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JP2007290329A - Light receiving element, light emitting device, optical head, and image forming apparatus - Google Patents

Light receiving element, light emitting device, optical head, and image forming apparatus Download PDF

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JP2007290329A
JP2007290329A JP2006123739A JP2006123739A JP2007290329A JP 2007290329 A JP2007290329 A JP 2007290329A JP 2006123739 A JP2006123739 A JP 2006123739A JP 2006123739 A JP2006123739 A JP 2006123739A JP 2007290329 A JP2007290329 A JP 2007290329A
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JP
Japan
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light
optical head
light emitting
layer
electrode
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Withdrawn
Application number
JP2006123739A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Shiromizu
博 白水
Tetsuro Nakamura
哲朗 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light head equipped with a light detecting which highly accurately detecting the light quantity of the light head. <P>SOLUTION: The light head is equipped with a light-emitting element and the light detecting element detecting the light output from the light-emitting element. The light detecting element is so constituted of a transistor as to operate in an OFF region, and can take out only light current with no drain current of the light detecting element flowing, enabling highly accurate light detection to be executed efficiently. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、受光素子、発光装置、光ヘッド及び光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a light receiving element, a light emitting device, an optical head, and an image forming apparatus using the optical head.

近年のファックスやプリンタ等の画像形成装置は、急速に小型化・低コスト化が進んでおり、装置を構成する要素の小型化・低コスト化にむけて研究が進められている。   In recent years, image forming apparatuses such as fax machines and printers have been rapidly reduced in size and cost, and researches are being carried out for downsizing and cost reduction of elements constituting the apparatus.

画像形成装置の画像形成方法は、発熱抵抗体の熱を利用して、熱転写などにより画像を形成する感熱記録方法、微小なインク粒子を印刷物に塗布するインクジェット法、光を利用する方法などが挙げられる。このうち光を利用した画像形成装置は、光を感光体に照射することで感光体を帯電させ、静電気により感光体に付着したトナーを記録紙などの印刷対象に転写することで画像を形成している。感光体に照射される光の制御は、光ヘッドと呼ばれる露光装置が行う。光ヘッドは光源と前記光源の駆動制御を行う回路等を備えており、光源としては、主にレーザー装置や発光ダイオードが使用されている。   Examples of the image forming method of the image forming apparatus include a thermal recording method in which an image is formed by heat transfer using heat of a heating resistor, an ink jet method in which minute ink particles are applied to a printed matter, a method using light, and the like. It is done. Among these, the image forming apparatus using light charges the photoconductor by irradiating the photoconductor with light, and forms an image by transferring the toner adhering to the photoconductor to the print target such as recording paper by static electricity. ing. The light irradiated onto the photosensitive member is controlled by an exposure device called an optical head. The optical head includes a light source and a circuit for controlling driving of the light source, and a laser device or a light emitting diode is mainly used as the light source.

光ヘッドを省スペースで構成するためには、光源や光源の駆動制御を行う回路の小型化が必要になる。薄膜トランジスタの普及により、駆動制御回路の小型化は容易に実現することが可能になった。一方、光源であるレーザー装置や発光ダイオードの小型化は、技術的に複雑となるので、これを実行した場合は製造コストの増大を避けることが困難になる。   In order to configure the optical head in a space-saving manner, it is necessary to reduce the size of the light source and the circuit that controls the driving of the light source. With the widespread use of thin film transistors, it is possible to easily reduce the size of the drive control circuit. On the other hand, downsizing of a laser device or a light-emitting diode as a light source is technically complicated. When this is performed, it is difficult to avoid an increase in manufacturing cost.

製造コストの増大を抑えながら光源の小型化を図る手段として、光ヘッドの光源として有機エレクトロルミネッセント素子、または無機エレクトロルミネッセント素子などに代表されるエレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドが提案されている。エレクトロルミネッセントとは、発光体に対して電界を印加することによって得られる発光(ルミネッセント)現象のことである。有機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する有機物の発光層に電位差を与えて電子と正孔を注入し、電子と正孔の結合により生じるエネルギーを有機分子の発光現象に利用して光を得る発光デバイスである。一方の無機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する発光層を無機物に置き換えたものであり、発光原理は有機エレクトロルミネッセントと同様である。   An optical head using an electroluminescent element typified by an organic electroluminescent element or an inorganic electroluminescent element as a light source of the optical head as a means for reducing the size of the light source while suppressing an increase in manufacturing cost Has been proposed. Electroluminescence is a light emission (luminescence) phenomenon obtained by applying an electric field to a light emitter. Organic electroluminescent devices inject electrons and holes by applying a potential difference to the organic light-emitting layer that composes the devices, and use the energy generated by the combination of electrons and holes for the light emission phenomenon of organic molecules. It is a light emitting device to obtain. One inorganic electroluminescent element is obtained by replacing the light emitting layer constituting the element with an inorganic substance, and the light emission principle is the same as that of organic electroluminescent.

有機エレクトロルミネッセント素子、無機エレクトロルミネッセント素子の基本構成は、有機物、または無機物の層を陽極と陰極で挟むという単純なものである。電極と有機層、または無機層を薄膜状に形成して小型化することは、化学気相法、スパッタ法やスピンコート法などの加工技術により容易に実行可能であるため、レーザー装置や発光ダイオードを小型化する場合に比べ、製造コストの増大を抑えることができる。   The basic structure of an organic electroluminescent element or an inorganic electroluminescent element is a simple structure in which an organic or inorganic layer is sandwiched between an anode and a cathode. Forming electrodes and organic layers or inorganic layers into a thin film can be easily performed by processing techniques such as chemical vapor deposition, sputtering, and spin coating, so laser devices and light-emitting diodes can be used. As compared with the case of downsizing, the increase in manufacturing cost can be suppressed.

エレクトロルミネッセント素子のうち、有機エレクトロルミネッセント素子を光ヘッドの光源に用いた例として、特許文献1、特許文献2がある。特許文献1では発光・検出素子、特許文献2では画素を基準として、光ヘッドの構成についての説明がされている。両特許文献の発光部は、有機エレクトロルミネッセント素子からなる発光層、光量補正に用いる光検出素子、及び発光層の駆動制御を行う回路となる薄膜トランジスタ等からなる積層体であり、基本的には同一の構成をしている。また、どちらの特許文献も駆動制御回路側から光を出力する形式であり、このような光の出力形式をボトムエミッションという。   Among electroluminescent elements, there are Patent Document 1 and Patent Document 2 as examples in which an organic electroluminescent element is used as a light source of an optical head. Patent Document 1 describes a light emitting / detecting element, and Patent Document 2 describes a configuration of an optical head on the basis of a pixel. The light emitting part of both patent documents is a laminated body composed of a light emitting layer composed of an organic electroluminescent element, a light detecting element used for light amount correction, and a thin film transistor serving as a circuit for controlling driving of the light emitting layer. Have the same configuration. Both of these patent documents are forms of outputting light from the drive control circuit side, and such an output form of light is called bottom emission.

特開2002−144634号公報JP 2002-144634 A 特開2002−178560号公報JP 2002-178560 A

この特許文献1及び特許文献2における光ヘッドは、図13にその構成概略図を示すように、数種類の材料の層からなる積層体で構成される。この光ヘッドは、ガラス基板100の上にベースコート層101を設け、駆動回路および光源となるエレクトロルミネッセント素子およびその駆動回路を形成するが、このベースコート層101の一部の上に光検出素子120を配設する。次に、酸化シリコン膜などからなる層間絶縁膜103を積層体の上に形成する。この状態で陽極111、陰極113間に電圧を印加し、発光層112に電位差を与えて発光させる。   The optical heads in Patent Document 1 and Patent Document 2 are composed of a laminate composed of layers of several kinds of materials, as shown in a schematic diagram of the structure in FIG. In this optical head, a base coat layer 101 is provided on a glass substrate 100 to form a drive circuit and an electroluminescent element serving as a light source and a drive circuit thereof. A light detection element is formed on a part of the base coat layer 101. 120 is disposed. Next, an interlayer insulating film 103 made of a silicon oxide film or the like is formed on the stacked body. In this state, a voltage is applied between the anode 111 and the cathode 113, and a potential difference is applied to the light emitting layer 112 to emit light.

ところで、光検出素子を構成する薄膜トランジスタは、層間絶縁膜103を介してエレクトロルミネッセント素子の陽極111に対向しているが、この陽極111の電位の影響を少なからずうけることになり、これをゲート電極とした薄膜トランジスタとして動作することになる。ところがこの薄膜トランジスタのドレイン電流は、光電変換によって生じる光電流の100倍程度と大きいため、ドレイン電流が流れているときは、微小な光電流を検出するのは極めて困難なことになる。   By the way, the thin film transistor that constitutes the photodetecting element faces the anode 111 of the electroluminescent element through the interlayer insulating film 103. However, the influence of the potential of the anode 111 is considerably affected. The thin film transistor operates as a gate electrode. However, since the drain current of this thin film transistor is as large as about 100 times the photocurrent generated by photoelectric conversion, it is extremely difficult to detect a minute photocurrent when the drain current is flowing.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、光ヘッドの光量検出を高精度に実施することのできる光検出素子を備えた光ヘッドを提供することを目的とする。
また、本発明は、高精度の光検出を行うことのできる受光素子、発光装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical head including a photodetecting element capable of detecting the light quantity of the optical head with high accuracy.
It is another object of the present invention to provide a light receiving element and a light emitting device that can perform highly accurate light detection.

本発明は、発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、前記光検出素子は、トランジスタで構成され、OFF領域で動作するように構成されたことを特徴とする。
この構成により、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
The present invention is an optical head comprising a light emitting element and a light detecting element for detecting light output from the light emitting element, wherein the light detecting element is constituted by a transistor and operates in an OFF region. It is structured.
With this configuration, since only the photocurrent can be taken out in a state where the drain current of the photodetection element does not flow, it becomes possible to perform photodetection efficiently and accurately.

また本発明は、上記光ヘッドにおいて、第1の電極と第2の電極とで発光層を挟むように形成された光源としてのエレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光電変換層を備えた光検出素子とが積層配置され、前記光検出素子は、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第1の電極をゲート電極とした薄膜トランジスタであるものを含む。
この構成により、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が光検出素子を構成する薄膜トランジスタのゲート電極として作用し、このゲート電位を調整することにより、この薄膜トランジスタをOFF状態で動作させることが可能となる。
According to the present invention, in the above-described optical head, an electroluminescent element as a light source formed so that a light emitting layer is sandwiched between the first electrode and the second electrode, and output from the electroluminescent element And a photodetecting element having a photoelectric conversion layer for detecting light, and the photodetecting element has a first electrode positioned on the photodetecting element side of the electroluminescent element as a gate electrode. Including those that are thin film transistors.
With this configuration, the first electrode of the electroluminescent element acts as the gate electrode of the thin film transistor that constitutes the light detection element, and the thin film transistor can be operated in the OFF state by adjusting the gate potential. Become.

また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第1の電極が、絶縁膜を介して前記光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成されたものを含む。
この構成により、第1の電極によるゲート電界を光電変換部全体に印加することができ、制御性を高めることができる。
According to the present invention, in the above optical head, the first electrode located on the photodetecting element side of the electroluminescent element covers the entire photoelectric conversion portion of the photodetecting element via an insulating film. Includes configured ones.
With this configuration, the gate electric field generated by the first electrode can be applied to the entire photoelectric conversion unit, and controllability can be improved.

また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記薄膜トランジスタは、閾値電圧が0V以下となるように、チャネル領域のドーピング濃度が調整されたものを含む。
この構成により、チャネル領域を構成する多結晶シリコン層などの半導体層へのドーピング濃度を調整するのみで極めて効率よく閾値電圧を調整することができ、光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをOFF状態で動作させることが可能となる。
According to the present invention, in the optical head, the thin film transistor includes a thin film transistor in which a doping concentration of a channel region is adjusted so that a threshold voltage is 0 V or less.
With this configuration, the threshold voltage can be adjusted very efficiently only by adjusting the doping concentration in the semiconductor layer such as the polycrystalline silicon layer that constitutes the channel region, and the thin film transistor that constitutes the photodetecting element is turned off. It becomes possible to operate.

また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記薄膜トランジスタは、レベルシフト回路を介して光検出素子用の駆動回路に接続されたものを含む。
この構成により、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位からシフトさせて使用することができ、これにより光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをOFF状態で動作させることが可能となる。
According to the present invention, in the above optical head, the thin film transistor is connected to a drive circuit for a light detection element through a level shift circuit.
With this configuration, the gate potential can be used while being shifted from the potential of the first electrode of the electroluminescent element, which makes it possible to operate the thin film transistor constituting the photodetecting element in the OFF state. .

また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記レベルシフト回路は前記薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタスイッチ回路網であるものを含む。
この構成により、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位から所望の電位だけシフトさせて使用することができ、これにより光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをOFF状態で動作させることが可能となる。
According to the present invention, in the optical head, the level shift circuit is a transistor switch network connected between a gate and a drain of the thin film transistor.
With this configuration, the gate potential can be used by shifting the potential of the first electrode of the electroluminescent element by a desired potential, thereby operating the thin film transistor constituting the photodetecting element in the OFF state. Is possible.

また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記レベルシフト回路は前記発光素子の形成される基板上に集積化された回路であるものを含む。
この構成により、配線の引き回しによる電圧降下を低減することができ小型で動作速度の速い光量補正回路を構成することができ、制御性の高い光ヘッドを提供することが可能となる。
According to the present invention, in the above optical head, the level shift circuit is a circuit integrated on a substrate on which the light emitting element is formed.
With this configuration, a voltage drop due to wiring routing can be reduced, and a light amount correction circuit having a small size and a high operation speed can be configured, and an optical head with high controllability can be provided.

また本発明は前記光ヘッドにおいて、1つの発光領域に対して1つの光検出素子を配置したことを特徴とする光ヘッドである。光ヘッドは複数の光出射領域を列状に配置して構成される。1つの光出射領域に対して、1つの光検出素子を対応させて配置することで、複数の光出射領域から出力される光を同時に計測することが可能となり、光ヘッド全体の光量の測定を高速に行うことが可能となる。   According to the present invention, in the optical head, one photodetecting element is arranged for one light emitting region. The optical head is configured by arranging a plurality of light emitting areas in a row. By arranging one light detection element corresponding to one light emitting area, it becomes possible to simultaneously measure the light output from the plurality of light emitting areas, and measure the light quantity of the entire optical head. It can be performed at high speed.

また本発明は前記光ヘッドにおいて、光源として有機エレクトロルミネッセント素子を用いたものを含む。有機エレクトロルミネッセント素子は、低電力で高い輝度を得ることができるため消費電力の点で優れた光ヘッドを提供することが可能となる。   In addition, the present invention includes the optical head using an organic electroluminescent element as a light source. Since the organic electroluminescent element can obtain high luminance with low power, it is possible to provide an optical head excellent in terms of power consumption.

また本発明は前記光ヘッドにおいて、光源として無機エレクトロルミネッセント素子を用いたものを含む。無機エレクトロルミネッセント素子は、スクリーン印刷で製造が可能であるため生産時の欠陥が少なく、且つクリーンルーム等の設備も必要としないので、高い量産性を持つ。したがって製造コスト的に優れた光ヘッドを提供することが可能となる。   In addition, the present invention includes the optical head using an inorganic electroluminescent element as a light source. Inorganic electroluminescent elements can be manufactured by screen printing, so there are few defects during production, and no equipment such as a clean room is required, so that the mass production is high. Therefore, it is possible to provide an optical head that is excellent in manufacturing cost.

また本発明は前記光ヘッドにおいて、光量補正用の検出素子を配置したものを含む。光量の補正を目的とした光検出素子を配置すれば、前記光検出素子から光量の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックすることができるため、光量の制御を適切に行うことが可能となる。   Further, the present invention includes the optical head in which a detection element for correcting the amount of light is arranged. If a light detection element for the purpose of light quantity correction is arranged, an electrical signal suitable for light quantity correction can be fed back from the light detection element to the electroluminescent element, so that the light quantity is appropriately controlled. Is possible.

また本発明は前記光ヘッドにおいて、光の発光時間の補正を目的とした光検出素子を配置したものを含む。光の発光時間の補正を目的とした光検出素子を配置すれば、前記光検出素子から光の発光時間の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックすることができるため、発光時間の制御を適切に行うことが可能となる。   In addition, the present invention includes the optical head in which a light detecting element for correcting the light emission time is arranged. If a light detection element for the purpose of correcting the light emission time is arranged, an electrical signal suitable for correction of the light emission time can be fed back from the light detection element to the electroluminescent element. It becomes possible to control appropriately.

また本発明は前記光ヘッドにおいて、光検出素子が、エレクトロルミネッセント素子の駆動回路となる薄膜トランジスタと同じ層から形成されたものを含む。薄膜トランジスタと光検出素子をエッチング等の加工方法を用いて同じ層から形成することで、光ヘッドの製造工程が簡素化し、製造に要するコストを低減させることが可能になる。特にガラス基板上への多結晶シリコン層の形成工程は、高温プロセスを経ることになるが、1回の調整で極めて制御性よく信頼性の高い特性を得ることが可能となる。   According to the present invention, in the optical head, the light detection element is formed of the same layer as a thin film transistor serving as a drive circuit for the electroluminescent element. By forming the thin film transistor and the photodetecting element from the same layer using a processing method such as etching, the manufacturing process of the optical head can be simplified and the cost required for manufacturing can be reduced. In particular, the process of forming a polycrystalline silicon layer on a glass substrate goes through a high-temperature process, but it is possible to obtain highly controllable and highly reliable characteristics by a single adjustment.

また本発明は、上述した光ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置である。発光分布が均一な光ヘッドを搭載することで、耐久性、画質の点で優れた画像形成装置が得られる。
ここでエレクトロルミネッセント素子の光検出素子側に形成される第1の電極は通常陽極であり、透光性を有する電極材料で構成される。
The present invention also provides an image forming apparatus including the above-described optical head. By mounting an optical head having a uniform light emission distribution, an image forming apparatus excellent in terms of durability and image quality can be obtained.
Here, the first electrode formed on the light detection element side of the electroluminescent element is usually an anode, and is made of a light-transmitting electrode material.

また、本発明の受光素子は、トランジスタで構成され、OFF領域で動作するように構成される。   In addition, the light receiving element of the present invention is configured by a transistor and configured to operate in the OFF region.

また、本発明の受光素子は、少なくともゲート、ソース、ドレインを有する薄膜トランジスタで構成された受光素子であって、前記ゲートに印加する電位を操作して、前記ドレインに電流が流れない状態を前記受光素子の能動状態とする。   The light receiving element of the present invention is a light receiving element composed of a thin film transistor having at least a gate, a source, and a drain, and controls the potential applied to the gate so that no current flows through the drain. The element is in an active state.

また、本発明の発光装置は、上記受光素子を備えている。   Moreover, the light-emitting device of this invention is equipped with the said light receiving element.

本発明の光ヘッドの構成において、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをOFF領域で動作させるようにすることにより、微小な電流である光電流を効率よく検出し高精度で信頼性の高い光量検出が可能となる。   In the configuration of the optical head of the present invention, the thin film transistor that constitutes the photodetecting element is operated in the OFF region, so that a photocurrent that is a minute current can be efficiently detected, and highly accurate and reliable light quantity detection can be performed. It becomes possible.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの構成を示す断面図であり、図2はその要部の上面図であり、光源としてのエレクトロルミネッセント素子110およびその周辺の断面図であり、光検出素子120を構成する各層の上下配置の関係が示されている。この光ヘッドは、光検出素子120を構成する薄膜トランジスタ(TFT)のチャネル層121iの不純物濃度を調整することにより、閾値電圧が第1の電極の電位よりも高くなるように構成することにより、前記光検出素子120が、OFF領域で動作するように構成したことを特徴とする。図2に示すように、エレクトロルミネッセント素子110が、基板上に形成された光検出素子120を構成する薄膜トランジスタの上層に積層され、エレクトロルミネッセント素子110の光検出素子120側に位置する第1の電極111としての陽極が光検出素子120の光電変換部全体を覆うように形成されるため、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が、光検出素子の光電変換部全体に対向してなるようにし、この第1の電極111の電位に対し、光検出素子の閾値電圧が高くなるように調整し、前記光検出素子120が、OFF領域で動作するように構成したことを特徴とする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical head provided in an exposure unit of the image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a top view of the main part thereof, and shows electroluminescence as a light source. It is sectional drawing of the cent element 110 and its periphery, and the relationship of the vertical arrangement | positioning of each layer which comprises the photon detection element 120 is shown. The optical head is configured such that the threshold voltage is higher than the potential of the first electrode by adjusting the impurity concentration of the channel layer 121i of the thin film transistor (TFT) that constitutes the photodetecting element 120. The light detection element 120 is configured to operate in the OFF region. As shown in FIG. 2, the electroluminescent element 110 is stacked on the upper layer of the thin film transistor constituting the photodetecting element 120 formed on the substrate, and is located on the photodetecting element 120 side of the electroluminescent element 110. Since the anode as the first electrode 111 is formed so as to cover the entire photoelectric conversion part of the light detection element 120, the first electrode of the electroluminescent element faces the whole photoelectric conversion part of the light detection element. The light detection element 120 is adjusted so that the threshold voltage of the light detection element becomes higher than the potential of the first electrode 111, and the light detection element 120 is configured to operate in the OFF region. To do.

この構成により、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。   With this configuration, since only the photocurrent can be taken out in a state where the drain current of the photodetection element does not flow, it is possible to efficiently and highly accurately perform photodetection.

また、第1の電極が光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成しているため、第1の電極が光検出素子のゲート電極として有効に作用し、安定した電位であるこの第1の電極の電位によって光検出素子のチャネル特性の制御が確実となり、安定した発光特性をもつ光ヘッドを提供することが可能となる。また発光層を挟んで第1の電極に対向するように設けられる第2の電極115としての陰極が上層側に形成される。   In addition, since the first electrode is configured to cover the entire photoelectric conversion portion of the photodetecting element, the first electrode effectively acts as the gate electrode of the photodetecting element and has a stable potential. Control of the channel characteristics of the light detection element is ensured by the potential of the electrodes, and an optical head having stable light emission characteristics can be provided. In addition, a cathode serving as the second electrode 115 provided to face the first electrode with the light emitting layer interposed therebetween is formed on the upper layer side.

また、この光ヘッドでは、光検出素子120の素子領域を構成する多結晶シリコンの島領域121の外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成されている。このように、段差を形成する結果となる光検出素子120の島領域121すなわちここでは、素子領域ARの外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成し、エレクトロルミネッセント素子の光出射領域に相当する領域には段差はなく、発光層の下地は平坦面を構成しており、したがって光ヘッドの有効領域となる光出射領域では光ヘッドの発光層が均一に形成される。 Further, this optical head, the outer edge of the island region 121 of the polycrystalline silicon constituting the element region of the photodetector element 120 is formed such that the outside of the light emission region A LE of the electroluminescent element. Thus, here namely the island region 121 of the light detecting element 120 result in the formation of the step, formed to the outer edge of the element region A R is the outside of the light emission region A LE of the electroluminescent element, There is no step in the region corresponding to the light emitting region of the electroluminescent element, and the base of the light emitting layer forms a flat surface. Therefore, in the light emitting region that is the effective region of the optical head, the light emitting layer of the optical head is Uniformly formed.

本実施の形態の光ヘッドは、図1に示すように、表面に平坦化のためのベースコート層101を形成したガラス基板100上に、光検出素子120と、エレクトロルミネッセント素子110とを順次積層するとともに、光検出素子120の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつ前記エレクトロルミネッセント素子を駆動するためのスイッチングトランジスタ130としての薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路(140)を搭載したものである。そして、光検出素子120はベースコート層101表面に形成された多結晶シリコン層からなる島領域ARを帯状のi層からなるチャネル領域を隔てて 所望の濃度にドープすることによりソース領域121S、ドレイン領域121Dを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第1の絶縁膜122、第2の絶縁膜123を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソースおよびドレイン電極125S,125Dで構成される。また、この上層に保護層124としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント素子110が形成されており、陽極となるITO(インジウム錫酸化物)111、保護膜124、発光層112、陰極113の順に各層が積層形成されている。 As shown in FIG. 1, the optical head of the present embodiment sequentially includes a photodetecting element 120 and an electroluminescent element 110 on a glass substrate 100 on which a base coat layer 101 for planarization is formed. A thin film transistor as a switching transistor 130 for driving the electroluminescent element while correcting the driving current or the driving time according to the output of the light detecting element 120 and a chip IC connected to the thin film transistor The drive circuit (140) is mounted. The photodetector element 120 is the source region 121S by doping the desired concentration at a channel region formed of the island region A R of polycrystalline silicon layer formed on the base coat layer 101 surface of a strip-shaped i layer, a drain A source made of a polycrystalline silicon layer formed through a through hole so as to penetrate the first insulating film 122 and the second insulating film 123 made of a silicon oxide film formed in the region 121D and over the region 121D. And drain electrodes 125S and 125D. Further, an electroluminescent element 110 is formed on the upper layer through a silicon nitride film as a protective layer 124, and ITO (indium tin oxide) 111 serving as an anode, a protective film 124, a light emitting layer 112, a cathode Each layer is formed in the order of 113.

一方、光検出素子120を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ130と同一の製造工程で形成される。すなわちチャネル領域131Cをはさんでソース領域132S,132Dが、光検出素子の半導体島と同一工程で形成され、これにコンタクトするソース・ドレイン電極134S,134Dが積層され、ゲート電極133とで選択トランジスタとしての薄膜トランジスタを構成している。
これら各層は、CVD法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。
On the other hand, each layer constituting the photodetecting element 120 is formed in the same manufacturing process as the selection transistor 130 as a driving transistor. In other words, the source regions 132S and 132D are formed in the same process as the semiconductor island of the photodetecting element across the channel region 131C, the source / drain electrodes 134S and 134D that are in contact therewith are stacked, and the gate electrode 133 and the selection transistor The thin film transistor is configured.
Each of these layers is formed through a usual semiconductor process such as formation of a semiconductor thin film by a CVD method, patterning by photolithography, impurity ion implantation, and formation of an insulating film.

ここで、ガラス基板100は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板100としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラスを用いることができる。   Here, the glass substrate 100 is a single plate of colorless and transparent glass. Examples of the glass substrate 100 include transparent or translucent soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz glass, and other inorganic oxide glasses, inorganic fluorides Inorganic glass such as glass can be used.

その他の材料をガラス基板100として採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のAs23、As4010、S40Ge10等のカルコゲノイドガラス、ZnO、Nb2O、Ta25、SiO、Si34、HfO2、TiO2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を、基板を介すことなく取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。 Other materials can be used as the glass substrate 100, for example, transparent or translucent polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether sulfone, polyvinyl fluoride, polypropylene, polyethylene, polyacrylate, amorphous polyolefin. Polymer films using polymer materials such as fluororesin polysiloxane and polysilane, or transparent or translucent chalcogenoid glasses such as As 2 S 3 , As 40 S 10 , S 40 Ge 10 , ZnO, Nb When extracting light emitted from a material such as 2 O, Ta 2 O 5 , SiO, Si 3 N 4 , HfO 2 , TiO 2, or other metal oxides and nitrides, or a light emitting region without passing through a substrate For opaque silicon, germanium, silicon carbide, gallium A laminated substrate obtained by laminating a plurality of substrate materials, which can be appropriately selected from semiconductor materials such as silicon and gallium nitride, or the above-mentioned transparent substrate materials containing pigments, metal materials whose surfaces are insulated, etc. Can also be used.

またガラス基板100などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子110を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。   On the surface of the substrate such as the glass substrate 100 or inside the substrate, a circuit composed of a resistor, a capacitor, an inductor, a diode, a transistor and the like for driving the electroluminescent device 110 is integrated as described later. Also good.

さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子110の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。   Further, depending on the application, a material that transmits only a specific wavelength, a material that converts light into a specific wavelength having a light-light conversion function, or the like may be used. The substrate is preferably insulative, but is not particularly limited, and may have conductivity depending on a range or use that does not hinder driving of the electroluminescent element 110.

ガラス基板100の上には、ベースコート層101が形成される。ベースコート層101は、例えばSiNからなる第1の層と、SiOからなる第2の層の2つから構成される。SiN、SiOの各層は蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法により形成することが望ましい。 A base coat layer 101 is formed on the glass substrate 100. The base coat layer 101 is composed of, for example, a first layer made of SiN and a second layer made of SiO 2 . Each layer of SiN and SiO 2 can be formed by vapor deposition or the like, but is preferably formed by sputtering.

ベースコート層101の上には、エレクトロルミネッセント素子110の選択トランジスタ130、及び光検出素子120が同一工程で形成される多結晶シリコン層を用いて形成される。エレクトロルミネッセント素子110の駆動用回路は、抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等の回路素子から構成されるが、光ヘッドの小型化を考慮すると薄膜トランジスタを用いることが望ましい。実施の形態1において光検出素子120は、図1から明らかなように発光層112を含むエレクトロルミネッセント素子110と、光の出力面となるガラス基板100の中間に位置しており、且つ光検出素子110の素子領域Aは光出射領域ALEよりも大きい。また光出射領域ALEは、光検出素子120の内側に存在するため、光を透過しない材料を光検出素子120に用いることはできない。したがって、発光層112から出力された光を妨げないようにするため、光検出素子120には透明性を有した材料を用いなければならない。透明性を有した光検出素子120の材料としては、例えば多結晶シリコンを選択することが望ましい。 On the base coat layer 101, the selection transistor 130 of the electroluminescent element 110 and the light detection element 120 are formed using a polycrystalline silicon layer formed in the same process. The driving circuit for the electroluminescent element 110 is composed of circuit elements such as a resistor, a capacitor, an inductor, a diode, and a transistor. In consideration of downsizing of the optical head, it is desirable to use a thin film transistor. In the first embodiment, the light detection element 120 is positioned between the electroluminescent element 110 including the light emitting layer 112 and the glass substrate 100 that is the light output surface as is apparent from FIG. element region a R of the detecting element 110 is larger than the light emission region a LE. Further, since the light emission region A LE exists inside the light detection element 120, a material that does not transmit light cannot be used for the light detection element 120. Therefore, in order not to disturb the light output from the light emitting layer 112, the photodetecting element 120 must be made of a transparent material. As a material of the photodetecting element 120 having transparency, it is desirable to select, for example, polycrystalline silicon.

実施の形態1では、ベースコート層101の上に一様な半導体層を形成した後、半導体層に対してエッチング加工を施すことにより、選択トランジスタ130及び光検出素子120を同じ層から形成している。同一の金属層から島状に独立した選択トランジスタ130及び光検出素子120の金属層を一括で形成する加工は、製造工数の削減と製造コストの抑制に有利である。なお光検出素子120において、光出射領域ALEから出力される光を受ける素子領域Aは光検出素子120となる島状に構成された多結晶シリコンまたは非晶質シリコンの表面である。 In Embodiment 1, after forming a uniform semiconductor layer over the base coat layer 101, the selection transistor 130 and the photodetector element 120 are formed from the same layer by etching the semiconductor layer. . The process of forming the selection transistor 130 and the metal layer of the photodetecting element 120 independent from each other in the form of islands from the same metal layer is advantageous in reducing the number of manufacturing steps and the manufacturing cost. Note in the photodetector element 120, the element region A R for receiving the light output from the light emission region A LE is the surface of the polycrystalline silicon or amorphous silicon that is configured in an island shape having a light-detecting element 120.

エレクトロルミネッセント素子110の発光層112に電界をかけるための選択トランジスタ130及び光検出素子120の上には、この酸化シリコン膜からなる第1の絶縁層122、第2の絶縁層123と保護層124とが、エレクトロルミネッセント素子の陽極としてのITO111との間でゲート絶縁膜として作用し、この膜厚による電圧降下によってITOの電位からの降下幅が決定される。このゲート絶縁膜3を構成する第1の絶縁層122、第2の絶縁層123と保護層124は、例えばSiO等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。 On the selection transistor 130 and the photodetecting element 120 for applying an electric field to the light emitting layer 112 of the electroluminescent element 110, the first insulating layer 122 and the second insulating layer 123 made of this silicon oxide film are protected. The layer 124 acts as a gate insulating film between the layer 111 and the ITO 111 serving as the anode of the electroluminescent element, and the drop width from the ITO potential is determined by the voltage drop due to the film thickness. The first insulating layer 122, the second insulating layer 123, and the protective layer 124 constituting the gate insulating film 3 are made of, for example, SiO 2 and are formed by vapor deposition, sputtering, or the like.

また、選択トランジスタ130の真上にあるゲート絶縁膜としての第1の絶縁層122の表面にはゲート電極133が形成される。ゲート電極133の材料としては、例えばCrが用いられる。ゲート電極133は、蒸着法、スパッタ法等により形成される。   A gate electrode 133 is formed on the surface of the first insulating layer 122 as a gate insulating film directly above the select transistor 130. For example, Cr is used as the material of the gate electrode 133. The gate electrode 133 is formed by vapor deposition, sputtering, or the like.

ゲート電極133が形成された基板表面に、第2の絶縁層123が形成される。第2の絶縁層123は、これまで形成してきた積層体の全表面に渡って形成される。第2の絶縁層123は、例えばSiN等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。   A second insulating layer 123 is formed on the substrate surface on which the gate electrode 133 is formed. The second insulating layer 123 is formed over the entire surface of the stacked body that has been formed so far. The second insulating layer 123 is made of, for example, SiN or the like, and is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.

第2の絶縁層の上には、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dが形成される。光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sは光検出素子120のソース・ドレイン領域121S,121Dに接続されており、光検出素子120から出力される電気信号の伝達と光検出素子120の接地を行う。ソース電極134S及びドレイン電極134Dは、選択トランジスタ130のソース・ドレイン領域132S,132Dに接続されており、ソース電極134Sとドレイン電極134Dの間に所定の電位差を付与した状態で先述したゲート電極133に所定の電位を付与することで、選択トランジスタ130はスイッチング素子としての機能を有するようになり、発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子110の駆動を行う回路として動作する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dの材料としては、例えばCr等の金属が用いられる。図1に示すように、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極は第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123を貫通して光検出素子120の端部と接続されており、ソース電極134S及びドレイン電極134Dも同様に第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123を貫通して選択トランジスタ130の端部に接続されている。したがって、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dの形成に先立ち、第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123に対して、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sと光検出素子120を接続するためのスルーホール、ソース電極134S及びドレイン電極134Dと選択トランジスタ130を接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールは光検出素子120の表面と選択トランジスタ130の表面、即ち光検出素子120と光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sの接触面と選択トランジスタ130とソース電極134S及びドレイン電極134Dの接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、光検出素子120及び選択トランジスタ130の端部の真上にエッチング加工等により設けられる。エッチングにはハロゲン系のエッチングガスを用いる。フォトリソグラフィにより、開口を形成したレジストパターンで表面を被覆した状態でエッチングガスを導入し、パターニングする。(第1の絶縁膜122及び第2の絶縁層123のスルーホールを開口する。)このとき、エッチングガスには光検出素子120及び選択トランジスタ130を構成する材料と化学反応を生じないものを選択する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sと光検出素子120の接触面、ソース電極134S及びドレイン電極134Dと選択トランジスタ130の接触面を露出させる加工が終了した後、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dを形成する。ソース電極134S及びドレイン電極134Dは、センサ電極となる金属層を第2の絶縁層123の表面、先述したスルーホールの表面及び両センサ電極、光検出素子120の表面及び選択トランジスタ130の接触面の表面に一様に形成した後、この金属層に対してフォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを施し、一様の金属層を光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dに分割することにより得られる。   On the second insulating layer, a drain electrode 125D as a light detection element output electrode, a source electrode 125S as a light detection element ground electrode, a source electrode 134S, and a drain electrode 134D are formed. The drain electrode 125D as the light detection element output electrode and the source electrode 125S as the light detection element ground electrode are connected to the source / drain regions 121S and 121D of the light detection element 120, and an electric signal output from the light detection element 120. Transmission and grounding of the light detection element 120. The source electrode 134S and the drain electrode 134D are connected to the source / drain regions 132S and 132D of the selection transistor 130, and the gate electrode 133 described above is applied with a predetermined potential difference between the source electrode 134S and the drain electrode 134D. By applying a predetermined potential, the selection transistor 130 has a function as a switching element, and operates as a circuit for driving the electroluminescent element 110 as a light emitting element. For example, a metal such as Cr is used as the material of the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D. As shown in FIG. 1, the drain electrode 125 </ b> D as the light detection element output electrode and the light detection element ground electrode pass through the first insulating film 122 and the second insulating layer 123 and are connected to the end of the light detection element 120. Similarly, the source electrode 134S and the drain electrode 134D penetrate the first insulating film 122 and the second insulating layer 123 and are connected to the end portion of the selection transistor 130. Therefore, prior to the formation of the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D, the first insulating film 122 and the second insulating layer 123 are formed. On the other hand, the drain electrode 125D as the light detection element output electrode and the source electrode 125S as the light detection element ground electrode and the through hole for connecting the light detection element 120, the source electrode 134S and the drain electrode 134D, and the selection transistor 130 are connected. It is necessary to provide a through hole for this purpose. The through holes are formed on the surface of the photodetecting element 120 and the surface of the selection transistor 130, that is, the contact surface between the photodetecting element 120 and the drain electrode 125D serving as the photodetecting element output electrode and the source electrode 125S serving as the photodetecting element ground electrode. 130 and has a depth until the contact surface of the source electrode 134S and the drain electrode 134D is exposed, and is provided by etching or the like directly above the ends of the photodetecting element 120 and the selection transistor 130. For the etching, a halogen-based etching gas is used. Etching gas is introduced and patterned by photolithography while the surface is covered with a resist pattern having openings. (Through holes are opened in the first insulating film 122 and the second insulating layer 123.) At this time, an etching gas that does not cause a chemical reaction with the materials constituting the light detection element 120 and the selection transistor 130 is selected. To do. Processing to expose the contact surface between the source electrode 125S as the photodetection element output electrode and the source electrode 125S as the photodetection element ground electrode and the photodetection element 120 and the contact surface between the source electrode 134S and the drain electrode 134D and the selection transistor 130 is completed. After that, the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D are formed. The source electrode 134S and the drain electrode 134D are formed by forming a metal layer serving as a sensor electrode on the surface of the second insulating layer 123, the surface of the through hole and the both sensor electrodes, the surface of the light detection element 120, and the contact surface of the selection transistor 130. After the uniform formation on the surface, the metal layer is etched using a resist pattern formed by photolithography as a mask, and the uniform metal layer is used as a drain electrode 125D as a light detection element output electrode, and the light detection element grounding. It is obtained by dividing the source electrode 125S, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D as electrodes.

光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、ソース電極134S及びドレイン電極134Dが形成された後に、保護膜124が形成される。保護膜124は、例えばSiN等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。   After the drain electrode 125D as the light detection element output electrode, the source electrode 125S as the light detection element ground electrode, the source electrode 134S, and the drain electrode 134D are formed, the protective film 124 is formed. The protective film 124 is made of, for example, SiN and is formed by vapor deposition, sputtering, or the like.

保護膜124の上には、陽極111が形成される。陽極111は、例えばITO(インジウム錫酸化物)からなる。陽極111の構成材料としてはITOの他にIZO(亜鉛ドープ酸化インジウム)、ATO(SbをドープしたSnO2)、AZO(AlをドープしたZnO)、ZnO、SnO、In等を用いることができる。陽極111は図1のように、光検出素子120に対して真上にあたる保護膜124の表面に形成される。図1に示すように、陽極111は保護膜124を貫通してドレイン電極134Dの端部に接続されている。したがって陽極111の形成の前には、保護膜124に対して陽極111とドレイン電極134Dを接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールはドレイン電極134Dの表面、即ちドレイン電極134Dと陽極111との接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、ドレイン電極134Dの端部に真上にエッチング加工等により設けられる。このエッチング加工が施された後、陽極111の層が形成される。陽極111は蒸着法等によっても形成できるがスパッタ法により形成することが望ましい。なお実施の形態1では陽極111としてITOを用いている。 An anode 111 is formed on the protective film 124. The anode 111 is made of, for example, ITO (indium tin oxide). As the constituent material of the anode 111, IZO (zinc-doped indium oxide), ATO (Sb-doped SnO 2 ), AZO (Al-doped ZnO), ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 and the like are used in addition to ITO. be able to. As shown in FIG. 1, the anode 111 is formed on the surface of the protective film 124 that is directly above the photodetecting element 120. As shown in FIG. 1, the anode 111 penetrates the protective film 124 and is connected to the end of the drain electrode 134D. Therefore, before forming the anode 111, it is necessary to provide a through hole for connecting the anode 111 and the drain electrode 134D to the protective film 124. This through hole has a depth until the surface of the drain electrode 134D, that is, the contact surface between the drain electrode 134D and the anode 111 is exposed, and is provided directly above the end of the drain electrode 134D by etching or the like. It is done. After this etching process is performed, a layer of the anode 111 is formed. The anode 111 can be formed by vapor deposition or the like, but is preferably formed by sputtering. In the first embodiment, ITO is used as the anode 111.

陽極111が形成された後、画素規制部としての窒化シリコン膜114が形成される。画素規制部としての窒化シリコン膜114の材料としては絶縁性が高く、絶縁破壊に対して強く、かつ製膜性が良くパターニング性が高いものが望ましい。実施の形態1では画素規制部としての窒化シリコン膜114を構成する材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウムを用いている。画素規制部としての窒化シリコン膜114は、後述する発光層112と陽極111との間に設けられ、光出射領域ALEの領域外にある発光層112を陽極111から絶縁し、発光層112の発光する箇所を規制している。したがって、画素規制部としての窒化シリコン膜114に重なる発光層112の領域は非発光領域となり、画素規制部としての窒化シリコン膜114に重ならない領域が光出射領域ALEとなる。画素規制部としての窒化シリコン膜114は、発光層112の光出射領域ALEが光検出素子120の素子領域Aよりも小さくなるように規制し、且つ光出射領域ALEを光検出素子120の素子領域Aの内側に配置するように構成される。 After the anode 111 is formed, a silicon nitride film 114 as a pixel restricting portion is formed. As a material of the silicon nitride film 114 as the pixel restricting portion, a material having high insulating properties, strong against dielectric breakdown, good film forming properties and high patterning properties is desirable. In the first embodiment, silicon nitride or aluminum nitride is used as a material constituting the silicon nitride film 114 as the pixel restricting portion. A silicon nitride film 114 serving as a pixel restricting portion is provided between a light emitting layer 112 and an anode 111, which will be described later, and insulates the light emitting layer 112 outside the light emitting area ALE from the anode 111. The place where light is emitted is regulated. Therefore, the region of the light emitting layer 112 that overlaps the silicon nitride film 114 serving as the pixel restricting portion is a non-light emitting region, and the region that does not overlap the silicon nitride film 114 serving as the pixel restricting portion is the light emitting region A LE . Silicon nitride film as the pixel restricting portion 114 restricts so that the light emission region A LE of the light emitting layer 112 is smaller than the element region A R of the light-detecting element 120, and the light emission region A LE photodetection element 120 configured to be placed inside the element region a R.

画素規制部としての窒化シリコン膜114が形成された後、発光層112が形成される。発光層112は無機発光材料、若しくは以降詳細に説明する高分子系、あるいは低分子系の有機発光材料から形成される。発光層112を形成する無機発光材料としては、チタン・リン酸カリウム、バリウム・ホウ素酸化物、リチウム・ホウ素酸化物等を用いることができる。発光層112を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ製膜性の良いものが望ましく、例えばポリパラフェニレンビニレン(PPV)、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等を用いることができる。また、発光層112を構成する低分子系の有機発光材料としては、Alq3やBe−ベンゾキノリノール(BeBq)の他に、2,5−ビス(5,7−ジ−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル)−1,3,4−チアジアゾール、4,4'−ビス(5,7−ベンチル−2−ベンゾオキサゾリル)スチルベン、4,4'−ビス〔5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、2,5−ビス(5,7−ジ−t−ベンチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフィン、2,5−ビス(〔5−α,α−ジメチルベンジル〕−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、2,5−ビス〔5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル〕−3,4−ジフェニルチオフェン、2,5−ビス(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、4,4'−ビス(2−ベンゾオキサイゾリル)ビフェニル、5−メチル−2−〔2−〔4−(5−メチル−2−ベンゾオキサイゾリル)フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、2−〔2−(4−クロロフェニル)ビニル〕ナフト〔1,2−d〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、2,2'−(p−フェニレンジビニレン)−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、2−〔2−〔4−(2−ベンゾイミダゾリル)フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、2−〔2−(4−カルボキシフェニル)ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)マグネシウム、ビス(ベンゾ〔f〕−8−キノリノール)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウムオキシド、トリス(8−キノリノール)インジウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、8−キノリノールリチウム、トリス(5−クロロ−8−キノリノール)ガリウム、ビス(5−クロロ−8−キノリノール)カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス(8−ヒドロキシ−5−キノリノニル)メタン〕等の8−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1,4−ビス(2−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(2−メチルスチリル)2−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、2,5−ビス(4−メチルスチリル)ピラジン、2,5−ビス(4−エチルスチリル)ピラジン、2,5−ビス〔2−(1−ナフチル)ビニル〕ピラジン、2,5−ビス(4−メトキシスチリル)ピラジン、2,5−ビス〔2−(4−ビフェニル)ビニル〕ピラジン、2,5−ビス〔2−(1−ピレニル)ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。高分子系材料、低分子系材料からなる発光層112は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られる。 After the silicon nitride film 114 as the pixel restricting portion is formed, the light emitting layer 112 is formed. The light emitting layer 112 is formed of an inorganic light emitting material, or a high molecular weight or low molecular weight organic light emitting material described in detail below. As the inorganic light emitting material for forming the light emitting layer 112, titanium / potassium phosphate, barium / boron oxide, lithium / boron oxide, or the like can be used. As the polymer organic light emitting material constituting the light emitting layer 112, a material having fluorescence or phosphorescence characteristics in the visible region and good film forming property is desirable. For example, polymers such as polyparaphenylene vinylene (PPV) and polyfluorene are used. A light emitting material or the like can be used. In addition to Alq 3 and Be-benzoquinolinol (BeBq 2 ), low molecular organic light emitting materials constituting the light emitting layer 112 include 2,5-bis (5,7-di-t-pentyl-2). -Benzoxazolyl) -1,3,4-thiadiazole, 4,4'-bis (5,7-benzyl-2-benzoxazolyl) stilbene, 4,4'-bis [5,7-di- (2-Methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl] stilbene, 2,5-bis (5,7-di-t-benzyl-2-benzoxazolyl) thiophine, 2,5-bis ( [5-α, α-dimethylbenzyl] -2-benzoxazolyl) thiophene, 2,5-bis [5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl]- 3,4-diphenylthiophene, 2,5-bis (5-methyl-2 -Benzoxazolyl) thiophene, 4,4'-bis (2-benzoxazolyl) biphenyl, 5-methyl-2- [2- [4- (5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] Benzoxazoles such as vinyl] benzoxazolyl, 2- [2- (4-chlorophenyl) vinyl] naphtho [1,2-d] oxazole, 2,2 ′-(p-phenylenedivinylene) -bisbenzothiazole Such as benzothiazole, 2- [2- [4- (2-benzimidazolyl) phenyl] vinyl] benzimidazole, 2- [2- (4-carboxyphenyl) vinyl] benzimidazole, etc. Whitening agent, tris (8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) magnesium, bis (benzo [f] -8-quino Nor) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolate) aluminum oxide, tris (8-quinolinol) indium, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, 8-quinolinol lithium, tris (5-chloro-8- Quinolinol) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinol) calcium, poly [zinc-bis (8-hydroxy-5-quinolinyl) methane] and other 8-hydroxyquinoline metal complexes and dilithium ependridione Metal chelated oxinoid compounds, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, 1,4- (3-methylstyryl) benzene, 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene, distyrylbenzene, 1 , 4-Bis (2-ethylstyryl) benzene, 1,4-bis (3-ethyl) Styryl) benzene, 1,4-bis (2-methylstyryl) 2-methylbenzene and other styrylbenzene compounds, 2,5-bis (4-methylstyryl) pyrazine, 2,5-bis (4-ethylstyryl) ) Pyrazine, 2,5-bis [2- (1-naphthyl) vinyl] pyrazine, 2,5-bis (4-methoxystyryl) pyrazine, 2,5-bis [2- (4-biphenyl) vinyl] pyrazine, Distil pyrazine derivatives such as 2,5-bis [2- (1-pyrenyl) vinyl] pyrazine, naphthalimide derivatives, perylene derivatives, oxadiazole derivatives, aldazine derivatives, cyclopentadiene derivatives, styrylamine Derivatives, coumarin derivatives, aromatic dimethylidin derivatives and the like are used. Furthermore, anthracene, salicylate, pyrene, coronene and the like are also used. Alternatively, a phosphorescent material such as fac-tris (2-phenylpyridine) iridium can be used. The light emitting layer 112 made of a high molecular weight material or a low molecular weight material can be obtained by forming a layer in which a material is dissolved in a solvent such as toluene or xylene by spin coating and volatilizing the solvent in the solution. .

また実施の形態1では、発光層112を便宜上単一の層として記述しているが、発光層112を陽極111の側から順に正孔輸送層/電子ブロック層/上述した有機発光材料層(ともに図示せず)の三層構造としてもよいし、発光層112を陰極113の側から順に電子輸送層/有機発光材料層(ともに図示せず)の二層構造、あるいは陽極111の側から順に正孔輸送層/有機発光材料層の2層構造(ともに図示せず)、あるいは陰極113の側から順に正孔注入層/正孔輸送層/電子ブロック層/有機発光材料層/正孔ブロック層/電子輸送層/電子注入層のごとく7層構造(ともに図示せず)としてもよい。またはより単純に発光層112が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。このように実施の形態1において発光層112と呼称する場合は、発光層112が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含んでいる。後に説明する他の実施の形態についても同様である。   In Embodiment 1, the light-emitting layer 112 is described as a single layer for convenience, but the light-emitting layer 112 is sequentially formed from the anode 111 side with the hole transport layer / electron blocking layer / the above-described organic light-emitting material layer (both The light-emitting layer 112 may have a two-layer structure of an electron transport layer / organic light-emitting material layer (both not shown) in order from the cathode 113 side, or may be positive in order from the anode 111 side. 2 layer structure of hole transport layer / organic light emitting material layer (both not shown), or hole injection layer / hole transport layer / electron blocking layer / organic light emitting material layer / hole blocking layer / A seven-layer structure (both not shown) such as an electron transport layer / electron injection layer may be used. Alternatively, the light emitting layer 112 may have a single layer structure made of only the organic light emitting material described above. As described above, the light-emitting layer 112 in Embodiment Mode 1 includes a case where the light-emitting layer 112 has a multilayer structure including functional layers such as a hole transport layer, an electron block layer, and an electron transport layer. The same applies to other embodiments described later.

上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で製膜性の良いものが望ましくTPDの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、1,1−ビス{4−(ジ−P−トリルアミノ)フェニル}シクロヘキサン、4,4',
4''−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N',N'−テトラキス(P−トリル)−P−フェニレンジアミン、1−(N,N−ジ−P−トリルアミノ)ナフタレン、4,4'
−ビス(ジメチルアミノ)−2−2'−ジメチルトリフェニルメタン、N,N,N',N'
−テトラフェニル−4,4'−ジアミノビフェニル、N、N'−ジフェニル−N、N'−ジ
−m−トリル−4、4'−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第
三級アミンや、4−ジ−P−トリルアミノスチルベン、4−(ジ−P−トリルアミノ)−4'−〔4−(ジ−P−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、
トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−3,4エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、テトラジヘクシルフルオレニルビフェニル(TFB)あるいはポリ3−メチルチオフェン(PMeT)といったポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。またMoO、V、WO、TiO、SiO、MgO等の無機酸化物を用いることもある。またこれらの正孔輸送材料は電子ブロック材料として用いることもできる。
The hole transport layer in the functional layer described above preferably has a high hole mobility, is transparent and has good film-forming properties, and besides TPD, porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. Or 1,1-bis {4- (di-P-tolylamino) phenyl} cyclohexane, 4,4 ′,
4 ″ -trimethyltriphenylamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (P-tolyl) -P-phenylenediamine, 1- (N, N-di-P-tolylamino) naphthalene, 4,4 ′
-Bis (dimethylamino) -2-2'-dimethyltriphenylmethane, N, N, N ', N'
Aromatic compounds such as tetraphenyl-4,4′-diaminobiphenyl, N, N′-diphenyl-N, N′-di-m-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl, N-phenylcarbazole Tertiary amines, stilbene compounds such as 4-di-P-tolylaminostilbene, 4- (di-P-tolylamino) -4 ′-[4- (di-P-tolylamino) styryl] stilbene,
Triazole derivatives, oxazizazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, Fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, polysilane aniline copolymers, polymer oligomers, styrylamine compounds, aromatic dimethylidin compounds, poly-3,4 ethylene dioxythiophene (PEDOT) ), Organic materials such as polythiophene derivatives such as tetradihexylfluorenylbiphenyl (TFB) or poly-3-methylthiophene (PMeT) are used. Further, a polymer-dispersed hole transport layer in which an organic material for a low-molecular hole transport layer is dispersed in a polymer such as polycarbonate is also used. There is also a MoO 3, V 2 O 5, WO 3, TiO 2, SiO, also be an inorganic oxide such as MgO. These hole transport materials can also be used as an electron block material.

上述した機能層における電子輸送層としては、1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン(OXD−7)等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等、あるいは、ビス(2−メチル−8−キノリノレート)−(パラ−フェニルフェノレート)アルミニウム(BAlq)、バソフプロイン(BCP)等が用いられる。またこれらの電子輸送層を構成可能な材料は正孔ブロック材料として用いることもできる。   Examples of the electron transport layer in the functional layer described above include oxadiazole derivatives such as 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7), and anthraquinodimethane derivatives. , Diphenylquinone derivatives, polymer materials composed of silole derivatives, bis (2-methyl-8-quinolinolate)-(para-phenylphenolate) aluminum (BAlq), bathopproin (BCP), and the like are used. Moreover, the material which can comprise these electron carrying layers can also be used as a hole block material.

発光層112が形成された後、陰極113が形成される。陰極113は、例えばAl等の金属を蒸着法等によって層状に形成することにより得られる。有機エレクトロルミネッセント素子110の陰極113としては仕事関数の低い金属もしくは合金、例えばAg、Al、In、Mg、Ti等の金属や、Mg−Ag合金、Mg−In合金等のMg合金や、Al−Li合金、Al−Sr合金、Al−Ba合金等のAl合金等が用いられる。あるいは、Ba、Ca、Mg、Li、Cs等の金属、あるいは、LiF、CaOといったこれら金属のフッ化物や酸化物からなる有機物層に当接する第1の電極層と、その上に形成されるAg、Al、Mg、In等の金属材料からなる第2の電極とからなる金属の積層構造を用いることもできる。   After the light emitting layer 112 is formed, the cathode 113 is formed. The cathode 113 can be obtained, for example, by forming a layer of metal such as Al by vapor deposition or the like. As the cathode 113 of the organic electroluminescent element 110, a metal or alloy having a low work function, for example, a metal such as Ag, Al, In, Mg, Ti, a Mg alloy such as Mg-Ag alloy, Mg-In alloy, An Al alloy such as an Al—Li alloy, an Al—Sr alloy, an Al—Ba alloy, or the like is used. Alternatively, a first electrode layer in contact with a metal such as Ba, Ca, Mg, Li, or Cs, or an organic material layer made of a fluoride or oxide of these metals such as LiF or CaO, and Ag formed thereon It is also possible to use a laminated structure of a metal made of a second electrode made of a metal material such as Al, Mg, or In.

図1に示すような実施の形態1の光ヘッドは、有機エレクトロルミネッセント素子の選択トランジスタ130側から光を出力する方式を採用しており、このような有機エレクトロルミネッセント素子の構造をボトムエミッションという。ボトムエミッション構造は、ガラス基板100の側から光を取り出すため、既に述べたように光検出素子120は透明度の高い材料、例えば多結晶シリコン(ポリシリコン)で構成される必要がある。多結晶シリコンで構成された光検出素子120は非晶質シリコン(アモルファスシリコン)で構成したものと比較して光電流の生起能力が低いという問題があるが、例えばコンデンサ(図示せず)を有機エレクトロルミネッセント素子110の近傍に設け、光検出素子120から出力された電流に基づく電荷をコンデンサに所定期間蓄積して、その後に電圧変換を行なうような処理回路を設けることで解決することができる。ボトムエミッション構造の場合は、光を取り出す側の電極(陽極)の透明化が容易なため、製造が簡単になるという利点がある。   The optical head of the first embodiment as shown in FIG. 1 employs a method of outputting light from the selection transistor 130 side of the organic electroluminescent element, and the structure of such an organic electroluminescent element is as follows. This is called bottom emission. Since the bottom emission structure extracts light from the glass substrate 100 side, the light detection element 120 needs to be made of a highly transparent material, for example, polycrystalline silicon (polysilicon), as described above. The photo-detecting element 120 made of polycrystalline silicon has a problem that the photocurrent generation capability is lower than that made of amorphous silicon, but for example, a capacitor (not shown) is made organic. The problem can be solved by providing a processing circuit that is provided in the vicinity of the electroluminescent element 110 and stores a charge based on the current output from the photodetecting element 120 in a capacitor for a predetermined period of time and then performs voltage conversion. it can. In the case of the bottom emission structure, since the electrode (anode) on the side from which light is extracted can be easily made transparent, there is an advantage that manufacture is simplified.

図2は、本発明の実施の形態1における光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した構成平面図である。   FIG. 2 is a configuration plan view showing the configuration in the vicinity of the light detection element of the optical head in the first embodiment of the present invention.

図2に示すように実施の形態1の光ヘッドは、複数のエレクトロルミネッセント素子110を主走査方向(素子列の方向)に配置して構成されており、1つの発光領域(光出射領域ALE)に対して、1つの光検出素子120を対応させて配置している。このような構造とすることで、光検出素子120によって各有機エレクトロルミネッセント素子110の発光光量を独立して計測できる。即ち同時に複数の有機エレクトロルミネッセント素子110の光量を計測することが可能となり、計測時間を大幅に短縮できる。 As shown in FIG. 2, the optical head according to the first embodiment is configured by arranging a plurality of electroluminescent elements 110 in the main scanning direction (direction of element rows), and includes one light emitting area (light emitting area). A light detection element 120 is arranged corresponding to (A LE ). By setting it as such a structure, the light-emission light quantity of each organic electroluminescent element 110 can be measured independently with the photon detection element 120. FIG. That is, it becomes possible to measure the light quantity of the plurality of organic electroluminescent elements 110 at the same time, and the measurement time can be greatly shortened.

図2では、光検出素子120、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D、光検出素子接地電極としてのソース電極125S、光出射領域ALE、素子領域A、発光層112の陽極となるITO(インジウム錫酸化物)111、コンタクトホールH及びドレイン電極134Dの相互関係が示されている。光検出素子120は、光検出素子出力電極としてのドレイン電極125D及び光検出素子接地電極としてのソース電極125Sと接続されている。光検出素子出力電極としてのドレイン電極125Dは、光検出素子120が光の補正のために出力する電気信号を補正回路(図示せず)に伝達する電極である。この電気信号を基に、補正回路が生成するフィードバック信号が決定され、このフィードバック信号を基に光の補正に必要な処理が行われる。実施の形態1ではこのフィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子110の発光光量を補正するようにしており、図示しないドライバ回路によって各エレクトロルミネッセント素子110を駆動する電流値を制御している。このように実施の形態1では光検出素子120の出力に基づいて発光光量を制御しているが、フィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子110の駆動時間を制御する、いわゆるPWM制御を行なうように構成してもよい。 In FIG. 2, the photodetecting element 120, the drain electrode 125 </ b> D as the photodetecting element output electrode, the source electrode 125 </ b> S as the photodetecting element ground electrode, the light emitting area A LE , the element area A R , and the ITO serving as the anode of the light emitting layer 112. (indium tin oxide) 111, interrelationship of the contact hole H D and the drain electrode 134D are shown. The light detection element 120 is connected to a drain electrode 125D as a light detection element output electrode and a source electrode 125S as a light detection element ground electrode. The drain electrode 125D as the light detection element output electrode is an electrode that transmits an electric signal output from the light detection element 120 for light correction to a correction circuit (not shown). A feedback signal generated by the correction circuit is determined based on the electrical signal, and processing necessary for light correction is performed based on the feedback signal. In the first embodiment, the light emission amount of each electroluminescent element 110 is corrected based on this feedback signal, and the current value for driving each electroluminescent element 110 is controlled by a driver circuit (not shown). Yes. As described above, in Embodiment 1, the amount of emitted light is controlled based on the output of the light detection element 120, but so-called PWM control is performed to control the driving time of each electroluminescent element 110 based on the feedback signal. You may comprise as follows.

光検出素子接地電極としてのソース電極125Sは、光検出素子120の接地を行う電極である。発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子110の陽極であるITO(インジウム錫酸化物)111は、選択トランジスタ130のドレイン電極134Dと接続されており、エレクトロルミネッセント素子110はドレイン電極134Dを介して選択トランジスタ130で制御されている。   The source electrode 125S as the light detection element ground electrode is an electrode for grounding the light detection element 120. ITO (indium tin oxide) 111 which is an anode of the electroluminescent element 110 as a light emitting element is connected to the drain electrode 134D of the selection transistor 130, and the electroluminescent element 110 is connected via the drain electrode 134D. It is controlled by the selection transistor 130.

図1、図2に示すように実施の形態1の光ヘッドは、島状に形成された多結晶シリコン(ポリシリコン)から構成される光検出素子120を主走査方向に列状に配置し、各有機エレクトロルミネッセント素子110においては画素規制部としての窒化シリコン膜114により光出射領域ALEが制限された発光層112の下部に光出射領域ALEよりも大きな素子領域Aを有した光検出素子120を配置したことが分かる。光出射領域ALEよりも光検出素子120の素子領域A(島状に形成された多結晶シリコンの島状部分)を大きくすることで、発光層112の局所的な層厚の変化を抑えることができ、発光層112を流れる電流の偏りを抑えることができる。したがって、均一な発光分布と寿命の向上を実現した光ヘッドを製造することができる。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the optical head of the first embodiment is arranged with photodetecting elements 120 formed of island-shaped polycrystalline silicon (polysilicon) arranged in a row in the main scanning direction. each organic electroluminescent device 110 having a light emission region a LE is limited large element region a R than the light emission region a LE at the bottom of the light-emitting layer 112 by the silicon nitride film 114 serving as a pixel restricting portion It can be seen that the light detection element 120 is arranged. By making the element region A R (island-like portion of polycrystalline silicon formed in an island shape) of the light detection element 120 larger than the light emission region A LE, a local change in the layer thickness of the light-emitting layer 112 is suppressed. Thus, the bias of the current flowing through the light emitting layer 112 can be suppressed. Therefore, it is possible to manufacture an optical head that achieves a uniform light emission distribution and improved lifetime.

さらに、実施の形態1の光ヘッドに搭載される島状に構成された光検出素子120の素子領域Aは発光領域すなわち光出射領域ALEに比べて大きいため、発光層からの出力光を光の補正に用いる電気信号へと効率的に変換することができる。 Furthermore, since the element region A R of the light-detecting element 120 configured in an island shape to be mounted on the optical head of the first embodiment larger than the light emitting area or the light emission region A LE, the output light from the light-emitting layer It can be efficiently converted into an electrical signal used for light correction.

次に、本発明の光ヘッドで用いられる光量補正回路について説明する。光量補正回路は、図3に等価回路を示すように、チャージアンプを備えた駆動用IC150と、この駆動用IC150の入力端子に接続されるように前述したガラス基板100に集積化して形成された補正回路部Cとで構成され、この補正回路部Cは前述したスイッチングトランジスタ130と、光検出素子120と、この光検出素子に並列接続され、光検出素子の出力電流をチャージするコンデンサ140とで構成される。このコンデンサ140は図1の断面図に図示していないが、光検出素子のソース電極134S,ドレイン電極134Dにそれぞれ接続されるようにこれらと同一工程で形成された導電性膜で、第1および第2の絶縁膜122,123を挟むことによって形成されている。   Next, a light amount correction circuit used in the optical head of the present invention will be described. As shown in an equivalent circuit in FIG. 3, the light amount correction circuit is formed by being integrated on the glass substrate 100 described above so as to be connected to the driving IC 150 having a charge amplifier and the input terminal of the driving IC 150. The correction circuit unit C includes the switching transistor 130, the photodetection element 120, and the capacitor 140 that is connected in parallel to the photodetection element and charges the output current of the photodetection element. Composed. Although not shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the capacitor 140 is a conductive film formed in the same process so as to be connected to the source electrode 134S and the drain electrode 134D of the photodetecting element. It is formed by sandwiching the second insulating films 122 and 123.

ここで光検出素子は、光検出素子は、エレクトロルミネッセント素子からの光によって多結晶シリコン層121iで光電変換が行われ、ソース領域からドレイン領域に流れる電流を光電流として取り出すことにより、光量を検出するものである。しかしながら、前述したように、エレクトロルミネッセント素子110の陽極であるITO電極111をゲート電極とし、このゲート電極の電位によって光検出素子のチャネル領域である多結晶シリコン層121iに電界がかかり、これにより、ドレイン電流Iが流れることになる。このドレイン電流Iが上記光電変換電流に付加されることになるため、ドレイン電極125Dからセンサ出力として補正回路部C(図3参照)に出力される光電変換電流は実際の光電変換電流にドレイン電流Iを加えたものとなる。このため光量検出精度が低下するという問題がある。このゲート電圧Vgとドレイン電流IDとの関係を測定した結果を図4に実線で示す。この図から明らかなように、この薄膜トランジスタのドレイン電流が0である領域すなわち、トランジスタの動作がオフとなる領域(OFF領域)で使用するのが望ましい。 Here, the photodetection element is photoelectrically converted in the polycrystalline silicon layer 121i by the light from the electroluminescent element, and the current flowing from the source region to the drain region is taken out as a photocurrent. Is detected. However, as described above, the ITO electrode 111 that is the anode of the electroluminescent element 110 is used as a gate electrode, and an electric field is applied to the polycrystalline silicon layer 121i that is the channel region of the photodetecting element by the potential of the gate electrode. As a result, the drain current ID flows. Since the drain current ID is added to the photoelectric conversion current, the photoelectric conversion current output from the drain electrode 125D as a sensor output to the correction circuit unit C (see FIG. 3) is converted into the actual photoelectric conversion current. The current ID is added. For this reason, there exists a problem that the light quantity detection accuracy falls. The result of measuring the relationship between the gate voltage Vg and the drain current ID is shown by a solid line in FIG. As is apparent from this figure, it is desirable to use the thin film transistor in a region where the drain current is 0, that is, a region where the transistor operation is turned off (OFF region).

望ましくは、図4に破線で示すように、ゲート電位をマイナス方向にシフトさせるようにすることにより、薄膜トランジスタをOFF領域で使用することができ、暗電流をほとんど皆無とすることができる。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域となる多結晶シリコン層121i全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるITO電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
本発明では、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをOFF状態で検出することが重要である。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域121iとなる多結晶シリコン層全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるITO電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
Desirably, the thin film transistor can be used in the OFF region by making the gate potential shift in the minus direction as shown by the broken line in FIG. 4, and the dark current can be almost eliminated.
Further, the channel is controlled by the gate electric field when the entire polycrystalline silicon layer 121i, which is the channel region of the thin film transistor that constitutes the photodetecting element, is completely covered with the ITO electrode that is the anode of the electroluminescent element. It is more effective.
In the present invention, since it is extremely important to detect the output of the light detection element with high accuracy, it is important to detect the thin film transistor constituting the light detection element in the OFF state.
In addition, the state in which the entire polycrystalline silicon layer that becomes the channel region 121i of the thin film transistor that constitutes the photodetecting element is completely covered with the ITO electrode that is the anode of the electroluminescent element controls the channel by the gate electric field. It is more effective.

そしてこの光検出素子の出力は図5(a)乃至(g)にタイミングチャートを示すように選択トランジスタ130のスイッチングにより、コンデンサ140に所望の回数分の点灯時間分チャージされた電流を取り出すことにより、高精度の光量検出が可能となる。ここで図5(a)は、チャージの状態を示す図、図5(b)は、選択トランジスタの動作を示す図、図5(c)は、エレクトロルミネッセント素子の点灯タイミングを示す図、図5(d)は、容量素子140の電位を示す図、図5(e)は、オペアンプの出力電圧を示す図、図5(f)は、データの読み出し動作を示す図、図5(g)は、光量検出信号示す図、である。
なお、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをOFF状態で検出することが重要である。したがって、光検出素子のゲート電位を調整することにより、所望の検出精度を得ることができる。
The output of the photodetecting element is obtained by taking out a current charged in the capacitor 140 for a desired number of lighting times by switching the selection transistor 130 as shown in the timing charts of FIGS. Highly accurate light quantity detection is possible. Here, FIG. 5A is a diagram showing the state of charge, FIG. 5B is a diagram showing the operation of the selection transistor, and FIG. 5C is a diagram showing the lighting timing of the electroluminescent element. 5D is a diagram showing the potential of the capacitive element 140, FIG. 5E is a diagram showing the output voltage of the operational amplifier, FIG. 5F is a diagram showing the data read operation, and FIG. ) Is a diagram showing a light amount detection signal.
In addition, since it is very important to detect the output of the light detection element with high accuracy, it is important to detect the thin film transistor constituting the light detection element in an OFF state. Therefore, a desired detection accuracy can be obtained by adjusting the gate potential of the light detection element.

まず、選択トランジスタ130がONとなり、容量素子140に初期電圧Vrefをチャージする(S1:リセットステップ)。
そして、この選択トランジスタ130がOFFとなると、容量素子140にチャージされた電荷は光検出素子120を流れる光電流により減少する(S2:点灯ステップ)。
この状態でチャージアンプ150のスイッチングトランジスタ153がOFFとなり、チャージアンプは測定可能な状態となる(S3:測定開始ステップ)。
そして、選択トランジスタ130がONとなり、容量素子140で失われた電荷はチャージアンプの容量素子152から供給される。その結果チャージアンプ150のオペアンプの出力電圧Vr0は上昇する。この期間も光検出素子の光電流は流れ、Vr0は上昇するが、短期間の微小電流であるため影響はほとんど無視できる(S4:電荷転送ステップ)。
そして選択トランジスタ130がOFFとなり、Vr0が確定する。この電圧をADコンバータで取り込み、測光動作が終了し、ADコンバータの出力D0が確定する(S5:リードステップ)。
First, the selection transistor 130 is turned on, and the capacitor 140 is charged with the initial voltage V ref (S1: reset step).
When the selection transistor 130 is turned off, the charge charged in the capacitor element 140 is reduced by the photocurrent flowing through the light detection element 120 (S2: lighting step).
In this state, the switching transistor 153 of the charge amplifier 150 is turned off, and the charge amplifier is in a measurable state (S3: measurement start step).
Then, the selection transistor 130 is turned on, and the charge lost in the capacitor element 140 is supplied from the capacitor element 152 of the charge amplifier. As a result, the output voltage V r0 of the operational amplifier of the charge amplifier 150 increases. Even during this period, the photocurrent of the photodetection element flows and Vr0 rises, but the influence is almost negligible because it is a very short current (S4: charge transfer step).
Then, the selection transistor 130 is turned off and V r0 is determined. This voltage is taken in by the AD converter, the photometric operation is finished, and the output D0 of the AD converter is determined (S5: read step).

なお本発明の実施の形態1の変形例として、図6に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜104を形成し、この開口により第2の光出射領域ALE1を規定している。この第2の光出射領域ALE1を前記実施の形態1で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜114の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜114に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態1と同様である。 As a modification of the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, a light shielding film 104 made of a chromium thin film is formed on the back surface side of the glass substrate, and the second light emitting area A LE1 is defined by this opening. is doing. By forming the second light emitting region ALE1 smaller than the opening of the silicon nitride film 114 as the pixel defining portion described in the first embodiment, a step portion of the light emitting layer caused by the silicon nitride film 114 is formed. It can be excluded from the light emission region, and the light emitting layer can be made more uniform. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

なお、上記光ヘッドにおいて、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極111としての陽極は、前記チャネル領域121iと同程度の幅を持つように形成するようにしてもよい。
この構成により、ゲート電界が高効率で印加される上、エレクトロルミネッセント素子の発光層そのものが平坦面上に形成されることになり、下地の段差に起因する発光層の膜厚のばらつきを回避することが可能となる。また、このときソース・ドレイン領域上は発光領域とならないため、光出射領域と発光領域をほぼ一致させることもでき、微細なライン状の光出射領域を得ることができる。従って、微細化に伴う高ピッチ化に際してもクロストークの回避が可能となる。このように副走査方向に小さい露光スポット(ライン)を得ることができるため、面積変調に基づく多値再現に有効となる。
露光ヘッドと感光体は副走査方向に相対移動しており、この相対移動に伴って、露光面積が変わる。面積変調という面だけから考えると、理想的には露光スポット形状は、副走査方向に幅を持たない一本の線であることが望ましい。ただし、この場合の発光輝度は無限大でなくてはならない。つまり、この場合は副走査方向の発光領域が小さくなるために、発光面積が小さくなり、露光条件としては、エネルギー的には厳しくなるため、高輝度化を図る必要がある。
In the optical head, the anode as the first electrode 111 of the electroluminescent element may be formed so as to have the same width as the channel region 121i.
With this configuration, the gate electric field is applied with high efficiency, and the light emitting layer itself of the electroluminescent element is formed on a flat surface. It can be avoided. At this time, since the light emitting region does not become a light emitting region on the source / drain region, the light emitting region and the light emitting region can be substantially matched, and a fine line light emitting region can be obtained. Therefore, it is possible to avoid crosstalk when the pitch is increased due to miniaturization. Thus, since a small exposure spot (line) can be obtained in the sub-scanning direction, it is effective for multi-value reproduction based on area modulation.
The exposure head and the photoconductor move relative to each other in the sub-scanning direction, and the exposure area changes with this relative movement. Considering only from the aspect of area modulation, it is ideal that the exposure spot shape is a single line having no width in the sub-scanning direction. However, the light emission luminance in this case must be infinite. That is, in this case, since the light emitting area in the sub-scanning direction becomes small, the light emitting area becomes small, and the exposure condition becomes strict in terms of energy, so it is necessary to increase the luminance.

(実施の形態2)
次に本発明の図7は、光ヘッドをトップエミッション構造で構成した場合の断面図である。トップエミッション構造とは、ボトムエミッション構造とは逆に発光層112から出力された光を発光層112の上部にある陰極側に出力する形式のことである。図3の構成では、ガラス基板100の上に金属からなる反射層105を設け、光の出力が陰極側にされる構造になっている。
(Embodiment 2)
Next, FIG. 7 of the present invention is a cross-sectional view in the case where the optical head has a top emission structure. In contrast to the bottom emission structure, the top emission structure is a type in which light output from the light emitting layer 112 is output to the cathode side above the light emitting layer 112. In the configuration of FIG. 3, a reflective layer 105 made of metal is provided on the glass substrate 100, and the light output is on the cathode side.

この構造を採用した場合は、図示するように有機エレクトロルミネッセント素子110の発光層112で生起した光のうち、光検出素子120とは反対の方向に出射された光で図示しない感光体(後に説明する図9の28Y〜28Kを参照)を露光することとなる。一方、発光層112にて生起される光は露光に供する方向とは逆方向、即ち光検出素子120側にも出射されており、この光を光検出素子120で受光することとなる。   When this structure is adopted, as shown in the figure, among the light generated in the light emitting layer 112 of the organic electroluminescent element 110, the light (not shown) is emitted by the light emitted in the direction opposite to the light detecting element 120. (See 28Y to 28K in FIG. 9 described later). On the other hand, the light generated in the light emitting layer 112 is also emitted in the direction opposite to the direction used for exposure, that is, the light detection element 120 side, and this light is received by the light detection element 120.

トップエミッション構造を採用した場合、露光に供する光は光検出素子120を透過する必要がないため、光検出素子120は透明度の高い多結晶シリコンを敢えて用いる必要はなく、光電流の生起能力が高い非晶質シリコン(アモルファスシリコン)で光検出素子120を構成するとよい。   When the top emission structure is adopted, it is not necessary for the light used for exposure to pass through the photodetecting element 120. Therefore, the photodetecting element 120 does not need to dare to use highly transparent polycrystalline silicon, and has a high photocurrent generation capability. The photodetecting element 120 may be composed of amorphous silicon (amorphous silicon).

さてトップエミッション構造を実施するためには、陰極を透明な金属材料で構成する必要があるが技術的に難しい。そこで図7のように、ごく薄いAl、Ag等の金属層(薄膜陰極)113aとITOのような透明電極113bとを積層させて陰極として用いている。金属層113aはごく薄いため、透光性が確保された陰極が実現できる。トップエミッション構造は、ボトムエミッション構造に比べて製造工数が増えるため製造コストは増加するが、発光効率の良い光ヘッドを構成することができる。   Now, in order to implement the top emission structure, the cathode needs to be made of a transparent metal material, which is technically difficult. Therefore, as shown in FIG. 7, a very thin metal layer (thin film cathode) 113a such as Al or Ag and a transparent electrode 113b such as ITO are stacked and used as a cathode. Since the metal layer 113a is very thin, it is possible to realize a cathode with a light-transmitting property. The top emission structure requires a larger number of manufacturing steps than the bottom emission structure, and thus the manufacturing cost increases. However, an optical head with good light emission efficiency can be configured.

以上詳細に光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子110および光検出素子120の構成および作用について説明した。実施の形態1では光ヘッドにおける発光素子(エレクトロルミネッセント素子)列を一列として説明したが、これを複数列に構成して発光光量を実質的に高めるように構成してもよい。   The configuration and operation of the electroluminescent element 110 and the photodetecting element 120 constituting the optical head have been described above in detail. In the first embodiment, the light emitting element (electroluminescent element) row in the optical head has been described as one row. However, it may be configured in a plurality of rows so as to substantially increase the amount of emitted light.

また上述してきたエレクトロルミネッセント素子110と光検出素子120の構造については、これを2次元的に配置して表示装置に応用することももちろん可能である。   Of course, the above-described structures of the electroluminescent element 110 and the light detecting element 120 can be applied two-dimensionally to a display device.

なお本発明の実施の形態2の変形例として、図8に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜106を形成し、この開口により第2の光出射領域ALE1を規定している。この第2の光出射領域ALE1を前記実施の形態1で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜114の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜114に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態1と同様である。 As a modification of the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, a light shielding film 106 made of a chrome thin film is formed on the back surface side of the glass substrate, and the second light emitting area A LE1 is defined by this opening. is doing. By forming the second light emitting region ALE1 smaller than the opening of the silicon nitride film 114 as the pixel defining portion described in the first embodiment, a step portion of the light emitting layer caused by the silicon nitride film 114 is formed. It can be excluded from the light emission region, and the light emitting layer can be made more uniform. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

(実施の形態3)
図9は本発明の光ヘッドを用いた画像形成装置21の構成を示した図である。図9において、画像形成装置21は装置内にイエロー現像ステーション22Y、マゼンタ現像ステーション22M、シアン現像ステーション22C、ブラック現像ステーション22Kの4色分の現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙23が収容される給紙トレイ24を配設すると共に、各現像ステーション22Y〜22Kに対応した箇所には給紙トレイ24から供給された記録紙23の搬送路となる記録紙搬送路25を上方から下方の縦方向に配置したものである。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an image forming apparatus 21 using the optical head of the present invention. In FIG. 9, the image forming apparatus 21 arranges development stations for four colors, a yellow developing station 22Y, a magenta developing station 22M, a cyan developing station 22C, and a black developing station 22K, in a vertical stepwise manner. Is provided with a paper feed tray 24 in which the recording paper 23 is accommodated, and a recording paper transport serving as a transport path for the recording paper 23 supplied from the paper feed tray 24 at locations corresponding to the developing stations 22Y to 22K. The path 25 is arranged in the vertical direction from the top to the bottom.

現像ステーション22Y〜22Kは、記録紙搬送路25の上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、イエロー現像ステーション22Yは感光体28Y、マゼンタ現像ステーション22Mには感光体28M、シアン現像ステーション22Cには感光体28C、ブラック現像ステーション22Kには感光体28Kが含まれ、更に各現像ステーション22Y〜22Kには図示しない現像スリーブ、帯電器等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材が含まれている。   The developing stations 22Y to 22K form yellow, magenta, cyan, and black toner images in order from the upstream side of the recording paper conveyance path 25. The yellow developing station 22Y includes a photoconductor 28Y and a magenta developing station 22M. The photosensitive member 28M and the cyan developing station 22C include the photosensitive member 28C, the black developing station 22K includes the photosensitive member 28K, and each developing station 22Y to 22K includes a series of electrophotographic systems such as a developing sleeve and a charger (not shown). The member which implement | achieves the image development process in is included.

更に各現像ステーション22Y〜22Kの下部には感光体28Y〜28Kの表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置33Y、33M、33C、33Kが配置されている。なお実施の形態1で示した光ヘッドは、露光装置33Y、33M、33C、33Kに搭載されている。   Further, exposure devices 33Y, 33M, 33C, and 33K for exposing the surfaces of the photoreceptors 28Y to 28K to form electrostatic latent images are disposed below the developing stations 22Y to 22K. The optical head shown in the first embodiment is mounted on the exposure apparatuses 33Y, 33M, 33C, and 33K.

さて現像ステーション22Y〜22Kは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるため、以降の説明を簡単にするため特に必要がある場合を除いて現像ステーション22、感光体28、露光装置33のごとく特定の色を明示せずに説明する。   The developing stations 22Y to 22K are different in the color of the filled developer, but the configuration is the same regardless of the developing color. Therefore, the developing stations are excluded unless particularly necessary to simplify the following description. 22, the photosensitive member 28, and the exposure device 33 will be described without specifying specific colors.

図10は本発明の実施の形態2の画像形成装置21における現像ステーション22の周辺を示す構成図である。図10において、現像ステーション22の内部にはキャリアとトナーを混合物である現像剤26が充填されている。27a、27bは現像剤26を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル27aと27bの回転によって現像剤26中のトナーはキャリアとの摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、現像ステーション22の内部を巡回することでトナーとキャリアが十分に攪拌混合される。感光体28は図示しない駆動源によって方向D3に回転する。29は帯電器であり感光体28の表面を所定の電位に帯電する。30は現像スリーブ、31は薄層化ブレードである。現像スリーブ30は内部に複数の磁極が形成されたマグロール32を有している。薄層化ブレード31によって現像スリーブ30の表面に供給される現像剤26の層厚が規制されると共に、現像スリーブ30は図示しない駆動源によって方向D4に回転し、この回転およびマグロール32の磁極の作用によって現像剤26は現像スリーブ30の表面に供給され、後述する露光装置によって感光体28に形成された静電潜像を現像するとともに、感光体28に転写されなかった現像剤26は現像ステーション22の内部に回収される。   FIG. 10 is a configuration diagram showing the periphery of the developing station 22 in the image forming apparatus 21 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 10, the developing station 22 is filled with a developer 26 that is a mixture of carrier and toner. Reference numerals 27a and 27b denote stirring paddles for stirring the developer 26. The toner in the developer 26 is charged to a predetermined potential by friction with the carrier by the rotation of the stirring paddles 27a and 27b, and the interior of the developing station 22 is also charged. By circulating, the toner and the carrier are sufficiently stirred and mixed. The photoreceptor 28 is rotated in the direction D3 by a driving source (not shown). A charger 29 charges the surface of the photoreceptor 28 to a predetermined potential. 30 is a developing sleeve, and 31 is a thinning blade. The developing sleeve 30 has a mag roll 32 having a plurality of magnetic poles formed therein. The layer thickness of the developer 26 supplied to the surface of the developing sleeve 30 is regulated by the thinning blade 31 and the developing sleeve 30 is rotated in a direction D4 by a driving source (not shown). The developer 26 is supplied to the surface of the developing sleeve 30 by the action, and an electrostatic latent image formed on the photoconductor 28 is developed by an exposure device to be described later, and the developer 26 that has not been transferred to the photoconductor 28 is developed in the developing station. 22 is collected inside.

33は既に説明した露光装置である。実施の形態1の光ヘッドを搭載した露光装置33を応用した画像形成装置21は、既に述べたように露光装置33が長期に渡って安定に潜像を形成できるため、製品寿命が長く、さらに実施の形態1の光ヘッドを搭載した露光装置33は所望の形状の静電潜像を長期にわたって得られるために常に高画質の画像を形成することができる。   Reference numeral 33 denotes the exposure apparatus already described. The image forming apparatus 21 to which the exposure apparatus 33 equipped with the optical head according to the first embodiment is applied has a long product life because the exposure apparatus 33 can stably form a latent image over a long period of time as described above. Since the exposure apparatus 33 equipped with the optical head of Embodiment 1 can obtain an electrostatic latent image of a desired shape over a long period of time, it can always form a high-quality image.

さて実施の形態2における露光装置33は有機エレクトロルミネッセント素子を600dpi(dot/inch)の解像度で直線状に配置したもので、帯電器29によって所定の電位に帯電した感光体28に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセント素子をON/OFFすることで、最大A4サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ30の表面に供給された現像剤26のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。   The exposure apparatus 33 in the second embodiment is a linear arrangement of organic electroluminescent elements with a resolution of 600 dpi (dot / inch). For the photoreceptor 28 charged to a predetermined potential by the charger 29, An electrostatic latent image of maximum A4 size is formed by selectively turning on / off the organic electroluminescent element according to the image data. Only the toner of the developer 26 supplied to the surface of the developing sleeve 30 adheres to the electrostatic latent image portion, and the electrostatic latent image is visualized.

感光体28に対し記録紙搬送路25と対向する位置には転写ローラ36が設けられており、図示しない駆動源により方向D5に回転する。転写ローラ36には所定の転写バイアスが印加されており、感光体28上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路25を搬送されてきた記録紙に転写する。   A transfer roller 36 is provided at a position facing the recording paper conveyance path 25 with respect to the photoreceptor 28, and is rotated in the direction D5 by a driving source (not shown). A predetermined transfer bias is applied to the transfer roller 36, and the toner image formed on the photoconductor 28 is transferred to the recording paper conveyed through the recording paper conveyance path 25.

以降図9に戻って説明を続ける。   Subsequently, returning to FIG. 9, the description will be continued.

これまで説明してきたように、実施の形態2における画像形成装置21は複数の現像ステーション22Y〜22Kを縦方向に階段状に配列したタンデム型のカラー画像形成装置であり、カラーインクジェットプリンタと同等クラスのサイズを目指すものである。現像ステーション22Y〜22Kは複数のユニットが配置されるため、画像形成装置21の小型化を図るためには現像ステーション22Y〜22Kそのものの小型化と共に、現像ステーション22Y〜22Kの周辺に配置される作像プロセスに関与する部材を小さくし、現像ステーション22Y〜22Kの配置ピッチを極力小さくする必要がある。   As described above, the image forming apparatus 21 according to the second embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which a plurality of developing stations 22Y to 22K are arranged in a stepwise manner in the vertical direction, and is equivalent to a color inkjet printer. It aims at the size of. Since a plurality of units are arranged in the developing stations 22Y to 22K, in order to reduce the size of the image forming apparatus 21, the developing stations 22Y to 22K themselves are reduced in size and are arranged around the developing stations 22Y to 22K. It is necessary to reduce the members involved in the image process and to reduce the arrangement pitch of the developing stations 22Y to 22K as much as possible.

オフィス等においてデスクトップに画像形成装置21を設置した際のユーザの使い勝手、特に給紙時や排紙時の記録紙23へのアクセス性を考慮すると、画像形成装置21の底面から給紙口65までの高さは250mm以下にすることが望ましい。これを実現するためには画像形成装置21の全体の構成の中で現像ステーション22Y〜22K全体の高さを100mm程度に抑える必要がある。   In consideration of user convenience when installing the image forming apparatus 21 on the desktop in an office or the like, in particular, accessibility to the recording paper 23 at the time of paper feeding or paper ejection, from the bottom surface of the image forming apparatus 21 to the paper feed port 65. The height is preferably 250 mm or less. In order to realize this, it is necessary to suppress the height of the entire developing stations 22Y to 22K to about 100 mm in the entire configuration of the image forming apparatus 21.

しかしながら既存の例えばLEDヘッドは厚みが15mm程度あり、これを現像ステーション22Y〜22K間に配置すると目標を達成することが困難である。本発明者等の検討結果によれば露光装置33の厚みを7mm以下とすると、現像ステーション22Y〜22K間の隙間に露光装置33Y〜33Kを配置しても現像ステーション全体の高さを100mm以下に抑えることが可能である。   However, the existing LED head, for example, has a thickness of about 15 mm, and if it is disposed between the developing stations 22Y to 22K, it is difficult to achieve the target. According to the examination results of the present inventors, when the thickness of the exposure device 33 is 7 mm or less, the height of the entire development station is 100 mm or less even if the exposure devices 33Y to 33K are arranged in the gaps between the development stations 22Y to 22K. It is possible to suppress.

37はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル37から各現像ステーション22Y〜22Kには、図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、各現像ステーション22Y〜22Kにトナーを供給している。   A toner bottle 37 stores yellow, magenta, cyan, and black toners. A toner transport pipe (not shown) is provided from the toner bottle 37 to each of the developing stations 22Y to 22K, and supplies toner to each of the developing stations 22Y to 22K.

38は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向D1に回転し、給紙トレイ24に装填された記録紙23を記録紙搬送路25に送り出す。   A paper feed roller 38 is rotated in the direction D1 by controlling an electromagnetic clutch (not shown), and feeds the recording paper 23 loaded in the paper feeding tray 24 to the recording paper transport path 25.

給紙ローラ38と最上流のイエロー現像ステーション22Yの転写部位との間に位置する記録紙搬送路25には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ39、ピンチローラ40対が設けられている。レジストローラ39、ピンチローラ40対は、給紙ローラ38により搬送された記録紙23を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション22Yの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙23の先端がレジストローラ39、ピンチローラ40対の軸方向と平行に規制され、記録紙23の斜行を防止する。   A registration paper 39 and a pair of pinch rollers 40 are provided as a nip conveyance means on the inlet side in the recording paper conveyance path 25 positioned between the paper supply roller 38 and the transfer portion of the most upstream yellow developing station 22Y. The registration roller 39 and the pinch roller 40 pair temporarily stop the recording paper 23 conveyed by the paper supply roller 38 and convey it in the direction of the yellow developing station 22Y at a predetermined timing. This temporary stop restricts the leading edge of the recording paper 23 in parallel with the axial direction of the registration roller 39 and pinch roller 40 pair, thereby preventing the recording paper 23 from skewing.

41は記録紙通過検出センサである。記録紙通過検出センサ41は反射型センサ(フォトリフレクタ)によって構成され、反射光の有無で記録紙23の先端および後端を検出する。   Reference numeral 41 denotes a recording paper passage detection sensor. The recording paper passage detection sensor 41 is constituted by a reflective sensor (photo reflector), and detects the leading edge and the trailing edge of the recording paper 23 based on the presence or absence of reflected light.

さてレジストローラ39の回転を開始すると(図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御し、回転ON/OFFを行う)記録紙23は記録紙搬送路25に沿ってイエロー現像ステーション22Yの方向に搬送されるが、レジストローラ39の回転開始のタイミングを起点として、各現像ステーション22Y〜22Kの近傍に配置された露光装置33Y〜33Kによる静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。   When the rotation of the registration roller 39 is started (the power transmission is controlled by an electromagnetic clutch (not shown) and the rotation is turned ON / OFF), the recording paper 23 is conveyed along the recording paper conveyance path 25 in the direction of the yellow developing station 22Y. However, starting from the rotation start timing of the registration roller 39, the writing timing of the electrostatic latent images by the exposure devices 33Y to 33K disposed in the vicinity of the developing stations 22Y to 22K is independently controlled.

最下流のブラック現像ステーション22Kの更に下流側に位置する記録紙搬送路25には出口側のニップ搬送手段として定着器43が設けられている。定着器43は加熱ローラ44と加圧ローラ45から構成されている。加熱ローラ44は表面から近い順に、発熱ベルト、ゴムローラ、芯材(共に図示せず)から構成されている多層構造のローラである。このうち発熱ベルトは更に3層構造を有するベルトであり、表面に近い方から離型層、シリコンゴム層、基材層(共に図示せず)から構成される。離型層は厚み約20〜30マイクロメートルのフッ素樹脂からなり、加熱ローラ44に離型性を付与する。シリコンゴム層は約170マイクロメートルのシリコンゴムで構成され、加圧ローラ45に適度な弾性を与える。基材層は鉄・ニッケル・クロム等の合金である磁性材料によって構成されている。   A fixing device 43 is provided as a nip conveying means on the outlet side in the recording paper conveyance path 25 located further downstream of the most downstream black developing station 22K. The fixing device 43 includes a heating roller 44 and a pressure roller 45. The heating roller 44 is a multi-layered roller composed of a heating belt, a rubber roller, and a core material (both not shown) in order from the surface. Among them, the heat generating belt is a belt having a three-layer structure, and is composed of a release layer, a silicon rubber layer, and a base material layer (both not shown) from the side closer to the surface. The release layer is made of a fluororesin having a thickness of about 20 to 30 micrometers and imparts release properties to the heating roller 44. The silicon rubber layer is made of silicon rubber having a thickness of about 170 micrometers and gives the pressure roller 45 appropriate elasticity. The base material layer is made of a magnetic material that is an alloy of iron, nickel, chromium, or the like.

26は励磁コイルが内包された背面コアである。背面コア46の内部には表面が絶縁された銅製の線材(図示せず)を所定本数束ねた励磁コイルを加熱ローラ44の回転軸方向に延伸し、かつ加熱ローラ44の両端部において、加熱ローラ44の周方向に沿って周回して形成されている。励磁コイルに半共振型インバータである励磁回路(図示せず)から約30kHzの交流電流を印加すると、背面コア46と加熱ローラ44の基材層によって構成される磁路に磁束が生じる。この磁束によって加熱ローラ44の発熱ベルトの基材層に渦電流が形成され基材層が発熱する。基材層で生じた熱はシリコンゴム層を経て離型層まで伝達され、加熱ローラ44の表面が発熱する。   A back core 26 includes an exciting coil. Inside the back core 46, an excitation coil in which a predetermined number of copper wires (not shown) whose surfaces are insulated is bundled in the direction of the rotation axis of the heating roller 44, and at both ends of the heating roller 44, the heating roller It circulates along the circumferential direction of 44. When an alternating current of about 30 kHz is applied to the exciting coil from an exciting circuit (not shown) that is a semi-resonant inverter, a magnetic flux is generated in a magnetic path constituted by the back core 46 and the base layer of the heating roller 44. Due to this magnetic flux, an eddy current is formed in the base material layer of the heat generating belt of the heating roller 44 and the base material layer generates heat. The heat generated in the base material layer is transmitted to the release layer through the silicon rubber layer, and the surface of the heating roller 44 generates heat.

47は加熱ローラ44の温度を検出するための温度センサである。温度センサ47は金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して接触した対象物の温度を計測することができる。温度センサ47の出力は図示しない制御装置に入力され、制御装置は温度センサ47の出力に基づいて背面コア46内部の励磁コイルに出力する電力を制御し、加熱ローラ44の表面温度が約170゜Cとなるように制御する。   Reference numeral 47 denotes a temperature sensor for detecting the temperature of the heating roller 44. The temperature sensor 47 is a ceramic semiconductor obtained by sintering at a high temperature using a metal oxide as a main raw material, and it is possible to measure the temperature of a contacted object by applying a change in load resistance according to the temperature. it can. The output of the temperature sensor 47 is input to a control device (not shown). The control device controls the power output to the exciting coil inside the back core 46 based on the output of the temperature sensor 47, and the surface temperature of the heating roller 44 is about 170 °. Control to be C.

この温度制御がなされた加熱ローラ44と加圧ローラ45によって形成されるニップ部に、トナー像が形成された記録紙23が通紙されると、記録紙23上のトナー像は加熱ローラ44と加圧ローラ45によって加熱および加圧され、トナー像が記録紙23上に定着される。   When the recording paper 23 on which the toner image is formed is passed through the nip formed by the heating roller 44 and the pressure roller 45 that are controlled in temperature, the toner image on the recording paper 23 is connected to the heating roller 44. The toner image is fixed on the recording paper 23 by being heated and pressurized by the pressure roller 45.

48は記録紙後端検出センサであり、記録紙23の排出状況を監視するものである。52はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ52は発光スペクトルの異なる複数の発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子(共に可視光)と単一の受光素子(光検出素子)を用いた反射型センサユニットであり、記録紙23の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ52は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、実施の形態1における画像形成装置21ではトナー像検出センサ52を画像形成装置21の幅方向に2ヶ所設け、記録紙23上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。   A recording paper trailing edge detection sensor 48 monitors the discharge state of the recording paper 23. Reference numeral 52 denotes a toner image detection sensor. The toner image detection sensor 52 is a reflective sensor unit that uses an electroluminescent element (both visible light) as a plurality of light emitting elements having different emission spectra and a single light receiving element (light detecting element). The image density is detected by utilizing the fact that the absorption spectrum differs depending on the image color between the background and the image forming portion. Further, since the toner image detection sensor 52 can detect not only the image density but also the image forming position, in the image forming apparatus 21 in the first embodiment, two toner image detection sensors 52 are provided in the width direction of the image forming apparatus 21 to perform recording. The image formation timing is controlled based on the detection position of the image displacement amount detection pattern formed on the paper 23.

53は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム53は表面を200マイクロメートル程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙23は記録紙搬送ドラム53に沿って方向D2に搬送される。このとき記録紙23は記録紙搬送ドラム53によって冷却されると共に、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって記録紙全面に高濃度の画像を形成した場合などに発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙23は蹴り出しローラ55によって方向D6に搬送され、排紙トレイ59に排出される。   53 is a recording paper transport drum. The recording paper transport drum 53 is a metal roller whose surface is covered with rubber having a thickness of about 200 micrometers, and the recording paper 23 after fixing is transported along the recording paper transport drum 53 in the direction D2. At this time, the recording sheet 23 is cooled by the recording sheet conveying drum 53 and is bent and conveyed in the direction opposite to the image forming surface. As a result, curling that occurs when a high density image is formed on the entire surface of the recording paper can be greatly reduced. Thereafter, the recording paper 23 is conveyed in the direction D6 by the kicking roller 55 and discharged to the paper discharge tray 59.

54はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部54は支持部材56を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部54を開放状態にすると、記録紙23は方向D7に排紙される。このフェイスダウン排紙部54は閉状態では記録紙搬送ドラム53と共に記録紙23の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ57が形成されている。   Reference numeral 54 denotes a face-down paper discharge unit. The face-down paper discharge unit 54 is configured to be rotatable about the support member 56. When the face-down paper discharge unit 54 is opened, the recording paper 23 is discharged in the direction D7. In the closed state, the face-down paper discharge unit 54 is formed with ribs 57 along the transport path on the back surface so as to guide the transport of the recording paper 23 together with the recording paper transport drum 53.

58は駆動源であり、実施の形態1ではステッピングモータを採用している。駆動源58によって、給紙ローラ38、レジストローラ39、ピンチローラ40、感光体(28Y〜28K)、および転写ローラ(36Y〜36K)を含む各現像ステーション22Y〜22Kの周辺部、定着器43、記録紙搬送ドラム53、蹴り出しローラ55の駆動を行っている。   Reference numeral 58 denotes a drive source. In the first embodiment, a stepping motor is employed. By the drive source 58, peripheral portions of the developing stations 22Y to 22K including the paper feed roller 38, the registration roller 39, the pinch roller 40, the photoconductors (28Y to 28K), and the transfer rollers (36Y to 36K), the fixing device 43, The recording paper transport drum 53 and the kicking roller 55 are driven.

61はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを展開、生成する。   A controller 61 receives image data from a computer (not shown) via an external network and develops and generates printable image data.

62はエンジン制御部である。エンジン制御部62は画像形成装置21のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ61から転送された画像データに基づいて記録紙23にカラー画像を形成すると共に、画像形成装置21の制御全般を行っている。   Reference numeral 62 denotes an engine control unit. The engine control unit 62 controls the hardware and mechanism of the image forming apparatus 21, forms a color image on the recording paper 23 based on the image data transferred from the controller 61, and performs overall control of the image forming apparatus 21. Yes.

63は電源部である。電源部63は、露光装置33Y〜33K、駆動源58、コントローラ61、エンジン制御部62へ所定電圧の電力供給を行うと共に、定着器43の加熱ローラ44への電力供給を行っている。また感光体28の表面の帯電、現像スリーブ(図7における図番30を参照)に印加する現像バイアス、転写ローラ36に印加する転写バイアス等のいわゆる高圧電源系もこの電源部に含まれている。   63 is a power supply unit. The power supply unit 63 supplies power of a predetermined voltage to the exposure apparatuses 33Y to 33K, the drive source 58, the controller 61, and the engine control unit 62, and supplies power to the heating roller 44 of the fixing device 43. The power supply unit also includes a so-called high-voltage power supply system such as charging of the surface of the photosensitive member 28, a developing bias applied to the developing sleeve (see reference numeral 30 in FIG. 7), a transfer bias applied to the transfer roller 36, and the like. .

また電源部63には電源監視部64が含まれ、少なくともエンジン制御部62に供給される電源電圧をモニターできるようになっている。このモニター信号はエンジン制御部62において検出され、電源スイッチのオフや停電等の際に発生する電源電圧の低下を検出している。   The power supply unit 63 includes a power supply monitoring unit 64 so that at least the power supply voltage supplied to the engine control unit 62 can be monitored. This monitor signal is detected by the engine control unit 62 to detect a drop in power supply voltage that occurs when the power switch is turned off or a power failure occurs.

以上の説明においては本発明をカラー画像形成装置に適用した場合について説明したが、たとえばブラックなど単色の画像形成装置に適用することもできる。また、カラー画像形成装置に適用した場合、現像色はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4色に限定されるものではない。   In the above description, the case where the present invention is applied to a color image forming apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to a single color image forming apparatus such as black. When applied to a color image forming apparatus, the development colors are not limited to four colors of yellow, magenta, cyan and black.

本発明の画像形成装置21は、発光分布が均一で、耐久性に優れた露光装置33Y〜33Kを搭載しているため、画質と耐久性に優れている。   Since the image forming apparatus 21 of the present invention is equipped with exposure apparatuses 33Y to 33K having a uniform light emission distribution and excellent durability, the image forming apparatus 21 is excellent in image quality and durability.

(実施の形態4)
次に本発明の実施の形態4について説明する。
前記実施の形態1では、光検出素子を構成する薄膜トランジスタの閾値電圧を、チャネル領域の不純物濃度によって調整したが、本実施の形態では光検出素子を調整するのではなく、この薄膜トランジスタ(120)のゲート・ドレイン間に図11(a)に示すように電圧源を接続し、ゲート電位を、この薄膜トランジスタが常にOFF領域となるような電位に、維持するようにしたことを特徴とするものである。この電圧源は、例えば図11(b)に等価回路を示すように、コンデンサを用いた電圧源で構成することも可能である。
このように、本実施の形態では、図11(a)および(b)に等価回路を示すように、トランジスタスイッチ回路網190を接続し、レベルシフト回路を構成することにより、常にゲート電位をこの薄膜トランジスタがOFF領域となるような電位に維持する。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the threshold voltage of the thin film transistor constituting the light detection element is adjusted by the impurity concentration of the channel region. However, in this embodiment, the light detection element is not adjusted. A voltage source is connected between the gate and the drain as shown in FIG. 11A, and the gate potential is maintained at such a potential that the thin film transistor is always in the OFF region. . This voltage source can also be constituted by a voltage source using a capacitor, for example, as shown in an equivalent circuit in FIG.
As described above, in this embodiment, as shown in FIGS. 11A and 11B, the transistor switch network 190 is connected and the level shift circuit is configured, so that the gate potential is always set to this level. The potential is maintained such that the thin film transistor is in the OFF region.

次に図11(b)と図12を用いて、電気回路によるレベルシフト動作を説明する。
190は図11(b)に示された電圧源回路は、電圧ソース+Vbの接続されたトランジスタ1904と、VITOに接続されたトランジスタ1903と、Vpに接続されたトランジスタ1902と電圧を保持するコンデンサ1901を具備してなるものである。
この回路は信号Bにより動作し、信号Bが高電位のときトランジスタ1904とトランジスタ1902がONとなり+Vbがコンデンサ1901に印加され、コンデンサ1901に充電される。次に信号Bが低電位に変わると、トランジスタ1904およびトランジスタ1902はOFFとなりトランジスタ1903がONになる。そのときコンデンサ1901はVITOと接続された電圧源となる。次に信号Aが高電位になると、コンデンサ1901はセンサに接続され、センサのソース・ドレイン間に電位差を与え、薄膜トランジスタ120のゲート電位を所望の値にシフトさせる。
Next, the level shift operation by the electric circuit will be described with reference to FIG. 11B and FIG.
The voltage source circuit 190 shown in FIG. 11B includes a transistor 1904 connected to the voltage source + Vb, a transistor 1903 connected to VITO, a transistor 1902 connected to Vp, and a capacitor 1901 holding a voltage. It comprises.
This circuit operates in response to the signal B. When the signal B is at a high potential, the transistors 1904 and 1902 are turned on, + Vb is applied to the capacitor 1901, and the capacitor 1901 is charged. Next, when the signal B changes to a low potential, the transistors 1904 and 1902 are turned off and the transistor 1903 is turned on. At that time, the capacitor 1901 becomes a voltage source connected to VITO. Next, when the signal A becomes a high potential, the capacitor 1901 is connected to the sensor, gives a potential difference between the source and drain of the sensor, and shifts the gate potential of the thin film transistor 120 to a desired value.

このトランジスタスイッチ回路網190は図11(b)に示すように(図11(b)は図11(a)の要部を示す図である)、光検出素子を構成する薄膜トランジスタ120に対してゲート同士およびドレイン同士を接続された第1のトランジスタTrAと、これらのドレインにキャパシタBcを介してドレインを接続された第2のトランジスタTrBとを具備してなるものである。なおこの第2のトランジスタTrBのゲートは、第1のトランジスタTrAおよび光検出素子を構成する薄膜トランジスタ120のゲートに共通接続されている。
この第1および第2のトランジスタTrA,Bに順次、信号電圧A,Bを印加して、これらをオンオフすることにより、薄膜トランジスタ120のゲート電位を所望の値にシフトさせる。
As shown in FIG. 11 (b) (FIG. 11 (b) is a diagram showing a main part of FIG. 11 (a)), the transistor switch network 190 is gated with respect to the thin film transistor 120 constituting the photodetecting element. The first transistor TrA is connected to each other and the drains to each other, and the second transistor TrB is connected to the drain via a capacitor Bc. Note that the gate of the second transistor TrB is commonly connected to the gate of the thin film transistor 120 constituting the first transistor TrA and the photodetecting element.
By sequentially applying the signal voltages A and B to the first and second transistors TrA and TrB and turning them on and off, the gate potential of the thin film transistor 120 is shifted to a desired value.

このときの各トランジスタの電位を図12に示す。図12(a)は、スイッチング用の薄膜トランジスタのオンオフ電位、図12(b)は、エレクトロルミネッセント素子の陽極111の電位VITOを示す図、図12(c)は、光検出素子とレベルシフト回路を構成する第1のトランジスタTrAのゲート電位、図12(d)は、第2のトランジスタTrBのゲート電位、図12(e)は光検出回路のキャパシタVcへの出力電流をそれぞれ示す。なお、本発明では陽極すなわちITOの電位がプラスのときに、信号Bが接続されているトランジスタをOFFにし、BCと電源ラインを切り離したあと、信号Aが接続されているトランジスタをONにすることにより、BCに溜まった電圧によって常にOFF領域で駆動することが容易に可能となる。 The potential of each transistor at this time is shown in FIG. 12A shows the on / off potential of the thin film transistor for switching, FIG. 12B shows the potential V ITO of the anode 111 of the electroluminescent element, and FIG. 12C shows the photodetecting element and level. The gate potential of the first transistor TrA constituting the shift circuit, FIG. 12D shows the gate potential of the second transistor TrB, and FIG. 12E shows the output current to the capacitor Vc of the photodetection circuit. In the present invention, when the anode, that is, the ITO potential is positive, the transistor to which the signal B is connected is turned OFF, and after the BC and the power supply line are disconnected, the transistor to which the signal A is connected is turned ON. Therefore, it is possible to easily drive in the OFF region always by the voltage accumulated in the BC.

この図12(e)に示す光検出回路のキャパシタVcへの出力電流からあきらかなように、本実施の形態のトランジスタスイッチ回路網を用いたレベルシフト回路によって光検出素子としての薄膜トランジスタのゲートレベルを0V以下にシフトすることにより、この薄膜トラジスタをOFF領域で使用することができ、安定して、ばらつきのない出力電流を得ることができることがわかる。   As apparent from the output current to the capacitor Vc of the photodetection circuit shown in FIG. 12 (e), the gate level of the thin film transistor as the photodetection element is set by the level shift circuit using the transistor switch circuit network of this embodiment. It can be seen that by shifting to 0 V or less, this thin film transistor can be used in the OFF region, and an output current with no variation can be obtained stably.

以上説明してきたように、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位から所望の電位だけシフトさせ、図4における破線で示したような領域で薄膜トランジスタが動作するようにし、光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタを常にOFF状態で動作させることが可能となる。   As described above, the gate potential is shifted from the potential of the first electrode of the electroluminescent element by a desired potential so that the thin film transistor operates in the region shown by the broken line in FIG. This thin film transistor constituting the element can always be operated in the OFF state.

なお、実施の形態1では、光検出素子(受光素子)はトランジスタで構成され、OFF領域で動作するように構成されている。また発光素子と光検出素子(受光素子)の複合体は単一の発光装置とみなすことができるが、この場合は発光装置の光検出素子(受光素子)はトランジスタで構成され、OFF領域で動作するように構成されている。   In the first embodiment, the light detection element (light receiving element) is formed of a transistor and is configured to operate in the OFF region. The composite of the light emitting element and the light detecting element (light receiving element) can be regarded as a single light emitting device. In this case, the light detecting element (light receiving element) of the light emitting device is constituted by a transistor and operates in the OFF region. Is configured to do.

以上画像形成装置に応用される光ヘッドを例にして説明してきたが、本発明に係る受光素子、発光ユニットは、ディスプレイなどの表示装置、画像読み取り装置に搭載されるイメージセンサにもほぼ同様の態様にて適用することが可能である。   The optical head applied to the image forming apparatus has been described above as an example. However, the light receiving element and the light emitting unit according to the present invention are substantially the same for a display device such as a display and an image sensor mounted on an image reading device. It is possible to apply in an aspect.

本発明の受光素子、発光装置、光ヘッド及び画像形成装置は、複写機、プリンタ、マルチファンクションプリンタ、ファクシミリあるいは表示装置などに適用が可能である。   The light receiving element, light emitting device, optical head, and image forming apparatus of the present invention can be applied to a copying machine, a printer, a multifunction printer, a facsimile, a display device, and the like.

本発明の実施の形態1に記載の光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子110およびその周辺の断面図Sectional drawing of the electroluminescent element 110 which comprises the optical head of Embodiment 1 of this invention, and its periphery 本発明の実施の形態1に記載の光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した平面構成説明図Plane configuration explanatory diagram showing a configuration in the vicinity of the light detection element of the optical head described in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に記載の光ヘッドの光量検出回路の等価回路図1 is an equivalent circuit diagram of a light amount detection circuit of an optical head described in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に記載の光ヘッドの光検出素子の特性を示す図The figure which shows the characteristic of the photon detection element of the optical head described in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1に記載の光ヘッドの光量検出フローを示す図The figure which shows the light quantity detection flow of the optical head as described in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図Sectional drawing which shows the modification of the optical head as described in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に記載の光ヘッドをトップエミッション構造で構成した場合の断面図Sectional drawing at the time of comprising the optical head of Embodiment 2 of this invention with a top emission structure 本発明の実施の形態2に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図Sectional drawing which shows the modification of the optical head as described in Embodiment 2 of this invention. 本発明の光ヘッドを用いた画像形成装置21の構成図Configuration of an image forming apparatus 21 using the optical head of the present invention 本発明の実施の形態3に記載の画像形成装置21における現像ステーション22の周辺を示す構成図Configuration diagram showing the periphery of the developing station 22 in the image forming apparatus 21 according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4に記載の光ヘッドの光量検出回路の要部を示す等価回路図FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing a main part of the light amount detection circuit of the optical head according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4に記載の光ヘッドの光量検出回路の動作特性を示すタイムチャート図FIG. 7 is a time chart showing the operating characteristics of the light amount detection circuit of the optical head according to the fourth embodiment of the present invention. 従来例の光ヘッドの構成に関する概略図Schematic diagram regarding the configuration of a conventional optical head

符号の説明Explanation of symbols

100 ガラス基板
101 オーバーコート層
110 エレクトロルミネッセント素子
111 陽極
112 発光層
113 陰極
114 画素規制部
120 光検出素子
121 多結晶シリコン層
121S,D ソース・ドレイン領域
121i チャネル領域
122 第1の絶縁層
123 第2の絶縁層
124 保護層
125S、D ソース・ドレイン電極
130 駆動トランジスタ
131 活性層
132S,D ソース・ドレイン領域
133 ゲート電極
134S、D ソース・ドレイン電極
21 画像形成装置
22 現像ステーション
22Y 現像ステーション
22M 現像ステーション
22C 現像ステーション
22K 現像ステーション
23 記録紙
24 給紙トレイ
25 記録紙搬送路
26 現像剤
27a 攪拌パドル
27b 攪拌パドル
28 感光体
28Y 感光体
28M 感光体
28C 感光体
28K 感光体
29 帯電器
30 現像スリーブ
31 薄層化ブレード
32 マグロール
33 露光装置
33Y 露光装置
33M 露光装置
33C 露光装置
33K 露光装置
36 転写ローラ
37 トナーボトル
38 給紙ローラ
39 レジストローラ
40 ピンチローラ
41 記録紙通過検出センサ
43 定着器
44 加熱ローラ
45 加圧ローラ
46 背面コア
47 温度センサ
48 記録紙後端検出センサ
52 トナー像検出センサ
53 記録紙搬送ドラム
54 フェイスダウン排出部
55 蹴り出しローラ
56 支持部材
57 リブ
58 駆動源
59 排紙トレイ
61 コントローラ
62 エンジン制御部
63 電源部
64 電源監視部
65 給紙口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Glass substrate 101 Overcoat layer 110 Electroluminescent element 111 Anode 112 Light emitting layer 113 Cathode 114 Pixel control part 120 Photodetection element 121 Polycrystalline silicon layer 121S, D Source / drain region 121i Channel region 122 First insulating layer 123 Second insulating layer 124 Protective layer 125S, D source / drain electrode 130 Drive transistor 131 Active layer 132S, D source / drain region 133 Gate electrode 134S, D source / drain electrode 21 Image forming apparatus 22 Development station 22Y Development station 22M Development Station 22C developing station 22K developing station 23 recording paper 24 paper feed tray 25 recording paper transport path 26 developer 27a stirring paddle 27b stirring paddle 28 photoconductor 28Y photoconductor 2 8M photosensitive member 28C photosensitive member 28K photosensitive member 29 charger 30 developing sleeve 31 thinning blade 32 mag roll 33 exposure device 33Y exposure device 33M exposure device 33C exposure device 33K exposure device 36 transfer roller 37 toner bottle 38 paper feed roller 39 registration roller 39 40 Pinch roller 41 Recording paper passage detection sensor 43 Fixing device 44 Heating roller 45 Pressure roller 46 Back core 47 Temperature sensor 48 Recording paper trailing edge detection sensor 52 Toner image detection sensor 53 Recording paper conveyance drum 54 Face down discharge section 55 Kicking out Roller 56 Support member 57 Rib 58 Drive source 59 Paper discharge tray 61 Controller 62 Engine control unit 63 Power supply unit 64 Power supply monitoring unit 65 Paper feed port

Claims (18)

発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、
前記光検出素子は、トランジスタで構成され、OFF領域で動作するように構成された光ヘッド。
An optical head comprising a light emitting element and a light detecting element for detecting light output from the light emitting element,
The optical detection element is an optical head configured by a transistor and configured to operate in an OFF region.
請求項1に記載の光ヘッドであって、
第1の電極と第2の電極とで発光層を挟むように形成された光源としてのエレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光電変換層を備えた光検出素子とが積層配置され、
前記光検出素子は、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第1の電極をゲート電極とした薄膜トランジスタである光ヘッド。
The optical head according to claim 1, wherein
An electroluminescent element as a light source formed so as to sandwich a light emitting layer between a first electrode and a second electrode, and a photoelectric conversion layer for detecting light output from the electroluminescent element The light detection element is stacked and arranged.
The optical detection element is an optical head which is a thin film transistor having a gate electrode as a first electrode located on the optical detection element side of the electroluminescent element.
請求項2に記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第1の電極が、絶縁膜を介して前記光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成された光ヘッド。
The optical head according to claim 2,
An optical head configured such that a first electrode of the electroluminescent element located on the light detection element side covers the entire photoelectric conversion portion of the light detection element via an insulating film.
請求項2に記載の光ヘッドであって、
前記薄膜トランジスタは、閾値電圧が0V以下となるように、チャネル領域のドーピング濃度が調整された光ヘッド。
The optical head according to claim 2,
The thin film transistor is an optical head in which the doping concentration of the channel region is adjusted so that the threshold voltage is 0 V or less.
請求項2に記載の光ヘッドであって、
前記薄膜トランジスタは、レベルシフト回路を介して光検出素子用の駆動回路に接続された光ヘッド。
The optical head according to claim 2,
The thin film transistor is an optical head connected to a drive circuit for a light detection element via a level shift circuit.
請求項5に記載の光ヘッドであって、
前記レベルシフト回路は前記薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタスイッチ回路網である光ヘッド。
The optical head according to claim 5, wherein
The level shift circuit is an optical head which is a transistor switch network connected between the gate and drain of the thin film transistor.
請求項5又は6のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記レベルシフト回路は前記発光素子の形成される基板上に集積化された回路である光ヘッド。
The optical head according to claim 5, wherein
The level shift circuit is an optical head which is a circuit integrated on a substrate on which the light emitting element is formed.
請求項1乃至7のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記光検出素子が、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域ごとに1個配置された光ヘッド。
The optical head according to any one of claims 1 to 7,
An optical head in which one photodetecting element is arranged for each light emitting region of the electroluminescent element.
請求項1乃至8のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として有機半導体層を用いた有機エレクトロルミネッセント素子である光ヘッド。
The optical head according to any one of claims 1 to 8,
The optical head is an organic electroluminescent device using an organic semiconductor layer as a light emitting layer.
請求項1乃至8のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として無機半導体層を用いた無機エレクトロルミネッセント素子である光ヘッド。
The optical head according to any one of claims 1 to 8,
The electroluminescent element is an optical head which is an inorganic electroluminescent element using an inorganic semiconductor layer as a light emitting layer.
請求項1乃至10のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記光検出素子の出力に基づいて前記エレクトロルミネッセント素子の光量を補正する光量補正手段を備えた光ヘッド。
The optical head according to any one of claims 1 to 10,
An optical head comprising light amount correction means for correcting the light amount of the electroluminescent element based on the output of the light detection element.
請求項10に記載の光ヘッドであって、
前記光量補正手段は、前記エレクトロルミネッセント素子の発光時間を補正する発光時間補正手段を備えた光ヘッド。
The optical head according to claim 10, comprising:
The light quantity correction means is an optical head comprising light emission time correction means for correcting the light emission time of the electroluminescent element.
請求項1乃至12のいずれかに記載の光ヘッドであって、
光検出素子は、光源の駆動回路を構成する薄膜トランジスタと同一の半導体層で構成された光ヘッド。
The optical head according to any one of claims 1 to 12,
The photodetecting element is an optical head composed of the same semiconductor layer as the thin film transistor that constitutes the driving circuit of the light source.
請求項1乃至13のいずれかに記載の光ヘッドであって、
同一基板上に複数のエレクトロルミネッセント素子を配列すると共に、各エレクトロルミネッセント素子に対応して光検出素子を積層配列して構成された光ヘッド。
The optical head according to claim 1,
An optical head configured by arranging a plurality of electroluminescent elements on the same substrate, and laminating and arranging photodetecting elements corresponding to each electroluminescent element.
請求項1乃至14のいずれかに記載の光ヘッドを像形成用の露光手段として用いた画像形成装置。   An image forming apparatus using the optical head according to claim 1 as an exposure unit for image formation. トランジスタで構成され、OFF領域で動作するように構成された受光素子。   A light receiving element that is configured by a transistor and configured to operate in an OFF region. 少なくともゲート、ソース、ドレインを有する薄膜トランジスタで構成された受光素子であって、前記ゲートに印加する電位を操作して、前記ドレインに電流が流れない状態を前記受光素子の能動状態とする受光素子。   A light receiving element comprising a thin film transistor having at least a gate, a source, and a drain, wherein a state in which a current does not flow to the drain by operating a potential applied to the gate is set to an active state of the light receiving element. 請求項16記載の受光素子を備えた発光装置。
A light emitting device comprising the light receiving element according to claim 16.
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