JP2007026754A - Organic electroluminescent element, exposure device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子、この素子を列状に配置して露光光源として用いた露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an organic electroluminescence element, an exposure apparatus in which the elements are arranged in a row and used as an exposure light source, and an image forming apparatus equipped with the exposure apparatus.
エレクトロルミネッセンス素子とは固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンス素子が実用化され、液晶ディスプレイのバックライトやフラットディスプレイ等への応用展開が一部で図られている。しかし無機エレクトロルミネッセンス素子は発光させるために必要な電圧が100V以上と高くしかも青色発光が難しいため、RGBの三原色によるフルカラー化が困難である。また無機エレクトロルミネッセンス素子は発光体として用いる材料の屈折率が非常に大きいため、界面での全反射等の影響を強く受け、実際の発光に対する空気中への光の取り出し効率が10〜20%程度と低く高効率化が困難である。 An electroluminescent element is a light-emitting device that utilizes electroluminescence of a solid fluorescent substance. Currently, an inorganic electroluminescent element using an inorganic material as a light emitter has been put to practical use, and is used for backlights and flat displays of liquid crystal displays. Some applications are being developed. However, since the voltage required for light emission of the inorganic electroluminescent element is as high as 100 V or more and it is difficult to emit blue light, it is difficult to achieve full color using the three primary colors of RGB. In addition, since the inorganic electroluminescent element has a very large refractive index of the material used as the light emitter, it is strongly affected by total reflection at the interface, and the light extraction efficiency into the air for actual light emission is about 10 to 20%. It is difficult to achieve high efficiency.
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子に関する研究も古くから注目され様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究へは進展しなかった。 On the other hand, research on electroluminescent devices using organic materials has attracted attention for a long time, and various studies have been made. However, since the luminous efficiency is very low, full-scale practical research has not progressed.
しかし1987年にコダック社のC.W.Tang氏らにより、発光層を構成する有機材料を正孔輸送層と発光層の2層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提案され、10V以下の低電圧にもかかわらず1000cd/m2以上の高い発光輝度が得られることが明らかとなった(非特許文献1参照)。これ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が俄然注目され始め、現在も同様な機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子についての研究が盛んに行われており、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化のためには不可欠である高効率化・長寿命化についても十分検討がなされており、近年有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイ等が実現されるようになった。 However, in 1987, Kodak's C.I. W. Tang et al. Proposed an organic electroluminescence device having a function-separated stacked structure in which an organic material constituting a light-emitting layer is divided into a hole transport layer and a light-emitting layer, despite a low voltage of 10 V or less. It was revealed that a high luminance of 1000 cd / m 2 or more can be obtained (see Non-Patent Document 1). Since then, organic electroluminescence elements have attracted a great deal of attention, and research on organic electroluminescence elements having a similar function-separated layered structure has been actively conducted, especially for the practical application of organic electroluminescence elements. High efficiency and long life, which are indispensable for the research, have been fully studied. In recent years, displays using organic electroluminescence elements have been realized.
図13は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の構造を示す断面図である。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional organic electroluminescence element.
以降、従来の一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造について図13を用いて説明する。 Hereinafter, the structure of a conventional general organic electroluminescence element will be described with reference to FIG.
図13に示すように有機エレクトロルミネッセンス素子11は、例えばガラス基板12上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたITO等の透明な導電性膜からなる陽極13と、陽極13上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたN,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1、1'−ジフェニル−4,4'−ジアミン(以下、TPDと略称する。)等からなる正孔輸送層14と、正孔輸送層14上に抵抗加熱蒸着法等により形成された8−Hydroxyquinoline Aluminum(以下Alq3と略称する)等からなる有機材料層15と、有機材料層15上に抵抗加熱蒸着法等により形成された100ナノメートル〜300ナノメートル程度の厚みの金属膜からなる陰極17とを備えている。
As shown in FIG. 13, the organic electroluminescence element 11 includes, for example, an
なお正孔輸送層14と有機材料層15は便宜上一括して単に発光層16と呼称される。この場合発光層16には正孔輸送層14、有機材料層15の他に図示しない正孔注入層、電子注入層、電子輸送層、電子ブロック層(ともに図示せず)などが含まれていてもよい。以下の説明についてもこの例に倣う。
The
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子11の陽極13をプラス極として、また陰極17をマイナス極として直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極13から正孔輸送層14を介して有機材料層15に正孔が注入され、陰極17から有機材料層15に電子が注入される。発光層16を構成する有機材料層15では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
When a direct current voltage or direct current is applied with the
そしてこのような有機エレクトロルミネッセンス素子11において、通常有機材料層15中の蛍光体から出射される光は蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層14、陽極13、ガラス基板12を経由して光取り出し方向(ガラス基板12方向)から空気中へ出射される。あるいは一旦光取り出し方向とは逆方向へ向かい、陰極17で反射され発光層16、陽極13、ガラス基板12を経由して、空気中へ出射される。
In such an organic electroluminescence element 11, light emitted from the phosphor in the
更に従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11については例えば特許文献1、特許文献2に開示される構造が知られている。
Furthermore, for the conventional organic electroluminescence element 11, for example, the structures disclosed in
図14は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11の構造例を示す断面図である。まず特許文献1に記載された従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11の構造を図14を用いて説明する。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional organic electroluminescence element 11. First, the structure of a conventional organic electroluminescence element 11 described in
図14において18は画素規制層であり、陽極13に接して形成された厚み0.1マイクロメートル〜5マイクロメートルのポリイミド等からなる絶縁膜である。この画素規制層18によって陽極13の上に開口部が設けられ、画素規制層18によって電荷の供給が制御される結果、発光層16のうち発光領域LAのみが発光する。
In FIG. 14,
特許文献1ではこのように陽極13上に画素規制層18を設けることで、有機エレクトロルミネッセンス素子11の製造工程における蒸着の回り込みによるパターン形成精度の低下を回避することができるとしている。またこの画素規制層18を黒色または濃色とすることで有機エレクトロルミネッセンス素子11のコントラストが向上し、更に画素規制層18と陽極13が接する部位にて画素規制層18をテーパー状に形成することで画素規制層18の段差による電気的断線を防止できるとしている。
According to
図15は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11の構造例を示す断面図である。次に特許文献2に記載された従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の構造を図15を用いて説明する。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional organic electroluminescence element 11. Next, the structure of the conventional organic electroluminescence element described in
図15において18aは陽極13の表面に対してテーパーを形成した第1の画素規制層であり、18bは第1の画素規制層18aおよび陽極13をともに被覆する第2の画素規制層である。第2の画素規制層18bは絶縁材料から構成されているがトンネル効果によって発光層16に電荷が供給され、このような構成の場合も特許文献1の場合と同様に発光層16のうち発光領域LAのみが発光する。特許文献2では第1の画素規制層18aおよび陽極13の表面にこれらを被覆する第2の画素規制層18bを設けることで、ガラス基板12の表面の凹凸や異物によって有機エレクトロルミネッセンス素子11内で発光しない黒点(ダークスポット)が発生するといった問題を解決できるとしている。
有機エレクトロルミネッセンス素子11は陽極13および陰極17から注入された電荷が発光層16中で再結合し、その結果光が出射されるため、陽極13と陰極17に挟まれた領域の発光層16はいわゆる面光源を構成する。従って陽極13および陰極17に挟まれた領域において、発光層16の厚みを均一に形成することができれば発光領域LAにおける発光輝度の均一性が高くなる。
In the organic electroluminescence element 11, charges injected from the
しかしながら従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11をスピンコート法などに代表される塗り工程を含むプロセスで形成する場合において、陽極13と陰極17の間に発光領域LAを規制する画素規制層18を設けるにあたり、図14に示すように陽極13と接して単純に画素規制層18を設けると発光領域LAの周辺部、即ち画素規制層18において発光領域LAを規制する側の端部(図14、図15において示すP0。以降の説明ではこの部位を「画素規制層18の端部P0」と呼称する)において段差が生じるため、毛細管現象や表面張力の影響を受けて、一般に画素規制層18の端部P0における発光層16の厚みは発光領域LAの中央部における発光層16の厚みより厚くなる。これに伴う電流密度の差異によって発光領域LAにおける発光輝度の分布は均一にならず、一般に電流密度が低い画素規制層18の端部P0の発光輝度は発光領域LAの中央部の発光輝度と比較して低くなってしまう。
However, in the case where the conventional organic electroluminescence element 11 is formed by a process including a coating process typified by a spin coat method or the like, the
また画素規制層18は一般にポリイミドなどの透明材料で構成されるため、例えば図14にLDと示すように、発光層16で生成された光は画素規制層18を透過して出射される。このことも発光領域LAにおける発光輝度が均一にならない要因の一つとなっている。即ち従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11には、光の出射方向における発光輝度が均一にならないという問題がある。この問題は画素規制層18の端部P0の形状を単にテーパー状にすれば解決するというものではない。
Further, since the
図16は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光領域LAにおける発光輝度の分布(面内分布)を示す説明図である。これまでに説明したように従来の有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光領域LAにおける発光輝度の分布(面内分布)は、図16において面内分布Oに示すごとく発光領域LAの中央部から画素規制層18の端部P0に向かうほど発光輝度が低くなる。即ち発光領域LAにおいて発光輝度は不均一な状態となっているのである。 FIG. 16 is an explanatory diagram showing a distribution (in-plane distribution) of light emission luminance in the light emission region LA of the conventional organic electroluminescence element 11. As described above, the distribution (in-plane distribution) of light emission luminance in the light-emitting area LA of the conventional organic electroluminescence element 11 is from the center of the light-emitting area LA to the pixel regulation layer as indicated by the in-plane distribution O in FIG. The light emission luminance decreases toward the 18 end P0. That is, the light emission luminance is not uniform in the light emitting area LA.
さて有機エレクトロルミネッセンス素子11を応用した、例えば一般的なディスプレイ装置など明視の距離において人間の視覚に直接的に作用するデバイスでは、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光領域LAにおける発光輝度の均一性は殆ど問題とならない(図16に示す面内分布Oのような分布を呈していても構わない)。基本的にディスプレイ装置では発光領域LAから出射されるトータルの光量を、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子間で等しくすることが課題であり、例えば画素規制層18を等方的な構造で規制する等により、実用レベルに到達することが可能である。
Now, in a device that directly applies to human vision at a clear distance, such as a general display device, to which the organic electroluminescence element 11 is applied, the emission luminance in the light emitting area LA of each organic electroluminescence element 11 is uniform. The property hardly causes a problem (a distribution such as an in-plane distribution O shown in FIG. 16 may be exhibited). Basically, in the display device, it is a problem to make the total amount of light emitted from the light emitting area LA equal among the individual organic electroluminescence elements. For example, by restricting the
しかしながら例えば電子写真装置などの画像形成装置に搭載される露光装置への有機エレクトロルミネッセンス素子11の応用を考えた場合、画像形成装置では1画素単位に所望の形状、電位分布の静電潜像を形成することが必要であり、そのために個々の有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光領域LAにおける発光輝度の均一性が要求される。 However, when considering application of the organic electroluminescence element 11 to an exposure apparatus mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus, the image forming apparatus displays an electrostatic latent image having a desired shape and potential distribution for each pixel. Therefore, it is necessary to form the light-emitting luminance in the light-emitting region LA of each organic electroluminescence element 11.
更に発光層16の厚みが不均一である場合は発光層16の厚みが薄い部分に電流が集中するため、発光初期に発光輝度が不均一となるのみならず、電流が多く流れる部分の輝度低下によって暗かった部分が後に相対的に明るくなるなど長期的には発光領域LAにおける発光輝度の分布が変化する。このことは有機エレクトロルミネッセンス素子11を露光装置に応用した場合に、露光装置が形成する潜像の形状、面積が経時的に変化することを意味し、長期的に安定した画像を得ることが困難となる。
Further, when the thickness of the
さてディスプレイ装置における有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光輝度は高々1000cd/m2程度でよいが、電子写真装置などの画像形成装置に搭載される露光装置では10000cd/m2以上の発光輝度が要求されるため、有機エレクトロルミネッセンス素子11の劣化が問題となる。画像形成装置では露光対象である感光体に所定の電位の潜像を形成すべく、感光体上に所定の露光量(例えば1.0マイクロジュール/cm2)の光スポットを形成することが必要であるが、有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光領域LAにおける発光輝度が均一でない場合、即ち個々の有機エレクトロルミネッセンス素子11の発光領域LAの内部に明暗の領域があると、所定の露光量を得ようとした場合に相対的に明るい領域が早く劣化してしまう。有機エレクトロルミネッセンス素子11の寿命は最も劣化が激しい部分に支配されるため、発光輝度が均一でない場合は発光輝度が均一である場合と比較して有機エレクトロルミネッセンス素子11の寿命が実質的に短くなってしまう。 Now, the light emission luminance of the organic electroluminescence element 11 in the display device may be at most about 1000 cd / m 2 , but the light emission luminance of 10,000 cd / m 2 or more is required in an exposure apparatus mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus. Therefore, deterioration of the organic electroluminescence element 11 becomes a problem. In an image forming apparatus, it is necessary to form a light spot having a predetermined exposure amount (for example, 1.0 microjoule / cm 2 ) on the photoconductor in order to form a latent image having a predetermined potential on the photoconductor to be exposed. However, if the light emission luminance in the light emission region LA of the organic electroluminescence element 11 is not uniform, that is, if there is a bright and dark region inside the light emission region LA of each organic electroluminescence element 11, a predetermined exposure amount will be obtained. In this case, a relatively bright area deteriorates quickly. Since the lifetime of the organic electroluminescence element 11 is dominated by the portion where deterioration is most severe, the lifetime of the organic electroluminescence element 11 is substantially shortened when the emission luminance is not uniform compared with the case where the emission luminance is uniform. End up.
また有機エレクトロルミネッセンス素子11の劣化に対処するためには光量補正が必須とされている。光量補正の過程においては各有機エレクトロルミネッセンス素子11の輝度を所定の受光手段で計測し、その計測結果に基づき有機エレクトロルミネッセンス素子11を駆動する電流値などを制御するが、これによって有機エレクトロルミネッセンス素子11の全体としての発光輝度は回復させることができても、前述のごとく発光層16のミクロな領域毎に劣化程度が異なるため、もとの発光輝度の分布を回復させることは困難である。このため光量補正を実行しても画像形成装置によって形成される個々の画素サイズが変化してしまい、例えば印字結果に縦スジなどの不具合が出現する場合があった。
In order to cope with the deterioration of the organic electroluminescence element 11, light amount correction is essential. In the process of correcting the amount of light, the luminance of each organic electroluminescence element 11 is measured by a predetermined light receiving means, and the current value for driving the organic electroluminescence element 11 is controlled based on the measurement result, whereby the organic electroluminescence element is controlled. Even though the overall light emission luminance of 11 can be recovered, it is difficult to recover the original light emission luminance distribution because the degree of deterioration differs for each micro area of the
そこで本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子の画素規制層の構造、形状、表面状態あるいは画素規制層を構成する材料の特性などを制御することにより、発光領域における発光輝度の均一性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子、すなわち図16において面内分布Nで示す発光輝度の分布を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、更にこの有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることにより所望のサイズおよび形状の静電潜像が得られる露光装置、更にこの露光装置を搭載した高画質の画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention controls the structure, shape, surface state or characteristics of the material constituting the pixel regulation layer of the pixel regulation layer of the organic electroluminescence element, so that the organic electroluminescence element has high uniformity of light emission luminance in the light emission region. That is, an organic electroluminescence device having a light emission luminance distribution indicated by an in-plane distribution N in FIG. 16, an exposure apparatus capable of obtaining an electrostatic latent image of a desired size and shape by using this organic electroluminescence device, An object of the present invention is to provide a high-quality image forming apparatus equipped with an exposure apparatus.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は上記課題に鑑みてなされたもので、正孔を注入する陽極と、発光層と、電子を注入する陰極と、正孔または電子のうち少なくとも一方の注入を制御して発光層の発光領域を規制する画素規制層とを有し、この画素規制層を発光領域における発光輝度がほぼ均一になるように構成したものである。 The organic electroluminescence device of the present invention has been made in view of the above problems, and controls the injection of at least one of holes or electrons, an anode for injecting holes, a light emitting layer, a cathode for injecting electrons. And a pixel restricting layer for restricting the light emitting region of the light emitting layer, and this pixel restricting layer is configured so that the light emission luminance in the light emitting region is substantially uniform.
これによって有機エレクトロルミネッセンス素子の発光領域における発光輝度の均一化が図られる。即ち発光領域から出射される光の発光輝度の面内分布(光量プロファイル)はほぼ矩形を呈するようになり、この有機エレクトロルミネッセンス素子を光源として用いた露光装置は所望の形状、電位分布の静電潜像を形成できるため、画像形成装置の高画質化を実現することができる。 Thereby, the light emission luminance in the light emitting region of the organic electroluminescence element is made uniform. In other words, the in-plane distribution (light intensity profile) of the light emission luminance of the light emitted from the light emitting area is almost rectangular, and an exposure apparatus using this organic electroluminescence element as a light source has a desired shape and electrostatic potential distribution. Since a latent image can be formed, high image quality of the image forming apparatus can be realized.
更に個々の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光領域のあらゆる領域で劣化が均一になることから、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を実質的に長くすることができる。 Furthermore, since the deterioration becomes uniform in every region of the light emitting region of each organic electroluminescence element, the life of the organic electroluminescence element can be substantially extended.
更に光量プロファイルが矩形であるため発光領域の劣化による発光輝度の低下は均一に進行し、劣化を補償するために駆動電流を増加させた場合でも光量プロファイルの形状は変化せず、常に安定した静電潜像を形成することが可能となる。 Furthermore, since the light intensity profile is rectangular, the decrease in light emission luminance due to the deterioration of the light emission region proceeds uniformly, and even when the drive current is increased to compensate for the deterioration, the shape of the light intensity profile does not change, and a stable static state is always obtained. An electrostatic latent image can be formed.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔を注入する陽極と、発光層と、電子を注入する陰極と、正孔または電子のうち少なくとも一方の注入を制御して発光層の発光領域を規制する画素規制層とを有し、この画素規制層を発光領域における発光輝度がほぼ均一になるように構成したものである。これによって発光領域から出射される光の発光輝度の分布(光量プロファイル)を均一にすることができ、更に有機エレクトロルミネッセンス素子中を流れる電流分布が均一となり長期に渡って均一な発光を得ることができる。また所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる部分が不要となるため有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延ばすことが可能となる。 The organic electroluminescence device of the present invention regulates a light emitting region of a light emitting layer by controlling injection of at least one of holes or electrons, an anode for injecting holes, a light emitting layer, a cathode for injecting electrons, and electrons. A pixel restricting layer, and the pixel restricting layer is configured such that the light emission luminance in the light emitting region is substantially uniform. This makes it possible to make the light emission luminance distribution (light quantity profile) of the light emitted from the light emitting region uniform, and to make the current distribution flowing in the organic electroluminescence element uniform, so that uniform light emission can be obtained over a long period of time. it can. Further, since a portion that emits light unnecessarily brightly in order to obtain a desired light emission luminance is not required, the life of the organic electroluminescence element can be extended.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層を不透明材料で構成したものである。これによって発光層によって生じた光が画素規制層を透過して出射されることがなくなり、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, the pixel regulation layer is made of an opaque material in the organic electroluminescence element. As a result, light generated by the light emitting layer is not transmitted through the pixel restricting layer, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子における画素規制層にカーボン粒子を含ませたものである。これによって発光層によって生じた光が画素規制層を透過して出射されることがなくなり、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 Further, in the present invention, carbon particles are included in the pixel regulation layer in the organic electroluminescence element. As a result, light generated by the light emitting layer is not transmitted through the pixel restricting layer, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層の仕事関数をWF1、陽極の仕事関数をWF2とするとき、画素規制層を仕事関数WF1が2.0[eV]<WF1<WF2を満たす金属材料で構成したものである。これによって画素規制層の厚みを薄く構成でき、画素規制層の段差に基づく発光層の厚みの不均一性をなくすことができる。更に画素規制層の光透過率をほぼゼロにすることができ、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 The present invention, when the organic electroluminescent device of the work function of the pixel regulating layer W F1, the work function of the anode and W F2, the pixel regulating layer work function W F1 is 2.0 [eV] <W F1 < which is constituted by a metallic material satisfying W F2. As a result, the thickness of the pixel regulation layer can be reduced, and unevenness of the thickness of the light emitting layer based on the level difference of the pixel regulation layer can be eliminated. Furthermore, the light transmittance of the pixel regulating layer can be made almost zero, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極または陰極の表面とこれに接する画素規制層の表面のなす角度によって発光領域における発光輝度がほぼ均一になるように構成したものである。これによって発光領域から出射される光の発光輝度の分布(光量プロファイル)を均一にすることができ、更に有機エレクトロルミネッセンス素子中を流れる電流分布が均一となり長期に渡って均一な発光を得ることができる。また所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる部分が不要となるため有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延ばすことが可能となる。 In the organic electroluminescence device, the light emission luminance in the light emitting region is substantially uniform depending on the angle formed between the surface of the anode or the cathode and the surface of the pixel regulating layer in contact therewith. This makes it possible to make the light emission luminance distribution (light quantity profile) of the light emitted from the light emitting region uniform, and to make the current distribution flowing in the organic electroluminescence element uniform, so that uniform light emission can be obtained over a long period of time. it can. Further, since a portion that emits light unnecessarily brightly in order to obtain a desired light emission luminance is not required, the life of the organic electroluminescence element can be extended.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極または陰極の表面とこれに接する画素規制層の表面のなす角度を、3度以上45度以下に構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を解消することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 In the organic electroluminescence device, the angle formed between the surface of the anode or the cathode and the surface of the pixel regulating layer in contact with the surface is 3 degrees or more and 45 degrees or less. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or the cathode and the pixel regulating layer can be eliminated, and the light emitting layer has a uniform thickness to make the light emission luminance uniform in the light emitting region. be able to.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極または陰極の表面とこれに接する画素規制層の表面のなす角度を、3度以上10度以下に構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を解消することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 In the organic electroluminescence device, the angle formed between the surface of the anode or the cathode and the surface of the pixel regulating layer in contact with the surface is 3 degrees or more and 10 degrees or less. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or the cathode and the pixel regulating layer can be eliminated, and the light emitting layer has a uniform thickness to make the light emission luminance uniform in the light emitting region. be able to.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層の厚みを発光領域の幅以下、かつ発光領域の幅の1.5%以上に構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、画素規制層の段差によって発光領域における発光輝度が不均一となっても、発光輝度の不均一な領域が十分小さくなるため、発光輝度の不均一を実質的に無視することができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the thickness of the pixel regulating layer is set to be equal to or smaller than the width of the light emitting region and 1.5% or more of the width of the light emitting region. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called painting process, even if the light emission luminance in the light emission region becomes non-uniform due to the step of the pixel regulating layer, the non-uniform region of the light emission luminance becomes sufficiently small. This non-uniformity can be substantially ignored.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層における発光領域を規制する側を端部に向かうほど厚みが薄くなる曲面で構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を解消することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 Moreover, this invention is comprised by the curved surface which thickness becomes thin, so that the side which controls the light emission area | region in a pixel control layer in an organic electroluminescent element goes to an edge part. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or the cathode and the pixel regulating layer can be eliminated, and the light emitting layer has a uniform thickness to make the light emission luminance uniform in the light emitting region. be able to.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層における発光領域を規制する側を画素規制層と接する陽極または陰極の表面に対して下に凸の曲面で構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を解消することができ発光層の厚みが均一に形成され、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the side that regulates the light emitting region in the pixel regulating layer is configured with a curved surface that protrudes downward with respect to the surface of the anode or cathode in contact with the pixel regulating layer. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or the cathode and the pixel regulating layer can be eliminated, the thickness of the light emitting layer is formed uniformly, and the light emission luminance in the light emitting region is made uniform. be able to.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層を前記発光層を構成する発光材料を溶解する溶媒、あるいは前記発光材料を溶解した溶液に対して濡れ性を有する材料によって構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the pixel regulating layer is formed of a solvent that dissolves the light emitting material that constitutes the light emitting layer, or a material that has wettability with respect to the solution in which the light emitting material is dissolved. Accordingly, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the thickness of the light emitting layer is uniformly formed, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層における発光領域を規制する側の上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下としたものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 In the organic electroluminescence device, the contact angle with the solvent or solution on the side that regulates the light emitting region in the pixel regulating layer is 45 degrees or less. Accordingly, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the thickness of the light emitting layer is uniformly formed, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、正孔を注入する陽極と、発光層と、電子を注入する陰極と、陽極または陰極の一部を被覆し正孔または電子のうち少なくとも一方の注入を制御して発光層の発光領域を規制する複数の層からなる画素規制層とを有し、この画素規制層を発光領域における発光輝度がほぼ均一になるように構成したものである。これによって発光領域における発光輝度を均一にすることができ、更に有機エレクトロルミネッセンス素子中を流れる電流分布が均一となり長期に渡って均一な発光を得ることができる。また所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる部分が不要となるため有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延ばすことが可能となる。 The present invention also provides an anode for injecting holes, a light emitting layer, a cathode for injecting electrons, and covering the anode or a part of the cathode to control injection of at least one of holes or electrons to control the emission layer. And a pixel restricting layer composed of a plurality of layers for restricting the light emitting region, and the pixel restricting layer is configured so that the light emission luminance in the light emitting region is substantially uniform. As a result, the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform, and the current distribution flowing in the organic electroluminescence element becomes uniform, so that uniform light emission can be obtained over a long period of time. Further, since a portion that emits light unnecessarily brightly in order to obtain a desired light emission luminance is not required, the life of the organic electroluminescence element can be extended.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層の各層をそれぞれ異なる材料で構成したものである。これによって画素規制層の各層の機能を分離させることができ、画素規制層の本来機能である絶縁性と発光層の厚みの均一性の両立が可能となり、いわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 Moreover, this invention comprises each layer of a pixel control layer with a different material in an organic electroluminescent element, respectively. This makes it possible to separate the functions of each layer of the pixel regulation layer, making it possible to achieve both the insulation that is the original function of the pixel regulation layer and the uniformity of the thickness of the light emitting layer, and forming the light emitting layer by a so-called coating process. In this case, the thickness of the light emitting layer is uniformly formed, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層を陽極または陰極に接して形成された第1の画素規制層と、この第1の画素規制層に接して形成され陽極または陰極の一部を被覆する第2の画素規制層から構成したものである。これによって第1の画素規制層には高い絶縁性を、第2の画素規制層には発光層の厚みを均一化する機能を分離して付与することが可能となり、いわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 The present invention also provides a first pixel regulating layer formed in contact with the anode or cathode in the organic electroluminescence element, and a part of the anode or cathode formed in contact with the first pixel regulating layer. This is composed of a second pixel regulating layer to be covered. As a result, the first pixel regulation layer can be provided with high insulation and the second pixel regulation layer can be separately provided with the function of making the thickness of the light emitting layer uniform. When the layer is formed, the light emitting layer has a uniform thickness, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極または陰極の表面とこれに接する第1の画素規制層の表面とがなす角度を、3度以上45度以下に構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を間接的に抑制することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, an angle formed between the surface of the anode or the cathode and the surface of the first pixel regulating layer in contact with the surface of the organic electroluminescence element is 3 degrees or more and 45 degrees or less. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or the cathode and the pixel regulating layer can be indirectly suppressed, and the light emitting layer is formed to have a uniform thickness and the light emission luminance in the light emitting region can be reduced. It can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極または陰極の表面とこれに接する第1の画素規制層の表面とがなす角度を、3度以上10度以下に構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を間接的に抑制することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, an angle formed between the surface of the anode or the cathode and the surface of the first pixel regulating layer in contact with the surface of the organic electroluminescence element is 3 degrees or more and 10 degrees or less. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or the cathode and the pixel regulating layer can be indirectly suppressed, and the light emitting layer is formed to have a uniform thickness and the light emission luminance in the light emitting region can be reduced. It can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において画素規制層を、陽極または陰極に接して形成された第2の画素規制層と、この第2の画素規制層に接して形成され第2の画素規制層の一部を被覆する第1の画素規制層から構成したものである。これによって第1の画素規制層には高い絶縁性を、第2の画素規制層には発光層の厚みを均一化する機能を分離して付与することが可能となり、いわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the pixel restricting layer is formed by contacting a second pixel restricting layer formed in contact with the anode or the cathode, and a second pixel restricting layer formed in contact with the second pixel restricting layer. The first pixel regulating layer that covers a part of the first pixel regulating layer. As a result, the first pixel regulation layer can be provided with high insulation and the second pixel regulation layer can be separately provided with the function of making the thickness of the light emitting layer uniform. When the layer is formed, the light emitting layer has a uniform thickness, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第2の画素規制層の表面とこれに接する第1の画素規制層の表面とがなす角度を、3度以上45度以下に構成したものである。これによってこれによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を解消することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, an angle formed between the surface of the second pixel regulating layer and the surface of the first pixel regulating layer in contact with the surface is set to 3 degrees or more and 45 degrees or less. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or cathode and the pixel regulating layer can be eliminated, and the light emitting layer has a uniform thickness and the light emission luminance in the light emitting region is uniform. Can be.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第2の画素規制層の表面とこれに接する第1の画素規制層の表面とがなす角度を、3度以上10度以下に構成したものである。これによってこれによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、陽極または陰極と画素規制層の段差を解消することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, an angle formed between the surface of the second pixel regulating layer and the surface of the first pixel regulating layer in contact with the surface is 3 degrees or more and 10 degrees or less. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the step between the anode or cathode and the pixel regulating layer can be eliminated, and the light emitting layer has a uniform thickness and the light emission luminance in the light emitting region is uniform. Can be.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層を感光性樹脂で構成し、第2の画素規制層を第1の画素規制層によってパターンニングして構成したものである。これによってパターンニングされた感光性樹脂(後に第1の画素規制層となる)を介して他の材料からなる第2の画素規制層をパターンニングすることで、位置合わせなどの複雑な工程を経ることなく、容易に複数の材料からなる第1の画素規制層と第2の画素規制層を形成することができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the first pixel restricting layer is made of a photosensitive resin, and the second pixel restricting layer is patterned by the first pixel restricting layer. By patterning the second pixel regulating layer made of another material through the patterned photosensitive resin (which will later become the first pixel regulating layer), a complicated process such as alignment is performed. Therefore, the first pixel restricting layer and the second pixel restricting layer made of a plurality of materials can be easily formed.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層の厚みと第2の画素規制層の厚みを、第1の画素規制層の厚み>第2の画素規制層の厚みの関係を満たすよう構成したものである。これによって第1の画素規制層に十分な絶縁性を付与し、第2の画素規制層には陽極または陰極との段差を解消して発光層を均一に形成する機能を付与することができ、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 In the organic electroluminescence element, the thickness of the first pixel restricting layer and the thickness of the second pixel restricting layer satisfy the relationship of the thickness of the first pixel restricting layer> the thickness of the second pixel restricting layer. It is comprised as follows. Thereby, sufficient insulation can be imparted to the first pixel regulation layer, and the second pixel regulation layer can be provided with a function of uniformly forming a light emitting layer by eliminating a step from the anode or the cathode, The light emitting layer has a uniform thickness, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層の厚みを発光領域の幅以下、かつ発光領域の幅の1.5%以上に構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に、第1の画素規制層が形成する段差によって発光領域における発光輝度が不均一となっても、発光輝度の不均一な領域が十分小さくなるため、発光輝度の不均一を実質的に無視することができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the thickness of the first pixel regulating layer is configured to be not more than the width of the light emitting region and not less than 1.5% of the width of the light emitting region. As a result, when the light emitting layer is formed by a so-called painting process, even if the light emission luminance in the light emission region is nonuniform due to the step formed by the first pixel regulating layer, the region where the light emission luminance is nonuniform is sufficiently small. Therefore, the nonuniformity of the light emission luminance can be substantially ignored.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層を不透明材料で構成したものである。これによって発光層によって生じた光が画素規制層を透過して出射されることがなくなり、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the first pixel regulating layer is made of an opaque material. As a result, light generated by the light emitting layer is not transmitted through the pixel restricting layer, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層がカーボン粒子を含むように構成したものである。これによって発光層によって生じた光が画素規制層を透過して出射されることがなくなり、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the first pixel regulating layer includes carbon particles. As a result, light generated by the light emitting layer is not transmitted through the pixel restricting layer, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において少なくとも第2の画素規制層を発光層を構成する発光材料を溶解する溶媒、あるいは発光材料を溶解した溶液に対して濡れ性を有する材料で構成したものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, at least the second pixel regulating layer is composed of a solvent that dissolves the light emitting material that constitutes the light emitting layer, or a material that has wettability with respect to a solution in which the light emitting material is dissolved. is there. Accordingly, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the thickness of the light emitting layer is uniformly formed, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において少なくとも前記第2の画素規制層の上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下としたものである。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, at least a contact angle of the second pixel regulating layer with the solvent or solution is set to 45 degrees or less. Accordingly, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the thickness of the light emitting layer is uniformly formed, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層を有機物で構成し、第2の画素規制層を無機物で構成したものである。これによってパターンニングされた感光性樹脂(後に第1の画素規制層となる)を介して無機材料からなる第2の画素規制層をパターンニングすることで、位置合わせなどの複雑な工程を経ることなく、容易に複数の材料からなる第1の画素規制層と第2の画素規制層を形成することができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the first pixel restriction layer is made of an organic material, and the second pixel restriction layer is made of an inorganic material. By patterning the second pixel regulation layer made of an inorganic material through the patterned photosensitive resin (which will later become the first pixel regulation layer), a complicated process such as alignment is performed. The first pixel restricting layer and the second pixel restricting layer made of a plurality of materials can be easily formed.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層を絶縁性材料で構成し、第2の画素規制層を所定の抵抗値を有する導電性材料で構成したものである。これによって第2の画素規制層を有機エレクトロルミネッセンス素子単位に形成せずにベタ状態で形成することが可能となる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the first pixel restriction layer is made of an insulating material, and the second pixel restriction layer is made of a conductive material having a predetermined resistance value. As a result, the second pixel regulating layer can be formed in a solid state without being formed in units of organic electroluminescence elements.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において導電性材料の面方向の抵抗値を1メガオーム以上としたものである。これによって隣接する有機エレクトロルミネッセンス素子間の電流リークを防止することができる。 Moreover, this invention sets the resistance value of the surface direction of an electroconductive material to 1 megaohm or more in an organic electroluminescent element. Thereby, current leakage between adjacent organic electroluminescence elements can be prevented.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第1の画素規制層を絶縁性材料で構成し、第2の画素規制層を金属材料で構成したものである。これによって第1の画素規制層による高い絶縁性を付与し、第2の画素規制層の厚みを薄く構成でき、画素規制層の段差に基づく発光層の厚みの不均一性をなくすことができる。更に第2の画素規制層は金属であるので光透過率をほぼゼロにすることができ、発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the first pixel restriction layer is made of an insulating material, and the second pixel restriction layer is made of a metal material. Accordingly, it is possible to provide high insulation by the first pixel regulation layer, to reduce the thickness of the second pixel regulation layer, and to eliminate unevenness of the thickness of the light emitting layer based on the level difference of the pixel regulation layer. Furthermore, since the second pixel regulating layer is made of metal, the light transmittance can be made almost zero, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において第2の画素規制層を窒化シリコンあるいは窒化アルミニウムで構成したものである。これらの材料は洗浄処理、紫外線処理、熱処理、プラズマ処理などを適宜行うことによって、発光層を構成する発光材料を溶解する溶媒、あるいは発光材料を溶解した溶液に対し高い濡れ性が得られるため、第2の画素規制層の厚みを薄くかつ上記溶媒あるいは溶液に対する濡れ性を確保することが可能となる。これによっていわゆる塗りのプロセスにて発光層を形成する際に発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 According to the present invention, in the organic electroluminescence element, the second pixel restricting layer is made of silicon nitride or aluminum nitride. Since these materials are appropriately subjected to cleaning treatment, ultraviolet treatment, heat treatment, plasma treatment, etc., high wettability is obtained with respect to a solvent that dissolves the light emitting material constituting the light emitting layer or a solution in which the light emitting material is dissolved. It is possible to reduce the thickness of the second pixel regulating layer and ensure wettability with respect to the solvent or solution. Accordingly, when the light emitting layer is formed by a so-called coating process, the thickness of the light emitting layer is uniformly formed, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極が少なくとも正孔輸送材料で構成された層を含むように構成したものである。正孔輸送材料で構成された層によって陽極上の凹凸が吸収されるため、発光層の厚みが均一に形成され発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 Moreover, this invention is comprised so that an anode may contain the layer comprised by the hole transport material at least in the organic electroluminescent element. Since the unevenness on the anode is absorbed by the layer made of the hole transport material, the thickness of the light emitting layer is formed uniformly, and the light emission luminance in the light emitting region can be made uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において正孔輸送材料を無機酸化物あるいは非晶質カーボンとしたものである。これらの材料で構成された層によって陽極上の凹凸が吸収されるとともに、これらの材料は十分な正孔輸送能力を有するため、より効果的に発光領域における発光輝度を均一にすることができる。 In the organic electroluminescence device of the present invention, the hole transport material is an inorganic oxide or amorphous carbon. The unevenness on the anode is absorbed by the layer formed of these materials, and these materials have sufficient hole transport capability, so that the light emission luminance in the light emitting region can be made more uniform.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において発光層を溶媒に可溶な材料にて構成したものである。これによってスピンコート法やギャップ法などの一様塗布型の工法を採用できるため、有機エレクトロルミネッセンス素子を応用した露光装置などを安価に供給できる。 In the organic electroluminescence device according to the present invention, the light emitting layer is made of a material soluble in a solvent. As a result, a uniform coating type method such as a spin coating method or a gap method can be adopted, so that an exposure apparatus using an organic electroluminescence element can be supplied at low cost.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において発光層を高分子材料から構成したものである。これによってスピンコート法やギャップ法などの一様塗布型の工法を採用できるため、有機エレクトロルミネッセンス素子を応用した露光装置などを安価に供給できる。 In the organic electroluminescence device according to the present invention, the light emitting layer is made of a polymer material. As a result, a uniform coating type method such as a spin coating method or a gap method can be adopted, so that an exposure apparatus using an organic electroluminescence element can be supplied at low cost.
また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子において発光層をスピンコート法により形成したものである。これによって有機エレクトロルミネッセンス素子を応用した露光装置などを安価に供給できる。 In the present invention, a light emitting layer is formed by spin coating in an organic electroluminescence element. Thereby, an exposure apparatus using an organic electroluminescence element can be supplied at low cost.
また本発明は、正孔を注入する陽極と、発光層と、電子を注入する陰極と、正孔または電子のうち少なくとも一方の注入を制御して発光層の発光領域を規制する画素規制層とを有し、この画素規制層によって規制された発光領域における発光層の厚みのばらつきを、発光領域における発光層の厚みを平均した値の20%以下としたものである。これによって発光領域から出射される発光輝度の分布(光量プロファイル)を均一にすることができ、更に有機エレクトロルミネッセンス素子中を流れる電流分布が均一となり長期に渡って均一な発光を得ることができる。また所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる部分が不要となるため有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延ばすことが可能となる。 The present invention also includes an anode for injecting holes, a light emitting layer, a cathode for injecting electrons, and a pixel regulation layer for controlling the injection of at least one of holes or electrons to regulate the light emitting region of the light emitting layer. The variation in the thickness of the light emitting layer in the light emitting region regulated by the pixel regulating layer is 20% or less of the average value of the thickness of the light emitting layer in the light emitting region. As a result, the distribution (light intensity profile) of light emission luminance emitted from the light emitting region can be made uniform, and the current distribution flowing in the organic electroluminescence element can be made uniform, and uniform light emission can be obtained over a long period of time. Further, since a portion that emits light unnecessarily brightly in order to obtain a desired light emission luminance is not required, the life of the organic electroluminescence element can be extended.
また本発明は、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子を列状に配置し、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子を独立して点灯/消灯制御可能に構成した露光装置である。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は発光層の厚みが均一で発光輝度が均一であるから、これを応用した露光装置は、所望のサイズ、電位分布の静電潜像を形成することができる。更に有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流分布が均一であるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光領域の劣化が均一であり、露光装置の製品寿命を長くできるとともに、長期に渡って安定した潜像を形成可能な露光装置を提供することができる。更に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は発光領域が均一に発光するため、所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる必要がなく消費電力の小さな露光装置を実現することができる。 The present invention is also an exposure apparatus in which the above-mentioned organic electroluminescence elements are arranged in a row, and the individual organic electroluminescence elements can be controlled to be turned on / off independently. Since the organic electroluminescent element of the present invention has a uniform light emitting layer thickness and uniform light emission luminance, an exposure apparatus to which this is applied can form an electrostatic latent image having a desired size and potential distribution. Furthermore, since the current distribution that flows through the organic electroluminescent element is uniform, the degradation of the light-emitting area of the organic electroluminescent element is uniform, the product life of the exposure apparatus can be extended, and a stable latent image can be formed over a long period of time. An exposure apparatus can be provided. Further, since the organic electroluminescence element of the present invention emits light uniformly in the light emitting region, it is not necessary to emit light brightly in order to obtain a desired light emission luminance, and an exposure apparatus with low power consumption can be realized.
また本発明は、上記露光装置と、前記露光装置によって静電潜像が形成される感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像を顕画化する現像手段を有する画像形成装置である。本発明の露光装置を応用した画像形成装置においては、長期に渡って安定に潜像を形成するため長寿命の画像形成装置を実現することができる。また簡単な工法により露光装置を得られるため画像形成装置を低価格に提供することができる。さらに本発明の露光装置を用いた画像形成装置においては、所望の静電潜像が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。また光源として有機エレクトロルミネッセンス素子を採用することによって露光装置のサイズを小さくすることができ、この露光装置を搭載することでコンパクトな画像形成装置を実現することができる。 According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the above-described exposure apparatus; a photoreceptor on which an electrostatic latent image is formed by the exposure apparatus; and a developing unit that visualizes the electrostatic latent image formed on the photoreceptor. It is. In the image forming apparatus to which the exposure apparatus of the present invention is applied, it is possible to realize a long-life image forming apparatus because a latent image is stably formed over a long period of time. Further, since the exposure apparatus can be obtained by a simple construction method, the image forming apparatus can be provided at a low price. Further, in the image forming apparatus using the exposure apparatus of the present invention, a desired electrostatic latent image can be obtained, so that a high quality image can always be formed. In addition, the size of the exposure apparatus can be reduced by adopting an organic electroluminescence element as a light source, and a compact image forming apparatus can be realized by mounting this exposure apparatus.
(実施例1)
以下、本発明の実施例1について図面を用いて説明する。
Example 1
図1は本発明の実施例1における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を示す説明図である。以降図1を用いて実施例1における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を詳細に説明する。
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of an
図1において1は本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子である。簡単のためにその構造は従来例にならい、例えば陽極を駆動する駆動回路などは図から省略している。有機エレクトロルミネッセンス素子1を駆動する回路構成などについては後に詳細に説明する。
In FIG. 1,
2は無色透明なガラス基板である。ガラス基板2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。
2 is a colorless and transparent glass substrate. Examples of the
その他の材料をガラス基板2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や、等の高分子フィルム等、或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。
Other materials can be used as the
またガラス基板2の表面あるいは基板内部には、後述するように有機エレクトロルミネッセンス素子1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形成しても良い。
Further, as will be described later, a circuit comprising a resistor, a capacitor, an inductor, a diode, a transistor, and the like for driving the
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、有機エレクトロルミネッセンス表示素子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。 Further, depending on the application, a material that transmits only a specific wavelength, a material that converts light of a specific wavelength having a light-light conversion function, or the like may be used. The substrate is preferably insulative, but is not particularly limited, and may have conductivity depending on a range or use that does not hinder driving of the organic electroluminescence display element.
3は例えばITO(インジウム錫酸化物)によって構成された陽極である。陽極3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3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。
6は発光層である。実施例1では工程がシンプルで低コスト化が可能ないわゆる塗りプロセスを採用して発光層6を形成している。具体的に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をトルエンやキシレンなどの溶媒に溶解した溶液をスピンコート法によって塗布する工程を経て発光層6を形成している。
発光層6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好ましく、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。
The polymer organic light-emitting material constituting the light-emitting
また発光層6には低分子系の有機発光材料を上述した溶媒に溶解させたものを用いてもよく、これら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。
The
また実施例1では従来例に倣い発光層6を便宜上単一の層として記述しているが、発光層6を陽極3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(ともに図示せず)の3層構造としてもよいし、発光層6を陰極3の側から順に電子輸送層/有機発光材料(ともに図示せず)の2層構造、あるいは陽極3の側から順に正孔輸送層/有機発光材料の2層構造(ともに図示せず)、あるいは陽極3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6が上述した有機発光材料のみの単層構造であってもよい。このように実施例1において発光層6と呼称する場合は、発光層6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。
In Example 1, the
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好ましく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、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。
As the hole transport layer in the functional layer described above, those having high hole mobility, transparent and good film forming properties are preferable, and besides TPD, porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, and the like Or 1,1-bis {4- (di-P-tolylamino) phenyl} cyclohexane, 4,4 ′, 4 ″ -trimethyltriphenylamine, N, N, N ′, N′-tetrakis ( P-tolyl) -P-phenylenediamine, 1- (N, N-di-P-tolylamino) naphthalene, 4,4′-bis (dimethylamino) -2-2′-dimethyltriphenylmethane, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminobiphenyl, N, N′-diphenyl-N, N′-di-m-tolyl-4,4′-diaminobiphe Aromatic tertiary amines such as Nyl, N-phenylcarbazole, 4-di-P-tolylaminostilbene, 4- (di-P-tolylamino) -4 ′-[4- (di-P—) Stilbene compounds such as (tolylamino) styryl] stilbene, triazole derivatives, oxazizazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcones Derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, polysilane aniline copolymers, polymer oligomers, styrylamine compounds, aromatic dimethylidin compounds, Poly-3,4 ethylene glycol Organic materials such as polythiophene derivatives such as xylthiophene (PEDOT), tetradihexylfluorenylbiphenyl (TFB), and poly-3-methylthiophene (PMeT) are used. Further, a polymer-dispersed hole transport layer in which an organic material for a low-molecular hole transport layer is dispersed in a polymer such as polycarbonate is also used. There is also a MoO 3, V 2 O 5, WO 3,
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。 Examples of the electron transport layer in the functional layer described above include oxadiazole derivatives such as 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7), and anthraquinodimethane derivatives. , Diphenylquinone derivatives, polymer materials composed of silole derivatives, bis (2-methyl-8-quinolinolate)-(para-phenylphenolate) aluminum (BAlq), bathopproin (BCP), and the like are used. Moreover, the material which can comprise these electron carrying layers can also be used as a hole block material.
7は例えばAl等の金属を蒸着法等によって形成した陰極である。有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極7としては仕事関数の低い金属もしくは合金、例えば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接触する第1の電極層と、その上に形成されるAl、Ag、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。
7 is a cathode in which a metal such as Al is formed by vapor deposition or the like. As the
8は陽極3に接して形成された画素規制層である。画素規制層8としては絶縁性が高く、絶縁破壊に対して強く、かつ製膜性が良くパターニング性が高いものが望ましい。後に多数の実施例を挙げて説明するように、有機エレクトロルミネッセンス素子1の画素規制層8の端部P0の形状、物性、構造などを所定の条件に制御することで、有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域LAにおける発光輝度をほぼ均一にすることが可能となる。
実施例1では画素規制層8をパターンニング性がよくかつ発光層6に正孔が注入されにくい金属、即ち画素規制層の仕事関数をWF1、陽極の仕事関数をWF2とするとき、画素規制層を仕事関数WF1が2.0[eV]<WF1<WF2を満たす金属材料で構成している。例えば陽極3としてITO(仕事関数WF2=5.0[eV])を用いた場合にあっては、仕事関数が2.0[eV]より大きくかつ5.0[eV]未満の数値範囲にある例えばCr(4.5[eV])、Al(4.2[eV])、Ag(4.2[eV])、Mg(3.7[eV])などを用いて構成している。仕事関数の値の上ではLi(2.9[eV])、Na(2.8[eV])、Ba(2.7[eV])、K(2.3[eV])、Cs(2.1[eV])の金属を選択することが理想的であるが、これらの金属は水や酸素に対する反応性が高いため有機エレクトロルミネッセンス素子1の製造工程においては脱水、脱酸素など雰囲気を十分に管理する必要がある。またこれらの金属材料または他の金属材料を用いて画素規制層8を複数層に形成していてもよい。ただし発光層6と接する側の仕事関数の値が重要であるから、画素規制層8において上述した金属材料が発光層6と接する側に配置されていることが望ましい。
In Example 1, when the
画素規制層8は例えばこれらの金属材料を蒸着法やスパッタ法により一様形成し、その後にフォトマスクを用いてパターンニング、現像、エッチングによって形成される。またマスクを介してスパッタ法にて形成してもよい。これらの金属によって構成される画素規制層8の厚みは0.05マイクロメートル以上2マイクロメートル以下とするとよい。画素規制層8の厚みが0.05マイクロメートルを下回ると膜に欠陥が生じて本来発光すべきところでない部分が発光する確率が高くなる。また2マイクロメートルを上回ると画素規制層8の端部P0における陽極3と画素規制層8の段差により、発光領域LAにおける発光層6の厚みのばらつきは厚みの平均値に対して30%を超えるようになる。
The
画素規制層8の厚みは0.05マイクロメートル以上0.5マイクロメートル以下とすることが更に望ましい。画素規制層の厚みを0.5マイクロメートル以下とすることで、発光領域LAにおける発光層6の厚みのばらつきは発光層6の厚みの平均値に対して20%以下に減少する。このように発光層6の厚みのばらつきを低減することは、発光領域LAにおける発光輝度をほぼ均一にすることに直結する。
The thickness of the
さてここで言う「発光輝度をほぼ均一にする」とは発光領域LAにおける発光輝度の分布(面内分布)の形状を矩形に近づけることである(図16に示す面内分布Nを参照)。理想的には発光領域LAにおける発光輝度の分布の形状は完全な矩形とすることが望ましいが、実際は画素規制層8を厚みゼロで形成することは困難であり発光領域LAの両端部で発光輝度は低下する。また発光層6を形成する際に上述した溶媒、溶液の塗布ムラもゼロにはならないため発光領域LAの全領域における完全な均一発光は困難であり、面内分布Nの形状は完全な矩形とはならない。この「発光輝度をほぼ均一にする」の目安については、発光領域LAにおいて発光輝度の分布が発光領域LAの中央部にて略平坦部を有し、この平坦部が発光領域LAの幅のおよそ4/5程度を占めていれば、輝度の分布が有機エレクトロルミネッセンス素子1の寿命に与える影響もほとんどなく、後述する露光装置などの光源として問題なく採用することができる。
Here, “making the light emission luminance substantially uniform” means that the shape of the light emission luminance distribution (in-plane distribution) in the light emitting region LA is made close to a rectangle (see the in-plane distribution N shown in FIG. 16). Ideally, it is desirable that the shape of the light emission luminance distribution in the light emitting region LA be a perfect rectangle. However, in reality, it is difficult to form the
また画素規制層8として金属材料を採用することで画素規制層8を不透明に構成できるため、従来例で述べたような画素規制層8を出射光が透過することがなく、有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域LAにおける発光輝度が更に均一化される。画素規制層8の光透過率は50%以下であればその効果を見出すことができるが、上記のごとく画素規制層8として金属材料を採用すれば光透過率はほぼ0%となるため非常に効果的である。
In addition, since the
画素規制層8の光透過率を低減するためには、上述したように画素規制層8として所定の仕事関数の範囲を有する金属材料を用いることが望ましいが、画素規制層8を樹脂にて構成する場合は、例えばカーボン粒子を混入したポリイミドなどを用いて光の透過性を減じてもよい。カーボン粒子を混入した場合は画素規制層8の抵抗値が低下するため、画素規制層8の厚みは既に述べた上限値である2マイクロメートルとすることが望ましい。
In order to reduce the light transmittance of the
また有機エレクトロルミネッセンス素子1を露光装置の光源として用いる場合は、感光体28(後述。図2等を参照)の感度と整合を取るため、有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光光は例えば波長λ=660nmより長波長とするが、この波長に対して吸収スペクトルを有する染料(上記の波長に対してはシアン色を呈する染料)を混入した画素規制層8とすることで、上述の抵抗値の低下を回避することができ、画素規制層8の厚みをより薄くすることができる。
When the
以降、より詳細に説明を続ける。有機エレクトロルミネッセンス素子1の陽極3とまた陰極7との間に直流電圧又は直流電流を印加すると陽極3から発光層6に正孔が注入され、陰極7から発光層6に電子が注入される。その結果発光層6では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こり、この発光が陽極3、ガラス基板2等を経由して空気中へ出射される。このとき画素規制層8が形成されている領域(図1におけるLA以外の領域)においては、発光層6へ電荷の注入は行われず光は出射されない。
Hereinafter, the description will be continued in more detail. When a direct current voltage or direct current is applied between the
通常有機エレクトロルミネッセンス素子1において光が出射される領域いわゆる発光領域LAは、陽極3と陰極7とに挟まれた領域とすることで規制される。しかしながら陽極3と陰極7の位置関係のみによって発光領域LAを規制しようとする場合、発光領域LAとして例えば円形状や六角形など複雑な形状を構成するのが困難であること、陽極3と陰極7の位置合わせの精度が悪いと発光領域LAの大きさにばらつきが生じるなどの不都合が生じるため、実施例1に示すような画素規制層8により発光領域LAを規制する構成が用いられる。
In general, a region where light is emitted in the
しかしながら従来例を用いて説明したように、有機エレクトロルミネッセンス素子1をスピンコート法などに代表される塗り工程を含むプロセスで形成する場合において、陽極3と陰極7の間に発光領域LAを規制する画素規制層8を設けるにあたり、画素規制層8の端部P0において段差が生じるため、毛細管現象や表面張力の影響を受けて画素規制層8の端部P0における発光層6の厚みと発光領域LAの中央部における発光層6の厚みが異なってしまう。これに伴う電流密度の差異によって発光領域LAにおける発光輝度の分布は均一にならず、一般に電流密度が低い画素規制層8の端部P0の発光輝度は発光領域LAの中央部の発光輝度と比較して低くなってしまう。
However, as described with reference to the conventional example, in the case where the
発光領域LAにおける発光輝度を均一化するには、少なくとも発光領域LAにおける発光層6の厚みを均一に形成する必要がある。
In order to make the light emission luminance in the light emitting area LA uniform, it is necessary to form at least the thickness of the
また従来の画素規制層8は一般にポリイミドなどの透明材料で構成されるため、発光層6で生成された光は画素規制層8を透過して出射される。このことも発光領域LAにおける発光輝度が均一にならない要因の一つとなっている。
Further, since the conventional
更に発光層6の厚みが不均一である場合は発光層6の厚みが薄い部分に電流が集中するため、発光初期に発光輝度が不均一となるのみならず、電流が多く流れる部分の輝度低下によって暗かった部分が後に相対的に明るくなるなど長期的には発光領域LAにおける発光輝度の分布が変化する。
Further, when the thickness of the
発光領域LAにおける発光層6の厚みを均一とすることで、有機エレクトロルミネッセンス素子1中を流れる電流分布が均一となり、長期に渡って均一な発光を得ることができる。また発光輝度の分布が均一でない場合、発光領域LAのあるゆる部位で所定量以上の輝度を得ようとすると本来必要な明るさ以上の輝度で発光させる領域が生じ、有機エレクトロルミネッセンス素子1の寿命を短くしてしまうが、実施例1の有機エレクトロルミネッセンス素子1においては、発光領域LAを均一に発光させることができるため、所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる必要がなく、長期に渡って有機エレクトロルミネッセンス素子1を安定して発光させることができる。
By making the thickness of the
さて前述のごとく画素規制層8の端部P0の厚みを0.05マイクロメートル以上2マイクロメートル以下とすることで、画素規制層8の端部P0における段差等の構造を小さくすることができるため、容易に発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一である有機エレクトロルミネッセンス素子1を実現することができ、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができるようになる。
As described above, since the thickness of the end portion P0 of the
また画素規制層8の厚みを0.05マイクロメートル以上2マイクロメートル以下とすることで、仮に発光輝度が不均一な領域が生じたとしてもこの領域は発光領域LAと比較して十分に小さいため、例えば発光領域LAの大きさが10000平方マイクロメートル程度、つまり250dpi程度の通常の高精細ディスプレイや精細光源等の精細度の画素の大きさであれば、その発光輝度の分布の存在を無視することができる。
In addition, by setting the thickness of the
また画素規制層8の端部P0の厚みを0.05マイクロメートル以上0.5マイクロメートル以下とすると更に望ましい。画素規制層8の端部P0の厚みをこの程度まで薄くすると、例えば発光領域LAの大きさが2500平方マイクロメートル程度、つまり500dpi程度のマイクロディスプレイや画像形成装置等に用いられる超高精細光源等の精細度の画素のようなごく小さな場合であっても、その発光輝度の分布の存在を無視することができる。
Further, it is more desirable that the thickness of the end portion P0 of the
特に画像形成装置等に用いられる超高精細光源については、光を感知するのが人間の目ではなく感光体などであり発光均一性が求められるため、このような高精細な有機エレクトロルミネッセンス素子1では画素規制層8の厚みは0.05マイクロメートル以上0.5マイクロメートル以下とすることが望ましい。画素規制層8の厚みを0.05マイクロメートル以下にする場合、画素規制層8の欠陥等により、発光させるべき場所以外が発光する確率が高くなるため、実際は0.05マイクロメートル以上2マイクロメートル以下、あるいは、0.05マイクロメートル以上0.5マイクロメートル以下であることが望ましい。
In particular, an ultra-high-definition light source used in an image forming apparatus or the like is not a human eye but a photoconductor and the like, and light emission uniformity is required. Therefore, such a high-definition
さて画素規制層8に規制される発光領域LAの面積に対して、画素規制層8により生じる段差等の構造が大きくなるにつれて、画素規制層8の端部P0に起因する発光輝度の不均一性がもたらす影響も大きくなる。
Now, as the structure such as a step generated by the
しかしこれまで説明した電子写真方式の画像形成装置においては、感光体(図2の図番28参照)に照射される光スポットのサイズが小さくなるほど、光スポット内における光エネルギーの分布に対して潜像電位の追随性が悪くなるため、例えば露光装置(図3参照)の画素サイズとして9600dpi(9600dpi:25.4ミリメートル/9600=2.6マイクロメートル)を超える高解像度を実現する場合には、画素規制層8の厚みは発光領域LAの大きさ以下となる程度に構成するとよい。画素規制層8の厚みの下限は上述のように0.05マイクロメートルが目安となるため、この際の画素規制層8と画素サイズの比率は0.05マイクロメートル/2.6マイクロメートル=約1.9%である。
However, in the electrophotographic image forming apparatus described so far, as the size of the light spot irradiated onto the photoconductor (see FIG. 2 in FIG. 2) is reduced, the latent energy distribution in the light spot is reduced. Since the followability of the image potential deteriorates, for example, when realizing a high resolution exceeding 9600 dpi (9600 dpi: 25.4 millimeters / 9600 = 2.6 micrometers) as the pixel size of the exposure apparatus (see FIG. 3), The thickness of the
また露光装置(図3参照)として2400dpi(2400dpi:25.4ミリメートル/2400=10.5マイクロメートル)程度の解像度を実現する場合には、画素規制層8の厚みを発光領域LAの大きさの5分の1(即ち2.1マイクロメートル)以下となる程度に構成すればよい。画素規制層8の厚みの下限は上述のように0.05マイクロメートルが目安となるため、この際の画素規制層8と画素サイズの比率は0.05マイクロメートル/2.1マイクロメートル=約2.4%である。
When the exposure apparatus (see FIG. 3) realizes a resolution of about 2400 dpi (2400 dpi: 25.4 millimeters / 2400 = 10.5 micrometers), the thickness of the
また露光装置(図3参照)として1200dpi(1200dpi:25.4ミリメートル/1200=21マイクロメートル)程度の解像度を実現する場合には、画素規制層8の厚みを発光領域LAの大きさの10分の1(即ち2.1マイクロメートル)以下となる程度に構成すればよい。画素規制層8の厚みの下限は上述のように0.05マイクロメートルが目安となるため、この際の画素規制層8と画素サイズの比率は0.05マイクロメートル/2.1マイクロメートル=約2.4%である。
When the exposure apparatus (see FIG. 3) achieves a resolution of about 1200 dpi (1200 dpi: 25.4 millimeters / 1200 = 21 micrometers), the thickness of the
画素規制層8の厚みの下限については、陽極3の表面を平滑化する処理も可能であることから、画素規制層8と画素サイズの比率は約1.5%以上を目安とすればよい。
Regarding the lower limit of the thickness of the
以上説明してきたような構成によって発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一化され、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
With the configuration as described above, the thickness of the
なお以上の実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子1においてガラス基板2上に形成された陽極3に対して画素規制層8を設けて、発光領域LAを規制する場合について説明したが、ガラス基板2上に形成された陰極7に対して画素規制層8を設けて発光領域LAを規制する構造についても、実施例1の技術的思想を同様に適用できることは言うまでもない。
In the above embodiment, the case where the
図2は本発明の実施例1における露光装置の構成図である。以降露光装置の構造について図2を用いて詳細に説明する。
FIG. 2 is a block diagram of the exposure apparatus in
図2において33は画像形成装置に搭載された露光装置であり、感光体28の表面に静電潜像を形成する部材である。なお画像形成装置の構成および動作については後に詳細に説明する。
In FIG. 2,
2は既に説明したガラス基板であり、ガラス基板2の面Aには発光素子即ち露光光源として有機エレクトロルミネッセンス素子1が図面と垂直な方向(主走査方向)に600dpi(dot/inch)の解像度で形成されている。
71はプラスティックまたはガラスで構成される棒レンズ(図示せず)を列状に配置したレンズアレイであり、ガラス基板2の面Aに形成された有機エレクトロルミネッセンス素子1の出射光を正立等倍の像として、潜像が形成される感光体28の表面に導く。レンズアレイ71の一方の焦点はガラス基板2の面Aであり、もう一方の焦点は感光体28の表面となるようにガラス基板2、レンズアレイ71、感光体28の位置関係が調整されている。即ち面Aからレンズアレイ71の近い方の面までの距離L1と、レンズアレイ71の他方の面と感光体28の表面までの距離L2とするとき、L1=L2となるように設定される。
72は例えばガラスエポキシ基板を用いた中継基板である。73aはコネクタA、73bはコネクタBであり、中継基板72には少なくともコネクタA 73aおよびコネクタB 73bが実装されている。中継基板72は例えばフレキシブルフラットケーブルなどのケーブル76によって露光装置33に外部から供給される画像データや光量補正データ、及びその他の制御信号をコネクタB 73bを介して一旦中継し、これらの信号をガラス基板2に渡す。
ガラス基板2の表面にコネクタを直接実装することは接合強度や、露光装置33が置かれる多様な環境における信頼性を考慮すると困難であるため、実施例1では中継基板72のコネクタA 73aとガラス基板2との接続手段としてFPC(フレキシブルプリント回路)を採用し(図示せず。詳細は後述する)、ガラス基板2とFPCの接合は例えばACF(異方性導電フィルム)を用いて、予めガラス基板2上に形成された例えばITO(インジウム錫酸化物)電極に直接接続する構成としている。
Since it is difficult to directly mount the connector on the surface of the
一方コネクタB 73bは、露光装置33を外部と接続するためのコネクタである。一般的にACF等による接続は接合強度が問題となる場合が多いが、このように中継基板72上にユーザが露光装置33を接続するためのコネクタB 73bを設けることで、ユーザが直接アクセスするインタフェースに十分な強度を確保することができる。
On the other hand, the
74aは筐体Aであり金属板を例えば折り曲げ加工により成型したものである。筐体A 74aの感光体28に対向する側にはL字状部位75が形成されており、L字状部位75に沿ってガラス基板2およびレンズアレイ71が配設されている。筐体A 74aの感光体28側の端面とレンズアレイ71の端面を同一面に合わせ、更に筐体A 74aによってガラス基板2の一端部を支持する構造とすることで、L字状部位75の成型精度を確保すれば、ガラス基板2とレンズアレイ71の成す位置関係を精度よく合わせ込むことが可能となる。このように筐体A 74aは寸法精度を要求されるため、金属にて構成することが望ましい。また筐体A 74aを金属製とすることで、ガラス基板2上に形成される制御回路およびガラス基板2上に表面実装されるICチップ等の電子部品へのノイズの影響を抑制することが可能である。
74bは樹脂を成型して得られる筐体Bである。筐体B 74bのコネクタB 73bの近傍には切欠き部(図示せず)が設けられており、ユーザはこの切欠き部からコネクタB 73bにアクセスが可能となっている。コネクタB 73bに接続されたケーブル76を介して露光装置33の外部から露光装置33に画像データ、光量補正データ、クロック信号やライン同期信号等の制御信号、制御回路の駆動電源、発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電源などが供給される。
74b is a casing B obtained by molding a resin. A notch (not shown) is provided in the vicinity of the
図3(a)は実施例1の露光装置33に係るガラス基板2の上面図であり、図3(b)は同要部拡大図である。以降図3に図2を併用して実施例1におけるガラス基板2の構成について詳細に説明する。
FIG. 3A is a top view of the
図3においてガラス基板2は厚みが約0.7mmの、少なくとも長辺と短辺を有する長方形形状の基板であり、その長辺方向(主走査方向)には発光素子である複数の有機エレクトロルミネッセンス素子1が列状に形成されている。実施例1ではガラス基板2の長辺方向には少なくともA4サイズ(210mm)の露光に必要な発光素子が配置され、ガラス基板2の長辺方向は後述する駆動制御部78の配置スペースを含め250mmとしている。また実施例1では簡単のためにガラス基板2を長方形として説明するが、ガラス基板2を筐体A 74aに取り付ける際の位置決め用などのために、ガラス基板2の一部に切り欠きを設けるような変形を伴っていてもよい。
In FIG. 3, the
78はガラス基板2の外部から供給される制御信号(発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子1を駆動するための信号)を受け取り、この制御信号に基づいて有機エレクトロルミネッセンス素子1の駆動を制御する駆動制御部であり、後述するように制御信号をガラス基板2の外部から受け取るインタフェース手段とインタフェース手段を介して受け取った制御信号に基づき発光素子の駆動を制御するICチップ(ソースドライバ)を含んでいる。
A
80は中継基板72のコネクタA 73aとガラス基板2とを接続するインタフェース手段としてのFPC(フレキシブルプリント回路)であり、コネクタ等を介さずガラス基板2に設けられた図示しない回路パターンに直接接続されている。既に説明したように、露光装置33に外部から供給された、画像データ、光量補正データ、クロック信号やライン同期信号等の制御信号、制御回路の駆動電源、発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子1の駆動電源は、図2に示す中継基板72を一旦経由した後にFPC80を介してガラス基板2に供給される。
実施例1では露光装置33の光源としての有機エレクトロルミネッセンス素子1は、主走査方向に600dpiの解像度で5120個が列状に形成されており、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1はそれぞれ独立に後述のTFT回路によって点灯/消灯を制御される。
In the first embodiment, 5120
81は有機エレクトロルミネッセンス素子1の駆動を制御するICチップとして供給されるソースドライバであり、ガラス基板2上にフリップチップ実装されている。ガラス面へ表面実装を行うことを考慮しソースドライバ81はベアチップ品を採用している。ソースドライバ81には露光装置33の外部からFPC80を介して、電源、クロック信号、ライン同期信号等の制御関連信号および光量補正データ(例えば8ビットの多値データ)が供給される。ソースドライバ81は後に詳細に説明するように、有機エレクトロルミネッセンス素子1に対する駆動パラメータ設定手段であり、より具体的にはFPC80を介して受け渡された光量補正データに基づき個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1の駆動電流値を設定するためのものである。
A
ガラス基板2においてFPC80の接合部とソースドライバ81は、例えば表面にメタルを形成したITOの回路パターン(図示せず)を介して接続されており、駆動パラメータ設定手段たるソースドライバ81にはFPC80を介して光量補正データ、クロック信号、ライン同期信号等の制御信号が入力される。このようにインタフェース手段としてのFPC80および駆動パラメータ設定手段としてのソースドライバ81は駆動制御部78を構成している。
In the
82はガラス基板2上に形成されたTFT(Thin Film Transistor)回路である。TFT回路82はシフトレジスタ、データラッチ部など、発光素子の点灯/消灯のタイミングを制御するゲートコントローラ、および個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1に駆動電流を供給する駆動回路(以降ピクセル回路と呼称する)とを含んでいる。ピクセル回路は各有機エレクトロルミネッセンス素子1に対して1つずつ設けられ、有機エレクトロルミネッセンス素子1が形成する発光素子列と並列に配置されている。後に詳述するように駆動パラメータ設定手段であるソースドライバ81によって、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1を駆動するための駆動電流値がピクセル回路に設定される。
TFT回路82には露光装置33の外部からFPC80を介して、電源、クロック信号、ライン同期信号等の制御信号および画像データ(1ビットの2値データ)が供給され、TFT回路82はこれらの電源および信号に基づいて個々の発光素子の点灯/消灯タイミングを制御する。
The
84は封止ガラスである。有機エレクトロルミネッセンス素子1は水分の影響を受けると発光領域が経時的に収縮(シュリンキング)したり、発光領域内に非発光部位(ダークスポット)が生じる等して発光特性が極端に劣化するため、水分を遮断するための封止が必要である。実施例1ではガラス基板2に接着剤を介して封止ガラス84を貼り付けるベタ封止法を採用しているが、封止領域における水分を吸着するため、封止ガラスとガラス基板2の間に図示しない乾燥剤を配置してもよい。封止領域は一般に有機エレクトロルミネッセンス素子1が構成する発光素子列から副走査方向に数ミリメートルから数センチメートル必要とされており、実施例1では封止しろとして2000マイクロメートルを確保している。
84 is sealing glass. When the
77はアモルファスシリコンなどで構成される複数の光量センサをガラス基板2に沿って主走査方向に配置した光量センサユニットである。光量センサユニット77によって個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光光量が計測される。光量センサユニット77の出力は図示しない配線によって一旦TFT回路82に取り込まれ増幅、アナログ−ディジタル変換などの信号処理を経た後、FPC80、中継基板72(図2参照)、ケーブル76(図2参照)を介して露光装置33の外部に出力される。
この信号は後述のコントローラ61(図4参照)にて受信・処理されて光量補正データ(例えば8ビット)が生成されるが、光量センサユニット77によって計測されるのは個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1のトータルの発光光量であって、発光領域の発光輝度分布ではない。従って光量補正データに基づく補正によって有機エレクトロルミネッセンス素子1のトータルの発光光量は回復させることができるが、発光領域における発光輝度の分布を回復させることは困難なのである。
This signal is received and processed by a controller 61 (see FIG. 4), which will be described later, to generate light quantity correction data (for example, 8 bits), but the light
実施例1においては既に述べたように有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域における発光輝度は均一化されているため、有機エレクトロルミネッセンス素子1の劣化は均一に発生し、劣化が生じた場合でも発光領域における発光輝度の分布は変化しない。
In Example 1, since the light emission luminance in the light emitting region of the
このため実施例1の有機エレクトロルミネッセンス素子1を用いた露光装置33は、上述したように光量センサユニット77によって個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光光量を計測し、計測した発光光量に基づいて例えば有機エレクトロルミネッセンス素子1を駆動する駆動電流を増加するだけで、有機エレクトロルミネッセンス素子1のトータルの発光光量と発光領域における発光輝度の分布の双方を確実に回復させることができるという極めて顕著な効果を奏する。
For this reason, the
さて実施例1では駆動制御部78を構成するインタフェース手段たるFPC80、および駆動パラメータ設定手段たるソースドライバ81を、有機エレクトロルミネッセンス素子1が形成する発光素子列の延長線上(EL_dir)の位置に設けるようにした。
In the first embodiment, the
このような配置とすると、ガラス基板2の長辺方向(主走査方向)の任意位置において、駆動制御部78は発光素子列とオーバーラップしない位置に配置されることとなる。同時にこの構成では、ガラス基板2の長辺方向(主走査方向)の任意位置において、駆動制御部78は発光素子列と並列に形成されたTFT回路82(ピクセル回路を含む)ともオーバーラップしない位置に配置されることとなる。このような配置によってガラス基板2のサイズを小さくすることが可能となる。
With such an arrangement, the
図4は本発明の実施例1の露光装置33に係る回路図である。以降図4を用いてTFT回路82およびソースドライバ81による点灯制御についてより詳細に説明する。
FIG. 4 is a circuit diagram relating to the
図4において61は画像形成装置に組み込まれたコントローラであり、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生成するとともに、上述したように露光装置33に組み込まれた光量センサユニット77(図3参照)の出力に基づいて光量補正データを生成する。
In FIG. 4,
85はイメージメモリであり、図示しないコンピュータ等から転送されたコマンド等に基づきコントローラ61によって生成された2値の画像データが格納されている。86は光量補正データを格納した光量補正データメモリである。光量補正データメモリ86は例えばEEPROM等の書き換え可能な不揮発性メモリである。露光装置33の製造工程には、個々の露光装置33に対して全ての有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光光量および発光輝度分布を計測し、これらの計測結果に基づいて各有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光光量を均一にするための光量補正データを生成する工程が含まれており、光量補正データメモリ86には、この光量補正データの値が格納されている。
An
コントローラ61はこの光量補正データを、上述した光量センサユニット77(図3参照)の出力に基づいて新たに生成した光量補正データに更新することができる。
The
87はタイミング生成部であり、露光装置33を駆動するためのタイミングに係る制御信号を生成する。イメージメモリ85に格納されている画像データ、および光量補正データメモリ86に格納(あるいは図示しない他の高速メモリに事前に複製)された光量補正データは、タイミング生成部87が生成するクロック信号、ライン同期信号等の信号に基づいてケーブル76、コネクタB 73b、中継基板72、コネクタA 73a、FPC80を介してガラス基板2の端部から供給される。
A
更にガラス基板2に供給された画像データとタイミング信号は、ガラス基板2上に形成された例えばITO上にメタル層を形成した配線によってTFT回路82に供給されると共に、光量補正データとタイミング信号も同様にソースドライバ81に供給される。
Further, the image data and the timing signal supplied to the
さてTFT回路82はピクセル回路89とゲートコントローラ88とに大別されている。ピクセル回路89は個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1に対して一つずつ設けられており、有機エレクトロルミネッセンス素子1のM画素分を一つのグループとして、ガラス基板2上にNグループ設けられている。実施例1においては一つのグループを8画素(即ちM=8)とし、このグループを640個としている。従って全画素数は、8×640=5120画素となる。各ピクセル回路89は有機エレクトロルミネッセンス素子1に電流を供給して駆動するドライバ部90と、有機エレクトロルミネッセンス素子1を点灯制御するにあたってドライバが供給する電流値(即ち有機エレクトロルミネッセンス素子1の駆動電流値)を内部に含むコンデンサに記憶させる、いわゆる電流プログラム部91を有しており、予め所定のタイミングでプログラムされた駆動電流値に従って有機エレクトロルミネッセンス素子1を定電流駆動することができる。
The
ゲートコントローラ88は入力された2値の画像データを順次シフトするシフトレジスタと、シフトレジスタと並列に設けられシフトレジスタに所定の画素数の入力が完了した後にこれらを一括して保持するラッチ部と、これらの動作タイミングを制御する制御部からなる(共に図示せず)。更にゲートコントローラ88は図4に示すSCAN_AおよびSCAN_B信号を出力し、これによってピクセル回路89に接続された有機エレクトロルミネッセンス素子1の点灯/消灯を行う期間および、駆動電流を設定する電流プログラム期間のタイミングを制御する。
The
一方ソースドライバ81は内部に有機エレクトロルミネッセンス素子1のグループ数Nに相当する数(実施例1では640個)のD/Aコンバータ92を有しており(後述する)、ソースドライバ81はFPC80を介して供給された光量補正データ(例えば8ビット)に基づいて、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1に対する駆動電流を設定することで各有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光輝度を均一に制御する。
On the other hand, the
図5は本発明の実施例1の露光装置33に係る有機エレクトロルミネッセンス素子1および駆動回路の断面図である。以降図5を用いて実施例1における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構成を詳細に説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
図5において2は既に詳細に説明したガラス基板である。 In FIG. 5, 2 is the glass substrate already described in detail.
101はガラス基板2上の面A(図2の面Aに対応)に形成されたベースコート層であり、例えばSiNとSiO2を積層することで構成される。ベースコート層101の上には多結晶シリコン(ポリシリコン)から成るTFT102が形成されている。実施例1においてはTFT102として多結晶シリコンを用いているが、非結晶シリコン(アモルファスシリコン)を用いてもよい。非結晶シリコンの場合、デザインルールや駆動周波数の点で多結晶シリコンと比べて不利になるが、製造プロセスが安価でありコストメリットがある。
101 is a base coat layer formed on the surface A on the glass substrate 2 (corresponding to the plane A of FIG. 2), formed by stacking for example SiN and SiO 2. A TFT 102 made of polycrystalline silicon (polysilicon) is formed on the
103は例えばSiO2からなるゲート絶縁層であり、TFT102とMoなどの金属で構成されたゲート電極104を所定の間隔で離間、絶縁する。105は例えばSiO2およびSiNを積層することで構成される中間層である。中間層105はゲート電極104を被うとともに、この表面に沿ってAlなどの金属で構成されるソース電極106およびドレイン電極107を支持している。ソース電極106およびドレイン電極107は中間層105およびゲート絶縁層103に設けられたコンタクトホールを介してTFT102に接続されており、ソース電極106とドレイン電極107の間に所定の電位差を付与した状態でゲート電極104に所定の電位を付与することで、TFT102はスイッチングトランジスタとして動作する。
108はSiN等で構成された保護層であり、ソース電極106を完全に被うと共に、ドレイン電極107の一部にコンタクトホール109を形成する。
3は保護層108上に形成された陽極であり、実施例1ではITO(インジウム錫酸化物)を用いている。陽極3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3は蒸着法等によっても形成できるがスパッタ法あるいはCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)により形成することが望ましい。この陽極3はコンタクトホール109にてドレイン電極107と接続されている。
陽極3の表面には既に説明したように画素規制層8が形成され、陽極3および画素規制層8の全体と接して発光層6が例えばスピンコート法のごとき塗りのプロセスによって形成されている。更に発光層6と接して陰極7が蒸着法によって形成されている。
As described above, the
以上説明した構造、工程によってガラス基板2に有機エレクトロルミネッセンス素子1が形成される。TFT102は個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1に対して1:1の関係で形成されており電気的には所謂アクティブマトリクス回路を構成する。ソース電極106を正極とし、ソース電極106と陰極7間に所定の電位差を設け、更にゲート電極104を所定の電位に制御することで、正孔がソース電極106、TFT102、ドレイン電極107、陽極3を経て発光層6に注入され、一方陰極7から発光層6に電子が注入される。発光層6では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
The
発光層6から放出された光は陽極3、中間層105、ゲート絶縁層103、ベースコート層101およびガラス基板2を透過し、面Aとは反対の面から射出され図示しない感光体を露光する。このように発光層6が形成された面Aと反対側の基板面から光を取り出す構成(ボトムエミッション)とすることで発光層6の封止が容易になる。99は配線パターンであり、例えば図4に示すソースドライバ81から出力される光量補正データのアナログ信号などは、中間層105の上に設けられた配線パターン99を利用してピクセル回路89に接続されている。
The light emitted from the
以上詳細に説明したように、実施例1の有機エレクトロルミネッセンス素子1は発光領域LAにおける発光輝度が均一であるため、これを光源に用いた露光装置は所望の形状の静電潜像を得ることができる。
As described above in detail, since the
また実施例1の有機エレクトロルミネッセンス素子1は発光層6の厚みが均一であるため、有機エレクトロルミネッセンス素子1を流れる電流分布が均一となる。従って有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域LAの劣化が均一になるため、有機エレクトロルミネッセンス素子1を用いた露光装置は製品寿命が実質的に長くなり、かつ長期に渡って安定した潜像を形成することが可能となる。
Moreover, since the
更に実施例1の有機エレクトロルミネッセンス素子1は発光領域LAが均一に発光するため、所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる必要がなく、露光装置33の消費電力を低減することができる。
Furthermore, since the light emitting area LA emits light uniformly in the
なお露光装置33においては、有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造は全て同一であってもよいし相互に異なる構造であってもよい。
In the
図6は本発明の実施例1の有機エレクトロルミネッセンス素子1を応用した露光装置33を搭載した画像形成装置の構成図である。
FIG. 6 is a block diagram of an image forming apparatus equipped with an
図6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。
In FIG. 6, the image forming apparatus 21 arranges development stations for four colors, a yellow developing
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。
The developing
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。
Further,
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。
The developing
図7は本発明の実施例1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7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。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating the periphery of the developing
33は既に説明した露光装置である。実施例1の露光装置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、さらに実施例1の露光装置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。
さて実施例1における露光装置33は有機エレクトロルミネッセンス素子を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ス素子を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。
The
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。
A
以降図6に戻って説明を続ける。 Hereinafter, the description will be continued returning to FIG.
これまで説明してきたように、実施例1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。
As described above, the image forming apparatus 21 according to the first exemplary embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which a plurality of developing
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。
In consideration of user convenience when installing the image forming apparatus 21 on the desktop in an office or the like, in particular, accessibility to the
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。
However, the existing LED head, for example, has a thickness of about 15 mm, and if it is disposed between the developing
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。
A
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。
A
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。
A
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。
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。
When the rotation of the
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。
A fixing
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。
A
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。
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。
When the
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(共に可視光)と単一の受光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、実施例1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。
A recording paper trailing
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。
53 is a recording paper transport drum. The recording
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。
58は駆動源であり、実施例1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。
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。
A
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。
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7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。
63 is a power supply unit. The
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できるようになっている。このモニタ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。
The
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。 In the above description, the case where the present invention is applied to a color image forming apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to a single color image forming apparatus such as black. When applied to a color image forming apparatus, the development colors are not limited to four colors of yellow, magenta, cyan and black.
(実施例2)
図8は本発明の実施例2における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を示す説明図である。以降図8を用いて実施例2における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明するが、有機エレクトロルミネッセンス素子1を応用した露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置については、構成や動作に差異がないため説明を省略する。
(Example 2)
FIG. 8 is an explanatory view showing the structure of the
実施例2では、少なくとも画素規制層8の端部P0を実施例1で詳細に説明した有機発光材料を溶解するトルエンやキシレンなどの溶媒、あるいは有機発光材料を溶解した溶液に対して高い濡れ性を示す材料である主鎖としてビニル基、吸水性シリコン、イソシアネート、ポリエステルポリマー、ポリアミド、フッ素含有ポリマー、エポキシ基、あるいは末端にビニル基、グリシジル基、アリール基等を持ったポリマー材料、あるいはポリイミド等の撥水性材料の表面を紫外線照射処理あるいはプラズマ処理して上記溶媒あるいは溶液に対して濡れ性を高くした表面をもつ材料で構成している。また単に材料面の選定のみならず画素規制層8の端部P0にプラズマ処理、エッチング処理を施して画素規制層8の端部P0の表面粗さRaを5ナノメートル程度に荒らすことが望ましい。このように画素規制層8の材質の選定および表面処理を施すことによって、画素規制層8の端部P0において発光層6に対する濡れ性を改善することができる。実施例2では画素規制層8の材料の選定および前述の表面処理によって、濡れ性の程度として画素規制層8の端部P0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下としている。
In Example 2, at least the end portion P0 of the
また画素規制層8を構成する材料としては、窒化シリコン、窒化アルミニウムからなる材料を選択してもよい。これらの材料は絶縁性、画素規制精度などの点から優れており採用するメリットがある。この場合は画素規制層8を形成した後に十分な洗浄処理、紫外線照射処理、熱処理、プラズマ処理などを適宜行うことで画素規制層8のP0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下にすることができる。画素規制層8を構成する材料としては酸化シリコン、酸化アルミニウムを用いることもできる。
Further, as the material constituting the
更に実施例2においては図8に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子1を構成する陽極3の表面とこれに接する画素規制層8とのなす角度θ1を、有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域LAにおける発光輝度をほぼ均一にするように構成したものであり、この角度θ1は後述のごとく3度以上45度以下とすることが好ましく3度以上10度以下とすると更に望ましい。
Further, in Example 2, as shown in FIG. 8, an angle θ1 formed by the surface of the
画素規制層8において画素規制層8の端部P0をテーパー状に形成するためには、エッチングにより形成する場合はエッチングガスあるいはエッチング液の種類およびエッチング時間、エッチングマスクを適宜選択したエッチング方法を適用することで容易にテーパー形状とその角度θ1を調整することができる。また感光性材料を用いた現像により形成する場合は、露光時間、露光マスク、現像時間などを適宜選択して容易にテーパー形状と角度θ1を調整することができる。
In order to form the end portion P0 of the
特に複数のマスクを用いてエッチング領域を徐々に拡大するとともに、エッチング時間を調整してエッチングにより除去される厚みを制御することで、画素規制層8の端部P0における陽極3の表面とこれに接する画素規制層8とのなす角度θ1を精度よく調整できる。
In particular, the etching region is gradually enlarged using a plurality of masks, and the thickness removed by the etching is controlled by adjusting the etching time, whereby the surface of the
一方で陽極3の表面に接する画素規制層8とのなす角度θ1を3度より小さく設定すると画素規制層8の端部P0における膜強度が不足し、画素規制層8に本来求められる発光領域LAを規制する機能が損なわれ、発光領域LAの形状が一定でなくなる不都合が生ずる。
On the other hand, if the angle θ1 formed with the
発明者等の知見によれば、前述のごとく画素規制層8の端部P0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下に設定し、陽極3の表面とこれに接する画素規制層8とのなす角度θ1を変化させた場合、この角度θ1を45度に構成すると発光領域LAにおける発光層6の厚みのばらつきは30%程度となり、更に陽極3の表面とこれに接する画素規制層8とのなす角度θ1を10度に構成すると同20%以下に抑制することが可能であった。このように発光層6の厚みのばらつきを低減することは、発光領域LAにおける発光輝度の均一化に直結し、発光領域LAにおける発光輝度の分布を矩形に近づけることができる。
According to the knowledge of the inventors, as described above, the contact angle with the solvent or solution at the end portion P0 of the
濡れ性の程度として画素規制層8の端部P0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下とし、画素規制層8の端部P0における発光層6に対する濡れ性を改善することで、発光層6の厚みのばらつきが減少するのは、画素規制部8の端部P0における毛細管現象や表面張力の影響を極力排除できるからである。
The degree of wettability is such that the contact angle with the solvent or solution at the end P0 of the
更に陽極3の表面とこれに接する画素規制層8とのなす角度θ1を所望の値に制御することで発光層6の厚みのばらつきが減少するのは、画素規制層8において発光領域LAを規制するテーパー部における陽極3との角度変化が十分に小さくなり、これによって陽極3と画素規制層8の境界部における段差、即ち陽極3と画素規制層8との不連続状態が解消されるためである。
Furthermore, the variation in the thickness of the
従来の有機エレクトロルミネッセンス素子1では、陽極3と画素規制層8の境界に段差が存在するにもかかわらず、あるいはテーパー状を構成したとしても角度θ1を管理することなく、実質的に段差を無視して塗り工程のプロセスにて有機エレクトロルミネッセンス素子1を形成しており、この構造に起因する毛細管現象や表面張力によって発光領域LAにおける発光層6の厚みにばらつきが生じていた。しかし上述のごとく画素規制層8の材料面、表面状態の改善を図り、更に画素規制層8において発光領域LAを規制する側の端部の形状をテーパー状に、かつ3度以上45度以下より好ましくは3度以上10度以下に形成することで、テーパー部の構造に起因する毛細管現象や表面張力の影響が大きく緩和される。
In the conventional
以上説明してきたような構成によって発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一化され、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
With the configuration as described above, the thickness of the
なお以上の実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子1においてガラス基板2上に形成された陽極3に対して画素規制層8を設けて、発光領域LAを規制する場合について説明したが、ガラス基板2上に形成された陰極7に対して画素規制層8を設けて発光領域LAを規制する構造についても、実施例2の技術的思想を同様に適用できることは言うまでもない。
In the above embodiment, the case where the
(実施例3)
図9は本発明の実施例3における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を示す説明図である。以降図9を用いて実施例3における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明するが、有機エレクトロルミネッセンス素子1を応用した露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置については、構成や動作に差異がないため説明を省略する。
(Example 3)
FIG. 9 is an explanatory view showing the structure of the
実施例3においては図9に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子1を構成する陽極3の表面とこれに接する画素規制層8を、画素規制層8における発光領域LAを規制する側(即ち画素規制層8の端部P0)を端部に向かうほど厚みが薄くなる曲面で構成している。更に形状的な特徴としては図示するごとく画素規制層8の端部P0を画素規制層8と接する陽極3の表面に対して下に凸の曲面で構成している。
In Example 3, as shown in FIG. 9, the surface of the
画素規制層8において画素規制層8の端部P0を自由曲面として形成するためには、エッチングにより形成する場合はエッチングガスあるいはエッチング液の種類およびエッチング時間、エッチングマスクを適宜選択したエッチング方法を適用することで容易に曲面の勾配などを変化させることができる。また感光性材料を用いた現像により形成する場合は、露光時間、露光マスク、現像時間などを適宜選択して容易に曲面の勾配などを変化させることができる。特に複数のマスクを用いてエッチング領域を徐々に拡大する際のピッチを変化させるとともに、エッチング時間を調整してエッチングにより除去される厚みを制御することで、画素規制層8の端部P0における陽極3の表面とこれに接する画素規制層8とのなす形状を精度よく調整できる。
In order to form the end portion P0 of the
一方で陽極3の表面に接する画素規制層8の厚みを0.05マイクロメートルより薄くしてしまうと、画素規制層8の端部P0における膜強度が不足し、画素規制層8に本来求められる発光領域LAを規制する機能が損なわれ、発光領域LAの形状が一定でなくなる不都合が生ずる。従って実施例3では画素規制層8の端部P0における最端部の厚みを0.05マイクロメートルとしている。
On the other hand, if the thickness of the
更に実施例3では少なくとも画素規制層8の端部P0を実施例1で詳細に説明した有機発光材料を溶解するトルエンやキシレンなどの溶媒、あるいは有機発光材料を溶解した溶液に対して高い濡れ性を示す材料である主鎖としてビニル基、吸水性シリコン、イソシアネート、ポリエステルポリマー、ポリアミド、フッ素含有ポリマー、エポキシ基、あるいは末端にビニル基、グリシジル基、アリール基等を持ったポリマー材料、あるいはポリイミド等の撥水性材料の表面に紫外線照射処理あるいはプラズマ処理して上記溶媒あるいは溶液に対して濡れ性を高くした表面を構成している。また単に材料面の選定のみならず、画素規制層8の端部P0にプラズマ処理、エッチング処理を施して画素規制層8の端部P0の表面粗さRaを5ナノメートル程度に荒らすことが望ましい。このように画素規制層8の材質の選定および表面処理を施すことによって、画素規制層8の端部P0において発光層6の濡れ性を改善することができる。実施例2では画素規制層8の材料の選定および前述の表面処理によって、濡れ性の程度として画素規制層8の端部P0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下としている。
Further, in Example 3, at least the end portion P0 of the
発明者等の知見によれば、前述のごとく画素規制層8の端部P0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下に設定し、画素規制層8の端部P0を画素規制層8と接する陽極3の表面に対して下に凸の曲面で構成し、更に画素規制層8の端部P0における最端部の厚みを0.05マイクロメートルとすることで、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子1において発光領域LAの形状が極めて安定するとともに、発光領域LAにおける発光層6の厚みのばらつきを20%以下に抑制することが可能であった。このように発光層6の厚みのばらつきを低減することは、発光領域LAにおける発光輝度の均一化に直結し、発光領域LAにおける発光輝度の分布を矩形に近づけることができる。
According to the knowledge of the inventors, as described above, the contact angle with the solvent or solution at the end portion P0 of the
濡れ性の程度として画素規制層8の端部P0における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下とし、画素規制層8の端部P0における発光層6に対する濡れ性を改善することで、発光層6の厚みのばらつきが減少するのは、画素規制部8の端部P0における毛細管現象や表面張力の影響を極力排除できるからである。
The degree of wettability is such that the contact angle with the solvent or solution at the end P0 of the
更に画素規制層8の端部P0を端部に向かうほど厚みが薄くなる曲面で構成し、更に画素規制層8の端部P0を画素規制層8と接する陽極3の表面に対して下に凸の曲面で構成し、かつ画素規制層8の端部P0における最端部の厚みを0.05マイクロメートルとすることで発光層6の厚みのばらつきが減少するのは、画素規制層8において発光領域LAを規制するテーパー部における陽極3との角度変化が十分に小さくなり、これによって陽極3と画素規制層8の境界部における段差、即ち陽極3と画素規制層8との不連続状態が解消されるためである。
Further, the end portion P0 of the
従来の有機エレクトロルミネッセンス素子1では、陽極3と画素規制層8の境界には段差が存在するにもかかわらず、この段差を無視して塗り工程のプロセスにて有機エレクトロルミネッセンス素子1を形成しており、この構造に起因する毛細管現象や表面張力によって発光領域LAにおける発光層6の厚みにばらつきが生じていた。しかし上述のごとく画素規制層8の材料面、表面状態の改善を図り、更に画素規制層8の端部P0を画素規制層8と接する陽極3の表面に対して下に凸の曲面で構成し、かつ画素規制層8の端部P0における最端部の厚みを0.05マイクロメートルとすることで、テーパー部の構造に起因する毛細管現象や表面張力の影響が大きく緩和される。
In the conventional
また実施例3の構造は画素規制層8の厚みを確保しつつ画素規制層8の端部P0において陽極3となす角度を十分に小さくすることができる。これにより高い絶縁性を保ちながら、発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一である有機エレクトロルミネッセンス素子1を容易に実現でき、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
The structure of the third embodiment can sufficiently reduce the angle formed with the
以上説明してきたような構成によって発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一化され、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
With the configuration as described above, the thickness of the
なお以上の実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子1においてガラス基板2上に形成された陽極3に対して画素規制層8を設けて、発光領域LAを規制する場合について説明したが、ガラス基板2上に形成された陰極7に対して画素規制層8を設けて発光領域LAを規制する構造についても、実施例3の技術的思想を同様に適用できることは言うまでもない。
In the above embodiment, the case where the
(実施例4)
図10は本発明の実施例4における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を示す説明図である。以降図10を用いて実施例4における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明するが、有機エレクトロルミネッセンス素子1を応用した露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置については、構成や動作に差異がないため説明を省略する。
Example 4
FIG. 10 is an explanatory view showing the structure of the
実施例4における有機エレクトロルミネッセンス素子1は正孔を注入する陽極3と、発光層6と、電子を注入する陰極7と、陽極3の一部を被覆し正孔の注入を制御して発光層6の発光領域LAを規制する複数の層(画素規制層8aおよび画素規制層8b)を有しており、これによって画素規制層を発光領域LAにおける発光輝度をほぼ均一にするよう構成したものである。図10において詳細に示すように、8aは第1の画素規制層であり主に陽極3と陰極7の間の全体的な絶縁性を確保する機能を有する。8bは第2の画素規制層であり主に発光領域LAを規制するための機能を有する。この場合、第1の画素規制層8aには陽極3と陰極7の間を絶縁性良く覆う材料を用い、第2の画素規制層8bには薄さや精細さなどの精度が得られる材料を用いることが望ましい。このように第1の画素規制層8aと第2の画素規制層8bにそれぞれ異なる材料を用いることで、機能分離の効果をより高めることが可能となる。
The
実施例4の有機エレクトロルミネッセンス素子1の更なる構造上の特徴は、画素規制層を、陽極に接して形成された第2の画素規制層8bと、この第2の画素規制層8bに接して形成され第2の画素規制層8bの一部を被覆する第1の画素規制層8aから構成したことである。
A further structural feature of the
以降図10を用いて実施例4における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明する。なお以降の説明では簡単のために第1の画素規制層8aにおいて画素規制層8bと接触し、かつ発光領域LA側の端部を「第1の画素規制層8aの端部P1」と呼称する(図中P1を参照)。
Hereinafter, the structure of the
まず第1の画素規制層8aの端部P1の構造について説明する。
First, the structure of the end portion P1 of the first
画素規制層8aの端部P1において、陽極3と接して形成された第2の画素規制装置8bの表面に接する第1の画素規制層8aとのなす角度θ2は3度以上45度以下とすることが好ましく3度以上10度以下とすると更に望ましい。実施例4においては第1の画素規制層8aは直接的には発光領域LAを規制することはないが、第1の画素規制層8aは第2の画素規制層8bの周辺に形成されるため、発光層6を形成するにあたっての影響はゼロではなく、第1の画素規制層8aに対しても実施例2で示した条件を適用することが望ましいのである。
An angle θ2 formed by the first
実施例4においても、少なくとも第1の画素規制層8aの端部P1を実施例1で詳細に説明した有機発光材料を溶解するトルエンやキシレンなどの溶媒、あるいは有機発光材料を溶解した溶液に対して高い濡れ性を示す材料である主鎖としてビニル基、吸水性シリコン、イソシアネート、ポリエステルポリマー、ポリアミド、フッ素含有ポリマー、エポキシ基、あるいは末端にビニル基、グリシジル基、アリール基等を持ったポリマー材料、あるいはポリイミド等の撥水性材料の表面に紫外線照射処理あるいはプラズマ処理して上記溶媒あるいは溶液に対して濡れ性を高くした表面をもつ構成とすることが望ましい。また第1の画素規制層8aの端部P1にプラズマ処理、エッチング処理を施して第1の画素規制層8aの端部P1の表面粗さRaを5ナノメートル程度に荒らすことが望ましい。このように第1の画素規制層8aの材質の選定および表面処理を施すことによって、第1の画素規制層8aの端部P1において発光層6に対する濡れ性を改善することができる。実施例4では画素規制層8の材料の選定および前述の表面処理によって、濡れ性の程度として画素規制層8の端部P1における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下としている。
Also in the fourth embodiment, at least the end portion P1 of the first
第1の画素規制層8aの端部P1をテーパー状に形成するためには、エッチングにより形成する場合はエッチングガスあるいはエッチング液の種類およびエッチング時間、エッチングマスクを適宜選択したエッチング方法を適用することで容易にテーパー形状を調整することができる。また感光性材料を用いた現像により形成する場合は、露光時間、露光マスク、現像時間などを適宜選択して容易にテーパー形状を調整することができる。特に複数のマスクを用いてエッチング領域を徐々に拡大するとともに、エッチング時間を調整してエッチングにより除去される厚みを制御することで角度θ2を精度よく調整できる。なお実施例4においても実施例3で示したのと同様に第1の画素規制層8aの端部P1を曲面で構成してもよい。
In order to form the end portion P1 of the first
また既に実施例1で説明したように画素規制層を構成する材料は不透明材料が有利である。実施例4では第1の画素規制層8aと第2の画素規制層8bは機能分離されているため、第1の画素規制層8aの厚みを5マイクロメートル程度と比較的に厚く設定し、かつ第1の画素規制層8aをカーボン粒子の分散量を比較的低く制御したポリイミドなどの有機物で構成することで、第1の画素規制層8aに求められる絶縁性と低光透過率を両立することが可能となる。
As described in the first embodiment, the material constituting the pixel regulation layer is advantageously an opaque material. In Example 4, since the first
次に第2の画素規制層8bについて詳細に説明する。
Next, the second
第2の画素規制層8bは主に発光領域LAを規制するための機能を担うものであり、既に他の実施例で説明したように発光層6に対する濡れ性を確保することが必要である。この要求を満たすために、第2の画素規制層8bは例えばSiNあるいはAlNから構成することが望ましい。これらの材料は絶縁性、画素規制精度などの点、更に材料そのものとしても上記溶媒あるいは溶液との濡れ性に優れており採用するメリットが大きい。濡れ性の確保については画素規制層8を形成した後に十分な洗浄処理、紫外線照射処理、熱処理、プラズマ処理などを行うことで上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下にすることができるため、発光層6に対して十分な濡れ性を確保することができる。
The second
既に実施例1において説明したように陽極3と第2の画素規制層8bとの段差は0.05マイクロメートル以上2マイクロメートル以下が望ましく、第2の画素規制層8bの厚みは0.05マイクロメートル以上0.5マイクロメートル以下とすると更に望ましい。これに対し第1の画素規制層8bの厚みは例えば5マイクロメートル程度とし、絶縁性を確実に確保することが望ましい。即ち第1の画素規制層8aの厚みと第2の画素規制層8bの厚みを、「第1の画素規制層の厚み8a>第2の画素規制層の厚み8b」の関係を満たすように構成することが望ましい。この場合は第1の画素規制層8aが画素規制層全体の厚みを支配する要因となるが、露光装置33(図3参照)における画素サイズと第1の画素規制層8aの厚みの関係は、既に実施例1で説明したのと同様の観点から、第1の画素規制層8aの厚みを発光領域LAの幅以下で、かつ発光領域LAの幅の1.5%以上となるように構成することが望ましい。
As already described in the first embodiment, the step between the
また第2の画素規制層8bを金属で構成してもよい。第2の画素規制層8bを金属で構成した場合は、既に実施例1で説明したように光透過率を実質的にゼロにできるという効果を奏する。さて実施例4では第1の画素規制層8aは陽極3と陰極7の間の絶縁性を担うべく絶縁材料で構成されているため、第2の画素規制層8bは実施例1で要求された「発光層6に正孔が注入されにくい金属」という条件を満たす必要はない。従って実施例4においてはパターンニング性を満たす限りあらゆる金属材料を使用することができる。
The second
ただし図10では第2の画素規制層8bは個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1内で独立して設けられているが、第2の画素規制層8bが複数の有機エレクトロルミネッセンス素子1に跨って(即ちベタ状態で形成され、陽極3の所定位置に開口部が存在するような構成で)形成されている場合は、隣接画素に駆動電流がリークするために抵抗値の低い金属材料を採用するとことはできない。この場合は第2の画素規制層8bを例えば金属酸化物や窒化物など所定の抵抗値を有する導電性材料を用いることが望ましい。具体的には金属酸化物であればMoO3、窒化物であればSiNなどを用いることができる。またこの場合の面方向の導電性は1メガオーム以上とすればリーク電流を防止することが可能である。リーク電流の抑制効果を更に向上するためには、この面方向の導電性については更に10メガオーム以上とすることが望ましい。
However, in FIG. 10, the second
さて図10に示す構造を得るためのプロセスとしては、(I)発光領域LAおよび図中第2の画素規制層8bとして示す両部分に後工程にて第2の規制層8bとなる例えばSiN、Crなどの材料を一面に蒸着し、(II)その後第1の画素規制層8aとなる感光性樹脂を一面に塗布し、(III)第1の画素規制層8aの形状のフォトマスクを用いて露光、現像することで第1の画素規制層8aを形成し、(IV)その後にこの第1の画素規制層8aでマスクを代用してエッチング処理することで第2の画素規制層8bを形成することが可能である。
Now, as a process for obtaining the structure shown in FIG. 10, (I) for example, SiN, which becomes the
この場合(IV)のエッチング処理においては、発光領域LAの中央部から第2の画素規制層8bが除去されていくため、エッチング処理の時間を制御することで、第2の画素規制層8bを第1の画素規制層8aの端部P1から発光領域LA側に突出した形状にて形成できる。
In this case, in the etching process (IV), the second
このようにパターンニングされた感光性樹脂(後に第1の画素規制層8aとなる)を介して他の材料からなる第2の画素規制層8bをパターンニングすることで、位置合わせなどの複雑な工程を経ることなく、容易に複数の材料からなる第1の画素規制層8aと第2の画素規制層8bを実現できる。なお感光性樹脂は一般に高い絶縁性を持つため、第1の画素規制層8aの材料としては適している。
By patterning the second
更に感光性樹脂のパターンニング、あるいは他材料のパターンニングの条件を調整することにより、一方の大きさを他方の大きさより大きくするなどの複雑な形状も実現することができる。 Furthermore, by adjusting the patterning conditions of the photosensitive resin or the patterning of other materials, it is possible to realize complicated shapes such as making one size larger than the other size.
以上説明してきたような構成によって発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一化され、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
With the configuration as described above, the thickness of the
なお以上の実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子1においてガラス基板2上に形成された陽極3に対して画素規制層8aおよび画素規制層8bを設けて、発光領域LAを規制する場合について説明したが、ガラス基板2上に形成された陰極7に対して画素規制層8aおよび画素規制層8bを設けて発光領域LAを規制する構造についても、実施例4の技術的思想を同様に適用できることは言うまでもない。
In addition, although the above example demonstrated the case where the
(実施例5)
図11は本発明の実施例5における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を示す説明図である。以降図11を用いて実施例5における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明するが、有機エレクトロルミネッセンス素子1を応用した露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置については、構成や動作に差異がないため説明を省略する。
(Example 5)
FIG. 11 is an explanatory view showing the structure of the
実施例5における有機エレクトロルミネッセンス素子1は正孔を注入する陽極3と、発光層6と、電子を注入する陰極7と、陽極3の一部を被覆し正孔の注入を制御して発光層6の発光領域LAを規制する複数の層(画素規制層8aおよび画素規制層8b)を有しており、これらの画素規制層によって発光領域LAにおける発光輝度をほぼ均一にするよう構成したものである。図11において詳細に示すように8aは第1の画素規制層であり主に陽極3と陰極7の間の全体的な絶縁性を確保する機能を有する。8bは第2の画素規制層であり主に発光領域LAを規制するための機能を有する。この場合、第1の画素規制層8aには陽極3と陰極7の間を絶縁性良く覆う材料を用い、第2の画素規制層8bには薄さや精細さなどの精度が得られる材料を用いることが望ましい。このように第1の画素規制層8aと第2の画素規制層8bに、それぞれ異なる材料を用いることで機能分離の効果をより高めることが可能となる。
The
実施例5の有機エレクトロルミネッセンス素子1の更なる構造上の特徴は、陽極3に接して形成された第1の画素規制層8aと、この第1の画素規制層8aに接して形成され更に陽極3の一部を被覆する第2の画素規制層8bから構成したことである。
Further structural features of the
以降図11を用いて実施例5における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明する。なお以降の説明では簡単のために第1の画素規制層8aにおいて発光領域LA側の端部を「第1の画素規制層8aの端部P2」と呼称する(図中P2を参照)。
Hereinafter, the structure of the
まず第1の画素規制層8aの端部P2の構造について説明する。
First, the structure of the end portion P2 of the first
画素規制層8aの端部P2において、陽極3の表面と陽極3と接して形成された第1の画素規制層8aとのなす角度θ3は3度以上45度以下とすることが好ましく3度以上10度以下とすると更に望ましい。実施例5においては第2の画素規制層8bは第1の画素規制層8aと発光層6に挟まれた位置に配置されるため、実施例2で詳細に説明したように角度θ3は直接的に発光層6の厚みの均一性に影響する。
The angle θ3 formed between the surface of the
ただし実施例5では第1の画素規制層8aを第2の画素規制層8bが被覆するため、第1の画素規制層8aは必ずしも有機発光材料を溶解するトルエンやキシレンなどの溶媒、あるいは有機発光材料を溶解した溶液に対して高い濡れ性を示す材料で構成する必要はなく、またその表面に対して上記溶媒あるいは溶液の接触角を所定の範囲に維持するための処理は必要とされない。
However, in the fifth embodiment, since the second
第1の画素規制層8aの端部P2をテーパー状に形成するためには、エッチングにより形成する場合はエッチングガスあるいはエッチング液の種類およびエッチング時間、エッチングマスクを適宜選択したエッチング方法を適用することで容易にテーパー形状を調整することができる。また感光性材料を用いた現像により形成する場合は、露光時間、露光マスク、現像時間などを適宜選択して容易にテーパー形状を調整することができる。特に複数のマスクを用いてエッチング領域を徐々に拡大するとともに、エッチング時間を調整してエッチングにより除去される厚みを制御することで角度θ3を精度よく調整できる。なお実施例5においても実施例3で示したのと同様に第1の画素規制層8aの端部P2を曲面で構成してもよい。
In order to form the end portion P2 of the first
また既に実施例1で説明したように画素規制層を構成する材料は不透明材料が有利である。実施例4では第1の画素規制層8aと第2の画素規制層8bは機能分離されているため、第1の画素規制層8aの厚みを5マイクロメートル程度と比較的に厚く設定し、かつ第1の画素規制層8aをカーボン粒子の分散量を比較的低く制御したポリイミドなどの有機物で構成することで、第1の画素規制層8aに求められる絶縁性と低光透過率を両立することが可能となる。
As described in the first embodiment, the material constituting the pixel regulation layer is advantageously an opaque material. In Example 4, since the first
次に第2の画素規制層8bについて詳細に説明する。
Next, the second
第2の画素規制層8bは主に発光領域LAを規制するための機能を担うものであり、既に他の実施例で説明したように発光層6に対する濡れ性を確保することが必要である。この要求を満たすために、第2の画素規制層8bは例えばSiNあるいはAlNから構成することが望ましい。これらの材料は絶縁性、画素規制精度などの点、更に材料そのものとしても上記溶媒あるいは溶液との濡れ性に優れており採用するメリットが大きい。画素規制層8を形成した後に十分な洗浄処理、紫外線照射処理、熱処理、プラズマ処理などを行うことで第2の画素規制層8bの端部P2における上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下にすることができるため、発光層6に対して十分な濡れ性を確保することができる。
The second
既に実施例1において説明したように、陽極3と第2の画素規制層8bとの段差は0.05マイクロメートル以上2マイクロメートル以下が望ましく、第2の画素規制層8bの厚みは0.05マイクロメートル以上0.5マイクロメートル以下とすると更に望ましい。これに対し第1の画素規制層8bの厚みは例えば5マイクロメートル程度とし、絶縁性を確実に確保することが望ましい。即ち第1の画素規制層8aの厚みと第2の画素規制層8bの厚みを、「第1の画素規制層の厚み8a>第2の画素規制層の厚み8b」の関係を満たすように構成することが望ましい。
As already described in the first embodiment, the step between the
また第2の画素規制層8bを金属で構成してもよい。第2の画素規制層8bを金属で構成した場合は、既に実施例1で説明したように光透過率を実質的にゼロにできるという効果を奏する。従って第2の画素規制層8bとして金属を採用した場合は、第1の画素規制層8aは特に光透過性を意識することなく構成してよい。
The second
さて実施例5では第1の画素規制層8aは陽極3と陰極7の間の絶縁性を担うべく絶縁材料で構成されているため、実施例1で要求された「発光層6に正孔が注入されにくい金属」という条件を満たす必要はない。従って実施例5においてはパターンニング性を満たす限りあらゆる金属材料を使用することができる。
In Example 5, since the first
ただし図11に示すように第2の画素規制層8bは個々の有機エレクトロルミネッセンス素子1内で独立して設けられているが、第2の画素規制層8bが複数の有機エレクトロルミネッセンス素子1に跨って(即ちベタ状態で形成され、陽極3の所定位置に開口部が存在するような構成で)形成されている場合は、隣接画素に駆動電流がリークするために抵抗値の低い金属材料を採用するとことはできない。この場合は第2の画素規制層8bとして金属酸化物や窒化物など所定の抵抗値を有する導電性材料を用いることが望ましい。具体的には金属酸化物であればMoO3、窒化物であればSiNなどを用いることができる。またこの場合の面方向の導電性は1メガオーム以上とすればリーク電流を防止することが可能である。リーク電流の抑制効果を更に向上するためには、この面方向の導電性については更に10メガオーム以上とすることが望ましい。
However, as shown in FIG. 11, the second
以上説明してきたような構成によって発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一化され、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
With the configuration as described above, the thickness of the
なお以上の実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子1においてガラス基板2上に形成された陽極3に対して画素規制層8aおよび画素規制層8bを設けて、発光領域LAを規制する場合について説明したが、ガラス基板2上に形成された陰極7に対して画素規制層8aおよび画素規制層8bを設けて発光領域LAを規制する構造についても、実施例5の技術的思想を同様に適用できることは言うまでもない。
In addition, although the above example demonstrated the case where the
(実施例6)
図12は本発明の実施例6における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造を示す説明図である。以降図12を用いて実施例6における有機エレクトロルミネッセンス素子1の構造について詳細に説明するが、有機エレクトロルミネッセンス素子1を応用した露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置については、構成や動作に差異がないため説明を省略する。
(Example 6)
FIG. 12 is an explanatory view showing the structure of the
図12において8bは陽極3の表面に設けられた第2の画素規制層であり、例えば5ナノメートルから10ナノメートルの厚みで形成された無機酸化物あるいは非晶質カーボンから構成されている。無機酸化物としては例えばMoO3、V2O5、WO3、TiO2、SiO、MgO等を用いることができる。
In FIG. 12, 8b is the 2nd pixel control layer provided in the surface of the
実施例6に示す有機エレクトロルミネッセンス素子1においては、陽極3の表面に蒸着などによって第2の画素規制層8bを形成し、第2の画素規制層8bに接して高い絶縁性を有する第1の画素規制層8aを設け、第1の画素規制層8aによって発光領域LAを規制した上で発光層6と陰極7を積層させた構造としている。
In the
このような構造とすることで、第1の画素規制層8aには本来の画素規制層として絶縁性の機能を持たせ、第2の画素規制層8bには発光領域LAにおける発光層6の微小な凹凸を吸収し厚みを均一にする機能を持たせることができる。
With such a structure, the first
またこの第2の画素規制層8bの厚さを10ナノメートル以下とすることにより、陽極3から発光層6への電荷注入を妨げることなく第2の画素規制層8bを構成できる。
Further, by setting the thickness of the second
第1の画素規制層8aとして既に実施例2で説明したように有機発光材料を溶解するトルエンやキシレンなどの溶媒、あるいは有機発光材料を溶解した溶液に対して高い濡れ性を示す材料を用い、更に第1の画素規制層8aの表面を処理することで上記溶媒あるいは溶液との接触角を45度以下とすることで、第1の画素規制層8aには発光層6の厚みを均一にする機能を持たせつつ、本来の画素規制層として絶縁性の機能を持たせ、第2の画素規制層8bには発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一になるような機能を持たせることができる。また図12に図示した第1の画素規制層8aの端部P3における第2の画素規制層8bの表面と第1の画素規制層8aとがなす角度θ4についても、実施例2で説明したような角度、即ち3度以上45度以下とすることが好ましく3度以上10度以下とすると更に望ましい。
As described in Example 2 as the first
陽極3の表面に第2の画素規制層8bが一様に形成された構造とする場合、第1の画素規制層8aが十分に絶縁性を持っていれば、上述のごとく高々10ナノメートルの厚みにすぎない第2の画素規制層8bは隣接する有機エレクトロルミネッセンス素子1に対して十分な絶縁性を有するため、あえて発光領域LAに対応する部位に選択的に第2の画素規制層8bを形成する必要はない。このようにすることで複雑な工程を用いなくても、複数の機能を持った画素規制層を容易に形成することができる。
In the case where the second
更に実施例6については、例えば実施例3で説明したように第1の画素規制層8aの端部P3における形状を曲面としてもよいし、更に実施例4や実施例5で説明したように複数層からなる画素規制層を用いてもよい。
Further, in the sixth embodiment, for example, as described in the third embodiment, the shape of the end portion P3 of the first
以上説明してきたような構成によって発光領域LAにおける発光層6の厚みが均一化され、発光領域LAから出射される光の発光輝度の分布を均一にすることができる。
With the configuration as described above, the thickness of the
なお以上の実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子1においてガラス基板2上に形成された陽極3に対して画素規制層8aおよび画素規制層8bを設けて、発光領域LAを規制する場合について説明したが、ガラス基板2上に形成された陰極7に対して画素規制層8aおよび画素規制層8bを設けて発光領域LAを規制する構造についても、実施例6の技術的思想を同様に適用できることは言うまでもない。
In addition, although the above example demonstrated the case where the
以上複数の実施例を用いて説明してきたように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子1は画素規制層8により規制された発光領域LAにおける発光輝度をほぼ均一にすることができる。従って本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子1を光源に用いた露光装置は所望の形状の静電潜像を得ることができる。
As described above by using a plurality of embodiments, the
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子1は画素規制層8(または第1の画素規制層8aと第2の画素規制層8b)によって規制された発光領域における発光層6の厚みのばらつきが、発光領域における発光層の厚みを平均した値の20%以下であり、発光層6の厚みが均一であるため、有機エレクトロルミネッセンス素子1を流れる電流分布が均一となる。従って有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域LAの劣化が均一になるため、有機エレクトロルミネッセンス素子1の寿命が実質的に長くなり、かつ長期に渡って安定した潜像を形成可能な露光装置を提供できる。更に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子1は発光領域LAが均一に発光するため、所望の発光輝度を得るために無駄に明るく発光させる必要がなく、消費電力の小さな露光装置を実現することができる。
Further, the
本発明の露光装置を応用した画像形成装置においては、露光装置が長期に渡って安定に潜像を形成するため、長寿命の画像形成装置を実現できる。また簡単な工法により露光装置を得られるため画像形成装置を低価格に提供できる。さらに本発明の露光装置を用いた画像形成装置においては、所望の静電潜像が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。また光源として有機エレクトロルミネッセンス素子1を採用することによって露光装置のサイズを小さくすることができ、この露光装置を搭載することでコンパクトな画像形成装置を実現することができる。
In the image forming apparatus to which the exposure apparatus of the present invention is applied, since the exposure apparatus stably forms a latent image for a long period of time, a long-life image forming apparatus can be realized. Further, since the exposure apparatus can be obtained by a simple construction method, the image forming apparatus can be provided at a low price. Further, in the image forming apparatus using the exposure apparatus of the present invention, a desired electrostatic latent image can be obtained, so that a high quality image can always be formed. Further, the size of the exposure apparatus can be reduced by adopting the
さて有機エレクトロルミネッセンス素子1の発光領域LAにおいて発光層6の厚みを均一に形成することで、安定に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子1を実現することができるが、この効果は少なくとも発光層6の一部を高分子材料によって構成した有機エレクトロルミネッセンス素子1、あるいは少なくとも発光層6の一部を溶媒に可溶な材料によって構成した有機エレクトロルミネッセンス素子1において顕著である。これらの材料を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する場合、蒸着などの工法を用いず溶媒に溶かした状態で製膜する工法が用いられるが、蒸着時の蒸着材料の不均一分布による発光層6の厚みの不均一性よりも、有機発光材料を溶解するトルエンやキシレンなどの溶媒、あるいは有機発光材料を溶解した溶液に対する濡れ性や構造物による毛細管現象や表面張力などによる厚みの不均一性が高いため、より顕著に本発明の効果が得られる。
Now, by uniformly forming the
また発光層の製膜工法について、インクジェット法などは表面張力や画素規制層8の撥水性などを積極的に利用して形成するのに対し、スピンコート法、ギャップ法、フラッドプリント法(インクジェットを使った一様塗布法)、スクリーン印刷法などの一様塗布型の工法では一様に発光層等の材料を塗布するため、本発明の効果がより顕著に現れる。これらの工法は、発光層の塗り分けを必要としない単色発光層の場合に多く用いられ、これらの工法あるいは構造を用いる場合に本発明はより有効な効果を奏するものである。
As for the light-emitting layer forming method, the inkjet method and the like are formed by actively utilizing surface tension and the water repellency of the
また以上の説明において露光装置において有機エレクトロルミネッセンス素子1は直流電源による駆動を前提として説明したが、交流電源あるいはパルス電源で駆動してもよい。
In the above description, the
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを用いた露光装置ならびに画像形成装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子における発光領域の発光輝度の均一性あるいは長期にわたる安定な発光を得ることが必要な種々の装置において利用でき、例えば複写機、マルチファンクションプリンタ、プリンタ、ファクシミリなどに適用が可能である。また有機エレクトロルミネッセンス素子は有機発光材料の選定によってRed、Green、Blueの三原色を得ることができるから、例えばRGBそれぞれの色にて露光する露光装置を用いれば、印画紙を直接露光するタイプの画像形成装置に適用することもできる。 The organic electroluminescence element of the present invention, the exposure apparatus using the same, and the image forming apparatus are used in various apparatuses that require uniform emission luminance in the light emitting region of the organic electroluminescence element or stable light emission over a long period of time. For example, the present invention can be applied to a copying machine, a multifunction printer, a printer, a facsimile, and the like. In addition, since organic electroluminescent elements can obtain the three primary colors of red, green, and blue by selecting an organic light emitting material, for example, if an exposure device that exposes each color of RGB is used, an image of a type that directly exposes photographic paper. It can also be applied to a forming apparatus.
1 有機エレクトロルミネッセンス素子
2 ガラス基板
3 陽極
6 発光層
7 陰極
8,8a,8b 画素規制層
11 有機エレクトロルミネッセンス素子
12 ガラス基板
13 陽極
14 正孔輸送層
15 有機材料層
16 発光層
17 陰極
18,18a,18b 画素規制層
21 画像形成装置
22,22Y,22M,22C,22K 現像ステーション
28,28Y,28M,28C,28K 感光体
33,33Y,33M,33C,33K 露光装置
71 レンズアレイ
77 光量センサユニット
81 ソースドライバ
82 TFT回路
84 封止ガラス
102 TFT
DESCRIPTION OF
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