(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上全面に形成された有機絶縁層と、
前記有機絶縁層上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上を覆って形成された発光層を含むエレクトロルミネセンス層と、前記エレクトロルミネセンス層上に形成された第２の電極とで構成されたエレクトロルミネセンス素子と、
前記エレクトロルミネセンス素子上を覆って形成された無機絶縁層と、
を有し、
前記エレクトロルミネセンス層は前記有機絶縁層と接する領域を有し、
前記エレクトロルミネセンス素子は前記有機絶縁層および前記無機絶縁層により全面が覆われている
ことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項２】
基板上全面に形成された有機絶縁層と、
前記有機絶縁層上に形成された開口部を有する第１の電極と、前記開口部を有する第１の電極上に形成されたエレクトロルミネセンス層と、前記エレクトロルミネセンス層上に形成された第２の電極とで構成されたエレクトロルミネセンス素子と、
前記エレクトロルミネセンス素子上を覆って形成された無機絶縁層と、
を有し、
前記第１の電極は中心部に前記開口部が設けられ、前記開口部において前記エレクトロルミネセンス層と前記有機絶縁層は接する領域を有し、
前記エレクトロルミネセンス素子は、前記有機絶縁層および前記無機絶縁層により全面が覆われている
ことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項３】
基板上全面に形成された第１の有機絶縁層と、
前記第１の有機絶縁層上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成された発光層を含むエレクトロルミネセンス層と、前記エレクトロルミネセンス層上に形成された第２の電極とで構成されたエレクトロルミネセンス素子と、
前記第１の有機絶縁層および前記第１の電極の周辺端部の上に形成された第２の有機絶縁層と、
前記第２の有機絶縁層および前記エレクトロルミネセンス素子の上に形成された無機絶縁層と、
を有し、
前記エレクトロルミネセンス層は前記第２の有機絶縁層と接する領域を有し、
前記第２の有機絶縁層は前記第１の有機絶縁層と接する領域を有し、
前記エレクトロルミネセンス素子は、前記第１の有機絶縁層、前記第２の有機絶縁層、および前記無機絶縁層により全面が覆われている
ことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記エレクトロルミネセンス素子における非発光領域の面積の増加量の時間変化により、湿度の検出を行う
ことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２において、
前記基板上全面に形成された前記有機絶縁層上に前記エレクトロルミネセンス素子が複数配置され、
複数配置された前記エレクトロルミネセンス素子上を覆って前記無機絶縁層が形成されている
ことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記基板上全面に形成された前記第１の有機絶縁層上に前記エレクトロルミネセンス素子が複数配置され、
前記エレクトロルミネセンス素子のそれぞれは、前記第１の電極の周辺端部の上に前記第２の有機絶縁層が形成され、
複数配置された前記エレクトロルミネセンス素子および前記エレクトロルミネセンス素子のそれぞれに形成された前記第２の有機絶縁層の上を覆って前記無機絶縁層が形成されている
ことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
複数配置された前記エレクトロルミネセンス素子における非発光となったエレクトロルミネセンス素子の個数の時間変化により、湿度の検出を行う
ことを特徴とする湿度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度検出装置及び湿度検出方法に関し、特に有機化合物を用いた湿度検出装置及び湿度検出方法に関するものである。なお、本明細書中において、湿度検出装置は、水分検出装置、Ｈ２Ｏ検出装置、湿度センサ、水分センサ、Ｈ２Ｏセンサ等を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場に広く流通している湿度センサは、湿度検出装置の一種である。湿度センサは、大きく分けて２つの様式があり、水分子の吸脱着反応を利用した抵抗変化式と、容量値変化を利用した容量変化式とが挙げられる。
【０００３】
また、従来、湿度センサとして、一対の電極間に、Ａｌ２０３系、ＭｇＣｒ２Ｏ４−Ｏ２系等のセラミックス系の感湿材料を挟んだ構造が知られている。このような構造の湿度センサの多くは、電気抵抗の変化量により湿度を検出するものである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、セラミックス系の感湿材料を用いた湿度センサが開示されている。具体的には、下部電極上に感湿部を形成し、該感湿部上に多孔質の上部電極を形成することが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１１６１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される湿度センサは、感湿部上に形成された上部電極が多孔質であるため、感湿部が部分的に露出して直接外部の雰囲気に接する構造となっていた。そのため、感湿部が雰囲気中の水分以外の物質により物性が変化する可能性があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するものであり、高精度な湿度検出装置及び湿度検出方法を提供することを課題とする。また、簡便に湿度を確認できる湿度検出装置及び湿度検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の湿度検出装置は、基板上に形成されたＥＬ素子を有し、ＥＬ素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極の端部を覆う水分を浸透する有機絶縁層と、第１の電極及び有機絶縁層と、第２の電極と、の間に接して設けられたＥＬ層と、を有し、第２の電極の上面及び側面、並びにＥＬ層の側面は、水分を浸透しない保護層によって覆われていることを特徴とする。
【０００８】
なお、本明細書において、「ＥＬ」と記載した場合、「エレクトロルミネセンス」と同義であることとする。
【０００９】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、基板上に形成された水分を浸透する第１の有機絶縁層と、第１の有機絶縁層上に形成されたＥＬ素子と、を有し、ＥＬ素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極の端部を覆う水分を浸透する第２の有機絶縁層と、第１の電極及び第２の有機絶縁層と、第２の電極と、の間に接して設けられたＥＬ層と、を有し、第２の電極の上面及び側面、並びにＥＬ層の側面は水分を浸透しない保護層によって覆われていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、基板上に形成された水分を浸透する有機絶縁層と、有機絶縁層上に形成されたＥＬ素子と、を有し、ＥＬ素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と、第２の電極と、の間に接して設けられたＥＬ層と、を有し、第２の電極の上面及び側面、並びにＥＬ層の側面は水分を浸透しない保護層によって覆われていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、基板上に形成された有機導電素子と、を有し、有機導電素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極の端部を覆う水分を浸透する有機絶縁層と、第１の電極及び有機絶縁層と、第２の電極と、の間に接して設けられた有機導電層と、を有し、第２の電極の上面及び側面、並びに有機導電層の側面は、水分を浸透しない保護層によって覆われていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、基板上に形成された水分を浸透する第１の有機絶縁層と、第１の有機絶縁層上に形成された有機導電素子と、を有し、有機導電素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極の端部を覆う水分を浸透する第２の有機絶縁層と、第１の電極及び第２の有機絶縁層と、第２の電極と、の間に接して設けられた有機導電層と、を有し、第２の電極の上面及び側面、並びに有機導電層の側面は水分を浸透しない保護層によって覆われていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、基板上に形成された水分を浸透する有機絶縁層と、有機絶縁層上に形成された有機導電素子と、を有し、有機導電素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と、第２の電極と、の間に接して設けられた有機導電層と、を有し、第２の電極の上面及び側面、並びに有機導電層の側面は水分を浸透しない保護層によって覆われていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、有機絶縁層は、ポリイミド、シロキサン又はアクリルからなる層であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の湿度検出装置の他の構成は、保護層は、窒素を含む珪素、酸素を含む珪素、窒素及び酸素を含む珪素等の無機絶縁材料からなる層であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の湿度検出方法は、ＥＬ素子の非発光領域の経時変化を測定し、ＥＬ素子に浸透した水分量を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の湿度検出方法は、複数のＥＬ素子を有する湿度検出装置において、非発光のＥＬ素子の個数及び位置の経時変化を測定し、前記ＥＬ素子に浸透した水分量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、高精度な湿度検出装置及び湿度検出方法を提供することができる。特に、本発明は水分浸透経路を特定できるため、湿度以外の他の環境要因に影響されにくい湿度検出装置及び湿度検出方法を提供することができる。また、ＥＬ素子又は有機導電素子を用いるため、感度良く湿度を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に実施の形態を示す。なお、以下の実施の形態は適宜に組み合わせて実施することが可能である。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の湿度検出装置の一例について、図１を用いて説明する。本発明の湿度検出装置は、ＥＬ素子を有し、当該ＥＬ素子を用いて湿度を検出することを特徴とする。
【００２１】
図１に示す湿度検出装置は、第１の基板１０２と、第１の基板上に形成された第１の電極１０４と、第１の電極１０４上に形成されたＥＬ層１０８と、ＥＬ層１０８上に形成された第２の電極１１０と、を含むＥＬ素子１１４を有する。
【００２２】
また、第１の電極１０４の端部（周辺部）は、有機絶縁層１０６で覆われており、第１の電極１０４上に形成されたＥＬ層１０８は、有機絶縁層１０６とも接している。すなわち、ＥＬ層１０８は、第１の電極１０４及び有機絶縁層１０６と、第２の電極１１０と、の間に挟持されている。さらに、第２の電極１１０の上面及び側面、並びにＥＬ層１０８の側面を覆うように保護層１１２が形成されている。
【００２３】
なお、図１には図示していないが、第１の電極１０４には第１の配線が接続され、第２の電極１１０には第２の配線が接続されている。そして、第１の配線及び第２の配線に外部電源等を接続して電圧を掛ける、或いは電流を測定することが可能となっている。
【００２４】
ＥＬ層１０８は、少なくとも発光性の物質を含む発光層を有する。発光層は、特に限定されることはないが、例えば、低分子系有機発光材料では、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＰＡ）、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、その他、高分子系有機発光材料を用いることもできる。
【００２５】
また、ＥＬ層１０８は、発光層の他、発光層に接する正孔輸送層又は電子輸送層を有していてもよい。さらに、正孔輸送層に接する正孔注入層又は電子輸送層に接する電子注入層を有していてもよい。すなわち、ＥＬ層１０８は少なくとも発光層を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のうち、いずれか１つ又は複数の層を有することができる。例えば、ＥＬ層１０８は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次積層した構造を有することができる。
【００２６】
正孔注入層は、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物等を用いることができる。
【００２７】
正孔輸送層は、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物等を用いることができる。
【００２８】
電子輸送層は、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。
【００２９】
電子注入層は、例えば、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、Ａｌｑ３のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物を用いることもできる。
【００３０】
ＥＬ層１０８が有する上記の層は、蒸着法又はインクジェット法等の薄膜形成法により形成される。
【００３１】
基板１０２としては、例えば、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルニウムホウケイ酸ガラスなどのガラスでなるものや、石英や、シリコンウエハ等を用いることができる。
【００３２】
第１の電極１０４及び第２の電極１１０としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等を用いることができる。例えば、酸化インジウムスズ（以下「ＩＴＯ」という）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（以下「ＩＺＯ」という）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（以下「ＧＺＯ」と言う）等の透明電極を用いることができる。その他、金、白金、銀、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン等を用いることもできる。また、リチウムやセシウム等のアルカリ金属、およびマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることもできる。
【００３３】
なお、第１の電極１０４及び第２の電極１１０は、いずれか一方が陽極となり、他方が陰極となる。陽極となる場合は、仕事関数の高い物質を用いることが好ましい。これに対し、陰極となる場合には、仕事関数の小さい物質を用いることが好ましい。また、陽極側から光を取り出す場合は陽極として透明電極が用いられる。これに対し、陽極を反射電極として用いる場合は、光を反射することのできる材料が適宜選択される。同様に、陰極側から光を取り出す場合は陰極として透明電極が用いられ、反射する場合には、光を反射することのできる材料が適宜選択される。
【００３４】
第１の電極１０４及び第２の電極１１０は、スパッタリング法又は蒸着法等の薄膜形成法により、形成される。なお、第１の電極１０４及び第２の電極１１０は、陽極の場合の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で形成する。また、陰極の場合の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で形成する。
【００３５】
有機絶縁層１０６は、水分を浸透することのできる有機絶縁材料で形成する。例えば、ポリイミド、シロキサン、アクリル等の有機絶縁材料を用いることができる。また、その作製方法は、使用する材料にもよるが、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法又はスピンコート法等の薄膜形成法が用いられる。
【００３６】
保護層１１２は、水分を浸透しない絶縁材料で形成する。例えば、窒素を含む珪素、酸素を含む珪素、窒素及び酸素を含む珪素等の無機絶縁材料を用いることができる。また、保護層１１２はこれらの材料を用いた単層構造としてもよいし、複数の材料を用いた積層構造としてもよい。その他、珪素を含む絶縁材料や、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の材料を用いることもできる。また、その作製方法は、使用する材料にもよるが、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等の薄膜形成法が用いられる。
【００３７】
本発明の湿度検出装置は、水分を浸透することができる有機絶縁層１０６と、水分を浸透しない保護層１１２と、第２の電極１１０と、第１の電極１０４と、に接したＥＬ層１０８を有する。したがって、ＥＬ層１０８は、水分を含む雰囲気に直接的に接しないように構成されている。
【００３８】
本発明の湿度検出装置を、水分を含む雰囲気下においた場合について説明する。図２に示すように、水分２００は、水分を浸透することができる有機絶縁層１０６を浸透してＥＬ層１０８へと達する。水分２００が、有機絶縁層１０６を浸透してＥＬ層１０８へと達する経路を矢印２０２で示す。
【００３９】
本発明の湿度検出装置は、上記で説明したように、ＥＬ層１０８は、有機絶縁層１０６と接する部分以外は、第１の電極１０４、第２の電極１１０及び保護層１１２と接しており、直接水分を含む雰囲気には接していない。また、第１の電極１０４は第１の基板１０２と接するため、水分を浸透しない。さらに、保護層１１２は水分を浸透しない層であり、第２の電極１１０は、保護層１１２に覆われているため、水分を浸透しない。したがって、本実施の形態に係る湿度検出装置は、上記矢印２０２に示す経路以外では、水分がＥＬ層１０８に浸透しない構成となっている。
【００４０】
すなわち、本実施の形態に係る湿度検出装置は、ＥＬ層への水分浸透経路が特定されている。したがって、ＥＬ層に接する有機絶縁層１０６を浸透する水分のみ検出するため、有機絶縁層の性質に依存したセンシングが可能になる。
【００４１】
次に、上記湿度検出装置を用いた湿度検出方法について説明する。
【００４２】
通常、物質内の水分浸透速度は、水分を含む雰囲気の温度（以下、環境温度とする）、湿度および該物質の組成により一定の法則を有する。すなわち、ＥＬ層内の水分浸透速度も、環境温度、湿度及び該ＥＬ層の組成により、一定の法則を有する。
【００４３】
また、ＥＬ素子は、ＥＬ層内に水分が浸透することによって発光しなくなっていく。上述したように、ＥＬ層内の水分浸透速度は一定の法則に従うため、ＥＬ素子の非発光領域が広がっていく面積の増加量の時間変化も、一定の法則に従う。
【００４４】
本実施の形態では、有機絶縁層１０６に接しているＥＬ層１０８の周辺部からＥＬ素子１１４の中心に向かって、一定の速度で非発光領域が拡大していくことになる。したがって、非発光領域の面積の増加量の時間変化及び環境温度から、雰囲気中に含まれる水分の濃度、つまり湿度を検出することができる。
【００４５】
また、ＥＬ層１０８までの水分浸透経路の距離を調整した湿度検出装置の場合は、任意の環境温度において、ＥＬ素子の周辺部が劣化しはじめる時間を計測することによって、湿度を検出することができる。なお、図２の矢印２０２に示すように、本実施の形態の水分浸透経路は有機絶縁層１０６を浸透する経路のみである。したがって、有機絶縁層１０６の膜厚及びサイズを調整することで、簡便に湿度を検出することが可能となる。
【００４６】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層に接して水分を浸透する層と、水分を浸透しない層と、を設けることで、水分浸透経路を特定している。したがって、センシングの感度が調節でき、より高精度な湿度検出も可能とできる。
【００４７】
また、本実施の形態の湿度検出装置は、非発光領域の経時変化により湿度を検出することができる。したがって、非発光領域を視覚で確認でき、簡便に湿度を確認することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる構成の湿度検出装置について、図３を用いて説明する。なお、第２の電極３１０及び保護層３１２以外の構成は、上記実施の形態１に準ずるので、説明は省略する。
【００４９】
本実施の形態では、ピンホールが発生しにくい製造プロセスにより、第２の電極３１０を形成する。そして、ＥＬ層１０８の少なくとも側面のみを覆うように、保護層３１２を形成する。本実施の形態では、第２の電極３１０の側面及びＥＬ層１０８の側面を覆うように、保護層３１２を形成する。なお、保護層３１２の材料及び作製方法は、上記実施の形態１に示した保護層１１２と同様である。
【００５０】
本実施の形態では、第２の電極３１０を、ピンホールが発生しにくい製造プロセスにより形成している。その結果、第２の電極３１０によって水分の浸透を防ぐことができ、第２の電極３１０上面を保護層で覆う必要がなくなる。すなわち、第２の電極３１０が保護層として機能することができる。
【００５１】
したがって、本実施の形態に係る湿度検出装置は、水分を含む雰囲気下に置いた場合、水分３００は有機絶縁層１０６を浸透してＥＬ層１０８へと達する。このとき、水分３００が、有機絶縁層１０６を浸透してＥＬ層１０８へと達する経路を矢印３０２で示している。
【００５２】
本発明の湿度検出装置は、上記で説明したように、ＥＬ層１０８は、有機絶縁層１０６と接する部分以外は、第１の電極１０４、第２の電極１１０及び保護層３１２と接しており、直接水分を含む雰囲気には接していない。また、第１の電極１０４は第１の基板１０２と接するため、水分を浸透しない。さらに、保護層１１２は水分を浸透しない層であり、第２の電極１１０は、ピンホールが発生しにくい製造プロセスにより形成されているため、水分を浸透しない。したがって、本実施の形態に係る湿度検出装置は、上記矢印３０２に示す経路以外では、水分がＥＬ層１０８に浸透しない構成となっている。
【００５３】
すなわち、本実施の形態に係る湿度検出装置は、ＥＬ層への水分浸透経路が特定されている。したがって、本発明の湿度検出装置は、有機絶縁層１０６を浸透する水分のみ検出するため、有機絶縁層の性質に依存したセンシングが可能になる。
【００５４】
なお、本実施の形態の湿度検出方法は、上記実施の形態１と同じ方法を用いる。
【００５５】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層に接して水分を浸透する層と、水分を浸透しない層と、を設けることで、水分浸透経路を特定している。したがって、センシングの感度が調節でき、より高精度な湿度検出も可能とできる。
【００５６】
また、本実施の形態の湿度検出装置は、非発光領域の経時変化により湿度を検出することができる。したがって、非発光領域を視覚で確認でき、簡便に湿度を確認することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる構成の湿度検出装置について、図４〜図６を用いて説明する。
【００５８】
図４に示すように、本実施の形態に係る湿度検出装置は、上記実施の形態１と同様に、第１の電極１０４と、第１の電極１０４上に形成されたＥＬ層１０８と、ＥＬ層１０８上に形成された第２の電極１１０と、を含むＥＬ素子１１４を有する。
【００５９】
また、本実施の形態は、第１の基板１０２上に形成された第１の有機絶縁層４００と、第１の電極１０４の端部（周辺部）を覆うように形成された第２の有機絶縁層４０６とを有する。第２の有機絶縁層４０６の一部は、第１の有機絶縁層４００と接している。
【００６０】
第２の有機絶縁層４０６は、第１の電極１０４上に形成されたＥＬ層１０８とも接する。すなわち、ＥＬ層１０８は、第１の電極１０４及び第２の有機絶縁層４０６と、第２の電極１１０と、の間に挟持されている。
【００６１】
また、本実施の形態の湿度検出装置は、第２の電極１１０の上面及び側面、ＥＬ層１０８の側面、並びに第２の有機絶縁層４０６の側面を覆うように保護層４１２が形成されている。すなわち、ＥＬ素子１１４は、第１の有機絶縁層４００、第２の有機絶縁層４０６及び保護層４１２により、完全に覆われた構成となっている。
【００６２】
なお、図４には図示していないが、第１の電極１０４には第１の配線が接続され、第２の電極１１０には第２の配線が接続されている。そして、第１の配線及び第２の配線に外部電源等を接続して電圧を掛ける、或いは電流を測定することが可能となっている。
【００６３】
第１の基板１０２、第１の電極１０４、ＥＬ層１０８、第２の電極１１０の構成については、上記実施の形態１に準ずる。また、保護層４１２の材料及び作製方法は、上記実施の形態１に示した保護層１１２と同様であり、水分を浸透しない絶縁材料で形成する。
【００６４】
第１の有機絶縁層４００、第２の有機絶縁層４０６は、水分を浸透することのできる有機絶縁材料で形成する。例えば、ポリイミド、シロキサン、アクリル等の有機絶縁材料を用いることができる。また、その作製方法は、使用する材料にもよるが、ＳＯＧ法又はスピンコート法等の薄膜形成法が用いられる。
【００６５】
上記で説明したように、本発明の湿度検出装置は、水分を浸透することができる第２の有機絶縁層４０６と、水分を浸透しない保護層４１２と、第２の電極１１０と、第１の電極１０４と、に接したＥＬ層１０８を有する。したがって、ＥＬ層１０８は、水分を含む雰囲気に直接的に接しないように構成されている。
【００６６】
また、第２の有機絶縁層４０６は、側面を水分を浸透しない保護層４１２に覆われ、底面で水分を浸透することができる第１の有機絶縁層４００に接している。
【００６７】
本実施の形態の湿度検出装置を、水分を含む雰囲気下においた場合について、図５を用いて説明する。水分５００は、水分を浸透することができる第１の有機絶縁層４００を介して第２の有機絶縁層４０６に浸透してＥＬ層１０８へと達する。水分５００が、第１の有機絶縁層４００を介し、第２の有機絶縁層４０６を浸透してＥＬ層１０８へと達する経路を矢印５０２で示す。
【００６８】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層１０８は、第２の有機絶縁層４０６と接する部分以外は、第１の電極１０４、第２の電極１１０及び保護層４１２と接しており、直接水分を含む雰囲気には接していない。さらに、保護層４１２は水分を浸透しない層であり、第２の電極１１０は保護層４１２に覆われているため、水分を浸透しない。また、第２の有機絶縁層４０６の側面も保護層４１２に覆われているため、水分を浸透しない。したがって、上記矢印５０２に示す第１の有機絶縁層４００を介して第２の有機絶縁層４０６を浸透する経路以外では、水分がＥＬ層１０８に浸透しない構成となっている。
【００６９】
すなわち、本実施の形態に係る湿度検出装置は、ＥＬ層への水分浸透経路が特定されている。したがって、本発明の湿度検出装置は、第１の有機絶縁層４００を介して第２の有機絶縁層４０６を浸透する水分のみ検出するため、有機絶縁層の性質に依存したセンシングが可能になる。
【００７０】
なお、本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ素子１１４の下方に設けられた第１の有機絶縁層４００及び第２の有機絶縁層４０６を経て、ＥＬ層１０８まで水分を浸透させ、湿度を検出している。したがって、図６に示すように、ＥＬ素子１１４自体を、封止層６００及び第２の基板６０２によって封止することもできる。
【００７１】
図６に示すように、保護層４１２で覆われたＥＬ素子１１４を封止することで、ＥＬ素子１１４の上方又は側方からの水分を遮断でき、水分浸透経路の特定が効果的に向上する。したがって、第１の有機絶縁層４００及び第２の有機絶縁層４０６の性質のみに依存したセンシングが可能となり、湿度検出装置のセンシング精度をより向上させることができる。
【００７２】
なお、ＥＬ素子を封止した湿度検出装置とする場合、封止されたＥＬ素子１１４上方の空間に乾燥剤を配置することも可能である。乾燥剤を配置することで、ＥＬ素子１１４の上方又は側方からの水分を、さらに遮断することができる。
【００７３】
ここで用いる封止層６００としては、エポキシ樹脂等の有機層が挙げられる。また、第２の基板６０２としては、基板１０２と同様なものを用いることができる。具体的には、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルニウムホウケイ酸ガラスなどのガラスでなるものや、石英や、シリコンウエハ等が挙げられる。
【００７４】
次に、上記湿度検出装置を用いた湿度検出方法について説明する。
【００７５】
通常、物質内の水分浸透速度は、水分を含む雰囲気の温度（環境温度）、湿度および該物質の組成により一定の法則を有する。すなわち、ＥＬ層内の水分浸透速度も、環境温度、湿度及び該ＥＬ層の組成により、一定の法則を有する。
【００７６】
また、ＥＬ素子は、ＥＬ層内に水分が浸透することによって発光しなくなっていく。上述したように、ＥＬ層内の水分浸透速度は一定の法則に従うため、ＥＬ素子の非発光領域が広がっていく面積の増加量の時間変化も、一定の法則に従う。
【００７７】
本実施の形態では、第２の有機絶縁層４０６に接しているＥＬ層１０８の周辺部からＥＬ素子１１４の中心に向かって、一定の速度で非発光領域が拡大していくことになる。したがって、非発光領域の面積の増加量の時間変化及び環境温度から、雰囲気中に含まれる水分の濃度、つまり湿度を検出することができる。
【００７８】
また、ＥＬ層１０８までの水分浸透経路の距離を調整した湿度検出装置の場合は、任意の環境温度において、ＥＬ素子の周辺部が劣化しはじめる時間を計測することによって、湿度を計測することができる。なお、図５の矢印５０２に示すように、本実施の形態の水分浸透経路は第１の有機絶縁層４００を介して第２の有機絶縁層４０６を浸透する経路のみである。したがって、第１の有機絶縁層４００及び第２の有機絶縁層の膜厚及びサイズを調整することで、簡便に湿度を検出することが可能である。
【００７９】
また、本実施の形態の湿度検出装置において、第１の電極１０４に、一定の間隔で複数のコンタクトホールを設けてもよい。このとき、湿度検出装置は、第１の電極１０４に設けられたコンタクトホールを介して、ＥＬ層１０８と第１の有機絶縁層４００とが接する構成となる。
【００８０】
上記構成の場合、第１の電極１０４に設けられた複数のコンタクトホールも、水分の浸透経路となる。したがって、第１の電極１０４において、水分浸透経路の近傍から遠方に向かって一定の間隔でコンタクトホールを設けることにより、ＥＬ素子が劣化しはじめた付近のコンタクトホール数、又はＥＬ素子が劣化しはじめる時間を計測することで、湿度の検出が可能となる。つまり、発光しなくなったＥＬ素子付近のコンタクトホール数、又はＥＬ素子が発光しなくなる時間を計測することで、湿度を検出することができる。
【００８１】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層に接して水分を浸透する層と、水分を浸透しない層と、を設けることで、水分浸透経路を特定している。したがって、センシングの感度が調節でき、より高精度な湿度検出も可能とできる。
【００８２】
また、本実施の形態の湿度検出装置は、非発光領域の経時変化により湿度を検出することができる。したがって、非発光領域を視覚で確認できる、簡便に湿度を確認することができる。
【００８３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態３と異なる構成の湿度検出装置について、図７、図８を用いて説明する。
【００８４】
図７に示すように、本実施の形態に係る湿度検出装置は、第１の電極７０４と、第１の電極７０４上に形成されたＥＬ層７０８と、ＥＬ層７０８上に形成された第２の電極７１０と、を含むＥＬ素子７１４を有する。
【００８５】
また、ＥＬ素子７１４は、基板７０２上に設けられた有機絶縁層７００上に形成されている。このとき、ＥＬ層７０８の端部は、有機絶縁層７００に接している。さらに、第２の電極７１０の上面及び側面、並びにＥＬ層７０８の側面を覆うように、保護層７１２が形成されている。すなわち、ＥＬ素子７１４は、保護層７１２及び有機絶縁層７００によって覆われており、水分を含む雰囲気とは直接接しない構造となっている。
【００８６】
なお、図７に図示していないが、第１の電極７０４には第１の配線が接続されており、第２の電極７１０には第２の配線が接続されており、第１の配線と第２の配線に外部電源等を接続して電圧をかけたり、電流を測定することができるようになっている。
【００８７】
基板７０２、第１の電極７０４、ＥＬ層７０８、第２の電極７１０の材料及び作製方法については、上記実施の形態に準ずる。保護層７１２の材料及び作製方法についても、上記実施の形態に準じ、水分を浸透しない絶縁材料で形成する。
【００８８】
有機絶縁層７００は、水分の浸透することのできる有機絶縁材料で形成する。例えば、ポリイミド、シロキサン、アクリル等の有機絶縁材料を用いることができる。また、その作製方法は、使用する材料にもよるが、ＳＯＧ法又はスピンコート法等の薄膜形成法が用いられる。
【００８９】
上述したような湿度検出装置を、水分を含む雰囲気下においた場合について、図８を用いて説明する。水分８００は、水分を浸透することができる有機絶縁層７００を浸透してＥＬ層７０８へと達する。水分８００が有機絶縁層７００を浸透してＥＬ層７０８へと達する経路を矢印８０２で示す。
【００９０】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層７０８は、有機絶縁層７００と接する部分以外は、第１の電極７０４、第２の電極７１０及び保護層７１２と接しており、直接水分を含む雰囲気には接していない。さらに、保護層７１２は水分を浸透しない層であり、第２の電極７１０は保護層７１２に覆われているため、水分を浸透しない。したがって、本実施の形態に係る湿度検出装置は、上記矢印８０２に示す有機絶縁層７００を浸透する経路以外では、水分がＥＬ層７０８に浸透しない構成となっている。
【００９１】
すなわち、本実施の形態に係る湿度検出装置は、保護層７１２により、ＥＬ層７０８への水分浸透経路が特定されている。したがって、本発明の湿度検出装置は、有機絶縁層７００を浸透する水分のみ検出するため、有機絶縁層の性質に依存したセンシングが可能になる。
【００９２】
なお、本実施の形態における湿度検出装置では、ＥＬ素子７１４の下方に設けられた有機絶縁層７００を経て、ＥＬ層７０８まで水分を浸透させ、湿度を検出している。したがって、図９に示すように、ＥＬ素子７１４自体を、封止層９００及び第２の基板９０２によって封止することもできる。
【００９３】
図９に示すように、保護層７１２で覆われたＥＬ素子７１４を封止することで、ＥＬ素子７１４の上方又は側方からの水分を遮断でき、水分浸透経路の特定が効果的に向上する。したがって、有機絶縁層７００の性質のみに依存したセンシングが可能となり、湿度検出装置のセンシング精度をより向上させることができる。
【００９４】
なお、ＥＬ素子を封止した湿度検出装置とする場合、封止されたＥＬ素子７１４上方の空間に乾燥剤を配置することも可能である。乾燥剤を配置することで、ＥＬ素子７１４の上方又は側方からの水分を、さらに遮断することができる。
【００９５】
ここで用いる封止層９００としては、エポキシ樹脂等の有機層が挙げられる。また、第２の基板９０２としては、基板７０２と同様なものを用いることができる。具体的には、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルニウムホウケイ酸ガラスなどのガラスでなるものや、石英や、シリコンウエハ等が挙げられる。
【００９６】
次に、上記湿度検出装置を用いた湿度検出方法について説明する。
【００９７】
通常、物質内の水分浸透速度は、水分を含む雰囲気の温度（環境温度）、湿度および該物質の組成により一定の法則を有する。すなわち、ＥＬ層内の水分浸透速度も、環境温度、湿度及び該ＥＬ層の組成により、一定の法則を有する。
【００９８】
また、ＥＬ素子は、ＥＬ層内に水分が浸透することによって発光しなくなっていく。上述したように、ＥＬ層内の水分浸透速度は一定の法則に従うため、ＥＬ素子の非発光領域広がっていく面積の増加量の時間変化は、一定の法則に従う。
【００９９】
本実施の形態では、有機絶縁層７００に接しているＥＬ層７０８の周辺部から中心に向かって、一定の速度で水分が浸透していく。すなわち、ＥＬ素子７１４の周辺部から中心に向かって、一定の速度で非発光領域が拡大していく。したがって、非発光領域の面積の単位時間当たりの増加量及び環境温度から、雰囲気中に含まれる水分の濃度、つまり湿度を検出することできる。
【０１００】
また、ＥＬ層７０８までの水分浸透経路の距離を調整した湿度検出装置の場合は、任意の環境温度において、ＥＬ素子の周辺部が劣化しはじめる時間を計測することによって、湿度を計測することができる。なお、上述したように、本実施の形態の湿度検出装置の水分浸透経路は、図８の矢印８０２の経路のみである。したがって、有機絶縁層７００の膜厚及びサイズを調整することで、簡便に湿度を検出することが可能である。
【０１０１】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層に接して水分を浸透する層と、水分を浸透しない層と、を設けることで、水分浸透経路を特定している。したがって、センシングの感度が調節でき、より高精度な湿度検出も可能とできる。
【０１０２】
また、本実施の形態の湿度検出装置は、非発光領域の経時変化により湿度を検出することができる。したがって、非発光領域を視覚で確認できる、簡便に湿度を確認することができる。
【０１０３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態４と異なる構成の湿度検出装置について説明する。図１０に、本実施の形態の湿度検出装置の上面図を示し、図１１には、図１０の線分Ａ−Ａ’における断面図を示す。
【０１０４】
本実施の形態に係る湿度検出装置は、第１の電極７２４と、第１の電極７２４上に形成されたＥＬ層７２８と、ＥＬ層７２８上に形成された第２の電極７３０と、を含むＥＬ素子７３４を有する。
【０１０５】
また、ＥＬ素子７３４は、基板７２２上に設けられた有機絶縁層７２０上に形成されている。さらに、第２の電極７３０の上面及び側面、ＥＬ層７２８の側面、並びに第１の電極７２４の側面を覆うように、保護層７３２が形成されている。
【０１０６】
また、第１の電極７２４は開口部を有し、開口部においてＥＬ層７２８及び有機絶縁層７２０が接している。このとき、ＥＬ層７２８及び有機絶縁層７２０が接する箇所をコンタクト部７４０とする。本実施の形態では、コンタクト部７４０がＥＬ素子７３４の中心部になるように形成する。
【０１０７】
なお、基板７２２、有機絶縁層７２０、第１の電極７２４、ＥＬ層７２８、第２の電極７３０、保護層７３２の材料及び作製方法については、上記実施の形態に準ずる。
【０１０８】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層７２８はＥＬ素子７３４の中心部、すなわちコンタクト部７４０で有機絶縁層７２０と接している。なお、ＥＬ層７２８のその他の部分は、第１の電極７２４、第２の電極７３０及び保護層７３２と接しており、直接水分を含む雰囲気には接していない。さらに、保護層７３２は水分を浸透しない層であり、第２の電極７３０は保護層７３２に覆われているため、水分を浸透しない。したがって、本実施の形態に係る湿度検出装置を、水分を含む雰囲気下においた場合、水分７５０は、水分を浸透することができる有機絶縁層７２０を浸透してＥＬ層７２８へと達する。すなわち、水分はコンタクト部７４０からＥＬ層７２８へ浸透していき、ＥＬ素子７３４は中心部から劣化していくことになる。なお、水分７５０が有機絶縁層７２０を浸透し、コンタクト部７４０においてＥＬ層７２８へと達する経路を矢印７５２で示す。
【０１０９】
本実施の形態に係る湿度検出装置は、ＥＬ素子７３４の中心部から一定の速度で拡大していく非発光領域の面積の単位時間当たりの増加量及び環境温度から、湿度を検出することができる。
【０１１０】
本実施の形態のように、ＥＬ素子７３４の中心部にコンタクト部７４０を設けた場合、湿度検出装置がＥＬ素子の中心部からの劣化を感知して湿度を検出するように設定しておけば、保護層の不良によるＥＬ素子の周辺部からの劣化は感知しにくくなる。したがって、湿度検出装置のセンシング精度を、より向上させることができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態において、第２の電極をピンホールが発生しにくい製造プロセスで形成する場合は、第２の電極上面の保護層は形成しなくともよい。
【０１１２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態３〜５に示したＥＬ素子を、マトリクス状に複数配置した構成の湿度検出装置について説明する。なお、ＥＬ素子は、基板上に設けられた有機絶縁層上に設けられる。
【０１１３】
ここでは、上記実施の形態３に示したＥＬ素子を配置した湿度検出装置について、図１２を用いて説明する。本実施の形態の湿度検出装置は、第１の有機絶縁層４００が形成された基板１０２上に複数のＥＬ素子１１４が設けられた構成となっている。
【０１１４】
ＥＬ素子１１４は、第１の電極１０４、ＥＬ層１０８及び第２の電極１１０を有する。また、第１の電極１０４の端部は第２の有機絶縁層４０６によって覆われており、ＥＬ層１０８は、第１の電極１０４及び第２の有機絶縁層４０６と第２の電極１１０との間に挟持されている。
【０１１５】
さらに、ＥＬ素子１１４を覆うように保護層４１２が形成されている。保護層４１２は、少なくとも第２の電極１１０の上面及び側面、ＥＬ層１０８の側面、並びに第２の有機絶縁層４０６の側面を覆うように形成する。また、保護層４１２は、第１の有機絶縁層４００の周辺部（端部）は覆わないものとする。
【０１１６】
上記のような構成とすることで、本実施の形態の湿度検出装置は、実施の形態３のような水分浸透経路に特定される。つまり、水分が浸透する経路は、第１の有機絶縁層４００及び第２の有機絶縁層４０６を浸透する経路のみとなる。水分は、保護層４１２に覆われていない第１の有機絶縁層４００の周辺部から浸透するため、本実施の形態の湿度検出装置は、水分が浸透しはじめる第１の有機絶縁層４００の周辺部近傍にあるＥＬ素子から順次劣化が生じ、発光しなくなる。したがって、発光しなくなったＥＬ素子の個数を経時的に測定することによって、湿度の検出が可能となる。
【０１１７】
本実施の形態の湿度検出装置は、ＥＬ層に接して水分を浸透する層と、水分を浸透しない層と、を設けることで、水分浸透経路を特定している。したがって、センシングの感度が調節でき、より高精度な湿度検出も可能とできる。
【０１１８】
また、本実施の形態の湿度検出装置は、基板の周辺部から順次発光しなくなるため、視覚で確認しやすく、より簡便に湿度を確認することができる。
【０１１９】
（実施の形態７）
上記実施の形態１〜６の湿度検出装置において、ＥＬ素子の上方に対向基板を設け、ＥＬ素子の側方で且つＥＬ素子を封止する封止層を設ける構成とすることもできる。この場合、水分浸透経路となる部分を、封止領域内の雰囲気にのみ接するように配置することで、封止層自体の透湿性を調べることのできる湿度検出装置とすることが可能である。
【０１２０】
なお、対向基板としては、特に限定されないが、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルニウムホウケイ酸ガラスなどのガラスでなるものや、石英等を用いることができる。また、封止層としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂等の有機層を用いることができる。
【０１２１】
（実施の形態８）
本実施の形態では、上記実施の形態１〜７の湿度検出装置の構成要素について、詳細に説明する。なお、上記実施の形態と重複する説明もある。
【０１２２】
ＥＬ層１０８、ＥＬ層７０８、ＥＬ層７２８は、少なくとも発光性の物質を含む発光層を有する。発光層は、特に限定されることはないが、例えば、低分子系有機発光材料では、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＰＡ）、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、その他、高分子系有機発光材料を用いることもできる。
【０１２３】
また、ＥＬ層１０８、ＥＬ層７０８、ＥＬ層７２８は、発光層の他、発光層に接する正孔輸送層又は電子輸送層を有していてもよい。さらに、正孔輸送層に接する正孔注入層又は電子輸送層に接する電子注入層を有していてもよい。すなわち、ＥＬ層１０８、ＥＬ層７０８、ＥＬ層７２８は少なくとも発光層を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のうち、いずれか１つ又は複数の層を有することができる。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次積層した構造を有することができる。
【０１２４】
正孔注入層は、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物等を用いることができる。
【０１２５】
正孔輸送層は、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物等を用いることができる。
【０１２６】
電子輸送層は、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。
【０１２７】
電子注入層は、例えば、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、Ａｌｑ３のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物を用いることもできる。
【０１２８】
また、ＥＬ層１０８、ＥＬ層７０８、ＥＬ層７２８が有する正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層は、蒸着法、インクジェット法等の薄膜形成法により形成される。なお、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層は、素子構造に応じて適宜パターンを形成する必要がある。この場合、インクジェット法を用いるのであれば、直接パターンを形成することができる。また、蒸着法を用いるのであれば、メタルマスクを用いてパターンを形成することができる。
【０１２９】
なお、上記のような材料で形成したＥＬ層１０８、ＥＬ層７０８、ＥＬ層７２８は、一対の電極に挟んだ場合に、順方向にバイアスすることで発光する。
【０１３０】
基板１０２、第２の基板６０２及び第２の基板９０２は、例えば、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルニウムホウケイ酸ガラスなどのガラスでなるものや、石英や、シリコンウエハ等を用いることができる。
【０１３１】
第１の電極１０４、第１の電極７０４及び第１の電極７２４、並びに第２の電極１１０、第２の電極７１０及び第２の電極７３０は、さまざまな金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等を用いることができる。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透明電極を用いることができる。その他、金、白金、銀、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン等を用いることもできる。また、リチウムやセシウム等のアルカリ金属、およびマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることもできる。
【０１３２】
なお、第１の電極及び第２の電極は、いずれか一方が陽極となり、他方が陰極となる。陽極となる場合は、仕事関数の高い物質を用いることが好ましい。これに対し、陰極となる場合には、仕事関数の小さい物質を用いることが好ましい。また、陽極側から光を取り出す場合は陽極として透明電極が用いられる。これに対し、陽極を反射電極として用いる場合は、光を反射することのできる材料が適宜選択される。同様に、陰極側から光を取り出す場合は陰極として透明電極が用いられ、反射する場合には、光を反射することのできる材料が適宜選択される。
【０１３３】
第１の電極１０４、第１の電極７０４及び第１の電極７２４、並びに第２の電極１１０、第２の電極７１０及び第２の電極７３０は、スパッタリング法又は蒸着法等の薄膜形成法により、形成される。なお、第１の電極及び第２の電極の膜厚は、陽極の場合は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で形成する。また、陰極の場合は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲で形成する。なお、第１の電極及び第２の電極は、素子構造に応じて適宜パターンを形成する必要がある。この場合、インクジェット法を用いるのであれば直接パターンを形成することができる。また、スパッタリング法や蒸着法を用いるのであれば、メタルマスクを用いてパターンを形成することができる。
【０１３４】
さらに、スパッタリング法や蒸着法で基板全面に電極層を形成した後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、パターンを形成することもできる。
【０１３５】
第１の電極に接続する第１の配線、第２の電極に接続する第２の配線は、上記第１の電極及び第２の電極として挙げられた材料を用いることができる。この場合も、第１の配線及び第２の配線は、回路構成に応じて適宜パターンを形成する必要があり、上述した第１の電極及び第２の電極のパターン形成と同じ方法を適用できる。
【０１３６】
有機絶縁層１０６、有機絶縁層７００、有機絶縁層７２０、第１の有機絶縁層４００、第２の有機絶縁層４０６は、水分を浸透することのできる有機絶縁材料で形成する。具体的には、、ポリイミド、シロキサン、アクリル等の有機絶縁材料を用いることができる。また、その作製方法は、使用する材料にもよるが、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法、スピンコート法、又はオーバーコート法等の薄膜形成法が用いられる。
【０１３７】
水分の浸透することのできる有機絶縁材料は、空気中あるいは純水中に放置すると、吸湿して重量を増加させる。例えば、ポリイミドの場合は、吸湿量は空気中では約１〜２％、純水中では、２〜３％程度である。
【０１３８】
なお、吸湿した有機絶縁材料は、加熱することにより吸湿した水分をなくすことが可能である。例えば、吸湿したポリイミドの場合、３００℃、３０ｍｉｎで加熱することにより、吸湿した水分を完全になくすことができる。
【０１３９】
有機絶縁層の膜厚は、目的に応じ適宜選択可能である。例えば、１μｍ〜１０μｍの範囲で形成することができる。もちろん、この範囲を超えてもよい。また、この場合も、素子構造に応じて適宜パターンを形成する必要がある。例えば、スピンコート法、オーバーコート法で基板全面に絶縁層を形成した後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、パターンを形成することができる。また、感光性のポリイミド、アクリル等を用いる場合は、フォトリソグラフィ法により、直接的にパターンを形成することが可能である。
【０１４０】
保護層１１２、保護層３１２、保護層４１２、保護層７１２、保護層７３２は、水分を浸透しない絶縁材料で形成する。例えば、窒素を含む珪素、酸素を含む珪素、窒素及び酸素を含む珪素等の無機絶縁材料を用いることができる。また、これらの材料を用いた単層構造としてもよいし、複数の材料を用いた積層構造としてもよい。その他、珪素を含む絶縁材料や、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の材料を用いることもできる。また、その作製方法は、使用する材料にもよるが、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等の薄膜形成法が用いられる。
【０１４１】
（実施の形態９）
上記実施の形態１〜８までの湿度検出装置は、少なくとも発光層を有するＥＬ層を用いて、ＥＬ素子の発光量等を検出することにより、湿度を検出する湿度検出装置について説明した。本実施の形態では、ＥＬ層の代わりに有機導電層を用いた素子（以下「有機導電素子」という）を有する湿度検出装置について説明する。なお、本実施の形態の湿度検出装置は、有機導電素子に電圧をかけたときに流れる電流の特性（Ｉ−Ｖ特性）から、有機導電素子の抵抗値を算出し、該抵抗値の変化量によって湿度を検出することを特徴とする。
【０１４２】
本実施の形態の湿度検出装置の構成には、実施の形態１〜７に記載した構成の湿度検出装置において、ＥＬ層を有機導電層に置き換えたものが適用できる。ここでは、実施の形態３に示した湿度検出装置のＥＬ層に有機導電層を適用したものについて、図１５を用いて説明する。
【０１４３】
本実施の形態の湿度検出装置は、第１の有機絶縁層４００が設けられた基板１０２上に、有機導電素子１７１４が設けられている。有機導電素子１７１４は、第１の電極１０４と、第１の電極１０４上に形成された有機導電層１７０８と、有機導電層１７０８上に形成された第２の電極１１０と、を有する。また、第１の電極１０４の端部は第２の有機絶縁層４０６によって覆われており、有機導電層１７０８は、第１の電極１０４及び第２の有機絶縁層４０６と第２の電極１１０との間に挟持されている。さらに、有機導電素子１７１４及び第２の有機絶縁層４０６を覆うように、保護層４１２が形成されている。
【０１４４】
有機導電層１７０８としては、正孔輸送性の有機化合物又は電子輸送性の有機化合物を用いることができる。例えば、実施の形態８に記載した正孔輸送層又は電子輸送層を用いることができる。なお、その他の構成は、上記実施の形態に準じる。
【０１４５】
ここで、上述した湿度検出装置を、水分を含む雰囲気下においた場合は、実施の形態３と同様に、水分が第１の有機絶縁層を介して第２の有機絶縁層に浸透し、有機導電層１７０８へと達する。そして、水分により、有機導電素子１７１４の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性とも呼ぶ）、すなわち抵抗値が変化する。このとき、有機導電素子１７１４の電流−電圧特性は、有機導電層１７０８に達した水分により、一定の法則に従って経時的に変化する。したがって、有機導電素子１７１４の電流−電圧特性、又は抵抗値の変化を検出することにより、湿度を検出することができる。
【０１４６】
なお、上記実施の形態１〜８に記載の湿度検出装置においても、ＥＬ素子の電流−電圧特性、又は抵抗値の変化を検出することによっても、湿度を検出することは可能である。
【０１４７】
本実施の形態の湿度検出装置は、有機導電素子の特性変化を検出することで、湿度を検出することが可能である。また、電流−電圧特性の変化は精度良く測定することが可能であるため、湿度検出装置の精度を向上させることができる。
【０１４８】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、上記実施の形態９と異なる構成の湿度検出装置について説明する。
【０１４９】
例えば、図１５に示す湿度検出装置において、第１の電極１０４の抵抗をＲ１、有機導電層１７０８の抵抗をＲ２、第２の電極１１０の抵抗をＲ３、有機導電層１７０８と第１の電極１０４の接触抵抗をＲ４、有機導電層１７０８と第２の電極１１０の接触抵抗をＲ５とする。この場合、有機導電素子１７１４の抵抗Ｒとすると、以下の数式（１）が成り立つ。
【０１５０】
【数１】
0004827589.tif 000002
【０１５１】
上記数式（１）からもわかるように、有機導電素子１７１４の抵抗値Ｒには、有機導電層１７０８の抵抗値以外も影響を与えている。なお、上記数式（１）において、第１の電極１０４の抵抗Ｒ１と第２の電極１１０の抵抗Ｒ３は、水分によって極端に抵抗値が変化することはないので、ほぼ一定と見なせる。したがって、特に、水分による有機導電素子１７１４の特性変化を検出する際に強く影響を与えるものとして、有機導電層１７０８の抵抗Ｒ２、有機導電層１７０８と第１の電極１０４との接触抵抗Ｒ４、及び有機導電層１７０８と第２の電極１１０との接触抵抗Ｒ５が挙げられる。
【０１５２】
ここで、有機導電層１７０８の特性、すなわち有機導電層１７０８の抵抗Ｒ２は、一定の法則に従って経時的に変化する。しかし、有機導電層１７０８と第１の電極１０４の接触抵抗Ｒ４、及び有機導電層１７０８と第２の電極１１０との接触抵抗Ｒ５は、水分による経時的変化が一定の法則によって定まらない。
【０１５３】
したがって、本実施の形態では、有機導電素子１７１４の電流−電圧特性を測定すると同時に、有機導電層１７０８と第１の電極１０４との接触抵抗、及び有機導電層１７０８と第２の電極１１０との接触抵抗の経時的変化を測定し、有機導電層１７０８の特性変化を検出する構成とする。具体的には、上記実施の形態９で説明した湿度検出装置に接触抵抗測定素子を設け、有機導電素子１７１４の抵抗と、接触抵抗測定素子の抵抗を測定することで、有機導電層１７０８の特性変化を検出する。以下、図１３、図１４を用いて、具体的に説明する。
【０１５４】
図１３（Ａ）に、本実施の形態の湿度検出装置の上面の模式図を示す。湿度検出装置は、同一基板１７０２上に設けられた有機導電素子１７１４と、第１の接触抵抗測定素子１７２０と、第２の接触抵抗測定素子１７２２と、を有する。なお、有機導電素子１７１４は、上記実施の形態９で示したものとし、有機導電素子１７１４の有する第１の電極の端部は、第２の有機絶縁層４０６に覆われているものとする。
【０１５５】
また、第１の接触抵抗測定素子１７２０は、有機導電層１７０８と第１の電極１０４との接触抵抗を測定するための素子とする。第２の接触抵抗測定素子１７２２は、有機導電層１７０８と第２の電極１１０との接触抵抗を測定するための素子とする。なお、ここでは図示しないが、基板１７０２上には第１の有機絶縁層４００が設けられているものとする。また、第１の接触抵抗測定素子１７２０及び第２の接触抵抗測定素子１７２２は、有機導電素子１７１４と同様に、保護層４１２で覆われている者とする。
【０１５６】
また、図１３（Ｂ１）、（Ｂ２）に、第１の接触抵抗測定素子１７２０の具体的な構成を示す。第１の接触抵抗測定素子１７２０は、第１の電極１０４と同一材料で形成される第１の導電層１７３０と、有機導電層１７０８と同一材料で形成される第２の導電層１７４０と、から構成される。また、第１の導電層１７３０と第２の導電層１７４０は、中央付近で交差しており、交差部分は接している。
【０１５７】
図１３（Ｂ１）、（Ｂ２）において、第１の導電層１７３０は、第１の領域１７３２、第２の領域１７３４、第３の領域１７３６の３つの領域を含む。このとき、第２の領域１７３４は、第１の領域１７３２と第３の領域１７３６との間に位置し、第２の導電層１７４０と接して重なっている。同様に、第２の導電層１７４０も、第１の領域１７４２、第２の領域１７４４、第３の領域１７４６の３つの領域を含む。このとき、第２の領域１７４４は、第１の領域１７４２と第３の領域１７４６との間に位置し、第１の導電層１７３０と接して重なっている。すなわち、第１の導電層１７３０と第２の導電層１７４０は、それぞれ第２の領域１７３４及び第２の領域１７４４で接して重なっており、その他の領域では重ならない構成となっている。ここで、第２の領域１７３４及び第２の領域１７４４で接して重なっている領域が、有機導電層１７０８と第１の電極１０４との接触部分に相当する。
【０１５８】
さらに、図１３（Ｃ１）、（Ｃ２）に、第２の接触抵抗測定素子１７２２の具体的な構成を示す。第２の接触抵抗測定素子１７２２は、有機導電層１７０８と同一材料で形成される第３の導電層１７５０と、第２の電極１１０と同一材料で形成される第４の導電層１７６０と、から構成される。また、第３の導電層１７５０と第４の導電層１７６０は、中央付近で交差しており、交差部分は接している。
【０１５９】
図１３（Ｃ１）、（Ｃ２）において、第３の導電層１７５０は、第１の領域１７５２、第２の領域１７５４、第３の領域１７５６の３つの領域を含む。このとき、第２の領域１７５４は、第１の領域１７５２と第３の領域１７５６との間に位置し、第４の導電層１７６０と接して重なっている。同様に、第４の導電層１７６０も、第１の領域１７６２、第２の領域１７６４、第３の領域１７６６の３つの領域を含む。このとき、第２の領域１７６４は、第１の領域１７６２と第３の領域１７６６との間に位置し、第３の導電層１７５０と接して重なっている。すなわち、第３の導電層１７５０と第４の導電層１７６０は、それぞれ第２の領域１７５４及び第２の領域１７６４で接して重なっており、その他の領域では重ならない構成となっている。ここで、第２の領域１７５４及び第２の領域１７６４で接して重なっている領域が、有機導電層１７０８と第２の電極１１０との接触部分に相当する。
【０１６０】
上記第１の接触抵抗測定素子１７２０及び第２の接触抵抗測定素子１７２２は、ケルビン抵抗の原理を用いることで、接触抵抗を測定することが可能である。ここで、ケルビン抵抗について説明する。
【０１６１】
図１４に示される回路は、第１の端子１３００と、第２の端子１３０２と、第３の端子１３０４と、第４の端子１３０６と、を有する。また、第１の端子１３００と第２の端子１３０２との間には第１の抵抗ＲＡ１及び第２の抵抗ＲＡ２が直列に接続され、第３の端子１３０４と第４の端子１３０６との間には第３の抵抗ＲＡ３及び第４の抵抗ＲＡ４が直列に接続されている。
【０１６２】
なお、本実施の形態では、第１の端子１３００側に第１の抵抗ＲＡ１が配置され、第２の端子１３０２側に第２の抵抗ＲＡ２が配置されている。このとき、第１の抵抗と第２の抵抗との接続箇所を、接続点ａ１２とする。また、第３の端子１３０４側に第３の抵抗ＲＡ３が配置され、第４の端子１３０６側に第４の抵抗ＲＡ４が配置されている。このとき、第３の抵抗と第４の抵抗との接続箇所を、接続点ａ３４とする。第１の抵抗ＲＡ１と第２の抵抗ＲＡ２の接続点ａ１２と第３の抵抗ＲＡ３と第４の抵抗ＲＡ４の接続点ａ３４は、第５の抵抗ＲＡ５を介して接続されている。
【０１６３】
つまり、図１４に示す回路は、第１の端子１３００と第３の端子１３０４との間に、第１の抵抗ＲＡ１、第５の抵抗ＲＡ５、及び第３の抵抗ＲＡ３が、直列に接続されている。また、第２の端子１３０２と第４の端子１３０６との間に、第２の抵抗ＲＡ２、第５の抵抗ＲＡ５、及び第４の抵抗ＲＡ４が、直列に接続されている。
【０１６４】
図１４に示す回路において、第１の端子１３００と第３の端子１３０４の間には、電流が０となるように電圧Ｖ１をかける。同時に、第２の端子１３０２と第４の端子１３０６の間に、電流が０となるように電圧Ｖ２をかける。この場合、キルヒホッフの法則から、以下の数式（２）が算出できる。
【０１６５】
【数２】
0004827589.tif 000003
【０１６６】
上記数式（２）から第５の抵抗ＲＡ５を算出すると、以下の数式（３）のようになる。
【０１６７】
【数３】
0004827589.tif 000004
【０１６８】
したがって、上記数式（３）より、第１の端子１３００、第２の端子１３０２、第３の端子１３０４及び第４の端子１３０６の４つの端子にかけた電圧と電流の値から、第５の抵抗ＲＡ５が測定できる。このようにして、第５の抵抗ＲＡ５を測定する回路をケルビン抵抗という。
【０１６９】
上述したケルビン抵抗を、第１の接触抵抗測定素子１７２０に適用すると、第１の導電層１７３０の第１の領域１７３２及び第３の領域１７３６、並びに第２の導電層１７４０の第１の領域１７４２及び第３の領域１７４６は、４つの端子（第１の端子１３００、第２の端子１３０２、第３の端子１３０４、第４の端子１３０６）に相当する。そして、第１の導電層１７３０の第２の領域１７３４と第２の導電層１７４０の第２の領域１７４４との接触抵抗が、第５の抵抗ＲＡ５に相当する。したがって、有機導電層１７０８と第１の電極１０４の接触抵抗が求められる。
【０１７０】
同様に、第２の接触抵抗測定素子１７２２にケルビン抵抗を適用すると、第３の導電層１７５０の第１の領域１７５２及び第３の領域１７５６、並びに第４の導電層１７６０の第１の領域１７６２及び第３の領域１７６６は、４つの端子（第１の端子１３００、第２の端子１３０２、第３の端子１３０４、第４の端子１３０６）に相当する。そして、第３の導電層１７５０の第２の領域１７５４と第４の導電層１７６０の第２の領域１７６４との接触抵抗が、第５の抵抗ＲＡ５に相当する。したがって、有機導電層１７０８と第２の電極１１０の接触抵抗が求められる。
【０１７１】
以上により、有機導電層１７０８と第１の電極１０４との接触抵抗、及び有機導電層１７０８と第２の電極１１０との接触抵抗が求められる。そして、実施の形態９のように有機導電素子１７１４の抵抗を求めることで、有機導電層１７０８の抵抗を検出することができる。
【０１７２】
なお、正確に有機導電素子１７１４の有機導電層１７０８と第１の電極１０４との接触抵抗を測定するため、第１の接触抵抗測定素子１７２０の構成を有機導電素子１７１４の構成に合わせることが好ましい。具体的には、第２の導電層１７４０の第２の領域１７４４の面積は、有機導電素子１７１４における有機導電層１７０８の面積と等しくするのが好ましい。さらに、第１の導電層１７３０の第２の領域１７３４の端部は、第２の有機絶縁層４０６で覆われており、第２の導電層１７４０の第２の領域１７４４が第２の有機絶縁層４０６及び第１の電極１０４と接する構造とすることが好ましい。
【０１７３】
同様に、第２の接触抵抗測定素子１７２２において、第３の導電層１７５０の第２の領域１７５４の面積は、有機導電素子１７１４における有機導電層１７０８の面積と等しくするのが好ましい。
【０１７４】
第１の接触抵抗測定素子１７２０及び第２の接触抵抗測定素子１７２２は、有機導電素子１７１４と同時に形成できる。具体的には、第１の接触抵抗測定素子１７２０の第１の導電層１７３０は、第１の電極１０４と同一の材料及び作製方法で形成する。また、第１の接触抵抗測定素子１７２０の第２の導電層１７４０及び第２の接触抵抗測定素子１７２２の第３の導電層１７５０は、有機導電層１７０８と同一の材料及び作製方法で形成する。さらに、第２の接触抵抗測定素子１７２２の第４の導電層１７６０は、第２の電極１１０と同一の材料及び作製方法で形成する。なお、第１の電極１０４と第２の電極１１０が同一材料でなる場合には、１つの接触抵抗測定素子を形成すればよい。
【０１７５】
本実施の形態の湿度検出装置は、有機導電素子の特性変化、及び接触抵抗測定素子の特性変化を検出することで、精度良く湿度を検出することが可能となる。したがって、湿度検出装置の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図２】本発明の湿度検出装置の水分浸透経路の一例を示す図。
【図３】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図４】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図５】本発明の湿度検出装置の水分浸透経路の一例を示す図。
【図６】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図７】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図８】本発明の湿度検出装置の水分浸透経路の一例を示す図。
【図９】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図１０】本発明の湿度検出装置の一例を示す上面図。
【図１１】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図１２】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図１３】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【図１４】ケルビン抵抗回路図。
【図１５】本発明の湿度検出装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１７７】
１０２    基板
１０４    第１の電極
１０６    有機絶縁層
１０８    ＥＬ層
１１０    第２の電極
１１２    保護層
１１４    ＥＬ素子
【図１】
0004827589.tif 000005
【図２】
0004827589.tif 000006
【図３】
0004827589.tif 000007
【図４】
0004827589.tif 000008
【図５】
0004827589.tif 000009
【図６】
0004827589.tif 000010
【図７】
0004827589.tif 000011
【図８】
0004827589.tif 000012
【図９】
0004827589.tif 000013
【図１０】
0004827589.tif 000014
【図１１】
0004827589.tif 000015
【図１２】
0004827589.tif 000016
【図１３】
0004827589.tif 000017
【図１４】
0004827589.tif 000018
【図１５】
0004827589.tif 000019