JP2001060718A - 発光サイリスタおよび自己走査型発光装置 - Google Patents
発光サイリスタおよび自己走査型発光装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板裏面側から光を出射し、発光強度を増大
させることができる発光サイリスタを提供する。 【解決手段】 本発明の発光サイリスタは、上方の光を
出射させない方が望ましいので、カソード電極２０は発
光領域３２の全面を覆うように形成する。光を基板側に
出射するために、基板裏面のアノード電極層２６，Ｇａ
Ａｓ基板１０，ＧａＡｓバッファ層１１を除去し、開口
３０を設ける。本発明の構造によれば、基板側に出射す
る光は電極によって遮られないので、光の外部取り出し
効率が大幅に改善する。
させることができる発光サイリスタを提供する。 【解決手段】 本発明の発光サイリスタは、上方の光を
出射させない方が望ましいので、カソード電極２０は発
光領域３２の全面を覆うように形成する。光を基板側に
出射するために、基板裏面のアノード電極層２６，Ｇａ
Ａｓ基板１０，ＧａＡｓバッファ層１１を除去し、開口
３０を設ける。本発明の構造によれば、基板側に出射す
る光は電極によって遮られないので、光の外部取り出し
効率が大幅に改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光強度を高めた
発光サイリスタ、およびこのような発光サイリスタを用
いた自己走査型発光装置に関する。
発光サイリスタ、およびこのような発光サイリスタを用
いた自己走査型発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光の発光サイリスタを用いた自己走
査型発光装置は、本出願人に係る特開平２−１４５８４
号公報に開示されており、図１に面発光サイリスタの基
本構造を示す。
査型発光装置は、本出願人に係る特開平２−１４５８４
号公報に開示されており、図１に面発光サイリスタの基
本構造を示す。
【０００３】図１において、１０はｐ形のＧａＡｓ基板
であり、この基板上に、ｐ形ＧａＡｓバッファ層１１，
ｐ形ＡｌＧａＡｓ層１２，ｎ形ＡｌＧａＡｓ層１４，ｐ
形ＡｌＧａＡｓ層１６，ｎ形ＡｌＧａＡｓ層１８が順次
積層され、ｎ形ＡｌＧａＡｓ層１８上には、カソード電
極２０とのオーミック接触をとるためｎ形ＧａＡｓ層２
２が形成されている。図中、２４はｐ形ＡｌＧａＡｓ層
１６上に設けられたゲート電極、２６はＧａＡｓ基板１
０の下面に設けられたアノード電極である。
であり、この基板上に、ｐ形ＧａＡｓバッファ層１１，
ｐ形ＡｌＧａＡｓ層１２，ｎ形ＡｌＧａＡｓ層１４，ｐ
形ＡｌＧａＡｓ層１６，ｎ形ＡｌＧａＡｓ層１８が順次
積層され、ｎ形ＡｌＧａＡｓ層１８上には、カソード電
極２０とのオーミック接触をとるためｎ形ＧａＡｓ層２
２が形成されている。図中、２４はｐ形ＡｌＧａＡｓ層
１６上に設けられたゲート電極、２６はＧａＡｓ基板１
０の下面に設けられたアノード電極である。
【０００４】この例では、ｐ形ＧａＡｓ基板上にｐ形
層，ｎ形層，ｐ形層，ｎ形層の順で積層されているが、
ｎ形ＧａＡｓ基板上に、ｎ形層，ｐ形層，ｎ形層，ｐ形
層の順で積層される場合には、最上層の電極はアノード
電極、最下部の電極はカソード電極となる。
層，ｎ形層，ｐ形層，ｎ形層の順で積層されているが、
ｎ形ＧａＡｓ基板上に、ｎ形層，ｐ形層，ｎ形層，ｐ形
層の順で積層される場合には、最上層の電極はアノード
電極、最下部の電極はカソード電極となる。
【０００５】このような発光サイリスタでは、ゲート層
で発光した光は最上部層を経て出射する。
で発光した光は最上部層を経て出射する。
【０００６】本発明者らは、このような構造の発光サイ
リスタをアレイ状に配列し、これらの発光サイリスタア
レイ間に、適当な相互作用をもたせることによって、発
光光の自己走査機能が実現できることを上記公開公報に
おいて開示し、光プリンタ用光源として実装上簡便とな
ること、発光素子の配列ピッチが細かくできること、コ
ンパクトな自己走査型発光装置を作製できること等を示
した。
リスタをアレイ状に配列し、これらの発光サイリスタア
レイ間に、適当な相互作用をもたせることによって、発
光光の自己走査機能が実現できることを上記公開公報に
おいて開示し、光プリンタ用光源として実装上簡便とな
ること、発光素子の配列ピッチが細かくできること、コ
ンパクトな自己走査型発光装置を作製できること等を示
した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようなｐｎｐｎ構
造の発光サイリスタにおいては、カソード電極２０から
流れる電流は、図１に矢印で示すように、電極２０の真
下に向かって主に流れる。したがってゲート層１４，１
６での発光領域は電極２０の真下にある。このように発
光領域が電極２０の真下にあるため、光が電極２０自身
によって遮られる結果、出射強度が低下する。
造の発光サイリスタにおいては、カソード電極２０から
流れる電流は、図１に矢印で示すように、電極２０の真
下に向かって主に流れる。したがってゲート層１４，１
６での発光領域は電極２０の真下にある。このように発
光領域が電極２０の真下にあるため、光が電極２０自身
によって遮られる結果、出射強度が低下する。
【０００８】電極により遮られる光を少なくしようとし
て、電極形状を小さくすると、電流が集中し、発光領域
が狭くなるので、出射強度の増加にはつながらない。
て、電極形状を小さくすると、電流が集中し、発光領域
が狭くなるので、出射強度の増加にはつながらない。
【０００９】本発明の目的は、上述のような問題点を解
決した発光サイリスタを提供することにある。
決した発光サイリスタを提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、このような発光サイ
リスタを用いた自己走査型発光装置を提供することにあ
る。
リスタを用いた自己走査型発光装置を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】従来の問題点が生じる理
由は、電極パターンの存在する基板表面側へ光を取り出
す構造をしているためである。本発明では、発光した光
を基板表面ではなく裏面より取り出す構造とする。その
ため少なくとも発光領域直下の領域にある基板をエッチ
ングにより除去した形状とし、あるいは基板を発光波長
より短い波長に吸収端を持つ材料で構成する。これによ
り発光した光を遮蔽するものがなく、表面側から光を取
り出す場合に比べて出射強度が増加する。
由は、電極パターンの存在する基板表面側へ光を取り出
す構造をしているためである。本発明では、発光した光
を基板表面ではなく裏面より取り出す構造とする。その
ため少なくとも発光領域直下の領域にある基板をエッチ
ングにより除去した形状とし、あるいは基板を発光波長
より短い波長に吸収端を持つ材料で構成する。これによ
り発光した光を遮蔽するものがなく、表面側から光を取
り出す場合に比べて出射強度が増加する。
【００１２】本発明によれば、基板表面側の電極の形状
は任意となるため、電極形状を最大限大きくすることが
でき、発光領域全体を覆うことが可能となる。したがっ
て、均一な電流注入が可能となり、均一な発光パターン
が得られ、かつ、発光強度が増大する。さらには、基板
表面側の電極が、基板表面側に進行した光にとって反射
鏡として働くため、光量の増加を期待できる。
は任意となるため、電極形状を最大限大きくすることが
でき、発光領域全体を覆うことが可能となる。したがっ
て、均一な電流注入が可能となり、均一な発光パターン
が得られ、かつ、発光強度が増大する。さらには、基板
表面側の電極が、基板表面側に進行した光にとって反射
鏡として働くため、光量の増加を期待できる。
【００１３】また、基板裏面より光を取り出す構造であ
るため、実装では基板表面がダイボンドされるので、電
流注入により発熱するｐｎ接合部の放熱がされやすくな
り、素子特性の温度依存性を低減できる。基板表面をダ
イボンドするので、フリップチップ化が容易になり、ワ
イヤボンディングを不要にすることも可能である。
るため、実装では基板表面がダイボンドされるので、電
流注入により発熱するｐｎ接合部の放熱がされやすくな
り、素子特性の温度依存性を低減できる。基板表面をダ
イボンドするので、フリップチップ化が容易になり、ワ
イヤボンディングを不要にすることも可能である。
【００１４】また、従来では発光領域の空間的位置は、
基板厚の精度に左右されることになるが、本発明では、
エピタキシャル膜および加工工程で成膜する膜の厚さ精
度で制御が可能となる。
基板厚の精度に左右されることになるが、本発明では、
エピタキシャル膜および加工工程で成膜する膜の厚さ精
度で制御が可能となる。
【００１５】さらに本発明によれば、発光サイリスタを
発光素子として用いることにより、以下のような構造の
自己走査型発光装置を実現できる。
発光素子として用いることにより、以下のような構造の
自己走査型発光装置を実現できる。
【００１６】第１の構造は、発光サイリスタを複数個配
列し、各発光サイリスタのゲート電極をその近傍に位置
する少なくとも１つの発光サイリスタのゲート電極に、
電気抵抗または電気的に一方向性を有する電気素子を介
して接続し、各発光サイリスタのアノード電極に、外部
から電圧を印加する複数本の配線を接続させた自己走査
型発光装置である。
列し、各発光サイリスタのゲート電極をその近傍に位置
する少なくとも１つの発光サイリスタのゲート電極に、
電気抵抗または電気的に一方向性を有する電気素子を介
して接続し、各発光サイリスタのアノード電極に、外部
から電圧を印加する複数本の配線を接続させた自己走査
型発光装置である。
【００１７】また第２の構造は、サイリスタを複数個配
列し、各サイリスタのゲート電極をその近傍に位置する
少なくとも１つのサイリスタのゲート電極に、電気抵抗
または電気的に一方向性を有する電気素子を介して接続
するとともに、各サイリスタのゲート電極に電源ライン
を電気的手段を用いて接続し、かつ各サイリスタのアノ
ード電極にクロックラインを接続して形成した自己走査
型スイッチ素子アレイと、発光サイリスタを複数個配列
した発光素子アレイとからなり、前記発光素子アレイを
構成する発光サイリスタの各ゲート電極を、前記自己走
査型スイッチ素子アレイを構成するサイリスタのゲート
電極と電気的手段にて接続し、各発光サイリスタのアノ
ード電極に発光のための電流を印加するラインを設けた
自己走査型発光装置である。
列し、各サイリスタのゲート電極をその近傍に位置する
少なくとも１つのサイリスタのゲート電極に、電気抵抗
または電気的に一方向性を有する電気素子を介して接続
するとともに、各サイリスタのゲート電極に電源ライン
を電気的手段を用いて接続し、かつ各サイリスタのアノ
ード電極にクロックラインを接続して形成した自己走査
型スイッチ素子アレイと、発光サイリスタを複数個配列
した発光素子アレイとからなり、前記発光素子アレイを
構成する発光サイリスタの各ゲート電極を、前記自己走
査型スイッチ素子アレイを構成するサイリスタのゲート
電極と電気的手段にて接続し、各発光サイリスタのアノ
ード電極に発光のための電流を印加するラインを設けた
自己走査型発光装置である。
【００１８】このような構造の自己走査型発光装置によ
れば、外部発光効率が良く、かつ、高精細化，コンパク
ト化，低コスト化を図った発光装置を実現できる。
れば、外部発光効率が良く、かつ、高精細化，コンパク
ト化，低コスト化を図った発光装置を実現できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の一実施例の発光
サイリスタの概略断面図である。図１の構造は従来開示
されているプロセスにより作製する。ただし本発明の発
光サイリスタ上方に光を出射させない方が望ましいの
で、カソード電極２０は発光領域３２の全面を覆うよう
に形成する。光を基板側に出射するため、基板裏面のア
ノード電極層２６，ＧａＡｓ基板１０，ＧａＡｓバッフ
ァ層１１を除去し、開口３０を設ける。もちろん開口が
発光領域直下にくるよう位置合わせする必要があり、こ
れには両面基板対応のアライナを用い、発光領域よりや
や大きめに形成した。
サイリスタの概略断面図である。図１の構造は従来開示
されているプロセスにより作製する。ただし本発明の発
光サイリスタ上方に光を出射させない方が望ましいの
で、カソード電極２０は発光領域３２の全面を覆うよう
に形成する。光を基板側に出射するため、基板裏面のア
ノード電極層２６，ＧａＡｓ基板１０，ＧａＡｓバッフ
ァ層１１を除去し、開口３０を設ける。もちろん開口が
発光領域直下にくるよう位置合わせする必要があり、こ
れには両面基板対応のアライナを用い、発光領域よりや
や大きめに形成した。
【００２０】図３は、基板裏面側より見た図である。本
実施例では発光サイリスタはアレイ状に形成したので、
開口３０もアレイ状に並んでいる。図２は、図３のＡ−
Ａ’線の断面に相当している。
実施例では発光サイリスタはアレイ状に形成したので、
開口３０もアレイ状に並んでいる。図２は、図３のＡ−
Ａ’線の断面に相当している。
【００２１】この発光サイリスタを動作させるため、カ
ソード電極とゲート電極はフリップチップ技術によりプ
リント配線基板上に形成した配線パターン上に実装し
た。アノード電極とプリント配線基板間はワイヤボンド
により接続した。ゲート電極を抵抗を介してアノード電
極に接続し、アノード−カソード間に定電流電源を接続
し、１０ｍＡ程度の電流を流すと、発光サイリスタはオ
ン状態となり発光する。
ソード電極とゲート電極はフリップチップ技術によりプ
リント配線基板上に形成した配線パターン上に実装し
た。アノード電極とプリント配線基板間はワイヤボンド
により接続した。ゲート電極を抵抗を介してアノード電
極に接続し、アノード−カソード間に定電流電源を接続
し、１０ｍＡ程度の電流を流すと、発光サイリスタはオ
ン状態となり発光する。
【００２２】上記の条件で、従来の上面出射型構造の場
合の約２倍の光出力が得られた。図１の従来構造では、
注入電流密度の最も大きいカソード電極直下からの発光
のかなりの部分がカソード電極自身によって遮光されて
いた。しかしこの発明の構造（図２）の場合、基板側に
出射する光は電極によって遮られないことが、従来の構
造に比べて光の外部取り出し効率が大幅に改善した主な
理由である。
合の約２倍の光出力が得られた。図１の従来構造では、
注入電流密度の最も大きいカソード電極直下からの発光
のかなりの部分がカソード電極自身によって遮光されて
いた。しかしこの発明の構造（図２）の場合、基板側に
出射する光は電極によって遮られないことが、従来の構
造に比べて光の外部取り出し効率が大幅に改善した主な
理由である。
【００２３】また図４に示すように、発光領域３２で発
生した光のうち、カソード電極２０に向かって進行した
光は、カソード電極２０で、基板裏面側に反射される。
したがって、発光領域３２から基板裏面側へ直接進む光
に重畳されるので、発光強度の増大に寄与する。
生した光のうち、カソード電極２０に向かって進行した
光は、カソード電極２０で、基板裏面側に反射される。
したがって、発光領域３２から基板裏面側へ直接進む光
に重畳されるので、発光強度の増大に寄与する。
【００２４】さらにカソード電極２０が発光領域３２の
全体を覆うように形成されているため、カソード領域に
均一な電流注入が行える。したがって均一な発光領域が
広くなる。しかも開口面積を大きくとれるため、光の広
がり角は小さくなる。これは外部光学系により出射光を
利用する際、有利に働く。
全体を覆うように形成されているため、カソード領域に
均一な電流注入が行える。したがって均一な発光領域が
広くなる。しかも開口面積を大きくとれるため、光の広
がり角は小さくなる。これは外部光学系により出射光を
利用する際、有利に働く。
【００２５】図５は、本発明の他の実施例の発光サイリ
スタの概略断面図である。図２の実施例と異なる点は、
発光波長（７８０ｎｍ）より短い波長に吸収端を持つ材
料、例えばＡｌ組成を０．３５より大きくしたＡｌＧａ
Ａｓを基板４０およびバッファ層４２に用いれば、発光
波長に対し透明となるので、基板およびバッファ層をエ
ッチングで除去して開口を設ける必要はない。ただし、
発光領域３２に対応するアノード電極部分は、エッチン
グもしくはリフトオフ法により開口部を設けるか、ある
いはマスク蒸着によって形成する。
スタの概略断面図である。図２の実施例と異なる点は、
発光波長（７８０ｎｍ）より短い波長に吸収端を持つ材
料、例えばＡｌ組成を０．３５より大きくしたＡｌＧａ
Ａｓを基板４０およびバッファ層４２に用いれば、発光
波長に対し透明となるので、基板およびバッファ層をエ
ッチングで除去して開口を設ける必要はない。ただし、
発光領域３２に対応するアノード電極部分は、エッチン
グもしくはリフトオフ法により開口部を設けるか、ある
いはマスク蒸着によって形成する。
【００２６】以上のような発光サイリスタを適用できる
自己走査型発光装置の３つの基本構造について説明す
る。
自己走査型発光装置の３つの基本構造について説明す
る。
【００２７】図６は、自己走査型発光装置の第１の基本
構造の等価回路図である。発光素子として、発光サイリ
スタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）を用い、発光サイリスタＴ
（−２）〜Ｔ（＋２）には、各々ゲート電極Ｇ-2〜Ｇ+2
が設けられている。各々のゲート電極には、負荷抵抗Ｒ
L を介して電源電圧ＶGKが印加される。また、各々のゲ
ート電極Ｇ-2〜Ｇ+2は、相互作用を作るために抵抗ＲI
を介して電気的に接続されている。また、各単体発光サ
イリスタのアノード電極に、３本の転送クロックライン
（φ1 ，φ2 ，φ3 ）が、それぞれ３素子おきに（繰り
返されるように）接続される。
構造の等価回路図である。発光素子として、発光サイリ
スタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）を用い、発光サイリスタＴ
（−２）〜Ｔ（＋２）には、各々ゲート電極Ｇ-2〜Ｇ+2
が設けられている。各々のゲート電極には、負荷抵抗Ｒ
L を介して電源電圧ＶGKが印加される。また、各々のゲ
ート電極Ｇ-2〜Ｇ+2は、相互作用を作るために抵抗ＲI
を介して電気的に接続されている。また、各単体発光サ
イリスタのアノード電極に、３本の転送クロックライン
（φ1 ，φ2 ，φ3 ）が、それぞれ３素子おきに（繰り
返されるように）接続される。
【００２８】動作を説明すると、まず転送クロックφ3
がハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンし
ているとする。このとき３端子サイリスタの特性から、
ゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電
源電圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、負荷抵抗ＲL 、相
互作用抵抗ＲI のネットワークから各発光サイリスタの
ゲート電圧が決まる。そして、発光サイリスタＴ（０）
に近い素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ
（０）から離れるにしたがいゲート電圧は上昇してい
く。これは次のように表せる。
がハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンし
ているとする。このとき３端子サイリスタの特性から、
ゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電
源電圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、負荷抵抗ＲL 、相
互作用抵抗ＲI のネットワークから各発光サイリスタの
ゲート電圧が決まる。そして、発光サイリスタＴ（０）
に近い素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ
（０）から離れるにしたがいゲート電圧は上昇してい
く。これは次のように表せる。
【００２９】 ＶG0＜ＶG1＝ＶG-1 ＜ＶG2＝ＶG-2 （１） これらの電圧の差は、負荷抵抗ＲL ，相互作用抵抗ＲI
の値を適当に選択することにより設定することができ
る。
の値を適当に選択することにより設定することができ
る。
【００３０】３端子サイリスタのアノード側のターンオ
ン電圧ＶONは、ゲート電圧より拡散電位Ｖdif だけ高い
電圧となることが知られている。
ン電圧ＶONは、ゲート電圧より拡散電位Ｖdif だけ高い
電圧となることが知られている。
【００３１】ＶON≒ＶG ＋Ｖdif （２） したがって、アノードにかける電圧をこのターンオン電
圧ＶONより高く設定すれば、その発光サイリスタはオン
することになる。
圧ＶONより高く設定すれば、その発光サイリスタはオン
することになる。
【００３２】さてこの発光サイリスタＴ（０）がオンし
ている状態で、次の転送クロックパルスφ1 にハイレベ
ル電圧ＶH を印加する。このクロックパルスφ1 は発光
サイリスタＴ（＋１）とＴ（―２）に同時に加わるが、
ハイレベル電圧ＶH の値を次の範囲に設定すると、発光
サイリスタＴ（＋１）のみをオンさせることができる。
ている状態で、次の転送クロックパルスφ1 にハイレベ
ル電圧ＶH を印加する。このクロックパルスφ1 は発光
サイリスタＴ（＋１）とＴ（―２）に同時に加わるが、
ハイレベル電圧ＶH の値を次の範囲に設定すると、発光
サイリスタＴ（＋１）のみをオンさせることができる。
【００３３】 ＶG-2 ＋Ｖdif ＞ＶH ＞ＶG+1 ＋Ｖdif （３） これで発光サイリスタＴ（０），Ｔ（＋１）が同時にオ
ンしていることになる。そしてクロックパルスφ3 のハ
イレベル電圧を切ると、発光サイリスタＴ（０）がオフ
となりオン状態の転送ができたことになる。
ンしていることになる。そしてクロックパルスφ3 のハ
イレベル電圧を切ると、発光サイリスタＴ（０）がオフ
となりオン状態の転送ができたことになる。
【００３４】このように、自己走査型発光装置では抵抗
ネットワークで各発光サイリスタのゲート電極間を結ぶ
ことにより、発光サイリスタに転送機能をもたせること
が可能となる。上に述べたような原理から、転送クロッ
クφ1 ，φ2 ，φ3 のハイレベル電圧を順番に互いに少
しずつ重なるように設定すれば、発光サイリスタのオン
状態は順次転送されていく。すなわち、発光点が順次転
送され、自己走査型発光素子アレイを実現することがで
きる。
ネットワークで各発光サイリスタのゲート電極間を結ぶ
ことにより、発光サイリスタに転送機能をもたせること
が可能となる。上に述べたような原理から、転送クロッ
クφ1 ，φ2 ，φ3 のハイレベル電圧を順番に互いに少
しずつ重なるように設定すれば、発光サイリスタのオン
状態は順次転送されていく。すなわち、発光点が順次転
送され、自己走査型発光素子アレイを実現することがで
きる。
【００３５】図７は、自己走査型発光装置の第２の基本
構造の等価回路図である。この自己走査型発光装置は、
発光サイリスタのゲート電極間の電気的接続の方法とし
てダイオードを用いている。発光サイリスタＴ（−２）
〜Ｔ（＋２）は、一列に並べられた構成となっている。
Ｇ-2〜Ｇ+2は、発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）
のそれぞれのゲート電極を表す。ＲL はゲート電極の負
荷抵抗を表し、Ｄ-2〜Ｄ+2は電気的相互作用を行うダイ
オードを表す。またＶGKは電源電圧を表す。各単体発光
サイリスタのアノード電極に、２本の転送クロックライ
ン（φ1 ，φ2）がそれぞれ１素子おきに接続される。
構造の等価回路図である。この自己走査型発光装置は、
発光サイリスタのゲート電極間の電気的接続の方法とし
てダイオードを用いている。発光サイリスタＴ（−２）
〜Ｔ（＋２）は、一列に並べられた構成となっている。
Ｇ-2〜Ｇ+2は、発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）
のそれぞれのゲート電極を表す。ＲL はゲート電極の負
荷抵抗を表し、Ｄ-2〜Ｄ+2は電気的相互作用を行うダイ
オードを表す。またＶGKは電源電圧を表す。各単体発光
サイリスタのアノード電極に、２本の転送クロックライ
ン（φ1 ，φ2）がそれぞれ１素子おきに接続される。
【００３６】動作を説明する。まず転送クロックφ2 が
ハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンして
いるとする。このとき３端子サイリスタの特性からゲー
ト電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電源電
圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、抵抗ＲL ，ダイオード
Ｄ-2〜Ｄ+2のネットワークから各発光サイリスタのゲー
ト電圧が決まる。そして発光サイリスタＴ（０）に近い
素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ（０）から
離れるにしたがいゲート電圧は上昇していく。
ハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンして
いるとする。このとき３端子サイリスタの特性からゲー
ト電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電源電
圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、抵抗ＲL ，ダイオード
Ｄ-2〜Ｄ+2のネットワークから各発光サイリスタのゲー
ト電圧が決まる。そして発光サイリスタＴ（０）に近い
素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ（０）から
離れるにしたがいゲート電圧は上昇していく。
【００３７】しかしながら、ダイオード特性の一方向
性，非対称性から、電圧を下げる効果は、Ｔ（０）の右
方向にしか働かない。すなわちゲート電極Ｇ1 はＧ0 に
対し、ダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高
い電圧に設定され、ゲート電極Ｇ2 はＧ1 に対し、さら
にダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高い電
圧に設定される。一方、Ｔ（０）の左側のゲート電極Ｇ
-1はダイオードＤ-1が逆バイアスになっているため電流
が流れず、したがって電源電圧ＶGKと同電位となる。
性，非対称性から、電圧を下げる効果は、Ｔ（０）の右
方向にしか働かない。すなわちゲート電極Ｇ1 はＧ0 に
対し、ダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高
い電圧に設定され、ゲート電極Ｇ2 はＧ1 に対し、さら
にダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高い電
圧に設定される。一方、Ｔ（０）の左側のゲート電極Ｇ
-1はダイオードＤ-1が逆バイアスになっているため電流
が流れず、したがって電源電圧ＶGKと同電位となる。
【００３８】次の転送クロックパルスφ1 は、最近接の
発光サイリスタＴ（１），Ｔ（−１）、そしてＴ（３）
およびＴ（−３）等に印加されるが、これらのなかで、
最もターンオン電圧の最も低い素子はＴ（１）であり、
Ｔ（１）のターンオン電圧は約Ｇ1 のゲート電圧＋Ｖ
dif であるが、これはＶdif の約２倍である。次にター
ン電圧の低い素子はＴ（３）であり、Ｖdif の約４倍で
ある。Ｔ（−１）とＴ（−３）のオン電圧は、約ＶGK＋
Ｖdif となる。
発光サイリスタＴ（１），Ｔ（−１）、そしてＴ（３）
およびＴ（−３）等に印加されるが、これらのなかで、
最もターンオン電圧の最も低い素子はＴ（１）であり、
Ｔ（１）のターンオン電圧は約Ｇ1 のゲート電圧＋Ｖ
dif であるが、これはＶdif の約２倍である。次にター
ン電圧の低い素子はＴ（３）であり、Ｖdif の約４倍で
ある。Ｔ（−１）とＴ（−３）のオン電圧は、約ＶGK＋
Ｖdif となる。
【００３９】以上から、転送クロックパルスのハイレベ
ル電圧をＶdif の約２倍からＶdifの約４倍の間に設定
しておけば、発光サイリスタＴ（１）のみをオンさせる
ことができ、転送動作を行うことができる。
ル電圧をＶdif の約２倍からＶdifの約４倍の間に設定
しておけば、発光サイリスタＴ（１）のみをオンさせる
ことができ、転送動作を行うことができる。
【００４０】図８は、自己走査型発光装置の第３の基本
構造の等価回路図である。この自己走査型発光装置は、
スイッチ素子Ｔ（−１）〜Ｔ（２）、書き込み用発光素
子Ｌ（−１）〜Ｌ（２）からなる。スイッチ素子部分の
構成は、ダイオード接続を用いた例を示している。スイ
ッチ素子のゲート電極Ｇ-1〜Ｇ1 は、書き込み用発光素
子のゲートにも接続される。書き込み用発光素子のアノ
ードには、書き込み信号Ｓinが加えられている。
構造の等価回路図である。この自己走査型発光装置は、
スイッチ素子Ｔ（−１）〜Ｔ（２）、書き込み用発光素
子Ｌ（−１）〜Ｌ（２）からなる。スイッチ素子部分の
構成は、ダイオード接続を用いた例を示している。スイ
ッチ素子のゲート電極Ｇ-1〜Ｇ1 は、書き込み用発光素
子のゲートにも接続される。書き込み用発光素子のアノ
ードには、書き込み信号Ｓinが加えられている。
【００４１】以下に、この自己走査型発光装置の動作を
説明する。いま、転送素子Ｔ（０）がオン状態にあると
すると、ゲート電極Ｇ0 の電圧は、ＶGK（ここでは５ボ
ルトと想定する）より低下し、ほぼ零ボルトとなる。し
たがって、書き込み信号Ｓinの電圧が、ＰＮ接合の拡散
電位（約１ボルト）以上であれば、発光素子Ｌ（０）を
発光状態とすることができる。
説明する。いま、転送素子Ｔ（０）がオン状態にあると
すると、ゲート電極Ｇ0 の電圧は、ＶGK（ここでは５ボ
ルトと想定する）より低下し、ほぼ零ボルトとなる。し
たがって、書き込み信号Ｓinの電圧が、ＰＮ接合の拡散
電位（約１ボルト）以上であれば、発光素子Ｌ（０）を
発光状態とすることができる。
【００４２】これに対し、ゲート電極Ｇ-1は約５ボルト
であり、ゲート電極Ｇ1 は約１ボルトとなる。したがっ
て、発光素子Ｌ（−１）の書き込み電圧は約６ボルト、
発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約２ボルトとなる。
これから、発光素子Ｌ（０）のみに書き込める書き込み
信号Ｓinの電圧は、約１〜２ボルトの範囲となる。発光
素子Ｌ（０）がオン、すなわち発光状態に入ると、書き
込み信号Ｓinラインの電圧は約１ボルトに固定されてし
まうので、他の発光素子が選択されてしまう、というエ
ラーは防ぐことができる。
であり、ゲート電極Ｇ1 は約１ボルトとなる。したがっ
て、発光素子Ｌ（−１）の書き込み電圧は約６ボルト、
発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約２ボルトとなる。
これから、発光素子Ｌ（０）のみに書き込める書き込み
信号Ｓinの電圧は、約１〜２ボルトの範囲となる。発光
素子Ｌ（０）がオン、すなわち発光状態に入ると、書き
込み信号Ｓinラインの電圧は約１ボルトに固定されてし
まうので、他の発光素子が選択されてしまう、というエ
ラーは防ぐことができる。
【００４３】発光強度は書き込み信号Ｓinに流す電流量
で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能とな
る。また、発光状態を次の素子に転送するためには、書
き込み信号Ｓinラインの電圧を一度零ボルトまでおと
し、発光している素子をいったんオフにしておく必要が
ある。
で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能とな
る。また、発光状態を次の素子に転送するためには、書
き込み信号Ｓinラインの電圧を一度零ボルトまでおと
し、発光している素子をいったんオフにしておく必要が
ある。
【００４４】このような発光サイリスタを集積した自己
走査型発光装置についても、発光部の裏面に開口を設け
る工程によって裏面出射型とすることが可能である。多
数のチップをフリップチップ技術により基板上に配列し
て光プリントヘッドを構成する。従来の表面出射型に比
して光の取り出し効率が高いため、効率の高いプリント
ヘッドが実現できる。
走査型発光装置についても、発光部の裏面に開口を設け
る工程によって裏面出射型とすることが可能である。多
数のチップをフリップチップ技術により基板上に配列し
て光プリントヘッドを構成する。従来の表面出射型に比
して光の取り出し効率が高いため、効率の高いプリント
ヘッドが実現できる。
【００４５】
【発明の効果】本発明の発光サイリスタによれば、基板
裏面側から光を出射しているので、従来の基板表面から
光を出射する構造のものに比べて、発光強度を増大させ
ることができる。
裏面側から光を出射しているので、従来の基板表面から
光を出射する構造のものに比べて、発光強度を増大させ
ることができる。
【００４６】また、基板裏面出射であるため、基板表面
の電極形状が任意になり、全面を電極で覆うことが可能
となる。この電極は進行してきた光を基板裏面側に反射
させるため、さらに光量が増加する。
の電極形状が任意になり、全面を電極で覆うことが可能
となる。この電極は進行してきた光を基板裏面側に反射
させるため、さらに光量が増加する。
【００４７】また、基板表面のフリップチップ化が可能
となるので、ワイヤボンディングが不要となるという効
果がある。
となるので、ワイヤボンディングが不要となるという効
果がある。
【００４８】また、本発明によれば、発光サイリスタを
アレイ化し自己走査機能も加えることにより、外部発光
効率を高めた自己走査型発光装置を提供できる。
アレイ化し自己走査機能も加えることにより、外部発光
効率を高めた自己走査型発光装置を提供できる。
【図１】従来の発光サイリスタの概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例の発光サイリスタの概略断面
図である。
図である。
【図３】基板の裏面側を示す図である。
【図４】基板表面側の電極による光の反射の状態を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の他の実施例の発光サイリスタの概略断
面図である。
面図である。
【図６】自己走査型発光装置の第１の基本構造の等価回
路図である。
路図である。
【図７】自己走査型発光装置の第２の基本構造の等価回
路図である。
路図である。
【図８】自己走査型発光装置の第３の基本構造の等価回
路図である。
路図である。
１０ ｐ形ＧａＡｓ基板 １１ ｐ形ＧａＡｓバッファ層 １２ ｐ形ＡｌＧａＡｓ層 １４ ｎ形ＡｌＧａＡｓ層 １６ ｐ形ＡｌＧａＡｓ層 １８ ｎ形ＡｌＧａＡｓ層 ２０ カソード電極 ２２ ｎ形ＧａＡｓ層 ２４ ゲート電極 ２６ アノード電極 ３０ 開口 ３２ 発光領域 ４０ ＡｌＧａＡｓ基板 ４２ ＡｌＧａＡｓバッファ層
Claims (9)
- 【請求項１】基板の表面上に、ｐｎｐｎ構造と、このｐ
ｎｐｎ構造上に設けられた電極とを有する発光サイリス
タにおいて、 前記ｐｎｐｎ構造の発光領域に対応する前記基板の部分
に開口を設けて、前記発光領域からの光を前記開口を経
て、基板裏面側から出射するようにしたことを特徴とす
る発光サイリスタ。 - 【請求項２】前記基板と前記ｐｎｐｎ構造との間にバッ
ファ層が設けられている場合には、前記バッファ層にも
開口が設けられることを特徴とする請求項１記載の発光
サイリスタ。 - 【請求項３】前記基板の裏面に他の電極が設けられてい
る場合には、前記他の電極にも開口が設けられることを
特徴とする請求項１または２記載の発光サイリスタ。 - 【請求項４】基板上に、ｐｎｐｎ構造と、このｐｎｐｎ
構造上に設けられた電極とを有する発光サイリスタにお
いて、 前記基板を、前記ｐｎｐｎ構造の発光領域からの光の発
光波長より短い波長に吸収端を持つ材料で構成し、前記
発光領域からの光を前記基板を透過させて、基板裏面側
から出射することを特徴とする発光サイリスタ。 - 【請求項５】前記基板の裏面に他の電極が設けられてい
る場合には、前記他の電極にも開口が設けられることを
特徴とする請求項４記載の発光サイリスタ。 - 【請求項６】前記ｐｎｐｎ層がＧａＡｓで構成されてい
る場合に、前記発光波長より短い波長に吸収端を持つ材
料は、ＡｌＧａＡｓであることを特徴とする請求項４ま
たは５記載の発光サイリスタ。 - 【請求項７】前記基板表面側の電極は、前記発光領域か
ら透過してきた光を、前記基板側に反射することを特徴
とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光サイリス
タ。 - 【請求項８】発光サイリスタを複数個配列し、各発光サ
イリスタのゲート電極をその近傍に位置する少なくとも
１つの発光サイリスタのゲート電極に、電気抵抗または
電気的に一方向性を有する電気素子を介して接続し、各
発光サイリスタのアノード電極に、外部から電圧を印加
する複数本の配線を接続させた自己走査型発光装置にお
いて、 前記発光サイリスタは、請求項１〜７のいずれかに記載
されている発光サイリスタであることを特徴とする自己
走査型発光装置。 - 【請求項９】サイリスタを複数個配列し、各サイリスタ
のゲート電極をその近傍に位置する少なくとも１つのサ
イリスタのゲート電極に、電気抵抗または電気的に一方
向性を有する電気素子を介して接続するとともに、各サ
イリスタのゲート電極に電源ラインを電気的手段を用い
て接続し、かつ各サイリスタのアノード電極にクロック
ラインを接続して形成した自己走査型スイッチ素子アレ
イと、 発光サイリスタを複数個配列した発光素子アレイとから
なり、 前記発光素子アレイを構成する発光サイリスタの各ゲー
ト電極を、前記自己走査型スイッチ素子アレイを構成す
るサイリスタのゲート電極と電気的手段にて接続し、各
発光サイリスタのアノード電極に発光のための電流を印
加するラインを設けた自己走査型発光装置において、 前記発光サイリスタは、請求項１〜７のいずれかに記載
されている発光サイリスタであることを特徴とする自己
走査型発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23503599A JP2001060718A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 発光サイリスタおよび自己走査型発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23503599A JP2001060718A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 発光サイリスタおよび自己走査型発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001060718A true JP2001060718A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=16980132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23503599A Pending JP2001060718A (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 発光サイリスタおよび自己走査型発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001060718A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107564993A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 富士施乐株式会社 | 光开关 |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23503599A patent/JP2001060718A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107564993A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 富士施乐株式会社 | 光开关 |
| CN107564993B (zh) * | 2016-06-30 | 2023-05-23 | 富士胶片商业创新有限公司 | 光开关 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100105 |