JPH05327016A

JPH05327016A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JPH05327016A
Application number: JP13080292A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Iechi; 洋之家地
Original assignee: Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1993-12-10
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JP3093439B2

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体等の結像面上での光出力を均一にするこ
とのできる発光ダイオードアレイチップを備えた半導体
発光装置を提供する。【構成】少なくとも発光ダイオードの発光層と、該発光
層を発光させるための電極を含む積層構造よりなり、積
層端面2aより光出力７が得られる端面発光型発光ダイオ
ード(2-1〜2-256)を、等間隔に設けた複数の第一分離溝
11により各層を電気的・空間的に分離して形成してなる
発光ダイオードアレイ２により構成した半導体発光装置
において、発光ダイオードアレイチップ上の両端の発光
ダイオード(2-1，2-256)がスネルの法則に従って光出射
端面2aが16°以下の角度にカットされているために、他
の発光ダイオード(2-2〜2-255)と異なった形状であるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式による画
像形成装置や光プリンター等の光源として利用される半
導体発光装置に関し、特に、発光ドットが一直線上に並
ぶようにした発光ダイオードアレイを用いて感光体等へ
の光書込みを行なう半導体発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真方式による画像形成装置
や光プリンタ等の光源等に利用するための発光ダイオー
ドアレイの研究が進められている。この発光ダイオード
アレイは自己発光型アレイ素子から成っており、画像信
号に応じて発光ダイオードアレイを発光させ、等倍結像
素子で感光体表面に静電潜像を形成し、前記電子写真方
式による現像、転写、定着の工程を経て印字・印刷を行
うものである。この従来の発光ダイオードアレイを用い
た光プリンタヘッドを構成する発光部基板は図９に示す
ように、放熱板を兼ねた基板102 上に、セラミック基板
等で構成される配線部材103，104，105 が貼り付けられ
ており、この配線部材103，104，105 には、それぞれ画
像信号や電源との接続を行うためのケーブル106，107が
接続されている。また、図中の108-1〜108-n（ｎは正の
整数）は発光ダイオードを一列に並べた発光ダイオード
アレイチップであり、109-1〜109-n及び110-1〜110-n
は、発光ダイオードアレイチップ108-1〜108-nを駆動す
るドライバ回路、即ち、ケーブル106，107より入力され
る画像信号のシリアルパラレル変換回路等を内蔵した発
光ダイオードドライブ集積回路である。

【０００３】このような構成の発光部基板101 におい
て、ケーブル106，107より画像信号を一列分逐次、発光
ダイオードドライブ集積回路109-1〜109-n，110-1〜110
-nに入力し、一列分のデータをシフトした後、これを並
列に発光ダイオード駆動端子に出力し、これに従い各発
光ダイオードが点灯、消灯し、一列分の画像形成用の輝
点が発生する。また、発光ダイオードの発光部と感光ド
ラム面の結像点の関係については、図１０に示すよう
に、発光ダイオードアレイを構成する各発光ダイオード
アレイチップ201-m 上の発光ダイオード201-m-p は、セ
ルフォックレンズアレイやＲＭＬＡ（ルーフミラーレン
ズアレイ）等の等倍結像系202 によって感光ドラム203
上に結像される。このような発光ダイオードアレイを用
いた光プリンタヘッドは、可動部がなく構成部品も少な
いことから、小型化が可能となる。また、自己発光型で
消光比が高く、良好なコントラストが得られ、さらにチ
ップの接続により長尺化対応が可能となり、発光ダイオ
ードの高出力化により高速化にも対応可能となる等、種
々の利点がある。

【０００４】ところで、このような光プリントヘッドに
用いられる発光ダイオードアレイとしては、基板面と平
行な面内に四角形等の発光部を所定方向に多数配列した
面発光型発光ダイオードアレイや、基板面と垂直な端面
から、所定方向に多数配列した光出力が得られる端面発
光型発光ダイオード等がある。先ず、面発光型発光ダイ
オードアレイの基本的な構造としては、例えば図１１に
示すものが報告されており（昭和５５年電通学会予稿集
１-211頁）、この面発光型発光ダイオードアレイでは、
発光部120 より得られる光出力の強度を発光面内で均一
化するために、発光部120 の両端若しくは周囲に電極12
1 が形成されている。しかしこの構造では、光出力が取
り出される発光部120 と電極121 とが同一面上に存在す
るため、単位素子当たりに要する幅は発光部120 の幅と
素子分離領域の幅及び電極121 の幅を必要な範囲で合計
したものとなる。面発光型発光ダイオードの場合には、
通常、発光部120 の幅は40μｍ程度が必要であり、素子
分離領域の幅は20μｍ程度が必要であるから、単位素子
当たりに要する幅は最低限60μｍが必要になるため、電
極121 の幅を考慮した場合には、もはや、800 dpi(21.1
5μｍ pitch）以上のような発光ダイオードアレイチッ
プ内で高密度な発光部を形成することは素子分離領域の
幅が微小になってしまうために実現は極めて困難であ
る。このことは、現状で400dpi（63.5μｍ pitch）が主
流になっている原因の一つである。

【０００５】次に、端面発光型発光ダイオードアレイと
しては、例えば図１２に示すようなものがあり（特開昭
６０−３２３７３号公報）、この例では、基板上の積層
構造内に複数の発光部122 が形成されており、これらの
発光部122 はその基板面と平行な面内にその端面に対し
て垂直な方向に形成された分離溝123 により、隣接する
端面発光型発光ダイオード間が電気的且つ空間的に分離
されている。このような端面発光型発光ダイオードアレ
イでは、光出力が取り出される発光部122 と電極124，1
25とが同一面上に存在せず、単位素子当たりに要する幅
は、発光部122 の幅と素子分離溝領域の幅だけを合計し
たものになるため、例えば、前述の800dpi以上のような
高密度な発光部122 の形成は原理的には素子分離領域の
最小幅で決定されるため、素子の実現に関しては現状の
技術を用いて充分可能である。従って、高密度光プリン
ター用光源として用いる発光ダイオードアレイとして
は、端面発光型発光ダイオードアレイが面発光型発光ダ
イオードアレイよりも適していると言える。また、端面
発光型・面発光型共に発光ダイオードアレイチップ内の
各発光ダイオードの光出力のばらつきに関しては、最近
の化合物半導体の結晶成長技術の進歩により改善され
（基板面内において結晶成長構造の層厚の均一性や膜の
電気的特性あるいは光学的特性の均一性が良好なものと
なり）、チップ内の発光ダイオードアレイの各発光ダイ
オードの光出力のばらつきを±５％以内にすることが充
分可能となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発光ダイオードアレイを用いた半導体発光装置にお
いては、該発光ダイオードアレイを構成する化合物半導
体結晶成長層の電気的或いは光学的特性を引き出すため
の電極形成手段や素子の放熱手段、配列精度を含む実装
のばらつき等により、特に焦点距離条件等を有する等倍
結像素子と発光ダイオードアレイチップ列とを組み合わ
せた場合には、図１０に示したような発光ダイオード発
光部とドラム面結像点の関係になっているために、感光
ドラム203上に結像される光出力強度に不均一性が生じ
てしまい（その値は、〜±50％にも達する）、光プリン
ター光源に用いた場合、印字ドットの大きさや印字濃度
に大きな差がでてしまうという問題点を有している。特
に、従来の端面発光型発光ダイオードアレイを用いた光
プリンター光源においては、図１２に示したような発光
ダイオードアレイチップを多数個一直線上に並べて発光
ダイオードアレイヘッドを作製する必要がある。このた
め、発光ダイオードアレイチップのつなぎ技術如何によ
っては、例え発光ダイオードアレイチップ内の各発光ダ
イオードの光出力の均一性が図れたとしても、発光ダイ
オードアレイヘッドからの光出力（焦点距離条件等を有
する等倍結像素子通過後の光出力）で光出力の均一性を
欠いてしまったり、ドラム面結像点で疑似的に発光ダイ
オードのドット抜けを生じさせてしまったりすることに
なってしまう。

【０００７】すなわち、発光ダイオードアレイチップの
つなぎ精度が出せない場合には、図１０に示したように
発光ダイオード発光部とドラム面結像点の関係について
は、発光ダイオードアレイを構成する各発光ダイオード
アレイチップ201-m 上の発光ダイオード201-m-p とセル
フォックレンズアレイやＲＭＬＡ（ルーフミラーレンズ
アレイ）等の等倍結像系202 との位置関係によって感光
ドラム203 上に結像される像が規定されるために、それ
ぞれ、Ｘ軸（主走査方向）に対してはチップ配列精度ミ
スにより発光ダイオードアレイチップの列方向のつなぎ
部分で疑似的なドット抜けが生じ、Ｙ軸（光出射方向）
に対しては等倍結像系202 （レンズアレイ）に対する焦
点深度ズレによりレンズアレイ通過後の光出力の不均一
性が生じ、Ｚ軸（副走査方向）に対してはレンズアレイ
に対する光軸ズレによりレンズアレイ通過後の光出力の
不均一性が生じることになってしまう。従って、端面発
光型発光ダイオードアレイチップ自体の光出力が均一で
あったとしても、発光ダイオードアレイヘッド作製時の
発光ダイオードアレイチップのつなぎ技術の精度如何に
よっては、不均一な光出力になってしまい、印字ドット
の大きさや印字濃度に大きな差が出てしまうことが度々
であった。

【０００８】上記問題を解決するための初歩的な手段と
しては、図８に示すように、発光ダイオードアレイチッ
プ内の端の発光ダイオードとそれに並んで隣接する発光
ダイオードアレイチップ内の端の発光ダイオードとの距
離が規定されたドットピッチ：ａ（例えば800dpi：21.1
5μｍ pitch)になるようにアレイチップのつなぎ技術に
より精度良く並べて発光ダイオードアレイヘッドを作製
すればよい。ところが、実際にはそう簡単にはいかな
い。すなわち、現状技術レベルで最先端の発光素子搭載
位置精度が、（いずれも面発光型発光ダイオードアレイ
ヘッドの場合に）隣接チップ間発光部精度は±7.5μｍ
（Ｘ軸：主走査方向）、発光ダイオードアレイチップ列
全体直線性は±10μｍ（Ｙ軸：副走査方向）が実現され
ているものの、Ｚ軸（光出射方向）の精度と同様に完成
した技術が存在していない。従って、アレイチップのつ
なぎ技術に依存して精度よく並べようとしても実際には
困難である。ここで、実際には隣接チップ間発光部が重
なってしまうことになるのでマイナスの精度というのは
存在しないから、隣接チップ間発光部精度は15μｍ（Ｘ
軸）、一方の発光ダイオードアレイチップ列全体直線性
は20μｍ（Ｙ軸）、Ｚ軸方向に関しては不問の精度で並
べることになる。従って、アレイチップのつなぎ技術に
よって精度良く並べて発光ダイオードアレイヘッドを作
製することができたとしても、ドラム面結像点で疑似的
に発光ダイオードのドット抜けを生じさせてしまったり
（Ｘ軸）、印字ドットの大きさや印字濃度に大きな差が
出てしまったり（Ｙ軸）するなどして印字品質の低下を
招いていた。このことは、高密度光プリンターヘッドを
実現する上で大きな支障になっており、本質的にプリン
ターヘッドの構成が発光ダイオードアレイ、駆動用集積
回路、レンズアレーから成っている限りにおいて現状の
実装技術レベルでは対応できないことになっている。

【０００９】本発明は以上の点に鑑み、光プリンター光
源等に用いる際に、基本的に発光ダイオードアレイヘッ
ドをレンズアレーを用いないで構成でき、且つアレイチ
ップのつなぎ技術に負担を掛けずに作製でき、感光体ド
ラム面上の光出力を均一にすることのできる発光ダイオ
ードアレイチップを備えた半導体発光装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、少なくとも発光ダイオードの発光層と、
該発光層を発光させるための電極を含む積層構造よりな
り、積層端面より光出力が得られる端面発光型発光ダイ
オードを、等間隔に設けた複数の第一分離溝により各層
を電気的・空間的に分離して形成してなる発光ダイオー
ドアレイにより構成した半導体発光装置において、発光
ダイオードアレイチップ上の両端の発光ダイオードがス
ネルの法則に従って光出射端面が16°以下の角度にカッ
トされているために、他の発光ダイオードと異なった形
状であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の半導体発光装置では、光指向性を有す
る端面発光型発光ダイオードアレイを光源に用い、且
つ、発光ダイオードアレイチップ上の両端の発光ダイオ
ードの形状が他の発光ダイオードと異なっているような
発光ダイオードアレイチップ形状にすることによって、
ドラム面結像点での発光ダイオードのドット抜けを防止
でき印字品質の高品質化が図れる。また、アレイチップ
のつなぎ実装をする際に、隣接チップ間発光部精度（Ｘ
軸）に対する実装マージンを大きく採ることができるた
め、発光ダイオードアレイヘッド作製時の歩留まりを向
上させることができる。また、光指向性を有する端面発
光型発光ダイオードに関しては、素子構造に活性層と光
閉じ込め層であるクラッド層から成る所謂ダブルヘテロ
接合構造を用い、活性層の厚さｄは、0.01μｍ＜ｄ＜0.
1μｍの範囲に設定し、活性層とクラッド層のエネルギ
ーギャップ差ΔＥは、0.1eＶ＜ΔＥ＜0.3eＶに設定し、
活性層に対称に配置することで実現できる。一方、発光
ダイオードアレイチップ上の両端の発光ダイオードの形
状は、発光ダイオードの活性層の材料固有の屈折率ｎを
考慮したスネルの法則に従う臨界角よりも小さい角度で
チップの外側方向（長手方向）にそれぞれ傾けた面を持
つ光出射端面を形成することで実現できる。

【００１２】このように、本発明の半導体発光装置で
は、ドラム面結像点で疑似的に発光ダイオードのドット
抜けを生じさせないようにする手段を発光ダイオードア
レイチップのつなぎ実装技術によらない方法によって達
成することができる。これにより、ドット抜けが無い均
一な高品質画像を実現できる。また、発光ダイオードア
レイヘッドをレンズアレーを用いないで達成できるた
め、アレイヘッド作製時の簡素化が図れ歩留まりが向上
する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。［実施例１］図１は本発明の一実施例を示す図であって
半導体発光装置を構成する発光ダイオードアレイチップ
の平面図、図２は図１に示す発光ダイオードアレイチッ
プの積層構造の断面図、図３は図１に示す発光ダイオー
ドアレイチップの発光ダイオードアレイ部分の斜視図で
ある。図１に示す発光ダイオードアレイチップにおい
て、端面発光型発光ダイオードアレイ２（2-1〜2-256）
はドット密度600dpi相当であり、ｎ型ＧａＡｓ基板１上
に 256素子形成されている。この発光ダイオードアレイ
２の積層構造は、図２に示すように、基板１の上にＭＯ
ＶＰＥ法により作製した、ｎ型ＧａＡｓバッファー層2
1、エネルギーギャップ：1.92ｅＶのｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ
_0.6Ａｓクラッド層22、発光層であるエネルギーギャッ
プ：1.67ｅＶのＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ活性層23、エネルギ
ーギャップ：1.92ｅＶのｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッ
ド層24、ｐ型ＧａＡｓキャップ層25、そして亜鉛を高濃
度にドーピングしたｐ+ 型ＧａＡｓコンタクト層26の複
数の層からなる積層構造により形成されている。Ａｌ
_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ活性層23の厚さ：ｄは0.05μｍである。
また、活性層とクラッド層のエネルギーギャップ差：Δ
Ｅは0.25ｅＶである。尚、本積層構造はいわゆるダブル
ヘテロ構造を含んでいるため、光出力の遠視野像で俯角
と仰角の光束の角度θは等しい。

【００１４】この積層構造の表面、すなわちコンタクト
層26上面から基板１の表面まで及びアレー方向に対して
直角に該基板１に達する第一分離溝11（図３参照）が塩
素系ガスを用いたドライエッチング法によって形成され
ており、この第一分離溝11によって、発光ダイオードア
レイ２内の各発光ダイオード（2-1〜2-256）が電気的に
分離されている。各発光ダイオード（2-1〜2-256）の光
出射端面2aは、基板面に対して垂直に、かつアレイ方向
に平行で、基板１の辺1aに近接した位置に配置されてい
る。このようにして、発光ダイオードアレイ２が形成さ
れ、この時同時に本発明による他の発光ダイオードと異
なる発光ダイオードアレイチップ上の両端の発光ダイオ
ード（2-1，2-256）が形成される。

【００１５】この発光ダイオードアレイ２の各発光ダイ
オード（2-1〜2-256）のコンタクト層26上には、図２、
図３に示すように、それぞれＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる
ｐ型電極27が形成され、また基板１の裏面にはＡｕ−Ｇ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ型電極28が形成されている。
ｐ型電極27は、図１、図３に示すように、端面発光型発
光ダイオードアレイ２の光出射端面2aとは反対側の該端
面発光型発光ダイオードアレイ２の後方に配置された配
線用ボンディングパッド３（3-1〜3-256）に電気的に接
続されている。このボンディングパッド３（3-1〜3-25
6）及び配線は、ＧａＡｓ基板１上にＰＥ−ＣＶＤ等に
より堆積されたＳｉＯ₂ 等の絶縁膜31を介して形成され
ており、これによりボンディングによるダメージから素
子を保護し、発光効率の劣化を防いでいる。この配線用
ボンディングパッド３（3-1〜3-256）は、光出射方向に
４段に配列されており、高密度実装が可能になってい
る。尚、発光ダイオードアレイチップは、配線用ボンデ
ィングパッド３から図示しないドライバー回路チップと
ワイヤーボンディングにより接続される。尚、図３は発
光ダイオードの複数の層からなる積層構造を参照しやす
くするために、各発光ダイオード（2-1〜2-256）部の絶
縁膜31は図の上では剥離して示してある。このようにし
て形成した発光ダイオードアレイの近視野像（Ｎ．Ｆ．
Ｐ）を図４に示す。各発光ダイオードの近視野像は35μ
ｍ×６μｍ程度の大きさで前述の光指向性を有している
ことが判る。

【００１６】さて、発光ダイオードアレイチップ上の両
端の発光ダイオードの形状は、前述の発光ダイオードの
活性層の材料固有の屈折率ｎを考慮したスネルの法則に
従う臨界角よりも小さい角度で光出射端面がカットされ
て形成されている。以下、両端の発光ダイオードの形状
に関して実施例の図面を参照して説明する。すなわち、
図５（便宜上、2-256 の発光ダイオードで説明するもの
の、逆サイドの2-1 は図１に示すように2-256 とは対称
になっているのみで、本発明の適用に関しては同様であ
る）に示すように屈折率ｎ₁ の活性層及び屈折率ｎ₂ の
媒質（例えば空気）の境界面上に立てた法線と発光ダイ
オード内部からの発光の透過光及び発光ダイオード端面
からの出射光との角度、すなわち、透過角ψ₁ 及び出射
光ψ₂ との間には、スネルの法則により次式の関係が成
り立つ。ｎ₁sinψ₁＝ｎ₂sinψ₂ ・・・(１) また、全反射が生じる臨界角θ_c は次式で与えられる。 θ_c＝sin~¹(ｎ₂／ｎ₁）・・・(２)

【００１７】ここで、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ活性層23の屈
折率ｎ₁：3.54、媒質（空気）の屈折率ｎ₂：１であるの
で、臨界角θ_c＝16.4°である。従って、光出射端面の
カット角は臨界角θ_c よりも小さくする必要がある。表
１に本発明によるψ₁ とψ₂の関係を示す。

【表１】

【００１８】従って、ψ₁ を16°にした場合には境界面
上に立てた法線に77.4°の角度にも光が出射されるため
に図６に示すような光出射強度プロファイルになる。因
に、光出射端面から３ｍｍ離れた位置での光ビームの広
がり巾は80μｍ程度でありレンズレスで十分に対応でき
る素子である。このため、隣接する発光ダイオードアレ
イチップのそれぞれの端の発光ダイオードとの光出射強
度プロファイルの相乗作用で本発明の目的が達成され
る。本発明による素子の駆動は、３ビット点灯を基本と
するが、端ビットの形状を台形状にすることにより、１
ビット点灯も可能であることは言うまでもない。従っ
て、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより発光ダ
イオードアレイ内の各発光ダイオード（2-1〜2-256）を
電気的に分離する際に、発光ダイオードアレイチップ上
の両端の発光ダイオードの形状が本発明に基づいて16°
以下にカットできるように設計したドライエッチングマ
スクを用いてやれば良い。

【００１９】さて、上述のように塩素系ガスを用いたド
ライエッチング法によって各発光ダイオードアレイが形
成される訳である。この時に前述の発光ダイオードアレ
イチップ上の両端の発光ダイオードの形状は他の発光ダ
イオードと比較して光出射端面が異なっているのと同時
に、他の発光ダイオードよりも発光ダイオードの幅と素
子長を調整して、むしろ電流注入領域の面積を他の発光
ダイオードよりも小さくしてアレイチップ上の総ての発
光ダイオードに対する注入電流を一定に保ちつつ、発光
ダイオードアレイチップ上の両端の発光ダイオードの注
入電流密度が大きくなるようにして他の発光ダイオード
よりも高い光出力が得られるように形成する。

【００２０】次に、本発明による半導体発光装置の別の
実施例として、発光ダイオードアレイチップ上の両端の
発光ダイオードの形状について図７（2-256 の発光ダイ
オードに関して説明しているが、対称形状にして2-1 に
対しても適用可能である）を参照して説明する。［実施例２］本実施例では、図１に示す発光ダイオード
アレイチップにおいて、本発明による他の発光ダイオー
ドと異なる発光ダイオードアレイチップ上の両端の発光
ダイオードの形状が、図７（１）に示すように、前述の
発光ダイオードの活性層の材料固有の屈折率ｎを考慮し
たスネルの法則に従う臨界角よりも小さい角度で光出射
端面が概ね直線になるように凹型にカットされて形成さ
れている。

【００２１】［実施例３］本実施例では、図１に示す発
光ダイオードアレイチップにおいて、本発明による他の
発光ダイオードと異なる発光ダイオードアレイチップ上
の両端の発光ダイオードの形状が、図７（２）のように
前述の発光ダイオードの活性層の材料固有の屈折率ｎを
考慮したスネルの法則に従う臨界角よりも小さい角度で
光出射端面が概ね直線になるように凸型にカットされて
形成されている。

【００２２】［実施例４］本実施例では、図１に示す発
光ダイオードアレイチップにおいて、本発明による他の
発光ダイオードと異なる発光ダイオードアレイチップ上
の両端の発光ダイオードの形状が、図７（３）のように
前述の発光ダイオードの活性層の材料固有の屈折率ｎを
考慮したスネルの法則に従う臨界角よりも小さい角度で
光出射端面がカットされて且つ台形状に形成されてい
る。

【００２３】［実施例５］本実施例では、図１に示す発
光ダイオードアレイチップにおいて、本発明による他の
発光ダイオードと異なる発光ダイオードアレイチップ上
の両端の発光ダイオードの形状が、図７（４）のように
前述の発光ダイオードの活性層の材料固有の屈折率ｎを
考慮したスネルの法則に従う臨界角よりも小さい角度で
光出射端面が概ね直線になるように凹型にカットされて
且つ台形状に形成されている。

【００２４】［実施例６］本実施例では、図１に示す発
光ダイオードアレイチップにおいて、本発明による他の
発光ダイオードと異なる発光ダイオードアレイチップ上
の両端の発光ダイオードの形状が、図７（５）のように
前述の発光ダイオードの活性層の材料固有の屈折率ｎを
考慮したスネルの法則に従う臨界角よりも小さい角度で
光出射端面が概ね直線になるように凸型にカットされて
且つ台形状に形成されている。

【００２５】以上のようにして構成された端面発光型発
光ダイオードアレイ２は、膜特性の均一性に優れたＭＯ
ＶＰＥ法により作製されているため、同一の発光ダイオ
ードアレイチップ内においては、光出力のばらつきが±
５％以下になっている。尚、本発明による半導体発光装
置の発光部である発光ダイオードアレイチップ上の端面
発光型発光ダイオードアレイ２においては、ｎ型をｐ
型、ｐ型をｎ型として構成しても良い。さらに、発光ダ
イオードアレイチップ上の端面発光型発光ダイオードア
レイ２の光出射端面と、端面発光型発光ダイオードアレ
イ２の各発光ダイオードを素子分離している第一分離溝
11は、基板１面に垂直に形成されているが、必ずしも垂
直である必要はなく、略垂直な面、もしくは活性層23と
平行でない面であれば良い。また、該第一分離溝11は、
積層構造表面より基板１に達するように形成されている
が、本質的には、隣接端面発光型発光ダイオードの活性
層23間を電気的に分離すれば良いことから、溝の底部が
必ずしも基板１まで達している必要はなく、活性層23を
通りクラッド層22に達していれば充分機能するものであ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
発光装置を構成する端面発光型の発光ダイオードアレイ
チップの両端の発光ダイオードの形状をスネルの法則に
従って形成したことによって、図６に示すような発光ダ
イオードの光出射強度プロファイルが実現できるため、
発光ダイオードアレイヘッドを作製する際に、発光ダイ
オードアレイのＸ軸（主走査方向）に対しての配列精度
ミスによる発光ダイオードアレイチップの列方向のつな
ぎ部分での疑似的なドット抜けを防ぐことができる。こ
れにより、ドット抜けの無い均一な高品質画像を実現す
ることができる。また、光指向性を高めた端面発光型発
光ダイオード素子構造を採用しているために、レンズア
レーを用いずに発光ダイオードアレイヘッドを実現で
き、アレイヘッドの作製時に簡素化が図れ、実装時の歩
留まりが向上する。

【００２７】また、本発明では、両端の発光ダイオード
の形状が他の発光ダイオードと比較して注入電流密度が
大きくなるように注入電流領域の面積を小さくして構成
しているため、他の発光ダイオードよりも高い光出力が
得られる。これにより、両端の発光ダイオードの形状を
最適化してやれば、光強度の分配において本来必要とさ
れる他の発光ダイオードと同等の光出力を定位置に実現
できるのと同時に、隣接する発光ダイオードアレイチッ
プのそれぞれの端の発光ダイオードからの光出射強度プ
ロファイルが足し合わされた光強度で光が出射されるた
め、疑似的なドット抜けを防ぐ効果が更に向上する。ま
た、本発明はレンズアレーを用いない発光ダイオードア
レイヘッドへの応用が好ましいが、従来のレンズアレー
を用いた発光ダイオードアレイヘッドに対して応用する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図であって半導体発光
装置を構成する発光ダイオードアレイチップの平面図で
ある。

【図２】図１に示す発光ダイオードアレイチップの積層
構造の断面図である。

【図３】図１に示す発光ダイオードアレイチップの発光
ダイオードアレイ部分の斜視図である。

【図４】図１に示す半導体発光装置の近視野像を示す図
である。

【図５】本発明による半導体発光装置の発光ダイオード
アレイチップ上の両端の発光ダイオードの形状を定める
際の基本となる考え方の原理を示す図である。

【図６】本発明の基本となる考え方の原理により作製し
た半導体発光装置の光強度プロファイルを示す図であ
る。

【図７】（１）〜（５）はそれぞれ本発明の別の実施例
を示す図であって、半導体発光装置の発光ダイオードア
レイチップ上の両端の発光ダイオードの形状例を示す平
面図である。

【図８】従来のつなぎ技術により配列した発光ダイオー
ドアレイチップを示す斜視図である。

【図９】従来の発光ダイオードアレイを用いた光プリン
タヘッドを構成する発光部基板を示す斜視図である。

【図１０】発光ダイオードアレイの発光部と感光体面の
結像点との関係を示す図である。

【図１１】従来の面発光型発光ダイオードアレイを示す
平面図である。

【図１２】従来の端面発光型発光ダイオードアレイを示
す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板２・・・端面発光型発光ダイオードアレイ 2-1〜2-256・・・発光ダイオード 2a・・・光出射端面３（3-1〜3-256）・・・配線用ボンディングパッド７・・・出射光 11・・・第一分離溝 21・・・ｎ型ＧａＡｓバッファー層 22・・・ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッド層 23・・・Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ活性層（発光層） 24・・・ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッド層 25・・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層 26・・・ｐ+ ＧａＡｓコンタクト層 27・・・ｐ型電極 28・・・ｎ型電極 31・・・絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも発光ダイオードの発光層と、該
発光層を発光させるための電極を含む積層構造よりな
り、積層端面より光出力が得られる端面発光型発光ダイ
オードを、等間隔に設けた複数の第一分離溝により各層
を電気的・空間的に分離して形成してなる発光ダイオー
ドアレイにより構成した半導体発光装置において、発光ダイオードアレイチップ上の両端の発光ダイオード
がスネルの法則に従って光出射端面が16°以下の角度に
カットされているために、他の発光ダイオードと異なっ
た形状であることを特徴とする半導体発光装置。