JP2010206063A - ＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、面状光源装置の駆動方法、及び、発光装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光波長に短波長側へのシフトが発生し難いＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止し、あるいは又、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止し、あるいは又、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を適用した画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、面状光源装置の駆動方法及び発光装置の駆動方法に関する。

窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体から成るＧａＮ系半導体発光素子は、その混晶組成や膜厚でバンドギャップエネルギーを制御することにより、紫外線から赤外線に至るまでの発光波長を実現し得る。そして、既に、紫外線から青色、緑色の可視光を出射する発光ダイオードが市販されており、各種の表示装置や照明、検査装置や消毒用機器等、幅広い用途に使用されている。また、青紫色のレーザダイオードも開発され、大容量光ディスクの書き込みや読み取りのピックアップとして使用されている。

ところで、ＧａＮ系半導体発光素子においては、キャリアを注入していく際に、その発光波長が短波長側にシフトしていくことが知られている。例えば、ｎ型ＧａＮ層と、ＩｎＧａＮから成る活性層と、ｐ型ＧａＮ層とが積層された発光ダイオード（ＬＥＤ）を想定した場合、ＩｎＧａＮ結晶の格子定数は、ＧａＮ結晶の格子定数よりも少し大きい。従って、頂面がＣ面であるｎ型ＧａＮ層と、頂面がＣ面であるＩｎＧａＮから成る活性層と、頂面がＣ面であるｐ型ＧａＮ層とが積層された場合、活性層に圧縮圧力が加わる結果、活性層の厚さ方向にピエゾ自発分極が生じる。その結果、特に、励起強度を高くしたとき、このような発光ダイオードからの発光波長に短波長側へのシフトが生じたり、発光効率の低下、動作電圧の上昇、輝度飽和といった現象が発生する。

特開２００６−１９６４９０

活性層において厚さ方向にピエゾ自発分極を生じさせないためには、基板の無極性面上にＧａＮ系半導体発光素子を作製すればよいことが知られている（例えば、特開２００６−１９６４９０参照）。しかしながら、このような方法で作製されたＧａＮ系半導体発光素子は、発光させることのできる波長域が限られているし、その発光効率も低い。

従って、本発明の目的は、発光波長に短波長側へのシフトが発生し難いＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を適用した画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、面状光源装置の駆動方法及び発光装置の駆動方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様〜第３の態様に係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法である。

また、上記の目的を達成するための本発明の第１の態様〜第３の態様に係る画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成る。

更には、上記の目的を達成するための本発明の第１の態様〜第３の態様に係る面状光源装置の駆動方法は、透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置の駆動方法であって、
面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成る。

また、上記の目的を達成するための本発明の第１の態様〜第３の態様に係る発光装置の駆動方法は、ＧａＮ系半導体発光素子と、該ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光の有する波長と異なる波長を有する光を出射する色変換材料とから成る発光装置の駆動方法であって、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成る。

そして、本発明の第１の態様に係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、本発明の第１の態様に係る画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、本発明の第１の態様に係る面状光源装置の駆動方法、あるいは、本発明の第１の態様に係る発光装置の駆動方法（これらを総称して、以下、『本発明の第１の態様に係る駆動方法』と呼ぶ場合がある）にあっては、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止する。ここで、本発明の第１の態様に係る駆動方法にあっては、キャリアの注入を中止した後にも、発光輝度の値は増加し、発光輝度の値が最大値になった後、発光輝度の値を直ちに減少させる形態とすることができる。

また、本発明の第２の態様に係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、本発明の第２の態様に係る画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、本発明の第２の態様に係る面状光源装置の駆動方法、あるいは、本発明の第２の態様に係る発光装置の駆動方法（これらを総称して、以下、『本発明の第２の態様に係る駆動方法』と呼ぶ場合がある）にあっては、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止する。

更には、本発明の第３の態様に係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、本発明の第３の態様に係る画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法、本発明の第３の態様に係る面状光源装置の駆動方法、あるいは、本発明の第３の態様に係る発光装置の駆動方法（これらを総称して、以下、『本発明の第３の態様に係る駆動方法』と呼ぶ場合がある）にあっては、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する。

本発明の第１の態様に係る駆動方法にあっては、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止する。また、本発明の第２の態様に係る駆動方法にあっては、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止する。更には、本発明の第３の態様に係る駆動方法にあっては、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する。そして、これらのタイミングでキャリアの注入を中止することによって、即ち、例えば、ＧａＮ系半導体発光素子を極短パルスによって励起することによって、励起強度を高くしたときであっても、発光波長に短波長側へのシフトが生じることが無い。また、発光効率の低下、動作電圧の上昇、輝度飽和といった現象が発生することを、確実に防止することができる。そして、これらによって、発光効率が高いＧａＮ系半導体発光素子を実現できるし、ＧａＮ系半導体発光素子をより長波長で高効率にて発光させることができるようになるため、従来不可能であると考えられていた黄色から赤色にかけての発光ダイオードの開発が期待できる。

図１は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子における層構成を概念的に示す図である。 図２は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の模式的な断面図である。 図３は、実施例１にて得られたＧａＮ系化合物半導体層の積層構造体に極短パルスのレーザ光を照射してレーザ励起させた実施例における、積層構造体の発光波長を測定した結果を示すグラフである。 図４は、実施例１にて得られたＧａＮ系化合物半導体層の積層構造体に連続発振レーザ光を照射してレーザ励起させた参考例における、積層構造体の発光波長を測定した結果を示すグラフである。 図５は、実施例１にて得られたＧａＮ系化合物半導体層の積層構造体に極短パルスのレーザ光を照射してレーザ励起させた実施例、及び、連続発振レーザ光を照射してレーザ励起させた参考例における、励起強度の相対値と光出力の関係を測定した結果を示すグラフである。 図６は、実施例１にて得られたＧａＮ系化合物半導体層の積層構造体に極短パルスを照射したときのキャリアが減衰する様子を示す図である。 図７は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を適用することで長波長での効率を向上させることができることを説明するための図である。 図８の（Ａ）は、実施例３におけるパッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置（第１Ａ形式の画像表示装置）の回路図であり、図８の（Ｂ）は、ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルの模式的な断面図である。 図９は、実施例３におけるアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置（第１Ｂ形式の画像表示装置）の回路図である。 図１０は、ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルを備えたプロジェクション型の画像表示装置（第２形式の画像表示装置）の概念図である。 図１１は、赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルを備えたプロジェクション型、カラー表示の画像表示装置（第３形式の画像表示装置）の概念図である。 図１２は、ＧａＮ系半導体発光素子、及び、光通過制御装置を備えたプロジェクション型画像表示装置（第４形式の画像表示装置）の概念図である。 図１３は、ＧａＮ系半導体発光素子、及び、光通過制御装置を３組備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第４形式の画像表示装置）の概念図である。 図１４は、発光素子パネル、及び、光通過制御装置を備えたプロジェクション型画像表示装置（第５形式の画像表示装置）の概念図である。 図１５は、ＧａＮ系半導体発光素子及び光通過制御装置を３組備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第６形式の画像表示装置）の概念図である。 図１６は、ＧａＮ系半導体発光素子を３組、及び、光通過制御装置を備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第７形式の画像表示装置）の概念図である。 図１７は、発光素子パネルを３組、及び、光通過制御装置を備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第８形式の画像表示装置）の概念図である。 図１８は、実施例４におけるアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置（第９形式及び第１０形式の画像表示装置）の回路図である。 図１９の（Ａ）は、実施例５の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図１９の（Ｂ）は、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。 図２０は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図２１は、実施例６のカラー液晶表示装置組立体の概念図である。 図２２は、フリップチップ構造を有するＬＥＤから成るＧａＮ系半導体発光素子の模式的な断面図である。 図２３は、ＧａＮ系半導体発光素子において、ＧａＮ層から成る障壁層内にＩｎＧａＮ層から成る井戸層を設けたときに発生するピエゾ電界に基づきバンドギャップが増加することを説明するための概念図である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の第１の態様〜第３の態様に係る駆動方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明の第１の態様〜第３の態様に係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法）
３．実施例２（本発明の第１の態様〜第３の態様に係る発光装置の駆動方法に関し、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を適用）
４．実施例３（本発明の第１の態様〜第３の態様に係る画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法に関し、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を適用）
５．実施例４（実施例３の変形例）
６．実施例５（本発明の第１の態様〜第３の態様に係る面状光源装置の駆動方法に関し、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法を適用）
７．実施例６（実施例５の変形、その他）

［本発明の第１の態様〜第３の態様に係る駆動方法、全般に関する説明］
上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様〜第３の態様に係る駆動方法（以下、これらを総称して、単に、『本発明の駆動方法』と呼ぶ場合がある）において、井戸層はＩｎＧａＮ系化合物半導体層から成る構成とすることができる。即ち、井戸層にはインジウム原子が含まれている形態、より具体的には、Ａｌ_xＧａ_1-x-yＩｎ_yＮ（但し、ｘ≧０，ｙ＞０，０＜ｘ＋ｙ≦１）とすることができる。そして、このような構成を含む本発明の駆動方法にあっては、キャリアの注入の開始からキャリアの注入の中止に至るまでの時間を１０ナノ秒以下、好ましくは１ナノ秒以下、より好ましくは０．５ナノ秒以下とすることが望ましい。更には、このような構成、形態を含む本発明の駆動方法にあっては、キャリアの注入量を、活性層１ｃｍ²当たりの電流量で換算したとき、即ち、動作電流密度（あるいは励起強度）を１０アンペア／ｃｍ²以上、好ましくは１００アンペア／ｃｍ²以上、より好ましくは３００アンペア／ｃｍ²以上とすることができる。更には、以上に説明した種々の構成、形態を含む本発明の駆動方法にあっては、発光波長は、３７０ｎｍ以上、６５０ｎｍ以下、好ましくは、５００ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下である構成とすることができる。尚、第１ＧａＮ系化合物半導体層、第２ＧａＮ系化合物半導体層として、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＩｎＧａＮ層を挙げることができる。更には、これらの化合物半導体層にホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。

本発明の第１の態様〜第３の態様に係る画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法にあっては、画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、特に断りの無い限り、画像表示装置あるいは発光素子パネルを構成するＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。また、画像表示装置に要求される仕様に基づき、ライト・バルブを更に備えている構成とすることができる。

（１）第１形式の画像表示装置・・・
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、ＧａＮ系半導体発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。

（２）第２形式の画像表示装置・・・
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型の画像表示装置。

（３）第３形式の画像表示装置・・・
（イ）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子。以下においても同様）が２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル、及び、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル、並びに、
（ニ）赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
赤色発光半導体発光素子、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

（４）第４形式の画像表示装置・・・
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子、及び、
（ロ）ＧａＮ系半導体発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置［例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）であり、以下の説明においても同様である］、
を備えており、
光通過制御装置によってＧａＮ系半導体発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。尚、ＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができる。また、ＧａＮ系半導体発光素子から出射された出射光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。

（５）第５形式の画像表示装置・・・
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、及び、
（ロ）ＧａＮ系半導体発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってＧａＮ系半導体発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

（６）第６形式の画像表示装置・・・
（イ）赤色を発光する半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル、及び、赤色発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル、及び、緑色発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル、及び、青色発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）、並びに、
（ニ）赤色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び青色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

（７）第７形式の画像表示装置・・・
（イ）赤色を発光する半導体発光素子、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子、及び、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子、並びに、
（ニ）赤色発光半導体発光素子、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ホ）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

（８）第８形式の画像表示装置・・・
（イ）赤色を発光する半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル、及び、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル、並びに、
（ニ）赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルのそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ホ）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

また、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子をＧａＮ系半導体発光素子から構成してもよい。ここで、このような画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、発光素子ユニットの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。また、画像表示装置に要求される仕様に基づき、ライト・バルブを更に備えている構成とすることができる。

（９）第９形式の画像表示装置・・・
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、各発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型、カラー表示の画像表示装置。

（１０）第１０形式の画像表示装置・・・
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型、カラー表示の画像表示装置。

（１１）第１１形式の画像表示装置・・・
２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの出射光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

本発明の第１の態様〜第３の態様に係る面状光源装置の駆動方法における面状光源装置において、光源は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、ＧａＮ系半導体発光素子は、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つ（１種類）の発光素子を構成する態様とすることができる。云い換えれば、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内のいずれか１種類の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子から構成され、残りの２種類の発光素子は他の構成の半導体発光素子から構成されていてもよいし、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内のいずれか２種類の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子から構成され、残りの１種類の発光素子は他の構成の半導体発光素子から構成されていてもよいし、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の全ての発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されていてもよい。尚、他の構成の半導体発光素子として、赤色を発光するＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子を挙げることができる。但し、これに限定するものではなく、面状光源装置における光源を１又は複数の発光装置から構成することもできる。また、第１発光素子、第２発光素子、及び、第３発光素子は、それぞれ、１つであってもよいし、複数であってもよい。

面状光源装置は、２種類の面状光源装置（バックライト）、即ち、例えば実開昭６３−１８７１２０や特開２００２−２７７８７０に開示された直下型の面状光源装置、並びに、例えば特開２００２−１３１５５２に開示されたエッジライト型（サイドライト型とも呼ばれる）の面状光源装置とすることができる。尚、ＧａＮ系半導体発光素子の数は本質的に任意であり、面状光源装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。

ここで、直下型の面状光源装置にあっては、液晶表示装置に対向して、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子が配置され、液晶表示装置と第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子との間には、拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートが配置されている。

直下型の面状光源装置にあっては、より具体的には、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する半導体発光素子、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光するＧａＮ系半導体発光素子、及び、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光するＧａＮ系半導体発光素子が、筐体内に配置、配列されている構成とすることができるが、これに限定するものではない。ここで、複数の赤色を発光する半導体発光素子、複数の緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子、及び、複数の青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が、筐体内に配置、配列されている場合、これらの発光素子の配列状態として、赤色発光の半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子を１組とした発光素子列を液晶表示装置の画面水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを液晶表示装置の画面垂直方向に複数本、並べる配列を例示することができる。尚、発光素子列として、（１つの赤色発光の半導体発光素子，１つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）、（１つの赤色発光の半導体発光素子，２つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）、（２つの赤色発光の半導体発光素子，２つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）等の複数個の組合せを挙げることができる。尚、赤色、緑色、青色以外の第４番目の色を発光する発光素子を更に備えていてもよい。また、ＧａＮ系半導体発光素子には、例えば、日経エレクトロニクス ２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページに掲載されたような光取出しレンズが取り付けられていてもよい。

一方、エッジライト型の面状光源装置にあっては、液晶表示装置に対向して導光板が配置され、導光板の側面（次に述べる第１側面）にＧａＮ系半導体発光素子が配置される。導光板は、第１面（底面）、この第１面と対向した第２面（頂面）、第１側面、第２側面、第１側面と対向した第３側面、及び、第２側面と対向した第４側面を有する。導光板のより具体的な形状として、全体として、楔状の切頭四角錐形状を挙げることができ、この場合、切頭四角錐の２つの対向する側面が第１面及び第２面に相当し、切頭四角錐の底面が第１側面に相当する。そして、第１面（底面）の表面部には凸部及び／又は凹部が設けられていることが望ましい。導光板の第１側面から光が入射され、第２面（頂面）から液晶表示装置に向けて光が出射される。ここで、導光板の第２面は、平滑としてもよいし（即ち、鏡面としてもよいし）、拡散効果のあるブラストシボを設けてもよい（即ち、微細な凹凸面とすることもできる）。

導光板の第１面（底面）には、凸部及び／又は凹部が設けられていることが望ましい。即ち、導光板の第１面には、凸部が設けられ、あるいは又、凹部が設けられ、あるいは又、凹凸部が設けられていることが望ましい。凹凸部が設けられている場合、凹部と凸部とが連続していてもよいし、不連続であってもよい。導光板の第１面に設けられた凸部及び／又は凹部は、導光板への光入射方向と所定の角度を成す方向に沿って延びる連続した凸部及び／又は凹部である構成とすることができる。このような構成にあっては、導光板への光入射方向であって第１面と垂直な仮想平面で導光板を切断したときの連続した凸形状あるいは凹形状の断面形状として、三角形；正方形、長方形、台形を含む任意の四角形；任意の多角形；円形、楕円形、放物線、双曲線、カテナリー等を含む任意の滑らかな曲線を例示することができる。尚、導光板への光入射方向と所定の角度を成す方向とは、導光板への光入射方向を０度としたとき、６０度〜１２０度の方向を意味する。以下においても同様である。あるいは又、導光板の第１面に設けられた凸部及び／又は凹部は、導光板への光入射方向と所定の角度を成す方向に沿って延びる不連続の凸部及び／又は凹部である構成とすることができる。このような構成にあっては、不連続の凸形状あるいは凹形状の形状として、角錐、円錐、円柱、三角柱や四角柱を含む多角柱、球の一部、回転楕円体の一部、回転放物線体の一部、回転双曲線体の一部といった各種の滑らかな曲面を例示することができる。尚、導光板において、場合によっては、第１面の周縁部には凸部や凹部が形成されていなくともよい。更には、光源から出射され、導光板に入射した光が導光板の第１面に形成された凸部あるいは凹部に衝突して散乱されるが、導光板の第１面に設けられた凸部あるいは凹部の高さや深さ、ピッチ、形状を、一定としてもよいし、光源から離れるに従い変化させてもよい。後者の場合、例えば凸部あるいは凹部のピッチを光源から離れるに従い細かくしてもよい。ここで、凸部のピッチ、あるいは、凹部のピッチとは、導光板への光入射方向に沿った凸部のピッチ、あるいは、凹部のピッチを意味する。

導光板を備えた面状光源装置にあっては、導光板の第１面に対向して反射部材を配置することが望ましい。導光板の第２面に対向して液晶表示装置が配置されている。光源から出射された光は、導光板の第１側面（例えば、切頭四角錐の底面に相当する面）から導光板に入射し、第１面の凸部あるいは凹部に衝突して散乱され、第１面から出射し、反射部材にて反射され、第１面に再び入射し、第２面から出射され、液晶表示装置を照射する。液晶表示装置と導光板の第２面との間に、例えば、拡散シートやプリズムシートを配置してもよい。また、光源から出射された光を直接、導光板に導いてもよいし、間接的に導光板に導いてもよい。後者の場合、例えば、光ファイバーを用いればよい。

導光板は、光源が出射する光を余り吸収することの無い材料から導光板を作製することが好ましい。具体的には、導光板を構成する材料として、例えば、ガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。

例えば、透過型のカラー液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。

ここで、フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、フロント・パネルは、第１の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明第１電極が形成された構成を有している。透明第１電極上には配向膜が形成されている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。尚、スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。

本発明の第１の態様〜第３の態様に係る発光装置の駆動方法において、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光として、可視光、紫外線、可視光と紫外線の組合せを挙げることができる。また、発光装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光は青色であり、色変換材料からの出射光は、黄色、緑色、及び、赤色から成る群から選択された少なくとも１種類の光である構成とすることができる。ここで、ＧａＮ系半導体発光素子からの青色の出射光によって励起され、赤色を出射する色変換材料として、具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｓ［但し、「ＭＥ」は、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、（Ｍ：Ｓｍ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆［但し、「Ｍ」は、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、ＭＥ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ、（Ｃａ：Ｅｕ）ＳｉＮ₂、（Ｃａ：Ｅｕ）ＡｌＳｉＮ₃を挙げることができる。また、ＧａＮ系半導体発光素子からの青色の出射光によって励起され、緑色を出射する色変換材料として、具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｇａ₂Ｓ₄、（Ｍ：ＲＥ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆［但し、「ＲＥ」は、Ｔｂ及びＹｂを意味する］、（Ｍ：Ｔｂ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、（Ｍ：Ｙｂ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、Ｓｉ_6-ZＡｌ_ZＯ_ZＮ_8-Z：Ｅｕを挙げることができる。更には、ＧａＮ系半導体発光素子からの青色の出射光によって励起され、黄色を出射する色変換材料として、具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、色変換材料は、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。更には、色変換材料を２種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の出射光が色変換材料混合品から出射される構成とすることもできる。具体的には、例えば、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、緑色発光蛍光体粒子（例えば、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎ）と青色発光蛍光体粒子（例えば、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ₄、ＣａＷＯ₄：Ｐｂ）とを混合したものを用いればよい。

ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光が紫外線である場合、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光である紫外線によって励起され、赤色を出射する色変換材料として、具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・Ｇｅ₂：Ｍｎ、ＣａＳｉＯ₃：Ｐｂ，Ｍｎ、Ｍｇ₆ＡｓＯ₁₁：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）₃（ＰＯ₄）₃：Ｓｎ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕを挙げることができる。また、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光である紫外線によって励起され、緑色を出射する色変換材料として、具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎ、Ｓｉ_6-ZＡｌ_ZＯ_ZＮ_8-Z：Ｅｕを挙げることができる。更には、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光である紫外線によって励起され、青色を出射する色変換材料として、具体的には、青色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ₄、ＣａＷＯ₄：Ｐｂを挙げることができる。更には、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光である紫外線によって励起され、黄色を出射する色変換材料として、具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＹＡＧ系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、色変換材料は、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。更には、色変換材料を２種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の出射光が色変換材料混合品から出射される構成とすることもできる。具体的には、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、上記の緑色発光蛍光体粒子と青色発光蛍光体粒子を混合したものを用いればよい。

但し、色変換材料は、蛍光粒子に限定されず、例えば、ナノメートルサイズのＣｄＳｅ／ＺｎＳやナノメートルサイズのシリコンといった量子効果を用いた多色・高効率の発光粒子を挙げることもできるし、半導体材料に添加された希土類原子は殻内遷移により鋭く発光することが知られており、このような技術を適用した発光粒子を挙げることもできる。

発光装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光と、色変換材料からの出射光（例えば、黄色；赤色及び緑色；黄色及び赤色；緑色、黄色及び赤色）とが混色されて、白色を出射する構成とすることができるが、これに限定するものではなく、可変色照明やディスプレイ応用も可能である。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、活性層の短辺（活性層の平面形状が矩形の場合）あるいは短径（活性層の平面形状が円形や楕円形の場合）の長さは、限定するものではないが、０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以下、より好ましくは０．０２ｍｍ以下である構成とすることができる。尚、活性層の平面形状が多角形等の、短辺や短径で規定できない形状を有する場合には、活性層の面積と同じ面積を有する円形を想定したときの円形の直径を「短径」と規定する。本発明におけるＧａＮ系半導体発光素子は、特に高い動作電流密度での発光波長のシフトを低減するものであるが、一層小さいサイズのＧａＮ系半導体発光素子において、発光波長のシフト低減効果が顕著である。よって、従来のＧａＮ系半導体発光素子よりも小さいサイズのＧａＮ系半導体発光素子への本発明の駆動方法の適用により、例えば、低コスト、高密度（高精細）のＧａＮ系半導体発光素子を用いた画像表示装置を実現することが可能となる。

例えば、家庭用テレビジョン受像機で一般的な３２インチ型ハイビジョン受像機（１９２０×１０８０×ＲＧＢ）をこのようなＧａＮ系半導体発光素子をマトリックス状に並べて実現する場合、サブピクセルに相当する赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子の組合せである１ピクセル（画素）の大きさは、おおよそ３６０μｍ角であり、各サブピクセルは長辺３００μｍ、短辺１００μｍ以下が必須となる。あるいは又、例えばこのようなＧａＮ系半導体発光素子をマトリックス状に並べてレンズで投影するプロジェクション型ディスプレイの場合、従来のプロジェクション型ディスプレイの液晶表示装置若しくはＤＭＤライトバルブと同様に、１インチ以下のサイズが光学設計やコストの面で望ましい。ダイクロイック・プリズムなどを用いて３板式にするとしてもＤＶＤの一般的な解像度７２０×４８０を対角１インチで実現するには、ＧａＮ系半導体発光素子のサイズは３０μｍ以下が必要となる。このように、短辺（短径）を０．１ｍｍ以下、より好ましくは短辺（短径）を０．０３ｍｍ以下にしても、このような寸法領域での発光波長シフトを、従来のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法よりも大幅に低減でき、実用上の応用範囲が広がり、極めて有用である。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、第１ＧａＮ系化合物半導体層、活性層、第２ＧａＮ系化合物半導体層等の種々のＧａＮ系化合物半導体層の形成方法として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やＭＢＥ法、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法等を挙げることができる。

ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。また、ｎ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。また、ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシラン（ＳｉＨ₄）ガスを用いればよいし、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｉを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｏを挙げることができる。

ｐ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層に接続されたｐ側電極は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有していることが好ましく、あるいは又、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料を用いることもできるが、中でも、光を高い効率で反射させることができる銀（Ａｇ）やＡｇ／Ｎｉ、Ａｇ／Ｎｉ／Ｐｔを用いることが好ましい。一方、ｎ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層に接続されたｎ側電極は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを例示することができる。ｎ側電極やｐ側電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて形成することができる。

ｎ側電極やｐ側電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明においてＧａＮ系半導体発光素子の組立品は、フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。

ＧａＮ系半導体発光素子として、具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）を例示することができる。尚、ＧａＮ系化合物半導体層の積層構造が発光ダイオード構造あるいはレーザ構造を有する限り、その構造、構成にも特に制約は無い。また、ＧａＮ系半導体発光素子の適用分野として、上述した発光装置、画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体を含む液晶表示装置組立体だけでなく、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送手段における灯具や灯火（例えば、ヘッドライト、テールライト、ハイマウントストップライト、スモールライト、ターンシグナルランプ、フォグライト、室内灯、メーターパネル用ライト、各種のボタンに内蔵された光源、行き先表示灯、非常灯、非常口誘導灯等）、建築物における各種の灯具や灯火（外灯、室内灯、照明具、非常灯、非常口誘導灯等）、街路灯、信号機や看板、機械、装置等における各種の表示灯具、トンネルや地下通路等における照明具や採光部、生物顕微鏡等の各種検査装置における特殊照明、光を用いた殺菌装置、光触媒と組合せた消臭・殺菌装置、写真や半導体リソグラフィーにおける露光装置、光を変調して空間若しくは光ファイバーや導波路を経由して情報を伝達する装置を挙げることができる。

実施例１は、本発明の第１の態様〜第３の態様に係るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法に関する。ここで、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、
（Ａ）第１導電型（具体的には、ｎ型の導電型）を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を備えた活性層１５、及び、
（Ｃ）第２導電型（具体的には、ｐ型の導電型）を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
が積層されて成るＧａＮ系半導体発光素子（層構成の概念図を図１に示し、模式的な断面図を図２に示す）の駆動方法である。

そして、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、本発明の第１の態様に係る駆動方法に則して説明すれば、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止する。ここで、キャリアの注入を中止した後にも、発光輝度の値は増加し、発光輝度の値が最大値になった後、発光輝度の値が直ちに減少する。

また、本発明の第２の態様に係る駆動方法に則して説明すれば、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止する。

更には、本発明の第３の態様に係る駆動方法に則して説明すれば、キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する。

実施例１におけるＧａＮ系半導体発光素子１、より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）にあっては、活性層１５を構成する井戸層はＩｎＧａＮ系化合物半導体層から成る。９層の井戸層（１層の厚さ：３ｎｍ）の組成は、具体的には、Ａｌ_xＧａ_1-x-yＩｎ_yＮ（但し、ｘ≧０，ｙ＞０，０＜ｘ＋ｙ≦１）、より具体的には、Ｇａ_0.77Ｉｎ_0.23Ｎであり、８層の障壁層（１層の厚さ：１５ｎｍ）の組成は、具体的には、ＧａＮである。また、キャリアの注入の開始からキャリアの注入の中止に至るまでの時間は、１０ナノ秒以下、具体的には、５ナノ秒である。更には、キャリアの注入量は、活性層１ｃｍ²当たりの電流量で換算したとき、例えば、３００アンペア／ｃｍ²以上である。また、発光波長は、５００ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下、具体的には、５２０ｎｍ〜５２５ｎｍである。尚、障壁層１層当たりの厚さとして、１５ｎｍ乃至４０ｎｍを例示することができる。

第１ＧａＮ系化合物半導体層１３は、Ｓｉが約５×１０¹⁸／ｃｍ³ドーピングされたＧａＮ層（厚さ：３μｍ）から構成され、アンドープのＧａＮ層１２（厚さ１μｍ）上に形成されている。尚、サファイアから成る基板１０上にバッファ層１１（厚さ３０ｎｍ）が形成され、バッファ層１１の上にアンドープのＧａＮ層１２が形成されている。また、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３と活性層１５との間には、アンドープＧａＮ層（厚さ：５ｎｍ）１４が形成されている。更には、第２ＧａＮ系化合物半導体層１７は、Ｍｇが約５×１０¹⁹／ｃｍ³ドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層（厚さ：２０ｎｍ）から構成され、第２ＧａＮ系化合物半導体層１７と活性層１５との間には、アンドープＧａＮ層（厚さ：１０ｎｍ）１６が形成されている。更には、第２ＧａＮ系化合物半導体層１７の上には、Ｍｇが約５×１０¹⁹／ｃｍ³ドーピングされたＧａＮ層（厚さ：１００ｎｍ）１８が形成されている。アンドープＧａＮ層１４は、その上に結晶成長させられる活性層１５の結晶性向上のために設けられており、アンドープＧａＮ層１６は、第２ＧａＮ系化合物半導体層１７中のドーパント（例えば、Ｍｇ）が活性層１５内に拡散することを防止するために設けられている。また、ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７に接続されたｐ側電極（図示せず）はＡｇ／Ｎｉから成り、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３に接続されたｎ側電極（図示せず）はＴｉ／Ａｌから成る。

以下、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１の製造方法の概要を説明する。

［工程−１００］
先ず、Ｃ面を主面とするサファイアを基板１０として使用し、水素から成るキャリアガス中、基板温度１０５０゜Ｃで１０分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を５００゜Ｃまで低下させる。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム（Trimethygallium, ＴＭＧ）ガスの供給を行い、低温ＧａＮから成る厚さ３０ｎｍのバッファ層１１を基板１０の上に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。

［工程−１１０］
次いで、基板温度を１０２０゜Ｃまで上昇させた後、再び、ＴＭＧガスの供給を開始することで、厚さ１μｍのアンドープのＧａＮ層１２をバッファ層１１上に結晶成長させ、引き続き、シリコン原料であるモノシラン（ＳｉＨ₄）ガスの供給を開始することで、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成り、ｎ型の導電型を有する厚さ３μｍの第１ＧａＮ系化合物半導体層１３を、アンドープのＧａＮ層１２上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０¹⁸／ｃｍ³である。

［工程−１２０］
その後、一旦、ＴＭＧガスとＳｉＨ₄ガスの供給を中断し、キャリアガスを水素ガスから窒素ガスに切り替えると共に、基板温度を７５０゜Ｃまで低下させる。そして、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（Triethylgallium, ＴＥＧ）ガス、Ｉｎ原料としてトリメチルインジウム（Trimethylindium, ＴＭＩ）ガスを使用し、バルブ切り替えによりこれらのガスの供給を行うことで、先ず最初に、厚さ５ｎｍアンドープＧａＮ層１４を結晶成長させ、引き続き、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷／ｃｍ³未満であるＩｎＧａＮから成る井戸層、及び、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷／ｃｍ³未満であるＧａＮから成る障壁層から構成された多重量子井戸構造を有する活性層１５を形成する。尚、井戸層におけるＩｎ組成割合は、例えば、０．２３である。井戸層におけるＩｎ組成割合は、所望とする発光波長に基づき決定すればよい。

［工程−１３０］
多重量子井戸構造の形成完了後、引き続き、アンドープの１０ｎｍのＧａＮ層１６を成長させながら基板温度を８００゜Ｃまで上昇させ、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（Trimethylaluminium, ＴＭＡ）ガス、Ｍｇ原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Biscyclopentadienyl Magnesium, Ｃｐ₂Ｍｇ）ガスの供給を開始することで、ＭｇドープＡｌ組成割合０．１５のＡｌＧａＮ（ＡｌＧａＮ：Ｍｇ）から成り、ｐ型の導電型を有する厚さ２０ｎｍの第２ＧａＮ系化合物半導体層１７を結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０¹⁹／ｃｍ³である。

［工程−１４０］
その後、ＴＥＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ₂Ｍｇガスの供給中断と共に、キャリアガスを窒素から水素に切り替え、８５０゜Ｃまで基板温度を上昇させ、ＴＭＧガスとＣｐ₂Ｍｇガスの供給を開始することで、厚さ１００ｎｍのＭｇドープのＧａＮ層（ＧａＮ：Ｍｇ）１８を第２ＧａＮ系化合物半導体層１７の上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０¹⁹／ｃｍ³である。その後、ＴＭＧガス及びＣｐ₂Ｍｇガスの供給中止と共に基板温度を低下させ、基板温度６００゜Ｃでアンモニアガスの供給を中止し、室温まで基板温度を下げて結晶成長を完了させる。

ここで、活性層１５の成長後の基板温度Ｔ_MAXに関しては、発光波長をλｎｍとしたとき、Ｔ_MAX＜１３５０−０．７５λ（゜Ｃ）、好ましくは、Ｔ_MAX＜１２５０−０．７５λ（゜Ｃ）を満足している。このような活性層１５の成長後の基板温度Ｔ_MAXを採用することで、特開２００２−３１９７０２でも述べられているように、活性層１５の熱的な劣化を抑制することができる。

こうして結晶成長を完了した後、基板を窒素ガス雰囲気中で８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行ってｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。

［工程−１５０］
その後、通常のＬＥＤのウェハプロセス、チップ化工程と同様に、フォトリソグラフィ工程やエッチング工程、金属蒸着によるｐ側電極、ｎ側電極の形成工程を経て、ダイシングによりチップ化を行い、更に、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。

こうして得られた実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の模式的な断面図を図２に示す。ＧａＮ系半導体発光素子１は、具体的には、サブマウント２１に固定され、ＧａＮ系半導体発光素子１は、サブマウント２１に設けられた配線（図示せず）、金線２３Ａを介して外部電極２３Ｂに電気的に接続され、外部電極２３Ｂは駆動回路（図示せず）に電気的に接続されている。また、サブマウント２１はリフレクターカップ２４に取り付けられ、リフレクターカップ２４はヒートシンク２５に取り付けられている。更には、ＧａＮ系半導体発光素子１の上方にはプラスチックレンズ２２が配置され、プラスチックレンズ２２とＧａＮ系半導体発光素子１との間には、ＧａＮ系半導体発光素子１から出射される光に対して透明なエポキシ樹脂（屈折率：例えば１．５）、ゲル状材料［例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）、商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）］、シリコーンゴム、シリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］で例示される光透過媒体層（図示せず）が充填されている。

ところで、このようなＧａＮ系半導体発光素子１にあっては、ＧａＮ層から成る障壁層内にＩｎＧａＮ層から成る井戸層を設けたとき、これらの層を構成する結晶の格子定数の差から井戸層に歪が生じ、その応力によってピエゾ電界が活性層の方向に発生することが知られている。概念図を図２３に示すが、短波長側への発光波長シフトは、このピエゾ電界により井戸層内のエネルギー・バンドの傾きがキャリアを注入することで緩やかになり、スクリーニングされていくことによって、バンドギャップが増加していくことで生じる。

上記の［工程−１４０］までによって得られた第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、活性層１５及び第２ＧａＮ系化合物半導体層１７の積層構造体に、連続発振レーザ光を照射してレーザ励起させたときの積層構造体の発光波長を測定した結果を、参考例として、図４に示す。図４においては、２種類のデータ（「Ａ」及び「Ｂ」）を示したが、これらのデータにあっては、励起強度の相対値を２桁増加させると、積層構造体の発光波長がおおよそ２０ｎｍ変化していることが判る。これは、連続発振レーザ光を積層構造体に照射すると、現象的には、キャリアの注入の開始によって発光が開始し、発光輝度の値が一定となった後にも、キャリアが注入され続ける。あるいは又、キャリアの注入の開始によって発光が開始し、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じた後にも、キャリアが注入され続ける。あるいは又、キャリアの注入の開始によって発光が開始し、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じた後にも、キャリアが注入され続ける。その結果、励起強度を変化させると、積層構造体の発光波長に大きな変化が生じる。

これに対して、例えば、２ピコ秒といった極短パルス（即ち、キャリアの注入の開始からキャリアの注入の中止に至るまでの時間が２ピコ秒である）を積層構造体に照射すると、現象的には、キャリアの注入の開始によって発光が開始した後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入が中止される。あるいは又、キャリアの注入の開始によって発光が開始した後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入が中止される。あるいは又、キャリアの注入の開始によって発光が開始した後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入が中止される。その結果、励起強度を変化させても、積層構造体の発光波長には変化が生じない。実際に、このときの積層構造体の発光波長を測定した結果を図３に示す。図３から、励起強度の相対値を、２桁以上、加させても、積層構造体の発光波長は殆ど変化していないことが判る。

更には、図６に、２ピコ秒といった極短パルスを積層構造体に照射したときのキャリアが減衰する様子を模式的に示す。図６から、キャリア注入の立ち上がりに約５ナノ秒を要していることが判る。従って、１０ナノ秒以内に励起パルスの照射を中止すれば、励起強度を変化させてもスクリーニングの程度に変化が生じ難く、波長シフトが発生し難い。

また、励起強度の相対値と光出力の関係を測定した結果を図５に示す。図５から、励起強度の相対値が０．１のときの光出力を「１」としたとき、極短パルスを積層構造体に照射した場合にあっては、励起強度の相対値が１．０のときの光出力は約「７」となる（「黒丸」印で表示した「Ａ」系列参照）。一方、連続発振レーザ光を積層構造体に照射した場合にあっては、励起強度の相対値が１．０のときの光出力は約「４」である（「白丸」印で表示した「Ｂ」系列参照）。このように、極短パルスを積層構造体に照射したとき、非常に高い光出力を得ることができる。

このように、実施例１の駆動方法によれば、励起強度を高くしたときであっても、発光波長の短波長側へのシフトが生じることを、確実に防止することができる。そして、これによって、発光効率が高いＧａＮ系半導体発光素子を実現できるし、ＧａＮ系半導体発光素子をより長波長で高効率にて発光させることができるようになるため、従来不可能であると考えられていた黄色から赤色にかけての発光ダイオードの開発が期待できる。また、長波長を発光するＧａＮ系半導体発光素子の発光効率が低いことが知られているが、このような問題も、同じ構造を有するＧａＮ系半導体発光素子において、云い換えれば、同じ発光効率を有するＧａＮ系半導体発光素子において、より長波長にて発光させることができるようになるし、長波長での効率を向上させることができる（図７の概念図を参照）。

実施例２は、本発明の第１の態様〜第３の態様に係る発光装置の駆動方法での使用に適した発光装置に関する。実施例２の発光装置は、ＧａＮ系半導体発光素子と、このＧａＮ系半導体発光素子からの出射光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光の有する波長と異なる波長を有する光を出射する色変換材料とから成る。実施例２の発光装置の構造それ自体は、従来の発光装置と同じ構造を有し、色変換材料は、例えば、ＧａＮ系半導体発光素子の光出射部上に塗布されている。尚、実施例２の発光装置の駆動方法におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、実質的に、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

ここで、ＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１において説明したと同じである。即ち、ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）第１導電型（具体的には、ｎ型の導電型）を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を備えた活性層１５、及び、
（Ｃ）第２導電型（具体的には、ｐ型の導電型）を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
が積層されて成る。

実施例２にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光は青色であり、色変換材料からの出射光は黄色であり、色変換材料はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子から成り、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光（青色）と、色変換材料からの出射光（黄色）とが混色されて、白色を出射する。

あるいは又、実施例２にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光は青色であり、色変換材料からの出射光は緑色及び赤色から成り、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光（青色）と、色変換材料からの出射光（緑色及び赤色）とが混色されて、白色を出射する。ここで、緑色の光を出射する色変換材料は、具体的には、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥｕといったＧａＮ系半導体発光素子から出射された青色の光によって励起される緑色発光蛍光体粒子から成り、赤色の光を出射する色変換材料は、具体的には、ＣａＳ：ＥｕといったＧａＮ系半導体発光素子から出射された青色の光によって励起される赤色発光蛍光体粒子から成る。

実施例２にあっては、発光装置の輝度（明るさ）を増加させるためにＧａＮ系半導体発光素子の駆動電流（動作電流）を増加させても、色変換材料を励起するＧａＮ系半導体発光素子における発光波長のシフトが生じないので、色変換材料の励起効率が変化してしまい、色度が変化し、色合いが均一な発光装置を得ることが困難であるといった問題の発生を、確実に回避することができる。

実施例３は、本発明の画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法での使用に適した画像表示装置に関する。実施例３の画像表示装置は、画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置であって、このＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１において説明したと同じである。即ち、ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）第１導電型（具体的には、ｎ型の導電型）を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を備えた活性層１５、及び、
（Ｃ）第２導電型（具体的には、ｐ型の導電型）を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
が積層されて成る。

ここで、実施例３の画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、特に断りの無い限り、画像表示装置あるいは発光素子パネルを構成するＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。また、実施例３あるいは後述する実施例４の画像表示装置の駆動方法におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、実質的に、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例３あるいは後述する実施例４の画像表示装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子の駆動電流（動作電流）を増加させても、発光波長のシフトが生じないので、表示映像にざらつきが生じることがない。また、ピクセル（画素）間の色度座標や輝度の調整においても、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長にシフトが生じないので、色再現範囲が狭くなってしまうといった問題が発生することがない。

（１−１）第１Ａ形式の画像表示装置
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子１のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、ＧａＮ系半導体発光素子１の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。

このようなパッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置を構成する発光素子パネル５０を含む回路図を図８の（Ａ）に示し、ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルの模式的な断面図を図８の（Ｂ）に示すが、各ＧａＮ系半導体発光素子１の一方の電極（ｐ側電極あるいはｎ側電極）はコラム・ドライバ４１に接続され、各ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ側電極あるいはｐ側電極）はロウ・ドライバ４２に接続されている。各ＧａＮ系半導体発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４２によって行われ、コラム・ドライバ４１から各ＧａＮ系半導体発光素子１を駆動するための駆動電流が供給される。

発光素子パネル５０は、例えば、プリント配線板から成る支持体５１、支持体５１に取り付けられたＧａＮ系半導体発光素子１、支持体５１上に形成され、ＧａＮ系半導体発光素子１の一方の電極（ｐ側電極あるいはｎ側電極）に電気的に接続され、且つ、コラム・ドライバ４１あるいはロウ・ドライバ４２に接続されたＸ方向配線５２、ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ側電極あるいはｐ側電極）に電気的に接続され、且つ、ロウ・ドライバ４２あるいはコラム・ドライバ４１に接続されたＹ方向配線５３、ＧａＮ系半導体発光素子１を覆う透明基材５４、及び、透明基材５４上に設けられたマイクロレンズ５５から構成されている。但し、発光素子パネル５０は、このような構成に限定されるものではない。

（１−２）第１Ｂ形式の画像表示装置
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子１のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、ＧａＮ系半導体発光素子１の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、アクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。

このようなアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図を図９に示すが、各ＧａＮ系半導体発光素子１の一方の電極（ｐ側電極あるいはｎ側電極）はドライバ４５に接続され、ドライバ４５は、コラム・ドライバ４３及びロウ・ドライバ４４に接続されている。また、各ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ側電極あるいはｐ側電極）は接地線に接続されている。各ＧａＮ系半導体発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４４によるドライバ４５の選択によって行われ、コラム・ドライバ４３から各ＧａＮ系半導体発光素子１を駆動するための輝度信号がドライバ４５に供給される。

（２）第２形式の画像表示装置
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子１のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型の画像表示装置。

このようなパッシブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図８の（Ａ）に示したと同様であるし、アクティブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図９に示したと同様であるので、詳細な説明は省略する。また、ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０等の概念図を図１０に示すが、発光素子パネル５０から出射された光は投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０の構成、構造は、図８の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

（３）第３形式の画像表示装置
（イ）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル５０Ｒ、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル５０Ｇ、及び、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル５０Ｂ、並びに、
（ニ）赤色発光素子パネル５０Ｒ、緑色発光素子パネル５０Ｇ及び青色発光素子パネル５０Ｂから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、
を備えており、
赤色発光半導体発光素子１Ｒ、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｂのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

このようなパッシブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図８の（Ａ）に示したと同様であるし、アクティブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図９に示したと同様であるので、詳細な説明は省略する。また、ＧａＮ系半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ等の概念図を図１１に示すが、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図８の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

尚、このような画像表示装置にあっては、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、発光素子パネル５０Ｒを構成する半導体発光素子１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、発光素子パネル５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｇ，１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

（４）第４形式の画像表示装置
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子１０１、及び、
（ロ）ＧａＮ系半導体発光素子１０１から出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、高温ポリシリコンタイプの薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置５８。以下においても同様）、
を備えており、
光通過制御装置である液晶表示装置５８によってＧａＮ系半導体発光素子１０１から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

尚、ＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができる。画像表示装置の概念図を図１２に示す例においては、ＧａＮ系半導体発光素子１０１の数は１つであり、ＧａＮ系半導体発光素子１０１はヒートシンク１０２に取り付けられている。ＧａＮ系半導体発光素子１０１から出射された光は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂といった透光性物質による導光部材やミラー等の反射体から成る光案内部材５９によって案内され、液晶表示装置５８に入射する。液晶表示装置５８から出射された光は、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。ＧａＮ系半導体発光素子１０１は、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることができる。

また、赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１０１Ｒ、及び、赤色を発光する半導体発光素子１０１Ｒから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｒ）、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｇ、及び、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｇから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｇ）、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｂ、及び、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｂから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｂ）、並びに、これらのＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから出射された光を案内する光案内部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂ、及び、１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）を備えた画像表示装置とすれば、カラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置を得ることができる。尚、図１３に概念図を示す例は、カラー表示のプロジェクション型画像表示装置である。

尚、このような画像表示装置にあっては、半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、半導体発光素子１０１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、半導体発光素子１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

（５）第５形式の画像表示装置
（イ）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０、及び、
（ロ）ＧａＮ系半導体発光素子１から出射された出射光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置（液晶表示装置５８）によってＧａＮ系半導体発光素子１から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

発光素子パネル５０等の概念図を図１４に示すが、発光素子パネル５０の構成、構造は、図８の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、発光素子パネル５０から出射された光の通過／非通過、明るさは、液晶表示装置５８の作動によって制御されるので、発光素子パネル５０を構成するＧａＮ系半導体発光素子１は、常時、点灯されていてもよいし、適切な周期で点灯／非点灯を繰り返してもよい。そして、発光素子パネル５０から出射された光は液晶表示装置５８に入射し、液晶表示装置５８から出射された光は、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。

（６）第６形式の画像表示装置
（イ）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル５０Ｒ、及び、赤色発光素子パネル５０Ｒから出射された出射光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｒ）、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル５０Ｇ、及び、緑色発光素子パネル５０Ｇから出射された出射光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｇ）、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル５０Ｂ、及び、青色発光素子パネル５０Ｂから出射された出射光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｂ）、並びに、
（ニ）赤色光通過制御装置５８Ｒ、緑色光通過制御装置５８Ｇ及び青色光通過制御装置５８Ｂを通過した光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、
を備えており、
光通過制御装置５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂによってこれらの発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

ＧａＮ系半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ等の概念図を図１５に示すが、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから出射された光は、光通過制御装置５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂによって通過／非通過が制御され、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図８の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

尚、このような画像表示装置にあっては、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、発光素子パネル５０Ｒを構成する半導体発光素子１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、発光素子パネル５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｇ，１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

（７）第７形式の画像表示装置
（イ）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒ、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ、及び、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂ、並びに、
（ニ）赤色発光半導体発光素子１Ｒ、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｂのそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、更には、
（ホ）１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置５８によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ等の概念図を図１６に示すが、半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５７から出射したこれらの光は光通過制御装置５８によって通過／非通過が制御され、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。このような画像表示装置にあっては、半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、半導体発光素子１０１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、半導体発光素子１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

（８）第８形式の画像表示装置
（イ）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル５０Ｒ、
（ロ）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル５０Ｇ、及び、
（ハ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル５０Ｂ、並びに、
（ニ）赤色発光素子パネル５０Ｒ、緑色発光素子パネル５０Ｇ及び青色発光素子パネル５０Ｂのそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、更には、
（ホ）１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置５８によってこれらの発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

ＧａＮ系半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ等の概念図を図１７に示すが、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５７から出射したこれらの光は光通過制御装置５８によって通過／非通過が制御され、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図８の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

尚、このような画像表示装置にあっては、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、発光素子パネル５０Ｒを構成する半導体発光素子１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、発光素子パネル５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｇ，１Ｂを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

実施例４も、本発明の画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法での使用に適した画像表示装置に関する。実施例４の画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットＵＮが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子を構成するＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１において説明したと同じであり、
（Ａ）第１導電型（具体的には、ｎ型の導電型）を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を備えた活性層１５、及び、
（Ｃ）第２導電型（具体的には、ｐ型の導電型）を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
が積層されて成る。

尚、このような画像表示装置にあっては、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のいずれかを、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすればよく、場合によっては、例えば、赤色を発光する発光素子をＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成してもよい。

ここで、実施例４の画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、発光素子ユニットＵＮの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。

（９）第９形式及び第１０形式の画像表示装置
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、各発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置、及び、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型のカラー表示の画像表示装置。

例えば、このようなアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図を図１８に示すが、各ＧａＮ系半導体発光素子１（図１８においては、赤色を発光する半導体発光素子を「Ｒ」で示し、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子を「Ｇ」で示し、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子を「Ｂ」で示す）の一方の電極（ｐ側電極あるいはｎ側電極）はドライバ４５に接続され、ドライバ４５は、コラム・ドライバ４３及びロウ・ドライバ４４に接続されている。また、各ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ側電極あるいはｐ側電極）は接地線に接続されている。各ＧａＮ系半導体発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４４によるドライバ４５の選択によって行われ、コラム・ドライバ４３から各ＧａＮ系半導体発光素子１を駆動するための輝度信号がドライバ４５に供給される。赤色を発光する半導体発光素子Ｒ、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｇ、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｂの選択は、ドライバ４５によって行われ、これらの赤色を発光する半導体発光素子Ｒ、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｇ、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｂのそれぞれの発光／非発光状態は時分割制御されてもよく、あるいは又、同時に発光されてもよい。尚、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズを経由して、スクリーンに投影される。

（１０）第１１形式の画像表示装置
２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの出射光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（例えば、液晶表示装置）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

尚、このような画像表示装置の概念図は図１０に示したと同様である。そして、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズを経由して、スクリーンに投影される。

実施例５は、本発明の面状光源装置の駆動方法での使用に適した面状光源装置及び係る面状光源装置を備えた液晶表示装置組立体（具体的には、カラー液晶表示装置組立体）に関する。実施例５の面状光源装置は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置である。また、実施例５のカラー液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、このカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体である。

そして、面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１において説明したと同じである。即ち、ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）第１導電型（具体的には、ｎ型の導電型）を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を備えた活性層１５、及び、
（Ｃ）第２導電型（具体的には、ｐ型の導電型）を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
が積層されて成る。

実施例５あるいは後述する実施例６の面状光源装置の駆動方法におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法は、実質的に、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。面状光源装置（バックライト）の輝度（明るさ）を増加させるためにＧａＮ系半導体発光素子の駆動電流（動作電流）を増加させても、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長にシフトが生じないので、色再現範囲が狭くなったり、変化するといった問題が生じることがない。

実施例５の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を図１９の（Ａ）に模式的に示し、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図１９の（Ｂ）に示し、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図を図２０に示す。

実施例５のカラー液晶表示装置組立体２００は、より具体的には、
（ａ）透明第１電極２２４を備えたフロント・パネル２２０、
（ｂ）透明第２電極２３４を備えたリア・パネル２３０、及び、
（ｃ）フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０との間に配された液晶材料２２７、
から成る透過型のカラー液晶表示装置２１０、並びに、
（ｄ）光源としての半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを有する面状光源装置（直下型のバックライト）２４０、
を備えている。ここで、面状光源装置（直下型のバックライト）２４０は、リア・パネル２３０に対向（対面）して配置され、カラー液晶表示装置２１０をリア・パネル側から照射する。

直下型の面状光源装置２４０は、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４とを備えた筐体２４１から構成されている。そして、透過型のカラー液晶表示装置２１０の端部は、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４とによって、スペーサ２４５Ａ，２４５Ｂを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４との間には、ガイド部材２４６が配置されており、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置２１０がずれない構造となっている。筐体２４１の内部であって上部には、拡散板２５１が、スペーサ２４５Ｃ、ブラケット部材２４７を介して、内側フレーム２４４に取り付けられている。また、拡散板２５１の上には、拡散シート２５２、プリズムシート２５３、偏光変換シート２５４といった光学機能シート群が積層されている。

筐体２４１の内部であって下部には、反射シート２５５が備えられている。ここで、この反射シート２５５は、その反射面が拡散板２５１と対向するように配置され、筐体２４１の底面２４２Ａに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート２５５は、例えば、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート２５５は、赤色を発光する複数のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子１Ｒ、緑色を発光する複数のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ、青色を発光する複数のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂから出射された光や、筐体２４１の側面２４２Ｂによって反射された光を反射する。こうして、複数の半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから出射された赤色、緑色及び青色が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。この照明光は、拡散板２５１、拡散シート２５２、プリズムシート２５３、偏光変換シート２５４といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置２１０を背面から照射する。

発光素子の配列状態は、例えば、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子１Ｒ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂを１組とした発光素子列を水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを垂直方向に複数本、並べる配列とすることができる。そして、発光素子列を構成する各発光素子の個数は、例えば、（２つの赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子，２つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）であり、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子の順に配列されている。

図２０に示すように、カラー液晶表示装置２１０を構成するフロント・パネル２２０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板２２１と、第１の基板２２１の外面に設けられた偏光フィルム２２６とから構成されている。第１の基板２２１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層２２３によって被覆されたカラーフィルター２２２が設けられ、オーバーコート層２２３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２２４が形成され、透明第１電極２２４上には配向膜２２５が形成されている。一方、リア・パネル２３０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板２３１と、第２の基板２３１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）２３２と、スイッチング素子２３２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２３４と、第２の基板２３１の外面に設けられた偏光フィルム２３６とから構成されている。透明第２電極２３４を含む全面には配向膜２３５が形成されている。フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子２３２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号２３７は、スイッチング素子２３２とスイッチング素子２３２との間に設けられた絶縁層である。

尚、これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。

赤色発光の半導体発光素子１Ｒ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂのそれぞれは、図２に示した構造を有し、駆動回路に接続されている。

尚、面状光源装置を、複数の領域に分割し、各領域を独立して動的に制御することで、カラー液晶表示装置の輝度に関するダイナミックレンジを一層広げることが可能である。即ち、画像表示フレーム毎に面状光源装置を複数の領域に分割し、各領域毎に、画像信号に応じて面状光源装置の明るさを変化させる（例えば、各領域に相当する画像の領域の最大輝度に、面状光源装置の該当する領域の輝度を比例させる）ことで、画像の明るい領域にあっては面状光源装置の該当する領域を明るくし、画像の暗い領域にあっては面状光源装置の該当する領域を暗くすることにより、カラー液晶表示装置のコントラスト比を大幅に向上させることができる。更には、平均消費電力も低減できる。

実施例６は、実施例５の変形である。実施例５にあっては、面状光源装置を直下型とした。一方、実施例６にあっては、面状光源装置をエッジライト型とする。実施例６のカラー液晶表示装置組立体の概念図を図２１に示す。尚、実施例６におけるカラー液晶表示装置の模式的な一部断面図は、図２０に示した模式的な一部断面図と同様である。

実施例６のカラー液晶表示装置組立体２００Ａは、
（ａ）透明第１電極２２４を備えたフロント・パネル２２０、
（ｂ）透明第２電極２３４を備えたリア・パネル２３０、及び、
（ｃ）フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０との間に配された液晶材料２２７、
から成る透過型のカラー液晶表示装置２１０、並びに、
（ｄ）導光板２７０及び光源２６０から成り、カラー液晶表示装置２１０をリア・パネル側から照射する面状光源装置（エッジライト型のバックライト）２５０、
を備えている。ここで、導光板２７０は、リア・パネル２３０に対向（対面）して配置されている。

光源２６０は、例えば、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から構成されている。尚、これらの半導体発光素子は、具体的には図示していない。緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子は、実施例１において説明したＧａＮ系半導体発光素子と同様とすることができる。また、カラー液晶表示装置２１０を構成するフロント・パネル２２０及びリア・パネル２３０の構成、構造は、図２０を参照して説明した実施例５のフロント・パネル２２０及びリア・パネル２３０と同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。

例えば、ポリカーボネート樹脂から成る導光板２７０は、第１面（底面）２７１、この第１面２７１と対向した第２面（頂面）２７３、第１側面２７４、第２側面２７５、第１側面２７４と対向した第３側面２７６、及び、第２側面２７４と対向した第４側面を有する。導光板２７０のより具体的な形状は、全体として、楔状の切頭四角錐形状であり、切頭四角錐の２つの対向する側面が第１面２７１及び第２面２７３に相当し、切頭四角錐の底面が第１側面２７４に相当する。そして、第１面２７１の表面部には凹凸部２７２が設けられている。導光板２７０への光入射方向であって第１面２７１と垂直な仮想平面で導光板２７０を切断したときの連続した凸凹部の断面形状は、三角形である。即ち、第１面２７１の表面部に設けられた凹凸部２７２は、プリズム状である。導光板２７０の第２面２７３は、平滑としてもよいし（即ち、鏡面としてもよいし）、拡散効果のあるブラストシボを設けてもよい（即ち、微細な凹凸面とすることもできる）。導光板２７０の第１面２７１に対向して反射部材２８１が配置されている。また、導光板２７０の第２面２７３に対向してカラー液晶表示装置２１０が配置されている。更には、カラー液晶表示装置２１０と導光板２７０の第２面２７３との間には、拡散シート２８２及びプリズムシート２８３が配置されている。光源２６０から出射された光は、導光板２７０の第１側面２７４（例えば、切頭四角錐の底面に相当する面）から導光板２７０に入射し、第１面２７１の凹凸部２７２に衝突して散乱され、第１面２７１から出射し、反射部材２８１にて反射され、第１面２７１に再び入射し、第２面２７３から出射され、拡散シート２８２及びプリズムシート２８３を通過して、カラー液晶表示装置２１０を照射する。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明したＧａＮ系半導体発光素子、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた発光装置、画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。ＧａＮ系半導体発光素子における積層の順序は、逆であってもよい。直視型の画像表示装置にあっては、人の網膜に画像を投影する形式の画像表示装置とすることもできる。ｎ側電極とｐ側電極をＧａＮ系半導体発光素子の同じ側（上側）に形成してもよいし、基板１０を剥離して、ｎ側電極とｐ側電極とをＧａＮ系半導体発光素子の異なる側、即ち、ｎ側電極を下側、ｐ側電極を上側に形成してもよい。また、電極として、透明電極ではなく、銀やアルミニウム等の反射電極を用いた形態、長辺（長径）や短辺（短径）の異なる形態を採用することもできる。

フリップチップ構造を有するＬＥＤから成るＧａＮ系半導体発光素子１の模式的な断面図を図２２に示す。但し、図２２においては、各構成要素に斜線を付すことを省略した。ＧａＮ系半導体発光素子１の層構成は、実施例１にて説明したＧａＮ系半導体発光素子１の層構成と同じとすることができる。各層の側面等はパッシベーション膜３０５で覆われ、露出した第１ＧａＮ系化合物半導体層１３の部分の上にはｎ側電極１９Ａが形成され、ＭｇドープＧａＮ層１８上には、光反射層としても機能するｐ側電極１９Ｂが形成されている。そして、ＧａＮ系半導体発光素子１の下部は、ＳｉＯ₂層３０４、アルミニウム層３０３によって囲まれている。更には、ｐ側電極１９Ｂ及びアルミニウム層３０３は、半田層３０１，３０２によってサブマウント２１に固定されている。ここで、活性層１５から光反射層としても機能するｐ側電極１９Ｂまでの距離をＬ、活性層１５とｐ側電極１９Ｂとの間に存在する化合物半導体層の屈折率をｎ₀、発光波長をλとしたとき、
０．５（λ／ｎ₀）≦Ｌ≦（λ／ｎ₀）
を満足することが好ましい。

また、ＧａＮ系半導体発光素子によって半導体レーザを構成することができる。このような半導体レーザの層構成として、ＧａＮ基板上に以下の層が順次形成された構成を例示することができる。尚、発光波長は約４５０ｎｍである。
（１）厚さ３μｍ、ＳｉドープのＧａＮ層（ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³）
（２）合計厚さ１μｍの超格子層（厚さ２．４ｎｍ、ＳｉドープのＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層と厚さ１．６ｎｍ、ＳｉドープのＧａＮ層とを１組としたとき、２５０組が積層された構造であり、ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³）
（３）厚さ１５０ｎｍ、ＳｉドープのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層（ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³）
（４）厚さ５ｎｍのアンドープＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層
（５）多重量子井戸構造を有する活性層（下から、厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層／厚さ１５ｎｍのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層から成る障壁層／厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層／厚さ１５ｎｍのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層から成る障壁層／厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層／厚さ１５ｎｍのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層から成る障壁層／厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層）
（６）厚さ１０ｎｍのアンドープＧａＮ層
（７）合計厚さ２０ｎｍの超格子層（厚さ２．４ｎｍ、ＭｇドープのＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層と厚さ１．６ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層とを１組としたとき、５組が積層された構造であり、ドーピング濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³）
（８）厚さ１２０ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層（ドーピング濃度は１×１０¹⁹／ｃｍ³）
（９）合計厚さ５００ｎｍの超格子層（厚さ２．４ｎｍ、ＭｇドープのＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層と厚さ１．６ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層とを１組としたとき、１２５組が積層された構造であり、ドーピング濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³）
（１０）厚さ２０ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層（ドーピング濃度は１×１０²⁰／ｃｍ³）、及び、
（１１）厚さ５ｎｍ、ＭｇドープのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層（ドーピング濃度は１×１０²⁰／ｃｍ³）

１，１０１・・・ＧａＮ系半導体発光素子、ＵＮ・・・発光素子ユニット、１０・・・基板、１１・・・バッファ層、１２・・・アンドープのＧａＮ層、１３・・・ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、１４・・・アンドープＧａＮ層、１５・・・活性層、１６・・・アンドープＧａＮ層、１７・・・ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、１８・・・ＭｇドープのＧａＮ層、１９Ａ・・・ｎ側電極、１９Ｂ・・・ｐ側電極、２１・・・サブマウント、２２・・・プラスチックレンズ、２３Ａ・・・金線、２３Ｂ・・・外部電極、２４・・・リフレクターカップ、２５・・・ヒートシンク、４１，４３・・・コラム・ドライバ、４２，４４・・・ロウ・ドライバ、４５・・・ドライバ、５０・・・発光素子パネル、５１・・・支持体、５２・・・Ｘ方向配線、５３・・・Ｙ方向配線、５４・・・透明基材、５５・・・マイクロレンズ、５６・・・投影レンズ、５７・・・ダイクロイック・プリズム、５８・・・液晶表示装置、５９・・・光案内部材、１０２・・・ヒートシンク、２００，２００Ａ・・・カラー液晶表示装置組立体、２１０・・・カラー液晶表示装置、２２０・・・フロント・パネル、２２１・・・第１の基板、２２２・・・カラーフィルター、２２３・・・オーバーコート層、２２４・・・透明第１電極、２２５・・・配向膜、２２６・・・偏光フィルム、２２７・・・液晶材料、２３０・・・リア・パネル、２３１・・・第２の基板、２３２・・・スイッチング素子、２３４・・・透明第２電極、２３５・・・配向膜、２３６・・・偏光フィルム、２４０・・・面状光源装置、２４１・・・筐体、２４２Ａ・・・筐体の底面、２４２Ｂ・・・筐体の側面、２４３・・・外側フレーム、２４４・・・内側フレーム、２４５Ａ，２４５Ｂ・・・スペーサ、２４６・・・ガイド部材、２４７・・・ブラケット部材、２５１・・・拡散板、２５２・・・拡散シート、２５３・・・プリズムシート、２５４・・・偏光変換シート、２５５・・・反射シート、２５０・・・面状光源装置、２６０・・・光源、２７０・・・導光板、２７１・・・導光板の第１面、２７２・・・第１面における凹凸部、２７３・・・導光板の第２面、２７４・・・導光板の第１側面、２７５・・・導光板の第２側面、２７６・・・導光板の第３側面、２８１・・・反射部材、２８２・・・拡散シート、２８３・・・プリズムシート、３０１，３０２・・・半田層、３０３・・・アルミニウム層、３０４・・・ＳｉＯ₂層、３０４・・・パッシベーション膜

Claims (19)

1. 第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
   キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止するＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
2. キャリアの注入を中止した後にも、発光輝度の値は増加し、発光輝度の値が最大値になった後、発光輝度の値を直ちに減少させる請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
3. 第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
   キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止するＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
4. 第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成るＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
   キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止するＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
5. 井戸層はＩｎＧａＮ系化合物半導体層から成る請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
6. キャリアの注入の開始からキャリアの注入の中止に至るまでの時間は、１０ナノ秒以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
7. キャリアの注入量を、活性層１ｃｍ²当たりの電流量で換算したとき、１０アンペア／ｃｍ²以上である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
8. キャリアの注入量を、活性層１ｃｍ²当たりの電流量で換算したとき、１００アンペア／ｃｍ²以上である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
9. キャリアの注入量を、活性層１ｃｍ²当たりの電流量で換算したとき、３００アンペア／ｃｍ²以上である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
10. 発光波長は、５００ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
11. 画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止する画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
12. 画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止する画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
13. 画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法であって、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する画像表示装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動方法。
14. 透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置の駆動方法であって、
    面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止する面状光源装置の駆動方法。
15. 透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置の駆動方法であって、
    面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止する面状光源装置の駆動方法。
16. 透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置の駆動方法であって、
    面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する面状光源装置の駆動方法。
17. ＧａＮ系半導体発光素子と、該ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光の有する波長と異なる波長を有する光を出射する色変換材料とから成る発光装置の駆動方法であって、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、発光輝度の値が一定となる以前にキャリアの注入を中止する発光装置の駆動方法。
18. ＧａＮ系半導体発光素子と、該ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光の有する波長と異なる波長を有する光を出射する色変換材料とから成る発光装置の駆動方法であって、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるエネルギー・バンドの傾きに変化が生じる以前に、キャリアの注入を中止する発光装置の駆動方法。
19. ＧａＮ系半導体発光素子と、該ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの出射光の有する波長と異なる波長を有する光を出射する色変換材料とから成る発光装置の駆動方法であって、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、第１導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、井戸層を備えた活性層、及び、第２導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層が積層されて成り、
    キャリアの注入の開始によって発光を開始させた後、キャリアの注入に起因した活性層内におけるスクリーニングが生じる以前に、キャリアの注入を中止する発光装置の駆動方法。