JP2010271539A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各電極間に交流電圧を印加する場合においても発光寿命をより一層長くするとともに、発せられた光を外方に取り出す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、一対の透明な支持体２ａ、２ｂと、この一対の支持体２ａ、２ｂ間に支持され、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発光部５とを備えている。いずれかの支持体２ａ、２ｂ内面に、発光部５に接続される一対の電極３、４が設けられている。各電極３、４は、炭素を含み、このうち少なくとも一方の電極３は、透光性を有する透明炭素電極１０からなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持体と、この支持体に支持された発光部と、この発光部に接続される一対の電極とを備えた発光表示装置に係り、とりわけ、発光寿命をより一層長くするとともに、発せられた光を外方に取り出すことができる発光表示装置に関する。

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、このうち発光層は電圧が印加されて発光する発光物質を含み、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に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４並びに非特許文献１および２参照）。

このうち特許文献１乃至３並びに非特許文献１および２における発光表示装置は、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、有機溶媒と支持塩とからなる電解質に発光物質を溶解させた発光層とを有し、各電極間に交流電圧が印加されて発光層が発光するように構成されている。ここで各電極に用いる材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはＦＴＯ（フッ素添加錫酸化物）などの透明金属酸化物を用いることが一般的である。

特開２００８−４７４５０号公報 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)」

しかしながら、各電極の材料としてＩＴＯまたはＦＴＯを用いた場合、発光層の発光寿命が短くなるという問題がある。すなわち、各電極間には交流電圧が印加され、電極を形成する金属酸化物（ＩＴＯまたはＦＴＯ）に負電圧が印加された場合、この金属酸化物の一部が還元されて金属（インジウム（Ｉｎ）または錫（Ｓｎ））が生成され、電極を形成する金属酸化物の成分変化が生じる。このことにより、発光層の発光寿命が短くなる。

また、特許文献１には、一方の電極の表面に、カーボンナノチューブなどの材料を用いてポーラス電極を形成した交流駆動による電気化学発光装置が開示されている。しかしながら、この電気化学発光装置においては、ＦＴＯなどの材料を用いて形成された他方の電極は電解質層（発光層）に接しており、このことにより、発光層の発光寿命を長くすることには限界がある。

一方、各電極間に直流電圧を印加する場合には、正電圧が印加される正電極にＩＴＯまたはＦＴＯなどの金属酸化物を用いるとともに、負電圧が印加される負電極に金属等を用いることにより、金属酸化物の一部が還元されるという問題を回避することができる。しかしながら、各電極間には直流電圧が印加されるため、上述したように各電極間の界面に不純物が蓄積されやすくなり、発光寿命を長くすることが困難になる。

また、各電極間に直流電圧を印加して発光層を発光させる場合には、一般的に、発光層内の電界強度を所定の値に維持するために、できるだけ発光層の厚さを薄くすることが好ましい。このため、電極間が近接して相互に接触し易いという問題が生じる。これに対して各電極間に交流電圧を印加して発光層を発光させる場合には、発光層のうち電極と発光層との界面近傍部分が発光する。このことにより、発光層の電界強度を維持するために発光層の厚さを薄くする必要はなく、例えば、発光層の厚さが１ｍｍ以上となる場合であっても、比較的低い電圧で発光層を発光させることができる。このため、電極間が相互に接触し易いという問題を回避することができる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、各電極間に交流電圧を印加する場合においても発光寿命をより一層長くするとともに、発せられた光を外方に取り出すことができる発光表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、一対の透明な支持体と、この一対の支持体間に支持され、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発光部と、各々がいずれかの支持体内面に設けられ、発光部に接続される一対の電極と、を備え、各電極は、炭素を含み、このうち少なくとも一方の電極は、透光性を有する透明炭素電極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、発光部は、発光物質が溶解されたイオン液体をゲル化するゲル化材料を有していることを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、一方の電極は一方の支持体内面に設けられ、他方の電極は他方の支持体内面に設けられていることを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、透明炭素電極とこの透明炭素電極に対応する支持体との間に、透明炭素電極よりも抵抗率が小さい透明追加電極が設けられていることを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、各電極は、一方の支持体内面に設けられており、各電極は、基部とこの基部に接続される櫛部とを有する櫛歯状に形成され、各電極の櫛部は互いに入り込んでいることを特徴とする発光表示装置である。

本発明は、支持体と、この支持体に支持された発光部と、この発光部に接続される一対の電極と、を備え、各電極は、炭素を含み、このうち少なくとも一方の電極は、透光性を有する透明炭素電極からなることを特徴とする発光表示装置である。

本発明によれば、発光部に接続される一対の電極は、炭素を含み、このうち少なくとも一方の電極は透光性を有する透明炭素電極からなっている。これら各電極に含まれる炭素は電気化学的に安定しているため、各電極に負電圧が印加された場合においても、各電極の材料は還元されることがない。このため、各電極の材料が成分変化することを防止し、発光部の発光寿命をより一層長くすることができる。また、発光部を支持する支持体は透明であるため、透明炭素電極および支持体を介して発光部から発せられた光を外方に取り出すことができる。

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成を示す図である。 図２は、本発明の第２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３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における発光表示装置を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面を示す図。 図４は、本発明の実施例３における発光表示装置において、カーボンナノチューブからなる電極のサイクリックボルタノグラムを示す図である。 図５は、本発明の実施例３における発光表示装置において、ガラス状炭素からなる電極のサイクリックボルタノグラムを示す図である。

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。

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。

図１に示す発光表示装置１は、一対の透明な第１基板２ａおよび第２基板２ｂ（支持体）と、これら第１基板２ａと第２基板２ｂとの間に支持される発光層（発光部）５と、第１基板２ａおよび第２基板２ｂの内面にそれぞれ設けられ、発光層５に接続される一対の第１電極３および第２電極４とを備えている。すなわち、図１に示すように、第１電極３は第１基板２ａ内面に設けられ、第２電極４は第２基板２ｂ内面に設けられ、第１電極３と第２電極４との間に、発光層５が設けられている。このことにより、第１電極３および第２電極４が対向して配置されるため、発光層５に電界を効果的に印加することができ、発光層５から高輝度の発光を得ることができる。また、第１電極３と第２電極４との間に、発光層５に対して交流電圧を印加する交流電源６が接続されている。

図１に示すように、第１電極３は、炭素を含み、透光性を有する第１透明炭素電極１０からなり、第２電極も同様に炭素を含み、透光性を有する第２透明炭素電極１１からなっている。

第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１は薄膜状に形成され、その厚さが０．１μｍ〜２μｍであることが好ましい。このことにより、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１が確実に透光性を有することができるとともに、発光層５に印加する電圧が低下することを抑制して、発光層５から発せられる光を安定して取り出すことができる。

第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１に用いる材料としては、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、またはボロンもしくは窒素を一定量添加した導電性ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）もしくは導電性ダイヤモンド等を用いることができる。

なお、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１を形成する方法としては、上述したような材料のうちＣＮＴを添加剤が添加された溶媒に分散させて分散液を作製し、この分散液を第１基板２ａおよび第２基板２ｂの一方の面にそれぞれ塗布することが好適である。この場合、溶媒としては、水を用いることができる。また、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１にＤＬＣおよびダイヤモンドを用いる場合には、真空プラズマあるいは大気圧プラズマによるＣＶＤ法（化学気相成長法）を用いることが好ましい。

発光層５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、この発光物質が溶解されたイオン液体をゲル化するゲル化材料とを有している。このように、発光物質が溶解されたイオン液体（発光溶液）をゲル化することにより、ゲル化された発光溶液が第１電極３と第２電極４との間から外方に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、発光層５は、ゲル化されていない発光溶液から構成してもよい。

図１に示すように、第１基板２ａと第２基板２ｂとの間に、発光層５を囲むように第１電極３と第２電極４との間の距離（ギャップ）を一定に保持するスペーサ７が設けられている。この第１電極３と第２電極４との間の距離は、１μｍ以上かつ５ｍｍ以下であれば良く、特に５μｍから２ｍｍの範囲に設定することが好適である。なお、本発明による発光表示装置１は電極間距離が大きくても低電圧で発光することが特徴であり、電極間距離はμｍオーダー以下とすることも可能であるが、第１電極３と第２電極４との接触による不良、または異物の付着による不良などが生じることを防止するために、５００μｍ以上とすることが好ましい。一方、電極間距離が大きい場合には十分な発光現象を得ることが困難になるため、電極間距離は２ｍｍ以下とすることが好ましい。

さらに、第１基板２ａと第２基板２ｂとの間に設けられたスペーサ７に、ゲル化された発光溶液を注入する注入孔８が形成され、この注入孔８には、このゲル化された発光溶液を注入した後に注入孔８を封止する封止材９が設けられている。

ところで、イオン液体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。このイオン液体に発光物質を溶解させて形成された発光層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こさせることができる。

また、イオン液体に用いる材料としては、多種類の発光物質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、４級アンモニウム塩系、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、非環状式の４級アンモニウム塩カチオンからなるイオン液体は電位窓が広く電気化学的に安定なため、好適に用いることができる。

発光物質に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）、５，１２−ジフェニルテトラセン、ペリレン、ルブレン、ＲｕＣｌ_６、ＲｕＰＦ_６、Ｒｕ（ｂｐｙ_３）Ｃｌ_２ 、Ｒｕ（ｂｐｙ_３）（ＰＦ_６）_２、Ｒｕ（ｄ_８−ｂｐｙ_３）（ＰＦ_６）_２等のＲｕ（ルテニウム）化合物・錯体、Ｉｒ（ｐｐｙ_３）、Ｉｒ（ｂｐｙ_３）（ＰＦ_６）_３等のＩｒ（イリジウム）化合物・錯体を好適に用いることができる。また、発光物質の濃度については特に制限はないが、１０ｗｔ％を超えると発光物質を十分に溶解させることができないため、発光物質の濃度は少なくとも１０ｗｔ％以下であることが望ましい。さらには、１０ｗｔ％以下であっても発光物質の濃度が濃い場合には発光液体自体の透光性が低下し、液滴状またはゲル状に形成された発光層５から外部に放射される光が弱まるため、発光物質の濃度は１ｗｔ％から５ｗｔ％以下であることが好適である。

ここで発光層５に含まれるイオン液体は難燃性を有している。このことにより、可燃性を有する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。さらにこのイオン液体は不揮発性を有している。このことにより、揮発性を有する有機溶媒を用いる場合に比べて、イオン液体が気化することがなく、発光層５が劣化することを防止することができる。このため、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。

ここで、ゲル化とは、イオン液体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、ゲル化材料の濃度が１５ｗｔ％を超えると、ゲルの柔軟性が失われ成形性が低下するため、ゲル化材料の濃度は少なくとも１ｗｔ％〜１５ｗｔ％であることが望ましい。さらには、１５ｗｔ％以下であってもゲル化材料の濃度が濃い場合にはチクソ性が低下し、印刷等を行うことが困難になるため、ゲル化材料の濃度は３ｗｔ％〜７ｗｔ％であることが好適である。

第１基板２ａおよび第２基板２ｂに用いる材料としては、例えば、透明なガラスまたは透明なフィルム等を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１の作用について説明する。

図１に示す発光表示装置１において発光層５を発光させる場合、まず、交流電源６から第１電極３および第２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、例えば陰極となる第１電極３の近傍において、電気化学的な還元反応が起こり、発光物質からラジカルアニオンが生成される。他方、陽極となる第２電極４の近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、発光物質からラジカルカチオンが生成される。電子的に中性な分子では酸化還元に伴いラジカルアニオン、ラジカルカチオンが生成されるが、発光物質としてＲｕ（ｂｐｙ_３）（ＰＦ_６）_２を用いた場合に生成されるＲｕ（ｂｐｙ_３）^２＋（ＰＦ_６ ⁻）_２等の塩では、２価Ｒｕが１価Ｒｕ及び３価Ｒｕに価数変化することにより同様の作用効果を発揮する。

発光層５に交流電圧が印加されている間、第１電極３および第２電極４に交流電圧が印加されているため、第１電極３および第２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、例えば、第１電極３の近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオンは、第２電極４に向けて移動する。次に、第１電極３および第２電極４の極性が反転され、第１電極３近傍に酸化反応によりラジカルカチオンが生成される。この間、第１電極３近傍から第２電極４へ向けて移動していたラジカルアニオンが、第１電極３へ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオンとラジカルカチオンとが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオンとラジカルカチオンとから、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基底状態に戻ることにより、この中性分子から光が発せられる。

この第１電極３の近傍における発光メカニズムと同様にして、第２電極４の近傍において、生成されたラジカルアニオンとラジカルカチオンとが互いに衝突し、励起状態の分子が生成されて発光する。

このようにして、第１電極３近傍および第２電極４の近傍においてラジカルアニオンとラジカルカチオンとが衝突して発光する。このため、第１電極３と第２電極４との間の距離が比較的離れている場合においても発光層５を発光させることができる。

この間、上述したように第１電極３と第２電極４との間に交流電圧が印加されているため、第１電極３および第２電極４に負電圧が交互に印加される。しかしながら第１電極３および第２電極４は、それぞれ電気化学的に安定して還元されることがない炭素を含む第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１からなっている。このことにより、第１電極３おおび第２電極４の材料が成分変化することを防止して、その成分を一定に維持することができる。

このように本実施の形態によれば、発光層５に接続される第１電極３は、炭素を含み、透光性を有する第１透明炭素電極１０からなり、第２電極４も同様に炭素を含み、透光性を有する第２透明炭素電極１１からなっている。これら第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１に含まれる炭素は電気化学的に安定しているため、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１に負電圧が印加された場合においても、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１の材料は還元されることがない。このため、第１電極３および第２電極４の材料が成分変化することを防止し、発光層５の発光寿命をより一層長くすることができる。

また、本実施の形態によれば、第１電極３は透光性を有する第１透明炭素電極１０からなり、第２電極４も同様に透光性を有する第２透明炭素電極１１からなり、第１基板２ａおよび第２基板２ｂは透明である。このため、発光層５から発せられた光を、第１電極３および第２電極４並びに第１基板２ａおよび第２基板２ｂを介して、第１基板２ａおよび第２基板２ｂの外方に確実に取り出すことができる。

なお、本実施の形態においては、一対の第１基板２ａおよび第２基板２ｂ間に発光層（発光部）５が支持されている例について述べた。しかしながら、このことに限られることはなく、１つの基板（支持体）に塊状の発光部を支持して、この発光部に一対の透明炭素電極を接続させても良い。この場合、例えば、一方の透明炭素電極を基板の表面に形成し、他方の透明炭素電極をワイヤ状に形成して発光部に接触させる、またはその一部を発光部に挿入させることにより、一対の透明炭素電極を発光部に接続することができる。この場合においても、各透明炭素電極は酸化反応および還元反応のいずれに対しても安定しているため、発光部から安定した発光を得ることができる。また、この場合、発光表示装置において使用される基板の材料を低減させることもできる。

本発明の変形例
次に、本発明による発光表示装置の変形例について説明する。本変形例は、各電極のうちの一方の電極のみが、透光性を有する透明炭素電極からなり、他方の電極が透光性を有することがない非透明炭素電極からなっているものであり、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。

本変形例によれば、第１電極３は、炭素を含み、透光性を有する第１透明炭素電極１０からなり、第２電極４は、炭素を含むが、透光性を有することがない非透明炭素電極（図示せず）からなっている。

この第２電極４には、ガラス状炭素（グラッシーカーボン、ＧＣ）、グラファイト、グラファイトと非晶質炭素の混合物（プラスチックフォームドカーボン（ＰＦＣ））、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等を好適に用いることができる。

本変形例によれば、発光層５に接続される第１電極３および第２電極４は炭素を含んでいる。これら第１透明炭素電極１０および非透明炭素電極に含まれる炭素は電気化学的に安定しているため、第１透明炭素電極１０および非透明炭素電極に負電圧が印加された場合においても、第１透明炭素電極１０および非透明炭素電極の材料は還元されることがない。このため、第１電極３および第２電極４の材料が成分変化することを防止し、発光層５の発光寿命をより一層長くすることができる。

また、本変形例によれば、第１電極３は透光性を有する第１透明炭素電極１０からなっている。このことにより、発光層５から発せられた光を、第１透明炭素電極１０からなる第１電極３および第１基板２ａを介して第１基板２ａの外方に確実に取り出すことができる。

第２の実施の形態
次に、図２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２は、本発明の第２の実施の形態における発光表示装置の断面を示す概略図である。

図２に示す第２の実施の形態における発光表示装置において、各基板と各基板に対応する透明炭素電極との間に、透明炭素電極よりも抵抗率が小さい透明追加電極が設けられている点が主に異なり、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１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２に示す発光表示装置１において、第１基板２ａとこの第１基板２ａに対応する第１透明炭素電極１０との間に、第１透明炭素電極１０よりも抵抗率が小さい第１透明追加電極１２が設けられ、第２基板２ｂとこの第２基板２ｂに対応する第２透明炭素電極１１との間に第２透明炭素電極１１よりも抵抗率が小さい透明追加電極１３が設けられ、第１透明追加電極１２と第２透明追加電極１３との間に交流電源６が接続されている。これらの第１透明追加電極１２および第２透明追加電極１３は、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１の外側の略全面に渡って形成されている。このようにして、第１透明炭素電極１０および第１透明追加電極１２により第１電極３が構成され、第２透明炭素電極１１および第２透明追加電極１３により第２電極４が構成されている。

第１透明追加電極１２および第２透明追加電極１３に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（インジウム錫酸化物）、ＦＴＯ（フッ素添加錫酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）等を好適に用いることができる。このことにより、発光層５において発せられた光を、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１、第１透明追加電極１２および第２透明追加電極１３、並びに第１基板２ａおよび第２基板２ｂを介して第１基板２ａおよび第２基板２ｂの外方に取り出すことができる。

このように本実施の形態によれば、第１透明炭素電極１０よりも抵抗率が小さい第１透明追加電極１２、および第２透明炭素電極１１よりも抵抗率が小さい第２透明追加電極１３を介して第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１に交流電圧が印加される。このことにより発光層５に印加される電圧が低下することを抑制して、発光層５から発せられる光をより一層安定させて、第１基板２ａおよび第２基板２ｂの外方に取り出すことができる。

また本実施の形態によれば、第１透明追加電極１２および第２透明追加電極１３の内側に薄膜状の第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１が設けられている。このことにより、ＩＴＯ、ＦＴＯ、またはＩＺＯ等を材料として用いた第１透明追加電極１２および第２透明追加電極１３が発光層５に接触することを防止することができる。また第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１に含まれる炭素は電気化学的に安定しているため、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１に負電圧が印加された場合においても、第１透明炭素電極１０および第２透明炭素電極１１の材料は還元されることがない。このため、第１電極３および第２電極４の材料が成分変化することを防止し、発光層５の発光寿命をより一層長くすることができる。

第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図３（ａ）、（ｂ）に示す第３の実施の形態における発光表示装置において、各電極は、一方の支持体内面において、基部とこの基部に接続される櫛部とを有する櫛歯状に形成され、各電極の櫛部が互いに入り込んでいる点が主に異なり、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、図１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３（ａ）に示すように、第１電極３は第１基板２ａ内面に設けられ、炭素を含み、透光性を有する第１透明炭素電極１４からなり、第２電極４も第１基板２ａ内面に設けられ、炭素を含み、透光性を有する第２透明炭素電極１５からなっている。

図３（ｂ）に示すように、第１透明炭素電極１４は、長方形状を有する第１基部１４ａと、この第１基部１４ａに対して直交するように一端が接続されるとともに他端が第２透明炭素電極１５側に延び、所定間隔を隔てて配置された複数の第１櫛部１４ｂとを含んでいる。また、第２透明炭素電極１５は、長方形状を有する第２基部１５ａと、この第２基部１５ａに対して直交するように一端が接続されるとともに他端が第１透明炭素電極１４側に向かって第１透明炭素電極１４の各第１櫛部１４ｂ間に延び、各第１櫛部１４ｂと対向するように所定間隔を隔てて配置された複数の第２櫛部１５ｂとを含んでいる。このようにして、第１透明炭素電極１４の第１櫛部１４ｂおよび第２透明炭素電極１５の第２櫛部１５ｂは互いに入り込んで形成されている。なお、図３（ｂ）においては、図を簡略化するためにスペーサ７は図示していない。

第１透明炭素電極１４の各第１櫛部１４ｂおよび第２透明炭素電極１５の各第２櫛部１５ｂの幅は、それぞれ１０μｍ以上かつ２ｍｍ以下であれば良く、特に１００μｍから１ｍｍの範囲とすることが好適である。また、第１透明炭素電極１４の第１櫛部１４ｂとこれに対向する第２透明炭素電極１５の第２櫛部１５ｂとの間のギャップは５μｍ以上かつ１ｍｍ以下であれば良く、特に５０μｍから２００μｍの範囲とすることが好適である。

第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５に用いる材料としては、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、またはボロンもしくは窒素を一定量添加した導電性ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）もしくは導電性ダイヤモンド等が好ましい。

なお、第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５を形成する方法としては、上述したような材料と可塑剤とを混合したペーストを作製し、このペーストをスクリーン印刷等によりパターン印刷した後に可塑剤を焼結することが好適である。

図３（ａ）、（ｂ）に示す発光表示装置１において、交流電源６から第１電極３および第２電極４を介して、発光層５に交流電圧が印加される。この間、第１電極３（第１透明炭素電極１４）および第２電極４（第２透明炭素電極１５）において還元反応と酸化反応とが交互に繰り返され、図１に示す発光表示装置１と同様の発光メカニズムにより、第１透明炭素電極１４の各第１櫛部１４ｂ近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオンと酸化反応により生成されたラジカルカチオンとが互いに衝突し発光する。同様にして、第２透明炭素電極１５の各第２櫛部１５ｂの近傍において、生成されたラジカルアニオンとラジカルカチオンとが互いに衝突し発光する。

このように本実施の形態によれば、発光層５に接続される第１電極３は、炭素を含み、透光性を有する透明炭素電極１４からなり、第２電極４は、炭素を含み、透光性を有する透明炭素電極１５からなっている。第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５に含まれる炭素は電気化学的に安定しているため、第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５に負電圧が印加された場合においても、第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５の材料が還元されることがない。このため、第１電極３および第２電極４の材料が成分変化することを防止し、発光層５の発光寿命をより一層長くすることができる。

また、本実施の形態によれば、第１電極３は透光性を有する第１透明炭素電極１４からなり、第２電極４も同様に透光性を有する第２透明炭素電極１５からなり、第１基板２ａおよび第２基板２ｂは透明である。このため、発光層５から発せられた光を、第１電極３および第２電極４並びに第１基板２ａおよび第２基板２ｂを介して、第１基板２ａおよび第２基板２ｂの外方に確実に取り出すことができる。

また、本実施の形態によれば、第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５はいずれも第１基板２ａ内面に形成されている。このことにより、第１基板２ａと第２基板２ｂとの間の基板間距離の影響を受けることがなく、第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５との間、すなわち、第１透明炭素電極１４の第１櫛部１４ｂと第２透明炭素電極１５の第２櫛部１５ｂと間の電極間距離を精度良く一定に形成することができる。このため、発光層５から確実に発光を得ることができる。また、この場合、第１透明炭素電極１４および第２透明炭素電極１５に用いる材料を図１および図２に示す発光表示装置１に比べて少なくすることができる。

なお、本実施の形態においては、第１電極３が、炭素を含み、透光性を有する第１透明炭素電極１４からなり、第２電極４が、炭素を含み、透光性を有する第２透明炭素電極１５からなっている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、第１電極３が炭素を含み透光性を有する第１透明炭素電極１４からなり、第２電極が炭素を含むが透光性を有することがない非透明炭素電極（図示せず）からなっていてもよい。この場合、第２電極４には、ガラス状炭素（グラッシーカーボン、ＧＣ）、グラファイト、グラファイトと非晶質炭素の混合物（プラスチックフォームドカーボン（ＰＦＣ））、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等を好適に用いることができる。この場合においても、発光層５から発せられた光を、第２基板２ｂの外方に確実に取り出すことができるとともに、第１電極３および第２電極４の材料が成分変化することを防止し、発光層５の発光寿命をより一層長くすることができる。

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。

イオン液体であるＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウムビス（トリフルオロメタンサルフォニル）イミド（略称：ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩ）に、発光物質としてのＲｕ（ｂｐｙ_３）（ＰＦ_６）_２を５ｗｔ％混合し、６０℃、５００ｒｐｍで３時間攪拌して、発光物質としてのＲｕ（ｂｐｙ_３）（ＰＦ_６）_２を十分に溶解させ、発光溶液を生成した。

次に、この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））を７ｗｔ％添加して所定時間混合して発光溶液をゲル化した。

次に、シングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）を、ノニオン系界面活性剤を添加した水に分散させた分散液を作製し、この分散液を２枚のガラス基板（第１基板２ａ、第２基板２ｂ）の一方の面に、べーカーアプリケーター（塗布器具）を用いてそれぞれ塗布し、１２０℃にて乾燥させた。このことにより、各ガラス基板２ａ、２ｂの一方の面に、シート抵抗４０Ω、透過率６０％、厚さ約０．２μｍの薄膜状の透明炭素電極１０、１１をそれぞれ形成することができた。

次に、ガラス基板２ａ、２ｂを、透明炭素電極１０、１１が形成された面を対向させて、透明炭素極１０、１１間の距離が２５μｍとなるように、スペーサ７を介して貼り合わせた。このガラス基板２ａ、２ｂ間に、スペーサ７の注入孔８からゲル化された発光溶液を注入して封止材９により注入孔８を封止し、発光表示装置１を作製した。

その後、本実施例において得られた発光層５に、６０Ｈｚ、±３Ｖの交流電圧を印加した。その結果、輝度が２０ｃｄ／ｍ^２である初期発光が得られ、発光層５が１０時間以上連続して発光することを確認した。

実施例２
本実施例における発光表示装置１は、各ガラス基板２ａ、２ｂと各透明炭素電電極１０、１１との間に透明追加電極１２、１３を介在させている点が異なり、その他の構成は実施例１と略同一である。実施例２として以下の方法で図２の発光表示装置１を作製した。

すなわち、ガラス基板２ａ、２ｂ上に、ＩＴＯからなる透明追加電極１２、１３を形成し、この透明追加電極１２、１３上に、実施例１と同様にして分散液を塗布して透明炭素電極１０、１１を形成して図２に示す発光表示装置１を作製した。

その後、本実施例において得られた発光層５に、６０Ｈｚ、±３Ｖの交流電圧を印加した。その結果、輝度が７０ｃｄ／ｍ^２である初期発光が得られ、発光層５が１０時間以上連続して発光することを確認した。

実施例３
本実施例における発光表示装置１は、第１電極３が透明炭素電極１０からなり、第２電極４がガラス状炭素（ＧＣ）により形成された非透明炭素電極からなっている点が異なり、その他の構成は実施例１と略同一である。実施例３として以下の方法で図１の発光表示装置１を作製した。

本実施例における発光表示装置１の発光層５に、６０Ｈｚ、±３Ｖの交流電圧を印加したところ、輝度が４０ｃｄ／ｍ^２である初期発光が得られ、発光層５が５０時間以上連続して発光することが確認された。

なお、発光層５に電圧を印加している間、発光層５を顕微鏡にて観察したところ、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の透明炭素電極１０からなる第１電極３側では発光が見られなかったが、ガラス状炭素からなる第２電極４側に発光が見られ、この第２電極４側から発せられた光は、透明炭素電極１０からなる第１電極３を介して外方から視認可能であることを確認した。また、このとき、第１電極３および第２電極４におけるサイクリックボルタノグラム（ＣＶ）を計測したところ、図４および図５に示すグラフが得られた。このうち、図４は、カーボンナノチューブの透明炭素電極１０からなる第１電極３側のＣＶ特性を示し、図５は、ガラス状炭素からなる第２電極４側のＣＶ特性を示している。なお、ＣＶ特性は、対極をＰｔ、参照電極をＡｇ／Ａｇ^＋として、掃引速度を１００ｍＶ／ｓｅｃで測定した。

図４および図５に示すように、カーボンナノチューブからなる第１電極３側のＣＶ特性のピーク波形は、ガラス状炭素からなる第２電極４側のＣＶ特性のピーク波形よりも不明瞭になっている。このため、カーボンナノチューブからなる第１電極３側では、ガラス状炭素からなる第２電極４側よりも電気化学的酸化還元反応が乏しいことがわかる。このため、第１電極３および第２電極４として、カーボンナノチューブからなる第１電極３と、ガラス状炭素からなる第２電極４とを組み合わせた場合には、ガラス状炭素からなる第２電極４側のみが発光すると考えられる。このことにより、発光寿命をより一層長くすることができる。

１ 発光表示装置
２ａ 第１基板
２ｂ 第２基板
３ 第１電極
４ 第２電極
５ 発光層
６ 交流電源
７ スペーサ
８ 注入孔
９ 封止材
１０ 第１透明炭素電極
１１ 第２透明炭素電極
１２ 第１透明追加電極
１３ 第２透明追加電極
１４ 第１透明炭素電極
１４ａ 第１基部
１４ｂ 第１櫛部
１５ 第２透明炭素電極
１５ａ 第２基部
１５ｂ 第２櫛部

Claims (6)

1. 一対の透明な支持体と、
   この一対の支持体間に支持され、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発光部と、
   各々がいずれかの支持体内面に設けられ、発光部に接続される一対の電極と、を備え、
   各電極は、炭素を含み、このうち少なくとも一方の電極は、透光性を有する透明炭素電極からなることを特徴とする発光表示装置。
2. 発光部は、発光物質が溶解されたイオン液体をゲル化するゲル化材料を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置。
3. 一方の電極は一方の支持体内面に設けられ、他方の電極は他方の支持体内面に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光表示装置。
4. 透明炭素電極とこの透明炭素電極に対応する支持体との間に、透明炭素電極よりも抵抗率が小さい透明追加電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光表示装置。
5. 各電極は、一方の支持体内面に設けられており、各電極は、基部とこの基部に接続される櫛部とを有する櫛歯状に形成され、
   各電極の櫛部は互いに入り込んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の発光表示装置。
6. 支持体と、
   この支持体に支持された発光部と、
   この発光部に接続される一対の電極と、を備え、
   各電極は、炭素を含み、このうち少なくとも一方の電極は、透光性を有する透明炭素電極からなることを特徴とする発光表示装置。

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