[发明专利]用于驱动发光二极管的方法及发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及用于驱动发光二极管的方法、发光二极管、用于驱动显示器的方法、显示器、用于驱动电子器件的方法、电子器件、用于驱动光学通信设备的方法，以及光学通信设备。特别地，本发明涉及用于驱动适于下述应用的发光二极管的方法，所述应用例如是各种包括基于InGaN/GaN的发光二极管的显示器。

背景技术

基于InGaN/GaN的发光二极管，特别是所具有的发射波长在能见区之内的基于InGaN/GaN的发光二极管，其发射波长(颜色)可以随驱动电流密度而变化。例如，日本未审查的专利申请公开No.2002-237619提议了一种利用该现象来驱动发光二极管以达到多色(polychromatic)发光的方法。

然而，这种发光二极管在被用于典型颜色的显示器时导致如下问题，即难于提供其中颜色随电流密度而变化的所需颜色范围。也可以根据随电流密度而变化的颜色和颜色范围来变换色度。然而，因为只有变化的颜色范围的公共部分被用于精确的颜色再现，所以该方法产生比正常状态更窄的颜色范围。另外，取决于像素数目和帧速率的对巨大计算量的需要使信号处理电路和驱动电路承受高负载。

为了防止在发光二极管被用于显示器时发生这种现象，例如，日本未审查的专利申请公开号No.2003-22052公开了一种在保持恒定电流密度以防止颜色变化的同时通过脉冲驱动(例如脉冲密度调制(PDM)或脉冲宽度调制(PWM))来生成亮度信号的技术。同样，日本未审查的专利申请公开号No.2005-260116公开了一种在利用颜色随电流密度而变化这一现象控制电流密度以提供所需发射波长的同时仅通过脉冲驱动来调节亮度的技术。当在制造后可具有颜色变化的发光二极管被应用于高质量显示器时，这些技术是有效的。然而，对发射波长和亮度的调节的需要造成检查/调节成本的增加。另外，这些技术使信号处理电路和驱动电路承受高负载。另外，扩展亮度的动态范围需要使用高频电路来增大脉冲频率。

例如，美国专利No.6,635,904提议利用邻晶衬底(vicinal substrate)作为生长衬底来生产基于InGaN/GaN的发光二极管，所述邻晶衬底例如是具有相对于c平面倾斜0.2°至2°的角度的主表面的蓝宝石衬底。根据该公布，发光二极管具有改善的发光效率和同源性(homology)。然而，该公布没有公开或建议发光二极管的发射波长的电流密度依赖性或描述应用于显示器的优点。

发明内容

基于InGaN/GaN的发光二极管的发射波长随驱动电流密度而变化的现象对包括具有含铟量子阱结构的发光层的发光二极管而言是常见的。该现象是由铟原子的局部载流子和因纤锌矿型(wurtzite)晶体结构中的晶格失配引起的压电场产生的。特别地，该现象在发射绿光时显得显著。一般而言，该现象对于用于以宽颜色范围为特征的显示器时的具有500至550nm特别是515至535nm发射波长的发光二极管很严重。

因此，希望提供一种用于驱动发光二极管的方法和一种发光二极管，该发光二极管的发射波长随驱动电流密度而发生的变化显著减小，并且还希望提供一种用于驱动显示器的方法和一种利用这种方法来驱动发光二极管的显示器。

另外，希望提供一种用于驱动电子设备的方法、一种电子设备、一种用于驱动光学通信设备的方法以及一种利用该方法来驱动发光二极管的光学通信设备。

经过透彻的研究，发明人已经发现：包括具有含铟量子阱结构的发光层的发光二极管(例如基于InGaN/GaN的发光二极管，特别是绿色发光二极管)的发射波长在特定电流密度范围(即等于或者小于20A/cm²)中的电流密度的情况下基本不变化，如果二极管是利用具有特定倾角的邻晶衬底作为生长衬底的话，所述邻晶衬底即具有相对于c平面以0.25°至2°的角度倾斜的主表面的衬底(在m轴方向上倾斜，同时a轴是旋转轴)。该特性可被用来稳定包括发光二极管的例如显示器、电子设备和光学通信设备的发射波长(颜色)。特别地，包括这种发光二极管的显示器可以通过电流幅度调节来形成亮度信号的一部分，因为在上面的电流密度范围内随着电流密度变化不发生颜色变化。显示器因此可以提供扩展的动态范围、减小的驱动频率，以及稳定且宽的颜色再现范围。