JP2010087245A - 発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置 - Google Patents

発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】有機EL素子から発せられる光を良好にセンシング可能な発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】表示パネル21は、画素基板41と、画素基板41上に形成された有機EL素子30と、光センサTFT35と、を備える。光センサTFT35は、画素基板41と大気との境界面で全反射する光を受光することができるよう、L≧2・tg・tanθcを満たすように離間して設置される。なお、基板の屈折率をng、基板の他方の面に接する物質の屈折率をn0、基板の厚みをtgとし、θc=arcsin(n0/ng)とする。
【選択図】図7

Description

本発明は、有機EL(electroluminescence)素子を用いた発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置に関する。
一般に、有機EL素子は、アノード電極と、カソード電極と、これらの電極間に形成された電子注入層、発光層、正孔注入層、等を備える。有機EL素子では、発光層において正孔注入層から供給された正孔と電子注入層から供給された電子とが再結合することによって発生するエネルギーによって発光する。また、このような有機EL素子は、表示装置として用いられる場合に限らず、例えば特許文献1に開示されているように、有機EL素子を露光部として利用した画像形成装置としても用いられている。
また、特許文献1では、予め発光素子の補正用のデータをメモリに記憶させておき、その補正データをもとに計測された発光強度を補正する構成が開示されている。
特開平11−138890号公報
ところで、有機EL素子(発光素子)は経時変化に伴い特性が変化するが、特許文献1に開示された構成では、この経時変化に伴う特性の変化が考慮されていないため、長期間有機EL素子を発光させた場合、有機EL素子の明るさが変化するという問題がある。このように明るさが変化すると、画像形成装置は高い画質を維持することが難しくなるという問題がある。
そこで、経時変化に伴う有機EL素子の光を良好にセンシングすることで特性の変化に対応し、良好な画質を維持することが可能な発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置が求められている。
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであって、有機EL素子から発せられる光を良好にセンシング可能な発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る発光装置は、
基板と、
第1の電極と、前記第1の電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第2の電極と、を備え、前記基板の一方の面上に形成された発光素子と、
前記基板の前記一方の面上に形成された受光素子と、を備え、
前記基板の屈折率をng、前記基板の他方の面に接する物質の屈折率をn0、前記基板の厚みをtgとし、
θc=arcsin(n0/ng)とした際、
前記受光素子が前記発光素子から離間する距離Lは、
L≧2・tg・tanθc
を満たすことを特徴とする。
前記受光素子上に形成され、透光性を有する集光部と、
前記集光部上に形成された反射膜と、を更に備えてもよい。
前記反射膜は、前記発光素子の前記第2の電極と同層であってもよい。
前記基板の前記受光素子が形成された面に対向する面上に形成された散乱部を更に備えてもよい。
前記散乱部を覆うように設けられた遮光膜を更に備えてもよい。
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る画像形成装置は、
第1の観点に係る発光装置を露光部として用いたことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係る発光装置の製造方法は、
基板上に第1の電極と、前記第1の電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第2の電極と、を備える発光素子を形成する発光素子形成工程と、
前記基板上に受光素子を形成する受光素子形成工程と、を備え、
前記受光素子形成工程では、
前記基板の屈折率をng、大気の屈折率をn0、前記基板の厚みをtgとし、
θc=arcsin(n0/ng)とした際、
前記受光素子が前記発光素子から離間する距離Lを、
L≧2・tg・tanθc
を満たすように形成することを特徴とする。
透光性を有する集光部を前記受光素子上に形成する工程と、
前記集光部上に反射膜を形成する工程を更に備えてもよい。
前記基板の前記受光素子が形成された面に対向する面上に、散乱部を形成する散乱部形成工程を更に備えてもよい。
前記散乱部を覆うように遮光膜を形成する工程を更に備えてもよい。
本発明によれば、発光素子から発せられた光の経路から受光素子を配置することにより、有機EL素子から発せられる光を良好にセンシング可能な発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置について図を用いて説明する。本実施形態では、露光部にボトムエミッション型の有機EL(electroluminescence)素子を用いた画像形成装置を例に挙げて説明する。
(実施形態1)
実施形態1に係る発光装置、発光装置の製造方法及び画像形成装置について図を用いて説明する。
図1は実施形態1に係る画像形成装置10の構成例を示す図である。また、図2は画像形成装置の露光部20の構成例を示す図である。図3は、露光部20の表示パネル(発光装置)21を示すブロック図であり、図4は等価回路図である。図5は、タイミングチャートである。また、図6は表示パネル21の平面図であり、図7は、図6に示すVII−VII線断面図である。
画像形成装置10は、露光部20によって潜像を形成するドラム状の感光体11と、感光体11を帯電させる帯電部12と、露光部20と、感光体11にトナー画像を形成する現像部13と、感光体11に形成されたトナー画像を転写紙19に転写する転写部14と、定着器16と、クリーナー17と、除電器18と、を備える。本実施形態の画像形成装置10では、帯電、露光、現像、転写が行われ、転写紙19に所望の画像を形成する。
帯電部12は、感光体11を帯電させる。
露光部20は、形成する画像に対応する発光パターンで露光部中の画素を発光させ、感光体11を露光する。これにより、感光体11上に、静電気によって画像が形成される。
現像部13は、感光体11上にトナーを供給する。感光体11上は静電気によって、画像が形成されており、トナーが感光体11に吸着することにより、この静電気による画像に対応するトナー画像を形成する。
転写部14は、感光体11上に形成されたトナー画像を転写紙19に転写する。
定着器16は、転写紙19を加熱する装置であり、熱を加えることによって転写紙19上のトナーが紙に定着する。転写紙19は、図示しない転写紙搬送部によって搬送される。
クリーナー17は、感光体11上のトナーを転写紙19へ転写した後、感光体11上に残ったトナーを除去する。
除電器18は、次の帯電のため感光体11を除電する。
本実施形態の露光部20は、図2に示すように、表示パネル21と、表示パネル21を保持するハウジング22と、蓋部23と、ロッドレンズ24と、を備える。
ハウジング22は、遮光性を有する材料から形成されており、表示パネル21が設置される窪み部22aと、ロッドレンズ24が設置される窪み部22bと、蓋部23が設置される窪み部22cと、を備え、表示パネル21とロッドレンズ24と蓋部23とを保持する。また、ロッドレンズ24は感光体11と対向する部分に設置されており、表示部11の画素から発せられた光を、感光体11へと導く。
表示パネル21は、図3及び図7に示すように、画素基板41と、画素基板41上にマトリクス状に配置された有機EL素子(画素)30と、画素30を封止する封止基板42と、ヘッドコントローラ25と、データドライバ26と、セレクトドライバ27と、を備える。ヘッドコントローラ25には、画像データ、制御信号等が入力される。データドライバ26は、データ配線にデータ信号を供給するドライバであり、セレクトドライバ27は、各配線にセレクト信号、Rfsh信号、等を供給するドライバである。なお、図3では8×6の画素30が配置される場合を例に挙げて説明しているが、画素30は任意の数だけ配置させることが可能である。
また、表示パネル21は図4に示すように画素30を点灯させる点灯回路ECと、光センサ回路SCと、を備える。本実施形態では、光センサ回路SCによって画素30から発せられる光を捉え、発光量を初期光量と比較し、光量の補正を行う。ここで、本実施形態に係る補正制御を行う際の動作手順について説明する。本実施形態では、補正制御として、各有機EL素子(画素)30の発光量を補正する場合においては、初期状態において、トランジスタ(光センサTFT)35により検出された各有機EL素子30の、所定の階調(例えば最高階調)における発光量(初期光量)と、所定時間経過後の時点において、光センサTFT35により検出された発光量とを比較して、両者の差が0に近づくように各有機EL素子30の発光量を制御するように構成される。この場合、有機EL素子30の発光量と有機EL素子30に供給する駆動電流の値とを対応付けた補正テーブルを用いて、所定の階調における発光量を、初期状態における発光量に近づけるように、駆動電流の値を制御する。なお、点灯回路ECを示す図4では、図示の都合上、行方向に接続された3つの画素分の点灯回路ECに対して一つの光センサ回路SCを示しているが、本実施形態では図6に示すように3つより多くの画素に対して一つの光センサTFT35が設置されている。また、光センサ回路SCは画素ごとに設けてもよく、個別の画素30の光をセンシング可能であれば、複数の画素、例えば数千の画素30に対して一つの光センサ回路SCを設けてもよい。
点灯回路ECは、2TFT定電圧書き込みのアクティブ駆動方式に従って構成されたものであり、有機EL素子30と、トランジスタ31,33と、保持キャパシタ32と、を備える。光センサ回路SCは、トランジスタ35(光センサTFT)と、トランジスタ36と、暗電流保持キャパシタ37と、読み出しトランジスタ38と、によって構成される。
トランジスタ31,33,35,36、及び読み出しトランジスタ38は、nチャンネル型のFET(Field Effect Transistor;電界効果トランジスタ)によって構成されたTFTであり、例えば、アモルファスシリコンTFTによって構成されている。
トランジスタ33は、それぞれ、電流値を制御しつつ、有機EL素子30に電流を供給するトランジスタである。トランジスタ33のドレインは、電源線(アノードライン)La(j)に接続され、ソースは有機EL素子30のアノードに接続される。そして、トランジスタ33は、ゲート−ソース間電圧(以後、「ゲート電圧」と記す。)Vgsに対応する電流値の電流を有機EL素子30に供給する。
トランジスタ31は、トランジスタ33をオン、オフするスイッチトランジスタであり、トランジスタ33のゲートに電圧信号Vdata(n)を印加するためのトランジスタである。トランジスタ31のドレインは、データラインLdに接続され、ソースは、トランジスタ33のゲートに接続され、ゲートは、セレクトラインLs(m)に接続される。トランジスタ31は、セレクトラインLs(m)にHiレベルの信号Vsel(m)が出力されてオンし、Loレベルの信号Vsel(m)が出力されてオフする。
保持キャパシタ32は、トランジスタ33のゲート電圧Vgsを保持する容量成分である。保持キャパシタ32の一端は、トランジスタ31のソースとトランジスタ33のゲートとに接続され、他端はトランジスタ33のソースと有機EL素子30のアノードとに接続される。保持キャパシタ32は、トランジスタ31がオンして、データラインLdに電圧信号Vdata(n)が出力されたとき、トランジスタ33のゲート電圧Vgsで充電され、その電荷が蓄積される。トランジスタ31がオフすると、保持キャパシタ32は、トランジスタ33のゲート電圧Vgsを保持する。
光センサ回路SCは、トランジスタ35,36と、暗電流保持キャパシタ37と、読み出しトランジスタ38と、によって構成される。また、光センサ回路SCのタイミングチャートを図5に示す。
暗電流保持キャパシタ37は、電荷を蓄積するキャパシタであり、蓄積された電荷の量によって暗電流保持キャパシタ37の充電電圧が決定される。
トランジスタ36は、暗電流保持キャパシタ37を充電する充電用トランジスタである。トランジスタ36のゲートは、セレクトラインLsに接続され、ソースは、暗電流保持キャパシタ37の一端に接続され、ドレインには、電圧VDDが印加される。
トランジスタ36は、ゲートにHiレベルの信号Vsel(m)が供給されてオンし、暗電流保持キャパシタ37を電圧VDDで充電する。
トランジスタ(光センサTFT)35は、有機EL素子30から発せられる光をセンシングする。トランジスタ35のドレインは、トランジスタ36のソースと暗電流保持キャパシタ37の一端とに接続され、ソースは、暗電流保持キャパシタ37の他端に接続され、接地される。トランジスタ35は、図5に示すタイミングチャートに示すように、ゲートにHiレベルのRfsh信号が供給されてオンし、LoレベルのRfsh信号が供給されてオフする。ゲート部分に光が照射されると、トランジスタ35のドレイン−ソース間には、チャネルが形成され、暗電流保持キャパシタ37から、照射された光の量に対応する電流が流れる。トランジスタ35は、このようにして、暗電流保持キャパシタ37に蓄積された電荷を放電する。
読み出しトランジスタ38は、読み出しTFTである。読み出しトランジスタ38のゲートは、暗電流保持キャパシタ37の一端に接続され、ソースは、暗電流保持キャパシタ37の他端に接続されて、接地される。そして、読み出しトランジスタ38のドレインには、信号Sout(m)が供給される。
暗電流保持キャパシタ37の充電電圧をゲート電圧Vgsとして、読み出しトランジスタ38のドレイン−ソース間には、このゲート電圧Vgsに対応する電流値のドレイン電流が流れる。
次に、表示パネル21における、電圧信号Vdataの書き込み、有機EL素子30の発光動作を説明する。
(書き込み動作)
有機EL素子30のカソードは、接地(0V)される。書き込み動作時、電源線La(j)には、0Vの電圧が印加される。
セレクトドライバは、m行の選択期間において、セレクトラインLs(m)にHiレベルの信号Vsel(m)を出力する。
セレクトラインLs(m)にHiレベルの信号Vsel(m)が出力されると、トランジスタ31がオンする。
データラインLd(n-1)に電圧信号Vdata(正)が出力されると、トランジスタ31のドレイン−ソースを経由して、トランジスタ33のゲートに電流が供給され、トランジスタ33のゲート−ソース間に、電圧信号Vdata(n-1)に対応するゲート電圧Vgsが印加される。
保持キャパシタ32は、トランジスタ33のゲート電圧Vgsで充電され、電荷が保持キャパシタ32に蓄積される。
トランジスタ33は導通状態となるものの、有機EL素子30のカソードが接地され、電源線La(j)の電圧が0Vであるため、有機EL素子30に電流は流れない。
m行の選択期間が経過すると、セレクトドライバは、セレクトラインにLoレベルの信号Vsel(m)を出力し、非選択期間となる。
セレクトラインLs(m)にLoレベルの信号Vsel(m)が出力されると、トランジスタ31はオフし、保持キャパシタ32は、トランジスタ33のゲート電圧Vgsを保持する。
(発光動作)
発光動作時、電源線La(j)には、例えば、+15Vの電圧が印加される。トランジスタ33は導通状態であり、電源線La(j)に+15Vの電圧が印加されると、有機EL素子30のカソードが接地されているため、電源線La(j)からトランジスタ33のドレインに電流が供給され、供給された電流は、ドレイン電流として、トランジスタ33のドレイン−ソース間に流れる。
トランジスタ33は、保持キャパシタ32が保持しているゲート電圧Vgsでドレイン電流の電流値を制御し、このドレイン電流を有機EL素子30に供給する。有機EL素子30は、トランジスタ33から供給された電流の電流値に対応する輝度で発光する。
有機EL素子30、光センサTFT35は、図6及び図7に示すように透光性を有する基板、例えばガラス基板から構成される画素基板41上に形成される。なお、図6及び図7では図示を省略しているが、有機EL素子30を発光駆動するトランジスタ31等も画素基板41上に形成される。
有機EL素子からなる画素30は、画素基板41上には、マトリクス状に配置されている。各画素30にはそれぞれ画素30に接続された配線が形成される。画素基板41上には、ゲートメタル層51が形成されており、ゲートメタル層51の画素30のEL層45(有機EL素子の発光領域)に対応する領域には、略方形の開口51aが形成されている。有機EL素子30から発せられた光は、この開口51aを介し、画素基板41を通過し、画素基板41外に導出される。また、図6及び図7に示すように画素電極44は、電源供給線であるアノードラインLaに接続されている。更にアノードラインLaは、絶縁膜43に設けられたコンタクト部52を介してゲートメタル層51に接続されている。また、詳細に後述するように画素基板41の屈折率は、空気の屈折率より高いため、臨界角より大きい角度で入射する光は画素基板41と大気との境界面で全反射を起こし、画素基板41外には導出されない。本実施形態では、これを利用し、光センサTFT35を所定距離だけ離間させることにより、全反射する光を良好に受光させることが可能である。
有機EL素子30は、図6及び図7に示すように、画素基板41と、絶縁膜43と、画素電極44と、EL層45と、層間絶縁膜46と、隔壁47と、対向電極(カソード)48と、ゲートメタル層51と、アノードライン(電源供給線)Laと、コンタクト部52と、を備える。
封止基板42は、例えばガラス、金属、プラスチック等からなる基板であり、画素基板41と対向するように設置される。
絶縁膜43は、絶縁性材料、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等から形成され、画素基板41上に形成される。絶縁膜43には画素基板41上に形成されたゲートメタル層と、絶縁膜41上に形成されるソースドレイン層とのコンタクトを図るコンタクト部(図示せず)が形成される。
画素電極(アノード電極)44は、透光性を備える導電材料、例えばITO(Indium Tin Oxide)、ZnO等から構成される。各画素電極44は隣接する他の画素30の画素電極44と層間絶縁膜46によって絶縁されている。
EL層45は、正孔注入層と、インターレイヤと、発光層と、が積層された層であり、画素電極44上に形成される。正孔注入層は、発光層37に正孔を供給する機能を有する。正孔注入層は正孔(ホール)注入、輸送が可能な有機高分子系の材料から構成される。また、有機高分子系のホール注入・輸送材料を含む有機化合物含有液としては、例えば導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とドーパントであるポリスチレンスルホン酸(PSS)を水系溶媒に分散させた分散液であるPEDOT/PSS水溶液を用いる。インターレイヤは正孔注入層上に形成され、発光層内において電子と正孔とを再結合させやすくする機能を有し、発光層の発光効率を高めるために設けられている。発光層は、インターレイヤ上に形成される。発光層は、アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加することにより光を発生する機能を有する。発光層は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む発光材料から構成される。
層間絶縁膜46は、絶縁性材料、例えばシリコン窒化膜から形成され、画素電極44間に形成され、隣接する画素電極44間を絶縁する。
隔壁47は、絶縁材料、例えばポリイミド等の感光性樹脂を硬化してなり、層間絶縁膜46上に形成される。
対向電極(カソード電極)48は、EL層45側に設けられ、導電材料、例えばLi,Mg,Ca,Ba等の仕事関数の低い材料からなる層と、Al等の光反射性導電層を有する積層構造である。本実施形態では、対向電極48は複数の画素30に跨って形成される単一の電極層から構成され、例えば接地電位である共通電圧Vssが印加されている。
光センサTFT35は、画素基板41上に形成される。図7に示すように、光センサTFT35は、半導体層121と、保護絶縁膜122と、ドレイン電極35dと、ソース電極35sと、オーミックコンタクト層123,124と、ゲート電極35gと、を備える。ゲート電極35gは、例えば、Mo膜、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlNdTi合金膜、MoNb合金膜等からなる不透明なゲート導電層から形成される。また、ドレイン電極35d、ソース電極35sはそれぞれ例えばアルミニウム−チタン(AlTi)/Cr、AlNdTi/CrまたはCr等のソース−ドレイン導電層から形成されている。また、ドレイン電極35d及びソース電極35sと半導体層121との間にはそれぞれ低抵抗性接触のため、オーミックコンタクト層123,124が形成される。
光センサTFT35は、図6に示すように複数の有機EL素子に対して、一つ形成されている。光センサTFT35のチャネル幅は、複数の画素からの発光を捉えるために、画素の並んでいる主走査方向の幅程度に形成している。なお、光センサTFT35は、有機EL素子30の点灯回路を構成するトランジスタと同一の工程で形成することができる。
本実施形態では、下記に示すように光センサTFT35を、有機EL素子30から、所定距離を設定することにより、光センサTFT35の受光効率を高めることが可能となる。
画素基板の屈折率をngとし、大気の屈折率をn0としたとき、全反射を起こす臨界角θcは、下記の数式1で表される。
(数式1)
θc=arcsin(n0/ng)
ここで、画素基板の厚みをtとすると、画素30から発せられた光は、絶縁膜43を伝搬し、開口51aを介して画素基板41内へと伝搬される。画素基板41内を伝搬し、臨界角θcより大きい角度で画素基板41と大気との境界面に入射した光は境界面で全反射される。一方、臨界角より小さい角度で界面に入射した光線は、透過光と反射光とにわかれる。ここで、光線が臨界角θcで入射し、反射したと仮定すると、反射光が画素基板41内で横方向に進む距離Lcは下記の数式2で表される。
(数式2)
c=2・tg・tanθc
ここで、上述したように臨界角より大きい角度で界面に入射する光は、全て画素基板と大気の界面で全反射を起こすため画素基板41外には出射されない。また、図8に示すように、臨界角θcより大きい角度θで入射した光の反射光は、tanθ>tanθc(θ>0,θc>0)であるため、数式2に示すLcより長く横方向に進む。このため、有機EL素子から発せられ、画素基板41と大気との境界面で全反射する光は、少なくともLc以上に離れた位置に到達するが、Lcより近い領域には到達しない。本実施形態では、下記の数式3に示すように光センサTFT35を有機EL素子30の中心部からLc以上に離れた距離Lだけ離間させ設置することにより、全反射された光が届く領域に光センサTFT35を設置し、有機EL素子30から発せられる光を良好に検出することが可能となる。
(数式3)
L≧2・tg・tanθc
なお、画素基板41がガラスから形成される場合、ngは、約1.6であり、大気の屈折率は1.0であるため、全反射角θcは、38.7度である。更に、画素基板41の厚みが0.7mmの場合、Lcは、1.0mm程度となる。従って、このような条件下では、光センサTFT35を、画素30から1.0mm以上離間させる。
電子写真の露光画素のサイズ、例えば1200dpiであれば、画素30は20μm程度の大きさに形成され、光センサTFT35は、このような非常に微小なサイズから発せられる光を捕らえることとなる。このような画素発光を良好に受光するためには測定時間を長くするという方法もあるが、測定時間を長くすることは、本来の印刷ジョブを妨げることとなり好ましくない。しかし、本実施形態では、上述したように反射光を受光しやすい位置に光センサTFT35を配置し、受光効率を高めることができるため、印刷ジョブを妨げることもない。
次に、本実施形態に係る画像形成装置の製造方法について図9及び10を用いて説明する。
まず、ガラス基板等からなる画素基板41を用意する。次に、この画素基板41上に、スパッタ法、真空蒸着法等により例えば、Mo膜、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlNdTi合金膜、MoNb合金膜等からなるゲート導電膜を形成し、これを図9(a)に示すようにトランジスタ35のゲート電極35d、ゲートメタル層51の形状にパターニングする。なお、この際データラインLdを同時に形成してもよい。続いて、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等によりゲート電極35g、ゲートメタル層41上に絶縁膜43を形成する。
次に絶縁膜43上に、CVD法等によりトランジスタ35の半導体層121を形成する。更に半導体層121の上面に保護絶縁膜122、アモルファスシリコンにn型不純物が含まれたオーミックコンタクト層123,124を図9(b)に示すように形成する。なお、図示は省略しているが、点灯回路ECのトランジスタも同時に形成する。
ここで、光センサTFT35の形成する位置を、上述した数式3を満たすように設定する。
次に、スパッタ法、真空蒸着法等により絶縁膜43上に、ITO等の透明導電膜、或いは光反射性導電膜及びITO等の透明導電膜を被膜後、フォトリソグラフィによってパターニングして画素電極44を形成する。
続いて、絶縁膜43に貫通孔であるコンタクト部52を形成してから、例えば、Mo膜、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlNdTi合金膜、MoNb合金膜等からなるソース−ドレイン導電膜をスパッタ法、真空蒸着法等により被膜して、フォトリソグラフィによってパターニングして図9(b)に示すようにドレイン電極35d及びソース電極35s、アノードラインLaを形成する。
続いて、図10(a)に示すようにトランジスタ35等を覆うようにシリコン窒化膜からなる層間絶縁膜46をCVD法等により形成する。次に、感光性ポリイミドを層間絶縁膜46を覆うように塗布し、隔壁47の形状に対応するマスクを介して露光、現像することによってパターニングし、図10(a)に示すように隔壁47を形成する。
続いて、正孔注入材料を含む有機化合物含有液を、連続して流すノズルプリンティング装置あるいは個々に独立した複数の液滴として吐出するインクジェット装置によって画素電極44上に選択的に塗布する。続いて、画素基板41を大気雰囲気下で加熱し有機化合物含有液の溶媒を揮発させて、正孔注入層を形成する。有機化合物含有液は加熱雰囲気で塗布されてもよい。
続いて、ノズルプリンティング装置またはインクジェット装置を用いてインターレイヤとなる材料を含有する有機化合物含有液を正孔注入層上に塗布する。窒素雰囲気中の加熱乾燥、或いは真空中での加熱乾燥を行い、残留溶媒の除去を行ってインターレイヤを形成する。有機化合物含有液は加熱雰囲気で塗布されてもよい。
次に、発光ポリマー材料(R,G,B)を含有する有機化合物含有液を、同様にノズルプリンティング装置またはインクジェット装置により塗布して窒素雰囲気中で加熱して残留溶媒の除去を行い、発光層を形成する。有機化合物含有液は加熱雰囲気で塗布されてもよい。
以上から、図10(a)に示すようにEL層45が形成される。
EL層45まで形成した画素基板41に真空蒸着やスパッタリングで、Li,Mg,Ca,Ba等の仕事関数の低い材料からなる層と、Al等の光反射性導電層からなる2層構造の対向電極48を形成する。
次に、複数の画素30が形成された表示領域の外側において、画素基板41上に紫外線硬化樹脂、又は熱硬化樹脂からなる封止樹脂49を塗布し、画素基板41と封止基板42とを貼り合わせる。次に紫外線もしくは熱によって封止樹脂を硬化させて画素基板41と封止基板42とを接合する。
このように、製造した表示パネル21を、ハウジング22の窪み部22aに設置し、更に蓋部23をハウジング22の窪み部22cに設置する。更に、ロッドレンズ24をハウジング22の窪み部22bに設置する。
以上から、露光部20が製造される。
このようにして製造した露光部20を、感光体11と、帯電部12と、現像部13と、転写部14と、定着器16と、クリーナー17と、除電器18と、組み合わせることにより、画像形成装置10が製造される。
本実施形態の製造方法によれば、上述した数式3に示すように光センサTFT35を有機EL素子30の中心部からLc以上に離れた距離Lだけ離間させ設置することにより、全反射された光が届く領域に光センサTFT35を設置し、有機EL素子30から発せられる光を良好に検出することが可能な発光装置を製造することができる。
本実施形態では、特に光センサTFTを、有機EL素子を発光させるためのTFTと同時に形成することができるため、光センサTFTを形成するための工程を特に増加させることがない。
(実施形態2)
実施形態2に係る画像形成装置を図を用いて説明する。本実施形態が実施形態1と異なるのは、光センサTFTが絶縁性を有する膜に覆われており、更にこの膜上に反射性を有する膜が形成されている点にある。実施形態1と共通する部分には同一の引用番号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態の表示パネル21を図11に示す。図11は、実施形態1の図7に対応する断面図である。
図11に示すように、本実施形態では、光センサTFT35は、反射集光部61と、反射集光部61上に形成された反射膜62と、を備える点に特徴がある。
反射集光部61は、絶縁性材料、例えばポリイミド等からなり、トランジスタ35を覆うように形成されている。反射集光部61上には、反射性材料、例えばアルミニウム等からなる、反射膜62が形成される。
このような反射集光部61と、反射膜62とを備えることにより、図11に示すように、有機EL素子30から発せられた光を、光センサTFT35の有機EL素子30側から半導体層に入射させるだけでなく、従来光センサTFT35を通過していく光も光センサTFT35へと導くことができ、更に光センサTFT35の受光効率を向上させることが可能となる。
なお、本実施形態では、有機EL素子30の隔壁47を形成する際に同時に形成することにより、製造工程を増加させることなく、反射集光部61を形成することができる。同様に反射膜62は有機EL素子30の対向電極48を形成する際に同時に形成することにより、製造工程を増加させることがない。
(実施形態3)
実施形態3に係る画像形成装置を、図を用いて説明する。本実施形態が上述した各実施形態と異なるのは、画素基板の光センサTFTと対向する領域に反射板が設置されており、更に反射板を覆うように遮光膜が設けられている点にある。上述した実施形態と共通する部分には同一の引用番号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態の表示パネル21を図12に示す。図12は、実施形態1の図7に対応する断面図である。
図12に示すように、本実施形態では、実施形態2と同様に光センサTFT35は、反射集光部61と、反射集光部61上に形成された反射膜62と、を備える。更に、本実施形態では画素基板41の光センサTFT35と対向する面に、散乱板71と、散乱板71を覆うように形成された遮光膜72と、が形成されている。
散乱板71は、光を散乱させる機能を有する板であり、画素基板41内を伝搬した光を光センサTFT35の近傍で散乱させることが可能となる。
遮光膜72は、遮光性を有する材料から形成されており、例えば黒色のテープ等である。遮光膜72を設けることによって、散乱板71によって散乱された光が、画素基板41外部に漏れることを防ぐことが可能である。
このような散乱板71を備えることにより、散乱板71を備えない場合は、境界面で反射する角度が大きく光センサTFT35よりも遠くへは届く光を、散乱板71によって散乱させることで光センサTFT35へと導くことができる。従って、更に光センサTFT35の受光効率を向上させることが可能となる。
なお、散乱板71は、実施形態1で述べたように有機EL素子30、光センサTFT35等を画素基板41の一方の面上に形成した後、画素基板41の他方の面上に設置し、散乱板71を設置した後、散乱板71を覆うように遮光膜72を設置する。
本発明は上述した実施形態に限られず様々な変形及び応用が可能である。
例えば、上記した各実施形態は、整合性がある限り各実施形態の構成を任意の組合せてもよい。例えば、上述した実施形態3で示した散乱板、遮光膜を実施形態1に組み合わせることも可能である。
また、実施形態3では、散乱板を設ける構成を例に挙げて説明したが、画素基板上にハーフエッチングやインプリント等の光散乱処理を施すことにより、画素基板上に光散乱領域を設けることも可能である。
更に、上述した各実施形態の光センサTFT35のゲート電極35gは、透光性を備える材料、例えばITO等から形成してもよい。
また、上述した各実施形態では、画素基板41の画素30の光が導出される面は、大気に接する構成を例に挙げて説明したが、これに限らず、画素基板41の光導出面(例えば図7に示す下面)上に、膜等が形成されていてもよい。この場合、膜と画素基板41との境界面で反射が起きるため、上述した実施形態1の数式1の大気の屈折率を、膜の屈折率に置き換える。
なお、EL層45は、正孔注入層、インターレイヤ、発光層の3層からなる構成に限らず、例えば正孔注入層及び発光層のみのように2層構造でもよく、発光層が正孔注入層を兼ねた単層構造でもよく、4層以上の層構造であってもよい。
また、上述した実施形態では、トランジスタは逆スタガ型の場合を例に挙げて説明したが、これに限らずコプラナ型であってもよい。
また、上述した各実施形態では、有機EL素子を発光させる点灯回路は2つのトランジスタを備える例を挙げて説明したが、これに限らず、3つ以上のトランジスタを備えるものであってもよい。
実施形態1に係る画像形成装置の構成例を示す平面図である。 実施形態1に係る露光部を模式的に示す図である。 実施形態1に係る表示パネルの構成例を模式的に示すブロック図である。 点灯回路及び光センサ回路を示す図である。 タイミングチャートである。 表示パネルの構成例を示す平面図である。 図6に示すVII−VII線断面図である。 光の経路を説明する図である。 実施形態1に係る画像形成装置の製造方法を示す図である。 実施形態1に係る画像形成装置の製造方法を示す図である。 実施形態2に係る表示パネルを示す断面図である。 実施形態3に係る表示パネルを示す断面図である。
符号の説明
10・・・画像形成装置、11・・・感光体、13・・・現像部、14・・・転写部、16・・・定着器、17・・・クリーナー、18・・・除電器、19・・・転写紙、20・・・露光部、21・・・表示パネル、22・・・ハウジング、24・・・ロッドレンズ、25・・・ヘッドコントローラ、26・・・データドライバ、27・・・セレクトドライバ、30・・・画素(有機EL素子)、31,33,36・・・トランジスタ、32・・・保持キャパシタ、35・・・トランジスタ(光センサTFT)、38・・・読み出しトランジスタ、41・・・画素基板、42・・・封止基板、43・・・絶縁膜、44・・・画素電極、45・・・EL層、46・・・層間絶縁膜、47・・・隔壁、48・・・対向電極、51・・・ゲートメタル層、52・・・コンタクト部、La・・・アノードライン(電源供給線)

Claims (10)

  1. 基板と、
    第1の電極と、前記第1の電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第2の電極と、を備え、前記基板の一方の面上に形成された発光素子と、
    前記基板の前記一方の面上に形成された受光素子と、を備え、
    前記基板の屈折率をng、前記基板の他方の面に接する物質の屈折率をn0、前記基板の厚みをtgとし、
    θc=arcsin(n0/ng)とした際、
    前記受光素子が前記発光素子から離間する距離Lは、
    L≧2・tg・tanθc
    を満たすことを特徴とする発光装置。
  2. 前記受光素子上に形成され、透光性を有する集光部と、
    前記集光部上に形成された反射膜と、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記反射膜は、前記発光素子の前記第2の電極と同層であることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  4. 前記基板の前記受光素子が形成された面に対向する面上に形成された散乱部を更に備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置。
  5. 前記散乱部を覆うように設けられた遮光膜を更に備えることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発光装置を露光部として用いたことを特徴とする画像形成装置。
  7. 基板上に第1の電極と、前記第1の電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第2の電極と、を備える発光素子を形成する発光素子形成工程と、
    前記基板上に受光素子を形成する受光素子形成工程と、を備え、
    前記受光素子形成工程では、
    前記基板の屈折率をng、大気の屈折率をn0、前記基板の厚みをtgとし、
    θc=arcsin(n0/ng)とした際、
    前記受光素子が前記発光素子から離間する距離Lを、
    L≧2・tg・tanθc
    を満たすように形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
  8. 透光性を有する集光部を前記受光素子上に形成する工程と、
    前記集光部上に反射膜を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の発光装置の製造方法。
  9. 前記基板の前記受光素子が形成された面に対向する面上に、散乱部を形成する散乱部形成工程を更に備えることを特徴とする請求項7又は8に記載の発光装置の製造方法。
  10. 前記散乱部を覆うように遮光膜を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項9に記載の発光装置の製造方法。
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