[发明专利]发光二极管阵列及光学打印头

说明书

本发明涉及发光二极管阵列及具备该发光二极管阵列的光学打印头。

由于发光二极管(LED)可以发出清晰的光、可以在低电压下进行操作、仅需简单的外围电路以及其它一些原因，其被广泛用作显示装置。    

现在，为了探索应用发光二极管阵列的光学打印头作为光源在基于光电摄影术的光学打印机等装置上的应用，已对其作了许多研究。

在自身发光的发光二极管阵列被用作光源的光学打印机中，发光二极管阵列的诸多单独点根据图像信息发光，通过诸如梯度折射率透镜的等倍成像装置，在感光鼓上形成静电潜像。然后用显影单元把色粉选择性地淀积在感光鼓上，通过把由此沉淀的色剂转移到普通纸等之上，就实现了打印。

应用发光二极管阵列的打印头的好处在于：(1)没有活动部分，且包含数量很少的元件，这样就制作紧凑，并且，(2)可以根据需要将许多阵列片连接在一起，从而很容易形成所需的总长度。

在发光区密度为诸如600dpi(每英寸的点数)的发光二极管阵列中，发光区的阵列间距为42-43μm。因此，考虑位于发光区之间的非发光区，发光区本身的宽度小于该间距。在发光区，每个电极宽度小于42-43μm，其间距为42-43μm。在发光区中形成的这些电极连接成电极布线，其宽度小于42-43μm，其间距小于42-43μm。然后这些电极布线再与键合用宽电极(焊盘)相连。具有如上所述电极及布线的这种发光二极管，应通过引线键合等方法与诸如用以驱动发光二极管阵列的驱动装置进行电气连接。

即使目前键合宽度最小的缝键合，也要有一个40μm的键合宽度，考虑到键合装置的位置精度，该键合宽度应再增加20μm。即，作为键合用电极的宽度，至少要保证约60μm。

因此，在密度大于600dpi的发光二极管阵列中，单行阵列的键合用电极增加了引线键合的难度；出于这种原因，通常把它们排成之字形的两行以保证较大的电极间距。但即使这样，至多只能保证60μm作为键合用电极的宽度。这使得近来通过引线键合将发光二极管阵列和其驱动装置进行电气连接变得极为困难。

现有的用于光学打印机的这种发光二极管及发光二极管阵列，例如，在日本实用新型专利实公平7-36754和日本发明专利特开平5-347430和5-155063中已经公开。

图4为上述日本实用新型及发明专利中请中公开的用于光学打印机的发光二极管阵列的示意图，图5为图4中沿A-A＇线的剖面图。

在这些图中，代号1代表由GaP、GaAsP、GaAlAs和GaAs等制成的化合物半导体。它具有通过选择扩散在其表面上形成的多个发光区11，它们排成一排或之字形的两排。代号2、3和4表示由Si₃N₄、SiO₂和Al₂O₃等制成的绝缘层，它们在化合物半导体1的表面上依次叠层。这些绝缘层2、3和4有许多层，用作发光区的选择扩散层、保护半导体1的保护层、防止缩孔层、引线补强／涂敷底层以及光取出／亮度调整膜。代号5表示由铝等制成的电极层，该层位于绝缘膜2和3上，并与发光区欧姆接触，并作为与发光区相连的电极、键合用电极以及与这些电极相连的布线用电极。代号6表示由铜等制成的共用电极，它位于化合物半导体1的下表面。

这里，在密度高于600dpi的高密度发光二极管阵列的情况下，直接对形成于发光二极管上的键合用电极进行引线键合，会引起下面的问题。

为得到较高的布线密度，必须减少与键合用电极连接的布线的宽度，并减少相邻的布线之间的间隙。但是，如果将它们过分减少，当布线由于施加于其上的外力发生变形时，就会产生布线易于与邻近布线发生接触的危险，在阵列清洗过程或打印头组装过程可能产生这种外力。为防止这种现象，就应增加形成于各电极布线上的保护膜的厚度，以防止腐蚀等。例如，在密度约为300dpi的发光二极管阵列中，形成厚度为0．2μm的无机保护膜(由SiO₂、SiN等制成)就足够了，相反，在密度大于600dpi的发光二极管阵列中，这样的薄膜不能提供足够的保护，作为绝缘膜4暂试用聚酰亚胺系材料。

图6-图8为在发光二极管阵列上实施引线键合的示意图，其中发光二极管的绝缘膜4由诸如聚酰亚胺系的材料制成。