JP2007080998A - 画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数等の増加といった製造コストの増加を伴うこと無く、色再現範囲を一層広くすることを可能とする、ＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子１Ｂを備えた第１画像表示装置５０Ｂ、緑色を発光する第２発光素子１Ｇを備えた第２画像表示装置５０Ｇ、及び、赤色を発光する第３発光素子１Ｒを備えた第３画像表示装置５０Ｒから成り、第１画像表示装置５０Ｂ、第２画像表示装置５０Ｇ及び第３画像表示装置５０Ｒから射出された青色、緑色及び赤色の光によって画像が形成され、第１発光素子１Ｂ、第２発光素子１Ｇ及び第３発光素子１Ｒの内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体に関する。

通常、カラー画像を表示する画像表示装置は、赤色／緑色／青色を３原色としており、陰極線管における蛍光体や液晶表示装置におけるカラーフィルター等は、所望の３原色が得られるように選択されている。このような赤色／緑色／青色の３原色で表現される色域は、色度図上で３原色の色度点を頂点とする３角形で表され、代表的には、ＮＴＳＣ規格やＥＢＵ規格、Ａｄｏｂｅ ＲＧＢ規格やｓＲＧＢ規格等、種々の規格がある。従来の陰極線管ではＥＢＵ規格やｓＲＧＢ規格を基本としていたが、近年、赤色／緑色／青色の３色（３種類）の発光ダイオードを面状光源装置（バックライト）に使用した液晶表示装置等においては、ＮＴＳＣ規格やＡｄｏｂｅ ＲＧＢ規格をカバーするような広色域の装置も市販されるようになっている。

また、自然界に存在する様々な色を表現するために、より多くの原色を用いる画像表示装置が提案されている。例えば、４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４０ｎｍ、６１５ｎｍ、６２５ｎｍという６色を発光する６種類の発光ダイオードを使用することで、ｓＲＧＢ規格に対して１８１％と広い色域を表現できる画像表示装置が提案されている（日経エレクトロニクス記事 http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20050510/104520/参照）。更には、液晶表示装置のみならず発光ダイオードを光源とした画像表示装置は、例えば、屋外用の大型直視型画像表示装置に応用されており、更には、小型直視型やプロジェクション型の画像表示装置等が、開発レベルで種々提案されている。

窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体から成る活性層を備えた発光素子（ＧａＮ系半導体発光素子）においては、活性層の混晶組成や厚さによってバンドギャップエネルギーを制御することにより、紫外から赤外までの広い範囲に亙る発光波長を実現し得る。そして、既に、種々の色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が市販されており、画像表示装置や照明装置、検査装置、消毒用光源等、幅広い用途に用いられている。また、青紫色を発光する半導体レーザや発光ダイオード（ＬＥＤ）も開発されており、大容量光ディスクの書込みや読取り用のピックアップとして使用されている。

一般に、ＧａＮ系半導体発光素子は、駆動電流（動作電流）が増加すると、発光波長が短波長側にシフトすることが知られており、例えば、駆動電流を２０ｍＡから１００ｍＡへと増加させた場合、青色の発光領域においては−３ｎｍ、緑色の発光領域においては−１９ｎｍもの発光波長のシフトが報告されている（例えば、日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＢ５００Ｓや日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＧ５００Ｓ参照）。

そして、このような駆動電流（動作電流）の増加に起因した発光波長のシフトといった現象は、特に、可視光以上の発光波長を有するＩｎ原子を含有するＧａＮ系化合物半導体から成る活性層に共通する問題であり、活性層を構成する井戸層内でのＩｎ原子によるキャリアの局在（例えば、Y. Kawakami, et al., J. Phys. Condens. Matter 13 (2001) pp. 6993 参照）や、格子不整合に起因する内部電界効果（S. F. Chichibu, Materials Science and Engineering B59 (1999) pp.298 参照）が関与していると考えられている。

ところで、例えば、特開２００２−２３７６１９には、電流値を変化させることによって発光波長が変化する発光ダイオードに、複数のピーク電流値を有するパルス電流を供給することで複数の色を発光させる、発光ダイオードの発光色制御方法が開示されている。これにより、この発光ダイオードの発光色制御方法においては、発光源を１箇所として小型化を図ることができると共に、容易に発光色を制御することができるとされている。

また、ＧａＮ系半導体発光素子においては、高効率化のために、井戸層と障壁層とから成る多重量子井戸構造を有する活性層に関して様々な技術が提唱されており、例えば、特表２００３−５２０４５３には、少なくとも２つの発光活性層、及び、少なくとも１つのバリア層を有する多重量子井戸構造の活性層において、発光活性層あるいはバリア層がチャーピングされた半導体発光素子が開示されている。ここで、チャーピングとは、類似した複数の層の厚さ及び／又は組成が一様とならないように、又は、非対称となるように、これらの層を形成することを意味する。そして、このような構成にすることで、多重量子井戸構造を有するＬＥＤにおける各井戸層の光出力又は光生成効率を高めている。

より具体的には、この特許出願公表公報の段落番号［００３１］には、第１の例として、ＬＥＤ３０における活性層４８〜５６の厚さのみがチャーピングされており、活性領域３６における活性層４８，５０，５２，５４及び５６は、それぞれ、２００，３００，４００，５００及び６００オングストロームの厚さを有するように構成されることが開示されている。また、この特許出願公表公報の段落番号［００３２］には、第３の例として、バリア層５８〜６４の厚さのみがチャーピングされており、バリア層は、ほぼ１０オングストロームからほぼ５００オングストローム以上の間に亙る厚さを有し、ｎ型の下部封層３４により近いところに位置するバリア層が、ｎ型の下部封層３４から離れたところに位置するバリア層よりも厚くなるように構成されていることが開示されている。

特開２００２−２３７６１９ 特表２００３−５２０４５３ http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20050510/104520/ 日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＢ５００Ｓ 日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＧ５００Ｓ Y. Kawakami, et al., J. Phys. Condens. Matter 13 (2001) pp. 6993 S. F. Chichibu, Materials Science and Engineering B59 (1999) pp.298 日経エレクトロニクス ２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページ

ところで、例えば、青色の発光波長を有するＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）と、緑色の発光波長を有するＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）と、赤色の発光波長を有するＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光素子（発光ダイオード）とを、各サブピクセルに対応させて配列して構成される画像表示装置においては、ピクセル（画素）間の色度座標や輝度の調整が行われるものの、部品点数等の増加といった製造コストの増加を伴うこと無く、即ち、多くの原色に対応した複数種の発光素子（発光ダイオード）を必要とすること無しに、色再現範囲を一層広くすることに対する強い要望がある。また、液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置においても、同様の強い要望がある。

しかしながら、上述の特許公開公報や特許出願公表公報、あるいは、上述した文献には、多くの原色に対応した複数種の発光素子（発光ダイオード）を必要とすること無しに、色再現範囲を一層広くする技術に関しては、具体的には、何らの開示は無い。

従って、本発明の目的は、部品点数等の増加といった製造コストの増加を伴うこと無く、色再現範囲を一層広くすることを可能とする、ＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る画像表示装置は、
青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像表示装置、緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像表示装置、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像表示装置から成り、第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された青色、緑色及び赤色の光によって画像が形成される画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る画像表示装置は、
青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の面状光源装置は、透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置であって、
青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型の液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置、面状光源装置、又は、液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、前記ＧａＮ系半導体発光素子は、本質的には任意の構成、構造を有するＧａＮ系半導体発光素子とすることができるが、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることが好ましい。尚、このような構成を、便宜上、井戸層密度変化構造を有する本発明と呼ぶ場合がある。

ここで、井戸層密度を異ならせるために、井戸層の厚さを一定とし、障壁層の厚さを異ならせる（具体的には、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の障壁層の厚さを、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の障壁層の厚さよりも薄くする）構成とすることが好ましいが、これに限定されるものではなく、障壁層の厚さを一定とし、井戸層の厚さを異ならせる（具体的には、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層の厚さを、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層の厚さよりも厚くする）構成としてもよいし、井戸層の厚さ及び障壁層の厚さの両方を異ならせる構成としてもよい。

井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を、以下のように定義する。即ち、総厚ｔ₀の活性層を厚さ方向に２つに分割したとき、第１ＧａＮ系化合物半導体層側の活性層の領域である活性層第１領域ＡＲ₁の厚さをｔ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の活性層の領域である活性層第２領域ＡＲ₂の厚さをｔ₂（但し、ｔ₀＝ｔ₁＋ｔ₂）とする。また、活性層第１領域ＡＲ₁に含まれる井戸層の数をＷＬ₁（正数であり、整数には限定されない）、活性層第２領域ＡＲ₂に含まれる井戸層の数をＷＬ₂（正数であり、整数には限定されず、井戸層の総数ＷＬ＝ＷＬ₁＋ＷＬ₂）とする。尚、活性層第１領域ＡＲ₁と活性層第２領域ＡＲ₂に跨って１つ井戸層（厚さｔ_IF）が存在する場合には、活性層第１領域ＡＲ₁内のみに含まれる井戸層の数をＷＬ’₁、活性層第２領域ＡＲ₂内のみに含まれる井戸層の数をＷＬ’₂とし、活性層第１領域ＡＲ₁と活性層第２領域ＡＲ₂に跨った井戸層における活性層第１領域ＡＲ₁に含まれる厚さを厚さｔ_IF-1、活性層第２領域ＡＲ₂に含まれる厚さを厚さｔ_IF-2（ｔ_IF＝ｔ_IF-1＋ｔ_IF-2）としたとき、
ＷＬ₁＝ＷＬ’₁＋ΔＷＬ₁
ＷＬ₂＝ＷＬ’₂＋ΔＷＬ₂
である。但し、
ΔＷＬ₁＋ΔＷＬ₂＝１
であり、
ＷＬ＝ＷＬ₁＋ＷＬ₂
＝ＷＬ’₁＋ＷＬ’₂＋１
ΔＷＬ₁＝ｔ_IF-1／ｔ_IF
ΔＷＬ₂＝ｔ_IF-2／ｔ_IF
である。

そして、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂は、以下の式（１−１）、式（１−２）から求めることができる。但し、ｋ≡（ｔ₀／ＷＬ）である。

ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝ｋ（ＷＬ₁／ｔ₁） （１−１）
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝ｋ（ＷＬ₂／ｔ₂） （１−２）

そして、この場合、活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることができ、あるいは又、活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることができ、あるいは又、活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることができる。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む井戸層密度変化構造を有する本発明においては、ｄ₂／ｄ₁≦０．８、好ましくは、ｄ₂／ｄ₁≦０．５を満足するように活性層における井戸層が配置されていることが望ましい。

また、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む井戸層密度変化構造を有する本発明において、ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ｄ）第１ＧａＮ系化合物半導体層と活性層との間に形成されたＩｎ原子を含有する下地層、及び、
（Ｅ）活性層と第２ＧａＮ系化合物半導体層との間に形成され、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層、
を更に備えている構成とすることができる。このような構成にすることで、発光効率の一層の向上と動作電圧の一層の低下を図りつつ、高い動作電流密度における一層安定したＧａＮ系半導体発光素子の動作を達成することができる。

尚、このような構成にあっては、活性層と超格子構造層との間には、アンドープＧａＮ系化合物半導体層が形成され、該アンドープＧａＮ系化合物半導体層の厚さは１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、超格子構造層の総厚は５ｎｍ以上であることが望ましく、超格子構造層における超格子構造の周期は、２原子層以上、２０ｎｍ以下であることが好ましい。また、超格子構造層が含有するｐ型ドーパントの濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³乃至４×１０²⁰／ｃｍ³であることが望ましい。あるいは又、下地層の厚さは２０ｎｍ以上であることが好ましく、下地層と活性層との間には、アンドープＧａＮ系化合物半導体層が形成され、該アンドープＧａＮ系化合物半導体層の厚さは５０ｎｍ以下であることが望ましい。更には、下地層及び活性層はＩｎを含有し、下地層におけるＩｎ組成割合は０．００５以上であり、且つ、活性層におけるＩｎ組成割合よりも低い構成とすることもでき、また、下地層は、１×１０¹⁶／ｃｍ³乃至１×１０²¹／ｃｍ³のｎ型ドーパントを含有する構成とすることもできる。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、緑色を発光する第２発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、このＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、緑色である５１０（ｎｍ）≦λ₁≦５４０（ｎｍ）、及び、４７０（ｎｍ）≦λ₂≦５１０（ｎｍ）を満足し、あるいは又、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）、λ₂（ｎｍ）、及び、λ₃（ｎｍ）としたとき、緑色である５１０（ｎｍ）≦λ₁≦５４０（ｎｍ）、４９０（ｎｍ）≦λ₂≦５１０（ｎｍ）、及び、４７０（ｎｍ）≦λ₃≦４９０（ｎｍ）を満足することが好ましい。尚、発光波長にピークが存在する場合には、発光ピーク波長を意味する。以下の説明においても同様である。

あるいは又、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、青色を発光する第１発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、このＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、青色である４３０（ｎｍ）≦λ₁≦４６０（ｎｍ）、及び、４５５（ｎｍ）≦λ₂≦４７０（ｎｍ）を満足することが好ましい。あるいは又、動作電流密度が低い場合には、青の色度のｙ座標が大きく、動作電流密度が高い場合には、青の色度のｙ座標が小さくなるように発光することが好ましい。

一般に、半導体発光素子は、特性測定時の発熱や温度変化によっても発光波長に変化が生じる。従って、本発明においては、ほぼ室温（２５゜Ｃ）での特性を対象とする。ＧａＮ系半導体発光素子自身の発熱が少ない場合には、直流電流での駆動でも問題は生じないが、発熱が大きい場合、パルス電流で駆動する等、ＧａＮ系半導体発光素子自身の温度（接合領域の温度）が室温から大幅に変化しないような測定方法を採用する必要がある。

また、発光波長に関しては、スペクトルにおけるパワーピークの波長を対象とする。人間の視感特性等を考慮したスペクトルや、通常色合いを表現するために用いるドミナント波長（主波長）ではない。更には、測定条件によっては、薄膜干渉等によって活性層から発せられた光が多数回反射することで、見掛け上、周期的な変動をもったスペクトルとして観測される場合があるが、これらの周期的な変動分を取り除いた、活性層で生じた光を反映したスペクトルを対象とする。

更には、ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度とは、動作電流値を活性層面積（接合領域面積）で除した値である。即ち、市販のＧａＮ系半導体発光素子は、種々のパッケージ形態を有するだけでなく、用途や光量によってＧａＮ系半導体発光素子の大きさも異なる。また、ＧａＮ系半導体発光素子の大きさに応じて標準的な駆動電流（動作電流）が異なる等、特性の電流値依存性を直接比較することは困難である。本発明においては、一般化のために、駆動電流の値それ自体ではなく、このような駆動電流値を活性層面積（接合領域面積）で除した動作電流密度（単位：アンペア／ｃｍ²）で表現する。

尚、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む井戸層密度変化構造を有する本発明においては、活性層にはインジウム原子が含まれている形態、より具体的には、Ａｌ_xＧａ_1-x-yＩｎ_yＮ（但し、ｘ≧０，ｙ＞０，０＜ｘ＋ｙ≦１）とすることができる。また、第１ＧａＮ系化合物半導体層、第２ＧａＮ系化合物半導体層として、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＩｎＧａＮ層を挙げることができる。更には、これらの化合物半導体層にホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。

更には、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む井戸層密度変化構造を有する本発明において、活性層における井戸層の数（ＷＬ）は、２以上、好ましくは４以上であることが、一層確実に、発光効率を犠牲にすることなく、動作電流密度の増加に伴い発光波長を大きくシフトさせるといった観点から、好ましい。

本発明において、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つ（１種類）の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子によって構成される。云い換えれば、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内のいずれか１種類の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子から構成され、残りの２種類の発光素子は他の構成の半導体発光素子から構成されていてもよいし、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内のいずれか２種類の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子から構成され、残りの１種類の発光素子は他の構成の半導体発光素子から構成されていてもよいし、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の全ての発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されていてもよい。尚、他の構成の半導体発光素子として、赤色を発光するＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子を挙げることができる。

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

（１）第１Ａの態様に係る画像表示装置・・・
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネルから成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネルから成る第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネルから成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（２）第１Ｂの態様に係る画像表示装置・・・
（α）青色を発光する第１発光素子、及び、青色を発光する第１発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための第１光通過制御装置［一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）から構成され、以下の説明においても同様である］から成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子、及び、緑色を発光する第２発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための第２光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための第３光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１光通過制御装置、第２光通過制御装置及び第３光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。尚、第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができる。また、第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子から射出された射出光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。
（３）第１Ｃの態様に係る画像表示装置・・・
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネル、及び、第１発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネル、及び、第２発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像表示装置、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネル、及び、第３発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置（ライト・バルブ）によってこれらの第１発光素子パネル、第２発光素子パネル及び第３発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（４）第１Ｄの態様に係る画像表示装置・・・
（α）青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（５）第１Ｅの態様に係る画像表示装置・・・
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネルから成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネルから成る第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネルから成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置のそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

また、本発明の第２の態様に係る画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、発光素子ユニットの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。また、画像表示装置に要求される仕様に基づき、ライト・バルブを更に備えている構成とすることができる。

（１）第２Ａの態様に係る画像表示装置・・・
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、各発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型、カラー表示の画像表示装置。
（２）第２Ｂの態様に係る画像表示装置・・・
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型、カラー表示の画像表示装置。
（３）第２Ｃの態様に係る画像表示装置・・・
２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの射出光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

本発明の面状光源装置、あるいは、本発明の液晶表示装置組立体における面状光源装置は、２種類の面状光源装置（バックライト）、即ち、例えば実開昭６３−１８７１２０や特開２００２−２７７８７０に開示された直下型の面状光源装置、並びに、例えば特開２００２−１３１５５２に開示されたエッジライト型（サイドライト型とも呼ばれる）の面状光源装置とすることができる。尚、発光素子の数は本質的に任意であり、面状光源装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。また、面状光源装置における光源を構成する第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子は、それぞれ、１つであってもよいし、複数であってもよい。

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

直下型の面状光源装置にあっては、より具体的には、青色（例えば、主に波長４５０ｎｍ）を発光する第１発光素子、緑色（例えば、主に波長５３０ｎｍ）を発光する第２発光素子、及び、赤色（例えば、主に波長６４０ｎｍ）を発光する第３発光素子が、筐体内に配置、配列されている構成とすることができるが、これに限定するものではない。ここで、複数の青色を発光する第１発光素子、複数の緑色を発光する第２発光素子、及び、複数の赤色を発光する第３発光素子が、筐体内に配置、配列されている場合、これらの発光素子の配列状態として、青色発光の第１発光素子、緑色発光の第２発光素子及び赤色発光の第３発光素子を１組とした発光素子列を液晶表示装置の画面水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを液晶表示装置の画面垂直方向に複数本、並べる配列を例示することができる。尚、発光素子列として、（１つの青色発光の第１発光素子，１つの緑色発光の第２発光素子，１つの赤色発光の第３発光素子）、（１つの青色発光の第１発光素子，２つの緑色発光の第２発光素子，１つの赤色発光の第３発光素子）、（１つの青色発光の第１発光素子，２つの緑色発光の第２発光素子，２つの赤色発光の第３発光素子）等の複数個の組合せを挙げることができる。尚、赤色、緑色、青色以外の第４番目の色を発光する発光素子を更に備えていてもよい。また、発光素子には、例えば、日経エレクトロニクス ２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページに掲載されたような光取出しレンズが取り付けられていてもよい。

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

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

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

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

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

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

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

ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。また、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。また、ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ₄ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｉを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｏを挙げることができる。

ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層に接続されたｐ型電極は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有していることが好ましく、あるいは又、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料を用いることもできるが、中でも、光を高い効率で反射させることができる銀（Ａｇ）やＡｇ／Ｎｉ、Ａｇ／Ｎｉ／Ｐｔを用いることが好ましい。一方、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層に接続されたｎ型電極は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを例示することができる。ｎ型電極やｐ型電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて形成することができる。

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

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

本発明にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長の制御を、上述したとおり動作電流密度（より具体的には、駆動電流のピーク電流値）で行う方法を採用する。また、本発明にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子の発光量の制御を、駆動電流のパルス幅制御で行うことができ、あるいは又、駆動電流のパルス密度制御で行うことができ、あるいは又、これらの組合せで行うことができる。尚、駆動電流のピーク電流値の時間周期は、１０ミリ秒以下（１００Ｈｚ以上）とすることが、ちらつきを抑制するために好ましい。

具体的には、例えば、１種類のＧａＮ系半導体発光素子において、或る発光波長λ₁を得るときの駆動電流のピーク電流値をＩ₁、駆動電流のパルス幅をＰ₁、発光波長λ₂（≠λ₁）を得るときの駆動電流のピーク電流値をＩ₂（≠Ｉ₁）、駆動電流のパルス幅をＰ₂とし、ＧａＮ系半導体発光素子のピーク電流値Ｉ₁での駆動、及び、それに引き続く、ピーク電流値Ｉ₂での駆動を総合して１パルス周期Ｔ_Pと呼び、ＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた画像表示装置、面状光源装置、液晶表示装置組立体におけるＧａＮ系半導体発光素子の動作の１動作周期をＴ_OPとするとき、
（１）駆動電流のピーク電流値Ｉ₁、ピーク電流値Ｉ₂を制御することによって、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の発光波長λを制御することができ、
（２）駆動電流のパルス幅Ｐ₁、パルス幅Ｐ₂を制御することによって（駆動電流のパルス幅制御）、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の全体としての発光色［２種類の波長の異なる発光色（即ち、２種類の光）、あるいは、１種類の発光色と２種類の波長の異なる発光色が混色された発光色との組合せ（即ち、２種類の光）、あるいは、２種類の波長の異なる発光色と係る２種類の発光色が混色された発光色との組合せ（即ち、３種類の光）］を制御することができ、更には、
（３）ＧａＮ系半導体発光素子の１パルス周期Ｔ_Pの長さ（パルス幅）を制御することによって（駆動電流のパルス幅制御）、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の発光量（明るさ、輝度）を制御することができ、及び／又は、
（３’）ＧａＮ系半導体発光素子の動作の１動作周期Ｔ_OP中における１パルス周期Ｔ_Pの数（パルス密度）を制御することによって（駆動電流のパルス密度制御）、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の発光量（明るさ、輝度）を制御することができる。尚、以上の説明においては、２種類の発光波長λ₁，λ₂としたが、３種類以上の発光波長にも適用することができることは云うまでもない。

尚、上述したＧａＮ系半導体発光素子の発光波長及び発光量の同時制御は、例えば、
（ａ）ＧａＮ系半導体発光素子にパルス駆動電流を供給するパルス駆動電流供給手段、及び、
（ｂ）パルス駆動電流のパルス幅及びパルス密度を設定するパルス駆動電流設定手段、
を備えるＧａＮ系半導体発光素子の駆動回路によって達成することができる。尚、このＧａＮ系半導体発光素子の駆動回路は、井戸層密度に特徴を有する井戸層密度変化構造を有する本発明におけるＧａＮ系半導体発光素子に対して適用することができるだけでなく、従来のＧａＮ系半導体発光素子に対して適用することもできる。

本発明にあっては、従来と同じように３原色（ＲＧＢ）表示用に３種類の発光素子を用意するだけで、４種類以上の色の表示が可能となる。即ち、ＮＴＳＣ比で１２０％より大きい色域を表現することができ、更には、ＮＴＳＣ比で１３０％より大きい色域を表現することができ、更には、ＮＴＳＣ比で１４０％より大きい色域を表現することができる。それ故、例えば、明るさを優先する場合や従来の映像ソースを表示する際にはＲＧＢの３原色、色再現範囲を広げたい場合には３原色に加えて１種類以上の色を表示することができ、両者は、動作電流密度（具体的には、例えば、駆動電流波形等）の制御により容易に切り替えることができる。また、使用する発光素子はいずれの表示の場合も無駄にならず、部品点数の低減とコスト削減に役立つ。

また、本発明において、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層を配置することで、発光効率を低減させること無く、動作電流密度の増加に伴い発光波長を大きくシフトさせることができる。本発明者の実験によれば、ＧａＮ系半導体発光素子においては、電流密度の増加と共に、発光に寄与する井戸層が次第に第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層へと移行していくことが分かった。よって、低い電流密度において発光に寄与する位置に井戸層をより多く配分すれば、発光に関与する井戸層１つ当たりのキャリア濃度をより少なくすることができ、高い電流密度において発光に寄与する位置に井戸層を少なく配分すれば、発光に関与する井戸層１つ当たりのキャリア濃度をより高くすることができる。つまり、同じ動作電流密度の変化幅であっても、均等に井戸層を配分した場合よりも、発光に関与する井戸層１つ当たりのキャリア密度の変化幅をより大きくすることができる。ＧａＮ系半導体発光素子における波長シフトの主な要因は、局在発光中心のバンドフィリングとピエゾ電界によるクーロン遮蔽効果であり、これらはキャリア濃度に敏感に左右される。つまり、ＧａＮ系半導体発光素子において上述のような構造を採用することで、同じ動作電流密度の変化幅であっても、活性層内に均等に井戸層を配分した場合よりも、発光に関与する井戸層１つ当たりのキャリア密度の変化幅をより大きくすることができ、それによって、波長シフトをより大きくすることができる。従って、動作電流密度（あるいは、駆動電流）の制御に基づき、発光波長の調整、制御を行うことができるし、多色発光させる場合において少ない電流ピークの変化幅で大きな波長シフトを実現することができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の第１の態様に係る画像表示装置に関する。以下、実施例１の画像表示装置を説明するが、それに先立ち、従来の構造を有するＧａＮ系発光ダイオードの特性を調べた。尚、動作電流値は発光ダイオードの活性層面積（接合領域面積）によって標準的な値が変化する。例えば、３００乃至３５０μｍ角の活性層面積（接合領域面積）を有するＧａＮ系発光ダイオードの動作電流値は２０ｍＡ程度であり、１ｍｍ角の活性層面積（接合領域面積）を有するＧａＮ系発光ダイオードの動作電流値は３５０ｍＡ程度である。それ故、一般化するために、動作電流値を活性層面積（接合領域面積）で除した値である動作電流密度を用いて、以下、説明を行う。

図２７及び図２８に、青色を発光するＧａＮ系発光ダイオード及び緑色を発光するＧａＮ系発光ダイオードの駆動電流密度に対する発光ピーク波長をプロットした。青色を発光するＧａＮ系発光ダイオードにあっては、駆動電流密度の増加によって、僅かな波長シフトが存在するが、大幅に発光色が変わるほどではない。一方、緑色を発光するＧａＮ系発光ダイオードにあっては、駆動電流密度の増加によって、大きく短波長側にシフトすることが分かる。駆動電流密度３０Ａ／ｃｍ²での発光ピーク波長はおおよそ５２０ｎｍという緑色であるが、６００Ａ／ｃｍ²での発光ピーク波長は５００ｎｍというエメラルド色、３ｋＡ／ｃｍ²での発光ピーク波長は４８４ｎｍという青緑色である。

実施例１の画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子１Ｂを備えた第１画像表示装置、緑色を発光する第２発光素子１Ｇを備えた第２画像表示装置、及び、赤色を発光する第３発光素子１Ｒを備えた第３画像表示装置から構成されており、第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された青色、緑色及び赤色の光によって画像が形成される画像表示装置である。そして、第１発光素子１Ｂ、第２発光素子１Ｇ及び第３発光素子１Ｂの内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａから構成されており、このＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する。

具体的には、実施例１の画像表示装置は、第１Ａの態様に係る画像表示装置に関し、図１に概念図を示すように、
（α）青色を発光する第１発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネル５０Ｂから成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネル５０Ｇから成る第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子１Ｒが２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネル５０Ｒから成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１発光素子パネル５０Ｂ（第１画像表示装置）、第２発光素子パネル５０Ｇ（第２画像表示装置）及び第３発光素子パネル５０Ｒ（第３画像表示装置）から射出された青色、緑色及び赤色の光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、
を備えており、青色発光の第１発光素子１Ｂ、緑色発光の第２発光素子１Ｇ及び赤色発光の第３発光素子１Ｒのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型の画像表示装置である。ここで、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された光は、より具体的には、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。

尚、特に断りの無い限り、発光素子パネルあるいは画像表示装置を構成する発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。以下の実施例においても同様である。また、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの説明のために、単に、これらを纏めて発光素子パネル５０と呼び、発光素子１Ｂ，１Ｇ，１Ｒの説明のために、単に、これらを纏めて発光素子１と呼ぶ場合がある。また、発光素子パネル５０の構成要素を説明するとき、参照番号を用いて説明するが、発光素子パネル５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒの構成要素に関しては、その参照番号に「Ｂ」、「Ｇ」、「Ｒ」を付して読み換えればよい。

例えば、パッシブマトリックスタイプの発光素子パネルを含む回路図を図２の（Ａ）に示し、発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルの模式的な断面図を図２の（Ｂ）に示すが、各発光素子１の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）はコラム・ドライバ４１に接続され、各発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）はロウ・ドライバ４２に接続されている。各発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４２によって行われ、コラム・ドライバ４１から各発光素子１を駆動するための駆動電流が供給される。コラム・ドライバ４１の機能の１つは、後述する駆動回路２６の有する機能と同じである。各発光素子１の選択、駆動、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。

また、例えば、アクティブマトリックスタイプの発光素子パネルを含む回路図を図３に示すが、各発光素子１の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）はドライバ４５に接続され、ドライバ４５は、コラム・ドライバ４３及びロウ・ドライバ４４に接続されている。また、各発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）は接地線に接続されている。各発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４４によるドライバ４５の選択によって行われ、コラム・ドライバ４３から各発光素子１を駆動するための輝度信号がドライバ４５に供給される。図示しない電源から所定の電圧がそれぞれのドライバ４５に別途供給され、ドライバ４５は輝度信号に応じた駆動電流（ＰＤＭ制御やＰＷＭ制御に基づく）を発光素子１に供給する。コラム・ドライバ４３の機能の１つは、後述する駆動回路２６の有する機能と同じである。各発光素子１の選択、駆動、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。

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

実施例１にあっては、青色を発光する第１発光素子１Ｂ及び緑色を発光する第２発光素子１ＧがＧａＮ系半導体発光素子（ＧａＮ系半導体発光ダイオード）から構成されており、赤色を発光する第３発光素子１ＲはＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成されている。そして、緑色を発光する第２発光素子１Ｇを構成するＧａＮ系半導体発光素子１Ａが、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する。青色を発光する第１発光素子１Ｂは、一定の動作電流密度に基づき一定波長の光を発光する。即ち、実施例１の画像表示装置は、３原色（ＲＧＢ）表示用に３種類の発光素子１Ｂ，１Ｇ，１Ｒを用意するだけで、４種類の色の表示が可能である。

具体的には、緑色を発光する第２発光素子１Ｇを構成するＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、λ₁＝５２０ｎｍ（緑色）、λ₂＝４８４ｎｍ（青緑色）である。図２９に、発光強度と発光波長との関係を図示する。

ここで、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇ、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒを、図４に模式的に示すパルス電流で駆動したときの色再現範囲（色度図）を図５に示す。図４、図５に示す例にあっては、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇ、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒのそれぞれは、１色を発光している。この状態にあっては、ＮＴＳＣ規格（破線で示す）をほぼ完全に表現しており、ＮＴＳＣ比は１１９％である。

また、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇ、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒを、図６に模式的に示すパルス電流で駆動したときの色再現範囲（色度図）を図７に示す。図６、図７に示す例にあっては、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂ、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒのそれぞれは、１色を発光している。一方、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇは、上述したとおり、本来の緑色（発光波長λ₁＝５２０ｎｍ）の発光（図７において、「Ｇ−Ｌ」で示す）だけでなく、青緑色（発光波長λ₂＝４８４ｎｍ）も発光（図７において、「Ｇ−Ｈ」で示す）している。尚、緑色の発光及び青緑色の発光は、同時でなく時分割であるが、これらの発光の周期（図１２の（Ｂ）におけるＰ₁，Ｐ₂を参照）を１０ミリ秒以下とすることで、ちらつきを低減することができる。そして、このように、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇを駆動するためのパルス駆動電流のピーク値を適宜設定することにより、図７に示すように、広い色域を実現することができる。尚、この状態にあっては、ＮＴＳＣ比は１４２％である。

更には、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂを、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光させ、即ち、本来の青色（発光波長λ₁＝４６０ｎｍ）の発光だけでなく、青色（発光波長λ₂＝４５５ｎｍ）をも発光させることで、図８に示すように、一層広い色域を実現することができる。

色域は種々の規格によりその色度点が異なり、例えばＮＴＳＣ規格における青は（０．１４，０．０８）であるが、ＥＢＵ規格においては（０．１５，０．０６）である。青色発光のＧａＮ系半導体発光素子の色純度が十分高ければ両規格を共に内包する座標を色度として選択することができるが、多数のＧａＮ系半導体発光素子を使用した場合のばらつきや、ＧａＮ系半導体発光素子における結晶品質によって、通常、両規格を完全に満たすことは極めて困難である。このような場合、上述したように、同一の青色発光のＧａＮ系半導体発光素子において、動作電流密度を制御することで、ＮＴＳＣ規格の青色に近い青色を発光させることができるだけでなく、高い動作電流密度で駆動することで短波長化させ、ＥＢＵ規格の青色に近い青色を発光させることができる。このように動作電流密度を変えるだけで、即座に所望の、且つ、広い色再現範囲を実現できるため、どちらかの色再現範囲を択一的に選択することは勿論、時分割駆動等によって２種類の青色を発光する多原色化（例えばＲ，Ｇ，Ｂ₁，Ｂ₂）を行うことができ、同時に、ＮＴＳＣ規格とＥＢＵ規格を満たすことが可能となる。

更には、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇ、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒを、図９に模式的に示すパルス電流で駆動したときの色再現範囲（色度図）を図１０に示す。図９、図１０に示す例にあっては、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒは１色を発光している。一方、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇは、本来の緑色（発光波長λ₁＝５２０ｎｍ）の発光だけでなく、青緑色（発光波長λ₃＝４８４ｎｍ）、及び、エメラルド色（発光波長λ₂＝５００ｎｍ）も発光している。また、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂは、本来の青色（発光波長λ₁＝４６０ｎｍ）の発光だけでなく、青色（発光波長λ₂＝４５５ｎｍ）も発光している。これによって、図１０に示すように、更に一層広い色域を実現することができる。尚、この状態にあっては、ＮＴＳＣ比は１５０％である。

このように多色を用いる場合、従来の技術にあっては、各色に対応する複数種の発光ダイオードを必要とするが、実施例１にあっては、３種類の発光ダイオード、即ち、通常の、赤色を発光する発光ダイオード、緑色を発光する発光ダイオード、青色を発光する発光ダイオードだけを用意すればよい。また、多色用に各色の発光ダイオードを個別に用意した場合には、通常の３原色表示のときは使用しないため無駄になるが、実施例１にあっては、３原色表示の場合は３原色用光源として使用するので、無駄にならない。つまり、３原色表示用に３種類の発光ダイオードを用意することで、明るさを優先する場合や従来の映像ソースを表示する際には３原色、色再現範囲を広げたい場合は４色以上を表示することができ、両者は駆動電流波形により容易に切り替えることができる。即ち、通常、赤色／緑色／青色の３原色を前提とした映像の場合には３原色のままで、また、印刷媒体とのカラーマッチングや特に印象的な青緑色（新緑色やマリンブルー色、エメラルド色や翡翠色）を強調したい場合には、例えば、４原色あるいはそれ以上に切り替えることが可能となる。また、使用する発光ダイオードはいずれの表示の場合も無駄にならず、部品点数の低減とコスト削減に役立つ。尚、赤色発光の半導体発光素子として、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子の他、ＧａＮ系半導体発光素子を用いることもできる。以下の実施例においても同様である。

ここで、このＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）１Ａは、本質的には任意の構成、構造を有するＧａＮ系半導体発光素子とすることができるが、実施例１にあっては、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
を備えており、
活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

層構成を概念的に図１１に示し、模式的な断面図を図１２の（Ａ）に示すように、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する発光素子１を構成するＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、より具体的には、サファイアから成る基板１０上に、バッファ層１１（厚さ３０ｎｍ）；アンドープのＧａＮ層１２（厚さ１μｍ）；ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３（厚さ３μｍ）；アンドープＧａＮ層１４（厚さ５ｎｍ）；井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５（井戸層及び障壁層の図示は省略）；アンドープＧａＮ層１６（厚さ１０ｎｍ）；ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７（厚さ２０ｎｍ）；ＭｇドープのＧａＮ層（コンタクト層）１８（厚さ１００ｎｍ）が、順次、積層された構成、構造を有する。尚、図面にあっては、バッファ層１１、アンドープのＧａＮ層１２、アンドープＧａＮ層１４、アンドープＧａＮ層１６、ＭｇドープのＧａＮ層１８の図示を省略している場合がある。アンドープＧａＮ層１４は、その上に結晶成長させられる活性層１５の結晶性向上のために設けられており、アンドープＧａＮ層１６は、第２ＧａＮ系化合物半導体層１７中のドーパント（例えば、Ｍｇ）が活性層１５内に拡散することを防止するために設けられている。

そして、このようなＧａＮ系半導体発光素子１Ａがサブマウント２１に固定され、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、サブマウント２１に設けられた配線（図示せず）、金線２３Ａを介して外部電極２３Ｂに電気的に接続され、外部電極２３Ｂは駆動回路２６に電気的に接続されている。また、サブマウント２１はリフレクターカップ２４に取り付けられ、リフレクターカップ２４はヒートシンク２５に取り付けられている。更には、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの上方にはプラスチックレンズ２２が配置され、プラスチックレンズ２２とＧａＮ系半導体発光素子１Ａとの間には、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａから射出される光に対して透明なエポキシ樹脂（屈折率：例えば１．５）、ゲル状材料［例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）、商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）］、シリコーンゴム、シリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］で例示される光透過媒体層（図示せず）が充填されている。

そして、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。活性層１５を構成する多重量子井戸構造の詳細を、以下の表１に示す。尚、表１中、井戸層の厚さ及び障壁層の厚さの値の右側の括弧内の数字は、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、実施例１にあっては、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）からの積算厚さを示す。

［表１］

実施例１にあっては、活性層１５の総厚をｔ₀とし、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、実施例１にあっては、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、実施例１にあっては、アンドープＧａＮ層１６と活性層１５との界面）から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

また、実施例１にあっては、活性層第１領域ＡＲ₁と活性層第２領域ＡＲ₂に跨って１つ井戸層（厚さｔ_IF＝３ｎｍ，第５井戸層）が存在する。従って、活性層第１領域ＡＲ₁に含まれる井戸層の数をＷＬ₁、活性層第２領域ＡＲ₂に含まれる井戸層の数をＷＬ₂（但し、井戸層の総数ＷＬ＝ＷＬ₁＋ＷＬ₂）とし、活性層第１領域ＡＲ₁内のみに含まれる井戸層の数をＷＬ’₁、活性層第２領域ＡＲ₂内のみに含まれる井戸層の数をＷＬ’₂とし、活性層第１領域ＡＲ₁と活性層第２領域ＡＲ₂に跨った井戸層における活性層第１領域ＡＲ₁に含まれる厚さを厚さｔ_IF-1、活性層第２領域ＡＲ₂に含まれる厚さを厚さｔ_IF-2（ｔ_IF＝ｔ_IF-1＋ｔ_IF-2）としたとき、
ΔＷＬ₁＝ｔ_IF-1／ｔ_IF＝７／９
ΔＷＬ₂＝ｔ_IF-2／ｔ_IF＝２／９
であり、
ＷＬ₁＝ＷＬ’₁＋ΔＷＬ₁＝４＋７／９
ＷＬ₂＝ＷＬ’₂＋ΔＷＬ₂＝５＋２／９
である。従って、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例１］
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（４＋７／９）／１０｝／｛（５０＋１／３）／１５１｝
＝１．４３
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝｛（５＋２／９）／１０｝／｛（１００＋２／３）／１５１｝
＝０．７８

比較のために、表１に比較例１として示す活性層を有するＧａＮ系半導体発光素子を作製した。

尚、実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子にあっては、評価のために、また、製造工程の簡略のために、リソグラフィ工程及びエッチング工程に基づき、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３を部分的に露出させ、ＭｇドープのＧａＮ層１８上にＡｇ／Ｎｉから成るｐ型電極１９Ｂを形成し、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３の上にＴｉ／Ａｌから成るｎ型電極１９Ａを形成し、これらのｎ型電極１９Ａ及びｐ型電極１９Ｂにプルーブで針立てを行い、駆動電流を供給し、基板１０の裏面から放射される光を検出した。この状態を、図１３の概念図を示す。また、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａを上から眺めた模式図を図１４の（Ａ）に示し、図１４の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、斜線は省略）を図１４の（Ｂ）に示す。実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子にあっては、活性層面積（接合領域面積）を６×１０^-4ｃｍ²とした。従って、ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度とは、動作電流値を活性層面積（接合領域面積）である６×１０^-4ｃｍ²で除した値となる。例えば、図１４に示すＧａＮ系半導体発光素子１Ａに２０ｍＡの駆動電流を流した場合の動作電流密度は３３Ａ／ｃｍ²と算出される。また、例えば図１５に示すようなＧａＮ系半導体発光素子１Ａが直列に接続された状態にあっても、動作電流密度は３３Ａ／ｃｍ²と算出される。

比較例１における井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［比較例１］
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（３＋１／３）／１０｝／（４９／１４７）
＝１．００
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝｛（６＋２／３）／１０｝／（９８／１４７）
＝１．００

ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と光出力との関係を測定した結果を、図１６に示すが、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１Ａの光出力は、従来のＧａＮ系半導体発光素子である比較例１と同程度である。

更には、ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と発光ピーク波長の関係を、図１７に示す。動作電流密度を０．１Ａ／ｃｍ²から３００Ａ／ｃｍ²へと増加させると、比較例１にあっては、Δλ＝−１９ｎｍであるのに対して、実施例１にあっては、Δλ＝−３１ｎｍと、大きな発光波長シフトが実現されている。即ち、例えば、動作電流密度を０．１Ａ／ｃｍ²とした場合には緑色（発光波長５３０ｎｍ）の発光が得られ、動作電流密度を１０Ａ／ｃｍ²とした場合には緑色（発光波長５１８ｎｍ）の発光が得られ、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²とした場合には青緑色（発光波長４９９ｎｍ）の発光が得られる。

尚、このようなＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光波長の制御は駆動電流のピーク電流値Ｉ₁，Ｉ₂で行う方法を採用すればよい。また、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光量の制御は、駆動電流のパルス幅制御で行えばよいし、あるいは又、駆動電流のパルス密度制御で行えばよいし、あるいは又、これらの組合せで行えばよい。以下の実施例にあっても同様とすることができる。

具体的には、図１２の（Ｂ）に示すように、或る発光波長λ₁を得るときの駆動電流のピーク電流値をＩ₁、駆動電流のパルス幅をＰ₁、発光波長λ₂（＜λ₁）を得るときの駆動電流のピーク電流値をＩ₂（＜Ｉ₁）、駆動電流のパルス幅をＰ₂としたとき、
（１）駆動電流のピーク電流値Ｉ₁，Ｉ₂を制御することによって、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａからの射出光の発光波長λを制御することができ、
（２）駆動電流のパルス幅Ｐ₁、パルス幅Ｐ₂を制御することによって（駆動電流のパルス幅制御）、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａからの射出光の全体としての発光色を制御することができ、更には、
（３）ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの１パルス周期Ｔ_Pの長さ（パルス幅）を制御することによって（駆動電流のパルス幅制御）、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａからの射出光の発光量（明るさ、輝度）を制御することができ、及び／又は、
（３’）ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの動作の１動作周期Ｔ_OP中における１パルス周期Ｔ_Pの数（パルス密度）を制御することによって（駆動電流のパルス密度制御）、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａからの射出光の発光量（明るさ、輝度）を制御することができる。

後述する実施例にあっても、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光波長の制御、及び、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光量の制御は、同様の方法で行えばよい。

尚、活性層１５の総厚をｔ₀とし、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１６と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されているとした場合の、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例１相当］
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（６／１０）／｛（７５＋１／２）／１５１｝
＝１．２０
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（４／１０）／｛（７５＋１／２）／１５１｝
＝０．７８

［比較例１相当］
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（５／１０）／｛（７３＋１／２）／１４７｝
＝１．００
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（５／１０）／｛（７３＋１／２）／１４７｝
＝１．００

また、活性層１５の総厚をｔ₀とし、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１６と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されているとした場合の、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例１相当］
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（７／１０）／｛（１００＋２／３）／１５１｝
＝１．０５
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（３／１０）／｛（５０＋１／３）／１５１｝
＝０．９０

［比較例１相当］
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（６＋２／３）／１０｝／（９８／１４７）
＝１．００
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝｛（３＋１／３）／１０｝／（４９／１４７）
＝１．００

以上のとおり、いずれの場合にあっても、実施例１に相当する場合、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

実施例１における駆動回路２６は、図１２の（Ａ）に示すように、制御部２７と、駆動電流の供給源である駆動電流源２８と、所定のパルス信号を生成するパルス生成回路２９と、ドライバ３０とを備えている。ここで、駆動電流源２８、パルス生成回路２９及びドライバ３０が、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａにパルス駆動電流を供給するパルス駆動電流供給手段に相当する。また、制御部２７が、パルス駆動電流のパルス幅及びパルス密度を設定するパルス駆動電流設定手段に相当する。

そして、駆動回路２６にあっては、制御部２７の制御下、駆動電流のピーク電流値Ｉ₁，Ｉ₂を駆動電流源２８から出力する。併せて、制御部２７の制御下、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの１パルス周期Ｔ_Pの長さ（パルス幅）を制御し、しかも、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの動作の１動作周期Ｔ_OP中における１パルス周期Ｔ_Pの数（パルス密度）を制御するために、パルス生成回路２９からパルス信号を出力する。そして、これらの駆動電流及びパルス信号を受け取ったドライバ３０においては、駆動電流源２８から送出された駆動電流に対して、パルス生成回路２９から送出されたパルス信号に基づいてパルス変調が施され、このパルス駆動電流がＧａＮ系半導体発光素子１Ａに供給される。これによって、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光波長の制御、及び、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの発光量の制御が行われる。

以下、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１Ａの製造方法の概要を説明する。

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

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

［工程−１２０］
その後、一旦、ＴＭＧガスとＳｉＨ₄ガスの供給を中断し、キャリアガスを水素ガスから窒素ガスに切り替えると共に、基板温度を７５０゜Ｃまで低下させる。そして、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（Triethylgallium, ＴＥＧ）ガス、Ｉｎ原料としてトリメチルインジウム（Trimethylindium, ＴＭＩ）ガスを使用し、バルブ切り替えによりこれらのガスの供給を行うことで、先ず最初に、厚さ５ｎｍアンドープＧａＮ層１４を結晶成長させ、引き続き、ＩｎＧａＮから成る井戸層、及び、ＧａＮから成る障壁層から構成された多重量子井戸構造を有する活性層１５を形成する。尚、井戸層におけるＩｎ組成割合は、例えば０．２３であり、発光波長λ５１５ｎｍに相当する。井戸層におけるＩｎ組成割合は、所望とする発光波長に基づき決定すればよい。多重量子井戸構造の詳細は、例えば、表１に示したとおりである。

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

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

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

こうして結晶成長を完了した後、基板を窒素ガス雰囲気中で８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行ってｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。その後、通常のＬＥＤのウェハプロセス、チップ化工程と同様に、フォトリソグラフィ工程やエッチング工程、金属蒸着によるｐ型電極、ｎ型電極の形成工程を経て、ダイシングによりチップ化を行い、更に、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２におけるＧａＮ系半導体発光素子１Ａにあっては、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３と活性層１５との間（より具体的には、実施例２にあっては、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３とアンドープＧａＮ層１４との間）に、Ｉｎ原子を含有する下地層が形成されており、活性層１５と第２ＧａＮ系化合物半導体層１７との間（より具体的には、実施例２にあっては、アンドープＧａＮ層１６と第２ＧａＮ系化合物半導体層１７との間）に、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層が形成されている。このような構成にすることで、発光効率の一層の向上と動作電圧の一層の低下を図りつつ、高い動作電流密度における一層安定したＧａＮ系半導体発光素子１Ａの動作を達成することができる。

ここで、下地層は、Ｉｎ組成割合が０．０３の厚さ１５０ｎｍのＳｉドープＩｎＧａＮ層から成る。ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³である。一方、超格子構造層は、厚さ２．４ｎｍのＡｌＧａＮ層（Ｍｇドーピング）と厚さ１．６ｎｍのＧａＮ層（Ｍｇドーピング）とを５周期積層した超格子構造を有する。尚、ＡｌＧａＮ層におけるＡｌ組成割合は０．１５である。また、超格子構造層が含有するｐ型ドーパントの濃度は、５×１０¹⁹／ｃｍ³である。

以上の点を除き、実施例２におけるＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、実施例１におけるＧａＮ系半導体発光素子１Ａと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

実施例３も、実施例１の変形である。具体的には、実施例３の画像表示装置は、第１Ｂの態様に係る画像表示装置に関し、図１８に概念図を示すように、
（α）ＧａＮ系半導体発光素子から成り、青色を発光する第１発光素子１０１Ｂ、及び、青色を発光する第１発光素子１０１Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御するための第１光通過制御装置［一種のライト・バルブであり、例えば、高温ポリシリコンタイプの薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置５８Ｂやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）から構成され、以下の説明においても同様である］から成る第１画像表示装置、
（β）ＧａＮ系半導体発光素子から成り、緑色を発光する第２発光素子１０１Ｇ、及び、緑色を発光する第２発光素子１０１Ｇから射出された射出光の通過／非通過を制御するための第２光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｇ）から成る第２画像表示装置、及び、
（γ）例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子から成り、赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒ、及び、赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒから射出された射出光の通過／非通過を制御するための第３光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｒ）から成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１光通過制御装置５８Ｂ、第２光通過制御装置５８Ｇ及び第３光通過制御装置５８Ｒを通過した光を１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）、
を備えており、
光通過制御装置５８Ｂ，５８Ｇ，５８Ｒによってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）である。

尚、第１発光素子１０１Ｂ、第２発光素子１０１Ｇ、第３発光素子１０１Ｒの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができ、図示した例では、それぞれ、１つである。また、第１発光素子１０１Ｂ、第２発光素子１０１Ｇ、第３発光素子１０１Ｒから射出された射出光を光通過制御装置５８Ｂ，５８Ｇ，５８Ｒへと案内するための手段（光案内部材５９Ｂ，５９Ｇ，５９Ｒ）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。

ここで、実施例１と同様に、青色を発光する第１発光素子１０１Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１０１Ｇは２色を発光する構成（合計、４色を発光する構成）とすることもできるし、青色を発光する第１発光素子１０１Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１０１Ｇは３色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子１０１Ｂ及び緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１０１Ｇは２色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子１０１Ｂは２色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１０１Ｇは３色を発光する構成（合計、６色を発光する構成）とすることもできる。２色以上を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａと同じ構成、構造とすればよい。

尚、図１９に概念図を示すように、第１Ｄの態様に係る画像表示装置とすることもできる。この画像表示装置は、具体的には、
（α）青色を発光する第１発光素子１０１Ｂを備えた第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子１０１Ｇを備えた第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子１０１Ｒを備えた第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された光を１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置５８によってこれらの発光素子１０１Ｂ，１０１Ｇ，１０１Ｒから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）である。

この第１Ｄの態様に係る画像表示装置にあっては、発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５７から射出したこれらの光は光通過制御装置５８によって通過／非通過が制御され、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。

実施例４も、実施例１の変形である。具体的には、実施例４の画像表示装置は、第１Ｃの態様に係る画像表示装置に関し、図２０に概念図を示すように、
（α）青色を発光する第１発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネル５０Ｂ、及び、第１発光素子パネル５０Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｂ）から成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネル５０Ｇ、及び、第２発光素子パネル５０Ｇから射出された射出光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｇ）から成る第２画像表示装置、
（γ）赤色を発光する第３発光素子１Ｒが２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネル５０Ｒ、及び、第３発光素子パネル５０Ｒから射出された射出光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｒ）から成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）青色光通過制御装置５８Ｂ、緑色光通過制御装置５８Ｇ及び赤色光通過制御装置５８Ｒを通過した光を１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）を備えており、
光通過制御装置５８Ｂ，５８Ｇ，５８Ｒによってこれらの第１発光素子パネル５０Ｂ、第２発光素子パネル５０Ｇ及び第３発光素子パネル５０Ｒから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）である。

この第１Ｃの態様に係る画像表示装置にあっては、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された光は、光通過制御装置５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂによって通過／非通過が制御され、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図２の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

ここで、実施例１と同様に、青色を発光する第１発光素子１Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子１Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは２色を発光する構成（合計、４色を発光する構成）とすることもできるし、青色を発光する第１発光素子１Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子１Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは３色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子１Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子１Ｂ及び緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは２色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子１Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子１Ｂは２色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは３色を発光する構成（合計、６色を発光する構成）とすることもできる。２色以上を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａと同じ構成、構造とすればよい。

尚、図２１に概念図を示すように、第１Ｅの態様に係る画像表示装置とすることもできる。この画像表示装置は、具体的には、
（α）青色を発光する第１発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネル５０Ｂから成る第１画像表示装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネル５０Ｇから成る第２画像表示装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子１Ｒが２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネル５０Ｒから成る第３画像表示装置、並びに、
（δ）第１画像表示装置（第１発光素子パネル５０Ｂ）、第２画像表示装置（第２発光素子パネル５０Ｇ）及び第３画像表示装置（第３発光素子パネル５０Ｒ）のそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置５８によってこれらの発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）である。

この第１Ｅの態様に係る画像表示装置にあっては、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５７から射出したこれらの光は光通過制御装置５８によって通過／非通過が制御され、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図２の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例５は、本発明の第２の態様に係る画像表示装置に関する。実施例５の画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットＵＮが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置である。そして、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、このＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する。

尚、このような画像表示装置にあっては、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光するＧａＮ系半導体発光素子は、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａとすればよく、その他の発光素子を、ＧａＮ系半導体発光素子、あるいは、例えば、赤色を発光する発光素子をＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成してもよい。

実施例５の画像表示装置にあっても、従来と同じように３原色（ＲＧＢ）表示用に３種類の発光素子を用意するだけで４種類以上の色の表示が可能となる。例えば、明るさを優先する場合や従来の映像ソースを表示する際にはＲＧＢの３原色、色再現範囲を広げたい場合には３原色に加えて１種類以上の色を表示することができ、両者は、駆動電流波形等により容易に切り替えることができる。また、使用するＧａＮ系半導体発光素子はいずれの表示の場合も無駄にならず、部品点数の低減とコスト削減に役立つ。

ここで、実施例５の画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、発光素子ユニットＵＮの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。

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

例えば、このようなアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図を図２２に示すが、各発光素子１（図２２においては、赤色を発光する発光素子を「Ｒ」で示し、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子を「Ｇ」で示し、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子を「Ｂ」で示す）の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）はドライバ４５に接続され、ドライバ４５は、コラム・ドライバ４３及びロウ・ドライバ４４に接続されている。また、各発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）は接地線に接続されている。各発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４４によるドライバ４５の選択によって行われ、コラム・ドライバ４３から各発光素子１を駆動するための輝度信号がドライバ４５に供給される。図示しない電源から所定の電圧がそれぞれのドライバ４５に別途供給され、ドライバ４５は輝度信号に応じた駆動電流（ＰＤＭ制御やＰＷＭ制御に基づく）を発光素子１に供給する。コラム・ドライバ４３の機能の１つは、実施例１における駆動回路２６の有する機能と同じである。赤色を発光する発光素子Ｒ、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｇ、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｂの選択は、ドライバ４５によって行われ、これらの赤色を発光する発光素子Ｒ、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｇ、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｂのそれぞれの発光／非発光状態は時分割制御されてもよく、あるいは又、同時に発光されてもよい。各発光素子１の選択、駆動、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズを経由して、スクリーンに投影される。

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

このようなパッシブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図２の（Ａ）に示したと同様であるし、アクティブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図２２に示したと同様であるので、詳細な説明は省略する。また、発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０等の概念図を図２３に示すが、発光素子パネル５０から射出された光は投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影され、あるいは又、直視される。発光素子パネル５０の構成、構造は、図２の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

ここで、実施例１と同様に、青色を発光する第１発光素子Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子Ｇは２色を発光する構成（合計、４色を発光する構成）とすることもできるし、青色を発光する第１発光素子Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子Ｇは３色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子Ｂ及び緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子Ｇは２色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子Ｂは２色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子Ｇは３色を発光する構成（合計、６色を発光する構成）とすることもできる。２色以上を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａと同じ構成、構造とすればよい。

実施例６は、本発明の面状光源装置及び液晶表示装置組立体（具体的には、カラー液晶表示装置組立体）に関する。実施例６の面状光源装置は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置である。また、実施例６のカラー液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、このカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体である。

実施例６の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を図２４の（Ａ）に模式的に示し、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図２４の（Ｂ）に示し、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図を図２５に示す。

実施例６における面状光源装置は、青色を発光する第１発光素子１Ｂ、緑色を発光する第２発光素子１Ｇ、及び、赤色を発光する第３発光素子１Ｒを備えており、第１発光素子１Ｂ、第２発光素子１Ｇ及び第３発光素子１Ｒの内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａから構成されており、このＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する。

ここで、実施例１と同様に、青色を発光する第１発光素子１Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子１Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは２色を発光する構成（合計、４色を発光する構成）とすることもできるし、青色を発光する第１発光素子１Ｂ及び赤色を発光する第３発光素子１Ｒは、それぞれ、１色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは３色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子１Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子１Ｂ及び緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは２色を発光する構成（合計、５色を発光する構成）とすることもできるし、赤色を発光する第３発光素子１Ｒは１色を発光し、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第１発光素子１Ｂは２色を発光し、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ａから成る第２発光素子１Ｇは３色を発光する構成（合計、６色を発光する構成）とすることもできる。２色以上を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａと同じ構成、構造とすればよい。

実施例６のカラー液晶表示装置組立体２００は、より具体的には、
（ａ）透明第１電極２２４を備えたフロント・パネル２２０、
（ｂ）透明第２電極２３４を備えたリア・パネル２３０、及び、
（ｃ）フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０との間に配された液晶材料２２７、
から成る透過型のカラー液晶表示装置２１０、並びに、
（ｄ）光源としての発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを有する面状光源装置（直下型のバックライト）２４０、
を備えている。ここで、面状光源装置（直下型のバックライト）２４０は、リア・パネル２３０に対向（対面）して配置され、カラー液晶表示装置２１０をリア・パネル側から照射する。

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

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

発光素子の配列状態は、例えば、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子１Ｂ、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子１Ｒ及び緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子１Ｇを１組とした発光素子列を水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを垂直方向に複数本、並べる配列とすることができる。そして、発光素子列を構成する各発光素子の個数は、例えば、（１つの青色発光の第１発光素子，２つの緑色発光の第２発光素子，２つの赤色発光の第３発光素子）であり、赤色発光の第３発光素子、緑色発光の第２発光素子、青色発光の第１発光素子、緑色発光の第２発光素子、赤色発光の第３発光素子の順に配列されている。

図２５に示すように、カラー液晶表示装置２１０を構成するフロント・パネル２２０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板２２１と、第１の基板２２１の外面に設けられた偏光フィルム２２６とから構成されている。第１の基板２２１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層２２３によって被覆されたカラーフィルター２２２が設けられ、オーバーコート層２２３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２２４が形成され、透明第１電極２２４上には配向膜２２５が形成されている。一方、リア・パネル２３０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板２３１と、第２の基板２３１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）２３２と、スイッチング素子２３２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２３４と、第２の基板２３１の外面に設けられた偏光フィルム２３６とから構成されている。透明第２電極２３４を含む全面には配向膜２３５が形成されている。フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子２３２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号２３７は、スイッチング素子２３２とスイッチング素子２３２との間に設けられた絶縁層である。

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

青色発光の第１発光素子１Ｂ、緑色発光の第２発光素子１Ｇ及び赤色発光の第３発光素子１Ｒのそれぞれは、図１２の（Ａ）に示した構造を有し、駆動回路２６に接続されている。そして、実施例１において説明したと同様の方法で駆動される。

このように多色を用いる場合、従来の技術にあっては、各色に対応する発光ダイオードを必要とするが、実施例６にあっては、３種類の発光ダイオード、即ち、通常の、赤色を発光する発光ダイオード、緑色を発光する発光ダイオード、青色を発光する発光ダイオードだけを用意すればよい。また、多色用に各色の発光ダイオードを個別に用意した場合には、通常の３原色表示のときは使用しないため無駄になるが、実施例６にあっては、３原色表示の場合は３原色用光源として使用するので、無駄にならない。つまり、３原色表示用に３種類の発光ダイオードを用意することで、明るさを優先する場合や従来の映像ソースを表示する際には３原色、色再現範囲を広げたい場合は４色以上を表示することができ、両者は駆動電流波形により容易に切り替えることができる。また、使用する発光ダイオードはいずれの表示の場合も無駄にならず、部品点数の低減とコスト削減に役立つ。尚、赤色発光の半導体発光素子として、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子の他、ＧａＮ系半導体発光素子を用いることもできる。実施例７においても同様である。

また、面状光源装置を、複数の領域に分割し、各領域を独立して動的に制御することで、カラー液晶表示装置の輝度に関するダイナミックレンジを広げることが可能である。即ち、画像表示フレーム毎に面状光源装置を複数の領域に分割し、各領域毎に、画像信号に応じて面状光源装置の明るさを変化させる（例えば、各領域に相当する画像の領域の最大輝度に、面状光源装置の該当する領域の輝度を比例させる）ことで、画像の明るい領域にあっては面状光源装置の該当する領域を明るくし、画像の暗い領域にあっては面状光源装置の該当する領域を暗くすることにより、カラー液晶表示装置のコントラスト比を大幅に向上させることができる。更には、平均消費電力も低減できる。この技術においては、面状光源装置の領域間の色むらを低減することが重要である。ＧａＮ系半導体発光素子は製造時の発光色ばらつきが生じ易いが、実施例６において使用するＧａＮ系半導体発光素子１Ａは、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａであり、ピーク電流値を変えるだけで、大きく発光波長を変化させることができるため、面状光源装置の領域毎にピーク電流値を調整して発光色ばらつきの補正を行い、駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度によって輝度を調整することができる。これにより、領域毎の発光色ばらつきの少ない面状光源装置を達成することができる。

実施例７は、実施例６の変形である。実施例６にあっては、面状光源装置を直下型とした。一方、実施例７にあっては、面状光源装置をエッジライト型とする。実施例７のカラー液晶表示装置組立体の概念図を図２６に示す。尚、実施例７におけるカラー液晶表示装置の模式的な一部断面図は、図２５に示した模式的な一部断面図と同様である。

実施例７のカラー液晶表示装置組立体２００Ａは、
（ａ）透明第１電極２２４を備えたフロント・パネル２２０、
（ｂ）透明第２電極２３４を備えたリア・パネル２３０、及び、
（ｃ）フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０との間に配された液晶材料２２７、
から成る透過型のカラー液晶表示装置２１０、並びに、
（ｄ）導光板２７０及び光源２６０から成り、カラー液晶表示装置２１０をリア・パネル側から照射する面状光源装置（エッジライト型のバックライト）２５０、
を備えている。ここで、導光板２７０は、リア・パネル２３０に対向（対面）して配置されている。

光源２６０は、例えば、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子から成る第３発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子、及び、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第１発光素子から構成されている。尚、これらの発光素子は、具体的には図示していない。緑色発光の第２発光素子及び青色発光の第１発光素子は、実施例１あるいは実施例２において説明したＧａＮ系半導体発光素子１Ａと同様とすることができる。また、カラー液晶表示装置２１０を構成するフロント・パネル２２０及びリア・パネル２３０の構成、構造は、図２５を参照して説明した実施例６のフロント・パネル２２０及びリア・パネル２３０と同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。

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

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明したＧａＮ系半導体発光素子、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。ＧａＮ系半導体発光素子における積層の順序は、逆であってもよい。直視型の画像表示装置にあっては、人の網膜に画像を投影する形式の画像表示装置とすることもできる。

色再現範囲（色度図）の説明に関しては、画像表示装置を例にとり、専ら説明したが、面状光源装置においても、同様の色再現範囲の拡大を図ることができる。

また、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体にあっては、３種類の発光素子で４色以上の色を発光させたが、Ｎ種類（但し、Ｎ≧４）の発光素子で（Ｎ＋１）色以上の色を発光させてもよい。

更には、Ｐ種類［但し、Ｐ≧３］の発光素子の（Ｐ＋Ｑ）個［但し、Ｑ＝１，２，３・・・］の集合を１ユニットとし、（Ｐ＋Ｑ）色を発光する画像表示装置、面状光源装置、あるいは、液晶表示装置組立体とすることもできる。

即ち、例えば、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置、本発明の面状光源装置、本発明の液晶表示装置組立体における面状光源装置にあっては、実施例において説明したように、１つのＧａＮ系半導体発光素子が、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光する構成とすることが好ましいが、場合によっては、同一ＧａＮ系半導体発光素子を２以上を組として用意し、各ＧａＮ系半導体発光素子を異なる動作電流密度にて駆動することで、各ＧａＮ系半導体発光素子から異なる波長の光を発光する構成とすることもできる。即ち、例えば、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る同一の第２発光素子を２つ、組とし、一方の第２発光素子からλ₁＝５２０ｎｍ（緑色）の光を射出し、他方の第２発光素子からλ₂＝４８４ｎｍ（青緑色）の光を射出する構成とすることもできる。

あるいは又、云い換えれば、本発明の第１の態様に係る画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像表示装置、緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像表示装置、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像表示装置から成り、第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された青色、緑色及び赤色の光によって画像が形成される画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子から構成された第４の色を発光する第４発光素子を備えた第４画像表示装置を更に備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子から構成された第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子と、第４発光素子とは、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

あるいは又、云い換えれば、本発明の第２の態様に係る画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子から構成された第４の色を発光する第４発光素子を、発光素子ユニットは更に備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子から構成された第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子と、第４発光素子とは、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

あるいは又、云い換えれば、本発明の面状光源装置、若しくは、本発明の液晶表示装置組立体における面状光源装置は、
透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置であって、
青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
該ＧａＮ系半導体発光素子から構成された第４の色を発光する第４発光素子を更に備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子から構成された第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子と、第４発光素子とは、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする。

ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子の温度特性（温度−発光波長の関係）を予め求めておき、面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体におけるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子の温度をモニターすることによって、電源投入直後から安定したＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子の動作を実現することが可能となる。

駆動回路として、その他、特開２００３−２２０５２に開示された駆動回路を用いることもできる。この駆動回路は、複数のＧａＮ系半導体発光素子間の発光波長のばらつきをＧａＮ系半導体発光素子に供給する電流を制御することで補正する発光波長補正手段と、ＧａＮ系半導体発光素子間の輝度のばらつきを補正する発光輝度補正手段を有する。ここで、発光波長補正手段は駆動されるＧａＮ系半導体発光素子毎に設けられたカレントミラー回路を有し、このカレントミラー回路によってＧａＮ系半導体発光素子を流れる電流を調整する構成とすることができる。尚、カレントミラー回路の参照側を流れる電流は、並列接続された複数の能動素子を流れる電流の制御によって制御される。また、発光輝度補正手段は駆動されるＧａＮ系半導体発光素子に電流を供給する定電流回路を有し、この定電流回路のスイッチング素子のオンオフを制御する構成とすることができる。

図１は、実施例１における第１発光素子パネル、第２発光素子パネル及び第３発光素子パネルを備えたプロジェクション型、カラー表示の画像表示装置（第１Ａの態様に係る画像表示装置）の概念図である。 図２の（Ａ）は、実施例１におけるパッシブマトリックスタイプの発光素子パネルの回路図であり、図２の（Ｂ）は、発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルの模式的な断面図である。 図３は、実施例１におけるアクティブマトリックスタイプの発光素子パネルの回路図である。 図４は、実施例１の画像表示装置において、青色発光の第１発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子）を駆動するパルス電流を模式的に示す図である。 図５は、図４に示すパルス電流で、青色発光の第１発光素子（１色を発光）、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子（１色を発光）、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子であり１色を発光）を駆動したときの色再現範囲を示すグラフ（色度図）である。 図６は、実施例１の画像表示装置において、青色発光の第１発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子）を駆動するパルス電流を模式的に示す図である。 図７は、図６に示すパルス電流で、青色発光の第１発光素子（１色を発光）、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子（２色を発光）、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子であり、１色を発光）を駆動したときの色再現範囲を示すグラフ（色度図）である。 図８は、実施例１の画像表示装置において、青色発光の第１発光素子（２色を発光）、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子（２色を発光）、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子であり、１色を発光）を駆動したときの色再現範囲を示すグラフ（色度図）である。 図９は、実施例１の画像表示装置において、青色発光の第１発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子）を駆動するパルス電流を模式的に示す図である。 図１０は、図９に示すパルス電流で、青色発光の第１発光素子（２色を発光）、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子から成る第２発光素子（３色を発光）、及び、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子（第３発光素子であり、１色を発光）を駆動したときの色再現範囲を示すグラフ（色度図）である。 図１１は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子における層構成を概念的に示す図である。 図１２の（Ａ）は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の模式的な断面図であり、図１２の（Ｂ）は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子を駆動するための駆動電流のパルス波形を模式的に示す図である。 図１３は、ＧａＮ系半導体発光素子の評価のために、ＧａＮ系半導体発光素子に駆動電流を供給している状態を示す概念図である。 図１４の（Ａ）は、ＧａＮ系半導体発光素子を上から眺めた模式図であり、図１４の（Ｂ）は、図１４の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、斜線は省略）である。 図１５は、直列に接続された２つのＧａＮ系半導体発光素子を上から眺めた模式図である。 図１６は、実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と光出力との関係を測定した結果を示すグラフである。 図１７は、実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と発光ピーク波長の関係を示すグラフである。 図１８は、ＧａＮ系半導体発光素子及び光通過制御装置を３組備えたカラー表示のプロジェクション型の実施例３の画像表示装置（第１Ｂの態様に係る画像表示装置）の概念図である。 図１９は、ＧａＮ系半導体発光素子を３組、及び、光通過制御装置を備えたカラー表示のプロジェクション型の実施例３の画像表示装置の変形例（第１Ｄの態様に係る画像表示装置）の概念図である。 図２０は、発光素子パネル及び光通過制御装置を３組備えたカラー表示のプロジェクション型の実施例４の画像表示装置（第１Ｃの態様に係る画像表示装置）の概念図である。 図２１は、発光素子パネルを３組、及び、光通過制御装置を備えたカラー表示のプロジェクション型の実施例４の画像表示装置の変形例（第１Ｅの態様に係る画像表示装置）の概念図である。 図２２は、実施例５におけるアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置（第２Ａの態様に係る画像表示装置）の回路図である。 図２３は、ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルを備えた実施例５のプロジェクション型の画像表示装置（第２Ａ，２Ｂの態様に係る画像表示装置）の概念図である。 図２４の（Ａ）は、実施例６の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図２４の（Ｂ）は、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。 図２５は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図２６は、実施例７のカラー液晶表示装置組立体の概念図である。 図２７は、青色を発光するＧａＮ系発光ダイオードの駆動電流密度に対する発光ピーク波長をプロットしたグラフである。 図２８は、緑色を発光するＧａＮ系発光ダイオードの駆動電流密度に対する発光ピーク波長をプロットしたグラフである。 図２９は、緑色を発光する第２発光素子を構成するＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、λ₁＝５２０ｎｍ（緑色）、λ₂＝４８４ｎｍ（青緑色）のスペクトル図である。

符号の説明

１，１０１・・・ＧａＮ系半導体発光素子、ＵＮ・・・発光素子ユニット、１０・・・基板、１１・・・バッファ層、１２・・・アンドープのＧａＮ層、１３・・・ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、１４・・・アンドープＧａＮ層、１５・・・活性層、１６・・・アンドープＧａＮ層、１７・・・ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、１８・・・ＭｇドープのＧａＮ層、１９Ａ・・・ｎ型電極、１９Ｂ・・・ｐ型電極、２１・・・サブマウント、２２・・・プラスチックレンズ、２３Ａ・・・金線、２３Ｂ・・・外部電極、２４・・・リフレクターカップ、２５・・・ヒートシンク、２６・・・駆動回路、２７・・・制御部、２８・・・駆動電流源、２９・・・パルス生成回路、３０・・・ドライバ、４１，４３・・・コラム・ドライバ、４２，４４・・・ロウ・ドライバ、４５・・・ドライバ、５０・・・発光素子パネル、５１・・・支持体、５２・・・Ｘ方向配線、５３・・・Ｙ方向配線、５４・・・透明基材、５５・・・マイクロレンズ、５６・・・投影レンズ、５７・・・ダイクロイック・プリズム、５８・・・液晶表示装置、５９・・・光案内部材、１０２・・・ヒートシンク、２００，２００Ａ・・・カラー液晶表示装置組立体、２１０・・・カラー液晶表示装置、２２０・・・フロント・パネル、２２１・・・第１の基板、２２２・・・カラーフィルター、２２３・・・オーバーコート層、２２４・・・透明第１電極、２２５・・・配向膜、２２６・・・偏光フィルム、２２７・・・液晶材料、２３０・・・リア・パネル、２３１・・・第２の基板、２３２・・・スイッチング素子、２３４・・・透明第２電極、２３５・・・配向膜、２３６・・・偏光フィルム、２４０・・・面状光源装置、２４１・・・筐体、２４２Ａ・・・筐体の底面、２４２Ｂ・・・筐体の側面、２４３・・・外側フレーム、２４４・・・内側フレーム、２４５Ａ，２４５Ｂ・・・スペーサ、２４６・・・ガイド部材、２４７・・・ブラケット部材、２５１・・・拡散板、２５２・・・拡散シート、２５３・・・プリズムシート、２５４・・・偏光変換シート、２５５・・・反射シート、２５０・・・面状光源装置、２６０・・・光源、２７０・・・導光板、２７１・・・導光板の第１面、２７２・・・第１面における凹凸部、２７３・・・導光板の第２面、２７４・・・導光板の第１側面、２７５・・・導光板の第２側面、２７６・・・導光板の第３側面、２８１・・・反射部材、２８２・・・拡散シート、２８３・・・プリズムシート

Claims (23)

1. 青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像表示装置、緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像表示装置、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像表示装置から成り、第１画像表示装置、第２画像表示装置及び第３画像表示装置から射出された青色、緑色及び赤色の光によって画像が形成される画像表示装置であって、
   第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
   該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする画像表示装置。
2. 青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
   第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
   該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする画像表示装置。
3. 前記ＧａＮ系半導体発光素子は、
   （Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
   （Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
   （Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
   を備えており、
   活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
4. 活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
6. 活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
7. ｄ₂／ｄ₁≦０．８を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
8. （Ｄ）第１ＧａＮ系化合物半導体層と活性層との間に形成されたＩｎ原子を含有する下地層、及び、
   （Ｅ）活性層と第２ＧａＮ系化合物半導体層との間に形成され、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層、
   を更に備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
9. 緑色を発光する第２発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
   該ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、
   ５１０（ｎｍ）≦λ₁≦５４０（ｎｍ）、及び、
   ４７０（ｎｍ）≦λ₂≦５１０（ｎｍ）
   を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
10. 緑色を発光する第２発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）、λ₂（ｎｍ）、及び、λ₃（ｎｍ）としたとき、
    ５１０（ｎｍ）≦λ₁≦５４０（ｎｍ）、
    ４９０（ｎｍ）≦λ₂≦５１０（ｎｍ）、及び、
    ４７０（ｎｍ）≦λ₃≦４９０（ｎｍ）
    を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
11. 青色を発光する第１発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、
    ４３０（ｎｍ）≦λ₁≦４６０（ｎｍ）、及び、
    ４５５（ｎｍ）≦λ₂≦４７０（ｎｍ）
    を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
12. ライト・バルブを更に備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
13. 透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置であって、
    青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、
    第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする面状光源装置。
14. 前記ＧａＮ系半導体発光素子は、
    （Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
    （Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
    （Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
    を備えており、
    活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の面状光源装置。
15. 活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の面状光源装置。
16. 活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の面状光源装置。
17. 活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＞ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の面状光源装置。
18. ｄ₂／ｄ₁≦０．８を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の面状光源装置。
19. （Ｄ）第１ＧａＮ系化合物半導体層と活性層との間に形成されたＩｎ原子を含有する下地層、及び、
    （Ｅ）活性層と第２ＧａＮ系化合物半導体層との間に形成され、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層、
    を更に備えていることを特徴とする請求項１４に記載の面状光源装置。
20. 緑色を発光する第２発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、
    ５１０（ｎｍ）≦λ₁≦５４０（ｎｍ）、及び、
    ４７０（ｎｍ）≦λ₂≦５１０（ｎｍ）
    を満足することを特徴とする請求項１３に記載の面状光源装置。
21. 緑色を発光する第２発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）、λ₂（ｎｍ）、及び、λ₃（ｎｍ）としたとき、
    ５１０（ｎｍ）≦λ₁≦５４０（ｎｍ）、
    ４９０（ｎｍ）≦λ₂≦５１０（ｎｍ）、及び、
    ４７０（ｎｍ）≦λ₃≦４９０（ｎｍ）
    を満足することを特徴とする請求項１３に記載の面状光源装置。
22. 青色を発光する第１発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長をλ₁（ｎｍ）及びλ₂（ｎｍ）としたとき、
    ４３０（ｎｍ）≦λ₁≦４６０（ｎｍ）、及び、
    ４５５（ｎｍ）≦λ₂≦４７０（ｎｍ）
    を満足することを特徴とする請求項１３に記載の面状光源装置。
23. 透過型あるいは半透過型の液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えた液晶表示装置組立体であって、
    面状光源装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、
    第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子は、ＧａＮ系半導体発光素子から構成されており、
    該ＧａＮ系半導体発光素子は、異なる動作電流密度に基づき異なる波長の光を発光することを特徴とする液晶表示装置組立体。
    

Images