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曾老師
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前言
發光二極管（LED）作為將電能變為光能的半導體元件在電子設備中得到廣泛應用，與電燈的白光不同的是，這種光的顏色的特點是由半導體材料來決定的。
對于光和色的關系，牛頓的著作"光學"中作了論述"光線是沒有顏色的，不過，光線具有能產生色感的性質"。人們知道，由于具備與光的三種基色"紅、綠、藍"相對應的三種錐體，因此就能產生色感。
到了上世紀90年代，使用Ⅲ族氮化物半導體的明亮的藍色和純綠色LED已產品化，實現了LED的全色顯示器。Ⅲ族氮化物半導體*的特點就是能夠發出藍、綠色的光。由于具有直接轉移型的能帶構造，其禁帶涉及從1.9eV到6.2eV很寬的范圍。
回顧一下研發史有兩個重大的突破，因為代表性的Ⅲ族氮化物半導體GaN，處于生長溫度中的氮的平衡氣壓很高，大量制作單結晶存在困難，單結晶的制備并不是*外延生長獲得的。從結晶構造的相似性及對熱的化學穩定性的觀點來看，使用的基板主要是藍寶石。不過。因為藍寶石基板和GaN的晶格常數之差和熱膨系數之差都很大，所以要獲得平坦一致的優良的GaN結晶存在著困難。再者，顯示p型傳導性的結晶至今仍未實現。
*個突破是1986年赤崎教授等用有機金屬氣相成長（MOVPE）法把AlN（氮化鋁）低溫堆積緩沖層引入到藍寶石基板上，而成功地生長了質量極高的GaN結晶。還有，第二個突破是1989年赤崎教授用添加Mg（鎂）的GaN電子束照射法制成p型半導體的同時，成功制成pn接合型藍色LED。由于這些領先的研究成果，Ⅲ族氮化物半導體器件取得了飛躍的進步。
豐田合成自1986年起在赤崎教授的指導下，走在別的公司的前面，開始進行研發，成功地在藍寶石基板上用AlN低溫堆積緩沖層生長了高質量的GaInN/GaN結晶。
1995年10月，亮度2cd的散裝高亮度藍色LED實現了產品化。1997年4月，具有多重量子井型構造的亮度2.5cd藍色LED，5cd綠色LED實現了產品化。現在其亮度達到藍色3cd，綠色8cd及更高的亮度。
藍色、綠色LED的市場年年在擴大，除了當初大型全色顯示器為主流市場之外，也在掃描器光源、信號燈器具、汽車用品等方面能得到應用。最近，特別是作為便攜機的液晶背光應用方面有所進展，市場會發展得很大。
本文介紹能夠與這樣的市場需求相適應而開發的彩色液晶背光用LED（多白光）的開發觀念和特點。
市場趨勢
由于作為彩色液晶用背光源，Ⅲ族氮化物系列LED開始引起人們的注意，日本的移動電話暢銷而壯大。電子郵件、因特網的需求增加的同時，顯示部分的多顏色化也快速發展，1999年，彩色液晶模塊也已實現了產品化。（圖1）。
移動電話的彩色液晶中，使用的是低電耗觀點為主的、半透射反射型的STN。從相同的觀點來看，背光源中，使用的是如圖2所示發光頻譜的白色LED。而個人數字助理（PDA）中，代表性的便攜機使用的是與透明用途相符合的、各種形式的液晶顯示器。重視像質的模塊中，使用的是TFT透射型液晶和如圖3所示的發光頻譜的三個波長熒光燈的組合。
因此，便攜機中用的顯示器中，重視耗電少，薄型量輕的型式，重視高可視性、顏色重現性的型式等，與各種用途相適應，要了解各種顯示器的正確使用方法。為此，同樣也要了解背光源的使用方法。其選定的理由考慮到表1的基準點比較結果。
移動電話用白色LED在電耗小，小巧量輕方面是很優秀的，但是，可視性和顏色重現性方面就比較差。而熒光燈畫面大，小型量輕方面有利，也不可一概而論，但作便攜機用，要求耗電更少。
開發產品（多白色）
多白色（圖4）是由紅、綠、藍組合而成的三波長型LED背光，這種型式以住已實現了產品化，而為彩色液晶背光專門設計的產品也不例外。便攜機用小型彩色液晶方面，從可視性，顏色重現性提高的觀點看，透射型TFT用及場序用三波長型的LED要開始進行研究。為適應這樣的市場需求，對準攜帶性、可視性和顏色重現性為目的的，以兼有白色LED和熒光燈優點的發光器件為目標進行開發。
多白色是將兩個紅色、兩個綠色、一個藍色共五個LED安裝在同一器件中。發白光時，各元件的負荷是均等的，為使發光效率達到*，將紅色的發熱量控制到*限度。也有防止由于溫度變化而使亮度降低的目的。進一步說，鄰近的元件配置對背光的內表面亮度和色度分布均一也有貢獻。現在客戶企望的是藍色，用2個紅色、1個綠色、2個藍色的方法提供也是可能的。
三波長型產品尺寸、白色平衡的處理方法等課題很多，可以說是符合來源于光的三基色電子顯示器原理。表2中圖5和6對多白色的概況作了介紹。
今后的展望
作為彩色液晶用背光源，對三波長型LED的實用性研究還僅僅是開始，溫度依賴性、驅動電路等待解決的課題還很多，本公司追求更加高的亮度、小型化，因而制訂了不少計劃。
結束語
由于用AlN緩沖層的結晶質量提高等劃時代的研究成果，藍色和純綠色的LED已實現產品化，因光的三基色顏色一致，已開始廣大充分發揮LED特點的市場。除了大型全色顯示器外，也可以在便攜機上使用，特別是作為液晶背光源會引人注目。
本文介紹了背光用LED的發展趨勢及開發的產品（多白光），對Ⅲ族氮化物系列材料，作為許多研究人員以課題而提出的大有希望的材料，有了明確的認識。此外，還報導了紫外線、激光等的研究成果，我們準備向應用開發邁進。
