DE3005956A1 - Integrated circuit LED display - has diodes grouped into regions with shared electrode - Google Patents

Integrated circuit LED display - has diodes grouped into regions with shared electrode

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    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays

Abstract

The display comprises LEDs and has several separate semiconductor regions. Each region has a given number of LEDs. The anodes or cathodes of the LEDs are designed as semiconductor zones set into one side into the semiconductor regions and whose conduction type is opposite to that of the semiconductor regions. The LEDs of one semiconductor region have a shared cathode (or anode). All electrodes of the LEDs are located on one surface of the semiconductor regions. The semiconductor regions are mounted onto a support via this surface. The support has conducting paths on the side facing the semiconductor regions in order to contact the LED electrodes.

Description

Anordnung zur Darstellung von Bildinhalten Arrangement for displaying image content

mit lichtemittierenden Dioden Zur Darstellung von Bildern werden heute vielfach Anzeigeeinheiten verwendet, die aus lichtemittierenden Dioden (LED's) aufgebaut sind. Solche Anzeigeeinheiten werden auch Displays genannt. Um bei solchen Anzeigeeinheiten eine hinreichend hohe Auflösung zu erreichen, ist eine sehr große Anzahl von Bildpunkten und damit lichtemittierenden Dioden erforderlich. Dies bedingt wiederum eine entsprechend hohe Anzahl an Zuleitungen. Use light emitting diodes to display images Today display units are often used, which consist of light-emitting diodes (LEDs) are constructed. Such display units are also called displays. To with such Achieving a sufficiently high resolution for display units is a very large one Number of pixels and thus light-emitting diodes required. This requires again a correspondingly high number of supply lines.

Zur wirtschaftlichen Herstellung eines Displays mit einer großen Anzahl von LED's wäre eine monolithische Ausführung besonders geeignet, bei der alle lichtemittierenden Dioden in einem gemeinsamen einkristallinen Halbleitergrundkörper untergebracht sind. Eine Reduktion der Zahl der Anschlußleitungen ist jedoch nur möglich, wenn sämtliche Dioden voneinander eletrisch isolier si#d. Dies würde aber bei Verwendung eInes geme-sarnen Halbleiterkörpers für sämtliche LED's außerordentlisch aufwendige technologische Herstellungsprozesse erforern, die ie Realisierung eines solchen monollthischen Displays praktisch unmöglich machen.To economically manufacture a display in a large number of LEDs, a monolithic version would be particularly suitable, in which all light-emitting Diodes housed in a common single-crystal semiconductor base body are. However, a reduction in the number of connection lines is only possible if all diodes are electrically isolated from each other. However, this would be the case when using A common semiconductor body for all LEDs, which is extraordinarily complex Research technological manufacturing processes that enable the realization of such a make monolithic displays practically impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Display mit lichtemittierende Dioden anzugeben, welches keine aufwendige Kontaktierung mit zu hoher Zuleitungszahl, keine komplizierte Zweiebenenverdrahtung und keine schwierige Technologie erfordert Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Darstellung von Bildinhalten mit monolithisch integrierten lichtemittierenden Dioden gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.The invention is based on the object of a display with light-emitting Specify diodes that do not require complex contacting with an excessively high number of leads, no complex two-level wiring and complicated technology required This task is achieved by an arrangement for displaying image content with monolithic integrated solved light emitting diodes, which has the features of claim 1.

Sind bei einer solchen Anordnung n Halbleiterbereiche vorhanden, so sind vorzugsweise jedem Halbleiterbereich n-1 Dioden zugeordnet. Die Dioden und damit auch die Anodenzonen sind vorzugsweise zeilenförmig angeordnet. Jeder Halbleiterbereich weist vorzugsweise nur eine Diodenzeile auf. Jede Anodenzone ist mit einer gesonderten Anodenelektrode versehen. Da sämtliche Dioden eines Halbleiterbereichs eine gemeinsame Kathode in Gestalt des gemeinsamen Halbleiterbereichskörpers haben, haben sämtliche Dioden eines Halbleiterbereichs eine oder mehrere gemeinsame Kathodenelektrode(n). Die Kathodenelektroden sind vorzugsweise streifenförmig ausgebildet und verlaufen vorzugsweise parallel zu den Anodenzeilen.If n semiconductor regions are present in such an arrangement, then n-1 diodes are preferably assigned to each semiconductor region. The diodes and thus also the anode zones are preferably arranged in lines. Any semiconductor field preferably has only one row of diodes. Each anode zone has a separate one Provided anode electrode. Since all diodes in a semiconductor area have a common Have cathode in the form of the common semiconductor region body, all have Diodes of a semiconductor area one or more common cathode electrodes. The cathode electrodes are preferably designed and run in the form of strips preferably parallel to the anode rows.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, setzt sich ein Dioden-Display nach der Erfindung aus einer Vielzahl von Halbleiterbereichen mit jeweils einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden zusammen. Die Figuren 1 und 2 zeigen die geeinsame Herstellung mehrerer Halbleiterbereiche, während die Figur 3 einen ei:.zeinen -a bln erbereich zeigt, der durch Auftrennung der Anordnung der Figur 2 in einzelne Halbleiterbereiche gewonnen wird.As already stated, there is a diode display of the invention from a plurality of semiconductor areas, each with a plurality composed of light emitting diodes. Figures 1 and 2 show the common Production of a plurality of semiconductor areas, while FIG. 3 shows an ei: .zeinen -a Bln erbereich shows that by dividing the arrangement of Figure 2 into individual Semiconductor areas is obtained.

Zur Herstellung sämtlicher LED's des Dioden-Displays und damit auch zur Herstellung sämtlicher Halbleiterbereiche geht man gemäß der Figur 1 von einem Halbleiterkörper 1 vom ersten Leitungstyp aus und bringt auf diesen Halbleiterkörper 1 eine Isolierschicht 2 auf, in die öffnungen eingebracht werden. Durch diese Öffnungen werden Haibleiterzonen 3 vom zweiten Leitungstyp in den Halbleiterkör- per 1 eingebracht, die vorzugsweise die Anoden der Dioden bilden. Die Anodenzonen 3, die voneinander durch das dazwischenliegende Halbleitermaterial vom entgegengesetzten Leitungstyp (Halbleiterkörper 1) elektrisch getrennt sind, werden beispielsweise durch Diffusion oder durch Ionenimplantation hergestellt. Sämtliche Anodenzonen 3 werden mit je einer Anodenelektrode 4 versehen. Die Kontaktierung der gemeinsamen Kathode (Halbleiterkörper 1) erfolgt durch streifenförmige Kathodenelektroden 5. Der Halbleiterkörper 1 besteht beispielsweise aus Galliumphosphid vom n-teitungstyp. Die Anodenzonen 3 haben in diesem Fall den p-Leitungstyp Neben dieser bevorzugten Ausführungsform ist auch eine andere möglich, bei der der Halbleiterkörper 1 z. B. p-leitend und die Halbleiterzonen 3 n-leitend ausgeführt sind. In diesem Fall werden sinngemäß einzelne Kathodenelektroden 4 und eine gemeinsame Anodenelektrode 5 vorgesehen Nach der Figur 2 wird auf die Halbleiteroberfläche, d. h.For the production of all LEDs of the diode display and thus also for the production of all semiconductor regions, one starts from one according to FIG Semiconductor body 1 of the first conductivity type and brings on this semiconductor body 1 has an insulating layer 2 into which openings are made. Through these openings semiconductor zones 3 of the second conductivity type in the semiconductor bodies by 1 introduced, which preferably form the anodes of the diodes. The anode zones 3, which are opposed to one another by the intervening semiconductor material Conductivity type (semiconductor body 1) are electrically separated, for example produced by diffusion or by ion implantation. All anode zones 3 are each provided with an anode electrode 4. Contacting the common The cathode (semiconductor body 1) takes place through strip-shaped cathode electrodes 5. The semiconductor body 1 consists for example of gallium phosphide of the n-line type. In this case, the anode zones 3 have the p-conductivity type, in addition to this preferred one Another embodiment is also possible in which the semiconductor body 1 z. B. p-conductive and the semiconductor zones 3 are n-conductive. In this case are correspondingly individual cathode electrodes 4 and a common anode electrode 5 provided. According to FIG. H.

genauer auf die Isolierschicht 2 und einen Teil der Elektroden, eine zweite Isolierschicht 6 aufgebracht, die teilweise auch die Elektroden bedeckt und nur dort mit Öffnungen (7, 8) versehen ist, wo die Kontaktierung der Elektroden erfolgt. Die Kontaktierung der ahodenelektroden 5 erfolgt beispielsweise im Be~ew der dazu in der Isolierschicht 6 orhanden-n ö.f-7#urgen ' . Dc Kontaktierung der Anodenelektroden 4 erfolgt durch die in der Isolierschicht 6 vorhandenen Öffnungen 8. Die erste Isolierschicht 2 besteht beispielsweise aus Siliziumnitrid und die zweite Isolierschicht 6 beispielsweise aus Siliziumdioxid.more precisely on the insulating layer 2 and part of the electrodes, one second insulating layer 6 applied, which also partially covers the electrodes and is only provided with openings (7, 8) where the contacting of the electrodes he follows. The contacting of the electrode electrodes 5 takes place, for example, in operation which for this purpose in the insulating layer 6 present-n ö.f-7 # urgen '. Dc contacting the Anode electrodes 4 are made through the openings in the insulating layer 6 8. The first insulating layer 2 consists, for example, of silicon nitride and the second insulating layer 6 made of silicon dioxide, for example.

Wie die Figuren erkennen lassen, sind die Anodenzonen und damit auch die Dioden zeilenförmig angeordnet. Jede Diodenzeile ergibt einen einzelnen Halbleiterbereich, der durch mechanische Auftrennung (z. B. Sägen) des Halbleiterkörpers 1 der Figur 2 gewonnen wird. Die Figur 3 zeigt einen einzelnen Halbleiterbereich, der stabförmig ausgebildet ist und wegen der zeilenförmigen Anordnung seiner Dioden auch als Halbleiterzeile bezeichnet werden kann.As the figures show, the anode zones are and therefore also the diodes arranged in rows. Each row of diodes results in a single semiconductor area, by mechanical separation (z. B. sawing) of the semiconductor body 1 of the figure 2 is won. FIG. 3 shows a single semiconductor region which is rod-shaped educated and because of the linear arrangement of its diodes can also be referred to as a semiconductor line.

Wie vor allem die Figur ib erkennen läßt, sind die Kathodenelektroden 5 streifenförmig ausgebildet und parallel zu den Diodenzeilen angeordnet. Die Halbleiterzeile der Figur 3 weist nur eine Kathodenelektrode 5 auf, die die gemeinsame Kathode (Halbleiterkörper 1) kontaktiert und wegen ihrer Streifenform einen niederohmigen Anschluß ergibt.As can be seen above all from FIG. 1b, the cathode electrodes are 5 strip-shaped and arranged parallel to the diode rows. The semiconductor line of Figure 3 has only one cathode electrode 5, which is the common cathode (semiconductor body 1) and, because of its strip shape, results in a low-resistance connection.

Die Figuren können natürlich nur einen kleinen Ausschnitt eines Dioden-Displays mit einer Vielzahl von LED's zeigen.The figures can of course only be a small section of a diode display show with a variety of LED's.

Im allgemeinen sind natürlich wesentlich mehr als die drei dargestellten Diodenzeilen vorhanden und auch die einzelnen Diodenzeilen haben wesentlich mehr als die drei dargestellten Dioden.In general, of course, there are many more than the three shown There are rows of diodes and the individual rows of diodes also have considerably more than the three diodes shown.

Das fertige Dioden-Display besteht aus einer Vielzahl von in der Figur 3 dargestellten Halbleiterzeilen 9. Zur Herstellung des Dioden-Displays werden gemäß der Figur 4 die erforderlichen Halbleiterzeilen 9 in paralleler Anordnung auf eine Trägerplatte 10 aufgebracht, und zwar derart, daß die Elektroden der Halbleiterzeilen, die sämtlich auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet sind, der Trägerplatte 1C zugewands .d. Die Elektroden 4 und D werden beispielsweise dl-z- ve eine Tröpfchen 12 eines leitfähigen Klebers oder @@@@ @@@ den Leitbahnen 11 elektrisch verbunden. Damit werden auch gleichzeitig die Halbleiterzeilen 9 auf der Trägerplatte 10 mechanisch befestigt.The finished diode display consists of a large number of in the figure 3 shown semiconductor lines 9. For the production of the diode display according to of Figure 4, the required semiconductor lines 9 in a parallel arrangement on one Carrier plate 10 applied, in such a way that the electrodes of the semiconductor rows, which are all arranged on one surface side of the semiconductor body 1, facing the carrier plate 1C .d. The electrodes 4 and D are for example dl-z- ve a droplet 12 of a conductive adhesive or @@@@ @@@ the interconnects 11 electrically tied together. The semiconductor lines 9 are thus also simultaneously on the carrier plate 10 mechanically attached.

Das Muster der Gleitbahnen 11 ist so ausgelegt, daß mit n Zuleitungen n(n-1) Dioden angesteuert werden können. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist n = 6, so daß mit 6 Zuleitungen 30 Dioden betrieben werden können.The pattern of the slideways 11 is designed so that with n leads n (n-1) diodes can be controlled. In the embodiment of FIG. 5, n = 6, so that 30 diodes can be operated with 6 supply lines.

Werden die als Anodenzonen bezeichneten Halbleiterzonen als Kathodenzonen verwendet, so gilt das im vorhergehenden für Anodenzonen Gesagte analog für die Kathodenzonen.The semiconductor zones called anode zones become cathode zones is used, what has been said above for anode zones applies analogously to the Cathode zones.

Die Erfindung ist nicht auf lichtemittierende Dioden beschränkt, sondern anstelle von -lichtemittierenden Dioden können auch andere lichtemittierende Bauelemente verwendet werden.The invention is not limited to light emitting diodes, but rather Instead of light-emitting diodes, other light-emitting components can also be used be used.

Claims (8)

Patentanspruch 1 Anordnung zur Darstellung von Bildinhalten mit monolithisch integrierten lichtemittierenden Dioden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander getrennte Halbleiterbereiche vorgesehen sind, daß jedem dieser Halbleiterbereiche eine bestimmte Anzahl von lichtemittierenden Dioden zugeordnet ist, daß die Anoden oder Kathoden der lichtemittierenden Dioden als Halbleiterzonen ausgebildet sind, die auf einer Seite in die Halbleiterbereiche eingelassen sind und deren Leitungstyp dem der Halbleiterbereiche entgegengesetzt ist, daß die lichtemittierenden Dioden eines Halbleiterbereichs eine gemeinsame Kathode (oder Anode) in Gestalt des gemeinsamen Halbleiterkörpers haben, daß sämtliche Elektroden der lichtemittierenden Dioden auf einer Oberflächenseite der Halbleiterbereiche angeordnet sind und daß die Halbleiterbereiche mit dieser Oberflächenseite auf einen Trägerkörper aufgebracht sind, der auf der den Halbleiterbereichen zugewandten Seite Leitbahnen zur Kontaktierung der Diodenelektroden aufweist. Claim 1 arrangement for displaying image content with monolithic integrated light-emitting diodes, characterized in that several of each other separate semiconductor areas are provided that each of these semiconductor areas a certain number of light emitting diodes is assigned to that the anodes or cathodes of the light-emitting diodes are designed as semiconductor zones, which are let into the semiconductor areas on one side and their conductivity type that of the semiconductor areas is opposite that of the light-emitting diodes of a semiconductor region has a common cathode (or anode) in the shape of the common Semiconductor bodies have that all electrodes of the light-emitting diodes are arranged on a surface side of the semiconductor regions and that the semiconductor regions are applied with this surface side on a carrier body on the the side facing the semiconductor areas interconnects for contacting the diode electrodes having. Patentansprüche 2) Anordnung nach Anspruch 1 < dadurch gekennzeichnet, aaß n Halbleiterbereiche vorhanden sind und daß jedem Halbleiterbereich n-l Dioden zugeordnet sind.Claims 2) Arrangement according to claim 1 <characterized in that there are n semiconductor regions and that nl diodes are assigned to each semiconductor region. 3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden zeilenförmig angeordnet sind.3) Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the Diodes are arranged in rows. 4) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbereiche nur eine Diodenzeile aufweisen.4) Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the semiconductor areas have only one row of diodes. 5) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halbleiterbereich eine streifenförmige Kathodenelektrode (oder Anodenelektrode) aufweist und daß diese streifenförmige Kathodenelektrode (oder Anodenelektrode) parallel zu den in einer Zeile angeordneten Anodenzonen (oder Kathodenzonen) des Halbleiterbereichs verläuft.5) Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that each semiconductor area has a strip-shaped cathode electrode (or anode electrode) and that this strip-shaped cathode electrode (or anode electrode) parallel to the anode zones (or cathode zones) of the Semiconductor area runs. 6) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anodenzone (oder Kathodenzone) eine Anodenelektrode (oder Kathodenelektrode) aufweist.6) Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that each anode zone (or cathode zone) has an anode electrode (or cathode electrode) having. 7) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbereiche stäbchenförmig ausgebildet sind.7) Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the semiconductor areas are rod-shaped. 8) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägerkörper ein kreuzungsfreies Leitbahnmuster zur Verbindung der Dioden untereinander vorhanden ist.8) Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that that on the carrier body an intersection-free interconnect pattern for connecting the diodes is present among each other.
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