(57)【要約】【課題】  駆動電流を増大させることなく輝度の向上を図るとともに、出射光の指向性および出射光の単色性の向上を図ることのできる発光装置、電子機器および投射型表示装置、ラインヘッド、および画像形成装置を提供すること。【解決手段】  発光装置１００において、陽極層１１と陰極層１７との間に２つの発光層１５Ａ、１５Ｂが間に中間電極層１８を挟んで積層されており、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂが２段に形成された構造になっている。また、発光層１５Ａ、１５Ｂが位置する側とは反対側に部分反射層１９が形成され、この部分反射層１９は、陰極層１７との間で、２段に形成された有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂ全体に対する光共振器２０を構成している。【選択図】    図１
2006032315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極層、発光層および陰極層が積層された電界発光素子を備えた発光装置において、
前記発光層は、前記陽極層と前記陰極層との間に複数、積層されているとともに、当該複数の発光層の間には光透過性の中間電極層が形成され、
前記陽極層および前記陰極層のうち、光が出射される一方側の電極層は光透過性を備えているとともに、当該一方側の電極層に対して前記発光層が位置する側とは反対側に、他方側の電極層側との間に光共振器を構成する部分反射層が積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、前記陽極層、前記発光層および前記陰極層は、光透過性を備えた基板の表面にこの順に形成され、
前記陽極層は、前記一方側の電極層として光透過性を備え、
前記陰極層は、前記他方側の電極層として全反射性を備え、
前記部分反射層は、前記基板と前記陽極層との間に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１において、前記発光層は、前記陽極層と前記陰極層との間に２つ形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１において、前記電界発光素子は、前記発光層が有機材料から構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１において、前記一方側の電極層からは単一のピークを備えた発光スペクトルを有する光を出射することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、前記発光スペクトルの半値全幅が３０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１において、前記中間電極層の光透過率が８０％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１において、前記部分反射層の光反射率が５０％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに規定する発光装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに規定する発光装置を光源として用いた投射型表示装置であって、
前記発光装置から出射された色光を変調する光変調装置と、該光変調装置から出射された光を投射する投射光学系とを備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれかに規定する発光装置を光源として用いたラインヘッドであって、
前記発光装置では、前記電界発光素子が複数、整列配置されていることを特徴とするラインヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に規定するラインヘッドを備えた画像形成装置であって、
前記複数の電界発光素子から出射された光を結像させる複数の結像レンズを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光素子を備えた発光装置、この発光装置を備えた電子機器、この発光装置を光源として用いた投射型表示装置、この発光装置を光源として用いたラインヘッド、およびこのラインヘッドを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的な電界発光素子である有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を備えた発光装置は、各種フラットディスプレイや面光源として注目されている。有機ＥＬ素子は、一般に、図９（Ａ）に示すように、光透過性の基板１０上に、透明導電材料（ＩＴＯ等）からなる陽極層１１、複数の有機層（正孔注入層１４、発光層１５、電子注入層１６）からなる発光機能層１３、およびＭｇ、Ａｇ、Ｃａ、Ａｌなどからなる陰極層１７がこの順に積層された構成を備えており、陽極の側から発光層１５に注入された正孔と、陰極の側から発光層１５に注入された電子とが発光層１５で再結合することによって発光する。そして、発光層１５から出射された光は、陽極層１１および基板１０を透過して外部に出射される。また、陰極層１７は、反射性の金属電極から構成されているので、発光層１５から陰極層１７に向かった光は、陰極層１７で反射されて陽極層１１に向かい、陽極層１１および基板１０を透過して外部に出射される。
【０００３】
このように有機ＥＬ素子１では、発光層１５に注入された電流が光に変換されて出射されるため、電流から光への変換効率が低い場合や、さらに高い輝度を得る場合には、駆動電流を増大させる必要がある。但し、駆動電流を増大させると、有機ＥＬ素子１内や配線などの抵抗成分によって発生するジュール熱によって、大きな温度上昇が発生し、寿命が低下するという問題点がある。
【０００４】
そこで、図９（Ｂ）に示すように、陽極層１１と陰極層１７との間に、正孔注入層１４、発光層１５、電子注入層１６からなる発光機能層１３を多段に形成するとともに、各発光機能層１３の間に光透過性の中間電極層１８を積層し、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂを多段に配置する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、有機ＥＬ素子を用いた発光装置については、出射光のスペクトルにおいてピークを単色光化する目的で、また出射光の指向性を高める目的で、陽極側および陰極側のうちの一方側の電極を全反射膜で構成する一方、他方側の電極を光透過膜で構成し、この他方側の電極に対して発光層が位置する側とは反対側に一方側の電極層側と光共振器を構成する多層膜ミラーを積層することにより、特定波長の光を増幅して出射可能とすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７２８６０号公報
【特許文献２】特開平９−１８０８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂを多段に配置した発光装置においても、光共振器を構成すれば、特定波長の光を増幅して、かつ、発散角を抑えて出射できるはずである。しかしながら、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂの各々に光共振器を付加するとなれば、有機ＥＬ素子１Ａと有機ＥＬ素子１Ｂとの間に多層膜ミラーを配置する必要がある。その結果、有機ＥＬ素子１Ｂの側から基板１０に向かう光が、有機ＥＬ素子１Ａと有機ＥＬ素子１Ｂとの間に形成した多層膜ミラーで反射してしまい、光の出射効率が低下するという問題点がある。また、有機ＥＬ素子１Ｂとの間に多層膜ミラーを配置すると、一対の陽極層１１と陰極層１７で有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂの双方に直列的に通電することが不可能となる。従って、有機ＥＬ素子１Ａと有機ＥＬ素子１Ｂとの間に電極層をさらに追加する必要が発生し、かかる電極層の追加は、有機ＥＬ素子の製造プロセスの煩雑化などを招来させるので好ましくない。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、駆動電流を増大させることなく輝度の向上を図るとともに、出射光の指向性および出射光の単色性の向上を図ることのできる発光装置、この発光装置を備えた電子機器、この発光装置を光源として用いた投射型表示装置、この発光装置を光源として用いたラインヘッド、およびこのラインヘッドを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、陽極層、発光層および陰極層が積層された電界発光素子を備えた発光装置において、前記発光層は、前記陽極層と前記陰極層との間に複数、積層されているとともに、当該複数の発光層の間には光透過性の中間電極層が形成され、前記陽極層および前記陰極層のうち、光が出射される一方側の電極層は光透過性を備えているとともに、当該一方側の電極層に対して前記発光層が位置する側とは反対側に、他方側の電極層側との間に光共振器を構成する部分反射層が積層されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、陽極層と陰極層との間に複数の発光層が中間電極層を間に挟んで積層されており、電界発光素子が多段に形成された構造になっている。このため、駆動電流を増大させなくても輝度の向上を図ることができる。また、駆動電流を増大させる必要がないため、ジュール熱に起因する温度上昇を低く抑えることができるので、信頼性の向上を図ることができる。さらに、本発明では、陽極層および陰極層のうち、光透過性を備えた一方の電極層の側には、発光層が位置する側とは反対側に部分反射層を形成し、他方側の電極層側との間には、多段に形成された電界発光素子全体に対する光共振器を構成してある。このため、多段に形成された電界発光素子の各々に光共振器を形成した場合と違って、多段に形成された電界発光素子の間に部分反射層を形成する必要がない。それ故、光の出射効率が高く、かつ、製造工程数の増大を必要最小限に抑えることができる。
【００１０】
本発明において、陽極層および陰極層のうちいずれの側から光を出射する場合であっても、光共振器を構成することができる。例えば、前記陽極層、前記発光層および前記陰極層が、光透過性を備えた基板の表面にこの順に形成されている場合、前記陽極層は、前記一方側の電極層として光透過性を備え、前記陰極層は、前記他方側の電極層として全反射性を備え、前記部分反射層は、前記基板と前記陽極層との間に形成されている構成を採用することができる。
【００１１】
本発明において、前記発光層は、前記陽極層と前記陰極層との間に２つ形成されていることが好ましい。前記発光層の段数が多すぎると、光共振器内の光路が長くなりすぎて高次の共振モードが起こりやすくなるので、前記発光層についてその段数を２段とすることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記電界発光素子は、例えば、前記発光層が有機材料から構成された有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００１３】
本発明において、前記一方側の電極層からは単一のピークを備えた発光スペクトルを有する光を出射することが好ましい。また、前記発光スペクトルの半値全幅が３０ｎｍ以下であることが好ましい。このように構成すると、本発明を適用した発光装置を色光源として用いることができる。
【００１４】
本発明において、前記中間電極層の光透過率が８０％以上であることが好ましい。このように構成すると、前記中間電極層での光のエネルギー損失を低く抑えることができるので、光の出射効率を高めることができる。
【００１５】
本発明において、前記部分反射層の光反射率が５０％以上であることが好ましい。このように構成すると、光共振器の効果が大きいという利点がある。
【００１６】
本発明を適用した発光装置は、各種電子機器において、表示部や光源として用いることができる。例えば、本発明を適用した発光装置は、投射型表示装置の光源として用いることができ、かかる投射型表示装置は、前記発光装置から出射された色光を変調する光変調装置と、該光変調装置から出射された光を投射する投射光学系とを備えている。
【００１７】
本発明を適用した発光装置は、画像形成装置に使用されるラインヘッドの光源として使用できる。この場合、前記発光装置では、前記電界発光素子が複数、整列配置される。また、本発明に係るラインヘッドを備えた画像形成装置では、前記複数の電界発光素子から出射された光を結像させる複数の結像レンズを備えている。本発明では、電界発光素子が多段に形成された構造になっているため、駆動電流を増大させなくても輝度の向上を図ることができる。また、駆動電流を増大させる必要がないため、ジュール熱に起因する温度上昇を低く抑えることができるので、ラインヘッドの寿命を延ばすことができる。それ故、画像形成装置では、ラインヘッドの交換頻度を低くできる。さらに、本発明を適用した電界発光素子によれば、感光体などの画像形成面上に結像されるスポット径を小さくできるので、このラインヘッドを用いた画像形成装置によれば、解像度が高い画像を印刷できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識容易とするために各層や各部材ごとに縮尺や倍率を相違させてある。
【００１９】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００２０】
図１において、本形態の発光装置１００は、電界発光素子としての有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ型発光装置である。本形態の発光装置１００において、基板１０上では、陽極層１１と陰極層１７との間に、発光層１５Ａ、１５Ｂを備えた発光機能層１３Ａ、１３Ｂが２段に積層され、その間には、光透過性を備えた中間電極層１８が形成されている。２つの発光機能層１３Ａ、１３Ｂは、いずれも正孔注入層１４Ａ、１４Ｂ、発光層１５Ａ、１５Ｂ、および電子注入層１６Ａ、１６Ｂがこの順に積層された構造になっている。
【００２１】
中間電極層１８は、ＩＴＯ等の光透過性の導電膜から構成され、その光透過率は８０％以上である。本形態において、中間電極層１８は、下段の発光機能層１３Ａに対しては電子注入層１６Ａとともに陰極層として機能するとともに、上段の発光機能層１３Ｂに対しては、陽極層として機能する。このため、本形態の発光装置１００では、光透過性の基板１０上に、２つの有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂが２段に積層された構造になっている。
【００２２】
本形態の発光装置１００は、基板１０の側から光を出射するボトムエミッション型である。このため、基板１０としては、ガラスなどからなる光透過性基板が用いられている。また、陽極層１１としては、ＩＴＯ等の光透過性の導電膜から構成されている。陰極層１７としては、厚いＡｌ、Ｍｇなどからなる光反射性の金属層から形成されている。従って、有機ＥＬ素子１Ａにおいて、発光層１５Ａで発生した光は、矢印ＬＡで示すように、基板１０の側から出射される。また、発光層１５Ａから陰極層１７に向かう光は、陰極層１７で全反射して基板１０の側から出射される。同様に、有機ＥＬ素子１Ｂにおいて、発光層１５Ｂで発生した光は、矢印ＬＢで示すように、基板１０の側から出射される。また、発光層１５Ｂから陰極層１７に向かう光は、陰極層１７で全反射して基板１０の側から出射される。
【００２３】
ここで、発光層１５Ａ、１５Ｂで発生する光の波長（色）は、発光層１５Ａ、１５Ｂを構成する材料などにより規定されている。
【００２４】
本形態において、正孔注入層１４Ａ、１４Ｂとしては、高分子系材料として、例えば、ポリチオフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリピロール、ポリアニリンおよびこれらの誘導体を用いることができる。この誘導体とは、例えば、３，４−ポリエチレンジオシチオフェンなどである。
【００２５】
また、正孔注入層１４Ａ、１４Ｂとして用いられる低分子系材料としては、銅フタロシアニン、ポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等がある。なお、正孔注入層１４Ａ、１４Ｂとして低分子系材料を用いた場合には、図１に示す正孔注入層１４Ａ、１４Ｂと発光層１５Ａ、１５Ｂとの間に正孔輸送層を形成することが好ましい。
【００２６】
発光層１５Ａ、１５Ｂとしては、高分子発光体や、各種蛍光物質や燐光物質などの低分子の有機発光色素を用いることができる。発光層１５Ａ、１５Ｂに用いられる共役系高分子の代表的なものとしては、アリレーンビニレンまたはポリフルオレン構造を含むものがある。発光層１５Ａ、１５Ｂに用いられる低分子系材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体などがある。
【００２７】
電子注入層１６Ａ、１６Ｂは、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物やフッ化物などを用いることができ、特にアルカリ土類金属のフッ化物を用いることが好ましい。なお、電子注入層１６Ａについては有機化合物で構成してもよい。
【００２８】
なお、電子注入層１６Ｂおよび正孔注入層１４Ａについては、それぞれ陰極層１７および陽極層１１の仕事関数などによっては省略されることがある。例えば、陰極層１７をＭｇＡｇ、Ｃａなどで形成した場合、電子注入層１６Ｂについては省略されることがある。また、正孔注入層１４Ｂについては、中間電極層１８の仕事関数などによっては省略されることがある。
【００２９】
また、本形態の発光装置１００では、陽極層１１に対して発光層１５Ａ、１５Ｂが位置する側とは反対側、すなわち、基板１０と陽極層１１との間には、陰極層１７の側との間に光共振器２０を構成する部分反射層１９が積層され、この部分反射層１９の光反射率は５０％以上、例えば、５０％〜７０％である。従って、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂにおいて、発光層１５Ａ、１５Ｂで発生した光は、矢印ＬＡ、ＬＢで示すように、基板１０の側から出射される際、あるいは発光層１５Ａ、１５Ｂから陰極層１７に向かい、陰極層１７で反射して基板１０の側から出射される際、その一部は、部分反射層１９で反射して陰極層１７に向かい、再び、陰極層１７で反射して部分反射層１９に向かうことになる。このため、例えば、出射しようとする光の波長をλとしたとき、陽極層１１、正孔注入層１４Ａ、発光層１５Ａ、電子注入層１６Ａ、中間電極層１８、正孔注入層１４Ｂ、発光層１５Ｂ、および電子注入層１６Ｂによって構成される光路の光学長（各層の屈折率と層厚の積の総和）をλ／４の整数倍に設定しておけば、陰極層１７と部分反射層１９との間には、所定波長の光の定在波が存在することになり、出射される光の発光スペクトルを鋭く、かつ、光放射分布において指向性を高めることができる。
【００３０】
ここで、部分反射層１９としては、薄いアルミニウム層などの金属層が用いることができ、このような部分反射層１９であれば、製造工程数が少なくて済むという利点がある。また、部分反射層１９としては、ＴｉＯ2とＳｉＯ2との多層膜、ＳｉＮXとＳｉＯ2との多層膜、Ｔａ2Ｏ5とＳｉＯ2との多層膜などからなる多層膜ミラーを用いることができる。
【００３１】
（本形態の主な効果）
このように構成した発光装置１００では、陽極層１１と陰極層１７との間に２つの発光層１５Ａ、１５Ｂが間に中間電極層１８を挟んで積層されており、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂが２段に形成された構造になっている。このため、駆動電流を増大させなくても輝度の向上を図ることができる。
【００３２】
すなわち、有機ＥＬ素子の段数をｎとし、段数が１の場合の駆動電流Ｉ0、輝度をＬOとした場合、駆動電圧はｎ倍になるが、駆動電流をＩ0としたままで、輝度をｎ・ＬOまで増大させることができる。逆に段数が１の輝度ＬOを得たい場合には、駆動電圧はそのままで、駆動電流をＩ0／ｎまで低減することができる。また、駆動電流を増大させる必要がないため、ジュール熱に起因する温度上昇を低く抑えることができるので、発光装置１００の信頼性の向上を図ることができる。
【００３３】
ここで、有機ＥＬ素子の段数は、３段以上であってもよい。但し、本形態では有機ＥＬ素子を２段にしてあるので、部分反射層１９と陰極層１７との間隔が狭い。従って、高次の共振モードによって不要な波長の光が出射されることを防止することができる。
【００３４】
さらに、陽極層１１の側には、発光層１５Ａ、１５Ｂが位置する側とは反対側に部分反射層１９が形成され、この部分反射層１９は、陰極層１７の側との間に、２段に形成された有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂ全体に対する光共振器２０を構成している。また、本形態では、陰極層１７の側については有効反射係数を高め、中間電極層１８については光のエネルギー損失が小さくなるように膜厚を調整して透過率を８０％以上にまで高め、部分反射層１９については共振効果を高めるためにその有効反射係数を陰極層１７の有効反射係数に対応させて５０％以上に設定してある。しかも、有機ＥＬ素子１Ａが出射した光と、有機ＥＬ素子１Ｂが出射した光の干渉効果で強めあうように各層の膜厚を設定してある。このため、特定波長の光のみを効率よく増強することができるので、単一のピークを備えた発光スペクトルを有する光を出射することができ、この発光スペクトルの半値全幅については、３０ｎｍ以下にまで狭めることができる。
【００３５】
また、本形態では、光共振器２０を形成したため、出射光の指向性を高めることができる。従って、後述する投射型表示装置の光源などとして用いた場合、投射レンズの開口数で決まる角度範囲内で光を出射することができる。それ故、光を等方的に出射する光源と比較して損失が少ないので、明るい画像を表示することができる。
【００３６】
例えば、陽極層１１と正孔注入層１２との界面での反射率を約５０％、透過率を約２５％、中間電極層１８の透過率を約９０％、陰極層１７と電子注入層１６Ｂとの界面での反射率を８５％に設定した場合、発光スペクトルの半値全幅については、２０ｎｍ程度まで狭めることができ、光共振器２０がない場合に比較して発光スペクトルの狭帯域化を図ることができる。また、基板１０の法線方向を正面とし、正面の光の強度を１とした場合に、強度が１／２となる法線からの角度については、光共振器２０がない場合には約６０°であったものが、本例によれば、約４５°にまで指向性を高めることができる。
【００３７】
さらに、本形態において、部分反射層１９は、陰極層１７との間に、２段に形成された有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂ全体に対する光共振器２０を構成しているため、２段に形成された有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂの各々に光共振器を形成する場合と違って、２つの有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂの間に部分反射層を形成する必要がない。それ故、光の出射効率が高く、かつ、製造工程数の増大を必要最小限に抑えることができる。
【００３８】
［実施の形態２］
上記実施形態１では、ボトムエミッション型の発光装置１に本発明を適用した例であったが、以下の説明するように、トップエミッション型の発光装置１に本発明を適用してもよい。なお、本形態の発光装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する機能を有する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態２に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００４０】
図２において、本形態の発光装置１００は、電界発光素子としての有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ型発光装置であり、陽極層１１と陰極層１７との間には、発光層１５Ａ、１５Ｂを備えた発光機能層１３Ａ、１３Ｂが２段に積層され、その間には、光透過性を備えた中間電極層１８が形成されている。２つの発光機能層１３Ａ、１３Ｂは、いずれも正孔注入層１４Ａ、１４Ｂ、発光層１５Ａ、１５Ｂ、および電子注入層１６Ａ、１６Ｂがこの順に積層された構造になっている。
【００４１】
中間電極層１８は、ＩＴＯ等の光透過性の導電膜から構成され、下段の発光機能層１３Ａに対しては電子注入層１６Ａとともに陰極層として機能するとともに、上段の発光機能層１３Ｂに対しては、陽極層として機能する。このため、本形態の発光装置１００では、光透過性の基板１０上に、２つの有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂが２段に積層された構造になっている。
【００４２】
本形態の発光装置１００は、基板１０の側から光を出射するトップエミッション型である。このため、基板１０としては、ガラスなどからなる光透過性基板に限らず、各種の基板が用いることができる。また、陽極層１１は、ＩＴＯ等の光透過性の導電膜から構成されているが、その下層側には厚いＡｌ、Ｍｇ、Ａｕ、Ａｇなどの金属膜からなる全反射層２１が形成されている。一方、陰極層１７としては、ＩＴＯ等からなる光透過性の導電膜から構成されている。このため、有機ＥＬ素子１Ａにおいて、発光層１５Ａで発生した光は、矢印ＬＡ′で示すように、基板１０とは反対側から出射される。また、発光層１５Ａから基板１０に向かう光は、全反射層２１で反射して基板１０と反対側から出射される。同様に、有機ＥＬ素子１Ｂにおいて、発光層１５Ｂで発生した光は、矢印ＬＢ′で示すように、基板１０とは反対側から出射される。また、発光層１５Ｂから陽極層１１に向かう光は、全反射層２１で反射して基板１０と反対側から出射される。
【００４３】
また、本形態の発光装置１００では、陰極層１７に対して発光層１５Ａ、１５Ｂが位置する側とは反対側、すなわち、陰極層１７の上層側には、全反射層２１（陽極層１１の側）との間に光共振器２０を構成する部分反射層２２が積層されている。従って、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂにおいて、発光層１５Ａ、１５Ｂで発生した光が、矢印ＬＡ′、ＬＢ′で示すように、基板１０と反対側から出射される際、あるいは発光層１５Ａ、１５Ｂから陽極層１１に向かい、全反射層２１で反射して基板１０と反対側から出射される際、その一部は、部分反射層２２で反射して陽極層１１に向かい、再び、全反射層２１で反射して部分反射層２２に向かうことになる。このため、出射しようとする光の波長をλとしたとき、陽極層１１、正孔注入層１４Ａ、発光層１５Ａ、電子注入層１６Ａ、中間電極層１８、正孔注入層１４Ｂ、発光層１５Ｂ、および電子注入層１６Ｂによって構成される光路の光学長（各層の屈折率と層厚の積の総和）をλ／４の整数倍に設定しておけば、全反射層２１（陽極層１１の側）と部分反射層２２との間には、所定波長の光の定在波が存在することになり、出射される光の発光スペクトルを鋭く、かつ、光放射分布において指向性を高めることができる。
【００４４】
ここで、部分反射層１９としては、薄いアルミニウム層などの金属層が用いられる。また、部分反射層１９としては、ＴｉＯ2とＳｉＯ2との多層膜、ＳｉＮXとＳｉＯ2との多層膜、Ｔａ2Ｏ5とＳｉＯ2との多層膜などからなる多層膜ミラーを用いることができる。
【００４５】
このように構成した発光装置１００でも、有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂが２段に形成された構造になっているため、駆動電流を増大させなくても輝度の向上を図ることができる。また、駆動電流を増大させる必要がないため、ジュール熱に起因する温度上昇を低く抑えることができるので、発光装置１００の信頼性の向上を図ることができる。
【００４６】
さらに、陰極層１７の側には、陽極層１１の側との間で、２段に形成された有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂ全体に対する光共振器２０を構成する部分反射層２２が形成されている。このため、２段に形成された有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂの各々に光共振器を形成する場合と違って、２つの有機ＥＬ素子１Ａ、１Ｂの間に部分反射層を形成する必要がない。それ故、光の出射効率が高く、かつ、製造工程数の増大を必要最小限に抑えることができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００４７】
［実施の形態３］
上記実施の形態１、２では、基板１０の側、あるいは、基板１０とは反対側の一方のみから光を出射する構成であったが、実施例１、２の構成を組み合わせれば、双方から光を出射可能な発光装置を構成することができる。
【００４８】
［電子機器への搭載例１］
図３は、本発明を適用した発光装置を、液晶装置を用いた投射型表示装置（電子機器）に搭載した例を示す説明図である。
【００４９】
本発明を適用した発光装置１００は、発光層１５Ａ、１５Ｂの材質を選定することにより、所定の色光を出射することができる。従って、図３に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の発光装置１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇと、赤（Ｒ）用、緑（Ｇ）用、青（Ｂ）用の透過型液晶装置１１０Ｒ、１１０Ｂ、１１０Ｇ（光変調装置）とを準備し、それらを光路合成プリズム１２０の３面に対して配置する一方、光路合成プリズム１２０の残る１面に投射光学系１３０を配置すれば、投射型表示装置１０００を構成することができる。
【００５０】
このように構成した投射型表示装置１０００では、発光装置１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇから出射された色光を透過型液晶装置１１０Ｒ、１１０Ｂ、１１０Ｇで光変調した後、光路合成プリズム１２０で合成し、投射光学系１３０によってスクリーン１４０に拡大投射する。ここで、各色光は、発光装置１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇから出射された光であるため、白色光を色分離してから各色の液晶装置１１０Ｒ、１１０Ｂ、１１０Ｇに導く従来の投射型表示装置と比較して、光学部品が少なくて済む。それ故、投射型表示装置１０００の小型化、軽量化、および低コスト化を図ることができる。
【００５１】
また、発光装置１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇの各々に、図１および図２を参照して説明した光共振器２０を構成したため、出射光の指向性が高いなどの利点がある。従って、本発明を適用した発光装置１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇを光源として用いた場合、投射光学系１３０に用いた投射レンズの開口数で決まる角度範囲内で光を出射することができる。それ故、光を等方的に出射する光源と比較して損失が少ないので、明るい画像を表示することができる。
【００５２】
なお、図３に示す投射型表示装置１０００では、光変調装置として透過型液晶装置１１０Ｒ、１１０Ｂ、１１０Ｇを用いた例であったが、反射型液晶装置を光変調装置として用いてもよい。
【００５３】
［電子機器への搭載例２］
図４は、本発明を適用した発光装置を、画素毎にマイクロミラーが形成された反射型光変調装置を用いた投射型表示装置（電子機器）に搭載した例を示す説明図である。
【００５４】
本発明を適用した発光装置１００は、発光層１５Ａ、１５Ｂの材質を選定することにより、所定の色光を出射することができる。従って、図４に示す投射型表示装置１１００のように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の発光装置１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇから出射される色光を光路合成プリズム１５０から、微小反射鏡がマトリクス状に多数、形成された基板１６０に向けて出射するように構成してもよい。
【００５５】
このように構成した投射型表示装置１１００においては、光路合成プリズム１５０から出射された色光は、各色毎に反射型光変調装置で光変調され、投射光学系１７０によってスクリーン１８０に拡大投射される。
【００５６】
また、同一基板上に所定色の光を出射する有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置して、それを色毎に時分割駆動して所定の色光を、図４に示す反射型光変調装置などの光変調装置に出射するように構成してもよい。このように構成すると、１つの発光装置で光源を構成でき、かつ、光路合成プリズムが不要である。
【００５７】
［電子機器への搭載例３］
図５は、本発明を適用した発光装置を用いた、直視型のアクティブマトリクス型表示装置（電子機器）のブロック図である。
【００５８】
図５に示す有機ＥＬ表示装置１２００（発光装置）は、図１あるいは図２に示す有機ＥＬ素子が各画素に色毎の所定パターンで配列されてカラー画像を表示する。ここに示す有機ＥＬ表示装置１２００では、複数の走査線１０３ｐと、この走査線１０３ｐの延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線５０４と、これらのデータ線５０４に並列する複数の共通給電線５０５と、データ線５０４と走査線１０３ｐとの交差点に対応する画素１１５ｐとが構成され、画素１１５ｐは、画像表示領域１００にマトリクス状に配置されている。データ線５０４に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１０１ｐが構成されている。走査線１０３ｐに対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路１０４ｐが構成されている。また、画素１１５ｐの各々には、走査線１０３ｐを介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング薄膜トランジスタ５０９と、このスイッチング薄膜トランジスタ５０９を介してデータ線５０４から供給される画像信号を保持する保持容量１３３ｐと、この保持容量１３３ｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給されるカレント薄膜トランジスタ５１０と、カレント薄膜トランジスタ５１０を介して共通給電線５０５に電気的に接続したときに共通給電線５０５から駆動電流が流れ込む有機ＥＬ素子５１３とが構成されている。有機ＥＬ素子５１３は、図１あるいは図２を参照して説明した構造を有しており、図１および図２を参照して説明した陰極層１７は、対向電極としてデータ線５０４などを跨いで複数の画素１１５ｐにわたって形成されている。また、図１および図２を参照して説明した陽極層１１によって画素電極が形成されている。
【００５９】
このように構成した有機ＥＬ表示装置１２００では、走査線１０３ｐを介してスイッチング薄膜トランジスタ５０９を駆動すると、データ線５０４に対応する電流が有機ＥＬ素子５１３に流れる。従って、有機ＥＬ素子５１３から所定色の光が出射され、カラー画像が表示される。
【００６０】
［電子機器への搭載例４］
図６は、本発明を適用した画像形成装置（電子機器）に用いたラインヘッドモジュールの側面断面図である。図７は、本発明を適用した画像形成装置におけるラインヘッドモジュール、レンズアレイ、および感光体ドラムの位置関係を示す説明図である。図８は、本発明を適用した画像形成装置用のラインヘッドの平面図である。
【００６１】
図６および図７において、ラインヘッドモジュール２００は、後述する画像形成装置において露光装置として用いられるモジュールであり、複数の有機ＥＬ素子２０３を整列配置したラインヘッド２０１と、ラインヘッド２０１からの光を正立等倍結像させるロッドレンズ２３１ａを整列配置したレンズアレイ（ロッドレンズアレイ）２３１とが光源ケース２５２に固定された構造になっている。このラインヘッドモジュール２００では、ラインヘッド２０１に整列配置された有機ＥＬ素子２０３からの光を、レンズアレイ２３１を構成するロッドレンズ２３１ａに入射させ、感光体ドラム２４１の外周面に等倍結像させて露光する。
【００６２】
図８において、ラインヘッド２０１は、長細い矩形の素子基板２０２上に複数の有機ＥＬ素子２０３を配列してなる発光素子列２０３Ａと、有機ＥＬ素子２０３を駆動させる駆動素子２０４からなる駆動素子群と、これら駆動素子２０４の駆動を制御する制御回路群２０５とを一体形成したものである。発光素子列２０３Ａは、本実施形態では２列、形成されており、これら発光素子列２０３Ａ、２０３Ａにおいて各有機ＥＬ素子２０３は、千鳥状に配置されている。このような構成によって、ラインヘッド２０１では、その長手方向における有機ＥＬ素子２０３間の見掛け上のピッチを狭くしてある。なお、発光素子列２０３Ａは一列のみ配置されるようにしてもよい。
【００６３】
有機ＥＬ素子２０３における一方の電極には電源線２０８が接続され、他方の電極には駆動素子２０４を介して電源線２０７が接続されている。この駆動素子２０４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子で構成されている。駆動素子２０４にＴＦＴを採用した場合には、そのソース領域に電源線２０８が接続され、ゲート電極に制御回路群２０５が接続される。そして、制御回路群２０５により駆動素子２０４の動作が制御され、駆動素子２０４により有機ＥＬ素子２０３への通電が制御されるようになっている。
【００６４】
ここで、ラインヘッド２０１は、光出射側の面が感光体ドラム２４１に対向するように配置される。その際、前記の発光素子列２０３Ａの列方向（発光素子の整列方向）が、感光体ドラム２４１の回転軸と平行に配置されるようになっている。
【００６５】
このように構成したラインヘッド２０１に本発明を適用した発光装置を光源として用いた場合、有機ＥＬ素子２０３が多段に形成された構造になっているため、駆動電流を増大させなくても輝度の向上を図ることができる。また、駆動電流を増大させる必要がないため、ジュール熱に起因する温度上昇を低く抑えることができるので、ラインヘッド２０１の寿命を延ばすことができる。それ故、画像形成装置では、ラインヘッド２０１の交換頻度を低くできる。さらに、本発明を適用した有機ＥＬ素子２０３によれば、感光体ドラム２４１上に結像されるスポット径を小さくできるので、このラインヘッド２０１を用いた画像形成装置によれば、解像度が高い画像を印刷できる。
【００６６】
画像形成装置としては、例えば、各色に対応する複数の感光体ドラムの各々に露光装置を設けたタンデム方式の画像形成装置、およびいわゆる４サイクル方式と称せられる画像形成装置がある。これらの画像形成装置の全体的な構成につてはその図示を省略して説明するが、タンデム方式の画像形成装置では、中間転写ベルトの移動方向に沿って、例えば、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローに対応する複数の感光体ドラムが配置されている。また、各感光体ドラムの周囲には、各感光体ドラムの外周面を一様に帯電させる帯電器と、この帯電器によって一様に帯電させられた感光体ドラムの外周面を、感光体ドラムの回転に同期して順次ライン走査するラインヘッドモジュールと、現像装置とが配置されている。ラインヘッドモジュールは、各ラインヘッドのアレイ方向（有機ＥＬ素子が整列している方向）が感光体ドラムの回転軸と平行になるように配置されている。また、ラインヘッドモジュールおよび感光体ドラムは、ラインヘッドモジュールの発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラムの感度ピーク波長とが一致するように構成されている。現像装置は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、一成分現像剤を例えば、供給ローラで現像ローラへ搬送するとともに、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚をブレードで規制する。また、現像ローラを感光体ドラムに接触あるいは押圧することにより、感光体ドラムの電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像する。
【００６７】
このように感光体ドラム上に形成された各色のトナー像は、一次転写ローラに印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト上に順次、一次転写される。そして、中間転写ベルト上で順次、重ね合わされてフルカラーのトナー像が形成され、このトナー像は、二次転写ローラにおいて用紙などの記録媒体に二次転写された後、定着ローラ対の間を通ることにより、記録媒体上に定着する。
【００６８】
なお、４サイクル方式と称せられる画像形成装置では、現像装置として、内側が例えば４分割された現像ロータリユニットが用いられ、４分割された空間に、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックに対応する像形成ユニットが配置されている。このような画像形成装置でも、感光体ドラムの回転に同期して順次ライン走査するラインヘッドモジュールが配置される点では、前記のタンデム方式の画像形成装置と同様である。
【００６９】
［その他の実施の形態］
また、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明を適用した発光装置を、液晶装置を用いた投射型表示装置（電子機器）に搭載した例を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した発光装置を、反射型光変調装置を用いた投射型表示装置（電子機器）に搭載した例を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した発光装置を用いたアクティブマトリクス型表示装置（電子機器）のブロック図である。
【図６】本発明を適用した画像形成装置（電子機器）に用いたラインヘッドモジュールの側面断面図である。
【図７】本発明を適用した画像形成装置におけるラインヘッドモジュール、レンズアレイ、および感光体ドラムの位置関係を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した画像形成装置用のラインヘッドの平面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は、従来の発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ、１Ｂ  有機ＥＬ素子、１０  基板、１１  陽極層、１３Ａ、１３Ｂ  発光機能層、１５Ａ、１５Ｂ  発光層、１７  陰極層、１９、２２  部分反射層、２０  光共振器、２１  全反射層、１００  発光装置
【図１】
2006032315.tif 000003
【図２】
2006032315.tif 000004
【図３】
2006032315.tif 000005
【図４】
2006032315.tif 000006
【図５】
2006032315.tif 000007
【図６】
2006032315.tif 000008
【図７】
2006032315.tif 000009
【図８】
2006032315.tif 000010
【図９】
2006032315.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月3日(2005.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本形態の発光装置１００は、基板１０の反対側から光を出射するボトムエミッション型である。このため、基板１０としては、ガラスなどからなる光透過性基板が用いられている。また、陽極層１１としては、ＩＴＯ等の光透過性の導電膜から構成されている。陰極層１７としては、厚いＡｌ、Ｍｇなどからなる光反射性の金属層から形成されている。従って、有機ＥＬ素子１Ａにおいて、発光層１５Ａで発生した光は、矢印ＬＡで示すように、基板１０の側から出射される。また、発光層１５Ａから陰極層１７に向かう光は、陰極層１７で全反射して基板１０の側から出射される。同様に、有機ＥＬ素子１Ｂにおいて、発光層１５Ｂで発生した光は、矢印ＬＢで示すように、基板１０の側から出射される。また、発光層１５Ｂから陰極層１７に向かう光は、陰極層１７で全反射して基板１０の側から出射される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本形態において、正孔注入層１４Ａ、１４Ｂとしては、高分子系材料として、例えば、ポリチオフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリピロール、ポリアニリンおよびこれらの誘導体を用いることができる。この誘導体とは、例えば、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンなどである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、正孔注入層１４Ａ、１４Ｂとして用いられる低分子系材料としては、銅フタロシアニン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等がある。なお、正孔注入層１４Ａ、１４Ｂとして低分子系材料を用いた場合には、図１に示す正孔注入層１４Ａ、１４Ｂと発光層１５Ａ、１５Ｂとの間に正孔輸送層を形成することが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
発光層１５Ａ、１５Ｂとしては、高分子発光体や、各種蛍光物質や燐光物質などの低分子の有機発光色素を用いることができる。発光層１５Ａ、１５Ｂに用いられる共役系高分子の代表的なものとしては、アリレンビニレンまたはポリフルオレン構造を含むものがある。発光層１５Ａ、１５Ｂに用いられる低分子系材料としては、ナフタレン誘導体、ア
ントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体などがある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
例えば、陽極層１１と正孔注入層１４Ａとの界面での反射率を約５０％、透過率を約２５％、中間電極層１８の透過率を約９０％、陰極層１７と電子注入層１６Ｂとの界面での反射率を８５％に設定した場合、発光スペクトルの半値全幅については、２０ｎｍ程度まで狭めることができ、光共振器２０がない場合に比較して発光スペクトルの狭帯域化を図ることができる。また、基板１０の法線方向を正面とし、正面の光の強度を１とした場合に、強度が１／２となる法線からの角度については、光共振器２０がない場合には約６０°であったものが、本例によれば、約４５°にまで指向性を高めることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
［実施の形態２］
上記実施形態１では、ボトムエミッション型の発光装置１００に本発明を適用した例であったが、以下の説明するように、トップエミッション型の発光装置１に本発明を適用してもよい。なお、本形態の発光装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する機能を有する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ここで、部分反射層２２としては、薄いアルミニウム層などの金属層が用いられる。また、部分反射層２２としては、ＴｉＯ2とＳｉＯ2との多層膜、ＳｉＮXとＳｉＯ2との多層
膜、Ｔａ2Ｏ5とＳｉＯ2との多層膜などからなる多層膜ミラーを用いることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
画像形成装置としては、例えば、各色に対応する複数の感光体ドラムの各々に露光装置を設けたタンデム方式の画像形成装置、およびいわゆる４サイクル方式と称せられる画像形成装置がある。これらの画像形成装置の全体的な構成につてはその図示を省略して説明するが、タンデム方式の画像形成装置では、中間転写ベルトの移動方向に沿って、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに対応する複数の感光体ドラムが配置されている。また、各感光体ドラムの周囲には、各感光体ドラムの外周面を一様に帯電させる帯電器と、この帯電器によって一様に帯電させられた感光体ドラムの外周面を、感光体ドラムの回転に同期して順次ライン走査するラインヘッドモジュールと、現像装置とが配置されている。ラインヘッドモジュールは、各ラインヘッドのアレイ方向（有機ＥＬ素子が整列している方向）が感光体ドラムの回転軸と平行になるように配置されている。また、ラインヘッドモジュールおよび感光体ドラムは、ラインヘッドモジュールの発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラムの感度ピーク波長とが一致するように構成されている。現像装置は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、一成分現像剤を例えば、供給ローラで現像ローラへ搬送するとともに、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚をブレードで規制する。また、現像ローラを感光体ドラムに接触あるいは押圧することにより、感光体ドラムの電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
なお、４サイクル方式と称せられる画像形成装置では、現像装置として、内側が例えば４分割された現像ロータリユニットが用いられ、４分割された空間に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに対応する像形成ユニットが配置されている。このような画像形成装置でも、感光体ドラムの回転に同期して順次ライン走査するラインヘッドモジュールが配置される点では、前記のタンデム方式の画像形成装置と同様である。