JPH11330541A - 端面発光素子 - Google Patents
端面発光素子Info
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- JPH11330541A JPH11330541A JP12863698A JP12863698A JPH11330541A JP H11330541 A JPH11330541 A JP H11330541A JP 12863698 A JP12863698 A JP 12863698A JP 12863698 A JP12863698 A JP 12863698A JP H11330541 A JPH11330541 A JP H11330541A
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- light emitting
- semiconductor layer
- light
- type semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光取出し効率を高め、発光光量を増大させた
端面発光素子を提供する。 【解決手段】 Ｎ形半導体基板３０とＮ形半導体層３２
との間であって、光出射端面３８より遠い方の領域に、
Ｐ形半導体層３１を設けている。アノード電極・カソー
ド電極間に順方向電圧が印加されると、Ｐ形半導体層３
１とＮ形半導体層３２との間のＰＮ接合は逆バイアスさ
れる結果、このＰＮ接合を電流は流れることができな
い。したがって、アノード電極３６からの注入電流Ｉ
は、光出射端面３８の近くを集中して流れる。これによ
り、発光中心が光出射端面３８に近づく結果、光取出し
効率が向上し、発光光量が増加する。
端面発光素子を提供する。 【解決手段】 Ｎ形半導体基板３０とＮ形半導体層３２
との間であって、光出射端面３８より遠い方の領域に、
Ｐ形半導体層３１を設けている。アノード電極・カソー
ド電極間に順方向電圧が印加されると、Ｐ形半導体層３
１とＮ形半導体層３２との間のＰＮ接合は逆バイアスさ
れる結果、このＰＮ接合を電流は流れることができな
い。したがって、アノード電極３６からの注入電流Ｉ
は、光出射端面３８の近くを集中して流れる。これによ
り、発光中心が光出射端面３８に近づく結果、光取出し
効率が向上し、発光光量が増加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、端面発光素子、特
に光取出し効率の高い端面発光素子に関する。
に光取出し効率の高い端面発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】端面発光素子は、光出力が取り出される
発光部と、電極とが同一面上に存在しないので、高密度
化に有利であり、光プリンタ等の光源（光プリントヘッ
ド）に適している。
発光部と、電極とが同一面上に存在しないので、高密度
化に有利であり、光プリンタ等の光源（光プリントヘッ
ド）に適している。
【０００３】光プリントヘッドを備える光プリンタの原
理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２の表面に、ア
モルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作
られている。このドラムはプリントの速度で回転してい
る。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で一
様に帯電させる。そして、光プリントヘッド６で、印字
するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当た
ったところの帯電を中和する。続いて、現像器８で感光
体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につけ
る。そして、転写器１０でカセット１２中から送られて
きた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器
１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送ら
れる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０
で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残った
トナーが除去される。
理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２の表面に、ア
モルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作
られている。このドラムはプリントの速度で回転してい
る。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で一
様に帯電させる。そして、光プリントヘッド６で、印字
するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当た
ったところの帯電を中和する。続いて、現像器８で感光
体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につけ
る。そして、転写器１０でカセット１２中から送られて
きた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器
１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送ら
れる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０
で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残った
トナーが除去される。
【０００４】このような光プリントヘッドには、多数個
の端面発光素子を直線状に配列した端面発光素子アレイ
が用いられる。
の端面発光素子を直線状に配列した端面発光素子アレイ
が用いられる。
【０００５】端面発光素子には、代表的なものとして、
端面発光ダイオードがあるが、本願の発明者らは発光素
子アレイの構成要素としてＰＮＰＮ構造を持つ発光サイ
リスタに注目し、発光点の自己走査が実現できることを
既に特許出願（特開平１−２３８９６２号、特開平２−
１４５８４号、特開平２−９２６５０号、特開平２−９
２６５１号）し、光プリンタ用光源として実装上簡便と
なること、発光素子ピッチを細かくできること、コンパ
クトな発光素子アレイを作製できること等を示してい
る。このような発光素子アレイは、端面発光サイリスタ
アレイとして構成することができる。
端面発光ダイオードがあるが、本願の発明者らは発光素
子アレイの構成要素としてＰＮＰＮ構造を持つ発光サイ
リスタに注目し、発光点の自己走査が実現できることを
既に特許出願（特開平１−２３８９６２号、特開平２−
１４５８４号、特開平２−９２６５０号、特開平２−９
２６５１号）し、光プリンタ用光源として実装上簡便と
なること、発光素子ピッチを細かくできること、コンパ
クトな発光素子アレイを作製できること等を示してい
る。このような発光素子アレイは、端面発光サイリスタ
アレイとして構成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、端面発光ダイ
オードおよび端面発光サイリスタのいずれも、光出射端
面から遠い部分の発光は光出力にあまり寄与せず、光取
出し効率が悪いという問題点があった。
オードおよび端面発光サイリスタのいずれも、光出射端
面から遠い部分の発光は光出力にあまり寄与せず、光取
出し効率が悪いという問題点があった。
【０００７】図２は、従来の端面発光ダイオードの断面
を示す。Ｎ形半導体基板３０上にＮ形半導体層３２，Ｐ
形半導体層３４が積層され、Ｎ形半導体層３４上にアノ
ード電極３６が設けられている。Ｐ形半導体基板３０の
裏面には、カソード電極（図示せず）が設けられてい
る。
を示す。Ｎ形半導体基板３０上にＮ形半導体層３２，Ｐ
形半導体層３４が積層され、Ｎ形半導体層３４上にアノ
ード電極３６が設けられている。Ｐ形半導体基板３０の
裏面には、カソード電極（図示せず）が設けられてい
る。
【０００８】アノード電極３６からの注入電流Ｉは、カ
ソード電極に向かって、Ｐ形半導体層３４およびＮ形半
導体層３２内を均一に流れ、Ｎ形半導体層３２からの電
子がＰ形半導体層３４のホールと結合して発光する。
ソード電極に向かって、Ｐ形半導体層３４およびＮ形半
導体層３２内を均一に流れ、Ｎ形半導体層３２からの電
子がＰ形半導体層３４のホールと結合して発光する。
【０００９】この場合、光出射端面３８から遠い部分の
発光は、光出射端面からの光出力にあまり寄与しない。
というのは、発光層を通過する間に、特に短波長側の成
分が大きな吸収を受けるからである。
発光は、光出射端面からの光出力にあまり寄与しない。
というのは、発光層を通過する間に、特に短波長側の成
分が大きな吸収を受けるからである。
【００１０】したがって注入電流に対する光取出し効率
が良くないという問題がある。この問題は、端面発光サ
イリスタについても同様である。
が良くないという問題がある。この問題は、端面発光サ
イリスタについても同様である。
【００１１】本発明の目的は、光取出し効率を高め、発
光光量を増大させた端面発光素子を提供することにあ
る。
光光量を増大させた端面発光素子を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１導電形の
半導体基板上に少なくとも２つの半導体層が積層された
端面発光素子において、前記半導体基板と、前記半導体
基板の直上に設けられた第１導電形の半導体層との間で
あって、光出射端面とは遠い領域に設けられた、前記第
１の導電形とは反対の第２の導電形の半導体層を備える
ことを特徴とする。
半導体基板上に少なくとも２つの半導体層が積層された
端面発光素子において、前記半導体基板と、前記半導体
基板の直上に設けられた第１導電形の半導体層との間で
あって、光出射端面とは遠い領域に設けられた、前記第
１の導電形とは反対の第２の導電形の半導体層を備える
ことを特徴とする。
【００１３】端面発光素子がダイオードである場合に
は、第１の導電形半導体基板上に、第１の導電形の第１
の半導体層と、第１の導電形とは反対の第２の導電形の
第２の半導体層とが順次積層され、前記半導体基板と前
記第１の半導体層との間であって、光出射端面とは遠い
領域に設けられた、第２の導電形の半導体層を備えてい
る。
は、第１の導電形半導体基板上に、第１の導電形の第１
の半導体層と、第１の導電形とは反対の第２の導電形の
第２の半導体層とが順次積層され、前記半導体基板と前
記第１の半導体層との間であって、光出射端面とは遠い
領域に設けられた、第２の導電形の半導体層を備えてい
る。
【００１４】端面発光素子がサイリスタである場合に
は、第１の導電形半導体基板上に、第１の導電形の第１
の半導体層と、第１の導電形とは反対の第２の導電形の
第２の半導体層と、第１の導電形の第３の半導体層と第
２の導電形の第４の半導体層とが順次積層され、前記半
導体基板と前記第１の半導体層との間であって、光出射
端面とは遠い領域に設けられた、第２の導電形の半導体
層を備えている。
は、第１の導電形半導体基板上に、第１の導電形の第１
の半導体層と、第１の導電形とは反対の第２の導電形の
第２の半導体層と、第１の導電形の第３の半導体層と第
２の導電形の第４の半導体層とが順次積層され、前記半
導体基板と前記第１の半導体層との間であって、光出射
端面とは遠い領域に設けられた、第２の導電形の半導体
層を備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】図３は、本発明の一実施例である
端面発光ダイオードの断面図である。図２の構造におい
て、Ｎ形半導体基板３０とＮ形半導体層３２との間であ
って、光出射端面３８より遠い方の領域に、Ｐ形半導体
層３１を設けている。
端面発光ダイオードの断面図である。図２の構造におい
て、Ｎ形半導体基板３０とＮ形半導体層３２との間であ
って、光出射端面３８より遠い方の領域に、Ｐ形半導体
層３１を設けている。
【００１６】このような構造の端面発光ダイオードによ
れば、アノード電極・カソード電極間に順方向電圧が印
加されると、Ｐ形半導体層３１とＮ形半導体層３２との
間のＰＮ接合は逆バイアスされる結果、このＰＮ接合を
電流は流れることができない。したがって、アノード電
極３６からの注入電流Ｉは、図３に示すように、光出射
端面３８の近くを集中して流れる。これにより、発光中
心が光出射端面３８に近づく結果、光取出し効率が向上
し、発光光量が増加する。
れば、アノード電極・カソード電極間に順方向電圧が印
加されると、Ｐ形半導体層３１とＮ形半導体層３２との
間のＰＮ接合は逆バイアスされる結果、このＰＮ接合を
電流は流れることができない。したがって、アノード電
極３６からの注入電流Ｉは、図３に示すように、光出射
端面３８の近くを集中して流れる。これにより、発光中
心が光出射端面３８に近づく結果、光取出し効率が向上
し、発光光量が増加する。
【００１７】図４は、本発明の他の実施例である端面発
光サイリスタの断面図である。Ｎ形半導体基板４０上
に、Ｐ形半導体層４１，Ｎ形半導体層４２，Ｐ形半導体
層４４，Ｎ形半導体層４６，Ｐ形半導体層４８が順次積
層されている。Ｐ形半導体層４８上にアノード電極５０
が、Ｎ形半導体層４６上にゲート電極５２が、Ｎ形半導
体基板４０の裏面にはカソード電極（図示せず）が設け
られている。
光サイリスタの断面図である。Ｎ形半導体基板４０上
に、Ｐ形半導体層４１，Ｎ形半導体層４２，Ｐ形半導体
層４４，Ｎ形半導体層４６，Ｐ形半導体層４８が順次積
層されている。Ｐ形半導体層４８上にアノード電極５０
が、Ｎ形半導体層４６上にゲート電極５２が、Ｎ形半導
体基板４０の裏面にはカソード電極（図示せず）が設け
られている。
【００１８】Ｐ形半導体基板４０とＮ形半導体層４２と
の間に設けられているＰ形半導体層４１は、光出射端面
５４より遠い方の領域に設けられている。
の間に設けられているＰ形半導体層４１は、光出射端面
５４より遠い方の領域に設けられている。
【００１９】このような構造の端面発光サイリスタによ
れば、アノード電極・カソード電極間に順方向電圧が印
加されると、Ｐ形半導体層４１とＮ形半導体層４２との
間のＰＮ接合は逆バイアスされる結果、このＰＮ接合を
電流は流れることができない。したがって、アノード電
極５０からの注入電流Ｉは、図４に示すように、光出射
端面５４の近くを集中して流れる。これにより、発光中
心が光出射端面５４に近づく結果、光取出し効率が向上
し、発光光量が増加する。
れば、アノード電極・カソード電極間に順方向電圧が印
加されると、Ｐ形半導体層４１とＮ形半導体層４２との
間のＰＮ接合は逆バイアスされる結果、このＰＮ接合を
電流は流れることができない。したがって、アノード電
極５０からの注入電流Ｉは、図４に示すように、光出射
端面５４の近くを集中して流れる。これにより、発光中
心が光出射端面５４に近づく結果、光取出し効率が向上
し、発光光量が増加する。
【００２０】以上、端面発光ダイオードおよび端面発光
サイリスタの実施例をそれぞれ説明したが、図示の構成
において、半導体基板および半導体層の導電形を反対の
導電形にしても、本発明が成り立つことは明らかであ
る。
サイリスタの実施例をそれぞれ説明したが、図示の構成
において、半導体基板および半導体層の導電形を反対の
導電形にしても、本発明が成り立つことは明らかであ
る。
【００２１】次に、図４の端面発光サイリスタを用いた
自己走査型端面発光素子アレイについて説明する。
自己走査型端面発光素子アレイについて説明する。
【００２２】まず、自己走査型端面発光素子アレイの３
つの基本構造について説明する。
つの基本構造について説明する。
【００２３】図５は、自己走査型端面発光素子アレイの
第１の基本構造の等価回路図である。発光素子として、
端面発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）を用い、発
光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）には、各々ゲート
電極Ｇ-2〜Ｇ+2が設けられている。各々のゲート電極に
は、負荷抵抗ＲL を介して電源電圧ＶGKが印加される。
また、各々のゲート電極Ｇ-2〜Ｇ+2は、相互作用を作る
ために抵抗ＲI を介して電気的に接続されている。ま
た、各単体発光サイリスタのアノード電極に、３本の転
送クロックライン（φ1 ，φ2 ，φ3 ）が、それぞれ３
素子おきに（繰り返されるように）接続される。
第１の基本構造の等価回路図である。発光素子として、
端面発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）を用い、発
光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）には、各々ゲート
電極Ｇ-2〜Ｇ+2が設けられている。各々のゲート電極に
は、負荷抵抗ＲL を介して電源電圧ＶGKが印加される。
また、各々のゲート電極Ｇ-2〜Ｇ+2は、相互作用を作る
ために抵抗ＲI を介して電気的に接続されている。ま
た、各単体発光サイリスタのアノード電極に、３本の転
送クロックライン（φ1 ，φ2 ，φ3 ）が、それぞれ３
素子おきに（繰り返されるように）接続される。
【００２４】動作を説明すると、まず転送クロックφ3
がハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンし
ているとする。このとき３端子サイリスタの特性から、
ゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電
源電圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、負荷抵抗ＲL 、相
互作用抵抗ＲI のネットワークから各発光サイリスタの
ゲート電圧が決まる。そして、発光サイリスタＴ（０）
に近い素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ
（０）から離れるにしたがいゲート電圧は上昇してい
く。これは次のように表せる。
がハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンし
ているとする。このとき３端子サイリスタの特性から、
ゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電
源電圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、負荷抵抗ＲL 、相
互作用抵抗ＲI のネットワークから各発光サイリスタの
ゲート電圧が決まる。そして、発光サイリスタＴ（０）
に近い素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ
（０）から離れるにしたがいゲート電圧は上昇してい
く。これは次のように表せる。
【００２５】 ＶG0＜ＶG1＝ＶG-1 ＜ＶG2＝ＶG-2 （１） これらの電圧の差は、負荷抵抗ＲL ，相互作用抵抗ＲI
の値を適当に選択することにより設定することができ
る。
の値を適当に選択することにより設定することができ
る。
【００２６】３端子サイリスタのアノード側のターンオ
ン電圧ＶONは、ゲート電圧より拡散電位Ｖdif だけ高い
電圧となることが知られている。
ン電圧ＶONは、ゲート電圧より拡散電位Ｖdif だけ高い
電圧となることが知られている。
【００２７】ＶON≒ＶG ＋Ｖdif （２） したがって、アノードにかける電圧をこのターンオン電
圧ＶONより高く設定すれば、その発光サイリスタはオン
することになる。
圧ＶONより高く設定すれば、その発光サイリスタはオン
することになる。
【００２８】さてこの発光サイリスタＴ（０）がオンし
ている状態で、次の転送クロックパルスφ1 にハイレベ
ル電圧ＶH を印加する。このクロックパルスφ1 は発光
サイリスタＴ（＋１）とＴ（−２）に同時に加わるが、
ハイレベル電圧ＶH の値を次の範囲に設定すると、発光
サイリスタＴ（＋１）のみをオンさせることができる。
ている状態で、次の転送クロックパルスφ1 にハイレベ
ル電圧ＶH を印加する。このクロックパルスφ1 は発光
サイリスタＴ（＋１）とＴ（−２）に同時に加わるが、
ハイレベル電圧ＶH の値を次の範囲に設定すると、発光
サイリスタＴ（＋１）のみをオンさせることができる。
【００２９】 ＶG-2 ＋Ｖdif ＞ＶH ＞ＶG+1 ＋Ｖdif （３） これで発光サイリスタＴ（０），Ｔ（＋１）が同時にオ
ンしていることになる。そしてクロックパルスφ3 のハ
イレベル電圧を切ると、発光サイリスタＴ（０）がオフ
となりオン状態の転送ができたことになる。
ンしていることになる。そしてクロックパルスφ3 のハ
イレベル電圧を切ると、発光サイリスタＴ（０）がオフ
となりオン状態の転送ができたことになる。
【００３０】このように、自己走査型端面発光素子アレ
イでは抵抗ネットワークで各発光サイリスタのゲート電
極間を結ぶことにより、発光サイリスタに転送機能をも
たせることが可能となる。
イでは抵抗ネットワークで各発光サイリスタのゲート電
極間を結ぶことにより、発光サイリスタに転送機能をも
たせることが可能となる。
【００３１】上に述べたような原理から、転送クロック
φ1 ，φ2 ，φ3 のハイレベル電圧を順番に互いに少し
ずつ重なるように設定すれば、発光サイリスタのオン状
態は順次転送されていく。すなわち、発光点が順次転送
され、自己走査型端面発光素子アレイを実現することが
できる。
φ1 ，φ2 ，φ3 のハイレベル電圧を順番に互いに少し
ずつ重なるように設定すれば、発光サイリスタのオン状
態は順次転送されていく。すなわち、発光点が順次転送
され、自己走査型端面発光素子アレイを実現することが
できる。
【００３２】図６は、自己走査型端面発光素子アレイの
第２の基本構造の等価回路図である。この自己走査型端
面発光素子アレイは、発光サイリスタのゲート電極間の
電気的接続の方法としてダイオードを用いている。発光
サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）は、一列に並べられ
た構成となっている。Ｇ-2〜Ｇ+2は、発光サイリスタＴ
（−２）〜Ｔ（＋２）のそれぞれのゲート電極を表す。
ＲL はゲート電極の負荷抵抗を表し、Ｄ-2〜Ｄ+2は電気
的相互作用を行うダイオードを表す。またＶGKは電源電
圧を表す。各単体発光サイリスタのアノード電極に、２
本の転送クロックライン（φ1 ，φ2 ）がそれぞれ１素
子おきに接続される。
第２の基本構造の等価回路図である。この自己走査型端
面発光素子アレイは、発光サイリスタのゲート電極間の
電気的接続の方法としてダイオードを用いている。発光
サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）は、一列に並べられ
た構成となっている。Ｇ-2〜Ｇ+2は、発光サイリスタＴ
（−２）〜Ｔ（＋２）のそれぞれのゲート電極を表す。
ＲL はゲート電極の負荷抵抗を表し、Ｄ-2〜Ｄ+2は電気
的相互作用を行うダイオードを表す。またＶGKは電源電
圧を表す。各単体発光サイリスタのアノード電極に、２
本の転送クロックライン（φ1 ，φ2 ）がそれぞれ１素
子おきに接続される。
【００３３】動作を説明する。まず転送クロックφ2 が
ハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンして
いるとする。このとき３端子サイリスタの特性からゲー
ト電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電源電
圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、抵抗ＲL ，ダイオード
Ｄ-2〜Ｄ+2のネットワークから各発光サイリスタのゲー
ト電圧が決まる。そして発光サイリスタＴ（０）に近い
素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ（０）から
離れるにしたがいゲート電圧は上昇していく。
ハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンして
いるとする。このとき３端子サイリスタの特性からゲー
ト電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電源電
圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、抵抗ＲL ，ダイオード
Ｄ-2〜Ｄ+2のネットワークから各発光サイリスタのゲー
ト電圧が決まる。そして発光サイリスタＴ（０）に近い
素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ（０）から
離れるにしたがいゲート電圧は上昇していく。
【００３４】しかしながら、ダイオード特性の一方向
性，非対称性から、電圧を下げる効果は、Ｔ（０）の右
方向にしか働かない。すなわちゲート電極Ｇ1 はＧ0 に
対し、ダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高
い電圧に設定され、ゲート電極Ｇ2 はＧ1 に対し、さら
にダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高い電
圧に設定される。一方、Ｔ（０）の左側のゲート電極Ｇ
-1はダイオードＤ-1が逆バイアスになっているため電流
が流れず、したがって電源電圧ＶGKと同電位となる。
性，非対称性から、電圧を下げる効果は、Ｔ（０）の右
方向にしか働かない。すなわちゲート電極Ｇ1 はＧ0 に
対し、ダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高
い電圧に設定され、ゲート電極Ｇ2 はＧ1 に対し、さら
にダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高い電
圧に設定される。一方、Ｔ（０）の左側のゲート電極Ｇ
-1はダイオードＤ-1が逆バイアスになっているため電流
が流れず、したがって電源電圧ＶGKと同電位となる。
【００３５】次の転送クロックパルスφ1 は、最近接の
発光サイリスタＴ（１），Ｔ（−１）、そしてＴ（３）
およびＴ（−３）等に印加されるが、これらのなかで、
最もターンオン電圧の低い素子はＴ（１）であり、Ｔ
（１）のターンオン電圧は約Ｇ 1 のゲート電圧＋Ｖdif
であるが、これはＶdif の約２倍である。次にターン電
圧の低い素子はＴ（３）であり、Ｖdif の約４倍であ
る。Ｔ（−１）とＴ（−３）のオン電圧は、約ＶGK＋Ｖ
dif となる。
発光サイリスタＴ（１），Ｔ（−１）、そしてＴ（３）
およびＴ（−３）等に印加されるが、これらのなかで、
最もターンオン電圧の低い素子はＴ（１）であり、Ｔ
（１）のターンオン電圧は約Ｇ 1 のゲート電圧＋Ｖdif
であるが、これはＶdif の約２倍である。次にターン電
圧の低い素子はＴ（３）であり、Ｖdif の約４倍であ
る。Ｔ（−１）とＴ（−３）のオン電圧は、約ＶGK＋Ｖ
dif となる。
【００３６】以上から、転送クロックパルスのハイレベ
ル電圧をＶdif の約２倍からＶdifの約４倍の間に設定
しておけば、発光サイリスタＴ（１）のみをオンさせる
ことができ、転送動作を行うことができる。
ル電圧をＶdif の約２倍からＶdifの約４倍の間に設定
しておけば、発光サイリスタＴ（１）のみをオンさせる
ことができ、転送動作を行うことができる。
【００３７】図７は、自己走査型端面発光素子アレイの
第３の基本構造の等価回路図である。この自己走査型端
面発光素子アレイは、スイッチ素子Ｔ（−１）〜Ｔ
（２）、書き込み用発光素子Ｌ（−１）〜Ｌ（２）から
なる。スイッチ素子部分の構成は、ダイオード接続を用
いた例を示している。スイッチ素子のゲート電極Ｇ-1〜
Ｇ 1 は、書き込み用発光素子のゲートにも接続される。
書き込み用発光素子のアノードには、書き込み信号Ｓin
が加えられている。
第３の基本構造の等価回路図である。この自己走査型端
面発光素子アレイは、スイッチ素子Ｔ（−１）〜Ｔ
（２）、書き込み用発光素子Ｌ（−１）〜Ｌ（２）から
なる。スイッチ素子部分の構成は、ダイオード接続を用
いた例を示している。スイッチ素子のゲート電極Ｇ-1〜
Ｇ 1 は、書き込み用発光素子のゲートにも接続される。
書き込み用発光素子のアノードには、書き込み信号Ｓin
が加えられている。
【００３８】以下に、この自己走査型端面発光素子アレ
イの動作を説明する。いま、転送素子Ｔ（０）がオン状
態にあるとすると、ゲート電極Ｇ0 の電圧は、ＶGK（こ
こでは５ボルトと想定する）より低下し、はぼ零ボルト
となる。したがって、書き込み信号Ｓinの電圧が、ＰＮ
接合の拡散電位（約１ボルト）以上であれば、発光素子
Ｌ（０）を発光状態とすることができる。
イの動作を説明する。いま、転送素子Ｔ（０）がオン状
態にあるとすると、ゲート電極Ｇ0 の電圧は、ＶGK（こ
こでは５ボルトと想定する）より低下し、はぼ零ボルト
となる。したがって、書き込み信号Ｓinの電圧が、ＰＮ
接合の拡散電位（約１ボルト）以上であれば、発光素子
Ｌ（０）を発光状態とすることができる。
【００３９】これに対し、ゲート電極Ｇ-1は約５ボルト
であり、ゲート電極Ｇ1 は約１ボルトとなる。したがっ
て、発光素子Ｌ（−１）の書き込み電圧は約６ボルト、
発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約２ボルトとなる。
これから、発光素子Ｌ（０）のみに書き込める書き込み
信号Ｓinの電圧は、約１〜２ボルトの範囲となる。発光
素子Ｌ（０）がオン、すなわち発光状態に入ると、書き
込み信号Ｓinラインの電圧は約１ボルトに固定されてし
まうので、他の発光素子が選択されてしまう、というエ
ラーは防ぐことができる。
であり、ゲート電極Ｇ1 は約１ボルトとなる。したがっ
て、発光素子Ｌ（−１）の書き込み電圧は約６ボルト、
発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約２ボルトとなる。
これから、発光素子Ｌ（０）のみに書き込める書き込み
信号Ｓinの電圧は、約１〜２ボルトの範囲となる。発光
素子Ｌ（０）がオン、すなわち発光状態に入ると、書き
込み信号Ｓinラインの電圧は約１ボルトに固定されてし
まうので、他の発光素子が選択されてしまう、というエ
ラーは防ぐことができる。
【００４０】発光強度は書き込み信号Ｓinに流す電流量
で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能とな
る。また、発光状態を次の素子に転送するためには、書
き込み信号Ｓinラインの電圧を一度零ボルトまでおと
し、発光している素子をいったんオフにしておく必要が
ある。
で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能とな
る。また、発光状態を次の素子に転送するためには、書
き込み信号Ｓinラインの電圧を一度零ボルトまでおと
し、発光している素子をいったんオフにしておく必要が
ある。
【００４１】以上のような自己走査型端面発光素子アレ
イは、半導体ウェハに集積した後、切り出して１つの半
導体チップ（以下、発光素子アレイチップという）の形
にし、これを必要個数配列して長尺のものを作製する。
イは、半導体ウェハに集積した後、切り出して１つの半
導体チップ（以下、発光素子アレイチップという）の形
にし、これを必要個数配列して長尺のものを作製する。
【００４２】図８は、自己走査型端面発光素子アレイを
用いた光プリントヘッドの一例を示す斜視図である。プ
リント配線基板６１上に自己走査型端面発光素子アレイ
６２と、セルフォックレンズアレイ６３（セルフォック
レンズは日本板硝子（株）の登録商標である）とが貼り
付けられて実装されている。
用いた光プリントヘッドの一例を示す斜視図である。プ
リント配線基板６１上に自己走査型端面発光素子アレイ
６２と、セルフォックレンズアレイ６３（セルフォック
レンズは日本板硝子（株）の登録商標である）とが貼り
付けられて実装されている。
【００４３】自己走査型端面発光素子アレイ６２は、発
光素子アレイチップ６９を連続して直線状に配列するこ
とにより構成される。例えば、１つの発光素子アレイチ
ップは、１２００ＤＰＩで、２５６個の発光素子が配列
されているものとすると、チップ長さは約５．４ｍｍと
なる。また発光素子の発光点のサイズは、例えば５μｍ
×１μｍである。
光素子アレイチップ６９を連続して直線状に配列するこ
とにより構成される。例えば、１つの発光素子アレイチ
ップは、１２００ＤＰＩで、２５６個の発光素子が配列
されているものとすると、チップ長さは約５．４ｍｍと
なる。また発光素子の発光点のサイズは、例えば５μｍ
×１μｍである。
【００４４】一方、セルフォックレンズアレイ６３は、
所定本数のセルフォックレンズ６４を、１つの基板６５
上に配列し固着したセルフォックレンズアレイ・ユニッ
ト６６を連続して直線状に配列することにより構成され
る。
所定本数のセルフォックレンズ６４を、１つの基板６５
上に配列し固着したセルフォックレンズアレイ・ユニッ
ト６６を連続して直線状に配列することにより構成され
る。
【００４５】発光素子の光出射端面からの光は、セルフ
ォックレンズ６４により、感光ドラム２の表面に結像す
る。
ォックレンズ６４により、感光ドラム２の表面に結像す
る。
【００４６】以上のような端面発光サイリスタアレイを
用いた光プリントヘッドによれば、各端面発光素子の光
量が増大しているので、低消費電力で印刷品位を保持す
ることが可能となる。
用いた光プリントヘッドによれば、各端面発光素子の光
量が増大しているので、低消費電力で印刷品位を保持す
ることが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】本発明の端面発光素子によれば、注入電
力を光出射端面の近くに集中することができるので、光
出射端面より取り出される光量を増大でき、したがって
光取出し効率を向上させることができる。
力を光出射端面の近くに集中することができるので、光
出射端面より取り出される光量を増大でき、したがって
光取出し効率を向上させることができる。
【図１】光プリンタの原理を説明するための図である。
【図２】従来の端面発光ダイオードの断面図である。
【図３】本発明の一実施例である端面発光ダイオードの
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の他の実施例である端面発光サイリスタ
の断面図である。
の断面図である。
【図５】自己走査型端面発光素子アレイの第１の基本構
造の等価回路図である。
造の等価回路図である。
【図６】自己走査型端面発光素子アレイの第２の基本構
造の等価回路図である。
造の等価回路図である。
【図７】自己走査型端面発光素子アレイの第３の基本構
造の等価回路図である。
造の等価回路図である。
【図８】自己走査型端面発光素子アレイを用いた光プリ
ントヘッドの一例を示す斜視図である。
ントヘッドの一例を示す斜視図である。
３０，４０ Ｎ形半導体基板 ３２，４２，４６ Ｎ形半導体層 ３１，３４，４１，４４，４８ Ｐ形半導体層 ３６，５０ アノード電極 ３８，５４ 光出射端面 ５２ ゲート電極 ６１ プリント配線基板 ６２ 自己走査型端面発光素子アレイ ６３ セルフォックレンズアレイ ６４ セルフォックレンズ ６６ セルフォックレンズアレイ・ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 建 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 吉田 治信 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 小林 勝 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】第１導電形の半導体基板上に少なくとも２
つの半導体層が積層された端面発光素子において、 前記半導体基板と、前記半導体基板の直上に設けられた
第１導電形の半導体層との間であって、光出射端面とは
遠い領域に設けられた、前記第１の導電形とは反対の第
２の導電形の半導体層を備えることを特徴とする端面発
光素子。 - 【請求項２】第１の導電形半導体基板上に、第１の導電
形の第１の半導体層と、第１の導電形とは反対の第２の
導電形の第２の半導体層とが順次積層された端面発光ダ
イオードにおいて、 前記半導体基板と前記第１の半導体層との間であって、
光出射端面とは遠い領域に設けられた、第２の導電形の
半導体層を備えることを特徴とする端面発光ダイオー
ド。 - 【請求項３】第１の導電形半導体基板上に、第１の導電
形の第１の半導体層と、第１の導電形とは反対の第２の
導電形の第２の半導体層と、第１の導電形の第３の半導
体層と第２の導電形の第４の半導体層とが順次積層され
た端面発光サイリスタタおいて、 前記半導体基板と前記第１の半導体層との間であって、
光出射端面とは遠い領域に設けられた、第２の導電形の
半導体層を備えることを特徴とする端面発光サイリス
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12863698A JPH11330541A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 端面発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12863698A JPH11330541A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 端面発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330541A true JPH11330541A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=14989723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12863698A Pending JPH11330541A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 端面発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330541A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004128175A (ja) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 発光素子および自己走査型発光素子アレイチップ |
| JP2013058788A (ja) * | 2012-11-21 | 2013-03-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 自己走査型発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置 |
| JP2013058789A (ja) * | 2012-11-21 | 2013-03-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 自己走査型発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置 |
| JP2013214751A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-10-17 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光サイリスタ、自己走査型発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置 |
| US9059362B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-06-16 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light emitting element, light emitting element array, optical writing head, and image forming apparatus |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP12863698A patent/JPH11330541A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004128175A (ja) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 発光素子および自己走査型発光素子アレイチップ |
| US9059362B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-06-16 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light emitting element, light emitting element array, optical writing head, and image forming apparatus |
| JP2013214751A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-10-17 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光サイリスタ、自己走査型発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置 |
| JP2013058788A (ja) * | 2012-11-21 | 2013-03-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 自己走査型発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置 |
| JP2013058789A (ja) * | 2012-11-21 | 2013-03-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 自己走査型発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置 |
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| A521 | Written amendment |
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