JP2007288071A - Organic electroluminescent element, method of manufacturing the same, and display device and exposure device using the same - Google Patents
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子およびその製造方法にかかり、特に携帯電話用のディスプレイや表示素子、各種光源などに用いられ、低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い輝度範囲で駆動される電界発光素子である有機エレクトロルミネッセント素子に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescent device and a method for manufacturing the same, and is particularly used for a display for a mobile phone, a display device, various light sources, and the like, and is driven in a wide luminance range from low luminance to high luminance for a light source. The present invention relates to an organic electroluminescent device that is an electroluminescent device.
有機エレクトロルミネッセント素子は固体蛍光性物質の電界発光現象を利用した発光デバイスであり、小型のディスプレイとして一部で実用化されている。 An organic electroluminescent element is a light-emitting device that utilizes the electroluminescence phenomenon of a solid fluorescent material, and is partially put into practical use as a small display.
有機エレクトロルミネッセント素子は発光層に用いられる材料によって、いくつかのグループに分類することが出来る。代表的なもののひとつは発光層に低分子量の有機化合物を用いる低分子有機エレクトロルミネッセント素子で、主に真空蒸着を用いて作成される。そして今一つは発光層に高分子化合物を用いる高分子有機エレクトロルミネッセント素子である。 Organic electroluminescent devices can be classified into several groups depending on the material used for the light emitting layer. One typical example is a low molecular weight organic electroluminescent device using a low molecular weight organic compound in the light emitting layer, which is mainly produced by vacuum deposition. The other is a polymer organic electroluminescent device using a polymer compound in the light emitting layer.
高分子有機エレクトロルミネッセント素子は各機能層を構成する材料を溶解した溶液を用いることでスピンコート法やインクジェット法、フラッドプリント法、ギャップコーティング法、スプレー法、LB法、印刷法等の湿式塗布法による成膜が可能であり、その簡便なプロセスから低コスト化や大面積化が期待できる技術として注目されている。 The polymer organic electroluminescent device uses a solution in which the material constituting each functional layer is dissolved, so that wet methods such as a spin coating method, an ink jet method, a flood printing method, a gap coating method, a spray method, an LB method, and a printing method are used. The film can be formed by a coating method, and has attracted attention as a technology that can be expected to reduce costs and increase the area from a simple process.
典型的な高分子有機エレクトロルミネッセント素子は陽極および陰極の間に電荷注入層、発光層等の複数の機能層を積層することで作成される。以下に代表的な高分子有機エレクトロルミネッセント素子の構成およびその作成手順を説明する。 A typical polymer organic electroluminescent device is produced by laminating a plurality of functional layers such as a charge injection layer and a light emitting layer between an anode and a cathode. Below, the structure of the typical polymer organic electroluminescent element and its preparation procedure are demonstrated.
例えば図18に示すように、まず陽極111としてのITO(インジウム錫酸化物)を成膜したガラス基板100上に電荷注入層126としてのPEDOT:PSS(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物:以下PEDTと記載する)薄膜をスピンコート法などによって成膜する。PEDTは電荷注入層として事実上の標準となっている材料であり、陽極側に配置されることでホール注入層として機能する。125はバッファそうである。 For example, as shown in FIG. 18, first, PEDOT: PSS (mixture of polythiophene and polystyrenesulfonic acid: hereinafter referred to as PEDT) as a charge injection layer 126 on a glass substrate 100 on which ITO (indium tin oxide) as an anode 111 is formed. A thin film is formed by spin coating or the like. PEDT is a material that has become a de facto standard as a charge injection layer, and functions as a hole injection layer by being disposed on the anode side. 125 seems to be a buffer.
PEDT層の上に発光層112としてポリフェニレンビニレン(以下PPVと表す)およびその誘導体、またはポリフルオレンおよびそれらの誘導体がスピンコート法などによって成膜される。そしてこれら発光層上に真空蒸着法スパッタ法、あるいは湿式塗布法によって陰極としての金属電極113が成膜され素子が完成する。 On the PEDT layer, polyphenylene vinylene (hereinafter referred to as PPV) and a derivative thereof, or polyfluorene and a derivative thereof are formed as the light emitting layer 112 by a spin coating method or the like. A metal electrode 113 as a cathode is formed on these light emitting layers by vacuum deposition sputtering or wet coating to complete the device.
このように高分子有機エレクトロルミネッセント素子は簡易なプロセスで作成することが出来るという優れた特徴を備えており、様々な用途への応用が期待されているが、十分に大きな発光強度を得ることが出来ない点、および長時間駆動に際しては、寿命が十分でない点が改善すべき課題となっている。
特に、露光ヘッドなどにおいて露光用光源として用いられる場合には、高輝度特性が求められており、画素領域、画素面積および画素内の発光特性の制御性においても、更なる制御性の向上を求めて鋭意研究がなされている。
As described above, the polymer organic electroluminescent device has an excellent feature that it can be produced by a simple process, and is expected to be applied to various applications. This is a problem to be solved in that it cannot be performed and when the driving is performed for a long time, the lifetime is not sufficient.
In particular, when used as an exposure light source in an exposure head or the like, high luminance characteristics are required, and further improvement in controllability is required for controllability of the pixel region, pixel area, and light emission characteristics in the pixel. Have been intensively studied.
高分子有機エレクトロルミネッセント素子の発光強度の低下、すなわち劣化は通電時間と素子を流れた電流の積に比例して進行するが、その詳細については未だ明らかになっておらず鋭意研究が進められているところである。 The decrease in the emission intensity of polymer organic electroluminescent devices, that is, the deterioration progresses in proportion to the product of the energization time and the current flowing through the device, but the details have not been clarified yet and earnest research is ongoing. It is being done.
発光強度の低下の原因については様々な推測がなされているが、PEDTの劣化はその主なものの一つとして考えられている。PEDTは前述したようにポリスチレンスルホン酸とポリチオフェンという二つの高分子物質の混合物であって、前者はイオン性、後者は高分子鎖に局所的な極性がある。このような電荷の異方性に起因するクーロン相互作用により両者は緩やかな結合をし、それにより優れた電荷注入特性を発揮している。 Various speculations have been made about the cause of the decrease in the emission intensity, but the degradation of PEDT is considered as one of the main ones. As described above, PEDT is a mixture of two polymer substances, polystyrene sulfonic acid and polythiophene, the former being ionic and the latter having local polarity in the polymer chain. Due to the Coulomb interaction resulting from such charge anisotropy, the two are loosely coupled, thereby exhibiting excellent charge injection characteristics.
PEDTが優れた特性を発揮する為には両者の密な相互作用が不可欠であるが、一般に高分子物質の混合物は溶媒に対する微妙な溶解性の違いにより相分離を起こしやすいものである。これはPEDTについても例外ではない。相分離を生じるということは2つの高分子の緩やかな結合は比較的容易に外れてしまうということを意味しており、PEDTが有機エレクトロルミネッセント素子中にあって駆動される際に不安定である可能性や、相分離の結果、結合に寄与しなかった成分、特にイオン性の成分が通電に伴う電場によって拡散し、他の機能層に望ましくない作用を及ぼす可能性があることを示している。このようにPEDTは優れた電荷注入特性を持っているが、決して安定な物質であるとは言えない。 In order for PEDT to exhibit excellent properties, close interaction between the two is indispensable. In general, however, a mixture of polymer substances tends to cause phase separation due to a subtle difference in solubility in a solvent. This is no exception for PEDT. The occurrence of phase separation means that the loose bond between the two macromolecules can be removed relatively easily and is unstable when the PEDT is driven in an organic electroluminescent device. This indicates that components that did not contribute to bonding, particularly ionic components, as a result of phase separation, may be diffused by the electric field accompanying current flow, and may have undesirable effects on other functional layers. ing. Thus, although PEDT has excellent charge injection characteristics, it cannot be said that it is a stable substance.
本発明者らは種々の実験の結果から、上述したようなPEDTに関連する懸念に対し、陽極と発光層との間に、PEDTに代えて、酸化モリブデンMoO3を形成することにより、良好な注入特性を得ることができることを提案している(特許文献1)。
上記構造では、陽極上に、膜厚20nm程度のMoO3膜を用いており、この上層に発光層などの機能層を形成している。そして陰極側には、Ba、Ca、Mg、Li、Cs等の金属、あるいは、LiF、CaOなどこれら金属のフッ化物や酸化物からなる有機物層に当接する中間層と、その上に形成されるAg、Al、Mg,In等の金属材料からなる電極層とからなる金属の積層構造を用いることが多い。
このように中間層として反応性の高い材料を用いているため、発光層との間に、反応性物質の流入を阻止するためのバリア層を介在させる必要があることもあり、これが電圧降下の原因となることもあった。このため、キャリアのバランスを調整するのが難しく、発光層の真ん中で発光させるのが困難であった。
In the above structure, a MoO 3 film having a thickness of about 20 nm is used on the anode, and a functional layer such as a light emitting layer is formed thereon. On the cathode side, an intermediate layer that is in contact with a metal such as Ba, Ca, Mg, Li, or Cs, or an organic material layer made of a fluoride or oxide of these metals such as LiF or CaO, is formed thereon. In many cases, a laminated structure of a metal composed of an electrode layer made of a metal material such as Ag, Al, Mg, or In is used.
Since a highly reactive material is used for the intermediate layer in this way, it may be necessary to interpose a barrier layer for blocking the inflow of reactive substances between the light emitting layer and this may cause a voltage drop. Sometimes it was the cause. For this reason, it is difficult to adjust the balance of carriers and it is difficult to emit light in the middle of the light emitting layer.
また、従来より、有機半導体は移動度が小さいために,100nm程度の薄膜にしないと、有機エレクトロルミネッセント素子においては、良好な発光を得ることができないとされており、膜厚の薄い部分ができたりすると、電界集中が生じたりすることがある。このような状況の中で、発光を継続すると、膜厚の薄い領域に集中的に電界がかかり、さらに発光層の真ん中ではなく偏った位置で発光が行われた場合、急速に劣化が進むことがあり、寿命を維持することができないという問題があった。 In addition, since organic semiconductors have a low mobility, it is said that good light emission cannot be obtained in an organic electroluminescent element unless the film is made as thin as about 100 nm. If this occurs, electric field concentration may occur. In such a situation, if light emission continues, an electric field is applied intensively in a thin film area, and if light is emitted at a biased position rather than in the middle of the light emitting layer, deterioration rapidly proceeds. There was a problem that the life could not be maintained.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、均一な発光特性で安定に動作し、かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an organic electroluminescent device that operates stably with uniform light emission characteristics and has excellent life characteristics.
本発明は、陽極および陰極と、前記陽極および陰極の間に形成された複数の機能層とを具備し、前記機能層は少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有した層と、前記陰極と前記発光機能を有した層との間に少なくとも1種類の遷移金属酸化物層とを含む。
この構成により、陰極材料が反応性の高い材料であってもバリア層として作用し、陰極側から反応性物質が流れてきて発光層の劣化を招くようこともない。また、MoO3のような遷移金属酸化物は、有機エレクトロルミネッセント素子に適用した場合電荷の注入が効率よくなされる。また、1μm以下の薄膜で用いる場合、電圧降下を招くことなく、両電極間に印加される電界がそのまま発光層にかかり、高輝度特性を得ることが可能となる。また遷移金属酸化物は電子注入能力、電子輸送性、あるいは正孔ブロック性等の性質をもつため、単層で高機能を得ることができ、素子の薄膜化を実現することが可能となる。したがって良好な電子注入を実現することができ、発光領域を制御することができる。したがって、例えば、従来は容易ではなかった、発光領域を発光層の真ん中となるように制御することにより、さらには素子効率が向上し、素子寿命の向上をはかることができる。
The present invention comprises an anode and a cathode, and a plurality of functional layers formed between the anode and the cathode, wherein the functional layer comprises a layer having a light emitting function made of at least one organic semiconductor, and the cathode And at least one transition metal oxide layer between the layer having a light emitting function.
With this configuration, even if the cathode material is a highly reactive material, it acts as a barrier layer, and the reactive substance does not flow from the cathode side and does not cause deterioration of the light emitting layer. In addition, when a transition metal oxide such as MoO 3 is applied to an organic electroluminescent element, charge injection is efficiently performed. Further, when used in a thin film of 1 μm or less, an electric field applied between both electrodes is directly applied to the light emitting layer without causing a voltage drop, and high luminance characteristics can be obtained. In addition, since transition metal oxides have properties such as electron injection capability, electron transport properties, and hole blocking properties, high functions can be obtained with a single layer, and the device can be made thinner. Therefore, good electron injection can be realized and the light emitting region can be controlled. Therefore, for example, by controlling the light emitting region so as to be in the middle of the light emitting layer, which was not easy in the prior art, the device efficiency can be further improved and the device life can be improved.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層の厚さが1nm以上1μm以下であるものを含む。
1μmを超えると透過率が高くなってしまい、透過率70%を確保するのが難しくなってしまう。また成膜時間も考慮すると望ましいのは500nm以下となっている。また、薄い場合、膜状になっていなくても、平均的な厚さが1nm程度の膜であると、海綿状であっても上述したのと同等の効果を得ることができる。1nmよりも薄い膜の場合は、十分な金属酸化物としての効果を得ることができない。
The present invention includes the organic electroluminescent element, wherein the transition metal oxide layer has a thickness of 1 nm to 1 μm.
If it exceeds 1 μm, the transmittance becomes high, and it becomes difficult to secure a transmittance of 70%. In consideration of the film formation time, it is preferably 500 nm or less. In the case of a thin film, even if it is not in the form of a film, if the film has an average thickness of about 1 nm, the same effect as described above can be obtained even if it is spongy. In the case of a film thinner than 1 nm, a sufficient effect as a metal oxide cannot be obtained.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層の透過率が70%以上であるものを含む。
この構成により、十分な発光光量を維持することができる。透過率が70%に満たない場合、発光光量が低下してしまうという問題がある。
The present invention includes the organic electroluminescent element, wherein the transition metal oxide layer has a transmittance of 70% or more.
With this configuration, a sufficient amount of emitted light can be maintained. When the transmittance is less than 70%, there is a problem that the amount of emitted light decreases.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層が高分子化合物を含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the layer having the light emitting function includes a polymer compound.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層がフルオレン環を含む高分子化合物を含む。ここでフルオレン環を含む高分子化合物とは、フルオレン環に所望の基が結合してポリマーを構成しているものをいう。種々の基を結合した高分子化合物が市販されている。 In the organic electroluminescent element, the present invention includes a polymer compound in which the layer having the light emitting function includes a fluorene ring. Here, the polymer compound containing a fluorene ring refers to a compound in which a desired group is bonded to the fluorene ring to form a polymer. Polymer compounds having various groups bonded thereto are commercially available.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層は、仕事関数が4から6eVである。
この構成により、良好なオーミックコンタクトを形成することができる。仕事関数が4eVに満たない場合、反応性が高くなる傾向にあり、本発明の特徴である反応性物質の影響を低減することが難しく、良好な発光が得られなくなり、また詳細なメカニズムは明らかではないが、6eVを越えると陰極との仕事関数差が大きくなるためか、良好な発光が得られなくなる。
According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer has a work function of 4 to 6 eV.
With this configuration, a good ohmic contact can be formed. When the work function is less than 4 eV, the reactivity tends to be high, it is difficult to reduce the influence of the reactive substance that is the feature of the present invention, and good light emission cannot be obtained, and the detailed mechanism is clear However, if it exceeds 6 eV, a good light emission cannot be obtained because the work function difference from the cathode increases.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層は、比抵抗が10000Ωm以下である。
この構成により、遷移金属酸化物層そのものに起因する電圧降下は小さく、高輝度の発光が可能となる。
According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer has a specific resistance of 10,000 Ωm or less.
With this configuration, a voltage drop due to the transition metal oxide layer itself is small, and light emission with high luminance is possible.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層は、酸化モリブデン層を含む。
酸化モリブデン層は金属酸化物ではありながら、比抵抗が小さいため、電圧降下もなく、信頼性の高い発光が可能となる。また、陰極に反応性物質を用いることなく良好なコンタクト性を得ることができるため、陰極が単層構造であってもよく、より薄膜化をはかることが可能となる。また、バリア性も高く、平滑な表面を得ることができるため、発光層の均一性を得ることが可能となる。ここで酸化モリブデン(MOx)はMO3に限定されることなく、価数の異なるものも有効である。
According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer includes a molybdenum oxide layer.
Although the molybdenum oxide layer is a metal oxide, its specific resistance is small, so that there is no voltage drop and highly reliable light emission is possible. In addition, since a good contact property can be obtained without using a reactive substance for the cathode, the cathode may have a single layer structure, and a thinner film can be achieved. In addition, since the barrier property is high and a smooth surface can be obtained, the uniformity of the light emitting layer can be obtained. Here, molybdenum oxide (MOx) is not limited to MO 3 , but those having different valences are also effective.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層は、酸化バナジウム層を含む。ここで酸化バナジウム(VxOy)はV2O5に限定されることなく、価数の異なるものも有効である。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer includes a vanadium oxide layer. Here, vanadium oxide (VxOy) is not limited to V 2 O 5 , but those having different valences are also effective.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層は、酸化タングステン層を含む。ここで酸化タングステン(WOx)はWO3に限定されることなく、価数の異なるものも有効である。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer includes a tungsten oxide layer. Here, tungsten oxide (WOx) is not limited to WO 3, and those having different valences are also effective.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物層は、中間層を介して前記陰極に当接するように形成された。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer is formed so as to be in contact with the cathode via an intermediate layer.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記中間層は、バリウム、カルシウム、リチウム、セシウムまたはこれらの酸化物・ハロゲン化物の少なくともひとつを含む。ハロゲン化物としては特にフッ化リチウム、フッ化カルシウムなどのフッ化物が望ましい。ハロゲン化物特にフッ化物は酸化されにくく安定であり、遷移金属酸化物の酸素の抜けを防ぎ、安定で信頼性の高い構造を維持することが可能となる。また炭酸化物も適用可能である。 According to the present invention, in the organic electroluminescent device, the intermediate layer includes at least one of barium, calcium, lithium, cesium, or an oxide / halide thereof. As the halide, fluorides such as lithium fluoride and calcium fluoride are particularly desirable. Halides, particularly fluorides, are difficult to oxidize and are stable, prevent transition metal oxides from escaping oxygen, and maintain a stable and highly reliable structure. Carbon dioxide is also applicable.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層が下記一般式(I)で表されるポリフルオレンおよびその誘導体(R1、R2はそれぞれ置換基を表す)を含む。
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層がフェニレンビニレン基を含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the layer having the light emitting function includes a phenylene vinylene group.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層が下記一般式(II)で表されるポリフェニレンビニレンおよびその誘導体(R3、R4はそれぞれ置換基を表す)を含む。
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記中間層は、高分子層で構成される。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the intermediate layer is composed of a polymer layer.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記一組の電極のうちの一方の電極である陽極は透光性基板上に形成されており、前記機能層は、前記陽極上に形成されたホール注入層と、発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層を介して前記ホール注入層に対向するように、前記発光機能を有した層の上に、前記遷移金属酸化物層を介して形成された前記一組の電極のうち他方の電極である陰極が形成されたものを含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, an anode that is one electrode of the pair of electrodes is formed on a light-transmitting substrate, and the functional layer is formed on the anode. The transition metal oxide on the layer having the light emitting function so as to face the hole injecting layer through the layer having the light emitting function and the layer having the light emitting function. This includes a cathode formed as the other electrode of the set of electrodes formed through a layer.
本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記一組の電極のうちの一方の電極である陽極は基板上に形成されており、前記機能層は、前記陽極上に形成されたホール注入層と、発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層を介して前記ホール注入層に対向するように、前記発光機能を有した層の上に、前記遷移金属酸化物層を介して形成された前記一組の電極のうち他方の電極である陰極が前記発光機能を有した層から放射される光を透過する透明電極として形成されたものを含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, an anode which is one electrode of the pair of electrodes is formed on a substrate, and the functional layer is a hole injection formed on the anode. A layer having a light emitting function, and a layer having a light emitting function, on the layer having the light emitting function so as to face the hole injection layer via the layer having the light emitting function, with the transition metal oxide layer interposed therebetween. The cathode which is the other electrode of the set of electrodes formed as described above is formed as a transparent electrode that transmits light emitted from the layer having the light emitting function.
本発明は、陽極および陰極と、前記陽極および陰極の間に形成された複数の機能層とを具備し、前記機能層は少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有した層と、前記陰極と前記発光機能を有した層との間に少なくとも1種類の遷移金属酸化物層と、前記陽極と前記発光機能を有した層との間に少なくとも1種類の遷移金属酸化物層とを含む。 The present invention comprises an anode and a cathode, and a plurality of functional layers formed between the anode and the cathode, wherein the functional layer comprises a layer having a light emitting function made of at least one organic semiconductor, and the cathode And at least one transition metal oxide layer between the layer having a light emitting function and at least one transition metal oxide layer between the anode and the layer having a light emitting function.
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、前記機能層が遷移金属酸化物層を含み、前記遷移金属酸化物層上に、陰極を成膜する工程を含む。 Moreover, this invention is a manufacturing method of the said organic electroluminescent element, Comprising: The said functional layer contains the transition metal oxide layer, and includes the process of forming a cathode on the said transition metal oxide layer.
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、前記遷移金属酸化物層上に、前記陰極をスパッタ法により成膜する工程を含む。
スパッタリング法は、簡単に緻密な膜を形成することが出来る方法でありながら、下地基板に与えるダメージが大きいが、遷移金属酸化物を用いることにより、スパッタリングによるダメージを低減することが可能となる。
Moreover, this invention is a manufacturing method of the said organic electroluminescent element, Comprising: The process of forming the said cathode into a film by the sputtering method on the said transition metal oxide layer is included.
The sputtering method can easily form a dense film, but has a large damage to the base substrate. However, the use of a transition metal oxide can reduce the damage caused by sputtering.
また、本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、前記遷移金属酸化物層上に、前記陰極をCVD法により成膜する工程を含む。
CVD法は、段差被覆性の良好な膜を形成できることから、信頼性の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。
Moreover, this invention is a manufacturing method of the said organic electroluminescent element, Comprising: The process of forming the said cathode into a film by CVD method on the said transition metal oxide layer is included.
Since the CVD method can form a film having good step coverage, a reliable organic electroluminescent element can be formed.
また、本発明では、上記有機エレクトロルミネッセント素子が二次元に配列形成され、表示装置を構成するようにしてもよい。 In the present invention, the organic electroluminescent elements may be two-dimensionally arranged to constitute a display device.
また、本発明では、上記有機エレクトロルミネッセント素子が列状に配列され発光部を構成して、露光装置を構成するようにしてもよい。 In the present invention, the organic electroluminescent elements may be arranged in a line to form a light emitting unit to constitute an exposure apparatus.
また、本発明では、少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有する層と、この発光機能を有する層に電子を注入する電極と、この電極と前記発光機能を有する層の間に配置された少なくとも1種類の遷移金属酸化物層を有する。 Further, in the present invention, the layer having a light emitting function made of at least one kind of organic semiconductor, the electrode for injecting electrons into the layer having the light emitting function, and the electrode and the layer having the light emitting function are disposed. Having at least one transition metal oxide layer;
なお、発光機能を有した層とは、単に発光機能のみを有した層に限定されるものではなく、電荷輸送機能、電荷注入機能、電荷ブロック機能など、他の機能を有しているものを含むものとする。なお以下実施の形態では発光層と簡略化する。 Note that the layer having a light emitting function is not limited to a layer having only a light emitting function, but a layer having other functions such as a charge transport function, a charge injection function, and a charge blocking function. Shall be included. In the following embodiments, the light emitting layer is simplified.
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、発光層と陰極との間に遷移金属酸化物層を配したもので、キャリアバランスを調整することができ、例えば発光層の真ん中で発光が実現し、界面の破壊を抑制したり、励起子の熱失活を抑制するようにすることができ、安定に動作し、かつ寿命特性に優れたものとなっている。 According to the organic electroluminescent device of the present invention, the transition metal oxide layer is arranged between the light emitting layer and the cathode, and the carrier balance can be adjusted. For example, light emission is realized in the middle of the light emitting layer. In addition, it is possible to suppress the destruction of the interface and to suppress the thermal deactivation of excitons, so that the operation is stable and the life characteristics are excellent.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態における高分子有機エレクトロルミネッセント素子の構成図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a polymer organic electroluminescent element in an embodiment of the present invention.
本実施の形態では、発光層112と陰極113との間に酸化モリブデン層117を配したことを特徴とするもので、透光性の基板100上に形成された透光性の陽極111上に、電荷注入層115として金属酸化物薄膜である酸化モリブデンを形成するとともに、この上に電子ブロック機能を持つバッファ層116としての金属酸化物薄膜として酸化モリブデン層と、発光層112としての高分子材料を順次積層し、この上に陰極113を形成している。この酸化モリブデン層は膜厚が40nmであり、仕事関数が、5.4eV、透過率80%とした。 In this embodiment mode, a molybdenum oxide layer 117 is provided between the light-emitting layer 112 and the cathode 113, and the light-transmitting substrate 111 is formed over the light-transmitting anode 111. Further, molybdenum oxide, which is a metal oxide thin film, is formed as the charge injection layer 115, and a molybdenum oxide layer is formed thereon as a metal oxide thin film as the buffer layer 116 having an electron blocking function, and a polymer material as the light emitting layer 112 is formed. Are sequentially stacked, and a cathode 113 is formed thereon. This molybdenum oxide layer had a thickness of 40 nm, a work function of 5.4 eV, and a transmittance of 80%.
すなわち、本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子は、図1に示すように、透光性のガラス材料からなる基板100と、この基板100上に形成された陽極111としてのITO(インジウム錫酸化物)、更にこの上層に形成された電荷注入層115としての金属酸化物薄膜、高分子材料からなる発光層112と、バッファ層116としての酸化モリブデン層と、Ag、Al、Mg、In等の金属材料で形成された陰極113とで構成される。 That is, as shown in FIG. 1, the organic electroluminescent element of this embodiment includes a substrate 100 made of a light-transmitting glass material, and ITO (indium tin oxide) as an anode 111 formed on the substrate 100. Oxide), a metal oxide thin film as a charge injection layer 115 formed thereon, a light emitting layer 112 made of a polymer material, a molybdenum oxide layer as a buffer layer 116, Ag, Al, Mg, In, etc. And a cathode 113 made of a metal material.
上記有機エレクトロルミネッセント素子の陽極111をプラス極として、また陰極113をマイナス極として直流電圧または直流電流を印加すると、発光層112には、陽極111から電荷注入層115を介してホールが注入されるとともに陰極113から、バッファ層116を介して電子が注入される。発光層112では、このようにして注入されたホールと電子とが再結合し、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るというわけである。 When a DC voltage or a DC current is applied with the anode 111 of the organic electroluminescent element as a positive electrode and the cathode 113 as a negative electrode, holes are injected into the light emitting layer 112 from the anode 111 through the charge injection layer 115. At the same time, electrons are injected from the cathode 113 through the buffer layer 116. In the light emitting layer 112, the holes and electrons injected in this manner are recombined, and a light emission phenomenon occurs when excitons generated along with the recombination shift from the excited state to the ground state. .
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、酸化モリブデン層によってバリア効果が高いため、均一な発光特性を得ることが可能となる。 According to the organic electroluminescent element of the present embodiment, since the barrier effect is high due to the molybdenum oxide layer, uniform light emission characteristics can be obtained.
次に本発明の有機エレクトロルミネッセント素子の製造工程について説明する。
まずガラス基板100上にスパッタリング法によりITO薄膜、続いて真空蒸着法により、金属酸化物薄膜としてのMoO3層を形成し、(MoO3サンドイッチ構造になっているのでこのまま)これらをフォトリソグラフィによりパターニングする、あるいはガラス基板100上にスパッタリング法によりITO薄膜、これをフォトリソグラフィによりパターニングし、続いて真空蒸着法により、金属酸化物薄膜を形成し、これらをフォトリソグラフィあるいはマスクによりパターニングすることにより、陽極111および電荷注入層115を形成する。
Next, the manufacturing process of the organic electroluminescent element of this invention is demonstrated.
First, an ITO thin film is formed on the glass substrate 100 by sputtering, and then a MoO 3 layer as a metal oxide thin film is formed by vacuum deposition, and these are patterned by photolithography (as it is because of the MoO 3 sandwich structure). The ITO thin film is formed on the glass substrate 100 by sputtering, and this is patterned by photolithography. Subsequently, a metal oxide thin film is formed by vacuum deposition, and these are patterned by photolithography or a mask, thereby forming an anode. 111 and charge injection layer 115 are formed.
そして、スクリーン印刷法により、この電荷注入層115上に発光層112を形成する。
この後真空蒸着法によりMoO3からなるバッファ層116を形成する。
Then, the light emitting layer 112 is formed on the charge injection layer 115 by screen printing.
Thereafter, a buffer layer 116 made of MoO 3 is formed by vacuum evaporation.
そして最後に陰極113を形成する。 Finally, the cathode 113 is formed.
このように本発明の方法によれば、発光層112を電荷注入層115としての酸化モリブデン層上にスクリーン印刷することにより形成されるため、製造が容易でかつ微細化および高集積化が可能である。なお、本実施の形態ではバッファ層としてのMoO3層の形成に先立ち発光層を形成するようにしたが、この酸化モリブデン層は電子注入層としての作用もしている。また、他の機能層を介在させることも可能であるが、酸化モリブデン層などの金属酸化物層上に発光層がスクリーン印刷されるような構造とするのが望ましい。 As described above, according to the method of the present invention, since the light emitting layer 112 is formed by screen printing on the molybdenum oxide layer as the charge injection layer 115, it is easy to manufacture and can be miniaturized and highly integrated. is there. In this embodiment, the light emitting layer is formed prior to the formation of the MoO 3 layer as the buffer layer, but this molybdenum oxide layer also functions as an electron injection layer. Although another functional layer can be interposed, it is desirable that the light emitting layer be screen-printed on a metal oxide layer such as a molybdenum oxide layer.
本実施の形態におけるモリブデン酸化物薄膜は、真空蒸着で作成された非晶質の薄膜である。本実施の形態では、モリブデン酸化物とは、主にモリブデン酸化物の中でも安定なモリブデン3酸化物(MoO3)として示すが、真空蒸着時の環境は還元的雰囲気であり、その中で加熱昇華して基板上に堆積する過程でモリブデン酸化物は還元を受ける。還元を受けたモリブデン酸化物は、6価のMoO3の他に、より小さい酸化数を持ついつかの酸化物を生じる。それらはたとえば4価のMoO2や3価のMo2O3などである。すなわち、本実施の形態ではモリブデン酸化物をMoO3とするが、それは実効的にMoO2やMo2O3を含むことは言うまでもない。還元を受けるということは電子を受け取るということに等しいため、還元され価数が小さくなった酸化物は価数が大きな酸化物よりも電子を放しやすい状態、即ちホールを受け取りやすい状態になる。これはより上方のエネルギーレベルを持つということに等しい。 The molybdenum oxide thin film in this embodiment is an amorphous thin film formed by vacuum deposition. In this embodiment mode, molybdenum oxide is mainly represented as molybdenum 3 oxide (MoO 3 ), which is stable among molybdenum oxides. However, the environment during vacuum deposition is a reducing atmosphere, and heating sublimation therein. The molybdenum oxide undergoes reduction in the process of being deposited on the substrate. The reduced molybdenum oxide produces some oxides with a smaller oxidation number in addition to hexavalent MoO 3 . They are, for example, tetravalent MoO 2 and trivalent Mo 2 O 3 . That is, in this embodiment, the molybdenum oxide is MoO 3 , but it goes without saying that it effectively includes MoO 2 and Mo 2 O 3 . Since receiving is equivalent to receiving electrons, an oxide having a reduced valence is more likely to release electrons than an oxide having a higher valence, that is, more likely to receive holes. This is equivalent to having a higher energy level.
次に本発明の実施例について説明する。
構造としては図1に示したものと同様であり、図1を参照しつつ説明する。
本実施例1の有機エレクトロルミネッセント素子は、厚さ1mmのコーニング7029#と指称されているガラス製のガラス基板100と、この上層に形成された厚さ20nmのITO薄膜からなる陽極111と、この陽極111の上層に形成された厚さ40nmの酸化モリブデン薄膜からなる電荷注入層115と、7-diyl)-alt-co-(N,N'-diphenyl)-N,N’di(p-butyl-oxyphenyl)-1,4-diaminobenzene)]と、厚さ80nmのポリフルオレン系化合物であるポリ[9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-コ-1,4-ベンゾ-{2,1'-3}-チアジアゾール]Poly[9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-1,4-benzo-{2,1'-3}-thiadiazole)]ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-コ-(1,4-ベンゾ-{2,1'-3}-チアジアゾール)]Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-benzo-{2,1'-3}-thiadiazole)]からなる発光層112と、発光層112上に形成された厚さ40nmの酸化モリブデン薄膜からなるバッファ層116と、厚さ20nmのカルシウム(Ca)層113aと厚さ100nmのアルミニウム(Al)層113bとからなる陰極113とで構成されている。
なお、この発光材料はたとえば日本シーベルヘグナー社にて購入可能である。
Next, examples of the present invention will be described.
The structure is the same as that shown in FIG. 1, and will be described with reference to FIG.
The organic electroluminescent element of Example 1 includes a glass substrate 100 made of glass called Corning 7029 # with a thickness of 1 mm, and an anode 111 made of an ITO thin film with a thickness of 20 nm formed as an upper layer. The charge injection layer 115 made of a molybdenum oxide thin film with a thickness of 40 nm formed on the anode 111 and 7-diyl) -alt-co- (N, N′-diphenyl) -N, N′di (p -butyl-oxyphenyl) -1,4-diaminobenzene)] and poly [9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-1,4-benzo which is a polyfluorene compound having a thickness of 80 nm -{2,1'-3} -thiadiazole] Poly [9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-1,4-benzo- {2,1'-3} -thiadiazole)] poly [( 9,9-Dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (1,4-benzo- {2,1'-3} -thiadiazole)] Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7- diyl) -co- (1,4-benzo- {2,1'-3} -thiadiazole)] and a shape formed on the light-emitting layer 112 A buffer layer 116 made of a molybdenum oxide thin film having a thickness of 40 nm and a cathode 113 made of a calcium (Ca) layer 113a having a thickness of 20 nm and an aluminum (Al) layer 113b having a thickness of 100 nm are formed.
This luminescent material can be purchased from, for example, Nippon Sebel Hegner.
この構成によれば、発光層112と陰極113との間にMoO3からなるバッファ層116を介在させたことを特徴とするもので、これにより電圧降下が少なく、電子注入能力に優れ電子輸送性を持ち、正孔ブロック性をもつため、発光領域を制御し、発光層の中心で発光が生じるように調整することができることから、高輝度かつ長寿命の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。また、発光層の下層側にも電子注入層としてのMoO3層を配しており、画素規制層114の下地を平滑化することができ、その分画素規制層の膜厚を薄くしても、十分な絶縁性を維持することができることになり、画素規制層に起因する段差の低減を図ることが可能となる結果、発光機能を有した層の膜厚分布をより均一化することが可能となる。また画素の短絡を生じることもなかった。ここで画素規制層は絶縁性材料ではなく遮光性材料であってもよい。また遮光性と絶縁性との両方の性質を備えたものであっても光出射領域を良好に規制することができ、画素を規定することが可能となる。本発明によれば、発光層112と陰極113との間にMoO3層からなるバッファ層116を配すると共に、厚膜のMoO3層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、発光層112をスクリーン印刷法によって形成するように構成したことを特徴とする。 According to this configuration, the buffer layer 116 made of MoO 3 is interposed between the light emitting layer 112 and the cathode 113, thereby reducing a voltage drop, excellent electron injection capability, and electron transport properties. Because it has a hole blocking property, it can be adjusted so that light emission region is controlled and light emission occurs at the center of the light emitting layer, so that a high brightness and long life organic electroluminescent device is formed. Is possible. Further, a MoO 3 layer as an electron injection layer is also provided on the lower layer side of the light emitting layer, so that the base of the pixel regulating layer 114 can be smoothed, and even if the thickness of the pixel regulating layer is reduced accordingly. As a result, sufficient insulation can be maintained, and the step difference caused by the pixel regulation layer can be reduced. As a result, the film thickness distribution of the layer having a light emitting function can be made more uniform. It becomes. Also, there was no short circuit of the pixels. Here, the pixel regulation layer may be a light shielding material instead of an insulating material. Moreover, even if it has both the light-shielding property and the insulating property, the light emission region can be well regulated, and the pixels can be defined. According to the present invention, the buffer layer 116 made of the MoO 3 layer is disposed between the light emitting layer 112 and the cathode 113, and the surface is flattened and smoothed by the thick MoO 3 layer. The layer 112 is formed by a screen printing method.
ここではバッファ層116は、遷移金属酸化物層であるMoO3層で構成され、電子注入層として作用する。また第2の電極すなわち陰極113は膜厚3nm程度のバリウム電極113aと、この上層に形成された膜厚150nmのアルミニウム電極113bとで構成される。 Here, the buffer layer 116 is composed of a MoO 3 layer, which is a transition metal oxide layer, and functions as an electron injection layer. The second electrode, that is, the cathode 113 is composed of a barium electrode 113a having a film thickness of about 3 nm and an aluminum electrode 113b having a film thickness of 150 nm formed thereon.
この構成によれば、発光層形成時における下地をRa20nm以下となるように平滑化し、その上でスクリーン印刷を行うようにしている。このようにして、高精度の発光層パターンを形成することが可能となる。また画素規制層の膜厚を薄くしても、十分な絶縁性を維持することができることになり、画素規制層に起因する段差の低減を図ることが可能となる結果、発光機能を有した層の膜厚分布をより均一化することが可能となる。また画素の短絡を生じることもなかった。このときの発光特性を測定した結果を図2に示す。ここで横軸は位置、縦軸は発光強度である。この図から明らかなように矩形の発光スペクトルをもち良好な発光特性を示すことがわかる。ここで画素規制層は絶縁性材料ではなく遮光性材料であってもよい。また遮光性と絶縁性との両方の性質を備えたものであっても光出射領域を良好に規制することができ、画素を規定することが可能となる。 According to this configuration, the base at the time of forming the light emitting layer is smoothed to Ra 20 nm or less, and screen printing is performed thereon. In this way, a highly accurate light emitting layer pattern can be formed. In addition, even if the thickness of the pixel regulation layer is reduced, sufficient insulation can be maintained, and a step caused by the pixel regulation layer can be reduced. As a result, a layer having a light emitting function The film thickness distribution can be made more uniform. Also, there was no short circuit of the pixels. The result of measuring the light emission characteristics at this time is shown in FIG. Here, the horizontal axis represents position, and the vertical axis represents emission intensity. As is apparent from this figure, it has a rectangular emission spectrum and shows good emission characteristics. Here, the pixel regulation layer may be a light shielding material instead of an insulating material. Moreover, even if it has both the light-shielding property and the insulating property, the light emission region can be well regulated, and the pixels can be defined.
次にこの有機エレクトロルミネッセント素子においてMoO3層の膜厚による特性変化を観察すべく膜厚を変化させて試料を作成した。なおここでは発光層112の形成をスクリーン印刷によって行った。
各試料については、透光性のガラス基板100表面にスパッタリング法によりITO膜を形成し、第1の電極111を形成した後、MoO3層115を真空蒸着法により所望の膜厚となるように成膜し、高密度プラズマを用いたCVD法により窒化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィにより開口し画素規制層114を形成する。そして発光層112を形成する。発光層としては高分子層を溶媒と共に混合し、スクリーン印刷法によって形成するが、材料については後述する。そして、金属酸化物層116、陰極113を形成する。
Next, in this organic electroluminescent element, a sample was prepared by changing the film thickness in order to observe the characteristic change due to the film thickness of the MoO 3 layer. Here, the light emitting layer 112 was formed by screen printing.
For each sample, an ITO film is formed on the surface of the light-transmitting glass substrate 100 by a sputtering method, the first electrode 111 is formed, and then the MoO 3 layer 115 is formed to have a desired film thickness by a vacuum deposition method. A film is formed, a silicon nitride film is formed by a CVD method using high-density plasma, and an opening is formed by photolithography to form a pixel regulation layer 114. Then, the light emitting layer 112 is formed. As the light emitting layer, a polymer layer is mixed with a solvent and formed by a screen printing method. The material will be described later. Then, a metal oxide layer 116 and a cathode 113 are formed.
本発明では、少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有する層112と、この発光機能を有する層に電子を注入する電極113と、この電極と前記発光機能を有する層の間に配置された少なくとも1種類の遷移金属酸化物層116を有することにより、より効率よく発光層への電子の注入がなされることになる。 In the present invention, the layer 112 having a light emitting function made of at least one organic semiconductor, the electrode 113 for injecting electrons into the layer having the light emitting function, and the electrode and the layer having the light emitting function are disposed. By having at least one kind of transition metal oxide layer 116, electrons are more efficiently injected into the light emitting layer.
なお、本発明は、少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有する層と、この発光機能を有する層に電子を注入する電極と、この電極と前記発光機能を有する層の間に配置された少なくとも1種類の遷移金属酸化物層を有することにより、高効率で信頼性の高いエレクトロルミネッセンス素子を提供することが可能となる。電界の印加に際しては、外部磁場による電界を用いてもよい。 In the present invention, a layer having a light emitting function made of at least one organic semiconductor, an electrode for injecting electrons into the layer having the light emitting function, and the electrode and the layer having the light emitting function are disposed. By having at least one kind of transition metal oxide layer, it is possible to provide an electroluminescent element with high efficiency and high reliability. When applying the electric field, an electric field generated by an external magnetic field may be used.
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの有機エレクトロルミネッセント素子の構成を示す断面概要図である。このエレクトロルミネッセント素子は、前記画素規制層114表面全体を遷移金属酸化物層115としてのMoO3層で被覆され、このMoO3層の表面粗さをRa:15nmとなるように表面プラズマ処理を行った後、この上層に発光機能を有した層112がスクリーン印刷により形成された点で前記実施の形態1と異なる。他は前記実施の形態と同様に形成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the organic electroluminescent element of the optical head provided in the exposure unit of the image forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In this electroluminescent element, the entire surface of the pixel regulating layer 114 is covered with a MoO 3 layer as a transition metal oxide layer 115, and the surface roughness of the MoO 3 layer is set to Ra: 15 nm. After performing the above, the first embodiment is different from the first embodiment in that a layer 112 having a light emitting function is formed on the upper layer by screen printing. Others are formed in the same manner as in the above embodiment.
この構成によれば、MoO3層(116)が発光層112上に形成される。また、前記光出射領域となる領域から前記画素規制層112上までを覆っているため、発光機能を有した層はより平滑な表面に形成されることになり、均一な膜厚分布を得ることができ、より長寿命化を図ることが可能となる、MoO3層(115)が画素規制層114上に形成され、前記光出射領域となる領域から前記画素規制層114上までを覆っているため、発光機能を有した層はより平滑な表面に形成されることになり、均一な膜厚分布を得ることができ、より長寿命化を図ることが可能となる。 According to this configuration, the MoO 3 layer (116) is formed on the light emitting layer 112. Further, since the region from the light emitting region to the pixel regulating layer 112 is covered, the layer having a light emitting function is formed on a smoother surface, and a uniform film thickness distribution can be obtained. And a MoO 3 layer (115) that can achieve a longer life is formed on the pixel regulation layer 114 and covers the area from the light emitting area to the pixel regulation layer 114. Therefore, the layer having a light emitting function is formed on a smoother surface, a uniform film thickness distribution can be obtained, and a longer life can be achieved.
このときの発光特性を測定した結果を図4に示す。ここで横軸は位置、縦軸は発光強度である。この図から明らかなように発光位置が発光層の中心となり、矩形の発光スペクトルをもち良好な発光特性を示すことがわかる。図2に示した実施の形態1と比較して若干発光スペクトルが急峻になっている。 The results of measuring the light emission characteristics at this time are shown in FIG. Here, the horizontal axis represents position, and the vertical axis represents emission intensity. As is apparent from this figure, the light emission position is the center of the light emitting layer, and it has a rectangular light emission spectrum and shows good light emission characteristics. Compared with the first embodiment shown in FIG. 2, the emission spectrum is slightly steeper.
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの構成を示す断面図であり、エレクトロルミネッセント素子の下層に光検出素子を形成して集積化構造を構成したものである。光源としてのエレクトロルミネッセント素子110およびその周辺を示しており、光検出素子120を構成する各層の上下配置の関係が示されている。図6はその要部の上面図である。本実施の形態では、ガラス基板100上に、光検出素子120と光源としてのエレクトロルミネッセント素子とが積層され、発光素子ユニットとして、複数個一次元配列されて、集積化形成されモノリシックデバイスとして構成されている。本実施の形態では、図6に示すように、このエレクトロルミネッセント素子の発光層がスクリーン印刷により、各ユニット毎に分割配置されたことを特徴とするものである。このエレクトロルミネッセント素子は、第1の電極111としての陽極と第2の電極113としての陰極と、これら電極間に形成された少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有した層すなわち発光層112とを備え、前記電極と前記発光機能を有した層との間に遷移金属酸化物層115としての膜厚40nmのMoO3層115と、この上層に膜厚50nmの窒化シリコン膜からなる画素規制層114と、MoO3層からなるバッファ層116を備えたもので、遷移金属酸化物層115としてのMoO3層の膜厚を従来では考えられなかった厚さである膜厚40nmとすることにより、Ra=20nm以下となるように厚膜のMoO3層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、スクリーン印刷を行い、発光層112のパターン(図6参照)を良好に発光領域の面積を規制するように構成したことを特徴とする。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical head provided in the exposure unit of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, in which a photodetecting element is formed below the electroluminescent element and is integrated. Is configured. The electroluminescent element 110 as a light source and its periphery are shown, and the relationship of the vertical arrangement of each layer constituting the light detecting element 120 is shown. FIG. 6 is a top view of the main part. In this embodiment, a light detection element 120 and an electroluminescent element as a light source are stacked on a glass substrate 100, and a plurality of light emitting element units are one-dimensionally arranged and integrated to form a monolithic device. It is configured. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the light emitting layer of this electroluminescent element is divided and arranged for each unit by screen printing. This electroluminescent element is a layer having a light emitting function, that is, a light emitting layer composed of an anode as the first electrode 111, a cathode as the second electrode 113, and at least one organic semiconductor formed between these electrodes. And a layer 112 of the MoO 3 layer 115 having a thickness of 40 nm as the transition metal oxide layer 115 between the electrode and the layer having the light emitting function, and a silicon nitride film having a thickness of 50 nm as an upper layer. A pixel regulation layer 114 and a buffer layer 116 composed of a MoO 3 layer are provided, and the thickness of the MoO 3 layer as the transition metal oxide layer 115 is set to a thickness of 40 nm, which has not been considered in the past. Thus, the surface is flattened and smoothed with a thick MoO 3 layer so that Ra = 20 nm or less, and then screen printing is performed to obtain the light emitting layer 11. The second pattern (see FIG. 6) is configured to favorably regulate the area of the light emitting region.
なおここで画素規制層114としての窒化シリコン膜は高密度プラズマを用いた低温CVD法によって膜厚50nm程度となるように成膜される。そしてフォトリソグラフィによるレジストパターンを形成し、開口形成のためのエッチングを行うが、最初異方性エッチングを行った後、等方性エッチングを行い、エッジの滑らかなパターンを形成する。このときパターンエッジにおける下地とのなす角は3度から10度程度となるようにする。 Here, the silicon nitride film as the pixel regulation layer 114 is formed to a thickness of about 50 nm by a low temperature CVD method using high density plasma. Then, a resist pattern is formed by photolithography, and etching for forming an opening is performed. After anisotropic etching is performed first, isotropic etching is performed to form a smooth edge pattern. At this time, the angle between the pattern edge and the ground is set to about 3 to 10 degrees.
この光ヘッドは、図6に示すように、エレクトロルミネッセント素子110が、基板上に形成された光検出素子120を構成する薄膜トランジスタ(TFT)の上層に積層され、エレクトロルミネッセント素子110の光検出素子120側に位置する第1の電極111としての陽極が光検出素子120の光電変換部全体を覆うように形成されるため、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が、光検出素子の光電変換部全体に対向している。この構成により、第1の電極が光検出素子のゲート電極として有効に作用し、安定した電位であるこの第1の電極の電位によって光検出素子のチャネル特性の制御が確実となり、安定した発光特性をもつ光ヘッドを提供することが可能となる。また発光層を挟んで第1の電極に対向するように設けられる第2の電極113としての陰極がMoO3層からなるバッファ層116を介して上層側に形成される。 In this optical head, as shown in FIG. 6, an electroluminescent element 110 is laminated on an upper layer of a thin film transistor (TFT) constituting a light detecting element 120 formed on a substrate. Since the anode as the first electrode 111 located on the light detection element 120 side is formed so as to cover the entire photoelectric conversion portion of the light detection element 120, the first electrode of the electroluminescent element is the light detection element. It faces the whole photoelectric conversion part. With this configuration, the first electrode effectively acts as the gate electrode of the light detection element, and the channel characteristic of the light detection element is reliably controlled by the potential of the first electrode, which is a stable potential, and stable light emission characteristics. It is possible to provide an optical head having Further, a cathode as the second electrode 113 provided so as to face the first electrode with the light emitting layer interposed therebetween is formed on the upper layer side through a buffer layer 116 made of a MoO 3 layer.
また、この光ヘッドでは、光検出素子120の素子領域を構成する多結晶シリコンの島領域121の外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成されている。このように、段差を形成する結果となる光検出素子120の島領域121すなわちここでは、素子領域ARの外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成し、エレクトロルミネッセント素子の光出射領域に相当する領域には段差はなく、発光層の下地は平坦面を構成しており、したがって光ヘッドの有効領域となる光出射領域では光ヘッドの発光層が均一に形成される。 Further, this optical head, the outer edge of the island region 121 of the polycrystalline silicon constituting the element region of the photodetector element 120 is formed such that the outside of the light emission region A LE of the electroluminescent element. Thus, here namely the island region 121 of the light detecting element 120 result in the formation of the step, formed to the outer edge of the element region A R is the outside of the light emission region A LE of the electroluminescent element, There is no step in the region corresponding to the light emitting region of the electroluminescent element, and the base of the light emitting layer forms a flat surface. Therefore, in the light emitting region that is the effective region of the optical head, the light emitting layer of the optical head is Uniformly formed.
なお、MoO3層を所望の表面状態にするためには、低温下で成膜するなど成膜条件を調整することにより、実現可能である。また、画素規制層を成膜し、パターニングした後あるいはパターニングと同時にプラズマ処理などの表面処理を行い、表面粗さを調整することによっても、容易に実現可能である。 In order to the MoO 3 layer to the desired surface condition, by adjusting the film forming conditions such as film formation at low temperatures, it can be realized. It can also be easily realized by adjusting the surface roughness by forming a pixel regulating layer and performing surface treatment such as plasma treatment after patterning or simultaneously with patterning.
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、図5に示すように、表面に平坦化のためのベースコート層101を形成したガラス基板100上に、光検出素子120と、エレクトロルミネッセント素子110とを順次積層するとともに、光検出素子120の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつ前記エレクトロルミネッセント素子を駆動するためのスイッチングトランジスタ130としての薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路(140)を搭載したものである。そして、光検出素子120はベースコート層101表面に形成された多結晶シリコン層からなる島領域ARを帯状のi層からなるチャネル領域を隔てて 所望の濃度にドープすることによりソース領域121S、ドレイン領域121Dを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第1の絶縁膜122、第2の絶縁膜123を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソースおよびドレイン電極125S,125Dで構成される。また、この上層に保護層124としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント素子110が形成されており、陽極となるITO(インジウム錫酸化物)111、保護膜124、発光層112、陰極113の順に各層が積層形成されている。 As shown in FIG. 5, the optical head using the organic electroluminescent element of the present embodiment has a light detecting element 120 on a glass substrate 100 on which a base coat layer 101 for planarization is formed. A thin film transistor as a switching transistor 130 for sequentially laminating the electroluminescent element 110 and driving the electroluminescent element while correcting the driving current or the driving time according to the output of the photodetecting element 120 A drive circuit (140) as a chip IC connected to the thin film transistor is mounted. The photodetector element 120 is the source region 121S by doping the desired concentration at a channel region formed of the island region A R of polycrystalline silicon layer formed on the base coat layer 101 surface of a strip-shaped i layer, a drain A source made of a polycrystalline silicon layer formed through a through hole so as to penetrate the first insulating film 122 and the second insulating film 123 made of a silicon oxide film formed in the region 121D. And drain electrodes 125S and 125D. Further, an electroluminescent element 110 is formed on the upper layer through a silicon nitride film as a protective layer 124, and ITO (indium tin oxide) 111 serving as an anode, a protective film 124, a light emitting layer 112, a cathode Each layer is formed in the order of 113.
一方、光検出素子120を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ130と同一の製造工程で形成される。すなわちチャネル領域131Cをはさんでソース領域132S,132Dが、光検出素子の半導体島と同一工程で形成され、これにコンタクトするソース・ドレイン電極134S,134Dが積層され、ゲート電極133とで選択トランジスタとしての薄膜トランジスタを構成している。
これら各層は、CVD法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。
On the other hand, each layer constituting the photodetecting element 120 is formed in the same manufacturing process as the selection transistor 130 as a driving transistor. In other words, the source regions 132S and 132D are formed in the same process as the semiconductor island of the photodetecting element across the channel region 131C, the source / drain electrodes 134S and 134D that are in contact therewith are stacked, and the gate electrode 133 and the selection transistor The thin film transistor is configured.
Each of these layers is formed through a usual semiconductor process such as formation of a semiconductor thin film by a CVD method, patterning by photolithography, impurity ion implantation, and formation of an insulating film.
ここで、ガラス基板100は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板100としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機酸化物ガラス、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。 Here, the glass substrate 100 is a single plate of colorless and transparent glass. Examples of the glass substrate 100 include transparent or translucent soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz glass, and other inorganic oxide glasses, inorganic fluorides Inorganic glass such as glass can be used.
その他の材料をガラス基板100として採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のAs2S3、As40S10、S40Ge10等のカルコゲノイドガラス、ZnO、Nb2O、Ta2O5、SiO、Si3N4、HfO2、TiO2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を基板を介さずに取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。 Other materials can be used as the glass substrate 100, for example, transparent or translucent polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether sulfone, polyvinyl fluoride, polypropylene, polyethylene, polyacrylate, amorphous polyolefin. Polymer films using polymer materials such as fluororesin polysiloxane and polysilane, or transparent or translucent chalcogenoid glasses such as As 2 S 3 , As 40 S 10 , S 40 Ge 10 , ZnO, Nb When extracting light emitted from a material such as metal oxide and nitride, such as 2 O, Ta 2 O 5 , SiO, Si 3 N 4 , HfO 2 , TiO 2 , or light emitting region without passing through the substrate , Opaque silicon, germanium, silicon carbide, gallium arsenide, A semiconductor material such as gallium phosphide, or the above-mentioned transparent substrate material containing a pigment or the like, a metal material whose surface is subjected to insulation treatment, and the like can be appropriately selected and used, and a laminated substrate in which a plurality of substrate materials are laminated is used. You can also.
またガラス基板100などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子110を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。 On the surface of the substrate such as the glass substrate 100 or inside the substrate, a circuit composed of a resistor, a capacitor, an inductor, a diode, a transistor and the like for driving the electroluminescent device 110 is integrated as described later. Also good.
さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子110の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。 Further, depending on the application, a material that transmits only a specific wavelength, a material that converts light into 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 electroluminescent element 110.
ガラス基板100の上には、ベースコート層101が形成される。ベースコート層101は、例えばSiNから成る第1の層と、SiO2から成る第2の層の2つから構成される。SiN、SiO2の各層は蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法により形成することが望ましい。 A base coat layer 101 is formed on the glass substrate 100. The base coat layer 101 is composed of, for example, a first layer made of SiN and a second layer made of SiO 2 . Each layer of SiN and SiO 2 can be formed by vapor deposition or the like, but is preferably formed by sputtering.
ベースコート層101の上には、エレクトロルミネッセント素子110の選択トランジスタ130、及び光検出素子120が同一工程で形成される多結晶シリコン層を用いて形成される。エレクトロルミネッセント素子110の駆動用回路は、抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等の回路素子から構成されるが、光ヘッドの小型化を考慮すると薄膜トランジスタを用いることが望ましい。実施の形態3において光検出素子120は、図5から明らかなように発光層112を含むエレクトロルミネッセント素子110と、光の出力面となるガラス基板100の中間に位置しており、且つ光検出素子110の素子領域ARは光出射領域ALEよりも大きい。また光出射領域ALEは、光検出素子120の内側に存在するため、光を透過しない材料を光検出素子120に用いることはできない。したがって、発光層112から出力された光を妨げないようにするため、光検出素子120には透明性を有した材料を用いる必要がある。透明性を有した光検出素子120の材料としては、例えば多結晶シリコンを選択することが望ましい。 On the base coat layer 101, the selection transistor 130 of the electroluminescent element 110 and the light detection element 120 are formed using a polycrystalline silicon layer formed in the same process. The driving circuit for the electroluminescent element 110 is composed of circuit elements such as a resistor, a capacitor, an inductor, a diode, and a transistor. In consideration of downsizing of the optical head, it is desirable to use a thin film transistor. In the third embodiment, the light detection element 120 is located between the electroluminescent element 110 including the light emitting layer 112 and the glass substrate 100 which is the light output surface as is apparent from FIG. element region a R of the detecting element 110 is larger than the light emission region a LE. Further, since the light emission region A LE exists inside the light detection element 120, a material that does not transmit light cannot be used for the light detection element 120. Therefore, in order not to disturb the light output from the light emitting layer 112, it is necessary to use a material having transparency for the light detection element 120. As a material of the photodetecting element 120 having transparency, it is desirable to select, for example, polycrystalline silicon.
実施の形態3では、ベースコート層101の上に一様な半導体層を形成した後、半導体層に対してエッチング加工を施すことにより、選択トランジスタ130及び光検出素子120を同じ層から形成している。同一の金属層から島状に独立した選択トランジスタ130及び光検出素子120の金属層を一括で形成する加工は、製造工数の削減と製造コストの抑制に有利である。なお光検出素子120において、光出射領域ALEから出力される光を受ける素子領域ARは光検出素子120となる島状に構成された多結晶シリコンまたは非晶質シリコンの表面である。 In Embodiment 3, after a uniform semiconductor layer is formed over the base coat layer 101, the semiconductor layer is etched to form the selection transistor 130 and the photodetecting element 120 from the same layer. . The process of forming the selection transistor 130 and the metal layer of the photodetecting element 120 independent from each other in the form of islands from the same metal layer is advantageous in reducing the number of manufacturing steps and the manufacturing cost. Note in the photodetector element 120, the element region A R for receiving the light output from the light emission region A LE is the surface of the polycrystalline silicon or amorphous silicon that is configured in an island shape having a light-detecting element 120.
エレクトロルミネッセント素子110の発光層112に電界をかけるための選択トランジスタ130及び光検出素子120の上には、この酸化シリコン膜からなる第1の絶縁層122、第2の絶縁層123と保護層124とが、エレクトロルミネッセント素子の陽極としてのITO111との間でゲート絶縁膜として作用し、この膜厚による電圧降下によってITOの電位からの降下幅が決定される。このゲート絶縁膜3を構成する第1の絶縁層122、第2の絶縁層123と保護層124は、例えばSiO2等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。 On the selection transistor 130 and the light detection element 120 for applying an electric field to the light emitting layer 112 of the electroluminescent element 110, the first insulating layer 122 and the second insulating layer 123 made of this silicon oxide film are protected. The layer 124 acts as a gate insulating film between the layer 111 and the ITO 111 serving as the anode of the electroluminescent element, and the drop width from the ITO potential is determined by the voltage drop due to the film thickness. The first insulating layer 122, the second insulating layer 123, and the protective layer 124 constituting the gate insulating film 3 are made of, for example, SiO 2 and are formed by vapor deposition, sputtering, or the like.
また、選択トランジスタ130の真上にあるゲート絶縁膜としての第1の絶縁層122の表面にはゲート電極133が形成される。ゲート電極133の材料としては、例えばCrが用いられる。ゲート電極133は、蒸着法、スパッタ法等により形成される。 A gate electrode 133 is formed on the surface of the first insulating layer 122 as a gate insulating film directly above the selection transistor 130. For example, Cr is used as the material of the gate electrode 133. The gate electrode 133 is formed by vapor deposition, sputtering, or the like.
ゲート電極133が形成された基板表面に、第2の絶縁層123が形成される。第2の絶縁層123は、これまで形成してきた積層体の全表面に渡って形成される。第2の絶縁層123は、例えばSiN等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。 A second insulating layer 123 is formed on the substrate surface on which the gate electrode 133 is formed. The second insulating layer 123 is formed over the entire surface of the stacked body that has been formed so far. The second insulating layer 123 is made of, for example, SiN or the like, and is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.
第2の絶縁層の上には、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dが形成される。光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sは光検出素子120のソース・ドレイン領域121S,121Dに接続されており、光検出素子120から出力される電気信号の伝達と光検出素子120の接地を行う。ソース電極134S及びドレイン電極134Dは、選択トランジスタ130のソース・ドレイン領域132S,132Dに接続されており、ソース電極134Sとドレイン電極134Dの間に所定の電位差を付与した状態で先述したゲート電極133に所定の電位を付与することで、選択トランジスタ130はスイッチング素子としての機能を有するようになり、発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子110の駆動を行う回路として動作する。 On the second insulating layer, a drain electrode 125D as a light detection element output electrode, a source electrode 125S as a light detection element ground electrode, a source electrode 134S, and a drain electrode 134D are formed. The drain electrode 125D as the light detection element output electrode and the source electrode 125S as the light detection element ground electrode are connected to the source / drain regions 121S and 121D of the light detection element 120, and an electric signal output from the light detection element 120. Transmission and grounding of the light detection element 120. The source electrode 134S and the drain electrode 134D are connected to the source / drain regions 132S and 132D of the selection transistor 130, and the gate electrode 133 described above is applied with a predetermined potential difference between the source electrode 134S and the drain electrode 134D. By applying a predetermined potential, the selection transistor 130 has a function as a switching element, and operates as a circuit for driving the electroluminescent element 110 as a light emitting element.
光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dの材料としては、例えばCr等の金属が用いられる。 For example, a metal such as Cr is used as the material of the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D.
図5に示すように、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極は第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123を貫通して光検出素子120の端部と接続されており、ソース電極134S及びドレイン電極134Dも同様に第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123を貫通して選択トランジスタ130の端部に接続されている。 As shown in FIG. 5, the drain electrode 125 </ b> D as the light detection element output electrode and the light detection element ground electrode pass through the first insulating film 122 and the second insulating layer 123 and are connected to the end of the light detection element 120. Similarly, the source electrode 134S and the drain electrode 134D penetrate the first insulating film 122 and the second insulating layer 123 and are connected to the end portion of the selection transistor 130.
したがって、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dの形成に先立ち、第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123に対して、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sと光検出素子120を接続するためのスルーホール、ソース電極134S及びドレイン電極134Dと選択トランジスタ130を接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールは光検出素子120の表面と選択トランジスタ130の表面、即ち光検出素子120と光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sの接触面と選択トランジスタ130とソース電極134S及びドレイン電極134Dの接触面が露出する程度の深さをゆうしており、光検出素子120及び選択トランジスタ130の端部の真上にエッチング加工等により設けられる。エッチングにはハロゲン系のエッチングガスを用いる。フォトリソグラフィにより、開口を形成したレジストパターンで表面を被覆した状態でエッチングガスを導入し、パターニングする。(第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123のスルーホールを開口する。)このとき、エッチングガスには光検出素子120及び選択トランジスタ130を構成する材料と化学反応を生じないものを選択する。 Therefore, prior to the formation of the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D, the first insulating film 122 and the second insulating layer 123 are formed. On the other hand, the drain electrode 125D as the light detection element output electrode and the source electrode 125S as the light detection element ground electrode and the through hole for connecting the light detection element 120, the source electrode 134S and the drain electrode 134D, and the selection transistor 130 are connected. It is necessary to provide a through hole for this purpose. The through holes are formed on the surface of the photodetecting element 120 and the surface of the selection transistor 130, that is, the contact surface between the photodetecting element 120 and the drain electrode 125D serving as the photodetecting element output electrode and the source electrode 125S serving as the photodetecting element ground electrode. The depth is such that the contact surface of 130 with the source electrode 134S and the drain electrode 134D is exposed, and is provided by etching or the like directly above the ends of the photodetection element 120 and the selection transistor 130. For the etching, a halogen-based etching gas is used. Etching gas is introduced and patterned by photolithography while the surface is covered with a resist pattern having openings. (Through holes are opened in the first insulating film 122 and the second insulating layer 123.) At this time, an etching gas that does not cause a chemical reaction with the materials constituting the light detection element 120 and the selection transistor 130 is selected. To do.
光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sと光検出素子120の接触面、ソース電極134S及びドレイン電極134Dと選択トランジスタ130の接触面を露出させる加工が終了した後、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dを形成する。 Processing to expose the contact surface between the source electrode 125S as the photodetection element output electrode and the source electrode 125S as the photodetection element ground electrode and the photodetection element 120 and the contact surface between the source electrode 134S and the drain electrode 134D and the selection transistor 130 is completed. After that, the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D are formed.
ソース電極134S及びドレイン電極134Dは、センサ電極となる金属層を第2の絶縁層123の表面、先述したスルーホールの表面及び両センサ電極、光検出素子120の表面及び選択トランジスタ130の接触面の表面に一様に形成した後、この金属層に対してフォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを施し、金属層を光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dに分割することにより得られる。 The source electrode 134S and the drain electrode 134D are formed by forming a metal layer serving as a sensor electrode on the surface of the second insulating layer 123, the surface of the through hole and the both sensor electrodes, the surface of the light detection element 120, and the contact surface of the selection transistor 130. After uniformly forming on the surface, this metal layer is etched using a resist pattern formed by photolithography as a mask, and the metal layer is used as a drain electrode 125D as a light detection element output electrode and as a light detection element ground electrode. It is obtained by dividing the source electrode 125S, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D.
光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dが形成された後に、保護膜124が形成される。保護膜124は、例えばSiN等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。 After the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D are formed, the protective film 124 is formed. The protective film 124 is made of, for example, SiN and is formed by vapor deposition, sputtering, or the like.
保護膜124の上には、陽極111が形成される。陽極111は、例えばITO(インジウム錫酸化物)から成る。陽極111の構成材料としてはITOの他にIZO(亜鉛ドープ酸化インジウム)、ATO(SbをドープしたSnO2)、AZO(AlをドープしたZnO)、ZnO、SnO2、In2O3等を用いることができる。陽極111は図5のように、光検出素子120に対して真上にあたる保護膜124の表面に形成される。図5に示すように、陽極111は保護膜124を貫通してドレイン電極134Dの端部に接続されている。したがって陽極111の形成の前には、保護膜124に対して陽極111とドレイン電極134Dを接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールはドレイン電極134Dの表面、即ちドレイン電極134Dと陽極111との接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、ドレイン電極134Dの端部に真上にエッチング加工等により設けられる。このエッチング加工が施された後、陽極111の層が形成される。陽極111は蒸着法等によっても形成できるがスパッタ法により形成することが望ましい。なお実施の形態3では陽極111としてITOを用いている。 An anode 111 is formed on the protective film 124. The anode 111 is made of, for example, ITO (indium tin oxide). As the constituent material of the anode 111, IZO (zinc-doped indium oxide), ATO (Sb-doped SnO 2 ), AZO (Al-doped ZnO), ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 and the like are used in addition to ITO. be able to. As shown in FIG. 5, the anode 111 is formed on the surface of the protective film 124 that is directly above the photodetecting element 120. As shown in FIG. 5, the anode 111 penetrates the protective film 124 and is connected to the end of the drain electrode 134D. Therefore, before forming the anode 111, it is necessary to provide a through hole for connecting the anode 111 and the drain electrode 134D to the protective film 124. This through hole has a depth until the surface of the drain electrode 134D, that is, the contact surface between the drain electrode 134D and the anode 111 is exposed, and is provided directly above the end of the drain electrode 134D by etching or the like. It is done. After this etching process is performed, a layer of the anode 111 is formed. The anode 111 can be formed by vapor deposition or the like, but is preferably formed by sputtering. In Embodiment 3, ITO is used as the anode 111.
陽極111が形成された後、画素規制層としての窒化シリコン膜114が形成される。画素規制層としての窒化シリコン膜114としては絶縁性が高く、絶縁破壊に対して強く、かつ成膜性が良くパターニング性が高いものが望ましい。実施の形態3では画素規制層としての窒化シリコン膜114を構成する材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウムを用いている。画素規制層としての窒化シリコン膜114は、後述する発光層112と陽極111との間に設けられ、光出射領域ALEの領域外にある発光層112を陽極111から絶縁し、発光層112の発光する箇所を規制している。したがって、画素規制層としての窒化シリコン膜114に重なる発光層112の領域は非発光領域となり、画素規制層としての窒化シリコン膜114に重ならない領域が光出射領域ALEとなる。画素規制層としての窒化シリコン膜114は、発光層112の光出射領域ALEが光検出素子120の素子領域ARよりも小さくなるように規制し、且つ光出射領域ALEを光検出素子120の素子領域ARの内側に配置するように構成される。 After the anode 111 is formed, a silicon nitride film 114 as a pixel restricting layer is formed. It is desirable that the silicon nitride film 114 as the pixel regulation layer has a high insulating property, a strong resistance to dielectric breakdown, a good film forming property, and a high patterning property. In the third embodiment, silicon nitride or aluminum nitride is used as a material constituting the silicon nitride film 114 as the pixel restricting layer. A silicon nitride film 114 as a pixel restricting layer is provided between a light emitting layer 112 and an anode 111, which will be described later, and insulates the light emitting layer 112 outside the light emitting region ALE from the anode 111. The place where light is emitted is regulated. Therefore, the region of the light emitting layer 112 that overlaps the silicon nitride film 114 as the pixel restricting layer is a non-light emitting region, and the region that does not overlap the silicon nitride film 114 as the pixel restricting layer is the light emitting region ALE . Silicon nitride film as the pixel regulating layer 114 restricts so that the light emission region A LE of the light emitting layer 112 is smaller than the element region A R of the light-detecting element 120, and the light emission region A LE photodetection element 120 configured to be placed inside the element region a R.
画素規制層としての窒化シリコン膜114が形成された後、スクリーン印刷法によって発光層112が形成される。発光層112は無機発光材料、若しくは以降詳細に説明する高分子系、あるいは低分子系の有機発光材料から形成される。発光層112を形成する無機発光材料としては、チタン・リン酸カリウム、バリウム・ホウ素酸化物、リチウム・ホウ素酸化物等を用いることができる。発光層112を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ製膜性の良いものが望ましく、例えばポリパラフェニレンビニレン(PPV)、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等を用いることができる。また、発光層112を構成する低分子系の有機発光材料としては、Alq3やBe−ベンゾキノリノール(BeBq2)の他に、2,5−ビス(5,7−ジ−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル)−1,3,4−チアジアゾール、4,4'−ビス(5,7−ベンチル−2−ベンゾオキサゾリル)スチルベン、4,4'−ビス〔5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、2,5−ビス(5,7−ジ−t−ベンチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフィン、2,5−ビス(〔5−α,α−ジメチルベンジル〕−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、2,5−ビス〔5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル〕−3,4−ジフェニルチオフェン、2,5−ビス(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、4,4'−ビス(2−ベンゾオキサイゾリル)ビフェニル、5−メチル−2−〔2−〔4−(5−メチル−2−ベンゾオキサイゾリル)フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、2−〔2−(4−クロロフェニル)ビニル〕ナフト〔1,2−d〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、2,2'−(p−フェニレンジビニレン)−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、2−〔2−〔4−(2−ベンゾイミダゾリル)フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、2−〔2−(4−カルボキシフェニル)ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)マグネシウム、ビス(ベンゾ〔f〕−8−キノリノール)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウムオキシド、トリス(8−キノリノール)インジウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、8−キノリノールリチウム、トリス(5−クロロ−8−キノリノール)ガリウム、ビス(5−クロロ−8−キノリノール)カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス(8−ヒドロキシ−5−キノリノニル)メタン〕等の8−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1,4−ビス(2−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(2−メチルスチリル)2−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、2,5−ビス(4−メチルスチリル)ピラジン、2,5−ビス(4−エチルスチリル)ピラジン、2,5−ビス〔2−(1−ナフチル)ビニル〕ピラジン、2,5−ビス(4−メトキシスチリル)ピラジン、2,5−ビス〔2−(4−ビフェニル)ビニル〕ピラジン、2,5−ビス〔2−(1−ピレニル)ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。高分子系材料、低分子系材料から成る発光層112は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られる。 After the silicon nitride film 114 as the pixel regulating layer is formed, the light emitting layer 112 is formed by a screen printing method. The light emitting layer 112 is formed of an inorganic light emitting material, or a high molecular weight or low molecular weight organic light emitting material described in detail below. As the inorganic light emitting material for forming the light emitting layer 112, titanium / potassium phosphate, barium / boron oxide, lithium / boron oxide, or the like can be used. As the polymer organic light emitting material constituting the light emitting layer 112, a material having fluorescence or phosphorescence characteristics in the visible region and good film forming property is desirable. For example, polymers such as polyparaphenylene vinylene (PPV) and polyfluorene are used. A light emitting material or the like can be used. In addition to Alq 3 and Be-benzoquinolinol (BeBq 2 ), low molecular organic light emitting materials constituting the light emitting layer 112 include 2,5-bis (5,7-di-t-pentyl-2). -Benzoxazolyl) -1,3,4-thiadiazole, 4,4'-bis (5,7-benzyl-2-benzoxazolyl) stilbene, 4,4'-bis [5,7-di- (2-Methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl] stilbene, 2,5-bis (5,7-di-t-benzyl-2-benzoxazolyl) thiophine, 2,5-bis ( [5-α, α-dimethylbenzyl] -2-benzoxazolyl) thiophene, 2,5-bis [5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl]- 3,4-diphenylthiophene, 2,5-bis (5-methyl-2 -Benzoxazolyl) thiophene, 4,4'-bis (2-benzoxazolyl) biphenyl, 5-methyl-2- [2- [4- (5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] Benzoxazoles such as vinyl] benzoxazolyl, 2- [2- (4-chlorophenyl) vinyl] naphtho [1,2-d] oxazole, 2,2 ′-(p-phenylenedivinylene) -bisbenzothiazole Such as benzothiazole, 2- [2- [4- (2-benzimidazolyl) phenyl] vinyl] benzimidazole, 2- [2- (4-carboxyphenyl) vinyl] benzimidazole, etc. Whitening agent, tris (8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) magnesium, bis (benzo [f] -8-quino Nor) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolate) aluminum oxide, tris (8-quinolinol) indium, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, 8-quinolinol lithium, tris (5-chloro-8- Quinolinol) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinol) calcium, poly [zinc-bis (8-hydroxy-5-quinolinyl) methane] and other 8-hydroxyquinoline metal complexes and dilithium ependridione Metal chelated oxinoid compounds, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, 1,4- (3-methylstyryl) benzene, 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene, distyrylbenzene, 1 , 4-Bis (2-ethylstyryl) benzene, 1,4-bis (3-ethyl) Styryl) benzene, 1,4-bis (2-methylstyryl) 2-methylbenzene and other styrylbenzene compounds, 2,5-bis (4-methylstyryl) pyrazine, 2,5-bis (4-ethylstyryl) ) Pyrazine, 2,5-bis [2- (1-naphthyl) vinyl] pyrazine, 2,5-bis (4-methoxystyryl) pyrazine, 2,5-bis [2- (4-biphenyl) vinyl] pyrazine, Distil pyrazine derivatives such as 2,5-bis [2- (1-pyrenyl) vinyl] pyrazine, naphthalimide derivatives, perylene derivatives, oxadiazole derivatives, aldazine derivatives, cyclopentadiene derivatives, styrylamine Derivatives, coumarin derivatives, aromatic dimethylidin derivatives and the like are used. Furthermore, anthracene, salicylate, pyrene, coronene and the like are also used. Alternatively, a phosphorescent material such as fac-tris (2-phenylpyridine) iridium can be used. The light emitting layer 112 made of a high molecular weight material or a low molecular weight material can be obtained by forming a layer in which a material is dissolved in a solvent such as toluene or xylene by spin coating and volatilizing the solvent in the solution. .
また実施の形態3では、発光層112を便宜上単一の層として記述しているが、発光層112を陽極111の側から順に正孔輸送層/電子ブロック層/上述した有機発光材料層(ともに図示せず)の三層構造としてもよいし、発光層112を陰極113の側から順に電子輸送層/有機発光材料層(ともに図示せず)の二層構造、あるいは陽極111の側から順に正孔輸送層/有機発光材料層の2層構造(ともに図示せず)、あるいは陰極113の側から順に正孔注入層/正孔輸送層/電子ブロック層/有機発光材料層/正孔ブロック層/電子輸送層/電子注入層のごとく7層構造(ともに図示せず)としてもよい。またはより単純に発光層112が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。このように実施の形態3において発光層112と呼称する場合は、発光層112が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含んでいる。後に説明する他の実施の形態についても同様である。 In Embodiment 3, the light-emitting layer 112 is described as a single layer for convenience, but the light-emitting layer 112 is sequentially formed from the anode 111 side with the hole transport layer / electron block layer / the above-described organic light-emitting material layer (both The light-emitting layer 112 may have a two-layer structure of an electron transport layer / organic light-emitting material layer (both not shown) in order from the cathode 113 side, or may be positive in order from the anode 111 side. 2 layer structure of hole transport layer / organic light emitting material layer (both not shown), or hole injection layer / hole transport layer / electron blocking layer / organic light emitting material layer / hole blocking layer / A seven-layer structure (both not shown) such as an electron transport layer / electron injection layer may be used. Alternatively, the light emitting layer 112 may have a single layer structure made of only the organic light emitting material described above. As described above, the light-emitting layer 112 in Embodiment Mode 3 includes a case where the light-emitting layer 112 has a multilayer structure having functional layers such as a hole transport layer, an electron block layer, and an electron transport layer. The same applies to other embodiments described later.
上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で製膜性の良いものが望ましくTPDの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、1,1−ビス{4−(ジ−P−トリルアミノ)フェニル}シクロヘキサン、4,4',4''−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N',N'−テトラキス(P−トリル)−P−フェニレンジアミン、1−(N,N−ジ−P−トリルアミノ)ナフタレン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)−2−2'−ジメチルトリフェニルメタン、N,N,N',N'−テトラフェニル−4,4'−ジアミノビフェニル、N、N'−ジフェニル−N、N'−ジ−m−トリル−4、4'−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、4−ジ−P−トリルアミノスチルベン、4−(ジ−P−トリルアミノ)−4'−〔4−(ジ−P−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−3,4エチレンジオキシチオフェン(PEDT)、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。 The hole transport layer in the functional layer described above preferably has a high hole mobility, is transparent and has good film-forming properties, and besides TPD, porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. 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 (PEDT), 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, TiO 2, SiO, also be an inorganic oxide such as MgO. These hole transport materials can also be used as an electron block material.
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.
発光層112が形成された後、膜厚40nm、酸化モリブデン層116を真空蒸着法によって形成した後、陰極113が形成される。陰極113は、例えばAl等の金属を蒸着法等によって層状に形成することにより得られる。有機エレクトロルミネッセント素子110の陰極113としては仕事関数の低い金属もしくは合金、例えばAg、Al、In、Mg、Ti等の金属や、Mg−Ag合金、Mg−In合金等のMg合金や、Al−Li合金、Al−Sr合金、Al−Ba合金等のAl合金等が用いられる。あるいは、Ba、Ca、Mg、Li、Cs等の金属、あるいは、LiF、CaOといったこれら金属のフッ化物や酸化物からなる有機物層に当接する第1の電極層と、その上に形成されるAg、Al、In等の金属材料からなる第2の電極とからなる金属の積層構造を用いることもできる。ここで発光層と陰極との間に介在する酸化モリブデン層の仕事関数は陰極材料よりも大きな仕事関数をもつようにするのが望ましい。またここで酸化モリブデン層の透過率は80%であったが70%以上とすることにより、トップエミッション型の発光素子にも適用可能である。 After the light emitting layer 112 is formed, the cathode 113 is formed after the film thickness of 40 nm and the molybdenum oxide layer 116 are formed by a vacuum evaporation method. The cathode 113 can be obtained, for example, by forming a layer of metal such as Al by vapor deposition or the like. As the cathode 113 of the organic electroluminescent element 110, a metal or alloy having a low work function, for example, a metal such as Ag, Al, In, Mg, Ti, a Mg alloy such as Mg-Ag alloy, Mg-In alloy, An Al alloy such as an Al—Li alloy, an Al—Sr alloy, an Al—Ba alloy, or the like is used. Alternatively, a first electrode layer in contact with a metal such as Ba, Ca, Mg, Li, or Cs, or an organic material layer made of a fluoride or oxide of these metals such as LiF or CaO, and Ag formed thereon It is also possible to use a laminated structure of a metal made of a second electrode made of a metal material such as Al, In or the like. Here, it is desirable that the work function of the molybdenum oxide layer interposed between the light emitting layer and the cathode has a work function larger than that of the cathode material. Here, the transmittance of the molybdenum oxide layer is 80%. However, by setting the transmittance to 70% or more, it can be applied to a top emission type light-emitting element.
図5に示すような実施の形態3の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、有機エレクトロルミネッセント素子の選択トランジスタ130側から光を出力する方式を採用しており、このような有機エレクトロルミネッセント素子の構造をボトムエミッションという。ボトムエミッション構造は、ガラス基板100の側から光を取り出すため、既に述べたように光検出素子120は透明度の高い材料、例えば多結晶シリコン(ポリシリコン)で構成される必要がある。多結晶シリコンで構成された光検出素子120は非晶質シリコン(アモルファスシリコン)で構成したものと比較して光電流の生起能力が低いという問題があるが、例えばコンデンサ(図示せず)を有機エレクトロルミネッセント素子110の近傍に設け、光検出素子120から出力された電流に基づく電荷をコンデンサに所定期間蓄積して、その後に電圧変換を行なうような処理回路を設けることで解決することができる。ボトムエミッション構造の場合は、光を取り出す側の電極(陽極)の透明化が容易なため、製造が簡単になる利点がある。 The optical head using the organic electroluminescent element of Embodiment 3 as shown in FIG. 5 employs a method of outputting light from the selection transistor 130 side of the organic electroluminescent element. The structure of an organic electroluminescent element is called bottom emission. Since the bottom emission structure extracts light from the glass substrate 100 side, the light detection element 120 needs to be made of a highly transparent material, for example, polycrystalline silicon (polysilicon), as described above. The photo-detecting element 120 made of polycrystalline silicon has a problem that the photocurrent generation capability is lower than that made of amorphous silicon, but for example, a capacitor (not shown) is made organic. The problem can be solved by providing a processing circuit that is provided in the vicinity of the electroluminescent element 110 and stores a charge based on the current output from the photodetecting element 120 in a capacitor for a predetermined period of time and then performs voltage conversion. it can. In the case of the bottom emission structure, since the electrode (anode) on the side from which light is extracted can be easily made transparent, there is an advantage that manufacture is simplified.
図6は、本発明の実施の形態3における有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した構成平面図である。 FIG. 6 is a configuration plan view showing the configuration in the vicinity of the light detection element of the optical head using the organic electroluminescent element in the third embodiment of the present invention.
図6に示すように実施の形態3の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、複数のエレクトロルミネッセント素子110を主走査方向(素子列の方向)に配置して構成されており、1つの発光領域(光出射領域ALE)に対して、1つの光検出素子120を対応させて配置している。このような構造とすることで、光検出素子120によって各有機エレクトロルミネッセント素子110の発光光量を独立して計測できる。即ち同時に複数の有機エレクトロルミネッセント素子110の光量を計測することが可能となり、計測時間を大幅に短縮できる。 As shown in FIG. 6, the optical head using the organic electroluminescent element of Embodiment 3 is configured by arranging a plurality of electroluminescent elements 110 in the main scanning direction (direction of the element row). One light detection element 120 is arranged corresponding to one light emitting region (light emitting region A LE ). By setting it as such a structure, the light-emission light quantity of each organic electroluminescent element 110 can be measured independently with the photon detection element 120. FIG. That is, it becomes possible to measure the light quantity of the plurality of organic electroluminescent elements 110 at the same time, and the measurement time can be greatly shortened.
図6では、光検出素子120、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、光出射領域ALE、素子領域AR、発光層112の陽極となるITO(インジウム錫酸化物)111、コンタクトホールHD及びドレイン電極134Dの相互関係が示されている。光検出素子120は、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sと接続されている。光検出素子出力電極としてのドレイン電極125Dは、光検出素子120が光の補正のために出力する電気信号を補正回路(図示せず)に伝達する電極である。この電気信号を基に、補正回路が生成するフィードバック信号が決定され、このフィードバック信号を基に光の補正に必要な処理が行われる。実施の形態3ではこのフィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子110の発光光量を補正するようにしており、図示しないドライバ回路によって各エレクトロルミネッセント素子110を駆動する電流値を制御している。このように実施の形態3では光検出素子120の出力に基づいて発光光量を制御しているが、フィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子110の駆動時間を制御する、いわゆるPWM制御を行なうように構成してもよい。 In FIG. 6, the light detection element 120, the drain electrode 125 </ b> D as the light detection element output electrode, the source electrode 125 </ b> S as the light detection element ground electrode, the light emission area A LE , the element area A R , and the ITO serving as the anode of the light emitting layer 112. (indium tin oxide) 111, interrelationship of the contact hole H D and the drain electrode 134D are shown. The light detection element 120 is connected to a drain electrode 125D as a light detection element output electrode and a source electrode 125S as a light detection element ground electrode. The drain electrode 125D as the light detection element output electrode is an electrode that transmits an electric signal output from the light detection element 120 for light correction to a correction circuit (not shown). A feedback signal generated by the correction circuit is determined based on the electrical signal, and processing necessary for light correction is performed based on the feedback signal. In the third embodiment, the light emission amount of each electroluminescent element 110 is corrected based on this feedback signal, and the current value for driving each electroluminescent element 110 is controlled by a driver circuit (not shown). Yes. As described above, in Embodiment 3, the amount of emitted light is controlled based on the output of the light detection element 120, but so-called PWM control is performed to control the drive time of each electroluminescent element 110 based on the feedback signal. You may comprise as follows.
光検出素子接地電極としてのソース電極125Sは、光検出素子120の接地を行う電極である。発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子110の陽極であるITO(インジウム錫酸化物)111は、選択トランジスタ130のドレイン電極134Dと接続されており、エレクトロルミネッセント素子110はドレイン電極134Dを介して選択トランジスタ130で制御されている。 The source electrode 125S as the light detection element ground electrode is an electrode for grounding the light detection element 120. ITO (indium tin oxide) 111 which is an anode of the electroluminescent element 110 as a light emitting element is connected to the drain electrode 134D of the selection transistor 130, and the electroluminescent element 110 is connected via the drain electrode 134D. It is controlled by the selection transistor 130.
図5、図6に示すように実施の形態3の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、島状に形成された多結晶シリコン(ポリシリコン)から構成される光検出素子120を主走査方向に列状に配置し、各有機エレクトロルミネッセント素子110においては画素規制層としての窒化シリコン膜114により光出射領域ALEが制限された発光層112の下部に光出射領域ALEよりも大きな素子領域ARを有した光検出素子120を配置したことが分かる。光出射領域ALEよりも光検出素子120の素子領域AR(島状に形成された多結晶シリコンの島状部分)を大きくすることで、発光層112の局所的な層厚の変化を抑えることができ、発光層112を流れる電流の偏りを抑えることができる。したがって、均一な発光分布と寿命の向上を実現した光ヘッドを製造することができる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the optical head using the organic electroluminescent element according to the third embodiment mainly includes a light detecting element 120 made of polycrystalline silicon (polysilicon) formed in an island shape. arranged in rows in the scanning direction, than the light emission region a LE at the bottom of each organic electroluminescent light emitting layer 112 where the light emission region a LE by silicon nitride film 114 serving as the pixel regulating layer in cents element 110 is limited it can be seen that also arranged a light-detecting element 120 having a large element region a R. By making the element region A R (island-like portion of polycrystalline silicon formed in an island shape) of the light detection element 120 larger than the light emission region A LE, a local change in the layer thickness of the light-emitting layer 112 is suppressed. Thus, the bias of the current flowing through the light emitting layer 112 can be suppressed. Therefore, it is possible to manufacture an optical head that achieves a uniform light emission distribution and improved lifetime.
さらに、実施の形態3の光ヘッドに搭載される島状に構成された光検出素子120の素子領域ARは発光領域すなわち光出射領域ALEに比べて大きいため、発光層からの出力光を光の補正に用いる電気信号へと効率的に変換することができる。 Furthermore, since the element region A R of the light-detecting element 120 configured in an island shape to be mounted on the optical head of the third embodiment larger than the light emitting area or the light emission region A LE, the output light from the light-emitting layer It can be efficiently converted into an electrical signal used for light correction.
次に、本発明の光ヘッドで用いられる光量補正回路について説明する。光量補正回路は、図7に等価回路を示すように、チャージアンプを備えた駆動用IC150と、この駆動用IC150の入力端子に接続されるように前述したガラス基板100に集積化して形成された補正回路部Cとで構成され、この補正回路部Cは前述したスイッチングトランジスタ130と、光検出素子120と、この光検出素子に並列接続され、光検出素子の出力電流をチャージするコンデンサ140とで構成される。このコンデンサ140は図5の断面図に図示していないが、光検出素子のソース電極134S,ドレイン電極134Dにそれぞれ接続されるようにこれらと同一工程で形成された導電性膜で、第1および第2の絶縁膜122,123を挟むことによって形成されている。 Next, a light amount correction circuit used in the optical head of the present invention will be described. As shown in an equivalent circuit in FIG. 7, the light amount correction circuit is formed by being integrated on the glass substrate 100 described above so as to be connected to the driving IC 150 provided with the charge amplifier and the input terminal of the driving IC 150. The correction circuit unit C includes the switching transistor 130, the photodetection element 120, and the capacitor 140 that is connected in parallel to the photodetection element and charges the output current of the photodetection element. Composed. Although not shown in the cross-sectional view of FIG. 5, the capacitor 140 is a conductive film formed in the same process so as to be connected to the source electrode 134S and the drain electrode 134D of the light detection element. It is formed by sandwiching the second insulating films 122 and 123.
ここで光検出素子は、光検出素子は、エレクトロルミネッセント素子からの光によって多結晶シリコン層121iで光電変換が行われ、ソース領域からドレイン領域に流れる電流を光電流として取り出すことにより、光量を検出するものである。しかしながら、前述したように、エレクトロルミネッセント素子110の陽極であるITO電極111をゲート電極とし、このゲート電極の電位によって光検出素子のチャネル領域である多結晶シリコン層121iに電界がかかり、これにより、ドレイン電流IDが流れることになる。このドレイン電流IDが上記光電変換電流に付加されることになるため、ドレイン電極125Dからセンサ出力として補正回路部C(図7参照)に出力される光電変換電流は実際の光電変換電流にドレイン電流IDを加えたものとなる。このため光量検出精度が低下するという問題がある。このゲート電圧Vgとドレイン電流IDとの関係を測定した結果を図8に実線で示す。この図から明らかなように、この薄膜トランジスタのドレイン電流が0である領域すなわち、トランジスタの動作がオフとなる領域(OFF領域)で使用するのが望ましい。 Here, the photodetection element is photoelectrically converted in the polycrystalline silicon layer 121i by the light from the electroluminescent element, and the current flowing from the source region to the drain region is taken out as a photocurrent. Is detected. However, as described above, the ITO electrode 111 that is the anode of the electroluminescent element 110 is used as a gate electrode, and an electric field is applied to the polycrystalline silicon layer 121i that is the channel region of the photodetecting element by the potential of the gate electrode. As a result, the drain current ID flows. Since the drain current ID is added to the photoelectric conversion current, the photoelectric conversion current output from the drain electrode 125D as a sensor output to the correction circuit unit C (see FIG. 7) is converted into the actual photoelectric conversion current. The current ID is added. For this reason, there exists a problem that the light quantity detection accuracy falls. The result of measuring the relationship between the gate voltage Vg and the drain current ID is shown by a solid line in FIG. As is apparent from this figure, it is desirable to use the thin film transistor in a region where the drain current is 0, that is, a region where the transistor operation is turned off (OFF region).
望ましくは、図8に破線で示すように、ゲート電位をマイナス方向にシフトさせるようにすることにより、薄膜トランジスタをOFF領域で使用することができ、暗電流をほとんど皆無とすることができる。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域となる多結晶シリコン層121i全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるITO電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
本発明では、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをOFF状態で検出することが重要である。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域121iとなる多結晶シリコン層全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるITO電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
Desirably, the thin film transistor can be used in the OFF region and almost no dark current can be obtained by shifting the gate potential in the minus direction as shown by the broken line in FIG.
Further, the channel is controlled by the gate electric field when the entire polycrystalline silicon layer 121i, which is the channel region of the thin film transistor that constitutes the photodetecting element, is completely covered with the ITO electrode that is the anode of the electroluminescent element. It is more effective.
In the present invention, since it is extremely important to detect the output of the light detection element with high accuracy, it is important to detect the thin film transistor constituting the light detection element in the OFF state.
In addition, the state in which the entire polycrystalline silicon layer that becomes the channel region 121i of the thin film transistor that constitutes the photodetecting element is completely covered with the ITO electrode that is the anode of the electroluminescent element controls the channel by the gate electric field. It is more effective.
そしてこの光検出素子の出力は図9(a)乃至(g)にタイミングチャートを示すように選択トランジスタ130のスイッチングにより、コンデンサ140に所望の回数分の点灯時間分チャージされた電流を取り出すことにより、高精度の光量検出が可能となる。ここで図9(a)は、チャージの状態を示す図、図9(b)は、選択トランジスタの動作を示す図、図9(c)は、エレクトロルミネッセント素子の点灯タイミングを示す図、図9(d)は、容量素子140の電位を示す図、図9(e)は、オペアンプの出力電圧を示す図、図9(f)は、データの読み出し動作を示す図、図9(g)は、光量検出信号示す図、である。
なお、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをOFF状態で検出することが重要である。したがって、光検出素子のゲート電位を調整することにより、所望の検出精度を得ることができる。
The output of the photodetecting element is obtained by taking out a current charged in the capacitor 140 for a desired number of lighting times by switching the selection transistor 130 as shown in the timing charts of FIGS. Highly accurate light quantity detection is possible. Here, FIG. 9A is a diagram showing the state of charge, FIG. 9B is a diagram showing the operation of the selection transistor, and FIG. 9C is a diagram showing the lighting timing of the electroluminescent element, 9D is a diagram showing the potential of the capacitive element 140, FIG. 9E is a diagram showing the output voltage of the operational amplifier, FIG. 9F is a diagram showing a data read operation, and FIG. ) Is a diagram showing a light amount detection signal.
In addition, since it is very important to detect the output of the light detection element with high accuracy, it is important to detect the thin film transistor constituting the light detection element in an OFF state. Therefore, a desired detection accuracy can be obtained by adjusting the gate potential of the light detection element.
まず、選択トランジスタ130がONとなり、容量素子140に初期電圧Vrefをチャージする(S1:リセットステップ)。
そして、この選択トランジスタ130がOFFとなると、容量素子140にチャージされた電荷は光検出素子120を流れる光電流により減少する(S2:点灯ステップ)。
この状態でチャージアンプ150のスイッチSWがOFFとなり、チャージアンプは測定可能な状態となる(S3:測定開始ステップ)。
そして、選択トランジスタ130がONとなり、容量素子140で失われた電荷はチャージアンプの容量素子Crefから供給される。その結果チャージアンプ150のオペアンプの出力電圧Vr0は上昇する。この期間も光検出素子の光電流は流れVr0は上昇する(S4:電荷転送ステップ)。
そして選択トランジスタ130がOFFとなり、Vr0が確定する。この電圧をADコンバータで取り込み、測光動作が終了する(S5:リードステップ)。
First, the selection transistor 130 is turned on, and the capacitor 140 is charged with the initial voltage V ref (S1: reset step).
When the selection transistor 130 is turned off, the charge charged in the capacitor element 140 is reduced by the photocurrent flowing through the light detection element 120 (S2: lighting step).
In this state, the switch SW of the charge amplifier 150 is turned OFF, and the charge amplifier is in a measurable state (S3: measurement start step).
Then, the selection transistor 130 is turned on, and the charge lost in the capacitor element 140 is supplied from the capacitor element C ref of the charge amplifier. As a result, the output voltage V r0 of the operational amplifier of the charge amplifier 150 increases. Also during this period, the photocurrent of the photodetecting element flows and Vr0 increases (S4: charge transfer step).
Then, the selection transistor 130 is turned off and V r0 is determined. This voltage is taken in by the AD converter, and the photometric operation is completed (S5: read step).
なお本発明の実施の形態3の変形例として、図10に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜104を形成し、この開口により第2の光出射領域ALE1を規定している。この第2の光出射領域ALE1を前記実施の形態3で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜114の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜114に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態3と同様である。 As a modification of the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, a light shielding film 104 made of a chrome thin film is formed on the back surface side of the glass substrate, and the second light emission region A LE1 is defined by this opening. is doing. By forming the second light emitting region ALE1 smaller than the opening of the silicon nitride film 114 as the pixel defining portion described in the third embodiment, a step portion of the light emitting layer caused by the silicon nitride film 114 is formed. It can be excluded from the light emission region, and the light emitting layer can be made more uniform. Other configurations are the same as those in the third embodiment.
なお、上記光ヘッドにおいて、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極111としての陽極は、前記チャネル領域121iと同程度の幅を持つように形成するようにしてもよい。
この構成により、ゲート電界が高効率で印加される上、エレクトロルミネッセント素子の発光層そのものが平坦面上に形成されることになり、下地の段差に起因する発光層の膜厚のばらつきを回避することが可能となる。また、このときソース・ドレイン領域上は発光領域とならないため、光出射領域と発光領域をほぼ一致させることもでき、微細なライン状の光出射領域を得ることができる。従って、微細化に伴う高ピッチ化に際してもクロストークの回避が可能となる。このように副走査方向に小さい露光スポット(ライン)を得ることができるため、面積変調に基づく多値再現に有効となる。
露光ヘッドと感光体は副走査方向に相対移動しており、この相対移動に伴って、露光面積が変わる。面積変調という面だけから考えると、理想的には露光スポット形状は、副走査方向に幅を持たない一本の線であることが望ましい。ただし、この場合の発光輝度は無限大でなくてはならない。つまり、この場合は副走査方向の発光領域が小さくなるために、発光面積が小さくなり、露光条件としては、エネルギー的には厳しくなるため、高輝度化を図る必要がある。
In the above optical head, the anode as the first electrode 111 of the electroluminescent element may be formed so as to have the same width as the channel region 121i.
With this configuration, the gate electric field is applied with high efficiency, and the light emitting layer itself of the electroluminescent element is formed on a flat surface. It can be avoided. At this time, since the light emitting region does not become a light emitting region on the source / drain region, the light emitting region and the light emitting region can be substantially matched, and a fine line light emitting region can be obtained. Therefore, it is possible to avoid crosstalk when the pitch is increased due to miniaturization. Thus, since a small exposure spot (line) can be obtained in the sub-scanning direction, it is effective for multi-value reproduction based on area modulation.
The exposure head and the photoconductor move relative to each other in the sub-scanning direction, and the exposure area changes with this relative movement. Considering only from the aspect of area modulation, it is ideal that the exposure spot shape is a single line having no width in the sub-scanning direction. However, the light emission luminance in this case must be infinite. That is, in this case, since the light emitting area in the sub-scanning direction becomes small, the light emitting area becomes small, and the exposure condition becomes strict in terms of energy, so it is necessary to increase the luminance.
(実施の形態4)
次に本発明の図11は、光ヘッドに用いられる有機エレクトロルミネッセント素子をトップエミッション構造で構成した場合の断面図である。トップエミッション構造とは、ボトムエミッション構造とは逆に発光層112から出力された光を発光層112の上部にある陰極側に出力する形式のことである。図11の構成では、ガラス基板100の上に金属から成る反射層105を設け、光の出力が陰極側にされる構造になっている。
ここでは陰極側に光を取り出す構造であるため、発光層と陰極との間に介在させる酸化モリブデン層116の透過率は70%以上となるように構成するのが望ましい。
(Embodiment 4)
Next, FIG. 11 of the present invention is a cross-sectional view in the case where the organic electroluminescent element used in the optical head has a top emission structure. In contrast to the bottom emission structure, the top emission structure is a type in which light output from the light emitting layer 112 is output to the cathode side above the light emitting layer 112. In the configuration of FIG. 11, a reflective layer 105 made of metal is provided on the glass substrate 100, and the light output is on the cathode side.
Here, since light is extracted to the cathode side, the transmittance of the molybdenum oxide layer 116 interposed between the light emitting layer and the cathode is preferably 70% or more.
この構造を採用した場合は、図示するように有機エレクトロルミネッセント素子110の発光層112で生起した光のうち、光検出素子120とは反対の方向に出射された光で図示しない感光体(後に説明する図13の28Y〜28Kを参照)を露光することとなる。一方、発光層112にて生起される光は露光に供する方向とは逆方向、即ち光検出素子120側にも出射されており、この光を光検出素子120で受光することとなる。 When this structure is adopted, as shown in the figure, among the light generated in the light emitting layer 112 of the organic electroluminescent element 110, the light (not shown) is emitted by the light emitted in the direction opposite to the light detecting element 120. (See 28Y to 28K in FIG. 13 to be described later). On the other hand, the light generated in the light emitting layer 112 is also emitted in the direction opposite to the direction used for exposure, that is, the light detection element 120 side, and this light is received by the light detection element 120.
トップエミッション構造を採用した場合、露光に供する光は光検出素子120を透過する必要がないため、光検出素子120は透明度の高い多結晶シリコンを敢えて用いる必要はなく、光電流の生起能力が高い非晶質シリコン(アモルファスシリコン)で光検出素子120を構成するとよい。 When the top emission structure is adopted, it is not necessary for the light used for exposure to pass through the photodetecting element 120. Therefore, the photodetecting element 120 does not need to dare to use highly transparent polycrystalline silicon, and has a high photocurrent generation capability. The photodetecting element 120 may be composed of amorphous silicon (amorphous silicon).
さてトップエミッション構造を実施するためには、陰極を透明な金属材料で構成する必要があるが技術的に難しい。そこで図11のように、ごく薄いAl、Ag等の金属層(薄膜陰極)113aとITOのような透明電極113bとを積層させて陰極として用いている。金属層113aはごく薄いため、透光性が確保された陰極が実現できる。トップエミッション構造は、ボトムエミッション構造に比べて製造工数が増えるため製造コストは増加するが、発光効率の良い光ヘッドを構成することができる。 Now, in order to implement the top emission structure, the cathode needs to be made of a transparent metal material, which is technically difficult. Therefore, as shown in FIG. 11, a very thin metal layer (thin film cathode) 113a such as Al or Ag and a transparent electrode 113b such as ITO are laminated and used as a cathode. Since the metal layer 113a is very thin, it is possible to realize a cathode with a light-transmitting property. The top emission structure requires a larger number of manufacturing steps than the bottom emission structure, and thus the manufacturing cost increases. However, an optical head with good light emission efficiency can be configured.
以上詳細に光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子110および光検出素子120の構成および作用について説明した。実施の形態3では光ヘッドにおける発光素子(エレクトロルミネッセント素子)列を一列として説明したが、これを複数列に構成して発光光量を実質的に高めるように構成してもよい。 The configuration and operation of the electroluminescent element 110 and the photodetecting element 120 constituting the optical head have been described above in detail. Although the light emitting element (electroluminescent element) row in the optical head has been described as one row in the third embodiment, it may be constituted in a plurality of rows so as to substantially increase the amount of emitted light.
また上述してきたエレクトロルミネッセント素子110と光検出素子120の構造については、これを2次元的に配置して表示装置に応用することももちろん可能である。 Of course, the above-described structures of the electroluminescent element 110 and the light detecting element 120 can be applied two-dimensionally to a display device.
なお本発明の実施の形態4の変形例として、図12に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜106を形成し、この開口により第2の光出射領域ALE1を規定している。この第2の光出射領域ALE1を前記実施の形態3で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜114の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜114に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態3と同様である。 As a modification of the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, a light shielding film 106 made of a chrome thin film is formed on the back surface side of the glass substrate, and the second light emitting area A LE1 is defined by this opening. is doing. By forming the second light emitting region ALE1 smaller than the opening of the silicon nitride film 114 as the pixel defining portion described in the third embodiment, a step portion of the light emitting layer caused by the silicon nitride film 114 is formed. It can be excluded from the light emission region, and the light emitting layer can be made more uniform. Other configurations are the same as those in the third embodiment.
(実施の形態5)
図13は本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドを搭載した画像形成装置21の構成を示した図である。図13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。
(Embodiment 5)
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an image forming apparatus 21 equipped with an optical head using the organic electroluminescent element of the present invention. In FIG. 13, an image forming apparatus 21 has four color developing stations arranged vertically in a stepwise manner in a vertical direction in a yellow developing station 22Y, a magenta developing station 22M, a cyan developing station 22C, and a black developing station 22K. Is provided with a paper feed tray 24 in which the recording paper 23 is accommodated, and a recording paper transport serving as a transport path for the recording paper 23 supplied from the paper feed tray 24 at locations corresponding to the developing stations 22Y to 22K. The path 25 is arranged in the vertical direction from the top to the bottom.
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 stations 22Y to 22K form yellow, magenta, cyan, and black toner images in order from the upstream side of the recording paper conveyance path 25. The yellow developing station 22Y includes a photoconductor 28Y and a magenta developing station 22M. The photosensitive member 28M and the cyan developing station 22C include the photosensitive member 28C, the black developing station 22K includes the photosensitive member 28K, and each developing station 22Y to 22K includes a series of electrophotographic systems such as a developing sleeve and a charger (not shown). The member which implement | achieves the image development process in is included.
更に各現像ステーション22Y〜22Kの下部には感光体28Y〜28Kの表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置33Y、33M、33C、33Kが配置されている。なお実施の形態3で示した光ヘッドは、露光装置33Y、33M、33C、33Kに搭載されている。 Further, exposure devices 33Y, 33M, 33C, and 33K for exposing the surfaces of the photoreceptors 28Y to 28K to form electrostatic latent images are disposed below the developing stations 22Y to 22K. The optical head shown in the third embodiment is mounted on the exposure apparatuses 33Y, 33M, 33C, and 33K.
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 stations 22Y to 22K are different in the color of the filled developer, but the configuration is the same regardless of the developing color. Therefore, the developing stations are excluded unless particularly necessary to simplify the following description. 22, the photosensitive member 28, and the exposure device 33 will be described without specifying specific colors.
図14は本発明の実施の形態4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14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. 14 is a configuration diagram showing the periphery of the developing station 22 in the image forming apparatus 21 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 14, the developer station 22 is filled with a developer 26 which is a mixture of carrier and toner. Reference numerals 27a and 27b denote stirring paddles for stirring the developer 26. The toner in the developer 26 is charged to a predetermined potential by friction with the carrier by the rotation of the stirring paddles 27a and 27b, and the interior of the developing station 22 is also charged. By circulating, the toner and the carrier are sufficiently stirred and mixed. The photoreceptor 28 is rotated in the direction D3 by a driving source (not shown). A charger 29 charges the surface of the photoreceptor 28 to a predetermined potential. 30 is a developing sleeve, and 31 is a thinning blade. The developing sleeve 30 has a mag roll 32 having a plurality of magnetic poles formed therein. The layer thickness of the developer 26 supplied to the surface of the developing sleeve 30 is regulated by the thinning blade 31 and the developing sleeve 30 is rotated in a direction D4 by a driving source (not shown). The developer 26 is supplied to the surface of the developing sleeve 30 by the action, and an electrostatic latent image formed on the photoconductor 28 is developed by an exposure device to be described later, and the developer 26 that has not been transferred to the photoconductor 28 is developed in the developing station. 22 is collected inside.
33は既に説明した露光装置である。実施の形態3の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドを搭載した露光装置33を応用した画像形成装置21は、既に述べたように露光装置33が長期に渡って安定に潜像を形成できるため、製品寿命が長く、さらに実施の形態3の光ヘッドを搭載した露光装置33は所望の形状の静電潜像を長期にわたって得られるために常に高画質の画像を形成することができる。 Reference numeral 33 denotes the exposure apparatus already described. In the image forming apparatus 21 to which the exposure apparatus 33 equipped with the optical head using the organic electroluminescent element of the third embodiment is applied, the exposure apparatus 33 forms a latent image stably over a long period of time as described above. Therefore, the product life is long and the exposure apparatus 33 equipped with the optical head of Embodiment 3 can always form a high-quality image because an electrostatic latent image of a desired shape can be obtained over a long period of time.
さて実施の形態4における露光装置33は有機エレクトロルミネッセント素子を600dpi(dot/inch)の解像度で直線状に配置したもので、帯電器29によって所定の電位に帯電した感光体28に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセント素子をON/OFFすることで、最大A4サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ30の表面に供給された現像剤26のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。 In the exposure apparatus 33 according to the fourth embodiment, organic electroluminescent elements are linearly arranged at a resolution of 600 dpi (dot / inch), and the photosensitive member 28 charged to a predetermined potential by the charger 29 is used. An electrostatic latent image of maximum A4 size is formed by selectively turning on / off the organic electroluminescent element according to the image data. Only the toner of the developer 26 supplied to the surface of the developing sleeve 30 adheres to the electrostatic latent image portion, and the electrostatic latent image is visualized.
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 transfer roller 36 is provided at a position facing the recording paper conveyance path 25 with respect to the photoreceptor 28, and is rotated in the direction D5 by a driving source (not shown). A predetermined transfer bias is applied to the transfer roller 36, and the toner image formed on the photoconductor 28 is transferred to the recording paper conveyed through the recording paper conveyance path 25.
以降図13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、実施の形態4における画像形成装置21は複数の現像ステーション22Y〜22Kを縦方向に階段状に配列したタンデム型のカラー画像形成装置であり、カラーインクジェットプリンタと同等クラスのサイズを目指すものである。現像ステーション22Y〜22Kは複数のユニットが配置されるため、画像形成装置21の小型化を図るためには現像ステーション22Y〜22Kそのものの小型化と共に、現像ステーション22Y〜22Kの周辺に配置される作像プロセスに関与する部材を小さくし、現像ステーション22Y〜22Kの配置ピッチを極力小さくする必要がある。 As described above, the image forming apparatus 21 according to the fourth embodiment is a tandem color image forming apparatus in which a plurality of developing stations 22Y to 22K are arranged in a stepwise manner in the vertical direction, and is equivalent to a color inkjet printer. It aims at the size of. Since a plurality of units are arranged in the developing stations 22Y to 22K, in order to reduce the size of the image forming apparatus 21, the developing stations 22Y to 22K themselves are reduced in size and are arranged around the developing stations 22Y to 22K. It is necessary to reduce the members involved in the image process and to reduce the arrangement pitch of the developing stations 22Y to 22K as much as possible.
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 recording paper 23 at the time of paper feeding or paper ejection, from the bottom surface of the image forming apparatus 21 to the paper feed port 65. The height is preferably 250 mm or less. In order to realize this, it is necessary to suppress the height of the entire developing stations 22Y to 22K to about 100 mm in the entire configuration of the image forming apparatus 21.
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 stations 22Y to 22K, it is difficult to achieve the target. According to the examination results of the present inventors, when the thickness of the exposure device 33 is 7 mm or less, the height of the entire development station is 100 mm or less even if the exposure devices 33Y to 33K are arranged in the gaps between the development stations 22Y to 22K. It is possible to suppress.
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 toner bottle 37 stores yellow, magenta, cyan, and black toners. A toner transport pipe (not shown) is provided from the toner bottle 37 to each of the developing stations 22Y to 22K, and supplies toner to each of the developing stations 22Y to 22K.
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 paper feed roller 38 is rotated in the direction D1 by controlling an electromagnetic clutch (not shown), and feeds the recording paper 23 loaded in the paper feeding tray 24 to the recording paper transport path 25.
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 registration paper 39 and a pair of pinch rollers 40 are provided as a nip conveyance means on the inlet side in the recording paper conveyance path 25 positioned between the paper supply roller 38 and the transfer portion of the most upstream yellow developing station 22Y. The registration roller 39 and the pinch roller 40 pair temporarily stop the recording paper 23 conveyed by the paper supply roller 38 and convey it in the direction of the yellow developing station 22Y at a predetermined timing. This temporary stop restricts the leading edge of the recording paper 23 in parallel with the axial direction of the registration roller 39 and pinch roller 40 pair, thereby preventing the recording paper 23 from skewing.
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。 Reference numeral 41 denotes a recording paper passage detection sensor. The recording paper passage detection sensor 41 is constituted by a reflective sensor (photo reflector), and detects the leading edge and the trailing edge of the recording paper 23 based on the presence or absence of reflected light.
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 registration roller 39 is started (the power transmission is controlled by an electromagnetic clutch (not shown) and the rotation is turned ON / OFF), the recording paper 23 is conveyed along the recording paper conveyance path 25 in the direction of the yellow developing station 22Y. However, starting from the rotation start timing of the registration roller 39, the writing timing of the electrostatic latent images by the exposure devices 33Y to 33K disposed in the vicinity of the developing stations 22Y to 22K is independently controlled.
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 device 43 is provided as a nip conveying means on the outlet side in the recording paper conveyance path 25 located further downstream of the most downstream black developing station 22K. The fixing device 43 includes a heating roller 44 and a pressure roller 45. The heating roller 44 is a multi-layered roller composed of a heating belt, a rubber roller, and a core material (both not shown) in order from the surface. Among them, the heat generating belt is a belt having a three-layer structure, and is composed of a release layer, a silicon rubber layer, and a base material layer (both not shown) from the side closer to the surface. The release layer is made of a fluororesin having a thickness of about 20 to 30 micrometers and imparts release properties to the heating roller 44. The silicon rubber layer is made of silicon rubber having a thickness of about 170 micrometers and gives the pressure roller 45 appropriate elasticity. The base material layer is made of a magnetic material that is an alloy of iron, nickel, chromium, or the like.
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 back core 26 includes an exciting coil. Inside the back core 46, an excitation coil in which a predetermined number of copper wires (not shown) whose surfaces are insulated is bundled in the direction of the rotation axis of the heating roller 44, and at both ends of the heating roller 44, the heating roller It circulates along the circumferential direction of 44. When an alternating current of about 30 kHz is applied to the exciting coil from an exciting circuit (not shown) that is a semi-resonant inverter, a magnetic flux is generated in a magnetic path constituted by the back core 46 and the base layer of the heating roller 44. Due to this magnetic flux, an eddy current is formed in the base material layer of the heat generating belt of the heating roller 44 and the base material layer generates heat. The heat generated in the base material layer is transmitted to the release layer through the silicon rubber layer, and the surface of the heating roller 44 generates heat.
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。 Reference numeral 47 denotes a temperature sensor for detecting the temperature of the heating roller 44. The temperature sensor 47 is a ceramic semiconductor obtained by sintering at a high temperature using a metal oxide as a main raw material, and it is possible to measure the temperature of a contacted object by applying a change in load resistance according to the temperature. it can. The output of the temperature sensor 47 is input to a control device (not shown). The control device controls the power output to the exciting coil inside the back core 46 based on the output of the temperature sensor 47, and the surface temperature of the heating roller 44 is about 170 °. Control to be C.
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 recording paper 23 on which the toner image is formed is passed through the nip formed by the heating roller 44 and the pressure roller 45 that are controlled in temperature, the toner image on the recording paper 23 is connected to the heating roller 44. The toner image is fixed on the recording paper 23 by being heated and pressurized by the pressure roller 45.
48は記録紙後端検出センサであり、記録紙23の排出状況を監視するものである。52はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ52は発光スペクトルの異なる複数の発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子(共に可視光)と単一の受光素子(光検出素子)を用いた反射型センサユニットであり、記録紙23の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ52は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、実施の形態3における画像形成装置21ではトナー像検出センサ52を画像形成装置21の幅方向に2ヶ所設け、記録紙23上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。 A recording paper trailing edge detection sensor 48 monitors the discharge state of the recording paper 23. Reference numeral 52 denotes a toner image detection sensor. The toner image detection sensor 52 is a reflective sensor unit that uses an electroluminescent element (both visible light) as a plurality of light emitting elements having different emission spectra and a single light receiving element (light detecting element). The image density is detected by utilizing the fact that the absorption spectrum differs depending on the image color between the background and the image forming portion. Further, since the toner image detection sensor 52 can detect not only the image density but also the image forming position, in the image forming apparatus 21 according to the third embodiment, two toner image detection sensors 52 are provided in the width direction of the image forming apparatus 21 to perform recording. The image formation timing is controlled based on the detection position of the image displacement amount detection pattern formed on the paper 23.
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 paper transport drum 53 is a metal roller whose surface is covered with rubber having a thickness of about 200 micrometers, and the recording paper 23 after fixing is transported along the recording paper transport drum 53 in the direction D2. At this time, the recording sheet 23 is cooled by the recording sheet conveying drum 53 and is bent and conveyed in the direction opposite to the image forming surface. As a result, curling that occurs when a high density image is formed on the entire surface of the recording paper can be greatly reduced. Thereafter, the recording paper 23 is conveyed in the direction D6 by the kicking roller 55 and discharged to the paper discharge tray 59.
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。 Reference numeral 54 denotes a face-down paper discharge unit. The face-down paper discharge unit 54 is configured to be rotatable about the support member 56. When the face-down paper discharge unit 54 is opened, the recording paper 23 is discharged in the direction D7. In the closed state, the face-down paper discharge unit 54 is formed with ribs 57 along the transport path on the back surface so as to guide the transport of the recording paper 23 together with the recording paper transport drum 53.
58は駆動源であり、実施の形態3ではステッピングモータを採用している。駆動源58によって、給紙ローラ38、レジストローラ39、ピンチローラ40、感光体(28Y〜28K)、および転写ローラ(36Y〜36K)を含む各現像ステーション22Y〜22Kの周辺部、定着器43、記録紙搬送ドラム53、蹴り出しローラ55の駆動を行っている。 Reference numeral 58 denotes a drive source, and a stepping motor is employed in the third embodiment. By the drive source 58, peripheral portions of the developing stations 22Y to 22K including the paper feed roller 38, the registration roller 39, the pinch roller 40, the photoconductors (28Y to 28K), and the transfer rollers (36Y to 36K), the fixing device 43, The recording paper transport drum 53 and the kicking roller 55 are driven.
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 controller 61 receives image data from a computer (not shown) via an external network and develops and generates printable image data.
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。 Reference numeral 62 denotes an engine control unit. The engine control unit 62 controls the hardware and mechanism of the image forming apparatus 21, forms a color image on the recording paper 23 based on the image data transferred from the controller 61, and performs overall control of the image forming apparatus 21. Yes.
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11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 power supply unit 63 supplies power of a predetermined voltage to the exposure apparatuses 33Y to 33K, the drive source 58, the controller 61, and the engine control unit 62, and supplies power to the heating roller 44 of the fixing device 43. The power supply unit also includes a so-called high-voltage power supply system such as charging of the surface of the photosensitive member 28, a developing bias applied to the developing sleeve (see reference numeral 30 in FIG. 11), and a transfer bias applied to the transfer roller 36. .
また電源部63には電源監視部64が含まれ、少なくともエンジン制御部62に供給される電源電圧をモニターできるようになっている。このモニター信号はエンジン制御部62おいて検出され、電源スイッチのオフや停電等の際に発生する電源電圧の低下を検出している。 The power supply unit 63 includes a power supply monitoring unit 64 so that at least the power supply voltage supplied to the engine control unit 62 can be monitored. This monitor signal is detected by the engine control unit 62 to detect a drop in power supply voltage that occurs when the power switch is turned off or a power failure occurs.
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.
本発明の画像形成装置21は、発光分布が均一で、耐久性に優れた露光装置33Y〜33Kを搭載しているため、画質と耐久性に優れている。 Since the image forming apparatus 21 of the present invention is equipped with exposure apparatuses 33Y to 33K having a uniform light emission distribution and excellent durability, the image forming apparatus 21 is excellent in image quality and durability.
(実施の形態6)
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた表示装置について説明する。本実施の形態の表示装置は、イオン化ポテンシャルが5.6eV程度の遷移金属酸化物層上にバッファ層としてのTFB(図示せず)を介して発光層をインクジェット法により形成するもので、図15にこのアクティブマトリックス型の表示装置の等価回路図、図16にレイアウト説明図、図17に上面説明図を示すように、各画素に駆動回路を形成したアクティブマトリックス型の表示装置を構成するものである。
(Embodiment 6)
Next, a display device using the organic electroluminescent element of the present invention will be described. In the display device of this embodiment, a light emitting layer is formed by an inkjet method on a transition metal oxide layer having an ionization potential of about 5.6 eV through a TFB (not shown) as a buffer layer. FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of the active matrix display device, FIG. 16 is an explanatory layout diagram, and FIG. 17 is an upper surface explanatory diagram. The active matrix display device includes a drive circuit formed in each pixel. is there.
この表示装置140は、図15に等価回路図、図16にレイアウト説明図を示すように、画素を形成する有機エレクトロルミネッセント素子(エレクトロルミネッセント)110およびスイッチングトランジスタ130、光検出素子としてのカレントトランジスタ120とからなる2つのTFT(T1,T2)とコンデンサCとからなる駆動回路を上下左右に複数個配列し、左右方向に並んだ各駆動回路の第1のTFT(T1)のゲート電極を走査線143に接続して走査信号を与え、また上下方向に並んだ各駆動回路の第1のTFTのドレイン電極をデータ線に接続し、発光信号を供給するように構成されている。エレクトロルミネッセント素子(エレクトロルミネッセント)の一端には駆動用電源(図示せず)が接続され、コンデンサCの一端は接地されている。143は走査線、144は信号線、145は共通給電線、147は走査線ドライバ、148は信号線ドライバ、149は共通給電線ドライバである。 As shown in an equivalent circuit diagram in FIG. 15 and a layout explanatory diagram in FIG. 16, the display device 140 includes an organic electroluminescent element (electroluminescent) 110 and a switching transistor 130 that form pixels, and a photodetecting element. A plurality of drive circuits consisting of two current transistors 120 (T1, T2) and a capacitor C are arranged in the vertical and horizontal directions, and the gate of the first TFT (T1) of each drive circuit arranged in the horizontal direction. An electrode is connected to the scanning line 143 to give a scanning signal, and a drain electrode of the first TFT of each driving circuit arranged in the vertical direction is connected to the data line to supply a light emission signal. A driving power source (not shown) is connected to one end of the electroluminescent element (electroluminescent), and one end of the capacitor C is grounded. Reference numeral 143 denotes a scanning line, 144 denotes a signal line, 145 denotes a common power supply line, 147 denotes a scanning line driver, 148 denotes a signal line driver, and 149 denotes a common power supply line driver.
図17はこの表示装置の上面説明図であり、駆動用の薄膜トランジスタ(図示せず)を形成したガラス基板100上に、陽極(ITO)111、イオン化ポテンシャル5.6eVの酸化モリブデン層などからなる遷移金属酸化物層115、電荷ブロック層116、発光層112、陰極113を形成して有機エレクトロルミネッセント素子を形成している。構造としては、陽極および電荷注入層は個別に形成されており、バッファ層から発光層は画素規制層114で、陰極はストライプ状に形成されている。なおこの駆動用の薄膜トランジスタは、例えばガラス基板100上に有機半導体層(高分子層)を形成しこれを、ゲート絶縁膜で被覆しこの上にゲート電極を形成すると共にゲート絶縁膜に形成したスルーホールを介してソース・ドレイン電極を形成してなるものである。そして、この上にポリイミド膜などを塗布して絶縁層(平坦層)を形成し、その上部に陽極(ITO)111、酸化モリブデン層,電子ブロック層、発光層などの有機半導体層、陰極115を形成して有機エレクトロルミネッセント素子を形成した構造を有している。なお、図17には、コンデンサや配線については省略したが、これらも同じガラス基板上に形成されている。このようなTFTと有機エレクトロルミネッセント素子からなる画素が同一基板上に複数個マトリクス状に形成されてアクティブマトリクス型の表示装置を構成している。 FIG. 17 is an explanatory top view of this display device. A transition comprising an anode (ITO) 111, a molybdenum oxide layer having an ionization potential of 5.6 eV, etc. on a glass substrate 100 on which a driving thin film transistor (not shown) is formed. A metal oxide layer 115, a charge blocking layer 116, a light emitting layer 112, and a cathode 113 are formed to form an organic electroluminescent element. As a structure, the anode and the charge injection layer are formed separately, the light emitting layer to the pixel regulating layer 114 are formed from the buffer layer, and the cathode is formed in a stripe shape. In this driving thin film transistor, for example, an organic semiconductor layer (polymer layer) is formed on a glass substrate 100, which is covered with a gate insulating film, a gate electrode is formed thereon, and a through electrode formed on the gate insulating film. Source / drain electrodes are formed through holes. Then, a polyimide film or the like is applied thereon to form an insulating layer (flat layer), and an anode (ITO) 111, a molybdenum oxide layer, an electron blocking layer, an organic semiconductor layer such as a light emitting layer, and a cathode 115 are formed thereon. It has the structure which formed and formed the organic electroluminescent element. In FIG. 17, although capacitors and wirings are omitted, these are also formed on the same glass substrate. A plurality of pixels composed of such TFTs and organic electroluminescent elements are formed in a matrix on the same substrate to constitute an active matrix display device.
製造に際しては図16に示すように、絶縁層で構成した画素規制層114によって形成された開口部153にインクジェット法により、発光層が形成される。 At the time of manufacture, as shown in FIG. 16, a light emitting layer is formed by an ink jet method in an opening 153 formed by a pixel regulating layer 114 formed of an insulating layer.
すなわち、製造に際しては、ガラス基板100上に形成された走査線143、信号線144、スイッチングTFT130、画素電極111などの上に画素規制層114を形成し、その後開口部を設ける。
そしてこの上層に、全面に遷移金属酸化物層を蒸着によって形成する。
この後、インクジェット法によって必要に応じてTFBを塗布する。このTFB層は遷移金属酸化物層と同様に全面に塗布してもよいし、開口部に対応する部分だけに塗布してもよい。
そして、乾燥工程を経て、開口部に対応する位置にインクジェット法によって所望の色(RGBのいずれか)に対応する高分子有機EL材料を塗布する。
最後に、表示画素141が配置されている領域に対して図示しない陰極を形成する
That is, in manufacturing, the pixel regulation layer 114 is formed on the scanning line 143, the signal line 144, the switching TFT 130, the pixel electrode 111, and the like formed on the glass substrate 100, and then an opening is provided.
Then, a transition metal oxide layer is formed on the entire surface by vapor deposition.
Thereafter, TFB is applied as necessary by an inkjet method. This TFB layer may be applied to the entire surface in the same manner as the transition metal oxide layer, or may be applied only to a portion corresponding to the opening.
Then, after a drying process, a polymer organic EL material corresponding to a desired color (any of RGB) is applied to a position corresponding to the opening by an inkjet method.
Finally, a cathode (not shown) is formed in the region where the display pixel 141 is disposed.
この構成によれば、高速駆動が可能で信頼性の高い表示装置を提供することができる。 According to this configuration, a display device that can be driven at high speed and has high reliability can be provided.
次にエレクトロルミネッセント素子1を2次元的に複数配置した照明装置の例を、図17を援用して説明する。2次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子110について、例えば全てのエレクトロルミネッセント素子1を一斉に点灯/消灯するような構成は極めて容易に実現できる。ただしこのように一斉に点灯/消灯するような構成であっても、少なくとも一方の電極(例えばITOで構成される画素電極(図1の陽極111参照))は個々のエレクトロルミネッセント素子1単位に分離した構成とすることが望ましい。これは何らかの要因によって表示画素141に欠陥があったとしても、欠陥が当該表示画素141に留まるため、照明装置全体の製造歩留まりを向上させることができるからである。このような構成を有する照明装置は、例えば家庭における一般的な照明器具に応用することができる。この場合に照明装置を極めて薄く構成することができるから、天井のみならず壁面にも容易に設置することができるようになる。 Next, an example of a lighting device in which a plurality of electroluminescent elements 1 are two-dimensionally arranged will be described with reference to FIG. With respect to the electroluminescent elements 110 arranged two-dimensionally, for example, a configuration in which all the electroluminescent elements 1 are simultaneously turned on / off can be realized very easily. However, even in such a configuration where the light is turned on / off all at once, at least one electrode (for example, a pixel electrode made of ITO (see the anode 111 in FIG. 1)) is one unit of each electroluminescent element. It is desirable to have a separate structure. This is because even if the display pixel 141 is defective due to some factor, the defect remains in the display pixel 141, so that the manufacturing yield of the entire lighting device can be improved. The lighting device having such a configuration can be applied to a general lighting fixture in a home, for example. In this case, since the lighting device can be configured to be extremely thin, it can be easily installed not only on the ceiling but also on the wall surface.
また、2次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子1は任意のデータを供給することで、その発光パターンを簡単に制御することができ、かつ本発明に係るエレクトロルミネッセント素子1は、その発光領域を例えば40μm角程度のサイズで構成できるから、照明装置にデータを供給してパネル型の表示装置と兼用するようなアプリケーションを構成できる。もちろんこの場合には表示画素141は位置に応じて赤色、緑色、青色に塗り分けられている必要があるがインクジェット法によれば、極めて容易に多色化が可能となる。 In addition, the electroluminescent device 1 arranged in a two-dimensional manner can easily control the light emission pattern by supplying arbitrary data, and the electroluminescent device 1 according to the present invention includes: Since the light emitting region can be configured with a size of, for example, about 40 μm square, an application can be configured in which data is supplied to the lighting device and also used as a panel type display device. Of course, in this case, the display pixel 141 needs to be painted in red, green, and blue depending on the position, but according to the ink jet method, it is possible to increase the number of colors very easily.
従来は照明装置と表示装置を比較したときに、その発光輝度は照明装置の方が大きいものであった。しかしながら本発明に係るエレクトロルミネッセント素子110は極めて高い発光輝度を有しているため、照明装置と表示装置を兼用できるのである。この場合、照明装置と表示装置ではその機能の違い(すなわち使用モード)に起因して発光輝度を調整する機構が必要となるが、この機構は例えば前記実施の形態3に示した構成を採用し駆動電流を制御して各エレクトロルミネッセント素子1の発光輝度を調整することで実現できる。即ち照明装置として使用する場合は全てのエレクトロルミネッセント素子1をより大きな電流で駆動し、表示装置として使用する場合は小電流でかつ階調に応じて制御された電流値で(すなわち画像データに応じて)各エレクトロルミネッセント素子1を駆動すればよい。このようなアプリケーションにおいて、照明装置として機能する場合の電源と、表示装置として機能する場合の電源は単一のものとしてもよいが、駆動電流を制御する、例えばディジタル−アナログ変換器のダイナミックレンジが大きく、表示装置として使用する際の階調数が不足するような場合には、図15および図16に示す共通給電線145に接続された電源(図示せず)を使用モードに応じて切り替えるような構成とすることが望ましい。もちろん照明装置としての使用モードにおいても、明るさの制御が必要な態様(すなわち調光機能を有する照明装置)にあっては、先に説明した階調に応じた電流値制御によって容易に対応することができる。また本発明のエレクトロルミネッセント素子1は、ガラス基板2の上のみならず例えばPETなどの樹脂基板上にも形成できることから、様々なイルミネーション用の照明装置としても応用することができる。 Conventionally, when a lighting device and a display device are compared, the light emission luminance of the lighting device is larger. However, since the electroluminescent device 110 according to the present invention has extremely high light emission luminance, the lighting device and the display device can be used together. In this case, the illumination device and the display device require a mechanism for adjusting the light emission luminance due to the difference in function (that is, the use mode). For this mechanism, for example, the configuration shown in the third embodiment is adopted. This can be realized by controlling the drive current to adjust the light emission luminance of each electroluminescent element 1. That is, when used as a lighting device, all the electroluminescent elements 1 are driven with a larger current, and when used as a display device, the current value is small and controlled according to the gradation (that is, image data). Each electroluminescent element 1 may be driven. In such an application, the power source for functioning as a lighting device and the power source for functioning as a display device may be a single power source. In the case where the number of gray levels when using as a display device is large, the power source (not shown) connected to the common power supply line 145 shown in FIGS. 15 and 16 is switched according to the use mode. It is desirable to use a simple configuration. Of course, even in a mode of use as a lighting device, in a mode where brightness control is necessary (that is, a lighting device having a dimming function), it is easily handled by current value control according to the gradation described above. be able to. Moreover, since the electroluminescent element 1 of the present invention can be formed not only on the glass substrate 2 but also on a resin substrate such as PET, it can be applied as various illumination devices.
なお、薄膜トランジスタを有機トランジスタで構成してもよい。また薄膜トランジスタ上に有機エレクトロルミネッセント素子を積層した構造、あるいは有機エレクトロルミネッセント素子上に薄膜トランジスタを積層した構造なども有効である。 Note that the thin film transistor may be an organic transistor. A structure in which an organic electroluminescent element is stacked on a thin film transistor or a structure in which a thin film transistor is stacked on an organic electroluminescent element is also effective.
加えて、高画質のエレクトロルミネッセント表示装置を得るために、有機エレクトロルミネッセント素子を形成したエレクトロルミネッセント基板と、TFT、コンデンサ、配線などを形成したTFT基板とを、エレクトロルミネッセント基板の電極とTFT基板の電極とが接続バンクを用いて接続されるように貼り合わせるようにしてもよい。 In addition, in order to obtain a high-quality electroluminescent display device, an electroluminescent substrate on which an organic electroluminescent element is formed and a TFT substrate on which a TFT, a capacitor, wiring, and the like are formed are electroluminescent. The electrodes on the cent substrate and the electrodes on the TFT substrate may be bonded together using a connection bank.
以上の説明において、有機エレクトロルミネッセント素子は直流駆動としたが、交流電圧または交流電流、あるいはパルス波で駆動してもよい。 In the above description, the organic electroluminescent element is driven by DC, but may be driven by AC voltage, AC current, or pulse wave.
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、バッファ層として、バッファ層の電子親和力をあらわすエネルギー値の絶対値(以下電子親和力と表現する)が前記発光機能を有した層の電子親和力よりも小さい材料を使用しするのが望ましい。
この構成により、電荷の抜けをブロックすることができ、電荷が発光層内で有効に発光に寄与するようにすることができる。
The organic electroluminescent device of the present invention is a material having a buffer layer having an absolute value of energy value representing the electron affinity of the buffer layer (hereinafter referred to as electron affinity) smaller than the electron affinity of the layer having the light emitting function. It is desirable to use
With this configuration, the loss of charge can be blocked, and the charge can effectively contribute to light emission in the light emitting layer.
また、ここで電荷注入層として用いられる酸化物としては、クロム(Cr)、タングステン(W)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、トリウム(Tr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)あるいは、ランタン(La)からルテチウム(Lu)までのいわゆる希土類元素などの酸化物を挙げることができる。なかでも酸化アルミニウム(AlO)、酸化銅(CuO)、酸化シリコン(SiO)は、特に長寿命化に有効である。 In addition, as the oxide used as the charge injection layer here, chromium (Cr), tungsten (W), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), zirconium (Zr), Hafnium (Hf), scandium (Sc), yttrium (Y), thorium (Tr), manganese (Mn), iron (Fe), ruthenium (Ru), osmium (Os), cobalt (Co), nickel (Ni), Copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), Examples include oxides such as antimony (Sb), bismuth (Bi), and so-called rare earth elements from lanthanum (La) to lutetium (Lu). Among these, aluminum oxide (AlO), copper oxide (CuO), and silicon oxide (SiO) are particularly effective for extending the life.
また、窒化物には非常に多くの種類があり、その多くが機能材料として活用されている。主にスパッタリングやCVD法によって成膜を行うことができる。半導体として用いられるものから、非常に絶縁性の高いものまでさまざまな化合物が知られているが、種々の実験の結果、絶縁性の高い化合物については成膜の際にその膜厚をおおむね5nm付近以下にすることでキャリア注入が可能になることがわかった。具体的な化合物として以下のものを挙げることができ、好ましくは窒化チタン(TiN)である。TiNは非常に堅牢な材料として知られており、熱に対して安定である。 In addition, there are very many types of nitrides, and many of them are used as functional materials. Films can be formed mainly by sputtering or CVD. Various compounds are known, ranging from those used as semiconductors to those with very high insulation properties. However, as a result of various experiments, the film thickness of highly insulating compounds is about 5 nm during film formation. It was found that carrier injection becomes possible by making the following. Specific examples of the compound include the following, and titanium nitride (TiN) is preferable. TiN is known as a very robust material and is stable to heat.
この他、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)、窒化珪素(SiN)、窒化マグネシウム(MgN)、窒化モリブデン(MoN)、窒化カルシウム(CaN)、窒化ニオブ(NbN)、窒化タンタル(TaN)、窒化バナジウム(BaN)、窒化亜鉛(ZnN)、窒化ジルコニウム(ZrN)、窒化鉄(FeN)、窒化銅(CuN)、窒化バリウム(BaN)、窒化ランタン(LaN)、窒化クロム(CrN)、窒化イットリウム(YN)、窒化リチウム(LiN)、窒化チタン(TiN)、およびこれらの複合窒化物等も適用可能である。 In addition, gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), silicon nitride (SiN), magnesium nitride (MgN), molybdenum nitride (MoN), calcium nitride (CaN) Niobium nitride (NbN), tantalum nitride (TaN), vanadium nitride (BaN), zinc nitride (ZnN), zirconium nitride (ZrN), iron nitride (FeN), copper nitride (CuN), barium nitride (BaN), nitride Lanthanum (LaN), chromium nitride (CrN), yttrium nitride (YN), lithium nitride (LiN), titanium nitride (TiN), and composite nitrides thereof are also applicable.
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、電荷注入層が、酸窒化物望ましくは遷移金属の酸窒化物を含むようにしてもよい。
例えば、ルテニウム(Ru)の酸窒化物結晶Ru4Si2O7N2等も極めて耐熱性(1500℃)が高く安定な物質であることから薄く成膜することにより、電荷注入層として適用可能である。この場合はゾルゲル法で成膜した後、熱処理を行なうことにより成膜することができる。
In the organic electroluminescent device of the present invention, the charge injection layer may contain an oxynitride, preferably a transition metal oxynitride.
For example, ruthenium (Ru) oxynitride crystal Ru4Si 2 O 7 N 2 and the like are extremely heat-resistant (1500 ° C.) and stable, and therefore can be applied as a charge injection layer by forming a thin film. . In this case, the film can be formed by performing a heat treatment after forming the film by a sol-gel method.
この他、バリウムサイアロン(BaSiAlON)、カルシウムサイアロン(CaSiAlON)、セリウムサイアロン(CeSiAlON)、リチウムサイアロン(LiSiAlON)、マグネシウムサイアロン(MgSiAlON)、スカンジウムサイアロン(ScSiAlON)、イットリウムサイアロン(YSiAlON)、エルビウムサイアロン(ErSiAlON)、ネオジムサイアロン(NdSiAlON)などのIA、IIA、IIIB族の元素を含むサイアロン、または多元サイアロン等の酸窒化物が適用可能である。これらはCVD法、スパッタリング法などで形成可能である。この他、窒化珪素酸ランタン(LaSiON)、窒化珪素酸ランタンユーロピウム(LaEuSi2O2N3)、酸窒化珪素(SiON3)等も適用可能である。これらはおおむね絶縁体であることが多いため、膜厚は1nmから5nm程度と薄くする必要がある。またこれらの化合物はエキシトンの閉じ込め効果が大であり、電子注入を行なう側に形成してもよい。 In addition, barium sialon (BaSiAlON), calcium sialon (CaSiAlON), cerium sialon (CeSiAlON), lithium sialon (LiSiAlON), magnesium sialon (MgSiAlON), scandium sialon (ScSiAlON), yttrium sialon (YSiAlON), erbium sialon (E) Further, sialons containing elements of group IA, IIA, IIIB such as neodymium sialon (NdSiAlON), or oxynitrides such as multi-element sialon are applicable. These can be formed by CVD, sputtering, or the like. In addition, lanthanum silicon oxynitrate (LaSiON), lanthanum europium silicon oxynitride (LaEuSi 2 O 2 N 3 ), silicon oxynitride (SiON 3 ), and the like are also applicable. Since these are mostly insulators, it is necessary to reduce the film thickness to about 1 nm to 5 nm. These compounds have a large exciton confinement effect and may be formed on the side where electrons are injected.
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、電荷注入層が、遷移金属を含む複合酸化物を含むようにしてもよい。理由は明らかではないが、電荷注入層に、遷移金属を含む複合酸化物を用いた場合、発光強度を大きく向上することができた。
また、複合酸化物には非常に多くの種類があり、そのうち多くのものが電子的に興味深い物性を持っている。具体的には以下のような化合物を挙げることができるが、これらはあくまでその一例である。
In the organic electroluminescent device of the present invention, the charge injection layer may include a composite oxide containing a transition metal. Although the reason is not clear, when the composite oxide containing a transition metal is used for the charge injection layer, the emission intensity can be greatly improved.
In addition, there are a great many types of complex oxides, and many of them have electronically interesting properties. Specific examples include the following compounds, but these are merely examples.
例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)の他、チタン酸カルシウム(CaTiO3)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ビスマス酸化鉄(BiFeO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、バナジウム酸ナトリウム(Na3VO4)、バナジウム酸鉄(FeVO3)、チタン酸バナジウム(TiVO3)、クロム酸バナジウム(CrVO3)、バナジウム酸ニッケル(NiVO3)、バナジウム酸マグネシウム(MgVO3)、バナジウム酸カルシウム(CaVO3)、バナジウム酸ランタン(LaVO3)、モリブデン酸バナジウム(VMoO5)、モリブデン酸バナジウム(V2MoO8)、バナジウム酸リチウム(LiV2O5)、珪酸マグネシウム(Mg2SiO4)、珪酸マグネシウム(MgSiO3)、チタン酸ジルコニウム(ZrTiO4)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、マグネシウム酸鉛(PbMgO3)、ニオブ酸鉛(PbNbO3)、ホウ酸バリウム(BaB2O4)、クロム酸ランタン(LaCrO3)、チタン酸リチウム(LiTi2O4)、銅酸ランタン(LaCuO4)、チタン酸亜鉛(ZnTiO3)、タングステン酸カルシウム(CaWO4)等が可能となる。 For example, barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), calcium titanate (CaTiO 3 ), potassium niobate (KNbO 3 ), bismuth iron oxide (BiFeO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3) ), sodium vanadate (Na 3 VO 4), vanadium iron (FeVO 3), titanate vanadium (TiVO 3), chromic acid vanadium (CRVO 3), vanadium, nickel (NiVO 3), magnesium vanadate (MgVO 3 ), calcium vanadate (Cavo 3), vanadium lanthanum (LaVO 3), molybdate vanadium (VMoO 5), molybdate vanadium (V 2 MoO 8), lithium vanadate (LiV 2 O 5), magnesium silicate (Mg 2 SiO 4 ), magnesium silicate (MgSiO 3 ), zirconium titanate (ZrTiO 4 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), lead magnesium acid (P bMgO 3 ), lead niobate (PbNbO 3 ), barium borate (BaB 2 O 4 ), lanthanum chromate (LaCrO 3 ), lithium titanate (LiTi 2 O 4 ), lanthanum cuprate (LaCuO 4 ), titanate Zinc (ZnTiO 3 ), calcium tungstate (CaWO 4 ), and the like are possible.
これらのいずれを用いることでも本発明を実施することができるが、好ましくはたとえばチタン酸バリウム(BaTiO3)を挙げることができる。BaTiO3は代表的な誘電体であって、高い絶縁性を持つ複酸化物であるが、種々の実験を行なった結果から薄い膜で用いられる場合にはキャリア注入を行うことが可能であることがわかった。BaTiO3やチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)は化合物として安定であり、かつ誘電率が非常に大きいので効率的なキャリア注入を行うことが可能である。成膜に際してはスパッタリング法、ゾルゲル法、CVD法など適宜選択可能である。 Although any of these can be used to carry out the present invention, barium titanate (BaTiO 3 ) is preferably used. BaTiO 3 is a typical dielectric and is a complex oxide with high insulating properties, but it is possible to inject carriers when used in thin films based on the results of various experiments. I understood. BaTiO 3 and strontium titanate (SrTiO 3 ) are stable as compounds and have a very large dielectric constant, so that efficient carrier injection can be performed. For film formation, a sputtering method, a sol-gel method, a CVD method, or the like can be selected as appropriate.
また本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は、前記バッファ層が、ホール注入側に配置された電荷注入層と発光機能を有した層との間に配置されるものを含むものを含む。
この構成により、電子の抜けをブロックすることができ、電子が発光機能を有した層内で有効に発光に寄与するようにすることができる。
Moreover, the organic electroluminescent element of this invention contains what includes the said buffer layer arrange | positioned between the charge injection layer arrange | positioned at the hole injection side, and the layer which has a light emission function.
With this configuration, the escape of electrons can be blocked, and the electrons can effectively contribute to light emission in the layer having a light emitting function.
本発明のエレクトロルミネッセント素子は、光ヘッド及び画像形成装置として、複写機、プリンタ、マルチファンクションプリンタ、ファクシミリなどに適用が可能である。 The electroluminescent element of the present invention can be applied to a copying machine, a printer, a multifunction printer, a facsimile, etc. as an optical head and an image forming apparatus.
100 ガラス基板
101 オーバーコート層
110 エレクトロルミネッセント素子
111 陽極
112 発光層
113 陰極
114 画素規制層
115 遷移金属酸化物層(MoO3)
120 光検出素子
121 多結晶シリコン層
121S,D ソース・ドレイン領域
121i チャネル領域
122 第1の絶縁層
123 第2の絶縁層
124 保護層
125S、D ソース・ドレイン電極
130 駆動トランジスタ
131 活性層
132S,D ソース・ドレイン領域
133 ゲート電極
134S、D ソース・ドレイン電極
21 画像形成装置
22 現像ステーション
22Y 現像ステーション
22M 現像ステーション
22C 現像ステーション
22K 現像ステーション
23 記録紙
24 給紙トレイ
25 記録紙搬送路
26 現像剤
27a 攪拌パドル
27b 攪拌パドル
28 感光体
28Y 感光体
28M 感光体
28C 感光体
28K 感光体
29 帯電器
30 現像スリーブ
31 薄層化ブレード
32 マグロール
33 露光装置
33Y 露光装置
33M 露光装置
33C 露光装置
33K 露光装置
36 転写ローラ
37 トナーボトル
38 給紙ローラ
39 レジストローラ
40 ピンチローラ
41 記録紙通過検出センサ
43 定着器
44 加熱ローラ
45 加圧ローラ
46 背面コア
47 温度センサ
48 記録紙後端検出センサ
52 トナー像検出センサ
53 記録紙搬送ドラム
54 フェイスダウン排出部
55 蹴り出しローラ
56 支持部材
57 リブ
58 駆動源
59 排紙トレイ
61 コントローラ
62 エンジン制御部
63 電源部
64 電源監視部
65 給紙口
100 glass substrate 101 overcoat layer 110 electroluminescent device 111 anode 112 light-emitting layer 113 cathode 114 pixel regulating layer 115 metal oxide layer (MoO 3)
120 Photodetector 121 Polycrystalline silicon layer 121S, D source / drain region 121i Channel region 122 First insulating layer 123 Second insulating layer 124 Protective layer 125S, D source / drain electrode 130 Drive transistor 131 Active layers 132S, D Source / drain region 133 Gate electrode 134S, D Source / drain electrode 21 Image forming apparatus 22 Developing station 22Y Developing station 22M Developing station 22C Developing station 22K Developing station 23 Recording paper 24 Paper feed tray 25 Recording paper transport path 26 Developer 27a Stirring Paddle 27b stirring paddle 28 photoconductor 28Y photoconductor 28M photoconductor 28C photoconductor 28K photoconductor 29 charger 30 developing sleeve 31 thinning blade 32 mag roll 33 exposure device 33Y dew Device 33M Exposure device 33C Exposure device 33K Exposure device 36 Transfer roller 37 Toner bottle 38 Paper feed roller 39 Registration roller 40 Pinch roller 41 Recording paper passage detection sensor 43 Fixing device 44 Heating roller 45 Pressure roller 46 Back core 47 Temperature sensor 48 Recording Paper trailing edge detection sensor 52 Toner image detection sensor 53 Recording paper transport drum 54 Face down discharge section 55 Kicking roller 56 Support member 57 Rib 58 Drive source 59 Paper discharge tray 61 Controller 62 Engine control section 63 Power supply section 64 Power supply monitoring section 65 Paper feed slot
Claims (25)
前記機能層は少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有した層と、前記陰極と前記発光機能を有した層との間に少なくとも1種類の遷移金属酸化物層とを含む有機エレクトロルミネッセント素子。 An anode and a cathode, and a plurality of functional layers formed between the anode and the cathode,
The functional layer includes an organic electroluminescence layer including a layer having a light emitting function made of at least one organic semiconductor and at least one transition metal oxide layer between the cathode and the layer having the light emitting function. Cent element.
前記遷移金属酸化物層の厚さが1nm以上1um以下である有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The organic electroluminescent element whose thickness of the said transition metal oxide layer is 1 nm or more and 1 micrometer or less.
前記遷移金属酸化物層の透過率が70%以上である有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The organic electroluminescent element whose transmittance | permeability of the said transition metal oxide layer is 70% or more.
前記遷移金属酸化物層は、仕事関数が4から6eVである有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The transition metal oxide layer is an organic electroluminescent device having a work function of 4 to 6 eV.
前記遷移金属酸化物層は、比抵抗が10000Ωm以下である有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The transition metal oxide layer is an organic electroluminescent device having a specific resistance of 10,000 Ωm or less.
前記遷移金属酸化物層は酸化モリブデン層を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The transition metal oxide layer is an organic electroluminescent device including a molybdenum oxide layer.
前記遷移金属酸化物層は、酸化バナジウム層を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The transition metal oxide layer is an organic electroluminescent device including a vanadium oxide layer.
前記遷移金属酸化物層は、酸化タングステン層を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The transition metal oxide layer is an organic electroluminescent device including a tungsten oxide layer.
前記発光機能を有した層が高分子化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The organic electroluminescent element in which the layer having the light emitting function contains a polymer compound.
前記発光機能を有した層がフルオレン環を含む高分子化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
The organic electroluminescent element in which the layer having the light emitting function contains a polymer compound containing a fluorene ring.
前記遷移金属酸化物層は、中間層を介して前記陰極に当接するように形成された有機エレクトロルミネッセント素子。 An organic electroluminescent device according to any one of claims 6 to 8,
The organic electroluminescent device, wherein the transition metal oxide layer is formed in contact with the cathode via an intermediate layer.
前記中間層は、バリウム、カルシウム、リチウム、セシウムまたはこれらの酸化物またはハロゲン化物の少なくともひとつを含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 11,
The said intermediate | middle layer is an organic electroluminescent element containing at least one of barium, calcium, lithium, cesium, or these oxides or halides.
前記発光機能を有した層が下記一般式(I)で表されるポリフルオレンおよびその誘導体(R1、R2はそれぞれ置換基を表す)を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
The organic electroluminescent device, wherein the layer having a light emitting function contains polyfluorene represented by the following general formula (I) and derivatives thereof (R1 and R2 each represent a substituent).
前記発光機能を有した層がフェニレンビニレン基を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 10, wherein
The organic electroluminescent element in which the layer having the light emitting function contains a phenylene vinylene group.
前記発光機能を有した層が下記一般式(II)で表されるポリフェニレンビニレンおよびその誘導体(R3、R4はそれぞれ置換基を表す)を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
The organic electroluminescent element characterized in that the layer having a light emitting function contains polyphenylene vinylene represented by the following general formula (II) and derivatives thereof (R3 and R4 each represent a substituent).
前記中間層は、高分子層で構成される有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 11,
The intermediate layer is an organic electroluminescent device composed of a polymer layer.
前記一組の電極のうちの一方の電極である陽極は透光性基板上に形成されており、
前記機能層は、前記陽極上に形成されたホール注入層と、
発光機能を有した層と、
前記発光機能を有した層を介して前記ホール注入層に対向するように、前記発光機能を有した層の上に、前記遷移金属酸化物層を介して形成された前記一組の電極のうち他方の電極である陰極が形成された有機エレクトロルミネッセント素子。 An organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 16,
The anode which is one electrode of the set of electrodes is formed on a translucent substrate,
The functional layer includes a hole injection layer formed on the anode;
A layer having a light emitting function;
Of the set of electrodes formed via the transition metal oxide layer on the layer having the light emitting function so as to face the hole injection layer through the layer having the light emitting function The organic electroluminescent element in which the cathode which is the other electrode was formed.
前記一組の電極のうちの一方の電極である陽極は基板上に形成されており、
前記機能層は、前記陽極上に形成されたホール注入層と、
発光機能を有した層と、
前記発光機能を有した層を介して前記ホール注入層に対向するように、前記発光機能を有した層の上に、前記遷移金属酸化物層を介して形成された前記一組の電極のうち他方の電極である陰極が前記発光機能を有した層から放射される光を透過する透明電極として形成された有機エレクトロルミネッセント素子。 An organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 16,
The anode which is one electrode of the set of electrodes is formed on the substrate,
The functional layer includes a hole injection layer formed on the anode;
A layer having a light emitting function;
Of the set of electrodes formed via the transition metal oxide layer on the layer having the light emitting function so as to face the hole injection layer through the layer having the light emitting function The organic electroluminescent element formed as a transparent electrode which the cathode which is the other electrode permeate | transmits the light radiated | emitted from the layer which has the said light emission function.
前記機能層は少なくとも1種類の有機半導体からなる発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層と、前記陰極および前記陽極との間に配された少なくとも1種類の遷移金属酸化物層とを含む有機エレクトロルミネッセント素子。 An anode and a cathode, and a plurality of functional layers formed between the anode and the cathode,
The functional layer is composed of at least one organic semiconductor layer having a light emitting function, the layer having the light emitting function, and at least one transition metal oxide layer disposed between the cathode and the anode. And an organic electroluminescent device.
陽極および陰極と、前記陽極および陰極の間に形成された複数の機能層とを具備しており、
前記機能層が遷移金属酸化物層を含み、遷移金属酸化物層上に、前記陰極を成膜する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 A method for producing an organic electroluminescent element according to any one of claims 1 to 19,
An anode and a cathode, and a plurality of functional layers formed between the anode and the cathode,
A method for producing an organic electroluminescent element, comprising: a step in which the functional layer includes a transition metal oxide layer, and the cathode is formed on the transition metal oxide layer.
前記陰極を形成する工程はスパッタリング法により成膜する工程である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element according to claim 20,
The step of forming the cathode is a method of manufacturing an organic electroluminescent element, which is a step of forming a film by a sputtering method.
前記陰極を形成する工程はCVD法により成膜する工程である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element according to claim 20,
The method of manufacturing an organic electroluminescent element, wherein the step of forming the cathode is a step of forming a film by a CVD method.
この発光機能を有する層に電子を注入する電極と、
この電極と前記発光機能を有する層の間に配置された少なくとも1種類の遷移金属酸化物層を有する有機エレクトロルミネッセント素子。 A layer having a light emitting function composed of at least one organic semiconductor;
An electrode for injecting electrons into the layer having the light emitting function;
An organic electroluminescent device having at least one transition metal oxide layer disposed between the electrode and the layer having a light emitting function.
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