TWI400821B - 氮化鎵系之半導體發光元件、發光元件組合、發光裝置、氮化鎵系之半導體發光元件之製造方法、氮化鎵系之半導體發光元件之驅動方法和影像顯示裝置 - Google Patents

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Description

氮化鎵系之半導體發光元件、發光元件組合、發光裝置、氮化鎵系之半導體發光元件之製造方法、氮化鎵系之半導體發光元件之驅動方法和影像顯示裝置
本發明係關於基於氮化鎵之半導體發光元件、各具有此一基於氮化鎵之半導體發光元件的發光元件組合和發光裝置、依據一具體實施例的此一基於氮化鎵之半導體發光元件之製造方法、此一基於氮化鎵之半導體發光元件之驅動方法和具有此一基於氮化鎵之半導體發光元件的影像顯示裝置。
本發明包含與2008年3月14日向日本專利局申請的日本專利申請案JP 2008-066595有關之標的，其全部內容係以引用方式併入本文中。
在具有由一基於氮化鎵(GaN)之化合物半導體構成之一作用層的發光元件(基於GaN之半導體發光元件)中，可藉由改變該化合物晶體組成物或該作用層之厚度來控制帶隙能量，並因而可實現在自紫外線至紅外線之一較寬範圍內的光發射波長。發射各種色彩之光的基於GaN之半導體發光元件已有市售並係用於各種應用，例如影像顯示裝置、照明裝置、測試裝置和滅菌光源。此外，藍紫光半導體雷射和發光二極體(LED)亦已開發並用作大容量光碟之寫入/讀取拾取器。
一般而言，一基於GaN之半導體發光元件具有其中n導電率類型之一第一基於GaN之化合物半導體層、一作用層和p導電率類型之一第二基於GaN之化合物半導體層係循 序堆疊之一結構。
在相關技術中，例如，具有包括一摻雜Mg的AlGaN層和一摻雜Mg的GaN層之一超晶格結構的第二基於GaN之化合物半導體層係形成於一作用層之上，該超晶格結構係經受均勻摻雜或調變摻雜。已報告具有一超晶格結構之此一第二基於GaN之化合物半導體層的形成具有增加電洞濃度的效應(例如，參考K.Kumakura和N.Kobayashi的Jpn.J.Appl.Phys.，第38卷(1999年)，第L1012頁；P.Kozodoy等人的Appl.Phys.Lett.75，2444(1999年)；以及P.Kozodoy等人的Appl.Phys.Lett.74，3681(1999年))。在此技術中，藉由由於應變力所致之壓電效應來二維地獲得高電洞濃度，並且已報告藉由最佳化該超晶格結構之週期，亦可相對於在該第二基於GaN之化合物半導體層之厚度方向上的導電來獲得相同效應(即，串聯電阻的減小)。
然而，在上面說明的超晶格結構中，增加該作用層中之電洞濃度的效應並不足夠，並且強烈需要用於實現更高光發射效率之一技術。
需要提供具有能夠增加光發射效率之一結構的基於GaN之半導體發光元件、各具有此一基於GaN之半導體發光元件的發光元件組合和發光裝置、依據一具體實施例的此一基於GaN之半導體發光元件之製造方法、此一基於GaN之半導體發光元件之驅動方法和具有此一基於GaN之半導體發光元件的影像顯示裝置。
依據本發明之一第一具體實施例或一第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件包括：(A)n導電率類型之一第一基於GaN之化合物半導體層；(B)一作用層；(C)p導電率類型之一第二基於GaN之化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電連接至該第一基於GaN之化合物半導體層；以及(E)一第二電極，其係電連接至該第二基於GaN之化合物半導體層，並且該基於GaN之半導體發光元件在該作用層與該第二基於GaN之化合物半導體層之間包括：(F)一雜質擴散防止層，其係由一未摻雜的基於GaN之化合物半導體構成，該雜質擴散防止層防止一p型雜質擴散至該作用層中；以及(G)依據該第一具體實施例的一層壓結構或(G)依據該第二具體實施例的p導電率類型之一第三基於GaN之化合物半導體層，其係以該順序自該作用層側佈置。
在依據該第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件中，該層壓結構包括至少一層壓單元，其中p導電率類型之一基於GaN之化合物半導體層和一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層係以該順序自該作用層側堆疊。
在依據該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件中，至少一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層係佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層的更接近該第二基於GaN之化合物半導體層之一側上。
依據本發明之一第一具體實施例的發光元件組合包括依據本發明之第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件，該基於GaN之半導體發光元件係佈置於一支撐部件 上。此外，依據本發明之一第二具體實施例的發光元件組合包括依據本發明之第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件，該基於GaN之半導體發光元件係佈置於一支撐部件上。
依據本發明之一第一具體實施例或一第二具體實施例的發光裝置包括：(a)一基於GaN之半導體發光元件；以及(b)一色彩轉換材料，其係藉由來自該基於GaN之半導體發光元件之發射光激發以發射具有與該發射光之波長不同之一波長的光。在依據該第一具體實施例之發光裝置中，該基於GaN之半導體發光元件係藉由依據該第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件予以構成。在依據該第二具體實施例之發光裝置中，該基於GaN之半導體發光元件係藉由依據該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件予以構成。
依據本發明之一第一具體實施例的影像顯示裝置包括用於顯示一影像之一基於GaN之半導體發光元件，並且該基於GaN之半導體發光元件係藉由依據該第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件予以構成。此外，依據本發明之一第二具體實施例的影像顯示裝置包括用於顯示一影像之一基於GaN之半導體發光元件，並且該基於GaN之半導體發光元件係藉由依據該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件予以構成。
當依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的影像顯示裝置係一彩色影像顯示裝置時，該影像顯示裝置包括發 射藍光之至少一第一發光元件、發射綠光之一第二發光元件和發射紅光之一第三發光元件。依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件應構成該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件之至少一者(一類型)。
在依據該第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件、依據該第一具體實施例之發光元件組合中的基於GaN之半導體發光元件、依據該第一具體實施例之發光裝置中的基於GaN之半導體發光元件或依據該第一具體實施例之影像顯示裝置中的基於GaN之半導體發光元件(下文中一般稱為"第一基於GaN之半導體發光元件")中，p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層和構成該層壓單元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可具有相同組成物。此外，在依據該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件、依據該第二具體實施例之發光元件組合中的基於GaN之半導體發光元件、依據該第二具體實施例之發光裝置中的基於GaN之半導體發光元件或依據該第二具體實施例之影像顯示裝置中的基於GaN之半導體發光元件(下文中一般稱為"第二基於GaN之半導體發光元件")中，p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層和佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可具有相同組成物。
在該第一基於GaN之半導體發光元件中，構成該層壓單元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可包括一基於 GaN之化合物半導體層，其組成物包含銦。此外，在該第二基於GaN之半導體發光元件中，佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可包括一基於GaN之化合物半導體層，其組成物包含銦。
在該第一基於GaN之半導體發光元件中，構成該層壓單元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層具有三層結構，其包括：一第一層，其具有與構成該層壓單元的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層相同的組成物；一第二層，其具有與該第一層相同並進一步包含銦的組成物；以及一第三層，其具有與該第一層相同的組成物。在此一情況下，構成該層壓單元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可具有三層結構，其包括由未摻雜的GaN構成之第一層、由未摻雜的Inx Ga(1-x) N(其中0<x0.3)構成之第二層和由未摻雜的GaN構成之第三層。此外，該作用層可包括一Iny Ga(1-y) N層，其中xy。
在該第二基於GaN之半導體發光元件中，佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可具有三層結構，其包括：一第一層，其具有與p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層相同的組成物；一第二層，其具有與該第一層相同並進一步包含銦的組成物；以及一第三層，其具有與該第一層相同的組成物。在此一情況下，佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層可具有三 層結構，其包括由未摻雜的GaN構成之第一層、由未摻雜的Inx Ga(1-x) N(其中0<x0.3)構成之第二層和由未摻雜的GaN構成之第三層。此外，該作用層可包括一Iny Ga(1-y) N層，其中xy。
在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第一基於GaN之半導體發光元件之每一者中，該層壓結構宜包括一至十個層壓單元。在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第二基於GaN之半導體發光元件之每一者中，較佳的係將一至十個未摻雜的基於GaN之化合物半導體層佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上。
在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第一基於GaN之半導體發光元件之每一者中，構成該層壓單元的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層較佳的係具有較佳係1×1018 /cm3 至4×1020 /cm3 之p型雜質濃度，且更佳係1×1019 /cm3 至2×1020 /cm3 之p型雜質濃度。在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第二基於GaN之半導體發光元件之每一者中，該第三基於GaN之化合物半導體層具有較佳係1×1018 /cm3 至4×1020 /cm3 之p型雜質濃度，且更佳係1×1019 /cm3 至2×1020 /cm3 之p型雜質濃度。
此外，在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第一基於GaN之半導體發光元件之每一者中，構成該層壓單元的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層的厚度可在二原子層厚度至50 nm之範圍內，構成該層壓單元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層的厚度可在二原子層厚度 至50 nm之範圍內，並且該層壓結構之厚度可在5 nm至200 nm之範圍內。在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第二基於GaN之半導體發光元件之每一者中，佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層的厚度可在二原子層厚度至50 nm之範圍內，並且該第三基於GaN之化合物半導體層的厚度可在5 nm至200 nm之範圍內。
此外，在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的第一基於GaN之半導體發光元件或第二基於GaN之半導體發光元件之每一者(下文中可一般稱為"基於GaN之半導體發光元件或類似者")中，施加至該作用層之一電流的密度(操作電流密度)較佳係50安培/cm2 或更多，更佳係100安培/cm2 或更多，且更佳係200安培/cm2 或更多。
在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的基於GaN之半導體發光元件或類似者中，該作用層之面積較佳係1×10-12 m2 至1×10-8 m2 ，且更佳係1×10-11 m2 至1×10-9 m2 。
在包括上面說明的較佳具體實施例和結構的基於GaN之半導體發光元件或類似者中，該基於GaN之半導體發光元件的厚度較佳係1×10-7 m至1×10-5 m，且更佳係1×10-6 m至1×10-5 m。
提供依據本發明之一第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件之一製造方法，該方法係包括依據該第一具體實施例之上面說明的較佳具體實施例或結構的基於GaN之半導體發光元件之任一者的製造方法，其中構成該層壓單 元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層包括一基於GaN之化合物半導體層，其組成物包含銦，並且該作用層包括一基於GaN之化合物半導體層，其組成物包含銦，該方法包括循序形成該第一基於GaN之化合物半導體層、該作用層、該雜質擴散防止層、該層壓結構和該第二基於GaN之化合物半導體層，其中在構成該層壓單元之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層中的組成物包含銦的基於GaN之化合物半導體層係以高於以其形成該作用層中的組成物包含銦的基於GaN之化合物半導體層的溫度之一溫度而予以形成。
提供依據本發明之一第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件之一製造方法，該方法係包括依據該第二具體實施例之上面說明的較佳具體實施例或結構的基於GaN之半導體發光元件之任一者的製造方法，其中佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層包括一基於GaN之化合物半導體層，其組成物包含銦，並且該作用層包括一基於GaN之化合物半導體層，其組成物包含銦，該方法包括循序形成該第一基於GaN之化合物半導體層、該作用層、該雜質擴散防止層、該第三基於GaN之化合物半導體層和該第二基於GaN之化合物半導體層，其中在佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層中的組成物包含銦的基於GaN之化合物半導體層係以高於以其形成該作用層中的組成物包含銦的基於GaN之化合物半導體層 的溫度之一溫度而予以形成。
提供依據本發明之一第一具體實施例的基於GaN之半導體發光元件之一驅動方法，該方法係包括依據該第一具體實施例之上面說明的較佳具體實施例或結構的基於GaN之半導體發光元件之任一者的驅動方法，該方法包括施加具有50安培/cm2 或更多(較佳係100安培/cm2 或更多、更佳係200安培/cm2 或更多)之一電流密度(操作電流密度)的電流至該作用層。
提供依據本發明之一第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件之一驅動方法，該方法係包括依據該第二具體實施例之上面說明的較佳具體實施例或結構的基於GaN之半導體發光元件之任一者的驅動方法，該方法包括施加具有50安培/cm2 或更多(較佳係100安培/cm2 或更多、更佳係200安培/cm2 或更多)之一電流密度(操作電流密度)的電流至該作用層。
應注意，該基於GaN之半導體發光元件的操作電流密度係定義為藉由將該操作電流值除以該作用層之面積(接面區域之面積)所獲得之值。即，市售基於GaN之半導體發光元件具有各種封裝形式，並且該等基於GaN之半導體發光元件的大小亦取決於應用或光量來改變。此外，標準驅動電流(操作電流)取決於該等基於GaN之半導體發光元件的大小來改變。因而，難以直接比較元件之間的性質之電流相依性。在本發明中，基於一般化之目的，替代該驅動電流值本身，表達該操作電流密度(測量單位：安培/cm2 )， 其係藉由將該驅動電流值除以該作用層之面積(接面區域之面積)來獲得。
在包括依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之較佳具體實施例或結構的基於GaN之半導體發光元件、發光元件組合、發光裝置、基於GaN之半導體發光元件的製造方法、基於GaN之半導體發光元件的驅動方法和影像顯示裝置之每一者中，該第一基於GaN之化合物半導體層、該第二基於GaN之化合物半導體層和該雜質擴散防止層之範例包括一GaN層、一AlGaN層、一InGaN層和一AlInGaN層。此外，按需要，此等化合物半導體層可包含硼(B)原子、鉈(Tl)原子、砷(As)原子、磷(P)原子和銻(Sb)原子。該作用層可具有(例如)一InGaN/GaN單量子井(QW)結構或一InGaN/GaN多量子井(MQW)結構。
在依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件的製造方法中，該第一基於GaN之化合物半導體層等係循序形成於一發光元件形成基板上。可使用的發光元件形成基板之範例包括一藍寶石基板、一GaAs基板、一GaN基板、一SiC基板、一氧化鋁基板、一ZnS基板、一ZnO基板、一AlN基板、一LiMgO基板、一LiGaO2 基板、一MgAl2 O4 基板、一InP基板、一Si基板，並且此等基板在其表面(主要表面)上具有一下層或一緩衝層。在依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件、依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之發光裝置中的基於GaN之半導體發光元件和 依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之影像顯示裝置中的基於GaN之半導體發光元件中，存在其中允許該發光元件形成基板保留之一情況與其中最終移除該發光元件形成基板之一情況。應注意，在後者情況下，該基於GaN之半導體發光元件係提供於該支撐部件上。
除上面說明的發光元件形成基板之範例以外，依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之發光元件組合中的支撐部件之範例還包括一玻璃基板、一金屬基板、一金屬薄片、一合金基板、一合金薄片、一陶瓷基板、一陶瓷薄片、一半導體基板、一塑膠基板、一塑膠薄片和一塑膠膜。該塑膠膜之範例包括一聚醚(PES)膜、一聚萘二甲酸乙二酯(PEN)膜、一聚醯亞胺(PI)膜和一聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。該支撐部件之其他範例包括上面說明的各種膜之任一者係接合至其之一玻璃基板和其上具有一聚醯亞胺樹脂層、一丙烯酸樹脂層、一聚苯乙烯樹脂層或一聚矽氧橡膠層之一玻璃基板。此外，可以一金屬基板或一塑膠基板來取代該玻璃基板。替代地，可在此等基板之表面上形成一絕緣膜。構成該絕緣膜之材料的範例包括：無機絕緣材料，例如基於氧化矽之材料、氮化矽(SiNY )和金屬氧化物高介電絕緣膜；以及有機絕緣材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯酚(PVP)和聚乙烯醇(PVA)。可結合使用此等材料。該等基於氧化矽之材料的範例包括氧化矽(SiOX )、氮氧化矽(SiON)、旋塗式玻璃(SOG)和基於低介電常數SiOX 之材料(例如，聚芳醚、環全氟碳聚合物、 苯環丁烯、環氟碳樹脂、聚四氟乙烯、氟化芳醚、氟化聚醯亞胺、非晶碳和有機SOG)。形成該絕緣膜之一方法的範例包括PVD方法、CVD方法、一旋塗方法、印刷方法、塗布方法、一浸沒方法、一鑄造方法和一噴灑方法。
在包括依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之上面說明的較佳具體實施例或結構的發光裝置(下文中可一般稱為"發光裝置")中，自該基於GaN之半導體發光元件發射的光之範例包括可見光、紫外線光和可見光與紫外線光之一結合。
在該發光裝置中，可採用一結構，其中自該基於GaN之半導體發光元件發射的光係藍光，而自該色彩轉換材料發射的光係選自由黃光、綠光和紅光組成之群組的至少一類型之光，並可採用一結構，其中自該基於GaN之半導體發光元件發射的光與自該色彩轉換材料發射的光(例如，黃色；紅色和綠色；黃色和紅色；或綠色、黃色和紅色)係混合以發射白光。藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的藍光激發以發射紅光的色彩轉換材料之特定範例包括紅色發光螢光粒子，且更明確地說包括(ME：Eu)S[其中ME表示選自由Ca、Sr和Ba組成之群組的至少一原子；下文同]、(M：Sm)x (Si,Al)12 (O,N)16 [其中M表示選自由Li、Mg和Ca組成之群組的至少一原子；下文同]、ME2 Si5 N8 ：Eu、(Ca：Eu)SiN2 和(Ca：Eu)AlSiN3 。藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的藍光激發以發射綠光的色彩轉換材料之特定範例包括綠色發光螢光粒子，且更明確地說包括 (ME：Eu)Ga2 S4 、(M：RE)x (Si,Al)12 (O,N)16 [其中RE表示Tb和Yb]、(M：Tb)x (Si,Al)12 (O,N)16 、(M：Yb)x (Si,Al)12 (O,N)16 和Si6-Z AlZ OZ N8-Z ：Eu。藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的藍光激發以發射黃光的色彩轉換材料之特定範例包括黃色發光螢光粒子，且更明確地說包括基於YAG(釔鋁石榴石)之螢光粒子。此等色彩轉換材料可以係單獨使用或用作兩個或兩個以上色彩轉換材料之一混合物。當使用兩個或兩個以上色彩轉換材料之一混合物時，可自該色彩轉換材料混合物發射除黃色、綠色和紅色以外之一色彩的光。明確地說，可採用一結構，其中發射青光。在此一情況下，可使用綠色發光螢光粒子(例如，LaPO4 ：Ce,Tb、BaMgAl10 O17 ：Eu,Mn、Zn2 SiO4 ：Mn、MgAl11 O19 ：Ce,Tb、Y2 SiO5 ：Ce,Tb或MgAl11 O19 ：CE,Tb,Mn)與藍色發光螢光粒子(例如，BaMgAl10 O17 ：Eu、BaMg2 Al16 O27 ：Eu、Sr2 P2 O7 ：Eu、Sr5 (PO4 )3 Cl：Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5 (PO4 )3 Cl：Eu或CaWO4 、CaWO4 ：Pb)之一混合物。
此外，藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的紫外線光激發以發射紅光的色彩轉換材料之特定範例包括紅色發光螢光粒子，且更明確地說包括Y2 O3 ：Eu、YVO4 ：Eu、Y(P,V)O4 ：Eu、3.5MgO．0.5MgF2 ．Ge2 ：Mn、CaSiO3 ：Pb,Mn、Mg6 AsO11 ：Mn、(Sr,Mg)3 (PO4 )3 ：Sn、La2 O2 S：Eu和Y2 O2 S：Eu。藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的紫外線光激發以發射綠光的色彩轉換材料之特定範例包括綠色發光螢光粒子，且更明確地說包括LaPO4 ：Ce,Tb、BaMgAl10 O17 ： Eu,Mn、Zn2 SiO4 ：Mn、MgAl11 O19 ：Ce,Tb、Y2 SiO5 ：Ce,Tb、MgAl11 O19 ：CE,Tb,Mn和Si6-Z AlZ OZ N8-Z ：Eu。藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的紫外線光激發以發射藍光的色彩轉換材料之特定範例包括藍色發光螢光粒子，且更明確地說包括BaMgAl10 O17 ：Eu、BaMg2 Al16 O27 ：Eu、Sr2 P2 O7 ：Eu、Sr5 (PO4 )3 Cl：Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5 (PO4 )3 Cl：Eu、CaWO4 和CaWO4 ：Pb。藉由自該基於GaN之半導體發光元件發射的紫外線光激發以發射黃光的色彩轉換材料之特定範例包括黃色發光螢光粒子，且更明確地說包括基於YAG之螢光粒子。此等色彩轉換材料可以係單獨使用或用作兩個或兩個以上色彩轉換材料之一混合物。當使用兩個或兩個以上色彩轉換材料之一混合物時，可自該色彩轉換材料混合物發射除黃色、綠色和紅色以外之一色彩的光。明確地說，可採用一結構，其中發射青光。在此一情況下，可使用綠色發光螢光粒子與藍色發光螢光粒子之一混合物。
該色彩轉換材料並不限於螢光粒子。該色彩轉換材料之其他範例包括發光粒子，其係由具有一量子井結構(例如，二維量子井結構、一維量子井結構(量子線)或零維量子井結構(量子點))之一間接轉變型矽材料構成，其中載波函數係定位使得載體如在直接轉變型材料中係有效轉換成光，因而使用一量子效應。已報告添加至一半導體材料的稀土原子藉由貝殼內轉變急劇地發射光，並且使用此一技術的發光粒子亦可予以使用。
包括依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之上面 說明的較佳具體實施例和結構的影像顯示裝置之範例(下文中可一般稱為"影像顯示裝置")包括具有下文說明之結構的影像顯示裝置。除非另外指定，可在該等影像顯示裝置之規格的基礎上決定構成一影像顯示裝置或一發光元件面板的基於GaN之半導體發光元件的數目。此外，可基於該影像顯示裝置之規格進一步提供一光閥。
(1)具有一第一結構之影像顯示裝置
一被動矩陣型或主動矩陣型、直視型影像顯示裝置，其包括(α)具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件的發光元件面板，其中該等基於GaN之半導體發光元件之每一者的發射狀態係藉由控制每一基於GaN之半導體發光元件的發射/非發射狀態以顯示一影像而予以直接視覺上觀察。
(2)具有一第二結構之影像顯示裝置
一被動矩陣型或主動矩陣型、投影型影像顯示裝置，其包括(α)具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件的發光元件面板，其中每一基於GaN之半導體發光元件的發射/非發射狀態係控制以藉由在一螢幕上投影來顯示一影像。
(3)具有一第三結構之影像顯示裝置
一彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一紅色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的紅色發光半導體發光元件(例如，基於AlGaInP之半導體發光元件或基於GaN之半導體發光元件；下文同)；(β)一綠色發光元件 面板，其具有配置成二維矩陣的綠色發光基於GaN之半導體發光元件；(γ)一藍色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的藍色發光基於GaN之半導體發光元件；以及(δ)一器件，其在一光學路徑中(例如，一分色稜鏡；下文同)收集自該紅色發光元件面板、該綠色發光元件面板和該藍色發光元件面板發射的光，其中控制該等紅色發光半導體發光元件、該等綠色發光基於GaN之半導體發光元件和該等藍色發光基於GaN之半導體發光元件之每一者的發射/非發射狀態。
(4)具有一第四結構之影像顯示裝置
一影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一基於GaN之半導體發光元件；以及(β)一光透射控制器[例如，一液晶顯示器件、一數位微鏡器件(DMD)或一矽上液晶(LCOS)器件；下文同]，其係用於控制自該基於GaN之半導體發光元件發射的光之透射/非透射之一光閥，其中自該基於GaN之半導體發光元件發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器來控制以顯示一影像。基於GaN之半導體發光元件的數目可在該影像顯示裝置之規格的基礎上予以決定，並可以係一個或兩個或兩個以上。此外，將自該基於GaN之半導體發光元件發射的光導引至該光透射控制器的器件(光導部件)之範例包括一光學導引部件、一微透鏡陣列、一鏡、一反射器板和一聚光透鏡。
(5)具有一第五結構之影像顯示裝置
一影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括(α)一發光元 件面板，其具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件；以及(β)一光透射控制器(光閥)，其控制自該等基於GaN之半導體發光元件發射的光之透射/非透射，其中自該等基於GaN之半導體發光元件發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器來控制以顯示一影像。
(6)具有一第六結構之影像顯示裝置
一彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括(α)一紅色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的紅色發光半導體發光元件，和一紅光透射控制器(光閥)，其控制自該紅色發光元件面板發射之光的透射/非透射；(β)一綠色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的綠色發光基於GaN之半導體發光元件，和一綠光透射控制器(光閥)，其控制自該綠色發光元件面板發射之光的透射/非透射；(γ)一藍色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的藍色發光基於GaN之半導體發光元件，和一藍光透射控制器(光閥)，其控制自該藍色發光元件面板發射之光的透射/非透射；以及(δ)一器件，其在一光學路徑中收集透射穿過該紅光透射控制器、該綠光透射控制器和藍光透射控制器的光，其中自該等發光元件面板之每一者發射的光之透射/非透射係藉由對應光透射控制器來控制以顯示一影像。
(7)具有一第七結構之影像顯示裝置
一場序彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一紅色發光半導體發光元件；(β)一綠色發光基於GaN之半導體發光元件；(γ)一藍色發光基於GaN之半導體發光 元件；(δ)一器件，其在一光學路徑中收集自該紅色發光半導體發光元件、該綠色發光基於GaN之半導體發光元件和該藍色發光基於GaN之半導體發光元件發射的光；以及(ε)一光透射控制器(光閥)，其控制自在該光學路徑中收集光的器件發射之光的透射/非透射，其中自該等發光元件之每一者發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器來控制以顯示一影像。
(8)具有一第八結構之影像顯示裝置
一場序彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一紅色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的紅色發光半導體發光元件；(β)一綠色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的綠色發光基於GaN之半導體發光元件；(γ)一藍色發光元件面板，其具有配置成二維矩陣的藍色發光基於GaN之半導體發光元件；(δ)一器件，其在一光學路徑中收集自該紅色發光元件面板、該綠色發光元件面板和該藍色發光元件面板發射的光；以及(ε)一光透射控制器(光閥)，其控制自在該光學路徑中收集光的器件發射之光的透射/非透射，其中自該等發光元件面板之每一者發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器來控制以顯示一影像。
(9)具有一第九結構之影像顯示裝置
一被動矩陣型或主動矩陣型、直視型彩色影像顯示裝置，其包括一第一發光元件、一第二發光元件和一第三發光元件，其中該等發光元件之每一者的發射狀態係藉由控 制每一發光元件的發射/非發射狀態以顯示一影像而予以直接視覺上觀察。
(10)具有一第十結構之影像顯示裝置
一被動矩陣型或主動矩陣型、投影型彩色影像顯示裝置，其包括一第一發光元件、一第二發光元件和一第三發光元件，其中每一發光元件的發射/非發射狀態係控制以藉由在一螢幕上投影來顯示一影像。
(11)具有一第十一結構之影像顯示裝置
一場序彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：發光元件單元，其係配置成二維矩陣；以及一光透射控制器(光閥)，其控制自該等發光元件單元發射之光的透射/非透射，其中每一發光元件單元中之一第一發光元件、一第二發光元件和一第三發光元件之每一者的發射/非發射狀態係藉由時間共用來控制，並且自該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件發射之光的透射/非透射係藉由該光透射控制器來控制以顯示一影像。
在依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件的製造方法中，較佳係滿足關係TMAX <1,350-0.75λ，且更佳滿足關係TMAX <1,250-0.75λ，以便防止對該作用層之熱損壞的發生，其中TMAX (℃)係在該層壓單元中或該第三基於GaN之化合物半導體層上和中之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層之每一者的晶體生長中之最大生長溫度，並且λ係該作用層之光發射波長。 由一基於GaN之化合物構成的各種層之形成方法的範例包 括金屬有機化學汽相沈積(MOCVD)、MBE和氫化物汽相沈積，其中一鹵素貢獻運輸或反應。
在MOCVD中，作為有機鎵來源氣體，可使用三甲基鎵(TMG)氣體或三乙基鎵(TEG)氣體，並且作為氮來源氣體，可使用氨氣或聯氨氣體。在n導電率類型之一基於GaN之化合物半導體層的形成中，例如，可添加矽(Si)作為一n型雜質(n型摻雜物)。在p導電率類型之一基於GaN之化合物半導體層的形成中，例如，可添加鎂(Mg)作為一p型雜質(n型摻雜物)。此外，當該基於GaN之化合物半導體層包括鋁(Al)或銦(In)作為一構成原子時，可使用三甲基鋁(TMA)氣體作為一Al來源並可使用三甲基銦(TMI)氣體作為一In來源。此外，可使用單矽烷氣體(SiH4 氣體)作為一Si來源，並可使用環戊二烯基鎂氣體、甲基環戊二烯基鎂或雙(環戊二烯基)鎂(Cp2 Mg)作為一Mg來源。此外，除Si以外，該n型雜質(n型摻雜物)之範例還包括Ge、Se、Sn、C和Ti。除Mg以外，該p型雜質(p型摻雜物)之範例包括Zn、Cd、Be、Ca、Ba和O。
電連接至p導電率類型之第二基於GaN之化合物半導體層的第二電極(或佈置於該接觸層上的第二電極)較佳係具有一單層結構或一多層結構，其包括選自由鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)和銀(Ag)組成之群組的至少一金屬。替代地，可使用一透明導電材料，例如氧化銦錫(ITO)。特定言之，較佳係使用可以高效率反射光的銀(Ag)、Ag/Ni或Ag/Ni/Pt。另一方面，電連接至n導 電率類型之第一基於GaN之化合物半導體層的第一電極較佳係具有一單層結構或一多層結構，其包括選自由金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)和銦(In)組成之群組的至少一金屬。 其範例包括Ti/Au、Ti/Al和Ti/Pt/Au。可藉由諸如真空沈積或濺鍍之物理汽相沈積(PVD)來形成該第一電極和該第二電極。該第一電極係電連接至該第一基於GaN之化合物半導體層，並且該第一電極可以係佈置於該第一基於GaN之化合物半導體層或可經由一導電材料層來連接至該第一基於GaN之化合物半導體層。同樣，該第二電極係電連接至該第二基於GaN之化合物半導體層，並且該第二電極可以係佈置於該第二基於GaN之化合物半導體層或可經由一導電材料層來連接至該第二基於GaN之化合物半導體層。
可在該第一電極和該第二電極之每一者上提供一墊電極以便實現至一外部電極或電路的電連接。該墊電極較佳係具有一單層結構或一多層結構，其包括選自由鈦(Ti)、鋁(Al)、鉑(Pt)、金(Au)和鎳(Ni)組成之群組的至少一金屬。該墊電極可具有一多層結構，例如Ti/Pt/Au或Ti/Au。
可藉由控制驅動電流之脈衝寬度、驅動電流之脈衝密度或藉由兩者之結合和除此之外還藉由驅動電流之峰值電流值來控制該基於GaN之半導體發光元件的光發射之數量(照度)。對此之原因係驅動電流之峰值電流值的改變僅略微影響該基於GaN之半導體發光元件的光發射波長。
明確地說，將說明一範例，其中在一基於GaN之半導體 發光元件中，I0 表示針對一特定光發射波長λ0 的驅動電流之峰值電流值，P0 表示驅動電流之脈衝寬度，並且TOP 表示該基於GaN之半導體發光元件或類似者之一個操作週期或在驅動依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件的方法中之一個操作週期。在此一情況下，(1)藉由控制(調整)驅動電流之峰值電流值I0 ，可控制來自該基於GaN之半導體發光元件的光發射之數量(照度)；以及(2)藉由控制驅動電流之脈衝寬度P0 (驅動電流之脈衝寬度控制)，可控制來自該基於GaN之半導體發光元件的光發射之數量(亮度或照度)；及/或(3)藉由控制在該基於GaN之半導體發光元件之一個操作週期TOP 中的具有脈衝寬度P0 的脈衝之數目(脈衝密度)(驅動電流之脈衝密度控制)，可控制來自該基於GaN之半導體發光元件的光發射之數量(亮度或照度)。
可藉由針對該基於GaN之半導體發光元件之一驅動電路來實現來自該基於GaN之半導體發光元件的光發射之數量的上面說明之控制，該驅動電路包括：(a)一脈衝驅動電流供應單元，其將脈衝驅動電流供應至該基於GaN之半導體發光元件；(b)一脈衝驅動電流設定單元，其設定該驅動電流之脈衝寬度和脈衝密度；以及(c)一單元，其設定該峰值電流值。
在該基於GaN之半導體發光元件、該發光元件組合、該發光裝置、該基於GaN之半導體發光元件的製造方法、該基於GaN之半導體發光元件的驅動方法和包括依據該第一 具體實施例或該第二具體實施例之較佳具體實施例或結構的影像顯示裝置之每一者中，該基於GaN之半導體發光元件可具有一面朝上結構(即，其中藉由該作用層產生之光係自該第二基於GaN之化合物半導體層發射之一結構)或一覆晶結構(即，其中藉由該作用層產生之光係自該第一基於GaN之化合物半導體層發射之一結構)。此外，可將該基於GaN之半導體發光元件設計成(例如)一貝殼形元件或一表面黏著型元件。
該基於GaN之半導體發光元件的特定範例包括一發光二極體(LED)和一半導體雷射(LD)。該基於GaN之半導體發光元件的結構和組態並不受特定限制，只要其多層結構具有一發光二極體結構或一雷射結構。此外，除包括基於GaN之半導體發光元件和色彩轉換材料之上面說明的發光裝置和影像顯示裝置(直視型或投影型)以外，還可將依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件應用於平面光源器件(背光)；包括彩色液晶顯示器件組合的液晶顯示器件組合；用於可變色彩照明的光源；顯示器；諸如汽車、電力列車、輪船和飛機之類的交通工具中之燈具和燈(例如，前燈、尾燈、第三刹車燈、小燈、方向燈、霧燈、內燈、儀錶板燈、提供於各種按鈕中的光源、目的地燈、緊急燈和緊急出口導引燈)；建築物中之各種燈具和燈(例如，室外燈、室內燈、照明設備、緊急燈和緊急出口導引燈)；街燈；交通信號、廣告顯示器、機器和裝置之各種指示燈具；隧道、地下通道和 類似者中之發光裝置和發光零件；諸如生物顯微鏡之類的各種測試裝置中的特殊照明；使用光之滅菌器；與光催化劑結合的除臭滅菌器；用於攝影和半導體微影術的曝光器件；以及用於調變光以發送資訊穿過空間、光纖或波導的器件。
當將依據該第一具體實施例或該第二具體實施例之一基於GaN之半導體發光元件應用於一平面光源器件時，如上面所說明，該光源包括：一第一發光元件，其發射藍光；一第二發光元件，其發射綠光；以及一第三發光元件，其發射紅光，並且依據該第一具體實施例或該第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件可構成該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件之至少一者(一類型)。本發明並不限於此。可藉由依據本發明之任何具體實施例的一個或兩個或兩個以上之發光裝置來構成該平面光源器件中之光源。該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件之每一者的數目可以係一個或兩個或兩個以上。該平面光源器件可以係兩個類型之平面光源器件(背光)之一者：一直接型平面光源器件，例如在日本未經審核實用新案申請公開案第63-187120號或日本未經審核專利申請公開案第2002-277870號中所揭示；以及一邊緣光型(亦稱為"側光型")平面光源器件，例如在日本未經審核專利申請公開案第2002-131552號中所揭示。基於GaN之半導體發光元件的數目係本質上任意的，並可在該平面光源器件之規格的基礎上予以決定。該第一發光元件、該第二發光元件 和該第三發光元件係配置以便面對一液晶顯示器件，並且一擴散板、包括一擴散薄片、一稜鏡薄片和一偏振轉換薄片之一光學功能薄片群組、和一反射薄片係置放在該液晶顯示器件與該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件之每一者之間。
依據本發明之第一具體實施例或第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件包括一層壓結構，其包括其中堆疊p導電率類型之一基於GaN之化合物半導體層和一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層的至少一層壓單元，或包括一第三基於GaN之化合物半導體層，其上於更接近該第二基於GaN之化合物半導體層之一側處佈置至少一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層。因此，可實現該基於GaN之半導體發光元件中之更高光發射效率。
將參考圖式以範例為基礎來說明本發明之具體實施例。
範例1
範例1係關於依據本發明之第一具體實施例和第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件，和依據本發明之第一具體實施例和第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件的驅動方法。圖1A係範例1中之一基於GaN之半導體發光元件的示意部分斷面圖，而圖1B顯示包括一第一基於GaN之化合物半導體層、一作用層、一層壓結構(一第三基於GaN之化合物半導體層)、一第二基於GaN之化合物半導體層等的結構。
範例1中的基於GaN之半導體發光元件(更明確地說，發光二極體)1包括：(A)n導電率類型之一第一基於GaN之化合物半導體層21；(B)一作用層23；(C)p導電率類型之一第二基於GaN之化合物半導體層22；(D)一第一電極31，其係電連接至該第一基於GaN之化合物半導體層21；以及(E)一第二電極32，其係電連接至該第二基於GaN之化合物半導體層22。
該基於GaN之半導體發光元件1在該作用層23與該第二基於GaN之化合物半導體層22之間進一步包括：(F)一雜質擴散防止層24，其係由一未摻雜的基於GaN之化合物半導體構成，該雜質擴散防止層24防止一p型雜質擴散至該作用層23中；以及(G)依據該第一具體實施例之一層壓結構40，或(G)依據該第二具體實施例的p導電率類型之一第三基於GaN之化合物半導體層50，其係以該順序自該作用層側佈置。
依據該第一具體實施例，該層壓結構40包括至少一層壓單元41，其中p導電率類型之一基於GaN之化合物半導體層42和一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層43係以該順序自該作用層側堆疊。明確地說，在範例1中該層壓結構40包括兩個層壓單元41。
依據該第二具體實施例，至少一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層53係佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層50的更接近該第二基於GaN之化合物半導體層22之一側上。在範例1中，提供兩個未摻雜的基於GaN之化合物半 導體層53。
在範例1中，構成該層壓單元41的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42和未摻雜的基於GaN之化合物半導體層43具有相同組成物，即GaN。同時，p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層50和佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層50上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層53具有相同組成物，即GaN。構成該層壓單元41的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42的p型雜質濃度或該第三基於GaN之化合物半導體層50之p型雜質濃度係1×1018 /cm3 至4×1020 /cm3 ，且明確地說係5×1019 /cm3 。
此外，構成該層壓單元41的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42的厚度係5 nm，構成該層壓單元41之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層43的厚度(或佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層50上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層53的厚度)係13 nm，並且該層壓結構40之厚度(或該第三基於GaN之化合物半導體層50的厚度)係36 nm(=18 nm×2)。此外，該作用層23的面積係4×10-10 m2 並且該基於GaN之半導體發光元件1的厚度係5×10-6 m。在圖式中，參考數字10表示一發光元件形成基板，而參考數字11表示一下層，其包括一緩衝層和佈置於其上之一未摻雜的GaN層。
在範例1中的基於GaN之半導體發光元件1中，具有50安培/cm2 或更多(較佳係100安培/cm2 或更多，且更佳係200安培/cm2 或更多)之一電流密度(操作電流密度)的電流係施加 至該作用層23。
下文將說明範例1中的一基於GaN之半導體發光元件的製造方法。
[步驟-100]
首先，使用其主要表面係C平面之一藍寶石基板來作為該發光元件形成基板10。使該發光元件形成基板10在由氫構成之一載體氣體中以一1,050℃之基板溫度經受清洗10分鐘，並接著將該基板溫度減小至500℃。藉由在該發光元件形成基板10上經由MOCVD之晶體生長來形成由具有一30 nm之厚度的低溫GaN構成之一緩衝層，在該MOCVD中供應作為一鎵來源之三甲基鎵(TMG)氣體同時供應作為一氮來源之氨氣，並接著停止供應TMG氣體。在將該基板溫度增加至1,020℃之後，重新開始供應TMG氣體。因而，藉由在該緩衝層上之晶體生長來形成具有一1 μm的厚度之一未摻雜的GaN層。藉此，獲得一下層11。隨後，開始供應作為一矽來源之單矽烷氣體(SiH4 氣體)。因而，藉由在構成該下層11之未摻雜的GaN層上之晶體生長來形成由具有一3 μm之厚度之摻雜Si的GaN(GaN：Si)構成的n導電率類型之一第一基於GaN之化合物半導體層21。摻雜濃度係大約5×1018 /cm3 。
[步驟-110]
接著，停止供應TMG氣體和SiH4 氣體，將該載體氣體自氫氣切換至氮氣，並將該基板溫度減小至750℃。使用三乙基鎵(TEG)氣體來作為一Ga來源並使用三甲基銦(TMI)氣 體來作為一In來源。藉由切換該閥，供應此等氣體。藉此，形成一作用層23，其具有包括由InGaN構成之井層和由GaN構成之阻障層的多量子井結構。可使該基板溫度在該晶體生長期間波動。該井層中的In之組成比例係(例如)0.23，其對應於一520 nm之光發射波長λ。可依據所需光發射波長來決定該井層中的In之組成比例。此處，井層的數目係五，並且阻障層的數目係四。
[步驟-120]
在完成具有該多量子井結構之作用層23的形成之後，生長由具有一5 nm之厚度之未摻雜的GaN構成的一雜質擴散防止層24同時增加該基板溫度至800℃。
[步驟-130]
隨後，將該基板溫度保持於800℃，開始供應作為一Mg來源之雙(環戊二烯基)鎂(Cp2 Mg)氣體。因而，以一5 nm之厚度來生長p導電率類型之一基於GaN的化合物半導體層42(明確地說，摻雜Mg的GaN層42)。接下來，在其中停止供應Cp2 Mg氣體的狀態中，以一13 nm之厚度來生長一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層43(明確地說，未摻雜的GaN層43)。以此一方式，重複生長具有一5 nm之厚度的摻雜Mg的GaN層42和具有一13 nm之厚度的未摻雜的GaN層43兩次。Mg的摻雜濃度係大約5×1019 /cm3 。藉此，可獲得一層壓結構40，其包括至少一層壓單元41，其中p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42和未摻雜的基於GaN之化合物半導體層43係以該順序自該作用層側堆疊。 替代地，可獲得一第三基於GaN之化合物半導體層50，其在更接近該第二基於GaN之化合物半導體層22之側上具有至少一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層53(未摻雜的GaN層53)。
[步驟-140]
接著，停止供應TEG氣體和Cp2 Mg氣體，將該載體氣體自氮切換至氫，並將該基板溫度增加至850℃。藉由開始供應TMG氣體和Cp2 Mg氣體，藉由晶體生長來形成由具有一100 nm之厚度的摻雜Mg的GaN(GaN：Mg)構成之一第二基於GaN之化合物半導體層22。摻雜濃度係大約5×1019 /cm3 。接著，藉由晶體生長來形成由InGaN構成之一接觸層(未顯示)。停止供應TMG氣體和Cp2 Mg氣體，並減小該基板溫度。於600℃之基板溫度停止供應氨氣，並將該基板溫度減小至室溫以完成該晶體生長。
相對於在生長該作用層23之後的基板溫度TMAX ，滿足關係TMAX <1,350-0.75λ(℃)，並較佳係滿足關係TMAX <1,250-0.75λ(℃)。藉由在生長該作用層23之後使用此一基板溫度TMAX ，如在日本未經審核專利申請公開案第2002-319702號中所說明，可防止該作用層23係熱劣化。
[步驟-150]
在完成該晶體生長之後，在一氮氣大氣中於800℃實行退火處理十分鐘以活化該p型雜質(p型摻雜物)。
[步驟-160]
隨後，如在普通LED晶圓程序和晶片形成程序中，形成 一保護膜(未顯示)、藉由微影蝕刻、蝕刻及金屬汽相沈積來形成一第二電極32和一第一電極31，並藉由切割來形成晶片，隨後係樹脂模製和封裝。因而，可製造範例1中的一基於GaN之半導體發光元件1(例如，各種類型之發光二極體之任一者，例如貝殼形發光二極體和表面黏著型發光二極體)。
在比較範例1中，製造一基於GaN之半導體發光元件，其中在一雜質擴散防止層24上直接形成一第二基於GaN之化合物半導體層22而不形成一層壓結構40(或包括一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層53的一第三基於GaN之化合物半導體層50)(參考圖26)。
相對於在範例1或下文將說明的範例2和比較範例1之每一者中的基於GaN之半導體發光元件，基於評估之目的，使用微影術和蝕刻，該第一基於GaN之化合物半導體層21係部分曝露，由Ag/Ni構成之一第二電極32係形成於該第二基於GaN之化合物半導體層22上，並且由Ti/Al構成之一第一電極31係形成於該第一基於GaN之化合物半導體層21上。探針針係與該第一電極和該第二電極接觸。一驅動電流係施加至該發光元件，並且自該發光元件形成基板10之後表面發射的光係偵測。圖2係顯示該評估程序之概念圖，其中省略該層壓結構40等。
圖4A係顯示範例1與比較範例1之每一者中的操作電流密度(安培/cm2 )與光發射效率(瓦特/安培)之間的關係之圖表。從該圖表可明白，與比較範例1相比較，範例1於相同 操作電流密度具有確實增加之一光發射效率。在自一般LED操作電流密度(30安培/cm2 )至高操作電流密度(300安培/cm2 )的整個操作電流密度範圍內可確認光發射效率的增加。在範例1和比較範例1之每一者或下文說明的範例2中，光發射波長係520 nm。
如上面所說明，藉由如範例1在該作用層23與該第二基於GaN之化合物半導體層22之間形成具有該未摻雜的基於GaN之化合物半導體層43之層壓結構40(或包括該未摻雜的基於GaN之化合物半導體層53之第三基於GaN之化合物半導體層50)，假定該作用層中的電洞濃度增加，並可在自低操作電流密度至高操作電流密度之範圍內實現高光發射效率。
範例2
範例2係關於範例1中的基於GaN之半導體發光元件之一修改，並係關於依據本發明之第一具體實施例和第二具體實施例的基於GaN之半導體發光元件之製造方法。
圖3顯示包括一第一基於GaN之化合物半導體層、一作用層、一層壓結構(一第三基於GaN之化合物半導體層)、一第二基於GaN之化合物半導體層等之一結構。在範例2中的基於GaN之半導體發光元件1中，構成一層壓單元141之一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143包括其組成物包含銦之一基於GaN之化合物半導體層(明確地說，一InGaN層)，或佈置於一第三基於GaN之化合物半導體層150上之一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153包括其 組成物包含銦之一基於GaN之化合物半導體層(明確地說，一InGaN層)。
替代地，構成該層壓單元141之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143具有三層結構，其包括：一第一層143A，其具有與構成該層壓單元141的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42相同的組成物；一第二層143B，其具有與該第一層143A相同並進一步包含銦的組成物；以及一第三層143C，其具有與該第一層143A相同的組成物。明確地說，構成該層壓單元141之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143具有三層結構，其包括由未摻雜的GaN構成之第一層143A、由未摻雜的Inx Ga(1-x) N(其中0<x0.3)構成之第二層143B和由未摻雜的GaN構成之第三層143C。此外，該作用層23包括一Iny Ga(1-y) N層，其中xy。
同時，佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層150上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153具有三層結構，其包括：一第一層153A，其具有與p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層150相同的組成物；一第二層153B，其具有與該第一層153A相同並進一步包含銦的組成物；以及一第三層153C，其具有與該第一層153A相同的組成物。明確地說，佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層150上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153具有三層結構，其包括由未摻雜的GaN構成之第一層153A、由未摻雜的Inx Ga(1-x) N(其中0<x0.3)構成之第二層 153B和由未摻雜的GaN構成之第三層153C。此外，該作用層23包括一Iny Ga(1-y) N層，其中xy。
更明確地說，在範例2中，x=0.23並且y=0.20。此外，可藉由以高於形成該作用層23中的其組成物包含銦之基於GaN之化合物半導體層(明確地說，井層)之溫度的溫度來形成構成該層壓單元141之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143中的其組成物包含銦之基於GaN之化合物半導體層(第二層143B)來實現In含量的差異。替代地，可藉由以高於形成該作用層23中的其組成物包含銦之基於GaN之化合物半導體層(明確地說，井層)之溫度的溫度來形成佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層150上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153中的其組成物包含銦之基於GaN之化合物半導體層(第二層153B)來實現In含量的差異。當滿足關係xy時，該第二層143B或153B之帶隙增加，並因此，在該作用層23中產生的光更不容易係藉由該第二層143B或153B吸收。
下文將說明範例2中的一基於GaN之半導體發光元件的製造方法。所得基於GaN之半導體發光元件1整體上具有與圖1A所示之結構實質上相同的結構。
[步驟-200]
首先，如範例1之[步驟-100]，在一發光元件形成基板10上形成一下層11和一第一基於GaN之化合物半導體層21。此外，如範例1之[步驟-110]至[步驟-120]，形成一作用層23和一雜質擴散防止層24。
[步驟-210]
接下來，藉由開始供應作為一Mg來源之Cp2 Mg氣體，以一5 nm之厚度來生長p導電率類型之一基於GaN之化合物半導體層42(明確地說，摻雜Mg的GaN層42)或一第三基於GaN之化合物半導體層150。接下來，在其中停止供應Cp2 Mg氣體之狀態中，以一5 nm之厚度來生長一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層(具有與構成該層壓單元141的p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42相同的組成物之一第一層143A或具有與p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層150相同的組成物之一第一層153A)。接著，藉由開始供應作為一In來源之三甲基銦(TMI)氣體，以一3 nm之厚度來生長一InGaN層(具有與該第一層143A相同並進一步包含銦的組成物之一第二層143B，或具有與該第一層153A相同並進一步包含銦的組成物之一第二層153B)。接下來，在其中停止供應TMI氣體之狀態下，以一5 nm之厚度來生長一GaN層143C(具有與該第一層143A相同的組成物之一第三層143C或具有與該第一層153A相同的組成物之一第三層153C)。應注意，在生長該第一層143A或153A、該第二層143B或153B和該第三層期間的基板溫度係設定於760℃。此溫度係高於750℃，其係在生長該作用層23期間的基板溫度。因此，由InGaN構成之第二層143B或153B中的In之組成比例係0.2。Mg的摻雜濃度係大約5×1019 /cm3 。
以此一方式，以比形成該作用層23中的基於GaN之化合 物半導體層(其組成物包含銦)的溫度(明確地說，在範例2中係750℃)高之一溫度(明確地說，在範例2中係760℃)，形成構成該層壓單元141之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143中的其組成物包含銦之基於GaN之化合物半導體層(第二層143B)或形成佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層150上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153中的其組成物包含銦之基於GaN之化合物半導體層(第二層153B)。
重複生長具有一5 nm之厚度的摻雜Mg的GaN層42和具有一13 nm之厚度的未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143兩次。藉此，可獲得一層壓結構140，其包括至少一層壓單元141，其中p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層42和未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143係以該順序自該作用層側堆疊。替代地，可獲得一第三基於GaN之化合物半導體層150，其在更接近該第二基於GaN之化合物半導體層22之側上具有至少一未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153(未摻雜的GaN層153)。
[步驟-220]
隨後，藉由實施與範例1之[步驟-140]至[步驟-160]相同的步驟，可製造範例2中之一基於GaN之半導體發光元件1(例如，各種類型之發光二極體之任一者，例如貝殼形發光二極體和表面黏著型發光二極體)。
圖4B係顯示範例2與比較範例1之每一者中的操作電流密度(安培/cm2 )與光發射效率(瓦特/安培)之間的關係之圖 表。從該圖表可明白，與範例1和比較範例1相比較，範例2於相同操作電流密度具有進一步增加之一光發射效率。在自一般LED操作電流密度(30安培/cm2 )至高操作電流密度(300安培/cm2 )的整個操作電流密度範圍內可確認光發射效率的增加。
在範例2中，構成該層壓單元141之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層143包括其組成物包含銦的基於GaN之化合物半導體層(第二層143B)，或佈置於該第三基於GaN之化合物半導體層150上之未摻雜的基於GaN之化合物半導體層153包括其組成物包含銦的基於GaN之化合物半導體層(第二層153B)。此一第二層143B或153B由於其包含銦之組成物而具有比該第一層143A或153A和該第三層143C或153C窄之一帶隙，並因而可保持一高電洞濃度。因此，可進一步增加該作用層中的電洞濃度。因此，在範例2的基於GaN之半導體發光元件1中，可於與範例1相比較相同的操作電流密度實現一更高的光發射效率。
在範例2中，該光發射效率係相對於包括分別具有1.5 nm、3 nm及6 nm之厚度的第二層143B或153B的基於GaN之半導體發光元件而予以測量。該光發射效率亦係相對於其中該第二層143B或153B的厚度係設定於0 nm之一基於GaN之半導體發光元件而予以測量(此基於GaN之半導體發光元件具有與範例1中說明的基於GaN之半導體發光元件的結構實質上相同的結構)。圖5的圖表顯示該等測量結果。與其中該第二層143B或153B的厚度係0 nm之情況(圖 表中藉由中空菱形繪示之曲線)相比較，其中該第二層143B或153B之厚度係設定於1.5 nm的情況(藉由中空三角形繪示之曲線)、其中該第二層143B或153B之厚度係設定於3 nm的情況(藉由交叉標記繪示之曲線)及其中該第二層143B或153B之厚度係設定於6 nm的情況(藉由加號標記繪示之曲線)之每一者具有增加的光發射效率。在圖5所示之結果的基礎上，據信該第二層143B或153B之最佳厚度係1 nm至5 nm。
範例3
範例3係關於依據本發明之第一具體實施例和第二具體實施例的發光元件組合與依據本發明之第一具體實施例和第二具體實施例的影像顯示裝置。
圖6係範例3中之一發光元件組合的示意部分斷面圖。如圖6所示，該發光元件組合包括一支撐部件和佈置於該支撐部件上的上面說明的範例1或範例2之一基於GaN之半導體發光元件。在圖6中，在位置關係方面，該基於GaN之半導體發光元件與該支撐部件係垂直反轉。此外，圖3之一影像顯示裝置包括範例1或範例2之一基於GaN之半導體發光元件或範例3之一發光元件組合，以便顯示一影像。
將參考圖7A、7B、8A、8B、9A、9B、10A、10B、11A和11B來說明範例3之一發光元件組合的製造方法。
[步驟-300]
首先，實施與範例1之[步驟-100]至[步驟-150]相同的步驟，並實施與範例1之[步驟-160]相同的步驟直至藉由微影 蝕刻、蝕刻及金屬汽相沈積來形成一第二電極32。替代地，實施與範例2之[步驟-200]至[步驟-220]相同的步驟(直至[步驟-220]中的藉由微影蝕刻、蝕刻及金屬汽相沈積來形成一第二電極32)。藉此，可獲得具有圖7A所示之一梯形斷面的基於GaN之半導體發光元件。
[步驟-310]
接下來，將基於GaN之半導體發光元件1暫時固定至一暫時固定基板60上，第二電極32係在其間。明確地說，製備由一玻璃基板構成的暫時固定基板60，其表面上具有一黏合層61，該黏合層61係由一未固化黏合劑構成。將該等基於GaN之半導體發光元件1和該黏合層61接合在一起，並固化該黏合層61。因而，可將該等基於GaN之半導體發光元件1暫時固定至該暫時固定基板60上(參考圖7B和8A)。
[步驟-320]
接著，自該發光元件形成基板10分離該基於GaN之半導體發光元件1(參考圖8B)。明確地說，藉由自該後表面磨光來減小該發光元件形成基板10的厚度。接下來，使該發光元件形成基板10和該下層11經受濕式蝕刻。藉此，移除該發光元件形成基板10和該下層11以曝露每一基於GaN之半導體發光元件1的第一基於GaN之化合物半導體層21。
構成該暫時固定基板60的材料之範例除該玻璃基板以外還包括一金屬板、一合金板、一陶瓷板及一塑膠板。用於將該基於GaN之半導體發光元件暫時固定至該暫時固定基 板60的方法之範例除其中使用一黏合劑之方法以外還包括一金屬接合方法、一半導體接合方法和一金屬半導體接合方法。用於自該等基於GaN之半導體發光元件移除該發光元件形成基板10等的方法之範例除蝕刻以外還包括雷射剝蝕和一加熱方法。
[步驟-330]
接下來，在該曝露的第一基於GaN之化合物半導體層21之底部表面上形成一第一電極31。明確地說，使用微影術，在整個表面上形成一光阻層並在該光阻層中於其上欲形成該第一電極31的第一基於GaN之化合物半導體層21之底部表面上之一部分處形成一開口。接下來，藉由一PVD方法(例如，真空沈積或濺鍍)在整個表面上形成由包括(例如)以該順序堆疊的Au/Pt/Ti/Au/AuGe/Pd之一多層膜構成的第一電極31，並接著移除該光阻層和該光阻層上的多層膜。
[步驟-340]
製備其上具有由聚矽氧橡膠構成之一略微黏合層71的一轉移基板70和由一玻璃基板構成之一黏著基板80，其具有預先形成於一預定位置處的由一金屬薄膜或類似者構成之一對準標記(未顯示)並在其一表面上具有由一未固化光敏樹脂構成之一黏合層81。
該黏合層81基本上可由任何材料構成，只要該材料藉由一特定方法展現黏合性質，例如藉由照射諸如光(特定言之，紫外線光或類似者)、輻射(例如，X射線)或一電子束 之類的能量射線而展現黏合性質之一材料；或藉由施加熱、壓力或類似者而展現黏合性質之一材料。可容易地形成一黏合層並展現黏合性質的材料之範例包括基於樹脂之黏合劑，特定言之包括光敏黏合劑、熱固性黏合劑及熱塑性黏合劑。例如，當使用一光敏黏合劑時，藉由以光或紫外線光來照射該黏合層或藉由加熱該黏合層，可展現黏合性質。當使用一熱固性黏合劑時，藉由經由照射光來加熱該黏合層，可展現黏合性質。當使用一熱塑性黏合劑時，藉由經由照射光或類似者選擇性加熱來選擇性熔化該黏合層之部分，並因而可給予其流動性。作為另一範例，可使用一壓敏黏合層(由一丙烯酸樹脂或類似者構成)。
接下來，將該略微黏合層71壓至以一陣列(以二維矩陣)保持在該暫時固定基板60上的基於GaN之半導體發光元件1(參考圖9A和9B)。構成該轉移基板70的材料之範例包括一玻璃板、一金屬板、一合金板、一陶瓷板、一半導體基板及一塑膠板。藉由一定位裝置(未顯示)來固持該轉移基板70。可藉由操作該定位裝置來控制該轉移基板70與該暫時固定基板60之間的位置關係。接下來，例如，將準分子雷射自該暫時固定基板60之後表面側施加至欲黏著的基於GaN之半導體發光元件1(參考圖10A)。因而，引起雷射剝蝕，使得以準分子雷射照射的基於GaN之半導體發光元件1係自該暫時固定基板60分離。接著，自該等基於GaN之半導體發光元件1分開該轉移基板70，使得自該暫時固定基板60分離的基於GaN之半導體發光元件1黏合於該略微 黏合層71(參考圖10B)。
接下來，將該基於GaN之半導體發光元件1置放在(移至或轉移至)該黏合層81上(參考圖11A和11B)。明確地說，在佈置於該黏著基板80上之對準標記的基礎上將該基於GaN之半導體發光元件1自該轉移基板70轉移至該黏著基板80上之黏合層81上。該基於GaN之半導體發光元件1僅較弱地黏合於該略微黏合層71。因此，當在遠離該黏著基板80之一方向上移動該轉移基板70並使該基於GaN之半導體發光元件1接觸(壓至)該黏合層81時，該基於GaN之半導體發光元件1保持於該黏合層81上。此外，藉由使用一滾輪或類似者將該基於GaN之半導體發光元件1深深地嵌入至該黏合層81中，可將該基於GaN之半導體發光元件(發光二極體)黏著在該黏著基板80上。
為方便起見，如上面所說明使用該轉移基板70的方法係稱為一"步進轉移方法"。藉由重複該步進轉移方法所需次數，所需數目的基於GaN之半導體發光元件1以二維矩陣黏合於該略微黏合層71並係轉移至該黏著基板80上。明確地說，在範例3中，在一步進轉移程序中，允許以二維矩陣的160×120個基於GaN之半導體發光元件1黏合於該略微黏合層71並轉移至該黏著基板80上。因此，藉由重複該步進轉移方法108次{(1,920×1,080)/(160×120)}，可將1,920×1,080個基於GaN之半導體發光元件1轉移至該黏著基板80上。藉由重複上面的程序三次，可將預定數目之紅色發光二極體、綠色發光二極體及藍色發光二極體以預定 間隔或間距黏著在該黏著基板80上。
接著，以紫外線光來照射其上具有該等基於GaN之半導體發光元件1的由一光敏樹脂構成之黏合層81以固化構成該黏合層81的光敏樹脂。藉此，將該等基於GaN之半導體發光元件1固定至該黏合層81。接下來，透過對應第一電極31將每一基於GaN之半導體發光元件1暫時固定至一第二暫時固定基板。明確地說，製備由一玻璃基板構成之一第二暫時固定基板，在其一表面上具有由一未固化黏合劑構成之一黏合層90。將該基於GaN之半導體發光元件1和該黏合層90接合在一起，並固化該黏合層90。因而，可將該基於GaN之半導體發光元件1暫時固定至該第二暫時固定基板上。接著，藉由一適當方法自該基於GaN之半導體發光元件1移除該黏合層81與該黏著基板80。於此階段，曝露該基於GaN之半導體發光元件1的第二電極32。
[步驟-350]
接下來，在整個表面上形成一第二絕緣層91，並在該基於GaN之半導體發光元件1的第二電極32之上在該第二絕緣層91中形成一開口92。在該第二電極32上形成一第二線93，以便自該開口92延伸至該第二絕緣層91上。接著，藉由透過一黏合層94來彼此接合包括該第二線93之第二絕緣層91與由一玻璃基板構成之一支撐部件95。藉此，可將該基於GaN之半導體發光元件1固定至該支撐部件95。接下來，例如，自該第二暫時固定基板之後表面側施加準分子雷射。因而，引起雷射剝蝕，使得以準分子雷射照射的基 於GaN之半導體發光元件1係自該第二暫時固定基板分離。於此階段，曝露該基於GaN之半導體發光元件1的第一電極31。接下來，在整個表面上形成一第一絕緣層96，並在該基於GaN之半導體發光元件1的第一電極31之上在該第一絕緣層96中形成一開口97。在該第一電極上形成一第一線98，以便自該開口97延伸至該第一絕緣層96上。圖6係顯示此狀態之示意部分斷面圖。接著，藉由將該第一線和該第二線藉由一適當方法連接至驅動電路，可獲得一發光元件組合，或可完成一影像顯示裝置(發光二極體顯示裝置)。該基於GaN之半導體發光元件1具有一覆晶結構，並且藉由該作用層23產生之光係在圖6中之下部方向上發射。
範例3之影像顯示裝置的範例包括具有下文說明之結構的影像顯示裝置。除非另外指定，可在該等影像顯示裝置之規格的基礎上決定構成一影像顯示裝置或一發光元件面板的基於GaN之半導體發光元件的數目。此外，構成一影像顯示裝置或一發光元件面板的基於GaN之半導體發光元件可以係範例1和2中說明的基於GaN之半導體發光元件之任一者，或可以係範例3之發光元件組合。在後者情況下，可將以下說明中的基於GaN之半導體發光元件1解譯為一發光元件組合。
(1A)具有一第一結構之影像顯示裝置-A
一被動矩陣型、直視型影像顯示裝置，其包括(α)具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件1的發光元 件面板200，其中該等基於GaN之半導體發光元件1之每一者的發射狀態係藉由控制每一基於GaN之半導體發光元件1的發射/非發射狀態以顯示一影像而予以直接視覺上觀察。
圖12A顯示包括構成此一被動矩陣型、直視型影像顯示裝置之一發光元件面板200的電路圖，而圖12B係顯示其中基於GaN之半導體發光元件1係配置成二維矩陣的發光元件面板200之示意斷面圖。每一基於GaN之半導體發光元件1之一電極(第二電極或第一電極)係連接至一行驅動器221，並且另一電極(第一電極或第二電極)係連接至一列驅動器222。每一基於GaN之半導體發光元件1的發射/非發射狀態係(例如)藉由該列驅動器222來控制，並自該行驅動器221供應用於驅動每一基於GaN之半導體發光元件1之一驅動電流。可藉由共同方法來實行個別基於GaN之半導體發光元件1的選擇和驅動，並將省略其說明。
該發光元件面板200包括：一支撐物201，其(例如)係由一印刷電路板構成，(在一些情況下，對應於該支撐部件95)；基於GaN之半導體發光元件1，其係黏著在該支撐物201上；X方向線202，其係佈置於該支撐物201上，電連接至該等個別基於GaN之半導體發光元件1之一電極(第二電極或第一電極)，並連接至該行驅動器221或該列驅動器222；Y方向線203，其係電連接至該等個別基於GaN之半導體發光元件1之另一電極(第一電極或第二電極)，並係連接至該列驅動器222或該行驅動器221；一透明基底部件 204，其覆蓋該等基於GaN之半導體發光元件1；以及微透鏡205，其係提供於該透明基底部件204上。然而，應明白，該發光元件面板200並不限於上面說明的結構
(1B)具有該第一結構之影像顯示裝置-B
一主動矩陣型、直視型影像顯示裝置，其包括(α)具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件1的發光元件面板，其中該等基於GaN之半導體發光元件1之每一者的發射狀態係藉由控制每一基於GaN之半導體發光元件1的發射/非發射狀態以顯示一影像而予以直接視覺上觀察。
圖13顯示包括構成此一主動矩陣型、直視型影像顯示裝置之一發光元件面板200的電路圖。每一基於GaN之半導體發光元件1之一電極(第二電極或第一電極)係連接至一驅動器225，並且該驅動器225係連接至一行驅動器223和一列驅動器224。每一基於GaN之半導體發光元件1之另一電極(第一電極或第二電極)係連接至一接地線。每一基於GaN之半導體發光元件1的發射/非發射狀態係藉由該驅動器225(例如)藉由該列驅動器224之選擇來控制，並且用於驅動每一基於GaN之半導體發光元件1之一照度信號係自該行驅動器223供應至對應驅動器225。一預定電壓係自一電源供應(未顯示)供應至每一驅動器225，並且該驅動器225回應該照度信號而將一驅動電流(PDM控制或PWM控制)供應至對應的基於GaN之半導體發光元件1。可藉由共同方法來實行個別基於GaN之半導體發光元件1的選擇和 驅動，並將省略其說明。
(2)具有一第二結構之影像顯示裝置
一被動矩陣型或主動矩陣型、投影型影像顯示裝置，其包括(α)具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件1的發光元件面板200，其中每一基於GaN之半導體發光元件1的發射/非發射狀態係控制以藉由在一螢幕上投影來顯示一影像。
包括構成此一被動矩陣型影像顯示裝置之一發光元件面板的電路圖類似於圖12A所示之電路圖，並且包括構成一主動矩陣型影像顯示裝置之一發光元件面板的電路圖類似於圖13所示之電路圖。因而，將省略詳細說明。圖14係顯示具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件1的發光元件面板200等之概念圖。自該發光元件面板200發射的光通過一投影機透鏡206並係投影在一螢幕上。該發光元件面板200之結構和組態與參考圖12B說明的發光元件面板200之結構和組態相同。因而，將省略其詳細說明。
(3)具有一第三結構之影像顯示裝置
一彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一紅色發光元件面板200R，其具有配置成二維矩陣的紅色發光半導體發光元件R(例如，基於AlGaInP之半導體發光元件或基於GaN之半導體發光元件1R)；(β)一綠色發光元件面板200G，其具有配置成二維矩陣的綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G；(γ)一藍色發光元件面板200B，其具有配置成二維矩陣的藍色發光基於GaN之半導體發光元件 1B；以及(δ)一器件，其在一光學路徑中(例如，一分色稜鏡207)收集自該紅色發光元件面板200R、該綠色發光元件面板200G和該藍色發光元件面板200B發射的光，其中控制該等紅色發光半導體發光元件R、該等綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G和該等藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B之每一者的發射/非發射狀態。
包括構成此一被動矩陣型影像顯示裝置之一發光元件面板的電路圖類似於圖12A所示之電路圖，並且包括構成一主動矩陣型影像顯示裝置之一發光元件面板的電路圖類似於圖13所示之電路圖。因而，將省略詳細說明。圖15係顯示分別具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件R、1G和1B的發光元件面板200R、200G和200B等之概念圖。自該發光元件面板200R、200G和200B之每一者發射的光進入該分色稜鏡207，並且該等個別光束之光學路徑係整合至一光學路徑中。在一直視型影像顯示裝置的情況下，所得光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，所得光通過一投影機透鏡206並係投影在一螢幕上。該等發光元件面板200R、200G和200B之每一者的結構和組態與參考圖12B說明的發光元件面板200的結構和組態相同。因而，將省略其詳細說明。
在此一影像顯示裝置中，需要的係，使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為分別構成該等發光元件面板200R、200G和200B之半導體發光元件R、1G和1B。在一些情況下，可使用基於AlInGaP之化合物半導體 發光二極體(例如)作為構成該發光元件面板200R之半導體發光元件R，並可使用在範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為分別構成該等發光元件面板200G和200B的基於GaN之半導體發光元件1G和1B。
(4)具有一第四結構之影像顯示裝置
一影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一基於GaN之半導體發光元件1；以及(β)一光透射控制器(例如，一液晶顯示器件208，其具有一高溫多晶矽型薄膜電晶體；下文同)，其係用於控制自該基於GaN之半導體發光元件1發射的光之透射/非透射之一光閥，其中自該基於GaN之半導體發光元件1發射的光之透射/非透射係藉由屬於該光透射控制器的液晶顯示器件208來控制以顯示一影像。
基於GaN之半導體發光元件的數目可在該影像顯示裝置之規格的基礎上予以決定，並可以係一個或兩個或兩個以上。圖16係顯示一影像顯示裝置之一範例的概念圖。在此範例中，基於GaN之半導體發光元件1的數目係一，並且該基於GaN之半導體發光元件1係固定至一散熱片210。自該基於GaN之半導體發光元件1發射的光係藉由包括由一光透射材料(例如一聚矽氧樹脂、一環氧樹脂或一聚碳酸酯樹脂)構成之一光學導引部件和一反射器(例如一鏡)的一光導部件209導引，並係允許入射在該液晶顯示器件208上。在一直視型影像顯示裝置的情況下，自該液晶顯示器件208發射的光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，自該液晶顯示器件208發射的光通過一 投影機透鏡206並係投影在一螢幕上。作為該基於GaN之半導體發光元件1，可使用範例1和2中說明的基於GaN之半導體發光元件之任一者。
藉由設計一影像顯示裝置，可獲得一直視型或投影型彩色影像顯示裝置，該影像顯示裝置包括：一紅色發光半導體發光元件R(例如，一基於AlGaInP之半導體發光元件或一基於GaN之半導體發光元件1R)，和一光透射控制器(例如，一液晶顯示器件208R)，其係用於控制自該紅色發光半導體發光元件R發射之光的透射/非透射之一光閥；一綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G，和一光透射控制器(例如，一液晶顯示器件208G)，其係用於控制自該綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G發射之光的透射/非透射之一光閥；一藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B，和一光透射控制器(例如，一液晶顯示器件208B)，其係用於控制自該藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B發射之光的透射/非透射之一光閥；光導部件209R、209G和209B，其導引分別自該等基於GaN之半導體發光元件R、1G和1B發射之光；以及一器件，其在一光學路徑中收集光。圖17係顯示一投影型彩色影像顯示裝置之一範例的概念圖。
在此一影像顯示裝置中，需要的係，使用範例1或範例2中說明的基於GaN之半導體發光元件作為該等半導體發光元件R、1G和1B。在一些情況下，可使用一基於AlInGaP之化合物半導體發光二極體(例如)作為該半導體發光元件R，並可使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元 件作為該等半導體發光元件1G和1B。
(5)具有一第五結構之影像顯示裝置
一影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括(α)一發光元件面板200，其具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件；以及(β)一光透射控制器(液晶顯示器件208)，其控制自該等基於GaN之半導體發光元件1發射的光之透射/非透射，其中自該等基於GaN之半導體發光元件1發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器(液晶顯示器件208)來控制以顯示一影像。
圖18係顯示該發光元件面板200等之概念圖。該發光元件面板200之結構和組態與參考圖12B說明的發光元件面板200之結構和組態相同。因而，將省略其詳細說明。因為自該發光元件面板200發射之光的透射/非透射和亮度係藉由該液晶顯示器件208之操作予以控制，故構成該發光元件面板200的基於GaN之半導體發光元件1可持續開啟或可以一適當循環重複地開啟和關閉。自該發光元件面板200發射的光進入該液晶顯示器件208。在一直視型影像顯示裝置的情況下，自該液晶顯示器件208發射的光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，自該液晶顯示器件208發射的光通過一投影機透鏡206並係投影在一螢幕上。
(6)具有一第六結構之影像顯示裝置
一彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括(α)一紅色發光元件面板200R，其具有配置成二維矩陣的紅色發光 半導體發光元件R(例如，基於AlGaInP之半導體發光元件或基於GaN之半導體發光元件1R)，和一紅光透射控制器(液晶顯示器件208R)，其控制自該紅色發光元件面板200R發射之光的透射/非透射；(β)一綠色發光元件面板200G，其具有配置成二維矩陣的綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G，和一綠光透射控制器(液晶顯示器件208G)，其控制自該綠色發光元件面板200G發射之光的透射/非透射；(γ)一藍色發光元件面板200B，其具有配置成二維矩陣的藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B，和一藍光透射控制器(液晶顯示器件208B)，其控制自該藍色發光元件面板200B發射之光的透射/非透射；以及(δ)一器件(例如，分色稜鏡207)，其在一光學路徑中收集透射穿過該紅光透射控制器208R、該綠光透射控制器208B和藍光透射控制器208G的光，其中自該等發光元件面板200R、200G和200B發射的光之透射/非透射係藉由對應光透射控制器208R、208G和208B來控制以顯示一影像。
圖19係顯示分別具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件R、1G和1B的發光元件面板200R、200G和200B等之概念圖。自其透射/非透射分別係藉由該等光透射控制器208R、208G、208B控制的發光元件面板200R、200G和200B發射之光進入該分色稜鏡207。該等個別光束之光學路徑係整合至一光學路徑中。在一直視型影像顯示裝置的情況下，所得光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，所得光通過一投影機透鏡206並 係投影在一螢幕上。該等發光元件面板200R、200G和200B之每一者的結構和組態與參考圖12B說明的發光元件面板200的結構和組態相同。因而，將省略其詳細說明。
在此一影像顯示裝置中，需要的係，使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為分別構成該等發光元件面板200R、200G和200B之半導體發光元件R、1G和1B。在一些情況下，可使用基於AlInGaP之化合物半導體發光二極體(例如)作為構成該發光元件面板200R之半導體發光元件R，並可使用在範例1或範例2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為分別構成該等發光元件面板200G和200B的基於GaN之半導體發光元件1G和1B。
(7)具有一第七結構之影像顯示裝置
一場序彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一紅色發光半導體發光元件R(例如，基於AlGaInP之半導體發光元件或基於GaN之半導體發光元件1R)；(β)一綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G；(γ)一藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B；(δ)一器件(例如，分色稜鏡207)，其在一光學路徑中收集自該紅色發光半導體發光元件R、該綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G和該藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B發射之光；以及(ε)一光透射控制器(液晶顯示器件208)，其控制自在該光學路徑中收集該光的器件(分色稜鏡207)發射之光的透射/非透射，其中自該等發光元件之每一者發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器208來控制以顯示一影像。
圖20係顯示該等半導體發光元件R、1G和1B等之概念圖。自該等半導體發光元件R、1G和1B之每一者發射的光進入該分色稜鏡207，並且該等個別光束之光學路徑係整合至一光學路徑中。在一直視型影像顯示裝置的情況下，所得光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，所得光通過一投影機透鏡206並係投影在一螢幕上。在此一影像顯示裝置中，需要的係，使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為該等半導體發光元件R、1G和1B。在一些情況下，可使用一基於AlInGaP之化合物半導體發光二極體(例如)作為該半導體發光元件R，並可使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為該等基於GaN之半導體發光元件1G和1B。
(8)具有一第八結構之影像顯示裝置
一場序彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：(α)一紅色發光元件面板200R，其具有配置成二維矩陣的紅色發光半導體發光元件R(例如，基於AlGaInP之半導體發光元件或基於GaN之半導體發光元件1R)；(β)一綠色發光元件面板200G，其具有配置成二維矩陣的綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G；(γ)一藍色發光元件面板200B，其具有配置成二維矩陣的藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B；(δ)一器件(例如，分色稜鏡207)，其在一光學路徑中收集自該紅色發光元件面板200R、該綠色發光元件面板200G和該藍色發光元件面板200B發射之光；以及(ε)一光透射控制器(液晶顯示器件208)，其控制自在該 光學路徑中收集該光的器件(分色稜鏡207)發射之光的透射/非透射，其中自該等發光元件面板200R、200G和200B之每一者發射的光之透射/非透射係藉由該光透射控制器208來控制以顯示一影像。
圖21係顯示分別具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導體發光元件R、1G和1B的發光元件面板200R、200G和200B等之概念圖。自該發光元件面板200R、200G和200B發射的光進入該分色稜鏡207。該等個別光束之光學路徑係整合至一光學路徑中。自該分色稜鏡207發射之光的透射/非透射係藉由該光透射控制器208來控制。在一直視型影像顯示裝置的情況下，所得光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，所得光通過一投影機透鏡206並係投影在一螢幕上。該等發光元件面板200R、200G和200B之每一者的結構和組態與參考圖12B說明的發光元件面板200的結構和組態相同。因而，將省略其詳細說明。
在此一影像顯示裝置中，需要的係，使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為分別構成該等發光元件面板200R、200G和200B之半導體發光元件R、1G和1B。在一些情況下，可使用基於AlInGaP之化合物半導體發光二極體(例如)作為構成該發光元件面板200R之半導體發光元件R，並可使用在範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1作為分別構成該等發光元件面板200G和200B的基於GaN之半導體發光元件1G和1B。
範例4
範例4亦係關於依據該第一具體實施例和該第二具體實施例的影像顯示裝置。範例4之一影像顯示裝置包括配置成二維矩陣的用於顯示一彩色影像之發光元件單元UN，每一發光元件單元UN包括一藍色發光第一發光元件、一綠色發光第二發光元件和一紅色發光第三發光元件。如在範例3中，構成該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件之至少一者的基於GaN之半導體發光元件(發光二極體)可具有與範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件之該些組態和結構相同的組態和結構，或可以係範例3之發光元件組合。在後者情況下，可將以下說明中的基於GaN之半導體發光元件1解譯為一發光元件組合。在此一影像顯示裝置中，作為該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件之任一者，使用範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件1。在一些情況下，可藉由一基於AlInGaP之化合物半導體發光二極體來構成該紅色發光元件。
範例4之影像顯示裝置的範例包括具有下文說明之結構的影像顯示裝置。可在該影像顯示裝置之規格的基礎上決定發光元件單元UN的數目。
(1)具有一第九結構和一第十結構之影像顯示裝置
一被動矩陣型或主動矩陣型、直視型彩色影像顯示裝置，其包括一第一發光元件、一第二發光元件和一第三發光元件，其中該等發光元件之每一者的發射狀態係藉由控 制每一發光元件之發射/非發射狀態以顯示一影像來直接視覺上觀察；以及一被動矩陣型或主動矩陣型、投影型彩色影像顯示裝置，其包括一第一發光元件、一第二發光元件和一第三發光元件，其中該等發光元件之每一者的發射/非發射狀態係控制以藉由在一螢幕上投影來顯示一影像。
圖22係包括構成此一主動矩陣型、直視型彩色影像顯示裝置之一發光元件面板的電路圖。每一基於GaN之半導體發光元件1(在圖22中係藉由"R"代表之一紅色發光半導體發光元件、藉由"G"代表之一綠色發光基於GaN之半導體發光元件和藉由"B"代表之一藍色發光基於GaN之半導體發光元件)之一電極(第二電極或第一電極)係連接至對應驅動器225，並且每一驅動器225係連接至一行驅動器223和一列驅動器224。另一電極(第一電極或第二電極)係連接至一接地線。每一基於GaN之半導體發光元件1的發射/非發射狀態係(例如)藉由該對應驅動器225藉由該列驅動器224之選擇來控制，並且用於驅動每一基於GaN之半導體發光元件1之一照度信號係自該行驅動器223供應至該對應驅動器225。一預定電壓係自一電源供應(未顯示)供應至每一驅動器225，並且該驅動器225回應該照度信號而將一驅動電流(PDM控制或PWM控制)供應至對應的基於GaN之半導體發光元件1。該紅色發光半導體發光元件R、該綠色發光基於GaN之半導體發光元件G和該藍色發光基於GaN之半導體發光元件B係藉由該對應驅動器225選擇，並且可藉由時 間共用來控制該紅色發光半導體發光元件R、該綠色發光基於GaN之半導體發光元件G和該藍色發光基於GaN之半導體發光元件B，或可實行同時光發射。可藉由共同方法來實行個別基於GaN之半導體發光元件1的選擇和驅動，並將省略其說明。在一直視型影像顯示裝置的情況下，所得光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，所得光通過一投影機透鏡並係投影在一螢幕上。
(2)具有一第十一結構之影像顯示裝置
一場序彩色影像顯示裝置(直視型或投影型)，其包括：發光元件單元，其係配置成二維矩陣；以及一光透射控制器(例如，液晶顯示器件)，其控制自該等發光元件單元發射之光的透射/非透射，其中每一發光元件單元中之一第一發光元件、一第二發光元件和一第三發光元件之每一者的發射/非發射狀態係藉由時間共用來控制，並且自該第一發光元件、該第二發光元件和該第三發光元件發射之光的透射/非透射係藉由該光透射控制器來控制以顯示一影像。
此一影像顯示裝置之概念圖與圖14所示之概念圖相同。在一直視型影像顯示裝置的情況下，所得光係直接視覺上觀察，或在一投影型影像顯示裝置的情況下，所得光通過一投影機透鏡並係投影在一螢幕上。
範例5
範例5係關於依據該第一具體實施例和該第二具體實施例的發光裝置。範例5之一發光裝置包括範例1和2中說明 的基於GaN之半導體發光元件1之任一者和一色彩轉換材料，其係藉由來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光來激發以發射具有與來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光之波長不同的波長之光。該色彩轉換材料係(例如)施加至一基於GaN之半導體發光元件1之一發光部分上。替代地，以一膜之形式的色彩轉換材料係附著於該基於GaN之半導體發光元件1。在範例5之發光裝置中，來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光之範例包括可見光、紫外線光和可見光與紫外線光之一結合。可以範例3之發光元件組合來取代該基於GaN之半導體發光元件1。在此一情況下，可將以下說明中的基於GaN之半導體發光元件1解譯為一發光元件組合。
在範例5之發光裝置中，可採用一結構，其中自該基於GaN之半導體發光元件1發射的光係藍光，並且自該色彩轉換材料發射的光係選自由黃光、綠光和紅光組成之群組的至少一類型之光。替代地，可採用一結構，其中自該基於GaN之半導體發光元件1發射的光和自該色彩轉換材料發射的光(例如，黃色；紅色和綠色；黃色和紅色；或綠色、黃色和紅色)係混合以發射白光。該發光裝置的結構並不限於此，並亦可將該發光裝置應用於可變色彩照明和顯示器。
更明確地說，在範例5中，來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光係藍光，來自該色彩轉換材料之發射光係黃光，並且該色彩轉換材料係由基於YAG(釔鋁石榴石) 之螢光粒子構成。來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光(藍色)和來自該色彩轉換材料之發射光(黃色)係混合以發射白光。
替代地，在範例5中，來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光係藍光，並且來自該色彩轉換材料之發射光係由綠光和紅光構成。來自該基於GaN之半導體發光元件1之發射光(藍色)和來自該色彩轉換材料之發射光(綠色和紅色)係混合以發射白光。在此情況下，該綠色發光色彩轉換材料係由綠色發光螢光粒子(例如SrGa2 S4 ：Eu)構成，其係藉由自該基於GaN之半導體發光元件1發射的藍光來激發。該紅色發光色彩轉換材料係由紅色發光螢光粒子(例如CaS：Eu)構成，其係藉由自該基於GaN之半導體發光元件1發射的藍光來激發。
範例6
範例6係其中在範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件係應用於一平面光源器件和一液晶顯示器件組合(明確地說，一彩色液晶顯示器件組合)的範例。範例6之平面光源器件自後表面側施加光至一透射或半透射彩色液晶顯示器件。範例6之彩色液晶顯示器件組合包括一透射或半透射彩色液晶顯示器件和一平面光源器件，其自後表面側施加光至該彩色液晶顯示器件。作為該平面光源器件中之光源提供的基於GaN之半導體發光元件(發光二極體)1R、1G和1B具有與範例1或2中說明的基於GaN之半導體發光元件的該些基本組態和結構相同的基本組態和結 構。可以範例3之發光元件組合來取代該等基於GaN之半導體發光元件1R、1G和1B。在此一情況下，可將以下說明中的基於GaN之半導體發光元件1R、1G和1B解譯為發光元件組合。
圖23A示意性顯示在範例6之一平面光源器件中基於GaN之半導體發光元件(發光二極體)1R、1G和1B的配置。圖23B係一平面光源器件和一彩色液晶顯示器件組合的示意部分斷面圖。圖24係一彩色液晶顯示器件的示意部分斷面圖。
明確地說，範例6之一彩色液晶顯示器件組合300包括一透射彩色液晶顯示器件310，其包括：(a)一前面板320，其具有一透明第一電極324；(b)一後面板330，其具有一透明第二電極334；以及(c)一液晶材料327，其係置放在該前面板320與該後面板330之間；以及(d)一平面光源器件(直接型背光)340，其具有半導體發光元件1R、1G和1B作為光源。該平面光源器件(直接型背光)340係佈置以便面對該後面板330，並自該後面板側施加光至該彩色液晶顯示器件310。
該直接型平面光源器件340包括一外殼341，其具有一外框架343和一內框架344。該透射彩色液晶顯示器件310之末端係固持以便分別透過間隔物345A和345B夾在該外框架343與該內框架344之間。一導引部件346係佈置在該外框架343與該內框架344之間，使得防止夾在該外框架343和該內框架344之間的彩色液晶顯示器件310自適當位置偏 離。一擴散板351係透過一間隔物345C固定至該內框架344並且一支架部件347係固定於該外殼341中之上部部分處。包括一擴散薄片352、一稜鏡薄片353及一偏振轉換薄片354之一光學功能薄片群組係佈置於該擴散板351上。
一反射薄片355係提供於該外殼341之下部部分處。該反射薄片355係配置以使得其反射表面面對該擴散板351，並係透過一固定部件(未顯示)固定至該外殼341之一底部表面342A。該反射薄片355可由一高反射銀膜構成，其(例如)具有其中一銀反射膜、一低折射率膜及一高折射率膜係以該順序佈置於一薄片基板上之一結構。該反射薄片355反射自複數個紅色發光基於GaN之半導體發光元件1R(或基於AlGaInP之半導體發光元件)、複數個綠色發光基於GaN之半導體發光元件1G和複數個藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B發射之光及藉由該外殼341之一側表面342B反射之光。因而，自複數個半導體發光元件1R、1G和1B發射的紅光、綠光和藍光係混合，並可獲得具有高色彩純度之白光作為照明光。該照明光通過該擴散板351和包括該擴散薄片352、該稜鏡薄片353和該偏振轉換薄片354之光學功能薄片群組，並係自後表面側施加至該彩色液晶顯示器件310。
相對於該等發光元件之配置，(例如)複數個發光元件列係在水平方向上配置以形成一發光元件列陣列，每一發光元件列包括預定數目之紅色發光基於GaN之半導體發光元件1R(或基於AlGaInP之半導體發光元件)、綠色發光基於 GaN之半導體發光元件1G和藍色發光基於GaN之半導體發光元件1B，並且複數個此類發光元件列陣列係在垂直方向上配置。該發光元件列係(例如)由兩個紅色發光基於AlGaInP之半導體發光元件、兩個綠色發光基於GaN之半導體發光元件和一個藍色發光基於GaN之半導體發光元件構成，並且一紅色發光基於AlGaInP之半導體發光元件、一綠色發光基於GaN之半導體發光元件、一藍色發光基於GaN之半導體發光元件、一綠色發光基於GaN之半導體發光元件和一紅色發光基於AlGaInP之半導體發光元件係以該順序予以配置。
如圖24所示，構成該彩色液晶顯示器件310的前面板320包括：一第一基板321，其係(例如)由一玻璃基板構成；以及一偏振膜326，其係佈置於該第一基板321之外表面上。以由一丙烯酸樹脂或一環氧樹脂構成之一外套層323塗布之一彩色濾光片322係佈置於該第一基板321之內表面上，並且一透明第一電極(亦稱為(例如)由ITO構成之一共同電極)324係佈置於該外套層323上。一對準層325係佈置於該透明第一電極324上。同時，該後面板330包括：一第二基板331，其係(例如)由一玻璃基板構成；切換元件(明確地說，薄膜電晶體TFT)332，其係佈置於該第二基板331之內表面上；透明第二電極(亦稱為(例如)由ITO構成之像素電極)334，該等第二電極之導電/非導電係藉由該等切換元件332來控制；以及一偏振膜336，其係佈置於該第二基板331之外表面上。一對準層335係佈置於包括該等透明第二 電極334之整個表面上。該前面板320和該後面板330係藉由一密封部件(未顯示)來於其外周邊處彼此接合。該等切換元件332並不限於TFT並(例如)可由MIM元件構成。在圖24中，參考數字337代表佈置在該等切換元件332之間之一絕緣層。
構成該透射彩色液晶顯示器件和該液晶材料的各種部件可由共同使用的部件和材料構成，並因而將省略其詳細說明。
此外，藉由將該平面光源器件分成複數個區域並藉由獨立地動態控制每一區域，可進一步放大相對於該彩色液晶顯示器件之照度的動態範圍。即，該平面光源器件係針對每一影像顯示框來分成複數個區域，並且該平面光源器件之亮度係依據每一區域中之一影像信號予以改變(例如，該平面光源器件之每一區域的照度係與一影像之對應區域的最大照度成比例地改變)。在此情況下，在一影像之一較亮區域中，該平面光源器件之對應區域係變亮，而在一影像之一較暗區域中，該平面光源器件之對應區域係變暗，使得可顯著改良該彩色液晶顯示器件的對比率。此外，可減小平均電力消耗。在此技術中，重要的係減小該平面光源器件的區域之間的色彩變更。在基於GaN之半導體發光元件中，在製造期間發光色彩容易發生變更。然而，範例6中使用的基於GaN之半導體發光元件係與範例1和2中說明的該些基於GaN之半導體發光元件相同的基於GaN之半導體發光元件，並因而可實現在區域之間具有較 小發光色彩變更之一平面光源器件。此外，除作為光源的基於GaN之半導體發光元件的操作電流密度(或驅動電流)之控制以外，可藉由控制驅動電流之脈衝寬度及/或驅動電流之脈衝密度來控制作為光源的基於GaN之半導體發光元件的照度(亮度)。因此，可更可靠且容易地獨立且動態地控制複數個分割區域之每一者。明確地說，例如，可藉由驅動電流(操作電流)之峰值電流值來控制該平面光源器件之每一區域的照度，並可藉由控制驅動電流之脈衝寬度及/或脈衝密度來精細地控制該照度。替代地，與此相反，可藉由控制驅動電流之脈衝寬度及/或脈衝密度來控制整個平面光源器件的照度，並可藉由驅動電流(操作電流)之峰值電流值來精細地控制該照度。
範例7
範例7係範例6之一修改。範例6係關於一直接型平面光源器件，而範例7係關於一邊緣光型平面光源器件。圖25係顯示範例7之一彩色液晶顯示器件組合的概念圖。範例7中的彩色液晶顯示器件之示意部分斷面圖與圖24所示之示意部分斷面圖相同。
範例7之一彩色液晶顯示器件組合300A包括一透射彩色液晶顯示器件310，其包括：(a)一前面板320，其具有一透明第一電極324；(b)一後面板330，其具有一透明第二電極334；以及(c)一液晶材料327，其係置放在該前面板320與該後面板330之間；以及(d)一平面光源器件(邊緣光型背光)350，其係由一光導板370和一光源360構成並且其自後 面板側施加光至該彩色液晶顯示器件310。該光導板370係佈置以便面對該後面板330。
該光源360係(例如)由一紅色發光基於AlGaInP之半導體發光元件、一綠色發光基於GaN之半導體發光元件和一藍色發光基於GaN之半導體發光元件構成。圖25不顯示此等半導體發光元件。作為該綠色發光基於GaN之半導體發光元件和該藍色發光基於GaN之半導體發光元件，可使用與範例1或2中說明之該些基於GaN之半導體發光元件相同的基於GaN之半導體發光元件。此外，構成該彩色液晶顯示器件310的前面板320和後面板330可具有與參考圖24說明的範例6之前面板320和後面板330的組態和結構相同的組態和結構，並因而將省略其詳細說明。
(例如)由一聚碳酸酯樹脂構成之光導板370具有一第一表面(底部表面)371、與該第一表面371相對之一第二表面(頂部表面)373、一第一側表面374、一第二側表面375、與該第一側表面374相對之一第三側表面376和與該第二側表面375相對之一第四側表面。更明確地說，該光導板370整體上具有一楔狀截頭四邊金字塔形狀。該截頭四邊金字塔之兩個相對側表面對應於該第一表面371和該第二表面373，並且該截頭四邊金字塔之底部表面對應於該第一側表面374。該第一表面371具有一不規則部分372。當沿在光入射方向上延伸至該光導板370並垂直於該第一表面371之一假想平面切割該光導板370時，該連續不規則部分之斷面形狀係三角形。即，在該第一表面371上提供的不規 則部分372係稜鏡形的。該光導板370之第二表面373可以係一平滑表面(即，鏡面)，或可具備具有一擴散效應之***不規則性(即，一精細不規則表面)。一反射部件381係配置以便面對該光導板370之第一表面371。該彩色液晶顯示器件310係配置以便面對該光導板370之第二表面373。此外，一擴散薄片382和一稜鏡薄片383係配置於該彩色液晶顯示器件310與該光導板370之第二表面373之間。自該光源360發射之光自該第一側表面374(例如，對應於該截頭四邊金字塔之底部表面的表面)進入該光導板370，藉由與該第一表面371上之不規則部分372碰撞而係散射，自該第一表面371發射，藉由該反射部件381反射，再次進入該第一表面371，自該第二表面373發射，通過該擴散薄片382和該稜鏡薄片383，並接著係施加至該彩色液晶顯示器件310。
已在較佳範例的基礎上說明本發明。然而，本發明並不限於此等範例。範例中說明的基於GaN之半導體發光元件的組態和結構和其中具有該等基於GaN之半導體發光元件的發光元件組合、發光裝置、影像顯示裝置、平面光源器件或彩色液晶顯示器件組合僅係例證，並且構成此等裝置的部件、材料和類似者僅係例證。可適當改變此等裝置。可反轉一基於GaN之半導體發光元件中的沈積之順序。可將該直視型影像顯示裝置設計成其中一影像係投影在人的視網膜上之一影像顯示裝置。該基於GaN之半導體發光元件可構成一半導體雷射。
熟習此項技術者應明白，可根據設計要求和其他因素進行各種修改、結合、次結合和變更，只要其係在隨附申請專利範圍或其等效物的範疇內即可。
1‧‧‧基於GaN之半導體發光元件
1B‧‧‧藍色發光基於GaN之半導體發光元件
1G‧‧‧綠色發光基於GaN之半導體發光元件
1R‧‧‧基於GaN之半導體發光元件
10‧‧‧發光元件形成基板
11‧‧‧下層
21‧‧‧n導電率類型之第一基於GaN之化合物半導體層
22‧‧‧p導電率類型之第二基於GaN之化合物半導體層
23‧‧‧作用層
24‧‧‧雜質擴散防止層
31‧‧‧第一電極
32‧‧‧第二電極
40‧‧‧層壓結構
41‧‧‧層壓單元
42‧‧‧p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層/摻雜Mg的GaN層
43‧‧‧未摻雜的基於GaN之化合物半導體層/未摻雜的GaN層
50‧‧‧p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層
53‧‧‧未摻雜的基於GaN之化合物半導體層/未摻雜的GaN層
60‧‧‧暫時固定基板
61‧‧‧黏合層
70‧‧‧轉移基板
71‧‧‧略微黏合層
80‧‧‧黏著基板
81‧‧‧黏合層
90‧‧‧黏合層
91‧‧‧第二絕緣層
92‧‧‧開口
93‧‧‧第二線
94‧‧‧黏合層
95‧‧‧支撐部件
96‧‧‧第一絕緣層
97‧‧‧開口
98‧‧‧第一線
140‧‧‧層壓結構
141‧‧‧層壓單元
143‧‧‧未摻雜的基於GaN之化合物半導體層
143A‧‧‧第一層
143B‧‧‧第二層
143C‧‧‧第三層/GaN層
150‧‧‧第三基於GaN之化合物半導體層
153‧‧‧未摻雜的基於GaN之化合物半導體層/未摻雜的GaN層
153A‧‧‧第一層
153B‧‧‧第二層
153C‧‧‧第三層
200‧‧‧發光元件面板
200B‧‧‧藍色發光元件面板
200G‧‧‧綠色發光元件面板
200R‧‧‧紅色發光元件面板
201‧‧‧支撐物
202‧‧‧X方向線
203‧‧‧Y方向線
204‧‧‧透明基底部件
205‧‧‧微透鏡
206‧‧‧投影機透鏡
207‧‧‧分色稜鏡
208‧‧‧液晶顯示器件/光透射控制器
208B‧‧‧液晶顯示器件/藍光透射控制器
208G‧‧‧液晶顯示器件/綠光透射控制器
208R‧‧‧液晶顯示器件/紅光透射控制器
209‧‧‧光導部件
209B‧‧‧光導部件
209G‧‧‧光導部件
209R‧‧‧光導部件
210‧‧‧散熱片
221‧‧‧行驅動器
222‧‧‧列驅動器
223‧‧‧行驅動器
224‧‧‧列驅動器
225‧‧‧驅動器
300‧‧‧彩色液晶顯示器件組合
300A‧‧‧彩色液晶顯示器件組合
310‧‧‧透射彩色液晶顯示器件
320‧‧‧前面板
321‧‧‧第一基板
322‧‧‧彩色濾光片
323‧‧‧外套層
324‧‧‧透明第一電極
325‧‧‧對準層
326‧‧‧偏振膜
327‧‧‧液晶材料
330‧‧‧後面板
331‧‧‧第二基板
332‧‧‧切換元件
334‧‧‧透明第二電極
335‧‧‧對準層
336‧‧‧偏振膜
337‧‧‧絕緣層
340‧‧‧平面光源器件(直接型背光)
341‧‧‧外殼
342A‧‧‧底部表面
342B‧‧‧側表面
343‧‧‧外框架
344‧‧‧內框架
345A‧‧‧間隔物
345B‧‧‧間隔物
345C‧‧‧間隔物
346‧‧‧導引部件
347‧‧‧支架部件
350‧‧‧平面光源器件(邊緣光型背光)
351‧‧‧擴散板
352‧‧‧擴散薄片
353‧‧‧稜鏡薄片
354‧‧‧偏振轉換薄片
355‧‧‧反射薄片
360‧‧‧光源
370‧‧‧光導板
371‧‧‧第一表面(底部表面)
372‧‧‧不規則部分
373‧‧‧第二表面(頂部表面)
374‧‧‧第一側表面
375‧‧‧第二側表面
376‧‧‧第三側表面
381‧‧‧反射部件
382‧‧‧擴散薄片
383‧‧‧稜鏡薄片
R‧‧‧紅色發光半導體發光元件
UN‧‧‧發光元件單元
圖1A係範例1中之一基於GaN之半導體發光元件的示意部分斷面圖，而圖1B顯示包括範例1中的基於GaN之半導體發光元件之一第一基於GaN之化合物半導體層、一作用層、一層壓結構(一第三基於GaN之化合物半導體層)、一第二基於GaN之化合物半導體層等的結構；圖2係顯示在評估一基於GaN之半導體發光元件的性質之程序中的基於GaN之半導體發光元件的概念圖；圖3顯示範例2中之一基於GaN之半導體發光元件的結構，其包括一第一基於GaN之化合物半導體層、一作用層、一層壓結構(一第三基於GaN之化合物半導體層)、一第二基於GaN之化合物半導體層等；圖4A係顯示範例1和比較範例1之每一者中的操作電流密度(安培/cm2 )與光發射效率(瓦特/安培)之間的關係之圖表，而圖4B係範例2和比較範例1之每一者中的操作電流密度(安培/cm2 )與光發射效率(瓦特/安培)之間的關係之圖表；圖5係顯示當相對於包括分別具有一1.5 nm、3 nm及6 nm之厚度的構成層壓結構之第二層的範例2之基於GaN之半導體發光元件來測量光發射效率，並相對於其中構成層壓結構之第二層的厚度係設定於0 nm之一基於GaN之半導 體發光元件來測量光發射效率時的結果之圖表；圖6係範例3中之一發光元件組合的示意部分斷面圖；圖7A和7B係各顯示一基於GaN之半導體發光元件等之一斷面和顯示範例3中之一發光元件組合的製造方法中之一步驟的概念圖；圖8A和8B係各顯示該基於GaN之半導體發光元件等之一斷面和顯示範例3中之該發光元件組合的製造方法中的在圖7B所示的步驟之後之一步驟的概念圖；圖9A和9B係各顯示該基於GaN之半導體發光元件等之一斷面和顯示範例3中之該發光元件組合的製造方法中的在圖8B所示的步驟之後之一步驟的概念圖；圖10A和10B係各顯示該基於GaN之半導體發光元件等之一斷面和顯示範例3中之該發光元件組合的製造方法中的在圖9B所示的步驟之後之一步驟的概念圖；圖11A和11B係各顯示該基於GaN之半導體發光元件等之一斷面和顯示範例3中之該發光元件組合的製造方法中的在圖10B所示的步驟之後之一步驟的概念圖；圖12A顯示範例6中之一被動矩陣型、直視型影像顯示裝置(具有一第一結構之影像顯示裝置-A)的電路圖，而圖12B係顯示其中基於GaN之半導體發光元件係配置成二維矩陣之一發光元件面板的示意斷面圖；圖13係範例6中之一主動矩陣型、直視型影像顯示裝置(具有一第一結構之影像顯示裝置-B)的電路圖；圖14係顯示包括具有配置成二維矩陣的基於GaN之半導 體發光元件的一發光元件面板之一投影型影像顯示裝置(具有一第二結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖15係顯示包括一紅色發光元件面板、一綠色發光元件面板和一藍色發光元件面板之一投影型色彩影像顯示裝置(具有一第三結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖16係顯示包括一基於GaN之半導體發光元件和一光透射控制器之一投影型影像顯示裝置(具有一第四結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖17係顯示包括三組基於GaN之半導體發光元件和三組光透射控制器之一投影型彩色影像顯示裝置(具有一第四結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖18係顯示包括一發光元件面板和一光透射控制器之一投影型影像顯示裝置(具有一第五結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖19係顯示包括三組基於GaN之半導體發光元件和三組光透射控制器之一投影型彩色影像顯示裝置(具有一第六結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖20係顯示包括三組基於GaN之半導體發光元件和一光透射控制器之一投影型彩色影像顯示裝置(具有一第七結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖21係顯示包括三組一發光元件面板和一光透射控制器之一投影型彩色影像顯示裝置(具有一第八結構之影像顯示裝置)的概念圖；圖22係範例4中之一主動矩陣型、投影型彩色影像顯示 裝置(具有一第九或第十結構之影像顯示裝置)的電路圖；圖23A係顯示範例6之一平面光源器件中的發光元件之配置的示意圖，而圖23B係一平面光源器件和一彩色液晶顯示器件組合的示意部分斷面圖；圖24係一彩色液晶顯示器件的示意部分斷面圖；圖25係顯示範例7之一彩色液晶顯示器件組合的概念圖；以及圖26係比較範例1之一基於GaN之半導體發光元件的示意部分斷面圖。
1‧‧‧基於GaN之半導體發光元件
10‧‧‧發光元件形成基板
11‧‧‧下層
21‧‧‧n導電率類型之第一基於GaN之化合物半導體層
22‧‧‧p導電率類型之第二基於GaN之化合物半導體層
23‧‧‧作用層
24‧‧‧雜質擴散防止層
31‧‧‧第一電極
32‧‧‧第二電極
40‧‧‧層壓結構
41‧‧‧層壓單元
42‧‧‧p導電率類型之基於GaN之化合物半導體層/摻雜Mg的GaN層
43‧‧‧未摻雜的基於GaN之化合物半導體層/未摻雜的GaN層
50‧‧‧p導電率類型之第三基於GaN之化合物半導體層
53‧‧‧未摻雜的基於GaN之化合物半導體層/未摻雜的GaN層

Claims (19)

  1. 一種GaN系半導體發光元件，其包含：(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)一積層結構，該積層結構包括至少一積層單元，該積層單元係從活性層側起積層有具有p型導電型之一GaN系化合物半導體層和一未摻雜的GaN系化合物半導體層而成；構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與構成該積層單元的具有p型導電型之該GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及 一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  2. 如請求項1之GaN系半導體發光元件，其中構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有三層結構，其包括包含未摻雜的GaN之該第一層、包含未摻雜的Inx Ga(1-x) N(其中0<x0.3)之該第二層及包含未摻雜的GaN之該第三層。
  3. 如請求項2之GaN系半導體發光元件，其中該活性層包括一Iny Ga(1-y) N層，且滿足xy。
  4. 如請求項1之GaN系半導體發光元件，其中具有構成該積層單元的p型導電型之該GaN系化合物半導體層的厚度係在二原子層以上且在50 nm以下，且構成該積層單元的該未摻雜的GaN系化合物半導體層的厚度係在二原子層以上且在50 nm以下。
  5. 如請求項1之GaN系半導體發光元件，其中該積層結構的厚度係在5 nm以上且在200 nm以下。
  6. 一種GaN系半導體發光元件，其包含：(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從 該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係由包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)具有p型導電型之一第三GaN系化合物半導體層，於該第三GaN系化合物半導體層的接近該第二GaN系化合物半導體層之側上形成有至少一層未摻雜的GaN系化合物半導體層；形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  7. 如請求項6之GaN系半導體發光元件，其中形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有三層結構，其包括包含未摻雜的GaN之該第一層、包含未摻雜的Inx Ga(1-x) N(其中0<x0.3)之該第二層和包含未摻雜的GaN之該第三層。
  8. 如請求項7之GaN系半導體發光元件，其中該活性層包括一Iny Ga(1-y) N層，且滿足xy。
  9. 如請求項6之GaN系半導體發光元件，其中形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導 體層的厚度係在二原子層厚度以上且在50 nm以下，且該第三GaN系化合物半導體層的厚度係在5 nm以上且在200 nm以下。
  10. 一種發光元件組合，其包含：一GaN系半導體發光元件，其係佈置於一支撐部件上，其中該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)一積層結構，該積層結構包括至少一積層單元，該積層單元係從該活性層側起積層有具有p型導電型之一GaN系化合物半導體層及一未摻雜的GaN系化合物半導體層而成；構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層 具有以下之三層結構：一第一層，其具有與構成積層單元的具有p型導電型之該GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  11. 一種發光元件組合，其包含：一GaN系半導體發光元件，其係佈置於一支撐部件上，其中該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)具有p型導電型之一第三GaN系化合物半導體層，於該第三GaN系化合物半導體層的接近該第二GaN系 化合物半導體層之側上形成有至少一層未摻雜的GaN系化合物半導體層；形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  12. 一種發光裝置，其包含：(a)一GaN系半導體發光元件；及(b)一色彩轉換材料，其係藉由來自該GaN系半導體發光元件之發射光來激發以發射具有與該發射光之波長不同之波長的光，其中該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有： (F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)一積層結構，該積層結構包括至少一積層單元，該積層單元係從該活性層側起積層有具有p型導電型之一GaN系化合物半導體層及該未摻雜的GaN系化合物半導體層而成；構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與構成該積層單元的具有p型導電型之該GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  13. 一種發光裝置，其包含：(a)一GaN系半導體發光元件；及(b)一色彩轉換材料，其係藉由來自該GaN系半導體發光元件之發射光來激發以發射具有與該發射光之波長不同之波長的光，其中該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物 半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)具有p型導電型之一第三GaN系化合物半導體層，於該第三GaN系化合物半導體層的接近該第二GaN系化合物半導體層之側上形成有至少一層未摻雜的GaN系化合物半導體層；形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  14. 一種GaN系半導體發光元件的製造方法，該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層； (D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)一積層結構，該積層結構包括至少一積層單元，該積層單元係從該活性層側起積層有具有p型導電型之一GaN系化合物半導體層及一未摻雜的GaN系化合物半導體層而成；構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與構成該積層單元的具有p型導電型之該GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成；該活性層包括一組成中包含銦之GaN系化合物半導體層，該方法包含：循序形成該第一GaN系化合物半導體層、該活性層、 該雜質擴散防止層、該積層結構及該第二GaN系化合物半導體層，其中以比於形成活性層中的該組成中包含銦之GaN系化合物半導體層時之溫度高的溫度，來形成構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層中的該組成中包含銦之該GaN系化合物半導體層。
  15. 一種GaN系半導體發光元件的製造方法，該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層，於該第三GaN系化合物半導體層的接近該第二GaN系化合物半導體層之側上形成有至少一層未摻雜的GaN系化合物半導體層； 形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成；該活性層包括一組成中包含銦之GaN系化合物半導體層，該方法包含：循序形成該第一GaN系化合物半導體層、該活性層、該雜質擴散防止層、該積層結構及該第二GaN系化合物半導體層，其中以比於形成該活性層中的該組成中包含銦之GaN系化合物半導體層時之溫度高的溫度，來形成在該第三GaN系化合物半導體層形成之該未摻雜的GaN系化合物半導體層中的該組成中包含銦之GaN系化合物半導體層。
  16. 一種GaN系半導體發光元件的驅動方法，該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物 半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)一積層結構，該積層結構包括至少一積層單元，該積層單元係從該活性層側起積層有具有p型導電型之一GaN系化合物半導體層及一未摻雜的GaN系化合物半導體層而成；構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與構成該積層單元的具有p型導電型之該GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成；該方法包含：使具有50安培/cm2 以上的電流密度之電流流至該活性層。
  17. 一種GaN系半導體發光元件的驅動方法，該GaN系半導體發光元件包括 (A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)具有p型導電型之一第三GaN系化合物半導體層，於該第三GaN系化合物半導體層的接近該第二GaN系化合物半導體層之側上形成有至少一層未摻雜的GaN系化合物半導體層；形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成；該方法包含： 使具有50安培/cm2 以上的電流密度之電流流至活性層。
  18. 一種影像顯示裝置，其包含用於顯示影像之一GaN系半導體發光元件，其中該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)一積層結構，該積層結構包括至少一積層單元，該積層單元係從該活性層側起積層有具有p型導電型之一GaN系化合物半導體層及一未摻雜的GaN系化合物半導體層而成；構成該積層單元之該未摻雜的GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與構成該積層單元的具有p型導電 型之該GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
  19. 一種影像顯示裝置，其包含用於顯示影像之一GaN系半導體發光元件，其中該GaN系半導體發光元件包括(A)具有n型導電型之一第一GaN系化合物半導體層；(B)一活性層；(C)具有p型導電型之一第二GaN系化合物半導體層；(D)一第一電極，其係電性連接至該第一GaN系化合物半導體層；及(E)一第二電極，其係電性連接至該第二GaN系化合物半導體層；其中該活性層與該第二GaN系化合物半導體層之間從該活性層側起形成有：(F)一雜質擴散防止層，其係包含一未摻雜的GaN系化合物半導體，該雜質擴散防止層係用於防止一p型雜質擴散至該活性層；及(G)具有p型導電型之一第三GaN系化合物半導體層，於該第三GaN系化合物半導體層的接近該第二GaN系化合物半導體層之側上形成有至少一層未摻雜的GaN系化合物半導體層；形成於該第三GaN系化合物半導體層之該未摻雜的 GaN系化合物半導體層具有以下之三層結構：一第一層，其具有與具有p型導電型之該第三GaN系化合物半導體層相同之組成；一第二層，其具有於該第一層之組成進一步包含銦之組成；及一第三層，其具有與該第一層之組成相同之組成。
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