JP2009224747A - 液体発光素子、発光表示装置、発光表示装置の製造方法、発光体 - Google Patents

Abstract

【課題】有機溶媒を用いることなく、安全性に優れ、発光特性が低下することを防止することができるとともに、構成材料の種類を少なくすることができる発光表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による発光表示装置１は、各々の互いに対向する面に電極４が形成された一対の基板３と、一対の基板３間に挟持された発光層５とを備えている。このうち発光層５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、一対の基板間に挟持された発光層とを備えた発光表示装置に係り、とりわけ、安全性に優れるとともに発光特性が低下することを防止することができる液体発光素子、発光表示装置及び発光表示装置の製造方法に関する。また、本発明は、塊状に成形された発光体に関する。

近年、有機ＥＬ等の発光表示装置の開発が急激に進展している。有機ＥＬの発光表示装置に用いられる発光素子は自発光素子であるため、バックライトが必要な液晶の受光素子よりも、薄型化および軽量化が図れる。それに有機ＥＬの発光素子は自発光素子であるため、液晶の受光素子と比べると視認性に優れている。このため、有機ＥＬの発光表示装置は、優れた視認性、高速表示性、低電圧駆動性、薄型化等の特徴を有している。

有機ＥＬの発光表示装置は、一般に、各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、一対の基板間に挟持された発光層とを備え、発光層は電圧が印加されて発光する発光物質を含んでいる。このうち発光層は、数１００ｎｍの厚さを有している。このため、対向する各電極間の距離が短く、各電極が相互に接触し易い。また、有機ＥＬの発光表示装置の発光層は直流電圧が印加される。このため、有機ＥＬの発光表示装置を構成する各電極間の界面に不純物が蓄積され易い。このことにより、有機ＥＬの発光表示装置において用いられる発光層は、動作寿命が短くなる。

このような問題に対して、電気化学反応を利用した液体からなる発光層を用いた発光表示装置の開発が行われている（例えば、特許文献１乃至３並びに非特許文献１および２参照）。このうち特許文献１および２並びに非特許文献１および２における発光表示装置は、一対の電極間の距離がいずれも数μｍ以上となっている。このため、各電極が相互に接触することがない。また、特許文献１乃至３および非特許文献１における発光表示装置の発光層は交流電圧が印加されるため、発光層の動作寿命が短くなる問題は解消される。
特開２００７−１３９８９９号公報 特開２００６−３０１３０２号公報 特開２００５−３０２３３２号公報 「東芝レビュー vol.60, No.9, P33(2005)」 「Journal of the Electrochemical Society, Vol.152(8) pA1677(2005)」

特許文献１乃至２並びに非特許文献１および２における発光表示装置２１は、図５に示すように、互いに対向する面に電極２４が形成された一対の基板２３と、一対の基板２３間に挟持され、有機溶媒２６と支持塩２７とからなる電解質に発光物質２８を溶解させた発光層２５とを有している。このように、発光層２５として可燃性である有機溶媒２６を使用しているため、取り扱い上、安全性に問題がある。

また、有機溶媒２６は揮発性を有しているため、比較的容易に揮発する。このため、発光層２５内の濃度が変化し、発光層２５が劣化して発光層２５の発光特性が低下するという問題もある。

さらに、上述のように、有機溶媒２６を用いる発光層２５においては、発光層２５を十分に発光させるために、有機溶媒２６に支持塩２７を溶解させる必要がある。このため、発光層２５として有機溶媒２６を用いる場合、発光層２５を構成する材料の種類が多くなる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、有機溶媒を用いることがない発光表示装置であって、安全性に優れ、発光特性が低下することを防止することができるとともに、構成材料の種類を少なくすることができる液体発光素子、発光表示装置、発光表示装置の製造方法、および発光体を提供することを目的とする。

本発明は、各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、一対の基板間に挟持された発光層と、を備え、該発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質とを有することを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、イオン液体は、常温で液状になることを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、一対の基板間に挟持された発光層と、を備え、該発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質と、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有することを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、ゲル化材料は、シリカのナノサイズ微粒子、または酸化チタンのナノサイズ微粒子からなることを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、発光層は、交流電圧が印加されて発光することを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、イオン液体は、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系のうちいずれかの材料を含むことを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、発光物質は、ルテニウム化合物・錯体、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＤＰＡ（９，１０−ジフェニルアントラセン）、ペリレンのうちいずれかの材料を含むことを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、一対の電極と、一対の電極間に挟持された発光層と、を備え、該発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質とを有することを特徴とする液体発光素子である。

本発明は、各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、一対の基板を、電極が形成された面が対向するよう配置する工程と、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、一対の基板間に、発光物質が溶解されたイオン液体を注入して、発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。

本発明は、各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、一方の基板の電極が形成された面上に、発光物質が溶解されたイオン液体を塗布して、発光層を形成する工程と、発光層上に他方の基板を、電極が形成された面が発光層側を向くよう配置する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。

本発明は、各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、一対の基板を、電極が形成された面が対向するよう配置する工程と、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、一対の基板間に、発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加されたイオン液体を注入して、発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。

本発明は、各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、一方の基板の電極が形成された面上に、発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加されたイオン液体を塗布して、発光層を形成する工程と、発光層上に他方の基板を、電極が形成された面が発光層側を向くよう配置する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。

本発明は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質と、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを備え、塊状に成形されたことを特徴とする発光体である。

本発明は、表面に一方の電極が形成された支持基材と、この支持基材表面に載置された発光体と、この発光体に接触する他方の電極と、を備えたことを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、表面に一方の電極が形成された支持基材を準備する工程と、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、ゲル化材料が添加されたイオン液体を塊状に成形して発光体を得る工程と、この発光体を支持基材表面に載置する工程と、この発光体に他方の電極を接触させる工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。

本発明によれば、発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質とからなっているため、可燃性の有機溶媒を用いることなく発光層が形成される。この発光層のイオン液体は難燃性であるため、可燃性の有機溶媒を用いる場合に比べて取り扱い上、比較的安全である。また、有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易いが、本発明によれば、発光層のイオン液体は不揮発性を有しているために気化されることがない。このため、発光層が劣化することを防止して、発光層の発光特性が低下することなく安定した性能を維持することができる。また、発光層を形成する際、有機溶媒を用いる場合には有機溶媒に支持塩を溶解させる必要があるが、本発明によれば、発光層はイオン液体を含んでいるため、このイオン液体に更に支持塩を溶解させる必要がない。このため、発光層を構成する材料の種類を少なくすることができる。

また、本発明によれば、発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質と、イオン液体をゲル化するゲル化材料からなっているため、発光物質が溶解されたイオン液体をゲル化することができる。このため、発光物質が溶解されたイオン液体が漏洩することを防止し、発光層の発光特性が低下することなく安定した性能を長期間に渡って維持することができる。

さらに、本発明によれば、発光体は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質と、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有しているため、発光物質が溶解されたイオン液体をゲル化して、塊状に成形することができる。このため、発光物質が溶解されたイオン液体を密封させることなく、外部に露出させて塊状に成形された形状を維持することができる。

第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１乃至図３は、本発明による発光表示装置の第１の実施の形態を示す図である。このうち、図１は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置の断面構造を示す図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置の製造方法を示す概略図である。また、図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において、電圧が印加されていない状態を示す図であり、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において、電圧が印加された発光層が発光している状態を示す図である。

まず、図１により、本発明における発光表示装置１について説明する。ここで、発光表示装置１は、電圧が印加されることにより発光され、各種ディスプレイ等として使用されるものである。

まず、図１により、発光表示装置１について説明する。発光表示装置１は、各々の互いに対向する面に電極４が形成された一対の基板３と、一対の基板３間に挟持された発光層５とを備えている。このうち発光層５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７とを有している。また、一対の基板３間には、発光層５を囲むように一対の電極４間の距離（ギャップ）を一定に保持する一対のスペーサ９、１０が設けられている。この一対の電極４間の距離は、１μｍ以上かつ１００μｍ以下であれば良く、特に５μｍから３０μｍの範囲に設定することが好適である。さらに、一対の基板３間に設けられたスペーサ９、１０のうち、一方のスペーサ９には、発光物質７が溶解されたイオン液体６を注入する注入孔１１が形成されている。また、注入孔１１には、発光物質７が溶解されたイオン液体６を注入した後に、注入孔１１を封止する封止材１２が設けられている。

また、一対の電極４と、一対の電極４間に挟持された発光層５とから、発光表示装置１の液体発光素子２が構成されている。

また、図１に示すように、基板３に形成された各電極４に、発光層５に対して電圧を印加する交流電源１３が接続されている。

ところで、イオン液体６は溶融塩とも呼ばれ、常温で液体状態を維持するイオンのみからなっている。このイオン液体６は、有機溶媒に支持塩が溶解された液体電解質とは異なり、難燃性、不揮発性等の特徴を有している。このイオン液体６に発光物質７を溶解させて形成された発光層５において、発光層５内を電気化学反応させる場合、発光層５に印加する電圧を低く抑えることができるとともに、高速に酸化還元反応を起させることができる。

また、イオン液体６として用いる材料としては、多種類の発光物質７を高濃度に溶解させるために極性が高い材料が望ましく、例えば、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系等を用いることができる。このうち、特に、１−アリル―３−アルキルイミダゾリウム系を好適に用いることができる。

発光物質７として用いる材料としては、電気化学発光する材料であれば特に制限はなく、例えば、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＤＰＡ（９，１０−ジフェニルアントラセン）、ペリレン、ＲｕＣｌ_６、ＲｕＰＦ_６、Ｒｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２ 、Ｒｕ（ｄ_８−ｂｐｙ_３）ＰＦ_６等のＲｕ（ルテニウム）化合物・錯体を好適に用いることができる。また、発光物質７の濃度については特に制限はなく、１０ｗｔ％以下が望ましいが、特に、１ｗｔ％から５ｗｔ％の間で好適に用いることができる。

基板３として用いる材料としては、発光物質７から発せられた光を外部に取り出すために透明な材料であれば特に制限はなく、例えば、ガラスまたはフィルム等を用いることができる。

各基板３の対向する面に設けられた電極４として用いる材料としては、透明な材料であれば特に制限はなく、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を好適に用いることができる。

次に、本実施の形態における発光表示装置の製造方法について説明する。

まず、各々の一方の面に電極４が形成された一対の基板３を準備する。この場合、まず、所望の大きさおよび厚さからなる一対の基板３を準備し、各々の基板３の一方の面上に電極４が形成される。次に、一対の基板３が、電極４が形成された面が対向するように配置される。次にこの一対の基板３は、スペーサ９、１０を介して貼り合わされる。このことにより、一対の基板３と、一対の基板３間に設けられたスペーサ９、１０とにより区画された空セル８が形成される。

次に、イオン液体６に、発光物質７が溶解される。この場合、イオン液体６に、発光物質７が所望の濃度となるように混合され、所定の温度において所定時間攪拌される。このことにより、イオン液体６に発光物質７が十分に溶解される。

その後、一対の基板３間に、発光物質７が溶解されたイオン液体６が注入される。この場合、まず、図２に示すように、スペーサ９、１０を介して貼り合わされ、内部に空セル８が形成された一対の基板３が、注入槽１６に設置される。次に、注入槽１６内とともに一対の基板３間に形成された空セル８内が真空状態にされる。次に、スペーサ９の注入孔１１に、発光物質７が溶解されたイオン液体６が滴下される。その後、注入槽が復圧される。このことにより、発光物質７が溶解されたイオン液体６が空セル８内に真空注入される。この間、発光物質７が溶解されたイオン液体６は不揮発性を有するため、真空注入される際にイオン液体６が気化されることがない。このため、イオン液体６と発光物質７とからなる発光層５が劣化して発光層５の発光特性が低下することを防止することができる。なお、空セル８内を真空状態にした後、スペーサ９の注入孔１１を、発光物質７が溶解されたイオン液体６に浸けて、空セル８内に、発光物質７が溶解されたイオン液体６を毛細管現象により注入してもよい。

その後、互いにスペーサ９、１０を介して貼り合わされた一対の基板３が注入槽１６から引き出され、スペーサ９の注入孔１１が封止材１２を用いて封止される。このようにして、一対の基板３間にイオン液体６と発光物質７とから発光層５が形成され、発光表示装置１が得られる。

次に、このような構成からなる発光表示装置の使用形態について説明する。

本実施の形態における発光表示装置１において、発光層５を発光させる場合、まず、交流電源１３から一対の電極４を介して、発光層５に交流電圧が印加される。この場合、陰極となる電極４近傍において電気化学的な還元反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルアニオン１４が生成される。他方、陽極となる電極４の近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルカチオン１５が生成される。

この間、各電極４に交流電圧が印加されているため、各々の電極４において還元反応と酸化反応とが交互に繰り返される。すなわち、一方の電極４近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオン１４は、対向する他方の電極４に向けて移動する。次に、各々の電極４の極性が反転され、一方の電極４近傍に酸化反応によりラジカルカチオン１５が生成される。この間、一方の電極４近傍から他方の電極４へ向けて移動していたラジカルアニオン１４が、一方の電極４へ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とから、基底状態の中性分子と励起状態の中性分子とが生成される。その後、励起状態の中性分子が失活されて、この中性分子から光が発せられる。このようにして、発光層５が、図３（ａ）に示すように電圧が印加されていない状態から、図３（ｂ）に示すように発光する。なお、図３（ｂ）においては、３０Ｈｚ、±６Ｖの電圧が印加された場合に発光層５が発光している状態を表している。

ここで、上述した発光層５が発光する発光メカニズムは、発光層５の厚さをパラメータとした場合の電圧と輝度との関係を示す図８を用いて説明することができる。すなわち、図８に示すように、発光層５の厚さを２μｍ、２５μｍ、および５０μｍと変化させた場合においても、輝度は大きく変化することがない。このことにより、ラジカルアニオン１４およびラジカルカチオン１５は、各電極４間を移動することなく、各電極４近傍において互いに衝突して発光層５が発光していることがわかる。

このように本実施の形態によれば、発光層５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７とからなっているため、可燃性の有機溶媒を用いることなく発光層５が形成される。可燃性の有機溶媒を用いる場合に比較して、本実施の形態によれば、発光層５が含むイオン液体６は難燃性となっているため、取り扱い上、比較的安全である。また、有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易いが、本実施の形態によれば、発光層５が含むイオン液体６は不揮発性を有しているために気化されることがない。このため、発光層５が劣化することを防止して、発光層５の発光特性が低下することなく安定した性能を維持することができる。また、本実施の形態によれば、発光層５を形成する際、イオン液体６を真空注入することが可能である。このため、真空注入が困難な揮発性有機溶媒を用いる場合に比べて、発光層５を形成する時間を短縮することができる。さらに、本実施の形態によれば、発光層５を形成する際イオン液体６を用いるため、イオン液体６に支持塩を溶解させる必要がない。このため、発光層５を構成する材料の種類を少なくすることができる。

第２の実施の形態
次に、図４により、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、図４は、本発明の第２の実施の形態における発光表示装置１の製造方法を示す概略図である。

図４に示す第２の実施の形態は、発光表示装置の製造方法において、発光物質が溶解されたイオン液体を、一方の基板上に塗布する点が異なるのみであり、他の構成は図１乃至図３に示す本発明の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態における発光表示装置の製造方法によれば、まず、各々の一方の面に電極４が形成された一対の基板３を準備する。この場合、まず、所望の大きさおよび厚さからなる一対の基板３を準備し、各々の基板３の一方の面上に電極４が形成される。次に、一方の基板３の電極４が形成された面上に、後述する発光層２５を囲むようにスペーサ１７、１８が取り付けられる。

次に、イオン液体６に、発光物質７が溶解される。この場合、イオン液体６に、発光物質７が所望の濃度となるように混合され、所定の温度において所定時間攪拌される。このことにより、イオン液体６に発光物質７が十分に溶解される。

次に、一方の基板３の電極４が形成された面上に発光物質７が溶解されたイオン液体６が塗布、すなわち滴下されて、発光層５が形成される。

その後、発光層５に、他方の基板３が、電極４が形成された面が発光層５側を向くように配置される。このようにして、一対の基板３間がスペーサ１７、１８を介して対向するように貼り合わされ、一対の基板３間にイオン液体６と発光物質７とから発光層５が形成されて、発光表示装置１が得られる。

本実施の形態によれば、発光層５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７とからなっているため、揮発性の有機溶媒を用いることなく発光層５が形成される。有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易く、有機溶媒を一方の基板３の電極４が形成された面上に塗布することは困難であるが、本実施の形態によれば、発光層５が含むイオン液体６は不揮発性を有しているため、一方の基板３の電極４が形成された面上に塗布することができる。このため、発光層５が形成される時間を短縮することができる。

第３の実施の形態
次に、図６により、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで図６は、本発明の第３の実施の形態における発光表示装置の断面構成を示す図である。

図６に示す第３の実施の形態は、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料が添加されるものであり、他の構成は図１乃至図３に示す第１の実施の形態または図４に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、発光層５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料３０とを有している。

本実施の形態においてイオン液体６に発光物質７が溶解された後、発光物質７が溶解されたイオン液体６に、このイオン液体６をゲル化するゲル化材料３０が添加され、所定時間混合される。このことにより、発光物質７が溶解されたイオン液体６をゲル化することができる。

ここで、ゲル化とは、イオン液体６が流動性を失った状態をいい、ゲル化材料としては、シリカのナノサイズ微粒子、または酸化チタンのナノサイズ微粒子を用いることが好ましい。

また、このゲル化材料を添加する量は１ｗｔ％〜１５ｗｔ％であることが望ましく、特に、３ｗｔ％〜７ｗｔ％であることが好適である。

本実施の形態によれば、発光物質７が溶解されたイオン液体６にゲル化材料３０が添加されることにより、発光物質７が溶解されたイオン液体６をゲル化することができる。このため、発光物質７が溶解されたイオン液体６が空セル８内から漏洩することを防止し、発光層５の発光特性が低下することなく安定した性能を長期間に渡って維持することができる。

なお、図８を用いて既に述べたように、ラジカルアニオン１４およびラジカルカチオン１５は、各電極４間を移動することなく、各電極４近傍において互いに衝突して発光する。このことにより、本実施の形態のようにゲル化されたイオン液体６からなる発光層５においても、各電極４の近傍においてラジカルアニオン１４およびラジカルカチオン１５が互いに衝突して発光層５を発光させることができる。

第４の実施の形態
次に、図９により、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで図９は、本発明の第４の実施の形態における発光体を含む発光表示装置を示す図である。

図９に示す第４の実施の形態は、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料が添加されて、このイオン液体が塊状に成形されるものであり、他の構成は図６に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図６に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図９に示す発光表示装置４５は、表面に一方の電極４２が形成された基板（支持基材）４１と、この基板４１表面に載置され、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料３０とを有し、塊状に成形された発光体４０とを備えている。

また、この発光体４０の上方から発光体４０内にワイヤ（他方の電極）４３が挿入されている。この場合、発光体４０と、ワイヤ４３のうち発光体４０内に挿入された部分とが接触している。また、ワイヤ４３の線径は１ｍｍであって、図９に示すように、ワイヤ４３の先端と、電極４２の上面との間の距離ｘは２ｍｍとなっている。さらに、電極４２とワイヤ４３との間に、発光体４０に対して交流電圧を印加する交流電源４４が接続されている。

また、基板４１に用いる材料としては、例えば、ガラスまたはフィルム等を用いることができる。なお、発光体４０から発光する光を発光体４０の上方あるいは側方から外部に取り出す場合、基板４１に用いる材料は透明な材料に限られることはない。

また基板４１の表面に設けられた電極４２およびワイヤ４３に用いる材料としては、ＩＴＯを用いることができる。しかしながら、発光体４０から発光する光を発光体４０の上方あるいは側方から外部に取り出す場合、電極４２およびワイヤ４３に用いる材料は透明な材料に限られることはない。この場合、電極４２およびワイヤ４３に用いる材料として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）等を用いることができ、希少金属であるインジウムを含むＩＴＯを使用することなく、比較的安価な材料を用いて発光体４０を発光させることができる。

図９に示す発光表示装置を製造する場合、まず、表面に一方の電極４２が形成された基板４１を準備する。

次に、発光物質７が溶解されたイオン液体６に、このイオン液体６をゲル化するゲル化材料３０が添加されて所定時間混合され、発光物質７が溶解されたイオン液体６がゲル化される。その後、このゲル化されたイオン液体６が塊状に成形される。このようにして発光体４０が得られる。

次に、この塊状に成形された発光体４０が基板４１表面に載置される。次に、この発光体４０の外方から発光体４０内にワイヤ４３が挿入される。このようにして図９に示す発光表示装置４５が得られる。

このようにして得られた発光表示装置４５において発光体４０を発光させる方法について述べる。まず、交流電源４４から電極４２およびワイヤ４３を介して発光体４０に交流電圧が印加される。この場合、例えば陰極となる電極４２近傍において、電気化学的な還元反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルアニオン１４が生成される。他方、陽極となるワイヤ４３のうち発光体４０内に挿入された部分の近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルカチオン１５が生成される。

発光体４０に交流電圧が印加されている間、電極４２およびワイヤ４３に交流電圧が印加されているため、電極４２およびワイヤ４３において還元反応と酸化反応とが交互に繰り返される。すなわち、例えば、電極４２の近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオン１４は、ワイヤ４３のうち発光体４０内に挿入された部分に向けて移動する。次に、電極４２およびワイヤ４３の極性が反転され、電極４２近傍に酸化反応によりラジカルカチオン１５が生成される。この間、電極４２近傍からワイヤ４３のうち発光体４０内に挿入された部分へ向けて移動していたラジカルアニオン１４が、電極４２へ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とから、基底状態の中性分子と励起状態の中性分子とが生成される。その後、励起状態の中性分子が失活されて、この中性分子から光が発せられる。

この電極４２の近傍における発光メカニズムと同様にして、ワイヤ４３のうち発光体４０内に挿入された部分の近傍において、生成されたラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが互いに衝突し、励起状態の分子が生成されて発光する。

ここで、図９に示す発光体４０を発光させる場合においても、電極４２近傍およびワイヤ４３のうち発光体４０内に挿入された部分の近傍においてラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突して発光する。このため、電極４２とワイヤ４３の先端との間の距離ｘが比較的離れている場合においても、発光体４０を発光させることができる。

このように本実施の形態によれば、発光体４０は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料３０とを有しているため、発光物質７が溶解されたイオン液体６をゲル化して、塊状に成形することができる。このため、発光物質７が溶解されたイオン液体６を密封させることなく、外部に露出させて塊状に成形された形状を維持することができる。

また本実施の形態によれば、塊状に成形された発光体４０を、表面に電極４２が形成された基板４１上に載置し、発光体４０の上方から発光体４０内にワイヤ４３を挿入させて、発光体４０に電極４２およびワイヤ４３を介して交流電圧を印加することにより、発光体４０を発光させることができる。この場合、発光体４０は外部に露出しているため、発光体４０から発光した光を容易かつ確実に外部に取り出すことができる。

なお、本実施の形態において、発光体４０の上方から発光体４０内にワイヤ４３を挿入している例を示している。しかしながら、これに限ることはなく、発光体４０の側方から発光体４０内に挿入して、発光体４０を発光させることもできる。また、ワイヤ４３を発光体４０内に挿入することなく、発光体４０の表面あるいは側面に接触させて発光体４０を発光させることもできる。さらに、一方の電極４２に対応する他方の電極は、ワイヤ４３に限られることなく、種々の形状からなる電極を用いることもできる。

実施例１
本発明の実施例として以下の方法で図１の発光表示装置１を作製した。

まず、予め膜厚１５０ｎｍのＩＴＯからなる電極４が設けられた基板となるガラス板３（大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ）２枚を準備し、これらのガラス板３を中性洗剤を用いて洗浄し、さらに超音波洗浄し、その後乾燥した。次に、これら２枚のガラス板３をＵＶ洗浄し、電極４面が対向するように２５μｍのフィルムスペーサ９、１０を介して対向するように貼合わせ、一対のガラス板３間に空セル８を形成した。

次に、イオン液体６であるＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムテトラフルオロボレイトに、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２を、２．５ｗｔ％混合し、６５℃、５００ｒｐｍで３時間攪拌して、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２を十分に溶解させ、発光溶液を生成した。

次に、上述した一対のガラス板３間の空セル８に発光溶液を毛細管現象により注入し、注入孔１１に封止材となるＵＶ接着剤１２を塗布して注入孔１１を封止した。このようにして、一対のガラス板３間に発光溶液から発光層５が形成され、発光表示装置１が得られる。

その後、本実施例において得られた発光層５に、３０Ｈｚ、±６Ｖの交流電圧を印加した。その結果、５０ｃｄ／ｍ^２の輝度を有する赤色発光を得ることができた。

実施例２
本実施例における発光表示装置１は、ガラス板３の大きさを５００ｍｍ×５００ｍｍとした点と、一対のガラス板３間の空セル８に発光溶液を真空注入した点とが異なるのみであり、他の構成は実施例１と略同一である。なお、空セル８に発光溶液を真空注入する場合、毛細管現象により注入する場合に比べて、時間を短縮することができる。

本実施例において得られた発光層５に、３０Ｈｚ、±６Ｖの交流電圧を印加した。その結果、５０ｃｄ／ｍ^２の 輝度を有する赤色発光を得ることができた。また、発光層５の特性が劣化することはなかった。

実施例３
本実施例における発光表示装置１は、イオン液体６を１−アリル−３−ブチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンサルフォニル）イミド（略称：ＡＢＩｍＴＦＳＩ）とした点が異なるのみであり、その他の構成は実施例２と略同一である。

ＡＢＩｍＴＦＳＩは、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムテトラフルオロボレイトに比較して極性が高い。このため、イオン液体６に、Ｒｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２を５ｗｔ％溶解することができた。

本実施例において得られた発光層５に、３０Ｈｚ、±６Ｖの交流電圧を印加した。その結果、１００ｃｄ／ｍ^２の輝度を有する赤色発光を得ることができた。

実施例４
本実施例における発光表示装置１は、発光物質７をＲｕ（ｄ_８−ｂｐｙ_３）ＰＦ_６とした点が異なるのみであり、その他の構成は実施例３と略同一である。

本実施例において得られた発光層５に、３０Ｈｚ、±６Ｖの交流電圧を印加した。その結果、２００ｃｄ／ｍ^２の輝度を有する赤色発光を得ることができた。

実施例５
本実施例における発光表示装置１は、発光物質７をＤＰＡ（９，１０−ジフェニルアントラセン）とした点が異なるのみであり、その他の構成は実施例４と略同一である。

本実施例において得られた発光層５に、３０Ｈｚ、±１０Ｖの交流電圧を印加した。その結果、３０ｃｄ／ｍ^２の輝度を有する緑色発光を得ることができた。

実施例６
本実施例における発光表示装置１は、発光物質７をペリレンとした点が異なるのみであり、その他の構成は実施例５と略同一である。

本実施例において得られた発光層５に、３０Ｈｚ、±１０Ｖの交流電圧を印加した。その結果、２０ｃｄ／ｍ^２の輝度を有する青色発光を得ることができた。

実施例７
本実施例における発光表示装置１は、発光溶液にゲル化材料（シリカ微粒子（日本アエロジル社製、アエロジル２００））３０を添加した点が異なるのみであり、その他の構成は実施例３と略同一である。

本実施例においては、イオン液体６であるＡＢＩｍＴＦＳＩに、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２を２ｗｔ％混合した発光溶液を生成した。さらに、この発光溶液にシリカ微粒子を添加して所定時間混合した。

本実施例において得られた発光層５に交流電圧を印加した。この際、シリカ微粒子を添加していない発光溶液と、３ｗｔ％、４ｗｔ％、７ｗｔ％、および１０ｗｔ％のシリカ微粒子を添加した各発光溶液とを生成し、各発光溶液に対して発光層５を形成して、各発光層５に交流電圧を印加した。これにより、発光溶液に添加するシリカ微粒子の量をパラメータとして、図７に示すような交流電圧と輝度との関係を示す特性が得られた。

図７に示すように、シリカ微粒子を添加していない発光溶液からなる発光層５に対して、シリカ微粒子を添加した発光溶液からなる発光層５の方が、輝度が向上していることがわかる。このようにシリカ微粒子を添加した場合、シリカ微粒子による多重散乱効果が働くために輝度が向上する。

実施例８
本実施例における発光表示装置４５は、発光溶液をゲル化して塊状に成形された発光体に電圧を印加した点が異なるのみであり、その他の構成は実施例７と略同一である。

本実施例においては、まず、イオン液体６であるＡＢＩｍＴＦＳＩに、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２を２ｗｔ％混合した発光溶液を生成した。次に、この発光溶液にシリカ微粒子を添加して所定時間混合して発光溶液をゲル化し、ゲル化された発光溶液を塊状に成形し発光体４０を形成した。

次に、発光体４０を、表面に電極４２が形成された基板４１表面に載置し、発光体４０の上方から発光体４０内にワイヤ４３を挿入した。このワイヤ４３の線径は１ｍｍであって、ワイヤ４３の先端と電極４２の上面との間の距離ｘ（図９参照）は２ｍｍとした。

その後、本実施例において得られた発光体４０に、電極４２およびワイヤ４３を介して６０Ｈｚ、±３Ｖの交流電圧を印加した。その結果、発光体４０を発光させることができた。

図１は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置の断面構造を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置の製造方法を示す概略図である。 図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において、電圧が印加されていない状態を示す図であり、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において、電圧が印加された発光層が発光している状態を示す図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態における発光表示装置の製造方法を示す概略図である。 図５は、従来の発光表示装置の断面構造を示す図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態における発光表示装置の断面構造を示す図である。 図７は、電圧と輝度との関係を示す図である。 図８は、発光層の厚さをパラメータとした場合の電圧と輝度との関係を示す図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態における発光体を含む発光表示装置を示す図である。

符号の説明

１ 発光表示装置
２ 液体発光素子
３ 基板
４ 電極
５ 発光層
６ イオン液体
７ 発光物質
８ 発光液
９ スペーサ
１０ スペーサ
１１ 注入孔
１２ 封止材
１３ 交流電源
１４ ラジカルアニオン
１５ ラジカルカチオン
２１ 発光表示装置
２３ 基板
２４ 電極
２５ 発光層
２６ 有機溶媒
２７ 支持塩
２８ 発光物質
３０ ゲル化材料
４０ 発光体
４１ 基板
４２ 電極
４３ ワイヤ
４４ 電源
４５ 発光表示装置

Claims (15)

1. 各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、
   一対の基板間に挟持された発光層と、を備え、
   該発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質とを有することを特徴とする発光表示装置。
2. イオン液体は、常温で液状になることを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置。
3. 各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、
   一対の基板間に挟持された発光層と、を備え、
   該発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質と、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有することを特徴とする発光表示装置。
4. ゲル化材料は、シリカのナノサイズ微粒子、または酸化チタンのナノサイズ微粒子からなることを特徴とする請求項３に記載の発光表示装置。
5. 発光層は、交流電圧が印加されて発光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光表示装置。
6. イオン液体は、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系のうちいずれかの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光表示装置。
7. 発光物質は、ルテニウム化合物・錯体、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＤＰＡ（９，１０−ジフェニルアントラセン）、ペリレンのうちいずれかの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光表示装置。
8. 一対の電極と、
   一対の電極間に挟持された発光層と、を備え、
   該発光層は、イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質とを有することを特徴とする液体発光素子。
9. 各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、
   一対の基板を、電極が形成された面が対向するよう配置する工程と、
   イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
   一対の基板間に、発光物質が溶解されたイオン液体を注入して、発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
10. 各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、
    イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
    一方の基板の電極が形成された面上に、発光物質が溶解されたイオン液体を塗布して、発光層を形成する工程と、
    発光層上に他方の基板を、電極が形成された面が発光層側を向くよう配置する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
11. 各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、
    一対の基板を、電極が形成された面が対向するよう配置する工程と、
    イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
    発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、
    一対の基板間に、発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加されたイオン液体を注入して、発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
12. 各々の一方の面に電極が形成された一対の基板を準備する工程と、
    イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
    発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、
    一方の基板の電極が形成された面上に、発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加されたイオン液体を塗布して、発光層を形成する工程と、
    発光層上に他方の基板を、電極が形成された面が発光層側を向くよう配置する工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
13. イオン液体と、このイオン液体中に溶解された発光物質と、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを備え、
    塊状に成形されたことを特徴とする発光体。
14. 表面に一方の電極が形成された支持基材と、
    この支持基材表面に載置された請求項１３に記載の発光体と、
    この発光体に接触する他方の電極と、を備えたことを特徴とする発光表示装置。
15. 表面に一方の電極が形成された支持基材を準備する工程と、
    イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
    発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、
    ゲル化材料が添加されたイオン液体を塊状に成形して発光体を得る工程と、
    この発光体を支持基材表面に載置する工程と、
    この発光体に他方の電極を接触させる工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。

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