JP3628730B2

JP3628730B2 - ライン発光デバイス感光ドラム一体型カートリッジ

Info

Publication number: JP3628730B2
Application number: JP24516194A
Authority: JP
Inventors: 光文小玉; 三千男荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; TDK Corp
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; TDK Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JPH08108568A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コピー装置やページプリンタ用のライン発光デバイス感光ドラム一体型カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コピー装置やページプリンタでは、用紙に印刷するため、感光ドラム上に一度データを記録するものである。このため出力するデータに応じてレーザ光を変調し、この変調したレーザ光を一つ乃至複数のレンズ系やポリゴンミラー（回転多面鏡）を使用して感光ドラム上を走査してデータを焼き付け、感光ドラム上にデータを記録する方式が主流である。
【０００３】
また、こうしたレーザを使用する方式で必要となっている大がかりな光学系がいらない、ＬＥＤアレイや液晶シャッターを用いた小型ページプリンタが市場に登場し始めている。これらは光を感光ドラムに照射するための方法を改善することでレーザプリンタに比べて小型化が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来のものにおいては、レーザ方式では様々な光学系部品が必要なため小型化とコストダウンが困難であった。また、ＬＥＤアレイは１本のライン状に並んだ形状に製造することは製造歩留まりが悪く、また、多数個のＬＥＤチップを一列に並べる方法はチップ間の位置合わせが困難である。すなわち製造の難しさが製造コストを高くしていた。一方、液晶シャッターは強い光源が必要なことや、光源からの熱をさけるために液晶シャッターと光源との距離をある程度取る必要があることなど、レーザプリンタほどではないにしろ、小型化を難しくしていた。
【０００５】
また、こうしたＬＥＤアレイや液晶シャッターは寿命がきたり、長時間使用することで感光ドラムに面している部分がゴミやトナーで汚れても使用者が簡単に交換することはできず、製造者へ修理依頼する必要があるなど利便性にも問題があった。
【０００６】
本発明は、複数個の薄膜発光素子をライン状に配置し、これらの発光素子から出力された光をレンズ系を介さず（完全密着型）感光ドラム上に投射できる小型で安価なライン発光デバイス感光ドラム一体型カートリッジを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、図１に示すように、基板１上に駆動回路部２０とビット（ｂｉｔ）選択スイッチ３０とを薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成した駆動回路を複数個形成し、さらにこの基板１上に前記駆動回路で駆動される有機エレクトロルミネセンス（以下、ＥＬという）材料で形成した有機ＥＬ部である薄膜発光素子４０を複数個ライン状に形成する。そして、この薄膜発光素子４０上に薄板ガラスである透明薄膜１５を透明の接着剤１９等で固着する。
【０００９】
さらにこのようにして製造された安価なライン発光デバイスを感光ドラムカートリッジと一体化する。
【００１０】
【作用】
上記構成に基づく本発明の作用を説明する。
印刷処理部（図示せず）より送られてきた印刷等のデータにより、図１の駆動回路部２０が駆動されると、ビット選択スイッチ３０がオンとなり、薄膜発光素子４０の有機ＥＬ膜１２が発光する。この有機ＥＬ膜１２から出力された光は、薄板ガラス１５を介して、感光ドラム１６に入力される。これにより、感光ドラム１６に印刷等のデータが記録される。
【００１２】
このように有機ＥＬ素子をＴＦＴで駆動し、有機ＥＬ素子からの発光を薄板ガラスを通して感光ドラムに入力する構造にすることで製造がきわめて容易になり、安価なライン発光デバイスを得ることができる。
【００１３】
さらにこのライン発光デバイスは安価であるがゆえに使い捨てにすることが可能になり、この特徴を利用して感光ドラムと一体構造にすることで、ライン発光デバイスが感光ドラムカートリッジ交換時に感光ドラムカートリッジと同時に交換でき、メンテナンス・フリーにすることができる。
【００１４】
【実施例】
〔第１実施例の説明〕
本発明の第１の実施例を図１〜図５に基づき説明する。図１は本発明の第１実施例構成図、図２、図３、図４はライン発光デバイスの製造工程説明図、図５は駆動回路の説明図である。
【００１５】
図１は、ライン発光デバイスの断面構成である。図１において、基板１上に、駆動回路部２０とビット選択スイッチ３０との駆動回路をＴＦＴで形成し、さらにこの駆動回路で駆動される薄膜発光素子４０である有機ＥＬ部を同じ基板１上に形成する。そして、この薄膜発光素子４０上に薄板ガラス１５を接着剤１９等で固着（接着又はモールド）するものである。
【００１６】
このライン発光デバイスの動作は、駆動回路部２０でビット選択スイッチ３０をオンとすることにより有機ＥＬ部を駆動するものである。これにより有機ＥＬ膜１２が発光し、この発光した光が感光ドラム１６に入力されるものである。
【００１７】
以下、図２〜図４に基づいて、ライン発光デバイスの製造工程を説明する。
（１）基板１上に活性層２として２００ｎｍの膜厚の非晶質（アモルファス）シリコンをプラズマＣＶＤ（気相成長）法により成膜する。このとき成膜条件は反応ガスとしてシランを用い、反応温度２００℃、ガス圧力５．３Ｐａ、ＲＦ（高周波）電力３５Ｗで被着速度６ｎｍ／ｍｉｎで行う。さらに６００℃で２０時間加熱することで非晶質シリコンは固相成長し、結晶性を有するようになる（図２（ａ）参照）。
【００１８】
なお、このプラズマＣＶＤ法のかわりにＬＰ（減圧）ＣＶＤ法を用いることもできる。また、基板１は、ガラス、石英、セラミック（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリコン（単結晶又は多結晶）、ＳｉＯ_２（Ｓｉ基板を用いた時は熱酸化膜を使用できる）等を用いることができる。
【００１９】
（２）このようにして得られた多結晶シリコンの活性層２を島状にパターニングする（図２（ｂ）参照）。
（３）引き続きゲート酸化シリコン膜３が例えば１００ｎｍになるように多結晶シリコン活性層２の熱酸化を行う（図２（ｃ）参照）。
【００２０】
（４）この酸化シリコン膜３の形成後、速やかにＬＰＣＶＤ法により、ゲート電極４としてリン（Ｐ）を１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度以上ドーピングしたｎ^＋ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を約２００ｎｍ成膜する（図２（ｄ参照）。
【００２１】
（５）次に、ドライエッチング法によりゲート電極４をパターニングする（図２（ｅ）参照）。
（６）イオン注入あるいはイオンドーピング法による不純物の導入のため、まず、リン（Ｐ）を６０ＫＶの加速電圧で１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２打込みＮ型を形成する（図２（ｆ）参照）。
【００２２】
（７）次に、不純物の導入を行いたくない部分をフォトレジスト５で被覆して、ボロン（Ｂ）を４０ＫＶの加速電圧５×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量を打込んでＰ型を形成する。この後、これら導入した不純物を活性化するため窒素雰囲気中において６００℃のアニール温度で１２時間の熱処理を行う（図２（ｇ）参照）。
【００２３】
（８）次に、層間絶縁膜６として常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜或いはＰＳＧ（ＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）膜を約８００ｎｍ成膜する（図２（ｈ）参照）。
【００２４】
（９）その後、層間絶縁膜６にコンタクトホールを開孔する（図３（ａ）参照）。
（１０）次に、高融点金属等のバリアメタル７を成膜し（図３（ｂ）参照）、このバリアメタル７の膜をパターニングする（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
（１１）さらに、配線電極８となるアルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法で成膜し（図３（ｄ）参照）、このＡｌ膜をパターニングし配線電極８を形成する（図３（ｅ）参照）。
【００２６】
（１２）次に、第２層間絶縁膜９として常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜或いはＰＳＧ膜を成膜し（図３（ｆ）参照）、その後、バリアメタル７上の第２層間絶縁膜９に開孔を設ける（図３（ｇ）参照）。
【００２７】
（１３）さらに、マスク１０を設けて、薄膜発光素子４０の電極１１としてＭｇＡｇ（マグネシウム銀合金）膜を蒸着し、その上に有機ＥＬ膜１２として有機ＥＬ材料を蒸着する（図４（ａ）参照）。
【００２８】
なお、有機ＥＬ膜１２は、例えば電子輸送層、発光層、正孔輸送層の３層構造とすることができる。
（１４）その後、有機ＥＬ膜１２上にマスク１０′を用いて透明電極１３となるＩＴＯ（インジウムすず酸化物）を蒸着して成膜する（図４（ｂ）参照）。次に、図１に示すように５０〜２００μｍの薄板ガラスである透明基板１５を、例えばエポキシ系接着剤、紫外線硬化型の接着剤等の透明の接着剤１９で薄膜発光素子４０上に接着してライン発光デバイスを製造する。
【００２９】
この透明基板１５の厚さは、２００μｍより厚くなると、隣の薄膜発光素子４０の光と混った光が感光ドラム１６に到達するようになり、分解能が悪くなり、また５０μｍより薄くなると透明薄板として強度が保持できなくなる。
【００３０】
このようにして、薄膜化した、小型、軽量、安価な完全密着型のライン発光デバイスが得られる。
図５は、薄膜発光素子４０の駆動回路の説明図である。図５において、シフトレジスタ２２の複数の出力は、それぞれ、インバータ２１を介して薄膜トランジスタであるビット選択スイッチ３０に入力され、このビット選択スイッチ３０の出力の一方は薄膜発光素子４０を介して電源ＶＬに接続され、他方は共通電位ＣＯＭに接続されている。
【００３１】
このため、シフトレジスタ２２から出力がでると、この出力はインバータで反転されビット選択スイッチ３０に入力される。これにより、ビット選択スイッチ３０がオンとなり、薄膜発光素子４０に電流が流れ、薄膜発光素子４０が発光する。なお、図５の左端のインバータ２１はダミービットである。このようにして、シフトレジスタ２２の出力に対応した薄膜発光素子４０のみが発光することになる。
【００３２】
〔第２実施例の説明〕
第２実施例を図６〜図９に基づき説明する。図６はライン発光デバイスの構成図、図７〜図９はライン発光デバイスの製造工程説明図である。図６において、透明基板１上に、駆動回路部２０とビット選択スイッチ３０の駆動回路をＴＦＴで形成し、さらにこの駆動回路で駆動される薄膜発光素子４０である有機ＥＬ部を同じ透明基板１上に形成する。そして、感光ドラム１６側にセルフォックレンズアレイ１８を設けるものである。
【００３３】
このライン発光デバイスの動作は、駆動回路部２０でビット選択スイッチ３０をオンとすることにより有機ＥＬ部を駆動する。これにより、有機ＥＬ膜１２が発光し、この発光した光が、透明基板１及びセルフォックレンズアレイ１８を通して感光ドラム１６に入力する。
【００３４】
以下、図７〜図９に基づき、ライン発光デバイスの製造工程を説明する。
（１）透明基板１上に活性層２として２００ｎｍの膜厚の非晶質（アモルファス）シリコンをプラズマＣＶＤ（気相成長）法により成膜する。このとき成膜条件は反応ガスとしてシランを用い、反応温度２００℃、ガス圧力５．３Ｐａ、ＲＦ（高周波）電力３５Ｗで被着速度６ｎｍ／ｍｉｎで行う。さらに６００℃で２０時間加熱することで非晶質シリコンは固相成長し、結晶性を有するようになる。（図７（ａ）参照）。
【００３５】
なお、このプラズマＣＶＤ法のかわりにＬＰ（減圧）ＣＶＤ法を用いることもできる。また、透明基板１は、ガラス基板を用いる。
（２）このようにして得られた多結晶シリコンの活性層２を島状にパターニングする（図７（ｂ）参照）。
【００３６】
（３）引き続きゲート酸化シリコン膜３が例えば１００ｎｍになるように多結晶シリコン活性層２の熱酸化を行う（図７（ｃ）参照）。
（４）この酸化シリコン膜３の形成後、速やかにＬＰＣＶＤ法により、ゲート電極４としてリン（Ｐ）を１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度以上ドーピングしたｎ^＋ｐｏｌｙ−Ｓｉを約２００ｎｍ成膜する（図７（ｄ）参照）。
【００３７】
（５）次に、ドライエッチング法によりゲート電極４をパターニングする（図７（ｅ）参照）。
（６）イオン注入あるいはイオンドーピング法による不純物の導入のため、まず、リン（Ｐ）を６０ＫＶの加速電圧で１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２打込みＮ型を形成する（図７（ｆ）参照）。
【００３８】
（７）次に、不純物の導入を行ないたくない部分をフォトレジスト５で被覆して、ボロン（Ｂ）を４０ＫＶの加速電圧で５×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量を打込んでＰ型を形成する。この後、これら導入した不純物を活性化するため窒素雰囲気中において６００℃のアニール温度で１２時間の熱処理を行う（図７（ｇ）参照）。
【００３９】
（８）次に、層間絶縁膜６として常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜あるいはＰＳＧ膜を約８００ｎｍ成膜する（図７（ｈ）参照）。
（９）その後、層間絶縁膜６にコンタクトホールを開孔する（図８（ａ）参照）。
【００４０】
（１０）次に、透明電極１３となるＩＴＯを蒸着して成膜する（図８（ｂ）参照）。その後、このＩＴＯ膜をパターニングして透明電極１３を形成する（図８（ｃ）参照）。
【００４１】
（１１）さらに、高融点金属等のバリアメタル７を成膜し（図８（ｄ）参照）、このバリアメタル７の膜をパターニングする（図８（ｅ）参照）。
（１２）次に、配線電極８となるＡｌをスパッタ法で成膜し（図８（ｆ）参照）、このＡｌ膜をパターニングし配線電極８を形成する（図８（ｇ）参照）。さらに、透明電極１３上のバリアメタル７を除去する（図８（ｈ）参照）。
【００４２】
（１３）その後、第２層間絶縁膜９として常圧ＣＶＤ法による酸化シリコン膜あるいはＰＳＧ膜を成膜後（図９（ａ）参照）、透明電極１３上の第２層間絶縁膜９に開孔を設ける（図９（ｂ）参照）。
【００４３】
（１４）次に、マスク１０を使用して、有機ＥＬ膜１２として有機ＥＬ材料を蒸着し、その上に電極１１の電極材料としてＭｇＡｇ膜を蒸着する（図９（ｃ）参照）。
【００４４】
（１５）その後、ＭｇＡｇの電極１１上にマスク１０′を用いて、Ａｌ電極１４をスパッタ法で成膜する（図９（ｄ）参照）。これにより、薄膜発光素子４０である有機ＥＬ部を形成する。
【００４５】
次に、図６のように、薄膜発光素子４０が形成されている透明基板１の反対面の感光ドラム１６側にセルフォックレンズアレイ１８を設け、ライン発光デバイスを構成する。
【００４６】
このライン発光デバイスは、セルフォックレンズアレイを使用するため、焦点深度を深くすることができる。このため、透明基板１は薄板ガラスを使用する必要はなく安価な、２００μｍ以上の厚さの普通のガラスを使用することが可能である。
【００４７】
なお、前記ライン発光デバイスは、複数個の薄膜発光素子４０を１ライン設ける説明をしたが２ライン以上設けることもできる。また、駆動回路と薄膜発光素子を同時にＴＦＴ製造プロセスで形成できるため小型、軽量で安価となるため、感光ドラムと一体型とし、感光ドラムと同時に使い捨てとすることができる。
【００４８】
更に、前記説明では、有機ＥＬ膜１２を電子輸送層、正孔輸送層、発光層の３層構成のものについて行ったが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、例えば電子輸送層（発光層）、正孔輸送層又は電子輸送層と正孔輸送層（発光層）の如き２層構成のものを使用してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）１つの基板上に薄膜発光素子とその駆動回路を薄膜状に形成するため、小型、軽量で安価となり、コピー装置やページプリンタ等のスペースユーティリティの向上を図ることができる。
【００５０】
（２）薄膜発光素子の発光出力を、透明薄板を介して、レンズ系を介さず直接感光ドラムに出力することができる。
【００５１】
（３）ＴＦＴ駆動回路と有機ＥＬ素子を使用して、より小型で安価なライン発光デバイスを提供することができる。
【００５２】
（４）ライン発光デバイスと感光ドラムユニットを一体構造にすることによりメンテナンス・フリーなページプリンタ、コピー機を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例構成図である。
【図２】第１実施例におけるライン発光デバイスの製造工程説明図（１）である。
【図３】第１実施例におけるライン発光デバイスの製造工程説明図（２）である。
【図４】第１実施例におけるライン発光デバイスの製造工程説明図（３）である。
【図５】第１実施例における駆動回路の説明図である。
【図６】第２実施例におけるライン発光デバイスの構成図である。
【図７】第２実施例におけるライン発光デバイスの製造工程説明図（１）である。
【図８】第２実施例におけるライン発光デバイスの製造工程説明図（２）である。
【図９】第２実施例におけるライン発光デバイスの製造工程説明図（３）である。
【符号の説明】
１基板
１２有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）膜
１５透明薄板（薄板ガラス）
１６感光ドラム
１９透明の接着剤
２０駆動回路部
３０ビット選択スイッチ
４０薄膜発光素子（有機ＥＬ部）

Claims

薄膜トランジスタを使用した駆動回路と、該駆動回路により駆動される有機エレクトロルミネセンス素子を使用した薄膜発光素子とを基板上にライン状に複数個形成し、前記薄膜発光素子の上面に透明薄板を固着し、該透明薄板から前記薄膜発光素子の発光出力を得るようにしたライン発光デバイスと、
該ライン発光デバイスの発光出力が直接入力されるように、前記ライン発光デバイスと完全密着型に一体化された感光ドラムとを備えることを特徴としたライン発光デバイス感光ドラム一体型カートリッジ。