JPH09226172A

JPH09226172A - 有機ｅｌアレイプリントヘッド

Info

Publication number: JPH09226172A
Application number: JP3934796A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ogura; 茂樹小椋; Hiroshi Toyama; 広遠山; Kazuo Tokura; 和男戸倉; Hiroshi Hamano; 広浜野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高密度化及び低コスト化を図り得る有機ＥＬ
アレイプリントヘッド。【解決手段】有機ＥＬアレイ基板は、ガラス基板８
と、その上に形成された複数の透明電極１１と、その上
に第１および第２コンタクトホール１０，１２を有する
絶縁膜１９と、その上に第２コンタクトホール１２を含
んで形成された有機膜からなる正孔輸送層１３と、その
上に第２コンタクトホール１２を含んで形成された有機
膜からなる発光層１４と、その上に正孔輸送層１３及び
発光層１４を含んで形成された電子注入電極１５と、そ
の上に電子注入電極１５と電気的に接続するように所定
の領域に形成された共通電極と、電子注入電極１５以外
の領域に透明電極１１の数だけ形成された信号電極９か
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式プリ
ンタにおける光プリントヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、文献名：「電子写真学会誌第２４巻第２号（１
９８５）第３１頁〜第３６頁」“ＬＥＤプリンタ”；鈴
木治、高須広海、深津猛夫に開示されるものがあった。
このような、電子写真方式プリンタの光源としてのＬＥ
Ｄアレイプリントヘッドは、上記文献に開示されるよう
に、高信頼、高速、高画質、小型等の特徴を備えてい
る。光学系において、光源であるＬＥＤアレイがヘッド
としてソリッドステート化され、レーザプリンタのよう
な機械的な駆動部がないため、高い信頼性が得られる。
また、光路長が短いため、小型化が可能である。さらに
ＬＥＤアレイは、量産実績のある半導体製造技術で生産
されるため、量産化による低コスト化が期待される。

【０００３】ＬＥＤプリンタの印字プロセスは以下のよ
うな順序で進められる。まず、感光ドラムに帯電器を用
いて一様な電荷を与える。次に、感光ドラム面にＬＥＤ
アレイからの光を集束性ロッドレンズアレイを介して結
像させ、潜像を形成する。更に、現像機により可視像と
した後、記録紙に転写、定着させる。また、残留トナー
のクリーニング、残留電位の除電を行い、印字プロセス
を終了する。感光ドラムについても、ＬＥＤの発光波長
に合った感度特性を持つものも開発されている。

【０００４】ＬＥＤプリンタの中のアレイプリントヘッ
ドの基板は、アルミナのセラミック基板に厚膜でパター
ン形成したものである。基板中央部にＬＥＤチップを一
直線上に並べ、両側にＩＣチップを導電性ペーストにて
ダイボンドし、ワイヤボンドにより電気的接続を行って
いる。信号及び電源は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント
板）基板を介し、セラミック基板に供給される。ＬＥＤ
チップを連続的に接続できるかどうかは、チップの切断
精度により決まる。

【０００５】ＬＥＤの材料には、３つの特性が要求され
る。（ａ）光のアイソレーションができること、（ｂ）
高密度化が可能な拡散プロセスを使えること、（ｃ）経
済的価格で安定した特性が得られること、であり、Ｇａ
ＡｓＰが最適である。ＬＥＤの製造方法は、ｎ型ＧａＡ
ｓＰウエハにＣＶＤ等の方法で拡散防止膜をつけ、これ
にホトリソグラフィー法により発光窓を開ける。ウエハ
及びＰ型不純物を石英アンプルに真空封入し、約７００
℃の温度で数時間拡散を行い発光窓にＰＮ接合を形成す
る。拡散深さは５〜７μｍが適当である。Ｐ側にＡｌ、
Ｎ側にＡｕ合金を蒸着し、オーミック電極とする。

【０００６】発光部寸法は密度によりおおむね決まり、
１６ｄｏｔ／ｍｍ（ピッチ６２．５μｍ）では４０μｍ
になる。１チップ当たりのドット数は、チップ歩留りと
寸法により６４ドットまたは１２８ドットが実用的であ
る。発光波長は材料で決まるが、６６０ｎｍとしてい
る。１チップ内の光量バラツキは、現状では±１０％の
レベルから±４０％までが１ウエハ内に含まれており、
プローバ検査により選別し、±２０％以下のものを使用
する。

【０００７】ＬＥＤチップの切断精度は配列精度に影響
し、±５μｍ以内の高精度な切断技術が必要とされる。
この場合、接続部分の切断を、劈開を利用したスクライ
ブ法を用いて解決している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
に内在する欠陥や、製造工程の不均一性などに起因する
素子間の性能バラツキは不可避である。さらにＬＥＤア
レイの基板となるＧａＡｓなどの基板は、せいぜい３イ
ンチ程度の大きさしかできず、また高価である。しか
も、結晶の欠陥も多く、モノリシック型でドット数を多
くすると歩留まりが悪くなる。そこで少ないドット数の
アレイチップを沢山つくり、これで全記録幅をカバーす
るよう接続しなければなならい。また、チップ接続部で
の配列誤差も生じ、高密度になるにつれ、実装が益々困
難となる。こういった問題は、低コスト化や高密度化に
限界をもたらすものである。

【０００９】本発明は、上記問題点を除去し、有機ＥＬ
を光源に用い、一枚の有機ＥＬアレイ基板を一括で作製
することにより、高密度化及び低コスト化を図り得る有
機ＥＬアレイプリントヘッドを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）ガラス基板上に発光ドット数と同数の透明電極
と、これらの透明電極に信号電圧を供給するための信号
電極と、各透明電極上に発光部となる窓を有する絶縁膜
と、その窓の部分で透明電極に接してその窓を含んで形
成された正孔輸送層と、その正孔輸送層上に前記窓を含
んで形成された発光層と、その発光層上に前記正孔輸送
層及び発光層を含んで形成された電子注入電極と、その
電子注入電極と電気的に接続された共通電極とから構成
するようにしたものである。

【００１１】このように、有機ＥＬを光源に用いるよう
にしたので、一枚の有機ＥＬアレイ基板を一括で作製可
能となり、従来のように、ＬＥＤにおいてＬＥＤチップ
多数個を一直線上に配列させていたような実装上の困難
さが避けられ、低コスト化を図ることができる。また、
高密度化は、ＬＥＤではチップ間の配列誤差が問題で上
限があったが、有機ＥＬではこの問題は存在しないの
で、高密度化が容易である。

【００１２】（２）上記（１）記載の有機ＥＬアレイプ
リントヘッドにおいて、奇数番目の信号電極と偶数番目
の信号電極を１本おきに反対側に千鳥状に取り出す構成
にしたものである。このように、有機ＥＬアレイからの
信号電極の取り出しを１ドット毎、反対方向に千鳥状に
取り出すことによって、さらなる高密度化を図ることが
できる。

【００１３】また、実装の困難さも低減できることによ
り、低コスト化を図ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例
を示す有機ＥＬアレイプリントヘッドの構成図である。
この図に示すように、チップオンボード（以下、ＣＯＢ
と称する）基板１上に、有機ＥＬアレイ２を有する有機
ＥＬアレイ基板３が１枚と、ドライバーＩＣ４が複数個
配置されている。ＣＯＢ基板１とドライバーＩＣ４の間
の電気的接続と、ドライバーＩＣ４と有機ＥＬアレイ基
板３の間の電気的接続と、ＣＯＢ基板１と有機ＥＬアレ
イ基板３の間の電気的接続は、ボンディングワイヤ５に
よって行っている。有機ＥＬアレイ２からの発光は、ガ
ラス基板裏面側に出射して、集束性ロッドレンズアレイ
６を介して、感光ドラム７に集光される。

【００１５】ドライバーＩＣ４は、１ヘッドあたりのド
ット総数を、ドライバーＩＣ４の１チップ当たりのドッ
ト総数で除した個数だけ必要である。例えば、Ａ４サイ
ズには、６００ｄｐｉで１チップ当たり１２８ドットの
場合、概ね５１２０ドット必要なので、５１２０／１２
８で４０チップ必要である。しかし、ＬＥＤアレイプリ
ントヘッドの時のように、隣接ＬＥＤチップ間の間隙を
１ドットピッチ以下に納めなければならない場合と異な
り、有機ＥＬアレイ２とボンディングワイヤ５との距離
を十分おいて配置できるので、有機ＥＬアレイ基板３上
において、ワイヤボンディングが困難になることはな
く、むしろ、ボンディング箇所を自由に配置させること
が可能となる。

【００１６】また、有機ＥＬアレイ２は、薄膜形成、ホ
トリソグラフィー法によって、一括で全ドットが作製可
能となるので、ＬＥＤチップを複数個並べるような手間
が省け、低コスト化が図れる。さらに、ＬＥＤチップで
は隣接チップ間の配置場所のずれが、高密度化が進むに
つれて問題となるが、有機ＥＬ素子アレイにはそういっ
た高密度化に伴う実装上の困難さはない。

【００１７】一方、感光ドラムは、有機ＥＬ素子の発光
波長に合わせて選ばなければならないが、有機ＥＬ、感
光ドラム共に材料の選択の幅は広く、実現上困難は少な
い。この実施例では、ＯＰＣ（ＯｒｇａｎｉｃＰｈｏ
ｔｏｃｏｄｕｃｔｉｖｅＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用い
た。図２は本発明の第１実施例を示す有機ＥＬアレイ基
板の平面図である。

【００１８】この図に示すように、ガラス基板８上に、
信号電極９が有機ＥＬのドット数と略同数個配置されて
いる。各々の信号電極９は絶縁膜の第１コンタクトホー
ル１０を介して透明電極１１に電気的に接続されてい
る。この透明電極１１は、絶縁膜の第２コンタクトホー
ル１２において、正孔輸送層１３と発光層１４を挟ん
で、電子注入電極１５と対向している。この断面構造は
後述する。

【００１９】この絶縁膜の第２コンタクトホール１２は
発光領域に該当するので、一直線上に等間隔に配列され
ている。電子注入電極１５は、保護膜の第１コンタクト
ホール１６において、共通電極１８と電気的に接続され
ている。保護膜の第２コンタクトホール１７は、保護膜
が信号電極９と透明電極１１の層間に形成されているの
で、信号電極９と透明電極１１を電気的に接続するため
に必要となっている。この断面構造も後述する。

【００２０】透明電極１１は、有機ＥＬからの発光を外
部に取り出すために、その発光波長に対して透明でなけ
ればならない。また、有機膜である正孔輸送層１３への
正孔の注入を容易にするために、仕事関数の大きな導体
であるのが好ましい。インジウム−スズ酸化物、いわゆ
るＩＴＯが好適である。一方、信号電極９は、ワイヤボ
ンドが容易なようにバンプ形成し易いこと、導体の低抵
抗化を図ることが目的であるが、両者を満たす金属は多
い。なかでも、Ａｌが好適である。

【００２１】絶縁膜は形成順序では透明電極１１の後で
ある。この断面構造は後述する。絶縁膜が必要な理由
は、有機膜である正孔輸送層１３と発光層１４が、ホト
リソグラフィー法を用いたパターニングに必要な工程に
耐えられないことに起因している。透明電極１１と正孔
輸送層１３が電気的に接続されている領域に該当する絶
縁膜の第２コンタクトホール１２は、発光領域となって
いるので正確な面積に作製されなければならず、有機膜
をパターニングすることなく所定の面積の発光領域を得
るには、透明電極１１上において絶縁膜によって窓が形
成されることが有効なのである。よって、この絶縁膜
は、ホトリソグラフィー法によるファインパターン化が
図れればよく、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘ膜などが好まし
い。

【００２２】正孔輸送層１３と発光層１４は、有機膜で
できている。本実施例では、発光層１４には８キノリノ
ールアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）を用いた。正孔輸送
層１３にはジアミン誘導体（ＴＰＤ）を用いた。各々、
抵抗加熱による真空蒸着で形成した。形成したい領域だ
け蒸着させるマスク蒸着である。厚みは各々５００Åと
した。

【００２３】正孔輸送層１３は、イオン化ポテンシャル
が低い電子供与性の分子、または、置換基がなければな
らない。また、発光波長に対して透明でなければならな
い。トリフェニルアミン誘導体で、ベンジジン型、スチ
リルアミン型、ジアミン型などがある。発光層１４は、
蛍光色素が用いられる。正孔を注入し易くするために
は、イオン化ポテンシャルは６ｅＶ以下、電子を注入し
易くするためには、電子親和力が２．５ｅＶ以上である
ことが望ましい。金属キレート化合物、多環縮合または
共役芳香族炭化水素、ベンズオキサゾールまたは、ベン
ゾチアゾール誘導体、ペリレン系化合物、クマリン系化
合物などがある。

【００２４】さらに、発光の波長制御や高効率化の方法
として、蛍光性色素のドーピングが効果的である。ピラ
ン誘導体、クマリン誘導体、シアニン誘導体、キナクリ
ドン誘導体などがある。なお、正孔輸送層１３から発光
層１４への正孔注入が容易なように、発光層１４のイオ
ン化ポテンシャルは正孔輸送層１３のそれより低くなけ
ればならない。

【００２５】電子注入電極１５は、発光層１４への電子
注入が容易なように、仕事関数が低いのが好ましい。本
実施例では、ＭｇＡｇ合金を用いた。他にも、Ｉｎ、Ｍ
ｇＩｎ合金、ＭｇＣｕ合金、ＭｇＬｉ合金などがある。
保護膜は、この電子注入電極１５が仕事関数が低いため
に酸化し易いので、それを抑える働きをを持たせてい
る。合金等による手段で酸化が妨げる場合は、必ずしも
必要ではない。

【００２６】共通電極１８は、大電流を流すために、低
抵抗であること、ワイヤボンドが容易なようにバンプ形
成し易い等の理由から選ばれるべきであるが、先に述べ
た信号電極１１と同じ条件なのでＡｌが好適である。ま
た、同時に形成することができる。本実施例では同時に
形成した。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

【００２７】この図に示すように、ガラス基板８の上
に、透明電極１１が所定のパターンに形成されている。
その上に絶縁膜１９が、絶縁膜の第１コンタクトホール
１０と絶縁膜の第２コンタクトホール１２以外の領域に
形成されている。その絶縁膜の第２コンタクトホール１
２を含むように、正孔輸送層１３、発光層１４が形成さ
れている。その正孔輸送層１３、発光層１４を含むよう
に、電子注入電極１５が形成されている。その上に、保
護膜２０が保護膜の第２コンタクトホール１７以外の領
域に形成されている。その上に、信号電極９が所定のパ
ターンに形成されている。

【００２８】図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。この図
に示すように、ガラス基板８の上に、透明電極１１が所
定のパターンに形成されている。その上に絶縁膜１９
が、絶縁膜の第２コンタクトホール１２以外の領域に形
成されている。その絶縁膜の第２コンタクトホール１２
を含むように、正孔輸送層１３、発光層１４が形成され
ている。その上に、所定のパターンに電子注入電極１５
が形成されている。その上に保護膜２０が保護膜の第１
コンタクトホール１６以外の領域に形成されている。そ
の保護膜の第１コンタクトホール１６を含むように、共
通電極１８が所定のパターンに形成されている。

【００２９】次に、本発明の有機ＥＬアレイプリントヘ
ッドの動作について説明する。図１において、印字した
い内容のデータをＣＯＢ基板１上のドライバーＩＣ４に
送る。データが「ＯＮ」のドットには、ドライバーＩＣ
４からボンディングワイヤを介して信号電極９に電流が
供給される。データが「ＯＦＦ」のドットには、ドライ
バーＩＣ４からボンディングワイヤを介して信号電極９
に電流が供給されない。

【００３０】信号電極９からの電流は絶縁膜の第１コン
タクトホール１０を通り、透明電極１１に流れ込み、正
孔輸送層１３内への正孔注入を引き起こす。一方、電子
注入電極１５からは同様に、発光層１４への電子注入が
起こる。電子は、発光層１４の中を正孔輸送層１３へと
向かって移動していき、正孔輸送層１３との境界面に達
すると移動がブロックされる。電子親和力に差があるた
めである。

【００３１】しかし、正孔は、正孔輸送層１３の中を移
動して発光層１４へと向かって移動していき、発光層１
４との境界面に達すると、発光層１４内に容易に注入さ
れる。その時、そこで待機していた電子と再結合する。
この再結合エネルギーがＡｌｑ₃の励起を引き起こす。
そして、基底状態に戻るときに蛍光を発するのである。
５４０ｎｍが発光波長である。この光がガラス基板の裏
面側へと向かって、裏面から外部へ出る。

【００３２】その後、集束性ロッドレンズアレイ６を経
て、感光ドラム７へと集光し、必要時間照射させるので
ある。ここから先は、通常の電子写真方式プリンタと同
様である。これらの発光動作を通じて、電子注入電極１
５へと流れた電流は、保護膜の第１コンタクトホール１
６を抜けて共通電極１８へと流れ、ボンディングワイヤ
５を介してＣＯＢ基板１へと返される。

【００３３】このように、第１実施例によれば、有機Ｅ
Ｌを光源に用いることにより、一枚の有機ＥＬアレイ基
板を一括で作製可能となるので、従来のように、ＬＥＤ
においてＬＥＤチップ多数個を一直線上に配列させてい
たような実装上の困難さを避けられ、低コスト化を図る
ことができる。また、高密度化は、ＬＥＤではチップ間
の配列誤差が問題で上限があったが、有機ＥＬではこの
問題は存在しないので、高密度化が容易である。

【００３４】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図５は本発明の第２実施例を示す有機ＥＬアレイプ
リントヘッドの構成図である。なお、第１実施例と同じ
部分には同じ番号を付してその説明は省略する。図５に
示すように、ＣＯＢ基板を第１ＣＯＢ基板２１と第２Ｃ
ＯＢ基板２２に分ける。有機ＥＬアレイの中の、例えば
奇数番目のドットと偶数番目のドットの各信号電極を１
ドット毎に、これら第１、第２ＣＯＢ基板２１、２２上
の各ドライバーＩＣ４に千鳥状に取り出すようなことが
可能となる。

【００３５】図６は本発明の第２実施例を示す有機ＥＬ
アレイ基板の構成図である。なお、第１実施例と同じ部
分には同じ番号を付してその説明は省略する。この図に
示すように、第１ＣＯＢ基板上のドライバーＩＣからの
各ボンディングワイヤは、これら第１信号電極２３に各
々接続される。そして第１透明電極２５へと電気的に各
々接続される。同様に、第２ＣＯＢ基板からの各ボンデ
ィングワイヤは、第２信号電極２４に各々接続される。
そして第２透明電極２６へと電気的に各々接続される。

【００３６】このように構成することにより、有機ＥＬ
アレイからの信号電極を１ドット毎に千鳥状に取り出せ
るので、ワイヤボンドの間隔を半分にすることができ
る。実装上の困難さはこれでかなり回避できる。よっ
て、高密度もこの方法を用いれば容易になる。上記した
ように、第２実施例によれば、信号電極の取り出しを１
ドット毎、反対方向に千鳥状に取り出すことによって、
さらなる高密度化が図れる。また、実装の困難さも低減
できることにより、低コスト化も図ることができる。

【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。（１）請求項１記載の発明によれば、有機ＥＬを光源に
用いるようにしたので、一枚の有機ＥＬアレイ基板を一
括で作製可能となり、従来のように、ＬＥＤにおいてＬ
ＥＤチップ多数個を一直線上に配列させていたような実
装上の困難さが避けられ、低コスト化を図ることができ
る。

【００３９】また、高密度化は、ＬＥＤではチップ間の
配列誤差が問題で上限があったが、有機ＥＬではこの問
題は存在しないので、高密度化が容易である。（２）請求項２記載の発明によれば、有機ＥＬアレイか
らの信号電極の取り出しを１ドット毎、反対方向に千鳥
状に取り出すことによって、さらなる高密度化を図るこ
とができる。

【００４０】また、実装も困難さも低減できることによ
り、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す有機ＥＬアレイプリント
ヘッドの構成図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す有機ＥＬアレイ基板
の平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す有機ＥＬアレイプリ
ントヘッドの構成図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す有機ＥＬアレイ基板
の構成図である。

【符号の説明】

１チップオンボード（ＣＯＢ）基板２有機ＥＬアレイ３有機ＥＬアレイ基板４ドライバーＩＣ５ボンディングワイヤ６集束性ロッドレンズアレイ７感光ドラム８ガラス基板９信号電極１０絶縁膜の第１コンタクトホール１１透明電極１２絶縁膜の第２コンタクトホール１３正孔輸送層１４発光層１５電子注入電極１６保護膜の第１コンタクトホール１７保護膜の第２コンタクトホール１８共通電極１９絶縁膜２０保護膜２１第１ＣＯＢ基板２２第２ＣＯＢ基板２３第１信号電極２４第２信号電極２５第１透明電極２６第２透明電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｂ 33/02 // Ｈ０４Ｎ 1/036 (72)発明者浜野広東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板上に有機ＥＬアレイを有する
有機ＥＬアレイ基板と、前記有機ＥＬアレイを駆動する
ドライバーＩＣを搭載した基板とからなる有機ＥＬアレ
イプリントヘッドにおいて、前記ガラス基板上に、発光ドット数と略同数の透明電極
と、該透明電極上に発光部となる窓を有する絶縁膜と、
前記窓の部分で前記透明電極に接して前記窓を含んで形
成された正孔輸送層と、該正孔輸送層上に前記窓を含ん
で形成された発光層と、該発光層上に前記正孔輸送層及
び発光層を含んで形成された電子注入電極と、該電子注
入電極と電気的に接続されて形成された共通電極とを備
えたことを特徴とする有機ＥＬアレイプリントヘッド。
【請求項２】請求項１記載の有機ＥＬアレイプリント
ヘッドにおいて、奇数番目の信号電極と偶数番目の信号
電極が１本おきに反対側に千鳥状に取り出されているこ
とを特徴とする有機ＥＬアレイプリントヘッド。