(57)【要約】      （修正有）【課題】観察者に違和感を与えることなく、照明視野の配光パターンを変化させる発光ダイオード装置。【解決手段】支持基板と、支持基板上に配置された複数の発光ダイオードセグメントを含む発光ダイオードアレイと、発光ダイオードアレイに対する駆動回路と、駆動回路の制御回路と、を含み、複数の発光ダイオードセグメントの各々は、連続した半導体積層２０を用いて構成され、異なる位置で独立に電流を注入できる、複数の給電構造を有し、駆動回路は、複数の給電構造に独立に電流を供給でき、制御回路は、所望の配光分布に基づいて、発光ダイオードセグメントの複数の給電構造に供給する電流を制御する。【選択図】図１−２
2016207725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に配置された複数の発光ダイオードセグメントを含む発光ダイオードアレイと、
前記発光ダイオードアレイに対する駆動回路と、
前記駆動回路の制御回路と、
を含み、
前記複数の発光ダイオードセグメントの各々は、連続した半導体積層を用いて構成され、異なる位置で独立に電流を注入できる、複数の給電構造を有し、
前記駆動回路は、前記複数の給電構造に独立に電流を供給でき、
前記制御回路は、所望の配光分布に基づいて、前記発光ダイオードセグメントの複数の給電構造に供給する電流を制御する、
発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記複数の給電部の各々は、アノード側配線、カソード側配線を有する請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
各給電部のアノード側配線、カソード側配線が、それぞれ独立である請求項２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
各給電部のアノード側配線、カソード側配線の少なくとも一方がそれぞれ独立である請求項２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記複数の発光ダイオードセグメントの各々が複数本のアノード側配線と複数本のカソード側配線を有し、アノード側配線とカソード側配線との組み合わせによって１つの給電部が特定される請求項２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項６】
前記複数の発光ダイオードセグメント各々に、縦横２つづつの４区画が設定され、各区画に前記給電構造が接続された請求項５に記載の発光ダイオード装置。
【請求項７】
前記駆動回路が、時分割スイッチング回路を含む請求項６に記載の発光ダイオード装置。
【請求項８】
前記時分割スイッチング回路が、２つ以上の時分割スイッチング回路部を含む請求項７に記載の発光ダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置に関し、特に平面状発光領域内に配置された多数の発光ダイオードセグメントを含むアレイ状発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用前照灯において、前方の状況、即ち対向車や前走車等の有無及びその位置に応じて配光形状をリアルタイムで制御する技術（ＡＤＢ：Adaptive Driving Beam等と呼ばれる）が注目されている。
【０００３】
この技術によれば、例えば走行用の配光形状すなわちハイビームでの走行中に、対向車を検出した場合に、前照灯に照射される領域の内、当該対向車の領域のみに向う光をリアルタイムで低減することが可能となる。ドライバに対しては常にハイビームに近い視界を与え、その一方で対向車に対しては眩惑光（グレア）を与えることを防止できる。
また、ハンドルの舵角に合わせて進行方向の配光を調整して、進行方向の配光強度を向上する前照灯システム（ＡＦＳ：Adaptive Front-lighting System 等と呼ばれる）が一般化されつつある。
【０００４】
このような配光可変型の前照灯システムは、例えば複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）セグメントをアレイ状に並置したアレイ状発光ダイオード装置を作成し、各発光ダイオードの導通／非導通（オン／オフ）をリアルタイムで制御することによって実現することができる。
【０００５】
マトリクス状に配置され、独立に点灯制御可能な複数のＬＥＤセグメントのアレイと、該ＬＥＤセグメントのアレイから放出された光の光路上に配置された投影レンズとを備え、該ＬＥＤセグメントのアレイの点灯パターンを制御することにより、前方に所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００６】
図８Ａは、放熱機構を有する支持基板２１１上に、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）２１２をマトリクス配置し、前方に投影レンズ２１０を配した車両用前照灯の要部を側方から見た図である。
【０００７】
図８Ｂは、複数のＬＥＤ２１２をマトリクス配置した状態を正面から見た図である。このようにマトリクス配置した複数のＬＥＤ（以下、「マトリクスＬＥＤ」と称する。）からなる光源を車両前方に向け、その前方に投影レンズを配置した光学系は、ＬＥＤの輝度分布を前方に投射する。
【０００８】
図８Ｃは、前照灯システムの概略構成を示すブロック図である。前照灯システム２００は、左右それぞれの車両用前照灯１００、配光制御ユニット１０２、前方監視ユニット１０４等を備えている。車両用前照灯１００は、マトリクスＬＥＤからなる光源と、投影レンズと、それらを収容する灯体とを有する。
【０００９】
車載カメラ１０８、レーダ１１０、車速センサ１１２などの各種センサが接続されている前方監視ユニット１０４は、センサから取得した撮像データを画像処理し、前方車両（対向車や先行車）やその他の路上光輝物体、そして区画線（レーンマーク）を検出し、それらの属性や位置など配光制御に必要なデータを算出し、算出されたデータは車内ＬＡＮなどを介して配光制御ユニット１０２や各種車載機器に発信される。
【００１０】
車速センサ１１２、舵角センサ１１４、ＧＰＳナビゲーション１１６、前照灯スイッチ１１８などが接続されている配光制御ユニット１０２は、前方監視ユニット１０４から送出されてくる路上光輝物体の属性（対向車、先行車、反射器、道路照明）、その位置（前方、側方）と車速に基づいて、その走行場面に対応した配光パターンを決定する。
【００１１】
本発明者らは、例えばサファイアの成長基板上に、ｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型ＧａＮ層を積層したデバイス構造層をエピタキシャル成長し、ｐ型ＧａＮ層上に開口を有するｐ側反射電極を形成し、開口内のｐ型ＧａＮ層、活性層をエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出し、ｎ型ＧａＮ層上にｎ側電極を形成し、配線を有する支持基板上にｐ側電極、ｎ側電極を接着し、成長基板をレーザリフトオフなどで除去してｎ型ＧａＮ層を光出射面とする構造のＬＥＤを白色変換させて検証している。ＧａＮ層を他の窒化物半導体（例えば、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））層で置換してもよい（例えば特許文献２）。この構成においては、ｎ側電極、ｐ側電極が同一面上に形成されて配線基板に接続しやすく、電極が存在しない出射面から出力光を照射できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１３−５４８４９号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２０５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
車両用前照灯等においてＡＤＢやＡＦＳを行う場合、各発光セグメントはオン／オフのみの制御となっている。動作の際、各セグメントは急峻に点消灯する。視野内のセグメント対応領域が急峻に点消灯すると、運転者は違和感（視野がパラパラ変化する感覚）を感じてしまう。
【００１４】
観察者に違和感を与えることなく、照明視野の配光パターンを変化させることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、前照灯を構成する複数のセグメントに対して、１セグメント内にそれぞれ独立に電流を注入できる複数の給電部を設け、電流注入する部分を選択できるようにする構造を考案した。１セグメント内の半導体層は連続し、キャリアを輸送できる。例えば１セグメント内に４つの領域を設定して夫々給電部を設け、任意の給電部に電流を供給する。即ち、
支持基板と、
前記支持基板上に配置された複数の発光ダイオードセグメントを含む発光ダイオードアレイと、
前記発光ダイオードアレイに対する駆動回路と、
前記駆動回路の制御回路と、
を含み、
前記複数の発光ダイオードセグメントの各々は、連続した半導体積層を用いて構成され、異なる位置で独立に電流を注入できる、複数の給電構造を有し、
前記駆動回路は、前記複数の給電構造に独立に電流を供給でき、
前記制御回路は、所望の配光分布に基づいて、前記発光ダイオードセグメントの複数の給電構造に供給する電流を制御する、
発光ダイオード装置
を提供する。
【００１６】
電流を注入された給電部から離れるに従って、供給されるキャリアは減少し、輝度のグラデーションを形成する。電流注入する給電部を変化させることにより、グラデーションを移動でき、１セグメントの中でスムーズに点消灯ができ、運転者が感じる違和感（パラパラ感）を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１−１】、及び
【図１−２】図１Ａ，１Ｂは、発光ダイオードを構成できる半導体積層の断面図とその等価回路図、図１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、半導体積層に複数の領域を設定し、独立に電流を供給できる電極を形成した構造の断面図と２つの等価回路図、図１Ｆ，１Ｇは、第１構造例の発光ダイオードの１セグメント分の断面図及び平面構造図，図１Ｈ，１Ｉは、第２構造例の発光ダイオードの１セグメント分の断面図及び平面構造図である。
【図２−１】、
【図２−２】、及び
【図２−３】図２Ａ，２Ｂは、成長基板上に半導体積層を成長し、その上面上に開口部を有するｐ側電極を形成した構造の断面図及び平面図、図２Ｃは、開口部のｐ型半導体層、活性層を貫通する孔をエッチングする様子を示す断面図、図２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ、２Ｇは、カソード電極を共通とし、独立した４つのアノード電極を設けた１セグメント分の構造の断面図及び平面構造図、および支持基板を結合し、出射側表面に微細構造を設けた構造の断面図（図２Ｆは、図２ＥのＩＩＦ−ＩＩＦ線に沿う断面図、図２Ｇは、図２ＥのＩＩＧ−ＩＩＧ線に沿う断面図）である。
【図３】図３Ａ、３Ｂは、発光ダイオードアレイの駆動回路の等価回路図、および時分割制御信号のタイミングチャートである。
【図４】図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、４セグメントをグラデーション制御する動作例を示す平面図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｈは、複数セグメントを斜め方向にグラデーション制御する動作例を示す平面図である。
【図６】図６Ａ，６Ｂは、時分割スイッチング回路を２つ及び３つ用いる駆動回路の等価回路である。
【図７】図７Ａ，７Ｂは、セグメント配置の変形例を示す平面図及び等価回路図、図７Ｃはセグメント形状の変形例を示す平面図、図７Ｄは３本のカソード側配線、３本のアノード側配線を用いる構成を示す概略図である。
【図８】図８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、従来技術による、車両用前照灯の要部側面図、発光ダイオードアレイの平面図、及び車両用前照灯システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０    成長基板、    ２０    半導体積層、    ２２    ｎ型半導体層、    ２３    活性層、    ２４    ｐ型半導体層、    ３０    ｐ側電極、    ４０    ｎ側電極、    ３２、４２    接着層、    ６２    下側配線    ６４    上側配線    ７２    支持基板、    ＬＥＤ    発光ダイオード、    ＯＰ    開口部。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１Ａは、ｎ型半導体層２２、活性層２３、ｐ型半導体層２４を含み、発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成できる、半導体積層２０を示す。各半導体層２２，２３，２４は図中横方向に連続している。この構成から複数の発光ダイオードを作成する場合は、通常半導体積層２０を複数の部分に分割する。すると、独立な複数の発光ダイオード構造となる。
【００２０】
図１Ｂは、図１Ａの半導体積層２０の１つの等価回路を示す。図１Ａに示す構成を左右２つの領域に分けて考えると、それぞれを発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２と考えることができる。各半導体層２２，２３，２４は連続しているので、横方向抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で接続されていると考えられる。なお、活性層２３の横方向抵抗Ｒ２は、ｎ型半導体層２２の横方向抵抗Ｒ１，ｐ型半導体層２４の横方向抵抗Ｒ３と較べるとかなり大きいので、以下省略する。
【００２１】
図１Ｃは、左側領域、右側領域に、それぞれ、ｐ型半導体層２４、活性層２３を貫通し、ｎ型半導体層２２を露出する開口部を設け、ｐ型半導体層２４の上にｐ側電極３０−１，３０−２、ｎ型半導体層２２の上にｎ側電極４０−１，４０−２を形成した構造を示す。半導体積層２０の下面側にｐ側電極３０、ｎ側電極４０が配置され、上側に配置されたｎ型半導体層２２は電極で覆われない構造である。
【００２２】
図１Ｄは、図１Ｃの構造の１つの等価回路図である。左右の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２にｐ側電極３０−１，３０−２、ｎ側電極４０−１，４０−２が接続されている。２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２のｎ型半導体層２２、ｐ型半導体層２４は、横方向抵抗Ｒ１，Ｒ３で接続される。
【００２３】
電極対（３０−１，４０−１）が主に左側の発光ダイオードＬＥＤ１に電流を供給し、電極対（３０−２，４０−２）が主に右側の発光ダイオードＬＥＤ２に電流を供給すると共に、横方向抵抗Ｒ１，Ｒ３を介して、左側の電極対（３０−１，４０−１）から右側の発光ダイオードＬＥＤ２へ、右側の電極対（３０−２，４０−２）から左側の発光ダイオードＬＥＤ１へも若干の電流が供給される。
【００２４】
電極対３０−１，４０−１及び電極対３０−２，４０−２が、それぞれ独立に電流を供給できる給電部を構成する。但し、半導体層は連続し、横方向抵抗で接続されているので、左側の電極対３０−１，４０−１に電圧を印加すると、左側の発光ダイオードＬＥＤ１が発光するのみでなく、右側の発光ダイオードＬＥＤ２の左端から右側の領域に次第に減少するグラデーションを有する輝度分布の発光が生じる。右側の電極対３０−２，４０−２に電圧を印加する時も、右側の発光ダイオードＬＥＤ２が発光するのみでなく、左側の発光ダイオードＬＥＤ２の右端から左側に次第に減少するグラデーションを有する輝度分布の発光が生じる。
【００２５】
図１Ｄにおいては、各領域に独立したｐ側（アノード）電極３０、ｎ側（カソード）電極４０を形成した。アノード電極、カソード電極の一方は独立電極としなくても、独立した給電部を構成できる。
【００２６】
図１Ｅは、２つの発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２に共通のアノード電極３０、別個のカソード電極４０−１，４０−２を接続した場合の等価回路図である。図１Ｃの構成において、ｐ側電極３０−１，３０−２を連続したｐ側電極３０とした場合等に対応する。ｐ側電極３０が連続するので、ｐ型半導体層２４の横方向抵抗Ｒ３はｐ側電極３０の横方向抵抗と比較すれば極めて大きくなり、無視できる。
【００２７】
以上、連続した半導体積層に２つの領域を設定する場合を例にとって説明した。複数の領域の数は２に限らない。以下、連続した半導体積層に４つの領域を設定する場合を例にとって説明する。
【００２８】
図１Ｆ，１Ｇは、第１構造例の発光ダイオードの１セグメント分の断面図及び平面構造図である。図１Ｆに示すように、ｎ型ＧａＮ層２２、活性層２３、ｐ型ＧａＮ層２４が積層され、半導体積層２０を構成している。活性層２３は、例えばＧａＮバリア層とＩｎＧａＮウェル層との交互積層から構成される多重量子井戸構造を含む。
【００２９】
図１Ｇに示すように、半導体積層２０は４つの区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を有する。隣接する区画間でも半導体層は連続している。図１Ｆに戻って、ｐ型ＧａＮ層の表面には、反射電極として機能し、各区画に開口部を有するｐ側電極３０が形成され、開口部内のｐ型ＧａＮ層２４、活性層２３はエッチングされて、ｎ型ＧａＮ層２２が露出している。露出したｎ型ＧａＮ層２２上にｎ側電極４０が形成されている。ｐ側電極３０は、全区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４で連続していても、各区画毎に分離されていてもよい。図１Ｆの場合は、各区画に分離させている。ｎ側電極４０は各区画に接続される。
【００３０】
図１Ｇに示すように、１セグメント内の４つの区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４それぞれの電極３０，４０に、独立に電流を注入できる給電部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が接続される。４つの給電部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４それぞれが、アノード配線、カソード配線を有している。言い換えれば、４つの区画を切り離してもそれぞれが発光ダイオードとして機能できる構成を有している。４つの区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４すべてに電流を注入すると、セグメントのほぼ全面が発光する。
【００３１】
いずれか１つの区画の給電部、例えば区画ＡＲ１に対応する給電部Ｐ１のみから電流を注入すると、区画ＡＲ１の主要部は同様に発光し、連続する区画ＡＲ２，ＡＲ３、ＡＲ４の隣接領域においても光が伝播することで発光が生じる。区画ＡＲ１主要部から離れるに従って輝度が低下して、輝度のグラデーションが生じる。即ち、区画ＡＲ１の周辺部から外側に向って、輝度が低下するグラデーション領域が発生する。
【００３２】
なお、光の伝播は全区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４でｐ側電極３０が連続していても分離されていても生じるが、連続して形成されている場合には、更にＡＲ１のｎ側電極４０からＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４のｐ側電極３０に向かってもキャリアが供給される。この場合でも、区画ＡＲ１主要部から離れるに従ってキャリア密度が減少するため、輝度が低下し、グラデーションを生じさせることになる。
【００３３】
図１Ｈ，１Ｉは、第２構造例の発光ダイオードの１セグメント分の断面図及び平面構造図である。１セグメントが４つの区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を有する点は第１構造例と同様である。各区画にアノード側給電部ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ４が接続され、区画ＡＲ１，ＡＲ２にカソード側給電部ＰＣ１が接続され、区画ＡＲ３，ＡＲ４にカソード側給電部ＰＣ２が接続される。
【００３４】
給電部はアノードからカソードに電流を供給するが、アノード、カソードの両方とも独立でなくても独立して電流を供給できる給電部を構成できる。４つのアノード側給電部が独立であれば、独立した４つの給電部を構成できる。
【００３５】
半導体積層２０が、図１Ｈに示すようにｎ型ＧａＮ層２２、活性層２３、ｐ型ＧａＮ層２４を含み、図１Ｉに示すように４つの区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を有する。４つの区画に接続されるアノード側給電部ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ４はｐ側電極のみに接続されている。カソード側給電部ＰＣ１は区画ＡＲ１，ＡＲ２のｎ側電極に接続され、カソード側給電部ＰＣ２は区画ＡＲ３，ＡＲ４のｎ側電極に接続される。アノード側給電部ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ４が独立であるので、４つの区画に独立に電流を注入できる給電部を構成できる。
【００３６】
カソード側給電部が２つの区画ＡＲ１，ＡＲ２に共通なＰＣ１と、２つの区画ＡＲ３，ＡＲ４に共通なＰＣ２で構成される場合を説明したが、４つの区画ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４に共通なカソード側給電部ＰＣとしてもよい。また、ｎ側電極４０は、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４の区分ごとに分離されていてもよいし、ＰＣ１，ＰＣ２の区分ごとに分離されていてもよい。また、図１Ｈのｎ側配線４１に示すように、ｎ側電極４０を全て同一配線層に接続してもよい。
【００３７】
なお、カソード側給電部ＰＣ１とＰＣ２とが独立の場合、アノード側給電部を（Ａ１−Ａ３），（Ａ２−Ａ４）の２つとしてもよい。２つのアノード側給電部、２つのカソード側給電部によって、時分割駆動などにより、独立して電流を供給できる４つの給電部を構成できる。
【００３８】
図２Ａ〜２Ｆは、１セグメントが４つの区画を有し、支持基板上の２本のアノード側配線、２本のカソード側配線に接続される構成の製造工程を示す。半導体積層上では、カソード電極を共通とし、独立した４つのアノード電極を設ける。
【００３９】
図２Ａを参照して、サファイアなどの成長基板１０の上に、ｎ型ＧａＮ層２２、活性層２３、ｐ型ＧａＮ層２４が積層され、半導体積層２０を形成する。ｐ型ＧａＮ層２４の上に４つの領域に分かれたｐ型電極３０を形成する。
【００４０】
図２Ｂは、ｐ型ＧａＮ層２４の上に形成した４つのｐ側電極３０−１，３０−２，３０−３，３０−４のパターンを示す平面図である。半導体積層が４つの区画に分けられる。なお、全区画に共通の１つのｐ側電極３０としてもよい。反射電極として機能するｐ側電極の面積を増加することは光取り出し効率の向上に有利である。ｎ側電極を形成するため、ｐ側電極３０を通って複数の開口部ＯＰが形成されている。ｐ側電極３０のパターニングはリフトオフや、レジストマスクを用いたエッチングで行える。
【００４１】
図２Ｃに示すように、エッチングマスクなどを用いて、開口部ＯＰ内のｐ型ＧａＮ層２４表面から、ｐ型ＧａＮ層２４、活性層２３を貫通し、ｎ型ＧａＮ層２２を露出する開口部をエッチングする。
【００４２】
図２Ｄに示すように、ｐ側電極３０、露出した半導体表面を覆って、酸化シリコン等の絶縁膜３６を形成し、開口部の底面の絶縁膜３６をエッチングしてｎ型ＧａＮ層２２を露出する。開口部内に露出したｎ型ＧａＮ層の上にｎ側電極４０を形成する。ｐ側電極３０を露出する開口部を絶縁膜３６に形成する。ｎ側電極４０上にｎ側接着層４２、各コーナー部分のｐ側電極３０上にｐ側接着層３２を形成する。４つのｐ側接着層を形成して、４つの給電部に接続する。
【００４３】
図２Ｅは、接着層３２，４２の平面図を示す。１セグメント内に共通のｎ側接着層４２，４コーナー部分に４つのｐ側接着層３２−１，３２−２，３２−３，３２−４が形成されている。接着層のパターニングは、例えばリフトオフで行う。半導体構造を支持基板上に固定し、成長基板を除去して、露出するｎ型ＧａＮ層２２表面にマイクロコーンなどの微細構造を形成する。
【００４４】
図２Ｆは、図２ＥのＩＩＦ−ＩＩＦ線に沿う断面図である。図２Ｆに示すように、表面に酸化シリコン等の絶縁層６１を形成したＳｉ基板等の支持基板７１の上に、例えば紙面垂直方向に延在する２本の下側配線６２を形成し、酸化シリコン等の絶縁層６３で覆う。１セグメント当たり２本の下側配線６２が形成される。絶縁層６３に接続孔を形成し、電気的に分離された２種類の上側配線６４ｐ、６４ｎを形成する。２つの配線６４ｐは上面で半導体積層側の２つの接着層（３２−１，３２−２）又は（３２−３，３２−４）に接続され、下面で１本の下側配線６２に共通に接続される。２本の配線６４ｎは、配線６４ｐを回り込んで紙面横方向に延在する。
【００４５】
図２Ｇは、図２ＥのＩＩＧ−ＩＩＧ線に沿う断面図である。１セグメントで、２本の配線６４ｎが接着層４２と接続する。
【００４６】
図２Ｅを参照する。１セグメント当たり２本の配線６４ｎは接着層４２の上側領域、下側領域に接続され、横方向に延在する。２本の配線６４ｐは、それぞれ２つの接着層３２−１，３２−２及び３２−３，３２−４を接続する。半導体積層構造と支持基板構造との接着は熱圧着などで行う。上側に露出したｎ型ＧａＮ層２２表面をＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液等でウエット処理してマイクロコーン等の微細構造を形成する。
【００４７】
１セグメント当たり、２本のアノード側配線、２本のカソード側配線が設けられる。４つの区画を同時に、かつ任意のパターンで駆動することはできないが、時分割駆動等を行うことにより４つの区画を所望パターンで駆動する。
【００４８】
図３Ａ，３Ｂは、時分割スイッチング回路を用いた駆動例を示す。発光ダイオードアレイが、３×３＝９個のセグメントＳＥＧを含むとする。各セグメントＳＥＧが縦方向に延在する２本のアノード側配線Ａ、横方向に延在する２本のカソード側配線Ｃを有するとする。６本のカソード側配線Ｃ１〜Ｃ６が３行のセグメント行に接続され、６本のアノード側配線Ａ１〜Ａ６が３列のセグメント列に接続されている。  
【００４９】
図３Ｂは、時分割スイッチング回路５０の駆動信号波形を示すタイミングチャートである。時分割スイッチング回路５０は、６本のカソード側配線Ｃ１〜Ｃ６に順次駆動信号を供給する。駆動信号が負極性側に変化した期間に、アノード側配線にパターン信号が印加されると、対応区画が活性化して、発光が生じる。縦方向に６本のアノード側配線が配列され、所定のタイミングで、点灯パターンを実現するパターン信号が供給される。
【００５０】
図４Ａ〜４Ｄを参照して、上記構造の動作例を説明する。図４Ａは、ＡＤＢ素子の構成を示す平面図である。ＡＤＢ素子ＡＤＢでは、例えば横長の矩形領域内に、数十〜百数十のセグメントＳＥＧが行列状に配置されている。図示の簡略化の為、セグメント数は、４×１０で示している。破線を付した４セグメント領域４５を消灯する場合を説明する。従来技術によって４セグメントを同時に消灯すると違和感を与える。
【００５１】
図４Ｂに示すように、第１ステップとして４セグメント領域４５の中央に配置される４つの給電部の電流を切る。４セグメント領域４５の中央部が発光しなくなり、暗部に変化する。電流を供給されている周囲の領域は明状態を保ち、境界領域はグラデーション状態となる。
【００５２】
図４Ｃに示すように、第２ステップとして４セグメント領域４５の４つのコーナー部の給電部以外の給電部の電流供給を切る。最初に暗状態となった中央の領域を囲む８給電部に対応する領域が暗状態になる。コーナーの４給電部の領域は明状態を保ち、境界領域はグラデーション状態となる。
【００５３】
図４Ｄに示すように、第３ステップとして４セグメント領域４５の残りの４給電部に対する電流供給を切る。４セグメント領域が暗状態になる。このように、暗領域が中央から徐々に周囲に広がりさらに暗領域と明領域の境界はグラデーション状態となるので、配光領域の変化がスムーズに行え、観察者に与える違和感を減少できる。
【００５４】
図５Ａ〜５Ｈを参照して、９セグメント領域４７を斜め方向にオフしていく動作を説明する。図５Ａは、９セグメント領域全体が明状態である場合を示す。
【００５５】
図５Ｂに示すように、９セグメント領域４７の右上のセグメントの右上の給電部に対する電流供給を切る。対応する右上領域がグラデーション領域に囲まれた暗状態となる。
【００５６】
図５Ｃに示すように、９セグメント領域４７の右上のセグメントの左下以外の給電部、及び左側、下側に隣接するセグメントの右上の給電部に対する電流供給を切る。電流供給を切られた領域が、グラデーション領域に囲まれた暗状態となる。
【００５７】
図５Ｄに示すように、右上のセグメントの全給電部、左側、下側に隣接するセグメントの左下以外の給電部、及び中央、左上、右下のセグメントの右上の給電部に対する電流供給を切る。電流供給を切られた領域が、グラデーション領域に囲まれた暗状態となる。
【００５８】
図５Ｅ〜５Ｇに示すように、徐々に電流供給を切る給電部を左下方向に広げていく。図５Ｇでは、左下セグメントの左下給電部のみに電流が供給される。電流を供給されている左下の１給電部対応領域のみがグラデーション領域に囲まれた明状態となる。
【００５９】
図５Ｈに示すように、残る給電部の電流供給も切り、全給電部の電流供給を断ち、９セグメント領域全体を暗状態とする。このように、９セグメント領域を斜め下方向に暗状態を広げつつ、スイッチングすると、配光領域が滑らかに変化し、観察者に与える違和感を減少することができる。時分割スイッチング回路は１つのみを用いる場合に限らない。
【００６０】
図６Ａ，６Ｂは２つ以上の時分割スイッチング回路を用いる駆動回路を示す等価回路図である。３×３セグメントを制御する場合を例とする。図６Ａでは、２つの時分割スイッチング回路５０−１，５０−２で、それぞれ１．５行分のカソード配線を活性化する。２つの時分割スイッチング回路５０−１，５０−２を有効利用するように、アノード側配線も、Ａ１〜Ａ６と、Ａ７〜Ａ１２の２組に分ける。図６Ｂでは、セグメントの各列に１つ、計３つの時分割スイッチング回路５０−１，５０−２，５０−３を用いている。アノード側配線を列方向で連続とした場合を示しているが、各時分割スイッチング回路ごとに３組に分ければ、より高速動作に適する。
【００６１】
以上実施例に沿って説明したが、これらは本発明を制限するものではない。例えば、ＧａＮ系発光ダイオードの代わりに、ＺｎＯ系発光ダイオードを用いてもよく、白色化方式は特定の方式に限定されるものではない。また、他の白色発光する発光ダイオード、例えばＲＧＢを混ぜることで白を表現するものを用いてもよい。発光ダイオード（ＬＥＤ）を半導体レーザとしてもよい。半導体レーザもダイオードであるので、ＬＥＤはレーザを含む概念とする。
【００６２】
図７Ａ，７Ｂは、セグメント内に設定する領域を１方向（図では横方向）に並んだ４領域とする場合を示す。横方向のスイッチングのみを行う用途に適する。
【００６３】
図７Ａに示すように、各セグメントＳＥＧ内に、縦長の４つの区画ＡＲ１、ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を横方向に配列する。例えば図７Ｂに示すように、４つの区画が形成する４つの発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３，ＬＥＤ４のカソードを共通に接続し、アノードに独立して電流を供給できるアノード側給電部ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ４を接続する。
【００６４】
また、いずれの例でも区画を４つとしたが、区画の数はいくつであってもよい。
【００６５】
図７Ｃは、セグメントの形状を６角形とした場合を示す。たとえば、各セグメント当たり、６個、乃至３個の独立動作可能な給電部を接続する。平面を埋め尽くせるセグメントの形状としては他に３角形も可能である。
【００６６】
図７Ｄは、３本のカソード側配線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，３本のアノード側配線を設け、発光ダイオードセグメントの各給電部で、１つのカソード側配線、１つのアノード側配線を組み合わせる構成を示す概略図である。複数本のアノード側配線と複数本のカソード側配線を備え、アノード側配線とカソード側配線との組み合わせによって１つの給電部が特定される構成としてもよい。
【００６７】
その他種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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