JPH11329736A - 光変調鏡 - Google Patents

光変調鏡

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JPH11329736A
JPH11329736A JP13868198A JP13868198A JPH11329736A JP H11329736 A JPH11329736 A JP H11329736A JP 13868198 A JP13868198 A JP 13868198A JP 13868198 A JP13868198 A JP 13868198A JP H11329736 A JPH11329736 A JP H11329736A
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JP
Japan
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light
thin film
electrode
photoconductive thin
conversion element
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JP13868198A
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English (en)
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Yoshio Watanabe
好雄 渡辺
Masayoshi Shizuka
昌義 閑
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Futaba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動に高電圧を必要とせず、安価でコンパクト
な光変調鏡を提供する。 【解決手段】光変調鏡1は、対物レンズと光光変換素子
4と中間レンズと接眼レンズを有する。光光変換素子4
は、有機ELと、有機光導電性薄膜とを組み合わせた多
層構造の素子である。ガラス基板10の上には、透光性
の陽極11、ホール輸送層12、発光層13、キャリア
生成層14、光導電性薄膜15、透光性を有する陰極1
6が積層されている。光導電性薄膜15は、ナフタレン
テトラカルボン酸(NTCDA)からなり、入射した光
を電子に変換する。電圧を印加し、陰極側から光を照射
する。光導電性薄膜15と陰極16の界面で起こる光電
流増倍によって大量に注入された電子が、陽極11から
ホール輸送層12を介して注入されたホールと、発光層
13で再結合し、光が出力される。印加電圧40Vで約
3倍の光増幅が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機EL素子の発
光原理を応用することにより、暗闇等で物を見ることが
できる光変調鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】暗い場所で物を見るには、イメージコン
バータ(image converter) やイメージインテンシファイ
ヤー(image intensifier, I.I.) が知られている。
【0003】I.I.は図3に示すような構造である。
被写体100からの光は対物レンズ101を経て光電面
102に入る。光電面102は光を電子に変換して放出
する。電子は、高電圧が印加されている筒型の加速電極
103内で加速され、MCP104(マイクロチャンネ
ルプレート)の入力面に結像する。電子はMCP104
において増倍され、蛍光面105に衝突して再び光学像
となり、接眼レンズ106を介して観察者の目に達す
る。
【0004】イメージコンバータは、人間の目に感じな
い赤外線、紫外線等の照明を使い、その反射光像を入射
させて可視光像に変換するものであり、基本的な構造は
図3に示したI.I.からMCP104を除いたものと
いえる。即ち、不可視光に感度を持つ光電面と、可視光
像を出す蛍光面とを組み合わせ、不可視像を可視像に変
換するものである。イメージコンバータも駆動には高電
圧が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、暗視鏡等に用い
られていたイメージコンバータやイメージインテンシフ
ァイヤーは、電子の加速のために数百〜数千Vもの高電
圧が必要であり、そのための装置にかかるコストが大き
く、また高電圧に対する安全性が必要であった。
【0006】さらに、イメージインテンシファイヤーの
場合には加速用の電極が長い筒型(通常、数十mm程
度)であり、装置全体が大きくなっていた。さらに、高
価なMCPが必要なために高価であった。
【0007】本発明は、従来使用されていたMCPのよ
うな高価な素子を必要とせず、さらに駆動に高電圧を必
要とせず、全体の構成がコンパクトな暗視鏡等の用途に
適した光変調鏡を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された光
変調鏡(1)は、対象物からの光が入射する透光性の第
1電極(16)と、前記第1電極に入射した光を電子に
変換する光導電性薄膜(15)と、前記光導電性薄膜に
積層された有機EL層(14,13,12)と、前記有
機EL層の前記光導電性薄膜と反対側に設けられた透光
性の第2電極(11)と、を有する光光変換素子(4)
を有している。
【0009】請求項2に記載された光変調鏡は、請求項
1記載の光変調鏡(1)において、前記光光変換素子に
結像を入射させる対物レンズ(3)と、前記光光変換素
子から出射した光を正立像にする中間レンズ(6)と、
前記中間レンズからの光を拡大する接眼レンズ(7)
と、前記光光変換素子の第1電極と第2電極との間に電
圧を印加することにより入射した光に対して出射した光
の強度を増大する電源回路(5)とを有することを特徴
としている。
【0010】請求項3に記載された光変調鏡は、請求項
1又は2記載の光変調鏡(1)において、前記導電性薄
膜はキャリア生成膜を有し、キャリア生成膜で生成され
たキャリアにより、所定電界下において前記第1電極か
ら光導電性薄膜への電荷注入を誘起することを特徴とし
ている。
【0011】請求項4に記載された光変調鏡は、請求項
1又は2又は3記載の光変調鏡(1)において、前記第
1電極(16)が金の薄膜であり、前記光導電性薄膜
(15)がNTCDAであり、前記キャリア生成膜(1
4)がMe−PTCであり、前記発光層(13)がt−
BuPh−PTCであり、前記ホール輸送層(12)が
PDAであることを特徴としている。
【0012】請求項5に記載された光変調鏡は、請求項
1又は2又は3記載の光変調鏡(1)において、前記光
導電性薄膜が、異なる波長の光に反応する複数の層から
形成されていることを特徴としている。
【0013】請求項6に記載された光変調鏡は、請求項
2又は3又は4記載の光変調鏡(1)において、前記電
源回路に、大電流が流れた際に電圧を制御する保護手段
が設けられたことを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図1
及び図2を参照して説明する。本例の光変調鏡1の全体
の構造を図1を参照して説明する。図1に示すように、
本例の光変調鏡1は、一連の光学・電子部品を筐体2の
内部に収納配置した構成になっている。まず、筐体2の
開口した先端には、対物レンズ3が設けられている。対
物レンズ3の後方には、有機EL素子の原理を応用した
光光変換素子4が設けられている。光光変換素子4は、
直流電源5に接続されており、後述するように入射光を
増倍して出射する機能を有している。光光変換素子4の
後方には、光光変換素子4から出射した光像を倒立像を
成立像とする中間レンズ6がある。中間レンズ6の後方
には、中間レンズ6による結像を拡大する接眼レンズ7
がある。
【0015】前記光光変換素子4の構造を図2を参照し
て説明する。光光変換素子4は、発光層を含む1層以上
の有機層を2つの電極の間に積層してなる有機ELと、
有機物質から構成された光導電性薄膜とを組み合わせた
多層構造の素子である。
【0016】光を出力する側の基体として、透光性の基
板であるガラス基板10が設けられている。ガラス基板
10の上には透光性の陽極11が形成されている。本例
の陽極11はITO(Indium Tin Oxide)からなる。
【0017】陽極11の上には、ホール輸送層12が形
成されている。本例のホール輸送層12は化学式(1)
に示すPDAである。その膜厚は30nmである。
【0018】
【化1】
【0019】ホール輸送層12の上には、発光層13が
形成されている。本例の発光層13は、化学式(2)に
示すt−BuPh−PTCである。その膜厚は70nm
である。
【0020】
【化2】
【0021】発光層13の上には、キャリア生成層14
が形成されている。本例のキャリア生成層14は、化学
式(3)に示すMe−PTCからなる。その膜厚は30
0nmである。
【0022】
【化3】
【0023】キャリア生成層14の上には、光導電性薄
膜15が形成されている。光導電性薄膜15は、入射し
た光を電子に変換する。本例の光導電性薄膜15は、化
学式(4)に示すナフタレンテトラカルボン酸(NTC
DA)からなる。その膜厚は50nmである。
【0024】
【化4】
【0025】光導電性薄膜15の上には、透光性を有す
る第1電極としての陰極16がある。この陰極16は、
前記対物レンズ3に対面している。この陰極16は、金
の薄膜からなる。陰極16は適当な膜厚に形成されてお
り、十分な透光性を有している。対物レンズ3からの光
は、陰極16を透過して前記光導電性薄膜15に到達す
る。
【0026】このように、有機EL素子と光導電性薄膜
15を組み合わせた本例の光光変換素子4は、一般的に
次のような機能を有する。 印加電圧により入射光に大して出力光の強度を増倍す
る。 発光層13の材料により出力光の波長を制御できる。 光導電性薄膜15を構成する材料の種類により、入射
光の波長を制御できる。
【0027】前述のように構成された本例の光光変換素
子4において、陰極16と陽極11の間に電圧を印加
し、陰極16側から600nmの単色光を照射すると、
発光層13の赤色のEL発光がガラス基板を通して出力
された。これは、光導電性薄膜15のNTCDAと陰極
16のAuとの界面で起こる光電流増倍によって大量に
注入された電子が、陽極11のITOからホール輸送層
12のPDAを介して注入されたホールと、発光層13
のt−BuPh−PTCで再結合することによって出力
された光である。キャリア生成層14のMe−PTCで
発生したホールは、陰極16(Au)と光導電性薄膜1
5(NTCDA)の界面に供給されてトラップされ、光
電流増倍を引き起こす。
【0028】入力光の強度を10μWcm-2とした時、
印加電圧約10Vから出力光が得られた。印加電圧が3
0Vの時、利得が1を越え、印加電圧35Vで約2倍、
40Vで約3倍の光増幅が得られた。
【0029】図2に示すように、本例の光光変換素子4
は電源回路に電流制御回路20を備えており、電流制御
回路20に流れた電流に応じて電圧の供給を停止するこ
とができる。即ち、強い光が入射して回路に大電流が流
れると有機層が破壊されるおそれがあるが、本例ではそ
のような場合に電圧の印加を停止して装置を保護する保
護手段を有している。例えば、電流計が所定以上の電流
を検知した時に、スイッチを作動させて電圧供給回路を
遮断するようにしてもよい。
【0030】本例の光変調鏡1によれば、図1において
物体Aからの微弱な光を対物レンズ3によって光光変換
素子4に結像させ、この素子4によって像を変調(強度
増倍、波長変換)させ、中間レンズ6及び接眼レンズ7
を通して正立拡大像を得ることができる。
【0031】本例では、光導電性薄膜15にNTCDA
を使用したが、物質の種類を選択すれば任意の波長の光
を所望の波長の可視光に変換し、強度の増倍も任意に行
うことができる。例えば、不可視領域光の入射によって
電子を放出する光導電性薄膜を用いれば、不可視光であ
る赤外線や紫外線を可視光に変換して観察できる光変調
鏡とすることもできる。
【0032】また、光導電性薄膜は入射光の波長に対し
て反応する波長が短いので、反応する波長の異なる層を
複数層重ねることで、反応波長を広くすることができ
る。例えば、NTCDAは400nm近辺のものに反応
し、光電流倍増現象を起こす。これにキャリア生成膜と
してMe−PTCを加えれば、600nmの波長にも反
応するので、光導電性薄膜としての反応波長が広がる。
【0033】また、ペリレン顔料、キナクリドン、フタ
ロシアニン顔料(例えばチタニルフタロシアニン(Ti
OPC))、ナフタレンテトラカルボン酸(NTCD
A)等がある。TiPOは、660nmから820nm
の赤外領域まで反応する等、フタロシアニン顔料は反応
波長域が様々得られる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、有機EL素子と光導電
性薄膜を組み合わせた光光変換素子を用いているので、
従来の暗視鏡のように高価なMCPを使用することな
く、暗視鏡の用途にも適した安価な光変調鏡を構成でき
る。
【0035】また、本発明の光変調鏡は、光光変換素子
の厚さは数ミリ程度であり、またその構造からある程度
の長さが必要な加速電極が不用なので、コンパクトで軽
量な構成にすることができる。
【0036】また、光光変換素子の駆動電圧は数十V程
度であり、高電圧を使用する従来の暗視鏡に比べて安全
である。
【0037】さらに、光導電性材料の選択により、不可
視領域の入力光を発光層で可視光に変換できる可視光変
換鏡を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である光変調鏡の模
式的な断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の一例における光光変換素
子の断面図である。
【図3】MCPを利用した従来のイメージインテンシフ
ァイヤーの模式的な断面図である。
【符号の説明】
1 光変調鏡 3 対物レンズ 5 電源回路を構成する直流電源 6 中間レンズ 7 接眼レンズ 11 第2電極としての陽極 12 有機層であるホール輸送層 13 有機層である発光層 14 有機層であるキャリア生成層 15 光導電性薄膜 16 第1電極である陰極 20 保護手段の一部を構成する電流計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05B 33/08 H05B 33/26 Z 33/14 H01L 31/08 T 33/26

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物からの光が入射する透光性の第1
    電極と、前記第1電極に入射した光を電気変換する光導
    電性薄膜と、前記光導電性薄膜からの電気が流入する有
    機EL層と、前記有機層の前記光導電性薄膜と反対側に
    設けられた透光性の第2電極と、を有する光光変換素子
    を備えた光変調鏡。
  2. 【請求項2】 前記光光変換素子に結像を入射させる対
    物レンズと、前記光光変換素子から出射した光を正立像
    にする中間レンズと、前記中間レンズからの光を拡大す
    る接眼レンズと、前記光光変換素子の第1電極と第2電
    極との間に電圧を印加することにより入射した光に対し
    て出射した光の強度を増大する電源回路と、を有する請
    求項1記載の光変調鏡。
  3. 【請求項3】 前記導電性薄膜はキャリア生成膜を有
    し、キャリア生成膜で生成されたキャリアにより、所定
    電界下において前記第1電極から光導電性薄膜への電荷
    注入を誘起することを特徴とする請求項1又は2記載の
    光変調鏡。
  4. 【請求項4】 前記第1電極が金の薄膜であり、前記光
    導電性薄膜がNTCDAであり、前記キャリア生成膜が
    Me−PTCであり、前記発光層がt−BuPh−PT
    Cであり、前記ホール輸送層がPDAである請求項1又
    は2又は3記載の光変調鏡。
  5. 【請求項5】 前記光導電性薄膜は、異なる波長の光に
    反応する複数の層から形成されていることを特徴とする
    請求項1又は2又は3記載の光変調鏡。
  6. 【請求項6】 前記電源回路に、大電流が流れた際に電
    圧を制御する保護手段が設けられた請求項2又は3又は
    4記載の光変調鏡。
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