(57)【要約】  ファイバ等の線状体に有機発光層を形成した照明装置として、デザイン裕度の優れた線状発光装置を得ることを目的とする。  透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光装置である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含むことを特徴とする線状発光体。
【請求項２】
導電材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された透明導電材料からなる第２の電極層とを少なくとも含むことを特徴とする線状発光体。
【請求項３】
線状体の一端に形成され第１の電極層と電気接続された第１の端子と線状体の他端に形成され第２の電極層と電気接続された第２の端子とをさらに含む請求項１又は２記載の線状発光体。
【請求項４】
請求項３記載の線状発光体を１個又は複数個透明中空材料からなる線状体の内部に密閉したことを特徴とする線状発光装置。
【請求項５】
透明中空材料からなる線状体と、該線状体の内表面に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含むことを特徴とする線状発光体。
【請求項６】
線状体の一端に形成され第１の電極層と電気接続された第１の端子と線状体の他端に形成され第２の電極層と電気接続された第２の端子とをさらに含む請求項５記載の線状発光体。
【請求項７】
請求項３又は６記載の線状発光体を複数個接続したことを特徴とする線状発光装置。
【請求項８】
線状発光体の発光色を白色とし、透明中空材料からなる線状体の外表面ないしは内表面にカラーフィルタ膜を形成したことを特徴とする請求項４記載の線状発光装置。
【請求項９】
線状発光体の発光を励起光とし、透明中空材料からなる線状体の外表面ないしは内表面に蛍光膜を形成したことを特徴とする請求項４記載の線状発光装置。
【請求項１０】
透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、筒状把持具の周囲に透明材料からなる線状体を載置する工程、該載置された複数個の線状体に対し透明導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び第２の電極層を順次形成する工程を含むことを特徴とする線状発光体の製造方法。
【請求項１１】
導電材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された透明導電材料からなる第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、筒状把持具の周囲に導電材料からなる線状体を載置する工程、該載置された複数個の線状体に対し導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び透明導電材料からなる第２の電極層を順次形成する工程を含むことを特徴とする線状発光体の製造方法。
【請求項１２】
透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、固定端子を有する一対のチェーンに透明材料からなる線状体を梯子状に固定する工程、梯子状に固定された複数個の線状体に対し透明導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び第２の電極層を順次形成する工程を含むことを特徴とする線状発光体の製造方法。
【請求項１３】
導電材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された透明導電材料からなる第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、固定端子を有する一対のチェーンに透明材料からなる線状体を梯子状に固定する工程、梯子状に固定された複数個の線状体に対し導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び透明導電材料からなる第２の電極層を順次形成する工程を含むことを特徴とする線状発光体の製造方法。
【請求項１４】
透明中空材料からなる線状体と、該線状体の内表面に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明中空材料からなる線状体の中空部の一端から排気するとともに中空部の他端から構成材料を導入し、中空線状体の内面に透明導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び第２の電極層を順次形成することを特徴とする線状発光体の製造方法。
【請求項１５】
透明中空材料からなる線状体は、複数個その両端を保持する保持部により並列に保持し、透明中空材料からなる線状体の中空部の一端から排気するとともに中空部の他端から線状発光体の形成に必要な構成材料を導入することを特徴とする請求項１４記載の線状発光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光層を用いた線状発光体、線状発光装置及び線状発光体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の主流である白熱灯、蛍光灯等は古くから確立された技術である。前者はタングステンフィラメントの電流加熱による発光であり、後者は水銀蒸気を封入した低圧放電灯の一種で電子によって励起された水銀の紫外線スペクトルによって蛍光体が可視光を発光するものである。この他工業用にアーク灯、高圧水銀灯等があるが白熱灯、蛍光灯含めて全て真空管球であり、形状、サイズに制限がある。また用途として白色発光が主体である。一方、薄膜の発光体として比較的古くから無機のELが知られており、液晶のバックライト、太いファイバ等に成膜された照明装置等の実用化が図られて来ている。【０００３】
蛍光灯は現行照明装置の中では効率が最も高い。例えば一般照明に用いる蛍光灯で20W白色の効率は40〜60lm/Wであり、輝度は0.53cd/cm2と、晴天での空の輝度0.8cd/cm2と比べて近い値であり演色性もコントロールが可能で、かなり理想に近い光源といえる。特に冷陰極管では細管でかなりの高輝度が実現されており、LCDのバックライトとして広く用いられている。しかし蛍光灯は本質的に面発光であり、最近ではネオボール、ユーラインと言った商品名が示すようないくつかの形状があるが、いずれも管を曲げた構造で、放電管として形状の制約は大きい。液晶表示装置のバックライトとして用いる場合、管径は内径1.4mm（外径1.8mm）が限界であり、画面が大きくなるにしたがい管径は大きくなり、したがって消費エネルギー、厚み、重量も増す。さらに蛍光灯管内に含まれている水銀は1本では微量ではあるが、総量としては環境に悪影響を及ぼす。【０００４】
一方、白熱灯は発光のエネルギー利用効率が低く大きな比率で熱が放出される。例えばガス入り100W単コイルのタングステン電球は、効率14lm/W、最大輝度は652cd/cm2であり輝点に近い。したがって点光源として各種の投射形照明が可能であるが、発熱が大きい。このように現在の照明装置は、面発光的な蛍光灯と点光源的な白熱灯を用途に応じて使い分けているが、これら主流の照明体は必ずしも理想的な商品特性を持つものではない。即ち上述のように、現行の主要な照明装置は真空管球のために形状、デザインに大きな制約がある。【０００５】
現在社会的なニーズとして照明デザインは都市、家庭に於いても重要な要因となって来ており、例えば薄型で面発光輝度が高い照明装置といった形状、輝度に大きな裕度がある商品が適正な市場価格で提供されるならば、デザイン裕度の広がりにより生活空間の大きな変革とこれに伴う工業が創生されることとなる。この観点に立つと、従来の照明装置は環境面のみならず今や進化の止まった前近代的な製品と言えないこともない。無機ELは原理的にこの様なデザイン的ニーズを充たすが、高電圧が必要なこと、効率が低いこと、発光色が限られていること等により照明装置への実用化は非常に困難な状況である。【０００６】
ところが最近有機ELが出現、その性能が飛躍的に向上しディスプレイへの適用が盛んに進められている。これに伴って薄型、フレキシブルな面発光体照明装置への期待も高まって来ている。有機ELの場合はこういった形状的な面だけでなく、調光の容易性、蛍光灯の水銀の問題の完全解決等有利な点が多い。現状は勿論蛍光灯の効率、演色性、輝度、寿命、価格等全てについて及ばない。ただし効率については化学ドーピング、励起三重項の利用等により原理的に蛍光灯より高い効率の可能性が出て来ており、演色性もドーピングによって蛍光材料を超えることが可能である。もう一つの本質的問題は輝度と寿命であり、大雑把には輝度と寿命の積は一定であるが、この一定値が効率等の改善により現在増加中である。近い将来には108Hr-cd/m2、即ち、104cd/m2で1万時間と予想されている。【０００７】
このような状況で有機ELを発光・照明装置に適用する場合の本質的な問題は、ガラス基板を用いた製造技術にある。
図1に有機EL発光体の一般的な層構造を示す。図1 (a)において1はガラス等の透明基板でこの上に陽極電極であるITO膜 2、有機発光多層膜3、陰極電極4が積層されている。通電による発光は基板1側からであり、通常「ボトムエミッション」タイプと称されている。有機発光多層膜3の一例としてバッファ層3-1、正孔輸送層3-2、発光層3-3、電子輸送層3-4、バッファ層3-5、といった構成が良く用いられているが、高分子系材料では2層等、材料により多くのバリエーションがある。【０００８】
図1 (b)は図1 (a)を反転させた構成で、「フロントエミッション」タイプと呼ばれるものであり、発光光は基板と反対側から出射する。
有機発光体を製造する場合、高分子系では塗布、低分子系では蒸着が基本プロセスであり、これら成膜技術、装置は平面基板をベースとしており、ガラス基板を用いざるを得ない。照明デザインにおいては大きな面発光を用いる場合もあるが、多くの場合はホリゾントライト、モデリング効果等発散光が重要な要素となっている。【０００９】
したがって、平面基板による製造ではこれらデザインに適合した形状、サイズを大形基板から切り出すと言った製造形態となる。この場合、低コスト化は基板サイズの拡大、装置の大形化と言った、丁度現行の平面ディスプレイの製造方法と本質的に同じ状況となる。更に性能の良い有機発光体はナノメートルの精度で膜組成、膜厚等を制御することが必須であり、大面積基板という製造技術でこれを低コストで実現することは非常に困難である。【００１０】
有機発光体を形成する基板を従来の二次元的平面基板から一次元的ファイバに変更することにより、これまでの問題は解決可能である。
ファイバ上に有機発光層を形成することは既知である。特表２００２−５３８５０２号公報には、ガラスファイバの１面に有機発光層を形成、これと直交する１面にバスラインである導電膜を形成、これらを配列して背面に駆動用ドライバーICを実装する技術が開示されている。
しかし上記公報は、ディスプレイの大型化についてのものであり、照明装置への応用については十分開示されていない。
【特許文献１】特表２００２−５３８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって本発明の目的は、ファイバ等の線状体に有機発光層を形成した照明装置として、デザイン裕度の優れた線状発光体及び線状発光体を含む線状発光装置を得ることである。
さらに本発明の目的は、製造装置が平板発光装置に比べて格段に小型化された線状発光体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体を提供するものである。【００１３】
本発明は、導電材料からなる線状体（非導電材料の周囲に導電被覆したものも含む）と、該線状体の周囲に形成された導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された透明導電材料からなる第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体を提供するものである。【００１４】
本発明は、線状体の一端に形成され第１の電極層と電気接続された第１の端子と線状体の他端に形成され第２の電極層と電気接続された第２の端子とをさらに含む線状発光体を提供するものである。【００１５】
本発明は、線状発光体を１個又は複数個透明中空材料からなる線状体の内部に密閉した上記の線状発光装置を提供するものである。【００１６】
本発明は、透明中空材料からなる線状体と、該線状体の内表面に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体を提供するものである。【００１７】
本発明は、線状体の一端に形成され第１の電極層と電気接続された第１の端子と線状体の他端に形成され第２の電極層と電気接続された第２の端子とをさらに含む線状発光体を提供するものである。【００１８】
本発明は、線状発光体を１個又は複数個接続した上記の線状発光装置を提供するものである。【００１９】
本発明は、線状発光体の発光色を白色とし、これを密閉する透明中空材料からなる線状体の外表面ないしは内表面にカラーフィルタ膜を形成した線状発光装置を提供するものである。【００２０】
本発明は、線状発光体の発光を励起光とし、これを密閉する透明中空材料からなる線状体の外表面ないしは内表面に蛍光膜を形成した線状発光装置を提供するものである。【００２１】
さらに本発明は、透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、筒状把持具の周囲に透明材料からなる線状体を載置する工程、該載置された複数個の線状体に対し透明導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び第２の電極層を順次形成する工程を含む線状発光体の製造方法を提供するものである。【００２２】
さらに本発明は、導電材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された透明導電材料からなる第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、筒状把持具の周囲に導電材料からなる線状体を載置する工程、該載置された複数個の線状体に対し導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び透明導電材料からなる第２の電極層を順次形成する工程を含む線状発光体の製造方法を提供するものである。【００２３】
さらに本発明は、透明材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、固定端子を有する一対のチェーンに透明材料からなる線状体を梯子状に固定する工程、梯子状に固定された複数個の線状体に対し透明導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び第２の電極層を順次形成する工程を含む線状発光体の製造方法を提供するものである。【００２４】
さらに本発明は、導電材料からなる線状体と、該線状体の周囲に形成された導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された透明導電材料からなる第２の電極層とを少なくとも含む線状発光装置の製造方法において、透明材料からなる線状体を複数個用意する工程、固定端子を有する一対のチェーンに透明材料からなる線状体を梯子状に固定する工程、梯子状に固定された複数個の線状体に対し導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び透明導電材料からなる第２の電極層を順次形成する工程を含む線状発光体の製造方法を提供するものである。【００２５】
さらに本発明は、透明中空材料からなる線状体と、該線状体の内表面に形成された透明導電材料からなる第１の電極層と、該第１の電極層の表面の一部に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極層とを少なくとも含む線状発光体の製造方法において、透明中空材料からなる線状体の中空部の一端から排気するとともに中空部の他端から構成材料を導入し、中空線状体の内面に透明導電材料からなる第１の電極層、有機発光層及び第２の電極層を順次形成する線状発光体の製造方法を提供するものである。【００２６】
さらに本発明は、透明中空材料からなる線状体を、複数個その両端を保持する保持部により並列に保持し、透明中空材料からなる線状体の中空部の一端から排気するとともに中空部の他端から線状発光体の形成に必要な構成材料を導入する線状発光体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００２７】
ファイバ等の線状体の周囲にわたって発光させることが可能であり、そのサイズは自由に選択出来、さらに任意の束にしたり平面状に配列することも可能であることにより、デザイン裕度の高い照明装置が提供できる。
また線状発光体の製造装置が平板に比べて格段に小型化される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】有機EL発光体の原理構造を示す図。(a)はボトムエミッションタイプ、(b)はフロントエミッションタイプである。
【図２】三種類のファイバに対応した線状発光体の構造で、それらの断面を示す図。(a)は透明な中実ファイバに対応、(b)は導体を含む不透明な中実ファイバに対応、(c)は中空ファイバに対応する。
【図３】線状発光体における端子部と外部接続端子を示す図。(a)は透明な中実ファイバに対応、(b)は導体を含む不透明な中実ファイバに対応、(c)は中空ファイバに対応、(d)は中実ファイバに対応する端子とその接続、(e)は中空ファイバに対応する端子とその接続。
【図４】中空ファイバによる線状発光体の保護方法を示す図。(a)、(b)はそれぞれ1本、複数本の場合、(c)は中空ファイバ断面が楕円形の場合。
【図５】中空ファイバとハーメチックシールで保護された多色線状発光装置の基本構造を示す図。
【図６】線状発光装置とコントロール回路の接続と回路例を示す図。(a) 線状発光装置とコントロール回路の接続を示す図、(b)コントロール回路の例を示す図。
【図７】図2(a)の線状発光体の製造工程を示す図。(a)はバンク層の無い構成での工程図、(b)はバンク層を持つ構成を示す図。
【図８】図2(b)の線状発光体の製造工程を示す図。(a)は補強電極の無い構成での工程図、(b)は補強電極を持つ構成を示す図。
【図９】図2(c)の線状発光体の製造工程を示す図。(a)はITO補強電極の無い構成での工程図、(b)は補強電極を持つITO電極を示す図。
【図１０】ファイバの切断・セグメント化、アレー化の方式と装置の基本構成を示す図。(a)は装置の全体構成の原理を示す図、(b)はファイバ端部の保持の動作図、(c) ファイバ端部の保持部の動作の具体例を示す図、(d)ファイバのアレーの断面を示す図。
【図１１】「円筒基板」の例を示す図。(a)は円筒面全面に保持溝が形成されている場合、(b) 円筒面の両端部にのみ保持溝が形成されている場合、(c)車輪・車軸形の場合。
【図１２】図10(d)のファイバの平面アレーから円筒基板へファイバを移す原理を示す図。
【図１３】円筒基板に搭載されたファイバを他の円筒基板に移載するために用いるファイバ端部の吸着冶具の原理を示す図。(a)は全体構成、(b)は1個の吸着部を示す図。
【図１４】ファイバ端部吸着冶具を用いて円筒基板間でファイバを移載する状態を示す図。
【図１５】円筒基板に配置されたファイバの保持方法の1例を示す図。
【図１６】円環の内面に切られた溝によってファイバが保持される円筒基板。
【図１７】円筒基板に対するウェットプロセスおよび装置の原理を示す図。(a)円筒基板を横置きにした方式、(b) 円筒基板を縦置きにした方式。
【図１８】円筒基板に対する成膜、塗布プロセスおよび装置の原理を示す図。(a)は気相成長の方式原理を示す図、(b)はレジスト等の塗布の原理を示す図、(c)は線状ビーム等による成膜の原理を示す図。
【図１９】ファイバの両端をチェーンで把持、固定する方式（チェーン基板）を示す図。
【図２０】チェーン基板を用いたプロセス、装置の例を示す図。ローラー送りによる(a)ウェット工程の原理図、(b)真空成膜の原理図。
【図２１】中空ファイバ内壁に対する成膜の原理を示す図。(a)排気・ガス導入等による成膜の原理を示す図、(b)線状蒸着源による成膜の原理を示す図。
【図２２】多数個の中空ファイバを同時に成膜する方法の原理を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１  透明基板
２  陽極電極
３  有機発光層
3-1  陽極バッファ層
3-2  正孔輸送層
3-3  発光層
3-4  電子輸送層
3-5  陰極バッファ層
4  陰極電極
5、5’  陽極補強電極
7  端子部絶縁膜
6  陰極補強電極
10  透明中実ファイバ
10’  導体を含む中実ファイバ
11  中空透明ファイバ
12  保護膜
13  バンク層
16、16’、17、17’  栓
20、20’、20”  中空透明ファイバ
21、22、22’、23、23’、24、24’  線状発光体
25、25’、25”、26、26’、26”  導体端子
27、28  ハーメチックシール
30  線状発光体
31  制御基板
32  外部信号受信・制御信号発生部
34  外部電源
35  変換回路
36  発光制御回路
40  ファイバ
40’  セグメント化されたファイバ
41  被覆除去部
42  ステージ
43-1,43-2  ファイバ把持部
44  カッター
44’  カッター用押さえ端子
45  トレー
47、47’、48、49  円筒保持具
49’  保持具
50  歯車部分
51  軸部
55  円環
56  歯
57  真空吸引孔
58  保持具
60、61  固定具
70、70’  円筒基板
71,71’  槽
72、72’  洗浄液
80  円筒基板
81  真空槽
82  成膜ガス導入口
83  排気口
84  ノズル
85  真空室
86  ライン蒸着源
90  セグメント化ファイバ
91  チェーンの１個の単位
92  固定端子
93  マスク
95  チェーンに固定されたセグメント化ファイバアレー
96、96’、96”  ローラー
97  ウェット槽
98、98’  リール
99  成膜槽
100  中空ファイバ
101  ファイバ保持・固定部
102  マスク
103  排気
104  成膜用ガス導入
105  蒸着源
110  中空ファイバ
111、112  固定把持盤
113  成膜ガス導入ヘッド
114  排気ヘッド
115  ゲートバルブ
116  成膜ガス導入口
117  排気口
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の線状発光体として、次の3種類を提案する。
第一は、透明なファイバ（線状体）の表面の周囲に発光層を形成したもので、表面に保護膜を形成するかまたはこれを中空のガラスまたは石英ファイバの内部に密閉した構造にして完全なパッシベーションを行うものである。この場合の発光層の層構造はファイバ面がITO電極で、発光層が構成されていないファイバの側面部分から発光光が放射され、平板での「ボトムエミッションタイプ」に対応する。【００３１】
第二は、ファイバまたは金属ワイヤ（線状体）を用いその表面が陰極、最表面がITOという構成であり、平板での「フロントミッションタイプ」に対応する。第一の場合と同様、表面に保護膜を形成するかまたはこれを中空のガラスまたは石英ファイバの内部に密閉した構造でパッシベーションを行う。
これら上記2種類の線状発光体について、3原色発光の複数本の線状発光体を中空ファイバに挿入することにより白色を始め任意の発光色を得ることが可能である。
さらに、中空ファイバの外表面ないしは内表面にカラーフィルタを形成し、内部に挿入する線状発光体の発光色を白色にすることにより任意の発光色を得ることが出来る。また同様にカラーフィルタの代わりに蛍光体を形成し、挿入する線状発光体の発光により励起して任意の発光色を得ることも出来る。また、中空ファイバの表面を粗面にすることにより拡散光が得られる。【００３２】
第三は、中空ファイバ（線状体）の内表面に発光層を形成した線状発光体であり、構造上完全なパッシベーションとなっている。このような構造により、信頼性が格段に向上すると同時に、ファイバを用いることによりフレキシブルで任意形状が可能な線状発光装置が実現出来る。【００３３】
次に本発明の線状発光体を実現するための製造方法として、次の3種類を提案する。
第一の方法は、素材のファイバあるいは金属ワイヤを必要長さに切断し、これらを円柱、円筒、ないしは複数個の円盤または円環を配列した一軸回転体の表面に回転軸に沿って配列、固定する。この「基板」上に円筒面状のマスクを配置するか、または同軸で独立に回転する「シャッタ」と一軸回転体の外部に平面乃至は円筒面状のマスクを配置するかの構成により、各種蒸着、各種CVD、スパッタ、スプレー等の噴射等の手段により有機発光層を形成する方法である。【００３４】
第二の方法は、いわゆるリール・ツウ・リール法で、ファイバまたは金属ワイヤに適した方法である。この場合線材面が陰極で、最表面がITOといういわゆるフロントエミッションタイプの素子構造をとる。有機発光層の成膜等のプロセスは、素材ファイバまたは金属ワイヤを巻き出す第一のリールとこれを巻き取る第二のリールの間で行われる。蒸着等の真空槽はファイバまたは金属ワイヤの入口、出口に差動排気系を設置して走行するファイバまたは金属ワイヤに連続的に成膜を行う。高分子系等の成膜材料によってはスプレー等の噴射ないしは液中の浸積等の手段によって成膜する。【００３５】
第三の方法は、中空ファイバに適した方法である。素材である筒状体の一端から排気、他端から有機発光層の構成材料を気相、蒸気相、液相等の状態で導入し円筒内面に成膜するものである。
これら中空ファイバは取り扱いに適した各種長さで製造され、陽極、陰極への通電用の端子が中空ファイバの両端に設けられる。そして単体での通電、コネクタによる直列、並列接続により任意の形状の線状発光装置が実現される。
【実施例】
【００３６】
以下図面によって本発明の実施例について説明する。
図2 (a)は「ボトムエミッション」タイプに対応し、透明なファイバ10の表面の周囲に発光層を形成し、線状発光体を構成したものである。
ファイバの断面形状は、円形の他正方形、矩形、楕円形であってもよい。またプラスチック、ガラス、石英等の透明材料であればよい。
図2 (b)は、導電材料からなるワイヤ又は導電被覆したファイバ、ワイヤ等10’の表面全面に「フロントエミッション」タイプの線状発光体を構成したものである。
図2 (c)は、中空の透明ファイバ11の内表面に「ボトムエミッション」タイプの線状発光体を構成したものである。【００３７】
図2 (a)、(b)の線状発光体の表面は、端子部を除いてパッシベーション膜12が施されている。図2 (c) の線状発光体では筒の両端をシールする事により完全なパッシベーションが実現出来る構造となっている。また多くの場合、ITO電極の抵抗ないしは陰極電極の抵抗を低減するために軸方向に沿って局所または全体に金属膜配線5ないしは6を施す。
図2(b)、(c)では線状発光体の表面全面から発光する形が描かれているが、照明装置として用いる場合は必ずしも全面からの発光は必要ではない。したがって線状発光体の一部に発光層を形成した構造、または全面発光の構造で上面のITO面の一部に遮光膜として金属膜を成膜した構造でもよい。【００３８】
本実施例では、有機発光層は低分子材料を用いている。陽極ITOの厚みを100nmとし、陽極バッファ層として銅フタロシアニン（Cu-Pc）を最大20nm、正孔輸送層としてN,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(TPD)またはN,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(1-ナフチル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン（α-NPD）を最大60nm、電子輸送層および発光層としてトリス-(8-ヒドロキシ-キノリン)-アルミニウム（Alq3）を最大40nm、陰極としてLiFを1nm、Alを150nmを基本構造とした。緑色発光はこの基本構造のままである。青色は正孔、電子輸送層の中間にバソクプロイン(BCP)を最大で20nm、赤色は同じく中間にAlq3を93重量％に2,3,7,8,12,13,17,18-オクタデシル-21H,23H-白金ポルフィリン（PtOEP）を6重量％ドープしたものを最大で30nm成膜したものを用いた。【００３９】
上記線状発光体に通電するための端子部の構造を図3に示す。ただしこの図中では図2の補強電極は省略されているが、単に便宜上のためである。
図3 (a)は絶縁性線材に対応するもので、前述素子構造の図2(a)、(b)に適用、図3(b)は導体線材の場合で、一端の一部に端子部絶縁膜7が形成されており、この上に陽極電極のITOの端子をとる形態である。図3(c)は中空ファイバに対応するもので、図2(c)の素子構造に適用する。いずれも陽極2と陰極4の端子部が重ならないようにファイバの一端にそれぞれの端子部が形成されている。これら端子と外部配線との接続は同図(d)、(e)に示すようなキャップ構造の導電体の栓16、17、16’、17’で行う。栓はその頭部が16、17のように凹部ないしは雌螺子となった構造、16’、17’のように凸部ないしは雄螺子となっている構造等、種々の構造を取り得る。
上記の線状発光体は単色ないしは白色発光であるが、これらを複数本組み合わせ供給電圧・電流を制御することにより任意の色相と輝度を得ることが出来る。【００４０】
図4は組み合わせ構造の例を示したもので、線状発光体であるファイバ21〜24’を透明なガラスまたは石英中空ファイバ20、20’、20”中に挿入、密閉したものである。この構成により、色相の制御と同時に水分と酸素等に対する完全なパッシベーションが実現される。
図4(a)は、1本のファイバを挿入したもので、パッシベーションが主体である。また図4
(b)、(c)は複数本で且つ径の異なる線状発光体であるファイバ22〜24ないし22’〜24’が挿入されている。ファイバ径と印加電圧・電流により所与の色相、輝度を制御できる。【００４１】
図5に示すように、これら複数本の線状発光体であるファイバ22〜24は、管20’のハーメチックシール27、28に埋め込まれた導体端子25、25’、25”ないし26、26’、26”に接続され、外部から電圧、電流が供給される。
このような発光体を照明装置として用いる場合の原理的な構成を図6(a)に示す。30は図5で示したようなハーメチックシールで示した通電端子を持つ線状発光体であり、これと制御基板31から構成されている。制御基板には基本的に手動または外部信号（例えば超音波、光等）等を制御信号に変換する外部信号受信・制御信号発生部32（図6(a)では、手動のトリマー）、外部電源34から適当な電圧と電流を発生させる変換回路35及び有機発光層の発光制御回路36からなる。図6(b)の発光制御回路36は一例である。【００４２】
次に線状発光体の製造方法について、成膜を主に説明する。
図7は、図2(a)に示す線状発光体の製造工程フローを示す。図7(a)に示すように、工程1では透明中実ファイバ10の全面、乃至は少なくとも断面の第3、4象限にITO膜2を形成、工程2では低抵抗化のための金属電極5（以下補強電極と称す）を発光光の放射を妨げない範囲で形成、これはまた放射光の指向性を制御する。工程3では有機発光層3を形成、工程4では陰極電極4を形成、工程5では端子部を除く全体に保護膜12を被覆して成膜工程が完了する。ここで工程3〜工程5は素子の劣化を防ぐために水分、酸素等に触れない環境で行うことが必要である。なお、工程2以降にバンク層13を形成して陰極電極4と陽極電極2の分離を完全分離した構造を図7(b)に示す。【００４３】
図8は、図2(b) に示す線状発光体の製造工程フローを示す。図8(a)に示すように、図7 (a)の場合とは逆の順で成膜が行われる。工程1では導体を含む中実ファイバ10’の表面に陰極補強電極６を形成、工程2では陰極電極4を形成、工程3では有機発光層3を形成、工程4ではITO陽極電極2を形成、工程5では端子部を除く全体に保護膜12を被覆して成膜工程が完了する。工程4の後にITOの陽極補強電極5’を形成した構造を図8(b)に示す。
10’として金属ワイヤを使用する場合は、陰極補強電極６、陰極電極4は必ずしも必要ではない。【００４４】
図9は、図2(c)に示す線状発光体の製造工程フローを示す。図9(a)に示すように、工程1では透明な中空ファイバ11の内面全面にITO膜2を形成、工程2では有機発光層3を形成、工程3では陰極電極4を形成、工程4では陽極補強電極5形成、成膜工程が完了する。
図9(b)は、ITO成膜の前に中空ファイバ11の内面の一部にあらかじめ陽極補強電極5’を形成した構造であり、以下工程2〜4は図9 (a)と同様である。【００４５】
次に線状発光体の量産のための製造方法について説明する。
本発明の製造工程においては、切断されたファイバを円筒面上に配列して取り扱う。以後ファイバを保持する円筒形状の冶具を「円筒保持具」と称し、これにファイバが保持されたものを「円筒基板」と称することにする。したがって、成膜工程の前段階としてファイバの切断（セグメント化）とこれを「円筒基板」化する工程がある。ファイバは通常保護膜が被覆された状態でリールに巻かれており、被覆をセグメント化の前で除去するか、後で除去するかの2通りの方法がある。【００４６】
図10(a)は、被覆除去後切断という場合の原理的な装置構成を示すものである。リールに巻かれた被覆付きのファイバ40が引き出され被覆除去部41で被覆が除去される。通常の光ファイバでは数100μの樹脂保護膜であるが、本技術に於いては数μの膜厚で除去しやすいレジスト等の材料が用いられている。したがって被覆除去部41では、レジスト除去材と洗浄・乾燥等の工程が行われる。切断はステージ42により直線運動するファイバ把持端子43-1が被覆を除去されたセグメント化されたファイバ40’の端部を掴み、所定の長さに引き出す。同時に把持端子43-2が他端を掴み、且つカッター用押さえ端子44’がファイバを固定、カッター44により切断する。切断されたファイバは、トレー45上に次々と平面状に配列される。【００４７】
図10(b)は、把持端子43の動作を示したもので、最初の状態i）では43-1がファイバを引き出し、次の段階ii）では43-2がファイバを引き出す。43-1と43-2は同一直線上を往復運動することになるが、このためステージと把持端子は図10(c)に示すような構成になっており、端子は戻りにおいて回転により位置をずらせる構造となっている。トレー45は図10(d)に示すようにあるピッチで切った溝を持つ構造で、この溝にファイバは保持される。【００４８】
ファイバの円筒保持具は、円周に沿ってファイバ保持用の溝を切った一種の歯車である。ごく概括的な例を図11に示す。47は円筒面に歯車を切ったタイプ、48は両端のみ歯車で、中間は円筒、49は同じく両端のみ歯車でこれが細い軸で連結されたタイプである。いずれも成膜の方法等によって使い分けることになる。
次に切断されたファイバの「円筒基板」化の方法の原理を図12に示す。円盤ないしは円筒の歯車部分50は粘着材または接着材が塗布されているか、または真空吸着孔が設置されており、トレー45からラックーピニヨンの動作と同様に円盤ないしは円筒の歯車部分50にファイバ40’が移載される。ここで軸部51は各種の円筒保持具にファイバ全体を移載するため、歯車部と軸に沿って分離出来る構造となっている。【００４９】
円筒保持具間を移載する方法として、図13に示すように内壁に歯車が刻まれた円環55の各歯56に真空吸引孔57が開けられており、ファイバ40’の端面を吸引する。
図14に移載の例が示されているが、円筒保持具47’上のファイバ40’が吸着リング55により保持具の軸方向に移動、保持具49’に移載される。移載後は図15に示すようにファイバ40’は固定具60、61により固定される。これら固定具は図3で述べたように端部のマスクとしての機能も持つ。固定具―マスクの入れ替えにも上記吸着リングが用いられることは言うまでもない。【００５０】
以上では円筒保持具は表面にファイバを固定するタイプのみを図示して来たが、用途によっては図16に示すように円環の内面に歯車が刻まれた保持具58も用いることが出来る。また円筒基板化後の被覆除去も場合によっては有効であるが、その方法は上記の円筒保持具の記述で容易に理解出来るのでここでは省略する。【００５１】
円筒基板を用いたプロセスを模式的に示したのが図17、18である。
図17は洗浄等のウェット工程に対応するもので、槽71、71’の内部に例えば洗浄液72、72’が満たされ、円筒基板70、70’が浸漬された状態を表す。(a)は円筒基板の軸が水平の場合、(b)は円筒基板の軸が垂直の場合である。いずれも軸の回りを回転させることにより、均一性が改善される。【００５２】
図18は、成膜、塗布等に対応するもので、(a)は円筒形の各種CVD装置、または円筒基板の外側、内側にターゲットを置いたスパッタ装置、成膜蒸気の輸送導入による成膜機等を表す。81は真空槽で円筒基板80は通常回転機構を持つ。82は成膜ガス導入口、83は排気口を示す。縦型で描いているが、勿論横型でもよい。
(b)はレジスト、高分子系有機発光材料等の塗布に対応するもので、84が塗布液を線状に供給するノズルを表す。 (c)は真空内での蒸着等の成膜方法を示す。真空室85にライン蒸着源86等が設置されており、円筒基板80が回転する。【００５３】
上記円筒基板の他に、図19のようにセグメント化ファイバをチェーンに固定する方法がある。即ち、チェーンの1個の単位91に1本のセグメント化ファイバ90を固定端子92によって保持する。93は端子部に対応したマスクで、固定端子92と対になっている。これら固定端子―マスクの入れ替えは前述のように、切断されたファイバのトレー（図10の45）を介して直線状のファイバ端部吸着冶具により行うことが出来る。勿論、トレーとしてはチェーンの曲率に合わせた半円筒でもよい。このようなファイバの配列は一種のフレキシブルな平面基板と同一であり、現在プラスチック薄膜上の成膜等と同様な技術を用いることが出来る。【００５４】
図20はそのような例を模式的に描いたもので、(a)は塗布、洗浄、ウェットエッチング等のウェットプロセスに対応するもので、チェーンに固定されたセグメント化ファイバアレー95がローラー96、96’、96”等を介して連続的にウェット槽97を通過する。(b)は蒸着、CVD、スパッタ等の成膜槽99内での成膜に対応するもので、ファイバアレー95がリール98、98’間を移動、連続的に成膜される。【００５５】
以上は中実のファイバに対応した成膜、即ちファイバ表面への成膜について説明して来たが、図2(c),または図3(c)の中空ファイバに対しては、図21のような成膜方法が採用される。図21 (a)はITO熱CVD、MOCVD、有機発光層等の成膜方法を示すもので、中空ファイバ100は固定冶具101により把持されており一端103から排気され他端104から成膜ガスが導入される。102は管に挿入されるマスクで図3(c)の端部の構造を実現する。端部のみならず管内壁全長に亘るマスクも可能であることは言うまでもない。金属膜等は有機金属によるCVDで上記の方式で成膜されるが、(b)に示すように抵抗加熱線105上に金属を浸漬しておき、蒸着する方法もある。特に有機発光膜の場合のように均一な薄膜が必要な場合には、中空管壁に沿って温度勾配をつけたり管中に線ヒーターを挿入して、蒸気の流れと管壁への付着率を制御する等の方法も適用する。【００５６】
また本発明での実施は低分子有機発光材料が主体で行われているが、特に中空ファイバに関しては、高分子有機発光材料が有利である。実施例として、ITOを熱CVDにより成膜しこの上にホール輸送層としてポリエチレン・ジオキシチオフェン・ポリスチレン・スルフォン酸塩（PEDT/PSS）の水溶液をファイバ管内に流入し乾燥して50nmに成膜、この上に発光層としてポリアリーレン系乃至はポリフルオレン系の有機溶剤による溶液を流入、乾燥して75nmの膜を形成、管を80℃に加熱して有機金属材AlH3N(C2H5)3の蒸気を管内に導入しAl陰極を形成した。
これらの成膜は勿論複数のファイバに対して同時に行うもので、先に述べた円筒基板またはチェーン基板と同様な配列が採用される。【００５７】
図22は円筒基板に対応した配列の場合で、固定把持盤111、112で中空ファイバが保持される。中空ファイバの場合は必ずしも円周に沿って配列する必要はなく、ここでは (b)に示すように111の断面は正方形で全面に配列されている。このようなファイバ配列を排気系に入れてもよいが、図22は局所排気の構成を示す。113は成膜ガス導入ヘッドで上部にゲートバルブ115を備え固定把持盤111に接続されている。同様に排気ヘッド114が固定把持盤112に接続されており、これらが一体となってステージで移動、所定の位置に設定された成膜ガス導入口116と排気口117に接続され各ゲートバルブ115を開いて成膜ガスが導入される。ここでは図示していないが、図21(b)のタイプの蒸着の場合は、蒸着源が挿入される。【００５８】
本発明は、高性能、長寿命でデザイン裕度が高く、低価格の照明装置に利用可能であるばかりでなく、ディスプレイにも適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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