JP2001284639A - プリンター用発光ダイオードアレイ - Google Patents

プリンター用発光ダイオードアレイ

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JP2001284639A
JP2001284639A JP2000098215A JP2000098215A JP2001284639A JP 2001284639 A JP2001284639 A JP 2001284639A JP 2000098215 A JP2000098215 A JP 2000098215A JP 2000098215 A JP2000098215 A JP 2000098215A JP 2001284639 A JP2001284639 A JP 2001284639A
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JP2000098215A
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Eiichi Kunitake
栄一 国武
Masahiro Noguchi
雅弘 野口
Toshiya Toyoshima
敏也 豊島
Genta Koizumi
玄太 小泉
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】発光効率、集光性に優れ、発光部の小型化及び
印字むらのない高精細な印刷を可能とし、コストも下る
プリンター用発光ダイオードアレイを提供する。 【解決手段】複数の発光ダイオード1を、第一の電極3
aが形成される基板11と、電流の注入により光を発す
る発光層13と、電流の通過を防ぐとともに不透明な半
導体からなり、その一部に発光層13から発した光を外
部へ透過する開口部15aを有する電流狭窄層15と、
透光性の半導体からなり、開口部15aに対向する領域
を覆うように形成されて電流狭窄層15で透過を阻止さ
れた電流を開口部15aに対向する領域から直接下層に
注入する電流注入層16とをこの順に備えてなるものと
し、それぞれの周囲に形成された分離溝2によってそれ
ぞれを分離し、さらに、電流注入層16と電気的に接続
される第二の電極3bを、開口部15aに対向する領域
以外に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンター用発光
ダイオードアレイに関する。さらに詳しくは、発光効
率、高出力化及び集光性に優れ、プリンターに適用した
際、発光部の小型化及び印字むらのない高精細な印刷を
行うことができるとともに優れた特性を安定して発揮で
き、かつ低コスト化も可能なプリンター用発光ダイオー
ドアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンター光源と
しては、主にレーザ方式と発光ダイオードアレイ方式が
用いられている。
【0003】中でも、発光ダイオードアレイ方式は、レ
ーザ方式のように光路長を長くとる必要がなく、プリン
ターの小型化、及び印刷サイズの大型化が容易であるこ
とから、プリンター光源として広く用いられている。そ
の一方で、最近は、プリンターのカラー化が進展してお
り、より高精細化、及び高出力化が可能となるプリンタ
ー用発光ダイオードアレイが求められている。
【0004】図3及び図4に示すように、従来のプリン
ター用発光ダイオードアレイでは、n型GaAs基板2
3の上に、n型GaAlAsクラッド層24、GaAl
As発光層25、p型GaAlAsクラッド層26、p
型GaAsコンタクト層27をこの順に積層したダブル
へテロ構造のものが広く用いられている。GaAlAs
発光層25で発した光は、p型GaAlAsクラッド層
26を透過し、外部に射出する。p型GaAsコンタク
ト層27は、電極形成用の層であり、GaAlAs発光
層25で発生した光を透過できないことからエッチング
により一部取り除かれて積層されている。
【0005】最上層は、絶縁層としてSiO2層32が
形成され、カソード電極28は、n型GaAs基板23
の下面に、アノード電極29は、p型GaAsコンタク
ト層27上に形成されており、アノード電極29とワイ
ヤーボンディングパッド31は、配線30により電気的
に接続されている。また、それぞれの発光ダイオード2
1間は、n型GaAlAsクラッド層24まで達する深
さのメサ溝33を設けることにより、電気的に分離され
ている。
【0006】他方、p−n−p−n接合を形成する異型
薄膜の積層体を形成して、垂直方向への電流の流れを阻
止するとともに、その一の半導体層に亜鉛拡散領域を形
成して電極と異なる位置に電流注入領域を形成すること
により、素子の内部で発生した光が電極の妨害を受けず
に効率的に放出され、高出力の発光を可能とするプリン
ター用発光ダイオードアレイが提案されている(特開平
2−174272号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者のプリン
ター用発光ダイオードアレイでは、光射出領域22が限
定されず、光射出領域22上にp型GaAsコンタクト
層27が形成され、これにアノード電極29及び配線3
0が設けられるため、光の射出が妨げられ、発光効率及
び出力を低下させてしまうという問題があった。また、
GaAlAs発光層25が、メサ溝33に露出している
ため、発生した光が横方向に漏出し、出力の低下を増大
させるとともに、横方向に漏出した光がメサ溝33の側
壁で反射して外部に射出することにより印字むらを生ず
るという問題があった。
【0008】また、後者のプリンター用発光ダイオード
アレイでは、亜鉛拡散領域の形成が、極めて精密な制御
を必要とするため、安定して一定品質のプリンター用発
光ダイオードアレイを得ることが困難であった。また、
この亜鉛拡散領域の形成には、大規模な設備が必要であ
るため、製品のコストを上昇させるという問題もあっ
た。さらには、分離溝については特に考慮されておらず
前者のプリンター用発光ダイオードアレイと同様の問題
があった。
【0009】従って、本発明の目的は、発光効率、高出
力化及び集光性に優れ、プリンターに適用した際、発光
部の小型化及び印字むらのない高精細な印刷を可能とす
るとともにこのような優れた特性を安定して発揮するこ
とができ、かつ低コスト化も可能なプリンター用発光ダ
イオードアレイを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、以下のプリンター用発光ダイオードアレイ
を提供するものである。
【0011】[1]共通基板の上に配置した複数の発光
ダイオードと、その発光ダイオードに形成した複数の電
極とを備えたプリンター用発光ダイオードアレイにおい
て、前記複数の発光ダイオードが、第一の電極が形成さ
れる半導体層からなる基板と、電流の注入により光を発
する半導体からなる発光層と、電流の通過を防ぐととも
に不透明な半導体からなり、その一部に前記発光層から
発した光を外部へ透過する開口部を有する電流狭窄層
と、透光性の半導体からなり、前記開口部に対向する領
域を覆うように形成されて前記電流狭窄層で透過を阻止
された電流を前記開口部に対向する領域から直接下層に
注入する電流注入層とをこの順に備えてなるとともに、
それぞれの周囲に形成された最上層から少なくとも前記
電流狭窄層に達し、かつ前記発光層に達しない分離溝に
よってそれぞれ分離されてなり、さらに、前記電流注入
層と電気的に接続される第二の電極が、前記開口部に対
向する領域以外に形成されてなることを特徴とするプリ
ンター用発光ダイオードアレイ。
【0012】本発明のプリンター用発光ダイオードアレ
イでは、上記のように電流狭窄層及び電流注入層という
層構造により集光化を図っているため、安定して高発光
効率、高集光性及び高出力化の優れた特性を発揮するこ
とができるとともに光源の低コスト化を図ることができ
る。
【0013】また、電流透過層又はその上に形成される
コンタクト層の開口部対向領域以外に第二の電極を設け
ているため、発光効率及び出力をさらに高めることがで
きる。
【0014】また、各発光ダイオードの周囲に形成され
た分離溝を、最上層から少なくとも電流狭窄層に達し、
かつ発光層に達しない溝とするため、発生した光のメサ
溝への漏出がなく、集光性の向上及び高出力化を図るこ
とができ、プリンターに適用した際、発光部の小型化及
び印字むらのない高精細な印刷を可能とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ具体的に説明する。図1は、本発明のプ
リンター用発光ダイオードアレイにおける一の実施の形
態を模式的に示す平面図であり、図2は、図1における
A−A断面図である。
【0016】図1及び2に示すように、本発明の一の実
施の形態おけるプリンター用発光ダイオードアレイは、
共通基板11の上に配置した複数の発光ダイオード1
と、その発光ダイオード1に形成した複数の電極3a,
3bとを備えたプリンター用発光ダイオードアレイにお
いて、複数の発光ダイオード1が、第一の電極3aが形
成される半導体層からなる基板11と、第一のクラッド
層12と、電流の注入により光を発する半導体からなる
発光層13と、第二のクラッド層14と、電流の通過を
防ぐとともに不透明な半導体からなり、その一部に発光
層13から発した光を外部へ透過する開口部15aを有
する電流狭窄層15と、透光性の半導体からなり、開口
部15aに対向する領域を覆うように形成されて電流狭
窄層15で透過を阻止された電流を開口部15aに対向
する領域から直接下層に注入する電流注入層16とをこ
の順に備えてなるとともに、それぞれの周囲に形成され
た最上層から少なくとも電流狭窄層15に達し、かつ発
光層13に達しない分離溝2によってそれぞれ分離され
てなり、さらに、電流注入層16と電気的に接続される
第二の電極3bが、前記開口部15aに対向する領域以
外に形成されてなるものである。
【0017】基板11としては特に制限はなく、透光
性、非透光性いずれでもよい。具体的には、例えば、n
型又はp型のGaAsからなる基板等を挙げることがで
きる。
【0018】第一、第二のクラッド層12、14は、発
光層に光を閉じこめて効率良く発光を行う観点から設け
ることが好ましい。
【0019】第一、第二のクラッド層12、14として
は、例えば、InP、InAlAs、GaAlAsから
なる半導体層等を挙げることができる。また、第一、第
二のクラッド層12、14は、それぞれ異なる導電型と
してダブルへテロ構造とすることもできる。また、第
一、第二のクラッド層12、14は、適切な効果を発揮
させるために発光層に隣接又は近接して設けることが好
ましい。
【0020】発光層13は、電流の注入により光を発す
る半導体からなる層である。発光層13としては、例え
ば、第一、第二のクラッド層12、14と同一の半導体
でアンドープ型のもの等を挙げることができる。
【0021】電流狭窄層15は、電流の通過を防ぐとと
もに不透明な半導体からなり、その一部に発光層13か
ら発した光を外部へ透過する開口部15aを有するもの
である。電流の通過を防ぐためには、電流狭窄層15の
材質として、例えば、高抵抗の半導体を用いればよく、
またこれに限らず、低抵抗であってもp-n-p構造とな
っていれば電流は流れないので電流注入層16と異なる
導電型を用いてもよい。不透明とするためには、電流狭
窄層15の材質として、例えば、発光層13を形成する
半導体よりバンドギャップの狭いものが好ましく、より
具体的には、例えば、発光層13が、GaAlAsの場
合には、n型又はp型GaAs層等を挙げることができ
る。開口部15aは、例えば、エッチング処理により形
成することができ、具体的には、例えば、ウエットエッ
チング、又はプラズマエッチング、スパッタエッチング
等のドライエッチング等を挙げることができる。
【0023】電流注入層16は、透光性の半導体からな
り、開口部15aに対向する領域を覆うように形成され
て電流狭窄層15で透過を阻止された電流を開口部15
aに対向する領域から直接下層に注入するものである。
電流注入層16としては、例えば、p型GaA1As
層、n型GaA1As層等を挙げることができる。
【0025】コンタクト層17は、必ずしも必要としな
いが、電極の形成を容易にする観点から設けることが好
ましい。コンタクト層17としては、例えば、p型又は
n型GaAs層等を挙げることができる。但し、コンタ
クト層17が非透光性の場合には、開口部15aに対向
する領域以外に形成することが好ましく、例えば、エッ
チング等で形成することができる。
【0026】以上の各半導体層の形成法については特に
制限はなく、例えば、有機金属気相成長法、分子線エピ
キタシ法、気相成長法等の方法で形成することができ
る。
【0027】第二の電極3bは、効率的な発光を得るた
めにコンタクト層17の開口部15aに対向する領域以
外に形成しているが、直接電流注入層16に形成するこ
ともでき、この場合には、電流注入層16の開口部15
aに対向する領域以外に形成することになる。
【0028】分離溝2は、各発光ダイオードを電気的に
分離する観点から各発光ダイオードの周囲に配設し、最
上層から少なくとも電流狭窄層に達し、かつ発光層に達
しない溝とする。
【0029】このような深さとすることで、発光層の側
面が露出せず、発光層から発した光が発光層側面から漏
光することがないため、集光性が向上し、プリンターに
適用した際、印字むらのない高精細な印刷を可能とする
とともに装置を小型化することもできる。
【0030】すなわち、分離溝2の深さが、発光層13
の表面よりも深いと、発光層13から発した光が発光層
13の側面から漏光し、分離溝2の側壁で反射して外部
に射出して、集光性が低下することになる。一方、電流
狭窄層15に到達しない程度の深さでは、発光ダイオー
ド1の電気的分離が不十分となる。
【0031】最上層に形成した絶縁層18は、必ずしも
必要としないが、ショート等を防止する観点から形成す
ることが好ましい。絶縁層18としては、例えば、Si
2層等を挙げることができる。絶縁層18には、貫通
孔を設け、これを通じて第二の電極3bをコンタクト層
17上に形成し、配線4によりボンディングパッド5と
電気的に接続することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によると、発
光効率、高出力化及び集光性に優れ、プリンターに適用
した際、発光部の小型化及び印字むらのない高精細な印
刷を可能とするとともに優れた特性を安定して発揮する
ことができ、かつ低コスト化も可能なプリンター用発光
ダイオードアレイを提供することができる。
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプリンター用発光ダイオードアレイに
おける一の実施の形態を模式的に示す平面図である。
【図2】図1におけるA−A断面図である。
【図3】従来のプリンター用発光ダイオードアレイの一
例を模式的に示す平面図である。
【図4】図3におけるB−B断面図である。
【符号の説明】
1:発光ダイオード 2:分離溝 3a:第一の電極 3b:第二の電極 4:配線 5:ボンディングパッド 11:基板 12:第一のクラッド層 13:発光層 14:第二のクラッド層 15:電流狭窄層 15a:開口部 16:電流注入層 17:コンタクト層 18:絶縁層 21:発光ダイオード 22:光射出領域 23:n型GaAs基板 24:n型GaAlAsクラッド層 25:GaAlAs発光層 26:p型GaAlAsクラッド層 27:p型GaAsコンタクト層 28:カソード電極 29:アノード電極 30:配線 31:ワイヤーボンディングパッド 32:SiO2層 33:メサ溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊島 敏也 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 小泉 玄太 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 Fターム(参考) 2C162 FA04 FA17 FA23 5F041 AA03 AA04 AA47 CA04 CA07 CA34 CA35 CA36 CA53 CA74 CB02 CB25 DA07 FF13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共通基板の上に配置した複数の発光ダイオ
    ードと、その発光ダイオードに形成した複数の電極とを
    備えたプリンター用発光ダイオードアレイにおいて、 前記複数の発光ダイオードが、 第一の電極が形成される半導体層からなる基板と、 電流の注入により光を発する半導体からなる発光層と、 電流の通過を防ぐとともに不透明な半導体からなり、そ
    の一部に前記発光層から発した光を外部へ透過する開口
    部を有する電流狭窄層と、 透光性の半導体からなり、前記開口部に対向する領域を
    覆うように形成されて前記電流狭窄層で透過を阻止され
    た電流を前記開口部に対向する領域から直接下層に注入
    する電流注入層とをこの順に備えてなるとともに、 それぞれの周囲に形成された最上層から少なくとも前記
    電流狭窄層に達し、かつ前記発光層に達しない分離溝に
    よってそれぞれ分離されてなり、さらに、 前記電流注入層と電気的に接続される第二の電極が、前
    記開口部に対向する領域以外に形成されてなることを特
    徴とするプリンター用発光ダイオードアレイ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1365214A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-26 Canon Kabushiki Kaisha Sensor using roof mirror/roof prism array scale, and apparatus equipped with the sensor
JP2007299955A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Kyocera Corp 電子装置、発光装置および画像形成装置
CN100435368C (zh) * 2005-05-03 2008-11-19 三星电机株式会社 倒装芯片发光二极管及其制造方法
JP2013510445A (ja) * 2009-11-09 2013-03-21 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 半導体の異方性エッチングプロセス

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