CN100377372C - 具有pnpn构造的发光器件和发光器件阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括发光闸流管和肖特基势垒二极管的发光器件。使由PNPN构造构成的3端子发光闸流管的控制极层接触金属端子形成至少肖特基势垒二极管。这样的肖特基势垒二极管用作二极管结型自扫描型发光器件阵列的耦合二极管的话，自扫描型发光器件阵列用3.0V就能驱动。

Description

具有PNPN构造的发光器件和发光器件阵列
技术领域
本发明是关于一种有PNPN构造的发光器件和发光器件阵列，尤其，关于有逻辑功能的发光器件和发光器件阵列，进而，关于以3.0V驱动的发光器件阵列。
背景技术
数字电路的电源电压，从高速，低电力消耗的要求，向低电源电压化推进，从以前的5V系统，向3.3V系统，进而向低电压方向转移。在3.3V的电源电压下，能允许±10％误差，保证3.0V下工作是必需的。
作为数字电路的一个例子，可考虑发光器件阵列。多个发光器件在同一衬底上集成后的发光器件阵列，和其驱动用IC配合用作光打印头等写入光源。本发明人等，作为发光器件阵列的构成要素而对具有PNPN构造的3端发光闸流管加以注目，已有专利申请(特开平1-238962号公报，特开平2-14584号公报，特开平2-92650号公报，特开平2-92651号公报)能实现发光点的自扫描，而表示了作为光打印机用光源成为装配上简便，制作发光器件节距细小，能制造小型的自扫描型发光器件阵列等。
进而本发明人等，把开关器件(发光闸流管)阵列作为移动部，正在提出和发光部的发光器件(发光闸流管)阵列分离构造的自扫描型发光器件阵列。(特开平2-263668号公报)有关这些提议的自扫描型发光器件阵列，以5V电源系统的驱动用IC驱动方式构成。
如上述一样，驱动用IC的电源电压也从5V系统到3.3v系统，进而变为低电压。这是因为，通过降低电源电压能降低电力消耗的缘故。为此，以3.3v电源系统也能驱动上述的发光闸流管是理想的。
在图1，用5v驱动，而且，表示分离移动部和发光部的类型二极管结自扫描型发光器件阵列的等效电路图。这些自扫描型发光器件阵列，由开关器件T1，T2，T3，...、写入用发光器件L1，L2，L3，...构成。开关器件和发光器件也都用3端子发光闸流管。移动部的构成，用二极管连接起来。即，开关器件的控制极间，以二极管D耦合。vGA是电源(通常-5v)，经由负载电阻连到各开关器件的控制极。而且，开关器件的控制极，也连到写入用发光器件的控制极。给开关器件T1的控制极施加触发脉冲s，给开关器件的阴极电极方面，交替施加转移用时钟脉冲1，2，给写入用发光器件的阴极电极，施加写入信号1。
图2如芯片上形成的图1自扫描型发光器件阵列的构造，图2A是平面图，图2B是图2A的X-X线剖面图。在P型的GaAs衬底10上，按P型的AlGaAs外延层11，N型的AlGaAs外延层12，P型的AlGaAs外延层13，N型的AlGaAs外延层14这个顺序层叠之后，形成PNPN构造。自扫描型发光器件阵列，利用这个PNPN构造来构成。图中，分别表示21是用于p型AlGaAs层13的欧姆电极，22是用于N型AlGaAs层14的欧姆电极，23是用于p型GaAs衬底10的欧姆电极(背面共用电极)，60是保护膜，70是vGA布线，71是1布线，72是2布线，73是1布线，80是移动部阴极岛，81是耦合二极管D用阴极岛，82是发光部用阴极岛，90是电阻。该构造中，作为耦合二极管D，利用PNPN构造的上部2层，即由P型AlGaAs层13和N型AlGaAs层14构成的PN结。并且，在电阻90方面，利用P型AlGaAs层13。
简单说明以上构成自扫描型发光器件阵列的工作。首先，假设转移用第时钟脉冲2的电压是L电平，开关器件T2是接通状态。这时，开关器件T2控制极的电位是从vGA的-5v上升到大致0v。通过二极管D把电位上升的影响对传递到开关器件T3的控制极，其电位设定为-1v(二极管D的正向上升电压(等于扩散电位))。但是，因为二极管D是反偏压状态，不执行连接控制极G1的电位，控制极G1的电位照样约为-5v。发光闸流管的接通电压是从近似控制极电压+控制极·阴极间PN结的扩散电位(约1v)，其次转移用时钟脉冲2的H电平电压设为约-2v(为使开关器件T3接通必要的电压)以下而且约-4v(为使开关器件T5必要的电压)的话，只使开关器件T3接通，除此以外的开关器件关照样处于关断状态。所以应该以2条转移用时钟脉冲转移接通状态。
触发脉冲s是用于显示这样的转移动作的脉冲，设定触发脉冲s为H电平(大约0v)，就同时设定转移用时钟脉冲为L电平(约定-2～约-4v)，使开关器件T1接通。然后立刻，触发脉冲s回到L电平。
现在，假设开关器件T2为接通状态，开关器件T2控制极的电位，从VGA上升，成为大约0V。然而，写入信号1的电压尽管是PN结的扩散电位(大约1V)以下，也能使发光器件L2变成发光状态。
对此，开关器件T1的控制极约为-5V，开关器件T3的控制极约为-1V。所以，发光器件L1的写入电压约为-6V，发光器件L3的写入电压约为-2V。因此，对发光器件L2写入的写入信号1的电压为-1～-2V的范围。发光器件L2接通，即进入发光状态时，发光强度由写入信号1中流动的电流量决定，能以任意的强度写入图像。并且，为了把发光状态转移到下一个发光器件，就需要写入信号1线的电压一次降到0V，发光的发光器件一度关断。
如以上那样的构成二极管结型自扫描型发光器件阵列的可能工作电压(时钟脉冲的L电平电压)VL是，
VL＜VGON-2VD-Ith×RP
。在这里，VGON是正在接通的闸流管的控制极电压，VD是耦合二极管D的正向上升电压，Ith是闸流管是进行接通的阈值电流，RP是闸流管控制极的杂散电阻。各自的值，VGON约为-0.3V，VD是1.3V，Ith×RP约为0.3V，成为VL＜-3.1V。还有，为了实现稳定工作，需要0.2V左右的余裕，结果，对现状的自扫描型发光器件阵列动工作来说，需要3.3V左右的电压。因此，不可能以所谓的3.0V系统电源进行工作。
以上的说明中，说明了有关在P型衬底上，以P型层、N型层、P型层、N型层的顺序层叠的PNPN构造，但是在N型衬底上，以N型层、P型层、N型层、P型层的顺序层叠的PNPN构造的情况下，在图1的构成方面极性改变了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低动作电压之后，以3.0V工作的自扫描型发光器件阵列。
本发明另一个目的在于提供有逻辑功能的发光器件。
本发明又一个目的在于提供有逻辑功能的发光器件阵列。
本发明的发光器件，包括：至少1个发光闸流管，具有在第1导电型的衬底上，由层叠第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层、第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层的PNPN构造，且具有与所述PNPN构造的控制极层欧姆接触的控制极；以及至少1个肖特基势垒二极管，具有与所述控制极层肖特基接触的至少1个金属端子。
用这样发光器件，对具备一维状排列，起开关作用的多个第1发光闸流管；耦合邻接的第1发光闸流管控制极间的耦合二极管；以及一维状排列，各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个第2发光闸流管的构成二极管结型自扫描型发光器件阵列的情况方面，作为上述耦合二极管，使用由肖特基结构成的肖特基势垒二极管来代替PN结。
肖特基结和PN结相比本质上势垒高度低，正向上升边电压V大约为0.8V左右。因此，电源电压比使PN结作为耦合器件的情况大约可降低0.5V工作电压。所以，可用3.0V驱动自扫描型发光器件阵列。
并且，使用PNPN构造闸流管上层的PN结作为耦合二极管时，该二极管内流着阈值电流以上的话，闸流管接通，二极管就变成与衬底不绝缘。但是，对PNP构造上设置金属的肖特基结而言，因为闸流管不工作，借助于PNP构造通常能保持与衬底绝缘的状态。因此，通过利用肖特基结，用和自扫描型发光器件阵列相同的工艺、器件构造，能附加各种的逻辑电路和逻辑功能。
附图说明
图1是5V驱动，而且，分离移动部和发光部的类型二极管结自扫描型发光器件阵列的等效电路图。
图2A和图2B是芯片上形成自扫描型发光器件阵列的平面图图和剖面图。
图3A和图3B表示实施例1发光器件的构造平面图和剖面图。
图4A～图4E表示图3发光器件的制造方法图。
图5表示肖特基结的电流-电压特性曲线图。
图6是实施例2的自扫描型发光器件阵列等效电路图。
图7A和图7B表示图6的自扫描型发光器件阵列构造的平面图和剖面图。
图8是实施例3的自扫描型发光器件阵列等效电路图。
图9是实施例4的自扫描型发光器件阵列等效电路图。
图10A和图10B表示实施例5发光器件构成的电路图，表示工作的真值表。
图11A和图11B表示图10A发光器件构造的平面图和剖面图。
图12A和图12B表示实施例5发光器件其他构成的电路图，表示工作的真值表。
图13A和图13B表示实施例5发光器件其他的构成的电路图，表示工作的真值表。
图14表示图13的发光闸流管构成的平面图。
图15A和图15B表示实施例5发光器件其他的构成的电路图，表示工作的真值表。
图16A和图16B表示实施例5发光器件其他的构成的电路图，表示工作的真值表。
图17A和图17B表示实施例5发光器件其他的构成的电路图，表示工作的真值表。
图18A和图18B，表示实施例5发光器件其他的构成的电路图，表示工作的真值表。
图19A和图19B表示实施例5发光器件其他的构成的电路图，表示工作的真值表。
图20A和图20B表示实施例6发光器件构成的电路图，表示状态变迁工作的图。
图21A和图21B表示图20发光器件构造的平面图和剖面图。
图22表示实施例6发光器件其他的构成的电路图。
图23是实施例7的二维矩阵发光器件阵列的电路图。
图24是实施例8的一维排列发光器件阵列的电路图。
图25A和图25B表示图24的发光器件阵列构造的平面图和剖面图。
图26表示实施例9发光器件阵列构成的电路图。
图27表示图26发光器件阵列的驱动定时波形的图。
图28表示实施例10的自扫描型发光器件阵列构成的电路图。
图29表示图28自扫描型发光器件阵列构造的平面图。
图30表示图28自扫描型发光器件阵列的驱动脉冲图。
具体实施方式
实施例1
本实施例是PNPN构造的控制极层具有肖特基接触端子的发光器件。在图3，表示芯片上形成的发光器件构造。图3A是平面图，图3B是图3A的X-X线剖面图。在第1导电型的GaAs衬底10上，以第1导电型的AlGaAs外延层11、第2导电型的AlGaAs外延层12、第1导电型的AlGaAs外延层13、以及第2导电型的AlGaAs外延层14这个顺序加以层叠，形成PNPN构造。发光闸流管就是利用该PNPN构造制造的。
发光闸流管具备对第1导电型的AlGaAs层13上形成的欧姆电极21、在第2导电型的AlGaAs层14上形成的欧姆电极22、在第1导电型GaAs衬底10的背面形成的欧姆电极(共用电极)。60是保护膜。
通过对保护膜60打开的通孔，布线40直接和第1导电型的AlGaAs层13肖特基接触而构成肖特基势垒二极管。
在以上的构成中，第1导电型为P型，第2导电型为N型的情况下，30是阴极布线，40是二极管的肖特基接触阴极布线，50是控制极布线。另一方面，第1导电型为N型，第2导电型为P型的情况型，30是阳极布线，40是二极管的肖特基接触阳极布线，50是控制极布线。
参照图4A～图4E说明以上构造发光器件的制造方法。还有，假设第1导电型为P型。首先，如图4A所示，在P型GaAs衬底10上，P型AlGaAs外延层11、N型AlGaAs外延层12、P型AlGaAs外延层(控制极层)13、以及外延生长N型AlGaAs外延层(阴极层)14。
其次，如图4B所示，把阴极层14制成图案，使控制极层13露出。在控制极层13上，用剥离法形成由AuZn构成的控制极欧姆电极21，在阴极层14上形成由AuGe构成的阴极欧姆电极22。
其次，如图4C所示，用蚀刻法实行元件隔离。
其次，如图4D所示，用等离子体CVD法形成SiO2作为保护膜60。在保护膜60在，用反应离子蚀刻法(RIE)形成接触孔62。
其次，如图4E所示，用溅射法形成Al膜。通过溅射形成Al膜，在Al膜对控制极层13接触的部分42，以初期的洁净效果可实现稳定的金属-半导体接触。这种金属-半导体接触形成肖特基结，该肖特基结构成肖特基势垒二极管。
Al膜制成图案之后，形成阴极布线30、肖特基接触阴极布线40、以及控制极布线50。在GaAs衬底10的背面，形成背电极23。
图5中示出如以上那样构造的发光器件的肖特基接触阴极布线40和控制极布线50之间的电流-电压特性，即肖特基势垒二极管的电流-电压特性。以肖特基接触阴极布线40为基准，改变了控制极布线50的电位。肖特基势垒二极管，和PN结相比本质上势垒高度低，正向上升边电压约为0.8V，反向电流成了-10nA(-5V时)。
所以，把该肖特基势垒二极管用作耦合二极管D的话，与用PN结的情况比，大约能降低0.5V工作电压，就可能用3.0系统电源工作。
如以上一样，在本实施例中，在用P型衬底的PNPN构造的控制极层上得到了Al肖特基接触。因为在这个构成中，把Al布线材料照样用于肖特基电极，所以工序简便。但是，所谓Al布线材料即使另外形成另外的肖特基电极也行。这个情况，可使用Au、Al、Pt、Ti、Mo、W、WSi，TaSi等材料。
如以上一样，通过对PNPN构造的控制极层用具有肖特基接触端子的发光器件，象以下各实施例说明那样的具有逻辑功能的发光器件和发光器件阵列，进而能实现3.0V可驱动的发光器件阵列。
实施例2
本实施例是把肖特基势垒二极管作为耦合二极管使用的自扫描型发光器件阵列。在图6，表示电路图。该自扫描型发光器件阵列的构成，除耦合二极管D置换为肖特基-势垒二极管SB以外，都和图1的电路相同。
图7A和图7B中，表示芯片上形成的二极管结自扫描型发光器件阵列的构造。图7A是平面图，图7B是图7A的X-X线剖面图。在P型的GaAs衬底10上，按P型的AlGaAs外延层11、N型的AlGaAs外延层12、p型的AlGaAs外延层13、以及N型的AlGaAs外延层14这个顺序被层叠，形成PNPN构造。发光器件阵列，用这个PNPN构造来制作。
图中，21是用于p型AlGaAs层13的欧姆电极，22是用于N型AlGaAs层14的欧姆电极，23是用于p型GaAs衬底10的欧姆电极(背面共用电极)，60是保护膜，70是VGA布线，71是1布线，72是2布线，73是1布线，80是移动部阴极岛，82是发光部阴极岛，83是用作耦合二极管的肖特基势垒二极管，90是电阻。肖特基势垒二极管83由Al布线和N型AlGaAs层14的金属-半导体接触而形成的。并且，电阻90由P型AlGaAs层13形成。
如以上构成的那样，对二极管结型自扫描型发光器件阵列的耦合二极管，使用肖特基势垒二极管的话，因为正向电压和PN耦合二极管相比大约降低了0.5V，所以能够在VL＝-2.8V下稳定工作。
实施例3
本实施例是在实施例2的自扫描型发光器件阵列中，省略触发脉冲s端子的自扫描型发光器件阵列。采用省略触发脉冲端子的办法，减少芯片上的焊盘个数。图6的电路中省去触发脉冲端子s，与时钟脉冲端子2兼用。
图8中，表示其电路构成。这时，开关器件T1的控制极，经过触发脉冲形成用的肖特基势垒二极管91连到时钟脉冲端子2。时钟脉冲2经过二极管91之后作为触发脉冲，供给开关器件的控制极。
本实施例的自扫描型发光器件阵列，和实施例2同样，把肖特基势垒二极管用作耦合二极管，所以就能以更低的电源电压进行工作。
实施例4
本实施例是在实施例2的自扫描型发光器件阵列中省略触发脉冲端子s和VGA端子的自扫描型发光器件阵列。通过省略触发脉冲端子和VGA端子，减少芯片上焊盘的个数。实施例3中说过的图8的电路方面省略VGA端子，由时钟脉冲1和2合成VGA电源。
在图9，表示其电路构成。为了由时钟脉冲1和2合成VGA电源，采用二极管-二极管逻辑的双输入OR门85。作为该OR门的二极管，使用肖特基势垒二极管92、93。
如现有的一样，使用门-阴极间的PN结作为二极管的话，流过该二极管电流值以上的电流的情况下，包括这个PN结的PNPN寄生闸流管就接通了，VGA端子的电压，大致固定为VD(二极管的正向上升边电压)。因此，对流过VGA线的电流有了限度。但是，如本实施例的那样，通过使用肖特基势垒二极管92、93来代替PN结，因为不会产生寄生闸流管，所以流过VGA线的电流值限制没有了。根据流过该VGA线的电流，规定自扫描型发光器件阵列的转移速度，通过使用肖特基势垒二极管，能实现高速转移的自扫描型发光器件阵列。
在以上的实施例中，省略了触发脉冲s端子和VGA端子的双方，然而即使只省略限VGA端子也行。在这个情况下，在图1的电路中，应该设置由肖特基势垒二极管92、93构成的双输入OR门。
实施例5
本实施例是在发光闸流管的门上设置二极管-二极管逻辑的OR门，按照2个以上门信号的″或″能控制发光状态的发光器件。
图10A表示其电路构成。如图10A所示，在3端子闸流管(第1导电型是N型，第2导电型是P型)94的控制极端子G附加由肖特基势垒二极管95、96构成二极管-二极管逻辑的双输入OR门130。发光闸流管94的阳极连到阳极端子109，阴极直接接地，控制极连到二极管95、96的阴极。二极管95、96的阴极，经过电阻120接地。二极管95、96的阳极连到阳极端子110、111(OR门130的输入端子)。
图11A和图11B表示图10A的发光闸流管构造图，图11A是平面图，图11B是图11A的X-X线剖面图。还有，对图11A、图11B中，和图3A、图3B同一要素方面，表示附加同一的参照号码。二极管95、96由阳极端子110、111和控制极层13的肖特基接触来形成。这样形成电阻120，使得控制极层13的宽度细小，成为缩颈状。另一方面，电阻120的另一端在控制极层13上以电极21取得欧姆接触，与其连接的布线100接地。
3端子发光闸流管94，可以认为是本来以控制极和阳极的2个端子控制的逻辑电路。即，发光状态S(1表示发光，0表示非发光)，采用控制极电平G(H电平表示1，L电平表示0)和阳极电平A(H电平表示1，L电平表示0)，就用
S = AΛ G ‾ - - - ( 1 )
表示。因此，为使发光闸流管94接通，如图10B的真值表所示，假设OR门130输入端子110、111的电平D1，D2分别为D1，D2，D1，D2共同为L电平时，可在阳极电平A为H电平的时候点灯。还有，在真值表方面，「＊」表示H电平和L电平的哪一个也行。
在以上的实施例中，表示PNPN构造第1导电型设为N型，第2导电型设为P型的情况，然而第1导电型为P型，第2导电型为N型的情况也同样能构成。图12A、图12B中，表示其电路图和真值表。如图12A所示，在发光闸流管97的控制极附加二极管-二极管逻辑的双输入AND门132。这种AND门由肖特基势垒二极管95、96构成。肖特基势垒二极管的方向变成和图10A的情况相反方向。发光闸流管97的阳极是连到H电平，以及二极管95、96的阳极经过电阻120连接到H电平。
在图12A的构成方面，假设发光闸流管的阴极电平为K(H电平表示1，L电平表示0)的话，发光状态S就是以
S = K _ ΛG - - - ( 2 )
表示。因此，为使发光闸流管97接通，如图12B的真值表所示，AND门132的输入端子112、113的电平D1、D2都为H电平时，可在阴极电平K为L电平的时候点灯。
而且，即使第1导电型是N型，第2导电型是P型的情况，也能和二极管-二极管逻辑的双输AND门组合。此时的电路构成和真值表如图13A和图13B所示。在图14，表示电路的构造。图中，13是发光闸流管97的控制极层，21是欧姆电极，132是二极管-二极管逻辑的双输入AND门，112、113是AND门132的输入端子，114是AND门132的输出端子。AND门132，如图14所示，在与发光闸流管的控制极层13独立的岛上形成的。
按照如图13B的真值表所示那样的AND门132的输入电平D1、D2和发光闸流管97的阳极电平A的组合，可使发光闸流管点灯。
其次，图15A中，表示第1导电型为P型，第2导电型为N型情况的电路图。给发光闸流管94的控制极附加二极管-二极管逻辑的双输OR门130。OR门由肖特基势垒二极管95、96构成。
这样的电路中，按照如图15B的真值表所示那样的OR门130的输入电平D1、D2和发光闸流管94的阴极电平K的组合，可使发光闸流管点灯。
在以上，表示了给发光闸流管的控制极附加二极管-二极管逻辑的OR门或AND门的例子，然而给阳极或是阴极附加OR门或AND门也可以。如式(1)、(2)所示，因为阳极或是阴极与控制极的逻辑值相反的时进行接通，即使没准备N0T门，也能实现各种逻辑。在图16～图19表示有逻辑功能的发光器件例子。
图16A是给发光闸流管94的阳极附加了肖特基势垒二极管98的发光器件。假设二极管98的阴极端子的电平为D，经过发光闸流管94的电阻120的阳极端子电平为A，控制极端子的电平为G，这些发光器件就如图16B的真值表一样进行工作。
图17A是给发光闸流管94的阳极，附加由肖特基势垒二极管95、96构成双输入OR门130的发光器件。这些发光器件就如图17B的真值表一样进行工作。
图18A是给发光闸流管97的阴极，附加由肖特基势垒二极管98的例子。这些发光器件就如图18B的真值表一样进行工作。
图19A是给发光闸流管97的阴极，附加由肖特基势垒二极管95、96构成双输AND门132的发光器件。这些发光器件就如图19B的真值表一样进行工作。
以上的各实施例中，各逻辑门的输入为2路以下的情况，然而以同样的想法对可扩张到3路以上，如果是本领域的技术人员，就很容易理解的吧！
实施例6
本实施例是，作为时序电路附加RS-FF(set·reset·flip-flop：置位复位触发器)，能控制发光状态的发光器件。
在图20A、图20B中，表示发光器件的构成和状态变迁动作。表示情况变迁动作的图20B中，从二种状态[ON]和[OFF]，根据置位、复位脉冲，表示状态变化的样子。按照这个构成，以肖特基势垒二极管95、96附加置位端子140和复位端子142，发生发光闸流管97保持接通状态的特性。由于置位端子140为H电平，发光闸流管97控制极端子的电压接近衬底电位，使发光闸流管接通。在接通状态假如复位端子142为H电平，则肖特基势垒二极管95上升边电压的方面作为绝对数值比接通状态的发光闸流管阴极电压要减少，就被肖特基势垒二极管95的上升边电压箝位。因此，发光闸流管97成为关断状态。
第1导电型为P型，第2导电型为N型的构造例子表示在图21A、图21B上。图21A是平面图，图21B是图21A的X-X线剖面图。图中，140是置位端子，141是阴极端子，142是复位端子，143、144是电阻。还有，其他的构成要素因和图3的构成要素同一要素，附加同一的参照号码来表示。在这个构造中，把复位端子用的肖特基-势垒二极管95制作在发光闸流管97的阴极岛14上。
进而，假如用2个发光闸流管，置位端子、复位端子各2个，在图22表示根据各自的逻辑积，能控制的构成例子。图中，145、146表示2个发光闸流管，147、148、149表示电阻，SB表示肖特基势垒二极管。为了能以2条址线控制各发光闸流管145、146，作为完成任意位的置位/复位的静态存储器使用。当然，也可以作成3个以上置位/复位端子。
实施例7
本实施例是用图12A中所示实施例5的二极管-二极管逻辑带有AND门的发光器件，实现了二维矩阵排列的发光器件阵列。
在图23，表示其电路。将发光闸流管Tij(i＝1、2、3、...，j＝1、2、3...)，i行×j列的矩阵状排列，由2个肖特基势垒二极管SB构成的双输入AND门连接到各发光闸流管的控制极。AND门的2个输入端子，分别连接到行线Ri(i＝1、2、3、...)和列线Cj(j＝1、2、3、...)。还有，在图中，为了简化设计图，表示4行×4列的矩阵状排列。
发光闸流管Tij的各控制极，而且，经过对应的各电阻R之后连到PNPN构造的衬底电位端子Vsub连接，发光闸流管的各阴极，经过电阻RK连接共用的阴极端子K。
在如以上那样构成的二维矩阵发光器件阵列方面，按图12B的真值表说过的那样，行线Ri和列线Cj都为H电平时，端子K为L电平，闸流管Tij点亮。并且，尽管有的发光闸流管点灯的状态，也指定另外的发光闸流管，这个被指定的发光闸流管也能同时点灯。即，静态下能点灯多个发光闸流管。
在以上的实施例中，用了AND门，然而也能用OR门，对于本领域技术人员是容易能理解的吧。
实施例8
本实施例是用图12A中所示实施例5的二极管-二极管逻辑的带有AND门的发光器件，实现了一维排列的发光器件阵列。
在图24，表示其电路构成。将发光闸流管L111、L211、L311、...一维排列，在各发光闸流管L的控制极，设置由3个肖特基势垒二极管SB构成三输AND门150。这些各AND门的三输入端子，采用矩阵状连到3组信号线(A1、A2、A3)，(B1、B2、B3)，(C1、C2、C3)，通过9条信号线(A1～A3、B1～B3、C1～C3)，可控制27个发光闸流管的发光(图中，只画出涉及AND门150输入端子的1个信号线A1的部分，然而实际由3倍的发光闸流管排成)
各发光闸流管L的阴极，经过电阻RK之后连接到1线，各发光闸流管的控制极，经过电阻R，连到衬底电位端子Vsub。
图25A、图25B中，表示在芯片上形成的发光器件阵列构造。图25A是平面图，图25B是图25A的X-X线剖面图。图中，对和图3的构成要素同一的要素，附加同一的参照号码来表示。还有，图25A、图25B中没有画出电阻RK。从这些图可以知道，条信号线A1～A3、B1～B3、C1～C3和基层13接触，构成肖特基势垒二极管SB。
这样的发光器件阵列中，AND门150的输入全部为H电平，1线为L电平时，发光闸流管点灯。所以，能静态点灯多个发光闸流管。
实施例9
本实施例是在图24所示实施例8的电路中，再设置一列发光闸流管。也就是，使用带有三输入AND门的发光闸流管L的发光闸流管阵列，作为存储数据用的存储器，进而设置发光闸流管L′列。在图26，表示电路构成。各发光闸流管L的控制极，连到对应的发光闸流管L的控制极，各发光闸流管L′的阴极，经过电阻RK L连到线L线。
这种构成中，连接1线的发光闸流管L用作存储器，写入数据后，由于L线变为L电平，依照存入发光闸流管L的数据，使发光闸流管L′点灯。
在图27表示驱动图26电路的定时波形的一个例子。说明有关同时使27个发光闸流管L点灯的情况。把27点的数据存入连接1线的发光闸流管L，之后，由于L线为L电平，按照1线的数据使发光闸流管L′点灯。图26中，因为各发光闸流管L′的阴极直接连到L线，所以驱动L线的驱动器(图未示出)，成为可按供给点灯数量的电流的电路。
实施例10
本实施例，双输入AND门和自扫描型发光器件阵列和配合例子。在图28，表示其电路构成。控制极间具备：由肖特基势垒二极管SB连接的发光闸流管T列构成的移动部160，由存储用的发光闸流管M列构成的存储部162，以及由点灯用的发光闸流管L列构成的发光部164A，存储部闸流管M的控制极，连接到由肖特基势垒二极管构成的双输入AND门170，AND门的输入端子，分别连到写入线WRITE和移动部闸流管T的控制极。而且，存储部闸流管M的控制极，连到对应的发光部闸流管L。
存储部闸流管的阴极，经过电阻之后连到M线，发光闸流管的阴极，经过电阻之后连到L线。
还有，移动部160的构成，和图6中所示的自扫描型发光器件阵列的移动部相同构成。
在以上的构成方面，想要使移动部150指定的存储部闸流管M点灯的情况，设WRITF1线为H电平，设不想点灯的情况为L电平。这个信息，被存入存储部闸流管M，发光部闸流管L是发光线L为L电平的时候，基于这一信息进行点灯。
按照采用以上的结构，在把多个发光材料数据写入存储部闸流管M上的方面，通过一次使发光部闸流管L同时点灯，可赚得积分光量。
图28的构造例示于图29。图29中，M和L线和发光闸流管M、T的阴极之间的电阻省略了图示。还有图29中，对和图3同一的构成要素给予同一的参照号码表示。但是，24表示肖特基电极。
在图30，表示有8个发光闸流管作为-区段发光的驱动脉冲例。为了使移动部160的指定发光器件号码的存储部闸流管M接通，设WRITE端子为H电平，不接通时设为L电平。把第1～第8的8发光器件用置位数据存入存储部闸流管M1～M8以后，通过设WRITT端子为L电平，设L线为L电平，发光部闸流管L1～L8当中，由输入到WRITE端子的数据指定的闸流管点灯。而后，以M线为H电平，消去存储器。规定的点灯时间之后，以L线为H电平，发光部闸流管L熄灯之后，从WRITE端子读出下一个第9～第16的8发光器件用置位数据。
这样，把8发光点作为-区段，对每个区段把L线作为L电平而使其发光。通过采用这样的驱动方法，尽管芯片一侧的构成相同，定时通过使驱动波形变化，就能够变更同时点灯数。
按照本发明，利用PNPN构造，能够实现发光闸流管和肖特基势垒二极管的发光器件。用这样的发光器件，可以构成以3.0V工作的自扫描型发光器件阵列，进而，能构成有逻辑功能的发光器件和发光器件阵列。这些发光器件和发光器件阵列可应用于各种装置。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：至少1个发光闸流管，具有在第1导电型的衬底上，由层叠第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层、第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层的PNPN构造，且具有与所述PNPN构造的控制极层欧姆接触的控制极；以及
至少1个肖特基势垒二极管，具有与所述控制极层肖特基接触的至少1个金属端子。
2.按照权利要求1所述的发光器件，其特征是所述金属端子包括从由Au、Al、Pt、Ti、Mo、W、WSi、TaSi组成的群中选择的金属构成。
3.按照权利要求1所述的发光器件，其特征是所述PNPN构造，由AlGaAs形成，所述金属端子由Al布线形成。
4.一种自扫描型发光器件阵列，包括：
一维状排列的、起开关器件作用的多个第1发光闸流管；
耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；以及
一维状排列的、各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管的控制极的多个第2发光闸流管，
所述第1和第2发光闸流管，由按照权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，
上述耦合二极管，由按照权利要求1所述的发光器件的肖特基势垒二极管构成。
5.一种自扫描型发光器件阵列，包括：
一维排列的、起开关器件作用的多个第1发光闸流管；
耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；
经过各负载电阻连接到所述各第1发光闸流管的电源电压线；
对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1个所述发光闸流管连接的二相时钟脉冲线；
触发脉冲形成用二极管，把所述二相时钟脉冲线的一方连接到最初应该导通的第1发光闸流管的控制极；以及
一维状排列的、各控制极连接到对应的所述第1发光闸流管的控制极的多个第2发光闸流管，
所述第1和第2发光闸流管由权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，
所述耦合二极管和所述触发脉冲形成用二极管由权利要求1所述的肖特基势垒二极管构成。
6.一种自扫描型发光器件阵列，包括：
一维排列的、起开关器件作用的多个第1发光闸流管；
耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；
经过各负载电阻连接到所述各第1发光闸流管的电源电压线；
对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1个所述第1发光闸流管连接的二相时钟脉冲线；
把所述二相时钟脉冲线连接到电源电压线的二极管-二极管逻辑的双输入OR门或双输入AND门；以及
一维状排列的、各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个第2发光闸流管，
所述第1和第2发光闸流管由权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，
所述耦合二极管和所述双输入OR门或双输入AND门由权利要求1所述的发光器件的肖特基势垒二极管构成。
7.一种自扫描型发光器件阵列，包括：
一维排列的、起开关器件作用的多个第1发光闸流管；
耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；
经过各负载电阻连接到所述各第1发光闸流管的电源电压线；
对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1个所述第1发光闸流管连接的二相时钟脉冲线；
触发脉冲形成用二极管，把所述二相时钟脉冲线的一方连接到最初应该导通的第1发光闸流管的控制极；
把所述二相时钟脉冲线连接到所述电源电压线的二极管-二极管逻辑的OR门或AND门；以及
一维状排列的、各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个第2发光闸流管，
所述第1和第2发光闸流管由权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，
所述耦合二极管、所述触发脉冲用二极管和所述OR门或AND门由权利要求1所述的发光器件的肖特基势垒二极管构成。
8.一种发光器件，包括：
至少1个发光闸流管，具有在第1导电型的衬底上，由层叠第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层、第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层的PNPN构造，且具有与所述PNPN构造的控制极层欧姆接触的控制极；以及
用于控制发光状态的逻辑电路，由具有与所述PNPN构造的控制极层、阳极层或阴极层肖特基接触的至少一个金属端子的至少1个肖特基势垒二极管而构成。
9.按照权利要求8所述的发光器件，其特征是所述逻辑电路是二极管-二极管逻辑的OR门。
10.按照权利要求8所述的发光器件，其特征是所述逻辑电路是二极管-二极管逻辑的AND门。
11.按照权利要求8所述的发光器件，其特征是所述逻辑电路是置位复位触发器。
12.一种二维矩阵发光器件阵列，它是将权利要求9或10所述的发光器件排列成矩阵的二维矩阵发光器件阵列，包括：
二维矩阵状排列的多个所述发光闸流管；
连接到所述各发光闸流管的控制极，且输入端子是二个的所述OR门或AND门；
所述二个输入端子的一方连接的行线；以及
所述二个输入端子的另一方连接的列线。
13.一种发光器件阵列，它是将权利要求9或10所述的发光器件排列成1维状的发光器件阵列，包括：
一维状排列的多个所述发光闸流管；
连接到所述各发光闸流管的控制极，且具有N个输入端子的所述OR门或AND门，N是2以上的整数；以及
矩阵状连接到所述OR门或AND门的输入端子的N×N条信号线。
14.一种发光器件阵列，它是包含第1和第2发光闸流管的、将权利要求9或10所述发光器件排列成一维状的发光器件阵列，包括：
一维状排列的、起存储器作用的多个第1发光闸流管；
连接到所述各第1发光闸流管的控制极，且具有N个输入端子的所述OR门或AND门，N是2以上的整数；以及
矩阵状连接到所述OR门或AND门的输入端子的N×N条信号线，
一维状排列的、各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个所述第2发光闸流管。
15.一种自扫描型发光器件阵列，它是包含第1、第2和第3发光闸流管的、将权利要求9或10所述发光器件排列成一维状的自扫描型发光器件，包括：
一维排列的、起开关器件作用的多个第1发光闸流管；
耦合邻接的所述第1发光闸流管的控制极间的所述肖特基势垒二极管；
对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1个所述第1发光闸流管连接的二相时钟脉冲线；
一维排列的、起存储器作用的多个所述第2发光闸流管；
用于给所述第2发光闸流管写入数据的写入线；
连接到所述各第2发光闸流管的控制极，且输入端子是二个的所述OR门或AND门；以及
所述二个输入端子的一方连接到所述写入线，另一方的输入端子连接到对应的所述第1发光闸流管的控制极，
一维状排列的、各控制极连接到对应的所述各第2发光闸流管的控制极的多个所述第3发光闸流管。
16.按照权利要求4、5、6或7所述的自扫描型发光器件阵列，其特征是在3.0V电源电压下工作的。
17.按照权利要求15所述的自扫描型发光器件阵列，其特征是在3.0V电源电压下工作的。
18.按照权利要求12所述的二维矩阵发光器件阵列，其特征是在3.0V电源电压下工作的。
19.按照权利要求13所述的发光器件阵列，其特征是在3.0V电源电压下工作的。
20.按照权利要求14所述的发光器件阵列，其特征是在3.0V电源电压下工作的。
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