JP2000004049A

JP2000004049A - 発光素子および発光装置並びに発光素子の製造方法

Info

Publication number: JP2000004049A
Application number: JP16836698A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nobori; 正治登; Hiroyuki Fujiwara; 博之藤原; Shigeki Ogura; 茂樹小椋; Masumi Koizumi; 真澄小泉; Yukio Nakamura; 幸夫中村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な分布屈折レンズを不要とし、かつＬＥ
Ｄとレンズとの位置調整を不要にする。【解決手段】発光面を有する発光素子１００におい
て、発光素子に設けられた凹部７０の内側面を発光面７
０ａとし、発光面に密着して設けられた、光の透過、屈
折、反射および回折のいずれか１つの作用または２つ以
上の組み合わせによる作用を行わせる光学レンズ６０を
具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学素子を具え
た発光素子、その製造方法およびこの発光素子を用いた
発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発光ダイオード（以下、ＬＥ
Ｄとも称する。）は、種々の光源として利用されてお
り、そのＬＥＤをアレイ化したＬＥＤアレイは、例えば
電子写真方式のプリンタ用光源などとして利用されてい
る。

【０００３】一般に、ＬＥＤおよびＬＥＤアレイは、Ｌ
ＥＤで発した光をレンズを用いて集光させるなど、レン
ズと組み合わせて利用されている。

【０００４】例えば、電子写真方式のプリンタ用光源
は、参考文献（「電子写真技術の基礎と応用」（電子写
真学会編コロナ社）第６３８〜６３９頁）に開示され
ている。

【０００５】この参考文献では、ＬＥＤ２００と収束性
ロッドレンズアレイ（ＳＬＡと称する。）あるいは光フ
ァイバアレイ２１０などと組み合わせて、ＬＥＤアレイ
からの光を感光体ドラム１１０上に結像させている（図
１３）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＥＤの場合、発光素子であるＬＥＤと、ＬＥＤから出
た光を結像させるためのレンズとは別々である。その結
果、ＬＥＤとレンズとの位置調整を容易かつ精度良く行
うことは困難であった。

【０００７】また、レンズとＬＥＤとは別々であるた
め、ＬＥＤ以外にレンズ用の空間が必要となる。その結
果、ＬＥＤとレンズとを組み合わせて使用するこの種の
発光素子や、発光素子を用いた発光装置は、小型化する
のが困難であった。さらにまた、収束性ロッドレンズア
レイ（ＳＬＡ）や光ファイバアレイなどの部品は高価で
ある。よって、ＬＥＤとレンズを組み合わせて使用する
発光素子や、これを用いた発光装置の低コスト化は困難
であった。

【０００８】そこで、ＬＥＤとレンズとの位置調整が要
らず、かつ高価な収束性ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）
等を不要とする発光素子、その製造方法およびこの発光
素子を用いた発光装置の出現が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の発光素子によれば、発光面を有する発光
素子において、発光素子に設けられた凹部の内側面を発
光面とし、発光面に密着して設けられた、光を透過、屈
折、反射および回折する作用のうち、少なくとも１つの
作用または２つ以上の作用を組み合わせた作用を行わせ
る光学素子を具えることを特徴とする。

【００１０】このように構成すれば、光学素子が発光面
に密着し、かつ凹部の中に光学素子を埋設することがで
きる。その結果、光学素子の占有空間を節約することが
できると共に、光学素子と発光面との焦点距離の調整も
不要になる。

【００１１】また、この発明の実施に当たり、凹部の内
側面を、凹面とするのが好ましい。このように凹部の内
側面を凹面にすれば、この凹部の内側面に密着する光学
素子の一面も凹面になるので、凹部からの光をこの光学
素子に入射させて透過、屈折、反射、回折等の所要の作
用を行わせることができる。

【００１２】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、凹部の内側面を、内球面の一部分とするのが良い。

【００１３】このように凹部の内側面を内球面の一部分
で構成すれば、この凹部に密着する光学素子は、曲率半
径がほぼ一様な内球面部分を有するので、発光面からの
光を収束させる場合に極めて有効である。

【００１４】また、この発明の実施に当たり、光学素子
は、凹部に対し非突出型のレンズであることを特徴とす
る。

【００１５】このようにレンズを凹部から突出しないよ
うに構成してあるので、光学素子が占有する空間を節約
することができる。

【００１６】また、この発明の実施に当たり、光学素子
は、凹部に、凹部からフレネル輪帯板が露出するように
設けられたフレネルレンズであるのが好適である。

【００１７】このように構成すれば、フレネルレンズを
集光用光学素子として用いることができる。従って、フ
レネルレンズは、レンズ厚が薄くても集光特性が良いの
で、薄いＬＥＤに適用した場合でも出射光を有効に集光
させることができる。

【００１８】また、この発明の実施に当たり、発光面を
有する発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称することもあ
る）と、ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路とを具えた発
光装置において、ＬＥＤに設けられた凹部の内側面を発
光面とし、発光面に密着して設けられた、光を透過、屈
折、反射および回折のいずれか１つの作用または２つ以
上の組み合わせによる作用を行わせる光学素子とを具え
ることが好ましい。

【００１９】このように凹部の内側面が発光面であり、
光学素子を発光面に密着して設けたので、光学素子が凹
部に埋設されて光学素子の占める空間を節約することが
できる。その結果、従来の発光装置と比べて小さな容積
で発光装置を作成することができる。また、従来のよう
な高価な収束性ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）や光ファ
イバアレイを用いることなく光学素子を安価に構成する
ことができる。また、光学素子とＬＥＤとの光軸合わせ
等の調整が不要となるため、信頼性の高い発光装置を容
易にかつ安価に、作成することができる。

【００２０】また、この発明の実施に当たり、凹部の内
側面が、凹面であるのが良い。

【００２１】このように凹部の内側面を凹面にすれば、
凹部の内側面に密着する光学素子の一面も凹面になるの
で、発光面からの光を有効に集光することができる。

【００２２】また、凹部の内側面を、内球面の一部分と
するのが好ましい。

【００２３】このように凹部の内側面を内球面の一部分
で構成すれば、この凹部に密着する光学素子の一面はほ
ぼ均一な曲率半径の内球面部分を有するので、発光面か
らの光をより正確に集光することができる。

【００２４】また、この発明の実施に当たり、光学素子
の上方に光を反射させるミラー面を形成するのが良い。

【００２５】このように光学素子の上方にミラー面を形
成したので、発光面から出射される光を任意の方向に反
射させることができる。その結果、発光装置の設計の自
由度を高めることができる。

【００２６】また、この発明の実施に当たり、ミラー面
は、ミラーブロックに形成されていて、ミラーブロック
は、ＬＥＤ駆動回路を含んでいて、およびミラーブロッ
クをＬＥＤの所定の位置に配置すると、ＬＥＤ駆動回路
の駆動端子とＬＥＤの接続端子とが駆動可能に接続され
るように構成されているのが好適である。

【００２７】このようにミラー面を具えたミラーブロッ
クにＬＥＤ駆動回路を含ませれば、ミラーブロックをＬ
ＥＤに配置すると同時にＬＥＤ駆動回路の電気的接続を
行うことができる。その結果、ＬＥＤ駆動回路をＬＥＤ
に接続する工程と、ミラー面を持つミラーブロックをＬ
ＥＤに接続する工程とが一回の工程で済み、従って、Ｌ
ＥＤの作成がより簡単となり作業性が向上する。

【００２８】また、この発明の実施に当たり、ミラー面
の面積が、凹部の開口面積よりも大きいのが良い。凹部
の開口面積とは、発光面を発光素子の上面に写影したと
きの面積が開口面積である。

【００２９】このようにミラー面の面積を大きくしてお
くことにより、ミラー面を具えたミラーブロックとＬＥ
Ｄを接続する際の合わせズレを吸収できる。その結果、
ミラーブロックとＬＥＤとの接続作業を容易かつ迅速に
行うことができる。

【００３０】また、この発明の実施に当たり、ミラー面
と、このミラー面および光学素子間の光軸とのなす角度
が、実質的に４５度であるのが好ましい。この光軸は、
通常は、発光素子の発光面側の上面に垂直になっている
ので、ミラー面はこの上面に対する垂線と実質的に４５
度の角度で傾向いている。

【００３１】このように構成すれば、発光面からの光
は、ほぼ光軸に沿って発射されるが、この光の出射方向
を９０度曲げることが可能な発光装置を作成することが
できる。

【００３２】また、この発明の実施に当たり、Ｎ型化合
物半導体基板の上面にＮ型化合物半導体層を形成する第
１工程と、Ｎ型化合物半導体層の上面に拡散防止膜を形
成する第２工程と、拡散防止膜に開口窓を形成する第３
工程と、開口窓を通して下地のＮ型化合物半導体層に穴
部を等方性エッチングで形成する第４工程と、開口窓を
通して穴部の内壁にＰ型化合物半導体層を設けて凹部を
形成する第５工程と、凹部の周縁から内側に突出する拡
散防止膜を除去する第６工程と、凹部のＰ型化合物半導
体層とオーミック接合するＰ型電極を形成する第７工程
と、凹部に光学素子を形成する第８工程と、を含むこと
を特徴とする。

【００３３】このような工程で製造すれば、この発明の
発光素子が確実に得られる。

【００３４】また、この発明の実施に当たり、常温で液
体の光学材料であり、かつ、発光素子の性能に悪影響を
与えない程度の温度で熱硬化する当該光学材料を凹部に
充填し、次いでこの光学材料をこの温度で加熱して熱硬
化させて光学素子を形成するのが良い。

【００３５】このような光学材料は、常温では液体なの
で凹部に充填し易く、また、この光学材料は、発光素子
に悪影響の出ない程度の加熱温度で熱硬化する。従っ
て、この光学材料を用いれば、発光素子の性能を損ねる
ことなく光学素子を形成することができる。このような
熱硬化性の光学材料として、好ましくは、ポリイミド樹
脂を用いるのが良い。

【００３６】また、この発明の実施に当たり、常温で液
体の光学材料であって、かつ、紫外線によって露光硬化
する当該光学材料を凹部に充填し、次いでこの光学材料
にこの紫外線を照射して露光硬化させて光学素子を形成
するのが好適である。

【００３７】このような光学材料は、常温では液体なの
で凹部に充填し易く、またこの光学材料はこれが硬化す
るために熱を加える必要がない。従って、この光学材料
を用いれば、発光素子の性能を安定に確保するように当
該光学素子を形成することができる。

【００３８】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、紫外線硬化性の光学材料を、感光性ポリイミド樹脂
とするのが良い。

【００３９】このような感光性ポリイミド樹脂は、常温
では液体なので、凹部に充填し易く、また、この樹脂
は、光学材料を硬化するために熱を加える必要がない。
従って、発光素子の性能を安定に確保できるように、容
易に光学素子を形成することができる。

【００４０】また、この発明の実施に当たり、等方性エ
ッチングは、ドライエッチングを用いて実施するのが好
適である。

【００４１】このようにドライエッチングを用いれば、
穴部の形状の設計自由度はウエットエッチングに比べて
高くなるので、等方性エッチングによる穴部とは異なる
所望の形状の穴部を得ることができる。

【００４２】また、この発明の実施に当たり、等方性エ
ッチングは、ウエットエッチングを用いて実施するのが
良い。

【００４３】このようにウエットエッチングによってＮ
型化合物半導体層に穴部を確実に等方性エッチングする
ことができる。

【００４４】また、この発明の実施に当たり、ウエット
エッチングで用いるエッチング液は、臭素とメチルアル
コールとの混合液であるのが好ましい。

【００４５】このようなエッチング液を用いれば、Ｎ型
化合物半導体層に穴部を形成することができる。

【００４６】また、この発明の実施に当たり、Ｎ型化合
物半導体基板はＮ型ＧａＡｓ基板であり、かつＮ型化合
物半導体層はＮ型ＧａＡｓＰ層であり、かつ拡散防止膜
はアルミナ膜あるいは窒化珪素膜あるいは酸化珪素膜で
あり、かつＰ型化合物半導体層はＰ型ＧａＡｓＰ層であ
り、かつＰ型電極の材料はアルミニウムであり、かつＮ
型化合物半導体層の裏面にＮ型電極を金（Ａｕ）系の合
金で形成するのが好適である。

【００４７】このように材料を選定すれば、レンズ一体
型ＬＥＤを具えた発光素子を確実に作成することができ
る。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明
する数値的条件は単なる例示にすぎないことを理解され
たい。

【００４９】＜第１の実施の形態＞以下、図１〜図４、
および図１３を参照して、この発明の発光素子の第１の
実施の形態の構成につき説明する。

【００５０】図１（Ａ）は、この発明の第１の実施の形
態の発光素子の上面を上方から見た図である。図１
（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿って切った断面の
切り口を示す図である。図２（Ａ）〜（Ｅ）は、この発
明の第１の実施の形態の発光素子の製造工程の前半部分
であって、製造開始から凹部形成までの主要工程段階で
得られた構造体をそれぞれ示す図である。図３（Ａ）〜
（Ｄ）は、この発明の第１の実施の形態の発光素子の製
造工程の後半部分であって、凹部形成から完成までの主
要工程段階で作られた構造体をそれぞれ示す図である。
図４は、この発明の第１の実施の形態の発光素子を用い
て光書込ヘッドを構成した例を示す図である。図１３
は、従来の発光素子を用いて光書込ヘッドを構成した例
を示す図である。

【００５１】図１において、この発明の第１の実施の形
態の発光素子１００は、発光素子１００に設けた発光面
の形状に特徴がある。この場合、発光素子１００に設け
られた凹部７０の内側面７０ａを発光面としている。そ
して、この発明では、この発光素子１００は、発光面７
０ａに密着して設けられた光学素子６０を具えている。
この光学素子６０は、光を透過、屈折、反射および回折
する作用のうちいずれか１つの作用を行うかまたは２以
上の組み合わせによる作用を行わせることができる。

【００５２】ここで発光素子とは、様々な種類の発光手
段を意味していて、光を発する素子であればどんな形態
のものでも良い。例えば、発光ダイオードやレーザーダ
イオード等が挙げられる。この実施の形態では、特に発
光ダイオードを例に挙げて説明する。

【００５３】ここで、説明する構成例では、この光学素
子６０を設計に応じた任意好適な屈折率を有するレンズ
とする。凹部７０の内側面は、例えば凹面（図９）、内
球面の一部分（図８）、円柱（または円筒）面状（図１
０）等、その目的に応じて様々な形状で形成することが
できる。

【００５４】ここで用いられるレンズ６０は、光の出射
面を除いた残りの面を、これら凹部７０の内側面７０ａ
に密着する。よって、レンズ６０の、凹部７０の内側面
７０ａと密着する入射面６０ａはそれぞれ凹面（図
９）、内球面の一部分（図８）、円柱面状（図１０）そ
の他等、凹部７０の内側面７０ａに対応した形状に形成
される。

【００５５】また、ここで用いるレンズ６０は、凹部に
対し非突出型のレンズであることが好ましい。この構成
例では、このレンズ６０の光の出射面６０ｂは平坦面
（フラット）となっている。

【００５６】このように、レンズ６０を凹部７０から突
出しないように構成してあるので、光学素子が占有する
空間を節約することができると共に、光学素子と発光面
との焦点距離の調整も不要になる。

【００５７】このレンズ６０を形成するために用いる光
学材料は、常温で液体であり、かつ、発光素子１００の
性能に悪影響を与えない程度（すなわち性能に支障をき
たさない程度）の温度で熱硬化する。この熱硬化性の光
学材料として、ポリイミド樹脂を用いるのが好ましい。
その他の光学材料としては、例えば例えばＳｉＯ₂ 系被
膜形成用塗布液（例えば、商品名：ＯＣＤ（東京応化工
業製））が好適である。

【００５８】レンズを形成する場合、光学材料を凹部に
充填し、次いで発光素子１００の性能に悪影響を与えな
い程度の温度に加熱することにより、この光学材料を熱
硬化させる。よって、形成されたレンズ６０の入射面６
０ａは発光面７０ａに密着しかつ出射面６０ｂは平坦面
となる。この光学材料は、それ自体、常温では液体なの
で、この光学材料は凹部７０に充填し易い。また、この
光学材料は発光素子１００に悪影響の出ない程度の加熱
温度で熱硬化する。従って、この光学材料を用いると、
形成されるべき発光素子１００の性能を損ねることなく
光学素子例えばレンズ６０を形成することができる。

【００５９】また、上述した以外の光学材料を用いるこ
とが可能である。例えば、常温で液体であって、しか
も、紫外線によって露光硬化する光学材料を用いること
もできる。この種の紫外線硬化性の光学材料としては、
例えば感光性ポリイミド樹脂が好ましい。この場合、こ
の光学材料を凹部７０に充填し、次いで光学材料に紫外
線を照射してこれを露光硬化させてレンズ６０を形成す
る。この光学材料も、同様に、常温では液体なので、こ
の光学材料は、凹部に充填し易い。また、この光学材料
は、これを硬化させるために熱を加える必要がない。こ
のため、この感光性ポリイミド樹脂を用いれば、形成さ
れるべき発光素子１００の性能を安定に確保して光学素
子を形成することができる。この場合にも、形成された
光学素子６０の入射面６０ａは発光面７０ａに密着し、
かつ、出射面６０ｂは平坦面となる。

【００６０】上述したレンズの形成は、一種類の材料の
みで形成した例であるが、複数種類の屈折率の異なる材
料部分が例えば層状に組み合わせたレンズとして形成し
て、レンズ６０からの出射光を設計通りに屈折させて、
所望の集束や発散や平行光を得るようにすることも可能
である。また、レンズ６０の出射面６０ｂを平坦面とせ
ずに適当な凹面や凸面あるいはその他の凹凸面として形
成しても良い。

【００６１】なお、ここで用いる発光素子１００は、光
を発光する素子であればいずれの構成の素子であっても
良い。例えば発光ダイオードやレーザーダイオードでも
良い。

【００６２】次に、図２および図３を参照して、発光素
子１００、ここでは発光ダイオードを例に挙げて、その
製造方法につき説明する。

【００６３】先ず、Ｎ型化合物半導体基板１０の上面に
Ｎ型化合物半導体層２０をエピタキシャル成長によって
形成する（第１工程）（図２（Ａ））。この場合、Ｎ型
化合物半導体基板１０として用いられる材料は、例えば
厚さが５００μｍのＮ型ＧａＡｓ基板１０である。この
Ｎ型ＧａＡｓ基板１０に添加されているＮ型ドーパント
は、例えば硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔ
ｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、珪素（Ｓｉ）等のいずれ
かのドーパントが好ましい。この場合、不純物濃度は、
１．０×１０¹⁷原子／ｃｍ³ 程度が好適である。

【００６４】また、Ｎ型化合物半導体層２０に用いられ
る材料は、例えばＮ型ＧａＡｓＰ層２０が好ましい。こ
のエピタキシャル層２０の厚さは１００μｍが良い。こ
のＧａＡｓＰ層２０に添加されるＮ型ドーパントは、例
えば硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）、珪素（Ｓｉ）等のいずれかのドー
パントが好適である。この場合、不純物濃度は、例えば
１．０×１０¹⁷原子／ｃｍ³ 程度である。

【００６５】次に、このＮ型ＧａＡｓＰ層２０の上面に
拡散防止膜３０を形成する（第２工程）（図２
（Ａ））。この場合、拡散防止膜３０に用いられる材料
は、例えばアルミナ膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜などの
いずれかの膜が好適である。この場合、拡散防止膜３０
は、例えば蒸着法、スパッタ法、あるいはＣＶＤ法によ
り形成する。膜厚は、０．３μｍ程度である。なお、拡
散防止膜３０とは、第４工程で穴部２０ａを形成する際
のエッチングマスクとして機能し、しかも、第５工程で
Ｐ型不純物を拡散する際に、所望の領域以外への当該不
純物の拡散を防止するための膜である。

【００６６】次に、拡散防止膜３０に開口窓３０ａを形
成する（第３工程）（図２（Ｂ））。この開口窓３０ａ
は、ホトリソグラフィ技術およびエッチング技術により
拡散防止膜３０を加工して形成する。

【００６７】次に、開口窓３０ａを通して下地のＮ型Ｇ
ａＡｓＰ層２０に穴部２０ａを形成する（第４工程）
（図２（Ｃ））。この穴部２０ａは、拡散防止膜３０の
部分をエッチングマスクとして用いて下地のＮ型ＧａＡ
ｓＰ層２０を等方エッチングして形成する。等方エッチ
ングは、ドライエッチングでもウエットエッチングでも
良い。ドライエッチングの場合は、プラズマエッチング
が好ましい。また、ウエットエッチングの場合は、エッ
チング液として例えば臭素とメチルアルコールとの混合
液を用いることが出来る。

【００６８】次に、開口窓３０ａを通して穴部２０ａの
内壁にＰ型化合物半導体層４０を設けて凹部７０を形成
する（第５工程）（図２（Ｄ））。この場合、Ｐ型化合
物半導体層４０としては、Ｐ型ＧａＡｓＰ層４０が好適
である。Ｐ型ドーパントとしては、亜鉛（Ｚｎ）が好ま
しい。Ｐ型ＧａＡｓＰ層４０は、穴部２０ａ内に亜鉛を
気相拡散法によって拡散させて形成する。この場合、こ
の層の厚さは、３μｍ程度である。また、不純物濃度
は、例えば１．０×１０¹⁷原子／ｃｍ³ 程度である。

【００６９】このＰ型ＧａＡｓＰ層４０が形成されたこ
とにより、この層４０とその下側に存在するＮ型ＧａＡ
ｓＰ層２０との間にＰＮ接合４０ａが形成されると共
に、凹部７０が形成される。また、このＰ型ＧａＡｓＰ
層４０の、ＰＮ接合４０ａとは反対側の面すなわちＰ型
ＧａＡｓＰ層の露出面が凹部７０の内側面７０ａとな
る。従って、この内側面７０ａは発光面でもある。

【００７０】次に、拡散防止膜３０の一部分である、凹
部７０の周縁から内側に突出する部分をホトリソグラフ
ィ技術およびエッチング技術によって除去する（第６工
程）（図２（Ｅ））。この場合、拡散防止膜３０の凹部
７０の周りの縁が凹部７０に突出しないように形成され
る。そして、この凹部７０以外の拡散防止膜３０は、後
述するＰ型電極５０（図３（Ａ））とＮ型半導体基板１
０やＮ型化合物半導体層２０との絶縁膜としての機能も
果たす。さらに、Ｐ型電極５０とＮ型半導体基板１０や
Ｎ型化合物半導体層２０との絶縁信頼性を増すために、
別途絶縁膜（図示せず）を拡散防止膜３０上に積層して
も良い。

【００７１】次に、凹部７０のＰ型ＧａＡｓＰ層４０と
オーミック接合するＰ型電極５０を、蒸着法やスパッタ
法などの設計に応じた適当な成膜方法と、ホトリソグラ
フィ技術およびエッチング技術とによって、形成する
（第７工程）（図３（Ａ））。

【００７２】この構成例では、このＰ型電極５０は、拡
散防止膜３０上の四角形状の電極部分とこの電極部分か
ら舌状に突出して、発光面７０ａと接触する電極部分で
ある舌部５２とで形成されている。この舌部５２は、オ
ーミックコンタクトが充分とれることおよび発光面から
発射される光の損失を出来るだけ少なくするという観点
から、細条すなわち細長い帯状体として形成するのが良
い。

【００７３】次に、Ｎ型ＧａＡｓ基板１０の裏面にＮ型
電極８０を形成するのが良い（図３（Ｂ））。特性向上
のためにＮ型ＧａＡｓ基板１０の裏面を研磨した後にＮ
型電極８０を形成しても良い。ここで、Ｎ型電極８０を
構成する材料は、Ｎ型ＧａＡｓ基板１０との間でオーミ
ックコンタクトが取れる材料であれば特に限定されるも
のではない。例えば、金（Ａｕ）系の合金をＮ型電極８
０の構成材料として用いることができる。なお、Ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１０の裏面にＮ型電極８０を形成するのは、
特に第７工程の後に限らず、どの工程の前後で行っても
良い。すなわち、Ｎ型電極８０の形成は、特に他の工程
と工程順の制約関係はないからである。

【００７４】最後に、この電極５０の舌部５２が形成さ
れている凹部７０に光学素子６０すなわちレンズ６０を
形成する（第８工程）（図３（Ｃ））。このレンズ６０
は発光面７０ａと舌部５２の表面に接して形成される。
このレンズ６０の製造方法については、既に説明したの
でここでは省略する。このように、凹部７０にレンズ６
０を形成することで、Ｐ型ＧａＡｓＰ層４０とＮ型Ｇａ
ＡｓＰ層２０との界面に形成されるＰＮ接合（界面）付
近で発生する光は、レンズ６０に入射してこのレンズを
透過する際に屈折し、収束または発散、好ましくは、集
光という光学的効果を得ることができる。

【００７５】なお、レンズ６０は、発光面７０ａから出
射される光がほぼ平行光になるように設けても良い。

【００７６】このように出射光を平行光にすれば、発光
面と光学素子が一体的に接合しているため光は拡散され
ず細い光束の平行光となるので、出射光は例えば感光体
ドラムのような被照射対象上にスポット状に照射され得
る。そのため、被照射対象と発光素子との間隔をレンズ
の焦点距離に合わせる等の面倒な焦点調整が不要とな
る。

【００７７】次に、上述した発光素子の適用例につき説
明する。

【００７８】図４は、この発明の第１の実施の形態の発
光素子１００と感光体ドラム１１０とを用いて構成した
光書込ヘッド１２０を示している。この発明の発光素子
１００を光書込ヘッド１２０に用いた場合、このヘッド
１２０を感光体ドラム１１０に接近させて設けられるの
で、このヘッド１２０と感光体ドラム１１０との間に
は、収束性ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）２１０のよう
な従来挿入されていた光学系（図１３）が不要となる。
従って、この発明の発光素子１００は、光書込ヘッド１
２０の小型化に大きく寄与している。また、この発明の
発光素子１００は、従来使用されていた高価な収束性ロ
ッドレンズアレイ（ＳＬＡ）２１０（図１３）等を用い
なくても構成できるので、焦点距離の調整が不要とな
り、より簡単かつ安価に製造することができる。

【００７９】＜第１の実施の形態の変形例＞以下、図５
および図６を参照して、この発明の発光素子の第１の実
施の形態の変形例につき説明する。

【００８０】図５（Ａ）は、この発明の第１の実施の形
態の発光素子の変形例であって、ミラーブロックと発光
素子とを機械的かつ電気的に接続した発光装置を上面か
ら見た図である。尚、図５（Ａ）において、発光素子３
００の輪郭と、Ｐ型電極５０ｅの輪郭およびＰ型ＧａＡ
ｓＰ層４０の輪郭を破線で示し、これら素子３００、電
極５０ｅおよび層４０とミラー面４２０との位置関係を
明確に示している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＬＥＤ
のみをＩ−Ｉ線に沿って切った断面の切り口を示す図で
ある。図６は、第１の実施の形態の変形例を適用した光
書込ヘッドを示す図である。

【００８１】図５（Ａ）および（Ｂ）において、発光素
子３００の上面にミラーブロック４００が設けられてい
る。このミラーブロック４００は、発光素子３００の上
面に形成されたレンズ６０の上方にミラー面４２０が位
置するように配設されている。そして、このミラーブロ
ック４００は発光素子３００に機械的かつ電気的に接続
されている。

【００８２】このように光学素子の上方にミラー面を形
成すれば、発光面から出射される光を任意の方向に反射
させることができる。例えばこの場合、ミラー面４２０
と発光素子３００の上面とがなす角、すなわち、ミラー
面４２０とこの上面の垂線とがなす角度は実質的に４５
度とすることができる。従って、発光面７０ａおよびレ
ンズ６０とミラー面４２０との間の光軸とミラー面４２
０とがなす角度を、実質的に４５度とすることができ
る。その結果、図６に示す光書込ヘッド６００における
発光装置５００の固定面を、図４に示す光書込ヘッド１
２０における発光装置１００の固定面に対しほぼ直角を
成す固定面を選択することが可能となるので、光書込ヘ
ッドの設計仕様の選択度を拡大することができる。

【００８３】また、このミラーブロック４００は、ＬＥ
Ｄを駆動するＬＥＤ駆動回路を含んでいる。そして、ミ
ラーブロック４００を発光素子３００の所定の位置に配
置すると、ＬＥＤ駆動回路の駆動端子（Ｐ型電極用接続
パッド）４１４と発光素子３００の接続端子（Ｐ型電
極）５０ｅとが接続されて発光素子３００が駆動可能な
状態になる。

【００８４】このようにミラー面４２０を具えたミラー
ブロック４００にＬＥＤ駆動回路を含ませれば、ミラー
ブロック４００を発光素子３００に配置すると同時にＬ
ＥＤ駆動回路の電気的接続を行うことができる。その結
果、ＬＥＤ駆動回路を発光素子３００に接続する工程
と、ミラー面４２０を持つミラーブロック４００を発光
素子３００に接続する工程とが一回の工程で済み、従っ
て、発光素子３００の作成がより簡単となり作業性が向
上する。

【００８５】また、この場合、ミラー面４２０が反射に
有効的に寄与する面積（有効反射面積）が、凹部７０の
開口面積よりも大きいことが好ましい。なお、この開口
面積は、凹部７０がＮ型ＧａＡｓＰ層の表面で開口して
いる面積である。

【００８６】このように構成すれば、凹部７０の開口面
積と出射当初の光束の断面積は等しい。従って、この出
射光がかなり大きく発散しない限り、この出射光がミラ
ー面に到達する時の光束の断面積はミラー面４２０が有
効的に寄与する面積よりも十分小さい。従って、ミラー
ブロック４００と発光素子３００との接続の際の合わせ
ズレが多少あっても、この出射光がミラー面に到達する
時の光束の断面積は、ミラー面４２０の有効反射面積内
に十分収まるので、この合わせズレを吸収することがで
きる。その結果、ミラーブロック４００と発光素子３０
０との接続作業を容易かつ迅速に行うことができる。

【００８７】また、図５（Ａ）および（Ｂ）において、
ミラーブロック４００のＮ型電極用の接続パッド４１２
（図５（Ｂ））と発光素子３００のＮ型電極８０とがボ
ンディングワイヤー４１０によって電気的に接続されて
いる。さらに、ミラーブロック４００のＰ型電極用接続
パッド４１４と発光素子３００のＰ型電極５０ｅとが機
械的かつ電気的に接続されている。ここで、機械的かつ
電気的な接続とは、例えばミラーブロック４００のＰ型
電極用接続パッド４１４と発光素子３００のＰ型電極５
０ｅとを圧着させつつ機械的に固定することをいう。あ
るいはミラーブロック４００のＰ型電極用接続パッド４
１４と発光素子３００のＰ型電極５０ｅとを異方導電性
接着剤で接着させても良い。この場合、１つの発光素子
３００のレンズ６０と１つのミラーブロック４００とを
接続させてある。

【００８８】また、ミラーブロック４００には、Ｎ型電
極用接続パッド４１２の横の位置に、図示しない制御端
子と陽極パッドと陰極パッドとが配列されている。これ
ら制御端子と陽極パッドと陰極パッドは、図示しない外
部電源とそれぞれ接続されている。この接続により、外
部電源から出力される制御信号を制御端子に入力させ
て、発光面の光量を任意に制御できる。

【００８９】＜第１の実施の形態の別の変形例＞次に、
図７を参照して、この発明の第１の実施の形態の別の変
形例である発光装置につき説明する。

【００９０】図７は、発光素子を一列に並べた発光素子
アレイを具える発光装置の構成例を説明するための斜視
図である。この発光装置５００ａは、発光素子アレイ３
００ａとミラーブロックアレイ４００ａを具えている。
発光素子アレイ３００ａを構成している各発光素子は、
専用のレンズと専用のＰ型電極と各発光素子に共通のＮ
型電極（図示しない）を具えている。従って、専用のレ
ンズは、レンズアレイ３２０を形成しており、また専用
のＰ型電極はＰ型電極アレイ３１０を形成している。

【００９１】一方、ミラーブロックアレイ４００ａは、
所要の構成要素、例えば個別のＰ型電極用パッド４１４
ａと、１枚のＮ型電極用接続パッド４１２ａと、１枚の
ミラー面４２０ａと、１枚の陽極パッド４１６ａと、１
枚の陰極パッド４１６ｂと、発光素子アレイ３００ａの
駆動パターンを決める複数個例えば３個の制御端子４１
８ａ〜４１８ｃすなわち制御パッド４１８と、発光素子
アレイ３００ａを制御する駆動回路４２２を具えてい
る。制御パッド４１８は、３個の制御端子４１８ａ, ４
１８ｂ，４１８ｃから構成される。よって、これら３個
の制御端子４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃの組み合わせ
により３ビットの制御信号を発光素子アレイ３００ａに
送ることができる。その結果、発光素子アレイ３００ａ
の様々な駆動を制御することができる。

【００９２】また、陽極パッド４１６ａと陰極パッド４
１６ｂとは、図示しない外部電源と電気的に接続されて
いる。すなわち、レンズアレイ３２０とミラー面４２０
ａとが互いに対向するようにし、かつ、Ｐ型電極アレイ
３１０とＰ型電極用接続パッド４１４ａとが互いに接続
するように、発光素子アレイ３００ａとミラーブロック
アレイ４００ａとを互いに固定する。ミラーブロックア
レイ４００ａの各Ｐ型電極用パッド４１４ａと発光素子
アレイ３００ａの各Ｐ型電極アレイ３１０とは、それぞ
れ１対１の関係で機械的かつ電気的に接続される。さら
に、ミラーブロックアレイ４００ａのＮ型電極用接続パ
ッド４１２ａ（図７）と発光素子アレイ３００ａのＮ型
電極８０とが１本のボンディングワイヤー４１０によっ
て電気的に接続されている。このＮ型電極用接続パッド
４１２ａ，Ｎ型電極８０，ボンディングワイヤ４１０を
それぞれ複数設けて接続信頼性の向上や大電流印加を可
能とすることも可能である。

【００９３】また、好ましくは、ミラーブロックアレイ
４００ａは、珪素（Ｓｉ）で形成するのが良い。そのた
め、＜１１０＞方向に角度９度だけオフした（１００）
面を上側表面に持つシリコン基板を用いていると良い。
このシリコン基板をこの上側表面に垂直な方向から異方
性エッチングすれば、（１００）表面と４５度の角度を
持つ（１１１）面が得られる。この（１１１）面は結晶
面なので鏡面状である。従って、ミラーブロック４００
およびミラーブロックアレイ４００ａでは、この（１１
１）面をミラーブロック４００およびミラーブロックア
レイ４００ａのミラー面４２０および４２０ａとして利
用できる。

【００９４】なお、上述したミラー面４２０ａの形成方
法は、図５のミラーブロック４００のミラー面４２０に
ついても同様に適用することができる。

【００９５】＜第２の実施の形態＞次に、図８を参照し
て、この発明の発光素子の第２の実施の形態につき説明
する。

【００９６】なお、第２〜５の実施の形態では、第１の
実施の形態におけるＰ型電極５０、Ｐ型ＧａＡｓＰ層４
０および凹部７０の形状のみを変形した例である。よっ
て、以下、第２の実施の形態の発光素子の構成を、第１
の実施の形態の発光素子との構成上の相違点のみにつき
説明する。それ以外の構成については、第１の実施の形
態の発光素子の構成と同一であるので、ここでは説明を
省略する。

【００９７】また、既に述べた第１の実施の形態の変形
例および第１の実施の形態の別の変形例は、第２〜５の
実施の形態でも同様に適用可能であるので、説明を省略
する。

【００９８】図８（Ａ）は、この発明の第２の実施の形
態の発光素子を上面から見た図である。図８（Ｂ）は、
図８（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切って取った切り口を示
す図である。図９（Ａ）は、この発明の第２の実施の形
態の発光素子に用いるＰ型電極の変形例を示す平面図、
図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切って取っ
た切り口を示す図である。図９（Ｃ）は、この発明の第
２の実施の形態の発光素子に外付け用球面レンズを用い
る場合のレンズの斜視図である。

【００９９】先ず、第２の実施の形態の発光素子１００
ａ（図８）と第１の実施の形態の発光素子１００（図
１）との構成上の相違点につき以下に説明する。

【０１００】第２の実施の形態の発光素子と第１の実施
の形態の発光素子との相違点は、Ｐ型電極の形状とＰ型
ＧａＡｓＰ層の形状にある。この場合、第２の実施の形
態の凹部１７０ａの内側面は、きれいな内球面に形成さ
れている。

【０１０１】このため、先ず、第１の実施の形態のＰ型
電極５０の特徴は、このＰ型電極５０から延出した舌部
５２を具えている点にある。この舌部５２は、Ｐ型電極
５０から凹部７０の内側面すなわちＰ型ＧａＡｓＰ層４
０の発光面７０ａに沿うように配置されていてＰ型Ｇａ
ＡｓＰ層４０と電気的に接続される（図１（Ｂ））。一
方、第２の実施の形態の場合のＰ型電極の特徴は、Ｐ型
電極１５７ａの形状にある。このＰ型電極１５７ａは、
一体的に形成したＰ型電極パッド部１５０ａとリング状
Ｐ型電極部１５６ａから構成される。

【０１０２】また、リング状Ｐ型電極部１５６ａは、Ｐ
型ＧａＡｓＰ層１４０ａの端面１４２ａ（Ｐ型ＧａＡｓ
Ｐ層１４０ａの、Ｎ型ＧａＡｓＰ層２０の表面に露出し
た縁の部分）の形状とほぼ同一の平面的形状を有してお
り、かつＰ型ＧａＡｓＰ層１４０ａの端面１４２ａとオ
ーミック接合するための電極である。また、このリング
状Ｐ型電極部１５６ａを形成する際は、拡散防止膜３０
等の絶縁膜のパターニングにより、Ｎ型ＧａＡｓＰ層２
０と、このリング状Ｐ型電極部１５６ａが電気的に絶縁
されるように形成する。

【０１０３】第１の実施の形態のＰ型電極５０とこの場
合の第２の実施の形態のリング状Ｐ型電極部１５６ａと
を対比すると、第１の実施の形態の場合では、凹部７０
の内側面にＰ型電極の一部分である舌部５２が存在して
いる。それに対し、第２の実施の形態では、凹部１７０
ａの内側面にＰ型電極部１５６ａのリング部１５６ａは
存在しない。

【０１０４】つまり、第２の実施の形態の凹部１７０ａ
は、きれいな内球面となるが、第１の実施の形態の凹部
１７０ａの内側面は、この内側面に沿うように配設され
た舌部５２の部分が凸状に隆起しているので、きれいな
内球面とはならない。

【０１０５】なお、この構成例でも、第１の実施の形態
で説明したと同様な材料および形成方法で形成したレン
ズ６０を使用することが出来る。

【０１０６】また、図９（Ａ）乃至（Ｃ）を参照して、
第２の実施の形態の別の構成例（変形例）につき説明す
る。

【０１０７】この別の構成例では、Ｐ型電極１５７ａの
形状とＰ型ＧａＡｓＰ層１４０ａの形状に特徴を有して
いる。このＰ型電極１５７ａは、一体的に形成したＰ型
電極パッド部１５０ａと、Ｐ型電極突部１５１ａとから
なる。また、Ｐ型ＧａＡｓＰ層１４０ａは、一体的に形
成したＰ型ＧａＡｓＰ層凹部１５２ａと、Ｐ型ＧａＡｓ
Ｐ層突部１５３ａとからなる。このＰ型ＧａＡｓＰ層突
部１５３ａとＰ型電極突部１５１ａとでオーミック接合
を形成し、Ｐ型ＧａＡｓＰ層にＰ型電極から電流を供給
して発光させる。このように、第２の実施の形態のこの
別の構成例によれば、Ｐ型電極を形成する際に、凹部１
７０ａの内側面は奇麗な内球面を保つことが出来る。こ
れにより、凹部１７０ａ内に形成するレンズを精度良く
形成することができる。

【０１０８】この別の構成例では、第１の実施の形態と
同様に凹部内に樹脂を用いたレンズを形成する例で説明
した。しかし、この別の構成例では、凹部１７０ａ内に
Ｐ型電極の舌部５２のような凸状に隆起した部分がない
ので、第１の実施の形態の構成例の場合のような樹脂状
のレンズではなく、図９（Ｃ）に示すような、予め個別
に形成された外付け用半球面レンズを凹部１７０ａ内に
配置することも可能である。

【０１０９】なお、このＰ型電極とＰ型ＧａＡｓＰ層と
の構成例、および予め個別に形成された外付け用レンズ
を凹部内に配置する構成例は、後述する第３乃至第５の
実施の形態の構成例に対しても同様に適用出来る。よっ
て、以下に説明する第３乃至第５の実施の形態では、第
２の実施の形態の変形例を適用した例については、その
説明を省略する。

【０１１０】また、この第２の実施の形態の構成例で
も、第１の実施の形態で説明したと同様な材料および形
成方法で形成したレンズ６０を使用することが出来る。

【０１１１】＜第３の実施の形態＞次に、図１０を参照
して、この発明の発光素子の第３の実施の形態につき説
明する。

【０１１２】図１０（Ａ）は、この発明の第３の実施の
形態の発光素子を上面から見た図である。図１０（Ｂ）
は、図１０（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切って取った切り
口を示す図である。図１０（Ｃ）は、この発明の第３の
実施の形態の発光素子に外付け用レンズを用いる場合の
レンズの斜視図である。

【０１１３】この発明の第３の実施の形態の構成上の特
徴は、第２の実施の形態の凹部１７０ａの形状をカマボ
コ形の底面側を上に向けたような形に形成してある点
と、リング状Ｐ型電極部１５６ｂは、Ｐ型ＧａＡｓＰ層
１４０ｂの端面１４２ｂの形状に合わせて、四角いリン
グ形状に形成されている点にある。第３の実施の形態の
Ｐ型電極１５７ｂは、第２の実施の形態のＰ型電極１５
７ａと同様に、一体的に形成したＰ型電極パッド部１５
０ｂとリング状Ｐ型電極部１５６ｂとから構成されてい
る。それ以外の構成は、第２の実施の形態の構成と同一
であるのでここでは説明を省略する。

【０１１４】このようなシリンドリカルレンズ１６０ｂ
を用いれば、均一なライン状の出射光が得られるので、
例えばファクシミリ機に原稿を挿入する場合、この原稿
を１本のラインセンサーで均一に読み取る際に必要な照
明として活用することができる。

【０１１５】また、この第３の実施の形態の構成例で
も、第１の実施の形態で説明したと同様な材料および形
成方法で形成したレンズ６０を使用することが出来る。

【０１１６】＜第４の実施の形態＞次に、図１１を参照
して、この発明の発光素子の第４の実施の形態につき説
明する。

【０１１７】図１１（Ａ）は、この発明の第４の実施の
形態の発光素子を上面から見た図である。図１１（Ｂ）
は、図１１（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿って切って取った切り
口を示す図である。図１１（Ｃ）は、この発明の第４の
実施の形態の発光素子に用いるレンズの上面を示す図で
ある。図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）のＸ−Ｘ線に沿っ
て切って取った切り口を示す図である。

【０１１８】この発明の第４の実施の形態の構成上の特
徴は、第２の実施の形態の凹部１７０ａの内壁の形状
（図８（Ｂ））を縦方向に円柱面（図１１（Ａ）および
（Ｂ））に形成してある点のみである。それ以外の構成
は、第２の実施の形態の構成と同一であるのでここでは
説明を省略する。この場合、リング状Ｐ型電極部１５６
ｃは、Ｐ型ＧａＡｓＰ層１４０ｃの端面１４２ｃの形状
に合わせて、第２の実施の形態と同様に、リング部１５
６ｃの外形が円形リング形状に形成されている。

【０１１９】よって、この凹部１７０ｃに装着される外
付けレンズ１６０ｃは、凹部１７０ｃに合致する寸法形
状の、凹部１７０ｃからフレネル輪帯板（ゾーンプレー
ト）が露出するように設けられたフレネルレンズ１６０
ｃが好適である（図１１（Ｃ）および（Ｄ））。それ以
外の構成は、同一であるので説明は省略する。

【０１２０】よって、この凹部１７０ｃに装着される外
付けレンズ１６０ｃは、凹部１７０ｃに合致する寸法形
状のフレネルレンズ１６０ｃが好適である（図１１
（Ｃ）および（Ｄ））。

【０１２１】このようにフレネルレンズを用いれば、フ
レネルレンズはレンズ厚が薄くても集光特性が良いの
で、薄いＬＥＤに適用した場合でも出射光を有効に集光
させることができる。

【０１２２】また、この第４の実施の形態の構成例で
も、第１の実施の形態で説明したと同様な材料および形
成方法で形成したレンズ６０を使用することが出来る。

【０１２３】＜第５の実施の形態＞次に、図１２を参照
して、この発明の発光素子の第５の実施の形態につき説
明する。

【０１２４】図１２（Ａ）は、この発明の第５の実施の
形態の発光素子を上面から見た図である。図１２（Ｂ）
は、図１２（Ａ）の発光素子をＦ−Ｆ線に沿って切った
切り口を示す図である。図１２（Ｃ）は、この発明の第
５の実施の形態の発光装置に用いるレンズを上面から見
た図を示している。図１２（Ｄ）は、図１２（Ｃ）のレ
ンズをＹ−Ｙ線に沿って切った取った切り口を示す図で
ある。

【０１２５】この発明の第５の実施の形態の発光素子１
００ｄの構成上の特徴は、第４の実施の形態のフレネル
レンズ１６０ｃの代わりに、レンズの上面を凹面に形成
した円柱状の凹面レンズ１６０ｄを装着した点にある
（図１２（Ｂ））。すなわち外付けレンズ１６０ｄを除
く発光素子１００ｄの構成は、第４の実施の形態の外付
けレンズ１６０ｃを除く発光素子１００ｃの構成と同一
である。よって、ここでは、その他の構成については説
明を省略する。

【０１２６】この発明の実施に当たり、このような円柱
状凹面レンズ１６０ｄは、例えばプラスチック製樹脂に
より全体をモールドされた発光素子に適用するのが好適
である。

【０１２７】つまり、プラスチック製樹脂により全体を
モールドされた発光素子の場合、発光素子の有するレン
ズの外側に覆われたプラスチック製樹脂が集光レンズの
ように作用する。よって、このような場合に集光レンズ
を用いれば、この発光素子から出射された光は必要以上
に集光され過ぎる。したがって、この種の発光素子にこ
の発明を適用すると、発光素子からの出射光は、この凹
面レンズにより一旦拡散されるので、この拡散光をプラ
スチックにより集光させて平行光にすることができて好
適である。

【０１２８】また、この第５の実施の形態の構成例で
も、第１の実施の形態で説明したと同様な材料および形
成方法で形成したレンズ６０を使用することが出来る。

【０１２９】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によれば、凹部の内側面が発光面であり、光学素子
を発光面に密着して設けたので、光学素子が凹部に埋設
されて光学素子の占める空間を節約することができる。
その結果、従来の発光素子と比べて小さな容積で発光装
置を作成することができる。また、従来のような高価な
分布屈折レンズや光ファイバアレイを用いることなく光
学素子を安価に構成することができる。また、光学素子
と発光素子との光軸合わせ等の調整が不要となるため、
容易にかつ安価で信頼性の高い発光素子を作成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、この発明の第１の実施の形態の発光
素子を上面から見た図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の発光
素子をＡ−Ａ線に沿って切った切り口を示す図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、この発明の第１の実施の形
態の発光素子の製造工程の前半部分であって、製造開始
から凹部形成までの製造工程をそれぞれ示す図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第１の実施の形
態の発光素子の製造工程の残り後半部分であって、凹部
形成から完成までの工程をそれぞれ示す図である。

【図４】この発明の第１の実施の形態の発光素子を用い
て光書込ヘッドを構成した例を示す図である。

【図５】（Ａ）は、この発明の第１の実施の形態の発光
装置の変形例であって、ミラーブロックと発光素子とを
機械的かつ電気的に接続した発光装置の上面図であり、
（Ｂ）は、（Ａ）の発光装置のＩ−Ｉ線に沿って取った
断面図である。

【図６】第１の実施の形態の変形例を適用した光書込ヘ
ッドを示す図である。

【図７】ＬＥＤ駆動回路を内蔵したミラーブロックとＬ
ＥＤアレイとの各々の接続端子等を示す図である。

【図８】（Ａ）は、この発明の第２の実施の形態の発光
素子を上面から見た図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の発光
素子をＢ−Ｂ線に沿って切って取った切り口を示す図で
ある。

【図９】（Ａ）は、この発明の第２の実施の形態の発光
素子に用いるＰ型電極の変形例を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切って取った切り口を示す
図、および（Ｃ）は、この発明の第２の実施の形態の発
光素子に外付け用球面レンズを用いる場合のレンズの斜
視図である。

【図１０】（Ａ）は、この発明の第３の実施の形態の発
光素子を上面から見た図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の発
光素子をＤ−Ｄ線に沿って切って取った切り口を示す図
であり、（Ｃ）は、この発明の第３の実施の形態の発光
素子に用いるレンズの斜視図である。

【図１１】（Ａ）は、この発明の第４の実施の形態の発
光素子を上面から見た図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の発
光素子をＥ−Ｅ線に沿って切って取った切り口を示す図
であり、（Ｃ）は、この発明の第４の実施の形態の発光
素子に用いるレンズの上面を示す図であり、（Ｄ）は、
（Ｃ）の発光素子のレンズをＸ−Ｘ線に沿って切って取
った切り口を示す図である。

【図１２】（Ａ）は、この発明の第５の実施の形態を示
す発光素子の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ−Ｆ
線に沿って切って取った切り口を示す図であり、（Ｃ）
は、この発明の第５の実施の形態の発光素子に用いるレ
ンズを上面から見た図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の発光
素子のレンズをＹ−Ｙ線に沿って切って取った切り口を
示す図である。

【図１３】従来の光書込ヘッドを示す図である。

【符号の説明】

１０：Ｎ型ＧａＡｓ基板２０：Ｎ型ＧａＡｓＰ層２０ａ：穴部３０：拡散防止膜３０ａ：開口窓４０，１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ：Ｐ型
ＧａＡｓＰ層４０ａ：ＰＮ接合５０，５０ｅ：Ｐ型電極５２：舌部６０：レンズ６０ａ：入射面６０ｂ：出射面７０，１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ：凹部７０ａ：発光面８０：Ｎ型電極１００：発光素子１００ａ：発光素子１１０：感光体ドラム１２０：光書込ヘッド１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄ：端面１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ：Ｐ型電極パ
ッド部１５１ａ：Ｐ型電極突部１５２ａ：Ｐ型ＧａＡｓＰ層凹部１５３ａ：Ｐ型ＧａＡｓＰ層突部１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ，１５６ｄ：リング状Ｐ
型電極部１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ：Ｐ型電極１６０ａ：半球面レンズ１６０ｂ：シリンドリカルレンズ１６０ｃ：フレネルレンズ１６０ｄ：円柱状凹面レンズ１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ：凹部２００：ＬＥＤ（発光素子）２１０：収束性ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）３００：発光素子３００ａ：発光素子アレイ３１０：Ｐ型電極アレイ３２０：レンズアレイ４００：ミラーブロック４００ａ：ミラーブロックアレイ４１０：ボンディングワイヤー４１２：Ｎ型電極用接続パッド４１２ａ：Ｎ型電極用接続パッド４１４：Ｐ型電極用接続パッド４１４ａ：Ｐ型電極用接続パッド４１６ａ：陽極パッド４１６ｂ：陰極パッド４１８：制御パッド４２０：ミラー面４２０ａ：ミラー面４２２：駆動回路５００：発光装置５００ａ：発光装置６００：光書込ヘッド７００：光書込ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小椋茂樹東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者小泉真澄東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者中村幸夫東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 5F041 AA06 CA10 CA35 CA38 CA74 CA85 CA87 DA46 EE17 EE23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光面を有する発光素子において、該発光素子に設けられた凹部の内側面を前記発光面と
し、該発光面に密着して設けられた、光の透過、屈折、反射
および回折のいずれか１つの作用または２つ以上の組み
合わせによる作用を行わせる光学素子を具えることを特
徴とする発光素子。
【請求項２】請求項１に記載の発光素子において、前記凹部の内側面は、凹面であることを特徴とする発光
素子。
【請求項３】請求項２に記載の発光素子において、前記凹面は、内球面の一部分の形状を有していることを
特徴とする発光素子。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
発光素子において、前記光学素子は、前記凹部に対し非突出型のレンズであ
ることを特徴とする発光素子。
【請求項５】請求項４に記載の発光素子において、前記光学素子は、前記凹部に、該凹部からフレネル輪帯
板が露出するように、設けられたフレネルレンズである
ことを特徴とする発光素子。
【請求項６】発光面を有する発光ダイオード（以下、
ＬＥＤと称する。）と、前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆
動回路とを具えた発光装置において、該ＬＥＤに設けられた凹部の内側面を前記発光面とし、該発光面に密着して設けられた、光の透過、屈折、反射
および回折のいずれか１つの作用または２つ以上の組み
合わせによる作用を行わせる光学素子とを具えることを
特徴とする発光装置。
【請求項７】請求項６に記載の発光装置において、前記凹部の内側面が、凹面であることを特徴とする発光
装置。
【請求項８】請求項６に記載の発光装置において、前記凹部の内側面が、内球面の一部分であることを特徴
とする発光装置。
【請求項９】請求項６乃至８のいずれか一項に記載の
発光装置において、前記光学素子の上方に前記発光面からの光を反射させる
ミラー面を具えることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】請求項９に記載の発光装置において、前記ミラー面は、ミラーブロックに形成されていて、該ミラーブロックは、前記ＬＥＤ駆動回路を含んでい
て、および前記ミラーブロックを前記ＬＥＤの所定の位
置に配置すると、該ＬＥＤ駆動回路の駆動端子と前記Ｌ
ＥＤの接続端子とが駆動可能に接続されるように構成さ
れていることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の発光装置
において、前記ミラー面の面積が、前記凹部の開口面積よりも大き
いことを特徴とする発光装置。
【請求項１２】請求項９乃至１１のいずれか一項に記
載の発光装置において、前記ミラー面と前記発光面から出射する光が光軸に沿っ
て前記ミラー面へ入射する角度が、実質的に４５度であ
ることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】Ｎ型化合物半導体基板の上面にＮ型化
合物半導体層を形成する第１工程と、該Ｎ型化合物半導体層の上面に拡散防止膜を形成する第
２工程と、前記拡散防止膜に開口窓を形成する第３工程と、該開口窓を通して下地の前記Ｎ型化合物半導体層に穴部
を等方性エッチングで形成する第４工程と、前記開口窓を通して前記穴部の内壁にＰ型化合物半導体
層を設けて凹部を形成する第５工程と、該凹部の周縁から内側に突出する前記拡散防止膜を除去
する第６工程と、前記凹部の前記Ｐ型化合物半導体層とオーミック接合す
るＰ型電極を形成する第７工程と、前記凹部に光学素子を形成する第８工程と、を含む発光
素子の製造方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の発光素子の製造方
法において、前記第８工程は、光学材料として常温で液体であり、かつ、発光素子の性
能を損なわない程度の温度で熱硬化する材料を用意する
工程と、該光学材料を前記凹部に充填する工程と、次いで該光学材料を前記温度で加熱してこれを熱硬化さ
せて前記光学素子を形成する工程とを含むことを特徴と
する発光素子の製造方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の発光素子の製造方
法において、前記光学材料を、ポリイミド樹脂とすることを特徴とす
る発光素子の製造方法。
【請求項１６】請求項１３に記載の発光素子の製造方
法において、前記第８工程は、光学材料として常温で液体であり、かつ、紫外線露光に
より硬化する材料を用意する工程と、該光学材料を前記凹部に充填する工程と、次いで、該光
学材料に前記紫外線を照射し露光硬化させて前記光学素
子を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１７】請求項１６に記載の発光素子の製造方
法において、前記光学材料を、感光性ポリイミド樹脂とすることを特
徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１８】請求項１３に記載の発光素子の製造方
法において、前記第４工程での等方性エッチングを、ドライエッチン
グとすることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１９】請求項１３に記載の発光素子の製造方
法において、前記第４工程での等方性エッチングを、ウエットエッチ
ングとすることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２０】請求項１９に記載の発光素子の製造方
法において、前記ウエットエッチングで用いるエッチング液を、臭素
とメチルアルコールとの混合液とすることを特徴とする
発光素子の製造方法。
【請求項２１】請求項１３乃至２０のいずれか一項に
記載の発光素子の製造に当たり、前記Ｎ型化合物半導体基板をＮ型ＧａＡｓ基板とし、前記Ｎ型化合物半導体層をＮ型ＧａＡｓＰ層とし、前記拡散防止膜をアルミナ膜、窒化珪素膜および酸化珪
素膜のうちのいずれか１つの膜とし、前記Ｐ型化合物半導体層はＰ型ＧａＡｓＰ層とし、Ｐ型
電極の材料をアルミニウムとし、および前記Ｎ型化合物
半導体基板の裏面にＮ型電極を金（Ａｕ）系の合金で形
成することを特徴とする発光素子の製造方法。