子である発光ダイオードが用いられるようになってきた。発光ダイオードは、低い消費電力で所望の光強度を実現することが出来るため、エコロジーの流れにも乗って、様々な応用が期待されている。
【０００３】
発光ダイオードは、光の取り出し効率を高める方法について、多くの検討がなされている（例えば、特許文献１、非特許文献１など）。これらの発光ダイオードは、光が広い範囲に射出するように調整されており、照明などの用途に適したものである
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７９２５５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. C. Shen, et al, "Optical cavity effects in InGaN/GaN quantum-well-heterostructure flip-chip light-emitting diodes", Applied Physics Letters, Volume 82, pp2221-2223, 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、発光ダイオードは、用途によっては、発光面の正面に対して（発光面の法線方向に対して）光を集中して射出することが望まれる場合がある。つまり、この用途に用いられる発光ダイオードは、狭い範囲に、かつ高い効率で光を射出することが望まれる。しかしながら、特許文献１や非特許文献１に開示された発光ダイオードは、広い範囲に光を射出するものであり、このような用途には適していない。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い効率で、発光面の法線方向に集中して光を射出することができる発光素子、表示装置、表示方法、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発光素子は、発光層と、干渉層と、反射層と、散乱構造とを備えている。干渉層は、発光層に対向して配置され、発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させるものである。反射層は、発光層の、干渉層とは反対側に対向して配置され、発光層の方向からの光を反射させるものである。散乱構造は、干渉層と反射層との間に配置されたものである。
【０００９】
本発明の表示装置は、複数の上記本発明の発光素子と、複数の第１のアドレス線および複数の第２のアドレス線と、駆動回路とを備えている。複数の第１のアドレス線および複数の第２のアドレス線は、複数の発光素子を発光させるための駆動信号を伝えるものである。駆動回路は複数の第１のアドレス線に駆動信号を供給するものである。
【００１０】
本発明の表示方法は、複数の第１のアドレス線の両端に対して駆動信号を時分割的に供給し、複数の第２のアドレス線に対して駆動信号とは異なる他の駆動信号を時分割的に供給し、複数の第１のアドレス線のうち駆動信号が供給された第１のアドレス線と、複数の第２のアドレス線のうち他の駆動信号が供給された第２のアドレス線とに接続された発光素子の発光層から光を発光させ、散乱構造により光を散乱させ、発光層に対向して配置された反射層により発光層の方向からの光を反射させ、発光層の、反射層とは反対側に対向して配置された干渉層に、発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させるようにしたものである。
【００１１】
本発明の電子機器は、上記表示装置を備えたものである。
【００１２】
本発明の発光素子、表示装置、表示方法および電子機器では、発光層から様々な方向に射出した光は、干渉層および反射層において反射され、その間を行き来する。その際、この光は、散乱構造により散乱され、その方向がしばしば変化する。この行き来する光が、干渉層の法線光として干渉層に入射すると、干渉層において干渉し、干渉層を透過することができる。これにより、発光層から様々な方向に射出した光は、干渉層の法線光の方向へ集光される。
【００１３】
本発明の発光素子では、例えば、干渉層は、発光層と接しているか、あるいは他の透光性を有する層を介して配置され互いに密着していることが望ましい。発光層および反射層は、例えば、発光層から直接に干渉層へ向かう法線光と、発光層から反射層を経て干渉層へ向かう法線光とが、互いに同位相となるように機能する共振構造を構成することが望ましい。ここで、「同位相」とは、位相が完全に一致している場合の位相関係に限定されるものではなく、２つの光が互いに干渉して強め合うような位相関係を含むものである。
【００１４】
散乱構造は、例えば反射層の表面に形成されるようにしてもよい。また、散乱構造は、例えば、互いに屈折率の異なる複数の層により構成されるようにしてもよい。干渉層は、例えばエタロンが望ましい。干渉層と反射層との間には、例えば、透過する光の波長を変換する色変換層を備えるようにしてもよい。
【００１５】
本発明の表示装置では、例えば、複数の発光素子のそれぞれが、複数の第１のアドレス線のうちの１本に接続されるとともに、複数の第２のアドレス線のうちの１本に接続され、複数の第１のアドレス線が透光性材料により形成され、駆動回路が第１のアドレス線の両端に駆動信号を供給するようにしてもよい。上記透光性材料は、例えば半導体が使用可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発光素子、表示装置、表示方法、および電子機器によれば、干渉層、反射層、および散乱構造を備えるようにしたので、発光層から射出した光を集光することができ、高い効率で、発光面の法線方向に集中して光を射出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の一構成例を表すブロック図である。
【図２】図１に示した表示デバイスの一構成例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した画素に係る発光素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図４】図１に示した表示デバイスの製造工程の一例を表す斜視図である。
【図５】図４に示した表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。
【図６】図３に示した発光素子の一動作例を表す模式図である。
【図７】図３に示した半共振器構造の一特性例を表す特性図である。
【図８】図３に示した発光素子の他の動作例を表す模式図である。
【図９】図３に示した発光素子の一特性例を表す特性図である。
【図１０】図１に示した表示デバイスの一特性例を表す特性図である。
【図１１】比較例に係る発光素子の一特性例を表す断面図および特性図である。
【図１２】他の比較例に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る発光素子の一構成例および一動作例を表す模式図である。
【図１６】変形例に係る画素の一構成例を表す回路図である。
【図１７】他の変形例に係る発光素子の概略断面構造を表す断面図である。
【図１８】適用例に係る表示装置の外観構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
（全体構成例）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の一構成例を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係る発光素子、表示方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。この表示装置１は、制御部１１と、列ドライバ１２Ａ，１２Ｂと、行ドライバ１３Ａ，１３Ｂと、表示デバイス２とを備えている。なお、以下では、列ドライバ１２Ａ，１２Ｂの総称として列ドライバ１２を適宜用い、行ドライバ１３Ａ，１３Ｂの総称として行ドライバ１３を適宜用いるものとする。
【００２０】
制御部１１は、供給された画像信号Ｓigに基づいて、列ドライバ１２を駆動するための列駆動信号Ｖsigr、および行ドライバ１３を駆動するための行駆動信号Ｖsigcを生成する回路である。
【００２１】
列ドライバ１２は、制御部１１から供給される列駆動信号Ｖsigrに基づいて、表示デバイス２の列アドレス線３１（後述）に画素信号Ｖpixを印加する回路である。この例では、列ドライバ１２は、同じ回路構成を有する２つの列ドライバ１２Ａ，１２Ｂから構成され、表示デバイス２の列アドレス線３１の両端の列電極３２（後述）を介して画素信号Ｖpixを供給するようになっている。なお、２つの列ドライバ１２Ａ，１２Ｂに代えて、１つの列ドライバを用い、列アドレス線３１の両端の列電極３２を介して列アドレス線３１を駆動するようにしてもよい。
【００２２】
行ドライバ１３は、制御部１１から供給される行駆動信号Ｖsigcに基づいて、表示デバイス２の行アドレス線３３（後述）のうちの一本を時分割的に順次選択し、走査信号Ｖscanを印加する回路である。この例では、行ドライバ１３は、同じ回路構成を有する２つの行ドライバ１３Ａ，１３Ｂから構成され、表示デバイス２の行アドレス線３３の両端の行電極３４（後述）を介して走査信号Ｖscanを供給するようになっている。なお、２つの行ドライバ１３Ａ，１３Ｂに代えて、１つの行ドライバを用い、行アドレス線３３の両端の行電極３４を介して行アドレス線３３を駆動するようにしてもよい。
【００２３】
表示デバイス２は、画素信号Ｖpixおよび走査信号Ｖscanに基づいて表示を行うデバイスである。表示デバイス２は、列アドレス線３１と、行アドレス線３３と、画素７とを備えている。
【００２４】
列アドレス線３１は、列ドライバ１２から供給される画素信号Ｖpixを各画素７に伝えるものである。列アドレス線３１の両端には列電極３２が形成されており、画素信号Ｖpixが、これらの列電極３２を介して、両側から同時に列アドレス線３１に供給されるようになっている。この構成により、後述するように、列アドレス線３１の片側から画素信号Ｖpixを供給する場合に比べて、各画素７を駆動する際の列アドレス線３１における電圧降下を低減することができる。
【００２５】
行アドレス線３３は、行ドライバ１３から供給される走査信号Ｖscanを各画素７に伝えるものである。列アドレス線３１と同様に、行アドレス線３３の両端には行電極３４が形成されており、走査信号Ｖscanが、これらの行電極３４を介して、両側から同時に行アドレス線３３に供給されるようになっている。
【００２６】
画素７は、発光ダイオードを含む発光素子４（後述）を有しており、画素信号Ｖpixおよび走査信号Ｖscanの電位差に応じた光強度で発光するものである。画素７は、列アドレス線３１と行アドレス線３３とが交差する位置に配置され、表示デバイス２にマトリックス状に形成されている。画素７は、列アドレス線３１に画素信号Ｖpixが供給され、かつ行アドレス線３３に走査信号Ｖscanが供給されたときに、その電位差に応じた光強度で発光する。つまり、表示デバイス２は、いわゆるパッシブ駆動方式により駆動されるものである。
【００２７】
（表示デバイス２）
図２は、表示デバイス２の一構成例を斜視的に表すものである。図２において、（Ａ）は表示デバイス２の全体の外観を示し、（Ｂ）は（Ａ）の要部（破線部）の拡大図を示す。表示デバイス２は、基板２１と、エタロン２９とを備えている。
【００２８】
基板２１は、光を透過する性質をもつ透光性基板であり、例えばサファイヤ基板により構成される。基板２１の片側の面には、上述した列アドレス線３１、列電極３２、行アドレス線３３、および行電極３４が形成されている。列アドレス線３１は、透光性および導電性を有する材料、例えばｎ型のＧａＮ結晶層（半導体材料）により構成される。もしくは、列アドレス線３１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により構成されてもよい。行アドレス線３３は、この例では金属により構成されている。列アドレス線３１と行アドレス線３３が交差する部分には、発光丘３５が形成されている。この発光丘３５は、単一波長の光９を発光する発光ダイオードを構成するものであり、列アドレス線３１に供給された画素信号Ｖpix、および行アドレス線３３に供給された走査信号Ｖscanの電位差に応じた光強度で発光するものである。発光丘３５から射出した光は、透光性の列アドレス線３１および基板２１を経て、エタロン２９に入射する。
【００２９】
エタロン２９は、基板２１を経て入射した単一波長の光のうち、その面の法線方向の光を透過させるように干渉させる光学干渉フィルタである。エタロン２９は、平行平面性の優れた板で構成されるものであり、板の材料は一般的な光学ガラスを用いることができる。エタロン２９の内部では、ファブリ・ペロー干渉計の原理と同様に、その両側の界面において反射が生じて定在波が発生することにより干渉効果を実現している。具体的には、エタロン２９に入射した単一波長の光９のうち、エタロン２９の法線方向に進む光は、エタロン２９内部に定在波を発生し、入射した方向とは反対側から射出する。言い換えれば、このような入射光は、エタロン２９を透過する。一方、エタロン２９に入射した単一波長の光９のうち、エタロン２９の法線方向からずれた方向に進む光は、入射した側に反射される。このように、エタロン２９は、光学干渉フィルタの干渉効果の角度依存性を用い、入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光を選択的に透過させる。これにより、エタロン２９は、表示デバイス２の表示面の法線方向に光を最も射出するように機能するものである。
【００３０】
なお、この例では、基板２１とエタロン２９とを別体として構成したが、これに限定されるものではなく、例えば基板２１がエタロン２９の機能を有するようにしてもよい。
【００３１】
各発光丘３４は、その部分に対応する行アドレス線３３、列アドレス線３１、基板２１、およびエタロン２９とともに発光素子４を構成する。次に、発光素子４について説明する。
【００３２】
図３（Ａ）は、発光素子４の概略断面構造を表すものであり、図３（Ｂ）は、発光素子４の光学的な等価構造を表すものである。
【００３３】
図３（Ａ）に示したように、発光素子４では、基板２１の片側の面に、電極４１、発光体４２、散乱層４３および電極４４がこの順に形成されている。電極４１は、図２（Ｂ）に示した列アドレス線３１に対応するものであり、発光体４２に対して給電するためのものである。発光体４２は発光丘３５に対応するものである。散乱層４３は、光を散乱する層であり、例えば、屈折率が互いに異なる複数の層などにより構成されるものである。電極４４は、行アドレス線３３と発光体４２とのコンタクトをとるための電極２４（後述）に対応するものであり、散乱層４３を介して、発光体４２に対して給電するように形成されている。電極４４は金属で形成されており、発光体４２の方向から入射する光を反射するようになっている。基板２１の両側の面のうち、発光体４２等が形成された面と反対の面には、エタロン２９が形成されている。これらの層は互いに密着して形成されており、後述するように、不要な反射が生じないようになっている。
【００３４】
発光素子４の光学的等価構造は、図３（Ｂ）に示したように、エタロン２９と、発光体４２と、散乱層４３と、反射層５５により構成されている。図３（Ａ）に示した電極４１および基板２１は透光性の性質を有するため、図示を省略している。発光体４２は、実際に発光が行われる発光層５２と、その両面の透光層５１，５３を備えている。反射層５５は、光学的に反射層として機能する電極４４に対応するものである。
【００３５】
後述するように、発光層５２、透光層５３、および反射層５５は、半共振器構造ＲＳを構成している。この半共振器構造ＲＳにより、発光層５２から射出し反射層５５において反射されてエタロン２９に向かう光と、発光層５２から射出し直接エタロン２９に向かう光とが干渉し、エタロン２９の法線方向に向かう光が最も強め合うようになっている。
【００３６】
以上の構成により、発光素子４では、発光層５２から射出され、エタロン２９へ入射する光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光はエタロン２９を透過し、法線方向からずれた方向に進む光は、エタロン２９によって反射された後、散乱層４３により散乱される。その散乱光のうち、エタロン２９に向かってその法線方向に進む光は、エタロン２９を透過するようになる。一方、発光層５２から射出され、反射層５５に入射し反射される光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光は半共振器構造ＲＳにより最も強め合い、エタロン２９に入射し透過する。これにより、発光素子４は、その発光面の法線方向に光を最も射出するようになっている。
【００３７】
ここで、エタロン２９は、本発明における「干渉層」の一具体例に対応する。散乱層４３は、本発明における「散乱構造」の一具体例に対応する。半共振器構造ＲＳは、本発明における「共振構造」の一具体例に対応する。
【００３８】
画素信号Ｖpixは、本発明における「駆動信号」の一具体例に対応し、走査信号Ｖscanは、本発明における「他の駆動信号」の一具体例に対応する。列アドレス線３１は、本発明における「第１のアドレス線」の一具体例に対応する。行アドレス線３３は、本発明における「第２のアドレス線」の一具体例に対応する。列ドライバ１２は、本発明における「駆動回路」の一具体例に対応する。
【００３９】
［製造方法例］
次に、本実施の形態に係る表示デバイス２の製造方法について説明する。
【００４０】
図４は、表示デバイス２の製造工程の一例を斜視的に説明するものである。
【００４１】
まず、基板２１上に、ｎ型のＧａＮ結晶層２２およびＧａＮ結晶層２３を、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により形成する（ステップＳ１）。ｎ型のＧａＮ結晶層２２は、後に列アドレス線３１になるものである。ＧａＮ結晶層２３は、後に発光丘３５になるものであり、例えば、ｎ型のＧａＮ結晶層とｐ型のＧａＮ結晶層とが互いに積層して構成されたものである。また、ＧａＮ結晶層２３の上面付近には、散乱層４３（図示せず）が形成される。
【００４２】
次に、ＧａＮ結晶層２３（散乱層４３）上に電極２４を形成する（ステップＳ２）。電極２４は、発光丘３５と行アドレス線３３とのコンタクトをとるために用いられるとともに、半共振器構造ＲＳの反射層５５として機能するものであり、発光素子４が配置される位置に形成される。電極２４の材料は、例えば銀が用いられる。
【００４３】
次に、発光丘３５を形成する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ１において形成したＧａＮ結晶層２３のうち、後に発光素子４が配置される位置以外の部分を、ドライエッチングにより加工し、発光丘３５を形成する。エッチングを行った部分には、ステップＳ１で形成したｎ型ＧａＮ結晶層２２が現れる。
【００４４】
次に、列アドレス線３１を形成する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ１において形成したｎ型のＧａＮ結晶層２２のうち、後に列アドレス線３１となる部分以外を、ドライエッチングにより加工する。これにより、ｎ型のＧａＮ結晶材料からなる列アドレス線３１あ形成される。エッチングを行った部分には、基板２１が現れる。
【００４５】
次に、層間絶縁膜２５を形成する（ステップＳ５）。層間絶縁膜２５の材料は、例えばポリイミドが用いられる。
【００４６】
次に、行アドレス線３３、行電極３４および列電極３２を形成する（ステップＳ６）。行アドレス線３３、行電極３４および行電極３４の材料は、例えばＴｉＷ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属が用いられる。
【００４７】
最後に、基板２１の上記発光丘３５などが形成された面とは反対の面に、エタロン２９を形成する（ステップＳ７）。エタロン２９の形成は、蒸着や、別に形成したエタロン２９を張り合わせることにより行われる。エタロン２９は、基板２１とは屈折率が異なる材料で構成される。エタロン２９の材料は、一般的な光学ガラスを用いることができる。具体的には、フッ化マグネシウムＭｇＦ2（屈折率ｎ＝１．３８）、硫化亜鉛ＺｎＳ（ｎ＝２．４）、氷晶石Ｎａ3ＡｌＦ6（ｎ＝１．３５）、フッ化カルシウムＣａＦ2、酸化シリコンＳｉＯ２、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3などが使用可能である。
【００４８】
以上により、表示デバイス２の製造が終了する。
【００４９】
図５は、図４のステップＳ７のＶ−Ｖ矢視方向の概略断面構造を表すものである。以上の製造工程により、発光素子４が基板１２にマトリックス状に配置形成され、外部から列アドレス線３１および行アドレス線３３により各発光素子４を制御することができるようになる。
【００５０】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の表示装置１の動作および作用について説明する。
【００５１】
（全体動作概要）
制御部１１は、供給された画像信号Ｓigに基づいて、列駆動信号Ｖsigrおよび行駆動信号Ｖsigcを生成する。列ドライバ１２は、制御部１１から供給される列駆動信号Ｖsigrに基づいて、表示デバイス２の列アドレス線３１に画素信号Ｖpixを印加する。行ドライバ１３は、制御部１１から供給される行駆動信号Ｖsigcに基づいて、表示デバイス２の行アドレス線３３のうちの一本を時分割的に順次選択し、走査信号Ｖscanを印加する。表示デバイス２の発光素子４は、画素信号Ｖpixおよび走査信号Ｖscanが印加されたとき、その電位差に応じた光強度で発光する。発光素子４は、発光面の法線方向に集中して光を射出する。表示デバイス２は、その表示面にわたり発光素子４が順次発光することにより、画像信号Ｓigにより指示された画像を表示する。
【００５２】
（発光素子４の動作および作用）
発光素子４は、発光層５２から射出した光を、エタロン２９、半共振器構造ＲＳ、および散乱層４３により集光することにより、エタロン２９の法線方向に集中して光を射出する。以下に、これらの作用を詳細に説明する。
【００５３】
まず、エタロン２９の作用について説明する。
【００５４】
図６は、発光素子４の一動作例を模式的に表すものである。図６では、説明の便宜上、光は散乱層４３によって散乱されないものとする。
【００５５】
図６に示したように、発光層５２からエタロン２９に向かう光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１は、エタロン２９の干渉効果により選択的に透過され、射出される。一方、発光層５２からエタロン２９に向かう光のうち、エタロン２９の法線方向からややずれた方向に進む光Ｌ２は、エタロン２９により反射される。
【００５６】
エタロン２９において、干渉効果により光を強め合う条件は、以下のように示される。
Ｄ×ｃｏｓφ＝ｍ×１／２×λ／ｎ ・・・（１）
ここで、Ｄはエタロン２９の板の厚さであり、φはエタロン２９に入射する光の方向とエタロン２９の法線方向との間の入射角度であり、ｍは自然数であり、λはエタロン２９における光の波長であり、ｎはエタロン２９の屈折率である。
【００５７】
エタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１がエタロン２９の干渉効果により選択的に透過されるためには、式（１）において入射角度φ＝０［ｄｅｇ］とおいた式（次式）を満足するように、例えばエタロン２９の厚さＤなどを設定すればよい。
Ｄ＝ｍ×１／２×λ／ｎ ・・・（２）
【００５８】
以上のように、エタロン２９は、光学干渉フィルタの干渉効果の角度依存性を用い、発光層５２から入射した光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光を透過する。これにより、発光素子４は、エタロン２９の法線方向に集中して光を射出することができる。
【００５９】
次に、半共振器構造ＲＳの作用について説明する。
【００６０】
図６に示したように、発光層５２から射出し反射層５５において反射されてエタロン２９に向かう光のうちの、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３と、発光層５２から射出し直接エタロン２９に向かう光のうちの、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ４とは、位相関係が互いに同位相になっており、干渉して強め合っている。つまり、発光層５２、透光層５３、および反射層５５は、半共振器として機能している。
【００６１】
半共振器構造ＲＳにおいて、干渉効果により光が強め合う条件は、以下のように示される。
２ｄ×ｃｏｓθ＝（ｋ＋１／２）×λｎ ・・・（３）
ここで、ｄは発光層５２と反射層５５の間隔（透光層５３の幅）であり、θは光の進む方向と発光層５２の法線方向との間の角度であり、ｋは自然数であり、λｎは透光層５３における光の波長である。
【００６２】
発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３およびＬ４が、干渉効果により強め合うようにするためには、式（３）において角度θ＝０［ｄｅｇ］とおいた式（次式）を満足するように、例えば半共振器構造ＲＳの間隔ｄなどを設定すればよい。
２ｄ＝（ｋ＋１／２）×λｎ ・・・（４）
【００６３】
以上のように、半共振器構造ＲＳは、発光層５２からエタロン２９に向かう光のうち、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３およびＬ４が干渉効果により強め合うようにすることができる。これにより、発光素子４は、エタロン２９の法線方向に集中して光を射出することができる。
【００６４】
図７は、干渉効果とパラメータｄ／λｎとの関係を表すものである。特性Ｃ１は、干渉効果により光を強め合う場合を示したものであり、式（３）に基づいて角度θと間隔ｄ／波長λｎとの関係をプロットしたものである。ここでは、自然数ｋは１としている。
【００６５】
図７に示したように、例えば、発光層５２の法線方向の光が強め合うようにしたい場合には、特性Ｃ１と角度θがゼロの線との交点におけるｄ／λｎの値（０．７５）になるように間隔ｄを設定すればよい。
【００６６】
次に、散乱層４３の作用について説明する。
【００６７】
図８は、発光素子４の他の動作例を模式的に表すものである。発光層５２から射出し反射層５５に向かう光のうちの、発光層５２の法線方向からずれた光Ｌ１１は、反射層５５において反射する際に散乱層４３により散乱されてその方向が変化し、発光層５２を透過してエタロン２９に入射する。その際、その入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１１Ｂは、エタロン２９を透過することができる。
【００６８】
散乱層４３により散乱された後にエタロン２９へ入射した光が、エタロン２９の法線方向からずれていた場合には、その光は発光体４２内部に反射されるが、その光が再度散乱層４３により散乱され、その散乱光がエタロン２９の法線方向に進む場合には、エタロン２９を透過することができる。このように、光が発光層５２から射出される際、発光層５２の法線方向からずれていた場合でも、エタロン２９と反射層５５との間を往復する際に散乱層４３で散乱され、エタロン２９の法線方向に進む光になると、エタロン２９を透過することができる。
【００６９】
一方、散乱層４３がない場合には、光Ｌ１１は反射層５５でそのまま反射されて光Ｌ１１Ｃとなる。この光Ｌ１１Ｃは、エタロン２９に入射すると反射される。この光はエタロン２９と反射層５５の間を往復することとなるが、散乱層４３が無いのでその進む方向が変わることはなく、エタロン２９の法線方向に進む光になることはないので、エタロン２９を透過することはない。
【００７０】
以上のように、散乱層４３は、光の方向を変化させることができ、エタロン２９の法線方向からずれた光を、エタロン２９の法線方向に進む光にすることができる。これにより、発光素子４は、様々な方向の光をエタロン２９の法線方向に集光することができ、光の取り出し効率を改善することができる。
【００７１】
次に、発光素子４における光強度特性を説明する。
【００７２】
図９（Ａ）は、発光素子４における光強度の放射角度依存性の特性例を表すものであり、図９（Ｂ）は、立体角内強度の放射角度依存性の特性例を表すものである。ここで、放射角度γは、発光素子４から射出される光の方向と、エタロン２９の法線方向との間の角度である。図９（Ａ）において、光強度は、放射角度γ＝０［ｄｅｇ］の方向への強度を１として規格化したものである。図９（Ｂ）において、立体角内強度は、エタロン２９の法線方向を軸とした放射角度γの円錐内に射出される光の積分強度を示すものである。この立体角内強度は、エタロン２９の表面から射出する全ての光の積分強度（全光束）を１として規格化したものである。
【００７３】
図９（Ａ）に示したように、発光素子４の光強度（特性Ｃ１０）は、参考として示した三角関数（ｃｏｓγ）の線Ｒ１と比較して、放射角度γが増大するにつれてすぐに減少している。これに伴い、発光素子４の立体角内強度（特性Ｃ１１）は、図９（Ｂ）に示したように、放射角度γが増大するにつれてすぐに増大し、放射角度γ＝２０［ｄｅｇ］において、立体角内強度は５０［％］となっている。これは、発光素子４が、エタロン２９の法線方向に光を集中して射出していることを意味している。つまり、発光素子４は、発光層５２から様々な方向に射出する光を、上述したエタロン２９、半共振器構造ＲＳ、および散乱層４３により集光することにより、エタロン２９の法線方向に光を集中して射出している。
【００７４】
（表示装置１の動作および作用）
表示装置１では、列ドライバ１２が、列アドレス線３１の両側の列電極３２から、画素信号Ｖpixを供給し、行ドライバ１３が、行アドレス線３３の両側の行電極３４から、走査信号Ｖscanを供給している。以下に、この作用を説明する。
【００７５】
図１０は、図４のステップＳ７に示した表示デバイス４のＸ−Ｘ方向の光強度分布を表すものである。図１０に示したように、列アドレス線３１の各発光素子４の光強度のばらつきは、約１０％程度であり、低いばらつきを実現している。
【００７６】
この例では、列アドレス線３１は半導体材料（ｎ型のＧａＮ結晶）により形成されているため、この列アドレス線３１の電気抵抗は金属に比べ高くなっている。よって、列ドライバ１２が各発光素子４を駆動する際、列アドレス線３１における電圧降下が問題になりやすい。特に、列アドレス線３１における各発光素子４の位置に依存して、各発光素子４の光強度にばらつきが生じるおそれがある。
【００７７】
表示装置１では、列アドレス線３１に画素信号Ｖpixを供給する際、列アドレス線３１の両側から供給するようにしている。これにより列アドレス線３１における電圧降下が最小限に抑えられ、列アドレス線３１において等電位を実現することにより、光強度のばらつきを抑えることができる。
【００７８】
以上、列アドレス線３１について説明したが、行アドレス線３３についても全く同様である。すなわち、表示装置１では、行アドレス線３３に走査信号Ｖscanを供給する際、行アドレス線３３の両側から供給するようにしている。これにより行アドレス線３３における電圧降下が最小限に抑えられ、行アドレス線３３において等電位を実現することにより、光強度のばらつきを抑えることができる。
【００７９】
（比較例１）
次に、比較例１に係る表示装置について説明する。本比較例は、レンズを用いて集光する発光素子４Ｒを用いるものである。その他の構成は、上記実施の形態（図１）と同様である。
【００８０】
図１１（Ａ）は、比較例１に係る発光素子４Ｒの一構成例を表すものであり、図１１（Ｂ）は、発光素子４Ｒにおける光強度の放射角度依存性の特性例を表すものであり、図１１（Ｃ）は、立体角内強度の放射角度依存性の特性例を表すものである。
【００８１】
発光素子４Ｒは、レンズＬを備えている。レンズＬは、発光体４２から様々な方向に射出される光を、屈折効果を利用して集光し、発光体４２の法線方向に光を射出する機能を有している。
【００８２】
レンズＬは、例えば、発光体４２の中央付近から様々な方向に射出する光が発光体４２の法線方向に進むように、最適化して設計されている。具体的には、例えば、発光体４２の中央付近の点Ｐ１から、発光体４２の法線方向からずれた方向に射出した光Ｌ２２は、このレンズＬの界面において屈折し、発光体４２の法線方向に進むようになっている。一方、この場合、発光体４２の中心付近から離れた点Ｐ２から射出した光Ｌ２３，Ｌ２４は、このレンズの界面において屈折したときに、発光体４２の法線方向に進まないおそれがある。このように、発光体４２の様々な位置から様々な方向に射出する光をレンズＬにより集光することは、一般に容易ではない。
【００８３】
なお、仮に発光体４２は、発光体４２の中心付近の点Ｐ１からのみ射出するように構成すれば、その発光素子から射出する光は発光体４２の法線方向に進むようになるが、この場合は、点Ｐ１からのみ光が射出するため、光強度自体が低下してしまう。
【００８４】
図１１（Ｂ）に示したように、本比較例１に係る発光素子４Ｒの光強度（特性Ｒ３）は、放射角度γが増大すると、一度増大した後に減少している。参考として示した三角関数（ｃｏｓγ）の線Ｒ１と比較すると、放射角度γが増大したときに光強度が減少しにくい。これに伴い、発光素子４Ｒの立体角内強度（特性Ｒ４）は、図１１（Ｃ）に示したように、放射角度γが増大するにつれてゆっくりと増大している。これは、発光素子４Ｒでは、発光体４２の様々な位置から様々な方向に射出した光が、レンズＬにより十分に集光できていないことを意味している。
【００８５】
一方、本実施の形態に係る発光素子４では、光強度（図９（Ａ））、立体角内強度（図９（Ｂ））ともに、放射角度γが増大するにつれてすぐに変化しており、発光体４２の様々な位置から様々な方向に射出する光を、効果的に集光できている。
【００８６】
（比較例２）
次に、比較例２に係る表示装置について説明する。本比較例は、構成層が互いに密着していない発光素子４Ｓを用いるものである。その他の構成は、上記実施の形態（図１）と同様である。
【００８７】
図１２は、発光素子４Ｓの一構成例および一動作例を表すものである。エタロン２９と透光層５１との間には、空隙６０が設けられている。発光層５２から射出し空隙６０に入射した光Ｌ２５は、まず、空隙６０と透光層５１との界面において、それらの屈折率に依存して屈折する。その屈折光Ｌ２６が、エタロン２９の法線方向からずれた方向に進む場合には、エタロン２９の界面により反射される。その反射光は、再度空隙６０と透光層５１との界面に入射し、この界面により反射される。さらにこの反射光は再度エタロン２９に入射するが、その光の方向はエタロン２９の法線方向からずれているため、エタロン２９の界面により反射される。このように、空隙６０の両端で反射されることにより行き来する光は、光の進む方向を変えることができないため、エタロン２９を透過できず、空隙６０内に閉じ込められてしまう。これにより、発光素子４Ｓの発光強度は低下してしまう。なお、この例では、エタロン２９と透光層５１との間に空隙６０が挿入されている場合を想定したが、これに限定されるものではなく、例えば、互いに隣接する他の層の間に空隙が挿入されている場合も同様であり、また、空隙の代わりに、隣接する層と屈折率が異なる他の透光層が挿入されている場合も同様である。
【００８８】
一方、本実施の形態に係る発光素子４では、各層は互いに密着して構成されている。これにより、上述したような不要な反射を抑えることができ、発光強度の低下を抑えることができる。
【００８９】
［効果］
以上のように本実施の形態では、エタロン、半共振器構造、および散乱層を備えるようにしたので、発光層５２から射出する光を集光し、発光素子の表面の法線方向に集中して光を射出することができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、発光素子を構成する各層を互いに密着して配置するようにしたので、不要な反射を抑えることができ、発光強度の低下を抑えることができる。
【００９１】
また、本実施の形態では、列アドレス線３１に画素信号Ｖpixを供給する際、列アドレス線３１の両側から供給し、行アドレス線３３に走査信号Ｖscanを供給する際、行アドレス線３３の両側から供給するようにしたので、列アドレス線３１および行アドレス線３３における電圧降下を最小限に抑えることができ、各発光素子の光強度のばらつきを抑えることができる
【００９２】
［変形例１−１］
上記実施の形態では、散乱層４３は透光層５３と反射層５５との界面（すなわち反射層５５の表面）に形成するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、反射面５５の表面自体が散乱面になっていてもよい。また、例えば、透光層５１や透光層５３の内部に形成するようにしてもよい。以下に、透光層５１の内部に散乱層を形成する場合について説明する。
【００９３】
図１３は、本変形例に係る発光素子４Ｂの構成例と模式的な動作例を表すものである。発光素子４Ｂは、透光層５１の内部に散乱層４３Ｂを有している。
【００９４】
発光層５２から射出しエタロン２９に向かう光のうち、発光層５２の法線方向からずれた方向に進む光Ｌ１２は、散乱層４３Ｂによって散乱されてその方向が変化し、エタロン２９に入射する。その際、その入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光Ｌ１２Ｂは、エタロン２９を透過することができる。
【００９５】
散乱層４３Ｂにより散乱されエタロン２９へ入射した光が、エタロン２９の法線方向からずれていた場合でも、エタロン２９と反射層５５との間を往復する際に散乱層４３Ｂで散乱され、エタロン２９の法線方向の光になると、エタロン２９を透過することができる。
【００９６】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置について説明する。本実施の形態では、発光素子が色変換層を有している。その他の構成は、上記第１の実施の形態（図１など）と同様である。なお、上記第１の実施の形態に係る表示装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９７】
図１４は、本実施の形態に係る発光素子５の構成例と模式的な動作例を表すものである。発光素子５は、発光層５２と反射層５５との間に色変換層５７を有している。色変換層５７は、透過する光の波長を変換する機能を有しており、例えば、蛍光体により構成される。色変換層５７は、例えば、結晶成長や、粉末を混ぜた樹脂の塗布などにより形成される。色変換層５７は、例えば、発光層５２から射出した赤色よりも短い波長の光を、赤色に変換するものである。もしくは、色変換層５７は、緑色よりも短い波長の光を緑色に変換するものであってもよく、青色よりも短い波長の光を青色に変換するものであってもよい。エタロン２９は、変換された光の波長に対して上述した干渉効果を有するように、厚さＤなどが設定され構成される。半共振器構造ＲＳは、色変換層５７による波長の変換を考慮して、間隔ｄなどが設定され構成される。
【００９８】
図１４に示したように、発光層５２から射出し反射層５５へ向かう光のうち、発光層５２の法線方向に進む光Ｌ３１は、色変換層５７を透過してその波長が変換され、その後に反射層５５により反射される（光Ｌ３１Ｂ）。反射光Ｌ３１Ｂは、再度色変換層５７を透過した後、発光層５２を透過する。その際、光Ｌ３１Ｂは、その波長が発光層５２において発光する光の波長と異なり、電子正孔対を生成させることがないため、発光層５２において殆ど吸収されない。光Ｌ３１Ｂは、発光層５２を透過した後に散乱層４３Ｂに入射する。光Ｌ４１Ｂは、散乱層４３Ｂにより散乱されなかった場合には、そのまま直進してエタロン２９に入射し、エタロン２９を透過することができる。
【００９９】
また、発光層５２から射出しエタロン２９に向かう光Ｌ３２は、まず散乱層４３Ｂに入射する。光Ｌ３２は、散乱層４３Ｂにより散乱されなかった場合には、そのまま直進し、エタロン２９に入射する。この光Ｌ３２は、その波長がエタロン２９において干渉効果を生じる波長ではないため、エタロン２９により反射される。反射光は、再度散乱層４３Ｂに入射し、散乱層４３Ｂにより散乱されなかった場合には、そのまま直進し、色変換層５７を透過してその波長が変換され、その後に反射層５５により反射される（光Ｌ３２Ｂ）。反射光Ｌ３２Ｂは、再度色変換層５７を透過した後、殆ど吸収されることなく発光層５２を透過する。光Ｌ３２Ｂは、発光層５２を透過した後に散乱層４３Ｂに再度入射する。この散乱層４３Ｂにおいて散乱された光のうち、エタロン２９の法線方向に進む光Ｌ３２Ｃは、エタロン２９を透過することができる。
【０１００】
このように、発光素子５では、発光層５２から射出した光は、最終的にエタロン２９を透過するまでの間に必ず色変換層５７を透過する。一度色変換層５７を透過し波長が変化すると、その後に発光層５２を透過する際には、その光の波長が発光層５２において発光する光の波長と異なるため、光は殆ど吸収されなくなる。これにより、エタロン２９と反射層５５の間を行き来する際の光の損失を抑えることができる。
【０１０１】
また、発光素子５では、発光層５２から射出した光の波長は、色変換層５７を透過することにより変化する。言い換えれば、発光層５２において発光する光の波長は、観察者が見る光（エタロン２９の透過光）の波長により制約されずに設定することができる。つまり、発光層５２において発光する光の波長は、観察者が見る光の波長よりも短ければよく、発光層５２に対する制約を少なくすることができる。
【０１０２】
以上のように本実施の形態では、色変換層を設けるようにしたので、発光層から射出した光が反射層により反射して再度発光層を透過する際、光の吸収が生じないため、光の損失を抑えることができる。また、発光層において発光する光の波長と、観察者が見る光の波長とを異なるようにすることができ、高い設計自由度を実現できる。その他の効果は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。
【０１０３】
［変形例２−１］
上記実施の形態では、色変換層５７を発光層５２と反射層５５との間に設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、色変換層を干渉層２９と発光層５２との間に設けてもよいし、色変換層を、干渉層２９と発光層５２との間と、発光層５２と反射層５５との間の両方、すなわち発光層５２の両側に設けてもよい。以下に、色変換層を発光層の両側に設ける場合について説明する。
【０１０４】
図１５は、変形例に係る発光素子６の構成例と模式的な動作例を表すものである。発光素子６は、発光層５２の両側に色変換層５７，５８を備えている。色変換層５７は、発光層５２と反射層５５との間に設けられ、色変換層５８はエタロン２９と発光層５２との間に設けられている。なお、この例では、散乱層４３Ｂと色変換層５８との間の配置関係は、散乱層４３Ｂが発光層５２側に配置され、色変換層５８がエタロン２９側に配置されるようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、散乱層４３Ｂがエタロン２９側に配置され、色変換層５８が発光層５２側に配置されるようにしてもよい。
【０１０５】
図１５に示したように、発光層５２から射出しエタロン２９に向かう光のうち、発光層５２の法線方向からずれた方向に進む光Ｌ４１は、散乱層４３Ｂによって散乱されてその方向が変化した後、色変換層５８を透過してその波長が変換され、その後にエタロン２９に入射する。その際、その入射光のうちエタロン２９の法線方向に進む光Ｌ４１Ｂは、エタロン２９を透過することができる。
【０１０６】
本変形例では、色変換層を発光層の両側に設けるようにしたので、発光層から射出した光が反射層やエタロンにより反射して再度発光層を透過する際、光の吸収が生じないため、光の損失を最小限に抑えることができる。
【０１０７】
また、上記実施の形態では、散乱層は透光層５１の内部に設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば透光層５３の内部に設けるようにしてもよいし、第１の実施の形態に示したように反射層５５の表面に設けるようにしてもよい。
【０１０８】
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【０１０９】
上記の各実施の形態では、表示デバイス２はパッシブ駆動方式により駆動するものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えてアクティブ駆動方式により駆動するようにしてもよい。以下に、アクティブ駆動方式の例を説明する。
【０１１０】
図１５は、アクティブ駆動方式に用いられる画素７Ｂの一構成例を表すものである。画素７Ｂは、発光素子４および画素回路７０により構成されている。発光素子４は、例えば上記第１の実施の形態等の発光素子が使用可能である。画素回路７０は、書き込みトランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２および容量素子Ｃｓを用いて構成されており、いわゆる「２Ｔｒ１Ｃ」の回路構成となっている。この画素回路７０では、書き込みトランジスタＴｒ１のゲートが走査線ＷＳＬに接続され、ソースが信号線ＤＴＬに接続され、ドレインが駆動トランジスタＴｒ２のゲートおよび容量素子Ｃｓの一端に接続されている。駆動トランジスタＴｒ２のドレインは電源線ＤＳＬに接続され、ソースは容量素子Ｃｓの他端および発光素子４のアノードに接続されている。発光素子４のカソードはグランドに接続されている。
【０１１１】
この構成により、画素７Ｂでは、走査線ＷＳＬに信号が供給されて書き込みトランジスタＴｒ１がオン状態になったときに、信号線ＤＴＬに供給された画素信号に対応する電圧が容量素子Ｃｓに保持され、書き込みトランジスタＴｒ２の電流Ｉｄが設定され、その電流Ｉｄが発光素子４に供給される。
【０１１２】
この書き込みトランジスタＴｒ１および駆動トランジスタＴｒ２は、図２に示した表示デバイス２において、例えば発光丘３５を形成したＧａＮ結晶層２３（図４参照）を用いて形成してもよいし、基板２１に直接形成してもよい。または、別に製造したこれらのトランジスタを、表示デバイス２に実装するようにしてもよい。もしくは、これらのトランジスタ、信号線ＤＴＬ、走査線ＷＳＬ、電源線ＤＳＬ、およびこれらの駆動回路を形成したウエハの上に、図４に示したように発光丘３５などを形成するようにしてもよい。
【０１１３】
また、上記の各実施の形態では、図２に示したように、光は発光丘３５から基板２１側（図２の上側）に射出するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、基板２１と反対の方向（図２の下方向）に射出するようにしてもよい。この場合、行アドレス線３３および電極２４（図４）は、例えばＩＴＯなど、透光性の材料が用いられる。列アドレス線３１は、例えば金属など、光を反射する材料が用いられる。エタロン２９は、光が射出する側（図２の下側）に設けられる。
【０１１４】
また、上記の各実施の形態では、発光素子４は図３（Ａ）に示した構造を有するとしたが、これに限定されるものではなく、例えば図１６に示す構造を有するものであっても良い。図１６（Ａ）は、発光素子４の片側の面に、給電のための２つの電極４５，４６を設けた表示装置を表すものである。）この場合、電極４５は、例えば金属など、光を反射する材料が用いられる。図１６（Ｂ）は、エタロン２９を基板２１側ではなく発光体４２側に設けたものである。この場合、電極４７，４８は、例えば金属など、光を反射する材料が用いられる。基板２１は透光性を有していなくてもよい。
【０１１５】
また、上記の各実施の形態では、１つの散乱層を設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば複数の散乱層を設けるようにしてもよい。
【０１１６】
また、例えば上記の各実施の形態では、発光素子は発光ダイオードを有するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を有するようにしてもよい。
【０１１７】
また、例えば、色変換層をエタロン２９の発光層５２とは反対の面に配置してもよい。例えば、赤色、緑色、青色の色変換層をそれぞれ用いた３色の発光素子を表示デバイス２に配列することにより、表示装置がカラー画像を表示することが可能となる。
【０１１８】
さらに、例えば上記の各実施の形態では、行アドレス線３３は金属を用いて構成したが、これに限定されるものではなく、列アドレス線３１と同様に半導体結晶（例えばｎ型のＧａＮ結晶層）で構成するようにしてもよい。この場合でも、行ドライバ１３が行アドレス線３３の両側から走査信号Ｖscanを供給するため、行アドレス線３３における電圧降下の影響を低減でき、光強度のばらつきを防ぐことができる。
【０１１９】
上記の実施の形態等の発光素子、表示装置、表示装置の駆動方法は、例えば、ヘッドマウントディスプレイなど、様々な電子機器に適用することが可能である。図１７は、ヘッドマウントディスプレイの外観を表すものである。このヘッドマウントディスプレイ７０は、例えば、表示装置５０１、表示装置５０１に表示された画像を伝える導光板５０２、画像を表示する表示面５０３を有しており、表示装置５０１は、上記の実施の形態等の発光素子、表示装置、表示装置の駆動方法を用いて構成されている。この具体例は、例えば、特開２００９−３００４８０号公報などに記載されている。
【符号の説明】
【０１２０】
１…表示装置、２…表示デバイス、４，４Ｂ，５，６…発光素子、７，７Ｂ…画素、９…光、１１…制御部、１２，１２Ａ，１２Ｂ…列ドライバ、１３，１３Ａ，１３Ｂ…行ドライバ、２１…基板、２２…ｎ型ＧａＮ結晶層、２３…ＧａＮ結晶層、２４，４１，４４〜４８…電極、２５…相間絶縁膜、２９…エタロン、３１…列アドレス線、３２…列電極、３３…行アドレス線、３４…行電極、３５…発光丘、４２…発光体、４３，４３Ｂ…散乱層、５１，５３…透過層、５２…発光層、５５…反射層、５７，５８…色変換層、７０…画素回路、Ｃｓ…容量素子、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０，Ｃ１１…特性、ｄ…間隔、ＤＳＬ…電源線、ＤＴＬ…信号線、Ｌ１〜Ｌ６，Ｌ１１，Ｌ１１Ｂ，Ｌ１１Ｃ，Ｌ１２，Ｌ１２Ｂ，Ｌ１２Ｃ，Ｌ３１，Ｌ３１Ｂ，Ｌ３２，Ｌ３２Ｂ，Ｌ３２Ｃ，Ｌ４１，Ｌ４１Ｂ…光、ＲＳ…半共振器構造、Ｓig…画像信号、Ｖpix…画素信号、Ｔｒ１…書き込みトランジスタ、Ｔｒ２…駆動トランジスタ、Ｖscan…走査信号、Ｖsigc…行駆動信号、Ｖsigr…列駆動信号、ＷＳＬ…走査線、φ…入射角度、θ，α…角度、γ…放射角度、λ，λｎ…波長。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層と、
前記発光層に対向して配置され、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる干渉層と、
前記発光層の、前記干渉層とは反対側に対向して配置され、前記発光層の方向からの光を反射させる反射層と、
前記干渉層と前記反射層との間に配置された散乱構造と
を備えた発光素子。
【請求項２】
前記干渉層は、前記発光層と接しているか、あるいは他の透光性を有する層を介して配置され互いに密着している
請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層および前記反射層は、前記発光層から直接に前記干渉層へ向かう法線光と、前記発光層から前記反射層を経て前記干渉層へ向かう法線光とが、互いに同位相となるように構成された共振構造を構成する
請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記散乱構造が、前記反射層の表面に形成されている
請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記散乱構造が、互いに屈折率の異なる複数の層により構成されている
請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記干渉層はエタロンにより構成されている
請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
さらに、前記干渉層と前記反射層との間に、透過する光の波長を変換する色変換層を備えた
請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を発光させるための信号を伝える複数の第１のアドレス線および複数の第２のアドレス線と、
複数の第１のアドレス線を駆動する駆動回路と
を備え、
前記発光素子は、
発光層と、
前記発光層に対向して配置され、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる干渉層と、
前記発光層の、前記干渉層とは反対側に対向して配置され、前記発光層の方向からの光を反射させる反射層と、
前記干渉層と前記反射層との間に配置された散乱構造と
を有する表示装置。
【請求項９】
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記複数の第１のアドレス線うちの１本に接続されるとともに、前記複数の第２のアドレス線うちの１本に接続され、
前記複数の第１のアドレス線が透光性材料により形成され、
前記駆動回路は、両端から前記第１のアドレス線を駆動する
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記透光性材料は半導体である
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
複数の第１のアドレス線の両端に対して駆動信号を時分割的に供給し、
複数の第２のアドレス線に対して前記駆動信号とは異なる他の駆動信号を時分割的に供給し、
前記複数の第１のアドレス線のうち前記駆動信号が供給された第１のアドレス線と、前記複数の第２のアドレス線のうち前記他の駆動信号が供給された第２のアドレス線とに接続された発光素子の発光層から光を発光させ、
散乱構造により光を散乱させ、
前記発光層に対向して配置された反射層により前記発光層の方向からの光を反射させ、
前記発光層の、前記反射層とは反対側に対向して配置された干渉層に、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる
表示方法。
【請求項１２】
複数の発光素子を有する表示装置と、
前記表示装置を利用して所定の処理を行う処理部と
を備え、
前記発光素子は、
発光層と、
前記発光層に対向して配置され、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる干渉層と、
前記発光層の、前記干渉層とは反対側に対向して配置され、前記発光層の方向からの光を反射させる反射層と、
前記干渉層と前記反射層との間に配置された散乱構造と
を含む電子機器。
【請求項１】
発光層と、
前記発光層に対向して配置され、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる干渉層と、
前記発光層の、前記干渉層とは反対側に対向して配置され、前記発光層の方向からの光を反射させる反射層と、
前記干渉層と前記反射層との間に配置された散乱構造と
を備えた発光素子。
【請求項２】
前記干渉層は、前記発光層と接しているか、あるいは他の透光性を有する層を介して配置され互いに密着している
請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層および前記反射層は、前記発光層から直接に前記干渉層へ向かう法線光と、前記発光層から前記反射層を経て前記干渉層へ向かう法線光とが、互いに同位相となるように構成された共振構造を構成する
請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記散乱構造が、前記反射層の表面に形成されている
請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記散乱構造が、互いに屈折率の異なる複数の層により構成されている
請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記干渉層はエタロンにより構成されている
請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
さらに、前記干渉層と前記反射層との間に、透過する光の波長を変換する色変換層を備えた
請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を発光させるための信号を伝える複数の第１のアドレス線および複数の第２のアドレス線と、
複数の第１のアドレス線を駆動する駆動回路と
を備え、
前記発光素子は、
発光層と、
前記発光層に対向して配置され、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる干渉層と、
前記発光層の、前記干渉層とは反対側に対向して配置され、前記発光層の方向からの光を反射させる反射層と、
前記干渉層と前記反射層との間に配置された散乱構造と
を有する表示装置。
【請求項９】
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記複数の第１のアドレス線うちの１本に接続されるとともに、前記複数の第２のアドレス線うちの１本に接続され、
前記複数の第１のアドレス線が透光性材料により形成され、
前記駆動回路は、両端から前記第１のアドレス線を駆動する
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記透光性材料は半導体である
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
複数の第１のアドレス線の両端に対して駆動信号を時分割的に供給し、
複数の第２のアドレス線に対して前記駆動信号とは異なる他の駆動信号を時分割的に供給し、
前記複数の第１のアドレス線のうち前記駆動信号が供給された第１のアドレス線と、前記複数の第２のアドレス線のうち前記他の駆動信号が供給された第２のアドレス線とに接続された発光素子の発光層から光を発光させ、
散乱構造により光を散乱させ、
前記発光層に対向して配置された反射層により前記発光層の方向からの光を反射させ、
前記発光層の、前記反射層とは反対側に対向して配置された干渉層に、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる
表示方法。
【請求項１２】
複数の発光素子を有する表示装置と、
前記表示装置を利用して所定の処理を行う処理部と
を備え、
前記発光素子は、
発光層と、
前記発光層に対向して配置され、前記発光層の方向からその法線方向に進む法線光を透過させるように干渉させる干渉層と、
前記発光層の、前記干渉層とは反対側に対向して配置され、前記発光層の方向からの光を反射させる反射層と、
前記干渉層と前記反射層との間に配置された散乱構造と
を含む電子機器。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−２１１０１４（Ｐ２０１１−２１１０１４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７８２３８（Ｐ２０１０−７８２３８）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]