专利名称：能够减小不均匀亮度分布的led阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体发光元件阵列以及使用这些半导体发光元件阵列的车辆用灯具。
背景技术：
对于在车辆头灯、照明设备等中使用的发光二极管(LED)元件而言，需要高功率。如果简单地放大元件的尺寸，则驱动电流变得太大，且变得难以使电流在元件中均匀地流·动。因此，为了获得高功率LED，多个LED元件串联设置以形成LED阵列(例如，参照日本特开专利公报 No. 2001-156331)。在车俩头灯等的应用中，需要长方形(oblong)LED阵列。然而，LED元件的数量增加并不是优选的，因为元件之间的非发光区域的比例增加。因而LED阵列中的各个LED元件的形状变成长方形。图IOA是示出常规LED阵列600的示意性平面图，图IOB是图IOA所示的LED阵列600的简化横截面图。一般而言，常规LED阵列600具有设置且串联连接在绝缘支撑基板上的4个氮化物半导体发光元件。在GaN基白光LED元件的情况下，在蓝宝石基板上形成LED结构，粘附支撑基板，分离蓝宝石基板，并形成电极。各个LED元件601具有由η型GaN层621、有源层622和ρ型GaN层623组成的GaN基发光部602、形成在发光部602的背面上的ρ电极612、设置在发光部602的右短边上且以预定间隔平行于该短边的布线电极(第一布线层)611以及设置在发光部602的表面上平行于发光部602的长边并利用布线电极611连接η型GaN层621的布线电极(第二布线层)608。水平(沿LED元件601的纵向)相邻的LED元件601通过将一个(左边的)LED元件601的布线电极611形成在相邻(右边的)LED元件601的ρ电极612上，以利用右边元件的P型GaN层623连接左边元件的η型GaN层621。此外，图IOA中的发光部602的阴影线指示亮度分布，其中，阴影线的密度增加指示亮度增加。当布线电极611被设置为平行于LED元件601的短边且η型GaN层621上的布线电极608被设置为平行于LED元件601的长边时，例如，宽度约为10 μ m的布线电极608的长度变长且其布线电阻变大。因此，注入电流从右电源侧向左侧减小且产生不均匀的亮度分布。此外，因为宽度约为40 μ m的布线电极611被设置在LED元件601之间，所以LED元件601之间的间隔变宽且亮度减小；因此，在元件的中心与外围区域之间产生不均匀的亮度分布。如果利用由上述常规LED元件601组成的LED阵列600制造头灯等，则在投影像中产生不均匀亮度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够减小不均匀亮度分布的半导体发光元件阵列。
本发明的另一目的是提供一种能够减小投影像中的不均匀亮度的车辆用灯具。根据本发明的一个方面，提供了一种半导体发光阵列，其中，多个半导体发光元件被设置在第一方向较长的长方形基板上，并且所述多个半导体发光元件沿着所述第一方向排列，所述多个半导体发光元件中的每一个包括电极层，其形成在所述基板上；半导体发光层，其形成在所述电极层上，沿所述第一方向延长并且包括电连接到所述电极层的P型半导体层、形成在所述P型半导体层上的有源层和形成在所述有源层上的η型半导体层；第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个长边形成并且平行于该长边；以及第二布线层，其从所述第一布线层向短边的 方向延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述η型半导体层，其中，在相邻发光元件中，所述第一布线层被设置在所述半导体发光层的不同长边上。根据本发明的另一方面，提供了一种半导体发光阵列，其中，多个半导体发光元件被设置在基板上，所述多个半导体发光元件中的每一个包括电极层，其形成在所述基板上；半导体发光层，其形成在所述电极层上，沿第一方向延长并且包括电连接到所述电极层的P型半导体层、形成在所述P型半导体层上的有源层和形成在所述有源层上的η型半导体层；第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个边形成并且平行于该边；以及第二布线层，其从所述第一布线层向所述半导体发光层延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述η型半导体层，其中，由形成在所述半导体发光层的靠近相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量大于由形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量。根据本发明的另一方面，提供了一种车辆用灯具，该车辆用灯具包括上述半导体发光阵列中的至少两个；以及光学系统，其在投影面上彼此交叠地投射所述至少两个半导体发光阵列的投影像，其中，所述至少两个半导体发光阵列被设置为使得一个半导体发光阵列的投影像的亮度分布是另一半导体发光阵列的投影像的亮度分布的镜像。根据本发明，提供了一种能够减小不均匀亮度分布的半导体发光元件阵列。此外，根据本发明，提供了一种能够减小投影像中的不均匀亮度的车辆用灯具。
图IA至图ID是根据本发明的第一实施方式的LED阵列100和LED元件101的示意性平面图、电路图和横截面图。图2Α和图2Β是示出装配有根据本发明的实施方式的LED阵列100的车辆用灯具(头灯)50的结构的图示。图3Α至图3F是用于解释根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的一种制造方法的示意性横截面图。图4Α至图4D是用于解释根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的一种制造方法的示意性横截面图。图5是用于解释根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的另一制造方法的示意性横截面图。图6是示出根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的亮度分布的曲线图。图7Α和图7Β是根据本发明的第二实施方式的LED阵列200和LED元件201的示意性平面图。图8是根据本发明的第二实施方式的第一修改例的LED元件401的示意性横截面图。图9A和图9B是根据本发明的第三实施方式的LED阵列300和LED元件301的示
意性平面图。图IOA和图IOB是根据现有技术的LED阵列600的示意性平面图和简化横截面图。
具体实施例方式图IA是根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的示意性平面图，图IB是LED阵列100的电路图。图IC是组成LED阵列100的LED元件IOla和IOlb的示意性平面图。图ID是沿图IA的线a-b截取的LED阵列100的简化横截面图。此外，图IA中的发光部2的阴影线指示亮度分布，其中，阴影线的密度增加指示亮度增加。·根据本发明的第一实施方式的LED阵列100是串联连接且沿附图中的W方向排列在支撑基板30上的4个氮化物半导体发光元件(LED元件)101 (IOla和IOlb)的阵列，该支撑基板30在W方向上较长且其上形成有绝缘层7。多个LED元件101中的每一个是在W方向上较长的长方形并且包括GaN基发光部(器件结构层)2，其包括η型GaN层21、有源层22和ρ型GaN层23 ；ρ电极12，其形成在发光部2的背面上并从发光部2的顶部长边和底部长边中的一个暴露(或突出);布线电极(第一布线层)11，其平行于长边设置在距离发光部2的与暴露ρ电极12的一个边相对的另一长边预定间隔的位置处；以及布线电极(第二布线层)8，其平行于发光部2的短边设置在发光部2的表面上，并连接η型GaN层21和布线电极11。各个LED元件101串联电连接到与其左边和右边相邻的LED元件101。LED元件IOla的布线电极11在左边电连接到LED元件IOlb的ρ电极12，LED元件IOla的ρ电极12在右边电连接到LED元件IOlb的布线电极11。端部处的LED元件IOla的ρ电极以及端部处的LED元件IOlb的布线电极11分别电连接到电源焊盘13。关于LED元件101a，因为电源侧的布线电极11平行于发光部2的上长边设置在该上长边上，并且布线电极8平行于发光部2的短边从布线电极11向η型GaN层21延伸，所以注入电流从附图的顶部到底部逐渐减小。因此，LED元件IOla具有上边亮且下边暗的亮度分布。然而，因为通过平行于发光部2的短边设置布线电极8，各个布线电极8的长度变得比图10所示的现有技术中的长度短，所以可以减小注入电流的降低和亮度分布的不均匀性。也就是说，在LED元件IOla的发光面上形成具有靠近布线电极11的峰值(最大亮度点)的亮度分布，并且其中，随着在附图中从布线电极11进一步向下(到方向H)，亮度逐渐降低。尽管在LED元件IOlb的发光面上形成了与LED元件IOla相似的亮度分布，但是沿LED元件IOlb的下长边形成布线电极11。因此,与LED元件IOla的发光面相反,LED元件IOlb的发光面具有靠近下长边的峰值(最大亮度点)的亮度分布，并且其中，随着在附图中向下移动，亮度逐渐降低。此外，除了诸如P电极12、布线电极11和布线电极8的位置的电极图案，LED元件IOla与LED元件IOlb基本具有相同的结构。LED元件IOlb的电极图案与LED元件IOla的电极图案上下倒置。对于在车俩头灯或照明系统中使用的LED元件而言，需要高功率。如果简单地增大元件的尺寸，则驱动电压增加且变得难以使电流均匀地流动。因此，在第一实施方式中，排列多个LED元件101以形成LED阵列100。优选地，串联连接这些LED元件101，以使得在所有LED元件101中流动相同的电流。此外，在将LED阵列用在车俩头灯中的情况下，需要照明附近的地面，因此优选的是，使得LED阵列100的形状是在水平方向(附图中的方向W)上较长的长方形。LED阵列100的尺寸例如宽度为5mm或更大并且高度为Imm或更小。在排列4个LED元件101的情况下，有效的是使用各自是水平方向上较长并且垂直方向上较短(方向W上较长并且方向H上较短)的长方形的LED元件。此外，当宽度约为10 μ m的窄布线电极608平行于长边设置在水平长方形LED元 件101的发光面上时(如图10所示)，窄布线电极608 (例如，宽度为ΙΟμ )的布线电阻与半导体层(发光部)的电阻的比变大，半导体层602中的电流分布的不均匀性变大，所以亮度分布变得相当地不均匀。因而，根据该实施方式，采用如图IA和图IC所示的电极结构(电极图案)，其中，宽度为20μηι至200μηι (优选地约为40 μ m)的宽布线电极(第一布线层)11被设置为平行于各个LED元件101的长边，并且窄布线电极(第二布线电极)8被设置为平行于短边，以通过减小电极的长度来减小电流分布的不均匀性。利用该电极图案，通过缩短布线电极8的长度来减小布线电阻，并且可以显著减小各个LED元件101中的亮度分布的不均匀性。尽管可以通过采用根据本实施方式的电极图案来显著减小由于LED元件101之间的间隔周围的亮度的降低导致的各个LED元件101中的亮度分布和LED阵列100中的亮度分布的不均匀性，但是如果简单地排列多个LED元件101以形成阵列，则在使用LED阵列100的头灯等的投影像中仍然发现亮度分布的不均匀性。为了进一步减小亮度分布的不均匀性，根据第一实施方式，如图IA所示，相邻LED元件101的亮度分布被交替地改变，例如，如附图所示被交替地上下倒置。也就是说，沿LED阵列100的长边交替地设置LED元件IOla和LED元件101b。各个LED元件IOla具有沿发光部2的一个长边(图IA和图IC中的下长边)设置的布线电极(第一布线层)11和从该一个长边延伸到另一长边附近的布线电极(第二布线层)8，而各个LED元件IOlb具有沿发光部2的另一长边(图IA和图IC中的上长边)设置的布线电极(第一布线层)11和从该另一长边延伸到该一个长边附近的布线电极(第二布线层)8。通过如上所述交替地设置LED元件IOla和101b，相邻LED元件IOla和IOlb具有上下倒置的亮度分布，以整体上减小LED阵列100中的不均匀亮度分布。此外，因为布线电极11沿LED元件101的长边设置，与布线电极11沿短边设置的现有技术相比，LED元件之间的间隔g可以较窄，例如约为30μπι。因此，可以进一步限制LED元件101之间的间隔附近的区域中的亮度降低。图2Α和图2Β是示出装配有根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的车辆用灯具(头灯)50的结构。可以取代根据第一实施方式的LED阵列100，使用根据稍后描述的第二实施方式和第三实施方式以及修改例的LED阵列200至400。图2Α示出装配有至少两个LED阵列100和至少两个投影透镜105 (其各自与各个LED阵列100对应)的投影光学系统51的示例。投影透镜105被设置为使得LED阵列100的光源图像106具有在面对车辆前方的虚拟垂直屏幕(投影面)107上彼此交叠的镜像电极图案。当一个LED阵列100具有LED元件101b、IOla(如图IA所示，IOlb和IOla按照该顺序水平地排列)并且另一 LED阵列100是如图IA所示的图像的镜像(B卩，另一 LED阵列100具有LED元件IOlaUOlb且IOla和IOlb按照该顺序水平地排列)时，亮度分布从顶部到底部逐渐变暗的LED元件IOla的投影像与亮度分布从顶部到底部逐渐变亮的LED元件IOlb的投影像在投影面107上彼此交叠。因此，可以减小不均匀亮度。此外，如图2B所示，投影光 学系统51可以装配有多反射器(反射面)103，以与多个LED阵列100共享一个投影透镜。图2B所示的头灯50由光源102和投影光学系统51组成，该光源102由电极图案水平镜像的至少两个LED阵列和荧光层(波长转变层)IOOa组成，该投影光学系统51由作为被分割成多个小反射区域的多反射器的反射面103、遮光物104和投影透镜105组成。如图2B所示，光源102被设置为使得其投影方向(发光面)向上。反射面103是第一焦点设置在光源102附近并且第二焦点设置在遮光物104的上边缘附近的类球体反射面，并且该类球体反射面被设置为覆盖光源102的侧面和前面，使得来自光源102的光照射到反射面103。如图2B所示，反射面103将光源102的多个LED阵列100的光源图像106投影到车辆前方，并被设计为将电极图案水平镜像的两个LED阵列100的光源图像106投影到面对车辆前方的虚拟垂直屏幕(投影面)107上的相同位置，以使图像交叠。遮光物104是用于遮蔽来自反射面103的反射光的一部分以形成适于头灯的截止线的遮光部。遮光物104被设置在投影透镜105与光源102之间，其上边缘靠近投影透镜105的焦点。投影透镜105被设置在车辆前方并将来自反射面103的反射光照射到投影面107上。如上所述，通过利用电极图案(亮度分布)水平镜像的两个LED阵列100并且通过设计头灯50以使得其投影像在投影面107上交叠，可以进一步减小不均匀亮度分布。下面参照图3和图4描述用于制造根据本发明的第一实施方式的LED阵列100的方法。图3和图4是沿图I中的线a-b截取的氮化物半导体发光元件(LED元件)IOla的示意性横截面图。尽管图3和图4中仅描述了一个LED元件101，但是实际上，在同一基板上交替地设置了至少4个LED元件IOla和101b。此外,下面描述的方法仅是示例，LED阵列100的制造方法不限于此。而且，可以通过相似的工艺来制造根据稍后描述的第二实施方式和第三实施方式以及修改例的LED阵列200-400。首先，如图3A所示，制备由蓝宝石制成的透明基板1，并且利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术形成由氮化物半导体组成的器件结构层(GaN基发光部)2。例如，在将蓝宝石基板I设置到MOCVD设备中之后，执行热清洗。此后，生长出GaN缓冲层20，并且在其上顺序地生长出掺杂有Si等且厚度约为5 μ m的η型GaN层21、包括InGaN量子阱层的多量子阱发光层(有源层)22、掺杂有Mg等且厚度约为O. 5 μ m的ρ型GaN层23，以形成GaN基发光部2。为解释方便起见，修改了图3和图4中的横截面图所示的组件的尺寸。透明基板I是单晶基板，其具有能够实现GaN的外延生长的晶格常数，并且选自对于波长为362nm(GaN的吸收边缘波长)的光透明的材料，以通过稍后的激光剥离工艺去除基板。作为透明基板1，可以使用尖晶石、SiC, ZnO等来代替蓝宝石。接着，如图3B所示，厚度为200nm的Ag层通过电子束蒸发技术形成在器件结构层2的表面(P型GaN层23的表面)上并通过光刻技术进行构图以形成ρ电极层(第一电极层)3。此后，利用溅射技术形成具有与P电极层3相同的厚度、由SiO2制成的蚀刻终止层4。蚀刻终止层4在图4Β所示的稍后描述的蚀刻工艺中充当蚀刻终止器。然后，利用溅射技术在包括ρ电极层3和蚀刻终止层4的区域中形成厚度为300nm、由TiW制成的扩散阻挡层5。扩散阻挡层5防止ρ电极层3的材料的扩散,并且当P电极层3包括Ag时，Ti、W、Pt、Pd、Mo、Ru、Ir及其合金可以用于形成扩散阻挡层5。持续地，由SiO2制成的绝缘层7a通过溅射技术等形成在扩散阻挡层5上，且其上利用电子束蒸发技术形成有厚度为200nm、由Au制成的第一接合层6。
接着，如图3C所示，通过使用抗蚀剂掩膜和氯气的干法蚀刻技术将器件结构层2分割成多个长方形元件。分割的器件结构层2的侧面是倾斜的，并且分割的器件结构层2处于水平横截面的面积从底部向顶部减小的形状。接着，如图3D所示，制备由Si制成的支撑基板10，并且其上利用电阻热蒸发形成厚度为Ιμπκ由AuSn (Sn:20wt%)制成的第二接合层9。支撑基板10优选地由具有接近蓝宝石或GaN的热膨胀系数和高导热性的材料制成。例如，Si、A1N、Mo、W、CuW等可以用于支撑基板10。用于第一接合层6和第二接合层9的材料可以选自能够实现熔融接合的金属(诸如包括 Au-Sn、Au-In、Pd_In、Cu_In、Cu-Sn> Ag-Sn> Ag_In、Ni-Sn 等的金属)以及能够实现扩散接合的包括Au的金属。接着，如图3E所示，第一接合层6和第二接合层9通过彼此接触、在3Mpa的压力下加热到300摄氏度10分钟然后冷却到室温，来熔融接合。此后，如图3F所示，通过经由从背面将UV准分子激光器的光照射到蓝宝石基板I进行加热来分解缓冲层20，以通过激光剥离技术执行蓝宝石基板I的剥离工艺。可以通过诸如蚀刻等其它工艺执行基板I的剥离或去除。接着，如图4A所示，形成暴露器件结构层2的边缘的光致抗蚀剂PR。然后，通过使用氯气的干法蚀刻技术，蚀刻从光致抗蚀剂PR暴露的器件结构层2的边缘，直到暴露蚀刻终止层4为止。因而，如图4B所示，器件结构层2的侧壁是倾斜的，所以器件结构层2的形状变成横截面从支撑基板10向上减小的锥形形状。接着，如图4C所示，通过溅射技术等在通过上述工艺制造的元件的整个上表面上形成由SiO2制成的保护膜(绝缘膜)7b，然后利用缓冲氟化氢蚀刻形成在器件结构层2上的保护膜7b的一部分，以暴露通过透明基板I的剥离暴露的器件结构层2的表面(η型GaN层21的表面)的一部分。接着，如图4D所示，厚度为IOnm的Ti层、厚度为300nm的Al层和厚度为2 μ m的Au层利用电子束蒸发技术按照该顺序依次形成，并且通过剥离技术进行构图，以同时形成在靠近器件结构层2的长边的位置处平行于该长边、宽度为例如约40 μ m的布线电极(第一布线层)11以及平行于短边并电连接到布线电极11、宽度为例如约10 μ m的布线电极(第二布线电极)8。布线电极11的宽度优选为20μπι至200μπι。此外，布线电极8的宽度优选为3μπι至20μπι。此外，布线电极11的宽度优选地比布线电极8的宽度宽。布线电极8的布线图案、宽度、厚度和材料被选择为使得元件外围的注入电流的量大于兀件中心的注入电流的量。在第一实施方式中，布线电极8被形成为平行于LED兀件101的短边并垂直于LED元件101的长边；然而，如果布线电极8不平行于长边，则这些布线电极8不必形成为平行于短边。相邻元件的布线电极11被形成为靠近不同的长边。布线电极8电连接到通过上述工艺暴露的、器件结构层2的表面(η型GaN层21的表面)的一部分。连接到η侧(η型GaN层21)的布线电极8被形成在η型GaN层21的表面上，使得这些布线电极8的平面形状是如图IA所示的布线电极11是基且布线电极8是齿的梳状，以便不降低亮度。布线电极11优选地设置在器件结构层2的区域外部，以便不阻止从器件结构层2的光提取。然而，如果布线电极11被设置得离器件结构层2太远，则布线电极8中的布线电阻变高。因此，优选地，将布线电极11与器件结构层2的长边之间的间隔设置在50μπι以内。布线电极11连接到相邻元件的P电极层3，以形成其中多个元件串联连接的发光阵 列100。在从一个基板制造多个LED阵列100的情况下,元件分离通过在划线(scribe)之后的压制(brake)来执行。此外，器件结构层2可以被处理为如图5所示仅具有从外部向底部延伸的一个长侧壁。在这种情况下，在图4A所示的光致抗蚀剂形成工艺中形成仅暴露器件结构层的一个长边的光致抗蚀剂，并且器件结构层2的暴露的一个长边通过图4B所示的蚀刻工艺中的使用氯气的干法蚀刻技术进行蚀刻以从外部向底部延伸。此外，在经蚀刻的长边的倾斜表面上形成布线电极8。而且，相邻LED元件101具有在不同的长边上从外部向底部延伸的倾斜表面。图6是示出根据第一实施方式的LED阵列100的水平亮度分布的曲线图。纵轴表示亮度，横轴表示LED阵列100上的水平位置(沿方向W)。针对根据第一实施方式的LED阵列100，布线电极8被设计为使得由布线电极8注入的注入电流的密度在发光部2的发光面上的水平方向上均匀。也就是说，布线电极8的发光面的覆盖率(布线电极8的形成密度或宽度)和电阻(布线电极8的厚度或材料)在整个发光面上是相同的。在利用多个元件形成LED阵列的情况下，相邻LED元件101之间的间隔是非发光区域，该区域周围亮度降低，如图6所示，总体而言，在LED阵列100中产生不均匀的亮度分布。此外，各个LED元件101中的发光部2的发光面具有这种不均匀亮度分布水平中心具有最高亮度，并且亮度向外围(靠近元件之间的间隔)降低。可以认为，半导体结构层2中的光的扩散与这种不均匀分布有关。当布线电极8的电极图案、宽度、厚度和材料全部均匀地形成在整个元件上时，LED元件101的边缘处的亮度变成中心的亮度的1/2至1/1. 2。为了使得这些亮度分布均匀，根据本发明的第二实施方式和第三实施方式以及修改例，在各个LED元件中，元件的水平中心周围的区域A (此后称为中心区域A)中的布线电极8的发光面的覆盖率(布线电极8的形成密度或宽度)和电阻(布线电极8的厚度或材料)与元件之间的间隔周围的区域B (此后称为外围区域B)中不同，从而通过使得外围区域B中的注入电流的密度高于中心区域A中的注入电流的密度以使得外围区域B中的亮度高于第一实施方式中的情形，来减小不均匀的亮度分布。例如，外围区域B中的注入电流的量被设计为比中心区域A中的注入电流的量大I. 2至2倍，以补偿外围区域B中的亮度的降低。在制造根据稍后描述的本发明的第二实施方式和第三实施方式以及修改例的LED阵列的情况下，布线电极8的布线图案、宽度、厚度和材料被选择为使得在图4D所示的工艺中，外围区域B中的注入电流的量大于中心区域A中的注入电流的量。例如，根据第二实施方式，使得外围区域B中的电极节距Pb比中心区域A中的电极节距Pa窄，以增加外围区域B中的布线电极8的密度，进而外围区域B中的由布线电极8注入的注入电流的密度变得高于中心区域A中的由布线电极8注入的注入电流的密度。图7A是根据本发明的第二实施方式的LED阵列200的示意性平面图，图7B是组成LED阵列200的LED元件201a和201b的示意性平面图。根据第二实施方式的LED阵列200与根据第一实施方式的LED阵列100的不同之处仅在于布线电极8的电极图案,其它组件和制造方法相同。因此，将解释根据第二实施方式的布线电极8的电极图案，并省略对其 它组件的解释。在第二实施方式中，如图7A和图7B所示，电极节距从中心区域A中的电极节距Pa连续地变窄为外围区域B中的电极节距Pb，从而使得外围区域B中的布线电极8的密度高，进而外围区域B中的由布线电极8注入的注入电流的密度变得高于中心区域A中的由布线电极8注入的注入电流的密度。此外，电极节距可以从中心区域A中的电极节距Pa逐步地变窄为外围区域B中的电极节距Pb。也就是说，根据第二实施方式，外围区域B中的布线电极8的发光面的覆盖率被设计为高于中心区域A。而且，中心区域A中的节距Pa与外围区域B中的节距Pb的比例优选为I. 2:1至2:1。此外，优选地形成面积比例(覆盖率)小于器件结构层2的表面的20%的布线电极8，以便不阻止提取在器件结构层2中产生的光。如上所述，通过使得外围区域B中的由布线电极8注入的注入电流的密度高于中心区域A，可以增加外围区域B中的亮度，并且可以减小不均匀亮度分布。图8是根据本发明的第二实施方式的第一修改例的LED阵列401的示意性横截面图。根据第一修改例的LED阵列400与根据第二实施方式的LED阵列200的不同之处在于布线电极8的厚度在区域中变化，因为其它组件及其制造方法是相同的，所以将省略其解释。平面图中的电极图案与第二实施方式中相同，所以除了图8之外，将参照图7A和图7B解释该修改例。在该第一修改例中，除了第二实施方式的特征，通过使得外围区域B中的布线电极8的布线电阻低于中心区域A中的布线电极8的布线电阻来增加外围区域B中的注入电流的密度。如图8所示，设计为布线电极8的厚度从中心区域A至外围区域B连续地增加。也就是说，使得外围区域B中的布线电极8的厚度比中心区域A中的布线电极8的厚度更宽，以使得外围区域B中的布线电极8的布线电阻低于中心区域A中的布线电极8的布线电阻。而且，中心区域A中的布线电极8的厚度与外围区域B中的布线电极8的厚度的比优选为1:1. 2至1:2。布线电极8的厚度可以从元件的中心向元件的边缘(向短边)连续地或逐步地增加。接着，将解释本发明的第二实施方式的第二修改例。在第二修改例中，通过使用与第二实施方式相同的电极图案来设置布线电极8，并且布线电极8的材料在区域中变化。因此，将参照图7A至图7B解释第二修改例。在第二修改例中，组成中心区域A中的布线电极8的材料的电阻率与组成外围区域B中的布线电极8的材料的电阻率的比例被设置为I. 2:1至2:1。例如，Al (电阻率2. 5X I(T6Qcm)被用作中心区域A中的布线电极8的主要材料，而Au (电阻率2. 05X I(T6Qcm)或Cu (电阻率1. 55X IO^6Qcm)被用作外围区域B中的布线电极8的主要材料。此外，Al或Au可以用作中心区域A中的布线电极8的主要材料，而Cu可以用作外围区域B中的布线电极8的主要材料。而且，除了逐个地采用，上述第一修改例和第二修改例可以同时应用于第二实施·方式。而且，第二实施方式的上述第一修改例和第二修改例这二者或其中任意一个可以应用于第一实施方式。图9A是根据本发明的第三实施方式的LED阵列300的示意性平面图，图9B是组成LED阵列300的LED元件301a和301b的示意性平面图。根据第三实施方式的LED阵列300与根据第一实施方式的LED阵列100和根据第二实施方式的LED阵列200的不同之处仅在于布线电极8的电极图案，其它组件和制造方法是相同的。因此，将解释根据第三实施方式的布线电极8的电极图案，省略对其它组件的解释。在该第三实施方式中，类似于第二实施方式，外围区域B中的布线电极8的发光面的覆盖率被设计为高于中心区域A中的布线电极8的发光面的覆盖率，以增加外围区域B中的由布线电极8注入的注入电流的密度。然而，与第一实施方式的不同之处在于，通过增加布线电极8的宽度而不是增加布线电极8的密度来增加覆盖率。如图9A和图9B所示，电极的宽度从中心区域A至外围区域B连续地增加，以使得外围区域B中的布线电极8 (8c和8d)的宽度比中心区域A中的布线电极8 (8a和8b)的宽度宽(例如，8a ( 8b〈8c ( 8d)，使得外围区域B中的由布线电极8c和8d注入的注入电流的密度变得高于中心区域A。中心区域A中的电极的宽度与外围区域B中的电极的宽度的比例优选为1:1.2至1:2。此外，优选地，形成面积比例 盖率)小于器件结构层2的表面的20%的布线电极8，以便不阻止提取在器件结构层2中产生的光。布线电极8的宽度可以从元件的中心C向元件的边缘(向短边)连续地或逐步地增加。根据第三实施方式，类似于第二实施方式，通过使得在外围区域B中的由布线电极8注入的注入电流的密度高于中心区域A中的由布线电极8注入的注入电流的密度，可以增加外围区域B中的亮度，并且可以减小不均匀亮度分布。此外，尽管在该第三实施方式中相邻布线电极8的水平中心的节距被设计为在整个元件上相同，但是通过采用第二实施方式至第三实施方式，相邻布线电极8的水平中心的节距可以被设计为从中心区域A向外围区域B连续地或逐步地减小。而且，第二实施方式的第一修改例和第二修改例这二者或其中任意一个可以应用于第三实施方式。而且，第二实施方式的第一修改例和第二修改例这二者或其中任意一个还可以应用于第二实施方式与第三实施方式的组合。如上所述，本发明的实施方式利用这种电极图案，其中，宽布线电极11被设置为沿着各个LED元件11的长边并平行于该长边，以使电流在该长边的方向上扩散，并且窄布线电极8被设置为平行于短边，以向发光部2注入电流。因此，可以通过减小布线电极8的长度来降低布线电极8的布线电阻，并且可以明显减小各个LED元件101的不均匀亮度分布。此外，布线电极(第一电极层)被设置在相邻LED元件中的不同长边上。因此，相邻元件的垂直亮度分布上下倒置，所以可以减小LED阵列的不均匀亮度分布。而且，布线电极11被设置为沿着各个LED元件101的长边，LED元件101之间的间隔g可以变窄，由此可以限制LED元件101之间的间隔中以及该间隔周围的区域中的亮度的减小。·而且，可以通过利用两个LED阵列100组成头灯500来减小投影像中的不均匀亮度，其中，该两个LED阵列100的电极图案(亮度分布)上下倒置(镜像)且其投影像被投射到投影面107的同一位置以彼此交叠。此外，根据本发明的第二实施方式和第三实施方式，通过使得外围区域B中的布线电极8的覆盖率高于中心区域A中的布线电极8的覆盖率，来使得外围区域B中的由布线电极8注入的注入电流的密度比中心区域A中的由布线电极8注入的注入电流的密度大；因此，可以增加外围区域B中的亮度，并且可以减小不均匀亮度分布。此外，根据第二实施方式的第一修改例和第二修改例，通过使得外围区域B中的布线电极8的布线电阻低于中心区域A中的布线电极8的布线电阻，来增加外围区域B中的注入电流的密度；因此，可以增加外围区域B中的亮度，并且可以减小不均匀亮度分布。而且，上述第一实施方式至第三实施方式以及修改例可以与其它实施方式和修改例任意组合。例如，通过组合第二实施方式与第三实施方式，布线电极的密度可以从元件的中心区域向元件的外围区域增加，同时布线电极的宽度从元件的中心区域向元件的外围区域增加。而且，所有这些第一实施方式至第三实施方式以及修改例可以同时组合。已经结合优选实施方式描述了本发明。本发明并不仅限于上述实施方式。明显的是，本领域技术人员可以进行各种修改、改进、组合等。本申请基于2011年8月23日提交的日本专利申请2011-181449和2011年9月2日提交的日本专利申请2011-191646，通过引用将其全部内容并入本文。
权利要求
1.一种半导体发光阵列，其中，多个半导体发光元件被设置在第一方向较长的长方形基板上，并且所述多个半导体发光元件沿着所述第一方向排列，所述多个半导体发光元件中的每一个包括 电极层，其形成在所述基板上； 半导体发光层，其形成在所述电极层上，该半导体发光层沿所述第一方向延长并且包括电连接到所述电极层的P型半导体层、形成在所述P型半导体层上的有源层和形成在所述有源层上的n型半导体层； 第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个长边形成并且平行于该长边；以及 第二布线层，其从所述第一布线层向短边的方向延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述n型半导体层， 其中，在相邻发光元件中，所述第一布线层被设置在所述半导体发光层的不同长边上。
2.根据权利要求I所述的半导体发光阵列，其中，一个半导体发光元件的所述第一布线层电连接到与所述一个半导体发光元件相邻的另一个半导体发光元件的所述电极层，并且所述多个半导体发光元件串联连接。
3.根据权利要求I所述的半导体发光阵列，其中，由在所述半导体发光层的靠近所述相邻发光元件的边缘周围形成的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量大于由在所述半导体发光层的中心周围形成的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量。
4.一种半导体发光阵列，其中，多个半导体发光元件被设置在基板上，所述多个半导体发光元件中的每一个包括 电极层，其形成在所述基板上； 半导体发光层，其形成在所述电极层上，该半导体发光层沿第一方向延长并且包括电连接到所述电极层的P型半导体层、形成在所述P型半导体层上的有源层和形成在所述有源层上的n型半导体层； 第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个边形成并且平行于该边；以及 第二布线层，其从所述第一布线层向所述半导体发光层延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述n型半导体层， 其中，由形成在所述半导体发光层的靠近相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量大于由形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量。
5.根据权利要求4所述的半导体发光阵列，其中，形成在所述半导体发光层的靠近所述相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层之间的间隔比形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层之间的间隔窄。
6.根据权利要求4所述的半导体发光阵列，其中，形成在所述半导体发光层的靠近所述相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层的宽度比形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层的宽度宽。
7.根据权利要求4所述的半导体发光阵列，其中，形成在所述半导体发光层的靠近所述相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层的厚度比形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层的厚度厚。
8.根据权利要求4所述的半导体发光阵列，其中，形成在所述半导体发光层的靠近所述相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层的电阻率比形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层的电阻率低。
9.根据权利要求4所述的半导体发光阵列,其中，一个半导体发光兀件的所述第一布线层电连接到与所述一个半导体发光元件相邻的另一个半导体发光元件的所述电极层，并且所述多个半导体发光元件串联连接。
10.一种车辆用灯具,该车辆用灯具包括 至少两个半导体发光阵列，各个半导体发光阵列包括被设置在第一方向较长的长方形基板上的多个半导体发光元件，并且所述多个半导体发光元件沿着所述第一方向排列，所述多个半导体发光元件中的每一个包括电极层，其形成在所述基板上；半导体发光层，其 形成在所述电极层上，该半导体发光层沿所述第一方向延长并且包括电连接到所述电极层的P型半导体层、形成在所述P型半导体层上的有源层和形成在所述有源层上的n型半导体层；第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个长边形成并且平行于该长边；以及第二布线层，其从所述第一布线层向短边的方向延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述n型半导体层，其中，在相邻发光元件中，所述第一布线层被设置在所述半导体发光层的不同长边上；以及 光学系统，其在投影面上彼此交叠地投射所述至少两个半导体发光阵列的投影像， 其中，所述至少两个半导体发光阵列被设置为使得一个半导体发光阵列的投影像的亮度分布是另一个半导体发光阵列的投影像的亮度分布的镜像。
11.一种车辆用灯具,该车辆用灯具包括 至少两个半导体发光阵列，各个半导体发光阵列包括被设置在基板上的多个半导体发光元件，所述多个半导体发光元件中的每一个包括电极层，其形成在所述基板上；半导体发光层，其形成在所述电极层上，该半导体发光层沿第一方向延长并且包括电连接到所述电极层的P型半导体层、形成在所述P型半导体层上的有源层和形成在所述有源层上的n型半导体层；第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个边形成并且平行于该边；以及第二布线层，其从所述第一布线层向所述半导体发光层延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述n型半导体层，其中，由形成在所述半导体发光层的靠近相邻发光元件的边缘周围的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量大于由形成在所述半导体发光层的中心周围的所述第二布线层向所述半导体发光层注入的注入电流的量；以及 光学系统，其在投影面上彼此交叠地投射所述至少两个半导体发光阵列的投影像， 其中，所述至少两个半导体发光阵列被设置为使得一个半导体发光阵列的所述投影像的亮度分布是另一个半导体发光阵列的所述投影像的亮度分布的镜像。
全文摘要
能够减小不均匀亮度分布的LED阵列。一种半导体发光阵列包括被设置在第一方向较长的长方形基板上并且沿着第一方向排列的多个半导体发光元件。各个半导体发光元件包括电极层，其形成在基板上；半导体发光层，其形成在所述电极层上，该半导体发光层沿所述第一方向延长并且包括p型半导体层、有源层和n型半导体层；第一布线层，其沿着所述半导体发光层的一个长边形成并且平行于该长边；以及第二布线层，其从所述第一布线层向短边的方向延伸并且电连接到所述半导体发光层的表面上的所述n型半导体层。在相邻发光元件中，所述第一布线层被设置在所述半导体发光层的不同长边上。
文档编号F21Y101/02GK102956785SQ201210303478
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者宫地护, 斋藤龙舞 申请人:斯坦雷电气株式会社