JP4924053B2

JP4924053B2 - 発光装置及び印刷装置

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Publication number: JP4924053B2
Application number: JP2007010379A
Authority: JP
Inventors: 功海老沢; 吉幸松岡; 賢次小林
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2008177092A

Description

本発明は、発光素子を光源として利用した発光装置及び印刷装置に関する。

従来より、有機ＥＬ素子を光源として利用した発光装置が知られており、例えば印刷装置における露光デバイス等に用いられている。これのような発光装置に関連する技術として、例えば特許文献１に、有機ＥＬ素子を用いた画像形成装置が開示されている。

前記特許文献１に開示されている技術では、有機材料からなる発光層を含む有機層を、第１電極（透明陽極）と第２電極（反射陰極）とで挟持し、前記第１電極と前記第２電極との電極間に電源手段により電圧を印加して駆動する。

ここで、前記特許文献１に開示されている画像形成装置では、前記発光層で生じた光の光射出面と反対側の面に設けられた基板（封止用基板）には、当該基板の熱を外部に放熱するための放熱手段が形成されている。
特開２００５−１４９８５３号公報

ところで、有機ＥＬ素子を光源として利用する露光デバイスを用いる印刷装置等においては、印刷装置等における感光体にとって必要な光量を得る為には、有機ＥＬ素子による単位時間あたりの発光強度を抑えて露光の時間を長くするか、或いは単位時間あたりの発光強度を上げて露光時間を短くする必要がある。前者では、印刷時間が遅くなってしまい、また、後者では印刷時間は短縮されるが、有機ＥＬ素子は、過電流制御に起因する発熱等により劣化が促進されてしまう。また、経時的な輝度の低下及び熱の発生は、露光量低下に繋がり画質が悪化するという問題も存在する。

なお、前記特許文献１に開示されている技術では、前記発光層、前記第１電極、及び前記第２電極を封止する為の前記封止用基板に対して前記放熱手段を形成しているので、前記発光層で生じた熱は封止基板を介して放射しているため、発光層の冷却効率が悪い。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、有機ＥＬ素子の発光に伴って有機ＥＬ素子内で生じた熱を短時間で効率的に取り除くことができる発光装置及び印刷装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による発光装置は、
所定の間隔で複数の発光素子が配置された発光素子基板と、
前記基板に対向して設けられた対向基板と、
前記対向基板の前記発光素子基板側の面に前記発光素子と一対一で対向するように設けられ、前記発光素子基板との間の媒質貯蔵空間が前記発光素子からの拡散光を集光する凹レンズ形状となるような複数の凸部を有する空間形成体と、
前記媒質貯蔵空間に充填された液体媒質と、
前記空間形成体の前記発光素子基板に面する側の表面に接し、前記媒質貯蔵空間に蓄えられた熱を放熱する放熱膜と、
を具備し、
前記発光素子は、画素電極と、対向電極と、前記画素電極及び前記対向電極との間に設けられた有機ＥＬ層と、を有することを特徴とする。

前記媒質貯蔵空間に充填する媒質は、前記媒質の比重と前記媒質の比熱（j・g ^−１・K ^−１）との積である熱容量が、少なくとも前記空間形成体の熱容量よりも大きいことが好ましい。

前記放熱膜は、前記発光素子が射出する光を遮らないよう、前記空間形成体の前記凸部以外の部位に設けられていることが好ましい。

前記発光素子基板と前記空間形成体との間に、前記液体媒質を封止するシール材が設けられていることが好ましい。

前記放熱膜は、前記シール材の第１辺の外側まで延在されていることが好ましい。

前記画素電極は、前記シール材の前記第１辺と対向する第２辺の外側まで延在されていてもよい。

前記放熱膜は、前記発光素子基板と対向している部位から前記発光素子基板と対向していない部にかけて連続的に形成されていることが好ましい。

前記放熱膜は金属からなってもよい。

さらに印刷装置において、本発明の各態様のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、発光素子の発光に伴って発光素子内で生じた熱を効率的に取り除くことができる発光装置及び印刷装置を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る発光装置及び印刷装置を説明する。

図１は、本第１実施形態に係る発光装置を用いた印刷装置の構成の一例を示す図である。まず、図１に示すように、本第１実施形態に係る発光装置を用いた印刷装置は、感光体ドラム１と、本第１実施形態に係る発光装置２Ａとロッドレンズアレイ２Ｂとから成る露光部２と、帯電ローラ３と、イレーサ光源感光体４と、クリーニング部材５と、現像ローラ６ａを含む現像器６と、転写ローラ８と、定着ローラ９と、搬送ベルト１１とを具備している。なお、参照符号７が付されているのは印刷用紙である。

前記感光体ドラム１は負帯電型ＯＰＣ（Organic Photo Conductor）感光体（有機感光体）である。このことに鑑みて、前記帯電ローラ３は負帯電器とされている。また、前記現像器６は負帯電トナーで現像を行う現像器である。また、前記発光装置２Ａは、詳しくは後述するが、複数の有機ＥＬ素子（発光素子）がアレイ状に配列されて構成されている。

ところで、図１に示す印刷装置では、おおまかには以下のような工程により印刷が行われる。まず、前記帯電ローラ３が回転する感光体ドラム１の表面に接触することによって、感光体ドラム１の接触した表面が一様に負電位となるように帯電される。続いて、前記発光装置２Ａによって、前記ロッドレンズアレイ２Ｂを介して前記感光体ドラム１に対して光照射が為され、前記感光体ドラム１上には静電潜像が形成される。その後、前記現像器６によって、前記静電潜像にトナーが付着される。そして、前記転写ローラ８によって、前記静電潜像に付着しているトナーが前記印刷用紙７に転写される。以下、このような印刷工程を詳細に説明する。

まず、前記感光体ドラム１は、帯電用電源（不図示）から供給される負電位であって且つ後述する現像器６で出力される現像電圧に比較的近似している或いは等しい電位の初期化帯電電圧を、前記帯電ローラ３によって印加される。これにより、前記感光体ドラム１における周表面は一様に負帯電され、電位的に初期化される（初期化帯電状態となる）。

そして、周表面が初期化帯電状態となった前記感光体ドラム１には、前記発光装置２Ａによって、印字情報に従った光書き込み（露光）が行われる。これにより、露光が行われないために初期化帯電状態のままの前記初期化帯電部と、前記露光によって初期化帯電部より相対的に高い負電位である−５０（Ｖ）程度の露光帯電電圧が印加されて帯電された露光帯電部とから成る静電潜像が、前記感光体ドラム１の周表面上に形成される。

ここで、前記現像器６内に収容されている弱いマイナス電位に帯電したトナーが、前記現像ローラ６ａによって、前記現像ローラ６ａと前記感光体ドラム１との対向部に回転搬送される。このとき、前記現像ローラ６ａは、不図示の電源から、露光帯電部よりもさらに低い−２５０（Ｖ）程度の現像電圧を印加される。したがって、前記感光体ドラム１における前記静電潜像の−５０（Ｖ）程度の露光帯電部では、現像電圧よりも２００（Ｖ）程度高電位となり、初期化帯電部では、現像電圧との差が２００（Ｖ）よりも絶対値が十分小さい電圧になる。

これらの静電潜像における現像電圧との電位差の違いにより、前記現像ローラ６ａに対して相対的にプラス極性の電位となった前記静電潜像における露光帯電部には、マイナス極性に帯電しているトナーが付着してトナー像が形成されるのに対し、初期化帯電部には、トナーを静電的に吸引する程の電界が生じないのでトナーが付着しない。このトナー像は、前記感光体ドラム１の回転によって、前記感光体ドラム１と前記転写ローラ８とが対向している転写部へと搬送される。

なお、上述したようにして形成されたトナー像におけるトナー付着量（現像された画像の濃度）は、前記発光装置２Ａによる前記感光体ドラム１への露光量に応じて生じる前記感光体ドラム１の周表面上における電位、つまり現像電圧との電位差によって決定される。

ところで、上述したように前記トナー像が前記転写部へ搬送されると、前記搬送ベルト１１によって、前記印刷用紙７が前記転写部へ搬送される。そして、前記転写部においては、前記トナー像が前記印刷用紙７上に、前記転写ローラ８によって転写される。このようにして前記トナー像を転写された前記印刷用紙７は更に下流に搬送され、前記トナー像が前記定着ローラ９によって熱定着された後、前記印刷用紙７は当該印刷装置の外部へ排出される。

以下、発光装置２Ａの基本的な構造について、図２〜４を参照して説明する。

有機ＥＬ素子２０は、図２に示すようにガラス等の発光素子基板２１上に形成され、上面がガラス等の対向基板２８によって封止されている。ここで有機ＥＬ素子２０は、発光層２５の光５１を対向基板２８側から出射するトップエミッション構造と、発光層２５の光５１をＥＬ基板２１側から出射するトップエミッション構造と、のいずれかを選択することができる。トップエミッション構造の場合、具体的には、有機ＥＬ素子２０として、発光素子基板２１上に光反射性の画素電極２３、正孔輸送層（ＨＴＬ）２４、発光層２５、電子輸送層（ＥＴＬ）２６、及び光透過性の対向電極２７がこの順にて形成されている。ここで、正孔輸送層２４、発光層２５、電子輸送層（ＥＴＬ）２６が有機化合物を有する有機ＥＬ層となる。この有機ＥＬ層は、上記に限らず、例えば、正孔輸送層及び電子輸送性発光層でもよく、正孔輸送兼電子輸送性発光層のみでもよく、正孔輸送性発光層及び電子輸送層でもよく、また、間に適宜担体輸送層が介在してもよく、その他の担体輸送層の組合せであってもよい。

また画素電極２３は、アノードとして機能し、下層側に位置するアルミニウム合金等の反射金属層と、上層側に位置する、錫ドープ酸化インジウム（Indium Thin Oxide；ＩＴＯ）や亜鉛ドープ酸化インジウム等の透明電極材料を有する透明導電性酸化金属層と、の積層構造であってもよく、アルミニウム合金等の反射金属層の単層であってもよい。

対向電極２７は、透明のカソードとして機能し、下層側に位置するバリウム、マグネシウム、リチウム等の仕事関数の低い電子注入層と、上層側に位置する上記と同様の透明な導電性酸化金属層と、の積層構造であってもよい。対向電極２７は複数の有機ＥＬ素子２０Ａで共通する単一電極であってもよい。

画素電極２３をカソードとし、対向電極２７をアノードとする場合、画素電極２３に接している担体輸送層は電子輸送性の層となり、対向電極２７に接している担体輸送層は正孔輸送性の層となる。

また、ボトムエミッション構造の場合、画素電極２３がＩＴＯや亜鉛ドープ酸化インジウム等の透明電極材料を有する透明導電層とし、対向電極２７が、下層側に位置するバリウム、マグネシウム、リチウム等の仕事関数の低い電子注入層と、上層側に位置するアルミニウム等の光反射性金属層と、の積層構造としてもよい。

そして、前記画素電極２３と前記対向電極２７との間に、所定の電圧が掛けられることで、前記画素電極２３から正孔或いは電子が、前記対向電極２７から電子或いは正孔が、前記発光層２５に注入され、前記発光層２５にて正孔と電子とが再結合して発光する。この発光によって生じた光５１は拡散放射する。

ところで、このように有機ＥＬ素子２０の発光層２５での発光は放射状に輻射するので、トップエミッション構造又はボトムエミッション構造の場合、前記対向基板２８又は発光素子基板２１を介して出射することになる。この光の取り出し効率を高める為にロッドレンズアレイ２Ｂの他に以下のような工夫が為されていてもよい。

例えば、前記発光素子基板２１上に形成された複数の有機ＥＬ素子２０毎にファイバ機能を持たせることで、前記発光素子基板２１の表面に擬似発光体を形成する。このように発光素子基板２１にファイバ機能を持たせる為には、例えばフォトニック結晶ファイバと称される公知の技術を用いる。具体的には、クラッドに相当する空気孔が発光素子基板２１の厚さ方向に延在するフォトニック結晶ファイバが、発光素子基板２１内に設けられている或いは発光素子基板２１と一体的に形成されている。このような、光の指向性を制御するファイバを設けたので、有機ＥＬ素子２０の光が発光素子基板２１から効率的に出射することができる。

ところで、本第１実施形態においては、前記発光装置２Ａと前記ロッドレンズアレイ２Ｂとから成る露光部２によって、該露光部２から所定の距離を隔てた前記感光体ドラム１上に小径のスポットに有機ＥＬ素子２０の光５１を集光する。以下、有機ＥＬ素子２０をトップエミッション構造とした場合における前記露光部２の詳細な構成を、前記露光部２の外観を示す図である図３、図４を参照して説明する。

前記発光装置２Ａには、複数の有機ＥＬ素子２０がＥＬ基板２１及び対向基板２８の長尺方向に並んで配列されている。ここで、複数の有機ＥＬ素子２０は、前記発光素子基板２１と前記対向基板２８との間に挟まれて存在している。したがって、有機ＥＬ素子２０は図３においては不図示となっているが、有機ＥＬ素子２０と光出射領域３３とは一対一対応の関係であるので、有機ＥＬ素子２０の配列は同図から容易に推測できる。ここで、前記光出射領域３３は、有機ＥＬ素子２０の発する光５１を当該発光装置２Ａから出射させる為に、前記対向基板２８に設けられた領域である。なお、ボトムエミッション構造においても、同様に発光素子基板２１の外面に、複数の光出射領域３３がＥＬ基板２１及び対向基板２８の長尺方向に並んで配列されることになる。

すなわち、前記発光装置２Ａには、図１に示す前記感光体ドラム１への露光走査の主走査方向（前記感光体ドラム１の幅方向つまり前記印刷用紙７の幅方向）に、複数の光出射領域３３、つまり複数の有機ＥＬ素子２０が一列に配設され、有機ＥＬアレイを形成している。この有機ＥＬアレイは、当該印刷装置が、例えばＡ４サイズの印刷用紙を縦方向に用いてその幅一杯に印字密度１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）で印字可能な印刷装置の場合であれば、およそ１４０００個の有機ＥＬ素子２０を備えている。そして、これらの個々の有機ＥＬ素子２０には、ホスト機器（不図示）から出力される印字情報に従ったパルス電圧が印加される。すなわち、個々の有機ＥＬ素子２０は、選択的に発光制御される。

また、前記有機ＥＬ素子は、図３に示すように制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂによって、前記ホスト機器（不図示）と電気的に接続されている。ここで、前記制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂと、前記有機ＥＬ素子２０との接続方法に関しては、前記有機ＥＬ素子２０における発光部を駆動させることができる接続方法であればスイッチング素子を介する等どのような接続方法であってもよい。そして、前記発光素子基板２１と前記対向基板２８とは、前記発光素子基板２１と前記対向基板２８とのスペースを所定の間隔に離間するためのギャップ剤を含んだＵＶ硬化接着剤、熱硬化性接着剤等のシール材４１によって接着されている。

図４は、本第１実施形態に係る前記発光装置２Ａの側面（図３に示す矢印５０の方向から観た面）断面図である。また、図５は、本第１実施形態に係る前記発光装置２Ａを上面（前記ロッドレンズアレイ２Ｂに対向している面）から観た構造を示す図である。

まず、図４に示すように、本第１実施形態に係る発光装置２Ａは、大きく分けて発光素子基板部１００と対向基板部２００とから成る。

ここで、前記発光素子基板部１００は、下基板としての前記発光素子基板２１と、第１電極としての前記画素電極２３、前記ＨＴＬ２４、前記発光層２５、前記ＥＴＬ２６、第２電極としての前記対向電極２７、を有する有機ＥＬ素子２０と、各有機ＥＬ素子２０の周囲で前記画素電極２３と前記対向電極２７とを絶縁する絶縁膜４５とを有する。なお、前記発光素子基板部１００には必要に応じてＴＦＴ（不図示）やＴＦＤ（不図示）等のスイッチング素子が形成されていてもよい。

一方、前記対向基板部２００は、前記対向基板２８と、前記対向基板２８上に設けられた透明の空間形成体４７とを有する。前記空間形成体４７には、図４に示すように液体貯蔵空間４８Ａが形成されており、この液体貯蔵空間４８Ａには後述する透明の液体媒質１０が充填されている。このため、有機ＥＬ素子２０の光は、液体媒質１０を透過して対向基板２８の光出射領域から出射することができる。

ここで、前記液体貯蔵空間４８Ａは、ナノインプリント、射出成形、フォトリソグラフィ等の各種成形方法によって形成され得る。また、前記液体貯蔵空間４８Ａは、図４及び図５に示すように、前記発光素子基板２１上にアレイ状に構築された前記有機ＥＬ素子２０に対向する位置及びその近傍に形成される。

そして、前記発光素子基板部１００と前記対向基板部２００とは、図４に示すようにシール材４１によって接着されている。ここで、前記シール材４１は、複数の前記有機ＥＬ素子２０で構成される有機ＥＬアレイを囲むようにして前記発光素子基板２１上にいったん塗布したうえで、対向基板部２００と貼り合わせる。このとき、シール材４１は、空間形成体４７に貼り合わせても、直接、対向基板２８に貼り合わせてもよい。なお、この塗布の際、後に前記液体媒質１０を注入する為の液体注入孔４２（図５参照）を設ける為に、前記シール材４１を塗布しない箇所を設けておく。

なお、図４に示すように前記シール材４１によって接着された前記発光素子基板部１００と前記対向基板部２００との境界面に形成される空間（境界空間４８Ｂ）にも、前記液体媒質１０が満たされる。

ところで、前記液体注入孔４２より液体媒質１０を注入する際には、通常の液晶表示素子に液晶を注入する方法と同様の方法を用いることができる。以下、この液体注入工程について、具体的に説明する。

まず、製造炉内に発光素子基板部１００と対向基板部２００とが接合されたパネルを導入してから、大気圧未満に減圧する。その後、パネルを下降して或いは、液体媒質が満たされた液体媒質槽を上昇して、前記液体注入孔４２が液体媒質で覆われるように液体媒質に接触させる。続いて、気圧を大気圧に戻す。これにより、パネル内の液体貯蔵空間４８Ａの圧力が、製造炉内の圧力に対し負圧となり、前記液体注入孔４２から前記液体貯蔵空間４８Ａに前記液体媒質１０が注入される。前記液体媒質１０が前記液体貯蔵空間４８Ａ内に充填された後、充填された液体媒質１０がこぼれでないように当該発光装置２Ａを前記液体媒質槽から取り出し、前記液体注入孔４２に対してシール材４１と同様の材料で且つ未硬化の樹脂材料を塗布してから硬化してシール材４１’として液体媒質１０を封止する。このようにして、前記液体注入孔４２から前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに前記液体媒質１０を注入し、前記液体注入孔４２を封止する。

以下、本第１実施形態に係る発光装置２Ａの主な特徴の１つである前記液体貯蔵空間４８Ａ、前記境界空間４８Ｂ、及びこれらの空間に充填されている前記液体媒質１０の機能について詳細に説明する。

まず、発光装置２Ａを駆動している際に前記有機ＥＬ素子２０で発生した熱エネルギーは、大まかに分類すると次の２方向に伝達する。一方は、図４に示す下方すなわち前記発光素子基板部１００へ向かう方向であり、もう一方は図４に示す上方すなわち前記対向基板部２００へ向かう方向である。

そして、当然ながら前記有機ＥＬ素子２０で発生した熱エネルギーは、前記有機ＥＬ素子２０の周辺部材の温度を上昇させることとなるが、その温度上昇の変化率は当該周辺部材の熱容量の大きさに依存する。すなわち、熱容量が大きい周辺部材ほど、その温度上昇値は低い値となる。

したがって、本第１実施形態においては、前記空間形成体４７及び前記液体媒質１０には、より熱容量の大きい材料を用いることが好ましい。ここで、数種類の材料についての熱容量等の各種特性を図６に示す。

前記空間形成体４７の材料としては、例えば図６に示すように熱容量が１．４４のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）または熱容量が１．４５のＰＣ（ポリカーボネート）を挙げることができる。

また、前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに満たす前記液体媒質１０としては、例えば図６に示すように熱容量が１．９２であるフッ素系不活性液体のフロリナート（登録商標）や熱容量が１．６２であるシリコーンオイルを挙げることができる。

より詳しくは、前記フロリナートとしては３Ｍ製のＦＣ−３２８３を挙げることができ、前記シリコーンオイルとしては信越シリコーン製のＫＦ−９６Ｌ−１ｃｓを挙げることができる。

なお、前記シリコーンオイルは、可視光透過性があり、また化学的に安定な物質である。したがって、前記シリコーンオイルは、前記有機ＥＬ素子２０で生じる光５１を透過し且つ照射されることによる劣化や経時劣化があまりないという利点がある。

このように、本第１実施形態においては、前記空間形成体４７を熱容量の大きな材料で形成し、且つ熱容量の大きな前記液体媒質１０を前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに充填することによって、前記有機ＥＬ素子２０周辺の熱容量を大きくする。これにより、前記有機ＥＬ素子２０の熱を速やかに吸収し、有機ＥＬ素子２０の温度上昇を低く抑えることができる。このため、液体貯蔵空間４８Ａ及び境界空間４８Ｂの容積を比較的小さくできるので、発光装置２Ａを大きくすることなく有機ＥＬ素子２０を冷却できる。

また、前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに前記液体媒質１０を充填させることによって生じるその他の利点としては、前記有機ＥＬ素子２０に対して外部から圧力が加わった際に、前記画素電極と前記対向電極とが押圧されることでショートしてしまうことを防ぐことができるという利点がある。これは、液体は流体であるが故に、加わった外力に応じて変形することができるので比較的均一に分散することによる。

さらに、熱膨張という観点から見ると、固体であれば熱を加えられた箇所が膨張するので局所的な膨張によって、前記有機ＥＬ素子２０を圧迫しかねないが、本第１実施形態においては、前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに充填されている前記液体媒質１０は流体であり均一に加熱されやすいので、熱膨張に起因する有機ＥＬ素子２０への圧迫も均一に圧力が加えられる為、前記有機ＥＬ素子２０を破損しにくい。

以下、アクティブマトリクス駆動の一例として各画素に２つのトランジスタを設けた信号電圧階調制御方式にて前記有機ＥＬ素子２０の発光制御を行う為の駆動回路部の一構成例を、図７を参照して説明する。なお、駆動回路部に関しては本発明の特徴部ではない為、簡単に説明する。

図７に示すように、前記対向電極２７は複数の有機ＥＬ素子２０に共通した単一のコモン電極である。また、画素ごとに、選択トランジスタ１０１と、駆動トランジスタ１０３と、選択トランジスタ１０３に接続された有機ＥＬ素子２０と、データ記憶の為のキャパシタ１０５と、を備えた有機ＥＬ素子ドライブ回路９９が、有機ＥＬアレイに沿って発光素子基板２１上に設けられている。

選択トランジスタ１０１及び駆動トランジスタ１０３は例えば、ともにｎチャネルアモルファスシリコンＴＦＴである。選択トランジスタ１０１のドレインは信号線１０７に接続され、選択トランジスタ１０１のゲートは、走査線１０９に接続されている。駆動トランジスタ１０３のドレインは電源線１１１に接続され、選択トランジスタ１０１のソースと駆動トランジスタ１０３のゲートは、コンタクトホール１１０を介して接続されている。前記対向電極２７は例えば０（Ｖ）に固定され、前記画素電極２３は駆動トランジスタ１０３のソース電極に電気的に接続される。キャパシタ１０５は、駆動トランジスタ１０３のゲート電極−ソース電極間に設けられている。信号線１０７、走査線１０９、電源線１１１は、制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂまで引き回され外部回路にそれぞれ接続されている。このような構造にて、前記対向電極２７と前記画素電極２３との間に挟まれた領域における薄膜層である前記有機ＥＬ素子２０のみが、電圧印加（電流供給）を受けて発光する。

以上説明したように、本第１実施形態によれば、発光に伴って有機ＥＬ素子２０で生じた熱を短時間で効率的に取り除くことができる発光装置を提供することができる。

具体的には、前記空間形成体４７を熱容量の大きな材料で形成し、且つ熱容量の大きな前記液体媒質１０を前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに充填することによって、前記有機ＥＬ素子２０周辺の熱容量を大きくすることで、前記有機ＥＬ素子２０における温度上昇を低く抑えることができる。

液体媒質１０は、前記有機ＥＬ素子２０に対して外部から圧力が加わった際に、前記液体媒質１０が緩衝材の機能を果たす為、前記画素電極２３と前記対向電極２７とが押圧されることでショートしてしまうことを防ぐことができる。

そして、本第１実施形態に係る発光装置を印刷装置や画像形成装置における露光部に適用した場合、次のような効果を得ることができる。

すなわち、前記有機ＥＬ素子２０の放熱効率が良く、短時間で放熱ができる為、印加電圧を高くすることで高輝度駆動をすることが可能となるので、印刷速度を高速にすることができる。

また、前記有機ＥＬ素子２０における発熱を抑えることにより、前記有機ＥＬ素子２０自体の劣化を低減することができる為、当該発光装置２Ａの装置寿命及び印刷寿命を長くすることができる。さらに、前記有機ＥＬ素子２０の発熱に起因する輝度ムラを低減させることができるので、印字画質を安定化させることができる。

さらに、当該発光装置の大きさに対して前記有機ＥＬ素子２０の熱容量を高めることができる為、熱的安定性があり、露光部を小型化または高密度することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る発光装置を説明する。なお、本第２実施形態に係る発光装置の特徴部に焦点を当てる為に、主に前記第１実施形態に係る発光装置と本第２実施形態に係る発光装置との相違点を説明し、同様の点については適宜省略する。

図８は、本第２実施形態に係る前記発光装置の側面断面図である。また、図９は、本第２実施形態に係る前記発光装置を上面から観た構造を示す図である。

本第２実施形態に係る発光装置２Ａにおいては、図８及び図９に示すように、前記液体貯蔵空間４８Ａがレンズ構造を採るように形成されている。すなわち、前記液体貯蔵空間４８Ａが所望の形状となるように空間形成体４７にレンズ構造部４３が設けられている。ここで、前記レンズ構造部４３は、前記発光素子基板２１上にアレイ状に構築された前記有機ＥＬ素子２０のそれぞれに一対一で対向するように設けられている。

このような構造の発光装置２Ａとすることで、前記有機ＥＬ素子２０が発した光を、前記液体貯蔵空間４８Ａに設けられた前記レンズ構造部４３にて集光して前記ロッドレンズアレイ２Ｂへ入射させることが出来る。

例えば、前記液体媒質１０として図６に示すフッ素系不活性液体（屈折率１．２８）を用い、且つ前記空間形成体４７として図６に示すＰＣ（屈折率１．５８）を用いた場合、つまり液体媒質１０の屈折率が空間形成体４７の屈折率より低い場合、前記液体貯蔵空間４８Ａが凹レンズ形状となるように空間形成体４７にレンズ構造部４３を凸形状とする。なお、液体媒質１０の屈折率が空間形成体４７の屈折率より高い場合、前記液体貯蔵空間４８Ａが凸レンズ形状となるように空間形成体４７にレンズ構造部４３を凹形状とすればよい。液体貯蔵空間４８Ａを、図８に示すような出射方向に対して凹型のレンズ構造とすることで、前記有機ＥＬ素子２０からの拡散光を図８に示す矢印５０のように集光し且つ光の方向を絞ることができる。

つまり、前記液体媒質１０の屈折率に応じて前記レンズ構造部４３を設計することによって、前記有機ＥＬ素子２０が発した光の取り出し効率及び指向性を制御することができる。

以上説明したように、本第２実施形態に係る発光装置によれば、前記第１実施形態に係る発光装置と同様の効果を奏する上に、光の取り出し効率及び指向性を制御することができる発光装置を提供することができる。

なお、上述した有機ＥＬ素子ドライブ回路９９を設けた構造としてもよい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る発光装置を説明する。なお、本第３実施形態に係る発光装置の特徴部に焦点を当てる為に、主に前記第１実施形態に係る発光装置と本第３実施形態に係る発光装置との相違点のみを説明し、同様の点については適宜省略する。

図１０は、本第３実施形態に係る前記発光装置２Ａの側面断面図である。また、図１１は、本第３実施形態に係る前記発光装置２Ａを上面から観た構造を示す図である。

本第３実施形態に係る発光装置２Ａにおいては、図１０及び図１１に示すように、前記液体貯蔵空間４８Ａのうち前記有機ＥＬ素子２０が発した光の出射を遮らない部位に、スパッタリングまたは真空蒸着等でメタルマスクを利用してパターニング形成された金属等の熱伝導性に優れた放熱膜４９が設けられている。放熱膜４９は、シール材４１の外側まで延在された放射面４９Ａを有し、放射面４９Ａは発光装置２Ａの外部に露出されている。放熱膜４９は空間形成体４７より熱伝導率の高い材質であれば特に限定されないが、銅（熱伝導率３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）又はアルミニウム（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）を含むことが好ましい。

このような構造の発光装置２Ａとすることで、前記有機ＥＬ素子２０で発生した熱エネルギーを蓄えている前記液体媒質１０から、その熱エネルギーを前記放熱膜４９によって迅速に周辺構造部へ伝達させることができ、露出された放射面４９から迅速に熱を放出することができる。一般に、金属材料の熱伝達率は樹脂材料に対して１０００倍近い値を有する為、前記放熱膜４９によって、前記有機ＥＬ素子２０で発生した熱を迅速に周辺構造物へ拡散させることができる。

さらに、図１０及び図１１に示すように、前記放熱膜４９を、当該発光装置２Ａの外部空間に隣接している部位にまで連続的に形成して設けることによって、前記液体貯蔵空間４８Ａに蓄えられた熱エネルギーを当該発光装置２Ａの外部空間へ伝達させることができる。

以上説明したように、本第３実施形態によれば、前記第１実施形態に係る発光装置と同様の効果を奏する上に、前記有機ＥＬ素子２０で発生して前記液体貯蔵空間４８Ａ及び前記境界空間４８Ｂに蓄えられた熱を迅速に放熱させることができる発光装置を提供することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る発光装置を説明する。本第４実施形態の発光装置２Ａは、主に第２実施形態におけるレンズ構造部４３を有する空間形成体４７及び第３実施形態における放射面４９Ａを有する放熱膜４９を備えている。

図１２は、本第４実施形態に係る前記発光装置２Ａの側面断面図である。また、図１３は、本第４実施形態に係る前記発光装置２Ａを上面から観た構造を示す図である。

具体的には、本第４実施形態に係る発光装置２Ａには、図１２及び図１３に示すように、前記液体貯蔵空間４８Ａに前記レンズ構造部４３が設けられ、且つ前記液体貯蔵空間４８Ａのうち前記有機ＥＬ素子２０が発した光の出射を遮らない部位に、スパッタリングまたは真空蒸着等でメタルマスクを利用してパターニング形成された放熱膜４９が設けられている。

以上説明したように、本第４実施形態によれば、前記第２実施形態及び前記第３実施形態に係る発光装置と同様の効果を奏する発光装置を提供することができる。

以上、第１実施形態乃至第４実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。

例えば、前記第１実施形態乃至前記第４実施形態においては、前記対向基板２８に前記空間形成体４７を設けた２層構造の前記対向基板部２００としたが、単一材料により前記対向基板部２００を構成しても勿論よい。

さらに、前記第１実施形態乃至前記第４実施形態においては、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を想定したが、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子にも前記第１実施形態乃至前記第４実施形態を適用できることは勿論である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子でも、液体媒質１０が有機ＥＬ素子２０に接して冷却するためには、液体貯蔵空間４８Ａが有機ＥＬ素子２０と対向基板２８との間に配置されることが望ましいが、レンズ構造部４３を形成する場合、有機ＥＬ素子２０と発光素子基板２１との間に空間形成体４７を設けて、空間形成体４７にレンズ構造部４３及び液体貯蔵空間４８Ａを形成することが好ましい。

そして、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１実施形態に係る発光装置を用いた印刷装置の一構成例を示す図。有機ＥＬ発光体の基本構造を説明する図。本発明の第１実施形態に係る発光装置を用いた印刷装置の露光部の外観を概略的に示す図。本発明の第１実施形態に係る前記発光装置の側面断面図。本発明の第１実施形態に係る前記発光装置を上面から観た構造を示す図。空間形成体または液体媒質として用いられる材料について熱容量等の各種特性を示す図。有機ＥＬ発光層の発光制御を行う為の駆動回路部の一構成例を示す図。本発明の第２実施形態に係る前記発光装置の側面断面図。本発明の第２実施形態に係る前記発光装置を上面から観た構造を示す図。本発明の第３実施形態に係る前記発光装置の側面断面図。本発明の第３実施形態に係る前記発光装置を上面から観た構造を示す図。本発明の第４実施形態に係る前記発光装置の側面断面図。本発明の第４実施形態に係る前記発光装置を上面から観た構造を示す図。

符号の説明

１…感光体ドラム、３…帯電ローラ、４…イレーサ光源感光体、５…クリーニング部材、６…現像器、６ａ…現像ローラ、７…印刷用紙、８…転写ローラ、９…定着ローラ、１０…液体媒質、１１…搬送ベルト、２０，２０Ａ…有機ＥＬ発光層、２１…発光素子基板、２３…画素電極、２４…正孔輸送層、２５…発光層、２６…電子輸送層、２７…対向電極、２８…対向基板、３０…ＥＬ素子、３１Ａ，３１Ｂ…制御ケーブル、３３…光出射領域、４１…シール材、４２…液体注入孔、４３…レンズ構造部、４５…絶縁膜、４７…空間形成体、４８Ａ…液体貯蔵空間、４８Ｂ…境界空間、４９…放熱膜、１００…発光素子基板部、１０１…スイッチＴＦＴ、１０３…電流ドライブＴＦＴ、１０５…キャパシタ、１０７…データ線、１０９…走査線、１１１…電流供給線、２００…対向基板部。

Claims

所定の間隔で複数の発光素子が配置された発光素子基板と、
前記基板に対向して設けられた対向基板と、
前記対向基板の前記発光素子基板側の面に前記発光素子と一対一で対向するように設けられ、前記発光素子基板との間の媒質貯蔵空間が前記発光素子からの拡散光を集光する凹レンズ形状となるような複数の凸部を有する空間形成体と、
前記媒質貯蔵空間に充填された液体媒質と、
前記空間形成体の前記発光素子基板に面する側の表面に接し、前記媒質貯蔵空間に蓄えられた熱を放熱する放熱膜と、
を具備し、
前記発光素子は、画素電極と、対向電極と、前記画素電極及び前記対向電極との間に設けられた有機ＥＬ層と、を有することを特徴とする発光装置。
前記媒質貯蔵空間に充填する媒質は、前記媒質の比重と前記媒質の比熱（j・g^−１・K^−１）との積である熱容量が、少なくとも前記空間形成体の熱容量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記放熱膜は、前記発光素子が射出する光を遮らないよう、前記空間形成体の前記凸部以外の部位に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
前記発光素子基板と前記空間形成体との間に、前記液体媒質を封止するシール材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の発光装置。
前記放熱膜は、前記シール材の第１辺の外側まで延在されていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
前記画素電極は、前記シール材の前記第１辺と対向する第２辺の外側まで延在されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
前記放熱膜は、前記発光素子基板と対向している部位から前記発光素子基板と対向していない部にかけて連続的に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の発光装置。
前記放熱膜は金属からなることを特徴とする請求項１〜７記載のいずれか一項に記載の発光装置。
請求項１〜８記載のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする印刷装置。