(57)【要約】【課題】  フレキシブルディスプレイへ適用可能な、透明電極を必要としない発光素子（有機ＥＬ素子）を提供すること。【解決手段】  蛍光励起可能な波長の光Ｐを導波する導光層１１と、この導光層１１の面に積層された蛍光色素層１２と、この蛍光色素層１２に臨む電極面１３１と１４１が対向する対向電極１３，１４と、を少なくとも備える発光素子１、並びに、この発光素子１が多数配設された表示装置を提供し、更に、発光素子１の対向電極１３，１４に対する電界印加手段を備える発光素子装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光励起可能な波長の光を導波する導光層と、
前記導光層に積層された蛍光色素層と、
該蛍光色素層に臨む電極面同士が対向する対向電極と、
を少なくとも備える発光素子。
【請求項２】
前記対向電極は、前記導光層に積層されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
請求項１記載の発光素子が配設されたことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
蛍光励起可能な波長の光を導波する導光層と、
前記導光層に積層された蛍光色素層と、
該蛍光色素層に電界印加可能に対向配置された、少なくとも一対の対向電極と、
前記対向電極に対する電界印加手段と、
を少なくとも備える発光素子装置。
【請求項５】
前記蛍光色素層に対して高周波電界を印加することによって、蛍光を抑制又は強度変調することを特徴とする請求項４記載の発光素子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に係る技術に関する。より詳しくは、フレキシブルディスプレイへの適用が可能な発光素子と該発光素子を用いる表示装置並びに発光素子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイデバイスは、マン−マシンインターフェースとして、ますます需要が高まってきており、例えば、PDP（プラズマディスプレ）、FED(フィールドエミッションディスプレイ)、ELD（エレクトロルミネッセンスディスプレ）、LCD(液晶ディスプレイ)等の表示デバイスが既に実用化されている。
【０００３】
これらのディスプレイは、エレクトロニクスの発展によって高精度化が進んでおり、品質、価格ともに既に成熟段階にある。この中で、自発光型の電気光学素子を用いた表示装置は、視認性がよいこと、広い視野角を有すること、高速応答が可能で動画表示に適しているなどの特徴がある。
【０００４】
特に、電圧をかけると発光する有機物質を利用する有機電界発光（有機ＥＬ，organic electroluminescence）素子を用いるディスプレイは、低電力で高い輝度を得ることができ、視認性、応答速度、寿命、消費電力の点でも優れており、また、発光に関与する部分が極めて薄いことから液晶ディスプレイのように薄型化も可能である。
【０００５】
例えば、特許文献１には、透明基板１と、透明基板１上の透明電極２と、透明電極２上の発光層５と、発光層５上の背面電極４とからなる電界発光素子が開示され、発光層５が、母材６となる高分子化合物と、該母材６中に含まれる発光材料（導電性高分子化合物）７とからなり、母材６には、必要に応じて蛍光色素等の発光補助材料８を含ませる技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２〜５には、ＩＴＯなどの透明導電性材料で形成された下部電極とその対向電極との間に有機ＥＬ発光層が設けられた構成の表示装置技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０６−１９６０５５号公報。
【特許文献２】特開２００５−１１６０１号公報。
【特許文献３】特開２００４−１９２８９０号公報。
【特許文献４】特開平２００５−０５０７７２号公報。
【特許文献５】特開平２００５−２０５３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、有機ＥＬ素子は、フレキシブルディスプレイへの応用が検討されている。この有機ＥＬ素子は、一般に、一層又は多層の発光層が上下の電極の間に挟まれたサンドイッチ構造を備え、両電極により電流を発光層に印加する構造を有しており、さらには、前記発光層の光を外部に取り出せるようにする必要があるため、電極の少なくとも一方（多くは陽極（アノード））はＩＴＯ（インジウム-スズ-オキサイド）等の透明電極で形成されている。しかし、このＩＴＯは、柔軟性に欠けるためフレキシブルディスプレイへの適用は難しいという技術的課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、フレキシブルディスプレイへ適用可能な、透明電極を必要としない発光素子（有機ＥＬ素子）を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、まず、蛍光励起可能な波長の光を導波する導光層と、前記導光層に積層された蛍光色素層と、該蛍光色素層に臨む電極面同士が対向する対向電極と、を少なくとも備える発光素子、並びに該発光素子が配設された表示装置を提供する。
【００１０】
このような新規構成の発光素子や表示装置では、前記蛍光色素層に加えて、前記対向電極も前記導光層の片面に積層させることが可能である。即ち、本発明に係る発光素子では、従来の有機ＥＬ素子の構成とは異なって、発光層を挟む上下位置に対向電極を設ける必要がなくなるため、この発光層からの光を外部に取り出すために、フレキシブルではないＩＴＯのような透明電極を採用する必要がなくなる。
【００１１】
また、本発明は、蛍光励起可能な波長の光を導波する導光層と、前記導光層に積層された蛍光色素層と、該蛍光色素層に電界印加可能に対向配置された、少なくとも一対の対向電極と、前記対向電極に対する電界印加手段と、を少なくとも備える発光素子装置を提供する。
【００１２】
この発光素子装置では、前記蛍光色素層に対して高周波電界を印加することによって、蛍光を抑制又は強度変調することが可能となる。より具体的には、蛍光色素層中の蛍光色素に対して、高周波電界を印加することによって、蛍光色素に分極が生じて蛍光が抑制（クエンチ）され、また、溶液中では、蛍光色素同士の衝突による蛍光抑制効果も同時に得られる。このため、高周波電界の印加操作によって、蛍光のオンオフを自在に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る発光素子や発光素子装置では、発光層を上下に配置された対向電極でサンドイッチする従来の構造とは異なって、発光層として機能する蛍光色素層とこれに電界印加するための対向電極とを導光層上に配置させることが可能となる。この構成により、前記導光層を柔軟性のある材料で形成すれば、フレキシブルディスプレイへの適用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明の代表的な実施形態を例示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１５】
図１は、本発明に係る発光素子、表示装置及び発光素子装置の基本的な構成を説明するための図（上：断面図、下：平面図）である。
【００１６】
まず、符号１で示した発光素子は、全体として基板状の形態を備えており、選択された蛍光色素を励起できる波長の光Ｐ（図１の上断面図参照）を導波することが可能な材料によって形成されている導光層１１を備えている。
【００１７】
この導光層１１は、選択された蛍光色素を励起できる波長の光Ｐを導波する材料であれば、特に限定するものではなく、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の光学的に透明な合成樹脂フィルム、および、ポリシラン等の透明シリコンゴムなどにより形成することができる。特に、柔軟性（例えば、可撓性）を有する材料を選択して形成することによって、フレキシブルな発光素子や表示装置（ディスプレイ）を製造することが可能となる。
【００１８】
この導光層１１の上には、発光部として機能する蛍光色素層１２が直接又は間接に積層されている。この蛍光色素層１２には、目的に合わせて選択された蛍光色素が所定濃度で含まれている。この蛍光色素は、前記導光層１１を導波してきた所定波長の光Ｐが入射されたときに、励起されて蛍光を発する性質を有する。
【００１９】
前記蛍光色素層１２の形成方法は、特に限定されないが、例えば、導光層１１に対して直接蒸着したり、若しくは合成樹脂等をバインダにして塗布したりすることにより形成できる。あるいは、水、アルコール等の溶液に蛍光色素を溶解した液体を用いてもよい。
【００２０】
次に、発光素子１では、前記した蛍光色素層１２を挟むように対向電極１３−１４が左右に振り分けられて配設されている。より具体的には、導光層１１の蛍光色素層１２が形成されている導光層１１の同一の面に、少なくとも一対の電極１３，１４が積層されており、これらの電極１３，１４のそれぞれの電極面１３１，１４１は、蛍光色素層１２に臨むように形成され、互いに対向している。
【００２１】
電極１３，１４の材料は、目的を達成し得る充分な導電性を確保できれば、何を用いてもよいが、特に、フレキシブルな発光素子を所望する場合は、柔軟性のある金属材料、例えば、金、アルミニウム等の金属薄膜を採用し、これを蒸着等によって成膜するのが好適である。なお、蛍光色素層１２とこれらの電極１３，１４を保護するためのカバー層（図示せず。）を設けることは、目的に応じて自由である。
【００２２】
本発明では、発光部（発光層）として機能する蛍光色素層１２とこれに電界印加するための対向電極１３，１４とを導光層１１上に配置させた構造であることから、導光層１１、さらには対向電極１３，１４を柔軟性のある材料で形成すれば、フレキシブルディスプレイへ適用することが可能となる。
【００２３】
ここで、図１に示された符号Ｇは電源、符号Ｓはスイッチ、符号Ｌは電源Ｇから電極１３，１４に給電するための配線を示しており、これらはいずれも対向電極１３，１４に対する電界印加手段を構成する要素である。本発明では、スイッチＳのオンオフ操作を適宜実施することによって、電極１３，１４を介して電界を蛍光色素層１２に印加することができる。
【００２４】
本発明では、蛍光を励起する光Ｐを、導光層１１を介して蛍光色素層１２に照射しながら、該蛍光色素層１２に対して電極１３，１４を介して高周波電界を印加することにより、蛍光色素から発せられる蛍光を抑制（クエンチ）したり、蛍光強度を変調したりすることができる。
【００２５】
より具体的には、蛍光色素層１２に含まれている蛍光色素に対して、高周波電界を印加することによって、該蛍光色素に分極が生じて蛍光が抑制される。また、特に溶液中に蛍光色素が存在する構成では、蛍光色素同士の衝突による蛍光クエンチ作用が同時に発生する。したがって、本発明では、高周波電界を蛍光色素層１２に対して印加したり、印加を止めたりする操作を行うことにより、蛍光のオンオフを自在に実施することができる。
【００２６】
図２は、本発明に係る表示装置や発光素子装置の一実施形態例を示す図である。
【００２７】
図２では図示しない電源Ｇにそれぞれ接続されている給電用の配線Ｌが格子状の構造（マトリックス構造）に形成されており、その各交点Ｃ付近に、上記構成の発光素子１が配設されている。
【００２８】
発光素子１は、三原色ＲＧＢのいずれかに対応する蛍光色素を含む蛍光色素層１２を備えており、かつ、各発光素子１に対応するスイッチＳが設けられている（図２中のＸ部の拡大図参照）。これらスイッチＳ群の中から必要なスイッチＳをオンにしたり、オフにしたりすることによって、所望の色調を自在に形成することが可能となる。
【００２９】
このような表示装置や発光素子装置は、テレビ、コンピュータ、携帯電話、音楽関連機器など様々なディスプレイ機能付きの製品に広く利用できる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
＜実施例１＞。
導光層１１として機能させるために準備したガラス基板上に、金蒸着により５μのギャップを有する金電極（対向電極）が設けられた試験用発光素子を作製した（図３参照）。この対向する金電極の間隙領域に対して、シアニン色素が溶解されている水溶液を液下して液滴を形成し、その上で、ガラス基板の下面より紫外光を照射した。
【００３２】
本実験で用いたシアニン色素は、3,3’-(Di-n-propyl)-2,2’-oxacarbocyanine iodideである。濃度は１×１０−５Ｍとした。対向する金電極に対して、３００ＭＨｚの交流電界５Ｖppを印加したときの結果を図４に示した。この図４からわかるように、高周波電界の印加をオン（ON）したことに伴って蛍光強度が急激に低下し、高周波電界の印加をオフ（OFF）にすると、蛍光が即座に回復した。
【００３３】
＜実施例２＞。
上記実施例１と同様の試験用発光素子を用いた。ポリメタクリル酸メチル（PMMA）1ｇをアセトン５mlに溶解し、シアニン色素を２×１０−６mol/KgPMMAとなる濃度に調整した。この溶液を対向する金電極の間隙に滴下し、風乾させて電界印加を行うためのサンプルとした。続いて、実施例１と同様の電界印加操作を行ったところ、発光層に液体を用いた場合（実施例１）に比べ、応答速度が低下したが、実施例１と同様に蛍光強度の低下が認められた（図５参照）。
【００３４】
このような蛍光強度の低下は、新しい現象のため、その原理は明確ではないが、発光層に注入される電気により発生する熱、発光層に含まれる蛍光物質の分極の変化、あるいはこれらの要因が複合したものが蛍光強度低下のメカニズムを担っていると推測される。
【００３５】
＜実施例３＞。
上記実施例１と同様の試験用発光素子を用いて、周波数１ＭＨzの時に、電圧を変えて測定した結果を図６に示した。１ＭＨz高周波強度の条件は、１．０３、２，１２、４．３２、６．４４、８．４２、１０．７Ｖｐｐ／ｕｍである。
【００３６】
この図６からわかるように、蛍光強度が一定になるまでの時間は、電界強度によらずほぼ一定であるが、電界強度を大きくするほど、蛍光強度が低下することがわかった。即ち、電界強度を変調することによって、蛍光強度低下の応答速度を変えることなく、蛍光強度のみを変調できることがわかった。
【００３７】
この電界強度と蛍光強度の関係をより詳細に検討するため、到達する蛍光強度と１ＭＨz高周波印加電圧の関係を調べた。その結果をプロットしたものが図７である。この図７からわかるように、印加電圧を大きくすると発光量をより大きく低下させることができ、印加電圧で発光強度を変調できることが検証できた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、発光素子（有機ＥＬ素子）、表示装置（ディスプレイ装置）、発光素子装置として利用できる。例えば、フレキシブルな表示画面や表示装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る発光素子及び発光素子装置の基本的な構成を説明するための図（上：断面図、下：平面図）である。
【図２】本発明に係る表示装置や発光素子装置の実施形態例を示す図である。
【図３】各実施例に係る実験で使用した試験用発光素子の構成を示す図である。
【図４】実施例１に係る実験の結果を示す図面代用グラフである。
【図５】実施例２に係る実験の結果を示す図面代用グラフである。
【図６】実施例３に係る実験の結果を示す図面代用グラフである。
【図７】実施例３に係る別の実験の結果を示す図面代用グラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１  発光素子
１１  導光層
１２  蛍光色素層
１３，１４  電極（対向電極）
１３１，１４１  電極面
Ｇ  電源
Ｌ  給電用配線
Ｐ  蛍光励起光
Ｓ  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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