專利名稱：氮化鎵基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、光照明器、圖像顯示器、平面光源裝置和液晶顯示組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、光照明器、圖像顯示器、平面光源裝置和液晶顯示組件，在每一個(gè)中都結(jié)合有該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
在包括由氮化鎵(GaN)基化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的有源層的發(fā)光裝置(GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)中，帶隙能量可以通過改變合金組成或該有源層的厚度來控制，以實(shí)現(xiàn)從紫外線到紅外線的大范圍波長(zhǎng)的光的發(fā)射。發(fā)射各種顏色光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置已經(jīng)投入市場(chǎng)，并且用于廣泛的應(yīng)用，如圖像顯示裝置、照明裝置、診斷裝置和消毒光源。此外，已經(jīng)開發(fā)了藍(lán)紫半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管(LED)，并已經(jīng)將其作為大容量光盤的讀/寫探頭使用。
通常已知，在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，發(fā)射波長(zhǎng)隨驅(qū)動(dòng)電流的增加而向短波側(cè)偏移。例如，已經(jīng)報(bào)導(dǎo)當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流從20mA增加到100mA時(shí)，發(fā)射波長(zhǎng)在藍(lán)光發(fā)射區(qū)域偏移-3nm和在綠光發(fā)射區(qū)域偏移-19nm(參見，例如，Nichia公司的產(chǎn)品說明書NSPB500S和產(chǎn)品說明書NSPG500S)。
由于驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的增加而導(dǎo)致這樣的發(fā)射波長(zhǎng)偏移對(duì)于含有銦原子的GaN基化合物半導(dǎo)體所構(gòu)成的有源層是一個(gè)共同的問題，該含有銦原子的GaN基化合物半導(dǎo)體具有可見光波長(zhǎng)或更長(zhǎng)波長(zhǎng)。由于構(gòu)成有源層的阱層中的銦原子導(dǎo)致的載流子局部化(參見，例如，Y.Kawakami，et al.，J.Phys.Condens.Matter 13(2001)，pp.6993)和由于點(diǎn)陣不匹配導(dǎo)致的內(nèi)場(chǎng)效應(yīng)(參見S.P.Chichibu，Materials Science and Engineering B59(1999)，pp.298)被認(rèn)為與該問題有關(guān)。
此外，人們已經(jīng)嘗試控制這種GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)。例如，日本未審查專利申請(qǐng)公開2002-237619號(hào)揭示了一種通過發(fā)光二極管來控制彩色光發(fā)射的方法，其中通過向發(fā)光二極管提供具有多個(gè)峰值電流的脈沖電流來發(fā)射多種彩色光，在該發(fā)光二極管中通過改變電流值來改變發(fā)射波長(zhǎng)。通過發(fā)光二極管來控制彩色光發(fā)射的方法由于使用單發(fā)射源從而能夠減小體積，并且能夠容易地控制發(fā)光顏色。
例如，日本未審查專利申請(qǐng)公開2002-22052號(hào)揭示了一種發(fā)光裝置驅(qū)動(dòng)電路，其同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)待驅(qū)動(dòng)的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置驅(qū)動(dòng)電路包括發(fā)射波長(zhǎng)校正機(jī)構(gòu)和發(fā)射亮度校正機(jī)構(gòu)，發(fā)射波長(zhǎng)校正機(jī)構(gòu)用于通過控制向發(fā)光裝置提供電流校正多個(gè)發(fā)光裝置之間發(fā)射波長(zhǎng)的變化，發(fā)射亮度校正機(jī)構(gòu)用于校正多個(gè)發(fā)光裝置之間發(fā)射亮度的變化。即使在發(fā)光裝置由于其制造上的變化而難于均勻發(fā)射的情況下，該光裝置驅(qū)動(dòng)電路也能夠有效地校正發(fā)光裝置之間的變化。
在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，已經(jīng)提出各種技術(shù)來提高具有包括阱層和勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層的效率。例如，日文翻譯的PCT專利申請(qǐng)公開2003-520453號(hào)揭示了一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中在具有包括至少兩個(gè)發(fā)光有源層和至少一個(gè)勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層中，該發(fā)光有源層或勢(shì)壘層都受到啁啾調(diào)制(chirping)。術(shù)語(yǔ)“啁啾調(diào)制”表示多個(gè)相同層形成為使得其厚度和/或組成不均勻或不對(duì)稱。在這種情況下，可以增加多量子阱結(jié)構(gòu)的LED中每個(gè)阱層的光輸出或光產(chǎn)生效率。
更具體地講，在該專利申請(qǐng)公開的第 段中，在第一實(shí)例中揭示了，LED30的有源層48至56被啁啾調(diào)制，使得在有源區(qū)36內(nèi)有源層48、50、52、54和56分別具有厚度200、300、400、500和600埃。而且，在該專利申請(qǐng)公開的第 段，其在第三實(shí)例中揭示了，勢(shì)壘層58至64被啁啾調(diào)制，使得厚度在約10埃至500埃之間，而且接近n型下密封層34的勢(shì)壘層厚于遠(yuǎn)離該n型下密封層34的勢(shì)壘層的厚度。
專利文獻(xiàn)1日本未審查專利申請(qǐng)公開2002-237619號(hào)專利文獻(xiàn)2日本未審查專利申請(qǐng)公開2002-22052號(hào)專利文獻(xiàn)3日文翻譯的PCT專利申請(qǐng)公開2003-520453號(hào)非專利文獻(xiàn)1Nichia公司的產(chǎn)品說明書NSPB500S非專利文獻(xiàn)2Nichia公司的產(chǎn)品說明書NSPG500S非專利文獻(xiàn)3Y.Kawakami，et al.，J.Phys.Condens.Matter 13(2001)，pp.6993非專利文獻(xiàn)4S.P.Chichibu，Materials science and engineering B59(1999)，pp.298
非專利文獻(xiàn)5Nikkei Electronics，December 20，2004，No.889，p.128發(fā)明內(nèi)容一種提高GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置光輸出的可能方法包括使用大驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)來驅(qū)動(dòng)(操作)該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。但是，如上所述，使用這種方法由于增加驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)而導(dǎo)致發(fā)射波長(zhǎng)偏移的問題。因此，在根據(jù)工作電流密度導(dǎo)致發(fā)射波長(zhǎng)較大變化的傳統(tǒng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，通常使用一種系統(tǒng)，其中工作電流的脈沖寬度(或脈沖密度)在恒定工作電流密度下改變，從而使得發(fā)光的顏色在亮度變化時(shí)無變化。
例如，在圖像顯示器中，其中具有藍(lán)光發(fā)射波長(zhǎng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)、具有綠光發(fā)射波長(zhǎng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)和具有紅光發(fā)射波長(zhǎng)的AlInGaP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)各子像素設(shè)置，由于每個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)射波長(zhǎng)的偏移，在顯示圖像中可能出現(xiàn)粗糙。在這樣的圖像顯示裝置中，在各像素之間控制色度坐標(biāo)和亮度。但是，如上所述，當(dāng)每個(gè)發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)移向不同于所希望的發(fā)射波長(zhǎng)時(shí)，存在控制后的色彩空間變窄的問題。
而且，在包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和色彩轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光裝置(例如，通過結(jié)合紫外或藍(lán)色發(fā)光二極管和熒光粒子的發(fā)光裝置)中，當(dāng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)增加以增加該發(fā)光裝置的亮度(發(fā)光度)時(shí)，由于激活該色彩轉(zhuǎn)換材料的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的的發(fā)射波長(zhǎng)的偏移，該色彩轉(zhuǎn)換材料激發(fā)效率可能改變，進(jìn)而造成色度改變和難以獲得均勻色彩的發(fā)光裝置。
另外，已經(jīng)提出了具有使用GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的背光的液晶顯示器。但是，在這種液晶顯示器中，當(dāng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置為增加該背光亮度(發(fā)光度)而增加驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)時(shí)，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射波長(zhǎng)的偏移可能造成顏色空間變窄或改變的問題。
為了實(shí)現(xiàn)使用GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光裝置、背光或顯示器的成本降低或密度增加(提高清晰度)，有必要進(jìn)一步減小發(fā)光裝置的尺寸，其傳統(tǒng)尺寸為300平方μm或1平方mm。但是，在此情況下，對(duì)于相同的工作電流，增加了工作電流密度，因此造成高工作電流密度下發(fā)射波長(zhǎng)的偏移的問題。而且，包括發(fā)光微型裝置陣列的顯示裝置可以作為GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置應(yīng)用。但是，在這種發(fā)光微型裝置中，從應(yīng)用到顯示裝置的角度看，降低發(fā)射波長(zhǎng)的偏移是重要的。
上述的專利申請(qǐng)公開只揭示了逐步改變勢(shì)壘層組成的計(jì)算實(shí)例，但是沒有具體揭示非稱性和效果。而且，上述專利申請(qǐng)公開或文獻(xiàn)沒有揭示抑制工作電流密度的增加所導(dǎo)致的發(fā)射波長(zhǎng)較大偏移的技術(shù)。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)之一是提供GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有能夠抑制由于工作電流密度的增加所導(dǎo)致的發(fā)射波長(zhǎng)較大偏移并且能夠在較大范圍內(nèi)控制亮度的結(jié)構(gòu)，以及提供光照明器、圖像顯示器、平面光源裝置和液晶顯示組件，其中每一個(gè)都含有該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本發(fā)明的光照明器包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和顏色轉(zhuǎn)換材料，其中從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光入射到該顏色轉(zhuǎn)換材料上，而且該顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射光的波長(zhǎng)不同于該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射光的波長(zhǎng)，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
在本發(fā)明的光照明器中，從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光可以是可見光、紫外線或可見光和紫外線的組合。
在本發(fā)明的光照明器中，從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光可以是藍(lán)光，而且從顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光可以是從包括黃光、綠光和紅光的組中選出的至少一種類型的光。被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的藍(lán)光所激發(fā)而發(fā)射紅光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括紅光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為(ME:Eu)S(其中ME以下代表從由Ca、Sr和Ba構(gòu)成的組中選出的至少一種原子)、(M:Sm)x(Si，Al)12(O，N)16(其中M以下代表從由Li、Mg和Ca構(gòu)成的組中選出的至少一種原子)、ME2Si5N8:Eu、(Ca:Eu)SiN2和(Ca:Eu)AlSiN3。被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的藍(lán)光所激發(fā)而發(fā)射綠光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括綠光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為(ME:Eu)Ga2S4、(M:RE)x(Si，Al)12(O，N)16(其中RE代表Tb和Yb)、(M:Tb)x(Si，Al)12(O，N)16、(M:Yb)x(Si，Al)12(O，N)16和Si6-zAlzOzN8-z:Eu。被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的藍(lán)光所激發(fā)而發(fā)射黃光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括黃光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為YAG(釔鋁石榴石)熒光粒子。這些顏色轉(zhuǎn)換材料可以單獨(dú)使用或多種混合使用。當(dāng)使用兩種或更多顏色轉(zhuǎn)換材料的混合物時(shí)，顏色轉(zhuǎn)換材料混合物可以發(fā)射黃、綠和紅光以外顏色的光。具體地講，例如，可以發(fā)射青色的光。在此情況下，可以使用綠光發(fā)射熒光粒子(例如，LaPO4:Ce、Tb、BaMgAl10O17:Eu、Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl11O19:Ce、Tb、Y2SiO5:Ce、Tb、MgAl11O19:CE、Tb或Mn)和藍(lán)光發(fā)射熒光粒子(例如，BaMgAl10O17:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Sr，Ca，Ba，Mg)5(PO4)3Cl:Eu、CaWO4或CaWO4:Pb)的混合物。
當(dāng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置所發(fā)射的光為紫外線時(shí)，發(fā)射波長(zhǎng)由于工作電流密度的增加而很小偏移，但是可以期待通過具體的阱層密度來改善發(fā)光的效率和降低閾值電流。在此情況下，被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的紫外線所激發(fā)而發(fā)射紅光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括紅光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為Y2O3:Eu、YVO4:Eu、Y(P，V)O4:Eu、3.5MgO0.5MgF2Ge2:Mn、CaSiO3:Pb、Mn、Mg6AsO11:Mn、(Sr，Mg)3(PO4)3:Sn、La2O2S:Eu和Y2O2S:Eu。被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的紫外線所激發(fā)而發(fā)射綠光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括綠光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為L(zhǎng)aPO4:Ce、Tb、BaMgAl10O17:Eu、Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl11O19:Ce、Tb、Y2SiO5:Ce、Tb、MgAl11O19:Ce、Tb、Mn和Si6-zAlzOzN8-z:Eu。被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的紫外線所激發(fā)而發(fā)射藍(lán)光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括藍(lán)光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為BaMgAl10O17:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Sr，Ca，Ba，Mg)5(PO4)3Cl:Eu、CaWO4和CaWO4:Pb。被GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的紫外線所激發(fā)而發(fā)射黃光的顏色轉(zhuǎn)換材料的具體實(shí)例包括黃光發(fā)射熒光粒子，而且更具體地為YAG熒光粒子。這些顏色轉(zhuǎn)換材料可以單獨(dú)使用或者可以以兩種或更多的混合物使用。當(dāng)使用兩種或更多顏色轉(zhuǎn)換材料的混合物時(shí)，顏色轉(zhuǎn)換材料混合物可以發(fā)射黃、綠和紅光以外顏色的光。具體地講，例如，可以發(fā)射青色的光。在此情況下，可以使用上述的綠光發(fā)射熒光粒子和藍(lán)光發(fā)射熒光粒子的混合物。
該顏色轉(zhuǎn)換材料不限于熒光粒子，而且可以使用利用量子效應(yīng)的多色高效發(fā)光粒子，例如納米級(jí)CdSe/ZnS和納米級(jí)硅。已知加入到半導(dǎo)體材料的稀土原子由于核內(nèi)遷移發(fā)射明顯的光，而且也可使用利用該技術(shù)的發(fā)光粒子。
在根據(jù)本發(fā)明的包括上述優(yōu)選成分的光照明器中，可以通過混合GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光與顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光(例如，黃，紅和綠；黃和紅；或綠，黃，和紅)來發(fā)射白光。但是，本發(fā)明不限于此，并且可以應(yīng)用于可變色照明器和顯示器。
為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用以顯示圖像的圖像顯示裝置包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像顯示裝置的實(shí)例包括具有以下描述的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置。除另外說明外，構(gòu)成圖像顯示裝置或發(fā)光裝置板的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的數(shù)量可以根據(jù)該圖像顯示裝置需要的規(guī)格來決定。而且，根據(jù)該圖像顯示裝置需要的規(guī)格還可以提供光閥。
(1)根據(jù)實(shí)施例1A的圖像顯示裝置無源矩陣型或有源矩陣型、直觀型圖像顯示裝置，包括
(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光裝置板；其中每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射狀態(tài)可以通過控制每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)被直接觀察以顯示圖像。
(2)根據(jù)實(shí)施例1B的圖像顯示裝置無源矩陣型或有源矩陣型、投影型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光裝置板；其中控制每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)以通過投影在屏幕上顯示圖像。
(3)根據(jù)實(shí)施例1C的圖像顯示裝置彩色顯示圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)的紅色發(fā)光裝置板；(β)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的綠色發(fā)光裝置板；(γ)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的藍(lán)色發(fā)光裝置板；和(δ)在光路中聚集從紅色發(fā)光裝置板、綠色發(fā)光裝置板和藍(lán)色發(fā)光裝置板中發(fā)射光的裝置(例如，二向色棱鏡，其應(yīng)用于下面的描述)；其中控制發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置和發(fā)射藍(lán)光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置每一個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)。
(4)根據(jù)實(shí)施例1D的圖像顯示裝置圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置；和(β)作為用以控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射光的傳輸/非傳輸?shù)墓忾y的光傳輸控制器(例如，液晶顯示器、數(shù)字微鏡裝置(DMD)或LCOS(硅上液晶)，其應(yīng)用于下面的描述)；其中通過光傳輸控制器來控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的數(shù)量可以根據(jù)該圖像顯示裝置的需要的規(guī)格來決定，而且可以是1個(gè)或多個(gè)。此外，引導(dǎo)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射光到光傳輸控制器的裝置(導(dǎo)光構(gòu)件)的實(shí)例包括導(dǎo)光構(gòu)件、微透鏡陣列、晶面和反射片、聚光透鏡。
(5)根據(jù)實(shí)施例1E的圖像顯示裝置圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光裝置板；和(β)控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?光閥)；其中通過光傳輸控制器來控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
(6)根據(jù)實(shí)施例1F的圖像顯示裝置彩色圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)的紅色發(fā)光裝置板，以及控制從該紅色發(fā)光裝置板發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)募t光傳輸控制器(光閥)；(β)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的綠色發(fā)光裝置板，以及控制從該綠色發(fā)光裝置板發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)木G光傳輸控制器(光閥)；(γ)包括設(shè)置為二維矩陣的藍(lán)色發(fā)光GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的藍(lán)色發(fā)光裝置板，以及控制從該藍(lán)色發(fā)光裝置板發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)乃{(lán)光傳輸控制器(光閥)；(δ)在光路中通過聚集紅光傳輸控制器、綠光傳輸控制器和藍(lán)光傳輸控制器傳輸?shù)墓獾难b置；其中通過對(duì)應(yīng)的光傳輸控制器來控制從每個(gè)發(fā)光裝置板發(fā)射的光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
(7)根據(jù)實(shí)施例1G的圖像顯示裝置場(chǎng)序系統(tǒng)、彩色圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置；(β)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置；(γ)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置；(δ)在光路中聚集從發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中發(fā)射的光的裝置；和(ε)在光路中控制從聚集光的裝置中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?光閥)；其中通過光傳輸控制器來控制從每個(gè)發(fā)光裝置中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
(8)根據(jù)實(shí)施例1H的圖像顯示裝置場(chǎng)序系統(tǒng)、彩色圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的紅色發(fā)光裝置板；(β)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的綠色發(fā)光裝置板；(γ)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的藍(lán)色發(fā)光裝置板；(δ)在光路中聚集從紅色發(fā)光裝置板，綠色發(fā)光裝置板和藍(lán)色發(fā)光裝置板中發(fā)射光的裝置；和(ε)在光路中控制從聚集光的裝置中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?光閥)；其中通過光傳輸控制器來控制從每個(gè)發(fā)光裝置板中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像顯示裝置包括用以顯示彩色圖像的發(fā)光裝置單元，該發(fā)光裝置單元設(shè)置為二維矩陣而且每一個(gè)包括發(fā)射藍(lán)光的第一發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的第二發(fā)光裝置和發(fā)射紅光的第三發(fā)光裝置，構(gòu)成該第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置中至少一個(gè)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像顯示裝置的實(shí)例包括具有以下描述的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置。除另外說明外，構(gòu)成發(fā)光裝置單元的數(shù)量可以基于該圖像顯示裝置的所需要的規(guī)格來決定。另外，基于該圖像顯示裝置的需要的規(guī)格還可以提供光閥。
(1)根據(jù)實(shí)施例2A的圖像顯示裝置無源矩陣型或有源矩陣型、直觀彩色圖像顯示裝置，其中控制第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)，以直接觀察每個(gè)發(fā)光裝置的發(fā)射狀態(tài)并顯示圖像。
(2)根據(jù)實(shí)施例2B的圖像顯示裝置無源矩陣型或有源矩陣型、投影彩色圖像顯示裝置，其中控制第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)，以通過投影在屏幕上顯示圖像。
(3)根據(jù)實(shí)施例2C的圖像顯示裝置場(chǎng)序系統(tǒng)，彩色圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，其包括控制設(shè)置為二維矩陣的發(fā)光單元發(fā)射中每個(gè)發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?光閥)，其中該發(fā)光裝置單元中第一、第二和第三發(fā)光裝置中每個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)是分時(shí)控制的，而且該第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)傳輸/非傳輸由光傳輸控制器控制以顯示圖像。
為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，用于照射透射式或透反式液晶顯示裝置的背部的本發(fā)明的平面光源裝置包括作為光源提供的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本發(fā)明的液晶顯示組件包括透射式或透反式液晶顯示裝置和用于照射該液晶顯示裝置的背部的平面光源裝置，作為該平面光源裝置中的光源所提供的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
在本發(fā)明的平面光源裝置或本發(fā)明的液晶顯示組件的平面光源裝置中，光源可以包括發(fā)射藍(lán)光的第一發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的第二發(fā)光裝置和發(fā)射紅光的第三發(fā)光裝置，而且GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置構(gòu)成該第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置中的至少一個(gè)(一種類型)。但是，該光源不限于此，而且平面光源裝置中的光源可以包括至少一個(gè)本發(fā)明的發(fā)光裝置。該第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)都可以單獨(dú)或多個(gè)的形式提供。
在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像顯示裝置，本發(fā)明的平面光源裝置或本發(fā)明的液晶顯示組件中，當(dāng)該光源包括第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置時(shí)，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置構(gòu)成該第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置中的至少一個(gè)(一種類型)。換言之，該第一、第二和第三發(fā)光裝置中的任何一個(gè)(一種類型)可以包括該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，而剩下的兩種類型的發(fā)光裝置可以包括其他構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。該第一、第二和第三發(fā)光裝置中的任何兩種類型可以包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，而剩下的一種類型發(fā)光裝置可以包括其他構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。該第一、第二和第三發(fā)光裝置中全部類型可以包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。其他構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括發(fā)射紅光的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
本發(fā)明的平面光源裝置或本發(fā)明的液晶顯示組件中的平面光源裝置可以包括兩種類型的平面光源裝置(背光)，即，例如，揭示在日本未審查的實(shí)用新型注冊(cè)申請(qǐng)公開63-187120號(hào)中和日本未審查專利申請(qǐng)公開2002-277870號(hào)中的直接發(fā)光型平面光源裝置，以及揭示在例如日本未審查專利申請(qǐng)公開2002-131552號(hào)中的邊緣光型(又稱為“側(cè)光型”)平面光源裝置。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的數(shù)量基本上是任意的，而且可以基于平面光源裝置的所要求的規(guī)格決定。
在直接發(fā)光型平面光源裝置中，第一、第二和第三發(fā)光裝置與液晶顯示裝置相對(duì)，而且在液晶顯示裝置與第一、第二和第三發(fā)光裝置之間設(shè)置有散射板、散射片、棱鏡片、例如偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換片的光學(xué)功能片組、或反射片。
更具體地講，在直接發(fā)光型平面光源裝置中，發(fā)射紅光(例如波長(zhǎng)640nm)的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光(例如波長(zhǎng)530nm)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和發(fā)射藍(lán)光(例如波長(zhǎng)450nm)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置可以布置在一個(gè)殼體中。但是，平面光源裝置不限于此。當(dāng)多個(gè)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、多個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和多個(gè)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置設(shè)置在一個(gè)殼體中時(shí)，設(shè)置這些發(fā)光裝置的一個(gè)實(shí)例為這樣的布置，其中每個(gè)包括一組發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的多個(gè)發(fā)光裝置在液晶顯示裝置屏幕的水平方向上排列以形成發(fā)光裝置線陣，而且多個(gè)該發(fā)光裝置線陣排列在液晶顯示裝置的豎直方向上。該發(fā)光裝置線的實(shí)例包括若干種組合，例如(一個(gè)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、一多個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和一個(gè)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)；(一個(gè)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、二個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和一個(gè)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)；(兩個(gè)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、兩多個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和一個(gè)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)。而且，還可以提供發(fā)射除紅、綠和藍(lán)之外的第四中顏色光的發(fā)光裝置。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置可以提供在Nikkei Electronics，December 20，2004，No.889，p.128中描述的光提取透鏡。
另一方面，在邊緣光型平面光源裝置中，光導(dǎo)板與液晶顯示裝置相對(duì)，而且GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置設(shè)置在光導(dǎo)板的側(cè)邊(以下描述為第一側(cè)面)。該光導(dǎo)板具有第一表面(底部)、與第一表面相對(duì)的第二表面(頂部)、第一側(cè)面、第二側(cè)面、與第一側(cè)面相對(duì)的第三側(cè)面和與第二側(cè)面相對(duì)的第四側(cè)面。該光導(dǎo)板形狀的具體實(shí)例是總體上為楔形的截頭四棱柱形。在此情況下，該截頭四棱柱的兩個(gè)相對(duì)面對(duì)應(yīng)于第一和第二表面，而截頭四棱柱形的底部對(duì)應(yīng)于第一側(cè)面。另外，優(yōu)選地在第一表面(底部)上提供突起和/或凹槽。在此情況中，光入射到該光導(dǎo)板的第一側(cè)面，而且光從第二表面(頂部)射向液晶顯示裝置。該光導(dǎo)板的第二表面可以是平滑的(即，鏡面)或者可以提供有散射作用的褶皺(blast crimps)(即，細(xì)的不規(guī)則表面)。
另外，優(yōu)選地在光導(dǎo)板的第一表面(底部)上提供有突起和/或凹槽。即優(yōu)選地在第一表面(底部)上提供突起、凹槽或不平整度。當(dāng)提供了不平整度時(shí)，凹槽和突起可以是連續(xù)的或是不連續(xù)的。提供在光導(dǎo)板的第一表面(底部)上的突起和/或凹槽可以包括在相對(duì)于光導(dǎo)板的入射方向成預(yù)定角度的方向上延伸的連續(xù)突起和/或凹槽。在該結(jié)構(gòu)中，光導(dǎo)板的連續(xù)突起和/或凹槽沿垂直于該光導(dǎo)板入射方向上第一表面的虛擬平面的截面形狀的實(shí)例包括三角形；包括正方形、矩形和梯形的希望的四邊形；希望的多邊形；和希望的平滑曲線包括圓、橢圓、拋物線、雙曲線和懸垂線。相對(duì)于光導(dǎo)板入射方向成預(yù)定角度的方向指相對(duì)光導(dǎo)板入射的0°為60°至120°的方向。這將應(yīng)用于下面的描述?；蛘撸峁┰诠鈱?dǎo)板第一表面上的突起和/或凹槽可以包括在相對(duì)光導(dǎo)板入射方向成預(yù)定角度的方向上延伸的不連續(xù)的突起和/或凹槽。該不連續(xù)的突起和/或凹槽的形狀的實(shí)例包括錐形、圓錐形、圓柱形、例如三棱柱和正方形棱柱的多棱柱、和如球的一部分、回轉(zhuǎn)橢圓的一部分、旋轉(zhuǎn)拋物線的一部分和旋轉(zhuǎn)雙曲線的一部分的各種平滑曲線表面。在該光導(dǎo)板中，根據(jù)具體環(huán)境該突起或凹槽可以不形成在第一表面的周邊。而且，從光源發(fā)出并入射到該光導(dǎo)板上的光由于與該光導(dǎo)板第一表面上的突起或凹槽的碰撞而散射。但是，該光導(dǎo)板第一表面上提供的該突起或凹槽的高度、深度、俯仰角(pitch)或形狀可以制成恒定或遠(yuǎn)離光源而改變。在后者的情況中，例如，突起或凹槽的俯仰角可以隨遠(yuǎn)離光源而減小。突起或凹槽的俯仰角指突起或凹槽沿光導(dǎo)板的入射方向的俯仰角。
在提供有光導(dǎo)板的平面光源裝置中，反射元件優(yōu)選地與光導(dǎo)板的第一表面相對(duì)設(shè)置。液晶顯示裝置設(shè)置成與光導(dǎo)板的第二表面相對(duì)。從光源發(fā)射的光入射到該光導(dǎo)板的第一側(cè)面(例如，對(duì)應(yīng)于截頭四棱錐的底部)，由于與第一表面的突起或凹槽碰撞而散射，從第一表面發(fā)射，經(jīng)反射元件反射，再次入射到第一表面，并從第二表面發(fā)射以照射到液晶顯示裝置上。例如，散射片或棱鏡片可以設(shè)置在液晶顯示裝置和光導(dǎo)板的第二表面之間。從光源發(fā)出的光可以直接導(dǎo)引向光導(dǎo)板或間接導(dǎo)引向光導(dǎo)板。在后者情況中，例如，可以使用光纖。
該光導(dǎo)板優(yōu)選地采用很少吸收從光源發(fā)出的光的材料形成。構(gòu)成該光導(dǎo)板的材料的實(shí)例包括玻璃和塑料材料(例如PMMA、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、非晶態(tài)聚丙烯樹脂和包括AS樹脂的苯乙烯樹脂)。
例如，透射彩色液晶顯示裝置包括帶有透明第一電極的前板、帶有透明第二電極的后板和設(shè)置在該前板和后板之間的液晶材料。
更具體地講，前板包括例如包括玻璃襯底或硅襯底的第一襯底、提供在第一襯底的內(nèi)表面的透明第一電極(也稱為“公共電極”，并且由ITO構(gòu)成)和提供在第一襯底外表面的偏振膜。該前板還包括提供在第一襯底內(nèi)表面并覆蓋有由丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂構(gòu)成的保護(hù)層的濾色器，透明第一電極形成在該保護(hù)層上。而且，取向膜形成在透明第一電極上。濾色器的排列圖案的實(shí)例包括三角形(delta)排列、條紋排列、對(duì)角排列和矩形排列。另一方面，更具體地講，后板包括包括玻璃襯底或硅襯底的第二襯底和提供在第二襯底內(nèi)表面上的開關(guān)元件和透明第二電極(也稱為“像素電極”，并且由ITO構(gòu)成)，以及提供在第一襯底外表面上的偏振膜，由此該開關(guān)元件控制該透明第二電極的導(dǎo)通/非導(dǎo)通。而且，取向膜形成在包括透明第二電極的整個(gè)表面上。構(gòu)成該透射彩色液晶顯示裝置的構(gòu)件和液晶材料可以是已知的構(gòu)件和材料。開關(guān)元件的實(shí)例包括形成在單晶硅半導(dǎo)體襯底上例如MOS型FET和薄膜晶體管(TFT)的三端元件，以及例如MIM元件、可變電阻元件和二極管的兩端元件。
在本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，根據(jù)本發(fā)明第一或第二實(shí)施例的發(fā)光裝置、圖像顯示裝置、本發(fā)明的具有上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)(這些可以統(tǒng)稱為下面的本發(fā)明)的平面光源裝置或液晶顯示組件，優(yōu)選地滿足以下關(guān)系500(nm)≤λ2≤550(nm)0≤|λ2-λ3|≤5(nm)其中λ2(nm)是工作電流密度為30A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是工作電流密度為300A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。作為選擇，優(yōu)選地滿足以下關(guān)系500(nm)≤λ2≤550(nm)0≤|λ1-λ2|≤10(nm)0≤|λ2-λ3|≤5(nm)其中λ1(nm)是工作電流密度為1A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，λ2(nm)是工作電流密度為30A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是工作電流密度為300A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。
作為選擇，在具有上述優(yōu)選結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，優(yōu)選地滿足以下關(guān)系430(nm)≤λ2≤480(nm)
0≤|λ2-λ3|≤2(nm)其中λ2(nm)是工作電流密度為30A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是工作電流密度為300A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。作為選擇，優(yōu)選地滿足以下關(guān)系430(nm)≤λ2≤480(nm)0≤|λ1-λ2|≤5(nm)0≤|λ2-λ3|≤2(nm)其中λ1(nm)是工作電流密度為1A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，λ2(nm)是工作電流密度為30A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是工作電流密度為300A/cm2時(shí)有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。
在半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，發(fā)射波長(zhǎng)通常由于特性測(cè)量中產(chǎn)生熱量或溫度變化而改變。因此，在本發(fā)明中，要考慮室溫(25℃)下的特性。當(dāng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置產(chǎn)生少量的熱量時(shí)，直流電流驅(qū)動(dòng)沒有問題出現(xiàn)。但是，當(dāng)產(chǎn)生大量的熱量時(shí)，有必要采取例如脈沖電流驅(qū)動(dòng)的測(cè)量方法，其中GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的溫度相對(duì)室溫?zé)o明顯變化。
對(duì)于發(fā)射波長(zhǎng)，要考慮光譜中功率峰值的波長(zhǎng)。不采用在考慮人的視覺性能的光譜或通常用以表示顏色的主要波長(zhǎng)。而且，從有源層發(fā)射的光由于薄膜干涉而多次反射，由此造成的具有明顯周期變化的光譜根據(jù)測(cè)量條件可以被觀察到。因此，使用有源層產(chǎn)生的并且不包含這種周期變化的光譜。
GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度是將工作電流除以有源層面積(結(jié)區(qū)域面積)得到的值。即商業(yè)上可得到的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置根據(jù)應(yīng)用和發(fā)光量具有各種封裝形式和不同尺寸。另外，標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)根據(jù)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的尺寸而變化。因此，難于直接比較特性的電流相關(guān)性。在本發(fā)明中，為了概括的目的，沒有使用驅(qū)動(dòng)電流，而是使用了將驅(qū)動(dòng)電流除以有源層面積(結(jié)區(qū)域面積)得到的“工作電流密度”的表述。
在本發(fā)明中，為了改變阱層的密度，優(yōu)選地改變勢(shì)壘層的厚度(具體地講，在有源層中，第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度小于第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度)，而阱層厚度是恒定的。但是，本發(fā)明不限于此?？梢栽趧?shì)壘層的厚度恒定時(shí)改變阱層的厚度(具體地講，在有源層中，第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度大于第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度)，或者可以改變阱層和勢(shì)壘層兩者的厚度。
在本發(fā)明中，阱層密度d1和阱層密度d2定義如下當(dāng)有源層的總厚度t0在厚度的方向上分為兩部分時(shí)，在第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的有源層第一區(qū)域AR1的厚度用t1表示，而在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的有源層第二區(qū)域AR2的厚度用t2表示(t0＝t1+t2)。此外，包含在有源層第一區(qū)域AR1中的阱層數(shù)用WL1(正數(shù)并且不限于整數(shù))表示，而包含在有源層第二區(qū)域AR2中的阱層數(shù)用WL2(正數(shù)并且不限于整數(shù)，而且阱層總數(shù)WL＝WL1+WL2)表示。當(dāng)阱層(厚度tIF)存在于有源層第一區(qū)域AR1和有源層第二區(qū)域AR2上時(shí)，僅包含在有源層第一區(qū)域AR1中的阱層數(shù)量用WL1’表示，而僅包含在有源層第二區(qū)域AR2中的阱層數(shù)量用WL2’表示，而且在存在于有源層第一區(qū)域AR1和有源層第二區(qū)域AR2上的阱層(厚度tIF)中，包含在有源層第一區(qū)域AR1中的厚度用tIF-1表示，而包含在有源層第二區(qū)域AR2中的厚度用tIF-2(tIF＝tIF-1+tIF-2)表示。在此情況中，建立以下等式WL1＝WL’1+ΔWL1WL2＝WL’2+ΔWL2其中ΔWL1+ΔWL2＝1WL＝WL1+WL2＝WL’1+WL’2+1ΔWL1＝tIF-1/tIFΔWL2＝tIF-2/tIF阱層密度d1和阱層密度d2可以由下面的等式(1-1)和(1-2)確定，其中k≡(t0/WL)d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝k(WL1/t1)(1-1)d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝k(WL2/t2)(1-2)在本發(fā)明中，當(dāng)有源層的總厚度是t0時(shí)，有源層第一區(qū)域AR1中從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面到有源層(2t0/3)厚度范圍內(nèi)的阱層密度是d1，而有源層第二區(qū)域AR2中從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面到有源層(t0/3)厚度范圍內(nèi)的阱層密度是d2，阱層可以設(shè)置在有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2。作為選擇，當(dāng)有源層的總厚度是t0時(shí)，有源層第一區(qū)域AR1中從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面到有源層(t0/2)厚度范圍內(nèi)的阱層密度是d1，而有源層第二區(qū)域AR2中從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面到有源層(t0/2)厚度范圍內(nèi)的阱層密度是d2，阱層可以設(shè)置在有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2。作為選擇，當(dāng)有源層的總厚度是t0時(shí)，有源層第一區(qū)域AR1中從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面到有源層(t0/3)厚度范圍內(nèi)的阱層密度是d1，而有源層第二區(qū)域AR2中從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面到有源層(2t0/3)厚度范圍內(nèi)的阱層厚密度是d2，阱層可以設(shè)置在有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2。
在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，阱層優(yōu)選地設(shè)置在有源層中以滿足關(guān)系1＜d2/d1≤20，優(yōu)選地1.2≤d2/d1≤10，而且更優(yōu)選地為1.5≤d2/d1≤5。這種設(shè)置可以通過形成均勻厚度的勢(shì)壘層來實(shí)現(xiàn)。具體地講，在有源層中的勢(shì)壘層厚度從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)變化到第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)變化(例如，多步或三步或更多步變化)。更具體地講，可以采用有源層中的勢(shì)壘層厚度從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)到第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)逐步減小的結(jié)構(gòu)。
作為選擇，在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，優(yōu)選地改變有源層中的勢(shì)壘層厚度，例如，逐步改變使得最靠近第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層厚度優(yōu)選為20nm或更小，或者最靠近第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層厚度等于或大于最靠近第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層厚度的兩倍。
此外，在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，有源層可以包含銦原子，而且更具體地講，組成為AlxGa1-x-yInyN(其中，x≥0，y＞0，且0＜x+y≤1)。第一GaN基化合物半導(dǎo)體層和第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的實(shí)例包括GaN層、AlGaN層、InGaN層和InAlGaN層。這些化合物半導(dǎo)體層還可以包含硼(B)原子、鉈(TI)原子、砷(As)原子、鈹(P)原子或銻(Sb)原子。
此外，在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，在有源層中的阱層數(shù)量(WL)為2或更多，且優(yōu)選為4或更多。
此外，在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置還可以包括
(D)包含銦原子并形成在第一GaN基化合物半導(dǎo)體層和有源層之間的下層；和(E)包含p型摻雜劑并形成在有源層與第二GaN基化合物半導(dǎo)體層之間的超晶格層。
在該結(jié)構(gòu)中，可以在高工作電流密度下實(shí)現(xiàn)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置更穩(wěn)定的操作，同時(shí)還提高發(fā)光效率和降低工作電壓。
在該結(jié)構(gòu)中，未摻雜GaN基化合物半導(dǎo)體層優(yōu)選地形成在有源層與超晶格層之間，該未摻雜GaN基化合物半導(dǎo)體層的厚度為100nm或更小。超晶格層的總厚度優(yōu)選為5nm或更大，而且超晶格層中的超晶格結(jié)構(gòu)的周期優(yōu)選為2個(gè)原子層到20nm。此外，包含在超晶格層中的p型摻雜劑的濃度優(yōu)選為1×1018/cm3到4×1020/cm3。作為選擇，下層的厚度為20nm或更大，而且未摻雜GaN基化合物半導(dǎo)體層優(yōu)選地形成在下層與有源層之間，該未摻雜GaN基化合物半導(dǎo)體層的厚度為50nm或更小。此外，下層和有源層可以包含銦，而且下層的含銦率為0.005或更大，其低于有源層的含銦率。下層可以包含1×1016/cm3到1×1021/cm3的n型摻雜劑。
構(gòu)成有源層的GaN基化合物半導(dǎo)體層優(yōu)選地由未摻雜GaN基化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成，或者構(gòu)成有源層的GaN基化合物半導(dǎo)體層的n型雜質(zhì)濃度優(yōu)選為小于2×1017/cm3。
此外，在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，短邊長(zhǎng)度(當(dāng)有源層具有矩形平面形狀)或短直徑(當(dāng)有源層具有圓形或橢圓平面形狀)的長(zhǎng)度為0.1mm或更小，并且優(yōu)選為0.03或更小。當(dāng)有源層具有其中短邊或短直徑不能確定的例如多邊形或類似形狀的平面形狀時(shí)，其短直徑定義為具有與有源層相同面積的圓的直徑。在本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，降低了發(fā)射波長(zhǎng)的偏移，特別是在高工作電流密度下的偏移。但是，在較小尺寸的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，發(fā)射波長(zhǎng)偏移的降低效果明顯。因此，當(dāng)本發(fā)明用于相對(duì)傳統(tǒng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的尺寸更小的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)低成本的高密度(高清晰度)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和使用該發(fā)光裝置的圖像顯示裝置。
例如，當(dāng)通常作為家用電視機(jī)的32英寸的高清晰度電視機(jī)(1920×1080×RGB)通過將這樣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置設(shè)置為矩陣而實(shí)現(xiàn)時(shí)，包括對(duì)應(yīng)于各子像素的紅色發(fā)光裝置、綠色發(fā)光裝置和藍(lán)色發(fā)光裝置的組合的一個(gè)像素的尺寸約為360平方μm，而每個(gè)子像素基本上具有300μm的長(zhǎng)側(cè)邊長(zhǎng)和100μm的短邊邊長(zhǎng)。作為選擇，例如，在投影型顯示器中，其中這樣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置設(shè)置為矩陣以通過透鏡投射，與傳統(tǒng)投射液晶顯示裝置或DMD光閥類似，從光學(xué)設(shè)計(jì)和成本的角度看優(yōu)選尺寸為1英寸或更小。甚至在使用二向色棱鏡的三板型中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)角線長(zhǎng)1英寸、分辨率為720×480的DVD，要求的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的尺寸為30μm或更小。這樣，當(dāng)短邊(短直徑)為0.1mm或更小并且更優(yōu)選為0.03mm或更小時(shí)，與傳統(tǒng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置相比，這種尺寸的區(qū)域中的發(fā)射波長(zhǎng)偏移可以明顯降低，因此擴(kuò)大了實(shí)際應(yīng)用范圍并提高了使用性。
在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，作為形成各種GaN基化合物半導(dǎo)體層例如第一GaN基化合物半導(dǎo)體層、有源層和第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的方法，可以使用金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD法)、MBE法或其中鹵素促進(jìn)傳送和反應(yīng)的氫化物氣相沉積法。
在MOCVD法中，三甲基鎵(TMG)氣或三乙基鎵(TEG)氣可以用作有機(jī)鎵源氣體，而氨氣或肼氣可以用作氮源氣體。在形成具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層中，例如，硅(Si)可以作為n型雜質(zhì)(n型摻雜劑)加入。在形成具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層中，例如，鎂(Mg)可以作為p型雜質(zhì)(p型摻雜劑)加入。當(dāng)GaN基化合物半導(dǎo)體層包含組成原子鋁(Al)或銦(In)時(shí)，三甲基鋁(TMA)氣體可以作為Al源使用，或者三甲基銦(TMI)可以作為銦源使用。另外，單硅烷(SiH4)氣體可以作為硅源使用，而環(huán)戊二烯基鎂氣體、甲基環(huán)戊二烯基鎂或二環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)可以作為鎂源使用。除Si外的其他n型雜質(zhì)(n型摻雜劑)的實(shí)例包括Ge、Se、Sn、C或Ti。除鎂外的其他p型雜質(zhì)(p型摻雜劑)的實(shí)例包括Zn、Cd、Be、Ca、Ba和O。
連接到具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的P型電極優(yōu)選地具有單層或多層結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)至少包含從由鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)和銀(Ag)構(gòu)成的組中選出的一種金屬?？梢允褂猛该鲗?dǎo)電材料例如ITO(氧化銦錫)。特別地，優(yōu)選使用反光效率高的銀(Ag)、Ag/Ni或Ag/Ni/Pt。連接到具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層的n型電極優(yōu)選地具有單層或多層結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)至少包含從由金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)和銦(In)構(gòu)成的組中選出的一種金屬。例如可以是Ti/Au、Ti/Al或Ti/Pt/Au。該n型電極和p型電極可以通過PVD法例如真空氣相或?yàn)R射形成。
另外，為了電連接電極到外電極或電路，可以在每個(gè)n型電極和p型電極上提供焊盤電極。該焊盤電極優(yōu)選地具有單層或多層結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)至少包含從由鈦(Ti)、鋁(Al)、鉑(Pt)、金(Au)、鎳(Ni)構(gòu)成的組中選出的一種金屬。該焊盤電極可以具有多層結(jié)構(gòu)，例如Ti/Pt/Au多層結(jié)構(gòu)或Ti/Au多層結(jié)構(gòu)。
在具有上述各種優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的組裝可以具有正面(face-up)結(jié)構(gòu)或倒裝片(flip-chip)結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光量(亮度)，除了控制驅(qū)動(dòng)電流的峰值之外，還可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度、驅(qū)動(dòng)電流的脈沖密度或兩者的結(jié)合來控制。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電流峰值的變化略微影響GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)。
具體地講，例如，在一種類型的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，對(duì)于一定發(fā)射波長(zhǎng)λ0的驅(qū)動(dòng)電流峰值用I0表示，而驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度用P0表示。在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或包括該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的光照明器、圖像顯示裝置、平面光源裝置或液晶顯示組件中，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的一個(gè)操作周期用Top表示。這種情況下，控制方法包括(1)控制(調(diào)整)驅(qū)動(dòng)電流的峰值I0以控制從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光的量(亮度)；(2)控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度P0(驅(qū)動(dòng)電流脈沖寬度控制)，以控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光量(亮度或發(fā)光度)；和/或(3)控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的一個(gè)操作周期Top中脈沖寬度為P0的脈沖數(shù)(脈沖密度)(驅(qū)動(dòng)電流的脈沖密度控制)，以控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光量(亮度或發(fā)光度)。
上述對(duì)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光量的控制可以通過GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)，該驅(qū)動(dòng)電路包括(a)向該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置提供脈沖驅(qū)動(dòng)電流的脈沖驅(qū)動(dòng)電流提供裝置；(b)設(shè)置該驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和脈沖密度的脈沖驅(qū)動(dòng)電流設(shè)置裝置；和(c)設(shè)置電流峰值的裝置。
該驅(qū)動(dòng)電流不僅可以用于本發(fā)明的以阱層密度為特征的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，還可以用于傳統(tǒng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的實(shí)例可以包括發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光器(LD)。該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造沒有特殊限制，只要其多層結(jié)構(gòu)具有發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)或激光器的結(jié)構(gòu)。除上述的發(fā)光裝置、圖像顯示裝置、平面光源裝置和包括彩色液晶顯示組件的液晶顯示組件外，本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的應(yīng)用領(lǐng)域包括用于如汽車、輪船和飛機(jī)的燈具和燈(例如，頭燈、尾燈、高處安裝的停止燈、小功率燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、霧燈、室內(nèi)燈、儀表盤燈、各種按鈕上提供的光源、終點(diǎn)指示燈、急救燈和緊急出口指示燈)；樓宇中的各種燈具和燈(例如，室外用燈、室內(nèi)燈、照明燈、緊急使用燈和緊急出口指示燈)；如街道、交通信號(hào)、廣告顯示、機(jī)器和各種器具的指示燈；隧道和地下通道的照明用燈具及燈；各種檢查裝置如生物顯微鏡的特殊照明；消毒器用燈；與光催化劑結(jié)合的除臭消毒器；照相和半導(dǎo)體光刻的曝光裝置；以及通過空間、光纖或波導(dǎo)進(jìn)行傳送信息的光調(diào)制裝置。
在本發(fā)明中，阱層設(shè)置在有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度。因此，可以抑制由于工作電流密度的增加所導(dǎo)致的發(fā)射波長(zhǎng)的較大偏移，同時(shí)提高了發(fā)光效率。發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，當(dāng)增加工作電流密度時(shí)，對(duì)發(fā)光有貢獻(xiàn)的阱層逐漸向第二GaN基化合物半導(dǎo)體層偏移。其可能的原因是電子與空穴的遷移率的差異。應(yīng)該想到，由于GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中空穴的遷移率較低，所以空穴只到達(dá)靠近第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的阱層，而且因此空穴與電子復(fù)合所引起的發(fā)光局限在該第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)。此外，對(duì)于包括阱層和勢(shì)壘層的異質(zhì)勢(shì)壘的載流子穿透，另一種可能的原因是空穴有效質(zhì)量大因此難于通過多個(gè)勢(shì)壘層而到達(dá)第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層。即在本發(fā)明中，空穴可以到達(dá)的范圍內(nèi)(第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè))存在大量的阱層。例如，由于有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度大于有源層中第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度，因此提高了空穴的穿透率以使得空穴的均勻分布更容易。作為造成GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中發(fā)射波長(zhǎng)由于工作電流的增加而偏移到短波長(zhǎng)側(cè)的原因，伴隨阱層中載流子濃度增加，已經(jīng)提出了“局部水平能帶填充”(bandfiling of localized level)和“壓電場(chǎng)屏蔽”(screening of piezo-electric field)。但是，空穴被有效分布以提高復(fù)合概率，而且空穴被均勻地分布以降低單位阱層的載流子濃度，進(jìn)而降低發(fā)射波長(zhǎng)向短波側(cè)的偏移。
因此，甚至在為了增加GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的光學(xué)輸出而增加該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)時(shí)，也可以防止由于驅(qū)動(dòng)電流的增加所造成的發(fā)射波長(zhǎng)偏移問題。特別是，當(dāng)發(fā)射藍(lán)光或發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中工作電流增加到30A/cm2或進(jìn)一步增加到50A/cm2或100A/cm2或更多時(shí)，可以得到較大的效果(增加亮度和減少波長(zhǎng)向短波側(cè)的偏移)。在本發(fā)明中，由于有效利用了從局限在有源層的特殊區(qū)域的阱層的光發(fā)射，因此可以通過使用具有高光學(xué)諧振效應(yīng)的光提取技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)高的效率，并可以希望提高半導(dǎo)體層的特性。
在圖像顯示裝置、平面光源裝置或包括彩色液晶顯示組件的液晶顯示組件中，驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度被控制，而且GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置在的驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的高峰值電流下被驅(qū)動(dòng)以增加光學(xué)輸出，因此增加了亮度而降低了發(fā)射波長(zhǎng)的偏移，即，處于驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的改變沒有造成發(fā)射波長(zhǎng)太大變化的狀態(tài)。換言之，亮度可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度以及控制驅(qū)動(dòng)電流的峰值來控制。因此，相比于傳統(tǒng)技術(shù)，增加了亮度的控制參數(shù)，因此允許較大范圍內(nèi)的亮度控制。即可以獲得大動(dòng)態(tài)范圍的亮度。具體地講，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值來控制整個(gè)裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來精細(xì)地控制亮度。反之，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制整個(gè)裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值來精細(xì)地控制亮度。由于發(fā)光裝置造成GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)很小的偏移，因此無論電流值如何都可以是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定色度。特別是，這種控制對(duì)于包括藍(lán)光或近紫外線GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和顏色轉(zhuǎn)換材料組合的白色光源是很有用的。


圖1是示出實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置層結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖2是示出實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的示意性截面圖。
圖3是示出實(shí)例1與比較實(shí)例1的每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與光學(xué)輸出之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果的示意圖。
圖4是示出實(shí)例1與比較實(shí)例1的每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與發(fā)射峰值波長(zhǎng)之間關(guān)系的示意圖。
圖5是示出向GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置提供驅(qū)動(dòng)電流以評(píng)估該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的狀態(tài)的概念圖。
圖6A是實(shí)例1的GaN的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的示意性俯視圖。
圖6B是圖6A沿箭頭B-B的示意性截面圖(其中省略了斜線)。
圖7是示出兩個(gè)串聯(lián)連接的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的示意性俯視圖。
圖8是示出實(shí)例1中接近有源層的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)的示意圖。
圖9是示出比較實(shí)例1中接近有源層的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)的示意圖。
圖10是示出實(shí)例1中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖11是示出比較實(shí)例1中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖12是示出具有實(shí)例1的結(jié)構(gòu)的有源層中每個(gè)不同n型摻雜濃度下的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖13是示出實(shí)例1中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖14是示出實(shí)例1的修改實(shí)例A中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖15A是示出實(shí)例1的修改實(shí)例B中接近有源層的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)的示意圖。
圖15B是示出實(shí)例1的修改實(shí)例B中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖16A是示出實(shí)例1的修改實(shí)例C中接近有源層的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)的示意圖。
圖16B是示出實(shí)例1的修改實(shí)例C中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖17A是示出比較實(shí)例1-A的修改實(shí)例C中接近有源層的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)的示意圖。
圖17B是示出比較實(shí)例1-A的修改實(shí)例C中的空穴濃度計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖18是示出實(shí)例3與比較實(shí)例3中每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與發(fā)射峰值波長(zhǎng)之間關(guān)系的示意圖。
圖19A是實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的俯視圖。
圖19B是圖19A沿箭頭B-B的示意性截面圖(其中省略了斜線)。
圖20A是示出實(shí)例4A與比較實(shí)例4A中每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與發(fā)射峰值波長(zhǎng)之間關(guān)系的示意圖。
圖20B是示出實(shí)例4A與比較實(shí)例4B中每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與發(fā)射峰值波長(zhǎng)之間關(guān)系的示意圖。
圖21A是實(shí)例6的無源矩陣型、直觀型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1A的圖像顯示裝置)的電路圖。
圖21B是GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置設(shè)置為二維矩陣的發(fā)光裝置板的示意性截面圖。
圖22是實(shí)例6的有源矩陣型、直觀型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1A的圖像顯示裝置)的電路圖。
圖23是包括發(fā)光裝置板的投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1B的圖像顯示裝置)的概念圖，其中在該發(fā)光裝置板內(nèi)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置設(shè)置為二維矩陣。
圖24是包括紅色發(fā)光裝置板、綠色發(fā)光裝置板和藍(lán)色發(fā)光裝置板的投影型彩色圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1C的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖25是包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和光傳輸控制器的投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1D的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖26是包括三組GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和光傳輸控制器的彩色顯示投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1D的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖27是包括發(fā)光裝置板和光傳輸控制器的投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1E的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖28是包括三組GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和光傳輸控制器的彩色顯示投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1F的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖29是包括三個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和光傳輸控制器的彩色顯示投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1G的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖30是包括三個(gè)發(fā)光裝置板和光傳輸控制器的彩色顯示投影型圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例1H的圖像顯示裝置)的概念圖。
圖31是實(shí)例7的有源矩陣型、直觀型彩色顯示圖像顯示裝置(根據(jù)實(shí)施例2A的圖像顯示裝置)的電路圖。
圖32A是示出實(shí)例8的平面光源裝置內(nèi)的光發(fā)射裝置的布置和陣列狀態(tài)的示意圖。
圖32B是示出平面光源裝置和彩色液晶顯示組件的示意性部分截面圖。
圖33是示出彩色液晶顯示裝置的示意性部分截面圖。
圖34是示出實(shí)例9的彩色液晶顯示裝置的概念圖。
圖35是包括具有倒裝片結(jié)構(gòu)的LED的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的示意性截面圖。
圖36是其中描繪了參考產(chǎn)品1到5的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中藍(lán)光發(fā)射峰值成分占總(發(fā)射能量)的比例的示意圖。
參考數(shù)字1、101...GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，UN...發(fā)光裝置單元，10...襯底，11...緩沖層，12...未摻雜GaN層，13...具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層，14...未摻雜GaN層，15...有源層，16...未摻雜GaN層，17...具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層，18...鎂摻雜GaN層，19A...n型電極，19B...p型電極，21...子固定架，22...塑料透鏡，23A...金線，23B...外電極，24...反射器座，25...散熱器，26...驅(qū)動(dòng)電路，27...控制件，28...驅(qū)動(dòng)電流源，29...脈沖發(fā)生電路，30...驅(qū)動(dòng)器，41、43...列驅(qū)動(dòng)，42、44...行驅(qū)動(dòng)，51...支架，52...X方向布線，53...Y方向布線，54...透明襯底，55...微型透鏡，56...投影透鏡，57...二向色棱鏡，58...液晶顯示裝置，59...導(dǎo)光構(gòu)件，102...散熱器，200、200A...彩色液晶顯示組件，210...彩色液晶顯示裝置，220...前板，221...第一襯底，222...濾色器，223...保護(hù)層，224...透明第一電極，225...取向膜，226...偏振膜，227...液晶材料，230...后板，231...第二襯底，232...開關(guān)元件，234...透明第二電極，235...取向膜，236...偏振膜，240...平面光源裝置，241...殼體，242A...殼體底部，242B...殼體側(cè)表面，243...外框架，244...內(nèi)框架，245A、245B...隔離件，246...導(dǎo)引構(gòu)件，247...支托構(gòu)件，251...散射板，252...散射片，253...棱鏡片，254...偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換片，255...反射片，250...平面光源裝置，260...光源，270...光導(dǎo)板，271...光導(dǎo)板第一表面，272...第一表面不規(guī)則部分，273...光導(dǎo)板第二表面，274...光導(dǎo)板第一側(cè)面，275...光導(dǎo)板第二側(cè)面，276...光導(dǎo)板第三側(cè)面，281...反射元件，282...散射片，283...棱鏡片，301，302...焊料層，303...鋁層，304...SiO2層，304...鈍化層具體實(shí)施方式
在參照附圖并根據(jù)實(shí)例，在描述本發(fā)明之前初步檢驗(yàn)GaN基發(fā)光二極管的特性。
即，制造了包括具有9個(gè)阱層和8個(gè)勢(shì)壘層的有源層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(參考產(chǎn)品0)。該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有圖1的概念圖所示的結(jié)構(gòu)，其中依次堆疊了緩沖層11(厚度30nm)；未摻雜GaN層12(厚度1μm)；具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13(厚度3μm)；未摻雜GaN層14(厚度5nm)；具有包括阱層和在阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層(該阱層和勢(shì)壘層在圖中未示出)的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層15；未摻雜GaN層16(厚度10nm)；具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17(厚度20nm)；鎂摻雜GaN層(接觸層)18(厚度100nm)。在某些附圖中，緩沖層11、未摻雜GaN層12、未摻雜GaN層14、未摻雜GaN層16和鎂摻雜GaN層18未示出。提供未摻雜GaN層14用以提高通過晶體生長(zhǎng)形成在其上的有源層15的結(jié)晶度，而提供未摻雜GaN層16用以防止第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17中的摻雜劑(例如鎂)擴(kuò)散到有源層15中。在有源層15中，每個(gè)阱層是厚度為3nm且銦比率為0.23的InGaN(In0.23Ga0.77N)層，而且每個(gè)勢(shì)壘層是厚度為15nm的GaN層。具有這一組成的阱層可以稱為“組成-A阱層”。
在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(參考產(chǎn)品0)中，在工作電流密度為60A/cm2時(shí)，發(fā)射峰值波長(zhǎng)為515nm，而發(fā)光效率為180mW/A。與商業(yè)LED類似，當(dāng)發(fā)光裝置安裝在高反射性固定架上并被高折射率的樹脂密封時(shí)，在總光通量測(cè)量中可以獲得約兩倍以上的效率。
其次，產(chǎn)生具有類似層結(jié)構(gòu)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中只調(diào)整了9個(gè)阱層中某個(gè)具體層的銦的組成比例，即提供了厚度為3nm且銦比率為0.15的InGaN(In0.15Ga0.85N)阱層(可以簡(jiǎn)記為組成-B阱層)，而其他8個(gè)阱層是組成-A的阱層。其中從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的第一阱層為組成-B阱層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置稱為“參考產(chǎn)品-1”；其中第三阱層為組成-B阱層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置稱為“參考產(chǎn)品-2”；其中第五阱層為組成-B阱層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置稱為“參考產(chǎn)品-3”；其中第七阱層為組成-B阱層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置稱為“參考產(chǎn)品-4”；其中第九阱層為組成-B阱層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置稱為“參考產(chǎn)品-5”。如上述，在該參考產(chǎn)品-1至5的每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，其他阱層為組成-A阱層。
這一實(shí)驗(yàn)的目的在于，當(dāng)光從具有9個(gè)阱層的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射時(shí)，阱層的發(fā)光率是可見的。
在該參考產(chǎn)品-1至5的每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，當(dāng)工作電流密度為60A/cm2時(shí)，發(fā)射峰值波長(zhǎng)為515nm，而發(fā)光效率為180mW/A。但是，在某些參考產(chǎn)品中，由于組成-B的阱層，在藍(lán)光發(fā)射區(qū)域(發(fā)射波長(zhǎng)約450nm)而不是綠光發(fā)射區(qū)域(發(fā)射波長(zhǎng)約515nm)觀察到較小的發(fā)射峰值。圖36描繪了藍(lán)光發(fā)生峰值成分占總成分的比例。在圖36中，橫坐標(biāo)中的第一層、第三層、...表示從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層的組成-B阱層的位置。即，對(duì)應(yīng)第Q層(Q＝1、3、5、7或9)的藍(lán)光發(fā)射峰值成分占總成分的比例的數(shù)據(jù)表示，在具有組成-B的阱層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，在每個(gè)工作電流密度下第Q層的藍(lán)光發(fā)射峰值成分占總成分的比例。
必須注意的是綠光發(fā)射(發(fā)射波長(zhǎng)約515nm)和藍(lán)光發(fā)射(發(fā)射波長(zhǎng)約450nm)的能帶隙相差350meV，而且典型的衰減時(shí)間也不同(例如，在S.F.Chichibu，et al.Materials Science & Engineering B59(1999)，p.298的圖6中，銦組成率為0.15的LED(發(fā)射藍(lán)光)的發(fā)射衰減時(shí)間為6納秒，而銦組成率為0.22的LED(發(fā)射綠光)的發(fā)射衰減時(shí)間為9納秒)。但是，如圖36所示的通過實(shí)驗(yàn)顯示發(fā)光分布的方法是非傳統(tǒng)的方法。
如圖36所示，任何工作電流密度下，發(fā)光局限在多量子結(jié)構(gòu)有源層的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的有源層厚度方向上的2/3區(qū)域內(nèi)。此外，80％的發(fā)光發(fā)生在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的有源層厚度方向上的1/2區(qū)域內(nèi)。如日文翻譯的PCT專利文獻(xiàn)2003-520453號(hào)中描述的，顯著的發(fā)射局限性的可能原因是電子和空穴之間遷移率的差異。由于GaN基化合物半導(dǎo)體中空穴的遷移率較低，空穴只到達(dá)靠近第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的阱層，因此由于空穴與電子復(fù)合所引起的發(fā)光局限在該第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)。此外，對(duì)于包括阱層和勢(shì)壘層的異質(zhì)勢(shì)壘層的載流子透過率，另一個(gè)可能原因是有效質(zhì)量大的空穴難于通過多個(gè)勢(shì)壘層而到達(dá)第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層。
因此，為了有效利用局限在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的發(fā)射，可以提出具有局限在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層非對(duì)稱分布的多量子阱結(jié)構(gòu)。而且，發(fā)現(xiàn)該發(fā)射分布在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)在厚度方向上的有源層1/3到1/2的區(qū)域內(nèi)具有峰值。還發(fā)現(xiàn)在利用光學(xué)諧振效應(yīng)的半導(dǎo)體層或發(fā)光二極管中(參考，例如，Y.C.Shen，et al.，Applied PhysicsLetters，vol.82(2003)，p.2221)，為了通過在規(guī)定窄區(qū)域中集中作為發(fā)光層的阱層來實(shí)現(xiàn)高效的感應(yīng)發(fā)射或光提取，優(yōu)選使用多量子阱結(jié)構(gòu)，其中阱層分布局限在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)在厚度方向上的有源層約1/3的區(qū)域內(nèi)。
實(shí)例1實(shí)例1涉及根據(jù)本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，更具體地涉及發(fā)光二極管(LED)。圖1是層結(jié)構(gòu)的概念圖，圖2是示意性截面圖。除有源層15的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)外，實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1與參考產(chǎn)品-0具有相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。
該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1固定到子固定架21上，并且通過布線(未顯示)和提供在子固定架21上的金線23A電連接到外電極23B上，該外電極23B電連接到驅(qū)動(dòng)電路26上。該子固定架21附著到提供在散熱器25上的反射器座24。此外，塑料透鏡22設(shè)置在該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1上，而且在該塑料透鏡22和該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1之間的空隙填充了用于從該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1發(fā)射的光的光透射介質(zhì)層(未顯示)，例如，透明環(huán)氧樹脂(折射系數(shù)例如1.5)、凝膠材料(例如，Nye Lubricants Inc.的產(chǎn)品OCK-451(折射系數(shù)例如1.51)或產(chǎn)品OCK-433(折射系數(shù)例如1.46))、硅酮橡膠或石油化合物材料，例如硅油化合物(例如，ToshibaSilicone Co.，Ltd.的產(chǎn)品TSK5353(折射系數(shù)例如1.45))。
此外，阱層設(shè)置在有源層1 5中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。下面的表1給出了有源層15的多量子阱結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況。在表1和下面給出的表2和表3中，每個(gè)阱層和勢(shì)壘層厚度右邊的括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示從有源層15中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，實(shí)施例1中未摻雜GaN層14和有源層15之間的界面)的整個(gè)厚度。


在實(shí)例1中，當(dāng)有源層15的總厚度是t0時(shí)，從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，實(shí)例1中有源層15和未摻雜GaN層14之間的界面)到有源層15中(2t0/3)厚度處的有源層第一區(qū)域AR1中的阱層密度是d1，而從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，實(shí)例1中的有源層15和未摻雜GaN層16之間的界面)到(t0/3)厚度處的有源層第二區(qū)域AR2內(nèi)的阱層密度是d2，阱層設(shè)置在有源層15中以滿足關(guān)系d1＜d2。
具體地講，阱層密度d1和阱層密度d2可以由等式(1-1)和(1-2)如下確定[實(shí)例1]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝(4/10)/(50/150)＝1.20d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝(6/10)/(100/150)＝0.90為了比較，制造了包括示為表1中的比較實(shí)例1的有源層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
在實(shí)例1和比較實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的每個(gè)中，為了評(píng)價(jià)并簡(jiǎn)化制造工藝，具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13基于光刻和蝕刻工藝部分地暴露，Ag/Ni構(gòu)成的p型電極19B形成在Mg摻雜GaN層18上，而且Ti/Al構(gòu)成的n型電極19A形成第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13上。然后，使探針頭與n型電極19A和p型電極19B接觸，而且提供驅(qū)動(dòng)電流以檢測(cè)從襯底10的背面發(fā)出的光。這一狀態(tài)示出在概念圖5中。圖6A是GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的示意性俯視圖，而圖6B是沿圖6A中箭頭B-B的示意性截面圖(其中省略了斜線)。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度是將工作電流除以有源層面積(結(jié)區(qū)域面積)得到的值。例如，當(dāng)圖6A和圖6B所示的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的有源層面積(結(jié)區(qū)域面積)為6×10-4cm2，驅(qū)動(dòng)電流為20mA，計(jì)算得到工作電流密度為33A/cm2。例如，即使在圖7所示的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置串聯(lián)連接的狀態(tài)下，計(jì)算得到工作電流密度仍為33A/cm2。
比較實(shí)施例1中阱層密度d1和阱層密度d2可以由等式(1-1)和(1-2)如下確定[比較實(shí)例1]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝((3+1/3)/10)/(49/147)＝1.00d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝((6+2/3)/10)/(98/147)＝1.00圖3示出了GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與光學(xué)輸出之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的光學(xué)輸出相比對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的比較實(shí)例1的光學(xué)輸出進(jìn)一步增加。當(dāng)工作電流密度為50A/cm2或更大時(shí)，實(shí)例1與比較實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的光學(xué)輸出之間的差異變得顯著，而當(dāng)工作電流密度為100A/cm2或更大時(shí)，這種差異為10％或更大。即由于在50A/cm2或更大且更優(yōu)選地100A/cm2或更大的工作電流密度下，實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的光學(xué)輸出相比對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的光學(xué)輸出進(jìn)一步增加，因此優(yōu)選地在50A/cm2或更大且更優(yōu)選地100A/cm2或更大的工作電流密度下使用GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
另外，圖4示出了GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與發(fā)射峰值波長(zhǎng)之間的關(guān)系。當(dāng)工作電流密度從0.1A/cm2增加到300A/cm2時(shí)，在比較實(shí)例1中，Δλ＝-19nm，而在實(shí)例1中，Δλ＝-8nm，因此實(shí)現(xiàn)了較小的發(fā)射波長(zhǎng)偏移。特別是，工作電流密度為30A/cm2或更大時(shí)，基本觀察不到波長(zhǎng)偏移。換言之，由于發(fā)射波長(zhǎng)在30A/cm2或更大工作電流密度下幾乎不變化，因此從發(fā)射波長(zhǎng)控制和發(fā)光色彩的方面來看這一工作電流密度是優(yōu)選的。特別是，工作電流密度為50A/cm2或更大時(shí)及進(jìn)一步為100A/cm2或更大時(shí)，與比較實(shí)例1的傳統(tǒng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置相比，實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1造成明顯更小的波長(zhǎng)偏移，因此其顯然優(yōu)于傳統(tǒng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
為了理論上證明這一效果，計(jì)算了實(shí)例1和比較實(shí)例1的能帶圖。組成和摻雜濃度如下面的[步驟-100]至[步驟-140]所描述，而且有源層中的n型摻雜濃度為1×1017/cm3。而且，外偏置電壓為3伏特。
圖8和圖9分別顯示了通過計(jì)算確定的實(shí)例1和比較實(shí)例1的有源層附近的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)。在實(shí)例1和比較實(shí)例1任何一個(gè)中，有源層包括10個(gè)阱層，并且具有阱層中的壓電電場(chǎng)(piezo electric field)造成的能帶傾斜(沿對(duì)角向右下)和阱層前后的能帶偏移(沿對(duì)角向右上)的特點(diǎn)。實(shí)例1和比較實(shí)例1之間的差別在其包絡(luò)線(envelope)。在比較實(shí)例1中，阱層均勻分布，包絡(luò)線稍微沿對(duì)角向右下傾斜，而在實(shí)例1中，包絡(luò)線在勢(shì)壘層厚度改變的部分(從有源層與第一GaN基化合物半導(dǎo)體層之間的界面約1/3處)顯著傾斜。
根據(jù)這些結(jié)果，計(jì)算了實(shí)例1和比較實(shí)例1的空穴濃度。結(jié)果如圖10和圖11所示。這些圖顯示，在比較實(shí)例1中，空穴的分布只到達(dá)從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層界面的第三阱層，而在實(shí)例1中，空穴在所有阱層內(nèi)的分布濃度都高于比較實(shí)例1中，而且空穴的分布到達(dá)從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層界面的第九阱層。如上所述，比較實(shí)例1中的空穴濃度分布可能是因?yàn)榭昭ㄓ捎谄溥w移率和有效質(zhì)量的原因只到達(dá)第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的界面的緣故。在實(shí)例1中，空穴可以分布到很多阱層中，而且可以分布到遠(yuǎn)離第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的界面的阱層中。這可能導(dǎo)致發(fā)光裝置輸出的提高和發(fā)射波長(zhǎng)偏移的減小。
使用相同的計(jì)算方法，計(jì)算得到實(shí)例1結(jié)構(gòu)的有源層中各n型摻雜濃度下的空穴濃度。圖12給出了該結(jié)果。n型摻雜濃度為5×1016/cm3時(shí)，空穴分布到少數(shù)阱層中，但是以比n型摻雜濃度為1×1017/cm3時(shí)高100倍或更高的濃度分布到4個(gè)阱層中。另一方面，當(dāng)n型摻雜濃度為2×1017/cm3或更高時(shí)，空穴只到達(dá)從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的界面附近的2個(gè)或3個(gè)阱層，而且空穴濃度也較低。因此，優(yōu)選地，n型摻雜濃度為小于2×1017/cm3或者有源層不摻雜。有源層通過德爾塔摻雜(delta doping)部分摻雜而非均勻地?fù)诫s。在此情況下，整個(gè)有源層中的平均n型摻雜濃度優(yōu)選小于2×1017/cm3。
制造了具有表1中右列結(jié)構(gòu)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置作為實(shí)例1的修改實(shí)例。在實(shí)例1的修改實(shí)例-A中，第一勢(shì)壘層的厚度為兩倍，即50nm。而且，阱層數(shù)量和勢(shì)壘層數(shù)量每個(gè)減1，以控制有源層的總厚度。廣泛地講，在該結(jié)構(gòu)中，勢(shì)壘層的厚度逐步減小。
圖13和圖14給出了實(shí)例1和實(shí)例1的修改實(shí)例-A中的空穴濃度的計(jì)算結(jié)果。在實(shí)例1中，空穴以高濃度分布到數(shù)目多于比較實(shí)例1中的阱層中，但是僅在一個(gè)阱層中觀察到高的空穴濃度。另一方面，在實(shí)例1的修改實(shí)例-A中，在兩個(gè)阱層中觀察到更高的空穴濃度，因此對(duì)于提高發(fā)光效率和減小發(fā)射波長(zhǎng)偏移具有更高的使用價(jià)值。
表2給出了阱層數(shù)量為4的實(shí)例1的修改實(shí)例(實(shí)例1的修改實(shí)例-B和修改實(shí)例-C)的結(jié)構(gòu)和比較實(shí)例1-A的結(jié)構(gòu)。圖15A、圖16A和圖17A分別給出了通過計(jì)算確定的實(shí)例1的修改實(shí)例-B和修改實(shí)例-C及比較實(shí)例1-A中有源層附近的能帶圖和費(fèi)米能級(jí)。圖15B、圖16B和圖17B分別給出了空穴濃度的計(jì)算結(jié)果。在實(shí)例1的修改實(shí)例-B中，圖15B所示的最右阱層(最接近第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的界面)的空穴濃度低于比較實(shí)例1-A，但是其他各阱層的空穴濃度都高于比較實(shí)例1-A的濃度。特別是，中間兩阱層具有非常高的空穴濃度。在實(shí)例1的修改實(shí)例-B中，圖16B所示的最右阱層(最接近第二GaN基化合物半導(dǎo)體層的界面)的空穴濃度等于比較實(shí)例1-A，而且分布在其他阱層內(nèi)的空穴濃度都高于在比較實(shí)例1-A中的濃度。因此，認(rèn)為這些實(shí)例有效地提高了發(fā)光效率并減小發(fā)射波長(zhǎng)的偏移。

因此，在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，可以通過改變具有多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層中的阱層分布來不同地改變空穴濃度分布。在本發(fā)明中，表現(xiàn)出在從藍(lán)光到綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的可見區(qū)域中提高了發(fā)光效率并減小發(fā)射波長(zhǎng)的偏移的效果。但是，即使在發(fā)射波長(zhǎng)偏移基本上很小的藍(lán)紫(blue-violet)(波長(zhǎng)約400nm)區(qū)域中，本發(fā)明仍有效地提高了發(fā)光效率。而且，具有更高壓電電場(chǎng)的AlGaN系統(tǒng)的紫外區(qū)域(波長(zhǎng)365nm或更小)中，本發(fā)明可以有效地降低發(fā)射波長(zhǎng)偏移和提高發(fā)光效率。
除了使用驅(qū)動(dòng)電流的峰值電流I0的方法，還可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度、驅(qū)動(dòng)電流的脈沖密度或兩者的組合來控制從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射的光量(亮度)。在下述的實(shí)例中，從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射的光量(亮度)可以通過相同的方法控制。
當(dāng)有源層15的總厚度是t0時(shí)，從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，未摻雜GaN層14和有源層15之間的界面)到有源層15中的(t0/2)厚度范圍內(nèi)的有源層第一區(qū)域AR1中的阱層密度是d1，而從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，未摻雜GaN層16和有源層15之間的界面)到(t0/2)厚度范圍內(nèi)的有源層第二區(qū)域AR2中的阱層密度是d2，阱層設(shè)置在有源層15中以滿足關(guān)系d1＜d2。在此情況下，阱層密度d1和阱層密度d2可以由下面的等式(1-1)和(1-2)確定[等價(jià)實(shí)例1]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝(6/10)/(75/150)＝1.20d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝(4/10)/(75/150)＝0.80[等價(jià)比較實(shí)例1]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝(5/10)/{(73+1/2)/147}＝1.00d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝(5/10)/{(73+1/2)/147}＝1.00當(dāng)有源層15的總厚度是t0時(shí)，從第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，未摻雜GaN層14和有源層15之間的界面)到有源層15中的(t0/3)厚度范圍內(nèi)的有源層第一區(qū)域AR1中的阱層密度是d1，而從第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)界面(更具體地講，未摻雜GaN層16和有源層15之間的界面)到有源層(2t0/3)厚度范圍內(nèi)的有源層第二區(qū)域AR2中的阱層密度是d2，阱層設(shè)置在有源層15中以滿足關(guān)系d1＜d2。在此情況下，阱層密度d1和阱層密度d2由等式(1-1)和(1-2)如下確定[等價(jià)實(shí)例1]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝(8/10)/(50/150)＝2.40d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝(2/10)/(100/150)＝0.30[等價(jià)比較實(shí)例1]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝{(6+2/3)/10}/(98/147)＝1.00d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝{(3+1/3)/10}/(49/147)＝1.00如上所述，在對(duì)應(yīng)實(shí)例1的任何情況中，阱層設(shè)置在有源層15中以滿足關(guān)系d1＜d2。
在實(shí)例1中，如圖2所示，驅(qū)動(dòng)電路26包括控制件27、作為驅(qū)動(dòng)電流的電源的驅(qū)動(dòng)電流源28、產(chǎn)生預(yù)定脈沖信號(hào)的脈沖發(fā)生電路29、和驅(qū)動(dòng)器30。該驅(qū)動(dòng)電流源28、脈沖發(fā)生電路29和驅(qū)動(dòng)器30對(duì)應(yīng)于向GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置提供脈沖驅(qū)動(dòng)電流的脈沖驅(qū)動(dòng)電流提供裝置?？刂萍?7對(duì)應(yīng)于設(shè)置脈沖驅(qū)動(dòng)電流的寬度和脈沖密度的脈沖驅(qū)動(dòng)電流設(shè)置裝置，并且對(duì)應(yīng)于設(shè)置峰值電流的裝置。
在驅(qū)動(dòng)電路26中，驅(qū)動(dòng)電流的峰值電流I0在控制件27的控制下從驅(qū)動(dòng)電流源28輸出。另外，脈沖信號(hào)從脈沖發(fā)生電路29輸出以在控制件27的控制下，控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1脈沖寬度和GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的一個(gè)操作周期Top內(nèi)具有脈沖寬度P0的脈沖的數(shù)量。在接收驅(qū)動(dòng)電流和脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器30中，從驅(qū)動(dòng)電流源28提供的驅(qū)動(dòng)電流基于從脈沖發(fā)生電路29輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制，以向GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1提供脈沖驅(qū)動(dòng)電流。因此，可以控制從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1發(fā)射的光量。
下面描述制造GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的方法摘要。
首先，具有C平面作為主平面的藍(lán)寶石用作襯底10，并在1050℃的襯底溫度下在氫載氣中清洗10分鐘，然后冷卻至500℃的襯底溫度。此后，在MOCVD工藝的基礎(chǔ)上，在提供作為氮原材料的氨氣的情形下，提供作為鎵源的三甲基鎵(TMG)氣體，以通過晶體生長(zhǎng)在襯底10上沉積由低溫GaN構(gòu)成且厚30nm的緩沖層11。此后，停止提供TMG氣體。
接下來，增加襯底溫度至1020℃，并再次開始提供TMG氣體以通過晶體生長(zhǎng)在緩沖層11上形成厚1μm的未摻雜GaN層12。此后開始提供作為硅原料的硅烷(SiH4)氣體，以通過晶體生長(zhǎng)在未摻雜GaN層12上形成第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13，該第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13由硅摻雜GaN(GaN:Si)構(gòu)成，具有n型導(dǎo)電性且厚3μm。摻雜濃度約為5×1018/cm3。
此后，停止提供TMG氣體和SiH4氣體，并將載氣從氫氣改變?yōu)榈獨(dú)猓瑫r(shí)降低襯底溫度至750℃。此后，通過閥門開關(guān)提供作為Ga源的三甲基鎵(TMG)氣體和作為In源的三甲基銦(TMI)氣體。首先，通過晶體生長(zhǎng)形成未摻雜GaN層14，然后形成具有多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層15，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括未摻雜的或摻雜且具有濃度小于2×1017/cm3的n型雜質(zhì)的InGaN構(gòu)成的阱層，和未摻雜的或摻雜且具有濃度小于2×1017/cm3的n型雜質(zhì)的GaN構(gòu)成的勢(shì)壘層。該阱層具有例如對(duì)應(yīng)515nm發(fā)射波長(zhǎng)為0.23的的銦組成比例。阱層的銦組成比例可以基于希望的發(fā)射波長(zhǎng)確定。例如表1給出了多量子阱結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況。
完成多量子阱結(jié)構(gòu)的形成后，增加襯底溫度至800℃，同時(shí)生長(zhǎng)10nm的未摻雜GaN層16。開始提供作為Al原材料的三甲基鋁(TMA)氣體和作為Mg原材料的二環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)氣體，以通過晶體生長(zhǎng)形成第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17，該第二GaN基化合物半導(dǎo)體層具有p型導(dǎo)電性，厚度為20nm，且由Al組成比例為0.2的Mg摻雜AlGaN(AlGaN:Mg)構(gòu)成。摻雜濃度約為5×1019/cm3。

此后，停止提供TMG氣體、TMA氣體和Cp2Mg氣體，并且載氣從氮?dú)飧淖優(yōu)闅錃?，同時(shí)增加襯底溫度至850℃。此后，開始提供TMG氣體和Cp2Mg氣體，以通過晶體生長(zhǎng)在第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17上形成100nm厚的Mg摻雜GaN(GaN:Mg)層。摻雜濃度約為5×1019/cm3。此后，停止提供TMG氣體和Cp2Mg氣體，同時(shí)降低襯底溫度。在600℃襯底溫度下，停止提供氨氣。降低襯底溫度至室溫以完成晶體生長(zhǎng)。
在有源層15生長(zhǎng)之后襯底溫度TMAX滿足關(guān)系TMAX＜1350-0.75λ(℃)，并且優(yōu)選地TMAX＜1250-0.75λ，其中λ(nm)為發(fā)射波長(zhǎng)。按照日本未審查專利申請(qǐng)公開第2002-319702中揭示的，通過使用有源層15成長(zhǎng)之后的襯底溫度TMAX，可以抑制有源層15的熱劣化。
完成晶體生長(zhǎng)后，襯底在800℃于氮?dú)鈿夥罩型嘶?0分鐘以激活p型雜質(zhì)(p型摻雜物)。此后，與通常的LED晶片加工工藝和芯片形成工藝中相類似，通過光刻工藝和蝕刻工藝，并通過金屬蒸發(fā)形成p型電極和n型電極之后，將襯底切割為芯片。此外，進(jìn)行樹脂模制和封裝以形成各種發(fā)光二極管，例如貝殼型和表面安裝型。
實(shí)例2實(shí)例2是實(shí)例1的修改。在實(shí)例2的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，在第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13和有源層15(更具體地講，實(shí)例2中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13和未GaN摻雜層14)之間形成包含銦原子的下層。此外，有源層15和第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17(更具體地講，實(shí)例2中未GaN摻雜層16和第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17)之間形成包含p型雜質(zhì)的超晶格層。在這一結(jié)構(gòu)中，可以實(shí)現(xiàn)高工作電流密度下的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置更穩(wěn)定的操作，并進(jìn)一步提高發(fā)光效率和進(jìn)一步降低操作電壓。
該下層是銦組成比例為0.03且厚度為150nm的硅摻雜InGaN層。摻雜濃度為5×1018/cm3。另一方面，超晶格層具有超晶格結(jié)構(gòu)，其中厚度為2.4nm的AlGaN層(摻雜鎂)和厚度為1.6nm的GaN(摻雜鎂)層以5個(gè)周期堆疊。該AlGaN層的Al組成比例為0.15。該超晶格層中含有的p型摻雜濃度為5×1019/cm3。
除這些點(diǎn)之外，實(shí)例2的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置與實(shí)例1具有相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，因此將省略詳細(xì)的描述。實(shí)例2的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于下面將要描述的實(shí)例3和實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
實(shí)例3實(shí)例3是實(shí)例1的修改。下表3給出了實(shí)例3的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中的有源層15的多量子阱結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況。在實(shí)例3和比較實(shí)例3中，控制阱層的銦組成比例使得發(fā)射波長(zhǎng)約為445nm。



阱層密度d1和阱層密度d2由等式(1-1)和(1-2)如下確定[實(shí)例3]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝{(5+2/9)/10}/{(40+2/3)/122}＝1.57d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝{(4+7/9)/10}/{(81+1/3)/122}＝0.72為了比較，制造了示出為包括表3中的比較實(shí)例3的有源層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。比較實(shí)例3中阱層密度d1和阱層密度d2由等式(1-1)和(1-2)如下確定[比較實(shí)例3]d2＝(WL2/WL)/(t2/t0)＝{(3+1/3)/10}/{(41+1/2)/(124+1/2)}＝1.00d1＝(WL1/WL)/(t1/t0)＝{(6+2/3)/10}/{83/(124+1/2)}＝1.00基于與實(shí)例1中相同的方法，評(píng)價(jià)實(shí)例3和比較實(shí)例3中的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
圖18示出了每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度與發(fā)射峰值波長(zhǎng)之間關(guān)系。當(dāng)工作電流密度從0.1A/cm2增加到300A/cm2時(shí)，在比較實(shí)例3中，Δλ＝-9nm，而在實(shí)例3中，Δλ＝-1nm并且實(shí)現(xiàn)了非常小的發(fā)射波長(zhǎng)偏移。因此，實(shí)例3的藍(lán)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1示出了十分小的發(fā)射波長(zhǎng)偏移，因此明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
實(shí)例4實(shí)例4也是實(shí)例1的修改。在實(shí)例4中，圖19A為實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的示意性俯視圖，圖19B是沿圖19A中箭頭B-B的示意性截面圖(省略了斜線)。實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1在有源層的平面形狀上與圖6A和圖6B所示的實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1不同。即，在實(shí)例4中，GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的有源層15的形狀為直徑L2(對(duì)應(yīng)于短直徑)等于14μm而面積約為1.5×10-6cm2的圓形平面。除該點(diǎn)之外，實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1與實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1具有相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1簡(jiǎn)稱為“GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置實(shí)例4A”。
另外，制造了與圖6A和圖6B所示的實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1具有相同構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1，其中有源層具有邊長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)于短邊)L1為300μm的被部分切除的正方形平面形狀(面積約6.8×10-4cm2)。該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1簡(jiǎn)稱為“GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置實(shí)例4B”。
為了比較，制造了作為比較實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其除了有源層構(gòu)造與比較實(shí)例1相同之外具有與實(shí)例4的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1相同的結(jié)構(gòu)。該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置簡(jiǎn)稱為“GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置比較實(shí)例4A”。另外，制造了具有與比較實(shí)例1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1相同構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中有源層具有邊長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)短邊)L1為300μm的部分切除的正方形平面形狀(面積約6.8×10-4cm2)。該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置簡(jiǎn)稱為“GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置比較實(shí)例4B”。
當(dāng)以30A/cm2的工作電流密度驅(qū)動(dòng)實(shí)例4A、比較實(shí)例4A、實(shí)例4B和比較實(shí)例4B的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流分別約為50μA和約為20mA。
圖20A示出了實(shí)例4A和比較實(shí)例4A的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置每個(gè)的工作電流密度與峰值波長(zhǎng)偏移之間的關(guān)系。圖20B示出了實(shí)例4B和比較實(shí)例4B的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置每個(gè)的工作電流密度與峰值波長(zhǎng)偏移之間的關(guān)系。
在任何尺寸的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，當(dāng)工作電流密度為30A/cm2或更大時(shí)，實(shí)例的發(fā)射波長(zhǎng)偏移小于比較實(shí)例的發(fā)射波長(zhǎng)偏移。因此據(jù)說，無論尺寸如何都表現(xiàn)出有源層中非對(duì)稱分布的效應(yīng)。另一方面，在相同工作電流密度下的比較發(fā)現(xiàn)，實(shí)例4A的發(fā)射波長(zhǎng)偏移小于實(shí)例4B。
另外，例如，在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的平面上存在多量子阱結(jié)構(gòu)的組成、厚度、摻雜、發(fā)光和閾值電壓上的變化。這些不同的最小最大差別隨GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置面積的增加而增加。當(dāng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置尺寸較大且具有電流橫向流動(dòng)通道時(shí)，由于層的表面電阻使得電流難于均勻的通過，因此造成平面中工作電流密度的變化。由于這些原因，在大的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，由于驅(qū)動(dòng)電流密度的變化所造成的發(fā)射波長(zhǎng)偏移更嚴(yán)重。相反，在小的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，發(fā)射波長(zhǎng)的偏移還可以減小。
這種能夠進(jìn)一步減小發(fā)射波長(zhǎng)偏移并且每個(gè)包括直徑約為14μm的有源層的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，例如，可以高密度地以矩陣形成在襯底上，并用于投影型顯示器，或安裝在大的襯底上以實(shí)現(xiàn)直觀型大型電視機(jī)。此外，由于減小了發(fā)射波長(zhǎng)的偏移，因此可以降低GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造成本，而且可以通過調(diào)制脈沖幅度和脈沖密度(脈沖寬度)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的動(dòng)態(tài)范圍、色彩層次和色彩穩(wěn)定度的顯示裝置。
實(shí)例5實(shí)例5涉及本發(fā)明的光照明器。實(shí)例5的光照明器包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和顏色轉(zhuǎn)換材料，其中從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光入射到該顏色轉(zhuǎn)換材料上并且該顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射波長(zhǎng)不同于GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光的波長(zhǎng)的光。實(shí)例5的光照明器具有與傳統(tǒng)光照明器相同的結(jié)構(gòu)，而且顏色轉(zhuǎn)換材料影應(yīng)用于例如GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)光部分。
該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)的基本構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與實(shí)例1至4中描述的相同。即該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層15；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17；其中阱層設(shè)置在有源層15中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度。
在實(shí)例5中，從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光是藍(lán)光，從顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光是黃光。該顏色轉(zhuǎn)換材料包括YAG(釔鋁石榴石)熒光粒子，且通過GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光(藍(lán)色)與顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光(黃色)的顏色混合來發(fā)射白光。
作為選擇，在實(shí)例5中，從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光是藍(lán)光，而且從顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光是綠光和紅光，從而通過GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光(藍(lán)色)與顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光(綠色和紅色)的顏色混合來發(fā)射白光。具體地講，發(fā)射綠光的顏色轉(zhuǎn)換材料包括發(fā)射綠光的熒光粒子SrGa2S4:Eu，其被從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的藍(lán)光激活；發(fā)射紅光的顏色轉(zhuǎn)換材料包括發(fā)射紅光的熒光粒子CaS:Eu，其被從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的藍(lán)光激活。
在實(shí)例5的光照明器中，GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，例如，可以由在實(shí)例1中描述的驅(qū)動(dòng)電路26驅(qū)動(dòng)，而發(fā)光裝置的亮度(發(fā)光度)可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的峰值、驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制。在此情況下，可以通過與使用實(shí)例1到4中描述的相同的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置來抑制大的發(fā)射波長(zhǎng)偏移，因此穩(wěn)定該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)。
實(shí)例6實(shí)例6涉及根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像顯示裝置。該實(shí)例6的圖像顯示裝置包括用以顯示圖像的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)的基本構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與實(shí)例1到4中的描述相同。即，該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層15；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中阱層設(shè)置在有源層15中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度。
在實(shí)例6的圖像顯示裝置中，可以控制用以顯示圖像的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度(或驅(qū)動(dòng)電流)，而且可以控制以驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度以控制顯示圖像的亮度(發(fā)光度)。即，與傳統(tǒng)技術(shù)相比增加了亮度的控制參數(shù)的數(shù)量，因此允許更大范圍的亮度控制。因此可以獲得亮度的大的動(dòng)態(tài)范圍。具體地講，例如，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值來控制整個(gè)圖像顯示裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來精細(xì)地控制亮度。反之，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來整個(gè)圖像顯示裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值來精細(xì)地控制亮度。在此情況下，可以通過使用與實(shí)例1到4中描述的相同的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置來抑制大的發(fā)射波長(zhǎng)偏移，因此穩(wěn)定該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)。
實(shí)例6的圖像顯示裝置的實(shí)例包括具有以下描述構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置。除非另外說明，構(gòu)成圖像顯示裝置或發(fā)光裝置板的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的數(shù)量可以根據(jù)對(duì)圖像顯示裝置所需要的規(guī)格來決定。
根據(jù)實(shí)施例1A的圖像顯示裝置無源矩陣型、直觀型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)光裝置板50；其中每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射狀態(tài)可以通過控制每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)來直接觀察以顯示圖像。
圖21A是示出包括構(gòu)成該無源矩陣型、直觀型圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板50的示意圖，而圖21B是該發(fā)光裝置板的示意性截面圖，其中GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1設(shè)置為二維矩陣。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的一個(gè)電極(p型電極或n型電極)連接到列驅(qū)動(dòng)器41上，而每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的另一個(gè)電極(n型電極或p型電極)連接到行驅(qū)動(dòng)器42上。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)通過例如行驅(qū)動(dòng)器42控制，而且驅(qū)動(dòng)每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的驅(qū)動(dòng)電流從列驅(qū)動(dòng)器41提供。列驅(qū)動(dòng)器41的一項(xiàng)功能與實(shí)例1中的驅(qū)動(dòng)電路26相同。由于每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1可以使用已知的方法選擇和驅(qū)動(dòng)，故省略詳細(xì)的描述。
發(fā)光裝置板50包括支撐51，其包括例如印刷電路板；安裝在該支撐51上的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1；形成在該支撐51上的X方向布線52，其電連接到GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的電極(p型電極或n型電極)且連接到列驅(qū)動(dòng)器41上或行驅(qū)動(dòng)器42上；Y方向布線53，其電連接到GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的另一個(gè)電極(n型電極或p型電極)且連接到行驅(qū)動(dòng)器42上或列驅(qū)動(dòng)器41上；覆蓋GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的透明襯底；和提供在透明襯底54上的微型透鏡55。但是，該發(fā)光裝置板50不限于此構(gòu)造。
根據(jù)實(shí)施例1A的圖像顯示裝置有源矩陣型、直觀型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)光裝置板；其中可以通過控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)來直接觀察每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射狀態(tài)以顯示圖像。
圖22是示出包括構(gòu)成有源矩陣型直觀圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板的示意圖。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的一個(gè)電極(p型電極或n型電極)連接到與列驅(qū)動(dòng)器43或行驅(qū)動(dòng)器44相連接的驅(qū)動(dòng)器45上。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的另一個(gè)電極(n型電極或p型電極)連接到地線上。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)通過例如選擇驅(qū)動(dòng)器45的行驅(qū)動(dòng)器44控制，而且驅(qū)動(dòng)每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)光信號(hào)從列驅(qū)動(dòng)器43提供。當(dāng)預(yù)定的電壓從圖中未示出的電源分別提供到每個(gè)驅(qū)動(dòng)器45上時(shí)，驅(qū)動(dòng)器45根據(jù)照明信號(hào)(基于PDM控制或PWM控制)向GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1提供驅(qū)動(dòng)電流。該列驅(qū)動(dòng)器43一項(xiàng)功能與實(shí)例1中的驅(qū)動(dòng)電路26相同。由于每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1可以使用已知的方法選擇和驅(qū)動(dòng)，故省略詳細(xì)的描述。
根據(jù)實(shí)施例1B的圖像顯示裝置無源矩陣型或有源矩陣型、投影型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)光裝置板50；其中可以控制每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)以投影在屏幕上來顯示圖像。
包括構(gòu)成該無源矩陣型圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板的示意圖與圖21A所示的示意圖相同，而包括構(gòu)成該有源矩陣型圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板的示意圖與圖22所示的示意圖相同。因此，省略詳細(xì)的描述。圖23是該發(fā)光裝置板50的概念圖，其中GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1設(shè)置為二維矩陣。從該發(fā)光裝置板50發(fā)射的光通過投射透鏡56投射到屏幕上。由于該發(fā)光裝置板50的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與圖21B中描述的相同，故省略詳細(xì)的描述。
根據(jù)實(shí)施例1C的圖像顯示裝置彩色顯示、直觀型或投影型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)的紅色發(fā)光裝置板50R；(β)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G的綠色發(fā)光裝置板50G；(γ)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B的藍(lán)色發(fā)光裝置板50B；和(δ)在光路中從紅色發(fā)光裝置板50R、綠色發(fā)光裝置板50G和藍(lán)色發(fā)光裝置板50B中聚集發(fā)射光的裝置(例如，二向色棱鏡57)；其中控制發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置50R，發(fā)射綠光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置50G和發(fā)射藍(lán)光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置50B每個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)。
包括構(gòu)成該無源矩陣型圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板的示意圖與圖21A所示的示意圖相同，而包括構(gòu)成該有源矩陣型圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板的示意圖與圖22所示的示意圖相同。因此，省略詳細(xì)的描述。圖24是發(fā)光裝置板50R、50G和50B的概念圖，其中GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B分別設(shè)置為二維矩陣。從該發(fā)光裝置板50R、50G和50B發(fā)射的光入射到二向色棱鏡57上以被轉(zhuǎn)換成一個(gè)光路。在直觀型圖像顯示裝置中，光是直接觀察到的，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投影透鏡56投射到屏幕上。由于該發(fā)光裝置板50R、50G和50B每個(gè)的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D21B描述的發(fā)光裝置板50相同，故省略詳細(xì)的描述。
在該圖形顯示裝置中，分別構(gòu)成發(fā)光裝置板50R、50G和50B的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B優(yōu)選地為實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。但是，根據(jù)情況，例如，構(gòu)成發(fā)光裝置板50R的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R可以是AlGaInP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管，而構(gòu)成發(fā)光裝置板50G和50B的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和1B分別可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
根據(jù)實(shí)施例1D的圖像顯示裝置直觀型或投影型圖像顯示裝置，包括(α)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101；和(β)作為用以控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓忾y的光傳輸控制器(例如，包括高溫多晶硅型薄膜晶體管的液晶顯示器58，這可以應(yīng)用于下面的描述)；
其中通過作為光傳輸控制器的液晶顯示裝置58來控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101發(fā)射的光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的數(shù)量可以根據(jù)該圖像顯示裝置所需要的規(guī)格來決定，而且可以是1個(gè)或多個(gè)。在如圖25所示的圖像顯示裝置概念圖的實(shí)例中，GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101的數(shù)量為1，而且該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101安裝在散熱器102上。從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101發(fā)射的光由光引導(dǎo)構(gòu)件59所導(dǎo)引并入射到液晶顯示裝置58上，該光引導(dǎo)構(gòu)件59包括由透明材料例如硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂或聚碳酸酯樹脂構(gòu)成的光引導(dǎo)構(gòu)件和例如鏡面的反射器。在直觀型圖像顯示裝置中，從液晶顯示裝置58發(fā)射的光可以被直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡56投射到屏幕上。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
該圖像顯示裝置可以包括發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)；光傳輸控制器(例如，液晶顯示裝置58R)，其作為光閥用于控制從發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R發(fā)射的光的傳輸/非傳輸；發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101G；光傳輸控制器(例如，液晶顯示裝置58G)，其作為光閥用于控制從發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101G發(fā)射的光的傳輸/非傳輸；發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101B；光傳輸控制器(例如，液晶顯示裝置58B)，其作為光閥用于控制從發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101B發(fā)射的光的傳輸/非傳輸；光引導(dǎo)構(gòu)件59R、59G和59B，用于分別引導(dǎo)從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R、101G和101B中發(fā)射的光；和在一個(gè)光路中聚集光的裝置(例如，二向色棱鏡57)。在此情況下，可以得到彩色顯示、直觀型或投影型圖像顯示裝置。其概念圖示于圖26中的實(shí)例對(duì)應(yīng)于彩色顯示、投影型圖像顯示裝置。
在此圖像顯示裝置中，半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R、101G和101B優(yōu)選地為實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。但是，根據(jù)情況，例如，半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R可以是AlGaInP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管，而半導(dǎo)體發(fā)光裝置101G和101B分別可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
根據(jù)實(shí)施例1E的圖像顯示裝置直觀型或投影型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基發(fā)光裝置的發(fā)光裝置板50；和(β)用于控制從GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?液晶顯示裝置58)；其中可以通過光傳輸控制器(液晶顯示裝置58)來控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101發(fā)射的光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
圖27是示出發(fā)光裝置板50的概念圖。該發(fā)光裝置板50的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與參照?qǐng)D21B描述的發(fā)光裝置板50的相同，故省略詳細(xì)的描述。該發(fā)光裝置板50發(fā)射的光的傳輸/非傳輸和亮度通過操作液晶顯示裝置58來控制。因此，構(gòu)成該發(fā)光裝置板50的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置101可以被持續(xù)發(fā)光或反復(fù)發(fā)光并且可以在適當(dāng)?shù)闹芷诓话l(fā)光。從該發(fā)光裝置板50發(fā)射的光入射到液晶顯示裝置58上。在直觀型圖像顯示裝置中，從液晶顯示裝置58發(fā)射的光可以被直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡56投射到屏幕上。
根據(jù)實(shí)施例1F的圖像顯示裝置彩色顯示、直觀型或投影型圖像顯示裝置，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)的紅色發(fā)光裝置板50R，和用于控制從該紅色發(fā)光裝置板50R發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)募t光傳輸控制器(液晶顯示裝置58R)；(β)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G的綠色發(fā)光裝置板50G，和用于控制從該綠色發(fā)光裝置板50G發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)木G光傳輸控制器(液晶顯示裝置58G)；(γ)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B的藍(lán)色發(fā)光裝置板50B，和用于控制從該藍(lán)色發(fā)光裝置板50B發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)乃{(lán)光傳輸控制器(液晶顯示裝置58B)；(δ)在光路中聚集通過紅光傳輸控制器58R、綠光傳輸控制器58G和藍(lán)光傳輸控制器58B所傳輸?shù)墓獾难b置(例如，二向色棱鏡57)；其中分別通過光傳輸控制器58R、58G和58B控制從發(fā)光裝置板50R、50G和50B發(fā)射光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
圖28是發(fā)光裝置板50R、50G和50B的概念圖，其分別包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B。從發(fā)光裝置板50R、50G和50B發(fā)射的光的傳輸/非傳輸分別通過光傳輸控制器58R、58G和58B控制。光入射到二向色棱鏡57上以被聚集在一個(gè)光路中。在直觀型圖像顯示裝置中，光可以直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡56投射到屏幕上。發(fā)光裝置板50R、50G和50B每個(gè)的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與參照?qǐng)D21B描述的發(fā)光裝置板50相同，故省略詳細(xì)的描述。
在該圖像顯示裝置中，分別構(gòu)成發(fā)光裝置板50R、50G和50B的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B優(yōu)選地為實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。但是，根據(jù)情況，例如，構(gòu)成發(fā)光裝置板50R的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R可以是AlGaInP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管，而分別構(gòu)成發(fā)光裝置板50G和50B的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和1B可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
根據(jù)實(shí)施例1G的圖像顯示裝置場(chǎng)序系統(tǒng)、彩色顯示圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)；(β)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G；(γ)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B；(δ)在光路中聚集從發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B發(fā)射光的裝置(例如，二向色棱鏡57)；和(ε)在光路中用于控制從聚集光的裝置(二向色棱鏡57)中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?液晶顯示裝置58)；其中通過光傳輸控制器58來控制從每個(gè)發(fā)光裝置中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
圖29是半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R、101G和101B的概念圖。從半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R、101G和101B發(fā)射的光入射到二向色棱鏡57上以聚集在一個(gè)光路中。通過光傳輸控制器58來控制從二向色棱鏡57中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸。在直觀型圖像顯示裝置中，光可以被直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡56投射到屏幕上。在該圖像顯示裝置中，半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R、101G和101B優(yōu)選地為實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。但是，根據(jù)情況，例如，半導(dǎo)體發(fā)光裝置101R可以是AlGaInP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管，而半導(dǎo)體發(fā)光裝置101G和101B可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
根據(jù)實(shí)施例1H的圖像顯示裝置場(chǎng)序系統(tǒng)、彩色顯示圖像顯示裝置(直觀型或投影型)，包括(α)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R(例如，AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置或GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)的紅色發(fā)光裝置板50R；(β)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G的綠色發(fā)光裝置板50G；(γ)包括設(shè)置為二維矩陣的發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B的藍(lán)色發(fā)光裝置板50B；(δ)用于在光路中聚集從紅色發(fā)光裝置板50R、綠色發(fā)光裝置板50G和藍(lán)色發(fā)光裝置板50B中發(fā)射的光的裝置(例如，二向色棱鏡57)；和(ε)用于在光路中控制聚集光的裝置(二向色棱鏡57)中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?液晶顯示裝置58)；其中通過液晶顯示裝置58控制從紅色發(fā)光裝置板50R、綠色發(fā)光裝置板50G和藍(lán)色發(fā)光裝置板50B發(fā)射光的傳輸/非傳輸以顯示圖像。
圖30是分別包括設(shè)置為二維矩陣的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B的發(fā)光裝置板50R、50G和50B的概念圖。從發(fā)光裝置板50R、50G和50B發(fā)射的光入射在二向色棱鏡57上以聚集在一個(gè)光路中。通過光傳輸控制器58來控制從二向色棱鏡57中發(fā)射的光的傳輸/非傳輸。在直觀型圖像顯示裝置中，光可以被直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡56投射到屏幕上。發(fā)光裝置板50R、50G和50B每個(gè)的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與參照?qǐng)D21B描述的發(fā)光裝置板50相同，故省略詳細(xì)的描述。
在該圖像顯示裝置中，分別構(gòu)成發(fā)光裝置板50R、50G和50B的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B優(yōu)選地為實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。但是，根據(jù)情況，例如，構(gòu)成發(fā)光裝置板50R的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R可以是AlGaInP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管，分別構(gòu)成構(gòu)成發(fā)光裝置板50G和50B的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和1B可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。
實(shí)例7實(shí)例7涉及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像顯示裝置。實(shí)例7的圖像顯示裝置包括用以顯示彩色圖像的發(fā)光裝置單元UN，該發(fā)光裝置單元設(shè)置為二維矩陣而且其每個(gè)都包括發(fā)射藍(lán)光的第一發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的第二發(fā)光裝置和發(fā)射紅光的第三發(fā)光裝置。構(gòu)成該第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置中至少一個(gè)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)具有與實(shí)例1至4中的描述相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。即該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層15；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度。
在該圖像顯示裝置中，該第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置和第三發(fā)光裝置中任何一個(gè)可以是實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。根據(jù)情況，例如，發(fā)射紅光的裝置可以是AlGaInP基化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
在實(shí)例7的圖像顯示裝置中，除了控制GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度(或驅(qū)動(dòng)電流)之外還通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制顯示圖像的亮度(發(fā)光度)，用以顯示圖像。因此，與傳統(tǒng)技術(shù)相比增加了亮度的控制參數(shù)的數(shù)量，因而允許更大范圍的亮度控制。即，可以獲得大動(dòng)態(tài)范圍的亮度。具體地講，例如，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值電流來控制整個(gè)圖像顯示裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來精細(xì)地控制亮度。反之，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制整個(gè)圖像顯示裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值電流來精細(xì)地控制亮度。此外，通過使用與實(shí)例1到4中描述的相同的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，可以抑制大的發(fā)射波長(zhǎng)偏移，以穩(wěn)定GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)。
實(shí)例7的圖像顯示裝置的實(shí)例包括具有以下描述構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。發(fā)光裝置的數(shù)量可以根據(jù)該圖像顯示裝置的所需要的規(guī)格來決定。
根據(jù)實(shí)施例2A和2B的圖像顯示裝置在無源矩陣型或有源矩陣型、直觀彩色顯示圖像顯示裝置中，控制第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)以直接觀察每個(gè)發(fā)光裝置的發(fā)射狀態(tài)并顯示圖像。在無源矩陣型或有源矩陣型、投影彩色顯示圖像顯示裝置中，控制第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)以通過投影到屏幕上來顯示圖像。
圖31是示出包括構(gòu)成該有源矩陣型、直觀彩色顯示圖像顯示裝置的發(fā)光裝置板的示意圖。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1(在圖31中，發(fā)射紅光的半導(dǎo)體裝置表示為“R”，發(fā)射綠光的半導(dǎo)體裝置表示為“G”，而藍(lán)色發(fā)光半導(dǎo)體裝置表示為“B”)的一個(gè)電極(p型電極或n型電極)連接到與列驅(qū)動(dòng)器43或行驅(qū)動(dòng)器44相連接的驅(qū)動(dòng)器45上。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的另一個(gè)電極(n型電極或p型電極)連接到地線上。每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)通過例如選擇驅(qū)動(dòng)器45的行驅(qū)動(dòng)器44控制，而且用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的照明信號(hào)從列驅(qū)動(dòng)器43提供。當(dāng)預(yù)定電壓從圖中未示出的電源分別提供到每個(gè)驅(qū)動(dòng)器45上時(shí)，驅(qū)動(dòng)器45根據(jù)照明信號(hào)(基于PDM控制或PWM控制)向GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1提供驅(qū)動(dòng)電流。該列驅(qū)動(dòng)器43的一項(xiàng)功能與實(shí)例1中的驅(qū)動(dòng)電路26相同。發(fā)射紅光的半導(dǎo)體裝置R、發(fā)射綠光的半導(dǎo)體裝置G和藍(lán)色發(fā)光半導(dǎo)體裝置B中的每一個(gè)由驅(qū)動(dòng)器45選擇。發(fā)射紅光的半導(dǎo)體裝置R、發(fā)射綠光的半導(dǎo)體裝置G和藍(lán)色發(fā)光半導(dǎo)體裝置B的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)可以時(shí)分控制或同時(shí)控制。由于每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置可以由已知的方法選擇和驅(qū)動(dòng)，故省略詳細(xì)的描述。在直觀型圖像顯示裝置中，光可以被直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡56投射到屏幕上。
根據(jù)實(shí)施例2C的圖像顯示裝置場(chǎng)序系統(tǒng)、彩色顯示直觀型或投影型圖像顯示裝置，其包括用于控制從設(shè)置為二維矩陣的每個(gè)發(fā)光單元發(fā)射的光的傳輸/非傳輸?shù)墓鈧鬏斂刂破?例如，液晶顯示裝置)，其中該發(fā)光裝置單元中的第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)的發(fā)射/非發(fā)射狀態(tài)可以時(shí)分控制，而且該第一、第二和第三發(fā)光裝置中的每一個(gè)的傳輸/非傳輸由光傳輸控制器控制以顯示圖像。
該圖像顯示裝置的概念圖與圖23所示的相同。在直觀型圖像顯示裝置中，光可以被直接觀察到，而在投影型圖像顯示裝置中，光通過投射透鏡投射到屏幕上。
實(shí)例8實(shí)例8涉及本發(fā)明的平面光源裝置和液晶顯示組件(具體而言，彩色液晶顯示組件)。實(shí)例8的平面光源裝置是用于照射透射式或透反式彩色液晶顯示裝置的背部的平面光源裝置。實(shí)例8的彩色液晶顯示組件是包括透射式或透反式液晶彩色顯示裝置和用于照射彩色顯示裝置背部的平面光源裝置的彩色液晶顯示組件。
用作平面光源裝置的光源的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)具有與實(shí)例1至4中的描述相同的基本構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。即該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13；(B)具有包括阱層和介于阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層15；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層17；其中該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為有源層中第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度，而d2為第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的阱層密度。
在實(shí)例8的平面光源裝置中，可以通過控制作為光源的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度(或驅(qū)動(dòng)電流)以及驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度，來控制作為光源的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的亮度(發(fā)光度)。即，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，增加了亮度的控制參數(shù)數(shù)量，因而允許更大范圍的亮度控制。因此，獲得了大動(dòng)態(tài)范圍的亮度。具體地講，例如，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值電流來控制整個(gè)平面光源裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來精細(xì)地控制亮度。反之，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制整個(gè)平面光源裝置的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值電流來精細(xì)地控制亮度。在此情況下，通過使用實(shí)例1到4中描述的相同的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，可以抑制大的發(fā)射波長(zhǎng)偏移，因而穩(wěn)定GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)。
圖32A是示出實(shí)例8的平面光源裝置中發(fā)光裝置布置和陣列狀態(tài)的示意圖，圖32B是示出該平面光源裝置和彩色液晶顯示組件的示意性部分截面圖，而圖33是示出該彩色液晶顯示組件的示意性部分截面圖。
更具體地講，實(shí)例8的彩色液晶顯示組件200包括
透射式彩色液晶顯示裝置210，其包括(a)提供有透明第一電極244的前板220；(b)提供有透明第二電極234的后板230；(c)設(shè)置在該前板220和該后板230之間的液晶材料227；和(d)具有作為光源的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B的平面光源裝置(直觀型背光)240。
平面光源裝置(直接發(fā)光型背光)240與后板230相對(duì)，以輻射彩色液晶顯示裝置210的后板側(cè)。
直接發(fā)光型平面光源裝置240包括殼體241，其包括外框架243和內(nèi)框架244。透射式彩色液晶顯示裝置210的各端加持在外框架243和內(nèi)框架244之間，而隔離件245A和245B提供它們之間。而且，引導(dǎo)構(gòu)件246設(shè)置在外框架243和內(nèi)框架244之間以形成一種結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置在外框架243和內(nèi)框架244之間的彩色液晶顯示裝置210沒有偏離。而且，散射板251提供在殼體241的上部以通過隔離件245C和支托構(gòu)件247附著到內(nèi)框架244。此外，由散射片252、棱鏡片253和偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換片254構(gòu)成的光學(xué)功能片組堆疊在散射板251上。
反射片255提供在殼體241的下部。該反射片255設(shè)置成使得反射面朝向散射板251，且通過圖中未顯示的附著元件附著到殼體241的底部242A。反射片255包括銀放大反射膜，具有其中例如銀反射膜、低折射系數(shù)膜和高折射系數(shù)膜依次堆疊在基片上的結(jié)構(gòu)。該反射片255反射從多個(gè)發(fā)射紅光的AlGaInP基發(fā)光裝置1R、多個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和多個(gè)藍(lán)色發(fā)光GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B中發(fā)射的光，以及殼體241的側(cè)面242B反射的光。因此，從半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、1G和1B發(fā)射的紅光、綠光和藍(lán)光被混合，以得到作為照明光的高色彩純度的白光。該照明光通過散射板251，由散射片252、棱鏡片253和偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換片254構(gòu)成的光學(xué)功能片組，被施加到彩色液晶顯示裝置210的后側(cè)。
在發(fā)光裝置的陣列狀態(tài)中，例如，多個(gè)發(fā)光裝置行可以排列在水平方向上以形成發(fā)光裝置行陣列，其中每行包括一組發(fā)射紅光的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、多個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和多個(gè)藍(lán)色發(fā)光GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B，而多個(gè)發(fā)光裝置行陣列可以排列在豎直方向上。構(gòu)成每個(gè)發(fā)光裝置行的各發(fā)光裝置數(shù)量例如是兩個(gè)發(fā)射紅光的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、兩個(gè)發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和一個(gè)發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。在此情況下，發(fā)光裝置排列順序?yàn)榘l(fā)射紅光的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射藍(lán)光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和發(fā)射紅光的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
如圖33所示，構(gòu)成彩色液晶顯示裝置210的前板220包括第一襯底221，其包括例如玻璃襯底以及提供在該第一襯底221外表面上的偏振膜226。該前板還包括提供在該第一襯底221的內(nèi)表面上并覆蓋有丙烯樹脂或環(huán)氧樹脂構(gòu)成的保護(hù)層233的濾色器222，形成在該保護(hù)膜223上的透明第一電極(又稱為“公共電極”且由例如ITO構(gòu)成)。此外，取向膜225形成在透明第一電極224上。另一方面，更具體地講，后板包括例如為玻璃襯底的第二襯底231、開關(guān)元件(具體地講，薄膜晶體管TFT)232、透明第二電極(又稱為“像素電極”且由ITO構(gòu)成)234、提供在第二襯底231外表面上的偏振膜236，開關(guān)元件232和透明第二電極234提供在第二襯底231的內(nèi)表面上使得透明第二電極234的導(dǎo)通/非導(dǎo)通可以由開關(guān)元件232控制。此外，取向膜235形成在包括透明第二電極234的整個(gè)表面上。前板220和后板230在外圍區(qū)域通過密封材料(圖中未示出)連接。開關(guān)元件232不限于TFT，并且例如可以使用MIM元件。在附圖中，參考標(biāo)號(hào)237代表提供在開關(guān)元件232之間的絕緣層。
由于構(gòu)成射式彩色液晶顯示裝置的元件和液晶材料可以是已知的元件和材料，故省略詳細(xì)的描述。
每一個(gè)發(fā)射紅光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1R、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1G和藍(lán)色發(fā)光GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1B具有圖2中(A)所示的結(jié)構(gòu)，并且連接到驅(qū)動(dòng)電路26上。每個(gè)發(fā)光裝置的驅(qū)動(dòng)方法與實(shí)例1中的描述相同。
當(dāng)平面光源裝置分為多個(gè)區(qū)域使得每個(gè)區(qū)域被獨(dú)立動(dòng)態(tài)地控制時(shí)，彩色液晶顯示裝置的亮度動(dòng)態(tài)范圍還可以進(jìn)一步擴(kuò)大。換言之，平面光源裝置對(duì)于每個(gè)圖像顯示幀分為多個(gè)范圍，而且平面光源裝置的亮度根據(jù)圖像信號(hào)在每個(gè)區(qū)域中改變(例如，平面光源裝置的每個(gè)區(qū)域的亮度與圖像對(duì)應(yīng)區(qū)域的最大亮度成比例地改變)。在此情況下，在圖像的明亮區(qū)域中，平面光源裝置的對(duì)應(yīng)區(qū)域被照亮，而在圖像的暗區(qū)域中，平面光源裝置的對(duì)應(yīng)區(qū)域是暗的，使得彩色液晶顯示裝置的對(duì)比度顯著提高。而且，降低了平均功耗。在此技術(shù)中，減小平面光源裝置的區(qū)域之間的色彩變化十分重要。在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，制造中容易出現(xiàn)發(fā)光色彩的變化。但是，實(shí)例8中使用的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置與實(shí)例1至4中描述的相同，因此可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域之間發(fā)光色彩變化很小的平面光源裝置。而且，除了用作光源的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的工作電流密度(或驅(qū)動(dòng)電流)的控制之外，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制用作光源的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的亮度(發(fā)光度)。因此，可以安全方便地進(jìn)行多個(gè)劃分的區(qū)域中每一個(gè)的獨(dú)立動(dòng)態(tài)控制。具體地講，例如，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值電流來控制平面光源裝置每個(gè)區(qū)域的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來精細(xì)地控制亮度。反之，可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流的脈沖寬度和/或脈沖密度來控制平面光源裝置每個(gè)區(qū)域的亮度，并且可以通過控制驅(qū)動(dòng)電流(工作電流)的峰值電流來精細(xì)地控制亮度。
實(shí)例9實(shí)例9是實(shí)例8的修改。在實(shí)例8中，平面光源裝置是直接發(fā)光型的。但是，在實(shí)例9中，平面光源裝置是邊緣發(fā)光型的。圖34是實(shí)例9的彩色液晶顯示組件的概念圖。實(shí)例9的彩色液晶顯示裝置的示意性部分截面圖與圖33所示的相同。
實(shí)例9的彩色液晶顯示組件200A包括透射式彩色液晶顯示裝置210，其包括(a)有透明第一電極244的前板220；(b)有透明第二電極234的后板230；(c)設(shè)置在前板200和后板230之間的液晶材料277；和(d)用于照射彩色液晶顯示裝置210的后板側(cè)的包括光導(dǎo)板270和光源260的平面光源裝置(邊緣發(fā)光型背光)250。
光導(dǎo)板270與后板230相對(duì)。
光源260包括例如發(fā)射紅光的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和藍(lán)色發(fā)光GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置。這些半導(dǎo)體發(fā)光裝置在圖中沒有示出。作為發(fā)射綠光的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和藍(lán)色發(fā)光GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，可以使用與實(shí)例1至4中相同的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。構(gòu)成彩色液晶顯示裝置210的前板220和后板230中每一個(gè)的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D33描述的實(shí)例8的前板220和后板230的相同，故省略詳細(xì)的描述。
例如，聚合碳酸樹脂構(gòu)成的光導(dǎo)板270具有第一表面(底部)271、與第一表面271相對(duì)的第二表面(頂部)273、第一側(cè)面274、第二側(cè)面275，與第一側(cè)面274相對(duì)的第三側(cè)面276和與第二側(cè)面274相對(duì)的第四側(cè)面。該光導(dǎo)板270形狀的具體實(shí)例總體上為截頭楔形四棱柱形。在此情況下，該截頭四棱柱的兩個(gè)相對(duì)面對(duì)應(yīng)于第一和第二表面271和273，而截頭四棱柱形的底部對(duì)應(yīng)于第一側(cè)面274。另外，優(yōu)選地在第一表面271上提供不規(guī)則部分272。該光導(dǎo)板270的連續(xù)的不規(guī)則部分沿垂直于該光導(dǎo)板270的入射方向上第一表面的虛擬平面具有三角截面形狀。換言之，提供在第一表面271上的不規(guī)則部分272為棱柱形。該光導(dǎo)板270的第二表面273可以是光滑的(即，鏡面)或者可以提供有散射作用的褶皺(即，細(xì)的不規(guī)則表面)。而且，反射元件281相對(duì)于光導(dǎo)板270的第一表面271設(shè)置。彩色液晶顯示裝置210相對(duì)光導(dǎo)板270的第二表面273設(shè)置。而且，散射片282和棱鏡片283設(shè)置在彩色液晶顯示裝置210與光導(dǎo)板270的第二表面273之間。從光源260發(fā)出的光從第一側(cè)面274(例如，對(duì)應(yīng)于截頭四棱柱的底部)入射到該光導(dǎo)板270上，與第一表面271上的不規(guī)則部分碰撞而散射，從第一表面271射出，被反射元件281反射，再入射到第一表面271上，從第二表面273射出，并通過散射片282和棱鏡片283以照射彩色液晶顯示裝置210。
盡管以上根據(jù)優(yōu)選實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本法明不限于這些實(shí)例。每個(gè)實(shí)例中所描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，以及其中每個(gè)都包含GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的光照明裝置、圖像顯示裝置、平面光源裝置和彩色液晶顯示組件都是說明性的，而且構(gòu)成這些裝置的元件和材料也是說明性的。因此可以做適當(dāng)?shù)母淖?。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中層疊順序可以顛倒。直觀型圖像顯示裝置中可以是其中圖像投影到人視網(wǎng)膜上的類型。在每個(gè)實(shí)例中，n型電極和p型電極形成在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的同一側(cè)(上側(cè))。然而，作為選擇，襯底10是分開的，而且n型電極和p型電極可以分別形成在GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的不同側(cè)，即下側(cè)和上側(cè)。而且，銀或鋁反射電極可以用作替代透明電極的電極，而且長(zhǎng)邊(長(zhǎng)直徑)和短邊(短直徑)可以改變。
圖35是包括具有倒裝片結(jié)構(gòu)LED的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的示意性截面圖。但是，在圖35中，省略了每個(gè)組件的斜線。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的層結(jié)構(gòu)可以與實(shí)例1至4中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的相同。每層的側(cè)邊覆蓋有鈍化層305，n型電極19A形成在第一GaN基化合物半導(dǎo)體層13的暴露部分，而也用作光反射層的p型電極19B形成在Mg摻雜GaN層18上。GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的下部分由SiO2層304和鋁層303圍繞。而且，p型電極19B和鋁層303分別由焊料層301和302固定到子固定架21上。在此結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地滿足以下關(guān)系0.5(λ/n0)≤L≤(λ/n0)其中L為從有源層15到還用作光反射層的p型電極19B的距離，n0為有源層15與p型電極19B之間的化合物半導(dǎo)體層的折射率，而λ為發(fā)射波長(zhǎng)。
另外，半導(dǎo)體激光器可以使用該GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置形成。這種半導(dǎo)體激光器的層結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括下面的按順序堆疊在GaN襯底上的各層。發(fā)射波長(zhǎng)約為450nm。
(1)厚度為3μm的硅摻雜GaN層(摻雜濃度為5×1018/cm3)；(2)總厚度為1μm的超晶格層(250個(gè)層對(duì)的堆疊結(jié)構(gòu)，其中每對(duì)包括厚度為2.4nm的硅摻雜Al0.1Ga0.9N層和厚度為1.6nm的硅摻雜GaN層，摻雜濃度為5×1018/cm3)；(3)厚度為150nm的硅摻雜In0.03Ga0.97N層(摻雜濃度為5×1018/cm3)；(4)厚度為5nm未摻雜In0.03Ga0.97N層；(5)具有多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層(厚度為3nm的In0.15Ga0.85N阱層/厚度為15nm的In0.03Ga0.97N勢(shì)壘層/厚度為3nm的In0.15Ga0.85N阱層/厚度為5nm的In0.03Ga0.97N勢(shì)壘層/厚度為3nm的In0.15Ga0.85N阱層/厚度為5nm的In0.03Ga0.97N勢(shì)壘層/厚度為3nm的In0.15Ga0.85N阱層)；(6)厚度為10nm未摻雜GaN層；(7)總厚度為20nm的超晶格層(5個(gè)層對(duì)的堆疊結(jié)構(gòu)，其中每對(duì)包括厚度為2.4nm的鎂摻雜Al0.2Ga0.8N層和厚度為1.6nm的鎂摻雜GaN層，摻雜濃度為5×1019/cm3)；(8)厚度為120nm的鎂摻雜GaN層(摻雜濃度為1×1019/cm3)；(9)總厚度為500nm的超晶格層(125個(gè)層對(duì)的堆疊結(jié)構(gòu)，其中每對(duì)包括厚度為2.4nm的鎂摻雜Al0.1Ga0.9N層和厚度為1.6nm的鎂摻雜GaN層，摻雜濃度為5×1019/cm3)；(10)厚度為20nm的鎂摻雜GaN層(摻雜濃度為1×1020/cm3)。
(11)厚度為5nm的鎂摻雜In0.15Ga0.85N層(摻雜濃度為1×1020/cm3)。
AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的溫度特性(溫度-發(fā)射波長(zhǎng)關(guān)系)可以預(yù)先確定，從而在平面光源裝置或彩色液晶顯示組件中的AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的溫度可以監(jiān)控。在此情況下，可以實(shí)現(xiàn)提供電源后AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
上面描述的驅(qū)動(dòng)電路26不僅可以應(yīng)用于本發(fā)明的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，還可以應(yīng)用于具有傳統(tǒng)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置(例如，比較實(shí)例1中描述的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置)。
作為驅(qū)動(dòng)電路，也可以使用日本未審查專利申請(qǐng)2003-22052號(hào)中揭示的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路包括發(fā)射波長(zhǎng)校正機(jī)構(gòu)和亮度校正機(jī)構(gòu)，該發(fā)射波長(zhǎng)校正機(jī)構(gòu)用于通過控制提供到GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置來校正多個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置之間的發(fā)射波長(zhǎng)變化，該亮度校正機(jī)構(gòu)用于校正GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置之間的亮度變化。該發(fā)射波長(zhǎng)校正機(jī)構(gòu)包括對(duì)每個(gè)待驅(qū)動(dòng)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置提供的電流鏡電路(current mirror circuit)，以致通過該電流鏡電路控制每個(gè)GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置中流動(dòng)的電流。通過控制流經(jīng)并聯(lián)的多個(gè)有源元件的電流來控制電流反射鏡的參考側(cè)上流過的電流。該亮度校正機(jī)構(gòu)包括向每個(gè)待驅(qū)動(dòng)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置提供電流的恒流電路，并且控制該恒流電路的開關(guān)元件的離合。
權(quán)利要求
1.一種GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于所述阱層之間進(jìn)行分隔的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在所述有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中滿足下面的關(guān)系500(nm)≤λ2≤550(nm)0≤|λ2-λ3|≤5(nm)其中λ2(nm)是當(dāng)工作電流密度為30A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是當(dāng)工作電流密度為300A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中滿足下面的關(guān)系500(nm)≤λ2≤550(nm)0≤|λ1-λ2|≤10(nm)0≤|λ2-λ3|≤5(nm)其中λ1(nm)是當(dāng)工作電流密度為1A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，λ2(nm)是當(dāng)工作電流密度為30A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是當(dāng)工作電流密度為300A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中滿足下面的關(guān)系430(nm)≤λ2≤480(nm)0≤|λ2-λ3|≤2(nm)其中λ2(nm)是當(dāng)工作電流密度為30A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是當(dāng)工作電流密度為300A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中滿足下面的關(guān)系430(nm)≤λ2≤480(nm)0≤|λ1-λ2|≤5(nm)0≤|λ2-λ3|≤2(nm)其中λ1(nm)是當(dāng)工作電流密度為1A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，λ2(nm)是當(dāng)工作電流密度為30A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)，而λ3(nm)是當(dāng)工作電流密度為300A/cm2時(shí)所述有源層的發(fā)射波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中當(dāng)所述有源層的總厚度是t0時(shí)，在從所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的界面到所述有源層中的(t0/3)厚度范圍內(nèi)的有源層第一區(qū)域中的阱層密度是d1，而在從所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的界面到所述有源層中的(2t0/3)厚度范圍內(nèi)的有源層第二區(qū)域中的阱層密度是d2，所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中當(dāng)所述有源層的總厚度是t0時(shí)，在從所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的界面到所述有源層中的(t0/2)厚度范圍內(nèi)的有源層第一區(qū)域中的阱層密度是d1，而在從所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的界面到所述有源層中的(t0/2)厚度范圍內(nèi)的有源層第二區(qū)域中的阱層密度是d2，所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中當(dāng)所述有源層的總厚度是t0時(shí)，在從所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的界面到所述有源層中的(t0/3)厚度范圍內(nèi)的有源層第一區(qū)域中的阱層密度是d1，而在從所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的界面到所述有源層中的(2t0/3)厚度范圍內(nèi)的有源層第二區(qū)域中的阱層密度是d2，所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系1.2＜d2/d1≤10。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述勢(shì)壘層的厚度從所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)到所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述勢(shì)壘層的厚度分三步或更多步從所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)到所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中最靠近所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度為20nm或更小。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中最靠近所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度是最靠近所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)的勢(shì)壘層的厚度的兩倍或更多。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述有源層包含銦原子。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中在所述有源層中的阱層的數(shù)量為4個(gè)或更多。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，還包括(D)包含銦原子并形成在所述第一GaN基化合物半導(dǎo)體層和所述有源層之間的下層；和(E)包含p型雜質(zhì)并形成在所述有源層與所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層之間的超晶格層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中構(gòu)成所述有源層的GaN基化合物半導(dǎo)體層由未摻雜GaN基化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成，或者構(gòu)成所述有源層的GaN基化合物半導(dǎo)體層的n型摻雜濃度小于2×1017/cm3。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述有源層的短邊長(zhǎng)度或短直徑的長(zhǎng)度為0.1mm或更小。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述有源層的短邊長(zhǎng)度或短直徑的長(zhǎng)度為0.03mm或更小。
20.一種光照明器，包括GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置和顏色轉(zhuǎn)換材料，其中從所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光入射到所述顏色轉(zhuǎn)換材料上，而且所述顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光的波長(zhǎng)不同于所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光的波長(zhǎng)，所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于所述阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在所述有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為在所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的光照明器，其中從所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的光是藍(lán)光，而且從所述顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光是從由黃光、綠光和紅光構(gòu)成的組中選出的至少一種類型的光。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的光照明器，其中從所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)射的光與從所述顏色轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光的顏色被混合以發(fā)射白光。
23.一種圖像顯示裝置，包括用以顯示圖像的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于所述阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在所述有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為在所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
24.一種圖像顯示裝置，包括用以顯示彩色圖像的發(fā)光裝置單元，所述發(fā)光裝置單元設(shè)置為二維矩陣而且每一個(gè)都包括發(fā)射藍(lán)光的第一發(fā)光裝置、發(fā)射綠光的第二發(fā)光裝置和發(fā)射紅光的第三發(fā)光裝置，構(gòu)成所述第一發(fā)光裝置、所述第二發(fā)光裝置和所述第三發(fā)光裝置中至少一個(gè)的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于所述阱層之間起隔離作用的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在所述有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為在所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的圖像顯示裝置，還包括光閥。
26.根據(jù)權(quán)利要求23或24的圖像顯示裝置，其中所述有源層的短邊長(zhǎng)度或短直徑的長(zhǎng)度為0.1mm或更小。
27.根據(jù)權(quán)利要求23或24的圖像顯示裝置，其中所述有源層的短邊長(zhǎng)度或短直徑的長(zhǎng)度為0.03mm或更小。
28.一種平面光源裝置，用于照射透射式或透反式液晶顯示裝置的背面，所述平面光源裝置包括作為光源提供的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，所述GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于所述阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在所述有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為在所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
29.一種液晶顯示組件，包括透射式或透反式液晶顯示裝置和用于照射所述液晶顯示裝置的背面的平面光源裝置，作為光源提供在所述平面光源裝置中的GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層；(B)具有包括阱層和介于所述阱層之間進(jìn)行隔離的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層；其中所述阱層設(shè)置在所述有源層中以滿足關(guān)系d1＜d2，其中d1為在所述有源層中的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度，而d2為在所述第二GaN基化合物半導(dǎo)體層側(cè)上的阱層密度。
全文摘要
一種GaN基半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括(A)具有n型導(dǎo)電性的第一GaN基化合物半導(dǎo)體層(13)；(B)具有包括阱層和介于阱層之間起分隔作用的勢(shì)壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層(15)；和(C)具有p型導(dǎo)電性的第二GaN基化合物半導(dǎo)體層(17)。該阱層設(shè)置在該有源層中以滿足關(guān)系d
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101091262SQ20068000157
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者琵琶剛志, 奧山浩之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社