WO2001021410A1 - Technique d'agencement de puces a elements luminescents a auto-balayage - Google Patents

Description

明 細 書

自己走査型発光素子アレイ チ ッ プの配列方法 技 術 分 野

本発明は、 自己走査型発光素子アレイ チ ッ プの配列方法、 特に、 不良チッ プの除去を可能に した 自己走査型発光素子アレイ チ ッ プの 配列方法に関する。 さ らには、 このよ う な方法によ り配列された複 数のチッ プよ り なる 自己走査型発光装置、 および配列されたチッ プ からの不良チッ プの除去方法に関する。 背 景 技 術

自己走査型発光素子アレイ チ ッ プは、 通常の発光素子アレイ チ ッ プに比べてボンディ ングパ ッ ドが少な く てよいという特徴がある。 この特徴によ り チ ッ プのサイ ズを小さ く でき る利点がある。 例えば、 矩形状のチッ プ両端にボンディ ングパ ッ ドを配置すれば、 ボンディ ングパッ ド 自体が必要とする幅までチ ッ プ幅は小さ く でき る。 しか し、 複数のチ ッ プを一列に配列 して自己走査型発光装置を構成し、 これを光プリ ン トへッ ドへ応用する場合、 複数のチップを直線状に 配列する とチ ッ プ端で発光素子の配列ピ ッチを一定にできない。 こ れを避けるためにチ ッ プの端部を重ねて配列するいわゆるジグザグ 状に配列する方法がある （特開平 8 _ 2 1 6 4 4 8号公報参照） 。

図 1 は、 このジグザグ状配列の方法を示す図である。 説明の便宜 上、 図示のよう に x y座標軸を定める ものとする。 すなわち、 X軸 方向はチ ッ プの配列方向を、 y軸方向はチップの配列方向に直交す る方向である。

自己走査型発光素子アレイ チ ッ プ 1 0 は、 両端にボンディ ングパ ッ ド 1 2 が設け られてお り、 その間に発光素子 1 4 が直線状に設け られている。 このよ う な発光素子アレイ チッ プ 1 0 を、 基板 （図示 せず） 上に、 チ ッ プの両端を y軸方向に重ねて、 ジグザグ状に X軸 方向に配列 し、 基板 （図示せず） 上に接着剤で固定する。 このよ う な配列によ り 、 複数個のチ ッ プ全部を通して、 発光素子の配列ピ ッ チを一定にする こ とができ る。

多数のチ ッ プを基板上に配列 し、 ダイ ボンディ ング， ワイ ヤボン ディ ングの工程を経た後、 何らかの原因で少数のチッ プが動作不良 を起こす場合がある。 この場合、 チッ プが実装された基板全体を破 棄するのはコス ト的に無駄が多い。 そのため不良チッ プだけを除去 し、 良品のチッ プと交換する方法がと られている。 実際には、 チ ッ プ側面から金属製工具をあてがい、 力を加えてチッ プを除去する。 と こ ろが従来のジグザグ状配列の場合、 隣接チッ プが y方向に重な つて配列されているため、 1 チ ッ プだけを除去するためには、 図 1 に示すよ う に、 細幅の金属製工具を 1 6 を用いて 1 チッ プだけに力 を加えなければな らない。 しか し、 発光素子アレイ チッ プは物理的 に脆い G a A s など化合物半導体からなっているため、 接着剤で基 板に固定されたチッ プの一部分に力が加わった場合、 通常チ ッ プが 砕け、 y方向に重なった部分は基板上に残って しま う こ とが多い。 この部分を隣接のチッ プに損傷を与えずに除去するこ とは極めて難 しい という 問題点がある。 発 明 の 開 示

本発明の目的は、 不良チ ッ プを完全に除去でき る 自己走査型発光 素子ア レイ チ ッ プの配列方法を提供するこ とにある。

本発明の他の目的は、 このよ う な方法によ り配列された複数の自 己走査型発光素子アレイ チ ッ プよ りなる 自己走査型発光装置を提供 するこ とにある。

本発明のさ らに他の目的は、 不良チッ プを除去する方法を提供す る こ とにある。

本発明の第 1 の態様は、 一端に面するよう に複数の発光素子が直 線状に配列された発光素子アレ イ と、 他端に設けられた複数のボン ディ ングパ ッ ド とを有する矩形状の自己走査型発光素子アレイ チ ッ プを、 基板上に複数個、 千鳥状に配列する方法である。 この配列方 法によれば、 チ ッ プの一端同士を、 発光素子の配列ピ ッチが一定に な り、 かつ、 チ ッ プの配列方向と直交する方向に重な らないよう に チ ッ プを配列 し、 および、 チ ッ プの他端同士を、 発光素子の配列ピ ツチが一定とな り、 かつ、 チ ッ プの配列方向と直交する方向に重な るよう にチ ッ プを配列する。

自己走査型発光素子アレイ チッ プは、 しきい電圧も し く は しきい 電流が制御可能な制御電極を有する 3端子転送素子多数個を配列 し た 3端子転送素子アレイ の各転送素子の制御電極を互いに第 1 の電 気的手段にて接続する と共に、 各転送素子の制御電極に電源ライ ン を第 2 の電気的手段を用いて接続し、 かつ各転送素子の残 り の 2 端 子の一方にク 口 ッ クライ ンを接続して形成した自己走査型転送素子 アレイ と、 しきい電圧も し く はしきい電流が制御可能な制御電極を 有する 3端子発光素子多数個を配列した前記発光素子アレイ とを有 するのが好適である。

本発明の第 2 の態様は、 以上の配列方法によ り配列された複数個 の自己走査型発光素子アレイ チ ッ プを備え る 自己走査型発光装置で ある。

本発明の第 3 の態様は、 以上の配列方法によ り配列された複数個 のチ ッ プのう ち不良チ ッ プを、 この不良チッ プに、 チ ッ プの配列方 向と直交する方向に重なるチッ プと共に除去する方法であ り 、 除去 する際に、 不良チ ッ プまたはこの不良チッ プに重なるチ ッ プの側面 から、 チッ プの配列方向と直交する方向に力を加えて除去している 図面の簡単な説明

図 1 は、 従来の千鳥配列の方法を示す図である。

図 2 は、 本発明に係る 自己走査型発光装置の等価回路図である。 図 3 は、 本発明に係る発光素子アレイ チ ッ プの特にボンディ ング パッ ドの配置を示す図である。

図 4 は、 本発明のチッ プの配列方法を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

図 2 に、 本発明に係る 自己走査型発光素子アレイ の等価回路図を 示す。 この自己走査型発光素子アレイ は、 転送素子アレイ部分と発 光素子アレイ部分とを分離した構造のものである。 転送素子アレイ 部分は、 スィ ッチ素子 1\ ， Τ ₂ , Τ 3 , …を有 し、 発光素子ァ レ ィ部分は、 書き込み用発光素子 ， L ₂ ， L 3 , …を有している。 これら転送素子および発光素子は、 3端子発光サイ リ ス夕によ り構 成される。 転送素子部分の構成は、 転送素子のゲー ト を互いに電気 的に接続するのにダイ オー ド D i ， D ₂ ， D 3 , …を用いている。 V _GK は電源 （通常 5 V ) であ り 、 負荷抵抗 R _L を経て各スィ ッ チ 素子のゲー ト電極 _{G l} , G ₂ , G ₃ ， …に接続されている。 また、 スイ ッチ素子のゲー ト電極 , G ₂ ， G 3 , …は、 書き込み用発 光素子のゲー ト電極にも接続される。 スィ ッチ素子 1 のゲー ト電 極にはスター トパルス ø _s が加え られ、 スィ ッチ素子のアノ ー ド電 極には、 交互に転送用ク ロ ヅ クパルス ø 1 ， ø 2が加え られ、 書き 込み用発光素子のアノー ド電極には、 書き込み信号 が加え られ ている。

動作を簡単に説明する。 まず転送用 ク ロ ッ クパルス 1 の電圧が Η レベルで、 スィ ッチ素子 Τ ₂ がオン状態である とする。 このと き、 ゲー ト電極 G ₂ の電位は V _GKの 5 Vか らほぼ零 Vにまで低下する。 この電位降下の影響はダイ オー ド D ₂ に よ ってゲー ト電極 G ₃ に伝 え られ、 その電位を約 1 Vに （ダイ オー ド D ₂ の順方向立上 り電圧 (拡散電位に等しい） ） に設定する。 しか し、 ダイ オー ド は逆 バイ アス状態であるためゲー ト電極 G t への電位の接続は行われず、 ゲー ト電極 の電位は 5 Vのま ま とな る。 発光サイ リ ス夕のオン 電位は、 ゲー ト電極電位 + P N接合の拡散電位 （約 I V ) で近似さ れるから、 次の転送用ク ロ ッ クパルス 02の Hレベル電圧は約 2 V (スィ ッチ素子 T₃ をオンさせるために必要な電圧） 以上であ り か つ約 4 V (スィ ッチ素子 Τ₅ をオンさせるために必要な電圧） 以下 に設定 しておけばスィ ッチ素子 Τ₃ のみがオン し、 これ以外のスィ ツチ素子はオフのままにするこ とができ る。 従って 2本の転送用ク 口 ヅ クパルスでオン状態が転送されるこ とになる。

スター トパルス 0_S は、 このような転送動作を開示させるための パルスであ り、 スター トパルス ø _s を Lレベル （約 0 V ) にする と 同時に転送用ク ロ ッ クパルス ø 2を Hレベル （約 2〜約 4 V ) と し、 スィ ッチ素子 T ( 1 ) をオンさせる。 その後すぐ、 スター トパルス 8 は Ηレベルに戻される。

いま、 スィ ッ チ素子 Τ₂ がオン状態にある とする と、 ゲー ト電極 G ₂ の電位は、 ほぼ 0 Vとな る。 したがって、 書き込み信号 , の 電圧が、 ρ η接合の拡散電位 （約 I V) 以上であれば、 発光素子 L ₂ を発光状態とする こ とができ る。

これに対し、 ゲー ト電極 G , は約 5 Vであ り、 ゲー ト電極 G ₃ は 約 I Vとなる。 したがって、 発光素子 1^ の書き込み電圧は約 6 V、 発光素子 L₃ の書き込み電圧は約 2 Vとなる。 これから、 発光素子 L ₂ のみに書き込める書き込み信号 の電圧は、 1〜 2 Vの範囲 となる。 発光素子 L₂ がオ ン、 すなわち発光状態に入る と、 発光強 度は書き込み信号 _t に流す電流量で決められ、 任意の強度にて画 像書き込みが可能となる。 また、 発光状態を次の発光素子に転送す るためには、 書き込み信号 ライ ンの電圧を一度 0 Vまでおと し、 発光している発光素子をいつたんオフに してお く 必要がある。

本発明の自己走査型発光装置は、 例えば 6 0 0 d p i / 1 2 8発 光点の自己走査型発光素子アレイ のチッ プ （細幅で長さ約 5. 4 m mの矩形状チ ッ プ） を、 複数個配列するこ とによって作製される。

図 3は本発明に係る 自己走査型発光素子アレイチッ プ 2 0の特に ボンディ ングパ ッ ドの配置を示す図であ る。 図中、 01 , φ 2 , φ s , _λ , V _{G K} は、 それぞれク ロ ッ クパルス， スター トパルス， 書 き込み信号， 電源のためのボンディ ングパッ ドを示している。 これ らボンディ ングパッ ドはすべて、 チッ プ 2 0 の片側に集められて配 置されている。 転送素子アレイ部分 2 2 および発光素子アレイ部分 2 4 は、 チッ プ 2 0 の他方の片端に面するよう に配置されている。 このよう なチッ プの配列方法を、 図 4 に示す。 図 4 では、 図面を 簡単にするため、 チ ッ プには発光素子 1 4 と、 ボンディ ングパ ッ ド (省略した形状でかつ拡大して示してある） 2 6 とのみ示してあ る , チッ プは、 図 1 と同様に基板上にジグザグ状に配列されるが、 発 光素子 1 4のアレイ が面している端部同士を、 発光素子 1 4の配列 ピ ッチが連続して一定になるよう に対向させて配列 し （図 4 のチ ッ プ 2 0 — 1 と 2 0 — 2 のよう に） 、 さ らに、 ボンディ ングパッ ド 2 6 がある端部同士を、 発光素子 1 4の配列ピッチが連続して一定に な り、 かつ、 y軸方向に重なるよう に配列する （図 4のチ ッ プ 2 0 一 2 と 2 0 — 3 のよう に） 。

以下、 同様に して、 チッ プをジグザグ状に繰り返し配列 しながら 基板上に付着し、 自己走査型発光装置を作製する。

以上のよう に基板上に配列されたチ ッ プのう ち、 チ ッ プ 2 0 — 2 が不良チッ プであった とする。 このよう な場合、 不良チ ッ プ 2 0 — 2 と y軸方向に重なっているチ ッ プ 2 0 一 3 との 2 チ ッ プを単位と して、 図 4の例の場合、 チ ッ プ 2 0 — 3 の側面に金属製工具 2 8 を あてがい、 y軸方向に力を加えて これら 2 チ ッ プを同時に除去する チ ヅ プ 2 0 — 2 はチ ッ プ 2 0 — 1 と y軸方向に重なってお らず、 チ ップ 2 0 — 2 はまたチッ プ 2 0 — 4 と y軸方向に重なっていない。 したがって、 2 チ ヅ プを除去する際に、 隣接するチ ッ プ 2 0 — 1 ， 2 0 — 4 には力が作用せず、 2 チ ッ プのみを除去する こ とが可能と なる。 産業上の利用可能性 本発明の自己走査型発光素子アレイ チッ プの配列方法によれば、 他のチ ッ プを損傷するこ とな く 不良チップを除去できるので、 自己 走査型発光装置の製造においてコス トの低下が可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 一端に面するよう に複数の発光素子が直線状に配列された発光 素子アレイ と、 他端に設けられた複数のボンディ ングパッ ド とを有 する矩形状の自己走査型発光素子アレイ チ ッ プを、 基板上に複数個 千鳥状に配列する方法において、

チ ッ プの前記一端同士を、 発光素子の配列ピ ッチが一定にな り 、 かつ、 チ ッ プの配列方向と直交する方向に重な らないよう にチ ッ プ を配列 し、 および、 チ ッ プの前記他端同士を、 発光素子の配列ピ ッ チが一定とな り 、 かつ、 チ ッ プの配列方向と直交する方向に重な る よう にチ ッ プを配列する こ と を特徴とする 自己走査型発光素子ァ レ ィ チ ッ プの配列方法。

2 . 前記自己走査型発光素子アレイ チ ッ プは、

し きい電圧も し く は しきい電流が制御可能な制御電極を有する 3 端子転送素子多数個を配列 した 3端子転送素子アレイ の各転送素子 の制御電極を互いに第 1 の電気的手段にて接続する と共に、 ^転送 素子の制御電極に電源ラ イ ンを第 2 の HI気的手段を用いて接続し、 かつ各転送素子の残 り の 2端子の -方にク ロ ッ ク ラ イ ンを接続して 形成した 己^杳型転送素 ア レ イ と、

し きい電圧も し く は しきい ^流が制御可能な制御電極をおする 3 端子発光索子多数個を配列 した前記発光素子ア レ イ と、

を有する こ とを特徴とする請求項 1 記載の自 己走杳型発光素子ァ レ ィ チ ッ プの配列方法。

3 . 詰求項 1 または 2 に記載の配列方法によ り 配列された複数個の 自己走査型発光素子ア レイ チ ッ プを備え る こ とを特徴とする 自己 ^ 査型発光装置。

4 . 請求項 1 または 2 に記載の配列方法によ り基板上に配列された 複数個のチ ッ プのう ち不良チ ッ プを、 この不良チッ プに、 チッ プの 配列方向と直交する方向に重なるチッ プと共に、 除去する こ とを特 徴とする不良チッ プの除去方法。

5 . 前記不良チッ プおよびこの不良チ ッ プに重なる前記チ ッ プを除 去する際に、 前記不良チ ッ プまたはこの不良チッ プに重なる前記チ ッ プの側面から、 チッ プの配列方向と直交する方向に力を加えて除 去するこ とを特徴とする請求項 4記載の不良チッ プの除去方法。

6 . 前記力は、 金属製工具を前記チッ プの側面に押 しつけるこ とに よ り加え る こ とを特徴とする請求項 4記載の不良チ ッ プの除去方法