JP2001180037A - Light emitting element array and method of making the same - Google Patents

Light emitting element array and method of making the same

Info

Publication number
JP2001180037A
JP2001180037A JP36552599A JP36552599A JP2001180037A JP 2001180037 A JP2001180037 A JP 2001180037A JP 36552599 A JP36552599 A JP 36552599A JP 36552599 A JP36552599 A JP 36552599A JP 2001180037 A JP2001180037 A JP 2001180037A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
emitting element
element array
circuit
driver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP36552599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kota Nishimura
剛太 西村
Hisashi Sakai
久 坂井
Genichi Ogawa
元一 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP36552599A priority Critical patent/JP2001180037A/en
Publication of JP2001180037A publication Critical patent/JP2001180037A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve problems wherein the number of bonding positions necessary for mounting on an optical print head substrate is increased and it is hard to correct variation of emission intensities and to execute gradation controlling of the emission intensities because a size of a chip is enlarged and a manufacturing yield is lowered in terms of a light emitting element array wherein a driver circuit is monolithically formed. SOLUTION: There is disclosed the light emitting element array wherein a shift register circuit and a transistor circuit are formed on a silicon substrate and a plurality of light emitting elements each consisting of a compound semiconductor that emits a light in accordance with a driving signal outputted from the transistor circuit are arranged on the silicon substrate. The light emitting elements are connected to an identical common electrode by each of plural number of the elements and the driving signals are inputted to the plurality of light emitting elements connected to the identical common electrode by each plural number of elements to drive them through the shift register circuit and the transistor circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は発光素子アレイとそ
の製造方法に関し、特に光プリンタヘッドなどに用いら
れる発光素子アレイとその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element array and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting element array used for an optical printer head and the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は第1の従来例の発光素子アレイを
示す平面図である(特開昭61−205153号公報参
照)。同図において、1は発光素子アレイ、11〜1n
はLED、21〜2nは電極であり、この発光素子アレ
イ1はLED11〜1nをアレイ状に集積してなり、集
積密度として1mm当り10〜16素子のLEDを有し
ている。このLED11〜1nに対して電極21〜2n
が1対1で形成され、外部回路とワイヤボンディング接
続によってLED11〜2nへ通電できるようにされて
いる。電極21〜2nはワイヤボンディング接続を可能
にするだけの十分なスペースを確保するために、基板1
の両側に振り分けて設けられ、千鳥状に配列されてい
る。このLED11〜2nは実際には1チップ当り64
〜128素子がモノリシックに形成され、発光素子アレ
イ1を形成している。この発光素子アレイ1を一枚の基
板上に直線状に複数個配列することによって光プリント
ヘッドを形成している。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a plan view showing a first conventional light emitting element array (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-205153). In the figure, 1 is a light emitting element array, 11 to 1n
Denotes LEDs, 21 to 2n are electrodes, and the light-emitting element array 1 is formed by integrating LEDs 11 to 1n in an array, and has LEDs of 10 to 16 elements per 1 mm as an integration density. The electrodes 21 to 2n correspond to the LEDs 11 to 1n.
Are formed on a one-to-one basis, and the LEDs 11 to 2n can be energized by wire bonding connection with an external circuit. The electrodes 21 to 2n are provided on the substrate 1 to secure a sufficient space for enabling wire bonding connection.
Are arranged in a staggered manner. These LEDs 11 to 2n are actually 64 per chip.
Up to 128 elements are monolithically formed to form the light emitting element array 1. An optical print head is formed by arranging a plurality of the light emitting element arrays 1 linearly on one substrate.

【0003】図6は上記発光素子アレイを用いた光プリ
ントヘッドを示す斜視図である。同図において、1は発
光素子アレイ、3はこの発光素子アレイ1を複数個配列
した基板、4はこの基板3に設けられた導電パターン、
5は発光素子アレイ1の電極21〜2nと基板3上の導
電パターン4とをワイヤボンディングで接続するボンデ
ィングワイヤ、6は発光素子アレイ1に発光データ及び
印加電圧を供給するFPCテープ、7は発光素子アレイ
1を駆動するドライバ、8はドライバ7のデータ入力端
子からの配線である。ここで、基板3上の導電パターン
4はLED11〜1nのピッチとほぼ同ピッチに形成さ
れている。
FIG. 6 is a perspective view showing an optical print head using the light emitting element array. 1, reference numeral 1 denotes a light emitting element array, 3 denotes a substrate on which a plurality of the light emitting element arrays 1 are arranged, 4 denotes a conductive pattern provided on the substrate 3,
5 is a bonding wire for connecting the electrodes 21 to 2n of the light emitting element array 1 to the conductive patterns 4 on the substrate 3 by wire bonding, 6 is an FPC tape for supplying light emitting data and applied voltage to the light emitting element array 1, and 7 is light emitting. A driver for driving the element array 1, and a wiring 8 from a data input terminal of the driver 7. Here, the conductive patterns 4 on the substrate 3 are formed at substantially the same pitch as the pitch of the LEDs 11 to 1n.

【0004】この発光素子アレイでは、まず基板3に発
光素子アレイ1をダイボンディングによって搭載して接
着する。接着した発光素子アレイ1は基板3上の導電パ
ターン4にボンディングワイヤ5で接続する。一方、F
PCテープ6上にインナリードボンディング等によって
接続されたドライバ7の出力線(発光素子アレイ1方
向)は基板3上の導電パターン4にレーザーまたは熱圧
着等によって接続される。これによってLED11〜1
nとドライバ7の出力線は1対1で対応し、ボンディン
グワイヤ5を介してLED11〜1nに通電電流が供給
される。ドライバ7への入力信号及び印加電圧はFPC
テープ6の配線8によって供給される。
In this light emitting element array, first, the light emitting element array 1 is mounted on the substrate 3 by die bonding and bonded. The bonded light emitting element array 1 is connected to a conductive pattern 4 on a substrate 3 by a bonding wire 5. On the other hand, F
The output line (in the light emitting element array 1 direction) of the driver 7 connected to the PC tape 6 by inner lead bonding or the like is connected to the conductive pattern 4 on the substrate 3 by laser or thermocompression. Thereby, the LEDs 11 to 1
n and the output lines of the driver 7 correspond one-to-one, and a current is supplied to the LEDs 11 to 1n via the bonding wires 5. The input signal and applied voltage to the driver 7 are FPC
It is supplied by the wiring 8 of the tape 6.

【0005】図7は第1の従来例の発光素子アレイを用
いた他の光プリントヘッドを示す斜視図である。同図に
おいて、5はボンディングワイヤ、7はドライバ、8は
このドライバ7への入力信号の供給手段として基板3上
に設けられた入力配線である。
FIG. 7 is a perspective view showing another optical print head using the light emitting element array of the first conventional example. In the figure, 5 is a bonding wire, 7 is a driver, and 8 is an input wiring provided on the substrate 3 as a means for supplying an input signal to the driver 7.

【0006】この光プリントヘッドは、まず基板3に発
光素子アレイ1とドライバ7をダイボンディング等によ
って搭載して接着する。次に、発光素子アレイ1の電極
21〜2n(不図示)とドライバ7の出力部電極(不図
示)とをボンディングワイヤ5によって1対1で直接接
続する。(これをチップトゥチップ接続と呼ぶ)。一
方、ドライバ7の入力電極(不図示)は基板3上の入力
信号パターン8に前記出力部電極(不図示)と同様にボ
ンディングワイヤ5を介して直接接続する。
In this optical print head, first, the light emitting element array 1 and the driver 7 are mounted and adhered to the substrate 3 by die bonding or the like. Next, the electrodes 21 to 2n (not shown) of the light emitting element array 1 and the output section electrodes (not shown) of the driver 7 are directly connected one to one by the bonding wires 5. (This is called chip-to-chip connection). On the other hand, an input electrode (not shown) of the driver 7 is directly connected to an input signal pattern 8 on the substrate 3 via a bonding wire 5 like the output electrode (not shown).

【0007】この第2の従来例を前記第1の従来例と比
較すれば、ドライバ7と発光素子アレイ1との接続方法
が異なる。すなわち、第1の従来例の接続方法は、図6
に示すように、ドライバ7の出力線を一旦基板3上のパ
ターン4にボンディングしてから発光素子アレイ1と接
続するが、第2の従来例の接続方法では、図7に示すよ
うに、ドライバ7と発光素子アレイ1とを直接接続す
る。
When the second conventional example is compared with the first conventional example, the connection method between the driver 7 and the light emitting element array 1 is different. That is, the connection method of the first conventional example is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the output line of the driver 7 is once bonded to the pattern 4 on the substrate 3 and then connected to the light emitting element array 1. In the second conventional connection method, as shown in FIG. 7 and the light emitting element array 1 are directly connected.

【0008】また、第1及び第2の従来例においては、
発光素子アレイ1の1チップに対して2チップのドライ
バ7を使用しているが、第3の従来例として発光素子ア
レイ1の電極を、図5のような千鳥状ではなく、どちら
か一方向のみ(片列取出し方法)に形成した場合は、発
光素子アレイ1の1チップに対して1チップのドライバ
7を設けて前記第2の従来例の接続方法で光プリントヘ
ッドを形成することも可能である。
Further, in the first and second conventional examples,
Although a two-chip driver 7 is used for one chip of the light-emitting element array 1, the electrodes of the light-emitting element array 1 are not staggered as shown in FIG. In the case of only the single-row extraction method, a one-chip driver 7 can be provided for one chip of the light-emitting element array 1 to form an optical print head by the connection method of the second conventional example. It is.

【0009】以上の従来例では、発光素子アレイ1とド
ライバ7とのボンディング数が極めて多く、また、ボン
ディングピッチ精度の工程能力から、発光部間のピッチ
が制限されることとなる。このことから、従来のLED
と電極を形成していた発光素子アレイに、ドライバをモ
ノリシックに形成することで、上記従来例で行われてい
たボンディング数を大幅に低減し、信頼性の向上と製造
コストの低廉化、並びに発光部間の狭ピッチ化による高
品質印画を可能とする方法が提案されている。
In the above conventional example, the number of bonding between the light emitting element array 1 and the driver 7 is extremely large, and the pitch between the light emitting units is limited due to the process capability of the bonding pitch accuracy. From this, conventional LED
By forming the driver monolithically on the light emitting element array on which the electrodes and electrodes were formed, the number of bondings performed in the above-described conventional example is greatly reduced, reliability is improved, manufacturing costs are reduced, and light emission is achieved. A method has been proposed which enables high quality printing by narrowing the pitch between copies.

【0010】図8は第4の従来例の発光素子アレイを示
す平面図である(米国特許第4,587,717号公報参照)。
ここでのモノリシック回路の形成は、同一チップ内に発
光素子としてGaP発光ダイオード2(以下、GaPL
ED2)、その駆動回路として、シリコンICからなる
出力回路9及び信号処理回路10がシリコン基板30上
にモノリシックに形成されており、GaPLED2に出
力回路9からの印画データがパラレル、シリアル、若し
くはシリアル/パラレル混在で供給されるものである。
FIG. 8 is a plan view showing a fourth conventional light emitting element array (see US Pat. No. 4,587,717).
Here, the monolithic circuit is formed by using a GaP light emitting diode 2 (hereinafter referred to as GaPL) as a light emitting element in the same chip.
ED2), as its driving circuit, an output circuit 9 and a signal processing circuit 10 made of a silicon IC are monolithically formed on a silicon substrate 30, and the printing data from the output circuit 9 is applied to the GaPLED 2 in parallel, serial, or serial / It is supplied in a parallel mixture.

【0011】ここで、GaPLED2は、その形成工程
での温度履歴がシリコンICの形成工程での温度履歴よ
り高温になるため、リーク電流の増大等による回路機能
の劣化を防ぐため、シリコンICからなる駆動回路9、
10をシリコン基板30上に形成した後に、GaPLE
D2が形成される。
Here, the GaPLED 2 is formed of a silicon IC in order to prevent deterioration of circuit functions due to an increase in leak current and the like, since the temperature history in the forming process is higher than the temperature history in the forming process of the silicon IC. Drive circuit 9,
After forming 10 on a silicon substrate 30, GaPLE
D2 is formed.

【0012】図9は第5の従来例の発光素子アレイを示
す断面図である(特開昭63−249669号公報参
照)。同図において30はシリコン基板(以下、Si基
板とする)で、このSi基板30上に後述する配線部等
と共にLED32と、このLED32を駆動する回路を
IC化したシリコンICからなるドライバ31を備えて
おり、各LED32と各ドライバ素子31とが1対1で
対応するようにモノリシックに集積化し、これによって
1チップ64〜128素子程度のLED32とドライバ
素子31を有する発光素子アレイ40が形成されてい
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a fifth conventional light emitting element array (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-249669). In the figure, reference numeral 30 denotes a silicon substrate (hereinafter referred to as a Si substrate), on which a LED 32 is provided together with a wiring portion and the like to be described later, and a driver 31 composed of a silicon IC in which a circuit for driving the LED 32 is integrated. Each LED 32 and each driver element 31 are monolithically integrated so as to correspond one-to-one, thereby forming a light-emitting element array 40 having about 64 to 128 elements of LED 32 and driver element 31 per chip. I have.

【0013】33は隣接するLED32間の光学的分離
を行うと共に、LED32とドライバ素子31との電気
的分離を行う素子分離層であり、この素子分離層33は
例えばLED32の周囲のSi基板30上に設けられて
いる。34は上記のように1対1で対応したLED32
とドライバ素子31とを各対毎に接続する配線部であ
る。35はSi基板30上に形成された電極パッド部
で、ドライバ素子31を介してLED32を駆動するた
めの信号供給に必要な数、例えば1個の発光素子アレイ
40に対して6〜7個程度設けられている。36はLE
D32及びドライバ素子31とSi基板30との間に設
けられた拡散抵抗であり、この抵抗36はLED32と
オーミックコンタクトを形成すると共に、Si基板30
との絶縁分離を行い、LED32とドライバ素子31と
の間に電流制限用の抵抗を形成できるようにしたもので
ある。37はドライバ素子31等に設けた絶縁層であ
る。
Reference numeral 33 denotes an element separation layer for optically separating the adjacent LEDs 32 and for electrically separating the LED 32 from the driver element 31. The element separation layer 33 is formed on the Si substrate 30 around the LED 32, for example. It is provided in. 34 is an LED 32 corresponding one-to-one as described above.
And the driver element 31 for each pair. Reference numeral 35 denotes an electrode pad portion formed on the Si substrate 30, the number of which is required to supply a signal for driving the LED 32 via the driver element 31, for example, about 6 to 7 for one light emitting element array 40 Is provided. 36 is LE
D32 and a diffusion resistor provided between the driver element 31 and the Si substrate 30. The resistor 36 forms an ohmic contact with the LED 32 and
And a current limiting resistor can be formed between the LED 32 and the driver element 31. Reference numeral 37 denotes an insulating layer provided on the driver element 31 and the like.

【0014】図10は、図9に示した発光素子アレイ4
0の等価回路図であり、ドライバ素子31と図示しない
論理回路(レジスタ)によってLED32を発光若しく
は失光させるようになっている。LED32を発光させ
るには、ドライバ素子31を「ON」状態として定電圧
Vddを印加する。この時、LED32に流れる電流は
電流制限用抵抗36を介して供給される。
FIG. 10 shows the light emitting element array 4 shown in FIG.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of 0, in which a driver element 31 and a logic circuit (register) not shown cause the LED 32 to emit or emit light. In order to cause the LED 32 to emit light, the driver element 31 is turned on and a constant voltage Vdd is applied. At this time, the current flowing through the LED 32 is supplied via the current limiting resistor 36.

【0015】図11は前記発光素子アレイ40を用いた
光プリントヘッドを示す斜視図である。図11におい
て、3は一枚の基板であり、この一枚の基板3上に各L
ED32が直線状となるように複数の発光素子アレイ4
0が配列されて接着剤41によって固定されていて、こ
れら発光素子アレイ40の電極パッド部(不図示)と基
板3上に形成された配線パターン8とがボンディングワ
イヤ5で接続されており、この配線パターン8と導通す
るように基板3上に設けたインターフェース用の入力コ
ネクタ42を介して論理回路信号及び定電圧が各発光素
子アレイ40に供給されるようになっている。
FIG. 11 is a perspective view showing an optical print head using the light emitting element array 40. In FIG. 11, reference numeral 3 denotes one substrate, and each L
The plurality of light emitting element arrays 4 are arranged so that the ED 32 is linear.
0 are arranged and fixed by an adhesive 41, and the electrode pads (not shown) of the light emitting element array 40 and the wiring pattern 8 formed on the substrate 3 are connected by bonding wires 5. A logic circuit signal and a constant voltage are supplied to each light emitting element array 40 via an interface input connector 42 provided on the substrate 3 so as to be electrically connected to the wiring pattern 8.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】従来の発光素子アレイ
では、光プリントヘッドを形成する際に、発光素子アレ
イ1とドライバ7とのボンディング数が極めて多く、発
光部ピッチによってボンディングピッチ精度も要求され
るので、発光素子アレイ1とドライバ7との接続方法が
極めて重要になる。
In the conventional light emitting element array, when forming an optical print head, the number of bonding between the light emitting element array 1 and the driver 7 is extremely large, and the bonding pitch accuracy is required depending on the light emitting portion pitch. Therefore, the connection method between the light emitting element array 1 and the driver 7 becomes extremely important.

【0017】発光素子アレイ1とドライバ7間を直接接
続する第2の従来例の接続方法は、発光素子アレイ1と
ドライバ7を1対1で接続するので、相互の位置合せ精
度が要求される。また、発光素子アレイ1とドライバ7
との間のパターンを介して接続する第1の従来例の接続
方法では、第2の従来例の接続方法の倍のボンディング
数と工数を必要とする。さらに、発光素子アレイ1の電
極構造を一方向のみに取出して接続する第3の従来例の
接続方法では、発光素子アレイ1とドライバ7との相互
の位置合せ及びボンディングピッチの精度が要求され
る。さらに、従来例1から3では光プリントヘッドを形
成する発光素子アレイチップ総数の半数から同数のドラ
イバチップが必要となると共に、光プリントヘッドの形
成としては、ドライバチップを発光素子アレイチップと
並列に並べる必要が生じる。
In the connection method of the second conventional example in which the light emitting element array 1 and the driver 7 are directly connected, the light emitting element array 1 and the driver 7 are connected on a one-to-one basis, so that mutual alignment accuracy is required. . The light emitting element array 1 and the driver 7
The connection method according to the first conventional example in which connection is made via a pattern between the first and second conventional methods requires twice the number of bonding steps and man-hours as the connection method according to the second conventional example. Further, in the connection method of the third conventional example in which the electrode structure of the light emitting element array 1 is taken out and connected in only one direction, mutual alignment between the light emitting element array 1 and the driver 7 and the accuracy of the bonding pitch are required. . Further, in Conventional Examples 1 to 3, half to the same number of driver chips as the total number of light emitting element array chips forming an optical print head are required, and in forming the optical print head, the driver chips are arranged in parallel with the light emitting element array chips. It becomes necessary to line up.

【0018】したがって、第1から第3の従来例では、
発光素子アレイ1とドライバ7との接続点数の多さが工
程歩留りの低下と、工程後の信頼性を大きく低下させる
要因となっている。加えて、ドライバチップ7の個数を
減らすことができないことが、光プリントヘッドの製造
コスト低減の大きな阻害要因となっている。さらに、プ
リンタの小型化、特に複数のヘッドと感光ドラムを用い
るカラー印刷に要求される光プリントヘッドの幅狭化に
とって、発光素子アレイの両側、若しくは片側にドライ
バを並べる第1から第3の従来例の方式は大きな制約と
なっている。
Therefore, in the first to third conventional examples,
The large number of connection points between the light emitting element array 1 and the driver 7 causes a reduction in the process yield and a significant decrease in reliability after the process. In addition, the inability to reduce the number of driver chips 7 is a major impediment to reducing the manufacturing cost of the optical print head. Further, in order to reduce the size of a printer, especially the width of an optical print head required for color printing using a plurality of heads and photosensitive drums, first to third conventional devices in which drivers are arranged on both sides or one side of a light emitting element array. The example scheme is a major constraint.

【0019】印画性能の高品質化に関しては、ワイヤボ
ンディング工程の精度と信頼性からくる電極パッドの狭
ピッチ化の限界がLED間の狭ピッチ化の大きな阻害要
因となっており、例えば解像度1200ドット/インチ
(以下、dpi)に要求される22μm未満のLED間
ピッチの実現を難しくしている。
As for the high quality of printing performance, the limit of narrowing the pitch of electrode pads due to the accuracy and reliability of the wire bonding process is a major obstacle to narrowing the pitch between LEDs. / Inch (hereinafter, dpi), it is difficult to realize a pitch between LEDs of less than 22 μm.

【0020】また、第4の従来例では、GaPやAlG
aAs等の化合物半導体から成る発光素子2を形成した
後に、シリコンICからなる駆動回路9、10が基板3
0上に形成されるが、最高で1000℃以上の温度を必
要とするシリコンICの形成工程において、この発光素
子2の特性が劣化し、特に発光強度のエージング劣化が
起きる。
In the fourth conventional example, GaP or AlG
After forming the light emitting element 2 made of a compound semiconductor such as aAs, the driving circuits 9 and 10 made of silicon IC
However, in the process of forming a silicon IC that requires a maximum temperature of 1000 ° C. or more, the characteristics of the light emitting element 2 are deteriorated, and particularly, the aging of the light emission intensity is deteriorated.

【0021】シリコンICからなる駆動回路9、10
は、形成した後の温度履歴を考慮した回路設計やデバイ
ス設計が可能であると共に、比較的低温で行われる誘電
体の形成工程や金属配線の形成工程を発光素子の形成工
程後に行う等、工程上の自由度が大きい。
Driving circuits 9 and 10 composed of silicon ICs
The circuit design and device design can be performed in consideration of the temperature history after the formation, and the process of forming the dielectric and the process of forming the metal wiring performed at a relatively low temperature can be performed after the process of forming the light emitting element. The degree of freedom is high.

【0022】それに対し、一般的に化合物半導体のエピ
タキシャル成長でのPN接合の形成や、その他発光材料
の薄膜成長によって形成される発光素子は、工程数が少
なく単純である分、工程の自由度が小さく、発光素子を
形成した後の加熱工程を勘案したデバイス設計が事実上
できない。さらに、発光素子を形成した後の加熱工程に
よる特性の劣化が、特にエージング寿命の劣化として現
れるため、製品の信頼性に係る問題が大きい。
On the other hand, in general, a light-emitting element formed by forming a PN junction by epitaxial growth of a compound semiconductor or by growing a thin film of a light-emitting material has a small number of steps and is simple. However, it is practically impossible to design a device in consideration of a heating process after forming a light emitting element. Further, deterioration of characteristics due to a heating step after the formation of the light-emitting element appears particularly as deterioration of aging life, so that there is a large problem relating to product reliability.

【0023】加えて、外付けのドライバICを用いず
に、モノリシックに形成される駆動回路9、10で発光
素子2の駆動制御を行うことを目的としているため、チ
ップサイズの大型化が避けられない。このことは、光プ
リントヘッド用の発光素子アレイ30に駆動回路9、1
0をモノリシックに形成する場合の大きな問題であり、
製造技術的に、その実現を阻害する最大の要因でもあ
る。
In addition, since the purpose is to control the driving of the light emitting element 2 by the monolithically formed driving circuits 9 and 10 without using an external driver IC, an increase in chip size can be avoided. Absent. This means that the driving circuit 9, 1
This is a major problem in forming 0 monolithically.
In terms of manufacturing technology, it is the biggest factor that hinders its realization.

【0024】第5の従来例においては、図10に示され
るように、定電圧Vddが発光素子アレイの各LED3
2に共通に印加される。この場合、各LED32は、図
示されていない論理回路(シフトレジスタ)によってド
ライバ素子であるトランジスタを制御することによって
駆動される。この第5の従来例での最大の問題は、発光
素子アレイ内並びに発光素子アレイ間の発光強度バラツ
キの補正が難しい点にある。
In the fifth conventional example, as shown in FIG. 10, a constant voltage Vdd is applied to each LED 3 of the light emitting element array.
2 are commonly applied. In this case, each LED 32 is driven by controlling a transistor as a driver element by a logic circuit (shift register) not shown. The biggest problem in the fifth conventional example is that it is difficult to correct the variation in the light emission intensity within the light emitting element array and between the light emitting element arrays.

【0025】発光素子アレイでは、通常、LED32の
発光強度のバラツキが発光素子アレイ内や製造ロット間
で存在する。この発光強度のバラツキは、光プリントヘ
ッドを用いたプリンタの印画品質に直接影響を及ぼすた
め、一般的には発光強度バラツキが発光素子アレイ内で
±10%未満である良品の基板材料1枚当りの取り数が
発光素子アレイの製造歩留りになる。
In the light emitting element array, there is usually a variation in the light emission intensity of the LED 32 in the light emitting element array or between manufacturing lots. This variation in light emission intensity has a direct effect on the printing quality of a printer using an optical print head. Therefore, in general, the variation in the light emission intensity is less than ± 10% in a light emitting element array per good substrate material. Is the manufacturing yield of the light emitting element array.

【0026】しかし、LD(レーザーダイオード)等の
発光素子を単体で形成できるミラーを用いた光プリンタ
ヘッドに対し、通常、64〜128個の発光素子をモノ
リシックに形成した発光素子アレイを50個以上用いる
光プリントヘッドの場合、発光強度のバラツキの小さい
良品の製造歩留りを向上させ、製造コストを下げること
が非常に困難となっている。
However, for an optical printer head using a mirror capable of forming a single light emitting element such as an LD (laser diode), usually 50 or more light emitting element arrays in which 64 to 128 light emitting elements are monolithically formed. In the case of an optical print head to be used, it is very difficult to improve the production yield of non-defective products having small variations in emission intensity and to reduce the production cost.

【0027】そこで第1から第3の従来例では、発光素
子アレイ1を駆動するドライバ7に、LED間の発光強
度のバラツキを補正する機能を持たせることで、発光素
子アレイの良品幅を広げ、歩留りを向上させる方法が取
られている。
Therefore, in the first to third conventional examples, the driver 7 for driving the light emitting element array 1 is provided with a function of correcting the variation of the light emission intensity between the LEDs, so that the good product width of the light emitting element array is increased. In order to improve the yield, methods have been adopted.

【0028】この補正は、光プリントヘッドに配線実装
された発光素子アレイ1を定電圧で駆動させた時の発光
強度のバラツキを初期値として測定後、発光素子アレイ
1内と発光素子アレイ1間で発光強度が均一化されるよ
うに、LED11の駆動電圧(電流値)を調整すること
で行われるが、大きく分けて2通りの方法がある。
This correction is performed by measuring a variation in light emission intensity when the light emitting element array 1 wired and mounted on the optical print head is driven at a constant voltage as an initial value, and then, between the light emitting element array 1 and the light emitting element array 1. The driving is performed by adjusting the driving voltage (current value) of the LED 11 so that the light emission intensity is made uniform by the method described above. There are roughly two methods.

【0029】第1の補正方法は、LEDに直列に接続さ
れた抵抗成分を初期値に応じて調整(トリミング)する
ことによって、定電圧が印加された時のLEDに供給さ
れる電流値を調整する方法である。
A first correction method is to adjust (trim) a resistance component connected in series to an LED according to an initial value, thereby adjusting a current value supplied to the LED when a constant voltage is applied. How to

【0030】第2の補正方法は、初期値に応じて印画デ
ータに重畳された補正データによって、ドライバ素子で
あるトランジスタの出力を調整できるようにしたもので
ある。
In a second correction method, the output of a transistor as a driver element can be adjusted by correction data superimposed on print data in accordance with an initial value.

【0031】図12に、第2の補正方法で16段階の補
正を行うドライバ回路のブロック図を示す。ここではL
ED一つ当り、出力の異なる最低4つのトランジスタ
と、その個々のトランジスタに補正データを入力するた
め、駆動するLEDの数と同数のパラレル出力を持った
シフトレジスタとラッチで形成される回路43が最低4
段必要になる。
FIG. 12 is a block diagram of a driver circuit for performing 16-stage correction by the second correction method. Here L
In order to input correction data to at least four transistors having different outputs per ED and to input correction data to each of the transistors, a circuit 43 formed of shift registers and latches having the same number of parallel outputs as the number of LEDs to be driven is provided. At least 4
You need a step.

【0032】この第1と第2の補正方法を第5の従来例
に適用した場合、第1の補正方法では、図10に示す拡
散抵抗36の抵抗値を調整する必要があるが、光プリン
トヘッドに配線実装した後に、拡散深さやアニール処理
温度等の調整で、拡散抵抗値の調整を行うことはできな
い。拡散抵抗とは別に抵抗値のトリミングが可能な薄膜
抵抗配線や、その他のトリミング回路をモノリシックに
形成する必要がある。第2の補正方法では、前述の出力
調整が可能なトランジスタと、補正データをトランジス
タに入力するための複数段のシフトレジスタとラッチを
発光素子アレイにモノリシックに形成する必要がある。
When the first and second correction methods are applied to the fifth conventional example, in the first correction method, it is necessary to adjust the resistance value of the diffusion resistor 36 shown in FIG. After wiring is mounted on the head, the diffusion resistance cannot be adjusted by adjusting the diffusion depth, annealing temperature, and the like. In addition to the diffused resistor, it is necessary to monolithically form a thin-film resistance wiring capable of trimming a resistance value and other trimming circuits. In the second correction method, it is necessary to monolithically form a transistor whose output can be adjusted and a plurality of stages of shift registers and latches for inputting correction data to the transistor in the light emitting element array.

【0033】さらに、LED間の狭ピッチ化による高解
像度に加えて、より高度な高品質印画に要求されるLE
D発光強度の階調制御を行う場合、第1から第3の従来
例では外付けのドライバに機能を付与することで実現が
容易であるが、第5の従来例では、第2の補正方法と同
様に、階調段階に対応した複数段のシフトレジスタとラ
ッチをさらにモノリシックに形成する必要がある。
Further, in addition to the high resolution due to the narrow pitch between the LEDs, the LE required for higher quality printing is required.
In the case where the gradation control of the D light emission intensity is performed, the first to third conventional examples can be easily realized by adding a function to an external driver, but in the fifth conventional example, the second correction method is used. Similarly, it is necessary to further monolithically form a plurality of stages of shift registers and latches corresponding to the gradation stages.

【0034】以上のことから、第5の従来例では、モノ
リシックに形成するドライバ回路の規模がその機能に追
従して大きくなり、チップサイズが大型化することで、
基板材料1枚当りのチップの取り数が大幅に低減するこ
とになる。さらに、モノリシックに形成するドライバ回
路の規模に比例して、発光素子アレイとしての製造歩留
りは極端に低下する。このことは、第4の従来例につい
ても同様である。すなわち、以上の第4の従来例と第5
の従来例の発光素子アレイの問題点から、接続端子数の
大幅な低減による工程歩留りの向上と、ドライバチップ
の個数低減によるコスト削減の効果から得られる光プリ
ントヘッドの製造コスト低減と信頼性向上の効果を相殺
してしまうことになり、製造技術的には実現性の非常に
低い技術であるといえる。
From the above, in the fifth conventional example, the scale of the driver circuit formed monolithically increases following its function, and the chip size increases.
The number of chips per substrate material is greatly reduced. Furthermore, the production yield as a light emitting element array is extremely reduced in proportion to the scale of a monolithically formed driver circuit. This is the same for the fourth conventional example. That is, the fourth conventional example and the fifth
From the problems of the conventional light emitting element array, the process yield can be improved by greatly reducing the number of connection terminals, and the manufacturing cost and reliability of the optical print head can be improved by the cost reduction effect by reducing the number of driver chips. Therefore, it can be said that this is a technology with very low feasibility in terms of manufacturing technology.

【0035】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、光プリントヘッド基板へ実装する
際に必要とされるボンディング接続箇所数が多くなると
共に、ドライバ回路をモノリシックに形成する発光素子
アレイではチップサイズの大型化と製造歩留りの低下か
ら発光強度のバラツキ補正が困難で、さらに発光強度の
階調制御が困難であるという従来の問題を解消した発光
素子アレイとその製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and the number of bonding connections required for mounting on an optical print head substrate is increased, and the driver circuit is formed monolithically. Element array that solves the conventional problems that it is difficult to correct the variation of the emission intensity due to the increase in chip size and the decrease in the production yield, and it is also difficult to control the gradation of the emission intensity in the light-emitting element array and the manufacturing method thereof The purpose is to provide.

【0036】[0036]

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発光素子アレイでは、シリコン基板
上にシフトレジスタ回路とトランジスタ回路を形成する
と共に、このトランジスタ回路から出力される駆動信号
に基づいて発光する化合物半導体から成る複数の発光素
子とを配列して形成した発光素子アレイにおいて、前記
発光素子を複数個毎に同じ共通電極に接続し、前記駆動
信号を前記同じ共通電極に接続した複数の発光素子毎に
入力して駆動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the light emitting element array according to the first aspect, a shift register circuit and a transistor circuit are formed on a silicon substrate, and a driving circuit output from the transistor circuit is provided. In a light-emitting element array formed by arranging a plurality of light-emitting elements made of a compound semiconductor that emits light based on a signal, the plurality of light-emitting elements are connected to the same common electrode for each of a plurality of light-emitting elements, and the drive signal is supplied to the same common electrode. It is characterized by inputting and driving each of a plurality of connected light emitting elements.

【0037】上記発光素子アレイでは、前記シフトレジ
スタ回路が前記発光素子と同数のパラレル出力を有する
1段のシフトレジスタからなり、このシフトレジスタ回
路の出力部と前トランジスタ回路をバッファを介して接
続することが望ましい。
In the light emitting element array, the shift register circuit comprises a one-stage shift register having the same number of parallel outputs as the light emitting elements, and the output section of the shift register circuit and the preceding transistor circuit are connected via a buffer. It is desirable.

【0038】また、上記発光素子アレイでは、前記トラ
ンジスタ回路における前記駆動信号出力部が、単体のバ
イポーラトランジスタ、またはCMOS、NMOSもし
くはPMOSのうちのいずれか一種の電界効果トランジ
スタで構成されていることが望ましい。
In the above-mentioned light emitting element array, the drive signal output section in the transistor circuit may be constituted by a single bipolar transistor or any one of CMOS, NMOS and PMOS field effect transistors. desirable.

【0039】また、上記発光素子アレイでは、前記シリ
コン基板内もしくは前記シリコン上に0.4mm以下の
幅を有する高抵抗領域を設け、この高抵抗領域上に前記
複数の発光素子を設けることが望ましい。
In the light emitting element array, it is preferable that a high resistance region having a width of 0.4 mm or less is provided in the silicon substrate or on the silicon, and the plurality of light emitting elements are provided on the high resistance region. .

【0040】さらに、請求項6に係る発光素子アレイの
製造方法では、シリコン基板上に、シフトレジスタ回路
とトランジスタ回路を形成した後に、化合物半導体から
成る発光素子を形成して前記トランジスタ回路と接続す
る。
Further, in the method of manufacturing a light emitting element array according to claim 6, after forming a shift register circuit and a transistor circuit on a silicon substrate, a light emitting element made of a compound semiconductor is formed and connected to the transistor circuit. .

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の発光素子アレイを
図面に基づいて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a light emitting element array according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0042】図1は、本発明の発光素子アレイの一実施
形態を示す断面図である。Si基板30上に、アレイ状
に配置されている発光素子51をスイッチングするため
のトランジスタ回路52、トランジスタ回路52の「O
N」「OFF」を制御するためのシフトレジスタ回路5
3、素子分離と配線形成を行うための絶縁層54、発光
素子51のオーミックコンタクトと抵抗領域を形成する
ための抵抗層50、回路構成のための配線部55、光プ
リントヘッド上の配線とボンディング接続するための電
極パッド56がモノリシックに形成されており、発光素
子アレイ57が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the light emitting element array of the present invention. A transistor circuit 52 for switching the light emitting elements 51 arranged in an array on the Si substrate 30, and “O” of the transistor circuit 52
Shift register circuit 5 for controlling N and OFF
3. Insulating layer 54 for element isolation and wiring formation, resistive layer 50 for forming ohmic contact and resistance region of light emitting element 51, wiring part 55 for circuit configuration, wiring and bonding on optical print head An electrode pad 56 for connection is formed monolithically, and a light emitting element array 57 is formed.

【0043】なお、抵抗層50は、図9の第5の従来例
で用いられる発光素子アレイの断面図で示される拡散抵
抗による形成も可能である。このうち、発光素子51の
Si基板30上への形成は、トランジスタ回路52とシ
フトレジスタ回路53を形成した後に行われる。但し、
トランジスタ回路52とシフトレジスタ回路53の形成
においては、後の発光素子51の形成工程で問題になる
比較的低温で行われる平滑化のための誘電体膜の形成工
程や、最上面の金属配線の形成工程等の一部工程を発光
素子51の形成工程の後に行ってもよい。
The resistance layer 50 can also be formed by a diffusion resistor shown in the sectional view of the light emitting element array used in the fifth conventional example of FIG. The light emitting element 51 is formed on the Si substrate 30 after the transistor circuit 52 and the shift register circuit 53 are formed. However,
In the formation of the transistor circuit 52 and the shift register circuit 53, a process of forming a dielectric film for smoothing performed at a relatively low temperature, which is a problem in a process of forming the light emitting element 51 later, and a process of forming a metal wiring on the uppermost surface. Some steps such as the formation step may be performed after the formation step of the light emitting element 51.

【0044】発光素子51の形成に先行して行われるト
ランジスタ回路52とシフトレジスタ回路53の形成工
程は、発光素子51の形成上、比較的影響の大きい60
0℃以上の温度履歴を有する工程を先行して行う。
The process of forming the transistor circuit 52 and the shift register circuit 53 performed prior to the formation of the light emitting element 51 has a relatively large influence on the formation of the light emitting element 51.
A process having a temperature history of 0 ° C. or more is performed in advance.

【0045】図2は、発光素子アレイ57の回路構成の
一例を示す平面図である。ここで、電極パッド56、6
0〜63はトランジスタ回路52を介して発光素子51
に給電される駆動信号の入力端子60、シフトレジスタ
回路53へのクロック信号入力端子61、リセット信号
入力端子62、ロジック動作のための電源端子63、グ
ランド取出し端子(不図示)、その他必要に応じて、転
送信号入力端子、ストローブ信号入力端子等が形成され
る。この入力端子56、60〜63は、発光素子アレイ
57一個当り、最低4個から最大16個程度で形成され
る。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the circuit configuration of the light emitting element array 57. Here, the electrode pads 56, 6
0 to 63 indicate light emitting elements 51 via the transistor circuit 52.
Input terminal 60 of a drive signal supplied to the power supply, a clock signal input terminal 61 to a shift register circuit 53, a reset signal input terminal 62, a power supply terminal 63 for logic operation, a ground extraction terminal (not shown), and other devices as necessary Thus, a transfer signal input terminal, a strobe signal input terminal, and the like are formed. The number of the input terminals 56 and 60 to 63 is at least about 4 to about 16 per light emitting element array 57.

【0046】以上の構成による発光素子アレイ57のサ
イズは、発光素子51をアレイ状に配置した長尺方向を
チップ長さ、それと直交する方向をチップ幅とすると、
チップ長さは印画解像度に対応した発光素子51の配列
ピッチによってほぼ決定され、発光素子51が128個
アレイ状に配置された発光素子アレイの場合、600d
piで5.4mm、1200dpiでは2.7mmとな
る。
The size of the light emitting element array 57 having the above configuration is such that a chip length is a length direction in which the light emitting elements 51 are arranged in an array, and a chip width is a direction orthogonal thereto.
The chip length is substantially determined by the arrangement pitch of the light emitting elements 51 corresponding to the printing resolution. In the case of a light emitting element array in which 128 light emitting elements 51 are arranged in an array, 600 d
It is 5.4 mm at 2.7 dpi and 2.7 mm at 1200 dpi.

【0047】発光素子51を50〜100μm程度に形
成し、配線ルールを1μmとして例えば2層配線構造と
した場合、本発明における規模のトランジスタ回路52
とシフトレジスタ回路53であれば、夫々50〜100
μm程度のチップ幅で形成にきる。また、本発明におけ
る発光素子アレイ57は、電極パッド56、60〜63
を50〜100μm四方に形成することで、第1の従来
例から第3の従来例の発光素子アレイのチップサイズと
同等かそれよりも小さい0.2mm〜0.4mmの範囲
で作製できる。
When the light emitting element 51 is formed to have a thickness of about 50 to 100 μm and the wiring rule is set to 1 μm to form a two-layer wiring structure, for example,
And the shift register circuit 53, 50 to 100 respectively.
It can be formed with a chip width of about μm. The light emitting element array 57 according to the present invention includes electrode pads 56, 60 to 63.
Is formed in a square of 50 to 100 μm, and can be manufactured in a range of 0.2 mm to 0.4 mm which is equal to or smaller than the chip size of the light emitting element arrays of the first to third conventional examples.

【0048】図3は、本発明の発光素子アレイ57の等
価回路図である。同図において、トランジスタ回路52
は発光素子51に接続されたMOSFETで示されてい
るが、用いるSi基板のドーピングタイプ、化合物半導
体層の積層で形成されたLEDやLD等のドーピングタ
イプの上下、または駆動電源の正負に依り、論理回路の
構成を含め、CMOS、NMOS、PMOSからなるM
OSFET、バイポーラトランジスタ、MOSFETと
バイポーラトランジスタの混載のいずれかで形成されて
いても問題はない。同様に、同図においてトランジスタ
回路52を発光素子51のアノード側、カソード側のど
ちら側にモノリシック接続するかは、配線レイアウトや
コンタクト部分のドーピングタイプ等から最適な箇所を
選べばよい。ここで、同図におけるMOSFETからな
るトランジスタ回路52は、発光素子51に接続された
シフトレジスタ回路53からの論理出力によって「O
N」「OFF」が制御される。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the light emitting element array 57 of the present invention. Referring to FIG.
Is shown by the MOSFET connected to the light emitting element 51, but depending on the doping type of the Si substrate to be used, the upper and lower of the doping type such as LED and LD formed by stacking compound semiconductor layers, or depending on the positive / negative of the driving power supply, M including CMOS, NMOS and PMOS, including the configuration of the logic circuit
There is no problem even if it is formed by any of OSFET, bipolar transistor, and mixed mounting of MOSFET and bipolar transistor. Similarly, whether the transistor circuit 52 is to be monolithically connected to the anode side or the cathode side of the light emitting element 51 in the figure may be determined by selecting an optimum location from the wiring layout, the doping type of the contact portion, and the like. Here, a transistor circuit 52 composed of a MOSFET in FIG.
N ”and“ OFF ”are controlled.

【0049】発光素子51は、前記MOSFETのソー
スドレイン間の通電可能な「ON」状態が、前記シフト
レジスタ回路53の転送(シフト)機能によって、順番
に選択され、発光素子アレイ57の外部にドライバIC
チップとして実装されているドライバ7からの駆動信号
によって駆動される。
In the light emitting element 51, an “ON” state in which current can flow between the source and drain of the MOSFET is sequentially selected by the transfer function of the shift register circuit 53, and a driver is provided outside the light emitting element array 57. IC
It is driven by a drive signal from a driver 7 mounted as a chip.

【0050】発光素子51の駆動信号は、発光素子アレ
イ57にアレイ状に配置されている64〜128個の発
光素子51に、駆動信号の共通電極60をもって印加さ
れる。若しくは8〜64個の発光素子51からなる発光
素子群毎に、個別の共通電極60から印加される。
The driving signal of the light emitting element 51 is applied to the 64 to 128 light emitting elements 51 arranged in an array in the light emitting element array 57 through the common electrode 60 of the driving signal. Alternatively, the voltage is applied from an individual common electrode 60 for each light emitting element group including 8 to 64 light emitting elements 51.

【0051】共通電極60には、共通電極60に接続さ
れている発光素子51の数と光プリントヘッド上の位置
に対応した駆動信号が前記シフトレジスタ回路の転送
(シフト)クロック信号にシンクロして、ドライバ7よ
りシリアルに印加される。
On the common electrode 60, a drive signal corresponding to the number of light emitting elements 51 connected to the common electrode 60 and a position on the optical print head is synchronized with a transfer (shift) clock signal of the shift register circuit. , From the driver 7 in serial.

【0052】ここで、シフトレジスタ回路53は、発光
素子51に接続されたトランジスタ回路50の論理入力
部に1対1で接続されたパラレル出力をもち、発光素子
アレイの発光素子をシフトレジスタ回路53の転送方向
に順番に発光(駆動)させていくことになる。
Here, the shift register circuit 53 has a parallel output connected one-to-one to the logic input section of the transistor circuit 50 connected to the light emitting element 51, and connects the light emitting elements of the light emitting element array to the shift register circuit 53. Light emission (drive) in this order.

【0053】以上の一連の動作によって、光プリントヘ
ッドのドライバ7に入力された印画データが光プリント
ヘッド上に発光データとして時間を追って出力されるこ
とになる。
By the above-described series of operations, the print data input to the driver 7 of the optical print head is sequentially output as light emission data on the optical print head.

【0054】ここで、発光素子アレイ57内で分割され
る発光素子群の数が多い程、共通電極60に接続されて
シリアルに駆動される発光素子51の数が減ることか
ら、印画されるライン当りに要する時間が短くなり、プ
リンタの印画速度が向上することは明らかである。
Here, as the number of light-emitting element groups divided in the light-emitting element array 57 increases, the number of light-emitting elements 51 connected to the common electrode 60 and serially driven decreases. Obviously, the time required for hitting is reduced, and the printing speed of the printer is improved.

【0055】例として、128個の発光素子を持つ発光
素子アレイが用いられている光プリントヘッドで、1ド
ット当りの印画に要する感光ドラムの露光時間が10μ
secである場合、発光素子群の分割が無く、128個
の発光素子をシリアルに駆動すると、1ラインの印画に
要する時間は1.28msecとなり、600dpiの
解像度の印画を行う場合、6ppm(枚/分)の印画速
度となる。
As an example, in an optical print head using a light emitting element array having 128 light emitting elements, the exposure time of the photosensitive drum required for printing per dot is 10 μm.
In the case of sec, if the light emitting element group is not divided and 128 light emitting elements are serially driven, the time required for printing one line is 1.28 msec, and when printing with a resolution of 600 dpi, 6 ppm (sheets / Min) printing speed.

【0056】上記の条件で、発光素子アレイ内の発光素
子群を2分割、4分割、8分割とすれば、夫々印画速度
は13ppm、26ppm、53ppmとなる。
If the light emitting element group in the light emitting element array is divided into two, four, and eight under the above conditions, the printing speed becomes 13 ppm, 26 ppm, and 53 ppm, respectively.

【0057】このように、発光素子アレイへの入力端子
を増やすことで高速印画が容易に実現できる。また、上
記の8分割以上の分割駆動においても、発光素子アレイ
一つ当りに接続される入力端子数を16本以内で構成す
ることは十分可能である。
As described above, high-speed printing can be easily realized by increasing the number of input terminals to the light emitting element array. Also, in the above-described divisional drive of eight or more divisions, it is sufficiently possible to configure the number of input terminals connected to one light emitting element array to 16 or less.

【0058】図4は、本発明の発光素子アレイを用いた
光プリントヘッドのブロック図の一例である。発光素子
アレイ57、発光強度のバラツキを補正する機能と階調
制御機能をもつドライバ7、発光素子群に駆動信号を供
給する駆動信号配線66、発光素子アレイ57とドライ
バ7に電源電圧や論理回路動作のためのクロック信号等
を供給するための配線67で構成されている。65は、
ドライバ7から発光素子群毎に駆動信号を供給するパラ
レル出力端子である。ここで、発光素子アレイ57は光
プリントヘッド一本当り54〜64個程度実装されてい
る。発光素子アレイ57に駆動信号を供給するドライバ
7は、発光素子アレイ57が64個実装されている光プ
リントヘッドで、発光素子アレイ57内の発光素子群が
2つある場合、64×2=128bitのパラレル出力
をもったドライバチップが一つあればよいことになる。
FIG. 4 is an example of a block diagram of an optical print head using the light emitting element array of the present invention. A light emitting element array 57, a driver 7 having a function of correcting a variation in light emission intensity and a gradation control function, a drive signal wiring 66 for supplying a drive signal to a light emitting element group, a power supply voltage and a logic circuit for the light emitting element array 57 and the driver 7 It is composed of a wiring 67 for supplying a clock signal and the like for operation. 65 is
A parallel output terminal for supplying a drive signal from the driver 7 for each light emitting element group. Here, about 54 to 64 light emitting element arrays 57 are mounted per optical print head. The driver 7 that supplies a drive signal to the light emitting element array 57 is an optical print head on which 64 light emitting element arrays 57 are mounted. If there are two light emitting element groups in the light emitting element array 57, 64 × 2 = 128 bits It is only necessary that one driver chip has the parallel output.

【0059】図3の説明で記述したように、発光素子群
による分割数をより多くして印画速度を向上させたい場
合でも、発光素子アレイ57の数と発光素子群による分
割数に応じたパラレル出力を有するドライバチップを用
いることで、ドライバチップの個数を1個か2個に抑え
ることが可能である。このことから、ドライバチップは
光プリントヘッドの両サイドに配置することができ、ヘ
ッドの幅を狭めることが可能となる。
As described in the description of FIG. 3, even when it is desired to increase the number of divisions by the light emitting element groups to improve the printing speed, the number of the light emitting element arrays 57 and the parallel number according to the number of divisions by the light emitting element groups are increased. By using a driver chip having an output, the number of driver chips can be reduced to one or two. For this reason, the driver chips can be arranged on both sides of the optical print head, and the width of the head can be reduced.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、本発明の発光素子アレイ
では、駆動回路の一部を発光素子アレイにモノリシック
に形成することによって、発光素子の駆動信号が発光素
子アレイに共通電極をもってシリアルに入力できること
から、従来、発光素子アレイの各発光素子毎に必要であ
った駆動信号の入力端子数を大幅に低減できる。このこ
とから、アレイ状に配置される発光素子間の狭ピッチ化
が容易になると同時に、光プリントヘッド1本当りに要
するドライバチップの個数が最低1個にまで低減でき
る。
As described above, in the light emitting element array of the present invention, by forming a part of the driving circuit monolithically in the light emitting element array, the driving signal of the light emitting element is serially connected to the light emitting element array with the common electrode. Since input can be performed, the number of drive signal input terminals conventionally required for each light emitting element of the light emitting element array can be greatly reduced. Thus, the pitch between the light emitting elements arranged in an array can be easily narrowed, and the number of driver chips required per optical print head can be reduced to at least one.

【0061】また、本発明の発光素子アレイでは、モノ
リシックに形成された各発光素子をスィッチングするた
めのトランジスタ回路は、一つの発光素子を駆動させる
のに要する最大定格電流の通電と遮断を行う機能を有し
ていればよいため、最低限、単体のトランジスタで形成
できる。このことから、チップサイズの小型化ができ
る。
Further, in the light emitting element array of the present invention, the transistor circuit for switching each light emitting element formed monolithically has a function of supplying and cutting off the maximum rated current required to drive one light emitting element. , It can be formed of at least a single transistor. Thus, the chip size can be reduced.

【0062】また、本発明の発光素子アレイでは、モノ
リシックに形成されたトランジスタ回路の「ON」「O
FF」制御を行うためのシフトレジスタ回路は、アレイ
状に配列された発光素子を必要とする印画方向に一定の
転送時間で順番に通電させる機能を有していればよいた
め、発光素子アレイの発光素子数に対応したパラレル出
力をもつ1段のシフトレジスタと任意の出力回路のみで
最低限構成できる。このことから、チップサイズの小型
化ができる。
Further, in the light emitting element array of the present invention, the "ON" and "O"
The shift register circuit for performing the “FF” control only needs to have a function of sequentially energizing the light emitting elements arranged in an array in a required printing direction in a fixed transfer time in a required printing direction. The minimum configuration can be made up of only a one-stage shift register having a parallel output corresponding to the number of light emitting elements and an arbitrary output circuit. Thus, the chip size can be reduced.

【0063】また、本発明の発光素子アレイでは、入力
端子数の大幅な低減並びにモノリシック回路の機能の単
純化により、チップサイズが、従来の駆動部をモノリシ
ックに形成されていない発光素子アレイと同等かそれ未
満のチップサイズで作製することができる。具体的に
は、0.4mm以下のチップ幅での作製が可能となる。
Further, in the light emitting element array of the present invention, the chip size is equivalent to that of the conventional light emitting element array in which the driving unit is not formed monolithically, because the number of input terminals is greatly reduced and the function of the monolithic circuit is simplified. It can be manufactured with a chip size of or smaller. Specifically, fabrication with a chip width of 0.4 mm or less is possible.

【0064】さらに、各発光素子は発光素子アレイの外
部のドライバから供給される駆動信号で駆動されること
から、外部ドライバ回路による発光素子毎の発光強度の
バラツキ補正や階調制御のための変調駆動が、前記発光
素子アレイのサイズにおいて可能となる。
Further, since each light emitting element is driven by a drive signal supplied from a driver external to the light emitting element array, the external driver circuit corrects the variation of the light emission intensity of each light emitting element and modulates for gradation control. Driving is possible in the size of the light emitting element array.

【0065】以上の作用により、光プリントヘッドの製
造コスト低減、信頼性の向上、1200dpi以上の高
解像度対応、印画品質の向上に加えて、光プリントヘッ
ドの幅狭化によるプリンタの小型化が達成できる。
By the above operation, the manufacturing cost of the optical print head can be reduced, the reliability can be improved, the resolution of 1200 dpi or more can be supported, the printing quality can be improved, and the printer can be downsized by narrowing the optical print head. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る発光素子アレイを示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a light emitting element array according to the present invention.

【図2】本発明に係る発光素子アレイの回路構成を示す
平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a circuit configuration of a light emitting element array according to the present invention.

【図3】本発明に係る発光素子アレイの等価回路図であ
る。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a light emitting element array according to the present invention.

【図4】本発明に係る発光素子アレイを用いた光プリン
トヘッドを構成するブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an optical print head using the light emitting element array according to the present invention.

【図5】第1の従来例の発光素子アレイを示す平面図で
ある。
FIG. 5 is a plan view showing a first conventional light emitting element array.

【図6】第1の従来例の発光素子アレイを用いた光プリ
ントヘッドを示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing an optical print head using a light emitting element array of a first conventional example.

【図7】第2の従来例の発光素子アレイを用いた光プリ
ントヘッドを示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an optical print head using a light emitting element array of a second conventional example.

【図8】第4の従来例の発光素子アレイの回路構成を示
す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a circuit configuration of a light emitting element array according to a fourth conventional example.

【図9】第5の従来例の発光素子アレイを示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a sectional view showing a fifth conventional light emitting element array.

【図10】第5の従来例の発光素子アレイの等価回路図
である。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a fifth conventional light emitting element array.

【図11】第5の従来例の発光素子アレイを用いた光プ
リントヘッドを示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing an optical print head using a light emitting element array of a fifth conventional example.

【図12】第2の補正方法で16段階の補正を行うドラ
イバ回路のブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram of a driver circuit that performs 16-stage correction by a second correction method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50:低抵抗層、51:発光素子、52:トランジスタ
回路、53:シフトレジスタ回路、54:高抵抗領域、
55:配線部、56:電極パッド、57:シリコン基板
(発光素子アレイ)、58:モノリシック形成されたシ
フトレジスタ回路のパラレル出力配線、
50: low resistance layer, 51: light emitting element, 52: transistor circuit, 53: shift register circuit, 54: high resistance region,
55: wiring portion, 56: electrode pad, 57: silicon substrate (light emitting element array), 58: parallel output wiring of a monolithically formed shift register circuit,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C162 AE05 AE21 AE28 AE47 AG07 AH05 AH75 AH84 FA04 FA17 FA70 5F041 AA05 AA31 BB22 BB26 CB22 CB32 FF13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2C162 AE05 AE21 AE28 AE47 AG07 AH05 AH75 AH84 FA04 FA17 FA70 5F041 AA05 AA31 BB22 BB26 CB22 CB32 FF13

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板上にシフトレジスタ回路と
トランジスタ回路を形成すると共に、このトランジスタ
回路から出力される駆動信号に基づいて発光する化合物
半導体から成る複数の発光素子とを配列して形成した発
光素子アレイにおいて、前記発光素子を複数個毎に同じ
共通電極に接続し、前記駆動信号を前記同じ共通電極に
接続した複数の発光素子毎に入力して駆動することを特
徴とする発光素子アレイ。
1. A light emitting device in which a shift register circuit and a transistor circuit are formed on a silicon substrate, and a plurality of light emitting elements made of a compound semiconductor that emits light based on a drive signal output from the transistor circuit are arranged. In the element array, a plurality of the light emitting elements are connected to the same common electrode for each of the plurality of light emitting elements, and the driving signal is input and driven for each of the plurality of light emitting elements connected to the same common electrode.
【請求項2】 前記シフトレジスタ回路が前記発光素子
と同数のパラレル出力を有する1段のシフトレジスタか
らなり、このシフトレジスタ回路の出力部と前記トラン
ジスタ回路をバッファを介して接続したことを特徴とす
る請求項1に記載の発光素子アレイ。
2. The shift register circuit according to claim 1, wherein the shift register circuit comprises a one-stage shift register having the same number of parallel outputs as the light emitting elements, and an output section of the shift register circuit and the transistor circuit are connected via a buffer. The light-emitting element array according to claim 1.
【請求項3】 前記トランジスタ回路における前記駆動
信号出力部が、単体のバイポーラトランジスタ、または
CMOS、NMOSもしくはPMOSのうちのいずれか
一種の電界効果トランジスタで構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の発光素子アレイ。
3. The driving signal output section in the transistor circuit is configured by a single bipolar transistor or a field effect transistor of any one of CMOS, NMOS and PMOS. The light-emitting element array according to 1.
【請求項4】 前記シリコン基板内もしくは前記シリコ
ン上に0.4mm以下の幅を有する高抵抗領域を設け、
この高抵抗領域上に前記複数の発光素子を設けたことを
特徴とする請求項1に記載の発光素子アレイ。
4. A high resistance region having a width of 0.4 mm or less is provided in the silicon substrate or on the silicon,
The light emitting element array according to claim 1, wherein the plurality of light emitting elements are provided on the high resistance region.
【請求項5】 シリコン基板上に、シフトレジスタ回路
とトランジスタ回路を形成した後に、化合物半導体から
成る発光素子を形成して前記トランジスタ回路と接続す
る発光素子アレイの製造方法。
5. A method for manufacturing a light emitting element array in which a shift register circuit and a transistor circuit are formed on a silicon substrate, and then a light emitting element made of a compound semiconductor is formed and connected to the transistor circuit.
JP36552599A 1999-12-22 1999-12-22 Light emitting element array and method of making the same Pending JP2001180037A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36552599A JP2001180037A (en) 1999-12-22 1999-12-22 Light emitting element array and method of making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36552599A JP2001180037A (en) 1999-12-22 1999-12-22 Light emitting element array and method of making the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001180037A true JP2001180037A (en) 2001-07-03

Family

ID=18484485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36552599A Pending JP2001180037A (en) 1999-12-22 1999-12-22 Light emitting element array and method of making the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001180037A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1434269A2 (en) 2002-12-24 2004-06-30 Oki Data Corporation Semiconductor device assembly having wiring layers and semiconductor thin films, and optical print head
JP2009296003A (en) * 2002-11-13 2009-12-17 Oki Data Corp Semiconductor composite device, optical print head and image forming apparatus
US8395159B2 (en) 2002-11-11 2013-03-12 Oki Data Corporation Semiconductor apparatus with thin semiconductor film

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8395159B2 (en) 2002-11-11 2013-03-12 Oki Data Corporation Semiconductor apparatus with thin semiconductor film
US8445935B2 (en) 2002-11-11 2013-05-21 Oki Data Corporation Semiconductor apparatus with thin semiconductor film
US8816384B2 (en) 2002-11-11 2014-08-26 Oki Data Corporation Semiconductor apparatus with thin semiconductor film
JP2009296003A (en) * 2002-11-13 2009-12-17 Oki Data Corp Semiconductor composite device, optical print head and image forming apparatus
EP1434269A2 (en) 2002-12-24 2004-06-30 Oki Data Corporation Semiconductor device assembly having wiring layers and semiconductor thin films, and optical print head
EP1434269A3 (en) * 2002-12-24 2011-01-12 Oki Data Corporation Semiconductor device assembly having wiring layers and semiconductor thin films, and optical print head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20010048459A1 (en) Light emitting element array, optical printer head using the same, and method for driving optical printer head
US5150016A (en) LED light source with easily adjustable luminous energy
US20010002139A1 (en) Image exposure apparatus and image forming apparatus with it
JPH0730149A (en) Light-emitting diode array chip
US6611280B1 (en) Flexible cable, flexible cable mount method, semiconductor device with flexible cable, led array head with flexible cable, image forming apparatus with such led array head
JP2001180037A (en) Light emitting element array and method of making the same
JP4627923B2 (en) LIGHT EMITTING ELEMENT ARRAY, OPTICAL PRINTER HEAD USING THE LIGHT EMITTING ELEMENT ARRAY, AND METHOD FOR DRIVING OPTICAL PRINTER HEAD
KR20020025879A (en) Method for driving self-scanning light-emitting device array
JP2655642B2 (en) Optical printer head
JP2001284653A (en) Light emitting element array
JP2002036630A (en) Semiconductor light emitting device and optical printer head comprising it
KR940009023B1 (en) Light emissiow diode printer head
JP2001217459A (en) Light-emitting element array
JP4128286B2 (en) LED print head manufacturing method and electrophotographic printer
JP2001077422A (en) Led array chip and printed board used therewith
JPS61160982A (en) Led array head
JPH0694216B2 (en) Optical print head
JP3357810B2 (en) Optical print head
JPS62152873A (en) Led array head
JP3711060B2 (en) Light emitting element array chip and light quantity correction method
JPH08216448A (en) Self-scanning type integratged luminous element array and luminous device using the array
JP2719511B2 (en) Array drive element
EP4228377A1 (en) Light source device, light-emitting unit, and measurement apparatus
JP2004330630A (en) Driver ic and optical printer head using the same
JP2001353902A (en) Self-scanning two-dimensional light emitting element array

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090407

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090728

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090926

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100119