発光表示装置、及び発光表示装置の製造方法
【課題】有機溶媒を用いることがない発光表示装置であって、安全性に優れ、発光特性が低下することを防止することができるとともに、構成材料の種類を少なくすることができる発光表示装置及び発光表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による発光表示装置１は、発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４を備えている。このうち発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有している。また、この発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４に、一対の電極１０、１１が設けられている。
【解決手段】本発明による発光表示装置１は、発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４を備えている。このうち発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有している。また、この発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４に、一対の電極１０、１１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有する発光ゲルを用いた発光表示装置に係り、とりわけ、安全性に優れるとともに発光特性が低下することを防止することができる発光表示装置及び発光表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、発光層は電圧が印加されて発光する発光物質を含んでいる。このうち発光層は、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。
【０００４】
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３並びに非特許文献１および２参照）。このうち特許文献１および２並びに非特許文献１および２における発光表示装置は、一対の電極間の距離がいずれも数μｍ以上となっている。このため、各電極が相互に接触することがない。また、特許文献１乃至３および非特許文献１における発光表示装置の発光層は交流電圧が印加されるため、発光層の動作寿命が短くなる問題は解消される。
【特許文献１】特開２００７−１３９８９９号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１３０２号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２３３２号公報
【非特許文献１】「東芝レビュー vol.60, No.9, P33(2005)」
【非特許文献２】「Journal of the Electrochemical Society, Vol.152(8) pA1677(2005)」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１乃至２並びに非特許文献１および２における発光表示装置４１は、図７に示すように、互いに対向する面に電極４４が形成された一対の基板４３と、一対の基板４３間に挟持され、有機溶媒４６と支持塩４７とからなる電解質に発光物質４８を溶解させた発光層４５とを有している。このように、発光層４５として可燃性である有機溶媒４６を使用しているため、取り扱い上、安全性に問題がある。
【０００６】
また、有機溶媒４６は揮発性を有しているため、比較的容易に揮発する。このため、発光層４５内の濃度が変化し、発光層４５が劣化して発光層４５の発光特性が低下するという問題もある。
【０００７】
さらに、上述のように、有機溶媒４６を用いる発光層４５においては、発光層４５を十分に発光させるために、有機溶媒４６に支持塩４７を溶解させる必要がある。このため、発光層４５として有機溶媒４６を用いる場合、発光層４５を構成する材料の種類が多くなる。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、有機溶媒を用いることがない発光表示装置であって、安全性に優れ、発光特性が低下することを防止することができるとともに、構成材料の種類を少なくすることができる発光表示装置及び発光表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有する発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材と、この発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に設けられた一対の電極と、を備えたことを特徴とする発光表示装置である。
【００１０】
本発明は、一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に各々設けられ、発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に、対応する電極を支持する一対の支持基材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。
【００１１】
本発明は、一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面に設けられ、発光ゲル含浸材の当該一方の面に、一対の電極を支持する同一の支持基材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。
【００１２】
本発明は、一対の電極は、各々櫛歯状に形成されることを特徴とする発光表示装置である。
【００１３】
本発明は、各電極は、金、白金、銀、アルミニウム、スズ、ビスマス、および炭素のうちいずれかの材料からなることを特徴とする発光表示装置である。
【００１４】
本発明は、発光ゲルは、パターン状に含浸されていることを特徴とする発光表示装置である。
【００１５】
本発明は、発光ゲル含浸材は、綿、普通紙、および不織布のうちいずれかの材料からなることを特徴とする発光表示装置である。
【００１６】
本発明は、ゲル化材料は、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からなることを特徴とする発光表示装置である。
【００１７】
本発明は、発光ゲルは、交流電圧が印加されて発光することを特徴とする発光表示装置である。
【００１８】
本発明は、イオン液体は、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系のうちいずれかの材料を含むことを特徴とする発光表示装置である。
【００１９】
本発明は、発光物質は、ルテニウム化合物・錯体、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）、ペリレンのうちいずれかの材料を含むことを特徴とする発光表示装置である。
【００２０】
本発明は、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、発光ゲル含浸材に、イオン液体に発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加された発光ゲルを含浸させる工程と、発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に、一対の電極を設ける工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、発光ゲルは、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有しているため、可燃性の有機溶媒を用いることなく発光ゲルが形成される。この発光ゲルのイオン液体は難燃性であるため、可燃性の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。また、有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易いが、本発明によれば、発光ゲルのイオン液体は不揮発性を有しているために気化されることがない。このため、発光ゲルが劣化することを防止して、発光ゲル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。また、発光ゲルを形成する際、有機溶媒を用いる場合には有機溶媒に支持塩を溶解させる必要があるが、本発明によれば、発光ゲルはイオン液体を含んでいるため、このイオン液体に更に支持塩を溶解させる必要がない。このため、発光ゲルを構成する材料の種類を少なくすることができる。
【００２２】
また本発明によれば、発光ゲルは、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有しているため、この発光ゲルを、発光ゲル含浸材に含浸させ、この発光ゲルを含浸させた状態を維持することができる。このため、含浸された発光ゲルを発光させて光を取り出すことができる。また、発光ゲルはゲル化されているため、発光ゲル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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。ここで、図１および図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置を示す図である。このうち、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り、図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示すように、発光表示装置１は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有する発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４と、この発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４に設けられた一対の電極（第１電極１０、第２電極１１）とを備えている。このうち、発光ゲル５は、例えば文字（図６参照）、記号、あるいは所望の形状からなるパターン状に含浸されている。
【００２６】
また、図１に示すように、第１電極１０は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに設けられているとともに、第２電極１１は、発光ゲル含浸材４の他方の面４ｂに設けられている。また、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、第１電極１０を支持する第１基板（支持基材）２が設けられているとともに、発光ゲル含浸材４の他方の面４ｂに、第２電極１１を支持する第２基板（支持基材）３が設けられている。ここで、第１電極１０は、第１基板２の発光ゲル含浸材４側の面に形成されているとともに、第２電極１１は、第２基板の発光ゲル含浸材４側の面に形成されている。
【００２７】
また、図１に示すように、第１基板２に形成された第１電極１０と、第２基板３に形成された第２電極１１との間に、発光ゲル含浸材４に含浸された発光ゲル５に対して電圧を印加する交流電源１３が接続されている。
【００２８】
ところで、イオン液体６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６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６に発光物質７を溶解させ、かつゲル化材料８が添加されて形成された発光ゲル５において、発光ゲル５内を電気化学反応させる場合、発光ゲル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させることができる。
【００２９】
また、イオン液体６に用いる材料としては、多種類の発光物質７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、脂肪族系、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、１−アリル―３−アルキルイミダゾリウム系を好適に用いることができる。
【００３０】
発光物質７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）、ペリレン、ＲｕＣｌ６、ＲｕＰＦ６、Ｒｕ（ｂｐｙ３）Ｃｌ２ 、Ｒｕ（ｄ８−ｂｐｙ３）ＰＦ６等のＲｕ（ルテニウム）化合物・錯体を好適に用いることができる。また、発光物質７の濃度については特に制限はなく、１０ｗｔ％以下が望ましいが、特に、１ｗｔ％から５ｗｔ％の間で好適に用いることができる。
【００３１】
ここで、ゲル化とは、イオン液体６が流動性を失った状態をいい、ゲル化材料８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、このゲル化材料８を添加する量は１ｗｔ％〜１５ｗｔ％であることが望ましく、特に、３ｗｔ％〜７ｗｔ％であることが好適である。
【００３２】
また、発光ゲル含浸材４に用いる材料としては、綿、普通紙、または不織布等の材料を用いることができ、発光ゲル含浸材４は、０．１ｍｍから３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍから１ｍｍの厚みを有している。
【００３３】
また、第１基板２および第２基板３に用いる材料としては、発光物質７から発せられた光を外部に取り出すために透明な材料であれば特に制限はなく、例えば、ガラスまたはフィルム等を用いることができる。
【００３４】
さらに、第１基板２に形成された第１電極１０、および第２基板３に形成された第２電極１１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（Indium Tin Oxide）等を好適に用いることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態における発光表示装置１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、図１に示すように、第１電極１０が形成された第１基板２と、第２電極１１が形成された第２基板３とを準備する。この場合、まず、所望の大きさおよび厚さからなる第１基板２および第２基板３を準備し、第１基板２の一方の面に第１電極１０が形成されるとともに、第２基板３の一方の面に第２電極１１が形成される。
【００３７】
次に、イオン液体６に、発光物質７が溶解される。この場合、イオン液体６に、発光物質７が所望の濃度となるように混合され、所定の温度において所定時間攪拌される。このことにより、イオン液体６に発光物質７が十分に溶解される。
【００３８】
次に、発光物質７が溶解されたイオン液体６に、このイオン液体６をゲル化するゲル化材料８が添加されて所定時間混合され、発光物質７が溶解されたイオン液体６がゲル化される。このようにして、発光ゲル５が得られる。
【００３９】
次に、この発光ゲル５が、発光ゲル含浸材４にパターン状に含浸される。この場合、発光ゲル５は、スクリーン印刷、フレキソ印刷、および凸版印刷等によりパターン状に含浸される。
【００４０】
その後、発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、第１電極１０が接するように第１基板２が貼り付けられ、発光ゲル含浸材４の他方の面４ｂに、第２電極１１が接するように第２基板３が貼り付けられる。このようにして、発光表示装置１が得られる。
【００４１】
次に、このような構成からなる発光表示装置１の使用形態について説明する。
【００４２】
図１に示す本実施の形態における発光表示装置１において、発光ゲル５を発光させる場合、まず、交流電源１３から一対の電極１０、１１を介して、発光ゲル５に交流電圧が印加される。この場合、例えば一対の電極１０、１１のうち陰極となる第１電極１０近傍において電気化学的な還元反応が起こり、図２に示すように、イオン液体６および発光物質７からラジカルアニオン１４が生成される。他方、陽極となる第２電極１１近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルカチオン１５が生成される。
【００４３】
発光ゲル５に交流電圧が印加されている間、第１電極１０および第２電極１１に交流電圧が印加されているため、第１電極１０および第２電極１１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、第１電極１０近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオン１４は、対向する第２電極１１に向けて移動する。次に、第１電極１０および第２電極１１の極性が各々反転され、第１電極１０近傍に酸化反応によりラジカルカチオン１５が生成される。この間、第１電極１０近傍から対向する第２電極１１へ向けて移動していたラジカルアニオン１４が、第１電極１０へ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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失活されて、この中性分子から光が発せられる。
【００４４】
この第１電極１０の近傍における発光メカニズムと同様にして、第２電極１１の近傍において、生成されたラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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、第１電極１０の近傍および第２電極１１の近傍においてラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突して発光するため、第１電極１０と第２電極１１との間の距離が比較的離れている場合においても、発光ゲル５を発光させることができる。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有しているため、可燃性の有機溶媒を用いることなく発光ゲル５が形成される。可燃性の有機溶媒を用いる場合に比べて、本実施の形態によれば、発光ゲル５が含むイオン液体６は難燃性となっているため、取り扱い上、比較的安全である。また、有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易いが、本実施の形態によれば、発光ゲル５が含むイオン液体６は不揮発性を有しているために気化されることがない。このため、発光ゲル５が劣化することを防止して、発光ゲル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。さらに、本実施の形態によれば、発光ゲル５を形成する際イオン液体６を用いるため、イオン液体６に支持塩を溶解させる必要がない。このため、発光ゲル５を構成する材料の種類を少なくすることができる。
【００４６】
また本実施の形態によれば、発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有しているため、この発光ゲル５を、発光ゲル含浸材５にパターン状に含浸させ、このパターン状の形状を維持することができる。このため、発光ゲル含浸材５の両面に設けられた一対の電極１０、１１に交流電圧を印加することにより、パターン状に含浸された発光ゲル５を発光させて、パターン状の光を取り出すことができる。また、発光ゲル５はゲル化されているため、発光ゲル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。
【００４７】
第２の実施の形態
次に、図３乃至図５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３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り、図４は、本発明の第２の実施の形態における一対の電極の形状を示す図であり、図５は、本発明の第２の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【００４８】
図３乃至図５に示す第２の実施の形態は、発光表示装置において、一対の電極が発光ゲル含浸材の一方の面に設けられている点が異なるのみであり、他の構成は図１および図２に示す本発明の実施の形態と略同一である。なお、図３乃至図５において、図１および図２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。
【００４９】
図３に示すように、一対の電極（第１電極３０、第２電極３１）は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに設けられ、発光ゲル含浸材４の当該一方の面４ａに、一対の電極３０、３１を支持する同一のカバー（支持基材）２３が設けられている。ここで、一対の電極３０、３１は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成されている。
【００５０】
また、図４に示すように、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成された一対の電極３０、３１は、各々櫛歯状に形成されている。すなわち、一対の電極３０、３１のうちの第１電極３０は、長方形状を有するベース部３０ａと、このベース部３０ａ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電極３１側に延び、所定間隔を隔てて配置された複数の櫛部３０ｂとを含み、全体として櫛歯状に形成されている。また、第２電極３１は、長方形状を有するベース部３１ａと、このベース部３１ａ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電極３０側に向かって第１電極３０の各櫛部３０ｂ間に延び、各櫛部３０ｂと対向するように所定間隔を隔てて配置された複数の櫛部３１ｂとを含み、全体として櫛歯状に形成されている。
【００５１】
また、第１電極３０の各櫛部３０ｂおよび第２電極３１の各櫛部３１ｂ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５００μｍの範囲とすることが好適である。また、第１電極３０の櫛部３０ｂとこれに対向する第２電極３１の櫛部３１ｂとの間の距離は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。
【００５２】
図４において、一対の電極３０の櫛部３０ｂは、第２電極３１の櫛部３１ｂ間の中央に位置し、同様に第２電極３１の櫛部３１ｂは、一方の電極の櫛部３０ｂ間の中央に位置している。
【００５３】
また、図４に示すように、カバー２３表面に形成された第１電極３０のベース部３０ａと第２電極３１のベース部３１ａとの間に、発光ゲル５に対して電圧を印加する交流電源１３が接続されている。
【００５４】
また、カバー２３の表面に設けられた各電極３０、３１に用いる材料としては、透明な材料に限られることはなく、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）等の金属材料および炭素材料を用いることができる。このことにより、希少金属であるインジウムを含むＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を使用することなく、比較的安価な材料を用いて発光ゲル５から発せられる光を外部に取り出すことができる。
【００５５】
図３に示す発光表示装置２１を製造する場合、まず、一方の面４ａに、対向する一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４を準備する。この場合、まず、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに上記金属材料からなる金属箔が設けられる。その後、この金属箔に対してレジストパターンが形成されてエッチングされ、一対の電極３０、３１が発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成される。
【００５６】
なお、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに炭素材料により一対の電極３０、３１を形成する場合、各電極３０、３１は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａにカーボンインクを用いてスクリーン印刷等により形成される。あるいは他の方法として、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、板状の焼結炭素が切断されること等により得られた細長状の焼結炭素部材が載置されることにより形成される。
【００５７】
このようにして、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、ベース部３０ａと複数の櫛部３０ｂとを含む第１電極３０と、ベース部３１ａと櫛部３１ｂとを含む第２電極３１とが形成され、櫛歯状の一対の電極３０、３１が得られる。
【００５８】
次に、一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４に、発光ゲル５がパターン状に含浸される。この場合、発光ゲル５は、スクリーン印刷、フレキソ印刷、および凸版印刷等によりパターン状に含浸される。
【００５９】
次に、図３に示すように、発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、カバー２３が貼り付けられ、図３に示す発光表示装置２１が得られる。
【００６０】
図３に示す本実施の形態における発光表示装置２１において、発光ゲル５を発光させる場合、まず、交流電源１３から一対の電極３０、３１を介して、発光ゲル５に交流電圧が印加される。この場合、例えば一対の電極３０、３１のうち陰極となる第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍において電気化学的な還元反応が起こり、図５に示すように、イオン液体６および発光物質７からラジカルアニオン１４が生成される。他方、陽極となる第２電極３１の各櫛部３１ｂ近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルカチオン１５が生成される。
【００６１】
発光ゲル５に交流電圧が印加されている間、第１電極３０および第２電極３１に交流電圧が印加されているため、第１電極３０および第２電極３１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、第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオン１４は、対向する第２電極３１の各櫛部３１ｂに向けて移動する。次に、第１電極３０および第２電極３１の極性が各々反転され、第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍に酸化反応によりラジカルカチオン１５が生成される。この間、第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍から対向する第２電極３１の各櫛部３１ｂへ向けて移動していたラジカルアニオン１４が、第１電極３０の各櫛部３０ｂへ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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失活されて、この中性分子から光が発せられる。
【００６２】
この第１電極３０の各櫛部３０ｂの近傍における発光メカニズムと同様にして、第２電極３１の各櫛部３１ｂの近傍において、生成されたラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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、第１電極３０の各櫛部３０ｂの近傍および第２電極３１の各櫛部３１ｂの近傍においてラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突して発光するため、第１電極３０の櫛部３０ｂと第２電極３１の櫛部３１ｂとの間の距離が比較的離れている場合においても、発光ゲル５を発光させることができる。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有しているため、この発光ゲル５を、発光ゲル含浸材５にパターン状に含浸させることができる。このことにより、この発光ゲル５のパターンを外部に露出させ、発光ゲル５のパターン状の形状を維持することができる。このため、一対の電極３０、３１に交流電圧を印加することにより、パターン状に含浸された発光ゲル５を発光させて、パターン状の光を容易かつ確実に外部に取り出すことができる。また、発光ゲル５はゲル化されているため、発光ゲル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。
【００６４】
また本実施の形態によれば、発光ゲル５は発光ゲル含浸材４に含浸されて外部に露出しているため、一対の電極３０、３１に用いる材料として、透明電極であるＩＴＯを用いることなく、発光ゲル５から発せられる光を外部に取り出すことができる。このことにより、希少金属であるインジウムを含むＩＴＯを使用することなく、比較的安価な材料を用いて発光ゲル５から発せられる光を外部に取り出すことができる。
【００６５】
さらに本実施の形態によれば、一対の電極３０、３１は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成されている。このことにより、カバー３２に用いる材料が柔軟性を有している場合には、一対の電極３０、３１、およびカバー２３が柔軟性を有しているため、発光ゲル含浸材４、一対の電極３０、３１、およびカバー２３を共に湾曲させて、発光ゲル５から発光させることができる。
【実施例】
【００６６】
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。
【００６７】
まず、予め膜厚１５０ｎｍのＩＴＯからなる一対の電極１０、１１が設けられた一対の基板３となるガラス基板３（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ）２枚を準備し、各ガラス板２、３を中性洗剤を用いて洗浄し、さらに、超音波洗浄し、その後乾燥した。
【００６８】
次に、イオン液体６である１−アリル−３−ブチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンサルフォニル）イミド（略称：ＡＢＩｍＴＦＳＩ）に、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ３）Ｃｌ２を、２ｗｔ％混合し、６５℃、５００ｒｐｍで３時間攪拌して、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ３）Ｃｌ２を十分に溶解させ、発光溶液を生成した。
【００６９】
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））８を７ｗｔ％添加して所定時間混合して発光溶液をゲル化して発光ゲル５を得た。
【００７０】
次に、発光ゲル含浸材４となる普通紙４（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）を準備し、この普通紙４に、図６に示すように、発光ゲル５を「大」の字状に含浸させた。
【００７１】
次に、発光ゲル５が含浸された普通紙４の一方の面４ａに、第１電極１０が接するように第１基板２を貼り付け、普通紙４の他方の面４ｂに、第２電極１１が接するように第２基板３を貼り付けた。
【００７２】
その後、本実施例において得られたパターン状の発光ゲル５に、６０Ｈｚ、±５Ｖの交流電圧を印加した。その結果、発光ゲル５のパターン状の光を発光させて、５０ｃｄ／ｍ２の輝度を有する発光を得ることができた。
【００７３】
このように本実施例においては、発光ゲル含浸材である普通紙４の厚みは０．７ｍｍであり比較的厚いため、一対の電極１０、１１間の距離が長い。また、各電極１０、１１間に印加される電圧は低く、さらに、この印加される電圧は交流となっている。このことにより、各電極１０、１１間に不純物が混入した場合においても、この不純物により影響を受けることは少なく、発光ゲル５を発光させることができる。このため、発光表示装置１を、塵埃の少ない環境下であるクリーンルーム等ではなく、一般の環境下で製造することができる。
【００７４】
実施例２
本実施例における発光表示装置２１は、一対の電極３０、３１が発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに設けられている点が異なっており、他の構成は実施例１と略同一である。
【００７５】
まず、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、第１電極３０の各櫛部３０ｂおよび第２電極３１の各櫛部３１ｂの幅が１００μｍ、第１電極３０の櫛部３０ｂとこれに対向する第２電極３１の櫛部３１ｂとの間の距離が５０μｍ、各櫛部３０ｂ、３１ｂの厚さが１００ｍｍとなる対向する各櫛部３０ｂ、３１ｂを１０００組形成するとともに、各ベース部３０ａ、３１ａを形成し、櫛歯状の一対の金電極３０、３１を得た。次に、この一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４を中性洗剤を用いて洗浄し、さらに超音波洗浄し、その後乾燥した。
【００７６】
次に、一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４に、図６に示すように、発光ゲル５を「大」の字状に含浸させ、この発光ゲル含浸材４の一方の面４ａにカバー２３を貼り付け、図３に示す発光表示装置２１を得た。
【００７７】
その後、本実施例において得られたパターン状の発光ゲル５に、６０Ｈｚ、±５Ｖの交流電圧を印加した。その結果、発光ゲル５のパターン状の光を発光させて、５０ｃｄ／ｍ２の輝度を有する発光を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】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】図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【図３】図３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４】図４は、本発明の第２の実施の形態における一対の電極の形状を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【図６】図６は、発光ゲル含浸材に発光ゲルをパターン状に含浸させた一例を示す図である。
【図７】図７は、従来の発光表示装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 発光表示装置
２ 第１基板
３ 第２基板
４ 発光ゲル含浸材
４ａ 一方の面
４ｂ 他方の面
５ 発光ゲル
６ イオン液体
７ 発光物質
８ ゲル化材料
１０ 第１電極
１１ 第２電極
１３ 交流電源
１４ ラジカルアニオン
１５ ラジカルカチオン
２１ 発光表示装置
２３ カバー
３０ 第１電極
３０ａ ベース部
３０ｂ 櫛部
３１ 第２電極
３１ａ ベース部
３１ｂ 櫛部
４１ 発光表示装置
４３ 基板
４４ 電極
４５ 発光層
４６ 有機溶媒
４７ 支持塩
４８ 発光物質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有する発光ゲルを用いた発光表示装置に係り、とりわけ、安全性に優れるとともに発光特性が低下することを防止することができる発光表示装置及び発光表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、発光層は電圧が印加されて発光する発光物質を含んでいる。このうち発光層は、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。
【０００４】
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３並びに非特許文献１および２参照）。このうち特許文献１および２並びに非特許文献１および２における発光表示装置は、一対の電極間の距離がいずれも数μｍ以上となっている。このため、各電極が相互に接触することがない。また、特許文献１乃至３および非特許文献１における発光表示装置の発光層は交流電圧が印加されるため、発光層の動作寿命が短くなる問題は解消される。
【特許文献１】特開２００７−１３９８９９号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１３０２号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２３３２号公報
【非特許文献１】「東芝レビュー vol.60, No.9, P33(2005)」
【非特許文献２】「Journal of the Electrochemical Society, Vol.152(8) pA1677(2005)」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１乃至２並びに非特許文献１および２における発光表示装置４１は、図７に示すように、互いに対向する面に電極４４が形成された一対の基板４３と、一対の基板４３間に挟持され、有機溶媒４６と支持塩４７とからなる電解質に発光物質４８を溶解させた発光層４５とを有している。このように、発光層４５として可燃性である有機溶媒４６を使用しているため、取り扱い上、安全性に問題がある。
【０００６】
また、有機溶媒４６は揮発性を有しているため、比較的容易に揮発する。このため、発光層４５内の濃度が変化し、発光層４５が劣化して発光層４５の発光特性が低下するという問題もある。
【０００７】
さらに、上述のように、有機溶媒４６を用いる発光層４５においては、発光層４５を十分に発光させるために、有機溶媒４６に支持塩４７を溶解させる必要がある。このため、発光層４５として有機溶媒４６を用いる場合、発光層４５を構成する材料の種類が多くなる。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、有機溶媒を用いることがない発光表示装置であって、安全性に優れ、発光特性が低下することを防止することができるとともに、構成材料の種類を少なくすることができる発光表示装置及び発光表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有する発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材と、この発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に設けられた一対の電極と、を備えたことを特徴とする発光表示装置である。
【００１０】
本発明は、一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に各々設けられ、発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に、対応する電極を支持する一対の支持基材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。
【００１１】
本発明は、一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面に設けられ、発光ゲル含浸材の当該一方の面に、一対の電極を支持する同一の支持基材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。
【００１２】
本発明は、一対の電極は、各々櫛歯状に形成されることを特徴とする発光表示装置である。
【００１３】
本発明は、各電極は、金、白金、銀、アルミニウム、スズ、ビスマス、および炭素のうちいずれかの材料からなることを特徴とする発光表示装置である。
【００１４】
本発明は、発光ゲルは、パターン状に含浸されていることを特徴とする発光表示装置である。
【００１５】
本発明は、発光ゲル含浸材は、綿、普通紙、および不織布のうちいずれかの材料からなることを特徴とする発光表示装置である。
【００１６】
本発明は、ゲル化材料は、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からなることを特徴とする発光表示装置である。
【００１７】
本発明は、発光ゲルは、交流電圧が印加されて発光することを特徴とする発光表示装置である。
【００１８】
本発明は、イオン液体は、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系のうちいずれかの材料を含むことを特徴とする発光表示装置である。
【００１９】
本発明は、発光物質は、ルテニウム化合物・錯体、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）、ペリレンのうちいずれかの材料を含むことを特徴とする発光表示装置である。
【００２０】
本発明は、イオン液体に発光物質を溶解する工程と、発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、発光ゲル含浸材に、イオン液体に発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加された発光ゲルを含浸させる工程と、発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に、一対の電極を設ける工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、発光ゲルは、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有しているため、可燃性の有機溶媒を用いることなく発光ゲルが形成される。この発光ゲルのイオン液体は難燃性であるため、可燃性の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。また、有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易いが、本発明によれば、発光ゲルのイオン液体は不揮発性を有しているために気化されることがない。このため、発光ゲルが劣化することを防止して、発光ゲル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。また、発光ゲルを形成する際、有機溶媒を用いる場合には有機溶媒に支持塩を溶解させる必要があるが、本発明によれば、発光ゲルはイオン液体を含んでいるため、このイオン液体に更に支持塩を溶解させる必要がない。このため、発光ゲルを構成する材料の種類を少なくすることができる。
【００２２】
また本発明によれば、発光ゲルは、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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有しているため、この発光ゲルを、発光ゲル含浸材に含浸させ、この発光ゲルを含浸させた状態を維持することができる。このため、含浸された発光ゲルを発光させて光を取り出すことができる。また、発光ゲルはゲル化されているため、発光ゲル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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。ここで、図１および図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置を示す図である。このうち、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り、図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示すように、発光表示装置１は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有する発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４と、この発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４に設けられた一対の電極（第１電極１０、第２電極１１）とを備えている。このうち、発光ゲル５は、例えば文字（図６参照）、記号、あるいは所望の形状からなるパターン状に含浸されている。
【００２６】
また、図１に示すように、第１電極１０は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに設けられているとともに、第２電極１１は、発光ゲル含浸材４の他方の面４ｂに設けられている。また、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、第１電極１０を支持する第１基板（支持基材）２が設けられているとともに、発光ゲル含浸材４の他方の面４ｂに、第２電極１１を支持する第２基板（支持基材）３が設けられている。ここで、第１電極１０は、第１基板２の発光ゲル含浸材４側の面に形成されているとともに、第２電極１１は、第２基板の発光ゲル含浸材４側の面に形成されている。
【００２７】
また、図１に示すように、第１基板２に形成された第１電極１０と、第２基板３に形成された第２電極１１との間に、発光ゲル含浸材４に含浸された発光ゲル５に対して電圧を印加する交流電源１３が接続されている。
【００２８】
ところで、イオン液体６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６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６に発光物質７を溶解させ、かつゲル化材料８が添加されて形成された発光ゲル５において、発光ゲル５内を電気化学反応させる場合、発光ゲル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させることができる。
【００２９】
また、イオン液体６に用いる材料としては、多種類の発光物質７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、脂肪族系、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、１−アリル―３−アルキルイミダゾリウム系を好適に用いることができる。
【００３０】
発光物質７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）、ペリレン、ＲｕＣｌ６、ＲｕＰＦ６、Ｒｕ（ｂｐｙ３）Ｃｌ２ 、Ｒｕ（ｄ８−ｂｐｙ３）ＰＦ６等のＲｕ（ルテニウム）化合物・錯体を好適に用いることができる。また、発光物質７の濃度については特に制限はなく、１０ｗｔ％以下が望ましいが、特に、１ｗｔ％から５ｗｔ％の間で好適に用いることができる。
【００３１】
ここで、ゲル化とは、イオン液体６が流動性を失った状態をいい、ゲル化材料８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、このゲル化材料８を添加する量は１ｗｔ％〜１５ｗｔ％であることが望ましく、特に、３ｗｔ％〜７ｗｔ％であることが好適である。
【００３２】
また、発光ゲル含浸材４に用いる材料としては、綿、普通紙、または不織布等の材料を用いることができ、発光ゲル含浸材４は、０．１ｍｍから３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍから１ｍｍの厚みを有している。
【００３３】
また、第１基板２および第２基板３に用いる材料としては、発光物質７から発せられた光を外部に取り出すために透明な材料であれば特に制限はなく、例えば、ガラスまたはフィルム等を用いることができる。
【００３４】
さらに、第１基板２に形成された第１電極１０、および第２基板３に形成された第２電極１１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（Indium Tin Oxide）等を好適に用いることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態における発光表示装置１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、図１に示すように、第１電極１０が形成された第１基板２と、第２電極１１が形成された第２基板３とを準備する。この場合、まず、所望の大きさおよび厚さからなる第１基板２および第２基板３を準備し、第１基板２の一方の面に第１電極１０が形成されるとともに、第２基板３の一方の面に第２電極１１が形成される。
【００３７】
次に、イオン液体６に、発光物質７が溶解される。この場合、イオン液体６に、発光物質７が所望の濃度となるように混合され、所定の温度において所定時間攪拌される。このことにより、イオン液体６に発光物質７が十分に溶解される。
【００３８】
次に、発光物質７が溶解されたイオン液体６に、このイオン液体６をゲル化するゲル化材料８が添加されて所定時間混合され、発光物質７が溶解されたイオン液体６がゲル化される。このようにして、発光ゲル５が得られる。
【００３９】
次に、この発光ゲル５が、発光ゲル含浸材４にパターン状に含浸される。この場合、発光ゲル５は、スクリーン印刷、フレキソ印刷、および凸版印刷等によりパターン状に含浸される。
【００４０】
その後、発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、第１電極１０が接するように第１基板２が貼り付けられ、発光ゲル含浸材４の他方の面４ｂに、第２電極１１が接するように第２基板３が貼り付けられる。このようにして、発光表示装置１が得られる。
【００４１】
次に、このような構成からなる発光表示装置１の使用形態について説明する。
【００４２】
図１に示す本実施の形態における発光表示装置１において、発光ゲル５を発光させる場合、まず、交流電源１３から一対の電極１０、１１を介して、発光ゲル５に交流電圧が印加される。この場合、例えば一対の電極１０、１１のうち陰極となる第１電極１０近傍において電気化学的な還元反応が起こり、図２に示すように、イオン液体６および発光物質７からラジカルアニオン１４が生成される。他方、陽極となる第２電極１１近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルカチオン１５が生成される。
【００４３】
発光ゲル５に交流電圧が印加されている間、第１電極１０および第２電極１１に交流電圧が印加されているため、第１電極１０および第２電極１１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、第１電極１０近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオン１４は、対向する第２電極１１に向けて移動する。次に、第１電極１０および第２電極１１の極性が各々反転され、第１電極１０近傍に酸化反応によりラジカルカチオン１５が生成される。この間、第１電極１０近傍から対向する第２電極１１へ向けて移動していたラジカルアニオン１４が、第１電極１０へ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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失活されて、この中性分子から光が発せられる。
【００４４】
この第１電極１０の近傍における発光メカニズムと同様にして、第２電極１１の近傍において、生成されたラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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、第１電極１０の近傍および第２電極１１の近傍においてラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突して発光するため、第１電極１０と第２電極１１との間の距離が比較的離れている場合においても、発光ゲル５を発光させることができる。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有しているため、可燃性の有機溶媒を用いることなく発光ゲル５が形成される。可燃性の有機溶媒を用いる場合に比べて、本実施の形態によれば、発光ゲル５が含むイオン液体６は難燃性となっているため、取り扱い上、比較的安全である。また、有機溶媒は揮発性を有しているために気化され易いが、本実施の形態によれば、発光ゲル５が含むイオン液体６は不揮発性を有しているために気化されることがない。このため、発光ゲル５が劣化することを防止して、発光ゲル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。さらに、本実施の形態によれば、発光ゲル５を形成する際イオン液体６を用いるため、イオン液体６に支持塩を溶解させる必要がない。このため、発光ゲル５を構成する材料の種類を少なくすることができる。
【００４６】
また本実施の形態によれば、発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有しているため、この発光ゲル５を、発光ゲル含浸材５にパターン状に含浸させ、このパターン状の形状を維持することができる。このため、発光ゲル含浸材５の両面に設けられた一対の電極１０、１１に交流電圧を印加することにより、パターン状に含浸された発光ゲル５を発光させて、パターン状の光を取り出すことができる。また、発光ゲル５はゲル化されているため、発光ゲル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。
【００４７】
第２の実施の形態
次に、図３乃至図５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３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り、図４は、本発明の第２の実施の形態における一対の電極の形状を示す図であり、図５は、本発明の第２の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【００４８】
図３乃至図５に示す第２の実施の形態は、発光表示装置において、一対の電極が発光ゲル含浸材の一方の面に設けられている点が異なるのみであり、他の構成は図１および図２に示す本発明の実施の形態と略同一である。なお、図３乃至図５において、図１および図２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。
【００４９】
図３に示すように、一対の電極（第１電極３０、第２電極３１）は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに設けられ、発光ゲル含浸材４の当該一方の面４ａに、一対の電極３０、３１を支持する同一のカバー（支持基材）２３が設けられている。ここで、一対の電極３０、３１は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成されている。
【００５０】
また、図４に示すように、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成された一対の電極３０、３１は、各々櫛歯状に形成されている。すなわち、一対の電極３０、３１のうちの第１電極３０は、長方形状を有するベース部３０ａと、このベース部３０ａ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電極３１側に延び、所定間隔を隔てて配置された複数の櫛部３０ｂとを含み、全体として櫛歯状に形成されている。また、第２電極３１は、長方形状を有するベース部３１ａと、このベース部３１ａ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電極３０側に向かって第１電極３０の各櫛部３０ｂ間に延び、各櫛部３０ｂと対向するように所定間隔を隔てて配置された複数の櫛部３１ｂとを含み、全体として櫛歯状に形成されている。
【００５１】
また、第１電極３０の各櫛部３０ｂおよび第２電極３１の各櫛部３１ｂ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５００μｍの範囲とすることが好適である。また、第１電極３０の櫛部３０ｂとこれに対向する第２電極３１の櫛部３１ｂとの間の距離は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。
【００５２】
図４において、一対の電極３０の櫛部３０ｂは、第２電極３１の櫛部３１ｂ間の中央に位置し、同様に第２電極３１の櫛部３１ｂは、一方の電極の櫛部３０ｂ間の中央に位置している。
【００５３】
また、図４に示すように、カバー２３表面に形成された第１電極３０のベース部３０ａと第２電極３１のベース部３１ａとの間に、発光ゲル５に対して電圧を印加する交流電源１３が接続されている。
【００５４】
また、カバー２３の表面に設けられた各電極３０、３１に用いる材料としては、透明な材料に限られることはなく、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）等の金属材料および炭素材料を用いることができる。このことにより、希少金属であるインジウムを含むＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を使用することなく、比較的安価な材料を用いて発光ゲル５から発せられる光を外部に取り出すことができる。
【００５５】
図３に示す発光表示装置２１を製造する場合、まず、一方の面４ａに、対向する一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４を準備する。この場合、まず、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに上記金属材料からなる金属箔が設けられる。その後、この金属箔に対してレジストパターンが形成されてエッチングされ、一対の電極３０、３１が発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成される。
【００５６】
なお、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに炭素材料により一対の電極３０、３１を形成する場合、各電極３０、３１は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａにカーボンインクを用いてスクリーン印刷等により形成される。あるいは他の方法として、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、板状の焼結炭素が切断されること等により得られた細長状の焼結炭素部材が載置されることにより形成される。
【００５７】
このようにして、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、ベース部３０ａと複数の櫛部３０ｂとを含む第１電極３０と、ベース部３１ａと櫛部３１ｂとを含む第２電極３１とが形成され、櫛歯状の一対の電極３０、３１が得られる。
【００５８】
次に、一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４に、発光ゲル５がパターン状に含浸される。この場合、発光ゲル５は、スクリーン印刷、フレキソ印刷、および凸版印刷等によりパターン状に含浸される。
【００５９】
次に、図３に示すように、発光ゲル５が含浸された発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、カバー２３が貼り付けられ、図３に示す発光表示装置２１が得られる。
【００６０】
図３に示す本実施の形態における発光表示装置２１において、発光ゲル５を発光させる場合、まず、交流電源１３から一対の電極３０、３１を介して、発光ゲル５に交流電圧が印加される。この場合、例えば一対の電極３０、３１のうち陰極となる第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍において電気化学的な還元反応が起こり、図５に示すように、イオン液体６および発光物質７からラジカルアニオン１４が生成される。他方、陽極となる第２電極３１の各櫛部３１ｂ近傍において、電気化学的な酸化反応が起こり、イオン液体６および発光物質７からラジカルカチオン１５が生成される。
【００６１】
発光ゲル５に交流電圧が印加されている間、第１電極３０および第２電極３１に交流電圧が印加されているため、第１電極３０および第２電極３１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、第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍に還元反応により生成されたラジカルアニオン１４は、対向する第２電極３１の各櫛部３１ｂに向けて移動する。次に、第１電極３０および第２電極３１の極性が各々反転され、第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍に酸化反応によりラジカルカチオン１５が生成される。この間、第１電極３０の各櫛部３０ｂ近傍から対向する第２電極３１の各櫛部３１ｂへ向けて移動していたラジカルアニオン１４が、第１電極３０の各櫛部３０ｂへ戻ってくる。このことにより、ラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突する。次に、衝突したラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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失活されて、この中性分子から光が発せられる。
【００６２】
この第１電極３０の各櫛部３０ｂの近傍における発光メカニズムと同様にして、第２電極３１の各櫛部３１ｂの近傍において、生成されたラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５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、第１電極３０の各櫛部３０ｂの近傍および第２電極３１の各櫛部３１ｂの近傍においてラジカルアニオン１４とラジカルカチオン１５とが衝突して発光するため、第１電極３０の櫛部３０ｂと第２電極３１の櫛部３１ｂとの間の距離が比較的離れている場合においても、発光ゲル５を発光させることができる。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、発光ゲル５は、イオン液体６と、このイオン液体６中に溶解された発光物質７と、イオン液体６をゲル化するゲル化材料８とを有しているため、この発光ゲル５を、発光ゲル含浸材５にパターン状に含浸させることができる。このことにより、この発光ゲル５のパターンを外部に露出させ、発光ゲル５のパターン状の形状を維持することができる。このため、一対の電極３０、３１に交流電圧を印加することにより、パターン状に含浸された発光ゲル５を発光させて、パターン状の光を容易かつ確実に外部に取り出すことができる。また、発光ゲル５はゲル化されているため、発光ゲル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。
【００６４】
また本実施の形態によれば、発光ゲル５は発光ゲル含浸材４に含浸されて外部に露出しているため、一対の電極３０、３１に用いる材料として、透明電極であるＩＴＯを用いることなく、発光ゲル５から発せられる光を外部に取り出すことができる。このことにより、希少金属であるインジウムを含むＩＴＯを使用することなく、比較的安価な材料を用いて発光ゲル５から発せられる光を外部に取り出すことができる。
【００６５】
さらに本実施の形態によれば、一対の電極３０、３１は、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに形成されている。このことにより、カバー３２に用いる材料が柔軟性を有している場合には、一対の電極３０、３１、およびカバー２３が柔軟性を有しているため、発光ゲル含浸材４、一対の電極３０、３１、およびカバー２３を共に湾曲させて、発光ゲル５から発光させることができる。
【実施例】
【００６６】
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。
【００６７】
まず、予め膜厚１５０ｎｍのＩＴＯからなる一対の電極１０、１１が設けられた一対の基板３となるガラス基板３（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ）２枚を準備し、各ガラス板２、３を中性洗剤を用いて洗浄し、さらに、超音波洗浄し、その後乾燥した。
【００６８】
次に、イオン液体６である１−アリル−３−ブチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンサルフォニル）イミド（略称：ＡＢＩｍＴＦＳＩ）に、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ３）Ｃｌ２を、２ｗｔ％混合し、６５℃、５００ｒｐｍで３時間攪拌して、発光物質７としてのＲｕ（ｂｐｙ３）Ｃｌ２を十分に溶解させ、発光溶液を生成した。
【００６９】
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））８を７ｗｔ％添加して所定時間混合して発光溶液をゲル化して発光ゲル５を得た。
【００７０】
次に、発光ゲル含浸材４となる普通紙４（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）を準備し、この普通紙４に、図６に示すように、発光ゲル５を「大」の字状に含浸させた。
【００７１】
次に、発光ゲル５が含浸された普通紙４の一方の面４ａに、第１電極１０が接するように第１基板２を貼り付け、普通紙４の他方の面４ｂに、第２電極１１が接するように第２基板３を貼り付けた。
【００７２】
その後、本実施例において得られたパターン状の発光ゲル５に、６０Ｈｚ、±５Ｖの交流電圧を印加した。その結果、発光ゲル５のパターン状の光を発光させて、５０ｃｄ／ｍ２の輝度を有する発光を得ることができた。
【００７３】
このように本実施例においては、発光ゲル含浸材である普通紙４の厚みは０．７ｍｍであり比較的厚いため、一対の電極１０、１１間の距離が長い。また、各電極１０、１１間に印加される電圧は低く、さらに、この印加される電圧は交流となっている。このことにより、各電極１０、１１間に不純物が混入した場合においても、この不純物により影響を受けることは少なく、発光ゲル５を発光させることができる。このため、発光表示装置１を、塵埃の少ない環境下であるクリーンルーム等ではなく、一般の環境下で製造することができる。
【００７４】
実施例２
本実施例における発光表示装置２１は、一対の電極３０、３１が発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに設けられている点が異なっており、他の構成は実施例１と略同一である。
【００７５】
まず、発光ゲル含浸材４の一方の面４ａに、第１電極３０の各櫛部３０ｂおよび第２電極３１の各櫛部３１ｂの幅が１００μｍ、第１電極３０の櫛部３０ｂとこれに対向する第２電極３１の櫛部３１ｂとの間の距離が５０μｍ、各櫛部３０ｂ、３１ｂの厚さが１００ｍｍとなる対向する各櫛部３０ｂ、３１ｂを１０００組形成するとともに、各ベース部３０ａ、３１ａを形成し、櫛歯状の一対の金電極３０、３１を得た。次に、この一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４を中性洗剤を用いて洗浄し、さらに超音波洗浄し、その後乾燥した。
【００７６】
次に、一対の電極３０、３１が形成された発光ゲル含浸材４に、図６に示すように、発光ゲル５を「大」の字状に含浸させ、この発光ゲル含浸材４の一方の面４ａにカバー２３を貼り付け、図３に示す発光表示装置２１を得た。
【００７７】
その後、本実施例において得られたパターン状の発光ゲル５に、６０Ｈｚ、±５Ｖの交流電圧を印加した。その結果、発光ゲル５のパターン状の光を発光させて、５０ｃｄ／ｍ２の輝度を有する発光を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】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】図２は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【図３】図３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４】図４は、本発明の第２の実施の形態における一対の電極の形状を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態における発光表示装置において発光ゲル含浸材に含浸された発光ゲルの部分を拡大した図である。
【図６】図６は、発光ゲル含浸材に発光ゲルをパターン状に含浸させた一例を示す図である。
【図７】図７は、従来の発光表示装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 発光表示装置
２ 第１基板
３ 第２基板
４ 発光ゲル含浸材
４ａ 一方の面
４ｂ 他方の面
５ 発光ゲル
６ イオン液体
７ 発光物質
８ ゲル化材料
１０ 第１電極
１１ 第２電極
１３ 交流電源
１４ ラジカルアニオン
１５ ラジカルカチオン
２１ 発光表示装置
２３ カバー
３０ 第１電極
３０ａ ベース部
３０ｂ 櫛部
３１ 第２電極
３１ａ ベース部
３１ｂ 櫛部
４１ 発光表示装置
４３ 基板
４４ 電極
４５ 発光層
４６ 有機溶媒
４７ 支持塩
４８ 発光物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有する発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材と、
この発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に設けられた一対の電極と、を備えたことを特徴とする発光表示装置。
【請求項２】
一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に各々設けられ、
発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に、対応する電極を支持する一対の支持基材が設けられ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。
【請求項３】
一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面に設けられ、
発光ゲル含浸材の当該一方の面に、一対の電極を支持する同一の支持基材が設けられ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。
【請求項４】
一対の電極は、各々櫛歯状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の発光表示装置。
【請求項５】
各電極は、金、白金、銀、アルミニウム、スズ、ビスマス、および炭素のうちいずれかの材料からなることを特徴とする請求項３または４に記載の発光表示装置。
【請求項６】
発光ゲルは、パターン状に含浸されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項７】
発光ゲル含浸材は、綿、普通紙、および不織布のうちいずれかの材料からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項８】
ゲル化材料は、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からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項９】
発光ゲルは、交流電圧が印加されて発光することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項１０】
イオン液体は、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系のうちいずれかの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項１１】
発光物質は、ルテニウム化合物・錯体、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）、ペリレンのうちいずれかの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項１２】
イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、
発光ゲル含浸材に、イオン液体に発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加された発光ゲルを含浸させる工程と、
発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に、一対の電極を設ける工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
【請求項１】
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、イオン液体をゲル化するゲル化材料とを有する発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材と、
この発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に設けられた一対の電極と、を備えたことを特徴とする発光表示装置。
【請求項２】
一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に各々設けられ、
発光ゲル含浸材の一方の面と他方の面に、対応する電極を支持する一対の支持基材が設けられ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。
【請求項３】
一対の電極は、発光ゲル含浸材の一方の面に設けられ、
発光ゲル含浸材の当該一方の面に、一対の電極を支持する同一の支持基材が設けられ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。
【請求項４】
一対の電極は、各々櫛歯状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の発光表示装置。
【請求項５】
各電極は、金、白金、銀、アルミニウム、スズ、ビスマス、および炭素のうちいずれかの材料からなることを特徴とする請求項３または４に記載の発光表示装置。
【請求項６】
発光ゲルは、パターン状に含浸されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項７】
発光ゲル含浸材は、綿、普通紙、および不織布のうちいずれかの材料からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項８】
ゲル化材料は、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からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項９】
発光ゲルは、交流電圧が印加されて発光することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項１０】
イオン液体は、脂肪族系、イミダゾリウム系、ピリジウム系のうちいずれかの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項１１】
発光物質は、ルテニウム化合物・錯体、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）、ペリレンのうちいずれかの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の発光表示装置。
【請求項１２】
イオン液体に発光物質を溶解する工程と、
発光物質が溶解されたイオン液体に、このイオン液体をゲル化するゲル化材料を添加する工程と、
発光ゲル含浸材に、イオン液体に発光物質が溶解され、かつゲル化材料が添加された発光ゲルを含浸させる工程と、
発光ゲルが含浸された発光ゲル含浸材に、一対の電極を設ける工程と、を備えたことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８２４５２（Ｐ２００９−２８２４５２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３６８８５（Ｐ２００８−１３６８８５）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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