JP5600895B2 - 有機電界発光素子、露光装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、表示装置、有機電界発光素子の駆動方法 - Google Patents
有機電界発光素子、露光装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、表示装置、有機電界発光素子の駆動方法 Download PDFInfo
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Description
請求項1に係る発明は、
第1電極及び第2電極を有する一対の電極と、
前記一対の電極の間に配され、前記一対の電極のうち一方を陽極として前記一対の電極の間に電圧が印加されることで発光する第1発光領域であって、前記一対の電極のうち、前記第1電極から前記第2電極に向かって、正孔注入層と発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成、正孔注入層と発光層とがこの順で有する積層体で構成、又は、発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成された第1発光領域と
前記一対の電極の間に配され、前記一対の電極のうち他方を陽極として前記一対の電極の間に電圧が印加されることで発光する第2発光領域であって、前記一対の電極のうち、前記第2電極から前記第1電極に向かって、正孔注入層と発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成、正孔注入層と発光層とがこの順で有する積層体で構成、又は、発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成された第2発光領域と、
前記第1発光領域と前記一対の電極のうち前記第2電極との間に設けられた第1導電層と、
前記第2発光領域と前記一対の電極のうち前記第1電極との間に設けられた第2導電層と、
を備える有機電界発光素子。
前記第1発光領域と前記第2発光領域との発光の取り出し方向が、同一方向である請求項1に記載の有機電界発光素子。
前記第1発光領域及び前記第2発光領域をそれぞれ複数備え、前記一対の電極の間に前記第1発光領域と前記第2発光領域とが前記一対の電極の対向方向に交差する方向に交互に配置された請求項1に記載の有機電界発光素子。
前記一対の電極の間に電圧を印加したとき、前記第1発光領域及び前記第2発光領域のうち一方が発光する極性の電圧が印加された状態となり、他方が発光する電圧とは異なる極性の電圧が印加された状態となる請求項1に記載の有機電界発光素子。
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を備える露光装置。
像保持体と、
前記像保持体の表面を露光し、静電潜像を形成する静電潜像を形成する静電潜像形成手段であって、請求項5に記載の露光装置を有する静電潜像形成手段と、
を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像保持体の表面を露光し、静電潜像を形成する静電潜像を形成する静電潜像形成手段であって、請求項5に記載の露光装置を有する静電潜像形成手段と、
現像剤により前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を備える表示装置。
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子の前記一対の電極間に電圧を印加し、前記第1発光領域及び前記第2発光領域のうち一方を発光させ、他方を発光させないように駆動する工程と、
前記一対の電極間に印加する電圧の正負を切り替えて、前記第1発光領域及び前記第2発光領域のうち他方を発光させ、一方を発光させないように駆動する工程と、
を有する有機電界発光素子の駆動方法。
請求項2に係る発明によれば、第1発光領域と第2発光領域との発光の取り出し方向が異なる場合に比べ、素子の一方方向から取り出せる発光の輝度が向上する。
請求項3に係る発明によれば、複数の第1発光領域と前記第2発光領域とを交互に配置しない場合に比べ、素子の一方方向から取り出せる発光の輝度ムラが低減される。
請求項4に係る発明によれば、非発光の状態のときに第1発光領域及び第2発光領域が発光するための電圧とは異なる極性の電圧が印加されない場合に比べ、素子寿命が延びる。
請求項5に係る発明によれば、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を備えない場合に比べ、露光抜けが抑制される。
請求項6に係る発明によれば、請求項5に係る露光装置を備えない場合に比べ、画像抜けが抑制される。
請求項7に係る発明によれば、請求項5に係る露光装置を備えない場合に比べ、画像抜けが抑制される。
請求項8に係る発明によれば、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を備えない場合に比べ、表示抜けが抑制される。
請求項9に係る発明によれば、一対の電極間に電圧を印加し、当該電圧の正負を切り替えないで有機電界発光素子を駆動する場合に比べ、素子寿命が延びる。
なお、導電層116は、第1発光領域110と第2発光領域112との層厚が異なるときには、透明電極106と背面電極108とが密着して挟まれるよう同一の厚みとする厚みを調整する層としても機能する。
そして、透明電極106及び背面電極108に印加する電圧の正負を切り替えることで、第1発光領域110と第2発光領域112のうち他方が発光し、一方が非発光となる。このため、有機電界発光素子100の全体としては、例えば、非発光状態がない発光機能を持たせつつ(100%の発光デューティーを持たせつつ)、各発光領域に非発光時間(休息時間)が与えられることから(例えば素子全体の発光時間に対して半分の非発光時間(休息時間)が与えられることから)、各発光領域において電荷の蓄積が低減される。
また、各発光領域に非発光時間(休息時間)が与えられることから、各発光領域の構成層に含まれるイオン性成分が他層への移動し難くなると共に、製造段階での異物の混入に起因するダークスポットと呼ばれる非発光領域が生成されても、当該ダークスポットの拡大が抑制される。
また、各発光領域に非発光時間(休息時間)が与えられることから、発光時に各発光領域がその駆動により熱を帯びても、非発光時に放熱する時間が与えられることになる。
したがって、本実施形態に係る有機電界発光素子100は、素子寿命が延びる。
つまり、非発光のときの各発光領域には、発光するための順バイアスと反対の逆バイアスが印加されることになる。このため、発光するたびに各発光領域には、少なからず電荷の蓄積が生じてしまうところ、非発光時に印加される逆バイアスにより、蓄積された電荷が減少する。同様に、発光するたびに各発光領域には、少なからず各発光領域の構成層に含まれるイオン性成分が他層への移動してしまうところ、非発光時に印加される逆バイアスにより、移行したイオン性成分が元の層へ戻り易くなる。
したがって、本実施形態に係る有機電界発光素子100は、より素子寿命が延びる。
透明基板、及び背面基板としては、絶縁性の透明基板を適用することがよく、ガラス基板、樹脂基板等が挙げられる。なお、発光を取り出さない側の背面基板には、非透明の基板を適用してもよい。
ここで、透明とは、可視領域の光の透過率が10%以上であることを意味し、更に透過率が75%以上であることが望ましい。また、絶縁性とは、体積抵抗率が1013 Ωcm以上であることをいう。以下同様である。
隔離層を構成する材料としては、絶縁性材料が挙げられる、絶縁性材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、又はその他の熱硬化性や紫外線硬化性を有するもの等が挙げられる。
透明電極としては、例えば、酸化膜(例えば酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ(NESA)、酸化インジウム、又は酸化亜鉛等)、金属膜(例えば金、白金、アルミニウム、又はパラジウム等)が挙げられる。
発光を取り出さない側の背面電極には、非透明の電極を適用してもよく、特に、反射層としての機能を持たせることがよく、例えば、透明電極よりも厚膜に形成した金属膜(例えばマグネシウム、アルミニウム、銀、インジウム、又はこれらの合金)が挙げられる。
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、例えば、フェニレンジアミン誘導体(例えばMTDATA(4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)等)、フタロシアニン誘導体(例えば銅フタロシアニン等)、インダンスレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリアルキレンジオキシチオフェン誘導体(例えば、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)、PSS(ポリスチレンスルフォネート)等)、無機酸化物(例えば酸化モリブデン(MoO3)、五酸化バナジウム(V2O5)等)、又はこれらの混合物が挙げられる。
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、ポルフィリン系化合物等が望ましく用いられる。特に好適な具体例として下記例示化合物(I−1)乃至(I−6)が挙げられる。なお、(I−1)乃至(I−6)中、nは1以上の整数を示す。
発光層を構成する発光材料としては、他の状態よりも固体状態で高い蛍光量子収率を示す化合物が挙げられ、例えば、低分子発光材料、又は高分子発光材料が挙げられる。低分子発光材料としては、キレート型有機金属錯体、多核又は縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサチアゾール誘導体、又はオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。高分子発光材料としては、例えば、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又はポリアセチレン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、下記の化合物(II−1)乃至化合物(II−17)が挙げられるが、これらに限られるものではない。
化合物(II−1)乃至(II−17)中、Xは、置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。具体的には、Xは、置換もしくは未置換のフェニレン基、置換もしくは未置換の芳香族数2以上10以下の2価の多核芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の芳香族数2以上10以下の2価の縮合環芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の2価の芳香族複素環、又は少なくとも1種の芳香族複素環を含む置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。
化合物(II−1)乃至(II−17)中、n及びxは1以上の整数を、yは0又は1を示す。
「縮合芳香族炭化水素」とは、炭素と水素から構成される芳香環が2個以上存在し、環同士が1対の炭素原子を共有している炭化水素を表す。具体的には、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、又はフルオレン等が挙げられる。
「芳香族複素環」とは、炭素と水素以外の元素も含む芳香環を表す。芳香族複素環には、芳香環に複素環が置換しているもの、複素環に芳香環が置換しているもののいずれも含む。また、複素環は、その環骨格を構成する原子数(Nr)が、Nr=5及び/又は6が望ましく用いられる。また、環骨格を構成する炭素原子以外の原子(異種原子)の種類及び数は特に限定されないが、例えば、硫黄原子、窒素原子、酸素原子、セレン原子、又は珪素原子等が望ましく用いられ、前記環骨格中には2種類以上及び/又は2個以上の異種原子が含まれてもよい。特に5員環構造をもつ複素環として、チオフェン、ピロール、フラン、セレノフェン、及びシロール又は、前記化合物の3位及び4位の炭素を窒素で置き換えた複素環が望ましく用いられ、6員環構造を持つ複素環として、ピリジンが望ましく用いられる。
アルキル基としては、炭素数1以上10以下のものが望ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、又はターシャリーブチル基等が挙げられる。
アルコキシル基としては、炭素数1以上10以下のものが望ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、又はイソプロポキシ基等が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6以上20以下のものが望ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、炭素数7以上20以下のものが望ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、又はアラルキル基等が挙げられ、具体例としては前述の通りである。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられ、中でもフッ素原子が望ましい。
置換又は未置換のフェニル基、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の縮合芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の1価の芳香族複素環としては、前述と同様である。
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、好適にはオキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、又はフルオレニリデンメタン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、下記の化合物(IV−1)乃至(IV−3)が挙げられるが、これらに限られるものではない。
電子注入層を構成する電子注入材料としては、例えば、金属(例えばLi、Ca、Sr等等)、金属フッ化物(例えばLiF、MgF2等)、金属酸化物(例えばMgO、Al2O3、LiO等)、又はこれらの混合物が挙げられる。
図7は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図8は、他の本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図9は、本実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
次に、露光装置16の構成を詳細に説明する。露光装置16は、例えば、図9に示すように、有機電界発光素子アレイ50と、有機電界発光素子アレイ50を支持するとともに、有機電界発光素子アレイ50の駆動を制御する各種信号を供給するための回路(不図示)とが形成された基板52と、例えばマイクロレンズの集合体で構成されたセルフォックレンズアレイ54(以下SLA54)を備えている。
本実施形態に係る表示装置は、上記本実施形態に係る有機電界発光素子100と、有機電界発光素子100の一対の電極(透明電極106、背面電極108)に連結され、当該一対の電極間に直流電圧を印加するための電圧印加装置118(電圧印加手段)を、駆動手段として備えたものが挙げられる(図1参照)。
ガラス基板(透明基板)上に、大きさ20×20μm、厚み100nmのITO電極(透明電極)を形成した基板を準備し、これを中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコールを用いて洗浄した。
次に、ITO電極の表面を、中央で10×20μmに2分割するように、ポリイミドを用いたフォトリソグラフィ工程により、幅1μm、厚み100nmの隔離層を形成した。
次に、メタルマスクを用いて、分割された一方のITO電極の表面に、MoO3を蒸着して厚み5nmの正孔注入層、Alq3((トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム)錯体)を蒸着して厚み60nmの発光層、Caを蒸着して厚み30nmの電子注入層、Alを蒸着して厚み5nmの導電層を順次形成し、これを第1発光領域とした。
次に、メタルマスクを用いて、分割された他方のITO電極の表面に、Alを蒸着して厚み5nmの導電層、Caを蒸着して厚み30nmの電子注入層、Alq3を蒸着して厚み60nmの発光層、MoO3を蒸着して厚み5nmの正孔注入層を順次形成し、これを第2発光領域とした。
次に、第1発光領域(導電層)、第2発光領域(正孔注入層)、及び隔離層の表面全面に、Alを蒸着して厚み150mmの背面電極を形成した。
これにより、有機電界発光素子を作製した。
ITO電極の表面を、縦4個×横4個の16分割するように、幅10μm、厚み100nmの隔離層を形成し、16分割したうち8個ずつを互いに配列方向に交互に位置(所謂ブロックチェック状に位置)するように、第1発光領域及び第2発光領域をそれぞれ形成した以外は、実施例1と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
Alq3をホスト材料、クマリンをドーピング材料として5wt%の濃度になるように共蒸着して50nmの発光層を得て、その後、電子輸送層としてAlq3のみを10nmの蒸着して、これを第1発光領域とした。電子輸送層としてAlq3を10nm蒸着し、発光層としてAlq3をホスト材料、クマリンをドーピング材料として5wt%の濃度になるように共蒸着して50nmの発光層を得たて、これを第2発光領域とした。これら以外は、実施例1と同様にして、有機電界発光素子を得た。
ガラス基板(透明基板)上に、大きさ20×20μm、厚み100nmのITO電極(透明電極)を形成した基板を準備し、これを中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコールを用いて洗浄した。
次に、ITO電極の表面を、中央で10×20μmに2分割するように、ポリイミドを用いてフォトリソグラフィ工程により、幅1μm、厚み100nmの隔離層を形成した。
次に、メタルマスクを用いて、分割された一方のITO電極の表面に、MoO3を蒸着して厚み5nmの正孔注入層を形成した。次にインクジェット法によりPPV溶液を吐出し、60nmの発光層を形成した。次にCaを蒸着して厚み30nmの電子注入層、Alを蒸着して厚み5nmの導電層を順次形成し、これを第1発光領域とした。
次に、メタルマスクを用いて、分割された他方のITO電極の表面に、Alを蒸着して厚み5nmの導電層、Caを蒸着して厚み30nmの電子注入層を形成した。次に、窒素パージされたグローブボックス内でCa表面が酸化されないようにして インクジェット法を用いてPPV溶液を吐出して厚み60nmの発光層を形成した。次にMoO3を蒸着して厚み5nmの正孔注入層を順次形成し、これを第2発光領域とした。
次に、第1発光領域(導電層)、第2発光領域(正孔注入層)、及び隔離層の表面全面に、Alを蒸着して厚み150mmの背面電極を形成した。
これにより、有機電界発光素子を作製した。
ITO電極を分割せず、その表面全面に、MoO3を蒸着して厚み5nmの正孔注入層、Alq3を蒸着して厚み60nmの発光層、Caを蒸着して厚み30nmの電子注入層、Alを蒸着して厚み155nmの背面電極を順次形成した以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界発光素子について、次の評価を行った。
作製した素子を初期発光輝度が5000cd/m2になるように駆動電圧を制御し、実施例の素子については10kHzで正負を切り替えて駆動し、比較例の素子についてはDCで駆動した。初期輝度が半減するまでの時間を測定した。
初期発光時にパーティクルによるダークスポットが存在した画素について輝度半減時でのダークスポットの拡大について評価した。評価基準は以下の通りである。
◎:発光領域の10%未満
○:発光領域の25%未満
△:発光領域の50%未満
×:50%以上に拡大または発光不能に陥った場合
実施例1及び比較例1で作製した有機電界発光素子を20μm×20μmで、ライン状に1024個を配列し、これを光源として、画像形成装置(富士ゼロックス社製DocuPrintC2250)に露光装置として(図9参照)組み込み、以下の評価を行った。
なお、実施例1で作製した有機電界発光素子は、各素子の第1発光領域と第2発光領域とが配列方向に隣合うように配列した。
画素抜けや発光ムラが原因の筋ムラについて画質評価を行った。評価基準は以下の通りである。
◎:非常に良好
○:良好
△:筋ムラ発生
×:筋ムラが多数発生
10A プロセスカートリッジ
12 感光体
14 帯電装置
16 露光装置
18 現像装置
20 転写装置
22 クリーニング装置
24 除電装置
26 筐体
28 用紙
30A 加圧部材
30B 加熱部材
30 定着装置
50 有機電界発光素子アレイ
52 基板
54 セルフォックレンズアレイ
56 筐体
58 板バネ
60 有機電界発光素子
64 SLAホルダー
100 有機電界発光素子
102 透明基板
104 背面基板
106 透明電極
108 背面電極
110 第1発光領域
110A 正孔注入層
110B 発光層
110C 電子注入層
112 第2発光領域
112A 正孔注入層
112B 発光層
112C 電子注入層
114 隔離層
116 導電層
118 電圧印加装置
Claims (9)
- 第1電極及び第2電極を有する一対の電極と、
前記一対の電極の間に配され、前記一対の電極のうち一方を陽極として前記一対の電極の間に電圧が印加されることで発光する第1発光領域であって、前記一対の電極のうち、前記第1電極から前記第2電極に向かって、正孔注入層と発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成、正孔注入層と発光層とがこの順で有する積層体で構成、又は、発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成された第1発光領域と
前記一対の電極の間に配され、前記一対の電極のうち他方を陽極として前記一対の電極の間に電圧が印加されることで発光する第2発光領域であって、前記一対の電極のうち、前記第2電極から前記第1電極に向かって、正孔注入層と発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成、正孔注入層と発光層とがこの順で有する積層体で構成、又は、発光層と電子注入層とがこの順で有する積層体で構成された第2発光領域と、
前記第1発光領域と前記一対の電極のうち前記第2電極との間に設けられた第1導電層と、
前記第2発光領域と前記一対の電極のうち前記第1電極との間に設けられた第2導電層と、
を備える有機電界発光素子。 - 前記第1発光領域と前記第2発光領域との発光の取り出し方向が、同一方向である請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記第1発光領域及び前記第2発光領域をそれぞれ複数備え、前記一対の電極の間に前記第1発光領域と前記第2発光領域とが前記一対の電極の対向方向に交差する方向に交互に配置された請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記一対の電極の間に電圧を印加したとき、前記第1発光領域及び前記第2発光領域のうち一方が発光する極性の電圧が印加された状態となり、他方が発光する電圧とは異なる極性の電圧が印加された状態となる請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を備える露光装置。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を露光し、静電潜像を形成する静電潜像を形成する静電潜像形成手段であって、請求項5に記載の露光装置を有する静電潜像形成手段と、
を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像保持体の表面を露光し、静電潜像を形成する静電潜像を形成する静電潜像形成手段であって、請求項5に記載の露光装置を有する静電潜像形成手段と、
現像剤により前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を備える表示装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子の前記一対の電極間に電圧を印加し、前記第1発光領域及び前記第2発光領域のうち一方を発光させ、他方を発光させないように駆動する工程と、
前記一対の電極間に印加する電圧の正負を切り替えて、前記第1発光領域及び前記第2発光領域のうち他方を発光させ、一方を発光させないように駆動する工程と、
を有する有機電界発光素子の駆動方法。
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