JPH1055890A

JPH1055890A - 有機ｅｌアレイ

Info

Publication number: JPH1055890A
Application number: JP21223796A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ogura; 茂樹小椋; Hiroshi Hamano; 広浜野; Hiroyuki Fujiwara; 博之藤原; Kazuo Tokura; 和男戸倉
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】実装上の困難さを回避し、低コスト化や高密
度化を図ることのできる有機ＥＬアレイの提供が望まれ
ている。【解決手段】複数の発光ドットを有する有機ＥＬアレ
イ１である。絶縁性基板２と、これの上に形成された電
子注入電極３と、電子注入電極３の一部を覆って絶縁性
基板２上に形成され、かつ電子注入電極３の直上部で開
口する発光ドットとなる窓部４ａを有した絶縁膜４と、
窓部４ａを覆って窓部４ａ内から外に臨む電子注入電極
３に接して形成された発光層５と、窓部４ａの直上位置
を覆って発光層５上にこれと接して形成された正孔輸送
層６と、正孔輸送層６と発光層５とを覆い、かつ正孔輸
送層６に接して絶縁性基板２上に形成された透明電極７
と、を備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式プリン
タにおける光プリンタヘッドに好適に用いられる有機Ｅ
Ｌ（electroluminescence ）アレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プリンタの光源としては、従
来、例えば「電子写真学会誌第２４巻第２号（１９８
５）第３１頁〜第３６頁；ＬＥＤプリンタ（鈴木治、高
須広海、深津猛夫）」に開示されているようなＬＥＤア
レイプリンタヘッドが知られている。このようなＬＥＤ
アレイプリンタヘッドを備えたＬＥＤプリンタは、光源
であるＬＥＤアレイがヘッドとしてソリッドステート化
されており、またレーザプリンタのような機械的駆動部
がないため高い信頼性が得られ、さらに光路長が短いた
め小型化が可能である。また、ＬＥＤアレイは、量産実
績のある半導体製造技術で生産されているため、量産化
による低コスト化を期待することができる。

【０００３】前記文献において開示されたＬＥＤプリン
タでは、その印字プロセスは以下のような順序で進めら
れる。まず、感光ドラムに帯電器を用いて一様な電荷を
与える。次に、感光ドラム面にＬＥＤアレイからの光を
集束性ロッドレンズアレイを介して結像させ、潜像を形
成する。次いで、現像機により可視像とした、その後記
録紙に転写、定着させる。さらに、残留トナーのクリー
ニング、残留電位の除電を行い印字プロセスを終了す
る。なお、感光ドラムについても、ＬＥＤの発光波長に
合った感度特性をもつものが開発されている。

【０００４】また、このＬＥＤプリンタにおいてＬＥＤ
アレイを備えたＬＥＤアレイプリンタヘッドは、アルミ
ナのセラミック基板に厚膜パターンを形成した基板を有
し、この基板の中央部にＬＥＤチップを一直線上に並
べ、その両側にＩＣチップを導電性ペーストにてダイボ
ンドし、ワイヤボンドによって電気的接続を行ったもの
である。信号および電源は、ＦＰＣ（フレキシブルプリ
ント板）基板を介してセラミック基板に供給されるよう
になっている。また、ＬＥＤチップを連続的に接続でき
るかどうかは、チップの切断精度によって決まるように
なっている。

【０００５】ところで、ＬＥＤの材料には三つの特性が
要求されている。ａ）光のアイソレーションができること、ｂ）高密度化が可能な拡散プロセスを使えること、ｃ）経済的価格で安定した特性が得られること、の三つであり、このような要求を満たすものとしては、
現在、ＧａＡｓ基板上に気相成長したＧａＡｓＰが最適
であるとされている。

【０００６】このようなＬＥＤを製造するには、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰウエハにＣＶＤ法等によって拡散防止膜を形成
し、これにホトリソグラフィー法によって発光窓を開け
る。次に、ウエハおよびＰ型不純物を石英アンプルに真
空封入し、約７００℃の温度で数時間拡散を行い、発光
窓にＰＮ接合を形成する。このとき、拡散深さとしては
５〜７μｍが適当である。

【０００７】次いで、Ｐ側にＡｌ、Ｎ側にＡｕ合金をそ
れぞれ蒸着してオーミック電極を形成する。発光部寸法
は密度（解像度）によっておおむね決まり、１６ドット
／ｍｍ（ピッチ６２．５μｍ）では４０μｍになる。１
チップ当たりのドット数はチップ歩留りと寸法により６
４ドットまたは１２８ドットが実用的である。発光波長
は材料で決まり、この例では６６０ｎｍとされている。

【０００８】１チップ内の光量バラツキは現状では±１
０％のレベルから±４０％までが１ウエハ内に含まれて
おり、プローバ検査により選別され、±２０％以下のも
のが使用されている。ＬＥＤチップの切断精度は配列精
度に影響し、±５μｍ以内の高精度な切断技術が必要と
される。この接続部分の切断については、へき開を利用
したスクライブ法が用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ＬＥＤアレイプリントヘッドでは、そのＬＥＤアレイに
ついて以下に述べる不都合がある。ウエハに内在する欠
陥や、製造工程の不均一性などに起因する素子間の性能
のばらつきが不可避である。また、ＬＥＤアレイの基板
となるＧａＡｓなどの基板は、現在のところせいぜい３
インチ程度の大きさのものしか作製することができず、
しかも高価である。さらに、結晶の欠陥が多く、モノリ
シック型でドット数を多くすると歩留りが悪くなってし
まう。

【００１０】そこで、少ないドット数のアレイチップを
多数作り、これらを接続して全記録幅をカバーするよう
にしているが、その場合、チップ接続部に配列誤差が生
じ、高密度になるにつれてこの配列誤差が大きくなるこ
となどから、基板への実装が非常に困難になってしま
う。このような実装上の困難さは、低コスト化や高密度
化を損なう大きな要因となっている。本発明は前記事情
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、実
装上の困難さを回避し、低コスト化や高密度化を図るこ
とのできる有機ＥＬアレイを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の有機ＥＬアレイ
では、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成された発光
ドット数と略同数の電子注入電極と、これら電子注入電
極のそれぞれの一部を覆って前記絶縁性基板上に形成さ
れ、かつ該電子注入電極のそれぞれの直上部にて開口す
る発光ドットとなる窓部を有した絶縁膜と、前記窓部を
覆って該窓部内から外に臨む電子注入電極のそれぞれに
接して形成された発光層と、前記窓部の直上位置を覆っ
て前記発光層上にこれと接して形成された正孔輸送層
と、該正孔輸送層と前記発光層とを覆い、かつ該正孔輸
送層に接して前記絶縁性基板上に形成された透明電極
と、を備えたことを前記課題の解決手段とした。

【００１２】この有機ＥＬアレイによれば、ガラスなど
の細長く作ることが可能な絶縁性基板上に一括して作製
されるので、従来のＬＥＤアレイのごとくＬＥＤチップ
を多数一直線上に配列させるといった実装上の困難さが
避けられる。また、絶縁膜の窓部を形成した側、すなわ
ち絶縁性基板の上面側から光を取り出す構造としたの
で、例えばガラスからなる基板の裏面から光を取り出す
場合に起こる、ガラス裏面における全反射による光の損
失や、ガラスへの吸収による光の損失をなくして光を効
率良く外部に取り出すことが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機ＥＬアレイを
その実施形態例によって詳しく説明する。図１（ａ）、
（ｂ）は本発明の第１の実施形態例を示す図であり、こ
れらの図において符号１はプリントヘッドの光源となる
有機ＥＬアレイである。この有機ＥＬアレイ１は、多数
の発光ドット数を有するもので、ガラスからなる絶縁性
で矩形板状の基板２上に複数の電子注入電極３…と、絶
縁膜４と、発光層５と、正孔輸送層６と、透明電極７と
を備えて形成されたものである。

【００１４】電子注入電極３…は、図１（ａ）に示すよ
うに平面視矩形状のもので、発光ドット数に対応した数
の分基板２上に形成されたものであり、それぞれ所定間
隔をおいて基板２の短辺方向に向いた状態に並列させら
れたものである。これら電子注入電極３…としては、発
光層５への電子注入が容易なように仕事関数が低いもの
が好ましく、具体的にはＭｇＡｇ合金、Ｉｎ、ＭｇＩｎ
合金、ＭｇＣｕ合金、ＭｇＬｉ合金などが好適とされ、
本例ではＭｇＡｇ合金が用いられてこれが厚さ２００ｎ
ｍに形成されている。

【００１５】また、前記基板２上には、前記電子注入電
極３…のそれぞれの一部を覆って絶縁膜４が形成されて
いる。この絶縁膜４には、前記電子注入電極３…のそれ
ぞれの直上部にて平面視正方形状に開口する窓部４ａが
形成されている。窓部４ａは、発光ドットとなるもので
あり、この窓部４ａが各電子注入電極３毎に形成される
ことにより、有機ＥＬアレイは多数の発光ドットを有し
たものとなる。なお、この絶縁膜４が必要な理由は以下
の通りである。

【００１６】後述するように発光層５と正孔輸送層６と
は有機膜であることからホトリソグラフィー法を用いた
パターニングの工程に耐えられず、したがってこのパタ
ーニングが行えないものとなっている。しかして、電子
注入電極３と絶縁膜４の上に形成される発光層５とが接
する領域は、発光が起きる領域を規定するうえでその面
積を正確に形成しなければならない。そこで、電子注入
電極３を形成した後に該電子注入電極３と後に形成する
発光層５との間に正確なパターニングが可能な絶縁膜４
を形成してこれを介在させ、かつ電子注入電極３と発光
層５とを絶縁膜４に形成した窓部４ａを介して接合させ
ることにより、該絶縁膜４の窓部４ａのパターニングを
正確に行うことによって電子注入電極３と発光層５とが
接する領域、すなわち発光が起きる領域の面積を正確に
規定することができるのである。このような理由によ
り、絶縁膜４としてはホトリソグラフィー法によるファ
インパターン化が図れる材料から形成するのが好まし
く、この例では、ＳｉＮ_x膜やＳｉＯ_x膜などが用いら
れてこれが厚さ３００ｎｍに形成されている。

【００１７】また、この絶縁膜４の上には、その窓部４
ａを覆って発光層５が形成されている。この発光層５
は、前述したように絶縁体４の窓部４ａ内から外に臨む
電子注入電極３…のそれぞれに接して形成されたもの
で、有機膜からなるものである。この発光層５として
は、電子が注入され易いようにその電子親和力が２．５
ｅＶ以上であることが望ましく、具体的には金属キレー
ト化合物、多環縮合または共役芳香族炭化水素、ベンズ
オキサゾールまたはベンゾチアゾール誘導体、ペリレン
系化合物、クマリン系化合物などが好適とされ、また、
発光の波長制御や高効率化のため、ピラン誘導体、クマ
リン誘導体、シアニン誘導体、キナクリドン誘導体など
の蛍光性色素をドーピングするのも有効である。また、
後述する正孔輸送層６から発光層５への正孔注入が容易
になるように、発光層５はそのイオン化ポテンシャルが
正孔輸送層６のそれより低くなければならない。そし
て、このような条件を踏まえて本例では、発光層５とし
て８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）を用
い、これを抵抗加熱による真空蒸着によって厚さ５０ｎ
ｍに形成している。なお、この真空蒸着としては、形成
したい領域だけ蒸着させるマスク蒸着を採用した。

【００１８】この発光層５上には、絶縁膜４の窓部４ａ
の直上位置を覆って正孔輸送層６が形成されている。こ
の正孔輸送層６としては、イオン化ポテンシャルが低い
電子供与性の分子、または置換基を有したもので、発光
波長に対して透明である必要があり、具体的にはトリフ
ェニルアミン誘導体で、ベンジジン型、スチリルアミン
型、ジアミン型などが好適とされる。そして、この例で
はジアミン誘導体（ＴＰＤ）が用いられ、前記発光層５
と同様に抵抗加熱による真空蒸着によって厚さ５０ｎｍ
に形成されている。

【００１９】また、前記基板２上には、正孔輸送層６と
発光層５とを覆い、かつ正孔輸送層５に接して透明電極
７が形成されている。この透明電極７は、透光性、すな
わち発光波長に対して透過性を有するものからなるもの
で、かつ、後述するように有機膜である正孔輸送層６へ
の正孔の注入を容易にするため、仕事関数が大きい導体
であることが好ましく、この例では、インジウム−スズ
酸化物（ＩＴＯ）によって厚さ１５０ｎｍに形成されて
いる。また、この透明電極７が正孔輸送層６および発光
層５を覆って形成されるのは、正孔輸送層６および発光
層５が有機膜であることから、これら有機膜の空気接触
による劣化を防ぐためである。

【００２０】この透明電極７は、図１（ａ）に示すよう
に基板２の両側に配置された共通電極８と電気的に接続
されている。この共通電極８は、電子注入電極３と同時
に形成されたものである。そして、このような構成のも
とに有機ＥＬアレイ１は、絶縁膜４の窓部４ａの部分に
て各々の電子注入電極３と透明電極７との間に発光層５
と正孔輸送層６とを挟んだものとなっている。

【００２１】次に、このような構成の有機ＥＬアレイ１
をプリントヘッドに適用した場合の例について図２を参
照して説明する。図２において符号１は図１（ａ）、
（ｂ）に示した有機ＥＬアレイであり、この有機ＥＬア
レイ１の基板２はドライバーＩＣ１０とともに駆動回路
基板９上に実装されている。駆動回路基板９とドライバ
ーＩＣ１０とは、ボンディングワイヤ１１によって電気
的接続がなされている。同様に、ドライバーＩＣ１０と
有機ＥＬアレイ１の基板２、および有機ＥＬアレイ１の
基板２と駆動回路基板９とについても、それぞれボンデ
ィングワイヤ１１によって電気的接続がなされている。

【００２２】有機ＥＬアレイ１の上方、すなわち有機Ｅ
Ｌアレイ１の基板２の上面側には、集束性ロッドレンズ
アレイ１２、感光ドラム１３がこの順に配設されてい
る。そして、このような構成のもとに、有機ＥＬアレイ
１から発した光は基板２の上面側に出射し、集束性ロッ
ドレンズアレイ１２を通って感光ドラム１３に集光され
るようになっている。

【００２３】次に、図２に示したプリントヘッドの構成
に基づき、図１（ａ）、（ｂ）に示した有機ＥＬアレイ
１の動作を説明する。まず、図２において、印字したい
内容のデータを駆動回路基板９上のドライバーＩＣ１０
に送る。すると、図１（ａ）、（ｂ）に示した有機ＥＬ
アレイ１では、データが「ＯＮ」のドット（窓部４ａ）
にはその電子注入電極３に共通電極８からみて負電位と
なるように電圧が印加される。ここで、「ＯＮ」か「Ｏ
ＦＦ」かは、予め設定された電子注入電極３への印加電
圧の、２つのレベルの切り換えによる、電子注入電極３
と共通電極８との間の電圧差の発生の有無によって決ま
る。

【００２４】「ＯＮ」の場合には以下のように動作す
る。供給電流は共通電極８にボンディングワイヤ１１を
通して供給され、さらに透明電極７へと流れる。その結
果、正孔輸送層６内への正孔注入が起こる。一方、電子
注入電極３からは、同様にして発光層５への電子注入が
起こる。発光層５に注入された電子は、発光層５の中を
正孔輸送層６へと向かって移動していき、正孔輸送層６
との境界面に達すると、発光層５と正孔輸送層６との電
子親和力の差によってその移動がブロックされる。

【００２５】しかし、正孔輸送層６に注入された正孔
は、正孔輸送層６の中を発光層５へと向かって移動して
いき、発光層５との境界面に達すると、この発光層５内
に容易に注入され、そこで待機していた電子と再結合す
る。そして、この再結合エネルギーが発光層８を形成す
る８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）の励
起を引き起こし、さらに、この励起状態から基底状態に
戻るとき、５４０ｎｍの発光波長の蛍光を発するのであ
る。

【００２６】このようなメカニズムによって発生した光
のうち、透明電極７側への光はそのまま透明電極７を透
過し、一方、電子注入電極３側への光は該電子注入電極
３によって反射され、両者ともに基板の上面から外部に
取り出される。そして、この外部に取り出された光が、
図２に示したように集束性ロッドレンズアレイ１２を通
って感光ドラム１３に集光し、必要時間照射するものと
なる。ここから先は、通常の電子写真方式プリンタと同
様に動作する。なお、データが「ＯＦＦ」のドット（窓
部４ａ）では、透明電極７と電子注入電極３との間に電
位差がないので、電流が流れず、これによりこのドット
では発光が起こらない。

【００２７】したがって、このような有機ＥＬアレイ１
にあっては、一枚の基板２上に一括して作製することが
できるので、従来のＬＥＤアレイのごとくＬＥＤチップ
を多数一直線上に配列させるといった実装上の困難さを
避けることができ、低コスト化を図ることができる。ま
た、基板２の上面側から光を取り出す構造としたので、
例えばガラスからなる基板の裏面から光を取り出す場合
に起こる、ガラス裏面における全反射による光の損失
や、ガラスへの吸収による光の損失をなくして光を効率
良く外部に取り出すことができ、これにより短時間で強
い光を取り出せることからプリンタによる印字の高速化
を可能にすることができる。

【００２８】図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実
施形態例を示す図であり、これらの図において符号２０
は有機ＥＬアレイである。この有機ＥＬアレイ２０が図
１（ａ）、（ｂ）に示した有機ＥＬアレイ１と異なると
ころは、電子注入電極２１に、その厚さが絶縁膜４の窓
部４ａの中心に向かって同心状に徐々に薄くなる凹部２
１ａが設けられている点である。

【００２９】すなわち、本実施形態例における有機ＥＬ
アレイ２０の電子注入電極２１には、絶縁膜４の窓部４
ａ内に位置する部分に階段状の凹部２１ａが形成されて
いる。この凹部２１ａは、絶縁膜４の窓部４ａの中心に
向かうに連れ、電子注入電極２１の厚さが階段状に徐々
に薄くなることによって形成されたもので、この例では
平面視正方形状の凹部が二段階に凹んで形成され、かつ
これら二段階の凹みが窓部４ａの中心に対して同心状に
形成されたものである。ここで、凹部２１ａを同心状に
凹ませる理由は、出射光の強さに方向依存性が出ないよ
うにするためである。

【００３０】また、この凹部２１ａでは、図３（ａ）、
（ｂ）中Ｐで示す平面視正方形状の領域が中心部であっ
て最も薄く形成された部分となり、このＰ領域の外側の
領域、すなわち図３（ａ）、（ｂ）中Ｑで示す平面視正
方形枠状の領域が次に薄く形成された部分となってい
る。本実施形態例では、中心部の最も薄い部分であるＰ
で示す領域の膜厚を１００ｎｍとし、凹部２１ａ内にお
ける階段の一段あたりの段差を１μｍとした。よって、
電子注入電極２１の最も厚い部分の膜厚は２．１μｍと
なり、Ｑで示す領域の膜厚は１．１μｍとなる。なお、
このような階段状の凹部２１ａの形状については、従来
公知のホトリソグラフィ技術、およびエッチング技術に
よって容易に加工可能であるので、ここではその説明を
省略する。

【００３１】このような電子注入電極２１を有した有機
ＥＬアレイ２０の製造にあたっては、当然電子注入電極
２１を形成しさらにエッチッグによって凹部２１ａを形
成した後、絶縁膜４の形成、およびその窓部４ａの加工
を行う。そして、その上に発光層５、正孔輸送層６、透
明電極７を順次形成するのであるが、絶縁膜４の窓部４
ａはその内部に前記凹部２１ａが位置するように形成さ
れるので、該凹部２１ａは窓部４ａ内にて外側（上面
側）に露出することになる。したがって、発光層５は該
凹部２１ａに接して形成されることにより、図３（ｂ）
に示したごとくこれにも見掛け上階段状の凹部が形成さ
れる。さらに、同様にして正孔輸送層６、透明電極７に
も、見掛け上の階段状凹部が形成される。

【００３２】このように電子注入電極２１に凹部２１ａ
を形成しておくことにより、後は通常の製造方法によっ
て発光層５、正孔拡散層６、透明電極７にも見掛け上の
凹部を形成することができる。したがって、特に絶縁膜
４の窓部４ａ内に形成される発光層５が、第１の実施形
態例のものに比べてその表面積自体が大きくなることか
ら、当然その発光面積も大きくなり、これにより単位時
間あたりの出射光の総量を増やすことができる。そし
て、このように出射光の総量を増やすことができること
により、図２に示したように集束性ロッドレンズアレイ
１２を通って感光ドラム１３に集光する光の総量を増や
すことができる。つまり、発光面積を大きくすることに
より、感光ドラム１３に集光される単位時間あたりの光
の総量を増やすことができるのである。

【００３３】このことは、図３に示したようなプリンタ
ヘッド構成において、後述するように所望する印字を行
うための発光時間を短縮することができることを意味す
る。ただし、発光面積を大きくするにあたっては、絶縁
膜４の窓部４ａを大きくすることなく、発光面積を大き
くしなければならない。なぜなら、絶縁膜４の窓部４ａ
を広げる（大きくする）と、隣り合うドット（窓部４
ａ、４ａ）間で光の分離ができなくなる現象が起こり、
このような現象が起こるとトナーの定着が隣のドットと
重なり、印字品質が損なわれるからである。

【００３４】本実施形態例の有機ＥＬアレイ２０では、
前述したように電子注入電極２１に凹部２１ａを形成し
たことにより、絶縁膜４の窓部４ａを広げることなく、
発光面積を大きくした構造となっており、したがって前
記の印字品質が損なわれるといった不都合を回避するこ
とができるのである。以下に、本実施形態例の有機ＥＬ
アレイ２０がどの程度発光時間を短縮できるかを、計算
によって求めた結果を示す。

【００３５】一つの発光ドット（有機ＥＬ）、すなわち
一つの窓部４ａからの単位時間あたりの出射光の総量Ｐ
_tは、発光面積Ａに比例する。これを式で表すと以下の
ようになる。Ｐ_t＝ａ×Ａ …（１）ここで、ａは単位時間、単位面積あたりの出射光の総量
であり、有機ＥＬの特性によって決まる。

【００３６】ところで、電子写真方式の光プリンタにお
ける光源、特にＬＥＤアレイや本発明の有機ＥＬアレイ
においては、発光ドットの密度が決まればこれら発光ド
ットの寸法、面積がほぼ自動的に決まる。なぜなら、小
さすぎては光の量自体が少なくなってしまい、また大き
すぎては隣のドットまで感光させてしまう現象が起きる
からである。そこで、最適な寸法で形成された発光ドッ
トの面積をＳとして固定する。このＳは、本実施形態例
では絶縁膜４の窓部４ａの面積に該当する。そして、こ
のＳから取り出せる単位時間あたりの出射光の総量をＰ
_sとすると、本実施形態例では、固定されたＳの中で発
光面積を増やすことができることから、凹部２１ａの形
成による発光面積の増加分をαとすると、出射光の総量
をＰ_sは以下のように表せる。Ｐ_s＝ａ×（Ｓ＋α） …（２）

【００３７】絶縁膜４の窓部４ａから発せられる単位時
間あたりの出射光の総量Ｐ_sのうち、図２に示した集束
性ロッドレンズアレイ１２を透過しさらに感光ドラム１
３に照射される光の単位時間あたりの総量（以下、発光
パワーと称する。）Ｐ_Dは、集束性ロッドレンズアレイ
１２に入射できる確率や集束性ロッドレンズアレイ１２
を透過できる確率などを考慮した効率をηとすると、以
下の式で表せる。Ｐ_D＝Ｐ_s×η …（３）さらに、式（３）に式（２）を代入すれば、以下のよう
になる。Ｐ_D＝ａ×（Ｓ＋α）×η …（４）

【００３８】次に、発光時間をＴとすると、露光に寄与
する光の総量、すなわち露光エネルギーＥは、以下の式
で表わせる。Ｅ＝Ｐ_D×Ｔ …（５）式（５）に式（３）を代入すれば、以下のようになる。Ｅ＝Ｐ_s×η×Ｔ …（６）式（６）に式（２）を代入すれば、以下のようになる。Ｅ＝ａ×（Ｓ＋α）×η×Ｔ …（７）これをＴについて表すと、以下となる。Ｔ＝Ｅ／｛ａ×η×（Ｓ＋α）｝ …（８）また、露光に寄与する光の総量、すなわち露光エネルギ
ーＥも一定なので、以下のようになる。Ｔ＝Ｋ／（Ｓ＋α） …（９）ここで、Ｋ＝Ｅ／｛ａ×η）は定数である。

【００３９】次に、本実施形態例によって、発光時間が
どれだけ短縮されたかを数値を用いて具体的に説明す
る。絶縁膜４の窓部４ａの面積（Ｓ）を、Ｓ＝１５μｍ
×１５μｍ＝２２５μｍ²、図３（ｂ）におけるＰ、Ｑ
の各々の一辺の長さを５μｍ、１０μｍとした。したが
って、凹部２１ａによって増加した面積（α）は、 α＝１μｍ（段差）×１０μｍ（一辺長さ）×４（辺の
数）＋１μｍ（段差）×５μｍ（一辺長さ）×４（辺の
数）＝６０μｍ² となる。

【００４０】ゆえに、（Ｓ＋α）／Ｓ＝１．２７とな
り、発光面積が２７％増しとなる。なお、実測による
と、実際の発光パワーＰ_Dはほぼ５０％増えていた。す
なわち、式（４）の関係では面積増加分だけしか増えな
いものの、実際のＰ_Dは式（４）で表される以上に大き
くなるのである。これは、発光時間Ｔは、面積効果しか
示さない式（９）ではなく、実際の発光パワーＰ_Dによ
り決定されるので式（５）に従うからであると考えられ
る。

【００４１】このように本実施形態例の有機ＥＬアレイ
２０にあっては、電子注入電極３に凹部２１ａを形成し
たので、これを形成しない場合に比べて発光パワーを
１．５倍にすることができ、これにより発光時間を約２
／３に短縮することができる。そして、発光時間を約２
／３にすることができることにより、１ラインあたりの
印字に必要な時間もほぼ２／３に短縮することができ、
したがって単位時間あたりにどれだけ印刷できるかとい
った印字速度を、ほぼ１．５倍にすることができる。す
なわち、本実施形態例では、電子注入電極３の形状加工
のみにより、印字速度を直接的に速くすることができる
のである。なお、本発明においては、凹部の形状につい
ては図３（ａ）、（ｂ）に示した形状に限定されること
なく、電子注入電極３の厚さが絶縁膜４の窓部４ａの中
心に向かって同心状に徐々に薄くなる形状であれば、例
えば３段以上の段差を有する形状や、テーパ状に徐々に
凹む形状などでもよいのはもちろんである。

【００４２】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実
施形態例を示す図であり、これらの図において符号３０
は有機ＥＬアレイである。この有機ＥＬアレイ３０が図
１（ａ）、（ｂ）に示した有機ＥＬアレイ１と異なると
ころは、電子注入電極３１に、他の箇所に比べて厚さの
薄い薄厚部３１ａが４つ形成されている点である。すな
わち、本実施形態例における有機ＥＬアレイ３０の電子
注入電極３１には、絶縁膜４の窓部４ａ内に位置する部
分に４つの薄厚部３１ａが形成されている。薄厚部３１
ａは、平面視正方形状のもので、図４（ａ）に示したよ
うに窓部４ａの四隅部に該窓部４ａの中心から均等に配
置されたものである。ここで、このように４つの薄厚部
３１ａを中心から均等に配置した理由は、第２の実施形
態例の場合と同様に、出射光の強さに方向依存性が出な
いようにするためである。

【００４３】電子注入電極３において薄厚部３１ａは、
その厚さが１００ｎｍとされ、また電子注入電極３の他
の箇所との段差は１μｍとされている。すなわち、電子
注入電極３は、薄厚部３１ａ以外の箇所の膜厚が１．１
μｍに形成されているのである。なお、このような薄厚
部３１ａについても、従来公知のホトリソグラフィ技
術、およびエッチング技術によって容易に加工可能であ
るので、その説明を省略する。

【００４４】また、このような電子注入電極２１を有し
た有機ＥＬアレイ２０の製造にあたっては、当然電子注
入電極２１を形成しさらにエッチッグによって凹部２１
ａを形成した後、絶縁膜４の形成、およびその窓部４ａ
の加工を行う。そして、その上に発光層５、正孔輸送層
６、透明電極７を順次形成するのであるが、絶縁膜４の
窓部４ａはその内部に前記凹部２１ａが位置するように
形成されるので、該凹部２１ａは窓部４ａ内にて外側
（上面側）に露出することになる。したがって、発光層
５は該凹部２１ａに接して形成されることにより、図３
（ｂ）に示したごとくこれにも見掛け上の凹部が形成さ
れる。さらに、同様にして正孔輸送層６、透明電極７に
も、見掛け上の凹部が形成される。

【００４５】また、前記第２の実施形態例と同様に、こ
のように電子注入電極２１に薄厚部３１ａ…を形成して
おくことにより、後は通常の製造方法によって発光層
５、正孔拡散層６、透明電極７にも見掛け上の凹部を形
成することができる。したがって、この第３の実施形態
例にあっても、特に絶縁膜４の窓部４ａ内に形成される
発光層５が、第１の実施形態例のものに比べてその表面
積自体が大きくなることから、当然その発光面積も大き
くなり、これにより単位時間あたりの出射光の総量を増
やすことができる。そして、このように出射光の総量を
増やすことができることにより、この第２の実施形態例
有機ＥＬアレイ３０にあっても、前述したように図２の
構成において集束性ロッドレンズアレイ１２を通って感
光ドラム１３に集光する光の総量を増やすことができ、
これにより感光ドラム１３に集光される単位時間あたり
の光の総量を増やすことができる。

【００４６】以下に、第２の実施形態例の場合と同様
に、本実施形態例の有機ＥＬアレイ３０がどの程度発光
時間を短縮できるかを、数値を用いた計算によって具体
的に求めた結果を示す。絶縁膜４の窓部４ａの面積
（Ｓ）を、Ｓ＝１５μｍ×１５μｍ＝２２５μｍ²、薄
厚部３１ａの平面視形状における一辺の長さを５μｍと
した。したがって、４つの薄厚部３１ａによって増加し
た面積（α）は、 α＝１μｍ（段差）×５μｍ（一辺長さ）×４（辺の数）×４（薄厚部の数）＝８０μｍ² となる。ゆえに、（Ｓ＋α）／Ｓ＝１．３６となり、発
光面積が３６％増しとなる。なお、実測によると、実際
の発光パワーＰ_Dはほぼ７０％増えていた。これは、第
２の実施形態例の場合と同様の効果が起きているためと
考えられる。

【００４７】このように本実施形態例の有機ＥＬアレイ
３０にあっては、電子注入電極３に薄厚部３１ａ…を形
成したので、これを形成しない場合に比べて発光パワー
を１．７倍にすることができ、これにより発光時間を約
３／５に短縮することができる。そして、発光時間を約
３／５にすることができることにより、１ラインあたり
の印字に必要な時間もほぼ３／５に短縮することがで
き、したがって、単位時間あたりにどれだけ印刷できる
かといった印字速度を、ほぼ１．７倍にすることができ
る。すなわち、本実施形態例では、電子注入電極３の形
状加工のみにより、印字速度を直接的に速くすることが
でき、しかも、４つの薄厚部３１ａ…を一度のエッチン
グ工程で形成することができるので、工程を簡略化する
ことができ、これにより低コスト化を図ることもでき
る。なお、本発明においては、薄厚部３１ａの数につい
ては４つにに限定されることなく、複数であり、かつ製
造上可能であればいくつでもよい。

【００４８】図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実
施形態例を示す図であり、これらの図において符号４０
は有機ＥＬアレイである。この有機ＥＬアレイ４０が図
１（ａ）、（ｂ）に示した有機ＥＬアレイ１と異なると
ころは、基板２と電子注入電極３との間に第２の絶縁膜
４１が設けられ、この第２の絶縁膜４１に、その厚さが
絶縁膜４の窓部４ａの中心に向かって階段状に徐々に薄
くなる凹部４１ａが設けられている点である。

【００４９】すなわち、本実施形態例における有機ＥＬ
アレイ４０においては、電子注入電極３の形成に先立っ
て基板２上にＳｉＮ_X膜やＳｉＯ_X膜からなる第２の絶
縁膜４１が形成されている。この第２の絶縁膜４１に
は、第２の実施形態例における電子注入電極２１に形成
した凹部２１ａと同じ形状の凹部４１ａが形成されてい
る。つまり、この凹部４１ａも前記凹部２１ａと同様
に、絶縁膜４の窓部４ａの中心に向かうに連れて第２の
絶縁膜４１の厚さが階段状に徐々に薄くなることによっ
て形成されたもので、平面視正方形状の凹部が二段階に
凹んで形成され、かつこれら二段階の凹みが窓部４ａの
中心に対して同心状に形成されたものである。そして、
電子注入電極３は、このような凹部４１ａを形成した第
２の絶縁膜４１上に形成されることにより、該凹部４１
ａの形状に沿った形状のものとなっている。

【００５０】なお、この凹部４１ａにおいても、図５
（ａ）、（ｂ）中Ｐで示す平面視正方形状の領域が中心
部であって最も薄く形成された部分となり、このＰ領域
の外側の領域、すなわち図５（ａ）、（ｂ）中Ｑで示す
平面視正方形枠状の領域が次に薄く形成された部分とな
っている。そして、本実施形態例では、第２の実施形態
例における凹部２１ａと同様に、Ｐで示す領域の膜厚を
１００ｎｍとし、凹部４１ａ内における階段の一段あた
りの段差を１μｍとした。よって、第２の絶縁膜４１の
最も厚い部分の膜厚は２．１μｍとなり、Ｑで示す領域
の膜厚は１．１μｍとなる。このような階段状の凹部４
１ａの形状については、従来公知のホトリソグラフィ技
術、およびエッチング技術によって容易に加工可能であ
るので、その説明を省略する。また、凹部４１ａを同心
状に凹ませる理由は、第２の実施形態例と同様に出射光
の強さに方向依存性が出ないようにするためである。

【００５１】このような第２の絶縁膜４１を有した有機
ＥＬアレイ４０の製造にあたっては、前述したように第
２の絶縁膜４１を形成しさらにエッチッグによって凹部
４１ａを形成した後、電子注入電極３の形成、絶縁膜４
の形成、およびその窓部４ａの加工を行う。このとき、
電子注入電極３は該凹部４１ａに接して形成されること
により、図５（ｂ）に示したごとくこれにも見掛け上階
段状の凹部が形成される。次いで、絶縁膜４の上に発光
層５、正孔輸送層６、透明電極７を順次形成するのであ
るが、絶縁膜４の窓部４ａはその内部に前記凹部４１ａ
が位置するように形成されるので、該凹部４１ａの上に
形成された電子注入電極３の見掛け上の凹部は、窓部４
ａ内にて外側（上面側）に露出することになる。したが
って、発光層５、正孔輸送層６、透明電極７にも、それ
ぞれ見掛け上の階段状凹部が形成される。

【００５２】このように第２の絶縁膜４１に凹部４１ａ
を形成しておくことにより、後は通常の製造方法によっ
て電子注入電極３、発光層５、正孔拡散層６、透明電極
７にも見掛け上の凹部を形成することができる。したが
って、特に絶縁膜４の窓部４ａ内に形成される発光層５
が、凹部４１ａの形状に対応した階段状形状となること
により、第１の実施形態例のものに比べてその表面積自
体が大きくなる。よって、この実施形態例のものにあっ
ても、当然その発光面積が大きくなることから、単位時
間あたりの出射光の総量を増やすことができ、これによ
り図２に示した構成において感光ドラム１３に集光され
る単位時間あたりの光の総量を増やすことができるので
ある。

【００５３】なお、発光層５や正孔輸送層６は段差のあ
る部分で結晶化し易く、これらは一旦結晶化するとその
結晶領域が広がる。そして、これが発光領域にまで侵入
するとその部分は発光しないダークスポットとなり、点
欠陥を形成するものとなって印字品質を著しく損ねてし
まう。よって、不必要な段差形状は極力付与しないのが
望ましいのである。本実施形態例では、発光面積を大き
くする必要のある絶縁膜の窓部４内のみに凹凸形状を形
成しているので、発光層５や正孔輸送層６の結晶化に伴
う点欠陥の形成を最小限に抑え、歩留りの向上を図るこ
とができる。

【００５４】以下に、第２の実施形態例の場合と同様
に、本実施形態例の有機ＥＬアレイ４０がどの程度発光
時間を短縮できるかを、数値を用いた計算によって具体
的に求めた結果を示す。絶縁膜４の窓部４ａの面積
（Ｓ）を、Ｓ＝１５μｍ×１５μｍ＝２２５μｍ²、図
５（ｂ）中におけるＰ、Ｑの各々の一辺の長さを５μ
ｍ、１０μｍとした。したがって、凹部４１ａによって
増加した面積（α）は、 α＝１μｍ（段差）×１０μｍ（一辺長さ）×４（辺の
数）＋１μｍ（段差）×５μｍ（一辺長さ）×４（辺の
数）＝６０μｍ² となる。ゆえに、（Ｓ＋α）／Ｓ＝１．２７となり、発
光面積が２７％増しとなる。なお、実測によると、実際
の発光パワーＰ_Dはほぼ５０％増えていた。これは、第
２の実施形態例の場合と同様の効果が起きているためと
考えられる。

【００５５】このように本実施形態例の有機ＥＬアレイ
４０にあっては、第２の絶縁膜４１に凹部４１ａを形成
したので、これを形成しない場合に比べて発光パワーを
１．５倍にすることができ、これにより発光時間を約２
／３に短縮することができる。そして、発光時間を約２
／３にすることができることにより、１ラインあたりの
印字に必要な時間もほぼ２／３に短縮することができ、
したがって、単位時間あたりにどれだけ印刷できるかと
いった印字速度を、ほぼ１．５倍にすることができる。
すなわち、本実施形態例では、電子注入電極３の形状加
工のみにより、印字速度を直接的に速くすることができ
るのである。なお、本発明においては、凹部の形状につ
いては図５（ａ）、（ｂ）に示した形状に限定されるこ
となく、第２の絶縁膜４の厚さが絶縁膜４の窓部４ａの
中心に向かって同心状に徐々に薄くなる形状であれば、
例えば３段以上の段差を有する形状や、テーパ状に徐々
に凹む形状などでもよいのはもちろんである。

【００５６】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５の実
施形態例を示す図であり、これらの図において符号５０
は有機ＥＬアレイである。この有機ＥＬアレイ５０が図
１（ａ）、（ｂ）に示した有機ＥＬアレイ１と異なると
ころは、絶縁膜４の窓部４ａ内に位置する部分に、各電
子注入電極３および該窓部４ａを形成する絶縁膜４の側
面を覆って第２の電子注入電極５１が設けられ、発光層
５が、該第２の電子注入電極５１を覆って形成されてい
る点である。

【００５７】すなわち、本実施形態例における有機ＥＬ
アレイ５０においては、電子注入電極３形成し、さらに
絶縁膜４とその窓部４ａを形成した後、電子注入電極３
に接してこれを覆い、かつ窓部４ａを形成する絶縁膜４
の側面に接してこれを覆うとともに、該窓部４ａの周辺
部分の絶縁膜４をも覆って第２の電子注入電極５１を形
成している。この第２の電子注入電極５１としては、発
光層５への電子注入が容易なよう仕事関数が低いものが
好ましく、具体的にはＭｇＡｇ合金、Ｉｎ、ＭｇＩｎ合
金、ＭｇＣｕ合金、ＭｇＬｉ合金などが好適とされ、本
例ではＭｇＡｇ合金が用いられてこれが厚さ１００ｎｍ
に形成されている。ただし、本実施形態例においては、
電子注入電極３については発光層５への電子注入にほと
んど関係しなくなることから、仕事関数が低いものとす
る必要がなく、したがってＡｌを用いている。

【００５８】本実施形態例の有機ＥＬアレイ５０にあっ
ては、第２の電子注入電極５１を、各電子注入電極３お
よび該窓部４ａを形成する絶縁膜４の側面を覆って形成
したので、特に窓部４ａ内において光漏れを起こす絶縁
膜４の窓部４ａ側面においても、これが第２の電子注入
電極５１で覆われていることにより、発生した光が該側
面で漏れることなく反射し、出射光として取り出され
る。その結果、出射光の総量Ｐ_Sを大きくすることがで
きるのである。

【００５９】以下に、第２の実施形態例の場合と同様
に、本実施形態例の有機ＥＬアレイ５０がどの程度発光
時間を短縮できるかを、数値を用いた計算によって具体
的に求めた結果を示す。第２の電子注入電極５１によ
り、新たに反射されて出射光として外部に取り出せる光
の量は、以下の反射面積増大分βに相当する。反射面積増大分β＝０．３μｍ（絶縁膜の厚み）×１５
μｍ（窓部の一辺長さ）×４（辺の数）＝１８μｍ² ここで、反射面積をβだけ増やした場合に得られる発光
パワーをＰ_D2とすると、Ｐ_D2は以下のようになる。Ｐ_D2＝Ｐ_D（Ｓ＋β）／Ｓ＝１．０８Ｐ発光面積は変わらないものの、反射面積が８％増しとな
る。なお、実測によると、実際の発光パワーＰ_D2はほぼ
２０％増えていた。ここで、注目すべきは発光面積が変
わっていない点である。発光面積が大きくなれば、発光
パワーも上がるが、そのかわりに供給電流も増やさねば
ならない。しかし、本実施形態例では、発光面積を大き
くすることなく発光パワーを上げられるので、供給電流
を増やすことなく、発光パワーを上げる事が出来るので
ある。

【００６０】このように本実施形態例の有機ＥＬアレイ
５０にあっては、第２の電子注入電極５１を、各電子注
入電極３および該窓部４ａを形成する絶縁膜４の側面を
覆って形成したので、これを形成しない場合に比べて発
光パワーを１．２倍にすることができ、これにより発光
時間を約４／５に短縮することができる。そして、発光
時間を約４／５にすることができることにより、１ライ
ンあたりの印字に必要な時間もほぼ４／５に短縮するこ
とができ、したがって、単位時間あたりにどれだけ印刷
できるかといった印字速度を、ほぼ１．２倍にすること
ができる。また、本実施形態例では、供給電流を増やす
ことなく発光パワーを上げられるので、発光効率を向上
することができ、これにより消費電流の低減化を図るこ
とができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の有機ＥＬア
レイは、絶縁性基板上に一括して作製可能なものである
から、従来のＬＥＤアレイのごとくＬＥＤチップを多数
一直線上に配列させるといった実装上の困難さを回避す
ることができ、これにより低コスト化を図ることができ
る。また、絶縁膜の窓部を形成した側、すなわち絶縁性
基板の上面側から光を取り出す構造としたので、例えば
ガラスからなる基板の裏面から光を取り出す場合に起こ
る、ガラス裏面における全反射による光の損失や、ガラ
スへの吸収による光の損失をなくして光を効率良く外部
に取り出すことができ、これにより短時間で強い光を取
り出せることからプリンタによる印字の高速化を可能に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明における有機ＥＬアレ
イの第１の実施形態例の概略構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。

【図２】図１に示した有機ＥＬアレイを用いたプリント
ヘッドの概略構成図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明における有機ＥＬアレ
イの第２の実施形態例の概略構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明における有機ＥＬアレ
イの第３の実施形態例の概略構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明における有機
ＥＬアレイの第４の実施形態例の概略構成を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断
面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明における有機ＥＬアレ
イの第５の実施形態例の概略構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。

【符号の説明】

１、２０、３０、４０、５０有機ＥＬアレイ２基板３、２１、３１電子注入電極４絶縁膜４ａ窓部５発光層６正孔輸送層７透明電極２１ａ凹部３１ａ薄厚部４１第２の絶縁膜４１ａ凹部５１第２の電子注入電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸倉和男東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発光ドットを有する有機ＥＬアレ
イであって、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成された前記発光ドット数と略同数
の電子注入電極と、これら電子注入電極のそれぞれの一部を覆って前記絶縁
性基板上に形成され、かつ該電子注入電極のそれぞれの
直上部にて開口する発光ドットとなる窓部を有した絶縁
膜と、前記窓部を覆って該窓部内から外に臨む電子注入電極の
それぞれに接して形成された発光層と、前記窓部の直上位置を覆って前記発光層上にこれと接し
て形成された正孔輸送層と、該正孔輸送層と前記発光層とを覆い、かつ該正孔輸送層
に接して前記絶縁性基板上に形成された透明電極と、を
備えたことを特徴とする有機ＥＬアレイ。
【請求項２】請求項１記載の有機ＥＬアレイにおい
て、前記電子注入電極には、前記絶縁膜の窓部内に位置する
部分に、その厚さが該窓部の中心に向かって同心状に徐
々に薄くなる凹部が設けられていることを特徴とする有
機ＥＬアレイ。
【請求項３】請求項１記載の有機ＥＬアレイにおい
て、前記電子注入電極には、前記絶縁膜の窓部内に位置する
部分に、他の箇所に比べて厚さの薄い薄厚部が複数形成
されていることを特徴とする有機ＥＬアレイ。
【請求項４】請求項１記載の有機ＥＬアレイにおい
て、前記絶縁性基板と電子注入電極との間には第２の絶縁膜
が設けられ、該第２の絶縁膜には、前記絶縁膜の窓部内に位置する部
分に、その厚さが該窓部の中心に向かって同心状に徐々
に薄くなる凹部が設けられ、前記電子注入電極は、前記凹部上にて該凹部の形状に沿
った形状となっていることを特徴とする有機ＥＬアレ
イ。
【請求項５】請求項１記載の有機ＥＬアレイにおい
て、少なくとも前記絶縁膜の窓部内に位置する部分には、前
記電子注入電極および該窓部を形成する絶縁膜の側面を
覆って第２の電子注入電極が設けられ、前記発光層は、前記第２の電子注入電極を覆って形成さ
れたことを特徴とする有機ＥＬアレイ。