專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光元件矩陣陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光元件矩陣陣列，特別是涉及能用小的控制電流控制發(fā)光元件的發(fā)光狀態(tài)的發(fā)光元件矩陣陣列。
背景技術(shù)：
激光打印機(jī)中使用的發(fā)光元件陣列有必要從發(fā)光元件取出基本上與發(fā)光元件的個(gè)數(shù)相同的布線。為了取出該布線，通常采用引線鍵合法。因此，發(fā)光元件的密度增大，產(chǎn)生以下問(wèn)題。
(1)發(fā)光元件陣列芯片上的引線鍵合焊盤(pán)的面積增大，即由于芯片面積的增大，所以產(chǎn)品成本增大。
(2)由于鍵合用引線條數(shù)增加，制造成本增大。
(3)由于鍵合用引線的間距變窄，所以制造變得困難。
(4)通常，由于還需要相當(dāng)于發(fā)光元件個(gè)數(shù)的激勵(lì)電路，所以產(chǎn)品成本增大。
特別是通常由于一個(gè)鍵合焊盤(pán)的面積比一個(gè)發(fā)光元件的面積大數(shù)倍以上，所以發(fā)光元件密度的增大，直接導(dǎo)致芯片面積的增加。
為了避免這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)了內(nèi)部安裝了移位寄存器的發(fā)光元件陣列、發(fā)光二極管(LED)矩陣陣列、發(fā)光閘流晶體管矩陣陣列等。
圖1所示的LED矩陣陣列是在絕緣基板上將多個(gè)發(fā)光二極管排列成直線狀制作而成的，通過(guò)在陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)組成矩陣，減少?gòu)年嚵腥〕龅亩俗訑?shù)，解決上述的問(wèn)題。
在圖1中，通過(guò)陽(yáng)極A1、A2、A3、…、陰極選擇線K1～K4的電平組合，能有選擇地點(diǎn)亮發(fā)光二極管L1、L2、L3、…。當(dāng)陽(yáng)極Ai為高(H)電平、陰極選擇線Kj為低(L)電平時(shí)，發(fā)光二極管Lj+4(i-1)點(diǎn)亮。可是，由于電流流過(guò)從陽(yáng)極激勵(lì)器(圖中未示出)至發(fā)光二極管、再到陰極激勵(lì)器(圖中未示出)的路徑，所以兩個(gè)激勵(lì)器都需要大的電流驅(qū)動(dòng)能力，提高了激勵(lì)器IC的成本。
為了避免這樣的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了使用pnpn結(jié)構(gòu)的發(fā)光閘流晶體管的發(fā)光閘流晶體管矩陣陣列，代替發(fā)光二極管。圖2表示該發(fā)光閘流晶體管矩陣陣列。如果采用該矩陣陣列，則將多個(gè)發(fā)光閘流晶體管T1、T2、T3、…排列成直線狀。這些發(fā)光閘流晶體管每4個(gè)被分成一組，各組發(fā)光閘流晶體管的陽(yáng)極都分別連接在陽(yáng)極端子A1、A2、A3、…上，各組發(fā)光閘流晶體管的各柵極分別對(duì)應(yīng)地連接在柵選擇線G1～G4上，各發(fā)光閘流晶體管的陰極都連接在陰極線K上。通過(guò)柵選擇線G1～G4的電平、陽(yáng)極端子A1、A2、A3、…的電平的組合，決定發(fā)光閘流晶體管T1、T2、T3、…的點(diǎn)亮狀態(tài)。由于該矩陣陣列是共陰極型的，所以在使陰極線K為低電平、柵選擇線中的一條Gj為低電平、其他為高電平的狀態(tài)下，使陽(yáng)極端子Ai為高電平，發(fā)光閘流晶體管Tj+4(i-1)點(diǎn)亮。
在該矩陣陣列中，由于柵選擇線只供給觸發(fā)信號(hào)，用小的電流驅(qū)動(dòng)能力就能控制發(fā)光狀態(tài)，所以能降低激勵(lì)器IC的成本。
另外，使用發(fā)光閘流晶體管的該矩陣陣列是基于本申請(qǐng)人的提案，已經(jīng)獲得了專(zhuān)利(日本專(zhuān)利第2807910號(hào))。
可是，這樣的發(fā)光閘流晶體管由于采用pnpn結(jié)構(gòu)，所以存在產(chǎn)品成本高的問(wèn)題。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種用其他元件實(shí)現(xiàn)與發(fā)光閘流晶體管同樣功能的發(fā)光元件矩陣陣列。
如果采用本發(fā)明，則將晶體管和發(fā)光二極管(LED)組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光閘流晶體管的功能。在此情況下，由于能用晶體管的發(fā)射極-基極層、或基極-集電極層制作LED，所以能用npn或pnp三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)晶體管和LED的組合。因此外延膜的厚度比需要pnpn四層結(jié)構(gòu)的發(fā)光閘流晶體管的外延膜的厚度薄，能降低產(chǎn)品成本。
另外，由于將晶體管和LED集成在同一個(gè)晶片內(nèi)，所以能實(shí)現(xiàn)用小的控制電流就能控制多種發(fā)光狀態(tài)的發(fā)光元件矩陣陣列。因此，能減少?gòu)陌l(fā)光元件陣列芯片取出的端子數(shù)，能減少芯片面積，同時(shí)高分辨率的發(fā)光元件矩陣陣列的安裝容易。
附圖簡(jiǎn)述圖1是表示現(xiàn)有的LED矩陣陣列的圖。
圖2是表示現(xiàn)有的發(fā)光閘流晶體管矩陣陣列的圖。
圖3A是組合元件的平面圖。
圖3B是圖3A中的X-X’線剖面圖。
圖4是組合元件的等效電路圖。
圖5是表示組合元件的制作工序的圖。
圖6是表示實(shí)施例1的發(fā)光元件矩陣陣列的圖。
圖7是表示實(shí)施例2的發(fā)光元件矩陣陣列的圖。
圖8是表示實(shí)施例3的發(fā)光元件矩陣陣列的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，參照


本發(fā)明的發(fā)光元件矩陣陣列的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)首先，圖3A、圖3B示出了將構(gòu)成本實(shí)施例的發(fā)光元件矩陣陣列的晶體管和發(fā)光二極管(LED)組合起來(lái)構(gòu)成的半導(dǎo)體元件(以下稱(chēng)組合元件)。圖3A是平面圖，圖3B是圖3A中的X-X’剖面圖。另外，圖4是組合元件的等效電路圖。如下制作晶體管在半絕緣型GaAs基板20上形成由第一n型半導(dǎo)體層21、p型半導(dǎo)體層22、第二n型半導(dǎo)體層23構(gòu)成的npn結(jié)構(gòu)的三層外延膜，通過(guò)蝕刻分離成臺(tái)面結(jié)構(gòu)。10是發(fā)射極端子，11是基極端子，24是n型層用歐姆電極(發(fā)射極)，25是p型層用歐姆電極(基極)，26是n型層用歐姆電極(集電極)。
另一方面，從形成的上述npn結(jié)構(gòu)(21、22、23)將第二n型半導(dǎo)體層23除去，制成LED。12是陽(yáng)極端子，27是n型層用歐姆電極(陰極)，28是p型層用歐姆電極(陽(yáng)極)。用布線30連接LED的陰極27和晶體管的集電極26。
圖5中示出了制作以上組合元件的工序。首先，在半絕緣型GaAs基板20上形成由第一n型半導(dǎo)體層21、p型半導(dǎo)體層22、第二n型半導(dǎo)體層23構(gòu)成的npn結(jié)構(gòu)的三層外延膜。其次，在n型層23上形成集電極26。其次，使上面有集電極26的部分保留下來(lái)，而將n型層23蝕刻除去。其次，在露出的p型層22上形成晶體管用的基極25、以及LED用的陽(yáng)極28。其次，將p型層22蝕刻除去，分別形成晶體管和LED的島32、34。其次，在露出的n型層21上形成發(fā)射極24及陰極27后，進(jìn)行退火處理。其次，將n型層21蝕刻除去，將晶體管及LED分離成臺(tái)面結(jié)構(gòu)。其次，在全體上形成保護(hù)膜40，在各電極24、25、26、27、28上形成接觸孔后，在保護(hù)膜40上形成布線。
在本實(shí)施例中，使用了下面所示的表1中的外延膜。材料全部是GaAs。另外，將AuGe/Ni/Au用于n型層用電極，將AuZn/Au用于p型層用電極。
表1

在本實(shí)施例中，雖然將第一n型層用作晶體管的發(fā)射極，將第二n型層用作晶體管的集電極，但反過(guò)來(lái)，也能將第一n型層用作晶體管的集電極，將第二n型層用作晶體管的發(fā)射極。
另外，雖然以npn結(jié)構(gòu)為例，說(shuō)明了實(shí)施例，但即使用pnp結(jié)構(gòu)同樣能實(shí)現(xiàn)。
在如上制作的晶體管及LED的組合元件中，當(dāng)發(fā)射極端子10為0V、基極端子11及陽(yáng)極端子12都為高電平時(shí)，LED能發(fā)光。
圖6中示出了將多個(gè)組合元件排列成直線狀，構(gòu)成發(fā)光元件矩陣陣列的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，將晶體管Tr及發(fā)光二極管L的組合元件每4個(gè)分成一組，將各組的晶體管的基極分別按順序連接在呈總線結(jié)構(gòu)的基極選擇線B1～B4上，將全部晶體管的發(fā)射極都連接在呈總線結(jié)構(gòu)的發(fā)射極線上。而且，將各組的LED的陽(yáng)極分別連接在各組中公用的陽(yáng)極端子A1、A2、A3、…上。
這樣，利用基極選擇線B1～B4的電平和陽(yáng)極端子A1、A2、A3、…的電平的組合，能選擇各個(gè)發(fā)光二極管L1～L12。例如，當(dāng)陽(yáng)極端子A1和基極選擇線Bj為高電平時(shí)，能選擇發(fā)光二極管Lj+4(i-1)。
實(shí)施例2在實(shí)施例1中，雖然將晶體管的基極一側(cè)作成總線結(jié)構(gòu)，但反過(guò)來(lái)也可以將LED的陽(yáng)極一側(cè)作成總線結(jié)構(gòu)。圖7表示將LED的陽(yáng)極一側(cè)作成總線結(jié)構(gòu)的實(shí)施例2。將各組的LED的陽(yáng)極按順序分別連接在呈總線結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極選擇線A1～A4上，將各組晶體管的基極分別連接在各組中公用的基極端子B1、B2、B3、…上。
如果采用該發(fā)光元件矩陣陣列，則例如在陽(yáng)極選擇線Ai和基極端子Bj呈高電平時(shí)，能選擇發(fā)光二極管Li+4(j-1)。
實(shí)施例3圖8是實(shí)施例2的變形例。在該實(shí)施例中，不是將晶體管設(shè)置在每個(gè)LED中，如圖所示，對(duì)應(yīng)于構(gòu)成一組的多個(gè)LED設(shè)置一個(gè)晶體管Tr1、Tr2、Tr3、…。各晶體管的基極連接在基極端子B1、B2、B3、…上。在該實(shí)施例中，元件面積減少了相當(dāng)于晶體管減少個(gè)數(shù)的部分，所以能降低產(chǎn)品成本。
產(chǎn)業(yè)利用的可能性如果采用本發(fā)明，則由于利用晶體管和發(fā)光二極管的組合元件，實(shí)現(xiàn)與發(fā)光閘流晶體管相同的功能，能用npn或pnp三層結(jié)構(gòu)制作該組合電路，所以能降低發(fā)光元件矩陣陣列的成本。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件矩陣陣列，其特征在于具有半絕緣性基板；以及在上述半絕緣性基板上形成的、分別由晶體管和發(fā)光二極管構(gòu)成的、排列成直線狀的多個(gè)組合元件，將上述多個(gè)組合元件每n個(gè)(n是2以上的整數(shù))分成一組，將各組中包含的晶體管的基極連接在公用的呈總線結(jié)構(gòu)的n條基極選擇線上，將上述組中包含的發(fā)光二極管的陽(yáng)極或陰極在每組中連接在一個(gè)端子上。
2.一種發(fā)光元件矩陣陣列，其特征在于具有半絕緣性基板；以及在上述半絕緣性基板上形成的、分別由晶體管和發(fā)光二極管構(gòu)成的、排列成直線狀的多個(gè)組合元件，將上述多個(gè)組合元件每n個(gè)(n是2以上的整數(shù))分成一組，將各組中包含的發(fā)光二極管的陽(yáng)極或陰極連接在公用的呈總線結(jié)構(gòu)的n條陽(yáng)極或陰極選擇線上，將各組中包含的晶體管的基極在每組中連接在一個(gè)端子上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光元件矩陣陣列，其特征在于用npn或pnp三層結(jié)構(gòu)制作上述組合元件。
4.一種發(fā)光元件矩陣陣列，其特征在于具有半絕緣性基板；以及在上述半絕緣性基板上形成的、排列成直線狀的多個(gè)發(fā)光二極管，上述多個(gè)發(fā)光二極管每n個(gè)(n是2以上的整數(shù))分成一組，還具有在上述半絕緣性基板上形成的、對(duì)應(yīng)于各組的發(fā)光二極管一個(gè)一個(gè)連接的多個(gè)晶體管，將各組中包含的發(fā)光二極管的陽(yáng)極或陰極連接在公用的呈總線結(jié)構(gòu)的n條陽(yáng)極或陰極選擇線上，將各晶體管的基極分別連接在一個(gè)端子上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光元件矩陣陣列，其特征在于用npn或pnp三層結(jié)構(gòu)制作上述晶體管或發(fā)光二極管。
全文摘要
用其他元件實(shí)現(xiàn)與發(fā)光閘流晶體管同樣的功能,降低發(fā)光元件矩陣陣列的成本。將由晶體管和發(fā)光二極管構(gòu)成的多個(gè)組合元件排列成直線狀,組成矩陣。將多個(gè)組合元件每n個(gè)分成一組,將各組的晶體管的基極分別連接在基極選擇線上,將各組中的發(fā)光二極管的陽(yáng)極在各組中分別連接在公用的陽(yáng)極端子上。
文檔編號(hào)B41J2/45GK1358334SQ01800021
公開(kāi)日2002年7月10日 申請(qǐng)日期2001年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者大野誠(chéng)治, 楠田幸久, 大塚俊介, 黑田靖尚, 有馬尊久, 齊藤英昭 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社