DE68929444T2 - Selbstabtastende Anordnung von lichtemittierenden Bauelementen - Google Patents

Selbstabtastende Anordnung von lichtemittierenden Bauelementen

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Array aus lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp, in dem lichtemittierende Elemente auf einem einzelnen Substrat integriert sind, und ein Verfahren zum Antreiben des Arrays.
  • Als typische lichtemittierende Elemente sind eine LED (lichtemittierende Diode) und eine LD (Laserdiode) bekannt.
  • In der LED wird ein pn- oder pin-Übergang eines Verbindungshalbleiters (GaAs, GaP, GaAlAs oder dergleichen) gebildet, und eine Vorspannung in Durchlaßrichtung wird an den Übergang angelegt, so daß Ladungsträger in den Übergang injiziert werden. Die LED verwendet das Lichtemissionsphänomen, das durch die Trägerrekombination auftritt.
  • In der LD ist ein Wellenleiter in der LED angeordnet. Wenn ein Strom geliefert wird, der einen gegebenen Grenzwert überschreitet, werden injizierte Elektronlochpaare verstärkt und ein invertierter Populationszustand wird errichtet. Licht, das von zwei parallel reflektierenden Spiegeln erzeugt wird, die eine Spaltfläche verwenden, wird zu einer aktiven Schicht zurückgeführt, so daß Laseroszillation verursacht wird. Ein Laserstrahl wird dann von einer Endfläche des Wellenleiters emittiert.
  • Elemente mit negativem Widerstand (lichtemittierende Thyristoren, Laserthyristoren und dergleichen) sind als ein lichtemittierendes Element bekannt, das den gleichen lichtemittierenden Mechanismus hat, wie der der LED und der LD. In dem lichtemittierenden Thyristor wird eine pnpn-Struktur durch einen Verbindungshalbleiter, der oben beschrieben wurde, gebildet und ein Thyristor, der Lithium verwendet, wird in praktische Anwendungen gestellt.
  • Die Fig. 22 und 23 zeigen die Grundstruktur und die Stromspannungscharakteristiken des Elements mit negativem Widerstand mit der lichtemittierenden Funktion (hier als lichtemittierender Thyristor bezeichnet). Die Struktur, die in Fig. 22 gezeigt ist, ist die gleiche, wie die eines Thyristors, in dem eine pnpn-Struktur auf einen n-Typ GaAs-Substrat gebildet wird. Fig. 23 stellt ebenso dieselbe s-förmige negative Widerstandscharakteristik wie die des Thyristors dar. Es ist nicht nur ein Zwei-Anschluß-Thyristor, der in Fig. 22 gezeigt ist, sondern ebenso ein Drei-Anschluß-Thyristor, der in Fig. 24 gezeigt ist, bekannt. Der Gateanschluß des Drei- Anschluß-Thyristors hat die Funktion der Steuerung einer EIN-Spannung. Die EIN-Spannung wird in eine Spannung umgewandelt als Summe einer Gatespannung und eines Diffusionspotentials. Nachdem der Thyristor angeschaltet ist, stimmt die Spannung der Gateelektrodenspannung im wesentlichen mit der Kathodenspannung überein. Wenn die Kathodenelektrode geerdet wird, wird die Spannung der Gateelektrode null Volt. Wie gut bekannt ist, wird die Grenzspannung des lichtemittierenden Thyristors erniedrigt, wenn Licht von außen auf ihn fällt.
  • Ein Wellenleiter kann in dem lichtemittierenden Thyristor gebildet werden, um einen Laserthyristor zu bilden durch völlig das gleiche Prinzip wie bei der LD (Tashiro et al., Lecture to the Japan Society of Applied Physics, Autumn 1987, No. 18p-ZG-10).
  • Das lichtemittierende Element, das oben beschrieben wird, insbesondere die LED, ist kommerziell erhältlich in der Art und Weise, daß eine große Anzahl von Elementen auf einem Verbindungshalbleitersubstrat gebildet sind und in Stücke geschnitten sind und einzeln verpackt werden. Eine LED für einen Kontaktbildsensor und eine Lichtquelle für einen Drucker ist kommerziell erhältlich als eine LED-Anordnung, in der eine Mehrzahl von LEDs auf einem einzelnen Chip angeordnet sind. Ein Kontaktbildsensor, ein LED-Drucker und dergleichen erfordern eine Abtastfunktion der lichtemittierenden Punkte durch diese lichtemittierenden Elemente, um Lese- oder Schreibpunkte zu spezifizieren.
  • Um jedoch ein optisches Scannen bzw. eine optische Abtastung unter Verwendung der oben erwähnten konventionellen lichtemittierenden Elemente durchzuführen, muß jede LED, die in dem LED-Array gebildet ist, mit einem Antriebs-IC durch Drahtverbindung oder dergleichen verbunden sein und muß von dem IC angetrieben werden. Wenn eine große Anzahl von LEDs angeordnet werden, muß aus diesem Grund die Drahtverbindung durchgeführt werden für Abschnitte, die in der Anzahl zu den LEDs korrespondieren, und eine große Anzahl von Antriebs-ICs wird erfordert, was zu hohen Kosten führt. Es muß Platz für die Anordnung der Antriebs-ICs gewährleistet werden, und es ist schwierig, ein kompaktes Array zu erzielen. Ein Abstand zwischen benachbarten LEDs wird abhängig von der Drahtbondtechnik bestimmt, und es ist schwierig, den Abstand zu verringern.
  • Solid State Electronics, Band 20, No. 5, (1977), Seiten 469-472 beschreiben ein selbstabtastendes lichtemittierendes Array, das eine optische Kopplung zwischen den Elementen verwendet. Die Zusammenfassung der JP-A-60 201 679 und die US-A-3 696 389 beschreiben ein Array von lichtemittierenden Elementen.
  • Die Erfindung stellt ein selbstabtastendes lichtemittierendes Array zur Verfügung, das aufweist:
  • ein Array von lichtemittierenden Elementen mit elektrisch steuerbaren Anschaltschwellwerten, wobei das Array aus einer Mehrzahl von Blöcken, die jeweils eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen aufweisen, zusammengesetzt ist,
  • Kopplungseinrichtungen, die die Steuerelektroden von benachbarten Blöcken der lichtemittierenden Elemente elektrisch verbinden, so daß ein Block in einem schwellwertreduzierten Zustand den Schwellwert eines nächsten Blocks verändert, damit dieser in einen schwellwertreduzierten Zustand eintritt, wobei die Kopplungseinrichtung nicht dazu dient, die Steuerelektroden innerhalb jeden Blocks miteinander zu verbinden, und
  • zumindest zwei Phasentakteinrichtungen, die derart betrieben werden können, daß sie Taktpulse einer Mehrzahl von Phasen zu Blöcken liefern, die den entsprechenden Phasen zugewiesen sind, so daß jeder Taktpuls eine Anschaltoperation und einen Schwellwertzustand in einer Richtung des Arrays ausbreitet.
  • Die Erfindung stellt ebenso ein Array mit selbstabtastenden lichtemittierenden Elementen zur Verfügung, das aufweist:
  • ein Array von lichtemittierenden Elementen, wobei deren Anschaltschwellniveaus elektrisch gesteuert werden können,
  • ein Kopplungselement, das eine elektrische Unidirektionalität aufweist und das in einer Elementarrayrichtung die Steuerelektroden miteinander verbindet für das Steuern der Schwellwertniveaus des lichtemittierenden Elementes, das angeschaltet wird, und das Schwellwertniveau eines benachbarten lichtemittierenden Elementes, das als nächstes angeschaltet wird, verändert, und
  • eine Antriebseinrichtung, die mit den lichtemittierenden Elementen verbunden ist, um parallel Antriebspulse hierfür zu liefern für das Übertragen einer Anschaltoperation in der Arrayrichtung mit einem Intervall von Taktpulsen, während sich eine Veränderung des Schwellwertniveaus in einer Arrayrichtung ausbreitet, wobei die Antriebseinrichtung aus zwei Phasen gebildet ist, wobei die lichtemittierenden Elemente, die zu den jeweiligen Phasen gehören, alternierend angeordnet sind und mit gemeinsamen Antriebsleitungen entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und die Antriebseinrichtung derart angeordnet ist, daß die lichtemittierenden Elemente alternierend in einer ersten und zweiten Phase in Antwort auf Zweiphasenantriebspulse angetrieben werden, in denen die hintere Flanke von einem Puls die führende Flanke des nächsten Pulses überlappt.
  • Die Erfindung wird nun anhand von nicht beschränkenden Ausführungsformen E-1, E-2 und F-1 bis F-8 unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 ein schematisches Schaltdiagramm einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen ist, die Licht in der Ausführungsform A-1 verwendet,
  • Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht verwendet, in einer Ausführungsform A-2,
  • Fig. 3 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht verwendet, in einer Ausführungsform A-3,
  • Fig. 4 und 5 sind schematische Schnittansichten der Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht verwendet, in der Ausführungsform A-3,
  • Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht in einer Ausführungsform A-4 verwendet,
  • Fig. 7 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht in einer Ausführungsform A-5 verwendet,
  • Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht des Arrays aus lichtemittierenden Elementen, das Licht in der Ausführungsform von A-5 verwendet,
  • Fig. 9 ist ein schematisches Schaltdiagramm einer Anordnung lichtemittierender Elemente, das ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-1,
  • Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-2,
  • Fig. 11 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-3,
  • Fig. 12 und 13 sind schematische Schnittansichten der Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in der Ausführungsform B-3,
  • Fig. 14 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-4,
  • Fig. 15 ist eine schematische Schnittansicht der Anordnung mit lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in der Ausführungsform B-4,
  • Fig. 16 ist ein schematisches Schaltdiagramm, das ein Verfahren zum Antreiben einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen in einer Ausführungsform C und ein Taktdiagramm, das Pulswellenformen zeigt, darstellt,
  • Fig. 17 ist eine schematische Schnittansicht eines Näherungsbildsensors in einer Anwendung 1,
  • Fig. 18 ist eine schematische Schnittansicht eines optischen Druckers in einer Anwendung 2,
  • Fig. 19 ist eine schematische Schnittansicht eines optischen Druckerkopfes in der Anwendung 2,
  • Fig. 20 ist eine schematische ebene Ansicht einer optischen Anzeige in der Anwendung 2,
  • Fig. 21 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines lichtemittierenden Thyristors einer Doppelheterostruktur zeigt,
  • Fig. 22 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines lichtemittierenden Thyristors zeigt,
  • Fig. 23 ist ein Graph, der die Strom-Spannungscharakteristik des lichtemittierenden Thyristors zeigt,
  • Fig. 24 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines Drei-Anschluß- Thyristors zeigt,
  • Fig. 25 ist ein Satzschaltbild einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen in einer Ausführungsform D-1,
  • Fig. 26 ist ein Graph, der die Charakteristik des lichtemittierenden Thyristors zeigt,
  • Fig. 27 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform D-2,
  • Fig. 28 ist eine ebene Ansicht der Ausführungsform D-2,
  • Fig. 29 ist eine ebene Ansicht einer Ausführungsform D-3,
  • Fig. 30 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform D-3,
  • Fig. 31 ist eine ebene Ansicht einer Ausführungsform D-4,
  • Fig. 32 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform D-4,
  • Fig. 33 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform E-1,
  • Fig. 34 ist ein Schaltkreisdiagramm, das ein pn-Bild des Ersatzschaltbildes der Ausführungsform E-1 zeigt,
  • Fig. 35 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform E-2,
  • Fig. 36 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-1,
  • Fig. 37 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-2 zeigt,
  • Fig. 38 und 39 zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-3,
  • Fig. 40 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-4,
  • Fig. 41 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-5,
  • Fig. 42 und 43 zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-6,
  • Fig. 44 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-7,
  • Fig. 45 und 46 zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-8,
  • Fig. 47 ist ein Ersatzschaltbild, das eine Ausführungsform G-1 zeigt,
  • Fig. 48 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform G-2 zeigt,
  • Fig. 49 ist eine ebene Ansicht, die eine Ausführungsform G-3 zeigt,
  • Fig. 50 und 51 sind Schnittansichten, die eine Ausführungsform G-3 zeigen,
  • Fig. 52 ist eine schematische Ansicht, die eine Grundstruktur der Ausführungsformen H zeigt,
  • Fig. 53 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform H-1,
  • Fig. 54 ist eine ebene Teilansicht der Ausführungsform H-1,
  • Fig. 55 ist eine Schnittansicht eines Laser-Thyristorabschnittes der Ausführungsform H- 1,
  • Fig. 56 ist eine Schnittansicht eines Lichtdeflektorabschnittes der Ausführungsform H-1,
  • Fig. 57 ist eine perspektivische Ansicht des Laser-Thyristorabschnittes und des Lichtdeflektorabschnittes,
  • Fig. 58 ist ein Antriebstaktdiagramm der Ausführungsform H-1,
  • Fig. 59 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform H-2,
  • Fig. 60 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Lichtdeflektors zeigt, der in der Ausführungsform H-2 verwendet wird,
  • Fig. 61 ist eine Ansicht, die die Prinzipien eines optischen Abtastsystems durch Ablenkung zeigt, und
  • Fig. 62 ist eine Ansicht, die das Prinzip eines optischen Abtastsystems, das ein Array verwendet, zeigt.
    • Ausführungsformen A
  • Die Ausführungsformen A, die im folgenden beschrieben werden, verwenden Licht als ein Wechselwirkungsmedium zwischen den Elementen und sind daher keine Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • (Ausführungsform A-1)
  • Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild des Prinzips einer Ausführungsform A-1. Dieses Diagramm stellt einen Fall dar, bei dem als ein Beispiel eines lichtemittierenden Elementes ein am meisten üblicher lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor verwendet wird, dessen lichtemittierende Schwellwertspannung und Strom von außen gesteuert werden kann.
  • Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) sind in einer Reihe angeordnet. Jede der drei Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) ist mit den entsprechenden Anodenelektroden von jedem dritten lichtemittierenden Element verbunden. Ein lichtemittierender Thyristor hat die Merkmale, daß seine Einschaltspannung erniedrigt wird, wenn er Licht erfaßt. Wenn lichtemittierende Thyristoren so angeordnet sind, daß Licht, das von einem EIN-geschalteten lichtemittierenden Element emittiert wird, auf ein anderes wechselwirkendes lichtemittierendes Element fällt, wird die Einschaltspannung eines Elementes nahe des EIN-geschalteten Elementes oder eines Elementes, das derart angeordnet ist, daß es ausreichend Licht von dem EIN-Element empfängt, erniedrigt.
  • Die Funktion des Ersatzschaltdiagramms von Fig. 1 wird unten beschrieben. Angenommen, daß eine Hochpegelpulsspannung an die Übertragungstakfleitung Φ&sub3; angelegt wird, und ein lichtemittierender Thyristor T(0) angelassen wird. Licht LI, das von dem lichtemittierenden Thyristor T(0) emittiert wird, fällt auf die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(+1), wodurch deren EIN-Spannungen erniedrigt werden. Da die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) und T(+2) weiter entfernt lokalisiert sind als die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(+1) ist das einfallende Licht schwach und ihre EIN-Spannungen werden nicht so weit herabgesetzt. In diesem Zustand wird eine Hochpegelpulsspannung an die nächste Taktleitung Φ&sub1; angelegt. Da die EIN- Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(+1) durch den Einfluß des Lichtes, verglichen mit derjenigen des lichtemittierenden Thyristors T(-2) herabgesetzt ist, wird, wenn die Hochpegelspannung des Übertragungstaktes auf einen Wert zwischen den EIN-Spannungen der lichtemittierenden Tyristoren T(+1) und T(-2) eingestellt ist, nur der lichtemittierende Thyristor T(+1) eingeschaltet und der lichtemittierende Thyristor T(-2) kann ausgeschaltet bleiben. Somit werden die lichtemittierenden Thyristoren T(+1) und T(0) gleichzeitig eingeschaltet. Wenn eine Niedrigpegelspannung an die Taktleitung Φ&sub3; angelegt wird, wird der lichtemittierende Thyristor T(0) ausgeschaltet und nur der lichtemittierende Thyristor T(+1) wird eingeschaltet. Somit ist ein EIN- Zustand übertragen worden.
  • Basierend auf dem oben erwähnten Prinzip werden die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; derart eingestellt, daß sie sich leicht überlappen, so daß die EIN-Zustände der lichtemittierenden Elemente nacheinander übertragen werden. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Anordnung aus lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp realisiert werden, die durch den Stand der Technik nicht erzielt werden kann.
    • (Ausführungsform A-2)
  • In der Ausführungsform A-1 wurde ein Ersatzschaltbild dargestellt und beschrieben. In einer Ausführungsform A-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung der Ausführungsform A-1 im folgenden beschrieben.
  • Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Struktur. Eine Halbleiterschicht 23 vom p-Typ, eine Halbleiterschicht 22 vom n-Typ und eine Halbleiterschicht 21 vom p-Typ sind auf einen geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 ausgebildet. Die Mehrfachschichtstruktur ist durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen in lichtemittierende Elemente T(-2) bis T(+2) gemustert bzw. aufgeteilt. Jede Elektrode 40 hat einen ohmschen Kontakt mit der entsprechenden Halbleiterschicht 21 vom p-Typ und eine isolierende Schicht 30, die als Schutzfilm für das Verhindern von Kurzschlüssen zwischen einem Element und einer Verdrahtung und gleichzeitig für das Verhindern einer Verschlechterung der Charakteristiken dient. Die isolierende Schicht 30 ist aus einem Material aufgebaut, daß es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, durch dieses hindurchzutreten.
  • Die halbleitende Schicht 21 vom p-Typ dient als eine Anode dieses Thyristors und das GaAs-Substrat 1 vom n-Typ fungiert als eine Kathode. Jede der drei Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) ist sequentiell mit den Anodenelektroden 40 von jedem dritten lichtemittierenden Element verbunden.
  • Es ist allgemein bekannt, daß die EIN-Spannung eines lichtemittierenden Thyristors abhängig von der Lichtmenge verändert wird, die auf das Element fällt. Wenn daher die lichtemittierenden Thyristoren derart angeordnet sind, daß Licht, das von einem EIN-geschalteten lichtemittierenden Thyristor emittiert wird, auf benachbarte lichtemittierende Thyristoren fällt, werden die EIN-Spannungen der lichtemittierenden Thyristoren, die zu dem EIN-Thyristor benachbart sind, im Vergleich zu dem Fall, bei dem kein Licht emittiert wird, herabgesetzt.
  • In der Struktur, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird die isolierende Schicht 30 aus einem Film gebildet, der in Bezug auf eine Lichtemissionswellenlänge transparent ist. Wenn ein lichtemittierender Thyristor T(0) in einem EIN-Zustand ist, wird Licht L&sub0; nach oben emittiert und Licht LI wird gut in die benachbarten Elemente T(-1) und T(+1) eingegeben, wodurch ihre EIN- Spannungen erniedrigt werden.
  • Der Betrieb des Arrays von lichtemittierenden Elementen ist derselbe, wie der von Ausführungsform A-1.
  • Basierend auf dem oben erwähnten Prinzip werden die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; derart eingeschaltet, so daß sie sich leicht überlappen, und die EIN-Zustände der lichtemittierenden Elemente sequentiell übertragen werden. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein integriertes Array von lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp, das Lichtkopplung verwendet, realisiert werden, das durch den Stand der Technik nicht erzielt werden kann.
    • (Ausführungsform A-3)
  • In dieser Ausführungsform wird eine praktische Struktur der Ausführungsform A-2 beschrieben.
  • Fig. 3 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform und die Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten entlang der Linien X-X' bzw. Y-Y' in Fig. 3. Trenn- bzw. Isolationsnuten 50 werden zwischen benachbarten lichtemittierenden Elementen T(-2) bis T(+1) gebildet. Lichtbarrieren 61 sind teilweise in den Isolationsnuten 50 ausgebildet, so daß nicht veranlaßt wird, daß Licht von einem EIN-geschalteten lichtemittierenden Element auf andere als die zwei benachbarten Elemente auffällt.
  • In dieser Ausführungsform werden Vorsprünge bzw. Verlängerungen eines Feldes 60 als die Lichtbarrieren 61 verwendet. Es können jedoch andere Materialien verwendet werden oder andere Formen können eingesetzt werden. Ein Kontaktloch C&sub1; wird in einer oberen Elektrode von jedem lichtemittierenden Element gebildet und ist elektrisch mit einer Elektrode 40 verbunden. Ein Kontaktloch C&sub2; ist ein Durchgangsloch, das mit einer entsprechenden Übertragungstaktleitung Φ&sub1;, Φ&sub2; oder Φ&sub3; zu verbinden ist.
  • Die Übertragungstaktleitung Φ&sub1; ist mit den lichtemittierenden Elementen T(-2) und T(+1) verbunden, die Übertragungstakleitung Φ&sub2; ist mit dem lichtemittierenden Element T(-1) verbunden und die Übertragungstaktleitung Φ&sub3; ist mit dem lichtemittierenden Element T(0) verbunden.
  • Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X' in Fig. 3. Diese Linie verläuft parallel zu der Richtung des Arrays der lichtemittierenden Elemente und Fig. 4 zeigt einen Zustand der lichtemittierenden Elemente, die in einer Reihe angeordnet sind. Ein isolierender Film 30 für das Verhindern des Kurzschlusses zwischen jedem lichtemittierenden Element und der Elektrode 40 und ein isolierender Film 31 als eine isolierende Zwischenschicht für das Verhindern eines Kurzschlusses zwischen der Elektrode 40 und der Übertragungstaktleitung werden gebildet, um die Isolationsnut 50 zu umgeben, so daß sie neben der Isolationsnut 50 von jedem lichtemittierenden Element ist. Diese isolierenden Filme 30 und 31 werden aus transparenten isolierenden Filmen gebildet, so daß sie die Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen nicht beeinflussen, oder können aus isolierenden Filmen gebildet sein, die Licht richtig absorbieren können, so daß sie in der Lage sind, Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen einzustellen. Weiterhin können ein isolierender Film, der Licht richtig absorbiert, und ein transparenter Isolationsfilm gestapelt werden, um eine geeignete Filmdicke zu haben. Mit dieser Struktur kann die Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen errichtet werden, und eine Übertragungsoperation (Lichtabtastungsoperation) kann durchgeführt werden. Die Filmstruktur des lichtemittierenden Elementes ist die gleiche wie die in Fig. 21 gezeigte (wird später beschrieben).
  • Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie Y-Y' in Fig. 3. Diese Linie verläuft senkrecht zu der Anordnungsrichtung des Arrays der lichtemittierenden Elemente, und Fig. 5 zeigt einen Verbindungszustand von Drähten und Elektroden. Das Kontaktloch C&sub1;, das zu der oberen Elektrode von jedem lichtemittierenden Element führt, wird in dem isolierenden Film 30 gebildet und wird außen zu einem äußeren Abschnitt durch die Elektrode 40 geführt. Die Elektrode 40 ist mit der Übertragungstaktleitung Φ&sub3; über das Durchgangsloch C&sub2; verbunden.
  • Ein Herstellungsprozeß für die Realisierung dieser Ausführungsform ist wie folgt.
  • Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs- Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht werden auf einem n&spplus;-Typ GaAs-Substrat 2 durch taktisches Wachstum sequentiell gebildet und gestapelt. Die Isoliationsnuten 50 werden gebildet unter Verwendung einer Photoätztechnik. Danach wird ein isolierender Film 30 gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden darin gebildet unter Verwendung der Photoätztechnik. Eine Metallelektrodenschicht wird dann gebildet durch ein Abscheide- oder Sputterverfahren, und die Elektroden 40 werden gebildet unter Verwendung der Photoätztechnik. Der isolierende Film 31 wird gebildet, und die Durchgangslöcher C&sub2; werden gebildet unter Verwendung der Photoätztechnik. Eine metallische Anschlußschicht wird dann gebildet durch eine Abscheide- oder Sputtermethode, und die Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) werden durch die Photoätztechnik gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur dieser Ausführungsform vervollständigt.
  • Obgleich in dieser Ausführungsform nicht beschrieben, kann ein transparenter Schutzfilm auf den Übertragungstaktleitungen gebildet werden. Es ist nicht von Vorteil, daß die Dicke des isolierenden Filmes zu groß ist, um die Lichtdurchlässigkeit zu verschlechtern und die Menge des externen Ausgangslichtes zu verringern, ein Teil oder alles von dem oberen isolierenden Film des lichtemittierenden Elementes kann beispielsweise durch Photoätzen entfernt werden.
  • Entsprechend dieser Ausführungsform kann ein integriertes Array mit lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp hergestellt werden.
    • (Ausführungsform A-4)
  • In den Ausführungsformen A-2 und A-3 ist der lichtemittierende Thyristor als lichtemittierendes Element adaptiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt, verschiedene andere lichtemittierende Elemente können adaptiert werden.
  • In dieser Ausführungsform wird beispielsweise ein Fall beschrieben, bei dem ein Laserthyristor verwendet wird.
  • Fig. 6 ist eine Schnittansicht, wenn ein Laserthyristor als lichtemittierendes Element verwendet wird. Die lichtemittierenden Elemente (Laserthyristoren) T(-1) bis T(+1) werden derart gebildet, daß sie die folgende Struktur haben. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ Al- GaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122 und eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 sind sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt. Die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 sind gemustert, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Form, die in Fig. 6 dargestellt ist, ist die gleiche wie die einer konventionellen Laserdiode vom Streifentyp. Die gesamte Breite der p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die partielle Breite der n-Typ AlGaAs-Schicht 122 sind 10 um oder weniger. Andere Abschnitte sind gleich wie diejenigen, die in den Fig. 2 bis 5 oben beschrieben wurden.
  • Beim Betrieb des Laserthyristors wird die gleiche Operation wie in einem konventionellen lichtemittierenden Thyristor durchgeführt, bis eine Stromkomponente, die zu dem Thyristor geliefert wird, einen Laseroszillationsstrom erreicht und Licht, das von einer Stromkomponente unterhalb des Laseroszillationsstromes emittiert wird, wird isotrop ausgegeben. Ein Laserstrahl wird in einer Richtung senkrecht zu der Schichtoberfläche von Fig. 6 ausgegeben. Daher trägt der Laserstrahl nicht zu der Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen bei und Licht, das von einer Stromkomponente unterhalb des Laseroszillationsstromes emittiert wird, trägt zu der Lichtkopplung bei. Andere Mechanismen der Übertragungsoperation sind dieselben wie diejenigen in der Ausführungsform A-2.
    • (Ausführungsform A-5)
  • Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform A-5, die eine praktische Struktur der Ausführungsform A-4 darstellt. Fig. 7 ist eine ebene Ansicht und Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 7. Ein Herstellungsverfahren der Struktur, die in Fig. 7 gezeigt ist, wird im folgenden kurz beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt (eine p-Typ GaAs-Schicht für das Verbessern eines ohmschen Kontaktes kann zwischen der p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und der oberen Elektrodenschicht 20 gebildet werden). Die obere Elektrodenschicht 20 ist in eine rechtwinklige Form gemustert bzw. aufgeteilt mit derselben Breite wie die der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 in Fig. 8. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als eine Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zu der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 geätzt. In diesem Fall werden die Elementisolationsnuten 50 gebildet. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiterhin in eine Streifenform mit einer Breite von 10 um oder weniger geätzt. Unter Verwendung des neuen Elektrodenmusters 20 als eine Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht vollständig entfernt, sondern wird teilweise abgeschält. Ein isolierender Film 30 wird auf der resultierenden Struktur gebildet und Durchgangslöcher C&sub2; werden durch Photoätzen gebildet. Danach wird eine metallische Anschlußschicht für die Übertragungstaktleitungen gebildet durch Abscheidung oder Sputtern, und die Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) werden durch Photoätzen gebildet. Schließlich werden die Endflächen einer Ausgangsseite des Laserstrahles durch Spaltung oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu haben, wodurch die Struktur dieser Ausführungsform vervollständigt wird.
  • In einem konventionellen integrierten Array aus lichtemittierenden Elementen sind die pn-Verbindungsdioden unabhängig auf einem einzelnen Substrat ausgebildet, werden einzeln unter Verwendung einer Drahtbondingtechnik extern geführt und werden durch Anlegen einer Spannung durch Antriebs-ICs betrieben. Somit ist der Zusammenbau, wie z. B. ein Verdrahtungsbondingprozeß, umständlich, was zu hohen Kosten führt. Im Gegensatz hierzu müssen in einer Anordnung von lichtemittierenden Elementen nach dieser Ausführungsform nur drei Übertragungstaktanschlüsse extern geführt werden, und der Zusammenbau ist beachtlich vereinfacht. Gleichzeitig kann der Platz für die Antriebs-ICs weggelassen werden, und eine kompakte Anordnung aus selbstabtastenden lichtemittierenden Elementen kann als Ganzes produziert werden. In einer konventionellen Anordnung ist der Ausrichtungsabstand der lichtemittierenden Elemente vorbestimmt abhängig von der Bondingtechnik. Die oben erwähnten Ausführungsformen A-1 bis A-5 sind jedoch frei von solch einer Beschränkung und eine Anordnung lichtemittierender Elemente mit einem kleineren Abstand kann hergestellt werden. Somit kann eine Anwendung bei einer Vorrichtung mit einer sehr hohen Auflösung erzielt werden.
  • In den Ausführungsformen A-1 bis A-5 wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse drei Phasen, d. h. Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; haben. Die Anzahl der Phasen kann auf vier oder fünf erhöht werden, um eine stabilere Übertragungsoperation zu erreichen. Es wird veranlaßt, daß eine größere Menge von Licht, das von einem lichtemittierenden Thyristor T(0) emittiert wird, auf einen lichtemittierenden Thyristor T(+1) als auf einen lichtemittierenden Thyristor T(-1) auftrifft, so daß die Elemente durch Zweiphasentakte gesteuert werden können. Beispielsweise sind die lichtemittierenden Thyristoren in einem ebenen asymmetrischen Muster angeordnet, so daß eine größere Menge von Licht in der Anordnung nach rechts emittiert wird.
  • In der obigen Ausführungsform wurde die einfachste Struktur des lichtemittierenden Thyristors beschrieben. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Adaption einer komplexeren Struktur und einer Mehrfachschichtstruktur, um die Lichtemissionseffizienz zu erhöhen. Dies gilt ebenso für viele Ausführungsformen, die später beschrieben werden. Beispielsweise kann eine doppelte Heterostruktur eingesetzt werden. Fig. 21 zeigt ein Beispiel einer doppelten Heterostruktur (Tashiro et al. Lecture to the Japan Society of Applied Physics, Frühling, 1987, No. 28p-ZE-8). In dieser Struktur wird eine n-Typ GaAs-Schicht 24b (mit einer Dicke von 0,5 um) auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a (1 um) mit einer breiten Bandlücke, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a (5 nm), eine n-Typ GaAs- Schicht 22a (1 um), eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b (1 um) mit einer breiten Bandlücke und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a (0,15 um) für die Herstellung eines ohmschen Kontaktes mit einer Bleielektrode werden sequentiell auf der GaAs-Schicht 24b gestapelt. Eine lichtemittierende Schicht ist die n-Typ GaAs-Schicht 22a (1 um), die zwischen den Schichten 23a und 21b eingeschoben ist. Injizierte Elektronen und Löcher werden in der GaAs-Schicht 22a mit einer schmalen Bandlücke gefangen und rekombinieren in diesem Bereich, um Licht zu emittieren.
  • Das lichtemittierende Element muß nicht immer ein lichtemittierender Thyristor sein und ist insbesondere nicht begrenzt, wenn seine Einschaltspannung durch Licht verändert wird. Beispielsweise kann der oben erwähnte Laserthyristor eingesetzt werden.
  • In der obigen Ausführungsform wurde eine pnpn-Thyristorstruktur beispielhaft ausgeführt. Eine Struktur, deren Schwellwertspannung durch Licht erniedrigt wird, und die dazu veranlaßt wird, eine Übertragungsoperation durch Verwendung dieser Funktion durchzuführen, ist nicht auf die pnpn-Struktur oder irgendeine andere spezifische Strukturbegrenzt, wenn sie die obige Funktion erzielen kann. Wenn beispielsweise eine Mehrschichtstruktur von sechs Schichten oder mehr anstelle einer viergeschichteten pnpn-Struktur eingesetzt wird, kann derselbe Effekt erwartet werden und dieselbe selbstabtastende Funktion kann erzielt werden. Weiterhin kann derselbe Effekt erreicht werden, wenn ein anderer Typ eines Thyristors, z. B. ein statischer Induktionsthyristor (SI) oder ein feldgesteuerter Thyristor (FCT) verwendet wird. Der SI- Thyristor oder der FCT hat eine Struktur, in der eine zentrale p-Typ Halbleiterschicht, die als Stromblock dient, durch eine Verarmungsschicht ersetzt wird (S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2. Auflage, Seiten 238-240).
  • In den Ausführungsformen A-1 bis A-5 sind die lichtemittierenden Elemente in einer Reihe angeordnet, sie müssen jedoch nicht entlang einer geraden Reihe angeordnet sein. Beispielsweise können die Elemente in einer Zick-Zack-Art angeordnet sein abhängig von den Anwendungen. Die Elemente können in zwei Reihen von der Mitte entfernt angeordnet sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die lichtemittierenden Elemente durch einzelne Teile gebildet werden oder können durch irgendeine Einrichtung integriert sein.
    • Ausführungsform B
  • Die Ausführungsformen B, die hier beschrieben werden, verwenden ein Potential als ein Wechselwirkungsmedium. Sie bilden nicht Teil der Erfindung und sind nur illustrativ.
    • (Ausführungsform B-1)
  • Die Ausführungsformen A-1 bis A-5, die in den Fig. 1 bis 8 gezeigt sind, verwenden die Kopplung mit Hilfe von Licht. Diese Ausführungsform verwendet die Kopplung durch ein Potential.
  • Fig. 9 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform B-1 der vorliegenden Erfindung. Das charakteristische Merkmal dieser Ausführungsform ist, daß ein Widerstandsnetzwerk zu der Anordnung der Ausführungsform A-1, d. h. von Fig. 1, zugefügt wird.
  • Als lichtemittierende Elemente werden die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) verwendet. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) haben Gateelektroden G&submin;&sub2; bzw. G&sbplus;&sub2;. Eine Leistungsquellenspannung VGK wird an jede Gateelektrode über einen entsprechenden Lastwiderstand RL angelegt. Die Gateelektroden G&submin;&sub2; bis G&sbplus;&sub2; sind elektrisch über Widerstände RI miteinander verbunden, um eine Wechselwirkung zu erzielen. Jede der drei Übertragungstaktleitungen Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; ist sequentiell mit den Anodenelektroden jedes dritten lichtemittierenden Elementes verbunden.
  • Die Funktion wird unten beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt Φ&sub3; auf den H-Pegel geht und das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. In diesem Fall wird ein Potential an der Gateelektrode G&sub0; auf etwa 0 V reduziert aufgrund der Charakteristik des Drei-Anschluß-Thyristors (etwa 1 V für einen Siliziumthyristor). Angenommen, daß die Leistungsquellspannung VGK 5 V beträgt, wird die Gatespannung von jedem lichtemittierenden Thyristor von dem Netzwerk der Lastwiderstände RL und den Widerständen RI bestimmt. Eine Gatespannung eines Elementes, das am nächsten bei dem lichtemittierenden Element T(0) angeordnet ist, wird um die größte Menge reduziert, und eine Gatespannung wird erhöht, wenn ein Element von T(0) getrennt wird. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:
  • VG0 < VG1 = VG-1 < VG2 = VG-2 (1)
  • Ein Unterschied zwischen diesen Spannungen kann eingestellt werden durch geeignetes Auswählen der Werte der Lastwiderstände RL und der Widerstände RI.
  • Wie gut bekannt ist, ist eine Einschaltspannung VON in der Anodenseite des Drei- Anschluß-Thyristors um eine Diffusionsspannung Vdf höher als eine Gatespannung VG.
  • VON = VG + Vdf (2)
  • Daher wird, wenn eine Spannung, die an die Anode angelegt wird, eingestellt wird, so daß sie höher als die Einschaltspannung VON ist, der entsprechende lichtemittierende Thyristor angeschaltet.
  • In einem Zustand, in dem der Thyristor T(0) angelassen wird, wird eine H-Pegelspannung VH an dem nächsten Übertragungstaktpuls &Phi;&sub1;, angelegt. Der Taktpuls &Phi;&sub1;, wird gleichzeitig an die lichtemittierenden Elemente T(+1) und T(-2) angelegt. Wenn der Wert der H-Pegelspannung VH eingestellt wird, daß er in den folgenden Bereich fällt, kann nur das lichtemittierende Element T(+1) angeschaltet werden.
  • VG-2 + Vdf > VH > VG+1 + Vdf (3)
  • Somit werden sowohl das lichtemittierende Element T(0) als auch T(+1) angelassen. Wenn die H-Pegelspannung VH des Taktpulses &Phi;&sub3; deaktiviert wird, wird das lichtemittierende Element T(0) ausgeschaltet und ein EIN-Zustand kann übertragen werden.
  • In dieser Art und Weise sind die Gateelektroden der lichtemittierenden Thyristoren über das Widerstandsnetzwerk verbunden, und stellen somit den lichtemittierenden Elementen eine Übertragungsfunktion zur Verfügung.
  • Mit dem oben erwähnten Prinzip werden die H-Pegelspannungen VH der Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt, daß sie sich sequentiell leicht überlappen, so daß die EIN-Zustände der lichtemittierenden Elemente sequentiell übertragen werden. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Array mit lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp realisiert werden, das nicht durch eine Technik des Standes der Technik erzielt werden kann.
    • (Ausführungsform B-2)
  • In der Ausführungsform B-1 wurde ein Ersatzschaltkreis exemplarisch beschrieben. In der Ausführungsform B-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung der Ausführungsform B-1 beschrieben.
  • Fig. 10 zeigt eine Struktur dieser Ausführungsform. Eine Halbleiterschicht 24 vom n-Typ, eine Halbleiterschicht 23 vom p-Typ, eine Halbleiterschicht 22 vom n-Typ und eine Halbleiterschicht 21 vom p-Typ sind sequentiell auf einem geerdeten GaAs-Substrat vom n-Typ 1 gebildet. Isolationsnuten 50 für die Isolation der mehrfachgeschichteten Struktur in lichtemittierenden Elementen T(-1) bis T(+1), werden gebildet durch beispielsweise Photolithographie oder dergleichen und Ätzen. Jede Anodenelektrode 40 hat einen ohmschen Kontakt mit der Halbleiter- schicht 21 vom p-Typ, und jede Gateelektrode 41 hat einen ohmschen Kontakt mit der Halbleiterschicht 22 vom n-Typ. Eine isolierende Schicht 30 verhindert den Kurzschluß zwischen den Elementen und den Anschlußschichten und dient ebenso als Schutzfilm für das Verhindern der Verschlechterung der Charakteristiken. Die isolierende Schicht 30 wird vorzugsweise aus einem Material gebildet, das es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, gut hindurchzutreten. Das n-Typ GaAs-Substrat 1 dient als eine Kathode von jedem Thyristor. Drei Übertragungstaktanleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; sind mit den Anodenelektroden der lichtemittierenden Elemente verbunden. Die Gateelektroden sind mit dem Widerstandsnetzwerk über die Lastwiderstände RL und Wechselwirkungswiderstände RI verbunden.
  • Wenn die Lichtkopplung, die in der Ausführungsform A beschrieben ist, auftritt, wirkt sie sich auf die Übertragungsoperation dieser Ausführungsform aus. Die Gateelektroden 41 sind teilweise in den Isolationsnuten 50 zwischen den lichtemittierenden Elementen ausgebildet, um eine Struktur zur Verfügung zu stellen für das Verhindern von Lichtkopplung.
  • Die Struktur dieser Ausführungsform ist die gleiche wie der in der Ausführungsform B-1 (Fig. 9) gezeigte Ersatzschaltkreis und führt die gleiche Operation durch. Wenn daher die H- Pulsspannungen der Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; derart eingestellt sind, daß sie sich gegenseitig leicht überlappen, wird ein EIN-Zustand von lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen.
    • (Ausführungsform 8-3)
  • Die Fig. 11, 12 und 13 zeigen eine Ausführungsform B-3. Diese Ausführungsform stellt eine tatsächliche Struktur der Ausführungsform B-2 dar. Fig. 11 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform und die Fig. 12 und 13 sind Schnittansichten entlang den Linien X-X' bzw. Y- Y' in Fig. 11.
  • Die lichtemittierenden Elemente T(-1) bis T(+1) die Isolationsnuten der lichtemittierenden Elemente und eine Feldschicht 60 und dergleichen sind dieselben wie diejenigen in der Ausführungsform A-3. Ein zweidimensionaler Widerstand 63 bildet ein Widerstandsnetzwerk, das die Gateelektroden verbindet. Licht, das von den lichtemittierenden Elementen emittiert wird, wird durch lichtabsorbierende Blöcke 62 davon abgehalten, daß es in den Widerstand 63 eingegeben wird. In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt der Feldschicht 60 als optische Barriere verwendet. Es können jedoch andere Materialien verwendet werden oder eine andere Form eingesetzt werden. Eine obere Elektrode von jedem lichtemittierenden Element wird über ein Führungskontaktloch C&sub1; unter Verwendung einer Elektrodenschicht 40 geführt. Eine Taktleitung &Phi;&sub1; ist mit den lichtemittierenden Elementen T(-2) und T(+1) verbunden, eine Taktleitung &Phi;&sub2; ist mit dem lichtemittierenden Element T(-1) verbunden und eine Taktleitung &Phi;&sub3; ist mit dem lichtemittierenden Element T(0) verbunden. Der Widerstand 63 wird extern unter Verwendung von jedem Kontaktloch C&sub3; geführt und ist mit einer Gateelektrode 41 von jedem Element verbunden. Der andere Endabschnitt des Widerstandes 63 ist mit einer Spannungsquelleitung 42 verbunden für die Zuführung einer Spannung VGK durch das Kontaktloch C&sub3;.
  • Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 11. Diese Linie erstreckt sich entlang einer Anordnungsrichtung des Arrays aus lichtemittierenden Elementen und Fig. 12 zeigt einen angeordneten Zustand der lichtemittierenden Elemente. Kurzschlußverhindernde isolierende Filme 30 verhindern den Kurzschluß zwischen den lichtemittierenden Elementen und den Elektroden 40 und 41, isolierende Filme 31 als isolierende Zwischenschichten für das Verhindern von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden 50 und den Übertragungstaktleitungen und dergleichen, die in den Isolationsnuten 50 der lichtemittierenden Elemente gebildet werden, sind die gleichen, wie diejenigen in der Ausführungsform A-3. Diese isolierenden Filme 30 und 31 müssen transparente isolierende Filme sein, so daß Licht effizient zu einem externen Abschnitt ausgegeben werden kann. In diesem Fall können, wie oben beschrieben wurde, um zu verhindern, daß die Übertragungsoperation durch Lichtkopplung beeinflußt wird, die Gateelektroden 41 mit Vorteil in den Isolationsnuten 50 ausgebildet sein, um Licht abzuschirmen.
  • Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y' in Fig. 11. Diese Linie erstreckt sich senkrecht zu der Anordnungsrichtung des Arrays lichtemittierender Elemente und Fig. 13 zeigt einen Verbindungszustand der Verdrahtung und der Elektroden. Die Anschlußkontaktlöcher C&sub1; der lichtemittierenden Elemente für die oberen Elektroden werden in den isolierenden Filmen 30 gebildet und werden unter Verwendung der Elektrodenschichten 40 extern geführt. Jede Elektrodenschicht 40 ist mit der Übertragungstaktleitung &Phi;&sub3; über ein Durchgangsloch C&sub2; auf der Feldschicht 60 verbunden. Als Widerstand 63 für das Widerstandsnetzwerk wird in dieser Ausführungsform eine n-Typ GaAs-Schicht 22a einer n-Typ Halbleiterschicht verwendet. Diese Schicht kann eine andere Schicht sein und ein anderer Filmtyp kann gebildet werden durch beispielsweise Sputtern ohne Verwendung einer Halbleiterschicht.
  • Jede Gateelektrode 41 ist derart gebildet, daß sie sich in die Isolationsnut 50 derart erstreckt, daß Licht, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, nicht den Widerstand des Widerstandes 63 beeinflußt.
  • Der folgende Herstellungsprozeß für die Realisierung dieser Ausführungsform kann eingesetzt werden.
  • Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs- Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n&spplus;-Typ GaAs-Substrat 21 mittels einer epitaktischen Wachstumsmethode aufgewachsen. Isolationsnuten 50 werden dann durch Photoätzen gebildet. Abschnitte der lichtemittierenden Elemente und der p-Typ GaAs-Schicht 21a und der p-Typ AlGaAs-Schicht 21b in dem Widerstandsabschnitt werden durch Photoätzen unter Verwendung einer anderen Maske entfernt. Danach wird ein isolierender Film 30 gebildet und Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Elektrodenschicht wird durch Abscheidung oder Sputtern gebildet und die Elektroden 40 und 41 werden dann durch Photoätzen gebildet. Weiterhin wird ein isolierender Film 31 gebildet und Durchgangslöcher C&sub2; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Anschlußschicht wird dann durch Abscheidung oder Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; werden durch Photoätzen gebildet. Mit dem obigen Prozeß wird die Struktur dieser Ausführungsform komplettiert.
  • Obgleich nicht ausdrücklich in dieser Ausführungsform beschrieben, kann ein transparenter Schutzfilm auf den Übertragungstaktleitungen ausgebildet sein. Wenn es nicht von Vorteil ist, daß die Dicke des isolierenden Filmes zu groß ist, um die Lichtdurchlässigkeit zu verschlechtern und die Menge des nach außen ausgegebenen Lichtes zu verringern, kann ein Teil oder alles des oberen isolierenden Filmes des lichtemittierenden Elementes durch beispielsweise Photoätzen entfernt werden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Anordnung lichtemittierender Elemente vom Selbstabtasttyp hergestellt werden.
    • (Ausführungsform B-4)
  • In den Ausführungsformen B-2 und B-3 ist der lichtemittierende Thyristor als lichtemittierendes Element adaptiert. In dieser Ausführungsform wird im folgenden ein Fall beschrieben, bei dem ein Laserthyristor verwendet wird.
  • Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform B-4. Fig. 14 ist eine ebene Ansicht und Fig. 15 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X' in Fig. 14.
  • Die Bezugszeichen, wie z. B. T(-1) bis T(+1) der lichtemittierenden Elemente (Laserthyristoren) und dergleichen sind dieselben, wie diejenigen in der obigen Ausführungsform.
  • Ein Herstellungsverfahren von Fig. 14 wird unten beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs- Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt (eine p-Typ GaAs-Schicht für das Verbessern eines ohmschen Kontaktes kann zwischen der p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und der oberen Elektrodenschicht 20 ausgebildet sein). Die obere Elektrodenschicht 20 ist in eine rechteckige Form gemustert mit derselben Breite wie die der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 in Fig. 15. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zur n-Typ AlGaAs-Schicht 125 geätzt, um Elementisolationsnuten 50 zu bilden. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiterhin in eine Streifenform geätzt mit einer Breite von 10 um oder geringer. Unter Verwendung des neuen Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p- Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht völlig entfernt, sondern bleibt teilweise bestehen. Die Isolationsfilme 30c, 30b und 30a werden dann auf der resultierenden Struktur ausgebildet. Es sei bemerkt, daß die drei Isolationsfilme die Isolationsfilme 30c und 30a und den lichtabschirmenden Film 30b beinhalten, so daß zwei Funktionen, d. h. die Isolations- und die Lichtabschirmungsfunktion zur Verfügung gestellt werden. Wenn ein SiO&sub2;-Film als Isolationsfilm verwendet wird, erlaubt er es einer Lichtkomponente mit einer Lichtemissionswellenlänge von 870 nm von GaAs durch ihn hindurchzutreten, er kann Lichtkopplung induzieren. Somit muß der lichtabschirmende Film 30b, der aus einem lichtabsorbierenden Material gebildet wird, z. B. amorphem Silizium, zwischen den isolierenden Filmen gebildet werden. Natürlich muß, wenn ein Material verwendet wird, das sowohl die Isolations- als auch die Lichtabschirmungsfunktion hat, verwendet wird, nur eine Schicht gebildet werden. Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet, und ein Widerstand 63 wird hierauf gebildet und wird photogeätzt. Ein Isolationsfilm 31 als isolierende Zwischenschicht wird auf der resultierenden Struktur gebildet, und Durchgangslöcher C&sub2; werden durch Photoätzen gebildet. In diesem Fall können die Durchgangslöcher auf den Widerstand 63 nur durch den Isolationsfilm 31 gebildet werden. Die Durchgangslöcher auf der oberen Elektrode 20 müssen jedoch sorgfältig gebildet werden, da die Isolationsfilme 31, 30c, 30b und 30a gleichzeitig entfernt werden müssen. Eine metallische Leiterschicht für die Übertragungstaktleitungen wird dann durch Abscheidung oder Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; und eine Leitung der Leistungsquelle VGK werden durch Photoätzen gebildet. Schließlich wird die Endfläche einer Laserstrahlausgangsseite durch Spaltung oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu haben, wodurch die Struktur dieser Ausführungsform vervollständigt wird.
  • Die Anordnung mit lichtemittierenden Elementen in den Ausführungsformen B-1 bis B-4 haben eine Selbstabtastungsfunktion wie in den Ausführungsformen A, die nicht durch eine konventionelle Anordnung lichtemittierender Elemente erzielt werden kann, und die die Effekte des effizienten Zusammenbaus, der Kompaktheit, eine Verringerung in dem Abstand und dergleichen zur Verfügung stellt.
  • In den Ausführungsformen B-1 bis B-4 wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse drei Phasen haben, d. h. &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3;. Die Anzahl von Phasen kann auf vier oder fünf erhöht werden, um eine stabilere Übertragungsfunktion zu erreichen.
  • In den obigen Ausführungsformen sind die lichtemittierenden Elemente in einer Reihe angeordnet. Die Elemente müssen jedoch nicht in einer Reihe angeordnet werden, sondern können in einer Zick-Zack-Art abhängig von den Anwendungen angeordnet werden. Die Elemente können in zwei Reihen von der Mittellinie entfernt angeordnet werden.
  • Das lichtemittierende Element muß nicht ein lichtemittierender Thyristor sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht besonders beschränkt auf irgendein Element, solange die Einschaltspannung eines lichtemittierenden Elementes durch ein externes Potential verändert wird. Das lichtemittierende Element kann ein Laserthyristor sein, wie oben beschrieben wurde.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die lichtemittierenden Elemente durch einzelne Teile gebildet werden oder können durch irgendeine Einrichtung integriert werden.
  • Die Struktur des lichtemittierenden Thyristors ist nicht besonders begrenzt. Beispielsweise kann eine komplexere Struktur und eine Mehrschichtstruktur adaptiert werden und eine willkürliche Struktur, die aus sechs oder mehr Schichten gebildet wird, kann adaptiert werden, wie in den Ausführungsformen A beschrieben wurde.
  • In den Serien der Ausführungsformen A und B der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitersubstrat als ein Substrat verwendet und dessen Potential ist auf 0 V (Massepotential) eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Andere Materialien können für das Substrat verwendet werden. Beispielsweise ist eine n-Typ GaAs-Schicht entsprechend des n-Typ GaAs-Substrates 1 dieser Ausführungsform auf einem Cr-dotierten halbisolierenden GaAs-Substrat ausgebildet, und die Struktur, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, kann hierauf ausgebildet sein. Alternativ dazu wird ein Halbleiterfilm auf einem isolierenden Substrat aus beispielsweise Glas, Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet, und die Struktur dieser Ausführungsform kann unter Verwendung dieses Halbleiters ausgebildet werden.
  • Die Struktur des Lasers ist nicht auf die in den obigen Ausführungsformen beschriebene begrenzt. Beispielsweise kann ein TJS-Typ, ein BH-Typ, ein CSP-Typ, ein VSIS-Typ und der gleichen eingesetzt werden (S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2. Auflage, Seiten 724-730). Als Material wurde hauptsächlich AlGaAs beschrieben. Es können jedoch andere Materialien verwendet werden (z. B. AlGaInP, InGaAsP, ZnSe, GaP und dergleichen).
  • In den Ausführungsformen A und B hat ein EIN-geschaltetes lichtemittierendes Element einen Haupteinfluß auf benachbarte lichtemittierende Elemente und die benachbarten lichtemittierenden Elemente werden lichtemittierende Elemente, die als nächstes angesteuert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann ein EIN- Element jedes andere Element beeinflussen, so daß ein EIN-Zustand zu jedem anderen Element übertragen werden kann.
  • Die oben beschriebenen vielfältigen Modifikationen können an die folgenden zahlreichen Ausführungsformen angewendet werden.
    • Ausführungsform C
  • Eine Ausführungsform C, die im folgenden beschrieben wird, betrifft ein Antriebsverfahren der Arrays lichtemittierender Elemente, die von den Ausführungsformen A und B, wie oben beschrieben wurde, erzeugt werden, und die ebenso nicht Teil der Erfindung bilden.
    • (Ausführungsform C-1) Betriebsverfahren eines Arrays lichtemittierender Elemente
  • Fig. 16 ist eine Ansicht für die Erläuterung einer Ausführungsform C-1. Fig. 16 zeigt ein Ersatzschaltbild, das ein Antriebsprinzip und Pulswellenformen, die an die Anschlüsse angelegt werden, darstellt.
  • In dieser Ausführungsform sind die Stromquellen I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; parallel zu Übertragungstaktpulsen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; angeordnet, und eine Strommenge IT wird durch ein Lichtemissionssignal &Phi;I gesteuert.
  • Eine Funktion wird im folgenden beschrieben. Ein lichtemittierendes Element T(0) wird in Antwort auf einen Startpuls &Phi;S eingeschaltet. Wenn die Übertragungspulse &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; sequentiell angelegt werden, wird ein EIN-Zustand übertragen. Dieser Mechanismus wurde bereits in den Ausführungsformen A und B beschrieben.
  • Angenommen, daß ein lichtemittierendes Element T(3) veranlaßt wird, Licht mit einer höheren Intensität zu emittieren, dann wird das Lichtemissionssignal &Phi;I, synchron auf einen hohen Pegel eingestellt, wenn ein Lichtemissionspunkt die Position des Elementes T(3) erreicht hat. Synchron mit dem Signal &Phi;I fließen Ströme von den Stromquellen I&sub1;, I&sub2; und I&sub3;. Die Anode des EIN-Elementes T(3) kann Strom von den Stromquellen abziehen. Da andere lichtemittierende Elemente in einem AUS-Zustand sind, können sie die Ströme nicht abziehen, und die Ströme, die in diese Elemente fließen, fließen nach außen zu einem Treiber, der die Übertragungstaktpulse erzeugt. Daher wird der Anodenstrom des lichtemittierenden EIN-Elementes erhöht, und die Lichtemissionsintensität wird ebenso erhöht.
  • Fig. 16 zeigt ebenso eine Wellenform der Lichtemissionsintensität L. Wie aus dieser Wellenform offensichtlich wird, wird die Lichtemissionsintensität des lichtemittierenden Elementes T(3) im Vergleich zu anderen Lichtemissionsintensitäten, die erhalten werden, wenn keine Ströme von den Stromquellen fließen, erhöht. Wenn dieses Antriebsverfahren verwendet wird, kann die Lichtemissionsintensität bei einer willkürlichen Position erhöht werden, und eine optische Standortschreibfunktion kann durchgeführt werden.
  • Wenn Laserthyristoren als lichtemittierende Elemente dieser Ausführungsform verwendet werden, wird, wenn der Anodenstrom von dem Übertragungstakt eingestellt wird, so daß er ein Schwellwertstrom der Laseroszillation ist, kein Laserstrahl in einem normalen Übertragungszustand emittiert, und ein Laserstrahl kann nur dann emittiert werden, wenn ein Lichtemissionssignal eingegeben wird.
    • Anwendungen
  • Anwendungen, die im folgenden beschrieben werden, betreffen eine Anwendung der Anordnungen lichtemittierender Elemente in den Ausführungsformen A und B und das Antriebsverfahren, das in der Ausführungsform C beschrieben wurde.
    • (Anwendung 1) Anwendung auf Bildsensoren des Kontakttyps
  • Fig. 17 zeigt das Prinzip eines Bildsensors vom Kontakttyp als eine erste Anwendung der vorliegenden Erfindung. In dieser Anwendung kann eine Funktion des Verschiebens eines Lichtemissionspunktes durch die vorliegende Erfindung realisiert werden und wird auf die Positionsabtastung angewendet.
  • In Fig. 17 wird ein Photosensor aus amorphem Silizium auf einem Glassubstrat gebildet. In einem konventionellen Sensor wird der Photosensor in 100 um Pixel aufgeteilt, und diese Pixel werden abgetastet durch Lese-ICs, um die Ausgänge zu extrahieren. Die Illumination wird gleichförmig durch LEDs durchgeführt. In einem hier beschriebenen Verfahren wird der amorphe Siliziumphotosensor nicht in Pixel aufgeteilt, die Illumination wird jedoch abgetastet.
  • In Fig. 17 wird eine Elektrode A2, die als Lichtabschirmschicht fungiert, eine amorphe Siliziumschicht A3, eine transparente Elektrode A4 und eine Elektrode A5 auf einem Glassubstrat A1 gebildet. Diese Struktur benützt das Phänomen, daß die Widerstände der Elektroden A2 und A5 mit Einfall von Licht verringert werden, da die elektrische Leitfähigkeit der amorphen Siliziumschicht A3 durch Licht erhöht wird. Eine transparente Schutzschicht A6 wird auf dieser Struktur ausgebildet, und ein Dokument A7 wird mit der Schicht A6 in Kontakt gebracht. Eine Anordnung lichtemittierender Elemente A10 dieser Ausführungsform ist in Bezug auf das Glassubstrat A1 an einer Seite gegenüberliegend zu dem Dokument A7 angeordnet. Ein Abtaststrahl A11 von der Anordnung A10 tritt durch eine Anordnung von Stablinsen A9, tritt dann durch ein Fenster A8, das an dem zentralen Abschnitt des Photosensors gebildet ist, für das Einfügen eines Strahles, und wird dann auf das Dokument A7 fokussiert.
  • Die Anordnung lichtemittierender Elemente A10 hat die Funktion des sequentiellen Verschiebens eines Lichtemissionspunktes gemäß der vorliegenden Erfindung. Somit wird ein Brennpunkt auf dem Dokument sequentiell entsprechend verschoben. Wenn sich der Farbton verändert aufgrund der Anwesenheit eines Zeichens auf dem Dokument A7, verändern sich die Reflexionsstrahlen A12 von dem Dokument entsprechend. Veränderungen in der Strahlintensität werden von dem Photosensor der amorphen Siliziumschicht A3 gelesen.
  • Wenn die Anordnung lichtemittierender Elemente Laserthyristoren aufweisen, kann eine Anordnung lichtemittierender Elemente mit einer großen Lichtmenge erhalten werden aufgrund ihrer hohen Quantisierungseffizienz, wodurch Leistungsverbrauch eingespart wird und das Hochgeschwindigkeitslesen erlaubt wird.
  • In dieser Art und Weise kann das Array lichtemittierender Elemente entsprechend der vorliegenden Erfindung auf das Lesen von Zeichen oder eines Bildes eines Dokumentes oder dergleichen angewendet werden, und ein weiter Anwendungsbereich für ein Fax-System, einen Strichcodeleser, einen Kopierer und dergleichen kann erwartet werden.
    • (Anwendung 2) Anwendung bei optischen Druckern und Anzeigen
  • Als eine zweite Anwendung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden eine Anwendung bei einem optischen Drucker beschrieben. Konventionell ist eine Anwendung bei einem optischen Drucker unter Verwendung eines Moduls, in dem ein Antriebs-IC mit jedem Pixel eine LED-Anordnung verbunden ist, bekannt. Fig. 18 zeigt das Prinzip eines optischen Druckers. Eine Schicht eines Materials, z. B. amorphes Silizium, mit einer optischen Leitfähigkeit (photosensitiver Körper) wird auf der Oberfläche einer photosensitiven zylindrischen Walze B1 ausgebildet. Die Walze B1 wird in Richtung des Pfeiles a mit einer Druckgeschwindigkeit gedreht. Die Oberfläche des photosensitiven Körpers wird gleichförmig durch einen Lader B7 geladen. Ein optischer Druckkopf mit einer Anordnung lichtemittierender Elemente B8 strahlt ein optisches Punktbild, das zu drucken ist, auf den photosensitiven Körper, um eine Ladung eines Abschnittes, der mit einem Lichtstrahl angestrahlt wird, zu neutralisieren. Der Toner wird in Übereinstimmung mit dem geladenen Zustand auf dem photosensitiven Körper durch eine Entwicklungseinheit B10 angezogen. Das Tonerbild wird auf ein Papierblatt B9 übertragen, das von einer Kassette B11 über eine Übertragungseinheit B2 zugeführt wird. Das Tonerbild auf dem Papierblatt B9 wird geheizt von einer Fixiereinheit B3 und wird hierauf fixiert. Das Blatt B9 wird dann zu einem Stapler B4 übertragen. Die Ladung auf der Walze, die die Übertragung komplettiert, wird über die gesamte Oberfläche durch eine Entladungslampe B5 neutralisiert, und der restliche Toner wird von einem Reiniger B6 entfernt.
  • Die Anordnung lichtemittierender Elemente entsprechend der vorliegenden Erfindung wird durch das Antriebsverfahren, das in der Ausführungsform C-1 beschrieben wurde, angetrieben und wird angewendet auf den optischen Druckkopf mit einer Anordnung lichtemittierender Elemente B8. Fig. 19 zeigt die Struktur des optischen Druckkopfes B8. Der Kopf B8 wird gebildet von einer Anordnung lichtemittierender Elemente B12 und einer Stablinsenanordnung B13, so daß ein Brennpunkt der Linsen auf der photoempfindlichen Walze B1 gebildet wird. Wenn das Antriebsverfahren, das in der Ausführungsform C-1 beschrieben wurde, verwendet wird, kann eine Lichtemissionsintensität bei einer Position erhöht werden, bei der eine optische Schreiboperation durchzuführen ist, während die Übertragung eines EIN-Zustandes in der Anordnung lichtemittierender Elemente der vorliegenden Erfindung übertragen wird. Daher können Bilddaten auf der photoempfindlichen Walze geschrieben werden.
  • Wenn die Anordnung lichtemittierender Elemente Laserthyristoren aufweist, kann eine Anordnung lichtemittierender Elemente mit einer großen Lichtmenge erzielt werden aufgrund ihrer hohen Quantisierungseffizienz, wodurch Energieverbrauch eingespart wird, oder der Hochgeschwindigkeitsschreibzugriff, d. h. das Drucken, erlaubt wird.
  • Somit kann die vorliegende Erfindung auf den optischen Drucker angewendet werden.
  • Die Anordnung lichtemittierender Elemente für den optischen Drucker hat eine lineare Anordnung. Wenn die Arrays zweidimensional angeordnet werden, kann eine Anzeige präpariert werden. Diese Struktur ist in Fig. 20 gezeigt. Wenn N lichtemittierende Elementarrays B14 angeordnet werden, kann ein Signal von &Phi;I (1) bis &Phi;I (N) geschrieben werden. Wenn eine integrierte lichtemittierende Elementanordnung verwendet wird, kann ein Anzeigeelement hoher Dichte produziert werden. Wenn unabhängig lichtemittierende Elemente kombiniert werden, kann eine Anzeige mit großer Fläche produziert werden.
    • Ausführungsformen D
  • Die Ausführungsformen D, die hier beschrieben werden, können eine Struktur der lichtemittierenden Elementanordnung in den Ausführungsformen B, die oben beschrieben wurden, vereinfachen, und bilden nicht Teil der Erfindung.
    • (Ausführungsform D-1)
  • Fig. 25 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip einer Ausführungsform D-1 zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor als lichtemittierendes Element verwendet, dessen lichtemittierende Schwellwertspannung und Strom extern gesteuert werden kann. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) sind in einer Reihe ausgerichtet. Jeder lichtemittierende Thyristor wird als eine Kombination des Transistors Tr1 und Tr2 dargestellt. Der Transistor Tr1 ist ein pnp-Transistor, und der Transistor Tr2 ist ein npn-Transistor. Jeder Verbindungswiderstand RL zwischen benachbarten lichtemittierenden Thyristoren ist zwischen den Basisanschlüssen der benachbarten npn-Transistoren Tr2 verbunden. Jede der drei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; ist wiederholt sequentiell mit den Anodenelektroden von jedem dritten lichtemittierenden Thyristor verbunden. Ein Widerstand Re für das Regeln eines Stromes der Taktleitung wird an jeder Taktleitung zur Verfügung gestellt.
  • Der Betrieb wird im folgenden beschrieben. Angenommen, daß ein Übertragungstakt &Phi;&sub3; auf einen H-Pegel geht und ein lichtemittierender Thyristor T(0) eingeschaltet wird. In diesem Fall wird die Basis des npn-Transistors Tr2(0) auf ein Potential eingestellt, das in der Lage ist, einen EIN-Strom des lichtemittierenden Thyristors T(0) fließen zu lassen. Dieses Potential wird zu den Basis-Anschlüssen der npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) der benachbarten lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(1) durch die entsprechenden Verbindungswiderstände RL übermittelt, und ihre Basisströme fließen. Solange wie die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; auf das Niedrigniveau eingestellt sind, werden die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(1) ausgeschaltet gelassen. Wenn der Widerstand des Verbindungswiderstandes RL niedrig ist, haben die npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) Leistungen, die in der Lage sind, denselben Strom fließen zu lassen, wie der EIN-Strom des lichtemittierenden Thyristors T(0). Wenn der Widerstand des Verbindungswiderstandes RL jedoch hoch ist, werden die Basisströme der npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) durch die Verbindungswiderstände RL reguliert, und die Stromantriebsleistungen der npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) werden erniedrigt. Die Basisströme der npn- Transistoren Tr2(-2) und Tr2(2), die weiter entfernt sind als die npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) werden weiter erniedrigt, und ihre Stromantriebsleistung wird stärker erniedrigt.
  • Wie gut bekannt ist, wird, wenn die Basisstrommenge des npn-Transistors Tr2, d. h. die Stromantriebsleistung erhöht wird, die EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors erniedrigt. Fig. 26 stellt diesen Zustand dar. Die Anodenspannung (Emitterspannung des pnp- Transistors Tr1) ist entlang der Abszisse aufgetragen, und der Anodenstrom ist entlang der Ordinaten aufgetragen. In Fig. 26 ist die EIN-Spannung VS frei von einem externen Einfluß. Eine EIN-Spannung VS(1) stellt eine EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(1) dar, und eine EIN-Spannung VS(-2) stellt eine EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(-2) dar. Eine Minimumspannung, die notwendig ist für die Beibehaltung eines EIN-Zustandes, wird eine Haltespannung Vh genannt. Die EIN-Spannungen der lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(1), die dem lichtemittierenden EIN-Thyristor T(0) am nächsten sind, werden aus den oben erwähnten Gründen erniedrigt und erreichen die EIN-Spannung VS(1). Die EIN-Spannungen der nächsten lichtemittierenden Thyristoren T(-2) und T(2) werden die EIN-Spannung VS(2), da der Einfluß des Basisstromes klein ist.
  • In Fig. 25 wird ein Taktpuls &Phi;&sub1; neben dem Taktpuls &Phi;&sub3; an die lichtemittierenden Thyristoren T(1) und T(-2) angelegt. Da ihre EIN-Spannungen die EIN-Spannungen VS(1) bzw. VS(-2) aus den oben erwähnten Gründen werden, kann, wenn die Hochpegelspannung des Taktpulses derart eingestellt wird, daß sie ein Wert zwischen den EIN-Spannungen VS(1) und VS(-2) ist, nur der lichtemittierende Thyristor T(1) eingeschaltet werden. Wenn die Taktpulse &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; derart eingestellt werden, so daß ihre Hochpegelintervalle sich überlappen, wird das lichtemittierende EIN-Element sequentiell übertragen. Somit kann eine lichtemittierende Elementanordnung realisiert werden, die in der Lage ist, sich selbst abzutasten.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird entsprechend der vorliegenden Erfindung nur ein Widerstand, der benachbarte lichtemittierende Elemente verbindet, benötigt, und die lichtemittierende Elementeanordnung kann durch einen einfachen Herstellungsprozeß gebildet werden.
  • In dieser Ausführungsform werden Drei-Phasen-Übertragungstaktpulse verwendet. Das lichtemittierende Elementarray dieser Ausführungsform kann von Taktpulsen mit vier oder mehr Phasen betrieben werden.
    • (Ausführungsform D-2)
  • In der Ausführungsform D-1 wurde der Ersatzschaltkreis beschrieben. In einer Ausführungsform D-2 wird die IC-Struktur der Anordnung in der Ausführungsform D-1 beschrieben. Der Kern dieser Ausführungsform liegt in einer Struktur, in der ein Verbindungswiderstand für das Durchführen einer elektrischen Verbindung durch die Verwendung eines Abschnittes eines lichtemittierenden Elementes gebildet wird, so daß ein Widerstandselement ebenso durch denselben Prozeß wie der lichtemittierende Thyristor gebildet werden kann.
  • Fig. 27 ist eine Schnittansicht der Struktur dieser Ausführungsform. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24 eine p-Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolationsnuten 50 für die Trennung der obigen Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente T(-2) bis T(2) werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet.
  • Das n-Typ GaAs-Substrat 1 dient als die Kathode von jedem Thyristor. Jede der Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; ist mit jeder zweiten p-Typ Halbleiterschicht 21, die als die Anoden der lichtemittierenden Elemente dienen, verbunden. Das charakteristische Merkmal dieser Struktur ist, daß die p-Typ Halbleiterschicht 23, die die Thyristoren bildet, durch die Elemente verbunden ist. Der interne Widerstand der p-Typ Halbleiterschicht 23 fungiert als der Verbindungswiderstand RL in der Ausführungsform D-1, die in Fig. 25 gezeigt ist.
  • Fig. 28 ist eine ebene Ansicht, die die Struktur dieser Ausführungsform zeigt. In den lichtemittierenden Elementen T(-2) bis T(2), wenn sie von oben in Fig. 27 betrachtet werden, entsprechen innere Rechtecke den p-Typ Halbleiterschichten 21, und ein Abschnitt um diese herum entspricht der p-Typ Halbleiterschicht 23. In dieser Struktur werden Kerben 55 in der p-Typ Halbleiterschicht 23 gebildet. Die Kerben 55 werden verwendet für die Veränderung des Wertes des Verbindungswiderstandes RL, der in der Ausführungsform D-1 beschrieben wurde. Wenn eine große Kerbe 55 gebildet wird, wird der Widerstand des Verbindungswiderstandes RL erhöht. Daher kann in dieser Ausführungsform der Verbindungswiderstand RL nach Wunsch verändert und optimiert werden, wodurch eine stabilere Übertragungsoperation erreicht wird.
  • Die Struktur dieser Ausführungsform ist dieselbe, wie die des Ersatzschaltbildes in der Ausführungsform D-1 (Fig. 25) und führt dieselbe Operation durch. Daher werden, wenn die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt sind, daß sie sich sequentiell leicht überlappen, die EIN-Zustände der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt kann sequentiell verschoben werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist entsprechend dieser Ausführungsform keine Gateelektrode erforderlich, und ein Widerstand für das Verbinden benachbarter lichtemittierender Elemente muß nur ausgebildet werden. Zusätzlich kann der Verbindungswiderstand RL durch eine Halbleiterschicht, die die lichtemittierenden Elemente bildet, ausgebildet werden. Wie aus der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, kann die Struktur dieser Ausführungsform durch einen einfachen Herstellungsprozeß gebildet werden. In diesen Ausführungsformen wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse drei Phasen haben, d. h. &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3;. Die Anzahl der Phasen kann erhöht werden auf vier oder fünf, um eine stabilere Übertragungsoperation zu erzielen.
    • (Ausführungsform D-3)
  • Die Fig. 29 und 30 zeigen eine Ausführungsform D-3. Diese Ausführungsform stellt eine praktische Struktur der Ausführungsform D-2 dar. Fig. 29 ist eine ebene Ansicht, und Fig. 30 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 29.
  • Die ebene Ansicht von Fig. 29 wird nun beschrieben. Die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; sind mit darunter liegenden Anodenelektroden 40 über Durchgangslöcher C&sub2; verbunden. Jede Anodenelektrode 40 ist mit einer p-Typ GaAs-Schicht 21a als eine p-Typ Halbleiterschicht von jedem lichtemittierenden Element verbunden. In den lichtemittierenden Elementen T(-2) bis T(2) ist eine p-Typ GaAs-Schicht 23a als eine p-Typ Halbleiterschicht um die rechteckigen p-Typ GaAs-Schichten 21a dargestellt. Kerben 55, die in der Ausführungsform D-2 beschrieben wurden, sind in der Schicht 23a ausgebildet, um den Widerstand eines Verbindungswiderstandes RL zu optimieren.
  • Die Schnittansicht von Fig. 30 wird nun beschrieben. Die lichtemittierenden Elemente werden gebildet wie folgt. Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaÄs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolationsnuten 50 für das Isolieren bzw. Trennen der resultierenden Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet. Die Nuten 55 sind Kerben für das Verändern des Wertes des Verbindungswiderstandes RL. Obwohl in dieser Schnittansicht nicht gezeigt, ist der Verbindungswiderstand RL eine p-Typ Halbleiterschicht und setzt die p-Typ GaAs-Schicht 23a in dieser Ausführungsform ein. Eine Isolationsschicht 30 stellt die elektrische Isolierung zwischen den Anodenelektroden 40 und den halbleitenden Schichten zur Verfügung. Als Material der isolierenden Schicht 30 wird angesichts der optischen Isolierung zwischen den lichtemittierenden Elementen vorzugsweise ein Material verwendet, das es Licht von den lichtemittierenden Elementen dieser Ausführungsform nicht erlaubt, hindurchzutreten. Die isolierende Schicht kann eine mehrfach geschichtete Struktur aufweisen, so daß sie eine Isolationsfunktion und eine optische Isolationsfunktion hat. Wenn die optische Isolationsfunktion zur Verfügung gestellt wird, muß zusätzlich ein Fenster ausgebildet werden, so daß Licht nach außen abgegeben werden kann. Ein Isolationsfilm 31 als eine Isolationszwischenschicht führt die isolierende Isolation zwischen den Anodenelektroden 40 und den Taktleitungen durch.
  • Der Herstellungsprozeß der Ausführungsform. D-3 wird unten beschrieben. Die n-Typ GaAs-Schicht 24b, die n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, die p-Typ GaAs-Schicht 23a, die n-Typ GaAs-Schicht 22a, die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und die p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf dem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Trenn- bzw. Isolationsnuten 50 werden gebildet, um die lichtemittierenden Elemente zu isolieren bzw. zu trennen. Die Kerben 55 werden dann gebildet, um den Verbindungswiderstand RL zu bilden. Der Isolationsfilm 30 wird gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin gebildet. Die Elektroden 40 werden auf der resultierenden Struktur gebildet. Der Isolationsfilm 31 wird gebildet, und Durchgangslöcher C&sub2; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Taktleitungselektroden &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur dieser Ausführungsform D-3 vervollständigt.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß dieser Ausführungsform keine Gateelektrode erforderlich, es muß nur ein Widerstand für das Verbinden der lichtemittierenden Elemente gebildet werden, und der Verbindungswiderstand RL kann durch eine Halbleiterschicht gebildet werden, die die lichtemittierenden Elemente bildet. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, kann die Struktur dieser Ausführungsform durch einen einfachen Herstellungsprozeß gebildet werden.
  • Die Ordnung dieses Prozesses muß nicht immer diejenige sein, die oben beschrieben wurde. Beispielsweise kann die Formationsordnung der Isolations- bzw. Trennuten 50 und der Kerben 55 umgekehrt werden. Ein transparenter Isolationsfilm kann auf der in Fig. 30 gezeigten Struktur ausgebildet werden, um die Zuverlässigkeit zu verbessern. Wenn es nicht von Vorteil ist, daß die Dicke des isolierenden Filmes zu groß ist, um Transmissionen von Licht zu verschlechtern und um die Menge des nach außen ausgegebenen Lichtes zu verringern, kann ein Teil oder der gesamte obere Isolationsfilm des lichtemittierenden Elementes beispielsweise durch Photoätzen entfernt werden. In dieser Ausführungsform werden GaAs und AlGaAs- Schichten als Halbleiterschichten verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese begrenzt, und andere Halbleiter können verwendet werden.
    • (Ausführungsform D-4) Anwendung auf Laser
  • In den Ausführungsformen D-1 bis D-3, die oben beschrieben wurden, wurden lichtemittierende Thyristoren als lichtemittierende Elemente beschrieben. In der folgenden Ausführungsform wird der Fall der Verwendung von Laserthyristoren beschrieben.
  • Die Fig. 31 und 32 zeigen eine Ausführungsform D-4. In der Ausführungsform D-4 wird die vorliegende Erfindung auf einen Laser angewendet. Fig. 31 ist eine ebene Ansicht der Ausführungsform D-4, und Fig. 32 ist eine Schnittansicht hierzu.
  • Ein Herstellungsverfahren wird im folgenden kurz beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs- Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt. Die obere Elektrodenschicht 20 ist in eine rechteckige Form gemustert mit derselben Breite, wie die der i-Typ GaAs-Schicht 123 in Fig. 32. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als eine Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zu der i-Typ GaAs-Schicht 123 geätzt. In diesem Fall werden die Elementnuten 50 gebildet. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiter geätzt in ein Streifenmuster (Strominjektionsabschnitt eines Laserthyristors) mit einer Breite von 10 um oder darunter. Unter Verwendung des neuen Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht völlig entfernt, sondern verbleibt teilweise. Die Kerben 55 werden durch Photoätzen gebildet. Danach wird ein Isolationsfilm 30 gebildet.
  • Der Isolationsfilm hat vorzugsweise zwei Funktionen, d. h. eine Isolations- und eine Lichtabschirmfunktion, und kann aus einer Mehrzahl von Typen von Filmen gebildet werden. Wenn ein SiO&sub2;-Film als Isolationsfilm verwendet wird, erlaubt dieser es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge von 870 nm von GaAs durchzutreten, er kann Lichtkopplung induzieren. Somit muß ein lichtabschirmender Film aus Lichtabsorptionsmaterial, wie z. B. amorphem Silicium, zwischen den SiO&sub2;-Filmen gebildet werden.
  • Die Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Anschlußschicht für die Übertragungstaktleitungen wird durch Abscheiden oder Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; werden dann durch Photoätzen gebildet. Schließlich wird die Endfläche einer Laserstrahlausgangsseite durch Spalten oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu erzielen, wodurch die Struktur dieser Ausführungform komplettiert wird.
  • In der Struktur dieser Ausführungsform kann, wenn p- und n-Leitfähigkeitstypen umgekehrt werden, die Struktur dieser Ausführungsform wie oben beschrieben funktionieren, wenn eine Vorspannbedingung und dergleichen invertiert werden. Solch eine Modifikation ist ebenso in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
    • Ausführungsform E
  • Die Ausführungsformen E, die unten beschrieben werden, stellen ein anderes Beispiel der Vereinfachung der Struktur der lichtemittierenden Elementanordnungen in den vorher beschriebenen illustrativen Ausführungsformen B dar.
    • (Ausführungsform E-1)
  • Fig. 33 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform E-3. In dieser Ausführungsform wird ein typischer lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor als lichtemittierendes Element verwendet, dessen lichtemittierende Schwellwert-Spannung und Strom von außen gesteuert werden kann.
  • Die lichtemittierenden Thyristoren T(-1), T'(-1), T(0), T'(0), T(1) und T'(1) sind in einer Reihe angeordnet. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T'(-1), T(0) und T'(0) bzw. T(1) und T'(1) bilden Blöcke. Jeder Block ist eine Gruppe von lichtemittierenden Elementen, an die ein identischer Taktleitungspuls angelegt wird. In dieser Ausführungsform wird jeder Block von zwei Elementen gebildet. Jeder der lichtemittierenden Thyristoren T(-1), T(0) und T(1) wird durch eine Kombination der Transistoren Tr1 und Tr2 dargestellt, und jeder der lichtemittierenden Thyristoren T'(-1), T'(0), und T'(1) wird durch eine Kombination der Transistoren Tr3 und Tr4 dargestellt. Die Transistoren Tr1 und Tr3 sind pnp-Transistoren, und die Transistoren Tr2 und Tr4 sind npn- Transistoren. Die Transistoren Tr1 und Tr3 sind mit den Taktleitungen verbunden, und die Transistoren Tr2 und Tr4 sind mit einer Vorspannung und einem Erdpotential verbunden.
  • Als Verbindung zwischen den lichtemittierenden Thyristoren sind die Basiselektroden (die im folgenden als erste Gateanschlüsse bezeichnet werden) der Transistoren Tr1 und Tr3 miteinander innerhalb jedes Blockes verbunden, und die Basiselektroden (im folgenden als zweite Gateanschlüsse bezeichnet) der Transistoren Tr2 und Tr4 sind zwischen unterschiedlichen Blöcken miteinander verbunden. Jeder der drei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; ist nacheinander mit den Emitterelektroden der Transistoren Tr1 und Tr3 von jedem dritten Block verbunden. Jede Taktleitung hat einen strombegrenzenden Widerstand Re.
  • Eine Funktion wird im folgenden beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt &Phi;&sub1; auf den hohen Pegel geht und die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T'(-1) angeschaltet werden. In diesem Fall werden die Basispotentiale der Transistoren Tr2(-1) und Tr4(-1) auf ein hohes Potential (etwa 1 V) eingestellt, das in der Lage ist, einen Strom fließen zu lassen. Da die Basis des Transistors Tr4(-1) mit der Basis des Transistors Tr2(0) verbunden ist, tendiert der lichtemittierende Thyristor T(0) dazu, angeschaltet zu werden. Der Einfluß eines EIN-Zustandes ist nur auf den lichtemittierenden Thyristor T(0) gegeben und ist nicht auf den lichtemittierenden Thyristor T'(0) gegeben. In gleicher Weise tendiert in einem Block (-2) nur der lichtemittierende Thyristor T'(-2) dazu, eingeschaltet zu werden. Er beeinflußt nicht den lichtemittierenden Thyristor T'(-2). Der EIN-Block beeinflußt nicht die zweitnächsten Blöcke, z. B. die Blöcke (-3) und (1).
  • In diesem Zustand, wenn der nächste Übertragungstakt &Phi;&sub2; auf eine geeignete Hochpegelspannung eingestellt ist, wird der lichtemittierende Thyristor T(0) unmittelbar eingeschaltet.
  • Die Basisanschlüsse der Transistoren Tr3(0) und Tr3(0) werden auf ein Potential von im wesentlichen Null eingestellt, da der lichtemittierende Thyristor T(0) eingeschaltet wird. Somit fließt ein Strom durch den Transistor Tr3(0). Aus diesem Grund wird ebenso der lichtemittierende Thyristor T'(0) sukzessiv eingeschaltet. Auf der anderen Seite wird ein anderer Block (z. B. (-3)), an den der Übertragungstakt &Phi;&sub2; angelegt wird, nicht von dem Block (-1) beeinflußt und wird somit nicht eingeschaltet. Der Bereich einer Hochpegelspannung, die in der Lage ist, die Übertragungsoperation durchzuführen, ist beachtlich breit. Die Übertragungsoperation kann an der Niederspannungsseite innerhalb des Bereiches von 1,5 bis 2 V und an der Hochspannungsseite innerhalb des Bereiches bis zu einer Spannung, die durch eine Durchbruchsspannung des lichtemittierenden Thyristors definiert wird, durchgeführt werden. Wenn der Übertragungsblock &Phi;&sub1; auf den niedrigen Pegel geht, wird der Block (-1) abgeschaltet, und der EIN-Zustand wird von dem Block (-1) zu dem Block (0) verschoben.
  • Wenn die Taktspulse &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt werden, daß ihre Hochpegelspannungen sich gegenseitig überlappen, werden die lichtemittierenden EIN-Elemente sequentiell übertragen. Somit kann eine lichtemittierende Elementanordnung realisiert werden, die in der Lage ist, die Selbstabtastung durchzuführen.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Selbstabtastfunktion realisiert werden ohne Verwendung eines Widerstandes für das Verbinden der lichtemittierenden Elemente, und eine Hochpegelspannung des Übertragungstaktpulses, die für die Übertragung geeignet ist, kann einen beachtlichen Spielraum haben, d. h. kann in einen Bereich von 1,5 bis 2 V für eine Niederspannungsseite sein und bis zu einer Durchbruchsspannung des lichtemittierenden Thyristors für die Hochspannungsseite reichen.
  • In dieser Ausführungsform wurde der Betrieb unter Verwendung der Drei-Phasen- Taktpulse beschrieben. Die Struktur dieser Ausführungsform kann jedoch arbeiten unter Verwendung von Takten aus vier oder mehr Phasen, wie selbstverständlich ist. In Fig. 33 sind die lichtemittierenden Elemente in einer Reihe angeordnet. Eine lineare Anordnung muß jedoch nicht eingesetzt werden. Beispielsweise können die lichtemittierenden Elemente in einem Zick- Zack-Muster angeordnet sein oder können zwei Linien von der Mitte entfernt angeordnet sein, abhängig von den Anwendungen. In dieser Ausführungsform wurde die Beschreibung durchgeführt unter Verwendung nur von lichtemittierenden Thyristoren. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt, solange eine Vorrichtung mit einer ähnlichen Funktion verwendet wird. Ein Laserthyristor kann als lichtemittierendes Element verwendet werden. Die lichtemittierenden Elemente können als einzelne Teile gebildet werden oder können durch irgendeine Einrichtung integriert werden, wie in der nächsten Ausführungsform beschrieben wird.
    • (Ausführungsform E-2)
  • Das Ersatzschaltbild wurde in der Ausführungsform E-1 beschrieben. In einer Ausführungsform E-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung in der Ausführungsform E-1 beschrieben.
  • Fig. 34 zeigt eine illustrativere Ansicht des Ersatzschaltdiagrammes von Fig. 33. Jeder lichtemittierende Thyristor wird grundlegend als eine Struktur ausgedrückt, wobei insgesamt vier p- und n-Typ Halbleiterschichten in einer vorbestimmten Ordnung gestapelt sind. In der pnpn- Struktur entspricht ein pnp-Abschnitt den Transistoren Tr1 und Tr3 in Fig. 33, und ein npn- Abschnitt entspricht den Transistoren Tr2 und Tr4. In Fig. 34 ist die Verbindungsbeziehung in Fig. 33 durch die pnpn-Struktur ersetzt.
  • Fig. 35 zeigt eine praktiable Struktur von Fig. 34. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24, eine p- Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden sequentiell auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die resultierende Struktur wird in einzelne lichtemittierende Elemente T(-1) bis T(1) mittels Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gemustert bzw. aufgeteilt, wodurch die in Fig. 35 gezeigte Struktur gebildet wird.
  • Das charakteristische Merkmal dieser Struktur ist, daß die lichtemittierenden Elemente T'(0) und T(0). und die lichtemittierenden Elemente T'(0) und T(1) gemeinsame untere pn- Abschnitte haben und die oberen pn-Abschnitte der lichtemittierenden Elemente T(-1) und T'(-1), die lichtemittierenden Elemente T(0) und T'(0) und die lichtemittierenden Elemente T(1) und T'(1) über ein Leitermaterial verbunden sind. Die lichtemittierenden Thyristoren haben Anodenelektroden 40 und Gatelektroden 41 (erste Gateanschlüsse) und sind durch eine Isolationsschicht 30 voneinander getrennt.
  • Von den lichtemittierenden Thyristoren T und T' werden die Thyristoren T in der Praxis als lichtemittierende Elemente verwendet, und die Thyristoren T' werden für die Verbindung benachbarter Elemente verwendet. Licht L&sub0; wird nach oben ausgegeben.
  • Die Struktur dieser Ausführungsform ist die gleiche wie das Ersatzschaltbild, das in der Ausführungsform E-1 gezeigt ist (Fig. 33) und führt die gleiche Operation durch. Wenn daher die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt sind, daß sie sich sequentiell leicht überlappen, wird der EIN-Zustand der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt kann sequentiell verschoben werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß dieser Ausführungsform kein Widerstand für das Verbinden der lichtemittierenden Elemente notwendig, und der Hochpegelspannungsübertragungsbereich des Übertragungstaktpulses kann einen beachtlichen Bereich haben, d. h. kann an der Niederspannungsseite einen Bereich von 1,5 bis 2 V haben und an der Hochspannungsseite bis zu einer Durchbruchsspannung des lichtemittierenden Thyristors reichen.
  • In der Struktur dieser Ausführungsform kann die Struktur dieser Ausführungsform, wenn p- und n-Leitfähigkeitstypen umgekehrt werden, wie oben beschrieben funktionieren, wenn eine Vorspannbedingung und dergleichen invertiert wird. Solch eine Modifikation ist ebenso in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
    • Ausführungsformen F
  • Die Ausführungsformen F, die unten beschrieben werden, können Antriebsschaltkreise der lichtemittierenden Elementanordnungen in der illustrativen Ausführungsform B, die früher beschrieben wurde, vereinfachen.
    • (Ausführungsform F-1)
  • In einer hier beschriebenen Ausführungsform F-1 wird eine Diode als Einrichtung für die elektrische Verbindung verwendet.
  • Fig. 36 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip der Ausführungsform F-1 zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein am meisten gebräuchlicher lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor als ein lichtemittierendes Element verwendet, dessen Lichtemissionsschwellwertspannung und - -strom extern gesteuert werden kann. Die Bezugszeichen T(-2) bis T(+2) bezeichnen lichtemittierende Thyristoren, die in einer Reihe angeordnet sind. Die Bezugszeichen G&submin;&sub2; bis G&sbplus;&sub2; bezeichnen Gateelektroden der lichtemittierenden Thyristoren T(-2), bis T(+2). Das Bezugszeichen RL bezeichnet einen Lastwiderstand von jeder Gateelektrode; D&submin;&sub2; bis D&sub2; bezeichnen Dioden für das Durchführen einer elektrischen Wechselwirkung und VGK bezeichnet eine Spannungsquellspannung. Jede der zwei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; ist sequentiell mit den Anodenelektroden von jedem anderen einzelnen lichtemittierenden Thyristor verbunden.
  • Eine Funktion wird im folgenden beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt &Phi;&sub2; auf den hohen Pegel geht und das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. Bei dieser Bedingung wird das Potential der Gateelektrode G&sub0; auf etwa 0 V reduziert aufgrund der Charakteristiken des Drei-Anschluß-Thyristors (auf etwa 1 V im Fall eines Siliziumthyristors). Wenn die Spannung VGL 5 V beträgt, werden die Gatespannungen der lichtemittierenden Thyristoren durch das Netzwerk der Dioden D&submin;&sub2; bis D&sub2; bestimmt. Die Gatespannung eines Elementes nahe dem lichtemittierenden Element T(0) ist am stärksten erniedrigt, und die Gatespannungen werden um so mehr erhöht, je weiter die Elemente von dem Element T(0) entfernt sind. Der Effekt der Erniedrigung einer Spannung tritt jedoch nur für die rechte Hälfte von dem Element T(0) auf, aufgrund der unidirektionalen und asymmetrischen Charakteristiken der Diode. Genauer gesagt ist die Gatespannung an dem Gate G&sub1; derart eingestellt, daß sie um ein Diffusionspotential Vdf der Diode höher ist als die des Gates G&sub0;, und die Gatespannung an dem Gate G&sub2; ist derart eingestellt, daß sie außerdem um das Diffusionspotential Vdf der Diode höher ist als die des Gates G&sub1;. Auf der anderen Seite fließt kein Strom durch das Gate G&submin;&sub1;, das der linken Hälfte entspricht, da die Diode D&submin;&sub1; umgekehrt vorgespannt ist und damit das gleiche Potential wie die Spannung VGK hat. Der nächste Übertragungstaktpuls &Phi;&sub1; wird an die nächsten Elemente T(1), T(- 1), T(3), T(-3) und dergleichen angelegt. Von diesen Elementen hat das Element T(1) die kleinste EIN-Spannung, d. h. etwa 2 Vdf. Ein Element mit der zweitniedrigsten EIN-Spannung ist T(3), und die Spannung beträgt etwa 4 Vdf. Die EIN-Spannungen der Elemente T(-1) und T(-3) betragen etwa VGK + Vdf. In dieser Art und Weise wird die Hochpegelspannung des Übertragungstaktpulses derart eingestellt, daß er innerhalb des Bereiches zwischen 2 Vdf bis 4 Vdf fällt, so daß nur das Element T(1) eingeschaltet werden kann und die Übertragungsfunktion durchgeführt werden kann.
  • In dem Ersatzschaltbild dieser Ausführungsform wird nur die Diode als ein Element für die Verbindung der Gateelektroden der lichtemittierenden Thyristoren verwendet. Es kann jedoch ein Widerstand in Reihe mit der Diode geschaltet sein. In diesem Fall ist die Potentialdifferenz zwischen den Gates G&sub0; und G&sub1; größer als das Diffusionspotential Vdf der Diode, und der Bereich der Hochpegeltaktspannung, die in der Lage ist, die Übertragungsfunktion durchzuführen, kann erweitert werden.
  • In dieser Ausführungsform wurde eine Funktion beschrieben, die Zwei-Phasen- Übertragungstaktpulse verwendet. Die Struktur dieser Ausführungsform kann selbstverständlich arbeiten, wenn Takte von drei oder mehr Phasen verwendet werden.
    • (Ausführungsform F-2)
  • In der Ausführungsform F-1 wurde das Ersatzschaltbild beschrieben. In der im folgenden beschriebenen Ausführungsform F-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung der Ausführungsform F-1 beschrieben. Der Kern dieser Ausführungsform liegt in der Struktur, in der eine Diode für das Durchführen der elektrischen Kopplung gebildet wird durch Verwenden eines Abschnittes eines lichtemittierenden Elementes, so daß eine Diode in demselben Prozeß gebildet werden kann, wie derjenige für die Herstellung des lichtemittierenden Thyristors.
  • Fig. 37 zeigt eine allgemeine Struktur der Ausführungsform F-2. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24, eine p-Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden sequentiell gebildet auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1. Isolations- bzw. Trennuten 50 für die Isolation der oben erwähnten Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet. Die Bezugszeichen T(-2) bis T(+2) bezeichnen diese einzelnen lichtemittierenden Elemente. Die Anodenelektroden 40 haben einen ohmschen Kontakt mit den entsprechenden p-Typ Halbleiterschichten 21, und die Gateelektroden 41 haben einen ohmschen Kontakt mit den entsprechenden n-Typ Halbleiterschichten 22. Isolierende Schichten 30 werden gebildet, um einen Kurzschluß zwischen den Elementen und den Verbindungen zu verhindern und diese dienen zur gleichen Zeit als Schutzfilme für das Verhindern des Verschlechterns der Charakteristiken.
  • Die isolierenden Schichten 30 werden vorzugsweise aus einem Material gebildet, das es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, sich gut hierdurch auszubreiten. Das n-Typ GaAs-Substrat 1 dient als Kathode für jeden Thyristor. Jeder der zwei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; ist sequentiell mit den Anodenelektroden 40 von jedem zweiten einzelnen lichtemittierenden Element verbunden. Ein Lastwiderstand RL ist mit jeder Gateelektrode verbunden. Wenn auf der anderen Seite eine Lichtkopplung zwischen den Elementen auftritt, kann die Übertragungsoperation dieser Ausführungsform durch die Lichtkopplung beeinflußt werden. Um dies zu verhindern, erstreckt sich jede Gateelektrode teilweise in die Isolationsnut zwischen den benachbarten lichtemittierenden Elementen, so daß eine Struktur eingesetzt wird, die Lichtkopplung verhindert.
  • Die Struktur dieser Ausführungsform ist dieselbe wie bei dem Ersatzschaltbild, das in der Ausführungsform F-1 (Fig. 36) gezeigt ist und führt die gleiche Operation durch. Daher wird, wenn die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; so eingestellt sind, daß sie sich abwechselnd leicht überlappen, der EIN-Zustand der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt wird sequentiell übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein mit zwei Phasen angetriebenes lichtemittierendes Elementarray vom Selbstabtastungstyp durch einen integrierten Schaltkreis realisiert werden.
  • In dieser Ausführungsform wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse zwei Phasen, d. h. &Phi;&sub1;, und &Phi;&sub2;, haben. Die Anzahl von Phasen kann jedoch auf drei oder vier erhöht werden, um ein e stabilere Übertragungsfunktion zu erzielen.
    • (Ausführungsform F-3)
  • Die Fig. 38 und 39 zeigen eine Ausführungsform F-3. Diese Ausführungsform stellt eine praktikable Struktur der Ausführungsform F-2 dar. Fig. 38 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform, und Fig. 39 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y' in Fig. 38. Die Bezugszahlen T(-2) bis T(+1) bezeichnen lichtemittierende Elemente.
  • Ein Lastwiderstand 63, der mit dem Gateanschluß von jedem lichtemittierenden Thyristor verbunden ist, wird durch RL dargestellt und wird durch eine Halbleiterschicht gebildet, die den lichtemittierenden Thyristor bildet. Die Dioden D&submin;&sub2; bis D&sub1; sind mit den Thyristoren T(-2) bis T(+1) jeweils verbunden. Die Anode von jeder Diode ist mit dem Gateanschluß des nächsten lichtemittierenden Thyristors und dem Lastwiderstand 63 verbunden.
  • Die Halbleiterschichten und Elektroden sind über Verbindungslöcher C&sub1; als Kontaktlöcher verbunden. Die Durchgangslöcher C&sub2; sind Verbindungslöcher für die Verbindung der Anodenelektroden 40 der lichtemittierenden Thyristoren und den Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2;. Eine Leistungsquelleitung 42 ist mit einer Leistungsquellspannung VGK und den Lastwiderständen RL verbunden. Die Leistungsquelleitung 42 wird gleichzeitig mit den Gateelektroden 41 gebildet. Es sei bemerkt, daß die Gateelektroden 41 ebenso als nichtabschirmende Schichten dienen, um zu verhindern, daß die lichtemittierenden Elemente T(-2) bis T(+1) sich gegenseitig mit ihrer Lichtemission beeinflussen.
  • Fig. 39 ist eine Schnittansicht dieser Ausführungsform. Die lichtemittierenden Elemente werden wie folgt gebildet. Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolations- bzw. Trennuten 50 für die Isolierung der resultierenden Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente wird durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen durchgeführt. Eine Isolationsnut 51 wird gebildet, um das lichtemittierende Element T(0) und die Kopplungsdiode T(0) zu trennen. Jeder Lastwiderstand 63 (RL) wird auf der n-Typ GaAs-Schicht 22a des lichtemittierenden Elementes gebildet. Der Widerstand kann aus einer anderen Schicht gebildet sein. Beispielsweise kann der Widerstand aus der p-Typ GaAs-Schicht 23a gebildet sein oder kann als eine Widerstandsregion ausgebildet sein.
  • Ein Herstellungsprozeß der Ausführungsform F-3 wird im folgenden beschrieben. Die n- Typ GaAs-Schicht 23a, die n-Typ GaAs-Schicht 22a, die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und die p- Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf dem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Isolations- bzw. Trennuten werden dann gebildet, um die lichtemittierenden Elemente und die Widerstände zu isolieren. Die Isolationsnuten 51 werden gebildet, um die lichtemittierenden Dioden und die Kopplungsdioden zu trennen. Die Widerstände 63 werden in demselben Verfahren wie das Verfahren des Bildens der Isolationsnuten 51 gebildet. Genauer gesagt werden die p-Typ GaAs-Schicht 21a und die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b entfernt. Die isolierenden Filme 30 werden gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Elektroden 40, 41 und 42 gebildet. Die isolierenden Filme 31 werden als isolierende Zwischenschichten gebildet, und die Durchgangslöcher C&sub2; werden gebildet. Danach werden die Elektroden &Phi;&sub1;, und &Phi;&sub2; gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur der Ausführungsform F-3 komplettiert.
    • (Ausführungsform F-4)
  • In einer Ausführungsform F-4 wird ein Transistor als elektrische Verbindungseinrichtung verwendet.
  • Fig. 40 zeigt ein Ersatzschaltbild der Ausführungsform F-4. Jeder lichtemittierende Thyristor, der in der Ausführungsform F-1 beschrieben wurde, wird durch eine Kombination eines pnp-Transistors Tr1 und eines npn-Transistors Tr2 ausgedrückt. Der Kollektor des Transistors Tr1 ist mit der Basis des Transistors Tr2 verbunden, und die Basis des Transistors Tr1 ist mit dem Kollektor des Transistors Tr2 verbunden, so daß diese Transistoren veranlaßt werden, die gleiche Operation wie der Thyristor durchzuführen. Die Basis des Transistors Tr1, z. B. der Kollektor des Transistors Tr2 entspricht dem Gate eines Drei-Anschluß-Thyristors. Kombinationen der Transistoren Tr1 und Tr2 werden durch T(-1) bis T(1) ausgedrückt. In der Ausführungsform F- 4 sind im Gegensatz zu der Ausführungsform F-1 benachbarte Elemente ohne Verwendung der Dioden über einen pnp-Transistor Tr3 miteinander verbunden. Die Basis des Transistors Tr3 ist mit der Basis des Transistors Tr1 verbunden, und der Kollektor des Transistors Tr3 ist mit der Basis des Transistors Tr2 verbunden. Die Übertragungsoperation ist in diesem Fall die gleiche, wie die, die in der Ausführungsform F-1 beschrieben wurde. Das heißt, daß der Thyristor in der Ausführungsform F-1 als Kombination der Transistoren Tr1 und Tr2 betrachtet werden kann und die Diode in der Ausführungsform F-1 als der Transistor Tr3 betrachtet werden kann.
  • Eine detaillierte Vorrichtungsstruktur in der Ausführungsform F-4 ist dieselbe wie diejenige, die in den Ausführungsformen F-2 und F-3 gezeigt wurde.
    • (Ausführungsform F-5)
  • Fig. 41 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform F-5. In der Ausführungsform F-5 sind die Leistungsquelle VGK und die Lastwiderstände RL von dem Ersatzschaltbild, das in Ausführungsform F-1 gezeigt wird, weggelassen. Der Ersatzschaltkreis der Ausführungsform F-1 benutzt die Tatsache, daß die EIN-Spannung des Thyristors in Bezug auf die Leistungsquellspannung VGK bestimmt wird, die Gatespannung des EIN-Elementes wird nahezu 0 V, und dies beeinflußt die benachbarten Elemente über die Dioden. In der Ausführungsform F-5 ist die Leistungsquelle VGK weggelassen. Die Funktion dieser Ausführungsform wird unten beschrieben.
  • Es sei angenommen, daß eine Hochpegeltaktspannung an die Übertragungstaktleitung &Phi;&sub2; angelegt wird, und ein lichtemittierender Thyristor T(0) eingeschaltet wird. Das Potential eines Gates G&sub0; wird nahezu 0 V. In diesem Fall ist die Spannung an einem Gate G&submin;&sub1; eines benachbarten lichtemittierenden Thyristors T(-1), unbestimmt, da eine Diode D&submin;&sub1; umgekehrt vorgespannt ist, wenn die Spannung an dem Gate G&submin;&sub1; 0 V überschreitet, und da kein Strom fließt. Die Spannung an einem Gate G&sub1; eines lichtemittierenden Thyristors T(1) kann nicht größer werden als ein Diffusionspotential Vdf einer Diode D&sub0;. Aus diesem Grund wird die EIN-Spannung eines lichtemittierenden Thyristors T(-1) durch die Vorrichtungsstruktur des lichtemittierenden Thyristors T(-1) bestimmt. Inzwischen wird die EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(1) eine Spannung, die um das Potential Vdf', d. h. um etwa 2Vdf, größer ist als das Potential an dem Gate G&sub0;. Wenn die in EIN-Spannung, die von der Vorrichtungsstruktur definiert wird, eingestellt wird, daß sie größer als 2Vdf ist, kann ein Zwei-Phasen-Antrieb erzielt werden, wie in der Ausführungsform F-1 beschrieben wurde.
  • Entsprechend der Ausführungsform F-5 sind weder eine Leistungsquelle noch sind Lastwiderstände erforderlich, und die Verbindungsschichten für die zwei Übertragungstakte müssen nur gebildet werden, was zu einer einfachen Struktur führt.
    • (Ausführungsform F-6)
  • Die Fig. 42 und 43 zeigen eine Struktur einer Ausführungsform F-6. Die in den Fig. 42 und 43 gezeigte Struktur korrespondiert zu einer tatsächlichen Struktur des Ersatzschaltbildes, das in der Ausführungsform F-5 gezeigt ist. Fig. 42 ist eine ebene Ansicht, und Fig. 43 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X' in Fig. 42.
  • Diese Struktur wird unten erläutert. Die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2;, die lichtemittierenden Elemente T(-1) bis T(1) sind die gleichen, wie die oben beschriebenen. Die Gateelektroden 41 verbinden die Koppeldioden D&submin;&sub1; bis D&sub1; und die Gates der lichtemittierenden Elemente. Der Abschnitt des lichtemittierenden Elementes, der in Fig. 43 gezeigt ist, ist im wesentlichen der gleiche, wie der in Fig. 39 gezeigte.
  • Im folgenden wird ein Herstellungsprozeß der Ausführungsform F-6 beschrieben. Eine n- Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n- Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolations- bzw. Trennuten 50 werden dann gebildet, um die lichtemittierenden Elemente zu trennen. Die Isolationsnuten 51 werden gebildet, um die lichtemittierenden Dioden und die Koppeldioden zu trennen. Das heißt, daß die p-Typ GaAs-Schicht 21a und die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b entfernt werden. Isolierende Filme 30 werden gebildet und Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Elektroden 41 und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur der Ausführungsform F-6 komplettiert.
  • Das charakteristische Merkmal der Struktur der Ausführungsform F-6 ist das, daß im Gegensatz zu der Ausführungsform F-3 Zwei-Phasen-Verbindungsschichten nicht verwendet werden. Wie aus Fig. 42 zu entnehmen ist, können die Verbindungsmuster ohne Überlappung gebildet werden, und nur eine Verbindungsschicht muß ausgebildet werden. Da ein Widerstand weggelassen werden kann, kann der Herstellungsprozeß vereinfacht werden, und die Herstellungskosten können weiter erniedrigt werden.
    • (Ausführungsform F-7)
  • Fig. 44 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform F-7. Die Ausführungsform F-7 entspricht einer erneuten Ausformulierung der Ausführungsform F-5 als ein Ersatzschaltbild, das Transistoren verwendet. Die Struktur der Ausführungsform F-7 ist im wesentlichen die gleiche, wie die der Ausführungsform F-4, außer daß der Lastwiderstand in der Ausführungsform F- 4 weggelassen wurde, und seine Operation ist die gleiche, wie die der Ausführungsform F-5. Die tatsächliche Struktur der Ausführungsform F-7 ist die gleiche, wie die der Ausführungsform F-6.
  • In dieser Art und Weise kann die Struktur dieser Ausführungsform durch die äquivalente Verwendung von Transistoren gebildet werden.
    • (Ausführungsform F-8) Anwendung auf Laser
  • In den obigen Ausführungsformen wurden die lichtemittierenden Thyristoren als lichtemittierende Elemente beschrieben. In der folgenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem Laserthyristoren verwendet werden.
  • Die Fig. 45 und 46 zeigen eine Struktur einer Ausführungsform F-8. Fig. 45 ist eine ebene Ansicht der Ausführungsform F-8, und Fig. 46 ist eine Schnittansicht hiervon. Grundsätzlich wird ein Thyristorabschnitt als ein Laserthyristor gebildet, und eine Kopplungsdiode wird in seinem Kavitätsabschnitt zur Verfügung gestellt. Diese Struktur adaptiert die Ersatzschaltbilder der Ausführungsformen F-5 und F-7.
  • Ein Herstellungsverfahren wird kurz beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs- Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt.
  • Die obere Elektrodenschicht 20 wird dann in eine rechtwinklige Form mit derselben Breite, wie die der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 in Fig. 46 photogeätzt. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zu der n-Typ AlGaAs- Schicht 125 geätzt, um Elementtrennuten 50 zu bilden. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiter in ein Streifenmuster (Strominjektionsabschnitts eines Laserthyristors) mit einer Breite von 10 um oder darunter und in ein Kopplungslaserdiodenmuster (D&submin;&sub1;- bis D&sub1;-Abschnitte) geätzt. Unter Verwendung dieser Muster als Masken werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht völlig entfernt, sondern bleibt teilweise erhalten. Danach wird ein Isolationsfilm 30 gebildet. Der Isolationsfilm hat vorzugsweise zwei Funktionen, d. h. eine isolierende und eine lichtabschirmende Funktion, und kann durch eine Mehrzahl von Filmtypen gebildet sein. Wenn ein SiO&sub2;-Film als Isolationsfilm verwendet wird, erlaubt dieser es einer Lichtemissionswellenlänge von 870 nm von GaAs zu transmittieren, er kann Lichtkopplung induzieren. Somit muß ein lichtabschirmender Film aus einem Lichtabsorptionsmaterial, wie z. B. amorphem Silizium, zwischen den SiO&sub2;-Filmen ausgebildet werden. Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Verbindungsschicht für die Übertragungstaktleitungen wird durch Abscheidung und Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; werden dann durch Photoätzen gebildet. Schließlich wird die Endfläche einer Laserstrahlausgangsseite durch Spaltung oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu erhalten, wodurch die Struktur dieser Ausführungsform komplettiert wird.
  • In dieser Ausführungsform werden die Ersatzschaltbilder der Ausführungsformen F-5 und F-7 an einen Laser angewendet. Alternativ dazu können die Ersatzschaltbilder in den Ausführungsformen F-1 und F-4, d. h. Widerstände einschließen, natürlich einen Laser bilden.
  • In der Struktur dieser Ausführungsform kann, wenn die p- und n-Leitfähigkeitstypen umgekehrt werden, die Struktur dieser Ausführungsform wie oben beschrieben arbeiten, wenn eine Vorspannbedingung und dergleichen invertiert werden. Solch eine Modifikation ist ebenso in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
  • In den obigen Ausführungsformen sind Steuerelektroden von benachbarten lichtemittierenden Elementen über eine elektrische Einrichtung miteinander verbunden, um ein Netzwerk zu bilden. Jedes zweite lichtemittierende Element ist miteinander verbunden, so daß zwei Systeme von Abtastfunktionen in einem einzelnen lichtemittierenden Elementarray zur Verfügung gestellt werden können. In einem zweidimensionalen oder dreidimensionalen lichtemittierenden Elementarray sind die lichtemittierenden Elemente über eine elektrische Einrichtung mit vier oder sechs oder mehreren lichtemittierenden Elementen verbunden.
    • Ausführungsformen G
  • Die Ausführungsformen G, die hier beschrieben werden, können einen Bereich der Übertragungstaktpulsspannung in den oben beschriebenen Ausführungsformen F erweitern und bilden nicht Teil der Erfindung.
    • (Ausführungsform G-1)
  • Fig. 47 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip einer Ausführungsform G-1 zeigt. In dieser Ausführungsform wird der gebräuchlichste lichtemittierende Drei-Anschluß-Thyristor als lichtemitterendes Element verwendet, dessen lichtemittierende Schwellwertspannung und - strom extern gesteuert werden kann. Jeder Thyristor wird durch eine Kombination eines pnp- Transistors Tr1 und eines npn-Transistors Tr2 gebildet. Die Basis eines Transistors Tr3 ist mit der Basis des npn-Transistors Tr2 verbunden und bildet einen Stromspiegelschaltkreis in Kombination mit dem npn-Transistor Tr2. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) bis T(1) sind in einer Reihe angeordnet und sind über die Stromspiegelschaltkreise miteinander verbunden.
  • Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(2) haben jeweils Gateelektroden G&submin;&sub1; bis G&sbplus;&sub2;. Jede Gateelektrode hat einen Lastwiderstand RL. Eine Leistungsquellspannung VGK wird an die Gateelektrode angelegt. Jede der beiden Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; ist mit den Anodenelektroden (Emitter des Transistors Tr1) von jedem zweiten einzelnen lichtemittierenden Thyristor verbunden. Jede Taktleitung hat einen Widerstand Re für die Begrenzung eines Stromes auf der Taktleitung.
  • Eine Funktion wird unten beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt &Phi;&sub2; auf den Hochpegel geht und das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. In diesem Fall wird das Potential an der Gateelektrode G&sub0; auf nahezu 0 V reduziert aufgrund der Charakteristiken des Drei-Anschluß-Thyristors (auf etwa 1 V in dem Fall eines Silizium-Thyristors). Wenn die Leistungsquellspannung VGK 5 V beträgt, fließt von dem Gate G&sub0; ein Strom, der durch den Widerstand RL begrenzt wird. Ein Strom, der von dem Widerstand Re begrenzt wird, fließt von dem Emitter (Anode). Da die Transistoren Tr2 und Tr3 den Stromspiegelschaltkreis bilden, hat der Transistor Tr3 eine Stromantriebsleistung, die proportional zu dem Transistor Tr2 ist. Mit dieser Stromantriebsleistung wird ein Strom durch den Widerstand RL, der mit dem Kollektor des Transistors Tr3 verbunden ist, abgezogen, so daß das Potential der Gateelektrode G&sub1; des benachbarten lichtemittierenden Elementes T(1) erniedrigt wird. Durch geeignete Einstellung der Antriebsleistung des Transistors Tr3 kann das Potential der Gateelektrode G&sub1; auf nahezu null reduziert werden. Da die EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(1) eine Spannung wird, die um ein Diffusionspotential Vdf größer ist als das Potential der Gateelektrode G&sub1;, kann der EIN-Zustand zu dem lichtemittierenden Element T(1) übertragen werden, wenn die Spannung des Übertragungstaktes &Phi;&sub1;, größer als das Diffusionspotential Vdf ist.
  • In dieser Art und Weise wird die EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(1) erniedrigt, während die EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(-1), das an der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, nicht verändert wird. Selbst wenn das Potential an dem Gate G&sub0; auf nahezu null reduziert wird, wird die Spannung des Gates G&submin;&sub1; für die Bestimmung der EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(-1) hierdurch nicht beeinflußt.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird das lichtemittierende Elementarray, das die Stromspiegelschaltkreise verwendet, durch Übertragungstaktpulse betrieben, die von Vdf bis VGK + Vdf reichen, und kann mit einem breiten Spannungsbereich für VGK betrieben werden.
  • In dieser Ausführungsform muß der Lastwiderstand RL nicht immer verwendet werden, und die lichtemittierende Elementanordnung kann ohne diesen Widerstand arbeiten.
  • In dieser Ausführungsform werden Zwei-Phasen-Übertragungstaktpulse verwendet. Die Struktur dieser Ausführungsform kann jedoch arbeiten unter Verwendung von Taktpulsen von drei oder mehreren Phasen.
    • (Ausführungsform G-2)
  • In der Ausführungsform G-1 wurde das Ersatzschaltbild beschrieben. In einer Ausführungsform G-2 wird die Struktur der Anordnung in der Ausführungsform G-1 beschrieben. Der Kern dieser Ausführungsform liegt in einer Struktur, in der ein Stromspiegelschaltkreis (Tr2 und Tr3) in demselben Prozeß wie der der Herstellung des lichtemittierenden Thyristors gebildet werden kann.
  • Fig. 48 zeigt eine allgemeine Struktur der Ausführungsform G-2. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24, eine p-Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden sequentiell auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolations- bzw. Trennuten 50 werden dann durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet, so daß die oben erwähnte Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente T(-1) bis T(+1) gemustert bzw. aufgeteilt wird. Die Anodenelektroden 40 haben einen ohmschen Kontakt mit den p-Typ Halbleiterschichten 21, und die Gateelektroden 41 haben einen ohmschen Kontakt mit den n-Typ Halbleiterschichten 22. Isolierende Schichten 30 werden gebildet, um den Kurzschluß zwischen den Elementen und den Verbindungen zu verhindern, und zur gleichen Zeit dienen diese als Schutzfilme für das Verhindern von der Verschlechterung der Charakteristiken. Abschnitte, die durch eine gestrichelte Linie umgeben sind, entsprechen den Transistoren Tr3 und sind mit den Gateelektroden 41 verbunden. Jeder Transistor Tr3 hat einen Kollektor (22), eine Basis (23) und einen Emitter (24). Jeder Transistor Tr1 hat einen Emitter (21), eine Basis (22) und einen Kollektor (23). Jeder Transistor Tr2 hat einen Kollektor (22), eine Basis (23) und einen Emitter (24).
  • Die Basis des Transistors Tr2 ist elektrisch mit der Basis des Transistors Tr3 verbunden. Die Kollektoren dieser Transistoren sind voneinander getrennt. Jede Gateelektrode 41 ist mit einer Leistungsquelle VGK über einen Lastwiderstand RL verbunden, und das Substrat 1 ist geerdet. Das Substrat 1 dient als Emitter der Transistoren Tr2 und Tr3.
  • Die isolierenden Schichten 30 werden vorzugsweise aus einem Material gebildet, das es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, hindurchzutreten. Andererseits kann, wenn eine Lichtkopplung zwischen den Elementen auftritt, die Übertragungsoperation dieser Ausführungsform durch die Lichtkopplung beeinflußt werden. Um dies zu verhindern, erstreckt sich jede Gateelektrode teilweise in die Isolations- bzw. Trennut zwischen den benachbarten lichtemittierenden Elementen, um eine Struktur einzusetzen, die in der Lage ist, die Lichtkopplung zu verhindern.
  • Die Struktur dieser Ausführungsform ist die gleiche wieder in der Ausführungsform G-1 gezeigte Ersatzschaltkreis (Fig. 47) und führt die gleiche Operation durch. Wenn daher die Hochpegelspannangen der Übertragungstakte &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; so eingestellt sind, daß sie sich abwechselnd leicht überlappen, wird der EIN-Zustand der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt wird sequentiell übertragen.
    • (Ausführungsform G-3)
  • Die Fig. 49, 50 und 51 zeigen eine Ausführungsform G-3. Diese Ausführungsform stellt eine praktikable Struktur der Ausführungsform G-2 dar. Fig. 49 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform, Fig. 50 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 49, und Fig. 51 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y' in Fig. 49.
  • Fig. 49 wird unten beschrieben.
  • Ein Lastwiderstand RL, der mit dem Gate von jedem lichtemittierenden Thyristor verbunden ist, wird durch einen Lastwiderstand 63 dargestellt und wird durch eine Halbleiterschicht gebildet, die die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) bis T(1) bildet. Die Kollektoren der Stromspiegeltransistoren Tr3(-1) bis Tr3(1) sind mit Gateelektroden 41 über die Kontaktlöcher C&sub1; verbunden. Die Kontaktlöcher C&sub1; sind Verbindungslöcher für das Verbinden der Halbleiterschichten und der Elektroden. Anodenelektroden 40 der lichtemittierenden Thyristoren sind mit Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; über Verbindungslöcher C&sub2; als Durchgangslöcher verbunden. Eine Leistungsquelleitung 42 ist mit einer Leistungsquellspannung VGK verbunden und ist mit den Lastwiderständen 63 (d. h. RL) verbunden. Die Leistungsquelleitung 42 wird gleichzeitig mit den Gateelektroden 41 gebildet. Die Gateelektroden 41 dienen ebenso als lichtabschirmende Schichten um zu verhindern, daß sich die lichtemittierenden Elemente T(-2) bis T(+1) gegenseitig mit ihrer Lichtemission beeinflussen.
  • Fig. 50 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X', und Fig. 51 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y'. Die lichtemittierenden Elemente werden wie folgt gebildet. Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Isolations- bzw. Trennuten 50 für die Isolierung der resultierenden Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet. Eine Isolationsnut 51 wird gebildet, um das lichtemittierende Element T(0) und den Stromspiegeltransistor Tr3 zu trennen. Jeder Lastwiderstand 63 (RL) wird aus der n-Typ GaAs-Schicht 22a des lichtemittierenden Elementes gebildet.
  • Der Widerstand kann aus einer anderen Schicht gebildet werden. Beispielsweise kann der Widerstand aus der p-Typ GaAs-Schicht 23a gebildet werden, oder kann als eine andere Widerstandsregion gebildet werden.
  • Ein Herstellungsprozeß der Ausführungsform G-3 wird unten beschrieben. Die n-Typ GaAs-Schicht 24b, die n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, die p-Typ GaAs-Schicht 23a, die n-Typ GaAs-Schicht 22a, die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und die p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf dem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Isolationsnuten werden dann gebildet, um die lichtemittierenden Elemente und die Widerstände zu isolieren. Die p-Typ GaAs-Schicht 21a und die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b, die Gateführungsabschnitten und unbeeinflußten Abschnitten des Transistors Tr3 entsprechen, werden entfernt, und die Isolationsnuten 51 werden gebildet. In dem Schritt des Entfernens dieser p-Typ-Schichten 21b und 21a wird ein Abschnitt der p-Typ GaAs-Schicht 22a, der als Widerstände 63 fungiert, gleichzeitig entfernt. Die isolierenden Filme 30 werden gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Elektroden 40, 41 und 42 gebildet. Die Isolationsfilme 31 werden als isolierende Zwischenschichten gebildet, und die Durchgangslöcher C&sub2; werden gebildet. Danach werden die Elektroden &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; gebildet. Die Struktur der Ausführungsform F-3 wird durch das oben erwähnte Verfahren komplettiert.
    • Ausführungsformen H
  • Die Ausführungsformen H, die hier beschrieben werden, betreffen zusammengesetzte Elemente, die jeweils gebildet werden durch Kombination des lichtemittierenden Elementarrays, das oben beschrieben wurde, und eines Lichtdeflektors. Sie bilden nicht Teil der Erfindung.
    • (Ausführungsform H-1)
  • Wenn ein zusammengesetztes Element dieser Ausführungsform auf einen optischen Abtastapparat angewendet wird, der beispielsweise in einem optischen Drucker verwendet wird, kann eine optische Abtastung mit hoher Auflösung realisiert werden.
  • Es gibt zwei typische Abtastsysteme, die in einem konventionellen optischen Drucker angelegt werden. Ein System hat eine Einrichtung H für das Ablenken eines Laserstrahles La oder dergleichen, der von einem lichtemittierenden Element T emittiert wird, wie in Fig. 61 gezeigt ist. Das andere System veranlaßt, daß ein Array T aus n-Lichtquellen, die in Reihe angeordnet sind, sequentiell blinkt und abtastet oder veranlaßt, daß eine Shutteranordnung sich öffnetlschließt und abtastet (Fig. 62).
  • Eine typische Vorrichtung eines Lichtablenksystems ist ein polygonaler Rotationsspiegel, der die Vorteile eines großen Ablenkwinkels und einer hohen Auflösung hat. Solch eine Vorrichtung wird jedoch nicht leicht kompakt hergestellt, ein optisches System erfordert eine komplexe Einstellung und tendiert dazu, durch mechanische Vibrationen beeinflußt zu werden. Die Vorrichtung ist daher nicht geeignet für eine Anwendung, die hohe Präzision erfordert. Als Lichtdeflektor, der in der Lage ist, solche Nachteile zu eliminieren, ist es bekannt, die Modulation des Brechungsindex unter Verwendung eines akustisch-optischen Effektes, eines elektro-optischen Effektes oder dergleichen auszunutzen. Da ein solcher Deflektor ein solides Element ist, kann er leicht kompakt ausgeführt werden. Da der Deflektor keinen beweglichen Abschnitt beinhaltet, kann er leicht eingestellt werden und wird nicht leicht durch eine mechanische Vibration beeinfluß. Daher hat ein tastender Lichtfleck eine hohe positionelle Genauigkeit. Der Ablenkungswinkel ist jedoch klein, und die Auflösung ist gering, verglichen mit der Ablenkung durch eine mechanische Einrichtung, wie z. B. ein polygonaler Rotationsspiegel, wodurch der Anwendungsbereich begrenzt wird. Allgemein hat die optische Abtastung durch Ablenkung den Vorteil, daß die Anzahl von Lichtquellen reduziert werden kann. Solch ein Vorteil führt jedoch zu Schwierigkeiten, die darin liegen, die Lichtintensität auf einer lichtaufnehmenden Oberfläche 100 für eine breite optische Abtastbreite beizubehalten.
  • Ein optisches Abtastsystem, das eine Lichtquellenanordnung oder eine Shutteranordnung verwendet, beinhaltet ursprünglich keinen beweglichen Abschnitt, und es ist ebenso von Vorteil, daß die gesamte Abtastbreite im Prinzip auf wünschenswerte Art und Weise proportional zu der Anzahl von Arrayelementen erhöht werden kann. Eine große Abtastbreite benötigt jedoch eine Menge von Arrayelementen, wie z. B. optische Shutter, so daß die Anzahl von Schaltkreisen (ICs) für das Antreiben dieser Elemente entsprechend erhöht ist. Im Ergebnis wird der Herstellungsprozeß, wie z. B. das Anschlußbonding, kompliziert. Dieses Problem kann gelöst werden durch Verwendung einer lichtemittierenden Elementanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung, und die Anzahl von Schaltkreisen für das Antreiben des lichtemittierenden Elementarrays kann stark reduziert werden, wodurch leicht ein Anstieg in der optischen Abtastbreite ermöglicht wird.
  • Wenn das oben erwähnte selbstabtastende Array eingesetzt wird, kann die Abtastbreite leicht in einem optischen Abstastsystem vergrößert werden durch eine große Anzahl von lichtemittierenden Elementen. Die lichtemittierenden Elemente und die Lichtflecke, die abgetastet werden, haben jedoch eine 1 : 1 Korrespondenz ungeachtet von der Abtastbreite. Um daher die Auflösung des Lichtspots bzw. Lichtflecks zu verbessern, muß der Lichtemissionsbereich der lichtemittierenden Elemente reduziert werden, und der Zwischenelementabstand muß verkürzt werden. Der Lichtemissionsbereich hat jedoch eine niedrige Grenze, solange ein lichtemittierendes Element erforderlich ist, um einen Lichtausgang einer bestimmten Intensität zur Verfügung zu stellen. Daher macht es die optische Abtastung unter Verwendung des Arrays schwierig, den Abstand der Lichtspots unter eine bestimmte Grenze zu verringern, um die Auflösung zu verbessern.
  • Gemäß eines Arrays aus zusammengesetzten Elementen dieser Ausführungsform kann das konventionelle Problem gelöst werden. Beispielsweise werden eine große Anzahl von lichtemittierenden Elementen, die in den Ausführungsformen B beschrieben wurde, linear, zweidimensional oder dreidimensional angeordnet, und Steuerelektroden der lichtemittierenden Elemente werden verbunden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Ein Lichtdeflektor, der in der Lage ist, eine Ausgangsrichtung des Lichtes, das von jedem lichtemittierenden Element emittiert wird, zu steuern, wird jedem lichtemittierenden Element zur Verfügung gestellt, so daß ein zusammengesetztes Elementarray gebildet wird.
  • Als Lichtdeflektor können willkürliche Elemente, wie z. B. eines, das mit der Injektion eines Stromes einen Gradienten eines Brechungsindex verursacht, eines für das Anlegen eines elektrischen Feldes, um einen Brechungsindex zu steuern und dergleichen, verwendet werden, solange sie einfallendes Licht ablenken können.
  • In dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 52 gezeigt ist, eine große Anzahl von Lichtdeflektoren H mit lichtemittierenden Elementen T gepaart und linear angeordnet. Ein Lichtdeflektor, der einen Lichtstrahl La, der von dem lichtemittierenden Element T(i) emittiert wurde, empfängt, wird durch H(i) dargestellt.
  • Die grundlegende Operation des zusammengesetzten Elementarrays mit der obigen Struktur wird unten beschrieben. Ein Lichtstrahl wird von einem Lichtdeflektor H(0) emittiert und erreicht einen Punkt x&sub0; auf einer lichtaufnehmenden Oberfläche 100. Die Steuerung wird derart durchgeführt, daß der Lichtdeflektor H(0) eine Ablenkungsoperation zur selben Zeit startet, wenn das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. Ein Ablenkstrahl von dem Lichtdeflektor H(0) wird in einer Richtung des Pfeiles d bewegt und erreicht einen Endpunkt x&sub1; auf der lichtaufnehmenden Oberfläche 100. Zur selben Zeit veranlaßt der Ablenkungsstrahl, daß das nächste lichtemittierende Element T(1) Licht emittiert und daß der Lichtdeflektor H(1) die Operation startet. In diesem Fall wird die Einstellung durchgeführt, um zu veranlassen, daß die Position eines Lichtspots, der von dem abgelenkten Lichtstrahl gebildet wird, sich strahlenförmig zu dem Endpunkt x&sub1; ausbreitet, um mit der Spotposition des Deflektionsstartpunktes (x&sub1;) des Lichtdeflektors H(1) zusammenzufallen.
  • Wenn somit ähnliche Einstellungen und Steuerungen gemacht werden, kann eine kontinuierliche optische Abtastung über einen großen Bereich durch dieses System realisiert werden. Wenn die Auflösung der Lichtdeflektoren H durch N dargestellt wird, kann die Genauigkeit N-mal erhöht werden, ohne die Anzahl der lichtemittierenden Elemente zu erhöhen.
  • Wenn die Anzahl der lichtemittierenden Elemente M ist, ist die Gesamtzahl der Elemente 2 M, wenn die Lichtdeflektoren zu den lichtemittierenden Elementen zugefügt werden. Wenn daher N > 2 ist, kann die Genauigkeit im Vergleich zu einem Array, das nur die 2 M lichtemittierenden Element enthält, verbessert werden. Selbst wenn die Auflösung des verwendeten Lichtdeflektors in dieser Ausführungsform nicht so hoch ist, kann somit ein bemerkenswerter Effekt erzielt werden.
  • Ein zusammengesetztes Element vom AlGaAs/GaAs-Typ der Ausführungsform H-1 wird unten im Detail beschrieben.
  • Ein Halbleiterlaser mit einer Lichtablenkungsfunktion ist beschrieben in Electronic Letters, Band 23, Seite 361 (1987). Zwei Elektroden sind an zwei Seiten eines Halbleiterwellenleiters angeordnet, entlang dessen die Lichtausgabe von einem Halbleiterlaser sich ausbreitet, und Ströme mit asymmetrischen Größen werden in die Elektroden injiziert, so daß ein Brechungsindex eines Wellenleiterabschnittes dazu veranlaßt wird, einen Gradient zu haben, wodurch die Lichtdeflektion durchgeführt wird.
  • In dieser Ausführungsform wird ein Halbleiterfaser, der eine gute Strahlkonvergenz hat, als lichtemittierendes Element T eingesetzt. Da die Schwellwertstromsteuerung durchgeführt wird, wird ein Laserthyristor verwendet. Ein Lichtdeflektor H setzt eine Einrichtung ein, die die Strominjektion verwendet, wie in dem oben erwähnten Artikel, wobei zwei Elektroden durch Thyristoren gebildet werden, um die Steuerung durch ein externes Signal zu erzielen. Die lichtemittierenden Elemente T und die Lichtdeflektoren H sind in einer Anordnung angeordnet, wie in Fig. 52 gezeigt ist, und sind in der gleichen Art und Weise wie das in Fig. 9 gezeigte Netzwerk verbunden, wodurch sie somit ein Array aus Komponentenelementen bilden.
  • Fig. 53 zeigt eine elektrische Zwischenelementverbindung. Eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen T sind über Widerstände RI und RL in der gleichen Art und Weise wie in Fig. 9 miteinander verbunden. Eine Mehrzahl von Strominjektionselementen H1 und H2, die eine Mehrzahl von Lichtdeflektoren H bilden, empfangen eine Leistungsquellspannung V'GK durch Lastwiderstände R'L an ihren Gateelektroden. Die Gateelektroden sind elektrisch über die Widerstände R'I verbunden, so daß sie eine Wechselwirkung zur Verfügung stellen. Diese lichtemittierenden Elemente T und die Strominjektionselemente H1 und H2 sind derart verbunden, daß Ströme IT, die durch die Lichtemissionssignale &Phi;I, &Phi;I', und &Phi;I" gesteuert werden, in die Elemente durch die Leitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3;, &Phi;&sub1;', &Phi;&sub2;', &Phi;&sub3;', &Phi;&sub1;", &Phi;&sub2;" und &Phi;&sub3;''' fließen.
  • Fig. 54 ist eine ebene Teilansicht eines zusammengesetzten Elementarrays für die Realisierung der oben erwähnten elektrischen Verbindung und des Lichtkoppelns. Diese Anordnung ist ein Beispiel, und ein anderes Verbindungsmuster eingesetzt werden kann, solange die Elemente derart angeordnet sind, daß die Laserausgangsstrahlen La von den Laserthyristoren T effizient auf die Lichtdeflektoren H einfallen. Die Widerstände RI in dieser Ausführungsform können durch Dioden ersetzt werden, wie in den Ausführungsformen F beschrieben wurde. Die Anzahl von Taktleitungen kann somit auf zwei erniedrigt werden. Die Fig. 55 und 56 zeigen Schnittstrukturen entsprechend eines Abschnittes einer AlGaAs/GaAs-Typ Laserthyristoranordnung T (X-X' in Fig. 54) und einen Lichtdeflektorabschnitt H (Y-Y' in Fig. 54).
  • Die Vorrichtungsstruktur des zusammengesetzten Elementes wird kurz beschrieben. Der Laserthyristor T und der Lichtdeflektor H haben eine gemeinsame Kristallschichtstruktur. Dies ist keine notwendige Bedingung. Um jedoch den Herstellungsprozeß zu vereinfachen, wird vorzugsweise eine gemeinsame Kristallschicht verwendet. Eine geeignete n-Typ GaAs- Pufferschicht (obgleich nicht in Fig. 55 gezeigt) wird auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 ausgebildet. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (undotiert) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122 und eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 werden sequentiell auf der Pufferschicht gebildet. Eine p-Typ GaAs-Schicht kann auf der obersten Kontaktschicht der resultierenden Struktur gebildet werden. Die i-Typ (undotierte) GaAs-Schicht 123 dient als aktive Schicht des Lasers, und die AlGaAs-Schichten 122 und 124, die auf den beiden Hauptoberflächen der Schicht 123 gebildet werden, dienen als Mantelflächen. In dem Laserthyristor T dieser Ausführungsform werden durch teilweises Entfernen der obersten Schicht 121 bis zu der Mitte der oberen Mantelschicht 122 Rippen 53 gebildet. Die Laserstruktur ist nicht immer hierauf begrenzt, und eine vergrabene Struktur kann verwendet werden. Die Gateelektroden 41 werden auf der n-Typ AlGaAs-Schicht 122 gebildet und dienen als die obere Mantelschicht. Eine Endfläche 66 (Fig. 54) auf der Seite des Deflektors H eines optischen Resonators des Laserthyristors T wird gebildet z. B. durch Trockenätzen. Die andere Endfläche 67 kann durch eine Spaltmethode gebildet werden.
  • Der Lichtdeflektor H ist durch die gleiche Mehrschichtstruktur zusammengesetzt, wie die des Laserthyristors T. Die Strominjektionselemente H1 und H2 sind bei symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Lichtausbreitungsrichtung angeordnet und haben dieselben Thyristorstrukturen wie der Laserthyristor T. Die p-Typ AlGaAs-Schichten 121 unmittelbar unter den oberen Elektroden 71 und 72 sind durch eine Isolationsnut 52 isoliert, um einen seitlichen Stromfluß zu verhindern. Die Gateelektroden 41 sind auf der n-Typ AlGaAs-Schicht 122 gebildet durch Entfernen der oberen Schicht in der gleichen Art und Weise wie in dem Laserthyristorabschnitt. Jeder Lichtdeflektor H ist in einer Position angeordnet, die in der Lage ist, effizient einen Strahl La aufzunehmen, der von dem Laser ausgegeben wird. Der Laser und der Deflektor können jedoch elektrisch isoliert sein.
  • Fig. 57 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Elementes, das in dem oben erwähnten Artikel beschrieben wurde (Electronic Letters, 1987).
  • Das Kristallwachstum, das in der obigen Elementformation verwendet wurde, kann erzielt werden durch LP-CVD, MO-CVD oder MBE. In dieser Ausführungsform beträgt die Lichtemissionswellenlänge etwa 900 nm, da der Laser eine aktive GaAs-Schicht einsetzt. Das Material ist jedoch nicht auf GaAs begrenzt. Wenn AlGaAs verwendet wird, kann die Wellenlänge auf etwa 780 nm verkürzt werden, während, wenn InGaP oder AlGaInP verwendet wird, sie in die Größenordnung von 600 nm verkürzt werden kann. Diese Materialien können abhängig von den Anwendungen ausgewählt werden.
  • Ein Antriebsverfahren des zusammengesetzten optischen Abtastelementes wird unten beschrieben. Unter den Verbindungsbeziehungen, die in Fig. 53 gezeigt sind, werden die Taktpulse zu Zeiten, die in Fig. 58 gezeigt sind, sequentiell an die Laserthyristoren T(-1), T(0) und T(1) über die Leitungen &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3; und &Phi;&sub1;, angelegt, so daß sie angeschaltet werden. Ein Laserantriebsstrom wird von der Leitung &Phi;I geliefert, um jeden Laser anzuschalten und abzutasten. Pulse, die um &Delta;t früher als die Taktpulse ansteigen, werden sequentiell an die Thyristorpaare H1(-1), H2(-1), H1(0), H2(0), H1(1) und H2(1) der Lichtdeflektoren H(-1), H(0) und H(1) über Leitungen &Phi;&sub1;', &Phi;&sub1;" &Phi;&sub2;', &Phi;&sub2;", &Phi;&sub3;' und &Phi;&sub3;" angelegt. Beispielsweise wird der Taktpuls an die Leitung &Phi;&sub3; angelegt, und die Pulse werden unmittelbar bevor der Laser T(0) angeschaltet wird, an die zwei Thyristoren H1(0) und H2(0) des Lichtdeflektors H(0) von den Leitungen &Phi;&sub3;' und &Phi;&sub3;" angelegt, so daß diese Thyristoren angeschaltet werden. Wenn der Laser T(0) angeschaltet ist, werden die symmetrischen Rampensignale IT1 und IT2 von den Leitungen &Phi;&sub1;' und &Phi;&sub2;" an die Thyristoren H1(0) und H2(0) angelegt. Der Taktpuls wird null, wenn der nächste Taktpuls zu der Leitung &Phi;&sub1; gesendet wird, und die Rampenströme werden zu den ursprünglichen Werten zurückkehren. Somit werden die Thyristoren H1(0) und H2(0) ausgeschaltet. Zu dieser Zeit wurden die Thyristoren H1(1) und H2(1) der benachbarten Lichtdeflektoren H(1) bereits eingeschaltet und haben eine Ablenkoperation gestartet, wenn der benachbarte Laser T(1), angeschaltet wird. Die Elemente werden danach mit denselben Taktungen betrieben.
    • (Ausführungsform H-2)
  • In einer Ausführungsform H-2 wird ein Lichtdeflektor eines Typs des Steuern eines Brechungsindex durch ein elektrisches Feld als Lichtdeflektor H eingesetzt, um ein zusammengesetztes Element zu bilden. Wie allgemein bekannt ist, kann ein Lichtdeflektor, der solch einen Effekt benutzt, realisiert werden unter Verwendung eines dielektrischen Kristallprismas mit einem elektro-optischen Effekt. In dem Fall eines Halbleiters kann nicht nur der elektro-optische Effekt, sondern ebenso der Franz-Keldysh-Effekt oder ein Quanten-Trapping-Stark-Effekt unter Verwendung eines Quantenwells verwendet werden durch Anlegen einer umgekehrten Vorspannung an eine Verbindung. Wenn solch ein zusammengesetzter Effekt bei einem Halbleiterwellenleiter angewendet wird, kann ein Halbleiterdeflektor leicht aus dem obigen dielektrischen Element in analoger Weise hergeleitet werden. Fig. 60 zeigt seine Struktur.
  • In dieser Struktur werden eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine i-Typ (undotiert) GaAs- Schicht 123, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet, und die Elektroden 73 und 74 werden auf zwei Hauptoberflächen der resultierenden Struktur gebildet. Eine negative Spannung wird an die Elektrode 74 relativ zu der Elektrode 73 angelegt, die i-Typ (undotiert) GaAs-Schicht 123 wird verarmt, und ein elektrisches Feld wird hieran angelegt. Abhängig von der elektrischen Feldintensität wird der Brechungsindex der i-Typ (undotiert) GaAs-Schicht 123 verändert. Der Brechungsindex unter der Elektrode 74 ist daher gegenüber dem Brechungsindex anderer Regionen unterschiedlich, und diese Differenz kann extern gesteuert werden. Somit kann die Richtung eines Ausgangsstrahles Lh gesteuert werden.
  • Der Lichtdeflektor H und der Laserthyristor T werden kombiniert, um ein zusammengesetztes Element zu realisieren. Derselbe Laserthyristor und die Anordnung wie in der Ausführungsform H-1 können eingesetzt werden. Da der Lichtdeflektor dieser Ausführungsform jedoch in einem umgekehrten Vorspannungszustand verwendet wird, ist der Energieverbrauch gering und es stellt sich kein Problem, selbst wenn alle Elemente immer betrieben werden. In diesem Fall muß nur die Taktleitung für das lichtemittierende Element T gebildet werden, wie in Fig. 59 gezeigt ist, und es sind keine Gateelektroden für den Lichtdeflektor H erforderlich. Nur eine Leitung für das Zuführen einer gemeinsamen Rampenspannung V'GK wird gebildet. Natürlich müssen die Start- und Endpunkte dieser Rampenspannung dazu gebracht werden, daß sie mit dem Einschalt- und Ausschalttakten von jedem Laser zusammenfallen.
  • Es sei bemerkt, daß der Lichtdeflektor H in Fig. 60 eine einfachste Struktur hat und daß eine andere Struktur eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann eine Lichtwellenleiterschicht eine Quantenwellschicht aufweisen. In diesem Fall wird vorzugsweise ein Quantenwell- Laserthyristor eingesetzt, um den Herstellungsprozeß zu unterstützen.
  • Die Elektrodenform ist nicht auf die in Fig. 60 gezeigte begrenzt, solange sie effektiv eine asymmetrische Brechungsindexverteilung bilden kann. Weiterhin müssen die konstituierenden Materialien nur den oben erwähnten Effekt haben, und es können zumindest die Materialien, die in der Ausführungsform H-1 beschrieben wurden, verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann, wenn Lichtdeflektoren zu den lichtemittierenden Elementen hinzugefügt werden, die Auflösung der abtastenden Lichtspots im Vergleich zu einem zusammengesetzten Element, das nur eine lichtemittierende Elementanordnung aufweist, verbessert werden, ohne die Anzahl der lichtemittierenden Elemente zu erhöhen. Da der Schwellwertstrom oder -spannung der lichtemittierenden Elemente gesteuert werden kann und ihre Steuerelektroden durch elektrische Einrichtungen verbunden sind, kann ein einfaches Abtastsystem nur durch Anlegen von Antriebstakten errichtet werden. Antriebsschaltkreise sind nicht kompliziert für eine Anordnung, die Lichtdeflektoren beinhalten.
  • Die obigen Ausführungsformen lösen die konventionellen Probleme, z. B. die Anzahl der Drahtverbindungen, der Antriebs-ICs, der Miniaturisierung und der Verringerung im Abstand durch zur Verfügung stellen einer selbstabtastenden Funktion für eine lichtemittierende Elementanordnung selbst. Wenn die lichtemittierende Elementanordnung selbst abtastet, werden keine ICs erforderlich, und somit kann die Drahtverbindung weggelassen werden.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen ebenso eine lichtemittierende Anordnung zur Verfügung, die das stabile und zuverlässige Anschalt-Selbstabtasten durchführen kann.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen eine lichtemittierende Anordnung zur Verfügung, die die externe Selbstabtastungssteuerung erleichtern kann und die einen Steuerbereich verbreitern kann, so daß kein fehlerhafter Betrieb verursacht wird.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen ein selbstabtastendes lichtemittierendes Elementarray zur Verfügung, das eine einfache integrierte Schaltkreisstruktur hat, um dessen Herstellung zu vereinfachen.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die eine einfache integrierte Schaltkreisstruktur hat, um ihre Herstellung zu vereinfachen.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die eine Richtwirkung in einer selbstabtastenden Funktion in einer Richtung der Elementanordnung haben, so daß die Einschaltübertragung durch Zweiphasentakte durchgeführt werden kann.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die die Steuerung ermöglicht, um die Luminanz von zumindest einem Element bei einer willkürlichen Position in der lichtemittierenden Elementanordnung zu erhöhen, um eine Bildanzeigefunktion zu erhalten.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die die Lichtpunktabtastleistung ausreichend feiner erhalten kann, als der Arrayabstand von lichtemittierenden Elementen.
  • Die obigen Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Betreiben bzw. Antrieben einer lichtemittierenden Elementanordnung zur Verfügung, das geeignet ist für das stabile und zuverlässige Durchführen der Selbstabtastung der lichtemittierenden Elementanordnung und für das Vereinfachen einer integrierten Schaltkreisstruktur der Anordnung.
  • Die obigen Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Antreiben bzw. Betreiben einer lichtemittierenden Anordnung, in der die Einschaltübertragung in Antwort auf Takte betrieben wird und die Übertragungssteuerung und die Synchronsteuerung einer Bildanzeige realisiert wird.

Claims (11)

1. Ein selbstabtastendes lichtemittierendes Array, das aufweist:
ein Array von lichtemittierenden Elementen (T) mit elektrisch steuerbaren Anschaltschwellwerten, wobei das Array aus einer Mehrzahl von Blöcken, die jeweils eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen aufweisen, zusammengesetzt ist,
Kopplungseinrichtungen, die die Steuerelektroden von benachbarten Blöcken der lichtemittierenden Elemente (T) elektrisch verbinden, so daß ein Block in einem schwellwertreduzierten Zustand den Schwellwert eines nächsten Blocks verändert, damit dieser in einen schwellwertreduzierten Zustand eintritt, wobei die Kopplungseinrichtung nicht dazu dient, Steuerelektroden innerhalb jeden Blocks miteinander zu verbinden, und
zumindest zwei Phasentakteinrichtungen, die derart betrieben werden können, daß sie Taktpulse einer Mehrzahl von Phasen zu Blöcken liefern, die den entsprechenden Phasen zugewiesen sind, so daß jeder Taktpuls eine Anschaltoperation und einen Schwellwertzustand in einer Richtung des Arrays ausbreitet.
2. Array nach Anspruch 1, wobei jedes der lichtemittierenden Elemente ein Element aufweist, in dem eine Mehrzahl von Schichten von Halbleitern des p- und n-Leitfähigkeittyps gestapelt sind.
3. Array nach Anspruch 2, in dem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die jeweils einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einer Linie angeschlossen ist, die angeordnet ist, um einen Antriebspuls der entsprechenden Phase zu tragen, verbinden, miteinander in einem Block verbunden sind, und die Halbleiter des ersten Leitfähigkeitstyps, die jeweils den Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps verbinden, an den gemeinsam mit den lichtemittierenden Elementen eine Vorspannspannung angelegt ist, zwischen benachbarten Blöcken miteinander verbunden sind.
4. Array nach Anspruch 3, in dem: die Antriebspulse ein Dreiphasentaktsignal bilden, wobei die Blöcke, die zu den entsprechenden Phasen gehören, angeordnet sind in der Ordnung der ersten, zweiten und dritten Phase und mit gemeinsamen Antriebsleitungen entsprechend den drei Phasen verbunden sind, und
die Antriebspulse derart angeordnet sind, daß sie die Blöcke in der Ordnung der ersten, zweiten und dritten Phasen antreiben, wobei eine hintere Flanke von einem Puls die führende Flanke des nächsten Pulses in der benannten Ordnung überlappt.
5. Array mit selbstabtastenden lichtemittierenden Elementen, das aufweist:
ein Array von lichtemittierenden Elementen, wobei die Anschaltschwellniveaus von diesen elektrisch gesteuert werden können,
ein Kopplungselement, das eine elektrische Unidirektionalität aufweist und das in einer Elementarrayrichtung die Steuerelektroden miteinander verbindet für das Steuern der Schwellwertniveaus des lichtemittierenden Elements, das angeschaltet wird und das Schwellwertniveau eines benachbarten lichtemittierenden Elements, das als nächstes angeschaltet wird, verändert, und
eine Antriebseinrichtung, die mit den lichtemittierenden Elementen verbunden ist, um parallel Antriebspulse hierfür zu liefern für das Übertragen einer Anschaltoperation in der Arrayrichtung mit einem Intervall von Taktpulsen, während sich eine Veränderung des Schwellwertniveaus in einer Arrayrichtung ausbreitet, wobei die Antriebseinrichtung aus zwei Phasen gebildet ist, wobei die lichtemittierenden Elemente, die zu den jeweiligen Phasen gehören, alternierend angeordnet sind und mit gemeinsamen Antriebsleitungen entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und die Antriebseinrichtung derart angeordnet ist, daß die lichtemittierenden Elemente alternierend in einer ersten und zweiten Phase in Antwort auf Zweiphasenantriebspulse angetrieben werden, in denen eine hintere Flanke von einem Puls eine führende Flanke des nächsten Pulses überlappt.
6. Array nach Anspruch 5, wobei das Kopplungselement eine Diode aufweist.
7. Array nach Anspruch 5, wobei jedes der lichtemittierenden Elemente ein Element aufweist, in dem eine Mehrzahl von Schichten von Halbleitern des p- und n- Leitfähigkeitstyps gestapelt sind.
8. Array nach Anspruch 7, in dem ein Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps kontaktiert, der mit einer Leitung verbunden ist für das Liefern des entsprechenden Antriebspulses, als jede der Steuerelektroden verwendet wird und der Halbleiter des ersten Leitfähigkeitstyps lokal auf dem Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, um eine Diode zu bilden als das Kopplungselement, wobei die Diode die Steuerelektrode eines benachbarten lichtemittierenden Elements verbindet.
9. Array nach Anspruch 8, das weiterhin Lastwiderstände für das Verbinden der Steuerelektroden der lichtemittierenden Elemente mit einem Konstantspannungsleitweg aufweist.
10. Array nach Anspruch 5, wobei das Kopplungselement eine Basis-Emitterverbindung eines Transistors ist.
11. Array nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Takteinrichtung drei Phasen hat und mit den lichtemittierenden Elementen (T) in einer sequentiellen Art und Weise über drei Übertragungsleitungen (&Phi;&sub1;, &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3;) verbunden ist und die Kopplungseinrichtung Widerstände (RI) aufweist.
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