JPH04225577A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH04225577A JPH04225577A JP2408357A JP40835790A JPH04225577A JP H04225577 A JPH04225577 A JP H04225577A JP 2408357 A JP2408357 A JP 2408357A JP 40835790 A JP40835790 A JP 40835790A JP H04225577 A JPH04225577 A JP H04225577A
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- emitting diode
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 27
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオード、特に表
面発光型の発光ダイオードに関するものである。
面発光型の発光ダイオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】複数のPN接合発光ダイオードを基板上
に配設されて成る発光ダイオードアレイは各発光ダイオ
ードを電気的に制御することにより比較的容易に画像情
報などを処理する利点を有しており、このためその改良
と共に種々の応用が考えられている。
に配設されて成る発光ダイオードアレイは各発光ダイオ
ードを電気的に制御することにより比較的容易に画像情
報などを処理する利点を有しており、このためその改良
と共に種々の応用が考えられている。
【0003】例えば、情報の出力機器としてのプリンタ
においては、より高速化高密度化が要求されており、こ
の要求を満足すべく発光ダイオードアレイを光源として
用いることが考えられている。
においては、より高速化高密度化が要求されており、こ
の要求を満足すべく発光ダイオードアレイを光源として
用いることが考えられている。
【0004】すなわち、ノンインパクトな光学プリンタ
としては光源にレーザを用いたレーザプリンタ及び光源
に発光ダイオードアレイを用いたLEDプリンタが知ら
れているが、レーザプリンタではレーザビームの走査に
回動可能なポリゴンミラーなどの機構とこれに対応した
複雑な光学系を必須とするのに対し、LEDプリンタで
は複数の発光ダイオードから成る発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードを電気的にオンオフ制御して駆動す
れば良く、このためレーザプリンタに比べて小型、高速
化かつ高信頼化が可能となっている。
としては光源にレーザを用いたレーザプリンタ及び光源
に発光ダイオードアレイを用いたLEDプリンタが知ら
れているが、レーザプリンタではレーザビームの走査に
回動可能なポリゴンミラーなどの機構とこれに対応した
複雑な光学系を必須とするのに対し、LEDプリンタで
は複数の発光ダイオードから成る発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードを電気的にオンオフ制御して駆動す
れば良く、このためレーザプリンタに比べて小型、高速
化かつ高信頼化が可能となっている。
【0005】図5に従来のLEDプリンタ等に用いられ
る発光ダイオードの断面図を示す。図において、発光ダ
イオードはn−GaAs基板1上にn−GaAsP層9
をVPE(Vapor Phase Epitax
y)法により積層し、さらにSiN膜5をマスクとして
Zn拡散を行い島状のZn拡散領域8を形成することに
より構成され、n−GaAsP層9とこのZn拡散領域
8との界面がPN接合面を形成して発光領域となる。
る発光ダイオードの断面図を示す。図において、発光ダ
イオードはn−GaAs基板1上にn−GaAsP層9
をVPE(Vapor Phase Epitax
y)法により積層し、さらにSiN膜5をマスクとして
Zn拡散を行い島状のZn拡散領域8を形成することに
より構成され、n−GaAsP層9とこのZn拡散領域
8との界面がPN接合面を形成して発光領域となる。
【0006】そして、p−電極6及びn−電極7をそれ
ぞれ形成し、両電極間に所定の電圧を印加することによ
りPN接合面からの光が表面から出射される構成である
。
ぞれ形成し、両電極間に所定の電圧を印加することによ
りPN接合面からの光が表面から出射される構成である
。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな表面発光型発光ダイオードにおいては、p−電極6
の下部は電流密度が一番高いため発光が最も多く生じて
いる場所であるが、ここから発した光はp−電極6によ
り反射されてしまうため外部に取り出されず、発光効率
が大きく低下してしまう問題があった。
うな表面発光型発光ダイオードにおいては、p−電極6
の下部は電流密度が一番高いため発光が最も多く生じて
いる場所であるが、ここから発した光はp−電極6によ
り反射されてしまうため外部に取り出されず、発光効率
が大きく低下してしまう問題があった。
【0008】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は表面発光型発光ダイオードにおい
て、電極下部における発光を抑制し、外部への発光に有
効な領域のみに電流を注入することにより極めて高い発
光効率を有する発光ダイオードを提供することにある。
のであり、その目的は表面発光型発光ダイオードにおい
て、電極下部における発光を抑制し、外部への発光に有
効な領域のみに電流を注入することにより極めて高い発
光効率を有する発光ダイオードを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る発光ダイオードは基板上に形成される
P型あるいはN型半導体層と、この半導体層に形成され
る拡散領域と、前記拡散領域上に形成される電極と、を
有する発光ダイオードにおいて、前記電極下部に電流阻
止領域を有することを特徴とする。
に、本発明に係る発光ダイオードは基板上に形成される
P型あるいはN型半導体層と、この半導体層に形成され
る拡散領域と、前記拡散領域上に形成される電極と、を
有する発光ダイオードにおいて、前記電極下部に電流阻
止領域を有することを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の発光ダイオードはこのような構成を有
しており、電極下部に形成された電流阻止領域により電
極下部における発光を防止し、発光に有効な拡散領域の
みに電流を注入して発光させることにより、電極での反
射を少なくし、発光効率の向上を図るものである。
しており、電極下部に形成された電流阻止領域により電
極下部における発光を防止し、発光に有効な拡散領域の
みに電流を注入して発光させることにより、電極での反
射を少なくし、発光効率の向上を図るものである。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る発光ダ
イオードの好適な実施例を説明する。
イオードの好適な実施例を説明する。
【0012】図1には第1実施例の発光ダイオードの断
面図が示されており、n−GaAs基板1上にn−Al
GaAs層2、p−AlGaAs層3及びn−AlGa
As層4が順次MBE法などにより積層される。次に、
SiN膜5をマスクとしてZn拡散を行い島状の拡散領
域8aが分離形成され、さらに、再びZn拡散を行い両
拡散領域8aがZn領域で接続される。なお、拡散領域
8aはその深さがp−AlGaAs層3に達するように
設定され、接続領域8bはその深さがa−AlGaAs
層4の層厚よりも小さく設定される。Zn拡散を行うに
は、SiN膜5上に拡散源Znを含むZn0膜等をスパ
ッターリング法等により形成し、650℃〜800℃の
高温中に数時間放置してZnを熱拡散すれば良い。
面図が示されており、n−GaAs基板1上にn−Al
GaAs層2、p−AlGaAs層3及びn−AlGa
As層4が順次MBE法などにより積層される。次に、
SiN膜5をマスクとしてZn拡散を行い島状の拡散領
域8aが分離形成され、さらに、再びZn拡散を行い両
拡散領域8aがZn領域で接続される。なお、拡散領域
8aはその深さがp−AlGaAs層3に達するように
設定され、接続領域8bはその深さがa−AlGaAs
層4の層厚よりも小さく設定される。Zn拡散を行うに
は、SiN膜5上に拡散源Znを含むZn0膜等をスパ
ッターリング法等により形成し、650℃〜800℃の
高温中に数時間放置してZnを熱拡散すれば良い。
【0013】そして、p+コンタクト層が拡散領域8a
、接続領域8b上に積層された後p−電極6が形成され
、さらにn−GaAs基板1の下部にn−電極7が形成
され、本実施例の発光ダイオードが構成される。
、接続領域8b上に積層された後p−電極6が形成され
、さらにn−GaAs基板1の下部にn−電極7が形成
され、本実施例の発光ダイオードが構成される。
【0014】ここで、p−電極6とn−電極7間に電圧
を印加すると、p−電極6の下部においては基板表面か
ら順にp+ 、n、p、n、n型となり、逆バイアス構
造となるため電流が注入されずこの部分における発光を
抑えることができる。
を印加すると、p−電極6の下部においては基板表面か
ら順にp+ 、n、p、n、n型となり、逆バイアス構
造となるため電流が注入されずこの部分における発光を
抑えることができる。
【0015】一方、このp−電極6の下部以外の拡散領
域8aにおいては、基板表面から順にp+ 、p、n、
n型となり、電流が基板表面のp+ 層を通して拡散領
域8a全面に注入されるため、n−AlGaAs層2と
p−AlGaAs層3との界面に形成されたPN接合面
において発光し、この光はp−電極6で反射されること
なく外部に取り出される。
域8aにおいては、基板表面から順にp+ 、p、n、
n型となり、電流が基板表面のp+ 層を通して拡散領
域8a全面に注入されるため、n−AlGaAs層2と
p−AlGaAs層3との界面に形成されたPN接合面
において発光し、この光はp−電極6で反射されること
なく外部に取り出される。
【0016】このように、本第1実施例においてはp−
電極6の下部に逆バイアス構造を有する電流阻止領域を
形成することにより、電極下部からの発光を抑え、かつ
この電極下部以外の拡散領域から効率的に発光を行わせ
ることにより極めて発光効率の高い発光ダイオードを得
ることができる。
電極6の下部に逆バイアス構造を有する電流阻止領域を
形成することにより、電極下部からの発光を抑え、かつ
この電極下部以外の拡散領域から効率的に発光を行わせ
ることにより極めて発光効率の高い発光ダイオードを得
ることができる。
【0017】なお、本第1実施例においてn−AlGa
As層2、p−AlGaAs層3、n−AlGaAs層
4のAl、Ga、Asの組成比を適当に選ぶことにより
(p−AlGaAs層3のAlの組成比を少なくする)
、n−AlGaAs層4のバンドギャップをp−AlG
aAs3のバンドギャップよりも小さく設定することが
でき、このときPN接合面において発した光はn−Al
GaAs層4にて吸収されないため、外部発光効率をさ
らに高くすることができる。
As層2、p−AlGaAs層3、n−AlGaAs層
4のAl、Ga、Asの組成比を適当に選ぶことにより
(p−AlGaAs層3のAlの組成比を少なくする)
、n−AlGaAs層4のバンドギャップをp−AlG
aAs3のバンドギャップよりも小さく設定することが
でき、このときPN接合面において発した光はn−Al
GaAs層4にて吸収されないため、外部発光効率をさ
らに高くすることができる。
【0018】図2に本発明の第2実施例に係る発光ダイ
オードの断面図を示す。本第2実施例においては上記第
1実施例において示したように発光が起こるPN接合面
が結晶成長により形成されるのではなく、熱拡散により
形成されるものである。すなわち、n−GaAs基板1
上にn−AlGaAs層2、p−AlGaAs層3、n
−AlGaAs層4が順次積層され、SiN膜5をマス
クとしてZn拡散領域8aがn−AlGaAs層2に達
するまで形成される。その後、上記第1実施例と同様に
して接続領域8bが拡散により形成され、この接続領域
8b上にp+ コンタクト層を介してp−電極6及びn
−GaAs基板1下部にn−電極7が形成される。
オードの断面図を示す。本第2実施例においては上記第
1実施例において示したように発光が起こるPN接合面
が結晶成長により形成されるのではなく、熱拡散により
形成されるものである。すなわち、n−GaAs基板1
上にn−AlGaAs層2、p−AlGaAs層3、n
−AlGaAs層4が順次積層され、SiN膜5をマス
クとしてZn拡散領域8aがn−AlGaAs層2に達
するまで形成される。その後、上記第1実施例と同様に
して接続領域8bが拡散により形成され、この接続領域
8b上にp+ コンタクト層を介してp−電極6及びn
−GaAs基板1下部にn−電極7が形成される。
【0019】本第2実施例においても、上記第1実施例
と同様にp−電極6下部にはp+ 、n、p、n、n型
の逆バイアス構造を有する電流阻止領域が形成されてい
るためこの領域からは発光せず、拡散領域8aとn−A
lGaAs層2との界面に生じるじるPN接合面にて発
光が行われ、p−電極6にて反射されることなく外部に
取り出される。
と同様にp−電極6下部にはp+ 、n、p、n、n型
の逆バイアス構造を有する電流阻止領域が形成されてい
るためこの領域からは発光せず、拡散領域8aとn−A
lGaAs層2との界面に生じるじるPN接合面にて発
光が行われ、p−電極6にて反射されることなく外部に
取り出される。
【0020】なお、本第2実施例においても上記第1実
施例と同様にn−AlGaAs層4のバンドギャップを
小さく設定することにより光の吸収を抑えてより発光効
率を向上させることもできる。
施例と同様にn−AlGaAs層4のバンドギャップを
小さく設定することにより光の吸収を抑えてより発光効
率を向上させることもできる。
【0021】図3及び図4には本発明の第3実施例が示
されており、本第3実施例においては発光領域の外周に
電極を配置し、この発光領域に形成された拡散領域に電
極から電流を供給するものである。
されており、本第3実施例においては発光領域の外周に
電極を配置し、この発光領域に形成された拡散領域に電
極から電流を供給するものである。
【0022】すなわち、図4に示されるように、n−G
aAs基板1上にn−AlGaAs層2、p−AlGa
As層3、n−AlGaAs層4が順次積層され、Si
N膜をマスクとして発光を得たい領域にZn拡散領域8
aを形成する。このとき、拡散領域8はp−AlGaA
s層3に達するまで拡散される。そして、SiN膜を除
去して接続領域8bを熱拡散により形成し、その後拡散
領域8aを囲むようにp−電極6を形成する。
aAs基板1上にn−AlGaAs層2、p−AlGa
As層3、n−AlGaAs層4が順次積層され、Si
N膜をマスクとして発光を得たい領域にZn拡散領域8
aを形成する。このとき、拡散領域8はp−AlGaA
s層3に達するまで拡散される。そして、SiN膜を除
去して接続領域8bを熱拡散により形成し、その後拡散
領域8aを囲むようにp−電極6を形成する。
【0023】そして、p−電極6とn−電極7間に電圧
を印加すると、p−電極6下部においては上記第1、第
2実施例と同様にして逆バイアス構造の電流阻止領域が
あるため発光は行われず、一方拡散領域8aでは順バイ
アス構成でその全面に電流が注入されるため連続的な発
光パターンを得ることができる。
を印加すると、p−電極6下部においては上記第1、第
2実施例と同様にして逆バイアス構造の電流阻止領域が
あるため発光は行われず、一方拡散領域8aでは順バイ
アス構成でその全面に電流が注入されるため連続的な発
光パターンを得ることができる。
【0024】なお、本第3実施例においてはp−電極6
と基板表面との接触面積を大きくとることができるため
、発光ダイオードのシリーズ抵抗を低下させることも可
能となっている。
と基板表面との接触面積を大きくとることができるため
、発光ダイオードのシリーズ抵抗を低下させることも可
能となっている。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る発光
ダイオードによれば、表面からの発光に有効な領域のみ
に電流を注入することが可能となり、極めて高い発光効
率を得ることができる。
ダイオードによれば、表面からの発光に有効な領域のみ
に電流を注入することが可能となり、極めて高い発光効
率を得ることができる。
【図1】本発明に係る発光ダイオードの第1実施例の断
面図。
面図。
【図2】本発明に係る発光ダイオードの第2実施例の断
面図。
面図。
【図3】本発明に係る発光ダイオードの第3実施例の平
面図。
面図。
【図4】本発明に係る発光ダイオードの第3実施例の断
面図。
面図。
【図5】従来の発光ダイオードの断面図。
1 n−GaAs基板
2 n−AlGaAs層
3 p−AlGaAs層
4 n−AlGaAs層
5 SiN膜
6 p−電極
7 n−電極
8a 拡散領域
8b 接続領域
Claims (1)
- 【請求項1】 基板上に形成されるP型あるいはN型
半導体層と、この半導体層に形成される拡散領域と、前
記拡散領域上に形成される電極と、を有する発光ダイオ
ードにおいて、前記電極下部に電流阻止領域を有するこ
とを特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2408357A JPH04225577A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 発光ダイオード |
US07/809,892 US5189496A (en) | 1990-12-27 | 1991-12-18 | Light-emitting diode with current-blocking |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2408357A JPH04225577A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 発光ダイオード |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04225577A true JPH04225577A (ja) | 1992-08-14 |
Family
ID=18517818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2408357A Pending JPH04225577A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 発光ダイオード |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5189496A (ja) |
JP (1) | JPH04225577A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008135793A (ja) * | 2008-02-28 | 2008-06-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置及びledアレイ |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05251742A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Eastman Kodak Japan Kk | 発光素子 |
US5600157A (en) * | 1993-04-28 | 1997-02-04 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Light-emitting and light-sensing diode array device, and light-emitting and light-sensing diode with improved sensitivity |
SE509809C2 (sv) * | 1995-11-03 | 1999-03-08 | Mitel Semiconductor Ab | Lysdiod med uppdelat ljusemitterande område |
JP3813010B2 (ja) * | 1997-06-09 | 2006-08-23 | 沖電気工業株式会社 | 発光ダイオード素子及び発光ダイオード素子アレイ |
JP3717284B2 (ja) * | 1997-09-22 | 2005-11-16 | 沖電気工業株式会社 | 発光素子、発光素子アレイ及び発光素子の製造方法 |
JP2000022206A (ja) * | 1998-07-01 | 2000-01-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置 |
JP3986169B2 (ja) * | 1998-07-09 | 2007-10-03 | 沖電気工業株式会社 | 半導体発光装置 |
US6653662B2 (en) * | 2000-11-01 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device, method for fabricating the same, and method for driving the same |
JP2003188411A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-04 | Oki Degital Imaging:Kk | 発光半導体装置及びその製造方法 |
DE102004037868A1 (de) * | 2004-04-30 | 2005-11-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauelement und Verfahren zur strukturierten Aufbringung eines Kontakts auf einen Halbleiterkörper |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57148383A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Nec Corp | Semiconductor light-emitting element |
US4477824A (en) * | 1982-03-04 | 1984-10-16 | At&T Bell Laboratories | Light emitting device for optical switching |
US4719497A (en) * | 1984-06-15 | 1988-01-12 | Hewlett-Packard Company | High efficiency light-emitting diode |
JPS61220484A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Hitachi Ltd | 半導体発光装置 |
JPH01137679A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2408357A patent/JPH04225577A/ja active Pending
-
1991
- 1991-12-18 US US07/809,892 patent/US5189496A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008135793A (ja) * | 2008-02-28 | 2008-06-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置及びledアレイ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5189496A (en) | 1993-02-23 |
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