JP2004134282A

JP2004134282A - 照明装置及びそれを用いた画像読取装置

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Publication number: JP2004134282A
Application number: JP2002298765A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Komatsu; 小松　隆宏; Akira Gyotoku; 行徳　明; Tetsuro Nakamura; 中村　哲朗
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】有機エレクトロルミネッセンス素子特有の課題を解決するものであり、照射効率を落とさず、原稿面の照度のばらつきを抑えることができる照明装置及びそれを用いた画像読取装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基板上に、少なくとも、正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置であって、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極の少なくとも一部分に、陽極よりも電気抵抗の低い補助電極を併設した照明装置としたものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光学的画像読み取り装置において、原稿面を主走査方向に線状に照射する照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファクシミリ、スキャナー、バーコードリーダー等の光学的画像読み取り装置にはリニアイメージセンサーが用いられており、その方式には縮小レンズを使用して結像させる縮小方式と、ロッドレンズを使用してセンサーと読み取り原稿との距離を接近させ等倍結像する密着方式とがある。縮小方式は原稿面上での焦点深度が大きいという利点はあるが、装置の小型化が困難であることや光学系の調整が必要であることなどから、最近では密着方式が多く採用されている。この密着方式の画像読み取り装置の照明装置には、高輝度で小型化が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを線状に配置したＬＥＤアレイが主に使用されてきた。
【０００３】
図９は密着方式の光学的画像読取装置の構造例を示した図である。図９において原稿１３はＬＥＤアレイ１４等の原稿照射手段によって照射されており、原稿１３で反射した光はロッドレンズアレイ１５によって正立等倍で導かれ、光電変換素子アレイ１６に入力され、電気信号に変換されるようになっている。
【０００４】
ここで光電変換素子アレイ１６から原稿１３までの距離は、通常１０ｍｍ程度であり、ロッドレンズアレイ１５を構成する各ロッドレンズは、０．６φｍｍ前後の円柱形である。また、ＬＥＤアレイ１４は、回路導体層を形成した基板上にＬＥＤチップを複数個、直線状に並べた構成であり、通常、一つの基板上には、２４〜３２個のＬＥＤチップが配列されており、ＬＥＤチップの一個の長さ寸法は２ｍｍ前後で、それぞれのＬＥＤチップは５ｍｍ前後の間隔で配置されている。
【０００５】
原稿照射手段は走査方向に線状の光ビームが得られればよいが、上記のＬＥＤアレイ１４を用いる構成では、ＬＥＤチップが所定間隔を設けて配置されているため原稿面上の照度のばらつきが生じ、シェーディング補正等の処理を必要とするとともに、該処理を施したとしても画像読み取り装置自体の読み取り性能は低下する。また、原稿面の照度のばらつきを抑えようとすると原稿１３からＬＥＤアレイ１４までの距離をある程度の距離に保たなければならず、さらに数多くのＬＥＤチップを必要とする。これによりユニットサイズの大型化や、コストアップを招いていた。
【０００６】
また、光源部にレーザを使用した場合でも同様に小型化に限界があった。
【０００７】
そこで、このような従来の照射装置の課題を解決するため、光源部に有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単に有機ＥＬ素子と言うこともある）を用いる試みがなされている。有機エレクトロルミネッセンス素子は、その輝度、小型化については何等問題がなく、また面状発光体であることから画像読み取り装置の光源として有望である。例えば、（特許文献１）には、スキャナーの光源装置として利用される有機ＥＬ素子による光源装置が開示されている。
【０００８】
ここで、一般的な従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の構成について図１０を用いて説明する。
【０００９】
図１０は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【００１０】
図１０において、１は基板、２は陽極、３は有機薄膜層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は陰極である。そして、二つの電極（陽極２、陰極３）間に有機薄膜層３を備えている。
【００１１】
図１０に示すように有機エレクトロルミネッセンス素子は、ガラス等の透明または半透明の基板１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２と、陽極２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４と、正孔輸送層４上に抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ（以下、Ａｌｑ_３と略称する。）等からなる発光層５と、発光層５上に抵抗加熱蒸着法等により形成された１００ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚の金属膜からなる陰極６と、を備えている。
【００１２】
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極２をプラス極、また陰極６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２から正孔輸送層４を介して発光層５に正孔が注入され、陰極６から発光層５に電子が注入される。発光層５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。
【００１３】
このように簡単な構造であるため薄型化、小型化が可能であり、さらに高輝度の面発光により原稿面の照度のばらつきを抑えることが可能であることから有機エレクトロルミネッセンス素子は光学的画像読み取り装置用の原稿照射手段等として最適である。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−３０７２４１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機ＥＬ素子は電流注入型の発光デバイスであり同一素子内であっても電流が流れにくい部分は輝度が低くなってしまうため、均一発光という点ではまだ課題を有しており、特に照射エリアが大きくなり光源の長さが長くなった時の輝度ばらつきが大きな問題となっている。
【００１６】
特に、これら従来の技術において、一般的に陽極として使用されているＩＴＯ電極は１０Ω・ｃｍ／□程度と陰極に用いられるＡｌ等の金属に比べ電気抵抗が高い。そのため陽極と電源との接続部から遠い発光面ほど陽極による電圧降下が起こり、電流が流れにくく、発光輝度が低下してしまうと言う問題があった。
【００１７】
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセンス素子特有の課題を解決するものであり、照射効率を落とさず、原稿面の照度のばらつきを抑えることができる照明装置及びそれを用いた画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は上記課題を解決するため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極の少なくとも一部分に、陽極よりも電気抵抗の低い補助電極を併設した構成としたものであり、電圧降下を防ぐことで発光の均一性を向上させた。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板上に、少なくとも、正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置であって、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極の少なくとも一部分に、陽極よりも電気抵抗の低い補助電極を併設したことを特徴とするものであり、これにより外部回路との接続端子から離れたところであっても、電気抵抗の低い補助電極のために電圧降下を防ぐことが可能となり発光輝度の低下を防ぐことが可能となり、発光輝度の走査線方向のばらつきを大幅に低減した照明装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、補助電極が陽極上部または側面以外の部分にまで広がって配置されたことを特徴とするものであり、一般的に陽極として使用されているＩＴＯは抵抗が高いため基板上での配線に使用するとその配線部での電圧損失が生じるが、補助電極によりこの配線の引き回しも兼ねることでこのような損失を防ぐことができ、消費電力を抑えることができる。また異方性導電フィルム等による外部回路との接続時においても、下地を金属材料とすることで剥離を抑制することができ、より信頼性の高い照明装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１，２において、補助電極の長辺（Ｌａ）が、陽極の長辺（Ｌｅ）よりも長い（Ｌａ≧Ｌｅ）ことを特徴とするものであり、電極取出し端子を基板側面に引き出すことが可能となり、発光領域を広くすることができる。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３において、補助電極の一部が他の部分よりも広がっていることを特徴とするものであり、広がった部分を外部電源との接続用の端子とすることで配線接続の際の位置合わせが容易になると共に、配線と端子との接触面積も大きくなることから信頼性も向上させることができる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４において、補助電極の外表面に、電気絶縁性の物質を配置したことを特徴とするものであり、前述したように有機ＥＬ素子は２つの電極間に数千Åという極薄い膜を挟んだだけの構造である。そのため補助電極上に電気絶縁性物質を配置しない場合、陽極と陰極が短絡する恐れがある。また、短絡しなくても素子構成によっては補助電極からキャリアが注入され、補助電極と対向電極との間で発光することが考えられ、この光は補助電極のため外部に取り出せず、結果として電力を無駄に消費する可能性がある。電気絶縁性物質を配置することでこれらの不具合を回避することができ、高信頼性、低消費電力の照明装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５において、電気絶縁性物質が陽極上面よりも上方に配置されていることを特徴とするものであり、通常、有機ＥＬ素子の構成各層は真空蒸着法によって形成される。その際、蒸着物を任意の形状に形成するために基板と蒸着源との間に任意の形状の開口部を有するマスクを配置するが、高精細パターンやＲＧＢ塗り分け等、蒸着物のパターン精度を要求する場合にはマスクと基板とを密着させる必要がある。この時マスクが発光面に直接触れてしまうと発光の均一性が損なわれ、最悪の場合発光しなくなる可能性がある。しかし本発明の電気絶縁性物質は陽極上面よりも上方に配置されているため、マスクと基板とを密着させても、マスクは電気絶縁性物質とのみ接触し、発光部には触れることがない。このため高信頼性の照明装置を提供することが可能である。
【００２５】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項５，６において、電気絶縁性物質の側面が、陽極面に対して９０度よりも小さい角度で配置されていることを特徴とするものであり、一般に有機エレクトロルミネッセンス素子の各構成層は真空蒸着方によって成膜されるが、この蒸着法はミーンフリーパスが大きく蒸着物のまわり込みが少ない。そのため絶縁性物質が陽極面に対して垂直またはそれ以上にオーバーハング部を有して配置されるとその周辺部に蒸着される有機膜は他の部分よりも薄くなってしまいリーク電流等を発生しやすくなる。しかし、本発明の電気絶縁性物質は、その側面が陽極面に対して９０度よりも小さい角度で配置されているためこのような蒸着膜厚の不均一化は生じにくく信頼性の高い照明装置を提供することが可能である。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項５〜７において、絶縁性物質を配置した照明装置であって、該照明装置の構成要素である陰極が有機層よりも大きく形成され、かつ有機層が陰極によって完全に覆われていることを特徴とするものであり、有機エレクトロルミネッセンス素子は水分に非常に弱く、特に有機層への水分進入は有機材料の凝集等を引き起こし、ダークスポットと呼ばれるような発光欠陥を招く。しかしながら、本発明の陰極は有機層よりも大きく形成され、有機物は陰極によって完全に覆われているため有機物への水分進入は抑制され、信頼性の高い照明装置を提供することが可能である。
【００２７】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８において、照明装置における陽極または補助電極と外部回路との接続が、２箇所以上で行われることを特徴とするものであり、外部回路との接続を複数箇所にすることにより電圧降下をさらに抑制することが可能となり、発光輝度の走査線方向のばらつきをさらに低減した照明装置を提供することができる。
【００２８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９において、陽極または補助電極と外部回路との接続が、有機エレクトロルミネッセンス素子の長辺端部にて行われることを特徴とするものであり、これにより長辺両端部で外部回路と接続した場合、素子端部の発光輝度の低下を抑制した照明装置を提供することができる。また、一方の長辺端部のみで外部回路と接続した照明装置を２個つなぎ合わせることによって大型の照明装置を提供することも可能である。
【００２９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０いずれか１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする画像読み取り装置としたものであり、薄型で、照度ばらつきの小さく、かつ信頼性の高い原稿照射手段を用いることにより、画像読み取り性能を向上させることができる。
【００３０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、基板上に、少なくとも、２つの電極と、電極間に発光領域を有する発光層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置であって、有機エレクトロルミネッセンス素子のいずれか一方の電極に、電極よりも電気抵抗の低い補助電極を設けたことを特徴とする照明装置であって、これにより外部回路との接続端子から離れたところであっても、電気抵抗の低い補助電極のために電圧降下を防ぐことが可能となり発光輝度の低下を防ぐことが可能となる。
【００３１】
以下、本発明の照明装置について、詳細に説明する。
【００３２】
本発明の照明装置の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる基板は、機械的、熱的強度を有し、透明又は半透明であれば特に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、ガラス基板や、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、フッ素系樹脂等の可視光領域について透明度の高い材料を用いることができ、これらの材料をフィルム化した可撓性を有するフレキシブル基板であっても良い。
【００３４】
また、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好ましいが、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。なお、本発明において、透明または半透明なる定義は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子による発光の視認を妨げない程度の透明性、或いは、照明装置としての目的を達成できる透明性を示す。
【００３５】
更に、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極としては、ＩＴＯ、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ_２）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等が用いられる。
【００３６】
更に、陽極上に形成される補助電極としては、陽極よりも電気抵抗の小さいものであればどのようなものであっても良く、例えばＣｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等の金属や、それらの積層体等が用いられる。
【００３７】
また、補助電極の外表面に形成される絶縁性物質としては、発光層の有機材料中へのキャリアの注入を抑制できるもの、或いは、補助電極と陰極を絶縁できるものであればどのようなものであってもよいが、好ましくはＳｉＯ_２、ＧｅＯ等の金属酸化物やＳｉＯＮ等の窒化酸化物、ＳｉＮ等の窒化物、さらには製造、加工が容易なポリイミド等の高分子材料が用いられる。
【００３８】
また、発光層としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有し、かつ成膜性の良いものが好ましく、Ａｌｑ_３やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ_２）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。
【００３９】
また、正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良いものが好ましく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−メチルチオフェン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。
【００４０】
また、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等が用いられる。
【００４１】
また、これら有機薄膜層は、少なくとも発光領域を有する発光層を備えればよいが、発光層のみの単層構造の他に、正孔輸送層と発光層又は発光層と電子輸送層の２層構造や、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造のいずれの構造でもよい。但し、このような２層構造又は３層構造の場合には、正孔輸送層と陽極が、又は電子輸送層と陰極が接するように積層して形成される。
【００４２】
また、陰極としては、仕事関数の低い金属もしくは合金が用いられ、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。なお、陽極と陰極は少なくともいずれか一方が透明または半透明であればよく、光取り出し面に合わせて設定すればよい。
【００４３】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子を外気から遮断し、長時間安定性を向上させるために、素子表面に保護膜を形成してもよい。保護膜の材料としては、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＬｉＦ等の無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物からなる薄膜、あるいは、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物等、あるいは、それらの混合物等からなるガラス膜、更に、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料等が挙げられ、蒸着やスパッタリング等もしくは塗布法により形成される。また、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料を介して，ガラス等の基板との接合であってもよく、その基板は上述した有機エレクトロルミネッセンス素子に用いる基板を使用することができる。
【００４４】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における照明装置について述べる。
【００４６】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における照明装置の平面図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１における照明装置の断面図であり、図１（ｃ）は、本発明の実施の形態１における照明装置の断面図である。なお、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示し、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。
【００４７】
図１において、１は基板、２は陽極、３は有機薄膜層、６は陰極であり、従来の有機ＥＬ素子に関して説明したものと同様のものであり、同一の符号を付し、その説明は一部省略する。また、６ａは陰極６の引出部であり、７は補助電極、７ａは補助電極７の引出部である。なお、これら各構成に用いられる材料は上述した材料を用いることができるのは言うまでもない。
【００４８】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、実施の形態１における有機ＥＬ素子は、陽極２の少なくとも一部を覆うように、補助電極７が配置されている。具体的には、陽極２の一側辺を覆う構成であり、図１（ｃ）に示すように、基板１に形成された陽極２の側面及び上面にまたがって形成されている。
【００４９】
更に、補助電極７は有機薄膜層３の形成領域から長く引き出された引出部７ａを備え、この引出部７ａが外部回路との接続部となっている。また、図１（ａ）に示すように陰極６にも引出部６ａを形成し、補助電極７の引出部７ａと陰極６の引出部６ａとを対に引き出すことで、外部回路との接続を容易にすることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態１では、補助電極７は、有機ＥＬ素子の長辺方向（図１（ａ）において左右方向）に設けているが、短辺方向（図１（ａ）において上下方向）に設けてもよい。
【００５１】
この補助電極７の材料としては、上述したように、陽極２よりも電気抵抗の小さいものであればどのようなものであっても良く、例えばＣｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等の金属や、それらの積層体等が用いられる。また、その形成法はどのようなものであってもよく、例えばスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ等で金属層を成膜し、フォトリソグラフィー等によって任意の形状にパターニングすることで容易に形成可能である。
【００５２】
この補助電極７により、電圧降下に伴う輝度低下を抑制することが可能となり、光源全体で均一な発光を得ることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態１において、陽極２を引き出さない例で示したが、補助電極７の引出部７ａに延設された陽極２の引出部があってもよい。更に、補助電極７の引出部７ａを設けずに、陽極２の引出部を設け、これを外部回路との接続部としてもよい。補助電極７は、少なくとも有機ＥＬ素子の発光領域の陽極２に形成されていればよい。
【００５４】
更に、上述したように、有機薄膜層３は、少なくとも発光領域を備えた発光層５の単層であっても、正孔輸送層４や電子輸送層を備えた複層構成であってもよい。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における照明装置について述べる。
【００５６】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の平面図、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の断面図、図２（ｃ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の断面図であり、図２（ｄ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す斜視図である。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示し、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。
【００５７】
図２において、１は基板、２は陽極、３は有機薄膜層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は陰極であり、６ａは引出部、７は補助電極、７ａは引出部であり、従来の有機ＥＬ素子や実施の形態１で説明したものと同様のものであり、同一の符号を付し、その説明は一部省略する。また、８は絶縁性物質から構成される絶縁層である。なお、これら各構成に用いられる材料は上述した材料を用いることができる。
【００５８】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、実施の形態２における有機ＥＬ素子は、陽極２の少なくとも一部を覆うように、補助電極７が配置されている。具体的には、陽極２の一側辺を覆う構成であり、図２（ｃ）に示すように、基板１に形成された陽極２の側面及び上面にまたがって形成されている。
【００５９】
更に、補助電極７は有機薄膜層３の形成領域から長く引き出された引出部７ａを備え、この引出部７ａが外部回路との接続部となっている。また、図２（ａ）に示すように陰極６にも引出部６ａを形成し、補助電極７の引出部７ａと陰極６の引出部６ａとを対にして引き出すことで、外部回路との接続を容易にすることができる。また、このように一方の端部で引き出すことによれば、照明装置を複数連結する場合にも、外部回路との接続配線に関してもコンパクトにでき、その接続も容易である。
【００６０】
また、図２（ｄ）に示すように、補助電極７の引出部７ａと陰極６の引出部６ａは、基板１の側面まで延設して形成することもできる。このように構成することで、基板１における発光領域を広くすることができる。
【００６１】
また、陰極６側に光を取り出す場合では、補助電極７の引出部７ａと陰極６の引出部６ａは、基板１の側面まで延設することによって、外部回路との接合を基板１の表面で行うことがないので、画像読取装置に取り付けた場合、その分、発光面と原稿の距離を短縮でき、基板１の表面に接続端子やリード線等が存在しないので、取り付け時にも、これらの阻害がなくなる。なお、図２（ｄ）では補助電極７の引出部７ａと陰極６の引出部６ａは、基板１の側面まで延設した例で示したが、基板１の裏面まで延設してもよい。
【００６２】
また、本実施の形態２では、補助電極７は、有機ＥＬ素子の長辺方向（図２（ａ）において左右方向）に設けているが、短辺方向（図２（ａ）において上下方向）に設けてもよい。
【００６３】
この補助電極７により、電圧降下に伴う輝度低下を抑制することが可能となり、光源全体で均一な発光を得ることができる。
【００６４】
そして、本実施の形態２では、補助電極７を覆うように絶縁層８が形成されている。
【００６５】
ここで、実施の形態１で示したように、補助電極７の上部には、陽極２上と同様に有機薄膜層３、陰極６が形成されるため、使用する補助電極７の材料の仕事関数が大きく陽極２に近い場合には、この部分においても電流が流れることになる。そして、この部分から発せられた光の大部分は外部に取り出すことができず電流を無駄に消費してしまい、結果的に消費電力の増大を招く。また、一般に有機ＥＬ素子では２つの電極間には数千Åという非常に薄い有機薄膜層３しか存在しない。このため補助電極７等で素子部の平面性が損なわれると有機薄膜層３がさらに薄く形成される可能性があり、場合によっては補助電極７と陰極６間が短絡する恐れがある。前者の対策としては、補助電極７に仕事関数の小さい材料を用い、キャリアの注入障壁を大きくすることで電流が流れるのを防止する方法もあるが全ての状況で有効な手段ではなく、また後者の電極間短絡には効果がない。そこで、より有効な手段として補助電極７上に絶縁層８を配置した。
【００６６】
これにより補助電極７から有機薄膜層３方向へのキャリアの注入は抑制され、電流ロスを低減することが可能であると共に、補助電極７と陰極６との電極間の短絡も完全に防止することが可能となる。
【００６７】
なお、絶縁層８を構成する絶縁性物質は、有機材料中へのキャリアの注入を抑制できるものであればどのようなものであってもよいが、上述したように、好ましくはＳｉＯ_２、ＧｅＯ等の金属酸化物やＳｉＯＮ等の窒化酸化物、ＳｉＮ等の窒化物、さらには製造、加工が容易なポリイミド等の高分子材料が用いられる。
【００６８】
また、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示しているように、陰極６は有機薄膜層３よりも大きく形成され、その厚み方向も覆っている。このような構成とすることで有機薄膜層３への水分侵入を抑制することができる。ここで、上述の実施の形態１において、図１（ｃ）で示す補助電極７の側辺部分（図１（ｃ）中左側）まで全て覆うように有機薄膜層３を形成し、これを覆うように陰極６を設けることによって、水分進入を抑制できるので、実施の形態１で示した場合であっても陰極６による有機薄膜層３の保護効果はある。但し、実施の形態１の場合には、図１（ｂ）で示す引出部７ａへの端面において、有機薄膜層３を覆うように陰極６を形成すれば補助電極７と短絡することになるので、この部分だけは陰極６で覆うことができない。本実施の形態２においては、補助電極７に絶縁層８を形成しているので、図２（ｂ）に示すように、引出部７ａへの端面においても、有機薄膜層３を覆うように陰極６を形成することができ、有機薄膜層３の全領域よりも、陰極６を大きく形成することができるので、非常に好ましい。
【００６９】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す断面図である。図３において、９は接合材、１０は保護基板、１１は保護膜である。
【００７０】
図３（ａ）に示すように、有機ＥＬ素子に対し、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料等で構成される接合材９を介して，ガラス等で構成される保護基板１１を設け、水分侵入を抑制や有機ＥＬ素子の保護を行うことができる。
【００７１】
また、図３（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子表面に保護膜１１を形成して、水分侵入を抑制や有機ＥＬ素子の保護を行うことができる。保護膜１１の材料としては、上述したように、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＬｉＦ等の無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物からなる薄膜、あるいは、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物等、あるいは、それらの混合物等からなるガラス膜、更に、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料等を用いることができる。
【００７２】
次に、実施の形態２における照明装置の製造方法について説明する。
【００７３】
ここで、図４は、本発明の実施の形態２における照明装置の製造方法を示す平面図である。
【００７４】
まず、図４（ａ）に示すように、基板１に陽極２を形成する。
【００７５】
次に、図４（ｂ）に示すように、陽極２の長辺の側辺部に補助電極７を形成する。そして、補助電極７の長辺（Ｌａ）は、陽極２の長辺（Ｌｅ）よりも長く（Ｌａ≧Ｌｅ）形成する。
【００７６】
更に、図４（ｃ）に示すように、補助電極７を覆うように絶縁層８を形成するが、このとき、補助電極７の引出部７ａの部分を残すように形成する。
【００７７】
そして、図４（ｄ）に示すように、有機薄膜層３を形成する。有機薄膜層３が複層の場合は、例えば、正孔輸送層４を形成し、その後発光層５を形成する。
【００７８】
更に、図４（ｅ）に示すように、陰極６を形成して完成する。
【００７９】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す断面図である。
【００８０】
図５（ａ）に示すように、絶縁層８の陽極２の表面に対する角度θを鋭角にすることができる。有機薄膜層３は真空蒸着方によって成膜されるが、この蒸着法はミーンフリーパスが大きく蒸着物のまわり込みが少ない。そのため絶縁層８が陽極２面に対して垂直またはそれ以上にオーバーハング部を有して配置されるとその周辺部に蒸着された有機薄膜層３は他の部分よりも薄くなってしまいリーク電流等を発生しやすくなる。しかし、絶縁層８の陽極２の表面に対する角度θを鋭角にすることで、このような蒸着膜厚の不均一化は生じにくくなる。
【００８１】
また、図５（ｂ）に示すように、絶縁層８は陽極２よりも上方に位置する。そこで、パターニング蒸着用のマスク１２を用いて、有機薄膜層３をパターニングする場合、有機薄膜層３を形成する際に、マスク１２を絶縁層８と接触させ、有機薄膜層３が形成される陽極２の表面とマスク１２との接触を回避することができる。なお、図５（ｂ）において、隣接する他の有機ＥＬ素子は省略している。
【００８２】
ここで、図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す平面図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す平面図である。図６、図７において、７ｂ〜７ｆは補助電極７の引出部である。
【００８３】
図６（ａ）に示すように、補助電極７を陽極２の長辺より長くし、両方向に延設することで、図６（ｂ）に示すような、補助電極７から両方向に引き出された、引出部７ａと引出部７ｂを設けてもよい。
【００８４】
更に、図７（ａ）に示すように、補助電極７を複数の方向に延設することで、図７（ｂ）に示すような、補助電極７に複数の引出部７ａ〜７ｆを設けてもよい。
【００８５】
このような構成とすることで、電圧降下をさらに抑制することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態２において、陽極２を引き出さない例で示したが、補助電極７の引出部７ａに延設された陽極２の引出部があってもよい。更に、補助電極７の引出部７ａを設けずに、陽極２の引出部を設け、これを外部回路との接続部としてもよい。補助電極７は、少なくとも有機ＥＬ素子の発光領域の陽極２に形成されていればよい。また、絶縁層８も同様に、有機ＥＬ素子の発光領域の陽極２に形成された補助電極７を覆うように形成されていればよい。但し、引出部７ａ或いはこの位置に延設された陽極２のように、これを外部回路との接続部とする場合には、その部分に絶縁層８を形成しないのは言うまでもない。
【００８７】
更に、有機薄膜層３は、上述のように、正孔輸送層４、発光層５の二層構成に限定されるものではなく、少なくとも発光領域を備えた発光層５があればよく、その単層であっても、更に、電子輸送層等を備えた複層構成であってもよい。
【００８８】
なお、補助電極７は陽極２に設けたが、陽極２に設ける代わりに、陰極６に設けることもできる。即ち、陰極６の抵抗が高いため基板１上での配線に使用するとその配線部での電圧損失が生じる場合には、以上述べた補助電極７に関する事項は陰極６に適用される。
【００８９】
また、本実施の形態の照明装置は、ファクシミリ、スキャナー等の画像読取装置の光源として用いることができ、原稿面を主走査方向に線状に照射する線状照明装置として用いられる。例えば、図９で示したような、光学的画像読取装置の原稿照射手段とすることができる。また、画像形成装置に用いる場合には、本実施の形態１，２で説明した照明装置を単独で用いてもよく、複数連結して用いることもできる。
【００９０】
【実施例】
（実施例１）
まず、ガラス基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーでガラス基板に付着した水分を除去し乾燥した。
【００９１】
次にスパッタリング法により、ガラス基板上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００、２０ｃｐ）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、８５℃で２０分間ベーキング後、所定のマスクを介して露光、さらに現像してレジスト膜のパターニングを行った。次に、このガラス基板を６０℃、５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し長さ１３０ｍｍ、幅３．５ｍｍ（ガラス基板サイズ＝長さ１５０ｍｍ、幅５ｍｍ）の陽極を形成した。
【００９２】
続いて、このガラス基板上にスパッタリング法によってＣｒ膜を８０ｎｍ成膜した後、ＩＴＯのパターニングと同様にパターニングされたレジスト膜を形成し、その他の部分をエッチング液（過塩素酸＋硝酸第二アンモニウムセリウム＋水）によってエッチングし補助電極を形成した。
【００９３】
最後にこの陽極、補助電極の上部にスピンコート法でポリイミド系絶縁性材料ＤＬ１０００（東レ製）を塗布、パターニングし、補助電極上部を被覆して有機エレクトロルミネッセンス光源用の基板を得た。
【００９４】
次に、ガラス基板の陽極側の表面に、２×１０^−６Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。
【００９５】
さらに、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層上に発光層としてＡｌｑ_３を約６０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ_３の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【００９６】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、発光層上に１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【００９７】
以上のようにして形成した有機エレクトロルミネッセンス光源上部に、ブラスト加工したガラス板を光硬化性エポキシ樹脂３０Ｙ―２９６Ｇ（スリーボンド社製）にて接着し、外部からの水分の進入を抑え、非発光部の成長を抑制した。
【００９８】
得られた照明装置を直流電源に接続し発光させたときの照度分布を調べた。この結果を図８に示す。なお、図８は、本発明の実施例における線状照明装置の照度分布を示すグラフである。
【００９９】
このように、本実施例１の照明装置は長手方向の１３０ｍｍにおける照度バラツキが１０％以内と、従来の補助電極がないものに比べ発光の均一性が格段に向上した。
【０１００】
（実施例２）
実施例１と同様にしてガラス基板上へのＩＴＯ成膜、パターニングを行った後、さらに補助電極、絶縁層の形成を行った。なお、本実施例２では一つの照明装置からＲＧＢ三色の発光を得るために１５０ｍｍ×５ｍｍのガラス基板上に１３０ｍｍ×１ｍｍのＩＴＯを３本並んで配置させた。またそれぞれのＩＴＯ電極には長さ１４８ｍｍ、幅１ｍｍ、高さ８０ｎｍの補助電極及び２μｍのレジスト膜（絶縁層）を併設した。
【０１０１】
このようにして形成した基板上にＴＰＴを５０ｎｍ成膜した。これにより３本のＩＴＯ上にはいずれもＴＰＴが存在する。続いて、３本のＩＴＯの内２本をマスクによって隠し、残る１本のみを露出した状態で青色発光材を３０ｎｍ成膜した。
【０１０２】
次にマスクを移動して他の２本のＩＴＯの内いずれか１本のみを露出した状態で緑色発光材であるＡｌｑ_３を４０ｎｍ成膜した。
【０１０３】
最後に、同様にして残る１本のＩＴＯ上にのみ赤色発光材料を５０ｎｍ成膜してＲＧＢ発光材料の塗り分けを行った。発光材料を塗り分けた後、全体に電子輸送材料Ａｌｑ_３を３０ｎｍ成膜し、その上部に陰極としてＡｌ−Ｌｉを１５０ｎｍ積層した。作製した照明装置はＲＧＢにきれいに発光し、その発光均一性も実施例１と同様であった。また、同様の方法でレジスト膜を形成しないものも作成した。
【０１０４】
本実施例２で作製したＲＧＢ照明装置はＲＧＢの塗り分けの際マスクと発光面との間に２μｍのレジスト膜が存在するため発光面を傷付けることがなく均一発光が得られるのに対し、レジスト膜がないものでは発光均一性が損なわれる場合があった。
【０１０５】
【発明の効果】
以上のように、本発明による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、原稿面の照度のばらつきを抑えた照明装置及びそれを用いた画像読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における照明装置の平面図
（ｂ）本発明の実施の形態１における照明装置の断面図
（ｃ）本発明の実施の形態１における照明装置の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における照明装置の平面図
（ｂ）本発明の実施の形態２における照明装置の断面図
（ｃ）本発明の実施の形態２における照明装置の断面図
（ｄ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す断面図
（ｂ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態２における照明装置の製造方法を示す平面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す断面図
（ｂ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す平面図
（ｂ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す平面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す平面図
（ｂ）本発明の実施の形態２における照明装置の他の例を示す平面図
【図８】本発明の実施例における線状照明装置の照度分布を示すグラフ
【図９】密着方式の光学的画像読取装置の構造例を示した図
【図１０】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【符号の説明】
１　基板
２　陽極
３　有機薄膜層
４　正孔輸送層
５　発光層
６　陰極
６ａ　引出部
７　補助電極
７ａ〜７ｆ　引出部
８　絶縁層
９　接合材
１０　保護基板
１１　保護膜
１２　マスク
１３　原稿
１４　ＬＥＤアレイ
１５　ロッドレンズアレイ
１６　光電変換素子アレイ

Claims

基板上に、少なくとも、正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極の少なくとも一部分に、前記陽極よりも電気抵抗の低い補助電極を併設したことを特徴とする照明装置。
前記補助電極が前記陽極上部または側面以外の部分にまで広がって配置されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記補助電極の長辺（Ｌａ）が、前記陽極の長辺（Ｌｅ）よりも長い（Ｌａ≧Ｌｅ）ことを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の照明装置。
前記補助電極の一部が他の部分よりも広がっていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の照明装置。
前記補助電極の外表面に、電気絶縁性の物質を配置したことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の照明装置。
前記電気絶縁性物質が前記陽極上面よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
前記電気絶縁性物質の側面が、陽極面に対して９０度よりも小さい角度で配置されていることを特徴とする請求項５，６いずれか１項に記載の照明装置。
前記絶縁性物質を配置した照明装置であって、核照明装置の構成要素である陰極が有機層よりも大きく形成され、かつ有機層が陰極によって完全に覆われていることを特徴とする請求項５〜７いずれか１項に記載の照明装置。
前記照明装置における陽極または補助電極と外部回路との接続が、２箇所以上で行われることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の照明装置。
前記陽極または補助電極と外部回路との接続が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の長辺端部にて行われることを特徴とする請求項９記載の照明装置。
前記請求項１〜１０いずれか１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする画像読取装置。
基板上に、少なくとも、２つの電極と、前記電極間に発光領域を有する発光層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のいずれか一方の電極に、前記電極よりも電気抵抗の低い補助電極を設けたことを特徴とする照明装置。