本发明涉及一种发光部件、发光装置和图像形成装置。
背景技术：
在日本特开平1-238962号公报中记载有一种发光元件阵列，其将多个可从外部控制阈值电压或阈值电流的发光元件进行一维、二维或三维排列，将控制各发光元件的阈值电压或者阈值电流的电极相互电连接，并将从外部施加电压或电流的时钟线连接在各发光元件上。
在日本特开2009-286048号公报中记载有一种自扫描型光源头，其具备：基板；面发光型半导体激光器，其以阵列状配设在基板上；以及作为开关元件的晶闸管，其排列在基板上，使上述面发光型半导体激光器的发光有选择地导通/断开。
在日本特开2001-308385号公报中记载有一种自扫描型发光装置，其构成pnpnpn六层半导体结构的发光元件，在两端的p型第一层和n型第六层以及中央的p型第三层及n型第四层上设置电极，使pn层承担发光二极管功能，使pnpn四层承担晶闸管功能。
然而，例如若将发光元件、控制发光元件的通-断而驱动发光元件的晶闸管层叠，则晶闸管就会被来自发光元件的光激发而发光，从而有可能使发光元件的发光光谱紊乱。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供一种发光部件等，在将发光元件和驱动发光元件的晶闸管层叠的结构中，与未设置光吸收层的情况相比，能够抑制晶闸管的发光产生的光混入到发光元件的发光光谱中。
根据本发明的第一方面，提供一种发光部件，其具备：发光元件；晶闸管，包含带隙能量为相当于所述发光元件发出的光的波长的带隙能量以下的半导体层，通过所述晶闸管变为on状态，使该发光元件发光或使该发光元件的发光量增加；以及光吸收层，所述光吸收层以使所述发光元件与所述晶闸管层叠的方式设置于该发光元件和该晶闸管之间，且吸收该发光元件发出的光。
根据本发明的第二方面，所述光吸收层包含半导体层，所述半导体层的带隙能量为相当于所述发光元件发出的光的波长的带隙能量以下。
根据本发明的第三方面，所述发光元件及所述晶闸管分别通过层叠多个半导体层而构成，所述光吸收层具有与在所述发光元件侧相接的构成该发光元件的半导体层和在所述晶闸管侧相接的构成该晶闸管的半导体层中的任意一个半导体层相同的导电型，并包含与该任意一个半导体层相比杂质浓度高的半导体层。
根据本发明的第四方面，所述发光元件及所述晶闸管分别通过层叠多个半导体层而构成，所述光吸收层以保持在使所述发光元件侧相接的构成该发光元件的半导体层和在所述晶闸管侧相接的构成该晶闸管的半导体层直接接合的情况下的电流容易流通的方向的方式构成。
根据本发明的第五方面，所述发光元件、所述晶闸管及所述光吸收层分别通过层叠多个半导体层而构成，构成所述晶闸管的多个半导体层中与所述光吸收层相接的半导体层和构成该光吸收层的多个半导体层中与该晶闸管相接的半导体层具有相同的导电型，构成所述发光元件的多个半导体层中与所述光吸收层相接的半导体层和构成该光吸收层的多个半导体层中与该发光元件相接的半导体层具有相同的导电型，所述光吸收层的所述多个半导体层中与所述晶闸管相接的半导体层的杂质浓度比所述晶闸管的所述多个半导体层中与所述光吸收层相接的半导体层的杂质浓度高，并且所述光吸收层的所述多个半导体层中与所述发光元件相接的半导体层的杂质浓度比所述发光元件的所述多个半导体层中与所述光吸收层相接的半导体层的杂质浓度高。
根据本发明的第六方面，所述发光元件的发光光谱与所述晶闸管的发光光谱不同。
根据本发明的第七方面，提供一种发光装置，其具备：多个根据第一方面的发光部件；多个传递元件，通过该多个传递元件依次变为on状态，使多个所述晶闸管可依次向on状态转换；以及光学单元，该光学单元二维发射从所述发光部件射出的光。
根据本发明的第八方面，提供一种图像形成装置，其具备：图像保持部件；充电单元，该充电单元对所述图像保持部件充电；根据第七方面所述的发光装置，该发光装置使通过所述充电单元充电的所述图像保持部件曝光；显影单元，该显影单元将通过所述发光装置曝光且形成于所述图像保持部件上的静电潜像显影；以及转印单元，所述转印单元将显影在所述图像保持部件上的图像转印到被转印体上。
根据所述第一方面，在将发光元件和驱动发光元件的晶闸管层叠的结构中，与未设置光吸收层的情况相比，能够抑制晶闸管的发光产生的光混入到发光元件的发光光谱中。
根据所述第二方面，与不含带隙能量为发光元件发出的光的波长的带隙能量以下半导体层的情况相比，吸收的光的量增加。
根据所述第三方面，与不含杂质浓度高的层的情况相比，吸收的光的量增加。
根据所述第五方面，与相接的层彼此由不同的导电型构成的情况相比，驱动电压降低。
根据所述第六方面，与发光光谱相同的情况相比，发光元件发出的光的波长的设定变得容易。
根据所述第七方面，与未设置光吸收层的情况相比，容易设计光学系统。
根据所述第八方面，与未设置光吸收层的情况相比，能够抑制对形成的图像的画质的不利影响。
附图说明
图1是示出应用第一实施方式的图像形成装置的整体结构的一例的图；
图2是示出打印头的结构的一例的剖视图；
图3是发光装置的一例的俯视图；
图4是示出发光芯片的结构、发光装置的信号产生电路的结构及电路基板上的配线(导线)的结构的一例的图；
图5是说明搭载有第一实施方式的自扫描型发光元件阵列(sled)的发光芯片的电路结构的等效电路图；
图6是第一实施方式的发光芯片的平面布局图和剖视图的一例，(a)是发光芯片的平面布局图，(b)是沿(a)的vib-vib线截取的剖视图；
图7是驱动晶闸管与发光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图8是说明发光二极管与驱动晶闸管的关系的示意性能带图；
图9是说明光吸收层的图，(a)是光吸收层为单层的n型半导体层的情况，(b)是光吸收层为单层的p型半导体层的情况，(c)是光吸收层由多个n型半导体层构成的情况，(d)是光吸收层由多个p型半导体层构成的情况，(e)是光吸收层由n型半导体层和p型半导体层构成的情况；
图10是说明发光装置及发光芯片的动作的时序图；
图11是说明变形例1-1的驱动晶闸管与发光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图12是说明变形例1-2的驱动晶闸管与发光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图13是第二实施方式的发光芯片的驱动晶闸管与发光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图14是说明变形例2-1的驱动晶闸管与发光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图15是说明搭载有第三实施方式的自扫描型发光元件阵列(sled)的发光芯片的电路结构的等效电路图；
图16是第三实施方式的发光芯片的驱动晶闸管与激光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图17是说明变形例3-1的驱动晶闸管与激光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图18是说明变形例3-2的驱动晶闸管与激光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图19是说明变形例3-3的驱动晶闸管与激光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图20是说明变形例3-4的驱动晶闸管与激光二极管层叠而成的岛的放大剖视图；
图21是用于说明搭载有第四实施方式的自扫描型发光元件阵列(sled)的发光芯片的电路结构的等效电路图；以及
图22是第四实施方式的发光芯片的驱动晶闸管与垂直谐振腔表面发射激光器层叠而成的岛的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。
此外，以下，将铝记为al等，使用元素符号进行记载。
[第一实施方式]
(图像形成装置1)
图1是示出应用第一实施方式的图像形成装置1的整体结构的一例的图。图1所示的图像形成装置1是通常称为串联式的图像形成设备。该图像形成装置1具备：图像形成处理部10，其对应各色的图像数据进行图像形成；图像输出控制部30，其控制图像形成处理部10；以及图像处理部40，该图像处理部40与例如个人计算机(pc)2或图像读取装置3连接，对从pc2或图像读取装置3接收的图像数据进行预定图像处理。
图像形成处理部10具备隔着预定的间隔并排配置的图像形成单元11y、11m、11c、11k(在不进行区分的情况下，记载为图像形成单元11)。图像形成单元11具备：作为保持所形成的静电潜像和色调剂图像的图像保持部件的一例的感光鼓12；作为对感光鼓12的表面以预定的电位充电的充电单元的一例的充电器13；使通过充电器13充电的感光鼓12曝光的打印头14；以及作为使通过打印头14得到的静电潜像显影的显影单元的一例的显影器15。各图像形成单元11y、11m、11c、11k分别形成黄色(y)、品红色(m)、蓝绿色(c)、黑色(k)的色调剂图像。
另外，为了使在各图像形成单元11y、11m、11c、11k的感光鼓12形成的各色的色调剂图像多重转印到作为被转印体的一例的记录纸张25上，图像形成处理部10具备：传送该记录纸张25的纸张传送带21；驱动纸张传送带21的驱动辊22；作为将感光鼓12的色调剂图像转印到记录纸张25上的转印单元的一例的转印辊23；以及将色调剂图像定影到记录纸张25上的定影器24。
在该图像形成装置1中，图像形成处理部10基于从图像输出控制部30供应的各种控制信号进行图像形成动作。然后，在图像输出控制部30的控制下，对从pc2或图像读取装置3接收的图像数据通过图像处理部40实施图像处理后，供应至图像形成单元11。接着，例如在黑(k)色的图像形成单元11k中，感光鼓12在沿箭头a方向旋转的同时通过充电器13充电至预定的电位，并基于从图像处理部40供应的图像数据通过发光的打印头14被曝光。由此，在感光鼓12上形成关于黑(k)色图像的静电潜像。接着，在感光鼓12上形成的静电潜像通过显影器15被显影，从而在感光鼓12上形成黑(k)色的色调剂图像。在图像形成单元11y、11m、11c中，也分别形成黄色(y)、品红色(m)、蓝绿色(c)的各色色调剂图像。
由各图像形成单元11形成的感光鼓12上的各色色调剂图像通过施加在转印辊23上的转印电场被依次静电转印到随着沿箭头b方向移动的纸张传送带21的移动而供应的记录纸张25上，在记录纸张25上形成各色色调剂图形叠加而成的合成色调剂图像。
其后，静电转印有合成色调剂图像的记录纸张25被传送到定影器24。传送到定影器24的记录纸张25上的合成色调剂图像通过定影器24而接受利用热及压力的定影处理，从而被定影在记录纸张25上，且记录纸张25从图像形成装置1排出。
(打印头14)
图2是示出打印头14的结构的一例的剖视图。作为曝光单元的一例的打印头14具备：壳体61；作为发光单元的一例的发光装置65，其具备光源部63，该光源部63具备对感光鼓12进行曝光的多个发光元件(在第一实施方式中，是作为发光元件的一例的发光二极管led)；以及作为光学单元的一例的棒状透镜阵列64，其使从光源部63射出的光在感光鼓12的表面成像。
发光装置65具备上述的光源部63、以及搭载驱动光源部63的信号产生电路110(参照后述的图3)等的电路基板62。
壳体61例如由金属形成，支撑电路基板62及棒状透镜阵列64，且光源部63的发光元件的发光面被设定为棒状透镜阵列64的焦平面。另外，棒状透镜阵列64沿着感光鼓12的轴向(为主扫描方向，即后述的图3、图4(b)的x方向)配置。
(发光装置65)
图3是发光装置65的一例的俯视图。
在图3所例示的发光装置65中，光源部63构成为：在电路基板62上，40个作为发光部件的一例的发光芯片c1～c40(在不区分的情况下，记为发光芯片c)在主扫描方向即x方向上交错地配置成两列。发光芯片c1～c40的结构也可以相同。
在本说明书中，“～”是表示分别用编号来区分的多个结构要件的符号，是指包含记载于“～”之前和之后的编号及其间的编号所代表的结构要件。例如，发光芯片c1～c40包括从发光芯片c1按编号顺序一直到发光芯片c40。
此外，在第一实施方式中，作为发光芯片c的数量，总共使用了40个，但不限于此。
而且，发光装置65搭载有驱动光源部63的信号产生电路110。信号产生电路110例如由集成电路(ic)等构成。此外，发光装置65也可以不搭载信号产生电路110。此时，信号产生电路110被设置在发光装置65的外部，经由电缆等供应控制发光芯片c的控制信号等。在此，以发光装置65具备信号产生电路110进行说明。
关于发光芯片c的排列，稍后进行说明。
图4是示出发光芯片c的结构、发光装置65的信号产生电路110的结构及电路基板62上的配线(导线)的结构的一例的图。图4(a)表示发光芯片c的结构，图4(b)表示发光装置65的信号产生电路110的结构及电路基板62上的配线(导线)的结构。此外，在图4(b)中，示出发光芯片c1～c40中的发光芯片c1～c9部分。
首先，对图4(a)所示的发光芯片c的结构进行说明。
发光芯片c具备发光部102，发光部102构成为，包括多个发光元件(在第一实施方式中为发光二极管led1～led128(在不区分的情况下，记为发光二极管led))，该多个发光元件在表面形状为矩形的基板80的表面，在靠近长边的一边的一侧沿长边呈列状设置。进而，发光芯片c在基板80的表面的长边方向的两端部具备用于接收各种控制信号等的多个接合焊盘即端子(
此外，所谓“列状”并不限于如图4(a)所示将多个发光元件配置在一条直线上的情况，也可以为将多个发光元件的各发光元件配置成相对于与列方向正交的方向具有彼此不同的偏移量的状态。例如，也可以将各发光元件配置成在与列方向正交的方向上有偏移量。另外，也可以在相邻的发光元件之间交替配置成锯齿状、或对于多个发光元件的每一个配置成锯齿状。
接着，利用图4(b)说明发光装置65的信号产生电路110的结构及电路基板62上的配线(导线)的结构。
如上所述，在发光装置65的电路基板62上搭载有信号产生电路110及发光芯片c1～c40，设置有连接信号产生电路110和发光芯片c1～c40的配线(导线)。
首先，对信号产生电路110的结构进行说明。
在信号产生电路110中，从图像输出控制部30及图像处理部40(参照图1)输入经图像处理的图像数据及各种控制信号。信号产生电路110基于这些图像数据及各种控制信号进行图像数据的排序或光量的校正等。
而且，信号产生电路110具备传递信号产生部120，该传递信号产生部120基于各种控制信号向发光芯片c1～c40发送第一传递信号
另外，信号产生电路110具备点亮信号产生部140，该点亮信号产生部140基于各种控制信号向发光芯片c1～c40分别发送点亮信号
再者，信号产生电路110具备：基准电位供应部160，其向发光芯片c1～c40供应成为电位基准的基准电位vsub；以及电源电位供应部170，其供应用于驱动发光芯片c1～c40的电源电位vga。
接着，对发光芯片c1～c40的排列进行说明。
奇数编号的发光芯片c1、c3、c5、…在各基板80的长边方向上隔开间隔排列成一列。偶数编号的发光芯片c2、c4、c6、…也同样地在各基板80的长边方向上隔开间隔排列成一列。而且，奇数编号的发光芯片c1、c3、c5、…和偶数编号的发光芯片c2、c4、c6、…以使设置在相邻的奇数编号和偶数编号的发光芯片c上的发光部102侧的长边相对的方式，呈彼此旋转180°的状态交错排列。而且，在发光芯片c之间也按照发光二极管led在主扫描方向(x方向)上以预定的间隔排列的方式设定位置。此外，在图4(b)的发光芯片c1～c40中，用箭头示出图4(a)所示的发光部102的发光元件的排列(在第一实施方式中为发光二极管led1～led128的编号顺序)的方向。
对连接信号产生电路110与发光芯片c1～c40的配线(导线)进行说明。
在电路基板62上设置有电源线200a，其与设置于发光芯片c的基板80的背面的vsub端子即背面电极91(参照后述的图6)连接，供应基准电位vsub。
而且，在电路基板62上设置有供应用于驱动的电源电位vga的电源线200b。电源线200b连接信号产生电路110的电源电位供应部170和设置于发光芯片c上的vga端子。
在电路基板62上设置有用于从信号产生电路110的传递信号产生部120向发光芯片c1～c40的
再者，在电路基板62上设置有分别经由限流电阻ri从信号产生电路110的点亮信号产生部140向各发光芯片c1～c40的各
如以上说明，基准电位vsub、电源电位vga被共同地供应到电路基板62上的所有的发光芯片c1～c40。第一传递信号
(发光芯片c)
图5是说明搭载有第一实施方式的自扫描型发光元件阵列(sled：self-scanninglightemittingdevice)的发光芯片c的电路结构的等效电路图。以下说明的各元件除端子(
在此，在与信号产生电路110的关系中，以发光芯片c1为例对发光芯片c进行说明。因此，在图5中，将发光芯片c记为发光芯片c1(c)。其他发光芯片c2～c40的结构与发光芯片c1相同。
发光芯片c1(c)具备由发光二极管led1～led128构成的发光部102(参照图4(a))。
而且，发光芯片c1(c)具备驱动晶闸管s1～s128(在不区分的情况下，记为驱动晶闸管s)。发光二极管led1～led128及驱动晶闸管s1～s128中，将相同编号的发光二极管led和驱动晶闸管s串联连接。
此外，如后述的图6(b)所示，在基板80上排列成列状的发光二极管led层叠在驱动晶闸管s上。因此，驱动晶闸管s1～s128也排列成列状。如后所述，驱动晶闸管s对发光二极管led的导通/断开进行设定(控制)，所以驱动晶闸管s是驱动发光二极管led的元件。此外，有时将驱动晶闸管s简记为晶闸管。
而且，发光芯片c1(c)具备与发光二极管led1～led128、驱动晶闸管s1～s128同样地排列成列状的传递晶闸管t1～t128(在不区分的情况下，记为传递晶闸管t)。
此外，在此，作为传递元件的一例，使用传递晶闸管t进行了说明，但也可以为其他电路元件，只要为依次变为on状态的元件即可，例如可以使用移位寄存器或将多个晶体管组合而成的电路元件。
另外，发光芯片c1(c)中，将传递晶闸管t1～t128分别按编号顺序两个一起进行组对，在各对之间具备耦合二极管d1～d127(在不区分的情况下，记为耦合二极管d)。
进而，发光芯片c1(c)具备电源线电阻rg1～rg128(在不区分的情况下，记为电源线电阻rg)。
另外，发光芯片c1(c)具备一个启动二极管sd。而且具备限流电阻r1、r2，该限流电阻r1、r2是为了防止在后述的发送第一传递信号
在此，传递部101由驱动晶闸管s1～s128、传递晶闸管t1～t128、电源线电阻rg1～rg128、耦合二极管d1～d127、启动二极管sd、限流电阻r1、r2构成。
在图5中，发光部102的发光二极管led1～led128、传递部101的驱动晶闸管s1～s128、传递晶闸管t1～t128从左侧起按编号顺序排列。进而，耦合二极管d1～d127、电源线电阻rg1～rg128也从图中左侧起按编号顺序排列。
而且，在图5中，从上依次排列有传递部101、发光部102。
在第一实施方式中，发光部102中的发光二极管led、传递部101中的驱动晶闸管s、传递晶闸管t、电源线电阻rg分别为128个。此外，耦合二极管d的数量比传递晶闸管t的数量少1个，为127个。发光二极管led等的数量并不限定于上述数量，只要为预定的个数即可。而且，传递晶闸管t的数量也可以比发光二极管led的数量多。
上述发光二极管led是具备阳极端子(阳极)及阴极端子(阴极)的二端子半导体元件，晶闸管(驱动晶闸管s、传递晶闸管t)是具有阳极端子(阳极)、栅极端子(栅极)及阴极端子(阴极)这三个端子的半导体元件，耦合二极管d及启动二极管sd是具备阳极端子(阳极)及阴极端子(阴极)的二端子半导体元件。此外，如后所述，发光二极管led、晶闸管(驱动晶闸管s、传递晶闸管t)、耦合二极管d及启动二极管sd有时不一定具备构成为电极的阳极端子、栅极端子、阴极端子。因此，下面，有时将阳极端子、栅极端子、阴极端子记为阳极、栅极、阴极。
接着，对发光芯片c1(c)中的各元件的电连接进行说明。
传递晶闸管t、驱动晶闸管s各自的阳极与发光芯片c1(c)的基板80连接(共阳极)。
而且，这些阳极经由设置在基板80的背面的vsub端子即背面电极91(参照后述的图6(b))与电源线200a(参照图4(b))连接。该电源线路200a从基准电位供应部160供应基准电位vsub。
此外，该连接为使用p型基板80时的结构，在使用n型基板的情况下，极性相反，在使用未添加杂质的本征(i)型基板的情况下，在基板的设有传递部101及发光部102的一侧，设置有与供应基准电位vsub的电源线200a连接的端子。
沿着传递晶闸管t的排列，奇数编号的传递晶闸管t1、t3、…的阴极与第一传递信号线72连接。而且，第一传递信号线72经由限流电阻r1与
另一方面，沿着传递晶闸管t的排列，偶数编号的传递晶闸管t2、t4、…的阴极与第二传递信号线73连接。而且，第二传递信号线73经由限流电阻r2与
发光二极管led1～led128的阴极与点亮信号线75连接。点亮信号线75与
传递晶闸管t1～t128各自的栅极gt1～gt128(在不区分的情况下，记为栅极gt)与相同编号的驱动晶闸管s1～s128的栅极gs1～gs128(在不区分的情况下，记为栅极gs)以一对一的方式连接。因此，栅极gt1～gt128和栅极gs1～gs128中，相同编号的栅极在电气上为相同电位。因此，例如标记为栅极gt1(栅极gs1)，表示电位相同。
在将传递晶闸管t1～t128各自的栅极gt1～gt128按编号顺序两个一起组对而成的一对栅极gt之间，分别连接有耦合二极管d1～d127。即，耦合二极管d1～d127以分别被夹在栅极gt1～gt128各自之间的方式被串联连接。而且，以使电流从栅极gt1流向栅极gt2的方式连接耦合二极管d1。关于其他耦合二极管d2～d127也同样。
传递晶闸管t的栅极gt(栅极gs)经由与各传递晶闸管t对应设置的电源线电阻rg与电源线71连接。电源线71与vga端子连接。在vga端子上连接有电源线200b(参照图4(b))，从电源电位供应部170供应电源电位vga。
而且，传递晶闸管t1的栅极gt1与启动二极管sd的阴极端子连接。另一方面，启动二极管sd的阳极与第二传递信号线73连接。
图6是第一实施方式的发光芯片c的平面布局图和剖视图的一例。图6(a)是发光芯片c的平面布局图，图6(b)是沿图6(a)的vib-vib线截取的剖视图。在此，未示出发光芯片c与信号产生电路110的连接关系，因而不需要以发光芯片c1为例。因此，记为发光芯片c。
在图6(a)中，示出了以发光二极管led1～led4、驱动晶闸管s1～s4、传递晶闸管t1～t4为中心的部分。此外，端子(
在沿图6(a)的vib-vib线截取的剖视图即图6(b)中，从图中下方起示出了发光二极管led1/驱动晶闸管s1、传递晶闸管t1、耦合二极管d1及电源线电阻rg1。此外，使发光二极管led1与驱动晶闸管s1层叠。在此，将层叠的发光二极管led1和驱动晶闸管s1记为发光二极管led1/驱动晶闸管s1。其他情况也同样。
而且，在图6(a)、(b)的图中，用名称来标记主要的元件和端子。此外，在基板80的表面，发光二极管led(发光二极管led1～led4)排列的方向为x方向，与x方向正交的方向为y方向。而且，将从基板80的背面朝向表面的方向设为z方向。
首先，利用图6(b)对发光芯片c的剖面结构进行说明。
在p型基板80(以下，记为基板80)上，从下依次设置有p型阳极层81(p阳极层81)、n型栅极层82(n栅极层82)、p型栅极层83(p栅极层83)及n型阴极层84(n阴极层84)。此外，在下文中，使用括号内的标记。在其他情况下也同样。
而且，在n阴极层84上设置有光吸收层85。
进而，在光吸收层85上，设置有p型阳极层86(p阳极层86)、发光层87、n型阴极层88(n阴极层88)。
而且，在发光二极管led1上设置有光出射口保护层89，该光出射口保护层89由对于来自发光二极管led1的光(射出的光)具有透光性的绝缘材料构成。
而且，如图6(b)所示，在发光芯片c上设置有保护层90，该保护层90以覆盖这些岛的上表面及侧面的方式设置，由透光性的绝缘材料构成。而且，这些岛和电源线71、第一传递信号线72、第二传递信号线73、点亮信号线75等配线经由设置在保护层90上的通孔(在图6(a)中用○表示)进行连接。在以下的说明中，省略对保护层90及通孔的说明。
另外，如图6(b)所示，在基板80的背面设置有成为vsub端子的背面电极91。
p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84、光吸收层85、p阳极层86、发光层87、n阴极层88分别为半导体层，通过外延生长依次层叠。而且，通过蚀刻(台面蚀刻)去除岛间的半导体层，以使其成为相互分离的多个岛(island)(后述的岛301、302、303、…)。此外，p阳极层81可以被分离、也可以不被分离。在图6(b)中，p阳极层81在厚度方向上有一部分被分离。另外，基板80也可以兼作p阳极层81。
使用p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83及n阴极层84，构成驱动晶闸管s、传递晶闸管t、耦合二极管d、电源线电阻rg等(在图6(b)中，为驱动晶闸管s1、传递晶闸管t1、耦合二极管d1、电源线电阻rg1)。
在此，p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84的标记与构成驱动晶闸管s及传递晶闸管t时的功能(作用)相对应。即，p阳极层81充当阳极、n栅极层82及p栅极层83充当栅极、n阴极层84充当阴极。在构成耦合二极管d、电源线电阻rg的情况下，如后所述发挥不同的功能(作用)。
发光二极管led(在图6(b)中，为发光二极管led1)由p阳极层86、发光层87、n阴极层88构成。
而且，p阳极层86、n阴极层88的标记也同样，与构成发光二极管led时的功能(作用)相对应。即，p阳极层86充当阳极、n阴极层88充当阴极。
如以下说明，多个岛包括不具备p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84、光吸收层85、p阳极层86、发光层87、n阴极层88的多个层中的一部分层的情况。例如，岛302不具备光吸收层85、p阳极层86、发光层87、n阴极层88。此外，在光吸收层85为n型的情况或包含与n阴极层84相接的n型的层的情况下，岛302也可以具备为n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层的全部或一部分。
另外，多个岛包括具备层的一部分的情况。例如，上述的岛302具备p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84，但仅具备n阴极层84的一部分。
接着，利用图6(a)对发光芯片c的平面布局进行说明。
在岛301上设置有驱动晶闸管s1及发光二极管led1。在岛302上设置有传递晶闸管t1、耦合二极管d1。在岛303上设置有电源线电阻rg1。在岛304上设置有启动二极管sd。在岛305上设置有限流电阻r1，而在岛306上设置有限流电阻r2。
而且，在发光芯片c上，并列形成有多个与岛301、302、303同样的岛。在这些岛中，驱动晶闸管s2、s3、s4、…、发光二极管led2、led3、led4、…、传递晶闸管t2、t3、t4、…、耦合二极管d2、d3、d4、…等与岛301、302、303同样地设置。
在此，利用图6(a)、图6(b)对岛301～岛306进行详细说明。
如图6(a)所示，在岛301上设置有驱动晶闸管s1及发光二极管led1。
驱动晶闸管s1由p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84构成。而且，将设置于去除n阴极层88、发光层87、p阳极层86、光吸收层85、n阴极层84而露出的p栅极层83上的p型欧姆电极331(p欧姆电极331)作为栅极gs1的电极(有时记为栅极端子gs1)。
另一方面，发光二极管led1由p阳极层86、发光层87、n阴极层88构成。发光二极管led1经由光吸收层85而层叠在驱动晶闸管s1的n阴极层84上。而且，将设置在n阴极层88(区域311)上的n型欧姆电极321(n欧姆电极321)作为阴极电极。
此外，在p阳极层86中包含电流狭窄层86b(参照后述的图7)。电流狭窄层86b是为了将流过发光二极管led的电流限制在发光二极管led的中央部而设置的。即，由于台面蚀刻，发光二极管led的周边部缺陷多。由此，容易发生非辐射复合。因此，设置电流狭窄层86b，以使发光二极管led的中央部变成电流容易流通的电流通过部(区域)α、周边部成为电流难以流通的电流阻止部(区域)β。如图6(a)的发光二极管led1所示，虚线内侧为电流通过部α、虚线外侧为电流阻止部β。
为了从发光二极管led1的中央部取出光，n欧姆电极321以将中央部设为开口的方式设置在发光二极管led1的周边部。
此外，关于电流狭窄层86b，稍后进行说明。
若设置电流狭窄层86b，则能够抑制非辐射复合所消耗的电力，所以功耗降低且光取出效率提高。此外，光取出效率是指每功耗能够取出的光量。
在岛302上设置有传递晶闸管t1、祸合二极管d1。传递晶闸管t1由p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84构成。即，将设置于去除n阴极层88、发光层87、p阳极层86、光吸收层85而露出的n阴极层84(区域313)上的n欧姆电极323作为阴极端子。此外，在光吸收层85为n型的情况或包含与n阴极层84相接的n型的层的情况下，也可以不去除n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层而在n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层上设置n欧姆电极323。
进而，将设置于去除n阴极层84而露出的p栅极层83上的p欧姆电极332作为栅极gt1的端子(有时记为栅极端子gt1)。
同样地，设置于岛302上的耦合二极管d1由p栅极层83、n阴极层84构成。即，将设置于去除n阴极层88、发光层87、p阳极层86、光吸收层85而露出的n阴极层84(区域314)上的n欧姆电极324作为阴极端子。此外，在光吸收层85为n型的情况或包含与n阴极层84相接的n型的层的情况下，也可以不去除n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层而在n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层上设置n欧姆电极324。进而，将设置于去除n阴极层84而露出的p栅极层83上的p欧姆电极332作为阳极端子。在此，耦合二极管d1的阳极端子与栅极gt1(栅极端子gt1)相同。
设置于岛303上的电源线电阻rg1由p栅极层83构成。在此，将设置于去除n阴极层88、发光层87、p阳极层86、光吸收层85、n阴极层84而露出的p栅极层83上的p欧姆电极333与p欧姆电极334之间的p栅极层83作为电阻来设置。
设置于岛304上的启动二极管sd由p栅极层83、n阴极层84构成。即，将设置于去除n阴极层88、发光层87、p阳极层86、光吸收层85而露出的n阴极层84(区域315)上的n欧姆电极325作为阴极端子。此外，在光吸收层85为n型的情况或包含与n阴极层84相接的n型的层的情况下，也可以不去除n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层而在n型的光吸收层85或光吸收层85中包含的n型的层上设置n欧姆电极325。进而，将设置于去除n阴极层84而露出的p栅极层83上的p欧姆电极335作为阳极端子。
设置于岛305上的限流电阻r1、设置于岛306上的限流电阻r2与设置于岛303上的电源线电阻rg1同样地设置，分别将两个p欧姆电极(无符号)间的p栅极层83作为电阻。
在图6(a)中，对各元件间的连接关系进行说明。
点亮信号线75具备主干部75a和多个分支部75b。主干部75a以在发光二极管led的列方向延伸的方式设置。分支部75b从主干部75a分支出来，与设置在岛301上的发光二极管led1的阴极端子即n欧姆电极321连接。其他发光二极管led的阴极端子也同样。
点亮信号线75与设置于发光二极管led1侧的
第一传递信号线72与设置在岛302上的传递晶闸管t1的阴极端子即n欧姆电极323连接。第一传递信号线72还与设置在与岛302同样的岛上的其他奇数编号的传递晶闸管t的阴极端子连接。第一传递信号线72经由设置于岛305上的限流电阻r1与
另一方面，第二传递信号线73与设置在没有附带符号的岛上的偶数编号的传递晶闸管t的阴极端子即n欧姆电极(无符号)连接。第二传递信号线73经由设置在岛306上的限流电阻r2与
电源线71与设置在岛303上的电源线电阻rg1的一端子即p欧姆电极334连接。电源线71还与设置于与岛303同样的岛上的其他电源线电阻rg的一端子连接。电源线71与vga端子连接。
而且，设置在岛301上的发光二极管led1的p欧姆电极331(栅极端子gs1)通过连接配线76与岛302的p欧姆电极332(栅极端子gt1)连接。
而且，p欧姆电极332(栅极端子gt1)通过连接配线77与岛303的p欧姆电极333(电源线电阻rg1的另一端子)连接。
设置在岛302上的n欧姆电极324(耦合二极管d1的阴极端子)通过连接配线79与相邻的传递晶闸管t2的栅极端子gt2即p型欧姆电极(无符号)连接。
关于其他发光二极管led、驱动晶闸管s、传递晶闸管t、耦合二极管d等也同样，在此省略说明。
岛302的p欧姆电极332(栅极端子gt1)通过连接配线78与设置在岛304上的n欧姆电极325(启动二极管sd的阴极端子)连接。p欧姆电极335(启动二极管sd的阳极端子)与第二传递信号线73连接。
此外，上述的连接及结构为使用p型基板80时的连接及结构，在使用n型基板的情况下，极性相反。另外，在使用i型基板的情况下，在基板的设置有传递部101及发光部102的一侧设有与供应基准电位vsub的电源线200a连接的端子。而且，连接及结构与使用p型基板的情况、使用n型基板的情况中的任一情况都相同。
(驱动晶闸管s与发光二极管led的层叠结构)
图7是驱动晶闸管s与发光二极管led层叠而成的岛301的放大剖视图。此外，省略图6(b)中所示的光出射口保护层89和保护层90。在其他同样的图中也同样。
如上所述，在驱动晶闸管s上经由光吸收层85层叠有发光二极管led。即，驱动晶闸管s与发光二极管led串联连接。而且，发光二极管led向作为光出射方向用箭头表示的z方向射出光。
图7中表示岛301的发光芯片c由在p型基板80上使p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84、光吸收层85、p阳极层86、发光层87、n阴极层88依次外延生长而成的半导体层叠体构成。图中记为n、p。
驱动晶闸管s由p阳极层81、n栅极层82、p栅极层83、n阴极层84构成。即，为pnpn四层结构。
发光二极管led由p阳极层86、发光层87、n阴极层88构成。
在此，以p型gaas为例对基板80进行说明，但基板80也可以为n型gaas、不添加杂质的本征(i)型的gaas。另外，还可以为inp、gan、inas、蓝宝石、si等。在变更基板的材料的情况下，在基板上单片层叠的材料使用与基板的晶格常数大致匹配(包括应变结构、应变缓和层、变质生长)的材料。作为一例，在inas基板上使用inas、inassb、gainassb等，在inp基板上使用inp、ingaasp等，在gan基板上或蓝宝石基板上使用gan、algan、ingan，在si基板上使用si、sige、gap等。其中，晶体生长后向其他支撑基板上粘贴的情况下，半导体材料与支撑基板无需大致晶格匹配。
p阳极层81例如为杂质浓度1×1018/cm3的p型al0.9gaas。al组成比可以在0～1的范围变更。
n栅极层82例如为杂质浓度1×1017/cm3的n型gaas。可以为algaas，al组成比也可以在0～1的范围变更。
p栅极层83例如为杂质浓度1×1017/cm3的p型gaas。可以为algaas，al组成比也可以在0～1的范围变更。
n阴极层84例如为杂质浓度1×1018/cm3的n型al0.9gaas。al组成比可以在0～1的范围变更。
此外，也可以替代al0.9gaas及gaas，为gainp等。
关于光吸收层85，稍后进行说明。
p阳极层86通过依次层叠下侧p层86a、电流狭窄层86b、上侧p层86c而构成。电流狭窄层86b由电流通过部α和电流阻止部β构成。如图6(a)所示，电流通过部α设置于发光二极管led的中央部，电流阻止部β设置于发光二极管led的周边部。
下侧p层86a、上侧p层86c例如为杂质浓度1×1018/cm3的p型al0.9gaas。al组成比可以在0～1的范围变更。此外，也可以为gainp等。
电流狭窄层86b例如为alas或al的组成比高的p型algaas。只要通过al被氧化而形成al2o3，电阻变高，进行电流路径限制即可。
电流狭窄层86b中的电流阻止部β通过从侧面氧化侧面露出的电流狭窄层86b而形成。未被氧化而残留的部分成为电流通过部α。
从电流狭窄层86b的侧面的氧化例如是通过在300～400℃下的水蒸气氧化使为alas、algaas等的电流狭窄层86b的al氧化。此时，氧化从露出的侧面进行，在发光二极管led的周围形成al的氧化物即al2o3构成的电流阻止部β。
此外，p阳极层86中的电流阻止部β也可以通过将氢离子(h+)注入(离子注入)p阳极层86而形成。即，也可以在形成p阳极层86之后，通过向设为电流阻止部β的部分注入h+，形成电流阻止部β。
发光层87为阱(well)层与势垒(barrier)层交替层叠而成的量子阱结构。阱层例如为gaas、algaas、ingaas、gaasp、algainp、gainasp、gainp等，势垒层为algaas、gaas、gainp、gainasp等。此外，发光层87也可以为未添加杂质的本征(i)层。另外，发光层87可以为量子阱结构以外，例如也可以为量子线(quantumwire)或量子箱(量子点(quantumdot))。
n阴极层88例如为杂质浓度1×1018/cm3的n型al0.9gaas。al组成比可以在0～1的范围变更。此外，也可以为gainp等。
这些半导体层例如通过有机金属气相生长法(mocvd：metalorganicchemicalvapordeposition)、分子束外延法(mbe：molecularbeamepitaxy)等进行层叠，形成半导体层叠体。
n欧姆电极321例如为包含容易与n阴极层88等n型半导体层取得欧姆接触的ge的au(auge)等。
p欧姆电极331例如为包含容易与p栅极层83等p型半导体层取得欧姆接触的zn的au(auzn)等。
背面电极91与p欧姆电极331同样，例如为auzn。
在被n欧姆电极321包围的光出射开口上，使用对射出的光具有透光性的材料形成光出射口保护层89(参照图6(b))。
光出射口保护层89例如为sio2、sion、sin等。
此外，在上述中，在p栅极层83设置p欧姆电极331，将其作为驱动晶闸管s的栅极端子gs，但也可以在n栅极层82设置n欧姆电极而将其作为驱动晶闸管s的栅极端子。
<晶闸管>
首先，对晶闸管(传递晶闸管t、驱动晶闸管s)的基本动作进行说明。如上所述，晶闸管为具有阳极端子(阳极)、阴极端子(阴极)、栅极端子(栅极)这三个端子的半导体元件，例如通过在基板80上层叠gaas、gaalas、alas等形成的p型半导体层(p阳极层81、p栅极层83)、n型半导体层(n栅极层82、n阴极层84)而构成。即，晶闸管构成pnpn结构。在此，作为一例，将由p型半导体层和n型半导体层构成的pn结的正向电位(扩散电位)vd设为1.5v进行说明。
以下，作为一例，将向vsub端子即背面电极91(参照图5、图6)供应的基准电位vsub作为高电平的电位(以下记为“h”)设为0v、将向vga端子供应的电源电位vga作为低电平电位(以下记为“l”)设为-3.3v进行说明。
晶闸管的阳极为向背面电极91供应的基准电位vsub(“h”(0v))。
当阴极被施加低于阈值电压的电位(绝对值大的负电位)时，阳极与阴极之间不流通电流的off状态的晶闸管转换为on状态(导通)。在此，晶闸管的阈值电压为从栅极的电位减去pn结的正向电位vd(1.5v)而得到的值。
当变为on状态时，晶闸管的栅极成为与阳极的电位接近的电位。在此，因为将阳极设定成基准电位vsub(“h”(0v))，所以使栅极成为0v(“h”)。另外，on状态的晶闸管的阴极变为与从阳极的电位减去pn结的正向电位vd(1.5v)而得到的电位接近的电位。在此，由于将阳极设定为基准电位vsub(“h”(0v))，所以on状态的晶闸管的阴极变为接近-1.5v的电位(绝对值大于1.5v的负电位)。此外，阴极的电位根据与向on状态的晶闸管供应电流的电源的关系来设定。
当阴极变为比保持on状态所需要电位(接近上述-1.5v的电位)高的电位(绝对值小的负电位、0v或正电位)时，on状态的晶闸管转换为off状态(断开)。
另一方面，当on状态的晶闸管的阴极持续地被施加比保持on状态所需的电位低的电位(绝对值大的负电位)且被供应可保持on状态的电流(保持电流)时，晶闸管保持on状态。
驱动晶闸管s与发光二极管led层叠并串联连接。因此，施加到驱动晶闸管s的阴极(n阴极层84)的电压成为点亮信号
此外，虽然根据发光二极管led射出的光的波长(发光波长)或光量的不同，对发光二极管led施加的电压会发生变化，但是此时只要调整点亮信号
此外，晶闸管由gaas等半导体构成，所以在on状态下，在n栅极层82与p栅极层83之间发光。晶闸管发出的光量由阴极的面积及流过阴极和阳极之间的电流来决定。因此，当晶闸管的发光照射到感光鼓12时，可能会对形成的图像的画质带来不利影响。
在传递晶闸管t中，只要通过减小阴极的面积、或用电极(图6(a)、(b)所示的传递晶闸管t1的n欧姆电极323)等进行遮光，抑制因传递晶闸管t的发光而照射到感光鼓12的无用的光即可。
另一方面，因为驱动晶闸管s与发光二极管led层叠，发光二极管led射出的光可能会照射到驱动晶闸管s。
图8是说明发光二极管led与驱动晶闸管s的关系的示意性能带图。图8(a)是示出发光二极管led的发光和驱动晶闸管s的激发的图，图8(b)是示出驱动晶闸管s的发光的图。在此，发光二极管led的发光层87为量子阱层。
如图8(a)所示，当在发光二极管led的p阳极层86与n阴极层88之间施加正电压时，载流子(电子及空穴)注入发光层87，向p阳极层86侧及n阴极层88侧两方发射光(空白箭头)。此时，发光二极管的发光波长由发光层87的阱结构和带隙能量来决定。
作为一例，当将发光二极管led中的发光层87的阱层设为al0.11gaas，将势垒层设为al0.35gaas时，发光波长变为766nm。该情况下，相当于发光波长的带隙能量eg(led)为1.62ev。
因此，若例如包含在驱动晶闸管s中的半导体层，即在此为p栅极层83及n栅极层84的带隙能量(在此，设为eg(s))比发光二极管led的带隙能量eg(led)小或相同(为带隙能量eg(led)以下)，则从发光二极管led向驱动晶闸管s照射的光(空白箭头)会在驱动晶闸管s的p栅极层83及n栅极层84被吸收。而且，在p栅极层83及n栅极层84中，产生一对电子和空穴。
作为一例，在驱动晶闸管s的n栅极层82、p栅极层83为gaas的情况下，由于带隙能量eg(s)为1.43ev，所以比相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量eg(led)的1.62ev小。因此，从发光二极管led向驱动晶闸管s照射的光会在驱动晶闸管s被吸收，产生一对电子和空穴。
如图8(b)所示，在驱动晶闸管s的n栅极层82及p栅极层83产生的一对电子和空穴复合，且波长射出由带隙能量eg(s)决定的光。
作为一例，由于驱动晶闸管s的n栅极层82、p栅极层83的带隙能量eg(s)为1.43ev，所以在吸收了从发光二极管led照射的光并经过一段时间后，一对电子和空穴复合，并在驱动晶闸管s产生在相当于gaas的带隙能量eg(1.43ev)的波长870nm附近的发光。
即，发光二极管led射出的光变为激发光，在驱动晶闸管s产生光致发光。而且，由于发光二极管led射出的光与驱动晶闸管s射出的光的带隙能量不同，所以波长不同。
另外，为了降低晶闸管的上升电压，有时在晶闸管内部设置电压降低层。晶闸管中的上升电压由构成晶闸管的半导体层中最小的带隙能量来决定。此外，晶闸管中的上升电压是指将晶闸管的on状态下的电流外推到电压轴时的电压。因而，电压降低层为带隙能量小的层。因此，即使驱动晶闸管s中的n栅极层82、p栅极层83的带隙能量大于相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量，在电压降低层的带隙能量小的情况下，电压降低层会发光。即，当驱动晶闸管s包含带隙能量比相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量小的半导体层时，驱动晶闸管s会通过从发光二极管led照射的光而发光。
在以上描述中，虽然以单一的带隙能量进行了说明，然而，来自发光二极管led的光及来自驱动晶闸管s的光通常在波长域中具有扩散(发光光谱)。而且，驱动晶闸管s的发光光谱与发光二极管led的发光光谱因为波长域或宽度等不同，所以当来自驱动晶闸管s的光混入(重叠)到来自发光二极管led的光中时，会使发光二极管led的发光光谱紊乱。例如，由于发光二极管led的发光光谱比驱动晶闸管s的发光光谱窄，所以在打印头14等中容易设计光学系统。但是，若驱动晶闸管s的发光光谱混入到发光二极管led的发光光谱中，可能不会获得该优点，并且可能会对形成的图像的画质等带来不利影响。
因此，在第一实施方式中，在驱动晶闸管s和发光二极管led之间设置有吸收从发光二极管led朝向驱动晶闸管s的光的光吸收层85。通过如上设置，可将发光二极管led的发光波长与驱动晶闸管s发出的光的波长(发光波长)独立地设定。即，发光二极管led射出的光的波长(发光波长)的设定变得容易。
此外，光吸收层85无需100％吸收从发光二极管led朝向驱动晶闸管s的光。即，只要光吸收层85是使驱动晶闸管s的发光产生的光的量减少到即使驱动晶闸管s通过来自发光二极管led的光而发出的光重叠在来自发光二极管led的光上而照射到感光鼓12也不会对形成的图像的画质等带来不利影响的层即可。
<光吸收层85>
图9是说明光吸收层85的图。图9(a)是光吸收层85为单层的n型半导体层85a的情况，图9(b)是光吸收层85为单层的p型半导体层85b的情况，图9(c)是光吸收层85由多个n型半导体层85c、85d构成的情况，图9(d)是光吸收层85由多个p型半导体层85e、85f构成的情况，以及图9(e)是光吸收层85由n型半导体层85g和p型半导体层85h构成的情况。
光吸收层85由构成光吸收层85的半导体层(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h)的至少一层的带隙能量比相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量(eg(led))小或相同(为带隙能量eg(led)以下)的半导体层构成。
通过如上设置，来自发光二极管led的光被带隙能量比相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量(eg(led))小或相同的半导体层吸收。即，吸收的光的波长的设定变得容易。
例如，在由algaas构成发光二极管led的发光层87的情况下，将光吸收层85(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h的至少一层)设为gaas或ingaas即可。
另外，例如，在由gaas构成发光二极管led的发光层87的情况下，将光吸收层85(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h的至少一层)设为ingaas或inganas即可。
进而，例如，在由ingaas构成发光二极管led的发光层87的情况下，将光吸收层85(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h的至少一层)设为ingaas或inganas即可。
此外，在光吸收层85中吸收发光二极管led射出的光的半导体层(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h的至少一层)的厚度按光的吸收量设定即可，例如为数nm至数百nm。
带隙小的半导体层与带隙大的半导体层相比，电流更容易流通。因此，通过在为反向的结(反向结)的驱动晶闸管s的n阴极层84与发光二极管led的p阳极层86之间设置包含带隙小的半导体层的光吸收层85，在使发光二极管led点亮时，能够降低对驱动晶闸管s与发光二极管led的串联连接施加的电压(上升电压)。
此外，光吸收层85也可以由具有金属特性的iii-v族材料构成。例如，作为inn与inas的化合物的innas在inn的组成比x为约0.1～约0.8的范围，带隙能量变为负值，具有金属特性。
另外，例如，innsb在inn的组成比x为约0.2～约0.75的范围，带隙能量变为负值，具有金属特性。
这种具有金属特性的iii-v族材料吸收驱动晶闸管s的发光产生的光，并且，驱动晶闸管s与发光二极管led之间的电阻因金属的导电性而减小。由此，在使发光二极管led点亮时，能够进一步降低对驱动晶闸管s与发光二极管led的串联连接施加的电压(上升电压)。
另外，光吸收层85(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h的至少一层)也可以为与在驱动晶闸管s侧相接的n阴极层84和在发光二极管led侧相接的p阳极层86中的任意一个相比杂质浓度高的层。在此，“相接”不仅是指直接相接的状态，而且还包含与介有比光吸收层85足够薄的i型的薄膜层的情况等在动作上直接相接的情况实质上同等的状态。
当半导体层的杂质浓度变高时，在半导体层内能够自由移动的电子及空穴(自由载流子)的数量增加，容易吸收光(自由载流子吸收)。
该情况下，与半导体层的带隙无关而吸收光。即，吸收的光的波长依存性小。
例如，产生自由载流子吸收的杂质浓度为1×1018/cm3以上。在光吸收层85中吸收驱动晶闸管s的发光产生的光的半导体层(n型半导体层85a、85c、85d、85g、p型半导体层85b、85e、85f、85h中的至少一层)的厚度按光的吸收量设定即可，例如为数nm至数百nm。
杂质浓度高的半导体层与杂质浓度低的半导体层相比，电阻小，电流容易流通。因此，通过在为反向结的驱动晶闸管s的n阴极层84与发光二极管led的p阳极层86之间设置包含杂质浓度高的半导体层的光吸收层85，在使发光二极管led点亮时，能够降低对驱动晶闸管s与发光二极管led的串联连接施加的电压(上升电压)。
如图9(a)～(e)所示，光吸收层85在驱动晶闸管s侧与驱动晶闸管s的n阴极层84相接(邻接)，在发光二极管led侧与发光二极管led的p阳极层86相接(邻接)。
在光吸收层85为单层的情况下，如图9(a)、(b)所示，光吸收层85为与驱动晶闸管s的n阴极层84相同的导电型的n型、或与发光二极管led的p阳极层86相同的导电型的p型即可。另外，在光吸收层85为相同的导电型的多个层的情况下，如图9(c)、(d)所示，光吸收层85为与驱动晶闸管s的n阴极层84相同的导电型的n型、或与发光二极管led的p阳极层86相同的导电型的p型即可。
另外，在光吸收层85由n型和p型这二层构成的情况下，如图9(e)所示，光吸收层85的驱动晶闸管s的n阴极层84侧可以为n型，发光二极管led的p阳极层86侧可以为p型。通过如图9(e)所示来构成，与图9(a)～(d)的结构相比，能够进一步降低上升电压。
即，光吸收层85可以如下方式构成：在与相邻的构成驱动晶闸管s的层(n阴极层84)和构成发光二极管led的层(p阳极层86)直接相接(直接接合)时相同的方向上保持电流流通的接合。即，光吸收层85可以如下方式构成：对于相邻的构成驱动晶闸管s的层(n阴极层84)和构成发光二极管led的层(p阳极层86)直接相接的情况，变为反向结的界面的数量不增加。
若在驱动晶闸管s的n阴极层84和发光二极管led的p阳极层86之间变为反向结的界面增加，则电流的流动被阻碍，或在使发光二极管led点亮时，对驱动晶闸管s与发光二极管led的串联连接施加的电压(上升电压)变高。
换言之，在光吸收层85由多个层构成的情况下，优选的是，构成驱动晶闸管s的层(n阴极层84)和构成光吸收层85的多个层中与构成驱动晶闸管s的层(n阴极层84)相接的层具有相同的导电型，并且，构成发光二极管led的层(p阳极层86)和构成光吸收层85的多个层中与构成发光二极管led的层(p阳极层86)相接的层具有相同的导电型。另外，只要满足该条件，光吸收层85不限于二层，也可以与n阴极层84或p阳极层86相比杂质浓度高的三层或四层半导体层构成。通过提高杂质浓度，即使反向结增加，也能够抑制上升电压变高的情况。
如上所述，光吸收层85层叠于发光二极管led与驱动晶闸管s之间。在此，在光吸收层85变为反向结的情况下，发光二极管led射出的光被照射，即使例如产生一对电子和空穴，由于电子和空穴移动到不同侧，所以也能够抑制由于复合而产生光。因此，作为光吸收层85，即使是由于发光二极管led射出的光的照射而产生一对电子和空穴的材料也可以使用。
以上，对发光二极管led进行了说明，但其他发光元件，例如使用后述的激光二极管ld或垂直腔表面发射激光器vcsel的情况也同样。
(发光装置65的动作)
接着，对发光装置65的动作进行说明。
如上所述，发光装置65具备发光芯片c1～c40(参照图3、4)。
因为发光芯片c1～c40被并行驱动，所以只要说明发光芯片c1的动作即可。
<时序图>
图10是说明发光装置65及发光芯片c的动作的时序图。
图10中示出了对发光芯片c1的发光二极管led1～led5这五个发光二极管led的点亮或不点亮进行控制(记为点亮控制)的部分的时序图。此外，在图10中，使发光芯片c1的发光二极管led1、led2、led3、led5点亮，将发光二极管led4熄灭(不点亮)。
在图10中，设定为时刻从时刻a到时刻k按照字母顺序经过。发光二极管led1在期间t(1)进行点亮或不点亮的控制(点亮控制)，发光二极管led2在期间t(2)进行点亮或不点亮的控制(点亮控制)，发光二极管led3在期间t(3)进行点亮或不点亮的控制(点亮控制)，发光二极管led4在期间t(4)进行点亮或不点亮的控制(点亮控制)。以下，同样地对编号为5以上的发光二极管led进行点亮控制。
在此，将期间t(1)、t(2)、t(3)、…设为相同长度的期间，在不对彼此进行区分时称为期间t。
向
以下，有时将“h”(0v)及“l”(-3.3v)省略为“h”和“l”。
第一传递信号
第二传递信号
若对第一传递信号
如后所述，第一传递信号
接着，对发送到发光芯片c1的
在此，在对发光芯片c1的发光二极管led1进行点亮控制期间t(1)中，说明点亮信号
参照图4、图5，按照图10所示的时序图说明发光装置65及发光芯片c1的动作。此外，以下，对点亮控制发光二极管led1、led2的期间t(1)、t(2)进行说明。
(1)时刻a
<发光装置65>
在时刻a，发光装置65的信号产生电路110的基准电位供应部160将基准电位vsub设定为“h”(0v)。电源电位供应部170将电源电位vga设定为“l”(-3.3v)。这样一来，发光装置65的电路基板62上的电源线200a变为基准电位vsub的“h”(0v)，发光芯片c1～c40各自的vsub端子变为“h”。同样地，电源线200b变为电源电位vga的“l”(-3.3v)，发光芯片c1～c40各自的vga端子变为“l”(参照图4)。由此，发光芯片c1～c40各自的电源线71变为“l”(参照图5)。
而且，信号产生电路110的传递信号产生部120将第一传递信号
进而，信号产生电路110的点亮信号产生部140将点亮信号
<发光芯片c1>
传递晶闸管t、驱动晶闸管s的阳极端子与vsub端子连接，所以被设定为“h”。
奇数编号的传递晶闸管t1、t3、t5、…各自的阴极与第一传递信号线72连接，被设定为“h”(0v)。偶数编号的传递晶闸管t2、t4、t6、…各自的阴极与第二传递信号线73连接，被设定为“h”。因此，由于传递晶闸管t的阳极和阴极均为“h”，所以传递晶闸管t处于off状态。
发光二极管led的阴极端子与“h”(0v)的点亮信号线75连接。即，发光二极管led与驱动晶闸管s经由光吸收层85被串联连接。由于发光二极管led的阴极为“h”、驱动晶闸管s的阳极为“h”，所以发光二极管led及驱动晶闸管s处于off状态。
如上所述，栅极gt1与启动二极管sd的阴极连接。棚极gt1经由电源线电阻rg1与电源电位vga(“l”(-3.3v))的电源线71连接。而且，启动二极管sd的阳极端子与第二传递信号线73连接，经由限流电阻r2与“h”(0v)的
此外，栅极gt为栅极gs，所以栅极gs的电位与栅极gt的电位相同。因此，传递晶闸管t、驱动晶闸管s的阈值电压成为从栅极gt、gs的电位减去pn结的正向电位vd(1.5v)而得到的值。即，传递晶闸管t1、驱动晶闸管s1的阈值电压为-3v，传递晶闸管t2、驱动晶闸管s2的阈值电压为-4.5v，编号为3以上的传递晶闸管t、驱动晶闸管s的阈值电压为-4.8v。
(2)时刻b
在图10所示的时刻b，第一传递信号
当第一传递信号
通过传递晶闸管t1导通，第一传递信号线72的电位变为从阳极的电位(“h”(0v))减去pn结的正向电位vd(1.5v)而得到的-1.5v。
当传递晶闸管t1导通时，栅极gt1/gs1的电位变为传递晶闸管t1的阳极的电位即“h”(0v)。而且，栅极gt2(栅极gs2)的电位变为-1.5v，栅极gt3(栅极gs3)的电位变为-3v，编号为4以上的栅极gt(栅极gs)的电位变为“l”。
由此，驱动晶闸管s1的阈值电压变为-1.5v，传递晶闸管t2、驱动晶闸管s2的阈值电压变为-3v，传递晶闸管t3、驱动晶闸管s3的阈值电压变为-4.5v，编号为4以上的传递晶闸管t、驱动晶闸管s的阈值电压变为-4.8v。
但是，由于第一传递信号线72通过on状态的传递晶闸管t1而变为-1.5v，所以off状态的奇数编号的传递晶闸管t不导通。第二传递信号线73为“h”(0v)，所以偶数编号的传递晶闸管t不导通。由于点亮信号线75为“h”(0v)，所以任何一个发光二极管led都不点亮。
在紧接着时刻b之后(在此，是指由在时刻b的信号的电位变化而使晶闸管等产生变化后，变成稳定状态时。其他情况也同样。)，传递晶闸管t1处于on状态，其他传递晶闸管t、驱动晶闸管s、发光二极管led处于off状态。
(3)时刻c
在时刻c，点亮信号
当点亮信号
在紧接着时刻c之后，传递晶闸管t1、驱动晶闸管s1处于on状态，发光二极管led1点亮(发光)。
此外，驱动晶闸管s1在时刻b通过传递晶闸管t1导通而变为可向on状态转换的状态。
(4)时刻d
在时刻d，点亮信号
当点亮信号
在紧接着时刻d之后，传递晶闸管t1处于on状态。
(5)时刻e
在时刻e，第二传递信号
当第二传递信号
在紧接着时刻e之后，传递晶闸管t1、t2处于on状态。
(6)时刻f
在时刻f，第一传递信号
当第一传递信号
在紧接着时刻f之后，传递晶闸管t2处于on状态。
(7)其他时刻
在时刻g，当点亮信号
而且，在时刻h，当点亮信号
进而，在时刻i，当第一传递信号
以后，重复进行至此说明的动作。
此外，在不使发光二极管led点亮(发光)而保持熄灭(不点亮)时，只要如图10的从对发光二极管led4进行点亮控制的期间t(4)中的时刻j到时刻k所示的点亮信号
如以上说明，传递晶闸管t的栅极端子gt通过耦合二极管d而相互连接。从而，当栅极gt的电位变化时，经由正向偏置的耦合二极管d与电位发生了变化的栅极gt连接的栅极gt的电位发生变化。而且，具有电位发生了变化的栅极的传递晶闸管t的阈值电压发生变化。当阈值电压高于“l”(-3.3v)(绝对值小的负值)时，传递晶闸管t在第一传递信号
而且，栅极gs与on状态的传递晶闸管t的栅极gt连接的驱动晶闸管s由于阈值电压为-1.5v，所以当点亮信号
即，通过传递晶闸管t变为on状态，指定作为点亮控制对象的发光二极管led，“lo”(-5v)的点亮信号
此外，“h”(0v)的点亮信号
通过如上设置，根据图像数据设定点亮信号
如以上说明，在第一实施方式的发光芯片c中，使驱动晶闸管s与发光二极管led层叠。由此，发光芯片c变为通过传递晶闸管t和驱动晶闸管s依次点亮发光二极管led的自扫描型。由此，在发光芯片c中设置的端子数减少，发光芯片c和发光装置65变为小型。
有时不在驱动晶闸管s上设置发光二极管led，而是将驱动晶闸管s用作发光元件。即，有时使用驱动晶闸管s在on状态下的n栅极层82与p栅极层83的结中的发光。在这种情况下，不能分别(独立)设定传递特性和发光特性。因此，难以实现驱动的高速化、光的高输出化、高效率化、低功耗化、低成本化等。
例如，使用晶闸管(驱动晶闸管s)作为发光元件，取出780nm的光。在这种情况下，若使用algaas构成量子阱结构，则将al组成比设为30％。在这种情况下，若为了使栅极层83露出而进行蚀刻，al就会被氧化，无法形成栅极端子(图7中的p欧姆电极331等)。
与此相反，在第一实施方式中，通过发光二极管led进行发光，通过传递晶闸管t和驱动晶闸管s进行传递，将发光和传递分离。驱动晶闸管s无需发光。因此，可将发光二极管led作为量子阱结构而提高发光特性等，同时可提高传递晶闸管t及驱动晶闸管s的传递特性等。即，可分别(独立)设定发光部102的发光二极管led与传递部101的传递晶闸管t及驱动晶闸管s。由此，容易实现驱动的高速化、光的高输出化、高效率化、低功耗化、低成本化等。
另外，在第一实施方式中，将发光二极管led与驱动晶闸管s经由光吸收层85进行层叠。在这种情况下，驱动晶闸管s的n阴极层84和发光二极管led的p阳极层86若直接层叠则变为反向偏置。但是，如上所述，因为光吸收层85容易流通电流，所以通过经由光吸收层85层叠驱动晶闸管s和发光二极管led，电流会变得容易流通。
此外，若不设置光吸收层85，为了在驱动晶闸管s与发光二极管led的串联连接中流通电流，会施加击穿反向偏置的结的电压以上的电压。即，驱动电压变高。
即，通过将发光二极管led和驱动晶闸管s经由光吸收层85进行层叠，与不经由光吸收层85的情况相比，驱动电压被抑制得较低。
另外，光吸收层85吸收或减少从发光二极管led射出并朝向驱动晶闸管s的光。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自发光二极管led的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到发光二极管led的发光光谱中。
此外，设置于发光二极管led的p阳极层86的电流狭窄层86b也可以设置于发光二极管led的n阴极层88。
以下，对第一实施方式的发光芯片c的变形例进行说明。在以下所示的变形例中，发光芯片c的岛301中的层叠驱动晶闸管s和发光二极管led的部分不同。其他结构与至此说明的发光芯片c相同，所以对不同的部分进行说明，省略相同的部分的说明。
(第一实施方式的发光芯片c的变形例1-1)
图11是说明变形例1-1的驱动晶闸管s与发光二极管led层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例1-1中，电流狭窄层(在变形例1-1中为电流狭窄层81b)不是设于p阳极层86而是设于p阳极层81。即，p阳极层81由下侧p层81a、电流狭窄层81b、上侧p层81c构成。其他结构与第一实施方式的发光芯片c相同。
同样，在变形例1-1的发光芯片c中，因为在发光二极管led的中央部的电流通过部α限制电流的流通，所以能够抑制非辐射复合所消耗的电力，功耗降低且光取出效率提高。
此外，设置于驱动晶闸管s的p阳极层81中的电流狭窄层81b也可以设置在驱动晶闸管s的n阴极层84。
(第一实施方式的发光芯片c的变形例1-2)
图12是说明变形例1-2的驱动晶闸管s与发光二极管led层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例1-2中，替代电流狭窄层86b，在与电流通过部α相应的部分设置光吸收层85。其他结构与第一实施方式的发光芯片c相同。
如上所述，光吸收层85在反向偏置状态下电流容易流通。但是，不经由光吸收层85的n阴极层84与p阳极层86的结在不发生击穿的反向偏置状态下电流难以流通。
因此，若在与电流通过部α相应的部分设置光吸收层85，则在发光二极管led中流通的电流被限制在中央部。
此外，在图12中，以将光吸收层85的周围埋上的方式设置有p阳极层86。但是，也可以替代p阳极层86而用n阴极层84将光吸收层85的周围埋上。
这样一来，发光二极管led的发光被限制在与变为电流通过部α的光吸收层85对置的部分。因此，来自发光二极管led的光难以到达驱动晶闸管s，能够抑制从发光二极管led向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自发光二极管led的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到发光二极管led的发光光谱中。
变形例1-2的发光芯片c可以在使用难以应用水蒸气氧化的半导体材料的情况下应用。
[第二实施方式]
在第二实施方式的发光芯片c中，将发光二极管led的发光层87用两个分布布拉格反射层(dbr：distributedbraggreflector)(以下，记为dbr层)夹持。dbr层通过多层层叠设有折射率差的半导体层而构成。而且，dbr层以反射来自发光二极管led的光的方式构成。
除了发光芯片c中的驱动晶闸管s与发光二极管led层叠而成的岛301以外的其他结构与第一实施方式相同。因此，对不同的部分进行说明，省略相同的部分的说明。
图13是第二实施方式的发光芯片c的驱动晶闸管s与发光二极管led层叠而成的岛301的放大剖视图。
第二实施方式的发光芯片c中，p阳极层86及n阴极层88构成为dbr层。p阳极层86包含电流狭窄层86b。即，p阳极层86中，依次层叠下侧p层86a、电流狭窄层86b、上侧p层86c，且下侧p层86a、上侧p层86c构成为dbr层。
此外，有时将下侧p层86a、上侧p层86c、n阴极层88记为下侧pdbr层86a、上侧pdbr层86c、n阴极(ndbr)层88。另外，图中，记为pdbr、ndbr。
dbr层由例如al0.9ga0.1as的高al组成比的低折射率层与例如al0.2ga0.8as的低al组成比的高折射率层的组合构成。低折射率层及高折射率层各自的膜厚(光路长)例如设定为中心波长的0.25(1/4)。此外，低折射率层与高折射率层的al组成比可以在0～1的范围变更。
此外，电流狭窄层86b的膜厚(光路长)根据所采用的结构来决定。在重视取出效率或工艺重现性的情况下，可设定为构成dbr层的低折射率层和高折射率层的膜厚(光路长)的整数倍，例如设定为中心波长的0.75(3/4)。此外，在奇数倍的情况下，可使电流狭窄层86b被高折射率层与高折射率层夹持。另外，在偶数倍的情况下，可使电流狭窄层86b被高折射率层与低折射率层夹持。即，以抑制dbr层引起的折射率周期的紊乱的方式来设置电流狭窄层86b即可。反之，在希望降低被氧化的部分的影响(折射率或应变)的情况下，电流狭窄层86b的膜厚优选为数十nm，可将电流狭窄层86b插入到在dbr层内确立的驻波的波节部分。
此外，在图13中，将p阳极层86的下侧p层86a及上侧p层86c和n阴极层88作为dbr层来形成，但也可以将p阳极层86的下侧p层86a和上侧p层86c中的任意一个、或n阴极层88的厚度方向的一部分等半导体层的一部分作为dbr层。其他情况也同样。
p阳极(pdbr)层86和n阴极(ndbr)层88构成谐振器(空腔)，来自发光层87的光通过谐振而增强并输出。即，在第二实施方式的发光芯片c中，在驱动晶闸管s上层叠有谐振型的发光二极管led。
因为设有电流狭窄层86b，所以能够抑制非辐射复合中消耗的电力，功耗降低且光取出效率提高。
此外，在第二实施方式的发光芯片c中，由于从发光二极管led朝向驱动晶闸管s的光被p阳极(pdbr)层86反射，并且被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从发光二极管led向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自发光二极管led的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到发光二极管led的发光光谱中。
第二实施方式的发光芯片c与第一实施方式的发光芯片c相同，按照图10的时序图进行动作。
此外，设置于发光二极管led的p阳极(pdbr)层86的电流狭窄层86b可以设置于发光二极管led的n阴极(ndbr)层88，也可以设置于驱动晶闸管s的p阳极层81或n阴极层84。
以下，对第二实施方式的发光芯片c的变形例进行说明。在以下示出的变形例中，发光芯片c的岛301中的层叠驱动晶闸管s和发光二极管led的部分不同。其他结构与至此说明的发光芯片c相同，所以省略相同的部分的说明，对不同的部分进行说明。
(第二实施方式的发光芯片c的变形例2-1)
图14是说明变形例2-1的驱动晶闸管s与发光二极管led层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例2-1中，将图13所示的发光芯片c的n阴极(ndbr)层88设为非dbr层的n阴极(ndbr)层88。其他结构与第二实施方式的发光芯片c相同。
在变形例2-1的发光芯片c中，在发光层87的下(基板80)侧设置p阳极(pdbr)层86。在这种情况下，在n阴极层88与空气的界面获得30％的反射率，所以来自发光层87的光通过谐振而增强并输出。
另外，来自发光层87的光中朝向基板80侧的光被反射，朝向出射口侧。因此，与p阳极层86是非dbr层的情况相比，光利用效率提高。
此外，在变形例2-1的发光芯片c中，由于从发光二极管led朝向驱动晶闸管s的光被p阳极(pdbr)层86反射，并且被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从发光二极管led向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自发光二极管led的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到发光二极管led的发光光谱中。
此外，设置于发光二极管led的p阳极(pdbr)层中的电流狭窄层86b可以设置在发光二极管led的n阴极层88，也可以设置在驱动晶闸管s的p阳极层81或n阴极层84。
进而，与第一实施方式的发光芯片c的变形例1-2(参照图11)同样地，也可以通过光吸收层85进行电流限制。
[第三实施方式]
在第三实施方式的发光芯片c中，替代第一实施方式及第二实施方式的发光二极管led，使用激光二极管作为发光元件的一例。
此外，除发光芯片c以外，其他结构与第一实施方式相同。因此，对发光芯片c进行说明，省略相同的部分的说明。
图15是说明搭载有第三实施方式的自扫描型发光元件阵列(sled)的发光芯片c的电路结构的等效电路图。第一实施方式中的图5的发光二极管led1～led128变为激光二极管ld1～ld128(在不区分的情况下，记为激光二极管ld)。其他结构与图5相同，所以省略说明。
另外，关于第三实施方式中的发光芯片c的平面布局图和剖视图，也可以将在第一实施方式中图6所示的发光芯片c更换为激光二极管ld。因此，省略第三实施方式的发光芯片c的平面布局图和剖视图。
在第三实施方式的发光芯片c中，驱动晶闸管s与激光二极管ld层叠。
激光二极管ld中，由两个包层(以下记为包层)夹持发光层87。包层是折射率比发光层87大的层。在发光层87与包层的界面反射来自发光层87的光，光被限制在发光层87内。而且，利用在发光层87的侧面间构成的谐振器谐振，引起激光振荡。发光层87有时被记为活性层。
图16是第三实施方式的发光芯片c的驱动晶闸管s与激光二极管ld层叠而成的岛301的放大剖视图。
发光芯片c的p阳极层86由电流狭窄层86b和p型包层构成。即，p阳极层86的下侧p层86a、上侧p层86c构成为包层。而且，n阴极层88构成为包层。此外，有时将下侧p层86a、上侧p层86c、n阴极层88记为下侧p层包层86a、上侧p层包层86c、n阴极(n包层)层88。此外，有时将p阳极层86作为整体记为p阳极(p包层)层86。图中，记为p包层、n包层。
p阳极(p包层)层86的下侧p包层86a、上侧p包层86c例如为杂质浓度为5×1017/cm3的p型的al0.9gaas。al组成比可以在0～1的范围变更。
n阴极(n包层)层88例如为杂质浓度为5×1017/cm3的n型的al0.9gaas。al组成比可以在0～1的范围变更。此外，也可以替代al0.9gaas，为gainp等。
以使来自发光层87的光被限制在p阳极(p包层)层86和n阴极(n包层)层88之间、并且在发光层87的侧面(端面)间进行激光振荡的方式设定p阳极(p包层)层86、n阴极(n包层)层88及发光层87。该情况下，光从发光层87的侧面(端面)射出。
因此，n欧姆电极321设置在n阴极(n包层)层88上的几乎整个面上。
此外，在图16中，光的出射方向表示与y方向正交的方向、即图6(a)所示的-x方向。这是便于进行说明的方向，也可以向-y方向射出。另外，也可以经由反射镜等而朝向与基板80垂直的方向。其他发光芯片c和变形例也同样。
而且，由于设置有电流狭窄层86b，且抑制了非辐射复合所消耗的电力，所以功耗降低且光取出效率提高。
此外，在第三实施方式的发光芯片c中，来自激光二极管ld的光被p阳极(p包层)层86和n阴极(n包层)层88限制，并且被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从激光二极管ld向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自激光二极管ld的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到激光二极管ld的发光光谱中。
第三实施方式的发光芯片c与第一实施方式的发光芯片c相同，按照图10所示的时序图进行动作。
此外，设置于激光二极管ld的p阳极(p包层)层86的电流狭窄层86b可以设置于激光二极管ld的n阴极(n包层)层88，也可以设置于驱动晶闸管s的p阳极层81或n阴极层84。
以下，对第三实施方式的发光芯片c的变形例进行说明。在以下所示的变形例中，发光芯片c的岛301中的层叠驱动晶闸管s和激光二极管ld的部分不同。其他结构与至此说明的发光芯片c相同，因而对不同的部分进行说明，省略相同的部分的说明。
(第三实施方式的发光芯片c的变形例3-1)
图17是对变形例3-1进行说明的驱动晶闸管s与激光二极管ld层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例3-1中，与图11所示的第一实施方式中的变形例1-2同样地，替代电流狭窄层86b，在与电流通过部α相应的部分设置光吸收层85。其他结构与第三实施方式的发光芯片c相同。
如上所述，光吸收层85易于电流流通。但是，n阴极层84与p阳极层86的结在不发生击穿的反向偏置的状态下，电流难以流通。
因此，若在激光二极管ld的中央部的与电流通过部α对应的部分设置光吸收层85，则流过激光二极管ld的电流被限制在激光二极管ld的中央部。
这样一来，激光二极管ld的发光被限制在与变为电流通过部α的光吸收层85对置的部分。因此，来自激光二极管ld的光难以到达驱动晶闸管s，能够抑制从激光二极管ld向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自激光二极管ld的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到激光二极管ld的发光光谱中。
(第三实施方式的发光芯片c的变形例3-2)
图18是说明变形例3-2的驱动晶闸管s与激光二极管ld层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例3-2中，与第二实施方式的发光芯片c的变形例2-2同样地，将p阳极(p包层)层86的下侧p包层86a及上侧p包层86c设为dbr层(pdbr包层)。其他结构与第三实施方式的发光芯片c相同。
若在光吸收层85使用带隙比相当于激光二极管ld振荡的波长的带隙小的半导体材料，则到达光吸收层85的光被带端吸收而损失。因此，在变形例3-2中，在发光层87和光吸收层85之间设置dbr层，在与dbr层中产生的驻波的波节相应的位置设有光吸收层85。通过如上设置，可大幅度地抑制光吸收层85使用的半导体材料的带端吸收。
在变形例3-2的发光芯片c中，来自激光二极管ld的光被p阳极(p包层)层86和n阴极(n包层)层88限制。另外，从激光二极管ld朝向驱动晶闸管s的光被p阳极(pdbr)层86反射，并且被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从激光二极管ld向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自激光二极管ld的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到激光二极管ld的发光光谱中。
此外，设置于激光二极管ld的p阳极(p包层)层86的电流狭窄层86b可以设置于激光二极管ld的n阴极(n包层)层88，也可以设置于驱动晶闸管s的p阳极层81或n阴极层84。
(第三实施方式的发光芯片c的变形例3-3)
图19是说明变形例3-3的驱动晶闸管s与激光二极管ld层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例3-3中，不使用第三实施方式的发光芯片c中的电流狭窄层86b。作为替代，减小n阴极(n包层)层88的表面积。其他结构与第三实施方式的发光芯片c相同。
这样的结构与脊形波导相同。
通过如上设置，在激光二极管ld中流通的电流从n阴极(n包层)层88开始流通。因此，如图19所示，激光二极管ld的中央部变为电流通过部(区域)α′、周边部变为电流阻止部(区域)β′。即，与使用电流狭窄层86b的第三实施方式的发光芯片c(参照图16)、或在激光二极管ld的中央部使用光吸收层85的变形例3-1(参照图17)同样地使电流路径受到限制。
在变形例3-3中，从激光二极管ld朝向驱动晶闸管s的光被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从激光二极管ld向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自激光二极管ld的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到激光二极管ld的发光光谱中。
由于在变形例3-3中不使用电流狭窄层86b，所以可简化制造工序。
另外，由于变形例3-3的结构不使用电流狭窄层86b，所以容易应用于难以应用水蒸气氧化的inp、gan、蓝宝石等基板上的半导体材料。
(第三实施方式的发光芯片c的变形例3-4)
图20是说明变形例3-4的驱动晶闸管s与激光二极管ld层叠而成的岛301的放大剖视图。
在变形例3-4中，在变形例3-3的发光层87上设置有n阴极(n包层)层92，并且设置了减小了面积的n阴极(n包层)层88。而且，在n阴极(n包层)层88的周围埋入与p阳极(包层)层86同样的p阳极(p包层)层93。其他结构与第三实施方式的发光芯片c相同。
n阴极(n包层)层88及n阴极(n包层)层92与p阳极(包层)层93形成pn结，所以电流被限制在n阴极(n包层)层88侧。因此，与设置电流狭窄层同样，能够抑制非辐射复合中所消耗的电力，功耗降低且光取出效率提高。
上述的结构与埋入型波导相同。
在变形例3-4中，从激光二极管ld朝向驱动晶闸管s的光被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从激光二极管ld向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自激光二极管ld的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到激光二极管ld的发光光谱中。
由于变形例3-4未使用第三实施方式的发光芯片c(参照图18)中的电流狭窄层86b，所以容易应用于难以应用水蒸气氧化的inp、gan、蓝宝石等基板上的半导体材料。
[第四实施方式]
在第四实施方式的发光芯片c中，替代第一实施方式及第二实施方式中的发光二极管led、第三实施方式中的激光二极管ld，使用垂直腔表面发射激光器(vcsel：verticalcavitysurfaceemittinglaser)作为发光元件的一例。
此外，除发光芯片c以外，其他结构与第一实施方式相同。因此，对发光芯片c进行说明，省略相同的部分的说明。
图21是用于说明第四实施方式的搭载有自扫描发光元件阵列(sled)的发光芯片c的电路结构的等效电路图。在图21中，第一实施方式中的图5的发光二极管led1～led128变为垂直腔表面发射激光器vcsel1～vcsel128(在不区分的情况下，记为垂直腔表面发射激光器vcsel)。其他结构与图5同样，所以省略说明。
另外，关于第四实施方式中的发光芯片c的平面布局图和剖视图，也可以将在第一实施方式中图6所示的发光芯片c更换为垂直腔表面发射激光器vcsel。因此，省略第四实施方式的发光芯片c的平面布局图和剖视图。
图22是第四实施方式的发光芯片c的驱动晶闸管s与垂直腔表面发射激光器vcsel层叠而成的岛301的放大剖视图。
驱动晶闸管s与垂直腔表面发射激光器vcsel层叠。
基本的结构与图12所示的第二实施方式的发光芯片c相同，所以省略说明。
垂直腔表面发射激光器vcsel在被两个dbr层(p阳极(pdbr)层86和n阴极(ndbr)层88)夹持的发光层87中，使光谐振而引起激光振荡。发光层87和两个dbr层(p阳极(pdbr)层86和n阴极(ndbr)层88)的反射率例如达到99％以上时发生激光振荡。垂直腔表面发射激光器vcsel向作为光出射方向用箭头表示的z方向射出光。
此外，图中记为pdbr、ndbr。
在该垂直腔表面发射激光器vcsel中，在光吸收层85和发光层87之间具有p阳极(pdbr)层86。因此，由于光未到达光吸收层85，所以光吸收层85的带隙也可以比相当于驱动晶闸管s发出的光的波长的带隙小，并且，比相当于垂直腔表面发射激光器vcsel的振荡波长的带隙小。因此，光吸收层85能够低电阻化。
在第四实施方式的发光芯片c中，从垂直腔表面发射激光器vcsel朝向驱动晶闸管s的光被p阳极(pdbr)层86反射，并且被光吸收层85吸收或减少，所以能够抑制从垂直腔表面发射激光器vcsel向驱动晶闸管s照射的光的量。因此，能够抑制驱动晶闸管s被来自垂直腔表面发射激光器vcsel的光激发而发光，或能够减少驱动晶闸管s发出的光的量。由此，能够抑制驱动晶闸管s的发光光谱混入到垂直腔表面发射激光器vcsel的发光光谱中。
第四实施方式的发光芯片c与第一实施方式的发光芯片c相同，按照图10的时序图进行动作。
此外，设置于垂直腔表面发射激光器vcsel的p阳极(pdbr)层86的电流狭窄层86b可以设置于垂直腔表面发射激光器vcsel的n阴极(ndbr)层88，也可以设置于驱动晶闸管s的p阳极层81或n阴极层84。
在第一实施方式至第四实施方式中，也可以将发光元件(发光二极管led、激光二极管ld、垂直腔表面发射激光器vcsel)、晶闸管(传递晶闸管t、驱动晶闸管s)的导电型颠倒过来，同时变更电路的极性。即，也可以将共阳极设为共阴极。
另外，在第一实施方式至第四实施方式中，对在基板80上从下层起依次层叠驱动晶闸管s、光吸收层85、发光元件(发光二极管led、激光二极管ld或垂直腔表面发射激光器vcsel)的情况进行了说明。但是，也可以相反地在基板80上从下层起层叠发光元件(发光二极管led、激光二极管ld或垂直腔表面发射激光器vcsel)、光吸收层85、驱动晶闸管s。此时，在第一实施方式至第四实施方式中，在光出射方向为z方向的情况下，只要将光出射方向设为-z方向使光穿过基板80射出即可。
此外，为了抑制发光元件(发光二极管led、激光二极管ld、垂直腔表面发射激光器vcsel)导通时的发光延迟或缓和振荡，可以预先在发光元件中注入阈值电流以上的微小电流而稍微使其呈发光状态或振荡状态。即，也可以按下述方式构成：从驱动晶闸管s导通前开始稍微使发光元件发光，在驱动晶闸管s导通时，使发光元件的发光量增加而达到预定的光量。作为这样的结构，例如可以在发光元件(发光二极管led、激光二极管ld、垂直腔表面发射激光器vcsel)的阳极层形成电极，在该电极上连接电压源或电流源，从驱动晶闸管s导通前开始，从该电压源或电流源向发光元件注入微弱的电流即可。
进而，在上述中，使用由发光元件(发光二极管led、激光二极管ld、垂直腔表面发射激光器vcsel)和晶闸管(传递晶闸管t、驱动晶闸管s)构成的自扫描发光元件阵列(sled)进行了说明，但在自扫描发光元件阵列(sled)中，除了上述部件以外，还可以包含控制用的晶闸管、二极管、电阻等其他部件。
另外，将传递晶闸管t之间利用耦合二极管d进行了连接，但也可以利用电阻等可传递电位变化的部件进行连接。
另外，各实施方式中的作为传递晶闸管t及驱动晶闸管s的结构也可以为pnpn四层结构以外的结构，只要是具有各实施方式中的传递晶闸管t及驱动晶闸管s的功能的结构即可。例如，也可以为具有晶闸管特性的pinin结构、pipin结构、npip结构或pnin结构等。该情况下，只要pinin结构的被p层和n层夹持的i层、n层、i层、pnin结构的被p层和n层夹持的n层、i层中的任一层为栅极层，并将设置于栅极层上的p欧姆电极作为栅极gt(栅极gs)的端子即可。或者，只要nipip结构的被n层和p层夹持的i层、p层、i层、npip结构的被n层和p层夹持的p层、i层中的任一层为栅极层，并将设置于栅极层上的p欧姆电极作为栅极gt(栅极gs)的端子即可。
进而，各实施方式中的构成晶闸管的多个半导体层与构成发光元件的多个半导体层经由构成光吸收层的一个以上的半导体层层叠而成的半导体结构也可以在自扫描发光元件阵列(sled)以外的用途中使用。例如，可以作为通过来自外部的电信号或光信号等的输入点亮的发光元件单体、或者作为自扫描发光元件阵列以外的发光元件阵列来使用。
另外，各实施方式中，作为发光元件，对发光二极管led、激光二极管ld、垂直腔表面发射激光器vcsel进行了说明，但也可以是其他发光元件。例如，发光元件也可以是除具备阳极端子及阴极端子之外还具备控制激光振荡的导通/断开或激光的强度的控制端子的激光晶体管。
以上，主要对将p型gaas作为基板80的例子进行了说明。对使用其他基板的情况下构成半导体层叠体的各半导体层的例子，以适用于图7所示的发光芯片c的情况进行说明。
首先，以下示出使用gan基板时的半导体层叠体的一例。
p阳极层81例如为杂质浓度1×1018/cm3的p型的al0.9gan。al组成比可以在0～1的范围变更。
n栅极层82例如为杂质浓度1×1017/cm3的n型的gan。另外，也可以是algan，al组成比可以在0～1的范围变更。
p栅极层83例如为杂质浓度1×1017/cm3的p型的gan。另外，也可以是algan，al组成比可以在0～1的范围变更。
n阴极层84例如为杂质浓度1×1018/cm3的n型的al0.9gan。al组成比可以在0～1的范围变更。
在光吸收层85为带隙能量比相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量小的层的情况下，作为光吸收层85，可使用gan和晶格常数大致一致的三元混晶/四元混晶材料。例如，可使用ingan。另外，也可以使用(1)通过变质生长等形成的inn层、(2)由inn、ingan、innas、innsb构成的量子点、(3)相当于gan的晶格常数(a面)的二倍的inassb层等。其中也可以包含al、ga、n、as、p、sb等。此外，在量子点的情况下，晶格常数无需一致，也可以为二元混晶材料。
另外，在光吸收层85为杂质浓度高的层的情况下，作为光吸收层85，例如可使用n++gan、p++gan、n++gainn、p++gainn、n++algan、p++algan中的任一种。n++或p++例如表示1×1019/cm3～3×1020/cm3的范围即高杂质浓度。
p阳极层86通过依次层叠下侧p层86a、电流狭窄层86b、上侧p层86c而构成。下侧p层86a、上侧p层86c例如为杂质浓度1×1018/cm3的p型的al0.9gan。al组成比可以在0～1的范围变更。
由于在gan基板上难以使用氧化狭窄层作为电流狭窄层，所以将光吸收层或脊形结构、埋入型结构用作电流狭窄层的图12、图17、图19、图20等为理想的结构。或者使用将离子注入作为电流限制方法也是有效的。
发光层87为阱(well)层与势垒(barrier)层交替层叠而成的量子阱结构。阱层例如为gan、ingan、algan等，势垒层为algan、gan等。在发光二极管led的发光层87的阱层为gan的情况下，可将光吸收层85设为ingan。此外，发光层87也可以为量子线(quantumwire)或量子箱(量子点(quantumdot))。
n阴极层88例如为杂质浓度为1×1018/cm3的n型al0.9gan。al组成比也可以在0～1的范围变更。
接着，以下示出使用inp基板时的半导体层叠体的一例。
p阳极层81例如为杂质浓度1×1018/cm3的p型的ingaas。ga组成比可以在0～1的范围变更。
n栅极层82例如为杂质浓度1×1017/cm3的n型的ingaas。ga组成比可以在0～1的范围变更。另外，也可以是ingaasp，ga组成比可以在0～1的范围变更。
p栅极层83例如为杂质浓度1×1017/cm3的p型的ingaas。另外，也可以是ingaasp，ga组成比可以在0～1的范围变更。
n阴极层84例如为杂质浓度1×1018/cm3的n型的ingaasp。ga组成比可以在0～1的范围变更。
在光吸收层85为带隙能量比相当于发光二极管led的发光波长的带隙能量小的层的情况下，作为光吸收层85，可使用inp和晶格常数大致一致的ingaas、gaas与inp的化合物、inn与insb的化合物、inn与inas的化合物等三元混晶材料/四元混晶材料。在三元混晶材料/四元混晶材料中，只要使用带隙能量小的材料即可。特别是，以gainnas为基底的四元混晶材料适合。其中也可以包含al、ga、as、p、sb等。另外，也可以利用(1)通过变质生长等形成的inas层、ingaas层、(2)由inas、ingaas、innas、innsb、gasb、gasbp、gasbas构成的量子点。其中也可以包含al、ga、n、as、p、sb等。此外，在为量子点的情况下，晶格常数无需一致，也可以是二元混晶材料。
另外，在光吸收层85为杂质浓度高的层的情况下，作为光吸收层85，例如可使用n++inp、p++inp、n++inasp、p++inasp、n++ingaasp、p++ingaasp、n++ingaaspsb、p++ingaaspsb中的任一种。n++或p++例如表示1×1019/cm3～3×1020/cm3的范围即高杂质浓度。
p阳极层86通过依次层叠下侧p层86a、电流狭窄层86b、上侧p层86c而构成。下侧p层86a、上侧p层86c例如为杂质浓度1×1018/cm3的p型的ingaasp。ga组成比可以在0～1的范围变更。
由于在inp基板上难以使用氧化狭窄层作为电流狭窄层，所以将光吸收层85或脊形结构、埋入型结构用作电流狭窄层的图12、图17、图19、图20等为理想的结构。或者使用将离子注入作为电流限制方法也是有效的。
发光层87是阱(well)层与势垒(barrier)层交替层叠而成的量子阱结构。阱层例如为ingaasp、inas、algainas、gainaspsb等，势垒层为inp、inasp、ingaasp、algainasp等。在发光二极管led的发光层87的阱层为ingaasp的情况下，可将光吸收层85设为ingaas。此外，发光层87也可以为量子线(quantumwire)或量子箱(量子点(quantumdot))。
n阴极层88例如为杂质浓度为1×1018/cm3的n型的ingaasp。ga组成比可以在0～1的范围变更。
这些半导体层例如通过金属有机化学气相沉积法(mocvd)、分子束外延法(mbe)等层叠形成半导体层叠体。
在各实施方式中，对将发光芯片应用于打印头及应用于使用打印头的图像形成装置的情况进行了说明，但也可以将发光芯片应用于其他发光装置。例如，也可以应用于用于投影仪或3d打印机的发光装置、或用于识别物体的形状或测量距离的发光装置。在应用于这种用途的情况下，可使从发光芯片呈列状射出的光在与该列相交的方向上反射。即，可以通过使在主扫描方向上以排列状态从发光芯片射出的光在与该列相交的副扫描方向上反射来二维发射光。此外，作为反射部，可使用多角镜或mems反射镜等。另外，当从发光芯片射出的光是二维光时，可以仅经由透镜等光学系统射出而不使用反射部。