(57)【要約】【課題】均一な発光特性で安定に動作し、かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント素子を提供する。【解決手段】少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された複数の機能層とを具備し、前記一組の電極のうちホールを注入する電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物層（ＭｘＯｙ：Ｍは遷移金属）とを含み、前記遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成される。【選択図】図２４
2007288073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された複数の機能層とを具備し、
前記機能層は少なくとも１種類の有機半導体からなる発光機能を有した層と、
前記一組の電極のうちホールを注入する電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物層（ＭｘＯｙ：Ｍは遷移金属）とを含み、
前記遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成された有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項２】
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記機能層のうち、前記遷移金属酸化物層と接する層が電子ブロック層で構成された有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項３】
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物層が酸化数の異なる複数の遷移金属酸化物によって構成された有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項４】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記少なくとも一組の電極のうちの少なくとも一方が、透光性基板表面に形成されており、
前記機能層は、
前記電極上に形成された前記遷移金属酸化物層と、
前記遷移金属酸化物層上に形成され、ＬΜＭＯレベルが前記発光機能を有した層よりも高い電子ブロック層と、
前記電子ブロック層上に形成された発光機能を有した層とを含む有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項５】
請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物層と前記電子ブロック層とのイオン化ポテンシャル差が０．２ｅｖ以下である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物層は、イオン化ポテンシャルが５．６以上である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項７】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物層は、シート抵抗が１０Ｍオーム以上である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項８】
請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物層は、積層方向に沿った比抵抗が、面方向に沿った比抵抗に比べて小さくなるように成膜された膜である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電子ブロック層は、低分子化合物である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１０】
請求項４乃至８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電子ブロック層は、オリゴマーである有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１１】
請求項４乃至８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電子ブロック層は、高分子化合物である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物層は、膜厚が３０ｎｍ以上である有機エレクトロルミネッセント素子。  
【請求項１３】
請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記遷移金属酸化物は、膜厚４０ｎｍ以上のＭｏＯｘである有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層が少なくとも１種の高分子発光材料を含む有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層が燐光発光型デンドリマを含む高分子化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層がフルオレン環を含む高分子化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１７】
請求項１６に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層が下記一般式（Ｉ）で表されるポリフルオレンおよびその誘導体（Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ置換基を表す）を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
【化１】
2007288073.tif 000009
【請求項１８】
請求項１７に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層がフェニレンビニレン基を含む有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項１９】
請求項１８記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層が下記一般式（ＩＩ）で表されるポリフェニレンビニレンおよびその誘導体（Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ置換基を表す）を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 
【化２】
2007288073.tif 000010
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子が二次元に配列形成された表示装置。 
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子が列状に配列され発光部を構成した露光装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
電極の形成された基板表面に、遷移金属酸化物（ＭＯｘ）層を形成する工程と、
真空を破ることなく同一チャンバ内でこの上に発光機能を有した層を形成する工程とを含み、
前記遷移金属酸化物層を形成する工程および前記発光機能を有した層を形成する工程は、遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルが、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように、成膜する工程である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記遷移金属酸化物層を形成する工程後に、
画素規制層を形成する工程と、
前記画素規制層の開口から露呈する前記遷移金属酸化物層上にインクジェット法により発光機能を有した層を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項２４】
少なくとも一つのホール注入用の電極と、前記電極上に形成された複数の機能層とを具備した有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物層（ＭｘＯｙ：Ｍは遷移金属）とを含み、前記遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子およびその製造方法にかかり、特に携帯電話用のディスプレイや表示素子、各種光源などに用いられ、低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い輝度範囲で駆動される電界発光素子である有機エレクトロルミネッセント素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセント素子は固体蛍光性物質の電界発光現象を利用した発光デバイスであり、小型のディスプレイとして一部で実用化されている。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセント素子は発光層に用いられる材料によって、いくつかのグループに分類することが出来る。代表的なもののひとつは発光層に低分子量の有機化合物を用いる低分子有機エレクトロルミネッセント素子で、主に真空蒸着を用いて作成される。そして今一つは発光層に高分子化合物を用いる高分子有機エレクトロルミネッセント素子である。
【０００４】
高分子有機エレクトロルミネッセント素子は各機能層を構成する材料を溶解した溶液を用いることでスピンコート法やインクジェット法、印刷法等による成膜が可能であり、その簡便なプロセスから低コスト化や大面積化が期待できる技術として注目されている。
【０００５】
典型的な高分子有機エレクトロルミネッセント素子は陽極および陰極の間に電荷注入層、発光層等の複数の機能層を積層することで作成される。以下に代表的な高分子有機エレクトロルミネッセント素子の構成およびその作成手順を説明する。
【０００６】
例えば図２２に示すように、まず陽極１１１としてのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を成膜したガラス基板１００上に電荷注入層１２６としてのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物：以下ＰＥＤＴと記載する）薄膜をスピンコートなどによって成膜する。ＰＥＤＴは電荷注入層として事実上の標準となっている材料であり、陽極側に配置されることでホール注入層として機能する。
【０００７】
ＰＥＤＴ層の上に発光層１１２としてポリフェニレンビニレン（以下ＰＰＶと表す）およびその誘導体、またはポリフルオレンおよびそれらの誘導体がスピンコート法などによって成膜される。そしてこれら発光層上に真空蒸着によって陰極としての金属電極１１３が成膜され素子が完成する。
【０００８】
このように高分子有機エレクトロルミネッセント素子は簡易なプロセスで作成することが出来るという優れた特徴を備えており、様々な用途への応用が期待されているが、十分に大きな発光強度を得ることが出来ない点、および長時間駆動に際しては、寿命が十分でない点が改善すべき課題となっている。
特に、露光ヘッドにおいて露光用光源として用いられる場合には、高輝度特性が求められており、一方表示装置用の光源として用いられる場合には、長寿命化が求められる。画素領域、画素面積および画素内の発光特性の制御性においても、更なる制御性の向上を求めて鋭意研究がなされている。
【０００９】
高分子有機エレクトロルミネッセント素子の発光強度の低下、すなわち劣化は通電時間と素子を流れた電流の積に比例して進行するが、その詳細については未だ明らかになっておらず鋭意研究が進められているところである。
【００１０】
発光強度の低下の原因については様々な推測がなされているが、ＰＥＤＴの劣化はその主なものの一つとして考えられている。ＰＥＤＴは前述したようにポリスチレンスルホン酸とポリチオフェンという二つの高分子物質の混合物であって、前者はイオン性、後者は高分子鎖に局所的な極性がある。このような電荷の異方性に起因するクーロン相互作用により両者は緩やかな結合をし、それにより優れた電荷注入特性を発揮している。
【００１１】
ＰＥＤＴが優れた特性を発揮する為には両者の密な相互作用が不可欠であるが、一般に高分子物質の混合物は溶媒に対する微妙な溶解性の違いにより相分離を起こしやすいものである。これはＰＥＤＴについても例外ではない。相分離を生じるということは２つの高分子の緩やかな結合は比較的容易に外れてしまうということを意味しており、ＰＥＤＴが有機エレクトロルミネッセント素子中にあって駆動される際に不安定である可能性や、相分離の結果、結合に寄与しなかった成分、特にイオン性の成分が通電に伴う電場によって拡散し、他の機能層に望ましくない作用を及ぼす可能性があることを示している。このようにＰＥＤＴは優れた電荷注入特性を持っているが、決して安定な物質であるとは言えない。
【００１２】
本発明者らは種々の実験の結果から、上述したようなＰＥＤＴに関連する懸念に対し、ＰＥＤＴに代えて、酸化モリブデンＭｏＯ３を形成することにより、良好な注入特性を得ることができることを提案している（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２０３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記構造では、得られる輝度に限界があり、それ以上高輝度を得ることが出来ず、十分に満足できる輝度レベルに到達するのは極めて困難であり、寿命についても十分ではなかった。
このような状況の中で、特に、表示装置や露光ヘッドなどにおいて露光用光源として用いられる場合には、高輝度特性が求められており、更なる高輝度化を求めて鋭意研究がなされている。
【００１４】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、高輝度で、発光効率の良好な有機エレクトロルミネッセント素子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】
【００１５】
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された複数の機能層とを具備し、前記一組の電極のうちホールを注入する電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物層（ＭｘＯｙ：Ｍは遷移金属）とを含み、前記遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
種々の実験を行った結果、ＭｏＯ３などの遷移金属酸化物の成膜条件を調整すると共に、機能層を選択することにより、遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルを、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるようにしたところ、良好なホール注入特性を維持することができることを発見した。この構成によれば、エネルギー障壁を低くすることができ、発光効率が向上し、高輝度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。ここで成膜条件を調整することにより、上記ｘ、ｙの値は変化し、イオン化ポテンシャルの値を変化させることができ、これを調整することによって注入効率を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記機能層のうち、前記遷移金属酸化物層と接する層が電子ブロック層で構成されたものを含む。
この構成により、遷移金属酸化物層に電子ブロック層が形成されているため、この電子ブロック層（中間層）の存在により、エキシトンのエネルギーが注入されないようにすることができ、より発光効率の向上を図ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記遷移金属酸化物層が酸化数の異なる複数の遷移金属酸化物によって構成されたものを含む。
この構成により、遷移金属化合物層に多数のエネルギーレベルを持たせることができ、注入効率が向上する。
【００１９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記機能層が、前記電極上に形成された前記遷移金属酸化物層と、前記遷移金属酸化物層上に形成され、ＬΜＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)レベルが前記発光機能を有した層よりも高い電子ブロック層と、前記電子ブロック層上に形成された発光機能を有した層とを含む。
この構成により、ほとんどエネルギー障壁なしに、効率よくホールが注入され、発光効率の向上をはかることができるという効果を奏功する。ここでＬΜＭＯとはもっとも高いエネルギーをもった電子が入っている分子軌道であるＨＯＭＯ(Highest Occupied Molecular Orbital)のすぐ上の空軌道をいう。
【００２０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記遷移金属酸化物層と前記電子ブロック層とのイオン化ポテンシャル差が０．２ｅｖ以下であるものを含む。
この構成により、効率よくホールの注入がなされるため注入効率が向上する。
【００２１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記遷移金属酸化物層は、イオン化ポテンシャルが５．６以上であるものを含む。
この構成により、効率よくホールの注入がなされるため注入効率が向上する。
【００２２】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記遷移金属酸化物層は、シート抵抗が１０Ｍオーム以上であるものを含む。
この構成により、横方向の抵抗が大きいため、クロストークの低減をはかることができる。また、分割構造とすることなく一体形成してもよいため、微細化に際しても生産性が良好となる。また、本発明に用いられる遷移金属酸化物は比抵抗が、１MΩcm以上１GΩcm以下のものが好ましい。特に１０MΩ以上１００MΩcmのものが好ましく用いられる。抵抗値は、得られた膜の組成や表面酸化度、欠陥の状態、結晶化度、また薄膜形成時の基板温度、形成後のアニール温度によってコントロール可能であり、常温に近いところでは非結晶状態をとり、高温になるほど結晶か状態を取りやすい。本発明で用いられる遷移金属酸化物層には非晶質状態のものが上記の比抵抗の範囲で用いることが可能である。
【００２３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記遷移金属酸化物層を、積層方向に沿った比抵抗が、面方向に沿った比抵抗に比べて小さくなるように成膜された膜で構成したものを含む。
この構成により、横方向すなわち面方向の比抵抗が大きいためにクロストークを防止することができる。従って、パターニングすることなく一体的に形成してもクロストークを防ぐことが出来ることから製造が容易となる。また、遷移金属酸化物層によって少なくとも有機エレクトロルミネッセント素子形成領域となる下地全体が覆われることになり、安定で信頼性の高い構造を形成することが可能となる。縦方向すなわち積層方向に沿った比抵抗が小さいため、電圧降下が低減される。本発明者らは種々の実験の結果、遷移金属酸化物層を、発光機能を有する層と電極との間に介在させたときに特性が向上することを発見した。本発明は、この点に着目してなされたものである。
【００２４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記少なくとも一組の電極のうちの少なくとも一方が、主としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなるものを含む。
【００２５】
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記電子ブロック層が、低分子化合物であるものを含む。
【００２６】
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記電子ブロック層は、オリゴマーであるものを含む。
【００２７】
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記電子ブロック層は、高分子化合物であるものを含む。
【００２８】
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記電子ブロック層は、オリゴマーであるものを含む。
【００２９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記遷移金属酸化物層が酸化モリブデン（ＭｏＯ３層などのＭｏＯｘ層）であるものを含む。
この構成により、縦方向の比抵抗の増大を招くことなく表面を平坦化、平滑化することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記ＭｏＯ３層の膜厚は４０ｎｍ以上であるものを含む。
この構成により、ＭｏＯ３層のような遷移金属酸化物層の場合縦方向の比抵抗が十分に小さいため、４０ｎｍと厚くしてもショートの発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層が少なくとも１種の高分子化合物を含むものを含む。
【００３２】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層が、発光性の構造単位を中心に有するりん光発光型デンドリマを含む。
【００３３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層は、発光性の構造単位を中心に有する樹木状多分岐高分子構造体からなる。
【００３４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層は、発光性の構造単位を中心に有する樹木状多分岐低分子構造体からなる。
【００３５】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層がフルオレン環を含む高分子化合物を含むものを含む。
【００３６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層が下記一般式（Ｉ）で表されるポリフルオレンおよびその誘導体（Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ置換基を表す）を含むことを特徴とする。
【化３】
2007288073.tif 000003
【００３７】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層がフェニレンビニレン基を含むものを含む。
【００３８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層が下記一般式（ＩＩ）で表されるポリフェニレンビニレンおよびその誘導体（Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ置換基を表す）を含むことを特徴とする。 
【化４】
2007288073.tif 000004
【００３９】
また、本発明では、上記有機エレクトロルミネッセント素子が二次元に配列形成され、表示装置を構成している。 
【００４０】
また、本発明では、上記有機エレクトロルミネッセント素子が列状に配列され発光部を構成して、露光装置を構成している。
【００４１】
また、本発明では、電極の形成された基板表面に、遷移金属酸化物（ＭＯｘ）層を形成する工程と、真空を破ることなく同一チャンバ内でこの上に発光機能を有した層を形成する工程とを含み、前記遷移金属酸化物層を形成する工程および前記発光機能を有した層を形成する工程は、遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルが、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように、成膜する工程であることを特徴とする。
この構成により、発光効率の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。
【００４２】
また、本発明では、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記遷移金属酸化物層を形成する工程後に、画素規制層を形成する工程と、前記画素規制層の開口から露呈する前記遷移金属酸化物層上にインクジェット法により発光機能を有した層を形成する工程とを含む。
この構成により、ＰＥＤＴのように、分解して発光層を破壊することもなく、また親水性表面であるため、インクジェットによってのせた膜が不均一となることもなく、より膜厚分布の均一な発光機能を有した層を形成することができる。
【００４３】
また、本発明は、少なくとも一つのホール注入用の電極と、前記電極上に形成された複数の機能層とを具備した有機エレクトロルミネッセント素子であって、前記電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物層（ＭｘＯｙ：Ｍは遷移金属）とを含み、前記遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成されたことを特徴とする。
この構成により、エネルギー障壁がなくなり、注入効率が向上する。
【００４４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記発光機能を有した層がフルオレン環を含む高分子化合物を含むものを含むが、ここでフルオレン環を含む高分子化合物とは、フルオレン環に所望の基が結合してポリマーを構成しているものをいう。種々の基を結合した高分子化合物が市販されているが、詳細はわからないものが多いためここでは説明を省略する。
【００４５】
なお、発光機能を有した層とは、単に発光機能のみを有した層に限定されるものではなく、電荷輸送機能など、他の機能を有しているものを含むものとする。なお以下実施の形態では発光層と簡略化する。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、ホールの注入効率が高く、安定に動作し、かつ寿命特性に優れているため、表示用途の温和な駆動条件域から、強電界、大電流、高輝度という厳しい条件を要する露光装置などの駆動条件下に至るまで安定した電荷注入と発光効率の維持を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
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。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における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有機エレクトロルミネッセント素子の構成を示す断面概要図である。このエレクトロルミネッセント素子は、透光性のガラス基板１００上に第１の電極１１１としてＩＴＯ層からなる陽極と第２の電極１１３としての陰極と、これら電極間に形成された機能層とを備え、この機能層は、有機半導体高分子層からなる発光機能を有した層すなわち発光層１１２と、前記電極と前記発光層１１２との間に遷移金属酸化物層１１５としての膜厚４０ｎｍのＭｏＯ３層と、この上層に膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜からなる画素規制層１１４と、電子ブロック層１１６とを備えたもので、遷移金属酸化物層１１５としてのＭｏＯ３層のイオン化ポテンシャルを、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成したことを特徴とする。またこの遷移金属酸化物層１１５はＣＶＤ法によって成膜されるが、成膜に際し、原料ガスの組成比、圧力および温度を制御し積層される。またこの遷移金属酸化物層は、積層方向の比抵抗が、面方向の比抵抗の３分の１程度となるように成膜される。また、膜厚を従来では考えられなかった厚さである膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制するように構成している。
【００４９】
ここでは遷移金属酸化物層１１５としての厚いＭｏＯ３層と、陽極であるＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる第１の電極１１１との間にＴＦＢからなる電子ブロック層１１６を形成している。また第２の電極すなわち陰極１１３は膜厚３ｎｍ程度のバリウム電極１１３ａと、この上層に形成された膜厚１５０ｎｍのアルミニウム電極１１３ｂとで構成される。ここで各層のイオン化ポテンシャルを図２４に示す。図２４（ａ）から明らかなように、ＩＴＯのイオン化ポテンシャルは，４．８−５．０ｅＶ、酸化モリブデンＭｏＯ３のイオン化ポテンシャルは５．６ｅＶ、電子ブロック層１１６を構成するＴＦＢは、５．４−５．６であった。図２４（ｂ）は比較のためにＭｏＯ３に代えてＰＥＤＴを用いた従来の有機エレクトロルミネッセント素子のポテンシャルを示す図である。
【００５０】
この構成によれば、注入効率が良好で、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。これに対し、遷移金属酸化物層に代えて、図２３に示した比較例のようにＰＥＤＴ層１２６を用いた場合、注入効率が十分ではなかった。また、遷移金属酸化物層を、膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制することができる。また、画素規制層の下地を平滑化することができ、その分画素規制層の膜厚を薄くしても、十分な絶縁性を維持することができることになり、画素規制層に起因する段差の低減を図ることが可能となる結果、発光機能を有した層の膜厚分布をより均一化することが可能となる。また画素の短絡を生じることもなかった。
【００５１】
なお、遷移金属酸化物の厚み、特にＭｏＯ３の膜厚は素子特性に対して非常に鈍感であり、厚さに大きく依存することなく均一な発光特性で安定に動作する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。また、安定であるため、この上層に蒸着法などにより発光機能を有する層を成膜することができ、発光層を低分子層で構成することも可能である。さらにまた少なくとも膜厚３０ｎｍ以上の遷移金属酸化物層を含むことにより、ＩＴＯなどの透光性電極のパターニング時にレジストが残留していたり、ＩＴＯ上にパーティクルが付着したりした場合にも、膜厚３０ｎｍ以上の遷移金属酸化物層を形成した上に、この上層に形成される発光機能を有した層は膜厚分布を生じることなく、均一に形成される。したがって、非発光領域を形成したりすることもなく、また画素ショートを生じたりすることもなく、均一な発光機能を有した層を形成することができ、良好な発光スペクトルを得ることができる。また、ＭｏＯ３のような遷移金属酸化物を成膜する際、条件を選ぶことにより、積層方向の比抵抗の小さい遷移金属酸化物を得ることができ、厚膜化しても、大きな電圧降下を生じることなく発光機能を有する層に電界を与えることができる。ここで遷移金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンなどが適用可能であるが、酸化モリブデン（ＭＯｘ）はＭＯ３に限定されることなく、価数の異なるものも有効である。酸化バナジウム、酸化タングステンについても価数の異なるものも有効である。また、共蒸着により形成した複数の元素を含む酸化物も適用可能である。
【００５２】
このときの発光特性を測定した結果を図２に示す。ここで横軸は位置、縦軸は発光強度である。この図から明らかなように矩形の発光スペクトルをもち良好な発光特性を示すことがわかる。ここで画素規制層は絶縁性材料ではなく遮光性材料であってもよい。また遮光性と絶縁性との両方の性質を備えたものであっても光出射領域を良好に規制することができ、画素を規定することが可能となる。
【００５３】
（スピンコートによる実験）
次にこの有機エレクトロルミネッセント素子においてＭｏＯ３層の膜厚による特性変化を観察すべく膜厚を変化させて試料を作成した。なおここでは発光層１１２の形成をスピンコートによって行った。
各試料については、透光性のガラス基板１００表面にスパッタリング法によりＩＴＯ膜を形成し、第１の電極１１１を形成した後、ＭｏＯ３層１１５を真空蒸着法により所望の膜厚となるように成膜し、高密度プラズマを用いたＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィにより開口し画素規制層１１４を形成する。そして電子ブロック層１１６を成膜し、パターニングした後、発光層１１２を形成する。発光層としては高分子層をスピンコートによって形成するが、材料については後述する。
【００５４】
以上のようにして、ＭｏＯ３の膜厚を変化させて１００素子（画素）ずつ作成し、１００００ｃｄ／ｍ２の輝度一定の条件下で１００素子の寿命測定を行い、寿命のバラツキを評価した。
この場合の寿命とは、素子に投入する電流値が初期値の４倍に到達したところまでの経過時間を寿命と定義した。
【００５５】
その結果、図２２に示すように第１の電極１１１上にＰＥＤＴ１２５を使用した試料Ｒ１０１は平均寿命が１１ｈｒであり最小値は０．５時間、最大値は１８時間であった。試料Ｒ１０６，Ｒ１１０については、平均寿命がそれぞれ９時間、６時間であり最小、最大値は試料Ｒ１０１と同様なバラツキを示した。
一方、遷移金属酸化物層１１５であるＭｏＯ３を下地層に用いた試料Ｄ１０２は、平均寿命が１１０ｈｒでありそのバラツキも９０ｈｒから１２０ｈｒの中に入っていた。その他の試料Ｄ１０３−１０５についても同様な結果が得られた。
【００５６】
さらに１００素子それぞれに対応する画素中ショートした素子の数を調べた。ショートしたかどうかは、寿命評価にかけて１０分以内に発光しなくなり、電流が大きく流れた素子をショートしたと定義した。
【００５７】
試料Ｒ１０１−Ｄ１１５についてのショートした画素数を計測し表に記した。
ＭｏＯ３を用いた素子はＰＥＤＴを用いた試料よりはショート数が少なく、かつ厚膜化するに従ってショートした数が少なくなることはあきらかである。また、図２２に示した従来例の素子は画素規制層の厚みが高くなるとショートしやすくなるのに対し、ＭｏＯ３を用いた素子は良好な結果を示すことがわかる。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの有機エレクトロルミネッセント素子の構成を示す断面概要図である。このエレクトロルミネッセント素子は、前記画素規制層１１４表面全体を遷移金属酸化物層１１５としてのＭｏＯｘ層で被覆され、この上層に発光機能を有した層１１２が形成された点で前記実施の形態１と異なる。ここでＭｏＯｘ層のイオン化ポテンシャルは５．６とした。他は前記実施の形態と同様に形成されている。
【００６０】
この構成によれば、ＭｏＯ３層（１１５）が画素規制層１１４上に形成され、前記光出射領域となる領域から前記画素規制層１１４上までを覆っているため、発光機能を有した層はより平滑な表面に形成されることになり、均一な膜厚分布を得ることができ、より長寿命化を図ることが可能となる。
【００６１】
このときの発光特性を測定した結果を図４に示す。ここで横軸は位置、縦軸は発光強度である。この図から明らかなように矩形の発光スペクトルをもち良好な発光特性を示すことがわかる。図２に示した実施の形態１と比較して若干発光スペクトルが急峻になっている。
【００６２】
次にこの構造においてＭｏＯ３の膜厚を変化させて本発明の効果を確認するための実験を行った。本実施の形態ではインクジェット法を用いた。
まず、ＩＴＯ薄膜からなる第１の電極１１１の形成されたガラス基板あるいはＩＴＯ基板上に、ポリイミドを成膜し、レジストを用いてフォトリソ工程を行い、一辺が３５μｍの画素規制層（バンク）をピッチ４２μｍにて１０ドット作成した。ポリイミドのバンク厚は２μｍであった。
【００６３】
このようにして得られた画素規制層１１４を設けたＩＴＯ薄膜からなる第１の電極１１１上にインクジェット法にてＰＥＤＴを約７０ｎｍの厚さになるように塗布し、ベークしたあと、電子ブロック層をインクジェット法にて１０ｎｍ塗布し、ベークした。引き続き高分子型赤色発光材料を同じくインクジェット法にて塗布、ベークした。更にＢａとＡｌからなる陰極をすべてのドットに共通になるよう抵抗加熱蒸着装置で合計１２０ｎｍになるように蒸着し、比較例として図２２に示したような有機エレクトロルミネッセント素子を形成し試料Ｒ２０１とした。
【００６４】
次に、同様の基板を用い、ＰＥＤＴ層１２５に代えて、ＭｏＯ３を２０ｎｍ、４０ｎｍ、８０ｎｍ、１２０ｎｍと厚みを変化させて真空蒸着し、その上に同様にインクジェットを用いて電子ブロック層１１６、発光層１１２、陰極１１３を設け、試料Ｄ２０２−２０５とした。
得られた試料に直流電圧を負荷し、１ピクセル内の発光分布を高解像度のＣＣＤカメラを用いて測定した。
【００６５】
その結果、試料Ｒ２０１では、図２３に示したように釣り鐘状の発光プロファイルが得られたのに対し、図４に示したようにＭｏＯ３を用いた試料では矩形に近い発光プロファイルが得られた。
【００６６】
ＰＥＤＴで発光プロファイルが釣り鐘型になったのは、ＰＥＤＴ層、電子ブロック層、発光層にピクセル内の厚みの不均一があったため、結果的に発光効率が変化し、発光プロファイルが変化したものと思われる。一方、ＭｏＯ３を用いたピクセルの発光プロファイルが矩形であったのは膜厚の均一性が向上したものと思われる。
【００６７】
次に、これらを初期輝度１２０００ｃｄ／ｍ２になるように調整して、寿命試験をかけた。その結果、試料２０１は、３０分で半減したのに対し、ＭｏＯ３を用いた試料は、最大で１００ｈｒの半減期を示し厚みの依存性は小さかった。
【００６８】
このことは、ＭｏＯ３を電子ブロック層に用いるとインクジェット法を用いた場合に、ＰＥＤＴとの差がさらに大きくなることを示している。これは、ＰＥＤＴは水分散系の溶液であり、乾燥後も表面は親水的であるのに対し、ＩＴＯ表面は親水性、バンク材料はポリイミド等の親油的な表面を持っている。その結果、ＰＥＤＴをインクジェット法で作成すると液滴がバンクに接する部分がはじかれて、薄くなっているものと考えられる。
【００６９】
さらにＰＥＤＴ層の上部に有機溶媒に溶解させた（例えばキシレン、トルエン等）電子ブロック層、発光層をインクジェットノズルから吐出させると、ＰＥＤＴ上には広がりにくく、バンクに接する部分は広がる等の性質のため、これらの層が均一になっていない。一方、ＭｏＯ３層の表面は、ＰＥＤＴ層ほど親水性でないためインクジェット法を用いても、有機溶剤に溶解させた有機層が均一に広がることが確認でき、少なくとも一方がバンクで囲まれたピクセル内の膜厚を均一にするためには非常に効果的であることがわかる。
【００７０】
一方、得られた寿命評価の結果、寿命の最大値は、１００ｈｒ程度であったが、ＭｏＯ３が薄い場合は、寿命途中でショートした素子が多く見られたのに対し、４０ｎｍ、８０ｎｍ、１２０ｎｍの厚みの素子は、ショートした素子は皆無であった。
【００７１】
この理由は、ＭｏＯ３が薄い場合はＩＴＯ表面の微結晶による凹凸、プロセス上のダストの影響等があるのに対し、本発明の厚膜ＭｏＯ３を用いた場合はショートの原因となりうる表面の突起やダストをＭｏＯ３が覆っており、発光特性の変化を生じさせないためだと推測される。ただし、本当の要因はまだ不明である。しかしながら実験事実から見ると厚膜のＭｏＯ３を用いた試料は、信頼性が高いことは確認できた。
【００７２】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの構成を示す断面図であり、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０およびその周辺を示しており、光検出素子１２０を構成する各層の上下配置の関係が示されている。図６はその要部の上面図である。このエレクトロルミネッセント素子は、第１の電極１１１としての陽極と第２の電極１１３としての陰極と、これら電極間に形成された少なくとも１種類の有機半導体からなる発光機能を有した層すなわち発光層１１２とを備え、前記電極と前記発光機能を有した層との間に遷移金属酸化物層１１５としての膜厚４０ｎｍのＭｏＯ３層１１５と、この上層に膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜からなる画素規制層１１４とを備えたもので、遷移金属酸化物層１１５としてのＭｏＯ３層の膜厚を従来では考えられなかった厚さである膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制するように構成したことを特徴とする。このときＭｏＯ３層のイオン化ポテンシャルは５．６ｅＶであった。
【００７３】
なおここで画素規制層１１４としての窒化シリコン膜は高密度プラズマを用いた低温ＣＶＤ法によって膜厚５０ｎｍ程度となるように成膜される。そしてフォトリソグラフィによるレジストパターンを形成し、開口形成のためのエッチングを行うが、最初異方性エッチングを行った後、等方性エッチングを行い、エッジの滑らかなパターンを形成する。このときパターンエッジにおける下地とのなす角は３度から１０度程度となるようにする。
【００７４】
この光ヘッドは、図６に示すように、エレクトロルミネッセント素子１１０が、基板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、エレクトロルミネッセント素子１１０の光検出素子１２０側に位置する第１の電極１１１としての陽極が光検出素子１２０の光電変換部全体を覆うように形成されるため、エレクトロルミネッセント素子の第１の電極が、光検出素子の光電変換部全体に対向している。この構成により、第１の電極が光検出素子のゲート電極として有効に作用し、安定した電位であるこの第１の電極の電位によって光検出素子のチャネル特性の制御が確実となり、安定した発光特性をもつ光ヘッドを提供することが可能となる。また発光層を挟んで第１の電極に対向するように設けられる第２の電極１１３としての陰極が上層側に形成される。
【００７５】
また、この光ヘッドでは、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の外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成されている。このように、段差を形成する結果となる光検出素子１２０の島領域１２１すなわちここでは、素子領域ARの外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域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の光出射領域に相当する領域には段差はなく、発光層の下地は平坦面を構成しており、したがって光ヘッドの有効領域となる光出射領域では光ヘッドの発光層が均一に形成される。
ここで薄膜のイオン化ポテンシャルは、理研計器（株）のAC-2を用いて測定した。
【００７６】
ところで、図７（ａ）乃至（ｃ）にこの画素規制層１１４表面の要部拡大電子顕微鏡写真を示すように、前記画素規制層の表面平均粗さ：Ｒａが５．０ｎｍ以下となるように構成したことを特徴とする。図７（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ１．５ｋ倍、７ｋ倍、５０ｋ倍の写真を示す。画素規制層１１４のパターンの下地に見えているのはＩＴＯからなる第１の電極１１１の表面である。この構成により、発光層１１２の膜厚が均一に形成される。比較のために図８（ａ）乃至（ｃ）に、従来例の画素規制層１１４表面の要部拡大電子顕微鏡写真を示す。図８（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ図７（ａ）乃至（ｃ）に対応して倍率を変えたものである。これらの比較からも本願発明において表面の平滑性が良好であることがわかる。
【００７７】
図７および図８に示されている有機エレクトロルミネッセント素子の画素規制層１１４表面を触針式表面形状測定器にて表面平均粗さを測定した結果、従来例の図８の画素規制層１１４表面の表面平均粗さは５．５ｎｍであり、図７の画素規制層１１４表面の表面平均粗さは１．０ｎｍであった。また画素規制層１１４表面の最大山高さ：Ｒｐと最大谷深さ：Ｒｖの絶対値の和は従来例の図４の画素規制層１１４表面では２０．８ｎｍであり、図３の画素規制層１１４表面では７．２ｎｍであった。
【００７８】
なお、ここで、本実施の形態のエレクトロルミネッセント素子の発光状態を図９（ａ）および（ｂ）に拡大写真で示す。図９（ａ）、（ｂ）は図３に示す有機エレクトロルミネッセント素子の発光状態を撮影したものである。図９（ａ）および（ｂ）は撮像条件が異なるもので、図９（ａ）は顕微鏡の接眼部に所定のアダプタを介して通常のデジタルカメラで撮像したもの、図９（ｂ）は所定の拡大光学系を有するＣＣＤカメラで撮像したものである。また比較のために従来のエレクトロルミネッセント素子の発光状態を図１０（ａ）および（ｂ）に写真で示す。図１０（ａ）および（ｂ）は比較のために示す従来例のエレクトロルミネッセント素子の状態を示す図であり、この撮像条件は図９（ａ）、図９（ｂ）に順じたものである。図１０（ａ）、（ｂ）は図２２に示す有機エレクトロルミネッセント素子の発光状態を撮影したものである。
【００７９】
また、図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）はともに、５０ｎｍの厚みを有する画素規制層によって略矩形形状、同一サイズの発光領域を形成した有機エレクトロルミネッセント素子の発光状態を観察したものである。
【００８０】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）では、本来画素規制層によって電荷の注入が阻止されるべき部分（すなわち本来発光してはならない部分）で発光していることがわかる。この異常な発光部分は、まさに画素規制層の真上であって（図９（ａ）、図９（ｂ）を参照し、図１０（ａ）、図１０（ｂ）と比較することで明白である）、画素規制層を介してリーク電流が流れていることを意味する。これと比較して図９（ａ）、図９（ｂ）では発光領域は画素規制層によって設けられた開口と完全に一致している。
画素規制層の表面を平滑化した本実施の形態のエレクトロルミネッセント素子によれば、リーク発光もなく明暗比の大きい発光状態を形成することが可能となる。
なお、すでに述べたように、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す有機エレクトロルミネッセント素子の画素規制層の表面平均粗さは５．５ｎｍであり、画素規制層の表面の最大山高さと、最大谷深さの絶対値の和は従来例の２０．８ｎｍである。このような条件で作成された有機エレクトロルミネッセント素子を、後に説明する露光装置のような精密機器に採用することは難しい。
露光装置によって形成される個々の画素には極めて高い均一性が要求される。このために発光領域の形状は一定に形成されなければならない。リークのような不安定な状態が発生すると、この要件を満足し得ないのである。この観点から、露光装置のようなアプリケーションにおいては、図９（ａ）、図９（ｂ）に対応して、画素規制層の表面平均粗さＲａ≦１．０ｎｍ、画素規制層の最大山高さ：Ｒｐと最大谷深さ：Ｒｖの絶対値の和≦１０ｎｍ程度の精度が要求される。
しかしながら、例えば照明装置のように、個々の発光領域の形状に精度を要しないようなアプリケーションにおいては、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すような発光状態であっても特に問題にはならない。この場合には画素規制層におけるリークは存在するが、リーク部分における発光輝度は小さなものであり、アプリケーションの使用目的になんら影響を与えず、かつ有機エレクトロルミネッセント素子を破壊に導くようなものでもない。この観点から、照明装置のようなアプリケーションにおいては、図９（ａ）、図９（ｂ）に対応して画素規制層の表面平均粗さＲａ≦５．０ｎｍ、画素規制層の最大山高さ：Ｒｐと最大谷深さ：Ｒｖの絶対値の和≦２０ｎｍ程度の精度を満たせば十分に実用に供することができる。
そしてこの中間に位置するのが、例えばディスプレイに代表される表示装置のようなアプリケーションである。表示装置では中間調（階調）の再現性が重要である。上述してきた画素規制層のリークに起因する発光の有無によって、厳密には各画素の発光輝度は変動する。しかしこの変動範囲が、表示装置の再現可能な輝度範囲（すなわちダイナミックレンジ）における１つの階調ステップ未満であれば、特に問題となることはない。通常の表示装置において、この階調ステップ数は６４程度に設定される。この観点から、表示装置のようなアプリケーションにおいては、上述の露光装置と照明機器の中間である、例えば画素規制層の表面平均粗さＲａ≦２．０ｎｍ、画素規制層の最大山高さ：Ｒｐと最大谷深さ：Ｒｖの絶対値の和≦１５ｎｍ程度の精度を満たせば十分に実用に供することができる。
【００８１】
なお、画素規制層を所望の表面状態にするためには、窒化シリコン膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置において例えば低温下で成膜することや、投入パワーを低く設定し、成膜速度を小さくすることや成膜時の導入ガスであるＳｉＨ4とＮＨ3の混合比を変える具体的にはＳｉＨ4の割合を高くするなど成膜条件を調整することにより、実現可能である。また、画素規制層を成膜し、パターニングした後あるいはパターニングと同時にプラズマ処理などの表面処理を行い、表面粗さを調整することによっても、容易に実現可能である。また、前記成膜条件は各装置において各々な成膜特性を持ち高温下において成膜速度を大きくし成膜するほうがより平滑な表面状態を形成することもあり、これに限定されるものではない。また、成膜後にプラズマ処理などにより平滑化することも可能である。さらにまた、陽極と画素規制層との間に酸化モリブデンなどの無機酸化物層が形成されている場合には、表面処理を行う際に、プラズマ処理を行っても表面の劣化を生じることなく平滑化することが可能となり、画素規制層の端面も無機酸化物層表面とともに良好に平滑化される。これに対し、画素規制層の下層が高分子層の場合にはプラズマ処理によって劣化を生じる場合もある。
【００８２】
なお前記実施の形態では、画素規制層として開口を有する絶縁層として窒化シリコン膜などの絶縁膜を介在させるという方法を用いているが、タングステンなどの遮光性の金属膜、あるいは遮光膜との積層体で構成してもよい。遮光性の金属膜を用いた場合には、発光領域はそのままで光出射領域を光学的に規定することになる。
【００８３】
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、図５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、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前記エレクトロルミネッセント素子を駆動するためのスイッチングトランジスタ１３０としての薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路（１４０）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島領域ARを帯状のｉ層からなるチャネル領域を隔てて 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の絶縁膜１２２、第２の絶縁膜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およびドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄで構成される。また、この上層に保護層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、陽極となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）１１１、保護膜１２４、発光層１１２、陰極１１３の順に各層が積層形成されている。
【００８４】
一方、光検出素子１２０を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ１３０と同一の製造工程で形成される。すなわちチャネル領域１３１Ｃをはさんでソース領域１３２Ｓ，１３２Ｄが、光検出素子の半導体島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とで選択トランジスタとしての薄膜トランジスタを構成している。
これら各層は、ＣＶＤ法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。ここでMoO3薄膜のシート抵抗を通常の４端子法で測定したところ、１２MΩcmであった。
【００８５】
なお、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、石英ガラス等の遷移金属酸化物ガラス、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。
【００８６】
その他の材料をガラス基板１００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等の金属酸化物および窒化物等の材料、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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
ガラス基板１００の上には、ベースコート層１０１が形成される。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、スパッタ法により形成することが望ましい。
【００９０】
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の選択トランジスタ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。実施の形態３において光検出素子１２０は、図５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１１０の素子領域ＡＲは光出射領域ＡＬＥよりも大きい。また光出射領域ＡＬＥは、光検出素子１２０の内側に存在するため、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には透明性を有した材料を用いる必要がある。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。
【００９１】
実施の形態３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、半導体層に対してエッチング加工を施すことにより、選択トランジスタ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選択トランジスタ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ＡＲは光検出素子１２０となる島状に構成された多結晶シリコンまたは非晶質シリコンの表面である。
【００９２】
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選択トランジスタ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と保護層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膜として作用し、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る。このゲート絶縁膜３を構成する第１の絶縁層１２２、第２の絶縁層１２３と保護層１２４は、例えばＳｉＯ２等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００９３】
また、選択トランジスタ１３０の真上にあるゲート絶縁膜としての第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、例えば多結晶シリコン層が用いられる。ゲート電極１３３は、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００９４】
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。第２の絶縁層１２３は、例えばＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００９５】
第２の絶縁層の上には、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、選択トランジスタ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、選択トランジスタ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等の金属が用いられる。図５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の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して光検出素子１２０の端部と接続されており、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄも同様に第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して選択トランジスタ１３０の端部に接続されている。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の絶縁膜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と選択トランジスタ１３０を接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールは光検出素子１２０の表面と選択トランジスタ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の接触面と選択トランジスタ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及び選択トランジスタ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。（第１の絶縁膜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及び選択トランジスタ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。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、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと選択トランジスタ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の表面及び選択トランジスタ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フォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクと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。
【００９６】
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、スパッタ法等により形成される。
【００９７】
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５のように、光検出素子１２０に対して真上にあたる保護膜１２４の表面に形成される。図５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の端部に接続されている。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スパッタ法により形成することが望ましい。なお実施の形態３では陽極１１１としてＩＴＯを用いている。
【００９８】
陽極１１１が形成された後、画素規制層としての窒化シリコン膜１１４が形成される。画素規制層としての窒化シリコン膜１１４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。実施の形態３では画素規制層としての窒化シリコン膜１１４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。画素規制層としての窒化シリコン膜１１４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、画素規制層としての窒化シリコン膜１１４に重なる発光層１１２の領域は非発光領域となり、画素規制層としての窒化シリコン膜１１４に重ならない領域が光出射領域ＡＬＥとなる。画素規制層としての窒化シリコン膜１１４は、発光層１１２の光出射領域ＡＬＥが光検出素子１２０の素子領域ＡＲよりも小さくなるように規制し、且つ光出射領域ＡＬＥを光検出素子１２０の素子領域ＡＲの内側に配置するように構成される。
【００９９】
画素規制層としての窒化シリコン膜１１４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。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製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）、ポリフルオレン等の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。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る。
【０１００】
また、発光層として、樹木状多分岐構造をもつ高分子物質あるいは低分子物質を用いるようにしてもよい。樹木状多分岐構造を持つ物質はいわゆるデンドリマと呼ばれ緑、赤、青など所望の色のりん光を発することから、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子の発光層として有効である。
例えば緑色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。
【化５】
2007288073.tif 000006
例えば赤色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。
【化６】
2007288073.tif 000007
例えば青色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。このデンドリマは深青色の光を発するデンドリマＡと青緑色の光を発するデンドリマＢとの混合物で構成された錯体である。
【化７】
2007288073.tif 000008
【０１０１】
また実施の形態３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。このように実施の形態３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の形態についても同様である。
【０１０２】
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、透明で製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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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、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、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。
【０１０５】
図５に示すような実施の形態３の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、有機エレクトロルミネッセント素子の選択トランジスタ１３０側から光を出力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、例えば多結晶シリコン（ポリシリコン）で構成される必要がある。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）の透明化が容易なため、製造が簡単になる利点がある。
【０１０６】
図６は、本発明の実施の形態３における有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した構成平面図である。
【０１０７】
図６に示すように実施の形態３の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、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。
【０１０８】
図６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、素子領域ＡＲ、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。実施の形態３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。このように実施の形態３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。
【０１０９】
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、選択トランジスタ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を介して選択トランジスタ１３０で制御されている。
【０１１０】
図５、図６に示すように実施の形態３の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、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においては画素規制層としての窒化シリコン膜１１４により光出射領域ＡＬＥが制限された発光層１１２の下部に光出射領域ＡＬＥよりも大きな素子領域ＡＲを有した光検出素子１２０を配置したことが分かる。光出射領域ＡＬＥよりも光検出素子１２０の素子領域ＡＲ（島状に形成された多結晶シリコンの島状部分）を大きくすることで、発光層１１２の局所的な層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。
【０１１１】
さらに、実施の形態３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。
【０１１２】
次に、本発明の光ヘッドで用いられる光量補正回路について説明する。光量補正回路は、図１１に等価回路を示すように、チャージアンプを備えた駆動用ＩＣ１５０と、この駆動用ＩＣ１５０の入力端子に接続されるように前述したガラス基板１００に集積化して形成された補正回路部Ｃとで構成され、この補正回路部Ｃは前述したスイッチングトランジスタ１３０と、光検出素子１２０と、この光検出素子に並列接続され、光検出素子の出力電流をチャージするコンデンサ１４０とで構成される。このコンデンサ１４０は図５の断面図に図示していないが、光検出素子のソース電極１３４Ｓ，ドレイン電極１３４Ｄ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の絶縁膜１２２，１２３を挟むことによって形成されている。
【０１１３】
ここで光検出素子は、光検出素子は、エレクトロルミネッセント素子からの光によって多結晶シリコン層１２１ｉで光電変換が行われ、ソース領域からドレイン領域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、前述したように、エレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるＩＴＯ電極１１１をゲート電極とし、このゲート電極の電位によって光検出素子のチャネル領域である多結晶シリコン層１２１ｉ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ＩＤが上記光電変換電流に付加されることになるため、ドレイン電極１２５Ｄからセンサ出力として補正回路部Ｃ（図１１参照）に出力される光電変換電流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。このため光量検出精度が低下するという問題がある。このゲート電圧Ｖｇとドレイン電流ＩＤとの関係を測定した結果を図１２に実線で示す。この図から明らかなように、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。
【０１１４】
望ましくは、図１２に破線で示すように、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、暗電流をほとんど皆無とすることができる。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域となる多結晶シリコン層１２１ｉ全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるＩＴＯ電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
本発明では、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、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。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域１２１ｉとなる多結晶シリコン層全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるＩＴＯ電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
【０１１５】
そしてこの光検出素子の出力は図１３（ａ）乃至（ｇ）にタイミングチャートを示すように選択トランジスタ１３０のスイッチングにより、コンデンサ１４０に所望の回数分の点灯時間分チャージされた電流を取り出すことにより、高精度の光量検出が可能となる。ここで図１３（ａ）は、チャージの状態を示す図、図１３（ｂ）は、選択トランジスタの動作を示す図、図１３（ｃ）は、エレクトロルミネッセント素子の点灯タイミングを示す図、図１３（ｄ）は、容量素子１４０の電位を示す図、図１３（ｅ）は、オペアンプの出力電圧を示す図、図１３（ｆ）は、データの読み出し動作を示す図、図１３（ｇ）は、光量検出信号示す図、である。
なお、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、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。したがって、光検出素子のゲート電位を調整することにより、所望の検出精度を得ることができる。
【０１１６】
まず、選択トランジスタ１３０がＯＮとなり、容量素子１４０に初期電圧Ｖｒｅｆをチャージする（Ｓ１：リセットステップ）。
そして、この選択トランジスタ１３０がＯＦＦとなると、容量素子１４０にチャージされた電荷は光検出素子１２０を流れる光電流により減少する（Ｓ２：点灯ステップ）。
この状態でチャージアンプ１５０のスイッチＳＷがＯＦＦとなり、チャージアンプは測定可能な状態となる（Ｓ３：測定開始ステップ）。
そして、選択トランジスタ１３０がＯＮとなり、容量素子１４０で失われた電荷はチャージアンプの容量素子Ｃｒｅｆから供給される。その結果チャージアンプ１５０のオペアンプの出力電圧Ｖｒ０は上昇する。この期間も光検出素子の光電流は流れＶｒ０は上昇する（Ｓ４：電荷転送ステップ）。
そして選択トランジスタ１３０がＯＦＦとなり、Ｖｒ０が確定する。この電圧をＡＤコンバータで取り込み、測光動作が終了する（Ｓ５：リードステップ）。
【０１１７】
なお本発明の実施の形態３の変形例として、図１４に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜１０４を形成し、この開口により第２の光出射領域ＡＬＥ１を規定している。この第２の光出射領域ＡＬＥ１を前記実施の形態３で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜１１４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１１４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の形態３と同様である。
【０１１８】
なお、上記光ヘッドにおいて、エレクトロルミネッセント素子の第１の電極１１１としての陽極は、前記チャネル領域１２１ｉと同程度の幅を持つように形成するようにしてもよい。
この構成により、ゲート電界が高効率で印加される上、エレクトロルミネッセント素子の発光層そのものが平坦面上に形成されることになり、下地の段差に起因する発光層の膜厚のばらつきを回避することが可能となる。また、このときソース・ドレイン領域上は発光領域とならないため、光出射領域と発光領域をほぼ一致させることもでき、微細なライン状の光出射領域を得ることができる。従って、微細化に伴う高ピッチ化に際してもクロストークの回避が可能となる。このように副走査方向に小さい露光スポット（ライン）を得ることができるため、面積変調に基づく多値再現に有効となる。
露光ヘッドと感光体は副走査方向に相対移動しており、この相対移動に伴って、露光面積が変わる。面積変調という面だけから考えると、理想的には露光スポット形状は、副走査方向に幅を持たない一本の線であることが望ましい。ただし、この場合の発光輝度は無限大でなくてはならない。つまり、この場合は副走査方向の発光領域が小さくなるために、発光面積が小さくなり、露光条件としては、エネルギー的には厳しくなるため、高輝度化を図る必要がある。
【０１１９】
（実施の形態４）
次に本発明の図１５は、光ヘッドに用いられる有機エレクトロルミネッセント素子をトップエミッション構造で構成した場合の断面図である。トップエミッション構造とは、ボトムエミッション構造とは逆に発光層１１２から出力された光を発光層１１２の上部にある陰極側に出力する形式のことである。図１１の構成では、ガラス基板１００の上に金属から成る反射層１０５を設け、光の出力が陰極側にされる構造になっている。他は前期８実施の形態１と同様に形成されている。
【０１２０】
この構造を採用した場合は、図示するように有機エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２で生起した光のうち、光検出素子１２０とは反対の方向に出射された光で図示しない感光体（後に説明する図１７の２８Ｙ〜２８Ｋを参照）を露光することとなる。一方、発光層１１２にて生起される光は露光に供する方向とは逆方向、即ち光検出素子１２０側にも出射されており、この光を光検出素子１２０で受光することとなる。
【０１２１】
トップエミッション構造を採用した場合、露光に供する光は光検出素子１２０を透過する必要がないため、光検出素子１２０は透明度の高い多結晶シリコンを敢えて用いる必要はなく、光電流の生起能力が高い非晶質シリコン（アモルファスシリコン）で光検出素子１２０を構成するとよい。
【０１２２】
さてトップエミッション構造を実施するためには、陰極を透明な金属材料で構成する必要があるが技術的に難しい。そこで図１５のように、ごく薄いＡｌ、Ａｇ等の金属層（薄膜陰極）１１３ａとＩＴＯのような透明電極１１３ｂとを積層させて陰極として用いている。金属層１１３ａはごく薄いため、透光性が確保された陰極が実現できる。トップエミッション構造は、ボトムエミッション構造に比べて製造工数が増えるため製造コストは増加するが、発光効率の良い光ヘッドを構成することができる。
【０１２３】
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および光検出素子１２０の構成および作用について説明した。実施の形態３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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
なお本発明の実施の形態４の変形例として、図１６に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜１０６を形成し、この開口により第２の光出射領域ＡＬＥ１を規定している。この第２の光出射領域ＡＬＥ１を前記実施の形態３で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜１１４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１１４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の形態３と同様である。
【０１２６】
（実施の形態５）
図１７は本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドを搭載した画像形成装置２１の構成を示した図である。図１７において、画像形成装置２１は装置内にイエロー現像ステーション２２Ｙ、マゼンタ現像ステーション２２Ｍ、シアン現像ステーション２２Ｃ、ブラック現像ステーション２２Ｋの４色分の現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙２３が収容される給紙トレイ２４を配設すると共に、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋに対応した箇所には給紙トレイ２４から供給された記録紙２３の搬送路となる記録紙搬送路２５を上方から下方の縦方向に配置したものである。
【０１２７】
現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは、記録紙搬送路２５の上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、イエロー現像ステーション２２Ｙは感光体２８Ｙ、マゼンタ現像ステーション２２Ｍには感光体２８Ｍ、シアン現像ステーション２２Ｃには感光体２８Ｃ、ブラック現像ステーション２２Ｋには感光体２８Ｋが含まれ、更に各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋには図示しない現像スリーブ、帯電器等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材が含まれている。
【０１２８】
更に各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの下部には感光体２８Ｙ〜２８Ｋの表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋが配置されている。なお実施の形態３で示した光ヘッドは、露光装置３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋに搭載されている。
【０１２９】
さて現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるため、以降の説明を簡単にするため特に必要がある場合を除いて現像ステーション２２、感光体２８、露光装置３３のごとく特定の色を明示せずに説明する。
【０１３０】
図１８は本発明の実施の形態５の画像形成装置２１における現像ステーション２２の周辺を示す構成図である。図１８において、現像ステーション２２の内部にはキャリアとトナーを混合物である現像剤２６が充填されている。２７ａ、２７ｂは現像剤２６を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル２７ａと２７ｂの回転によって現像剤２６中のトナーはキャリアとの摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、現像ステーション２２の内部を巡回することでトナーとキャリアが十分に攪拌混合される。感光体２８は図示しない駆動源によって方向Ｄ３に回転する。２９は帯電器であり感光体２８の表面を所定の電位に帯電する。３０は現像スリーブ、３１は薄層化ブレードである。現像スリーブ３０は内部に複数の磁極が形成されたマグロール３２を有している。薄層化ブレード３１によって現像スリーブ３０の表面に供給される現像剤２６の層厚が規制されると共に、現像スリーブ３０は図示しない駆動源によって方向Ｄ４に回転し、この回転およびマグロール３２の磁極の作用によって現像剤２６は現像スリーブ３０の表面に供給され、後述する露光装置によって感光体２８に形成された静電潜像を現像するとともに、感光体２８に転写されなかった現像剤２６は現像ステーション２２の内部に回収される。
【０１３１】
３３は既に説明した露光装置である。実施の形態３の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドを搭載した露光装置３３を応用した画像形成装置２１は、既に述べたように露光装置３３が長期に渡って安定に潜像を形成できるため、製品寿命が長く、さらに実施の形態３の光ヘッドを搭載した露光装置３３は所望の形状の静電潜像を長期にわたって得られるために常に高画質の画像を形成することができる。
【０１３２】
さて実施の形態４における露光装置３３は有機エレクトロルミネッセント素子を６００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の解像度で直線状に配置したもので、帯電器２９によって所定の電位に帯電した感光体２８に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセント素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、最大Ａ４サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ３０の表面に供給された現像剤２６のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。
【０１３３】
感光体２８に対し記録紙搬送路２５と対向する位置には転写ローラ３６が設けられており、図示しない駆動源により方向Ｄ５に回転する。転写ローラ３６には所定の転写バイアスが印加されており、感光体２８上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路２５を搬送されてきた記録紙に転写する。
【０１３４】
以降図１７に戻って説明を続ける。
【０１３５】
これまで説明してきたように、実施の形態４における画像形成装置２１は複数の現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋを縦方向に階段状に配列したタンデム型のカラー画像形成装置であり、カラーインクジェットプリンタと同等クラスのサイズを目指すものである。現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは複数のユニットが配置されるため、画像形成装置２１の小型化を図るためには現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋそのものの小型化と共に、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの周辺に配置される作像プロセスに関与する部材を小さくし、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの配置ピッチを極力小さくする必要がある。
【０１３６】
オフィス等においてデスクトップに画像形成装置２１を設置した際のユーザの使い勝手、特に給紙時や排紙時の記録紙２３へのアクセス性を考慮すると、画像形成装置２１の底面から給紙口６５までの高さは２５０ｍｍ以下にすることが望ましい。これを実現するためには画像形成装置２１の全体の構成の中で現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ全体の高さを１００ｍｍ程度に抑える必要がある。
【０１３７】
しかしながら既存の例えばＬＥＤヘッドは厚みが１５ｍｍ程度あり、これを現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ間に配置すると目標を達成することが困難である。本発明者等の検討結果によれば露光装置３３の厚みを７ｍｍ以下とすると、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ間の隙間に露光装置３３Ｙ〜３３Ｋを配置しても現像ステーション全体の高さを１００ｍｍ以下に抑えることが可能である。
【０１３８】
３７はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル３７から各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋには、図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋにトナーを供給している。
【０１３９】
３８は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向Ｄ１に回転し、給紙トレイ２４に装填された記録紙２３を記録紙搬送路２５に送り出す。
【０１４０】
給紙ローラ３８と最上流のイエロー現像ステーション２２Ｙの転写部位との間に位置する記録紙搬送路２５には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ３９、ピンチローラ４０対が設けられている。レジストローラ３９、ピンチローラ４０対は、給紙ローラ３８により搬送された記録紙２３を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション２２Ｙの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙２３の先端がレジストローラ３９、ピンチローラ４０対の軸方向と平行に規制され、記録紙２３の斜行を防止する。
【０１４１】
４１は記録紙通過検出センサである。記録紙通過検出センサ４１は反射型センサ（フォトリフレクタ）によって構成され、反射光の有無で記録紙２３の先端および後端を検出する。
【０１４２】
さてレジストローラ３９の回転を開始すると（図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御し、回転ＯＮ／ＯＦＦを行う）記録紙２３は記録紙搬送路２５に沿ってイエロー現像ステーション２２Ｙの方向に搬送されるが、レジストローラ３９の回転開始のタイミングを起点として、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの近傍に配置された露光装置３３Ｙ〜３３Ｋによる静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。
【０１４３】
最下流のブラック現像ステーション２２Ｋの更に下流側に位置する記録紙搬送路２５には出口側のニップ搬送手段として定着器４３が設けられている。定着器４３は加熱ローラ４４と加圧ローラ４５から構成されている。加熱ローラ４４は表面から近い順に、発熱ベルト、ゴムローラ、芯材（共に図示せず）から構成されている多層構造のローラである。このうち発熱ベルトは更に３層構造を有するベルトであり、表面に近い方から離型層、シリコンゴム層、基材層（共に図示せず）から構成される。離型層は厚み約２０〜３０マイクロメートルのフッ素樹脂からなり、加熱ローラ４４に離型性を付与する。シリコンゴム層は約１７０マイクロメートルのシリコンゴムで構成され、加圧ローラ４５に適度な弾性を与える。基材層は鉄・ニッケル・クロム等の合金である磁性材料によって構成されている。
【０１４４】
２６は励磁コイルが内包された背面コアである。背面コア４６の内部には表面が絶縁された銅製の線材（図示せず）を所定本数束ねた励磁コイルを加熱ローラ４４の回転軸方向に延伸し、かつ加熱ローラ４４の両端部において、加熱ローラ４４の周方向に沿って周回して形成されている。励磁コイルに半共振型インバータである励磁回路（図示せず）から約３０ｋＨｚの交流電流を印加すると、背面コア４６と加熱ローラ４４の基材層によって構成される磁路に磁束が生じる。この磁束によって加熱ローラ４４の発熱ベルトの基材層に渦電流が形成され基材層が発熱する。基材層で生じた熱はシリコンゴム層を経て離型層まで伝達され、加熱ローラ４４の表面が発熱する。
【０１４５】
４７は加熱ローラ４４の温度を検出するための温度センサである。温度センサ４７は金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して接触した対象物の温度を計測することができる。温度センサ４７の出力は図示しない制御装置に入力され、制御装置は温度センサ４７の出力に基づいて背面コア４６内部の励磁コイルに出力する電力を制御し、加熱ローラ４４の表面温度が約１７０゜Ｃとなるように制御する。
【０１４６】
この温度制御がなされた加熱ローラ４４と加圧ローラ４５によって形成されるニップ部に、トナー像が形成された記録紙２３が通紙されると、記録紙２３上のトナー像は加熱ローラ４４と加圧ローラ４５によって加熱および加圧され、トナー像が記録紙２３上に定着される。
【０１４７】
４８は記録紙後端検出センサであり、記録紙２３の排出状況を監視するものである。５２はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ５２は発光スペクトルの異なる複数の発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子（共に可視光）と単一の受光素子（光検出素子）を用いた反射型センサユニットであり、記録紙２３の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ５２は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、実施の形態３における画像形成装置２１ではトナー像検出センサ５２を画像形成装置２１の幅方向に２ヶ所設け、記録紙２３上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。
【０１４８】
５３は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム５３は表面を２００マイクロメートル程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙２３は記録紙搬送ドラム５３に沿って方向Ｄ２に搬送される。このとき記録紙２３は記録紙搬送ドラム５３によって冷却されると共に、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって記録紙全面に高濃度の画像を形成した場合などに発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙２３は蹴り出しローラ５５によって方向Ｄ６に搬送され、排紙トレイ５９に排出される。
【０１４９】
５４はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部５４は支持部材５６を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部５４を開放状態にすると、記録紙２３は方向Ｄ７に排紙される。このフェイスダウン排紙部５４は閉状態では記録紙搬送ドラム５３と共に記録紙２３の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ５７が形成されている。
【０１５０】
５８は駆動源であり、実施の形態３ではステッピングモータを採用している。駆動源５８によって、給紙ローラ３８、レジストローラ３９、ピンチローラ４０、感光体（２８Ｙ〜２８Ｋ）、および転写ローラ（３６Ｙ〜３６Ｋ）を含む各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの周辺部、定着器４３、記録紙搬送ドラム５３、蹴り出しローラ５５の駆動を行っている。
【０１５１】
６１はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを展開、生成する。
【０１５２】
６２はエンジン制御部である。エンジン制御部６２は画像形成装置２１のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ６１から転送された画像データに基づいて記録紙２３にカラー画像を形成すると共に、画像形成装置２１の制御全般を行っている。
【０１５３】
６３は電源部である。電源部６３は、露光装置３３Ｙ〜３３Ｋ、駆動源５８、コントローラ６１、エンジン制御部６２へ所定電圧の電力供給を行うと共に、定着器４３の加熱ローラ４４への電力供給を行っている。また感光体２８の表面の帯電、現像スリーブ（図１５における図番３０を参照）に印加する現像バイアス、転写ローラ３６に印加する転写バイアス等のいわゆる高圧電源系もこの電源部に含まれている。
【０１５４】
また電源部６３には電源監視部６４が含まれ、少なくともエンジン制御部６２に供給される電源電圧をモニターできるようになっている。このモニター信号はエンジン制御部６２おいて検出され、電源スイッチのオフや停電等の際に発生する電源電圧の低下を検出している。
【０１５５】
以上の説明においては本発明をカラー画像形成装置に適用した場合について説明したが、たとえばブラックなど単色の画像形成装置に適用することもできる。また、カラー画像形成装置に適用した場合、現像色はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色に限定されるものではない。
【０１５６】
本発明の画像形成装置２１は、発光分布が均一で、耐久性に優れた露光装置３３Ｙ〜３３Ｋを搭載しているため、画質と耐久性に優れている。
【０１５７】
（実施の形態６）
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた表示装置について説明する。本実施の形態の表示装置は、イオン化ポテンシャルが５．６ｅＶ程度の遷移金属酸化物層上にバッファ層としてのＴＦＢ（図示せず）を介して発光層をインクジェット法により形成するもので、図１９にこのアクティブマトリックス型の表示装置の等価回路図、図２０にレイアウト説明図、図２１に上面説明図を示すように、各画素に駆動回路を形成したアクティブマトリックス型の表示装置を構成するものである。
【０１５８】
この表示装置１４０は、図１９に等価回路図、図２０にレイアウト説明図を示すように、画素を形成する有機エレクトロルミネッセント素子（エレクトロルミネッセント）１１０およびスイッチングトランジスタ１３０、光検出素子としてのカレントトランジスタ１２０とからなる２つのＴＦＴ（Ｔ１，Ｔ２）とコンデンサＣとからなる駆動回路を上下左右に複数個配列し、左右方向に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴ（Ｔ１）のゲート電極を走査線１４３に接続して走査信号を与え、また上下方向に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴのドレイン電極をデータ線に接続し、発光信号を供給するように構成されている。エレクトロルミネッセント素子（エレクトロルミネッセント）の一端には駆動用電源（図示せず）が接続され、コンデンサＣの一端は接地されている。１４３は走査線、１４４は信号線、１４５は共通給電線、１４７は走査線ドライバ、１４８は信号線ドライバ、１４９は共通給電線ドライバである。
【０１５９】
図２１はこの表示装置の上面説明図であり、駆動用の薄膜トランジスタ（図示せず）を形成したガラス基板１００上に、陽極（ＩＴＯ）１１１、イオン化ポテンシャル５．６ｅＶの酸化モリブデン層などからなる遷移金属酸化物層１１５、電荷ブロック層１１６、発光層１１２、陰極１１３を形成して有機エレクトロルミネッセント素子を形成している。構造としては、陽極および電荷注入層は個別に形成されており、バッファ層から発光層は画素規制層１１４で、陰極はストライプ状に形成されている。なおこの駆動用の薄膜トランジスタは、例えばガラス基板１００上に有機半導体層（高分子層）を形成しこれを、ゲート絶縁膜で被覆しこの上にゲート電極を形成すると共にゲート絶縁膜に形成したスルーホールを介してソース・ドレイン電極を形成してなるものである。そして、この上にポリイミド膜などを塗布して絶縁層（平坦層）を形成し、その上部に陽極（ＩＴＯ）１１１、酸化モリブデン層，電子ブロック層、発光層などの有機半導体層、陰極１１５を形成して有機エレクトロルミネッセント素子を形成した構造を有している。なお、図２１には、コンデンサや配線については省略したが、これらも同じガラス基板上に形成されている。このようなＴＦＴと有機エレクトロルミネッセント素子からなる画素が同一基板上に複数個マトリクス状に形成されてアクティブマトリクス型の表示装置を構成している。
【０１６０】
製造に際しては図２０に示すように、絶縁層で構成した画素規制層１１４によって形成された開口部１５３にインクジェット法により、発光層が形成される。
【０１６１】
すなわち、製造に際しては、ガラス基板１００上に形成された走査線１４３、信号線１４４、スイッチングＴＦＴ１３０、画素電極１１１などの上に画素規制層１１４を形成し、その後開口部を設ける。
そしてこの上層に、全面に遷移金属酸化物層を蒸着によって形成する。
この後、インクジェット法によって必要に応じてＴＦＢを塗布する。このＴＦＢ層は遷移金属酸化物層と同様に全面に塗布してもよいし、開口部に対応する部分だけに塗布してもよい。
そして、乾燥工程を経て、開口部に対応する位置にインクジェット法によって所望の色（ＲＧＢのいずれか）に対応する高分子有機ＥＬ材料を塗布する。
最後に、表示画素１４１が配置されている領域に対して図示しない陰極を形成する。
【０１６２】
この構成によれば、高速駆動が可能で信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【０１６３】
次にエレクトロルミネッセント素子１を２次元的に複数配置した照明装置の例を、図２１を援用して説明する。２次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子１１０について、例えば全てのエレクトロルミネッセント素子１を一斉に点灯／消灯するような構成は極めて容易に実現できる。ただしこのように一斉に点灯／消灯するような構成であっても、少なくとも一方の電極（例えばＩＴＯで構成される画素電極（図１の陽極１１１参照））は個々のエレクトロルミネッセント素子１単位に分離した構成とすることが望ましい。これは何らかの要因によって表示画素１４１に欠陥があったとしても、欠陥が当該表示画素１４１に留まるため、照明装置全体の製造歩留まりを向上させることができるからである。このような構成を有する照明装置は、例えば家庭における一般的な照明器具に応用することができる。この場合に照明装置を極めて薄く構成することができるから、天井のみならず壁面にも容易に設置することができるようになる。
【０１６４】
また、２次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子１は任意のデータを供給することで、その発光パターンを簡単に制御することができ、かつ本発明に係るエレクトロルミネッセント素子１は、その発光領域を例えば４０μｍ角程度のサイズで構成できるから、照明装置にデータを供給してパネル型の表示装置と兼用するようなアプリケーションを構成できる。もちろんこの場合には表示画素１４１は位置に応じて赤色、緑色、青色に塗り分けられている必要があるがインクジェット法によれば、極めて容易に多色化が可能となる。
【０１６５】
従来は照明装置と表示装置を比較したときに、その発光輝度は照明装置の方が大きいものであった。しかしながら本発明に係るエレクトロルミネッセント素子１１０は極めて高い発光輝度を有しているため、照明装置と表示装置を兼用できるのである。この場合、照明装置と表示装置ではその機能の違い（すなわち使用モード）に起因して発光輝度を調整する機構が必要となるが、この機構は例えば前記実施の形態３に示した構成を採用し駆動電流を制御して各エレクトロルミネッセント素子１の発光輝度を調整することで実現できる。即ち照明装置として使用する場合は全てのエレクトロルミネッセント素子１をより大きな電流で駆動し、表示装置として使用する場合は小電流でかつ階調に応じて制御された電流値で（すなわち画像データに応じて）各エレクトロルミネッセント素子１を駆動すればよい。このようなアプリケーションにおいて、照明装置として機能する場合の電源と、表示装置として機能する場合の電源は単一のものとしてもよいが、駆動電流を制御する、例えばディジタル−アナログ変換器のダイナミックレンジが大きく、表示装置として使用する際の階調数が不足するような場合には、図１９および図２０に示す共通給電線１４５に接続された電源（図示せず）を使用モードに応じて切り替えるような構成とすることが望ましい。もちろん照明装置としての使用モードにおいても、明るさの制御が必要な態様（すなわち調光機能を有する照明装置）にあっては、先に説明した階調に応じた電流値制御によって容易に対応することができる。また本発明のエレクトロルミネッセント素子１は、ガラス基板２の上のみならず例えばＰＥＴなどの樹脂基板上にも形成できることから、様々なイルミネーション用の照明装置としても応用することができる。
【０１６６】
なお、薄膜トランジスタを有機トランジスタで構成してもよい。また薄膜トランジスタ上に有機エレクトロルミネッセント素子を積層した構造、あるいは有機エレクトロルミネッセント素子上に薄膜トランジスタを積層した構造なども有効である。
【０１６７】
加えて、高画質のエレクトロルミネッセント表示装置を得るために、有機エレクトロルミネッセント素子を形成したエレクトロルミネッセント基板と、ＴＦＴ、コンデンサ、配線などを形成したＴＦＴ基板とを、エレクトロルミネッセント基板の電極とＴＦＴ基板の電極とが接続バンクを用いて接続されるように貼り合わせるようにしてもよい。
【０１６８】
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。
【０１６９】
また、有機エレクトロルミネッセント素子で発光した光は基板側から取り出すようになっているが、基板と反対面（ここでは陰極）側から、あるいは側面から取り出すようにしてもよい。
【０１７０】
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を構成する各層の成膜については上記方法に限定されるものではなく、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシー法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱CVD法、プラズマCVD法、MOCVD法などの真空法、あるいはゾルゲル法、ラングミュア・ブロジェット法（LB法）、レイヤーバイレイヤー法、スピンコート法、インクジェット法、ディップコーティング法、スプレー法などの湿式法などから適宜選択可能であり、結果的に本発明の効果を奏効し得るように形成可能な方法であれば、いかなるものでもよいことはいうまでもない。
【０１７１】
本発明で用いる上記化合物においては価数の異なる化合物も存在し易く、例示したもの以外にも価数の異なる化合物の形をとるものも含むものとする。
【０１７２】
また、本発明では、少なくとも一つのホール注入用の電極と、前記電極上に形成された複数の機能層とを具備した有機エレクトロルミネッセント素子であって、前記電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物層（ＭｘＯｙ：Ｍは遷移金属）とを含み、前記遷移金属酸化物層のイオン化ポテンシャルは、前記遷移金属酸化物層側の前記機能層のイオン化ポテンシャルの絶対値以上となるように構成されることにより、エネルギー障壁をなくし、注入効率を向上するもので、電子注入は外部から電界を印加するものも含む。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明のエレクトロルミネッセント素子は、高輝度化が可能で、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作するとともに、寿命特性に優れているため、フラットパネルディスプレイや表示素子を含む広範な応用、あるいは光ヘッド及び画像形成装置として、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】
【０１７４】
【図１】本発明の実施の形態１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子１１０の断面概要図
【図２】同有機エレクトロルミネッセント素子の発光特性を示す図
【図３】本発明の実施の形態２に記載の有機エレクトロルミネッセント素子１１０の断面概要図
【図４】同有機エレクトロルミネッセント素子の発光特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態３に記載の光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子１１０およびその周辺の断面図
【図６】本発明の実施の形態３に記載の光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した平面構成説明図
【図７】本発明の実施の形態３に記載の光ヘッドに用いられるエレクトロルミネッセント素子の画素規制層の表面物性を示す写真
【図８】従来のエレクトロルミネッセント素子の画素規制層の表面物性を示す写真
【図９】本発明の実施の形態３に記載の光ヘッドに用いられるエレクトロルミネッセント素子の発光状態を示す写真
【図１０】従来の光ヘッドに用いられるエレクトロルミネッセント素子の発光状態を示す写真
【図１１】本発明の実施の形態３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドの光量検出回路の等価回路図
【図１２】本発明の実施の形態３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドの光検出素子の特性を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドの光量検出フローを示す図
【図１４】本発明の実施の形態３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドの変形例を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態４に記載の有機エレクトロルミネッセント素子をトップエミッション構造で構成した場合の断面図
【図１６】本発明の実施の形態４に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図
【図１７】本発明の実施の形態５の光ヘッドを用いた画像形成装置２１の構成図
【図１８】本発明の実施の形態５に記載の画像形成装置２１における現像ステーション２２の周辺を示す構成図
【図１９】本発明の実施の形態６に記載のアクティブマトリックス型の表示装置の等価回路図
【図２０】本発明の実施の形態６に記載の表示装置のレイアウト説明図
【図２１】本発明の実施の形態６に記載の表示装置の上面説明図
【図２２】従来例の有機エレクトロルミネッセント素子１１０の断面概要図
【図２３】同有機エレクトロルミネッセント素子の発光特性を示す図
【図２４】本発明の有機エレクトロルミネッセント素子と従来例の有機エレクトロルミネッセント素子のイオン化ポテンシャルを示す図
【符号の説明】
【０１７５】
１００    ガラス基板
１０１    オーバーコート層
１１０    エレクトロルミネッセント素子
１１１    陽極
１１２    発光層
１１３    陰極
１１４    画素規制層
１１５    遷移金属酸化物層
１２０    光検出素子
１２１    多結晶シリコン層
１２１Ｓ，Ｄ    ソース・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    保護層
１２５Ｓ、Ｄ    ソース・ドレイン電極
１３０    駆動トランジスタ
１３１    活性層
１３２Ｓ，Ｄ    ソース・ドレイン領域
１３３    ゲート電極
１３４Ｓ、Ｄ    ソース・ドレイン電極
２１    画像形成装置
２２    現像ステーション
２２Ｙ    現像ステーション
２２Ｍ    現像ステーション
２２Ｃ    現像ステーション
２２Ｋ    現像ステーション
２３    記録紙
２４    給紙トレイ
２５    記録紙搬送路
２６    現像剤
２７ａ    攪拌パドル
２７ｂ    攪拌パドル
２８    感光体
２８Ｙ    感光体
２８Ｍ    感光体
２８Ｃ    感光体
２８Ｋ    感光体
２９    帯電器
３０    現像スリーブ
３１    薄層化ブレード
３２    マグロール
３３    露光装置
３３Ｙ    露光装置
３３Ｍ    露光装置
３３Ｃ    露光装置
３３Ｋ    露光装置
３６    転写ローラ
３７    トナーボトル
３８    給紙ローラ
３９    レジストローラ
４０    ピンチローラ
４１    記録紙通過検出センサ
４３    定着器
４４    加熱ローラ
４５    加圧ローラ
４６    背面コア
４７    温度センサ
４８    記録紙後端検出センサ
５２    トナー像検出センサ
５３    記録紙搬送ドラム
５４    フェイスダウン排出部
５５    蹴り出しローラ
５６    支持部材
５７    リブ
５８    駆動源
５９    排紙トレイ
６１    コントローラ
６２    エンジン制御部
６３    電源部
６４    電源監視部
６５    給紙口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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