藍光LED與中村修二的故事

2021-02-18 化合物半導體市場

【LEDinside訊】2014諾貝爾物理學獎得主揭曉，由日本學者赤崎勇（Isamu Akasaki）、天野浩（Hiroshi Amano）、中村修二（Shuji Nakamura）等三位共同獲獎。他們的成就為發明高效能又環保的藍色發光二極體（Light-Emitting Diodes，LED），進而延伸出更明亮節能的白光照明。三位學者造福世人的貢獻，獲諾貝爾委員會肯定。

紅光LED與綠光LED的出現已長達半世紀，但因受限於三原色中的藍光技術不佳之故，一直無法達成革命性的白光照明。曾有不少科學家與產業人士嘗試製造藍光LED，但30年來從未有人成功。

直到1990年代初期，開發氮化鎵（Gallium Nitride，GaN）結晶化技術的赤崎勇，與同在名古屋大學的天野浩、以及當年任職於日亞化學（Nichia Corporation）的中村修二共同合作，成功自半導體材料中研發高亮度藍光LED技術，為世人帶來更長效節能的白光照明，取代傳統含有害物質的照明燈具。

赤崎勇現任名城大學終身教授、名古屋大學特聘教授，天野浩現任名古屋大學教授；而有「藍光之父」之稱的中村修二，現任美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授。三位諾貝爾獎得主將共享殊榮，共獲800萬瑞典克朗（約682.6萬人民幣）獎金。

主辦大會特以藍光LED燈，拼出諾貝爾獎創始人「Alfred Nobel」之姓名縮寫

日本的諾貝爾物理獎得獎數是亞洲異數

這次的物理獎結果，也讓世人對日本這些年來在研發上的投資與發展感到佩服。日本是亞洲獲得最多物理獎的國家（亞洲有四位華裔獲得物理獎，其中，朱棣文是美國華裔物理學家，祖籍江蘇太倉，生於美國聖路易斯，但沒有中國國籍；高錕擁有英國與美國國籍，擁有香港居民身分。楊振寧、李政道則是擁有中華民國國籍，同樣持有美國國籍），在日本歷年來共 22 位諾貝爾獎得主中，就有 10 位獲得物理獎，可說是與物理獎得主較多的歐美並駕齊驅。

而日本的物理獎產生器中，就有兩大名校。一是京都大學物理系，另一則是名古屋大學，也是本次以 LED 發明獲獎的三人中，赤崎勇與天野浩所任職的學校。

同時，以 LED 發明來說，從 1994 年誕生到真正可行且商業化的時間非常短。這次諾貝爾物理獎頒給 LED 發展中相當重要的三位科學家，離中村修二開發出藍光LED的時間，僅為短短的 20 年。

赤崎勇現已高齡 85 歲，終於也等到了諾貝爾獎，而他的後學天野浩現才 54 歲，與之合作的中村修二今年剛好60歲，在學術領域還有很多可發展的空間。

1949年，日本第一位榮獲諾貝爾物理獎的得主是湯川秀樹（Hideki Yukawa），由於當時的日本所得稅法會針對獎金課稅，於是日本輿論對日本政府恐對湯川秀樹課徵諾貝爾獎金所得稅一事大表反對。因此，日本政府在同年年底修改了所得稅法，凡是從學術、技藝、慈善與其他文化與社會方面，產生貢獻而獲得表彰獎金的得主，皆得以免稅，此後獎金不必再遭課徵所得稅，算是立下了良風。

中村修二教授於2011年受邀來臺參加LEDforum演講


中村修二與日亞化訴訟的故事

無獨有偶，日本另一次因科學研究而重大改變產業的事件，正好與本次榮獲諾貝爾物理獎的中村修二先生有關。

中村修二畢業於日本四國的德島工業大學，而當年開發出藍光 LED 時，也同樣是在位於四國德島地區的日亞化學公司任職。中村修二本身也是四國人，出生地是愛媛縣。

當年中村修二是以辭職明志，要求主管給予經費和資源做他確信可以成功的藍光 LED，也就是氮化鎵材料方面的配方與製程。當藍光 LED 成功於 1994 年製成之後，隔年也做出可商業化的綠光 LED，1999 年又打造出藍紫半導體雷射（Laser Diode，LD）。中村修二離開日亞化後，2000 年受邀至美國加州大學聖塔芭芭拉分校擔任教授。

日亞化學因為有中村修二與其他優秀科學家之故，以坐擁 LED 關鍵專利之姿，在全球販售許多高品質 LED 產品，同時透過專利訴訟打擊競爭對手。而中村修二震驚日本產業界的事件，就是 2001 年對日亞化公司提出發明報酬金訴訟。中村修二認為，當年開發 LED 產品時，儘管使用的是日亞化學所提供的資源，但他才是專利發明者，應該要取得相對或一定的酬勞，因而提出訴訟。

當年，這個事件引起軒然大波。東京地方法院推定日亞化學因藍光 LED 的所獲利益高達 1,200 億日圓，若將中村修二的貢獻度以 50 ％ 計算，應獲得 604 億日圓的對價。不過，又因中村修二僅要求 200 億日圓報酬金，因此法院判決日亞化學應支付 200 億日圓全額報酬金予中村修二。然而，日亞化學不服一審判決而提出上訴。纏訟多年的過程中，最後終於在2005年1月11日，雙方以 8.44 億日圓達成和解，也成為一具話題性的的產業工作者專利訴訟教材。

當年中村修二開發出 LED 的時候，其實業界有許多廠商都傻了眼，因為他們 LED 的耐用性與信賴度，遠遠不及日亞化學所提供的 LED。其他廠商一直到好幾年後，才有辦法追上日亞化學在白光 LED、藍光 LED 的成就。

直至今日，無論是蘋果（Apple） iPad 與 iPhone 系列產品，還是高階 Android 手機面板螢幕所使用的 LED 背光晶片，日亞化學的 LED 仍是供應煉首選，論尺寸大小、亮度、發光效率與穩定性，日亞化學的 LED 背光產品品質比起一般廠商仍然較佳。

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  • 藍光LED引發第二次照明革命
    據諾貝爾官方網站消息，日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二因發明「高亮度藍色發光二極體」榮膺2014年諾貝爾物理學獎，諾貝爾獎評選委員會在聲明中表示，三位獲獎者在發明新型高效、環境友好型光源，即藍光LED方面做出了巨大的貢獻。借用藍光LED，白光可以以新的方式被創造出來。
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    2014年諾貝爾第二個大獎——物理學獎昨天揭曉。這3名科學家在上世紀90年代前後發現並製成了一種藍光發光二極體，也就是我們常說的藍光LED。評獎委員會將這一革命性發現與愛迪生的白熾燈相提並論，認為20世紀由白熾燈點亮，那麼21世紀將閃耀在LED燈之下。