棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置。为了容易连接电极，实现高发光效率，棒状结构发光元件具备：棒状的第１导电型的半导体核心；以及以覆盖上述半导体核心的方式形成的第２导电型的半导体层。上述半导体核心的一部分的外周面露出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置 及显示装置。
技术介绍
历来，作为棒状结构的发光元件，有以化合物半导体构成的棒状的核心部、和包围 该核心部的化合物半导体构成的筒状的壳部形成了异质结构(Heterostructures)的纳米 级尺寸的元件(例如，参照专利文献2008-235443号公报)。该发光元件的核心部自身成为 活性层，从外周面注入的电子和空穴在核心部内再结合并进行发光。在使用与上述发光元件同样的制造方法，制造具有η型半导体构成的核心部和P 型半导体构成的壳部、且电子和空穴在核心部的外周面和壳部的内周面的Pn结部中再结 合并进行发光的棒状结构发光元件的情况下，由于核心部只有两端面露出，所以有核心部 和电极的连接困难的问题。此外，作为棒状结构发光元件的制造方法，在基板上部形成平坦的第1极性层之 后，在第1极性层上形成与发光的活性层相当的纳米规模的多个杆(rod)，进而形成包含杆 的第2极性层(例如，参照日本特开2006-332650号公报)。该棒状结构发光元件从作为活 性层的多个杆放出光。可是，因为上述棒状结构发光元件一起使用设置了纳米规模的多个杆的基板，所 以在装入照明装置、显示装置时受到基板的制约，存在向装置的安装的自由度低的问题。进而，具备上述棒状结构发光元件的发光装置，在基板上竖立设置了多个杆的状 态下，大部分的光向侧方放射，被邻接的杆吸收，因此存在光的提取效率下降的问题。此外， 在上述棒状结构发光元件中，由于多个杆在基板上竖立设置，所以存在散热效率差的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于提供一种能够以简单的结构而容易地实现电极连接的发 光效率高的微细的棒状结构发光元件、以及棒状结构发光元件等的制造方法。此外，本专利技术的课题在于，提供一种通过使用上述棒状结构发光元件而能够实现 薄型化和轻量化、且发光效率高并省电的背光灯、照明装置、显示装置。此外，本专利技术的课题在于提供一种向装置的安装自由度高的微细的棒状结构发光 元件的制造方法、及具备该棒状结构发光元件的显示装置的制造方法。此外，本专利技术的课题在于提供一种光的提取效率高且散热性好的发光装置。此外，本专利技术的课题在于提供一种通过使用上述发光装置而发光效率高且省电的 散热性好的背光灯、照明装置、显示装置。本专利技术的第1方面的棒状结构发光元件，其特征在于，具备棒状的第1导电型的半导体核心；以及以覆盖上述半导体核心的方式形成的第2导电型的半导体层，上述半导体核心的一部分的外周面露出。根据上述结构，以覆盖棒状的第1导电型的半导体核心的方式、并且以半导体核 心的一部分的外周面露出的方式形成第2导电型的半导体层，由此即使是微米级尺寸、纳 米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心的露出部分连接到一方的电 极，将另一方的电极连接到覆盖半导体核心的半导体层的部分。在这样的棒状结构发光元 件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和 空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电 极间流过电流，由此，从pn结部放出光。在该棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖 的半导体核心的全周放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。因此，能够实现可以简 单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件。因为该棒状结构 发光元件与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径Ιμπκ长度ΙΟμπι的微米级尺寸、 直径或长度中的至少直径是不足ι μ m的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元 件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且 能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置和显示装置等。在一个实施方式中，上述半导体核心的一端侧的外周面露出。在一个实施方式中，上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖。在一个实施方式中，在上述半导体层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分 的径向的厚度相比，覆盖上述半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚。在一个实施方式中，上述半导体核心的露出区域的外周面，与被上述半导体层覆 盖的区域的最外周面的延长面大致一致。在一个实施方式中，在上述半导体核心和上述半导体层之间形成有量子阱层。在一个实施方式中，上述半导体核心的一端侧的外周面露出，并且上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖，具备在上述半导体 核心和上述半导体层之间形成的量子阱层，在上述量子阱层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比， 覆盖上述半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚。在一个实施方式中，以覆盖上述半导体层的方式形成有透明电极。在一个实施方式中，上述半导体核心由η型半导体构成，并且上述半导体层由ρ型半导体构成，上述透明电极以覆盖上述半导体层的大致整体的方式形成，此外，在本专利技术的第2方面的棒状结构发光元件的制造方法中，其特征在于，具 有触媒金属层形成工序，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层；半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上 述岛状的触媒金属层和上述基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状的第1导电型的半导体核心；半导体层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状 态下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界 面起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的表面的第2导电型的半导体层；露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；以及割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述 基板割断。在这里，“第1导电型的基板”既可以是由第1导电型的半导体构成的基板，也可以 是在基底基板表面形成有第1导电型的半导体膜的基板。根据上述结构，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层之后，在形成有岛 状的触媒金属层的基板上，通过从岛状的触媒金属层和基板的界面起使第1导电型的半导 体结晶生长，从而形成棒状等的第1导电型的半导体核心。之后，在上述半导体核心的前端 保持有岛状的触媒金属层的状态下，通过从半导体核心的外周面以及岛状的触媒金属层和 半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖半导体核心的表面的第2导电型的半导体 层。这时，因为与半导体核心的外周面相比，从触媒金属层和半导体核心的界面起的结晶生 长被促进，所以在半导体层中，与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖 半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度变厚。接着，在使上述半导体核心的基板侧的外周面露出之后，例如通过超声波使基板 振动或使用切断工具，从基板割断包含露出部分的半导体核心。在这样从基板割断的棒状 结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电 极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生 的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。在不除去上述岛状的触媒金属层而在半导体核心的前端保持有岛状的触媒金属 层的状态下，通过以覆盖半导体核心的表面的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棒状结构发光元件，其特征在于，具备：棒状的第１导电型的半导体核心；以及第２导电型的半导体层，以覆盖上述半导体核心的方式形成，上述半导体核心的一部分的外周面露出。

【技术特征摘要】
JP 2009-10-19 2009-240405;JP 2009-10-19 2009-240401.一种棒状结构发光元件，其特征在于，具备 棒状的第1导电型的半导体核心；以及第2导电型的半导体层，以覆盖上述半导体核心的方式形成， 上述半导体核心的一部分的外周面露出。2.根据权利要求1所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述半导体核心的一端侧的外周面露出。3.根据权利要求2所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖。4.根据权利要求3所述的棒状结构发光元件，其特征在于，在上述半导体层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖 上述半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚。5.根据权利要求1至4的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，上述半导体核心的露出区域的外周面、与被上述半导体层覆盖的区域的最外周面的延 长面大致一致。6.根据权利要求1至5的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 在上述半导体核心和上述半导体层之间形成有量子阱层。7.根据权利要求1所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述半导体核心的一端侧的外周面露出，并且上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖， 具备量子阱层，在上述半导体核心和上述半导体层之间形成， 在上述量子阱层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖 上述半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚。8.根据权利要求1至7的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 以覆盖上述半导体层的方式形成有透明电极。9.根据权利要求8所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述半导体核心由η型半导体构成，并且上述半导体层由ρ型半导体构成，上述透明电极以覆盖上述半导体层的大致整体的方式形成。10.一种棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，具有触媒金属层形成工序，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层； 半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上述岛 状的触媒金属层和上述基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状的第 1导电型的半导体核心；半导体层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态 下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界面 起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的表面的第2导电型的半导体层； 露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；以及 割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述基板 割断。11.一种棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，具有触媒金属层形成工序，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层； 半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上述岛 状的触媒金属层和上述基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状的第 1导电型的半导体核心；量子阱层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态 下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界面 起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的表面的量子阱层；半导体层形成工序，形成覆盖上述量子阱层的表面的第2导电型的半导体层； 露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；以及 割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述基板 割断。12.一种背光灯，其特征在于，具备权利要求1至9的任一项所述的棒状结构发光元件。13.一种照明装置，其特征在于，具备权利要求1至9的任一项所述的棒状结构发光 元件。14.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求1至9的任一项所述的棒状结构发光 元件。15.一种棒状结构发光元件，其特征在于，具备 棒状的第1导电型的半导体核心；保护层，覆盖上述半导体核心的一方的端面；以及第2导电型的半导体层，以不对被上述保护层覆盖的上述半导体核心的部分的相反侧 的部分覆盖而将其作为露出部分的方式，覆盖上述半导体核心的上述露出部分以外的部分 的外周面，上述保护层由比上述半导体层电阻大的材料构成。16.根据权利要求15所述的棒状结构发光元件，其特征在于，除了上述露出部分之外的上述半导体核心的外周面和上述保护层的外周面，被连续的 上述半导体层覆盖。17.根据权利要求15或16所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述保护层由绝缘性材料构成。18.根据权利要求15至17的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述保护层由本征半导体构成。19.根据权利要求15至17的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述保护层由第1导电型的半导体构成。20.根据权利要求15至17的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述保护层由第2导电型的半导体构成。21.根据权利要求20所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 在上述半导体核心的端面和上述保护层之间形成有量子阱层。22.根据权利要求15至21的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，在上述半导体核心的外周面和上述半导体层之间形成有量子阱层。23.根据权利要求22所述的棒状结构发光元件，其特征在于，除了上述露出部分之外的上述半导体核心的外周面和上述保护层的外周面，被连续的 上述量子阱层覆盖。24.根据权利要求15至23的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 以覆盖上述半导体层的方式，形成有比上述半导体层电阻低的导电层。25.根据权利要求15至23的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 在上述半导体核心的一端侧的上述露出部分连接第1电极，在上述半导体核心的设置有上述保护层的另一端侧在上述半导体层连接有第2电极。26.根据权利要求M所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 在上述半导体核心的一端侧的上述露出部分连接第1电极，在上述半导体核心的设置有上述保护层的另一端侧，在上述半导体层或上述导电层的 至少上述导电层连接有第2电极。27.根据权利要求15至沈的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述半导体核心的直径是500nm以上且100 μ m以下。28.一种发光装置，其特征在于，具备权利要求15至23的任一项所述的棒状结构发光元件；以及基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状 结构发光元件，在上述基板上空开规定的间隔形成电极，在上述基板上的一方的上述电极，连接上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的一 端侧的上述露出部分，并且在上述基板上的另一方的上述电极，连接有上述半导体核心的 设置了上述保护层的另一端侧的上述半导体层。29.一种发光装置，其特征在于，具备权利要求M所述的棒状结构发光元件；以及基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状 结构发光元件，在上述基板上空开规定的间隔形成电极，在上述基板上的一方的上述电极，连接有上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的 一端侧的上述露出部分，并且在上述基板上的另一方的上述电极，连接有上述半导体核心的设置了上述保护层 的另一端侧的上述导电层。30.根据权利要求四所述的发光装置，其特征在于，在上述棒状结构发光元件的上述导电层上且上述基板侧，形成有比上述半导体层电阻 低的第2导电层。31.一种发光装置，其特征在于，形成有权利要求观至30的任一项所述的棒状结构发光元件；以及金属部，在上述基板上的上述电极间且上述棒状结构发光元件的下侧形成。32.根据权利要求31所述的发光装置，其特征在于，上述金属部按上述棒状结构发光元件的每一个在上述基板上形成，相互邻接的上述棒状结构发光元件的上述金属部被电绝缘。33.一种发光装置的制造方法，该发光装置具备权利要求15至27的任一项所述的上述 棒状结构发光元件，其特征在于，具有基板制作工序，制作形成有将被分别赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排 列区域的绝缘性基板；涂敷工序，在上述绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发 光元件的液体；以及排列工序，对上述至少2个电极分别施加上述独立的电压，使上述棒状结构发光元件 排列在通过上述至少2个电极规定的位置。34.一种背光灯，其特征在于，具备权利要求15至25的任一项所述的棒状结构发光 元件。35.一种照明装置，其特征在于，具备权利要求15至25的任一项所述的棒状结构发 光元件。36.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求15至25的任一项所述的棒状结构发 光元件。37.一种棒状结构发光元件，其特征在于，具备棒状的第1导电型的半导体核心；以及第2导电型的半导体层，以不覆盖上述半导体核心的一端侧的部分而将其作为露出部 分的方式，覆盖上述半导体核心的上述露出部分以外的部分，在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的上述露出部分的外周面、和上述半导 体核心的被上述半导体层覆盖的被覆部分的外周面之间，设置有阶梯差部。38.根据权利要求37所述的棒状结构发光元件，其特征在于，与上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面的外周长相比，上述半 导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面的外周长短。39.根据权利要求37或38所述的棒状结构发光元件，其特征在于，上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面是多角形状。40.根据权利要求37至39的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面的形状，与上述半导体核 心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面的形状不同。41.根据权利要求37至40的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面是大致圆形状。42.根据权利要求37至41的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，具备绝缘层，以覆盖上述半导体核心的上述阶梯差部和该阶梯差部侧的上述半导体 层的端面的方式、且以覆盖上述半导体核心的上述露出部分的上述阶梯差部侧的方式形 成。43.根据权利要求37至42的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，具备导电层，以覆盖上述半导体层的方式形成，由比上述半导体层电阻低的材料构成。44.根据权利要求37至43的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 具备量子阱层，在上述半导体核心和上述半导体层之间形成。45.根据权利要求37至44的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于，具备保护层，以覆盖与上述半导体核心的上述露出部分相反侧的端面的方式形成， 上述保护层由比上述半导体层电阻大的材料构成。46.根据权利要求37至45的任一项所述的棒状结构发光元件，其特征在于， 上述半导体核心的直径是500nm以上且100 μ m以下。47.一种发光装置，其特征在于，具备权利要求37至46的任一项所述的棒状结构发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：根岸哲，柴田晃秀，森下敏，小宫健治，岩田浩，高桥明，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP