JPH0850096A - 電界発光素子を利用したガス検出装置 - Google Patents
電界発光素子を利用したガス検出装置Info
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- JPH0850096A JPH0850096A JP18359694A JP18359694A JPH0850096A JP H0850096 A JPH0850096 A JP H0850096A JP 18359694 A JP18359694 A JP 18359694A JP 18359694 A JP18359694 A JP 18359694A JP H0850096 A JPH0850096 A JP H0850096A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電界発光素子の輝度によりガス濃度を検出す
る装置、特に酸素などの酸化力を有するガスの希薄雰囲
気中で該ガスの分圧を検出するのに適したガス検出装置
を提供すること。 【構成】 検出すべきガスを含む雰囲気中に設けられ
る、化１に示す一般式で表され、 【化１】 Ａｒは芳香族の５員環または６員環、それらの縮合物ま
たは結合体、Ｒ1 、Ｒ2、Ｒ3 、Ｒ4 は原子または原子
団、ｎ／ｍが２０〜１であり、望むらくは１０〜２であ
る電界発光素子と、該電界発光素子に電界を印加する一
対の電極とよりなり、該電界発光素子の輝度により検出
すべき該ガスの濃度を検出する電界発光素子を利用した
ガス検出装置。この電界発光素子には、ポリパラフェニ
ルビニレンが特に適当である。
る装置、特に酸素などの酸化力を有するガスの希薄雰囲
気中で該ガスの分圧を検出するのに適したガス検出装置
を提供すること。 【構成】 検出すべきガスを含む雰囲気中に設けられ
る、化１に示す一般式で表され、 【化１】 Ａｒは芳香族の５員環または６員環、それらの縮合物ま
たは結合体、Ｒ1 、Ｒ2、Ｒ3 、Ｒ4 は原子または原子
団、ｎ／ｍが２０〜１であり、望むらくは１０〜２であ
る電界発光素子と、該電界発光素子に電界を印加する一
対の電極とよりなり、該電界発光素子の輝度により検出
すべき該ガスの濃度を検出する電界発光素子を利用した
ガス検出装置。この電界発光素子には、ポリパラフェニ
ルビニレンが特に適当である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界発光素子の輝度に
よりガス濃度を検出するガス検出装置に関し、特に酸素
等の酸化力を有するガスの希薄雰囲気中で該ガスの分圧
を検出するのに適したガス検出装置に関する。
よりガス濃度を検出するガス検出装置に関し、特に酸素
等の酸化力を有するガスの希薄雰囲気中で該ガスの分圧
を検出するのに適したガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電界発光素子は、蛍光物質の発光
層をアルミニウム薄膜などの背面電極と透明電極とで挟
んだもので、両電極間に電圧をかけて発光層に電界を印
加すると、発光層が発光するエレクトロルミネセンス現
象を利用した面状発光体が一般的である。
層をアルミニウム薄膜などの背面電極と透明電極とで挟
んだもので、両電極間に電圧をかけて発光層に電界を印
加すると、発光層が発光するエレクトロルミネセンス現
象を利用した面状発光体が一般的である。
【０００３】発光層に有機体が使われる有機電界発光素
子は、１９６０年代に既に発見されており、その後、素
子の超薄膜化や有機層の積層化によって、高輝度化や低
電圧駆動化がはかられた。そしてこれらの応用分野とし
ては、液晶表示のバックライトへの応用や、表示素子へ
の応用を目指したものが主たるもので、その他の用途展
開はほとんど図られていないのが現状である。
子は、１９６０年代に既に発見されており、その後、素
子の超薄膜化や有機層の積層化によって、高輝度化や低
電圧駆動化がはかられた。そしてこれらの応用分野とし
ては、液晶表示のバックライトへの応用や、表示素子へ
の応用を目指したものが主たるもので、その他の用途展
開はほとんど図られていないのが現状である。
【０００４】そして有機電界素子の動作と周辺雰囲気と
の関係については、周辺雰囲気中に酸素などの酸化力を
持ったガスが存在する場合には、電極である活性金属
（アルミニウム、マグネシウムなど）が酸化され、素子
の性能の劣化を招く原因になると考えられてきた。した
がって素子の動作は不活性ガスの雰囲気中で行われるの
が通例であり、酸素等は電界発光には関係せず素子の劣
化を防ぐために排除されるべきであると考えられてき
た。それゆえ、発光強度と酸素分圧の関係等について
は、全く検討されてきていない。
の関係については、周辺雰囲気中に酸素などの酸化力を
持ったガスが存在する場合には、電極である活性金属
（アルミニウム、マグネシウムなど）が酸化され、素子
の性能の劣化を招く原因になると考えられてきた。した
がって素子の動作は不活性ガスの雰囲気中で行われるの
が通例であり、酸素等は電界発光には関係せず素子の劣
化を防ぐために排除されるべきであると考えられてき
た。それゆえ、発光強度と酸素分圧の関係等について
は、全く検討されてきていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸素を始め
とする酸化力を持ったガスの検出能力を持った、電界発
光素子を利用したガス検出装置を提供することを課題と
している。
とする酸化力を持ったガスの検出能力を持った、電界発
光素子を利用したガス検出装置を提供することを課題と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、電界発光素
子の動作とその素子が置かれた周辺雰囲気との関係を研
究中、酸素分圧により電界発光素子の輝度が変化するこ
とを見出した。本発明は、かかる発見に基づくものであ
る。すなわち、本発明の電界発光素子を利用したガス検
出装置は、その電界発光素子の組成が化１に示す一般式
で表されることを特色とする。ここでＡｒは芳香族の５
員環または６員環、もしくはそれらの縮合物または結合
体であって、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 は原子または原子
団である。さらに飽和モノマの比率を表すｎ／ｍは、２
０〜１であり、１０程度が最も好ましい。
子の動作とその素子が置かれた周辺雰囲気との関係を研
究中、酸素分圧により電界発光素子の輝度が変化するこ
とを見出した。本発明は、かかる発見に基づくものであ
る。すなわち、本発明の電界発光素子を利用したガス検
出装置は、その電界発光素子の組成が化１に示す一般式
で表されることを特色とする。ここでＡｒは芳香族の５
員環または６員環、もしくはそれらの縮合物または結合
体であって、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 は原子または原子
団である。さらに飽和モノマの比率を表すｎ／ｍは、２
０〜１であり、１０程度が最も好ましい。
【０００７】本発明によるガス検出装置は、検出すべき
雰囲気中に置かれた、このような電界発光素子とこれに
電界を印加する一対の電極とより構成されている。そし
て前述の電界発光素子の輝度により、検出すべきガスの
濃度を検出するガス検出装置なのである。ところで、前
述の電界発光素子にはＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニ
レン）を用いても良い。その他にも、ポリフェニレンビ
ニレンのオルト型およびメタ型、ポリチエニレンビニレ
ン、ポリキノリレンビニレン等を用いても構わない。但
し、以上の高分子についてはいずれも、その１分子中の
ｎ＋ｍ個のビニレン部分のうち、ｍ個が飽和されている
ものとする。
雰囲気中に置かれた、このような電界発光素子とこれに
電界を印加する一対の電極とより構成されている。そし
て前述の電界発光素子の輝度により、検出すべきガスの
濃度を検出するガス検出装置なのである。ところで、前
述の電界発光素子にはＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニ
レン）を用いても良い。その他にも、ポリフェニレンビ
ニレンのオルト型およびメタ型、ポリチエニレンビニレ
ン、ポリキノリレンビニレン等を用いても構わない。但
し、以上の高分子についてはいずれも、その１分子中の
ｎ＋ｍ個のビニレン部分のうち、ｍ個が飽和されている
ものとする。
【０００８】また、化１に示す電界発光素子の一般式の
飽和モノマの比率ｎ／ｍを１０〜２の範囲に狭めるも可
である。
飽和モノマの比率ｎ／ｍを１０〜２の範囲に狭めるも可
である。
【０００９】
【作用及び発明の効果】本発明のガス検出装置に用いら
れる電界発光素子は、電界を印加するとホールまたは電
子がその高分子素材中を移動することにより、発光現象
を生じるものである。この素子が置かれた雰囲気中に酸
素等の酸化力を持ったガスが存在すると、同ガスの分子
によって素子中の高分子鎖がドーピングされ、電子伝導
性に変化がおきて発光輝度に影響を及ぼすものと考えら
れる。
れる電界発光素子は、電界を印加するとホールまたは電
子がその高分子素材中を移動することにより、発光現象
を生じるものである。この素子が置かれた雰囲気中に酸
素等の酸化力を持ったガスが存在すると、同ガスの分子
によって素子中の高分子鎖がドーピングされ、電子伝導
性に変化がおきて発光輝度に影響を及ぼすものと考えら
れる。
【００１０】したがって、逆に電界発光素子の輝度を観
測することにより、同素子の置かれた雰囲気中の酸化力
のあるガスの濃度または分圧を検出することが可能であ
る。実際に酸素をふくむ雰囲気中で、ＰＰＶを用いた電
界発光素子に電界を印加して減圧していったところ、
０．０１Ｐａ程度の圧力まで発光輝度が低下していくこ
とが分かった。
測することにより、同素子の置かれた雰囲気中の酸化力
のあるガスの濃度または分圧を検出することが可能であ
る。実際に酸素をふくむ雰囲気中で、ＰＰＶを用いた電
界発光素子に電界を印加して減圧していったところ、
０．０１Ｐａ程度の圧力まで発光輝度が低下していくこ
とが分かった。
【００１１】このようにして本発明による電界発光素子
を利用したガス検出装置によれば、希薄な酸素等の酸化
力を持ったガスの検出、およびあるレンジでのガス分圧
の測定が可能になるという、電界発光素子の新しい用途
が開けるのである。また、その特性を生かして、真空タ
ンク内の漏れの検査も、従来のように高価なヘリウムガ
スを特別に用意しなくても、漏れてくる空気中の酸素を
検出すればよいので簡便に行うことが可能である。
を利用したガス検出装置によれば、希薄な酸素等の酸化
力を持ったガスの検出、およびあるレンジでのガス分圧
の測定が可能になるという、電界発光素子の新しい用途
が開けるのである。また、その特性を生かして、真空タ
ンク内の漏れの検査も、従来のように高価なヘリウムガ
スを特別に用意しなくても、漏れてくる空気中の酸素を
検出すればよいので簡便に行うことが可能である。
【００１２】
（第１実施例）本実施例では、化１に示す有機電界発光
素子としてＰＰＶを用いたガス検出装置を例示する。こ
れは、請求項１および請求項２に対応するものである。
まず、背景を簡単に紹介しよう。ＰＰＶを用いた有機電
界発光素子は、１９８９年Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ大学のＦ
ｒｉｅｎｄ等によって発表された（Ｎａｔｕｒｅ３４７
巻，ページ５３９−５４１，１９９０年；特開平３−２
７３０８７）。この素子は、耐久性に優れた有機電界発
光素子を得ることを主目的として開発されたものであ
る。 （第１実施例の構成と製法）本実施例の電界発光素子を
利用したガス検出装置１０の構成を、図１に示す。これ
は、数十ナノメートルの均一な厚さに形成されたＰＰＶ
ポリマー層の電界発光素子１を、ＩＴＯガラスでできた
透明電極２上に形成し、もう一方の側にアルミニウム電
極３を蒸着によって形成した、単層型の有機電解発光素
子１を有するガス検出装置１０である。
素子としてＰＰＶを用いたガス検出装置を例示する。こ
れは、請求項１および請求項２に対応するものである。
まず、背景を簡単に紹介しよう。ＰＰＶを用いた有機電
界発光素子は、１９８９年Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ大学のＦ
ｒｉｅｎｄ等によって発表された（Ｎａｔｕｒｅ３４７
巻，ページ５３９−５４１，１９９０年；特開平３−２
７３０８７）。この素子は、耐久性に優れた有機電界発
光素子を得ることを主目的として開発されたものであ
る。 （第１実施例の構成と製法）本実施例の電界発光素子を
利用したガス検出装置１０の構成を、図１に示す。これ
は、数十ナノメートルの均一な厚さに形成されたＰＰＶ
ポリマー層の電界発光素子１を、ＩＴＯガラスでできた
透明電極２上に形成し、もう一方の側にアルミニウム電
極３を蒸着によって形成した、単層型の有機電解発光素
子１を有するガス検出装置１０である。
【００１３】上記ＰＰＶポリマー層の電界発光素子１を
形成するにあたり、ＰＰＶは不溶不融であって、そのま
までは均一な膜厚のポリマー層を形成することは難し
い。そこでまず、ＰＰＶの可溶な前駆体を用意する。そ
れには、α，α’−ジクロロパラキシレンをメタノール
に溶解し、これにテトラヒドロチオフェンを加え、５０
°Ｃに１６時間保った。次いで、結晶の析出が認められ
るまで３０°Ｃでエバポレーションした後、アセトンを
加えて結晶を析出させた。そして、０°Ｃで５０分間放
置したのち、前記結晶を濾取し、アセトンで洗浄後、室
温で恒量に達するまで約３時間真空乾燥して、α，α’
−ジクロロパラキシレンのジスルホニウム塩（化２）を
得た。これを水に溶解して０°Ｃで１５分間窒素バブリ
ングしたのち、１規定の水酸化ナトリウム水溶液を加
え、重合させた。さらに、０°Ｃで１時間窒素バブリン
グした後、１規定の塩酸で中和し、ｐＨを７．０とした
のち、透析を３時間ずつ２回行った。これを３０°Ｃで
エバポレーションして、ポリマー前駆体であるポリスル
ホニウム塩（化３）の水溶液を得た。
形成するにあたり、ＰＰＶは不溶不融であって、そのま
までは均一な膜厚のポリマー層を形成することは難し
い。そこでまず、ＰＰＶの可溶な前駆体を用意する。そ
れには、α，α’−ジクロロパラキシレンをメタノール
に溶解し、これにテトラヒドロチオフェンを加え、５０
°Ｃに１６時間保った。次いで、結晶の析出が認められ
るまで３０°Ｃでエバポレーションした後、アセトンを
加えて結晶を析出させた。そして、０°Ｃで５０分間放
置したのち、前記結晶を濾取し、アセトンで洗浄後、室
温で恒量に達するまで約３時間真空乾燥して、α，α’
−ジクロロパラキシレンのジスルホニウム塩（化２）を
得た。これを水に溶解して０°Ｃで１５分間窒素バブリ
ングしたのち、１規定の水酸化ナトリウム水溶液を加
え、重合させた。さらに、０°Ｃで１時間窒素バブリン
グした後、１規定の塩酸で中和し、ｐＨを７．０とした
のち、透析を３時間ずつ２回行った。これを３０°Ｃで
エバポレーションして、ポリマー前駆体であるポリスル
ホニウム塩（化３）の水溶液を得た。
【００１４】
【化２】
【００１５】
【化３】
【００１６】
【化４】
【００１７】上記化４に示す構造式は、ＰＰＶ（ポリパ
ラフェニレンビニレン）であって、前述のようにα，
α’−ジクロロパラキシレンのジスルホニウム塩（化
２）をアルカリで重合後、熱処理して得られ、導電性高
分子材料に用いるものである。こうして得られたＰＰＶ
の可溶な前駆体を、ディップコーティングやスピンコー
ティング等のキャスト法によって均一な薄膜を形成す
る。具体的には、洗浄済のＩＴＯガラス２上に、前述の
ように調製したＰＰＶ前駆体をスピンコーティングして
薄膜を形成した。
ラフェニレンビニレン）であって、前述のようにα，
α’−ジクロロパラキシレンのジスルホニウム塩（化
２）をアルカリで重合後、熱処理して得られ、導電性高
分子材料に用いるものである。こうして得られたＰＰＶ
の可溶な前駆体を、ディップコーティングやスピンコー
ティング等のキャスト法によって均一な薄膜を形成す
る。具体的には、洗浄済のＩＴＯガラス２上に、前述の
ように調製したＰＰＶ前駆体をスピンコーティングして
薄膜を形成した。
【００１８】しかるのちに、真空中で熱処理を施してＰ
ＰＶに変換し、均一な膜厚のＰＰＶポリマー層の電界発
光素子１を形成するのである。この熱処理に際し、従来
の発光素子を作製する場合には２５０〜３００°Ｃで行
ってきたが、本実施例のガス検出装置１０に使うＰＰＶ
電界発光素子１には、２００°Ｃで一時間の熱処理を施
す。これは、脱離基を備えたモノマを熱処理により重合
させると共に、脱離反応によりビニル基を構成するにあ
たり、その熱処理条件を１時間、２００°Ｃに制御する
ことによって、脱離反応をある程度抑制して、ＰＰＶの
共役系を短く区切ることを目的としたものである。
ＰＶに変換し、均一な膜厚のＰＰＶポリマー層の電界発
光素子１を形成するのである。この熱処理に際し、従来
の発光素子を作製する場合には２５０〜３００°Ｃで行
ってきたが、本実施例のガス検出装置１０に使うＰＰＶ
電界発光素子１には、２００°Ｃで一時間の熱処理を施
す。これは、脱離基を備えたモノマを熱処理により重合
させると共に、脱離反応によりビニル基を構成するにあ
たり、その熱処理条件を１時間、２００°Ｃに制御する
ことによって、脱離反応をある程度抑制して、ＰＰＶの
共役系を短く区切ることを目的としたものである。
【００１９】ここで、ビニレン基が飽和されているユニ
ットの割合は、従来技術では０％に近いと推定される
が、本実施例によれば約５〜５０％、すなわち化１中の
ｎ／ｍが２０〜１であり、１０％前後が最適と考えられ
る。したがって、請求項３記載のように、ｎ／ｍが１０
〜２の範囲が望ましい。こうして形成されたＰＰＶ薄膜
の電界発光素子１に、１０-4Ｐａの圧力下でアルミニウ
ムを５００ｎｍ蒸着し、薄膜を作ってもう一方の電極３
を形成したのち、銀ペースト４でリード線５を接続し、
同様にＩＴＯ電極２にも銀ペースト６で別のリード線７
を接続して、電圧を印加できるようにしておく。
ットの割合は、従来技術では０％に近いと推定される
が、本実施例によれば約５〜５０％、すなわち化１中の
ｎ／ｍが２０〜１であり、１０％前後が最適と考えられ
る。したがって、請求項３記載のように、ｎ／ｍが１０
〜２の範囲が望ましい。こうして形成されたＰＰＶ薄膜
の電界発光素子１に、１０-4Ｐａの圧力下でアルミニウ
ムを５００ｎｍ蒸着し、薄膜を作ってもう一方の電極３
を形成したのち、銀ペースト４でリード線５を接続し、
同様にＩＴＯ電極２にも銀ペースト６で別のリード線７
を接続して、電圧を印加できるようにしておく。
【００２０】このようにして、図１に示すような構造の
ＰＰＶ電界発光素子１を利用したガス検出装置１０が製
作されるのである。 （第１実施例の実験）さて、こうして製作された本発明
による電界発光素子を利用したガス検出装置を使い、実
際に真空タンク内で酸素濃度を変えてその輝度を測定す
る実験を行なったので、簡単に報告する。
ＰＰＶ電界発光素子１を利用したガス検出装置１０が製
作されるのである。 （第１実施例の実験）さて、こうして製作された本発明
による電界発光素子を利用したガス検出装置を使い、実
際に真空タンク内で酸素濃度を変えてその輝度を測定す
る実験を行なったので、簡単に報告する。
【００２１】実験に使った装置は、図２に示すような構
成のものである。すなわち、回転ポンプＰ１と拡散ポン
プＰ２とで、大気圧から高真空まで圧力を任意に設定で
きる真空タンクＴの中に、前述のガス検出装置１０を入
れて固定する。このガス検出装置１０には、真空タンク
Ｔの壁面に取り付けられた電極取り出し口Ｃを介してリ
ード線５，７を通じ、外部から電圧を印加することがで
きるようになっている。そして、ガス検出装置１０の発
光する様子は、観測窓Ｗを通じて観測できるようになっ
ており、その発光Ｌの輝度は上記観測窓Ｗの外に設置し
た輝度計Ｓで定量的な計測が行われるのである。
成のものである。すなわち、回転ポンプＰ１と拡散ポン
プＰ２とで、大気圧から高真空まで圧力を任意に設定で
きる真空タンクＴの中に、前述のガス検出装置１０を入
れて固定する。このガス検出装置１０には、真空タンク
Ｔの壁面に取り付けられた電極取り出し口Ｃを介してリ
ード線５，７を通じ、外部から電圧を印加することがで
きるようになっている。そして、ガス検出装置１０の発
光する様子は、観測窓Ｗを通じて観測できるようになっ
ており、その発光Ｌの輝度は上記観測窓Ｗの外に設置し
た輝度計Ｓで定量的な計測が行われるのである。
【００２２】このような実験装置を用いて、タンクＴ内
の空気の圧力を下げていった場合についてまず実験し
た。すなわち、前述のＰＰＶ発光素子１を用いたガス検
出装置１０には、定常的に直流１０Ｖを印加し、発光さ
せた状態で、大気圧から回転ポンプＰ１によって脱気し
た後、拡散ポンプＰ２をも運転して更に脱気を続けた。
その結果、拡散ポンプＰ２による脱気を開始した直後か
ら、輝度は徐々に減少し、その後、輝度ゼロにまで達し
た。その様子を、図３のグラフに示す。そして輝度ゼロ
の状態から、圧力を１気圧に戻したところ、素子の発光
は直ちに回復した。
の空気の圧力を下げていった場合についてまず実験し
た。すなわち、前述のＰＰＶ発光素子１を用いたガス検
出装置１０には、定常的に直流１０Ｖを印加し、発光さ
せた状態で、大気圧から回転ポンプＰ１によって脱気し
た後、拡散ポンプＰ２をも運転して更に脱気を続けた。
その結果、拡散ポンプＰ２による脱気を開始した直後か
ら、輝度は徐々に減少し、その後、輝度ゼロにまで達し
た。その様子を、図３のグラフに示す。そして輝度ゼロ
の状態から、圧力を１気圧に戻したところ、素子の発光
は直ちに回復した。
【００２３】また、同様に電圧印加状態で脱気し、本発
明のガス検出装置１０が発光しなくなった状態で、今度
は空気の代わりに、酸素を含まないアルゴンガスを導入
して常圧に戻しても、ガス検出装置１０の発光は認めら
れなかった。次に比較対照のため、酸素を１０％含んだ
アルゴンガスを導入して１気圧に戻したところ、直ちに
ガス検出装置０の発光が再開した。
明のガス検出装置１０が発光しなくなった状態で、今度
は空気の代わりに、酸素を含まないアルゴンガスを導入
して常圧に戻しても、ガス検出装置１０の発光は認めら
れなかった。次に比較対照のため、酸素を１０％含んだ
アルゴンガスを導入して１気圧に戻したところ、直ちに
ガス検出装置０の発光が再開した。
【００２４】このようにして、本発明によるガス検出装
置１０は、低圧力域での酸素の検出能力があることが実
証された。 （酸素検出のメカニズム）さてここで、本発明の電界発
光素子が酸素濃度によってその輝度を変える理由につい
て考察してみる。
置１０は、低圧力域での酸素の検出能力があることが実
証された。 （酸素検出のメカニズム）さてここで、本発明の電界発
光素子が酸素濃度によってその輝度を変える理由につい
て考察してみる。
【００２５】前述のように、従来型の発光素子を作製す
る場合には、熱処理を２５０〜３００°Ｃで行って、ビ
ニレン基が飽和されているユニットの割合がほとんど０
％近いものと推定される。一方、本発明のガス検出装置
０に使うＰＰＶ電界発光素子１には、２００°Ｃで一時
間の熱処理を施す。これは、脱離基を備えたモノマを熱
処理により重合させると共に、脱離反応によりビニル基
を構成するにあたり、その熱処理条件を１時間、２００
°Ｃに制御することによって、脱離反応をある程度抑制
して、ＰＰＶの共役系を短く区切ることを目的としたも
のである。
る場合には、熱処理を２５０〜３００°Ｃで行って、ビ
ニレン基が飽和されているユニットの割合がほとんど０
％近いものと推定される。一方、本発明のガス検出装置
０に使うＰＰＶ電界発光素子１には、２００°Ｃで一時
間の熱処理を施す。これは、脱離基を備えたモノマを熱
処理により重合させると共に、脱離反応によりビニル基
を構成するにあたり、その熱処理条件を１時間、２００
°Ｃに制御することによって、脱離反応をある程度抑制
して、ＰＰＶの共役系を短く区切ることを目的としたも
のである。
【００２６】ここで、酸素の存在によって素子の発光輝
度が変化する機構は、次のように考えることができる。
すなわち、有機電界発光素子が発光するためには、ホー
ルと電子が有機層で輸送される事が可能でなければなら
ない。本実施例のようなＰＰＶ素子に使用されるＰＰＶ
は、本来ホール輸送性の高分子である。しかし、空気中
では酸素が存在するためにドナーである酸素分子によっ
て高分子鎖がドーピングされ、電子電導性を一部持つよ
うになると考えられる。
度が変化する機構は、次のように考えることができる。
すなわち、有機電界発光素子が発光するためには、ホー
ルと電子が有機層で輸送される事が可能でなければなら
ない。本実施例のようなＰＰＶ素子に使用されるＰＰＶ
は、本来ホール輸送性の高分子である。しかし、空気中
では酸素が存在するためにドナーである酸素分子によっ
て高分子鎖がドーピングされ、電子電導性を一部持つよ
うになると考えられる。
【００２７】したがって、酸素の存在の有無がＰＰＶ層
の電子輸送能の発現をコントロールし、すなわち電界発
光を制御しているものと考えられる。しかしながら、酸
素の共役系の長いＰＰＶに対するドーピング能は極めて
高いため、気体の圧力による可逆的な酸素の吸脱着は起
こらない。ドーピングを可逆的に起こすためには、ＰＰ
Ｖの共役系を短くすることによりドーピング能を低下さ
せる必要があるのである。したがって、熱処理温度も上
記のように低いものでなければならないと考えられる。
の電子輸送能の発現をコントロールし、すなわち電界発
光を制御しているものと考えられる。しかしながら、酸
素の共役系の長いＰＰＶに対するドーピング能は極めて
高いため、気体の圧力による可逆的な酸素の吸脱着は起
こらない。ドーピングを可逆的に起こすためには、ＰＰ
Ｖの共役系を短くすることによりドーピング能を低下さ
せる必要があるのである。したがって、熱処理温度も上
記のように低いものでなければならないと考えられる。
【００２８】このような理由で、ＰＰＶの共役系の割合
を示す化１中のｎ／ｍの値が２０〜１、または１０〜２
程度が適当で、好ましくは１０程度が最適である。以上
のような発光調整メカニズムは、必ずしも作用するガス
は酸素だけにとどまるものではなく、ＮＯｘ，ＣＯ等の
酸化力を有するガスであれば、同様の作用をするものと
考えられる。 （その他の実施例）上記実施例では、電界発光素子１に
ＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）を用いたが、そ
の他の有機高分子材料、例えばポリフェニレンビニレン
のオルト型およびメタ型、ポリチエニレンビニレンやポ
リキノリレンビニレン等を用いることが可能である。
を示す化１中のｎ／ｍの値が２０〜１、または１０〜２
程度が適当で、好ましくは１０程度が最適である。以上
のような発光調整メカニズムは、必ずしも作用するガス
は酸素だけにとどまるものではなく、ＮＯｘ，ＣＯ等の
酸化力を有するガスであれば、同様の作用をするものと
考えられる。 （その他の実施例）上記実施例では、電界発光素子１に
ＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）を用いたが、そ
の他の有機高分子材料、例えばポリフェニレンビニレン
のオルト型およびメタ型、ポリチエニレンビニレンやポ
リキノリレンビニレン等を用いることが可能である。
【００２９】また、検出ガスも、前述のようにＮＯｘ，
ＣＯ等の酸化力を有するガスであれば検出が可能であ
る。 （本発明のガス検出装置の効果）以上詳述したように、
本発明による電界発光素子を利用したガス検出装置によ
れば、酸素を始めとする酸化力を有するガスの低濃度で
の検出を簡便な発光装置で実施できる。
ＣＯ等の酸化力を有するガスであれば検出が可能であ
る。 （本発明のガス検出装置の効果）以上詳述したように、
本発明による電界発光素子を利用したガス検出装置によ
れば、酸素を始めとする酸化力を有するガスの低濃度で
の検出を簡便な発光装置で実施できる。
【００３０】さらに、電池で電圧を印加した状態で真空
タンク等の中に散在させれば、ヘリウムガスのような高
価なガスを消費しなくても、簡便な真空漏れの検出器と
しても使用可能である。また、逆に周囲の酸化性ガスの
雰囲気を調整することによって変化する、イルミネーシ
ョンとしての利用も考えられないわけではない。
タンク等の中に散在させれば、ヘリウムガスのような高
価なガスを消費しなくても、簡便な真空漏れの検出器と
しても使用可能である。また、逆に周囲の酸化性ガスの
雰囲気を調整することによって変化する、イルミネーシ
ョンとしての利用も考えられないわけではない。
【図１】ＰＰＶ電界発光素子を利用したガス検出装置の
構成図。
構成図。
【図２】ガス検出実験の機器構成を示す模式図。
【図３】ＰＰＶ電界発光素子の輝度と空気圧との関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
１ 本発明による電界発光素子を利用したガス検出装置 ２ ＰＰＶポリマー層の電界発光素子 ３ ＩＴＯガラスの透明電極 ４，６ 銀ペースト ５，７ リード線 Ｃ 電極取り出し口 Ｌ ガス検出装置からの発光 Ｓ 輝度計 Ｔ 真空タンク Ｐ１ 回転ポンプ Ｐ２ 拡散ポンプ Ｗ 観測窓
Claims (3)
- 【請求項１】 検出すべきガスを含む雰囲気中に設けら
れる、化１に示す一般式で表され、 【化１】 Ａｒは芳香族の５員環または６員環、それらの縮合物ま
たは結合体、Ｒ1 、Ｒ2、Ｒ3 、Ｒ4 は原子または原子
団、ｎ／ｍが２０〜１である電界発光素子と、 該電界発光素子に電界を印加する一対の電極とよりな
り、 該電界発光素子の輝度により検出すべき該ガスの濃度を
検出する電界発光素子を利用したガス検出装置。 - 【請求項２】電界発光素子はｎモルのフェニルビニレン
と、ｍモルのフェニレンエチレンからなる共重合体であ
る請求項１記載のガス検出装置。 - 【請求項３】ｎ／ｍが１０〜２である請求項１記載のガ
ス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18359694A JPH0850096A (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | 電界発光素子を利用したガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18359694A JPH0850096A (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | 電界発光素子を利用したガス検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850096A true JPH0850096A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16138589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18359694A Pending JPH0850096A (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | 電界発光素子を利用したガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850096A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1500922A2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-01-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electroluminescent gas sensor and gas detection method |
| JP2007278775A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 湿度検出装置及び湿度検出方法 |
| GB2438423A (en) * | 2006-05-24 | 2007-11-28 | Univ Graz Tech | Optical sensor for detecting an analyte |
| WO2008047762A1 (fr) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Méthode de détection d'une substance à l'état de traces avec un élément électroluminescent organique |
-
1994
- 1994-08-04 JP JP18359694A patent/JPH0850096A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1500922A2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-01-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electroluminescent gas sensor and gas detection method |
| EP1500922A3 (en) * | 2003-07-25 | 2005-04-13 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electroluminescent gas sensor and gas detection method |
| JP2007278775A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 湿度検出装置及び湿度検出方法 |
| GB2438423A (en) * | 2006-05-24 | 2007-11-28 | Univ Graz Tech | Optical sensor for detecting an analyte |
| WO2008047762A1 (fr) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Méthode de détection d'une substance à l'état de traces avec un élément électroluminescent organique |
| US7969569B2 (en) | 2006-10-16 | 2011-06-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method for detecting trace substance using organic electroluminescent device |
| JP4803465B2 (ja) * | 2006-10-16 | 2011-10-26 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 有機電界発光素子による微量物質検出方法 |
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