JP2001217459A - 発光素子アレイ - Google Patents
発光素子アレイInfo
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Abstract
現し、基板コストを低減する。 【解決手段】 トランジスタと発光ダイオードとからな
る組合わせ回路を直線状に配列して、マトリクスを組
む。組合わせ回路4つを含むグループに分け、各グルー
プのトランジスタのベースを、それぞれベース選択線B
1 〜B4 に接続している。そして、各グループのLED
のアノードを、各グループに共通のアノード電極A1 〜
A3 にそれぞれ接続している。このように、ベース選択
線B1 〜B4とアノード電極A1 〜A3 の組み合わせに
よって、発光ダイオードL1 〜L12のいずれかが選択で
きる。
Description
特に、少ない制御電流で多数の発光状態を制御できる発
光素子アレイに関する。
は、基本的に発光素子の数と同じだけの配線を発光素子
から取り出す必要がある。この配線の取り出しには、通
常、ワイヤボンディングが使われる。このため、発光点
の密度が大きくなるにつれて、次のような問題を生じさ
せる。 (1)発光素子チップ上のワイヤボンディングパッド面
積の増大、すなわちチップ面積の増大によりコストが増
大する。 (2)ワイヤボンディング本数が増えるため、実装コス
トが増大する。 (3)ワイヤボンディングのピッチが狭くなるため、実
装が困難になる。 (4)通常、駆動回路も発光点数だけ必要なため、コス
トが増大する。
積は発光点1個の面積に比べて数倍以上あるので、発光
点密度の増加はそのままチップ面積の増加につながる。
レジスタを内蔵した発光素子、発光ダイオード(LE
D)マトリクスアレイ、発光サイリスタ・マトリクスア
レイなどが提案されている。
発光ダイオードLを作製し、図1に示すように、アノー
ド側とカソード側でマトリクスを組むことで、取り出し
端子数を減少させ前述の問題(1)〜(4)を解決して
いる。図1において、アノード電極A1 〜A3 ,カソー
ド選択線K1 〜K4 の組み合わせでL1 〜L12の発光点
を選択的に点灯できる。アノード電極Ai がHで、カソ
ード選択線Kj がLのとき、発光ダイオードLj+4(i-1)
が点灯する。しかし、電流はアノードドライバから発光
ダイオード、さらにカソードドライバの経路で流れるた
め、両方のドライバとも大きな電流駆動能力が必要であ
り、駆動ICのコストを引き上げていた。
の発光サイリスタを使った発光サイリスタアレイが提案
されている。図2は、この発光サイリスタアレイを示
す。このアレイによれば、ゲート選択線G1 〜G4 、ア
ノード電極A1 〜A4 の組み合わせによって、発光サイ
リスタT1 〜T16の点灯状態が決まる。カソードコモン
型であるので、カソード端子KをLレベルとし、ゲート
選択線のうちの1本GjをLに、他をHにした状態で、
アノード電極Ai をHとすると、発光サイリスタT
j+4(i-1)が点灯する。
号を与えるだけなのでわずかな電流駆動納涼で発光状態
をコントロールできるため、駆動ICのコストを引き下
げることができる。
は、本出願人の提案に係るものであり、既に特許されて
いる(特許第2807910号)。
サイリスタと同等の機能を他の素子で実現し、基板コス
トを低減することにある。
イリスタアレイの機能は、トランジスタと発光ダイオー
ド(LED)を組合わせて実現する。この場合、LED
とトランジスタのエミッタ−ベース層、またはベース−
コレクタ層を兼用することができるため、npnまたは
pnpの3層構造で実現できる。このためpnpnの4
層構造を必要とするサイリスタアレイよりもエピタキシ
ャル膜の膜厚が薄くなり、基板コストを低くすることが
できる。
エファ内に集積することにより、少ない制御電流で多数
の発光状態を制御できる発光素子アレイを実現できる。
このことにより、取り出し電極数を減らすことができ、
発光素子チップ面積を低減しコストダウンをはかるとと
もに、高解像度チップの実装が容易となる。
照して説明する。
合わせた半導体構造を図3に示す。(a)は平面図、
(b)はX−X′断面図である。また、図4は、等価回
路図である。半絶縁型GaAs基板20上に、第1のn
型層21,p型層22,第2のn型層23よりなるnp
n構造の3層のエピタキシャル膜を形成し、エッチング
により、メサ構造で分離し、トランジスタを作ってい
る。10はエミッタ端子、11はベース端子、24はn
型層用オーミック電極(エミッタ電極)、25はp型層
用オーミック電極(ベース電極)、26はn型層用オー
ミック電極(コレクタ電極)である。
て作製する。12はアノード端子、27はn型層用オー
ミック電極(LEDカソード電極)、28はp型層用オ
ーミック電極(LEDアノード電極)である。
ソード27とは、配線30で接続される。
5に示す。
1のn型層21,p型層22,第2のn型層23よりな
るnpn構造の3層のエピタキシャル膜を形成する。
を形成する。
残して、n型層23をエッチング除去する。
ジスタ用のベース電極25と、LED用のアノード電極
28とを形成する。
トランジスタおよびLEDの島をそれぞれ形成する。
極24およびカソード電極27を形成した後、アニール
処理を行う。
トランジスタおよびLEDをメサ構造で分離する。
24,25,26,27,28上にコンタクトホールを
形成した後、配線30を形成する。
造を用いた。材料はすべてGaAsである。また、n型
電極にはAuGe/Ni/Auを、p型電極にはAuZ
n/Auを用いた。
タ、第1のn型層をエミッタとして使っているが、逆に
使っても良い。
スタ構造を例に説明しているが、pnp構造でも同様に
実現可能である。
よびLEDの組合わせ回路では、エミッタ端子10を0
Vとし、ベース端子11およびアノード端子12がとも
にHレベルのとき、LEDは発光できる。
トリクスを組んだ例を図6に示す。この例では、トラン
ジスタTr および発光サイリスタLの組合わせ回路4つ
を含むグループに分け、各グループのトランジスタのベ
ースを、それぞれベース選択線B1 〜B4 に接続してい
る。そして、各グループのLEDのアノードを、各グル
ープに共通のアノード電極A1 〜A3 にそれぞれ接続し
ている。
ノード電極A1 〜A3 の組み合わせによって、発光ダイ
オードL1 〜L12のいずれかが選択できる。たとえば、
アノード電極Ai とベース選択線Bj がHとなったと
き、Lj+4(i-1)が選択される。
バス構造としたが、逆に、LEDのアノード側をバス構
造にしても良い。図7は、LED側のアノード側をバス
構造とした実施例2を示す。この場合には、各LED毎
にトランジスタを設けてもよいが、図示のように、グル
ープを構成する複数のLEDに対し1個のトランジスタ
を設けることができる。各トランジスタのベースは、グ
ループ毎に、ベース電極B1 〜B3 に接続される。この
実施例では、トランジスタの数が減る分、素子面積が減
りコストダウンを図ることができる。
の機能をトランジスタと発光サイリスタとの組合わせ回
路によって実現することにより、npnまたはpnpの
3層構造で作製できるので、基板コストを低減すること
が可能となる。
る。
を示す平面図および断面図である。
る。
28)
レジスタを内蔵した発光素子アレイ、発光ダイオード
(LED)マトリクスアレイ、発光サイリスタ・マトリ
クスアレイなどが提案されている。
号を与えるだけなのでわずかな電流駆動能力で発光状態
をコントロールできるため、駆動ICのコストを引き下
げることができる。
D)Lを組合わせた半導体構造を図3に示す。(a)は
平面図、(b)はX−X′断面図である。また、図4
は、等価回路図である。半絶縁型GaAs基板20上
に、第1のn型層21,p型層22,第2のn型層23
よりなるnpn構造の3層のエピタキシャル膜を形成
し、エッチングにより、メサ構造で分離し、トランジス
タを作っている。10はエミッタ端子、11はベース端
子、24はn型層用オーミック電極(エミッタ電極)、
25はp型層用オーミック電極(ベース電極)、26は
n型層用オーミック電極(コレクタ電極)である。
トリクスを組んだ例を図6に示す。この例では、トラン
ジスタTr および発光ダイオードLの組合わせ回路4つ
を含むグループに分け、各グループのトランジスタのベ
ースを、それぞれベース選択線B1 〜B4 に接続してい
る。そして、各グループのLEDのアノードを、各グル
ープに共通のアノード電極A1 〜A3 にそれぞれ接続し
ている。
の機能をトランジスタと発光ダイオードとの組合わせ回
路によって実現することにより、npnまたはpnpの
3層構造で作製できるので、基板コストを低減すること
が可能となる。
Claims (5)
- 【請求項1】半絶縁性基板上に、トランジスタと発光ダ
イオードとからなる組合わせ回路を、複数個直線状に集
積した発光素子アレイ。 - 【請求項2】前記トランジスタのベース層およびエミッ
タ層またはコレクタ層と、前記発光ダイオードを形成す
る層とを、同じエピタキシャル層から形成することを特
徴とする請求項1記載の発光素子アレイ。 - 【請求項3】前記組合わせ回路をn個(nは2以上の整
数)含むグループに分け、前記グループに含まれるトラ
ンジスタのベースを共通のn本のベース選択線に接続
し、前記グループに含まれる発光ダイオードのアノード
またはカソードを、グループ毎に1個の電極に接続する
ことを特徴とする請求項2記載の発光素子アレイ。 - 【請求項4】前記組合わせ回路をn個(nは2以上の整
数)含むグループに分け、前記グループに含まれる発光
サイリスタのアノードまたはカソードを、共通のn本の
アノードまたはカソード選択線に接続し、前記グループ
に含まれるトランジスタのベースを、グループ毎に1個
の電極に接続することを特徴とする請求項2記載の発光
素子アレイ。 - 【請求項5】前記グループに含まれるn個のトランジス
タを、1個のトランジスタで置き換えたことを特徴とす
る請求項4記載の発光素子アレイ。
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