JPH11354773A

JPH11354773A - 複合発光素子

Info

Publication number: JPH11354773A
Application number: JP16022298A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Sakakibara; 満彦榊原
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】自己発光素子の正面以外の面に向けて発する
光は、反射板等により活用可能であるが、反射板が使え
ない構造の場合には背面の光は利用できなかった。【解決手段】自己発光素子の裏面または側面に光電子
変換素子を装着し、これに生じる起電力を電気変換装置
を経て自己発光素子に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は省エネルギー型の自
己発光素子に関する。詳しくは面状発光体に光電子変換
素子を組み合わせた複合発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子の代表的な利用分野は、室内照
明、夜間屋外照明などの光源ならびに表示パネルや携帯
機器のインジケータ、照光スイッチ、ＯＡ機器の光源、
表示機器の表示体などがある。これらに用いる発光素子
としては、熱放射光を利用した白熱電球、紫外線放射光
を用いた蛍光灯、水銀灯、ＣＲＴ、液晶バックライトな
どの冷陰極管、ＥＬ素子などの電界発光素子、ＬＥＤな
どの半導体自発光素子がある。発光素子の発光効率を高
めることは従来から重要な課題であった。通常の発光効
率の改善は、発光素子の種類に応じて、電極に特別なも
のをもちいたり、あるいは、発光効率が優れた特殊な化
合物を用いたりして模索されてきた。また、発光素子の
正面以外から発する光、すなわち側面や裏面から発する
光を利用するために発光素子の後部に反射板、反射鏡、
あるいは反射膜を設けられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発光素子の
表面以外から発する光を有効利用して発光効率を高めよ
うとするものである。これに関する従来の技術は、反射
板により後部散乱光を利用するものであり、発光効率に
自ずと限界があった。本発明は、前方に放射される発光
成分以外の発光が利用可能な、エネルギー効率の優れた
自己発光体素子を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、自己発光素子の発光面の一部に生じる光を
電気に変換するための光電子変換素子を設けてなり、自
己発光素子の発光により光電子変換素子に生じる電気
を、自己発光素子に供給する機能を有することを特徴と
する複合発光素子を提供する。前記自己発光素子は、電
界発光素子または半導体よりなる素子であることが好ま
しい。また、自己発光素子の発光面は仕事関数４．０eV
以上の透明金属層であることが好ましい。

【０００５】また本発明は、（Ａ）自己発光素子が、
アノード透明電極、正孔輸送層、発光層および電子輸
送層の少なくとも一層、およびカソードを有する積層
体からなり、この（Ａ）に（Ｂ）光電子変換素子が直接
または透明基板材料を介して一体化されている構造を有
する複合発光素子を提供する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、自己発光素子の発光面
の未利用部分に光電子変換素子を設けてなり、自己発光
素子の光で光電子変換素子に電気を発生させ、この電気
を自己発光素子に供給する電気の一部とするようにした
複合発光素子である。自己発光素子としては、白熱灯、
蛍光灯、水銀灯、面状自己発光素子その他がありこれら
に限定されるものではないが、本発明は特に面状自己発
光素子に好適に応用される。面状発光素子の面としては
平面と湾曲面とがある。面状自己発光素子としては、Ｅ
Ｌ，ＦＥＤなどの電界発光素子、ＬＥＤなどの半導体発
光素子などがある。

【０００７】面状自己発光素子の構造は通常次の構造を
有している。本発明において、自己発光素子は、発光面
からアノード透明電極、正孔輸送層、発光層および
電子輸送層の少なくとも一層、およびカソードの積層
体からなる。アノード透明電極は、仕事関数が他の電極より大きい
金属または金属化合物が用いられ、特にＩＴＯがあげら
れる。仕事関数４．０ｅｖ以上の金属、たとえばＩＴＯ
（インジウムチンオキサイド）が好ましい。

【０００８】正孔輸送層は正孔輸送材料からなる。正
孔輸送材料は、ＴＰＤなどのトリフェニルジアミン、ス
ターバースト型トリアミン、ポリビニルカルバゾール誘
導体、トリアゾール誘導体などがある。発光層は、通常
正孔輸送材料もしくは電子輸送材料が兼ね備えることが
多いが発光効率をさらに高めるためにレーザー色素、た
とえばクマリン誘導体、スチルベン誘導体、アリールブ
タジエン誘導体、ペリレン誘導体などを含有していても
よい。電子輸送層は、Ａｌｑ（８−ヒドロキシキノリン
のアルミニウム錯体）、希土類金属錯体、オキサジアゾ
ール誘導体、シロール誘導体などの電子輸送材料として
作られる。前記の正孔輸送層、発光層および電子輸送層
は、少なくとも一層あればよい。カソードは、アノード側の材料より仕事関数が同等か
それ以下の電子を注入し易い金属が好適に用いられる。
具体的にはＡｌ、ＭｇあるいはこれらとＬｉ，Ａｇなど
の合金が好ましい。

【０００９】光電子変換素子とは、光エネルギーを電子
に変換する素子であり、光を受けて電気を発生するもの
である。たとえば、太陽電池に用いられる結晶シリコン
半導体、アモルファスシリコン半導体のほか、フタロシ
アニン半導体やポリビニルカルバゾール半導体などの有
機半導体が用いられるが、シリコン半導体が好ましい。
光電子変換素子は、１層または多層からなり、必要とす
る電圧、自己発光素子の光の波長などに応じて選択して
用いる。本発明で用いる自己発光素子と光電子変換素子
における電極の厚さは、特に限定されないが、光を取り
出す側は、透明電極を形成することが必要である。ま
た、耐久性、実装性との関係で決めることが好ましい。
通常、電極厚さは、１ミクロン以下で十分である。

【００１０】透明電極を形成するものとしては、Ａｕ，
Ａｇ，Ｐｄなどの金属薄膜タイプ、酸化インジュウム、
酸化錫、インジュウムスズオキサイド（ＩＴＯ）、酸化
亜鉛などの金属酸化物薄膜タイプ、さらには、Ａｇ/Ｔ
ｉＯ２などの多層膜がある。これら透明電極は、プラス
チックフィルム、プラスチック板、ガラス板等の表面に
形成して使用することができる。自己発光素子には電圧
をかけて発光させる電源をセットする。光電子変換素子
には起電力を取り出し、これを自己発光素子への供給電
力の一部として戻せるように電圧を該供給電力と同じ電
圧と周波数に調整した後、自己発光素子に供給する。こ
れらの電気変換装置は公知の手段から適宜選択して使用
できる。本発明の複合発光素子の一例を図１に示すが、
本発明はこれに限定されるものではない。

【００１１】

【作用】本発明の複合発光素子の作用について説明す
る。まず、自己発光素子に所定の直流電圧をかけて発光
させる。未利用の発光面に装着した光電子変換素子であ
る太陽電池から生じる電気は、電気変換装置を経て自己
発光素子に供給される。電気変換装置はたとえばコンデ
ンサー、ＤＣ／ＤＣインバーター、逆流阻止ダイオード
および制御スイッチを備えたものである。自己発光素子
に生じた電気はコンデンサーに蓄電され、ＤＣ／ＤＣイ
ンバーターを経由して自己発光素子に供給される。この
ＤＣ／ＤＣインバーターは自己発光素子に供給している
電流が逆流しないように逆流阻止ダイオードと制御スイ
ッチを備えている。太陽電池により回収された電気エネ
ルギーは、回収過程で生じるエネルギー損失を差し引い
ても十分プラスであり、自己発光素子の電源の一部とし
て活用され、省エネルギーとなる。光電子変換素子で生
じた電気エネルギーを自己発光素子に供給するための方
法は、前記方法に限定されることなく、公知の方法が適
宜選択されて使用できる。

【００１２】

【実施例】以下本発明を一体型複合発光素子の実施例に
より説明するが、本発明の主旨を越えないかぎりこれに
限定されるものではない。ＩＴＯ付き基板を常法により
洗浄乾燥し、これに蒸着法により正孔輸送材料のＴＰＤ
を５０ｎｍ蒸着し、次いでＡｌｑを４０ｎｍ積層した。
さらに電極としてＡｕ透明電極を形成し、面状自己発光
素子を製作した。さらにＳｉＯ₂よりなる絶縁層を設け
その上に光電子変換素子としてＮ型半導体デバイスを積
層した。光電子変換素子には、起電力を自己発光素子に
供給可能な電気変換装置を設けた。自己発光素子に単３
アルカリ電池２個を用いて６Ｖの電圧を供給したとこ
ろ、３５時間連続発光した。比較のため、光電子変換素
子からの回路を切断した状態で同じ実験を行った結果、
２８時間連続発光した。以上の結果、本発明の装置はよ
り長時間ＥＬを発光さすことができることが判明した。

【００１３】

【発明の効果】自己発光素子と光電子変換素子を複合
し、新規複合発光素子とすることで、これまで利用され
ていなかった光を電気エネルギーに変換利用すること
で、エネルギーの有効利用ができ、同じ容量の電池を用
いても、より長時間点灯できる。さらに、間欠点灯など
を回路として組み込むことでさらに省エネルギーとする
ことが可能である。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１０自己発光素子１１透明基板１２透明電極１３正孔輸送材料１４Ａｌｑ１５電極１６透明絶縁層１７電極１８Ｎ−型半導体デバイス１９電極２０透明封止材２１光電子変換素子２２電気変換装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自己発光素子の発光面の一部に光電子変換
素子を設けてなり、かつ自己発光素子の発する光から変
換された電気を自己発光素子に供給する機能を具備する
ことを特徴とする複合発光素子。
【請求項２】自己発光素子が電界発光素子または半導体
発光素子であることを特徴とする請求項１記載の複合発
光素子。
【請求項３】自己発光素子が仕事関数４．０eV以上の透
明電極層を有することを特徴とする請求項２記載の複合
発光素子。
【請求項４】（Ａ）自己発光素子が、アノード透明電
極、正孔輸送層、発光層および電子輸送層の少なくと
も一層、およびカソードを有する積層体からなり、
（Ｂ）光電子変換素子が、直接または透明基板材料を介
して一体化されている構造を有する請求項１、２または
３記載の複合発光素子。