(57)【要約】【課題】照明としての性能が高く、かつ通信速度が速い新規な照明光通信システムおよびこの照明光通信用システムに好適に適用可能な送信装置。【解決手段】送信データに基づいて変調された変調光を出射する照明用光源を備える送信装置であって、照明用光源は、第１電極５２と、第１電極に対向して配置される光透過性の第２電極５８と、第１電極および第２電極間に配置される発光層５６とを含んで構成される有機エレクトロルミネッセンス素子２６を備え、第２電極は、第１電極層５８Ａ、第２電極層５８Ｂ、および可視光透過率が４０％以上である第３電極層５８Ｃが、発光層側からこの順に積層されてなり、第２電極層は、第１電極層に含まれる材料に対して還元作用を有する材料により構成される照明光通信システム用の送信装置。【選択図】図１０
2010102966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データに基づいて変調された変調光を出射する照明用光源を備える送信装置であって、
前記照明用光源は、第１電極と、該第１電極に対向して配置される光透過性の第２電極と、第１電極および第２電極間に配置される発光層とを含んで構成される有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、
前記第２電極は、第１電極層、第２電極層、および可視光透過率が４０％以上である第３電極層が、前記発光層側からこの順に積層されてなり、
前記第２電極層は、前記第１電極層に含まれる材料に対して還元作用を有する材料により構成される照明光通信システム用の送信装置。
【請求項２】
前記照明用光源は、それぞれの発光面積が１０−８ｃｍ２から１０−１ｃｍ２である複数の前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記照明用光源が、前記変調光を出射する通信用の有機エレクトロルミネッセンス素子と、非変調光を出射する照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える請求項１または２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記通信用の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層が、蛍光を発光する発光材料を用いて形成され、かつ前記照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層が、リン光を発光する発光材料を用いて形成されてなる請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
前記第１電極層が、金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項６】
前記第１電極層が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、請求項５に記載の送信装置。
【請求項７】
前記第１電極層が、バリウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、およびこれらの混合物からなる第１の群、並びにナトリウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、およびこれらの混合物からなる第２の群のうちの１つの群より選択される材料を含む、請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
前記第２電極層が、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される金属を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項９】
前記第３電極層が、金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、インジウム、およびこれらの合金からなる群より選択される材料からなり、
前記第３電極層の膜厚が、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である請求項１から８のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項１０】
前記第１電極の可視光に対する反射率が、８０％以上である請求項１から９のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項１１】
前記発光層は、重量平均分子量が１万から１０００万であり、かつ有機溶媒に可溶である高分子発光材料を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項１２】
変調光を出射する照明用光源を備える請求項１から１１のいずれか一項に記載の送信装置と、前記照明用光源から出射された前記変調光を受光して電気信号に変換し、該電気信号を復調して受信データを生成する受信装置とを具備する、照明光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光を利用してデータを伝送する照明光通信システムおよびこの照明光通信用システムに好適に適用可能な送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速通信技術の進展とともに、光を伝送媒体として用いた屋内無線通信技術が利用されるようになってきた。特に、伝送媒体として赤外線を用いたＬＡＮ（Local Area Network）が、オフィスや家庭に普及してきている。
【０００３】
しかしながら、赤外線を用いた無線データ通信では、送信装置と受信装置との間に存在する遮蔽物によって通信に支障が生じるという問題がある。また、信号電力が小さいため、データ通信が不安定になり易いという問題がある。
【０００４】
前述した赤外線通信にかかる問題を解決する通信方式として、照明用光源からの光をデータの伝送媒体に用いた通信方式（照明光通信）が考えられている。照明光の光源としては、化合物半導体系の白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤ（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）という場合がある）が用いられている。白色ＬＥＤを用いた照明は、蛍光灯といった従来の照明と比較して、長寿命、小型、低消費電力といった優れた特長を有している。非特許文献１および特許文献１には、このような白色ＬＥＤの特長に着目した照明光通信システムが開示されている。
【０００５】
照明光通信には、通信に求められる特性と照明に求められる特性とを両立させることが要求される。通信としては高い伝送速度が求められており、照明としては高い輝度が求められている。従ってその光源には、例えば高い応答速度と高い発光効率とが求められている。
【０００６】
前述したように、蛍光灯などの照明と比較すると白色ＬＥＤは照明として優れた特徴を有している。しかしながら上記照明光通信に用いられる白色ＬＥＤは、例えば半導体レーザと比較するとその応答速度が低い。特に照明に利用される白色ＬＥＤには、蛍光体を使用するタイプのものが主に用いられているが、蛍光体を使用しないタイプのＬＥＤと比較すると、蛍光体を使用するタイプの白色ＬＥＤは応答速度が低い。従って白色ＬＥＤを用いた従来の照明光通信では、伝送速度が必ずしも十分とはいえない。
【０００７】
そこで発光効率と応答速度との両方を勘案したときに、照明光通信用の光源として、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という場合がある）を用いることを本出願人は考案し、これにさらに検討を加えた。有機ＥＬ素子は一対の電極と、これら一対の電極間に配置される発光層とを含んで構成される。一対の電極のうちの一方の電極には、光透過性を示す電極（以下、光透過性電極という場合がある）が用いられており、この光透過性電極から光が取り出される。
【０００８】
有機ＥＬ素子は、該素子の発光を制御する制御回路などが形成された基板上に通常設けられる。有機ＥＬ素子が放射する光を基板側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ素子では、該素子から放射された光が制御回路などにより遮蔽されるため、通常、有機ＥＬ素子と制御回路とは重ならないように配置されている。そうすると、制御回路などの分だけ有機ＥＬ素子の開口率が制限されることになり、結果としてその輝度が必ずしも十分とはいえないものとなる。
【０００９】
この問題を解決するために、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子とは逆に、陽極が設けられる基板とは反対側から光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子を照明用光源に用いることが考えられる。こうしたトップエミッション型の有機ＥＬ素子として、所定の３層が積層された透明な陰極を用いた素子構成が知られている。かかる有機ＥＬ素子では、第１層および第３層が酸化物薄膜層によって構成され、第２層がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＰｄおよびＰｔから選択される金属の薄膜からなる層によって構成されている（特許文献２参照）。
【００１０】
【非特許文献１】「可視光通信に適した変調方式の実験的検討」（信学技報IEICE Technical Report OCS2005-19(2005-5)第４３〜４８頁  社団法人  電子情報通信学会）
【特許文献１】特開２００３−３１８８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−７９４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら前述のトップエミッション型の有機ＥＬ素子は、その発光効率が必ずしも十分とはいえない。
そこで、本発明の目的は、伝送速度および発光効率が高い新規な照明光通信システムおよびこの照明光通信用システムに好適に適用できる送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した課題を解決するために、本発明では、下記の構成を採用した。
〔１〕  送信データに基づいて変調された変調光を出射する照明用光源を備える送信装置であって、前記照明用光源は、第１電極と、該第１電極に対向して配置される光透過性の第２電極と、第１電極および第２電極間に配置される発光層とを含んで構成される有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、前記第２電極は、第１電極層、第２電極層、および可視光透過率が４０％以上である第３電極層が、前記発光層側からこの順に積層されてなり、前記第２電極層は、前記第１電極層に含まれる材料に対して還元作用を有する材料により構成される照明光通信システム用の送信装置。
〔２〕  前記照明用光源は、それぞれの発光面積が１０−８ｃｍ２から１０−１ｃｍ２である複数の前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える、〔１〕に記載の送信装置。
〔３〕  前記照明用光源が、前記変調光を出射する通信用の有機エレクトロルミネッセンス素子と、非変調光を出射する照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える〔１〕または〔２〕に記載の送信装置。
〔４〕  前記通信用の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層が、蛍光を発光する発光材料を用いて形成され、かつ前記照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層が、リン光を発光する発光材料を用いて形成されてなる〔３〕に記載の送信装置。
〔５〕  前記第１電極層が、金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の送信装置。
〔６〕  前記第１電極層が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、〔５〕に記載の送信装置。
〔７〕  前記第１電極層が、バリウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、およびこれらの混合物からなる第１の群、並びにナトリウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、およびこれらの混合物からなる第２の群のうちの１つの群より選択される材料を含む〔６〕に記載の送信装置。
〔８〕  前記第２電極層が、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される金属を含む、〔１〕から〔７〕のいずれかに記載の送信装置。
〔９〕  前記第３電極層が、金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、インジウム、およびこれらの合金からなる群より選択される材料からなり、前記第３電極層の膜厚が、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である〔１〕から〔８〕のいずれかに記載の送信装置。
〔１０〕  前記第１電極の可視光に対する反射率が、８０％以上である〔１〕から〔９〕のいずれかに記載の送信装置。
〔１１〕  前記発光層は、重量平均分子量が１万から１０００万であり、かつ有機溶媒に可溶である高分子発光材料を含む、〔１〕から〔１０〕のいずれかに記載の送信装置。
〔１２〕  変調光を出射する照明用光源を備える〔１〕から〔１１〕のいずれかに記載の送信装置と、前記照明用光源から出射された前記変調光を受光して電気信号に変換し、該電気信号を復調して受信データを生成する受信装置とを具備する、照明光通信システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の照明光通信システム用の送信装置においては、照明用光源として、高速応答性を特長とする有機ＥＬ素子を用いることにより、従来の白色ＬＥＤを用いる場合と比較して、伝送速度を顕著に高めることができる。また本発明の有機ＥＬ素子の電極の構成はトップエミッション型の素子に適しており、有機ＥＬ素子をトップエミッション型の素子とした場合に、開口率を向上させることができ、結果として輝度を向上させることができる。
また、３層構造をとる電極のうち、第２電極層含まれる材料が、第１電極層に対する還元作用を有するため、照明用光源が備える有機ＥＬ素子をより長寿命化することができる。
【００１４】
このように本発明は、伝送速度が速く、かつ発光効率が高く、さらに寿命特性の高い新規な照明光通信システム、並びにこの照明光通信用システムに好適に適用可能な送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図を参照して、本発明の実施形態につき説明する。なお、各図は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさおよび配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、各構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。なお、以下の説明に用いる各図において、同様の構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１６】
また、有機ＥＬ素子を備える装置においては電極のリード線等の部材も存在するが、本発明の説明にあっては直接的に要しないため記載を省略している。層構造等の説明の便宜上、下記に示す例においては基板を下に配置した図と共に説明がなされるが、本発明の有機ＥＬ素子およびこれを搭載した有機ＥＬ装置は、必ずしもこの配置で、製造または使用等がなされるわけではない。なお以下の説明において基板の厚み方向の一方を上または上方といい、厚み方向の他方を下または下方という場合がある。
【００１７】
〈照明光通信システムの構成例（１）〉
図１を参照して、本発明の照明光通信システムの構成例につき説明する。図１は、照明通信システムの構成を概略的に説明するブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、照明通信システム１０は、送信装置２０と受信装置３０とを備えている。送信装置２０は、照明用光源２２を備えている。照明用光源２２は、送信されるべき送信データに基づいて変調された変調光を光信号として出射する。変調光とは、点滅制御された光または光量制御された光をいい、変調方式としては、アナログ変調方式（ＡＭ、ＦＭなど）、デジタル変調方式、パルス変調方式、およびスペクトラム拡散方式などが用いられる。
【００１９】
送信装置２０は、有機ＥＬ素子２６を備え、また有機ＥＬ素子２６に接続され、かつ当該有機ＥＬ素子２６の動作を制御する制御回路２８をさらに備える。以下有機ＥＬ素子２６と制御回路２８とを含む構成を発光ユニット２４という。図示例は、照明用光源２２が、１つの発光ユニット２４からなる例である。制御回路２８と有機ＥＬ素子２６とは電気的に接続されている。
【００２０】
有機ＥＬ素子２６は、照明光のみ、または照明光および信号光の双方を生成して出射する。有機ＥＬ素子２６および制御回路２８の具体的な構成については後述する。
【００２１】
受信装置３０は、受光部３２と復調部３４とを備える。受信装置３０は、照明用光源２２から出射された変調光を受光して、受信データを生成する。
【００２２】
受光部３２は、図示しない光電変換装置を内蔵しており、受光した変調光を電気信号に変換する。復調部３４は、受光部３２によって光電変換された電気信号から、元のデータ(送信データ）を復調して受信データを生成する。
【００２３】
送信装置２０がデータを送信する場合には、送信されるべき送信データが制御回路２８に供給される。送信データの供給を受けた制御回路２８は、供給されたデータに基づいて有機ＥＬ素子２６の動作を制御する。
【００２４】
こうして、送信データに対応して変調された変調光が有機ＥＬ素子２６から出射される。有機ＥＬ素子２６を高速に点滅させたり、その光量を高速で変化させたりしても、視覚的には感知されないので、通信用に使用したとしても有機ＥＬ素子２６はほぼ一定の光量で光っているように見える。したがって、有機ＥＬ素子２６から出射された変調光は、人に違和感を与えることなく、そのまま照明光としても利用することができる。
【００２５】
〈照明光通信システムの構成例（２）〉
図２および図３を参照して、本発明の照明光通信システムの他の構成例につき説明する。
【００２６】
１Ｇbps程度以上の大容量の伝送を行なうためには、送信装置２０において多数の発光ユニット２４を二次元的に配列し、これらを互いに並列的に動作させればよい。このような並列システムを従来のＬＥＤを用いて実現するためには、多数のＬＥＤを二次元的に配列し、分割器との配線接続を行なう必要があり、システムとして大型にならざるを得なかった。
【００２７】
白色ＬＥＤに代えて有機ＥＬ素子を用いると、完成した個々の発光ユニット２４を配線ボード上に後付けして配列するのではなく、例えば制御回路２８が形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板上に複数の有機ＥＬ素子２６を直接的に作りこむことができる。発光ユニット２４が二次元的に配置された集積デバイスを基板上に最初から製造できる。したがって分割器などの他の素子を加えても非常にコンパクトな送信装置２０を実現できる。
【００２８】
図２および図３は、本発明の照明通信システムの構成例を概略的に説明するブロック図である。
【００２９】
図２に示すように、この照明光通信システム１０は、図１を参照して既に説明した構成を基本として、有機ＥＬ素子２６および制御回路２８からなる発光ユニット２４並びに受光部３２の組を複数組備えている。送信装置２０の照明用光源２２において、複数の発光ユニット２４は、二次元的に配置されている。また、制御回路２８は、直列／並列変換回路２９をさらに含み、受信装置３０は、レンズ３６と並列／直列変換回路３８とをさらに含んでいる。
【００３０】
なお、図示例の送信装置２０および受信装置３０において、直列／並列変換回路２９を制御回路２８に組み込む構成としたが、直列／並列変換回路２９を、制御回路２８の外部に設ける構成とすることもできる。この場合、直列／並列変換回路２９から生成されるパラレル信号に基づいて、制御回路２８が各有機ＥＬ素子２６を制御してもよい。
【００３１】
送信装置２０の直列／並列変換回路２９は、送信データであるシリアルデータを複数のパラレルデータに分割し、分割されたパラレルデータを個々の有機ＥＬ素子２６にそれぞれに供給する。この送信装置２０の直列／並列変換回路２９の動作を含めた制御回路２８の制御によって、各有機ＥＬ素子２６は、各々に与えられるパラレルデータに基づいて、変調された変調光を出射する。出射された変調光は、レンズ３６によって空間的に分離され、対応する各受光部３２の光電変換装置において光電変換され、さらに変換された電子信号は図示しないＡ／Ｄコンバータによってデジタル化され、受信装置３０の並列／直列変換回路３８によってシリアルデータに変換される。復調部３４は、このシリアルデータを復調することにより受信データを生成して出力する。
【００３２】
このように、複数の有機ＥＬ素子２６を並列的に駆動することによって、大容量のデータを高速で伝送することができる。
【００３３】
図２に示した送信装置２０において、有機ＥＬ素子２６の制御(変調制御を含む）は、外部駆動回路としてのドライバＩＣを用いて行ってもよい。図２に示した送信装置２０においては、複数の有機ＥＬ素子２６を単一の制御回路２８で動作制御している。
【００３４】
図３に示すように、複数の有機ＥＬ素子２６それぞれを個別に制御する複数の制御回路２８を、各有機ＥＬ素子に対応させて接続する構成とすることもできる。この場合には、照明用光源２２は、１つの有機ＥＬ素子２６および１つの制御回路２８を１組として一体的に形成した発光ユニット２４を複数組備える。なお、複数の有機ＥＬ素子２６を１つの構成単位とする素子群に、各有機ＥＬ素子２６をグループ分けしたときに、同じ素子群に含まれる複数の有機ＥＬ素子２６と該有機ＥＬ素子２６に接続される制御回路２８とからなる発光ユニット２４群を、サブ光源２３という場合がある。後述するように、サブ光源２３ごとに発光を制御することにより、各有機ＥＬ素子２６を素子群ごとに駆動することができる。このように１つの素子群に含まれる複数の有機ＥＬ素子２６を単位として駆動することにより、素子群単位としての光強度（信号強度）が大きくなるので、例えばノイズの多い環境で使用する場合や各有機ＥＬ素子２６の光量が少ない場合であっても、正確に信号を伝送することができ、エラービットレートの小さい照明用光通信システムを実現することができる。
【００３５】
有機ＥＬ素子２６と一体的に作り込まれる制御回路２８の構成要素の一例としていわゆる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を用いることができる。薄膜トランジスタとしては、ポリシリコントランジスタ、アモルファスシリコントランジスタ、有機半導体材料を用いた有機トランジスタ等が知られている。こうした薄膜トランジスタから構成される制御回路２８と有機ＥＬ素子２６とを一体的に形成することで、送信装置２０の一層の小型化が可能になる。
【００３６】
次に、図４を参照して、前述した照明光通信システム１０の送信装置２０の構成例として、いわゆるアクティブマトリクス型として構成された照明用光源２２について説明する。
【００３７】
アクティブマトリクス型とは、有機ＥＬ素子２６および制御回路２８を一体的に構成した発光ユニット２４をマトリクス状に配列し、複数の有機ＥＬ素子２６それぞれの駆動制御を有機ＥＬ素子２６の近傍にそれぞれ作り込まれた制御回路２８によって行うタイプをいう。
【００３８】
有機ＥＬ素子２６を用いてアクティブマトリクス型の照明用光源２２を構成した場合には、有機ＥＬ素子の駆動方法は、電流プログラム方式および電圧プログラム方式の二種類に大別される。「電流プログラム方式」とは、データ線に対するデータの供給を電流レベルで行う方式をいい、「電圧プログラム方式」とは、データ線に対するデータの供給を電圧レベルで行う方法をいう。
【００３９】
図４は、本発明のアクティブマトリクス型の照明用光源を用いた照明光通信システムの概略的な説明図である。
【００４０】
送信装置２０が備える照明用光源２２は、前述したように例えばＴＦＴを構成要素とする制御回路２８により有機ＥＬ素子２６を駆動する、いわゆるアクティブマトリクス型の装置である。
【００４１】
この照明用光源２２には、ｍ×ｎ（記号「ｍ」、「ｎ」はそれぞれ自然数を表す）個の発光ユニット２４が平面上においてｍ行ｎ列のマトリクス状に配列される。すなわち格子縞の交点上に各発光ユニット２４がそれぞれ配置される。
【００４２】
照明用光源２２は、それぞれが図４において行方向に延在するとともに、互いに列方向に間隔をあけて配置されるｎ本の走査線Ｙからなる走査線群Ｙ1〜Ｙnを有する。
【００４３】
また、照明用光源２２は、列方向に延在するとともに、互いに行方向に間隔をあけて配置されるｍ本のデータ線Ｘからなるデータ線群Ｘ1〜Ｘｍを有する。走査線群Ｙ1〜Ｙnとデータ線群Ｘ1〜Ｘｍとは、基板の厚み方向の一方から見て、格子縞を形成している。
【００４４】
基板の厚み方向の一方からみて、走査線Ｙとデータ線Ｘとにより形成される格子縞の複数の交点近傍には、画素領域５１が設けられており、各画素領域５１に１つの発光ユニット２４が配置されている。換言すると、複数の発光ユニット２４が、画素領域５１ごとにマトリクス状に配置されている。
【００４５】
図４においては、それぞれの有機ＥＬ素子２６に対して所定の電圧Ｖｄｄ，Ｖｓｓを供給する電源線等が省略されている。
【００４６】
図５および図６を参照して、発光ユニット２４が備える制御回路２８の好適な構成例につき説明する。
【００４７】
図５は電流プログラム方式における発光ユニット２４が備える制御回路２８を示す回路図である。図６は電圧プログラム方式における発光ユニット２４が備える制御回路２８を示す回路図である。
【００４８】
図５および図６に示すように、発光ユニット２４は、有機ＥＬ素子２６およびこの有機ＥＬ素子２６を除く回路部分である制御回路２８を備えている。
【００４９】
〈電流プログラム方式〉
図５に示すように、制御回路２８は、４つのトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４、送信データを保持するデータ保持手段であるキャパシタＣ、電源電圧（供給手段）Ｖｄｄ、基準電圧（供給手段）Ｖｓｓ並びにこれらを互いに接続する信号線を含んでいる。
【００５０】
図５では、トランジスタＴ１、Ｔ２、およびＴ４をｎチャネル型トランジスタとし、トランジスタＴ３をｐチャネル型トランジスタとした例を示してある。
【００５１】
トランジスタＴ１のゲート電極は、走査信号ＳＥＬが供給される所定の１本の走査線Ｙに電気的に接続されている。トランジスタＴ１のソース電極は、データ電流Ｉdataが供給される所定の１本のデータ線Ｘに電気的に接続されている。トランジスタＴ１のドレイン電極は、トランジスタＴ２のソース電極に電気的に接続されている。
【００５２】
トランジスタＴ１のドレイン電極およびトランジスタＴ２のソース電極は、プログラミングトランジスタであるトランジスタＴ３のドレイン電極およびトランジスタＴ４のドレイン電極に電気的に共通接続されている。
【００５３】
トランジスタＴ２のゲート電極は、トランジスタＴ１のゲート電極と同じく、走査信号ＳＥＬが供給される走査線Ｙに電気的に共通接続されている。トランジスタＴ２のドレイン電極は、キャパシタＣの一方の電極と、トランジスタＴ３のゲート電極とに電気的に共通接続されている。
【００５４】
キャパシタＣの他方の電極には電源電圧Ｖｄｄが印加される。また、トランジスタＴ３のソース電極には、電源電圧Ｖｄｄが印加される。キャパシタＣの他方の電極とトランジスタＴ３のソース電極とには、電源電圧Ｖｄｄが印加されている。
【００５５】
トランジスタＴ４のゲート電極には駆動信号ＧＰが入力される。トランジスタＴ４のドレイン電極には有機ＥＬ素子２６のアノード（陽極）が電気的に接続されている。また、有機ＥＬ素子２６のカソード（陰極）には、電源電圧Ｖｄｄよりも低電圧である基準電圧Ｖｓｓが印加されている。
【００５６】
〈電圧プログラム方式〉
電圧プログラム方式についても、送信装置の全体的な構成については既に説明した通りである。しかしながら、この場合には、データ電圧（信号）Ｖdataをデータ線Ｘにそのまま出力するため、データ線Ｘに電気的に接続されているデータ線駆動回路４４（図４）の可変電流源が不要になる。ここでは、いわゆるＣＣ（Conductance Control）法と称される構成例につき説明する。
【００５７】
図６は、本発明の送信装置および照明光通信システムの発光ユニットに適用して好適な制御回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【００５８】
本例の制御回路２８は、有機ＥＬ素子２６を発光させる期間の駆動信号ＧＰの電圧レベルを共通電圧の電圧レベルよりも高くし、それ以外の期間における駆動信号ＧＰの電圧レベルを共通電圧と同じかそれよりも低くすることで、有機ＥＬ素子２６の発光または非発光の制御を行う。
【００５９】
図６に示すように、発光ユニット２４の制御回路２８は、走査信号ＳＥＬを供給する走査線Ｙおよびデータ電圧（信号）Ｖdataを供給するデータ線Ｘの双方に電気的に接続されている。以下の説明において、走査線Ｙおよびデータ線Ｘを基板の厚み方向の一方から見たときに相互に格子縞を形成するように行列方向に延伸する主たる配線部分を主配線部と称する。また、主配線部から分岐して、トランジスタやキャパシタといった構成要素に接続される配線部分を副配線部部と称する。さらに、これら構成要素間を接続する配線についても副配線部と称する。
【００６０】
有機ＥＬ素子２６を除く制御回路２８は、いわゆるスイッチングトランジスタであるトランジスタＴ１と、駆動トランジスタであるトランジスタＴ２と、データ保持手段であるキャパシタＣとを含んでいる。
【００６１】
トランジスタＴ１は、例えばｎ型のＴＦＴである。トランジスタＴ１のソース電極は、データ線Ｘの主配線部から分岐する副配線に電気的に接続される。
【００６２】
トランジスタＴ２は、例えばｎ型のＴＦＴである。トランジスタＴ２のドレイン電極に電気的に接続されている副配線には駆動信号ＧＰが入力される。トランジスタＴ２のソース電極は、副配線を経て有機ＥＬ素子２６の陽極に電気的に接続される。
【００６３】
トランジスタＴ１のドレイン電極は、副配線を経てトランジスタＴ２のゲート電極に電気的に接続される。また、トランジスタＴ１のゲート電極は、走査線Ｙの主配線部から分岐する副配線に電気的に接続される。
【００６４】
キャパシタＣの一方の端子には、トランジスタＴ１のドレイン電極およびトランジスタＴ２のゲート電極が副配線を経て電気的に共通接続される。キャパシタＣの他方の電極および有機ＥＬ素子２６の陰極には基準電圧（接地電圧Ｖｓｓ）が印加される。
【００６５】
トランジスタＴ１は、走査信号ＳＥＬの電圧レベル（走査制御電圧Ｖｇ）により、データ線ＸおよびトランジスタＴ２のゲート電極間、並びにデータ線ＸおよびキャパシタＣ間を導通または遮断する。
【００６６】
前述した構成例では、データを保持するデータ保持手段の好適例として、キャパシタを用いる例を説明したが、キャパシタの代わりに、多ビットのデータを記憶可能なメモリ装置（ＳＲＡＭ等）を用いることもできる。
【００６７】
図７を参照して、図５および図６を参照して説明した発光ユニット２４の動作につき説明する。図７は、発光ユニット２４の動作タイミングチャートである。
【００６８】
ここで、走査線駆動回路４２（図４）による走査線Ｙ1から走査線Ｙnの線順次走査によって、所定の発光ユニット２４の選択が開始されるタイミングをｔ0とする。また、発光ユニット２４の選択が次に開始されるタイミングをｔ2とする。期間ｔ0〜ｔ2は、前半のプログラミング期間ｔ0〜ｔ1と、後半の駆動期間ｔ1〜ｔ2とに分けられる。
【００６９】
〈電流プログラム方式（図５に示した回路構成）における動作〉
前半のプログラミング期間ｔ0〜ｔ1では、キャパシタＣに対する送信データの書き込みが行われる。まず、タイミングｔ0において、走査信号ＳＥＬが走査線Ｙに入力される。これにより、走査線Ｙが高レベル（以下、Ｈレベルという場合がある）に立ち上がる。スイッチング素子として機能するトランジスタＴ１およびＴ２が共にオン（導通）する。すると、データ線ＸとトランジスタＴ３のドレイン電極とが電気的に接続される。これにより、トランジスタＴ３は、自己のゲート電極と自己のドレイン電極とが電気的に接続されたダイオード接続となる。
【００７０】
トランジスタＴ３は、データ線Ｘより供給されたデータ電流Ｉdataを自己のチャネルに流す。これにより、データ電流Ｉdataに応じた電圧がゲート電圧Ｖgとして発生する。トランジスタＴ３のゲート電極に接続されたキャパシタＣには、発生したゲート電圧Ｖgに応じた電荷が蓄積される。これにより、キャパシタＣには、蓄積された電荷量に相当するデータ（送信データ）が書き込まれる。
【００７１】
プログラミング期間ｔ0〜ｔ1において、トランジスタＴ３は、自己のチャネルを流れるデータ信号に基づいて、キャパシタＣに対するデータの書き込みを行うプログラミングトランジスタとして機能する。また、この期間中、駆動信号ＧＰが低レベル（以下、Ｌレベルという場合がある）に維持されているため、トランジスタＴ４はオフ（非導通）のままである。したがって、有機ＥＬ素子２６に対する駆動電流の経路はトランジスタＴ４により遮断される。よって、有機ＥＬ素子２６は発光しない。
【００７２】
続く駆動期間ｔ1〜ｔ2では、駆動電流が有機ＥＬ素子２６を流れ、有機ＥＬ素子２６の輝度の設定が行われる。まず、タイミングｔ1において、走査信号ＳＥＬがＬレベルに立ち下がり、トランジスタＴ１およびＴ２がいずれもオフする。これにより、データ電流Ｉdataが供給されるデータ線ＸとトランジスタＴ３のドレイン電極とが電気的に分離され、トランジスタＴ３のゲート電極とドレイン電極との間も電気的に分離される。
トランジスタＴ３のゲート電極には、キャパシタＣの蓄積電荷に応じたゲート電圧Ｖgが印加され続ける。タイミングｔ1における走査信号ＳＥＬの立ち下がりと同期（同一タイミングであるとは限らない）して、それ以前はＬレベルだった駆動信号ＧＰがＨレベルに立ち上がる。
【００７３】
これにより、電源電圧Ｖｄｄから基準電圧Ｖｓｓに向かって、トランジスタＴ３およびＴ４と有機ＥＬ素子２６とに連なる駆動電流の経路が形成される。有機ＥＬ素子２６を流れる駆動電流は、トランジスタＴ３のチャネル電流に相当し、その電流レベルは、キャパシタＣの蓄積電荷に基づくゲート電圧Ｖgによって制御される。
【００７４】
駆動期間ｔ1〜ｔ2において、トランジスタＴ３は、有機ＥＬ素子２６に駆動電流を供給する駆動トランジスタとして機能する。結果として、有機ＥＬ素子２６は、この駆動電流に応じて、換言すれば、キャパシタＣに保持されたデータに基づいて変調された発光強度で発光する。
【００７５】
〈電圧プログラム方式（図６に示した回路構成）における動作〉
図７を参照して、図６を参照して説明した発光ユニット２４の動作につき説明する。
【００７６】
以下の動作説明において、走査線駆動回路４２（図４）による走査線Ｙ1から走査線Ｙnの線順次走査によって、所定の発光ユニット２４の選択が開始されるタイミングをｔ0とする。また、発光ユニット２４の選択が次に開始されるタイミングをｔ2とする。期間ｔ0〜ｔ2は、前半のプログラミング期間ｔ0〜ｔ1と、後半の駆動期間ｔ1〜ｔ2とに分けられる。
【００７７】
まず、タイミングｔ0において、所定の走査線Ｙに、走査線信号ＳＥＬが入力される。すると、走査線Ｙは、高レベル（以下、Ｈレベルという場合がある）に立ち上がり、トランジスタＴ１がオン状態となる。よって、データ線Ｘに供給されたデータ電圧Ｖdataが、トランジスタＴ１を介して、キャパシタＣの一方の電極に印加される。
【００７８】
これにより、データ電圧Ｖdata相当の電荷がキャパシタＣに蓄積される（送信データが書き込まれる）。走査線Ｙの電圧レベルが低レベル（以下、Ｌレベルという場合がある）となってトランジスタＴ１が完全にオフ状態となった後から次に電圧レベルがＨレベルになってトランジスタＴ１がオン状態となると共に次のデータ信号が入力されるまでの間、トランジスタＴ２のゲート電極に印加される電圧をキャパシタＣは維持する働きをする。すなわち、キャパシタＣは、所定の期間、データ線Ｘに入力されたデータを保持する。
【００７９】
また、トランジスタＴ２がオン状態となり、駆動信号ＧＰ入力信号線および有機ＥＬ素子２６間が導通する。なお、タイミングｔ0からタイミングｔ1までの期間において、駆動信号ＧＰの入力信号線はＬレベルに維持される。したがって、前半の期間ｔ0〜ｔ1において、有機ＥＬ素子２６は発光しない。
【００８０】
前半の期間ｔ0〜ｔ1に続く後半の期間ｔ1〜ｔ2では、キャパシタＣに蓄積された電荷によりトランジスタＴ２がオン状態となる。期間ｔ1〜ｔ2では、入力される駆動信号ＧＰに応じて有機ＥＬ素子２６が発光する。
【００８１】
タイミングｔ1では、走査信号ＳＥＬがＬレベルに立ち下がる。これにより、トランジスタＴ１がオフする。よって、キャパシタＣの一方の電極に対するデータ電圧Ｖdataの印加が停止するが、キャパシタＣの蓄積電荷によって、トランジスタＴ２のゲート電極にはゲート電圧Ｖg相当が印加される。
【００８２】
タイミングｔ1における走査信号ＳＥＬの立ち下がりと同期して、それ以前はＬレベルだった駆動信号ＧＰは、Ｈレベルに立ち上がる。
【００８３】
これにより、駆動信号ＧＰが入力される信号線は、次の選択が開始されるタイミングｔ2に至るまでＨレベルが維持される。よって、駆動電流の電流経路が形成される。これにより、有機ＥＬ素子２６は、キャパシタＣに保持されていた送信データに基づいて発光する。
【００８４】
図４を参照して既に説明したように、照明用光源２２を駆動するための駆動回路は、走査線駆動回路４２とデータ線駆動回路４４とによって構成されており、両者は、図示しない上位装置による同期制御下、互いに協働して動作する。
【００８５】
走査線駆動回路４２は、シフトレジスタ、出力回路等を主体に構成されており、走査線Ｙ1〜Ｙnに走査信号ＳＥＬを出力することによって、走査線Ｙ1〜Ｙnを所定の選択順序で順番に選択する線順次走査を行う。走査信号ＳＥＬは、ＨレベルまたはＬレベルの２値的な信号レベルをとり、データの書込対象となる行（走査線Ｙの１ラインに接続される複数の発光ユニット２４）に対応する走査線ＹはＨレベルとされ、これ以外の走査線ＹそれぞれはＬレベルとされる。
【００８６】
そして、１垂直走査期間（１Ｆ）において、所定の選択順序で、それぞれの行が順番に選択されていく。なお、走査線駆動回路４２は、走査信号ＳＥＬ以外に、トランジスタを導通制御する駆動信号ＧＰ（またはそのベース信号）も出力する。この駆動信号ＧＰによって、発光ユニット２４に含まれる有機ＥＬ素子２６の輝度設定を行う（駆動）期間が設定される。
【００８７】
データ線駆動回路４４は、走査線駆動回路４２による線順次走査と同期して、データ線Ｘ1〜Ｘｍそれぞれに対するデータ信号の供給を電流ベースで行う。前述した電流プログラム方式の場合には、データ線駆動回路４４は、発光ユニット２４より出射される変調光の変調度合いを規定するデータ（データ電圧Ｖdata）をデータ電流Ｉdataへと変換する可変電流源を含む。データ線駆動回路４４は、１水平走査期間（１Ｈ）において、今回データを書き込む行に対するデータ電流Ｉdataの一斉出力と、次の水平走査期間で書き込みを行う行に関するデータの点順次的なラッチとを同時に行う。
【００８８】
ある水平走査期間において、データ線Ｘの本数に相当するｍ個のデータが順次ラッチされる。そして、次の水平走査期間において、ラッチされたｍ個のデータは、データ電流Ｉdataに変換された上で、それぞれのデータ線Ｘ1〜Ｘｍに対して一斉に出力される。
【００８９】
図８を参照して、サブ光源２３の構成につき説明する。図８は、サブ光源の構成例を説明する照明光通信システムの概略的な説明図である。
【００９０】
送信装置２０のサブ光源２３は、照明用光源２２に含まれる複数の発光ユニット２４が複数のグループに区分けされることにより規定される。図示例では、複数の発光ユニット２４が４つに区分けされて、第１サブ光源２３Ａ、第２サブ光源２３Ｂ、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄ（以下、それぞれサブ光源Ａ、サブ光源Ｂ、サブ光源Ｃおよびサブ光源Ｄという場合がある）とされている。なお、ｉおよびｊは１以上の任意の正数であり、かつｍおよびｎは２以上の任意の正数である。第１サブ光源２３Ａ、第２サブ光源２３Ｂ、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２４Ｄに含まれる発光ユニット２４の数は、互いに同一であっても、互いに異なっていてもよい。また、サブ光源２３同士の発光ユニット２４の数が同数である場合において、発光ユニット２４の配置形態は、サブ光源２３単位で同一であっても、異なっていてもよい。また離散的に離れて配置されている発光ユニット２４を同一の発光ユニット２４に属する発光ユニット２４とするグループ分けをしてもよく、このようなグループ分けを行うことにより、たとえサブ光源２３単位で明滅などしたとしても、局所的な光量の低下を抑制することができ、照明としての性能の低下を抑えることができる。
【００９１】
第１サブ光源２３Ａ、第２サブ光源２３Ｂ、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２４Ｄに含まれる発光ユニット２４の数を同数とした例を説明する。具体的には、ｉ＝ｊ＝４かつｍ＝ｎ＝８とし、各サブ光源に含まれる発光ユニット２４の数を１６とした例を説明する。第１サブ光源２３Ａ、第２サブ光源２３Ｂ、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄそれぞれが含む発光ユニット２４は、この例では４×４のマトリクス状に配置されている。
【００９２】
第１サブ光源２３Ａおよび第２サブ光源２３Ｂの発光ユニット２４は、走査線Ｙ１〜Ｙｊ（Ｙ４）（走査線群Ｙabという場合がある）に電気的に接続される。また、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄの発光ユニット２４は、走査線Ｙｊ+１〜Ｙｎ（Ｙ５〜Ｙ８）（走査線群Ｙcdという場合がある）に電気的に接続される。
【００９３】
また、第１サブ光源２３Ａおよび第３サブ光源２３Ｃの発光ユニット２４は、データ線Ｘ１〜Ｘｉ（Ｘ４）（データ線群Ｘacという場合がある）に電気的に接続される。また、第２サブ光源２３Ｂおよび第４サブ光源２３Ｄの発光ユニット２４は、データ線Ｘｉ+１〜Ｘｍ（Ｘ５〜Ｘ８）（データ線群Ｘbdという場合がある）に電気的に接続される。
【００９４】
次に、図４、図８および図９を参照して、複数のサブ光源にグループ分けされた照明用光源を備える照明光通信システムの動作につき説明する。
【００９５】
走査線駆動回路４２およびデータ線駆動回路４４（図４）は、照明用光源２２に設定された第１サブ光源２３Ａ、第２サブ光源２３Ｂ、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄにおいて、各サブ光源２３単位で、複数のサブ光源２３を独立的に駆動する。
【００９６】
同一のサブ光源２３に属する複数の発光ユニット２４は、本実施形態では、すべて同一の発光状態になるように制御される。異なるサブ光源２３同士については互いに独立的に制御され得る。よって、この場合には、照明用光源２２に、４つの独立した伝送チャネルが形成されることになる。
【００９７】
走査線Ｙ1〜Ｙj（走査線群Ｙab）が選択されている状態でデータ線Ｘ1〜Ｘi（データ線群Ｘac）に供給されたデータ（すべて同一の電流レベルである）は、第１サブ光源２３Ａの各発光ユニット２４に共通して供給される。
【００９８】
これによって、第１サブ光源２３Ａの発光状態が制御される。また、この状態でデータ線Ｘｉ+１〜Ｘｍ（データ線群Ｘbd）に供給されたデータは、第２サブ光源２３Ｂの各発光ユニット２４に共通に供給される。これによって、第２サブ光源２３Ｂの発光状態が制御される。
【００９９】
走査線Ｙｊ+１〜Ｙｎ（走査線群Ｙcd）が選択されている状態でデータ線Ｘ1〜Ｘi（データ線群Ｘac）に供給されたデータは、第３サブ光源２３Ｃの各発光ユニット２４に共通に供給される。
【０１００】
これによって、第３サブ光源２３Ｃの発光状態が制御される。また、この状態でデータ線Ｘｉ+１〜Ｘｍ（データ線群Ｘbd）に供給されたデータは、第４サブ光源２３Ｄの各発光ユニット２４に共通に供給される。これによって、第４サブ光源２３Ｄの発光状態が制御される。
【０１０１】
図９は、照明光通信システムの動作を説明するタイミングチャートである。
【０１０２】
図８に示す構成において、最上段に配置されている走査線Ｙ１から最下段に配置されている走査線Ｙｎに向かって、ｎ本の走査線Ｙが順次選択されていくものとする。
【０１０３】
この場合には、照明用光源２２全体に対して、送信データのデータ書き込みを行うのに要する１フレーム期間ｔ0〜ｔ2は、前半の第１サブ光源２３Ａおよび第２サブ光源２３Ｂの選択期間ｔ0〜ｔ1と、後半の第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄの選択期間ｔ1〜ｔ2とに分けられる。
【０１０４】
第１サブ光源２３Ａおよび第２サブ光源２３Ｂの選択期間ｔ0〜ｔ1は、走査線群Ｙabに属する走査線Ｙ1の選択が開始されてから走査線Ｙjの選択が終了するまでの期間に相当する。
【０１０５】
この期間ｔ0〜ｔ1において、データ線群Ｘacには第１サブ光源２３Ａ用の送信データＤaが共通して供給され、この送信データＤaに応じたレベルにデータ線群Ｘacが維持される。
【０１０６】
データ線群Ｘacには、第１サブ光源２３Ａのみならず第３サブ光源２３Ｃも接続されているが、走査線群Ｙcdが非選択のため、第３サブ光源２３Ｃは電気的に分離されている。したがって、データ線群Ｘacに供給された送信データＤaは、第１サブ光源２３Ａにのみ供給され、これに応じた書き込みが第１サブ光源２３Ａにおいて行われる。
【０１０７】
また、この期間ｔ0〜ｔ1において、データ線群Ｘbdには第２サブ光源２３Ｂ用の送信データＤbが共通して供給され、この送信データＤbに応じたレベルにデータ線群Ｘbdが維持される。
【０１０８】
データ線群Ｘbdには、第２サブ光源２３Ｂのみならず第４サブ光源２３Ｄも接続されているが、走査線群Ｙcdが非選択のため、第４サブ光源２３Ｄは電気的に分離されている。したがって、データ線群Ｘbdに供給された送信データＤbは、第２サブ光源２３Ｂにのみ供給され、これに応じた書き込みが第２サブ光源２３Ｂにおいて行われる。
【０１０９】
第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄの選択期間ｔ1〜ｔ2は、走査線群Ｙcdに属する走査線Ｙj+1の選択が開始されてから走査線Ｙnの選択が終了するまでの期間に相当する。この期間ｔ1〜ｔ2において、データ線群Ｘacには第３サブ光源２３Ｃ用の送信データＤcが共通して供給され、この送信データＤcに応じたレベルにデータ線群Ｘacが維持される。
【０１１０】
ここで、データ線群Ｘacに接続された第１サブ光源２３Ａは、走査線群Ｙabが非選択のため電気的に分離されている。したがって、データ線群Ｘacに供給された送信データＤcは、第３サブ光源２３Ｃにのみ供給され、これに応じた書き込みが第３サブ光源２３Ｃにおいて行われる。
【０１１１】
また、期間ｔ1〜ｔ2において、データ線群Ｘbdには第４サブ光源２３Ｄ用の送信データＤｄが共通して供給され、この送信データＤｄに応じたレベルにデータ線群Ｘbdが維持される。このとき、データ線群Ｘbdに接続された第２サブ光源２３Ｂは、走査線群Ｙabが非選択のため電気的に分離されている。したがって、データ線群Ｘbdに供給された送信データＤｄは、第４サブ光源２３Ｄにのみ供給され、これに応じた書き込みが第４サブ光源２３Ｄにおいて行われる。
【０１１２】
なお、図９においては、同一のサブ光源２３に対応する走査線群を順次走査するケースを例示したが、駆動回路の駆動能力を十分に確保できることを条件として、サブ光源２３ごとに対応する走査線群を同時に一括選択することもできる。
【０１１３】
ここで、前述した図５および図６に示すように制御回路２８を構成しておけば、電流プログラム方式および電圧プログラム方式のいずれにおいても、第１サブ光源２３Ａ、第２サブ光源２３Ｂ、第３サブ光源２３Ｃおよび第４サブ光源２３Ｄの独立的な駆動を実現することができる。
【０１１４】
〈有機ＥＬ素子の構成例〉
有機ＥＬ素子は、自由なサイズ設計が可能、超小型化が可能、高速応答が可能といった優れた特長を有する。有機ＥＬ素子を、照明光通信に利用する場合には、個々の素子面積はより小さいものが好適である。個々の素子面積が小さいほど、有機ＥＬ素子の静電容量は小さくなる傾向にあるので、応答速度を規定する素子のＲＣ時定数も同様に小さくなり、ひいては有機ＥＬ素子の面積が小さくなるほど応答速度が速くなるからである。
【０１１５】
素子面積(発光面積）は、好ましくは１０-8cm2以上１cm2以下とするのがよく、より好ましくは１０-8cm2以上１０-1cm2以下とするのがよく、さらに好ましくは１０-8cm2以上１０-2cm2以下とするのがよい。
【０１１６】
従来のＬＥＤでは、半導体基板にＬＥＤを形成した後、半導体基板を分割して個々のチップとし、配線が形成された回路基板にチップを取り付けて使用する。チップにはＬＥＤを回路基板に接続する際に必要となる接続部位が設けられるので、チップの大きさはＬＥＤよりも大きくなる。またＬＥＤのチップとしては、台座および樹脂レンズなどが必要となるため、実際に発光する部分よりも大きな素子となる。さらにそのチップを回路基板に実装するためには、基板側にも接続部位を設ける必要があるので、チップよりも大きい実装面積が必要となり、ＬＥＤ自体が小さいものであったとしても、送信装置の小型化には自ずと限界がある。
【０１１７】
これに対して、有機ＥＬ素子の場合には、例えば素子の動作を制御する制御回路および配線などが形成された基板上に素子を直接的かつ配線と一体的に形成することができる。すなわち、従来のＬＥＤのようには有機ＥＬ素子自体の大きさよりも大きい実装面積を必要とせず、発光ユニットの高集積化が容易であり、送信装置の小型化を実現することができる。そして、基板に作り込まれた有機ＥＬ素子をそのまま動作させて利用できるので、設計上の自由度が高く、素子の小型化が比較的容易である。以上のような理由から、有機ＥＬ素子は、照明光通信用の発光素子として極めて好適である。
【０１１８】
大容量データの高速通信を可能にするためには、複数の発光ユニットからデータを並列的に送信することが好ましく、そのためには、複数の発光ユニットを配列する必要がある。
【０１１９】
従来のＬＥＤでは、個々のＬＥＤチップ、または、チップに台座と樹脂レンズとからなる素子を配列する必要があるために、実際に発光する部分よりも大きな面積が必要であった。
【０１２０】
これに対して、有機ＥＬ素子では、配線および制御回路などを形成した基板上に素子を直接形成し、素子をそのまま動作させて利用できるので、発光ユニットの高集積化が容易であり、全体として小さな通信向け照明用光源(送信装置）が実現できる。
【０１２１】
また、従来のＬＥＤの場合には、送信装置における照明用光源の強度変調は、ドライバＩＣ（ＩＣ：Integrated Circuit）といった外部制御回路を用いて行う必要があった。そのため、送信装置を構成するユニットの小型化が困難であった。
【０１２２】
これに対して、有機ＥＬ素子の場合には、発光層を含む発光部の近傍に薄膜トランジスタ等の変調素子からなる制御回路を一体的に形成することができる。制御回路と有機ＥＬ素子とを、例えば積層して一体化すれば、発光ユニットの小型化が容易である。
【０１２３】
このように、有機ＥＬ素子を用いることにより、発光ユニットのさらなる小型化や集積化が可能であり、有機ＥＬ素子と制御回路との積層構造も容易に製造できるので、高速大容量の照明光通信に対応した送信装置の小型化を実現することができる。
【０１２４】
有機ＥＬ素子としては、蛍光発光型（一重項遷移）とリン光発光型（三重項遷移）が知られているが、本実施形態では、どちらを使用してもよい。有機ＥＬ素子を小さくし、ＲＣ時定数を小さくして応答速度を上げても、発光の減衰時間で規定される速度以上に応答速度を上げることはできない。
【０１２５】
有機ＥＬ素子は、その発光のメカニズムによって、蛍光発光（一重項励起状態からの発光）型とリン光発光（三重項励起状態からの発光）型とに分けられる。一般に、蛍光発光型はリン光発光型よりも発光の減衰時間が短く、室温（２０℃程度）では蛍光発光型で約１０ns程度、リン光発光型で約1μs程度である。したがって、どちらを用いても、素子単体で１Ｍbps程度の伝送速度までの信号通信に対応可能である。
【０１２６】
また、本発明の実施形態において、蛍光発光型の有機ＥＬ素子およびリン光発光型の有機ＥＬ素子の双方を混載した集積デバイスを照明用光源として用いてもよい。蛍光発光型は、リン光発光型よりも応答速度をより速くできるので、高速な通信用途に適しているといえる。リン光発光型は、蛍光発光型よりも発光効率をより高くできるので、照明用途に適している。
【０１２７】
有機ＥＬ素子は発光層材料を素子ごとに選択的に分けて形成できる。よって、照明用光源において、例えば照明用の有機ＥＬ素子をリン光発光型とし、通信用の有機ＥＬ素子を蛍光発光型とするというように、照明用光源が、送信データに基づいて変調された変調光を出射する通信用の有機ＥＬ素子と、非変調光を出射する照明用の有機ＥＬ素子とを含んで構成されてもよい。
【０１２８】
この場合には、蛍光発光型の有機ＥＬ素子には、照明機能および通信機能の双方を担わせて、送信すべき送信データに応じて変調された変調光を出射する通信用の有機ＥＬ素子としてこれを用いるのがよい。また、リン光発光型の有機ＥＬ素子には、照明機能のみを担わせて、一定の非変調光を出射する照明用の有機ＥＬ素子としてこれを用いるのがよい。
【０１２９】
これら照明用の有機ＥＬ素子および通信用の有機ＥＬ素子は、前述したサブ光源ごとにいずれかの有機ＥＬ素子を選択して設ける構成としてもよい。また、単一のサブ光源内に照明用の有機ＥＬ素子および通信用の有機ＥＬ素子を混在させてもよい。
【０１３０】
これにより、照明効率の向上と通信の高速化とを両立した照明システムが構築できる。ただし、このような構成では、照明からの全光量に対して、通信情報が重畳された光（信号光）の割合が小さくなる。したがって、受信装置として、光の強度変化に敏感なシステムが必要になる。全光量に対する信号光の割合としては、１％以上５０％以下であることが望ましい。
【０１３１】
一般照明を用いて照明光通信を行う場合には、照明用光源は白色であることが望ましい。有機ＥＬ素子で白色光を得るためには、１つの素子内部にＲ素子、Ｇ素子、およびＢ素子の発光層を積層する方法がある。
【０１３２】
これらの白色光を発光する有機ＥＬ素子は、従来の蛍光体を用いた、いわゆる白色ＬＥＤのような電流注入による青色発光→蛍光体励起→黄色発光というプロセス非経由で、電流注入直接再結合により複数の波長の発光を出射する。そのため、従来の蛍光体を用いた白色ＬＥＤよりも応答速度がより速いという特長があり、照明光通信システムに好適である。
【０１３３】
図１０を参照して、送信装置に好適に適用可能な有機ＥＬ素子２６の構成例につき説明する。
【０１３４】
図１０は、有機ＥＬ素子の概略的な断面図である。本実施形態の有機ＥＬ素子２６は、基板５０上に設けられている。ここでは、いわゆるアクティブマトリクス方式の面光源として基板５０上に形成された１つの有機ＥＬ素子２６の構成を説明する。
【０１３５】
基板５０には、マトリクス状に複数の画素領域５１が設定されている。各画素領域５１は、隔壁６０により区画されている。隔壁６０は、格子状に設けられ、隔壁６０により電気的に区分けされる各画素領域５１に、各有機ＥＬ素子２１がそれぞれ配置される。
この隔壁６０は、後述する第１電極５２が形成された基板５０上の画素領域５１を区画する領域に、例えば感光性レジスト液をスピン塗布し、これを露光および現像することで、光透過性である感光性樹脂よりなる隔壁として形成することができる。
【０１３６】
なお、本明細書において、「光」とは、１ｎｍから１ｍｍ程度の範囲の波長の電磁波を意味する。「光透過性」とは、前述の「光」から照明光および信号光として使用できることを条件として選択された範囲内に含まれる波長の光が吸収および散乱されることなく透過するか、または入射した照明光および信号光が許容される程度の割合で透過することをいう。照明光および信号光は、好ましくは「可視光」とするのがよい。「可視光」とはヒトの目で見ることができる範囲の波長を有する電磁波をいう。可視光は、一般に短波長側が３６０ｎｍから４００ｎｍ程度、長波長側が７６０ｎｍから８３０ｎｍ程度の波長を有している。本実施形態では、可視光透過率が１０％程度以上であれば「光透過性」であるものとする。
【０１３７】
基板５０に設定された画素領域５１上には、有機ＥＬ素子２６が設けられる。有機ＥＬ素子２６は、発光層５６と、陽極５２および発光層５６間に必要に応じて設けられる第１機能層５３と、発光層５６および陰極５８間に必要に応じて設けられる第２機能層５７とから構成されている。基板５０上にはこの例では陽極である第１電極５２（陽極５２という場合がある）が配置されている。
【０１３８】
この陽極５２の上には、所望により第１機能層５３を挟んで、発光層５６が配置される。発光層５６の上には、所望により第２機能層５７を挟んで、この例では複数の画素領域５１にわたって、陰極である透明な光透過性の第２電極５８（陰極５８という場合がある）が配置されている。光透過性の第２電極５８は、この例では３層の積層体から構成されている。３層の積層体は、第１電極５２側から順に積層された第１電極層５８Ａ、第２電極層５８Ｂ、第３電極層５８Ｃの３層からなる。基板５０上に配置された陽極５２、発光層５６、陰極５８を保護するために保護層（上部封止膜と呼称する場合もある）７０が設けられている。
【０１３９】
なお、本実施形態では、第１電極５２が陽極であり、光透過性の第２電極５８が陰極であるが、第１電極５２が陰極であり、第２電極５８が陽極である有機ＥＬ素子２６を構成してもよい。この場合には、第１電極５２および第２電極５８の配置を前述の実施形態の通りに固定し、これら第１電極５２および第２電極５８に挟持される積層構造体の積層順を逆順として、トップエミッション型の有機ＥＬ素子とすればよい。
【０１４０】
以下に、まず、第２電極５８の３層構造について説明する。その後、その他の構成要素について説明する。
【０１４１】
（第２電極）
本実施形態において、陰極５８は、３層の積層体から構成されている。３層の積層体は、発光層５６側から順に積層された第１電極層５８Ａ（第１層５８Ａという場合がある）、第２電極層５８Ｂ（第２層５８Ｂという場合がある）および第３電極層５８Ｃ（第３層５８Ｃという場合がある）の３層からなる。
【０１４２】
本実施形態において、陰極５８の第１電極層５８Ａは金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む。第２電極層５８Ｂはカルシウム、アルミニウム、マグネシウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される金属を含む。
【０１４３】
第１電極層５８Ａが金属酸化物および／または金属フッ化物を含み、第２電極層５８Ｂに含まれる材料が、第１電極層５８Ａに含まれる材料に対する還元剤であるか、または第１電極層５８Ａが金属を含み、第２電極層５８Ｂに含まれる材料が、第１電極層５８Ａに含まれる金属の酸化物に対する還元剤であることが好ましい。
【０１４４】
本発明のさらに他の実施形態において、陰極５８の第２電極層５８Ｂの材料は、第１電極層５８Ａの材料に対して還元作用を有する。この実施形態において、第１電極層５８Ａは金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物からなる群より選択される材料を含むことが好ましく、また、第２電極層５８Ｂは、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される金属を含むことが好ましい。
【０１４５】
前述の実施形態において、第１電極層５８Ａが金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む場合には、第１電極層５８Ａは、これらの材料から実質的になる層とすることができる。金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物の中では金属が好ましい。第１電極層５８Ａに含まれる金属、金属酸化物、金属フッ化物、およびこれらの混合物を構成する金属としては、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属を挙げることができる。より具体的には、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等を挙げることができ、バリウム、ナトリウム、ルビジウムであることが特に好ましい（バリウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、およびこれらの混合物からなる群を第１の群とする場合があり、ナトリウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、およびこれらの混合物からなる群を第２の群という場合がある）。
また、第１電極層は、前述のルビジウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される材料を含むのが好ましい。
第２電極層５８Ｂを構成する材料がカルシウムまたはマグネシウムを含む場合には、第１電極層５８Ａを構成する金属は、カルシウムまたはマグネシウム以外の金属であることが好ましい。
【０１４６】
第２電極層５８Ｂがカルシウム、アルミニウム、マグネシウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される金属を含む場合には、第２電極層５８Ｂは、これらの金属、これらの金属の酸化物、これらの金属のフッ化物、またはこれらの混合物のいずれかのみから実質的になる層とすることができる。特に、これらの金属のみから実質的になることが好ましい。
【０１４７】
部材Ａ（例えば金属）「のみから実質的になる」とは、蒸着等の製造工程、および使用に際しての酸化等の過程において混入した部材Ａとは異なる他の元素が含まれてもよいことを意味し、具体的には、部材Ａの含有割合が９０モル％以上である場合とすることができる。
【０１４８】
第２電極層５８Ｂに含まれる材料が第１電極層５８Ａに含まれる材料に対する還元剤である場合、第２電極層５８Ｂに含まれる材料が第１電極層５８Ａに含まれる金属の酸化物に対する還元剤である場合、および第２電極層５８Ｂに含まれる材料が第１電極層５８Ａに含まれる材料に対して還元作用を有する場合において、材料間の還元能の有無・程度は、例えば、化合物間の結合解離エネルギー（ΔｒＨ°）から決定することができる。即ち、第２電極層５８Ｂを構成する材料による、第１電極層５８Ａを構成する材料に対する還元反応において、結合解離エネルギーが正であるような組み合わせである場合には、第２電極層５８Ｂの材料が第１電極層５８Ａの材料に対して還元能を有するといえる。
【０１４９】
結合解離エネルギーは、例えば、電気化学便覧第５版（丸善、２０００）、熱力学データベースＭＡＬＴ（科学技術社、１９９２）などで参照できる。例を挙げると、ＬｉＦとＡｌの組み合わせでは、
３ＬｉＦ＋Ａｌ→３Ｌｉ＋ＡｌＦ３、ΔｒＨ°＝−３６．２８
となり、吸熱反応であることからＡｌはＬｉＦに対する還元能を有しない。また、ＬｉＦとＣａの組み合わせでは、
２ＬｉＦ＋Ｃａ→２Ｌｉ＋ＣａＦ２、ΔｒＨ°＝＋３８．５８
となり、放熱反応であることからＣａはＬｉＦに対する還元能を有する。
【０１５０】
第２電極層５８Ｂの材料が第１電極層５８Ａの材料に対して還元能を有する場合の第１電極層５８Ａおよび第２電極層５８Ｂの材料の組み合わせの例を以下に列挙する。以下の式においては、左辺の左側の材料が第１電極層５８Ａの材料、左辺の右側の材料が第２電極層５８Ｂの材料であり、左辺の右側の材料が左辺の左側の材料に対する還元剤となる。
（１）２ＢａＯ＋Ａｌ→２Ｂａ＋ＡｌＯ２，ΔｒＨ°＝＋１９７．６
（２）ＢａＯ＋Ｃａ→Ｂａ＋ＣａＯ，ΔｒＨ°＝＋１７２．４
（３）ＢａＯ＋Ｍｇ→Ｂａ＋ＭｇＯ，ΔｒＨ°＝＋２１７．２
（４）ＢａＦ＋Ｃａ→Ｂａ＋ＣａＦ，ΔｒＨ°＝＋５５．２
（５）２ＢａＦ＋Ｃａ→２Ｂａ＋ＣａＦ２，ΔｒＨ°＝＋５１.０
（６）ＢａＦ＋Ｍｇ→Ｂａ＋ＭｇＦ，ΔｒＨ°＝＋１３５．９
（７）２ＢａＦ＋Ｍｇ→２Ｂａ＋ＭｇＦ２，ΔｒＨ°＝＋１３９．３
（８）２ＬｉＦ＋Ｃａ→２Ｌｉ＋ＣａＦ２，ΔｒＨ°＝＋３８．５
（９）ＣｓＦ＋Ｃａ→Ｃｓ＋ＣａＦ，ΔｒＨ°＝＋１４．７
（１０）ＣｓＦ＋Ａｇ→Ｃｓ＋ＡｇＦ，ΔｒＨ°＝＋１５８．０
（１１）Ｃｓ２ＣＯ３＋Ａｌ→２Ｃｓ＋ＡｌＯ＋ＣＯ２，ΔｒＨ°＝＋３０３．０
（１２）Ｃｓ２ＣＯ３＋Ｃａ→２Ｃｓ＋ＣａＯ＋ＣＯ２，ΔｒＨ°＝＋４３１．６
（１３）Ｃｓ２ＣＯ３＋Ａｇ→２Ｃｓ＋ＡｇＯ＋ＣＯ２，ΔｒＨ°＝＋５９５．４
（１４）２Ｎａ２Ｏ＋Ａｌ→４Ｎａ＋ＡｌＯ２，ΔｒＨ゜＝＋４１．７
（１５）２Ｒｂ２Ｏ＋Ａｌ→４Ｒｂ＋ＡｌＯ２，ΔｒＨ゜＝＋４１．７
（１６）Ｒｂ２Ｏ＋Ｃａ→２Ｒｂ＋ＣａＯ，ΔｒＨ゜＝＋９４．４
【０１５１】
本実施形態において、第１電極層５８Ａの材料が、酸化物またはフッ化物などでない金属のみから実質的になる場合、金属の酸化物に対して第２電極層５８Ｂの材料が還元作用を有するか、または金属のフッ化物に対して第２電極層５８Ｂの材料が還元作用を有するか、または金属酸化物および金属フッ化物の両方に対して第２電極層５８Ｂの材料が還元作用を有する場合、本発明でいう「第２層の材料が第１層の材料に対して還元作用を有する」場合に該当するものとする。第１電極層５８Ａの材料が金属のみから実質的になるものとして有機ＥＬ素子を製造した場合であっても、製造工程等の過程において第１電極層５８Ａに混入する微量の酸素、水分等により酸化物、フッ化物等が生じうる。その酸化物、フッ化物等に対して、第２電極層５８Ｂの材料が還元作用を有する場合には、本発明の効果を得ることができる。したがって、第２電極層５８Ｂの材料は、第１電極層５８Ａを構成する金属の酸化物およびフッ化物の両方に対して還元作用を有することが好ましい。この場合には、上記に列挙したように、カルシウム、アルミニウム、マグネシウムを第２電極層５８Ｂの材料として好適に用いることができる。
【０１５２】
本実施形態において、陰極５８を構成する第３電極層５８Ｃは、可視光透過率が通常４０％以上であり、好ましくは５０％以上である。このような可視光透過率とすることにより、第２電極（陰極）５８を、光透過性の電極とすることができる。第３電極層５８Ｃを構成する材料は、金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、インジウム、およびこれらの合金からなる群より選択されることが好ましい。
【０１５３】
陰極５８を構成する第１電極層５８Ａ、第２電極層５８Ｂおよび第３電極層５８Ｃの厚さは、特に限定されないが、特に可視光透過率に鑑みて適宜設定される。第１電極層５８Ａの厚さが０．５ｎｍから１０ｎｍ、第２電極層５８Ｂの厚さが０．５ｎｍから１０ｎｍ、第３電極層５８Ｃの厚さが５ｎｍから３０ｎｍであることが好ましい。
【０１５４】
また、第２電極５８の全層を透過する光の可視光透過率は、４０％以上であることが、有機ＥＬ素子の光（取り出し）特性を良好なものとする上で好ましい。
【０１５５】
第１電極層５８Ａ、第２電極層５８Ｂ、および第３電極層５８Ｃを形成する方法としては、発光層５６等へのダメージを避けることが可能であるため、真空蒸着法等の蒸着法が好ましい。真空蒸着法により第２電極５８を形成する場合には、操作の簡便性、および異物混入による品質低下の防止の観点から、真空蒸着装置のチャンバー内に基板を設置して減圧し、真空を保ったまま第１電極層５８Ａ、第２電極層５８Ｂ、および第３電極層５８Ｃを連続して形成することが好ましい。
【０１５６】
また、第２電極５８の光（可視光）透過率を向上させることを目的として、第３電極層５８Ｃの上に、反射防止層を設ける事もできる。反射防止層に用いられる材料としては屈折率（ｎ）が１．８〜３．０程度のものが好ましく、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＷＯ３などが挙げられる。反射防止層の膜厚は材料の組合せによって異なるが、通常１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。
例えば、第２電極５８として、第１電極層５８ＡにＢａを５ｎｍ、第２電極層５８ＢにＡｌを１ｎｍ、第３電極層５８ＣにＡｇを１５ｎｍの構成を用いた場合、第３電極層５８Ｃ上に、反射防止層としてＷＯ３を２１ｎｍ積層すると、発光層５６側からの光透過率が１０％向上する。
【０１５７】
続いて、陰極である第２電極５８以外の有機ＥＬ素子２６の構成要素について、以下に詳しく説明する。
【０１５８】
（基板）
基板５０としては、有機ＥＬ素子２６を形成する工程において変化しないもの、すなわち、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、リジッド基板でも、フレキシブル基板でもよく、例えば、ガラス板、プラスチック板、高分子フィルムおよびシリコン板、並びにこれらを積層した積層板などが好適に用いられる。さらに、プラスチック、高分子フィルムなどに低透水化処理を施したものを用いることもできる。基板５０としては、市販のものが使用可能である。また基板を公知の方法により製造することもできる。
【０１５９】
基板５０は、前述したような駆動用の制御回路２８が厚み内に設けられたいわゆるＴＦＴ基板とすることができる。また、基板５０上に制御回路２８が設けられ、制御回路２８上に平坦化膜が設けられていてもよい。平坦化膜が設けられる場合には、平坦化膜の中心線上の平均粗さ（Ｒａ）がＲａ＜１０ｎｍを満たすことが好ましい。
【０１６０】
（第１電極）
本実施形態において第１電極５２は、基板５０上に、直接または必要に応じて他の層を介して設けられる。第１電極５２は、発光層５６からの出射光を第２電極５８側へ反射させる反射電極として設けられる。第１電極５２は、例えば基板５０の厚み内に設けられたアクティブマトリクス駆動方式のための制御回路２８に電気的に接続されて設けられることが好ましい。
【０１６１】
第１電極５２は、可視光に対する反射率が８０％以上であることが好ましい。このような反射率を有することにより、トップエミッション型の有機ＥＬ素子における反射電極として有効に用いることができる。
【０１６２】
第１電極５２は、好ましくは陽極として設けられる。後述する正孔注入層、正孔輸送層などの第１機能層５３、および発光層５６等で用いられる有機半導体材料への正孔供給性の観点からは、かかる第１電極５２の発光層５６側表面の仕事関数が４．０ｅＶ以上であることが好ましい。
【０１６３】
第１電極５２を陰極とすることもできる。このような第１電極５２の材料としては、仕事関数が小さく、発光層５６への電子注入が容易な材料および／または電気伝導度が高い材料および／または可視光反射率の高い材料が好ましい。陰極である第１電極５２の材料としては、具体的には、金属、金属酸化物、合金、グラファイトまたはグラファイト層間化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の無機半導体などを挙げることができる。
【０１６４】
上記金属としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属や周期表の１３族金属等を用いることができる。これら金属の具体的例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等を挙げることができる。
【０１６５】
また、合金としては、上記金属の少なくとも一種を含む合金を挙げることができ、具体的には、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等を挙げることができる。
【０１６６】
この第１電極５２は、必要に応じて光透過性とされるが、それらの材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム亜鉛酸化物）などの導電性酸化物；ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの導電性有機物を挙げることができる。
【０１６７】
なお、第１電極５２を２層以上の積層構造としてもよい。また、第１電極５２の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【０１６８】
また、第１電極５２を反射電極かつ陽極として設ける場合には、高光反射性金属からなる光反射層と４．０ｅＶ以上の仕事関数を有する材料からなる高仕事関数材料層を組み合わせた多層構造が好ましい。
【０１６９】
このような第１電極５２の具体的な構成例としては、以下の（１）〜（１５）を例示することができる。
（１）  Ａｌ
（２）  Ａｇ
（３）  Ａｇ−ＭｏＯ３
（４）  ＡｇとＰｄとＣｕとの合金−ＩＴＯ
（５）  ＡｌとＮｄとの合金−ＩＴＯ
（６）  ＭｏとＣｒとの合金−ＩＴＯ
（７）  Ｃｒ−Ａｌ−Ｃｒ−ＩＴＯ
（８）  Ｃｒ−Ａｇ−Ｃｒ−ＩＴＯ
（９）  Ｃｒ−Ａｇ−Ｃｒ−ＩＴＯ−ＭｏＯ３
（１０）  ＡｇとＰｄとＣｕとの合金−ＩＺＯ
（１１）  ＡｌとＮｄとの合金−ＩＺＯ
（１２）  ＭｏとＣｒとの合金−ＩＺＯ
（１３）  Ｃｒ−Ａｌ−Ｃｒ−ＩＺＯ
（１４）  Ｃｒ−Ａｇ−Ｃｒ−ＩＺＯ
（１５）  Ｃｒ−Ａｇ−Ｃｒ−ＩＺＯ−ＭｏＯ３
【０１７０】
なお、上記（３）〜（１５）までの表記において、記号「−」は、積層体の層間の界面を表し、表記の左側が基板５０側である。十分な光反射率を得るために、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金などの高光反射性金属層の膜厚は５０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以上である。ＩＴＯ、ＩＺＯなどの高仕事関数材料層の膜厚は通常、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。
【０１７１】
また、短絡等の電気的接続の不良を防止する観点から、第１電極５２の発光層５６側表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）はＲａ＜５ｎｍを満たすことが望ましく、より好ましくはＲａ＜２ｎｍである。
【０１７２】
Ｒａは、日本工業規格ＪＩＳのＪＩＳ−Ｂ０６０１−２００１に基づいて、ＪＩＳ−Ｂ０６５１からＪＩＳ−Ｂ０６５６およびＪＩＳ−Ｂ０６７１−１等を参考に計測できる。
【０１７３】
第１電極５２の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、および金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が挙げられる。
（第１機能層）
本実施形態において、陽極である第１電極５２と発光層５６との間に必要に応じて設けられる第１機能層５３としては、正孔注入層、正孔輸送層、および電子ブロック層等が挙げられる。
【０１７４】
（正孔注入層）
正孔注入層は、陽極である第１電極５２からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔注入層は、陽極５２と正孔輸送層との間、または陽極５２と発光層５６との間に設けることができる。正孔注入層を構成する材料としては、公知の材料を適宜用いることができ、特に制限はない。例えば、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
【０１７５】
正孔注入層の成膜方法としては、例えば、正孔注入層となる材料（正孔注入材料）を含む溶液からの成膜を挙げることができる。溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば、特に制限はなく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、および水を挙げることができる。
【０１７６】
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。
【０１７７】
また、正孔注入層の厚みとしては、５〜３００ｎｍ程度であることが好ましい。この厚みが５ｎｍ未満では、製造が困難になる傾向があり、他方で、３００ｎｍを超えると、駆動電圧、および正孔注入層に印加される電圧が大きくなる傾向がある。
【０１７８】
（正孔輸送層）
正孔輸送層とは、陽極、正孔注入層または陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。正孔輸送層を構成する材料としては、特に制限はないが、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）等の芳香族アミン誘導体、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体などが例示される。
【０１７９】
これらの中でも、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【０１８０】
芳香族アミン化合物としては、第３級アミンが好ましく、具体的には下記一般式(１)で表される繰り返し単位を含む化合物があげられる。
【０１８１】
【化１】
2010102966.tif 000003
式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３およびＡｒ４は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基を表し、Ａｒ５、Ａｒ６およびＡｒ７は置換基を有していてもよいアリール基または置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、ｎおよびｍはそれぞれ独立して、０または１を表し、０≦ｎ＋ｍ≦２である。
【０１８２】
式（１）中、芳香環上の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、１価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基およびカルボキシル基などから選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【０１８３】
また、置換基は、ビニル基、アセチレン基、ブテニル基、アクリル基、アクリレート基、アクリルアミド基、メタクリル基、メタクリレート基、メタクリルアミド基、ビニルエーテル基、ビニルアミノ基、シラノール基、小員環（たとえばシクロプロピル基、シクロブチル基、エポキシ基、オキセタン基、ジケテン基、エピスルフィド基等）を有する基、ラクトン基、ラクタム基、またはシロキサン誘導体の構造を含有する基等の架橋基であってもよい。また、上記の基の他に、エステル結合やアミド結合を形成可能な基の組み合わせ（例えばエステル基とアミノ基、エステル基とヒドロキシル基など）なども架橋基として利用できる。
【０１８４】
なお、正孔輸送層を構成する芳香族アミン化合物としては、上記一般式（１）で表される繰り返し単位において、Ａｒ２とＡｒ３が直接または、−Ｏ−、−Ｓ−等の２価の基を介して結合した構造の繰り返し単位を含む化合物でもよい。
【０１８５】
アリーレン基としては、フェニレン基等があげられ、２価の複素環基としては、ピリジンジイル基、等があげられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【０１８６】
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等があげられ、１価の複素環基としては、ピリジル基等があげられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【０１８７】
芳香族第３級アミン化合物の構造を含む繰返し単位を含む重合体は、さらに他の繰り返し単位を有していてもよい。他の繰り返し単位としては、フェニレン基、フルオレンジイル基等のアリーレン基があげられる。なお、この重合体の中では、架橋基を含んでいるものがより好ましい。
【０１８８】
正孔輸送層の成膜方法としては、特に制限はないが、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダーと正孔輸送材料とを含む混合液からの成膜を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、正孔輸送材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。
【０１８９】
溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば、特に制限はなく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒などを挙げることができる。溶液からの成膜方法としては、前述した正孔注入層の成膜法と同様の塗布法を挙げることができる。
【０１９０】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収の弱いものが好適に用いられ、例えばポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどを挙げることができる。
【０１９１】
正孔輸送層の厚みは、特に制限されないが、目的とする設計に応じて適宜変更することができ、１〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。この厚みが前述の下限値未満となると、製造が困難になる、または正孔輸送の効果が十分に得られないなどの傾向があり、他方、上限値を超えると、駆動電圧および正孔輸送層に印加される電圧が大きくなる傾向がある。したがって正孔輸送層の厚みは、上述のように、好ましくは、１〜１０００ｎｍであるが、より好ましくは、２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは、５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【０１９２】
電子ブロック層は、電子の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお正孔注入層、および／または正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。電子ブロック層が電子の輸送を堰き止める機能を有することは、例えば、電子電流のみを流す素子を作製し、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することが可能である。
【０１９３】
（発光層）
発光層５６は、通常、主として蛍光またはリン光を発光する有機物を有する。発光層５６は、有機物として低分子化合物および／または高分子化合物を含んでいる。また、さらにドーパント材料を含んでいてもよい。この実施形態において用いることができる発光層５６を形成する材料としては、例えば以下のものが挙げられる。なお、陽極５２と陰極５８との間には、一層の発光層に限らず、複数の発光層が配置されてもよい。
【０１９４】
なお、本明細書でいう高分子とは、ポリスチレン換算の数平均分子量が、１０３以上であり、通常、ポリスチレン換算の数平均分子量が１０８以下である。
発光層５６が含有する高分子発光材料の重量平均分子量は、１万から１０００万が好ましく、さらに好ましくは２万から５００万である。また高分子発光材料は有機溶剤に対して可溶性を有することが好ましい。高分子発光層の厚みとしては、５ｎｍから３００ｎｍが例示され、３０ｎｍから２００ｎｍが好ましく、さらに好ましくは４０ｎｍから１５ｎｍである。
【０１９５】
（色素系材料）
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【０１９６】
（金属錯体系材料）
金属錯体系材料としては、例えば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属に、Al、Zn、BeなどまたはTb、Eu、Dyなどの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。
【０１９７】
（高分子系材料）
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
【０１９８】
前述の材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【０１９９】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【０２００】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【０２０１】
（ドーパント材料）
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２ｎｍから２００ｎｍ（２０〜２０００Å）である。
【０２０２】
（発光層の成膜方法）
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を発光層形成領域の面上に塗布する方法、発光層形成領域の面上に真空蒸着法を用いて堆積させる方法、所定の基体の上に発光材料を含む溶液を塗布し、この塗膜を成膜化し、得られた膜を発光層領域に転写する方法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する際に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。
【０２０３】
発光材料を含む溶液を発光層形成領域の面上、もしくは転写用の膜を形成するための基体の上に塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の色分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザによる転写や熱転写により、所望のところのみに発光層を形成する方法も用いることができる。
【０２０４】
（第２機能層）
発光層５６と陰極である第２電極５８との間に、必要に応じて、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等の第２機能層５７が積層される。
【０２０５】
なお、陰極５８と発光層５６との間に電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合には、陰極に接する層を電子注入層といい、この電子注入層を除く層を電子輸送層という。
【０２０６】
（電子注入層）
電子注入層は、陰極５８からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子注入層は、先に述べたように、電子輸送層と第２電極５８との間、または発光層５６と第２電極５８との間に設けられる。電子注入層としては、発光層５６の種類に応じて、アルカリ金属やアルカリ土類金属、あるいは金属を一種類以上含む合金、あるいは金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物、あるいは物質の混合物などが挙げられる。
【０２０７】
アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。
【０２０８】
アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられる。
【０２０９】
さらに、金属、金属酸化物、金属塩をドーピングした有機金属化合物、および有機金属錯体化合物、またはこれらの混合物も、電子注入層の材料として用いることができる。
【０２１０】
電子注入層は、２層以上を積層した積層構造を有していてもよい。具体的には、Ｌｉ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【０２１１】
（電子輸送層）
電子輸送層は、陰極５８、電子注入層または陰極５８により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する層である。電子輸送層を形成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体等が例示される。
【０２１２】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【０２１３】
なお、電子注入層および正孔注入層を総称して電荷注入層という場合があり、電子輸送層および正孔輸送層を総称して電荷輸送層という場合がある。
【０２１４】
正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層、および／または電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。正孔ブロック層が正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、例えばホール電流のみを流す素子を作製し、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することが可能である。
【０２１５】
本実施形態の有機ＥＬ素子２６において、陽極５２から陰極５８までの層構成の組み合わせ例を以下に示す。
ａ）陽極／発光層／陰極
ｂ）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
ｃ）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
ｄ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｅ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
ｆ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｇ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｈ）陽極／発光層／電子注入層／陰極
ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。）
【０２１６】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子２６は、２層以上の発光層を有していてもよく、２層の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、以下のｊ）に示す層構成を挙げることができる。
ｊ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／電荷発生層／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極
【０２１７】
また、３層以上の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、（電荷発生層／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層）を一つの繰り返し単位として、以下のｋ）に示す繰り返し単位を２つ以上含む層構成を挙げることができる。
ｋ）  陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／（該繰り返し単位）／（該繰り返し単位）／・・・／陰極
層構成ｊ）およびｋ）において、陽極、陰極、発光層以外の各層は必要に応じて非形成とすることができる。
【０２１８】
ここで、電荷発生層とは電界を印加することにより、正孔と電子を発生する層である。電荷発生層としては、例えば酸化バナジウム、ＩＴＯ、酸化モリブデンなどからなる薄膜を挙げることができる。
【０２１９】
有機ＥＬ素子においては、通常、基板側に陽極が配置されるが、基板側に陰極を配置するようにしてもよい。
【０２２０】
本実施形態の有機ＥＬ素子２６は、さらに電極との密着性向上や電極からの電荷注入性の改善のために、電極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよい。また界面での密着性向上や混合の防止などのために、前述した各層間に薄いバッファー層を挿入してもよい。
【０２２１】
（保護層）
前述のように第２電極（陰極）５８が形成された後、少なくとも基本構造である第１電極（陽極）５２−発光層５６−第２電極（陰極）５８を保護するために、これらを封止する保護層（上部封止膜）７０が形成される。この保護層７０は、通常、少なくとも一つの無機層と少なくとも一つの有機層を有する。積層数は、必要に応じて決定され、基本的には、無機層と有機層は交互に積層される。
【０２２２】
なお、ガラス基板に比べると、プラスチック基板は酸素および水などのガスの透過性が高い。発光層５６などの発光物質は酸化されやすく、酸素および水などと接触することにより劣化しやすいので、基板５０としてプラスチック基板が用いられる場合には、ガスバリア性を高めるための処理を基板５０に予め施すことが好ましい。例えばプラスチック基板上にガスなどに対するバリア性の高い下部封止膜を積層し、その後、この下部封止膜の上に有機ＥＬ素子２６を積層形成することが好ましい。この下部封止膜は、通常、保護層（上部封止膜）と同様の構成、同様の材料にて形成される。
【０２２３】
本実施形態の有機ＥＬ素子２６を用いた装置では、第２電極５８に対向する第１電極５２はアクティブマトリクス駆動方式を実現するための回路、例えば基板５０の厚み内に設けられている制御回路２８に電気的に接続される。例えば前述したようにアクティブマトリクス駆動方式用の制御回路２８が形成されたＴＦＴ基板（５０）上に複数の有機ＥＬ素子２６を形成することによって、アクティブマトリクス駆動方式の装置を実現することができる。
【０２２４】
本実施形態の有機ＥＬ素子２６を用いた装置は、さらに必要に応じて、カラーフィルターまたは蛍光変換フィルター等のフィルター、画素の駆動に必要な回路および配線等の、任意の構成要素を有することができる。
【０２２５】
本実施形態の有機ＥＬ素子２６を用いた装置においては、第１電極５２が反射電極となり、第２電極５８が透過電極となる。すなわち、基板５０とは反対側の面から光が取り出されるトップエミッション型の有機ＥＬ素子を備えた装置とすることができる。かかる構成を採用することにより、第１電極５２を駆動電極とし、駆動回路の設計の自由度を確保しながら光学的な開口率を高くすることができる。これにより、輝度を向上させることができる。
また、３層構造をとる電極のうち、第２電極層含まれる材料が、第１電極層に対する還元作用を有するため、照明用光源が備える有機ＥＬ素子をより長寿命化することができる。結果として、送信装置を、伝送速度が速く、かつ発光効率が高く、さらに寿命特性の高い優れた装置とすることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子２６を用いた装置は、例えば両面を光透過性の電極とし、両面に発光する装置とすることもできる。
【実施例】
【０２２６】
以下、作製例および参考例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の例示に限定されるものではない。
【０２２７】
以下に示す作製例１から作製例５では、光透過性の第２電極５８を３つの層から構成した場合の効果を確認した。
【０２２８】
（作製例１）
（Ａ：第１電極（陽極）の形成）
ガラス基板上に、真空蒸着法にて、第１電極（陽極）である厚さ１００ｎｍの銀層を成膜した。本銀層は反射率９０％の光反射陽極である。さらに、真空を保ったまま、光反射陽極上に、正孔注入層として、厚さ１０ｎｍのＭｏＯ３層をさらに成膜した。
【０２２９】
（Ｂ：正孔輸送層の形成）
正孔輸送性高分子材料およびキシレンを混合し、正孔輸送性高分子材料の０．７重量％キシレン溶液（正孔輸送層形成用組成物）を得た。
【０２３０】
前述の（Ａ）工程で得た、陽極および正孔注入層を有する基板を真空装置より取り出し、正孔注入層の上に、正孔輸送層形成用組成物をスピンコート法により塗布し、膜厚２０ｎｍの塗膜を得た。
【０２３１】
この塗膜を設けた基板を１９０℃で２０分間加熱し、塗膜を不溶化させた後、室温まで自然冷却させ、正孔輸送層を得た。
【０２３２】
（Ｃ：発光層の形成）
発光高分子材料およびキシレンを混合し、発光高分子材料の１．４重量％キシレン溶液（発光層形成用組成物）を得た。
【０２３３】
前述の（Ｂ）工程で得た、陽極、正孔注入層、および正孔輸送層を有する基板の正孔輸送層の上に、発光層形成用組成物をスピンコート法により塗布し、膜厚８０ｎｍの塗膜を得た。
【０２３４】
この塗膜を設けた基板を１３０℃で２０分間加熱し、溶媒を蒸発させた後、室温まで自然冷却させ、発光層を得た。
【０２３５】
（Ｄ：第２電極の形成）
前述の（Ｃ）工程で得た、陽極、正孔注入層、正孔輸送層および発光層を有する基板の発光層の上に、真空蒸着法によって、陰極である第２電極の第１層（第１電極層に相当する）である５ｎｍのＢａ層、第２層（第２電極層に相当する）である５ｎｍのＣａ層、第３層（第３電極層に相当する）である１５ｎｍのＳｎ−Ａｇ合金（モル比はＳｎ：Ａｇ＝９６：４）層を、連続的に成膜し、第１層、第２層および第３層からなる電極を形成した。
【０２３６】
（Ｅ：封止）
前述の（Ｄ）工程で得た、有機ＥＬ素子が積層された基板を真空蒸着装置より取り出し、窒素雰囲気下、封止ガラスおよび２液混合エポキシ樹脂にて基板上の有機ＥＬ素子を封止した。
【０２３７】
（Ｆ：評価）
前述の（Ｅ）工程で得られた素子に、０Ｖから１２Ｖまでの電圧を印加し、最大発光効率を測定した。さらに、初期輝度６０００ｃｄ／ｍ２となる電流で通電し、一定電流を通電して、輝度半減寿命を測定した。結果を（表１）に示す。
【０２３８】
（作製例２）
第２電極の第３層として１５ｎｍのＣｕ層を成膜した他は、作製例１と同様に操作し、有機ＥＬ素子を得て評価した。結果を（表１）に示す。
【０２３９】
（作製例３）
第２電極の第２層として１ｎｍのＡｌ層、第３層として１５ｎｍのＣｕ層を成膜した他は、作製例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた有機ＥＬ素子を作製例１と同様に評価した。結果を（表１）に示す。
【０２４０】
（作製例４）
第２電極の第３層として１５ｎｍのＡｇ層を成膜した他は、作製例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた有機ＥＬ素子を作製例１と同様に評価した。結果を（表１）に示す。
【０２４１】
以上の作製例１から作製例４の第３層を、前述の材料で前述の膜厚にそれぞれ形成した場合には、各作製例の第３層の可視光透過率は、それぞれ４０％以上となる。
【０２４２】
（参考例１）
第２電極のＣａ層を成膜せず、第１層上に直接１５ｎｍのＳｎ−Ａｇ合金層を成膜した他は、作製例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた有機ＥＬ素子を作製例１と同様に評価した。結果を（表１）に示す。
【０２４３】
（参考例２）
第２電極のＣａ層を成膜せず、第１層上に直接１５ｎｍのＣｕ層を成膜した他は、作製例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた有機ＥＬ素子を作製例１と同様に評価した。結果を（表１）に示す。
【０２４４】
【表１】
2010102966.tif 000004
【０２４５】
作製例１と参考例１とを参照すれば明らかな通り、Ｂａの第１層、Ｃａの第２層、およびＳｎ−Ａｇ合金の第３層の３層からなる陰極を使用すると、かかる第２層を省略しＢａの層およびＳｎ−Ａｇ合金の層の２層のみからなる陰極を使用した場合に比べて、発光効率が顕著に優れていた。また、輝度半減寿命も顕著に優れていた。
【０２４６】
また、作製例２、作製例３および参考例２を参照すれば明らかな通り、Ｂａの第１層、ＣａまたはＡｌの第２層、およびＣｕの第３層の３層からなる陰極を使用すると、かかる第２層を省略しＢａの層およびＣｕの層の２層のみからなる陰極を使用した場合に比べて、発光効率が優れていた。また、輝度半減寿命も優れていた。
【０２４７】
さらに、作製例４に示される通り、Ｂａの第１層およびＡｌの第２層に加えて第３層としてＡｇのみからなる層を用いた場合に、発光効率および輝度半減寿命のいずれもが最も優れていた。
【０２４８】
（作製例５）
第２電極の第１層として３．５ｎｍのＬｉＦ層、第２層として４ｎｍのＣａ層、第３層として１５ｎｍのＡｇ層を成膜した他は、作製例１と同様に操作し、有機ＥＬ素子を得て評価した。結果を（表２）に示す。
【０２４９】
（参考例３）
第２電極の第１層として３．５ｎｍのＬｉＦ層を成膜し、Ｃａ層を成膜せず第１層上に直接１５ｎｍのＡｇ層を成膜した他は、作製例１と同様に操作し、有機ＥＬ素子を得て評価した。結果を（表２）に示す。
【０２５０】
【表２】
2010102966.tif 000005
【０２５１】
作製例５と参考例３とを参照すれば明らかな通り、ＬｉＦの第１層、Ｃａの第２層、およびＡｇの第３層の３層からなる陰極を使用すると、かかる第２層を省略しＬｉＦの層およびＡｇの層の２層のみからなる陰極を使用した場合に比べて、発光効率が顕著に優れていた。また、輝度半減寿命も顕著に優れていた。
【図面の簡単な説明】
【０２５２】
【図１】照明光通信システムの概略的説明図（１）である。
【図２】照明光通信システムの概略的説明図（２）である。
【図３】照明光通信システムの概略的説明図（３）である。
【図４】照明光通信システムの概略的説明図（４）である。
【図５】電流プログラム方式の発光ユニットの回路図である。
【図６】電圧プログラム方式の発光素子の回路図である。
【図７】発光ユニットの動作説明図である。
【図８】照明光通信システムの概略的説明図（５）である。
【図９】照明用光源の動作説明図である。
【図１０】有機ＥＬ素子の概略的な断面図である。
【符号の説明】
【０２５３】
１０：照明光通信システム
２０：送信装置
２２：照明用光源
２４：発光ユニット
２３：サブ光源
２３Ａ：第１サブ光源
２３Ｂ：第２サブ光源
２３Ｃ：第３サブ光源
２３Ｄ：第４サブ光源
２６：有機ＥＬ素子
２８：制御回路
２９：直列／並列変換回路
３０：受信装置
３２：受光部
３４：復調部
３６：レンズ
３８：並列／直列変換回路
４２：走査線駆動回路
４４：データ線駆動回路
５０：基板
５１：画素領域
５２：第１電極（陽極）
５３：第１機能層
５６：発光層
５７：第２機能層
５８：第２電極（陰極）
５８Ａ：第１電極（第１層）
５８Ｂ：第２電極（第２層）
５８Ｃ：第３電極（第３層）
Ｘ：データ線
Ｙ：走査線
【図１】
2010102966.tif 000006
【図２】
2010102966.tif 000007
【図３】
2010102966.tif 000008
【図４】
2010102966.tif 000009
【図５】
2010102966.tif 000010
【図６】
2010102966.tif 000011
【図７】
2010102966.tif 000012
【図８】
2010102966.tif 000013
【図９】
2010102966.tif 000014
【図１０】
2010102966.tif 000015