JPH10135540A - Electrochemiluminescent cell - Google Patents
Electrochemiluminescent cellInfo
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- JPH10135540A JPH10135540A JP28532496A JP28532496A JPH10135540A JP H10135540 A JPH10135540 A JP H10135540A JP 28532496 A JP28532496 A JP 28532496A JP 28532496 A JP28532496 A JP 28532496A JP H10135540 A JPH10135540 A JP H10135540A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学発光を利
用した表示デバイスやレーザ装置等に用いることが可能
な高効率の電気化学発光セルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-efficiency electrochemical light emitting cell which can be used for a display device and a laser device utilizing electrochemical light emission.
【0002】[0002]
【従来の技術】ある種の色素を含む電解液と電極からな
る系の電極に電流を流すことで電解液からの発光(電気
化学発光、electrochemiluminescence: ECL)を観測
することができる。例えば、DPA(ジフェニルアント
ラセン)や[Ru(bpy)3]2+(ルテニウムビピリジン錯
体)を含む電解液に1つの電極により交流の電位を印加
すると、カチオンラジカル、アニオンラジカルが交互に
発生する。両者は電極から沖合へと拡散していくが、一
部が結合し、電子移動反応の結果、励起状態の分子と基
底状態の分子が生成する。励起状態にある分子は、基底
状態に落ちる際に光子を放出する。この発光に要する電
圧は、酸化および還元に要する電位の差であって、2〜
3V程度と小さく、CRT(陰極線管、cathode ray tu
be)やEL(電界発光、electrolumonescence)等の表
示デバイスに比べて、低電圧で駆動することができる。
また、素子構造も非常に簡単である。しかしながら、こ
のような単電極を用いた方法は、一般に、発光効率が低
く発光強度が弱いため、実用には至っていない。この理
由として、単電極法では電極電位を高速に掃引しなけれ
ばならず、充電電流などの非ファラデー電流が流れてし
まい、入力した電流が有効に電気化学反応に利用されな
いこと、ラジカルは溶液中で不安定で寿命が短いため、
電極から交互に発生したカチオンラジカルとアニオンラ
ジカルの拡散層の重なりは薄く、電子移動反応を起こす
確率も小さくなってしまうこと等が挙げられる。2. Description of the Related Art Light emission (electrochemiluminescence: ECL) from an electrolytic solution can be observed by applying a current to an electrode of a system including an electrolytic solution containing a certain dye and an electrode. For example, when an AC potential is applied to an electrolyte containing DPA (diphenylanthracene) or [Ru (bpy) 3 ] 2+ (ruthenium bipyridine complex) with one electrode, cation radicals and anion radicals are generated alternately. Both diffuse from the electrode to the offshore, but partly combine, and as a result of the electron transfer reaction, excited state molecules and ground state molecules are generated. Molecules in the excited state emit photons as they fall to the ground state. The voltage required for this light emission is the difference between the potentials required for oxidation and reduction,
CRT (cathode ray tube, cathode ray tu)
be) and EL (electroluminescence, electrolumonescence) can be driven at a lower voltage than display devices.
Also, the element structure is very simple. However, such a method using a single electrode has not been put to practical use because the luminous efficiency is generally low and the luminous intensity is weak. The reason for this is that in the single-electrode method, the electrode potential must be swept at high speed, non-Faraday current such as charging current flows, and the input current is not effectively used for the electrochemical reaction. Is unstable and has a short life,
The overlap between the diffusion layers of cation radicals and anion radicals alternately generated from the electrodes is small, and the probability of causing an electron transfer reaction is reduced.
【0003】電気化学発光を起こさせる方法には、上記
の単電極による交流法の他に、2つの電極を用いる直流
法がある。直流法は、一方の電位を常に酸化電位以上、
他方の電位を還元電位以下に設定しておけば、定常的に
発光させることができる非常に簡単な方法である。直流
法では、発光効率を上げるために両電極を接近させる。
これは、電極で生成したラジカルの寿命が短いため、カ
チオンラジカルとアニオンラジカルの出会う確率を上げ
なければならないためである。また2つの電極が近いほ
ど、発光を終えた分子は再び電極へ供給されることにな
り、効率を上げることができる。また、直流法では電位
を変化させないために、充電電流などの非ファラデー電
流が流れない。このため、交流法に比べて、入力エネル
ギを効率的に発光に利用できる。As a method of causing electrochemiluminescence, there is a direct current method using two electrodes in addition to the above-described alternating current method using a single electrode. In the direct current method, one potential is always higher than the oxidation potential,
If the other potential is set to be equal to or lower than the reduction potential, this is a very simple method that can emit light constantly. In the direct current method, both electrodes are brought close to each other to increase luminous efficiency.
This is because the lifetime of the radical generated at the electrode is short, and the probability that the cation radical and the anion radical meet must be increased. In addition, the closer the two electrodes are, the more molecules that have emitted light are supplied to the electrodes again, and the efficiency can be increased. In the DC method, a non-Faraday current such as a charging current does not flow because the potential is not changed. For this reason, the input energy can be used more efficiently for light emission as compared with the AC method.
【0004】両電極を接近させる従来から提案されてい
る構造として、薄層セルがある。これは2枚の平板電極
を対向させ、スペーサで両者を隔て、内部に発光物質を
含む電解質を封入するものであるが、光を取り出すため
に少なくとも一方の電極は透明でなければならない。[0004] A thin-layer cell has been proposed as a conventionally proposed structure in which both electrodes are brought close to each other. In this method, two flat electrodes are opposed to each other, and the two are separated by a spacer, and an electrolyte containing a luminescent substance is sealed therein. At least one of the electrodes must be transparent in order to extract light.
【0005】シュネッドラーら(Schaper, H., Koestli
n, H., Schnedler, E.,: J. Electrochem. Soc., 1982
年、129巻、1289-1294頁)は、ITO(インジウムスズ
酸化物)と白金電極の薄層セル内にルブレン(rubren
e)を封入し、連続500時間以上の発光を観測した。[0005] Schaper, H., Koestli
n, H., Schnedler, E.,: J. Electrochem. Soc., 1982
129, 1289-1294), rubren (rubren) in a thin layer cell of ITO (indium tin oxide) and platinum electrode.
e) was sealed, and light emission for 500 hours or more continuously was observed.
【0006】薄層セルでは、電極間隔はスペーサの厚み
で規定され、それを10μm以下にするのは実質的に困
難であり、発光効率を上げるにも限界がある。また容積
にも限界があるため、出発物質の供給が不十分で発光効
率を下げる一因にもなっている。In a thin-layer cell, the distance between electrodes is determined by the thickness of the spacer, and it is substantially difficult to reduce the distance to 10 μm or less, and there is a limit in increasing luminous efficiency. In addition, since the volume is limited, the supply of the starting material is insufficient, which is one of the causes for lowering the luminous efficiency.
【0007】2電極を用いた直流法の電気化学発光とし
てワイトマン(Bartelt, J. E., Drew, S. M., Wightma
n, R. M.,: J. Electrochem. Soc 1992年、139巻、70-7
4頁)らは、微小な間隔で隔てられた2本あるいは3本
のバンド電極を用いており、2枚あるいは3枚の金属の
薄膜を絶縁性薄膜を介して挟み、その端面を研磨してバ
ンド電極としている。電気化学発光では、電気化学発光
生成物が再び電気化学反応の出発物質となるレドックス
サイクルを利用するため、バンド電極の数が多いほど再
反応の割合が上昇し、反応効率を上げることができる。
リソグラフィ技術を利用すれば、数ミクロンの間隔の多
数のバンド電極(櫛形電極)を容易に作製することがで
き、発光効率を著しく向上させることができる。また薄
層セルの場合とは異なり、セルの内容積の大きさに制限
はなく、電解によって濃度の低下した出発物質を十分に
供給することができる反面、溶液量を多くすると必然的
に溶液層が厚くなり、溶液による再吸収のための光強度
の低下といった問題点も生じる。また電極間隔が数ミク
ロン程度にもなればもはや支持電解質は必要としなくな
る。[0007] Wightman (Bartelt, JE, Drew, SM, Wightma) was used as electrochemiluminescence of the direct current method using two electrodes.
n, RM ,: J. Electrochem. Soc 1992, 139, 70-7
4) use two or three band electrodes separated by a small distance, sandwich two or three metal thin films via an insulating thin film, and polish the end surface. It is a band electrode. In the electrochemiluminescence, a redox cycle in which an electrochemiluminescence product becomes a starting material of the electrochemical reaction is used again. Therefore, as the number of band electrodes increases, the rate of re-reaction increases, and the reaction efficiency can be increased.
If lithography technology is used, a large number of band electrodes (comb-shaped electrodes) with a spacing of several microns can be easily manufactured, and the luminous efficiency can be significantly improved. Also, unlike the case of a thin-layer cell, the internal volume of the cell is not limited, and the starting material whose concentration has been reduced by electrolysis can be sufficiently supplied. And the light intensity decreases due to re-absorption by the solution. Further, if the electrode spacing becomes several microns, the supporting electrolyte is no longer required.
【0008】一方、電気化学発光の効率を下げている大
きな要因の1つは、溶液中の水の存在であり、水は強力
な消光剤であるので、支持電解質からの水の混入の心配
がなくなると、更なる効率の増大が期待できる。また水
の混入の少ない極性の低い溶媒の使用も可能になる。更
に、極性の低い溶媒では、発光材料としても利用可能な
エキサイプレックスを安定に形成しやすく、発光材料に
幅を持たせることができる。On the other hand, one of the major factors that lowers the efficiency of electrochemiluminescence is the presence of water in the solution. Since water is a strong quencher, there is no fear of water being mixed in from the supporting electrolyte. If it disappears, a further increase in efficiency can be expected. In addition, it becomes possible to use a solvent having a low polarity with little contamination of water. Furthermore, in the case of a solvent having a low polarity, an exciplex that can be used as a light-emitting material can be easily formed stably, and the light-emitting material can have a wide range.
【0009】有機色素からの発光を利用した色素レーザ
は、パルス発振、CW(持続波、continuous wave)発
振が可能で、チューナブルなレーザであるが、発振させ
るためには、光ポンピングのための別のレーザやフラッ
シュランプ等が必要であった。このため、色素レーザ
は、スペクトロスコピーや分析化学の分野での強力なツ
ールとなり得るが、コストが高く広い設置場所が必要で
あった。半導体を用いたレーザでチューナブルなものは
あるが、可視の広い領域に渡って単一の素子で波長選択
可能なレーザは実現されていない。電気化学発光によっ
てレーザが実現できれば、上記の問題点を解決すること
ができるが、電気化学発光の効率は低く、レーザ発振に
は至っていない。電気化学発光で放出される光は等方的
であるため、半分程度しか利用されていない。ワイトマ
ンらのバンド電極においても有効利用されておらず、か
つ厚い溶液層を通して観測しているため、発光強度はさ
らに低下している。A dye laser utilizing light emission from an organic dye can perform pulse oscillation and CW (continuous wave) oscillation, and is a tunable laser. Another laser or flash lamp was required. For this reason, dye lasers can be powerful tools in the field of spectroscopy and analytical chemistry, but have required high cost and large installation locations. Although there is a tunable laser using a semiconductor, a laser capable of selecting a wavelength with a single element over a wide visible region has not been realized. If a laser can be realized by electrochemical light emission, the above problem can be solved, but the efficiency of electrochemical light emission is low and laser oscillation has not been achieved. Since the light emitted by electrochemiluminescence is isotropic, only about half is utilized. Since the band electrode of Wightman et al. Is not effectively used and is observed through a thick solution layer, the emission intensity is further reduced.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
気化学発光による表示デバイスやレーザ装置は、構造が
簡単で材料や周辺装置も安価であり、製造コストを低く
することができるが、発光効率が低いので、実用化する
ことができないという問題があった。As described above, the conventional display device and laser device using electrochemical luminescence have a simple structure, the materials and peripheral devices are inexpensive, and the manufacturing cost can be reduced. There is a problem that it cannot be put to practical use because of its low efficiency.
【0011】本発明の目的は、上記課題を解決するため
に、高い効率で電気化学発光を起こすことができる電気
化学発光セルを提供することにある。An object of the present invention is to provide an electrochemiluminescent cell which can generate electrochemiluminescence with high efficiency in order to solve the above problems.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の電気化学発光セルは、電気化学発光物質
の溶液と、前記溶液に電位を印加する電極と、前記溶液
および前記電極とを収容する容器とを含んでなる電気化
学発光セルにおいて、前記容器は透明な材料で形成し、
前記電極は絶縁性基板上に形成された微小な間隙で隔て
られた複数のパターン状の電極で構成し、前記容器の外
側に光共振器を配設する。To achieve the above object, an electrochemiluminescent cell according to the present invention comprises a solution of an electrochemiluminescent substance, an electrode for applying a potential to the solution, and an electrode for applying a potential to the solution. A container for containing the container, the container is formed of a transparent material,
The electrodes include a plurality of patterned electrodes formed on an insulating substrate and separated by minute gaps, and an optical resonator is provided outside the container.
【0013】また、電気化学発光物質の溶液と、前記溶
液に電位を印加する電極と、前記溶液および前記電極と
を収容する容器とを含んでなる電気化学発光セルにおい
て、前記容器は透明な材料で形成し、前記電極は絶縁性
基板上に形成された微小な間隙で隔てられた複数のパタ
ーン状の電極で構成し、該パターン状の電極を一方の鏡
とし、該電極と前記容器の外側に配設された他方の鏡と
で光共振器を構成する。[0013] Further, in an electrochemiluminescent cell comprising a solution of an electrochemiluminescent substance, an electrode for applying a potential to the solution, and a container for accommodating the solution and the electrode, the container is made of a transparent material. The electrode is composed of a plurality of patterned electrodes formed on an insulating substrate and separated by a minute gap, and the patterned electrode is used as one mirror, and the electrode and the outside of the container are formed. Constitutes an optical resonator with the other mirror disposed in the optical resonator.
【0014】これらの場合、前記容器に前記溶液を供給
および排出する構造を備える。In these cases, a structure for supplying and discharging the solution to and from the container is provided.
【0015】また、これらの場合、前記溶液の屈折率
が、前記容器を構成する材料の屈折率よりも高くなるよ
うにする。In these cases, the refractive index of the solution is higher than the refractive index of the material constituting the container.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の電気化学発光セ
ルの基本構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of an electrochemical light emitting cell according to the present invention.
【0017】図に示す電気化学発光セルは、絶縁性基板
1の上面に微小間隔をもって配置された第1の電極2及
び第2の電極3と、第1の電極2と第2の電極3とをそ
れぞれ外部回路へ電気的に接続して電圧を印加する第1
の電極端子4と第2の電極端子5と、電気化学発光物質
を含む溶液を収容する容器7と、容器7を挟んで配設さ
れた光共振器8とを含んで構成されている。容器7は、
第1の電極2及び第2の電極3の電極面が内部溶液に接
するような構造で、かつ光が取り出せるように透明な材
料で形成されている。配線部分は、配線部分で電極反応
が生じないように、第1の電極端子4及び第2の電極端
子5と第1の電極2及び第2の電極3の開口部分6を除
いて、絶縁層で被覆する。The electrochemiluminescent cell shown in FIG. 1 includes a first electrode 2 and a second electrode 3, which are arranged at a minute interval on the upper surface of an insulating substrate 1, a first electrode 2 and a second electrode 3, and Are respectively electrically connected to an external circuit to apply a voltage.
, A second electrode terminal 4, a second electrode terminal 5, a container 7 for accommodating a solution containing an electrochemiluminescent substance, and an optical resonator 8 disposed with the container 7 interposed therebetween. Container 7
The first electrode 2 and the second electrode 3 have a structure in which the electrode surfaces are in contact with the internal solution, and are formed of a transparent material so that light can be extracted. Except for the first electrode terminal 4 and the second electrode terminal 5 and the opening portions 6 of the first electrode 2 and the second electrode 3, the wiring portion is an insulating layer so that an electrode reaction does not occur in the wiring portion. Cover with.
【0018】このような構成の電気化学発光セルにおい
て、容器7内に電気化学発光物質を含む溶液を注入し、
第1の電極端子4と第2の電極端子5とに電圧を印加し
て、第1の電極端子4と第2の電極端子5との間で発生
する発光を光共振器8で増幅して取り出すことにより、
発光デバイスやレーザを実現する。In the electrochemiluminescent cell having such a structure, a solution containing an electrochemiluminescent substance is injected into the container 7,
A voltage is applied to the first electrode terminal 4 and the second electrode terminal 5, and light emission generated between the first electrode terminal 4 and the second electrode terminal 5 is amplified by the optical resonator 8. By taking out
Realize light emitting devices and lasers.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定さ
れるものではない。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
【0020】(第1実施例)図2は、本発明の第1実施
例である電気化学発光セルの構造を示す側断面図であ
る。(First Embodiment) FIG. 2 is a side sectional view showing the structure of an electrochemical light emitting cell according to a first embodiment of the present invention.
【0021】本実施例においては、噛み合った白金製の
櫛形の電極(請求項1、2におけるパターン状の電極に
相当する。)12、13が透明な絶縁性基板である石英
基板11の下面に形成された電気化学発光セルと、その
発光デバイスへの適用例を示す。In this embodiment, the interdigitated platinum comb-shaped electrodes (corresponding to the patterned electrodes in claims 1 and 2) 12 and 13 are provided on the lower surface of a quartz substrate 11 which is a transparent insulating substrate. The formed electrochemiluminescent cell and its application example to a light emitting device are shown.
【0022】本実施例の電気化学発光セルを製作するた
めに、先ず、直径3インチの円板状の石英基板上に、露
光装置を用いて、噛み合った櫛形の電極(請求項1、2
におけるパターン状の電極に相当する。)12、13、
参照電極20、外部電極(対抗電極)21、端子部分
(図示しない)のレジストパターンを形成し、スパッタ
装置でチタン、白金の順にスパッタ堆積し、メチルエチ
ルケトン中に浸漬し超音波洗浄器を用いてリフトオフ
し、噛み合った櫛形の電極12、13、参照電極20、
外部電極21、端子部分のパターン以外の金属部分を基
板より剥離した。白金の膜厚は約800Å程度とした。
リード部分を絶縁層で被覆するために、石英基板11に
チッ化シリコン膜をスパッタ装置で形成し、反応性エッ
チング装置で、噛み合った櫛形の電極12、13部分、
参照電極20部分、外部電極21部分、端子部分のチッ
化シリコン膜を除去したのち、石英基板11を所定の寸
法にダイシングソーで切り出した。作製した噛み合った
櫛形の電極12、13の電極幅は約2μm、ギャップは
約2μm、櫛の歯の長さは約2mm、櫛の歯の本数は2
50対とした。In order to manufacture the electrochemical light emitting cell of the present embodiment, first, a comb-shaped electrode (Claims 1 and 2) meshed with a 3 inch diameter disk-shaped quartz substrate using an exposure apparatus.
Corresponds to a patterned electrode. ) 12, 13,
A resist pattern of a reference electrode 20, an external electrode (counter electrode) 21, and a terminal portion (not shown) is formed, titanium and platinum are sputter-deposited in this order by a sputtering device, immersed in methyl ethyl ketone, and lifted off using an ultrasonic cleaner. And the interdigitated comb-shaped electrodes 12, 13, the reference electrode 20,
Metal parts other than the pattern of the external electrode 21 and the terminal part were peeled off from the substrate. The platinum film thickness was about 800 °.
In order to cover the lead portion with an insulating layer, a silicon nitride film is formed on the quartz substrate 11 by a sputtering device, and the engaged comb-shaped electrodes 12, 13 are formed by a reactive etching device.
After removing the silicon nitride film of the reference electrode 20, the external electrode 21, and the terminal, the quartz substrate 11 was cut out to a predetermined size with a dicing saw. The electrode width of the interdigitated comb-shaped electrodes 12 and 13 thus prepared was about 2 μm, the gap was about 2 μm, the length of the comb teeth was about 2 mm, and the number of the comb teeth was 2
There were 50 pairs.
【0023】この石英基板11の下面に形成された噛み
合った櫛形の電極12、13に対向するように鏡面研磨
した白金電極14を上面に設置したブロック15を、厚
さ約12μmのテフロンスペーサ16を介して配置し
た。このブロック15には液体を供給、排出する流路1
7、18が設けられており、櫛形の電極12、13と白
金電極14とテフロンスペーサ16とで、溶液を収容す
る容器19を構成した。また、あらかじめ参照電極20
の白金上に、銀メッキ液を用いて銀の電析20aを設け
た。石英基板11の下面に設けた外部電極21は、電気
化学測定を行う際に使用する。A block 15 having a platinum electrode 14 mirror-polished on its upper surface so as to face the interdigitated comb-shaped electrodes 12 and 13 formed on the lower surface of the quartz substrate 11 is mounted on a Teflon spacer 16 having a thickness of about 12 μm. Arranged through. The flow path 1 for supplying and discharging the liquid is supplied to the block 15.
7 and 18 are provided, and a container 19 for accommodating a solution is constituted by the comb-shaped electrodes 12 and 13, the platinum electrode 14 and the Teflon spacer 16. In addition, the reference electrode 20
A silver deposit 20a was provided on the platinum by using a silver plating solution. The external electrode 21 provided on the lower surface of the quartz substrate 11 is used when performing an electrochemical measurement.
【0024】以上の構成の容器19にルテニウム錯体約
1mM(mMは10-3mol/lの意、以下同じ)を含む
DMSO(ジメチルスルホキシド)溶液を注入した後、
流路17、18を封止した。ポテンシオスタットを用
い、参照電極20に対して櫛形の電極12、13の一方
の電位を1.6V、他方の電位を−1.6Vに設定し、
櫛形の電極12、13の裏面より観察したところ、橙色
の発光を観測することができた。櫛形の電極12、13
に対向する位置に鏡面研磨した白金電極14がある場合
に比べ、白金電極14が無い場合の発光強度は弱かっ
た。このことから、櫛形の電極12、13に対向する位
置に鏡(白金電極14)を配置することによって発光強
度を上げられることが確認できた。After injecting a DMSO (dimethyl sulfoxide) solution containing about 1 mM of ruthenium complex (mM means 10 −3 mol / l, the same applies hereinafter) into the container 19 having the above structure,
Channels 17 and 18 were sealed. Using a potentiostat, one potential of the comb-shaped electrodes 12 and 13 is set to 1.6 V and the other potential to -1.6 V with respect to the reference electrode 20,
When observed from the back surfaces of the comb-shaped electrodes 12 and 13, it was possible to observe orange light emission. Comb-shaped electrodes 12, 13
The light emission intensity without the platinum electrode 14 was weaker than the case where the mirror-polished platinum electrode 14 was located at a position facing the surface. From this, it was confirmed that the emission intensity can be increased by disposing the mirror (platinum electrode 14) at the position facing the comb-shaped electrodes 12 and 13.
【0025】また、鏡が存在する場合の発光パターンを
詳細に検討したところ、発光パターンは回折パターンを
生じていることがわかった。この回折パターンは、櫛形
の電極12、13を多重スリットとし、このスリットに
同一位相の平面波が入射した場合のパターンと一致し
た。励起状態にある分子は電極ギャップを中心に電気化
学発光セル内に多数存在しており、自然発光の場合には
各分子はそれぞれ独立に発光するが、励起状態にある分
子の密度が高くなり、光共振器の中にある場合には誘導
放出が起きるようになり、位相が揃った波となる。本実
施例における構成においても、鏡面の白金電極14と白
金の櫛形の電極12、13とで光共振器が構成され、電
気化学発光が誘導放出により、同一位相の平面波とな
り、櫛形の電極12、13のスリットを通った結果、回
折パターンを生じたものである。Further, when the light emission pattern in the presence of a mirror was examined in detail, it was found that the light emission pattern caused a diffraction pattern. This diffraction pattern coincided with the pattern when the comb-shaped electrodes 12 and 13 were formed as multiple slits and plane waves having the same phase were incident on the slits. A large number of molecules in the excited state are present in the electrochemiluminescent cell centering on the electrode gap, and in the case of spontaneous emission, each molecule emits light independently, but the density of the molecules in the excited state increases, When in the optical resonator, stimulated emission occurs, resulting in a wave with a uniform phase. Also in the configuration of the present embodiment, an optical resonator is formed by the mirror-finished platinum electrode 14 and the platinum comb-shaped electrodes 12 and 13, and the electrochemiluminescence becomes a plane wave of the same phase by stimulated emission. As a result of passing through 13 slits, a diffraction pattern was generated.
【0026】また、流路17、18を封止せずに、溶液
を流しながら発光させたところ、発光強度は増大した。
これは、流れによって櫛形の電極12、13に出発物質
が効率的に供給され、またラジカル同士が混じり易くな
ったためである。When light was emitted while the solution was flowing without sealing the channels 17 and 18, the emission intensity was increased.
This is because the starting material is efficiently supplied to the comb-shaped electrodes 12 and 13 by the flow, and the radicals are easily mixed.
【0027】次に溶媒をアセトニトリルに変えたとこ
ろ、発光は不安定になり、発光強度は減少した。石英、
DMSO、アセトニトリルの屈折率はそれぞれ、1.4
6、1.48、1.34であるため、石英セルとDMS
Oでは光導波路の構成になるために、全反射する割合が
高くなり、誘導放出も起こりやすくなるためである。Next, when the solvent was changed to acetonitrile, the luminescence became unstable and the luminescence intensity decreased. quartz,
DMSO and acetonitrile each have a refractive index of 1.4.
6, 1.48, 1.34, the quartz cell and DMS
This is because O has a configuration of an optical waveguide, so that the ratio of total reflection increases, and stimulated emission easily occurs.
【0028】(第2実施例)本実施例においては、2種
類の発光物質を混合したときの効果と発光デバイスへの
適用例を示す。(Second Embodiment) In this embodiment, the effect when two kinds of light emitting substances are mixed and an example of application to a light emitting device will be described.
【0029】図2に示す第1実施例と同様な構成の電気
化学発光物質溶液の容器19にDPA(ジフェニルアン
トラセン)約5mMとルブレン約0.1mMを含むDM
F(ジメチルホルムアミド)溶液を注入し、流路17、
18を封止した後、噛み合った櫛形の電極12、13に
電源を接続した。櫛形の電極12、13の裏面から垂直
に出射する光を分光器で分光した。2.3Vの電圧を印
加すると、550nmを中心波長とする発光を観測し
た。電圧を6.0Vに上げると、550nmの発光に加
え、440nmを中心波長とする発光を観測した。ま
た、第1実施例と同様の櫛形の電極12、13に対向す
る位置に鏡面研磨した白金電極14がある場合に比べ、
白金電極14が無い場合の発光強度は弱かった。このこ
とから、櫛形の電極12、13に対向する位置に鏡(白
金電極14)を配置することによって発光強度を上げら
れることが確認できた。550nmの発光はルブレンに
よるものである。2.3Vの電位差ではルブレンのみ酸
化還元し、DPAは電極反応を起こさず、電圧を6.0
Vに上げるとルブレンとDPAの両方が電解を起こし、
両者が発光するためである。このように、酸化還元電位
が異なる電気化学発光物質の混合溶液では、電極電位を
制御することによって、発光波長を制御することができ
た。A DM 19 containing about 5 mM of DPA (diphenylanthracene) and about 0.1 mM of rubrene is placed in a container 19 of an electrochemiluminescent substance solution having the same structure as that of the first embodiment shown in FIG.
Inject F (dimethylformamide) solution,
After sealing 18, a power supply was connected to the interdigitated comb-shaped electrodes 12 and 13. Light vertically emitted from the back surfaces of the comb-shaped electrodes 12 and 13 was separated by a spectroscope. When a voltage of 2.3 V was applied, light emission having a center wavelength of 550 nm was observed. When the voltage was increased to 6.0 V, emission having a center wavelength of 440 nm was observed in addition to emission of 550 nm. Further, as compared with the case where the mirror-polished platinum electrode 14 is located at a position facing the comb-shaped electrodes 12 and 13 as in the first embodiment,
The emission intensity without the platinum electrode 14 was weak. From this, it was confirmed that the emission intensity can be increased by disposing the mirror (platinum electrode 14) at the position facing the comb-shaped electrodes 12 and 13. Emission at 550 nm is due to rubrene. At a potential difference of 2.3 V, only rubrene is redox-reduced, DPA does not cause an electrode reaction, and the voltage is reduced to 6.0.
When raised to V, both rubrene and DPA cause electrolysis,
This is because both emit light. As described above, in the mixed solution of the electrochemiluminescent substances having different oxidation-reduction potentials, the emission wavelength could be controlled by controlling the electrode potential.
【0030】以上示したように本発明では、印加電圧の
制御で表示色を変化させることができ、デバイスへの応
用が可能である。As described above, according to the present invention, the display color can be changed by controlling the applied voltage, and application to a device is possible.
【0031】(第3実施例)図3は、本発明の第3実施
例の電気化学発光セルの構成を示す分解斜視図である。(Third Embodiment) FIG. 3 is an exploded perspective view showing the structure of an electrochemical light emitting cell according to a third embodiment of the present invention.
【0032】図に示す電気化学発光セルは、透明な絶縁
性基板上に構成された噛み合った櫛形の電極31と、櫛
形の電極(請求項1、2におけるパターン状の電極に相
当する。)31を収容するとともに櫛形の電極31の下
側に溶液溜め36を構成する透明な石英製の容器33
と、第1の凹面鏡42と第2の凹面鏡43とからなる光
共振器とを含んで構成される。The electrochemiluminescent cell shown in the figure has a comb-shaped electrode 31 formed on a transparent insulating substrate and a comb-shaped electrode (corresponding to a patterned electrode in claims 1 and 2). And a transparent quartz container 33 constituting a solution reservoir 36 below the comb-shaped electrode 31.
And an optical resonator including a first concave mirror 42 and a second concave mirror 43.
【0033】本実施例の場合も第1実施例の場合と同様
な方法で、電極幅約5μm、ギャップ約5μm、櫛の歯
の長さ約8mm、櫛の歯の本数250対の、噛み合った
櫛形の電極31を透明石英基板上に作製し、約40mm
×約9.5mmのサイズに切り出した。この櫛形の電極
31にパッキン付き電極押さえ32を取り付けた後、幅
約12.5mm、高さ約12.5mm、奥行き約35m
mの石英製の容器33の中央に装填した。石英製の容器
33には、溶液を供給及び排出するための流路34、3
5が設けられてあり、また櫛形の電極31の下面に接し
て溶液溜め36が設けられている。この石英製の容器3
3を金属のフレーム37に組み入れ、フレーム37には
溶液を補給及び排出するためのフランジ38、39を取
り付け、フランジ38、39にテフロン製のチューブ4
0、41を取り付けた。チューブ40、41のうち、供
給側のチューブにはシリンジポンプ(図示しない)を、
排出側のチューブには廃液溜め(図示しない)を接続
し、石英製の容器33に溶液が流せるようにした。In this embodiment, in the same manner as in the first embodiment, about 5 μm of electrode width, about 5 μm of gap, about 8 mm of comb teeth, and 250 pairs of comb teeth are engaged. A comb-shaped electrode 31 is formed on a transparent quartz substrate,
X It was cut out to a size of about 9.5 mm. After attaching the electrode holder with packing 32 to the comb-shaped electrode 31, the width is about 12.5 mm, the height is about 12.5 mm, and the depth is about 35 m
m in the center of a quartz container 33. Quartz vessel 33 has channels 34, 3 for supplying and discharging the solution.
5 is provided, and a solution reservoir 36 is provided in contact with the lower surface of the comb-shaped electrode 31. This quartz container 3
3 is assembled into a metal frame 37, and flanges 38 and 39 for supplying and discharging the solution are attached to the frame 37, and a Teflon tube 4 is attached to the flanges 38 and 39.
0 and 41 were attached. A syringe pump (not shown) is provided on the supply side tube of the tubes 40 and 41,
A waste liquid reservoir (not shown) was connected to the tube on the discharge side so that the solution could flow into the quartz container 33.
【0034】更に,フレーム37に一対の第1の凹面鏡
42と第2の凹面鏡43とを、鏡面が互いに対向するよ
うに取り付けた。第1の凹面鏡42と第2の凹面鏡43
の曲率半径は共に約5cmで、第1の凹面鏡42の反射
率は可視光領域でほぼ100%になるように誘電体多層
蒸着膜をコートしたものを用い、第2の凹面鏡43は透
過率が約1%、反射率が約99%のものを用いた。両凹
面鏡の光軸が櫛形の電極31の櫛の歯の方向に一致する
ように調整した。Further, a pair of the first concave mirror 42 and the second concave mirror 43 are mounted on the frame 37 so that the mirror surfaces face each other. First concave mirror 42 and second concave mirror 43
Have a radius of curvature of about 5 cm, and the first concave mirror 42 is coated with a dielectric multilayer vapor-deposited film so that the reflectance of the first concave mirror 42 is almost 100% in the visible light region. The second concave mirror 43 has a transmittance of About 1% and a reflectivity of about 99% were used. The adjustment was made so that the optical axis of the biconcave mirror coincided with the direction of the teeth of the comb of the comb-shaped electrode 31.
【0035】上記構成の本実施例の電気化学発光セルに
おいて、シリンジポンプ(図示しない)より、ルテニウ
ムビピリジン錯体([Ru(bpy)3]2+)約10mMを含
むDMSO溶液を石英製の容器33に注入し、ポテンシ
オスタットを用いて、参照電極に対して一方の櫛形の電
極の電位を1.8V、もう一方の櫛形の電極の電位を−
1.8Vに設定し、電解を行ったところ、橙色の指向性
の強い位相の揃った光が、第2の凹面鏡43の中央から
出射し、レーザ発振することができた。第1実施例及び
第2実施例ではレーザ発振には至らなかったが、本実施
例では光共振器を電極長方向に設置しているために、鏡
や溶液の吸収による損失よりも利得を大きくすることが
できたためである。また、凹面鏡の曲率も安定領域にあ
るため、定在波が安定に存在できるためである。In the electrochemiluminescence cell of the present embodiment having the above-described structure, a DMSO solution containing about 10 mM of a ruthenium bipyridine complex ([Ru (bpy) 3 ] 2+ ) is supplied from a syringe pump (not shown) to a quartz vessel 33. And the potential of one comb-shaped electrode is set to 1.8 V with respect to the reference electrode and the potential of the other comb-shaped electrode is set to − with a potentiostat.
When the voltage was set to 1.8 V and the electrolysis was performed, light having a strong orange directivity and having a uniform phase was emitted from the center of the second concave mirror 43 and laser oscillation was possible. Although laser oscillation did not occur in the first and second embodiments, in this embodiment, since the optical resonator is provided in the electrode length direction, the gain is larger than the loss due to absorption of the mirror or the solution. Because he was able to. Also, because the curvature of the concave mirror is also in the stable region, the standing wave can exist stably.
【0036】(第4実施例)図4は、本発明の第4実施
例の電気化学発光セルの構成を示す分解斜視図である。(Fourth Embodiment) FIG. 4 is an exploded perspective view showing the structure of an electrochemical light emitting cell according to a fourth embodiment of the present invention.
【0037】本実施例では、波長選択可能な発光デバイ
スについて説明する。In this embodiment, a light emitting device capable of selecting a wavelength will be described.
【0038】本実施例においては、図3に示す第3実施
例における第1の凹面鏡(反射率約100%)42をプ
リズム51と回折格子52とに置き換え、第2の凹面鏡
(反射率約99%、透過率約1%)43の光軸に対し
て、回折格子の角度が自由に変えられるようにした。次
に、DPAとルブレンとルテニウムビピリジン錯体
([Ru(bpy)3]2+)の混合溶液を調整した。各色素の
濃度比は、単独で発光させた場合に発光強度が等しくな
るようにあらかじめ決めておいた。この混合溶液をシリ
ンジポンプ(図示しない)で上記のセルに流し、櫛形の
電極31間に約6Vの電位を印加した。In this embodiment, the first concave mirror (with a reflectivity of about 100%) 42 in the third embodiment shown in FIG. 3 is replaced with a prism 51 and a diffraction grating 52, and the second concave mirror (with a reflectivity of about 99%) is used. %, Transmittance of about 1%) with respect to the optical axis of 43, the angle of the diffraction grating can be freely changed. Next, a mixed solution of DPA, rubrene, and a ruthenium bipyridine complex ([Ru (bpy) 3 ] 2+ ) was prepared. The concentration ratio of each dye was determined in advance so that the emission intensity would be the same when the light was emitted alone. This mixed solution was flowed into the above-mentioned cell by a syringe pump (not shown), and a potential of about 6 V was applied between the comb-shaped electrodes 31.
【0039】透過率が約1%の凹面鏡の中央から出射す
るレーザ光の波長は、回折格子52の角度を変えること
によって、可視領域にわたって自由に選択することがで
きた。DPA、ルブレン、ルテニウムビピリジン錯体
([Ru(bpy)3]2+)の発光の中心波長はそれぞれ、4
40、550、610nmにあり、それぞれ幅の広いス
ペクトルのため、混合溶液からの発光は可視光線のほぼ
全領域をカバーできる。このため、回折格子で必要な波
長を選択することができる。The wavelength of the laser light emitted from the center of the concave mirror having a transmittance of about 1% could be freely selected over the visible region by changing the angle of the diffraction grating 52. DPA, rubrene, and the ruthenium bipyridine complex ([Ru (bpy) 3 ] 2+ ) have emission center wavelengths of 4
Due to the broad spectrum at 40, 550 and 610 nm, respectively, the emission from the mixed solution can cover almost the entire range of visible light. For this reason, the wavelength required for the diffraction grating can be selected.
【0040】以上示したように、電気化学発光セルの光
共振器の一方に回折格子などの波長選択性素子を用いる
ことで、チューナブルな電気化学発光レーザを実現する
ことが示された。As described above, it has been shown that a tunable electrochemiluminescence laser can be realized by using a wavelength-selective element such as a diffraction grating in one of the optical resonators of the electrochemiluminescence cell.
【0041】上記実施例においては、電極に白金を用い
た場合を例として示したが、電極の材料としては、金、
銀、銅、パラジウム、クロム、チタン、ステンレスなど
の金属、p型およびn型シリコン、p型およびn型ゲル
マニウム、ガリウムリン、ガリウム砒素、ITO(イン
ジウムスズ酸化物)、酸化インジウム(In2O3)、酸
化スズ(SnO2)、酸化カドミウム(CdO)、カド
ミウムスズ酸化物(Cd2SnO4)などの半導体、グラ
ッシーカーボン、導電性カーボンペースト、導電性カー
ボン膜などの半金属材料等を用いることができる。In the above embodiment, the case where platinum is used for the electrode has been described as an example.
Metals such as silver, copper, palladium, chromium, titanium, and stainless steel, p-type and n-type silicon, p-type and n-type germanium, gallium phosphide, gallium arsenide, ITO (indium tin oxide), indium oxide (In 2 O 3) ), Semiconductors such as tin oxide (SnO 2 ), cadmium oxide (CdO), and cadmium tin oxide (Cd 2 SnO 4 ); semi-metallic materials such as glassy carbon, conductive carbon paste, and conductive carbon film. Can be.
【0042】また、電極の基板材料として石英を用いた
場合を例として示したが、ガラス、表面を酸化処理した
シリコン、酸化アルミニウム、テンパックス、プラスチ
ックなどの絶縁材料を用いることができる。Although the case where quartz is used as the substrate material of the electrode has been described as an example, an insulating material such as glass, silicon whose surface is oxidized, aluminum oxide, Tempax, or plastic can be used.
【0043】また、電極や溶液を収容する容器の材料と
して石英を用いた場合を例として示したが、透明性の高
いガラス、テンパックス、プラスチック、酸化シリコン
などを用いることができる。Although the case where quartz is used as the material of the container for accommodating the electrodes and the solution has been described as an example, highly transparent glass, Tempax, plastic, silicon oxide and the like can be used.
【0044】また、電気化学発光物質としては、電極で
酸化還元され、カチオンラジカル、アニオンラジカルの
両方を生成する色素として、DPA(9,10-ジフェニル
アントラセン、9,10-diphenylanthracene)、ルブレ
ン、ルテニウムビピリジン錯体([Ru(bpy)3]2+)、
ADMA((p-9-アンスリル)-N,N-ジメチルアニリ
ン、(p-9-anthryl)-N,N-dimethylaniline)、Py-D
MA(p-(1-ピレニル)-N,N-ジメチルアニリン、p-(1-
pyrenyl)-N,N-dimethylaniline)等が挙げられる。ま
たカチオンラジカル、アニオンラジカルのどちらか一方
を生成し、他方を生成する物質と混合する材料として、
ピレン(pyrene)、TH(シアンスレン、thianthren
e)、TPTA(トリ(p-ジメチルアミノフェニル)アミ
ン、tris(p-dimethylaminophenyl)amine)、TMPD
(テトラメチル-p-フェニレンジアミン、tetramethyl-p
-phenylenediamine)、10-MP(10-メチルフェノチア
ジン、10-methylphenothiazine)、FA(フルオランテ
ン、fluoranthene)、ルミノール等が挙げられる。また
色素レーザ用の色素クマリン-2(coumarin-2)、クマリ
ン-30(coumarin-30)、オキサジン-1(oxazine-1)、
ローダミン-B(rhodamine-B)、ローダミン-6G(rho
damine-6G)等も用いることができる。As the electrochemiluminescent substance, DPA (9,10-diphenylanthracene, 9,10-diphenylanthracene), rubrene, ruthenium and the like, which are redox at the electrode to generate both cation radicals and anion radicals, Bipyridine complex ([Ru (bpy) 3 ] 2+ ),
ADMA ((p-9-anthryl) -N, N-dimethylaniline, (p-9-anthryl) -N, N-dimethylaniline), Py-D
MA (p- (1-pyrenyl) -N, N-dimethylaniline, p- (1-
pyrenyl) -N, N-dimethylaniline). In addition, as a material that produces either a cation radical or an anion radical and mixes with a substance that produces the other,
Pyrene, TH (cyanthren, thianthren
e), TPTA (tri (p-dimethylaminophenyl) amine, tris (p-dimethylaminophenyl) amine), TMPD
(Tetramethyl-p-phenylenediamine, tetramethyl-p
-phenylenediamine), 10-MP (10-methylphenothiazine, 10-methylphenothiazine), FA (fluoranthene, fluoranthene), luminol and the like. In addition, dye coumarin-2 (coumarin-2), coumarin-30 (coumarin-30), oxazine-1 (oxazine-1) for dye laser
Rhodamine-B, rhodamine-6G (rhodamine-B)
damine-6G) can also be used.
【0045】溶媒としては電位窓の広い溶媒、ACN
(アセトニトリル、acetonitrile)、BZ(ベンゼン、
benzene)、BZN(ベンゼンニトリル、benzonitril
e)、DME(ジメトキシエタン、dimethoxyethane)、
TOL(トルエン、toluene)、THF(テトラヒドロ
フラン、tetrahydrofuran)、N,N-DMF(N,N-ジ
メチルホルムアミド、N,N-dimethylformamide)、D
MSO(ジメチルスルホキシド、dimethylsulfoxide)
等が用いることができる。また、屈折率や溶解度を調整
するために、混合して用いてもよい。As the solvent, a solvent having a wide potential window, ACN
(Acetonitrile, acetonitrile), BZ (benzene,
benzene), BZN (benzenenitrile, benzonitril)
e), DME (dimethoxyethane),
TOL (toluene, toluene), THF (tetrahydrofuran), N, N-DMF (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylformamide), D
MSO (dimethylsulfoxide)
Etc. can be used. Further, in order to adjust the refractive index and the solubility, they may be mixed and used.
【0046】複数の電極をミクロンまたはサブミクロン
オーダーの微小間隙に配置して作製する方法としてはフ
ォトリソグラフィとドライエッチング法、あるいはリフ
トオフ法、あるいはイオンミリング法などの微細加工技
術を組み合わせて基板上に作製する方法、あるいは走査
型トンネル顕微鏡(STM)等のようにピエゾ素子を利
用して導電体の上に微小電極を接近させる方法などが挙
げられる。As a method of manufacturing by arranging a plurality of electrodes in minute gaps on the order of microns or submicrons, a photolithography and dry etching method, a lift-off method, or a fine processing technique such as an ion milling method is combined on a substrate. There is a method of manufacturing, a method of bringing a microelectrode close to a conductor using a piezo element such as a scanning tunneling microscope (STM), and the like.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い効率で電気化学発光を起こすことができる電気化学
発光セルの実現が可能となるという効果がある。効果の
詳細は以下の通りである。As described above, according to the present invention,
There is an effect that an electrochemiluminescent cell that can generate electrochemiluminescence with high efficiency can be realized. Details of the effects are as follows.
【0048】本発明においては、櫛型電極(作用電極)
の間隔をミクロンオーダー以下にまで接近させ、直流駆
動するので、カチオンとアニオンを定常的に発生させる
ことができ、寿命が短いラジカル同士の衝突確率を上げ
ることができ、充電電流の損失のない、高効率の発光を
定常的に発生させることが可能となるという効果があ
る。In the present invention, a comb-shaped electrode (working electrode)
The distance between them is close to the micron order or less, and DC driving is performed, so that cations and anions can be constantly generated, the probability of collision between radicals having a short life can be increased, and there is no loss of charging current. There is an effect that high-efficiency light emission can be constantly generated.
【0049】また、レドックスサイクルを高効率で実現
できる電極配置となっているので、発光強度を著しく増
大させることができるという効果がある。In addition, since the electrodes are arranged so that the redox cycle can be realized with high efficiency, there is an effect that the emission intensity can be remarkably increased.
【0050】また、平行平板型薄層セルよりも電極間隔
を狭くすることができるので、発光領域を広くとること
ができるという効果がある。Further, the distance between the electrodes can be made narrower than that of the parallel plate type thin layer cell, so that there is an effect that the light emitting region can be widened.
【0051】また、薄層セル型では光を取り出す必要上
少なくとも一方の電極は透明でなければならないが、本
発明における電極にこのような材料的制約はないという
効果がある。In the thin-layer cell type, at least one electrode must be transparent in order to extract light, but there is an effect that the electrode in the present invention does not have such a material limitation.
【0052】また、消光剤としての作用があり発光強度
を下げる支持電解質を必要としないので、発光損失が少
なく、溶媒の種類を幅広く選択でき、極性の低い溶媒の
使用も可能となり、溶液容器の材質より高い屈折率の溶
媒を用いることで発光効率を上げることができ、エキサ
イプレックス等も発光材料として利用できる等の効果が
ある。Further, since a supporting electrolyte which acts as a quencher and lowers the luminous intensity is not required, luminescence loss is small, a wide variety of solvents can be selected, and a solvent having a low polarity can be used. By using a solvent having a higher refractive index than the material, luminous efficiency can be increased, and there is an effect that an exciplex or the like can be used as a luminescent material.
【0053】また、本発明では溶液を流しながら発光さ
せることも可能であるので、出発物質の電極への供給量
に制限はなく、電極に出発物質を効率的に供給すること
ができ、またラジカル同士が混じりやすくなるために発
光強度を増大させることができるという効果がある。Further, in the present invention, it is possible to emit light while flowing a solution, so that there is no limitation on the supply amount of the starting material to the electrode. Since they are easily mixed with each other, there is an effect that the emission intensity can be increased.
【0054】また、本発明の櫛型電極と対向する位置に
鏡を配置した薄層セル構成では、櫛型電極と鏡とで光共
振器を構成するので、誘導放射が起き、光を効率的に取
り出すことができ、あるいは増幅作用を起こすことがで
き、位相の揃った平面波が形成され、利得が吸収を上回
る構成にすることができ、レーザー発振を行うことがで
きるという効果がある。In the thin-layer cell configuration of the present invention in which a mirror is arranged at a position facing the comb-shaped electrode, an optical resonator is formed by the comb-shaped electrode and the mirror. In other words, it is possible to obtain a structure in which a plane wave having a uniform phase is formed, the gain exceeds the absorption, and laser oscillation can be performed.
【0055】また、透明基板上に形成した電極と向かい
合わせに鏡を配置し、電極裏面から観測すれば、観測者
から遠ざかる光も有効に利用することができ、さらに、
鏡と電極を接近させた薄層セル構造にすれば、溶液での
再吸収による損失を小さくすることができるので、電極
自身を鏡面にすれば、光共振器の構成となり、レーザー
発振を行うことができるという効果がある。Further, if a mirror is arranged so as to face the electrode formed on the transparent substrate, and observation is made from the back surface of the electrode, light that is away from the observer can be effectively used.
A thin cell structure with the mirror and electrode close to each other can reduce the loss due to re-absorption in the solution, so if the electrode itself is a mirror surface, it will be an optical resonator configuration and perform laser oscillation. There is an effect that can be.
【0056】また、平行平板型薄層セルでは媒質層が薄
く十分な利得は期待できないが、セルの長手方向に共振
するような構成とすれば、光共振器の利得が損失を上回
らせることが可能となり、発振させることが可能となる
という効果がある。In a parallel plate type thin-layer cell, the medium layer is thin and sufficient gain cannot be expected. However, if the structure is such that resonance occurs in the longitudinal direction of the cell, the gain of the optical resonator can exceed the loss. This makes it possible to oscillate.
【0057】また、発光色素を複数混合し、印加電圧を
コントロールすることで発光波長を選択できるので、表
示デバイスや、チューナブルなレーザーが非常に簡便に
低コストで実現でき、小型化も容易であるという効果が
ある。Further, since the emission wavelength can be selected by mixing a plurality of luminescent dyes and controlling the applied voltage, a display device or a tunable laser can be realized very easily at low cost, and downsizing is easy. There is an effect that there is.
【0058】また、複数のシリンジ内に別々の発光色素
を収容し合流回路を設け、それぞれのシリンジポンプの
送液速度を変えることで色素の濃度比を変化させ、特定
の波長の光強度を強くすることも可能であるという効果
がある。Also, separate luminescent dyes are accommodated in a plurality of syringes, and a merging circuit is provided. By changing the liquid sending speed of each syringe pump, the concentration ratio of the dyes is changed to increase the light intensity at a specific wavelength. There is an effect that it is also possible to do.
【0059】以上説明したように、本発明によれば、高
い効率で電気化学発光を起こすことができ、表示デバイ
スやレーザ装置等、多方面にわたって極めて利用価値が
高いる電気化学発光セルを実現することが可能となると
いう効果がある。As described above, according to the present invention, an electrochemiluminescent cell which can generate electrochemiluminescence with high efficiency and is extremely useful in various fields such as a display device and a laser device is realized. There is an effect that it becomes possible.
【図1】本発明の電気化学発光セルの基本構成を示す斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a basic structure of an electrochemical light emitting cell of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例である電気化学発光セルの
構造を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a structure of an electrochemiluminescent cell according to a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施例の電気化学発光セルの構成
を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of an electrochemical light emitting cell according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4実施例の電気化学発光セルの構成
を示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of an electrochemical light emitting cell according to a fourth embodiment of the present invention.
1…絶縁性基板 2…第1の電極 3…第2の電極 4…第1の電極端子 5…第2の電極端子 6…開口部分 7、19、33…容器 8…光共振器 11…石英基板 12、13、31…櫛形の電極 14…白金電極 15…ブロック 16…スペーサ 17、18、34、35…流路 20…参照電極 20a…電析 21…外部電極 32…電極押さえ 36…溶液溜め 37…フレーム 38、39…フランジ 40、41…チューブ 42…第1の凹面鏡 43…第2の凹面鏡 51…プリズム 52…回折格子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2 ... 1st electrode 3 ... 2nd electrode 4 ... 1st electrode terminal 5 ... 2nd electrode terminal 6 ... Opening part 7, 19, 33 ... Container 8 ... Optical resonator 11 ... Quartz Substrate 12, 13, 31 Comb electrode 14 Platinum electrode 15 Block 16 Spacer 17, 18, 34, 35 Flow path 20 Reference electrode 20a Electrodeposition 21 External electrode 32 Electrode holder 36 Solution storage 37 ... Frame 38, 39 ... Flange 40, 41 ... Tube 42 ... First concave mirror 43 ... Second concave mirror 51 ... Prism 52 ... Diffraction grating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C09K 11/06 H01S 3/20 B (72)発明者 森田 雅夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // C09K 11/06 H01S 3/20 B (72) Inventor Masao Morita Nippon Telegraph and Telephone Nishi Shinjuku 3-chome 19-2 Shinjuku-ku, Tokyo Telephone Co., Ltd.
Claims (4)
位を印加する電極と、前記溶液および前記電極とを収容
する容器とを含んでなる電気化学発光セルにおいて、前
記容器は透明な材料からなり、前記電極は絶縁性基板上
に形成された微小な間隙で隔てられた複数のパターン状
の電極であり、前記容器の外側に光共振器を配設するこ
とを特徴とする電気化学発光セル。1. An electrochemiluminescent cell comprising a solution of an electrochemiluminescent substance, an electrode for applying a potential to the solution, and a container for accommodating the solution and the electrode, wherein the container is made of a transparent material. Wherein the electrodes are a plurality of patterned electrodes formed on an insulating substrate and separated by minute gaps, and an optical resonator is provided outside the container. cell.
位を印加する電極と、前記溶液および前記電極とを収容
する容器とを含んでなる電気化学発光セルにおいて、前
記容器は透明な材料からなり、前記電極は絶縁性基板上
に形成された微小な間隙で隔てられた複数のパターン状
の電極であり、該パターン状の電極を一方の鏡とし、該
電極と前記容器の外側に配設された他方の鏡とで光共振
器を構成することを特徴とする電気化学発光セル。2. An electrochemiluminescent cell comprising a solution of an electrochemiluminescent substance, an electrode for applying an electric potential to the solution, and a container for accommodating the solution and the electrode, wherein the container is made of a transparent material. The electrode is a plurality of patterned electrodes formed on an insulating substrate and separated by a minute gap, and the patterned electrode is used as one mirror, and is disposed outside the container and the electrode. An electrochemiluminescent cell comprising an optical resonator constituted by the other mirror provided.
発光セルにおいて、前記容器に前記溶液を供給および排
出する構造を備えることを特徴とする電気化学発光セ
ル。3. The electrochemical light emitting cell according to claim 1, further comprising a structure for supplying and discharging the solution to and from the container.
発光セルにおいて、前記溶液の屈折率が、前記容器を構
成する材料の屈折率よりも高いことを特徴とする電気化
学発光セル。4. The electrochemical light emitting cell according to claim 1, wherein a refractive index of the solution is higher than a refractive index of a material forming the container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28532496A JPH10135540A (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | Electrochemiluminescent cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28532496A JPH10135540A (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | Electrochemiluminescent cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135540A true JPH10135540A (en) | 1998-05-22 |
Family
ID=17690077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28532496A Pending JPH10135540A (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | Electrochemiluminescent cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10135540A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001023687A (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Sony Corp | Non-aqueous electrolyte battery |
| WO2002066885A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-29 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Luminescent element |
| US7981526B2 (en) | 2008-03-25 | 2011-07-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display device |
| US8373359B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-02-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light-emitting device and driving method thereof |
| US8810557B2 (en) | 2008-09-04 | 2014-08-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display device and method of driving the same |
| JP2021190461A (en) * | 2020-05-26 | 2021-12-13 | 国立大学法人千葉大学 | Electrochemical light-emitting element |
-
1996
- 1996-10-28 JP JP28532496A patent/JPH10135540A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001023687A (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Sony Corp | Non-aqueous electrolyte battery |
| WO2002066885A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-29 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Luminescent element |
| US7981526B2 (en) | 2008-03-25 | 2011-07-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display device |
| US8810557B2 (en) | 2008-09-04 | 2014-08-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display device and method of driving the same |
| US8373359B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-02-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light-emitting device and driving method thereof |
| JP2021190461A (en) * | 2020-05-26 | 2021-12-13 | 国立大学法人千葉大学 | Electrochemical light-emitting element |
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