蛍光体を使わない白色LED 35
ストーリー by Acanthopanax
アツくない 部門より
アツくない 部門より
白色LEDは青色LEDと蛍光体材料を組み合わせて作られているが（日亜化学はこの手法に関連する幅広い特許を有している）、日経ネットの記事や毎日新聞の記事、産経新聞の記事などによれば、京都大学と日亜化学工業の研究チームは、窒化ガリウム系素子の表面に結晶構造が異なる微小な凹凸を加工し、赤・青・黄緑色の発光を自由に調整できる技術を開発した(京大のプレスリリース)。白色発光をはじめとし、色や濃淡を変える調光も可能という。蛍光体が不要な分、エネルギー損失も少なくなるというのが素敵だ。論文は、応用物理学会の「Applied Physics Express」に掲載。
蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:2, 参考になる)
所謂フルカラーLEDなので、各色の発光を自由に調整できるのは当たり前で。
三つの光源がひとつに見えるようにミキシング出来るのがこの技術のポイントでは？
#ミスリードを誘うタレコミだな。
#つーか、タレコミ人(と編集者)が誤解してるのかな。
Re:蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:5, 参考になる)
いや、アブストラクト見る限りそんなことは書いてないですよ。
> 微細構造による量子井戸で波長を変換する、らしい。
> で、製造段階で"自由に調整できる"という事らしい。
これも多分間違いだと思う。
タレコミの文章はそんなに間違ってないと思うけど、
> 結晶構造が異なる
じゃなくて、表面微細構造を制御して、現れる結晶面の面積を調整するんですよ。
結晶面が異なれば結晶成長速度が違うから、同一の試料上に異なる発光波長の
量子井戸が作れる。で、面積を制御して多波長の混合比を変えるわけですね。
論文ちゃんと読んだわけじゃないから、正確には自分で読んで確認してくださいな。
Re: (スコア:0)
さっぱり知らない分野なのであれですが、
それってもしかして、
多色を表現できる「画素」を
凄く小さく作れることを
示唆してたりしますか？
同一の(小さい)試料のうえに3色並べれる、って意味だと思っていい？
というか、大きくしかできないんだったら
在来LED並べればいいじゃんってことになる(の？)
＃ディスプレイのDPIが飛躍的に増加して欲しいのでAC。1000 DPIは欲しいね。印刷物なみに。
Re:蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:5, 参考になる)
現在フルカラーLEDと呼ばれてるものは別々に作ったチップを一つにパッケージしています。
ところが、一種類の材料の上で三色いっぺんに出せるよ、というのが今回のLEDです。
光の波長(色)を決める量子井戸の深さを、材料に頼らずに、三次元的な微細構造で変えるようです。
レーザーダイオードのようなアプローチですね。
今のところテーラーメイドで「自由に調節」(製造後には変えられない)ですが、
将来的には個別に各色の発光量を変化させることも可能でしょう。
有機ELディスプレイのようなものをLEDで作る道が拓けたかも知れません。
Re:蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:3, 参考になる)
いや、材料で変えている。
エッチングで一部酸化膜を削った基板の上に成長させてLED構造を作ってるんだけど、作るGaN部位のサイズによって
GaNドットの出ている面指数の比率が変わり、各面指数ごとにドーパントのInの拡散係数などが違うから、結果的に
Inのドープ量をコントロールできる＝発光波長を変えられますよ、ということ。
というわけで、ドープ量のコントロールには微細構造が効いているけど、直接的に発光波長を変えてるのは材料の差。
#一応量子井戸のサイズも関係してるとは言ってるけど、前のAPLの結果を見る限りIn量の差がドミナントな気が。
ってか、今回の論文、いまいち何が新しいのかわからん。このグループが前にAPLで出してるのと基本は一緒なんですよね。
ちょっと条件を変えて作って、前回より色域を広げてはいますけど、本質的には同じわけで……
Re:蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:5, 参考になる)
具体的な原理は
・基板上にストライプ状のマスクを用意した上で結晶成長させることでGaNの凸型構造を得る。
・このプロセス条件を調節することによって、構造体は(0001)面と{1122}面とを持つことができる（この時に構造体表面にはそのままInGaN量子井戸を成長させ、発光体とする）。
・この時、量子井戸において構造に従って In の組成分布が生じ、(0001)面と{1122}面とでは発光波長が変わる。
・結果、条件の調節によって、幅広い波長を得ることができる。
とここまでは AC さんの仰る通り既報ですね。京大のプレスリリースで参照されていますが、詳細については Appl Phys. Lett., 87, 231901 (2005) あたりが詳しいです。
で、今回は何が新しいのかは、Applied Physics Express 自体が新しい論文誌ということで今手元で読めないのですが、プレスリリースを見る限り、
・幅狭めの構造体Aと幅広めの構造体Bが用意され、Aの(0001)面からは赤、Aの{1122}面からは青、Bの(0001)面からは黄、Bの{1122}面からは青の発光が得られるようにプロセス条件が調整されている。
・この時、基板上に多数形成される構造体のうち、AとBとの数の比の調節によって、白色光を含む広い色分布を得ることができた（プレスリリースの図3）。
これはすなわち、発注に応じてマスクパターンが変更されるだけで、その他の条件を変えないまま注文に応じた発光色を持つLEDチップを得ることができることを意味する、ということになるんではないかと思います。その実現可能性を実際にデモンストレーションしましたよという発表なのではないしょうか。
以下余談、及び補足。
細かい話になりますが、発光源では確かに材料の組成比で発光波長が変化しているようですが、実用面から見れば同一の材料系で構造体の形状を変えることで多様な発光色を得られるという点が特徴になると思うので、やはり「三次元構造によって異なる発光波長を得ている」という説明の方が適切かと思います。
もう一つ。AC さんの書き込みでは In をドーパントと呼んでいますが、ここでの In は化合物半導体の材料の一つであって、このような材料をドーパントとは呼びません。ドーパントと言うと、通常、もっと微量の混ぜもの(文字通り不純物)を指します。
Re:蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:2, 参考になる)
それ自体はAppl. Phys. Lett. 90 (2007) 171907ですでに示されています．
マスクパターンによって異なる発光のLEDを同時に作り込んで，発光の様子を見ています
……というか，ほとんど違いがわかりません．
そこに載っている発光領域も，プレスリリースの図とほぼ一緒に見えるんですよねぇ．何が変わったんだろう．
#唯一ありそうなのは，今回は赤がだいぶ出るようになった，という点でしょうか．前回のだとピーク波長で
#540-550nmあたりまでのようですので．
Re:蛍光体を使わない白色LED⊂フルカラーLED (スコア:1)
すると今回の発表の目新しい点は……なんなんでしょうね？
Re: (スコア:0)
蛍光じゃないから3色ばらばらで強さも変えられるよってことなんかね。
LEDを画素にしてフルHDなディスプレイ作るとこれ使っても300インチぐらいになるんじゃないのかのか?
Re: (スコア:0)
話としては，普通のLEDの発光はすごい波長範囲が狭い（色が純粋すぎる）のでその方法で白色を作ると演色性にどうしても難がある．（ないしは，2つ，3つじゃなくてもっとたくさん組み合わせればいいけど面倒くさいと）でも，この方法で作ると，たくさんの波長を連続的に持つようなLEDを簡単に作れるので，メリットがあると．
でも，効率の面で言えば個々の量子ドットに別の電圧をかけれるわけじゃないから蛍光体の量子効率が100%近ければ（これはエネルギー効率100％を意味しない），変わらないよなとか思った（現状のLED用蛍光体がどのくらいの効率か知らないけど，耐久性無視すれば100%近い量子効率の色素はざらだから）．表面に凹凸をつけて取出効率アップってのは蛍光体のやつでも採用できそうだし（と言うかすでにしてないの？）．
無機は門外漢なのでAC
Re: (スコア:0)
アブストラクト見た感じでは、
微細構造による量子井戸で波長を変換する、らしい。
で、製造段階で"自由に調整できる"という事らしい。
日亜化学・・・ (スコア:1, すばらしい洞察)
Re:日亜化学・・・ (スコア:5, すばらしい洞察)
日亜化学の特許を使わない技術を開発したんだろ？
Re:日亜化学・・・ (スコア:1, すばらしい洞察)
Re: (スコア:0)
自画自賛？ (スコア:0)
になっている意味を教えてください。
Re: (スコア:0)
なンでも良いから品質をなんとかして (スコア:1, 興味深い)
ここの製品を使ってライトを作っているのですが、
あまりにも品質がバラバラで現場はてんてこ舞いだってばよ!!
青っぽい白とか黄色っぽい白とか赤っぽい白とか・・・まさにレインボーです。一度作ったライトをばらしてやり直すハメになり、おかげで手は血豆だらけになりました。ここ2週間と言うものやり直しの連続です。あまりにもしんどいので目下課長が品質について交渉中。
・・・スマヌ、ちと私は疲れているのかも。
Re:なンでも良いから品質をなんとかして (スコア:1)
照明としての実用上問題ありません。
そんなつまらないことを気にしていると、中国との価格競争に勝てませんよ。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
いっそのこと価格には目をつぶり、品質を上げて、
「日本製＝高品質」ブランドで売るしかない
ということなのでは。
Re: (スコア:0)
Re:なンでも良いから品質をなんとかして (スコア:1, 興味深い)
秋葉原の店頭でも白色LEDとかはグレードによって細かく分かれています。
Luxeonを使ったLEDでも廉価な製品はバラツキが大きく、選別品による
スペシャルも出るまでありますが、高価＆高品質をウリにしている
メーカーのライトは揃っています。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0, オフトピック)
色とか光量を何とかしようと考えるとそれはただの選別品になるわけで。
私も白LEDを照明用途で使おうと試験をしていたのですが、台湾の某社と
比較試験をしたことがありますが、まぁ、色以前に光量がばらついて話
にならないってことがありました。
とりあえず日亜は可も無く不可もなくで優秀でしたよ。
あーあ (スコア:0, すばらしい洞察)
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
アレたまって、編集者の手抜き助長システムとしか思えん。
Re: (スコア:0)
それは良い事だと思う。
Re: (スコア:0)
どうにかして (スコア:0)
と今頃思っていたりして。
Re: (スコア:0)
連続スペクトルの光源ということ？ (スコア:0)
Re:連続スペクトルの光源ということ？ (スコア:4, 参考になる)
この方式で作られる素子のサイズを変えると出てくる結晶面が変わって，それに伴い組成が変わる，
で結局発光波長が変わる，だから多数のサイズが微妙に異なる素子を同じ基板上に造りこめば，
いくつかの波長のミックスされた光になるから白色も出せるよ，ということです．