JPH05338262A - 光プリンター用光源 - Google Patents
光プリンター用光源Info
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- JPH05338262A JPH05338262A JP15234892A JP15234892A JPH05338262A JP H05338262 A JPH05338262 A JP H05338262A JP 15234892 A JP15234892 A JP 15234892A JP 15234892 A JP15234892 A JP 15234892A JP H05338262 A JPH05338262 A JP H05338262A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】発光ダイオードアレイを用いて高密度で高品質
な印字印刷が可能な光プリンター用光源を提供する。 【構成】本発明は、半導体基板１１上に形成された、少
なくとも発光ダイオードの発光層１４と該発光層１４を
発光させるための電極２１（２４），２５を含む積層構
造より成り、積層端面３０より光出力が得られる端面発
光型発光ダイオードを、等間隔に設けた複数の電気的、
空間的分離溝１９により各層を分離して形成した発光ダ
イオードアレイにより構成した光プリンター用光源にお
いて、上記半導体基板１１の法線方向より、特定の角度
で各発光ダイオード２７の光出射端面３０を設けたこと
を特徴とする。 【効果】上記構成により、６００ｄｐｉ以上のような高
密度においてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い
高品質で高解像な印字印刷が実現できる。
な印字印刷が可能な光プリンター用光源を提供する。 【構成】本発明は、半導体基板１１上に形成された、少
なくとも発光ダイオードの発光層１４と該発光層１４を
発光させるための電極２１（２４），２５を含む積層構
造より成り、積層端面３０より光出力が得られる端面発
光型発光ダイオードを、等間隔に設けた複数の電気的、
空間的分離溝１９により各層を分離して形成した発光ダ
イオードアレイにより構成した光プリンター用光源にお
いて、上記半導体基板１１の法線方向より、特定の角度
で各発光ダイオード２７の光出射端面３０を設けたこと
を特徴とする。 【効果】上記構成により、６００ｄｐｉ以上のような高
密度においてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い
高品質で高解像な印字印刷が実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、感光体等への書込手段
として発光ダイオードアレイを用いた高密度光プリンタ
ー用光源に関するものである。
として発光ダイオードアレイを用いた高密度光プリンタ
ー用光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子写真による印字方式を採用した光プ
リンター等の光源等への応用を目的として、発光ダイオ
ードアレイの研究が行なわれている。ここで、光プリン
ター用光源の発光ダイオードアレイは、自己発光型アレ
イ素子からなり、画像信号に応じて発光ダイオードアレ
イを発光させ、等倍結像素子で感光体面上に静電潜像を
形成し、電子写真方式により印字印刷を行なうものであ
る。発光ダイオードアレイは可動部がなく構成部品も少
ないことから、このような光プリンターのヘッドに用い
ると、プリントヘッドの小型化が可能になる。また、自
己発光型で消光比が高く、良好なコントラストが得ら
れ、さらに、チップの接続により長尺化対応が可能とな
り、発光ダイオードの高出力化により高速化にも対応可
能となる等、種々の利益を得ることができる。この場
合、用いられる発光ダイオードアレイとしては、基板面
と平行な面内に、四角形等の発光部を所定方向に多数配
列した面発光型発光ダイオードアレイや、基板面と垂直
な端面から、所定方向に多数配列した光出力が得られる
端面発光型発光ダイオードアレイ等がある。
リンター等の光源等への応用を目的として、発光ダイオ
ードアレイの研究が行なわれている。ここで、光プリン
ター用光源の発光ダイオードアレイは、自己発光型アレ
イ素子からなり、画像信号に応じて発光ダイオードアレ
イを発光させ、等倍結像素子で感光体面上に静電潜像を
形成し、電子写真方式により印字印刷を行なうものであ
る。発光ダイオードアレイは可動部がなく構成部品も少
ないことから、このような光プリンターのヘッドに用い
ると、プリントヘッドの小型化が可能になる。また、自
己発光型で消光比が高く、良好なコントラストが得ら
れ、さらに、チップの接続により長尺化対応が可能とな
り、発光ダイオードの高出力化により高速化にも対応可
能となる等、種々の利益を得ることができる。この場
合、用いられる発光ダイオードアレイとしては、基板面
と平行な面内に、四角形等の発光部を所定方向に多数配
列した面発光型発光ダイオードアレイや、基板面と垂直
な端面から、所定方向に多数配列した光出力が得られる
端面発光型発光ダイオードアレイ等がある。
【０００３】先ず、面発光型発光ダイオードアレイの基
本的な構造としては、例えば、図７に示すようなものが
報告されている（昭和５５年度電子通信学会通信部門全
国大会予稿集、第１−２１１項参照）。このような面発
光型発光ダイオードアレイでは、多くの場合、その発光
部５より得られる光出力の強度を発光面内で均一化する
ために、発光部の両端若しくは周囲に電極６が形成され
ている。このように、面発光型発光ダイオードアレイで
は、光出力が取り出される発光部５と電極６とが同一面
上に存在するため、単位素子当りに要する幅は、発光部
５の幅と電極６の幅、及び素子分離領域の幅を合計した
ものとなり、例えば６００ｄｐｉ(dotsper inch）以上
のような高密度に発光部を形成することは、極めて困難
である。
本的な構造としては、例えば、図７に示すようなものが
報告されている（昭和５５年度電子通信学会通信部門全
国大会予稿集、第１−２１１項参照）。このような面発
光型発光ダイオードアレイでは、多くの場合、その発光
部５より得られる光出力の強度を発光面内で均一化する
ために、発光部の両端若しくは周囲に電極６が形成され
ている。このように、面発光型発光ダイオードアレイで
は、光出力が取り出される発光部５と電極６とが同一面
上に存在するため、単位素子当りに要する幅は、発光部
５の幅と電極６の幅、及び素子分離領域の幅を合計した
ものとなり、例えば６００ｄｐｉ(dotsper inch）以上
のような高密度に発光部を形成することは、極めて困難
である。
【０００４】次に、端面発光型発光ダイオードアレイと
しては、例えば、図８に示すようなものがある（特開昭
６０−３２３７３号公報参照）。この例では、基板上の
積層構造内に複数の発光部７が形成されており、これら
の発光部は、その基板面と平行な面内に、その端面に対
して垂直な方向に形成された分離溝３により、電気的か
つ空間的に分離されている。このような端面発光型発光
ダイオードアレイでは、光出力が取り出される発光部７
と電極２１，２５とが同一面上に存在せず、単位素子当
りに要する幅は、発光部の幅と素子分離領域の幅を合計
したものとなり、例えば６００ｄｐｉ以上のような高密
度の発光部の形成も、原理的に可能である。このため、
高密度光プリンターヘッド用発光ダイオードアレイとし
ては、端面発光型発光ダイオードアレイが適していると
言える。
しては、例えば、図８に示すようなものがある（特開昭
６０−３２３７３号公報参照）。この例では、基板上の
積層構造内に複数の発光部７が形成されており、これら
の発光部は、その基板面と平行な面内に、その端面に対
して垂直な方向に形成された分離溝３により、電気的か
つ空間的に分離されている。このような端面発光型発光
ダイオードアレイでは、光出力が取り出される発光部７
と電極２１，２５とが同一面上に存在せず、単位素子当
りに要する幅は、発光部の幅と素子分離領域の幅を合計
したものとなり、例えば６００ｄｐｉ以上のような高密
度の発光部の形成も、原理的に可能である。このため、
高密度光プリンターヘッド用発光ダイオードアレイとし
ては、端面発光型発光ダイオードアレイが適していると
言える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような特徴を有
する端面発光型発光ダイオードアレイをウェハー状態か
らチップ状態にする際には、ダイシング等の方法でチッ
プの切り出しを行なわなければならない。このダイシン
グ等のチップの切り出しを行なうために、図９に示すよ
うに、基板には必ず発光ダイオード各素子の光出射端面
から５〜１０μｍ程度の長さのテラスが形成される。こ
のテラスは、発光ダイオード各素子からの出射光を反射
し、図１０に示すように、基板と垂直方向の遠視野像
（ＦＦＰ：Far Field Pattern)にサブピークを作る原因
となる。また、ダイシングによりテラス先端には、チッ
ピングと呼ばれる基板の不均一な欠けが生じてしまう場
合がある。このため、サブピークの位置がずれる、サブ
ピークの数が異なる、サブピークが無くなる、等の不具
合が生じてしまい、遠視野像の均一性が損なわれる。こ
の不均一性により、等倍結像素子へ発光ダイオードアレ
イからの出射光を入射する際に、入射する光量の不均一
性が生じてしまい、６００ｄｐｉ以上のような高密度に
おいてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い高品質
で高解像な印字印刷が不可能になる恐れがある。
する端面発光型発光ダイオードアレイをウェハー状態か
らチップ状態にする際には、ダイシング等の方法でチッ
プの切り出しを行なわなければならない。このダイシン
グ等のチップの切り出しを行なうために、図９に示すよ
うに、基板には必ず発光ダイオード各素子の光出射端面
から５〜１０μｍ程度の長さのテラスが形成される。こ
のテラスは、発光ダイオード各素子からの出射光を反射
し、図１０に示すように、基板と垂直方向の遠視野像
（ＦＦＰ：Far Field Pattern)にサブピークを作る原因
となる。また、ダイシングによりテラス先端には、チッ
ピングと呼ばれる基板の不均一な欠けが生じてしまう場
合がある。このため、サブピークの位置がずれる、サブ
ピークの数が異なる、サブピークが無くなる、等の不具
合が生じてしまい、遠視野像の均一性が損なわれる。こ
の不均一性により、等倍結像素子へ発光ダイオードアレ
イからの出射光を入射する際に、入射する光量の不均一
性が生じてしまい、６００ｄｐｉ以上のような高密度に
おいてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い高品質
で高解像な印字印刷が不可能になる恐れがある。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、高密度高品質、かつ高階調な印字を実現するた
めに、例えば、６００ｄｐｉ以上のような高密度に発光
部を形成でき、かつ上記の欠点を解消し、印字ドットの
大きさや、印字濃度の均一性の高い、高品質で高解像な
印字印刷が可能であるような端面発光型発光ダイオード
アレイを用いた光プリンター用光源を提供することを目
的にしている。
あって、高密度高品質、かつ高階調な印字を実現するた
めに、例えば、６００ｄｐｉ以上のような高密度に発光
部を形成でき、かつ上記の欠点を解消し、印字ドットの
大きさや、印字濃度の均一性の高い、高品質で高解像な
印字印刷が可能であるような端面発光型発光ダイオード
アレイを用いた光プリンター用光源を提供することを目
的にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、半導体基板上に形成された、少なくと
も発光ダイオードの発光層と該発光層を発光させるため
の電極を含む積層構造より成り、積層端面より光出力が
得られる端面発光型発光ダイオードを、等間隔に設けた
複数の電気的、空間的分離溝により各層を分離して形成
した発光ダイオードアレイにより構成した光プリンター
用光源において、上記半導体基板の法線方向より特定の
角度で各発光ダイオードの光出射端面を設けたことを特
徴とする。
め、本発明では、半導体基板上に形成された、少なくと
も発光ダイオードの発光層と該発光層を発光させるため
の電極を含む積層構造より成り、積層端面より光出力が
得られる端面発光型発光ダイオードを、等間隔に設けた
複数の電気的、空間的分離溝により各層を分離して形成
した発光ダイオードアレイにより構成した光プリンター
用光源において、上記半導体基板の法線方向より特定の
角度で各発光ダイオードの光出射端面を設けたことを特
徴とする。
【０００８】すなわち、本発明では、発光ダイオードを
複数個、少なくとも一列に所定ピッチで配列してなる発
光ダイオードアレイを複数備え、発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードを選択的に点灯させ、感光体上にド
ット分割した像を形成するための光プリンター用光源に
おいて、上記発光ダイオードアレイに化合物半導体から
なる端面発光型発光ダイオードアレイを用いると共に、
上記端面発光型発光ダイオードにおける光出射端面を、
半導体基板の法線方向より特定の角度で傾けることによ
り、各発光ダイオードの基板と垂直方向の遠視野像のピ
ークを上面側にシフトさせることが可能になるため、同
遠視野像のサブピークを抑えることが可能になり、各端
面発光型発光ダイオードの遠視野像がチップ内及びウェ
ハー内で均一になる。これにより、等倍結像素子へ発光
ダイオードアレイからの出射光を入射する際に入射する
光量が均一になり、６００ｄｐｉ以上のような高密度に
おいてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い高品質
で高解像な印字印刷が可能になる。
複数個、少なくとも一列に所定ピッチで配列してなる発
光ダイオードアレイを複数備え、発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードを選択的に点灯させ、感光体上にド
ット分割した像を形成するための光プリンター用光源に
おいて、上記発光ダイオードアレイに化合物半導体から
なる端面発光型発光ダイオードアレイを用いると共に、
上記端面発光型発光ダイオードにおける光出射端面を、
半導体基板の法線方向より特定の角度で傾けることによ
り、各発光ダイオードの基板と垂直方向の遠視野像のピ
ークを上面側にシフトさせることが可能になるため、同
遠視野像のサブピークを抑えることが可能になり、各端
面発光型発光ダイオードの遠視野像がチップ内及びウェ
ハー内で均一になる。これにより、等倍結像素子へ発光
ダイオードアレイからの出射光を入射する際に入射する
光量が均一になり、６００ｄｐｉ以上のような高密度に
おいてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い高品質
で高解像な印字印刷が可能になる。
【０００９】以下、本発明による光プリンター用光源の
構成、動作について詳細に述べる。本発明による光プリ
ンター用光源は、図１に示すようにＧａＡｓ基板１１上
にエピタキシャル成長により化合物半導体からなる端面
発光型発光ダイオードアレイを形成した構造となってお
り、その構造は隣接する素子間に凹状分離溝を設けるだ
けで容易に高ドット密度の端面発光型発光ダイオードア
レイが得られるようにするために、発光部が三層スラブ
ＤＨ（Double Heterro）構造（クラッド層１３，活性層
１４，クラッド層１５）となっている。そして、この三
層の上には、ＧａＡｓキャップ層１６、ＧａＡｓコンタ
クト層１７が形成され、さらにその上には電極が形成さ
れている。また、隣接する素子間の電気的、空間的分離
のための分離溝１９が各層にわたり形成されている。そ
して本発明では、上記工程と同時に、各発光ダイオード
素子２７の光出射端面３０を基板１１の法線方向より特
定の角度で傾けていることが特徴である。また、基板１
１の裏面側には電極２５が形成されている。
構成、動作について詳細に述べる。本発明による光プリ
ンター用光源は、図１に示すようにＧａＡｓ基板１１上
にエピタキシャル成長により化合物半導体からなる端面
発光型発光ダイオードアレイを形成した構造となってお
り、その構造は隣接する素子間に凹状分離溝を設けるだ
けで容易に高ドット密度の端面発光型発光ダイオードア
レイが得られるようにするために、発光部が三層スラブ
ＤＨ（Double Heterro）構造（クラッド層１３，活性層
１４，クラッド層１５）となっている。そして、この三
層の上には、ＧａＡｓキャップ層１６、ＧａＡｓコンタ
クト層１７が形成され、さらにその上には電極が形成さ
れている。また、隣接する素子間の電気的、空間的分離
のための分離溝１９が各層にわたり形成されている。そ
して本発明では、上記工程と同時に、各発光ダイオード
素子２７の光出射端面３０を基板１１の法線方向より特
定の角度で傾けていることが特徴である。また、基板１
１の裏面側には電極２５が形成されている。
【００１０】ここで、上記三層スラブ構造の化合物半導
体からなる発光部の活性層１４の屈折率をｎ＝Ｎ（≧
１）とする。本発明による光プリンター用光源は、端面
発光型発光ダイオードアレイであるために、その出射光
は活性層１４を通り空気中（ｎ＝１）に放出される。こ
こで、屈折率ｎ1 の媒質から屈折率ｎ2 の媒質に光が入
射する場合、その入射角θ1 と出射角θ2 との間には、
次の式(１)のような関係があることが知られている。 sinθ1：sinθ2＝ｎ2：ｎ1 ・・・(１) (１)式より、屈折率Ｎの媒質（活性層）から屈折率１の
媒質（空気）に光が出射される場合には、入射角θ1＜
出射角θ2が成り立つことが判る。この原理に基づき、
図１のように各発光ダイオード素子２７の光出射端面３
０を基板１１の法線方向より特定の角度で傾けて、逆テ
ーパー状の角度を付けることにより、出射光のピークを
上面側にシフトさせることが可能である。例えば、活性
層１４としてＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ（Ｎ＝３．４５）を選
択した場合には、図２に示すような入射角θ1 と出射角
θ2 の関係がある。
体からなる発光部の活性層１４の屈折率をｎ＝Ｎ（≧
１）とする。本発明による光プリンター用光源は、端面
発光型発光ダイオードアレイであるために、その出射光
は活性層１４を通り空気中（ｎ＝１）に放出される。こ
こで、屈折率ｎ1 の媒質から屈折率ｎ2 の媒質に光が入
射する場合、その入射角θ1 と出射角θ2 との間には、
次の式(１)のような関係があることが知られている。 sinθ1：sinθ2＝ｎ2：ｎ1 ・・・(１) (１)式より、屈折率Ｎの媒質（活性層）から屈折率１の
媒質（空気）に光が出射される場合には、入射角θ1＜
出射角θ2が成り立つことが判る。この原理に基づき、
図１のように各発光ダイオード素子２７の光出射端面３
０を基板１１の法線方向より特定の角度で傾けて、逆テ
ーパー状の角度を付けることにより、出射光のピークを
上面側にシフトさせることが可能である。例えば、活性
層１４としてＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ（Ｎ＝３．４５）を選
択した場合には、図２に示すような入射角θ1 と出射角
θ2 の関係がある。
【００１１】すなわち、図３に示すように、活性層１４
の屈折率をｎ、ＤＨ構造による出射光の放射角をφ、ダ
イシングにより形成される基板１１のテラスの長さを
ｘ、素子分離のためのエッチング深さに起因する活性層
１４までの高さをｄ、そして光出射端面の逆テーパー角
の角度をθとすると、下記の(２)式を満たすように上記
パラメーターを設定することにより、サブピークの無い
均一な遠視野像が得られる（但し、１≧ｎsin(９０°−
θ）；全反射条件より）。 sin~1(ｎsin(９０°−θ))＋φ／２ ＋tan~1((ｘ−ｄ／tanθ)／ｄ）＋９０°−θ≦１８０°・・・(２) このように、上記条件を満たすように各パラメータを設
定することにより、各発光ダイオードの基板と垂直方向
の遠視野像のピークを上面側にシフトさせることが可能
になるため、同遠視野像のサブピークを抑えることが可
能になり、各端面発光型発光ダイオードの遠視野像がチ
ップ内及びウェハー内で均一になる。これにより、等倍
結像素子へ発光ダイオードアレイからの出射光を入射す
る際に入射する光量が均一になり、６００ｄｐｉ以上の
ような高密度においてドットの大きさや印字濃度の均一
性の高い高品質で高解像な印字印刷が可能になる。
の屈折率をｎ、ＤＨ構造による出射光の放射角をφ、ダ
イシングにより形成される基板１１のテラスの長さを
ｘ、素子分離のためのエッチング深さに起因する活性層
１４までの高さをｄ、そして光出射端面の逆テーパー角
の角度をθとすると、下記の(２)式を満たすように上記
パラメーターを設定することにより、サブピークの無い
均一な遠視野像が得られる（但し、１≧ｎsin(９０°−
θ）；全反射条件より）。 sin~1(ｎsin(９０°−θ))＋φ／２ ＋tan~1((ｘ−ｄ／tanθ)／ｄ）＋９０°−θ≦１８０°・・・(２) このように、上記条件を満たすように各パラメータを設
定することにより、各発光ダイオードの基板と垂直方向
の遠視野像のピークを上面側にシフトさせることが可能
になるため、同遠視野像のサブピークを抑えることが可
能になり、各端面発光型発光ダイオードの遠視野像がチ
ップ内及びウェハー内で均一になる。これにより、等倍
結像素子へ発光ダイオードアレイからの出射光を入射す
る際に入射する光量が均一になり、６００ｄｐｉ以上の
ような高密度においてドットの大きさや印字濃度の均一
性の高い高品質で高解像な印字印刷が可能になる。
【００１２】
【作用】本発明による光プリンター用光源においては、
発光ダイオードアレイに化合物半導体からなる端面発光
型発光ダイオードアレイを用いることにより、単純な電
極ストライブ型ＤＨ（Double Heterro）構造とすること
ができ、所望の高ドット密度になるように隣接する素子
間のピッチを選定して電気的、空間的な分離溝を形成す
ることが自在である。これにより高ドット密度発光ダイ
オードプリンター用光源を実現できる。また、端面発光
型発光ダイオードアレイを採用し、その発光ダイオード
アレイの各発光ダイオード素子における光出射端面を、
半導体基板の法線方向より特定の角度で傾けることによ
り、各発光ダイオードの基板と垂直方向の遠視野像のピ
ークを上面側にシフトさせることが可能になるため、同
遠視野像のサブピークがなくなり、各端面発光型発光ダ
イオードの遠視野像がチップ内及びウェハー内で均一に
なる。これにより、等倍結像素子へ発光ダイオードアレ
イからの出射光を入射する際に入射する光量が均一にな
り、６００ｄｐｉ以上のような高密度においてドットの
大きさや印字濃度の均一性の高い高品質で高解像な印字
印刷が可能になる。
発光ダイオードアレイに化合物半導体からなる端面発光
型発光ダイオードアレイを用いることにより、単純な電
極ストライブ型ＤＨ（Double Heterro）構造とすること
ができ、所望の高ドット密度になるように隣接する素子
間のピッチを選定して電気的、空間的な分離溝を形成す
ることが自在である。これにより高ドット密度発光ダイ
オードプリンター用光源を実現できる。また、端面発光
型発光ダイオードアレイを採用し、その発光ダイオード
アレイの各発光ダイオード素子における光出射端面を、
半導体基板の法線方向より特定の角度で傾けることによ
り、各発光ダイオードの基板と垂直方向の遠視野像のピ
ークを上面側にシフトさせることが可能になるため、同
遠視野像のサブピークがなくなり、各端面発光型発光ダ
イオードの遠視野像がチップ内及びウェハー内で均一に
なる。これにより、等倍結像素子へ発光ダイオードアレ
イからの出射光を入射する際に入射する光量が均一にな
り、６００ｄｐｉ以上のような高密度においてドットの
大きさや印字濃度の均一性の高い高品質で高解像な印字
印刷が可能になる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す光プリンター用光源
の要部斜視図であり、図中符号１１は半導体基板、１２
はバッファ層、１３はクラッド層、１４は活性層(発光
層）、１５はクラッド層、１６はキャップ層、１７はコ
ンタクト層、１９は分離溝、２４は配線電極、２５は基
板裏面側の電極、２７は各端面発光型発光ダイオード素
子、３０は各端面発光型発光ダイオードの光出射端面で
あり、発光部は、クラッド層１３、活性層１４、クラッ
ド層１５の三層からなる三層スラブＤＨ（Double Heter
ro）構造となっている。また、図１において、端面発光
型発光ダイオードアレイの各素子の寸法は、６００ｄｐ
ｉを実現するために、横幅が３２．３μｍ、素子長が５
０μｍ、高さを５μｍとし、各素子間の分離溝１９の幅
を１０μｍとした。そして遠視野像のサブピークを抑え
るために光出射端面３０を基板１１の法線方向より１０
°傾けて作製している。また、チップの切り出しはダイ
シングで行ない、テラス長は７μｍとなっている。
る。図１は本発明の一実施例を示す光プリンター用光源
の要部斜視図であり、図中符号１１は半導体基板、１２
はバッファ層、１３はクラッド層、１４は活性層(発光
層）、１５はクラッド層、１６はキャップ層、１７はコ
ンタクト層、１９は分離溝、２４は配線電極、２５は基
板裏面側の電極、２７は各端面発光型発光ダイオード素
子、３０は各端面発光型発光ダイオードの光出射端面で
あり、発光部は、クラッド層１３、活性層１４、クラッ
ド層１５の三層からなる三層スラブＤＨ（Double Heter
ro）構造となっている。また、図１において、端面発光
型発光ダイオードアレイの各素子の寸法は、６００ｄｐ
ｉを実現するために、横幅が３２．３μｍ、素子長が５
０μｍ、高さを５μｍとし、各素子間の分離溝１９の幅
を１０μｍとした。そして遠視野像のサブピークを抑え
るために光出射端面３０を基板１１の法線方向より１０
°傾けて作製している。また、チップの切り出しはダイ
シングで行ない、テラス長は７μｍとなっている。
【００１４】本発明の最大の特徴は、上記端面発光型発
光ダイオード２７における光出射端面３０を、半導体基
板１１の法線方向より特定の角度で傾けることにより、
各発光ダイオード２７の基板と垂直方向の遠視野像のピ
ークを上面側にシフトさせることが可能になることであ
る。このため、同遠視野像のサブピークを抑えることが
可能になり、各端面発光型発光ダイオード２７の遠視野
像がチップ内及びウェハー内で均一になる。これによ
り、等倍結像素子へ発光ダイオードアレイからの出射光
を入射する際に入射する光量が均一になり、６００ｄｐ
ｉのような高密度においてドットの大きさや印字濃度の
均一性の高い高品質で高解像な印字印刷が可能になる。
光ダイオード２７における光出射端面３０を、半導体基
板１１の法線方向より特定の角度で傾けることにより、
各発光ダイオード２７の基板と垂直方向の遠視野像のピ
ークを上面側にシフトさせることが可能になることであ
る。このため、同遠視野像のサブピークを抑えることが
可能になり、各端面発光型発光ダイオード２７の遠視野
像がチップ内及びウェハー内で均一になる。これによ
り、等倍結像素子へ発光ダイオードアレイからの出射光
を入射する際に入射する光量が均一になり、６００ｄｐ
ｉのような高密度においてドットの大きさや印字濃度の
均一性の高い高品質で高解像な印字印刷が可能になる。
【００１５】次に、図４及び図５を参照して本発明によ
る光プリンター用光源の製造工程の一例について説明す
る。先ず、図４(ａ)に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
１上にＭＢＥ（MolecularBeam Epitaxy）法やＬＰＥ（L
iquid Phase Epitaxy）法、あるいはＭＯＣＶＤ(Metal
Organic Chemical Vapor Deposition)法等による結晶成
長法を用いて、例えば、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１２、
ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層１３、発光層である
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層１４、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層１５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１６、そし
て、亜鉛を高濃度にドーピングしたｐ+ 型ＧａＡｓコン
タクト層１７を順次形成する。次に、図４(ｂ)に示すよ
うに、フォトレジスト塗布及びフォトリソグラフィー工
程の後、Ｃｒ蒸着を行ない、リフトオフ法によりＣｒマ
スク１８を形成する。次に、図４(ｃ)に示すように、Ｅ
ＣＲ−ＲＩＢＥ装置（Electoron CyclotronResonance−
Reactiv Ion Beam Etching）を用いるドライエッチング
により、深さ３．５μｍ程度の少なくともｎ−クラッド
層１２に達する微細幅の分離溝１９を形成する。次に、
図４(ｄ)に示すように、ＨＣｌ等によりＣｒマスク１８
の除去を行なった後、フォトレジストの塗布及びフォト
リソグラフィー工程の後、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ蒸着を行な
い、リフトオフ法を用いて上部電極２１を形成する。
る光プリンター用光源の製造工程の一例について説明す
る。先ず、図４(ａ)に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
１上にＭＢＥ（MolecularBeam Epitaxy）法やＬＰＥ（L
iquid Phase Epitaxy）法、あるいはＭＯＣＶＤ(Metal
Organic Chemical Vapor Deposition)法等による結晶成
長法を用いて、例えば、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１２、
ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層１３、発光層である
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層１４、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層１５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１６、そし
て、亜鉛を高濃度にドーピングしたｐ+ 型ＧａＡｓコン
タクト層１７を順次形成する。次に、図４(ｂ)に示すよ
うに、フォトレジスト塗布及びフォトリソグラフィー工
程の後、Ｃｒ蒸着を行ない、リフトオフ法によりＣｒマ
スク１８を形成する。次に、図４(ｃ)に示すように、Ｅ
ＣＲ−ＲＩＢＥ装置（Electoron CyclotronResonance−
Reactiv Ion Beam Etching）を用いるドライエッチング
により、深さ３．５μｍ程度の少なくともｎ−クラッド
層１２に達する微細幅の分離溝１９を形成する。次に、
図４(ｄ)に示すように、ＨＣｌ等によりＣｒマスク１８
の除去を行なった後、フォトレジストの塗布及びフォト
リソグラフィー工程の後、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ蒸着を行な
い、リフトオフ法を用いて上部電極２１を形成する。
【００１６】次に、図５(ａ)に示すように、ＥＢ蒸着や
ＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 等の絶縁膜２２を形成する。
次に、図５(ｂ)に示すように、この絶縁膜２２に、フォ
トリソグラフィー工程及びフッ酸によるウェットエッチ
ング工程によりコンタクトホール２３を形成する。次
に、図５(ｃ)に示すように、フォトレジスト塗布及びフ
ォトリソグラフィー工程の後、Ｃｒ／Ａｕ蒸着を行ない
リフトオフ法を用いて上部配線２４を形成し、更にＥＢ
蒸着やＣＶＤ法によりＳｉＯ2 等の保護膜２０を形成す
る。そして最後に、図５(ｄ)に示すように、基板１１の
裏面側にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等からなる裏面電極２５
を形成して、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、エピタキシャ
ル成長により化合物半導体からなる端面発光型発光ダイ
オードアレイを形成してなる光プリンター用光源が形成
される。
ＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 等の絶縁膜２２を形成する。
次に、図５(ｂ)に示すように、この絶縁膜２２に、フォ
トリソグラフィー工程及びフッ酸によるウェットエッチ
ング工程によりコンタクトホール２３を形成する。次
に、図５(ｃ)に示すように、フォトレジスト塗布及びフ
ォトリソグラフィー工程の後、Ｃｒ／Ａｕ蒸着を行ない
リフトオフ法を用いて上部配線２４を形成し、更にＥＢ
蒸着やＣＶＤ法によりＳｉＯ2 等の保護膜２０を形成す
る。そして最後に、図５(ｄ)に示すように、基板１１の
裏面側にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等からなる裏面電極２５
を形成して、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、エピタキシャ
ル成長により化合物半導体からなる端面発光型発光ダイ
オードアレイを形成してなる光プリンター用光源が形成
される。
【００１７】尚、本発明による光プリンター用光源を実
現するためには、素子分離時のドライエッチングの際に
光出射端面を逆テーパー状になるようにエッチングする
ことが必要である。このために、本発明による実施例で
は、素子分離時のドライエッチング時にＥＣＲ−ＲＩＢ
Ｅ装置のサンプルホルダー４１を図６のように１０°傾
け、イオンビームがサンプル４２に対して１０°の角度
で入射するようにドライエッチングを行なうことにより
光出射端面を１０°傾けて作製している。また、実施例
では、ドライエッチング用のマスクとしてＣｒを示した
が、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2、レジスト等のマスクを用いても
実施可能である。また、絶縁膜としては、ＳｉＯ2 の他
にＳｉＮを用いても実施可能である。また、基板１１と
してｎ型ＧａＡｓ基板を用いた例をいくつか示してきた
が、この他に、ｐ型のＧａＡｓ基板を用いても良く、そ
の場合には、バッファ層１２にはｐ−ＧａＡｓ、クラッ
ド層１３にはｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ、活性層１４には
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ、クラッド層１５にはｎ−Ａｌ0.4
Ｇａ0.6Ａｓ、キャップ層１６にはｎ−ＧａＡｓを用
い、コンタクト層１７にはｎ+ ＧａＡｓを用い、素子駆
動のための注入電流は基板１１からコンタクト層１７へ
と流れる。尚、化合物半導体層の組成は上記以外の組成
によっても十分に機能を果たすことができることは言う
までもない。また、ＡｌＧａＡｓ系以外の、例えばＩｎ
ＧａＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌＡｓＰ等、その他の化
合物半導体及び混晶半導体を用いても実施可能である。
現するためには、素子分離時のドライエッチングの際に
光出射端面を逆テーパー状になるようにエッチングする
ことが必要である。このために、本発明による実施例で
は、素子分離時のドライエッチング時にＥＣＲ−ＲＩＢ
Ｅ装置のサンプルホルダー４１を図６のように１０°傾
け、イオンビームがサンプル４２に対して１０°の角度
で入射するようにドライエッチングを行なうことにより
光出射端面を１０°傾けて作製している。また、実施例
では、ドライエッチング用のマスクとしてＣｒを示した
が、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2、レジスト等のマスクを用いても
実施可能である。また、絶縁膜としては、ＳｉＯ2 の他
にＳｉＮを用いても実施可能である。また、基板１１と
してｎ型ＧａＡｓ基板を用いた例をいくつか示してきた
が、この他に、ｐ型のＧａＡｓ基板を用いても良く、そ
の場合には、バッファ層１２にはｐ−ＧａＡｓ、クラッ
ド層１３にはｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ、活性層１４には
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ、クラッド層１５にはｎ−Ａｌ0.4
Ｇａ0.6Ａｓ、キャップ層１６にはｎ−ＧａＡｓを用
い、コンタクト層１７にはｎ+ ＧａＡｓを用い、素子駆
動のための注入電流は基板１１からコンタクト層１７へ
と流れる。尚、化合物半導体層の組成は上記以外の組成
によっても十分に機能を果たすことができることは言う
までもない。また、ＡｌＧａＡｓ系以外の、例えばＩｎ
ＧａＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｌＡｓＰ等、その他の化
合物半導体及び混晶半導体を用いても実施可能である。
【００１８】さらに、本発明における半導体発光素子の
特徴は、発光ダイオードアレイ素子部が単純な電極スト
ライブ型ＤＨ構造をしており、これによるメリットは、
所望の高ドット密度になるように隣接する素子間のピッ
チを選定して電気的、空間的な分離溝を形成することが
自在であり、これにより高ドット密度発光ダイオードア
レイプリンター用光源を実現できるということである
が、別の構造、例えばＳＨ(Single Hetero）構造、ホモ
接合構造など、順バイアス電流注入により発光を生じる
接合が少なくとも一つ素子端面に対して平行で光出射端
面に垂直な端面発光型構造の発光素子であれば適用でき
る。
特徴は、発光ダイオードアレイ素子部が単純な電極スト
ライブ型ＤＨ構造をしており、これによるメリットは、
所望の高ドット密度になるように隣接する素子間のピッ
チを選定して電気的、空間的な分離溝を形成することが
自在であり、これにより高ドット密度発光ダイオードア
レイプリンター用光源を実現できるということである
が、別の構造、例えばＳＨ(Single Hetero）構造、ホモ
接合構造など、順バイアス電流注入により発光を生じる
接合が少なくとも一つ素子端面に対して平行で光出射端
面に垂直な端面発光型構造の発光素子であれば適用でき
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光プ
リンター用光源においては、発光素子部に端面発光型発
光ダイオードアレイを採用し、その光出射端面を半導体
基板の法線方向より特定の角度で傾けることにより、各
発光ダイオードの基板と垂直方向の遠視野像のサブピー
クを抑えることが可能になり、等倍結像素子へ発光ダイ
オードアレイからの出射光を入射する際に入射する光量
を均一にすることができ、６００ｄｐｉ以上のような高
密度においてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い
高品質で高解像な印字印刷が実現できる。
リンター用光源においては、発光素子部に端面発光型発
光ダイオードアレイを採用し、その光出射端面を半導体
基板の法線方向より特定の角度で傾けることにより、各
発光ダイオードの基板と垂直方向の遠視野像のサブピー
クを抑えることが可能になり、等倍結像素子へ発光ダイ
オードアレイからの出射光を入射する際に入射する光量
を均一にすることができ、６００ｄｐｉ以上のような高
密度においてドットの大きさや印字濃度の均一性の高い
高品質で高解像な印字印刷が実現できる。
【図１】本発明の一実施例を示す光プリンター用光源の
要部斜視図である。
要部斜視図である。
【図２】図１に示す光プリンター用光源の活性層にＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓを用いた場合の式(１)の入射角θ1 と出
射角θ2 の関係を示すグラフである。
0.2Ｇａ0.8Ａｓを用いた場合の式(１)の入射角θ1 と出
射角θ2 の関係を示すグラフである。
【図３】式(２)の説明図であって、図１に示す光プリン
ター用光源の端面発光型発光ダイオードの要部断面図で
ある。
ター用光源の端面発光型発光ダイオードの要部断面図で
ある。
【図４】(ａ)〜(ｄ)は、本発明による光プリンター用光
源の製造工程を示す説明図である。
源の製造工程を示す説明図である。
【図５】(ａ)〜(ｄ)は、図４(ｄ)以降の製造工程を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】本発明による光プリンター用光源の逆テーパー
状光出射端面の形成方法の説明図である。
状光出射端面の形成方法の説明図である。
【図７】従来技術の一例を示す図であって、面発光型発
光ダイオードアレイの平面図である。
光ダイオードアレイの平面図である。
【図８】従来技術の別の例を示す図であって、端面発光
型発光ダイオードアレイの斜視図である。
型発光ダイオードアレイの斜視図である。
【図９】従来の端面発光型発光ダイオードアレイを用い
た光プリンター用光源の要部斜視図である。
た光プリンター用光源の要部斜視図である。
【図１０】サブピークを持つ場合の基板と垂直な方向の
遠視野像を示すグラフである。
遠視野像を示すグラフである。
１１・・・半導体基板 １２・・・バッファ層 １３，１５・・・クラッド層 １４・・・活性層（発光層） １６・・・キャップ層 １７・・・コンタクト層 １８・・・Ｃｒマスク １９・・・素子分離溝 ２０・・・保護膜 ２１，２５・・・電極 ２２・・・絶縁膜 ２３・・・コンタクトホール ２４・・・配線 ２７・・・各発光ダイオード素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ 9070−5Ｃ
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された、少なくとも発
光ダイオードの発光層と該発光層を発光させるための電
極を含む積層構造より成り、積層端面より光出力が得ら
れる端面発光型発光ダイオードを、等間隔に設けた複数
の電気的、空間的分離溝により各層を分離して形成した
発光ダイオードアレイにより構成した光プリンター用光
源において、 上記半導体基板の法線方向より特定の角度で各発光ダイ
オードの光出射端面を設けたことを特徴とする光プリン
ター用光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15234892A JP3205049B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 光プリンター用光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15234892A JP3205049B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 光プリンター用光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05338262A true JPH05338262A (ja) | 1993-12-21 |
| JP3205049B2 JP3205049B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=15538581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15234892A Expired - Fee Related JP3205049B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 光プリンター用光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3205049B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0779667A3 (en) * | 1995-12-14 | 1999-05-19 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | End face light-emitting-type LED, end face light-emitting-type LED array and methods of manufacturing them |
| KR100437761B1 (ko) * | 2001-04-19 | 2004-06-26 | 엘지전자 주식회사 | 에지 발광형 ｌｅｄ를 이용한 면광원 및 그 제조방법 |
| KR101047778B1 (ko) * | 2010-04-01 | 2011-07-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP15234892A patent/JP3205049B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0779667A3 (en) * | 1995-12-14 | 1999-05-19 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | End face light-emitting-type LED, end face light-emitting-type LED array and methods of manufacturing them |
| KR100437761B1 (ko) * | 2001-04-19 | 2004-06-26 | 엘지전자 주식회사 | 에지 발광형 ｌｅｄ를 이용한 면광원 및 그 제조방법 |
| KR101047778B1 (ko) * | 2010-04-01 | 2011-07-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
| US9520383B2 (en) | 2010-04-01 | 2016-12-13 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package and lighting system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3205049B2 (ja) | 2001-09-04 |
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