JP4208894B2

JP4208894B2 - 発光素子

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Publication number: JP4208894B2
Application number: JP2006135724A
Authority: JP
Inventors: 智御子柴; 朋子江口; 貴志久保木; 敬岸; 剛史小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: US20070262694A1; JP2007305550A

Description

本発明は、発光素子に関する。

発光色素の電気化学反応のメカニズムを発光に利用した発光素子が知られている。こうした発光素子においては、電解質中の発光色素の一部がプラス（＋）極上で酸化され、残りはマイナス（−）極上で還元される。生じた酸化体と還元体とが電解質層内で衝突して燐光を発生させ、それぞれが元の基底状態の発光材料に戻る。この原理を利用するとともに、多孔質層を導入した発光素子が発表されている（例えば、非特許文献１参照）。

かかる電気化学発光素子においては、ガラス基板上に形成されたＳｎＯ₂／Ｆ透明導電膜が陰極として用いられる。ＳｎＯ₂／Ｆ透明導電膜が形成されたガラス基板の外側表面には、反射膜としてのアルミニウム層が形成される。対極としてはＳｎＯ₂／Ｆ透明導電膜が形成されたガラス基板が使用され、アセトニトリルにルテニウム錯体を溶解してなる電解液が用いられる。陰極としてのＳｎＯ₂／Ｆ透明導電膜上にナノチタニア結晶からなる多孔質層を設けることによって、発光輝度の向上を達成している。

電気化学発光素子は、発光輝度をさらに高めるとともに、駆動電圧を低くすることが求められているが、未だ達成されていないのが現状である。
九州工業大学大学院・生命体工学研究科、岡本清一、「チタニアナノ結晶集合体を電極に用いることによる電気化学発光の増大」、２００４年度電気化学会（平成１６年３月２４日〜）要旨集３１０頁

本発明は、低電圧駆動および高輝度発光が可能な発光素子を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる発光素子は、第一の電極と、前記第一の電極と絶縁された第二の電極と、前記第一の電極および前記第二の電極に接触して配置された電解質で形成された発光層とを具備し、前記電解質は、発光色素とイオン液体と常温で固体のカーボネートとを含有し、前記イオン液体と前記常温で固体のカーボネートとの合計に対する前記カーボネートの量は、５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、前記イオン液体は、ＢＦ ₄ ^- 、[(ＣＦ ₃ ＳＯ ₂ ) ₂ ]Ｎ ^- 、および[(Ｃ ₂ Ｆ ₅ ＳＯ ₂ ） ₂ )]Ｎ ^- からなる群から選択されるアニオンと、下記式（Ａ）で表わされる構造を有するカチオンとを含む室温溶融塩であることを特徴とする。

本発明によれば、低電圧駆動および高輝度発光が可能な発光素子が提供される。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる発光素子の構成を表わす断面図である。

図示する発光素子においては、第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとがスペーサー１４を介して離間対向して配置され、２つの電極１２ａと１２ｂとの間隙には、電解質からなる発光層１３が配置される。第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂは、それぞれ第一の支持基板１１ａおよび第二の支持基板１１ｂに支持されている。

第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂのうち、少なくとも発光面側に設けられる電極には透明性が要求される。すなわち、発光面側に配置される電極（例えば第一の電極１２ａ）は、透明導電膜を用いて形成することができる。透明導電膜の材料としては、フッ素またはインジウムなどがドープされた酸化スズ膜、フッ素またはインジウムなどがドープされた酸化亜鉛膜などが好ましい。

他方の側に配置される電極（例えば第二の電極１２ｂ）も、透明導電膜により構成してもよい。この場合には、伝導性を向上させて抵抗の上昇を防ぐ観点から、透明導電膜と併用して低抵抗な金属マトリクスにより配線を形成することが望ましい。あるいは、金属基板や合金基板により第二の電極１２ｂを構成することもできる。こうした材料により第二の電極１２ｂを構成する場合には、この第二の電極１２ｂを支持する第二の支持基板１１ｂは、必ずしも必要とされない。発光面と反対側の面に配置される電極は、カーボンシート、金属または合金により形成してもよい。カーボンシートとしては、炭素材料が導電性成分として機能するものであれば、特に限定されない。

第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとの絶縁性が保たれていれば、これらの第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂは同一の支持基板上に形成してもよい。これについては後述するが、第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとは、いずれも櫛型電極として、互い違いになるよう、絶縁性の支持基板上に配置される。絶縁性の支持基板としては、例えば、ガラス基板、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂基板等を用いることができる。

透明導電膜が第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂの少なくとも一方として形成される場合には、図１に示すように支持基板が配置されることが好ましい。透明導電膜が設けられた支持基板の外側表面を発光面として機能させるため、支持基板としては、ガラス基板、およびプラスチック基板などの可視光領域の吸収が少ない透明基板を用いることが望まれる。

上述したような第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとの間隙には、電解質からなる発光層１３が配置される。電解質には、発光色素とイオン液体と常温で固体のカーボネートとが含有される。

発光色素としては、可逆的な酸化還元構造をとり得る燐光色素を用いることができる。金属−配位子間の遷移が高い系間交差確率を有することから、この燐光色素は重金属の錯体であることが望ましい。用いられる重金属としては、例えば、Ｉｒ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、およびＲｅなどが挙げられる。錯体中の重金属の種類は、単一でも２種類以上としてもよい。配位子としては、例えばピリジン誘導体、ビピリジル誘導体、ターピリジル誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン誘導体、アセチルアセトン誘導体、およびジカルボニル化合物誘導体などが用いられる。金属−配位子間の遷移の効率を考慮すると、ビピリジル誘導体が好ましい。

高い発光強度が得られることから、中心金属にＲｕを有する錯体が望ましい。具体的には、ルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂、およびルテニウム（II）トリスビピリジル（ＴＦＳＩ^-）₂などが挙げられる。

イオン液体は、常温（２５℃）で液体の室温溶融塩であり、下記一般式（Ａ）で表わされる構造を有するカチオンを含有することが好ましい。

上記一般式（Ａ）で表わされる構造を有するカチオンとしては、例えば、次のものが挙げられる。Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、および、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンなどである。

用いる電位窓が広いことから、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオンがカチオンとして特に好ましい。

一方、アニオンとしては、例えば、ＰＦ₆ ^-、［ＰＦ₃（Ｃ₂Ｆ₅）₃］^-、［ＰＦ₃（ＣＦ₃）₃］^-、ＢＦ₄ ^-，［ＢＦ₂（ＣＦ₃）₂］^-、［ＢＦ₂（Ｃ₂Ｆ₅）₂］^-、［ＢＦ₃（ＣＦ₃）］^-、［ＢＦ₃（Ｃ₂Ｆ₅）］^-、（ＢＯＢ^-）、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-（Ｔｆ^-）、Ｃ₄Ｆ₉ＳＯ₃ ^-（Ｎｆ^-）、［（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ］^-（ＴＦＳＩ^-）、［（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ］^-（ＢＥＴＩ^-）、［（ＣＦ₃ＳＯ₂）（Ｃ₄Ｆ₉ＳＯ₂）Ｎ］^-、［（ＣＮ）₂Ｎ］⁻（ＤＣＡ^-）、［（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃Ｃ］^-、および［（ＣＮ）₃Ｃ］^-などを用いることができる。イオン液体の粘度を低くすることができることから、ＢＦ₄ ^-，［ＢＦ₃（ＣＦ₃）］^-、［ＢＦ₃（Ｃ₂Ｆ₅）］^-、ＢＯＢ^-、ＴＦＳＩ^-、およびＢＥＴＩ^-が特に好ましい。

上述したようなイオン液体が電気化学的に安定に存在する電圧は、２．５〜３．０Ｖ程度である。電圧が大きいほど、イオン液体は、電気化学的に酸化または還元分解する反応が進行する。したがって、発光素子を駆動する電圧が小さいほど、こうしたイオン液体を含む電解質の寿命を延ばすことができる。本発明者らは、常温（２５℃）で固体のカーボネートを電解質に配合することによって、駆動電圧を減少できることを見出した。

常温で固体のカーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート、ベンジルフェニルカーボネート、エチル−ｍ−トリルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ｔ−ブチル−４−ビニルフェニルカーボネート、ｔ−ブチルフェニルカーボネート、ｔ−ブチル、エチル−３，５−キシリルカーボネート、アリルフェニルカーボネート、ジアリルカーボネート、およびジベンジルカーボネートが挙げられる。これらの化合物は、単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。カーボネートが含有されることによって、発光素子の発光開始電圧を低下させることができる。発光開始電圧の低下に起因して、所定の電圧（例えば３Ｖ）における発光輝度は高められることとなる。

発光開始電圧が低下するメカニズムについて、本発明者らは次のように考察した。すなわち、発光色素が含有されたイオン液体においては、発光色素がイオン液体に溶媒和された状態で存在している。上述したような常温で固体のカーボネートは、イオン液体と混合されると、この溶媒和の状態に変化を及ぼす。このため、電極界面での色素の酸化および還元のエネルギーを低下させることによって、発光開始電圧が低下する。特に、誘電率が高いことから、エチレンカーボネートは、発光開始電圧を低下させる効果が大きい。同様の理由から、ジベンジルカーボネート等も、エチレンカーボネートに匹敵する効果が得られる。

カーボネートの含有量（イオン液体とカーボネートとの合計に対する割合）は、用いられるカーボネートの種類に応じて適宜決定することができる。例えば、エチレンカーボネートの場合は、前述のイオン液体との合計重量の３％以上４０％の量で含有されることが望ましい。こうした範囲内であれば、エチレンカーボネートの発光開始電圧が支配的となることなく、駆動電圧を低減することができる。エチレンカーボネートの含有量は、５％以上２０％以下であることがより好ましい。

上述したイオン液体は常温で液体であるのに対し、このカーボネートは常温で固体である。したがって、これらを混合するには、加熱し攪拌することが望まれる。

本発明の実施形態にかかる発光素子におけるセルは、例えば図１に示したように、スペーサー１４を介して第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとを対向配置することによって、構成することができる。得られたセルの間隙には、電解質を注入して発光層１３を形成し、エポキシ樹脂等の封止材で注入口を封止することによって、発光素子を作製することができる。

本発明の実施形態にかかる発光素子を駆動するに当たっては、直流電流および交流電流のいずれを流してもよい。前述した式（Ａ）で表わされる構造を有するカチオンを含むイオン液体を含有する電解質を使用する場合には、交流電流を選択することが望ましい。これにより、酸化体と還元体との衝突機会を多くすることができ、発光強度を高くすることが可能である。

図２に、本発明の実施形態にかかる発光素子の他の例を示す。図示する発光素子においては、第一の電極１２ａ上に多孔質層１５が配置されている。多孔質層１５によって、発光輝度を向上させることができる。多孔質層１５は、光が乱反射しにくい材質の微粒子を用いて形成することが望まれ、特に、ｎ型半導体であるルチル、アナターゼ、およびブルッカイトなど結晶性チタニアが望ましい。なかでもアナターゼは、導電性が比較的低いことから、より好ましい。

用いられる微粒子の粒径は、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。微粒子の粒径は、例えば、ＳＥＭ、ＴＥＭによる観測、ＢＥＴ法により測定することができる。この範囲内であれば、光を乱反射させることなく、発光輝度を十分に高めることができる。しかも、イオン拡散が低下するおそれもない。多孔質層１５の厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下程度が望ましい。この範囲内であれば、電解液の拡散の阻害およびセル抵抗の増加という不都合を生じることなく、多孔質層１５の効果を十分に得ることができる。

なお、図中、多孔質層１５は２段に整列した微粒子として表わされているが、これは便宜的なものである。この多孔質層１５を形成する微粒子は、必ずしも段を形成する必要はなく、粒子整列していなくともよい。後述する図面においても同様である。

図３には、本発明の他の実施形態にかかる発光素子の断面図を示す。
図示する発光素子は、第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂとして櫛型電極を用いて、第一の支持基板１１ａ上に配置した以外は、図１に示したものと同様の構成である。第一の支持基板１１ａとしては、ガラス基板、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂基板等の絶縁基板が用いられる。微粒子により形成された電極は、電極中の抵抗、電解液との界面抵抗、および配線上に形成された多孔質層への電気的コンタクトが良好になる。また、印刷方法により形成できるため、従来のエッチング法を用いる場合よりも安価に発光素子が得られる。

上述したような一対の櫛形電極が形成される場合、第一の支持基板１１ａとしては導電性を有しない通常の基板を用いることができる。対向する第二の支持基板１１ｂ側が発光面となるので、第一の支持基板１１ａは透明である必要はない。ガラス基板、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂基板等の絶縁基板を、第一の支持基板１１ａとして用いることがきる。第二の支持基板１１ｂとしては、すでに説明したような可視光領域の吸収が少ない透明基板を用いることが望まれる。

櫛型の第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂが設けられた第一の支持基板１１ａの平面図を、図４に示す。図示するように、第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとは、互い違いとなるように、第一の支持基板１１ａ上に配置される。

図３に示した発光素子においても、第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂの少なくとも一方の上に多孔質層を配置することによって、発光輝度を高めることができる。こうした構造の発光素子の断面図を、図５に示す。

本発明の実施形態にかかる発光素子においては、発光色素およびイオン液体に加えて、常温で固体のカーボネートが電解質中に含有されているので、素子の駆動開始電圧を低下させることが可能となった。駆動開始電圧の低下にともなって、所定の電圧（例えば３Ｖ）の輝度は高められ、高輝度での発光が可能となった。こうした低電圧駆動によって、発光層を構成している電解質の長寿命化も達成される。

以下、本発明の具体例を示す。
（サンプル１）
まず、第一の支持基板１１ａとして厚さ１ｍｍのガラス基板上に、ふっ素ドープ酸化スズを約１μｍの膜厚で堆積して、第一の電極１２ａを形成した。得られた第一の電極１２ａのシート抵抗は、６Ω／ｓｑであった。同様のガラス基板を第二の支持基板１１ｂとして用意し、同様にして第二の電極１２ｂを形成した。

厚さ約５０μｍのアイオノマー樹脂を介して第一の電極１２ａと第二の電極１２ｂとを配置し、１００℃で３分間加熱することにより固定した。

一方、イオン液体としての１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド９．０ｇと、常温で固体のカーボネートとしてのエチレンカーボネート（ＥＣ）１．０ｇとを混合した。混合に当たっては、加熱によりエチレンカーボネートの粘度を下げた。さらに、発光色素として１．２ｇのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を加えて電解質を調製した。イオン液体とエチレンカーボネートとの合計に対するエチレンカーボネートの量（ＥＣ含有量）は、１０ｗｔ％である。

この電解質を注入口から２つの電極の間隙に注入し、第一の電極および第二の電極の周辺をエポキシ樹脂で封止して、図１に示すような発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、１．７Ｖであった。発光開始電圧は、トプコン社製ＢＭ−８輝度計またはこれと同等の機能を有する輝度計を使用した際の最低表示単位である１ｃｄ／ｍ²を示した電圧である。また、３Ｖにおける輝度は８０ｃｄ／ｍ²であった。

（サンプル２）
サンプル１と同様の手法により第一の電極および第二の電極を、同様のガラス基板上に形成し、第一の電極上には多孔質層を設けた。

多孔質層の形成に当たっては、まず酸化チタン粒子（日本アエロジル社製Ｐ−２５）５ｇ、水１０ｇ、およびエタノール５ｇを混合して、ペースト状の多孔質層原料を調製した。５ｍｍ×２０ｍｍのマスク（厚さ５０μｍ）を介して、このペーストを第一の電極の所定の領域に印刷した。ホットプレートにより乾燥後、電気炉を用いて４５０℃で３０分焼成した。こうした印刷および乾燥の工程を４回繰り返して、厚さ２０μｍのポーラスチタニア膜を形成し、多孔質層を得た。

一方、イオン液体とＥＣとの合計に対するＥＣの割合（ＥＣ含有量）を５ｗｔ％に変更した以外は、サンプル１と同様にして電解質を調製した。

上述したような多孔質層を有する第一の電極と電解質とを用いる以外は、サンプル１と同様にして図２に示したような発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、２Ｖであった。また、３Ｖにおける輝度は１２０ｃｄ／ｍ²であった。

（サンプル３〜１２）
さらに、ＥＣ含有量を下記表１に示すように変更する以外はサンプル２と同様にして、サンプル３〜１２の発光素子を作製した。上述と同様にして、各発光素子の発光開始電圧および３Ｖにおける輝度を調べ、その結果を下記表１にまとめる。なお、表１には、サンプル１，２の結果も併せて示した。

サンプルＮｏ．３は、エチレンカーボネートが含有されないので、比較例の発光素子である。上記表１の結果から、エチレンカーボネート（ＥＣ）が含有されることによって発光開始電圧が低下することがわかる。特に、ＥＣ濃度が３ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の範囲内では、発光開始電圧は２．５Ｖ以下と小さく、５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の場合にはさらに、２．０Ｖ程度まで低減することができる。

発光開始電圧が低下することによって、３Ｖの輝度が向上することが表１に明確に示されている。

なお、サンプル７は、多孔質層を有する以外はサンプル１と同様の構成である。これら２つの比較から、多孔質層を設けることによって輝度が１．８倍以上に高められることがわかる。

（サンプル１３）
イオン液体を７ｇのＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドに変更し、エチレンカーボネートの配合量を３ｇに変更した以外はサンプル１と同様にして電解質を調製した。得られた電解質を用いた以外はサンプル２と同様にして発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、１．８Ｖであった。また、３Ｖにおける輝度は１００ｃｄ／ｍ²であった。

（サンプル１４）
イオン液体を８ｇのエチルメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートに変更し、常温で固体のカーボネートを２ｇのエチルフェニルカーボネートに変更した以外はサンプル１と同様にして電解質を調製した。得られた電解質を用いた以外はサンプル２と同様にして発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、１．６Ｖであった。また、３Ｖにおける輝度は１００ｃｄ／ｍ²であった。

（サンプル１５）
第一の支持基板として、厚さ１ｍｍのガラス基板を用意した。このガラス基板の上に、ライン１０μｍ、スペース５μｍ、膜厚１００ｎｍ、面積２×３ｍｍの金配線を作製した。これによって、図４に示すように、第一の電極１２ａおよび第二の電極１２ｂを第一の支持基板１１ａ上に形成した。

第一の支持基板１１ａに対向して配置される第二の支持基板１１ｂとしては、厚さ１ｍｍのガラス基板を用意した。厚さ４０μｍのアイオノマー樹脂を介して第一の支持基板１１ａと第二の支持基板１１ｂとを配置し、注入口を残して貼り合せてセルを得た。

サンプル１と同様の電解質をセルに注入後、アイオノマー樹脂により注入口を封止して図３に示したような発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、１．８Ｖであった。また、３Ｖにおける輝度は５００ｃｄ／ｍ²であった。

（サンプル１６）
イオン液体を９ｇのトリメチルプロピルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドに変更し、カーボネートを１ｇのジベンジルカーボネートに変更した以外はサンプル１と同様にして電解質を調製した。得られた電解質を用いた以外はサンプル１５と同様にして発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、１．９Ｖであった。また、３Ｖにおける輝度は５３０ｃｄ／ｍ²であった。

（サンプル１７）
第一の支持基板１１ａとして、厚さ１ｍｍのガラス基板を用意した。このガラス基板の上に、ライン１０μｍ、スペース５μｍ、膜厚１００ｎｍ、面積２×３ｍｍの金配線を作製した。金配線が形成されたガラス基板上には、サンプル２と同様のペースト状の多孔質層原料を用いて多孔質層を形成した。具体的には、２×３ｍｍのマスク（厚さ５０μｍ）を介して、金配線上の所定の領域にペーストを印刷した。乾燥後、４５０℃で３０分焼成した。こうした印刷および乾燥の工程を４回繰り返して、厚さ２０μｍのポーラスチタニア膜を形成し、多孔質層１５を得た。

イオン液体を９ｇのＮ−メチル−Ｎ−ブチルピロリジウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドに変更した以外は、サンプル１と同様にして電解質を調製した。得られた電解質を用いる以外は、サンプル１５と同様にして、図５に示したような発光素子を作製した。

得られた発光素子に交流電流を流して発光開始電圧を調べたところ、１．８Ｖであった。また、３Ｖにおける輝度は４００ｃｄ／ｍ²であった。

以上説明したように、本発明の実施形態にかかる発光素子においては、発光層を構成する電解質中に、常温で固体のカーボネートが含有されるので、発光開始電圧が低下し、発光輝度を高めることが可能となった。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態にかかる発光素子の断面図。本発明の他の実施形態にかかる発光素子の断面図。本発明の他の実施形態にかかる発光素子の断面図。図３に示した発光素子における第一の支持基板の平面図。本発明の他の実施形態にかかる発光素子の断面図。

符号の説明

１１ａ…第一の支持基板；１１ｂ…第二の支持基板；１２ａ…第一の電極
１２ｂ…第二の電極；１３…発光層；１４…スペーサー；１５…多孔質層。

Claims

第一の電極と、
前記第一の電極と絶縁された第二の電極と、
前記第一の電極および前記第二の電極に接触して配置された電解質で形成された発光層とを具備し、
前記電解質は、発光色素とイオン液体と常温で固体のカーボネートとを含有し、
前記イオン液体と前記常温で固体のカーボネートとの合計に対する前記カーボネートの量は、５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、
前記イオン液体は、ＢＦ ₄ ^- 、[(ＣＦ ₃ ＳＯ ₂ ) ₂ ]Ｎ ^- 、および[(Ｃ ₂ Ｆ ₅ ＳＯ ₂ ） ₂ )]Ｎ ^- からなる群から選択されるアニオンと、下記式（Ａ）で表わされる構造を有するカチオンとを含む室温溶融塩であることを特徴とする発光素子。
前記常温で固体のカーボネートは、エチレンカーボネート、ベンジルフェニルカーボネート、エチル−ｍ−トリルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ｔ−ブチル−４−ビニルフェニルカーボネート、ｔ−ブチルフェニルカーボネート、エチル−３，５−キシリルカーボネート、アリルフェニルカーボネート、ジアリルカーボネート、およびジベンジルカーボネートからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記常温で固体のカーボネートはエチレンカーボネートであることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
前記カチオンは、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、および、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子。
前記第一の電極および前記第二の電極の少なくとも一方の上に配置された多孔質層をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子。
前記多孔質層は、チタニア微粒子の集合体から構成されることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
前記電解質中の前記発光色素はＲｕ錯体であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子。