CN108463776A - 成像设备以及包括在成像设备中的发光元件 - Google Patents

成像设备以及包括在成像设备中的发光元件 Download PDF

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CN108463776A CN201680078548.5A CN201680078548A CN108463776A CN 108463776 A CN108463776 A CN 108463776A CN 201680078548 A CN201680078548 A CN 201680078548A CN 108463776 A CN108463776 A CN 108463776A
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Abstract

一种成像设备包括：曝光单元，具有用于朝着感光鼓发射光的多个发光元件；显影单元，用于通过光使得形成在所述感光鼓的表面上的静电潜像显影，其中，所述多个发光元件中的每个包括：用于产生光的发光层和用于反射产生的光的至少一部分的反射层，并且反射层可包括多个子反射层，所述多个子反射层的厚度和/或折射率彼此不同。

Description

成像设备以及包括在成像设备中的发光元件
技术领域
本公开涉及一种发光器件和成像设备，更具体地，涉及一种使用晶闸管的成像设备以及包括在所述成像设备中的发光器件。
背景技术
一般而言，成像设备(诸如，打印机、复印机和传真机)使用曝光模块利用图像信息来照射带电的感光鼓，生成静电潜像，并且使用调色剂来使静电潜像显影。随后，成像设备可转印调色剂图像并将调色剂图像定影到打印介质上，并且在打印介质上形成图像。
作为在上面的情况中使用的曝光模块，使用激光在扫描方向上扫描激光束的激光扫描单元(LSU)已被广泛使用。
近些年来，对于发光二极管(LED)打印头(LPH)的研究已被实施以减小曝光模块的尺寸，其中，多个LED被布置在扫描方向上且多个LED依次产生光。
然而，这种LPH具有以下问题：产生的光的强度比LSU产生的光的强度弱。
发明内容
技术问题
为了解决这样的问题，本公开的一方面提供了一种能够防止光被基底吸收的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
本公开的另一方面提供了一种能够在不管发光器件的温度升高的情况下防止光被基底吸收的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
本公开的另一方面提供了一种能够提高光产生效率的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
本公开的另一方面提供了一种能够提高光提取效率的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
技术方案
根据本公开的一方面，成像设备包括曝光器和显影器，所述曝光器具有多个发光器件，所述多个发光器件被配置为朝着感光鼓发射光，显影器被配置为通过光使得形成在所述感光鼓的表面上的静电潜像显影。所述多个发光器件中的每个发光器件可包括发光层和反射层，所述发光层被配置为产生光，所述反射层被配置为反射产生的光的至少一部分。所述反射层可包括多个子反射层，所述多个子反射层的厚度和折射率中的至少一项彼此不同。
所述多个子反射层可反射具有不同波长的光线。
所述多个子反射层中的每个子反射层可包括低折射率层和高折射率层。所述低折射率层的折射率可小于所述高折射率层的折射率。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的厚度和折射率中的至少一项可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的厚度和折射率中的至少一项可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的厚度可彼此不同。包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的厚度可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的折射率可彼此不同。包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的折射率可彼此不同。
所述低折射率层可由具有低折射率的铝镓砷(AlGaAs)半导体构成。所述高折射率层可由具有高折射率的AlGaAs半导体构成。
包括在所述多个子反射层子反射层的每个中的具有低折射率的多个AlGaAs半导体的厚度和铝混合百分比中的至少一项可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有高折射率的AlGaAs半导体的厚度和铝混合百分比中的至少一项可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有低折射率的AlGaAs半导体的厚度可彼此不同。包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有高折射率的AlGaAs半导体的厚度可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有低折射率的AlGaAs半导体的铝混合百分比可彼此不同。包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有高折射率的AlGaAs半导体的铝混合百分比可彼此不同。
所述反射层可包括第一反射层和第二反射层，所述第一反射层包括多个第一子反射层，所述第二反射层包括多个第二子反射层。
所述多个第一子反射层中的每个第一子反射层可包括第一低折射率层和第一高折射率层。所述多个第二子反射层中的每个第二子反射层可包括第二低折射率层和第二高折射率层。
所述第一低折射率层和所述第二低折射率层的厚度和折射率可彼此不同。所述第一高折射率层和所述第二高折射率层的厚度和折射率可彼此不同。
所述发光层可由依次堆叠的第一p型半导体层、第一n型半导体层、第二p型半导体层和第二n型半导体层形成。
可在设置在所述发光器件的一端的所述第二n型半导体层的表面上形成凹凸结构。
可在设置在所述第一p型半导体层与所述第二p型半导体层之间的所述第一n型半导体层中形成具有不同宽度的多个量子阱。
根据本公开的一方面，发光器件包括发光层和反射层，所述发光层由依次堆叠的第一p型半导体层、第一n型半导体层、第二p型半导体层和第二n型半导体层形成，所述反射层包括多个子反射层，所述多个子反射层的厚度和折射率中的至少一项彼此不同。所述多个子反射层中的每个子反射层可包括具有不同折射率的低折射率层和高折射率层。
所述多个子反射层可反射不同波长的光。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的厚度和折射率中的至少一项可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的厚度和折射率中的至少一项可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的厚度可彼此不同。包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的厚度可彼此不同。
包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的折射率可彼此不同。包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的折射率可彼此不同。
有益效果
根据本公开的一方面，可提供能够防止光被基底吸收的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
根据本公开的另一方面，可提供能够在不管发光器件的温度升高的情况下防止光被基底吸收的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
根据本公开的另一方面，可提供能够提高光产生效率的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
根据本公开的另一方面，可提供能够提高光提取效率的发光器件以及包括所述发光器件的成像设备。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的成像设备的外部。
图2示出了根据一个实施例的成像设备的构造。
图3示出了根据一个实施例的成像设备的侧面剖视图。
图4示出了根据一个实施例的包括在成像设备中的曝光模块和显影模块。
图5示出了根据一个实施例的PH(打印头)的外部。
图6示出了根据一个实施例的包括在PH中的发光器件的布置。
图7示出了根据一个实施例的PH的侧面剖视图。
图8简要示出了晶闸管。
图9示出了晶闸管的电流-电压关系。
图10示出了根据一个实施例的PH的驱动电路。
图11示出了根据一个实施例的PH的控制信号和图像数据。
图12示出了根据一个实施例的发光器件的侧面剖视图。
图13示出了根据一个实施例的发光器件的发光层。
图14示出了根据一个实施例的发光器件的能带示图。
图15示出了根据一个实施例的从发光器件发射的光的光谱。
图16示出了根据一个实施例的发光器件的光发射和光反射。
图17示出了布拉格反射器的光反射。
图18示出了根据铝(Al)在AlGaAs半导体中的百分比的光的折射率。
图19示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的示例。
图20示出了在图19中示出的反射层的反射率。
图21示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的另一示例。
图22示出了在图21中示出的反射层的反射率。
图23示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的另一示例。
图24示出了在图23中示出的反射层的反射率。
图25示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的另一示例。
图26示出了在图25中示出的反射层的反射率。
图27示出了根据另一实施例的发光器件的侧面剖视图。
图28示出了根据另一实施例的发光器件的侧面剖视图。
图29示出了根据另一实施例的发光器件的发光层的放大视图。
图30和图31示出了根据另一实施例的发光器件的发光层的能带示图。
具体实施方式
在此描述的实施例和在附图中示出的构造仅仅是本公开的示例性实施例，并且可替代在此的实施例和附图的各种变型可在提交本申请时被提出。
在此使用的术语是用于描述实施例的，而不意在限制和/或约束本公开。
特别地，在本申请中，除非上下文清楚地指示其它情况，否则单数表示包括复数表示。
在本申请中，诸如“包括”或“具有”的术语是为了指定存在功能、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合，并且不预先排除添加一个或更多个其它功能、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合的情况的存在或可能性。
在本申请中，包括诸如“第一”和“第二”的序数的术语可被用于描述各个元件，但是元件不受术语的限制。术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分的目的。
在本申请中，诸如“部件”、“某种机/某种器”、“块”、“构件”和“模块”的术语可指代处理至少一个功能或操作的单元。例如，术语可指代诸如现场可编程门阵列(FPGA)/专用集成电路(ASIC)的硬件、存储器中存储的一块或更多块软件或者由处理器处理的一个或更多个进程。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的一个实施例。在附图中示出的相同的附图标记或符号可指示执行基本相同的功能的组件或元件。
图1示出了根据一个实施例的成像设备的外部。图2示出了根据一个实施例的成像设备的构造。图3示出了根据一个实施例的成像设备的侧面剖视图。
成像设备1可获取形成在文件D的表面上的图像，并且在打印介质P上形成获取的图像。这里，文件D指代在其表面上形成有图像(诸如，文本、图画等类似图像)的一张纸、一段胶卷、一块布等，打印介质P指代可在其表面上形成图像(诸如，文本、图画或类似图像)的一张纸、一段胶卷、一块布等等。
成像设备1的典型示例包括打印机，打印机将通过通信接收到的图像打印在打印介质P上。然而，成像设备1不限于打印机，并且还可以是获取形成在文件D的表面上的图像并将获取的图像打印在打印介质P上的复印机、获取形成在文件D的表面上的图像并存储获取的图像的扫描仪、通过通信来发送形成在文件D的表面上的图像或打印通过通信接收到的图像的传真机、或者能够执行上面描述的打印机、复印机、扫描仪和传真机的任意功能的多功能装置。
将参照图1、图2和图3来描述成像设备1的构造。
如在图1中示出的，成像设备1的外部可包括主体1b和平板盖1a，平板盖1a被配置为覆盖主体1b的上表面。
主体1b可构成成像设备1的外部且保护成像设备1的主要构造，下面将对主体1b进行描述。
由透明材料构成的平板1e可被设置在主体1b的上表面，以允许成像设备1获取形成在文件D的表面上的图像，被配置为获取形成在文件D的表面上的图像的图像传感器模块11可被设置在透明平板1e下面。被配置为存储打印介质P的纸盒1f可被设置在主体1b的较低部分，排出用于形成图像的打印介质P的输出托盘1g也可被设置。
平板盖1a可包括自动文件送入器(ADF)，ADF被配置为遮挡外部光且自动送入形成有图像的文件D，利用ADF来照射平板1e。平板盖1a还可包括输入托盘1c和输出托盘1d，文件D被设置在输入托盘1c上，文件D从输出托盘1d被排出，文件D的表面上的图像被获取。
如在图2中示出的，成像设备1从功能上包括图像获取器10、用户界面40、存储器50、通信器70、成像器60、图像处理器20以及控制器30。
图像获取器10可获取形成在文件D的表面上的图像并输出与获取的图像对应的图像数据。
图像获取器10可包括图像传感器模块11、文件送入模块12和传感器移动模块13，图像传感器模块11被配置为获取形成在文件D的表面上的图像，文件送入模块12被配置为送入文件D，传感器移动模块13被配置为移动图像传感器模块11。
图像传感器模块11可包括用于获取形成在文件D的表面上的图像的线性图像传感器。在该情况下，由于线性图像传感器可获取一维图像，所以成像设备1可移动图像传感器模块11或将文件D送入以获取二维图像，所述二维图像为形成在文件D的表面上的图像。
例如，在文件D被放置在平板1e上的情况下，成像设备1可使用传感器移动模块13来移动图像传感器模块11，并控制图像传感器模块11以在图像传感器模块11正被移动时获取文件D上的图像。
在文件D被放置在平板盖1a的输入托盘1c上的情况下，成像设备1可使用文件送入模块14来移动文件D，并且在文件D被移动时控制图像传感器模块11获取文件D上的图像。
文件送入模块12可将放置在输入托盘1c上的文件D沿着送入路径FP传送到输出托盘1d，以获取在放置在输入托盘1c上的文件D上的二维图像，并且传感器移动模块13可移动图像传感器模块11以获取放置在平板1e上的文件D的二维图像。
用户界面40可与用户进行交互。
例如，用户界面40可从用户接收输入，诸如，针对成像设备1的用于获取作为形成在文件D上的图像的彩色/单色图像的彩色/单色设置、针对成像设备1的用于获取形成在文件D上的图像的分辨率设置等。
用户界面40可显示用户输入的设置值、成像设备1的操作状态等。
这种用户界面40可包括多个按钮41和显示器42，所述多个按钮41被配置为接收来自用户的预定用户输入，显示器42被配置为显示各种信息片段。
存储器50可存储用于控制成像设备1的控制程序和控制数据以及用于根据用户输入执行各种功能的各种应用程序和应用数据。
例如，存储器50可存储包括在成像设备1中的用于管理配置和资源(软件和硬件)的操作***(OS)程序、用于显示文件D上的图像的图像再生程序等。
这种存储器50可包括非易失性存储器，通过所述非易失性存储器，即使在断电时程序或数据也不会丢失。例如，存储器50可包括硬盘驱动器51、固态驱动器52等。
通信器70将数据发送到外部装置且从外部装置接收数据。例如，通信器70可从用户的台式机终端接收图像数据或者从用户的移动终端接收图像数据。
这种通信器70可包括：被配置为经由线缆连接到有线局域网(LAN)的有线局域网模块71、被配置为经由线缆与用户终端通信的通用串行总线(USB)通信模块72、被配置为无线连接到LAN的无线保真TM(WiFiTM)模块73以及被配置为与用户终端进行无线通信的蓝牙TM模块74。
成像器60可根据图像数据在打印介质P上形成图像。成像器60可拾取存储在纸盒1f中的打印介质P，在拾取的打印介质P上形成图像，并将在其上形成图像的打印介质P排出到输出托盘1e。
这种成像器60可包括送入模块61、曝光模块62、显影模块63(63K、63C、63M、63Y)、转印模块64以及定影模块65。
送入模块61从纸盒1f中拾取打印介质P，并经由转印模块64和定影模块65将拾取的记录介质P送入输出托盘1e。
曝光模块62发射具有与由图像获取器10获取的或者通过通信器70接收到的图像对应的图案的光。这种曝光模块62可包括发光二极管(LED)打印头(LPH)。
下面将详细描述打印头PH。
显影模块63形成与从曝光模块62发射的光的图案对应的调色剂图像。这种显影模块63可包括感光鼓63a、充电辊63b和显影辊63c，通过从曝光模块62发射的光在感光鼓63a上形成静电潜像，充电辊63b被配置为对感光鼓63a进行充电以在感光鼓63a上形成静电潜像，显影辊63c被配置为通过使用调色剂对形成在感光鼓63c上的静电潜像进行显影。
当感光鼓63a旋转时，调色剂图像通过充电操作、曝光操作和显影操作而形成。具体地，感光鼓63a的***表面被充电辊63b充正电(+)或充负电(-)，并且静电潜像通过从曝光模块62发射的光而形成在感光鼓63a的***表面上。形成在感光鼓63a的***表面上的静电潜像通过由显影辊63c提供的调色剂被显影。
为了形成彩色图像，显影模块63可包括第一显影模块63K、第二显影模块63C、第三显影模块63M和第四显影模块63Y，第一显影模块63K被配置为使用黑色调色剂对静电潜像进行显影，第二显影模块63C被配置为使用青色调色剂对静电潜像进行显影，第三显影模块63M被配置为使用品红色调色剂对静电潜像进行显影，第四显影模块63Y被配置为使用黄色调色剂对静电潜像进行显影。
转印模块64将形成在感光鼓63a上的调色剂图像转印到打印介质P。转印模块64可包括转印带64a，转印带64a被配置为从感光鼓63获取调色剂图像并将调色剂图像转印到记录介质P。
定影模块65通过热量和压力将转印到打印介质p的调色剂图像定影到打印介质P上。定影模块65可包括加热辊65a和加压辊65b，加热辊65a被配置为对调色剂图像被转印到的打印介质P进行加热，加压辊65b被配置为对调色剂图像被转印到的打印介质P进行加压。
以这种方式，当打印介质P正被送入时，成像器60可通过曝光-显影-转印-定影过程来在打印介质P上形成图像。
图像处理器20可分析和处理由图像获取器10获取的或者通过通信器70接收到的图像。图像处理器20可向成像器60传送将被形成在打印介质P上的图像。
具体地，图像处理器20可将彩色图像分类为黑色图像、青色图像、品红色图像和黄色图像，并将黑色图像、青色图像、品红色图像和黄色图像传送到成像器60。
图像处理器20可将二维图像分解成多个一维图像(线性图像)，且将分解的线性图像依次传送到成像器60的曝光模块62。
这种图像处理器20可包括图形处理器21和图形存储器22，图形处理器21被配置为执行用于处理图像的算术操作，图形存储器22被配置为存储与图形处理器21的算术操作有关的程序或数据。
图形处理器21可包括算术和逻辑单元(ALU)和存储电路，算术和逻辑单元被配置为执行用于处理图像的算术操作，存储电路被配置为存储将遭受算术操作的数据或已遭受了算术操作的数据。
图形存储器22可包括易失性存储器(诸如，静态随机存取存储器(S-RAM)和动态随机存取存储器(D-RAM))和非易失性存储器(诸如，只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存)。
图形处理器21和图形存储器22可利用独立芯片或单个芯片来实施。
控制器30可控制图像获取器10、用户界面40、存储器50、成像器60、通信器70和图像处理器20的上述操作。
例如，控制器30可根据从图像处理器20传送的线性图像来控制曝光模块62发射光。
这种控制器30可包括控制处理器31和控制存储器32，控制处理器31被配置为执行用于控制成像设备1的操作的算术操作，控制存储器32被配置为存储与控制处理器31的算术操作有关的程序和数据。
控制处理器31可包括ALU和存储电路，ALU被配置为执行用于控制成像设备1的操作的算术操作，存储电路被配置为存储将遭受算术操作的数据或已遭受了算术操作的数据。
控制存储器32可包括易失性存储器(诸如，S-RAM和D-RAM)和非易失性存储器(诸如，ROM、EPROM、EEPROM和闪存)。
控制处理器31和控制存储器32可利用独立芯片或单个芯片来实施。
上面已描述了成像设备1的全部构造。
在下文中，将描述包括在成像设备1中的PH。
图4示出了根据一个实施例的包括在成像设备中的曝光模块和显影模块。图5示出了根据一个实施例的PH的外部。图6示出了根据一个实施例的包括在PH中的发光器件的布置。图7示出了根据一个实施例的PH的侧面剖视图。
将参照图4、图5、图6和图7来描述PH。
成像设备1可形成彩色图像。
为了形成彩色图像，成像设备1可将由青色调色剂形成的调色剂图像、由品红色调色剂形成的调色剂图像、由黄色调色剂形成的调色剂图像和由黑色调色剂形成的调色剂图像进行混合。
具体地，图像处理器20将彩色图像分类为黑色图像、青色图像、品红色图像和黄色图像，并将黑色图像数据、青色图像数据、品红色图像数据和黄色图像数据传送到成像器60。
成像器60从图像处理器20接收黑色图像数据、青色图像数据、品红色图像数据和黄色图像数据，并单独地形成黑色调色剂图像、青色调色剂图像、品红色调色剂图像和黄色调色剂图像。成像器60可通过将黑色调色剂图像、青色调色剂图像、品红色调色剂图像和黄色调色剂图像进行混合来形成彩色图像。
以这种方式，如在图4中示出的，为了单独地形成黑色调色剂图像、青色调色剂图像、品红色调色剂图像和黄色调色剂图像，曝光模块61可包括第一PH 61K、第二PH 61C、第三PH 61M和第四PH 61Y，第一PH 61K被配置为发射具有与黑色图像对应的图案的光，第二PH 61C被配置为发射具有与青色图像对应的图案的光，第三PH 61M被配置为发射具有与品红色图像对应的图案的光，第四PH 61Y被配置为发射具有与黄色图像对应的图案的光。
在这种情况下，第一PH 61K可从图像处理器20接收黑色图像，并根据控制器30的控制信号在第一显影模块63K的感光鼓63a上形成黑色图像的静电潜像。黑色调色剂图像通过第一显影模块63K使用黑色调色剂对黑色图像的静电潜像进行显影而形成。
第二PH 61C可从图像处理器20接收青色图像，并根据控制器30的控制信号在第二显影模块63C的感光鼓63a上形成青色图像的静电潜像。青色调色剂图像通过第二显影模块63C使用青色调色剂对青色图像的静电潜像进行显影而形成。
第三PH 61M可从图像处理器20接收品红色图像，并根据控制器30的控制信号在第三显影模块63M的感光鼓63a上形成品红色图像的静电潜像。品红色调色剂图像通过第三显影模块63M使用品红色调色剂对品红色图像的静电潜像进行显影而形成。
第四PH 61Y可从图像处理器20接收黄色图像，并根据控制器30的控制信号在第四显影模块63Y的感光鼓63a上形成黄色图像的静电潜像。黄色调色剂图像通过第四显影模块63Y使用黄色调色剂对黄色图像的静电潜像进行显影而形成。
成像设备1可形成二维图像。
图像处理器20可将二维图像分解为多个一维图像(线性图像)，且将分解的图像传送到成像器60的曝光模块62。
在感光鼓63a旋转时，成像器60在感光鼓63a上依次形成一维调色剂图像，且通过转印带64a将形成在感光鼓63a上的一维调色剂图像依次转印到打印介质P上。作为结果，二维调色剂图像被形成在打印介质P上。
以这种方式，如在图5中示出的，为了形成一维调色剂图像，曝光模块61可包括被配置为发射线性光的PH 80。在图5中示出的PH 80表示上述的第一PH 61K、第二PH 61C、第三PH 61M和第四PH 61Y，第一PH 61K、第二PH 61C、第三PH 61M和第四PH 61Y中的每个可具有如在图5中示出的PH 80的形状相同的形状。
如在图5、图6和图7中示出的，PH 80包括被配置为根据图像数据发射光的光源84、被配置为支撑光源84的印刷电路板83、被配置为将电力和图像数据提供给光源84的连接器85、被配置为收集从光源84发射的光的光学构件82以及被配置为保护光源84、印刷电路板83、连接器85和光学构件82的PH壳81。
光源84可包括多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n。所述多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n可大致排成一行，所述多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的每个可包括排成一行的多个发光器件。
以这种方式，光源84可包括大致排成一行的多个发光器件。
例如，光源84可包括四十个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n，并且发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的每个可包括256个发光器件。
作为结果，光源84可包括排成一行的10240个发光器件。光源54可使用排成一行的10240个发光器件来实现每英寸1200点数(每英寸点数，DPI)或更高的分辨率。
包括在每个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的多个发光器件可通过驱动电路依次发射光。
例如，包括在第一发光器件阵列84-1中的多个发光器件可根据布置顺序从设置在最左侧的发光器件开始到设置在最右侧的发光器件来依次发射光。
包括在第二发光器件阵列84-2中的多个发光器件可根据布置顺序从设置在最右侧的发光器件开始到设置在最右侧的发光器件来依次发射光。
因此，由于包括在每个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的多个发光器件可依次发射光，所以，发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的每个可包括用于接收图像数据的单个端子，并且发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n的面积可减小。
印刷电路板83使光源84固定。具体地，印刷电路板83可使包括在光源84中的多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n固定。
沿着连接器85，印刷电路板83可将电力、控制信号和图像数据传送到多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的每个。具体地，连接器85可将从控制器30传送的控制信号和从图像处理器20传送的图像数据传送到印刷电路板83，印刷电路板83可将接收到的控制信号和图像数据分配给多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n。
包括在光源84中的多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n可根据从印刷电路板83传送的控制信号和图像数据依次发射光。
光学构件82将由光源84发射的光聚集在感光鼓63a的表面上。
如在图7中示出的，光源84沿着所有方向发射光。光学构件82将从光源84沿着所有方向发射的光聚集到感光鼓63a的表面上。因此，为了聚集沿着所有方向发射的光，光学构件82可包括图像形成光学透镜。
如在图7中示出的，光学构件82可包括折射率分布式透镜(分布式折射率透镜、梯度折射率透镜、GRIN透镜、棒状透镜)，其中，折射率随着距透镜的中心的距离增加而进一步增大，以便使得光的传播方向被改变。
PH壳81可对光源84、印刷电路板83、连接器85和光学构件82进行固定，并保护光源84、印刷电路板83、连接器85和光学构件82不受外部影响。
如上所述，PH 80可包括排成一行的多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n，所述多个发光器件阵列84-1、84-2、84-3、…、84-n中的每个可包括排成一行的多个发光器件。
上面已经描述了PH 80的构造。
在下文中，将描述包括在PH 80中的发光器件阵列的构造和操作。
图8简要示出了晶闸管。图9示出了晶闸管的电流-电压关系。图8和图9仅仅是用于描述晶闸管的附图，并且根据一个实施例的发光器件不限于图8和图9。
LED、发光晶闸管或激光二极管(LD)已被广泛用作发光器件。作为三端发光器件的发光晶闸管可被用在PH中。
如在图8中示出的，晶闸管Th由p-n-p-n二极管结构组成，且包括阳极端子A、阴极端子C和栅极端子G。
p-n-p-n二极管是p型半导体、n型半导体、p型半导体、n型半导体依次接合的二极管。
这种p-n-p-n二极管可不允许反向电流通过，并且可根据条件而阻断或允许正向电流通过。具体地，在截止状态下，p-n-p-n二极管可阻断电流的流动，在导通状态下，p-n-p-n二极管可允许正向电流(从阳极端子到阴极端子的电流)通过。
p-n-p-n二极管的截止状态和导通状态根据施加到p-n-p-n二极管的正向电压来确定。
例如，当低于导通电压的电压被施加到截止状态下的p-n-p-n二极管时，p-n-p-n二极管保持在截止状态且不允许电流通过。
当高于导通电压的电压被施加到截止状态下的p-n-p-n二极管时，p-n-p-n二极管切换到导通状态且允许电流通过。
特别地，在p-n-p-n二极管切换到导通状态的情况下，施加到p-n-p-n二极管的两端的电压的水平低于导通电压。换言之，当p-n-p-n二极管从截止状态切换到导通状态时，p-n-p-n二极管两端的电压降低。
在该情况下，当能够将电流提供给设置在p-n-p-n二极管的两个n型半导体之间的p型半导体的端子(栅极端子)被提供时，形成在图8中的左侧示出的晶闸管Th。
如在图8中的右侧示出的，这种晶闸管Th可通过连接在npn型双极结型晶体管(BJT)与pnp型BJT之间被建模。具体地，晶闸管Th具有以下形式：npn型BJT的集电极端子与pnp型BJT的基极端子彼此连接，npn型BJT的基极端子与pnp型BJT的集电极端子彼此连接。晶闸管Th的栅极端子G连接到npn型BJT的基极端子。
在这种晶闸管Th中，导通电压的值根据栅极端子G与阴极端子C之间的电压而改变。
具体地，如在图9中示出的，当提供给栅极端子G的电流IG为“0”时，晶闸管Th按照与p-n-p-n二极管的方式相同的方式***作。
当由于栅极端子G与阴极端子C之间的电压VGC而产生的电流IG被提供给栅极端子G时，晶闸管Th的导通电压降低。进一步地，晶闸管Th的导通电压随提供给栅极端子G的电流IG增大而逐渐降低。
在该情况下，当阴极端子C与栅极端子G之间的电压VGC变为构成晶闸管Th的材料的能带间隙时，晶闸管Th可按照与PN结二极管的方式类似的方式***作。例如，在晶闸管Th由砷化镓(GaAs，能带间隙：大约1.4[eV])构成的情况下，当阴极端子C与栅极端子G之间的电压变为1.4[V]时，GaAs晶闸管可按照与GaAs PN结二极管的方式类似的方式***作。
即使当由于阴极端子C与栅极端子G之间的电压VGC产生的电流IG被阻断时，处于导通状态(通路状态)的晶闸管Th也可保持导通状态(通路状态)。
换言之，当低于导通电压的电压被施加到晶闸管Th的阳极端子A与阴极端子C之间时，晶闸管Th处于截止状态(断开状态)。在该情况下，当阴极端子C与栅极端子G之间的电压VGC变为高于构成晶闸管Th的材料的能带间隙时，晶闸管Th切换到导通状态(通路状态)。
即使当在阴极端子C与栅极端子G之间未施加电压VGC时，处于导通状态(通路状态)的晶闸管Th也可保持导通状态(通路状态)。特别地，处于导通状态(通路状态)的晶闸管Th在阳极端子A与阴极端子C之间的电压被阻断时截止。
与PN结二极管类似的，在通路状态的晶闸管Th中，由于空穴h+产生电流，并且由于电子流e-产生电流。可发生空穴h+和电子e-的重组，并且可由于空穴h+和电子e-的重组而发射光。
换言之，与PN结二极管类似的，晶闸管Th也可被用作发光器件。
由于晶闸管Th的上面描述的电流-电压特性和发光特性，所以晶闸管Th可被用作PH的发光器件。
图10示出了根据一个实施例的PH的驱动电路。图11示出了根据一个实施例的PH的控制信号和图像数据。
如在图10中示出的，发光器件阵列84可包括多个晶闸管Ts1和Te1、Ts2和Te2、Ts3和Te3、…以及多个二极管D1、D2、D3、…。
具体地，发光器件阵列84可包括发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…、扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…以及二极管D1、D2、D3、…，扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…被配置为依次导通发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…。
用于初始导通发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…的操作开始信号用于依次导通发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…的第一扫描信号和第二扫描信号以及用于依次输入图像数据的图像数据信号可被输入到发光器件阵列84。
第一发光晶闸管Te1的栅极端子和第一扫描晶闸管Ts1的栅极端子连接到第一栅极节点G1，第二发光晶闸管Te2的栅极端子和第二扫描晶闸管Ts2的栅极端子连接到第二栅极节点G2。第一二极管D1可被设置在第一栅极节点G1与第二栅极节点G2之间。换言之，发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…中的每个和扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…中的每个可形成对，并且二极管D1、D2、D3、…可被分别设置在晶闸管对Ts1和Te1、Ts2和Te2、Ts3和Te3…之间。
连接到发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…和扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…的栅极端子的第一栅极节点G1可连接到操作开始信号线。
发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…的阳极端子可连接到电源(3V)，发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…的阴极端子可连接到图像数据信号线。
第一扫描晶闸管Ts1、第三扫描晶闸管Ts3和第五扫描晶闸管T5的阴极端子可连接到第一扫描信号线，第二扫描晶闸管Ts2、第四扫描晶闸管Ts4和第六扫描晶闸管Ts6的阴极端子可连接到第二扫描信号线。换言之，扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…的阴极端子可交替地连接到第一扫描信号线和第二扫描信号线。
扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…的阳极端子可连接到电源(3V)。
操作开始信号第一扫描信号和第二扫描信号可被输入到发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…和扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…，以用于使发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…和扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…被依次导通。
例如，在图11中示出的操作开始信号第一扫描信号和第二扫描信号可被输入。
根据图11，发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…和扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…的操作可被划分成多个步骤，单个的扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…可在每个步骤被导通。
首先，在发光操作之前，操作开始信号为“低(0V)”且第一扫描信号和第二扫描信号为“高(3V)”。图像数据信号为“高(3V)”。
由于操作开始信号为“低(0V)”且第一扫描信号和第二扫描信号为“高(3V)”，所以0[V]的电压被施加到扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…的阳极端子与阴极端子之间，并且扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…保持在截止状态。
由于操作开始信号为“低(0V)”且图像数据信号为“高(3V)”，所以0[V]的电压被施加到发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…的阳极端子与阴极端子之间，并且发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…也保持在截止状态。
然后，在第一个步骤(阶段1)，第一扫描信号变为“低(0V)”且第二扫描信号保持“高(3V)”。操作开始信号变为“高(3V)”，并且第一图像数据(数据1)作为图像数据信号被输入。
由于第一扫描信号为“低(0V)”，所以3[V]的电压被施加到第一扫描晶闸管Ts1的阳极端子与阴极端子之间，并且由于操作开始信号为“高(3V)”，所以3[V]的电压被施加到第一扫描晶闸管Ts1的栅极端子与阴极端子之间。因此，由于3[V]的电压被施加到阳极端子与阴极端子之间，并且3[V]的电压被施加到栅极端子与阴极端子之间，所以第一扫描晶闸管Ts1可被导通。
当第一扫描晶闸管Ts1切换到导通状态时，第一扫描晶闸管Ts1的栅极端子的电压变为基本等于第一扫描晶闸管Ts1的阳极端子的电压。例如，当施加到阳极端子的电源电压为3[V]时，第一扫描晶闸管Ts1的栅极端子的电压为大约3[V]。换言之，当第一扫描晶闸管Ts1处于导通状态时，第一栅极节点G1的电压为大约3[V]。
在这种情况下，第二栅极节点G2的电压可以是第一栅极节点G1的电压与第一二极管D1的电压降之间的差。例如，在第一二极管D1是GaAs(能带间隙：大约1.4[eV])的情况下，第一二极管D1的电压降为大约1.4[V]。因此，第二栅极节点G2的电压为大约1.6[V]，第三栅极节点G3的电压为大约0.2[V]。作为结果，第三扫描晶闸管Ts3保持在截止状态。
由于第二扫描信号为“高(3V)”，所以第二扫描晶闸管Ts1保持在截止状态。
由于第一栅极节点G1的电压为大约3[V]，所以第一发光晶闸管Te1可根据阴极端子的电压(即，第一图像数据(数据1)，第一图像数据为图像数据信号)被导通或者保持在截止状态。例如，如在图11中示出的，当第一图像数据(数据1)为“低(0V)”时，第一发光晶闸管Te1也可被导通并且发射光。
然后，在第二个步骤(阶段2)，第一扫描信号变为“高(3V)”，第二扫描信号变为“低(0V)”。第二图像数据(数据2)作为图像数据信号被输入。
在这种情况下，第二扫描信号在第一扫描信号变为“高(3V)”之前变为“低(0V)”，当第一扫描信号和第二扫描信号均为“低(0V)”时，图像数据信号变为“高(3V)”。
例如，如在图11中示出的，在第一时间T1，第二扫描信号可变为“低(0V)”，在第二时间T2，第一扫描信号可变为“高(3V)”。在第一时间T1与第二时间T2之间，图像数据信号变为“高(3V)”。
如上所述，第二栅极节点G2的电压可在第一扫描晶闸管Ts1处于导通状态时保持在大约1.6[V]。当第二扫描信号在第二栅极节点G2的电压为大约1.6[V]时变为“低(0V)”时，第二扫描晶闸管Ts2的栅极端子与阴极端子之间的电压可为大约1.4[V]，第二扫描晶闸管Ts2的阳极端子与阴极端子之间的电压可为大约3[V]。作为结果，第二扫描晶闸管Ts2可被导通。
由于图像数据信号变为“高(3V)”，所以第一发光晶闸管Te1也被截止，并且当第一扫描信号变为“高(3V)”时，第一扫描晶闸管Ts1被截止。在这种情况下，由于第一扫描晶闸管Ts1截止，所以第一栅极节点G1的电压变为0[V]，并且即使在第一发光晶闸管Te1的阴极端子的电压增大时第一发光晶闸管Te1也不被导通。
由于第二扫描晶闸管Ts2导通，所以第二栅极节点G2的电压为大约3[V]。第三栅极节点G3的电压为大约1.6[V]，第四栅极节点G4的电压为大约0.2[V]。因此，第四扫描晶闸管Ts4保持在截止状态。
由于第一扫描信号为“高(3V)”，所以第三扫描晶闸管Ts3保持在截止状态。
由于第二栅极节点G2的电压为大约3[V]，所以第二发光晶闸管Te2可根据阴极端子的电压(即，第二图像数据(数据2)，第二图像数据为图像数据信号)被导通或保持在截止状态。例如，如在图11中示出的，当第二图像数据(数据2)为“高(3V)”时，第二发光晶闸管Te2也保持在截止状态且不发射光。
然后，在第三个步骤(阶段3)，第一扫描信号变为“低(0V)高”，第二扫描信号变为“(3V)”。第三图像数据(数据3)被输入到图像数据信号线。
在这种情况下，第一扫描信号在第二扫描信号变为“高(3V)”之前变为“低(0V)”，当第一扫描信号和第二扫描信号均为“低(0V)”时，图像数据信号变为“高(3V)”。
例如，如在图11中示出的，在第三时间T3，第一扫描信号可变为“低(0V)”，在第四时间T4，第二扫描信号可变为“高(3V)”。在第三时间T3与第四时间T4之间，图像数据信号变为“高(3V)”。
如上所述，第三栅极节点G3的电压可在第二扫描晶闸管Ts2处于导通状态时保持在大约1.6[V]。当第一扫描信号在第三栅极节点G3的电压为大约1.6[V]时变为“低(0V)”时，第三扫描晶闸管Ts3的栅极端子与阴极端子之间的电压可为大约1.4[V]，第三扫描晶闸管Ts3的阳极端子与阴极端子之间的电压可为大约3[V]。作为结果，第三扫描晶闸管Ts3可被导通。
由于图像数据信号变为“高(3V)”，所以第二发光晶闸管Te2被截止，并且当第二扫描信号变为“高(3V)”时，第二扫描晶闸管Ts2被截止。在这种情况下，由于第二扫描晶闸管Ts2截止，所以第二栅极节点G2的电压变为0[V]，并且即使在第二发光晶闸管Te2的阴极端子的电压增大时第二发光晶闸管Te2也不被导通。
由于第三扫描晶闸管Ts3导通，所以第三栅极节点G3的电压为大约3[V]。第四栅极节点G4的电压为大约1.6[V]，第五栅极节点G5的电压为大约0.2[V]。因此，第五扫描晶闸管Ts4保持在截止状态。
由于第二扫描信号为“高(3V)”，所以第四扫描晶闸管Ts4保持在截止状态。
由于第三栅极节点G3的电压为大约3[V]，所以第三发光晶闸管Te3可根据阴极端子的电压(即，第三图像数据(数据3)，第三图像数据为图像数据信号)被导通或保持在截止状态。例如，如在图11中示出的，当第三图像数据(数据3)为“低(0V)”时，第三发光晶闸管Te3可被导通并且发射光。
如上所述，包括在发光器件阵列84中的扫描晶闸管Ts1、Ts2、Ts3、…可依次被导通，并且发光晶闸管Te1、Te2、Te3、…可根据图像数据依次发射光。
上面已经描述了发光器件阵列84的构造和操作。
在下文中，将描述包括在发光器件阵列84中的发光晶闸管的构造和操作。
图12示出了根据一个实施例的发光器件的侧面剖视图。
如在图12中示出的，发光器件100具有从根本上基于p-n-p-n二极管结构的晶闸管结构，其中，栅极端子连接到两个n型半导体之间的p型半导体。
发光器件100可包括被配置为发射光的发光层110、被配置为反射光的反射层120以及被配置为支撑发光器件100的基底130。
发光器件100可由各种半导体材料构成。例如，可使用诸如GaAs、氮化镓(GaN)和砷化铟(InAs)的直下型半导体。特别地，GaAs具有大约1.43[eV]的能带间隙，并且可发射基本上接近红外光的光。铝镓砷(AlGaAs)(其中，Al与GaAs混合)可具有根据Al的混合百分比而变化的光学特性。
在下文中，发光器件100将被假设由GaAs或AlGaAs构成。
发光器件100的基底130可由未混合杂质的本征GaAs半导体构成，或者可由混合有p型杂质(诸如，锌(Zn))(受主)的p型GaAs半导体构成。
通过在由本征半导体或p型半导体构成的基底Sub上生长外延层，可形成包括发光层110和反射层120的p-n-p-n二极管结构。
例如，可使用气相外延(VPE)或分子束外延(MBE)来形成第一p型半导体层p1。具体地，可通过基于Ga和As在空气中生长外延层来形成第一p型半导体层p1，其中，在外延层中混合有p型杂质(诸如，锌(Zn))(受主)。
第一p型半导体层p1还可通过除了混合Ga还混合Al而形成为AlGaAs半导体。在这种情况下，Al:Ga混合百分比可根据将试图设计的能带间隙的大小而不同。例如，第一p型半导体层p1可以是Al35Ga65As，其中，Al:As的比值是35:65。在这种情况下，能带间隙为大约1.85[eV]。
当Al的混合百分比在第一p型半导体层p1的生长期间被改变时，p型AlGaAs半导体(其中，Al的混合百分根据位置而改变)被形成。例如，当在第一p型半导体层p1的生长期间Al:Ga的比值从90:10变为23:77且随后从23:77恢复为90:10时，Al90Ga10As半导体层(其中，Al:Ga的比值是90:10)和Al23Ga77As半导体层(其中，Al:Ga的比值是23:77)可形成在第一p型半导体层p1中。当Al:Ga的比值重复改变时，Al90Ga10As半导体层(其中，Al:Ga的比值是90:10)和Al23Ga77As半导体层(Al:Ga的比值是23:77)可重复地形成在第一p型半导体层p1中。
因此，p型AlGaAs半导体(其中，Al的混合百分比变化)变为能够反射光的反射层120。下面将详细描述反射层120的构造。
然后，可使用VPE或MBE来形成第一n型半导体层n1。例如，可通过基于Ga和As在空气中生长外延层来形成第一n型半导体层n1，其中，在外延层中混合有n型杂质(诸如，硫(S))(施主)。
第一n型半导体层n1还可通过除了混合Ga还混合Al而形成为AlGaAs半导体。在这种情况下，Al:Ga混合百分比可根据将试图发射的光的波长而不同。换言之，Al:Ga混合百分比可根据将试图设计的能带间隙的大小而不同。例如，在试图发射具有780nm的波长的光的情况下，能带间隙为大约1.6[eV]，并且Al:As的比值是13:87。
作为结果，第一n型半导体层n1可以是Al13Ga87As，其中，Al:As的比值是13:87。
然后，可使用VPE或MBE来形成第二p型半导体层p2。例如，可通过基于Ga和As在空气中生长外延层来形成第二p型半导体层p2，其中，在外延层中混合有p型杂质(诸如，锌(Zn))(受主)。
第二p型半导体层p2还可通过除了混合Ga还混合Al而形成为AlGaAs半导体。在这种情况下，Al:Ga混合百分比可根据将试图发射的光的波长而不同。换言之，Al:Ga混合百分比可根据将试图设计的能带间隙的大小而不同。例如，在试图发射具有780nm的波长的光的情况下，能带间隙为大约1.6[eV]，并且Al:As的比值是13:87。
作为结果，第二p型半导体层n1可以是Al13Ga87As，其中，Al:As的比值是13:87。
然后，可使用VPE或MBE来形成第二n型半导体层n2。例如，可通过基于Ga和As在空气中生长外延层来形成第二n型半导体层n2，其中，在外延层中混合有n型杂质(诸如，硫(S))(施主)。
第二n型半导体层n2还可通过除了混合Ga还混合Al而形成为AlGaAs半导体。在这种情况下，Al:Ga混合百分比可根据将试图设计的能带间隙的大小而不同。例如，第二n型半导体层n2可以是Al25Ga75As，其中，Al:As的比值是25:75。在这种情况下，能带间隙为大约1.75[eV]。
当上述的第一p型半导体p1、第一n型半导体n1、第二p型半导体p2以及第二n型半导体n2形成且彼此接合时，p-n-p-n二极管结构形成。p-n-p-n二极管结构变为能够发射光的发光层110。
如上所述，反射层120形成在p-n-p-n二极管结构的第一p型半导体p1中，通过将第一p型半导体p1、第一n型半导体n1、第二p型半导体p2以及第二n型半导体n2进行结合而形成发光层110。
虽然将在下面单独描述发光层110和反射层120，但是发光层110和反射层120是p-n-p-n二极管结构的一部分。
首先，将描述发光层110。
图13示出了根据一个实施例的发光器件的发光层。图14示出了根据一个实施例的发光器件的能带的示图。图15示出了根据一个实施例的从发光器件发射的光的光谱。
如在图13中示出的，发光层110可包括第一p型半导体层111、第一n型半导体层112、第二p型半导体层113以及第三n型半导体层114，并且第一p型半导体层111、第一n型半导体层112、第二p型半导体层113以及第二n型半导体层114可按照该顺序依次层压。
在这种情况下，第一p型半导体层111、第一n型半导体层112、第二p型半导体层113以及第二n型半导体层114中的每个可为AlGaAs半导体，其中Al与GaAs混合。第一p型半导体层111、第一n型半导体层112、第二p型半导体层113以及第三n型半导体层114中的Al的混合百分比可彼此不同。
例如，第一p型半导体层111可为Al35Ga65As半导体，其中，Al:Ga的比值是35:65。在这种情况下，Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)的能带间隙为大约1.85[eV]。
第一n型半导体层112可为Al13Ga87As半导体，其中，Al:Ga的比值是13:87。在这种情况下，Al13Ga87As半导体(其中，Al:Ga的比值是13:87)的能带间隙为大约1.6[eV]。
第二p型半导体层113可为Al13Ga87As半导体，其中，Al:Ga的比值是13:87。在这种情况下，Al13Ga87As半导体(其中，Al:Ga的比值是13:87)的能带间隙为大约1.6[eV]。
第二n型半导体层114可为Al25Ga75As半导体，其中，Al:Ga的比值是25:75。在这种情况下，Al25Ga75As半导体(其中，Al:Ga的比值是25:75)的能带间隙为大约1.75[eV]。
通过调节第一p型半导体层111、第一n型半导体层112、第二p型半导体层113以及第二n型半导体层114中的Al的混合百分比，可从第一n型半导体层112或第二p型半导体层113发射光。
如在图13中示出的，当包括发光层110的发光器件100被导通时，电子e-从阴极端子C被提供至发光器件100的导带Ec，空穴h+从阳极端子A被提供至发光器件100的价带Ev。提供的电子e-和空穴h+可通过在第一n型半导体层112或第二p型半导体层113中的能带间隙Eg来重组。特别地，由于电子e-的迁移率大于空穴h+的迁移率，所以电子e-和空穴h+的重组可发生在第一n型半导体层112。
当电子e-和空穴h+重组时，具有与半导体的能带间隙对应的能量的光被发射。
例如，如在图14中示出的，在第一n型半导体层112是Al13Ga87As半导体(其中，Al:Ga的比值是13:87)的情况下，第一n型半导体112的能带间隙为大约1.6[eV]，具有780nm的波长的光L通过电子e-和空穴h+的重组而被发射。换言之，红外光可从第一n型半导体层112被发射。
同理，通过电子e-和空穴h+的重组产生的光不以特定方向被发射，并且可以朝着所有方向发射。
因此，朝着所有方向发射的光的一部分可被基底130吸收并转变为热能。作为结果，发光器件100的温度可升高。已知的是，半导体器件的能带间隙根据半导体器件的温度的改变而改变。具体地，已知的是，半导体器件的能带间隙根据半导体器件的温度的升高而减小。
因此，第一n型半导体层112的能带间隙根据发光器件100的温度的升高而减小，并且通过电子e-和空穴h+的重组产生的光的波长增大。
例如，如在图15中示出的，在Al13Ga87As半导体(其中，Al:Ga的比值是13:87)发射具有大约780nm的波长的光的情况下，发射的光的波长可根据Al13Ga87As半导体的温度的升高而增大。
具体地，根据AlGaAs半导体的温度的改变的波长变化可由Δλ＝0.24/ΔT表示，其中，Δλ是波长的变化，ΔT是温度的变化。例如，当发光器件100的温度升高了20℃时，由发光器件100发射的光的波长可增大大约4.8nm。
如上所述，发光层110可发射具有由于电子e-和空穴h+的重组产生的特定波长的光。由发光层110发射的光的波长可根据发光器件100的温度的升高而增大。
在下文中，将描述反射层120。
图16示出了根据一个实施例的发光器件的光发射和光反射。图17示出了布拉格反射器的光反射。图18示出了根据Al在AlGaAs半导体中的百分比的光的折射率。
如在图16中示出的，光从发光层110朝着所有方向发射。具体地，从发光层110产生的光的一部分L1可发射到外部，从发光层110产生的光的一部分L2可朝着发光器件110的基底130发射。
在朝着基底130发射的光被基底130吸收的情况下，发光器件100的温度可急剧升高，发光器件100的性能可能退化。
为了防止这种退化，反射层120可被设置在发光层110与基底130之间，朝着基底130发射的光可被反射层120反射。
例如，朝着基底130发射的光的一部分L3可被反射层120反射并发射到外部，光的其它部分L4可穿过反射层120且被基底130吸收。
在这种情况下，根据反射层120的结构，反射层120可反射具有特定波长的光或者反射具有特定范围的波长的光。
反射层120可包括使用布拉格反射的布拉格镜。
布拉格反射表示以下现象：在光入射到包括具有不同折射率的两层的材料上的情况下，材料的反射率在特定入射角处极其高。
具体地，如在图17中示出的，在光L1入射到包括具有第一折射率index_1的第一层和具有第二折射率的index_2的第二层的材料上的情况下，可从第一层的边界面B1反射第一反射光L2，可从第一层与第二层之间的边界面B2反射第二反射光L3，可从第二层的边界面B3反射第三反射光L4。这里，在每层的厚度满足下面的等式1的情况下，第一反射光L2、第二反射光L3和第三反射光L4可引发彼此之间的相长干涉。
[等式1]
这里，d表示每层的厚度，λ表示反射光的波长，n表示每层的折射率。
当具有不同折射率的若干对层利用布拉格反射进行层压时，产生针对具有特定波长的光的具有高反射率的分布式布拉格反射镜(DBR)。
发光器件100的反射层120可由这样的DBR构成。
在这种情况下，每层的折射率可根据Al的合金比例进行调节。
如在图18中示出的，AlGaAs半导体的折射率可根据光的波长和Al的百分比而不同。例如，在光的波长为780nm的情况下，AlGaAs半导体的折射率随着Al的百分比的增大而减小。
也就是说，当Al的百分比周期性地根据位置而改变时，AlGaAs半导体的折射率可周期性地根据位置而改变，并且DBR可产生。
下面将描述反射层120的特定示例。
图19示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的示例。图20示出了在图19中示出的反射层的反射率。
如在图19中示出的，反射层121可包括多个子反射层121-1、121-2、…、121-n。子反射层121-1、121-2、…、121-n可分别包括低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb。因此，贯穿整个反射层121，低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb是重叠的。
低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na的厚度da和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的厚度db可彼此不同，低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na的厚度da和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的厚度db在整个反射层121中是恒定的。
低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na的折射率index_a和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的折射率index_b可彼此不同，低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na的折射率index_a和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的折射率index_b在整个反射层121中是恒定的。
在这种情况下，低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na的厚度da和折射率index_a以及高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的厚度db和折射率index_b可根据目标波长来设置。
例如，在反射层121是AlGaAs半导体的情况下，低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na可以是Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)，高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb可以是Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)。反射层121的其它部分可以是Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)。
参照图18，在目标波长为780nm的情况下，针对波长接近于780nm的光，Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)的折射率index_a为大约3.09，Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)的折射率index_b为大约3.49。Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)的折射率index_0为大约3.4。
根据[等式1]，在针对波长为780nm的光的折射率是3.09的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约63.7nm。因此，构成低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na的Al90Ga10As半导体的厚度da为大约63.7nm。
在针对波长为780nm的光的折射率是3.49的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约56.0nm。因此，构成高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的Al23Ga77As半导体的厚度db为大约56.0nm。
作为结果，在反射层121中，折射率index_a为大约3.09且厚度da为大约63.7nm的低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na和折射率index_b为大约3.49且厚度db为大约56.0nm的高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb可以是重叠的。
包括低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的所有子反射层121-1、121-2、…、121-n可反射具有相同波长的光。
在图20中示出了根据光的波长和光的入射角的反射层121的反射率。具体地，图20示出了包括十二个低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na和十二个高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb的反射层121的反射率。在这种情况下，低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na可由具有大约63.7nm的厚度的Al90Ga10As半导体构成，高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb可由具有大约56.0nm的厚度的Al23Ga77As半导体构成。
参照图20，在具有780nm的波长的光的情况下，反射层121的反射率在大部分入射角处为80％或者更高。然而，当入射角超多12度时，反射层121的反射率随入射角的增大而减小，在入射角为大约15度的情况下，反射层121的反射率为大约70％。
然而，在具有800nm的波长的光的情况下，尽管反射层121的反射率为大约80％或者更高(在入射角为0度的情况下)，但是反射层121的反射率随入射角的增大而减小，并且在入射角为大约10度的情况下，反射层121的反射率减小到大约70％。特别地，当入射角超过10度时，反射率急剧减小，并且当入射角为16度时，反射率减小到接近于大约30％。
因此，在低折射率层121-1a、121-2a、…、121-na和高折射率层121-1b、121-2b、…、121-nb各自的折射率index_a和index_b以及各自的厚度da和db恒定的情况下，尽管反射层121针对具有特定波长的光(在上面提到的示例中，具有780nm的波长的光)具有80％或更高的反射率，但是反射率针对具有更大波长的光(在上面的示例中，具有800nm的波长的光)而减小。
换言之，针对包括具有恒定折射率index_a和index_b以及恒定厚度da和db的多个子反射层121-1、121-2、…、121-n的反射层121，具有高反射率的波长的范围是窄的。
图21示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的另一示例。图22示出了在图21中示出的反射层的反射率。
如在图21中示出的，反射层122可包括多个子反射层122-1、122-2、…、122-n。子反射层122-1、122-2、…、122-n中的每个可包括低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb。因此，贯穿整个反射层122，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb是重叠的。
低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的折射率index_a和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的折射率index_b可彼此不同，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的折射率index_a和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的折射率index_b在整个反射层122中是恒定的。
低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度da1、da2、…、dan和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度db1、db2、…、dbn可彼此不同，在反射层122内，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度da1、da2、…、dan和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度db1、db2、…、dbn可以是变化的。
在这种情况下，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度da1、da2、…、dan和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度db1、db2、…、dbn可根据目标波长范围而改变。
例如，在反射层122是AlGaAs半导体的情况下，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na可以是Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)，高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb可以是Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)。反射层122的其它部分可以是Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)。
参照图18，在目标波长范围为780nm至800nm的情况下，Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)的折射率index_a为大约3.09，Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)的折射率index_b为大约3.49。Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)的折射率index_0为大约3.4。
根据[等式1]，在针对波长为780nm的光的折射率是3.09的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约63.7nm。因此，构成第一低折射率层122-1a的Al90Ga10As半导体的厚度da1为大约63.7nm。
在针对波长为800nm的光的折射率是3.09的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约65.4nm。因此，构成第n低折射率层122-na的Al90Ga10As半导体的厚度dan为大约65.4nm。
因此，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度da1、da2、…、dan可从大约63.7nm逐渐改变到大约65.4nm。
在针对波长为780nm的光的折射率是3.49的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约56.0nm。因此，构成第一高折射率层122-1b的Al23Ga77As半导体的厚度db1为大约56.0nm。
在针对波长为800nm的光的折射率是3.49的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约57.8nm。因此，构成第n低折射率层122-nb的Al23Ga77As半导体的厚度dbn为大约57.8nm。
因此，高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度db1、db2、…、dbn可从大约56.0nm逐渐改变到大约57.8nm。
包括低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的所有子反射层122-1、122-2、…、122-n可反射具有不同波长的光线。
尽管上面已经将低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度da1、da2、…、dan和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度db1、db2、…、dbn从顶部到底部逐渐增加的情况作为示例进行了描述，但是实施例不受限于此。例如，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度da1、da2、…、dan和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度db1、db2、…、dbn可从顶部到底部逐渐减小。
在图22中示出了根据光的波长和光的入射角的反射层122的反射率。具体地，图22示出了包括十二个低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na和十二个高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的反射层122的反射率。在这种情况下，低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na可由具有大约63.7nm至大约65.4nm的厚度范围的Al90Ga10As半导体构成，高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb可由具有大约56.0nm至大约57.8nm的厚度范围的Al23Ga77As半导体构成。
参照图22，在具有780nm的波长的光的情况下，反射层122的反射率为80％或者更高(入射角范围为0度至16度)。
在具有800nm的波长的光的情况下，在入射角范围为0度到10度时的反射率为80％。尽管反射率在入射角超过10度时减小，但是反射率在入射角为大约16度的情况下保持在大约60％。
因此，在包括在反射层122中的低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na的厚度和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的厚度改变的情况下，反射层122可在预定波长范围内保持高反射率。换言之，包括厚度变化的多个子反射层122-1、122-2、…、122-n的反射层122可在宽的波长范围内表现出高反射率。
特别地，将图20和图22相比较，针对具有800nm的波长的光，与多个子反射层121-1、121-2、…、121-n的厚度恒定的反射层121相比，多个子反射层122-1、122-2、…、122-n的厚度变化的反射层122在更宽的波长范围内反射率提高。
图23示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的另一示例。图24示出了在图23中示出的反射层的反射率。
如在图23中示出的，反射层123可包括多个子反射层123-1、123-2、…、123-n。子反射层123-1、123-2、…、123-n中的每个可包括低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb。因此，贯穿整个反射层123，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb是重叠的。
低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的厚度da和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的厚度db可彼此不同，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的厚度da和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的厚度db中的每个在反射层123内是恒定的。
低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的折射率index_a1、index_a2、…、index_an和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的折射率index_b1、index_b2、…、index_bn可彼此不同，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的折射率index_a1、index_a2、…、index_an和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的折射率index_b1、index_b2、…、index_bn在反射层123内是变化的。
在这种情况下，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的折射率index_a1、index_a2、…、index_an和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的折射率index_b1、index_b2、…、index_bn可根据目标波长范围而改变。
例如，在反射层123是AlGaAs半导体的情况下，第一低折射率层123-1a可以是Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)，第一高折射率层122-1b可以是Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)。反射层123的其它部分可以是Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)。
参照图18，在目标波长范围为780nm至800nm的情况下，Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)的折射率index_a为大约3.09，Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)的折射率index_b为大约3.49。Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)的折射率index_0为大约3.4。
根据[等式1]，在针对波长为780nm的光的折射率是3.09的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约63.7nm。因此，构成第一低折射率层123-1a的Al90Ga10As半导体的厚度da1为大约63.7nm。
在针对波长为800nm的光的厚度为大约63.7nm的情况下，用于发生布拉格反射现象的折射率为大约3.2。因此，第n低折射率层123-an的折射率index_an为3.2。参照图18，针对具有800nm的波长的光，当折射率为3.2时Al:Ga的比值是大约80:20。因此，第n低折射率层123-an由Al80Ga20As半导体构成，其中，Al:Ga的比值是80:20。
因此，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的折射率index_a1、index_a2、…、index_an可从大约3.09逐渐改变到大约3.2，并且构成低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的AlGaAs半导体中Al的百分比可从90％逐渐改变为80％。
在针对波长为780nm的光的折射率是3.49的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约56.0nm。因此，构成第一高折射率层123-1b的Al23Ga77As半导体的厚度db1为大约56.0nm。
在针对波长为800nm的光的厚度是大约56.0nm的情况下，用于发生布拉格反射现象的折射率为大约3.497。因此，第n低折射率层123-bn的折射率index_bn为3.497。参照图18，针对具有800nm的波长的光，当折射率为3.497时Al:Ga的比值为大约15:85。因此，第n高折射率层123-bn由Al15Ga85As半导体构成，其中，Al:Ga的比值为15:85。
因此，高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的折射率index_b1、index_b2、…、index_bn可从大约3.49逐渐改变到大约3.497，并且构成高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的AlGaAs半导体中Al的百分比可从23％逐渐改变为15％。
包括低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的子反射层123-1、123-2、…、123-n可反射具有不同波长的光线。
尽管上面已经将低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的折射率index_a1、index_a2、…、index_an和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的折射率index_b1、index_b2、…、index_bn从顶部到底部逐渐增加的情况作为示例进行了描述，但是实施例不受限于此。例如，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na的折射率index_a1、index_a2、…、index_an和高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的折射率index_b1、index_b2、…、index_bn可从顶部到底部逐渐减小。
在图24中示出了根据光的波长和光的入射角的反射层123的反射率。具体地，图24示出了包括十二个低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na和十二个高折射率层123-1b、123-2b、…、123-nb的反射层123的反射率。在这种情况下，低折射率层123-1a、123-2a、…、123-na可由具有大约3.09至大约3.2的折射率范围的AlGaAs半导体构成，高折射率层122-1b,122-2b,…122-nb可由具有大约3.49至大约3.497的折射率范围的AlGaAs半导体构成。
参照图24，在具有780nm的波长的光的情况下，反射层123的反射率为80％或者更高(入射角范围为0度至16度)。
在具有800nm的波长的光的情况下，在入射角范围为0度到10度时的反射率为80％。尽管反射率在入射角超过10度时减小，但是反射率在入射角为大约16度的情况下保持在大约60％。
因此，在包括在反射层123中的低折射率层122-1a、122-2a、…、122-na和高折射率层122-1b、122-2b、…、122-nb的折射率改变的情况下，反射层122可在预定波长范围内保持高反射率。换言之，包括折射率变化的多个子反射层122-1、122-2、…、122-n的反射层122可在宽的波长范围内表现出高反射率。
特别地，将图20和图24进行比较，针对具有800nm的波长的光，与多个子反射层121-1、121-2、…、121-n的折射率恒定的反射层121相比，多个子反射层123-1、123-2、…、123-n的折射率变化的反射层123在更宽的波长范围上提升了反射率。
图25示出了根据一个实施例的包括在发光器件中的反射层的另一示例。图26示出了在图25中示出的反射层的反射率。
如在图25中示出的，反射层124和125可包括第一反射层124和第二反射层125。换言之，当上述的反射层121包括恒定厚度和恒定折射率的多个子反射层、反射层122包括恒定折射率的多个子反射层以及反射层123包括恒定厚度的多个子反射层时，在图25中示出的反射层124和125包括不同厚度和不同折射率的第一反射层124和第二反射层125。
第一反射层124可包括多个子反射层124-1、124-2、…、124-n。子反射层124-1、124-2、…、124-n中的每个可包括低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb。因此，贯穿整个第一反射层124，低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb是重叠的。
低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na的折射率index_a和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb的折射率index_b可彼此不同，低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na的折射率index_a和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb的折射率index_b可在整个第一反射层124中是恒定的。
低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na的厚度da和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb的厚度db可彼此不同，低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na的厚度da和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb的厚度db中的每个可在整个第一反射层124内是恒定的。
在这种情况下，低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na的厚度da和高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb的厚度db可根据目标波长而改变。
例如，在第一反射层124是AlGaAs半导体的情况下，低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na可以是Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)，高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb可以是Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)。反射层124和125的其它部分可以是Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)。
参照图18，在目标波长为780nm的情况下，Al90Ga10As半导体(其中，Al:Ga的比值是90:10)的折射率index_a为大约3.09，Al23Ga77As半导体(其中，Al:Ga的比值是23:77)的折射率index_b为大约3.49。Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)的折射率index_0为大约3.4。
根据[等式1]，在针对波长为780nm的光的折射率是3.09的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约63.7nm。因此，构成低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na的Al90Ga10As半导体的厚度da为大约63.7nm。
在针对波长为780nm的光的折射率是3.49的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约56.0nm。因此，构成高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb的Al23Ga77As半导体的厚度db为大约56.0nm。
第二反射层125也可包括多个子反射层125-1、125-2、…、125-n。子反射层125-1、125-2、…、125-n中的每个可包括低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb。因此，贯穿整个第二反射层125，低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb是重叠的。
低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na的折射率index_a’和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb的折射率index_b’可彼此不同，低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na的折射率index_a’和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb的折射率index_b’可在整个第二反射层125中是恒定的。
低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na的厚度da’和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb的厚度db’可彼此不同，低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na的厚度da’和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb的厚度db’中的每个可在第二反射层125内是恒定的。
在这种情况下，低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na的厚度da’和高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb的厚度db’可根据目标波长而改变。
例如，在第二反射层125是AlGaAs半导体的情况下，低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na可以是AlAs半导体，高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb可以是Al16Ga84As半导体(其中，Al:Ga的比值是16:84)。反射层125和125的其它部分可以是Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)。
参照图18，在目标波长为780nm的情况下，AlAs半导体的折射率index_a’为大约3.05，Al16Ga84As半导体(其中，Al:Ga的比值是16:84)的折射率index_b’为大约3.55。Al35Ga65As半导体(其中，Al:Ga的比值是35:65)的折射率index_0为大约3.4。
根据[等式1]，在针对波长为780nm的光的折射率是3.05的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约64.7nm。因此，构成低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na的AlAs半导体的厚度da’可为大约64.7nm。
在针对波长为780nm的光的折射率是3.55的情况下，用于发生布拉格反射现象的厚度为大约55.1nm。因此，构成高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb的Al16Ga84As半导体的厚度db’可为大约55.1nm。
在图26中示出了根据光的波长和光的入射角的反射层123的反射率。具体地，图26示出了包括第一反射层124和第二反射层125的反射层124和125的反射率。在这种情况下，第一反射层124可包括六个低折射率层124-1a、124-2a、…、124-na和六个高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb，低折射率层124-1a、124-4a、…、124-na可由具有大约63.7nm的厚度的Al90Ga10As半导体构成，高折射率层124-1b、124-2b、…、124-nb可由具有大约56.0nm的厚度的Al23Ga77As半导体构成。第二反射层125也可包括六个低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na和六个高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb，低折射率层125-1a、125-2a、…、125-na可由具有大约64.7nm的厚度的AlAs半导体构成，高折射率层125-1b、125-2b、…、125-nb可由具有大约55.1nm的厚度的Al16Ga84As半导体构成。
参照图26，在具有780nm的波长的光的情况下，反射层123的反射率为80％或者更高(入射角范围为0度至16度)。
在具有800nm的波长的光的情况下，在入射角范围为0度到12度时的反射率为80％。尽管反射率在入射角超过12度时减小，但是反射率在入射角为大约16度的情况下保持在大约70％。
因此，包括具有不同厚度和折射率的第一反射层124和第二反射层125的反射层125可在预定波长范围中保持高反射率。
特别地，将图20和图26进行比较，与具有恒定厚度和恒定折射率的反射层121相比，包括具有不同厚度和折射率的第一反射层124和第二反射层125的反射层125在更宽的波长范围上提升了反射率。
如上所述，包括多个子反射层的反射层(其中，厚度或折射率是变化的)并且具有不同厚度和折射率的多个反射层可在宽的波长范围中表现出高折射率。
图27示出了根据另一实施例的发光器件的侧面剖视图。
如在图27中示出的，发光器件200具有从根本上基于p-n-p-n二极管结构的晶闸管结构，其中，栅极端子连接到两个n型半导体之间的p型半导体。
发光器件200可包括被配置为发射光的发光层210、被配置为反射光的反射层220以及被配置为支撑发光器件200的基底230。
发光器件200可由各种半导体材料构成。例如，可使用诸如GaAs、GaN和InAs的直下型半导体。特别地，GaAs具有大约1.43[eV]的能带间隙，并且可发射基本上接近红外光的光。AlGaAs(其中，Al与GaAs混合)可具有根据Al的混合百分比而变化的光学特性。
在下文中，发光器件200将被假设由GaAs或AlGaAs构成。
发光器件200的基底230可由未混合杂质的本征GaAs半导体构成，或者可由混合有p型杂质(诸如，锌(Zn))(受主)的p型GaAs半导体构成。
通过在由本征半导体或p型半导体构成的基底Sub上生长外延层，可形成包括发光层210和反射层220的p-n-p-n二极管结构。
发光层210可包括第一p型半导体层211、第一n型半导体层212、第二p型半导体层213和第三n型半导体层214，并且第一p型半导体层211、第一n型半导体层212、第二p型半导体层213和第二n型半导体层214可按照该顺序依次层压。
尽管反射层220形成在发光层210的第一p型半导体层211的内部，但是反射层220将被单独描述以有助于理解。反射层220可反射朝着基底230发射的光，并且可包括使用布拉格反射的布拉格镜。具体地，多个低折射率层220-1a、220-2a、…、220-na和多个高折射率层220-1b、220-2b、…、220-nb可交替设置在反射层220中。
在这种情况下，组成发光器件200的第一p型半导体层211、第一n型半导体层212、第二p型半导体层213和第二n型半导体层214中的每个可为AlGaAs半导体(其中，Al与GaAs混合)。第一p型半导体层211、第一n型半导体层212、第二p型半导体层213和第三n型半导体层214中Al的混合百分比可彼此不同。通过调节第一p型半导体层211、第一n型半导体层212、第二p型半导体层213和第二n型半导体层214中Al的混合百分比，光可从第一n型半导体层212被发射。
在发光层210中产生的光穿过第二n型半导体层214且被发射到空气。在这种情况下，在第二n型半导体层214的折射率与空气的折射率之间存在极其大的差异。例如，在第二n型半导体层214由Al25Ga75As半导体构成的情况下，空气的折射率为大约1.00，而第二n型半导体层214的折射率为大约3.52。
由于第二n型半导体层214与空气之间的折射率的这种差异，从第二n型半导体层214发射到空气的绝大部分光被全部反射到第二n型半导体层214的内部。作为结果，发光器件200的光效率可降低。
如在图27中示出的，为了防止在第二n型半导体层214的表面214a的全反射现象，第二n型半导体层214的表面214a由如在图27中示出的凹凸结构形成。
第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构可具有多种形状。
例如，如在图27中示出的，第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构可由多个半球形凸起214b形成。此外，第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构可由圆锥形凸起或多棱锥形凸起形成。
除了由凸起形成之外，第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构还可由条状形成。例如，第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构可由排成一行的半圆柱形成或者由排成一行的三棱柱形成。
第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构可规则地形成或者可不规则地形成。
第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构可通过生长用于形成第二n型半导体层214的外延层且随后执行光刻工艺和蚀刻工艺(干法蚀刻或湿法蚀刻)来形成。
具体地，光敏电阻可被施加在第二n型半导体层214的表面214a，第二n型半导体层214的表面214a可被掩模覆盖，在掩模上形成有与凹凸结构对应的图案，随后可使用紫外线或电子束(EB)来执行曝光工艺。然后，曝光后的光敏电阻可通过显影工艺移除，并且可执行蚀刻工艺。然后，当留在第二n型半导体层214的表面214a上的光敏电阻被移除时，在第二n型半导体层214的表面214a上形成凹凸结构。
由于这种凹凸结构，第二n型半导体层214与空气之间的全反射现象可减少。换言之，由于第二n型半导体层214的表面214a的凹凸结构，以比全反射的临界角大的入射角穿过第二n型半导体层214的表面214a的光的百分比可降低。
尽管上面已经描述了凹凸结构形成在第二n型半导体层214的表面214a上以防止第二n型半导体层214与空气之间的全反射，但是实施例不受限于此。例如，可在第二n型半导体层214上施加折射率介于AlGaAs的折射率与空气的折射率之间的缓冲材料。
通过如上所述地在发光器件200的发光表面上形成凹凸结构，可提高发光器件200的光提取效率。
图28示出了根据另一实施例的发光器件的侧面剖视图。图29示出了根据另一实施例的发光器件的发光层的放大视图。图30和图31示出了根据另一实施例的发光器件的发光层的能带示图。
如在图28中示出的，发光器件300具有从根本上基于p-n-p-n二极管结构的晶闸管结构，其中，栅极端子连接到两个n型半导体之间的p型半导体。
发光器件300可包括被配置为发射光的发光层310、被配置为反射光的反射层320以及被配置为支撑发光器件300的基底330。
发光器件300可由各种半导体材料构成。例如，可使用诸如GaAs、GaN和InAs的直下型半导体。特别地，GaAs具有大约1.43[eV]的能带间隙，并且可发射基本上接近红外光的光。AlGaAs(其中，Al与GaAs混合)可具有根据Al的混合百分比而变化的光学特性。
在下文中，发光器件300将被假设由GaAs或AlGaAs构成。
发光器件300的基底330可由未混合杂质的本征GaAs半导体构成，或者可由混合有p型杂质(诸如，锌(Zn))(受主)的p型GaAs半导体构成。
通过在由本征半导体或p型半导体构成的基底Sub上生长外延层，可产生包括发光层310和反射层320的p-n-p-n二极管结构。
发光层310可包括第一p型半导体层311、第一n型半导体层312、第二p型半导体层313和第三n型半导体层314，并且第一p型半导体层311、第一n型半导体层312、第二p型半导体层313和第二n型半导体层314可按照该顺序依次层压。
尽管反射层320形成在发光层310的第一p型半导体层311的内部，但是反射层320将被单独描述以有助于理解。反射层320可反射朝着基底330发射的光，并且可包括使用布拉格反射的布拉格镜。具体地，多个低折射率层320-1a、320-2a、…、320-na和多个高折射率层320-1b、320-2b、…、320-nb可交替设置在反射层320中。
在这种情况下，组成发光器件300的第一p型半导体层311、第一n型半导体层312、第二p型半导体层313和第二n型半导体层314中的每个可为AlGaAs半导体(其中，Al与GaAs混合)。第一p型半导体层311、第一n型半导体层312、第二p型半导体层313和第三n型半导体层314中Al的混合百分比可彼此不同。
通过调节第一p型半导体层311、第一n型半导体层312、第二p型半导体层313和第二n型半导体层314中Al的混合百分比，光可从第一n型半导体层312被发射。
特别地，量子阱层312a可形成在频繁发生光发射的第一n型半导体层312中。
量子阱指的是能够限制电子e-或空穴h+的运动的二维精细平面结构。也就是说，电子e-或空穴h+受到量子阱的限制且大量地分布在量子阱内。
特别地，量子阱中的电子e-或空穴h+可仅具有特定能级的能量。换言之，量子阱的能级是量化的。
这种量子阱可由被构造为保持电子e-或空穴h+的能量阱W和被构造为阻碍电子e-或空穴h+的运动的能量势垒B形成。
多个量子阱可在第一n型半导体层312的量子阱层312a中形成。
例如，如在图29中示出的，量子阱层312a可包括多个能量阱W1、W2、W3和W4以及多个能量势垒B1、B2和B3。
这里，能量阱W1、W2、W3和W4可由具有小能带间隙的材料形成，能量势垒B1、B2和B3可由具有大能带间隙的材料形成。
量子阱层312a可通过将由具有小能带间隙的材料形成的层和由具有大能带间隙的材料形成的层进行交替堆叠而形成。
例如，量子阱层312a可通过将Al的百分比不同的AlGaAs半导体进行交替堆叠而形成。
如上所述，AlGaAs半导体具有根据Al:Ga的比值的不同能带间隙。特别地，AlGaAs半导体的能带间隙随Al的百分比的增大而增大。
具体地，在将被发射的光的波长为780nm的情况下，能量阱W1、W2、W3和W4可由Al13Ga87As半导体(其中，Al:Ga的比值为13:87)形成，能量势垒B1、B2和B3可由Al15Ga85As半导体(其中，Al的百分比为大于13％)形成。
为了形成能量阱W1、W2、W3和W4，在用于形成第一n型半导体层312的外延工艺期间可调节Al:Ga的比值。
具体地，当在第一n型半导体层312的生长期间Al的混合百分比改变时，n型AlGaAs半导体(其中，Al的混合百分比根据位置变化)被形成。例如，当在第一n型半导体层312的生长期间Al:Ga的比值从15:85改变为13:87且从13:87恢复为15:85时，可在第一n型半导体层312中形成Al15Ga85As半导体层(其中，Al:Ga的比值为15:85)和Al13Ga87As半导体层(其中，Al:Ga的比值为13:87)。当Al:Ga的比值重复改变时，Al15Ga85As半导体层(其中，Al:Ga的比值为15:85)和Al13Ga87As半导体层(其中，Al:Ga的比值为13:87)可重叠地形成在第一n型半导体层312上。
当量子阱层312a通过在图30中示出的这种方法产生时，多个能量阱W1、W2、W3和W4以及多个能量势垒B1、B2和B3可形成在第一n型半导体层312中。
由于如在图28中示出地电子e-与空穴h+之间的重组频繁地发生在第一n型半导体层312与第一p型半导体层311之间的边界面的附近，所以量子阱层312a可形成在第一n型半导体层312与第一p型半导体层311之间的边界面的附近。
在这种情况下，多个能量阱W1、W2、W3和W4的厚度dw1、dw2、dw3和dw4可彼此不同。例如，如在图29中示出的，多个能量阱W1、W2、W3和W4的厚度dw1、dw2、dw3和dw4可随着朝第一n型半导体层312与第一p型半导体层311之间的边界越来越接近而增大。
作为结果，如在图30中示出的，能量阱W1、W2、W3和W4的宽度可随着朝第一n型半导体层312与第一p型半导体层311之间的边界越来越接近而增大。
然而，能量阱W1、W2、W3和W4的布局和形状不受限于此，能量阱W1、W2、W3和W4的宽度可朝着第一n型半导体层312与第一p型半导体层311之间的边界进一步增大。
如在图31中示出的，当发光器件300导通时，导带Ec的电子e-和价带Ev的空穴h+可分别受到形成在导带Ec和价带Ev中的量子阱的限制，受到量子阱限制的电子e-和空穴h+可容易地重组。
作为结果，通过量子阱层312a，可提升在第一n型半导体层312中的电子e-与空穴h+之间的重组率，可提高发光器件的光产生效率。
由于如上所述地量子阱层312a被设置在光产生频繁发生的第一n型半导体层312中，所以可提高发光器件的光产生效率。
尽管上面已经示出和描述了本公开的示例性实施例，但是本公开不受限于上述的具体实施例，并且可由本公开所属领域的普通技术人员在不脱离权利要求的主旨的情况下以各种其它方式进行修改和实施，并且这种修改和实施不应被理解为独立于本公开。

Claims (15)

1.一种成像设备，包括：
曝光器，具有多个发光器件，所述多个发光器件被配置为朝着感光鼓发射光；
显影器，被配置为通过光使得形成在所述感光鼓的表面上的静电潜像显影，
其中，所述多个发光器件中的每个发光器件包括：
发光层，被配置为产生光；
反射层，被配置为反射产生的光的至少一部分，并且所述反射层包括多个子反射层，所述多个子反射层的厚度和折射率中的至少一项彼此不同。
2.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述多个子反射层反射具有不同波长的光线。
3.如权利要求2所述的成像设备，其中，
所述多个子反射层的每个子反射层包括低折射率层和高折射率层；
所述低折射率层的折射率小于所述高折射率层的折射率。
4.如权利要求3所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的厚度和折射率中的至少一项彼此不同。
5.如权利要求3所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的厚度和折射率中的至少一项彼此不同。
6.如权利要求3所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的厚度彼此不同，并且包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的厚度彼此不同。
7.如权利要求3所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述低折射率层的折射率彼此不同，并且包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的所述高折射率层的折射率彼此不同。
8.如权利要求3所述的成像设备，其中，所述低折射率层由具有低折射率的铝镓砷(AlGaAs)半导体构成，并且所述高折射率层由具有高折射率的AlGaAs半导体构成。
9.如权利要求8所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有低折射率的多个AlGaAs半导体的厚度和铝混合百分比中的至少一项彼此不同。
10.如权利要求8所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有高折射率的AlGaAs半导体的厚度和铝混合百分比中的至少一项彼此不同。
11.如权利要求8所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有低折射率的AlGaAs半导体的厚度彼此不同，并且包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有高折射率的AlGaAs半导体的厚度彼此不同。
12.如权利要求8所述的成像设备，其中，包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有低折射率的AlGaAs半导体的铝混合百分比彼此不同，并且包括在所述多个子反射层的每个子反射层中的具有高折射率的AlGaAs半导体的铝混合百分比彼此不同。
13.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述反射层包括第一反射层和第二反射层，所述第一反射层包括多个第一子反射层，所述第二反射层包括多个第二子反射层。
14.如权利要求13所述的成像设备，其中，
所述多个第一子反射层的每个第一子反射层包括第一低折射率层和第一高折射率层；
所述多个第二子反射层的每个第二子反射层包括第二低折射率层和第二高折射率层。
15.如权利要求14所述的成像设备，其中，
所述第一低折射率层和所述第二低折射率层的厚度和折射率彼此不同；
所述第一高折射率层和所述第二高折射率层的厚度和折射率彼此不同。
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