專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在基板上形成有多個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
在發(fā)光元件(LED)等發(fā)光單元被用于顯示用途等的情況下，其使用條件為驅(qū)動(dòng)電壓約1～4V，驅(qū)動(dòng)電流約20mA。然而，近年來(lái)開(kāi)發(fā)出了使用GaN系化合物半導(dǎo)體的短波長(zhǎng)LED，隨著全彩色和白色等固體光源的實(shí)用化，逐漸出現(xiàn)了將LED用于照明用途的探討研究。將LED用于照明用途時(shí)，所出現(xiàn)的問(wèn)題是，其使用條件不同于上述驅(qū)動(dòng)電壓約1～4V、驅(qū)動(dòng)電流約20mA那樣的使用條件。因此，需要致力于使LED具有更大的電流，增大發(fā)光輸出。為了產(chǎn)生大電流，需要增大LED的pn結(jié)面積，控制電流密度，使其變小。
將LED作為照明光源使用時(shí)，使用交流電作為電源，能夠在100V以上的驅(qū)動(dòng)電壓下使用，非常方便。另外，如果投入相同的電力可以獲得相同的發(fā)光輸出，則保持低電流值的同時(shí)施加高電壓可以減小電力損失。但是，現(xiàn)有的LED中，不能充分提高驅(qū)動(dòng)電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠在高驅(qū)動(dòng)電壓下進(jìn)行工作的發(fā)光裝置。
本發(fā)明的特征在于，絕緣基板上形成多個(gè)GaN系發(fā)光元件，上述多個(gè)發(fā)光元件單片式串聯(lián)連接。
這里，最好是上述多個(gè)發(fā)光元件在上述基板上呈二維配置。
另外，可以將上述多個(gè)發(fā)光元件分為2組，并聯(lián)連接以使2個(gè)電極相互極性相反。
上述多個(gè)發(fā)光元件之間的連接可以使用架空橋式(air-bridge)布線。
上述多個(gè)發(fā)光元件之間的電分離可以利用作為上述基板使用的藍(lán)寶石來(lái)進(jìn)行。
另外，可以將上述多個(gè)發(fā)光元件分為數(shù)量相同的2組，各組發(fā)光元件陣列配置為曲折狀，并且，2組發(fā)光元件陣列并聯(lián)連接以使2個(gè)電極相互極性相反，也可以將上述2組發(fā)光元件陣列配置為互不相同。
另外，上述發(fā)光元件和電極的平面形狀可以是近似正方形或三角形。
另外，上述多個(gè)發(fā)光元件和電極也可以配置為整體形狀近似正方形。
在本發(fā)明中，電極可以是交流電源用電極。
另外，上述2組發(fā)光元件陣列也可以具有共同的n電極。
在本發(fā)明中，多個(gè)發(fā)光元件形成為單片式，即形成在同一基板上，通過(guò)將它們串聯(lián)連接，就可以獲得高驅(qū)動(dòng)電壓。將多個(gè)發(fā)光元件連接于一個(gè)方向使直流驅(qū)動(dòng)成為可能，但也可以將多個(gè)發(fā)光元件分為2組連接到電極，使各組發(fā)光元件(發(fā)光元件陣列)成為極性相反，以此使交流驅(qū)動(dòng)也成為可能。各組數(shù)量可以相等，也可以不相等。
二維配置多個(gè)發(fā)光元件的方法有多種，但最好是使基板專(zhuān)用面積盡可能小。例如，將2組發(fā)光元件陣列分別配置為曲折狀，即將多個(gè)發(fā)光元件配置于曲折的直線上，各個(gè)發(fā)光元件陣列配置得互不相同，由此可以有效地利用基板面積，連接多個(gè)發(fā)光元件。將2組發(fā)光元件陣列配置得互不相同，會(huì)產(chǎn)生布線的交叉部分，但是通過(guò)在發(fā)光元件之間使用架空橋式布線進(jìn)行連接，就可以有效地防止交叉部分的短路。發(fā)光元件和電極的形狀可以是任意的，例如可以使用標(biāo)準(zhǔn)的安裝結(jié)構(gòu)，平面形狀采用近似正方形從而整體形狀也呈近似正方形。除了正方形之外，發(fā)光元件和電極在例如呈三角形時(shí)，如果對(duì)這些三角形狀進(jìn)行組合從而使整體形成近似正方形，同樣也能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的安裝結(jié)構(gòu)。


圖1是發(fā)光元件(LED)的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是發(fā)光裝置的等效電路圖。
圖3是2個(gè)LED的平面圖。
圖4是圖3的IV-IV剖視圖。
圖5是發(fā)光裝置的另一等效電路圖。
圖6是二維排列40個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖7是圖6的電路圖。
圖8是二維排列6個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖9是圖8的電路圖。
圖10是二維排列14個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖11是圖10的電路圖。
圖12是二維排列6個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖13是圖12的電路圖。
圖14是二維排列16個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖15是圖14的電路圖。
圖16是排列2個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖17是圖16的電路圖。
圖18是二維排列4個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖19是圖18的電路圖。
圖20是二維排列3個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖21是圖20的電路圖。
圖22是二維排列6個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖23是圖22的電路圖。
圖24是二維排列5個(gè)LED的說(shuō)明圖。
圖25是圖24的電路圖。
圖26是另一個(gè)二維配置說(shuō)明圖。
圖27是圖26的電路圖。
圖28是另一個(gè)二維配置說(shuō)明圖。
圖29是圖28的電路圖。
圖30是另一個(gè)二維配置說(shuō)明圖。
圖31是圖30的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1中表示了本實(shí)施方式中用作GaN系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的LED1的基本結(jié)構(gòu)。LED1的結(jié)構(gòu)是在基板10上依次層疊GaN層12、摻雜Si的n型GaN層14、InGaN發(fā)光層16、AlGaN層18、p型GaN層20，接觸p型GaN層20形成p電極22，接觸n型GaN層14形成n電極24。
圖1所示的LED通過(guò)以下工藝過(guò)程制作。即，首先，利用MOCVD裝置在氫氣環(huán)境中以1100℃對(duì)藍(lán)寶石c面基板進(jìn)行10分鐘熱處理。然后，使溫度降至500℃，供給100秒鐘的硅烷氣體和氨氣，在基板10上形成不連續(xù)的SiN膜。此外，該工藝過(guò)程是用來(lái)減小設(shè)備中的位錯(cuò)密度，圖中省略了SiN膜的表示。其次，以相同溫度供給三甲基鎵和氨氣，使GaN層成長(zhǎng)至20nm厚度。將溫度升至1050℃，再次供給三甲基鎵和氨氣，使無(wú)摻雜GaN(u-GaN)層12和摻雜Si的n型GaN層14分別成長(zhǎng)為2μm厚度。然后，使溫度降至700℃左右，使InGaN發(fā)光層16成長(zhǎng)為2nm厚度。目標(biāo)組分是x＝0.15，即In0.15Ga0.85N。發(fā)光層16成長(zhǎng)后，將溫度升至1000℃，使AlGaN空穴注入層18成長(zhǎng)，進(jìn)而使p型GaN層20成長(zhǎng)。
在使p型GaN層20成長(zhǎng)后，從MOCVD裝置中取出晶片，利用真空蒸鍍?cè)诔砷L(zhǎng)層表面依次形成10nm厚的Ni和10nm厚的Au。在含有5％的氧的氮?dú)猸h(huán)境中，通過(guò)520℃熱處理，使金屬膜成為p型透明電極22。形成透明電極后，全面涂敷光致抗蝕劑，以光致抗蝕劑作為掩模，進(jìn)行用于形成n型電極的刻蝕?？涛g深度為例如600nm左右。在經(jīng)刻蝕而露出的n型GaN層14上，形成5nm厚的Ti和5nm厚的Al，在氮?dú)猸h(huán)境中以450℃進(jìn)行30分鐘熱處理，形成n型電極24。最后，研磨基板10的背面至100μm，將芯片切出，通過(guò)安裝獲得LED1。
圖1中，在基板10上形成1個(gè)GaN系LED1，但在本實(shí)施方式中，在基板10上以二維陣列狀單片式(monolithic)形成多個(gè)LED1，連接各個(gè)LED從而構(gòu)成發(fā)光裝置(芯片)。這里，所謂的“單片”是指在1個(gè)基板上形成了全部元件。
圖2表示了發(fā)光裝置的等效電路圖。在圖2中，2維陣列狀形成的發(fā)光元件群分成數(shù)量相同(圖中是4個(gè))的2組，各組的LED1分別串聯(lián)連接，2組LED列并聯(lián)連接以使對(duì)于電極(驅(qū)動(dòng)電極)極性相反。依照此種LED列串聯(lián)連接方式，能夠以各個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓相加的高電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)LED1。另外，由于各LED列并聯(lián)連接到電極以使其極性相互相反，所以即使在使用交流電源作為電源的情況下，因?yàn)樵陔娫吹母鱾€(gè)周期中必定有某一方的LED列發(fā)光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高效發(fā)光。
圖3中表示了基板10上以單片式形成的多個(gè)LED的部分平面圖。另外，圖4表示圖3的IV-IV剖視圖。在圖3中，在LED1上面如圖1所示形成有p電極22和n電極24。鄰接的LED1的p電極22和n電極24之間，通過(guò)架空橋式布線2 8相連，多個(gè)LED1串聯(lián)連接。
在圖4中，為方便說(shuō)明，簡(jiǎn)化表示了各個(gè)LED1。即，僅示出了n-GaN層14、p-GaN層20、p-電極22、n-電極24。實(shí)際上如圖1所示，還有InGaN發(fā)光層16等。架空橋式布線28經(jīng)由空中從p電極22連接到n電極24。由此，與在元件表面涂敷絕緣膜，再在其上形成電極并電連接p電極22和n電極24的方法相比，因?yàn)闊o(wú)需沿著刻蝕溝配置電極，所以可以避免布線斷線以及構(gòu)成絕緣材料的元素從絕緣膜熱擴(kuò)散到n層、p層導(dǎo)致LED1變壞的問(wèn)題。架空橋式布線28不僅在LED1之間，也可以用于LED1與圖中未示出的電極之間的連接。
另外，如圖4所示，各LED1需要相互獨(dú)立，電絕緣。因此，各LED1在藍(lán)寶石基板10上被分離開(kāi)來(lái)。因?yàn)樗{(lán)寶石自身是絕緣體，所以能夠使LED1分別電分離。依照此種方式，通過(guò)用藍(lán)寶石基板10作為進(jìn)行LED的電分離的電阻體，就能夠簡(jiǎn)單可靠地實(shí)現(xiàn)LED的電分離。
此外，作為發(fā)光元件，除了具有pn結(jié)的LED之外，也可以使用MIS。
圖5表示了發(fā)光裝置的另一等效電路圖。在圖中，20個(gè)LED1串聯(lián)連接形成1個(gè)LED陣列，2個(gè)LED陣列(共計(jì)40個(gè)LED)并聯(lián)連接到電源。LED1的驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)定為5V，各LED陣列的驅(qū)動(dòng)電壓為100V。2個(gè)LED陣列與圖2同樣并聯(lián)連接到電源以使極性互相相反，使得無(wú)論電源極性如何，均有一個(gè)LED陣列發(fā)光。
圖6中具體表示了二維陣列。是對(duì)應(yīng)于圖2的等效電路圖。在圖中，藍(lán)寶石基板10上形成了共計(jì)40個(gè)LED1，分為分別為20個(gè)的2組，通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接，形成2個(gè)LED陣列。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，各LED1均為形狀相同的正方形大小相等，1個(gè)LED陣列從上面起分別以6個(gè)、7個(gè)、7個(gè)配置于一直線上，從上數(shù)第1列(6個(gè))和第2列(7個(gè))成相反方向，第2列和第3列也成相反方向。第1列和第2列、第2列和第3列相互分離配置。即，這是因?yàn)槿绾笏?，另一LED陣列的列交替插入。第1列右端的LED1和第2列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28相連。第2列左端的LED1和第3列左端的LED1也通過(guò)架空橋式布線28相連，呈曲折排列。第1列左端的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到形成在基板10的左上部的電極(焊盤(pán))32，第3列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到形成在基板10的右下部的電極(焊盤(pán))32。2個(gè)電極(焊盤(pán))32也是與LED1相同形狀的正方形。另一LED陣列形成為與上述一個(gè)LED陣列的間隙互不相同。即，另一LED陣列從上面起分別以7個(gè)、7個(gè)、6個(gè)配置于一直線上，從上數(shù)第1列形成于一個(gè)LED陣列的第1列和第2列之間，第2列形成于一個(gè)LED陣列的第2列和第3列之間，第3列形成于一個(gè)LED陣列的第3列的下方。另一LED陣列的第1列和第2列，以及第2列和第3列也形成為互反方向，第1列右端的LED1和第2列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28相連，第2列左端的LED1和第3列左端的LED1也通過(guò)架空橋式布線2 8相連為曲折狀。另一LED陣列的第1列左端的LED通過(guò)架空橋式布線28連接到形成在基板10的左上部的電極32，第3列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到形成在基板10的右下部的電極32。一個(gè)LED陣列與另一LED陣列對(duì)于電極32的極性相反。發(fā)光裝置(芯片)的整體形狀為長(zhǎng)方形。被提供有電源的2個(gè)電極32位于長(zhǎng)方形的對(duì)角位置而分開(kāi)形成，此點(diǎn)應(yīng)予注意。
圖7中表示了圖6的電路圖。很明顯，各個(gè)LED陣列彎曲為曲折狀串聯(lián)連接，2個(gè)LED陣列中呈曲折狀的各列形成于相互各行之間。利用這種配置，可以將多個(gè)LED1配置在較小基板10上。另外，對(duì)于40個(gè)LED1，電極32有2個(gè)即可，因此這一點(diǎn)也可以提高基板10的使用效率。另外，為了隔離各個(gè)LED1而分別形成各個(gè)LED1時(shí)，需要切割晶片使其分離，對(duì)此，本實(shí)施方式中，由于可以通過(guò)刻蝕來(lái)分離各個(gè)LED1，所以能夠使LED1的間隔變窄。由此，能夠使藍(lán)寶石基板10變得更小。各個(gè)LED1彼此的分離是通過(guò)同時(shí)使用光致抗蝕劑或反應(yīng)性離子刻蝕、濕式刻蝕，刻蝕去除LED1之外的區(qū)域直至達(dá)到基板10而實(shí)現(xiàn)的。由于各LED陣列交替發(fā)光，所以能夠提高發(fā)光效率并提高散熱特性。另外，如果改變串聯(lián)連接的LED1的數(shù)量，也可以改變整體的驅(qū)動(dòng)電壓。另外，如果減小LED1的面積，就能夠提高每個(gè)LED的驅(qū)動(dòng)電壓。在串聯(lián)連接20個(gè)LED1時(shí)，如果用商用電源(100V、60Hz)驅(qū)動(dòng)，就能夠獲得大約150mW的發(fā)光輸出。這種情況下的驅(qū)動(dòng)電流為20mA左右。
此外，由圖7可知，在將2個(gè)LED陣列交替排列為曲折狀時(shí)，必定會(huì)與架空橋式布線28產(chǎn)生交叉部分34。例如，連接另一LED陣列的第1列和第2列時(shí)，會(huì)與用于連接一個(gè)LED陣列的第1列和第2列的布線部分交叉。但是，本實(shí)施方式的架空橋式布線28不像上述那樣與基板10接觸，而是離開(kāi)基板10從空中通過(guò)，所以能夠很容易地避免架空橋式布線28之間在交叉部分34接觸造成短路。這是使用架空橋式布線28的優(yōu)點(diǎn)之一。架空橋式布線28例如以如下方式形成。即，全面涂敷2μm厚的光致抗蝕劑，在打開(kāi)架空橋式布線形狀的空洞后，進(jìn)行堅(jiān)膜處理(post bake)。利用真空蒸鍍?cè)谄渖弦来握翦?0nm的Ti、10nm的Au。再在其上再次全面涂敷2μm厚的光致抗蝕劑，只在欲形成架空橋式布線的部分開(kāi)孔。接著，以Ti和Au作為電極，在電解液中利用離子電鍍法(電鍍)在電極全面上附著3～5μm厚的Au。然后，將試料浸入丙酮，利用超聲波洗凈將光致抗蝕劑溶解去除，形成架空橋式布線28。
依照此種方式，通過(guò)將多個(gè)LED1配置為二維陣列狀，可以有效活用基板面積，并能夠以高驅(qū)動(dòng)電壓，特別是商用電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，二維陣列的模式也可以使用其他各種模式。一般地，二維陣列模式最好具備以下條件。
(1)為了使各LED中電流一律相同從而獲得一律相同的發(fā)光，各個(gè)LED的形狀、電極位置最好是相同的。
(2)為了將晶片切割為芯片，各個(gè)LED的邊最好是直線。
(3)為了提高光提取效率，使用標(biāo)準(zhǔn)的安裝，利用來(lái)自周邊的反射；為此，LED的平面形狀最好是近似于正方形的形狀。
(4)2個(gè)電極(焊接區(qū))的大小最好是100μm見(jiàn)方左右，并相互分離。
(5)為了有效利用晶片面積，最好使布線、焊盤(pán)占小的比例。
當(dāng)然，這些不是必須的，例如各個(gè)LED的形狀也可以使用三角形的平面形狀。即使各個(gè)LED的形狀為三角形，通過(guò)將其組合，整體形狀也可以呈近似正方形。下面說(shuō)明二維陣列模式的若干實(shí)例。
圖8中表示了將共計(jì)6個(gè)LED1二維配置的實(shí)例，圖9表示了其電路圖。圖8的配置基本上與圖6的配置相同，共計(jì)6個(gè)LED陣列等分為2組，分別由串聯(lián)連接的3個(gè)LED構(gòu)成。一個(gè)LED陣列配置為曲折狀，從上數(shù)第1列形成1個(gè)LED1，第2列形成2個(gè)LED1。第1列LED和第2列的右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接，第2列的2個(gè)LED1也通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接?；?0的左上部和左下部形成有電極(焊盤(pán))32，第1列的LED1通過(guò)架空橋式布線連接到左上部的電極32，第2列左端的LED1連接到左下部的電極32。另一個(gè)LED陣列也排列為曲折狀，從上數(shù)第1列形成2個(gè)LED1，第2列形成1個(gè)LED1。另一個(gè)LED陣列的第1列形成于上述一個(gè)LED陣列的第1列和第2列之間，另一個(gè)LED陣列的第2列形成于上述一個(gè)LED陣列的第2列的下方。第1列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接到第2列的LED1，第1列的2個(gè)LED1彼此也通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接。第1列左端的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到左上部的電極32，第2列的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到左下部的電極32。由圖9可知，在此實(shí)例中也是2個(gè)LED陣列相互并聯(lián)連接到電極32，并且連接成極性相反。因此，當(dāng)供給交流電源時(shí)，2個(gè)LED陣列交替發(fā)光。
圖10中表示了將共計(jì)14個(gè)LED二維配置的實(shí)例，圖11表示了其電路圖。共計(jì)14個(gè)LED陣列分為2組，分別由串聯(lián)連接的7個(gè)LED構(gòu)成。一個(gè)LED陣列配置為曲折狀，從上數(shù)第1列形成3個(gè)LED1，第2列形成4個(gè)LED1。第1列左端的LED和第2列左端的LED1通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接，第1列的3個(gè)LED1彼此以及第2列的4個(gè)LED1彼此也通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接?；?0的右上部和右下部形成有電極(焊盤(pán))32，第1列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線連接到右上部的電極32，第2列右端的LED1連接到右下部的電極32。另一個(gè)LED陣列也排列為曲折狀，從上數(shù)第1列形成4個(gè)LED1，第2列形成3個(gè)LED1。另一個(gè)LED陣列的第1列形成于上述一個(gè)LED陣列的第1列和第2列之間，另一個(gè)LED陣列的第2列形成于上述一個(gè)LED陣列的第2列的下方。第1列左端的LED1通過(guò)架空橋式布線28串聯(lián)連接到第2列左端的LED1。第1列的4個(gè)LED1彼此以及第2列的3個(gè)LED1彼此也串聯(lián)連接。第1列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到右上部的電極32，第2列右端的LED1通過(guò)架空橋式布線28連接到右下部的電極32。由圖11可知，在此實(shí)例中也是2個(gè)LED陣列相互并聯(lián)連接到電極32，并且連接成極性相反。因此，當(dāng)供給交流電源時(shí)，2個(gè)LED陣列交替發(fā)光。
圖6、圖8、圖10的二維模式的共同特點(diǎn)是，各個(gè)LED1具有近似正方形的相同形狀、相同大小；2個(gè)電極(焊盤(pán))也是近似正方形，不形成鄰接(形成分離)；2個(gè)LED陣列形成組合；2個(gè)LED陣列形成彎曲并且在芯片上互相交錯(cuò)；2個(gè)LED陣列連接到電極以形成相反極性等等。
圖12中表示了將平面形狀為三角形的LED二維排列時(shí)的實(shí)例，圖13表示了其電路圖。在圖12中，LED1a、1b、1c、1d、1e、1f共計(jì)6個(gè)形成為三角形平面形狀。LED1a與LED1e配置成在三角形的一邊互相面對(duì)且2者成近似正方形；LED1b與1f配置成互相面對(duì)且2者形成近似正方形。另外，LED1d與電極32互相面對(duì)連接，LED1c與電極32互相面對(duì)連接。2個(gè)電極32也與LED同樣呈三角形平面形狀，同樣配置為近似正方形。LED彼此面對(duì)的邊構(gòu)成n電極24，即，相對(duì)的2個(gè)LED共享n電極24。LED與電極32也是n電極連接。該配置也如上述實(shí)例同樣地將共計(jì)6個(gè)LED分為2組。一個(gè)LED陣列由LED1a、LED1b、LED1c構(gòu)成，LED1a的p電極22通過(guò)架空橋式布線28連接到電極32，其n電極2 4通過(guò)架空橋式布線28與LED1b的p電極22連接。LED1b的n電極24通過(guò)架空橋式布線28與LED1c的p電極22連接。LED1c的n電極24連接到電極32。另一個(gè)LED陣列由LED1d、LED1e、LED1f構(gòu)成，電極32與LED1f的p電極22通過(guò)架空橋式布線28相連，LED1f的n電極24與LED1e的p電極22通過(guò)架空橋式布線28相連，LED1e的n電極24與LED1d的p電極22通過(guò)架空橋式布線28相連，LED1d的n電極24連接到電極32。
在圖13中，構(gòu)成一個(gè)LED陣列的LED1a與構(gòu)成另一個(gè)LED陣列的LED1e的n電極相連，構(gòu)成一個(gè)LED陣列的LED1b與構(gòu)成另一個(gè)LED陣列的LED1f的n電極相連，這一點(diǎn)也請(qǐng)注意。通過(guò)共享2組LED陣列的若干個(gè)n電極，能夠減少電路布線。另外，在該實(shí)例中，也是將2個(gè)LED陣列并聯(lián)連接到電極32，并且連接成極性相反。另外，各個(gè)LED形狀、大小相同，將各個(gè)LED以一邊相對(duì)置，同時(shí)使電極32為三角形，就能夠以高密度形成LED和電極，減小所需要的基板面積。
圖14中表示了將平面形狀為三角形的LED二維排列的另一實(shí)例，圖1 5表示了其電路圖。在該實(shí)例中，將LED1a～1r共計(jì)16個(gè)形成為二維。LED1a與1j、1b和1k、1c和1m、1d和1n、1e和1p、1f和1q、1g和1r分別在三角形的一邊上相互面對(duì)。相對(duì)的邊上共同形成有n電極24。另外，LED1i與電極32相互面對(duì)，LED1h與電極32相互面對(duì)。一方的LED陣列由LED1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h構(gòu)成，另一方的LED陣列由LED1r、1q、1p、1n、1m、1k、1j、1i構(gòu)成。LED1b的n電極24通過(guò)架空橋式布線28與LED1c的p電極22相連，LED1e的n電極24也通過(guò)架空橋式布線28與LED1f的p電極22相連。另外，LED1q的n電極2 4也通過(guò)架空橋式布線28與LED1p的p電極22相連，LED1m的n電極24也通過(guò)架空橋式布線28與LED1k的p電極22相連。在圖14中也會(huì)產(chǎn)生與圖12同樣的交叉部分，但能夠通過(guò)架空橋式布線28避免短路。另外，在本實(shí)例中，也是通過(guò)共享2組LED陣列的若干個(gè)n電極24的結(jié)構(gòu)來(lái)減少所需的布線。另外，在該實(shí)例中也是2個(gè)LED陣列并聯(lián)，以互相相反極性連接到電極32，交流驅(qū)動(dòng)成為可能。在圖1 2中表示了共計(jì)6個(gè)LED的情況，在圖14中表示了共計(jì)16個(gè)LED的情況，其他個(gè)數(shù)的LED也可以進(jìn)行同樣的二位排列。本申請(qǐng)的申請(qǐng)人制作出了將38個(gè)LED二維排列的發(fā)光裝置。
以上說(shuō)明了交流驅(qū)動(dòng)的情況，當(dāng)然也可以是直流驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，LED陣列不是以相反極性連接到電極，而是可以按照直流電源的極性方向，順向連接LED陣列。通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)LED，能夠以高電壓驅(qū)動(dòng)。以下說(shuō)明直流驅(qū)動(dòng)的情況。
圖16中表示了將2個(gè)LED串聯(lián)連接的實(shí)例，圖17表示了其電路圖。各個(gè)LED1的平面形狀為矩形，2個(gè)LED之間通過(guò)架空橋式布線28相連。電極32形成于各個(gè)LED1的附近，利用電極32和LED1形成長(zhǎng)方形的區(qū)域。即，電極32占用長(zhǎng)方形區(qū)域的一部分，在長(zhǎng)方形區(qū)域的其他區(qū)域中形成LED1。
圖18中表示了將共計(jì)4個(gè)LED二維排列的實(shí)例，圖19表示了其電路圖。將圖16的LED1分割為2個(gè)，將各個(gè)并聯(lián)連接。由2個(gè)LED構(gòu)成的LED陣列可以2組并聯(lián)地順向連接。用LED1a與1b構(gòu)成1個(gè)LED陣列，用LED1c和1d構(gòu)成另一個(gè)LED陣列。LED1a和LED1c共享p電極22和n電極24，LED1b和LED1d共享p電極22和n電極24。利用這種結(jié)構(gòu)，與圖16相比，具有使電流均勻的效果。
圖20表示了將共計(jì)3個(gè)LED二維排列的實(shí)例，圖21表示了其電路圖。LED1a、1b、1c形狀不同，在LED1a的一部分形成有電極32。LED1a的n電極24與LED1b的p電極通過(guò)跨在LED1b之上的架空橋式布線28相連。通過(guò)對(duì)各LED的形狀和配置進(jìn)行規(guī)劃，即使是3個(gè)LED也可以使發(fā)光裝置(芯片)整體的外觀形狀呈近似正方形。
圖22中表示了將共計(jì)6個(gè)LED二維排列的實(shí)例，圖23表示了其電路圖。各個(gè)LED1a～1f形狀、大小相同。LED1a～1f串聯(lián)連接。LED1a～1c配置于直線上，LED1d～1f配置于另一直線上。LED1c與LED1d通過(guò)架空橋式布線28相連。在該實(shí)例中，也可以使芯片的整體形狀呈近似正方形。
圖24中表示了將共計(jì)5個(gè)LED二維排列的實(shí)例，圖25表示了其電路圖。LED1a～1e形狀(長(zhǎng)方形)、大小相同。在該實(shí)例中，也可以使整體形狀呈近似正方形。
以上說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，本發(fā)明并不限定于此，而是可以進(jìn)行各種變化。特別是在將多個(gè)發(fā)光元件(LED等)二維配置時(shí)，模式可以是上述模式之外。在此情況下，適合于使鄰接發(fā)光元件之間共享電極從而減少布線、將整體形狀取為正方形或長(zhǎng)方形、將多組發(fā)光元件陣列并聯(lián)連接到電極、交流驅(qū)動(dòng)時(shí)多組發(fā)光元件陣列置為互相相反極性、將多組發(fā)光元件陣列分別以曲折狀組合，等等。
圖26～圖31中，表示了這些變形例的若干個(gè)實(shí)例。圖26是交流驅(qū)動(dòng)時(shí)的二維配置，配置有共計(jì)40個(gè)LED。圖27是其電路圖。與圖6不同的是，2組LED陣列的若干個(gè)共享n電極24(參照?qǐng)D5)。例如，位于一個(gè)LED陣列第1列的從右端數(shù)第2位置處的LED(圖中以α表示)的n電極24，與位于另一個(gè)LED陣列第1列的右端的LED(圖中以β表示)的n電極24是共享的。此外，LED陣列的端部(圖中γ部分)的架空橋式布線28不交叉，而是共同形成的。
圖28是交流驅(qū)動(dòng)時(shí)的二維配置，配置有共計(jì)14個(gè)LED。圖29是其電路圖。與圖10不同的是，2組LED陣列的若干個(gè)共享n電極24。例如，位于一個(gè)LED陣列第1列的左端的LED(圖中以α表示)的n電極24，與位于另一個(gè)LED陣列第1列的從右端數(shù)第2位置處的LED(圖中以β表示)的n電極24是共享的。另外，端部(圖中γ部分)的架空橋式布線28共同形成。
圖30是交流驅(qū)動(dòng)時(shí)的二維配置，配置有共計(jì)6個(gè)LED。圖31是其電路圖。在該實(shí)例中，端部(γ部)的架空橋式布線28也是共同形成的。該結(jié)構(gòu)也可以使一個(gè)LED陣列的n電極24與另一個(gè)LED陣列的n電極24共享。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，在絕緣基板上形成多個(gè)GaN系發(fā)光二級(jí)管元件，其特征在于，上述多個(gè)發(fā)光二級(jí)管元件在上述絕緣基板上呈二維配置，上述多個(gè)發(fā)光二級(jí)管元件分為數(shù)量相同的第1組和第2組，第1組和第2組分別互不相同地配置成曲折狀，第1組和第2組并聯(lián)連接以使2個(gè)交流電源用電極相互極性相反。
全文摘要
一種在高驅(qū)動(dòng)電壓和低驅(qū)動(dòng)電流下工作的發(fā)光裝置。在藍(lán)寶石等絕緣基板(10)上，以二維單片式形成多個(gè)LED(1)，將多個(gè)LED(1)串聯(lián)連接成為L(zhǎng)ED陣列。2組LED陣列以相反極性連接到電極(32)。LED(1)之間及LED(1)與電極(32)之間為架空橋式布線(28)。通過(guò)曲折狀配置LED陣列，形成多個(gè)LED(1)，獲得高驅(qū)動(dòng)電壓和低驅(qū)動(dòng)電流。由于2個(gè)LED陣列極性相反，因此電源可以使用交流電源。
文檔編號(hào)H01L33/62GK101093849SQ200710102960
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者酒井士郎, 敖金平, 大野泰夫 申請(qǐng)人:首爾半導(dǎo)體股份有限公司