JP7282620B2 - 画像表示素子 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子に関する。
駆動回路基板（driving circuit substrate）上に、画素を構成するマイクロ発光素子が複数配置された画像表示素子が提案されている。例えば、特許文献１に開示されている技術では、シリコン基板の上に駆動回路が形成され、駆動回路の上に紫外光を発光する微小な発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）アレイが配置される。また、前記技術では、発光ダイオードアレイの上に、紫外光を赤色、緑色および青色の可視光へ変換する波長変換層（wavelength conversion layer）が設けられることによりカラー画像を表示する、小型の画像表示素子が開示されている。
このような画像表示素子は、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いるため、眼鏡型端末（glasses-like devices）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）等の表示装置用の画像表示素子として期待されている。このような画像表示素子の製造方法としては、駆動回路基板の材料とマイクロ発光素子の材料とが異なるため、両者を別々に形成した後に貼り合わせる方法が一般的である。
特開２００２－１４１４９２号公報（２００２年５月１７日公開）
しかしながら、上述の特許文献１に開示されたマイクロ発光素子および画像表示素子の構造では、発光効率（light emission efficiency）が低いという問題が生じる。これは、化合物半導体の本体内部にて発生した光が、外部へ放出される割合を示す光取り出し効率（light extraction efficiency）が低いことが主因である。マイクロ発光素子を構成する化合物半導体の屈折率は空気や樹脂に比べて大きいために、光が化合物半導体と外部との界面に入射する際に、広い入射角の範囲において全反射が生じる。その結果、光がマイクロ発光素子の内部に閉じ込められることで、光取出し効率が低下する。
なお、「発光効率」とは、マイクロ発光素子に投入された電流または電力が、外部に放出される光として変換される効率を示す。また、「光取り出し効率」は、マイクロ発光素子の発光層で生じた光のうち、マイクロ発光素子の外部に放出される光の割合を示す。
光取り出し効率の低下に起因する発光効率の低下により、消費電力の増加や発熱による温度上昇と言った問題が発生する。
また、前記マイクロ発光素子は、ランバーシアン分布に近い光放出分布を示し、光放出角度分布が広い。そのため、小型の眼鏡型端末用の画像表示素子やモバイル用ディスプレイでは有効に活用されない、過剰な光が放出されることとなる。その結果、前記消費電力が必要以上に増加してしまう。
本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制し、マイクロ発光素子の正面方向への光出力を強化することで発光効率を向上させることができる画像表示素子を実現することである。
前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、アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子であって、前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子の光放出面に当接するマイクロレンズと、前記光放出面と平行な方向の、前記マイクロレンズの周囲に配置された隔壁とを有しており、前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面である。
前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、アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子であって、前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子が発する励起光の波長を長く変更する波長変換部と、がこの順で積層されており、前記マイクロ発光素子の光放出面と平行な方向の前記波長変換部の周囲に配置された隔壁を有しており、前記波長変換部は、光放出方向に凸となる曲面を含む形状として形成されており、前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面である。
本発明の一態様によれば、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制し、マイクロ発光素子の正面方向への光出力を強化することで発光効率を向上させることができるという効果を奏する。
本発明の実施形態１に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態１に係る画像表示素子の画素領域の平面模式図である。 マイクロレンズおよび隔壁の役割を説明する模式図である。 マイクロレンズがある場合と無い場合との、それぞれの光放出角度分布を示すシミュレーション結果である。 本発明の実施形態２に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態３に係る画像表示素子の画素領域の平面模式図である。 本発明の実施形態４に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態５に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態６に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態６に係る画像表示素子の画素領域の平面模式図である。 本発明の実施形態７に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態７に係る青色マイクロ発光素子の光放出分布、および赤色マイクロ発光素子の光放出分布を示すシミュレーション結果である。 本発明の実施形態８に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態９に係る画像表示素子の断面模式図である。 本発明の実施形態９に係る画像表示素子の赤色光マイクロ発光素子の断面模式図である。 本発明の実施形態１０に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態１１に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態１２に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。 本発明の実施形態１３に係る画像表示素子の画素領域の断面模式図である。
〔実施形態１〕
以下に、複数のマイクロ発光素子１００を含む画像表示素子２００を例に挙げ、図１～図４を参照して本発明の一実施形態を説明する。なお、画像表示素子２００は、複数のマイクロ発光素子１００と、駆動回路基板５０を含む。駆動回路基板５０は画素領域１（pixel region）に含まれるマイクロ発光素子１００に供給する電流を制御することにより、マイクロ発光素子１００からの発光量を制御する。マイクロ発光素子１００は、駆動回路基板５０とは反対側の方向（光射出方向）に光を放出する。
なお、画像表示素子２００の構成の説明において、特に断らない限り、光放出面１０１（light emitting surface）側の面を上面（第１面）、光放出面１０１側とは反対側の面を下面（第２面）、上面および下面以外の側方の面を側面と称する。
（駆動回路基板５０）
駆動回路基板５０は、各マイクロ発光素子１００に供給する電流を制御するマイクロ発光素子駆動回路（micro light emitting element driving circuit）、２次元マトリックス状に配置されたマイクロ発光素子１００の各行を選択する行選択回路、各列に発光信号を出力する列信号出力回路、入力信号に基づいて発光信号を算出する画像処理回路および入出力回路（駆動回路）等により構成されている。
駆動回路基板５０のマイクロ発光素子１００が接合される接合面側の表面には、マイクロ発光素子１００と接続するＰ駆動電極５１（P-drive electrode）と、Ｎ駆動電極５２（N-drive electrode）とが配置されている。駆動回路基板５０は、一般的には、ＬＳＩ（large-scale integration）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ため、その機能および構成に関しては詳述しない。
なお、図２ではマイクロ発光素子１００を上面側（光放出面１０１の側）から見た形状を正方形に近い形で模式的に例示しているが、マイクロ発光素子１００の形状は特に限定されない。マイクロ発光素子を上面側から見た形状は、矩形、多角形、円形または楕円形等の様々な平面形状を取り得るが、最も大きな長さである最大径（例えば、円形であればその直径、矩形であればその対角線）が、６０μｍ以下であることを想定している。また、画像表示素子２００は画素領域１に、例えば３０００個以上のマイクロ発光素子１００を集積していることを想定している。
（画像表示素子２００の構成）
図２に示すように、画像表示素子２００の上面は、複数の画素５がアレイ状に配列された画素領域１となっている。本実施形態では、画像表示素子２００は単色の表示素子であり、各画素５には単色のマイクロ発光素子１００が１個含まれている。
マイクロ発光素子１００は化合物半導体層１４（化合物半導体結晶）を含む。化合物半導体層１４には例えば、Ｎ側層１１（N-side layer）、発光層１２（light emission layer）およびＰ側層１３（P-side layer）が積層されている。化合物半導体層１４は、例えば、紫外から緑色までの波長帯で発光するマイクロ発光素子では、ＡｌＩｎＧａＮ系の窒化物半導体であり、黄緑色から赤色までの波長帯で発光する場合は、ＡｌＩｎＧａＰ系の半導体である。また、赤色から赤外線の波長帯で発光する場合は、ＡｌＧａＡｓ系またはＧａＡｓ系の半導体である。
本実施形態では、マイクロ発光素子１００を構成する化合物半導体層１４について、光放出方向の側にＮ側層１１を配置する構成について専ら説明するが、光放出方向の側にＰ側層１３を配置する構成であってもよい。Ｎ側層１１、発光層１２およびＰ側層１３は、通常、単層では無く複数の層を含み、各層が機能的に最適化されるように構成されているが、本発明の本質とは直接関係しないので、ここでは各層の詳細な構造は記載しない。
通常、発光層１２は、Ｎ型層（N-type layer）とＰ型層（P-type layer）とに挟まれているが、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ある。したがって、本明細書では発光層１２を挟む２つの層について、Ｎ型層が含まれる側の半導体層をＮ側層１１、Ｐ型層が含まれる側の半導体層をＰ側層１３とする。なお、ＧａＮ系の化合物半導体ではＮ型層に含まれるＮ型ドーパントとしてＳｉが、Ｐ型層に含まれるＰ型ドーパントとしてＭｇが一般に使用される。
Ｎ側層１１またはＰ側層１３に「導電性が逆となる」ドーパントを添加する場合とは、例えば、Ｐ型層の一部にＳｉを添加するような場合が該当する。つまり、全体としてはＰ型層だが、このＰ型層の一部が、濃度の低いＮ型ドーパントを含む場合等である。
図１には、図２に示すＡ－Ａ線の断面模式図を表している。図１および図２に示すように、マイクロ発光素子１００は、駆動回路基板５０上に２次元アレイ状に配列されている。マイクロ発光素子１００のＰ電極２３Ｐ（Ｐ型電極）とＮ電極２３Ｎ（Ｎ型電極）とは、共にマイクロ発光素子１００の下面側に形成される。
Ｐ電極２３Ｐは、駆動回路基板５０上に形成されているＰ駆動電極５１と接続されている。また、Ｎ電極２３Ｎは、駆動回路基板５０上に形成されているＮ駆動電極５２と接続されている。駆動回路基板５０からマイクロ発光素子１００へ供給される電流は、Ｐ駆動電極５１からＰ電極２３Ｐを経てＰ側層１３に伝えられる。Ｐ側層１３から発光層１２を通過した電流は、Ｎ側層１１から、Ｎ電極２３Ｎを経てＮ駆動電極５２に流れる。このようにして、駆動回路基板５０より供給される電流量に応じて、マイクロ発光素子１００は所定の強度で発光する。
個々のマイクロ発光素子１００は絶縁性の埋込材６０に覆われており、それぞれ電気的に分離されている。埋込材６０が透明等の光透過性が高い材質である場合は、埋込材６０の一部が光放出面１０１を覆ってもよい。その場合には、埋込材６０が遮光機能を有しないため、マイクロ発光素子１００間の光漏洩を抑制するためには、マイクロ発光素子１００の側壁を、光透過性の低い金属膜等で覆うことが好ましい。
一方、隣接するマイクロ発光素子１００への光漏洩を抑制するために、埋込材６０が、光の反射または吸収による遮光機能を有する等の、光透過性が低い材質である場合には、埋込材６０が光放出面１０１を覆うことは好ましくない。従って、光放出面１０１の高さと、埋込材６０の高さとはほぼ等しいことが好ましい。このような構成によれば、埋込材６０がマイクロ発光素子１００の光放出面１０１に干渉しないため、マイクロ発光素子１００の発光を妨げない。
マイクロレンズ４０は、光放出面１０１と接する側の面である底面は平坦な面であり、外側の面である表面は、光放出方向に凸となる曲面を含む形状を為している。このような形状としては、例えば球面または回転楕円体面等、いわゆるドーム形状を例示することができる。なお、本実施形態では、マイクロレンズ４０の表面はドーム形状の曲面部分となっている。また、マイクロレンズ４０の内部は光透過性の高い透明樹脂等の材料によって満たされている。すなわち、マイクロレンズ４０は凸レンズを構成している。マイクロレンズ４０の底面は略円形であり、その中心は光放出面１０１の中心と重なることが好ましいが、面積的な制約がある場合には、光放出面１０１と略同一形状であっても良い。具体的には、マイクロレンズ４０の表面は球面であり、前記球面の中心は光放出面１０１の中心に対して、±１μｍ以内に位置することが好ましい。
マイクロレンズ４０の底面は、マイクロ発光素子１００の光放出面１０１に当接している。また、マイクロレンズ４０の底面は光放出面１０１の全体を完全に被覆していることが好ましい。マイクロレンズ４０は、例えば、フォトリソグラフィ技術によって、透明樹脂パターンを形成した後に、熱処理を加え透明樹脂を流動化させることで、当該透明樹脂によりレンズ形状を形成しても良い。あるいは、マイクロレンズアレイ形状に加工した金型を、透明樹脂を塗布した駆動回路基板５０に押し当てて、マイクロレンズ４０を形成しても良い。
マイクロレンズ４０の光放出面１０１と平行な方向の周囲には、隔壁３４が設けられている。隔壁３４の反射面３４Ｓは、傾斜角θｗで、光射出方向に開くように傾斜している。本実施形態では、隔壁３４は高反射率の材料（例えば金属材料）で形成することにより、マイクロレンズ４０の周囲に反射面３４Ｓを形成している。
高反射率の材料は、例えば、銀およびアルミニウム等が挙げられる。隔壁３４は、金属薄膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、テーパーエッチングをすることで、側壁が光射出方向に開くように傾斜する形状となるように形成しても良い。あるいは、リフトオフ法によって、隔壁３４の側面が傾斜した金属パターンを用いて直接形成しても良い。本実施形態では、図２に示すように、反射面３４Ｓとマイクロレンズ４０の表面が一定の距離を保っている。なお、反射面３４Ｓとマイクロレンズ４０とは接触しないことが好ましいが、画素５の面積を縮小するために、隔壁３４の底部とマイクロレンズ４０の底部とが接触することは許容される。
以上で説明した画像表示素子２００によれば、マイクロレンズ４０の周囲に隔壁３４が配置されている。このため、隣接するマイクロ発光素子１００への光漏洩を抑制することができる。また、画像表示素子２００によれば、隔壁３４のマイクロレンズ４０に面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜した反射面３４Ｓとなっている。このため、マイクロレンズ４０から出射した光のうち、隔壁３４に向かって進む光の経路が、反射面３４Ｓで反射されてマイクロ発光素子１００の正面方向（中心線方向）に沿う方向に変更される。このため、マイクロ発光素子１００の正面方向の光出力が強化されるため、マイクロ発光素子１００の正面方向の輝度を向上させることができる。
マイクロレンズ４０および反射面３４Ｓの効果を、図３および図４を用いて説明する。マイクロレンズ４０の有無による、マイクロ発光素子１００から発光される光の光放出分布の相違を、図４のグラフ４０１に示す（方位角の方向に向かう光の強度については、積分して示している）。
光放出角度（Emission angle）は図３に示すように、マイクロレンズ４０の中心線に対する角度である。なお、光放出分布の測定は難しいため、光線追跡シミュレーションによって、マイクロ発光素子１００から発光される光の光放出分布を求めた。図４のグラフ４０１に示すように、マイクロレンズ４０が無い場合に比べて、ある場合にはマイクロ発光素子１００からの光出力が最大で約２．５倍に増加する。ここで、増加する光の多くが、光放出角度が３０度以上の領域にあることが分かる。
しかしながら、大きな光放出角度の光は、正面から画像表示素子２００を見る観察者には届かないため、無駄となってしまう。また、眼鏡型端末またはＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）のように、レンズ等によってマイクロ発光素子１００から発光される光を集光して、画像表示素子２００が形成する画像をスクリーン等に投影する場合にも、当該レンズの集光範囲は大きくない（例えば４０度以下）ため、やはり大きな放出角の光は無駄となってしまう。
図４のグラフ４０２およびグラフ４０３は、マイクロレンズ４０がある場合に、光放出量の増加が著しい放出角６０度以上の光が、マイクロレンズ４０の何処から放出されたかを示すグラフである。図４のグラフ４０２は、マイクロレンズ４０の底面からの高さ位置（Ｚ）に関する分布、図４のグラフ４０３はマイクロレンズ４０の中心からの距離（Ｒａ）に関する分布である。
図４のグラフ４０２およびグラフ４０３から、光放出角度が大きな光は、Ｚが０μｍ付近、つまり、マイクロレンズ４０の外周付近から、主に放出されていることが分かる。
この結果は、マイクロレンズ４０を設けることで、マイクロ発光素子１００の光放出面１０１から隣接するマイクロ発光素子１００の方向へ放出される光が増加することを示している。すなわち、マイクロレンズ４０を設けたことによって、隣接するマイクロ発光素子１００間の光漏洩を悪化させる恐れが生じる。ここで、マイクロレンズ４０の外周に隔壁３４を設けることで、このような隣接するマイクロ発光素子１００の方向に放出される光を遮断することができる。従って、光漏洩問題は生じない。さらに、図３に示すように、大きな放出角αで放出される光をマイクロ発光素子１００の正面方向に反射することで、有効活用することが可能となる。なお、放出角αとは、中心線方向と光が放出される方向との為す角である。
マイクロレンズ４０の外周部において、高さＺから放出角αで放出された光は、傾斜角θｗの反射面３４Ｓによって、中心線に対して、２×θｗ＋α－π（πラジアン＝１８０度）の角度で反射される。すなわち、放出角がαから２×θｗ＋α－πへ変換されることとなる。例えばα＝７５度で放出された光を、中心線方向へ反射するためには、θｗ＝５２．５度である。このとき、αが６０度から９０度の光は、反射面３４Ｓによって、新しい放出角０度から１５度で放出される光となる。α＝６０度で放出された光を、中心線方向へ反射するためには、θｗ＝６０度である。このとき、αが６０度から９０度の光は、反射面３４Ｓによって、新しい放出角０度から３０度で放出される光となる。なお、θｗはこれに限られず、例えば４５度よりは大きく、大凡、４５度以上６０度以下であることが好ましい。
図３に示すように、マイクロレンズ４０の端部から、反射面３４Ｓの底部の端部までの距離をＤとすると、高さＺから放出角αで放出された光が反射面３４Ｓに当たる高さＺｈは、下記式（１）で表される。
Ｚｈ＝｛Ｚ＋（Ｄ＋１／２×Ｚ２／Ｒ）｝／｛１－１／（ｔａｎθｗ×ｔａｎα）｝・・・（１）
Ｒはマイクロレンズ４０のドーム状の面の曲率半径である。Ｄが大きいほど、Ｚｈが大きくなるため、隔壁３４の高さを高くする必要がある。従って、画像表示素子２００の製造を容易にするためには、Ｄは小さいほうが良い。すなわち、マイクロレンズ４０の端部から、反射面３４Ｓの底部の端部までの距離は、できる限り小さいことが望ましい。この条件が満たされて、更にＺ／Ｒが１．０よりも十分小さいならば、Ｚｈは、Ｚｈ≒Ｚ／｛１－１／（ｔａｎθｗ×ｔａｎα）｝のように、上記式（１）を単純化した式により近似することができる。
図３の例において、Ｚ＝２μｍ、θｗ＝４５度、α＝６０度としても、Ｚｈ＝４．７μｍである。これは、隔壁３４の中心線方向に対する高さが、大凡、マイクロレンズ４０の中心線方向に対する高さより低い。すなわち、隔壁３４の中心線方向に対する高さは、マイクロレンズ４０の中心線方向に対する高さと同等以下で十分であると言える。
ここで、θｗ＝６０度、Ｄ＝０、隔壁３４の高さをＲ（＝５．８μｍ）と等しくした場合の、光放出量の放出角度分布をシミュレーションした。図４のグラフ４０４に示すように、隔壁３４の反射面３４Ｓが有る場合、無い場合に比べて小さな光放出角度の方向へ分布がシフトしていることが分かる。
さらに、θｗの大きさと隔壁３４の高さとを変えて、光取り出し効率のシミュレーションを行った。図４のグラフ４０５に、隔壁３４の高さがＲと等しい場合の、光取り出し効率におけるθｗ依存性を示す。放射角を問わない全放射光の光取り出し効率（全放射量）と、放出角４０度以下の光の光取り出し効率（放出角≦４０度）を示す。放出角４０度以下の光の光取り出し効率は、正面方向への光の集中度合いを見る指標である。図４のグラフ４０５に示すように、θｗが４５度から７０度の範囲であれば、全放射光の半分以上を、放出角４０以下の範囲に集中させることができる。
また、図４のグラフ４０６に、光取り出し効率における隔壁３４の高さ依存性（θｗ＝６０度）を示す。隔壁３４が高いほど、放出角４０度以下の光の光取り出し効率は向上する。しかしながら、隔壁３４をむやみに高くすることはできない。図３に示すように、隔壁３４を高くすれば、隔壁３４の底部の幅が増大し、光放出面の大きさを制約するからである。したがって、隔壁３４の高さはマイクロレンズ４０の高さ程度であることが好ましい。
以上のように、マイクロ発光素子１００の光放出面１０１を覆うように、マイクロレンズ４０を配置することで、光出力を大幅に向上させ、さらに、マイクロレンズ４０の周囲に、光放出方向に開くように傾斜した反射面を有する隔壁３４を設けることで、隣接するマイクロ発光素子１００への光漏洩を抑制できると共に、中心線方向に放出される光を増加できるため、光の利用効率を向上させることができる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５を用いて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。実施形態３以降も同様である。
本実施形態に係る画像表示素子２００ａでは、隔壁３４ａの構成が実施形態１の画像表示素子２００と異なる。本実施形態では、実施形態１より大きな画素を有する画像表示素子を実現することを意図している。実施形態１では、マイクロ発光素子１００を埋込材６０で覆い、その上に隔壁３４を設けていた。しかしながら、本実施形態では、埋込材６０を用いずに、駆動回路基板５０の上に、直接、隔壁３４ａを設けている。画素ピッチが大きく、マイクロ発光素子１００間のスペースを大きくできる場合には、このような形態を採用することができる。
また、隔壁３４ａは、マイクロレンズ４０ａの高さと同等程度の高さとして形成されている。なお、隔壁３４ａの高さはこれに限られず、マイクロレンズ４０ａの底面の位置よりも高ければ、マイクロレンズ４０ａの高さより低くても良い。したがって、実施形態１に係る隔壁３４の高さよりも、隔壁３４ａの高さが高くなるため、予め金型で成形して形成した隔壁３４ａを、駆動回路基板５０上に貼り合せることが可能である。本実施形態において、埋込材６０と同様の遮光効果が、隔壁３４ａにより得られる。そのため、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図６を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｂでは、隔壁３４ｂの形状が実施形態１の画像表示素子２００と異なる。実施形態１では、マイクロレンズ４０の平面形状は円形であり、反射面３４Ｓもマイクロレンズ４０の表面から一定の距離離れるように、円形に作られていた。しかし、図６に示すように、隔壁３４ｂは、反射面３４Ｓｂの表面が、矩形の画素５の辺と平行となるような形状であっても良い。言い換えれば、マイクロ発光素子１００の光放出面１０１側から見た隔壁３４ｂの断面形状を矩形としても良い。本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。また、本構成は、隔壁３４の形成が容易であるという利点を有している。
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図７を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｃでは、隔壁３４ｃの構成が実施形態１の画像表示素子２００と異なる。
図７に示すように、本実施形態の隔壁３４ｃは、隔壁母材３５と隔壁反射材３６とを含む構成である。隔壁３４ｃにおいて、隔壁３４ｃのマイクロレンズ４０に面した側面上に形成される隔壁反射材３６の表面が、反射面３４Ｓｃである。隔壁反射材３６の厚さが前記側面の全体に渡って略一定の場合には、反射面３４Ｓｃの傾斜角θｗは、隔壁母材３５の側面の傾斜角と大凡等しい。隔壁母材３５は、例えばＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機材や、フォトレジスト材のような樹脂材で構成することができる。隔壁反射材３６は、例えば高反射性金属膜などで構成することができる。また、隔壁３４ｃは反射面３４Ｓｃが光を良好に反射できる面であれば、複数の部材で構成されても良い。
実施形態１のように、単一の反射材によって隔壁３４を構成しようとすると、製造途中では隔壁３４の高さ以上の金属膜を堆積し、その後にフォトリソグラフィ法やドライエッチング技術によって、傾斜面を有する隔壁３４の形状に加工しなければならない。隔壁３４の高さは数μｍとなる場合があるため、非常に厚い金属膜を堆積することが必要となるが、このような厚い金属膜の表面は凹凸が大きく、当該金属膜の下地層（本実施形態では、埋込材６０）に対する精密なアライメントが難しい。また、反射面３４Ｓの底部がマイクロ発光素子１００の光放出面１０１を覆わないことが望ましいため、画像表示素子２００ｃが備える画素５の画素サイズが小さくなる程、隔壁３４を光放出面１０１に対して精密にアライメントする必要性が増す。そこで、精密アライメントが容易な、表面凹凸が少なく透明な材料によって、隔壁３４ｃの中心部（隔壁母材３５）を形成し、その表面を隔壁反射材３６で被覆することにより、前記問題を回避することが本実施形態の目的である。
隔壁反射材３６には、開口部３７が形成されている。開口部３７は、光放出面１０１全体を覆う形状として形成されていることが好ましい。すなわち、隔壁反射材３６は光放出面１０１と重ならないことが好ましい。また、マイクロレンズ４０の底部は、開口部３７の全面を覆っていることが好ましい。本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図８を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｄでは、マイクロ発光素子１００ｄが実施形態１のマイクロ発光素子１００と異なる。すなわち、マイクロ発光素子１００は、化合物半導体層１４において、駆動回路基板５０と貼り合わされる下面側にＰ電極２３ＰとＮ電極２３Ｎを有しているが、マイクロ発光素子１００ｄは、Ｐ電極２３Ｐｄ（下部電極、第１電極）を化合物半導体層１４の下面側に、共通Ｎ電極３０（上部電極、第２電極）を化合物半導体層１４の光放出面１０１側に有している。本構成では、化合物半導体層１４の下面側にＮ型電極を設ける必要が無いため、マイクロ発光素子１００ｄを微細化し易いという利点を有している。Ｐ電極２３Ｐｄ（第１電極）は、マイクロ発光素子１００ｄ毎に設けられており、共通Ｎ電極３０（第２電極）は、マイクロ発光素子１００ｄを繋いで（跨いで）設けられている。なお、光放出方向の側にＰ側層１３を配置する場合は、第１電極がＮ電極となり、第２電極がＰ電極となる。
画像表示素子２００ｄでは、画素領域１外において、共通Ｎ電極３０と、駆動回路基板５０ｄ上のＮ駆動電極５２ｄとが接続されている。ここでは、その接続方法は本発明の本質とは直接関係ないため、図示しない。Ｐ電極２３Ｐｄは、駆動回路基板５０ｄ上のＰ駆動電極５１ｄと接続されている。駆動回路基板５０ｄからマイクロ発光素子１００ｄへ供給される電流は、Ｐ駆動電極５１ｄからＰ電極２３Ｐｄを経て、Ｐ側層１３に伝わる。Ｐ側層１３から発光層１２を通過した電流は、Ｎ側層１１から、共通Ｎ電極３０を経て、Ｎ駆動電極５２ｄに流れる。このようにして、駆動回路基板５０ｄより供給される電流量に応じて、マイクロ発光素子１００ｄは所定の強度で発光する。
個々のマイクロ発光素子１００ｄは、実施形態１に係るマイクロ発光素子１００と同様に、埋込材６０により電気的に分離されている。特に、マイクロ発光素子１００ｄにおいて、発光層１２の周囲の側面は、３０度から６０度程度の、光射出方向に開くように傾斜している傾斜面として形成されている。このように、発光層１２の周囲の側面を、光放出方向に開くように傾斜させることで、マイクロ発光素子１００ｄからの光取り出し効率を向上させることができる。マイクロ発光素子１００ｄの光放出面１０１ｄとは反対側の面に形成された傾斜部分は、透明な絶縁膜である保護膜１７によって覆われている。保護膜１７の、化合物半導体層１４と反対側は、高反射性金属膜で覆われることが好ましい。
通常、共通Ｎ電極３０は透明導電膜で構成される場合が多いが、本実施形態では、実施形態４で示した隔壁反射材３６を共通Ｎ電極３０として用いている。隔壁３４ｃの反射面３４Ｓｃは光を良好に反射する面である必要があり、銀やアルミニウムなどの金属膜を一部に用いる場合が多い。このような隔壁３４ｃの構成材を、共通Ｎ電極３０と兼用することで、製造工程の簡略化を図ることができる。隔壁反射材３６は光放出面１０１ｄにおいてＮ側層１１と隣接している。すなわち、隔壁反射材３６に形成されている開口部３７は、光放出面１０１ｄ全体ではなく、光放出面１０１ｄの内側に設けられている。マイクロレンズ４０の構成は、実施形態４と同様である。本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、図９および図１０を用いて以下に説明する。図１０のＡ－Ａ部分の断面模式図が図９である。本実施形態に係る画像表示素子２００ｅは、ＲＧＢの３原色のフルカラー表示素子であり、画素５は青サブ画素６、赤サブ画素７および緑サブ画素８を含んでいる。図１０に示すように、青サブ画素６は１個の青色マイクロ発光素子（マイクロ発光素子）１００Ｂを含み、赤サブ画素７は１個の赤色マイクロ発光素子（マイクロ発光素子）１００Ｒを含んでいる。また、図１０に示すように、画素５には、１個の緑色マイクロ発光素子（マイクロ発光素子）１００Ｇを含む緑サブ画素８が２個含まれている。
赤色マイクロ発光素子１００Ｒは、青色光を放射する青色マイクロＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）１０５と赤色波長変換部（波長変換部）３２よりなる。同様に、緑マイクロ発光素子１００Ｇは、青色マイクロＬＥＤ１０５と緑色波長変換部（波長変換部）３３よりなる。青色マイクロ発光素子１００Ｂは、青色マイクロＬＥＤ１０５と透明部３１よりなる。
青色マイクロＬＥＤ１０５は、実施形態１のマイクロ発光素子１００と同様のものである。青色マイクロ発光素子１００Ｂの光放出面１０１Ｂは、透明部３１の上面である。また、赤色マイクロ発光素子１００Ｒの光放出面１０１Ｒは、赤色波長変換部３２の上面であり、緑色マイクロ発光素子１００Ｇの光放出面１０１Ｇは、緑色波長変換部３３の上面である。なお、本構成では赤色および緑色については、青色光を励起光として、波長のダウンコンバートを行う波長変換部を設け、青色光は励起光をそのまま用いている。なお、本明細書においてダウンコンバートとは、励起光の波長を長くする（光のエネルギーを小さくする）ことを意味する。
しかし、近紫外光や紫外光を励起光として、当該励起光をダウンコンバートすることによって青色光を発生させることも可能である。なお、以下の説明において、透明部３１と、赤色波長変換部３２と、緑色波長変換部３３とを特に区別する必要がないときには、単に波長変換部と記載することがある。
青色マイクロ発光素子１００Ｂ、赤色マイクロ発光素子１００Ｒおよび緑色マイクロ発光素子１００Ｇは、実施形態１と同様に埋込材６０ｅによって、光射出方向側以外の周囲が覆われている。すなわち、青色マイクロＬＥＤ１０５だけでなく、透明部３１、赤色波長変換部３２および緑色波長変換部３３も、埋込材６０ｅによって光射出方向側以外の周囲を覆われている。
マイクロレンズ４０および隔壁３４ｃは、図７に示した実施形態４と同様である。図７との相違点は、光放出面１０１Ｂ、１０１Ｒ、１０１Ｇのそれぞれが透明部３１、赤色波長変換部３２および緑色波長変換部３３の上面になっている点である。本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。さらに、本実施形態では、発光効率が高く耐久性に優れた窒化物半導体を用いて、輝度の高いフルカラー表示を、１つの画像表示素子２００ｅによって実現できるという利点がある。
〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、図１１および図１２を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｆは、実施形態６に係る画像表示素子２００ｅと同様のフルカラー表示素子である。画像表示素子２００ｅとの相違点は、励起光を発生させる青色マイクロＬＥＤ１０５ｆの形状および構成態様、ならびに、透明部３１、赤色波長変換部（波長変換部）３２および緑色波長変換部（波長変換部）３３の形状が異なる点である。
励起光を発生する青色マイクロＬＥＤ１０５ｆの光取り出し効率を向上させるために、発光層１２の周囲の側面１６Ｓを、光放出方向に開くように、発光層１２に対する角度θｅが３０度以上６０度以下程度となるように傾斜させると共に、Ｎ側層１１の側面１１Ｓも、共通Ｎ電極３０に対する角度θｂが７０度以上８５度以下程度となるように傾斜させている。これらの傾斜面は光透過性が高い、例えば、化合物半導体を透明な絶縁膜で覆い、さらにその絶縁膜の外側をアルミニウムや銀等の高反射性金属膜で覆うことで、一層光取り出し効率を向上させることができる。
図１１に示すように、画像表示素子２００ｆでは、発光層１２およびＰ側層１３が駆動回路基板５０ｄ側に配置され、Ｐ電極２３Ｐ（第１電極）が駆動回路基板５０ｄ側に配置され、共通Ｎ電極３０（第２電極）が光放出面側に配置されている。しかしながら、画像表示素子２００ｅから青色マイクロＬＥＤ１０５ｆの形状は変更せず、Ｐ側層１３と発光層１２とを光放出面側に配置しても、画像表示素子２００ｆと同様の効果を得ることができる。この場合には、第１電極がＮ電極となり、第２電極が共通Ｐ電極となる。また、駆動回路基板５０ｄの駆動電極の極性も反転する。
透明部３１、赤色波長変換部３２および緑色波長変換部３３の側壁も光放出方向に開くように、共通Ｎ電極３０に対する角度θｓが４５度以上８５度以下程度となるように傾斜させることが好ましい。
波長変換部の側壁を、光放出方向に対して開くように傾斜させることで、波長変換部からの光取出し効率を向上させることができる。また、透明部３１の側壁を、光放出方向に対して開くように傾斜させることで、透明部３１からの光取出し効率を向上させることができる。
さらに、透明部３１、赤色波長変換部３２および緑色波長変換部３３の側壁も高反射性金属膜で覆うことによって、光取り出し効率をより向上させることができる。
なお、本実施形態では共通Ｎ電極３０として、透明導電膜を用いる構成をとっている。このような構成では、励起光源の青色マイクロＬＥＤ１０５ｆを駆動回路基板５０ｄに貼り付けた後に、埋込材６０を形成し、その上に、共通Ｎ電極３０を形成する。その後に、透明部３１、赤色波長変換部３２、緑色波長変換部３３およびこれらを覆う波長変換部埋込材６１を形成する。
本実施形態において、青色光と赤色光について、光放出角度分布をシミュレーションした結果を図１２に示す。図１２のグラフ１２０１は、青色光について、マイクロレンズ４０が有る場合と無い場合との比較を示す。図１２のグラフ１２０２は、赤色光について、マイクロレンズ４０が有る場合と無い場合との比較を示す。青色光および赤色光いずれの場合も、以下の表１および表２にそれぞれ示すように、マイクロレンズ４０が有る場合に、マイクロレンズ４０が無い場合と比べて光放出量（表１および表２における外部放出）は大幅に増加する。特に赤色光は、光放出量が約２倍と大きく向上している。
Figure 0007282620000001
Figure 0007282620000002
しかしながら、光放出角度分布は、励起光をそのまま青サブ画素６の外部へ放出する青色光の場合と、赤色波長変換部３２ｆで赤色光を発生させる赤色光の場合とでは、マイクロレンズ４０の効果が大きく異なる。青色光の場合、マイクロレンズ４０により光放出角度が２０度以上６０度以下の範囲に放出される光が増加するが、赤色光の場合、光放出角度７０度付近を中心に、光放出量が大幅に増加する。図１２の分布図１２０３に、光放出角度が６５度以上７５度以下の間に放出される赤色光の放出場所分布を示す。この場合、赤色光の大半はマイクロレンズ４０の外周部から放出されていることが分かる。
この結果からは、隔壁３４ｃの反射面３４Ｓｃの効果は、青色光よりも赤色光に対してより大きいことが容易に推察される。すなわち、画像表示素子２００ｆのようなフルカラー表示素子に対しては、隔壁３４ｃの形状は赤色光への効果を最大限に発揮されるように設計されるべきである。図１２のグラフ１２０２の例では、光放出角度７０度の光が、マイクロレンズ４０の中心線と平行になるようにすることが好ましいと考えられるため、反射面３４Ｓｃの傾斜角θｗは５５度が好ましい。
以上の条件の反射面３４Ｓｃを設けた場合における、光放出角分布をシミュレーションした。青色光の場合を図１２のグラフ１２０４に、赤色光の場合を図１２のグラフ１２０５に示す。隔壁３４ｃの高さはマイクロレンズ４０の半径と等しく設定し、Ｄ＝０とした。表３に、青色光および赤色光における、放出角４０度以下の外部放出光量を示す。表３に示すように、反射面３４Ｓｃを備えることで、光放出角が小さい領域において外部放出光が増加する。その効果は、青色光において１８％の増加、赤色光において１２０％の増加である。このように、反射面３４Ｓｃによって、マイクロ発光素子からマイクロレンズ４０の中心線方向に放出される光の量を、大幅に増やすことができる。緑色光についても、赤色光と同様の効果が期待できる。
Figure 0007282620000003
マイクロ発光素子１００ｆの正面方向の輝度を向上させる上で、マイクロレンズ４０の接触角θｃが重要である。図３に示すように、接触角θｃはマイクロレンズ４０の底部と、マイクロレンズ４０の表面とのなす角度である。具体的には、マイクロレンズ４０の表面が球面の場合、マイクロレンズ４０の中心が光放出面と重なるときにθｃ＝９０度となり、当該中心が光放出面から下方に向かうにつれて、θｃは小さくなる。
光放出角４０度以下での光取り出し効率、および、反射面３４Ｓｃが無い場合の光取り出し効率のθｃ依存性をシミュレーションした結果を図１２のグラフ１２０６に示す。θｃが小さくなると共に、マイクロレンズ４０から外部への光取り出し効率は減少する。一方、光放出角４０度以下での光取り出し効率も減少はするものの、θｃ≧７４度では、ほぼ一定の値を保っている。このように、マイクロ発光素子の正面方向の輝度を向上するには、接触角θｃを７４度以上に保つことが好ましい。
本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態８〕
本発明の他の実施形態について、図１３を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｇは、実施形態７に係る画像表示素子２００ｆと同様のフルカラー表示素子である。相違点は隔壁３４ｇ内に波長変換部を配置し、その上にマイクロレンズ４０を設置している点である。
実施形態７で説明したように、波長変換部の側壁を、光放出方向に対して開くように傾斜させることで、波長変換部からの光取出し効率を向上させることができる。一方、マイクロレンズ４０の外周部から大きな光放出角度で放出される光を、マイクロレンズ４０の中心線方向に反射するためにも、隔壁３４ｇの反射面３４Ｓｇを光放出方向に対して開くように傾斜させる必要がある。従って、隔壁３４ｇの内部に、マイクロレンズ４０に加えて波長変換部を配置することで、光取出し効率を向上させ、かつマイクロ発光素子の正面方向への光出力を強化することで発光効率を向上させることができる。なお、本明細書では青色マイクロ発光素子１００Ｂｇ、赤色マイクロ発光素子１００Ｒｇ、緑色マイクロ発光素子１００Ｇｇを、マイクロ発光素子と総称することがある。
また、図１３に示すように、隔壁３４ｇの中心線方向の高さがマイクロレンズ４０の中心線方向の高さ以下であっても良い。図４のグラフ４０６に示したように、マイクロレンズ４０の中心線方向に放出される光の光取り出し効率は、隔壁３４ｇの高さが高いほど大きいと考えられる。しかしながら、隔壁３４ｇを高くすれば、光放出面を縮小することになる。光放出面の縮小によって、光放出効率が低下する場合がある。また、隔壁３４ｇが低いほど、画像表示素子の製造が容易となる。従って、隔壁３４ｇの高さを増すことによる正の効果と、光放出面を縮小することによる負の効果とを対比して、隔壁３４ｇの高さの最適値が選択されて良い。
本実施形態で、駆動回路基板５０ｄ上に励起光源となる青色マイクロＬＥＤ１０５ｆを配置する構造は、実施形態７と同様である。共通Ｎ電極３０上に隔壁母材３４Ｂｇを配置し、その上に隔壁反射材（反射面３４Ｓｇを形成）を配置する構造は、図７に示した実施形態４と同様である。図７では、隔壁反射材３６の開口部３７はマイクロ発光素子１００の光放出面１０１を完全に覆っていたが、本実施形態では、開口部３７ｇが青色マイクロＬＥＤ１０５ｆの上面の一部を覆っている。これは埋込材６０ｇが遮光性を有しない場合に、波長変換部から駆動回路基板５０ｄ側への光漏洩を抑制するためである。本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態９〕
本発明の他の実施形態について、図１４および図１５を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｈは、実施形態７に係る画像表示素子２００ｆと同様のフルカラー表示素子であるが、マイクロ発光素子として、ＱＬＥＤ（Quantum dot light-emitting diode:量子ドットＬＥＤ）を採用している点が異なる。本実施形態では、赤色マイクロ発光素子１００Ｒｈは、Ｐ駆動電極５１ｄ（第１電極）と、その上に形成された赤色発光層１１０Ｒと、更にその上に形成された共通Ｎ電極３０（第２電極）より構成されている。
赤色発光層１１０Ｒは、図１５に示すように、量子ドット層１２０の両側に、電子輸送層１２１とホール輸送層１２２とを配置している。電子輸送層１２１およびホール輸送層１２２より、それぞれ電子およびホールを注入し、量子ドット層１２０中に含まれる量子ドット内で再結合させることにより、赤色発光層１１０Ｒを発光させる。量子ドットのコアサイズを変更することで、発光波長を制御することができる。従って、青色マイクロ発光素子１００Ｂｈおよび緑色マイクロ発光素子１００Ｇｈも同様にＱＬＥＤによって構成できる。なお、以下では、色を区別する必要が無い場合には、単に発光層１１０と記す場合がある。ＱＬＥＤの構成の詳細は、本発明の本質と直接関係しないため、本明細書では触れない。
共通Ｎ電極３０は透明導電膜である。Ｐ駆動電極５１ｄの表面は可視光に対する反射率が高いことが好ましい。本実施形態における光放出面は各発光層１１０Ｂ、１１０Ｒ、１１０Ｇの表面である。なお、駆動回路基板５０ｄ側に電子輸送層１２１を配置し、光放出面側にホール輸送層１２２を配置することで、ＱＬＥＤの極性が逆となる配置にすることも可能である。この場合には、第１電極がＮ電極、第２電極が共通Ｐ電極となる。
図４に示した例では、屈折率２．４程度の化合物半導体層１４上に透明樹脂製のマイクロレンズ４０を配置している。また、図１２のグラフ１２０２では屈折率１．６程度の波長変換部の上に透明樹脂製のマイクロレンズ４０を配置している。これらのいずれの場合も、マイクロレンズ４０により光取り出し効率の非常に大きな改善が実現できた。このように、光放出面の屈折率が大きく変わった場合でも、マイクロレンズ４０によって光取り出し効率の改善を実現できる。ＱＬＥＤの光放出面の屈折率は正確には測定できないが、量子ドット材料や、電子輸送層１２１およびホール輸送層１２２を構成する樹脂層の屈折率から推測すると、図４や図１２の例と大差ないと考えられる。従って、ＱＬＥＤを用いた本実施形態においても、マイクロレンズ４０による同様の効果が期待できる。
隔壁３４ｃは金属であり、図１４に示すように、画素内において共通Ｎ電極３０と直接接触するため、Ｎ電極配線の一部として用いても良い。特に、共通Ｎ電極３０による光吸収を低減するためには、共通Ｎ電極３０を薄くする必要があり、共通Ｎ電極３０の有する電気抵抗が増加する。隔壁３４ｃを共通Ｎ電極３０の配線の一部として用いることで、Ｎ電極側の電気抵抗増加を抑制することができる。本実施形態においても、光放出面を覆うようにマイクロレンズ４０を配置し、さらに隔壁３４ｃを配置することで、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制することができる。
〔変形例〕
実施形態９の変形例として、各発光層１１０Ｂ、１１０Ｒ、１１０ＧをＱＬＥＤでは無く、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ：organic light-emitting diode）に置き換えることができる。ＯＬＥＤは、ＱＬＥＤと同様に電子輸送層１２１とホール輸送層１２２との間に発光層を配置した構成である。
〔実施形態１０〕
本発明の他の実施形態について、図１６を用いて以下に説明する。本実施形態の画像表示素子２００ｉは、実施形態９と同様にＱＬＥＤをマイクロ発光素子としているが、当該マイクロ発光素子が凹部を有するＰ電極２３Ｐｉ（第１電極）を有する点で、実施形態９と異なる。言い換えれば、Ｐ電極２３Ｐｉが、マイクロ発光素子の光放出面側と反対側に窪む凹部形状を形成している。発光層１１０Ｂ、１１０Ｒ，１１０ＧはＰ電極２３Ｐｉに形成された凹部の内側に配置されている。なお、駆動回路基板５０ｄ側に電子輸送層１２１を配置し、光放出面側にホール輸送層１２２を配置することで、ＱＬＥＤの極性が逆となる配置にすることも可能である。この場合には、第１電極がＮ電極、第２電極が共通Ｐ電極となり、Ｎ電極が凹部形状を有する構成となる。
Ｐ電極２３Ｐｉに形成される凹部の側壁２３Ｓは、図１６に示すように、駆動回路基板５０ｄに対する傾斜角θｑが９０度未満となるように傾斜している。θｑは３０度以上６０度以下であることが好ましい。Ｐ電極２３Ｐｉの表面は高反射性の金属材料により形成されている。
ＱＬＥＤは等方的に発光するため、図１６において、水平方向にも光を発する。この水平方向に進む光を上方へ反射することで、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制すると共に、光取出し効率を向上させることができる。発光層１１０は側壁２３Ｓと接していても良いが、発光層１１０はＰ電極２３Ｐｉに形成される凹部の底部に配置され、側壁２３Ｓとは直接接触しないことが好ましい。発光層１１０の側壁と側壁２３Ｓとの間には、透明絶縁膜１８が配置されることが好ましい。この場合、発光層１１０より水平方向に発光された光は、透明絶縁膜１８を透過して側壁２３Ｓで反射し、上方に放出されるため、光放出面１０１ｉはＰ電極２３Ｐｉの凹部の開口部となる。
マイクロレンズ４０は光放出面１０１ｉを覆って形成される。マイクロレンズ４０の周囲には隔壁３４ｃが配置される。この点は実施形態１と同様である。
また、画像表示素子２００ｉでは、Ｐ電極２３Ｐｉの光出射面と平行な方向の周囲が第１絶縁膜１９で覆われており、共通Ｎ電極３０の光出射面と平行な方向の周囲が第２絶縁膜２０で覆われている点で、他の実施形態と異なっている。
本実施形態に係る画像表示素子２００ｉの製造工程を以下に説明する。駆動回路基板５０ｄ上に、第１絶縁膜１９を形成し、Ｐ駆動電極５１ｄ上に開口部を設ける。当該開口部の側壁の傾斜角度はθｑとなるように制御する。その上にＰ電極となる高反射性金属薄膜を堆積し、凹部が形成されたＰ電極２３Ｐｉとして加工する。
第１絶縁膜１９はＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機絶縁膜でも良いし、ポリイミドまたはシリコーン等の樹脂でも良い。Ｐ電極２３Ｐｉの材料である高反射性金属は銀やアルミニウムである。次に発光層１１０を順次形成する。直接発光層１１０の材料を塗布してパターン加工しても良いし、別の基板上に形成した発光層１１０をＰ電極２３Ｐｉ上にスタンプ転写しても良い。次に、透明絶縁膜１８を形成する。更に、第２絶縁膜２０を形成することにより発光層１１０上に開口部を設け、さらに共通Ｎ電極３０を形成する。透明絶縁膜１８と第２絶縁膜２０とは共に透明な絶縁膜であり、同時に形成しても良い。共通Ｎ電極３０は透明導電膜である。マイクロレンズ４０や隔壁３４ｃの形成方法は実施形態１と同様である。本実施形態においても、光放出面１０１ｉを覆うようにマイクロレンズ４０を配置し、さらに隔壁３４ｃを配置することで、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態１１〕
本発明の他の実施形態について、図１７を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｊは、図１１に示す実施形態７と類似しているが、波長変換部およびマイクロレンズの機能を一体化した点で異なる。
本実施形態での赤色マイクロ発光素子（マイクロ発光素子）１００Ｒｊは青色マイクロＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）１０５ｆと、その上面に配置された赤色波長変換部（波長変換部）４１よりなる。
赤色波長変換部４１は他の実施形態のマイクロレンズ４０と同じ、光放出方向に凸となる曲面を含む形状（例えば、ドーム形状）であるが、青色光を赤色光にダウンコンバートする波長変換物質を含む点において、マイクロレンズ４０とは異なる。
赤色波長変換部４１は、例えば、赤色発光する量子ドットもしくは量子ロッド、蛍光体または染料等の波長変換物質を、透明樹脂に分散させたものである。緑色マイクロ発光素子１００Ｇｊも同ように、ドーム形状の緑色波長変換部４２を、青色マイクロＬＥＤ１０５ｆ上に配置している。青色マイクロ発光素子１００Ｂｊは、他の実施形態と同様に、透明なマイクロレンズ４０を有している。これは、青色マイクロＬＥＤ１０５ｆから発光された光を波長変換する必要がないためである。
マイクロレンズ４０、赤色波長変換部４１および緑色波長変換部４２の周囲には、隔壁３４ｃが配置されている。また、マイクロレンズ４０、赤色波長変換部４１および緑色波長変換部４２の底面は、隔壁反射材（反射面Ｓｊを形成）の開口部３７を覆っている。
図１７では、隔壁反射材が青色マイクロＬＥＤ１０５ｆの光放出面１０２の一部を覆っているが、開口部３７が光放出面１０２を完全に覆っていても良い。言い換えれば、隔壁反射材は、光放出面１０２の一部を覆っていなくても良い。埋込材６０が遮光性を有している場合には、開口部３７が光放出面１０２を完全に覆っていても、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩は少ないからである。
赤色波長変換部４１内における波長変換物質の濃度分布は必ずしも一様である必要は無い。例えば、赤色波長変換部４１の底部には波長変換物質の濃度が濃い層を配置し、上部には波長変換物質の濃度が薄い層を配置していても良い。あるいは、赤色波長変換部４１の中心部に波長変換物質の濃度が濃い層を配置し、そこから外側に向かうほど波長変換物質の濃度が薄くなっていても良い。なお、波長変換物質の濃度の配置は、上述の配置とは逆となっていて良い。緑色波長変換部４２についても同様である。
青色マイクロ発光素子１００Ｂｊにおける、マイクロレンズ４０および隔壁３４ｃの効果は実施形態１と同様である。また、ドーム形状をしている赤色波長変換部４１の外周部表面は垂直に近い傾斜を有している。
青色マイクロ発光素子１００Ｂｊにおいて、青色マイクロＬＥＤ１０５ｆから、赤色波長変換部４１に対して水平方向に近い光放出角度で放射された光は、垂直に近い傾斜を有する赤色波長変換部４１の外周部から放出され易い。赤色波長変換部４１の外周部は最も径が大きいことから、水平方向に近い角度で放射される光も多いため、大きな光放出角度で大量の光が前記の外周部から放出される点は、実施形態７と変わらない。従って、本実施形態によれば、実施形態７と同様の効果が生じる。緑色マイクロ発光素子１００Ｇｊに関しても同様である。
以上のように、光放出面１０２と平行な方向の赤色波長変換部４１（緑色波長変換部４２）の周囲に配置された隔壁３４ｃを配置し、赤色波長変換部４１（緑色波長変換部４２）の形状を、光放出方向に凸となる曲面を含む形状とし、隔壁３４ｃの赤色波長変換部４１（緑色波長変換部４２）に面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面とする。これにより、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制すると共に、光放出角度の大きな光をマイクロレンズ４０等の中心線方向に反射させることで、当該中心線方向へ放出される光の強度を増すことができる。
〔実施形態１２〕
本発明の他の実施形態について、図１８を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｋは、図９に示す実施形態６に係る画像表示素子２００ｅと類似しているが、赤サブ画素７と緑サブ画素８とにおいて、マイクロレンズ４０の光を出射する光出射面に、誘電体多層膜４５を配置した点が異なる。
マイクロレンズ４０を、マイクロ発光素子１００Ｒの光放出面１０１Ｒおよびマイクロ発光素子１００Ｇの光放出面１０１Ｇに設けることで、ダウンコンバートされた赤色光や緑色光の放出量が増加することは、これまでに記したとおりであるが、このとき励起光である青色光の放出量も増加する。
赤色波長変換部３２および緑色波長変換部３３の青色光に対する吸光度（optical density）が十分大きくない場合には、励起光である青色光が赤サブ画素７や緑サブ画素８から放出され、これらのサブ画素から発光される赤色光や緑色光の色純度が低下する。一方、マイクロレンズ４０の表面に、励起光を反射し、ダウンコンバートされた赤色光や緑色光を透過する誘電体多層膜４５を配置することで、このような赤サブ画素７や緑サブ画素８からの励起光の放出を低減し、色純度を向上させることができる。本実施形態においても、光放出面を覆うようにマイクロレンズ４０を配置し、さらに隔壁３４ｃを配置することで、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔実施形態１３〕
本発明の他の実施形態について、図１９を用いて以下に説明する。本実施形態に係る画像表示素子２００ｌは、図９に示す実施形態６に係る画像表示素子２００ｅと類似しているが、赤サブ画素７と緑サブ画素８において、マイクロレンズ４０に替えて、青色光吸収物質（フィルター材料）を含有している励起光吸収物質含有マイクロレンズ４０Ｙを配置している点が異なる。
実施形態１２において記したように、赤サブ画素７および緑サブ画素８からの青色光（励起光）の放出を防ぐ必要が生じる場合がある。このような場合、例えば、励起光吸収物質含有マイクロレンズ４０Ｙのように、青色光を吸収し、赤色光や緑色光を吸収しない染料（フィルター材料等）を含むマイクロレンズを用いることで、赤サブ画素７および緑サブ画素８からの青色光の放出を低減させることができる。このような、青色光吸収物質を励起光吸収物質含有マイクロレンズ４０Ｙに含有させても、赤色光や緑色光には大きな影響を与えないため、励起光吸収物質含有マイクロレンズ４０Ｙおよび隔壁３４ｃの効果を損なうことは無い。本実施形態においても、光放出面を覆うように励起光吸収物質含有マイクロレンズ４０Ｙを配置し、さらに隔壁３４ｃを配置することで、実施形態１と同様の効果を実現できる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る画像表示素子（２００）は、アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子（１００）を含む画像表示素子であって、前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板（５０）と、前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子の光放出面（１０１）に当接するマイクロレンズ（４０）と、前記光放出面と平行な方向の、前記マイクロレンズの周囲に配置された隔壁（３４）とを有しており、前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面である。
前記構成によれば、光放出面と平行な方向の、マイクロレンズの周囲に隔壁が配置されている。このため、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制することができる。また、前記構成によれば、前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面である。このため、マイクロレンズから出射した光の経路が、前記反射面で反射されてマイクロ発光素子の正面方向に沿う方向に変更される。このため、マイクロ発光素子の正面方向の光出力を強化することで発光効率を向上させることができる。
本発明の態様２に係る画像表示素子（２００）は、前記態様１において、前記マイクロ発光素子（１００）が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤであっても良い。
本発明の態様３に係る画像表示素子（２００）は、前記態様１において、前記マイクロレンズ（４０）の底面は、前記マイクロ発光素子（１００）の前記光放出面（１０１）の全体を被覆していることが好ましい。
本発明の態様４に係る画像表示素子（２００）は、前記態様１において、前記反射面の傾斜角度は８５度以下であることが好ましい。
本発明の態様５に係る画像表示素子（２００）は、前記態様１において、前記マイクロレンズ（４０）の表面は球面であり、前記球面の中心は前記光放出面（１０１）の中心に対して、±１μｍ以内にあることが好ましい。
本発明の態様６に係る画像表示素子（２００ａ）は、前記態様１～５の何れかにおいて、前記隔壁（３４ａ）が、前記駆動回路基板（５０）の表面に接して形成されていても良い。画素ピッチが大きく、マイクロ発光素子間のスペースを大きくできる場合には、前記の構成を採用することができる。また、前記構成によれば、隔壁の高さが高くなるため、予め金型で成形して形成した隔壁を、駆動回路基板上に貼り合せることが可能になる。
本発明の態様７に係る画像表示素子（２００ｂ）は、前記態様１～６の何れかにおいて、前記隔壁（３４ｂ）の前記マイクロ発光素子（１００）の前記光放出面側から見た形状が矩形であっても良い。
本発明の態様８に係る画像表示素子（２００ｃ）は、前記態様１～７の何れかにおいて、前記隔壁（３４ｃ）が、透明な材料によって構成される隔壁母材（３５）と、前記隔壁母材を被覆し、高反射性金属膜から構成される隔壁反射材（３６）とを含んでいても良い。
単一の反射材によって、隔壁を構成しようとすると、隔壁の高さ以上の金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ法やドライエッチング技術によって、傾斜面を有する隔壁に加工しなければならない。隔壁の高さは数μｍとなる場合があるため、非常に厚い金属膜が必要となるが、このような厚い金属膜の表面は凹凸が大きく、下地層に対する精密なアライメントが難しいという問題点がある。また、側壁の底部が光放出面を覆わないことが望ましいため、画像表示素子の画素サイズが小さくなる程、隔壁を光放出面に対して精密にアライメントする必要が有る。そこで、精密アライメントが容易な、透明な材料によって、隔壁母材を形成し、その表面を隔壁反射材で被覆することにより、前記問題を回避することができる。
本発明の態様９に係る画像表示素子（２００ｄ）は、前記態様１～８の何れかにおいて、前記マイクロ発光素子（１００ｄ）は、前記マイクロ発光素子の前記光放出面と反対側の面に第１電極（Ｐ電極２３Ｐｄ）を有し、前記マイクロ発光素子の前記光放出面側に第２電極（共通Ｎ電極３０）を有していても良い。前記構成によれば、光放出面と反対側の面に第１電極と第２電極との両方を設ける必要が無いため、マイクロ発光素子を微細化し易くなる。
本発明の態様１０に係る画像表示素子（２００ｄ）は、前記態様９において、前記隔壁（３４ｃ）が、前記第２電極（共通Ｎ電極３０）と導通する配線の一部をなしていても良い。前記構成によれば、隔壁を共通Ｎ型電極の配線の一部として用いることで、Ｎ型電極側の抵抗増加を抑制することができる。
本発明の態様１１に係る画像表示素子（２００ｅ）は、前記態様１～１０の何れかにおいて、前記マイクロ発光素子（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤ（１０５）と、前記マイクロＬＥＤが発する励起光の波長を長くする波長変換部（３２，３３）とを有しており、前記マイクロＬＥＤの前記光放出面が前記波長変換部の上面であっても良い。
本発明の態様１２に係る画像表示素子（２００ｅ）は、前記態様１～１０の何れかにおいて、前記マイクロ発光素子（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤ（１０５）と、前記マイクロＬＥＤ上に配置された透明部（３１）とを有しており、前記マイクロＬＥＤの前記光放出面が前記透明部の上面であっても良い。
本発明の態様１３に係る画像表示素子（２００ｆ）は、前記態様１１において、前記波長変換部（３２ｆ，３３ｆ）の前記光放出面と平行な方向の側壁を構成する面が、光放出方向に開くように傾斜した面となっていても良い。波長変換部の側壁を、光放出方向に対して開くように傾斜させることで、波長変換部からの光取出し効率を向上させることができる。
本発明の態様１４に係る画像表示素子（２００ｆ）は、前記態様１２において、前記透明部（３１ｆ）の前記光放出面と平行な方向の側壁を構成する面が、光放出方向に開くように傾斜した面となっていても良い。透明部の側壁を、光放出方向に対して開くように傾斜させることで、透明部からの光取出し効率を向上させることができる。
本発明の態様１５に係る画像表示素子（２００ｆ）は、前記態様１１または１３において、前記波長変換部（３２ｆ，３３ｆ）の前記光放出面と平行な方向の側壁が、高反射性金属膜で被覆されていても良い。前記構成によれば、波長変換部の側壁を高反射性金属膜で被覆していない場合と比較して、マイクロ発光素子の光取出し効率をより向上させることができる。
本発明の態様１６に係る画像表示素子（２００ｆ）は、前記態様１２または１４において、前記透明部（３１ｆ）の前記光放出面と平行な方向の側壁が、高反射性金属膜で被覆されていても良い。前記構成によれば、透明部の側壁を高反射性金属膜で被覆していない場合と比較して、マイクロ発光素子の光取出し効率をより向上させることができる。
本発明の態様１７に係る画像表示素子（２００ｇ）は、前記態様１１、１３または１５において、前記隔壁（３４ｇ）の内側に前記波長変換部（３２ｇ，３３ｇ）が配置され、前記波長変換部と前記マイクロレンズ（４０）とがこの順で積層されていても良い。
上述したように、波長変換部の側壁を、光放出方向に対して開くように傾斜させることで、波長変換部からの光取出し効率を向上させることができる。一方、マイクロレンズの外周部から大きな放出角で放出される光を、中心線方向に反射するためにも、隔壁の反射面を光放出方向に対して開くように傾斜させる必要がある。従って、隔壁の内部に、波長変換部とマイクロレンズとを配置することで、光取出し効率を向上させ、かつマイクロ発光素子の正面方向の光出力を強化することで発光効率を向上させることができる。
本発明の態様１８に係る画像表示素子（２００ｇ）は、前記態様１１において、前記反射面が、前記光放出面と平行な方向の前記波長変換部の周囲を被覆していても良い。
本発明の態様１９に係る画像表示素子（２００ｇ）は、前記態様１において、前記反射面の中心線方向の高さは、前記マイクロレンズの中心線方向の高さ以下であっても良い。
本発明の態様２０に係る画像表示素子は、前記態様１において、前記マイクロ発光素子（１００Ｒｈ）が、量子ドットを含む量子ドット層（１２０）を有しており、前記量子ドット層に通電することで発光する量子ドットＬＥＤであっても良い。
本発明の態様２１に係る画像表示素子は、前記態様１において、前記マイクロ発光素子が、有機ＬＥＤであっても良い。
本発明の態様２２に係る画像表示素子（２００ｉ）は、前記態様９において、前記第１電極（Ｐ電極２３Ｐｉ）が、前記光放出面側と反対側に窪む凹部形状を為していても良い。マイクロ発光素子は等方的に発光するため、水平方向にも光を発する。この水平方向に進む光を上方へ反射することで、隣接するマイクロ発光素子への光漏洩を抑制すると共に、光取出し効率を向上させることができる。
本発明の態様２３に係る画像表示素子（２００ｋ）は、前記態様１１において、前記マイクロレンズ（４０）の光を出射する光出射面に、前記励起光を反射し、前記波長を長くされた光を透過する誘電体多層膜（４５）が配置されていても良い。前記構成によれば、赤色光および緑色光を発するマイクロ発光素子からの励起光の放出を低減し、色純度を向上させることができる。
本発明の態様２４に係る画像表示素子（２００ｌ）は、前記態様１１において、前記マイクロレンズ（４０Ｙ）が、前記励起光を吸収し、前記波長を長くされた光を透過するフィルター材料（青色光吸収フィルター材）を含んでいても良い。前記構成によれば、マイクロ発光素子からの励起光の放出を低減させることができる。
本発明の態様２５に係る画像表示素子（２００ｊ）は、アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子（１００Ｒｊ，１００Ｂｊ，１００Ｇｊ）を含む画像表示素子であって、前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板（５０ｄ）と、前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子が発する励起光の波長を長く変更する波長変換部（５０ｄ）と、がこの順で積層されており、前記マイクロ発光素子の光放出面と平行な方向の前記波長変換部の周囲に配置された隔壁（３４ｃ）を有しており、前記波長変換部は、光放出方向に凸となる曲面を含む形状として形成されており、前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面である。前記構成によれば、マイクロ発光素子の正面方向の光出力を強化することで発光効率を向上させることができる。
〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像表示素子は、画像表示素子であって、マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、前記駆動回路基板の上にアレイ状に配列された前記マイクロ発光素子と、前記マイクロ発光素子の光放出面上に配置されたマイクロレンズと、前記マイクロレンズの周囲に配置された隔壁とを有しており、前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜した反射面となっていても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、であっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤが発する励起光をダウンコンバートする波長変換部とを備えており、前記光放出面が前記波長変換部の上面であっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤ上に配置された透明部とを備えており、前記光放出面が前記透明部の上面であっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロ発光素子が、量子ドット層に通電することで発光する量子ドットＬＥＤであっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロ発光素子が有機ＬＥＤであっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、画像表示素子であって、マイクロＬＥＤに電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、前記駆動回路基板の上にアレイ状に配列された前記マイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤが発する励起光をダウンコンバートする波長変換部と前記波長変換部の周囲に配置された隔壁とを備えており、前記波長変換部はドーム形状をなしており、前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜した反射面となっていても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロレンズの表面に、前記励起光を反射し、前記ダウンコンバートされた光を透過する誘電体多層膜を配置しても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロレンズが前記励起光を吸収し、前記ダウンコンバートされた光を透過するフィルター材料を含んでいても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記隔壁が前記マイクロ発光素子の一方の電極と導通する配線の一部をなしていても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記波長変換層の側壁は、光放出方向に対して開くように傾斜していても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記反射面が、前記波長変換層の周囲を覆っていても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記反射面の傾斜角度は８５度以下であっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記反射面の高さは前記マイクロレンズの高さ以下であっても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、前記マイクロレンズは、前記光放出面全体を覆っていても良い。
また、本発明の一態様に係る画像表示素子は、マイクロレンズの表面は球面であり、前記球面の中心は前記光放出面の中心に対して、±１μｍ以内にあっても良い。
〔付記事項〕
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。
１００、１００ｄ マイクロ発光素子
１００Ｂ、１００Ｂｆ、１００Ｂｇ、１００Ｂｈ、１００Ｂｉ、１００Ｂｊ 青色マイクロ発光素子
１００Ｒ、１００Ｒｆ、１００Ｒｇ、１００Ｒｈ、１００Ｒｉ、１００Ｒｊ 赤色マイクロ発光素子
１００Ｇ、１００Ｇｆ、１００Ｇｇ、１００Ｇｈ、１００Ｇｉ、１００Ｇｊ 緑色マイクロ発光素子
２００、２００ａ～２００ｌ 画像表示素子
１０１、１０１Ｂ、１０１Ｒ、１０１Ｇ 光放出面
１０５ 青色マイクロＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）
２３Ｎ Ｎ電極（第２電極）
２３Ｐ Ｐ電極（第１電極）
３０ 共通Ｎ電極（第２電極）
３１、３１ｆ、３１ｇ 透明部
３２、３２ｆ、３２ｇ 赤色波長変換部（波長変換部）
３３、３３ｆ、３３ｇ 緑色波長変換部（波長変換部）
３４、３４ａ、３４ｃ、３４ｇ、３４ｊ 隔壁
３４Ｓ、３４Ｓａ、３４Ｓｃ、３４Ｓｇ、３４Ｓｊ 反射面
３５ 隔壁母材
３６ 隔壁反射材
４０ マイクロレンズ
４０Ｙ 励起光吸収物質含有マイクロレンズ（マイクロレンズ）
４５ 誘電体多層膜
５０、５０ｄ 駆動回路基板
６０、６０ｅ、６０ｇ 埋込材

Claims (25)

  1. アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子であって、
    前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、
    前記マイクロ発光素子と、
    前記マイクロ発光素子の光放出面に当接するマイクロレンズと、
    前記光放出面と平行な方向の、前記マイクロレンズの周囲に配置された隔壁とを有しており、
    前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面であり、
    前記反射面と、前記マイクロレンズの光放出面のうち、当該反射面に面した当該光放出面の一部とは、接触することなく離間していることを特徴とする画像表示素子。
  2. 前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
  3. 前記マイクロレンズの底面は、前記マイクロ発光素子の前記光放出面の全体を被覆し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。
  4. 前記反射面の傾斜角度は８５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
  5. 前記マイクロレンズの表面は球面であり、前記球面の中心は前記光放出面の中心に対して、±１μｍ以内にあることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
  6. 前記隔壁が、前記駆動回路基板の表面に接して形成されていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の画像表示素子。
  7. 前記隔壁の前記マイクロ発光素子の前記光放出面側から見た形状が矩形であることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の画像表示素子。
  8. 前記隔壁が、透明な材料によって構成される隔壁母材と、前記隔壁母材を被覆し、高反射性金属膜から構成される隔壁反射材とを含んでいることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載の画像表示素子。
  9. 前記マイクロ発光素子は、前記マイクロ発光素子の前記光放出面と反対側の面に第１電極を有し、前記マイクロ発光素子の前記光放出面側に第２電極を有していることを特徴とする請求項１から８までの何れか１項に記載の画像表示素子。
  10. 前記隔壁が、前記第２電極と導通する配線の一部を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の画像表示素子。
  11. 前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤが発する励起光の波長を長くする波長変換部とを有しており、前記マイクロＬＥＤの前記光放出面が前記波長変換部の上面であることを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の画像表示素子。
  12. 前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤ上に配置された透明部とを有しており、前記マイクロＬＥＤの前記光放出面が前記透明部の上面であることを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の画像表示素子。
  13. 前記波長変換部の前記光放出面と平行な方向の側壁を構成する面が、光放出方向に開くように傾斜した面となっていることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示素子。
  14. 前記透明部の前記光放出面と平行な方向の側壁を構成する面が、光放出方向に開くように傾斜した面となっていることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示素子。
  15. 前記波長変換部の前記光放出面と平行な方向の側壁が、高反射性金属膜で被覆されていることを特徴とする請求項１１または１３に記載の画像表示素子。
  16. 前記透明部の前記光放出面と平行な方向の側壁が、高反射性金属膜で被覆されていることを特徴とする請求項１２または１４に記載の画像表示素子。
  17. 前記隔壁の内側に前記波長変換部が配置され、前記波長変換部と前記マイクロレンズとがこの順で積層されていることを特徴とする請求項１１、１３または１５に記載の画像表示素子。
  18. 前記反射面が、前記光放出面と平行な方向の前記波長変換部の周囲を被覆していることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示素子。
  19. 前記反射面の中心線方向の高さは、前記マイクロレンズの中心線方向の高さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
  20. 前記マイクロ発光素子が、量子ドットを含む量子ドット層を有しており、前記量子ドット層に通電することで発光する量子ドットＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
  21. 前記マイクロ発光素子が、有機ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
  22. 前記第１電極が、前記光放出面側と反対側に窪む凹部形状として形成されていることを特徴とする請求項９に記載の画像表示素子。
  23. アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子であって、
    前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、
    前記マイクロ発光素子と、
    前記マイクロ発光素子の光放出面に当接するマイクロレンズと、
    前記光放出面と平行な方向の、前記マイクロレンズの周囲に配置された隔壁とを有しており、
    前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面であり、
    前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤが発する励起光の波長を長くする波長変換部とを有しており、前記マイクロＬＥＤの前記光放出面が前記波長変換部の上面であり、
    前記マイクロレンズの光を出射する光出射面に、前記励起光を反射し、前記波長を長くされた光を透過する誘電体多層膜が配置されていることを特徴とする画像表示素子。
  24. アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子であって、
    前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、
    前記マイクロ発光素子と、
    前記マイクロ発光素子の光放出面に当接するマイクロレンズと、
    前記光放出面と平行な方向の、前記マイクロレンズの周囲に配置された隔壁とを有しており、
    前記隔壁の前記マイクロレンズに面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面であり、
    前記マイクロ発光素子が、化合物半導体結晶を含むマイクロＬＥＤと、前記マイクロＬＥＤが発する励起光の波長を長くする波長変換部とを有しており、前記マイクロＬＥＤの前記光放出面が前記波長変換部の上面であり、
    前記マイクロレンズが、前記励起光を吸収し、前記波長を長くされた光を透過するフィルター材料を含んでいることを特徴とする画像表示素子。
  25. アレイ状に配列された複数のマイクロ発光素子を含む画像表示素子であって、
    前記マイクロ発光素子に電流を供給して発光させる駆動回路を含む駆動回路基板と、
    前記マイクロ発光素子と、
    前記マイクロ発光素子が発する励起光の波長を長く変更する波長変換部と、がこの順で積層されており、
    前記マイクロ発光素子の光放出面と平行な方向の前記波長変換部の周囲に配置された隔壁を有しており、
    前記波長変換部は、光放出方向に凸となる曲面を含む形状として形成されており、
    前記隔壁の前記波長変換部に面した側面は、光放出方向に対して開くように傾斜しており、光を反射する反射面であり、
    前記反射面と、前記波長変換部の光放出面のうち、当該反射面に面した当該光放出面の一部とは、接触することなく離間していることを特徴とする画像表示素子。
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