(57)【要約】  実施形態に係る発光素子は、光透過性の基板と、第１電極と、光透過性の第１層と、光透過性の第２電極と、発光層と、第２層と、を含む。第１層の屈折率は、基板の屈折率よりも低い。第１層の少なくとも一部は、基板の一部と第１電極との間に設けられている。第２電極は、第１層の少なくとも一部と第１電極との間に設けられている。発光層は、第１電極と第２電極との間に設けられている。第２層の少なくとも一部は、第１層の少なくとも一部と第１電極との間に設けられている。第２層は、第２層に入射した光の進行方向を変更可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板と、
第１電極と、
前記基板の屈折率よりも低い屈折率を有する光透過性の第１層であって、前記第１層の少なくとも一部は、前記基板の一部と前記第１電極との間に設けられた前記第１層と、
前記第１層の少なくとも一部と前記第１電極との間に設けられた、光透過性の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた発光層と、
光透過性の第２層であって、前記第２層の少なくとも一部は、前記第１層の少なくとも一部と前記第１電極との間に設けられ、前記第２層は、前記第２層に入射した光の進行方向を変更可能である前記第２層と、
を備えた発光素子。
【請求項２】
前記第２層は、前記第２層に入射した光を散乱させる請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記第２層は、複数の粒子を含み、前記複数の粒子の少なくともいずれかの径は、前記発光層から放射される光のピーク波長の１／１０よりも大きい請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２層は、ポリマーおよび樹脂の少なくともいずれかを含む支持部をさらに含み、
前記支持部は、前記複数の粒子の少なくともいずれかの周りに設けられ、
前記複数の粒子の少なくともいずれかの屈折率と、前記支持部の屈折率と、の差の絶対値は、０．１以上である請求項３記載の発光素子。
【請求項５】
前記第２層は、第１部分と、第２部分と、を含み、
前記第１部分は、前記第２電極から前記第１電極に向かう第１方向と交差する面において前記第２部分の周りに設けられ、
前記第２部分の屈折率は、前記第１部分の屈折率よりも低い請求項１記載の発光素子。
【請求項６】
前記第２部分は複数設けられ、
前記複数の第２部分は、互いに分離して設けられた請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記発光層は、有機物を含む請求項１記載の発光素子。
【請求項８】
前記第２層は、第１位置および第２位置の少なくともいずれかに設けられ、
前記第１位置は、前記第１層と前記第２電極との間にあり、
前記第２位置は、前記第１電極と前記発光層との間にある請求項１記載の発光素子。
【請求項９】
前記第１層の、前記第２電極から前記第１電極に向かう第１方向に沿った厚さは、１０ｎｍ以上であり、
前記第１層の前記厚さは、前記基板の前記第１方向に沿った厚さ以下である請求項１記載の発光素子。
【請求項１０】
前記発光層は、前記第２電極から前記第１電極に向かう第１方向において、前記第１電極および前記第２電極と重なる発光領域を有し、
前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った前記発光領域の長さＸ（ｍｍ）、および、前記第１方向に沿った前記基板の厚さＴ（ｍｍ）は、
Ｘ＜５３．１６×Ｔ−０．２３を満たす、請求項１記載の発光素子。
【請求項１１】
前記長さＸ（ｍｍ）、前記厚さＴ（ｍｍ）、および、前記基板の屈折率ｎは、
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を満たす請求項１０記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１電極は、複数設けられ、
前記発光層は、複数設けられ、
前記第２電極は、複数設けられ、
前記複数の第１電極のそれぞれと、前記基板の一部と、の間に、前記複数の第２電極のそれぞれが設けられ、
前記複数の第１電極のそれぞれと、前記複数の第２電極のそれぞれの間に、前記複数の発光層のそれぞれが設けられた請求項１記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第２層は、複数設けられ、
前記複数の第２層のそれぞれは、前記複数の第２電極のそれぞれと、前記第１層の一部と、の間に設けられた請求項１２記載の発光素子。
【請求項１４】
前記第１層の前記屈折率は、１．４以下である請求項１記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第１層は、ポリマーおよびエアロゲルの少なくともいずれかを含む請求項１記載の発光素子。
【請求項１６】
前記第２層の屈折率は、前記基板の屈折率と同じかそれよりも大きい請求項１記載の発光素子。
【請求項１７】
請求項１に記載の前記発光素子と、
前記発光素子から放射された光を検出する検出器と、
を備えた検出装置。
【請求項１８】
前記検出器の少なくとも一部は、前記第２層から前記第１層に向かう第１方向において、前記発光素子の少なくとも一部と重なる請求項１７記載の検出装置。
【請求項１９】
前記検出器の少なくとも一部は、前記第２層から前記第１層に向かう第１方向に対して垂直な第２方向において、前記発光素子の少なくとも一部と重なる請求項１７記載の検出装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の前記検出装置と、
前記検出装置において検出された信号を受信し、前記信号を処理する処理部と、
を備えた処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光素子、検出装置、および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子から放射された光を生体に照射することで、生体信号を検出する技術がある。特に、出力される信号が微弱な脈波の検出により適した発光素子の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態に係る発明は、微弱な信号の検出に適した発光素子、検出装置、および処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る発光素子は、光透過性の基板と、第１電極と、光透過性の第１層と、光透過性の第２電極と、発光層と、第２層と、を含む。第１層の屈折率は、基板の屈折率よりも低い。第１層の少なくとも一部は、基板の一部と第１電極との間に設けられている。第２電極は、第１層の少なくとも一部と第１電極との間に設けられている。発光層は、第１電極と第２電極との間に設けられている。第２層の少なくとも一部は、第１層の少なくとも一部と第１電極との間に設けられている。第２層は、第２層に入射した光の進行方向を変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態に係る発光素子の一例を表す模式図。
【図２】第１実施形態に係る発光素子の他の一例を表す模式断面図。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係る発光素子の一部を例示する模式断面図。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１実施形態に係る発光素子の一部を例示する模式断面図。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、第１実施形態に係る発光素子の他の一例を表す模式断面図。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、シミュレーションに用いた発光素子を表す模式底面図および模式断面図。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、発光素子における光路の一例を表す模式図。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１実施形態に係る発光素子の特性を表すグラフ。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１実施形態に係る発光素子の特性を表す他のグラフ。
【図１０】第１実施形態に係る発光素子の特性を表す他のグラフ。
【図１１】第１実施形態に係る発光素子の特性を表す他のグラフ。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、第１実施形態に係る発光素子の特性を表す他のグラフ。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、第１実施形態に係る検出装置の一例を表す模式断面図。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、第２実施形態に係る発光素子の一例を表す模式図。
【図１５】第２実施形態に係る検出装置の一例を表す模式断面図。
【図１６】実施形態に係る発光素子を含む処理装置の一例を表す模式図。
【図１７】実施形態に係る発光素子を含む処理装置の一例を表す模式図。
【図１８】図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、第１実施形態係る発光素子を用いて脈波を測定している様子を表す模式図。
【図１９】図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、第１実施形態係る発光素子を用いて脈波を測定している様子を表す模式図。
【図２０】図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、第１実施形態係る発光素子を用いて脈波を測定している様子を表す模式図。
【図２１】図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、第１実施形態係る発光素子を用いて脈波を測定している様子を表す模式図。
【図２２】図２２（ａ）〜図２２（ｃ）は、実施形態に係る発光素子を含む処理装置を例示する模式図。
【図２３】図２３（ａ）〜図２３（ｅ）は、実施形態に係る発光素子を含む処理装置の用途を例示する模式図。
【図２４】図２３に表される処理装置を用いたシステムを例示する模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態に係る発光素子の一例を表す模式図である。図１（ａ）は、模式平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´模式断面図である。図１に表されるように、発光素子１００は、基板１、第１層１１、第２層１２、光透過層２１、第２電極３２、発光層４１、および第１電極３１を含む。発光素子１００は、例えば、脈波などの生体信号を検出するために用いられる。  
第２電極３２から第１電極３１に向かう方向を第１方向とする。第１方向は、例えば、図１に表すＺ方向に対応する。
【０００９】
第１層１１の少なくとも一部は、第１方向において、基板１の少なくとも一部と、第１電極３１の一部と、の間に設けられている。第２電極３２は、第１方向において、第１層１１の少なくとも一部と、第１電極３１と、の間に設けられている。
【００１０】
第２層１２の少なくとも一部は、第１方向において、第１層１１の少なくとも一部と、第１電極３１と、の間に設けられている。一例として、第２層１２の一部は、図１に表されるように、第１方向において、第１層１１の一部と、第２電極３２と、の間に設けられる。発光層４１は、第１方向において、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられている。
【００１１】
第１層１１の屈折率は、基板１の屈折率よりも低い。第２層１２の屈折率は第１層１１の屈折率よりも大きい。第２層１２の屈折率は例えば、基板１の屈折率と同じかそれより大きい。第２層１２の屈折率は、より好ましくは、第２電極３２の屈折率または発光層４１の屈折率と同じかそれらより大きい。第２層１２の屈折率が発光層４１の屈折率と同じかそれより大きければ、第２層１２の屈折率が発光層４１の屈折率より小さい場合に比べて、発光層４１から放射された光のうち第２層１２に到達する光の割合を増加させることができる。これは、第２層１２の屈折率が発光層４１よりも小さいと、第２層１２の屈折率と発光層４１の屈折率とから決まる臨界角が、第２層１２と発光層４１との間に存在するためである。第２層１２は、第２層１２に入射した光の進行方向を、第２層１２の層内において変更可能である。光透過層２１を設けることで、例えば、第２層１２の表面の凹凸が平坦化される。これにより、第２電極３２の断線などが生じる可能性が低減される。光透過層２１は必要に応じて設けられていれば良く、発光素子１００に必須ではない。
【００１２】
発光層４１に、第１電極３１および第２電極３２からキャリアが注入されることで、発光層４１から光が放射される。発光層４１は、例えば、有機物を含む。有機物を含む発光層が用いられた発光素子から放射される光は、無機化合物を含む発光層が用いられた発光素子から放射される光に比べて、ノイズが小さい。このため、有機物を含む発光層が用いられた発光素子から放射される光は、脈波などの、出力される信号が微小な検出対象を検出する用途に適している。
【００１３】
基板１、第１層１１、第２層１２、光透過層２１、および第２電極３２は、発光層４１から放射された光を透過しうる。すなわち、基板１、第１層１１、第２層１２、光透過層２１、および第２電極３２は、光透過性である。第１電極３１は光反射性を有し、発光層４１から放射された光を反射しうる。
【００１４】
発光層４１から放射される光は、例えば、可視光である。すなわち、発光層４１から放射される光は、赤色、橙色、黄色、緑色、および青色のいずれかの光、またはこれらを組み合わせた光でありうる。発光層４１から放射される光は、紫外光または赤外光でもよい。
【００１５】
本実施形態に係る発光素子１００は、上述したように、第１層１１の少なくとも一部が、基板１の一部と第１電極３１との間に設けられ、第２層１２の少なくとも一部が、第１層１１の少なくとも一部と第１電極３１との間に設けられている。このような構成を採用することで、発光層４１と第１方向において重なる空間に放射される光の量を増加させることが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、特定の領域に光を照射することが望まれる脈波などの生体信号の検出の用途に適した発光素子が提供される。
【００１６】
各要素の例を説明する。  
基板１は、例えば、ガラスを含む。基板１の屈折率は、例えば、１．４以上２．２以下である。基板１の第１方向に沿った厚さＴ１は、例えば、０．０５〜２．０ｍｍである。
【００１７】
第１層１１の屈折率は、例えば、１．４以下でありうる。第１層１１の屈折率が１．４以下である場合、第１層１１は、例えば、ポリマーを含む。より望ましくは、第１層１１の屈折率は、１．１以下である。第１層１１の屈折率が１．１以下である場合、第１層１１は、例えば、シリカエアロゲルを含む。
【００１８】
第１層１１の厚さＴ２は、０．０１〜１００μｍでありうる。基板１と第１層１１との間には、他の層が設けられていてもよい。例えば、基板１と第１層１１との間には、ＳｉＯ２を含む光透過層が設けられうる。ＳｉＯ２を含む光透過層は、例えば、基板１の表面の凹凸を低減するために設けられる。
【００１９】
第１方向から見た場合の、第１電極３１の形状、発光層４１の形状、および第２電極３２の形状は、例えば、図１（ａ）に表されるように正方形である。これらの形状は、矩形、四角形以外の多角形、円形、または楕円形であってもよい。これらの形状は、任意である。
【００２０】
第１電極３１の材料には、例えば、アルミニウム、銀、および金の少なくともいずれかを用いることができる。第１電極３１は、例えば、マグネシウムと銀の合金を含む。
第２電極３２の材料には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。第２電極３２の材料には、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの導電性ポリマーが用いられてもよい。第２電極３２の材料には、例えば、アルミ二ウムまたは銀などの金属が用いられてもよい。第２電極３２の材料に金属が用いられる場合、第２電極３２の厚さは５〜２０ｎｍであることが好ましい。
【００２１】
発光層４１は、例えば、Ａｌｑ３（トリス(８−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム）、Ｆ８ＢＴ（ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-ｃｏ-ベンゾチアジアゾール）、およびＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）の少なくともいずれかの材料を含む。
【００２２】
または、発光層４１は、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、を含有する混合材料を含んでいてもよい。ホスト材料は、例えば、ＣＢＰ（4,4'−N,N'-ビスジカルバゾリルール−ビフェニル）、ＢＣＰ（2,9−ジメチル-4,7ジフェニル−1,10−フェナントロリン）、ＴＰＤ（2,9−ジメチル-4,7ジフェニル−1,10−フェナントロリン）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）、およびＰＰＴ（ポリ（３−フェニルチオフェン））の少なくともいずれかを含む。ドーパント材料は、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ（イリジウム(III)ビス(4,6-ジ-フルオロフェニル)-ピ.リジネート-N,C2'-ピコリネート）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（トリス(２−フェニルピリジン)イリジウム）、およびＦｌｒ６（ビス（２，４−ジフルオロフェニルピリジナト）−テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート−イリジウム（ＩＩＩ））の少なくともいずれかを含む。
【００２３】
図２は、第１実施形態に係る発光素子の他の一例を表す模式図である。図２に表されるように、第１電極３１と発光層４１との間に、第３層４３が設けられ、第２電極３２と発光層４１との間に、第４層４４が設けられていてもよい。
【００２４】
第３層４３は、例えば、電子注入層として機能する。第３層４３は、電子輸送層として機能してもよい。または、第３層４３は、電子注入層として機能する層と、電子輸送層として機能する層と、を含んでいてもよい。
【００２５】
第３層４３の材料には、例えば、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＰＯＰｙ２、Ｂｐｈｅｎ、または３ＴＰＹＭＢなどを用いることができる。これらの材料が用いられる場合、第３層４３は電子輸送層として機能する。
あるいは、第３層４３の材料には、例えば、ＬｉＦ、ＣｓＦ、Ｂａ，またはＣａなどを用いることができる。これらの材料が用いられる場合、第３層４３は、電子注入層として機能する。
【００２６】
第４層４４は、例えば、正孔注入層として機能する。第４層４４は、正孔輸送層として機能してもよい。または、第４層４４は、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、を含んでいてもよい。
【００２７】
第４層４４の材料には、例えば、α−ＮＰＤ、ＴＡＰＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ、またはＴＣＴＡなどを用いることができる。これらの材料が用いられる場合、第４層４４は正孔輸送層として機能する。
あるいは、第４層４４の材料には、例えば、ＰＥＤＰＯＴ：ＰＳＳ、ＣｕＰｃ、またはＭｏＯ３などを用いることができる。これらの材料が用いられる場合、第４層４４は正孔注入層して機能する。
【００２８】
図３（ａ）〜図３（ｃ）および図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第２層１２を例示する模式断面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）の各例に表される第２層１２の構成において、第２層１２に入射した光は、第２層１２の内部で散乱されうる。図４（ａ）〜図４（ｄ）の各例に表される第２層１２の構成において、第２層１２に入射した光は、第２層１２の内部で屈折されうる。
【００２９】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に表されるように、第２層１２は、例えば、支持部１２１と、複数の粒子１２２と、を含む。支持部１２１は、例えば、第１方向に対して垂直な第１面に沿って広がっている。第１面は、例えば、図１に表す、Ｘ方向およびＹ方向を含む面である。
【００３０】
図３（ａ）に表される例において、複数の粒子１２２は互いに分離して設けられ、支持部１２１はそれぞれの粒子の周りに設けられている。図３（ｂ）に表される例では、複数の粒子１２２の少なくとも一部が、互いに接して設けられ、支持部１２１は、それぞれの粒子の周りに設けられている。
【００３１】
図３（ｃ）に表される例では、複数の粒子１２２の一部が、支持部１２１の外部へ露出している。支持部１２１は、それぞれの粒子の少なくとも一部の周りに設けられている。より具体的には、支持部１２１の一部は、支持部１２１の外部へ露出した粒子１２２の一部の周りに設けられている。支持部１２１の他の一部は、複数の粒子１２２の他の一部の周りに設けられている。
【００３２】
支持部１２１は、例えば、ポリマーおよび樹脂の少なくともいずれかを含む。ポリマーとしては、ポリシロキサン、ポリイミド、またはポリメタクリル酸メチルなどを用いることができる。粒子１２２は、例えば、シリカ、ポリスチレン、酸化ジルコニウム、および酸化チタンの少なくともいずれかの微粒子を含む。粒子１２２に代えて空孔が設けられていてもよい。
【００３３】
支持部１２１の屈折率と、粒子１２２の少なくともいずれかの屈折率と、の差の絶対値は、０．１以上であることが望ましい。より望ましくは、これらの屈折率の差の絶対値は、０．２以上である。これらの屈折率の差の絶対値を０．１以上にすることで、第２層１２に入射した光に対する十分な散乱性が得られる。屈折率の差が大きければ大きいほど、粒子１２２による散乱確率は大きくなる。屈折率の差が大きい方が少ない密度で高い散乱能力を得やすい。
【００３４】
または、図４（ａ）〜図４（ｄ）に表されるように、第２層１２は、例えば、第１部分１２４と、第２部分１２５と、を含む。第２部分１２５は、第１部分１２４と基板１との間に設けられる。第２部分１２５の屈折率は、第１部分１２４の屈折率よりも低い。
【００３５】
図４（ａ）に表される例では、第２部分１２５は、第２方向において複数設けられている。第２部分１２５は、さらに、第３方向において複数設けられていてもよい。または、第２部分１２５は、第３方向に延びていてもよい。第２方向は、第１方向に対して垂直な方向であり、例えば、図４に表すＸ方向である。第３方向は、第１方向に対して垂直であり、かつ第２方向と交差する方向であり、例えば、図４に表すＹ方向である。
【００３６】
第１部分１２４は、第１面に沿って広がっている。それぞれの第２部分１２５は、第１面に沿って、第１部分１２４に囲まれている。第２部分１２５は、半球状である。このため、第１部分１２４の第１方向に沿った厚さは、第２方向において、周期的に、かつ連続的に変化している。
【００３７】
または、図４（ｂ）に表されるように、第２部分１２５は、第１面に沿って広がっていてもよい。第２部分１２５は、第１面に沿って第１部分１２４に囲まれた半球部分１２５ａを含む。半球部分１２５ａは、例えば、第２方向および第３方向において複数設けられている。
【００３８】
図４（ｃ）に表されるように、第２部分１２５は、第１方向に沿う面と、第２方向に沿う面と、を有していてもよい。第１部分１２４の第１方向に沿った厚さは、周期的に、階段状に変化している。または、第２部分１２５は、図４（ｄ）に表されるように、第１面に沿って広がっていてもよい。第２部分１２５は、第１方向に沿う面と第２方向に沿う面とを有する突出部分１２５ｂを含む。突出部分１２５ｂは、例えば、第２方向において複数設けられ、それぞれの突出部分１２５ｂは、第３方向に延びている。
【００３９】
図５（ａ）および図５（ｂ）に表されるように、第２層１２は、第１層１１と第２電極３２との間以外に設けられていてもよい。図５（ａ）および図５（ｂ）は、第１実施形態に係る発光素子の他の一例を表す模式図である。第２層１２は、第１電極３１と発光層４１との間に設けられている。第２層１２は、第１層１１と第２電極３２との間、および第１電極３１と発光層４１との間の両方に設けられていてもよい。すなわち、第２層１２は、第１層１１と第２電極３２との間の第１位置、および第１電極３１と発光層４１との間の第２位置の少なくともいずれかに設けられる。
【００４０】
図５（ａ）に表される例において、第２層１２と第１電極３１との界面は、凹凸構造を有する。具体的な一例として、第２層１２および第１電極３１の界面と、第２電極３２と、の間の距離は、第２方向において、周期的に変化している。この例において、第２層１２は、電子注入層または電子輸送層として機能しうる。または、第２層１２は、電子注入層として機能する層と、電子輸送層として機能する層と、を含んでいてもよい。
【００４１】
図５（ｂ）に表される例において、第２層１２は、図３（ａ）〜図３（ｃ）のいずれかに表される構造を有する。この場合、第２層１２に含まれる支持部１２１には、導電性の材料が用いられる。第２層１２に含まれる支持部１２１は例えば、電子輸送層として機能する。第２層１２に含まれる支持部１２１は例えば、電子注入層として機能する。
【００４２】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、シミュレーションに用いた発光素子を表す模式底面図および模式断面図である。図６（ａ）は第１参考例に係る発光素子１００ａを表し、図６（ｂ）は第２参考例に係る発光素子１００ｂを表す。図６（ｃ）は第１実施形態に係る発光素子１００を表す。発光素子１００ａ、１００ｂ、および１００について、シミュレーションでは、以下のように設定した。
【００４３】
基板１は一辺２４ｍｍの正方形である。第２層１２は一辺２４ｍｍの正方形である。第１電極３１と、第２電極３２、および発光層４１は、一辺２ｍｍの正方形である。第１電極３１の材料はアルミニウムである。第１電極３１の厚さは１５０ｎｍである。第２電極３２の屈折率は１．８である。第２電極３２の厚さは１００ｎｍである。発光層４１の屈折率は１．８である。発光層４１の厚さは１００ｎｍである。第２層１２は屈折率１．８の支持部１２１に、屈折率２．５の粒径１μｍの粒子１２２が、密度１．０×１０１２ｃｍ−３で分散している。第２層１２の光散乱モデルとしてミー散乱モデルを用いた。
【００４４】
第１参考例において、光検出器５０の面積は、基板１の面積と同じである。第１参考例についてシミュレーションを行った結果、光取り出し効率は３８．７％と計算された。ここでは、光取り出し効率は、発光層４１から放射された光のうち光検出器５０に入射した光の割合を表している。
【００４５】
第２参考例において、光検出器５０の面積は、発光層４１の面積と同じである。第２参考例についてシミュレーションを行った結果、光取り出し効率は２１．０％と計算された。第２参考例に係る発光素子は、第１参考例に係る発光素子と同じ構造を有するにも関わらず、第２参考例の光取り出し効率は、第１参考例の光取り出し効率よりも低い。この結果から、第１参考例および第２参考例において、基板１から外部に出る光は、発光層４１と第１方向において重なる領域の外に出る光を多く含むことがわかる。
【００４６】
第１実施形態に関わる発光素子１００は、第２参考例に係る発光素子１００ｂと比較して、さらに第１層１１を含む。第１層１１の屈折率は１．１である。第１層１１は一辺２４ｍｍとした。発光素子１００についてシミュレーションを行った結果、光取り出し効率は２９．９％と計算された。第２参考例との比較から、第１層１１を設けることにより、基板１から外部に出る光のうち、発光層４１と第１方向において重なる領域に出る光の割合が増加することがわかる。
【００４７】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、発光素子における光路の一例を表す模式図である。具体的には、図７（ａ）では、第２参考例に係る発光素子１００ｂにおける光路の一例が表され、図７（ｂ）では、本実施形態に係る発光素子１００における光路の一例が表されている。図７（ａ）および図７（ｂ）に表されるそれぞれの例において、光検出器５０の第２方向に沿った長さは、発光層４１の第２方向に沿った長さと同じである。光４１１および４１２は、発光領域の第２方向の端部から放射された光を表している。
【００４８】
発光素子１００ｂにおいて、光４１１は、第２層１２を通り、基板１に入射する。光４１１が、基板１の下面に、基板１の屈折率を用いて決定される全反射の臨界角より大きい角度で入射すると、光４１１は、この下面において反射される。
【００４９】
下面において反射された光４１１は、第２層１２に入射し、この第２層１２の内部で散乱される。散乱された光の一部は、再び、基板１に向けて進む。光が第２層１２で散乱されることで、基板１の下面に対する、光の進行方向の角度が変化する。基板１の下面に対する光の進行方向の角度が臨界角より小さければ、光は、基板１の下面で反射されずに外部へ進む。
【００５０】
本実施形態に係る発光素子１００において、光４１２は、第２層１２を通り、第１層１１に向かう。このとき、光４１２が、第１層１１の上面に、全反射の臨界角より大きい角度で入射すると、光４１２は、第１層１１の上面で反射される。反射された光４１２は、第２層１２でその進行方向が変更される。すなわち、光４１２は、第２層１２内で散乱される。散乱された光の一部は、光検出器５０に向けて基板１を通過して進む。
【００５１】
第１層１１の屈折率は、基板１の屈折率よりも小さい。従って、発光層４１から放射された光のうち、基板１の下面において反射される角度を有して光検出器５０に向かう光は、第１層１１と第２層１２との界面で、第２層１２に向けて反射される。すなわち、基板１から外部へ通過することが出来ない光は、基板１に入射する前に、第１層１１と第２層１２との界面で反射される。
【００５２】
第１層１１を設けることで、発光層４１から放射され、反射された後に第２層１２に入射するまでの光路を短くすることができる。特に、光路の、第１方向に対して垂直な方向に沿った距離を短くすることで、発光領域と第１方向において重なる領域の外に向けて進む光の量を低減させることが可能となる。
【００５３】
図７（ａ）に表される例において、基板１の下面で反射された光４１１が、第２層１２のうち発光領域と第１方向において重ならない空間に進むと、第２層１２で散乱された光が光検出器５０に入射する可能性が低くなる。
【００５４】
すなわち、発光領域の第２方向に沿った長さＸ２、基板１の第１方向に沿った厚さＴ１、および基板１の屈折率ｎが、以下の式（１）を満たす場合、光４１１が、光検出器５０以外に向かって進む可能性が高くなる。
2016166865.tif 000003
従って、本実施形態は、長さＸ２が式（１）を満たす場合に、特に有効である。
【００５５】
第１層１１の厚さＴ２は基板１の厚さＴ１より薄いことが好ましい。これは、厚さＴ２が厚さＴ１より大きい場合、第１層１１によって光４１１の光路が変更されても、第１層１１の層内で第１方向に対して垂直な方向に光４１１が移動する距離が増加し、発光領域と第１方向において重なる領域の外に向けて進む光の量が増加するためである。
【００５６】
第１層１１の厚さＴ２は、例えば、１０ｎｍよりも厚い。より好ましくは光の波長よりも厚い。これは、厚さＴ２が光の波長よりも薄いと、第１層１１において光路が十分に変更されない光の量が増加するためである。光路が変更されなかった光は、第１層１１中でエバネッセント波となり基板１に向けて第１層１１を透過する。
【００５７】
図８（ａ）〜図８（ｄ）および図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１実施形態に係る発光素子の特性を表すグラフである。具体的には、図８および図９の各グラフは、図３（ａ）に表される第２層１２を含む発光素子から放出された光を、発光素子と第１方向において離間して設けられた光検出器で検出したときの特性を表すシミュレーション結果である。
【００５８】
シミュレーションにおいて、光検出器の位置は、光検出器と第１電極３１との間に、基板１の一部が位置するように設定されている。発光層４１のうち第１電極３１と第２電極３２との間に位置する発光領域Ｓは、１辺が２ｍｍの正方形とした。光検出器は発光領域Ｓと同じ形状および面積とした。光検出器は領域Ｓの基板１から出た光のうち、光検出器に入射した光量を検出する。シミュレーションにおいて、各条件は以下のように設定した。
【００５９】
支持部１２１の屈折率は１．８である。粒子１２２の粒径は、１μｍである。第１層１１の屈折率は１．１である。基板１の屈折率は１．５である。基板１の厚さは０．７ｍｍである。第１電極３１はアルミニウムである。第１電極３１の厚さは１５０ｎｍである。第２電極３２の屈折率は１．８である。第２電極３２の厚さは１００ｎｍである。発光層４１の屈折率は１．８である。発光層４１の厚さは１００ｎｍである。
【００６０】
図８（ａ）〜図８（ｄ）および図９（ａ）〜図９（ｄ）の各グラフにおいて横軸は、第２方向に沿った基板１の長さを表す。シミュレーションにおいて、第１層１１の第２方向に沿った長さおよび第２層１２の第２方向に沿った長さは、基板１の第２方向における長さと同じである。縦軸は、長さＸ１および粒子１２２の数密度を変化させた際の、光検出器によって検出された光量の増幅率を表している。
【００６１】
増幅率は、第１実施形態に係る発光素子１００から第１層１１を除いた発光素子を用いた場合に、光検出器によって検出された光量を１として算出されている。光検出器によって検出される光量は、光線追跡法を用いて算出されている。
【００６２】
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第２層１２の第１方向に沿った厚さが１μｍである場合の発光素子の特性を表している。図８（ａ）に表されるシミュレーションでは、粒子１２２の屈折率は２．５に設定されている。図８（ｂ）では、粒子１２２の屈折率は２．２に設定されている。図８（ｃ）では、粒子１２２の屈折率は１．５に設定されている。図８（ｄ）では、粒子１２２の屈折率は１．０に設定されている。
【００６３】
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第２層１２の第１方向に沿った厚さが１０μｍである場合の発光素子の特性を表している。図９（ａ）に表されるシミュレーションでは、粒子１２２の屈折率は２．５に設定されている。図９（ｂ）では、粒子１２２の屈折率は２．２に設定されている。図９（ｃ）では、粒子１２２の屈折率は１．５に設定されている。図９（ｄ）では、粒子１２２の屈折率は１．０に設定されている。
【００６４】
図８（ａ）〜図８（ｄ）および図９（ａ）〜図９（ｄ）から、粒子１２２の数密度が高いほど、増幅率が高いことがわかる。第２方向に沿った長さＸ１が長いほど、増幅率が高い傾向にあることがわかる。図８（ａ）〜図８（ｄ）と図９（ａ）〜図９（ｄ）との比較から、第１方向に沿った基板１の厚さが厚い場合の増幅率は、第１方向に沿った基板１の厚さが薄い場合の増幅率よりも高いことがわかる。
【００６５】
図８（ａ）〜図８（ｄ）および図９（ａ）〜図９（ｄ）を用いて、粒子１２２が粒径１μｍの時の第１実施形態に係る発光素子１００の特性を説明した。Res.Reports_Asahi_Glass_Co.Ltd,62(2012)において、光散乱層の特性は、散乱体の粒径および散乱体の密度によって変化することが記載されている。従って、散乱体の粒径が１μｍである場合のみならず、散乱体の粒径が異なる粒径である場合においても、散乱体の密度を適宜変化させることで、図８および図９で説明した発光素子１００の特性と同様の特性を得ることが可能である。
【００６６】
粒子１２２の粒径は、例えば、最大で１００μｍでありうる。第２層１２をスピンコート法で作製する場合、支持部１２１の厚さは、材料の粘度の制約から、最大で１０μｍ程度である。従って、このような支持部１２１の場合、粒子１２２の粒径は、最大で１０μｍであることが好ましい。複数の粒子１２２のうち少なくともいずれかの粒子１２２の粒径は、光のピーク波長の１／１０よりも大きいことが望ましい。粒径が光の１／１０よりも大きい場合、ミー散乱モデルに従う散乱となる。
【００６７】
粒子１２２の粒径が光の波長よりも十分小さい場合、光からみて、支持部１２１と粒子１２２の空間分解能がなくなる。すなわち、この場合、光にとって第２層１２は、支持部１２１の屈折率および粒子１２２の屈折率の平均の屈折率を有する層であり、第２層１２における光の散乱能力が低下する。
【００６８】
図１０、図１１、図１２（ａ）、および図１２（ｂ）は、第１実施形態に係る発光素子の特性を表す他のグラフである。具体的には、これらのグラフは、図３（ａ）に表される第２層１２を含む発光素子において、基板１のうち発光領域Ｓと第１方向に重なる部分から基板１の外へ出た光を、発光領域Ｓと同じ形状および面積を有する光検出器によって、検出したときの特性を表すシミュレーション結果である。
【００６９】
図１０において、横軸は、発光領域の第２方向に沿った長さを表す。発光領域は、発光層４１のうち、第１方向において、第１電極３１と第２電極３２との間に位置する領域である。縦軸は、発光領域から放射された光に対する、光検出器に入射した光の割合を表している。
【００７０】
図１１において、横軸は、第１方向に沿った基板１の厚さを表す。縦軸は、第２方向に沿った発光領域の長さを表す。図１２（ａ）および（ｂ）において、横軸は、第２方向に沿った発光領域の長さを表す。縦軸は、第１層１１を含まない発光素子の光取り出し効率に対する、第１層１１を含む発光素子の光取り出し効率の増幅率を表している。
【００７１】
シミュレーションに用いられた発光素子について、粒子１２２の粒径は１μｍ、粒子１２２の屈折率は２．５、粒子１２２の数密度は１．０×１０１２ｃｍ−３、第２層１２の第１方向に沿った厚さは１．０μｍ、基板１の第２方向に沿った長さは２００ｍｍに設定されている。
【００７２】
図１０および図１１に表されるシミュレーションでは、第１層１１の屈折率は、１．１に設定されている。図１０、図１２（ａ）、および図１２（ｂ）に表されるシミュレーションでは、基板１の第１方向に沿った厚さは０．７ｍｍに設定されている。図１２（ａ）に表されるシミュレーションでは、基板１の屈折率は１．５に設定されている。図１２（ｂ）に表されるシミュレーションでは、基板１の屈折率は１．８に設定されている。
【００７３】
図１０、図１１、図１２（ａ）、および図１２（ｂ）に表されるシミュレーションにおいて、その他の条件は、以下の通りである。  
第１電極３１はアルミニウムである。第１電極３１の厚さは１５０ｎｍである。第２電極３２の屈折率は１．８である。第２電極３２の厚さは１００ｎｍである。発光層４１の屈折率は１．８である。発光層４１の厚さは１００ｎｍである。
【００７４】
図１０において、白点は、図１に表される、第１層１１を含む発光素子の特性を表し、黒点は、図１に表される構成から第１層１１を除いた発光素子の特性を表す。図１０から、長さＸ２が長くなるほど、効率が向上していることがわかる。加えて、長さＸ２に関わらず、第１層１１を含む発光素子は、第１層１１を含まない発光素子よりも優れた光取り出し効率を有することがわかる。
【００７５】
図１１において、ＥＦは、第１層１１を含まない発光素子の光取り出し効率に対する、第１層１１を含む発光素子の光取り出し効率の増幅率を表している。一例として、ＥＦ＝１．４の直線上に位置する厚さＴ２と長さＸ２の組み合わせにおいて、第１層１１を含む発光素子の光取り出し効率は、第１層１１を含まない発光素子の光取り出し効率の、１．４倍である。
【００７６】
図１１から、長さＸ２が短くなり、厚さＴ２が厚くなるほど、第１層１１による光取り出し効率の向上が顕著となっていることがわかる。図１１において、それぞれのＥＦの直線は、以下の式で表される。  
ＥＦ＝１．０：    Ｘ２(mm)＝５３．１６×Ｔ２(mm)−０．２３  
ＥＦ＝１．１：    Ｘ２(mm)＝１５．０３×Ｔ２(mm)＋０．２４  
ＥＦ＝１．２：    Ｘ２(mm)＝８．２１×Ｔ２(mm)＋０．２１  
ＥＦ＝１．３：    Ｘ２(mm)＝４．９５×Ｔ２(mm)＋０．１９  
ＥＦ＝１．４：    Ｘ２(mm)＝２．８０×Ｔ２(mm)＋０．１１  
【００７７】
すなわち、図１１に表されるシミュレーション結果では、Ｘ２(mm)＜５３．１６×Ｔ２(mm)−０．２３を満たす場合に、第１層１１を設けることによる光取り出し効率の向上が確認される。さらに、図１１に表されるシミュレーション結果から、Ｘ２(mm)＜２．８０×Ｔ２(mm)＋０．１１がより望ましいことがわかる。
【００７８】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に表されるシミュレーション結果から、第１層１１の屈折率が低いほど、第１層１１を設けることによる光取り出し効率の向上が顕著となることがわかる。図１２（ａ）と図１２（ｂ）の比較から、第１層１１の屈折率と、基板１の屈折率と、の差が大きいほど、第１層１１を設けることによる光取り出し効率の向上が顕著となることがわかる。
【００７９】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、第１実施形態に係る検出装置の一例を表す模式断面図である。検出装置１０００は、発光素子１００と、発光層４１から放射された光を検出する光検出器５０と、を含む。図１３（ａ）および（ｂ）において、発光層４１から放射された光の路を破線で表す。
【００８０】
図１３（ａ）に表されるように、光検出器５０の少なくとも一部は、例えば、第１方向において、第１電極３１の少なくとも一部、第２電極３２の少なくとも一部、および発光層４１の少なくとも一部と重なる。検出対象６０は、例えば、光検出器５０と発光素子１００との間に配される。
【００８１】
または、図１３（ｂ）に表されるように、光検出器５０の少なくとも一部は、第２方向または第３方向において、発光素子１００の少なくとも一部と並んでいてもよい。この場合、光は、発光素子１００から放射されて検出対象６０に入射し、検出対象６０によって反射される。光検出器５０は、検出対象６０によって反射された光を検出する。
【００８２】
発光素子１００を用いて検出装置１０００を構成することで、検出対象６０に照射されて光検出器５０に入射する光の量を増加させることができ、検出装置１０００の検出感度および検出精度を高めることが可能となる。
【００８３】
（第２実施形態）
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、第２実施形態に係る発光素子の一例を表す模式図である。図１４（ａ）は、模式平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ´模式断面図である。発光素子２００は、基板１、第１層１１、複数の第２層１２、光透過層２１、複数の第２電極３２、複数の発光層４１、および複数の第１電極３１を含む。
【００８４】
図１４（ａ）に表されるように、第１電極３１は、例えば、第２方向において複数設けられている。第１電極３１は、さらに、第３方向において複数設けられていても良い。第１層１１の少なくとも一部は、基板１の一部と、それぞれの第１電極３１と、の間に設けられている。それぞれの第２電極３２は、第１層１１の少なくとも一部と、それぞれの第１電極３１と、の間に設けられている。
【００８５】
それぞれの発光層４１は、各第１電極３１と、各第２電極３２と、の間に設けられている。第１層１１は、第２方向において複数に分断されていてもよい。すなわち、それぞれの第１層１１が、各第１電極３１と、基板１の一部と、の間に位置するように、第１層１１は、第２方向において複数設けられていてもよい。
【００８６】
図１５は、第２実施形態に係る発光素子を用いた検出装置の一例を表す模式断面図である。図１５に表すように、検出装置２０００は、発光素子２００と、発光層４１から放射された光を検出する光検出器５０と、を含む。
【００８７】
検出装置２０００において、第１層１１、複数の第２層１２、光透過層２１、複数の第２電極３２、複数の発光層４１、および複数の第１電極３１は、例えば、基板１の少なくとも一部と、光検出器５０の少なくとも一部と、の間に設けられている。
【００８８】
検出対象６０は、例えば、図１５に表されるように、発光素子２００の少なくとも一部が、光検出器５０と、検出対象６０と、の間に位置するように、配される。発光素子２００から光が放射されると、光の一部は、検出対象６０に入射する。検出対象６０で反射した光が光検出器５０に入射することで、例えば、検出対象６０の生体信号が検出される。
【００８９】
第２層１２が第１層１１の全面上に設けられている場合、検出対象６０によって反射または散乱されて光検出器５０に向かう光は、第２層１２によって散乱されてしまう。これに対して、第２層１２を分離して設けることで、光検出器５０に向かう光の一部は、第２層１２が設けられていない領域を通り光検出器５０に入射する。このため、光検出器５０に入射する光量を増加させることが可能となる。
【００９０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、脈波などの微弱な信号の検出に適した発光素子および検出装置が提供される。
【００９１】
図１６および図１７は、実施形態に係る発光素子を含む処理装置の一例を表す模式図である。図１６に表すように、処理装置３０００は、例えば、制御部９００と、発光部９０１と、受光部９０２と、信号処理部９０３と、記録装置９０４と、表示装置９０９と、を含む。
【００９２】
発光部９０１は、第１実施形態に係る発光素子１００または第２実施形態に係る発光素子２００を含む。受光部９０２は、発光部９０１から発せられた光を検出する光検出器を含む。制御部９００から入力信号を受けた発光部９０１は光を発する。発せられた光は検出対象６０を透過し、あるいは検出対象６０により反射または散乱されて、受光部９０２で検出される。受光部９０２は検出感度を向上させるため、制御部９００からバイアス信号を受信しても良い。
【００９３】
受光部９０２で検出した信号は、信号処理部９０３に出力される。信号処理部９０３は、受光部９０２からの信号を受信し、当該信号に対して、例えば、ＡＣ検波、信号増幅、およびノイズ除去などの処理が適宜行われる。信号処理部９０３は適切な信号処理を行うために、制御部９００から同期信号を受信してもよい。信号処理部９０３から、発光部９０１の光量を調整するためのフィードバック信号を制御部９００に送信してもよい。信号処理部９０３で生成された信号は記録装置９０４に保存され、表示装置９０９に情報が表示される。
【００９４】
処理装置３０００は、記録装置９０４および表示装置９０９を含んでいなくてもよい。この場合、信号処理部９０３で生成された信号は、例えば、処理装置３０００の外部の記録装置および表示装置に出力される。
【００９５】
図１７を参照して、処理装置３０００をより具体的に説明する。図１７に表されるように、発光部９０１は、制御部９００のパルス生成器９００ａからＤＣバイアス信号あるいはパルス信号を含む入力信号９０５を受信する。発光部９０１から発せられた光３２０は、検出対象６０を透過し、あるいは検出対象６０により反射または散乱されて、受光部９０２で検出される。受光部９０２は、制御部９００のバイアス回路９００ｂよりバイアス信号を受信しても良い。受光部９０２で検出された信号は、信号処理部９０３に入力される。信号処理部９０３では受光部９０２からの信号を、必要に応じてＡＣ検波した後、増幅器９０３ａで増幅し、不要なノイズ成分をフィルター部９０３ｂで除去する。信号同期部９０３ｃは、フィルター部９０３ｂから出力された信号を受信するとともに、制御部９００から同期信号９０６を適宜受信し、光３２０と同期させる。
【００９６】
信号同期部９０３ｃから出力された信号は信号整形部９０３ｄに入力される。処理装置３０００は、信号同期部９０３ｃを含んでいなくてもよい。この場合、フィルター部９０３ｂから出力された信号は、信号同期部９０３ｃを介さず、信号整形部９０３ｄに入力される。
【００９７】
信号整形部９０３ｄにおいて、信号計算部９０３ｅで適切な信号処理が行われるように所望の信号に整形される。信号整形は例えば、時間平均などが行われる。信号処理部９０３において、ＡＣ検波および各処理部で行われる処理の順番は、適宜変更可能である。信号処理部９０３の信号計算部９０３ｅから、計算値９０４ａが記録装置および表示装置へ出力される。
【００９８】
図１８〜図２１は、第１実施形態に係る発光素子１００を用いて脈波を測定している様子を表す模式図である。発光素子１００に代えて、第２実施形態に係る発光素子２００を用いてもよい。図１８では、指６１０中の血管６１１の脈波を検出する際の様子を表している。生体箇所は、指６１０以外に、耳、胸部、または腕など、任意に選ぶことができる。図１８（ａ）に表される例において、発光素子１００から発せられた光３０３は、血管６１１を透過して、光検出器５０で検出される。図１８（ｂ）に表される例において、発光素子１００から発せられた光３０４は、血管６１１で反射または散乱され、光検出器５０で検出される。このとき、光検出器５０では、血管６１１の血流を反映した信号が検出される。検出された信号は例えば図１５および１６に示す信号処理部９０３で信号処理され、脈拍が計測される。
【００９９】
図１９（ｂ）に表されるように、発光素子１００の第１電極３１と第２電極３２には、入力信号Ｖｉｎとして、例えば、一定の電圧が印加される。図１９（ａ）に表されるように、光検出器５０は、指６１０を透過した光、あるいは指６１０で反射され、または散乱された光を検出する。このとき、図１９（ｃ）に表されるように、光検出器５０で検出される信号Ｖｏｕｔには、血中の信号が重畳されている。
【０１００】
または、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に表されるように、発光素子１００の第１電極３１と第２電極３２には入力信号Ｖｉｎとしてパルス電圧が印加され、発光素子１００から光が放射されてもよい。図２０（ｃ）に表されるように、光検出器５０では、血中の信号が重畳された光が検出される。
【０１０１】
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、入力信号Ｖｉｎとしてパルス電圧が印加された場合の、検出された光信号の一例を表している。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）の破線で囲まれた部分を拡大した様子を表している。発光素子１００に印加されるパルス電圧の周波数が、脈波の周波数よりも十分早い場合、図２１（ａ）および図２１（ｂ）に表されるように、各光パルスの光信号だけを見ると脈波信号が得られる。脈波は典型的には１Ｈｚ程度であり、パルス電圧の周波数は、例えば、１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚとすることができる。図２０および図２１に表されるパルス電圧を用いた形態は、図１９に表される定電圧を用いた形態に比べ、発光素子１００を発光させている時間が短いため、発光素子１００の劣化を抑制し、消費電力を低減できる点で有利である。
【０１０２】
図２２（ａ）〜図２２（ｃ）は、実施形態に係る発光素子を含む処理装置を表す模式図である。処理装置４００１〜４００３は、発光部９０１と、受光部９０２と、制御部／信号処理部９１０と、を含む。発光部９０１は、実施形態に係る発光素子を含む。
【０１０３】
処理装置４００１において、発光部９０１は支持基板９０１Ｓ上に設けられ、受光部９０２は支持基板９０２Ｓ上に設けられている。処理装置４００１は、発光部９０１、受光部９０２、および制御部／信号処理部９１０が、それぞれ独立に設けられた構成を有する。
【０１０４】
処理装置４００２において、発光部９０１および受光部９０２は、共通の支持基板９０１Ｓ上に設けられている。処理装置４００３において、発光部９０１、受光部９０２、および制御部／信号処理部９１０が共通の支持基板９０１Ｓ上に設けられている。発光部９０１および受光部９０２のいずれか一方と、制御部／信号処理部９１０と、を共通の支持基板上に設けてもよい。  
このように、処理装置の構成として、種々の構成を採用可能である。
【０１０５】
図２３（ａ）〜図２３（ｅ）は、実施形態に係る発光素子を含む処理装置の用途を例示する模式図である。それぞれの例において処理装置は、例えば、脈拍および／または血中の酸素濃度を測定する。
【０１０６】
図２３（ａ）に表される例において、処理装置５００１は指輪に含まれる。処理装置５００１は、例えば、処理装置５００１に接する指の脈を検出する。図２３（ｂ）に表される例では、処理装置５００２は腕輪に含まれる。処理装置５００２は、例えば、処理装置５００２に接する腕または足の脈を検出する。
【０１０７】
図２３（ｃ）に表される例では、処理装置５００３はイヤホンに含まれる。図２３（ｄ）に表される例では、処理装置５００４はメガネに含まれる。処理装置５００３および５００４は、例えば、耳たぶの脈を検出する。図２３（ｅ）に表される例では、処理装置５００５は携帯電話またはスマートフォンのボタンや画面などに含まれる。処理装置５００５は、例えば、処理装置５００５に触れた指の脈を検出する。
【０１０８】
図２４は、図２３に表される処理装置を用いたシステムを例示する模式図である。  
例えば、処理装置５００１〜５００５は、測定したデータを有線あるいは無線でデスクトップＰＣ、ノートＰＣ、またはタブレット端末などの機器５０１０に転送する。あるいは、処理装置５００１〜５００５は、データをネットワーク５０２０に転送してもよい。
【０１０９】
機器５０１０またはネットワーク５０２０を利用して、処理装置によって測定されたデータを管理することができる。または測定されたデータを解析プログラムなどを用いて解析し、管理あるいは統計処理を行っても良い。測定されたデータが脈拍または血中の酸素濃度である場合、任意の時間ごとにデータの集計を行うことができる。集計されたデータは、例えば、健康管理に利用される。病院であれば、例えば、患者の健康状態を常時モニタリングするために利用される。
【０１１０】
上記の各実施形態によれば、脈波などの微弱な信号の検出に適した発光素子、検出装置、および処理装置が提供できる。
【０１１１】
なお、本願明細書において、「垂直」は、厳密な垂直だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直であれば良い。
【０１１２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、基板１、光透過層２１、第１電極３１、第２電極３２、発光層４１、第３層４３、第４層４４、支持部１２１、粒子１２２、制御部９００、受光部９０２、信号処理部９０３、記録装置９０４、および表示装置９０９などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１１３】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１１４】
その他、本発明の実施の形態として上述した発光素子、検出装置、および処理装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての発光素子、検出装置、および処理装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１１５】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１１６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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