JP4912448B2

JP4912448B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4912448B2
Application number: JP2009243404A
Authority: JP
Inventors: 健治小宮; 哲根岸; 晃秀柴田; 敏森下; 浩岩田; 明高橋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: JP2011091201A; CN102097446B; CN102097446A

Description

この発明は、明るさのむらを低減できる発光装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device capable of reducing uneven brightness and a method for manufacturing the same.

従来、発光ダイオードから入射される光を光束制御部材で屈折させて出射光による明るさのむらを低減させる面光源装置が提案されている(特許文献１(特開２００６−３２１７２号)参照)。また、特許文献２(特開２００３−１９５７９２号)では、複数の発光ダイオードを複数の組に分割し、この複数組の各組毎の発光ダイオードを同一位相でパルス点灯すると共に各組のパルス点灯タイミングをずらすことで、全ての発光ダイオードを同時に点灯する場合の電力不足を回避して、小電力でも明るさのむらを低減可能な面光源装置が提案されている。 Conventionally, a surface light source device has been proposed in which light incident from a light emitting diode is refracted by a light flux controlling member to reduce uneven brightness due to emitted light (see Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-32172)). Further, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-195792), a plurality of light emitting diodes are divided into a plurality of groups, and the light emitting diodes of each of the plurality of groups are pulsed with the same phase and each group of pulsed lightings. There has been proposed a surface light source device capable of avoiding power shortage when all the light emitting diodes are turned on simultaneously by shifting the timing, and reducing unevenness of brightness even with low power.

ところで、明るさのむらを低減させるために、前者の面光源装置では光束制御部材が必要になり、後者の面光源装置ではパルス発生回路やタイミング発生回路が必要になる。したがって、上記従来の面光源装置では、明るさのむらを低減させるための部品を要するので、コスト上昇を招くという問題がある。 By the way, in order to reduce unevenness of brightness, the former surface light source device requires a light flux controlling member, and the latter surface light source device requires a pulse generation circuit and a timing generation circuit. Therefore, the conventional surface light source device requires a component for reducing unevenness in brightness, leading to a problem of increasing costs.

特開２００６−３２１７２号公報JP 2006-32172 A 特開２００３−１９５７９２号公報JP 2003-195792 A

そこで、この発明の課題は、明るさのむらを低減させるための部品が不要であり、低コストで均一な明るさを得ることができる発光装置およびその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting device that can obtain uniform brightness at a low cost without using parts for reducing unevenness of brightness, and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するため、この発明の発光装置は、第１の電極と第２の電極とを有する基板と、
上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域に面積１ｃｍ^２当たりの個数が略均一であるように配置されていると共に上記第１の電極と第２の電極との間に接続された最大寸法が１００μｍ以下の複数の発光ダイオード素子とを備え、
上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光ダイオード素子の配置密度が、１００個/ｃｍ^２以上であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a light-emitting device of the present invention includes a substrate having a first electrode and a second electrode,
The maximum dimension connected between the first electrode and the second electrode is 100 μm or less, and the number per 1 cm ² of the area is substantially uniform in a region of 10 cm ² or more on the substrate. A plurality of light emitting diode elements,
The arrangement density of the light emitting diode elements in a region of 10 cm ² or more on the substrate is 100 / cm ² or more.

この発明の発光装置によれば、以下に説明するように、明るさのむらを１０％以下にすることができる。ここで、上記明るさのむらとは、上記基板の面積１ｃｍ^２の大きさの発光領域に分割したときに、各発光領域の明るさのばらつきを言う。 According to the light emitting device of the present invention, the brightness unevenness can be reduced to 10% or less as described below. Here, the unevenness of brightness refers to variation in brightness of each light emitting region when the substrate is divided into light emitting regions having an area of 1 cm ^{2 on} the substrate.

まず、基板上に複数の発光素子が配置された領域が発光領域となり、一般的にバックライトや照明装置を見るときはこのバックライトや照明装置からおよそ３０ｃｍ離れる。光源からの距離がおよそ３０ｃｍ離れてみる場合、上記発光領域の面積が１０ｃｍ^２以上であることにより、人間はこの領域を点光源ではなく面光源として認識し、上記発光領域内での明るさのむらに敏感になる。 First, a region where a plurality of light emitting elements are arranged on a substrate is a light emitting region. Generally, when a backlight or a lighting device is viewed, it is about 30 cm away from the backlight or the lighting device. When the distance from the light source is about 30 cm, since the area of the light emitting region is 10 cm ² or more, a human recognizes this region as a surface light source instead of a point light source, and uneven brightness in the light emitting region. Become sensitive to.

そして、３０ｃｍ離れた面光源を見るとき、人間の目は発光領域において１ｃｍ以上のスケールで明るさが変化した場合に、明るさのむらを敏感に検知する。したがって、発光領域における１ｃｍ×１ｃｍのスケール、すなわち上記発光領域における面積１ｃｍ^２の明るさを基準にとるのが適切である。一例として、本発明の適用対象としてバックライトや照明装置が考えられるが、一般的に上記バックライトや照明装置を見るときはこのバックライトや照明装置からおよそ３０ｃｍ離れる。 When viewing a surface light source 30 cm away, the human eye sensitively detects uneven brightness when the brightness changes on a scale of 1 cm or more in the light emitting region. Therefore, it is appropriate to take a 1 cm × 1 cm scale in the light emitting region, that is, a brightness of an area of 1 cm ² in the light emitting region as a reference. As an example, a backlight or a lighting device can be considered as an application target of the present invention. Generally, when viewing the backlight or the lighting device, the backlight or the lighting device is approximately 30 cm away from the backlight or the lighting device.

１つの発光素子の明るさばらつきｄＩを、±５０％とすると、発光領域の面積１ｃｍ^２に明るさの中間値Ｉ０を持つ発光素子を１つ配置した場合は、上記発光領域の面積１ｃｍ^２当たりの明るさＩは、次式(１)で算出される。
Ｉ＝Ｉ０±０.５×Ｉ０ … (１) The brightness variation dI of one light emitting element, when ± 50%, if the light-emitting device having an intermediate value I0 brightness of an area 1 cm ² of the light emitting region arranged one area 1 cm ² per the emission region Is calculated by the following equation (1).
I = I0 ± 0.5 × I0 (1)

また、発光領域の面積１ｃｍ^２に、明るさの中間値Ｉ０の１/ｎ(ｎは自然数)の明るさをもつ発光素子をｎ個配置した場合には、発光領域の面積１ｃｍ^２当たりの明るさＩは、次式(２)で算出される。
Ｉ＝ｎ×(１/ｎ)×Ｉ０±ｎ^１／２×(１/ｎ)×０.５×Ｉ０
＝Ｉ０±１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０ … (２) Also, an area 1 cm ² of the light emitting region, the light-emitting element having a brightness of 1 / n of the intermediate value I0 brightness (n is a natural number) when n pieces arranged, the brightness of the area of 1 cm ² per light emitting area The length I is calculated by the following equation (2).
I = n × (1 / n) × I0 ± n ^1/2 × (1 / n) × 0.5 × I0
= I0 ± 1 / n ^1/2 × 0.5 × I0 (2)

したがって、上式(２)において、ｎ＝１００とすると、
Ｉ＝Ｉ０±０.１×０.５×Ｉ０
＝Ｉ０±０.０５×Ｉ０ … (３) Therefore, in the above equation (2), if n = 100,
I = I0 ± 0.1 × 0.5 × I0
= I0 ± 0.05 × I0 (3)

上式(３)から、発光領域の面積１ｃｍ^２に、明るさの中間値Ｉ０の１/１００の明るさをもつ発光素子を１００個配置することによって、明るさのむらを±５％以下にできる。ここで、人間の目は、１０％(±５％)を超える明るさのむらを敏感に検知するため、明るさのむらが１０％を超えると不良品となる。これに対し、本発明の発光装置によれば、明るさのむらを低減させるための部品を用いなくても、明るさのむらを１０％以下に低減することができ、低コストで均一な明るさを得ることができる。 From the above equation (3), by arranging 100 light emitting elements having a brightness of 1/100 of the intermediate value I0 of brightness in the area of the light emitting region of 1 cm ² , the brightness unevenness can be reduced to ± 5% or less. . Here, since the human eye sensitively detects unevenness in brightness exceeding 10% (± 5%), it becomes a defective product if the unevenness in brightness exceeds 10%. On the other hand, according to the light emitting device of the present invention, the uneven brightness can be reduced to 10% or less without using a component for reducing the uneven brightness, and uniform brightness can be achieved at low cost. Obtainable.

なお、上記発光素子の配置密度の上限値は現在の製造上の実質的な限界として１０００００００個／ｃｍ^２である。また、上記基板上の領域の面積の上限値は現在の製造上の実質的な限界として１０ｍ×１０ｍである。 In addition, the upper limit of the arrangement density of the light-emitting elements is 10000000 / cm ² as a practical limit in the current manufacturing. Further, the upper limit value of the area of the region on the substrate is 10 m × 10 m as a practical limit at present.

また、一実施形態の発光装置は、上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光素子の配置密度が、１２０個/ｃｍ^２以上である。 In one embodiment, the arrangement density of the light emitting elements in a region of 10 cm ² or more on the substrate is 120 / cm ² or more.

この実施形態の発光装置によれば、以下で説明するように、複数の発光素子のうちの１つが故障したときにも、明るさのむらを１０％以下にすることができ、歩留まりを向上できる。 According to the light emitting device of this embodiment, as will be described below, even when one of the plurality of light emitting elements fails, the uneven brightness can be reduced to 10% or less, and the yield can be improved.

まず、基板の発光領域のうちの或る１つの面積１ｃｍ^２の領域にｎ個の発光素子を配列した場合を考える。ここで、各発光素子の明るさのばらつきＩｄが５０％であり、上記ｎ個の発光素子のうちのｍ個の発光素子が故障した(発光しない)とする。そして、上記或る１つの面積１ｃｍ^２の領域では、故障した発光素子がなく、ｍ＝０であり、ｎ個の発光素子が最も明るくなるようにばらついた場合、上記或る１つの面積１ｃｍ^２の領域での明るさＩｍａｘは、上述の式(２)を元にして、次式(４)のように算出される。
Ｉｍａｘ＝Ｉ０＋１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０ … (４) First, consider a case where n light emitting elements are arranged in a certain area of 1 cm ² in one of the light emitting regions of the substrate. Here, it is assumed that the brightness variation Id of each light-emitting element is 50%, and m light-emitting elements out of the n light-emitting elements have failed (do not emit light). Then, in the region having a certain area of 1 cm ² , when there is no faulty light emitting element and m = 0 and n light emitting elements are dispersed so as to be brightest, the certain area of 1 cm ^{2 is obtained.} The brightness Imax in the region is calculated as the following equation (4) based on the above equation (2).
Imax = I0 + 1 / n ^1/2 × 0.5 × I0 (4)

一方、上記発光領域のうちの別の１つの面積１ｃｍ^２の領域では、配列したｎ個の発光素子のうちのｍ個(ｍ＞０)の発光素子が故障し、ｎ個の発光素子が最も暗くなるようにばらついた場合、上記別の１つの面積１ｃｍ^２の領域での明るさＩｍｉｎは、上述の式(２)を元にして、次式(５)のように算出される。
Ｉｍｉｎ＝Ｉ０−１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０−ｍ×Ｉ０/ｎ … (５) On the other hand, in the other area of 1 cm ² in area, m (m> 0) of the arranged n light emitting elements fail, and the n light emitting elements are the most. When it varies so as to be dark, the brightness Imin in the other area of 1 cm ² is calculated as the following expression (5) based on the above expression (2).
Imin = I0−1 / n ^1/2 × 0.5 × I0−m × I0 / n (5)

そして、明るさのむらＩｄは、上式(４)で算出されるＩｍａｘから上式(５)で算出されるＩｍｉｎを減算した値をＩ０で除算した値であり、次式(６)で算出される。
Ｉｄ＝(Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ)/Ｉ０
＝{(Ｉ０＋１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０)
−(Ｉ０−１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０−ｍ×Ｉ０/ｎ)}/Ｉ０
＝１/ｎ^１／２＋ｍ/ｎ … (６) The brightness unevenness Id is a value obtained by subtracting Imin calculated by the above equation (5) from Imax calculated by the above equation (4) and dividing by I0, and is calculated by the following equation (6). The
Id = (Imax−Imin) / I0
= {(I0 + 1 / n ^1/2 × 0.5 × I0)
− (I0−1 / n ^1/2 × 0.5 × I0−m × I0 / n)} / I0
= 1 / n ^1/2 + m / n (6)

上式(６)で算出される明るさのむらＩｄを、０.１以下(１０％以下)にするような発光素子密度Ｎ(個/ｃｍ^−２)と許される故障個数Ｍとの関係を、図３に示す。図３を参照すれば、発光素子密度素子密度Ｎが１２０(個/ｃｍ^２)以上になると、最も暗くばらついた場合に、故障した発光素子があっても良品と判定されるが、１２０個/ｃｍ^２未満になると、最も暗くばらついた場合に故障した発光素子があると、不良品となることが分る。 The relationship between the light emitting element density N (pieces / cm ⁻² ) and the allowable failure number M, which makes the brightness unevenness Id calculated by the above formula (6) 0.1 or less (10% or less), As shown in FIG. Referring to FIG. 3, when the light emitting element density element density N is 120 (pieces / cm ² ) or more, it is determined that the defective light emitting element is a non-defective product when there is a darkest variation. If it is less than cm ² , it can be seen that if there is a failed light emitting element in the darkest variation, it becomes a defective product.

また、一実施形態の発光装置では、上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光素子の配置密度が、１１１１個/ｃｍ^２以上である。 Moreover, in the light-emitting device of one Embodiment, the arrangement density of the said light emitting element in the area | region 10 cm < ² > or more on the said board | substrate is 1111 piece / cm < ² > or more.

この実施形態の発光装置によれば、基板上に配置される複数の発光素子同士の間隔を、３００μｍ以下にすることができる。発光素子間の間隔が３００μｍ以下になると、多数の発光している発光素子の中で１つの発光していない発光素子があっても、人間の目はこの発光していない発光素子の部分(暗点)を認識しない。よって、発光素子が故障して発光しない発光素子が存在してもその故障した発光した発光素子の近くで発光している他の発光素子によって、暗点が目立たなくなる。 According to the light emitting device of this embodiment, the interval between the plurality of light emitting elements arranged on the substrate can be set to 300 μm or less. When the distance between the light emitting elements is 300 μm or less, even if there is one light emitting element that does not emit light among the many light emitting elements that emit light, the human eye will see the portion of the light emitting element that does not emit light (darkness). Do not recognize point). Therefore, even if there is a light emitting element that does not emit light due to a failure of the light emitting element, the dark spot becomes inconspicuous due to other light emitting elements emitting light near the failed light emitting element.

また、一実施形態の発光装置では、上記複数の発光素子が配置される上記基板上の上記領域の面積が２８ｃｍ^２以上である。 In one embodiment, the area of the region on the substrate on which the plurality of light emitting elements are arranged is 28 cm ² or more.

この実施形態の発光装置によれば、以下で説明するように、放熱性を向上させて、高価な放熱板が不要になる。 According to the light emitting device of this embodiment, as will be described below, heat dissipation is improved, and an expensive heat sink is not required.

まず、図５の特性図に、発光ダイオードの発光部の温度(絶対温度)Ｔｊの逆数を横軸に取り、上記発光ダイオードの寿命時間を縦軸に取った特性を示す。この特性によれば、４００００時間の寿命を得るためには、発光ダイオードの接合温度を１５０℃以下にする必要があることが分る。 First, the characteristic diagram of FIG. 5 shows the characteristics where the horizontal axis represents the reciprocal of the temperature (absolute temperature) Tj of the light emitting part of the light emitting diode and the vertical axis represents the lifetime of the light emitting diode. According to this characteristic, it is understood that the junction temperature of the light emitting diode needs to be 150 ° C. or lower in order to obtain a lifetime of 40000 hours.

次に、図４の特性図に、放熱板のないシートヒーターの消費電力(Ｗ/ｃｍ^２)と基板温度上昇(℃)との関係を表す実験結果を示す。一方、上記発光ダイオードの発光部の温度(℃)は、室温(℃)と基板温度上昇(℃)とから、次式(７)で算出される。
(発光部温度)＝(室温)＋(基板温度上昇)＋３０(℃) … (７) Next, the experimental results showing the relationship between the power consumption (W / cm ² ) of the seat heater without the heat sink and the substrate temperature rise (° C.) are shown in the characteristic diagram of FIG. On the other hand, the temperature (° C.) of the light emitting part of the light emitting diode is calculated from the room temperature (° C.) and the substrate temperature rise (° C.) by the following equation (7).
(Light emitting part temperature) = (Room temperature) + (Substrate temperature rise) +30 (° C.) (7)

上式(７)から、発光部の温度を１５０℃以下にするには基板温度上昇を９０℃以下にする必要があることが分る。発光部で発熱しているので、発光部の温度は、通常、基板温度よりも３０℃高くなる。そして、図３の実験結果から、基板温度上昇を９０℃以下にするには、熱に消費される電力を０.２(Ｗ/ｃｍ^２)以下にしなければならないことが分る。ここで、電球型ＬＥＤの消費電力は、およそ８(Ｗ)で７０％が熱に変換されるので、熱に消費される電力は、５.６(Ｗ)になる。よって、電球型ＬＥＤと同じ光度を得て、熱に消費される電力を０.２(Ｗ/ｃｍ^２)以下にするためには、(５.６Ｗ÷０.２Ｗ/ｃｍ^２)＝２８ｃｍ^２以上の基板面積が必要になる。 From the above equation (7), it can be seen that the substrate temperature rise needs to be 90 ° C. or lower in order to make the temperature of the light emitting part 150 ° C. or lower. Since heat is generated in the light emitting part, the temperature of the light emitting part is usually 30 ° C. higher than the substrate temperature. From the experimental results shown in FIG. 3, it can be seen that the power consumed by heat must be 0.2 (W / cm ² ) or less in order to reduce the substrate temperature rise to 90 ° C. or less. Here, the power consumption of the bulb-type LED is approximately 8 (W), and 70% is converted into heat, so the power consumed by the heat is 5.6 (W). Therefore, in order to obtain the same luminous intensity as that of the bulb-type LED and to reduce the power consumed by heat to 0.2 (W / cm ² ) or less, (5.6 W ÷ 0.2 W / cm ² ) = 28 cm ² The above substrate area is required.

また、一実施形態の発光装置の製造方法では、第１の電極と第２の電極を有する基板を用意する工程と、
上記基板に最大寸法が１００μｍ以下の複数の発光素子を含んだ溶液を塗布する工程と、
上記第１の電極と第２の電極に電圧を印加して上記発光素子を上記第１,第２の電極によって規定される位置に上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域に単位面積当たりの個数が略均一であると共に上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光素子の配置密度が、１００個/ｃｍ^２以上であるように配列させる工程とを備える。 In one embodiment of the method for manufacturing a light emitting device, a step of preparing a substrate having a first electrode and a second electrode;
Applying a solution containing a plurality of light emitting elements having a maximum dimension of 100 μm or less to the substrate;
A voltage is applied to the first electrode and the second electrode to place the light emitting element in a region defined by the first and second electrodes in a region of 10 cm ² or more on the substrate. And a step of arranging the light emitting elements so as to have a substantially uniform arrangement density of 100 / cm ² or more in a region of 10 cm ² or more on the substrate.

この実施形態の発光装置の製造方法によれば、いわゆる誘電泳動を用いて、最大寸法が１００μｍ以下の微細な発光素子を上記第１,第２の電極によって規定される位置に配置でき、微細な発光素子を略均一に配置できる。 According to the method for manufacturing a light emitting device of this embodiment, so-called dielectrophoresis can be used to arrange a fine light emitting element having a maximum dimension of 100 μm or less at a position defined by the first and second electrodes. The light emitting elements can be arranged substantially uniformly.

この発明の発光装置によれば、明るさのむらを低減させるための部品を用いなくても、明るさのむらを１０％以下に低減することができ、低コストで均一な明るさを得ることができる。 According to the light emitting device of the present invention, the brightness unevenness can be reduced to 10% or less without using parts for reducing the brightness unevenness, and uniform brightness can be obtained at low cost. .

この発明の発光装置の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows embodiment of the light-emitting device of this invention. 上記実施形態が備える発光素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light emitting element with which the said embodiment is provided. 上記実施形態が備える発光素子の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the light emitting element with which the said embodiment is provided. 発光装置における明るさのむらＩｄを、０.１以下(１０％以下)にするような発光素子密度Ｎ(個/ｃｍ^−２)と許される故障個数Ｍとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light emitting element density N (piece / cm ^<-2 >) which makes the brightness nonuniformity Id in a light-emitting device 0.1 or less (10% or less), and the allowable number M of faults. 放熱板のないシートヒーターの消費電力(Ｗ/ｃｍ^２)と基板温度上昇(℃)との関係を表す実験結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the experimental result showing the relationship between the power consumption (W / cm < ² >) of a seat heater without a heat sink, and a board | substrate temperature rise (degreeC). 発光ダイオードの発光部の温度(絶対温度)Ｔｊの逆数を横軸に取り、上記発光ダイオードの寿命時間を縦軸に取った特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing characteristics in which the horizontal axis represents the reciprocal of the temperature (absolute temperature) Tj of the light emitting part of the light emitting diode and the vertical axis represents the lifetime of the light emitting diode. 棒状構造の発光ダイオードの製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method of the light emitting diode of a rod-shaped structure. 図６Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 6A. 図６Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 6B. 図６Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 6C. 図６Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 6D.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図１の平面図に、この発明の発光装置の実施形態を示す。この実施形態の発光装置は、基板１と、上記基板１上に単位面積当たりの個数が略均一であるように配置された複数個の発光ダイオード２とを備える。この実施形態では、上記発光ダイオード２を、図２Ａに示すように、Ｎ型の半導体で作製されたＮ型部２１とＰ型の半導体で作製されたＰ型部２２とが略中央のＰＮ接合面Ｓ１で接合している棒状の発光ダイオードとした。 FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a light emitting device according to the present invention. The light emitting device of this embodiment includes a substrate 1 and a plurality of light emitting diodes 2 arranged on the substrate 1 so that the number per unit area is substantially uniform. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, the light-emitting diode 2 includes an N-type portion 21 made of an N-type semiconductor and a P-type portion 22 made of a P-type semiconductor at a substantially PN junction. A rod-like light emitting diode joined at the surface S1 was formed.

上記複数個の発光ダイオード２は、行列状に配列されている。この実施形態では、一例として、各発光ダイオード２の長さＬを１０μｍとし、幅Ｗを３μｍとした。また、行方向に隣り合う２つの発光ダイオード２の間の間隔ｄ１を１１μｍとした。また、列方向に隣り合う２つの発光ダイオード２の間の間隔ｄ２を９μｍとした。また、この実施形態では、一例として、上記基板１の上記行方向の寸法を８ｃｍとし、上記基板１の上記列方向の寸法を５ｃｍとした。そして、この実施形態では、一例として、上記行方向の一行の発光ダイオード２の個数を３８００個とし、上記列方向の一列の発光ダイオード２の個数を４１００個とした。したがって、この場合は、上記基板１上に、３８００×４１００＝１５５８万個の発光ダイオード２が行列状に配列される。よって、この場合、上記発光ダイオード２の配置密度は、(１５５８万個/４０ｃｍ^２)＝３８万９５００個/ｃｍ^２となる。 The plurality of light emitting diodes 2 are arranged in a matrix. In this embodiment, as an example, the length L of each light emitting diode 2 is 10 μm and the width W is 3 μm. Further, the distance d1 between two light emitting diodes 2 adjacent in the row direction was set to 11 μm. The distance d2 between two light emitting diodes 2 adjacent in the column direction was set to 9 μm. In this embodiment, as an example, the dimension of the substrate 1 in the row direction is 8 cm, and the dimension of the substrate 1 in the column direction is 5 cm. In this embodiment, as an example, the number of light emitting diodes 2 in the row direction is 3800, and the number of light emitting diodes 2 in the column direction is 4100. Therefore, in this case, 3800 × 4100 = 1558 million light-emitting diodes 2 are arranged in a matrix on the substrate 1. Therefore, in this case, the arrangement density of the light-emitting diodes 2 is (15.58 million / 40 cm ² ) = 389,500 / cm ² .

また、上記基板１には、上記列方向に延在している第１の電極３および第２の電極５が形成されている。図１に示すように、上記第１の電極３と上記第２の電極５とは、予め定められた間隔を隔てて上記行方向に交互に配列されている。上記行方向の一端に配列された一番目の第１の電極３の他端側には、上記列方向に配列された一列目の発光ダイオード２の一端部２Ａが接続され、この一列目の発光ダイオード２の他端部２Ｂが一番目の第２の電極５の一端側に接続されている。また、この一番目の第２の電極５の他端側には、２列目の発光ダイオード２の一端部２Ａが接続され、この２列目の発光ダイオード２の他端部２Ｂは、上記第２の電極５の他端側に隣り合う２番目の第１の電極３の一端側に接続されている。さらに、この２番目の第１の電極３の他端側には３列目の発光ダイオード２の一端部２Ａが接続され、この３列目の発光ダイオード２の他端部２Ｂは、２番目の第２の電極５の一端側に接続されている。以下同様に、４列目以降の発光ダイオード２の端部２Ａ,２Ｂが第１の電極３と第２の電極５との間に接続されている。なお、上記基板１上には、一端部２Ａがアノードであると共に他端部２Ｂがカソードである発光ダイオード２と、一端部２Ａがカソードであると共に他端部２Ｂがアノードである発光ダイオード２とが混在した状態で行列状に配列されている。 The substrate 1 is formed with a first electrode 3 and a second electrode 5 extending in the column direction. As shown in FIG. 1, the first electrode 3 and the second electrode 5 are alternately arranged in the row direction at a predetermined interval. One end portion 2A of the first row of light emitting diodes 2 arranged in the column direction is connected to the other end of the first first electrode 3 arranged at one end in the row direction. The other end 2 </ b> B of the diode 2 is connected to one end of the first second electrode 5. Also, one end 2A of the second row of light emitting diodes 2A is connected to the other end of the first second electrode 5, and the other end 2B of the second row of light emitting diodes 2 is connected to the first row 2A. The second electrode 5 is connected to one end side of the second first electrode 3 adjacent to the other end side of the second electrode 5. Further, one end 2A of the light emitting diode 2 in the third row is connected to the other end of the second first electrode 3, and the other end 2B of the light emitting diode 2 in the third row is connected to the second end. It is connected to one end side of the second electrode 5. Similarly, the end portions 2A and 2B of the light emitting diodes 2 in the fourth and subsequent rows are connected between the first electrode 3 and the second electrode 5. On the substrate 1, a light emitting diode 2 whose one end 2A is an anode and whose other end 2B is a cathode, and a light emitting diode 2 whose one end 2A is a cathode and whose other end 2B is an anode, and Are mixed and arranged in a matrix.

この実施形態では、上記第１の電極３と第２の電極５との間に交流電源６による交流電圧が印加され、各発光ダイオード２は交流で駆動される。なお、この交流の周波数は、６０Ｈｚ以上かつ１ＭＨｚ以下であることが好ましい。上記交流電源６の交流周波数を６０Ｈｚ以上とすることで、交流駆動で起こる発光ダイオード２の点滅によるちらつきを抑制できる。また、上記交流電源６の交流周波数を１ＭＨｚ以下にしたので、高周波による配線内での損失を抑制できる。 In this embodiment, an AC voltage from an AC power source 6 is applied between the first electrode 3 and the second electrode 5, and each light emitting diode 2 is driven with an AC. In addition, it is preferable that the frequency of this alternating current is 60 Hz or more and 1 MHz or less. By setting the AC frequency of the AC power supply 6 to 60 Hz or more, flickering due to blinking of the light emitting diode 2 that occurs in AC driving can be suppressed. Further, since the AC frequency of the AC power supply 6 is set to 1 MHz or less, loss in the wiring due to the high frequency can be suppressed.

この実施形態の発光装置によれば、明るさのむらを約±０.０８％以下にすることができる。ここで、上記明るさのむらとは、上記基板１の面積１ｃｍ^２の大きさの発光領域に分割したときに、各発光領域の明るさのばらつきを言う。これについて、以下に説明する。 According to the light emitting device of this embodiment, the unevenness of brightness can be reduced to about ± 0.08% or less. Here, the uneven brightness refers to the variation in brightness of each light emitting area when the substrate 1 is divided into light emitting areas each having an area of 1 cm ² . This will be described below.

まず、基板１上に複数の発光ダイオード２が配置された領域が発光領域となる。一般的にバックライトや照明装置を見るときはこのバックライトや照明装置からおよそ３０ｃｍ離れる。光源からの距離がおよそ３０ｃｍ離れてみる場合、上記発光領域の面積が１０ｃｍ^２以上であることにより、人間はこの領域を点光源ではなく面光源として認識し、上記発光領域内での明るさのむらに敏感になる。 First, a region where a plurality of light emitting diodes 2 are arranged on the substrate 1 is a light emitting region. In general, when viewing a backlight or a lighting device, the distance from the backlight or the lighting device is approximately 30 cm. When the distance from the light source is about 30 cm, since the area of the light emitting region is 10 cm ² or more, a human recognizes this region as a surface light source instead of a point light source, and uneven brightness in the light emitting region. Become sensitive to.

そして、３０ｃｍ離れた面光源を見るとき、人間の目は発光領域において１ｃｍ以上のスケールで明るさが変化した場合に、明さむらを敏感に検知する。したがって、発光領域における１ｃｍ×１ｃｍのスケール、すなわち上記発光領域における面積１ｃｍ^２の明るさを基準にとるのが適切である。一例として、本実施形態の適用対象としてバックライトや照明装置が考えられるが、一般的に上記バックライトや照明装置を見るときはこのバックライトや照明装置からおよそ３０ｃｍ離れる。 When viewing a surface light source 30 cm away, the human eye sensitively detects uneven brightness when the brightness changes on a scale of 1 cm or more in the light emitting region. Therefore, it is appropriate to take a 1 cm × 1 cm scale in the light emitting region, that is, a brightness of an area of 1 cm ² in the light emitting region as a reference. As an example, a backlight or a lighting device can be considered as an application target of the present embodiment. Generally, when viewing the backlight or the lighting device, the backlight or the lighting device is approximately 30 cm away from the backlight or the lighting device.

ここで、１つの発光ダイオードの明るさばらつきｄＩを、±５０％とすると、発光領域の面積１ｃｍ^２に明るさの中間値Ｉ０を持つ発光素子を１つ配置した場合は、上記発光領域の面積１ｃｍ^２当たりの明るさＩは、次式(１)で算出される。
Ｉ＝Ｉ０±０.５×Ｉ０ … (１) Here, assuming that the brightness variation dI of one light emitting diode is ± 50%, when one light emitting element having an intermediate brightness value I0 is arranged in the area 1 cm ² of the light emitting region, the area of the light emitting region is as follows. The brightness I per cm ² is calculated by the following formula (1).
I = I0 ± 0.5 × I0 (1)

次に、上記基板１の発光領域の面積１ｃｍ^２に、明るさの中間値Ｉ０の１/ｎ(ｎは自然数)の明るさをもつ発光ダイオードをｎ個配置した場合には、上記発光領域の面積１ｃｍ^２当たりの明るさＩは、次式(２)で算出される。
Ｉ＝ｎ×(１/ｎ)×Ｉ０±ｎ^１／２×(１/ｎ)×０.５×Ｉ０
＝Ｉ０±１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０ … (２) Next, when n light emitting diodes having a brightness of 1 / n (n is a natural number) of an intermediate brightness value I0 are arranged in an area 1 cm ² of the light emitting area of the substrate 1, The brightness I per 1 cm ^{2 of} area is calculated by the following equation (2).
I = n × (1 / n) × I0 ± n ^1/2 × (1 / n) × 0.5 × I0
= I0 ± 1 / n ^1/2 × 0.5 × I0 (2)

この実施形態では、面積１ｃｍ^２当たりに、ｎ＝３８万９５００個の発光ダイオード２を配置したので、上記式(２)の右辺第２項(±１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０)により、明るさのばらつきＩｄは、次式(３)のように算出される。
Ｉｄ＝±１/(３８９５００)^１/２×０.５≒８.０１２×１０^−４ …(３) In this embodiment, since n = 389,500 light emitting diodes 2 are arranged per 1 cm ² , the second term (± 1 / n ^1/2 × 0.5 × I0) on the right side of the above formula (2). ), The brightness variation Id is calculated as in the following equation (3).
Id = ± 1 / (389500) ^1/2 × 0.5≈8.012 × 10 ⁻⁴ (3)

したがって、明るさのむらを、約±０.０８％に低減できる。なお、上記発光領域の面積１ｃｍ^２当たりに、明るさの中間値Ｉ０の１/１００の明るさをもつ発光ダイオードを１００個配置した場合は、上記式(２)の右辺第２項にｎ＝１００を代入することによって、明るさのむらＩｄを±５％にできる。ここで、人間の目は、１０％(±５％)を超える明るさのむらを敏感に検知するため、明るさのむらが１０％を超えると不良品となる。 Therefore, the uneven brightness can be reduced to about ± 0.08%. When 100 light emitting diodes having a brightness of 1/100 of the intermediate brightness value I0 are arranged per 1 cm ² of the area of the light emitting region, n = 2 in the second term on the right side of the above formula (2). By substituting 100, the brightness unevenness Id can be ± 5%. Here, since the human eye sensitively detects unevenness in brightness exceeding 10% (± 5%), it becomes a defective product if the unevenness in brightness exceeds 10%.

本実施形態の発光装置によれば、明るさのむらを低減させるための部品を用いなくても、明るさのむらを約０.１６％に低減することができ、低コストで均一な明るさを得ることができる。尚、上記基板１上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光ダイオード２の配置密度を、１００個/ｃｍ^２以上にすることによって、明るさのむらを１０％以下にすることができる。 According to the light emitting device of the present embodiment, the brightness unevenness can be reduced to about 0.16% without using components for reducing the brightness unevenness, and uniform brightness can be obtained at low cost. be able to. In addition, the unevenness in brightness can be reduced to 10% or less by setting the arrangement density of the light emitting diodes 2 in the region of 10 cm ² or more on the substrate 1 to 100 pieces / cm ² or more.

また、この実施形態によれば、基板１の発光領域のうちの或る１つの面積１ｃｍ^２の領域に配置されたｎ＝３８万９５００個の発光ダイオード２のうちのｍ＝１０個の発光ダイオード２が故障したときにも明るさのむらを１０％以下の０.１６％にすることができ、歩留まりを向上できる。これについて、以下に説明する。 In addition, according to this embodiment, m = 10 light emitting diodes of n = 389,500 light emitting diodes 2 arranged in a certain area of 1 cm ² of the light emitting regions of the substrate 1. Even when 2 breaks down, the brightness unevenness can be reduced to 0.16%, which is 10% or less, and the yield can be improved. This will be described below.

まず、基板１の発光領域のうちの或る１つの面積１ｃｍ^２の領域にｎ個の発光ダイオードを配列した場合を考える。ここで、各発光ダイオードの明るさのばらつきＩｄが５０％であり、上記ｎ個の発光ダイオードのうちのｍ個の発光素子が故障した(発光しない)とする。そして、上記或る１つの面積１ｃｍ^２の領域では、故障した発光ダイオードがなく、ｍ＝０であり、ｎ個の発光ダイオードが最も明るくなるようにばらついた場合、上記或る１つの面積１ｃｍ^２の領域での明るさＩｍａｘは、上述の式(２)を元にして、次式(４)のように算出される。
Ｉｍａｘ＝Ｉ０＋１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０ … (４) First, consider a case where n light emitting diodes are arranged in a certain area of 1 cm ² of the light emitting region of the substrate 1. Here, it is assumed that the brightness variation Id of each light-emitting diode is 50%, and m light-emitting elements out of the n light-emitting diodes fail (do not emit light). In the area of one certain area of 1 cm ² , when there is no failed light emitting diode, m = 0, and n light emitting diodes vary so as to be brightest, the certain area of 1 cm ^{2 is obtained.} The brightness Imax in the region is calculated as the following equation (4) based on the above equation (2).
Imax = I0 + 1 / n ^1/2 × 0.5 × I0 (4)

一方、上記発光領域のうちの別の１つの面積１ｃｍ^２の領域では、配列したｎ個の発光ダイオードのうちのｍ個(ｍ＞０)の発光ダイオードが故障し、ｎ個の発光ダイオードが最も暗くなるようにばらついた場合、上記別の１つの面積１ｃｍ^２の領域での明るさＩｍｉｎは、上述の式(２)を元にして、次式(５)のように算出される。
Ｉｍｉｎ＝Ｉ０−１/ｎ^１／２×０.５×Ｉ０−ｍ×Ｉ０/ｎ … (５) On the other hand, in another area of 1 cm ² in area of the light emitting area, m (m> 0) light emitting diodes out of the arranged n light emitting diodes fail, and the n light emitting diodes are the most. When it varies so as to be dark, the brightness Imin in the other area of 1 cm ² is calculated as the following expression (5) based on the above expression (2).
Imin = I0−1 / n ^1/2 × 0.5 × I0−m × I0 / n (5)

この実施形態では、或る１つの面積１ｃｍ^２の領域に配列したｎ＝３８９５００個の発光ダイオード２のうちのｍ個の発光素子が故障した場合の明るさのむらＩｄは、前述した式(６)により、
Ｉｄ(ｍ)＝１/(３８９５００)^１／２＋ｍ/(３８９５００)
＝１.６０２３×１０^−３＋ｍ×２.５６７４×１０^−６
となり、故障個数ｍ＝１０個の場合の明るさのむらＩｄ(１０)は、
Ｉｄ(１０)＝１.６０２３×１０^−３＋１０×２.５６７４×１０^−６
≒１.６２８×１０^−３ In this embodiment, the brightness unevenness Id when m light-emitting elements out of n = 389500 light-emitting diodes 2 arranged in a certain area of 1 cm ² fail is expressed by the above-described equation (6). By
Id (m) = 1 / (389500) ^1/2 + m / (389500)
= 1.6023 × 10 ⁻³ + m × 2.567 × 10 ⁻⁶
The uneven brightness Id (10) when the number of failures m = 10 is
Id (10) = 1.60323 × 10 ⁻³ + 10 × 2.574 × 10 ⁻⁶
≒ 1.628 × 10 ^-3

よって、故障個数ｍが１０個でも、明るさのむらが、０.１６％になる。なお、上式(６)で算出される明るさのむらＩｄを、０.１以下(１０％以下)にするような発光ダイオード密度Ｎ(個/ｃｍ^−２)と許される故障個数Ｍとの関係を、図３に示す。図３を参照すれば、発光素子密度素子密度Ｎが１２０(個/ｃｍ^２)以上になると、最も暗くばらついた場合に、故障した発光ダイオードがあっても良品と判定されるが、１２０個/ｃｍ^２未満になると、最も暗くばらついた場合に故障した発光素子があると、不良品となることが分る。したがって、上記基板１上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光ダイオード２の配置密度を、１２０個/ｃｍ^２以上にすることによって、複数の発光ダイオード２のうちの１つが故障したときにも、明るさのむらを１０％以下にすることができ、歩留まりを向上できる。 Therefore, even if the number of failures m is 10, the unevenness of brightness becomes 0.16%. Note that the relationship between the light emitting diode density N (pieces / cm ⁻² ) and the allowable number M of faults that make the brightness unevenness Id calculated by the above formula (6) 0.1 or less (10% or less). Is shown in FIG. Referring to FIG. 3, when the light emitting element density N is 120 (pieces / cm ² ) or more, it is determined that the light emitting diode is defective even if the light emitting diode is darkest. If it is less than cm ² , it can be seen that if there is a failed light emitting element in the darkest variation, it becomes a defective product. Therefore, by setting the arrangement density of the light emitting diodes 2 in the region of 10 cm ² or more on the substrate 1 to be 120 pieces / cm ² or more, even when one of the plurality of light emitting diodes 2 fails, the brightness is increased. The unevenness of the thickness can be reduced to 10% or less, and the yield can be improved.

また、この実施形態では、行方向に隣り合う２つの発光ダイオード２の間の間隔ｄ１が１１μｍであり、列方向に隣り合う２つの発光ダイオード２の間の間隔ｄ２が９μｍである。よって、基板１上に配置される発光ダイオード２同士の間隔が３００μｍ以下であるので、多数の発光している発光ダイオード２の中で１つの発光していない発光ダイオード２があっても、人間の目はこの発光していない発光ダイオードの部分(暗点)を認識しない。よって、発光ダイオード２が故障して発光しない発光ダイオード２が存在してもその故障した発光した発光ダイオード２の近くで発光している他の発光ダイオード２によって、暗点が目立たなくなる。 In this embodiment, the distance d1 between two light emitting diodes 2 adjacent in the row direction is 11 μm, and the distance d2 between two light emitting diodes 2 adjacent in the column direction is 9 μm. Accordingly, since the interval between the light emitting diodes 2 arranged on the substrate 1 is 300 μm or less, even if there is one light emitting diode 2 that does not emit light among the many light emitting diodes 2 that emit light, The eye does not recognize the light emitting diode portion (dark spot) that does not emit light. Therefore, even if there is a light emitting diode 2 that does not emit light due to the failure of the light emitting diode 2, the dark spot becomes inconspicuous due to the other light emitting diodes 2 that emit light near the failed light emitting diode 2.

また、この実施形態では、上記複数の発光ダイオード２が配置される上記基板１上の上記複数の発光ダイオード２が配置される領域の面積が、８ｃｍ×５ｃｍ＝４０ｃｍ^２であり、２８ｃｍ^２以上である。よって、この実施形態の発光装置によれば、放熱性を向上させて、高価な放熱板が不要になる。これについて、以下に説明する。 Further, in this embodiment, the area of the region where the plurality of light emitting diodes 2 on the substrate 1, the plurality of light emitting diodes 2 are arranged is disposed, a 8 cm × 5 cm = 40 cm ^2, with 28cm ² or more is there. Therefore, according to the light-emitting device of this embodiment, heat dissipation is improved and an expensive heat sink is not required. This will be described below.

上式(７)から、発光ダイオードの発光部の温度を１５０℃以下にするには基板温度上昇を９０℃以下にする必要があることが分る。上記発光部で発熱しているので、発光部の温度は、通常、基板温度よりも３０℃高くなる。そして、図４の実験結果から、基板温度上昇を９０℃以下にするには、熱に消費される電力を０.２(Ｗ/ｃｍ^２)以下にしなければならないことが分る。ここで、電球型ＬＥＤの消費電力は、およそ８(Ｗ)で７０％が熱に変換されるので、熱に消費される電力は、５.６(Ｗ)になる。よって、電球型ＬＥＤと同じ光度を得て、熱に消費される電力を０.２(Ｗ/ｃｍ^２)以下にするためには、(５.６Ｗ÷０.２Ｗ/ｃｍ^２)＝２８ｃｍ^２以上の基板面積が必要になる。 From the above equation (7), it can be seen that the substrate temperature rise needs to be 90 ° C. or less in order to make the temperature of the light emitting portion of the light emitting diode 150 ° C. or less. Since heat is generated in the light emitting part, the temperature of the light emitting part is usually 30 ° C. higher than the substrate temperature. From the experimental results shown in FIG. 4, it can be seen that the power consumed by the heat must be 0.2 (W / cm ² ) or less in order to reduce the substrate temperature rise to 90 ° C. or less. Here, the power consumption of the bulb-type LED is approximately 8 (W), and 70% is converted into heat, so the power consumed by the heat is 5.6 (W). Therefore, in order to obtain the same luminous intensity as that of the bulb-type LED and to reduce the power consumed by heat to 0.2 (W / cm ² ) or less, (5.6 W ÷ 0.2 W / cm ² ) = 28 cm ² The above substrate area is required.

尚、上記実施形態では、上記発光ダイオードの配置密度を、３８９５００(個/ｃｍ^２)とし、基板１上に発光ダイオードを配置する領域のサイズを８ｃｍ×５ｃｍとしたが、上記発光ダイオードの配置密度,上記発光ダイオードを配置する領域の基板のサイズは、これに限らないのは勿論である。要は、上記発光ダイオードの配置密度を１００個/ｃｍ^２以上とし、上記基板上に発光ダイオードを配置する領域の面積を１０ｃｍ^２以上とすればよい。また、上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光ダイオードの配置密度を、１２０個/ｃｍ^２以上であることが好ましい。また、上記基板上の１０ｃｍ^２以上の領域における上記発光ダイオードの配置密度が、１１１１個/ｃｍ^２以上であることが好ましい。また、上記基板上の上記複数の発光ダイオードが配置される領域の面積が２８ｃｍ^２以上であることが好ましい。また、上記実施形態では、上記発光ダイオード２を、図２Ａに示すように、Ｎ型の半導体で作製されたＮ型部２１とＰ型の半導体で作製されたＰ型部２２とが略中央のＰＮ接合面Ｓ１で接合している棒状の発光ダイオードとしたが、図２Ｂに示すように、Ｎ型の半導体で作製された円柱状のコア部３１と、この円柱状のコア部３１の外周面３２を被覆するＰ型の半導体で作製された円筒状のシェル部３３とで構成してもよい。上記円柱状のコア部３１の外周面３２の一部３２Ａが上記シェル部３３から露出している。また、上記円柱状のコア部３１と上記シェル部３３との接合面３５は上記円柱状のコア部３１の周りに同心円状に形成されている。上記シェル部３３から露出したコア部３１の一部３１ＡがカソードＫをなし、上記シェル部３３の端部３３ＡがアノードＡをなす。そして、上記カソードＫ,アノードＡは、第１,第２の電極３,５のいずれかに直接接続される。図２Ｂに示す構成の発光ダイオードは、上記Ｎ型の円柱状のコア部３１とＰ型のシェル部３３との接合面３５をコア部３１の外周面３２に沿って円筒状に形成でき、発光面の増大を図れる。また、上記コア部３１の外周面３２の一部３２ＡがＰ型のシェル部３３から露出しているので、上記コア部３１の外周面３２の一部３２Ａへの電極３,５の接続が容易になる。なお、コア部３１の一端３１Ｂの端面３１Ｃは上記シェル部３３の端部３３Ａから露出していてもよいが、上記シェル部３３の端部３３Ａがコア部３１の一端３１Ｂの端面３１Ｃを被覆する構成としてもよい。また、上記シェル部３３を形成する半導体をＮ型とし、上記コア部３１を形成する半導体をＰ型としてもよい。また、図２Ｂに示す構成では、コア部３１を円柱状としシェル部３３を円筒状としたが、多角柱状のコア部と多角筒状のシェル部としてもよい。例えば、六角柱状のコア部と六角筒状のシェル部としてもよく、四角柱状のコア部と四角筒状のシェル部としてもよく、三角柱状のコア部と三角筒状のシェル部としてもよい。また、楕円柱状のコア部と楕円筒状のシェル部としてもよい。 In the above embodiment, the arrangement density of the light emitting diodes is 389500 (pieces / cm ² ) and the size of the area in which the light emitting diodes are arranged on the substrate 1 is 8 cm × 5 cm. Of course, the size of the substrate in the region where the light emitting diode is disposed is not limited to this. In short, the arrangement density of the light emitting diodes may be 100 / cm ² or more, and the area of the region where the light emitting diodes are arranged on the substrate may be 10 cm ² or more. The arrangement density of the light emitting diodes in a region of 10 cm ² or more on the substrate is preferably 120 / cm ² or more. The arrangement density of the light emitting diodes in a region of 10 cm ² or more on the substrate is preferably 1111 pieces / cm ² or more. Moreover, it is preferable that the area of the area | region where the said several light emitting diode on the said board | substrate is arrange | positioned is 28 cm < ² > or more. In the above embodiment, as shown in FIG. 2A, the light-emitting diode 2 includes an N-type portion 21 made of an N-type semiconductor and a P-type portion 22 made of a P-type semiconductor at a substantially central position. Although it is a rod-like light emitting diode joined at the PN junction surface S1, as shown in FIG. 2B, a cylindrical core portion 31 made of an N-type semiconductor and an outer peripheral surface of the cylindrical core portion 31 Alternatively, the cylindrical shell portion 33 made of a P-type semiconductor covering 32 may be used. A part 32 </ b> A of the outer peripheral surface 32 of the cylindrical core portion 31 is exposed from the shell portion 33. The joint surface 35 between the cylindrical core portion 31 and the shell portion 33 is formed concentrically around the cylindrical core portion 31. A portion 31A of the core portion 31 exposed from the shell portion 33 forms the cathode K, and an end portion 33A of the shell portion 33 forms the anode A. The cathode K and the anode A are directly connected to one of the first and second electrodes 3 and 5. In the light emitting diode having the configuration shown in FIG. 2B, the joint surface 35 between the N-type columnar core portion 31 and the P-type shell portion 33 can be formed in a cylindrical shape along the outer peripheral surface 32 of the core portion 31. The surface can be increased. Further, since the part 32A of the outer peripheral surface 32 of the core part 31 is exposed from the P-type shell part 33, the electrodes 3 and 5 can be easily connected to the part 32A of the outer peripheral surface 32 of the core part 31. become. The end surface 31C of the one end 31B of the core portion 31 may be exposed from the end portion 33A of the shell portion 33, but the end portion 33A of the shell portion 33 covers the end surface 31C of the one end 31B of the core portion 31. It is good also as a structure. The semiconductor forming the shell 33 may be N-type, and the semiconductor forming the core 31 may be P-type. In the configuration shown in FIG. 2B, the core portion 31 is formed in a columnar shape and the shell portion 33 is formed in a cylindrical shape. However, a polygonal columnar core portion and a polygonal cylindrical shell portion may be used. For example, a hexagonal columnar core portion and a hexagonal cylindrical shell portion, a quadrangular columnar core portion and a rectangular cylindrical shell portion, or a triangular columnar core portion and a triangular cylindrical shell portion may be used. Moreover, it is good also as an elliptic cylindrical core part and an elliptical cylindrical shell part.

このようなコア部とシェル部とで構成した棒状構造の発光ダイオードの製造方法の一例を、図６Ａ〜図６Ｅを参照して説明する。 An example of a method for manufacturing a bar-shaped light emitting diode composed of such a core part and a shell part will be described with reference to FIGS. 6A to 6E.

まず、図６Ａに示すように、ｎ型ＧａＮからなる基板７１上に、成長穴７２ａを有するマスク７２を形成する。次に、図６Ｂに示すように、半導体コア形成工程において、マスク７２の成長穴７２ａにより露出した基板７１上に、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型ＧａＮを結晶成長させて棒状の半導体コア７３を形成する。ここで、ｎ型ＧａＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板７１表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。 First, as shown in FIG. 6A, a mask 72 having a growth hole 72a is formed on a substrate 71 made of n-type GaN. Next, as shown in FIG. 6B, in the semiconductor core formation process, an MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus is used to form n on the substrate 71 exposed by the growth hole 72a of the mask 72. A rod-shaped semiconductor core 73 is formed by crystal growth of type GaN. Here, the n-type GaN has a hexagonal crystal growth, and a hexagonal columnar semiconductor core can be obtained by growing the n-type GaN in the c-axis direction perpendicular to the surface of the substrate 71.

次に、図６Ｃに示すように、半導体層形成工程において、棒状の半導体コア７３を覆うように基板７１上の全面にｐ型ＧａＮからなる半導体層７４を形成する。次に、図６Ｄに示すように、露出工程において、リフトオフにより半導体コア７３を覆う半導体層７４ａの部分を除く領域とマスク７２を除去して、棒状の半導体コア７３の基板７１側に基板側の外周面を露出させて露出部分７３ａを形成する。この状態で、上記半導体コア７３の基板７１と反対の側の端面は、半導体層７４ａにより覆われている。この露出工程では、リフトオフを用いたがエッチングにより半導体コアの一部を露出させてもよい。 Next, as shown in FIG. 6C, in the semiconductor layer forming step, a semiconductor layer 74 made of p-type GaN is formed on the entire surface of the substrate 71 so as to cover the rod-shaped semiconductor core 73. Next, as shown in FIG. 6D, in the exposure step, the region excluding the portion of the semiconductor layer 74a covering the semiconductor core 73 and the mask 72 are removed by lift-off, and the substrate side of the rod-shaped semiconductor core 73 is moved to the substrate 71 side. The outer peripheral surface is exposed to form an exposed portion 73a. In this state, the end surface of the semiconductor core 73 opposite to the substrate 71 is covered with the semiconductor layer 74a. In this exposure step, lift-off is used, but a part of the semiconductor core may be exposed by etching.

次に、切り離し工程において、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて基板７１を基板平面に沿って振動させることにより、基板７１上に立設する半導体コア７３の基板７１側に近い根元を折り曲げるように、半導体層７４ａに覆われた半導体コア７３に対して応力が働いて、図６Ｅに示すように、半導体層７４ａに覆われた半導体コア７３が基板７１から切り離される。こうして、基板７１から切り離なされた微細な棒状構造発光素子７０を製造することができる。この棒状構造の発光ダイオードの製造方法では、棒状構造発光素子７０の直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている。 Next, in the separation step, the base 71 close to the substrate 71 side of the semiconductor core 73 standing on the substrate 71 is bent by vibrating the substrate 71 along the substrate plane using ultrasonic waves (for example, several tens of kHz). Furthermore, stress acts on the semiconductor core 73 covered with the semiconductor layer 74a, and the semiconductor core 73 covered with the semiconductor layer 74a is separated from the substrate 71 as shown in FIG. 6E. In this way, the fine rod-shaped structure light emitting element 70 separated from the substrate 71 can be manufactured. In this method for manufacturing a light emitting diode having a rod-like structure, the diameter of the rod-like light emitting element 70 is 1 μm and the length is 10 μm.

上記発光ダイオードの製造方法では、基板７１と半導体コア７３と半導体層７４ａに、ＧａＮを母材とする半導体を用いたが、ＧａＡｓ,ＡｌＧａＡｓ,ＧａＡｓＰ,ＩｎＧａＮ,ＡｌＧａＮ,ＧａＰ,ＺｎＳｅ,ＡｌＧａＩｎＰなどを母材とする半導体を用いてもよい。また、基板と半導体コアをｎ型とし、半導体層をｐ型としたが、導電型が逆の棒状構造発光ダイオードとしてもよい。また、断面が六角柱の半導体コアを有する棒状構造発光ダイオードの製造方法について説明したが、これに限らず、断面が円形または楕円の棒状であってもよいし、断面が三角形などの他の多角形状の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光ダイオードも上述と同様の製造方法で作製できる。また、上記発光ダイオードの製造方法では、棒状構造発光ダイオードの直径を１μｍとし長さを１０μｍのマイクロオーダーサイズとしたが、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子としてよい。上記棒状構造発光ダイオードの半導体コアの直径は２０ｎｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、数ｎｍの棒状構造発光ダイオードに比べて半導体コアの直径のばらつきを抑えることができ、発光面積すなわち発光特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上できる。上記棒状構造発光ダイオードの半導体コアの直径は５００ｎｍ以上かつ１０μｍ以下がより好ましく、発光特性のばらつきを低減できる。 In the light emitting diode manufacturing method, a semiconductor using GaN as a base material is used for the substrate 71, the semiconductor core 73, and the semiconductor layer 74a. A semiconductor material may be used. Further, although the substrate and the semiconductor core are n-type and the semiconductor layer is p-type, a rod-shaped structure light emitting diode having a reverse conductivity type may be used. In addition, the method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting diode having a semiconductor core with a hexagonal column in the cross section has been described. However, the present invention is not limited to this, and the cross section may be a circular or elliptical rod shape, or the cross section may be another polygon such as a triangle. A bar-shaped light emitting diode having a bar-shaped semiconductor core can also be manufactured by the same manufacturing method as described above. Further, in the above-described light emitting diode manufacturing method, the rod-shaped light emitting diode has a micro-order size of 1 μm in diameter and 10 μm in length. However, as a nano-order size element having at least a diameter of less than 1 μm in diameter or length. Good. The diameter of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting diode is preferably 20 nm or more and 100 μm or less, and variation in the diameter of the semiconductor core can be suppressed as compared with a rod-shaped structure light emitting diode of several nm, thereby reducing variation in light emitting area, that is, light emission characteristics. This can improve the yield. The diameter of the semiconductor core of the rod-shaped light emitting diode is more preferably 500 nm or more and 10 μm or less, and variation in light emission characteristics can be reduced.

また、上記発光ダイオードの製造方法では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コア７３を結晶成長させたが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアを形成してもよい。また、成長穴を有するマスクを用いて半導体コアを基板上に結晶成長させたが、基板上に金属種を配置して、金属種から半導体コアを結晶成長させてもよい。また、上記発光ダイオードの製造方法では、半導体層７４ａに覆われた半導体コア７３を、超音波を用いて基板７１から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を短時間で切り離すことができる。 In the light emitting diode manufacturing method, the semiconductor core 73 is crystal-grown using the MOCVD apparatus. However, the semiconductor core may be formed using another crystal growth apparatus such as an MBE (molecular beam epitaxial) apparatus. . Further, although the semiconductor core is crystal-grown on the substrate using a mask having a growth hole, the semiconductor core may be crystal-grown from the metal seed by arranging a metal species on the substrate. In the above-described light emitting diode manufacturing method, the semiconductor core 73 covered with the semiconductor layer 74a is separated from the substrate 71 using ultrasonic waves. However, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor core is mechanically removed from the substrate using a cutting tool. May be separated. In this case, a plurality of fine rod-shaped light emitting elements provided on the substrate can be separated in a short time by a simple method.

次に、上述の実施形態の発光装置を製造する方法を説明する。この発光装置の製造方法では、まず、表面１Ａに第１の電極３と第２の電極５が形成された基板１を用意する。この基板１は絶縁基板とし、第１,第２の電極３,５は金属電極とする。一例として、印刷技術を利用して絶縁基板１の表面１Ａに所望の電極形状の金属電極３,５を形成することができる。また、絶縁基板１の表面１Ａに金属膜および感光体膜を一様に積層し、この感光体膜を所望の電極パターンに露光・現像し、パターニングされた感光体膜をマスクとして金属膜をエッチングして第１の電極３と第２の電極５を形成することができる。 Next, a method for manufacturing the light emitting device of the above-described embodiment will be described. In this method for manufacturing a light emitting device, first, a substrate 1 on which a first electrode 3 and a second electrode 5 are formed on a surface 1A is prepared. The substrate 1 is an insulating substrate, and the first and second electrodes 3 and 5 are metal electrodes. As an example, the metal electrodes 3 and 5 having a desired electrode shape can be formed on the surface 1A of the insulating substrate 1 using a printing technique. Also, a metal film and a photoreceptor film are uniformly laminated on the surface 1A of the insulating substrate 1, and this photoreceptor film is exposed and developed into a desired electrode pattern, and the metal film is etched using the patterned photoreceptor film as a mask. Thus, the first electrode 3 and the second electrode 5 can be formed.

なお、上記金属電極３,５を作製する金属の材料としては、金、銀、銅、鉄、タングステン、タングステンナイトライド、アルミニウム、タンタルやそれらの合金などを用いることができる。また、絶縁基板１はガラス、セラミック、アルミナ、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが望ましい。 In addition, gold, silver, copper, iron, tungsten, tungsten nitride, aluminum, tantalum, alloys thereof, or the like can be used as a metal material for forming the metal electrodes 3 and 5. The insulating substrate 1 is an insulating material such as glass, ceramic, alumina, resin, or a substrate in which a silicon oxide film is formed on a semiconductor surface such as silicon and the surface is insulative. When a glass substrate is used, it is desirable to form a base insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film on the surface.

また、上記第１の電極３と第２の電極５との間の距離は、発光ダイオード２の長さＬよりもやや短いことが好ましい。一例として、上記距離は、発光ダイオード２の長さＬが１０μｍである場合は、４〜９μｍとすることが望ましい。すなわち、上記距離は、発光ダイオード２の長さＬの４０〜９０％程度、より好ましくは上記長さの６０〜８０％とすることが望ましい。 The distance between the first electrode 3 and the second electrode 5 is preferably slightly shorter than the length L of the light emitting diode 2. As an example, the distance is desirably 4 to 9 μm when the length L of the light emitting diode 2 is 10 μm. That is, the distance is desirably about 40 to 90% of the length L of the light emitting diode 2, more preferably 60 to 80% of the length.

次に、上記絶縁基板１上に複数の発光ダイオード２を配列する手順を説明する。まず、上記絶縁基板１上に複数の発光ダイオード２を含んだ溶液としてのイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)を薄く塗布する。なお、上記溶液としては、ＩＰＡのほかに、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物でもよく、他の有機物からなる液体、水などを用いることができる。ただし、液体を通じて金属電極３,２３間に大きな電流が流れてしまうと、金属電極３,５間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、金属電極３,５を覆うように、絶縁基板１表面全体に、５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。 Next, a procedure for arranging a plurality of light emitting diodes 2 on the insulating substrate 1 will be described. First, isopropyl alcohol (IPA) as a solution containing a plurality of light emitting diodes 2 is thinly applied on the insulating substrate 1. In addition to IPA, the solution may be ethylene glycol, propylene glycol, methanol, ethanol, acetone, or a mixture thereof, and liquids such as other organic substances, water, and the like can be used. However, if a large current flows between the metal electrodes 3 and 23 through the liquid, a desired voltage difference cannot be applied between the metal electrodes 3 and 5. In such a case, the entire surface of the insulating substrate 1 may be coated with an insulating film of about 5 nm to 50 nm so as to cover the metal electrodes 3 and 5.

上記複数の発光ダイオード２を含むＩＰＡを塗布する厚さは、次に発光ダイオード２を配列する工程で、発光ダイオード２が配列できるよう、液体中で発光ダイオード２が移動できる厚さである。したがって、発光ダイオード２の太さ以上であり、例えば、数μｍ〜数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、発光ダイオード２が移動し難くなり、厚すぎると、液体を乾燥する時間が長くなる。好ましくは、１００μｍ〜２ｍｍである。また、ＩＰＡの量に対して、発光ダイオード２の個数は、１×１０^４個／ｃｍ^３〜１×１０^７個／ｃｍ^３が好ましい。 The thickness of applying the IPA including the plurality of light emitting diodes 2 is a thickness that allows the light emitting diodes 2 to move in the liquid so that the light emitting diodes 2 can be arranged in the next step of arranging the light emitting diodes 2. Therefore, it is more than the thickness of the light emitting diode 2, for example, several micrometers-several mm. If the applied thickness is too thin, the light emitting diode 2 becomes difficult to move, and if it is too thick, the time for drying the liquid becomes long. Preferably, it is 100 micrometers-2 mm. Further, the number of the light emitting diodes 2 is preferably 1 × 10 ⁴ / cm ³ to 1 × 10 ⁷ / cm ³ with respect to the amount of IPA.

上記複数の発光ダイオード２を含むＩＰＡを絶縁基板１に塗布するために、上記複数の発光ダイオード２を配列させる金属電極３,５の外周囲に枠(図示せず)を形成し、その枠内に上記複数の発光ダイオード２を含むＩＰＡを所望の厚さになるよう充填するとよい。しかし、上記複数の発光ダイオード２を含むＩＰＡが粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。上記ＩＰＡやエチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物、或いは、他の有機物からなる液体、または水などの液体は、上記発光ダイオード２の配列工程のためには粘性が低いほど望ましく、また加熱により蒸発しやすい方が望ましい。 In order to apply the IPA including the plurality of light emitting diodes 2 to the insulating substrate 1, a frame (not shown) is formed around the metal electrodes 3 and 5 on which the plurality of light emitting diodes 2 are arranged. The IPA including the plurality of light emitting diodes 2 may be filled to a desired thickness. However, when the IPA including the plurality of light emitting diodes 2 is viscous, it can be applied to a desired thickness without the need for a frame. The IPA, ethylene glycol, propylene glycol, methanol, ethanol, acetone, a mixture thereof, a liquid made of other organic substances, or a liquid such as water has low viscosity for the arrangement process of the light emitting diodes 2. Desirably, it is desirable that it is easily evaporated by heating.

次に、金属電極３、５間に電位差を与える。この電位差は、例えば、０．５Ｖもしくは１Ｖの電位差とする。なお、この金属電極３と金属電極５の電位差は、０．１〜１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では発光ダイオード２の配列姿勢が乱れ始め、１０Ｖ以上では金属電極間の絶縁が問題になり始める。したがって、上記電位差は０．５Ｖ〜５Ｖが好ましく、さらには、０．５Ｖ程度とするのが好ましい。金属電極３に電位ＶＬを与え、金属電極５に上記電位ＶＬよりも高い電位ＶＨ（ＶＬ＜ＶＨ)を与えると、金属電極３には負電荷が誘起され、金属電極５には正電荷が誘起される。この金属電極３,５に上記発光ダイオード２が接近すると、この発光ダイオード２のうち金属電極３に近い側に正電荷が誘起され、金属電極５に近い側に負電荷が誘起される。上記発光ダイオード２に電荷が誘起されるのは静電誘導による。よって、上記発光ダイオード２は、金属電極３、５間に生じる電気力線に沿った姿勢になると共に、各発光ダイオード２に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。このとき、金属電極３、５の表面に絶縁膜がコーティングされていると共に金属電極３、５間に与える電位差が一定(ＤＣ)である場合は、金属電極３、５上にコーティングされた絶縁膜表面に、金属電極３、５の電位と反対極性のイオンが誘起されて溶液中の電界が非常に弱くなってしまう。そのような場合は、金属電極３,５間に交流電圧を印加することが好ましい。これにより、金属電極３、５の電位と反対極性のイオンが誘起されるのを防ぎ、発光ダイオード２を正常に配列することができる。なお、金属電極３,５間に印加する交流電圧の周波数は、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚとするのが好ましいが、交流電圧の周波数が１０Ｈｚ未満のときは、発光ダイオード２が激しく振動し、配列が乱される可能性がある。一方、金属電極３,５間に印加する交流電圧の周波数が１ＭＨｚを超える場合は、発光ダイオード２が金属電極３,５に吸着される力が弱くなり、外部の擾乱により配列が乱されることがある。このため、発光ダイオード２の配列の安定のためには、上記交流電圧の周波数を５０Ｈｚ〜１ｋＨｚとすることがより好ましい。さらに、上記交流電圧の波形は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。なお、上記交流電圧の振幅は一例として０．５Ｖ程度とすることが好ましい。 Next, a potential difference is applied between the metal electrodes 3 and 5. This potential difference is, for example, a potential difference of 0.5V or 1V. Note that the potential difference between the metal electrode 3 and the metal electrode 5 can be 0.1 to 10 V, but the arrangement posture of the light emitting diodes 2 starts to be disturbed at 0.1 V or less, and the insulation between the metal electrodes at 10 V or more. Begins to become a problem. Therefore, the potential difference is preferably 0.5 V to 5 V, and more preferably about 0.5 V. When a potential VL is applied to the metal electrode 3 and a potential VH (VL <VH) higher than the potential VL is applied to the metal electrode 5, a negative charge is induced in the metal electrode 3, and a positive charge is induced in the metal electrode 5. Is done. When the light emitting diode 2 approaches the metal electrodes 3 and 5, a positive charge is induced on the side of the light emitting diode 2 close to the metal electrode 3, and a negative charge is induced on the side close to the metal electrode 5. The charge is induced in the light emitting diode 2 by electrostatic induction. Therefore, the light emitting diode 2 has a posture along the electric lines of force generated between the metal electrodes 3 and 5 and the charges induced in the light emitting diodes 2 are substantially equal. Are regularly arranged in a certain direction. At this time, if the surface of the metal electrodes 3 and 5 is coated with an insulating film and the potential difference applied between the metal electrodes 3 and 5 is constant (DC), the insulating film coated on the metal electrodes 3 and 5 Ions having the opposite polarity to the potential of the metal electrodes 3 and 5 are induced on the surface, and the electric field in the solution becomes very weak. In such a case, it is preferable to apply an AC voltage between the metal electrodes 3 and 5. Thereby, it is possible to prevent the ions having the opposite polarity to the potentials of the metal electrodes 3 and 5 from being induced, and to arrange the light emitting diodes 2 normally. The frequency of the alternating voltage applied between the metal electrodes 3 and 5 is preferably 10 Hz to 1 MHz. However, when the frequency of the alternating voltage is less than 10 Hz, the light emitting diode 2 vibrates vigorously and the arrangement is disturbed. There is a possibility. On the other hand, when the frequency of the alternating voltage applied between the metal electrodes 3 and 5 exceeds 1 MHz, the force that the light-emitting diode 2 is adsorbed to the metal electrodes 3 and 5 becomes weak, and the arrangement is disturbed by external disturbance. There is. For this reason, in order to stabilize the arrangement of the light emitting diodes 2, it is more preferable that the frequency of the AC voltage is 50 Hz to 1 kHz. Furthermore, the waveform of the AC voltage is not limited to a sine wave, but may be any waveform that varies periodically, such as a rectangular wave, a triangular wave, and a sawtooth wave. For example, the amplitude of the AC voltage is preferably about 0.5V.

このように、本実施形態では、金属電極３,５間に発生した外部電場により、各発光ダイオード２に電荷を発生させ、電荷の引力により金属電極３,５に発光ダイオード２を吸着させるので、発光ダイオード２の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、各発光ダイオード２の大きさ(最大寸法)の許容値は、液体の塗布量(塗布厚さ)により変化する。上記液体の塗布量が少ない場合は、各発光ダイオード２の大きさ(最大寸法)はナノスケールでなければならないが、液体の塗布量が多い場合は、各発光ダイオード２の大きさがミクロンオーダーであってもかまわない。 As described above, in this embodiment, the external electric field generated between the metal electrodes 3 and 5 generates charges in each light-emitting diode 2, and the light-emitting diodes 2 are adsorbed on the metal electrodes 3 and 5 by the attractive force of the charges. The size of the light emitting diode 2 needs to be a size that can move in the liquid. Therefore, the allowable value of the size (maximum dimension) of each light emitting diode 2 varies depending on the application amount (application thickness) of the liquid. When the amount of liquid applied is small, the size (maximum dimension) of each light emitting diode 2 must be nanoscale. When the amount of liquid applied is large, the size of each light emitting diode 2 is on the order of microns. It does not matter.

上記発光ダイオード２が配列を始めてしばらくすると、図１に模式的に示すように、第１の電極３と第２の電極５との間に発光ダイオード２が配列する。各発光ダイオード２は、第１,第２の電極３,５が延在している方向とは垂直な姿勢に整列して上記延在の方向にほぼ等間隔で配列する。一列の各発光ダイオード２に誘起された電荷により発光ダイオード２間に反発力が働いて、発光ダイオード２がほぼ等間隔に並ぶ。 When the light emitting diode 2 starts to be arranged for a while, the light emitting diode 2 is arranged between the first electrode 3 and the second electrode 5 as schematically shown in FIG. The light emitting diodes 2 are aligned in a posture perpendicular to the direction in which the first and second electrodes 3 and 5 extend, and are arranged at substantially equal intervals in the extending direction. A repulsive force acts between the light emitting diodes 2 due to the charges induced in the light emitting diodes 2 in a row, and the light emitting diodes 2 are arranged at almost equal intervals.

こうして、第１の電極３と第２の電極５との間に、発光ダイオード２を配列させた後、基板１を加熱または一定時間放置することにより、上記溶液の液体を蒸発させて乾燥させ、発光ダイオード２を第１の電極３と第２の電極５との間の電気力線に沿って、等間隔に配列させて固着させる。 Thus, after arranging the light emitting diodes 2 between the first electrode 3 and the second electrode 5, the substrate 1 is heated or left for a certain period of time to evaporate and dry the liquid of the solution. The light emitting diodes 2 are fixedly arranged at equal intervals along the lines of electric force between the first electrode 3 and the second electrode 5.

以上のように、本実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光ダイオード２を、第１の電極３と第２の電極５との間に制御性よく高精度に配列させることが可能となる。また、本実施形態の方法では、各発光ダイオード２の向き(極性)を一方に決めることが困難で、各発光ダイオード２の向き(極性)が一方に揃った状態になるとも限らないが、上述の如く、上記実施形態の発光装置では、前述の如く、交流駆動されるので、各発光ダイオード２の向き(極性)がランダムで混在していてもよい。よって、本実施形態の製造方法は、発光ダイオードの向き(極性)が混在している上記実施形態のような発光装置を製造するのに好適である。また、本実施形態の製造方法では、多数の微細な発光ダイオードを一度に電極間に配列,接続可能になるので、一例として、前述の実施形態の発光装置のように、３８万９５００個の長さＬが１０μｍの発光ダイオード２を配列する場合に適している。なお、本実施形態の発光装置の製造方法では、発光ダイオード２のサイズが１０μｍで発光ダイオード２の個数が３８万９５００個である場合を一例として説明したが、本発明の発光装置の製造方法は、最大寸法が１００μｍ以下の発光ダイオードを配置密度が１００個/ｃｍ^２以上で基板上の１０ｃｍ^２以上の領域に単位面積当たりの個数が略均一であるように配置する場合に好適である。 As described above, according to the method for manufacturing the light emitting device of this embodiment, the light emitting diodes 2 can be arranged between the first electrode 3 and the second electrode 5 with high controllability and high accuracy. Become. Further, in the method of the present embodiment, it is difficult to determine the direction (polarity) of each light emitting diode 2 to one side, and the direction (polarity) of each light emitting diode 2 is not necessarily aligned to one side. As described above, since the light emitting device of the above embodiment is AC driven as described above, the directions (polarities) of the respective light emitting diodes 2 may be mixed at random. Therefore, the manufacturing method of this embodiment is suitable for manufacturing the light emitting device as in the above embodiment in which the directions (polarities) of the light emitting diodes are mixed. Further, in the manufacturing method of the present embodiment, a large number of fine light emitting diodes can be arranged and connected between the electrodes at one time, and as an example, as in the light emitting device of the above embodiment, the length is 389,500 pieces. This is suitable when light emitting diodes 2 having a length L of 10 μm are arranged. In the method for manufacturing the light emitting device according to the present embodiment, the case where the size of the light emitting diode 2 is 10 μm and the number of the light emitting diodes 2 is 389,500 has been described as an example, but the method for manufacturing the light emitting device of the present invention is as follows. It is suitable when light emitting diodes having a maximum dimension of 100 μm or less are arranged so that the number per unit area is substantially uniform in a region of 10 cm ² or more on the substrate with an arrangement density of 100 pieces / cm ² or more.

なお、ディスプレイ用バックライトや照明装置およびＬＥＤディスプレイに用いる発光装置を、上述の実施形態で説明した発光装置とすることによって、低コストで明るさのむら抑えることができる。また、上記実施形態で説明した各発光ダイオードを作製する半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＡｌＧａＩｎＰ等の半導体を採用できる。また、上記各発光ダイオードを量子井戸構造を有するものとして発光効率を向上させてもよい。 Note that when the light-emitting device used in the backlight for the display, the illumination device, and the LED display is the light-emitting device described in the above embodiment, uneven brightness can be suppressed at low cost. Moreover, as a semiconductor which manufactures each light emitting diode demonstrated in the said embodiment, semiconductors, such as GaN, GaAs, GaP, AlGaAs, GaAsP, InGaN, AlGaN, ZnSe, AlGaInP, are employable, for example. The light emitting diodes may have a quantum well structure to improve the light emission efficiency.

１基板
１Ａ表面
２発光ダイオード
２Ａ一端部
２Ｂ他端部
３第１の電極
５第２の電極
６交流電源
２１Ｎ型部
２２Ｐ型部
Ｓ１ＰＮ接合面
３１コア部
３２外周面
３３シェル部
３３Ａ端部
３５接合面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 1A Surface 2 Light emitting diode 2A One end part 2B Other end part 3 1st electrode 5 2nd electrode 6 AC power supply 21 N-type part 22 P-type part S1 PN junction surface 31 Core part 32 Outer peripheral surface 33 Shell part 33A end Part 35 joint surface

Claims

A substrate having a first electrode and a second electrode;
The maximum dimension connected between the first electrode and the second electrode is 100 μm or less, and the number per 1 cm ² of the area is substantially uniform in a region of 10 cm ² or more on the substrate. A plurality of light emitting diode elements,
The light-emitting device, wherein an arrangement density of the light-emitting diode elements in a region of 10 cm ² or more on the substrate is 100 / cm ² or more.

The light-emitting device according to claim 1.
The light emitting device according to claim 1, wherein an arrangement density of the light emitting diode elements in a region of 10 cm ² or more on the substrate is 120 pieces / cm ² or more.

The light-emitting device according to claim 1.
The light emitting device according to claim 1, wherein an arrangement density of the light emitting diode elements in a region of 10 cm ² or more on the substrate is 1111 pieces / cm ² or more.

The light emitting device according to any one of claims 1 to 3,
The area of the area | region where the said several light emitting diode element on the said board | substrate is arrange | positioned is 28 cm < ² > or more.

A method for producing the light emitting device according to claim 1,
Providing a substrate having a first electrode and a second electrode;
Applying a solution containing a plurality of light emitting diode elements having a maximum dimension of 100 μm or less to the substrate;
By applying a voltage to the first electrode and the second electrode, the number of light emitting diode elements per unit area in a region of 10 cm ² or more on the substrate at a position defined by the first and second electrodes. And a step of arranging so that the arrangement density of the light emitting diode elements in the region of 10 cm ² or more on the substrate is 100 pieces / cm ² or more. Method.