(57)【要約】【課題】発光輝度が高い有機ＥＬ装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ装置は、基板と、第１絶縁膜と、第２絶縁膜と、第１電極と、第２電極と、発光層とを備える。第１絶縁膜は、前記基板上に形成され、前記基板より屈折率が高い半透過性である。第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜より屈折率が低い半透過性である。第１電極は、前記第２絶縁膜上に形成され、前記第２絶縁膜より屈折率が高い。第２電極は、前記第１電極と対向する。発光層は、前記第１および第２電極間に形成される。【選択図】図１
2012079555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、前記基板より屈折率が高い半透過性の第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜より屈折率が低い半透過性の第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成され、前記第２絶縁膜より屈折率が高い第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１および第２電極間に形成される発光層と、を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記第１絶縁膜は窒化シリコンであり、
前記第２絶縁膜は二酸化シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
前記発光層が前記基板方向に発し、前記第１および第２絶縁膜で反射することなく透過した第１の光と、
前記発光層が前記第２電極方向に発し、前記第２電極により前記基板方向に反射された第２の光と、
前記発光層が前記基板方向に発し、前記第１および第２絶縁膜の界面で前記第２電極方向に反射され、さらに前記第２電極により前記基板方向に反射された第３の光と、のうち、少なくとも２つの光が共振動作を行うこと特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
前記第１電極と前記発光層との間に形成され、前記第１電極から供給されるキャリアを前記発光層に輸送するキャリア輸送層を備え、
前記キャリア輸送層と前記第１および第２絶縁膜の膜厚は、前記共振動作を行うのに適した厚さに設定されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
前記基板は長辺および短辺を有する略長方形であり、
前記発光層の前記短辺方向の長さは、前記長辺方向の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、有機ＥＬ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ装置をプリンタヘッドとして用いたプリンタで高速に印刷を行うには、有機ＥＬ装置の発光輝度を向上させて、感光ドラムの露光時間を短くする必要がある。高輝度化を図るために有機ＥＬ装置に大電流を流すと、素子が高温になって寿命が短くなったり、素子が破壊されたりするという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８０６０４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０３１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光輝度が高い有機ＥＬ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、有機ＥＬ装置は、基板と、第１絶縁膜と、第２絶縁膜と、第１電極と、第２電極と、発光層とを備える。第１絶縁膜は、前記基板上に形成され、前記基板より屈折率が高い半透過性である。第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜より屈折率が低い半透過性である。第１電極は、前記第２絶縁膜上に形成され、前記第２絶縁膜より屈折率が高い。第２電極は、前記第１電極と対向する。発光層は、前記第１および第２電極間に形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置２を用いた印刷システムの概略ブロック図。
【図２】有機ＥＬ装置２の断面図。
【図３】画素７のより詳細な断面図。
【図４】第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２の有無で、発光効率を比較したグラフ。
【図５】有機ＥＬ装置２の上面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、有機ＥＬ装置の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置２を用いた印刷システムの概略ブロック図である。印刷システムは、画像データ出力装置１と、有機ＥＬ装置２と、セルフォックレンズ３と、感光ドラム４と、トナー供給部５とを備えている。この印刷システムは、以下のようにして、用紙６に印刷を行う。
【０００９】
まず、感光ドラム４の表面全体を一様に帯電させる。そして、有機ＥＬ装置２は画像データ出力装置１から出力される画像データ（文字等を含む）に応じたパターンの光を発する。この光はセルフォックレンズ３により集光され、感光ドラム４上に結像する。感光ドラム４は画像データに応じたパターンで露光され、露光された部分は除電される。次に、トナー供給部５からトナーが供給され、感光ドラム４の帯電している部分にのみトナーが付着する。続いて、用紙６を感光ドラム４に押し当て、感光ドラム４に付着したトナーを用紙６に転写することにより、画像データに応じた画像が用紙６に印刷される。
【００１０】
第１の実施形態は、有機ＥＬ装置２から高輝度な光を感光ドラム４に照射することにより、感光ドラム４を素早く露光し、印刷の速度を向上するものである。
【００１１】
図２は、有機ＥＬ装置２の断面図である。有機ＥＬ装置２は、基板ＳＵＢと、信号線ＳＬと、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２と、陽極ＡＮＤと、有機物層ＯＲＧと、陰極ＣＴＤと、平坦化層ＦＬとを有する。陽極ＡＮＤは画素７毎に設けられ、平坦化層ＦＬは画素７同士を分離するリブ状に形成される。その他の各層はすべての画素７について共通している。なお、必ずしも平坦化層ＦＬを形成しなくてもよい。
【００１２】
また、図２の有機ＥＬ装置２は、有機物層ＯＲＧが発する光を下面（基板ＳＵＢ）側から取り出す下面発光型の有機ＥＬ装置である。同図に示すように、平坦化層ＦＬは有機物層ＯＲＧの下方には形成されない。
【００１３】
図３は、画素７のより詳細な断面図である。有機物層ＯＲＧは、正孔注入層ＨＩＬと、正孔輸送層（キャリア輸送層）ＨＴＬと、発光層ＥＭＬと、電子輸送層ＥＴＬと、電子注入層ＥＩＬとを有する。陽極ＡＮＤから正孔注入層ＨＩＬおよび正孔輸送層ＨＴＬを介して発光層ＥＭＬに注入される正孔と、陰極ＣＴＤから電子注入層ＥＩＬおよび電子輸送層ＥＴＬを介して発光層ＥＭＬに注入される電子とが再結合して、発光層ＥＭＬに含まれる不純物に応じた色で発光する。なお、有機物層ＯＲＧは少なくとも発光層ＥＭＬを有していればよく、電子注入層ＥＩＬ等は必要に応じて設ければよい。
【００１４】
基板ＳＵＢは、例えばガラスである。信号線ＳＬは基板ＳＵＢ上に形成される。信号線ＳＬ上に形成される第１絶縁膜ＩＬ１は、例えば膜厚３２０ｎｍのＳｉＮ（窒化シリコン）である。第１絶縁膜ＩＬ１上に形成される第２絶縁膜ＩＬ２は、例えば膜厚３７０ｎｍのＳｉＯ２（二酸化シリコン）である。第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２は、信号線ＳＬと陽極ＡＮＤとの層間絶縁膜として役割も果たす。
【００１５】
陽極ＡＮＤは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な材料からなり、スパッタ法により形成される。プリンタヘッドに用いる有機ＥＬ装置２の場合、発光層ＥＭＬが発する光は単色でよく、その波長は感光ドラム４の露光波長に合わせて例えば赤色とする。有機物層ＯＲＧは、例えば蒸着法により形成される。陰極ＣＴＤの材料はＡｌ（アルミニウム）等、非透過性の材料からなり、例えばメタル蒸着法により形成される。
【００１６】
ここで、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２は半透過性の絶縁膜である。また、基板ＳＵＢ、第１絶縁膜ＩＬ１、第２絶縁膜ＩＬ２および陽極ＡＮＤの材料がそれぞれ、ガラス、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＩＴＯである場合、その屈折率は順に、約１．５，３，１．５，２である。すなわち、第１絶縁膜ＩＬ１の屈折率は基板ＳＵＢの屈折率より高く、第２絶縁膜ＩＬ２の屈折率は第１絶縁膜ＩＬ１の屈折率より低く、陽極ＡＮＤの屈折率は第２絶縁膜ＩＬ２の屈折率より高い。
【００１７】
そのため、発光層ＥＭＬが基板ＳＵＢ方向に発して第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２で反射することなく透過した光（第１の光）Ｌ１と、陰極ＣＴＤ方向に発して陰極ＣＴＤにより基板ＳＵＢ方向に反射された光（第２の光）Ｌ２と、基板ＳＵＢ方向に発して第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２の界面で反射され、さらに陰極ＣＴＤにより基板ＳＵＢ方向に反射された光（第３の光）Ｌ３とが共振動作を行う。結果として、これらの光Ｌ１〜Ｌ３が互いに強め合い、基板ＳＵＢ側から出射される光の輝度が高くなる。
【００１８】
プリンタヘッド用の有機ＥＬ装置２は、発光色は単色でよく、しかも視野角を広くする必要がない。そのため、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２を設けるだけの構造でも、十分に高い輝度の発光を得ることができる。
【００１９】
なお、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２の材料はＳｉＮおよびＳｉＯ２に限られず、上記の条件を満たすものであればよい。また、必ずしも３つの光Ｌ１〜Ｌ３が互いに強め合わなくても、これらのうち２つの光が強め合うようにしても、輝度を高くすることができる。
【００２０】
図４は、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２の有無で、発光効率をシミュレーションにより比較したグラフである。同図（ａ）のグラフｇ１は、第１絶縁膜ＩＬ１を膜厚３２０ｎｍのＳｉＮ、第２絶縁膜ＩＬ２を膜厚３７０ｎｍのＳｉＯ２とし、グラフｇ２は、第１絶縁膜ＩＬ１を膜厚３５０ｎｍのＳｉＮ、第２絶縁膜ＩＬ２を膜厚３４０ｎｍのＳｉＯ２とし、それぞれ正孔輸送層ＨＴＬの膜厚を変化させた場合の発光効率を示している。また、同図（ｂ）のグラフは、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２を設けない場合の発光効率を示している。
【００２１】
同図（ａ）に示すように、第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２および正孔輸送層ＨＴＬの膜厚を適切に設定することにより、発光効率を最大２１ｃｄ／Ａとすることができる。これに対して、同図（ｂ）に示すように、第１および第２絶縁膜を設けない場合、発光効率は最大でも１５ｃｄ／Ａである。第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２を設けることで発光効率は約１．４倍に向上する。
【００２２】
このように、第１の実施形態では、基板ＳＵＢと陽極ＡＮＤとの間に、所定の屈折率の関係を満たす半透過性の第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２を設けるため、発光層ＥＭＬが発した光Ｌ１〜Ｌ３が強め合い、大電流を流さなくても発光輝度を高くすることができる。結果として、印刷速度を向上できる。
【００２３】
第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２に代えて、例えばＡｌ膜を設けると、Ａｌは光を透過しにくいため、発光輝度が低下してしまう。また、Ａｇ膜を設けると、Ａｇを成膜するための高価な装置が必要となってしまう。これに対し、第１の実施形態では、ＳｉＯ２およびＳｉＮ等、半透過性の第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２を用いるため、コストを抑えて、発光輝度を高くすることができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
以下に説明する第２の実施形態は、第１の実施形態により発光輝度が高くなることを利用し、画素７を小型化するものである。
【００２５】
図５は、有機ＥＬ装置２の上面図である。以下では、Ａ４サイズの用紙６を印刷することを念頭に置いた数値例を示す。また、第１の実施形態と共通する部分の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００２６】
同図に示すように、基板ＳＵＢは長方形である。その長辺方向を横、短辺方向を縦と定義する。基板ＳＵＢ上には、例えば７２０個の画素７が横方向に一列に配置され、同数の画素７が、これらと縦方向に間隔ｄを隔てて、千鳥状にもう一列配置される。画素７の横の長さＷは、用紙６の幅に応じて定まり、例えば８０μｍである。第２の実施形態では、画素７の縦の長さＨは、横の長さＷより短く、例えば４０μｍとする。
【００２７】
縦の長さＨを短くするため、基板ＳＵＢを縦方向に大型化することなく間隔ｄを大きくすることができ、例えば３０μｍにできる。これにより、縦方向に印刷パターンが重なってしまうことを抑制でき、印刷の解像度を向上できる。
【００２８】
第１の実施形態で説明したように、有機ＥＬ装置２内に所定の屈折率の関係を満たす半透過性の第１および第２絶縁膜ＩＬ１，ＩＬ２を設けられるため、発光輝度が向上する。そのため、第２の実施形態で縦の長さＨを短くして画素７が小型化したことによる発光輝度の低下を最小限に抑えることができる。
【００２９】
なお、画素７の配置は図６に限定されない。同図６では、画素７が千鳥状に配置される例を示しているが、格子状に配置されてもよい。また、画素７は１列のみ設けられてもよいし、３列以上設けられてもよい。また、画素７は長方形でなく楕円でもよい。その場合、横方向が長軸になり、縦方向が短軸になるようにすればよい。画素７の縦の長さＨが短いほど印刷の解像度が向上するが、短すぎると有機物層ＯＲＧを蒸着できない。そのため、画素が長方形である場合は縦の長さＨを横の長さの１／５以上とするのが望ましく、画素７が楕円である場合は短軸の長さを長軸の長さの１／５以上とするのが望ましい。
【００３０】
このように、第２の実施形態では、画素７の縦方向の長さＨを横方向の長さＷより短くする。そのため、縦方向の印刷の解像度を向上できる。
【００３１】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、各実施形態の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、各実施形態の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される各実施形態の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２  有機ＥＬ装置
ＳＵＢ  基板
ＩＬ１  第１絶縁膜
ＩＬ２  第２絶縁膜
ＡＮＤ  陽極
ＯＲＧ  有機物層
ＨＴＬ  正孔輸送層
ＥＭＬ  発光層
ＣＴＤ  陰極
【図１】
2012079555.tif 000003
【図２】
2012079555.tif 000004
【図３】
2012079555.tif 000005
【図４】
2012079555.tif 000006
【図５】
2012079555.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月18日(2011.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、前記基板より屈折率が高い半透過性の第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜より屈折率が低い半透過性の第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成され、前記第２絶縁膜より屈折率が高い第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１および第２電極間に形成される発光層と、を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記第１絶縁膜は窒化シリコンであり、
前記第２絶縁膜は二酸化シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
前記発光層が前記基板方向に発し、前記第１および第２絶縁膜で反射することなく透過した第１の光と、
前記発光層が前記第２電極方向に発し、前記第２電極により前記基板方向に反射された第２の光と、
前記発光層が前記基板方向に発し、前記第１および第２絶縁膜の界面で前記第２電極方向に反射され、さらに前記第２電極により前記基板方向に反射された第３の光と、のうち、少なくとも２つの光が共振動作を行うこと特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
前記第１電極と前記発光層との間に形成され、前記第１電極から供給されるキャリアを前記発光層に輸送するキャリア輸送層を備え、
前記キャリア輸送層と前記第１および第２絶縁膜の膜厚は、前記共振動作を行うのに適した厚さに設定されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
前記基板は長辺および短辺を有する略長方形であり、
前記発光層の前記短辺方向の長さは、前記長辺方向の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に形成され、前記基板より屈折率が高い半透過性の第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜より屈折率が低い半透過性の第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成され、前記第２絶縁膜より屈折率が高い第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１および第２電極間に形成される発光層と、を備え、
前記発光層が発した光は前記基板側から取り出されることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項７】
前記第２基板は、非透過性の材料から形成されることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項８】
画像データに応じたパターンの光を発する有機ＥＬ装置と、
前記有機ＥＬ装置が発した光を集光するレンズと、を備え、
前記有機ＥＬ装置は、
基板と、
前記基板上に形成され、前記基板より屈折率が高い半透過性の第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜より屈折率が低い半透過性の第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成され、前記第２絶縁膜より屈折率が高い第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１および第２電極間に形成される発光層と、を有することを特徴とする印刷装置。
【請求項９】
前記有機ＥＬ装置に前記画像データを供給する画像データ出力装置と、
前記レンズが集光した光により、前記画像データに応じたパターンで露光される感光ドラムと、
前記画像データに応じたパターンで、前記感光ドラムにトナーを付着させるトナー供給部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の印刷装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明の実施形態は、有機ＥＬ装置および印刷装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
発光輝度が高い有機ＥＬ装置およびこれを用いた印刷装置を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
以下、有機ＥＬ装置および印刷装置の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。