KR20050012684A - 가스 검출 방법, 가스 센서, 가스 센서의 보관 방법, 및보관기 - Google Patents

가스 검출 방법, 가스 센서, 가스 센서의 보관 방법, 및보관기

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KR20050012684A
KR20050012684A KR1020040057815A KR20040057815A KR20050012684A KR 20050012684 A KR20050012684 A KR 20050012684A KR 1020040057815 A KR1020040057815 A KR 1020040057815A KR 20040057815 A KR20040057815 A KR 20040057815A KR 20050012684 A KR20050012684 A KR 20050012684A
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이또히로노리
가또요시후미
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

EL 소자를 제공함으로써 주위 분위기의 가스 및/또는 주위 분위기의 가스 농도를 검출하기 위한 방법 및 장치가 제안된다. 검출은 EL 소자에서의 흑점의 존재에 기초하여 실시되고, 이 흑점은 EL 소자를 주위 분위기의 가스에 노출시킴으로써 발생한다.

Description

가스 검출 방법, 가스 센서, 가스 센서의 보관 방법, 및 보관기{GAS DETECTION METHOD, GAS SENSOR, METHOD FOR STORING THE GAS SENSOR, AND STORAGE VESSEL}
본 발명은 가스 또는 수분중 적어도 하나를 검출하기 위한 방법, 및 그 방법에서 사용하기 위한 센서에 관한 것이다. 본 발명은 또한 센서를 보관하기 위한 방법, 및 보관기에 관한 것이다.
유기 EL 소자(organic electroluminescence device) 또는 무기 EL 소자(inorganic electroluminescence device)와 같은 EL 소자를 사용하는 표시 장치가 우수한 표시 성능으로 인해 주목을 받고 있다. EL 소자는 EL층, 및 그 사이에 EL층과 함께 적층된 양극과 음극을 갖는다. 양전극(양극)과 음극 사이에 소정의 전압을 인가함으로써 발광층이 발광한다.
그러나, EL 소자가 밀봉되지 않고서 실내에 방치되면, 흑점(dart spot)이라고 불리는 비발광 영역이 발생된다. EL 소자가 여전히 그러한 상태로 방치되면, 흑점의 개수는 증가할 수 있거나 또는 각 흑점이 확대될 수 있다.
EL 소자가 기판, 패시베이션 막(passivation film), 밀봉 캔(sealing can) 등에 의해 보호된다고 하더라도, 보호가 충분하지 않으면 흑점이 발생된다. EL소자에서의 흑점의 발생이 매우 소량의 수분, 산소 등에 의해 기인할 수 있다는 것이 알려져 있다.
EL 소자를 구성하는 EL 층 및 한쌍의 전극중 적어도 하나가 산소, 수증기 등과 같은 가스에 의해 변질되기 때문에 흑점이 발생된다고 일반적으로 생각되고 있다. 변질의 예는 수분 및 산소에 의해 발생된 전극 및 EL 층의 산화 작용을 포함하고, 소자의 산화된 영역은 더 이상 발광하지 않는다.
따라서, 흑점의 발생을 방지하기 위한 다양한 밀봉 기술이 고려되었다.
특개평 9-35868 호 공보에는, 흡수제를 함유하는 불활성 액체로 제조되며 1 ppm 이하의 용존 산소 농도를 갖는 밀봉층이 유기 EL 소자의 외주에 형성되어 있는 종래 기술이 개시되어 있다.
수지 기판의 유기 EL 표시 장치에 적용될 수 있는 방습 배리어 막이 또한 제안되었다(예를 들어, Akira Sugimoto 등이 저술한 "유기 EL 막 디스플레이의 개발", PIONEER R&D 출판사, 제 11 권, No. 3, 페이지 48-56 참조).
본 발명의 발명자는 흑점을 결함으로 생각하기 보다는 장점으로서 사용하는 것을 생각했다. 즉, 본 발명자는 EL 소자를 사용하는 가스 센서 및 가스 검출 방법을 수분 및 기체의 존재를 검출하기 위한 수단으로서 발명했다. 본 발명자는 또한 센서를 보관하기 위한 방법 및 보관기를 발명했다.
일 실시형태에 있어서, 가스가 EL 소자와 접촉하는 경우에 EL 소자에 흑점을 발생시키는 가스의 존재를 주위 분위기에서 검출하기 위한 방법이 제공되어 있고,이 방법은:
EL 소자를 주위 분위기에 노출시키는 단계,
흑점의 발생을 검출하는 단계, 및
흑점의 존재에 따라 가스가 존재하는지를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 청구항, 본 출원의 명세서에서, "A 및/또는 B"는 "A와 B중 적어도 하나"를 의미한다.
또 다른 실시형태에 있어서, 가스 검출 방법은, EL 소자에 있어서의 흑점의 전체 면적의 증가 속도와 EL 소자에서 발생된 흑점의 개수중 적어도 하나를 검출함으로써 주위 분위기에서의 가스 및/또는 주위 분위기에서의 가스의 농도가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 흑점의 전체 면적의 증가 속도는 단위 시간당 흑점의 전체 면적의 증가를 의미한다.
또 다른 실시형태에 있어서, 가스 검출 방법은, EL 소자에 있어서의 흑점의 발생과 EL 소자에 있어서의 흑점의 전체 면적의 증가중 적어도 하나를 검출함으로써 주위 분위기에서의 가스의 존재를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상술한 가스 검출 방법에서 검출된 가스는 EL 소자를 형성하는 적어도 하나의 층을 변질시키는 가스이다. 이러한 가스는, 예를 들어 EL 소자를 형성하는 적어도 하나의 층을 산화 또는 환원시키는 가스, 즉 산소, 수증기 및 공기이다.
따라서, 상술한 검출 방법은, 예를 들어 진공도를 검출하기 위한 방법, 산소 농도를 검출하기 위한 방법, 습도를 검출하기 위한 방법, 및 특정한 가스의 존재를확인하기 위한 방법으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 센서는, EL 소자가 가스를 검출하기 위한 검출부로서 사용되고, 주위 분위기의 가스 및/또는 주위 분위기의 가스의 농도가 EL 소자의 흑점에 의해 검출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 가스 센서는, EL 소자가 가스를 검출하기 위한 검출부로서 사용되고, EL 소자에 있어서의 흑점의 전체 면적의 증가 속도와 EL 소자에서 발생된 흑점의 개수중 적어도 하나를 검출함으로써 주위 분위기의 가스 및/또는 주위 분위기의 가스의 농도가 검출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 가스 센서는, EL 소자가 가스를 검출하기 위한 검출부로서 사용되고, EL 소자에 있어서의 흑점의 발생과 EL 소자에 있어서의 흑점의 전체 면적의 증가중 적어도 하나를 검출함으로써 주위 분위기의 가스의 존재가 검출되는 것을 특징으로 한다. 이러한 가스 센서는 2종류 이상의 가스를 검출하기 위한 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 검출 장치는, 본 발명의 가스 센서를 포함하고, 또한 소정의 전압이 EL 소자에 연속적으로 인가되는 경우에 있어서의 휘도(luminance)의 변화 또는 EL 소자가 소정의 밝기(brightness)로 발광하는 상태하에서의 변화에 의해 가스 및/또는 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
가스 검출 장치는 휘도 측정부를 더 포함하는데, 이 휘도 측정부는 EL 소자의 휘도를 측정하고, 또한 휘도 측정부에 의한 측정 결과에 기초하여 가스를 검출한다.
예를 들어, 장치는 휘도 측정부를 통해 이하의 현상중 적어도 하나와 연관된 휘도의 변화를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 상기 현상은,
(i) EL 소자에 있어서 흑점의 성장 속도,
(ii) EL 소자에서 발생된 흑점의 개수,
(iii) EL 소자에서의 흑점의 발생,
(iv) EL 소자에서의 흑점 면적의 확대, 및 (a) 주위 분위기에서의 가스의 검출 결과, (b) 주위 분위기에서의 가스의 농도, 및 (c) 측정 결과에 기초하여 주위 분위기에서의 가스 존재의 결과를 출력하는 현상이다.
또한, (i) 내지 (iv)와 (a) 내지 (c) 사이, 흑점과 주위 분위기에서의 가스의 존재 또는 농도 사이에 소정의 관련이 있기 때문에, 휘도 또는 휘도에서의 변화 속도와 농도 사이에 관련식 및 대응표가 센서 디자인에 따라 이루어질 수 있다. 따라서, 휘도 측정부에 의한 측정의 결과를 (대응하는) 관련식 또는 대응표에 대입함으로써, 가스 및 가스의 농도가 검출될 수 있다. 이러한 작업은 휘도 측정부에 의해 실시될 수 있거나, 또는 작업을 실시하는 계산부가 개별적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 가스 검출 장치는, 상기 가스 센서를 포함하고, 또한 EL 소자에 있어서의 흑점의 면적에 의해 가스 및/또는 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 가스 검출 장치는 측정부를 더 포함하고, 또한 측정부에 의한 측정 결과에 기초하여 가스를 검출하는데, 이 측정부는 EL 소자에 있어서의 흑점의면적을 측정한다. 즉, 측정 결과에 기초하여, 흑점 면적의 확대 및 흑점의 전체 면적의 증가 속도가 판단되고, 이 결과로부터 가스 또는 가스의 농도 등이 검출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 가스 검출 장치는, 상기 가스 센서를 포함하고, 또한 EL 소자를 소정의 휘도로 발광시키는데 필요한 전류값 또는 전압값에서의 변화에 의해 가스 및/또는 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어 장치는, EL 소자의 휘도를 측정하기 위한 휘도 측정부, 휘도 측정부에 의해 측정된 값에 기초하여 소정의 휘도로 EL 소자를 발광시키는 전류값 또는 전압값을 판단하기 위한 판단부, 및 판단부에 의한 판단 결과에 기초하여 전류 또는 전압을 EL 소자에 인가하기 위한 전원부를 더 포함할 수 있고, 판단부에 의한 판단 결과에 기초하여 가스가 검출된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 가스 검출 장치는, 상기 가스 센서를 포함하고, 또한 소정의 전류 또는 전압이 EL 소자에 인가되는 경우에 EL 소자에서의 전압값의 변화에 기초하여 가스 및/또는 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어 장치는, EL 소자에 소정 크기의 전압을 인가하기 위한 전원부, EL 소자에서의 전압값을 측정하기 위한 측정부, 및 전압값이 소정의 값인지 아닌지를 판단하고 또한 판단부에 의한 판단 결과에 기초하여 가스를 검출하기 위한 판단부를 포함할 수 있다.
상술한 각 실시형태에 따른 가스 검출 장치는, 예를 들어 주위 분위기에서의습도를 측정하기 위한 장치, 주위 분위기에서의 진공도를 측정하기 위한 장치, 및 주위 분위기에서의 산소를 측정하기 위한 장치로서 사용될 수 있다. 물론, 이러한 장치는 다른 목적으로 사용될 수 있고, 또한 특정한 가스를 검출하기 위한 장치 또는 2종류 이상의 가스를 검출하기 위한 장치로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 가스 센서를 보관하기 위한 방법은, 적어도 EL 소자가 그 소자를 위한 불활성 가스내에 위치되거나 또는 사용될 때까지 진공하에 위치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 센서용 보관기는 적어도 EL 소자를 보관하는 보관부를 포함하고, 그 보관부는 보관기의 외부로부터의 차단과 보관기의 외부로의 노출 사이에서 전환하는 전환 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 보관기는 적어도 EL 소자를 보관부내에 보관할 수 있고, 또한 보관부의 내부를 주위 분위기로부터 차단시킬 수 있다. 따라서, EL 소자가 보관부내에 보관(수용)되어 보관부의 내부가 주위 분위기로부터 차단되면, 가스 센서를 보관하기 위한 상술한 방법이 실시될 수 있다.
보관기는 이하에 설명하는 (I) 내지 (IV)의 구성을 가질 수 있다.
(I) 보관기가 EL 소자에 대해 불활성 가스로 충진된 충진부를 보관부에 포함하는 구성.
즉, 불활성 가스는 보관부의 내부가 주위 분위기로부터 차단되는 경우에 보관부에 충진된다.
(II) 보관기가 EL 소자에 대해 불활성 가스로 충진된 외부 설치 장치를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 포함하고, 이 연결부는 외부 설치 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
즉, 보관기는, 보관부의 내부가 주위 분위기로부터 차단되는 경우에 불활성 가스로 보관부를 충진하기 위한 외부 설치 불활성 가스 충진 장치를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 포함한다. 연결부는, 예를 들어 가스가 충진 장치로부터 유동하는 경우에 불활성 가스를 보관부속으로 통과시키며 또한 불활성 가스가 유동하지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 단절(차단)시키는 밸브 또는 셔터와 같은 기구를 포함한다
따라서, 이 구성이 채택되면, 보관부는 EL 소자가 보관부내에 보관되는 경우에 불활성 가스로 충진될 수 있다.
(III) 보관기가 보관부내에 대략적인 진공을 생성하는 흡인부를 포함하는 구성.
이 구성이 채택되면, EL 소자는 진공하에서 보관될 수 있다.
(IV) 보관기가 외부에 설치된 흡인부를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 포함하고, 이 연결부는 흡인부와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 흡인부와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
이러한 구성에 있어서, 구성 (II) 에 있어서 연결부는, 외부에 설치된 흡인기 또는 흡인 펌프와 같은 흡인 장치에 연결될 수 있으며 또한 흡인 장치에 의해흡인되는 경우에 보관부의 내부를 외부 (흡인 장치)와 소통시키며, 또한 흡인 장치에 의해 흡인되지 않는 경우에는 보관기의 내부와 외부를 단절(차단)시키는 밸브 또는 셔터와 같은 기구를 포함한다.
따라서, 이러한 기구가 채택되면, EL 소자는 진공하에서 보관될 수 있다.
또한, 상기 가스 센서가 보관기내에 보관되는 경우, 전체 센서는 보관부내에 보관될 수 있거나, 또는 EL 소자만이 보관부내에 보관될 수 있다. 또한, EL 소자만을 보관부내에 보관하기 위해, EL 소자는 센서로부터 제거될 수 있다. 또한, 소자를 포함하는 센서의 부분이 보관될 수 있거나, 또는 제거된 부분이 보관부내에 보관되도록 부분은 센서 주본체로부터 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 가스 검출 장치를 보관하기 위한 방법은, 적어도 EL 소자가 그 소자를 위한 불활성 가스하에 위치되거나 또는 사용될 때까지 진공하에 위치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 검출 장치의 적어도 EL 소자를 보관하기 위한 보관기는, 보관기의 외부로부터 차단되거나 외부로 노출된 부분을 구비하며 적어도 EL 소자를 보관하는 보관부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 보관기는 적어도 EL 소자를 보관부내에 보관할 수 있고, 또한 보관부의 내부를 주위 분위기로부터 차단시킬 수 있다.
보관기는 이하의 구성 (V) 내지 (VIII)을 가질 수 있다.
(V) EL 소자에 대해 불활성 가스로 보관부를 충진하는 충진부를 보관기가 포함하는 구성.
이러한 구성을 채택함으로써, 적어도 EL 소자가 불활성 가스하에서 보관될 수 있다.
(VI) 보관기가 EL 소자에 대해 불활성 가스로 보관부의 내부를 충진하기 위한 외부 설치 장치를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 포함하고, 이 연결부는 외부 설치 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
이 구성은 상술한 구성 (II)과 동등하고, 또한 적어도 EL 소자가 불활성 가스하에서 보관될 수 있다.
(VII) 보관기가 보관부내에 대략적인 진공을 생성하는 흡인부를 포함하는 구성.
이러한 구성을 채택함으로써, 적어도 EL 소자가 진공하에서 보관될 수 있다.
(VIII) 보관기가 외부에 설치된 흡인부를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 포함하고, 이 연결부는 흡인부와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 흡인부와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
이 구성은 상술한 구성 (IV)과 동등하고, 또한 적어도 EL 소자가 진공하에서 보관될 수 있다.
또한, 상기 가스 센서가 가스 검출 장치용 보관기내에 보관되는 경우, 전체 센서는 보관부내에 보관될 수 있거나, 또는 EL 소자만이 보관부내에 보관될 수 있다. 또한, EL 소자만을 보관부내에 보관하기 위해, EL 소자는 센서로부터 제거될 수 있다. 또한, 소자를 포함하는 센서의 부분이 보관될 수 있거나, 또는 제거된 부분이 보관부내에 보관되도록 부분은 센서 주본체로부터 제거될 수 있다.
본 발명은 목적 및 장점과 함께 첨부 도면과 함께 바람직한 실시형태의 이하의 설명을 참고로 하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 유기 EL 소자의 개략적인 단면도.
도 2는 유기 EL 소자의 개략적인 단면도.
도 3a는 유기 EL 소자의 개략적인 단면도.
도 3b는 커버 부재를 도시하는 개략적인 단면도.
도 3c는 또 다른 커버 부재를 도시하는 개략적인 단면도.
도 4는 밀봉 캔에 의해 보호된 유기 EL 소자의 개략적인 단면도.
도 5는 가스 검출 장치의 블록도.
도 6은 또 다른 가스 검출 장치의 블록도.
도 7은 또 다른 가스 검출 장치의 블록도.
도 8은 또 다른 가스 검출 장치의 블록도.
도 9는 보관기의 개략적인 단면도.
도 10a는 또 다른 보관기의 개략적인 단면도.
도 10b는 비복귀 밸브의 단면도.
도 11은 또 다른 보관기의 개략적인 단면도.
*도면 부호의 간단한 설명*
11 : 유기 EL 소자 12 : 기판 13 : 양극 14 : 유기 EL 층
15 : 음극 20 : 보호 부재 21a : 보호되지 않은 영역
22 : 커버 부재 23 : 밀봉 캔
본 발명의 실시형태에 따른 가스 센서, 가스 검출 장치 및 보관기가 이하에서 설명될 것이고, 또한 가스 검출 방법 및 센서와 검출 장치의 보관 방법이 이하에서 설명될 것이다. 먼저, 이 실시형태에 따른 가스 센서가 설명될 것이다.
<가스 센서>
이 실시형태에 따른 가스 센서는 발명자에 의해 발견된 발견물(가스 검출 방법)을 이용한다. 먼저, 발견물이 설명될 것이다.
<가스 검출 방법: 가스 센서의 동작 메커니즘>
발명자는 유기 EL 소자 또는 무기 EL 소자와 같은 EL 소자에 관해 이하의 사실을 발견하였다.
(A) EL 소자의 보호층(패시베이션 막 또는 밀봉 캔)이 가스의 존재하에서 관통 구멍 등을 가진다면, 가스가 소자속으로 유입되어 그 소자에서 흑점이 발생된다.
흑점은 EL 소자에 있어서 비발광 영역이다.
(B) 이미 흑점을 갖는 EL 소자에 대해서, 수분 또는 가스가 장치속으로 유입되면 흑점의 전체 면적이 증가한다.
전체 면적이 증가하는 경우는, 하나의 흑점이 흑점의 전체 면적을 넓히도록 성장하는 경우, 및 (발생된) 흑점의 개수가 전체 면적을 넓히도록 증가하는 경우를 포함한다.
(C) EL 소자에서 발생된 흑점의 전체 면적의 증가 속도는 주위 분위기에서의 가스의 농도에 따라 변한다. 즉, 가스의 농도가 낮은 위치에서 소정의 시간동안 EL 소자가 위치되는 경우와 비교하여 가스의 농도가 높은 주위 분위기에서의 위치에 소정의 시간동안 EL 소자가 위치되는 경우, 가스의 농도가 높은 위치에서 소정의 시간동안 위치된 EL 소자의 흑점의 전체 면적은 가스의 농도가 낮은 위치에 위치된 EL 소자의 흑점의 전체 면적보다 더 크다.
또한, 흑점의 전체 면적의 증가 속도와 주위 분위기에서의 가스의 농도 사이에는 소정의 관련이 있다. 따라서, 농도에 대해 속도와 관련하는 수학식 또는 대응표가 형성될 수 있다.
또한, 몇몇 EL 소자에 대해서, 흑점의 발생 속도와 주위 분위기에서의 가스의 농도 사이에 소정의 관련이 또한 있다는 것을 발견했다. 발생 속도는 단위 시간당 발생된 흑점의 개수를 의미한다.
발견물에 기초하여, 본 발명자는 이 실시형태에 따른 가스 검출 방법을 개발하였다.
이러한 검출 방법은 EL 소자의 흑점에 의해 이하의 검출(a, b)중 적어도 하나를 실시하는 방법이다. 물론, 양 검출(a, b)이 실시될 수 있다.
(a) 주위 분위기에서의 가스의 검출.
(b) 주위 분위기에서의 가스 농도의 검출.
즉, 상기 발견물로부터, EL 소자의 흑점에 의해 (a) 가스의 검출 및 (b) 가스 농도의 검출이 실시될 수 있다는 것을 발견했다.
예를 들어,
(a1) 이전에 흑점이 없었던 EL 소자에 흑점이 발생된 경우에 있어서 주위 분위기에 가스가 존재하는가를 판단할 수 있다.
(a2) 흑점을 갖는 EL 소자에 또 다른 흑점이 새롭게 발생된 경우에 있어서 주위 분위기에 가스가 존재하는가를 판단할 수 있다.
(a3) 흑점을 갖는 EL 소자에 흑점의 면적이 증가한 경우에 있어서 주위 분위기에 수분 또는 가스가 존재하는가를 판단할 수 있다.
또한,
(b1) 흑점이 없는 EL 소자가 소정의 시간동안 주위 분위기에 위치되었고, 주위 분위기에서의 가스량, 즉, 가스 농도는 발생된 흑점의 전체 면적의 증가 속도에 의해 검출될 수 있다.
(b2) 흑점을 갖는 EL 소자는 소정의 시간동안 주위 분위기에 노출되고, 주위 분위기에서의 수분 또는 가스의 농도는 흑점의 개수가 증가하는 속도에 의해 검출될 수 있다.
발생된 흑점의 개수 또는 면적, 발광 영역의 면적에 대한 흑점의 면적비, 및 EL 소자가 소정의 기간동안 주위 분위기에 노출되는 경우에 주위 분위기에서의 가스의 양(비) 사이의 대응표 등이 EL 소자와 주위 분위기에서의 가스의 농도 사이의 관계에 기초하여 미리 준비되고, 표 등은 참고되어, 이에 의해 가스의 농도가 검출될 수 있다.
따라서, 상기 검출(a) 및/또는 (b)는 이하의 방법(i, ii)중 어느 하나를 이용하여 실시될 수 있다.
(i) EL 소자에서의 흑점의 성장 속도(소정의 시간에서 흑점의 전체 면적의 증가 속도 등)의 측정.
(ii) EL 소자에서 발생된 흑점의 개수의 측정.
(iii) EL 소자에서 발생된 흑점의 유무를 검출하거나 또는 (iv) EL 소자에서의 흑점의 면적의 증가를 검출함으로써, (c) 주위 분위기에 가스가 존재하는가를 판단할 수 있다.
상기 검출 방법에 의해 검출될 수 있는 가스는, EL 소자를 형성하는 적어도 하나의 층을 변질시키는 가스를 포함한다. 예를 들어, EL 소자를 형성하는 전극 또는 EL 층을 변질시키는 가스가 EL 소자속으로 유입되면, 어느 하나의 층이 변질되고, EL 소자에서 전류의 통과 또는 여기자(여기 상태로의 유입을 방지)의 발생이 방지되어, 그 결과 흑점이 발생한다.
이러한 가스는, 예를 들어 EL 소자를 형성하는 적어도 하나의 층을 산화 또는 환원시키는 가스, 예를 들어 CO 및 CO2, H2S, NH3, HCN, HCl, COCl2, Cl2, NOx, SO2, O2, C3H8등을 포함할 수 있다. 이들 중에서, 산소 및 공기가 정확하게 검출될 수 있다.
또한 이들 가스중에서, 2개 이상의 가스가 검출될 수 있거나, 또는 단지 하나의 가스만이 검출될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 수분(H2O, 수증기, 연기)이 이들 가스를 따라 검출될 수 있거나, 또는 단지 하나의 수분만이 검출될 수 있다.
상술한 검출 방법에 대해, 유기 EL 소자가 사용되면 검출 감도는 크게 증가할 수 있다. 이는 유기 EL 소자에 의해 흑점이 매우 쉽게 발생될 수 있기 때문이다.
상술한 검출 방법을 이용하는 가스 센서의 구성을 이제 상세히 설명할 것이다. 또한, 유기 EL 소자를 사용하는 센서를 이하에서 설명할 것이지만, 무기 EL 소자를 사용하는 센서로 변형될 수도 있다.
<가스 센서의 구성>
도 1은 센서의 검출부를 구성하는 유기 EL 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기 EL 소자(11)는 기판(12)상에 형성되어 양극(13), 유기 EL 층(14) 및 음극(15)을 포함한다. 유기 EL 소자(11) 및 기판(12)중 유기 EL 층(14)에 대해 광 추출측에 설치된 부재가 유기 EL 소자(11)로부터 외부로 방출된 파장을 갖는 광에 대해 투명성을 갖는다. 또한, 물론, EL 소자(11)는 기판(12)상에 음극(15), 유기 EL 층(14) 및 양극(13)의 순서로 형성될 수 있다.
각 층을 아래에서 설명할 것이다.
[양극(13)]
양극(13)은 유기 EL 층(14)(후술하는 구성의 정공 운송층)속으로 정공(positive hole)을 주입하는 전극이다. 따라서, 양극(13)을 형성하기 위한 재료는 이러한 성질을 양극(13)에 부여하는 재료일 수 있고, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 그 혼합물과 같이 잘 공지된 재료가 일반적으로 선택되고, 전극은 표면(유기 EL 층(14)과 접촉하는 표면)의 일 함수(work function)가 4eV 이상이도록 제조된다.
양극(13)을 형성하기 위한 재료는, 예를 들어 ITO(이리듐-주석-산화물), IZO(인듐-아연-산화물), 주석 산화물, 아연 산화물, 아연 알루미늄 산화물, 및 티타늄 질화물과 같은 금속 산화물 및 금속 질화물; 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 납, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈 및 니오븀과 같은 금속; 이들 금속의 합금, 구리 요오드화물의 합금 등; 및 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리페닐렌 비닐, 폴리(3-메틸티오펜) 및 폴리페닐렌 황화물과 같은 도전성 고분자를 포함한다.
양극(13)이 유기 EL 층(14)으로부터 광 추출측에 설치되면, 일반적으로 추출된 광의 투과율이 10% 이상 커지도록 설정된다. 가시광 영역의 광이 추출되면, 가시광 영역에서 높은 투과율을 갖는 ITO가 적절하게 사용된다.
양극(13)이 반사성 전극으로서 사용되면, 외부로 추출될 광을 반사할 수 있는 능력을 갖는 재료가 상술한 재료로부터 적절하게 선택되고, 일반적으로 금속,합금 또는 금속 화합물이 선택된다.
양극(13)은 상술한 재료중 한가지 종류에 의해 형성될 수 있거나, 또는 2종류 이상의 재료를 혼합함으로서 형성될 수 있다. 또한, 양극은 동일한 조성 또는 상이한 조성의 다층으로 구성된 다층 구조일 수 있다.
양극(13)의 저항이 크면, 저항을 감소시키도록 보조 전극이 설치되어야 한다. 보조 전극은 구리, 크롬, 알루미늄, 티타늄, 또는 알루미늄 합금과 같은 금속, 또는 양극(13)에 부분적으로 형성된 적층물이다.
양극(13)은, 상술한 재료를 사용하는 스퍼터링 방법, 이온 도금 방법, 진공 증착 방법, 스핀 코팅 방법 또는 전자 빔 증착 방법(electron beam deposition method)과 같은 잘 공지된 박막 형성 방법에 의해 형성된다.
또한, 표면은 자외선 오존 세정 또는 플라즈마 세정을 받을 수 있다.
유기 EL 소자에서의 단락 및 결함의 발생을 억제하기 위해, 표면 조도(roughness)는 입도를 감소시키기 위한 방법 또는 막 형성후의 연마 방법에 의해 제곱 평균값으로서 20 nm 이하로 제어되어야 한다.
양극(13)의 두께는 사용되는 재료에 따라 일반적으로 약 5 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게 약 10 nm 내지 1 ㎛, 더 바람직하게 약 10 nm 내지 500 nm, 특별히 바람직하게 약 10 nm 내지 300 nm, 가장 바람직하게 10 nm 내지 200 nm가 되도록 선택된다.
양극(13)의 시트 전기 저항은 바람직하게 수백 Ω/□, 더 바람직하게 약 5 내지 50 Ω/□으로 설정된다.
[유기 EL 층(14)]
유기 EL 층(14)은 잘 공지된 층 구조일 수 있거나 또는 잘 공지된 유기 EL 소자에서 잘 공지된 재료층일 수 있고, 또한 잘 공지된 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
유기 EL 층(14)은 적어도 이하의 능력을 실현해야 하고, 또한 능력을 갖는 각 층의 층 구조를 가질 수 있거나, 또는 이하에서 설명할 능력을 실현하기 위해 단일층을 가질 수 있다.
전자 주입 능력
전극(음극)으로부터 전자를 주입하는 능력(전자 주입 특성).
정공 주입 능력
전극(양극)으로부터 정공을 주입하는 능력(정공 주입 특성).
캐리어 수송 능력
전자와 정공중 적어도 하나를 수송하는 능력(캐리어 수송 특성).
전자를 수송하는 능력은 전자 수송 능력(전자 수송 특성)이라고 불리고, 정공을 수송하는 능력은 정공 수송 능력(정공 수송 특성)이라고 불린다.
발광 능력
주입된/수송된 전자와 캐리어를 함께 재결합하여 여기자를 발생시켜(여기 상태로 들어감), 기저 상태로 복귀하는 경우에 광을 방출하는 능력.
예를 들어, 층은 유기 EL 층(14)을 구성하기 위해 양극측으로부터 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층의 순서로 제공될 수 있다.
정공 수송층은 양극으로부터 발광층으로 정공을 수송하는 층이다. 정공 수송층을 형성하기 위한 재료는, 예를 들어 구리 프탈로시아닌, 테트라(t-부틸) 구리 프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌 및 비금속 프탈로시아닌, 퀴나트리돈 화합물, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐) 시클로헥산, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민, 및 N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민 등의 방향족 아민과 같은 저분자 재료, 폴리티오펜, 폴리아닐린과 같은 고분자 재료, 폴리티오펜 올리고머 재료, 및 다른 기존의 정공 수송 재료로부터 선택될 수 있다.
발광층은 양극측으로부터 수송된 정공과 음극측으로부터 수송된 전극을 함께 재결합하여 여기 상태로 들어가게 하고, 여기 상태로부터 기저 상태로 복귀하는 경우에 광을 방출하는 층이다. 발광층용 재료로서, 형광 재료 또는 인광 재료가 채택될 수 있다. 또한, 도판트(형광 재료 또는 인광 재료)가 호스트 재료에 통합될 수 있다.
발광층의 형성을 위한 재료로서, 예를 들어, 9,10-디아릴안트라센 유도체, 피렌 유도체, 콜로넨 유도체, 페릴렌 유도체, 루브렌 유도체, 1,1,4,4-테트라페닐부타디엔, 트리스(8-퀴놀리노레이트) 알루미늄 복합체, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노레이트) 알루미늄 복합체, 비스(8-퀴놀리노레이트) 아연 복합체, 트리스(4-메틸-5-트리플루오로메틸-8-퀴놀리노레이트) 알루미늄 복합체, 트리스(4-메틸-5-시아노-8-퀴놀리노레이트) 알루미늄 복합체, 비스(2-메틸-5-트리플루오로메틸-8-퀴놀리노레이트) [4-(4-시아노페닐) 페놀레이트] 알루미늄 복합체, 비스(2-메틸-5-시아노-8-퀴놀리노레이트) [4-(4-시아노페닐) 페놀레이트] 알루미늄 복합체, 트리스(8-퀴놀리노레이트) 스칸듐 복합체, 비스[8-(파라-토실) 아미노퀴놀린] 아연 복합체 및 카드뮴 복합체, 1,2,3,4-테트라페닐 시클로펜타디엔, 펜타페닐 시클로펜타디엔, 폴리-2,5-디헵틸록시-파라-페닐렌 비닐렌, 쿠마린계 형광 재료, 페릴렌계 형광 재료, 피란계 형광 재료, 안스론계 형광 재료, 포르핀계 형광 재료, 퀴나크리돈계 형광 재료, N,N'-디알킬 치환 퀴나크리돈계 형광 재료, 나프탈리미드계 형광 재료 및 N,N'-디아릴 치환 파이롤로파이롤계 형광 재료와 같은 저분자 재료, 폴리플루오렌, 폴리파라페닐렌 비닐렌 및 폴리티오펜과 같은 고분자 재료, 및 다른 기존의 발광 재료가 사용될 수 있다. 호스트/게스트형 구성이 채택되면, 이들 재료로부터 적절한 호스트 및 게스트(도판트)가 선택될 수 있다.
전자 수송층은 음극으로부터 발광층으로 전자를 수송하는 층이다. 전자 수송층을 형성하기 위한 재료로서, 예를 들어 2-(4-비피닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3-4-옥사디아졸 및 옥사디아졸 유도체, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리놀레이트) 베릴륨 복합체 및 트리아졸 화합물을 포함한다.
유기 EL 층(14)에는, 당연한 것으로서 버퍼층, 정공 블럭층, 전자 주입층, 및 정공 주입층과 같은 잘 공지된 유기 EL 층에서 채택될 수 있는 층이 제공될 수 있다. 이들 층은 잘 공지된 재료를 사용하여 잘 공지된 방법에 의해 설치될 수 있다.
[음극(15)]
음극(15)은 유기 EL 층(14)(상술한 구성의 전자 수송층)속으로 전극을 주입하는 전극이고, 전자 주입 효율을 개선하기 위해 일 함수가 예를 들어 4.5 eV 미만, 일반적으로 4.0 eV 이하, 일반적으로 3.7 eV 이하인 금속 및 합금, 전기 전도성 화합물 및 그 혼합물이 전극 재료로서 채택된다.
상술한 전극 재료는, 예를 들어 리튬, 나트륨, 마그네슘, 금, 은, 구리, 알루미늄, 인듐, 칼슘, 주석, 루테늄, 티타늄, 망간, 크롬, 이트륨, 알루미늄-칼슘 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-마그네슘 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 리튬-인듐 합금, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘/구리 혼합물 및 알루미늄/알루미늄 산화물 혼합물을 포함한다. 또한, 양극에서 사용되는 재료로서 채택될 수 있는 재료도 사용될 수 있다.
일반적으로 음극(15)이 발광층으로부터 광 추출측에 설치되면, 추출된 광의 투과율이 10% 이상이 되도록 설정되고, 예를 들어 매우 얇은 마그네슘-은 합금 등에 투명한 도전성 산화물을 적층함으로써 형성된 전극이 채택된다. 또한, 도전성 산화물이 음극에서 스퍼터링되는 경우에 발광층 등이 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 구리 프탈로시아닌을 갖는 버퍼층이 음극(15)과 유기 EL 층(14) 사이에 설치되어야 한다.
음극(15)이 광 반사성 전극으로서 사용되면, 외측으로 추출되는 광을 반사할 수 있는 능력을 가진 재료가 상술한 재료로부터 적절하게 선택되고, 일반적으로 금속, 합금 또는 금속 화합물이 선택된다.
음극(15)은 상술한 재료중 하나에 의해 단독으로 형성될 수 있거나, 또는 복수의 재료에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 5 내지 10%의 은 또는 구리가 마그네슘에 첨가되면, 음극(15)의 산화가 방지될 수 있고, 유기 EL 층(14)으로의 음극(15)의 접착성이 높아진다.
또한, 음극(15)은 동일한 조성 또는 상이한 조성의 다층으로 구성된 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 이하에 설명될 구조가 사용될 수 있다.
음극(15)의 산화를 방지하기 위해, 내식성 금속으로 제조된 패시베이션 막이 유기 EL 층(14)과 접촉하지 않는 음극(15)의 영역에 설치된다.
패시베이션 막의 형성을 위한 재료로서, 예를 들어 은 또는 알루미늄이 적절하게 사용된다.
음극(15)의 일 함수를 감소시키기 위해, 감소된 일 함수를 갖는 산화물, 플루오르화물 또는 금속 화합물이 양극(15)과 유기 EL 층(14) 사이의 계면 영역속으로 삽입된다.
예를 들어, 음극(15)용 재료로서 알루미늄이 사용되고, 리튬 플루오르화물 또는 리튬 산화물이 계면 영역속으로 삽입된다.
음극(15)은 진공 증착 방법, 스퍼터링 방법, 이온화 증착 방법, 이온 도금 방법 또는 전자 빔 증착 방법과 같은 잘 공지된 박막 형성 방법에 의해 형성될 수 있다.
두께는 사용되는 전극 재료에 따라 일반적으로 약 5 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게 약 5 nm 내지 1000 nm, 특별히 바람직하게 약 10 nm 내지 500 nm, 가장 바람직하게 50 nm 내지 200 nm가 되도록 설정된다.
음극(15)의 시트 전기 저항은 바람직하게 수백 Ω/□으로 설정된다.
[기판(12)]
기판(12)은 일반적으로 유기 EL 소자(11)를 지지하는 판형 부재이다. 유기 EL 소자(11)는, 각 구성층이 매우 얇기 때문에 기판(12)에 의해 지지된 유기 EL 소자로서 일반적으로 제조된다.
기판(12)은 유기 EL 소자(11)가 그 위에 적층되는 부재이기 때문에 평면 평탄성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 기판(12)이 유기 EL 층(14)으로부터 광 추출측에 위치되면, 기판은 추출된 광에 대해 투명하다.
기판(12)으로서, 상술한 바와 같은 성능을 갖는 한 잘 공지된 재료가 사용될 수 있다. 일반적으로, 석영과 같은 세라믹 기판, 유리 기판, 규소 기판, 및 플라스틱 기판이 선택된다. 또한, 금속 기판, 및 지지체상에 형성된 금속 호일을 갖는 기판이 또한 사용된다. 또한, 결합된 2종류 이상의 동일하거나 또는 상이한 기판을 갖는 복합 시트로 구성된 기판이 또한 사용될 수 있다.
<가스 센서의 작용>
유기 EL 소자(11)는 전원에 연결된 양극(13)의 단자부(도시되지 않음) 및 음극(15)의 단자부(도시되지 않음)를 갖는다. 전원으로부터 양 전극(양극(13) 및 음극(15)) 사이에 소정의 전압이 인가되고, 유기 EL 층(14)은 양극(13)으로부터 주입된 정공 및 음극(15)으로부터 주입된 전극을 가져서, 정공과 전극을 함께 재결합시켜 여기 상태로 들어가게 하고, 기저 상태로 복귀하는 경우에 광을 방출한다.
그러나, 유기 EL 층(14)에서 흑점이 발생한 영역은 광을 방출하지 않는다. 이는 흑점이 발생한 영역에서 일부 전극 또는 모든 전극(양극(13) 및 음극(15)) 및 유기 EL 층(14)이 변질되고, 따라서 캐리어(정공/전극)가 주입 또는 수송될 수 없거나, 또는 재결합될 수 없거나, 또는 층이 여기 상태로 들어갈 수 없기 때문이다.
따라서, 상술한 가스 검출 방법을 이용함으로써, 주위 분위기의 가스가 검출될 수 있다.
이 실시형태에 따른 가스 센서 및 가스 검출 방법의 효과가 이제 설명될 것이다. 상술한 작동/효과는 또한 당연히 얻어질 수 있다.
<검출 방법 및 센서의 효과>
새로운 가스 검출 방법 및 새로운 가스 센서가 제공될 수 있다.
고감도의 가스 검출 방법 및 가스 센서가 제공될 수 있다.
이는 유기 EL 소자 및 무기 EL 소자가 매우 소량의 가스와 작용하여 흑점을 발생시키기 때문이다.
유기 EL 소자를 채택하는 센서는 무기 EL 소자를 채택하는 센서와 비교하여 소자에 인가된 전압을 감소시킬 수 있다.
주위 분위기에서의 가스의 존재는 시각적으로 확인될 수 있다.
이는 이 실시형태에 따른 가스 검출 방법 및 가스 센서가 흑점에 기초하여 주위 분위기에서 가스를 검출하기 때문이다.
당업자라면 본 발명이 본 발명의 요지 또는 범위를 벗어나지 않고서 다른 많은 특정한 형태로 구체화될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히, 본 발명이이하의 형태로 구체화될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 이하의 다른 실시예는 또한 서로 모순되지 않는 한 공동으로 실시될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 주위 분위기의 가스로부터 보호된 영역, 및 주위 분위기의 가스로부터 보호되지 않은 영역(21a)이 유기 EL 소자(11)에 제공될 수 있다.
이러한 구성이 채택되면, 상기 보호된 영역은 패시베이션 막과 밀봉 캔중 적어도 하나를 포함하는 보호 부재(20) 및 기판(12)에 의해 보호되어야 한다. 즉, EL 소자는 기판(12)과 접촉하는 영역, 보호 부재(20)에 의해 보호된 영역, 및 수분과 가스로부터 보호되지 않은 영역을 갖도록 설계되어야 한다.
이러한 방식으로 EL 소자가 구성되면, 주위 분위기의 수분 또는 가스는 주로 보호되지 않은 영역(21a)으로부터 유기 EL 소자(11)와 접촉하여 유입되고, 따라서 전혀 보호되지 않는 유기 EL 소자 및 기판에 의해서만 보호되는 유기 EL 소자와 비교하여 흑점의 성장 속도가 감소된다. 발생된 흑점의 개수도 감소된다. 따라서, 상기 센서는 장기간 동안 기능할 수 있다.
또한, 이러한 구성에 있어서, 가스로부터 보호되지 않은 영역(21a)은 또한 검출될 수 있는 가스에 대해 투과될 수 있는 재료에 의해 보호될 수 있다. 이러한 방식으로 보호가 제공되면, 센서의 수명은 연장될 수 있다. 또한, 검출 대상물 이외의 가스는 유기 EL 소자와 접촉/유입되기 어렵고, 그 결과 센서에 대해 가스 검출의 정확성이 더 높아진다.
패시베이션 막은, 유기 EL 소자(11)가 산소와 접촉하는 것을 방지하기 위해 기판의 반대측에 형성된 보호층(밀봉층)이다. 패시베이션 막으로서 사용될 수 있는 재료는, 예를 들어, 유기 고분자 재료, 무기 재료 및 광경화성 수지를 포함할 수 있고, 보호층으로서 사용될 수 있는 재료는 단독으로 사용될 수 있거나 또는 2종류 이상의 재료의 조합으로 사용될 수 있다. 보호층은 단층 구조 또는 다층 구조일 수 있다. 패시베이션 막의 두께는 외부로부터의 수분 및 가스가 차단될 수 있는 한 제한되지 않는다.
유기 고분자 재료의 예는, 클로로트리플루오로에틸렌 중합체, 디클로로디플루오로에틸렌 중합체, 클로로트리플루오로에틸렌 중합체와 디클로로디플루오로에틸렌 중합체와의 공중합체와 같은 플루오르계 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트와 폴리아크릴레이트와 같은 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 에폭시 실리콘 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리파라크실렌 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리페닐렌 산화물 수지를 포함할 수 있다.
무기 재료는, 폴리실라잔, 다이아몬드 박막, 비정질 실리카, 전기 절연성 유리, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 및 금속 유화물을 포함할 수 있다.
밀봉 캔은, 외부로부터의 수분과 산소를 차단하기 위해 기판(12)의 반대측에 형성된 밀봉판 또는 밀봉 용기와 같은 밀봉 부재로 구성된 부재이다. 밀봉 캔은 배면측의 전극측(기판(12)의 반대측)에만 위치될 수 있거나 또는 유기 EL 소자(11) 전체를 덮도록 위치될 수 있다. 밀봉 부재의 형상, 크기, 두께 등은유기 EL 소자(11)를 밀봉하고 외부로부터의 공기를 차단하는 한 특별히 제한되지 않는다. 밀봉 부재용으로 사용될 수 있는 재료로서, 유리, 스테인레스강, 금속(알루미늄 등), 플라스틱(폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등), 세라믹 등이 사용될 수 있다.
밀봉 부재가 유기 EL 소자(11)에 위치되는 경우, 적절한 밀봉제(접착제)가 사용될 수 있다. 전체 유기 EL 소자(11)가 밀봉 부재로 덮히면, 밀봉 부재는 밀봉제를 사용하지 않고서 열밀봉될 수 있다. 밀봉제로서, 자외선-경화 수지, 열경화 수지, 2팩 경화 수지(two-pack curable resin) 등이 사용될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 주위 분위기의 가스로부터 영구적으로 보호된 영역 및 보호 상태와 비보호 상태 사이에서 전환가능한 영역(21b)이 유기 EL 소자(11)에 설치될 수 있다.
이러한 구성이 채택되면, 상기 영구적으로 보호된 영역은 패시베이션 막과 밀봉 캔중 적어도 하나를 포함하는 보호 부재(20) 및 기판(12)에 의해 보호되어야 한다. 즉, 유기 EL 소자(11)의 영구적으로 보호된 영역은 기판(12)과 접촉하는 영역 및 보호 부재(20)에 의해 보호된 영역으로 구성되어 있다.
보호 상태와 비보호 상태 사이에서 전환가능한 영역(21b)은, 초기 상태에서는 유기 EL 소자(11)가 커버 부재(22)에 의해 가스로부터 보호되고, 또한 비보호 상태에서는 커버 부재(22)의 일부 또는 전부가 사용 상태에서 제거되도록 되어야 한다.
커버 부재(22)는 주위 분위기의 가스로부터 유기 EL 소자(11)를 보호하는 재료, 예를 들어 패시베이션 막을 형성하는 재료 또는 밀봉 캔을 형성하는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
초기 상태(비사용 상태)에서, 유기 EL 소자(11)는 기판(12), 보호 부재(20) 및 커버 부재(22)에 의해 주위 분위기의 가스로부터 보호된다.
사용 상태에서, 커버 부재(22)는 보호 상태와 비보호 상태 사이에서 전환가능한 영역(21b)으로부터 제거되므로, 주위 분위기의 수분 및 가스는 영역(21b)을 통해 유기 EL 소자(11)와 접촉할 수 있다.
또한, 초기 상태에서, 특정한 위치에서의 가스 센서의 보관은 필요하지 않다.
또한, 커버 부재(22)의 형상은 상술한 능력을 실현시킬 수 있는 한 어떠한 형상이라도 좋다.
예를 들어 도 3b에 도시된 바와 같이, 커버 부재(22)는 절단된 보호 부재(20)의 일부에 커버 부재(22)의 일부가 수용되도록 하는 형상을 갖고, 또한 커버 부재(22)는 초기 상태에서는 접착체 등에 의해 보호 부재(20)에 접착될 수 있고, 사용 상태에서는 보호 부재(20)로부터 제거될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 커버 부재(22)는 밀봉 부재일 수 있고, 또한 커버 부재는 초기 상태에서는 접착제 등에 의해 보호 부재(20)에 접착될 수 있고, 사용 상태에서는 보호 부재(20)로부터 부분적으로 또는 전체적으로 제거될 수 있다.
유기 EL 소자는, 특정한 크기 이하의 분자를 투과시킬 수 있는 적어도 보호층(부분적으로 투과가능한 층) 및 기판에 의해 보호될 수 있다. 더 바람직하게, 부분적으로 투과가능한 층은 패시베이션 층 및/또는 밀봉 캔이고, 또한 이 층은 센서에 의해 보호되는 가스의 분자 크기 이하의 분자를 투과시킬 수 있다.
부분적으로 투과가능한 층은, 예를 들어 수분 및 가스를 투과시키는 두께를 갖는 패시베이션 막 및 밀봉 캔으로 유기 EL 소자(11)를 덮을 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(11)는 센서에 의해 검출되는 적어도 수분 및 가스를 투과시킬 수 있는 재료로 덮힐 수 있다.
유기 EL 소자는 기판 및 패시베이션 막과 밀봉 캔중 적어도 하나에 의해 보호될 수 있으며, 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 부분에는 관통 구멍이 형성될 수 있다.
이러한 구성이 채택되면, 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 부분에 관통 구멍을 형성하기 위한 바늘과 같은 부재가 센서에 더 설치될 수 있다.
예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 유기 EL 소자(11)는 기판(12) 및 밀봉 캔(23)에 의해 보호될 수 있고, 또한 밀봉 캔에 관통 구멍을 형성하기 위한 바늘(24), 바늘(24)에 연결되어 바늘(24)을 아래로 가압하기 위한 가압부(25), 및 밀봉 캔(23)의 소정의 위치에서 가압부(25)를 보유하기 위한 커버(26)로 구성된 관통 구멍 형성 부재가 밀봉 캔(23)의 외측에 설치될 수 있다. 커버(26)는 밀봉 캔(23)으로부터 부분적으로 또는 전체적으로 제거될 수 있도록 구성되거나, 또는 센서에 의해 검출되는 적어도 수분 및 가스가 커버(26)를 통과할 수 있도록 구성된다.
이러한 구성에 있어서, 유기 EL 소자(11)는 초기 상태에서 밀봉 캔(23) 및기판(12)에 의해 보호된다.
사용 상태에서, 가압부(25)는 커버(26) 위에서 밀봉 캔(23)측쪽으로 가압되고, 바늘(24)은 밀봉 캔(23)에 관통 구멍을 형성한다. 커버(26)가 밀봉 캔(23)으로부터 제거된 상태에서 가스가 관통 구멍을 통해 밀봉 캔(23)속으로 유입되거나, 또는 커버(26)가 밀봉 캔(23)으로부터 제거되지 않은 상태에서 가스가 커버(26)를 통과하여 관통 구멍을 통해 밀봉 캔(23)속으로 유입된다. 그 결과, 유기 EL 소자(11)에는 흑점이 형성되고, 따라서 가스를 검출할 수 있다.
또한, 초기 상태에서, 가스 센서를 특정한 위치에 보관하는 것은 필요하지 않다.
전극(양극(13) 및 음극(15))중 적어도 하나는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 함유해야 한다. 이는 이들 금속을 포함하는 전극이 산화와 같이 변질되기 쉽고, 따라서 흑점을 발생시켜서 그 결과 매우 높은 감도의 센서가 제공될 수 있기 때문이다.
패시베이션 막 또는 밀봉 캔에 불활성 가스가 봉입될 수 있다. 불활성 가스는 유기 EL 소자(11)와 반응하지 않는 가스를 말하며, 또한 헬륨 및 아르곤과 같은 희귀 가스 또는 질소 가스가 채택될 수 있다. 이러한 구성이 채택되면, 흑점은 초기 상태, 즉, 비사용 상태에서는 유기 EL 소자(11)에서 발생되기 어렵고, 따라서 센서의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 초기 상태에서, 특정한 위치에 가스 센서를 보관하는 것이 필요하지 않다.
유기 EL 소자를 전체적으로 발광시키기 보다는 복수의 장치가 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이 경우, 유기 EL 소자는 수동 매트릭스 제어 방법 또는 능동 매트릭스 제어 방법을 이용하여 영상을 표시하는데 사용될 수 있다.
유기 EL 소자를 주위 분위기의 가스에 노출시키는 영역(관통 구멍 등)의 크기를 적절하게 설정함으로써, 패시베이션 막의 두께 등 및 센서의 감도는 조정될 수 있고, 센서 사용가능 기간이 자유롭게 설정될 수 있다.
<<가스 검출 장치>>
이 실시형태에 따른 가스 검출 장치가 이제 설명될 것이다. 이러한 검출 장치는 상술한 가스 센서 또는 상술한 바와 같이 적절하게 변형된 상기 센서를 갖는 센서를 가스 검출부로서 포함하고, 또한 상술한 가스 검출 방법을 이용하여 주위 분위기의 가스를 검출하는 것을 특징으로 한다. 먼저, 제 1 가스 검출 장치가 설명될 것이다.
<제 1 실시형태의 가스 검출 장치>
제 1 실시형태에 따른 가스 검출 장치는 상술한 가스 센서 또는 상술한 바와 같이 적절하게 변형된 상기 센서를 갖는 센서를 가스 검출부로서 포함하고, 또한 소정의 전압이 유기 EL 소자에 연속적으로 인가되는 경우의 휘도의 변화에 의해 가스를 검출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 가스의 농도가 검출될 수 있다. 물론, 가스 및 가스의 농도가 함게 검출될 수 있다.
흑점이 발생한 유기 EL 소자의 휘도는, 흑점이 발생되지 않는 장치와 비교하여 흑점의 전체 면적과 장치의 휘도 면적과의 비율에 반비례로 감소한다. 따라서, 소정의 전압이 소자에 연속적으로 인가되는 경우의 휘도의 변화를 관찰함으로써, 주위 분위기에 가스가 존재하는지를 파악(검출)할 수 있다.
제 1 실시형태의 가스 검출 장치의 가장 간단한 구성으로서, 가스 검출 장치는 상기 가스 센서, 및 센서의 전극에 연결되어 특정한 전압을 센서에 인가하는 전원으로 구성되어 있다. 휘도의 변화가 시각적으로 확인된다. 그 결과, 단순히 유기 EL 소자(11)의 밝기를 관찰함으로써 사용자는 주위 분위기에 가스가 존재하는지 또는 존재하지 않는지를 알 수 있다. 또한, 수분 또는 가스의 농도가 파악될 수 있다.
또한, 이러한 구성이 채택되면, 유기 EL 소자가 완전히 밀봉되는 점을 제외하고는 상기 가스 검출 장치와 동일한 방식으로 구성된 표시 장치(조명 장치)는, 이러한 장치내의 유기 EL 소자가 상기 가스 검출 장치내의 유기 EL 소자와 비교될 수 있도록 하는 위치에서 제조 및 위치되어야 한다.
그 결과, 초기 상태의 밝기를 유지하는 표시 장치는 주위 분위기의 가스에 의한 흑점의 발생으로 인해 감소된 휘도를 갖는 검출 장치와 시각적으로 비교될 수 있고, 따라서 검출 장치의 휘도가 감소했는지 감소하지 않았는지를 더 쉽게 판단할 수 있다.
유기 EL 소자의 휘도는 시간이 지남에 따라 감소한다. 그러나, 표시 장치의 유기 EL 소자와 검출 장치의 유기 EL 소자를 상술한 바와 같이 나란히 배치함으로써, 검출 장치의 유기 EL 소자의 휘도의 감소가 흑점의 발생 또는 시간의 변화로부터 기인하는지가 쉽게 판단된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 검출 장치는 유기 EL 소자(11)의 휘도를 측정하는 휘도 측정부로서의 휘도 측정 장치(휘도 검출부)(31)를 더 포함할 수 있고, 측정부(31a)가 유기 EL 소자(11)의 휘도를 측정한다. 그 결과, 유기 EL 소자(11)로부터 방출된 광의 휘도의 감소는 시각적으로 판단하는 것보다 더 정확하게 판단될 수 있다.
또한, 이러한 구성이 채택된다 하더라도, 표시 장치의 유기 EL 소자와 검출 장치의 유기 EL 소자(11)는 상술한 바와 같이 나란히 배치되어야 하고, 표시 장치의 소자의 휘도는 측정되어야 한다. 양 소자 사이의 휘도차를 검출함으로써, 검출 장치의 유기 EL 소자(11)의 휘도의 감소가 주위 분위기의 가스의 존재 또는 시간의 변화로부터 기인하는지가 판단될 수 있다. 이러한 구성의 경우, 판단을 행하는 판단부가 바람직하게 설치된다.
또한, 상기 표시 장치의 유기 EL 소자의 발광 특성(시간의 증가와 관련된 특성의 변화의 결과)을 미리 측정하여, 측정 결과를 상기 검출 장치의 유기 EL 소자(11)의 휘도와 비교함으로써, 상술한 바와 동등한 효과가 얻어질 수 있다. 이러한 구성이 채택되면, 상기 발광 특성을 기억하는 기억부(32) 및 상술한 바와 같이 판단을 행하는 판단부(33)가 도 6에 도시된 바와 같이 바람직하게 설치된다. 상기 판단부(33)는 마이크로컴퓨터로 구성되어 있다. 또한, 이러한 구성에서, 상기 표시 장치를 설치할 필요가 없다.
상술한 바와 같이, 주위 분위기의 가스의 농도와 이 주위 분위기에 가스 센서가 위치되는 경우의 흑점의 전체 면적 사이에는 일정한 관계가 있다. 또한, 유기 EL 소자의 표시 영역에 대해 흑점의 면적과 소자의 휘도 사이에는 일정한 관계가 있다. 따라서, 유기 EL 소자(11)의 휘도를 측정함으로써, 주위 분위기의 가스의 농도가 검출될 수 있다. 즉, 휘도의 감소 속도를 측정함으로써, 흑점의 발생 속도가 검출되고, 이에 의해 주위 분위기의 가스의 농도를 알 수 있다.
따라서, 휘도의 감소 속도를 판단하는 휘도 속도 감소 판단부가 상기 구성에 추가되면, 주위 분위기의 수분 또는 가스의 농도가 쉽게 검출될 수 있다.
<제 2 실시형태의 가스 검출 장치>
제 2 실시형태에 따른 가스 검출 장치는 유기 EL 소자의 흑점의 면적을 측정함으로써 가스를 검출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 가스 등의 농도가 검출될 수 있다. 물론 가스 및 가스의 농도가 함께 검출될 수 있다.
이러한 검출 장치는 적어도 유기 EL 소자(11), 및 소자의 전극에 연결된 전원으로 구성되어 있다. 후술하는 항목을 확인함으로써, 검출될 수분 또는 가스가 주위 분위기에 존재하는지를 판단할 수 있다.
흑점이 없는 유기 EL 소자(11)가 사용되는 경우에 흑점이 발생되는지 또는 발생되지 않는지를 시각적으로 확인한다.
흑점을 갖는 유기 EL 소자(11)가 사용되는 경우에 흑점의 개수가 증가하고 그리고/또는 흑점의 전체 면적이 확대되는지를 확인한다.
또한, 소정의 시간동안 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 계산함으로써, 주위 분위기의 가스의 농도를 알 수 있다. 상술한 발견물(C)로부터 명백한 바와 같이, 흑점의 전체 면적의 증가 속도와 주위 분위기의 가스의 농도 사이에 소정의 대응 관계가 존재하여, 따라서 이러한 관계를 나타내는 수학식 및 대응표 등이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 속도를 상기 수학식 등에 대입함으로써, 주위 분위기의 수분 등의 농도를 알 수 있다.
또한, 상기 확인 및 계산의 자동화를 위해, 유기 EL 소자(11)의 표시 영역을 영상 분석하는 영상 분석 장치(측정부(34))가 도 7에 도시된 바와 같이 설치되어야 한다. 영상 분석 장치(34)는, 유기 EL 소자(11)의 표시 영역의 영상을 형성하는 CCD 등으로 구성된 적어도 촬상부(35), 및 촬상부(35)에 의해 형성된 영상으로부터 표시 영역에서의 흑점에 기초하여 판단을 행하고, 흑점의 면적을 계산하는 면적 계산부(36)를 포함한다. 면적 계산부(36)는 마이크로컴퓨터로 구성되어 있다. 이러한 구성을 채택함으로서, 가스가 주위 분위기에 존재하는지 또는 존재하지 않는지를 판단하고 가스의 농도를 판단하는 자동 계산이 실시될 수 있다.
<제 3 실시형태의 가스 검출 장치>
제 3 실시형태의 가스 검출 장치는 소정의 휘도로 유기 EL 소자를 조명하는데 필요한 전압값의 변화에 의해 가스를 검출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 가스의 농도가 검출될 수 있다. 물론, 가스 및 가스의 농도가 함께 검출될 수 있다.
흑점이 발생되면 유기 EL 소자(11)의 휘도는 감소한다. 따라서, 초기 상태전으로 휘도를 유지하기 위해, 흑점이 없는 영역의 휘도는 증가해야 하고, 이러한 목적을 위해 소자에 인가될 전압의 크기는 증가해야 한다.
이러한 점에 초점을 맞추면, 제 3 실시형태의 검출 장치는 주위 분위기의 가스의 존재/부재 및 가스의 농도를 검출한다.
따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 3 검출 장치가 적어도 휘도 측정 장치(휘도 측정부)(51), 판단 장치(판단부)(52), 및 전원부(53)를 포함하면, 상기 처리는 자동으로 될 수 있다. 휘도 측정 장치(51)는 유기 EL 소자(11)의 휘도를 측정한다. 판단 장치(52)는 유기 EL 소자(11)에 인가될 전압의 크기를 휘도 측정 장치(51)에 의한 측정 결과에 기초하여 판단한다. 전원부(53)는 판단 장치(52)의 판단 결과에 기초하여 유기 EL 소자(11)에 전압을 인가한다.
또한, 제 2 및 제 3 실시형태의 가스 검출 장치에 있어서, 수분 및 가스로부터 완전히 보호된 유기 EL 소자의 발광 특성(시간 변화의 특성)은 제 1 실시형태의 가스 검출 장치의 경우와 같이 검출이 실시되기 전에 바람직하게 고려된다.
<제 4 실시형태의 가스 검출 장치>
제 4 실시형태에 따른 가스 검출 장치는 소정의 전압이 소자에 인가되는 경우에 유기 EL 소자(11)에서의 전압값의 변화에 기초하여 가스를 검출하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 일정한 전류가 연속적으로 유기 EL 소자(11)에 흐르는 경우, 흑점이 발생되면 소자의 전압이 상승한다. 이러한 방식으로, 제 4 실시형태에 따른 검출 장치는, 가스의 존재/부재, 흑점의 발생을 측정함으로써 주위 분위기의 가스의 농도, 및 흑점의 발생으로 인한 전압 특성의 변화를 이용하는 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정한다.
예를 들어, 제 4 실시형태에 따른 검출 장치는 일정한 전류가 유기 EL 소자(11)에 흐르게 하는 적어도 전원부, 및 유기 EL 소자(11)의 전압을 측정하는전압 측정부(측정부)만을 포함해야 한다.
전압이 상승하면, 흑점이 발생되는지를 판단할 수 있고, 따라서 수분 또는 가스가 주위 분위기에 존재하는지를 판단할 수 있다.
또한, 전압의 상승 속도가 흑점의 전체 면적에 따라 변하기 때문에, 흑점의 전체 면적의 증가 속도는 주위 분위기의 수분 또는 가스의 농도를 계산하기 위해 전압 강하의 정도로부터 계산될 수 있다.
또한, 상기 처리의 자동화를 위해, 검출 장치는 유기 EL 소자(11)의 전압값이 소정의 값이거나 또는 아닌가를 판단하여 판단 장치가 상기 계산을 실시하게 하는 판단 장치(판단부)를 더 포함한다.
또한, 일정한 전류가 소자에 흐르면 소자의 전압이 증가하는 특성을 유기 EL 소자가 갖기 때문에, 이러한 특성(시간 증가와 관련된 전압 특성 및 전류 특성)이 상기 계산이 실시되기 전에 고려된다면 더 정확한 검출이 실시될 수 있다.
또한, 제 4 실시형태에 따른 검출 장치는 휘도를 측정하고 흑점의 크기 및 개수를 판단할 필요가 없고, 따라서 외부에 어떠한 광도 방출시키지 않도록 구성된 유기 EL 소자(11)도 채택될 수 있다. 예를 들어, 양극 및 음극이 금속 전극으로 각각 구성될 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자(11) 및 소자의 층 구조의 형성 방법과 재료에 대해 매우 높은 자유도가 얻어질 수 있다.
제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 가스 검출 장치는, 센서를 상술한 바와 같이 적절하게 설계 및 변형함으로써 특정한 종류의 가스를 검출하기 위한 장치 및 다양한 종류의 가스를 검출하기 위한 장치로 변할 수 있다. 예를 들어, 검출장치는 주위 분위기의 습도를 측정하기 위한 장치, 또는 주위 분위기의 진공도를 측정하기 위한 장치, 또는 주위 분위기의 산소를 측정하기 위한 장치로 변할 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 가스 검출 장치는 유기 EL 소자(11)만을 변화시킴으로서 새로운 검출 장치로 변할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이러한 실시형태의 검출 장치에 의해, 가스의 존재가 시각적으로 검출될 수 있고, 가스의 농도가 검출될 수 있으며, 상기 측정 장치 등과 결합되면 더 정확한 검출이 실시될 수 있다.
이제, 제 1 내지 제 3 실시형태에 따른 가스 센서용 보관기가 설명될 것이고, 제 1 내지 제 3 실시형태에 따른 가스 센서를 보관하기 위한 방법이 설명될 것이다.
<<가스 센서의 보관기>>
제 1 실시형태에 따른 가스 센서를 보관하기 위한 방법은, 적어도 유기 EL 소자(11)가 그 소자를 위한 불활성 가스하에 위치되거나 또는 사용될 때까지 진공하에 위치되는 것을 특징으로 한다.
이는 이러한 상태하에서의 보관이 초기 상태(비사용 상태)에서 유기 EL 소자(11)에 있어서의 흑점의 발생 또는 성장을 방지하기 때문이다.
또한, 유기 EL 소자(11) 이외의 부품이 당연히 상술한 상황하에서 보관될 수 있다.
이 실시형태에 따른 가스 센서용 보관기는 가스 센서의 보관 방법의 기술적인 아이디어를 이용할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
더 자세히는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 보관기(60)는 적어도 유기 EL 소자(11)를 보관하기 위한 보관부로서의 하우징(61)을 갖고, 이 하우징(61)은 보관기(60)의 외부로부터의 차단과 외부로의 노출 사이에서 전환되는 전환 부재로서의 커버(62)를 포함한다. 즉, 보관기(60)는 하우징(61)내에 적어도 유기 EL 소자(11)를 포함할 수 있고, 또한 커버(62)에 의해 하우징(61)의 내부를 주위 분위기로부터 차단할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 보관기는 도 9에 도시된 구성에 제한되지 않고, 상기 기술적인 아이디어가 가능한 한, 즉 작용이 얻어질 수 있는 한 형상, 재료, 크기 등에 무관하게 임의의 하우징을 채택할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 유기 EL 소자(11) 이외의 부품도 하우징(61)내에 보관될 수 있다.
또한, 이 보관기는 이하의 구성 (I) 내지 (IV)을 가질 수 있다.
(I) EL 소자에 대해 불활성 가스로 보관부를 충진하기 위한 충진부를 보관기가 포함하는 구성.
즉, 보관부는 보관부의 내부가 주위 분위기로부터 차단되는 경우에 불활성 가스로 충진될 수 있다.
(II) EL 소자에 대해 불활성 가스를 제공하기 위한 장치를 보관부의 내부에 연결하는 외부 설치 연결부를 보관기가 포함하고, 또한 연결부는 보관부와 가스 제공 장치가 연결되는 경우에 개방되고 보관부와 가스 제공 장치가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
즉, 보관기는, 보관부의 내부가 주위 분위기로부터 차단되는 경우에 불활성 가스로 보관부를 충진하기 위한 외부 설치 불활성 가스 충진 장치를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 포함한다. 예를 들어, 도 10a에 도시된 바와 같이 연결부(63)는 파이프(65)에 의해 충진 장치(64)에 연결되어 있다. 충진 장치(64)로서, 예를 들어 가스 실린더가 사용된다. 파이프(65)의 중간 지점에는 방향 전환 밸브(66)가 설치되어 있고, 이 방향 전환 밸브는 연결부(63)와 충진 장치(64)가 서로 소통할 수 있는 상태와 연결부와 충진 장치가 서로 소통할 수 없는 상태 사이에서 전환될 수 있도록 구성되어 있다. 연결부(63)는, 예를 들어 가스가 충진 장치(64)로부터 유동하는 경우에 불활성 가스를 보관부속으로 통과시킬 수 있으며 또한 불활성 가스가 유동하지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 단절(차단)시키는 밸브 또는 셔터와 같은 기구(63a)를 포함한다. 기구(63a)로서, 예를 들어 도 10b에 도시된 바와 같은 체크 밸브가 사용된다.
따라서, 이 구성이 채택되면, EL 소자가 보관부내에 보관되는 경우에 보관부는 불활성 가스로 충진될 수 있다.
(III) 보관기가 보관기내에 대략적인 진공을 생성하는 흡인부를 포함하는 구성. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 보관부는 파이프(68)를 통해 흡인부로서의 진공 펌프(67)와 소통한다. 파이프(68)의 중간 지점에는 방향 전환 밸브(69)가 설치되어 있다. 이 방향 전환 밸브(69)는 하우징(61)이 진공 펌프(67)와 소통할 수 있는 상태와 하우징(61)이 주위 분위기와 소통할 수 있는 상태 사이에서 전환될 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 하우징(61)이 진공 펌프(67)와 소통할 수 있는 상태로 전환된 방향 전환 밸브(69)에 의해 진공 펌프(67)가 구동되면, 하우징(61)내에는 진공이 생성된다. 또한, 커버(62)가 분리되는 경우, 방향 전환 밸브(69)는 하우징(61)이 주위 분위기와 소통하는 상태로 전환되고, 이에 의해 하우징(61)내의 압력은 주위 분위기의 압력과 동등하게 된다.
이 구성이 채택되면, EL 소자는 진공하에서 보관될 수 있다.
(IV) 외부에 설치된 흡인 장치를 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 보관기가 포함하고, 이 연결부는 흡인 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 흡인 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
이러한 구성에 있어서, 연결부는, 외부에 설치된 흡인기 또는 흡인 펌프와 같은 흡인 장치에 연결될 수 있으며 또한 흡인 장치에 의해 흡인되는 경우에 보관부의 내부를 외부 (흡인 장치)와 소통시키며, 또한 구성 (II)의 흡인 장치에 의해 흡인되지 않는 경우에는 보관기의 내부를 외부로부터 단절(차단)시키는 밸브 또는 셔터와 같은 기구를 포함한다.
따라서, 이러한 기구가 채택되면, EL 소자는 진공하에서 보관될 수 있다.
또한, 센서가 상술한 보관기로 취급되면, 수분 및 가스로부터 센서(특별히 유기 EL 소자(11))를 보호하는 패시베이션 막 등과 같은 보호부가 설치되지 않는다 하더라도 센서가 사용될 때까지 유기 EL 소자(11)에서의 흑점의 발생은 방지될 수있다. 따라서, 유기 EL 소자(11)는 패시베이션 막 또는 밀봉 캔으로 보호될 수 없고, 또는 불량한 수분 및 가스 배리어 특성을 갖는 재료를 사용하는 보호층으로만 보호될 수 있다.
이 실시형태에 따른 가스 검출 장치의 보관기는 이 실시형태에 따른 가스 검출 방법을 통해 이제 설명될 것이다.
<<가스 검출 장치의 보관기>>
이 실시형태에 따른 가스 검출 장치를 보관하기 위한 방법은, 적어도 유기 EL 소자가 그 소자를 위한 불활성 가스하에 위치되거나 또는 사용될 때까지 진공하에 위치되는 것을 특징으로 한다.
이는 이러한 상태하에서의 보관이 초기 상태(비사용 상태)에서 유기 EL 소자(11)에 있어서의 흑점의 발생 또는 성장을 방지하기 때문이다.
또한, 유기 EL 소자(11) 이외의 부품이 당연히 상술한 상황하에서 보관될 수 있다.
이 실시형태에 따른 가스 검출 장치용 보관기는 상기 가스 검출 장치를 보관하는 방법의 기술적인 아이디어를 사용할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 보관기는 적어도 EL 소자를 보관하기 위한 보관부를 포함하고, 이 보관부는 보관기의 내부와 외부를 차단하는 차단부를 포함한다. 즉, 보관기는 보관부내에 적어도 EL 소자를 보관할 수 있으며, 또한 보관부의 내부를 주위 분위기로부터 차단할 수 있다.
또한, 이 실시형태에 따른 보관기는 상술한 형상에 제한되지 않지만, 상기 기술적인 아이디어가 가능한 한, 즉 작용이 얻어질 수 있는 한 형상, 재료, 크기 등에 무관하게 임의의 하우징을 채택할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 유기 EL 소자(11) 이외의 부품이 보관부내에 보관될 수 있다.
또한, 이러한 보관기는 이하의 구성 (V) 내지 (VIII)을 가질 수 있다.
(V) EL 소자에 대해 불활성 가스로 보관부를 충진하는 충진부를 보관기가 포함하는 구성.
이러한 구성을 채택함으로써, 적어도 EL 소자가 불활성 가스하에서 보관될 수 있다.
(VI) EL 소자에 대해 불활성 가스를 제공하기 위한 장치를 보관부의 내부에 연결하는 외부 설치 연결부를 보관기가 포함하고, 이 연결부는 보관부와 가스 제공 장치가 연결되는 경우에 개방되며 또한 보관부와 가스 제공 장치가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
이 구성은 상술한 구성 (II)과 동등하고, 또한 적어도 EL 소자가 불활성 가스하에서 보관될 수 있다.
(VII) 보관기내에 대략적인 진공을 생성하는 흡인부를 보관기가 포함하는 구성.
이러한 구성을 채택함으로써, 적어도 EL 소자가 진공하에서 보관될 수 있다.
(VIII) 외부에 설치된 흡인 장치에 보관부의 내부를 연결하는 연결부를 보관기가 포함하고, 이 연결부는 흡인 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 흡인 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 외부로부터 차단되는 기구를 포함하는 구성.
이 구성은 상술한 구성 (IV)과 동등하고, 또한 적어도 EL 소자가 진공하에서 보관될 수 있다.
따라서, 본 실시예 및 실시형태는 예시적이며 제한적이 아닌 것으로 고려될 수 있고, 본 발명은 상세한 설명에 제한되지 않지만, 청구항의 범위 및 등가내에서 변형될 수 있다.
본 발명에 따르면, EL 소자를 사용하는 신규한 가스 검출 방법, 가스 센서, 가스 센서의 보관 방법, 및 보관기가 제공될 수 있다.

Claims (53)

  1. 가스가 EL 소자와 접촉하는 경우에 EL 소자에서 흑점을 발생시키는 주위 분위기중의 가스의 존재를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    EL 소자를 주위 분위기에 노출시키는 단계,
    흑점의 발생을 검출하는 단계, 및
    흑점의 존재에 따라 가스가 존재하는지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 EL 소자는, 그 사이에 EL 층을 개재시켜 적층된 양극 및 음극과, 이 양극, 음극 및 EL 층중 적어도 하나의 환원 또는 산화를 통해 발생된 흑점을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  4. 가스가 EL 소자와 접촉하는 경우에 EL 소자에서 면적을 갖는 흑점을 발생시키는 주위 분위기중의 가스의 존재를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    EL 소자를 주위 분위기에 노출시키는 단계,
    발생된 흑점의 전체 면적을 측정하는 단계, 및
    상기 EL 소자를 주위 분위기에 노출시키는 단계 후에, 흑점의 전체 면적의 증가에 따라 가스의 존재를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 EL 소자는, 그 사이에 EL 층을 개재시켜 적층된 양극 및 음극과, 이 양극, 음극 및 EL 층중 적어도 하나의 환원 또는 산화를 통해 발생된 흑점을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  7. 가스가 EL 소자와 접촉하는 경우에 EL 소자에서 면적을 갖는 흑점을 발생시키는 주위 분위기중의 가스의 농도를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    EL 소자를 주위 분위기에 노출시키는 단계,
    발생된 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정하는 단계, 및
    흑점의 전체 면적의 증가 속도에 따라 가스의 농도를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 농도 검출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정하는 단계는, EL 소자에 일정한 전압이 인가되는 상태에서 EL 소자의 휘도의 감소 속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 농도 검출 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정하는 단계는, EL 소자로부터 얻어진 휘도가 일정한 상태에서 EL 소자에 인가되는 전압의 증가 속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 농도 검출 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 그 사이에 EL 층을 개재시켜 적층된 양극 및 음극과, 이 양극, 음극 및 EL 층중 적어도 하나의 환원 또는 산화를 통해 발생된 흑점을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 농도 검출 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 가스의 농도 검출 방법.
  12. 가스의 존재를 검출하기 위한 가스 센서에 있어서, 이 가스 센서는 가스에 노출되는 경우에 EL 소자에서 흑점이 형성되는 EL 소자를 포함하고, 주위 분위기에 함유된 가스의 존재는 EL 소자를 주위 분위기에 노출시켜 흑점의 형성을 검출함으로써 검출되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 EL 소자는 주위 분위기로부터 영구적으로 밀봉되는제 1 부분, 및 보호 상태와 비보호 상태 사이에서 전환되는 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 부분은, EL 소자를 덮기 위한 패시베이션 막과 밀봉 캔중 적어도 하나 및 적어도 기판을 제공함으로써 주위 분위기로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 커버 부재에 의해 초기에 보호되고, 상기 커버 부재는 비보호 상태에서 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 패시베이션 막 또는 밀봉 캔중 하나 및 기판에 의해 적어도 보호되고, 상기 센서는 상기 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 일부에 관통 구멍을 형성함으로써 주위 분위기에 노출되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 센서는 상기 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 일부에 관통 구멍을 형성하기 위한 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  18. 제 12 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 EL 층 및한쌍의 전극을 포함하는 구조를 가지며, 상기 EL 층은 상기 한쌍의 전극 사이에 보유되어 있고, 상기 가스는 상기 전극과 EL 층중 적어도 하나를 환원 또는 산화시키는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  19. 제 12 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  20. 가스의 존재를 검출하기 위한 가스 센서에 있어서, 이 가스 센서는 가스에 노출되는 경우에 EL 소자에서 면적을 갖는 흑점이 형성되는 EL 소자를 포함하고, 주위 분위기에 함유된 가스의 존재는 EL 소자를 주위 분위기에 노출시켜 흑점의 면적 증가를 측정함으로써 검출되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 EL 소자는 주위 분위기로부터 영구적으로 밀봉되는 제 1 부분, 및 보호 상태와 비보호 상태 사이에서 전환되는 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 부분은, EL 소자를 덮기 위한 패시베이션 막과 밀봉 캔중 적어도 하나 및 적어도 기판을 제공함으로써 주위 분위기로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 커버 부재에 의해 초기에 보호되고, 상기 커버 부재는 비보호 상태에서 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 패시베이션 막 또는 밀봉 캔중 하나 및 기판에 의해 적어도 보호되고, 상기 센서는 상기 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 일부에 관통 구멍을 형성함으로써 주위 분위기에 노출되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 센서는 상기 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 일부에 관통 구멍을 형성하기 위한 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  26. 제 20 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 EL 층 및 한쌍의 전극을 포함하는 구조를 가지며, 상기 EL 층은 상기 한쌍의 전극 사이에 보유되어 있고, 상기 가스는 상기 전극과 EL 층중 적어도 하나를 환원 또는 산화시키는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  27. 제 20 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  28. 가스의 농도를 검출하기 위한 가스 센서에 있어서, 이 가스 센서는 가스에 노출되는 경우에 면적을 갖는 흑점이 EL 소자에서 형성되는 EL 소자를 포함하고, 주위 분위기에 함유된 가스의 농도는 EL 소자를 주위 분위기에 노출시켜 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정함으로써 검출되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 EL 소자는 주위 분위기로부터 영구적으로 밀봉되는 제 1 부분, 및 보호 상태와 비보호 상태 사이에서 전환되는 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 부분은, EL 소자를 덮기 위한 패시베이션 막과 밀봉 캔중 적어도 하나 및 적어도 기판을 제공함으로써 주위 분위기로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 커버 부재에 의해 초기에 보호되고, 상기 커버 부재는 비보호 상태에서 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  32. 제 28 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 패시베이션 막 또는 밀봉 캔중 하나 및 기판에 의해 적어도 보호되고, 상기 센서는 상기 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 일부에 관통 구멍을 형성함으로써 주위 분위기에 노출되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 센서는 상기 패시베이션 막 또는 밀봉 캔의 일부에 관통 구멍을 형성하기 위한 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  34. 제 28 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정하는 단계는, EL 소자에 일정한 전압이 인가되는 상태에서 EL 소자의 휘도의 감소 속도를 측정함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  35. 제 28 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑점의 전체 면적의 증가 속도를 측정하는 단계는, EL 소자로부터 얻어진 휘도가 일정한 상태에서 EL 소자에 인가되는 전압의 증가 속도를 측정함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  36. 제 28 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 EL 층 및 한쌍의 전극을 포함하는 구조를 가지며, 상기 EL 층은 상기 한쌍의 전극 사이에 보유되어 있고, 상기 가스는 상기 전극과 EL 층중 적어도 하나를 환원 또는 산화시키는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  37. 제 28 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  38. 가스 검출 장치를 보관하기 위한 방법에 있어서,
    가스 검출 장치에 설치된 EL 소자에 대해 불활성인 가스 또는 진공 생성용 진공 장치를 공급하는 단계, 및
    가스 검출 장치가 사용될 때까지 적어도 상기 EL 소자를 불활성 가스하에 위치시키거나 또는 진공 장치를 사용하여 진공하에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관 방법.
  39. 가스의 존재를 검출하는 가스 센서를 보관하기 위한 보관기에 있어서, 이 가스 센서는 가스에 노출되는 경우에 EL 소자에서 흑점이 형성되는 EL 소자를 포함하고, 주위 분위기에 함유된 가스의 존재는 EL 소자를 주위 분위기에 노출시켜 흑점의 형성을 검출함으로써 검출되며, 상기 보관기는,
    적어도 EL 소자를 보관하기 위한 보관부, 및
    보관기의 외부로부터 차단된 상태와 보관기의 외부로 노출된 상태 사이에서 전환되는 전환 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 EL 소자에 대해 불활성인 가스로 상기 보관부를 충진하기 위한 충진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 보관기는 상기 EL 소자에 대해 불활성인 가스로 보관부를 충진하기 위한 외부 설치 장치를 상기 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 외부 설치 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 차단시키는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  42. 제 39 항 내지 제 41 항중 어느 한 항에 있어서, 보관부에 대략적인 진공을 생성하기 위한 흡인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  43. 제 39 항 내지 제 41 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보관기는 상기 보관부의 내부에 외부 설치 흡인부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 외부 설치 흡인부와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 흡인부와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 차단시키는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  44. 가스의 존재를 검출하는 가스 센서를 보관하기 위한 보관기에 있어서, 이 가스 센서는 가스에 노출되는 경우에 EL 소자에서 면적을 갖는 흑점이 형성되는 EL 소자를 포함하고, 주위 분위기에 함유된 가스의 존재는 EL 소자를 주위 분위기에 노출시켜 흑점의 면적 증가를 측정함으로써 검출되며, 상기 보관기는,
    적어도 EL 소자를 보관하기 위한 보관부, 및
    보관기의 외부로부터 차단된 상태와 보관기의 외부로 노출된 상태 사이에서 전환되는 전환 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 EL 소자에 대해 불활성인 가스로 상기 보관부를 충진하기 위한 충진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  46. 제 44 항에 있어서, 상기 보관기는 상기 EL 소자에 대해 불활성인 가스로 보관부를 충진하기 위한 외부 설치 장치를 상기 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 외부 설치 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 차단시키는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  47. 제 44 항 내지 제 46 항중 어느 한 항에 있어서, 보관부에 대략적인 진공을 생성하기 위한 흡인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  48. 제 44 항 내지 제 46 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보관기는 상기 보관부의 내부에 외부 설치 흡인부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 외부 설치 흡인부와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 흡인부와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 차단시키는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  49. 가스의 농도를 검출하는 가스 센서를 보관하기 위한 보관기에 있어서, 이 가스 센서는 가스에 노출되는 경우에 EL 소자에서 면적을 갖는 흑점이 형성되는 EL 소자를 포함하고, 주위 분위기에 함유된 가스의 농도는 EL 소자를 주위 분위기에 노출시켜 흑점의 면적의 증가 속도를 측정함으로써 검출되며, 상기 보관기는,
    적어도 EL 소자를 보관하기 위한 보관부, 및
    보관기의 외부로부터 차단된 상태와 보관기의 외부로 노출된 상태 사이에서 전환되는 전환 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 EL 소자에 대해 불활성인 가스로 상기 보관부를 충진하기 위한 충진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  51. 제 49 항에 있어서, 상기 보관기는 상기 EL 소자에 대해 불활성인 가스로 보관부를 충진하기 위한 외부 설치 장치를 상기 보관부의 내부에 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 외부 설치 장치와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 장치와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 차단시키는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  52. 제 49 항 내지 제 51 항중 어느 한 항에 있어서, 보관부에 대략적인 진공을 생성하기 위한 흡인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
  53. 제 49 항 내지 제 51 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보관기는 상기 보관부의 내부에 외부 설치 흡인부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 외부 설치 흡인부와 보관부가 연결되는 경우에 개방되며 또한 외부 설치 흡인부와 보관부가 연결되지 않는 경우에는 보관부의 내부와 외부를 차단시키는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 보관기.
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