KR20090098690A - ＧａＮ계 반도체 발광 소자, 발광 소자 조립체, 발광 장치,ＧａＮ계 반도체 발광 소자의 제조 방법, ＧａＮ계 반도체발광 소자의 구동 방법 및 화상 표시 장치 - Google Patents
ＧａＮ계 반도체 발광 소자, 발광 소자 조립체, 발광 장치,ＧａＮ계 반도체 발광 소자의 제조 방법, ＧａＮ계 반도체발광 소자의 구동 방법 및 화상 표시 장치 Download PDFInfo
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Abstract
GaN계 반도체 발광 소자는, (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층, (B) 활성층, (C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층, (D) 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극, (E) 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극, (F) 도핑되지 않은(undoped) GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및; (G) 적층 구조체 또는 p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 구비한다. 활성층과 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 활성층 측으로부터, 불순물 확산 방지층과 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있다.
GaN, 반도체, 발광, 활성층, 불순물, 적층, 접착제층, 패널
Description
본 발명은, 그 전체 내용이 본원 명세서에 참고용으로 병합되어 있는, 2008년 3월 14일자로 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 제2008-066595호에 관련된 주제를 포함한다.
본 발명은, GaN계 반도체 발광 소자, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자를 각각 가지는(구비한) 발광 소자 조립체 및 발광 장치, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자를 하나의 실시형태에 따라서 제조하는 방법, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법 및, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자를 가지는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
질화 갈륨(GaN)계 화합물 반도체로 이루어지는 활성층을 가지는(구비한) 발광 소자(GaN계 반도체 발광 소자)에서는, 활성층의 화합물 결정(compound crystal) 조성이나 두께를 변화시키는 것에 의해서 밴드갭 에너지를 제어하고, 이것에 의해, 자외(紫外)로부터 적외(赤外)까지의 넓은 범위에 걸치는 발광 파장을 실현할 수가 있다. 그리고, 이미, 여러가지 색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 시판되고 있으며, 화상 표시 장치나 조명 장치, 검사(testing) 장치, 소독용 광원 등 폭넓은 용도에 이용되고 있다. 또, 청자색(靑紫色)을 발광하는 반도체 레이저나 발광 다이오드(LED)도 개발되고 있으며, 대용량 광 디스크의 기입(書入; writing)/판독(讀取; reading)용 픽업으로서 사용되고 있다.
일반적으로, GaN계 반도체 발광 소자는, n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층이, 순차적으로 적층된 구조를 가진다.
종래기술에서는, 예를 들면 활성층의 위쪽에, Mg 도핑된 AlGaN층 및 Mg 도핑된 GaN층으로 이루어지는 초격자 구조를 가지는 제2 GaN계 화합물 반도체층을 형성(배치)하고, 이 초격자 구조에는 균일한 도핑 또는 변조 도핑이 행해지고 있다. 이와 같은 초격자 구조를 가지는 제2 GaN계 화합물 반도체층을 형성(배치)함으로써, 정공(正孔; hole) 농도를 증가시키는 효과가 있다고 보고되어 있다(예를 들면, K. Kumakura and N.Kobayashi, Jpn. J. Appl. Phys. vol. 38(1999) pp.L1012; P.Kozodoy et al., Appl. Phys. Lett. 75, 2444(1999) 및; P.Kozodoy et al. , Appl. Phys. Lett. 74, 3681 (1999) 참조). 이 기술에서는, 왜곡(strain)에 기인 한 압전기 효과(piezoelectric effect)에 의해 2차원적으로 고농도의 정공을 얻고 있지만, 초격자 구조의 주기를 최적화하는 것에 의해, 제2 GaN계 화합물 반도체층의 두께 방향의 전도(傳導; conduction)에 관해서도 마찬가지 효과(즉, 직렬 저항의 저감)를 얻을 수 있다고 보고되어 있다.
그렇지만, 상술한 초격자 구조에서도, 활성층 중의 정공 농도를 증가시키는 효과는 충분하지 않고, 더 높은 발광 효율을 달성하기 위한 기술이 강하게 요망되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 구성(구조)을 가지는 GaN계 반도체 발광 소자, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자를 각각 가지는(구비한) 발광 소자 조립체 및 발광 장치, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자를 하나의 실시형태에 따라서 제조하는 방법, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법 및, 이러한 GaN계 반도체 발광 소자를 가지는(구비한) 화상 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자는, (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층, (B) 활성층, (C) p형 도전형 의 제2 GaN계 화합물 반도체층, (D) 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극 및, (E) 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극을 구비하고, 활성층과 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 활성층 측으로부터, (F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및, 본 발명의 제1 실시형태에 따르면 (G) 적층 구조체가, 또는 본 발명의 제2 실시형태에 따르면 (G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 적층 구조체는, 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함한다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 제2 GaN계 화합물 반도체층에 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1개 배치되어 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 발광 소자 조립체는, 상기한 본 발명의 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자가, 지지 부재 상에 배치되어 있다. 또, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 발광 소자 조립체는, 상기한 본 발명의 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자가, 지지 부재 상에 배치되어 있다.
본 발명의 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 발광 장치는, (a) GaN계 반도체 발광 소자 및, (b) GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광에 의해서 여기 되고, 그 출사광과는 다른 파장의 광을 출사하는 색 변환 재료를 포함한다. 본 발명의 제1 실시형태에 따른 발광 장치에 있어서, GaN계 반도체 발광 소자는, 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자로 구성되어 있다. 제2 실시형태에 따른 발광 장치에 있어서, GaN계 반도체 발광 소자는, 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자로 구성되어 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 화상 표시 장치는, 화상을 표시하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자를 포함하고 있고, GaN계 반도체 발광 소자는, 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자로 구성되어 있다. 또, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치는, 화상을 표시하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자를 포함하고 있고, GaN계 반도체 발광 소자는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자로 구성되어 있다.
제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치가 컬러 화상 표시 장치인 경우, 그 화상 표시 장치는 적어도, 파란색(靑色)을 발광하는 제1 발광 소자, 초록색(綠色)을 발광하는 제2 발광 소자 및, 빨간색(赤色)을 발광하는 제3 발광 소자를 포함하고 있다. 본 발명의 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자는, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자 중의 적어도 1개(1종류)를 구성하도록 하면 좋다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자, 그 제1 실시형태에 따른 발광 소자 조립체에서의 GaN계 반도체 발광 소자, 그 제1 실시형태에 따른 발광 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자, 또는 그 제1 실시형태에 따른 화상 표시 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자(이하, 이들을 총칭해서 "제1 GaN계 반도체 발광 소자"라고 부른다)에서는, 적층 유닛을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 동일한 조성을 가지도록 할 수가 있다. 또, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자, 그 제2 실시형태에 따른 발광 소자 조립체에서의 GaN계 반도체 발광 소자, 그 제2 실시형태에 따른 발광 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자, 또는 그 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자(이하, 이들을 총칭해서 "제2 GaN계 반도체 발광 소자"라고 부른다)에서는, p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층과 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 동일한 조성을 가지도록 할 수가 있다.
제1 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 적층 유닛을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하도록 할 수가 있다. 또, 제2 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하도록 할 수가 있다.
제1 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 적층 유닛을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 적층 유닛을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 동일한 조성을 가지는 제1 층, 제1 층의 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층 및, 제1 층의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지도록 할 수가 있다. 이 경우에 있어서, 적층 유닛을 구성하는 도핑되 지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제1 층, 도핑되지 않은 InxGa(1-x)N(단, 0〈x≤0.3)으로 이루어지는 제2 층 및, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지도록 할 수 있다. 또, 활성층은, InyGa(1-y)N층을 포함하고, 여기서 x≤y이다.
제2 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층과 동일한 조성을 가지는 제1 층, 제1 층의 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층 및, 제1 층의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지도록 할 수가 있다. 이 경우에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제1 층, 도핑되지 않은 InxGa(1-x)N(단, 0〈x≤0.3)으로 이루어지는 제2 층 및, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지도록 할 수 있다. 또, 활성층은, InyGa(1-y)N층을 포함할 수 있고, 여기서 x≤y이다.
이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제1 GaN계 반도체 발광 소자의 각각에 있어서, 적층 구조체는, 적층 유닛을 1개∼(乃至)10개 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제2 GaN계 반도체 발광 소자의 각각에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 1개∼10개 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제1 GaN계 반도체 발광 소자의 각각에 있어서, 적층 유닛을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층에서의 p형 불순물의 농도는, 1×1018/㎤∼4×1020/㎤, 더 바람직하게는 1×1019/㎤∼2×1020/㎤인 것이 바람직하다. 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제2 GaN계 반도체 발광 소자의 각각에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에서의 p형 불순물의 농도는, 1×1018/㎤∼4×1020/㎤, 더 바람직하게는 1×1019/㎤∼2×1020/㎤인 것이 바람직하다.
또, 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 각 제1 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 적층 유닛을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 2원자층 두께∼50㎚의 범위내이도록 할 수 있고, 적층 유닛을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 2원자층 두께∼50㎚의 범위내이도록 할 수 있으며, 또 적층 구조체의 두께는, 5㎚∼200㎚의 범위내이도록 할 수가 있다. 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제2 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 2원자층 두께∼50㎚의 범위내이도록 할 수 있고, 제3 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 5㎚∼200㎚의 범위내이도록 할 수가 있다.
또, 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제1 GaN계 반도체 발광 소자 또는 제2 GaN계 반도체 발광 소자(이하, 이들을 총칭해서 "GaN계 반 도체 발광 소자 등"이라고 부르는 경우가 있다)의 각각에 있어서, 활성층에 흘리는(인가되는) 전류의 밀도(동작 전류 밀도)는, 50 암페어/㎠ 이상, 더 바람직하게는 100암페어/㎠ 이상, 한층더 바람직하게는 200암페어/㎠ 이상인 것이 바람직하다.
이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 GaN계 반도체 발광 소자 등에 있어서, 활성층의 면적은, 바람직하게는 1×10-12㎡∼1×10-8㎡, 더 바람직하게는 1×10-11㎡∼1×10-9㎡인 것이 바람직하다.
이상으로 설명한 바람직한 실시형태 또는 구성을 포함하는 GaN계 반도체 발광 소자 등에 있어서, GaN계 반도체 발광 소자의 두께는, 1×10-7m∼1×10-5m, 바람직하게는 1×10-6m∼1×10-5m인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법은, 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 GaN계 반도체 발광 소자의 어느것인가를 제1 실시형태에 따라서 제조하는 방법이며, 적층 유닛을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고, 활성층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고 있는 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법으로서, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층, 불순물 확산 방지층, 적층 구조체, 제2 GaN계 화합물 반도체층을 순차적으로 형성하고, 활성층에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층 을 형성할 때의 온도보다도 높은 온도에서, 적층 유닛을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성한다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법은, 이상으로 설명한 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 GaN계 반도체 발광 소자의 어느것인가를 제2 실시형태에 따라서 제조하는 방법이며, 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고, 활성층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고 있는 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법으로서, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층, 불순물 확산 방지층, 적층 구조체, 제2 GaN계 화합물 반도체층을, 순차적으로 형성하고, 활성층에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성할 때의 온도보다도 높은 온도에서, 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성한다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법은, 상술한 여러가지 바람직한 실시형태 또는 구성을 포함하는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 어느것인가의 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법이며, 활성층에, 50암페어/㎠ 이상, 바람직하게는 100암페어/㎠ 이상, 한층더 바람직하게는 200암페어/㎠ 이상의 전류 밀도(동작 전류 밀도)의 전류를 흘리는(인가하는) 것이다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법은, 상 술한 여러가지 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 어느것인가의 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법이며, 활성층에, 50암페어/㎠ 이상, 바람직하게는 100암페어/㎠ 이상, 한층더 바람직하게는 200암페어/㎠ 이상의 전류 밀도(동작 전류 밀도)의 전류를 흘리는(인가하는) 것을 특징으로 한다.
GaN계 반도체 발광 소자의 동작 전류 밀도는, 동작 전류값을 활성층의 면적(접합 영역의 면적)으로 나누어서 얻은 값으로서 규정한다. 즉, 시판되고 있는(commercially available) GaN계 반도체 발광 소자는, 여러가지 패키지 형태를 가질 뿐만 아니라, 용도나 광량에 따라서 GaN계 반도체 발광 소자의 크기도 다르다(변화한다). 또, GaN계 반도체 발광 소자의 크기에 따라서 표준적인 구동 전류(동작 전류)가 다르다. 이와 같이, 특성의 전류값 의존성을 직접 비교하는 것은 곤란하다. 본 발명에서는, 일반화 목적을 위해서, 구동 전류의 값 그 자체 대신에, 이와 같은 구동 전류값을 활성층의 면적(접합 영역 면적)으로 나누어서 얻은 동작 전류 밀도(측정 단위: 암페어/㎠)로 표현한다.
바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자, 발광 소자 조립체, 발광 장치, GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법, GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법 또는 화상 표시 장치에서는, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 제2 GaN계 화합물 반도체층, 불순물 확산 방지층으로서, 예를 들면 GaN층, AlGaN층, InGaN층, AlInGaN층을 들 수가 있다. 또, 이들 화합물 반도체층은, 소망(desired)에 따라서, 붕소(B) 원자나 탈륨(Tl) 원자, 비소(As) 원자, 인(P) 원자 및 안티몬(Sb) 원자를 포함하고 있어도 좋다. 활성층 은, 예를 들면 InGaN층/GaN층의 단일 양자 우물(quantum well)(QW) 구조, 또는 InGaN층/GaN층의 다중(多重) 양자 우물(MQW) 구조로 할 수가 있다.
제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법에서는, 제1 GaN계 화합물 반도체층 등을, 발광 소자 제조용(forming) 기판에 순차적으로 형성(배치)한다. 여기서, 발광 소자 제조용 기판으로서는, 예를 들면 사파이어 기판, GaAs 기판, GaN 기판, SiC기판, 알루미늄 기판, ZnS 기판, ZnO 기판, AlN 기판, LiMgO 기판, LiGaO2 기판, MgAl2O4 기판, InP 기판, Si기판를 들 수 있으며, 이들 기판은 그의 표면(주면)에 하지층(下地層; underlying layer)이나 버퍼층을 가지고 있다. 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 발광 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자 및, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자에서는, 최종적으로, 발광 소자 제조용 기판이 남아 있는 경우 및, 발광 소자 제조용 기판이 제거되는 경우가 있다. 후자의 경우, GaN계 반도체 발광 소자는 지지 부재 상에 설치(구비)되어 있다.
제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 발광 소자 조립체에서의 지지 부재로서는, 예를 들면 상기한 발광 소자 제조용 기판으로서 예시한 것에 부가해서, 유리 기판, 금속 기판이나 금속 시트, 합금 기판이나 합금 시트, 세라믹스 기판이나 세라믹스 시트, 반도체 기판, 플라스틱 기판이나 플라스틱 시트 및 플라스틱 필름을 예시할 수가 있다. 플라스틱 필름으로서는, 예를 들면 폴리에테르술폰(PES) 필 름, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 예시할 수가 있다. 지지 부재로서는 그밖에도, 예를 들면 유리 기판에 상기한 각종 필름의 어느것인가가 접착한(붙인) 것, 유리 기판 상에 폴리이미드 수지층, 아크릴 수지층, 폴리 스틸렌 수지층, 실리콘 고무층이 형성된 것을 예시할 수가 있다. 또, 유리 기판을 금속 기판이나 플라스틱 기판으로 치환해도 좋다. 또는, 이들의 기판의 표면에 절연막이 형성된 것으로 할 수도 있다. 여기서, 절연막을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 산화 규소계 재료, 질화 규소(SiNY), 금속 산화물 고유전 절연막 등의 무기계 절연 재료 및; 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐페놀(PVP), 폴리비닐 알콜(PVA) 등의 유기계 절연 재료를 들 수가 있다. 이들 재료는, 조합해서 이용할 수 있다. 산화 규소계 재료로서는, 예를 들면 산화 실리콘(SiOX), 산화 질화 실리콘(SiON), 스핀 온 글래스(SOG), 저유전율 SiOX계 재료(폴리아릴 에테르, 시클로퍼플루오로카본 폴리머, 벤조시클로부텐, 고리형(cyclic) 불소 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 불화 아릴 에테르, 불화 폴리이미드, 비결정 카본 및 유기 SOG 등)를 예시할 수가 있다. 절연막의 형성 방법으로서는, 예를 들면 PVD법, CVD법, 스핀 코팅법, 인쇄법, 코팅법, 침지법(浸漬法; immersion method), 캐스팅법 및 스프레이법을 들 수가 있다.
이상으로 설명한 여러가지 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 발광 장치(이하, 이들을 총칭해서 "발광 장치"라고 부르는 경우가 있다)에서, GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광으로서는, 예를 들면 가시광, 자외선 및 가시광과 자외선과의 조합을 들 수가 있다.
상기 발광 장치에서는, GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광은 파란색(靑色)이며, 색 변환 재료로부터의 출사광은, 노란색(黃色) 광, 초록색(綠色) 광 및 빨간색(赤色) 광으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 광인 구성으로 할 수 있고, GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광과 색 변환 재료로부터의 출사광(예를 들면, 노란색; 빨간색 및 초록색; 노란색 및 빨간색; 초록색, 노란색 및 빨간색)이 혼색되어, 흰색(白色)을 출사하는 구성으로 할 수가 있다. 여기서, GaN계 반도체 발광 소자로부터의 파란색의 출사광에 의해서 여기되고, 빨간색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 빨간색 발광 형광체 입자, 보다 구체적으로는, (ME:Eu)S[단, ME는, Ca, Sr 및 Ba로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 원자를 나타내고; 이하에서도 마찬가지이다], (M:Sm)x(Si, Al)12(O, N)16[단, M은, Li, Mg 및 Ca로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 원자를 나타내고; 이하에서도 마찬가지이다], ME2Si5N8:Eu, (Ca:Eu)SiN2 및 (Ca:Eu)AlSiN3을 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자로부터의 파란색의 출사광에 의해서 여기되고, 초록색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 예를 들면 초록색 발광 형광체 입자, 보다 구체적으로는, (ME:Eu)Ga2S4, (M:RE)x(Si, Al)12(O, N)16[단, RE는 Tb 및 Yb를 나타낸다], (M:Tb)x(Si, Al)12(O, N)16, (M:Yb)x(Si, Al)12(O, N)16 및 Si6-ZAlzOzN8-z:Eu를 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자로부터의 파란색의 출사광에 의해서 여기되고, 노란색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 예를 들면 노란색 발광 형광체 입자, 보다 구체적으로는 YAG(이트륨-알루미늄-가닛)계 형광체 입자를 들 수가 있다. 이들 색 변환 재료는, 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 혼합해서 이용해도 좋다. 색 변환 재료를 2종류 이상 혼합해서 이용하는 경우, 노란색, 초록색 및 빨간색 이외의 색의 출사광이 색 변환 재료 혼합물(mixture)로부터 출사되는 구성으로 할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면 시안색의 광을 발광하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는, 초록색 발광 형광체 입자(예를 들면, LaPO4:Ce,Tb, BaMgAl10O17:Eu, Mn, Zn2SiO4:Mn, MgAl11O19:Ce,Tb, Y2SiO5:Ce,Tb, MgAl11O19:CE,Tb, Mn)와 파란색 발광 형광체 입자(예를 들면, BaMgAl10O17:Eu, BaMg2Al16O27:Eu, Sr2P2O7:Eu, Sr5(PO4)3Cl:Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg)5(PO4)3Cl:Eu 또는 CaWO4, CaWO4:Pb)를 혼합한 것을 이용하면 좋다.
또, GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광인 자외선에 의해서 여기되고, 빨간색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 예를 들면 빨간색 발광 형광체 입자, 보다 구체적으로는, 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:Eu를 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광인 자외선에 의해서 여기되고, 초록색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 예를 들면 초록색 발광 형광체 입자, 보다 구체적으로는 LaPO4:Ce, Tb, BaMgAl10O17:Eu, Mn, Zn2SiO4:Mn, MgAl11O19:Ce, Tb, Y2SiO5:Ce, Tb, MgAl11O19:CE, Tb, Mn, Si6-zAlzOzN8-z:Eu를 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광인 자외선에 의해서 여기되고, 파란색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 예를 들면 파란색 발광 형광체 입자, 구체적으로는, BaMgAl10O17:Eu, BaMg2Al16O27:Eu, Sr2P2O7:Eu, Sr5(PO4)3Cl:Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg)5(PO4)3Cl:Eu, CaWO4, CaWO4:Pb를 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광인 자외선에 의해서 여기되고, 노란색을 출사하는 색 변환 재료의 구체적인 예로서는, 예를 들면 노란색 발광 형광체 입자, 보다 구체적으로는, YAG계 형광체 입자를 들 수가 있다. 이들 색 변환 재료는, 단록으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 혼합해서 이용해도 좋다. 색 변환 재료를 2종류 이상 혼합해서 이용하면, 노란색, 초록색 및 빨간색 이외의 색의 출사광이 색 변환 재료 혼합품으로부터 출사되는 구성으로 할 수도 있다. 구체적으로는, 시안색의 광을 발광하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는, 상기의 초록색 발광 형광체 입자와 파란색 발광 형광체 입자를 혼합한 것을 이용하면 좋다.
색 변환 재료는, 형광체 입자에 한정되지 않는다. 색 변환 재료의 다른 예로서는, 예를 들면 간접 천이형(transition-type)의 실리콘계 재료에서, 직접 천이형과 같이, 캐리어를 효율좋게 광으로 변환시키기 위해서, 캐리어의 파동 함수를 국소화하고, 양자 효과를 이용한, 2차원 양자 우물 구조, 1차원 양자 우물 구조(양자 도트), 0차원 양자 우물 구조(양자 도트) 등의 양자 우물 구조를 적용한 발광 입자를 들 수 있다. 반도체 재료에 첨가된 희토류 원자는 껍질내(殼內; intra-shell) 천이에 의해 날카롭게 발광하는 것이 알려져 있으며, 이와 같은 기술을 적 용한 발광 입자를 들 수도 있다.
이상으로 설명한 여러가지의 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치(이하, 이들을 총칭해서 "화상 표시 장치"라고 부르는 경우가 있다)로서는, 예를 들면 이하에 설명하는 구성(구조)의 화상 표시 장치를 들 수 있다. 특별히 단정(특정)하지 않는 한, 화상 표시 장치 또는 발광 소자 패널을 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자의 수는, 화상 표시 장치에 요구되는 사양에 의거해서 결정하면 좋다. 또, 화상 표시 장치에 요구되는 사양에 의거해서, 라이트 밸브(light valve)를 더 구비하고 있는 구성으로 할 수가 있다.
(1) 제1 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널을 구비하고 있고, GaN계 반도체 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어함으로써, GaN계 반도체 발광 소자의 발광 상태를 직접적으로 시인(視認; visually observe)시킴으로써 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 직시형(直視型; direct-view type) 화상 표시 장치.
(2) 제2 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널을 구비하고 있고, GaN계 반도체 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어하고, 스크린에 투영함으로써 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 프로젝션형 화상 표시 장치.
(3) 제3 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(예를 들면, AlGaInP계 반도체 발광 소자나 GaN계 반도체 발광 소자; 이하의 설명에서도 마찬가지)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 빨간색 발광 소자 패널; (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 초록색 발광 소자 패널; (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 파란색 발광 소자 패널 및; (δ) 빨간색 발광 소자 패널, 초록색 발광 소자 패널 및 파란색 발광 소자 패널로부터 출사된 광을 1개의 광로에 집속하기(모으기) 위한 장치(예를 들면, 다이클로익 프리즘; 이하의 설명에서도 마찬가지)을 구비하고 있고, 빨간색 발광 반도체 발광 소자, 초록색 발광 GaN계 반도체 발광 소자 및 파란색 발광 GaN계 반도체 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어하는 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
(4) 제4 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자 및, (β) GaN계 반도체 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과(transmision)/비투과(non-transmision)를 제어하기 위한 일종의 라이트 밸브인 광 투과 제어장치[예를 들면, 액정 표시 장치나 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD), LCOS(Liquid Crystal On Silicon); 이하의 설명에서도 마찬가지]를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치에 의해서 GaN계 반도체 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형). 또, GaN계 반도체 발광 소자의 수는, 화상 표시 장치에 요 구되는 사양에 의거해서, 결정하면 좋고, 1개 또는 2개 이상(복수)으로 할 수가 있다. 또, GaN계 반도체 발광 소자로부터 출사된 출사광을 광 투과 제어장치로 안내하기 위한 장치(광 안내 부재)로서, 도광 부재, 마이크로렌즈 어레이, 미러나 반사판 및 집광 렌즈를 예시할 수가 있다.
(5) 제5 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널 및, (β) GaN계 반도체 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(라이트 밸브)를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치에 의해서 GaN계 반도체 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
(6) 제6 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 빨간색 발광 소자 패널 및, 빨간색 발광 소자 패널로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 빨간색광 투과 제어장치(라이트 밸브); (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 초록색 발광 소자 패널 및, 초록색 발광 소자 패널로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 초록색광 투과 제어장치(라이트 밸브); (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 파란색 발광 소자 패널 및, 파란색 발광 소자 패널로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 파란색광 투과 제어장치(라이트 밸브) 및; (δ) 빨간색광 투과 제어장치, 초록색광 투과 제어장치 및 파란색광 투과 제어장치를 투과한 광을 1개의 광로에 집속하기 위한 장치를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치에 의해서 이들 각 발광 소자 패널로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
(7) 제7 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자; (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자; (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자; (δ) 빨간색 발광 반도체 발광 소자, 초록색 발광 GaN계 반도체 발광 소자 및 파란색 발광 GaN계 반도체 발광 소자의 각각으로부터 출사된 광을 1개의 광로에 집속하기 위한 장치 및; (ε) 1개의 광로에 집속하기 위한 장치로부터 출사된 광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(라이트 밸브)를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치에 의해서 이들 각 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는, 필드 순차(field-sequential) 방식의 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
(8) 제8 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 빨간색 발광 소자 패널; (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 초록색 발광 소자 패널; (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 파란색 발광 소자 패널; (δ) 빨간색 발광 소자 패널, 초록색 발광 소자 패널 및 파란색 발광 소자 패널의 각각으로부터 출사된 광을 1개의 광로에 집속하기 위한 장치 및; (ε) 1개의 광로에 집속하기 위한 장치로부터 출사된 광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(라이트 밸브)를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치에 의해서 이들 각 발광 소자 패널로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는, 필드 순차 방식의 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
(9) 제9 구조의 화상 표시 장치
제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어함으로써, 각 발광 소자의 발광 상태를 직접적으로 시인시킴으로써 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 직시형 컬러 화상 표시 장치.
(10) 제10 구조의 화상 표시 장치
제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어하고, 스크린에 투영함으로써 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 프로젝션형 컬러 화상 표시 장치.
(11) 제11 구조의 화상 표시 장치
2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 유닛으로부터의 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(라이트 밸브)를 구비하고 있고, 발광 소자 유닛에서의 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 시분할 제어하고, 또 광 투과 제어장치에 의해서 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는, 필드 순차 방식의 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
본 발명의 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법에서, 적층 유닛, 또는 제3 GaN계 화합물 반도체층 및 그 내부에 형성되는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층의 결정 성장에서의 최고 성장 온도를 TMAX(℃), 활성층의 발광 파장을 λ로 했을 때, 활성층의 열적(熱的)인 손상 발생을 방지하기 위해서, TMAX＜1,350－0.75λ, 더 바람직하게는 TMAX＜1,250－0.75λ를 만족시키는 것이 바람직하다. GaN계 화합물 반도체로 이루어지는 각종 층의 형성 방법으로서는, 유기 금속 화학적 기상 성장법(MOCVD법)이나 MBE법, 할로겐이 수송 또는 반응에 기여하는 하이드라이드(hydride) 기상 성장법 등을 들 수가 있다.
여기서, MOCVD법에서의 유기 갈륨원 가스로서는, 트리메틸갈륨(TMG) 가스나 트리에틸갈륨(TEG) 가스를 들 수가 있고, 질소원 가스로서는, 암모니아 가스나 히드라진 가스를 들 수가 있다. n형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층의 형성에 있어서는, 예를 들면 n형 불순물(n형 도펀트)로서 규소(Si)를 첨가하면 좋다. p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층의 형성에 있어서는, 예를 들면 p형 불순물(p형 불순물)로서 마그네슘(Mg)을 첨가하면 좋다. 또, GaN계 화합물 반도체층의 구성 원자로서 알루미늄(Al) 또는 인듐(In)이 포함되는 경우, Al원으로서 트리메틸알루미늄(TMA) 가스를 이용하면 좋고, In원으로서 트리메틸인듐(TMI) 가스를 이용하면 좋다. 또, Si원으로서 모노실란 가스(SiH4 가스)를 이용하면 좋고, Mg원으로서 시클 로펜타디에닐마그네슘가스나 메틸시클로펜타디에닐 마그네슘, 비스시클로펜타디에닐마그네슘(Cp2Mg)을 이용하면 좋다. 또한, n형 불순물(n형 도펀트)로서 Si 이외에 Ge, Se, Sn, C, Ti를 들 수 있으며, p형 불순물(p형 도펀트)로서 Mg 이외에 Zn, Cd, Be, Ca, Ba, O를 들 수가 있다.
p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극(또는 컨택트층 상에 배치된 제2 전극)은, 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), Al(알루미늄), Ti(티타늄), 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 금속을 포함하는, 단층 구성 또는 다층 구성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 또는, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전 재료를 이용할 수도 있지만, 그 중에서도 광을 높은 효율로 반사시킬 수 있는 은(Ag)이나 Ag/Ni 또는 Ag/Ni/Pt를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극은, 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), Al(알루미늄), Ti(티타늄), 텅스텐(W), Cu(구리), Zn(아연), 주석(Sn) 및 인듐(In)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 금속을 포함하는, 단층 구성 또는 다층 구성을 가지는 것이 바람직하다. 그의 1예로서는, Ti/Au, Ti/Al, Ti/Pt/Au를 들 수가 있다. 제1 전극이나 제2 전극은, 예를 들면 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 PVD법으로 형성할 수가 있다. 제1 전극은 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속되어 있지만, 제1 전극이 제1 GaN계 화합물 반도체층 상에 배치되어 있어도 좋고, 제1 전극이 도전 재료층을 거쳐서 제1 GaN계 화합물 반도체층에 접속되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 제2 전극은 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속되어 있지만, 제2 전극이 제2 GaN계 화합물 반도체층 상에 배치되어 있어도 좋고, 제2 전극이 도전 재료층을 거쳐서 제2 GaN계 화합물 반도체층에 접속되어 있어도 좋다.
제1 전극이나 제2 전극 상에, 외부의 전극 또는 회로와 전기적으로 접속하기 위해서, 패드 전극을 설치해도 좋다. 패드 전극은, Ti(티타늄), 알루미늄(Al), Pt(백금), Au(금), Ni(니켈)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 금속을 포함하는, 단층 구성 또는 다층 구성을 가지는 것이 바람직하다. 또는, 패드 전극을, Ti/Pt/Au 또는 Ti/Au 등의 다층 구성으로 할 수도 있다.
GaN계 반도체 발광 소자의 발광량(휘도)의 제어를, 구동 전류의 펄스폭 제어로 행할 수 있으며, 또는 구동 전류의 펄스 밀도 제어로 행할 수 있으며, 또는 이들의 조합으로 행하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 이와 아울러, 구동 전류의 피크 전류값으로 행할 수가 있다. 이것은, 구동 전류의 피크 전류값의 변화가 GaN계 반도체 발광 소자의 발광 파장에 미치는 영향이 작기 때문이다.
구체적으로는, 예를 들면 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 어떤 발광 파장 λ0을 얻을 때의 구동 전류의 피크 전류값을 I0, 구동 전류의 펄스폭을 P0으로 하고, 본 발명의 GaN계 반도체 발광 소자 등의 동작의 1동작 주기, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법에서의 동작의 1동작 주기를 Top로 하는 예에 대해서 설명한다. 이와 같은 경우, (1) 구동 전류의 피크 전류값 I0을 제어(조정)하는 것에 의해서, GaN계 반도체 발광 소자로부터의 발광량(휘도)을 제어하고; 또 (2) 구동 전류의 펄스폭 P0을 제어하는 것에 의해서(구동 전 류의 펄스폭 제어), GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광의 발광량(밝기, 휘도)을 제어할 수 있으며; 및/또는 (3) GaN계 반도체 발광 소자의 동작의 1동작 주기 Top중에서의 펄스폭 P0을 가지는 펄스의 수(펄스 밀도)를 제어하는 것에 의해서(구동 전류의 펄스 밀도 제어), GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광의 발광량(밝기, 휘도)을 제어할 수가 있다.
상술한 GaN계 반도체 발광 소자의 발광량의 제어는, 예를 들면 (a) GaN계 반도체 발광 소자에 펄스 구동 전류를 공급하는 펄스 구동 전류 공급 수단, (b) 구동 전류의 펄스폭 및 펄스 밀도를 설정하는 펄스 구동 전류 설정 유닛 및, (c) 피크 전류값을 설정하는 유닛을 구비하는 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 회로에 의해서 달성할 수가 있다.
제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 바람직한 실시형태 및 구성을 포함하는 GaN계 반도체 발광 소자, 발광 소자 조립체, 발광 장치, GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법, GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법 및 화상 표시 장치의 각각에 있어서, GaN계 반도체 발광 소자는, 페이스업(face-up) 구조(즉, 활성층에서 발광한 광이 제2 GaN계 화합물 반도체층으로부터 출사되는 구조)를 가지고 있어도 좋고, 또는 플립칩 구조(즉, 활성층에서 발광한 광이 제1 GaN계 화합물 반도체층으로부터 출사되는 구조)를 가지고 있어도 좋다. 또, GaN계 반도체 발광 소자를, 예를 들면 포탄형(砲彈型; shell-shaped) 소자로 해도 좋고, 면 실장형(surface-mount-type) 소자로 해도 좋다.
GaN계 반도체 발광 소자의 구체적인 예로서는, 예를 들면 발광 다이오드(LED), 반도체 레이저(LD)를 예시할 수가 있다. GaN계 화합물 반도체층의 적층 구조가 발광 다이오드 구조 또는 레이저 구조를 가지는 한, 그 구조 및 구성에도 특별히 제약은 없다. 또, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자는, 상술한 바와 같은 GaN계 반도체 발광 소자와 색 변환 재료로 이루어지는 발광 장치 및 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형) 이외에, 평면형(planar) 광원 장치(백라이트); 컬러 액정 표시 장치 조립체를 포함하는 액정 표시 장치 조립체; 가변 색 조명을 위한 광원; 디스플레이; 자동차, 전철, 선박, 항공기 등의 수송수단(vehicles)에서의 램프 도구(燈具; lamp fitting)나 등불(燈火; light)(예를 들면, 전조등, 후미등, 하이 마운트 스톱 라이트, 스몰 라이트, 방향 지시등, 안개등, 실내등, 미터패널용(meter-panel) 라이트, 각종 버튼에 내장된 광원, 행선지 표시램프, 비상등 및 비상구 유도등 등); 건축물에서의 각종 램프 도구나 등불(예를 들면, 외등, 실내등, 조명 장치, 비상등 및 비상구 유도등 등); 가로등; 교통 신호의 표시 램프 도구나 간판, 기계, 장치 등에서의 각종 표시 램프 도구; 터널이나 지하 통로 등에서의 조명도구나 채광부(採光部; lighting parts); 생물 현미경 등의 각종 검사 장치에서의 특수 조명; 광을 이용한 살균장치; 광촉매와 조합한 냄새제거·살균장치; 사진이나 반도체 리소그래피에서의 노광 장치; 광을 변조해서 공간 또는 광섬유나 도파로를 경유하여 정보를 전달하는 장치에 적용할 수가 있다.
제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자를 평면형 광원 장치에 적용하는 경우에 있어서는, 상술한 바와 같이, 광원은, 파란색을 발광하는 제1 발광 소자, 초록색을 발광하는 제2 발광 소자 및, 빨간색을 발광하는 제3 발광 소자를 구비하고 있고, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자는, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자 중의 적어도 1개(1종류)의 발광 소자를 구성하는 할 수가 있다. 그렇지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 평면형 광원 장치에서의 광원을 본 발명의 실시형태의 어느것인가에 따른 1개 또는 2개 이상(복수)의 발광 장치로 구성할 수도 있다. 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 수는, 1개라도 좋고, 2개 이상(복수)이더라도 좋다. 평면형 광원 장치는, 2종류의 평면형 광원 장치(백라이트), 즉 예를 들면 일본 공개실용신안공보 소(實開昭)63-187120호나 일본 공개특허공보 제(特開)2002－277870호에 개시된 직하형(直下型; direct-type)의 평면형 광원 장치 및, 예를 들면 일본 공개특허공보 제2002－131552호에 개시된 에지 라이트형("사이드 라이트형"이라고도 불린다)의 평면형 광원 장치로 할 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자의 수는 본질적으로 임의로, 평면형 광원 장치에 요구되는 사양에 의거해서 결정하면 좋다. 액정 표시 장치와 대향하고, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자가 배치되고, 액정 표시 장치와 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자와의 사이에는, 확산판, 확산 시트, 프리즘 시트, 편광 변환 시트를 포함하는 광학 기능 시트군이나, 반사 시트가 배치되어 있다.
본 발명의 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자에는, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 적층되어 이루어지는 적층 유닛을 적어도 1개 구비한 적층 구조체가 포함(설치)되어 있으며, 또는 제2 GaN계 화합물 반도체층에 가까운 측에, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 적어도 1개 배치되어 있는 제3 GaN계 화합물 반도체층이 포함(설치)되어 있다. 그러므로, GaN계 반도체 발광 소자의 더 높은 발광 효율을 달성할 수가 있다.
이하, 도면을 참조해서, 실시예에 의거하여 본 발명을 설명한다.
[실시예 1]
실시예 1은, 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자와, 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법에 관한 것이다. 실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자의 모식적인 일부 단면도를 도 1의 (a)에 도시하고, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층, 적층 구조체(제3 GaN계 화합물 반도체층), 제2 GaN계 화합물 반도체층 등의 구성을 도 1의 (b)에 도시한다.
실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자(보다 구체적으로는, 발광 다이오드)(1)는, (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층(21), (B) 활성층(23), (C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층(22), (D) 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)에 전기적으로 접속된 제1 전극(31) 및, (E) 제2 GaN계 화합물 반도체층(22)에 전기적 으로 접속된 제2 전극(32)을 구비하고 있다.
활성층(23)과 제2 GaN계 화합물 반도체층(22) 사이에는, 활성층 측으로부터, (F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 활성층(23)으로 확산하는 것을 방지하기 위한 불순물 확산 방지층(24) 및, (G) 본 발명의 제1 실시형태에 따른 적층 구조체(40), 또는 (G) 본 발명의 제2 실시형태에 따른 p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)을 더 구비하고 있다.
제1 실시형태에 따르면, 적층 구조체(40)는, 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(43)이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛(41)을, 적어도 1개 구비하고 있다. 구체적으로, 실시예 1에서는, 적층 구조체(40)가 적층 유닛(41)을 2개 구비하고 있다.
제2 실시형태에 따르면, 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)의 제2 GaN계 화합물 반도체층(22)에 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(53)이, 적어도 1개 배치되어 있다. 실시예 1에서는, 도핑되지 않은 GaN계 화하물 반도체층(53)이 2개 배치되어 있다.
실시예 1에서는, 적층 유닛(41)을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(43)은, 동일한 조성을 가지며, 구체적으로는 GaN이다. 또, p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)과 이 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(53)은, 동일한 조성을 가지고, 구체적으로는 GaN이다. 적층 유닛(41)을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)에서의 p형 불순물의 농도, 또는 제3 GaN계 화 합물 반도체층(50)에서의 p형 불순물의 농도는, 1×1018/㎤∼4×1020/㎤, 구체적으로는 5×1019/㎤이다.
또, 적층 유닛(41)을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)의 두께를 5㎚로 하고, 적층 유닛(41)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(43)의 두께(또는, 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(53)의 두께)를 13㎚로 하며, 적층 구조체(40)의 두께(또는, 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)의 두께)를 36㎚(=18㎚×2)로 했다. 또, 활성층(23)의 면적을 4×10-10㎡로 하고, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 두께를 5×10-6m로 했다. 도면중, 참조 번호 (10)은 발광 소자 제조용 기판을 나타내고, 참조 번호 (11)은, 버퍼층과 그 위에 배치된 도핑되지 않은 GaN층을 포함하는 하지층을 나타낸다.
실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자(1)에서는, 활성층(23)에, 50암페어/㎠ 이상, 더 바람직하게는 100암페어/㎠ 이상, 한층 더 바람직하게는 200암페어/㎠ 이상의 전류 밀도(동작 전류 밀도)의 전류를 흘린다(인가한다).
이하, 실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명한다.
[공정-100]
먼저, C면을 주면으로 하는 사파이어 기판을 발광 소자 제조용(forming) 기판(10)으로서 사용한다. 수소로 이루어지는 캐리어 가스중, 기판 온도 1,050℃에서 10분간의 기판 클리닝을 행한 후, 기판 온도를 500℃까지 저하시킨다. MOCVD법 에 의거해서, 질소 원료인 암모니아 가스를 공급하면서, 갈륨 원료인 트리메틸갈륨(TMG) 가스의 공급을 행하며, 저온 GaN으로 이루어지는 두께 30㎚의 버퍼층을 발광 소자 제조용 기판(10) 위에 결정 성장시킨 후, TMG 가스의 공급을 중단한다. 그 다음에, 기판 온도를 1,020℃까지 상승시킨 후, 다시 TMG 가스의 공급을 개시한다. 이것에 의해, 두께 1㎛의 도핑되지 않은 GaN층을 버퍼층 상에 결정 성장시킨다. 이렇게 해서, 하지층(11)을 얻을 수 있다. 그리고 계속해서, 실리콘 원료인 모노실란 가스(SiH4 가스)의 공급을 개시한다. 이것에 의해, Si도핑된 GaN(GaN:Si)로 이루어지고, n형 도전형이며 또한 두께 3㎛인 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)을, 하지층(11)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN층 상에 결정 성장시킨다. 도핑 농도는, 약 5×1018/㎤이다.
[공정-110]
그 후, TMG 가스와 SiH4 가스의 공급을 중단하고, 캐리어 가스를 수소 가스로부터 질소 가스로 전환해서, 기판 온도를 750℃로까지 저하시킨다. Ga 원료로서 트리에틸갈륨(TEG) 가스, In 원료로서 트리메틸인듐(TMI) 가스를 사용한다. 밸브 전환에 의해 이들 가스의 공급을 행한다. 이것에 의해, InGaN으로 이루어지는 우물층 및 GaN으로 이루어지는 장벽층을 포함하는 다중 양자 우물 구조를 가지는 활성층(23)을 형성한다. 이 결정 성장중에 기판 온도를 변동(fluctuate)시켜도 좋다. 우물층에서의 In 조성 비율은, 예를 들면 0.23이며, 발광 파장λ=520㎚에 상당한다. 우물층에서의 In 조성 비율은, 소망하는(원하는) 발광 파장에 의거해서 결정하면 좋다. 우물층의 수를 5로 하고, 장벽층의 수를 4로 했다.
[공정-120]
다중 양자 우물 구조를 가지는 활성층(23)의 형성 완료 후, 기판 온도를 800℃로까지 상승시키면서, 도핑되지 않은 5㎚의 GaN으로 이루어지는 불순물 확산 방지층(24)을 성장시킨다.
[공정-130]
그 다음에, 기판 온도를 800℃로 유지한 상태에서, Mg 원료로서 비스(시클로펜타디에닐)마그네슘(Cp2Mg) 가스의 공급을 개시한다. 이것에 의해, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)(구체적으로는, Mg도핑된 GaN층(42))을 5㎚의 두께로 성장시킨다. 다음에, Cp2Mg가스의 공급을 멈춘 상태에서, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(43)(구체적으로는, 도핑되지 않은 GaN층(43))을 13㎚의 두께로 성장시킨다. 이와 같이 해서, 두께 5㎚의 Mg도핑된 GaN층(42)과 두께 13㎚의 도핑되지 않은 GaN층(43)을, 2회 반복해서 성장시킨다. Mg의 도핑 농도는, 약 5×1019/㎤이다. 이것에 의해, 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(43)이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛(41)을, 적어도 1개 포함하는 적층 구조체(40)를 얻을 수가 있다. 또는, 제2 GaN계 화합물 반도체층(22)에 가까운 측에, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(53)(도핑되지 않은 GaN층(53))을, 적어도 1개 가지는 제3 GaN계 화합물 반도체층(50)을 얻을 수가 있다.
[공정-140]
그 후, TEG 가스, Cp2Mg가스의 공급을 중단하고, 캐리어 가스를 질소로부터 수소로 전환하며, 850℃로까지 기판 온도를 상승시킨다. TMG 가스와 Cp2Mg 가스의 공급을 개시함으로써, 두께 100㎚의 Mg도핑된 GaN(GaN:Mg)로 이루어지는 제2 GaN계 화합물 반도체층(22)을 결정 성장시킨다. 도핑 농도는, 약 5×1019/㎤이다. 그 후, InGaN으로 이루어지는 접촉층(도시하지 않음)을 결정 성장시킨다. TMG 가스 및 Cp2Mg 가스의 공급을 중지하고, 기판 온도를 저하시킨다. 기판 온도 600℃에서 암모니아 가스의 공급을 중지하고, 실온까지 기판 온도를 내려서 결정 성장을 완료시킨다.
여기서, 활성층(23)의 성장후의 기판 온도 TMAX에 관해서는, TMAX＜1,350-0.75λ(℃)의 관계식을 만족시키고, 더 바람직하게는 TMAX＜1,250-0.75λ(℃)의 관계식을 만족시킨다. 이와 같은 활성층(23) 성장 후의 기판 온도 TMAX를 채용하는 것에 의해, 일본 공개특허공보 제2002－319702호에서도 기술되어 있는 바와 같이, 활성층(23)의 열적인 열화(劣化)를 억제할 수가 있다.
[공정-150]
이렇게 해서 결정 성장을 완료한 후, 질소 가스 대기중에서 800℃, 10분간의 어닐링 처리를 행하여, p형 불순물(p형 도펀트)의 활성화를 행한다.
[공정-160]
그 후, 통상의 LED의 웨이퍼 프로세스, 칩화 공정과 마찬가지로, 보호막(도시하지 않음)의 형성, 포토리소그래피 공정이나 에칭 공정, 금속 증착에 의한 제2 전극(32), 제1 전극(31)의 형성 공정을 거쳐서, 다이싱(dicing)에 의해 칩화(칩 형성)를 행하고, 또 수지 몰드, 패키지화를 행한다. 이것에 의해, 실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자(1)(예를 들면, 포탄형이나 면 실장형 등의 여러가지 발광 다이오드)를 제작할 수가 있다.
비교예 1에서는, 적층 구조체(40)(또는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(53)을 포함하는 제3 GaN계 화합물 반도체층(50))을 형성하지 않고, 불순물 확산 방지층(24) 상에, 제2 GaN계 화합물 반도체층(22)을 직접 형성해서 이루어지는 GaN계 반도체 발광 소자를 제조했다(도 26을 참조).
실시예 1 또는 후술하는 실시예 2 및 비교예 1의 각각의 GaN계 반도체 발광 소자에서는, 평가를 위해서, 리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여, 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)을 부분적으로 노출시키고, 제2 GaN계 화합물 반도체층(22) 상에 Ag/Ni로 이루어지는 제2 전극(32)을 형성하며, 제1 GaN계 화합물 반도체층(21) 위에 Ti/Al로 이루어지는 제1 전극(31)을 형성한다. 이들 제1 전극 및 제2 전극에 프로브침을 컨택트시킨다. 발광 소자에 구동 전류를 공급하고, 발광 소자 제조용 기판(10)의 이면으로부터 출사(방사)되는 광을 검출했다. 도 2에, 이 평가 처리를 나타내는 개념도를 도시하지만, 적층 구조체(40) 등의 도시는 생략하고 있다.
도 4의 (a)는, 실시예 1 및 비교예 1의 각각의 동작 전류 밀도(암페어/㎠)와 발광 효율(와트/암페어)과의의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 그래프로부터 명 확한(알 수 있는) 바와 같이, 실시예 1에서는, 비교예 1에 비해, 동일한 동작 전류 밀도에서의 발광 효율이 확실히 증가(향상)하고 있다. 발광 효율의 증가는, 일반적인 LED의 동작 전류 밀도(30암페어/㎠)로부터 높은 동작 전류 밀도(300암페어/㎠)까지의 모든 동작 전류 밀도의 범위에 걸쳐서 확인할 수 있었다. 발광 파장은, 실시예 1 및 비교예 1, 또는 후술하는 실시예 2의 각각(모두)에서, 520㎚이다.
상기한 바와 같이, 실시예 1과 같이 활성층(23)과 제2 GaN계 화합물 반도체층(22) 사이에, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(43)을 가지는 적층 구조체(40)(또는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(53)을 포함하는 제3 GaN계 화합물 반도체층(50))을 형성함으로써, 활성층중의 정공 농도가 증가한다고 추정되며, 낮은 동작 전류 밀도로부터 높은 동작 전류 밀도의 범위에서의 높은 발광 효율을 실현할 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 2는, 실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자의 변형에 관한 것이며, 또 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
도 3에는, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층, 적층 구조체(제3 GaN계 화합물 반도체층), 제2 GaN계 화합물 반도체층 등의 구성을 도시한다. 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자(1)에서는, 적층 유닛(141)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(구체적으로는, InGaN층)을 포함하고, 또는 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)에 배치된 도핑 되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(구체적으로는, InGaN층)을 포함한다.
또는, 적층 유닛(141)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)은, 적층 유닛(141)을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)과 동일한 조성을 가지는 제1 층(143A), 제1 층(143A)의 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층(143B) 및, 제1 층(143A)의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층(143C)을 포함하는 3층 구조를 가진다. 구체적으로는, 적층 유닛(141)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)은, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제1 층(143A), 도핑되지 않은 InxGa(1-x)N(단, 0〈x≤0.3)으로 이루어지는 제2 층(143B) 및, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제3 층(143C)을 포함하는 3층 구조를 가진다. 또, 활성층(23)은, InyGa(1-y)N층을 포함하고 있고, x≤y이다.
또(동시에), 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)은, p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)과 동일한 조성을 가지는 제1 층(153A), 제1 층(153A)의 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층(153B) 및, 제1 층(153A)의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층(153C)을 포함하는 3층 구조를 가진다. 구체적으로는, 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)은, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제1 층(153A), 도핑되지 않은 InxGa(1-x)N(단, 0〈x≤0.3)으로 이루어지는 제2 층(153B) 및, 도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제3 층(153C)을 포 함하는 3층 구조를 가진다. 또, 활성층(23)은, InyGa(1-y)N층을 포함하고 있고, x≤y이다.
보다 구체적으로는, 실시예 2에서는, x=0.23, y=0.20으로 했다. 또한(이에 부가해서), In 조성의 차이는, 활성층(23)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(구체적으로는, 우물층)을 형성할 때의 온도보다도 높은 온도에서, 적층 유닛(141)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(제2 층(143B))을 형성하는 것에 의해서 달성할 수가 있다. 또는, 활성층(23)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(구체적으로는, 우물층)을 형성할 때의 온도보다도 높은 온도에서, 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(제2 층(153B))을 형성하는 것에 의해서 달성할 수가 있다. x≤y를 만족시키면, 제2 층(143B, 153B)의 밴드갭이 확장되고(커지고), 그 결과, 활성층(23)에서 생성된 광이, 제2 층(143B 또는 153B)에 의해 흡수되기 어려워진다.
이하, 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명한다. 얻어지는 GaN계 반도체 발광 소자(1)는, 전체로서는, 실질적으로(거의) 도 1의 (a)에 도시한 것과 동일한 구조를 가진다.
[공정-200]
먼저, 실시예 1의 [공정-100]과 마찬가지로 해서, 발광 소자 제조용 기 판(10) 상에, 하지층(11) 및 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)을 형성한다. 또, 실시예 1의 [공정-110]∼[공정-120]과 마찬가지로 해서, 활성층(23) 및 불순물 확산 방지층(24)을 형성한다.
[공정-210]
그 다음에, Mg 원료로서 Cp2Mg 가스의 공급을 개시함으로써, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)(구체적으로는, Mg도핑된 GaN층(42)) 또는 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)을 5㎚의 두께로 성장시킨다. 다음에, Cp2Mg 가스의 공급을 중지한 상태에서, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(적층 유닛(141)을 구성하는 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)과 동일한 조성을 가지는 제1 층(143A), 또는 p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)과 동일한 조성을 가지는 제1 층(153A))을 5㎚의 두께로 성장시킨다. 그 후, In 원료로서 트리메틸인듐(TMI) 가스의 공급을 개시하는 것에 의해서, InGaN층(제1 층(143A)의 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층(143B), 또는 제1 층(153A)의 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층(153B))을 3㎚의 두께로 성장시킨다. 다음에, TMI 가스의 공급을 중지한 상태에서, GaN층(143C)(제1 층(143A)의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층(143C), 또는 제1 층(153A)의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층(153C))을 5㎚의 두께로 성장시킨다. 제1 층(143A 또는 153A), 제2 층(143B 또는 153B) 및 제3 층(143C 또는 153C)의 성장에서의 기판 온도를 760℃로 했음을 주목하자. 이 온도는, 활성층(23)의 성장에서의 기판 온도인 750℃보다도 높다. 그 결과, InGaN으로 이루어지는 제2 층(143B 또는 153B)의 In조성 비율은 0.2이다. Mg의 도핑 농도는, 약 5×1019/㎤이다.
이와 같이, 활성층(23)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성할 때의 온도(구체적으로, 실시예 2에서는 750℃)보다도 높은 온도(구체적으로, 실시예 2에서는 760℃)에서, 적층 유닛(141)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(제2 층(143B))을 형성하고, 또는 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)에서의, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(제2 층(153B))을 형성한다.
두께 5㎚의 Mg도핑된 GaN층(42)과 두께 13㎚의 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)을, 2회 반복해서 성장시킨다. 이렇게 해서, 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층(42)과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛(141)을, 적어도 1개 포함하는 적층 구조체(140)를 얻을 수가 있다. 또는, 제2 GaN계 화합물 반도체층(22)에 가까운 측에, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)(도핑되지 않은 GaN층(153))을, 적어도 1개 가지는 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)을 얻을 수가 있다.
[공정-220]
그 후, 실시예 1의 [공정-140]∼[공정-160]과 마찬가지 공정을 실행함으로써, 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자(1)(예를 들면, 포탄형이나 면 실장형 등의 여러가지 발광 다이오드)를 제작할 수가 있다.
도 4의 (b)는, 실시예 2 및 비교예 1의 동작 전류 밀도(암페어/㎠)와 발광 효율(와트/암페어)과의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 그래프로부터 명확한 바와 같이, 실시예 2에서는, 실시예 1 및 비교예 1에 비해, 동일한 동작 전류 밀도에서의 발광 효율이 한층더 대폭적으로 증가하고 있다. 발광 효율의 증가는, 일반적인 LED의 동작 전류 밀도(30암페어/㎠)로부터 높은 동작 전류 밀도(300암페어/㎠)까지의 모든 동작 전류 밀도의 범위에 걸쳐서 확인할 수 있었다.
여기서, 실시예 2에서는, 적층 유닛(141)을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(143)에서, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(제2 층(143B))이 배치되어 있고, 또는 제3 GaN계 화합물 반도체층(150)에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층(153)에서, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층(제2 층(153B))이 배치되어 있다. 이러한 제2 층(143B 또는 153B)은, 그의 조성에 인듐을 함유하기 때문에, 제1 층(143A 또는 153A) 및 제3 층(143C 또는 153C)보다도 밴드갭이 좁아지고, 높은 정공 농도를 보존유지할 수가 있다. 그 결과, 활성층중의 정공 농도를 더욱더 증가시키는 것이 가능해진다. 따라서, 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자(1)에서는, 실시예 1에 비해, 동일한 동작 전류 밀도에서의 더 높은 발광 효율을 달성할 수가 있다.
실시예 2에서는, 제2 층(143B 또는 153B)의 두께를 1.5㎚, 3㎚, 6㎚로 했을 때의 GaN계 반도체 발광 소자에 대한 발광 효율을 각각 측정했다. 또, 제2 층(143B 또는 153B)의 두께를 0㎚로 했을 때의 GaN계 반도체 발광 소자(이 GaN계 반도체 발광 소자는, 실시예 1에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자의 구조와 실질적으로 동일하다)에 대한 발광 효율도 측정했다. 그 측정 결과를 도 5의 그래프에 도시한다. 제2 층(143B 또는 153B)의 두께가 0㎚(속인 빈(hollow) 마름모꼴(菱形) 표시로 나타내는 그래프)일 때보다도, 제2 층(143B 또는 153B)의 두께를 1.5㎚(속이 빈 삼각형 표시로 나타내는 그래프), 3㎚(「×」표시로 나타내는 그래프), 6㎚(「+」표시로 나타내는 그래프)로 설정했을 때 쪽이, 어느 경우에 있어서도 발광 효율은 증가하고 있다. 도 5에 도시하는 결과에 의거하면, 제2 층(143B 또는 153B)의 두께는, 1㎚∼5㎚가 최적이라고 생각된다.
[실시예 3]
실시예 3은, 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 발광 소자 조립체와, 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치에 관한 것이다.
도 6은, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 모식적인(schematic) 일부 단면도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 발광 소자 조립체는, 상술한 실시예 1 또는 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자가, 지지 부재 상에 배치되어 있다. 도 6에서는, 위치 관계의 점에서, GaN계 반도체 발광 소자와 지지 부재를 상하(수직방향으로) 반대로 도시하고 있다. 또, 실시예 3의 화상 표시 장치는, 화상을 표시하기 위해서, 상술한 실시예 1 또는 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자, 또는 실시예 3의 발광 소자 조립체를 포함하고 있다.
실시예 3의 발광 소자 조립체의 제조 방법을, 도 7의 (a), (b), 도 8의 (a), (b), 도 9의 (a), (b), 도 10의 (a), (b) 및 도 11의 (a), (b)를 참조해서 설명한다.
[공정-300]
먼저, 실시예 1의 [공정-100]∼[공정-150]과 동일한 공정을 실행하고, 또 실시예 1의 [공정-160]과 동일한 공정을 포토리소그래피 공정이나 에칭 공정, 금속 증기 증착에 의해서 제2 전극(32)의 형성까지를 실행한다. 또는, 실시예 2의 [공정-200]∼[공정-220]과 동일한 공정([공정-220]에서는, 포토리소그래피 공정이나 에칭 공정, 금속 증기 증착에 의해서 제2 전극(32)의 형성까지)을 실행한다. 이렇게 해서, 도 7의 (a)에 도시하는 사다리꼴형(台形型) 단면을 가지는 GaN계 반도체 발광 소자를 얻을 수가 있다.
[공정-310]
다음에, 제2 전극(32)을 거쳐서 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 임시(假)고정용 기판(60)에 임시로 고정시킨다. 구체적으로는, 그의 표면에 미경화의(uncured) 접착제로 이루어지는 접착층(61)을 가지는 유리 기판으로 이루어지는 임시고정용 기판(60)을 준비한다. GaN계 반도체 발광 소자(1)와 접착층(61)을 서로 접합하고(붙이고), 접착층(61)을 경화시킨다. 이것에 의해, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 임시고정용 기판(60)에 임시로 고정시킬 수가 있다(도 7의 (b) 및 도 8의 (a) 참조).
[공정-320]
그 후, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 발광 소자 제조용 기판(10)으로부터 박 리(detach)한다(도 8의 (b) 참조). 구체적으로는, 발광 소자 제조용 기판(10)을, 이면으로부터 랩핑처리에 의해서 얇게 한다(감소시킨다). 다음에, 발광 소자 제조용 기판(10) 및 하지층(11)을 습식 에칭한다. 이것에 의해(이렇게 해서), 발광 소자 제조용 기판(10) 및 하지층(11)을 제거하여, 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)을 노출시킨다.
임시고정용 기판(60)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 유리 기판 이외에, 금속판, 합금판, 세라믹스판, 플라스틱판을 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자의 임시고정용 기판(60)에의 임시 고정 방법으로서는, 접착제를 이용하는 방법 이외에, 금속 접합법, 반도체 접합법, 금속-반도체 접합법을 들 수가 있다. 발광 소자 제조용 기판(10) 등을 GaN계 반도체 발광 소자로부터 제거하는 방법으로서는, 에칭법 이외에, 예를 들면 레이저 애블레이션(ablation)법과 가열법을 들 수가 있다.
[공정-330]
다음에, 노출시킨 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)의 바닥면(底面)에 제1 전극(31)을 형성한다. 구체적으로는, 리소그래피 기술을 이용하여, 전체면(全面)에 레지스트층을 형성하고, 제1 전극(31)을 형성할 제1 GaN계 화합물 반도체층(21)의 바닥면 상의 레지스트층 부분에 개구를 형성한다. 그리고, 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 PVD법에 의해, 전체면에, 예를 들면 Au/Pt/Ti/Au/AuGe/Pd가 이 순으로 적층된 다층 구조막으로 이루어지는 제1 전극(31)을 형성하고, 그 후, 레지스트층 및 그 레지스트층 위의 다층 구조막을 제거한다.
[공정-340]
실리콘 고무로 이루어지는 미점착층(微粘着層; slightly adhesive layer)(71)을 가지는 전사 기판(transfer substrate)(70) 및, 유리 기판으로 이루어지고, 미리 소정의 위치에 금속 박막 등으로 이루어지는 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)를 가지며, 그의 표면에는 미경화의 감광성 수지로 이루어지는 접착제층(81)을 가지는 실장용 기판(80)을 준비한다.
접착제층(81)은, 광(특히 ,자외선 등), 방사선(X선 등), 전자선 등의 에너지선 조사에 의해서 접착 기능을 발휘하는 재료; 열이나 압력 등을 가하는 것에 의해서 접착 기능을 발휘하는 재료 등, 임의의 방법에 의해 접착 기능을 발휘하는 재료인 한, 기본적으로는 어떠한 재료로 구성되어 있어도 좋다. 여기서, 용이하게 형성할 수 있고 또 접착 기능을 발휘하는 재료로서는, 예를 들면 수지계의 접착제층, 특히 감광성 접착제, 열경화성(thermosetting) 접착제 또는 열가소성(thermoplastic) 접착제를 들 수가 있다. 예를 들면, 감광성 접착제를 이용하는 경우, 접착제층에 광이나 자외선을 조사하는 것에 의해서, 또는 가열하는 것에 의해서, 접착제층에 접착 기능을 발휘시킬 수가 있다. 열경화성 접착제를 이용하는 경우, 광의 조사 등에 의해 접착제층을 가열하는 것에 의해서, 접착제층에 접착 기능을 발휘시킬 수가 있다. 열가소성 접착제를 이용하는 경우, 광의 조사 등에 의해 접착제층의 일부분을 선택적으로 가열하는 것에 의해서, 그 접착제층의 일부분을 용융하며, 이것에 의해 유동성을 갖게 할 수가 있다. 접착제층으로서는, 그 이외에, 예를 들면 감압성 접착제층(예를 들면, 아크릴계 수지 등으로 이루어진다) 등을 들 수도 있다.
그리고, GaN계 반도체 발광 소자(1)가 어레이형상(2차원 매트릭스형상)으로 남겨진 임시고정용 기판(60) 상의 GaN계 반도체 발광 소자(1)에, 미점착층(71)을 꽉 누른다(도 9의 (a) 및 도 9의 (b) 참조). 전사 기판(70)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 유리판, 금속판, 합금판, 세라믹스판, 반도체 기판, 플라스틱판을 들 수가 있다. 전사 기판(70)은, 도시하지 않은 위치결정 장치에 보존유지되어 있다. 위치결정 장치의 작동에 의해서, 전사 기판(70)과 임시고정용 기판(60)과의 위치 관계를 조정할 수가 있다. 다음에, 실장할 GaN계 반도체 발광 소자(1)에 대해서, 임시고정용 기판(60)의 이면측으로부터, 예를 들면 엑시머 레이저를 조사한다(도 10의 (a) 참조). 이것에 의해서, 레이저 애블레이션이 생기고, 엑시머 레이저가 조사된 GaN계 반도체 발광 소자(1)는, 임시고정용 기판(60)으로부터 박리된다. 그 후, 전사 기판(70)을 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 분리하면, 임시고정용 기판(60)으로부터 박리된 GaN계 반도체 발광 소자(1)는, 미점착층(71)에 접착하게 된다(도 10의 (b) 참조).
다음에, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 접착제층(81) 위에 배치한다(이동 또는 전사됨)(도 11의 (a) 및 도 11의 (b) 참조). 구체적으로는, 실장용 기판(80) 상에 배치(형성)된 얼라인먼트 마크를 기준으로, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 전사 기판(70)으로부터 실장용 기판(80)의 접착제층(81) 위에 전사한다. GaN계 반도체 발광 소자(1)는 미점착층(71)에 약하게 부착하고 있을 뿐이다. 그러므로, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 접착제층(81)과 접촉시킨(밀어붙인) 상태에서 전사 기 판(70)을 실장용 기판(80)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키면, GaN계 반도체 발광 소자(1)는 접착제층(81) 위에 남겨진다. 또, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 롤러 등을 이용하여 접착제층(81)에 깊게 매입(埋入; embed)함으로써, GaN계 반도체 발광 소자(발광 다이오드)를 실장용 기판(80)에 실장할 수가 있다.
이와 같은 전사 기판(70)을 이용한 방식을, 편의상, "스텝 전사법(step-transfer method)"이라고 부른다. 그리고, 이와 같은 스텝 전사법을 소망하는 회수만큼 반복하는 것에 의해, 소망하는 개수의 GaN계 반도체 발광 소자(1)가, 미점착층(71)에 2차원 매트릭스 형상으로 부착하고, 실장용 기판(80) 상에 전사된다. 구체적으로는, 실시예 3에서는, 1회의 스텝 전사에서, 160×120개의 GaN계 반도체 발광 소자(1)를, 미점착층(71)에 2차원 매트릭스 형상으로 부착시키고, 실장용 기판(80) 상에 전사한다. 따라서, {(1,920×1,080)/(160×120)}=108회의 스텝 전사법을 반복하는 것에 의해, 1,920×1,080개의 GaN계 반도체 발광 소자(1)를, 실장용 기판(80) 상에 전사할 수가 있다. 그리고, 이상과 같은 공정을, 3회 반복하는 것에 의해, 소정 수의 빨간색 발광 다이오드, 초록색 발광 다이오드, 파란색 발광 다이오드를, 소정의 간격, 피치로 실장용 기판(80)에 실장할 수가 있다.
그 후, GaN계 반도체 발광 소자(1)가 배치된 감광성 수지로 이루어지는 접착제층(81)에 자외선을 조사함으로써, 접착제층(81)을 구성하는 감광성 수지를 경화시킨다. 이렇게 해서, GaN계 반도체 발광 소자(1)가 접착제층(81)에 고착되게 된다. 다음에, 제1 전극(31)을 거쳐서 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 제2 임시고정용 기판에 임시고정한다. 구체적으로는, 표면에 미경화의 접착제로 이루어지는 접착 층을 가지는 유리 기판으로 이루어지는 제2 임시고정용 기판을 준비한다. GaN계 반도체 발광 소자(1)와 접착층(90)을 서로 접합하고(붙이고), 접착층(90)을 경화시킨다. 이것에 의해, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 제2 임시고정용 기판에 임시고정시킬 수가 있다. 그 후, 접착제층(81) 및 실장용 기판(80)을 적절한 방법으로 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 제거한다. 이 상태(단계)에 있어서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 제2 전극(32)이 노출되어 있다.
[공정-350]
다음에, 전체면에 제2 절연층(91)을 형성하고, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 제2 전극(32)의 위쪽의 제2 절연층(91)에 개구부(92)를 형성한다. 제2 배선(93)을, 개구부(92)로부터 제2 절연층(91) 위에 걸쳐 연장하도록, 제2 전극(32) 상에 형성한다. 그 후, 제2 배선(93)을 포함하는 제2 절연층(91)과 유리 기판으로 이루어지는 지지 부재(95)를, 접착층(94)을 거쳐서 서로 접합한다. 이렇게 해서, GaN계 반도체 발광 소자(1)를 지지 부재(95)에 고착시킬 수가 있다. 다음에, 예를 들면, 제2 임시고정용 기판의 이면측으로부터, 예를 들면, 엑시머 레이저를 조사한다. 이것에 의해서, 레이저 애블레이션이 생겨, 엑시머 레이저가 조사된 GaN계 반도체 발광 소자(1)는, 제2 임시고정용 기판으로부터 박리된다. 이 상태(단계)에서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 제1 전극(31)이 노출되어 있다. 다음에, 전체면에 제1 절연층(96)을 형성하고, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 제1 전극(31)의 위쪽의 제1 절연층(96)에 개구부(97)를 형성한다. 제1 배선(98)을, 개구부(97)로부터 제1 절연층(96) 위에 걸쳐 연장하도록, 제1 전극(31) 상에 형성한다. 이 상태(단 계)를, 도 6의 모식적인 일부 단면도에 도시한다. 그리고, 제1 배선, 제2 배선을 구동 회로에 적절한 방법으로 접속하는 것에 의해서, 발광 소자 조립체를 얻을 수 있으며, 또는 화상 표시 장치(발광 다이오드 표시 장치)를 완성시킬 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자(1)는, 플립칩 구조를 가지고, 활성층(23)에서 생성한 광은, 도 6의 하측 방향으로 출사된다.
여기서, 실시예 3의 화상 표시 장치로서, 예를 들면 이하에 설명하는 구성(구조)의 화상 표시 장치를 들 수가 있다. 특별히 언급(단정)이 없는 한, 화상 표시 장치 또는 발광 소자 패널을 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자의 수는, 화상 표시 장치에 요구되는 사양에 의거해서 결정하면 좋다. 또, 화상 표시 장치 또는 발광 소자 패널을 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자는, 상술한 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 어느것인가의 GaN계 반도체 발광 소자로 하면 좋고, 또는 실시예 3의 발광 소자 조립체로 하면 좋다. 후자의 경우에는, 이하의 설명에서의 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 발광 소자 조립체로 이해하면(바꾸어 읽으면) 좋다.
(1A) 제1 구조의 화상 표시 장치-A
(α) GaN계 반도체 발광 소자(1)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널(200)를 구비하고 있고, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 각각의 발광/비발광 상태를 제어함으로써, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 발광 상태를 직접적으로 시인(시각적으로 관측)시키는 것에 의해 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입의 직시형 화상 표시 장치.
이와 같은 패시브 매트릭스 타입의 직시형 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널(200)을 포함하는 회로도를 도 12의 (a)에 도시하고, GaN계 반도체 발광 소자(1)가 2차원 매트릭스형상으로 배열된 발광 소자 패널(200)의 모식적인 단면도를 도 12의 (b)에 도시한다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 한쪽의 전극(제2 전극 또는 제1 전극)은 컬럼 드라이버(221)에 접속되고, 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 다른쪽의 전극(제1 전극 또는 제2 전극)은 로우 드라이버(222)에 접속되어 있다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 발광/비발광 상태의 제어는, 예를 들면 로우 드라이버(222)에 의해서 행해지고, 컬럼 드라이버(221)로부터 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 구동하기 위한 구동 전류가 공급된다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 선택 및 구동 그 자체는 주지의 방법으로 할 수 있으므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.
발광 소자 패널(200)은, 예를 들면 프린트 배선판으로 이루어지는 지지체(support)(경우에 따라서는, 지지 부재(95)에 상당한다)(201); 지지체(201)에 장착(실장)된 GaN계 반도체 발광 소자(1); 지지체(201) 상에 배치되고, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 한쪽의 전극(제2 전극 또는 제1 전극)에 전기적으로 접속되며, 또한 컬럼 드라이버(221) 또는 로우 드라이버(222)에 접속된 X방향 배선(202); GaN계 반도체 발광 소자(1)의 다른쪽의 전극(제1 전극 또는 제2 전극)에 전기적으로 접속되며, 또한 로우 드라이버(222) 또는 컬럼 드라이버(221)에 접속된 Y방향 배선(203), GaN계 반도체 발광 소자(1)를 덮는 투명 기재(基材; base member)(204) 및; 투명 기재(204)상에 설치된 마이크로렌즈(205)로 구성되어 있다. 그렇지만, 발광 소자 패널(200)은, 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다.
(1B) 제1 구조의 화상 표시 장치-B
(α) GaN계 반도체 발광 소자(1)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널을 구비하고 있으며, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 각각의 발광/비발광 상태를 제어함으로써, GaN계 도체 발광 소자(1)의 발광 상태를 직접적으로 시인시키는 것에 의해 화상을 표시하는, 액티브 매트릭스 타입의 직시형 화상 표시 장치.
이와 같은 액티브 매트릭스 타입의 직시형 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널(200)을 포함하는 회로도를 도 13에 도시한다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 한쪽의 전극(제2 전극 또는 제1 전극)은 드라이버(225)에 접속되고, 드라이버(225)는, 컬럼 드라이버(223) 및 로우 드라이버(224)에 접속되어 있다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 다른쪽의 전극(제1 전극 또는 제2 전극)은 접지선에 접속되어 있다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 발광/비발광 상태는, 예를 들면 로우 드라이버(224)에 의한 드라이버(225)의 선택에 의해서 제어된다. 컬럼 드라이버(223)로부터 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 구동하기 위한 휘도 신호가 드라이버(225)에 공급된다. 도시하지 않은 전원으로부터 소정의 전압이 각각의 드라이버(225)에 별도로 공급되고, 드라이버(225)는 휘도 신호에 따른 구동 전류(PDM 제어나 PWM 제어)를 GaN계 반도체 발광 소자(1)에 공급한다. 각 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 선택 및 구동 그 자체는 주지의 방법으로 실행할 수 있으므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.
(2) 제2 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자(1)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소 자 패널(200)을 구비하고 있고, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 각각의 발광/비발광 상태를 제어해서, 스크린에 투영함으로써 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 프로젝션형 화상 표시 장치.
이와 같은 패시브 매트릭스 타입의 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널을 포함하는 회로도는, 도 12의 (a)에 도시한 것과 동일하며(마찬가지이며), 액티브 매트릭스 타입의 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널을 포함하는 회로도는, 도 13에 도시한 것과 동일하다. 따라서, 그의 상세한 설명은 생략한다. GaN계 반도체 발광 소자(1)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널(200) 등의 개념도를 도 14에 도시한다. 발광 소자 패널(200)로부터 출사된 광은 투영 렌즈(206)를 경유하여, 스크린에 투영된다. 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조는, 도 12의 (b)를 참조해서 설명한 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조와 동일하다. 그러므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.
(3) 제3 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R)(예를 들면, AlGaInP계 반도체 발광 소자나 GaN계 반도체 발광 소자(R)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 빨간색 발광 소자 패널(200R); (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 초록색 발광 소자 패널(200G) 및; (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1B)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 파란색 발광 소자 패널(200B) 및, (δ) 빨간색 발광 소자 패널(200R), 초록색 발광 소자 패널(200G) 및 파란색 발광 소자 패널(200B)로부터 출사된 광을 1개의 광로에 집 속(collect)하기 위한 장치(예를 들면, 다이클로익 프리즘(207))를 구비하고 있고, 빨간색 발광 반도체 발광 소자(R), 초록색 발광 GaN계 반도체 발광 소자(1G) 및 파란색 발광 GaN계 반도체 발광 소자(1B)의 각각의 발광/비발광 상태를 제어하는 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
이와 같은 패시브 매트릭스 타입의 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널을 포함하는 회로도는, 도 12의 (a)에 도시한 것과 마찬가지이며, 액티브 매트릭스 타입의 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널을 포함하는 회로도는, 도 13에 도시한 것과 동일하다. 그러므로, 그의 상세한 설명은 생략한다. GaN계 반도체 발광 소자(R, 1G, 1B)가 2차원 매트릭스형상으로 각각 배열된 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B) 등의 개념도를 도 15에 도시한다. 각각의 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)로부터 출사된 광은, 다이크로익 프리즘(207)에 입사(入射; enter)하고, 이들 개개의 광의 광로는 1개의 광로로 통합(일체화)된다. 직시형 화상표시 장치에 있어서는, 직접적으로 시인(直視)되고, 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈(206)를 경유하여 스크린에 투영된다. 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)의 각각의 구성 및 구조는, 도 12의 (b)를 참조해서 설명한 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조와 동일하다. 그러므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)을 각각 구성하는 반도체 발광 소자(R, 1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)을 이용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 예를 들면 발광 소자 패널(200R)을 구성하는 반도체 발광 소자(R)로서, AlInGaP계의 화합물 반도체 발광 다이오드를 이용하고, 발광 소자 패널(200G, 200B)을 각각 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용할 수도 있다.
(4) 제4 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자(1) 및, (β) GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 일종의 라이트 밸브인 광 투과 제어장치(예를 들면, 고온 폴리실리콘 타입의 박막 트랜지스터를 가지는 액정 표시 장치(208); 이하에서도 마찬가지)를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치인 액정 표시 장치(208)에 의해서 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
GaN계 반도체 발광 소자의 수는, 화상 표시 장치에 요구되는 사양에 의거해서, 결정하면 좋고, 1개 또는 2개 이상(복수)으로 할 수가 있다. 화상 표시 장치의 개념도를 도 16에 도시한다. 이 예에서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)의 수는 1개이며, GaN계 반도체 발광 소자(1)는 히트 싱크(210)에 고착되어 있다. GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 광은, 실리콘 수지나 에폭시 수지 또는 폴리카보네이트 수지 등의 투광성 물질에 의한 도광 부재나 미러 등의 반사체로 이루어지는 광 안내 부재(209)에 의해서 안내되고, 액정 표시 장치(208)에 입사된다. 액정 표시 장치(208)로부터 출사된 광은, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는, 직접적으로 시인되고, 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈(206)를 경유 하여 스크린에 투영된다. GaN계 반도체 발광 소자(1)로서는, 실시예 1 및 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자를 이용할 수가 있다.
빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R)(예를 들면, AlGaInP계 반도체 발광 소자나 GaN계 반도체 발광 소자(1R)) 및, 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 일종의 라이트 밸브인 광 투과 제어장치(예를 들면, 액정 표시 장치(208R)) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G) 및, 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 일종의 라이트 밸브인 광 투과 제어장치(예를 들면, 액정 표시 장치(208G)); 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1B) 및, 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1B)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 일종의 라이트 밸브인 광 투과 제어장치(예를 들면, 액정 표시 장치(208B); 이들 GaN계 반도체 발광 소자(R, 1G, 1B)로부터 각각 출사된 광을 안내하는 광 안내 부재(209R, 209G, 209B); 1개의 광로에 집속하기 위한 장치를 구비한 화상 표시 장치로 하면, 직시형 또는 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치를 얻을 수가 있다. 도 17은, 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치의 1예를 도시하는 개념도이다.
이와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 반도체 발광 소자(R, 1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자를 이용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 예를 들면 반도체 발광 소자(R)로서, AlInGaP계의 화합물 반도체 발광 다이오드를 이용하고, GaN계 반도체 발광 소자(1G, 1B)로서, 실시 예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자를 이용할 수도 있다.
(5) 제5 구조의 화상 표시 장치
(α) GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널(200) 및, (β) GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208))를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208))에 의해서 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
발광 소자 패널(200) 등의 개념도를 도 18에 도시한다. 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조는, 도 12의 (b)를 참조해서 설명한 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조와 동일하다. 그러므로, 그의 상세한 설명은 생략한다. 발광 소자 패널(200)로부터 출사된 광의 투과/비투과 및 밝기는, 액정 표시 장치(208)의 작동에 의해서 제어되므로, 발광 소자 패널(200)을 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자(1)는, 항상(常時) 점등되어 있어도 좋고, 적절한 주기로 점등/비점등을 반복해도 좋다. 발광 소자 패널(200)로부터 출사된 광은 액정 표시 장치(208)에 입사된다. 액정 표시 장치(208)로부터 출사된 광은, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는 직접적이고도 시각적으로 시인되고 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈(206)를 경유하여 스크린에 투영된다.
(6) 제6 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R)(예를 들면, AlGaInP계 반도체 발광 소자나 GaN계 반도체 발광 소자(1R))가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 빨간색 발광 소자 패널(200R) 및, 빨간색 발광 소자 패널(200R)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 빨간색광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208R)); (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 초록색 발광 소자 패널(200G) 및, 초록색 발광 소자 패널(200G)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 초록색광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208G)); (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1B)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 파란색 발광 소자 패널(200B) 및, 파란색 발광 소자 패널(200B)로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 파란색광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208B)) 및; (δ) 빨간색광 투과 제어장치(208R), 초록색광 투과 제어장치(208G) 및 파란색 광 투과 제어장치(208B)를 투과한 광을 1개의 광로에 집속하기 위한 장치(예를 들면, 다이클로익 프리즘(207))를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치(208R, 208G, 208B)에 의해서 이들 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)의 각각으로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
GaN계 반도체 발광 소자(R, 1G, 1B)가 2차원 매트릭스 형상으로 각각 배열된 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B) 등의 개념도를 도 19에 도시한다. 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)로부터 출사된 광은, 광 투과 제어장치(208R, 208G, 208B)에 의해서 각각 투과/비투과가 제어되고, 다이클로익 프리즘(207)에 입사한다. 이들 개개의 광의 광로는 1개의 광로로 통합(일체화)된다. 얻어지는 광은, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는, 직접적으로 시인되고, 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈(206)를 경유하여 스크린에 투영된다. 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)의 각각의 구성 및 구조는, 도 12의 (b)을 참조해서 설명한 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조와 동일하다. 그러므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)을 각각 구성하는 반도체 발광 소자(R, 1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 예를 들면 발광 소자 패널(200R)을 구성하는 반도체 발광 소자(R)로서, AlInGaP계의 화합물 반도체 발광 다이오드를 이용하고, 발광 소자 패널(200G, 200B)을 각각 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용할 수도 있다.
(7) 제7 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R)(예를 들면, AlGaInP계 반도체 발광 소자나 GaN계 반도체 발광 소자(1R); (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G) ; (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1B) ; (δ) 빨간색 발광 반도체 발광 소자(R), 초록색 발광 GaN계 반도체 발광 소자(1G) 및 파란색 발광 GaN계 반도체 발광 소자(1B)로부터 출사된 광을 1개의 광로에 집속하기 위한 장치(예를 들면, 다이클로익 프리즘(207)) 및; (ε) 1개의 광로에 집속하기 위한 장치(다이클로익 프리즘(207))로부터 출사된 광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208))를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치(208)에 의해서 이들 발광 소자의 각각으로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는, 필드 순차 방식의 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
반도체 발광 소자(R, 1G, 1B) 등의 개념도를 도 20에 도시한다. 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B)의 각각으로부터 출사된 광은, 다이클로익 프리즘(207)에 입사하고, 이들 개개의 광의 광로는 1개의 광로로 통합(일체화)된다. 다이클로익 프리즘(207)으로부터 출사한 이들 광은 광 투과 제어장치(208)에 의해서 투과/비투과가 제어되고, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는, 직접적이고도 시각적으로 시인되고, 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈(206)를 경유하여 스크린에 투영된다. 이와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 예를 들면, 반도체 발광 소자(R)로서, AlInGaP계의 화합물 반도체 발광 다이오드를 이용하고, GaN계 반도체 발광 소자(1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용할 수도 있다.
(8) 제8 구조의 화상 표시 장치
(α) 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R)(예를 들면, AlGaInP계 반도체 발광 소자나 GaN계 반도체 발광 소자(1R))가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 빨간색 발광 소자 패널(200R); (β) 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 초록색 발광 소자 패널(200G); (γ) 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(1B)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 파란색 발광 소자 패널(200B); (δ) 빨간색 발광 소자 패널(200R), 초록색 발광 소자 패널(200G) 및 파란색 발광 소자 패널(200B)로부터 출사된 광을 1개의 광로에 집속하기 위한 장치(예를 들면, 다이클로익 프리즘(207)) 및; (ε) 1개의 광로에 집속하기 위한 장치(다이클로익 프리즘(207))으로부터 출사된 광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(액정 표시 장치(208))를 구비하고 있고, 광 투과 제어장치(208)에 의해서 이들 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)의 각각으로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는, 필드 순차 방식의 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
GaN계 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B)가 2차원 매트릭스 형상으로 각각 배열된 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B) 등의 개념도를 도 21에 도시한다. 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)로부터 출사된 광은, 다이클로익 프리즘(207)에 입사된다. 이들 개개의 광의 광로는 1개의 광로로 통합(일체화)된다. 다이클로익 프리즘(207)으로부터 출사된 이들 광은, 광 투과 제어장치(208)에 의해서 투과/비투과가 제어되고, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는, 직접적으로 시인되고, 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈(206)를 경유하여 스크린에 투영된다. 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)의 각각의 구성 및 구조는, 도 12의 (b)를 참조해서 설명한 발광 소자 패널(200)의 구성 및 구조와 동일하다. 그러므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 발광 소자 패널(200R, 200G, 200B)을 각각 구성하는 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 예를 들면, 발광 소자 패널(200R)을 구성하는 반도체 발광 소자(R)로서, AlInGaP계의 화합물 반도체 발광 다이오드를 이용하고, 발광 소자 패널(200G, 200B)을 각각 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자(1G, 1B)로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용할 수도 있다.
[실시예 4]
실시예 4도, 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 화상 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 4의 화상 표시 장치는, 컬러 화상을 표시하기 위한 발광 소자 유닛(UN)이, 2차원 매트릭스 형상으로 배열되어 이루어지며, 각각의 발광 소자 유닛(UN)은, 파란색을 발광하는 제1 발광 소자, 초록색을 발광하는 제2 발광 소자 및, 빨간색을 발광하는 제3 발광 소자를 구비하고 있다. 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자 중의 적어도 1개의 발광 소자를 구성하는 GaN계 반도체 발광 소자(발광 다이오드)의 기본적인 구성 및 구조는, 실시예 3과 마찬가지로, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자와 동일한 것으로 할 수 있고, 또는 실시예 3의 발광 소자 조립체와 동일한 것으로 할 수 있다. 후자의 경우에는, 이하의 설명에서의 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 발광 소자 조립체로 이해하면(바꾸어 읽으면) 좋다. 이와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 어느것인가로서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 이용한다. 경우에 따라서는, 예를 들면 빨간색을 발광하는 발광 소자를 AlInGaP계의 화합물 반도체 발광 다이오드로 구성해도 좋다.
실시예 4의 화상 표시 장치로서는, 예를 들면 이하에 설명하는 구성(구조)의 화상 표시 장치를 들 수가 있다. 발광 소자 유닛 UN의 수는, 화상 표시 장치에 요구되는 사양에 의거해서, 결정하면 좋다.
(1) 제9 구조 및 제10 구조의 화상 표시 장치
제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어함으로써, 각 발광 소자의 발광 상태를 직접적으로 시인시키는 것으로 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 직시형 컬러 화상 표시 장치 및, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 제어하고, 스크린에 투영함으로써 화상을 표시하는, 패시브 매트릭스 타입 또는 액티브 매트릭스 타입의 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치.
예를 들면, 이와 같은 액티브 매트릭스 타입의 직시형 컬러 화상 표시 장치를 구성하는 발광 소자 패널을 포함하는 회로도를 도 22에 도시한다. 각각의 GaN계 반도체 발광 소자(1)(도 22에서는, 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자를 "R"로 나타내고, 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자를 "G"로 나타내고, 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자를 "B"로 나타낸다)의 한쪽의 전극(제2 전극 또는 제1 전극)은 드라이버(225)에 접속되고, 각각의 드라이버(225)는, 컬럼 드라이버(223) 및 로우 드라이버(224)에 접속되어 있다. 각각의 GaN계 반도체 발광 소 자(1)의 다른쪽의 전극(제1 전극 또는 제2 전극)은 접지선에 접속되어 있다. 각각의 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 발광/비발광 상태의 제어는, 예를 들면 로우 드라이버(224)에 의한 로우 드라이버(225)의 선택에 의해서 행해지고, 컬럼 드라이버(223)로부터 각각의 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 구동하기 위한 휘도 신호가 드라이버(225)에 공급된다. 도시하지 않은 전원으로부터 소정의 전압이 각각의 드라이버(225)에 공급되고, 그 드라이버(225)는 휘도 신호에 따른 구동 전류(PDM 제어나 PWM 제어)를 GaN계 반도체 발광 소자(1)에 공급한다. 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R), 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(G), 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(B)의 선택은, 대응하는 드라이버(225)에 의해서 행해지고, 이들 빨간색을 발광하는 반도체 발광 소자(R), 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(G), 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자(B)의 각각의 발광/비발광 상태는, 시분할 제어되어도 좋고, 또는 동시에 발광되어도 좋다. 각각의 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 선택 및 구동 그 자체는 주지의 방법으로 실행할 수 있으므로, 그의 상세한 설명은 생략한다. 얻어지는 광은, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는, 직접적이고도 시각적으로 시인되고, 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에 있어서는, 투영 렌즈를 경유하여 스크린에 투영된다.
(2) 제11 구조의 화상 표시 장치
2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 유닛으로부터의 출사광의 투과/비투과를 제어하기 위한 광 투과 제어장치(예를 들면, 액정 표시 장치)를 구비하고 있고, 각 발광 소자 유닛에서의 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자의 각각의 발광/비발광 상태를 시분할 제어하고, 또 광 투과 제어장치에 의해서 제1 발광 소자, 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자로부터 출사된 출사광의 투과/비투과를 제어함으로써 화상을 표시하는, 필드 순차 방식의 컬러 화상 표시 장치(직시형 또는 프로젝션형).
이와 같은 화상 표시 장치의 개념도는 도 14에 도시한 것과 마찬가지이다. 얻어지는 광은, 직시형 화상 표시 장치에 있어서는, 직접적으로 시인되고 또는 프로젝션형 화상 표시 장치에서는, 투영 렌즈를 경유하여 스크린에 투영된다.
[실시예 5]
실시예 5는, 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 발광 장치에 관한 것이다. 실시예 5의 발광 장치는, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 어느것인가와, 이 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광이 입사되어 여기되며, GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광과는 다른 파장의 광을 출사하는 색 변환 재료를 구비해서 이루어진다. 색 변환 재료는, 예를 들면 GaN계 반도체 발광 소자(1)의 광 출사부 상에 도포(apply)되어 있다. 또는, 필름형상으로 이루어진 색 변환 재료가, GaN계 반도체 발광 소자(1)에 접합되어(붙여져) 있다. 실시예 5의 발광 장치에 있어서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광으로서, 가시광선, 자외선 및 가시광과 자외선의 조합을 들 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자(1)를, 실시예 3의 발광 소자 조립체로 대체할 수도 있다. 이와 같은 경우, 이하의 설명에서는 GaN계 반도체 발광 소자(1)를 발광 소자 조립체로 이해하면(바꾸어 읽으면) 좋다.
실시예 5의 발광 장치에 있어서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광은 파란색이며, 색 변환 재료로부터의 출사광은, 노란색, 초록색 및 빨간색으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 광인 구성에 응용(적용)할 수가 있다. 또는, GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광과 색 변환 재료로부터의 출사광(예를 들면, 노란색；빨간색 및 초록색；노란색 및 빨간색；초록색, 노란색 및 빨간색)이 혼색되어 흰색을 출사하는 구성에 응용(적용)할 수가 있다. 발광 장치의 구성(구조)은 이것에 한정되는 것은 아니며, 가변 색 조명이나 디스플레이에 응용하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로는, 실시예 5에 있어서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광은 파란색이며, 색 변환 재료로부터의 출사광은 노란색이며, 색 변환 재료는 YAG(이트륨(Yttrium)-알루미늄(Aluminum)-가닛(Garnet))계 형광체 입자로 이루어지진다. GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광(파란색)과 색 변환 재료로부터의 출사광(노란색)은 혼색되어, 흰색을 출사한다.
또는, 실시예 5에서는, GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광은 파란색이고, 색 변환 재료로부터의 출사광은 초록색 및 빨간색으로 이루어진다. GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터의 출사광(파란색)과 색 변환 재료로부터의 출사광(초록색 및 빨간색)은 혼색되어, 흰색을 출사한다. 이 경우에 있어서, 초록색의 광을 출사하는 색 변환 재료는, 구체적으로는 SrGa2S4:Eu 등의 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 파란색의 광에 의해서 여기되는 초록색 발광 형광체 입자로 이 루어진다. 빨간색의 광을 출사하는 색 변환 재료는, 구체적으로는 CaS:Eu 등의 GaN계 반도체 발광 소자(1)로부터 출사된 파란색의 광에 의해서 여기되는 빨간색 발광 형광체 입자로 이루어진다.
[실시예 6]
실시예 6은, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자를 평면형 광원 장치 및 액정 표시 장치 조립체(구체적으로는, 컬러 액정 표시 장치 조립체)에 적용한 예이다. 실시예 6의 평면형 광원 장치는, 투과형 또는 반투과형의 컬러 액정 표시 장치를 배면으로부터 조사하는 평면형 광원 장치이다. 실시예 6의 컬러 액정 표시 장치 조립체는, 투과형 또는반투과형의 컬러 액정 표시 장치 및, 이 컬러 액정 표시 장치를 배면으로부터 조사하는 평면형 광원 장치를 구비한 컬러 액정 표시 장치 조립체이다. 평면형 광원 장치에 준비 광원으로서의 GaN계 반도체 발광 소자(발광 다이오드)(1R, 1G, 1B)의 기본적인 구성, 구조는, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 것과 동일하다. GaN계 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B))를, 실시예 3의 발광 소자 조립체로 대체할 수도 있다. 이와 같은 경우에서는, 이하의 설명에서의 GaN계 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B))를 발광 소자 조립체로 이해하면(바꾸어 읽으면) 좋다.
실시예 6의 평면형 광원 장치에서의 GaN계 반도체 발광 소자(발광 다이오드)(1R, 1G, 1B)의 배치(배열 상태)를 도 23의 (a)에 모식적으로 도시한다. 평면형 광원 장치 및 컬러 액정 표시 장치 조립체의 모식적인 일부 단면도를 도 23의 (b)에 도시한다. 컬러 액정 표시 장치의 모식적인 일부 단면도를 도 24에 도시한 다.
실시예 6의 컬러 액정 표시 장치 조립체(300)는, 보다 구체적으로는, (a) 투명한 제1 전극(324)을 가지는 프런트 패널(320), (b) 투명한 제2 전극(334)을 가지는 리어 패널(330) 및, (c) 프런트 패널(320)과 리어 패널(330) 사이에 배치된 액정 재료(327)를 구비하는 투과형 컬러 액정 표시 장치(310) 및; (d) 광원으로서의 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B)를 가지는 평면형 광원 장치(직하형의 백라이트)(340)를 구비하고 있다. 평면형 광원 장치(직하형의 백라이트)(340)는, 리어 패널(330)에 대향(대면)해서 배치되고, 컬러 액정 표시 장치(310)를 리어 패널측으로부터 조사한다.
직하형의 평면형 광원 장치(340)는, 외측 프레임(343)과 내측 프레임(344)을 가지는 하우징(341)을 구비하고 있다. 투과형의 컬러 액정 표시 장치(310)의 단부(端部)는, 스페이서(345A, 345B)를 각각 거쳐서 외측 프레임(343)과 내측 프레임(344)에 사이에 협지(sandwich)되도록 보존유지(hold)되어 있다. 외측 프레임(343)과 내측 프레임(344) 사이에는, 가이드 부재(346)가 배치되어 있으며, 외측 프레임(343)과 내측 프레임(344) 사이에 협지된 컬러 액정 표시 장치(310)가 적정 위치로부터 어긋남이 없는 구조로 되어 있다. 하우징(341)의 내부에서의 상부에는, 확산판(351)이, 스페이서(345C) 및 브래킷 부재(347)를 거쳐서, 내측 프레임(344)에 고착되어 있다. 확산판(351) 상에는, 확산 시트(352), 프리즘 시트(353) 및 편광 변환 시트(354)를 포함한 광학 기능 시트군이 배치(적층)되어 있다.
하우징(341)의 내부에서의 하부에는, 반사 시트(355)가 설치(구비)되어 있다. 이 반사 시트(355)는, 그의 반사면이 확산판(351)과 대향하도록 배치되고, 하우징(341)의 바닥면(342A)에 고착용 부재(도시하지 않음)를 거쳐서 고착되어 있다. 반사 시트(355)는, 예를 들면, 시트 기재 상에, 은 반사막, 저굴절률막, 고굴절률막이 이 순으로 배치(적층)된 구조를 가지는 고(高) 은 반사막으로 구성할 수가 있다. 반사 시트(355)는, 빨간색을 발광하는 복수의 GaN계 반도체 발광 소자(1)(또는 GAlGaInP계 반도체 발광 소자), 초록색을 발광하는 복수의 GaN계 반도체 발광 소자(1G), 파란색을 발광하는 복수의 GaN계 반도체 발광 소자(1B)로부터 출사된 광 및, 하우징(341)의 측면(342B)에 의해서 반사된 광을 반사한다. 이렇게 해서, 복수의 반도체 발광 소자(1R, 1G, 1B)로부터 출사된 빨간색, 초록색 및 파란색이 혼색되어, 색순도가 높은 흰색광을 조명광으로서 얻을 수가 있다. 이 조명광은, 확산판(351), 확산 시트(352), 프리즘 시트(353), 편광 변환 시트(354)를 구비하는 광학 기능 시트군을 투과하고, 컬러 액정 표시 장치(310)에 배면으로부터 조사된다.
발광 소자의 배열에 관해서는, 예를 들면 빨간색 발광의 GaN계 반도체 발광 소자(1G)(또는 AlGaInP계 반도체 발광 소자), 초록색 발광의 GaN계 반도체 발광 소자(1G) 및 파란색 발광의 GaN계 반도체 발광 소자(1B)를 1조로 한 발광 소자열을 수평 방향으로 복수개 배열해서 발광 소자열 어레이를 형성하고, 이 발광 소자열 어레이를 수직 방향으로 복수개, 배열한다. 발광 소자열은, 예를 들면 빨간색을 발광하는 2개의 AlGaInP계 반도체 발광 소자, 초록색을 발광하는 2개의 GaN계 반도 체 발광 소자 및 파란색을 발광하는 1개의 GaN계 반도체 발광 소자로 구성되어 있으며, 빨간색을 발광하는 AlGaInP계 반도체 발광 소자, 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자 및 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자, 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자 및 빨간색을 발광하는 AlGaInP계 반도체 발광 소자의 순으로 배열되어 있다.
도 24에 도시하는 바와 같이, 컬러 액정 표시 장치(310)를 구성하는 프런트 패널(320)은, 예를 들면 유리 기판으로 이루어지는 제1 기판(321)과, 제1 기판(321)의 외면에 설치된 편광 필름(326)으로 구성되어 있다. 제1 기판(321)의 내면에는, 아크릴 수지나 에폭시 수지로 이루어지는 오버코트층(323)에 의해서 피복된 컬러 필터(322)가 설치되고, 오버코트층(323) 상에는, 투명한 제1 전극(공통 전극이라고도 불리고, 예를 들면 ITO로 이루어진다)(324)이 배치되어 있다. 투명한 제1 전극(324) 상에는 배향막(325)이 배치되어 있다. 한편, 리어 패널(330)은, 보다 구체적으로는, 예를 들면 유리 기판으로 이루어지는 제2 기판(331)과, 제2 기판(331)의 내면에 배치된 스위칭 소자(구체적으로는, 박막 트랜지스터, TFT)(332)와, 스위칭 소자(332)에 의해서 도통/비도통이 제어되는 투명한 제2 전극(화소 전극이라고도 불리고, 예를 들면 ITO로 이루어진다)(334)과, 제2 기판(331)의 외면에 설치된 편광 필름(336)으로 구성되어 있다. 투명한 제2 전극(334)을 포함하는 전체면에는 배향막(335)이 배치되어 있다. 프런트 패널(320)과 리어 패널(330)은, 그들의 외주부에서 봉지재(도시하지 않음)를 거쳐서 서로 접합되어 있다. 스위칭 소자(332)는, TFT에 한정되지 않고, 예를 들면 MIM 소자로 구성할 수도 있다. 도 24에서, 참조 번호 (337)은 스위칭 소자(332)와 스위칭 소자(332) 사이에 설치된 절연층이다.
이들 투과형의 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각종 부재나, 액정 재료는, 주지의 부재 및 재료로 구성할 수 있으며, 따라서 그의 상세한 설명은 생략한다.
또, 평면형 광원 장치를, 복수의 영역으로 분할하고, 각 영역을 독립해서 동적으로 제어함으로써, 컬러 액정 표시 장치의 휘도에 관한 다이나믹 레인지를 더욱더 넓히는 것이 가능하다. 즉, 화상 표시 프레임마다 평면형 광원 장치를 복수의 영역으로 분할하고, 각 영역마다 화상 신호에 따라 평면형 광원 장치의 밝기를 변화시키는(예를 들면, 각 영역에 상당하는 화상의 영역의 최대 휘도로, 평면형 광원 장치의 해당하는 영역의 휘도를 비례시키는) 것에 의해, 화상이 밝은 영역에 있어서는 평면형 광원 장치의 해당하는 영역을 밝게 하고, 화상이 어두운 영역에 있어서는 평면형 광원 장치의 해당하는 영역을 어둡게 하는 것에 의해, 컬러 액정 표시 장치의 콘트라스트비를 대폭 향상시킬 수가 있다. 또, 평균 소비 전력도 저감할 수가 있다. 이 기술에서는, 평면형 광원 장치의 영역 사이의 색 편차(color variations; 색 얼룩)을 저감하는 것이 중요하다. GaN계 반도체 발광 소자는 제조시의 발광 색 편차가 생기고 쉽다. 그렇지만, 실시예 6에서 사용하는 GaN계 반도체 발광 소자는, 실시예 1 및 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자와 동일하며, 영역마다의 발광 색 격편차가 적은 평면형 광원 장치를 달성할 수가 있다. 게다가, 광원으로서의 GaN계 반도체 발광 소자의 동작 전류 밀도(또는, 구동 전류)의 제어에 더하여, 구동 전류의 펄스폭 제어 및/또는 구동 전류의 펄스 밀도 제어 를 행하는 것에 의해, 광원으로서의 GaN계 반도체 발광 소자의 휘도(밝기)의 제어를 행할 수가 있다. 그러므로, 복수의 영역으로 분할하고, 각 영역을 독립해서 동적으로 제어하는 것을, 한층더 확실히, 또한 용이하게 행할 수가 있다. 즉 구체적으로는, 예를 들면 평면형 광원 장치의 각 영역의 각각의 휘도 제어를 구동 전류(동작 전류)의 피크 전류값 제어에 의해서 행한다. 따라서, 섬세한 휘도 제어를 구동 전류의 펄스폭 및/또는 펄스 밀도의 제어로 행하면 좋다. 또는, 이것과는 반대로, 평면형 광원 장치 전체의 휘도 제어를 구동 전류의 펄스폭 및/또는 펄스 밀도의 제어로 행하고, 섬세한 휘도 제어를 구동 전류(동작 전류)의 피크 전류값 제어로 행하면 좋다.
[실시예 7]
실시예 7은, 실시예 6의 변형이다. 실시예 6에 있어서는, 평면형 광원 장치를 직하형으로 하는 반면 실시예 7에 있어서는, 평면형 광원 장치를 에지 라이트형(edge light-type)으로 한다. 실시예 7의 컬러 액정 표시 장치 조립체의 개념도를 도 25에 도시한다. 실시예 7에서의 컬러 액정 표시 장치의 모식적인 일부 단면도는, 도 24에 도시한 모식적인 일부 단면도와 마찬가지이다.
실시예 7의 컬러 액정 표시 장치 조립체(300A)는, (a) 투명한 제1 전극(324)을 가지는 프런트 패널(320), (b) 투명한 제2 전극(334)를 가지는 리어 패널(330) 및, (c) 프런트 패널(320)과 리어 패널(330) 사이에 배치된 액정 재료(327)를 구비하는 투과형 컬러 액정 표시 장치(310) 및; (d) 도광판(370) 및 광원(360)으로 이루어지고, 컬러 액정 표시 장치(310)에 리어 패널 측으로부터 광을 조사하는 평면 형 광원 장치(에지 라이트형 백라이트)(350)를 구비하고 있다. 도광판(370)은, 리어 패널(330)에 대향(대면)해서 배치되어 있다.
광원(360)은, 예를 들면 빨간색을 발광하는 AlGaInP계 반도체 발광 소자, 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자 및 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자로 구성되어 있다. 이들 반도체 발광 소자는, 도 25에는 도시하고 있지 않다. 초록색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자 및 파란색을 발광하는 GaN계 반도체 발광 소자로서는, 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자와 동일한 것을 이용할 수가 있다. 또, 컬러 액정 표시 장치(310)를 구성하는 프런트 패널(320) 및 리어 패널(330)의 구성 및 구조는, 도 24를 참조해서 설명한 실시예 6의 프런트 패널(320) 및 리어 패널(330)과 동일한 구성 및 구조로 할 수 있으며, 따라서 그의 상세한 설명은 생략한다.
예를 들면, 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 도광판(370)은, 제1 면(바닥면)(371), 이 제1 면(371)과 대향한 제2 면(정상면(頂面))(373), 제1 측면(374), 제2 측면(375), 제1 측면(374)과 대향한 제3 측면(376) 및, 제2 측면(374)과 대향한 제4 측면을 가진다. 도광판(370)의 보다 구체적인 형상은, 전체로서 쐐기형상(楔狀)의 절두 사각뿔(切頭四角錐; truncated quadrangular pyramid) 형상이다. 절두 사각뿔의 2개의 대향하는 측면이 제1 면(371) 및 제2 면(373)에 상당하고, 절두 사각뿔의 바닥면이 제1 측면(374)에 상당한다. 제1 면(371)의 표면부에는 요철부(irregular portion)(372)가 설치되어 있다. 도광판(370)에의 광 입사 방향으로서 제1 면(371)과 수직인 가상 평면에서 도광판(370)을 절단했을 때의 연속한 요철 부의 단면 형상은, 삼각형이다. 즉, 제1 면(371)의 표면부에 설치된 요철부(372)는, 프리즘형상이다. 도광판(370)의 제2 면(373)은, 평활하게(즉, 경면으로) 해도 좋고, 확산 효과가 있는 블러스트 잔주름(irregularity; 잔물결)을 설치해도 좋다(즉, 미세한 요철면으로 할 수도 있다). 도광판(370)의 제1 면(371)과 대향하도록 반사 부재(381)가 배치되어 있다. 또, 도광판(370)의 제2 면(373)과 대향하도록 컬러 액정 표시 장치(310)가 배치되어 있다. 또, 컬러 액정 표시 장치(310)와 도광판(370)의 제2 면(373) 사이에는, 확산 시트(382) 및 프리즘 시트(383)가 배치되어 있다. 광원(360)으로부터 출사된 광은, 도광판(370)의 제1 측면(374)(예를 들면, 절두 사각뿔의 바닥면에 상당하는 면)으로부터 도광판(370)에 입사되고, 제1 면(371)의 요철부(372)에 충돌해서 산란되고, 제1 면(371)으로부터 출사되고, 반사 부재(381)에 의해 반사되고, 제1 면(371)에 다시 입사되고, 제2 면(373)으로부터 출사되고, 확산 시트(382) 및 프리즘 시트(383)을 투과해서, 컬러 액정 표시 장치(310)에 조사된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 의거해서 설명했다. 그렇지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 설명한 GaN계 반도체 발광 소자 및, 이와 같은 GaN계 반도체 발광 소자가 내포된(실장된) 발광 소자 조립체, 발광 장치, 화상 표시 장치, 평면형 광원 장치, 컬러 액정 표시 장치 조립체의 구성 및 구조는 단지 예시이며, 이들을 구성하는 부재 및 재료 등도 예시이다. 이들은 적당히 변경할 수가 있다. GaN계 반도체 발광 소자에서의 적층의 순서는, 역순으로 할 수도 있다. 직시형의 화상 표시 장치에 있어서는, 사람의 망막에 화상을 투영하는 형식의 화상 표시 장치로 설계할 수도 있다. GaN계 반도체 발광 소자에 의해서 반도체 레이저를 구성할 수가 있다.
본 발명은 첨부하는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범위내에서, 설계 요구조건 및 그 밖의 요인에 의거하여 각종 변형, 조합, 수정 및 변경 등을 행할 수 있다는 것은 당업자라면 당연히 이해할 수 있을 것이다.
도 1의 (a)는, 실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자의 모식적인 일부 단면도이고, 도 1의 (b)는, 실시예 1의 GaN계 반도체 발광 소자에서의, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층, 적층 구조체(제3 GaN계 화합물 반도체층), 제2 GaN계 화합물 반도체층 등의 구성을 도시하는 도면,
도 2는, GaN계 반도체 발광 소자의 특성 평가 처리시의 GaN계 반도체 발광 소자의 개념도,
도 3은, 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자에서의, 제1 GaN계 화합물 반도체층, 활성층, 적층 구조체(제3 GaN계 화합물 반도체층), 제2 GaN계 화합물 반도체층 등의 구성을 도시하는 도면,
도 4의 (a) 는, 실시예 1 및 비교예 1의 각각의 GaN계 반도체 발광 소자에서의 동작 전류 밀도(암페어/㎠)와 발광 효율(와트/암페어)의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 4의 (b)는, 실시예 2 및 비교예 1의 각각의 GaN계 반도체 발광 소자에서의 동작 전류 밀도(암페어/㎠)와 발광 효율(와트/암페어)의 관계를 도시하는 그래프,
도 5는, 실시예 2의 GaN계 반도체 발광 소자에 있어서, 적층 구조체를 구성하는 제2 층의 두께를 각각 1.5㎚, 3㎚, 6㎚로 했을 때의 GaN계 반도체 발광 소자의 발광 효율을 측정한 결과 및, 적층 구조체를 구성하는 제2 층의 두께를 0㎚로 했을 때의 GaN계 반도체 발광 소자의 발광 효율을 측정한 결과를 도시하는 그래프,
도 6은, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 모식적인 일부 단면도,
도 7의 (a) 및 (b)는 각각, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자 등의 단면을 도시하는 개념도,
도 8의 (a) 및 (b)는 각각, 도 7의 (b)에 도시된 단계에 계속해서, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자 등의 단면을 도시하는 개념도,
도 9의 (a) 및 (b)는 각각, 도 8의 (b)에 도시된 단계에 계속해서, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자등의 단면을 나타내는 개념도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각, 도 9의 (b)에 도시된 단계에 계속해서, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자 등의 단면을 도시하는 개념도,
도 11의 (a) 및 (b)는 각각, 도 10의 (b)에 도시된 단계에 계속해서, 실시예 3의 발광 소자 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자 등의 단면을 도시하는 개념도,
도 12의 (a)는, 실시예 6에서의 패시브 매트릭스 타입의 직시형 화상 표시 장치(제1 구조의 화상 표시 장치-A)의 회로도이며, 도 12의 (b)는, GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널의 모식적인 단면도,
도 13은, 실시예 6에서의 액티브 매트릭스 타입의 직시형 화상 표시 장치(제1 구조의 화상 표시 장치-B)의 회로도,
도 14는, GaN계 반도체 발광 소자가 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 발광 소자 패널을 구비한 프로젝션형의 화상 표시 장치(제2 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 15는, 빨간색 발광 소자 패널, 초록색 발광 소자 패널 및 파란색 발광 소자 패널을 구비한 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치(제3 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 16은, GaN계 반도체 발광 소자 및, 광 투과 제어장치를 구비한 프로젝션형 화상 표시 장치(제4 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 17은, GaN계 반도체 발광 소자 및, 광 투과 제어장치를 3조 구비한 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치(제4 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 18은, 발광 소자 패널 및, 광 투과 제어장치를 구비한 프로젝션형의 화상 표시 장치(제5 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 19는, GaN계 반도체 발광 소자 및 광 투과 제어장치를 3조 구비한 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치(제6 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 20은, GaN계 반도체 발광 소자 3조 및 광 투과 제어장치를 구비한 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치(제7 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 21은, 발광 소자 패널 3조 및 광 투과 제어장치를 구비한 프로젝션형의 컬러 화상 표시 장치(제8 구조의 화상 표시 장치)의 개념도,
도 22는, 실시예 4에서의 액티브 매트릭스 타입의 직시형 컬러 화상 표시 장치(제9 구조 또는 제10 구조의 화상 표시 장치)의 회로도,
도 23의 (a)는, 실시예 6의 평면형 광원 장치에서의 발광 소자의 배치(배열 상태)를 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 23의 (b)는, 평면형 광원 장치 및 컬러 액정 표시 장치 조립체의 모식적인 일부 단면도,
도 24는, 컬러 액정 표시 장치의 모식적인 일부 단면도,
도 25는, 실시예 7의 컬러 액정 표시 장치 조립체의 개념도,
도 26은, 비교예 1의 GaN계 반도체 발광 소자의 모식적인 일부 단면도.
Claims (35)
- (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은(undoped) GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) 적층 구조체를 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있고;상기 적층 구조체는, 상기 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함하는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,적층 유닛을 구성하는 상기 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 동일한 조성을 가지는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,적층 유닛을 구성하는 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광 소자.
- 제3항에 있어서,적층 유닛을 구성하는 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은,적층 유닛을 구성하는 상기 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 동일한 조성을 가지는 제1 층,상기 제1 층과 동일한 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층 및,상기 제1 층의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제4항에 있어서,적층 유닛을 구성하는 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은,도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제1 층,도핑되지 않은 InxGa(1-x)N(단, 0〈x≤0.3)으로 이루어지는 제2 층 및,도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제5항에 있어서,상기 활성층은, InyGa(1-y)N층을 포함하고 있고, x≤y인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 적층 구조체는, 적층 유닛을 1개 내지 10개 포함하고 있는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,적층 유닛을 구성하는 상기 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층에서의 p형 불순물의 농도는, 1×1018/㎤∼4×1020/㎤인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,적층 유닛을 구성하는 상기 p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 2원자층 두께∼50㎚의 범위내이며,적층 유닛을 구성하는 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 2원자층 두께∼50㎚의 범위내인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 적층 구조체의 두께는, 5㎚∼200㎚의 범위내인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 활성층에 흘리는(인가되는) 전류의 밀도는, 50암페어/㎠ 이상인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 활성층의 면적은, 1×10-12㎡∼1×10-8㎡인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 GaN계 반도체 발광 소자의 두께는, 1×10-7m∼1×10-5m인, GaN계 반도체 발광 소자.
- (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있고;상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 더 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1개 배치되어 있는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층과 이 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 동일한 조성을 가지는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제16항에 있어서,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은,상기 p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층과 동일한 조성을 가지는 제1 층,상기 제1 층과 동일한 조성에 인듐을 더 함유하는 조성을 가지는 제2 층 및,상기 제1 층의 조성과 동일한 조성을 가지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제17항에 있어서,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은,도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제1 층,도핑되지 않은 InxGa(1-x)N(단, 0〈x≤0.3)으로 이루어지는 제2 층 및,도핑되지 않은 GaN으로 이루어지는 제3 층을 포함하는 3층 구조를 가지는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제18항에 있어서,상기 활성층은, InyGa(1-y)N층을 포함하고 있고, x≤y를 만족시키는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 1개∼10개 배치되어 있는, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에서의 p형 불순물의 농도는, 1×1018/㎤∼4×1020/㎤인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 2원자층 두께∼50㎚의 범위내이며, 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의 두께는, 5㎚∼200㎚의 범위내인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 활성층에 흘리는(인가되는) 전류의 밀도는, 50암페어/㎠ 이상인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 활성층의 면적은, 1×10-12㎡∼1×10-8㎡인, GaN계 반도체 발광 소자.
- 제14항에 있어서,상기 GaN계 반도체 발광 소자의 두께는, 1×10-7m∼1×10-5m인 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광 소자.
- 지지 부재 상에 배치되어 있는 GaN계 반도체 발광 소자를 포함하는 발광 소자 조립체로서,상기 GaN계 반도체 발광 소자는,(A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) 적층 구조체를 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있고;상기 적층 구조체는, 상기 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함하고 있는, 발광 소자 조립체.
- 지지 부재 상에 배치되어 있는 GaN계 반도체 발광 소자를 포함하는 발광 소자 조립체로서,상기 GaN계 반도체 발광 소자는,(A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있고;상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 더 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1개 배치되어 있는, 발광 소자 조립체.
- (a) GaN계 반도체 발광 소자 및;(b) 상기 GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광(出射光)에 의해서 여기(奬起)되고, 그 출사광과는 다른 파장의 광을 출사하는 색 변환 재료를 포함하는 발광 장치로서,상기 GaN계 반도체 발광 소자는,(A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) 적층 구조체를 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있고;상기 적층 구조체는, 상기 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함하고 있는, 발광 장치.
- (a) GaN계 반도체 발광 소자 및;(b) 상기 GaN계 반도체 발광 소자로부터의 출사광에 의해서 여기되고, 그 출사광과는 다른 파장의 광을 출사하는 색 변환 재료를 포함하는 발광 장치로서,상기 GaN계 반도체 발광 소자는,(A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있고;상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 더 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1개 배치되어 있는, 발광 장치.
- (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) 적층 구조체를 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으 로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있고,상기 적층 구조체는, 상기 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함하고 있고,적층 유닛을 구성하는 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고 있는 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법으로서,상기 제1 GaN계 화합물 반도체층, 상기 활성층, 상기 불순물 확산 방지층, 상기 적층 구조체, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층을, 순차적으로 형성하고,상기 활성층에서의, 상기 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성할 때의 온도보다도 높은 온도에서, 상기 적층 유닛을 구성하는 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층에서의, 상기 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성하는, GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법.
- (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있고,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 더 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1층 배치되어 있고,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층은, 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고 있는 GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법으로서,상기 제1 GaN계 화합물 반도체층, 상기 활성층, 상기 불순물 확산 방지층, 상기 제 3 GaN계 화합물 반도체층, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층을, 순차적으로 형성하고,상기 활성층에서의, 상기 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성할 때의 온도보다도 높은 온도에서, 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층에 배치된 상기 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층에서의, 상기 조성에 인듐을 함유하는 GaN계 화합물 반도체층을 형성하는, GaN계 반도체 발광 소자의 제조 방법.
- (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) 적층 구조체를 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있고,상기 적층 구조체는, 상기 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함하고 있는 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법으로서,상기 활성층에, 50암페어/㎠ 이상의 전류 밀도의 전류를 흘리는(인가하는), GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법.
- (A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있고,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 더 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1개 배치되어 있는 GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법으로서,상기 활성층에, 50암페어/㎠ 이상의 전류 밀도의 전류를 흘리는(인가하는), GaN계 반도체 발광 소자의 구동 방법.
- 화상을 표시하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자를 포함하는 화상 표시 장치로서,상기 GaN계 반도체 발광 소자는,(A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) 적층 구조체를 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 적층 구조체가 이 순으로 배치되어 있고,상기 적층 구조체는, 상기 활성층 측으로부터, p형 도전형의 GaN계 화합물 반도체층과 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 적층되어 이루어지는 적층 유닛을, 적어도 1개 포함하고 있는, 화상 표시 장치.
- 화상을 표시하기 위한 GaN계 반도체 발광 소자를 구비한 화상 표시 장치로서,상기 GaN계 반도체 발광 소자는,(A) n형 도전형의 제1 GaN계 화합물 반도체층;(B) 활성층;(C) p형 도전형의 제2 GaN계 화합물 반도체층;(D) 상기 제1 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;(E) 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;(F) 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체로 이루어지고, p형 불순물이 상기 활성층으로 확산하는 것을 방지하는 불순물 확산 방지층 및;(G) p형 도전형의 제3 GaN계 화합물 반도체층을 포함하고,상기 활성층과 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층 사이에는, 상기 활성층 측으로부터, 상기 불순물 확산 방지층과 상기 제3 GaN계 화합물 반도체층이 이 순으로 배치되어 있고,상기 제3 GaN계 화합물 반도체층의, 상기 제2 GaN계 화합물 반도체층에 더 가까운 측에는, 도핑되지 않은 GaN계 화합물 반도체층이, 적어도 1개 배치되어 있는, 화상 표시 장치.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |