有機エレクトロルミネッセンス装置及び電子機器
【課題】陰極側での光共振条件の調整が容易であり、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置を提供すること、及び当該有機エレクトロルミネッセンス装置を用いた電子機器を提供すること。
【解決手段】有機ＥＬ装置１は、光透過性を有する基板１０と、基板１０上に順次積層された誘電体多層膜１５、光透過性を有する陽極としての画素電極２１、正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８、ハーフミラー状に形成された陰極３０、ＳｉＮからなる光学距離調整層３１、反射層３２、封止部材２９を備える。誘電体多層膜１５及び反射層３２は光共振器を構成するため、有機ＥＬ装置１からは、スペクトルの半値幅が狭く色純度の高い光を高効率で取り出すことができる。
【解決手段】有機ＥＬ装置１は、光透過性を有する基板１０と、基板１０上に順次積層された誘電体多層膜１５、光透過性を有する陽極としての画素電極２１、正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８、ハーフミラー状に形成された陰極３０、ＳｉＮからなる光学距離調整層３１、反射層３２、封止部材２９を備える。誘電体多層膜１５及び反射層３２は光共振器を構成するため、有機ＥＬ装置１からは、スペクトルの半値幅が狭く色純度の高い光を高効率で取り出すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性を有する基板と、当該基板上に形成された有機発光層を含む発光素子とを有し、当該発光素子で発光した光を前記基板側から取り出す構成の有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。また、当該有機エレクトロルミネッセンス装置を搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」とも略す）は、ボトムエミッション型と呼ばれる有機ＥＬ装置に含まれ、発光装置や表示装置として種々の電子機器に用いられている。こうしたボトムエミッション型の有機ＥＬ装置においては、発光素子内に光共振器を形成することによって、特定の波長域の光を高効率で取り出し、発光スペクトルの幅を狭める技術が知られている（特許文献１参照）。ここで、光共振器は、有機発光層を挟んで配置された半透明反射膜（ハーフミラー）と陰極によって構成される。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７９７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光取り出し効率の良い光共振器を構成するために、陰極に光反射性の良い銀等の金属を用いると、有機発光層におけるエレクトロルミネッセンス現象の効率が落ち、良好な発光特性が得られにくい。一方で、良好な発光特性を得るために、電子注入性は良いが光反射性の悪いアルミニウム等の金属を陰極に用いると、光取り出し効率の良い光共振器を構成するのが困難である。このように、発光特性と光共振器の効率とを両立させることが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、有機発光層の陽極側においては、陽極としてのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の厚さを変更することで光共振条件の調整が可能であるが、陰極側には電子輸送層等の厚さの変更が困難な層しか存在しないため、陰極側の光共振条件の調整が難しいという問題点があった。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、陰極側での光共振条件の調整が容易であり、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置を提供すること、及び当該有機エレクトロルミネッセンス装置を用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、光透過性を有する基板と、前記基板上に形成されたハーフミラーと、前記ハーフミラー上に形成された、光透過性を有する陽極と、前記陽極上に形成された、有機発光層を含む機能層と、前記機能層を挟んで前記陽極に対向するように形成された、光透過性を有する陰極と、前記陰極上に形成された、光透過性を有する薄膜と、前記薄膜上に形成された反射層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、有機発光層で発光した光のうち陰極側へ進行した光は、陰極及び薄膜を透過することができ、その後反射層で反射されて陽極側へ進行する。一方、陽極側へ進行した光は、ハーフミラーで一部反射されて陰極側へ進行する。このため、ハーフミラー及び反射層が光共振器を構成する。そして、有機発光層で発光した光のうち、この光共振器の光共振条件に適合する波長の光がハーフミラー側（陽極側）から取り出される。
【０００９】
ここで、上記薄膜は、光学距離調整層として機能する。すなわち、当該薄膜の厚さを変化させることによって、有機発光層から反射層までの光学距離を変化させることができ、有機発光層から見て陰極側の光共振条件を容易に調整することができる。したがって、上記構成によれば、所望の波長域の光であって、スペクトルの半値幅が狭く色純度の高い光を高効率で取り出すことが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置が得られる。
【００１０】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記ハーフミラーは、誘電体多層膜であることが好ましい。誘電体多層膜によるハーフミラーは、可視光域においてほとんど光を吸収しない。このため、上記構成によれば、光共振条件に適合する波長の光を高効率で取り出すことが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置が得られる。
【００１１】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記反射層は、銀を主成分とすることが好ましい。上記反射層は、機能層に接触していないことから、有機発光層におけるエレクトロルミネッセンス現象にほとんど関与しない。このため、材料選択に関して自由度が高く、銀を主成分とする光反射性の良い材料を用いることができる。これにより、光共振器からの光取り出し効率を向上させることができる。一方、陰極の材料は、光反射性を考慮して選択する必要がないため、例えば電子注入性の良いアルミニウム等とすることができる。これにより、良好な発光特性を実現できる。よって、上記構成によれば、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置が得られる。
【００１２】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記薄膜は、絶縁性を有することことが好ましい。このように、上記薄膜に絶縁物質を用いた構成とすれば、陰極と反射層とが電気的に絶縁されるため、陰極から機能層へ安定した電子注入を行うことができる。ここで用いる絶縁物質としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ＳｉＯＮに代表されるような絶縁性無機物質が好ましい。
【００１３】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記薄膜は、導電性を有することが好ましい。このように、上記薄膜に導電性物質を用いた構成とすれば、十分な導電性を確保できないほどに陰極が薄く形成されている場合であっても、薄膜によってその導電性を補填することができる。ここで用いる導電性物質としては、ＩＴＯに代表される導電性無機物質が好ましい。
【００１４】
本発明の電子機器は、上記有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする。このような構成の電子機器によれば、色純度が高くかつ輝度の高い発光を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１６】
（有機エレクトロルミネッセンス装置）
図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置１の平面図である。有機ＥＬ装置１は、透光性を有する基板１０と、基板１０上に配列された複数の発光素子５とを備えている。発光素子５は、基板１０の長手方向に沿って等ピッチに配列されて列をなしている。そして、この発光素子５の列は、基板１０上に２列に配列されている。また、各発光素子５は、隣接する他方の列の発光素子５に対して基板１０の長手方向について半ピッチだけずれるようにして配置されている。つまり、発光素子５は、千鳥格子状に配列されている。
【００１７】
次に、図２を用いて有機ＥＬ装置１の構造について詳述する。図２は、図１中のＡ−Ａ線における断面図である。有機ＥＬ装置１は、基板１０を基体とし、その上に各構成要素が積み上げられた構成となっている。ここで、基板１０は、ガラス基板や石英基板等の上に公知の技術を用いてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子や各種配線（ＴＦＴ素子を駆動するためのデータ線、走査線等）、絶縁膜等が形成された、いわゆるＴＦＴ素子基板である。
【００１８】
基板１０上には、誘電体多層膜１５が形成されている。誘電体多層膜１５は、屈折率の異なる２種類の無機物質を交互に積層したものであり、光反射性及び光透過性を併せもつ。本実施形態では、上記無機物質としてＳｉＮ及びＳｉＯ2を用いており、これらが交互に３層ずつ（計６層）積層されている。すなわち、誘電体多層膜１５の層構造は、基板１０に近い方からＳｉＮ／ＳｉＯ2／ＳｉＮ／ＳｉＯ2／ＳｉＮ／ＳｉＯ2となっている。これらの層を適切な厚さで積層することにより、誘電体多層膜１５に入射した光の各層の境界面での反射光が相加的に重なるようになり、光反射性が得られる。これらいずれの層でも反射されなかった光は、ほとんど吸収されることなく透過する。本実施形態では、ＳｉＮの各層の厚さは約２５ｎｍ、ＳｉＯ2の各層の厚さは約４０ｎｍに設定されており、誘電体多層膜１５の全体の厚さは約２００ｎｍである。誘電体多層膜１５は、本発明におけるハーフミラーに対応する。
【００１９】
誘電体多層膜１５上には、陽極としての画素電極２１が積層されている。画素電極２１は、厚さ約７０ｎｍの透光性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。画素電極２１及び上記誘電体多層膜１５は、発光素子５の発光部を円形とするために、これと同心の円形に形成されている。画素電極２１は、基板１０に含まれるＴＦＴ素子を介して、データ線（不図示）に接続されている。
【００２０】
誘電体多層膜１５及び画素電極２１の周囲には、遮光性を有する樹脂からなる隔壁２２が形成されている。隔壁２２は、画素電極２１の外縁部において画素電極２１に一部重なった状態に配置されている。隔壁２２は、当該隔壁２２上の構成要素と基板１０中のＴＦＴとの短絡を防ぐとともに、各発光素子５を互いに隔離する機能を果たす。隔壁２２は、後述する正孔注入層２４を均一な厚さに形成できるように、その高さ及び親水性（撥水性）が調整されている。隔壁２２の親水性（撥水性）は、プラズマや紫外線照射による表面改質、あるいは隔壁２２の材料組成の選択によって調整することができる。
【００２１】
上記画素電極２１及び隔壁２２の上には、正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８がこの順に積層されており、その厚さは順におよそ５０ｎｍ、１０ｎｍ、１００ｎｍ、２０ｎｍ、５ｎｍである。正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８を合わせたものが、本発明における機能層に相当する。さらに、隔壁２２と上記機能層の全体を覆うようにして、陰極３０が形成されている。陰極３０は、光透過性を有する程度に薄く形成されたアルミニウムの層からなり、その厚さは５ｎｍないし１０ｎｍ程度である。
【００２２】
上記有機発光層２６は、エレクトロルミネッセンス現象を発現する有機発光物質の層である。画素電極２１と陰極３０との間に電圧を印加することによって、有機発光層２６には、正孔輸送層２５から正孔が、また、電子輸送層２７から電子が注入される。有機発光層２６は、これらの正孔と電子とが再結合したときに発光を行う。有機発光層２６の発光スペクトルは、材料の発光特性や膜厚に依存する。本実施形態では、有機発光層２６は赤色光を発する。
【００２３】
ここで、正孔輸送層２５及び電子輸送層２７は、それぞれ有機発光層２６への正孔輸送性、電子輸送性を高めて発光効率を向上させることを目的とする層である。また、正孔注入層２４及び電子注入層２８は、それぞれ画素電極２１、陰極３０からの正孔注入効率、電子注入効率を高めて発光効率を向上させることを目的とする層である。
【００２４】
陰極３０の上には、当該陰極３０を覆うようにしてＳｉＮからなる光学距離調整層３１、銀からなる反射層３２、及び発光素子５を保護するための封止部材２９がこの順に積層されている。光学距離調整層３１、反射層３２の厚さはそれぞれ約１４０ｎｍ、約２００ｎｍである。光学距離調整層３１は絶縁性を有するので、陰極３０と反射層３２とを絶縁する役割も果たす。これにより、陰極３０から電子注入層２８へ安定した電子注入を行うことができる。光学距離調整層３１は、本発明における薄膜に対応する。
【００２５】
次に、有機発光層２６で発光した光の振る舞いについて説明するとともに、発光素子５内に形成された光共振器について述べる。
【００２６】
図２中の有機発光層２６を始点とする矢印は、有機発光層２６で発光した光の振る舞いを示している。有機発光層２６から陰極３０側（図２における上方向）に進行した光は、ハーフミラー状に薄く形成された陰極３０によって一部反射されて画素電極２１側（図２における下方向）に向かうとともに、一部は陰極３０を透過する。そして、陰極３０を透過した光は、反射層３２で反射されて画素電極２１側に向かう。一方、有機発光層２６から画素電極２１側に進行した光は、誘電体多層膜１５によって一部反射されて陰極３０側に向かい、一部は誘電体多層膜１５を透過して基板１０側から有機ＥＬ装置１の外部に射出される。
【００２７】
このように、有機発光層２６で発光した光は、誘電体多層膜１５と反射層３２との間を反射しながら往復し、誘電体多層膜１５を透過したものが外部に取り出される。このような構成の有機ＥＬ装置１は、全体として基板１０側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション型と呼ばれる有機ＥＬ装置である。
【００２８】
ここで、誘電体多層膜１５及び反射層３２は、いわゆる光共振器を構成している。このため、有機発光層２６において発せられた光のうち、当該光共振器の光共振条件に適合する波長の光が高い効率で基板１０側から取り出される。これにより、ピーク強度が高く半値幅の狭いスペクトルを有する光を取り出すことができ、有機ＥＬ装置１による発光の色純度を向上させることができる。
【００２９】
上記光共振条件は、有機発光層２６から誘電体多層膜１５までの距離、及び有機発光層２６から反射層３２までの距離で定まる。このうち、有機発光層２６から誘電体多層膜１５までの距離は、ＩＴＯからなる画素電極２１の厚さを変更することで調整することができる。また、有機発光層２６から反射層３２までの距離は、ＳｉＮからなる光学距離調整層３１の厚さを変更することで調整することができる。すなわち、本実施形態のように陰極３０の外側に光学距離調整層３１が配置された構成によれば、有機発光層２６から見て陰極３０側の光共振条件を容易に調整することができる。なお、光共振条件の調整のために正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８の厚さを変更することは好ましくない。これらの層は、好適な発光特性が得られる厚さが限られているため、その厚さを無闇に変更すると有機ＥＬ装置１の発光特性の低下を招くためである。
【００３０】
ところで、ハーフミラー状に形成された陰極３０も光反射性を有するので、誘電体多層膜１５及び陰極３０も光共振器を構成する。しかしながら、この光共振器は、上記した誘電体多層膜１５及び反射層３２からなる光共振器に比べて、所望の波長の光を効率よく取り出すのが難しい。これは、有機発光層２６の陰極３０側に厚さの変更が容易な層がなく、光共振条件の調整が困難なためである。したがって、この光共振器には多くの光が入らないのが望ましい。このため、陰極３０の反射率は低いほど好ましく、換言すれば陰極３０の厚さは小さいほど好ましい。
【００３１】
以下では、本実施形態の構成の有機ＥＬ装置１によって得られる効果を説明するために、従来の構成の有機ＥＬ装置との比較を行う。図７は、従来の構成の有機ＥＬ装置２ａの、発光素子５を含む位置における断面図であり、図８は、従来の構成の有機ＥＬ装置２ｂの、発光素子５を含む位置における断面図である。以下、図７、図８の有機ＥＬ装置２ａ，２ｂについて、図２の有機ＥＬ装置１と異なる点を中心に説明する。なお、図２の実施形態と同じ要素には同じ符号を付して示すことにして、その説明は省略する。
【００３２】
図７に示す有機ＥＬ装置２ａは、誘電体多層膜１５、光学距離調整層３１、反射層３２をもたない点、及びアルミニウムからなる陰極３０の厚さが約２００ｎｍと厚く、反射層としての機能を兼ねている点において図１の有機ＥＬ装置１と異なる。この有機ＥＬ装置２ａにおける光の振る舞いは以下の通りである。すなわち、有機発光層２６で発光した光のうち、陰極３０側に進行した光は、陰極３０によって反射されて画素電極２１側に向かい、その後基板１０側から有機ＥＬ装置２ａの外部に射出される。一方、有機発光層２６から画素電極２１側に進行した光は、そのまま画素電極２１を透過して基板１０側から有機ＥＬ装置２ａの外部に射出される。このように、有機ＥＬ装置２ａは、光共振器をもたず、有機発光層２６で発せられた光を単に基板１０側から取り出す方式のボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。
【００３３】
図８に示す有機ＥＬ装置２ｂは、図７に示す有機ＥＬ装置２ａにおいて、基板１０と画素電極２１との間に厚さ約５ｎｍのアルミニウムからなるハーフミラー１６を形成したものである。この有機ＥＬ装置２ｂにおける光の振る舞いは以下の通りである。すなわち、有機発光層２６で発せられた光のうち、陰極３０側に進行した光は、陰極３０によって反射されて画素電極２１側に向かう。一方、有機発光層２６から画素電極２１側に進行した光は、ハーフミラー１６によって一部反射されて陰極３０側に向かい、一部はハーフミラー１６を透過して基板１０側から有機ＥＬ装置２ｂの外部に射出される。ここで、ハーフミラー１６及び陰極３０は、いわゆる光共振器を構成している。このため、有機発光層２６において発せられた光のうち、当該光共振器の光共振条件に適合する波長の光が高い効率で基板１０側から取り出される。このような構成の有機ＥＬ装置２ｂは、全体としては有機発光層２６で発せられた光を基板１０側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。
【００３４】
以上に述べた有機ＥＬ装置２ａ，２ｂ，１の各構成要素と、それぞれの厚さを下表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
また、図３に、有機ＥＬ装置２ａ，２ｂ，１それぞれの発光スペクトルを示す。図３中の発光スペクトルａ，ｂ，ｃは、それぞれ有機ＥＬ装置２ａ，２ｂ，１の発光素子５の正面方向の発光スペクトルに対応する。これらの発光スペクトルａ，ｂ，ｃについて、相対輝度及び半値幅を比較したものを下表２に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】
図３及び表２から分かるように、有機ＥＬ装置２ｂの発光スペクトルｂの半値幅（６３．５ｎｍ）は、有機ＥＬ装置２ａの発光スペクトルａの半値幅（１０４．４ｎｍ）に対して狭くなっている。これは、有機ＥＬ装置２ｂが有する光共振器の作用によるものである。
【００３９】
そして、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置１の発光スペクトルｃの半値幅（２３．０ｎｍ）は、有機ＥＬ装置２ｂの発光スペクトルｂの半値幅よりさらに狭くなっている。これは、有機ＥＬ装置１においては、光学距離調整層３１によって有機発光層２６の陰極３０側においても光共振条件が好適な状態に調整されているためである。よって、有機ＥＬ装置１は、光学距離調整層３１をもたない有機ＥＬ装置２ｂよりも色純度の高い発光を行うことができる。こうした特徴を有する有機ＥＬ装置１は、特定波長の光を供給することができるので、例えばレンズ系による波長分散が懸念されるような用途に適している。
【００４０】
また、有機ＥＬ装置２ａの発光輝度を１とした場合の有機ＥＬ装置２ｂの相対輝度は１．０７であり、有機ＥＬ装置２ｂの構成とした場合の発光輝度の向上はほとんどない。これに対し、有機ＥＬ装置１の発光輝度は、有機ＥＬ装置２ａの発光輝度の１．７９倍にまで高められている。特に波長６４０ｎｍの光に着目すれば（図３参照）、有機ＥＬ装置２ａの約４倍の強度の光を取り出すことができる。これは、上記したように光共振条件が適切であることに加えて、光共振器を構成する陰極３０側の反射層３２に光反射性の良い銀を用いていること、及び画素電極２１側のハーフミラーに、可視光域においてほとんど吸収のない誘電体多層膜１５を用いていることによる。このように、陰極３０と異なる構成要素（反射層３２）によって光共振器を構成することで、反射層３２に光反射性のよい銀等を採用することができるので、光共振器の光取り出し効率を高めることができる。同時に、陰極３０の材料は、光反射性を考慮して選択する必要がなくなるため、例えば電子注入性の良いアルミニウム等とすることができる。これにより、良好な発光特性を実現できる。よって、有機ＥＬ装置１は、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることができる。
【００４１】
（電子機器）
上述の有機ＥＬ装置１は、図４の斜視図に示すように、光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋに組み込まれて用いられる。光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋは、円柱状の感光体ドラム４１Ｋと平行に、これと対向した状態で用いられる。光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋは、感光体ドラム４１Ｋと平行な方向に配設された箱体３７と、箱体３７と感光体ドラム４１Ｋとの間に位置するように箱体３７に取り付けられた光学部材３８とを備えている。箱体３７は、感光体ドラム４１Ｋ側に開口部を有しており、その開口部に向かって光が射出するように有機ＥＬ装置１が固定されている。
【００４２】
また、図５は、光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋの断面図である。この図に示すように、光学部材３８は、有機ＥＬ装置１と対向する位置に備えられている。この光学部材３８は、内部にセルフォック（登録商標）レンズアレイ３９を備えており、有機ＥＬ装置１の発光素子５から射出され、一端に入射した光を、他端側から射出して感光体ドラム４１Ｋの表面で集光、照射（描画）する。
【００４３】
上記光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋは、例えば、図６に示す「電子機器」としての画像形成装置８０に用いられる。図６は、画像形成装置８０の構造を示す断面図である。画像形成装置８０は、上記有機ＥＬ装置１が組み込まれた光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙを備えており、これらに対応して４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙを配置したタンデム方式として構成されたものである。
【００４４】
この画像形成装置８０は、駆動ローラ９１と従動ローラ９２とテンションローラ９３とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト９０を、図６中矢印方向（反時計方向）に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト９０に対して、感光体ドラム４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。
【００４５】
ここで、上記符号中のＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。なお、これら符号（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙは、中間転写ベルト９０の駆動と同期して、図６中矢印方向（時計方向）に回転駆動するようになっている。
【００４６】
各感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが設けられている。
【００４７】
また、光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像装置４４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト９０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが設けられている。また、転写された後に感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が設けられている。
【００４８】
各光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、各有機ＥＬ装置１のアレイ方向（発光素子５の整列方向）が感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の回転軸に平行となるように設置されている。そして、各光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の主発光波長と、感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。
【００４９】
現像装置４４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いる。そして、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。
【００５０】
このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト９０上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト９０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着される。その後、排紙ローラ対６２によって装置上部に形成された排紙トレイ６８上に排出される。
【００５１】
なお、図６中の符号６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６７は二次転写後に中間転写ベルト９０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
【００５２】
この画像形成装置８０は、上述したように、本発明に係る有機ＥＬ装置１を有する光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が露光手段として備えられている。したがって、光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、ピーク強度が高く、スペクトルの半値幅の狭い高品位な発光を行うことができ、画像形成装置８０は、高画質の印刷を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明を適用した有機ＥＬ装置１は、上記画像形成装置８０の他、プリンタヘッド、光ディスク用光源等の各種電子機器に搭載して用いることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００５５】
（変形例１）
上記実施形態において、本発明の薄膜としての光学距離調整層３１には絶縁性を有するＳｉＮを用いているが、これ以外にもＳｉＯ2、ＳｉＯＮを始めとする各種絶縁性物質を用いることができる。
【００５６】
また、光学距離調整層３１には導電性を有する物質を用いてもよく、例えば、ＩＴＯを用いることができる。こうした構成によれば、陰極３０の反射率を下げるために十分な導電性を確保できないほどに陰極３０が薄く形成されている場合であっても、光学距離調整層３１によってその導電性を補填することができる。
【００５７】
（変形例２）
上記実施形態においては、本発明のハーフミラーとして誘電体多層膜１５を用いているが、これに代えて金属からなるハーフミラーとしてもよい。こうした構成によっても、光反射性の良い反射層３２とハーフミラーとの間で光取り出し効率の良い光共振器を構成でき、かつ光学距離調整層３１の厚さを変更することによって有機発光層２６の陰極３０側における光共振条件を容易に調整可能な有機ＥＬ装置が得られる。
【００５８】
（変形例３）
上記実施形態においては、本発明の機能層として、正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８を積層したものが用いられているが、これに限定する趣旨ではない。これらのうち、有機発光層２６以外の層は、必要に応じて、若しくは製造工程の便宜を考慮して省略することができる。例えば、機能層を正孔輸送層２５及び有機発光層２６の２層としてもよい。また、上記の層以外にも、正孔ブロック層又は電子ブロック層等の層を必要に応じて積層することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の平面図。
【図２】図１に示す有機ＥＬ装置のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】図２，７，８に示す有機ＥＬ装置の発光スペクトルを示す図。
【図４】有機ＥＬ装置が組み込まれた光書き込みヘッドモジュールの斜視図。
【図５】図４に示す光書き込みヘッドモジュールの断面図。
【図６】本発明に係る有機ＥＬ装置を搭載した画像形成装置の断面図。
【図７】従来の構成の有機ＥＬ装置の断面図。
【図８】従来の構成の有機ＥＬ装置の断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１…有機ＥＬ装置、２ａ，２ｂ…従来の構成の有機ＥＬ装置、５…発光素子、１０…基板、１５…ハーフミラーとしての誘電体多層膜、２１…陽極としての画素電極、２２…隔壁、２４…正孔注入層、２５…正孔輸送層、２６…有機発光層、２７…電子輸送層、２８…電子注入層、２９…封止部材、３０…陰極、３１…薄膜としての光学距離調整層、３２…反射層、８０…電子機器としての画像形成装置、１０１Ｋ…光書き込みヘッドモジュール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性を有する基板と、当該基板上に形成された有機発光層を含む発光素子とを有し、当該発光素子で発光した光を前記基板側から取り出す構成の有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。また、当該有機エレクトロルミネッセンス装置を搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」とも略す）は、ボトムエミッション型と呼ばれる有機ＥＬ装置に含まれ、発光装置や表示装置として種々の電子機器に用いられている。こうしたボトムエミッション型の有機ＥＬ装置においては、発光素子内に光共振器を形成することによって、特定の波長域の光を高効率で取り出し、発光スペクトルの幅を狭める技術が知られている（特許文献１参照）。ここで、光共振器は、有機発光層を挟んで配置された半透明反射膜（ハーフミラー）と陰極によって構成される。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７９７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光取り出し効率の良い光共振器を構成するために、陰極に光反射性の良い銀等の金属を用いると、有機発光層におけるエレクトロルミネッセンス現象の効率が落ち、良好な発光特性が得られにくい。一方で、良好な発光特性を得るために、電子注入性は良いが光反射性の悪いアルミニウム等の金属を陰極に用いると、光取り出し効率の良い光共振器を構成するのが困難である。このように、発光特性と光共振器の効率とを両立させることが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、有機発光層の陽極側においては、陽極としてのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の厚さを変更することで光共振条件の調整が可能であるが、陰極側には電子輸送層等の厚さの変更が困難な層しか存在しないため、陰極側の光共振条件の調整が難しいという問題点があった。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、陰極側での光共振条件の調整が容易であり、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置を提供すること、及び当該有機エレクトロルミネッセンス装置を用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、光透過性を有する基板と、前記基板上に形成されたハーフミラーと、前記ハーフミラー上に形成された、光透過性を有する陽極と、前記陽極上に形成された、有機発光層を含む機能層と、前記機能層を挟んで前記陽極に対向するように形成された、光透過性を有する陰極と、前記陰極上に形成された、光透過性を有する薄膜と、前記薄膜上に形成された反射層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、有機発光層で発光した光のうち陰極側へ進行した光は、陰極及び薄膜を透過することができ、その後反射層で反射されて陽極側へ進行する。一方、陽極側へ進行した光は、ハーフミラーで一部反射されて陰極側へ進行する。このため、ハーフミラー及び反射層が光共振器を構成する。そして、有機発光層で発光した光のうち、この光共振器の光共振条件に適合する波長の光がハーフミラー側（陽極側）から取り出される。
【０００９】
ここで、上記薄膜は、光学距離調整層として機能する。すなわち、当該薄膜の厚さを変化させることによって、有機発光層から反射層までの光学距離を変化させることができ、有機発光層から見て陰極側の光共振条件を容易に調整することができる。したがって、上記構成によれば、所望の波長域の光であって、スペクトルの半値幅が狭く色純度の高い光を高効率で取り出すことが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置が得られる。
【００１０】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記ハーフミラーは、誘電体多層膜であることが好ましい。誘電体多層膜によるハーフミラーは、可視光域においてほとんど光を吸収しない。このため、上記構成によれば、光共振条件に適合する波長の光を高効率で取り出すことが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置が得られる。
【００１１】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記反射層は、銀を主成分とすることが好ましい。上記反射層は、機能層に接触していないことから、有機発光層におけるエレクトロルミネッセンス現象にほとんど関与しない。このため、材料選択に関して自由度が高く、銀を主成分とする光反射性の良い材料を用いることができる。これにより、光共振器からの光取り出し効率を向上させることができる。一方、陰極の材料は、光反射性を考慮して選択する必要がないため、例えば電子注入性の良いアルミニウム等とすることができる。これにより、良好な発光特性を実現できる。よって、上記構成によれば、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置が得られる。
【００１２】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記薄膜は、絶縁性を有することことが好ましい。このように、上記薄膜に絶縁物質を用いた構成とすれば、陰極と反射層とが電気的に絶縁されるため、陰極から機能層へ安定した電子注入を行うことができる。ここで用いる絶縁物質としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ＳｉＯＮに代表されるような絶縁性無機物質が好ましい。
【００１３】
上記有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記薄膜は、導電性を有することが好ましい。このように、上記薄膜に導電性物質を用いた構成とすれば、十分な導電性を確保できないほどに陰極が薄く形成されている場合であっても、薄膜によってその導電性を補填することができる。ここで用いる導電性物質としては、ＩＴＯに代表される導電性無機物質が好ましい。
【００１４】
本発明の電子機器は、上記有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする。このような構成の電子機器によれば、色純度が高くかつ輝度の高い発光を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１６】
（有機エレクトロルミネッセンス装置）
図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置１の平面図である。有機ＥＬ装置１は、透光性を有する基板１０と、基板１０上に配列された複数の発光素子５とを備えている。発光素子５は、基板１０の長手方向に沿って等ピッチに配列されて列をなしている。そして、この発光素子５の列は、基板１０上に２列に配列されている。また、各発光素子５は、隣接する他方の列の発光素子５に対して基板１０の長手方向について半ピッチだけずれるようにして配置されている。つまり、発光素子５は、千鳥格子状に配列されている。
【００１７】
次に、図２を用いて有機ＥＬ装置１の構造について詳述する。図２は、図１中のＡ−Ａ線における断面図である。有機ＥＬ装置１は、基板１０を基体とし、その上に各構成要素が積み上げられた構成となっている。ここで、基板１０は、ガラス基板や石英基板等の上に公知の技術を用いてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子や各種配線（ＴＦＴ素子を駆動するためのデータ線、走査線等）、絶縁膜等が形成された、いわゆるＴＦＴ素子基板である。
【００１８】
基板１０上には、誘電体多層膜１５が形成されている。誘電体多層膜１５は、屈折率の異なる２種類の無機物質を交互に積層したものであり、光反射性及び光透過性を併せもつ。本実施形態では、上記無機物質としてＳｉＮ及びＳｉＯ2を用いており、これらが交互に３層ずつ（計６層）積層されている。すなわち、誘電体多層膜１５の層構造は、基板１０に近い方からＳｉＮ／ＳｉＯ2／ＳｉＮ／ＳｉＯ2／ＳｉＮ／ＳｉＯ2となっている。これらの層を適切な厚さで積層することにより、誘電体多層膜１５に入射した光の各層の境界面での反射光が相加的に重なるようになり、光反射性が得られる。これらいずれの層でも反射されなかった光は、ほとんど吸収されることなく透過する。本実施形態では、ＳｉＮの各層の厚さは約２５ｎｍ、ＳｉＯ2の各層の厚さは約４０ｎｍに設定されており、誘電体多層膜１５の全体の厚さは約２００ｎｍである。誘電体多層膜１５は、本発明におけるハーフミラーに対応する。
【００１９】
誘電体多層膜１５上には、陽極としての画素電極２１が積層されている。画素電極２１は、厚さ約７０ｎｍの透光性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。画素電極２１及び上記誘電体多層膜１５は、発光素子５の発光部を円形とするために、これと同心の円形に形成されている。画素電極２１は、基板１０に含まれるＴＦＴ素子を介して、データ線（不図示）に接続されている。
【００２０】
誘電体多層膜１５及び画素電極２１の周囲には、遮光性を有する樹脂からなる隔壁２２が形成されている。隔壁２２は、画素電極２１の外縁部において画素電極２１に一部重なった状態に配置されている。隔壁２２は、当該隔壁２２上の構成要素と基板１０中のＴＦＴとの短絡を防ぐとともに、各発光素子５を互いに隔離する機能を果たす。隔壁２２は、後述する正孔注入層２４を均一な厚さに形成できるように、その高さ及び親水性（撥水性）が調整されている。隔壁２２の親水性（撥水性）は、プラズマや紫外線照射による表面改質、あるいは隔壁２２の材料組成の選択によって調整することができる。
【００２１】
上記画素電極２１及び隔壁２２の上には、正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８がこの順に積層されており、その厚さは順におよそ５０ｎｍ、１０ｎｍ、１００ｎｍ、２０ｎｍ、５ｎｍである。正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８を合わせたものが、本発明における機能層に相当する。さらに、隔壁２２と上記機能層の全体を覆うようにして、陰極３０が形成されている。陰極３０は、光透過性を有する程度に薄く形成されたアルミニウムの層からなり、その厚さは５ｎｍないし１０ｎｍ程度である。
【００２２】
上記有機発光層２６は、エレクトロルミネッセンス現象を発現する有機発光物質の層である。画素電極２１と陰極３０との間に電圧を印加することによって、有機発光層２６には、正孔輸送層２５から正孔が、また、電子輸送層２７から電子が注入される。有機発光層２６は、これらの正孔と電子とが再結合したときに発光を行う。有機発光層２６の発光スペクトルは、材料の発光特性や膜厚に依存する。本実施形態では、有機発光層２６は赤色光を発する。
【００２３】
ここで、正孔輸送層２５及び電子輸送層２７は、それぞれ有機発光層２６への正孔輸送性、電子輸送性を高めて発光効率を向上させることを目的とする層である。また、正孔注入層２４及び電子注入層２８は、それぞれ画素電極２１、陰極３０からの正孔注入効率、電子注入効率を高めて発光効率を向上させることを目的とする層である。
【００２４】
陰極３０の上には、当該陰極３０を覆うようにしてＳｉＮからなる光学距離調整層３１、銀からなる反射層３２、及び発光素子５を保護するための封止部材２９がこの順に積層されている。光学距離調整層３１、反射層３２の厚さはそれぞれ約１４０ｎｍ、約２００ｎｍである。光学距離調整層３１は絶縁性を有するので、陰極３０と反射層３２とを絶縁する役割も果たす。これにより、陰極３０から電子注入層２８へ安定した電子注入を行うことができる。光学距離調整層３１は、本発明における薄膜に対応する。
【００２５】
次に、有機発光層２６で発光した光の振る舞いについて説明するとともに、発光素子５内に形成された光共振器について述べる。
【００２６】
図２中の有機発光層２６を始点とする矢印は、有機発光層２６で発光した光の振る舞いを示している。有機発光層２６から陰極３０側（図２における上方向）に進行した光は、ハーフミラー状に薄く形成された陰極３０によって一部反射されて画素電極２１側（図２における下方向）に向かうとともに、一部は陰極３０を透過する。そして、陰極３０を透過した光は、反射層３２で反射されて画素電極２１側に向かう。一方、有機発光層２６から画素電極２１側に進行した光は、誘電体多層膜１５によって一部反射されて陰極３０側に向かい、一部は誘電体多層膜１５を透過して基板１０側から有機ＥＬ装置１の外部に射出される。
【００２７】
このように、有機発光層２６で発光した光は、誘電体多層膜１５と反射層３２との間を反射しながら往復し、誘電体多層膜１５を透過したものが外部に取り出される。このような構成の有機ＥＬ装置１は、全体として基板１０側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション型と呼ばれる有機ＥＬ装置である。
【００２８】
ここで、誘電体多層膜１５及び反射層３２は、いわゆる光共振器を構成している。このため、有機発光層２６において発せられた光のうち、当該光共振器の光共振条件に適合する波長の光が高い効率で基板１０側から取り出される。これにより、ピーク強度が高く半値幅の狭いスペクトルを有する光を取り出すことができ、有機ＥＬ装置１による発光の色純度を向上させることができる。
【００２９】
上記光共振条件は、有機発光層２６から誘電体多層膜１５までの距離、及び有機発光層２６から反射層３２までの距離で定まる。このうち、有機発光層２６から誘電体多層膜１５までの距離は、ＩＴＯからなる画素電極２１の厚さを変更することで調整することができる。また、有機発光層２６から反射層３２までの距離は、ＳｉＮからなる光学距離調整層３１の厚さを変更することで調整することができる。すなわち、本実施形態のように陰極３０の外側に光学距離調整層３１が配置された構成によれば、有機発光層２６から見て陰極３０側の光共振条件を容易に調整することができる。なお、光共振条件の調整のために正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８の厚さを変更することは好ましくない。これらの層は、好適な発光特性が得られる厚さが限られているため、その厚さを無闇に変更すると有機ＥＬ装置１の発光特性の低下を招くためである。
【００３０】
ところで、ハーフミラー状に形成された陰極３０も光反射性を有するので、誘電体多層膜１５及び陰極３０も光共振器を構成する。しかしながら、この光共振器は、上記した誘電体多層膜１５及び反射層３２からなる光共振器に比べて、所望の波長の光を効率よく取り出すのが難しい。これは、有機発光層２６の陰極３０側に厚さの変更が容易な層がなく、光共振条件の調整が困難なためである。したがって、この光共振器には多くの光が入らないのが望ましい。このため、陰極３０の反射率は低いほど好ましく、換言すれば陰極３０の厚さは小さいほど好ましい。
【００３１】
以下では、本実施形態の構成の有機ＥＬ装置１によって得られる効果を説明するために、従来の構成の有機ＥＬ装置との比較を行う。図７は、従来の構成の有機ＥＬ装置２ａの、発光素子５を含む位置における断面図であり、図８は、従来の構成の有機ＥＬ装置２ｂの、発光素子５を含む位置における断面図である。以下、図７、図８の有機ＥＬ装置２ａ，２ｂについて、図２の有機ＥＬ装置１と異なる点を中心に説明する。なお、図２の実施形態と同じ要素には同じ符号を付して示すことにして、その説明は省略する。
【００３２】
図７に示す有機ＥＬ装置２ａは、誘電体多層膜１５、光学距離調整層３１、反射層３２をもたない点、及びアルミニウムからなる陰極３０の厚さが約２００ｎｍと厚く、反射層としての機能を兼ねている点において図１の有機ＥＬ装置１と異なる。この有機ＥＬ装置２ａにおける光の振る舞いは以下の通りである。すなわち、有機発光層２６で発光した光のうち、陰極３０側に進行した光は、陰極３０によって反射されて画素電極２１側に向かい、その後基板１０側から有機ＥＬ装置２ａの外部に射出される。一方、有機発光層２６から画素電極２１側に進行した光は、そのまま画素電極２１を透過して基板１０側から有機ＥＬ装置２ａの外部に射出される。このように、有機ＥＬ装置２ａは、光共振器をもたず、有機発光層２６で発せられた光を単に基板１０側から取り出す方式のボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。
【００３３】
図８に示す有機ＥＬ装置２ｂは、図７に示す有機ＥＬ装置２ａにおいて、基板１０と画素電極２１との間に厚さ約５ｎｍのアルミニウムからなるハーフミラー１６を形成したものである。この有機ＥＬ装置２ｂにおける光の振る舞いは以下の通りである。すなわち、有機発光層２６で発せられた光のうち、陰極３０側に進行した光は、陰極３０によって反射されて画素電極２１側に向かう。一方、有機発光層２６から画素電極２１側に進行した光は、ハーフミラー１６によって一部反射されて陰極３０側に向かい、一部はハーフミラー１６を透過して基板１０側から有機ＥＬ装置２ｂの外部に射出される。ここで、ハーフミラー１６及び陰極３０は、いわゆる光共振器を構成している。このため、有機発光層２６において発せられた光のうち、当該光共振器の光共振条件に適合する波長の光が高い効率で基板１０側から取り出される。このような構成の有機ＥＬ装置２ｂは、全体としては有機発光層２６で発せられた光を基板１０側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。
【００３４】
以上に述べた有機ＥＬ装置２ａ，２ｂ，１の各構成要素と、それぞれの厚さを下表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
また、図３に、有機ＥＬ装置２ａ，２ｂ，１それぞれの発光スペクトルを示す。図３中の発光スペクトルａ，ｂ，ｃは、それぞれ有機ＥＬ装置２ａ，２ｂ，１の発光素子５の正面方向の発光スペクトルに対応する。これらの発光スペクトルａ，ｂ，ｃについて、相対輝度及び半値幅を比較したものを下表２に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】
図３及び表２から分かるように、有機ＥＬ装置２ｂの発光スペクトルｂの半値幅（６３．５ｎｍ）は、有機ＥＬ装置２ａの発光スペクトルａの半値幅（１０４．４ｎｍ）に対して狭くなっている。これは、有機ＥＬ装置２ｂが有する光共振器の作用によるものである。
【００３９】
そして、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置１の発光スペクトルｃの半値幅（２３．０ｎｍ）は、有機ＥＬ装置２ｂの発光スペクトルｂの半値幅よりさらに狭くなっている。これは、有機ＥＬ装置１においては、光学距離調整層３１によって有機発光層２６の陰極３０側においても光共振条件が好適な状態に調整されているためである。よって、有機ＥＬ装置１は、光学距離調整層３１をもたない有機ＥＬ装置２ｂよりも色純度の高い発光を行うことができる。こうした特徴を有する有機ＥＬ装置１は、特定波長の光を供給することができるので、例えばレンズ系による波長分散が懸念されるような用途に適している。
【００４０】
また、有機ＥＬ装置２ａの発光輝度を１とした場合の有機ＥＬ装置２ｂの相対輝度は１．０７であり、有機ＥＬ装置２ｂの構成とした場合の発光輝度の向上はほとんどない。これに対し、有機ＥＬ装置１の発光輝度は、有機ＥＬ装置２ａの発光輝度の１．７９倍にまで高められている。特に波長６４０ｎｍの光に着目すれば（図３参照）、有機ＥＬ装置２ａの約４倍の強度の光を取り出すことができる。これは、上記したように光共振条件が適切であることに加えて、光共振器を構成する陰極３０側の反射層３２に光反射性の良い銀を用いていること、及び画素電極２１側のハーフミラーに、可視光域においてほとんど吸収のない誘電体多層膜１５を用いていることによる。このように、陰極３０と異なる構成要素（反射層３２）によって光共振器を構成することで、反射層３２に光反射性のよい銀等を採用することができるので、光共振器の光取り出し効率を高めることができる。同時に、陰極３０の材料は、光反射性を考慮して選択する必要がなくなるため、例えば電子注入性の良いアルミニウム等とすることができる。これにより、良好な発光特性を実現できる。よって、有機ＥＬ装置１は、良好な発光特性と、光共振器の高効率とを両立させることができる。
【００４１】
（電子機器）
上述の有機ＥＬ装置１は、図４の斜視図に示すように、光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋに組み込まれて用いられる。光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋは、円柱状の感光体ドラム４１Ｋと平行に、これと対向した状態で用いられる。光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋは、感光体ドラム４１Ｋと平行な方向に配設された箱体３７と、箱体３７と感光体ドラム４１Ｋとの間に位置するように箱体３７に取り付けられた光学部材３８とを備えている。箱体３７は、感光体ドラム４１Ｋ側に開口部を有しており、その開口部に向かって光が射出するように有機ＥＬ装置１が固定されている。
【００４２】
また、図５は、光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋの断面図である。この図に示すように、光学部材３８は、有機ＥＬ装置１と対向する位置に備えられている。この光学部材３８は、内部にセルフォック（登録商標）レンズアレイ３９を備えており、有機ＥＬ装置１の発光素子５から射出され、一端に入射した光を、他端側から射出して感光体ドラム４１Ｋの表面で集光、照射（描画）する。
【００４３】
上記光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋは、例えば、図６に示す「電子機器」としての画像形成装置８０に用いられる。図６は、画像形成装置８０の構造を示す断面図である。画像形成装置８０は、上記有機ＥＬ装置１が組み込まれた光書き込みヘッドモジュール１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙを備えており、これらに対応して４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙを配置したタンデム方式として構成されたものである。
【００４４】
この画像形成装置８０は、駆動ローラ９１と従動ローラ９２とテンションローラ９３とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト９０を、図６中矢印方向（反時計方向）に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト９０に対して、感光体ドラム４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。
【００４５】
ここで、上記符号中のＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。なお、これら符号（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙは、中間転写ベルト９０の駆動と同期して、図６中矢印方向（時計方向）に回転駆動するようになっている。
【００４６】
各感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが設けられている。
【００４７】
また、光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像装置４４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト９０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが設けられている。また、転写された後に感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が設けられている。
【００４８】
各光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、各有機ＥＬ装置１のアレイ方向（発光素子５の整列方向）が感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の回転軸に平行となるように設置されている。そして、各光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の主発光波長と、感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。
【００４９】
現像装置４４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いる。そして、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム４１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。
【００５０】
このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト９０上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト９０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着される。その後、排紙ローラ対６２によって装置上部に形成された排紙トレイ６８上に排出される。
【００５１】
なお、図６中の符号６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６７は二次転写後に中間転写ベルト９０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
【００５２】
この画像形成装置８０は、上述したように、本発明に係る有機ＥＬ装置１を有する光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が露光手段として備えられている。したがって、光書き込みヘッドモジュール１０１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、ピーク強度が高く、スペクトルの半値幅の狭い高品位な発光を行うことができ、画像形成装置８０は、高画質の印刷を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明を適用した有機ＥＬ装置１は、上記画像形成装置８０の他、プリンタヘッド、光ディスク用光源等の各種電子機器に搭載して用いることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００５５】
（変形例１）
上記実施形態において、本発明の薄膜としての光学距離調整層３１には絶縁性を有するＳｉＮを用いているが、これ以外にもＳｉＯ2、ＳｉＯＮを始めとする各種絶縁性物質を用いることができる。
【００５６】
また、光学距離調整層３１には導電性を有する物質を用いてもよく、例えば、ＩＴＯを用いることができる。こうした構成によれば、陰極３０の反射率を下げるために十分な導電性を確保できないほどに陰極３０が薄く形成されている場合であっても、光学距離調整層３１によってその導電性を補填することができる。
【００５７】
（変形例２）
上記実施形態においては、本発明のハーフミラーとして誘電体多層膜１５を用いているが、これに代えて金属からなるハーフミラーとしてもよい。こうした構成によっても、光反射性の良い反射層３２とハーフミラーとの間で光取り出し効率の良い光共振器を構成でき、かつ光学距離調整層３１の厚さを変更することによって有機発光層２６の陰極３０側における光共振条件を容易に調整可能な有機ＥＬ装置が得られる。
【００５８】
（変形例３）
上記実施形態においては、本発明の機能層として、正孔注入層２４、正孔輸送層２５、有機発光層２６、電子輸送層２７、電子注入層２８を積層したものが用いられているが、これに限定する趣旨ではない。これらのうち、有機発光層２６以外の層は、必要に応じて、若しくは製造工程の便宜を考慮して省略することができる。例えば、機能層を正孔輸送層２５及び有機発光層２６の２層としてもよい。また、上記の層以外にも、正孔ブロック層又は電子ブロック層等の層を必要に応じて積層することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の平面図。
【図２】図１に示す有機ＥＬ装置のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】図２，７，８に示す有機ＥＬ装置の発光スペクトルを示す図。
【図４】有機ＥＬ装置が組み込まれた光書き込みヘッドモジュールの斜視図。
【図５】図４に示す光書き込みヘッドモジュールの断面図。
【図６】本発明に係る有機ＥＬ装置を搭載した画像形成装置の断面図。
【図７】従来の構成の有機ＥＬ装置の断面図。
【図８】従来の構成の有機ＥＬ装置の断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１…有機ＥＬ装置、２ａ，２ｂ…従来の構成の有機ＥＬ装置、５…発光素子、１０…基板、１５…ハーフミラーとしての誘電体多層膜、２１…陽極としての画素電極、２２…隔壁、２４…正孔注入層、２５…正孔輸送層、２６…有機発光層、２７…電子輸送層、２８…電子注入層、２９…封止部材、３０…陰極、３１…薄膜としての光学距離調整層、３２…反射層、８０…電子機器としての画像形成装置、１０１Ｋ…光書き込みヘッドモジュール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基板と、
前記基板上に形成されたハーフミラーと、
前記ハーフミラー上に形成された、光透過性を有する陽極と、
前記陽極上に形成された、有機発光層を含む機能層と、
前記機能層を挟んで前記陽極に対向するように形成された、光透過性を有する陰極と、
前記陰極上に形成された、光透過性を有する薄膜と、
前記薄膜上に形成された反射層と、
を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記ハーフミラーは、誘電体多層膜であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記反射層は、銀を主成分とすることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記薄膜は、絶縁性を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記薄膜は、導電性を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
光透過性を有する基板と、
前記基板上に形成されたハーフミラーと、
前記ハーフミラー上に形成された、光透過性を有する陽極と、
前記陽極上に形成された、有機発光層を含む機能層と、
前記機能層を挟んで前記陽極に対向するように形成された、光透過性を有する陰極と、
前記陰極上に形成された、光透過性を有する薄膜と、
前記薄膜上に形成された反射層と、
を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記ハーフミラーは、誘電体多層膜であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記反射層は、銀を主成分とすることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記薄膜は、絶縁性を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記薄膜は、導電性を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２９９６８９（Ｐ２００７−２９９６８９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２８１６４（Ｐ２００６−１２８１６４）
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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