(57)【要約】【課題】発光領域内における発光波長をより均一にした有機ＥＬ装置を提供すること。【解決手段】均一な屈折率を有する基板部２１と、基板部２１上に形成されて発光領域Ａを区画する隔壁２７と、基板部２１上に形成された陽極層４５及び陰極層４７と、陽極層４５及び陰極層４７の間に配置された発光層４６とを備え、基板部２１の上面における発光領域Ａの外周縁よりも内側には、貫通孔４２Ａが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と、
該基板部上に形成されて発光領域を区画する隔壁と、
前記基板部上における前記発光領域に形成された陽極層及び陰極層と、
前記陽極層及び陰極層の間に配置された発光層と、
前記発光層よりも上層に配置された反射層とを備え、
前記基板部は、少なくとも前記発光領域において均一な屈折率を有すると共に、上面における前記発光領域の外周縁よりも内側に形成された凹部を有することを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記基板部が、基板本体と、該基板本体上に積層されて該基板本体と同等の屈折率を有する凹部形成層とを備え、
前記凹部が、前記凹部形成層に形成されてい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】
前記基板部が、基板本体で形成されており、
前記凹部が、前記基板本体の上面に形成されてい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４】
基板部と、
該基板部上に形成されて発光領域を区画する隔壁と、
前記基板部上における前記発光領域に形成された陽極層及び陰極層と、
前記陽極層及び陰極層の間に配置された発光層と、
前記発光層よりも下層に配置された反射層とを備え、
前記基板部は、上面における前記発光領域の外周縁よりも内側に形成された凹部を有することを特徴とする有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば画像形成装置のラインヘッドとして用いられる有機ＥＬ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子転写式を利用したプリンタとして、ラインプリンタ（画像形成装置）が知られている。このラインプリンタは、被露光部となる感光ドラムの周面上に、帯電器、ライン状のプリンタヘッド（ラインヘッド）、現像器、転写器などの装置を近接配置したものである。すなわち、帯電器により帯電された感光ドラムの周面上に、プリンタヘッドに設けられた発光素子の選択的な発光動作で露光を行うことにより、静電潜像を形成し、この潜像を現像器から供給されるトナーで現像して、そのトナー像を転写器で用紙に転写するものである。
ところで、近年、このようなプリンタヘッドの発光素子としては、ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）、特に発光点を精度よく作り込める有機ＥＬ素子を発光素子とする有機ＥＬ装置をプリンタヘッドとして備える画像形成装置が提案されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ装置では、基板上に形成された隔壁によって発光領域を区画しており、隔壁の開口部内に発光層が塗布されている。ここで、発光層は、隔壁の内側面と接する外周縁部分が中央部分よりも上側に位置することがある。このため、発光層は、外周縁部分が中央部分と比較して厚くなる。そして、発光層に厚さムラが生じることで、発光領域内の発光効率及び発光の取出効率にばらつきが発生して、発光層が短寿命化してしまう。
そこで、発光領域の中央部分に凹部を形成することで、内周縁部分が中央部分よりも上側に位置しても内周縁部分の厚さと中央部分の厚さとを揃えることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９４２０５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の有機ＥＬ装置においても、発光領域内における発光波長をより均一とすることが望まれている。
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされてもので、発光領域内における発光波長をより均一にした有機ＥＬ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】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる有機ＥＬ装置は、基板部と、該基板部上に形成されて発光領域を区画する隔壁と、前記基板部上における前記発光領域に形成された陽極層及び陰極層と、前記陽極層及び陰極層の間に配置された発光層と、前記発光層よりも上層に配置された反射層とを備え、前記基板部は、少なくとも前記発光領域において均一な屈折率を有すると共に、上面における前記発光領域の外周縁よりも内側に形成された凹部を有することを特徴とする。
【０００６】
この発明では、発光領域において屈折率が均一な基板部に凹部を形成することで、発光層の厚さが均一となって発光効率を均一化できると共に、基板部を透過する光において干渉が発生しにくくなって射出光の取出効率を均一化できる。これにより、発光領域内の発光強度が均一化される。すなわち、陽極層及び陰極層間に電圧を印加することで発光層において光が発生する。ここで、発光領域の中央部分に凹部が形成されているため、発光層において周縁部の位置が中央部の位置よりも高くなっても、発光層の膜厚が均一となる。このため、発光領域内の発光効率が均一化される。そして、発光層において発生した光のうち上層に向かう成分は、反射層において基板部に向けて反射される。このとき、基板部が発光領域において均一な屈折率を有するため、凹部の外周辺部を透過する光が基板部を透過する際に干渉せず、外周辺部を透過する光のスペクトル変化が抑制される。このため、発光領域内のスペクトルが均一化される。したがって、発光領域における発光効率及び取出効率が均一化されて発光強度が均一化し、有機ＥＬ装置の長寿命化が図れる。
【０００７】
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記基板部が、基板本体と、該基板本体上に形成されて該基板本体と同等の屈折率を有する凹部形成層とを備え、前記凹部が、前記凹部形成層に形成されていることとしてもよい。
この発明では、基板本体上に基板本体と同等の屈折率を有して発光領域の中央部分と対応する部分に凹部が形成された凹部形成層を積層することにより、発光層の厚さの均一化を図る。
【０００８】
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記基板部が、基板本体で形成されており、前記凹部が、前記基板本体の上面に形成されていることとしてもよい。
この発明では、基板本体上面に凹部を形成することにより、発光層の厚さの均一化を図る。
【０００９】
また、本発明の有機ＥＬ装置は、基板部と、該基板部上に形成されて発光領域を区画する隔壁と、前記基板部上における前記発光領域に形成された陽極層及び陰極層と、前記陽極層及び陰極層の間に配置された発光層と、前記発光層よりも下層に配置された反射層とを備え、前記基板部は、上面における前記発光領域の外周縁よりも内側に形成された凹部を有することを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、発光領域における発光効率及び取出効率が均一化されて発光強度が均一化し、有機ＥＬ装置の長寿命化が図れる。ここで、発光層において発生した光のうち下層に向かう成分は、反射層において上層に向けて反射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
以下、本発明における有機ＥＬ装置の第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は有機ＥＬ装置を示す概略平面図、図２は素子基板を示す断面図である。
【００１１】
〔有機ＥＬ装置〕
本発明における有機ＥＬ装置１は、光プリンタにおける露光ヘッドのラインヘッドとして用いられており、図１に示すように、平面視でほぼ矩形の素子基板２に複数の発光領域Ａを一列に配列した構成となっている。なお、発光領域Ａは、例えば千鳥状に２列形成するなど、他の構成であってもよい。複数の発光領域Ａは、平面視でほぼ円形をなしており、有機ＥＬ素子１１が設けられている。
また、素子基板２には、各有機ＥＬ素子１１を駆動するＴＦＴ素子１２と、各有機ＥＬ素子１１に電力を供給する電源線１３、１４と、走査線１５と、ＴＦＴ素子１２の駆動を制御する駆動制御回路１６とが形成されている。
【００１２】
次に、素子基板２の発光領域Ａにおける詳細な構成について、図２を参照しながら説明する。
素子基板２は、図２に示すように、基板部２１と、基板部２１上に積層された下地膜２２、ゲート絶縁膜２３、第１から第３層間絶縁膜２４〜２６及び隔壁２７とを備えている。また、素子基板２は、下地膜２２上に形成された半導体層３１と、ゲート絶縁膜２３上に形成されたゲート電極３２と、第１層間絶縁膜２４上に形成されたソース電極３３及びドレイン電極３４と、第３層間絶縁膜２６上に形成された有機ＥＬ素子１１とを備えている。なお、本明細書において、基板部２１から見て隔壁２７側を上方向とする。
【００１３】
基板部２１は、基板本体４１と、基板本体４１上に積層された凹部形成層４２とを備えている。
基板本体４１は、例えばガラスなどの透光性材料で形成されており、全体として均一な屈折率を有している。
凹部形成層４２は、基板本体４１と同等の屈折率を有するＳｉＯ２で形成されており、その厚さが例えば０．７μｍとなっている。そして、凹部形成層４２において発光領域Ａの外周縁よりも内側には、平面視で発光領域Ａの外周形状と同様の形状の円形をなす貫通孔（凹部）４２Ａが形成されている。なお、貫通孔４２Ａの直径は、例えば１００μｍとなっている。したがって、基板部２１において発光領域Ａの外周縁よりも内側には、貫通孔４２Ａの形状に応じた上向きに開口する凹部が形成されている。
【００１４】
下地膜２２は、例えばＳｉＮなどの透光性材料で形成されている。
ゲート絶縁膜２３は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で形成されており、下地膜２２上に形成された半導体層３１を被覆している。
第１層間絶縁膜２４は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で形成されており、ゲート絶縁膜２３上に形成されたゲート電極３２を被覆している。
第２層間絶縁膜２５は、例えばアクリルなどの透光性樹脂材料で形成されている。
第３層間絶縁膜２６は、例えばＳｉＮなどの透光性材料で形成されている。
【００１５】
隔壁２７は、第３層間絶縁膜２６上から順に無機バンク４３及び有機バンク４４を積層した構成となっている。隔壁２７は、複数の発光領域Ａそれぞれを区画しており、発光領域Ａに対応して形成された平面視でほぼ円形の貫通孔２７Ａを有する。なお、この貫通孔２７Ａは、凹部形成層４２に形成された貫通孔４２Ａと同心状となっており、その直径が例えば１５０μｍとなっている。
無機バンク４３は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で形成されており、第３層間絶縁膜２６上に形成されて有機ＥＬ素子１１を構成する後述する陽極層４５を被覆している。  有機バンク４４は、例えばアクリルなどの樹脂材料で形成されており、無機バンク４３上に形成されている。
【００１６】
半導体層３１は、チャネル領域と、不純物イオンを打ち込むことによって形成されたソース領域及びドレイン領域とを有している。そして、チャネル領域は、ゲート絶縁膜２３を介してゲート電極３２と対向配置されている。また、ソース領域は、ゲート絶縁膜２３及び第１層間絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを介してソース電極３３に接続されている。そして、ドレイン領域は、ゲート絶縁膜２３及び第１層間絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを介してドレイン電極３４に接続されている。
ゲート電極３２は、走査線１５の一部を構成している。また、ソース電極３３は、電源線１４に接続されている。そして、ドレイン電極３４は、ＴＦＴ素子１２のドレインに接続されている。これら半導体層３１、ゲート電極３２、ソース電極３３及びドレイン電極３４により、ＴＦＴ素子１２が形成される。このＴＦＴ素子１２は、走査線１５を介して駆動制御回路１６から供給された走査信号に応じて、電源線１３を介して電力を陽極層４５に供給する構成となっている。
【００１７】
有機ＥＬ素子１１は、基板部２１側から順に積層された陽極層４５、発光層４６及び陰極層４７を備えている。
陽極層４５は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透光性の導電材料で形成されており、第２及び第３層間絶縁膜２５、２６に形成されたコンタクトホールＨを介してドレイン電極３４に接続されている。また、陽極層４５は、隔壁２７に形成された貫通孔２７Ａにより、隔壁２７の開口領域において露出している。
【００１８】
発光層４６は、隔壁２７の貫通孔２７Ａによる開口領域内において露出している陽極層４５上に形成されている。また、発光層４６は、発光層４６の構成材料を液滴吐出法やスピンコート法などの湿式法を用いて塗布し、これを乾燥させることによって形成されている。ここで、発光層４６において発光領域Ａの周縁部と中央部との間の積層方向における高さの差は、例えば４０ｎｍとなっている。
なお、発光層４６及び陽極層４５の間と、発光層４６及び陰極層４７との間には、正孔注入層や正孔輸送層、電子輸送層など、他の機能層を配置してもよい。
【００１９】
陰極層４７は、発光層４６側から順にＬｉＦ（フッ化リチウム）膜及びＡｌ（アルミニウム）膜を積層した構成となっており、隔壁２７上に形成されている。なお、陰極層４７は、電源線１４に接続されており、複数の発光領域Ａの全域にわたる共通電極となっている。ここで、陰極層４７を構成するＡｌ膜は、発光層４６で発生した光を陽極層４５に向けて反射する反射層として機能する。すなわち、有機ＥＬ装置１は、反射層として機能する陰極層４７が発光層４６よりも基板部２１から離間して配置された、ボトムエミッション構造となっている。
また、陰極層４７上には、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化物、シリコン窒酸化物などのシリコン化合物のような無機化合物で形成されており、製造工程において陰極層４７が腐食することを防止する陰極層保護膜（図示略）が設けられている。
【００２０】
このような構成の有機ＥＬ装置１では、陽極層４５及び陰極層４７間に電圧を印加すると、正孔が陽極層４５から陰極層４７に向けて移動すると共に、電子が陰極層４７から陽極層４５に向けて移動する。そして、発光層４６では、正孔及び電子が再結合することで発光する。このとき、発光層４６において発光領域Ａの周縁部と中央部との間の膜厚が同等となっているため、発光領域Ａ内の発光強度が均一化される。
そして、発生した光は、陰極層４７に向かう成分が陰極層４７において基板本体４１に向けて反射されることで基板本体４１の下面から射出される。このとき、発生した光が基板部２１を透過する際、凹部形成層４２が基板本体４１と同等の屈折率を有するため、凹部形成層４２と基板本体４１との界面において反射がほぼ発生しない。このため、発光領域Ａの周縁部と中央部との間でスペクトルの変化が抑制され、均一な強度の光が射出される。
【００２１】
ここで、基板部２１に凹部を形成する場合と凹部を形成しない場合とにおける、発光領域内の位置と発光強度との関係を図３に示す。図３に示すように、基板部２１に凹部を形成することで、発光層４６の発光強度が均一化されることがわかる。
【００２２】
〔露光ヘッド〕
そして、上述した有機ＥＬ装置１は、例えば図４に示すような露光ヘッド５０に設けられている。ここで、図４は、露光ヘッド５０を示す概略構成図である。
この露光ヘッド５０は、筐体５１と、筐体５１に支持固定された筐体５１及び感光ドラム５２の間に配置された光学部材５３とを備えている。そして、筐体５１には、感光ドラム５２側に開口部が形成されており、この開口部に向けて有機ＥＬからの光が射出するように有機ＥＬ装置１を固定している。
【００２３】
〔画像形成装置〕
さらに、上述した露光ヘッド５０は、例えば図５に示すような光プリンタ６０に用いられる。ここで、図５は、光プリンタを示す概略構成図である。
この光プリンタ６０は、露光ヘッド５０と、感光ドラム５２と、コロナ帯電器６１と、現像ローラ６２と、転写ローラ６３と、クリーニング装置６４と、例えば紙などの転写媒体６５とを備えている。
【００２４】
感光ドラム５２は、図５に示す時計回りで回転する構成となっており、感光ドラム５２が露光ヘッド５０の射出面と対向する位置に到達したときに露光ヘッド５０から露光光が照射される構成となっている。すなわち、感光ドラム５２は、回転によって周面が所定位置に到達するごとに、露光ヘッド５０により順次ライン走査される構成となっている。
コロナ帯電器６１は、上記所定位置よりも感光ドラム５２の回転方向における上流側に配置されており、感光ドラム５２の周面を一様に帯電させる構成となっている。
【００２５】
現像ローラ６２は、上記所定位置よりも感光ドラム５２の回転方向における下流側に配置されており、感光ドラム５２に形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）を形成する構成となっている。
転写ローラ６３は、現像ローラ６２よりも感光ドラム５２の回転方向における下流側に配置されており、感光ドラム５２に形成された可視像を転写媒体に転写する構成となっている。
クリーニング装置６４は、感光ドラム５２の回転方向における転写ローラ６３とコロナ帯電器６１との間に配置されており、転写媒体６５への可視像の転写後に、感光ドラム５２の表面に残留しているトナーを除去する構成となっている。
【００２６】
以上のように、本実施形態における有機ＥＬ装置１によれば、基板本体４１上に同等の屈折率を有して貫通孔４２Ａが形成された凹部形成層４２を積層することで、発光層４６の厚さが均一化されて発光強度が均一化される。また、凹部形成層４２と基板本体４１との界面における反射を防止されるので、基板部２１を透過する光に干渉が発生することを抑制して射出光のスペクトルが均一化される。したがって、有機ＥＬ装置１の長寿命化が図れる。
【００２７】
［第２の実施形態］
次に、本発明における有機ＥＬ装置の第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第１の実施形態と発光層で発生した光の取出方向が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図６は、有機ＥＬ装置を示す断面図である。
【００２８】
本実施形態における有機ＥＬ装置１００では、図６に示すように、素子基板１０１の陽極層１０２が例えばＡｌなどの反射特性を有する導電材料で形成されている。したがって、陽極層１０２は、反射層としての機能を有する。すなわち、有機ＥＬ装置１００は、反射層として機能する陽極層１０２が発光層４６よりも基板部２１に近接して配置された、トップエミッション構造となっている。
また、陰極層１０３は、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で形成されている。
このような構成の有機ＥＬ装置１００においても、発光層４６において発光領域Ａの周縁部と中央部との間の膜厚が同等となっているため、発光領域Ａ内の発光強度が均一化される。
また、発生した光は、陽極層１０２に向かう成分が陽極層１０２において陰極層１０３に向けて反射されることで陰極層１０３の上面から射出される。
【００２９】
以上のように、本実施形態における有機ＥＬ装置１００においても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、発光領域の平面形状は、円形に限らず、他の形状であってもよい。同様に、凹部の平面形状は、発光領域と同心状の円形に限らず、他の形状であってもよい。
また、発光領域の開口部に対する凹部の外周部の内側への突出量は、発光層の厚さを均一化できれば、適宜変更してもよい。
【００３１】
また、第１の実施形態において、平板上の基板本体上に貫通孔が形成された凹部形成層を積層することで基板部に凹部を形成しているが、凹部形成層を設けずに基板本体の上面に凹部を形成する構成としてもよい。
そして、第２の実施形態において、凹部は、反射層として機能する陽極層よりも下層に形成されていればよく、例えば第２層間絶縁膜に形成されてもよい。また、発光層で発生した光が基板部を透過しないため、基板本体と凹部形成層との屈折率が同一である必要はなく、上述と同様に凹部形成層を設けずに基板本体の上面に凹部を形成する構成としてもよい。
【００３２】
また、第１の実施形態において陰極層が反射層としても機能しているが、陰極層よりも上層に反射層を別途設けてもよい。同様に、第２の実施形態において陽極層が反射層としても機能しているが、陽極層よりも下層に反射層を別途設けてもよい。
そして、有機ＥＬ装置は、光プリンタにおけるラインヘッドを構成しているが、ラインヘッドに限らず、表示装置に用いられてもよい。有機ＥＬ装置を備える電子機器としては、ラインヘッドに限らず、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant：携帯情報端末機）、パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、カーナビゲーション装置、ヘッドアップディスプレイ、デジタルビデオカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ページャ、電子手帳、電卓、電子ブックやプロジェクタ、ワードプロセッサ、テレビ電話機、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備える機器、照明装置などのような他の電子機器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態における有機ＥＬ装置を示す概略平面図である。
【図２】素子基板を示す断面図である。
【図３】発光領域内の発光強度を示すグラフである。
【図４】本発明を適用可能なラインヘッドモジュールを示す斜視図である。
【図５】ラインヘッドモジュールを備える光プリンタを示す概略構成図である。
【図６】第２の実施形態における有機ＥＬ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，１００  有機ＥＬ装置、２７  隔壁、２７Ａ  貫通孔（開口部）、３１  基板部、４１  基板本体、４２  凹部形成層、４５  陽極層、４６  発光層、４７  陰極層（反射層）、１０２  陽極層（反射層）、１０３  陰極層、Ａ  発光領域
【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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