JPH01259580A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオードアレイInfo
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- JPH01259580A JPH01259580A JP63087015A JP8701588A JPH01259580A JP H01259580 A JPH01259580 A JP H01259580A JP 63087015 A JP63087015 A JP 63087015A JP 8701588 A JP8701588 A JP 8701588A JP H01259580 A JPH01259580 A JP H01259580A
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- JP
- Japan
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- light emitting
- emitting diode
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- leds
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 6
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
- B41J2/45—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＬＥＤプリンタなどの光源として利用される発
光ダイオードアレイの構造に関する。
光ダイオードアレイの構造に関する。
発光ダイオードアレイを光源とするＬＥＤプリンタは、
プリントヘッドに可動部がないことから振動等に強く、
またプリントヘッド自体を小型にしかも任意の長さに作
製することが容易であることから、レーザビームプリン
タでは実現が難しい広部字幅のページプリンタとして有
望である。従来の発光ダイオードアレイの構造は、岡田
らが電子通信学会技術研究報告（電子部品・材料）ＣＰ
Ｍ８６−６７に発表しているようなものであった。
プリントヘッドに可動部がないことから振動等に強く、
またプリントヘッド自体を小型にしかも任意の長さに作
製することが容易であることから、レーザビームプリン
タでは実現が難しい広部字幅のページプリンタとして有
望である。従来の発光ダイオードアレイの構造は、岡田
らが電子通信学会技術研究報告（電子部品・材料）ＣＰ
Ｍ８６−６７に発表しているようなものであった。
従来の構造の詳細を第３図に示す、ｎ型ＧａＡｓ基板３
０１表面にｎ型ＧａＡｓＰエピタキシャル層３０２を形
成したのち、Ｚｎ拡散によってｎ型ＧａＡｓＰエピタキ
シャル層３０２内に互いに並置してＰ型ＧａＡｓＰ層３
０３を形成している。
０１表面にｎ型ＧａＡｓＰエピタキシャル層３０２を形
成したのち、Ｚｎ拡散によってｎ型ＧａＡｓＰエピタキ
シャル層３０２内に互いに並置してＰ型ＧａＡｓＰ層３
０３を形成している。
表面を絶縁膜３０４で保護し、ｎ型電極３０５およびＰ
型電極３０６を形成する。各発光ダイオードの駆動方法
は、個々の発光ダイオードに対応する外付けの駆動回路
を設置し、ワイヤボンディングにてＰ型電極と駆動回路
を電気接続し、駆動電流を駆動回路より注入する。この
ように従来の発光ダイオードアレイは、Ｇ ａ Ａ ｓ
などの化合物半導体基板上に発光ダイオードのみを並置
して形成されていた。
型電極３０６を形成する。各発光ダイオードの駆動方法
は、個々の発光ダイオードに対応する外付けの駆動回路
を設置し、ワイヤボンディングにてＰ型電極と駆動回路
を電気接続し、駆動電流を駆動回路より注入する。この
ように従来の発光ダイオードアレイは、Ｇ ａ Ａ ｓ
などの化合物半導体基板上に発光ダイオードのみを並置
して形成されていた。
しかし、前述の従来技術による発光ダイオードアレイは
次に述べるようないくつかの問題点を有している。すな
わち、第一に個々の発光ダイオードと外付けの駆動回路
を電気接続するワイヤボンディングの本数が多いため、
ワイヤボンディング工程に時間がかかり、歩留りの低下
をまねき、その結果、工費が高くなってしまう、第二に
ワイヤボンディング接続するための電極バットはおよそ
５０μｍ四方以上なければならないが、この電極パッド
の寸法上の制約から発光ダイオードアレイの素子間ピッ
チに制約が加わり、その結果、４００ＤＰ！以上の高解
像度の発光ダイオードアレイの実現が回能である。
次に述べるようないくつかの問題点を有している。すな
わち、第一に個々の発光ダイオードと外付けの駆動回路
を電気接続するワイヤボンディングの本数が多いため、
ワイヤボンディング工程に時間がかかり、歩留りの低下
をまねき、その結果、工費が高くなってしまう、第二に
ワイヤボンディング接続するための電極バットはおよそ
５０μｍ四方以上なければならないが、この電極パッド
の寸法上の制約から発光ダイオードアレイの素子間ピッ
チに制約が加わり、その結果、４００ＤＰ！以上の高解
像度の発光ダイオードアレイの実現が回能である。
そこで本発明は、これらの問題点を解決するた−めのも
ので、その目的とするところは、ワイヤボンデインクの
本数を極力減らして工程を簡素化するとともに、素子間
ピッチを狭くして高解像度のプリンタヘッドを実現でき
る発光ダイオードアレイを提供するところにある。
ので、その目的とするところは、ワイヤボンデインクの
本数を極力減らして工程を簡素化するとともに、素子間
ピッチを狭くして高解像度のプリンタヘッドを実現でき
る発光ダイオードアレイを提供するところにある。
本発明の発光ダイオードアレイは、シリコン単結晶基板
と、前記シリコン単結晶基板表面にヘテロエピタキシャ
ル成長された化合物半導体薄膜より構成された発光ダイ
オードと、前記シリコン単結晶基板上にモノリシックに
形成され、かつ前記発光ダイオードを駆動する集積回路
とを具備することを特徴とする。
と、前記シリコン単結晶基板表面にヘテロエピタキシャ
ル成長された化合物半導体薄膜より構成された発光ダイ
オードと、前記シリコン単結晶基板上にモノリシックに
形成され、かつ前記発光ダイオードを駆動する集積回路
とを具備することを特徴とする。
本発明を実施例に基きさらに詳述する。第１図は本発明
の一実施例を示すもので、駆動回路をモノリシックに形
成化た発光ダイオードアレイチップの上面概略図である
。Ｐ型シリコン単結晶基板１０１上に、ＭＯＳＦＥＴよ
り成り発光ダイオードに電力を供給するためのスイッチ
ングトランジスタと、ＣＭＯ８型Ｏ８回路より成りスイ
ッチングトランジスタを駆動するためのラッチ回路と、
ラッチ回路を駆動るためのシフトレジスタ回路とから成
る回路群を含むシリコン集積回路領域１゜２およびｎ
１４ Ｇ ａ Ａ ｓバッファ層、ｎ型ＡＪＧａＡｓ層
、Ｐ型ＡＪＧａＡｓ層、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順
次エピタキシャル成長して構成した発光ダイオード１０
３を形成する０発光ダイオードや回路群への電力あるい
は信号の供給はシリコン単結晶基板１０１上に形成され
たコンタクトパッドより導入する。各コンタクトパッド
はＶＳＳ端子１０４、Ｖｄｄ端子１°０５、タロツク端
子１０６、データ端子１０７、’ラッチ端子１ｏ８、チ
ップ選択端子１０９である。各コンタクトパッド、発光
ダイオードおよび回路群相互の電気接続は、シリコン単
結晶基板内もしくは表面に設けられた配線にて行なう。
の一実施例を示すもので、駆動回路をモノリシックに形
成化た発光ダイオードアレイチップの上面概略図である
。Ｐ型シリコン単結晶基板１０１上に、ＭＯＳＦＥＴよ
り成り発光ダイオードに電力を供給するためのスイッチ
ングトランジスタと、ＣＭＯ８型Ｏ８回路より成りスイ
ッチングトランジスタを駆動するためのラッチ回路と、
ラッチ回路を駆動るためのシフトレジスタ回路とから成
る回路群を含むシリコン集積回路領域１゜２およびｎ
１４ Ｇ ａ Ａ ｓバッファ層、ｎ型ＡＪＧａＡｓ層
、Ｐ型ＡＪＧａＡｓ層、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順
次エピタキシャル成長して構成した発光ダイオード１０
３を形成する０発光ダイオードや回路群への電力あるい
は信号の供給はシリコン単結晶基板１０１上に形成され
たコンタクトパッドより導入する。各コンタクトパッド
はＶＳＳ端子１０４、Ｖｄｄ端子１°０５、タロツク端
子１０６、データ端子１０７、’ラッチ端子１ｏ８、チ
ップ選択端子１０９である。各コンタクトパッド、発光
ダイオードおよび回路群相互の電気接続は、シリコン単
結晶基板内もしくは表面に設けられた配線にて行なう。
第２図は第１図に示した発光ダイオードアレイの発光部
付近を拡大したもので、（ａ）は上面概略図、（ｂ）お
よび（ｃ）は側面概略図である。
付近を拡大したもので、（ａ）は上面概略図、（ｂ）お
よび（ｃ）は側面概略図である。
Ｐ型シリコン単結晶基板２０１の表面にソース領域２０
２、ドレイン領域２０３およびゲート電極２０４より成
るｎ型チャンネルＭＯ３ＦＥＴを形成し、ドレイン領域
２０３上にはエピタキシャル成長されたｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２０４、ｎ型Ａ Ｊ ｏ３Ｇ ａ Ｏ，？ Ａ
８層２０５、ｐ型Ａｊｏ、ｓＧａ ０．７ Ａ ８層
２０６およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０７を順次積
層して成る発光ダイオードを形成している。Ｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層２０７の一部はエツチグ除去し光が効率
よく取り出せるように窓開けし、５ｉｎ２パツシベーシ
ヨン膜２０８で全面を覆う０発光ダイオードに電流注入
するためのｐ型電極２０９はコンタクトホールを介して
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層より取り出している。ｐ型シ
リコン単結晶基板２０１の裏面には接地用電極２１０を
形成する。第２図に示した構造の発光ダイオードにおい
て、ｐ型電極２０９を正電位、ソース領域２０２を接地
電位として、ゲート電極２０４に正電位を印加すると、
ＭＯＳＦＥＴが導通して発光ダイオードに順方向電流が
流れ発光する。ゲート電極２０４に加わる電圧をラッ子
回路等から成る回路群によって外部からの信号に対応し
て変化させてやることで発光強度を自由に変えることが
可能である。各発光ダイオードへの電力供給はこのよう
にシリコン集積化技術で形成されたモノリシックなスイ
ッチングトランジスタを介して実行されるため、ワイヤ
ボンディングは必要としない、ワイヤボンディングは、
発光ダイオードが数十個アレイ化されているチップ１個
につきＶｓｓ端子等の数個のコンタクトパッドへの配線
に使用するだけであり、従来より１桁以上本数が減少し
た。これに伴なって発光ダイオード相互の間隔が狭くで
き、画素ピッチを５０μｍ以下に作製できる。実際に作
製された発光ダイオードアレイは、発光部寸法が４０μ
ｍ×５０μｍ、画素ピッチ５１μｍで５００ＤＰＩが達
成できた。
２、ドレイン領域２０３およびゲート電極２０４より成
るｎ型チャンネルＭＯ３ＦＥＴを形成し、ドレイン領域
２０３上にはエピタキシャル成長されたｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２０４、ｎ型Ａ Ｊ ｏ３Ｇ ａ Ｏ，？ Ａ
８層２０５、ｐ型Ａｊｏ、ｓＧａ ０．７ Ａ ８層
２０６およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０７を順次積
層して成る発光ダイオードを形成している。Ｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層２０７の一部はエツチグ除去し光が効率
よく取り出せるように窓開けし、５ｉｎ２パツシベーシ
ヨン膜２０８で全面を覆う０発光ダイオードに電流注入
するためのｐ型電極２０９はコンタクトホールを介して
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層より取り出している。ｐ型シ
リコン単結晶基板２０１の裏面には接地用電極２１０を
形成する。第２図に示した構造の発光ダイオードにおい
て、ｐ型電極２０９を正電位、ソース領域２０２を接地
電位として、ゲート電極２０４に正電位を印加すると、
ＭＯＳＦＥＴが導通して発光ダイオードに順方向電流が
流れ発光する。ゲート電極２０４に加わる電圧をラッ子
回路等から成る回路群によって外部からの信号に対応し
て変化させてやることで発光強度を自由に変えることが
可能である。各発光ダイオードへの電力供給はこのよう
にシリコン集積化技術で形成されたモノリシックなスイ
ッチングトランジスタを介して実行されるため、ワイヤ
ボンディングは必要としない、ワイヤボンディングは、
発光ダイオードが数十個アレイ化されているチップ１個
につきＶｓｓ端子等の数個のコンタクトパッドへの配線
に使用するだけであり、従来より１桁以上本数が減少し
た。これに伴なって発光ダイオード相互の間隔が狭くで
き、画素ピッチを５０μｍ以下に作製できる。実際に作
製された発光ダイオードアレイは、発光部寸法が４０μ
ｍ×５０μｍ、画素ピッチ５１μｍで５００ＤＰＩが達
成できた。
発光波長は７１０ｎｌ、微分量子効率は６％であり、最
大光出力０．８ＩＩ１ｗであった。
大光出力０．８ＩＩ１ｗであった。
本実施例において、発光ダイオードを構成する化合物半
導体材料としてＡｊＧａＡｓ系薄膜を用いたが、本発明
はこの範囲にとどまらず、ＧａＡｓＰ系あるいはＩ ｎ
ＧａＡｊ Ｐ系等のＩ［［−Ｖ族全般、ＺｎＳＳｅ系等
のＩ［−Ｖｌｌ全全般カルコパイライト系などを用いた
発光ダイオードアレイにも適用できる。駆動回路にＦＥ
Ｔを使用したが、この他にバイポーラトランジスタを使
用しても良い。
導体材料としてＡｊＧａＡｓ系薄膜を用いたが、本発明
はこの範囲にとどまらず、ＧａＡｓＰ系あるいはＩ ｎ
ＧａＡｊ Ｐ系等のＩ［［−Ｖ族全般、ＺｎＳＳｅ系等
のＩ［−Ｖｌｌ全全般カルコパイライト系などを用いた
発光ダイオードアレイにも適用できる。駆動回路にＦＥ
Ｔを使用したが、この他にバイポーラトランジスタを使
用しても良い。
本発明には以下に列記するような格別なる発明の効果が
ある。
ある。
（１）ワイヤボンディングの数が減少するので、省力化
と歩留り向上が実現でき、製造コストが安価になる。
と歩留り向上が実現でき、製造コストが安価になる。
（２）コンタクトバットが極カ減ったことにより、画素
ピッチを小さくでき、したがって高解像度のＬＥＤプリ
ンタヘッドが実現できる。
ピッチを小さくでき、したがって高解像度のＬＥＤプリ
ンタヘッドが実現できる。
（３）個々の発光ダイオードの間で発光強度にばらつき
がある場合、駆動回路に光センサを設置するなどしてＡ
Ｐ Ｃ（Ａｕｔｏ−Ｐｏｗｅｒ−Ｃｏｕｔｒｏｌ ｌ
）駆動が実現できるため、自動的に発光強度を均一にす
ることが可能である。またこれにより温度上昇と伴う発
光強度の変化も補正できる。
がある場合、駆動回路に光センサを設置するなどしてＡ
Ｐ Ｃ（Ａｕｔｏ−Ｐｏｗｅｒ−Ｃｏｕｔｒｏｌ ｌ
）駆動が実現できるため、自動的に発光強度を均一にす
ることが可能である。またこれにより温度上昇と伴う発
光強度の変化も補正できる。
第１図は本発明の詳細な説明するためのもので、発光ダ
イオードアレイチップの上面概略図である。 第２、図（ａ）〜（ｃ）は第１図に示した発光ダイオー
ドアレイの発光部付近を拡大したもので、（ａ）は上面
概略図、（ｂ）および（Ｃ）は側面概略図である。 第３図は、従来の発光ダイオードアレイチップの断面図
である。 １０１．２０１・・ｐ型シリコン単結晶基板１０２・・
・・・・シリコン集積回路領域１０３・・・・・・発光
ダイオード １０４・・・・・・Ｖｓｓ端子 １０５・・・・・・Ｖｄｄ端子 １０６・・・・・・クロック端子 １０７・・・・・・データ端子 １０８・・・・・・ラッチ端子 １０９・・・・・・チップ選択端子 ２０２・・・・・・ソース領域 ２０３・・・・・・ドレイン領域 ２０４・・・・・・ゲート電極 ２０５・＝−−−ｎ型Ａｊｏ、ｓ Ｇａｏ、ｙ Ａｓ層 ２０６・・・・・・ｐ型ｌノ ２０７・・・・・・ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０８・
・・・・・５ｉ０２パツシベーシヨン膜 ２０９・・・・・・ｎ型電極 ２１０・・・・・・接地用電極 ３０１・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板 ３０２・・・・・・ｎ型ＧａＡｓＰエピタキシャル層 ３０３−−−・−−ｐ型ＧａＡｓＰ層 ３０４・・・・・・絶縁膜 ３０５・・・・・・ｎ型電極 ３０６・・・・・・ｐ型電極
イオードアレイチップの上面概略図である。 第２、図（ａ）〜（ｃ）は第１図に示した発光ダイオー
ドアレイの発光部付近を拡大したもので、（ａ）は上面
概略図、（ｂ）および（Ｃ）は側面概略図である。 第３図は、従来の発光ダイオードアレイチップの断面図
である。 １０１．２０１・・ｐ型シリコン単結晶基板１０２・・
・・・・シリコン集積回路領域１０３・・・・・・発光
ダイオード １０４・・・・・・Ｖｓｓ端子 １０５・・・・・・Ｖｄｄ端子 １０６・・・・・・クロック端子 １０７・・・・・・データ端子 １０８・・・・・・ラッチ端子 １０９・・・・・・チップ選択端子 ２０２・・・・・・ソース領域 ２０３・・・・・・ドレイン領域 ２０４・・・・・・ゲート電極 ２０５・＝−−−ｎ型Ａｊｏ、ｓ Ｇａｏ、ｙ Ａｓ層 ２０６・・・・・・ｐ型ｌノ ２０７・・・・・・ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０８・
・・・・・５ｉ０２パツシベーシヨン膜 ２０９・・・・・・ｎ型電極 ２１０・・・・・・接地用電極 ３０１・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板 ３０２・・・・・・ｎ型ＧａＡｓＰエピタキシャル層 ３０３−−−・−−ｐ型ＧａＡｓＰ層 ３０４・・・・・・絶縁膜 ３０５・・・・・・ｎ型電極 ３０６・・・・・・ｐ型電極
Claims (1)
- 半導体基板上に並置して形成された複数個の発光ダイ
オードから成る発光ダイオードアレイにおいて、シリコ
ン単結晶基板と、前記シリコン単結晶基板表面にヘテロ
エピタキシャル成長された化合物半導体薄膜より構成さ
れた発光ダイオードと、前記シリコン単結晶基板上にモ
ノリシックに形成され、かつ前記発光ダイオードを駆動
する集積回路とを具備することを特徴とする発光ダイオ
ードアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087015A JPH01259580A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 発光ダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087015A JPH01259580A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 発光ダイオードアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259580A true JPH01259580A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=13903139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087015A Pending JPH01259580A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 発光ダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01259580A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993018428A3 (en) * | 1992-03-13 | 1994-02-17 | Kopin Corp | Head-mounted display system |
| US5331149A (en) * | 1990-12-31 | 1994-07-19 | Kopin Corporation | Eye tracking system having an array of photodetectors aligned respectively with an array of pixels |
| US5453405A (en) * | 1991-01-18 | 1995-09-26 | Kopin Corporation | Method of making light emitting diode bars and arrays |
| US5815126A (en) * | 1993-10-22 | 1998-09-29 | Kopin Corporation | Monocular portable communication and display system |
| US6043800A (en) * | 1990-12-31 | 2000-03-28 | Kopin Corporation | Head mounted liquid crystal display system |
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-
1988
- 1988-04-08 JP JP63087015A patent/JPH01259580A/ja active Pending
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