JP2000236113A - Free-color light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、白色は勿論のこ
と、各種色合いの光を発することができる自由色発光デ
バイスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a free color light emitting device capable of emitting not only white light but also light of various colors.
【０００２】[0002]
【発明の背景】光と電子の融合は、各々の特質をともに
最大限に生かす革新的なデバイスの研究が目標となる。
光の特質は、エネルギー伝達の効率がきわめて優れてお
り、特に、遠隔操作に利用することができる。例えば音
声で電子走査を制御できる音声認識による電子制御がで
きるようになりつつあるので、図１０に示すように、人
が音声を発して意思を電子の世界に伝えると、光・電子
融合デバイスが光を制御してその制御された光はそのま
ま人に視覚から情報として伝えることができる。理想的
な光・電子融合デバイスができると、人と光と電子との
関係は、遠隔操作で非接触によるフィードバック構造を
構築することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION The fusion of light and electrons is aimed at the research of innovative devices that make the most of each characteristic together.
Due to the nature of light, the efficiency of energy transfer is very high and can be used especially for remote control. For example, electronic control by voice recognition, which can control electronic scanning by voice, is becoming possible. As shown in FIG. 10, when a person utters voice to convey his / her intention to the electronic world, an optical / electronic integrated device is By controlling the light, the controlled light can be transmitted to humans as information as it is. When an ideal optical-electronic fusion device is created, the relationship between humans, light, and electrons can be remotely controlled to build a non-contact feedback structure.
【０００３】ところで、現在においては、光デバイスも
電子デバイスも各々の単独デバイスにおいては非常に多
岐にわたって種々開発されている。そして、従来のデバ
イスチップの組み合わせでも光デバイスと電子デバイス
タとが融合されていると言えなくもないが、同じプロセ
スで単一デバイスに構築されるモノリシックな状態のデ
バイスが理想的な融合デバイスであることは間違いな
い。At present, optical devices and electronic devices have been developed in a very wide variety of individual devices. And even with the combination of conventional device chips, it is not impossible to say that optical devices and electronic devices are fused, but a device in a monolithic state built into a single device by the same process is an ideal fused device There is no doubt that there is.
【０００４】しかし、従来から、光デバイスは、II−VI
族、III −Ｖ族のように、化合物半導体が主役であり、
一方、電子デバイスはシリコン（Ｓｉ）が主役であり、
モノリシックなデバイスとしても実現していなかった。
その理由は、化合物半導体は、例えばＧａＡｓ基板を使
用し、電子デバイスではシリコン基板を使用していたた
めである。理想的な融合は、シリコン基板に化合物半導
体の堆積薄膜を構築する方式であるが、化合物半導体結
晶薄膜をシリコン基板に堆積することは、格子定数のミ
スマッチなどで実際にはなかなか実現できなかった。However, conventionally, optical devices have been II-VI
Group, III-V group, compound semiconductor is the leading role,
On the other hand, silicon (Si) plays a leading role in electronic devices,
It was not realized as a monolithic device.
The reason is that a compound semiconductor uses, for example, a GaAs substrate, and an electronic device uses a silicon substrate. The ideal fusion is a method of constructing a deposited thin film of a compound semiconductor on a silicon substrate. However, depositing a compound semiconductor crystal thin film on a silicon substrate has not been realized in practice due to a mismatch in lattice constant.
【０００５】ところで、最近、サファイヤ基板上に窒化
ガリウム（ＧａＮ）、窒素・ガリウム・アルミニウムな
どの薄膜をＭＯＣＶＤ（有機金属気相反応法）の手法に
よって多層堆積して、青色半導体レーザとして、高精度
ＤＶＤ（ディジタル・ビデオ・ディスク）用に開発され
ているが、従来の化合物半導体基板から絶縁物基板で光
デバイスが研究されつつある。Recently, thin films of gallium nitride (GaN), nitrogen / gallium / aluminum, etc. are deposited on a sapphire substrate in a multi-layered manner by MOCVD (metal organic chemical vapor reaction method) to obtain a high-precision blue semiconductor laser. Although developed for DVD (Digital Video Disk), optical devices are being studied from conventional compound semiconductor substrates to insulating substrates.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁物
基板、特に、サファイヤはシリコンなどに比べて高価で
加工も困難をきわめるとともに、シリコン系デバイスと
の融合は困難である。However, insulating substrates, especially sapphire, are more expensive and more difficult to process than silicon and the like, and are difficult to integrate with silicon-based devices.
【０００７】これに対して、本願の発明者の一人である
冨田を中心とするグループは、堆積絶縁膜の上面に単結
晶シリコン薄膜を堆積することを長年研究しているが、
γアルミナがサファイヤときわめて類似した絶縁物であ
ることに着目し、昨年、γアルミナ薄膜上に窒化ガリウ
ム薄膜を堆積することに成功している。On the other hand, a group led by Tomita, one of the inventors of the present invention, has been studying deposition of a single-crystal silicon thin film on the upper surface of a deposited insulating film for many years.
Focusing on the fact that gamma-alumina is an insulator very similar to sapphire, last year, we succeeded in depositing a gallium nitride thin film on a gamma-alumina thin film.
【０００８】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、多岐の分野にわたって利用でき
る自由色発光デバイスを提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and has as its object to provide a free color light emitting device that can be used in various fields.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の自由色発光デバイスは、モノリシックＳ
ＯＩ基板における最上位のＳｉ層を除去した部分に三原
色発光部を設けるとともに、前記ＳＯＩ基板に前記三原
色発光部を制御する発光制御部を設けている（請求項
１）。ここで、ＳＯＩとは、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒのことである。In order to achieve the above object, a free color light emitting device according to the present invention comprises a monolithic S device.
A three primary color light emitting unit is provided in a portion of the OI substrate from which the uppermost Si layer is removed, and a light emission control unit for controlling the three primary color light emitting units is provided on the SOI substrate. Here, SOI means Silicon on I
nsulator.
【００１０】上記のように構成した自由色発光デバイス
においては、光デバイスである三原色発光部と電子デバ
イスである発光制御部が同じプロセスで単一の基板上に
モノリシックな状態で形成されるため、理想的な光・電
子融合のデバイスとなる。[0010] In the free-color light-emitting device configured as described above, the three primary color light-emitting portions, which are optical devices, and the light-emission control portions, which are electronic devices, are formed in the same process in a monolithic state on a single substrate. It will be an ideal optical / electronic fusion device.
【００１１】そして、前記自由色発光デバイスにおい
て、モノリシックＳＯＩ基板に音声認識部を形成し、そ
の出力を発光制御部に入力するようにしてもよい（請求
項２）。また、前記自由色発光デバイスにおいて、モノ
リシックＳＯＩ基板に外部からの光を受光する外部光受
光部を設けるとともに、発光制御部に演算機能および外
部制御機能を持たせるようにしてもよい（請求項３）。
さらに、前記三原色発光部の近傍に受光部を設けるとと
もに、三原色発光部および受光部の近傍に滴下されたサ
ンプルに前記三原色発光部からの光を照射しその反射光
を前記受光部によって受光するようにしてもよい（請求
項４）。In the free-color light emitting device, a voice recognition unit may be formed on the monolithic SOI substrate, and an output of the voice recognition unit may be input to the light emission control unit. In the free-color light emitting device, the monolithic SOI substrate may be provided with an external light receiving unit for receiving light from the outside, and the light emission control unit may have an arithmetic function and an external control function. ).
Further, a light receiving unit is provided near the three primary color light emitting units, and a sample dropped near the three primary color light emitting units and the light receiving unit is irradiated with light from the three primary color light emitting units, and the reflected light is received by the light receiving unit. (Claim 4).
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図１（Ａ），（Ｂ）は、この発明
の自由色発光デバイスの基本構造を模式的に示すもの
で、１はモノリシックＳＯＩ基板で、所定の厚み（例え
ば６００μｍ）を有するシリコン単結晶基板２の上面
に、γ−Ａｌ2 Ｏ3 をエピタキシャル成長させてなる数
μｍ程度の厚みの酸化アルミニウム薄膜３の上面にＳｉ
（１００）をエピタキシャル成長させた厚さ数〜１０数
μｍのＳｉ層４とからなるものである。1A and 1B schematically show the basic structure of a free-color light emitting device according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a monolithic SOI substrate having a predetermined thickness (for example, 600 μm). Is formed on the upper surface of a silicon single crystal substrate 2 having a thickness of about several μm by epitaxially growing γ-Al 2 O 3.
(100) and a Si layer 4 having a thickness of several tens to several tens μm, which is epitaxially grown.
【００１３】５は前記モノリシックＳＯＩ基板１の最上
位のＳｉ層４を除去した部分、つまり、酸化層３上に形
成される平面視円形状の三原色発光部で、互いに等しい
面積の赤色発光部５Ｒ、緑色発光部５Ｇ、青色発光部５
Ｂよりなり、ＭＯＣＶＤ法によって微小点スポット（直
径１０〜数１００μｍ）に状態で集積化して形成され
る。この実施の形態においては、赤色発光部５Ｒ、緑色
発光部５Ｇ、青色発光部５Ｂは、それぞれ、ＩｎＧａ
Ｎ、ＩｎＮ、ＧａＮよりなる。Reference numeral 5 denotes a portion of the monolithic SOI substrate 1 from which the uppermost Si layer 4 has been removed, that is, three primary color light emitting portions formed on the oxide layer 3 and having a circular shape in plan view. , Green light emitting portion 5G, blue light emitting portion 5
B, and are formed in a state of being integrated into minute spots (diameter of 10 to several 100 μm) by MOCVD. In this embodiment, the red light-emitting unit 5R, the green light-emitting unit 5G, and the blue light-emitting unit 5B are respectively InGa
It is made of N, InN, and GaN.
【００１４】６は前記三原色発光部５が側面発光の場合
にその周囲に設けられるミラー部で、三原色発光部５を
形成する微小点スポットを囲むようにしてマイクロマシ
ン技術によって形成される。図１（Ｂ）に示すように、
三原色発光部５によって側方に発せられた光は、反射面
６ａによって基板１平面と垂直な方向に出射することが
できる。Reference numeral 6 denotes a mirror provided around the three-primary-color light-emitting portion 5 when the three-primary-color light-emitting portion 5 emits light from a side surface. As shown in FIG.
The light emitted laterally by the three primary color light emitting units 5 can be emitted by the reflection surface 6a in a direction perpendicular to the plane of the substrate 1.
【００１５】７は前記三原色発光部５を構成する赤色発
光部５Ｒ、緑色発光部５Ｇ、青色発光部５Ｂのそれぞれ
の発光時間と発光強度とを制御する発光制御部で、ＩＣ
よりなり、Ｓｉ基板１内に設けられており、各発光部５
Ｒ，５Ｇ，５Ｂとは信号リード線８で接続されている。Reference numeral 7 denotes a light emission control unit for controlling the light emission time and the light emission intensity of each of the red light emission unit 5R, green light emission unit 5G, and blue light emission unit 5B constituting the three primary color light emission units 5.
Each light emitting unit 5 is provided in the Si substrate 1.
R, 5G, and 5B are connected by signal lead wires 8.
【００１６】上記構成の自由色発光デバイスにおいて
は、発光制御部７によって、三原色発光部５における赤
色発光部５Ｒ、緑色発光部５Ｇ、青色発光部５Ｂを同時
に同じ強度で発光させると、図２（Ａ）に示すように、
三原色発光部５からの光は肉眼では白色に見える。そし
て、発光制御部７によって、各発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ
をその発光時間と発光強度とをパルス状電流によって制
御することにより、図２（Ｂ）に示すように、可視領域
における任意の色を発することができる。In the free-color light-emitting device having the above-described structure, when the light-emitting control unit 7 causes the red light-emitting unit 5R, the green light-emitting unit 5G, and the blue light-emitting unit 5B of the three primary-color light-emitting units 5 to emit light simultaneously at the same intensity, FIG. As shown in A),
Light from the three primary color light emitting portions 5 appears white to the naked eye. Then, the light emission control unit 7 controls each of the light emission units 5R, 5G, 5B.
By controlling the light emission time and the light emission intensity with a pulsed current, an arbitrary color in the visible region can be emitted as shown in FIG.
【００１７】そして、図３は、一つの基板１上に前記側
面発光方式の三原色発光部５を一次元的に配列して一次
元発光体９を構成した例を示している。また、図４は、
一つの基板１上に前記三原色発光部５を二次元的に配列
して二次元発光体１０を構成した例を示しており、この
ように構成した場合、強力な発光体となるので、照明機
器として利用できる。図４において、１１はケース、１
２は前面の光透過窓である。FIG. 3 shows an example in which the one-dimensional illuminant 9 is formed by arranging the three primary color light-emitting portions 5 of the side emission type one-dimensionally on one substrate 1. Also, FIG.
An example in which the three-primary-color light-emitting portions 5 are two-dimensionally arranged on one substrate 1 to form a two-dimensional light-emitting body 10 is shown. Available as In FIG. 4, 11 is the case, 1
Reference numeral 2 denotes a front light transmission window.
【００１８】上記自由色発光デバイスにおいては、次の
ような優れた特長を有する。すなわち、 １．Ｓｉ基板１上の任意の位置に三原色発光部５および
発光制御部７が形成できるので、任意の形態のものが得
られる。 ２．従来のシリコンでのプロセスと光デバイスの製作プ
ロセスとを整合性よく利用できる。 ３．任意の可視光の発光を自在に行うことができる。 ４．光の発光強度、色調、波長、連続発光またはパルス
発光（断続的発光）などの制御を任意に行うことができ
る。 ５．デバイス全体をモノリシック化したことにより、全
体が小型コンパクトとなる。 ６．高機能デバイス化したことにより、省エネ化、携帯
化、量産化が可能となる。The free color light emitting device has the following excellent features. That is, 1. Since the three primary color light-emitting portions 5 and the light-emission control portion 7 can be formed at arbitrary positions on the Si substrate 1, an arbitrary form can be obtained. 2. Conventional silicon processes and optical device fabrication processes can be used with good consistency. 3. Any visible light can be emitted freely. 4. Control of light emission intensity, color tone, wavelength, continuous light emission or pulsed light emission (intermittent light emission) can be arbitrarily performed. 5. By making the whole device monolithic, the whole becomes small and compact. 6. The use of highly functional devices enables energy saving, portability, and mass production.
【００１９】[0019]
【実施例】次に、上記自由色発光デバイスの実施例につ
いて、図５以下を参照しながら説明する。Next, an embodiment of the free color light emitting device will be described with reference to FIG.
【００２０】Ｉ．ワンチップ化非接触・遠隔操作による
自由色発光・受光デバイス この非接触・遠隔操作システムは、人間インタフェース
機能として最大限に光を使う機能デバイスである。図５
は、このシステムにおける自由色発光デバイスの一例を
概略的に示すもので、この図において、２０は例えば部
屋に設けられる自由色発光デバイスで、モノリシックＳ
ＯＩ基板２１に、照明機能を有する三原色発光部２２お
よび発光制御部２３が形成されるとともに、人間Ｍの発
する音声を識別する音声識別部２４および外部光Ｌを受
光する受光部２５が形成され、ワンチップ化されてい
る。I. Free-color light-emitting / light-receiving device by one-contact non-contact / remote operation This non-contact / remote operation system is a functional device that uses light as much as a human interface function. FIG.
Schematically shows an example of a free color light emitting device in this system. In this figure, reference numeral 20 denotes a free color light emitting device provided in a room, for example, and a monolithic S light emitting device.
On the OI substrate 21, a three-primary-color light emitting unit 22 having a lighting function and a light emission control unit 23 are formed, and a voice identification unit 24 for identifying a voice emitted by the human M and a light receiving unit 25 for receiving external light L are formed. One chip.
【００２１】より詳しくは、前記発光制御部２３は、単
に三原色発光部２２を制御するのみならず、音声識別部
２４からの信号や外部光受光部２５からの信号に基づい
て、三原色発光部２２を制御する機能や、演算機能およ
び演算などの結果を記憶する記憶機能をも備えている。More specifically, the light emission control section 23 not only controls the three primary color light emitting sections 22 but also controls the three primary color light emitting sections 22 based on a signal from the voice identification section 24 and a signal from the external light receiving section 25. And a storage function for storing an arithmetic function and a result of the arithmetic operation.
【００２２】上記のように構成された自由色発光デバイ
ス２０は、例えば次のように動作する。すなわち、部屋
にいる使用者Ｍが、その部屋の照明状態を確認して、あ
るメッージ、例えば、「部屋が暗い。本が読める程度に
明るく。」というようなメッセージを発する。この音声
によるメッセージは、自由色発光デバイス２０の音声識
別部２４に入力され、さらに、発光制御部２３に入力さ
れる。この入力された指令に基づいて発光制御部２３か
ら所定の信号が出力され、これによって、三原色発光部
２２の輝度が大きくなり、部屋は明るく照明される。The free-color light emitting device 20 configured as described above operates, for example, as follows. That is, the user M in the room confirms the lighting state of the room, and issues a certain message, for example, a message such as "The room is dark. It is bright enough to read a book." The voice message is input to the voice identification unit 24 of the free-color light emitting device 20 and further input to the light emission control unit 23. A predetermined signal is output from the light emission control unit 23 based on the input command, whereby the luminance of the three primary color light emission units 22 increases, and the room is illuminated brightly.
【００２３】ところで、人間が光を利用する方法には、
例えば、（１）目的の箇所（部位）を明るくする照明、
（２）警告など目的信号を使用者に告げる表示と信号の
意味の識別、（３）外部光信号の情報に基づいて状況を
分析し判断して、光の強度、発光に点滅、発光色の変更
などを外部に発光信号として送る、などがある。By the way, the method of using light by humans is as follows.
For example, (1) illumination for brightening a target portion (part),
(2) a display for notifying the user of a target signal such as a warning and identification of the meaning of the signal; (3) analyzing and judging the situation based on the information of the external light signal; The change is sent to the outside as a light emission signal.
【００２４】上記デバイスの適用分野としては、下記の
ようなものがある。 ・半導体クリーンルームの照明 イエロールーム（Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｏｏｍ）における音
声指示による白色照明への変更 ・手術室、治療室、学校の教室の照明 ・農業；植物の温室栽培における照明色の制御 ・一般家庭；音声による照明器具の点灯および消灯、就
寝時の発光色の変更など ・自動車；車内の照明、天候（雨、霧など）や夜間の表
示の制御、発光色の変更、赤色警報など。The application fields of the above devices include the following. -Lighting of semiconductor clean room-Change to white lighting by voice instruction in Yellow Room-Lighting of operating room, treatment room, school classroom-Agriculture; Control of lighting color in greenhouse cultivation of plants-General household; by voice Lighting and extinguishment of lighting equipment, change of emission color at bedtime, etc. ・ Automobile; lighting in the car, control of weather (rain, fog, etc.) and nighttime display, change of emission color, red alarm, etc.
【００２５】II. 自動車交通システム全般への適用 この発明の自由色発光デバイスは、交通システムにおけ
る照明、発光表示、識別、判断機能、車間距離制御に適
用することができる。図６は、この実施例における自由
色発光デバイスの構成の一例を示すもので、この図にお
いて、３０は自由色発光デバイスで、モノリシックＳＯ
Ｉ基板３１に、照明機能を有する三原色発光部３２およ
び発光制御部３３が形成されるとともに、外部光Ｌを受
光する外部光受光部３４が形成されている。発光制御部
３３は、三原色発光部３２を制御するのみならず、外部
光受光部３４からの信号に基づいて演算を行い、その結
果に基づいて各種の制御を行うことができる。II. Application to Vehicle Traffic Systems in General The free color light emitting device of the present invention can be applied to lighting, light emission display, identification, judgment functions, and inter-vehicle distance control in traffic systems. FIG. 6 shows an example of the configuration of a free color light emitting device in this embodiment. In this figure, reference numeral 30 denotes a free color light emitting device, which is a monolithic SO.
On the I-substrate 31, a three-primary-color light emitting portion 32 having a lighting function and a light emission control portion 33 are formed, and an external light receiving portion 34 for receiving external light L is formed. The light emission control unit 33 can not only control the three primary color light emission units 32 but also perform calculations based on signals from the external light receiving unit 34 and perform various controls based on the results.
【００２６】前記構成の自由色発光デバイス３０を照明
として用いる例としては、例えば図７に示すように、道
路３５に沿って設けられる交通標識照明具３６として使
用できる。この場合、照明強度の自由な選択、点滅信号
と周波数の自由な選択、自由色発光から例えば赤色警報
発光のように自由な発光色の選択を行うことができる。As an example of using the free-color light emitting device 30 having the above configuration as illumination, for example, as shown in FIG. 7, it can be used as a traffic sign lighting device 36 provided along a road 35. In this case, it is possible to freely select the illumination intensity, freely select the blinking signal and the frequency, and select a free emission color such as a red warning emission from the free color emission.
【００２７】そして、表示、識別としては、図７に示す
ように、保持アーム３７によって保持され、各種の交通
情報を表示するための交通情報表示ボード３８や、信号
機３９として使用できる。この場合、点滅信号などによ
って情報を伝達したり、発光色の自由な組み合わせによ
ってドライバーの注意力を促し、認識力を向上させるこ
とができる。For display and identification, as shown in FIG. 7, it is held by a holding arm 37 and can be used as a traffic information display board 38 for displaying various types of traffic information and a traffic light 39. In this case, information can be transmitted by a blink signal or the like, or the driver's attention can be urged by a free combination of emission colors, and recognition ability can be improved.
【００２８】また、計測、発光・受光デバイスのカップ
ル化の例としてはは、高速道路における車両の入出管理
や、鉄道における駅改札口での人の入出管理などのセン
サとして利用することができる。例えば、図７に示すよ
うに、保持アーム３７に受光機能を備えた自由色発光デ
バイスをセンサ４０として設けるのである。As an example of the coupling of measurement and light emitting / receiving devices, the present invention can be used as a sensor for controlling entry / exit of vehicles on a highway or entry / exit of people at a ticket gate of a railway station. For example, as shown in FIG. 7, a free color light emitting device having a light receiving function is provided as a sensor 40 on the holding arm 37.
【００２９】そして、車間距離制御に適用する場合は、
例えば図７において拡大して示すようなライト４１を、
自動車４２Ａやトラック４２Ｂなどの車両のヘッドライ
トおよびテールライトとして取り付ける。すなわち、こ
のライト３５は、平面視円形で、周囲に細密充填微小点
スポット構造の三原色発光部３２を設け、中心部に受光
部３４を設けてなるものである。この装置による車間距
離の制御は、例えば次のようにして行われる。When applied to the following distance control,
For example, a light 41 as shown enlarged in FIG.
It is installed as a headlight and taillight of a vehicle such as an automobile 42A or a truck 42B. That is, the light 35 has a circular shape in a plan view, is provided with the three primary color light emitting portions 32 having a finely packed minute spot structure around the periphery, and the light receiving portion 34 at the center. The control of the inter-vehicle distance by this device is performed, for example, as follows.
【００３０】すなわち、図７において、 後方車両である自動車４２Ａから前方車両であるト
ラック４２Ｂに対してヘッドライト照明を行う。 トラック４２Ｂから発光受信情報が出力され、自動
車４２Ａがこれを受信する。 自動車４２Ａのヘッドライトが発する自由色の変更
を行い、距離測定信号を発信し、トラック４２Ｂにおけ
る反射による信号を受信する。 発信信号および受信信号に基づいて、自動車４２Ａ
側において車間距離が演算され、車間距離が制御され
る。 自動車４２Ａから後続車（図示していない）に対し
て車間距離に関する信号が出力される。That is, in FIG. 7, headlights are illuminated from a car 42A as a rear vehicle to a truck 42B as a front vehicle. Light emission reception information is output from the truck 42B, and the automobile 42A receives the information. The free color emitted by the headlights of the automobile 42A is changed, a distance measurement signal is transmitted, and a signal due to reflection from the truck 42B is received. Based on the transmission signal and the reception signal, the vehicle 42A
The distance between the vehicles is calculated on the side, and the distance between the vehicles is controlled. A signal related to the following distance is output from the automobile 42A to a following vehicle (not shown).
【００３１】III ．化学計測への適用 この発明の自由色発光デバイスは、化学計測、例えば波
長分光にも適用することができる。図８は、腕時計型の
ワンチップ分光器の一例を示す概念図で、この分光器５
０は、モノリシックＳＯＩ基板５１の表面に、自由色発
光デバイスからなる光源部５２と受光部５３とを互いに
近接して設けるとともに、両者５２，５３の間にマイク
ロマシニング技術により分光部５４を形成して測定部５
５を構成し、さらに、光源部５２を制御する発光波長制
御部５６、受光部５３からの信号に基づいて演算を行う
演算部５７、演算結果などを表示する表示部５８、演算
結果などを記憶するメモリ部５９などを備えている。III. Application to Chemical Measurement The free-color light emitting device of the present invention can also be applied to chemical measurement, for example, wavelength spectroscopy. FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a wristwatch-type one-chip spectroscope.
Reference numeral 0 denotes a light source unit 52 and a light receiving unit 53 each formed of a free color light emitting device provided on the surface of a monolithic SOI substrate 51 close to each other, and a spectroscopic unit 54 formed between the two 52 and 53 by a micromachining technique. Measuring unit 5
5, an emission wavelength control unit 56 for controlling the light source unit 52, an operation unit 57 for performing an operation based on a signal from the light receiving unit 53, a display unit 58 for displaying the operation result, etc., and storing the operation result and the like. And a memory unit 59 to be used.
【００３２】前記ワンチップ分光器５０においては、そ
の測定部５５に、例えばスポイト６０を用いて微量の試
料溶液６１を滴下し、これに対して光源部５２から適宜
の光を波長掃引しながら分光部５４を介して照射し、そ
のとき溶液６１からの反射光を受光部５３で受光し、そ
の出力を演算部５７で処理することにより、試料溶液６
１中に溶解している物質が分析されその結果が表示部５
８に表示される。In the one-chip spectroscope 50, a small amount of a sample solution 61 is dropped into the measuring unit 55 using, for example, a dropper 60, and the light is split from the light source unit 52 while sweeping the appropriate wavelength. Irradiation is performed through the unit 54, and at this time, the reflected light from the solution 61 is received by the light receiving unit 53, and the output thereof is processed by the calculation unit 57, thereby obtaining the sample solution 6.
The substance dissolved in 1 is analyzed and the result is displayed on the display unit 5
8 is displayed.
【００３３】上記ワンチップ分光器５０は、いわゆる反
射型の分光器であったが、図９に示すように、分光部５
４と受光部５３との間に試料セル６２と比較セル６３と
を並列的に設けるようにしてもよい。The one-chip spectroscope 50 is a so-called reflection type spectroscope, but as shown in FIG.
The sample cell 62 and the comparison cell 63 may be provided in parallel between the light receiving section 53 and the light receiving section 53.
【００３４】この発明の自由色発光デバイスは、上記Ｉ
〜III の実施例に限られるものではなく、他の分野にも
広く適用することができ、例えば、ディスプレイ装置
や、光エネルギーを利用した各種の計測方式（例えば、
光圧、光音響、光歪み、光振動の応用など）、光ピンセ
ットや各種のアクチュエータにも適用できる。The free-color light emitting device of the present invention is characterized in that
The present invention is not limited to the examples of Examples III to III and can be widely applied to other fields. For example, display devices and various measurement methods using light energy (for example,
It can be applied to optical pressure, photoacoustic, optical distortion, optical vibration, etc.), optical tweezers and various actuators.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の自由色
発光デバイスは、光デバイスである三原色発光部と電子
デバイスである発光制御部が同じプロセスで単一の基板
上にモノリシックな状態で形成されるため、理想的な光
・電子融合のデバイスとなる。そして、特に以下のよう
な優れた利点を有する。すなわち、Ｓｉ基板上の任意の
位置に三原色発光部および発光制御部が形成でき、した
がって、任意の形態のものが得ることができる。従来の
シリコンでのプロセスと光デバイスの製作プロセスとが
整合性よく利用できる。任意の可視光の発光を自在に行
うことができる。光の発光強度、色調、波長、連続発光
またはパルス発光（断続的発光）などの制御を任意に行
うことができる。デバイス全体をモノリシック化したこ
とにより、全体が小型コンパクトである。高機能デバイ
ス化したことにより、省エネ化、携帯化、量産化が可能
である。したがって、各種の技術分野に広く応用するこ
とができる。As described above, in the free color light emitting device of the present invention, the three primary color light emitting portions as the optical devices and the light emitting control portion as the electronic device are formed in a monolithic state on a single substrate by the same process. Therefore, it becomes an ideal optical / electronic fusion device. In addition, it has the following excellent advantages. That is, the three primary color light-emitting portions and the light-emission control portion can be formed at arbitrary positions on the Si substrate, and therefore, an arbitrary form can be obtained. Conventional silicon processes and optical device fabrication processes can be used with good consistency. Any visible light can be emitted freely. Control of light emission intensity, color tone, wavelength, continuous light emission or pulsed light emission (intermittent light emission) can be arbitrarily performed. Since the entire device is monolithic, the entire device is small and compact. The use of highly functional devices enables energy saving, portability, and mass production. Therefore, it can be widely applied to various technical fields.
【図１】この発明の自由色発光デバイスの基本構造を示
すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。FIG. 1 shows a basic structure of a free color light emitting device of the present invention, wherein (A) is a plan view and (B) is a sectional view.
【図２】前記自由色発光デバイスの動作を説明するため
の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of the free color light emitting device.
【図３】三原色発光部を一次元的に配列して一次元発光
体を構成した例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an example in which three primary color light emitting units are arranged one-dimensionally to form a one-dimensional light emitting body.
【図４】三原色発光部を二次元的に配列して二次元発光
体を構成した例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example in which three primary color light emitting units are two-dimensionally arranged to form a two-dimensional light emitting body.
【図５】第１実施例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the first embodiment.
【図６】第２実施例における自由色発光デバイスの構成
を概略的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a free color light emitting device in a second embodiment.
【図７】第２実施例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a second embodiment.
【図８】第３実施例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a third embodiment.
【図９】第３実施例の変形例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a modification of the third embodiment.
【図１０】人と光と電子との関係を説明するための図で
ある。FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between a person, light, and electrons.
１…モノリシックＳＯＩ基板、４…最上位のＳｉ層、５
…三原色発光部、７…発光制御部、２１…モノリシック
ＳＯＩ基板、２２…三原色発光部、２３…発光制御部、
２４…音声認識部、３１…モノリシックＳＯＩ基板、３
２…三原色発光部、３３…発光制御部、３４…外部光受
光部、Ｌ…外部光、５１…モノリシックＳＯＩ基板、５
２…三原色発光部、５３…受光部、６１…サンプル。1: monolithic SOI substrate, 4: top Si layer, 5
.., Three primary color light emitting parts, 7, light emission control part, 21, monolithic SOI substrate, 22, three primary color light emitting parts, 23, light emission control part,
24: voice recognition unit, 31: monolithic SOI substrate, 3
2 ... three primary color light emitting parts, 33 ... light emission control part, 34 ... external light receiving part, L ... external light, 51 ... monolithic SOI substrate, 5
2 ... three primary color light emitting parts, 53 ... light receiving parts, 61 ... samples.
Claims (4)
のＳｉ層を除去した部分に三原色発光部を設けるととも
に、前記ＳＯＩ基板に前記三原色発光部を制御する発光
制御部を設けたことを特徴とする自由色発光デバイス。1. A free color, characterized in that a three primary color light emitting portion is provided in a portion of a monolithic SOI substrate from which an uppermost Si layer has been removed, and a light emission control portion for controlling the three primary color light emitting portions is provided on the SOI substrate. Light emitting device.
形成し、その出力を発光制御部に入力するようにした請
求項１に記載の自由色発光デバイス。2. The free-color light emitting device according to claim 1, wherein a voice recognition unit is formed on the monolithic SOI substrate, and an output of the voice recognition unit is input to a light emission control unit.
を受光する外部光受光部を設けるとともに、発光制御部
に演算機能および外部制御機能を持たせるようにした請
求項１に記載の自由色発光デバイス。3. The free-color light emitting device according to claim 1, wherein an external light receiving portion for receiving light from the outside is provided on the monolithic SOI substrate, and the light emission control portion has an arithmetic function and an external control function. .
ともに、三原色発光部および受光部の近傍に滴下された
サンプルに前記三原色発光部からの光を照射しその反射
光を前記受光部によって受光するようにした請求項１に
記載の自由色発光デバイス。4. A light receiving section is provided in the vicinity of the three primary color light emitting sections, and a sample dropped in the vicinity of the three primary color light emitting sections is irradiated with light from the three primary color light emitting sections, and the reflected light is received by the light receiving section. 2. The free color light emitting device according to claim 1, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3497699A JP2000236113A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Free-color light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3497699A JP2000236113A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Free-color light emitting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236113A true JP2000236113A (en) | 2000-08-29 |
Family
ID=12429186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3497699A Pending JP2000236113A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Free-color light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000236113A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005189701A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sekisui Jushi Co Ltd | Light-emitting road sign system |
| WO2009017117A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, illuminating apparatus and clean room provided with illuminating apparatus |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP3497699A patent/JP2000236113A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005189701A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sekisui Jushi Co Ltd | Light-emitting road sign system |
| WO2009017117A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, illuminating apparatus and clean room provided with illuminating apparatus |
| CN101765925B (en) * | 2007-07-30 | 2012-06-13 | 夏普株式会社 | Light emitting device, illuminating apparatus and clean room provided with illuminating apparatus |
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