JP7248441B2 - 画像表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、微細なＬＥＤ素子であるマイクロＬＥＤ素子を複数備えた画像表示素子に関する。

シリコン基板上に駆動回路を形成し、その上に微小な紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを配置し、紫外光を赤、緑、青色の可視光へ変換する波長変換層を設ける事で、カラー画像を表示する小型の表示素子が提案されている（特許文献１参照）。この様な表示素子は小型でありながら、輝度が高く、耐久性も高いという特性を有しており、ＡＲ（Augmented Reality）用メガネ型端末や、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）用の表示素子として期待されている。

画像表示素子において、光源側には光源光である青色光を透過するバンドパスフィルタが配置され、波長変換する蛍光体と、カラーフィルタを積層した構造が液晶表示素子に関して開示されている（特許文献２参照）。蛍光体とカラーフィルタの間はブラックマトリックスで埋められており、ブラックマトリクスは、側壁を覆う反射体と吸収体で構成された構造が開示されている。この技術は液晶表示素子をベースにしており、直視型の大きな表示素子が対象である。

蛍光体による波長変換を効率的に行う方法として、波長変換層の励起光入射側に、励起光透過層を配置し、蛍光放射側に励起光反射層を設ける構成が開示されている（特許文献３参照）。この技術は照明用光源が対象となっており、画像表示素子を対象とした物では無い。

特開２００２－１４１４９２号公報（２００２年５月１７日公開） 国際公開第２０１０/１４３４６１号（２０１０年１２月１６日公開） 国際公開第２０１７/１３０６０７号（２０１７年８月３日公開）

ところが、上記従来技術では、励起光の大半を波長変換層に吸収させて、波長変換する為には、非常に厚い波長変換層が必要となり、波長変換層のパターン形成が非常に難しくなる。そこで、波長変換層を薄くする為に、波長変換層の励起光入射側に、励起光を透過し、波長変換された光を反射する反射層を配置し、波長変換層の放射側に、励起光を反射し、波長変換された光を透過する透過層を配置する事が考えられる。しかし、この様な反射層や透過層となる誘電体多層膜は構造が複雑であり、平坦度の高い堅固な基板以外に形成する事は難しい。このため、反射層を容易かつ安定して製造する、ひいてはこの反射層を備える画像表示素子を容易かつ安定して製造する技術が望まれている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像表示素子は、駆動回路基板上に、マイクロＬＥＤ素子と、前記マイクロＬＥＤ素子の発する励起光を波長変換して、前記駆動回路基板とは反対側に射出する波長変換層と、を順に積層し、アレイ状に配列した画像表示素子であって、前記マイクロＬＥＤ素子は、前記波長変換層によって波長変換された長波長光を反射する反射層を有しており、前記反射層は誘電体多層膜より構成されており、前記反射層の一部に貫通部を有し、前記貫通部は前記マイクロＬＥＤ素子毎に設けられており、前記貫通部を窒化物半導体が埋めている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像表示素子は、駆動回路基板上に、マイクロＬＥＤ素子と、前記マイクロＬＥＤ素子の発する励起光を波長変換して、前記駆動回路基板と反対側に射出する波長変換層と、を順に積層し、アレイ状に配列した画像表示素子であって、前記波長変換層によって波長変換された長波長光を透過すると共に、前記励起光を反射する透過膜を、前記波長変換層の、前記長波長光の射出側の面に有しており、前記波長変換層と前記透過膜の間には、透明樹脂層が配置されている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像表示素子は、駆動回路基板上に、マイクロＬＥＤ素子と、前記マイクロＬＥＤ素子の発する励起光を波長変換して、前記駆動回路基板と反対側に射出する波長変換層と、を順に積層し、アレイ状に配列した画像表示素子であって、前記波長変換層は、赤色光を放出する赤色波長変換層と、緑色光を放出する緑色波長変換層とを含み、前記励起光は青色光であって、青色光を直接放出するマイクロＬＥＤ素子を更に含み、青色光を直接放出するマイクロＬＥＤ素子上には、透明部が配置されており、前記赤色波長変換層と前記緑色波長変換層の、前記赤色光と前記緑色光の射出側の面、前記赤色光と前記緑色光を透過すると共に、前記青色光を反射する透過膜を有しており、前記赤色波長変換層、前記緑色波長変換層と前記透過膜の間には、透明樹脂層が配置されている。

本発明の一態様によれば、容易かつ安定して製造することができる反射層を備える画像表示素子を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の画素領域の上面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その１）。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その２）。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その３）。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その４）。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図９は、本発明の第４の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図１０は、本発明の第５の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図１１は、本発明の第６の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図１２は、本発明の第６の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その１）。 図１３は、本発明の第６の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その２）。 図１４は、本発明の第６の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その３）。 図１５は、本発明の第７の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図１６は、本発明の第７の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す。 図１７は、本発明の第７の実施形態に係る表示素子の変形例を示す断面図である。 図１８は、本発明の第８の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図１９は、本発明の第８の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その１）。 図２０は、本発明の第８の実施形態に係る表示素子の製造工程を示す（その２）。 図２１は、本発明の第９の実施形態に係る表示素子の断面図である。 図２２は、反射層１０を構成する窒化物半導体多層膜の構造を示す模式図である。 図２３は、反射層１０ｉを構成する誘電体多層膜の構造を示す模式図である。 図２４は、透過膜２５を構成する誘電体多層膜の構造を示す模式図である。

（従来技術及び予備的構成例）
本願発明の一形態について具体的な説明を行う前に、従来技術及び予備的構成例について、以下に纏める。

上記特許文献１に記載の従来技術の駆動回路を形成したシリコン基板上に、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を発光層として堆積した表示素子は、既に実用化されているが、輝度や耐久性の点で、改善の余地が有る。

また、上記特許文献２に記載の従来技術の液晶表示素子において、蛍光体とカラーフィルタの間はブラックマトリックスで埋められており、ブラックマトリクスは、側壁を覆う反射体と吸収体で構成された構造が開示されている。この技術は液晶表示素子をベースにしており、直視型の大きな表示素子が対象である。

また、上記特許文献３に記載の従来技術は照明用光源が対象となっており、画像表示素子(image display device)を対象とした物では無い。

なお、上述のＡＲ用眼鏡型端末等に用いる投影型の小型表示素子では、高精細化する為に画素サイズを数μｍ程度まで微細化する必要がある。一方で、励起光の大半を波長変換層(wavelength conversion layer)に吸収させて、波長変換する為には、波長変換層の厚さが数μmから１０μm超となり、波長変換層のアスペクト比（高さ／幅の比）が大きくなり（例えば２以上）、波長変換層のパターン形成が非常に難しい。

波長変換層のパターン形成を容易にするには、厚さを薄くすることが好ましい。その為に、発明者らは、波長変換層の励起光入射側に、励起光を透過し、波長変換された長波長光を反射する層（以下反射層と呼ぶ）を配置し、波長変換層の放射側には、励起光を反射し、波長変換された長波長光を透過する層（以下透過層と呼ぶ）を配置する事で、波長変換された長波長光を効率的に放射すると共に、励起光を波長変換層に閉じ込め、変換効率を向上する事を検討した。

しかし、反射層と透過層を形成する工程を新たに追加しなければならず、工程数が増加する。また、この様な透過層や反射層は、通常、誘電体多層膜(Dielectric multilayer film)で形成されるが、誘電体多層膜は堆積後の吸湿等によって膜が劣化し易いと言う問題が有る。

特に、反射層の場合には、堆積後、波長変換層の形成工程を経る必要が有り、ウエット工程を複数回経る事となり、製造工程での劣化が生じ易い。更に、反射層は赤色光と緑色光の両方を効率良く反射する必要が有り、透過層より構造が複雑である。この様に複雑は反射層を、より簡便に、安定して製造する為の構造が必要となっている。特に耐久性の高い反射層を実現できる素子構造を実現する事が重要な課題である。

そこで、以下の各実施形態で説明するように画像表示素子を構成することによって、比較的少ない工程数で、製造の容易な画像表示素子を実現する。

以下に記載する実施形態の説明において、駆動回路基板(driving circuit substrate)５０に関する詳細な説明は省略している。駆動回路基板５０は、一例としては、ＬＳＩが形成されたシリコン基板（半導体基板）であり、公知の技術で製造できるからである。又、マイクロＬＥＤ素子は矩形、多角形、円形、楕円形など様々な平面形状を取り得るが、最も大きな長さが、６０μｍ以下を想定している。画像表示素子２００は画素領域１に、３千個以上のマイクロ発光素子を集積している事を想定している。

マイクロＬＥＤ素子１００は、紫外光から緑色までの波長帯で発光する窒化物半導体の場合を専ら説明するが、黄緑色から赤色までの波長帯で発光するＡｌＩｎＧａＰ系、赤色から赤外線の波長帯で発光するＡｌＧａＡｓ系やＧａＡｓ系に置き換える事も可能である。

又、マイクロ発光素子１００を構成する窒化物半導体１４について、光放出側にＮ側層１１を配置する構成について専ら説明するが、Ｐ側層１３を光放出側に配置する構成も可能である。Ｎ側層１１、発光層１２、Ｐ側層１３は、通常、単層では無く複数の層を含んで最適化されているが、本特許構成とは直接関係しないので、各層の詳細な構造は記載しない。通常、発光層はＮ型層(N-type layer)とＰ型層(P-type layer)に挟まれているが、Ｎ型層やＰ型層が、ノンドープ層や、場合によっては導電性が逆のドーパントを有する層を含む場合も在り得る為、以下ではＮ側層(N-side layer)、Ｐ側層(P-side layer)と記載する。

＜第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態に係るマイクロＬＥＤ素子(micro LED element)１００を光源として搭載する画像表示素子２００について、図１～図６を参照して説明する。図１は、マイクロＬＥＤ素子１００を複数備えた画像表示素子２００の断面図である。図２は画像表示素子２００の画素領域(pixel region)の上面図である。図３～図６は、マイクロＬＥＤ素子１００及び、画像表示素子２００の製造工程を示す図ある。

（全体構成）
図１に示すように、画像表示素子２００は、画素領域(pixel region)１と、共通接続領域(common interconnection region)２と、ダミー領域(dummy region)３と、外周部(peripheral region)４を含む。画素領域１には図２に示す様に、画素５がアレイ状に配置され、各画素５は青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８を含む。それぞれ、青色光、赤色光、緑色光を発し、それぞれの強度を調整する事で、画素５として、様々な色の光を発する事ができる。図１は図２のＡ－Ａ‘線部分の断面図を表している。青、赤、緑サブ画素６、７、８はそれぞれマイクロＬＥＤ１００Ｂ，１００Ｒ、１００Ｇを含む。マイクロＬＥＤ１００Ｂ，１００Ｒ、１００Ｇは同一構造をしており、青色光（励起光）を発する。以下、マイクロＬＥＤ１００Ｂ，１００Ｒ、１００Ｇ全体を指す場合には、マイクロＬＥＤ１００と記す。尚、図２では画素は正方形であり、各サブ画素は画素と同じ長さの辺を有する長方形の形状を有するが、画素形状やサブ画素の形状は他の形状でも良く、サブ画素は青、赤、緑の３種に限定されない。

マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ、１００Ｇは、窒化物半導体層１４と、Ｐ電極１９Ｐ（第１の電極）(P-electrode)と、共通Ｎ電極５６（第２の電極）(common N-electrode)とを備えており、光出射面側に共通Ｎ電極５６、駆動回路基板５０側にＰ電極１９Ｐを配置している。Ｐ電極１９Ｐは駆動回路基板５０上のＰ側電極５１(P-drive electrode)に接続され、共通Ｎ電極５６は共通接続領域２において、プラグ５５を介して、駆動回路基板５０上のＮ側電極５２(N-drive electrode)に接続されており、マイクロＬＥＤ素子１００はそれぞれ対応するＰ側電極５１から電流を供給され、発光する。光射出方向は駆動回路基板５０と反対の方向であり、共通Ｎ電極５６側である。マイクロＬＥＤ素子１００Ｂ，１００Ｒ、１００Ｇは画素分離溝(pixel isolation trench)１５によって、個別に分割されており、画素分離溝１５は埋込材(filling material)２０によって、埋められている。マイクロＬＥＤ素子１００を分離する事は、画素間の光クロストーク(light crosstalk)を防ぐ上で好ましい。隣接するマイクロＬＥＤ素子１００同士の窒化物半導体層１４が接続していると、いずれかのマイクロＬＥＤ素子１００において発生した光が、窒化物半導体層１４を介して、隣接画素から外部へ放出される。（光クロストーク）光クロストークは表示イメージのコントラストや色純度を低下させる為、好ましくない。埋込材２０は光クロストークを防止すると共に、表面を平坦化し、共通Ｎ電極５６やその上の波長変換部や収束部の形成を容易にする。

外周部４は画像表示素子２００の外縁を規定し、画像表示素子２００を個片に切り離す為の切断領域(scribe region)や、ワイヤーボンドパッド等の外部回路との接続部を含む。外周部４では、窒化物半導体層１４は除去されている。ダミー領域３は、画像表示素子２００の画素領域１、共通接続領域２、外周部４以外の領域であり、この領域には窒化物半導体層１４が配置されているが、発光せず、表面の平坦性を確保する為に配置されている。

駆動回路基板５０の画素領域１には、各画素の画素駆動回路(pixel driving circuit)が配置され、主にダミー領域３には、行選択回路(row selection circuit)、列信号出力回路(column signal output circuit)、画像処理回路(image processing circuit)、入出力回路(input-output circuit)、等が配置されている。駆動回路基板５０上のダミー電極５３は窒化物半導体層１４を固定すると共に、これらの回路を遮光する為に配置されている。

（画素の構成）
青サブ画素６では、共通Ｎ電極５６上に散乱粒子(scattering particle)を含む透明樹脂パターン(transparent resin pattern)からなる透明部２１(transparent portion)を有しており、マイクロＬＥＤ１００Ｂが発する青色光を、散乱粒子によって、放射方向を広げるが、波長変換する事無く、そのまま外部へ放出する。尚、透明部２１は散乱粒子を含まなくても良い。赤サブ画素７は、マイクロＬＥＤ１００Ｒが発する青色光を赤色光（長波長光）に波長変換する材料を含む樹脂パターンである赤色変換部(red wavelength conversion portion)２２（以下赤波長変換部２２とも呼ぶ）を有しており、赤色光を放出する。緑サブ画素８は、マイクロＬＥＤ１００Ｇが発する青色光を緑色光に波長変換する材料を含む樹脂パターンである緑色変換部(green wavelength conversion portion)２３（以下緑波長変換部２３とも呼ぶ）を有しており、緑色光（長波長光）を放出する。

マイクロＬＥＤ１００Ｂ，１００Ｒ、１００Ｇは、窒化物半導体層１４を含み、窒化物半導体層１４は、光射出面側から順に、Ｎ側層１１と、発光層１２とＰ側層１３とを含み、Ｎ側層１１の内部には、反射層１０が含まれている。尚、反射層１０はＮ側層１１の端部にあっても良く、反射層１０がＮ側層１１の内部に含まれるとは、この様な場合も含む。本実施形態では、反射層１０が窒化物半導体層１４内部に含まれており、発光層１２より波長変換層側に配置されている。

上記構成によれば、反射層１０がＮ側層１１の内部に含まれているため、反射層１０を容易に製造することができる。その理由は次の通りである。例えば、駆動回路基板５０上にて、反射層１０を含まないマイクロＬＥＤ１００を形成した後に、マイクロＬＥＤ１００上に反射層１０を形成しても、本実施形態と同様の効果を得る事が出来る。しかし、この場合には、反射層１０の堆積工程と反射層１０をマイクロＬＥＤ１００毎に分割する工程が追加で必要となる。また分割された反射層１０の隙間を埋める工程も必要となる。反射層１０をＮ側層１１の内部に含ませておけば、この様な工程は必要無い。従って、反射層１０をＮ側層１１の内部に含ませる事が好ましい。但し、前記工程数の増加が問題とならない様な少量生産等においては、マイクロＬＥＤ１００形成後に、反射層１０を形成しても良い。

以上のように、画像表示素子２００は、駆動回路基板５０上に、マイクロＬＥＤ素子１００と、マイクロＬＥＤ素子１００の発する光を変換して、駆動回路基板５０と反対側に射出する赤色変換部２２、緑色変換部２３（波長変換層）と、を順に積層した画像表示素子２００であって、マイクロＬＥＤ素子１００は、前記波長変換層によって変換された光を反射する反射層（第１の多層膜(multilayer film)）１０を有している。

上記構成によれば、反射層１０は窒化物半導体によって構成される為、非常に安定しており、後工程における劣化が抑制される。また、反射層１０を容易に構成することができる。したがって、反射層１０を容易かつ安定して製造することができる。又、本構成は光クロストークを増加させないと言う利点も有する。マイクロＬＥＤ１００と波長変換部２２、２３の間に、反射層をマイクロＬＥＤ１００毎に分割する事無く配置した場合には、反射層を介して光クロストークが生じる。しかし、本構成では反射層１０はマイクロＬＥＤ１００内部に形成されている為、新たな光クロストークは生じない。

また、上述のように、画像表示素子２００においては、マイクロＬＥＤ素子１００は青色光を発し、赤色変換部２２、緑色変換部２３（波長変換層）は当該青色光を長波長光（赤色光、緑色光）に変換する。

上記構成によれば、画像表示素子２００は例えば励起光の一例として青色光を出射し、さらに波長変換層により当該青色光を赤色光、緑色光のような長波長光に変換することができる。

反射層１０（第１の多層膜）は窒化物半導体材料の多層構造よりなり、青色光（励起光）を透過し、青色光より長波長の光（長波長光）を反射する特性を有する。

上記構成によれば、反射層１０は窒化物半導体材料によって構成される為、非常に安定しており、後工程において劣化する恐れが無い。

反射層１０（第１の多層膜）は、少なくとも緑色領域（例えば波長５２０ｎｍ±１５ｎｍ）と赤色領域（例えば波長６３０ｎｍ±１５ｎｍ）では、高い反射特性を有する。赤サブ画素７では、赤色変換部２２により発生した赤色光の一部がマイクロＬＥＤ１００Ｒに入射するが、反射層１０によって反射され，再度赤色変換部２２を透過して、外部に射出される。反射層１０が無い場合には、マイクロＬＥＤ１００Ｒに入射した赤色光は、Ｐ電極１９ＰとＰ側層１３の界面や窒化物半導体１４の側壁で反射を繰り返し、かなりの部分（２５％以上）がマイクロＬＥＤ１００Ｒ内部で吸収される。窒化物半導体／金属電極界面での可視光の反射率は、一般には低い為に、ロスが大きい。唯一、金属電極が銀の場合のみ、可視光に対する反射率が９０％以上となるが、Ｐ層とのオーミックコンタクトが取り難い上に、銀はマイグレーションによる不良を起こしやすく、図１の様な構造に適用する事は難しい。オーミックコンタクトが容易なパラジウムをＰ電極１９Ｐとして用いた場合には、反射率は５０％前後しか無い。Ｐ電極１９ＰとしてＮｉ／ＩＴＯの複合層を用いても、反射率は大凡５０％以下である。又、マイクロＬＥＤ１００同士を遮光する為に、吸光性の埋込材２０を用いる場合には、窒化物半導体１４の側壁での光吸収が強く、マイクロＬＥＤ１００Ｒ内部での赤色光吸収は更に増大する。従って、実際には、前記の様な多層膜による反射層１０を用いて反射率を上げる事が必要である。これにより、赤色光の取出し効率を向上する事ができ、赤色光の発光効率を高める事ができる。緑サブ画素８に付いても同様である。

尚、反射層１０は青色光より長波長領域全体において、高い反射率を有する必要は無く、前記緑色領域および前記赤色領域において、反射率のピークを有する方が良い場合が有る。赤色変換部２２や緑色変換部２３の発光ピークが広い場合が有り、この様な場合には、前記緑色領域および前記赤色領域を強く反射する事で、各波長変換部から放射される長波長光のスペクトルをシャープに成形し、色純度を高める事ができる。反射率のピーク値は７０％以上である事が好ましい。

赤サブ画素７と緑サブ画素８では、赤色変換部２２と緑色変換部２３の上に、透過膜２５が配置されている。透過膜２５は青色光（励起光）を反射し、青色光より長波長側の光（長波長光）を透過する特性を有する。

透過膜２５は例えば、酸化チタン薄膜と二酸化ケイ素薄膜よりなる誘電体多層膜で構成される。赤サブ画素７では、赤色変換部２２により発生した赤色光は透過膜２５を透過して、外部へ放出される。しかし、青色光は透過膜２５によって反射され、赤色変換部２２へ戻される為、再度赤色変換部２２で吸収される。赤色変換部２２で吸収されずに、マイクロＬＥＤ１００Ｒ側へ進んだ光は、反射層１０を透過し、Ｐ電極１９Ｐ／Ｐ側層１３界面へ入射する。従って、青色光は透過膜２５と、Ｐ電極１９Ｐ／Ｐ側層１３界面の間に閉じ込められる為に、外部へは放射される量は極めて少なくなる。また、赤色変換部２２を何度も通過する内に、波長変換が進み、変換効率は高くなる。この様に、透過膜２５を設ける事で、青色光の外部放出を低減し、赤色変換部２２での変換効率を高める事ができる。この効果を活用すれば、赤色変換部２２をより薄くする事ができる。緑サブ画素８に付いても同様である。

換言すれば、透過膜２５は青色光を反射し、青色光より長波長側の光を透過することができるため、赤サブ画素７や緑サブ画素８からの青色光の放出を防ぎ、青色光を効率よく波長変換できる。その結果、赤サブ画素７や緑サブ画素８の色純度が向上し、画像表示素子２００の発光効率を向上させることができる。更に、波長変換層を薄くする事で製造が容易となる。

透過膜２５を構成する誘電体多層膜は、吸湿性が高く、劣化し易い為、パッシベーション膜２６で全体を覆う事が好ましい。パッシベーション膜２６は窒化シリコン膜の様なＣＶＤ膜でも良いし、シリコーン樹脂の様な樹脂材料でも良い。

（製造方法）
次に、マイクロＬＥＤ素子１００の製造方法の一例について、図３を参照して説明する。

図３（ａ）に示すように、成長基板(growth substrate)９上にＮ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３をこの順番で堆積することによって窒化物半導体層１４を形成する。Ｎ側層１１には、反射層１０が含まれる。成長基板９としては、例えば、（１１１）面シリコン基板を用いる事ができる。特に駆動回路基板５０と同じ大きさである事が好ましい。サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）やＳｉＣ等であっても良い。また、窒化物半導体層１４を構成する物質としては、例えばＧａＮ系の半導体等を用いることができる。また、窒化物半導体層１４を成長基板９上に成長させる装置としては、例えばＭＯＣＶＤ装置を用いることができる。なお、成長基板９は、表面に凹凸構造を有していても良い。表面に凹凸構造を有する場合には、エピ成長によって、一旦、表面を平坦化した後に、反射層１０を成長する事が好ましい。Ｎ側層１１は、層厚方向に導通する必要が有る為、内部に高抵抗層を含まない事が好ましく、層厚方向全体を通してＮ型の良導体である事が好ましい。本構成では反射層１０はＮ型層に含まれる為、Ｎ型導電性を有している。また、成長基板９に窒化物半導体層１４を形成し、室温に戻した段階で、成長基板９の反りが小さい事が好ましく、８インチウエハの場合には、駆動回路基板５０との貼り合せ（後述の図３（ｃ）工程）を容易にする為に、反りは３５μm以下である事が好ましい。この様な反りの低減は、Ｎ側層１１内に適切なバッファ層を設ける事で実現できる。

発光層１２は、ＩｎＧａＮ層やＧａＮ層からなる多重量子井戸層を含む。Ｎ側層１１及びＰ側層１３は、それぞれ種々の多層構造により構成される。本実施形態において、Ｎ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例えば、従来のＬＥＤ素子が採用しているＮ側層、発光層、及びＰ側層の構成を適宜採用することができる。したがって、本実施形態では、Ｎ側層１１、発光層１２、及びＰ側層１３の具体的な構成に関する説明を省略する。

反射層１０は、例えば、図２２に示す様に、ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ｎ層とＧａＮ層のペアを複数層重ねる事で形成できる。ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ｎ層は全部で３６層あり、各層の厚さは５７ｎｍから１２２ｎｍ程度である。その間にＧａＮ層が３５層含まれ、各層の厚さは５３ｎｍから１１４ｎｍ程度である。反射層１０の全体膜厚は大凡５．２μｍであった。これによって、波長５２０ｎｍでの反射率は６５％以上、波長６３０ｎｍでは反射率８０％以上を確保した。

なお、Ｎ側層１１の厚さｔ_nは、一般的に１０μｍ以下であり、５μｍ±２μｍ程度である場合が多い。発光層１２の厚さｔ_mqwは、一般的に１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下で有り、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度である場合が多い。Ｐ側層１３の厚さｔ_pは、一般的に５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下程度である場合が多い。

図３（ｂ）に示すように、Ｐ側層１３上にＰ電極層１９を全面に形成する。この段階では、Ｐ電極層１９は成長基板９であるウエハ全面に形成され、パターンニングされていない。Ｐ電極層１９としては、Ｐ側層とオーミックコンタクトが取り易いパラジウム等の金属薄膜、或いは５ｎｍ程度の厚さのパラジウムを界面に設けたアルミニュウム薄膜等の多層金属膜、或いは透明電極であるＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化物）とニッケルとアルミニュウムを積層した多層膜をＰ側層側に配置し、表面側には、駆動回路基板５０上のＰ側電極５１との接続に適した金や銅を配置した多層膜が適している。

図３（ｃ）に示す様に、窒化物半導体層１４上にＰ電極層(P-electrode layer)１９を形成した成長基板９を、Ｐ電極層１９側の面を駆動回路基板５０に面して、互いに貼り合せる。駆動回路基板５０は画像表示素子２００の駆動回路が形成されており、各マイクロＬＥＤ素子１００を駆動する画素駆動回路、２次元アレイに配置された画素のうち、特定の行を選択する行選択回路、特定の列の発光強度信号を出力する列信号出力回路、画像処理回路、等、を含んでいる。駆動回路基板５０の表面には、画素領域１内では、各マイクロＬＥＤ素子１００に電流を供給するＰ側電極５１、共通接続領域２には、Ｎ側電極５２、ダミー領域３にはダミー電極(Dummy-drive electrode)５３、外周部４には外部接続電極(I/O-electrode)５４が露出している。図３は１個の画像表示素子２００の断面模式図を示しているが、実際の工程は複数の画像表示素子２００を配置した基板状態で行われる。例えば、駆動回路基板５０は８インチシリコン基板であり、画像表示素子２００の駆動回路が数百個配置されている。この貼り合せによって、駆動回路基板５０上のＰ側電極５１、Ｎ側電極５２、ダミー電極５３、外部接続電極５４と、Ｐ電極層１９が接続される。この際、貼り付けは金属電極（例えば銅）同士の直接接続でも良いし、金属ナノ粒子を接着層として介在させても良い。本貼付け工程では、精密なアライメントは必要無い。ウエハ同士の貼り合せの場合、ウエハ同士が重なり合えば良い。尚、貼り合せの際の加熱、冷却による膨張・収縮によるストレスを避ける為、成長基板９と駆動回路基板５０は、同材料である事が好ましく、特にシリコンである事が好ましい。

次に図３（ｄ）の工程において、成長基板９を剥離する。シリコン基板の場合、研削、研磨、プラズマエッチング、ウエットエッチング等を組み合わせて、除去する事ができる。尚、図３に示す工程では、成長基板９が付いた状態で、窒化物半導体層１４を駆動回路基板５０と貼り合せたが、一旦、窒化物半導体層１４を別の基板（転写基板）に転写した後に、駆動回路基板５０に貼り合せ、転写基板を剥離しても良い。

次いで、図３（ｅ）に示す様に、画素分離溝１５を形成する。画素分離溝１５は、少なくとも、窒化物半導体層１４から、Ｐ電極層１９までをエッチングして、分割する溝である。画素領域１では、各マイクロＬＥＤ素子１００が、画素分離溝１５によって個別に分割される。画素分離溝１５によって、反射層１０もマイクロＬＥＤ素子１００毎に分割される。画素領域１でのＰ電極層１９は、マイクロＬＥＤ素子１００のＰ側層１３と接続するＰ電極１９Ｐとなる。画素領域１と共通接続領域２の境界や、共通接続領域２とダミー領域３の境界には同時に境界溝１５Ｂが形成される。共通接続領域２やダミー領域３を、更に境界溝１５Ｂによって、細かく分割しても良い。共通接続領域２のＰ電極層１９はＮ側電極５２と接続するＮ電極１９Ｎとなり、ダミー領域３のＰ電極層１９はダミーＰ電極１９Ｄとなる。外周部４では窒化物半導体層１４やＰ電極層１９が除去され（露出帯１５Ｏ）、外部接続電極５４が露出する。共通接続領域２には、Ｎ側電極５２上に、共通電極コンタクトホール１５Ｈが形成される。

画素分離溝１５の断面形状は、図３（ｅ）の断面視において、マイクロＬＥＤ素子１００の側壁が順テーパーになる事が好ましい。後工程の埋込材２０形成工程において、画素分離溝１５を埋め易くする為である。逆テーパーとなると、気泡が側壁に残り安く、光出力のバラツキを生じ易い。但し、テーパー角度が９０度から大きくずれると、発光層１２の面積が減少する為、テーパー角度は７０度から１１０度の範囲が好ましい。

本工程以降の工程は駆動回路基板５０に対して、処理が行われ、各パターンニングは駆動回路基板５０に対して、精密にアライメントされる。尚、本工程は、画素分離溝１５や境界溝１５Ｂの形成工程と、露出帯１５Ｏと共通電極コンタクトホール１５Ｈの形成工程は、分けて行っても良い。

次いで、図４（ａ）に示す様に、画素分離溝１５を埋込材２０によって埋め込み、窒化物半導体層１４は露出させる。同時に、境界溝１５Ｂ、共通電極コンタクトホール１５Ｈや露出帯１５Ｏも埋込材２０によって埋められる。埋込材２０は、後工程で共通Ｎ電極を形成する為に、表面を平坦化する事を第１の目的とする層であり、樹脂材でもＣＶＤ膜でも良い。隣接画素への光の漏出を防ぐ為に、光を吸収する顔料やカーボンブラックなどを加えた樹脂でも良い。或いは反射を強化し、マイクロＬＥＤ素子１００の光出力を向上させる為に、反射材となる白色顔料や、散乱粒子を加えた樹脂であっても良い。或いは、画素分離溝１５の側壁に、透明絶縁膜と反射率の高い金属膜の積層構造を設ける事で、隣接画素への光漏出を防いでも良い。

次いで、図４（ｂ）に示す様に、共通電極コンタクトホール１５Ｈ部の埋込材２０を除去し、図４（ｃ）に示す様に、共通電極コンタクトホール１５Ｈをプラグ５５で埋める。プラグ５５はタングステン等の材料であっても良い。更に、図４（ｄ）に示す様に、共通Ｎ電極５６を形成する。共通Ｎ電極５６はＩＴＯ等の透明導電膜を採用してもよいし、窒化物半導体層１４の大部分に開口部を有し、画素分離溝１５上に金属薄膜パターンを配置した金属製のメッシュ状電極を採用してもよいし、両者を組み合わせてもよい。メッシュ状電極の場合、後述の平坦部２４と兼用しても良い。共通Ｎ電極５６はマイクロＬＥＤ素子１００のＮ側層１１と接続し、共通接続領域において、プラグ５５を介して、Ｎ側電極５２へ接続する。

次に、図４（ｅ）に示す様に、緑波長変換部２３を緑サブ画素８上に形成する。この工程は、波長変換粒子を混合したネガ型レジストを用いて、フォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。或いは、ポジ型レジストを用いて、鋳型を形成し、その上に波長変換粒子や散乱粒子を混合した樹脂を塗布する事で、凹部を埋め込み、平坦部に残った樹脂材を除去し、更にポジ型レジスト材を取り除く方法でも形成できる。波長変換粒子は蛍光体粒子でも良いし、量子ドットや量子ロッドでも良い。

同様に、図５（ａ）、（ｂ）に示す様に、赤波長変換部２２、透明部２１を、それぞれ、赤サブ画素７上、青サブ画素６上に形成する。緑波長変換部２３、赤波長変換部２２、透明部２１の厚さは、ほぼ同じとする事が好ましい。各サブ画素での波長変換部や透明部の厚さが異なると、サブ画素間の配光性の相違が大きくなり、見る方向によって色味が異なると言う問題が生じる為である。また、表面の平坦性を確保し、後工程での透過膜２５やパッシベーション膜２６の形成を容易にする効果も有る。

次いで、図５（ｃ）に示す様に、平坦部(planarization portion)２４を形成する。平坦部２４は画素領域１では、緑波長変換部２３、赤波長変換部２２、透明部２１の間を埋めて、表面を平坦化し、画素領域１以外も平坦化する事で、後工程での透過膜２５やパッシベーション膜２６の形成を容易にする事を目的としている。平坦部２４は、樹脂材であり、隣接サブ画素への光の漏出を防ぐ為に、光を吸収する顔料やカーボンブラックなどを加えた樹脂でも良い。逆に反射を強化し、サブ画素の光出力を向上させる為に、反射材となる白色顔料や、散乱粒子を加えた樹脂であっても良い。即ち平坦部２４は吸光又は反射によって、隣接サブ画素への光の漏出を防ぐ遮光材である。

尚、本実施例では緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成後に、平坦部２４を形成しているが、前述の鋳型を形成し、後から、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成し、鋳型を残して平坦部２４に当てても良い。この場合には、平坦部２４を形成後には、緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１を形成する領域に凹部が形成されており、後に、その凹部に緑色波長変換部２３、赤色波長変換部２２、透明部２１が形成される。平坦部２４は上記樹脂材に加えて、透明樹脂材表面を金属膜によって覆った物でも良いし、金属材であっても良い。この場合、金属膜や金属材は反射率の高い銀やアルミニュウムが好ましい。

平坦部２４は図１に示す様に、埋込材２０の上部に配置されている事が好ましい。別の言い方をすれば、透明部２１や波長変換部２２、２３がマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面を完全に覆う事が好ましい。平坦部２４の底面がマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面と重なると、マイクロＬＥＤ素子１００から透明部２１や波長変換部２２、２３への光取出し効率が低下するからである。また平坦部２４の側面は、透明部２１や波長変換部２２、２３からの光取出し効率を改善する為に、傾斜している事が好ましい。傾斜角度は９０度より小さい程良いが、前記の様に、平坦部２４の底面がマイクロＬＥＤ素子１００の光出射面と重ならない事が好ましい。

更に、図５（ｄ）に示す様に、透過膜２５を形成する。透過膜２５は誘電体多層膜を堆積し、赤サブ画素７と緑サブ画素６上にのみ残し、それ以外の領域からは除去する。通常のフォトリソグラフィ技術によるパターニングによって加工できる。誘電体多層膜は、図２４に示す様に、例えば、１６ｎｍから７８ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ_２）を８層と、その間に、１１ｎｍから９０ｎｍの酸化ケイ素膜（ＳｉＯ_２）を７層、交互に堆積した膜であり、総膜厚は７８０ｎｍである。青色光（４６０ｎｍ付近）に対して、入射角度２０度以下では、９０％以上の高い反射率を有する。一方、緑色光や赤色光に対しては、反射率は５％以下であり、高い透過率を有している。尚、透過膜２５の形成前に、表面を平坦化する為に、透明な樹脂層を形成しても良い。

図６（ａ）に示す様に、透過膜２５上にパッシベーション膜２６を堆積する。透過膜２５は吸湿等によって、変質し易い為、保護膜としてパッシベーション膜２６がある事が好ましい。パッシベーション膜は例えば、プラズマＣＶＤ法等で形成した窒化ケイ素膜や、シリコーン樹脂なのである。

次いで、外周部４のパッシベーション膜２６、平坦部２４、埋込材２０が除去され、外部接続電極５４が表面に出す。駆動回路基板５０上に形成された、画像表示素子２００は、最終的に個別に切断され、パッケージに実装される。

共通電極５６や、緑波長変換部２３、赤波長変換部２２、透明部２１を形成する際には、画像表示素子２００の表面は、図４（ｃ）の様に、全面が平坦である事が好ましい。樹脂層を塗布する場合が多い為、平坦で無いと、塗布時にストリエーション等の不均一性が生じる、均一な波長変換層が形成できないと言う問題が生じる。ダミー領域３に窒化物半導体層１４が無い場合には、窒化物半導体層１４の厚さである数μｍの高さの段差が生じる為、この様な平坦性が確保されず、大きな問題となる。従って、ダミー領域３の窒化物半導体層１４は必要であり、それを固定する為のダミー電極５３も必要である。

更に、透過膜２５を形成する際にも、同様に平坦性が必要であり、平坦部２４がある事が好ましい。外部接続電極５４を含む外周部を露出させる工程は、共通電極５６や、緑波長変換部２３、赤波長変換部２２、透明部２１、透過膜２５の形成後で有る事が好ましい。

（反射層１０及び透過膜２５効果）
緑波長変換部２３と赤波長変換部２２は、それぞれ量子ドットを波長変換粒子として用い、ネガレジスト中に分散し、フォトリソグラフィ技術でパターンニングする。パターニング後のそれぞれの膜厚は８μｍとした。いずれも励起光となる青色光（ピーク波長４５０ｎｍ、ピーク半値幅１７ｎｍ）の透過強度は１％となる様に、量子ドットの分散量を調整した。緑波長変換部２３の発光のピーク波長は５３０ｎｍ、半値幅は３０ｎｍである。赤波長変換部２２の発光のピーク波長は６３０ｎｍ、半値幅は３２ｎｍである。

透過層２５をなす誘電体多層膜は、ＴｉＯ２薄膜（厚さ３５．８ｎｍ）とＳｉＯ２薄膜（厚さ７６．８ｎｍ）のペアを７層、イオンビーム蒸着法によって積層している。積層後、フォトリソグラフィ技術によって、赤サブ画素７と緑サブ画素８部分のみにレジストパターンを残し、ドライエッチング技術によって、赤サブ画素７と緑サブ画素８部分以外の誘電体多層膜を除去して、透過層２５を形成した。パッシベーション膜２６には、シリコーン樹脂を用いた。赤サブ画素７と緑サブ画素８部分に透過層２５が無い場合には、赤サブ画素７と緑サブ画素８での青色光の漏れ量（エネルギー量）を、それぞれ赤色光、青色光に対して１／１００にする為には、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の膜厚が８μｍ必要であったが、透過層２５がある場合には、それぞれ４．２μｍと４．０μｍに低減できた。従って、透過層２５によって、波長変換部の厚さを約半分に低減できた。これは、波長変換部のアスペクト比を大幅に低減できる為、画素の微細化を容易にする事ができる。

一方、窒化物半導体１４中に反射層１０を設けた事によって、赤サブ画素７からの赤色光の発光量は、反射層１０が無い場合に比べて、約８％向上した。反射層１０が無い場合には、赤波長変換部２２で発生した、赤色光の約半分はマイクロＬＥＤ１００側へ進み、最終的にマイクロＬＥＤ１００内部で反射されて、マイクロＬＥＤ１００から赤波長変換部２２へ戻るが、前記反射の反射率が低い為に、大きなロスが生じていた。これに対して反射層１０によって、より多くの赤色光がマイクロＬＥＤ１００から赤波長変換部２２へ戻され、赤色光の取出し効率が良くなった為である。反射層１０の反射率を更に改善する事で、発光量を更に改善できると考えられる。

緑色光に関しては、反射層１０が無い場合に比べて、約１０％向上した。改善のメカニズムは赤色の場合と同様であるが、改善の度合いが異なる要因は次の何れか、或いは両方であると考えられる。（１）赤色光に比べ、緑色光のＰ側層１３／Ｐ電極１９Ｐ界面での反射率が低い為、より改善効果が大きく見える。（２）反射層１０の特性が、赤色光に対して、緑色光に比べてより反射率が高くなった。

以上の様に、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の上（光放射側）に、透過膜２５を設け、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の下（励起光源側）に、反射層１０を設ける事で、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の厚さを薄くすると共に、発光効率を改善する事ができる。微細化を容易にすると共に、高価は波長変換材の使用量を減らす事で、生産コストを下げる効果も有る。

＜第２の実施形態＞
本実施形態は第１の実施形態に対し、透過層２５を有しない点が異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。

マイクロＬＥＤ１００の大きさが比較的大きく、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２を青色光が漏れない様に、十分厚く出来る場合には、透過層２５は省略する事ができる。それによって、工程数の増加を抑制し、誘電体多層膜の形成装置等の設備を削減できるからである。透過層２５を省略しても、反射層１０による光取出し改善効果は有用であり、且つ、一旦、窒化物半導体層１４の形成工程に組み込んでしまえば、反射層１０によるコストアップは僅かである。

図７（ａ）の画像表示素子２００ａは、図５（ｃ）までの工程で製造できる。これにパッシベーション２６を加えても良い。図７（ｂ）の画像表示素子２００ｂは、画像表示素子２００ａの赤サブ画素７と緑サブ画素８の上に、青色を吸収する青色光吸収フィルタ２９（励起光を吸収するフィルタ層）を追加した構造である。マイクロＬＥＤ１００の出力に余力がある場合には、所望の赤色光・緑色光を得る為に、マイクロＬＥＤ１００の出力を上げる場合が有る。この場合には、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２から漏れ出る励起光である青色光を青色光吸収フィルタ２９によって吸収する事で、赤色光・緑色光の色純度の低下を防ぐ事ができる。本実施形態によれば、画像表示素子２００ａや画像表示素子２００ｂにおいて、コストアップを最小限に抑制しながら、光出力を向上する事ができる。

＜第３の実施形態＞
本実施形態は第２の実施形態に対し、緑波長変換部２３、赤波長変換部２２、透明部２１を有せず、画素全体に黄色波長変換部３０を有し、青、緑、赤の各カラーフィルタを有する点が異なる。それ以外は、第２の実施形態と変わらない。

図８の画像表示素子２００ｃに示す様に、画素領域１全体に黄色波長変換部３０が形成されている。黄色波長変換部３０は青色光によって励起され、黄色光を発光し、全体として白色光を発する。青サブ画素６、赤サブ画素７、緑サブ画素８では、それぞれ、青カラーフィルタ３１、赤カラーフィルタ３２、緑カラーフィルタ３３が配置されており、それぞれ、青色光、赤色光、緑色光を発する。即ち赤カラーフィルタ３２は赤色光をだけを透過し、青色光（励起光）や緑色光（長波長光の一部）は透過しない。緑カラーフィルタ３３は緑色光をだけを透過し、青色光（励起光）や赤色光（長波長光の一部）は透過しない。青カラーフィルタ３１は青色光（励起光）を透過し、赤色光や緑色光（長波長光）は透過しない。尚、図８では青カラーフィルタ３１、赤カラーフィルタ３２、緑カラーフィルタ３３が互いに離れて配置されているが、互いに密着する様に配置しても良い。また、黄色波長変換部３０は複数の画素に跨って配置されているが、図１の様にサブ画素毎とに平坦部２４によって分割しても良い。

黄色波長変換部３０には、ＹＡＧ蛍光体微粒子を用いる事ができる。ＹＡＧ蛍光体は量子ドットに比べ、安定性が高く、比較的高い温度でも使用できる。従って、画像表示素子２００ｃは、量子ドットや他の蛍光体材料を用いた素子に比べ、よりハイパワーで動作させる事ができる。本構成は、この様に大きな光出力が必要な場合に有用な構成である。

本構成は、波長変換部として、黄色波長変換部３０を形成するだけで済む為、製造工程が非常に簡単である。画素毎に波長変換部を加工する必要が無く、一般に用いられるカラーフィルタ技術が使用できる為、技術的にも容易である。一方で、反射層１０による光取出し改善効果は有用であり、且つ、一旦、窒化物半導体層１４の形成工程に組み込んでしまえば、反射層１０によるコストアップは僅かである。

本実施形態によれば、画像表示素子２００ｃにおいて、コストアップを最小限に抑制しながら、光出力を向上する事ができる。

＜第４の実施形態＞
本実施形態は第１の実施形態に対し、透過層２５の製造方法が異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。

第１の実施形態では、波長変換部を形成後、その上に透過層２５を形成した。従って、透過層２５を構成する誘電体多層膜は樹脂層の上に形成される為、形成温度には上限が有り、誘電体多層膜の安定性には限界が有る。より安定した透過膜２５を形成する為に、透明基板３４上全面に誘電体多層膜を形成し、青サブ画素６部分の誘電体多層膜を除去する事で反射膜２５ｆを得る。図９（ａ）に示す様に、この様にして得た透明基板３４と透過膜２５ｆを、図５（ｃ）の工程を経た駆動回路基板５０へ貼付けえる事で、図９（ｂ）に示す画像表示素子２００ｄが形成される。貼合わせ時に透明な接着剤を使用しても良い。透明基板としては、石英、サファイア、耐熱ガラス等を使用する事ができ、透過膜２５ｆは高温で形成する事ができる為、より安定した部材となる。

本構成によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。更に、透過膜２５ｆは高温で形成される為、耐久性が有り、画像表示素子２００ｄの画素領域１は透明基板３４によって封止される為、耐久性を向上する事ができる。

＜第５の実施形態＞
本実施形態は第１の実施形態に対し、反射層１０の構成が異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。

第１の実施形態では、反射層１０をＮ側層１１中に設けたが、図１０に示すマイクロＬＥＤ素子１００ｅ（マイクロＬＥＤ素子Ｂ １００Ｂｅ、マイクロＬＥＤ素子Ｒ １００Ｒｅ、マイクロＬＥＤ素子Ｇ １００Ｇｅを総称）ではＰ側層１３中に設けている点が異なる。緑波長変換部２３、赤波長変換部２２によって発生した緑色光や赤色光に対する反射特性は、反射層１０ｅをＰ側層１３中に設けても、大きくは変わらない。発光層１２は緑色光や赤色光を殆ど吸収しない為である。反射層１０ｅはＰ側層１３中に設けている為、Ｐ型導電性を有する。本実施形態では、反射層１０ｅが窒化物半導体層１４ｅ内部に含まれており、発光層１２より駆動回路基板５０側に配置されている。

更に、反射層１０ｅにおいて、赤色光・緑色光（長波長光）に加え、青色光（励起光）に対しても、高い反射率を加える事で、光出力を向上する事ができる。

以上のように、画像表示素子２００ｅにおいては、反射層１０ｅは、マイクロＬＥＤ素子１００ｅを構成する窒化物半導体層１４ｅ内の発光層１２より、駆動回路基板５０側に配置されており、且つ、青色光（励起光）も反射する。

反射層１０ｅは少なくとも緑色領域（例えば波長５２０ｎｍ±１５ｎｍ）、赤色領域（例えば波長６３０ｎｍ±１５ｎｍ）、青色領域（例えば波長４６０ｎｍ±１５ｎｍ）では、高い反射特性を有する。励起光である青色光に対しても、Ｐ電極１３Ｐ側において高い反射率を実現できる為、マイクロＬＥＤ素子Ｂ １００Ｂｅ、マイクロＬＥＤ素子Ｒ１００Ｒｅ、マイクロＬＥＤ素子Ｇ １００Ｇｅの光出力を向上できるからである。従って、青サブ画素６の光出力が向上し、赤サブ画素７、緑サブ画素８の光出力も向上し、画像表示素子２００e全体の発光効率を改善する事ができる。

本実施形態によれば、画像表示素子２００ｅにおいて、光出力を向上する事ができる。

＜第６の実施形態＞
本実施形態は第１の実施形態に対し、マイクロＬＥＤ素子１００ｆが異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。第１の実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００は駆動回路基板５０側にＰ電極１９Ｐを有し、光射出側に共通Ｎ電極５６を有する、所謂、上下電極型であるが、本実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００ｆは片側にＰ、Ｎ両電極を有する構成である。

図１１に示す様に、マイクロＬＥＤ素子１００ｆ（マイクロＬＥＤ素子Ｂ １００Ｂｆ、マイクロＬＥＤ素子Ｒ １００Ｒｆ、マイクロＬＥＤ素子Ｇ １００Ｇｆを総称）は駆動回路基板５０ｆ側にＰ電極１９ｆＰとＮ電極１９ｆＮを有している。駆動回路基板５０ｆは、サブ画素毎にＰ側電極５１ｆとＮ側電極５２ｆを配置し、それぞれ、Ｐ電極１９ｆＰとＮ電極１９ｆＮと接続され、マイクロＬＥＤ素子１００ｆに所定の電流を流し、発光を制御する。この様な構成は、画像表示素子２００ｆの製造工程に於いて、共通Ｎ電極５６の製造工程を省略でき、製造が容易であると言う利点が有る。一方で、マイクロＬＥＤ素子１００ｆの片面にＰ、Ｎ両電極を配置する必要が有る為、素子の微細化はより難しく、高パワーが必要なヘッドアップディスプレイやプロジェクタ用途に適している。本実施形態では、反射層１０が窒化物半導体層１４内部に含まれており、発光層１２より波長変換層側に配置されている。反射層１０は窒化物半導体で構成されているが、第１の実施形態の様に上下方向に電流を流す必要が無く、反射層１０は、反射層１０を除く他の部分のＮ側層１１（比抵抗：１．０～１０ｍΩｃｍ）に比べて高抵抗であっても良い。高抵抗にする事で、窒化物半導体層１４の結晶性を改善し、マイクロＬＥＤ素子１００ｆの光出力を改善する事が出来る。尚、図１１ではサブ画素毎にＮ電極１９ｆＮを設けているが、Ｎ電極１９ｆＮはマイクロＬＥＤ素子１００ｆ毎に設ける必要は無く、複数のマイクロＬＥＤ素子１００ｆが１個のＮ電極１９ｆＮを共有しても良い。

画像表示素子２００ｆとしてみれば、マイクロＬＥＤ素子１００ｆの電極配置が異なるものの、反射層１０と透過層２５による効果は、第１の実施形態と同じであり、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の上（光放射側）に、透過膜２５を設け、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の下（励起光源側）に、反射層１０を設ける事で、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の厚さを薄くすると共に、発光効率を改善する事ができる。微細化を容易にすると共に、高価な波長変換材の使用量を減らす事で、生産コストを下げる効果も有る。

（製造方法）
次に、マイクロＬＥＤ素子１００ｆの製造方法の一例について、図１２を参照して説明する。図３と同じ工程に関する説明は省略する。図３との大きな相違点は、電極の配置以外に、マイクロＬＥＤ素子１００ｆを成長基板９ｆ上で形成し、画像表示素子２００ｆ単位で個片化した後、個片単位で駆動回路基板５０ｆ上に貼り付ける、と言う製造方法の相違がある。

図１２（ａ）に示すように、成長基板９ｆ上に反射層１０を含む窒化物半導体層１４を形成する点は第１の実施形態と同じであるが、本形態では成長基板９ｆとして、例えば、（０００１）面サファイア基板を用いる事ができる。

図１２（ｂ）に示すように、Ｐ側層１３、発光層１２とＮ側層１１の一部をエッチングしてメサ１６を形成した後、図１２（ｃ）に示す様に、保護膜１７で覆う。保護膜１７は例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。次いで、図１２（ｄ）に示す様に、メサ１６頂上部のＰ側層１３上にはＰ側コンタクトホール１８Ｐを、メサ１６底部のＮ側層１１露出部にはＮ側コンタクトホール１８Ｎを開口し、図１２（ｅ）に示す様に、それぞれにＰ電極１９ｆＰ、Ｎ電極１９ｆＮを形成する。次いで、図１３（ａ）に示す様に、保護膜１７と窒化物半導体層１４をエッチングし、画素分離溝１５ｆを形成し、各マイクロＬＥＤ素子１００ｆを分離する。画素分離溝１５ｆによって、反射層１０もマイクロＬＥＤ素子１００ｆ毎に分割される。

本構成では、発光層１２側からドライエッチング技術によって加工して行く為、図１２（ｃ）や図１３（ａ）に示す様に、メサ１６の傾斜した側面が発光層１２を覆い、マイクロ発光素子１００ｆのＮ側層１１の側面を傾斜させる事が容易である。いずれの側面も光出射方向に対して、開く様に傾斜しており、マイクロ発光素子１００ｆの光取出し効率を高める事が出来る。更に、画素分離溝１５の側壁を高反射性の金属膜で覆う事で、マイクロ発光素子１００ｆの側面からの光漏出を防止し、光出射方向への光取出し効率を高める事が出来る。Ｎ側層１１の側面と前記金属膜の間に、透明絶縁膜を配置する事で、一層、マイクロ発光素子１００ｆの光取出し効率を高める事が出来る。

図示していないが、マイクロＬＥＤ素子１００ｆが形成された成長基板９ｆは研磨され、画像表示素子２００ｆ単位で切断され、個片化される。個片化された状態で、図１３（ｂ）に示す様に、駆動回路基板５０ｆ上に貼り合せられる。駆動回路基板５０ｆはウエハ状態でも良いし、画像表示素子２００ｆ単位に分割されたチップ状態でも良いが、以下ではウエハ状態として説明する。

次いで図１３（ｃ）に示す様に、成長基板９ｆを剥離する。図１３（ｂ）の貼り合せ状態は仮接着に留め、図１３（ｃ）の成長基板９ｆ剥離後に、本接続する事が望ましい。成長基板９ｆが存在する状態では、成長基板９ｆと駆動回路基板５０ｆの熱膨張が異なる場合には、大きな温度上昇を伴う処理は難しい為、成長基板９ｆ剥離後に、温度上昇を伴う本接続を行う事が好ましいからである。本構成では仮接着状態又は本接続状態において、各マイクロＬＥＤ素子１００ｆを駆動回路基板５０ｆの制御によって、発光させる事ができる。従って、各マイクロＬＥＤ素子１００ｆの特性をテスト出来る。従って、不良のマイクロＬＥＤ素子１００ｆが見出された場合には、問題のマイクロＬＥＤ素子１００ｆを除去し、正常品を貼り付ける事で、修復する事ができる。本実施形態では、マイクロＬＥＤ素子１００ｆの電気的接続が駆動回路基板５０ｆ側にしか無い為、この様な修復が容易にできると言う点も利点である。

以降の工程は図１３（ｄ）～図１４（ｃ）に示すが、図１３（ｄ）は図４（ａ）と同様の埋込材２０形成工程であり、図１４（ａ）～図１４（ｃ）は図４（ｅ）～図６（ｂ）と同じ工程である為、説明は省略する。

＜第７の実施形態＞
本実施形態は第６の実施形態に対し、マイクロＬＥＤ素子１００ｇが異なる。それ以外は、第６の実施形態と変わらない。第６の実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００ｆでは、反射層１０を窒化物半導体層で構成していたが、本実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００ｇでは、誘電体多層膜を反射層１０ｇとして用いる。その為、窒化物半導体層１４ｇの成長方法が変わるが、反射層１０ｇ以外の点は、第６の実施形態と同じである。

本実施形態の画像表示素子２００ｇの断面模式図を図１５に示す。マイクロＬＥＤ素子１００ｇが誘電体多層膜で構成された反射層１０ｇを有し、反射層１０ｇが一部に貫通部４２を有している点が、画像表示素子２００ｆと異なる。本実施形態では、反射層１０ｇが窒化物半導体層１４ｇ内部に含まれており、発光層１２より波長変換層側に配置されている。

図１５に示す様に、画像表示素子２００ｇにおいては、反射層１０ｇは、誘電体多層膜であり、マイクロＬＥＤ素子１００ｇを構成する窒化物半導体層１４ｇは、反射層１０ｇの一部に貫通部４２を有し、貫通部４２はマイクロＬＥＤ素子１００ｇ毎に設けられている。貫通部４２はＧａＮ等の窒化物半導体によって、埋め込まれている。本構成では、貫通部４２に電流を流す必要が無い為、貫通部４２の窒化物半導体は、Ｎ側層１１ｇの他の部分に比べて高抵抗であっても良い。

上記構成によれば、貫通部４２がマイクロＬＥＤ素子１００ｇ毎に設けられている為、マイクロＬＥＤ素子１００ｇ間の特性バラツキを低減すると共に、誘電体多層膜を使って、反射層１０ｇの反射率を向上し、光出力を向上できる。

マイクロＬＥＤ素子１００ｇを構成する窒化物半導体１４ｇの形成工程を図１６に示す。図１６（ａ）に示す様に、成長基板９ｇ上にシード層４０を形成し、その上に誘電体多層膜を形成する。シード層４０は例えば、ＧａＮ層である。尚、シード層４０は成長基板９ｉの種類によっては、省略できる場合が有る。

誘電体多層膜は高温で安定な膜でなければならず、例えばＣＶＤ法で形成する二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と窒化ケイ素膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）の組合せ等が好ましい。ＳｉＯ_２層とＳｉ３Ｎ４層のペアを複数層重ねる事で形成できる。例えば、ＳｉＯ_２層厚８９ｎｍ、Ｓｉ３Ｎ４層６５ｎｍ、計１５４ｎｍ厚のペアを６層堆積した上に、ＳｉＯ_２層厚１０８ｎｍ、Ｓｉ３Ｎ４層７９ｎｍ、計１８７ｎｍ厚のペアを６層形成し、計１２ペア、反射層１０ｉの全体膜厚は大凡２μｍである。これによって、波長５２０ｎｍと波長６３０ｎｍでは反射率８０％を確保できる。

次に図１６（ｂ）に示す様に、反射層１０ｇに開口部４１を形成し、その底部にシード層４０を露出させる。開口部の形成は通常のフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術によって遂行できる。開口部４１の配置周期は、少なくとも画素の配置周期と同じか、その整数分の１である事が好ましい。これは各マイクロＬＥＤ素子１００ｇに同数の開口部４１が配置される為に必要な条件である。開口部４１の面積は、全体の面積に比べれば小さく、光学的な影響は大きく無いにしても、開口部４１が多い程、反射層１０ｇの効果は弱まる。従って、各マイクロＬＥＤ素子１００ｇに対して、同様に開口部が配置される事が好ましい。

次いで図１６（ｃ）に示す様に、Ｎ型層１１ｇを成長させる。その成長初期は、ＧａＮ膜の選択成長技術を用いて、まず開口部４１をＧａＮ膜によって埋め込む。その後、横方向成長する事で、反射膜１０ｇ上にＧａＮ層を広げ、表面を平坦化し、膜厚を増して、Ｎ側層１１ｇを形成する。

更に図１６（ｄ）に示す様に、Ｎ型層１１ｇの上に、発光層１２及びＰ側層１３を成長させ、窒化物半導体層１４ｇを形成する。発光層１２及びＰ側層１３の成長工程は実施形態６と変わらない。

窒化物半導体層１４ｇ形成後の、マイクロＬＥＤ素子１００ｇの形成工程、及び画像表示素子２００ｇの製造工程は、第６の実施形態と変わらない。

本構成では屈折差の大きい２種類の誘電体膜を積層する事で反射層１０ｇを形成する為、反射層１０ｇの反射率を向上できる。従って、赤色光や青色光の放射効率を更に向上する事ができる。

本実施形態では、図１５に示す様に、マイクロＬＥＤ素子１００ｇの上面とほぼ同じ大きさで透明部２１や波長変換部２２、２３が配置されているが、第1の実施形態の様に、マイクロＬＥＤ素子１００ｇの上面より大きな透明部２１や波長変換部２２、２３を配置しても良い。

＜変形例＞
第７の実施形態の変形例を図１７に示す。本変形例は第７の実施形態で示した窒化物半導体層１４ｇを第１の実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００へ適用した物である。

図１７に示す様に、マイクロＬＥＤ１００ｈ（マイクロＬＥＤ素子Ｂ １００Ｂｈ、マイクロＬＥＤ素子Ｒ １００Ｒｈ、マイクロＬＥＤ素子Ｇ １００Ｇｈを総称）は、反射層１０ｇと貫通部４２を有している。それ以外の構造は、第１の実施形態のマイクロＬＥＤ１００と同じである。本構成では、貫通部４２を通して電流を流す必要が有り、シード層４０と貫通部４２を構成するＧａＮ層はＮ型にドーピングされて、電導性を有する。即ち、貫通部４２は導電性の窒化物半導体によって埋められている。

以上の様に、上下電極タイプのマイクロＬＥＤ素子１００ｈに対しても、窒化物半導体層１４ｇの中に誘電体多層膜による反射膜を配置し、画像表示素子２００ｈの光出力を向上する事ができる。

尚、本変形例では、第1の実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００（上下電極型）に対して、第7の実施形態の窒化物半導体層１４ｇを組合せたが、第7の実施形態において示した製造工程によって、上下電極型マイクロＬＥＤ素子を形成する事も可能である。この場合には、第６の実施形態や第7の実施形態の様に、傾斜した側面によって発光層１２を囲い、マイクロ発光素子のＮ側層１１の側面を傾斜させる事が容易となる。いずれの側面も光出射方向に対して、開く様に傾斜させる事で、マイクロ発光素子の光取出し効率を高める事が出来る。更に、画素分離溝１５の側壁を高反射性の金属膜で覆う事で、マイクロ発光素子の側面からの光漏出を防止し、光出射方向への光取出し効率を高める事が出来る。Ｎ側層１１の側面と前記金属膜の間に、透明絶縁膜を配置する事で、一層、マイクロ発光素子の光取出し効率を高める事が出来る。

＜第８の実施形態＞
本実施形態は第１の実施形態に対し、マイクロＬＥＤ素子１００ｉが異なる。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。第１の実施形態のマイクロＬＥＤ素子１００は窒化物半導体１４内部に、窒化物半導体によって構成された反射層１０を有していたが、本構成の反射膜１０ｉは、誘電体多層膜によって構成され、Ｐ側層１３の外側に配置されている。即ち、発光層１２より駆動回路基板５０側に反射膜１０ｉが配置されている。

図１８に示す様に、マイクロＬＥＤ１００ｉ（マイクロＬＥＤ素子Ｂ １００Ｂｉ、マイクロＬＥＤ素子Ｒ １００Ｒｉ、マイクロＬＥＤ素子Ｇ １００Ｇｉを総称）はＰ側層１３の駆動回路基板５０側に透明電極層４４と反射膜１０ｉを有しており、透明電極層４４はＰ電極１９ｉＰを介して、Ｐ側電極５１と接続している。マイクロＬＥＤ１００ｉを構成する窒化物半導体層１４ｉはＮ側層１１ｉと発光層１２、Ｐ側層１３よりなり、反射層を含んでいなくても良い。その他の構成は、第１の実施形態と変わらない。

本構成では反射膜１０ｉとして、誘電体多層膜を用いる。また、反射膜１０ｉは赤色光、緑色光（長波長光）ばかりでなく、青色光（励起光）に対しても高い反射率を有する事が好ましい。そうする事で、第５の実施形態と同様の効果を生じる事ができる。即ち、反射層１０ｉにおいて、赤色光・緑色光に加え、青色光に対しても、高い反射率を加える事で、光出力を向上する事ができる。励起光である青色光に対しても、Ｐ側層１３側において高い反射率を実現できる為、マイクロＬＥＤ素子Ｂ １００Ｂｉ、マイクロＬＥＤ素子Ｒ １００Ｒｉ、マイクロＬＥＤ素子Ｇ １００Ｇｉの光出力を向上できるからである。従って、青サブ画素６の光出力が向上し、赤サブ画素７、緑サブ画素８の光出力も向上し、画像表示素子２００ｉ全体の発光効率を改善する事ができる。

更に、本実施形態では、反射膜１０ｉとして、比較的高温で形成する、安定で、屈折率差の大きな誘電体膜ペアを用いた多層膜を用いる事が容易となり、青色光、赤色光、緑色光に対して、高い反射率を有する反射膜１０ｉを、比較的薄い層で形成する事が可能となる。それによって、光出力特性の向上に伴うコストアップを最小限に留める事ができる。

図１８に示す様に、反射層１０ｉは、誘電体多層膜であり、マイクロＬＥＤ素子１００ｉを構成する窒化物半導体層１４ｉに対して、駆動回路基板５０側に設けられており、駆動回路基板５０と窒化物半導体層１４ｉは、反射層１０ｉを貫通して設けられた電極によって接続している。上記構成によれば、画像表示素子２００ｉにおいて、反射層１０ｉを貫通して設けられた電極によって駆動回路基板５０と窒化物半導体層１４ｉとを接続することができる。

（製造方法）
図１９に示す様に、成長基板９上にＮ側層１１ｉ、発光層１２、Ｐ側層１３よりなる、窒化物半導体層１４ｉを成長させた後、透明電極層４４と反射層１０ｉを堆積する。反射層１０ｉの堆積温度は、透明電極層４４が劣化しない温度範囲であれば良い為、６００℃以下であれば良く、比較的高温で堆積が可能となり、安定した良好な膜を得る事ができる。透明電極層４４は、ＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化物）等で有り、厚さは５０ｎｍから６００ｎｍ程度である。反射層１０ｉは、図２３に示す様に、ＴｉＯ_２薄膜とＳｉＯ_２薄膜のペアを１７層積層した。ＴｉＯ_２薄膜の厚さは８ｎｍから７５ｎｍ、ＳｉＯ_２薄膜の膜厚は８ｎｍから１７１ｎｍの範囲であり、層毎に膜厚を最適化し、波長４４０ｎｍから６５０ｎｍの範囲内で、入射角２５度以下では、反射率が平均的に８０％以上となる様に最適化した。３００℃の基板温度で、オンビーム蒸着法によって積層している。全体厚は２．８５μｍであった。

図１９（ｂ）に示す様に、反射層１０ｉ積層後、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術によって、開口部４５を形成する。開口部４５の底部には透明電極層４４が現れる。次いで、図１９（ｃ）に示す様に、Ｐ電極層１９ｉを形成する。Ｐ電極層１９ｉは開口部４５を埋めるプラグ部分を有する事が好ましい。平面部を覆う平坦な膜の部分は有る事が好ましいが、省略する事も出来る。次いで、図１９（ｄ）に示す様に、成長基板９を駆動回路基板５０に貼り合せ、図１９（ｅ）に示す様に、成長基板９を剥離する工程は、第１の実施形態と同じである。

図２０（ａ）に示す画素分離溝１５ｉの形成に於いては、窒化物半導体層１４ｉと透明電極層４４と、反射膜１０ｉとＰ電極１９ｉを順にエッチングする。それ以外は第１の実施形態と同じである。以降の工程は第１の実施形態と同じであり、図１８の画像表示素子２００ｉが形成される。

＜第９の実施形態＞
本実施形態は第１の実施形態に対し、マイクロＬＥＤ素子１００ｊの発光波長が近紫外線である青紫光（ピーク波長４１０ｎｍ±１５ｎｍ）となり、透明部２１が青波長変換部２１ｊに置き換えられる点が大きく異なる。これに付随して、反射層１０ｊは、赤色、緑色に加えて、青色光（ピーク波長４６０±１５ｎｍ）も反射する様に層構成が変更される。また、透過層２５ｊは青サブ画素６を含めて、画素領域１全体を覆い、青色から赤色までの可視域全域を透過し、青紫光だけを反射する。それ以外は、第１の実施形態と変わらない。

図２１に示す様に、本構成の画像表示素子２００ｊの構成は、第１の実施形態より大きく変わらない。マイクロＬＥＤ素子１００ｊが青紫光を発する様に、発光層１２ｊの量子井戸層が変わる。主に量子井戸層のインジュウム（Ｉｎ）濃度を下げられる。反射層１０ｊは赤色、緑色に加えて、青色光も反射する様に層構成が変更される。これらが窒化物半導体層１４ｊに関する変更点である。

青サブ画素６上には、第１の実施形態では透明部２１が配置されていたが、本構成では青波長変換部２１ｊが配置される。青波長変換部２１ｊは赤色変換部や緑色変換部と同様に、蛍光体や量子ドット、量子ロッド等の波長変換粒子を樹脂中に分散させる事で形成できる。透過層２５ｊは赤サブ画素７と緑サブ画素８だけでなく、青サブ画素６上にも配置される。透過層２５ｊの構成も、赤色と緑色に加えて青色光も透過し、青紫光を反射する様に膜構成が変更される。

以上の様に、本構成によれば、マイクロＬＥＤ素子の励起光の発光波長は青色に限らず、近紫外線や紫外線、他の波長であっても良い。近紫外線や紫外線を励起光として用いる場合には、青波長変換部２１ｊ、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の下（励起光源側）に、反射層１０ｊを設ける事で、青波長変換部２１ｊ、緑波長変換部２３と赤波長変換部２２の厚さを薄くすると共に、発光効率を改善する事ができる。微細化を容易にすると共に、高価は波長変換材の使用量を減らす事で、生産コストを下げる効果も有る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 画素領域
２ 共通接続領域
３ ダミー領域
４ 外周部
５ 画素
６ 青サブ画素
７ 赤サブ画素
８ 緑サブ画素
９、９ｇ 成長基板
１０、１０ｅ、１０ｇ、１０ｉ、１０ｊ 反射層
１１、１１ｅ、１１ｇ、１１ｉ Ｎ側層
１２、１２ｊ 発光層
１３、１３ｅ Ｐ側層
１４、１４ｅ、１４ｇ、１４ｉ、１４ｊ 窒化物半導体層
１５、１５ｆ、１５ｇ 画素分離溝
１５Ｂ、１５ｉＢ 境界溝
１５Ｈ、１５ｉＨ 共通電極コンタクトホール
１５Ｏ、１５ｉＯ 露出帯
１６ メサ
１７ 保護膜
１８Ｐ Ｐ側コンタクトホール
１８Ｎ Ｎ側コンタクトホール
１９、１９ｈ、１９ｉ Ｐ電極層
１９Ｐ、１９ｆＰ、１９ｉＰ Ｐ電極
１９Ｎ、１９ｆＮ、１９ｉＮ Ｎ電極
１９Ｄ、１９ｆＤ、１９ｉＤ ダミー電極
２０ 埋込材
２１ 透明部
２１ｊ 青色変換部（青波長変換部）
２２ 赤色変換部（赤波長変換部）（波長変換層）
２３ 緑色変換部（緑波長変換部）（波長変換層）
２４ 平坦部
２５、２５ｃ、２５ｆ、２５ｊ 透過膜
２６ パッシベーション
２８ 光吸収層
２９ 青色光吸収フィルタ
３０ 黄色蛍光体
３１ 青カラーフィルタ
３２ 緑カラーフィルタ
３３ 赤カラーフィルタ
３４ 透明基板
４０ シード層
４１ 開口部
４２ 貫通部
４３
４４ 透明電極層
４５ 開口部
５０、５０ｆ 駆動回路基板
５１、５１ｆ Ｐ側電極
５２、５２ｆ Ｎ側電極
５３ ダミー電極
５４ 外部接続電極
５５ プラグ
５６ 共通Ｎ電極
１００、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ、１００ｉ、１００ｊ マイクロＬＥＤ素子
１００Ｂ、１００Ｂｅ、１００Ｂｆ、１００Ｂｇ、１００Ｂｈ、１００Ｂｉ、１００Ｂｊ マイクロＬＥＤ素子Ｂ（青サブ画素）
１００Ｒ、１００Ｒｅ、１００Ｒｆ、１００Ｒｇ、１００Ｒｈ、１００Ｒｉ、１００Ｒｊ マイクロＬＥＤ素子Ｒ（赤サブ画素）
１００Ｇ、１００Ｇｅ、１００Ｇｆ、１００Ｇｇ、１００Ｇｈ、１００Ｇｉ、１００Ｇｊ マイクロＬＥＤ素子Ｇ（緑サブ画素）
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｇ、２００ｈ、２００ｉ、２００ｊ 画像表示素子

Claims (26)

1. 駆動回路基板上に、
   マイクロＬＥＤ素子と、
   前記マイクロＬＥＤ素子の発する励起光を波長変換して、前記駆動回路基板とは反対側に射出する波長変換層と、
   を順に積層し、アレイ状に配列した画像表示素子であって、
   前記マイクロＬＥＤ素子は、前記波長変換層によって波長変換された長波長光を反射する反射層を有しており、
   前記反射層は誘電体多層膜より構成されており、
   前記反射層の一部に貫通部を有し、前記貫通部は前記マイクロＬＥＤ素子毎に設けられており、
   前記貫通部を窒化物半導体が埋めている
   ことを特徴とする画像表示素子。
2. 前記波長変換層の、前記長波長光の射出側の面に、前記長波長光を透過し、前記励起光を反射する透過膜を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
3. 前記反射層は前記マイクロＬＥＤ素子毎に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示素子。
4. 前記マイクロＬＥＤ素子を構成する窒化物半導体層は、前記マイクロＬＥＤ素子毎に分割されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の画像表示素子。
5. 前記窒化物半導体層の側面には、透明絶縁層と高反射金属膜が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の画像表示素子。
6. 前記波長変換層は、前記マイクロＬＥＤ素子の光射出面全体を覆うことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の画像表示素子。
7. 前記反射層は、前記マイクロＬＥＤ素子の発光層より前記駆動回路基板側に配置され、前記励起光を反射する
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の画像表示素子。
8. 前記貫通部を電極材が埋めている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
9. 前記反射層は、前記マイクロＬＥＤ素子の、前記駆動回路基板と対面する面のみに配置されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の画像表示素子。
10. 前記波長変換層の、前記長波長光の射出側の面に、前記長波長光を透過し、前記励起光を吸収するフィルター層を有する
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像表示素子。
11. 前記波長変換層の、前記長波長光の射出側の面に、前記励起光を吸収し、長波長光の一部を透過するカラーフィルター層を有する
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像表示素子。
12. 前記マイクロＬＥＤ素子は青色光を発し、前記波長変換層は当該青色光を長波長光に変換する
    ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の画像表示素子。
13. 前記反射層は、波長５２０±１５ｎｍと波長６３０±１５ｎｍで、反射率のピークを有し、
    前記透過膜は、波長４６０±１５ｎｍで、反射率のピークを有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示素子。
14. 前記反射層は、波長４６０±１５ｎｍと波長５２０±１５ｎｍと波長６３０±１５ｎｍで、反射率のピークを有し、
    前記透過膜は、波長４６０±１５ｎｍで、反射率のピークを有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示素子。
15. 駆動回路基板上に、
    マイクロＬＥＤ素子と、
    前記マイクロＬＥＤ素子の発する励起光を波長変換して、前記駆動回路基板と反対側に射出する波長変換層と、
    を順に積層し、アレイ状に配列した画像表示素子であって、
    前記波長変換層によって波長変換された長波長光を透過すると共に、前記励起光を反射する透過膜を、前記波長変換層の、前記長波長光の射出側の面に有しており、
    前記波長変換層と前記透過膜の間には、透明樹脂層が配置されていることを特徴とする画像表示素子。
16. 前記マイクロＬＥＤ素子を構成する窒化物半導体層は、前記マイクロＬＥＤ素子毎に分割されていることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示素子。
17. 前記窒化物半導体層の側面には、透明絶縁層と高反射金属膜が配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の画像表示素子。
18. 前記波長変換層は、前記マイクロＬＥＤ素子の光射出面全体を覆うことを特徴とする請求項１５～１７のいずれか１項に記載の画像表示素子。
19. 前記波長変換層は、前記励起光を吸収して前記長波長光を放出する波長変換粒子、前記長波長光を放出しない散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１５～１８のいずれか１項に記載の画像表示素子。
20. 前記波長変換層の、前記長波長光の射出側の面に、前記長波長光を透過し、前記励起光を吸収するフィルター層を有することを特徴とする請求項１５～１９のいずれか１項に記載の画像表示素子。
21. 駆動回路基板上に、
    マイクロＬＥＤ素子と、
    前記マイクロＬＥＤ素子の発する励起光を波長変換して、前記駆動回路基板と反対側に射出する波長変換層と、
    を順に積層し、アレイ状に配列した画像表示素子であって、
    前記波長変換層は、赤色光を放出する赤色波長変換層と、緑色光を放出する緑色波長変換層とを含み、
    前記励起光は青色光であって、青色光を直接放出するマイクロＬＥＤ素子を更に含み、青色光を直接放出するマイクロＬＥＤ素子上には、透明部が配置されており、
    前記赤色波長変換層と前記緑色波長変換層の、前記赤色光と前記緑色光の射出側の面、前記赤色光と前記緑色光を透過すると共に、前記青色光を反射する透過膜を有しており、
    前記赤色波長変換層、前記緑色波長変換層と前記透過膜の間には、透明樹脂層が配置されている
    ことを特徴とする画像表示素子。
22. 前記透過膜の、前記赤色光と前記緑色光の射出側の面には、パッシベーション膜が配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の画像表示素子。
23. 前記マイクロＬＥＤ素子を構成する窒化物半導体層は、前記マイクロＬＥＤ素子毎に分割されていることを特徴とする請求項２１に記載の画像表示素子。
24. 前記マイクロＬＥＤ素子の側面には、透明絶縁層と高反射金属膜が配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の画像表示素子。
25. 前記赤色波長変換層、前記緑色波長変換層と前記透明樹脂層は、それぞれ対応する前記マイクロＬＥＤ素子の光射出面全体を覆うことを特徴とする請求項２１に記載の画像表示素子。
26. 前記赤色波長変換層と前記緑色波長変換層は、前記励起光を吸収して前記赤色光と緑色光を放出する赤色波長変換粒子と緑色波長変換粒子をそれぞれ含み、更に波長変換しない散乱粒子を含むことを特徴とする請求項２１に記載の画像表示素子。

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