JPH04237171A - Light emitting diode array - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオードアレイ、
特に光プリンタ装置のプリント・ヘッドに用いられる光
プリンタ用印字光源に適する複数の発光ダイオードを、
同一基板上に密接に配設すると共に発光領域の周囲を加
工して、効率的に光を取り出すことができかつ横方向へ
の光の放射を制限して高密度化を可能とした発光ダイオ
ードアレイに関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a light emitting diode array,
In particular, a plurality of light emitting diodes suitable for a printing light source for an optical printer used in the print head of an optical printer device,
A light emitting diode array that is closely arranged on the same substrate and processed around the light emitting area to efficiently extract light and limit lateral light emission, making it possible to increase density. Regarding.
【0002】0002
【従来の技術】従来、複数の発光ダイオードを同一基板
上に密接に配設した発光ダイオードアレイは、それぞれ
の発光ダイオードを電気的に制御することにより比較的
容易に画像情報等を処理することができる利点を有して
いるため、多く利用されると共にその改良についても努
力が払われている。また、前記利点を利用して種々の応
用が考えられている。[Prior Art] Conventionally, a light emitting diode array in which a plurality of light emitting diodes are closely arranged on the same substrate has been able to process image information, etc. relatively easily by electrically controlling each light emitting diode. Because of its advantages, it is widely used and efforts are being made to improve it. Moreover, various applications are being considered by taking advantage of the above advantages.
【0003】例えば、近年の目ざましい情報化社会の進
展に伴い情報量が増大したばかりでなく、取り扱う情報
の質も変化しており、文章情報ばかりでなく図、写真な
どの画像情報をも含むものに変化してきている。従って
、このような最近の傾向に対応して、情報出力機器とし
てのプリンタ装置においても、印字速度及び印字密度の
一層の高度化が要求されるようになっている。この要求
に対応するものとして前記発光ダイオードアレイを光源
として使用する発光ダイオード・プリンタがよく知られ
ている。[0003] For example, with the remarkable progress of the information society in recent years, not only has the amount of information increased, but the quality of the information handled has also changed, including not only textual information but also image information such as diagrams and photographs. It is changing. Therefore, in response to these recent trends, printer devices serving as information output devices are required to have even higher printing speeds and printing densities. A light emitting diode printer that uses the light emitting diode array as a light source is well known as a printer that meets this demand.
【0004】発光ダイオード・プリンタは固体化された
高密度の発光ダイオードアレイ光書き込みヘッドを感光
体ドラムに沿って配置し、これを集束ロッドレンズアレ
イを用いて感光体ドラム面に結像する方式をとっている
。そして、静電潜像は各々の発光ダイオードを画像信号
に応じて選択的に点滅させることにより形成されている
。前記発光ダイオードアレイ光書き込みヘッドは複数個
のアレイチップから構成され(例えば35個のアレイチ
ップから)、1つのアレイチップには64〜256個の
発光ダイオードが所定の密度で(例えば16素子/mm
で)、集積化されているのが普通である。Light-emitting diode printers employ a method in which a solid-state high-density light-emitting diode array optical writing head is arranged along a photoreceptor drum, and an image is formed on the surface of the photoreceptor drum using a focusing rod lens array. I'm taking it. The electrostatic latent image is formed by selectively blinking each light emitting diode in accordance with an image signal. The light emitting diode array optical writing head is composed of a plurality of array chips (for example, from 35 array chips), and one array chip includes 64 to 256 light emitting diodes at a predetermined density (for example, 16 elements/mm).
) and are usually integrated.
【0005】このように発光ダイオード・プリンタでは
それぞれの発光ダイオードを電気的に制御して駆動する
ので機械的な動作部を必要としない。すなわち、光偏向
のための空間を必要とせず、可動部を有しないのである
。そのうえ、簡単な等倍率アレイレンズを光学系に使用
するだけでよい。このため同じくノンインパクトな光学
プリンタとして知られ、ビーム走査用の回転可能なポリ
ゴンミラ等の機械的な機構と、それに対応する煩雑な光
学系を必要とするレーザ・プリンタに比べて発光ダイオ
ード・プリンタは原理的に極めて小型であり、信頼性を
高めることができる利点を有している。[0005] In this manner, in the light emitting diode printer, each light emitting diode is electrically controlled and driven, so no mechanical operating section is required. That is, it does not require a space for light deflection and has no moving parts. Moreover, it is sufficient to use a simple equal-magnification array lens in the optical system. For this reason, light-emitting diode printers are also known as non-impact optical printers, and compared to laser printers, which require a mechanical mechanism such as a rotatable polygon mirror for beam scanning and a corresponding complicated optical system. In principle, it is extremely small and has the advantage of increasing reliability.
【0006】図2はこのような従来の発光ダイオード・
プリンタに用いられている発光ダイオードアレイの部分
的な構造を示す断面図である。図2において従来の発光
ダイオードアレイはn型GaAs基板10と、n型Ga
AsP層11と、プラス電極12と、マイナス電極13
と、SiN膜14と、Zn拡散領域15と、SiON膜
16とから構成されている。FIG. 2 shows such a conventional light emitting diode.
1 is a cross-sectional view showing a partial structure of a light emitting diode array used in a printer. In FIG. 2, a conventional light emitting diode array has an n-type GaAs substrate 10 and an n-type GaAs substrate 10.
AsP layer 11, positive electrode 12, and negative electrode 13
, a SiN film 14 , a Zn diffusion region 15 , and a SiON film 16 .
【0007】なお、図2に示す従来の発光ダイオードア
レイの構造は説明の簡略化のために2個の発光ダイオー
ドのみ示したものである。In the structure of the conventional light emitting diode array shown in FIG. 2, only two light emitting diodes are shown to simplify the explanation.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上説明した発光ダイ
オードアレイを構成するそれぞれの発光ダイオードにお
いてはその発光の作用は面発光レーザと異なり、Zn拡
散領域15とn型GaAsP層11の境界部分である発
光領域(pn接合部分)で等方向的に発光する。そのた
め、この様な従来の発光ダイオードアレイの光出力は、
単体の発光ダイオードの光出力と比較した場合、実際に
発光している光の1/4程度しか目的とする印字のため
に活用されていない。従って、従来の発光ダイオードア
レイでは印字速度の高速化が困難であり、また発光領域
からの横方向への光により隣接素子とのクロストークの
恐れから高密度化が困難であると言う問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In each of the light emitting diodes constituting the light emitting diode array described above, the light emitting action is different from that of a surface emitting laser, and the light emitting action is at the boundary between the Zn diffusion region 15 and the n-type GaAsP layer 11. Emit light isodirectionally in the light emitting region (pn junction part). Therefore, the light output of such a conventional light emitting diode array is
When compared with the light output of a single light emitting diode, only about 1/4 of the light actually emitted is utilized for the intended printing. Therefore, with conventional light emitting diode arrays, it is difficult to increase the printing speed, and it is also difficult to increase the density due to the risk of crosstalk with adjacent elements due to lateral light from the light emitting area. there were.
【0009】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、発光ダイオードの発光領域(pn
接合部分)の周囲を加工し電極から注入された電子によ
る発光を効率よく外部に取り出し、また横方向へのクロ
ストークを防ぐ構造を持つ発光ダイオードを得ることを
目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
The purpose of this project is to create a light-emitting diode with a structure that efficiently extracts light emitted from electrons injected from the electrodes to the outside by processing the periphery of the joint (joint part), and also prevents crosstalk in the lateral direction.
【0010】0010
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発光ダイオードアレイは、隣接する発光ダ
イオード間に配設され、発光ダイオードから隣接発光ダ
イオードの方向へ出射した光を光取りだし方向に反射す
る反射手段を有することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the light emitting diode array of the present invention is arranged between adjacent light emitting diodes, and extracts light emitted from the light emitting diodes in the direction of the adjacent light emitting diodes. It is characterized by having a reflecting means for reflecting in the direction.
【0011】[0011]
【作用】このように、本発明の発光ダイオードアレイは
、隣接発光ダイオード間に配設された反射手段により、
発光ダイオードから等方向的に出射した光の内、隣接発
光ダイオード方向に出射された光を光取りだし方向へ反
射させ、隣接発光ダイオード間のクロストークを防止す
るとともに外部取りだし効率の向上を図るものである。[Function] As described above, the light emitting diode array of the present invention has a reflection means disposed between adjacent light emitting diodes.
Of the light emitted isodirectionally from the light emitting diodes, the light emitted in the direction of the adjacent light emitting diodes is reflected in the light extraction direction, thereby preventing crosstalk between adjacent light emitting diodes and improving the efficiency of external extraction. be.
【0012】0012
【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図1は本発明の発光ダイオードアレイの一実施例で
あるGaAsP系発光ダイオードアレイの部分断面図で
ある。図1において、本発明の発光ダイオードアレイは
n型GaAs基板10と、n型GaAsP層11と、プ
ラス電極12と、マイナス電極13と、SiN膜14と
、Zn拡散領域15と、SiON膜16と、表面加工領
域17と、もう一つの表面加工領域18とから構成され
ている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view of a GaAsP light emitting diode array, which is an embodiment of the light emitting diode array of the present invention. In FIG. 1, the light emitting diode array of the present invention includes an n-type GaAs substrate 10, an n-type GaAsP layer 11, a positive electrode 12, a negative electrode 13, a SiN film 14, a Zn diffusion region 15, and a SiON film 16. , a surface processing area 17, and another surface processing area 18.
【0013】次にこの発光ダイオードアレイの製造方法
について説明する。まず、Siを2×1018cm−3
の濃度でドープしたn型GaAs基板10の上面にn型
GaAsP層11をVPE法により約50マイクロメー
タ程の厚さに積層させ、その上面にSiN膜14をマス
クとしてZn拡散を行い、島状のZn拡散領域15を約
1.5マイクロメータの厚さに形成し、このZn拡散領
域15とn型GaAsP層11との境界部分に発光領域
であるpn接合を形成する。Next, a method of manufacturing this light emitting diode array will be explained. First, Si is 2×1018cm-3
An n-type GaAsP layer 11 is laminated to a thickness of approximately 50 micrometers by VPE on the upper surface of an n-type GaAs substrate 10 doped at a concentration of A Zn diffusion region 15 is formed to have a thickness of about 1.5 micrometers, and a pn junction, which is a light emitting region, is formed at the boundary between the Zn diffusion region 15 and the n-type GaAsP layer 11.
【0014】こうして形成された島状のpn接合領域の
上面にフォトリソグラフィーを用いてまず表面加工領域
17を、次に表面加工領域18をそれぞれ異方性エッチ
ングであるCCl2 F2 ガスを用いた反応性イオン
エッチングで加工する。その後、n型GaAsP層11
の上面にフォトリソグラフィーによってAlを蒸着し、
プラス電極12を形成し、ウエハ全体を加熱して合金化
を行う。さらに、n型GaAs基板10の下面にAuG
e/Ni/Auを蒸着してマイナス電極13を形成し、
ウエハ全体を加熱して合金化を行う。この後、蒸着面に
無反射コーティングとしてSiON膜16を形成し、発
光エレメントから所定距離離れた領域でボンディングパ
ットを形成する。Using photolithography on the upper surface of the island-shaped pn junction region thus formed, first the surface processed region 17 and then the surface processed region 18 are etched by anisotropic etching using CCl2F2 gas. Process using ion etching. After that, the n-type GaAsP layer 11
evaporate Al by photolithography on the top surface of
A positive electrode 12 is formed and the entire wafer is heated to perform alloying. Furthermore, AuG is formed on the lower surface of the n-type GaAs substrate 10.
A negative electrode 13 is formed by depositing e/Ni/Au,
Alloying is performed by heating the entire wafer. Thereafter, a SiON film 16 is formed as a non-reflective coating on the vapor deposition surface, and a bonding pad is formed in a region a predetermined distance away from the light emitting element.
【0015】以上説明したように本発明の実施例の発光
ダイオードアレイでは、発光領域となるZn拡散領域1
5とn型GaAsP層11との境界部分から横方向に放
射される光も反射鏡の作用をする表面加工領域17,1
8により上方に取り出されるために光の外部取り出し効
率が向上する。また、隣接する素子に対しては横方向へ
の光の放射がないために素子間の距離を小さくすること
が可能で素子の高密度な配設が可能となる。As explained above, in the light emitting diode array of the embodiment of the present invention, the Zn diffusion region 1 serving as the light emitting region
5 and the n-type GaAsP layer 11, the surface processed region 17, 1 also functions as a reflecting mirror.
Since the light is extracted upward by the light beam 8, the efficiency of extracting the light to the outside is improved. Further, since no light is radiated to adjacent elements in the lateral direction, the distance between the elements can be reduced, and the elements can be arranged in high density.
【0016】なお、上記実施例では発光ダイオードアレ
イの組成及び膜厚はGaAs,GaAsP等により説明
したが、もちろんそれに限定されるものではなく、その
他の半導体材料例えばAlGaInP,GaInAs,
AlGaAs等を用いて所望の組成と膜厚のものを使用
することも可能である。In the above embodiments, the composition and film thickness of the light emitting diode array were explained using GaAs, GaAsP, etc., but the invention is not limited thereto, and other semiconductor materials such as AlGaInP, GaInAs,
It is also possible to use AlGaAs or the like with a desired composition and film thickness.
【0017】また、上記実施例ではZn拡散型のpn接
合領域を用いたが本発明の発光ダイオードアレイは拡散
型に限定されるものではなく、エピタキシャル成長時に
アクセプタ、ドナーの不純物をドーピングして得られる
pn接合領域を用いることもできる。Furthermore, although a Zn diffused type pn junction region was used in the above embodiment, the light emitting diode array of the present invention is not limited to the diffused type, but can be obtained by doping acceptor and donor impurities during epitaxial growth. A pn junction region can also be used.
【0018】さらに、上記実施例では基板に半導体層を
積層させる方法としてVPE法を用いたが、他の方法例
えばLPE法、MBE法、MOCVD法、CBE法等を
用いることもできる。表面加工に用いるエッチング方法
に関しても、CCl2 F2 ガスによる反応性イオン
エッチングの他に、He,Arガス等を用いたスパッタ
エッチング、Cl,BCl3 等のガスを用いた反応性
イオンビームエッチング等のものを用いることも可能で
ある。
また、ガスを用いるドライエッチング以外でも塩酸、過
酸化水素水、水などの混合液によるエッチング等により
所望の加工が可能となる。Further, in the above embodiment, the VPE method was used as a method for laminating semiconductor layers on the substrate, but other methods such as LPE method, MBE method, MOCVD method, CBE method, etc. can also be used. Regarding the etching methods used for surface processing, in addition to reactive ion etching using CCl2 F2 gas, there are also sputter etching using He, Ar gas, etc., and reactive ion beam etching using gases such as Cl, BCl3, etc. It is also possible to use In addition to dry etching using gas, desired processing can be performed by etching using a mixed solution of hydrochloric acid, hydrogen peroxide, water, or the like.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光ダイ
オードアレイによれば、発光ダイオードの発光領域(p
n接合部分)の周囲を加工し電極から注入された電子に
よる発光を効率よく外部に取り出し、また横方向へのク
ロストークを防ぐことができるように構成したので、従
来と同等の注入電流であっても従来より高い外部取り出
し効率で効率的に光を取り出すことができると共に、横
方向への光の放射が制限されるために高密度化が可能と
なるという効果がある。Effects of the Invention As explained above, according to the light emitting diode array of the present invention, the light emitting area (p
The structure around the n-junction (n-junction) is processed to efficiently extract light emitted by electrons injected from the electrode to the outside, and to prevent crosstalk in the lateral direction, so the injection current is the same as that of conventional models. However, it is possible to efficiently extract light with a higher external extraction efficiency than before, and since radiation of light in the lateral direction is restricted, it is possible to achieve higher density.
【図1】本発明の発光ダイオードアレイの一実施例であ
るGaAsP系発光ダイオードアレイの部分断面図であ
る。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a GaAsP-based light emitting diode array, which is an embodiment of the light emitting diode array of the present invention.
【図2】従来の発光ダイオード・プリンタに用いられる
発光ダイオードアレイの部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a light emitting diode array used in a conventional light emitting diode printer.
10 n型GaAs基板 11 n型GaAsP層 12 プラス電極 13 マイナス電極 14 SiN膜 15 Zn拡散領域 16 SiON膜 17,18 表面加工領域 10 N-type GaAs substrate 11 N-type GaAsP layer 12 Positive electrode 13 Negative electrode 14 SiN film 15 Zn diffusion region 16 SiON film 17, 18 Surface processing area
Claims (1)
してなる光プリンタ用発光ダイオードアレイであって、
隣接する発光ダイオード間に配設され、発光ダイオード
から隣接発光ダイオードの方向へ出射した光を光取りだ
し方向に反射する反射手段を有することを特徴とする発
光ダイオードアレイ。1. A light emitting diode array for an optical printer, comprising a plurality of light emitting diodes arranged on the same substrate,
A light emitting diode array characterized by having a reflecting means disposed between adjacent light emitting diodes and reflecting light emitted from the light emitting diodes toward the adjacent light emitting diodes in a light extraction direction.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3005942A JPH04237171A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Light emitting diode array |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04237171A true JPH04237171A (en) | 1992-08-25 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3005942A Pending JPH04237171A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Light emitting diode array |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04237171A (en) |
-
1991
- 1991-01-22 JP JP3005942A patent/JPH04237171A/en active Pending
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