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KR20050088445A - 유기 ｅｌ 소자를 이용한 노광 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

유기 ｅｌ 소자를 이용한 노광 장치 및 화상 형성 장치 Download PDF

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KR20050088445A
KR20050088445A KR1020057011246A KR20057011246A KR20050088445A KR 20050088445 A KR20050088445 A KR 20050088445A KR 1020057011246 A KR1020057011246 A KR 1020057011246A KR 20057011246 A KR20057011246 A KR 20057011246A KR 20050088445 A KR20050088445 A KR 20050088445A
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KR
South Korea
Prior art keywords
light
light emitting
waveguide
exposure apparatus
emitting layer
Prior art date
Application number
KR1020057011246A
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English (en)
Inventor
타카후미 하마노
아키라 쿄토쿠
유지 토요무라
히데키 마루야마
테츠로 나카무라
켄-이치 마츠모토
Original Assignee
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from JP2002366563A external-priority patent/JP2004195789A/ja
Priority claimed from JP2002366564A external-priority patent/JP2004199985A/ja
Priority claimed from JP2002366565A external-priority patent/JP2004195790A/ja
Priority claimed from JP2003194211A external-priority patent/JP2005032492A/ja
Application filed by 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 filed Critical 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

광원은 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자. 및 상기 발광소자로부터 방출된 광을 단면에 형성된 광 취출면으로부터 공기중으로 출사하는 도파로를 포함하며, 상기 도파로의 광 취출면의 면적은 상기 발광층의 면적보다도 작다. 따라서, 발광층에서 방출된 광이 도파로의 광 취출면을 통해 출사되므로, 도파로의 광 취출면의 사이즈에 의해 광원의 사이즈를 자유롭게 결정할 수 있어 미소 광원을 용이하게 얻을 수 있다.

Description

유기 ＥＬ 소자를 이용한 노광 장치 및 화상 형성 장치{EXPOSING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS USING ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT}
본 발명은 유기 EL 소자로 광원을 이루는 노광 수단을 이용한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 다양한 디스플레이 장치 또는 디스플레이 장치들을 위한 백라이트 등의 광원, 또는 광통신 장치에 이용되는 발광 장치에 사용되는 광원, 광원을 이용한 평행광 조명장치 및 화상 투영 장치에 관한 것이다.
EL 소자라 함은, 고체 형광성 물질의 전계 발광을 이용한 발광 디바이스로서, 현재 무기계 재료를 발광체로서 이용한 무기 EL 소자가 실용화되어, 액정 디스플레이의 백라이트나 평판 디스플레이 등으로의 응용 전개가 일부에서 도모되고 있다. 그러나, 무기 EL 소자는 발광시키는데 필요한 전압이 100V 이상으로 높고, 게다가 청색 발광이 어렵기 때문에, RGB의 삼원색에 의한 풀컬러화가 곤란하다. 또한, 무기 EL 소자는 발광체로서 이용하는 재료의 굴절률이 상당히 크기 때문에, 계면에서의 전반사 등의 영향을 강하게 받아, 실제의 발광에 대한 공기중으로의 광의 취출 효율이 10 ~ 20%로 낮아 고효율화가 곤란하다.
한편, 유기 재료를 이용한 EL 소자에 관한 연구도 오래전부터 주목받아 다양한 검토가 수행되어 왔지만, 발광 효율이 상당히 나쁘기 때문에 본격적인 실용화 연구로는 진전되지 않았다.
그러나, 1987년에 코닥사의 C.W.Tang 등에 의해, 유기 재료를 정공 수송층과 발광층, 이렇게 2층으로 나눈 기능 분리형의 적층 구조를 갖는 유기 EL 소자가 제안되어, 10V 이하의 저전압에도 상관없이 1000cd/㎡ 이상의 높은 발광 휘도를 얻을 수 있다는 것이 명백해졌다[C.W.Tang and S.A.Vanslyke 「Appl. Phys. Lett」, 제 51권, 1987년, p.913 참조]
이후, 유기 EL 소자가 갑자기 주목받기 시작하여, 현재도 마찬가지 기능 분리형의 적층 구조를 갖는 유기 EL 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 유기 EL 소자의 실용화를 위해서는 불가결한 고효율화, 장수명화에 대해서도 충분히 검토가 이루어지고 있고, 최근, 유기 EL 소자를 이용한 디스플레이 등이 실용화되고 있다.
여기에서 종래의 일반적인 유기 EL 소자의 구성에 대하여 도 9를 이용하여 설명한다.
도 9는 종래의 유기 EL 소자의 주요부 단면도이다.
도 9에 있어서, (22)는 유리기판, (23)은 양극, (24)는 정공 수송층, (25)는 발광층, (26)은 음극이다.
도 9에 나타내는 바와 같이 유기 EL 소자는, 유리기판상(22)에 스퍼터링법이나 저항 가열 증착법 등에 의해 형성된 ITO 등의 투명한 도전성막으로 이루어지는 양극(23)과, 양극(23)상에 마찬가지로 저항 가열 증착법 등에 의해 형성된 N, N'-디페닐-N, N'-비스(3-메틸페닐)-1, 1'-디페닐-4, 4'-디아민(이하, TPD라 약칭한다) 등으로 이루어지는 정공 수송층(24)과, 정공 수송층(24)상에 저항 가열 증착법 등에 의해 형성된 8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(이하, Alq3라 약칭한다) 등으로 이루어지는 발광층(25)과, 발광층(25)상에 저항 가열 증착법 등에 의해 형성된 100nm ~ 300nm의 막두께의 금속막으로 이루어지는 음극(26)을 구비하고 있다.
상기 구성을 갖는 유기 EL 소자의 양극(23)을 플러스극으로 하고, 또한 음극(26)을 마이너스극으로 하여 직류 전압 또는 직류 전류를 인가하면, 양극(23)으로부터 정공 수송층(24)을 통하여 발광층(25)에 정공이 주입되고, 음극(26)으로부터 발광층(25)에 전자가 주입된다. 발광층(25)에서는 정공과 전자의 재결합이 생겨, 이에 따라 생성되는 여기자가 여기 상태에서 기저 상태로 이행할 때 발광 현상이 일어난다.
여기에서, 레이저 등의 특수한 광원을 제외하고, 일반 광원으로부터 방출되는 광은 확산광으로, 특정 장소에 광을 조사하는 노광장치에서는 대부분의 광이 쓸모없어져, 효율 좋은 광조사는 수행되고 있지 않다. 따라서, 효율이 좋은 광조사를 수행할 수 있는 광학계가 필요한다. 특히 유기 EL 소자와 같이 수명이 문제가 되는 광원을 이용하는 경우, 효율이 좋은 광조사를 실현하는 광학계는 필수이다.
여기에서, 전자 사진 기술에 의한 기록장치에는, 한결같이 소정의 전위로 대전한 감광체에 화상 데이터에 따른 노광광을 조사하여 이 감광체상에 정전 잠상을 기입하기 위한 노광장치가 설치되어 있다. 그리고, 노광장치에 있어서의 종래의 노광방식으로는 레이저를 주사하는 방식이 중심이 되고 있다. 그러나 노광방식이 레이저인 경우에는 폴리곤 미러나 렌즈 등의 광학부품의 점유 스페이스가 커 장치의 소형화를 도모하는 것이 어렵다.
그리고, 상술한 유기 EL 소자를 프린터의 광원으로서 이용하면, 이들 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 유기 EL 소자는 발광량에 따라 발광 효율이 저하하는 장기 안정성에 관한 과제가 있기 때문에, 밝은 노광광을 장시간 조사하는 것은 곤란하다. 그런 점에서, 도파로 등의 광학계를 이용하면, 장수명이며 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 유기 EL 소자의 소자 구조에 대해서는 미국특허 제 5917280호 명세서나 미국특허 제 5932895호 명세서 등에 개시되어 있는 것이 있다.
그러나, 이들 광원의 응용은 다방면에 걸쳐 있으며, 특히 미소한 점광원으로부터의 광을 미소한 영역에 조사하는 용도에 있어서는, 광이 확산하는 것을 고려하면, 현재의 무기 LED 등의 점광원에 있어서의 미소한 발광부의 면적은 문제가 된다. 또한, 점광원으로부터 방사되는 확산광을 이용하여 평행광을 얻는 용도에 있어서도, 소형의 평행광 광원을 얻기 위해서는 수 ㎛ 이하의 충분히 작은 점광원이 요구되고 있다. 그러나, 충분한 광량을 확보하면서 발광부의 면적을 작게 하는 것은 곤란하여, 현재 충분히 작은 점광원은 실용화되고 있지 않다.
또한, EL 소자와 같은 면광원을 점광원 용도로 이용하는 경우, 광을 차광하여, 광을 취출하는 스폿을 점 상태로 함으로써 유사적으로 점광원으로서 이용할 수 있다. 혹은 상기 점광원의 광을 차광함으로써, 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 그러나 이러한 응용의 경우, 많은 광이 쓸모없게 되거나 원래의 광원 이상의 밝은 점광원을 실현할 수 없다고 하는 문제가 있어, 어떠한 경우라도 밝고 작은 점광원은 실현되지 않는다.
상술한 바와 같이, 레이저를 이용한 노광장치는 레이저를 주사하기 위한 공간을 필요로 하기 때문에, 소형의 노광장치를 형성하는 것은 곤란하다. 그 때문에 소형의 노광장치를 실현하기 위하여 레이저를 이용하지 않는 소형의 노광장치를 실현하기 위해서는, 무기 LED나 유기 EL 소자 등의 광원을 이용해야만 한다.
최근, 소형 프린터용 노광장치로서 실용화되고 있는 무기 LED를 광원으로 이용한 노광장치에서는, 무기 LED로부터 출사되는 확산광에 의해 노광을 수행한다. 그러나 확산광에 대하여 효율좋게 광을 전반하는 광학계를 형성하는 것은 곤란하기 때문에, 이 노광장치에서의 광학계는 광의 이용 효율이 낮다. 따라서, 이 무기 LED 방식의 노광장치에서는 무기 LED를 필요 이상으로 발광시킬 필요가 있다.
마찬가지로, 확산광을 출사하는 유기 EL 소자를 광원으로 이용하여, 무기 LED와 같은 구성의 노광장치를 형성한 경우, 유기 EL 소자를 필요 이상으로 발광시킬 필요가 있다는 것은 말할 것도 없다. 그러나, 유기 EL 소자와 같은 수명에 문제가 있는 광원을 이용하는 경우, 전극에 인가하는 전류를 크게 하면 큰 광량은 얻을 수 있지만, 그렇게 함으로써 발광층에서의 부하가 증대하여 소자 수명이 짧아져 부품 교환의 빈도가 많아지기 때문에 바람직하지 않다.
하지만, 유기 EL 소자로부터의 출사된 광이 확산광이므로, 종래기술의 소자가 프린터의 노광원으로서 사용되면 원하는 정전 잠상이 확산광에 의해 제공될 수 없기 때문에, 초점광 또는 출사광에 대한 광학계가 필요하게 되어 장치의 소형화가 전 노광장치에 의해 충분히 수행될 수 없다. 또한, 종래기술의 소자에 따르면, 잠상이 소량의 광량을 갖는 노광에 의해 감광체에 형성되어 화상질이 저하되어 깨끗하지 않은 화상이 제공된다.
여기에서, 이러한 문제를 회피하기 위하여, 광학계를 이용하지 않고 유기 EL 소자의 전극에 인가된 전류를 증가시킴으로써 낭비되는 확산광을 차폐할 수 있다. 이것에 의해, 정전 잠상을 형성하는 데 필요한 광량을 갖는 노광이 제공되지만, 이러한 경우에는 유기 EL 소자의 부하가 증가되어 소자 수명을 저감시키고 교환 부품의 주기를 증대시켜 구성이 바람직하지 않다.
그러나, 도파로와 같은 광학계와 유기 EL 소자를 이용한 노광장치는, 종래의 유기 EL 소자로 이루어지는 노광장치와 비교하여, 발광층의 면적이 크다는 특징이 있다. 그 때문에, 발광층의 면적에 비례하여, 발광층 내에 있어서의 이물질 등을 원인으로 발생하는, 발광층 내의 양극과 음극의 단락의 가능성이 높아진다고 하는, 종래의 유기 EL 소자로 이루어지는 노광장치에서는 문제가 되지 않았던 장기 안정성에 관한 과제가 생긴다.
또한, 도파로와 같은 광학계와 유기 EL 소자를 이용한 노광장치에 있어서는, 단순히 발광층의 면적이 클 뿐만 아니라, 발광층의 형상이 도파로 형상과 마찬가지로 가늘고 긴 형상으로 되기 때문에, 같은 면적의 발광층과 비교하여도 발광층을 형성하는 주위의 변의 길이의 합계가 길어진다. 이 주위의 변이 길다고 하는 것은, 이들 변을 형성하는 양극이나 음극에 의해 형성되는 단차가 많다는 것을 나타내고 있으며, 이들 단차를 원인으로 발생하는, 발광층 단부의 양극과 음극의 단락 가능성이 높아진다고 하는 소자의 장기 안정성에 관한 과제가 생긴다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 도파로를 이용한 광원의 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 도파로의 개략 단면도.
도 3는 본 발명에 따른 다른 도파로의 개략 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 굴절율이 높은 도파로의 개략 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 굴절율이 낮은 도파로의 개략 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 각도 변환 구조를 수반하는 도파로의 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 도파로를 이용한 광원의 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 도파로를 이용한 광원의 개략 단면도.
도 9는 종래의 유기 EL 소자의 주요부 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 도파로 광원의 구성을 나타내는 개략단면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 도파로 광원의 구성을 나타내는 개략단면도.
도 12는 도 10의 도파로 광원의 발광 소자부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 13은 도 10의 도파로 광원의 전파 계면을 상세하게 나타내는 설명도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 도파로 광원을 이용한 노광장치의 구성을 나타내는 개략단면도.
도 15는 도 13의 노광장치의 차광구성을 상세하게 나타내는 설명평면도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 도 11의 도파로 광원을 노광수단으로서 이용한 프린터 구성의 개략단면도.
도 17은 본 발명의 실시형태에 따른 컬러 화상 형성장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 18은 도 17의 컬러 화상 형성장치의 노광부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 19는 도 17의 컬러 화상 형성장치의 감광부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 20은 도 17의 컬러 화상 형성장치의 현상부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 21은 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자의 주요부를 나타내는 사시도.
도 22는 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
도 23은 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 평면도.
도 24는 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
도 25는 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 다른 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
도 26은 본 발명의 실시형태에 따른 컬러 화상 형성장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 27은 도 26의 컬러 화상 형성장치에서의 노광부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 28은 도 26의 컬러 화상 형성장치에서의 감광부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 29는 도 26의 컬러 화상 형성장치에서의 현상부를 상세하게 나타내는 설명도.
도 30은 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자의 주요부를 나타내는 단면도.
도 31은 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자의 주요를 나타내는 사시도.
도 32는 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 평면도.
도 33은 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
도 34는 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 다른 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
도 35는 본 발명의 실시형태에 따른 컬러 화상 형성장치의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
도 36은 본 발명의 실시형태에 따른 컬러 화상 형성장치의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.
따라서, 본 발명의 목적은 소자 수명의 저감없이 노광에 필요한 광량을 제공할 수 있는 미소 유기 EL 소자를 이용하는 노광 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
미소 점광원의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 광원은 적어도 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자와, 발광소자로부터 방출된 광을 단면에 형성된 광 취출면으로부터 공기중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서, 상기 도파로의 광 취출면의 면적은 상기 발광층의 면적보다도 작게 설정한다.
따라서, 발광층에서 방출된 광이 도파로의 광취출면을 통해 방출된다. 따라서, 도파로의 광 취출면의 사이즈에 의해 광원의 사이즈를 자유롭게 결정할 수 있어 미소 점광원을 용이하게 얻을 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 소자는 적어도 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자, 및 상기 발광소자로부터 방출된 광을 광 입사면에서 입사하여, 상기 광 입사면과는 다른 면에 형성된 광 출사면에서 공기 중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서, 상기 도파로는 상기 광 출사면의 면적이 상기 광 입사면의 면적보다도 작으며, 상기 광 입사면으로부터 상기 광 출사면을 향해 서서히 작아진다.
따라서, 광 입사면보다 광 출사면이 작고 서서히 작아지는 도파로를 이용함으로써, 입사광이 감소로 발광면에서 방출된다. 따라서, 도파로가 광원으로서 사용될 때 낭비되는 광을 이용할 수 있다. 그 결과, 발광층의 부담을 증가시키지 않고 광량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 유효한 광량을 용이하게 얻을 수 있다. 이러한 구성으로, 유기 EL 소자가 특히 광원으로 사용되는 경우에 발광층의 면적을 단지 증가시킴으로써 노광에 필요한 광량을 얻을 수 있다. 따라서, 소자의 수명을 줄이기 위하여 인가된 전류를 증대시키지 않고 유기 EL 소자를 이용하여 노광소자를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 노광장치는 기판상에, 적어도 정공을 주입하는 양극, 발광 영역을 갖는 발광층, 및 전자를 주입하는 음극을 구비한 유기 EL 소자를 광원으로 하는 노광장치로서, 부주사 방향 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하고, 상기 발광층에서 방사되어 상기 도파로에 입사하고, 상기 광 취출면에서 출사되는 광을 노광광으로서 이용한다.
이 방식에서, 유기 EL 소자의 발광층에서 출사되고 도파로의 부 주사방향의 단면인 광 취출면에서 방출되는 광이 노광광을 구성하므로, 발광량이 발광층의 면적을 확대시키면 증가된다. 또한, 발광층에 대하여 광이 단면의 측면에서 취출될 수 있기 때문에, 미소 형태와 전 노광장치의 미소형태를 얻을 수 있다. 이것에 의해, 노광에 필요한 발광량이 인가되는 전류를 증가시킴으로써 수명 단축없이 제공될 수 있으며 미소 형태 및 고 배치도를 갖는 미소형태를 얻을 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 기판에 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 상기 유기 EL 소자는 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되어 발광영역을 갖는 발광층을 가지며, 상기 발광층의 두께를 상기 전극의 두께보다도 두껍게 한 것을 특징으로 하는 노광장치가 제공된다.
이 방식에서, 유기 EL 소자의 발광층의 두께가 전극의 두께보다 두껍게 되므로, 발광층에서의 단락 가능성이 저하된다. 또한, 발광층의 두께가 유기 EL 소자의 기판보다 충분히 얇기 때문에 소형 노광장치를 실현할 수 있다. 이것에 의해, 노광에 필요한 발광량을 수명단축없이 인가 전류를 증가시킴으로써 제공될 수 있으며 자유 배치도가 높고 미소 형태가 가능한 노광장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여, 기판상에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 각각 형성되어, 상기 양극에 가까운 측의 발광층에 전자를 주입하고, 상기 음극에 가까운 측의 발광층에 정공을 주입하는 전하 발생층과, 상기 전하 발생층을 개재하여 복수의 발광영역을 갖는 발광층을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치가 제공된다.
이 방식에서, 다수의 발광층으로 유기 EL 소자의 발광층을 형성함으로써, 발광층의 두께는 발광 효율이 우수한 상태이므로 발광층에서의 단락 가능성이 저하되고 발광이 다수의 발광층에 의해 수행되기 때문에 유기 EL 소자의 발광량이 증가될 수 있다. 또한, 발광층으로의 정공 주입 효율과 전자 주입 효율이 증가되기 때문에, 발광층에서의 발광량이 한층 증가되어 그 결과 유기 EL 소자의 발광량을 한층 증가시킬 수 있는 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 발광층의 두께가 유기 EL 소자의 기판보다 충분히 얇기 때문에, 미소 노광장치를 실현할 수 있다. 이것에의해, 인가 전류의 증가에 의해 소자 수명의 단축없이 노광에 필요한 발광량을 제공할 수 있으며 배치 자유도가 높은 미소 형태를 얻을 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여, 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 복수의 양극과, 상기 양극과 교대로 배치되며, 전자를 주입하는 전극인 복수의 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 각각 형성되어, 양극과 음극에 의해 규정되는 발광 영역을 갖는 복수의 발광층을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치가 제공된다.
이 방식에서, 다수의 발광층으로 유기 EL 소자의 발광층을 형성함으로써, 발광층의 두께가 발광 효율이 우수한 상태이므로, 발광층에서의 단락 가능성이 저하되고 다수의 발광층에 의해 발광이 수행되기 때문에 유기 EL 소자의 발광량이 증가될 수 있다. 또한, 발광층으로의 정공 주입 효율과 전자 주입 효율이 증가되기 때문에, 발광층에서의 발광량이 한층 증가되어 그 결과 유기 EL 소자의 발광량을 한층 증가시킬 수 있는 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 발광층의 두께가 유기 EL 소자의 기판의 두께보다 충분히 얇기 때문에 미소 노광장치를 실현할 수 있다. 이것에 의해, 인가 전류의 증가에 의해 소자 수명의 단축없이 노광에 필요한 발광량을 제공할 수 있으며 배치 자유도가 높은 미소 형태를 얻을 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여, 기판상에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되며, 발광 영역을 갖는 발광층을 가지며, 상기 발광층을 적어도 도포에 의해 성막할 수 있는 재료로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치가 제공된다.
이 방식에서, 유기 EL 소자의 발광층이 도포에 의해 형성되므로 발광층의 두께가 용이하게 되므로 발광층에서의 단락 가능성이 저하된다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판의 두께보다 충분히 얇기 때문에, 미소 노광장치를 실현할 수 있다. 이것에 의해, 인가 전류의 증가에 의해 소자 수명의 단축없이 노광에 필요한 발광량을 제공할 수 있으며 배치 자유도가 높은 미소 형태를 얻을 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여, 기판상에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되며, 발광 영역을 갖는 발광층을 가지며, 상기 기판과, 상기 기판상에 형성되는 전극에 의해 형성되는 단차를, 상기 발광층의 두께 이하로 하는 것을 특징으로 하는 노광장치가 제공된다.
이 방식에서, 유기 EL 소자의 발광층의 두께가 전극에 의해 형성된 단차보다 두껍기 때문에, 발광층에서의 단락 가능성이 저하된다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판의 두께보다 충분히 얇기 때문에 미소 노광장치를 실현할 수 있다. 이것에 의해, 인가 전류의 증가에 의해 소자 수명의 단축없이 노광에 필요한 발광량을 제공할 수 있으며 배치 자유도가 높은 미소 형태를 얻을 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 화상 형성 장치는 노광장치와, 상기 노광장치에 의해 정전 잠상이 형성되는 감광체를 사용한다.
제 1 모드
이하, 본 발명에 따른 광의 도파형태에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도파로의 특성에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 도파로의 개략 단면도이다.
도파로라 함은 굴절율이 다른 2개 이상의 매질로 형성되는 광의 경로로서, 내부에 굴절율이 높은 층으로 이루어지는 코어(7)와, 외부에 굴절율이 작은 층으로 이루어지는 클래드(8)를 모두 가지는 구조체이다. 또한, 외부의 클래드(8)는 공기층으로 대용할 수도 있으며, 코어(7)만으로 이루어지는 구성을 취할 수도 있다.
일반적으로, 도파로 중에 광을 전파시키는 경우, 광 취출면에 대향하는 위치에 있는 단면으로부터 광 취출면 방향을 향해 광을 입사한다. 도파로 중에 입사한 광은 굴절율이 서로 다른 매질이 형성하는 계면에 있어서, 굴절, 반사라는 작용을 받는다. 특히, 코어(7)와 클래드(8)의 계면이나, 클래드(8)와 공기의 계면이라는, 굴절율이 높은 매질로부터 낮은 매질로 변화는 계면에서는, 전반사라고 불리는 저손실의 반사를 일으키는 경우가 있으며, 계면에 입사하는 각도가 임계각보다도 큰 각도의 광은 계면에서 전반사된다. 일반적으로 도파로중에서 전반사된 광은, 대향하는 계면에서도 전반사되며, 전반사를 반복하면서 광 취출면 방향으로 전파한다. 따라서, 도파로 단면에서 입사한 광은 (1)에 나타내는 바와 같이 코어와 클래드의 계면에서 전반사하는 광, (2)에 나타내는 바와 같은 클래드와 공기의 계면에서 전반사하는 광, (3)에 나타낸 바와 같은 전반사되지 않고 도파로를 투과하는 광, 이렇게 3가지가 존재한다. 전반사가 생기는 계면에서는 투과하는 광은 없으며, 모든 광이 반사되기 때문에, 도파로를 이용한 경우, 전파 손실이 상당히 작은, 효율이 좋은 광의 전파를 실현할 수 있다. 또한, 도파로는 광이 전파하는 부분의 크기가 광의 파장을 무시할 수 없는 미소한 크기가 아닌 이상 자유롭게 도파로를 형성할 수 있기 때문에, 용이하게 미소한 도파로를 실현할 수 있다.
또한, 도파로의 측면에서 광을 입사한 경우, (4)에 나타내는 바와 같이, 굴절율이 높은 매질로부터 낮은 매질로 변하는 계면에서도, 입사한 광이 전반사되는 일 없이, 입사한 광의 대부분은 도파로를 투과한다. 이것은, 단면으로부터 입사하는 경우와 달리, 굴절율이 높은 매질에 직접 광을 입사하지 않기 때문으로, 광의 굴절, 반사라는 스넬의 법칙에 의해 간단하게 설명할 수 있다. 굴절율이 낮은 매질로부터 굴절율이 높은 매질로 전파하는 경우에 광은 계면에 대하여 선 각도로 굴절되어 굴절율이 높은 매질 안을 전파하게 된다. 이 때문에, 굴절율이 높은 층에서 낮은 층으로 전파하는 계면에서 임계각 이상의 각도의 광은 존재하지 않으며, 모든 광은 전반사되지 않고 도파로 안을 투과한다. 따라서, 도파로 측면에서 도파로 안으로 광을 입사하는 경우, 예를 들면, 도파로 내부에 광의 각도를 변환하는 구조체를 이용하는 등의 시책이 필요하게 된다.
마찬가지로, 무기 LED나 레이저 다이오드, EL 소자 등의 소위 내부 발광형의 발광소자에서도 스넬의 법칙에 따른 광의 전파가 수행되어, 발광부에서 방사된 광은 반사나 굴절의 영향을 받으며, 특히 공기층과의 계면에서 전반사가 일어난다. 따라서, 발광층의 굴절율이 큰 발광소자의 경우, 소자와 공기의 계면에서 강하게 전반사의 영향을 받으며, 또한 이 전반사된 광은 발광소자 내부에서의 광의 흡수 등의 영향을 받는다. 따라서, 내부 발광형의 발광소자에서는 발광층에서 방사된 광의 일부 밖에 공기중으로 취출되지 않게 된다.
도파로의 측면에서 입사한 경우, 입사한 광의 대부분이 도파로를 투과하는 것은 상술하였지만, 도파로상에 공기를 개재하지 않고 내부 발광형의 발광소자를 형성한 경우, 상술한 경우와는 상황이 다르다. 도 3을 이용하여, 도파로 상에 발광소자를 형성한 경우에 대하여 설명한다. 굴절율이 높은 발광층으로부터 방사된 광을 공기와 같은 굴절율이 낮은 매질을 통하지 않고 도파로 측면으로부터 입사한 경우, (5)에 나타내는 바와 같이 도파로 측면으로부터 방사되는 광뿐만 아니라, (6)에 나타내는 바와 같이 도파로의 굴절율이 높은 매질로부터 낮은 매질로 변화하는 계면에서 전반사를 일으키는 임계각 이상의 각도의 광이 존재하게 되어 전반사에 의해 광의 광 취출면으로 전파하는 광이 생긴다.
따라서, 내부 발광형의 발광소자를 공기를 통하지 않고 도파로 상에 형성함으로써, 광을 측면으로부터 입사하여, 전반사에 의해 광 취출면으로 전파하는 구조를 형성할 수 있어 용이하게 발광소자의 면적이 크고, 미소한 점광원을 실현할 수 있다.
또한, 도파로를 통하여 광을 출사하는 구성으로 한 경우, 광 취출면의 면적과 발광소자의 면적을 같게 할 필요가 없기 때문에, 큰 면적의 발광소자나 복수의 발광소자를 늘어놓아 도파로 중에 광을 입사함으로써, 광 취출면의 면적에 대하여 발광소자의 면적이 큰, 미소 점광원을 용이하게 실현할 수 있다. 특히, 발광소자의 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 상당히 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 도파로 측면에 발광소자를 형성하는 구성의 경우, 도파로의 전파 방향의 길이를 충분히 길게 함으로써 용이하게 발광소자의 면적을 크게 할 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 광 취출면에 대하여 발광하는 면적이 클수록 보다 밝은 점광원을 실현할 수 있음은 말할 것도 없으며, 이 때문에, 같은 길이의 도파로를 이용한 경우, 하나의 면만이 아니라 두 개 이상의 면에 발광소자를 설치하는 것이 보다 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
또한, 효율적으로 광을 광 취출면에 전파시키기 위해서는, 도파로의 굴절율은 발광층의 굴절율보다도 작게 하는 것이 바람직하며, 또한, 도파로의 굴절율보다 0.3 작은 굴절율보다는 큰 것이 바람직하다. 이것은 상술한 바와 같이, 발광층에서 방출된 광은 각 계면에서 스넬의 법칙에 따라 전파된다. 이 때, 도 4에 나타내는 바와 같이, 도파로의 굴절율이 발광층의 굴절율보다도 큰 경우, 도파로 중의 광은 선 광이 많아져 광 취출면에 도달할 때까지의 광로 길이가 길어진다. 이러한 광은 도파로에서의 광의 흡수 등의 영향을 강하게 받기 때문에, 효율이 좋은 광의 전파는 이루어지지 않는다. 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 도파로의 굴절율이 발광층의 굴절율과 거의 같거나 그보다도 작은 경우, 도파로 중에는 광의 출사면 방향으로 전파하는 광이 많이 존재하게 되어 효율적으로 광이 전파되게 된다. 그러나, 도파로의 굴절율이 발광층의 굴절율에 비해 작은 경우, 도파로와 발광층의 굴절율 차에 따라 도파로와의 계면에서 광의 전반사가 일어나기 때문에, 특히 발광층의 굴절율이 도파로의 굴절율에 비하여 0.3 넘게 작은 경우, 이 전반사에 의한 광량 저하를 무시할 수 없게 되어 효율이 좋은 광의 전파는 이루어지지 않는다. 따라서, 발광층과 같은 재료를 이용하여 도파로를 형성함으로써, 도파로의 굴절율을 엄밀하게 선택하지 않고도 용이하게 효율이 좋은 광이 전파되는 도파로를 형성할 수 있다.
또한 효율이 좋은 광 전파를 얻기 위해서는, 단순한 형상의 도파로보다도 도파로 내부에 광의 각도를 변환하는 각도 변환구조를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 광 취출면 방향으로 광의 각도를 변환하는 톱날 형상이 각도 변화구조를 설치한 경우, 단순한 형상의 도파로에서 도파로를 투과하여 도파로 중을 전파하지 않는 각도의 광에 대해서 각도 변화을 수행함으로써, 광 취출면에서 출사되는 유효한 광으로서 이용할 수 있다. 또한, 단순한 도파로에 있어서, 광의 각도 변환을 수행하지 않아도 도파로 중을 전파하는 광은 도파로와 공기와의 계면에 도달하는 일이 적기 때문에, 광이 각도 변환되지 않고 도파로 중을 전파한다. 이상과 같이, 도파로 내부에 광의 각도 변환구조를 가짐으로써, 단순한 도파로에서 도파로를 투과하는 광을 전파할 수 있어 효율이 좋은 광의 전파를 실현할 수 있다.
또한, 도파로가 굴절율이 큰 코어와 이보다 굴절율이 작은 클래드로 이루어지는 도파로인 경우, 상기 광의 각도 변환구조는 코어와 클래드의 계면에 설치하는 것이 바람직하다. 코어와 클래드의 계면에서 유효한 광의 각도 변환이 이루어진 경우, 각도 변환이 이루어진 광은 코어 내부를 전파하여 광 취출면으로부터 방출된다. 이에 대하여, 클래드와 공기의 계면에 각도 변환구조를 설치한 경우, 유효한 광의 각도 변환이 이루어진 광은 코어와 클래드 양쪽을 전파하는 광이 되어 광 취출면으로부터 방출된다. 이 때문에, 코어와 클래드의 계면에 광의 각도 변환구조를 설치하는 것이 도파로를 전파할 때의 광로 길이를 짧게 할 수 있어 클래드 표면의 효율이 좋은 광의 전파를 실현할 수 있다.
발광소자를 광 취출면에 대향하는 면에 형성하지 않고 도파로의 측면에 형성하는 경우, 발광소자로부터 도파로 중으로 입사한 광 중 일부는 광 취출면에 대향하는 면으로 전파하여 그 대향하는 면으로부터 공기 중으로 무효한 광으로서 출사된다. 이 때문에, 대칭성이 좋은 도파로에서 광 취출면을 반사면으로 함으로써, 이 무효한 광은 유효한 광으로서 이용되기 때문에 효율이 좋은 광의 전파가 실현된다. 또한, 이 광 취출면에 대향하는 면을 단순한 반사면이 아니라 도파로에 대하여 수직이 아닌 면으로 함으로써, 광의 손실이 적은 전반사를 이용한 반사면을 형성할 수 있어 효율이 좋은 광의 전파가 실현된다. 특히, 광 취출면의 각도를 설계함으로서, 이 면을 광의 각도 변환구조로서 이용할 수도 있어 더욱 효율이 좋은 광의 전파를 용이하게 실현할 수 있다.
다음으로, 도파로에 대하여 설명한다.
도파로는 투명한 코어와, 코어의 주위에 코어보다도 굴절율이 작은 클래드로 구성되며, 클래드는 공기층을 대용할 수 있어 코어만으로 이루어지는 구성으로 할 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 도파로는 투명 코어와 코어를 감쌀 때 코어보다 작은 굴절률을 갖는 클래드로 구성되며 클래드는 공기층을 대용할 수 있어 코어만으로 이루어지는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 투명 또는 반투명의 정의는 유기 EL 소자에 의한 루미네슨스의 광 인식에 방해되지 않을 정도의 투명도를 나타낸다.
도파로에 이용하는 재료로는, 투명 혹은 반투명의 소다석회유리, 바륨/스트론튬 함유 유리, 납유리, 알루미노규산유리, 붕규산유리, 바륨붕규산유리, 석영유리 등의 무기 산화물유리, 무기 불화물유리 등의 무기유리, 혹은, 투명 또는 반투명의 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리불화비닐, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 비정질 폴리올레핀, 불소계 수지 등의 고분자 필름, 혹은 투명 또는 반투명의 As2S3, As40S10, S40Ge10 등의 칼코게노이드 유리, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO, Si3N4, HfO2, TiO2등의 금속 산화물 및 질화물 등의 재료로부터 적절하게 선택하여 이용할 수 있으며, 혹은 레지스트를 블리치하여 이용할 수도 있다. 또한, 도파로의 굴절율과 발광층의 굴절율의 값을 가깝게 하기 위해서는, 발광층 재료와 동일한 재료를 이용하여 도파로를 형성할 수도 있다.
또한, 광의 각도변환 구조라 함은 두 개의 서로 다른 매질의 계면에서 입사광이 계면에 도달할 때에, 계면에 대하여 입사각과는 다른 각도로 반사되는 구조로서, 기판을 형성하는 각 면 중 어느 것에 대해서도 평행하지 않는 면 및 구조체이다.
구체적으로는, 계면에 대하여 비평행하며 동시에 비수직인 면을 들 수 있는데, 이것은 예를 들면, 삼각기둥이나 원기둥, 삼각추, 원추, 혹은 그들을 3차원적 혹은 2차원적으로 배열한 복합체, 산란면 등으로 이루어지는 구조체이며, 도파로의 완곡, 도파로 표면의 요철, 미소 렌즈, 미소 프리즘, 미소 미러 구조, 및 그들의 집합체로 이루어진다.
또한, 광의 각도 변환 구조는 도파로의 표면 혹은 도파로의 내부 중 어디라도 형성할 수 있다.
도파로의 표면에 광의 각도변환 구조를 형성하는 경우, 도파로의 표면을 연마하여 요철을 형성할 수 있으며, 요철상에 클래드 혹은 양극을 형성함으로써 실현할 수 있다. 혹은, 도파로의 표면에 미소 렌즈 등을 접합하는 것으로도 실현할 수 있으며, 도파로의 표면에 광의 각도변환 구조를 형성하는 경우, 그 계면이 공기/기판 계면이라도 좋으며, 이 경우 공기층을 클래드층으로서 이용한다. 이와 같이 도파로 표면에 광의 각도 변환구조를 형성하는 경우, 유기 EL 소자 형성 후에 표면을 가공하면 되며 작성 행정이 간단하기 때문에 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 광의 각도변환 구조가 도파로 내부에 형성되는 경우, 도파로에 요철이나 미소 렌즈를 내포시켜 광의 각도변환 구조를 형성할 수 있으며, 코어 혹은 클래드 내부, 혹은 코어/클래드 계면에 형성할 수 있다. 코어/클래드 계면에 형성되는 경우, 코어의 표면을 연마나 블래스트, 에칭 등에 의해 요철을 형성하고, 그 표면에 클래드층을 형성함으로써 실현할 수 있다. 이러한 구조의 경우, 광의 각도변환 구조는 노출되는 일이 없으며, 안정된 광의 각도변환이 수행되어 도파로 표면을 평탄화할 수 있기 때문에, 도파로 상에 양극 등을 용이하게 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 유기 EL 소자에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 기판에 대하여 설명한다. 본 발명의 유기 EL 소자의 기판은 투명 혹은 불투명, 어떠한 기판도 이용할 수 있으며, 기판측으로부터 광을 취출하는 경우에는 투명기판, 그렇지 않은 경우에는 두가지 기판 중에서 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 기판은 유기 EL 소자를 지지할 수 있는 강도가 있으면 되고, 유기 EL 소자의 기판을 드라이버 IC의 지지체로서 공용할 수도 있다.
기판은 예를 들면, 투명 또는 반투명의 소다석회유리 등의 도파로에 이용한 재료, 혹은 불투명한 실리콘, 게르마늄, 탄화실리콘, 갈륨비소, 질화갈륨 등의 반도체 재료, 혹은 안료 등을 포함한 상기 투명기판 재료, 및 표면에 절연처리를 실시한 금속 재료 등으로 적절하게 선택하여 이용할 수 있으며, 복수의 기판재료를 적층한 적층기판을 이용할 수도 있다. 또한, 기판 표면 혹은 기판 내부에는, 유기 EL 소자를 구동하기 위한 저항, 컨덕터, 인덕터, 다이오드, 및 트랜지스터 등으로 이루어지는 회로를 형성하고 있어도 좋다.
양극이라 함은 정공을 주입하는 전극으로서, 정공을 효율적으로 발광층 혹은 정공 수송층에 주입하는 것이 필요하다.
양극으로는 투명전극을 이용할 수 있다. 투명기판의 재료로는, 인듐주석 산화물(ITO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등의 금속 산화물, 혹은 SnO:Sb(안티몬), ZnO:Al(알루미늄), IZO(In2O3:AnO)과 같은 혼합물로 이루어지는 투명 도전막이나, 혹은 투명도를 해치지 않을 정도의 두께의 Al(알루미늄), Cu(구리), Ti(티탄), Ag(은), Au(금)과 같은 금속 박막이나, 이들 금속의 혼합물막, 적층 박막과 같은 금속 박막이나, 혹은 폴리피롤 등의 도전성 고분자 등을 이용할 수 있다. 또한, 복수의 상술한 투명전극 재료를 적층함으로써 투명전극으로 할 수도 있으며, 저항 가열 증착, 전자빔 증착, 스퍼터법 또는 전계 중합법 등의 각종 중합법 등에 의해 형성한다. 또한, 투명전극은 충분한 도전성을 갖게 하기 위하여, 또는 기판 표면의 요철에 의한 불균일 발광을 막기 위하여, 1nm 이상의 두께로 하는 것이 바람직하다. 또한, 충분한 투명성을 갖게 하기 위하여 500nm 이하의 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 양극으로는 상기 투명전극 이외에도, Cr(크롬), Ni(니켈), Cu(구리), Sn(주석), W(텅스텐), Au(금) 등의 일함수가 큰 금속, 혹은 그 합금, 산화물 등을 이용할 수 있으며, 이들 양극 재료를 이용한 복수의 재료에 의한 적층 구조도 이용할 수 있다. 다만, 양극으로서 투명전극을 이용하지 않는 경우, 광의 각도변환 수단의 효과를 최대한으로 이용하기 위해서는, 양극은 광을 반사하는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 양극으로서 투명전극을 이용하지 않는 경우에는, 음극이 투명전극이면 좋다.
또한, 양극에 비정질 탄소막을 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 동시에 정공 주입전극으로서의 기능을 갖는다. 즉, 양극으로부터 비정질 탄소막을 통하여 발광층 혹은 정공 수송층에 정공이 주입된다. 또한, 비정질 탄소막은 양극과 발광층 혹은 정공 수송층과의 사이에 스퍼터법에 의해 형성되어 이루어진다. 스퍼터링에 의한 카본 타겟으로는, 등방성 그래파이트, 이방성 그래파이트, 유리상 카본 등이 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 순도가 높은 등방성 그래파이트가 적합하다. 비정질 탄소막이 우수한 점을 구체적으로 나타내면, 이연계기사의 표면 분석장치 AC-1을 사용하여, 비정질 탄소막의 일함수를 측정하면, 비정질 탄소막의 일함수는 Wc=5.40eV이다. 여기에서, 일반적으로 양극으로서 자주 이용되고 있는 ITO의 일함수는 WITO=5.05eV이기 때문에, 비정질 탄소막을 이용하는 편이 발광층 혹은 정공 수송층에 효율적으로 정공을 주입할 수 있다. 또한, 비정질 탄소막을 스퍼터링법으로 형성할 때, 비정질 탄소막의 전기 저항값을 제어하기 위하여, 질소 혹은 수소와 아르곤의 혼합가스 분위기 하에서 반응성 스퍼터링한다. 또한, 스퍼터링법 등에 의한 박막 형성 기술에서는, 막두께를 5nm 이하로 하면 막이 섬형상 구조가 되어 균질한 막을 얻을 수 없다. 그 때문에, 비정질 탄소막의 막두께가 5nm 이하에서는 효율이 좋은 발광을 얻을 수 없어, 비정질 탄소막의 효과를 기대할 수 없다. 또한, 비정질 탄소막의 막두께를 200nm 이상으로 하면, 막의 색이 검은색을 띠어 유기 EL 소자의 발광이 충분하게 투과되지 않게 된다.
여기에서, 발광층으로는 가시 영역에서 형광 특성을 가지고, 동시에 성막성이 좋은 형광체로 이루어지는 것이 바람직한데, Alq3나 Be-벤조퀴놀리놀(BeBq2) 외에, 2, 5-비스(5, 7-디-t-펜틸-2-벤조옥사조릴)-1, 3, 4-티아지아졸, 4, 4'-비스(5, 7-펜틸-2-벤조옥사조릴)스틸벤, 4, 4'-비스[5, 7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤조옥사조릴]스틸벤, 2, 5-비스(5, 7-디-t-펜틸-2-벤조옥사조릴)티오펜, 2, 5-비스([5-α, α-디메틸벤질]-2-벤조옥사조릴)티오펜, 2, 5-비스[5, 7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤조옥사조릴]-3, 4-디페닐티오펜, 2, 5-비스(5-메틸-2-벤조옥사조릴)티오펜, 4, 4'-비스(2-벤조옥사조릴)비페닐, 5-메틸-2-[2-[3-(5-메틸-2-벤조옥사조릴)페닐]비닐]벤조옥사조릴, 2-[2-(4-클로로페닐)비닐]나프트[1, 2-d]옥사조릴 등의 벤조옥사조릴계, 2, 2'-(p-페닐렌디비닐렌)-비스벤조티아졸 등의 벤조티아졸계, 2-[2-[4-(2-벤조이미다조릴)페닐]비닐]벤조이미다졸, 2-[2-(4-카르복시페닐)비닐]벤조이미다졸 등의 벤조이미다졸계 등의 형광 증백제나, 트리스(8-퀴놀리놀) 알루미늄, 비스(8-퀴놀리놀)마그네슘, 비스(벤조-8-퀴놀리놀)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)알루미늄옥시드, 트리스(8-퀴놀리놀)인듐, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 8-퀴놀리놀리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리놀)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리놀)칼슘, 폴리[아연-비스(8-하이드록시-5-퀴놀리노닐)메탄] 등의 8-하이드록시퀴놀린계 금속착체나 디리튬에핀드리지온 등의 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물이나, 1, 4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1, 4-(3-메틸스티릴)벤젠, 1, 4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1, 4-비스(2-에틸스티릴)벤젠, 1, 4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 1, 4-비스(2-메틸스티릴)2-메틸벤젠 등의 스티릴벤젠계 화합물이나, 2, 5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2, 5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2, 5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2, 5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2, 5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진, 2, 5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진 등의 디스틸피라진 유도체나, 나프탈이미드 유도체나, 페릴렌 유도체나, 옥사디아졸 유도체나, 알다진 유도체나, 시클로펜타디엔 유도체나, 스티릴아민 유도체나, 쿠마린계 유도체나, 방향족 디메티리딘 유도체 등이 이용된다. 또한, 안트라센, 살리실산염, 피렌, 코로넨 등도 이용된다. 혹은, 파크-트리스(2-페닐피리딘)이리듐 등의 인광 발광재료나, 혹은 PPV(폴리파라페닐렌비닐렌), 폴리플루오렌 등의 폴리머 발광재료 등을 이용하여도 좋다.
또한, 발광층만의 단층구조 외에, 정공 수송층과 발광층 또는 발광층과 전자 수송층과 같은 2층 구조나, 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과 같은 3층 구조 중 어떠한 구조라도 상관없다. 다만, 이러한 2층 구조 또는 3층 구조의 경우에는, 정공 수송층과 양극이, 또는 전자 수송층과 음극이 접하도록 적층하여 형성된다. 혹은, 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 블록층을 설치한 구조나, 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 블록층을 설치한 구조, 혹은 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 설치한 구조나 전자 수송층과 음극 사이에 전자 주입층을 설치한 구조 등 기능 분리한 층을 적절하게 선택하여 적층 혹은 혼합층으로 한 복수층 구조라도 좋다.
그리고, 정공 수송층으로는, 정공 이동도가 높고 투명하며 성막성이 좋은 것이 바람직하다. TPD 외에, 포르핀, 테트라페닐 포르핀구리, 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 티타늄 프탈로시아닌 옥시드 등의 폴리피린 화합물이나, 1, 1-비스{4-(디-P-토릴아미노)페닐}시클로헥산, 4, 4', 4''-트리메틸트리페닐아민, N, N, N', N'-테트라키스(P-토릴)-P-페닐렌디아민, 1-(N, N-디-P-토릴아미노)나프탈렌, 4, 4'-비스(디메틸아미노)-2-2'-디메틸트리페닐메탄, N, N, N', N'-테트라페닐-4, 4'-디아미노비페닐, N, N'-디페닐-N, N'-디-m-토릴-4, N, N-디페닐-N, N'-비스(3-메틸페닐)-1, 1'-4, 4'-디아민, 4'-디아미노비페닐, N-페닐카르바졸 등의 방향족 제 3급아민이나, 4-디-P-토릴아미노스틸벤, 4-(디-P-토릴아미노)-4'-[4-(디-P-토릴아미노)스티릴]스틸벤 등의 스틸벤 화합물이나, 트리아졸 유도체나, 옥사지아졸 유도체나, 이미다졸 유도체나, 폴리아릴알칸 유도체나, 피라조린 유도체나, 피라조론 유도체나, 페닐렌디아민 유도체나, 아닐아민 유도체나, 아미노 치환 칼콘 유도체나, 옥사졸 유도체나, 스티릴안트라센 유도체나, 플루오레논 유도체나, 하이드라존 유도체나, 실라잔 유도체나, 폴리실란계 아닐린계 공중합체나, 고분자 올리고머나, 스티릴아민 화합물이나, 방향족 디메티리딘계 화합물이나, 폴리3-메틸티오펜 등의 유기재료가 이용된다. 또한, 폴리카보네이트 등의 고분자 중에 저분자의 정공 수송층용 유기재료를 분산시킨 고분자 분산계의 정공 수송층도 이용된다. 또한, 이들 정공 수송 재료는 정공 주입재료, 혹은 전자 블록재료로서 이용할 수도 있다.
또한, 전자 수송층(34)으로는, 1, 3-비스(4-tert-부틸페닐-1, 3, 4-옥사디아조릴)페닐렌(OXD-7) 등의 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 혹은 PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), BAlq, BCP(바소프브로인) 등이 이용된다. 또한, 이들 전자 수송재료는 전자 주입재료, 혹은 정공 블록재료로서 이용할 수도 있다.
여기에서 음극으로는, 전자를 주입하는 전극으로, 전자를 효율적으로 발광층 혹은 전자 수송층에 주입하는 것이 필요하며, 일함수가 작은 Al(알루미늄), In(인듐), Mg(마그네슘), Ti(티타늄), Ag(은), Ca(칼슘), Sr(스트론튬) 등의 금속, 혹은 이들 금속의 산화물이나 불화물 및 그 합금, 적층체 등이 일반적으로 이용된다. 한 번 광/공기 계면에 도달하여, 프레넬 반사 등에 의해 공기 중으로 취출되지 않은 광은, 다시 소자 내부로 전파하여 음극에 도달한다. 혹은 발광층에 있어서, 광은 등방적으로 방사되기 때문에, 발광층에서 방사되는 광 중 반은 광 취출면에 도달하기 전에 음극에 도달한다. 이 때, 음극이 광을 반사하는 재료로 형성되어 있는 경우, 이 음극에 도달한 광은 반사되어 다시 광 취출면 방향으로 전파할 수 있어, 유효한 광으로 이용될 가능성이 있다. 이 효과를 유효하게 하기 위해서는, 음극은 광을 반사하는 재료로 형성하는 것이 바람직하며, 또한 광의 반사율이 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 이상의 사항은, 음극을 투명기판으로서 이용한 경우에는, 양극에 적용된다.
또한, 음극으로는, 발광층 혹은 전자 수송층과 접하는 계면에 일함수가 작은 금속을 이용한 광투과성이 높은 초박막을 형성하고, 그 상부에 투명전극을 적층함으로써 투명 음극을 형성할 수도 있다. 특히 일함수가 작은 Mg, Mg-Ag 합금, 일본 특개평 5-121172호 공보에 기재된 Al-Li 합금이나 Sr-Mg 합금 혹은 Al-Sr 합금, Al-Ba 합금 등 혹은 LiO2/Al이나 LiF/Al 등의 적층 구조는 음극재료로서 아주 적합하다.
또한, 이들 음극의 성막방법으로는 저항 가열 증착, 전자빔 증착, 스퍼터법이 이용된다.
또한, 양극 및 음극은 적어도 한 쪽이 투명전극이면 좋다. 또한, 모두 투명전극이어도 좋지만, 광의 취출 효율을 향상시키기 위해서는 한 쪽이 투명전극이면 다른 쪽이 광을 반사하는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 유기 EL 소자를 외기로부터 차단하여, 장시간 안정성을 보증하기 위하여 소자 표면에 보호막을 형성하는 경우도 있다. 보호막의 재료로는, SiON, SiO, SiN, SiO2, Al2O3, LiF 등의 무기산화물, 무기질화물, 무기불화물로 이루어지는 박막, 혹은 무기산화물, 무기질화물, 무기불화물 등, 혹은 그들의 혼합물 등으로 이루어지는 유리막, 혹은 열경화성, 광경화성의 수지나 밀봉 효과가 있는 실란계의 고분자 재료 등을 들 수 있으며 증착이나 스퍼터링 등 혹은 도포법에 의해 형성된다.
도파로 측면에 발광소자를 형성한 미소한 점광원은 조명장치의 광원으로서 이용할 수 있지만, 이들 중에서도, 미소한 광원이라는 이점에서, 간단한 광학계와 조합시킴으로써 용이하게 평행광 광원을 형성할 수 있으며, 이를 이용한 평행광 조명장치, 혹은 이를 이용한 OHP나 프로젝터 등의 화상 투영장치의 광원으로서 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다.
(실시형태 1)
본 발명의 실시형태에 있어서의 광원에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 도파로를 이용한 광원의 주요부 단면도이다.
도 7에서, 도파로(6), 코어(7), 클래드(8), 발광소자(9)는 종래의 기술에서 설명한 것과 같은 것이므로, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시형태에 있어서의 도파로를 이용한 광원은 코어(7)와 클래드(8)로 이루어지는 도파로(6)의 광 취출면에 대향하는 측의 면에 복수의 발광소자를 배열한 구조로 되어 있다. 그리고, 이 발광소자는 코어의 중앙부로터 위치가 어긋남에 따라 각도를 가지고 배열되어 있으며, 발광소자로부터 방사된 광은 코어 부분에서 입사되는 구조로 되어 있다. 이러한 구조로 함으로써, 미소한 도파로를 이용하여 발광 면적이 큰 발광소자로 이루어지는 미소한 점광원을 용이하게 실현할 수 있으며, 또한, 광 취출면에 대하여 큰 발광소자를 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 특히 본 발명의 실시형태와 같이 발광소자에 각도를 주어 배열함으로써 미소한 도파로에 입사하는 광량을 증가시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 코어나 클래드의 구성재료, 형성방법은 상술한 구성재료, 형성방법이나 종래 공지의 재료 중에서, 발광소자로부터의 발광의 취출을 방해하지 않도록 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 코어와 발광소자 사이에 공기층을 개재시킨 구조의 경우에 대하여 설명하였으나, 그 구조에 대해서는 상술한 바와 같이 특별히 한정되는 것은 아니며, 코어와 발광소자가 투명한 매질에 의해 결합되어 있어도 좋다.
이상과 같이 본 실시의 형태에 따르면, 미소한 도파로를 이용함으로써 용이하게 면적이 큰 발광소자를 이용한 점광원을 실현할 수 있으며, 광 취출면에 대하여 큰 발광 면적의 발광소자를 이용하기 때문에 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에서의 광원은 조명장치나 표시장치의 광원으로서 이용할 수 있음은 말할 것도 없다. 특히 간단한 광학계와 조합시킴으로써, 용이하게 평행광 광원을 형성할 수 있으며, 프로젝터 등의 화상 투영장치의 광원으로서 이용할 수 있음은 말할 것도 없다.
(실시형태 2)
본 발명의 실시형태에 있어서의 광원에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 도파로를 이용한 광원의 주요부 단면도이다.
도 8에서, 도파로(6), 발광소자(9)는 종래의 기술에서 설명한 것과 같은 것이므로, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. (11)은 렌즈이다.
본 실시형태에 있어서의 도파로를 이용한 광원은 도파로(6)의 측면에 복수의 발광소자를 배열한 구조로 되어 있다. 또한, 발광소자는 도파로의 서로 다른 2면에 배열되어 있으며, 발광소자로부터 방사된 광은 공기층을 통하지 않고 측면으로부터 도파로 안으로 입사되는 구조로 되어 있다. 이러한 구조로 함으로써, 미소한 도파로를 이용하여 발광 면적이 큰 발광소자로 이루어지는 미소한 점광원을 용이하게 실현할 수 있으며, 또한, 광 취출면에 대하여 큰 발광소자를 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 특히 본 발명의 실시형태와 같이 도파로의 서로 다른 2면에 발광소자를 배열함으로써, 광 취출면에 대한 발광소자의 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 미소한 도파로에 입사하는 광량이 증가하여 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 코어나 클래드의 구성재료, 형성방법은 상술한 구성재료, 형성방법이나 종래 공지의 재료 중에서, 발광소자로부터의 발광의 취출을 방해하지 않도록 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
본 발명의 광 취출면의 외측에는 도파로보다도 충분히 큰 렌즈가 배치되어 있으며, 이로 인해 광 취출면으로부터 출사된 광은 렌즈를 통하여 평행광으로 변환되어, 다양한 조명 등에 이용할 수 있는 평행광 광원을 형성할 수 있다. 특히 본 발명의 평행광 광원은 미소한 점광원으로부터 평행광으로의 변환을 수행하기 때문에, 용이하게 평행광으로 변환할 수 있음과 동시에 미소한 평행광 광원으로서 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 클래드층이 없는 코어와 공기층으로 이루어지는 도파로의 경우에 대하여 설명하였으나, 도파로 구조에 대해서는 상술한 바와 같이 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 도파로의 임의의 면에 클래드층을 설치할 수도 있고, 소자 형성 후에 소자도 포함한 전면에 클래드층을 설치하는 구조여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 미소한 도파로를 이용함으로써 용이하게 면적이 큰 발광소자를 이용한 점광원을 실현할 수 있으며, 광 취출면에 대하여 큰 발광 면적의 발광소자를 이용하기 때문에 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에서의 광원은 조명장치나 표시장치의 광원으로서 이용할 수 있음은 말할 것도 없다. 특히 간단한 광학계와 조합시킴으로써 용이하게 평행광 광원을 형성할 수 있으며, 프로젝터 등의 화상 투영장치의 광원으로서 이용할 수 있음은 말할 것도 없다.
(실시형태 3)
본 발명의 실시형태에 있어서의 광원에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 도파로를 이용한 광원의 개략 단면도이다.
도 1에서, 양극(2), 정공 수송층(3), 발광층(4), 음극(5), 도파로(6)는 종래의 기술에서 설명한 것과 같은 것이므로, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시형태에 있어서의 도파로를 이용한 광원은 도파로(6)의 측면에 면 발광소자인 유기 EL 소자를 배열한 구조로 되어 있다. 또한, 유기 EL 소자는 도파로에 있어서의 서로 다른 3면에 배열되어 있으며, 발광소자로부터 방사된 광은 공기층을 통하지 않고 측면으로부터 도파로 안으로 입사되는 구조로 되어 있으며, 특히 본 발명의 실시형태와 같이 발광소자로서 유기 EL 소자를 이용함으로써, 용이하게 도파로의 복수면 상에 발광소자를 형성할 수 있다. 또한 유기 EL 소자를 이용한 경우, 도파로를 기판으로 이용할 수도 있으며, 이 경우, 기판을 생략할 수 있기 때문에 소자의 미소화도 용이하다. 특히 유기 EL 소자를 발광소자로서 이용한 경우, 소자의 수명이 문제가 되기 때문에 발광층을 밝게 하는 것이 곤란하다. 이 때문에 이러한 구조의 점광원으로 함으로써 발광층의 부담을 크게 하는 일 없이 밝은 광원을 실현할 수 있으며, 수명의 문제를 회피한 광원을 실현할 수 있다.
이상, 이와 같은 구조로 함으로써, 미소한 도파로를 이용하여 발광 면적이 큰 발광소자로 이루어지는 미소한 점광원을 용이하게 실현할 수 있으며, 또한, 광 취출면에 대하여 큰 발광소자를 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 특히 본 발명의 실시형태와 같이 도파로의 서로 다른 2개 이상의 면에 발광소자를 배열함으로써, 광 취출면에 대한 발광소자의 면적을 크게 할 수 있으므로, 미소한 도파로에 입사하는 광량이 증가하여 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 코어나 클래드의 구성재료, 형성방법은 상술한 구성재료, 형성방법이나 종래 공지의 재료 중에서, 발광소자로부터의 발광의 취출을 방해하지 않도록 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 클래드층이 없는 코어와 공기층으로 이루어지는 도파로의 경우에 대하여 설명하였으나, 그 구조에 대해서는 상술한 바와 같이 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 도파로의 임의의 면에 클래드층을 설치할 수도 있고, 소자 형성 후에 소자도 포함한 전면에 클래드층을 설치하는 구조여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 미소한 도파로를 이용함으로써 용이하게 유기 EL 소자를 이용한 점광원을 실현할 수 있으며, 광 취출면에 대하여 큰 발광 면적의 발광소자를 이용하기 때문에, 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에서의 광원은 조명장치나 표시장치의 광원으로서 이용할 수 있음은 말할 것도 없다. 특히 간단한 광학계와 조합시킴으로써 용이하게 평행광 광원을 형성할 수 있으며, 프로젝터 등의 화상 투영장치의 광원으로서 이용할 수 있음은 말할 것도 없다.
[예]
(예 1)
석영으로 이루어지는 투명기판상에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 저온 스퍼터 장치로, 막두께 10㎛의 투명한 SiON막을 스퍼터법에 의해 한 면에 형성한 후, SiON막 상에 레지스트재(동경오카사제, OFPR-800)를 스핀코트법으로 도포하여 두께 3㎛의 레지스트막을 형성하고, 마스크, 노광, 현상하여 레지스트막을 소정의 형상으로 패터닝하여 도파로를 형성하였다.
다음으로, 이 도파로와 같은 패턴으로 배열한 GaAs 및 AlGaAs로 이루어지는 무기 LED의 표면에 SiON막과 동등한 굴절율을 갖는 광학 결합제를 도포한 후, 발광 부분과 도파로가 같은 위치에 오도록 배치하고 가압하여 부착하였다.
(예 2)
유리로 이루어지는 투명기판상에, 두께 10㎛의 폴리카보네이트막을 형성하였다. 이 카보네이트막에 바이트를 이용하여 10㎛폭의 홈을 형성하고, 클래드층을 형성하였다. 이 클래드층이 형성된 기판에 레지스트재를 도포하고, 모세관 현상을 이용하여 레지스트막을 폴리카보네이트막 상의 홈에 도포한 후, 이 패터닝된 레지스트막을 노광하여 블리치함으로써 투명한 레지스트로 이루어지는 도파로 기판을 형성하였다.
다음으로, 이 패터닝 기판을, 세제(후루우치 화학사제, 세미코 크린)에 의한 세정, 순수에 의한 세정, 50℃의 순수에 의한 세정 순으로 세정 처리한 후, 질소 블로워로 기판에 부착된 수분을 제거하고, 가열하여 건조하였다.
다음으로, 도파로 기판의 도파로가 형성된 표면에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 스퍼터 장치 내에서, 양극으로서 ITO를 약 150nm의 막두께로 형성하였다.
다음으로, 이 패터닝 기판상에, 스핀코트법으로 3㎛ 두께의 레지스트를 도포하고, 레지스트로 형성된 도파로의 부분만 레지스트가 남는 패턴으로 노광·현상하여 ITO를 에칭함으로써 도파로상에 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 패터닝 기판을 형성하였다.
다음으로, 이 패터닝 기판을 마찬가지로 세정한 후, 양극측의 표면에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층으로서 TPD를 약 50nm의 막두께로 형성하였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층상에 발광층으로서 Alq3를 약 60nm의 막두께로 형성하였다. 또한, TPD와 Alq3의 증착 속도는 모두 0.2nm/s였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 발광층상에 15at%의 Li를 포함하는 Al-Li 합금을 증착원으로 하여, 음극을 150nm의 막두께로 성막하였다.
(비교예)
유리로 이루어지는 투명기판상에 막두께 160nm의 ITO막을 형성한 후, ITO막상에 레지스트재를 스핀코트법으로 도포하여 두께 10㎛의 레지스트막을 형성하고, 마스크, 노광, 현상하여 ITO를 에칭함으로써 폭 10㎛의 양극을 형성하였다.
다음으로 이 양극이 형성된 기판 표면에, 레지스트막을 두께 3㎛로 도포하고, 양극과 수직으로 엇갈리는 방향으로 10㎛폭으로 레지스트가 제거되는 형상으로 패터닝하여, 10㎛의 양극이 형성된 패터닝 기판을 얻었다.
다음으로, 이 패터닝 기판을, 세제(후루우치 화학사제, 세미코 크린)에 의한 5분간의 초음파 세정, 순수에 의한 10분간의 초음파 세정, 암모니아수 1(체적비)에 대하여 과산화수소수 1과 물 5를 혼합한 용액에 의한 5분간의 초음파 세정, 70℃의 순수에 의한 5분간의 초음파 세정의 순으로 세정 처리한 후, 질소 블로워로 기판에 부착된 수분을 제거하고, 가열하여 건조하였다.
다음으로, 이 패터닝 기판을 마찬가지로 세정한 후, 양극측의 표면에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층으로서 TPD를 약 50nm의 막두께로 형성하였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층상에 발광층으로서 Alq3를 약 60nm의 막두께로 형성하였다. 또한, TPD와 Alq3의 증착 속도는 모두 0.2nm/s였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 발광층상에 15at%의 Li를 포함하는 Al-Li 합금을 증착원으로 하여, 음극을 150nm의 막두께로 성막하였다.
[표 1]
소자의 크기 출사 광량
예 1 ◎ ◎
예 2 ◎ ◎
비교예 ○ △
여기에서, (표 1)의 평가 항목에 있어서의 평가방법 및 그 평가기준에 대하여 설명한다.
소자의 크기는, 광원의 광 출사 면적에 대하여 평가하였다. 평가는 ◎, ○, △의 3단계 평가이며, 그 평가기준은 종래의 무기 LED의 소자 면적에 대하여, ◎: 상당히 우수, ○: 우수, △: 허용 가능이다.
또한, 출사 광량은 광원으로부터 출사되는 광량에 대하여 평가하였다. 평가는 ◎, ○, △의 3단계 평가이며, 그 평가기준은 비교예의 광량에 대하여, ◎: 상당히 우수, ○: 우수, △: 허용 가능이다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면 적어도 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자와, 발광소자로부터 방출된 광을 단면에 형성된 광 취출면으로부터 공기중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서, 상기 도파로의 광 취출면의 면적은 상기 발광층의 면적보다도 작은 것을 특징으로 하는 광원이 제공된다. 광 취출면의 면적은 발광층의 면적보다 작게 설정되고, 광 취출면의 사이즈에 의해 출사 면적이 결정될 수 있다. 따라서, 용이하게 미소 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면 본 발명의 제 1 측면에 있어서, 상기 발광소자는 상기 도파로의 측면에 형성되는 것을 특징으로 한다. 광 취출면의 면적은 발광층의 면적보다 작게 설정될 수 있으며, 광 취출면의 사이즈에 의해 출사 면적이 결정될 수 있다. 따라서, 용이하게 미소 점광원을 실현할 수 있다. 또한, 측면에 발광 소자를 형성함으로써, 광 취출면에 대하여 발광층의 면적을 충분히 증가시킬 수 있다. 그 결과, 매우 밝은 점 광원을 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면 본 발명의 제 1 또는 제 2 측면에 있어서, 상기 도파로의 광 전파 방향은 상기 발광층의 법선 방향과 서로 다른 것을 특징으로 한다. 광 취출면의 면적은 발광층의 면적보다 작게 설정될 수 있으며, 광 취출면의 사이즈에 의해 출사 면적이 결정될 수 있다. 따라서, 용이하게 미소 점광원을 실현할 수 있다. 발광층의 번선 방향이 광 전파 방향과 다른 구성에 의해, 광 취출면에 대하여 발광층의 면적을 충분히 증가시킬 수 있다. 그 결과, 매우 밝은 점 광원을 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 4 측면에 따르면 본 발명의 제 1 내지 제 3 측면중 어느 하나에 있어서, 상기 발광소자는 공기층을 개재시키지 않고 상기 도파로와 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 한다. 광 취출면의 면적은 발광층의 면적보다 작게 설정될 수 있으며, 광 취출면의 사이즈에 의해 출사 면적이 결정될 수 있다. 따라서, 용이하게 미소 점광원을 실현할 수 있다. 또한, 도파로에 입사되기 전에 전반사에 의한 광 손실을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 광 활용 효율을 증대시킬 수 있어 매우 밝은 점 광원을 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 5 측면은, 본 발명의 제 1 내지 제 4 측면중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 상기 발광층보다도 작은 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 도파로에 입사한 광은 광의 전파 방향의 광이 많아지기 때문에, 도파로 내에서의 광의 손실을 저감할 수 있으므로, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 6 측면은, 본 발명의 제 1 내지 제 5 측면중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 상기 발광층의 굴절율 값에서 0.3을 뺀 굴절율보다도 큰 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 도파로에 입사하기 전에 전반사에 의한 광의 손실을 저감할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 7 측면은 제 1 내지 제 6 측면중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 상기 발광층과 같은 재료를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 복잡한 재료 선택 등을 하지 않고도 용이하게 도파로와 발광층의 굴절율을 같게 할 수 있으며, 도파로에 입사하기 전의 전반사에 의한 광의 손실이나, 광로 길이가 커짐에 따른 도파로 내에서의 광의 손실을 저감할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 8 측면은, 제 1 내지 제 7 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 광의 각도를 변환하는 각도 변화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 단순한 도파로에 있어서 쓸모없어졌던 광을 유효한 광으로서 이용할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 9 측면은, 제 1 내지 제 8 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 상기 코어의 외주에 형성되며 당해 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되어 있으며, 상기 광의 각도를 변환하는 각도 변환구조는 발광층에 대향하는 측의 코어와 클래드의 계면에 형성하는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 단순한 도파로에 있어서 쓸모없어졌던 광을 유효한 광으로서 이용할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 광이 각도 변환된 광은 효율 좋게 도파로 내를 전파하기 때문에, 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 10 측면은, 제 1 내지 제 9 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 발광층은 상기 도파로의 광 취출면 이외의 2면 이상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한, 발광소자를 2면 이상에 형성함으로써, 광 취출면에 대하여 충분히 발광층의 면적을 크게 할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 11 측면은, 제 1 내지 제 10 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 광 취출면에 대향하는 면에 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 반사면이 없는 도파로에 있어서 쓸모없어졌던 광을 유효한 광으로서 이용할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다. 또한 상술한 쓸모없어졌던 광은 불필요한 곳을 조사하기 때문에 차광 등의 시책이 필요하지만, 이러한 구성으로 함으로써 차광 등의 여분의 시책이 필요 없어진다.
본 발명의 제 12 측면은, 제 1 내지 제 11 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 도파로는 광 취출면에 대향하는 면이 수직으로 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 수직이 아닌 면을 형성함으로써, 이 면에 있어서의 전반사에 의해 도파로에 있어서 쓸모없어졌던 광을 유효한 광으로서 이용할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있어 용이하게 밝은 점광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 13 측면은 제 1 내지 제 12 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 발광소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광층의 면적보다도 광 취출면의 면적을 작게 할 수 있으며, 광 취출면의 크기에 따라 방사되는 면적을 결정할 수 있기 때문에 용이하게 미소한 점광원을 실현할 수 있다. 또한 발광소자에 대한 부담을 크게 하는 일 없이 밝은 광원을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 수명에 과제가 있는 유기 EL 소자를 이용하여 밝은 점광원을 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 14 측면은 적어도 제 1 내지 제 13 측면 중 어느 하나에 기재된 광원과 광학계로 구성되는 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치로서, 미소하고 밝은 점광원을 이용할 수 있기 때문에 용이하게 소형이며 밝은 평행광 조명장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 15 측면은 제 13 측면에 기재된 평행광 조명장치를 이용한 것을 특징으로 하는 화상 투영장치로서, 소형이며 밝은 평행광 조명장치를 이용할 수 있기 때문에, 용이하게 소형의 화상 투영장치를 실현할 수 있다.
제 2 모드
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도 10 내지 도 16을 이용하여 설명한다. 또한, 이들 도면에서 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략하는 것으로 한다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 도파로 광원의 구성을 나타내는 개략단면도, 도 11은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 도파로 광원의 구성을 나타내는 개략단면도, 도 12는 도 10의 도파로 광원의 발광소자부를 자세하게 나타내는 설명도, 도 13은 도 10의 도파로 광원의 전파 계면을 상세하게 나타내는 설명도, 도 14는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 도파로 광원을 이용한 노광장치의 구성을 나타내는 개략단면도, 도 15는 도 13의 노광장치의 차광구성을 상세하게 나타내는 설명평면도, 도 16은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 도 11의 도파로 광원을 노광수단으로서 이용한 프린터 구성의 개략단면도이다.
도 10에서, (101)은 도파로, (102)는 발광소자, (103)은 광 입사면, (104)는 광 출사면이다. 도 10에 있어서, 도파로(101)의 광 입사면(103)에 발광소자(102)가 형성되어 있다. 광 입사면(103)으로부터 입사한 광은 도파로(101) 측면에서 반사되면서 광 출사면(104)에 도달한다. 이 때, 광 입사면(103)보다 광 출사면(104)의 면적이 작아, 입사한 광은 전반함에 따라 조여져, 광 출사면(104)에서는 발광소자(102)의 발광보다도 밝은 광을 출사할 수 있다. 이러한 광을 조여 출사하는 구성으로 하는 경우, 도파로(101)는 대략 대 형상의 구성이면 좋다.
도 11에 있어서, (105)는 반사면이다. 도 11에 있어서 도파로(101)의 광 입사면(103)은 광 출사면(104)에 인접하는 면에 형성되어 있으며, 이 광 입사면(103)상에 발광소자(102)가 형성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 발광소자(102)를 자유롭게 배치할 수 있어, 소형의 광원을 용이하게 실현할 수 있다.
광 입사면(103)으로부터 입사한 광은 반사면(105)에서 반사됨으로써, 도 11에 나타낸 도파로 광원과 마찬가지로, 도파로(101) 측면에서 반사되면서 광 출사면(104)에 도달한다. 이 때, 광 입사면(103)보다 광 출사면(104)의 면적이 작기 때문에, 광 출사면(104)으로부터는 발광소자(102)의 발광보다도 밝은 광을 얻을 수 있다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 삼각 형상의 광의 출사 방향을 변환하는 반사면(105)을 구비한 도파로(101)와 광을 조여주는 도파로(101)를 결합한 도파로(1)를 이용함으로써, 발광소자(102)를 자유롭게 배치할 수 있어, 노광장치의 소형화를 실현할 수 있다. 또한 여기에서는 광의 출사각도를 변환하는 면으로서 반사면(105)을 이용한 경우에 대하여 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 도파로(101)와 공기층과의 굴절율차를 이용한 프리즘 형상의 구조라도 좋고, 광 입사면(103)에서 입사된 광을 대략 광 출사면(104) 방향으로 각도 변환하는 면이면 된다.
도 12에 있어서, 발광소자(102)와 도파로(101) 사이에 광의 압사각도 변환구조로서의 메사 구조(106)와, 도파로(101)의 광 출사면(104)에 광의 출사각도 변환구조로서의 렌즈(107)가 배치되어 있다. 대 형상의 도파로(101)를 광이 전파하는 경우, 광은 전파함에 따라, 광의 진행 방향에 대하여 누운 광이 증가하게 된다. 또한 누운 광은 도파로(101)의 광 출사면(104)에 도달하는 일 없이, 도파로(101) 측면으로부터 무효한 광으로서 출사된다. 그 때문에, 광의 입사면으로부터 입사되는 광은 진행 방향에 대하여 선 광인 것이 바람직하며, 메사 구조(106)에 의해 발광소자(102)로부터 방출된 광은 각도변환되어 선 광으로서 입사된다. 여기에서는, 메사 구조(106)에 의한, 메사면에 있어서의 광의 각도변환 효과를 이용하고 있으나, 렌즈라도 좋으며, 광의 각도를 세울 수 있는 입사각도 변환구조를 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한, 광 출사면(104)에 있어서 광은 공기중으로 출사되지만, 이 광 출사면(104)과 공기와의 계면에서 광은 굴절되어 더욱 누운 각도가 된다. 따라서, 광원, 특히 노광장치와 같은 특정 위치에 광을 조사하는 광원에 있어서는, 광 출사면(104)에 있어서 광의 각도를 세우는 것이 바람직하며, 광 출사면(104)에 광의 출사각도 변환구조를 형성함으로써 선 광으로 출사된다. 여기에서는 렌즈에 의한 광의 각도변환 효과를 이용하고 있으나, 메사 구조(106)라도 좋으며, 광의 각도를 세우는 출사각도 변환 구조를 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
도 13에 있어서, 발광소자(102)와 도파로(101) 사이에 공기층을 설치하고, 도파로(101)의 2측면에 톱날 형상의 광의 전파각도 변환구조가 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 도파로(101) 내를 광이 전파할 때 누운 광이 증가하게 된다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서, 도파로(101)면에 광의 전파각도 변환구조를 설치함으로써, 광이 눕는 효과를 억제할 수 있다. 또한 발광소자(102)와 도파로(101) 사이에 공기층을 설치함으로써, 광 입사면(103)으로부터 입사된 광은, 광 입사면(103)에서의 굴절에 의해 진행 방향에 대하여 선 광이 된다. 이로 인해 효율이 좋은 광의 전파가 수행된다.
또한 도 10 ~ 13에 있어서는, 코어만으로 이루어지는 도파로(101)를 이용하여 설명을 하였지만, 소정 굴절율의 코어와, 코어의 외주에 코어보다도 굴절율이 작은 굴절율을 갖는 클래드로 형성되는 도파로(101)라도 좋다. 이러한 코어와 클래드로 형성되는 도파로(101)에 있어서는, 코어와 클래드의 계면, 및 클래드와 공기의 계면, 양쪽 모두에 광의 전반사가 생긴다. 그러나, 광의 일부는 광 출사면(104) 이외의 클래드와 공기와의 계면으로부터 출사되어 쓸모없는 광이 된다. 따라서 이러한 쓸모없는 광을 유효한 광으로 이용하기 위해서는, 도파로(101)의 주위, 특히 클래드의 주위에 반사면(5)을 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 전반사보다는 반사율이 작기 때문에 소량의 광의 손실이 생기지만, 쓸모없는 광으로서 클래드로부터 출사되는 광을 재이용할 수 있어 밝은 광원을 실현할 수 있다.
또한, 도 15를 이용하여 이들 도파로 광원을 이용한 노광장치에 대하여 설명한다. 도 15에 있어서 (109)는 코어, (110)은 클래드이다. 노광장치는, 화상신호에 대응한 광을 출사할 수 있는 복수의 광원이 라인형상으로 배열된 구조로 이루어진다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는, 적어도 광원 자신이 분리되어 독립하여 발광할 수 있어야만 하며, 또한 도파로(101)가 각각의 화소마다 광학적으로 분리된 복수개가 평행하게 배열된 구조인 것이 바람직하다. 이러한 구성을 취함으로써, 광의 크로스토크 등이 작은 효율이 좋은 발광을 실현할 수 있다.
도 15에 있어서, 각 화소에 있어서의 광학적 분리에 코어(109)와 클래드(110)의 굴절율차에 따른 전반사를 이용하고 있다. 이러한 복수개의 도파로(101)가 배열된 구조의 경우, 인접 화소와의 광의 크로스토크를 방지하기 위하여, 서로 다른 두 개의 도파로(101) 사이에는 차광층이 형성된다. 이렇게 함으로써, 코어(109)와 클래드(110)의 계면에 있어서 전반사되지 않은 광에 의한 광의 크로스토크를 방지할 수 있다. 그러나, 일반적으로 코어(109)와 클래드(110)의 계면에서 전반사되지 않은 광은, 전반사되는 광보다도 도파로(101)의 전반 방향에 대하여 누운 광이 많으며, 이들 광이 다른 화소의 광 출사면(104)으로부터 방출되어도 노광 대상인 감광체 등에 도달하지 않는다. 특히, 본 발명과 같이 광의 전반 방향에 대하여, 인접 화소 방향과는 다른 방향에서 광을 조이는 구조인 경우, 대응하는 화소의 광 출사면(104)으로부터 방출되는 광은 조여짐으로써 충분히 밝아지고, 타화소로부터 입사된 광은 이에 대하여 충분히 작아 무시할 수 있다. 이 때문에, 인접 도파로(101) 사이에 차광층을 형성하지 않아도 실용상 거의 문제가 되지 않는다.
상술한 바와 같이 이러한 도파로(101)를 이용한 광원으로부터 출사되는 광은 확산광이다. 따라서, 노광장치의 광원으로서 이용하는 경우, 광 출사면(104)에 광학계를 배치하여, 화소에 대응한 광을 조사해야만 하며, 대응하는 화소에 효율적으로 광을 조사하기 위해서는, 광학계로서 광 출사면(104)에 정립 등배상을 결상하는 광량 전달수단을 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는, 레이저 프린터, 스캐너 등의 전자 사진 방식의 기록장치의 광원으로서 이용할 수 있다.
다음으로 본 발명의 전자 사진 방식의 화상 형성장치의 일예를 도 16에 나타낸다. 감광체는 적어도 지시부재와, 광을 조사함으로써 도전성이 변화하는 광도전층으로 이루어지며, 광을 조사함으로써 감광체 표면의 도전성을 제어하여, 화상정보에 대응한 상을 형성할 수 있다.
불균일한 표면 전위 분포를 하고 있는 감광체는, 접촉 혹은 비접촉 대전 방식 등에 의한 대전수단에 의해 대전시킴으로써, 감광체 표면에 소정의 전위로 한결같이 대전한 대전면을 형성한다. 대전방법으로는, 감광체 표면에 비접촉으로 코로나 방전시켜 대전시키는 방식과, 감광체 표면에 전압을 인가한 대전 롤러나 파블러쉬 롤러, 자기 블러쉬 롤러 혹은 대전 블레이드라는 대전부를 접촉시키는 방식이 있으며, 최근에는 오존의 발생을 억제할 수 있는, 혹은 대전부에 있어서의 소비 전력이 작은 등의 이유에 의해 접촉 대전 방식이 실용화되고 있으며, 어떠한 대전 방법을 이용하여도 좋다. 또한, 감광체에 부가되는 바이어스는 직류 바이어스라도 좋지만, 정현파, 구형파, 삼각파 등의 교번 바이어스를 인가할 수도 있으며, 임의의 주기적인 ON/OFF 신호로 이루어지는 바이어스라도 좋다.
이 감광체 대전면에 대하여, 상기 노광수단을 이용하여 화상 정보에 기초한 광을 조사함으로써, 감광체 대전면상에 화상정보에 대응한 표면전위로 이루어지는 전기적인 잠상이 형성된다. 이 전기적인 잠상은 토너 부착수단에 있어서 정전기력에 의해 절연성 토너가 부착되어, 화상 정보에 대응한 감광체 표면의 토너상으로 현상된다. 현상 방법으로는, 접촉 형상법이나 비접촉 현상법, 1성분 현상법이나 2성분 현상법, 혹은 반전 현상법이나 정규 현상법 등의 현상방법이 있으며, 어떠한 현상 방법을 이용하여도 좋다. 현상기에 있어서의 인가 전압은 상기 대전체의 바이어스와 마찬가지로, 임의의 직류 혹은 교번 바이어스를 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한 이 감광체상의 토너상은, 토너 전사수단에 있어서, 소정의 가압력과 전사 바이어스에 의해 지면 혹은 벨트나 드럼으로 이루어지는 중간 전사체라는 전사재상의 토너상으로서 전사된다. 전사방식으로는, 롤러 전사, 블레이드 전사, 코로나 방전 전사 등의 전사 방식이 있으며, 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
최종적으로 토너상을 받은 전사재는 감광체면으로부터 분리되어, 최종적으로 열정착 등의 정착수단에 의해 인쇄 대상물의 표면에 정착되어 인쇄물로서 배출된다. 또한, 토너상 전사 후의 감광체는, 적절하게 크리닝 수단 등에 의해 잔류하고 있는 토너가 제거되어 표면이 청정화된다.
모노크로프린터의 경우, 토너로서 블랙 토너를 이용하여, 상기 화상 형성장치 및 정착수단, 급배지 수단 등에 의해 모노크로프린터로서 실현된다.
풀컬러 프린터의 경우, 서로 다른 4개의 토너 부착수단을 이용하여, 각각 블랙 토너, 시안 토너, 마젠타 토너, 옐로우 토너를, 각각의 화상 정보에 대응한 잠상을 각각의 토너상으로서 현상하여, 전사함으로써 소정의 풀컬러 인쇄물로서 인쇄물상에 전사된다. 혹은, 각각의 화상 정보에 대응한 잠상에 대하여, 복수의 화상 정보를 합쳐 하나의 토너상으로서 현상하여, 전사함으로써 풀컬러 인쇄물을 실현할 수 있다. 혹은, 블랙, 시안, 마젠타, 옐로우에 대응하여 복수의 화상 형성장치를 배치하고, 각각의 토너상을 전사함으로써 풀컬러 인쇄물을 실현한다. 또한, 이들 임의의 프로세스를 하나의 탈착 가능한 프로세스 카트리지로서 합칠 수도 있다.
이러한 구성의 화상 형성장치에 있어서는, 먼저 감광체상에 옐로우 성분의 화상 정보에 따라 잠상이 형성되고 전사가 수행된다. 이 때, 동시에 마젠타 성분의 잠상이 형성되고, 옐로우 성분의 전사에 이어 마젠타 성분의 전사가 수행된다. 이하 마찬가지로 하여, 시안 성분, 블랙 성분의 순으로 토너상의 겹침이 수행되어, 풀컬러 인쇄물이 형성된다.
이하에 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
(실시형태 1)
본 발명의 실시의 형태에 있어서의 광원에 대하여 설명한다.
본 실시의 형태에 있어서의 도파로(101)를 이용한 광원은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 도파로(101)의 광 출사면(104)에 대향하는 면에 광 입사면(103)을 배치한 구조로서, 광 입사면(103)상에 발광소자(102)가 형성된다. 그리고, 이 발광소자(102)는 발광 면적이 큰 발광소자(102)로부터 광을 조인 도파로 광원을 용이하게 실현할 수 있으며, 또한, 광 출사면(104)에 대하여 큰 발광소자(102)를 이용할 수 있기 때문에, 발광소자(102)의 부담을 늘이는 일 없이 용이하게 밝은 광원을 실현할 수 있다. 도파로(101)의 구성재료, 형성방법은 상술한 구성재료, 형성방법이나 종래 공지의 재료 중에서, 발광소자(102)로부터의 발광의 취출을 방해하지 않도록 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 코어만으로 이루어지는 도파로 구조의 경우에 대하여 설명하였으나, 그 구조에 대해서는 상술한 바와 같이 특별히 이에 한정되는 것이 아니라, 코어와 클래드로 구성되는 구성이라도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 광 입사면(103)보다도 광 출사면(104)이 작은 도파로(1)를 이용함으로써 용이하게 발광소자(102)의 부담을 늘이는 일 없이 밝은 광원을 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시의 형태에 있어서의 광원은, 조명장치나 표시장치의 광원으로 이용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
(실시형태 2)
본 발명의 실시형태에 있어서의 광원에 대하여 설명한다.
본 실시의 형태에 있어서의 도파로(101)를 이용한 광원은, 도 11에 나타내는 바와 같이, 도파로(101)의 광 출사면(104)의 인접면에 광 출사면(104)을 배치한 구조로서, 광 입사면(103)상에 양극(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 음극(114)으로 이루어지는 유기 EL 소자가 형성된다. 그리고, 이 유기 EL 소자로부터 방출된 광은, 광 입사면(103)의 법선방향에 형성된 반사면(105)에 의해 광의 각도가 대략 광 출사면(104) 방향으로 각도 변환된다. 이와 같이 구성함으로써, 발광 면적이 큰 발광소자(102)로부터 광을 조인 도파로 광원을 용이하게 실현할 수 있으며, 또한, 광 출사면(104)에 대하여 큰 발광소자(102)를 이용할 수 있기 때문에, 발광소자(102)의 부담을 늘이는 일 없이 용이하게 유기 EL 소자에 의한 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한 본 발명의 실시의 형태에 있어서는, 광 입사면(103)과 광 출사면(104)과 인접하는 면상에 형성하였기 때문에, 용이하게 박형의 광원을 형성할 수 있어 소형의 노광장치 등을 용이하게 형성할 수 있으며, 특히 광원이 박형이기 때문에, 좁은 피치에도 자유롭게 배치할 수 있는 배치 자유도가 높은 광원을 용이하게 실현할 수 있다. 도파로(101)의 구성재료, 형성방법은 상술한 구성재료, 형성방법이나 종래 공지의 재료 중에서, 발광소자(102)로부터의 발광의 취출을 방해하지 않도록 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 코어만으로 이루어지는 도파로 구조의 경우에 대하여 설명하였으나, 그 구조에 대해서는 상술한 바와 같이 특별히 이에 한정되는 것이 아니라, 코어와 클래드로 구성되는 구성이라도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 광 입사면(103)보다도 광 출사면(104)이 작은 도파로(101)를 이용함으로써 용이하게 발광소자의 부담을 늘이는 일 없이 유기 EL 소자를 이용한 밝은 광원을 실현할 수 있으며, 또한 반사면(105)을 이용함으로써 광 입사면(103)과 광 출사면(104)을 서로 인접하는 면에 형성할 수 있어, 배치 자유도가 높은 광원을 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시의 형태에 있어서의 광원은, 조명장치나 표시장치의 광원으로 이용할 수 있는 것은 말할 것도 없으며, 특히 소형의 조명장치, 표시장치의 광원으로서 최적이다.
(실시형태 3)
본 발명의 실시의 형태에 있어서의 노광장치에 대하여 설명한다.
본 실시의 형태에 있어서의 도파로 광원을 이용한 노광소자는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 코어(109)와 클래드(110)로 이루어지는 도파로(101)를 이용하여, 광 입사면(103)보다도 광 출사면(104)이 작은 도파로(101)의 광 입사면(103)에 발광소자(102)를 배열한 구조의 도파로 광원을 복수 배열한 구조이다. 또한, 발광소자(102)는 도파로(101)에 있어서의 광 출사면(104)에 대향하는 광 입사면(103) 상태로 형성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써 발광 면적이 큰 발광소자(102)로부터 광을 조인 도파로 광원에 의한 밝은 광의 조명장치를 용이하게 실현할 수 있다. 이 때문에, 발광소자(102)로서, 유기 EL 소자와 같이 수명에 문제가 있는 소자나 고휘도가 나오지 않는 소자 등을 자유롭게 이용할 수 있다. 도파로(101)의 구성재료, 형성방법은 상술한 구성재료, 형성방법이나 종래 공지의 재료 중에서, 발광소자(102)로부터의 발광의 취출을 방해하지 않도록 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 코어(109)와 클래드(110)로 이루어지는 도파로 구조의 경우에 대하여 설명하였으나, 그 구조에 대해서는 상술한 바와 같이 특별히 이에 한정되는 것이 아니라, 코어만으로 구성되는 구성이라도 좋으며, 이 경우, 양호한 노광을 수행하기 위해서는, 인접 화소 사이에는 반드시 차광층 혹은 반사층이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 광 입사면(103)보다도 광 출사면(104)이 작은 도파로 광원을 이용함으로써 발광소자(102)로의 부담이 작아 밝은 노광장치를 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시의 형태에 있어서의 노광장치는, 프린터나 복사기 등의 전자 사진 방식의 기록장치의 노광장치로서 이용할 수 있다.
(실시형태 4)
다음으로 본 발명의 도파로 광원을 이용한 전자 사진 방식의 기록장치에 대하여 설명한다.
도 16에 있어서, 노광장치(115)는 실시형태 3의 기술에서 설명한 노광장치와 같은 것이며, 또한, (116)은 대전수단인 대전기, (117)은 토너 부착수단인 현상기, (118)은 토너 전사수단인 전사기, (119)는 정착수단인 정착기, (120)은 크리닝수단인 크리너이다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 따르면 소자에 부담을 주지않는 밝은 광원을 이용한 노광장치(115)를 이용하기 때문에, 감광체상의 광량을 크게 할 수 있어 용이하게 고속 인쇄를 실현할 수 있다. 특히, 간단한 공정에 의해 형성할 수 있는 유기 EL 소자를 광원으로 이용한 경우, 소형·저가격인 기록장치를 실현하는 것이 가능하다. 특히 복수의 화상 형성장치를 배치한 풀컬러 전자 사진 방식 프린터를 실현하는 경우, 본 실시의 형태에 있어서의 소형의 화상 형성장치를 이용함으로써, 소형의 풀컬러 전자 사진 방식 프린터를 실현할 수 있다.
(예)
(예 1)
유리로 이루어지는 투명기판상에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 스퍼터 장치로, 투명한 막두께 2㎛의 SiO2막, 8㎛의 SiON막을 교대로 스퍼터법에 의해 한 면에 형성한 후, 이것을 대 형상으로 잘라 냄으로써 대략 대 형상의 도파로를 형성하였다.
다음으로, 이 도파로와 같은 패턴으로 배열한 GaAs 및 AlGaAs로 이루어지는 무기 LED의 표면에 SiON막과 동등한 굴절율을 갖는 광학 결합제를 도포한 후, 발광 부분과 도파로가 같은 위치에 오도록 배치하고 가압하여 부착하였다.
(예 2)
유리로 이루어지는 투명기판상에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 스퍼터 장치로, 투명한 막두께 2㎛의 SiO2막, 8㎛의 ITO막을 교대로 스퍼터법에 의해 한 면에 형성한 후, 이것을 대형과 삼각형이 결합된 형상으로 잘라 냄으로써, 코어층상에 양극이 형성되고, 또한 광 입사면의 법선 방향으로 광의 각도 변환면이 형성된 도파로를 형성하였다.
다음으로 이 패터닝 기판을, 세제(후루우치 화학사제, 세미코 크린)에 의한 세정, 순수에 의한 세정, 50℃의 순수에 의한 세정 순으로 세정 처리한 후, 질소 블로워로 기판에 부착된 수분을 제거하고, 가열하여 건조하였다.
다음으로, 양극측의 표면에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층으로서 TPD를 약 50nm의 막두께로 형성하였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층상에 발광층으로서 Alq3를 약 60nm의 막두께로 형성하였다. 또한, TPD와 Alq3의 증착 속도는 모두 0.2nm/s였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 발광층상에 15at%의 Li를 포함하는 Al-Li 합금을 증착원으로 하여, 음극을 150nm의 막두께로 성막하였다.
(비교예)
유리로 이루어지는 투명기판상에 막두께 160nm의 ITO막을 형성한 후, ITO막상에 레지스트재를 스핀코트법으로 도포하여 두께 10㎛의 레지스트막을 형성하고, 마스크, 노광, 현상하여 ITO를 에칭함으로써 폭 10㎛의 양극을 형성하였다.
다음으로 이 양극이 형성된 기판 표면에, 레지스트막을 두께 3㎛로 도포하고, 양극과 수직으로 엇갈리는 방향으로 10㎛폭으로 레지스트가 제거되는 형상으로 패터닝하여, 10㎛의 양극이 형성된 패터닝 기판을 얻었다.
다음으로, 이 패터닝 기판을, 세제(후루우치 화학사제, 세미코 크린)에 의한 5분간의 초음파 세정, 순수에 의한 10분간의 초음파 세정, 암모니아수 1(체적비)에 대하여 과산화수소수 1과 물 5를 혼합한 용액에 의한 5분간의 초음파 세정, 70℃의 순수에 의한 5분간의 초음파 세정의 순으로 세정 처리한 후, 질소 블로워로 기판에 부착된 수분을 제거하고, 가열하여 건조하였다.
다음으로, 이 패터닝 기판을 마찬가지로 세정한 후, 양극측의 표면에, 2×10-6 Torr 이하의 진공도까지 감압한 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층으로서 TPD를 약 50nm의 막두께로 형성하였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 정공 수송층상에 발광층으로서 Alq3를 약 60nm의 막두께로 형성하였다. 또한, TPD와 Alq3의 증착 속도는 모두 0.2nm/s였다.
다음으로, 마찬가지로 저항 가열 증착장치 내에서, 발광층상에 15at%의 Li를 포함하는 Al-Li 합금을 증착원으로 하여, 음극을 150nm의 막두께로 성막하였다.
[표 2]
소자의 크기 출사 광량
예 1 ○ ◎
예 2 ◎ ◎
비교예 △ △
여기에서, (표 1)의 평가 항목에 있어서의 평가방법 및 그 평가기준에 대하여 설명한다.
소자의 크기는, 도파로도 포함한 광원의 크기에 대하여 평가하였다. 평가는 ◎, ○, △의 3단계 평가이며, 그 평가기준은 비교예의 도파로 광원에 대하여, ◎: 상당히 우수, ○: 우수, △: 허용 가능이다.
또한, 출사 광량은 광원으로부터 출사되는 광량에 대하여 평가하였다. 평가는 ◎, ○, △의 3단계 평가이며, 그 평가기준은 비교예의 광량에 대하여, ◎: 상당히 우수, ○: 우수, △: 허용 가능이다.
본 발명의 제 1 측면은, 적어도 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자와, 발광소자로부터 방출된 광을 광 입사면에서 입사하여, 광 입사면과는 다른 면에 형성된 광 출사면에서 공기 중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서, 상기 도파로는 상기 광 출사면의 면적이 상기 광 입사면의 면적보다도 작으며, 광 입사면으로부터 광 출사면을 향해 서서히 작아지는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면은, 본 발명의 제 1 측면에 기재된 광원으로서, 도파로는 그 단면이 대략 대 형상인 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 이러한 기능의 도파로를 간단한 형상에 의해 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면은, 본 발명에 따른 제 1 또는 제 2 측면에 기재된 광원으로서, 도파로는, 상기 광 출사면에 광의 출사각도를 세울 수 있는 출사각도 변환구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 광 출사각도 변환구조에 의해, 정면방향의 광을 강하게 할 수 있기 때문에, 다양한 용도에 적합한 정면방향의 광량이 큰 광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 4 측면은, 제 1 내지 제 3 측면중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 출사각도 변환구조는, 광 출사면에 대하여 연속적으로 단면이 커지는 메사형의 구조체인 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 메사형 구조에 의해, 용이하게 이 기능을 갖는 광 출사각도 변환구조를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 5 측면은, 제 1 내지 제 4 측면중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 출사각도 변환구조는, 광 출사면에 형성된 렌즈인 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 렌즈에 의해 용이하게 이 기능을 갖는 광 출사각도 변환구조를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 6 측면은, 제 1 내지 제 5측면 중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 도파로는 상기 광 출사면을 제외한 면에, 광의 반사각도를 변화시키는 전파각도 변환구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 전파각도 변환구조에 의해 효율이 좋은 광 전파가 수행되기 때문에, 효율이 좋은 밝은 광원을 자유롭게 배치할 수 있다.
본 발명의 제 7 측면은, 제 1 내지 제 6측면 중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 전파각도 변환구조는 톱날 형상의 구조체인 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 전파각도 변환구조에 의해 효율이 좋은 광 전파가 수행되기 때문에, 효율이 좋은 밝은 광원을 자유롭게 배치할 수 있으며, 톱날 형상의 구조체에 의해, 용이하게 이 기능을 갖는 전파각도 변환구조를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 8 측면은, 제 1 내지 제 7측면중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 발광소자는, 적어도 정공을 주입하는 양극, 발광 영역을 갖는 발광층, 및 전자를 주입하는 음극을 구비한 유기 EL 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 발광면에 부담이 적은 구조로 함으로써, 발광소자로서 유기 EL 소자를 이용한 광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 9 측면은, 제 1 내지 8 측면중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 도파로는, 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 상기 코어의 외주에 형성되어 당해 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 코어가 클래드에 의해 피복되어 있기 때문에, 외부의 먼지 등의 영향이 적은 안정된 광의 전파가 수행된다.
본 발명의 제 10 측면은, 제 1 내지 9측면 중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 도파로는, 그 주위가 반사면으로 덮이는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 도파로가 반사면에 의해 피복되어 있기 때문에, 외부의 먼지 등의 영향이 적은 안정된 광의 전파가 수행됨과 동시에, 광이 쓸모없는 광으로서 외부로 출사되는 것을 방지할 수 있어, 더욱 이 광을 유효한 광으로서 이용할 수 있으므로, 효율이 좋은 광의 전파가 수행된다.
본 발명의 제 11 측면은, 제 1 내지 제 10 측면 중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 발광소자는, 상기 광 입사면과의 사이에 공기층을 개재하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 간단한 방법에 의해 도파로 안으로 입사하는 광의 각도를 세울 수 있어 효율이 좋은 광의 전파가 수행된다.
본 발명의 제 12 측면은, 제 1 내지 11 측면중 어느 하나에 기재된 광으로서, 발광소자는, 광 출사면에 있어서 출사각도 변환구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 광 입사면에 있어서 선 광이 입사되기 때문에, 효율이 좋은 광의 전파가 수행된다.
본 발명의 제 13 측면은, 제 1 내지 12 측면중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 광 출사면은, 상기 광 입사면에 대향하는 면 이외의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 발광소자를 자유롭게 배치할 수 있기 때문에, 소형의 밝은 광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 14 측면은, 제 1 내지 13 측면중 어느 하나에 기재된 광원으로서, 도파로는, 단면이 대략 대 형상인 도파로 구조와, 단면 형상이 삼각형인 도파로 구조를 결합한 형상인 것을 특징으로 하는 광원으로서, 발광소자로부터 방출된 광이 광 입사면으로부터 입사되어, 그 광을 조이면서 광 출사면에서 출사하기 때문에, 발광면에 부담을 주지 않는 밝은 광원을 실현할 수 있다. 또한, 발광소자를 자유롭게 배치할 수 있기 때문에, 소형의 밝은 광원을 실현할 수 있다.
본 발명의 제 15 측면은, 적어도, 데이터 신호에 대응한 신호광을 방사할 수 있는 복수의 발광소자를 라인 형상으로 배열한 노광소자와, 신호광이 조사됨으로써 임의의 잠상을 형성할 수 있는 감광체로 이루어지는 광 프린터헤드이며, 상기 노광소자는 제 1 내지 14 측면중 어느 하나에 기재된 광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광장치로서, 밝은 광원을 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 16 측면은, 제 15 측면에 기재된 노광장치로서, 도파로는, 각각의 화소마다 주 주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치로서, 밝은 광원을 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 광학적으로 분리된 도파로에 의해, 광의 크로스토크 등이 없는 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 17 측면은, 제 15 또는 16 측면에 기재된 노광장치로서, 도파로는, 상호 인접하는 상기 기판 사이에는 차광층이 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 노광장치로서, 밝은 광원을 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한 차광층이 없는 간단한 구성에 의해, 광의 크로스토크 등이 없는 저가의 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 18 측면은, 제 15 내지 17 측면중 어느 하나에 기재된 노광장치로서, 도파로는, 그 외부에 광 출사면과 정립등배상을 결상하는 광량 전달수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치로서, 밝은 광원을 이용할 수 있기 때문에 용이하게 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한 간단한 구성에 의해 해상도가 높은 노광장치를 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 19 측면은, 적어도, 정전 잠상을 형성할 수 있는 감광체와, 방전수단에 의해 감광체 표면에 일정한 전위를 형성하는 대전수단과, 화상신호에 대응한 신호광을 조사함으로써 잠상을 형성하는 노광수단과, 잠상이 형성된 면에 토너를 부착시키는 토너 부착수단과, 토너를 전사재 상에 전사하는 토너 전사수단과, 각 부를 제어하는 제어수단을 구비한 화상 형성장치로서, 상기 노광수단은 제 15항 내지 18항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 기록장치로서, 밝고 해상도가 높은 노광장치를 이용할 수 있기 때문에, 용이하게 고성능의 기록장치를 실현할 수 있다.
제 3 모드
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도 17 내지 도 24를 이용하여 설명한다. 또한, 이들 도면에서 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략하는 것으로 한다.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 컬러 화상 형성장치의 구성을 나타내는 개략도, 도 18은 도 17의 컬러 화상 형성장치에 있어서의 노광부를 상세하게 나타내는 설명도, 도 19는 도 17의 컬러 화상 형성장치에 있어서의 감광부를 상세하게 나타내는 설명도, 도 20은 도 17의 컬러 화상 형성장치에 있어서의 현상부를 상세하게 나타내는 설명도, 도 21은 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자의 주요부를 나타내는 사시도, 도 22는 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 단면도, 도 23은 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 평면도, 도 24는 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도, 도 25는 도 18의 노광부의 광원으로서 이용된 다른 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도이다.
도 17에 있어서, 컬러 화상 형성장치(201)에는, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너상을 각각 형성하기 위한 현상부(202, 203, 204, 205)가 순서대로 배치되며, 이들 현상부(202~205)의 각각에 대응하여 노광부(노광장치)(206, 207, 208, 209) 및 감광부(210, 211, 212, 213)를 구비하고 있다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 노광부(206~209)는, 헤드 지지부재(206a 내지 209a)와, 기재(206b 내지 209b)에 실장되어 헤드 지지부재(206a 내지 209a)상에 설치된 밀봉재(206c 내지 209c)로 기밀 밀봉된 광원으로서의 유기EL 소자(206d 내지 209d)와, 기재(206b 내지 209b)상에 설치되어 화상 데이터에 대응한 전압을 유기 EL 소자(206d 내지 209d)에 급전하여 이것을 발광시키는 드라이버(206e 내지 209e)를 구비하고 있다. 또한, 기재(206b 내지 209b)상에는 유기 EL 소자로부터의 광을 모으는 기판(도파로)(231)이 탑재되어 있으며, 기판(231)의 광 취출면의 외부에는, 화이버 어레이(206g 내지 209g)가 배치되어 있다.
도 19에 상세하게 나타내는 바와 같이, 감광부(210~213)는, 회전 가능하게 설치된 상 담지체로서의 감광 드럼(감광체)(210a 내지 213a)과, 이 감광 드럼(210a~213a)에 가압 접합되어 감광 드럼(210a~213a)의 표면을 한결같은 전위로 대전하는 대전기(대전수단)(210b 내지 213b)와, 화상 전사 후의 감광 드럼(210a~213a)에 잔류하고 있는 토너를 제거하는 크리너(210c 내지 213c)를 구비하고 있다.
둘레 방향으로 회전하는 감광 드럼(210a~213a)은, 그 회전 중심축이 상호 평행하게 되도록 일렬로 배치되어 있다. 또한, 감광 드럼(210a~213a)에 가압 접합된 대전기(210b~213b)는, 감광 드럼(210a~213a)의 회전에 수반하여 회전한다.
또한, 도 20에 상세하게 나타내는 바와 같이, 현상부(202~205)는, 노광부(206~209)로부터의 조사광에 의해 둘레면에 정전 잠상이 형성된 감광 드럼(210a~213a)에 토너를 부착시켜 정전 잠상을 토너상으로서 현상화하는 현상 롤러(현상수단)(202a 내지 205a)와, 탱크 내의 토너(214)를 교반하는 교반부재(202b 내지 205b)와, 토너(214)를 교반하면서 이들을 현상 롤러(202a~205a)에 공급하는 서플라이 롤러(202c 내지 205c)와, 현상 롤러(202a~205a)에 공급된 토너(214)를 소정의 두께로 조정함과 동시에 마찰에 의해 당해 토너(214)를 대전하는 닥터 블레이드(202d 내지 205d)를 구비하고 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 이들 노광부(6~9), 감광부(210~213) 및 현상부(202~205)에 대향하는 위치에는, 감광 드럼(210a~213a)상에 현상화된 각 색 토너상을 용지(기록매체) P 상에 서로 겹쳐 전사하여 컬러 토너상을 형성하는 전사부(215)가 배치되어 있다.
전사부(215)에는, 각 감광 드럼(210a~213a)에 대응하여 배치된 전사 롤러(216 내지 219)와, 각 전사 롤러(216~219)를 감광 드럼(210a~213a)에 각각 가압 접합하는 스프링(220 내지 223)을 구비하고 있다.
전사부(215)의 반대측에는, 용지(P)가 수납된 급지부(224)가 설치되어 있다. 그리고, 용지(P)는 급지 롤러(225)에 의해 급지부(224)로부터 한 장씩 취출된다.
급지부(224)로부터 전사부(215)에 이르는 용지 반송로상에는, 소정의 타이밍으로 용지(P)를 전사부(215)로 보내는 레지스트 롤러(226)가 설치되어 있다. 또한, 전사부(215)에서 컬러 토너상이 형성된 용지(P)가 주행하는 용지 반송로상에는 정착부(227)가 배치되어 있다.
정착부(227)는, 가열 롤러(227a) 및 이 가열 롤러(227a)와 가압 접합한 가압 롤러(227b)가 설치되어, 용지(P)상에 전사된 컬러 화상은 이들 롤러(227a, 227b)의 협지 회전에 수반하는 압력과 열에 의해 용지(P)에 정착된다.
이러한 구성의 화상 형성장치에 있어서, 먼저 감광 드럼(210a)상에 화상 정보의 옐로우 성분색의 잠상이 형성된다. 이 잠상은 옐로우 토너를 갖는 현상 롤러(202a)에 의해 옐로 토너상으로서 감광 드럼(210a)상에 가시상화된다. 그 사이, 급지 롤러(225)에 의해 급지부(224)로부터 취출된 용지(P)는, 레지스트 롤러(226)에 의해 타이밍 맞게 전사부(215)로 보내진다. 그리고, 감광 드럼(210a)과 전사 롤러(216)로 협지 반송되며, 이 때 상술한 옐로우 토너상이 감광 드럼(210a)으로부터 전사된다.
옐로우 토너상이 용지(P)에 전사되고 있는 동안, 계속해서 마젠타 성분색의 잠상이 형성되고, 현상 롤러(203a)로 마젠타 토너에 의한 마젠타 토너상이 현상화된다. 그리고, 옐로우 토너상이 전사된 용지(P)에 대하여, 마젠타 토너상이 옐로우 토너상과 겹쳐 전사된다.
이하, 시안 토너상, 블랙 토너상에 대해서도 마찬가지로 하여 화상 형성 및 전사가 수행되어, 용지(P)상에 4색의 토너상의 중첩이 종료된다.
그 후, 컬러 화상이 형성된 용지(P)는 정착부(227)로 반송된다. 정착부(227)에서는, 전사된 토너상이 용지(P)에 가열 정착되어, 용지(P)상에 풀컬러 화상이 형성된다.
이렇게 하여 일련의 컬러 화상 형성이 종료한 용지(P)는, 그 후, 배지 트레이(228)상으로 배출된다.
여기에서, 노광부(206~209)에 설치된 광원인 유기 EL 전자(206d 내지 209d)는, 도 21 및 도 22에 있어서, 기판(도파로)(231)상에, 스퍼터링법이나 저항 가열 증착법 등에 의해 형성된 투명한 도전성막으로 이루어지며 정공을 주입하는 전극인 양극(232)과, 저항 가열 증착법 등에 의해 형성되며 전자를 주입하는 전극인 음극(233)이 형성되어 있다. 또한, 양극(232)과 음극(233) 사이에는, 발광 영역을 갖는 발광층(234)이 형성되어 있다.
상기 구성을 갖는 유기 EL 소자(206d~209d)의 양극(232)을 플러스극으로 하고, 또한 음극(233)을 마이너스극으로 하여 직류 전압 또는 직류 전류를 인가하면, 발광층(234)에는, 양극(232)으로부터 정공이 주입됨과 동시에, 음극(233)으로부터는 전자가 주입된다. 발광층(234)에서는, 이와 같이 하여 주입된 정공과 전자가 재결합하여, 이에 수반하여 생성되는 여기자가 여기상태로부터 기저 상태로 이행할 때에 발광 현상이 일어난다.
이와 같은 유기 EL 소자(206d~209d)에 있어서, 발광층(234) 중의 발광영역인 형광체로부터 방사되는 광은 전방위로 출사되어, 기판(231)를 경유하여 방사된다. 혹은, 일단 광 취출방향(기판(231) 방향)과는 역방향으로 향해 음극(233)에서 반사되어, 기판(231)을 경유하여 방사된다.
다음으로, 유기 EL 소자를 구성하는 각 부재에 대하여 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자(206d~209d)의 기판(231)으로는, 투명 혹은 반투명의 것을 이용할 수 있으며, 유기 EL 소자(206d 내지 209d)를 지지할 수 있는 강도가 있으면 좋다.
또한, 본 발명에 있어서, 투명 또는 반투명의 정의는 유기 EL 소자(206d 내지 209d)에 의한 발광의 인식을 방해하지 않을 정도의 투명성을 나타내는 것이다. 그에 대한 세부설명은 생략한다.
또한, 용도에 따라서는 특정 파장만을 투과하는 재료, 광-광 변환기능을 갖는 특정 파장의 광으로 변환하는 재료 등이어도 좋다. 혹은, 기판은 절연성인 것이 바람직하지만, 특별히 한정되는 것은 아니며, 유기 EL 표시 소자의 구동을 방해하지 않는 범위, 혹은 용도에 따라 도전성을 가지고 있어도 좋다. 혹은, 기판은 각각의 화소마다 주주사 방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 도파로로 형성되어 있어도 좋으며, 또한 기판의 코어 부분이 도전성을 가지고, 클래드가 절연성을 갖는 구조로서, 전기적으로 분리된 복수개의 코어 부분을 양극으로서 이용할 수도 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 기판(231)은, 각각의 화소마다 주주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열된 도파로를 형성하고 있다. 그리고, 기판(231)은, 소정의 굴절율을 갖는 코어(231a)와, 코어(231a) 외주에 형성되며 코어(231a)보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드(231b)로 구성되어 있다. 또한, 클래드(231b)는 코어(231a)의 외주 전면에 형성되어 있어도 좋으며, 외주의 일부의 면에 형성되어 있어도 좋다.
또한, 코어(231a)의 굴절율은, 발광층보다도 작은 굴절율을 갖도록 하는 것, 혹은 발광층의 굴절율로부터 0.3 뺀 값보다도 크게 설정할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서, 기판(231)은, 그 단면이 한 변 8㎛의 정방형이고, 피치가 약 10.5㎛의 도파로로 되어 있으며 2400dpi의 해상도에 대응한 구성으로 되어 있지만, 단면 형상은 감광체상에 소정의 잠상을 형성할 수 있으면 임의의 형상을 취할 수 있어, 해상도나 감광체의 회전수 등의 인자 조건에 따라 적절하게 그 피치나 형상을 취할 수 있다.
또한 여기에서는, 도파로를 기판으로서 이용한 구조에 대하여 설명하였으나, 유기 EL 소자와 도파로는 따로따로 제작하는 구성이라도 좋으며, 이 경우, 유기 EL 소자와 도파로를 광학 접착제 등으로 접속한다. 이 때, 유기 EL 소자와 도파로 사이에 공기층이 존재하는 경우, 전반사에 의해 도파로 중에 전파하는 광이 줄어들기 때문에, 효율이 좋은 광의 전파는 수행되지 않는다. 따라서, 유기 EL 소자와 도파로를 따로따로 제작하는 경우, 사이에 공기층이 들어가지 않도록 접속하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상술한 바와 같이, 유기 EL 소자(206d~209d)에 있어서, 발광층으로부터 방사되는 광은 기판(231)의 대향면을 경유하여 방사되지만, 광이 각 매질의 경계면을 통과할 때, 입사측의 매질의 굴절율이 출사측의 굴절율보다 큰 경우에는, 굴절파의 출사각이 90°가 되는 각도인 임계각보다도 큰 각도로 입사하는 광은 경계면을 투과할 수 없어, 매질간의 경계면에서 전반사된다.
따라서, 등방적으로 광이 방사되는 유기 EL 소자(206d~209d)에 있어서, 이 임계각보다도 큰 각도로 방사되는 광은, 기판(231)의 경계면에서 전반사를 반복함으로써 기판(231) 안을, 특히 본 실시의 형태에서는 도 23에 나타내는 바와 같이, 기판(231)의 클래드(231b)에 둘러싸인 코어(231a) 안을 전반사를 반복하면서 진행하여, 부주사 방향의 단면에 이른다.
그런 점에서, 본 실시의 형태에서는 이 점에 착목하여, 기판(231)의 부 주사 방향의 단면을 광 취출면(235)으로 하고, 이 광 취출면(235)으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하고 있다.
즉, 발광층의 면적을 크게 하면 할수록, 기판(231) 내를 진행하는 광이 많아지기 때문에, 기판(231)의 부 주사 방향의 단면인 광 취출면(235)에 이르는 광의 광량이 증가하게 된다. 그렇다고 하는 것은, 기판(231)의 부주사 방향의 단면인 광 취출면(235)으로부터의 광을 노광광으로 하면, 발광층(234)의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하기 때문에, 인가 전류를 크게 하여 유기 EL 소자(206d~209d)의 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있다는 것이다.
즉, 그 단면인 광 취출면(235)으로부터의 광을 노광광으로 한 것이다. 이와 같이 본 실시의 형태에서는, 기판과 도파로가 일체화되어 있지만, 도파로를 기판과는 독립시켜 따로 형성할 수도 있다.
그리고, 이러한 노광장치를 이용한 화상 형성장치에 따르면, 감광 드럼(210a~213a)상에 정전 잠상이 적정하게 형성되기 때문에, 고품질의 화상을 형성할 수 있다.
특히, 본 실시의 형태에서는 도파로인 기판(231)을 코어(231a)와 클래드(231b)로 구성하고 있기 때문에, 발광층(234)으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면(235)으로 안내되게 되어, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있다. 단, 이러한 코어(231a)와 클래드(231b)의 2층 구조가 아니라도 상관없다.
여기에서, 상호 인접하는 기판(231) 사이에는, 차광층 또는 반사층을 설치할 수 있다. 차광층이나 반사층을 설치하면, 어느 기판(231)에 대하여 다른 기판(231)으로부터 광이 입사하는 일이 없어지기 때문에, 광 취출면(235)으로부터 취출되는 광량의 기판간의 편차가 없어진다. 또한, 특히 반사층을 설치한 경우에는, 발광층으로부터 기판(231)에 입사한 광이 보다 많이 반사되어 광 취출면(235)에 도달하기 때문에, 광량 증가를 도모할 수 있다.
또한, 광 취출면(235)의 형상은 예를 들면 구형이나 육각형 등으로 할 수 있지만, 화소 형상에 대응한 형상으로 하는 것이 좋다. 또한, 기판(231)을 코어(231a)와 클래드(231b)로 구성했을 때에는, 광 취출면(35)은 코어(231a)와 클래드(231b)로 구성되는 면이 된다.
도 24에 나타내는 바와 같이, 도파로인 기판(231)에는, 발광층(234)으로부터 기판(231)에 입사한 광의 각도를 변환하여 이것을 광 취출면(235)으로 안내하는 각도 변환부(236)를 형성할 수 있다. 이와 같은 각도 변환부(236)를 형성하면, 광 취출면(235)으로부터 취출되는 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있다. 여기에서 도시하는 경우에는, 각도 변환부(236)는 기판(231)의 발광층(234)과 반대측의 면에 다수의 구상체가 형성된 산란면으로 되어 있는데, 요철면 혹은 주주사 방향으로 한결같은 반원형 형상 혹은 톱날 형상의 요철면 등 각종 형상으로 할 수 있으며, 일차원 형상을 복수 평행하게 배열한 각도 변환부(236)를 설치함으로써, 특정 각도에 대한 각도 변환을 할 수 있다. 또한, 각도 변환부(236)는, 부주사 방향 이외의 방향의 광을 광 취출면(235)으로 안내하도록 하기 위하여, 주주사 방향으로의 각도 변환은 수반되지 않도록 하는 것이 좋다. 특히, 주주사 및 부주사 모두에 직교하는 방향(발광층의 법선 방향)에 대한 각도 변환을 수행하는 각도 변환부(236)를 설치한 경우, 부주사 방향으로의 광의 진행을 저해하는 일 없이 각도 변환부(236)를 설치하지 않은 경우에 쓸모없어졌던 광을 광 취출면(235)으로 안내할 수 있으므로 효과적이다. 또한, 기판(231)이 코어(231a)와 클래드(231b)로 구성되어 있는 경우, 각도 변환부(236)는 발광층(234)과 반대측에 위치하는 코어(231a)와 클래드(231b)의 계면에 형성함으로써 코어(231a)와 클래드(231b) 계면에 있어서의 전반사의 효과를 유효하게 이용하면서 각도 변환부(236)에 의한 각도 변환을 수행할 수 있다.
또한, 기판(231)에 있어서, 광 취출면(235)에 대향하는 면이나 발광층(234)과 반대측에 위치하는 면에는 반사층을 형성할 수 있다. 반사층을 설치하면, 발광층(234)으로부터 기판(231)에 입사한 광이 보다 많이 반사되어 광 취출면(235)에 도달하기 때문에, 광량 증가를 도모할 수 있다. 또한, 반사층은 광 취출면(235)에 대향하는 면 또는 발광층(234)과 반대측에 위치하는 면 중 어느 한 쪽의 면에만 형성할 수도 있다.
또한, 도파로(229)의 광 취출면(235)에는, 이 광 취출면(235)으로부터 출사되는 광의 확산각을 좁게 하거나 평행광으로 하는, 즉 광의 확산을 억제하는 렌즈(확산 억제수단)을 형성할 수 있다. 또한, 형성되는 확산 억제수단에는, 볼록렌즈나 오목렌즈와 같은 곡면 렌즈 외에, 이온도프형이나 슬릿 형상의 UV 변질형 렌즈, 혹은 도 25에 나타내는 바와 같은 전반사를 이용한 메사 구조, 혹은 메사 구조의 전반사면과 동등한 위치에 미러면을 배치한 테이퍼 반사 구조 등이 있다. 또한, 렌즈는 개개의 광 취출면(235)에 대하여 하나씩 형성되는 구조, 혹은 하나의 광 취출면(235)에 대하여 복수의 렌즈가 형성되는 구조, 혹은 복수의 광 취출면(235)에 대하여 하나의 렌즈가 형성되는 구조, 혹은 모든 광 취출면에 대하여 하나의 실린드리컬 렌즈나 1차원 메사 구조와 같은 일체화된 렌즈로 광의 확산을 억제할 수 있다.
또한, 기판(231)의 광 취출면(235)과 감광 드럼(210a~213a)은 극히 근접한 위치, 예를 들면 화소의 대각선 이하의 거리에 배치되어 있는 경우, 광 취출면(235)으로부터 출사된 광은, 화이버렌즈 어레이(206g~209g)를 통하지 않고 감광 드럼에 조사된다. 혹은, 광 취출면(235)과 감광 드럼(210a~213a)이 떨어진 위치에 배치되어 있는 경우, 화이버 어레이(206g~209g)를 통하여 정립 등배로 감광 드럼(210a~213a)에 결상된다.
이상의 설명에 있어서는, 본 발명을 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 예를 들면 블랙 등 단색의 화상 형성장치에 적용할 수도 있다. 또한, 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우, 현상색은 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 4색에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 측면은, 기판상에, 적어도 정공을 주입하는 양극, 발광 영역을 갖는 발광층, 및 전자를 주입하는 음극을 구비한 유기 EL 소자를 광원으로 하는 노광장치로서, 부주사 방향 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하고, 발광층에서 방사되어 도파로에 입사하고, 광 취출면에서 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 도파로의 부주사 방향의 단면인 광 취출면에서 출사된 광을 노광광으로 함으로써, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면 방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있으므로, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하기 때문에, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 단축하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 2 측면은, 도파로는 기판과 일체화되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있다는 작용을 갖는다. 또한, 도파로와 기판이 일체화되어 있기 때문에 노광장치를 더욱 작게 할 수 있음과 동시에, 도파로를 부착하는 공정이 불필요하게 되고, 또한 도파로의 위치 맞춤이 불필요하게 되기 때문에, 안정된 광량을 얻을 수 있는 노광장치를 저가로 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 3 측면은, 도파로는 각각의 화소마다 주주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있다는 작용을 갖는다. 또한, 도파로는 각각의 화소마다 광학적으로 분리되어, 화소마다 광을 전파할 수 있기 때문에 화소 단위로 발광 광량이 증가하여, 해상도가 높은 고화질을 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 4 측면은, 도파로는, 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 코어의 외주에 형성되어 당해 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 더한 증가를 도모하는 것이 가능해진다는 작용을 갖는다. 또한, 도파로를 전파하는 광은, 코어와 클래드의 계면의 전반사에 의해 광 취출면 방향으로 전파할 수 있기 때문에, 손실이 작은 광이 전파할 수 있음과 동시에, 클래드 표면의 먼지 부착이나 손상 발생 등이 생겨도 안정된 광 전파를 할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 5 측면은, 코어는 발광층보다도 작은 굴절율을 갖는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모하는 것이 가능해진다는 작용을 갖는다. 또한, 발광층에서 방사된 광은 도파로의 굴절율이 작기 때문에, 광의 굴절에 의해 도파로 내에서 부주사 방향의 광이 많아져 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 6 측면은, 코어의 굴절율은, 발광층의 굴절율로부터 0.3 뺀 값보다도 큰 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모하는 것이 가능해진다는 작용을 갖는다. 또한, 발광층에서 방사된 광이 도파로 계면에서의 전반사가 억제됨으로써 효율적으로 광 취출면으로 안내되기 때문에, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 7 측면은, 상호 인접하는 도파로 사이에는 차광층 또는 반사층이 설치되어 있는 노광장치로서, 다른 도파로에서 광이 입사하는 일이 없어지기 때문에, 광 취출면에서 취출되는 광량의 도파로 사이에 있어서의 편차가 없어진다는 작용을 갖는다. 특히 반사층을 설치한 경우에는, 다른 도파로에 입사하여 무효한 광으로서 전파하는 광이 유효한 광으로 전파하기 때문에, 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 괄량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 8 측면은, 광 취출면은 화소 형상에 대응한 형상인 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가전류를 크게 하여 소자 수명을 단축시키는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다. 또한, 광 취출면은 화소 형상에 대응한 형상이기 때문에, 용이하게 고정밀의 잠상을 형성할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 9 측면은, 도파로에는, 발광층에서 도파로에 입사한 광의 각도를 변환하여 광 취출면으로 안내하는 각도 변환부가 형성되어 있는 노광장치로서, 광 취출면에서 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 10 측면은, 각도 변환부는 부주사 이외의 방향의 광을 광 취출면으로 안내하는 노광장치로서, 원래 유효하게 취출되는 광에 대한 영향이 작고, 무효한 광에 대하여 유효한 광의 각도 변환을 수행할 수 있기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 11 측면은, 각도 변환부는 주주사 및 부주사 모두에 직교하는 방향에 대한 각도 변환을 수행하여, 광 취출면으로 안내하는 노광장치로서, 원래 유효하게 취출되는 광에 대한 영향이 작고, 무효한 광에 대하여 유효한 광의 각도 변환을 수행할 수 있기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 12 측면은, 각도 변환부는 상기 발광층과 반대측에 위치하는 코어와 클래드의 계면에 형성되어 있는 노광장치로서, 원래 유효하게 취출되는 광에 대한 영향이 작고, 무효한 광에 대하여 유효한 광의 각도 변환을 수행할 수 있으며, 각도 변환된 광은 코어 내를 전파하여 손실이 작은 광 전파를 실현할 수 있기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 13 측면은, 광 취출면에 대향하는 면 및 발광층과 반대측에 위치하는 도파로의 면 중 적어도 어느 하나의 면에는 반사층이 형성되어 있는 노광장치로서, 발광층으로부터 도파로에 입사한 광이 보다 많이 반사하여 무효한 광이 유효한 광으로서 광 취출면에 도달하기 때문에, 광량 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 14 측면은, 광 취출면에는 광 취출면으로부터 출사되는 광의 확산을 억제하는 확산 억제수단이 형성되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가전류를 크게 하여 소자 수명을 단축시키는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다. 또한, 광의 확산 억제수단에 의해, 광 취출면으로부터 출사되는 광은 정면 방향으로 강하게 진행하기 때문에, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 보다 효율적으로 노광에 이용할 수 있어 효율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 15 측면은, 광 취출면으로부터 출사된 광은 정립 등배로 감광체에 결상하는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가전류를 크게 하여 소자 수명을 단축시키는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다. 또한, 간단한 구성에 의해 광 취출면으로부터 출사되는 광을 효율적으로 노광에 이용할 수 있기 때문에, 저가로 효율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 16 측면은, 노광장치와, 노광장치에 의해 정전 잠상이 형성되는 감광체를 갖는 화상 형성장치로서, 감광체상에 정전 잠상이 적정하게 형성되기 때문에, 고품질의 화상을 형성할 수 있다는 작용을 갖는다.
제 4 모드
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도 26 내지 도 33을 이용하여 설명한다. 또한, 이들 도면에서 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략하는 것으로 한다.
도 26은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 컬러 화상 형성장치의 구성을 나타내는 개략도, 도 27은 컬러 화상 형성장치에 있어서의 노광부를 상세하게 나타내는 설명도, 도 28은 도 26의 컬러 화상 형성장치에 있어서의 감광부를 상세하게 나타내는 설명도, 도 29는 도 26의 컬러 화상 형성장치에 있어서의 현상부를 상세하게 나타내는 설명도, 도 30은 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자의 주요부를 나타내는 단면도, 도 31은 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 사시도, 도 32는 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 유기 EL 소자를 나타내는 평면도, 도 33은 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도, 도 34는 도 27의 노광부의 광원으로서 이용된 다른 변형예로서의 유기 EL 소자를 나타내는 단면도이다.
도 26에 있어서, 컬러 화상 형성장치(301)에는, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너상을 각각 형성하기 위한 현상부(302, 303, 304, 305)가 순서대로 배치되며, 이들 현상부(302~305)의 각각에 대응하여 노광부(노광장치)(306, 307, 308, 309) 및 감광부(310, 311, 312, 313)를 구비하고 있다.
도 27에 나타내는 바와 같이, 노광부(306~309)는, 기판(306a 내지 309a)에 실장된 광원으로서의 유기 EL 소자(306b 내지 309b)와, 기판(306a~309a)상에 설치되어 화상 데이터에 대응한 전압을 유기 EL 소자(306b~309b)에 급전하여 이것을 발광시키는 드라이버(306c 내지 309c)를 구비하고 있다. 기판(306a~309a)상에는, 유기 EL 소자(306b~309b)를 대기로부터 차단하기 위하여, 밀봉재(306d 내지 309d)에 의해 기밀 밀봉하거나, 혹은, 밀봉재 내의 수분을 흡착하기 위하여, 밀봉재 내에 건조제(306e 내지 309e)를 배치하거나 하는 경우도 있다. 유기 EL 소자(306b~309b)의 광 취출면의 외부에는, 이미지 전송 광학계(306f, 307f, 308f, 309f)가 배치되어 있다.
도 28에 상세하게 나타내는 바와 같이, 감광부(310~313)는, 회전 가능하게 설치된 상 담지체로서의 감광 드럼(감광체)(310a 내지 313a)과, 이 감광 드럼(310a~313a)에 가압 접합되어 감광 드럼(310a~313a)의 표면을 한결같은 전위로 대전하는 대전기(대전수단)(310b 내지 313b)와, 화상 전사 후의 감광 드럼(310a~313a)에 잔류하고 있는 토너를 제거하는 크리너(310c 내지 313c)를 구비하고 있다.
둘레 방향으로 회전하는 감광 드럼(310a~313a)은, 그 회전 중심축이 상호 평행하게 되도록 일렬로 배치되어 있다. 또한, 감광 드럼(310a~313a)에 가압 접합된 대전기(310b~313b)는, 감광 드럼(310a~313a)의 회전에 수반하여 회전한다.
또한, 도 29에 상세하게 나타내는 바와 같이, 현상부(302~305)는, 노광부(306~309)로부터의 조사광에 의해 둘레면에 정전 잠상이 형성된 감광 드럼(310a~313a)에 토너를 부착시켜 정전 잠상을 토너상으로서 현상화하는 현상 롤러(현상수단)(302a 내지 305a)와, 탱크 내의 토너(314)를 교반하는 교반부재(302b 내지 305b)와, 토너(314)를 교반하면서 이들을 현상 롤러(302a~305a)에 공급하는 서플라이 롤러(302c 내지 305c)와, 현상 롤러(302a~305a)에 공급된 토너(314)를 소정의 두께로 조정함과 동시에 마찰에 의해 당해 토너(314)를 대전하는 닥터 블레이드(302d 내지 305d)를 구비하고 있다.
도 26에 나타내는 바와 같이, 이들 노광부(306~309), 감광부(310~313) 및 현상부(302~305)에 대향하는 위치에는, 감광 드럼(310a~313a)상에 현상화된 각 색 토너상을 용지(기록매체)(P)상에 서로 겹쳐 전사하여 컬러 토너상을 형성하는 전사부(315)가 배치되어 있다.
전사부(315)에는, 각 감광 드럼(310a~313a)에 대응하여 배치된 전사 롤러(316 내지 319)와, 각 전사 롤러(316~319)를 감광 드럼(310a~313a)에 각각 가압 접합하는 스프링(320 내지 323)을 구비하고 있다.
전사부(315)의 반대측에는, 용지(P)가 수납된 급지부(324)가 설치되어 있다. 그리고, 용지(P)는 급지 롤러(325)에 의해 급지부(324)로부터 한 장씩 취출된다.
급지부(324)로부터 전사부(315)에 이르는 용지 반송로상에는, 소정의 타이밍으로 용지(P)를 전사부(315)로 보내는 레지스트 롤러(326)가 설치되어 있다. 또한, 전사부(315)에서 컬러 토너상이 형성된 용지(P)가 주행하는 용지 반송로상에는 정착부(327)가 배치되어 있다.
정착부(327)는, 가열 롤러(327a) 및 이 가열 롤러(327a)와 가압 접합한 가압 롤러(327b)가 설치되어, 용지(P)상에 전사된 컬러 화상은 이들 롤러(327a, 327b)의 협지 회전에 수반하는 압력과 열에 의해 용지(P)에 정착된다.
이러한 구성의 화상 형성장치에 있어서, 먼저 감광 드럼(310a)상에 화상 정보의 옐로우 성분색의 잠상이 형성된다. 이 잠상은 옐로우 토너를 갖는 현상 롤러(302a)에 의해 옐로 토너상으로서 감광 드럼(310a)상에 가시상화된다. 그 사이, 급지 롤러(325)에 의해 급지부(324)로부터 취출된 용지(P)는, 레지스트 롤러(326)에 의해 타이밍 맞게 전사부(315)로 보내진다. 그리고, 감광 드럼(310a)과 전사 롤러(316)로 협지 반송되며, 이 때 상술한 옐로우 토너상이 감광 드럼(310a)으로부터 전사된다.
옐로우 토너상이 용지(P)에 전사되고 있는 동안, 계속해서 마젠타 성분색의 잠상이 형성되고, 현상 롤러(303a)로 마젠타 토너에 의한 마젠타 토너상이 현상화된다. 그리고, 옐로우 토너상이 전사된 용지(P)에 대하여, 마젠타 토너상이 옐로우 토너상과 겹쳐 전사된다.
이하, 시안 토너상, 블랙 토너상에 대해서도 마찬가지로 하여 화상 형성 및 전사가 수행되어, 용지(P)상에 4색의 토너상의 중첩이 종료된다.
그 후, 컬러 화상이 형성된 용지(P)는 정착부(327)로 반송된다. 정착부(327)에서는, 전사된 토너상이 용지(P)에 가열 정착되어, 용지(P)상에 풀컬러 화상이 형성된다.
이렇게 하여 일련의 컬러 화상 형성이 종료한 용지(P)는, 그 후, 배지 트레이(328)상으로 배출된다.
여기에서, 노광부(306~309)에 설치된 광원인 유기 EL 전자(306b, 307b, 308b, 309b)는, 도 30에 있어서, 기판으로서 이용하고 있는 도파로(329)상에, 스퍼터링법이나 저항 가열 증착법 등에 의해 형성된 투명한 도전성막으로 이루어지며 정공을 주입하는 전극인 양극(330)과, 저항 가열 증착법 등에 의해 형성되며 전자를 주입하는 전극인 음극(331)으로 형성되어 있다.
또한, 양극(330)과 음극(331) 사이에는, 발광층(332)이 형성되어 있으며, 도 30에 있어서, 양극(330)과 발광층(332) 사이에는 정공 수송층(333)이, 음극(331)과 발광층(332) 사이에는 전자 수송층(334)이 형성되어 있다.
도 30에 나타내는 구성을 갖는 유기 EL 소자(306b~309b)의 양극(330)을 플러스극으로 하고, 또한 음극(331)을 마이너스극으로 하여 전류를 인가하면, 발광층(332)에는, 양극(330)으로부터 정공 수송층(333)을 통하여 정공이 주입됨과 동시에, 음극(331)으로부터 전자 수송층(334)을 통하여 전자가 주입된다. 발광층(332)에서는, 이와 같이 하여 주입된 정공과 전자가 재결합하여, 이에 수반하여 생성되는 여기자가 여기상태로부터 기저 상태로 이행할 때에 발광 현상이 일어난다.
이와 같은 유기 EL 소자에 있어서, 발광층(332) 중의 발광영역인 형광체로부터 방사되는 광은, 형광체를 중심으로 한 전방위로 출사되어, 도파로(329)를 경유하여 방사된다. 혹은, 일단 광 취출방향(도파로(329) 방향)과는 역방향으로 향해 음극(31)에서 반사되어, 도파로(329)를 경유하여 방사된다.
이 때, 유기 EL 소자는, 도 30에 나타내는 바와 같은 유기 EL 소자에 있어서, 유기 EL 소자의 발광층의 두께는, 양극(330) 혹은 음극(331)보다도 두꺼운 구성인 것이 바람직하다.
일반적으로 유기 EL 소자에 있어서, 발광층(332) 내에 존재하는 이물질을 원인으로 한 단락이 생기는 경우가 있다. 혹은, 양극(330) 혹은 음극(331)의 단부에 의해 형성되는 단차에 있어서, 발광층(332)이 소정의 두께보다도 얇아지기 때문에, 양극(330) 혹은 음극(331)의 단부에 있어서 단락이 생기는 경우가 있다. 그러나 도 30에 나타내는 바와 같은 구성으로 함으로써, 양극(330)과 음극(331) 사이의 단락이 생기기 어려운 노광장치를 실현할 수 있다.
다음으로, 유기 EL 소자를 구성하는 각 부재에 대하여 설명한다.
또한, 유기 EL 소자(306d~309d)의 음극(331)으로는, 일함수가 낮은 금속 혹은 합금이 이용되며, Al, In, Mg, Ti 등의 금속이나, Mg-Ag 합금, Mg-In 합금 등의 Mg 합금이나, Al-Li 합금, Al-Sr 합금, Al-Ba 합금 등의 Al 합금 등이 이용된다. 혹은 LiO2/Al이나 LiF/Al 등의 적층 구조는 음극재료로서 아주 적합하다.
일함수가 작은 금속을 이용한 광 투과성이 높은 초박막을 형성하고, 그 상부에 투명전극을 적층함으로써, 투명 음극을 형성할 수도 있다.
또한, 이들 음극의 성막방법으로는 저항 가열 증착, 전자빔 증착, 스퍼터법이 이용된다.
여기에서, 상술한 바와 같이, 유기 EL 소자(306d~309d)에 있어서, 발광층으로부터 방사되는 광은 도파로의 대향면을 경유하여 방사되지만, 광이 각 매질의 경계면을 통과할 때, 입사측의 매질의 굴절율이 출사측의 굴절율보다 큰 경우에는, 굴절파의 출사각이 90°가 되는 각도인 임계각보다도 큰 각도로 입사하는 광은 경계면을 투과할 수 없어, 매질간의 경계면에서 전반사된다.
따라서, 등방적으로 광이 방사되는 유기 EL 소자(306d~309d)에 있어서, 이 임계각보다도 큰 각도로 방사되는 광은, 도파로의 경계면에서 전반사를 반복함으로써 도파로 안을, 특히 본 실시의 형태에서는 도 32에 나타내는 바와 같이, 도파로(329)의 클래드(329b)에 둘러싸인 코어(329a) 안을 전반사를 반복하면서 진행하여, 부주사 방향의 단면에 이른다.
그런 점에서, 본 실시의 형태에서는 이 점에 착목하여, 도파로(329)의 부주사 방향의 단면을 광 취출면(335)으로 하고, 이 광 취출면(335)으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하고 있다.
즉, 발광층의 면적을 크게 하면 할수록, 코어(329a) 내를 진행하는 광이 많아지기 때문에, 도파로(329)의 부주사 방향의 단면인 광 취출면(335)에 이르는 광의 광량이 증가하게 된다. 그렇다고 하는 것은, 도파로(329)의 부주사 방향의 단면인 광 취출면(335)으로부터의 광을 노광광으로 하면, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하기 때문에, 인가 전류를 크게 하여 유기 EL 소자(306d~309d)의 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있다는 것이다.
즉, 본 발명은 도파로(329)의 단면인 광 취출면(335)으로부터의 광을 노광광으로 한 것이다. 이와 같이 본 실시의 형태에서는, 기판과 도파로가 일체화되어 있지만, 도파로를 기판과는 독립시켜 따로 형성할 수도 있다.
그리고, 이러한 노광장치를 이용한 화상 형성장치에 따르면, 감광 드럼(310a~313a)상에 정전 잠상이 적정하게 형성되기 때문에, 고품질의 화상을 형성할 수 있다.
특히, 본 실시의 형태에서는 도파로인 도파로(329)를 코어(329a)와 클래드(329b)로 구성하고 있기 때문에, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면(335)으로 안내되게 되어, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있다. 단, 이러한 코어(329a)와 클래드(329b)의 2층 구조가 아니라도 상관없다.
여기에서, 상호 인접하는 코어(329a) 사이에는, 차광층 또는 반사층을 설치할 수 있다. 차광층이나 반사층을 설치하면, 어느 코어(329a)에 대하여 다른 코어(329a)로부터 광이 입사하는 일이 없어지기 때문에, 광 취출면(335)으로부터 취출되는 광량의 코어(329a)간의 편차가 없어진다. 또한, 특히 반사층을 설치한 경우에는, 발광층으로부터 코어(329a)에 입사한 광이 보다 많이 반사되어 광 취출면(335)에 도달하기 때문에, 광량 증가를 도모할 수 있다.
또한, 광 취출면(335)의 형상은 예를 들면 구형이나 육각형 등으로 할 수 있지만, 화소 형상에 대응한 형상으로 하는 것이 좋다. 또한, 도파로(329)를 코어(329a)와 클래드(329b)로 구성했을 때에는, 광 취출면(335)은 코어(329a)와 클래드(329b)로 구성되는 면이 된다.
도 33에 나타내는 바와 같이, 도파로에는, 발광층(332)으로부터 도파로(329)에 입사한 광의 각도를 변환하여 이것을 광 취출면(335)으로 안내하는 각도 변환부(336)를 형성할 수 있다. 이와 같은 각도 변환부(336)를 형성하면, 광 취출면(335)으로부터 취출되는 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있다. 여기에서 도시하는 경우에는, 각도 변환부(336)는 도파로(329)의 발광층(332)과 반대측의 면에 다수의 반구상체가 형성된 산란면으로 되어 있는데, 요철면 혹은 주주사 방향으로 한결같은 반원형 형상 혹은 톱날 형상의 요철면 등 각종 형상으로 할 수 있으며, 일차원 형상을 복수 평행하게 배열한 각도 변환부(336)를 설치함으로써, 특정 각도에 대한 각도 변환을 할 수 있다. 또한, 각도 변환부(336)는, 부주사 방향 이외의 방향의 광을 광 취출면(335)으로 안내하도록 하기 위하여, 주주사 방향으로의 각도 변환은 수반되지 않도록 하는 것이 좋다. 특히, 주주사 및 부주사 모두에 직교하는 방향(발광층의 법선 방향)에 대한 각도 변환을 수행하는 각도 변환부(336)를 설치한 경우, 부주사 방향으로의 광의 진행을 저해하는 일 없이 각도 변환부(336)를 설치하지 않은 경우에 쓸모없어졌던 광을 광 취출면(335)으로 안내할 수 있으므로 효과적이다. 또한, 도파로(329)가 코어(329a)와 클래드(329b)로 구성되어 있는 경우, 각도 변환부(336)는 발광층(332)과 반대측에 위치하는 코어(329a)와 클래드의 계면에 형성함으로써 코어(329a)와 클래드(329b) 계면에 있어서의 전반사의 효과를 유효하게 이용하면서 각도 변환부(336)에 의한 각도 변환을 수행할 수 있다.
또한, 도파로(329)에 있어서, 광 취출면(335)에 대향하는 면이나 발광층(332)과 반대측에 위치하는 면에는 반사층을 형성할 수 있다. 반사층을 설치하면, 발광층(332)으로부터 도파로(329)에 입사한 광이 보다 많이 반사되어 광 취출면(335)에 도달하기 때문에, 광량 증가를 도모할 수 있다. 또한, 반사층은 광 취출면(335)에 대향하는 면 또는 발광층(332)과 반대측에 위치하는 면 중 어느 한 쪽의 면에만 형성할 수도 있다.
또한, 도파로(329)의 광 취출면(335)에는, 이 광 취출면(335)으로부터 출사되는 광의 확산각을 좁게 하거나 평행광으로 하는, 즉 광의 확산을 억제하는 확산 억제수단(337)을 형성할 수 있다. 또한, 형성되는 확산 억제수단(337)에는, 볼록렌즈나 오목렌즈와 같은 곡면 렌즈 외에, 이온도프형이나 슬릿 형상의 UV 변질형 렌즈, 혹은 도 34에 나타내는 바와 같은 전반사를 이용한 메사 구조, 혹은 메사 구조의 전반사면과 동등한 위치에 미러면을 배치한 테이퍼 반사 구조 등이 있다. 또한, 렌즈는 개개의 광 취출면(335)에 대하여 하나씩 형성되는 구조, 혹은 하나의 광 취출면(335)에 대하여 복수의 렌즈가 형성되는 구조, 혹은 복수의 광 취출면(335)에 대하여 하나의 렌즈가 형성되는 구조, 혹은 모든 광 취출면에 대하여 하나의 실린드리컬 렌즈나 1차원 메사 구조와 같은 일체화된 렌즈로 광의 확산을 억제할 수 있다.
또한, 도파로(329)의 광 취출면(335)과 감광 드럼(310a~313a)은 극히 근접한 위치, 예를 들면 화소의 대각선 이하의 거리에 배치되어 있는 경우, 광 취출면으로부터 출사된 광은, 이미지 전송 광학계(306f~309f)를 통하지 않고 감광 드럼에 조사된다. 혹은, 광 취출면(335)과 감광 드럼(310a~313a)이 떨어진 위치에 배치되어 있는 경우, 이미지 전송 광학계(306f~309f)를 통하여 정립 등배로 감광 드럼(310a~313a)에 결상된다.
이상의 설명에 있어서는, 본 발명을 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 예를 들면 블랙 등 단색의 화상 형성장치에 적용할 수도 있다. 또한, 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우, 현상색은 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 4색에 한정되는 것은 아니다.
(실시형태 2)
도 35는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 컬러 화상 형성장치의 노광부의 광원으로 이용된 유기 EL 소자의 주요부를 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서, 컬러 화상 형성장치의 장치 구성은 실시의 형태 1에 있어서 이용한 도 26 내지 도 29와 동일하게 되어 있다.
또한, 도 35에 있어서, 양극(330)과 음극(331) 사이에는, 발광 영역을 가지고 양극(330)측에 위치하는(양극(330)에 가까운 측의) 제 1 발광층(338) 및 발광 영역을 가지고 음극(331)측에 위치하는(음극(331)에 가까운 측의) 제 2 발광층(339)이 각각 형성되어 있다.
또한, 제 1 발광층(338)과 음극(331)에 가까운 측의 제 2 발광층(339) 사이에는, 제 1 발광층(338)에 전자를 주입하고, 제 2 발광층(339)에 정공을 주입하는 전하 발생층(340)이 형성되어 있다.
또한, 양극(330)과 제 1 발광층(338) 사이에는 제 1 정공 수송층(341), 제 1 발광층(338)과 전하 발생층(340) 사이에는 제 1 전자 수송층(342)이 형성되고, 전하 발생층(340)과 제 2 발광층(339) 사이에는 제 2 정공 수송층(343), 제 2 발광층(339)과 음극(331) 사이에는 제 2 전자 수송층(344)이 형성되어 있다.
도면에 나타내는 구성을 갖는 유기 EL 소자(306b~309b)의 양극(330)을 플러스극으로 하고, 또한 음극(331)을 마이너스극으로 하여 전류를 인가하면, 제 1 발광층(338)에는, 양극(330)으로부터 제 1 정공 수송층(341)을 통하여 정공이 주입됨과 동시에 전하 발생층(340)으로부터 제 1 전자 수송층(342)을 통하여 전자가 주입되고, 제 2 발광층(339)에는, 음극(331)으로부터 제 2 전자 수송층(344)을 통하여 전자가 주입됨과 동시에 전하 발생층(340)으로부터 제 2 정공 수송층(343)을 통하여 정공이 주입된다. 제 1 발광층(338) 및 제 2 발광층(339)에서는 이렇게 하여 주입된 정공과 전자가 재결합하고, 이에 수반하여 생성되는 여기자가 여기 상태로부터 기저 상태로 이행할 때에 발광 현상이 일어난다.
그리고, 제 1 발광층(338) 및 제 2 발광층(339)이라는 복수의 발광층에서 발광이 수행되므로, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 할 수 있다.
여기에서, 유기 EL 소자의 전하 발생층(340)으로는, 발광층으로부터 방사되는 광에 대하여 투명하고, 정공-전자쌍을 효율적으로 주입할 수 있는 재료가 이용되며, 예를 들면 ITO(인듐-주석 산화물), V2O5(바나듐 산화물) 등의 금속 산화물, 혹은 4F-TCNQ(4불화-테트라시아노퀴노디메탄) 등의 유기물 등이 추계 제 63회 응용물리학회 학술강연회 예비원고집 27a-ZL-12에서 개시되어 있다. 이 외에도 전하 발생층(40)에는, 도체, 반도체, 유전체, 절연체 등 각종 부재, 혹은 복수의 재료를 적층한 적층막을 이용할 수 있다.
여기에서, 이상의 구성을 갖는 유기 EL 소자에 있어서, 전하 발생층(340)이 도체인 경우, 전하 발생층(340)의 일함수가 음극(31)에 가까운 측의 제 2 발광층(339)의 이온화 포텐셜보다도 높게 설정되어 있다. 혹은 전하 발생층(340)이 반도체, 유전체, 절연체인 경우,전하 발생층(340)의 전자 친화력이 양극(330)에 가까운 측의 제 1 발광층(338)의 전자 친화력보다도 낮게 설정되고, 전하 발생층(340)의 이온화 포텐셜이 제 2 발광층(339)의 이온화 포텐셜보다도 높게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이것은, 전하 발생층(340)의 전자 친화력이 양극(330)에 가까운 측의 제 1 발광층(338)의 전자 친화력보다도 낮으면 전하 발생층(340)으로부터 양극(330)에 가까운 측의 제 1 발광층(338)으로의 전자 주입 효율이 높아지고, 또한, 전하 발생층(340)의 일함수가 음극(331)에 가까운 측의 제 2 발광층(339)의 이온화 포텐셜보다도 높으면, 혹은 전하 발생층(340)의 이온화 포텐셜이 음극(331)에 가까운 측의 제 2 발광층(339)의 이온화 포텐셜보다도 높으면, 전하 발생층(340)으로부터 음극(330)에 가까운 측의 제 2 발광층(339)으로의 정공 주입 효율이 높아지기 때문에, 양극(330)에 가까운 측의 제 1 발광층(338) 및 음극(331)에 가까운 측의 제 2 발광층(339)에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있다.
또한, 전하 발생층(340)을 무기재료로 한 경우에는, 전하 발생층(340)의 이온화 포텐셜보다도 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339)의 이온화 포텐셜이 높아지는 것이 일반적이다. 이 경우에는, 양자의 전위차를 가능한 한 작게 하여, 예를 들면 전위차를 0.6eV 이하로 하면, 비록 전하 발생층의 이온화 포텐셜이 음극에 가까운 측의 제 2 발광층의 이온화 포텐셜보다 낮아도, 전하 발생층(340)으로부터 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339)으로의 정공 주입 효율을 저하시키는 일은 없으며, 높은 효율을 얻을 수 있다.
그리고, 이러한 유기 EL 소자를 노광부의 광원에 이용함으로써, 장치를 대형화하는 일 없이 노광에 필요한 광량을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 이러한 노광장치를 화상 형성장치에 이용함으로써, 콤팩트한 화상 형성장치를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 전하 발생층(340)은, 도 35에 나타내는 바와 같이, 양극에 가까운 측의 제 1 발광층(338)측에 위치하는 제 1 전하 발생층(340a) 및 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339)측에 위치하는 제 2 전하 발생층(340b)의 2층 구조, 혹은 이 이상의 다층 구조로 하여도 좋다.
이 경우에 있어서, 제 1 전하 발생층(340a)을 제 2 전하 발생층(340b)보다도 낮은 전자 친화력으로 설정하고, 제 2 전하 발생층(340b)을 제 1 전하 발생층(340a)보다도 높은 이온화 포텐셜로 설정하는 것이 좋다.
또한, 최초로 성막되는 전하 발생층(제 1 전하 발생층(340a) 또는 제 2 전하 발생층(340b))은 저항 가열에 의해 형성하는 것이 좋다. 이것은, 예를 들면 제 1 전하 발생층(340a)을 양극에 가까운 측의 제 1 발과층(338)상에 형성하는 성막시에 있어서, 양극에 가까운 측의 제 1 발광층(338)으로의 성막 프로세스에 의한 데미지를 저감하기 때문이다. 또한 그 후 성막되는 전하 발생층은, 스퍼터링, 플라즈마 CVD, 이온 빔, 전자 빔 등의 성막 프로세스의 데미지가 커지는 경우가 있는 프로세스라도 성막할 수 있다.
여기에서, 전하 발생층(340)에 유전체 재료를 이용한 경우, 전하 발생층(340)의 비유전율을 양극에 가까운 측의 제 1 발광층(338) 및 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339)의 비유전율 이상으로, 예를 들면 전하 발생층(340)의 비유전율을 8~20 정도 혹은 그 이상으로, 양극에 가까운 측의 제 1 발광층(338) 및 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339)의 비유전율을 3 정도로 하는 것이 좋다.
또한, 최초로 형성되는 전극(양극(330) 또는 음극(331)과 전하 발생층(340) 사이에 위치하는 발광층 및 정공 수송층 및 전자 수송층(양극(330)을 최초로 형성한 경우에는 제 1 발광층(338) 및 제 1 정공 수송층(341) 및 제 1 전자 수송층(342), 음극(334)을 최초로 형성한 경우에는 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339) 및 제 2 정공 수송층(343) 및 제 2 전자 수송층(344)) 내에서 전하 발생층(340)에 접하는 층은, 즉 발광층을 포함하는 층 내에서 전하 발생층(340)에 접하는 층은, 전하 발생층(340)의 형성시에 있어서의 데미지를 잘 받지 않는 고분자로 구성하는 것이 좋다. 또한, 발광층만의 단층구조, 발광층과 전자 수송층의 2층구조, 정공 수송층과 발광층의 2층 구조의 경우, 혹은 이 외의 정공 블록층, 정공 주입층, 전자 블록층, 전자 주입층 등의 기능층 중 어느 하나를 구비한 복수층 구조의 경우, 이들 층 내에서 전자 발생층(340)에 접하는 층을 고분자로 구성한다.
또한, 양극에 가까운 측이 제 1 발광층(338) 및 음극에 가까운 측의 제 2 발광층(339)은 상호 동일한 부재로 구성되어 있어도 좋고, 다른 부재로 구성되어 있어도 좋다.
이상의 설명에 있어서, 노광 광원인 유기 EL 소자는 직류 구동으로 되어 있지만, 교류 전압 또는 교류 전류, 혹은 펄스파로 구동하여도 좋다.
그리고, 이상의 설명에 있어서는 본 발명을 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 예를 들면 블랙 등 단색의 화상 형성장치에 적용할 수도 있다. 또한, 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우, 현상색은 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 4색에 한정되는 것은 아니다.
(실시형태 3)
도 36은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 컬러 화상 형성장치의 노광부의 광원으로 이용된 유기 EL 소자의 주요부를 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서, 컬러 화상 형성장치의 장치 구성은 실시의 형태 1에 있어서 이용한 도 26 내지 도 29와 동일하게 되어 있다.
도시하는 노광 광원으로서의 유기 EL 소자는, 도파로(329)상에, 양극(330), 제 1 정공 수송층(345), 제 1 발광층(346), 제 1 전자 수송층(347), 음극(331), 절연층(348), 양극(330), 제 2 정공 수송층(349), 제 2 발광층(350), 제 2 전자 수송층(351) 및 음극(331)이 순서대로 적층된 구조로 이루어진다. 즉, 양극(330) 및 음극(331)이 발광층(346(350)) 및 정공 수송층(345(349)) 및 전자 수송층(347(351))을 통하여 교대로 배치된 구조로 이루어진다.
또한, 예를 들면 실시의 형태 2에 있어서, 도 35에서 나타낸 바와 같이, 모든 양극과 음극이 발광층 등을 사이에 두고 있을 필요는 없으며, 본 실시의 형태 3과 같이, 예를 들면, 도 36에 있어서의 중간층인 양극(330)과 음극(331)의 관계와 같이, 절연층(348) 즉 발광층 등 이외의 층을 사이에 두고 있어도 좋다.
이와 같은 구성을 갖는 유기 EL 소자의 두 개의 양극(330)을 플러스극으로 하고, 또한 음극(331)을 마이너스극으로 하여 직류 전압 또는 직류 전류를 인가하면, 제 1 발광층(346)에는 도파로(329)측의 양극(330)으로부터 제 1 정공 수송층(346)을 통하여 정공이 정공이 주입됨과 동시에, 절연층(348)측의 음극(331)으로부터 제1 전자 수송층(347)을 통하여 전자가 주입되고, 제 2 발광층(350)에는, 최상층의 음극(331)으로부터 제 2 전자 수송층(51)을 통하여 전자가 주입됨과 동시에 절연층(348)측의 양극(330)으로부터 제 2 정공 수송층(349)을 통하여 정공이 주입된다. 제 1 발광층(346) 및 제 2 발광층(350)에서는, 이와 같이 하여 주입된 정공과 전자가 재결합하여, 이에 수반하여 생성되는 여기자가 여기상태로부터 기저 상태로 이행할 때에 발광 현상이 일어난다.
따라서, 이러한 구성에 의해서도, 제 1 발광층(346) 및 제 2 발광층(350)이라는 복수의 발광층에서 발광이 수행되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 할 수 있다.
또한, 양극(330)과 음극(331) 사이에 절연층(348)을 끼우지 않아도 좋으며, 이 경우, 제 1 발광층(346) 및 제 2 발광층(350)에 끼워진 양극(330)과 음극(331)을 공통의 전극으로 하여, 제 1 발광층(346)에 대해서는 전자를 주입하는 음극, 제 2 발광층(348)에 대해서는 정공을 주입하는 양극으로 하고, 제 2 정공 수송층(349), 제 2 발광층(350), 제 2 전자 수송층(351), 음극(331)의 순으로 적층된 구조이면 좋으며, 혹은, 제 1 발광층(346) 및 제 2 발광층(350)에 끼워진 양극(330)과 음극(331)을 공통의 음극으로 하고 제 2 전자 수송층(351), 제 2 발광층(350), 제 2 정공 수송층(349), 양극(330)의 순으로 순차 적층된 구조이면 좋다.
또한, 본 실시의 형태에서도 정공 수송층(345(349))과 발광층(346(350))과 전자 수송층(347(351))의 3층 구조로 유기 박막층이 각각 구성되어 있지만, 이러한 구조 외에, 발광층만 단층 구조, 정공 수송층과 발광층 또는 발광층과 전자 수송층의 2층 구조 중 어떠한 구조라도 좋다. 단, 이러한 2층 구조 또는 3층 구조의 경우에는, 정공 수송층과 양극이, 또는 전자 수송층과 음극이 접하도록 적층하여 형성된다. 혹은, 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 블록층을 설치한 구조나, 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 블록층을 설치한 구조, 혹은, 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 설치한 구조나 전자 주입층과 음극 사이에 전자 주입층을 설치한 구조 등, 기능 분리한 층을 적절하게 선택하여 적층 혹은 혼합층으로 한 복수층 구조여도 좋다.
또한, 도시하는 경우에는, 양극(330)과 음극(331)이 교대로 2층씩 형성되어 있지만, 적어도 하나씩 교대로 배치되어 있으면 좋으며, 절연층(348)을 통하여 양극(330) 혹은 음극(331) 중 어느 하나가 연속하여 배치되어 있어도 좋다.
그리고, 본 실시의 형태에 있어서, 최초로 형성되는 전극과 다음으로 형성되는 전극 사이에 위치하는 발광층 및 정공 수송층은, 데미지를 잘 받지 않는 고분자로 구성하는 것이 좋다. 또한, 발광층만의 단층구조, 발광층과 전자 수송층의 2층구조, 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층의 3층 구조의 경우, 이들의 모든 층을 고분자로 구성하는 것이 좋다.
이상의 설명에 있어서, 노광 광원인 유기 EL 소자는 직류 구동으로 되어 있지만, 교류 전압 또는 교류 전류, 혹은 펄스파로 구동하여도 좋다.
그리고, 이상의 설명에 있어서는 본 발명을 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 예를 들면 블랙 등 단색의 화상 형성장치에 적용할 수도 있다. 또한, 컬러 화상 형성장치에 적용한 경우, 현상색은 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 4색에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 측면은, 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 유기 EL 소자로부터 방사되어 도파로에 입사하여, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되어 발광영역을 갖는 발광층을 가지며, 발광층의 두께를 상기 전극의 두께보다도 두껍게 한 노광장치로서, 유기 EL 소자의 발광층의 두께를 전극의 두께보다 두껍게 하고 있기 때문에, 발광층에 있어서의 단락의 가능성이 낮아지고, 소자 제작시에 생기는 초기의 단락에 대해서도 억제할 수 있기 때문에, 수율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판과 비교하여 충분히 얇기 때문에, 소형의 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 도파로의 부주사 방향의 단면인 광 취출면으로부터 출사된 광을 노광광으로 함으로써, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이, 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있으며, 배치 자유도가 높은 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면은, 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 유기 EL 소자로부터 방사되어 도파로에 입사하여, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 양극과 음극 사이에 각각 형성되어, 양극에 가까운 측의 발광층에 전자를 주입하고, 음극에 가까운 측의 발광층에 정공을 주입하는 전하 발생층과, 전하 발생층을 개재하여 복수의 발광영역을 갖는 발광층을 갖는 노광장치로서, 유기 EL 소자의 발광층을 복수의 발광층으로 형성함으로써, 발광 효율이 좋은 상태에서 발광층의 두께를 두껍게 하고 있기 때문에, 발광층에 있어서의 단락의 가능성이 낮아지고, 소자 제작시에 생기는 초기의 단락에 대해서도 억제할 수 있어, 수율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다. 복수의 발광층에서 발광이 수행되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 발광층으로의 정공 주입 효율이나 전자 주입 효율이 높아지기 때문에, 발광층에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있는 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판과 비교하여 충분히 얇기 때문에, 소형의 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 도파로의 부주사 방향의 단면인 광 취출면에서 출사된 광을 노광광으로 함으로써, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이, 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있으며, 배치 자유도가 높은 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다
본 발명의 제 3 측면은, 전하 발생층의 이온화 포텐셜은 상기 음극에 가까운 측의 발광층의 이온화 포텐셜보다도 높은 노광장치로서, 복수의 발광층에서 발광이 수행되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 하는 것이 가능해지는 작용을 갖는다. 또한, 전하 발생층의 일함수를 제 2 발광층의 이온화 포텐셜보다도 높게 설정하였기 때문에, 제 2 발광층으로의 정공 주입 효율이 높아지므로, 제 2 발광층에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 4 측면은, 전하 발생층의 전자 친화력은 양극에 가까운 측의 발광층의 전자 친화력보다도 낮은 노광장치로서, 복수의 발광층에서 발광이 수행되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 하는 것이 가능해지는 작용을 갖는다. 또한, 전하 발생층의 전자 친화력을 제 1 발광층의 전자 친화력보다도 낮게 설정하여, 전하 발생층의 이온화 포텐셜을 제 2 발광층의 이온화 포텐셜보다도 높게 설정하였기 때문에, 각 발광층으로의 정공 주입 효율 및 전자 주입 효율이 높아지므로, 이들 발광층에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 5 측면은, 양극에 가까운 측의 발광층의 전자 친화력과 전하 발생층과의 전위차 및, 음극에 가까운 측의 발광층의 이온화 포텐셜과 전하 발생층과의 전위차를 0.6eV 이하로 설정한 노광장치로서, 복수의 발광층에서 발광이 수행되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 하는 것이 가능해지는 작용을 갖는다. 또한, 이러한 구성을 채용함으로써, 각 발광층으로의 정공 주입 효율 및 전자 주입 효율이 높아지기 때문에, 이들 발광층에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 6 측면은, 전하 발생층은 적어도 양극에 가까운 측의 발광층측에 위치하는 제 1 전하 발생층 및 음극에 가까운 측의 발광층측에 위치하는 제 2 전하 발생층을 가지며, 제 1 전하 발생층을 상기 제 2 전하 발생층보다도 낮은 전자 친화력으로 설정하고, 제 2 전하 발생층을 상기 제 1 전하 발생층보다도 높은 이온화 포텐셜로 설정한 노광장치로서, 각 발광층으로의 정공 주입 효율 및 전자 주입 효율이 높아지기 때문에, 이들 발광층에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 7 측면은, 최초로 성막되는 전하 발생층은 저항 가열에 의해 형성되는 노광장치로서, 성막시의 데미지를 완화할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 8 측면은, 전하 발생층은 유도체로 이루어지며, 당해 전하 발생층의 비유전율은 양극에 가까운 측의 발생층 및 음극에 가까운 측의 발광층의 비유전율 이상인 노광장치로서, 노광장치의 발광 광량을 크게 할 수 있게 되는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 9 측면은, 양극에 가까운 측의 발광층 및 음극에 가까운 측의 발광층은 상호 동일한 부재에 의해 구성되어 있는 노광장치로서, 노광장치의 발광 광량을 크게 할 수 있게 되는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 10 측면은, 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 복수의 양극과, 양극과 교대로 배치되며, 전자를 주입하는 전극인 복수의 음극과, 양극과 음극 사이에 각각 형성되어, 양극과 음극에 의해 규정되는 발광 영역을 갖는 복수의 발광층을 갖는 노광장치로서, 유기 EL 소자의 발광층을 복수의 발광층으로 형성함으로써, 발광 효과가 좋은 상태에서 발광층의 두께를 두껍게 하고 있기 때문에, 발광층에 있어서의 단락의 가능성이 낮아져, 소자 제작시에 생기는 초기 단락에 대해서도 제어할 수 있기 때문에, 수율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다. 복수의 발광층에서 발광이 수행되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 광량을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 발광층으로의 정공 주입 효율이나 전자 주입 효율이 높아지기 때문에, 발광층에 있어서의 발광 광량이 보다 커져, 결과적으로 유기 EL 소자의 발광 광량을 한층 크게 할 수 있는 밝은 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판과 비교하여 충분히 얇기 때문에, 소형의 노광장치를 실현할 수 있다. 또한, 도파로의 부주사 방향의 단면인 광 취출면에서 출사된 광을 노광광으로 함으로써, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있으며, 배치 자유도가 높은 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 11 측면은, 발광층은 상호 동일한 부재에 의해 구성되어 있는 노광장치로서, 노광장치의 발광 광량을 크게 할 수 있게 되는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 12 측면은, 최초로 형성되는 전극과 다음으로 형성되는 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 층은 고분자로 이루어지는 노광장치로서, 성막시의 데미지를 완화할 수 있게 되는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 13 측면은, 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 유기 EL 소자로부터 방사되어 도파로에 입사하여, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되며, 발광 영역을 갖는 발광층을 가지며, 발광층을 적어도 도포에 의해 성막할 수 있는 재료로 형성하는 노광장치로서, 유기 EL 소자의 발광층을 도포에 의해 성막할 수 있기 때문에, 용이하게 발광층의 두께를 두껍게 할 수 있어, 발광층에 있어서의 단락의 가능성이 낮아진다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판과 비교하여 충분히 얇기 때문에, 소형의 노광장치를 실현할 수 있다. 이로 인해, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있으며, 배치 자유도가 높은 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 14 측면은, 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 유기 EL 소자로부터 방사되어 도파로에 입사하여, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서, 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 양극과 음극 사이에 형성되며, 발광 영역을 갖는 발광층을 가지며, 기판과, 기판상에 형성되는 전극에 의해 형성되는 단차를, 발광층의 두께 이하로 하는 노광장치로서, 유기 EL 소자의 발광층의 두께를 전극에 의해 형성되는 단차보다 두껍게 하고 있기 때문에, 발광층에 있어서의 단락의 가능성이 낮아진다. 또한, 발광층의 두께는 유기 EL 소자의 기판과 비교하여 충분히 얇기 때문에, 소형의 노광장치를 실현할 수 있다. 이로 인해, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있으며, 배치 자유도가 높은 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 노광장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 15 측면은, 발광층을 포함하는 층은 고분자로 이루어지는 노광장치로서, 성막시의 데미지를 완화할 수 있게 되는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 16 측면은 도파로는 기판과 일체화되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있다는 작용을 갖는다. 또한, 도파로와 기판이 일체화되어 있기 때문에 노광장치를 더욱 작게 할 수 있음과 동시에, 도파로를 부착하는 공정이 불필요하게 되고, 또한 도파로의 위치 맞춤이 불필요하게 되기 때문에, 안정된 광량을 얻을 수 있는 노광장치를 저가로 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 17 측면은, 도파로는 각각의 화소마다 주주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 짧게 하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있다는 작용을 갖는다. 또한, 도파로는 각각의 화소마다 광학적으로 분리되어, 화소마다 광을 전파할 수 있기 때문에 화소 단위로 발광 광량이 증가하여, 해상도가 높은 고화질을 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 18 측면은 도파로는, 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 코어의 외주에 형성되어 당해 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 더한 증가를 도모하는 것이 가능해진다는 작용을 갖는다. 또한, 도파로를 전파하는 광은, 코어와 클래드의 계면의 전반사에 의해 광 취출면 방향으로 전파할 수 있기 때문에, 손실이 작은 광이 전파할 수 있음과 동시에, 클래드 표면의 먼지 부착이나 손상 발생 등이 생겨도 안정된 광 전파를 할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 19 측면은, 코어는 발광층보다도 작은 굴절율을 갖는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모하는 것이 가능해진다는 작용을 갖는다. 또한, 발광층에서 방사된 광은 도파로의 굴절율이 작기 때문에, 광의 굴절에 의해 도파로 내에서 부주사 방향의 광이 많아져 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 20 측면은, 코어의 굴절율은, 발광층의 굴절율로부터 0.3 뺀 값보다도 큰 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층으로부터 방사된 광이 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모하는 것이 가능해진다는 작용을 갖는다. 또한, 발광층에서 방사된 광이 도파로 계면에서의 전반사가 억제됨으로써 효율적으로 광 취출면으로 안내되기 때문에, 발광 광량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 21 측면은, 상호 인접하는 도파로 사이에는 차광층 또는 반사층이 설치되어 있는 노광장치로서, 다른 도파로에서 광이 입사하는 일이 없어지기 때문에, 광 취출면에서 취출되는 광량의 도파로 사이에 있어서의 편차가 없어진다는 작용을 갖는다. 특히 반사층을 설치한 경우에는, 다른 도파로에 입사하여 무효한 광으로서 전파하는 광이 유효한 광으로 전파하기 때문에, 보다 효율적으로 광 취출면으로 안내되므로, 발광 괄량의 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 22 측면은, 광 취출면은 화소 형상에 대응한 형상인 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가전류를 크게 하여 소자 수명을 단축시키는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다. 또한, 광 취출면은 화소 형상에 대응한 형상이기 때문에, 용이하게 고정밀의 잠상을 형성할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 23 측면은 도파로에는, 발광층에서 도파로에 입사한 광의 각도를 변환하여 광 취출면으로 안내하는 각도 변환부가 형성되어 있는 노광장치로서, 광 취출면에서 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 24 측면은, 각도 변환부는 부주사 이외의 방향의 광을 광 취출면으로 안내하는 노광장치로서, 원래 유효하게 취출되는 광에 대한 영향이 작고, 무효한 광에 대하여 유효한 광의 각도 변환을 수행할 수 있기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한층더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 25 측면은 각도 변환부는 주주사 및 부주사 모두에 직교하는 방향에 대한 각도 변환을 수행하여, 광 취출면으로 안내하는 노광장치로서, 원래 유효하게 취출되는 광에 대한 영향이 작고, 무효한 광에 대하여 유효한 광의 각도 변환을 수행할 수 있기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 26 측면은 각도 변환부는 상기 발광층과 반대측에 위치하는 코어와 클래드의 계면에 형성되어 있는 노광장치로서, 원래 유효하게 취출되는 광에 대한 영향이 작고, 무효한 광에 대하여 유효한 광의 각도 변환을 수행할 수 있으며, 각도 변환된 광은 코어 내를 전파하여 손실이 작은 광 전파를 실현할 수 있기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 27 측면은, 광 취출면에 대향하는 면 및 발광층과 반대측에 위치하는 도파로의 면 중 적어도 어느 하나의 면에는 반사층이 형성되어 있는 노광장치로서, 발광층으로부터 도파로에 입사한 광이 보다 많이 반사하여 무효한 광이 유효한 광으로서 광 취출면에 도달하기 때문에, 광 취출면으로부터 취출되는 광량의 보다 한 층 더한 증가를 도모할 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 28 측면은 광 취출면에는 광 취출면으로부터 출사되는 광의 확산을 억제하는 확산 억제수단이 형성되어 있는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가전류를 크게 하여 소자 수명을 단축시키는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다. 또한, 광의 확산 억제수단에 의해, 광 취출면으로부터 출사되는 광은 정면 방향으로 강하게 진행하기 때문에, 광 취출면으로부터 출사되는 광을 보다 효율적으로 노광에 이용할 수 있어 효율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 29 측면은 광 취출면으로부터 출사된 광은 정립 등배로 감광체에 결상하는 노광장치로서, 용이하게 노광장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있으며, 또한 도파로에 의해 발광면의 단면방향으로부터 광을 출사하기 때문에 용이하게 부주사 방향으로 발광 면적을 크게 할 수 있어, 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하므로, 인가전류를 크게 하여 소자 수명을 단축시키는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다. 또한, 간단한 구성에 의해 광 취출면으로부터 출사되는 광을 효율적으로 노광에 이용할 수 있기 때문에, 저가로 효율이 좋은 노광장치를 실현할 수 있다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 30 측면은 유기 EL 소자는 교류전류, 교류전압 또는 펄스파로 구동되는 노광장치로서, 복수의 발광층에서 발광이 수행되는 발광 광량이 큰 유기 EL 소자에 의해, 장치를 대형화하는 일 없이 노광에 필요한 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 31 측면은, 제 1 내지 30 측면중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 유기 EL 소자는 비발광시에 양극과 음극 사이에 부전압이 인가되는 노광장치로서, 복수의 발광층에서 발광이 수행되는 발광 광량이 큰 유기 EL 소자에 의해, 장치를 대형화하는 일 없이 노광에 필요한 광량을 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
본 발명의 제 32 측면은 상술한 노광장치와, 노광장치에 의해 정전 잠상이 형성되는 감광체를 갖는 화상 형성장치로서, 감광체상에 정전 잠상이 적정하게 형성되기 때문에, 고품질의 화상을 형성할 수 있다는 작용을 갖는다. 복수의 발광층에서 발광이 수행되는 발광 광량이 큰 유기 EL 소자를 광원으로 이용한 노광장치에 의해, 콤팩트한 화상 형성장치를 얻을 수 있게 된다는 작용을 갖는다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자와, 발광소자로부터 방출된 광을 단면에 형성된 광 취출면으로부터 공기중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서, 상기 도파로의 광 취출면의 면적은 상기 발광층의 면적보다도 작은 구성으로 함으로써, 미소하고 밝은 점광원을 얻을 수 있으며, 또한 이 광원과 간단한 광학계를 이용함으로써 용이하게 평행광 광원을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 적어도 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자와, 발광소자로부터 방출된 광을 광 입사면에서 입사하여, 광 입사면과는 다른 면에 형성된 광 출사면에서 공기 중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서, 상기 도파로는 상기 광 출사면의 면적이 상기 광 입사면의 면적보다도 작고, 광 입사면으로부터 광 출사면을 향해 서서히 작아지는 구성으로 함으로써, 발광소자의 부담을 늘이는 일 없이 밝은 광원을 얻을 수 있으며, 또한 이 광원을 이용한 노광소자, 혹은 이것을 이용한 기록장치를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 유기 EL 소자의 발광층으로부터 방사되어 도파로의 부주사 방향의 단면인 광 취출면으로부터 출사된 광을 노광광으로 하고 있기 때문에, 광 취출면의 면적을 변화시키는 일 없이 발광층의 면적을 크게 하는 것만으로 발광 광량이 증가하게 되어, 인가 전류를 크게 하여 소자 수명을 단축하는 일 없이 노광에 필요한 발광 광량을 얻을 수 있게 된다는 유효한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 유기 EL 소자의 발광층으로부터 방사되어 도파로의 부주사 방향의 단면인 광 취출면으로부터 출사된 광을 노광광으로 하는 노광장치에 있어서, 발광층의 두께를 용이하게 두껍게 할 수 있기 때문에, 발광층의 면적이 커도 이물질이나 전극 단차를 원인으로 하여 발생하는 단락의 가능성이 낮고, 노광장치 제작시의 수율이 높으며, 장기 안정성이 뛰어난 노광장치를 실현할 수 있다는 유효한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 복수의 발광츠에서 발광이 수행되는 구성으로 함으로써, 유기 EL 소자의 발광 광량이 큰 노광장치 제작시의 수율이 높으며, 장기 안정성이 뛰어난 노광장치를 실현할 수 있다는 유효한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (82)

  1. 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자; 및
    상기 발광소자로부터 방출된 광을 단면에 형성된 광 취출면으로부터 공기중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서,
    상기 도파로의 광 취출면의 면적은 상기 발광층의 면적보다도 작은 것을 특징으로 하는 광원.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 발광소자는 상기 도파로의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 도파로의 광 전파 방향은 상기 발광층의 법선 방향과 서로 다른 것을 특징으로 하는 광원.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 발광소자는 공기층을 개재시키지 않고 상기 도파로와 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 광원.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 도파로는 상기 발광층보다도 작은 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 광원.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 도파로는 상기 발광층의 굴절율 값에서 0.3을 뺀 굴절율보다도 큰 것을 특징으로 하는 광원.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 도파로는 상기 발광층과 같은 재료를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 도파로는 광의 각도를 변환하는 각도 변화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광원.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 도파로는 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 상기 코어의 외주에 형성되며 상기 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되어 있으며,
    상기 광의 각도를 변환하는 각도 변환구조는 발광층에 대향하는 측의 코어와 클래드의 계면에 형성하는 것을 특징으로 하는 광원.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 발광층은 상기 도파로의 광 취출면 이외의 2면 이상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 도파로는 광 취출면에 대향하는 면에 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광원.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 도파로는 광 취출면에 대향하는 면이 수직으로 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 광원.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 발광소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 광원.
  14. 제 1항에 기재된 광원과, 광학계로 구성되는 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.
  15. 제 14항에 기재된 평행광 조명장치를 이용한 것을 특징으로 하는 화상 투영장치.
  16. 전기적으로 발광하는 발광층을 구비한 발광소자; 및
    상기 발광소자로부터 방출된 광을 광 입사면에서 입사하여, 상기 광 입사면과는 다른 면에 형성된 광 출사면에서 공기 중으로 출사하는 도파로를 구비한 광원으로서,
    상기 도파로는 상기 광 출사면의 면적이 상기 광 입사면의 면적보다도 작으며, 상기 광 입사면으로부터 상기 광 출사면을 향해 서서히 작아지는 것을 특징으로 하는 광원.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 도파로는 그 단면이 대략 대 형상인 것을 특징으로 하는 광원.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 도파로는 상기 광 출사면에 광의 출사각도를 세울 수 있는 출사각도 변환구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 출사각도 변환구조는 광 출사면에 대하여 연속적으로 단면이 커지는 메사형의 구조체인 것을 특징으로 하는 광원.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 출사각도 변환구조는 광 출사면에 형성된 렌즈인 것을 특징으로 하는 광원.
  21. 제 16항에 있어서, 상기 도파로는 상기 광 출사면을 제외한 면에, 광의 반사각도를 변화시키는 전파각도 변환구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 광원.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 전파각도 변환구조는 톱날 형상의 구조체인 것을 특징으로 하는 광원.
  23. 제 16항에 있어서, 상기 발광소자는 정공을 주입하는 양극, 발광 영역을 갖는 발광층, 및 전자를 주입하는 음극을 구비한 유기 EL 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  24. 제 16항에 있어서, 상기 도파로는, 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 상기 코어의 외주에 형성되며 상기 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  25. 제 16항에 있어서, 상기 도파로는 그 주위가 반사면으로 덮이는 것을 특징으로 하는 광원.
  26. 제 16항에 있어서, 상기 발광소자는 상기 광 입사면과의 사이에 공기층을 개재하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광원.
  27. 제 16항에 있어서, 상기 발광소자는 광 출사면에 있어서 출사각도 변환구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  28. 제 16항에 있어서, 상기 광 출사면은 상기 광 입사면에 대향하는 면 이외의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  29. 제 16항에 있어서, 상기 도파로는 단면이 대략 대 형상인 도파로 구조와, 단면 형상이 삼각형인 도파로 구조를 결합한 형상인 것을 특징으로 하는 광원.
  30. 데이터 신호에 대응한 신호광을 방사할 수 있는 복수의 발광소자를 라인 형상으로 배열한 노광소자와, 신호광이 조사됨으로써 임의의 잠상을 형성할 수 있는 감광체로 이루어지는 광 프린터헤드이며, 상기 노광소자는 제 16항에 기재된 광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광소자.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 도파로는 각각의 화소마다 주 주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 도파로는 상호 인접하는 상기 기판 사이에는 차광층이 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 노광장치.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 도파로는 그 외부에 광 출사면과 정립등배상을 결상하는 광량 전달수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  34. 정전 잠상을 형성할 수 있는 감광체;
    방전수단에 의해 감광체 표면에 일정한 전위를 형성하는 대전수단;
    화상신호에 대응한 신호광을 조사함으로써 잠상을 형성하는 제 30항에 기재된 노광수단;
    잠상이 형성된 면에 토너를 부착시키는 토너 부착수단;
    토너를 전사재 상에 전사하는 토너 전사수단; 및
    각 부를 제어하는 제어수단을 구비한 화상 형성장치로서, 기록장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  35. 기판상에, 정공을 주입하는 양극, 발광 영역을 갖는 발광층, 및 전자를 주입하는 음극을 구비한 유기 EL 소자를 광원으로 하는 노광장치로서,
    부 주사 방향 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하고, 상기 발광층에서 방사되어 상기 도파로에 입사하고, 상기 광 취출면에서 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 도파로는 상기 기판과 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  37. 제 35항에 있어서, 상기 도파로는 각각의 화소마다 주 주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  38. 제 35항에 있어서, 상기 도파로는, 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 상기 코어의 외주에 형성되어 상기 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 코어는 상기 발광층보다도 작은 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  40. 제 35항에 있어서, 상기 코어의 굴절율은, 상기 발광층의 굴절율로부터 0.3 뺀 값보다도 큰 것을 특징으로 하는 노광장치.
  41. 제 37항에 있어서, 상호 인접하는 상기 도파로 사이에는 차광층 또는 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  42. 제 35항에 있어서, 상기 광 취출면은 화소 형상에 대응한 형상인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  43. 제 35항에 있어서, 상기 도파로에는, 상기 발광층에서 상기 도파로에 입사한 광의 각도를 변환하여 상기 광 취출면으로 안내하는 각도 변환부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  44. 제 35항에 있어서, 상기 각도 변환부는 부주사 이외의 방향의 광을 상기 광 취출면으로 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 각도 변환부는 주 주사 및 부 주사 모두에 직교하는 방향에 대한 각도 변환을 수행하여, 상기 광 취출면으로 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  46. 제 44항에 있어서, 상기 각도 변환부는 상기 발광층과 반대측에 위치하는 상기 코어와 상기 클래드의 계면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  47. 제 35항에 있어서, 상기 광 취출면에 대향하는 면 및 상기 발광층과 반대측에 위치하는 상기 도파로의 면 중 적어도 어느 하나의 면에는 반사층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  48. 제 35항에 있어서, 상기 광 취출면에는 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광의 확산을 억제하는 확산 억제수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  49. 제 35항에 있어서, 상기 광 취출면으로부터 출사된 광은 정립 등배로 감광체에 결상하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  50. 제 35항에 기재된 노광장치; 및
    상기 노광장치에 의해 정전 잠상이 형성되고 상기 정전 잠상이 감광체에 적절히 형성되어 본 발명이 고품질의 화상을 형성할 수 있는 동작을 수행하는 감광체를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성장치.
  51. 기판에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서,
    상기 유기 EL 소자는 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되어 발광영역을 갖는 발광층을 가지며,
    상기 발광층의 두께를 상기 전극의 두께보다도 두껍게 한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  52. 기판상에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서,
    상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 각각 형성되어, 상기 양극에 가까운 측의 발광층에 전자를 주입하고, 상기 음극에 가까운 측의 발광층에 정공을 주입하는 전하 발생층과, 상기 전하 발생층을 개재하여 복수의 발광영역을 갖는 발광층을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  53. 제 52항에 있어서, 상기 전하 발생층의 이온화 포텐셜은 상기 음극에 가까운 측의 발광층의 이온화 포텐셜보다도 높은 것을 특징으로 하는 노광장치.
  54. 제 52항에 있어서, 상기 전하 발생층의 전자 친화력은 상기 양극에 가까운 측의 발광층의 전자 친화력보다도 낮은 것을 특징으며 하는 노광장치.
  55. 제 52항에 있어서, 상기 양극에 가까운 측의 발광층의 전자 친화력과 상기 전하 발생층과의 전위차 및, 상기 음극에 가까운 측의 발광층의 이온화 포텐셜과 상기 전하 발생층과의 전위차를 0.6eV 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  56. 제 52항에 있어서, 상기 전하 발생층은 적어도 상기 양극에 가까운 측의 발광층측에 위치하는 제 1 전하 발생층 및 상기 음극에 가까운 측의 발광층측에 위치하는 제 2 전하 발생층을 가지며,
    상기 제 1 전하 발생층을 상기 제 2 전하 발생층보다도 낮은 전자 친화력으로 설정하고, 상기 제 2 전하 발생층을 상기 제 1 전하 발생층보다도 높은 이온화 포텐셜로 설정한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  57. 제 56항에 있어서, 최초로 성막되는 전하 발생층은 저항 가열에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  58. 제 52항에 있어서, 상기 전하 발생층은 유도체로 이루어지며, 상기 전하 발생층의 비유전율은 상기 양극에 가까운 측의 발생층 및 상기 음극에 가까운 측의 발광층의 비유전율 이상인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  59. 제 52항에 있어서, 상기 양극에 가까운 측의 발광층 및 상기 음극에 가까운 측의 발광층은 상호 동일한 부재에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  60. 기판상에, 적어도 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서,
    상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 복수의 양극과, 상기 양극과 교대로 배치되며, 전자를 주입하는 전극인 복수의 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 각각 형성되어, 양극과 음극에 의해 규정되는 발광 영역을 갖는 복수의 발광층을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  61. 제 60항에 있어서, 상기 발광층은 상호 동일한 부재에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  62. 제 60항에 있어서, 최초로 형성되는 상기 전극과 다음으로 형성되는 상기 전극 사이에 위치하는 상기 발광층을 포함하는 층은 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  63. 기판상에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서,
    상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되며, 발광 영역을 갖는 발광층을 가지며,
    상기 발광층을 적어도 도포에 의해 성막할 수 있는 재료로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  64. 기판상에, 광원인 유기 EL 소자와, 부주사 방향의 단면이 광 취출면으로 된 도파로를 구비하며, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되어 상기 도파로에 입사하여, 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광을 노광광으로서 이용하는 노광장치로서,
    상기 유기 EL 소자는 적어도 정공을 주입하는 전극인 양극과, 전자를 주입하는 전극인 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성되며, 발광 영역을 갖는 발광층을 가지며,
    상기 기판과, 상기 기판상에 형성되는 전극에 의해 형성되는 단차를, 상기 발광층의 두께 이하로 하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  65. 제 64항에 있어서, 상기 발광층을 포함하는 층은 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  66. 제 51항에 있어서, 상기 도파로는 상기 기판과 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  67. 제 51항에 있어서, 상기 도파로는 각각의 화소마다 주 주사방향으로 광학적으로 분리된 복수개가 상호 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  68. 제 51항에 있어서, 상기 도파로는, 소정의 굴절율을 갖는 코어, 및 상기 코어의 외주에 형성되어 상기 코어보다도 작은 굴절율을 갖는 클래드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  69. 제 68항에 있어서, 상기 코어는 상기 발광층보다도 작은 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  70. 제 68항에 있어서, 상기 코어의 굴절율은, 상기 발광층의 굴절율로부터 0.3 뺀 값보다도 큰 것을 특징으로 하는 노광장치.
  71. 제 51항에 있어서, 상호 인접하는 상기 도파로 사이에는 차광층 또는 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  72. 제 51항에 있어서, 상기 광 취출면은 화소 형상에 대응한 형상인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  73. 제 51항에 있어서, 상기 도파로에는, 상기 발광층에서 상기 도파로에 입사한 광의 각도를 변환하여 상기 광 취출면으로 안내하는 각도 변환부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  74. 제 73항에 있어서, 상기 각도 변환부는 부주사 이외의 방향의 광을 상기 광 취출면으로 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  75. 제 73항에 있어서, 상기 각도 변환부는 주주사 및 부주사 모두에 직교하는 방향에 대한 각도 변환을 수행하여, 상기 광 취출면으로 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  76. 제 73항에 있어서, 상기 각도 변환부는 상기 발광층과 반대측에 위치하는 상기 코어와 상기 클래드의 계면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  77. 제 51항에 있어서, 상기 광 취출면에 대향하는 면 및 상기 발광층과 반대측에 위치하는 상기 도파로의 면 중 적어도 어느 하나의 면에는 반사층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  78. 제 51항에 있어서, 상기 광 취출면에는 상기 광 취출면으로부터 출사되는 광의 확산을 억제하는 확산 억제수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  79. 제 51항에 있어서, 상기 광 취출면으로부터 출사된 광은 정립 등배로 감광체에 결상하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  80. 제 51항에 있어서, 유기 EL 소자는 교류전류, 교류전압 또는 펄스파로 구동되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  81. 제 51항에 있어서, 유기 EL 소자는 비발광시에 상기 양극과 상기 음극 사이에 부전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  82. 제 51항에 기재된 노광장치와, 상기 노광장치에 의해 정전 잠상이 형성되는 감광체를 가지며 상기 정전 잠상은 상기 감광체상에 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성장치.
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