JPH04239781A - Ｌｅｄアレイチップ - Google Patents
ＬｅｄアレイチップInfo
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- JPH04239781A JPH04239781A JP3006539A JP653991A JPH04239781A JP H04239781 A JPH04239781 A JP H04239781A JP 3006539 A JP3006539 A JP 3006539A JP 653991 A JP653991 A JP 653991A JP H04239781 A JPH04239781 A JP H04239781A
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- array chip
- microlenses
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
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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】本発明は各発光素子部にマイクロ
レンズを集積した光プリンタ用ＬＥＤアレイチップの構
造に関する。
レンズを集積した光プリンタ用ＬＥＤアレイチップの構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来のマイクロレンズを集積した
光プリンタ用ＬＥＤアレイチップの構造を示す断面図で
ある。図６において従来の光プリンタ用ＬＥＤアレイチ
ップはｎ型ＧａＡｓ基板１０と、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘ成長層１１と、プラス電極１２と、マイナス電極１
３と、マイクロレンズ１４とから構成されている。
光プリンタ用ＬＥＤアレイチップの構造を示す断面図で
ある。図６において従来の光プリンタ用ＬＥＤアレイチ
ップはｎ型ＧａＡｓ基板１０と、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘ成長層１１と、プラス電極１２と、マイナス電極１
３と、マイクロレンズ１４とから構成されている。
【０００３】この光プリンタ用ＬＥＤアレイチップの生
成過程は以下の通りである。すなわち、化合物半導体基
板であるｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘ成長層１１を積層させ、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ Ｐ
ｘ成長層１１の表面からＺｎなどの不純物を熱拡散して
拡散領域１５（ｐｎ接合）を生成する。次に、ｎ型Ｇａ
Ａｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１面上にプラス電極１２を、
ｎ型ＧａＡｓ基板１０面上にマイナス電極１３を蒸着な
どにより堆積し、アロイすることによりオーミック電極
を形成させる。次に、ポジ型フォトレジストなどの感光
性樹脂を基板表面に塗布し、光を選択的に照射した後現
像することにより、拡散領域１５上に選択的に樹脂を残
す。この状態で樹脂の軟化点以上に加熱すると図６に示
すようなマイクロレンズ１４が形成される。
成過程は以下の通りである。すなわち、化合物半導体基
板であるｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘ成長層１１を積層させ、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ Ｐ
ｘ成長層１１の表面からＺｎなどの不純物を熱拡散して
拡散領域１５（ｐｎ接合）を生成する。次に、ｎ型Ｇａ
Ａｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１面上にプラス電極１２を、
ｎ型ＧａＡｓ基板１０面上にマイナス電極１３を蒸着な
どにより堆積し、アロイすることによりオーミック電極
を形成させる。次に、ポジ型フォトレジストなどの感光
性樹脂を基板表面に塗布し、光を選択的に照射した後現
像することにより、拡散領域１５上に選択的に樹脂を残
す。この状態で樹脂の軟化点以上に加熱すると図６に示
すようなマイクロレンズ１４が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の構造のＬＥＤア
レイチップではマイクロレンズ１４の効果により高い光
出力を得ることができる。しかし、このような構造のＬ
ＥＤアレイチップを実現させるためには以下の様な問題
がある。すなわち、例えば、４００ｄｐｉのＬＥＤアレ
イチップの場合では、各発光素子の幅は約６０μｍであ
るため、この素子に集積されるべきマイクロレンズ１４
の高さは数十μｍ以上でないと、レンズとしての効果が
薄れてしまう。従って、通常のフォトレジスト用スピン
コーターを用いてプレーナープロセスにより前記構造を
実現しようとすると、感光性樹脂の塗布膜厚が数十μｍ
以上必要となるため基板全面において充分な塗布膜厚の
均一性を得ることは不可能であり、上記方法によるマイ
クロレンズ１４の集積は事実上困難であると言う問題が
あった。
レイチップではマイクロレンズ１４の効果により高い光
出力を得ることができる。しかし、このような構造のＬ
ＥＤアレイチップを実現させるためには以下の様な問題
がある。すなわち、例えば、４００ｄｐｉのＬＥＤアレ
イチップの場合では、各発光素子の幅は約６０μｍであ
るため、この素子に集積されるべきマイクロレンズ１４
の高さは数十μｍ以上でないと、レンズとしての効果が
薄れてしまう。従って、通常のフォトレジスト用スピン
コーターを用いてプレーナープロセスにより前記構造を
実現しようとすると、感光性樹脂の塗布膜厚が数十μｍ
以上必要となるため基板全面において充分な塗布膜厚の
均一性を得ることは不可能であり、上記方法によるマイ
クロレンズ１４の集積は事実上困難であると言う問題が
あった。
【０００５】本発明は上記のような問題に鑑みなされた
もので、光プリンタ用ＬＥＤアレイチップにおいて各発
光素子の発光領域に従来より小型のマイクロレンズをプ
レーナープロセスにより複数集積して外部量子効率を向
上させることを可能とするＬＥＤアレイチップを提供す
ることを目的としている。
もので、光プリンタ用ＬＥＤアレイチップにおいて各発
光素子の発光領域に従来より小型のマイクロレンズをプ
レーナープロセスにより複数集積して外部量子効率を向
上させることを可能とするＬＥＤアレイチップを提供す
ることを目的としている。
【０００６】
【課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にかかるＬＥＤアレイチップは、各発光素
子部に複数のマイクロレンズを形成したことを特徴とす
る。
に、請求項１にかかるＬＥＤアレイチップは、各発光素
子部に複数のマイクロレンズを形成したことを特徴とす
る。
【０００７】また、上記目的を達成するために、請求項
２にかかるＬＥＤアレイチップは、各発光素子部を複数
の発光領域に細分化し、この発光領域に対して各々マイ
クロレンズを形成したことを特徴とする。
２にかかるＬＥＤアレイチップは、各発光素子部を複数
の発光領域に細分化し、この発光領域に対して各々マイ
クロレンズを形成したことを特徴とする。
【０００８】さらに、上記目的を達成するために、請求
項３にかかるＬＥＤアレイチップは、各発光素子部を複
数の発光領域に細分化し、この発光領域に対して各々マ
イクロレンズを形成し、さらに各々の発光領域を独立に
駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする。
項３にかかるＬＥＤアレイチップは、各発光素子部を複
数の発光領域に細分化し、この発光領域に対して各々マ
イクロレンズを形成し、さらに各々の発光領域を独立に
駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】このように、本発明のＬＥＤチップは、従来の
ように拡散領域上に一つのマイクロレンズを形成するの
でなく、複数のマイクロレンズを形成して外部量子効率
の向上を図るものである。
ように拡散領域上に一つのマイクロレンズを形成するの
でなく、複数のマイクロレンズを形成して外部量子効率
の向上を図るものである。
【００１０】この時、複数のマイクロレンズの各々は従
来の一のマイクロレンズほどその高さは必要でなく、従
ってプレーナプロセスにより容易に形成することができ
る。
来の一のマイクロレンズほどその高さは必要でなく、従
ってプレーナプロセスにより容易に形成することができ
る。
【００１１】
【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、本発明の第１実施例のＬＥＤアレイチップ
の構造を示す断面図である。図１において、本発明のＬ
ＥＤアレイチップは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０と、ｎ型Ｇ
ａＡｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１と、プラス電極１２と、
マイナス電極１３と、複数のマイクロレンズ１４とから
構成されている。
る。図１は、本発明の第１実施例のＬＥＤアレイチップ
の構造を示す断面図である。図１において、本発明のＬ
ＥＤアレイチップは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０と、ｎ型Ｇ
ａＡｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１と、プラス電極１２と、
マイナス電極１３と、複数のマイクロレンズ１４とから
構成されている。
【００１２】次に、本発明の光プリンタ用ＬＥＤアレイ
チップの生成過程について以下に説明する。まず、化合
物半導体基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型Ｇａ
Ａｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１を積層させ、ｎ型ＧａＡｓ
１−ｘ Ｐｘ成長層１１の表面からＺｎなどの不純物を
熱拡散して拡散領域１５（ｐｎ接合）を生成する。そし
て、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１面上にプラス
電極１２を、ｎ型ＧａＡｓ基板１０面上にマイナス電極
１３を蒸着などにより堆積し、アロイすることによりオ
ーミック電極を形成させる。
チップの生成過程について以下に説明する。まず、化合
物半導体基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型Ｇａ
Ａｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１を積層させ、ｎ型ＧａＡｓ
１−ｘ Ｐｘ成長層１１の表面からＺｎなどの不純物を
熱拡散して拡散領域１５（ｐｎ接合）を生成する。そし
て、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ Ｐｘ成長層１１面上にプラス
電極１２を、ｎ型ＧａＡｓ基板１０面上にマイナス電極
１３を蒸着などにより堆積し、アロイすることによりオ
ーミック電極を形成させる。
【００１３】次に、ポジ型フォトレジストなどの感光性
材料を基板上に例えば４μｍ程度の膜厚で塗布する。こ
れをフォトリソグラフィー工程により図２に示すように
直径５μｍほどの円柱になるように露光・現像する。な
お、図２は感光性樹脂をフォトリソグラフィー工程によ
り円柱状に形成した場合の光プリンタ用ＬＥＤアレイチ
ップ基板を示す基板外観図であるさらに、この化合物半
導体基板全体を感光性樹脂の軟化点以上に加熱すること
により、図１に示すマイクロレンズ１４のように発光領
域上に複数のマイクロレンズが集積されたＬＥＤアレイ
チップが作成可能となる。
材料を基板上に例えば４μｍ程度の膜厚で塗布する。こ
れをフォトリソグラフィー工程により図２に示すように
直径５μｍほどの円柱になるように露光・現像する。な
お、図２は感光性樹脂をフォトリソグラフィー工程によ
り円柱状に形成した場合の光プリンタ用ＬＥＤアレイチ
ップ基板を示す基板外観図であるさらに、この化合物半
導体基板全体を感光性樹脂の軟化点以上に加熱すること
により、図１に示すマイクロレンズ１４のように発光領
域上に複数のマイクロレンズが集積されたＬＥＤアレイ
チップが作成可能となる。
【００１４】上記実施例は従来より用いられているＬＥ
Ｄアレイチップ内の各発光領域上に複数のマイクロレン
ズを単純に集積した構造であるが、複数のマイクロレン
ズの効果による外部量子効率の向上が期待できる。
Ｄアレイチップ内の各発光領域上に複数のマイクロレン
ズを単純に集積した構造であるが、複数のマイクロレン
ズの効果による外部量子効率の向上が期待できる。
【００１５】また、図３は本発明のＬＥＤアレイチップ
の第２実施例を示すためのＬＥＤアレイチップの構造を
示す断面図である。図３に示すＬＥＤアレイチップは図
１に示すＬＥＤアレイチップと同様に、化合物半導体基
板であるｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘ成長層１１を積層させ、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ Ｐ
ｘ成長層１１の表面からＺｎなどの不純物を選択的に熱
拡散させることにより、各発光素子群単位に細分化され
た拡散領域１５（ｐｎ接合発光領域）を形成する。本実
施例ではＬＥＤアレイチップの各発光領域が図４に示す
ように３×３の領域に９分割されており、それぞれにプ
ラス電極１２をマトリックス状に配置し、さらにマイク
ロレンズを集積して構成されている。このＬＥＤアレイ
チップを各素子群単位で動作させれば通常のＬＥＤアレ
イチップとまったく同様に一つの発光素子として取り扱
うことができる。
の第２実施例を示すためのＬＥＤアレイチップの構造を
示す断面図である。図３に示すＬＥＤアレイチップは図
１に示すＬＥＤアレイチップと同様に、化合物半導体基
板であるｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘ成長層１１を積層させ、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘ Ｐ
ｘ成長層１１の表面からＺｎなどの不純物を選択的に熱
拡散させることにより、各発光素子群単位に細分化され
た拡散領域１５（ｐｎ接合発光領域）を形成する。本実
施例ではＬＥＤアレイチップの各発光領域が図４に示す
ように３×３の領域に９分割されており、それぞれにプ
ラス電極１２をマトリックス状に配置し、さらにマイク
ロレンズを集積して構成されている。このＬＥＤアレイ
チップを各素子群単位で動作させれば通常のＬＥＤアレ
イチップとまったく同様に一つの発光素子として取り扱
うことができる。
【００１６】この各発光素子群は発光領域を細分化した
ため実効的な発光領域が小さくなるので全体の発光強度
が下がってしまうが、各発光領域に設けられたマイクロ
レンズの効果により外部量子効率を向上させているため
、結果的に低消費電力で従来と同等の光出力を得ること
が可能である。また、光プリンタ装置の設計においてマ
イクロレンズの直径、曲率、発光領域の深さ、及び幅の
最適化を行えばセルフォックスレンズを用いないで感光
体上に結像することが可能となる。
ため実効的な発光領域が小さくなるので全体の発光強度
が下がってしまうが、各発光領域に設けられたマイクロ
レンズの効果により外部量子効率を向上させているため
、結果的に低消費電力で従来と同等の光出力を得ること
が可能である。また、光プリンタ装置の設計においてマ
イクロレンズの直径、曲率、発光領域の深さ、及び幅の
最適化を行えばセルフォックスレンズを用いないで感光
体上に結像することが可能となる。
【００１７】図７は従来のマトリックス状に配置された
ＬＥＤを光プリンタ用ＬＥＤアレイチップに応用した本
発明の第３実施例の光プリンタ用ＬＥＤアレイチップ基
板の上面図である。図７において従来の光プリンタ用Ｌ
ＥＤアレイチップ基板は１ドット単位を４×４に１６分
割し、その細分化された各発光素子毎にプラス電極１２
及びマイナス電極１３をそれぞれ格子状に配線すること
により１ドット単位当り１６階調の表現を行うことがで
きる。しかし、セルフォックレンズアレイを用いる系で
はＬＥＤのドット単位の限界密度は約１５０ｄｐｉとな
る。なぜなら、現状のセルフォックスレンズアレイを用
いて印字品質が低下しないようにＭＴＦ＞５０％で使用
するためには約６００ｄｐｉのドット密度が限界とされ
ている。従って、この限界を越えないで同一面積により
４×４の１６階調を表現しようとすると、６００／４＝
１５０ｄｐｉが限界となるのである。
ＬＥＤを光プリンタ用ＬＥＤアレイチップに応用した本
発明の第３実施例の光プリンタ用ＬＥＤアレイチップ基
板の上面図である。図７において従来の光プリンタ用Ｌ
ＥＤアレイチップ基板は１ドット単位を４×４に１６分
割し、その細分化された各発光素子毎にプラス電極１２
及びマイナス電極１３をそれぞれ格子状に配線すること
により１ドット単位当り１６階調の表現を行うことがで
きる。しかし、セルフォックレンズアレイを用いる系で
はＬＥＤのドット単位の限界密度は約１５０ｄｐｉとな
る。なぜなら、現状のセルフォックスレンズアレイを用
いて印字品質が低下しないようにＭＴＦ＞５０％で使用
するためには約６００ｄｐｉのドット密度が限界とされ
ている。従って、この限界を越えないで同一面積により
４×４の１６階調を表現しようとすると、６００／４＝
１５０ｄｐｉが限界となるのである。
【００１８】そこで本発明のＬＥＤアレイチップを応用
した光プリンタ用ＬＥＤアレイチップ基板を図５に示す
。図５は本発明のＬＥＤアレイチップをマトリックス状
に配置して光プリンタ用ＬＥＤアレイチップに応用した
アレイチップ基板の上面図である。図５に示すように細
分化された各発光素子上にマイクロレンズを集積し、し
かも感光体上で結像するように形状を最適化するように
する。それによりセルフォックスレンズアレイを用いな
くても高い光出力で感光体上に結像できるため、各発光
素子間の距離を近接させることが可能となる。従って、
４００ｄｐｉで６４階調といった高密度でしかも階調数
の高い光プリンタ用ＬＥＤアレイチップを、低コストの
プレーナプロセスにより製造することが可能となる。
した光プリンタ用ＬＥＤアレイチップ基板を図５に示す
。図５は本発明のＬＥＤアレイチップをマトリックス状
に配置して光プリンタ用ＬＥＤアレイチップに応用した
アレイチップ基板の上面図である。図５に示すように細
分化された各発光素子上にマイクロレンズを集積し、し
かも感光体上で結像するように形状を最適化するように
する。それによりセルフォックスレンズアレイを用いな
くても高い光出力で感光体上に結像できるため、各発光
素子間の距離を近接させることが可能となる。従って、
４００ｄｐｉで６４階調といった高密度でしかも階調数
の高い光プリンタ用ＬＥＤアレイチップを、低コストの
プレーナプロセスにより製造することが可能となる。
【００１９】なお、図６、図７における１ドット単位は
横方向に複数個並べることによりアレイを形成するが、
これらの図では簡略化のためにＬＥＤを駆動する際の１
ドット単位のみを示している。
横方向に複数個並べることによりアレイを形成するが、
これらの図では簡略化のためにＬＥＤを駆動する際の１
ドット単位のみを示している。
【００２０】また、各発光素子のｐｎ接合は通常ＡｌＧ
ａＡｓ等の結晶成長により、あるいはエッチング等によ
り形成されており、ｐ型とｎ型とにそれぞれ金属電極が
配線されているものとする。
ａＡｓ等の結晶成長により、あるいはエッチング等によ
り形成されており、ｐ型とｎ型とにそれぞれ金属電極が
配線されているものとする。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光プリン
タ用ＬＥＤアレイチップによれば、各発光素子部に複数
のマイクロレンズを持つようにすると共に、各発光素子
部を複数の発光領域に細分化しこの発光領域に対して各
々マイクロレンズを形成させ、細分化されたそれぞれの
発光領域毎に独立に駆動するようにできるように構成し
たので、各発光素子が外部量子効率を向上させたマイク
ロレンズの集積を、低コストで単純なプレーナプロセス
により実現させることができるという効果がある。
また、各発光素子の形状及びマイクロレンズの形状を最
適化させることにより、セルフォックスレンズアレイを
用いないでも感光体上に結像させることができるという
効果がある。
タ用ＬＥＤアレイチップによれば、各発光素子部に複数
のマイクロレンズを持つようにすると共に、各発光素子
部を複数の発光領域に細分化しこの発光領域に対して各
々マイクロレンズを形成させ、細分化されたそれぞれの
発光領域毎に独立に駆動するようにできるように構成し
たので、各発光素子が外部量子効率を向上させたマイク
ロレンズの集積を、低コストで単純なプレーナプロセス
により実現させることができるという効果がある。
また、各発光素子の形状及びマイクロレンズの形状を最
適化させることにより、セルフォックスレンズアレイを
用いないでも感光体上に結像させることができるという
効果がある。
【図１】本発明の第１実施例の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の基板外観図である。
【図３】本発明の第２実施例の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例の上面図である。
【図５】本発明の第３実施例の基板上面図である。
【図６】従来のマイクロレンズを集積した光プリンタ用
ＬＥＤアレイチップの構造を示す断面図である。
ＬＥＤアレイチップの構造を示す断面図である。
【図７】従来のマトリックス状に配置されたＬＥＤを光
プリンタ用ＬＥＤアレイチップに応用した光プリンタ用
ＬＥＤアレイチップ基板の上面図である。
プリンタ用ＬＥＤアレイチップに応用した光プリンタ用
ＬＥＤアレイチップ基板の上面図である。
１０ ｎ型ＧａＡｓ基板
１１ ｎ型ＧａＡｓＰｘ成長層
１２ プラス電極
１３ マイナス電極
１４ マイクロレンズ
１５ 拡散領域
１６ 半絶縁ＧａＡｓ基板
１７ 感光性樹脂
Claims (3)
- 【請求項１】複数のＬＥＤ発光素子部が同一チップ上に
配列してなる光プリンタ用ＬＥＤアレイチップであって
、各発光素子部に複数のマイクロレンズが形成されるこ
とを特徴とするＬＥＤアレイチップ。 - 【請求項２】複数のＬＥＤ発光素子部が同一チップ上に
配列してなる光プリンタ用ＬＥＤアレイチップであって
、各発光素子部が複数の発光領域に細分化され、この発
光領域に対して各々マイクロレンズが形成されることを
特徴とするＬＥＤアレイチップ。 - 【請求項３】複数のＬＥＤ発光素子部が同一チップ上に
配列してなる光プリンタ用ＬＥＤアレイチップであって
、各発光素子部が複数の発光領域に細分化され、この発
光領域に対して各々マイクロレンズが形成され、各発光
領域を独立に駆動する駆動手段が設けられることを特徴
とするＬＥＤアレイチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3006539A JPH04239781A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Ｌｅｄアレイチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3006539A JPH04239781A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Ｌｅｄアレイチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04239781A true JPH04239781A (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=11641154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3006539A Pending JPH04239781A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Ｌｅｄアレイチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04239781A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5871888A (en) * | 1995-07-11 | 1999-02-16 | Imec Vzw | Method of forming multiple-layer microlenses and use thereof |
| JP2010509769A (ja) * | 2006-11-09 | 2010-03-25 | インテマティックス・コーポレーション | 発光ダイオードアセンブリ及び製造方法 |
| JP2013011803A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Oki Data Corp | ディスプレイモジュール及びその製造方法と表示装置 |
-
1991
- 1991-01-23 JP JP3006539A patent/JPH04239781A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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