(57)【要約】【課題】光量センサ（光検出素子）の検出精度の向上を図ることにより、高精度の光量検出を実現し、所望の光量出射を実現可能な発光装置を提供する。また、クロストークを低減する。さらにまた、発光光量の安定した発光装置を提供する。【解決手段】エレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光検出素子とを積層配置した発光装置であって、前記光検出素子が、薄膜トランジスタで構成され、前記薄膜トランジスタは、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域に対してずれるように形成されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光検出素子とを積層配置した発光装置であって、
前記光検出素子の一部または全部が、
前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域の外部に形成された発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域が形成する主面と前記光検出素子の受光面が形成する主面の距離が、前記光出射領域からの光の経路に応じて決定された発光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子から出射された光を反射する界面を具備し、
前記エレクトロルミネッセント素子から出射された光が前記界面で反射されて前記光検出素子に入射するように、前記距離が決定された発光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発光装置であって、
前記界面が、前記エレクトロルミネッセント素子の基板と空気との境界に形成される界面である発光装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子から出射された光を全反射する反射面を具備し、
前記エレクトロルミネッセント素子から出射された光が前記反射面で全反射されて前記光検出素子に入射するように、前記距離が決定された発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置であって、
前記距離は、
前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域と前記光検出素子とが、重なり部分をもたないように決定された発光装置。
【請求項７】
請求項５に記載の発光装置であって、
前記距離は、
前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域と前記光検出素子とが、一部で重なり部分をもつように決定された発光装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載の発光装置であって、
前記距離は、
前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域から出射され、前記全反射面における臨界角に従って反射された光が入射する位置に、前記光検出素子が形成されるように決定された発光装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかに記載の発光装置であって、
前記距離は、
前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域から出射され、前記全反射面における臨界角に従って複数回反射された光が入射する位置に、前記光検出素子が形成されるように決定された発光装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記距離は、
前記エレクトロルミネッセント素子と前記光検出素子とが、一部重なり部分をもつように決定され、前記エレクトロルミネッセント素子からの直接光を前記光検出素子が受光するように構成された発光装置。
【請求項１１】
請求項７乃至９のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子に前記エレクトロルミネッセント素子からの直接光が入射するのを遮蔽する遮光手段を具備した発光装置。
【請求項１２】
請求項７乃至９のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子に外部からの反射光が入射するのを遮蔽する遮光手段を具備した発光装置。
【請求項１３】
請求項７乃至９のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子に前記エレクトロルミネッセント素子からの反射光が入射するのを遮蔽する遮光手段を具備した発光装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれかに記載の発光装置であって、
前記遮光手段は、金属膜である発光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光装置であって、
前記金属膜は、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒあるいはこれらの合金である発光装置。
【請求項１６】
請求項１１乃至１３のいずれかに記載の発光装置であって、
前記遮光手段は、多重反射膜である発光装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれかに記載の発光装置であって、
前記遮光手段は、前記光検出素子のゲート電極を含む発光装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１６のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子は、
光電変換部と、
前記エレクトロルミネッセント素子の電極に対して絶縁分離して形成され、前記光電変換部の電位を制御する制御ゲートとを備え、
前記制御ゲートが前記遮光手段を構成する発光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、薄膜センサで構成された発光装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、薄膜ダイオードで構成された発光装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、薄膜トランジスタで構成された発光装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の発光装置であって、
前記薄膜トランジスタは、前記エレクトロルミネッセント素子の電極に対して絶縁分離して形成された制御ゲートを備えた発光装置。
【請求項２３】
請求項４に記載の発光装置であって、
前記光検出素子及び前記エレクトロルミネッセント素子を支持する基板を有し、
前記エレクトロルミネッセント素子が、基板上に形成された前記光検出素子の上層に積層され、
前記光検出素子を構成する薄膜センサの素子領域は前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域と重なり部分をもたないように形成された発光装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の発光装置であって、
前記素子領域は、多結晶シリコン島領域である発光装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の発光装置であって、
前記素子領域は、アモルファスシリコン島領域である発光装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の発光装置であって、
前記素子領域を、少なくとも光検出素子の受光範囲よりも大きな多結晶シリコンの一部を絶縁化することによって形成した発光装置。
【請求項２７】
請求項２３に記載の発光装置であって、
前記素子領域を光検出素子の受光範囲よりも大きなアモルファスシリコンの一部を絶縁化することによって形成した発光装置。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子及び前記エレクトロルミネッセント素子を支持する透光性の基板を有し、
前記基板は透光性のガラス基板であり、
前記光検出素子は、前記透光性のガラス基板上に形成された半導体層を活性領域とする薄膜トランジスタであり、
前記エレクトロルミネッセント素子は、前記半導体層を覆うように形成された透光性導電膜で構成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第２の電極とを具備し、前記第１の電極との間に電界を印加することにより前記発光層を発光させるようにした発光装置。
【請求項２９】
請求項１乃至２８のいずれかに記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子と前記光検出素子は１対１対応するように配置された発光装置。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、前記エレクトロルミネッセント素子毎に1個配置された発光装置。
【請求項３１】
請求項１乃至３０のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、複数の前記エレクトロルミネッセント素子毎に1個配置された発光装置。
【請求項３２】
請求項１乃至３１のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、線状の光電変換部を具備し、前記光電変換部の長手方向が前記エレクトロルミネッセント素子の配列方向に平行となるように配置された発光装置。
【請求項３３】
請求項１乃至３２のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子が、線状の光電変換部を具備し、前記光電変換部の長手方向が前記エレクトロルミネッセント素子の配列方向に垂直となるように配置された発光装置。
【請求項３４】
請求項１乃至３３のいずれかに記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として有機半導体層を用いた有機エレクトロルミネッセント素子である発光装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の発光装置であって、
前記有機エレクトロルミネッセント素子は発光層として高分子膜を用いた有機エレクトロルミネッセント素子である発光装置。
【請求項３６】
請求項１乃至３３のいずれかに記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として無機半導体層を用いた無機エレクトロルミネッセント素子である発光装置。
【請求項３７】
請求項３４乃至３６のいずれかに記載の発光装置であって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として塗布法により形成することのできる半導体層を用いたエレクトロルミネッセント素子である発光装置。
【請求項３８】
請求項１乃至３７のいずれかに記載の発光装置であって、
前記光検出素子の出力に基づいて前記エレクトロルミネッセント素子の光量を補正する光量補正手段を備えた発光装置。
【請求項３９】
基板上に島状の半導体領域を持つ光検出素子を形成する工程と、
前記光検出素子の上層に、エレクトロルミネッセント素子を形成する工程とを含む発光装置の製造方法であって、
前記エレクトロルミネッセント素子を形成する工程は、前記光検出素子の一部または全部が、エレクトロルミネッセント素子の光出射領域の外部に位置するように、前記エレクトロルミネッセントの位置を前記光検出素子の位置とは所定の距離だけずらして配置する工程を含む発光装置の製造方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の発光装置の製造方法であって、
前記配置する工程は、シミュレーションにより、前記光検出素子が、前記エレクトロルミネッセント素子からの直接光のみを検出しうるように、水平位置及び高さ方向の位置を決定する工程を含む発光装置の製造方法。
【請求項４１】
請求項３９に記載の発光装置の製造方法であって、
前記配置する工程は、シミュレーションにより、前記光検出素子が、前記エレクトロルミネッセント素子からの反射光のみを検出しうるように、水平位置及び高さ方向の位置を決定する工程を含む発光装置の製造方法。
【請求項４２】
請求項３９乃至４１のいずれかに記載の発光装置の製造方法であって、
前記配置する工程は、シミュレーションにより、前記光検出素子が、所望の光量を検出しうるように、水平位置及び高さ方向の位置を決定する工程を含む発光装置の製造方法。
【請求項４３】
請求項１乃至３８のいずれかに記載の発光装置であって、
同一基板上に複数のエレクトロルミネッセント素子を配列すると共に、各エレクトロルミネッセント素子に対応して光検出素子を積層配列して構成された表示装置。
【請求項４４】
請求項1乃至３８のいずれかに記載の発光装置を用いた光ヘッドであって、
同一基板上に複数のエレクトロルミネッセント素子を配列すると共に、各エレクトロルミネッセント素子に対応して光検出素子を積層配列して構成された光ヘッド。
【請求項４５】
請求項４４に記載の光ヘッドを像形成用の露光手段として用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、その製造方法、発光装置を用いた表示装置、光ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のファックスやプリンタ等の画像形成装置は、急速に小型化・低コスト化が進んでおり、装置を構成する要素の小型化・低コスト化にむけて研究が進められている。
【０００３】
画像形成装置における画像形成方法としては、発熱抵抗体の熱を利用して、熱転写などにより画像を形成する感熱記録方法、微小なインク粒子を印刷物に塗布するインクジェット法の他、光を利用する方法などが挙げられる。このうち光を利用した画像形成装置は、画像データに応じて変調された光を帯電させた感光体に照射して感光体を露光し、帯電状態を変えて静電気像を形成し、静電気により感光体に付着したトナーを記録紙などの印刷対象に転写して画像を形成している。感光体に照射される光の制御方法としては、一般に回転多面鏡を用いて半導体レーザの出射光を感光体に導く方法あるいは、複数の微小光源を備えた光ヘッドと呼ばれる露光装置によって行う方法などが知られている。たとえば、光源として発光ダイオードを用いるとともに、前記光源の駆動制御を行う回路等を備えた光ヘッドが広く使用されている。
【０００４】
光ヘッドを省スペースで構成するためには、光源や光源の駆動制御を行う回路の小型化が必要になる。トランジスタ等の半導体回路の集積化や省電力化、あるいは薄膜トランジスタの普及により、駆動制御回路の小型化は容易に実現することが可能になった。一方、光源である発光ダイオードは、チップ部品として供給される。これによって光ヘッドを構成する場合には、多数の半導体チップを基板上に精度よく配置することが必要であり、一般に製造工程が複雑となるため、これを実行した場合は製造コストの増大を避けることが困難になる。
【０００５】
製造コストの増大を抑えながら光源の小型化を図る手段として、光ヘッドの光源として有機エレクトロルミネッセント素子、または無機エレクトロルミネッセント素子などに代表されるエレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドが提案されている。エレクトロルミネッセンスとは、発光体に対して電界を印加することによって得られる発光（ルミネッセンス）現象である。有機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する有機物の発光層に電位差を与えて電子と正孔を注入し、電子と正孔の結合により生じるエネルギーを有機分子の発光現象に利用して光を得る発光デバイスである。一方、無機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する発光層を無機物に置き換えたものであるが、有機エレクトロルミネッセント素子が、電荷が注入されることにより発光するのに対し、無機エレクトロルミネッセント素子は電荷注入が行われる電界が印加されることにより発光するいわゆる真性電界発光素子であり、一般に交流電界を印加することにより駆動される。
【０００６】
有機エレクトロルミネッセント素子、無機エレクトロルミネッセント素子の基本構成は、有機物、または無機物の層を陽極と陰極で挟むという単純なものである。電極と有機層、または無機層を薄膜状に形成して小型化することは、化学気相法、スパッタ法、蒸着法やスピンコート法、インクジェット法、印刷法などの加工技術により容易に実行可能であるため、レーザ装置や発光ダイオードを小型化する場合に比べ、製造コストの増大を抑えることができる。
【０００７】
エレクトロルミネッセント素子のうち、有機エレクトロルミネッセント素子を光ヘッドの光源に用いた例として、特許文献１及び特許文献２がある。特許文献１では発光・検出素子を基準として、光ヘッドの構成について、説明がなされている。特許文献１の発光部は、有機エレクトロルミネッセント素子から成る発光層、光量補正に用いる光検出素子、及び発光層の駆動制御を行う回路となる薄膜トランジスタ等から成る積層体であり、底面から出力される光を妨げないように、エレクトロルミネッセント素子の下層に、このエレクトロルミネッセント素子の発光層の発光領域よりも小さな受光領域を持つ光検出素子が設置されている。
また、特許文献２では、構成を簡略化するために、薄型化可能なフォトセンス素子を、有機ＥＬ層と並置し、有機ＥＬ層の下層に形成された多層薄膜による反射光を、フォトセンス素子で検出するようにした発光装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１４４６３４号公報
【特許文献２】特開２０００−３５７８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１６は、特許文献１における光ヘッドの構成に関する概略図である。図１６に示すように、光ヘッドは数種類の材料の層から成る積層体で構成される。光ヘッドは、ガラス基板１００の上にベースコート層１０１を設け、駆動回路及び光源となるエレクトロルミネッセント素子及びその駆動回路を形成するが、このベースコート層１０１の一部の上に光検出素子１２０を配設する。
【０００９】
ここで光検出素子１２０は、例えば図１７（ａ）及び（ｂ）に要部拡大図を示すように透光性基板１００（図１６参照）上に光検出素子１２０（図１６参照）及び発光素子１１０を積層形成し、透光性基板１００側から光を取り出すように構成される。この光検出素子１２０は、多結晶シリコンで形成された島領域１２１内に不純物イオンを注入して形成されたｎ型不純物領域からなるソース・ドレイン領域１２１Ｓ，Ｄと、この間に位置するノンドープのｉ層からなるチャネル領域１２１ｉとで構成される。図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、ソース領域及びドレイン領域１２１Ｓ，Ｄの近傍にはそれぞれ多結晶シリコンで形成されたソース・ドレイン電極１２５Ｓ，Ｄが形成されている。
【００１０】
発光素子１１０については後述することにし、ここでは説明を省略するが、第１の電極としての陽極１１１となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、画素規制部（光出射領域を規定する絶縁層）１１４、発光層１１２、第２の電極としての陰極１１３の順に各層が積層形成されているが、図１７（ｂ）では陽極１１１のみを示す。
【００１１】
この構成によれば、光検出素子１２０としての薄膜トランジスタのチャネル領域１２１ｉを構成するｉ層上は、層間絶縁層１０３（図１６参照）を介して、発光素子１１０の陽極１１１に対向していることになる。
【００１２】
この際、図１６に示したように、光検出素子１２０の受光領域となる半導体島領域（素子領域）Ａｒは、光出射領域ＡＬＥから出力される光を遮断しないように、光出射領域ＡＬＥよりも小さく設けられている。したがって、この段階までの積層体の表面には光検出素子１２０が原因となる段差が生じていることになる。
【００１３】
また、酸化シリコン膜などからなる層間絶縁層１０３を積層体の上に形成するが、層間絶縁層１０３は先に述べた光検出素子１２０による段差のため、層の厚さを一定に形成するのが困難となり、光検出素子１２０の形状に従って凸状に盛り上がった層となる。この層間絶縁層１０３の形成後に、層間絶縁層１０３の上に形成される各層も光検出素子１２０の形状に従って凸状に盛り上がった形となり、凸部あるいはそのエッジ部分で発光層１１２の膜厚の薄い領域ができ、光出射領域ＡＬＥにおいて各層の厚さが一定にならない。この状態で陽極１１１、陰極１１３間に電圧を印加し、発光層１１２に電位差を与えた場合、発光層１１２の厚みの薄い部分に電流が集中するため、発光層１１２の厚みが薄い箇所における表面の発光輝度が他の表面に比べて大きくなり、発光分布が不均一となる。
【００１４】
発光分布が不均一であると、露光にかかる光スポットの形状が不均一となり、結果的に露光によって形成される静電潜像の実効面積（現像に寄与する面積）が画素間でばらつくこととなり、画像に濃度むらが生じ、画質が悪化する。また、有機エレクトロルミネッセント素子、無機エレクトロルミネッセント素子等のエレクトロルミネッセント素子は電流集中により高輝度となった領域がそれ以外の領域よりも早く劣化してしまう。エレクトロルミネッセント素子の寿命は最も劣化が激しい領域に支配されてしまうため、発光分布が不均一な場合は、発光分布が均一な場合に比べて寿命が短くなってしまう。
【００１５】
光検出素子１２０などの介在物によって発光層１１２の厚みが不均一となる傾向は、発光層を薄くした構成ほど顕著になり、光ヘッドの性能を大きく左右する要因となる。特に発光層１１２に高分子材料を用いた場合、一般に発光層１１２の成膜に塗布法が広く用いられるため、厚みの不均一はより顕著に現れる。したがって、光ヘッドにおいて均一な発光分布と耐久性の向上を実現するためには、積層体中に存在する介在物、例えば先行例における光検出素子が原因となる発光層１１２の厚みの変化の要因を抑え、膜厚を一定にすることがきわめて重要になる。
【００１６】
特許文献２では、エレクトロルミネッセント素子の発光部とフォトセンス層とが同一平面上に設けられ、発光部からの光を、多層薄膜による反射によりフォトセンス層に導くように構成されているため、クロストークが大きく、複数の発光素子からの光量を並列的に検出することは困難であった。
しかしながら、近年、画像形成装置の高解像化が進んでおり、発光素子の素子ピッチの縮小化が進むにつれて、クロストークの問題は大きく、隣接のエレクトロルミネッセント素子からの光の影響を受けることなく、光量検出を行うことが重要となる。
【００１７】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、光量センサ（光検出素子）の検出精度の向上を図ることにより、高精度の光量検出を実現し、所望の光量出射を実現可能な発光装置を提供することを目的とする。
また、クロストークを低減することを目的とする。
さらにまた、発光光量の安定した発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、エレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光検出素子とを積層配置した発光装置であって、前記光検出素子が、薄膜トランジスタなどの薄膜センサで構成され、前記薄膜センサは、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域に対してずれるように形成されたことを特徴とする。
望ましくは、前記光検出素子の一部または全部が、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域の外部に形成される。また、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域が形成する主面と前記光検出素子の受光面が形成する主面の距離が、前記光出射領域からの光の経路に応じて決定される。
この構成により、必要とする光の経路に応じて光検出素子と有機エレクトロルミネッセント素子の位置関係を調整することができる。また、検出精度のばらつきを低減し、高精度の光量検出を実現することが可能となる。
すなわち、本発明は、エレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光検出素子とを積層配置した発光装置であって、前記光検出素子の一部または全部が、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域の外部に形成されたことを特徴とする。
また望ましくは、上記発光装置において、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域が形成する主面と前記光検出素子の受光面が形成する主面の距離が、前記光出射領域からの光の経路に応じて決定されたものを含む。
また望ましくは、上記発光装置において、前記エレクトロルミネッセント素子から出射された光を反射する界面を具備し、前記エレクトロルミネッセント素子から出射された光が前記界面で反射されて前記光検出素子に入射するように、前記距離が決定される。
また望ましくは、上記発光装置において、前記界面が、前記エレクトロルミネッセント素子の基板と空気との境界に形成される界面であるものを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の発光装置の構成によれば、エレクトロルミネッセント素子からの光の経路に応じて、光検出素子の配置位置を調整し、所望の光を検出するように構成することが可能となる。外部からの光、隣接する画素からの光、ガラス基板と空気層などの界面でフレネル反射により反射された光、また界面で全反射された光、あるいは全反射を複数回繰り返しながら伝播する光など、目的と、検出方法とに応じて調整することが可能となる。
【００２０】
これにより、クロストークを低減し、所望の光を検出することにより、光量の検出精度を向上し、発光層からの出力光を確実に検出することができる。
また、エレクトロルミネッセント素子と光検出素子とをずらして配置することにより、反射光を利用した光検出素子をエレクトロルミネッセント素子の発光均一性への影響を与えず、容易に実現することができ、直接光のような強い光のみで光検出を行う場合に比べ、光検出素子の光劣化などが減り、光検出素子の安定性を高めることが可能となる。
【００２１】
そしてさらに、光検出素子への入射光を自由に選択することができることから、光検出素子の特性に合わせた設計が可能となる。したがって、容易に光検出能力など、光検出素子の特性に特化した光検出素子の配置をとることができる
【００２２】
このように本発明の発光装置によれば、光の補正に用いる光量検出精度を向上するとともに、電気信号への変換を効率的に行うことができる。また、これにより、発光特性を安定させることができるとともに、発光均一性の高い発光を実現することができる。
【００２３】
さらにまた、上記発光装置において、光検出素子の素子領域あるいは素子領域を含む半導体島領域をエレクトロルミネッセント素子の光出射領域よりも大きく形成することにより、光検出素子が発光装置の光出射領域において段差を形成するということはなくなるため、光検出素子の上層すなわち、光検出素子の形成よりも後の工程で形成される層に対して、層の厚さが不均一となるのを防ぐことができる。故に、発光層を均一な厚さで形成することが可能となる。したがって、発光層を流れる電流は偏りが少なくなり、不均一な発光分布と発光装置の短寿命化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、詳細な説明に入るに先立ち、本発明の実施の形態を概念的に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。この発光装置は、図１（ａ）及び（ｂ）に模式図を示すように、光検出素子１２０が、エレクトロルミネッセント素子１１０の光出射領域ＡＬＥの外部に位置するように、エレクトロルミネッセント素子１１０の位置を光検出素子１２０の位置とは（Ｘ及びＹ方向に）所定の距離だけずらして配置され、このずれ量をシミュレーションにより決定し、直接光のみ、あるいは反射光を、所望の光量だけ検出しうるようにしたことを特徴とする。
すなわち、透光性基板（図示せず）上に光検出素子１２０及び発光素子１１０を積層形成し、透光性基板側から光を取り出すように構成している。この光検出素子１２０は、多結晶シリコンで形成された島領域１２１内に不純物イオンを注入して形成されたｎ型不純物領域からなるソース・ドレイン領域１２１Ｓ，１２１Ｄと、この間に位置するノンドープのｉ層からなるチャネル領域１２１ｉと、これらの島領域表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁層２０３を介して形成された透光性の制御ゲート１２６とで構成される。この制御ゲート１２６はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはドープト多結晶シリコン、あるいは透光性が必要でない場合ＣｒやＭｏ、Ａｌなどの金属で構成され、光検出素子１２０のチャネル幅全体にわたってほぼチャネル１２１ｉを覆う程度の幅をもつように形成されている。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なおソース領域及びドレイン領域１２１Ｓ，１２１Ｄの上層にはそれぞれ多結晶シリコンで形成されたソース・ドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄが形成され、制御ゲート１２６と、ソース・ドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄとがチャネル領域１２１ｉに対して同じ側に配されたいわゆるコプラナ構造を構成している。
【００２６】
発光素子１１０については後述する（例えば図８参照）ことにし、ここでは説明を省略するが、第1の電極としての陽極１１１となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、画素規制部１１４（光出射領域を規定する絶縁層）、発光層１１２、第２の電極としての陰極１１３の順に各層が積層形成されている。図１では陽極１１１の大きさを四角で示しているが、実際の光出射がなされる光出射領域（ＡＬＥ）は、発光素子１１０の画素規制部（１１４）の開口（陽極１１１の内部に点線で描いた部分）の大きさに相当する。
【００２７】
この構成によれば、発光素子１１０の直下からずれた位置に光検出素子１２０を形成することにより、発光素子１１０の光出射領域（発光領域）内部及びその周辺に、光検出素子１２０に起因した凹凸が形成されないため、発光層１１２（図８参照）における発光均一性を高くしやすいという利点がある。（ここで後述する実施例１（図８、図９参照）の発光装置は、発光素子１１０に対する光検出素子１２０の電極配置が９０度異なっているが、他は同様に構成されている。）
【００２８】
また、発光素子１１０から拡散した光が光検出素子１２０へ入射する構成となるため、発光素子１１０の直下に重畳して構成した場合と比較して、光検出素子１２０に入射する光量を小さくすることができる。このため、光検出素子１２０の経時劣化への影響を小さくすることができ、特に光ヘッドなどの輝度の高い装置においては重要な構成である。ただし、光検出素子１２０に入射する光量が小さくなるため、光検出素子１２０に入射する光量によっては、例えばＰＩＮダイオードなどの、より感度の高い光検出素子を用いるのが好ましい。あるいは、光検出素子１２０を発光素子１１０の陽極１１１直下からずれた位置に形成する場合、光検出素子１２０の面積に対する制約が小さくなるため、大きな面積の光検出素子１２０を形成することで、光検出素子１２０に入射する光量を増加させることが可能であるため、大面積の光検出素子を用いるのが好ましい。
【００２９】
また、この構成によれば、光検出素子１２０は、発光素子１１０の陽極１１１直下からずれた位置に形成し、斜め方向からの光を検出するように構成されているため、発光素子１１０の直下に光検出素子１２０が形成されていないことから、光検出素子１２０の電位に対する発光素子１１０（ここでは発光素子１１０の陽極１１１）の電位の影響は小さいため制御ゲート１２６はなくてもよい。しかし、制御ゲート１２６を形成しない場合、発光素子１１０と光検出素子１２０の配置によっては、光検出素子１２０が発光素子１１０の電位の影響を受け、発光素子１１０に印加される電位により光検出素子１２０の光検出感度が変化し、安定した光検出がおこなわれなくなる場合があり、特に微小電流により光検出をおこなう場合、その影響は顕著となる。あるいはまた、ガラス基板（図示せず）表面に生起せしめられる静電気など、不安定な電位により、光検出素子１２０の電位がその影響を受けやすくなり、安定した光検出が行われなくなることもある。特に、光検出素子１２０が本実施の形態に示すような薄膜トランジスタで構成された場合、薄膜トランジスタを構成するチャネルの極性と、発光素子１１０に印加される電位の極性よっては、本構成であっても発光素子１１０の電位の影響を受けることもある。
【００３０】
このように発光素子１１０と光検出素子１２０の配置によっては、光検出素子１２０のチャネル領域１２１ｉの電位のばらつきによって、センサ特性が不安定になることがある。したがって、本実施の形態の発光装置のように、少なくとも光検出素子１２０のチャネル領域１２１ｉ上には制御ゲート１２６を構成することが好ましい。
【００３１】
複数の発光素子１１０と光検出素子１２０が配列された光ヘッドなどの装置において光量の検出を行う場合、隣接した発光素子１１０を同時に検出しようとすると、実際に検出する発光素子１１０から出射され光検出素子１２０に入射する光の光量に対して、隣接する発光素子から出射され光検出素子１２０に入射する光の光量が無視できなくなる場合がある。このような場合、実際に検出する発光素子１１０からの光量に対して検出電流がばらつくため、高精度の光量検出ができなくなる。
【００３２】
したがって、このように複数の発光素子１１０と光検出素子１２０とが配列された構成において光検出を行う場合、少なくとも隣接した発光素子１１０において同時に光検出を行わず、発光素子１１０から出射される光の光量が十分に無視できる程度に離れた発光素子１１０との間で同時に光検出を行い、順次時間をずらして検出することで、高精度の光検出が可能となる。あるいは、光検出素子１２０が、発光素子１１０の陽極１１１直下からずれた位置に形成される場合、発光素子１１０からの距離が離れるのに応じて、発光素子１１０から直接的に光検出素子１２０に入射する光量が減少するため、発光素子１１０から放射された光のうち、ガラス基板（図示せず）と空気との界面において反射された光を用いて光検出を行うことも可能である。
【００３３】
このような構成を取る場合、ガラス基板（図示せず）と空気との界面において全反射が生じる角度において、反射光の光量が大きくなるため、全反射光が到達する位置に光検出素子１２０を形成することが好ましい。この反射光を用いた光検出によれば、反射光は拡散しながら伝播する光であるため、光検出素子１２０に到達する光は直接光を検出する場合と比べて、広い範囲に分布している。そのため、直接光を検出する光検出素子１２０と比べて、大きな面積の光検出素子を形成することが好ましい。また、そのような大きな面積の光検出素子１２０を用いて、複数の発光素子１１０に対して、ひとつの光検出素子１２０により光検出を行うことが可能である。
【００３４】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、発光素子１１０に対して光検出素子１２０をずらして配置した発光装置について説明したが、所望の経路の光を高精度に検出するためには、相対的位置及び周辺の光学的環境を調整する必要がある。そこで、本実施の形態では、最適なずれ量を決定する方法、すなわち、発光素子１１０と光検出素子１２０との相対的位置決定のためのシミュレーション方法について説明する。
【００３５】
ここではまず、エレクトロルミネッセント素子１１０を所定の光量で発光させたときの、光検出素子１２０のセンサ面の位置での照度を測定する。
本実施の形態におけるシミュレーションモデルとしては、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、幅、奥行ともに５ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５２のガラス基板１００の一主面に１辺３０μｍ、発光輝度１００００ｃｄ・ｃｍ２の発光体１１０Ｎ（発光素子）を形成したものを考える。なおモデルを簡単にするため、発光体１１０Ｎはガラス基板１００の内側に設けると仮定する。ガラス基板１００の側面は光吸収面１００ａ、下面は金属面１００Ｒ（反射率９５％）を構成しているものとする。図２（ａ）はガラス基板１００の下方の主面に発光体１１０Ｎを配置した状態を示す図、図２（ｂ）はその発光体およびガラス基板１００の上面図である。
シミュレーションでは、上述の発光体１１０Ｎから出射された光を、３０μｍ×３０μｍの受光体ＲＳで受光すると仮定し、受光体ＲＳを発光体１１０Ｎの上方に距離Ｈｔだけ離間させ、これを図示するＸ方向に変位させて、受光体ＲＳで受光する照度を計算で求めた。
この離間距離Ｈｔは、後に説明する発光素子１１０と光検出素子１２０（例えば図８参照）の実際の離間距離を考慮し１．０μｍとした。また発光体１００Ｎの厚みは有機エレクトロルミネッセント素子を想定して０．１μｍとした。
このようなシミュレーションモデルを用い、１００００ｃｄ・ｃｍ２の発光時にパワー測定値３４０ｎｍｗとなるように発光体の出力を調整した。
【００３６】
このときの直接光および反射光のシミュレーション結果を図３および図４（ａ）、（ｂ）に示す。なお図４（ａ）は図３における直接光について拡大表示したもの、図４（ｂ）は図３における反射光について拡大表示したものである（ただし図４（ａ）と図４（ｂ）におけるスケールは同一ではない）。
これらの図から明らかなように、直接光の照度分布は、発光体１１０Ｎの中心から０．０３ｍｍ程度の範囲でより照度が高くなっていること、反射光の照度分布はほぼ一定であるが、中心から１．２ｍｍ程度の範囲では照度が低くなっていることがわかった。
この結果から、反射光の照度分布が低くなる領域で直接光を測定することにより、より高度の測定精度を得ることができることがわかる。
【００３７】
上記シミュレーションモデルを用いて、発光体１１０Ｎの直上からＸ（μｍ）離間した領域における受光体ＲＳでの受光光量との関係を計算した。シミュレーション結果を図５（ａ）乃至（ｃ）に示す。
なお、図５（ｃ）には、実際に発光素子を作成して計測した実測値も併せてプロットしている。
この結果、直接光を検出する場合には、Ｘ＝０から５０μｍの範囲で測定することにより、高精度の検出出力を得ることが出来ることがわかる。
【００３８】
また、上記シミュレーションモデルを用いて、発光体１１０ＮからＸ（μｍ）離間した位置における受光体ＲＳでの受光光量との関係を計算した。計算に際しては、受光体ＲＳの表面における平均照度、及び光束を測定した。シミュレーション結果を図６（ａ）乃至（ｃ）に示す。
この結果、反射光を検出する場合には、Ｘ＝１２５０から１５５０μｍの範囲で測定することにより、高精度の検出出力を得ることが出来ることがわかる。
【００３９】
（実施の形態３）
次に、このようなシミュレーションモデルを用いて、シミュレーションを行い、光検出素子の位置を決定する方法について説明する。
図７にフローチャートを示す。
まず、ガラス基板の厚さ、屈折率、周辺の状況などの基本条件を入力する（ステップ１００１）。
そして、直接光のみを用いるか否か（ステップ１００２）を判断する。
この判断ステップ１００２がＹＥＳであるときは、図２に示した直接光シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行い（ステップ１００３）、所望の位置を決定する（ステップ１００７）。
この判断ステップ１００２がＮＯであるときは、反射光のみを用いるか否かの判断を行い（ステップ１００４）を判断する。
この判断ステップ１００４がＹＥＳであるときは、図２に示した反射光シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行い（ステップ１００５）、所望の位置を決定する（ステップ１００７）。
一方、この判断ステップ１００４がＮＯであるときは、図２に示した直接光シミュレーションモデルと図２に示した反射光シミュレーションモデルとの両方を用いてシミュレーションを行い（ステップ１００５）、所望の位置を決定する（ステップ１００７）。
このようにして、所望の光量を検出できるように光検出素子の位置を決定することができる。
【実施例】
【００４０】
以下本発明の実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１は、図８に示すようにボトムエミッションタイプの発光装置であり、ガラス基板１００上に光検出素子１２０及び駆動トランジスタ１３０上に、発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０が配設されており、エレクトロルミネッセント１１０から水平方向にＸ、垂直方向にＹ分だけずらして光検出素子１２０としての薄膜トランジスタを配設したことを特徴とする。この距離Ｘ，Ｙは実施の形態３で説明したシミュレーション結果から決定される。なおここでは光検出素子１２０として薄膜トランジスタを用いたが、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオードなどのダイオードなど、他の薄膜センサを用いることも可能である。
図８は、本発明の実施例１として、画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドに用いられる発光装置の構成を示す断面図であり、図９はその要部の上面図である。実施例１では、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０からの光が、ガラス基板１００と空気層との界面で反射し、反射光ＲＲとして下側から光検出素子１２０のチャネル領域１２１ｉに入射するように、光検出素子１２０の斜め上方に（水平方向にＸ、垂直方向にＹ分だけ）、制御ゲート１２６を挟んで、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０が、構成されている。装置構成としては、ガラス基板１００上に、光検出素子１２０及び駆動トランジスタ１３０が配設されるとともに、この上層に光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０が、積層されている。そして、光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタは、多結晶シリコン層で形成された制御ゲート１２６を有し、チャネル領域１２１ｉの電位が制御ゲート１２６で制御され、エレクトロルミネッセント素子１１０の陽極１１１の電位の影響を受けないように構成されている。この発光装置は、図９に示すように、エレクトロルミネッセント素子１１０が、ガラス基板１００上に形成された光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の上層に積層され、光検出素子１２０の素子領域を構成する多結晶シリコンの島領域１２１がエレクトロルミネッセント素子１１０の光出射領域ＡＬＥの外側となるように完全に離間するように形成されている。この発光装置では、制御ゲート１２６は、チャネル領域１２１ｉを確実に覆うように配置されており、チャネル領域１２１ｉの電位は確実に制御される。
【００４１】
なお実施例１では、図８に示すように、エレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光を反射する界面として、ここではガラス基板１００と空気との境界に形成される界面を具備し、このエレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光が前記界面で反射されて光検出素子１２０に入射するように、Ｘ方向、およびＹ方向の距離が決定されている。通常、エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２が形成される面と、光検出素子１２０が形成される面の間には、第１の絶縁層１２２、第２の絶縁層１２３、保護膜１２４等が形成されている。これらの厚みはいずれも数十ｎｍから数百ｎｍであり、この厚みを操作してエレクトロルミネッセント素子１１０と光検出素子１２０の位置を合わせようとしても自由度が小さいため、基本的には上述の保護膜１２４等の厚みを決定しておき、光検出素子１２０を形成するＸ方向位置を決定すればよい。
ここでは、全反射となるようにしているが、この界面に反射面を形成し、エレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光が反射面で反射されて光検出素子１２０に入射するように、距離を決定するようにしてもよい。あるいは、ガラス基板１００と空気との境界に形成される界面におけるフレネル反射により反射されて光検出素子１２０に入射するように、距離を決定するようにしてもよい。
【００４２】
またこの距離は、エレクトロルミネッセント素子１１０の光出射領域ＡＬＥから出射され、全反射面における臨界角に従って反射された光が入射する位置に、光検出素子１２０が形成されるように決定してもよい。この場合、エレクトロルミネッセント素子１１０と光検出素子１２０との距離が離れていても、光検出素子１２０には全反射による強い光が入射するようになる。なお、発光領域の中心点から、法線方向に出射される光が臨界角による反射を経て光検出素子のチャネル領域の中央に到達するように、光検出素子を配置すればよい。
【００４３】
さらにまた、この距離は、エレクトロルミネッセント素子１１０の光出射領域ＡＬＥから出射され、全反射面における臨界に従って複数回反射された光が入射する位置に、光検出素子１２０が形成されるように決定されるようにしてもよい。
反射光を利用する場合は、ガラス基板１００と空気層の界面に他の構成物を設けないようにすべきである。例えば光出射領域ＡＬＥは、エレクトロルミネッセント素子１１０を形成する面と反対の面に遮光部を設ける（即ちアパーチャを設ける）ことによっても規制できるが、一般にこのようアパーチャは光吸収性を有するため、全反射等を必要とする位置に設けるべきではない。また実施例１では、ガラス基板１００を図示しない筐体に組み込んで露光装置を構成する際に、全反射状態を必要とする部位が、筐体に触れないように設計している。
【００４４】
図８、図９からあきらかなように、段差を形成する結果となる光検出素子１２０の半導体島領域ＡＲすなわちここでは、素子領域１２１は、エレクトロルミネッセント素子１１０の光出射領域ＡＬＥの外側となるように形成し、エレクトロルミネッセント素子１１０の光出射領域ＡＬＥに相当する領域には段差はなく、発光層１１２の下地は平坦面を構成しており、光ヘッドの有効領域となる光出射領域ＡＬＥでは光ヘッドの発光層１１２の膜厚が均一に形成される。
【００４５】
すなわち本実施例の発光装置は、図８に示すように、表面に平坦化のためのベースコート層１０１を形成したガラス基板１００上に、制御ゲート１２６を備えた光検出素子１２０と、エレクトロルミネッセント素子１１０とを順次積層するとともに、光検出素子１２０の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつエレクトロルミネッセント素子１１０を駆動するための駆動トランジスタ１３０としての薄膜トランジスタと、この駆動トランジスタ１３０に接続されたチップＩＣとしての駆動回路を搭載したものである。そして、光検出素子１２０はベースコート層１０１表面に形成された多結晶シリコン層からなる半導体島領域ＡＲを帯状のｉ層からなるチャネル領域１２１ｉを隔てて所望の濃度にドープすることによりソース領域１２１Ｓ、ドレイン領域１２１Ｄを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第1の絶縁層１２２、第２の絶縁層１２３を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソース及びドレイン電極１２５Ｓ、１２５Ｄ及びＩＴＯで構成された制御ゲート１２６とで構成される。また、この上層に保護膜１２４としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント素子１１０が形成されており、第１の電極としての陽極１１１となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、画素規制部１１４、発光層１１２、第２の電極としての陰極１１３の順に各層が積層形成されている。ここでは光出射領域ＡＬＥを規定する絶縁層（画素規制部）１１４は陽極１１１上に形成される。
【００４６】
一方、駆動トランジスタ１３０は光検出素子１２０を構成する各層と同一の製造工程で形成される。すなわちチャネル領域１３２Ｃをはさんでソース領域１３２Ｓ、１３２Ｄが、光検出素子１２０の半導体島領域を構成する多結晶シリコン層と同一工程で形成され、これにコンタクトするソース・ドレイン電極１３４Ｓ、１３４Ｄが積層され、ゲート電極１３３とで駆動トランジスタ１３０としての薄膜トランジスタを構成している。
【００４７】
これら各層は、ＣＶＤ法・スパッタ法・蒸着法による半導体薄膜の形成、アニ−ルによる多結晶化、フォトリソグラフィによるパターニング、エッチング、不純物イオンの注入、絶縁層・金属膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。
【００４８】
ここで、ガラス基板１００は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板１００としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラスを用いることができる。一般に、ＴＦＴを表面に形成する場合、コーニング社製＃１７３７に代表されるような、ホウケイ酸ガラスを用いることが多い。
【００４９】
ガラス基板１００に代えてその他の材料をとして採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物及び窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を、基板を介さずに取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。この場合、それぞれ、各材料の屈折率に応じてシミュレーションを行い、エレクトロルミネッセント素子１１０と光検出素子１２０とが最適の距離を持つように決定する。あるいは、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒあるいはこれらの合金などの金属からなる導電性基板の表面にＳｉＯ２、ＳｉＮ、などの無機絶縁材料や樹脂コーティングなどの有機絶縁材料による絶縁層を形成するなど表面を絶縁化処理して形成された基板を用いることもできる。
【００５０】
またガラス基板１００などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子１１０を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。
【００５１】
さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。
【００５２】
ガラス基板１００の上には、ベースコート層１０１が形成されるが、このベースコート層１０１は、例えばＳｉＮから成る第１の層と、ＳｉＯ２から成る第２の層の２つから構成される。ＳｉＮ、ＳｉＯ２の各層は蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法、ＣＶＤ法により形成することが望ましい。
【００５３】
ベースコート層１０１の上には、エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動トランジスタ１３０、及び光検出素子１２０が同一工程で形成される多結晶シリコン層を用いて形成される。エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動用回路は、抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等の回路素子及びそれらを電気的に結合させる配線及びコンタクトホール（スルーホール）から構成されるが、光ヘッドの小型化を考慮すると薄膜トランジスタを用いることが望ましい。実施例１において光検出素子１２０は、図８から明らかなように発光層１１２を含むエレクトロルミネッセント素子１１０と、光の出力面となるガラス基板１００の中間に位置しており、且つ光検出素子１２０の半導体領域ＡＲは光出射領域ＡＬＥから完全に離間して配置されている。またエレクトロルミネッセント１１０からの直接光の漏れを遮断するため、光検出素子１２０の制御ゲート１２６は、光を透過しない材料用いるのが望ましい。したがって、金属材料などの遮光性材料を選択することが望ましい。
【００５４】
実施例１では、ベースコート層１０１の上に一様な半導体層を形成した後、半導体層に対してパターンエッチ（エッチング）加工を施すことにより、駆動トランジスタ１３０及び光検出素子１２０を同じ層から形成している。同一の半導体層から島状に独立した駆動トランジスタ１３０及び光検出素子１２０の半導体層を一括で形成する加工は、製造工数の削減と製造コストの抑制に有利である。なお光検出素子１２０において、光出射領域ＡＬＥから出力される光を受ける素子領域１２１は光検出素子１２０となる島状に構成された半導体島領域ＡＲ（多結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる素子領域１２１）の表面である。
【００５５】
エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２に電界をかけるための駆動トランジスタ１３０及び光検出素子１２０の上には、この酸化シリコン膜からなる第１の絶縁層１２２、第２の絶縁層１２３を介して制御ゲート１２６が形成されており、この制御ゲートの電位を制御することにより、チャネル領域１２１ｉの電位は陽極１１１の電位とは独立して制御可能である。これに対し、この制御ゲート１２６が無い場合、この酸化シリコン膜からなる第１の絶縁層１２２、第２の絶縁層１２３と保護膜１２４とが、エレクトロルミネッセント素子の陽極としてのＩＴＯ１１１との間でゲート絶縁層として作用し、この膜厚による電圧降下によってＩＴＯの電位からの降下幅が決定され、チャネル領域１２１ｉの電位は陽極１１１の電位に依存することになる。このゲート絶縁層を構成する第１の絶縁層１２２、第２の絶縁層１２３（と保護膜１２４）は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成される。
【００５６】
また、駆動トランジスタ１３０の真上にあるゲート絶縁層としての第１の絶縁層１２２の表面にはゲート電極１３３が形成される。ゲート電極１３３の材料としては、例えばＣｒ、Ａｌ等の金属材料が用いられる。あるいは、ゲート電極１３３に透明性が必要な場合、ＩＴＯや薄膜金属とＩＴＯの積層構造が用いられる。ゲート電極１３３は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成される。
【００５７】
ゲート電極１３３が形成された基板表面に、第２の絶縁層１２３が形成される。第２の絶縁層１２３は、これまで形成してきた積層体の全表面に渡って形成される。
【００５８】
第２の絶縁層１２３の上には、光検出素子の制御ゲート１２６のほか、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、および駆動トランジスタ１３０のソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄが形成される。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓは光検出素子１２０のソース・ドレイン領域１２１Ｓ、１２１Ｄに接続されており、光検出素子１２０から出力される電気信号の伝達と光検出素子１２０の接地を行う。ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄは、駆動トランジスタ１３０のソース・ドレイン領域１３２Ｓ、１３２Ｄに接続されており、ソース電極１３４Ｓとドレイン電極１３４Ｄの間に所定の電位差を付与した状態で先述したゲート電極１３３に所定の電位を付与することで、チャネル領域１３２Ｃに電界が印加され、駆動トランジスタ１３０はスイッチング素子としての機能を有するようになり、発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０の駆動を行う回路として動作する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの材料としては、例えばＣｒあるいはＡｌ等の金属、または透明性が求められる場合には、ＩＴＯ、あるいは薄膜金属とＩＴＯとの積層構造等が用いられる。
【００５９】
図８に示すように、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極は第１の絶縁層１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して光検出素子１２０と電気的に接続されており、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄも同様に第１の絶縁層１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して駆動トランジスタ１３０と電気的に接続されている。したがって、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの形成に先立ち、第１の絶縁層１２２及び第２の絶縁層１２３に対して、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと光検出素子１２０を接続するためのスルーホール、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと駆動トランジスタ１３０を接続するためのスルーホールを設ける必要がある。      
【００６０】
このスルーホールは光検出素子１２０の表面と駆動トランジスタ１３０の表面、即ち光検出素子１２０と光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓの接触面と駆動トランジスタ１３０とソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、光検出素子１２０及び駆動トランジスタ１３０の端部の真上にエッチング加工等により設けられる。エッチングにはハロゲン系のエッチングガスを用いる。フォトリソグラフィにより、開口を形成したレジストパターンで表面を被覆した状態でエッチングガスを導入し、パターニングすることにより、（第１の）絶縁層１２２及び（第２の）絶縁層１２３のスルーホールを開口する。このとき、エッチングガスには光検出素子１２０及び駆動トランジスタ１３０を構成する材料と化学反応を生じないものを選択する。
【００６１】
光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと光検出素子１２０の接触面、駆動トランジスタ１３０のソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと駆動トランジスタ１３０の接触面を露出させる加工が終了した後、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄを形成する。ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄは、センサ電極となる金属層を第２の絶縁層１２３の表面、先述したスルーホールの表面及び両センサ電極、光検出素子１２０の表面及び駆動トランジスタ１３０の接触面の表面に一様に形成した後、この金属層に対してエッチングを施し、一様の金属層を光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄに分割することにより得られる。
【００６２】
光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄが形成された後に、保護膜１２４が形成される。保護膜１２４は、例えばＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成される。
【００６３】
保護膜１２４の上には、陽極１１１が形成される。陽極１１１は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）から成る。陽極１１１の構成材料としてはＩＴＯの他にＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ2）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３等を用いることができる。陽極１１１は図８のように、光検出素子１２０に対して斜め上方に相当する保護膜１２４の表面に形成される。図８に示すように、陽極１１１は保護膜１２４を貫通してドレイン電極１３４Ｄと電気的に接続されている。したがって陽極１１１の形成の前には、保護膜１２４に対して陽極１１１とドレイン電極１３４Ｄを接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールはドレイン電極１３４Ｄの表面、即ちドレイン電極１３４Ｄと陽極１１１との接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、ドレイン電極１３４Ｄの端部に真上にエッチング加工等により設けられる。このエッチング加工が施された後、陽極１１１の層が形成される。陽極１１１は蒸着法等によっても形成できるが、抵抗値や透過率の良い緻密な陽極１１１を得るためには、スパッタ法あるいはＣＶＤ法により形成することが望ましい。なお実施例１では陽極１１１としてＩＴＯを用いている。
【００６４】
陽極１１１が形成された後、画素規制部１１４としての窒化シリコン膜が形成される。画素規制部１１４としての窒化シリコン膜の材料としては絶縁性が高く、絶縁破壊に対して強く、かつ成膜性が良くパターニング性が高いものが望ましい。実施例１では画素規制部１１４としての窒化シリコン膜を構成する材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウムを用いている。画素規制部１１４としての窒化シリコン膜は、後述する発光層１１２と陽極１１１との間に設けられ、光出射領域ＡＬＥの領域外にある発光層１１２を陽極１１１から絶縁し、発光層１１２の発光する箇所を規制している。したがって、画素規制部１１４としての窒化シリコン膜に重なる発光層１１２の領域は非発光領域となり、画素規制部１１４としての窒化シリコン膜に重ならない領域が光出射領域ＡＬＥとなる。画素規制部１１４としての窒化シリコン膜は、発光層１１２の光出射領域ＡＬＥが光検出素子１２０の素子領域１２１（半導体島領域ＡＲ）と離間した位置となるように構成される。
【００６５】
画素規制部１１４としての窒化シリコン膜が形成された後、発光層１１２が形成される。発光層１１２は無機発光材料、若しくは以降詳細に説明する高分子系、あるいは低分子系の有機発光材料から形成される。発光層１１２を形成する無機発光材料としては、チタン・リン酸カリウム、バリウム・ホウ素酸化物、リチウム・ホウ素酸化物等を用いることができる。
【００６６】
発光層１１２を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ成膜性の良いものが望ましく、例えばポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレンあるいはこれらの誘導体等のからなるポリマー発光材料等を用いることができる。また、発光層１１２を構成する低分子系の有機発光材料としては、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ２）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４'−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４'−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４'−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２'−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ〔ｆ〕−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。
【００６７】
また、高分子系の発光層１１２として、例えばデンドリマ等の樹木状多分岐構造をもつ有機化合物を用いてもよい。この有機化合物は、発光性の構造単位を３次元的に複数の外部構造単位が取り巻いた樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子構造を有するため、発光性の構造単位が３次元的に孤立した状態となり、有機化合物自体が微粒子状の形態をとる。このため、薄膜状に形成したとき、この有機化合物の集合体は、外部構造単位の存在によって、隣り合う発光性の構造単位が近接することが阻害され、発光性の構造単位が薄膜内に均一に分布し、高強度で、長寿命の発光を維持することができる。
【００６８】
なお、高分子系材料、低分子系材料から成る発光層１１２は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法やインクジェット法、あるいはギャップコーティング法、印刷工法、に代表される湿式成膜法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られ、低分子系材料から成る発光層１１２は、材料を真空蒸着法、あるいは、蒸着重合法やＣＶＤ法などにより積層することで得られることが一般的であるが、発光材料の特性に合わせていずれの工法を取ることで形成することができる。
【００６９】
また実施例１では、発光層１１２を便宜上単一の層として記述しているが、発光層１１２を陽極１１１の側から順に正孔輸送層／電子ブロック層／上述した有機発光材料層（ともに図示せず）の三層構造としてもよいし、発光層１１２を陰極１１３の側から順に電子輸送層／有機発光材料層（ともに図示せず）の二層構造、あるいは陽極１１１の側から順に正孔輸送層／有機発光材料層の２層構造（ともに図示せず）、あるいは陰極１１３の側から順に正孔注入層／正孔輸送層／電子ブロック層／有機発光材料層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層のごとく７層構造（ともに図示せず）としてもよい。またはより単純に発光層１１２が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。あるいは、各機能を持つ材料を混合した混合層や、これら混合層を積層した構造であっても良い。このように実施例１において発光層１１２と呼称する場合は、発光層１１２が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含んでいる。後に説明する他の実施例についても同様である。
【００７０】
上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良いものが望ましくＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４'，４''−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）−２−２'−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ'−ジフェニル−Ｎ、Ｎ'−ジ−ｍ−トリル−４、４'−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、テトラジヘクシルフルオレニルビフェニル（ＴＦＢ）あるいはポリ３−メチルチオフェン（ＰＭｅＴ）といったポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。またＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ、ＭｇＯ等の無機酸化物を用いることもある。またこれらの正孔輸送材料は電子ブロック材料として用いることもできる。なお、正孔輸送層として、特にＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５等の遷移金属酸化物を用いると、非常に高効率で長寿命の有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。
【００７１】
上述した機能層における電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等、あるいは、ビス（２−メチル−８−キノリノレート）−（パラ−フェニルフェノレート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、バソフプロイン（ＢＣＰ）等が用いられる。またこれらの電子輸送層を構成可能な材料は正孔ブロック材料として用いることもできる。
【００７２】
発光層１１２が形成された後、陰極１１３が形成される。陰極１１３は、例えばＡｌ等の金属を蒸着法等によって層状に形成することにより得られる。有機エレクトロルミネッセント素子１１０の陰極１１３としては仕事関数の低い金属もしくは合金、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等が用いられる。あるいは、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の金属、あるいは、ＬｉＦ、ＢａＯ、ＣａＯといったこれら金属のフッ化物や酸化物からなる有機物層に当接する第１の電極層と、その上に形成されるＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ等の金属材料からなる第２の電極とからなる金属の積層構造を用いることもできる。
【００７３】
図８に示すような実施例１の光ヘッドは、有機エレクトロルミネッセント素子１１０から出射され、ガラス基板１００を透過した光を利用する方式を採用しており、このような有機エレクトロルミネッセント素子の構造をボトムエミッションという。ボトムエミッション構造は、ガラス基板１００の側から光を取り出すため、既に述べたように光検出素子１２０は透明度の高い材料で構成されることが好ましく、例えば多結晶シリコン（ポリシリコン）で構成される。多結晶シリコンで構成された光検出素子１２０は非晶質シリコン（アモルファスシリコン）で構成したものと比較して光電流の生起能力が低いという問題があるが、例えばコンデンサ（図示せず）を有機エレクトロルミネッセント素子１１０の近傍に設け、光検出素子１２０から出力された電流に基づく電荷をコンデンサに所定期間蓄積して、その後に電圧変換を行なうような処理回路を設けることで解決することができる。ボトムエミッション構造の場合は、光を取り出す側の電極（陽極）を透明な材料で形成することが容易なため製造が簡単になる利点がある。
【００７４】
図９に示すように実施例１の光ヘッドは、複数のエレクトロルミネッセント素子１１０を主走査方向（素子列の方向）に配置して構成されており、１つの発光領域（光出射領域ＡＬＥ）に対して、１つの光検出素子１２０を対応させて配置している。このような構造とすることで、光検出素子１２０によって各有機エレクトロルミネッセント素子１１０の発光光量を独立して計測できる。即ち同時に複数の有機エレクトロルミネッセント素子１１０の光量を計測することが可能となり、計測時間を大幅に短縮できる。
【００７５】
図９では、光検出素子１２０、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、光出射領域ＡＬＥ、半導体島領域ＡＲ（素子領域１２１）、発光層１１２の陽極となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）１１１、コンタクトホールＨＤ及びドレイン電極１３４Ｄの相互関係が示されている。光検出素子１２０は、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと接続されている。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄは、光検出素子１２０が光の補正のために出力する電気信号を補正回路（図示せず）に伝達する電極である。この電気信号を基に、補正回路が生成するフィードバック信号が決定され、このフィードバック信号を基に光の補正に必要な処理が行われる。実施例１ではこのフィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子１１０の発光光量を補正するようにしており、図示しないドライバ回路によって各エレクトロルミネッセント素子１１０を駆動する電流値を制御している。このように実施例１では光検出素子１２０の出力に基づいて発光光量を制御しているが、フィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動時間を制御する、いわゆるＰＷＭ制御を行なうように構成してもよい。
【００７６】
光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓは、光検出素子１２０の接地を行う電極である。発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）１１１は、駆動トランジスタ１３０のドレイン電極１３４Ｄと接続されており、エレクトロルミネッセント素子１１０はドレイン電極１３４Ｄを介して駆動トランジスタ１３０で制御されている。
【００７７】
図８および、図９に示したように、実施例１の光ヘッドは、島状に形成された多結晶シリコン（ポリシリコン）から構成される光検出素子１２０を主走査方向に列状に配置し、各有機エレクトロルミネッセント素子１１０において、光検出素子１２０のチャネル領域１２０ｉ上を制御ゲート１２６で覆うことにより、チャネル領域１２０ｉは陽極１１１の電位変化によって電位のばらつきを生じることなく、画素規制部１１４としての窒化シリコン膜により光出射領域ＡＬＥが制限された発光層１１２の下部にこの光出射領域ＡＬＥから離間して、島状の多結晶シリコンから構成される半導体島領域ＡＲ（素子領域１２１）を有した光検出素子１２０を配置して構成される。光出射領域ＡＬＥと光検出素子１２０の素子領域１２１（島状に形成された多結晶シリコンの島状部分）とを離間して形成することで、発光層１１２の局所的な膜厚の変化を抑えることができ、発光層１１２を流れる電流の偏りを抑えることができる。したがって、均一な発光分布と寿命の向上を実現した光ヘッドを製造することができる。
【００７８】
さらに、実施例１の光ヘッドに搭載される島状に構成された光検出素子１２０の素子領域１２１（半導体島領域ＡＲ）は発光領域すなわち光出射領域ＡＬＥに比べて大きいため、発光層からの出力光を光の補正に用いる電気信号へと効率的に変換することができる。
【００７９】
図１０は本発明の実施の形態１における光ヘッドに搭載された光量検出回路２４１の回路図である。
以降、図１０を用いて実施の形態１の光ヘッドで用いられる光量検出回路２４１について説明する。光量検出回路２４１は図１０に示すように、オペアンプ１７０等から構成されたチャージアンプ１５０を備えた駆動用ＩＣと、この駆動用ＩＣの入力端子に接続されるように、前述したガラス基板１００（図１０には図示せず）に集積化して形成された検出回路部Ｃｘ２５０とで構成され、この検出回路部Ｃｘ２５０はスイッチングトランジスタ２００と、光検出素子１２０と、この光検出素子１２０に並列接続され、予め蓄積しておいた電荷を光検出素子１２０の出力電流（光電流）によってディスチャージされるコンデンサＣＳ１４０とで構成される。このコンデンサＣＳ１４０は図８の断面図には図示していないが、光検出素子１２０のソース電極１２１Ｓ、ドレイン電極１２１Ｄにそれぞれ接続されるようにこれらと同一工程で形成された導電性膜で、第１および第２の絶縁層１２２、１２３を挟むことによって形成されている。光ヘッドの構成を考慮すると、コンデンサＣＳ１４０は図９に示す光検出素子出力電極１２５Ｄの延長線上に（副走査方向に）設けるのが望ましい。
【００８０】
ここで光検出素子１２０は、エレクトロルミネッセント素子１１０からの光によって多結晶シリコンによって構成されるチャネル領域１２１ｉで光電変換が行われ、ソース領域１２１Ｓからドレイン領域１２１Ｄに流れる電流を光電流として取り出すことにより、光量を検出するものである。
しかしながら、コンデンサＣＳ１４０に蓄積されている電荷を計測する際にエレクトロルミネッセント素子１１０が点灯している場合は、前述したように、エレクトロルミネッセント素子１１０の陽極１１１には所定の電圧が印加されている。このため光検出素子１２０にとっては、陽極１１１がゲート電極として機能することになる。
【００８１】
従って、エレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるＩＴＯ電極１１１よりも近接した位置に制御ゲート１２６が配されているため、この制御ゲート１２６の電位によって光検出素子のチャネル領域１２１ｉである多結晶シリコン層に電界がかかり、これにより、ドレイン電流ＩＤが流れることになる。このドレイン電流が０となる領域で駆動されるように制御ゲート１２６の電位を制御することにより、ドレイン電極１２５Ｄからセンサ出力として光量検出部Ｃｘ２５０（図１０参照）に出力される光電変換電流の精度を向上することができる。すなわち、ドレイン電極１２５Ｄから出力されるセンサ出力は実際の光電変換電流にドレイン電流ＩＤを加えたものとなる。このためこの薄膜トランジスタのドレイン電流が０である領域すなわち、トランジスタの動作がオフとなる領域（ＯＦＦ領域）で使用するのが望ましいが、ゲート電位をマイナス方向にシフトさせるようにすることにより、薄膜トランジスタをＯＦＦ領域で使用することができ、実用上暗電流を無視することができる。本発明によれば、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で検出することが重要である。
【００８２】
本実施例では、光検出回路の出力電圧に基づいて、光量演算回路１５０で、補正電圧を算出し、駆動回路１６０を介して発光素子の陽極１１１と陰極１１３とに印加する電圧が制御され、これらの間に形成された発光層１１２に電圧が印加され、発光素子の光量のばらつきや経時変化に伴う光量の変動を補償し、均一な露光が維持されるように構成される。
【００８３】
なお本発明の実施例１の変形例として、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜形成し、この開口により第２の光出射領域を規定してもよい。この第２の光出射領域を前記実施例１で説明した画素規定部１１４としての窒化シリコン膜の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施例１と同様である。
【００８４】
以上の説明において、有機エレクトロルミネッセント素子は直流駆動としたが、交流電圧または交流電流、あるいはパルス波で駆動してもよい。
【００８５】
（実施例２）
本発明の実施例１では、発光素子１１０と光検出素子１２０とが水平方向に大きくずらされ、重なり領域を持たないように形成したが、本実施の形態では、一部重なり領域をもつ程度に近接して配置され、発光素子１１０からガラス基板１００の下面で反射した光に加え、直接光をも受光し得るようにしたことを特徴とする。すなわちこの発光装置では、図１１に示すように、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０からの光が直接光ＲＤとして光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域１２１ｉに入射するとともに、ガラス基板１００と空気層との界面で反射した反射光ＲＲが下側から同チャネル領域１２１ｉに入射するように、光検出素子１２０の斜め上方に（水平方向にＸ’、垂直方向にＹ分だけ）、制御ゲート１２６を挟んで、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０が、構成されている。この距離Ｘ’，Ｙは実施の形態３で説明したシミュレーション結果から決定される。装置構成としては、前記実施例１と同様であり、発光素子１１０と光検出素子１２０との相対的位置が異なるのみである。
この光検出素子１２０は、直接光を受光するため、制御ゲート１２６は、光を透過しない材料を光検出素子１２０に用いることはできない。したがって、発光層１１２から出力された光を妨げないようにするため、光検出素子１２０の制御ゲート１２６（ゲート電極）及びチャネル領域１２１ｉ、ソース・ドレイン領域１２１Ｓ，１２１Ｄには透明性を有した材料を用いなければならない。透明性を有した光検出素子１２０の材料としては、例えば多結晶シリコンを選択することが望ましい。
他は前記実施例１と同様である。
【００８６】
なお実施例２では、図１１に示したように、エレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光を直接光ＲＤとして受光するとともに、エレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光を反射する界面として、ここではガラス基板１００と空気との境界に形成される界面を具備し、このエレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光が前記界面でフレネル反射されて光検出素子１２０に入射するように、距離が決定されている。
ここでは、全反射では無くフレネル反射となるようにしているが、この界面に反射面を形成し、エレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光が反射面で反射されて光検出素子に入射するように、距離を決定するようにしてもよい。
なお実施例２の構成を採用した場合、光出射領域ＡＬＥの範囲に光検出素子１２０を構成する構造物（例えばソース領域１２１Ｓ、ソース電極１２５Ｓ）が入ることになる。この構造物による段差の影響を受けて、上層に形成される発光層１１２の膜厚が構造物の領域で不均一となり、結果的に光出射領域ＡＬＥにおける発光光量分布（面内分布）が不均一となる虞がある。このため実施例２に示す構成では、保護膜１２４を樹脂材料で構成し、かつその厚みを１μｍ程度とするのが望ましい。
また、段差の影響を回避する他の方策としては、少なくもと図１１に示す光出射領域ＡＬＥと半導体島領域ＡＲが重畳する部分において、有機エレクトロルミネッセント素子１１０が形成される面とは反対のガラス基板１００面に遮蔽部（アパーチャ）を設けるようにしてもよい。この場合、上述した反射光が確実に光検出素子１２０のチャネル領域１２１ｉに入射するよう、アパーチャは遮蔽機能と反射機能の両方を備える材料、即ち例えばＡｌ等の金属膜で構成することが望ましい。もちろんこのアパーチャの表面（ガラス基板１００との接触側）を加工して反射する光の角度を変えるように構成してもよい。
【００８７】
（実施例３）
本発明の実施例２では、発光素子１１０と光検出素子１２０とが水平方向に大きくずらされ、重なり領域を持たないように形成したが、本実施の形態では、重なり領域は持たない程度にずれ量を小さくして、図１２に示すように、反射光と直接光の両方を受光し得るようにしたことを特徴とする。すなわちこの発光装置では、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０からの光が直接光ＲＤとして光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域１２１ｉに入射するとともに、ガラス基板１００と空気層との界面で反射した反射光ＲＲが下側から同チャネル領域１２１ｉに入射するように、光検出素子１２０の斜め上方に（水平方向にＸ’’、垂直方向にＹ分だけ）、制御ゲート１２６を挟んで、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０が、構成されている。装置構成としては、前記実施例１及び２と同様であり、発光素子１１０と光検出素子１２０との相対的位置が異なるのみである。この距離Ｘ’’，Ｙは実施の形態３で説明したシミュレーション結果から決定される。
なお、この場合は、エレクトロルミネッセント素子１１０から出射された光がチャネル領域１２１ｉに到達するまでの光路にソース電極１２５Ｓが配置されており、直接光を遮断する可能性がある。従って実施例３の構造においては、ソース電極１２５Ｓを複数に分割し（即ち複数のスリット状とする）光路を確保したり、あるいはソース電極１２５Ｓとして、例えばＩＴＯ等の透明電極を用いるとよい。
【００８８】
（実施例４）
本発明の実施例１乃至３では、光検出素子１２０の光検出領域を多結晶シリコンの島領域で構成したが、本実施の形態では、図１３に示すように、ガラス基板の素子形成領域表面全体にベースコート層を介して多結晶シリコン層を形成し（いずれも図示せず）、光検出素子１２０のソース・ドレイン領域１２１Ｓ，１２１Ｄおよびチャネル領域１２０ｉ（活性領域２８２）以外の領域は、酸素イオンの注入により、酸化シリコン層として絶縁化し（絶縁領域２８０）、表面の凹凸をなくしたことを特徴とする。他の構成は前記実施例１と同様である。実施例４でも、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０からの光が、ガラス基板１００と空気層との界面で反射し、反射光ＲＲとして下側から光検出素子１２０のチャネル領域１２１ｉに入射するように、光検出素子１２０の斜め上方に（水平方向にＸ’’’、垂直方向にＹ分だけ（ここでは図面を省略する）、制御ゲート１２６を挟んで、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０が、構成されている。本実施例でも、この距離Ｘ’’’，Ｙは実施の形態３で説明したシミュレーション結果から決定される。
【００８９】
図１３は、本発明の実施例１に係る光検出素子１２０を搭載した光ヘッドにおいて光検出素子１２０の近傍の構成を示した構成図である。
【００９０】
さて、実施例１では、半導体領域を島状に形成（半導体島領域ＡＲ）するものとして説明したが、光検出素子１２０を構成する半導体層は一体的に形成してもよい。この構成では、複数の光検出素子１２０が一体に形成され、一体的に形成された半導体層２８１として定義されると共に、個々の光検出素子１２０は絶縁領域２８０によって電気的に分離されている。
【００９１】
即ち、光検出素子１２０を、基板１００上に一体的に帯状に形成された半導体層内に形成し（つまり帯状に形成された半導体層内に、分離領域２８０を形成し、形状的には一体的に形成された半導体層内に、分離領域２８０で囲まれ、電気的に活性な半導体島領域ＡＲを形成する）、発光素子１１０の光出射領域ＡＬＥを、半導体層に形成された光検出素子１２０の内側に配置し、発光素子１１０の下層側の電極（陽極１１１）を、半導体層上の一部を覆うように形成するとともに、光出射領域ＡＬＥを下層側の電極（陽極１１１）よりも小さくなるように構成するのである。
【００９２】
このような構成を実現するためには、例えば一体的に帯状に形成された多結晶シリコン（一体形成された半導体層２８１）を、陽極酸化、あるいは酸素イオンのドーピングなどを用いて選択的に絶縁化し、電気的に絶縁性を持つ絶縁領域２８０で半導体島領域ＡＲを素子分離すればよい。即ち、このように絶縁化された絶縁領域２８０によって分断された活性領域２８２が光検出素子１２０を構成することとなる。この場合、活性領域２８２およびその周縁の絶縁領域２８０も同一平面を構成するから、光出射領域ＡＬＥを平坦面上に配置することが可能となる。このようにして、光検出素子１２０の表面の平坦性を維持しながら、所望の素子形成を実現することができる。
【００９３】
図１３では、主走査方向に沿って帯状に形成された半導体層２８１を絶縁領域２８０によって分断して活性領域２８２を形成する状態を示しているが、半導体層２８１を副走査方向にも大きく形成し、活性領域２８２の周り（ソース電極１２５Ｓ、ドレイン電極１２５Ｄの部位を除く）を絶縁領域２８０で囲うように構成してもよい。
この構成を例えば実施例１に示す発光装置に適用した場合について、図１３に図９を援用して説明する。図１では駆動トランジスタ１３０、光検出素子１２０を構成する半導体領域は島状に描かれているが、ここで説明する態様では、これらの半導体領域は構成上は一体であり、上述のように酸素イオンのドーピング等の絶縁化処理によって電気的に分断される。
【００９４】
この場合、基板を、絶縁性を有する透光性の基板とし、光検出素子１２０を透光性の基板上に形成された半導体層を活性領域２８２とする半導体素子で構成することとなる。このとき発光素子１１０は、半導体層を覆うように形成された透光性導電膜（例えばＩＴＯ）で構成された第１の電極（陽極１１１）と、この第１の電極上に形成された発光層１１２と、発光層１１２上に形成された第２の電極（陰極１１３）とを具備し、第１の電極との間に電界を印加することにより発光層１１２を発光させる構成とすればよい。
【００９５】
この構成によれば、光検出素子が発光層に凹凸を生じさせる影響を排除できるため、発光層の光出射領域の膜厚を均一にすることができる。従って、発光層を流れる電流は偏りが少なくなり、不均一な発光分布と光ヘッドの短寿命化を防ぐことができる。
なお前記実施例では、多結晶シリコン層を用いたが、アモルファスシリコンを用いることによっても同様に酸素イオンの注入などにより、表面を平滑に維持したまま絶縁化を行い、素子領域ごとの絶縁分離を行うことが可能となる。
【００９６】
（実施例５）
本発明の実施例１では、発光素子１１０と光検出素子１２０とは１対１対応するように配置したが、本実施の形態では、図１４に示すように、３個の発光素子１１０に対して、１個の光検出素子１２０を配置したことを特徴とする。
この構成によれば、検出光量を増大することができ、高感度の光検出を行うことが可能となる。
【００９７】
（実施例６）
本発明の実施例１では、光検出素子１２０の光検出領域を構成するチャネル領域１２０ｉが発光素子の配列方向に対して平行となるように配置したが、この実施例６では、図１５に示すように、チャネル領域１２０ｉが発光素子１１０の配列方向に対して垂直となるように配置したことを特徴とする。この構成によれば、受光光量は若干減るがクロストークの低減を図ることが出来る。他は前記実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００９８】
以上詳細に光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子１１０及び光検出素子１２０の構成及び作用について説明した。実施例１乃至６では光ヘッドにおける発光素子（エレクトロルミネッセント素子）列を一列として説明したが、これを複数列に構成して発光光量を実質的に高めるように構成してもよい。
【００９９】
また上述してきたエレクトロルミネッセント素子１１０と光検出素子１２０の構造については、これを２次元的に配置して表示装置に応用することももちろん可能である。
【０１００】
なお、光検出素子１２０にエレクトロルミネッセント素子１１０からの直接光が入射するのを遮蔽する遮光手段として、制御ゲート１２６を用いることも可能であるが、制御ゲート１２６とは別に遮光性の薄膜を光路上の所定の位置に配設するようにしてもよい。
これは、光検出素子１２０に外部からの反射光が入射するのを遮蔽する遮光手段、光検出素子１２０にエレクトロルミネッセント素子１１０からの反射光が入射するのを遮蔽する遮光手段についても同様であり、光路上の所定の位置に遮光手段として遮光性の薄膜などを配置することにより容易に遮光が可能となり特性の向上をはかることができる。
【０１０１】
なお、本発明は複数の光出射領域を列状に配置して構成するとともに、１つの光出射領域に対して、１つの光検出素子を対応させて配置することで、複数の光出射領域から出力される光を同時にそれぞれ独立して計測することが可能となり、発光装置全体の光量の測定を高速に行うことが可能となる。
【０１０２】
また、光源として有機エレクトロルミネッセント素子を用いることにより、低電力で高い輝度を得ることができるため消費電力の点で優れた発光装置を提供することが可能となる。
【０１０３】
さらにまた、光源として無機エレクトロルミネッセント素子を用いることにより、前記発光層が無機物で構成されるため安定性に優れており、スクリーン印刷で製造が可能であるため生産時の欠陥が少なく、且つクリーンルーム等の設備も必要としないので、高い量産性を持つ。したがって製造コスト的に優れた発光装置を提供することが可能となる。
【０１０４】
また、光検出素子から光量の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックするようにすれば、光量の制御を適切に行うことが可能となる。
【０１０５】
また、薄膜トランジスタと光検出素子をエッチング等の加工方法を用いて同じ層から形成することで、発光装置の製造工程が簡素化し、製造に要するコストを低減させることが可能になる。特にガラス基板上への多結晶シリコン層の形成工程は、高温プロセスを経ることになるが、１回の調整で極めて制御性よく信頼性の高い特性を得ることが可能となる。
【０１０６】
また、前記エレクトロルミネッセント素子の下層側の電極、前記半導体領域、前記光出射領域の順に小さくなっており、そのサイズが１μｍ以上小さくなるように、１μｍ以上のマージンをとっておくことにより、素子作製プロセスに起因する膜厚の不均一分布や位置ずれ、大きさのずれなどが生じた場合でも、より効率よく信頼性の高い発光装置を形成することが可能となる。特に発光装置の大型化を考えた場合、素子作製プロセスに起因するずれ等が大きくなるため、例えば、現在の一般的なガラス基板上の薄膜トランジスタの作製プロセス等を考慮すると、１μｍ程度以上のマージンをとっておくことにより、容易に発光装置を形成することが可能である。
【０１０７】
また、前記発光層を、湿式法により成膜する場合、特に平坦面上にはより均一な発光層を形成することができる。特に湿式法の場合、塗布される発光層の濡れ性や粘度等の材料そのものの特性に応じて膜が形成されるため、凹凸を持つ表面に形成する場合は、膜厚にばらつきが生じてしまうのであるが、平坦面上に、発光層を形成することにより、真空装置などを必要とせず、簡単な工法により発光層を形成することができるようになる。
【０１０８】
また発光分布が均一な本発明の発光装置を搭載することで、耐久性、画質の点で優れた画像形成装置を得ることができる。
【０１０９】
さらにまた、前記光検出素子が前記エレクトロルミネッセント素子の直上または直下に配された構造をとることで、全発光光量を検出することができ、光検出素子の感度が十分でない場合にも高精度の光量検出を可能とし、この検出光量に応じてエレクトロルミネッセント素子の発光光量を制御することにより、光量の安定化をはかることができる。
【０１１０】
また、光検出素子をエレクトロルミネッセント素子に対して斜め方向に配することにより、高輝度の発光装置の場合、全光量が光検出素子に照射されると光検出素子の劣化を招く場合があるが、拡散された光を検出することにより、光検出素子の寿命の増大をはかることができる。
【０１１１】
また、エレクトロルネッセント素子に対応して光検出素子を積層配列して構成された本発明の発光装置を多数個配列して表示装置を構成することができる。
【０１１２】
また、上記発光装置を用いて光ヘッドを構成し、この光ヘッドを、像形成用の露光手段として用いた画像形成装置を提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の発光装置は、表示装置、複写機、プリンタ、マルチファンクションプリンタ、ファクシミリなどに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態１の発光装置を示す概要説明図
【図２】本発明の実施の形態２の発光装置の製造方法におけるシミュレーションモデルを示す図
【図３】本発明の実施の形態２の発光装置におけるシミュレーション結果を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態２の発光装置におけるシミュレーション結果を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態２の発光装置におけるシミュレーション結果を示す説明図
【図６】本発明の実施の形態２の発光装置におけるシミュレーション結果を示す説明図
【図７】本発明の実施の形態３の発光装置の製造方法を示すフローチャート図
【図８】本発明の実施例１の発光装置を用いた光ヘッドを示す断面図
【図９】本発明の実施例１の発光装置を用いた光ヘッドを示す平面図
【図１０】本発明の実施例１の発光装置を用いた光ヘッドの光量補正回路を示す等価回路を示す図
【図１１】本発明の実施例２の発光装置を用いた光ヘッドを示す断面図
【図１２】本発明の実施例３の発光装置を用いた光ヘッドを示す断面図
【図１３】本発明の実施例４の発光装置を用いた光ヘッドを示す平面図
【図１４】本発明の実施例５の発光装置を用いた光ヘッドを示す平面図
【図１５】本発明の実施例６の発光装置を用いた光ヘッドを示す平面図
【図１６】従来例の光ヘッドの構成に関する概略図
【図１７】従来例の発光装置を示す断面図
【符号の説明】
【０１１５】
１００    ガラス基板
１０１    オーバーコート層
１０３    層間絶縁層
１１０    エレクトロルミネッセント素子（発光素子）
１１１    陽極（第1の電極）
１１２    発光層
１１３    陰極（第２の電極）
１１４    画素規制部
１２０    光検出素子
１２１    多結晶シリコン層
１２１Ｓ  ソース領域
１２１Ｄ  ドレイン領域
１２１ｉ    チャネル領域
１２２    第１の絶縁層
１２３    第２の絶縁層
１２４    保護膜
１２５Ｓ  ソース電極
１２１Ｄ  ドレイン電極
１２６    制御ゲート
１３０    駆動トランジスタ
１３１    活性層
１３２Ｓ  ソース領域
１２１Ｄ  ドレイン領域
１３２Ｃ  チャネル領域
１３３    ゲート電極
１３４Ｓ  ソース電極
１３４Ｄ  ドレイン電極
２８０    絶縁領域
２８１    半導体層
２８２    活性領域
【図１】
2008153465.tif 000003
【図２】
2008153465.tif 000004
【図３】
2008153465.tif 000005
【図４】
2008153465.tif 000006
【図５】
2008153465.tif 000007
【図６】
2008153465.tif 000008
【図７】
2008153465.tif 000009
【図８】
2008153465.tif 000010
【図９】
2008153465.tif 000011
【図１０】
2008153465.tif 000012
【図１１】
2008153465.tif 000013
【図１２】
2008153465.tif 000014
【図１３】
2008153465.tif 000015
【図１４】
2008153465.tif 000016
【図１５】
2008153465.tif 000017
【図１６】
2008153465.tif 000018
【図１７】
2008153465.tif 000019