能夠減小不均勻亮度分布的led陣列的制作方法

專利名稱：能夠減小不均勻亮度分布的led陣列的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體發光元件陣列以及使用這些半導體發光元件陣列的車輛用燈具。
背景技術：
對于在車輛頭燈、照明設備等中使用的發光二極管(LED)元件而言，需要高功率。如果簡單地放大元件的尺寸，則驅動電流變得太大，且變得難以使電流在元件中均勻地流·動。因此，為了獲得高功率LED，多個LED元件串聯設置以形成LED陣列(例如，參照日本特開專利公報 No. 2001-156331)。在車倆頭燈等的應用中，需要長方形(oblong)LED陣列。然而，LED元件的數量增加并不是優選的，因為元件之間的非發光區域的比例增加。因而LED陣列中的各個LED元件的形狀變成長方形。圖IOA是示出常規LED陣列600的示意性平面圖，圖IOB是圖IOA所示的LED陣列600的簡化橫截面圖。一般而言，常規LED陣列600具有設置且串聯連接在絕緣支撐基板上的4個氮化物半導體發光元件。在GaN基白光LED元件的情況下，在藍寶石基板上形成LED結構，粘附支撐基板，分離藍寶石基板，并形成電極。各個LED元件601具有由η型GaN層621、有源層622和ρ型GaN層623組成的GaN基發光部602、形成在發光部602的背面上的ρ電極612、設置在發光部602的右短邊上且以預定間隔平行于該短邊的布線電極(第一布線層)611以及設置在發光部602的表面上平行于發光部602的長邊并利用布線電極611連接η型GaN層621的布線電極(第二布線層)608。水平(沿LED元件601的縱向)相鄰的LED元件601通過將一個(左邊的)LED元件601的布線電極611形成在相鄰(右邊的)LED元件601的ρ電極612上，以利用右邊元件的P型GaN層623連接左邊元件的η型GaN層621。此外，圖IOA中的發光部602的陰影線指示亮度分布，其中，陰影線的密度增加指示亮度增加。當布線電極611被設置為平行于LED元件601的短邊且η型GaN層621上的布線電極608被設置為平行于LED元件601的長邊時，例如，寬度約為10 μ m的布線電極608的長度變長且其布線電阻變大。因此，注入電流從右電源側向左側減小且產生不均勻的亮度分布。此外，因為寬度約為40 μ m的布線電極611被設置在LED元件601之間，所以LED元件601之間的間隔變寬且亮度減小；因此，在元件的中心與外圍區域之間產生不均勻的亮度分布。如果利用由上述常規LED元件601組成的LED陣列600制造頭燈等，則在投影像中產生不均勻亮度。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種能夠減小不均勻亮度分布的半導體發光元件陣列。
本發明的另一目的是提供一種能夠減小投影像中的不均勻亮度的車輛用燈具。根據本發明的一個方面，提供了一種半導體發光陣列，其中，多個半導體發光元件被設置在第一方向較長的長方形基板上，并且所述多個半導體發光元件沿著所述第一方向排列，所述多個半導體發光元件中的每一個包括電極層，其形成在所述基板上；半導體發光層，其形成在所述電極層上，沿所述第一方向延長并且包括電連接到所述電極層的P型半導體層、形成在所述P型半導體層上的有源層和形成在所述有源層上的η型半導體層；第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個長邊形成并且平行于該長邊；以及第二布線層，其從所述第一布線層向短邊的 方向延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述η型半導體層，其中，在相鄰發光元件中，所述第一布線層被設置在所述半導體發光層的不同長邊上。根據本發明的另一方面，提供了一種半導體發光陣列，其中，多個半導體發光元件被設置在基板上，所述多個半導體發光元件中的每一個包括電極層，其形成在所述基板上；半導體發光層，其形成在所述電極層上，沿第一方向延長并且包括電連接到所述電極層的P型半導體層、形成在所述P型半導體層上的有源層和形成在所述有源層上的η型半導體層；第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個邊形成并且平行于該邊；以及第二布線層，其從所述第一布線層向所述半導體發光層延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述η型半導體層，其中，由形成在所述半導體發光層的靠近相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量大于由形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量。根據本發明的另一方面，提供了一種車輛用燈具，該車輛用燈具包括上述半導體發光陣列中的至少兩個；以及光學系統，其在投影面上彼此交疊地投射所述至少兩個半導體發光陣列的投影像，其中，所述至少兩個半導體發光陣列被設置為使得一個半導體發光陣列的投影像的亮度分布是另一半導體發光陣列的投影像的亮度分布的鏡像。根據本發明，提供了一種能夠減小不均勻亮度分布的半導體發光元件陣列。此外，根據本發明，提供了一種能夠減小投影像中的不均勻亮度的車輛用燈具。


圖IA至圖ID是根據本發明的第一實施方式的LED陣列100和LED元件101的示意性平面圖、電路圖和橫截面圖。圖2Α和圖2Β是示出裝配有根據本發明的實施方式的LED陣列100的車輛用燈具(頭燈)50的結構的圖示。圖3Α至圖3F是用于解釋根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的一種制造方法的示意性橫截面圖。圖4Α至圖4D是用于解釋根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的一種制造方法的示意性橫截面圖。圖5是用于解釋根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的另一制造方法的示意性橫截面圖。圖6是示出根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的亮度分布的曲線圖。圖7Α和圖7Β是根據本發明的第二實施方式的LED陣列200和LED元件201的示意性平面圖。圖8是根據本發明的第二實施方式的第一修改例的LED元件401的示意性橫截面圖。圖9A和圖9B是根據本發明的第三實施方式的LED陣列300和LED元件301的示
意性平面圖。圖IOA和圖IOB是根據現有技術的LED陣列600的示意性平面圖和簡化橫截面圖。
具體實施例方式圖IA是根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的示意性平面圖，圖IB是LED陣列100的電路圖。圖IC是組成LED陣列100的LED元件IOla和IOlb的示意性平面圖。圖ID是沿圖IA的線a-b截取的LED陣列100的簡化橫截面圖。此外，圖IA中的發光部2的陰影線指示亮度分布，其中，陰影線的密度增加指示亮度增加。·根據本發明的第一實施方式的LED陣列100是串聯連接且沿附圖中的W方向排列在支撐基板30上的4個氮化物半導體發光元件(LED元件)101 (IOla和IOlb)的陣列，該支撐基板30在W方向上較長且其上形成有絕緣層7。多個LED元件101中的每一個是在W方向上較長的長方形并且包括GaN基發光部(器件結構層)2，其包括η型GaN層21、有源層22和ρ型GaN層23 ；ρ電極12，其形成在發光部2的背面上并從發光部2的頂部長邊和底部長邊中的一個暴露(或突出);布線電極(第一布線層)11，其平行于長邊設置在距離發光部2的與暴露ρ電極12的一個邊相對的另一長邊預定間隔的位置處；以及布線電極(第二布線層)8，其平行于發光部2的短邊設置在發光部2的表面上，并連接η型GaN層21和布線電極11。各個LED元件101串聯電連接到與其左邊和右邊相鄰的LED元件101。LED元件IOla的布線電極11在左邊電連接到LED元件IOlb的ρ電極12，LED元件IOla的ρ電極12在右邊電連接到LED元件IOlb的布線電極11。端部處的LED元件IOla的ρ電極以及端部處的LED元件IOlb的布線電極11分別電連接到電源焊盤13。關于LED元件101a，因為電源側的布線電極11平行于發光部2的上長邊設置在該上長邊上，并且布線電極8平行于發光部2的短邊從布線電極11向η型GaN層21延伸，所以注入電流從附圖的頂部到底部逐漸減小。因此，LED元件IOla具有上邊亮且下邊暗的亮度分布。然而，因為通過平行于發光部2的短邊設置布線電極8，各個布線電極8的長度變得比圖10所示的現有技術中的長度短，所以可以減小注入電流的降低和亮度分布的不均勻性。也就是說，在LED元件IOla的發光面上形成具有靠近布線電極11的峰值(最大亮度點)的亮度分布，并且其中，隨著在附圖中從布線電極11進一步向下(到方向H)，亮度逐漸降低。盡管在LED元件IOlb的發光面上形成了與LED元件IOla相似的亮度分布，但是沿LED元件IOlb的下長邊形成布線電極11。因此,與LED元件IOla的發光面相反,LED元件IOlb的發光面具有靠近下長邊的峰值(最大亮度點)的亮度分布，并且其中，隨著在附圖中向下移動，亮度逐漸降低。此外，除了諸如P電極12、布線電極11和布線電極8的位置的電極圖案，LED元件IOla與LED元件IOlb基本具有相同的結構。LED元件IOlb的電極圖案與LED元件IOla的電極圖案上下倒置。對于在車倆頭燈或照明系統中使用的LED元件而言，需要高功率。如果簡單地增大元件的尺寸，則驅動電壓增加且變得難以使電流均勻地流動。因此，在第一實施方式中，排列多個LED元件101以形成LED陣列100。優選地，串聯連接這些LED元件101，以使得在所有LED元件101中流動相同的電流。此外，在將LED陣列用在車倆頭燈中的情況下，需要照明附近的地面，因此優選的是，使得LED陣列100的形狀是在水平方向(附圖中的方向W)上較長的長方形。LED陣列100的尺寸例如寬度為5mm或更大并且高度為Imm或更小。在排列4個LED元件101的情況下，有效的是使用各自是水平方向上較長并且垂直方向上較短(方向W上較長并且方向H上較短)的長方形的LED元件。此外，當寬度約為10 μ m的窄布線電極608平行于長邊設置在水平長方形LED元 件101的發光面上時(如圖10所示)，窄布線電極608 (例如，寬度為ΙΟμ )的布線電阻與半導體層(發光部)的電阻的比變大，半導體層602中的電流分布的不均勻性變大，所以亮度分布變得相當地不均勻。因而，根據該實施方式，采用如圖IA和圖IC所示的電極結構(電極圖案)，其中，寬度為20μηι至200μηι (優選地約為40 μ m)的寬布線電極(第一布線層)11被設置為平行于各個LED元件101的長邊，并且窄布線電極(第二布線電極)8被設置為平行于短邊，以通過減小電極的長度來減小電流分布的不均勻性。利用該電極圖案，通過縮短布線電極8的長度來減小布線電阻，并且可以顯著減小各個LED元件101中的亮度分布的不均勻性。盡管可以通過采用根據本實施方式的電極圖案來顯著減小由于LED元件101之間的間隔周圍的亮度的降低導致的各個LED元件101中的亮度分布和LED陣列100中的亮度分布的不均勻性，但是如果簡單地排列多個LED元件101以形成陣列，則在使用LED陣列100的頭燈等的投影像中仍然發現亮度分布的不均勻性。為了進一步減小亮度分布的不均勻性，根據第一實施方式，如圖IA所示，相鄰LED元件101的亮度分布被交替地改變，例如，如附圖所示被交替地上下倒置。也就是說，沿LED陣列100的長邊交替地設置LED元件IOla和LED元件101b。各個LED元件IOla具有沿發光部2的一個長邊(圖IA和圖IC中的下長邊)設置的布線電極(第一布線層)11和從該一個長邊延伸到另一長邊附近的布線電極(第二布線層)8，而各個LED元件IOlb具有沿發光部2的另一長邊(圖IA和圖IC中的上長邊)設置的布線電極(第一布線層)11和從該另一長邊延伸到該一個長邊附近的布線電極(第二布線層)8。通過如上所述交替地設置LED元件IOla和101b，相鄰LED元件IOla和IOlb具有上下倒置的亮度分布，以整體上減小LED陣列100中的不均勻亮度分布。此外，因為布線電極11沿LED元件101的長邊設置，與布線電極11沿短邊設置的現有技術相比，LED元件之間的間隔g可以較窄，例如約為30μπι。因此，可以進一步限制LED元件101之間的間隔附近的區域中的亮度降低。圖2Α和圖2Β是示出裝配有根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的車輛用燈具(頭燈)50的結構。可以取代根據第一實施方式的LED陣列100，使用根據稍后描述的第二實施方式和第三實施方式以及修改例的LED陣列200至400。圖2Α示出裝配有至少兩個LED陣列100和至少兩個投影透鏡105 (其各自與各個LED陣列100對應)的投影光學系統51的示例。投影透鏡105被設置為使得LED陣列100的光源圖像106具有在面對車輛前方的虛擬垂直屏幕(投影面)107上彼此交疊的鏡像電極圖案。當一個LED陣列100具有LED元件101b、IOla(如圖IA所示，IOlb和IOla按照該順序水平地排列)并且另一 LED陣列100是如圖IA所示的圖像的鏡像(B卩，另一 LED陣列100具有LED元件IOlaUOlb且IOla和IOlb按照該順序水平地排列)時，亮度分布從頂部到底部逐漸變暗的LED元件IOla的投影像與亮度分布從頂部到底部逐漸變亮的LED元件IOlb的投影像在投影面107上彼此交疊。因此，可以減小不均勻亮度。此外，如圖2B所示，投影光 學系統51可以裝配有多反射器(反射面)103，以與多個LED陣列100共享一個投影透鏡。圖2B所示的頭燈50由光源102和投影光學系統51組成，該光源102由電極圖案水平鏡像的至少兩個LED陣列和熒光層(波長轉變層)IOOa組成，該投影光學系統51由作為被分割成多個小反射區域的多反射器的反射面103、遮光物104和投影透鏡105組成。如圖2B所示，光源102被設置為使得其投影方向(發光面)向上。反射面103是第一焦點設置在光源102附近并且第二焦點設置在遮光物104的上邊緣附近的類球體反射面，并且該類球體反射面被設置為覆蓋光源102的側面和前面，使得來自光源102的光照射到反射面103。如圖2B所示，反射面103將光源102的多個LED陣列100的光源圖像106投影到車輛前方，并被設計為將電極圖案水平鏡像的兩個LED陣列100的光源圖像106投影到面對車輛前方的虛擬垂直屏幕(投影面)107上的相同位置，以使圖像交疊。遮光物104是用于遮蔽來自反射面103的反射光的一部分以形成適于頭燈的截止線的遮光部。遮光物104被設置在投影透鏡105與光源102之間，其上邊緣靠近投影透鏡105的焦點。投影透鏡105被設置在車輛前方并將來自反射面103的反射光照射到投影面107上。如上所述，通過利用電極圖案(亮度分布)水平鏡像的兩個LED陣列100并且通過設計頭燈50以使得其投影像在投影面107上交疊，可以進一步減小不均勻亮度分布。下面參照圖3和圖4描述用于制造根據本發明的第一實施方式的LED陣列100的方法。圖3和圖4是沿圖I中的線a-b截取的氮化物半導體發光元件(LED元件)IOla的示意性橫截面圖。盡管圖3和圖4中僅描述了一個LED元件101，但是實際上，在同一基板上交替地設置了至少4個LED元件IOla和101b。此外,下面描述的方法僅是示例，LED陣列100的制造方法不限于此。而且，可以通過相似的工藝來制造根據稍后描述的第二實施方式和第三實施方式以及修改例的LED陣列200-400。首先，如圖3A所示，制備由藍寶石制成的透明基板1，并且利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)技術形成由氮化物半導體組成的器件結構層(GaN基發光部)2。例如，在將藍寶石基板I設置到MOCVD設備中之后，執行熱清洗。此后，生長出GaN緩沖層20，并且在其上順序地生長出摻雜有Si等且厚度約為5 μ m的η型GaN層21、包括InGaN量子阱層的多量子阱發光層(有源層)22、摻雜有Mg等且厚度約為O. 5 μ m的ρ型GaN層23，以形成GaN基發光部2。為解釋方便起見，修改了圖3和圖4中的橫截面圖所示的組件的尺寸。透明基板I是單晶基板，其具有能夠實現GaN的外延生長的晶格常數，并且選自對于波長為362nm(GaN的吸收邊緣波長)的光透明的材料，以通過稍后的激光剝離工藝去除基板。作為透明基板1，可以使用尖晶石、SiC, ZnO等來代替藍寶石。接著，如圖3B所示，厚度為200nm的Ag層通過電子束蒸發技術形成在器件結構層2的表面(P型GaN層23的表面)上并通過光刻技術進行構圖以形成ρ電極層(第一電極層)3。此后，利用濺射技術形成具有與P電極層3相同的厚度、由SiO2制成的蝕刻終止層4。蝕刻終止層4在圖4Β所示的稍后描述的蝕刻工藝中充當蝕刻終止器。然后，利用濺射技術在包括ρ電極層3和蝕刻終止層4的區域中形成厚度為300nm、由TiW制成的擴散阻擋層5。擴散阻擋層5防止ρ電極層3的材料的擴散,并且當P電極層3包括Ag時，Ti、W、Pt、Pd、Mo、Ru、Ir及其合金可以用于形成擴散阻擋層5。持續地，由SiO2制成的絕緣層7a通過濺射技術等形成在擴散阻擋層5上，且其上利用電子束蒸發技術形成有厚度為200nm、由Au制成的第一接合層6。
接著，如圖3C所示，通過使用抗蝕劑掩膜和氯氣的干法蝕刻技術將器件結構層2分割成多個長方形元件。分割的器件結構層2的側面是傾斜的，并且分割的器件結構層2處于水平橫截面的面積從底部向頂部減小的形狀。接著，如圖3D所示，制備由Si制成的支撐基板10，并且其上利用電阻熱蒸發形成厚度為Ιμπκ由AuSn (Sn:20wt%)制成的第二接合層9。支撐基板10優選地由具有接近藍寶石或GaN的熱膨脹系數和高導熱性的材料制成。例如，Si、A1N、Mo、W、CuW等可以用于支撐基板10。用于第一接合層6和第二接合層9的材料可以選自能夠實現熔融接合的金屬(諸如包括 Au-Sn、Au-In、Pd_In、Cu_In、Cu-Sn> Ag-Sn> Ag_In、Ni-Sn 等的金屬)以及能夠實現擴散接合的包括Au的金屬。接著，如圖3E所示，第一接合層6和第二接合層9通過彼此接觸、在3Mpa的壓力下加熱到300攝氏度10分鐘然后冷卻到室溫，來熔融接合。此后，如圖3F所示，通過經由從背面將UV準分子激光器的光照射到藍寶石基板I進行加熱來分解緩沖層20，以通過激光剝離技術執行藍寶石基板I的剝離工藝。可以通過諸如蝕刻等其它工藝執行基板I的剝離或去除。接著，如圖4A所示，形成暴露器件結構層2的邊緣的光致抗蝕劑PR。然后，通過使用氯氣的干法蝕刻技術，蝕刻從光致抗蝕劑PR暴露的器件結構層2的邊緣，直到暴露蝕刻終止層4為止。因而，如圖4B所示，器件結構層2的側壁是傾斜的，所以器件結構層2的形狀變成橫截面從支撐基板10向上減小的錐形形狀。接著，如圖4C所示，通過濺射技術等在通過上述工藝制造的元件的整個上表面上形成由SiO2制成的保護膜(絕緣膜)7b，然后利用緩沖氟化氫蝕刻形成在器件結構層2上的保護膜7b的一部分，以暴露通過透明基板I的剝離暴露的器件結構層2的表面(η型GaN層21的表面)的一部分。接著，如圖4D所示，厚度為IOnm的Ti層、厚度為300nm的Al層和厚度為2 μ m的Au層利用電子束蒸發技術按照該順序依次形成，并且通過剝離技術進行構圖，以同時形成在靠近器件結構層2的長邊的位置處平行于該長邊、寬度為例如約40 μ m的布線電極(第一布線層)11以及平行于短邊并電連接到布線電極11、寬度為例如約10 μ m的布線電極(第二布線電極)8。布線電極11的寬度優選為20μπι至200μπι。此外，布線電極8的寬度優選為3μπι至20μπι。此外，布線電極11的寬度優選地比布線電極8的寬度寬。布線電極8的布線圖案、寬度、厚度和材料被選擇為使得元件外圍的注入電流的量大于兀件中心的注入電流的量。在第一實施方式中，布線電極8被形成為平行于LED兀件101的短邊并垂直于LED元件101的長邊；然而，如果布線電極8不平行于長邊，則這些布線電極8不必形成為平行于短邊。相鄰元件的布線電極11被形成為靠近不同的長邊。布線電極8電連接到通過上述工藝暴露的、器件結構層2的表面(η型GaN層21的表面)的一部分。連接到η側(η型GaN層21)的布線電極8被形成在η型GaN層21的表面上，使得這些布線電極8的平面形狀是如圖IA所示的布線電極11是基且布線電極8是齒的梳狀，以便不降低亮度。布線電極11優選地設置在器件結構層2的區域外部，以便不阻止從器件結構層2的光提取。然而，如果布線電極11被設置得離器件結構層2太遠，則布線電極8中的布線電阻變高。因此，優選地，將布線電極11與器件結構層2的長邊之間的間隔設置在50μπι以內。布線電極11連接到相鄰元件的P電極層3，以形成其中多個元件串聯連接的發光陣 列100。在從一個基板制造多個LED陣列100的情況下,元件分離通過在劃線(scribe)之后的壓制(brake)來執行。此外，器件結構層2可以被處理為如圖5所示僅具有從外部向底部延伸的一個長側壁。在這種情況下，在圖4A所示的光致抗蝕劑形成工藝中形成僅暴露器件結構層的一個長邊的光致抗蝕劑，并且器件結構層2的暴露的一個長邊通過圖4B所示的蝕刻工藝中的使用氯氣的干法蝕刻技術進行蝕刻以從外部向底部延伸。此外，在經蝕刻的長邊的傾斜表面上形成布線電極8。而且，相鄰LED元件101具有在不同的長邊上從外部向底部延伸的傾斜表面。圖6是示出根據第一實施方式的LED陣列100的水平亮度分布的曲線圖。縱軸表示亮度，橫軸表示LED陣列100上的水平位置(沿方向W)。針對根據第一實施方式的LED陣列100，布線電極8被設計為使得由布線電極8注入的注入電流的密度在發光部2的發光面上的水平方向上均勻。也就是說，布線電極8的發光面的覆蓋率(布線電極8的形成密度或寬度)和電阻(布線電極8的厚度或材料)在整個發光面上是相同的。在利用多個元件形成LED陣列的情況下，相鄰LED元件101之間的間隔是非發光區域，該區域周圍亮度降低，如圖6所示，總體而言，在LED陣列100中產生不均勻的亮度分布。此外，各個LED元件101中的發光部2的發光面具有這種不均勻亮度分布水平中心具有最高亮度，并且亮度向外圍(靠近元件之間的間隔)降低。可以認為，半導體結構層2中的光的擴散與這種不均勻分布有關。當布線電極8的電極圖案、寬度、厚度和材料全部均勻地形成在整個元件上時，LED元件101的邊緣處的亮度變成中心的亮度的1/2至1/1. 2。為了使得這些亮度分布均勻，根據本發明的第二實施方式和第三實施方式以及修改例，在各個LED元件中，元件的水平中心周圍的區域A (此后稱為中心區域A)中的布線電極8的發光面的覆蓋率(布線電極8的形成密度或寬度)和電阻(布線電極8的厚度或材料)與元件之間的間隔周圍的區域B (此后稱為外圍區域B)中不同，從而通過使得外圍區域B中的注入電流的密度高于中心區域A中的注入電流的密度以使得外圍區域B中的亮度高于第一實施方式中的情形，來減小不均勻的亮度分布。例如，外圍區域B中的注入電流的量被設計為比中心區域A中的注入電流的量大I. 2至2倍，以補償外圍區域B中的亮度的降低。在制造根據稍后描述的本發明的第二實施方式和第三實施方式以及修改例的LED陣列的情況下，布線電極8的布線圖案、寬度、厚度和材料被選擇為使得在圖4D所示的工藝中，外圍區域B中的注入電流的量大于中心區域A中的注入電流的量。例如，根據第二實施方式，使得外圍區域B中的電極節距Pb比中心區域A中的電極節距Pa窄，以增加外圍區域B中的布線電極8的密度，進而外圍區域B中的由布線電極8注入的注入電流的密度變得高于中心區域A中的由布線電極8注入的注入電流的密度。圖7A是根據本發明的第二實施方式的LED陣列200的示意性平面圖，圖7B是組成LED陣列200的LED元件201a和201b的示意性平面圖。根據第二實施方式的LED陣列200與根據第一實施方式的LED陣列100的不同之處僅在于布線電極8的電極圖案,其它組件和制造方法相同。因此，將解釋根據第二實施方式的布線電極8的電極圖案，并省略對其 它組件的解釋。在第二實施方式中，如圖7A和圖7B所示，電極節距從中心區域A中的電極節距Pa連續地變窄為外圍區域B中的電極節距Pb，從而使得外圍區域B中的布線電極8的密度高，進而外圍區域B中的由布線電極8注入的注入電流的密度變得高于中心區域A中的由布線電極8注入的注入電流的密度。此外，電極節距可以從中心區域A中的電極節距Pa逐步地變窄為外圍區域B中的電極節距Pb。也就是說，根據第二實施方式，外圍區域B中的布線電極8的發光面的覆蓋率被設計為高于中心區域A。而且，中心區域A中的節距Pa與外圍區域B中的節距Pb的比例優選為I. 2:1至2:1。此外，優選地形成面積比例(覆蓋率)小于器件結構層2的表面的20%的布線電極8，以便不阻止提取在器件結構層2中產生的光。如上所述，通過使得外圍區域B中的由布線電極8注入的注入電流的密度高于中心區域A，可以增加外圍區域B中的亮度，并且可以減小不均勻亮度分布。圖8是根據本發明的第二實施方式的第一修改例的LED陣列401的示意性橫截面圖。根據第一修改例的LED陣列400與根據第二實施方式的LED陣列200的不同之處在于布線電極8的厚度在區域中變化，因為其它組件及其制造方法是相同的，所以將省略其解釋。平面圖中的電極圖案與第二實施方式中相同，所以除了圖8之外，將參照圖7A和圖7B解釋該修改例。在該第一修改例中，除了第二實施方式的特征，通過使得外圍區域B中的布線電極8的布線電阻低于中心區域A中的布線電極8的布線電阻來增加外圍區域B中的注入電流的密度。如圖8所示，設計為布線電極8的厚度從中心區域A至外圍區域B連續地增加。也就是說，使得外圍區域B中的布線電極8的厚度比中心區域A中的布線電極8的厚度更寬，以使得外圍區域B中的布線電極8的布線電阻低于中心區域A中的布線電極8的布線電阻。而且，中心區域A中的布線電極8的厚度與外圍區域B中的布線電極8的厚度的比優選為1:1. 2至1:2。布線電極8的厚度可以從元件的中心向元件的邊緣(向短邊)連續地或逐步地增加。接著，將解釋本發明的第二實施方式的第二修改例。在第二修改例中，通過使用與第二實施方式相同的電極圖案來設置布線電極8，并且布線電極8的材料在區域中變化。因此，將參照圖7A至圖7B解釋第二修改例。在第二修改例中，組成中心區域A中的布線電極8的材料的電阻率與組成外圍區域B中的布線電極8的材料的電阻率的比例被設置為I. 2:1至2:1。例如，Al (電阻率2. 5X I(T6Qcm)被用作中心區域A中的布線電極8的主要材料，而Au (電阻率2. 05X I(T6Qcm)或Cu (電阻率1. 55X IO^6Qcm)被用作外圍區域B中的布線電極8的主要材料。此外，Al或Au可以用作中心區域A中的布線電極8的主要材料，而Cu可以用作外圍區域B中的布線電極8的主要材料。而且，除了逐個地采用，上述第一修改例和第二修改例可以同時應用于第二實施·方式。而且，第二實施方式的上述第一修改例和第二修改例這二者或其中任意一個可以應用于第一實施方式。圖9A是根據本發明的第三實施方式的LED陣列300的示意性平面圖，圖9B是組成LED陣列300的LED元件301a和301b的示意性平面圖。根據第三實施方式的LED陣列300與根據第一實施方式的LED陣列100和根據第二實施方式的LED陣列200的不同之處僅在于布線電極8的電極圖案，其它組件和制造方法是相同的。因此，將解釋根據第三實施方式的布線電極8的電極圖案，省略對其它組件的解釋。在該第三實施方式中，類似于第二實施方式，外圍區域B中的布線電極8的發光面的覆蓋率被設計為高于中心區域A中的布線電極8的發光面的覆蓋率，以增加外圍區域B中的由布線電極8注入的注入電流的密度。然而，與第一實施方式的不同之處在于，通過增加布線電極8的寬度而不是增加布線電極8的密度來增加覆蓋率。如圖9A和圖9B所示，電極的寬度從中心區域A至外圍區域B連續地增加，以使得外圍區域B中的布線電極8 (8c和8d)的寬度比中心區域A中的布線電極8 (8a和8b)的寬度寬(例如，8a ( 8b〈8c ( 8d)，使得外圍區域B中的由布線電極8c和8d注入的注入電流的密度變得高于中心區域A。中心區域A中的電極的寬度與外圍區域B中的電極的寬度的比例優選為1:1.2至1:2。此外，優選地，形成面積比例 蓋率)小于器件結構層2的表面的20%的布線電極8，以便不阻止提取在器件結構層2中產生的光。布線電極8的寬度可以從元件的中心C向元件的邊緣(向短邊)連續地或逐步地增加。根據第三實施方式，類似于第二實施方式，通過使得在外圍區域B中的由布線電極8注入的注入電流的密度高于中心區域A中的由布線電極8注入的注入電流的密度，可以增加外圍區域B中的亮度，并且可以減小不均勻亮度分布。此外，盡管在該第三實施方式中相鄰布線電極8的水平中心的節距被設計為在整個元件上相同，但是通過采用第二實施方式至第三實施方式，相鄰布線電極8的水平中心的節距可以被設計為從中心區域A向外圍區域B連續地或逐步地減小。而且，第二實施方式的第一修改例和第二修改例這二者或其中任意一個可以應用于第三實施方式。而且，第二實施方式的第一修改例和第二修改例這二者或其中任意一個還可以應用于第二實施方式與第三實施方式的組合。如上所述，本發明的實施方式利用這種電極圖案，其中，寬布線電極11被設置為沿著各個LED元件11的長邊并平行于該長邊，以使電流在該長邊的方向上擴散，并且窄布線電極8被設置為平行于短邊，以向發光部2注入電流。因此，可以通過減小布線電極8的長度來降低布線電極8的布線電阻，并且可以明顯減小各個LED元件101的不均勻亮度分布。此外，布線電極(第一電極層)被設置在相鄰LED元件中的不同長邊上。因此，相鄰元件的垂直亮度分布上下倒置，所以可以減小LED陣列的不均勻亮度分布。而且，布線電極11被設置為沿著各個LED元件101的長邊，LED元件101之間的間隔g可以變窄，由此可以限制LED元件101之間的間隔中以及該間隔周圍的區域中的亮度的減小。·而且，可以通過利用兩個LED陣列100組成頭燈500來減小投影像中的不均勻亮度，其中，該兩個LED陣列100的電極圖案(亮度分布)上下倒置(鏡像)且其投影像被投射到投影面107的同一位置以彼此交疊。此外，根據本發明的第二實施方式和第三實施方式，通過使得外圍區域B中的布線電極8的覆蓋率高于中心區域A中的布線電極8的覆蓋率，來使得外圍區域B中的由布線電極8注入的注入電流的密度比中心區域A中的由布線電極8注入的注入電流的密度大；因此，可以增加外圍區域B中的亮度，并且可以減小不均勻亮度分布。此外，根據第二實施方式的第一修改例和第二修改例，通過使得外圍區域B中的布線電極8的布線電阻低于中心區域A中的布線電極8的布線電阻，來增加外圍區域B中的注入電流的密度；因此，可以增加外圍區域B中的亮度，并且可以減小不均勻亮度分布。而且，上述第一實施方式至第三實施方式以及修改例可以與其它實施方式和修改例任意組合。例如，通過組合第二實施方式與第三實施方式，布線電極的密度可以從元件的中心區域向元件的外圍區域增加，同時布線電極的寬度從元件的中心區域向元件的外圍區域增加。而且，所有這些第一實施方式至第三實施方式以及修改例可以同時組合。已經結合優選實施方式描述了本發明。本發明并不僅限于上述實施方式。明顯的是，本領域技術人員可以進行各種修改、改進、組合等。本申請基于2011年8月23日提交的日本專利申請2011-181449和2011年9月2日提交的日本專利申請2011-191646，通過引用將其全部內容并入本文。
權利要求
1.一種半導體發光陣列，其中，多個半導體發光元件被設置在第一方向較長的長方形基板上，并且所述多個半導體發光元件沿著所述第一方向排列，所述多個半導體發光元件中的每一個包括 電極層，其形成在所述基板上； 半導體發光層，其形成在所述電極層上，該半導體發光層沿所述第一方向延長并且包括電連接到所述電極層的P型半導體層、形成在所述P型半導體層上的有源層和形成在所述有源層上的n型半導體層； 第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個長邊形成并且平行于該長邊；以及 第二布線層，其從所述第一布線層向短邊的方向延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述n型半導體層， 其中，在相鄰發光元件中，所述第一布線層被設置在所述半導體發光層的不同長邊上。
2.根據權利要求I所述的半導體發光陣列，其中，一個半導體發光元件的所述第一布線層電連接到與所述一個半導體發光元件相鄰的另一個半導體發光元件的所述電極層，并且所述多個半導體發光元件串聯連接。
3.根據權利要求I所述的半導體發光陣列，其中，由在所述半導體發光層的靠近所述相鄰發光元件的邊緣周圍形成的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量大于由在所述半導體發光層的中心周圍形成的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量。
4.一種半導體發光陣列，其中，多個半導體發光元件被設置在基板上，所述多個半導體發光元件中的每一個包括 電極層，其形成在所述基板上； 半導體發光層，其形成在所述電極層上，該半導體發光層沿第一方向延長并且包括電連接到所述電極層的P型半導體層、形成在所述P型半導體層上的有源層和形成在所述有源層上的n型半導體層； 第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個邊形成并且平行于該邊；以及 第二布線層，其從所述第一布線層向所述半導體發光層延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述n型半導體層， 其中，由形成在所述半導體發光層的靠近相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量大于由形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量。
5.根據權利要求4所述的半導體發光陣列，其中，形成在所述半導體發光層的靠近所述相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層之間的間隔比形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層之間的間隔窄。
6.根據權利要求4所述的半導體發光陣列，其中，形成在所述半導體發光層的靠近所述相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層的寬度比形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層的寬度寬。
7.根據權利要求4所述的半導體發光陣列，其中，形成在所述半導體發光層的靠近所述相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層的厚度比形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層的厚度厚。
8.根據權利要求4所述的半導體發光陣列，其中，形成在所述半導體發光層的靠近所述相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層的電阻率比形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層的電阻率低。
9.根據權利要求4所述的半導體發光陣列,其中，一個半導體發光兀件的所述第一布線層電連接到與所述一個半導體發光元件相鄰的另一個半導體發光元件的所述電極層，并且所述多個半導體發光元件串聯連接。
10.一種車輛用燈具,該車輛用燈具包括 至少兩個半導體發光陣列，各個半導體發光陣列包括被設置在第一方向較長的長方形基板上的多個半導體發光元件，并且所述多個半導體發光元件沿著所述第一方向排列，所述多個半導體發光元件中的每一個包括電極層，其形成在所述基板上；半導體發光層，其 形成在所述電極層上，該半導體發光層沿所述第一方向延長并且包括電連接到所述電極層的P型半導體層、形成在所述P型半導體層上的有源層和形成在所述有源層上的n型半導體層；第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個長邊形成并且平行于該長邊；以及第二布線層，其從所述第一布線層向短邊的方向延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述n型半導體層，其中，在相鄰發光元件中，所述第一布線層被設置在所述半導體發光層的不同長邊上；以及 光學系統，其在投影面上彼此交疊地投射所述至少兩個半導體發光陣列的投影像， 其中，所述至少兩個半導體發光陣列被設置為使得一個半導體發光陣列的投影像的亮度分布是另一個半導體發光陣列的投影像的亮度分布的鏡像。
11.一種車輛用燈具,該車輛用燈具包括 至少兩個半導體發光陣列，各個半導體發光陣列包括被設置在基板上的多個半導體發光元件，所述多個半導體發光元件中的每一個包括電極層，其形成在所述基板上；半導體發光層，其形成在所述電極層上，該半導體發光層沿第一方向延長并且包括電連接到所述電極層的P型半導體層、形成在所述P型半導體層上的有源層和形成在所述有源層上的n型半導體層；第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個邊形成并且平行于該邊；以及第二布線層，其從所述第一布線層向所述半導體發光層延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述n型半導體層，其中，由形成在所述半導體發光層的靠近相鄰發光元件的邊緣周圍的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量大于由形成在所述半導體發光層的中心周圍的所述第二布線層向所述半導體發光層注入的注入電流的量；以及 光學系統，其在投影面上彼此交疊地投射所述至少兩個半導體發光陣列的投影像， 其中，所述至少兩個半導體發光陣列被設置為使得一個半導體發光陣列的所述投影像的亮度分布是另一個半導體發光陣列的所述投影像的亮度分布的鏡像。
全文摘要
能夠減小不均勻亮度分布的LED陣列。一種半導體發光陣列包括被設置在第一方向較長的長方形基板上并且沿著第一方向排列的多個半導體發光元件。各個半導體發光元件包括電極層，其形成在基板上；半導體發光層，其形成在所述電極層上，該半導體發光層沿所述第一方向延長并且包括p型半導體層、有源層和n型半導體層；第一布線層，其沿著所述半導體發光層的一個長邊形成并且平行于該長邊；以及第二布線層，其從所述第一布線層向短邊的方向延伸并且電連接到所述半導體發光層的表面上的所述n型半導體層。在相鄰發光元件中，所述第一布線層被設置在所述半導體發光層的不同長邊上。
文檔編號F21Y101/02GK102956785SQ201210303478
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者宮地護, 齋藤龍舞 申請人:斯坦雷電氣株式會社