GaN基半導體發光元件及其製造方法和驅動方法、發光元件組件、發光裝置及圖像顯示裝置的製作方法

2023-05-28 10:32:21 6

專利名稱：GaN基半導體發光元件及其製造方法和驅動方法、發光元件組件、發光裝置及圖像顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及GaN基半導體發光元件、均具有這種GaN基半導 體發光元件的發光元件組件和發光裝置、#4居一個實施方式的這種 GaN基半導體發光元件的製造方法、這種GaN基半導體發光元件 的驅動方法、及具有這種GaN基半導體發光元件的圖像顯示裝置。
背景技術：
在具有由氮化鎵(GaN)基化合物半導體所構成的活性層的發 光元件(GaN基半導體發光元件)中，通過改變複合晶體組成或活 性層的厚度能夠控制帶隙能量，因此，能夠實現從紫外至紅外的很 寬的範圍內的發光波長。發射各種顏色光的GaN基半導體發光元件 已經被商業化，並且被用於諸如圖像顯示裝置、照明裝置、檢查裝 置、及消毒用光源的各種應用中。此外，藍紫色半導體雷射和發光 二極體(LED)也已經被開發並被用於大容量光碟的寫入/讀取拾取 器(pickup )。通常，GaN基半導體發光元件具有一種結構，其中，順次堆疊 n型導電型的第一GaN基化合物半導體層、活性層、以及p型導電 型的第二 GaN基化合物半導體層。
在相關技術中，例如，在活性層上面形成包括Mg摻雜AlGaN 層和Mg摻雜GaN層的具有超晶格結構的第二 GaN基化合物半導 體層，所述超晶格結構經受了均勻摻雜或調製摻雜。這種具有超晶 格結構的第二 GaN基化合物半導體層的結構已經被報導具有增加 空穴;農度的歲文果(仿W口，參照、K. Kumakura和N. Kobayashi， Jpn. J. Appl. Phys. vol. 38 (1999) pp. L1012; R Kozodoy等，Appl. Phys. Lett. 75， 2444 (1999);以及P. Kozodoy等，Appl. Phys. Lett. 74, 3681 (1999))。在該技術中，通過由於應變所引起的壓電效果來二維獲取 高空穴濃度，並且已經報導了，通過將超晶格結構的周期最優化， 也能夠在第二 GaN基化合物半導體層的厚度方向上關於導電性獲 耳又相同的效果(即，串連電阻的降^f氐)。

發明內容
但是，在上述超晶格結構中，活性層中的空穴濃度的增加效果 不夠充分，並且強烈期望用於實現更高發光效率的4支術。
期望提供具有能夠提高發光效率的結構的GaN基半導體發光
GaN基半導體發光元件的驅動方法、以及具有這種GaN基半導體 發光元件的圖像顯示裝置。
才艮據本發明第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發 光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層、(B) 活性層、(C) p型導電型的第二 GaN基化合物半導體層、(D)被電連接至第一GaN基化合物半導體層的第一電極、以及(E)被電 連4妻至第二 GaN基化合物半導體層的第二電才及，並且GaN基半導 體發光元件包括在活性層與第二 GaN基化合物半導體層之間^v活 性層側順次配置的(F)由未摻雜GaN基化合物半導體所構成的雜
以及根據第一實施方式的(G )層壓結構或根據第二實施方式的(G ) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層。
在衝艮據第一實施方式的GaN基半導體發光元件中，層壓結構 包括至少一個層壓單元，其中，以從活性層邊的順序堆疊了 p型導 電型的GaN基化合物半導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層。
在根據第二實施方式的GaN基半導體發光元件中，在第三GaN 基化合物半導體層更接近於第二 GaN基化合物半導體層的一側至 少配置一個未4參雜GaN基化合物半導體層。
#4居本發明第 一 實施方式的發光元件組件包括^f艮據本發明第 一實施方式的GaN基半導體發光元件，所述GaN基半導體發光元 件被配置在支撐構件上。此外，4艮據本發明第二實施方式的發光元 件組件包括根據本發明第二實施方式的GaN基半導體發光元件，所 述GaN基半導體發光元件被配置在支持構件上。
才艮據本發明第一實施方式或第二實施方式的發光裝置包括(a) GaN基半導體發光元件和(b)被來自GaN基半導體發光元件的發
根據第一實施方式的發光裝置中，通過根據第一實施方式的GaN基 半導體發光元件來構成GaN基半導體發光元件。在才艮據第二實施方 式的發光裝置中，通過才艮據第二實施方式的GaN基半導體發光元件 來構成GaN基半導體發光元件。根據本發明第一實施方式的圖像顯示裝置包括用於顯示圖像
的GaN基半導體發光元件，並且通過根據第一實施方式的GaN基 半導體發光元件來構成GaN基半導體發光元件。此外，根據本發明 第二實施方式的圖^f象顯示裝置包括用於顯示圖〗象的GaN基半導體 發光元件，通過根據第二實施方式的GaN基半導體發光元件來構成 GaN基半導體發光元件。
當才艮據第一實施方式或第二實施方式的圖4象顯示裝置為彩色 圖像顯示裝置時，圖像顯示裝置至少包括發射藍光的第一發光元 件、發射綠光的第二發光元件、以及發射紅光的第三發光元件。根 」悟第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發光元4牛應該構 成第一發光元件、第二發光元件、以及第三發光元件之一 (一種)。
在才艮據第一實施方式的GaN基半導體發光元件、4艮據第一實 施方式的發光元件組件中的GaN基半導體發光元件、根據第一實施 方式的發光裝置中的GaN基半導體發光元件、或在根據第一實施方 式的圖像顯示裝置中的GaN基半導體發光元件(下文中，統一被稱 作"第一GaN基半導體發光元件，，)中，構成層壓單元的p型導電 型的GaN基化合物半導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層可 以具有相同的組分。此外，在才艮據第二實施方式的GaN基半導體發 光元件、才艮據第二實施方式的發光元件組件中的GaN基半導體發光 元件、根據第二實施方式的發光裝置中的GaN基半導體發光元件、 或在才艮據第二實施方式的圖像顯示裝置中的GaN基半導體發光元 件(下文中，統一被稱作"第二 GaN基半導體發光元件")中，p 型導電型的第三GaN基化合物半導體層和在第三GaN基化合物半 導體層上所配置的未摻雜GaN基化合物半導體層可以具有相同的 組分。
在第一 GaN基半導體發光元件中，構成層壓單元的未摻雜GaN 基化合物半導體層可以包括GaN基化合物半導體層，其組分包括銦。此外，在第二 GaN基半導體發光元件中，在第三GaN基化合 物半導體層上所配置的未摻雜GaN基半導體發光元件可以包括組 分包含銦的GaN基化合物半導體層。
在第一 GaN基半導體發光元件中，構成層壓單元的未摻雜GaN 基化合物半導體層可以具有三層結構，包括與構成層壓單元的p 型導電型的GaN基化合物半導體層具有相同組分的第 一層、與第一 層具有相同組分並進一步包含銦的第二層、以及與第 一層具有相同 組分的第三層。在這種情況下，構成層壓單元的未摻雜GaN基化合 物半導體層可以具有三層結構，包括由未糹參雜的GaN所構成的第 一層、由未摻雜的InxGa(1_x)N (其中0 <x^0.3 )構成的第二層、以 及由未糹參雜的GaN所構成的第三層。ot匕外，活性層可以包括-InyGa(!-y)N層，其中，x S y。
在第二 GaN基半導體發光元件中，在第三GaN基化合物半導 體層上所配置的未摻雜GaN基化合物半導體層可以具有三層結構， 包括與p型導電型的第三GaN基化合物半導體層具有相同組分的 第一層、與第一層具有相同組分並進一步包含銦的第二層、以及與 第一層具有相同組分的第三層。在這種情況下，在第三GaN基化合 物半導體層上所配置的摻雜GaN基化合物半導體層可以具有三層 結構，包括由未摻雜的GaN所構成的第一層、由未摻雜的 InxGad-x)N(其中0 < x S 0.3 )所構成的第二層、以及由未摻雜的GaN 所構成的第三層。此夕卜，活性層可以包括InyGa("y)N層，其中，y。
在包括上述優選實施方式以及結構的各個第一 GaN基半導體 發光元件中，優選地，層壓結構包4舌1 ~ IO個層壓單元。在包括上 述優選實施方式和結構的每個第二 GaN基半導體發光元件中，優選 地，在第三GaN基化合物半導體層上配置1 ~ 10個未摻雜的GaN 基化合物半導體層。在包括上述優選實施方式以及結構的各個第一 GaN基半導體 發光元件中，優選地，構成層壓單元的p型導電型GaN基化合物半 導體層具有伊C選為1 x 1018/cm3~4 x 1020/cm3、並且更加伊C選為1 x 1019/cm3~2x 10,cm3的p型雜質濃度。在包括上述優選實施方式 和結構的每個第二 GaN基半導體發光元件中，第三GaN基化合物 半導體層具有伊C選為1 x 1018/cm3~ 4 x 1020/cm3、並且更加伊乙選為1 x 1019/cm3 ~ 2 x 1027cm3的p型雜質濃度。
此外，在包括上述優選實施方式以及結構的各個第一 GaN基 半導體發光元件中，構成層壓單元的p型導電型的GaN基化合物半 導體層的厚度可以在兩原子層厚度至50 nm的範圍內，構成層壓單 元的未摻雜GaN基化合物半導體層的厚度可以在兩原子層厚度至 50 nm的範圍內，並且層壓結構的厚度可以在5 nm ~ 200 nm的範圍 內。在包括上述優選實施方式以及結構的各個第二 GaN基半導體發 光元件中，在第三GaN基化合物半導體層上所配置的未摻雜GaN 基化合物半導體層的厚度可以在兩原子層厚度至50 nm的範圍內， 並且第三GaN基化合物半導體層的厚度可以在5 nm ~ 200 nm的範 圍內。
此外，在包括上述優選實施方式和結構的各個第一 GaN基半 導體發光元件或第二 GaN基半導體發光元件(下文中，可以被統一 稱作"GaN基半導體發光元件等")中，施加於活性層的電流密度 (工作電流密度)優選為50 A/cm2以上，更加優選;也為100 A/cm2 以上，再進一步優選為200 A/cm2以上。
在包括上述優選實施方式和結構的GaN基半導體發光元件等 中，活性層的面積4尤選為1 x 10-12 m2~ 1 x 10-8 m2，並且更加優選 為1 x l(T11 m2~ 1 x 10—9 m2。在包括上述優選實施方式和結構的GaN基半導體發光元件等 中，GaN基發光元件的厚度優選為1 x 10-7 m ~ 1 x 10-5 m，並且更 力口^尤選為1 x lCT6 m ~ 1 x 10-5 m。
才是供了根據本發明第一實施方式的GaN基半導體發光元件的 製造方法，所述方法為製造包括根據第一實施方式的上述優選實施 方式或結構的任意GaN基半導體發光元件的方法，其中，構成層壓 單元的未糹參雜GaN基化合物半導體層包糹舌組分包含銦的GaN基化 合物半導體層，並且所述活性層包括組分包含銦的GaN基化合物半 導體層，所述方法包括順次形成第一GaN基化合物半導體層、活性 層、雜質擴散阻擋層、層壓結構、以及第二 GaN基化合物半導體層， 其中，在比在活性層中形成組分包含銦的GaN基化合物半導體層的 溫度更高的溫度下，在構成層壓單元的未摻雜GaN基化合物半導體 層中形成組分包含銦的GaN基化合物半導體層。
提供了根據本發明第二實施方式的GaN基半導體發光元件的 製造方法，所述方法為製造包括根據第二實施方式的上述優選實施 方式或結構的任意GaN基半導體發光元件的方法，其中，在第三 GaN基化合物半導體層上所配置的未摻雜GaN基化合物半導體層 包括組分包含銦的GaN基化合物半導體層，並且所述活性層包括組 分包含銦的GaN基化合物半導體層，所述方法包4舌順次形成第一 GaN基化合物半導體層、活性層、雜質擴散阻擋層、第三GaN基 化合物半導體層、以及第二GaN基化合物半導體層，其中，在比在 活性層中形成組分包含銦的GaN基化合物半導體層的溫度更高的 溫度下，在未摻雜GaN基化合物半導體層(其配置在第三GaN基 化合物半導體層上)中形成組分包含銦的GaN基化合物半導體層。
提供了根據本發明第一實施方式的GaN基半導體發光元件的 驅動方法，所述方法為馬區動包i舌才艮糹居第 一 實施方式的上述伊C選實施 方式或結構的任意GaN基半導體發光元件的方法，所述方法包括將具有50A/cm2以上、優選為100A/cm2以上、更加優選為200A/cm2 以上的電流密度(工作電流密度)的電流施加於活性層。
提供了根據本發明第二實施方式的GaN基半導體發光元件的 驅動方法，所述方法為驅動包4舌才艮據第二實施方式的上述優選實施 方式或結構的任意GaN基半導體發光元件的方法，所述方法包括將 具有50A/cm2以上、優選為100A/cm2以上、更力口優選為200A/cm2 以上的電流密度(工作電流密度)的電流施加於活性層。
需要注意，GaN基半導體發光元件的工作電流密度糹皮定義為通 過將工作電流值除以活性層的面積(接合區的面積)所獲取的值。 即，商業用GaN基半導體發光元件具有各種封裝形式，並且GaN 基半導體發光元件的尺寸也依賴於應用或光量而改變。此外，標準 驅動電流(工作電流脈賴於GaN基半導體發光元件的尺寸而改變。 因此，很難直接比較元件之間性能對電流的依賴性。在本發明中， 為了統一的目的，並不表達為驅動電流值本身，而是表達為工作電 流密度，工作電流密度通過將驅動電流值除以活性層的面積(接合 區的面積)而獲得(測量單位A/cm2)。
在包括才艮據第一實施方式或第二實施方式的優選實施方式或 結構的所有GaN基半導體發光元件、發光元件組件、發光裝置、 GaN基半導體發光元件的製造方法、GaN基半導體發光元件的驅動 方法、以及圖像顯示裝置中，第一 GaN基化合物半導體層、第二 GaN基化合物半導體層以及雜質擴散阻擋層的實例包括GaN層、 AlGaN層、InGaN層以及AlInGaN層。此夕卜，就期望而言，這些化 合物半導體層可以包含硼(B)原子、鉈(Tl)原子、砷(As)原 子、磷(P )原子以及銻(Sb )原子。例如，活性層可以具有InGaN/GaN 單一量子勢阱(QW)結構或InGaN/GaN多重量子勢阱(MQW ) 結構。在根據第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發光元 件的製造方法中，在發光元件形成基板上順次形成第一 GaN基化合 物半導體層等。能夠被使用的發光元件形成基板的實例包括藍寶石 基板、GaAs基板、GaN基板、SiC基板、鋁基板、ZnS基板、ZnO 基板、A1N基板、LiMgO基板、LiGa02基板、MgAl204基板、InP 基板、Si基板、以及在其表面(主表面)上具有基礎層或緩衝層的 這些基板。在根據第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發 光元件、根據第一實施方式或第二實施方式的發光裝置中的GaN基 半導體發光元件、以及才艮據第一實施方式或第二實施方式的圖〗象顯
示裝置中的GaN基半導體發光元件中，存在允許保留髮光元件形成 基氺反的情況和最終去除發光元件形成基糹反的情況。需要注意，在後 者的情況下，在支撐構件上設置GaN基半導體發光元件。
根據第一實施方式或第二實施方式的發光元件組件中的支撐 構件的實例除了包括上述發光元件形成基板的實例之外，還包括玻 璃基板、金屬基板、金屬片、合金基板、合金片、陶瓷基板、陶瓷 片、半導體基板、塑料基板、塑料片以及塑料膜。塑料膜的實例包 括聚醚碸(PES)膜、聚萘二曱酸乙二酯(PEN)膜、聚醯亞胺(PI) 膜、以及聚對苯二曱酸乙二酯(PET)膜。支撐構件的其他實例包 括粘結了任意的上述各種膜的玻璃基板、以及其上具有聚醯亞胺樹 脂層、丙烯酸樹脂層、聚苯乙烯樹脂層或矽橡膠樹脂層的玻璃基板。 此外，玻璃基4反可以#:金屬基並反或塑料基4反替代。可替換地，可以 在這些基板的表面上形成絕緣膜。構成絕緣膜的材料的實例包括 諸如氧化矽基材料、氮化矽(SiNy)以及金屬氧化物高介電絕緣膜 的無機絕緣材料；以及諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對乙 烯苯酚(polyvinylphenol， PVP )以及聚乙烯醇(PVA )的有才幾絕續_ 材料。可以組合使用這些材料。氧化矽基材料的實例包括氧化矽 (SiOx)、氮氧化矽(SiON)、旋塗玻璃(SOG)、以及低介電常數 SiOx基材料(諸如聚芳醚、環全氟化碳(cycloperfluorocarbon )聚合物、苯並環丁烯、環狀氟碳樹脂、聚四氟乙烯、氟代芳基乙醚、
氟^聚醯亞胺、無定型石灰以及有^/L SOG)。絕糹彖膜的形成方法的實 例包括PVD法、CVD法、旋塗法、印刷法、塗層法、浸漬法、鑄
造法以及噴霧法。
在包括4艮據第一實施方式或第二實施方式的上述優選實施方
式或結構的發光裝置(下文中，可以被統一稱作"發光裝置，，)中，
從GaN基半導體發光元件所發射的光的實例包括可見光、紫外光、 以及可見光和紫外光的組合。
在發光裝置中，可以採用從GaN基半導體發光元件所發射的 光為藍光的結構，並且從色彩轉換材料所發射的光至少為從由黃 光、綠光以及紅光組成的組中所選擇的一種類型的光，並且可以採 用從GaN基半導體發光元件所發射的光和從色彩轉換材料所發射 的光(例如，黃色；紅色和綠色；黃色和紅色；或綠色、黃色以及 紅色)被混合從而發射白光的結構。通過從GaN基半導體發光元件 所發射的藍光激勵從而發射紅光的色彩轉換材料的具體實例包括 紅色發光螢光顆闢立，更具體;也i兌，(ME:Eu)S[其中，ME表示從由 Ca、 Sr以及Ba組成的組中所選擇的至少一種原子；下文與此相同]、 (M:Sm)x(Si,Ai;h2(0,N:h6[其中，M表示乂人由Li、 Mg以及Ca組成的 糹且中所選4奪的至少一種原子；下文與》匕相同]、ME2Si5N8:Eu、 (Ca:Eu)SiN2以及(Ca:Eu)AlSiN3。通過乂人GaN基半導體發光元件所 發射的藍光激勵從而發射綠光的色彩轉換材料的具體實例包括綠 色發光螢光顆粒，更具體i也i兌，(ME:Eu)Ga2S4 、 (M:RE)x(Si,Al)12(0,N)16[其中，RE 表示 Tb 和 Yb]、 (M:Tb)x(Si,Al)12(0，N)16 、 (M:Yb)x(Si,Al)12(0,N)16 以 及 Si6.zAlzOzN8_z:Eu。通過從GaN基半導體發光元件所發射的藍光激 勵從而發射黃光的色彩轉換材料的具體實例包括黃色發光螢光顆 粒，更具體地說，YAG (釔鋁石榴石)基螢光顆粒。這些色彩轉換 材料可以單獨進行使用，或者以兩種以上的混合物進行使用。當使用兩種以上的色彩轉換材料的混合物時，能夠從色彩轉換材料混合 物發射除了黃色、綠色以及紅色以外的色彩的光。具體地，可以採 用發射青色光的結構。在這種情況下，可以使用綠色發光螢光顆粒
(例》口 ， LaP04:Ce,Tb 、 BaMgAh。On:Eu，Mn 、 Zn2Si04:Mn 、 MgAlu019:Ce,Tb、 Y2Si05:Ce,Tb、或MgAlu019:CE，Tb,Mn )和藍色 發光螢光顆#立(例, BaMgAl1017:Eu 、 BaMg2Al16027:Eu 、 Sr2P207:Eu、 Sr5(P04)3Cl:Eu、 (Sr，Ca,Ba,Mg)5(P04)3Cl:Eu、 CaW。4或 CaW04:Pb)的〉'昆合物。
此外，通過/人GaN基半導體發光元件所發射的紫外光激勵乂人 而發射紅光的色彩轉換材衝+的具體實例包括紅色發光螢光顆粒，更 具體地i兌，包4舌 Y203:Eu 、 YV04:Eu 、 Y(P,V)04:Eu 、 3.5MgO0.5MgF2Ge2:Mn 、CaSi03:Pb,Mn 、Mg6AsOr.Mn 、 (Sr，Mg)3(P04)3:Sn、 La202S:Eu以及Y202S:Eu。通過從GaN基半導 體發光元件所發射的紫外光激勵從而發射綠光的色彩轉換材料的 具體實例包括綠色發光焚光顆粒，更具體地說，包括LaP04:Ce，Tb、 BaMgAl10O17:Eu,Mn、 Zn2Si04:Mn、 MgAlu019:Ce，Tb、 Y2SiOs:Ce,Tb、 MgAl 019:CE,Tb，Mn以及Si6.zAlzOzN8.z:Eu。通過乂人GaN基半導體 發光元件所發射的紫外光激勵從而發射藍光的色彩轉換材料的具 體實例包括藍色發光螢光顆粒，具體而言，包括BaMgAl1017:Eu、 BaMg2Al16027:Eu 、 Sr2P207:Eu 、 Sr5(P04)3Cl:Eu 、 (Sr,Ca,Ba,Mg)5(P04)3Cl:Eu、 CaW04以及CaW04:Pb。通過乂人GaN
材料的具體實例包括黃色發光螢光顆粒，具體而言，包括YAG基 螢光顆粒。這些色彩轉換材坤+可以單獨進行4吏用，或以兩種以上的 混合物進行使用。當使用兩種以上的色彩轉換材料的混合物時，能 夠通過色彩轉換材料混合物發射除了黃色、綠色以及紅色之外的色 彩的光。具體地，可以採用發射青光的結構。在這種情況下，可以 使用綠色發光焚光顆粒和藍色發光螢光顆粒的混合物。色彩轉換材料不限於螢光顆粒。色彩轉換材料的其他實例包括 由具有諸如二維量子勢阱結構、 一維量子勢阱結構(量子線)或零 維量子勢阱結構(量子點)的量子勢阱結構的間接躍遷型矽材料所
構成的發光顆粒，其中，載波函數被局部化(localize),使得像在 直接躍遷型材料中一樣，載流子能夠被有效地轉換成光，從而使用 量子效果。已經報導了被添加至半導體材料的稀土原子通過殼內躍 遷強烈發光，並且^f吏用這種4支術的發光顆粒也能夠4皮4吏用。
包4舌才艮糹居第一實施方式或第二實施方式的上述〗尤選實施方式 和結構的圖〗象顯示裝置的實例(下文中，可以:帔統一稱作"圖^f象顯 示裝置")包括具有下述結構的圖像顯示裝置。除非另外指定，否 則可以根據圖像顯示裝置的規格來確定構成圖像顯示裝置或發光 元件面板的GaN基半導體發光元件的數目。此外，可以進一步根據 圖像顯示裝置的規格來提供光閥。
(1 )具有第一結構的圖像顯示裝置
無源矩陣型或有源矩陣型直^L型圖^f象顯示裝置，包括(a)具 有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導體發光元件的發光元件面 板，其中，通過控制每個GaN基半導體發光元件的發光/不發光狀 態來直接視覺觀察每個GaN基半導體發光元件的發光狀態，從而顯
示圖像。
(2)具有第二結構的圖像顯示裝置
無源矩陣型或有源矩陣型投影型圖像顯示裝置，包括(a)具 有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導體發光元件的發光元件面 板，其中，控制每個GaN基半導體發光元件的發光/不發光狀態， 從而通過在屏幕上的4殳影來顯示圖1象。(3) 具有第三結構的圖像顯示裝置
彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以二維 矩陣形式所配置的紅色發光半導體發光元件(例如，AlGalnP基半 導體發光元件或GaN基半導體發光元件；下文中相同)的紅色發光 元件面板；(p)具有以二維矩陣形式所配置的綠色發光GaN基半 導體發光元件的綠色發光元件面板；(Y)具有以二維矩陣形式所配 置的藍色發光GaN基半導體發光元件的藍色發光元件面板；以及 (5)在光路上匯聚從紅色發光元件面板、綠色發光元件面板以及 藍色發光元件面板所發射的光的設備(例如，二向稜鏡；下文中相 同)，其中，控制各個紅色發光半導體發光元件、綠色發光GaN基 半導體發光元件以及藍色發光GaN基半導體發光元件的發光/不發 光狀態。
(4) 具有第四結構的圖像顯示裝置
圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a ) GaN基半導體發 光元件和(P )作為用於控制從GaN基半導體發光元件所發射的光 的通過/不通過的光閥的光通過控制器(例如，液晶顯示設備，悽t字 微鏡設備(DMD )或矽基液晶(LCOS )設備；下文中相同)，其中， 通過光通過控制器來控制從GaN基半導體發光元件所發射的光的 通過/不通過，從而顯示圖像。可以根據圖像顯示裝置的規格來確定 GaN基半導體發光元件H並且可以為一個或兩個以上。此外，將 從GaN基半導體發光元件所發射的光引導至光通過控制器的設備 (導光構件)的實例包括光學引導構件、-徵透鏡陣列、反射鏡、反 射板以及聚光透鏡。
(5) 具有第五結構的圖像顯示裝置圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以二維矩陣 形式所配置的GaN基半導體發光元件的發光元件面板和(P)控制
器(光閥)，其中，通過光通過控制器來控制從GaN基半導體發光 元件所發射的光的通過/不通過，從而顯示圖4象。
(6) 具有第六結構的圖像顯示裝置
彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以二維 陣列形式所配置的紅色發光半導體發光元件的紅色發光元件面板
過控制器(光閥)；(p)具有以二維陣列形式所配置的綠色發光GaN 基半導體發光元件的綠色發光元件面板和控制從綠色發光元件面 板所發射的光的通過/不通過的綠色光通過控制器(光閥)；(y)具 有以二維陣列形式所配置的藍色發光GaN基半導體發光元件的藍 色發光元件面板和控制乂人藍色發光元件面4反所發射的光的通過/不 通過的藍色光通過控制器(光閥)；以及(S)在光路上匯聚通過紅 色光通過控制器、綠色光通過控制器以及藍色光通過控制器所通過 的光的設備，其中，通過相應的光通過控制器來控制從每個發光元 件面糹反所發射的光的通過/不通過，從而顯示圖^f象。
(7) 具有第七結構的圖像顯示裝置
場序彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(cc)紅色發 光半導體發光元件；(P)綠色發光GaN基半導體發光元件；(y)藍 色發光GaN基半導體發光元件；(5)在光路上匯聚從紅色發光半導 體發光元件、綠色發光GaN基半導體發光元件以及藍色發光GaN 基半導體發光元件所發射的光的設備；以及(s)在光路上控制從 匯聚光的設備所發射的光的通過/不通過的光通過控制器(光閥)， 其中，通過光通過控制器來控制從每個發光元件所發射的光的通過 /不通過，乂人而顯示圖^f象。(8) 具有第八結構的圖像顯示裝置
場序彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以 二維陣列形式所配置的紅色發光半導體發光元件的紅色發光元件 面板；(P)具有以二維陣列形式所配置的綠色發光GaN基半導體 發光元件的綠色發光元件面板；(Y)具有以二維陣列形式所配置的 藍色發光GaN基半導體發光元件的藍色發光元件面板；(S)在光路 上匯聚從紅色發光元件面板、綠色發光元件面板以及藍色發光元件 面板所發射的光的設備；以及(s)在光路上控制從匯聚光的設備
所發射的光的通過/不通過的光通過控制器(光閥)，其中，通過光 通過控制器來控制從每個發光元件面^反所發射的光的通過/不通過， 從而顯示圖像。
(9) 具有第九結構的圖像顯示裝置
無源矩陣型或有源矩陣型直—見型彩色圖^f象顯示裝置，包括第一 發光元件、第二發光元件以及第三發光元件，其中，通過控制每個 發光元件的發光/不發光狀態來直4妄糹見覺7見察每個發光元件的發光 狀態，/人而顯示圖i象。
(10) 具有第十結構的圖像顯示裝置
無源矩陣型或有源矩陣型投影型彩色圖像顯示裝置，包括第一 發光元件、第二發光元件以及第三發光元件，其中，控制每個發光 元件的發光/不發光狀態，^v而通過在屏幕上的^:影來顯示圖^f象。
(11) 具有第十一結構的圖像顯示裝置
場序彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括以二維矩陣 形式所配置的發光元件單元和控制/人發光元件單元所發射的光的通過/不通過的光通過控制器(光閥)，其中，通過分時來控制第一 發光元件、第二發光元件以及第三發光元件各自的發光/不發光狀 態，並且通過光通過控制器來控制從第一發光元件、第二發光元件 以及第三發光元件所發射的光的通過/不通過，/人而顯示圖4象。
在根據第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發光元 件的製造方法中，為了防止對於活性層的熱破壞的發生，優選地， 滿足關係TMAX < 1,350 - 0.75人，更優選地，滿足關係TMAX < 1,250 -0.75入，其中，TMAX (。C)為在層壓單元中或在第三GaN基化合物 半導體層上和在第三GaN基化合物半導體層中的各個未摻雜GaN 基化合物半導體層的晶體生長的最高生長溫度，並且X為活性層的 發光波長。用於形成由GaN基化合物所構成的各種層的方法的實例 包括金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、 MBE、以及滷素有助於傳 車lr或反應的氫4b物氣相沉積。
在MOCVD中，就有4幾鎵源氣體而言，可以-使用三曱基《家 (TMG)氣體或三乙基鎵(TEG)氣體，並且作為氮源氣體，可以 使用氨氣或聯氨氣。在n型導電型的GaN基化合物半導體層的形成 中，例如，可以添加矽(Si)作為n型雜質(n型摻雜劑)。在p型 導電型的GaN基4匕合物半導體層的形成中，例如，可以添加4美(Mg ) 作為p型雜質(p型摻雜劑)。此外，當GaN基化合物半導體層包 括鋁(Al)或銦(In)作為構成原子時，可以使用三曱基鋁(TMA) 氣體來作為Al源，並且可以4吏用三曱基銦(TMI)氣體作為In源。 此外，可以使用矽甲烷氣體(SiH4氣體)作為Si源，並且可以使用 茂基4美氣體、甲基環戊二烯鎂、或二 (茂基)鎂(Cp2Mg)作為 Mg源。此外，除了 Si之外，n型雜質(n型摻雜劑)的實例包括「 Ge、 Se、 Sn、 C以及Ti。除了Mg之外，p型雜質(p型摻雜劑) 的實例包4舌Zn、 Cd、 Be、 Ca、 Ba以及O。電連接至p型導電型的第二 GaN基化合物半導體層的第二電 才及(或在4妄觸層上所配置的第二電才及)優選具有至少包括,人由4巴 (Pd)、柏(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈥(Ti)、金(Au)以及銀 (Ag)組成的組中所選擇的一種金屬的單層結構或多層結構。可替 換地，可以使用諸如氧化銦錫(ITO)的透明導電材料。具體地， 優選使用能夠高效反射光的銀(Ag )、 Ag/Ni或Ag/Ni/Pt。另 一方面， 被電連接至n型導電型的第一GaN基化合物半導體層的第一電極優 選具有至少包括從由金(Au)、銀(Ag)、 4巴(Pd)、鋁(Al)、鈦 (Ti)、鴒(W)、銅(Cu)、 4辛(Zn)、錫(Sn)以及銦(In)組成 的組中所選擇的 一 種金屬的單層結構或多層結構。其實例包括 Ti/Au、 Ti/Al以及Ti/Pt/Au。可以通過i者如真空沉積或濺射的物理 氣相沉積(PVD)來形成第一電才及和第二電才及。第一電極;故電連接 至第一 GaN基化合物半導體層，並且第 一電極可以配置在第一 GaN 基化合物半導體層上，或可以通過導電材料層連接至第一 GaN基化 合物半導體層。類似地，第二電才及電連4妾至第二GaN基化合物半導 體層，並且第二電極可以配置在第二GaN基化合物半導體層上，或 可以通過導電材料層連接至第二 GaN基化合物半導體層。
為了實現與外部電極或電路的電連接，可以在第一電極和第二 電才及的每一個上才是供墊電才及(pad electrode )。墊電4及優選具有至少 包括從由鈥(Ti)、鋁(Al)、柏(Pt)、金(Au)以及鎳(Ni)組 成的組中所選4奪的一種金屬的單層結構或多層結構。墊電才及可以具 有諸如Ti/Pt/Au或Ti/Au的多層結構。
可以通過控制驅動電流的脈衝寬度、驅動電流的脈沖密度、或 通過兩者的組合、以及除此之外還通過控制驅動電流的峰電流值來 控制GaN基半導體發光元件的發光量(亮度)。這樣做的原因為 驅動電流的峰電流值的改變僅對GaN基半導體發光元件的發光波
長有輕微的影響。具體地，將描述一個實例，其中，在GaN基半導體發光元件
中，1。表示對於某個發光波長X的驅動電流的峰電流值，Po表示驅
動電流的脈沖寬度，並且Top表示GaN基半導體發光元件等的一個 工作周期或者在才艮據第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導 體發光元件的驅動方法中的一個工作周期。在這種情況下，(l)通 過控制(調節)驅動電流的峰電流值Io，能夠控制來自GaN基半導 體發光元件的發光量(亮度)；以及(2)通過控制驅動電流的脈衝 寬度P。(驅動電流的脈沖寬度控制)，能夠控制來自GaN基半導體 發光元件的發光量(明度或亮度)；以及/或(3)通過控制GaN基 半導體發光元件的一個工作周期T。P中具有脈衝寬度Po的脈衝數 (脈沖密度)(驅動電流的脈衝密度控制)，能夠控制來自GaN基半 導體發光元件的發光量(明度或亮度)。
通過用於GaN基半導體發光元件的驅動電^各，能夠實現上述 對來自GaN基半導體發光元件的發光量的控制，所述驅動電路包 括(a)脈沖驅動電流供給單元，為GaN基半導體發光元件才是供脈 沖驅動電流；(b)脈沖驅動電流i殳定單元，設定驅動電流的脈衝寬 度和脈衝密度；以及(c)設定峰電流值的單元。
在所有GaN基半導體發光元件、發光元件組件、發光裝置、 GaN基半導體發光元件的製造方法、GaN基半導體發光元件的驅動 方法、以及包括根據第一實施方式或第二實施方式的優選實施方式 或結構的圖 <象顯示裝置中，GaN基半導體發光元件可以具有面朝上 的結構(即，從第二 GaN基化合物半導體層中發射通過活性層所生 成的光的結構)或倒裝結構(即，從第一 GaN基化合物半導體層中 發射通過活性層所生成的光的結構)。此外，例如，GaN基半導體
GaN基半導體發光元件的具體實例包括發光二才及管(LED)以 及半導體雷射器(LD)。 GaN基半導體發光元件的結構和構成並沒有具體限制，只要其多層結構具有發光二極體結構或雷射器結構。
此外，除了上述包括GaN基半導體發光元件和色彩轉換材料的發光 裝置和圖像顯示裝置(直視型或投影型)之外，根據第一實施方式 或第二實施方式的GaN基半導體發光元件還可以應用於平面光源 設備(背光)；包括彩色液晶顯示設備組件的液晶顯示設備組件； 各種彩色照明的光源；顯示器；諸如汽車、電車、輪船以及飛行器 的運輸設備的照明配件和燈(例如，頭燈、尾燈、高位剎車燈(high mounted stop light )、小燈、轉向信號燈、霧燈、室內照明燈、儀表 盤燈、在各種按鈕中所提供的光源、目的地燈、緊急照明燈以及緊
急出口導向燈)；建築物中的各種照明配件和燈(例如，戶外燈、
室內燈、照明i殳備、緊急照明燈以及緊急出口導向燈)；路燈；在 交通信號、廣告顯示、機械以及裝置中的各種指示照明配件；在隧 道、地下通道等中的照明燈和照明部；在諸如生物顯糹效鏡的各種試 驗裝置中的特殊照明；殺菌用燈；與光催化劑所組成的消毒殺菌器； 用於攝影和半導體平版印刷的曝光設備；以及用於調製光從而通過 空間、光纖或波導管來傳輸信息的設備。
當衝艮據第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發光元 件被應用於平面光源設備時，如上所述，光源包括發射藍光的第一 發光元件、發射綠光的第二發光元件以及發射紅光的第三發光元 件，並且根據第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體發光元 件能夠構成第 一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件中的至 少之一(一種)。本發明不限制於此。可以通過才艮據本發明任意實 施方式的一種或兩種以上的發光裝置來構成平面光源設備中的光 源。第一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件各自的數目可 以為一個或兩個以上。平面光源i殳備可以為以下兩種類型的平面光 源設備(背光)之一例如在日本未審查實用新型註冊申請公開第 63-187120號或日本未審查專利申請公開第2002-277870號中所披 露的直視型平面光源設備，以及例如在日本未審查專利申請公開第2002-131552號中所披露的邊緣光型(也被稱作"側光型")平面光 源設備。GaN基半導體發光元件的數目基本上是任意的，並且可以 根據平面光源設備的規格來確定。第一發光元件、第二發光元件以 及第三發光元件被配置為面對液晶顯示設備並且在液晶顯示設備 與各個第 一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件之間放置擴 散板、包括擴散片、稜鏡片和偏光轉換片的光學功能片組、以及反 射片。
才艮據本發明的第一實施方式或第二實施方式的GaN基半導體 發光元件包括含至少一個層壓單元的層壓結構，該層壓單元中，堆 疊有p型導電型的GaN基化合物半導體層和未摻雜GaN基化合物 半導體層；或者包括第三GaN基化合物半導體層，在其更接近於第 二 GaN基化合物半導體層的一側配置了至少一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層。因此，能夠在GaN基半導體發光元件中實現更高 的發光效率。


圖1A是示出了實施例1中的GaN基半導體發光元件的示意性 局部截面圖，並且圖1B示出了包括在實施例1中的GaN基半導體 發光元件的第一GaN基化合物半導體層、活性層、層壓結構(第三 GaN基化合物半導體層)、第二 GaN基化合物半導體層等的結構；
圖2是示出了在GaN基半導體發光元件性能的評價過程中的 GaN基半導體發光元件的扭無念圖3示出了在實施例2中的GaN基半導體發光元件的結構， 包括第一 GaN基化合物半導體層、活性層、層壓結構(第三GaN 基化合物半導體層)、第二 GaN基化合物半導體層等；圖4A是示出了在實施例1和比較例1的各自的工作電流密度 (A/cm2 )和發光效率(W/A )之間的關係的示圖，並且圖4B示出 了在實施例2和比較例2的各自的工作電流密度(A/cm2)和發光 歲文率(W/A)之間的關係的示圖5是示出了有關測量發光效率的結果的示圖，這些測量針對 包括分別具有1.5 nm、 3 nm以及6 nm的厚度的第二層(其構成層 壓結構)的實施例2的GaN基半導體發光元件，以及針對第二層(其 構成層壓結構)的厚度^皮i殳定為0 nm的GaN基半導體發光元件；
圖6是實施例3中的發光元件組件的示意性局部截面圖7A和圖7B是概念圖，每個都示出了 GaN基半導體發光元 件等的截面圖，並且示出了實施例3中的發光元件組件的製造方法 中的步艱《；
圖8A和圖8B是扭克念圖，每個都示出了 GaN基半導體發光元 件等的截面圖，並且示出了實施例3中的發光元件組件的製造方法 中在圖7B所示的步艱《之後的步驟；
圖9A和圖9B是概念圖，每個都示出了 GaN基半導體發光元 件等的截面圖，並且示出了實施例3中的發光元件組件的製造方法 中在圖8B所示的步驟之後的步驟；
圖IOA和圖IOB是概念圖，每個都示出了 GaN基半導體發光 元件等的截面圖，並且示出了實施例3中的發光元件組件的製造方 法中在圖9B所示的步驟之後的步驟；圖IIA和圖IIB是和克念圖，每個都示出了 GaN基半導體發光 元件等的截面圖，並且示出了實施例3中的發光元件組件的製造方 法中在圖IOB所示的步驟之後的步驟；
圖12A示出了實施例6中的無源矩陣型直視型圖像顯示裝置 (具有第一結構的圖^f象顯示裝置-A)的電路圖，並且圖12B是示 出了以二維矩陣形式配置了 GaN基半導體發光元件的發光元件面 板的示意性截面圖13是示出了實施例6中的有源矩陣型直視型圖像顯示裝置 (具有第一結構的圖像顯示裝置-B)的電路圖14是示出了包括具有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導 體發光元件的發光元件面板的投影型圖像顯示裝置(具有第二結構 的圖像顯示裝置)的概念圖15是示出了包括紅色發光元件面板、綠色發光元件面板以 及藍色發光元件面板的投影型彩色圖像顯示裝置(具有第三結構的 圖像顯示裝置)的概念圖16是示出了包括GaN基半導體發光元件和光通過控制器的 投影型圖像顯示裝置(具有第四結構的圖像顯示裝置)的概念圖17是示出了包4舌三組GaN基半導體發光元件和三組光通過 控制器的投影型彩色圖像顯示裝置(具有第四結構的圖像顯示裝 置)的一既念圖18是示出了包括發光元件面板和光通過控制器的投影型圖 像顯示裝置(具有第五結構的圖像顯示裝置)的概念圖；圖19是示出了包括三組GaN基半導體發光元件和三組光通過 控制器的投影型彩色圖像顯示裝置(具有第六結構的圖像顯示裝 置)的概念圖20是示出了包括三組GaN基半導體發光元件和光通過控制 器的投影型彩色圖像顯示裝置(具有第七結構的圖像顯示裝置)的 概念圖21是示出了包括三組發光元件面板和光通過控制器的投影 型彩色圖像顯示裝置(具有第八結構的圖像顯示裝置)的概念圖22是實施例4中的有源矩陣型投影型彩色圖像顯示裝置(具 有第九或第十結構的圖像顯示裝置)的概念圖23A是示出了在實施例6的平面光源設備中的發光元件的配 置的示意圖，並且圖23B是平面光源設備和彩色液晶顯示設備組件 的示意性局部截面圖24是彩色液晶顯示設備的示意性局部截面圖25是示出了實施例7的彩色液晶顯示設備組件的概念以及
圖26是比較例1的GaN基半導體發光元件的示意性局部截面圖。
具體實施例方式
將參照附圖才艮據實施例來描述本發明的實施方式。 實施例1實施例1涉及4艮據本發明的第一實施方式和第二實施方式的
GaN基半導體發光元件以及根據本發明第一實施方式和第二實施 方式的GaN基半導體發光元件的驅動方法。圖1A是示出了實施例 1中的GaN基半導體發光元件的示意性局部截面圖，並且圖1B示 出了包括第一 GaN基化合物半導體層、活性層、層壓結構(第三 GaN基化合物半導體層)、第二 GaN基化合物半導體層等的結構。
實施例1中的GaN基半導體發光元件(具體而言，發光二極 管)l包括(A)n型導電型的第一GaN基化合物半導體層21; (B) 活性層23; (C)p型導電型的第二GaN基化合物半導體層22; (D) 電連4姿至第一GaN基化合物半導體層21的第一電極31;以及(E) 電連接至第二 GaN基化合物半導體層22的第二電極32。
GaN基半導體發光元件1進一步包4舌在活性層23與第二 GaN 基化合物半導體層22之間以乂人活性層側的順序所配置的(F)由未 摻雜GaN基化合物半導體所構成的雜質擴散阻擋層24 (所述雜質 擴散阻擋層24防止p型雜質擴散進活性層23中)以及(G )根據 第一實施方式的層壓結構40或(G)根據第二實施方式的p型導電 型的第三GaN基化合物半導體層50。
才艮據第一實施方式，層壓結構40包4舌至少一個層壓單元41, 其中，以從活性層側的順序堆疊了 p型導電型的GaN基化合物半導 體層42和未摻雜GaN基化合物半導體層43。具體地，在實施例1 中，層壓結構40包^fe兩個層壓單元41。
才艮據第二實施方式，在第三GaN基化合物半導體層50更4妄近 於第二 GaN基化合物半導體層22的一側至少配置一層未摻雜的 GaN基化合物半導體層53。在實施例1中，提供了兩層未摻雜的 GaN基化合物半導體層53。在實施例1中，構成層壓單元41的p型導電型的GaN基化合 物半導體層42和未摻雜的GaN基化合物半導體層43具有相同的組 分，即，GaN。同時，p型導電型的第三GaN基化合物半導體層50 和在第三GaN基化合物半導體層50上所配置的未摻雜GaN基化合 物半導體層53具有相同的《且分，即，GaN。構成層壓單元41的p 型導電型的GaN基化合物半導體層42的p型雜質濃度或第三GaN 基4匕合物半導體層50的p型雜質濃度為1 x 1018/cm3 ~ 4 x 102°/cm3， 具體地，為5 x 1019/cm3。
此外，構成層壓單元41的p型導電型的GaN基化合物半導體 層42的厚度為5 nm,構成層壓單元41的未摻雜GaN基化合物半 導體層43的厚度(或者，在第三GaN基化合物半導體層50上所配 置的未4參雜GaN基化合物半導體層53的厚度)為13 nm,並且層 壓結構40的厚度(或者，第三GaN基化合物半導體層50的厚度) 為36nm ( = 18nmx2)。 it匕外，活'〖生層23的面積為4 x 10—10 m2, 並且GaN基半導體發光元件1的厚度為5 x l(T6 m。在圖中，參考 數字IO表示發光元件形成基板，並且參考數字ll表示包括緩衝層 和在其上所配置的未摻雜的GaN層的基礎層。
在實施例1中的GaN基半導體發光元件1中，向活性層23施 加具有50 A/cm2以上、優選為100 A/cm2以上、更加優選為200 A/cm2 以上的電流密度(工作電流密度)的電流。
下面，將描述實施例1中的GaN基半導體發光元件的製造方法。
首先，主表面為C形面的藍寶石基板4皮用作發光元件形成基板 10。發光元件形成基板10在由氫氣所構成的載氣中在1050°C的基板溫度下被清潔10分鐘，隨後，基板溫度被降低至500°C。通過利 用MOCVD(其中，提供作為鎵源的三甲基鎵(TMG)氣體，同時， 提供作為氮源的氨氣)在發光元件形成基板10上的晶體生長來形 成由30 nm厚的低溫GaN所構成的緩沖層，隨後，停止TMG氣體 的供應。在基板溫度增加至1020。C後，重新開始提供TMG氣體。 因此，通過在緩沖層上的晶體生長形成了厚度為1 pm的未摻雜GaN 層。從而，獲取了基礎層ll。隨後，開始提供作為矽源的矽曱烷氣 體(SiH4氣體)。因此，通過在構成基礎層11的未摻雜GaN層上的 晶體生長形成了由3 iam厚的Si摻雜GaN ( GaN:Si)所構成的n型 導電型第一GaN基化合物半導體層21。摻雜濃度約為5x 1018/cm3。
隨後，停止提供TMG氣體和SiH4氣體，栽氣由氫氣切換為氮 氣，並且基板溫度被降低至750°C。三乙基鎵(TEG)被用作Ga 源，並且三曱基銦(TMI)被用作In源。通過切換閥，提供這些氣 體。從而，形成了具有包括由InGaN所構成阱層和由GaN所構成 的勢壘層的多量子阱結構的活性層23。基板溫度可以在晶體生長期 間內波動。例3口，阱層中的In的糹且分比例為0.23,相應於520 nm 的光發射波長人。可以#4居所期望的光發射波長來確定阱層中的In 的組分比例。此處，阱層悽t為5,並且勢壘層悽t為4。
在完成了具有多量子阱結構的活性層23的形成後，生長5 nm 厚的由未摻雜GaN所構成的雜質擴散阻擋層24,同時將基板溫度 提高至800。C。隨後，將基板溫度維持在800°C,開始提供作為Mg源的雙(環 戊二烯基)鎂(Cp2Mg)氣體。因此，生長了 5 nm厚的p型導電 型的GaN基4匕合物半導體層42 (確切地r〖兌，Mg摻雜GaN層42 )。 接下來，在停止提供Cp2Mg氣體的狀態下，生長13nm厚的未摻 雜GaN基化合物半導體層43 (確切地說，未摻雜GaN層43 )。通 過這種方式，重複兩次生長5 nm厚的Mg摻雜GaN層42和13 nm 厚的未摻雜GaN層43。 Mg的摻雜濃度約為5 x 10I9/cm3。從而， 能夠獲耳又包括至少一個層壓單元41 (其中，以從活性層側的順序堆
合物半導體層43 )的層i結構40。可^辦換地，能^多獲取在更:近 於第二 GaN基化合物半導體層22的一側上具有至少一層未摻雜的 GaN基化合物半導體層53 (未摻雜GaN層53 )的第三GaN基化 合物半導體層50。
隨後，停止提供TEG氣體和Cp2Mg氣體，載氣由氮氣切換為 氬氣，並且基板溫度升高至850。C。通過開始提供TMG氣體和 Cp2Mg氣體，通過晶體生長形成了厚度為100 nm由Mg摻雜GaN (GaN:Mg )所構成的第二 GaN基化合物半導體層22。摻雜濃度約 為5 x 1019/cm3。隨後，通過晶體生長形成了由InGaN所構成的接 觸層(未示出)。停止提供TMG氣體和Cp2Mg氣體，並且降低基 板溫度。在基板溫度為600。C時，停止提供氨氣，並且基板溫度被 降低至室溫，完成晶體生長。
關於活性層23的生長之後的基板溫度Tmax，滿足關係TMAX < 1,350 - 0.75" 。C)，優選地，滿足關係TMAX< 1，250-0.75入(°C)。 通過使用這種活性層23的生長之後的基板溫度TMAX，如日本未審 查專利申請公開第2002-319702號中所述，能夠防止活性層23被熱破壞。[步驟-150]
在完成晶體生長之後，在氮氣氣氛中，在800°C下執行10分 鍾退火處理，從而激活p型雜質(p型摻雜劑)。
隨後，如普通的LED晶片處理和晶片形成處理一樣，形成保 護膜(沒有示出)，通過平片反印刷、蝕刻以及金屬氣相沉積來形成 第二電極32和第一電極31，並且通過切割、隨後的樹脂模製和封 裝來形成晶片。因此，能夠製成實施例1中的GaN基半導體發光元 件1 (例如，諸如炮彈型發光二極體和面安裝形發光二極體的各種 類型的任何發光二極體)。
在比4交例1中，製成GaN基半導體發光元件，其中，沒有形
GaN基化合物半導體層50 )，在雜質擴散阻擋層24上直接形成第二 GaN基化合物半導體層22 (參照圖26 )。
關於實施例1或實施例2 (將在下文中描述)以及比較例1的 各自的GaN基半導體發光元件，為了評價目的，使用平版印刷和蝕 刻，使第一GaN基化合物半導體層21局部暴露，在第二GaN基化 合物半導體層22上形成由Ag/Ni所構成的第二電才及32，並且在第 一 GaN基化合物半導體層21上形成由Ti/Al所構成的第 一 電極31 。 將探針與第一電極和第二電才及接觸。對發光元件施加驅動電流，並 且檢測從發光元件形成基板10的背表面所發射的光。圖2是示出 了評價處理的衝既念圖，其中，省略了層壓結構等。
圖4A示出了在實施例1和比壽交例1中各自的工作電流密度 (A/cm2)與發光效率(W/A)之間的關係的示圖。從圖中可以明顯看出，在相同工作電流密度下，與比4交例1相比，實施例1的發
光效率明顯^是高。在從普通LED工作電流密度(30A/cm2)至高工 作電流密度(300 A/cm2 )的整個工作電流密度範圍內可以確4呆發光 效率的增加。在實施例1和比4交例1或下面所描述的實施例2中， 發光波長均為520 nm。
如上所述，通過如實施例1中一樣在活性層23和第二GaN基 化合物半導體層22之間形成具有未摻雜GaN基化合物半導體層43 的層壓結構40 (或包括未摻雜GaN基化合物半導體層53的第三 GaN基化合物半導體層50 ),推測活性層中的空穴濃度增大，因此 能夠在低工作電流密度至高工作電流密度的範圍內實現高發光效 率。
實施例2
實施例2涉及實施例1中的GaN基半導體發光元件的修改， 並且涉及根據本發明第一實施方式和第二實施方式的GaN基半導 體發光元件的製造方法。
圖3示出了包括第一 GaN基化合物半導體層、活性層、層壓 結構(第三GaN基化合物半導體層)、第二 GaN基化合物半導體層 等的結構。在實施例2中的GaN基半導體發光元件1中，構成層壓 單元141的未糹參雜GaN基4t合物半導體層143包括i且分包含銦的 GaN基化合物半導體層(具體地，InGaN層)，或者在第三GaN基 化合物半導體層150上所配置的未摻雜GaN基化合物半導體層153 包括組分包含銦的GaN基化合物半導體層(具體地，InGaN層)。
可^^4灸i也，構成層壓單元141的未摻雜GaN基4匕合物半導體 層143具有三層結構，包^":具有與構成層壓單元141的p型導電 型的GaN基化合物半導體層42相同組分的第 一層143A;具有與第一層143A相同組分並進一步包含銦的第二層143B;以及具有與第 一層143A相同組分的第三層143C。具體地，構成層壓單元141的 未摻雜GaN基化合物半導體層143具有三層結構，包括由未摻雜 GaN所構成的第 一層143A;由未摻雜InxGaG_x)N (其中0 < x S 0.3 ) 所構成的第二層143B;以及由未糹參雜GaN所構成的第三層143C。 jt匕夕卜，;舌鬥生層23包4舌InyGaG—y;)N層，並JL x S y。
同時，在第三GaN基化合物半導體層150上所配置的未摻雜 GaN基化合物半導體層153具有三層結構，包括具有與p型導電 型的第三GaN基化合物半導體層150相同組分的第一層153A;具 有與第一層153A相同組分並進一步包含銦的第二層153B;以及具 有與第一層153A相同組分的第三層153C。具體地，在第三GaN 基化合物半導體層150上所配置的未摻雜GaN基化合物半導體層 153具有三層結構，包4舌由未摻雜GaN所構成的第一層153A; 由未摻雜InxGa(1_x)N (其中0 < x S 0.3 )所構成的第二層153B;以 及由未糹參雜GaN所構成的第三層153C。此外，活性層23包括 InyGa(1-y)N層，並且x S y 。
具體而言，在實施例2中，x = 0.23， y = 0.20。另夕卜，通過在 比在活性層23中形成組分包含銦的GaN基化合物半導體層(具體 地，阱層)的溫度更高的溫度下，在構成層壓單元141的未摻雜 GaN基化合物半導體層143中形成組分包含銦的GaN基化合物半 導體層(第二層143B)，能夠實現In含量的差異。可替換地，通過 在比在活性層23中形成組分包含銦的GaN基化合物半導體層(具 體地，阱層)的溫度更高的溫度下，在第三GaN基化合物半導體層 150上所配置的未摻雜GaN基化合物半導體層153中形成組分包含 銦的GaN基化合物半導體層(第二層153B ),能夠實現In含量的 差異。當滿足關係x^y時，第二層143B或153B的帶隙增大，結 果，在活性層23中所生成的光比4交不容易^皮第二層143B或153B 吸收。下面，將描述在實施例2中的GaN基半導體發光元件的製造 方法。所得的GaN基半導體發光元件1整體上具有與圖1A中所示 實質上相同的結構。
首先，如實施例1的[步驟-100]中一樣，在發光元件形成基板 10上形成基礎層11和第一 GaN基化合物半導體層21。此外，如實 施例1的[步驟-110] ~ [步驟-120]中一樣，形成活性層23和雜質擴 散阻擋層24。
接下來，通過開始提供Cp2Mg氣體作為Mg源，生長5 nm厚 的p型導電型的GaN基化合物半導體層42 (具體地，Mg摻雜GaN 層42)或第三GaN基化合物半導體層150。接下來，在停止提供 Cp2Mg氣體的狀態下，生長5 nm厚的未摻雜GaN基化合物半導體 層(具有與構成層壓單元141的p型導電型GaN基化合物半導體層 42相同組分的第一層143A或具有與p型導電型的第三GaN基化合 物半導體層150相同組分的第一層153A)。隨後，通過啟動提供三 曱基銦(TMI)氣體作為In源，生長3 nm厚的InGaN層(具有與 第一層143A相同的組分並進一步包含銦的第二層143B，或具有與 第一層153A相同組分並進一步包含銦的第二層153B)。接下來， 在停止提供TMI氣體的狀態下，生長5 nm厚的GaN層143C (具 有與第一層143A相同組分的第三層143C或具有與第一層153A相 同組分的第三層153C)。需要注意，在第一層143A或153A、第二 層143B或153B、以及第三層的生長期間的基4反溫度#^殳定為 760。C。這個溫度高於在活性層23生長期間的基板溫度750。C。結 果，由InGaN所構成的第二層143B或153B中的In的症且分比例為 0.2。 Mg的摻雜濃度約為5 x 1019/cm3。通過這種方式，在比在活性層23中形成組分包含銦的GaN基 化合物半導體層的溫度(具體地，實施例2中為750°C)更高的溫 度(具體地，實施例2中為760°C)下，在構成層壓單元141的未 摻雜GaN基化合物半導體層143中形成了組分包含銦的GaN基化 合物半導體層(第二層143B)，或者在第三GaN基化合物半導體層 150上所配置的未4參雜GaN基化合物半導體層153中形成了組分包 含銦的GaN基化合物半導體層(第二層153B )。
重複兩次生長厚度為5 nm的Mg摻雜GaN層42和厚度為13 nm的未摻雜GaN基化合物半導體層143。從而，能夠獲取包括至 少一個層壓單元141的層壓結構140，在該層壓單元中，以/人活性 層側的順序堆疊了 p型導電型的GaN基化合物半導體層42和未摻 雜的GaN基化合物半導體層143。可替換地，能夠獲取具有至少一 層未摻雜GaN基化合物半導體層153 (未摻雜GaN層153 )的第三 GaN基化合物半導體層150。
隨後，通過執行與實施例1的[步驟-140]~[步驟-160]相同的步
驟，能夠製成實施例2中的GaN基半導體發光元件1 (例如，諸如 炮彈型發光二極體和面安裝型發光二極體的各種類型的任何發光 二極體)。
圖4B是示出了實施例2和比4交例1的各自的工作電流密度 (A/cm2)與發光效率(W/A)之間的關係的示圖。從圖中可以明 顯看出，在相同工作電流密度下實施例2具有與實施例1和比4交例 1相比進一步增加的發光效率。在從普通LED工作電流密度(30 A/cm2)至高工作電流密度(300 A/cm2)的整個工作電流密度範圍 內可以確4呆發光步丈率的增加。在實施例2中，構成層壓單元141的未摻雜GaN基化合物半 導體層143包括被配置的組分包含銦的GaN基化合物半導體層(第 二層143B )，或者在第三GaN基化合物半導體層153上所配置的未 摻雜GaN基化合物半導體層153包括組分包含銦的GaN基化合物 半導體層(第二層153B)。這個第二層143B或153B因為其組分包 含銦而具有比第一層143A或153A以及第三層143C或153C更窄 的帶隙，因此，能夠保持高空穴濃度。結果，能夠進一步提高活性 層中的空穴濃度。因此，在實施例2的GaN基半導體發光元件1 中，能夠在與實施例1相同的工作電流密度下實現更高的發光效率。在實施例2中，測量了包4舌厚度分別為1.5 nm、 3 nm以及6 nm 的第二層143B或153B的GaN基半導體發光元件的發光效率。也 測量了第二層143B或153B的厚度4皮設定為0 nm的GaN基半導體 發光元件(這個GaN基半導體發光元件具有實質上與實施例1中所 描述的GaN基半導體發光元件相同的結構)的發光效率。圖5的示 圖中示出了測量結果。與第二層143B或153B的厚度為0 nm (圖 中通過空心菱形所描繪的曲線)的情況相比，第二層143B或153B 的厚度被設定為1.5 nm (通過空心三角形所描繪的曲線)的情況、 第二層143B或153B的厚度淨皮i殳定為3 nm (通過叉形標記所描糹會 的曲線)的情況、以及第二層143B或153B的厚度4皮i殳定為6 nm (通過加號所描繪的曲線)的情況都具有增大的發光效率。根據圖 5所示的結果，相信第二層143B或153B的最佳厚度為1 nm ~ 5 nm。實施例3實施例3涉及根據本發明第一實施方式和第二實施方式的發光 元件組件以及才艮據本發明第一實施方式和第二實施方式的圖4象顯示裝置。圖6示出了實施例3中的發光元件組件的示意性局部截面圖。 如圖6所示，發光元件組件包括支撐構件和在支撐構件上所配置的 上述實施例1或實施例2的GaN基半導體發光元件。在圖6中，在 位置關係方面，GaN基半導體發光元件和支撐構件被垂直反轉。此 夕卜，實施例3的圖像顯示裝置包括實施例1或實施例2的GaN基半 導體發光元件或實施例3的發光元件組件以顯示圖{象。將參照圖7A、圖7B、圖8A、圖8B、圖9A、圖9B、圖IOA、 圖IOB、圖11A以及圖11B來描述實施例3的發光元件組件的製造方法。[步驟-300]首先，執行與實施例1的[步驟-lOO] ~ [步驟-150]相同的步驟， 並且4丸行與實施例1的[步驟-160]相同的步驟，直至通過平版印刷、 蝕刻以及金屬氣相沉積形成了第二電極32。可替換地，執行與實施 例2的[步驟-200] ~ [步驟-220]相同的步驟(直至在[步驟-220]中通 過平版印刷、蝕刻以及金屬氣相沉積形成了第二電極32)。從而， 能夠獲取圖7A中所示的具有梯形截面的GaN基半導體發光元件。[步驟-310]接下來，GaN基半導體發光元件1通過其間的第二電極32被 臨時固定至臨時固定基板60上。具體地，由在其表面上具有粘結 層61的玻璃基板所構成的臨時固定基板60被製備，由未固化粘合 劑來構成粘結層61。 GaN基半導體發光元件1和粘結層61淨皮粘合 在一起，並且固化粘結層61。因此，GaN基半導體發光元件1能夠 被臨時固定在臨時固定基板60上(參照圖7B和8A )。[步驟隱320]
隨後，從發光元件形成基板10上脫去GaN基半導體發光元件 1 (參照圖8B)。具體地，通過從背面研磨來減小發光元件形成基 板10的厚度。接下來，發光元件形成基板10和基礎層11進行溼 蝕刻。從而去除發光元件形成基板10和基礎層11，暴露出每個GaN 基半導體發光元件1的第一 GaN基化合物半導體層21。
構成臨時固定基板60的材料的實例除了玻璃基板之外還包括 金屬板、合金板、陶覺板以及塑料板。用於將GaN基半導體發光元 件臨時固定至臨時固定基板60的方法的實例除了使用粘合劑的方 法之外還包括金屬粘結法、半導體粘結法以及金屬-半導體粘結法。
法的實例除了蝕刻之外還包括雷射消融和熱處理法。 [步驟-330]
接下來，在所暴露的第一 GaN基化合物半導體層21的底表面 上形成第一電4及31。具體地，4吏用平版印刷，在整個表面上形成抗 蝕層，並且在即將形成第一電才及31的第一 GaN基化合物半導體層 21的底表面上的部分處的抗蝕層中形成開口。接下來，通過諸如真 空沉積或濺射的PVD法在整個表面上形成由包4舌例如以如下順序 所堆疊的Au/Pt/Ti/Au/AuGe/Pd的多層膜所構成的第一電才及31，隨 後，去除抗蝕層和抗蝕層上的多層膜。
製備具有由在其上的矽橡膠所構成的微粘結層71的中繼基板 70,以及由具有通過在預先確定的位置處所形成的金屬薄膜等所構 成的對準標記(沒有示出)和具有通過在其表面上的未固化光敏樹 脂所構成的粘結層81的玻璃基糹反所構成的安裝基^反80。粘結層81可以基本上由任意材料構成，只要所述材料通過某 個方法表現出粘結性能，例如，通過諸如光(具體地，紫外光等)、 射線(例如，X射線)或電子束的能量射線的輻射表現出粘結性能 的材料；或者通過加熱、施加壓力等表現出粘結性能的材料。能夠 輕鬆形成粘結層並且表現出粘結性能的材料的實例包括樹脂系粘 合劑，具體地說，光敏粘合劑、熱固性粘合劑以及熱塑性粘合劑。 例如，當^f吏用光^t粘合劑時，通過用光或紫外光輻射粘結層或通過 加熱粘結層，能夠表現出粘結性能。當使用熱固性粘合劑時，通過 利用光輻射來加熱粘結層，能夠表現出粘結性能。當使用熱塑性粘 合劑時，通過利用光輻射等選擇性加熱來選擇性融化粘結層的部 分，因此，能夠〗賦予其流動性。作為另一個實例，可以z使用壓每丈粘 結層(由丙烯酸;時脂所構成)。
接下來，微粘結層71被按壓至在臨時固定基板60上保留陣列 形式(二維矩陣形式)的GaN基半導體發光元件1 (參照圖9A和 圖9B)。構成中繼基板70的材料的實例包括玻璃板、金屬板、合 金板、陶資板、半導體基板以及塑料板。通過定位裝置(沒有示出) 來保持中繼基板70。通過定位裝置的操作能夠控制中繼基板70與 臨時固定基板60之間的位置關係。接下來，例如，從臨時固定基 板60的背面側施加準分子雷射至待安裝的GaN基半導體發光元件 1 (參照圖IOA)。因此，進行雷射消融，使得從臨時固定基板60
將中繼基板70與GaN基半導體發光元件1分離，使得從臨時固定
照圖IOB)。
接下來，GaN基半導體發光元件1被置於(移動或轉移至)粘 結層81上(參照圖11A和11B )。具體地，4艮據在安裝基板80上 所配置的對準標記，GaN基半導體發光元件1被從中繼基板70轉移至安裝基板80上的粘結層81上。GaN基半導體發光元件1僅微弱地與樣t粘結層71粘結。因此，當隨著GaN基半導體發光元件1與粘結層81接觸(按壓在其上)、在遠離安裝基板80的方向上移動中繼基板70時，GaN基半導體發光元件1留在粘結層81上。此外，通過使用輥子等將GaN基半導體發光元件1深深嵌入粘結層81 ，能夠在安裝基^反80上安裝GaN基半導體發光元件(發光二才及管)。
方便起見，如上所述使用中繼基板70的方法被稱作"分步轉移法"。通過將分步轉移法重複所期望的次數，所期望數目的GaN基半導體發光元件1以二維矩陣形式粘結至^t粘結層71,並且被轉移在安裝基玲反80上。具體地，在實施例3中，在一個分步轉移處理中，二維矩陣形式的160x 120個GaN基半導體發光元件1被允許粘結至樣t粘結層71,並且^皮轉移至安裝基4反80上。因此，通過重複分步4爭移方法108次{(1920 x 1080)/(160 x 120)}， 1920 x 1080個GaN基半導體發光元件1能夠被轉移至安裝基板80上。通過重複三次上述處理，預定數目的紅色發光二極體、綠色發光二極體以及藍色發光二極體能夠以預定的間隔或間距被安裝在安裝基板80上。
的由光每文4對脂所構成的粘結層81， 乂人而固^f匕構成粘結層81的光寧:樹脂。從而，GaN基半導體發光元件l被固定至粘結層81。接下來，每個GaN基半導體發光元件1通過相應的第一電極31被臨時固定至第二臨時固定基板。具體地，製備由具有粘結層90 (通過在其表面上的未固化的粘合劑所構成)的玻璃基板所構成的第二臨時固定基板。GaN基半導體發光元件1和粘結層90 #1粘結至一起，並且粘結層90被固化。因此，GaN基半導體發光元件1能夠被臨時固定在第二臨時固定基板上。隨後，通過適當的方法從GaN基半導體
53發光元件1中去除粘結層81和安裝基^反80。在這個階段，暴露出 GaN基半導體發光元件1的第二電極32。
才妻下來，在整個表面上形成第二絕緣層91，並且在GaN基半 導體發光元件1的第二電極32上面的第二絕緣層91中形成開口 92。 第二線93形成在第二電才及32上，乂人而乂人第二絕糹彖膜91上面的開 口 92中延伸出來。隨後，通過粘結層94將包括第二線93的第二 絕緣層91與由玻璃基板所構成的支撐構件95彼此粘結。從而，GaN 基半導體發光元件l被固定至支撐構件95。接下來，例如，從第二 臨時固定基板的背面側施加準分子雷射。因此，引起雷射消融，使 得用準分子雷射所輻射的GaN基半導體發光元件1 /人第二臨時固定 基板上脫去。在這個階段，暴露出GaN基半導體發光元件1的第一 電極31。接下來，在整個表面上形成第一絕緣層96，並且在GaN 基半導體發光元件1的第 一 電極31上面的第 一絕緣層96中形成開 口。第一線98形成在第一電極上，從而從第一絕緣層96上的開口 97中延伸出來。圖6是示出這個狀態的示意性局部截面圖。隨後， 通過適當的方法將第一線和第二線連接至驅動電路，能夠獲取發光 元件組件，或者能夠完成圖像顯示裝置(發光二極體顯示裝置)。 GaN基半導體發光元件1具有倒裝結構，並且在圖6中，以向下的 方向輻射通過活性層23所生成的光。
實施例3的圖像顯示裝置的實例包括具有下述結構的圖〗象顯示 裝置。除非另外指定，否則根據圖像顯示裝置的規格可以確定構成 圖像顯示裝置或發光元件面板的GaN基半導體發光元件的數目。此 外，構成圖〗象顯示裝置或發光元件面^反的GaN基半導體發光元件可 以為實施例1和2中所描述的任意一個GaN基半導體發光元件，或 者可以為實施例3的發光元件組件。在後者的情況下，在下面說明 中的GaN基半導體發光元件1可以被認為是發光元件組件。(1A)具有第一結構的圖^f象顯示裝置-A
無源矩陣型直視型圖像顯示裝置，包括(a)具有以二維矩陣 形式所配置的GaN基半導體發光元件l的發光元件面板200,其中， 通過控制每個GaN基半導體發光元件1的發光/不發光狀態直接視 覺觀察到每個GaN基半導體發光元件l的發光狀態，從而顯示圖像。
圖12A是示出了包括構成這種無源矩陣型直3見型圖像顯示裝 置的發光元件面板200的電路圖，並且圖12B示出了以二維矩陣形 式配置了 GaN基半導體發光元件1的發光元件面板200的示意性截 面圖。每個GaN基半導體發光元件1的一個電杉U第二電極或第一 電極)被連接至列驅動器221，並且另一個電才及(第一電才及或第二 電極)被連接至行驅動器222。例如，通過行驅動器222來控制每 個GaN基半導體發光元件1的發光/不發光狀態，並且從列驅動器 221提供用於驅動每個GaN基半導體發光元件1的驅動電流。單個 GaN基半導體發光元件1的選擇和驅動可通過通常的方法來#1^亍， 並且省略對其的描述。
發光元件面板200包括例如由印刷電路板所構成的支撐部201 (在某些情況下，相應於支撐構件95);被安裝在支撐部201上的 GaN基半導體發光元件1;在支撐部201上配置的與各個GaN基半 導體發光元件1的一個電極(第二電極或第一電極)電連接並且與 列驅動器221或4亍驅動器222連接的X方向線202; ^皮電連4妄至各 個GaN基半導體發光元件1的另一個電極(第一電極或第二電極) 並且與行驅動器222或列驅動器221連接的Y方向線203;覆蓋了 GaN基半導體發光元件1的透明基材204;以及設置在透明基材204 上的微型透鏡205。但是，能夠理解，發光元件面板200不被限制 於上述結構。(IB)具有第一結構的圖^(象顯示裝置-B
有源矩陣型直視型圖像顯示裝置，包括(a)具有以二維矩陣 形式所配置的GaN基半導體發光元件1的發光元件面^反，其中，通 過控制每個GaN基半導體發光元件1的發光/不發光狀態直接視覺 觀察每個GaN基半導體發光元件1的發光狀態，從而顯示圖像。
圖13是示出了包括構成這種有源矩陣型直視型圖像顯示裝置 的發光元件面板200的電路圖。每個GaN基半導體發光元件1的一 個電極(第二電極或第一電極)被連接至驅動器225，並且驅動器 225被連接至列驅動器223和行驅動器224。每個GaN基半導體發 光元件1的另一個電極(第一電極或第二電極)被連接至接地線。 通過例如由行驅動器224對驅動器225的選擇來控制每個GaN基半 導體發光元件1的發光/不發光狀態，並且用於驅動每個GaN基半 導體發光元件1的亮度信號被從列驅動器223提供至相應的驅動器 225。預定電壓從電源(沒有示出)被提供至每個驅動器225,並且 驅動器225響應亮度信號將驅動電流(PDM控制或PWM控制)提 供至相應的GaN基半導體發光元件1。單個GaN基半導體發光元 件1的選1奪和驅動可通過通常方法來#^於，並且將省略對其的描述。
(2)具有第二結構的圖像顯示裝置
無源矩陣型或有源矩陣型投影型圖像顯示裝置，包括(a)具 有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導體發光元件1的發光元件面 板，其中，控制每個GaN基半導體發光元件1的發光/不發光狀態， 從而通過在屏幕上的4殳影來顯示圖4象。
包括構成這種無源矩陣型圖像顯示裝置的發光元件面板的電 路圖類似於圖12A中所示，而包括構成有源矩陣型圖^f象顯示裝置的 發光元件面板的電路圖類似於圖13中所示。因此，將省略詳細描述。圖14是具有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導體發光元件 1等的發光元件面板200的概念圖。從發光元件面板200所發射的 光穿過投影透鏡206被投影在屏幕上。發光元件面板200的結構和 構成與參照圖12B所描述的發光元件面板200的結構和構成相同。 因此，將省略對其的詳細描述。
(3)具有第三結構的圖像顯示裝置
彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(oc)具有以二維 矩陣形式所配置的紅色發光半導體發光元件R (例如，AlGalnP基 半導體發光元件或GaN基半導體發光元件1R)的紅色發光元件面 板200R; (p)具有以二維矩陣形式所配置的綠色發光GaN基半導 體發光元件1G的綠色發光元件面板200G; (y)具有以二維矩陣形 式所配置的藍色發光GaN基半導體發光元件1B的綠色發光元件面 板200B;以及(5 )在光路上匯聚從紅色發光元件面板200R、綠色 發光元件面板200G以及藍色發光元件面4反200B所發射的光的設 備(例如，二向稜鏡207)，其中，控制紅色發光半導體發光元件R、 綠色發光GaN基半導體發光元件1G以及藍色發光GaN基半導體 發光元件1B的每一個的發光/不發光狀態。
包括構成這種無源矩陣型圖像顯示裝置的發光元件面板的電 路圖與圖12A所示的類似，並且包括構成有源矩陣型圖像顯示裝置 的發光元件面板的電路圖與圖13所示的類似。因此，將省略詳細 描述。圖15示出了分別具有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導 體發光元件R、 1G以及1B等的發光元件面板200R、 200G以及 200B的概念圖。從每個發光元件面板200R、 200G以及200B所發 射的光進入二向稜4竟207，並且單個光束的光路^皮集成為一個光路。 在直視型圖像顯示裝置的情況下直接視覺觀察到所得的光，或者在 投影型圖像顯示裝置的情況下所得光穿過投影透鏡206被投影在屏 幕上。發光元件面才反200R、 200G以及200B的每一個的結構和構成與參照圖12B所描述的發光元件面板200的結構和構成相同。因 此，將省略對其的詳細描述。
在這種圖像顯示裝置中，期望將在實施例1或2中所描述的 GaN基半導體發光元件1用作分別構成發光元件面板200R、 200G 以及200B的半導體發光元件R、 1G以及1B。在某些情況下，例 如，AlInGaP基化合物半導體發光二極體可以被用作構成發光元件 面板200R的半導體發光元件R,並且在實施例1或2中所描述的 GaN基半導體發光元件1可以被用作分別構成發光元件面板200G 和200B的GaN基半導體發光元件1G和1B。
(4)具有第四結構的圖像顯示裝置
圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(ot) GaN基半導體發 光元件1和(p )作為用於控制從GaN基半導體發光元件1所發射 的光的通過/不通過的光閥的光通過控制器(例如，具有高溫多晶石圭 型薄膜電晶體的液晶顯示設備208;下文中相同)，其中，通過作為 光通過控制器的液晶顯示設備208來控制從GaN基半導體發光元件 1所發射的光的通過/不通過，從而顯示圖4象。
可以根據圖像顯示裝置的規格來確定GaN基半導體發光元件 數目，並且可以為一個或兩個以上。圖16是圖像顯示裝置的實例 的概念圖。在這個實例中，GaN基半導體發光元件1數為1 ，並且 GaN基半導體發光元件1被固定至散熱片210。從GaN基半導體發 光元件1所發射的光被包括由諸如矽樹脂、環氧樹脂或聚碳酸酯樹 脂的透光材料所構成的光學引導構件的導光構件209以及諸如反射 鏡的反射器引導，並且被允許入射在液晶顯示設備208上。在直視 型圖像顯示裝置的情況下，從液晶顯示設備208所發射的光被直接 視覺觀察到，或者在投影型圖像顯示裝置的情況下，從液晶顯示設 備208所發射的光透過投影透4竟206 ^皮衝殳影在屏幕上。作為GaN基半導體發光元件1,可以4吏用在實施例1和2中所描述的^f壬意的GaN 基半導體發光元件。
通過設計包括以下部件的圖像顯示裝置，能夠獲取直^f見型或招: 影型彩色圖像顯示裝置紅色發光半導體發光元件R(例如，AlGalnP 基半導體發光元件或GaN基半導體發光元件1R)以及作為用於控 制從紅色發光半導體發光元件R所發射的光的通過/不通過的光閥 的光通過控制器(例如，液晶顯示設備208R);綠色發光GaN基半 導體發光元件1G以及作為控制從綠色發光GaN基半導體發光元件 1G所發射的光的通過/不通過的光閥的光通過控制器(例如，液晶 顯示設備208G );藍色發光GaN基半導體發光元件1B以及作為控 制從藍色發光GaN基半導體發光元件1B所發射的光的通過/不通過 的光閥的光通過控制器(例如，液晶顯示設備208B);引導分別從 GaN基半導體發光元件R、 1G以及1B所發射的光的導光構件 209R、 209G以及209B;以及匯聚光路中的光的設備。圖17示出 了投影型彩色圖像顯示裝置的實例的概念圖。
在這種圖像顯示裝置中，期望在實施例1或實施例2中所描述 的GaN基半導體發光元件被用作半導體發光元件R、 1G以及1B。 在某些情況下，例如，AlInGaP基化合物半導體發光二極體可以被 用作半導體發光元件R,並且在實施例1或2中所描述的GaN基半 導體發光元件可以;波用作半導體發光元^牛1G和1B。
(5)具有第五結構的圖像顯示裝置
圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以二維矩陣 形式所配置的GaN基半導體發光元件的發光元件面板200和(P)
控制器(液晶顯示設備208)，其中，通過光通過控制器(液晶顯示設備208)來控制從GaN基半導體發光元件1所發射的光的通過/不通過，,人而顯示圖虧象。
圖18是示出了發光單元面板200等的概念圖。發光元件面板200的結構和構成與參照圖12B所描述的發光元件面^反200的結構和構成相同。因此，將省略對其的詳細描述。由於通過液晶顯示設備208的工作來控制/人發光元件面^反所發射的光的通過/不通過和亮度，所以可以恆定導通或以適當的周期重複導通和斷開構成發光元件面板200的GaN基半導體發光元件1。 乂人發光元件面板200所發射的光進入液晶顯示設備208 。在直視型圖像顯示裝置的情況下，從液晶顯示設備208所發射的圖像被直接視覺觀察到，或者在投影型圖像顯示裝置的情況下，從液晶顯示設備208所發射的光透過投影透4竟206 #(投影在屏幕上。
(6)具有第六結構的圖像顯示裝置
彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以二維矩陣形式所配置的紅色發光半導體發光元件R (例如，AlGalnP基半導體發光元件或GaN基半導體發光元件1R)的紅色發光元件面板200R以及控制從紅色發光元件面板200R所發射的光的通過/不通過的紅色光通過控制器(液晶顯示設備208R); ((3)具有以二維矩陣形式所配置的綠色發光GaN基半導體發光元件lG的綠色發光元件面板200G以及控制從綠色發光元件面板200G所發射的光的通過/不通過的綠色光通過控制器(例如，液晶顯示設備208G); (Y)具有以二維矩陣形式所配置的藍色發光GaN基半導體發光元件1B的藍色發光元件面板200B以及控制從藍色發光元件面板200B所發射的光的通過/不通過的藍色光通過控制器(例如，液晶顯示i殳備208B);以及(S)在光路中匯聚通過紅色光通過控制器108R、綠色光通過控制器208G以及藍色光通過控制器208G所通過的光的設備(例如，二向稜鏡207),其中，通過相應的光通過控制器208R、208G以及208B來控制乂人發光元件面板200R、 200G以及200B所
發射的光的通過/不通過，乂人而顯示圖《象。
圖19是示出了具有分別以二維矩陣形式所配置的GaN基半導 體發光元件R、 1G以及1B等的發光元件面板200R、 200G以及 200B的概念圖。從發光元件面板200R、 200G以及200B所發射的 光(分別通過光發射控制器208R、 208G以及208B來其控制通過/ 不通過)進入二向稜鏡207。單個光束的光路被集成為一個光路。 在直視型圖像顯示裝置的情況下，所得光被直接視覺觀察到，或者 在投影型圖像顯示裝置的情況下，所得光透過投影透鏡206被投影 在屏幕上。發光元件面板200R、 200G以及200B的每一個的結構 和構成與參照圖12B所描述的發光元4牛面4反200的結構和構成相 同。因此，將省略對其的詳細描述。
在這種圖像顯示裝置中，期望在實施例1或2中所描述的GaN 基半導體發光元件1被分別用作構成發光元件面板200R、 200G以 及200B的半導體發光元件R、 1G以及1B。在某些情況下，例如， AlInGaP基化合物半導體發光二極體可以被用作構成發光元件面板 200R的半導體發光元件R,並且在實施例1或實施例2中所描述 的GaN基半導體發光元件1可以被分別用作構成發光元件面板 200G和200B的GaN基半導體發光元件1G和1B。
(7)具有第七結構的圖像顯示裝置
場序彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)紅色發 光半導體發光元件R (例如，AlGalnP基半導體發光元件或GaN基 半導體發光元件1R); ( P )綠色發光GaN基半導體發光元件1G; (Y)藍色發光GaN基半導體發光元件1B; (5)在光路上匯聚從紅 色發光半導體發光元件R、綠色發光GaN基半導體發光元件1G以 及藍色發光GaN基半導體發光元件1B所發射的光的設備(例如，二向稜鏡207);以及(s)控制從在光路上匯聚光的設備(二向稜 鏡207)所發射的光的通過/不通過的光通過控制器(液晶顯示設備 208)，其中，通過光通過控制器208來控制從每個發光元件所發射 的光的通過/不通過，乂人而顯示圖^f象。
圖20是示出了半導體發光元件R、 1G以及1B等的概念圖。 從每個半導體發光元件R、 1G以及1B所發射的光進入二向稜鏡 207,並且單獨光束的光^各:帔集成為一個光路。在直一見型圖^f象顯示 裝置的情況下，所得光被直接視覺觀察到，或者在投影型圖像顯示 裝置的情況下，所得光透過投影透鏡206被投影在屏幕上。在這種 圖像顯示裝置中，期望在實施例1或2中所描述的GaN基半導體發 光元件1被用作半導體發光元件R、 1G以及1B。在某些情況下， 例如，AlInGaP基化合物半導體發光二極體可以被用作半導體發光 元件R，並且在實施例1或2中所描述的GaN基半導體發光元件1 可以被用作GaN基半導體發光元件1G和1B。
(8)具有第八結構的圖像顯示裝置
場序彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括(a)具有以 二維矩陣形式所配置的紅色發光半導體發光元件R(例如，AlGalnP 基半導體發光元件或GaN基半導體發光元件1R)的紅色發光元件 面板200R; (J3)具有以二維矩陣形式所配置的綠色發光GaN基半 導體發光元件1G的綠色發光元件面板200G; (Y)具有以二維矩陣 形式所配置的藍色發光GaN基半導體發光元件IB的藍色發光元件 面板200B; (S)在光路上匯聚從紅色發光元件面板200R、綠色發 光元件面板200G以及藍色發光元件面板200B所發射的光的設備 (例如，二向稜鏡207);以及(s)控制從在光路上匯聚光的設備 (二向稜鏡207 )所發射的光的通過/不通過的光通過控制器(液晶 顯示設備208),其中，通過光通過控制器208來控制從每個發光元件面板200R、 200G以及200B所發射的光的通過/不通過，從而顯
示圖像。
圖21是示出了分別具有以二維矩陣形式所配置的GaN基半導 體發光元件R、 1G以及1B的發光元件面玲反200R、 200G以及200B 等的概念圖。從發光元件面板200R、 200G以及200B所發射的光 進入二向稜4竟207。單獨光束的光路^皮集成為一個光^各。通過光通 過控制器208來控制從二向稜4竟207所發射的光的通過/不通過。在 直視型圖像顯示裝置的情況下，所得光被直接視覺觀察到，或者在 投影型圖像顯示裝置的情況下，所得光透過投影透鏡206被投影在 屏幕上。發光元件面板200R、 200G以及200B的結構和構成與參 照圖12B所描述的發光元件面板200的結構和構成相同。因此，將 省略y十其的詳細描述。
在這種圖l象顯示裝置中，期望在實施例1或2中所描述的GaN 基半導體發光元件1被分別用作構成發光元件面板200R、 200G以 及200B的半導體發光元件R、 1G以及1B。在某些情況下，例如， AlInGaP基化合物半導體發光二極體可以被用作構成發光元件面板 200R的半導體發光元件R,並且在實施例1或2中所描述的GaN 基半導體發光元件1可以;敗分別用作構成發光元件面4反200G和 200B的GaN基半導體發光元件1G和1B。
實施例4
實施例4也涉及根據第一實施方式和第二實施方式的圖像顯示 裝置。實施例4的圖像顯示裝置包括以二維矩陣形式配置的用於顯 示彩色圖像的發光元件單元UN,每個發光元件單元UN包括藍色 發光第 一發光元件、綠色發光第二發光元件以及紅色發光第三發光 元件。如實施例3中一樣，至少構成第一發光元件、第二發光元件 以及第三發光元件的其中一個的GaN基半導體發光元件(發光二極體)可以具有與在實施例1或2中所描述的GaN基半導體發光元件 相同的基本構成和結構，或者可以為實施例3的發光元件組件。在 後者的情況下，在下面描述中的GaN基半導體發光元件1可以被認 為是發光元件組件。在這種圖像顯示裝置中，作為任意一個第一發 光元件、第二發光元件以及第三發光元件，使用在實施例1或2中 所描述的GaN基半導體發光元件1。在某些情況下，可以通過 AlInGaP基化合物半導體發光二糹及管來構成紅色發光元件。
實施例4的圖像顯示裝置的實施例包括具有下述結構的圖像顯 示裝置。可以根據圖像顯示裝置的規格來確定發光元件單元UN的數目。
(1 )具有第九和第十結構的圖像顯示裝置
無源矩陣型或有源矩陣型直視型彩色圖像顯示裝置，包括第一 發光元件、第二發光元件以及第三發光元件，其中，通過控制每個 發光元件的發光/不發光裝置來直接視覺觀察每個發光元件的發光 狀態，從而顯示圖像；以及無源矩陣型或有源矩陣型投影型彩色圖 像顯示裝置，包括第一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件， 其中，控制每個發光元件的發光/不發光狀態，從而通過在屏幕上的 投影來顯示圖像。
圖22是包括構成這種有源矩陣型直視型彩色圖像顯示裝置的 發光元件面板的電路圖。每個GaN基半導體發光元件1 (在圖22 中，通過"R"來代表紅色發光半導體發光元件，通過"G"來代 表綠色發光GaN基半導體發光元件，並且通過"B"來代表藍色發 光GaN基半導體發光元件)的一個電極(第二電極或第一電極)被 連4妄至相應的驅動器225,並且每個驅動器225 ^皮連"t妄至列驅動器 223和行驅動器224。另一個電極(第一電極或第二電極)被連接 至接地線。例如，通過行驅動器224對相應驅動器225的選4奪來控制每個GaN基半導體發光元件1的發光/不發光狀態，並且將用於 驅動每個GaN基半導體發光元件1的亮度信號從列驅動器223提供 至相應的驅動器225。預定電壓從電源(沒有示出)被提供至每個 驅動器225，並且驅動器225響應亮度信號將驅動電流(PDM控制 或PWM控制)^是供至相應的GaN基半導體發光元4牛1。通過相應 驅動器225來選擇紅色發光半導體發光元件R、綠色發光GaN基半 導體發光元件G以及藍色發光GaN基半導體發光元件B，並且可 以通過分時來控制紅色發光半導體發光元件R、綠色發光GaN基半 導體發光元件G以及藍色發光GaN基半導體發光元件B，或者可 以執行同時發光。單個GaN基半導體發光元件1的選擇和驅動可通 過通常方法來#^亍，並且將省略對其的描述。在直一見型圖〗象顯示裝 置的情況下，所得光被直接視覺觀察到，或者在投影型圖像顯示裝 置的情況下，所得光透過投影透鏡被投影在屏幕上。
(2)具有第十一結構的圖像顯示裝置
場序彩色圖像顯示裝置(直視型或投影型)，包括以二維矩陣 形式所配置的發光元件單元以及控制從發光元件單元所發射的光
的通過/不通過的光通過控制器(例如，液晶顯示設備)，其中，通 過分時來控制在每個發光元件單元中的第 一發光元件、第二發光元 件以及第三發光元件的每一個的發光/不發光狀態，並且通過光通過 控制器來控制從第 一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件所 發射的光的通過/不通過，從而顯示圖像。
這種圖像顯示裝置的概念圖與圖14所示的相同。在直視型圖 像顯示裝置的情況下，所得光被直接視覺觀察到，或者在投影型圖 像顯示裝置的情況下，所得圖像透過投影透鏡:^U殳影在屏幕上。實施例5
實施例5涉及才艮據第一實施方式和第二實施方式的發光裝置。 實施例5的發光裝置包括在實施例1和2中所描述的任意的GaN基 半導體發光元件1,以及被來自GaN基半導體發光元件1的發射光 激勵/人而發射具有與來自GaN基半導體發光元件1的發射光不同波 長的光的色彩轉換材料。例如，色彩轉換材料被應用於GaN基半導 體發光元件l的發光部上。可替換地，膜狀的色彩轉換材料被安裝 至GaN基半導體發光元件1。在實施例5的發光裝置中，來自GaN 基半導體發光元件1的發射光的實施例包括可見光、紫外光以及可 見光與紫外光的組合。GaN基半導體發光元件1可以被實施例3的 發光元件組件代替。在這種情況下，下面描述的GaN基半導體發光 元件1可以被認為是發光元件組件。
在實施例5的發光裝置中，可以採用一種結構，其中，從GaN 基半導體發光元件1所發射的光為藍色光，並且從色彩轉換材料所 發射的光至少為乂人由黃光、鄉錄光以及紅光組成的組中所選4奪的 一種 類型的光。可^齊^:地，可以採用一種結構，其中，,人GaN基半導體 發光元件1所發射的光與從色彩轉換材料所發射的光(例如，黃色； 紅色和綠色；黃色和紅色；或綠色、黃色以及紅色)被混合，從而 發射白光。發光裝置的結構不限於此，而且發光裝置也可以被應用 於各種彩色照明裝置和顯示器。
更具體地i兌，在實施例5中，來自GaN基半導體發光元件1 的發射光為藍色光，來自色彩轉換材料的發射光為黃色光，並且由 YAG (釔鋁石榴石)基螢光顆粒來構成色彩轉換材料。來自GaN 基半導體發光元件1的發射光(藍色)與來自色彩轉換材料的發射 光(黃色),皮混合，/人而發射白光。可替換地，在實施例5中，來自GaN基半導體發光元件1的 發射光為藍色，並且來自色彩轉換材料的發射光由綠色光和紅色光 構成。來自GaN基半導體發光元件l的發射光(藍色)與來自色彩 轉換材料的發射光(綠色和紅色)被混合，從而發射白光。在這種 情況下，由諸如SrGa2S4:Eu的綠色發光螢光顆粒(其被從GaN基 半導體發光元件1所發射的藍光激勵)來構成綠色發光色彩轉換材 料。由諸如CaS:Eu的紅色發光螢光顆粒(其被從GaN基半導體發 光元件1所發射的藍光激勵)來構成紅色發光色彩轉換材料。
實施例6
實施例6為在實施例1或2中所描述的GaN基半導體發光元 件-陂應用於平面光源設備以及液晶顯示設備組件(具體地，彩色液 晶顯示設備組件)的實例。實施例6的平面光源設備將光從背面側 施加於透明或半透明彩色液晶顯示設備。實施例6的彩色液晶顯示 設備組件包括透明或半透明彩色液晶顯示設備以及將光從背面側 施加於彩色液晶顯示設備的平面光源設備。被提供作為平面光源設 備中的光源的GaN基半導體發光元件(發光二極體)1R、 1G以及 1B具有與在實施例1或2中所描述的GaN基半導體發光元件相同 的基本構成和結構。GaN基半導體發光元件1R、 1G以及1B可以 被實施例3的發光元件組件代替。在這種情況下，下面描述中的 GaN基半導體發光元件1R、 1G以及1B可以被認為是發光元件組 件。
圖23A示意性地示出了在實施例6的平面光源i殳備中的GaN 基半導體發光元件(發光二極體)1R、 1G以及1B的配置。圖23B 是示出了平面光源設備和彩色液晶顯示設備組件的示意性局部截 面圖。圖24是示出了彩色液晶顯示設備的示意性局部截面圖。具體地，實施例6的彩色液晶顯示設備組件300包括透射彩色 液晶顯示設備310 (包括(a)具有透明的第一電極324的前面板 320， (b)具有透明的第二電才及334的背面^反330以及(c)在前面 板320與被面板330之間所放置的液晶材料327 );以及(d )作為 光源的具有半導體發光元件1R、 1G以及1B的平面光源設備(直 下型背光，direct-type backlight) 340。配置平面光源設備(直下型 背光)340,使其面向背面板330，並且將光從背面板側施加至彩色 液晶顯示設備310。
直下型平面光源設備340包括機箱341,具有外框343和內框 344。透射彩色液晶顯示設備310的端部被支撐，使其分別通過墊 片345A和345B被夾在外框343和內框344之間。引導構件346 -坡配置在外4匡343和內框344之間，4吏得防止淨皮夾在外框343和內 框344之間的彩色液晶顯示設備310偏離正確的位置。在機箱341 的上部，通過墊片345C和託架構件347將擴散板351固定至內框 344。在擴散板351上配置包括擴散片352、稜鏡片353以及偏振光 轉換片354的光學功能片組。
在機箱341中的下部設置反射片355。配置反射片355，使其 反射面面向擴散外反351,並且通過固定構件(沒有示出)帔固定至 機箱341的底面342A。反射片355可以由例如具有在片基板上順 次配置銀反射膜、低折射率膜以及高折射率膜的結構的高反射銀膜 來構成。反射片355反射從多個紅色發光GaN基半導體發光元件 1R (或GAlGalnP基半導體發光元件)、多個綠色發光GaN基半導 體發光元件1G以及多個藍色發光GaN基半導體發光元件1B所發 射的光以及被機箱341的側表面342B所反射的光。因此，從多個 半導體發光元件1R、 1G以及1B所發射的紅光、綠光以及藍光被 混合，並且可獲取具有高色彩純度的白光來作為照明光。照明光透 過擴散板351和包括擴散片352、稜鏡片353以及偏振光轉換片354 的光學功能片組，並且乂人背面側施加於彩色液晶顯示i殳備310。關於發光元件的配置，例如，在水平方向配置多個發光元件4亍，
/人而形成發光元件4亍陣列，每個發光元件^f亍包4舌預定^:目的紅色發 光GaN基半導體發光元件1R (或AlGalnP基半導體發光元件)、 綠色發光GaN基半導體發光元件1G以及藍色發光GaN基半導體 發光元件1B,並且在垂直方向配置多個這種發光元件4亍陣列。發 光元件行例如由兩個紅色發光AlGalnP基半導體發光元件、兩個綠 色發光GaN基半導體發光元件以及一個藍色發光GaN基半導體發 光元件來構成，並且順次配置紅色發光AlGalnP基半導體發光元件、 綠色發光GaN基半導體發光元件、藍色發光GaN基半導體發光元 件、綠色發光GaN基半導體發光元件以及紅色發光AlGalnP基半 導體發光元件。
如圖24所示，例如，構成彩色液晶顯示i殳備310的前面4反320 包括由玻璃基板所構成的第一基板321和在第一基板321的外表面 上所配置的偏振膜326。在第一基板321的內表面上配置塗覆了由 丙烯酸樹脂或環氧樹脂所構成的保護層323的濾色片322，並且在 保護層323上配置透明的第一電極(也被稱作公共電極，例如，由 ITO所構成)324。定向層325被配置在透明的第一電極324上。另 外，背面板330包括例如由玻璃基板所構成的第二基板331、在第 二基板331的內表面上所配置的開關元件(具體地，薄膜電晶體) 332、透明的第二電極(也被稱作像素電極，例如，由ITO構成) 334 (通過開關元件332來控制該第二電極的導電/不導電)、以及在 第二基板331的外表面上所配置的偏光膜336。定向層325被配置 在包括透明的第二電極334的整個表面上。前面板320和背面板330 通過密封構件(沒有示出)在其外圍部分處^皮4皮此粘結。開關元件 332不限於TFT,而例力口，可以由MIN元4牛構成。在圖24中，參 考數字337代表在開關元件332之間所配置的絕緣層。
能夠由通用構件和材料來形成構成透射彩色液晶顯示設備的 各種構件和液晶材料，因此，省略對其的詳細描述。此夕卜，通過將平面光源設備劃分成多個區並且通過獨立地動態 控制每個區，能夠進一步擴大關於彩色液晶顯示設備的亮度的動態 範圍。即，對於每個圖像顯示幀，平面光源設備被劃分成多個區， 並且平面光源的亮度根據每個區中的圖像信號而改變(例如，與圖 像的相應區的最大亮度成比例地改變平面光源設備的每個區的亮 度)。在這種情況下，在圖像的明亮區中，平面光源設備的相應區 被力口亮，而在圖像的黑暗區中，平面光源設備的相應區被變暗，使
得能夠顯著改進彩色液晶顯示設備的對比率。此外，能夠減小平均 電功率消耗。在該技術中，減小平面光源設備的多個區之間的色彩
變化是很重要的。在GaN基半導體發光元件中，在製造期間，很容 易出現發光色的變化。但是，在實施例6中所使用的GaN基半導體 發光元件與在實施例1和2中所描述的GaN基半導體發光元件相 同，因此，能夠實現在多個區之間具有很小的發光色變化的平面光
密度(或驅動電流)的控制之外，通過控制驅動電流的脈沖寬度和 /或驅動電流的脈沖密度，能夠控制作為光源的GaN基半導體發光 元件的亮度(明度)。因此，能夠更加輕鬆可靠獨立動態地控制多 個劃分區的每一個。具體地，例如，通過驅動電流(工作電流)的 峰電流值可以控制平面光源設備的每個區的亮度，並且通過控制驅 動電流的脈衝寬度和/或脈衝密度，可以精確控制亮度。可替換地， 與此相反，通過控制驅動電流的脈衝寬度和/或脈衝密度，可以控制 整個平面光源設備的亮度，並且通過驅動電流(工作電流)的峰電 流值，可以4青確控制亮度。
實施例7
實施例7為實施例6的<奮改。實施例6涉及直下型平面光源i殳 備，而實施例7涉及側光型平面光源設備。圖25是示出了圖7的 彩色液晶顯示設備組件的概念圖。實施例7中的彩色液晶顯示設備 的示意性局部截面圖與圖24中所示的示意性局部截面圖相同。實施例7的彩色液晶顯示設備組件300A包括透射彩色液晶顯 示設備310 (包括(a)具有透明的第一電才及324的前面板320, (b) 具有透明的第二電極334的背面板330以及(c)在前面板320與 背面板330之間所放置的液晶材料327 );以及(d )由導光板370 和光源360所構成並且將光從背面板側施加於彩色液晶顯示設備 310的平面光源設備(側光型背光)350。配置導光板370，使其面 向背面糹反330。
光源360例如由紅色發光AlGalnP基半導體發光元件、綠色發
構成。圖25中沒有示出這些半導體發光元件。作為綠色發光GaN
實施例1或2中所描述的相同的GaN基半導體發光元件。此外，構 成彩色液晶顯示設備310的前面板320和背面板330能夠具有與參 照圖24所述的實施例6的前面玲反320和背面^反330的構成和結構 相同的構成和結構，因此，將省略對其的詳細描述。
例如，由聚碳酸酯樹脂所構成的導光糹反370具有第一面(底面) 371、與第一面371相對的第二面(頂面)373、第一側面374、第 二側面375、與第一側面374相對的第三側面376、以及與第二側 面375相對的第四側面。更具體地說，導光板370整體上具有楔狀 截頂四角錐形狀。截頂四角錐的兩個相對側面相應於第一面371和 第二面373,並且截頂四角錐的底面相應於第一側面374。第一面 371具有凸凹部372。當沿著^f艮想面來切割導光板370時，所述W支 象面在至第一面371的入射光方向上延伸並且垂直於第一面371, 連續凹凸部的截面形狀為三角形。即，在第一面371上所提供的凹 凸部372為稜柱形的。導光板370的第二面373可以為平滑面(即， 鏡面)，或者可以提供具有漫射效果的噴砂不規則狀(blast irregularity )(即，孩丈凹凸面)。配置反射構4牛381， 4吏其面嚮導光4反 370的第一面371。配置彩色液晶顯示設備310，使其面嚮導光板370的第二面373。此外，在彩色液晶顯示設備310與導光板370 的第二面373之間配置漫射片382和稜鏡片383。從光源360所發 射的光/人第 一側面374 (例如，相應於截頂四角4,的底面的表面) 進入導光板370，通過與第一面371上的凹凸部372的碰撞被散射， 乂人第一面371 ^皮發射，^皮反射構4牛381反射，再次進入第一面371, 乂人第二面373^皮發射，經過漫射片382和稜4竟片383，隨後#1施加 於彩色液晶顯示設備310。
已經根據優選實施例描述了本發明。但是，本發明不限於這些 實施例。在實施例中所描述的GaN基半導體發光元件，以及其中具 有GaN基半導體發光元件的發光元件組件、發光裝置、圖像顯示裝 置、平面光源設備、或彩色液晶顯示設備組件的構成和結構僅作為 示例，並且構成這些器件的構件、材並牛等也〗又為示例。可以進4亍適 當的替換。在GaN基半導體發光元件中的沉積順序可以顛倒。直視 型圖像顯示裝置可以被設計為這樣一種圖像顯示裝置，其中，圖像 被投影在人的視網膜上。GaN基半導體發光元件可以構成半導體激 光器。
本領域技術人員應當理解，可以才艮據設計要求和其他因素進行 各種變更、組合、子組合以及改變，只要它們在所附權利要求或其 等同替換的範圍內。
權利要求
1. 一種GaN基半導體發光元件，包括(A)n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B)活性層；(C)p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D)第一電極，電連接至所述第一GaN基化合物半導體層；(E)第二電極，電連接至所述第二GaN基化合物半導體層；(F)雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性層；以及(G)層壓結構，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述層壓結構以從所述活性層側的順序被配置在所述活性層與所述第二GaN基化合物半導體層之間；並且所述層壓結構包括至少一個層壓單元，在該層壓單元中，以從所述活性層側的順序堆疊p型導電型的GaN基化合物半導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層。
2. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，構成 所述層壓單元的所述p型導電型的GaN基化合物半導體層和 未摻雜的GaN基化合物半導體層具有相同的組分。
3. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，構成 所述層壓單元的所述未摻雜的GaN基化合物半導體層包括組 分包含銦的GaN基化合物半導體層。
4. 根據權利要求3所述的GaN基半導體發光元件，其中，構成 所述層壓單元的所述未摻雜的GaN基化合物半導體層具有三 層結構，包括與構成所述層壓單元的p型導電型的所述GaN 基化合物半導體層具有相同組分的第一層；與所述第一層具有 相同組分並進一步包含銦的第二層；以及與所述第一層具有相 同組分的第三層。
5. 根據權利要求4所述的GaN基半導體發光元件，其中，構成 所述層壓單元的所述未4參雜的GaN基化合物半導體層具有三 層結構，包括由未摻雜的GaN所構成的所述第一層；由未 摻雜的InxGa(1-x)N (其中，0<x^0.3)所構成的所述第二層； 以及由未4參雜的GaN所構成的所述第三層。
6. 根據權利要求5所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 活性層包括InyGa(1-y)N層，並且x S y。
7. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 層壓結構包4舌1 - 10個層壓單元。
8. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，構成 所述層壓單元的p型導電型的所述GaN基化合物半導體層具 有1 x 1018/cm3 ~ 4 x 102°/cm3的p型雜質濃度。
9. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，構成 所述層壓單元的p型導電型的所述GaN基化合物半導體層的 厚度在兩原子層厚度至50 nm的範圍內，並且構成所述層壓單元的所述未摻雜的GaN基化合物半導體層的厚度在兩原子層 厚度至50 nm的範圍內。
10. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 層壓結構的厚度在5 nm ~ 200 nm的範圍內。
11. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，施加 於所述活性層的電流密度為50A/cn^以上。
12. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 ;舌寸生層的面禾口、為1 x l(T12 m2 ~ 1 x l(T8 m2。
13. 根據權利要求1所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 GaN基半導體發光元件的厚度為1 x It)—7 m ~ 1 x 10—5 m。
14. 一種GaN基半導體發光元件，包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F )雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述第三GaN基化合物半 導體層以從所述活性層側的順序#皮配置在所述活性層與所述 第二GaN基化合物半導體層之間；並且在所述第三GaN基化合物半導體層的更接近於所述第二 GaN基化合物半導體層的一側配置至少一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層。
15. 才艮據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 p型導電型的第三GaN基化合物半導體層與在所述第三GaN 基化合物半導體層上所配置的所述未摻雜的GaN基化合物半 導體層具有相同組分。
16. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，在所 述第三GaN基化合物半導體層上所配置的所述未摻雜的GaN 基化合物半導體層包括組分包含銦的GaN基化合物半導體層。
17. 根據權利要求16所述的GaN基半導體發光元件，其中，在所 述第三GaN基化合物半導體層上所配置的所述未摻雜的GaN 基化合物半導體層具有三層結構，包括與所述p型導電型的 第三GaN基化合物半導體層具有相同組分的第一層；與所述 第 一層具有相同組分並進一步包含銦的第二層；以及與所述第 一層具有相同組分的第三層。
18. 根據權利要求17所述的GaN基半導體發光元件，其中，在所 述第三GaN基化合物半導體層上所配置的所述未摻雜的GaN 基化合物半導體層具有三層結構，包括由未摻雜GaN所構 成的所述第一層；由未摻雜InxGa(!-x)N(其中，0〈x^0.3)所 構成的所述第二層；以及由未一參雜GaN所構成的所述第三層。
19. 4艮據4又利要求18所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 活性層包括InyGa(1_y)N層，並且x S y 。
20. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，在所 述第三GaN基化合物半導體層上配置1 ~ 10個未摻雜的GaN 基化合物半導體層。
21. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 第三GaN基化合物半導體層具有1 x 1018/cm3~4 x 102G/cm3 的p型雜質濃度。
22. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，在所 述第三GaN基化合物半導體層上所配置的所述未摻雜的GaN 基化合物半導體層的厚度在兩原子層厚度至50 nm的範圍內， 並且所述第三GaN基化合物半導體層的厚度在5 nm ~ 200 nm 的範圍內。
23. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，施加 於所述活性層的電流密度為50A/cm2以上。
24. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 活4生層的面積、為1 x l(T12 m2 ~ 1 x 10-8 m2。
25. 根據權利要求14所述的GaN基半導體發光元件，其中，所述 GaN基半導體發光元件的厚度為1 x It)-7 m ~ 1 x l(T5 m。
26. —種發光元件組件，包4舌GaN基半導體發光元件，配置在支撐構件上， 其中，所述GaN基半導體發光元件包括 (A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) 層壓結構，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述層壓結構以從所述活 性層側的順序被配置在所述活性層與所述第二 GaN基化合物 半導體層之間；並且所述層壓結構包括至少一個層壓單元，在該層壓單元中， 以從所述活性層側的順序堆疊p型導電型的GaN基化合物半 導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層。
27.—種發光元件組件，包括GaN基半導體發光元件，配置在支撐構件上， 其中，所述GaN基半導體發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述第三GaN基化合物半 導體層以^^人所述活性層側的順序^皮配置在所述活性層與所述第二GaN基化合物半導體層之間；並且在所述第三GaN基化合物半導體層的更接近於所述第二 GaN基化合物半導體層的 一側配置至少 一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層。
28.—種發光裝置，包括(a) GaN基半導體發光元件；以及(b )色彩轉換材料，被來自所述GaN基半導體發光元件 的發射光激勵，乂人而發射具有與所述發射光不同波長的光，其中，所述GaN基半導體發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) 層壓結構，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述層壓結構以乂人所述活 性層側的順序被配置在所述活性層與所述第二 GaN基化合物 半導體層之間；並且所述層壓結構包括至少一個層壓單元，在該層壓單元中， 以從所述活性層側的順序堆疊p型導電型的GaN基化合物半 導體層和未4參雜的GaN基化合物半導體層。
29.—種發光裝置，包括(a) GaN基半導體發光元件；以及(b )色彩轉換材料，被來自所述GaN基半導體發光元件 的發射光激勵，從而發射具有與所述發射光不同波長的光，其中，所述GaN基半導體發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述第三GaN基化合物半 導體層以從所述活性層側的順序^皮配置在所述活性層與所述 第二GaN基化合物半導體層之間；並且在所述第三GaN基化合物半導體層的更接近於所述第二 GaN基化合物半導體層的一側配置至少一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層。
30.—種GaN基半導體發光元件的製造方法，所述GaN基半導體 發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電才及，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) 層壓結構，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述層壓結構以從所述活 性層側的順序4皮配置在所述活性層與所述第二 GaN基化合物 半導體層之間，所述層壓結構包括至少一個層壓單元，在該層壓單元中，以從所述活性層側的順序堆疊p型導電型的GaN基化合物半 導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層，構成所述層壓單元的所述未摻雜的GaN基化合物半導體 層包括組分包含銦的GaN基化合物半導體層，並且所述方法包4舌順次形成所述第一 GaN基化合物半導體層、所述活性層、 所述雜質擴散阻擋層、所述層壓結構、以及所述第二GaN基 化合物半導體層，其中，以比在所述活性層中形成組分包含銦的所述GaN 基化合物半導體層的溫度更高的溫度，來形成在構成所述層壓 單元的所述未摻雜GaN基化合物半導體層中組分包含銦的所 述GaN基化合物半導體層。
31.—種GaN基半導體發光元件的製造方法，所述GaN基半導體 發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F )雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述第三GaN基化合物半 導體層以從所述活性層側的順序^皮配置在所述活性層與所述 第二 GaN基化合物半導體層之間，在所述第三GaN基化合物半導體層的更接近於所述第二 GaN基化合物半導體層的一側配置至少一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層，在所述第三GaN基化合物半導體層上所配置的所述未摻 半導體層，並且所述方法包4舌順次形成所述第一 GaN基化合物半導體層、所述活性層、 所述雜質擴散阻擋層、所述第三GaN基化合物半導體層、以 及所述第二 GaN基化合物半導體層，其中，以比在所述活性層中形成組分包含銦的所述GaN 基化合物半導體層的溫度更高的溫度，來形成在所述第三 GaN基化合物半導體層上所配置的所述未摻雜的GaN基化合
32.—種GaN基半導體發光元件的驅動方法，所述GaN基半導體 發光元件包括「(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) 層壓結構，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述層壓結構以從所述活 性層側的順序被配置在所述活性層與所述第二 GaN基化合物 半導體層之間，並且所述層壓結構包4舌至少一個層壓單元，在該層壓單元中， 以乂人所述活性層側的順序堆疊p型導電型的GaN基化合物半 導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層，所述方法包4舌對所述活性層施加電流密度為50 A/cm2以上的電流。
33.—種GaN基半導體發光元件的驅動方法，所述GaN基半導體 發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F) 雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述第三GaN基化合物半 導體層以從所述活性層側的順序被配置在所述活性層與所述 第二GaN基化合物半導體層之間，並且在所述第三GaN基化合物半導體層的更接近於所述第二 GaN基化合物半導體層的一側配置至少一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層，所述方法包括對所述活性層施力n電流密度為50 A/cm2以上的電流。
34.—種圖像顯示裝置，包括GaN基半導體發光元件用於顯示圖像，其中，所述GaN基半導體發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F )雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G)層壓結構，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述層壓結構以從所述活 性層側的順序糹皮配置在所述活性層與所述第二 GaN基化合物 半導體層之間，並且所述層壓結構包4舌至少一個層壓單元，在該層壓單元中， 以從所述活性層側的順序堆疊p型導電型的GaN基化合物半 導體層和未摻雜的GaN基化合物半導體層。
35.—種圖像顯示裝置，包括GaN基半導體發光元件，用於顯示 圖像，其中，所述GaN基半導體發光元件包括(A) n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B) 活性層；(C) p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D) 第一電極，電連接至所述第一 GaN基化合物半導體層；(E) 第二電極，電連接至所述第二 GaN基化合物半導體層；(F )雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體 所構成，所述雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進所述活性 層；以及(G) p型導電型的第三GaN基化合物半導體層，其中，所述雜質擴散阻擋層和所述第三GaN基化合物半 導體層以乂人所述活性層側的順序^皮配置在所述活性層與所述 第二GaN基化合物半導體層之間，並且在所述第三GaN基化合物半導體層的更接近於所述第二 GaN基化合物半導體層的一側配置至少一個未摻雜的GaN基 化合物半導體層。
全文摘要
本發明涉及GaN基半導體發光元件及其製造方法和驅動方法、發光元件組件、發光裝置及圖像顯示裝置。所述GaN基半導體發光元件，包括(A)n型導電型的第一GaN基化合物半導體層；(B)活性層；(C)p型導電型的第二GaN基化合物半導體層；(D)第一電極，電連接至第一GaN基化合物半導體層；(E)第二電極，電連接至第二GaN基化合物半導體層；(F)雜質擴散阻擋層，由未摻雜的GaN基化合物半導體所構成，該雜質擴散阻擋層防止p型雜質擴散進活性層；以及(G)層壓結構或p型導電型的第三GaN基化合物半導體層。雜質擴散阻擋層和層壓結構或p型導電型的第三GaN基化合物半導體層以從活性層側的順序被配置在活性層與第二GaN基化合物半導體層之間。
文檔編號G02F1/13357GK101533885SQ20091012713
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月13日 優先權日2008年3月14日
發明者內藤宏樹, 奧山浩之, 琵琶剛志, 西中逸平 申請人:索尼株式會社