JP2007234413A - Fiber-like light light-emitting body, its manufacturing method, and goods using it - Google Patents

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Kinya Kumazawa
金也 熊沢
Jun Okada
順 岡田
Mitsuharu Namiki
光治 並木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber-like light-emitting body superior in light-emitting performance and flexibility and its manufacturing method, and moreover, an article such as a display body or an illumination body which has been made as a new design body by using the fiber-like light-emitting body high in flexibility. <P>SOLUTION: This is the fiber-like light-emitting body which is provided with a fiber-like core material 2 composed of a conductive material, a light-emitting layer 3 installed at the outer periphery of the core material 2, a conductive layer 4 installed at the outer periphery of the light-emitting layer 3, and an insulating layer 5 installed at the outer periphery of the conductive layer 4, and in which light is emitted by applying a voltage between the core material 2 and the conductive layer 4. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディスプレイ、照明体、光通信用光源などの各用途に適用されて、電圧の印加により発光する繊維状発光体、その製造方法及びそれを用いた物品に関する。   The present invention relates to a fibrous light-emitting body that is applied to various uses such as a display, an illuminating body, and a light source for optical communication, and emits light upon application of a voltage, a manufacturing method thereof, and an article using the same.

最近の情報化、IT技術の進展はすさまじく、光を発するルミネッセンス素子、レーザなどの各素子の開発が加速している。これらの各素子では、素子内部で生成した光を外部に効率良く出射させることが肝心となる。このため、発光効率の高い材料の開発、あるいは光損失することなく光を出射させる(光取出し効率を高める)研究が進められており、例えば、素子の内部で発生した光を外部に取出すために、光取出し面に透明電極(光透過性を有する電極)を配置している。   Recent advances in information technology and IT technology have greatly accelerated the development of light emitting elements such as luminescence elements and lasers. In each of these elements, it is important to efficiently emit light generated inside the element to the outside. For this reason, development of materials with high luminous efficiency, or research to emit light without loss of light (to increase light extraction efficiency) is underway. For example, to extract light generated inside the device to the outside A transparent electrode (an electrode having optical transparency) is disposed on the light extraction surface.

上記構成の発光素子は、各種ディスプレイ、メータ、信号、インジケータ、照明体、光通信用光源などに適用され、フラットTV一つを取り上げても、高輝度、広視野角をメリットとしたプラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなどの様々な方式の研究が勢力的になされている。TV以外にも、パソコン用ディスプレイ、自動車用ナビゲーションなどの各種フラットパネルディスプレイ、あるいは、モバイル化の進展と共に、携帯電話、電子ペーパ及びモバイル用パソコンとしても利用されている。   The light-emitting element having the above configuration is applied to various displays, meters, signals, indicators, illumination bodies, light sources for optical communication, etc., and even if a single flat TV is taken up, a plasma display that benefits from high brightness and wide viewing angle, Various researches such as organic electroluminescence (EL) display and field emission display have been actively conducted. In addition to TV, it is used as a display for personal computers, various flat panel displays such as navigation for automobiles, or as mobile phones, electronic paper and mobile personal computers with the progress of mobile.

上記発光素子においては、陽極と陰極とが、発光層を介してサンドイッチ型に配置された構成を有する。この発光素子を機構的にみると、陽極と発光層との接合界面、及び陰極と発光層との接合界面における荷電キャリア(電子、正孔)の動きを積極的に利用して、電子的または光学的な機能を発現させている。   The light-emitting element has a configuration in which an anode and a cathode are arranged in a sandwich shape with a light-emitting layer interposed therebetween. When this light-emitting element is mechanically viewed, the movement of charge carriers (electrons, holes) at the junction interface between the anode and the light-emitting layer and the junction interface between the cathode and the light-emitting layer is positively utilized. The optical function is expressed.

発光素子の代表例として、最近脚光を浴びている有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を挙げて、さらに詳しく、その構成と作用を説明する。   As a typical example of a light emitting element, an organic electroluminescence (EL) element which has recently been attracting attention is given, and its configuration and operation will be described in more detail.

有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子は、透明基板(ガラス、樹脂)上に、陽極として透明電極(ITO: Indium Tin Oxide)を配置し、透明電極上に、それぞれ発光層と、陰極として電極(Mg・Ag)を配置し、多層積層構造としている。さらに、陽極と陰極との間に電源を接続し、電圧を印加できる構成としている。   An organic electroluminescence (EL) element has a transparent electrode (ITO: Indium Tin Oxide) disposed on a transparent substrate (glass, resin) as an anode, and a light emitting layer and an electrode (Mg. Ag) is arranged to form a multilayer laminated structure. Furthermore, a power source is connected between the anode and the cathode so that a voltage can be applied.

上記構成の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陽極と陰極の間に印加された電圧により、正孔が、陽極側から発光層に向かって接合界面の電位障壁の高さΔφを乗り越えて注入されると共に、電子が、陰極側から発光層に向かって接合界面の電位障壁の高さΔφを超えて注入されて、電子と正孔とが再結合して発光する。そして、電子と正孔との再結合により生じた発光を透明電極(陽極)側から出射させることで、発光素子の外部に光を取出す仕組みとなっている。   In the organic electroluminescence device having the above-described configuration, holes are injected over the potential barrier height Δφ of the junction interface from the anode side toward the light emitting layer by the voltage applied between the anode and the cathode, Electrons are injected from the cathode side toward the light emitting layer over the potential barrier height Δφ at the junction interface, and the electrons and holes recombine to emit light. The light emitted from the recombination of electrons and holes is emitted from the transparent electrode (anode) side, thereby taking out light to the outside of the light emitting element.

例えば、透明電極(陽極)であるITOのイオン化ポテンシャルの大きさΦaは、約4.5〜4.7eV程度であるのに対し、発光層の最高空準位であるHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)の大きさΦHは、約5.4〜5.8eVであり、陽極と発光層との接合界面における電位障壁の高さΔΦは、0.7eV〜1.3eVと非常に大きい。電位障壁が高くなると、陽極側から正孔が注入され難くなり、狙いとする発光輝度を得るためには、陽極と陰極との間に印加する電圧を高くせざるを得なくなり、この結果、有機EL素子の低電圧駆動を妨げることになっていた。さらに、陰極から注入される電子との注入バランスを確保することも非常に困難となり、安定した発光を維持することが難しくなっていた。 For example, the magnitude of the ionization potential Φ a of ITO, which is a transparent electrode (anode), is about 4.5 to 4.7 eV, whereas the magnitude of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital), which is the highest empty level of the light emitting layer. The height Φ H is about 5.4 to 5.8 eV, and the height ΔΦ of the potential barrier at the junction interface between the anode and the light emitting layer is as very large as 0.7 eV to 1.3 eV. When the potential barrier is increased, holes are less likely to be injected from the anode side, and in order to obtain the target light emission luminance, it is necessary to increase the voltage applied between the anode and the cathode. It was supposed to prevent the low voltage drive of the EL element. Furthermore, it has become very difficult to secure an injection balance with electrons injected from the cathode, and it has been difficult to maintain stable light emission.

そこで、陽極(透明電極:ITO)を固定しておき、陽極と発光層との間に、両者の電位障壁の高さが中間レベルとなるバッファー層を挿入する方法が開示されている(非特許文献1参照)。この方法によれば、バッファー層を挿入して陽極と発光層との間のエネルギー差を段階的に変えることで、正孔(ホール)が電位障壁の高さΔΦを乗り越え易くなり、陽極側から発光層に向かい容易に移動できるようにしている。しかし、バッファー層の最低空準位(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: LUMO)と最高空準位(HOMO)の大きさΦL、ΦHは、任意に制御できるものではなく、また、塗布、硬化などのプロセスも増えて、コストが上昇する恐れを有していた。 Therefore, a method is disclosed in which the anode (transparent electrode: ITO) is fixed and a buffer layer is inserted between the anode and the light emitting layer so that the height of the potential barrier between them is an intermediate level (non-patent). Reference 1). According to this method, by inserting a buffer layer and changing the energy difference between the anode and the light emitting layer in steps, holes (holes) can easily overcome the height ΔΦ of the potential barrier. It can be easily moved toward the light emitting layer. However, the minimum empty level (Lowest Unoccupied Molecular Orbital: LUMO) and the maximum empty level (HOMO) size Φ L , Φ H of the buffer layer cannot be controlled arbitrarily, and can be used for coating, curing, etc. There was a risk that the process would increase and the cost would increase.

また、陽極材料を考慮すると、前述したITO薄膜以外にも、ATO( Antimon doped Tin Oxide)、FTO(F doped Tin Oxide )、ZnO(Zinc Oxide)などが知られており、いずれも無機材料であるため柔軟性に欠けていた。さらに、陰極材料の場合にも、仕事関数の比較的小さい合金(例えば、Mg/Ag、Mg/In、Li/Alなど)や、金属材料(例えば、Alなど)を使用する必要があり、同様に柔軟性に欠けていた。   In addition to the ITO thin film described above, ATO (Antimon doped Tin Oxide), FTO (F doped Tin Oxide), ZnO (Zinc Oxide), etc. are known in consideration of the anode material, all of which are inorganic materials. It lacked flexibility. Furthermore, in the case of a cathode material, it is necessary to use an alloy (for example, Mg / Ag, Mg / In, Li / Al, etc.) or a metal material (for example, Al) having a relatively small work function. Lacked flexibility.

上記構成の発光素子は、例えば、構成材料をドライプロセス(例えば、真空蒸着)を用いて、ガラス又はフレキシブル樹脂基板上に、電極(例えば、陽極としてITO)を形成し、電極上に順次積層するか、あるいは水又は溶剤に可溶な材料を、ウェットプロセス(スピンコート法やキャスティング法などの薄膜形成法、インクジェット法などの印刷技術)により、順次、ガラスあるいはフレキシブルな樹脂基板上に、直接印刷する方法が検討されている。
「有機ELの話」、第49頁、日刊工業新聞社編
In the light-emitting element having the above structure, for example, a constituent material is formed on a glass or flexible resin substrate using a dry process (for example, vacuum deposition), and an electrode (for example, ITO as an anode) is formed and sequentially stacked on the electrode. Alternatively, water or a solvent-soluble material is printed directly on a glass or flexible resin substrate sequentially by wet processes (thin film formation methods such as spin coating and casting methods, and printing techniques such as inkjet methods). How to do is being studied.
"Story of organic EL", page 49, edited by Nikkan Kogyo Shimbun

しかしながら、前述した発光素子は、ガラスや樹脂などのフラットな基板上に、電極や発光層などを順次積層して多層構造としたため、柔軟性に優れる繊維状とすることが困難であり、ディスプレイ(高輝度かつ視野角依存性の少ないフラットパネルディスプレイ、又は持ち運びが自由なフレキシブルディスプレイ(丸められるディスプレイ))、ウェアラブルディスプレイ、フラットあるいは形状自由度の高い照明体、光通信用の高輝度光源などの用途に使用することが困難であった。   However, since the above-described light-emitting element has a multilayer structure in which electrodes and a light-emitting layer are sequentially laminated on a flat substrate such as glass or resin, it is difficult to form a fiber with excellent flexibility. Applications such as high-brightness and low-viewing-angle flat panel displays, or flexible displays that can be easily carried (rounded displays), wearable displays, flat or highly flexible lighting bodies, and high-intensity light sources for optical communications It was difficult to use.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の繊維状発光体は、導電性材料から成る繊維状の芯材と、芯材の外周に設けられた発光層と、発光層の外周に設けられた導電層と、導電層の外周に設けられた絶縁層と、を備え、芯材と導電層との間に、電圧を印加して発光させることを要旨とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. That is, the fibrous light emitter of the present invention includes a fibrous core material made of a conductive material and a light emitting layer provided on the outer periphery of the core material. And a conductive layer provided on the outer periphery of the light emitting layer, and an insulating layer provided on the outer periphery of the conductive layer, and applying a voltage between the core material and the conductive layer to emit light. To do.

本発明の繊維状発光体の製造方法は、芯材用の導電性材料を成形用口金の中心に配置し、芯材用の導電性材料の外周に、発光層用材料、導電層用材料及び絶縁層用材料を順番に層状にして、それぞれ水又は溶剤に可溶な状態の溶液として配置し、各溶液に電圧を印加しながら、同時に射出成形をして、繊維状の発光体とすることを要旨とする。   In the method for producing a fibrous light emitter of the present invention, a conductive material for a core material is disposed at the center of a molding die, and a light emitting layer material, a conductive layer material, and an outer periphery of the conductive material for the core material are provided. Insulating layer material is layered in order, and each is arranged as a solution that is soluble in water or solvent, and while applying voltage to each solution, injection molding is performed at the same time to obtain a fibrous light emitter. Is the gist.

本発明によれば、発光性能と柔軟性に優れた繊維状の発光体を得る事ができる。従って、柔軟性が要求される新規な意匠体の表示体や照明体としても使用することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a fibrous luminous body excellent in luminous performance and flexibility. Therefore, it can also be used as a display body or illumination body of a novel design body that requires flexibility.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る繊維状発光体、その製造方法及びこれを用いた物品について説明をする。   Hereinafter, a fibrous light-emitting body, a manufacturing method thereof, and an article using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1(a)は、本発明の実施の形態に係る繊維状発光体1の断面図であり、図1(b)は、断面形状を矩形とした繊維状発光体7の断面図である。図1(a)及び図1(b)に示すように、繊維状発光体1,7は、導電性を有する材料から成る繊維状の芯材2,8を配置し、芯材2,8の外周に、発光層3,9と、導電層4,10と、絶縁層5,11と、を順次同芯円状に配置して構成している。さらに、導電性を有する材料から成る繊維状の芯材2,8と、導電層4,10とに電源6,12を接続して、電圧を印加する構成としている。これにより、芯材2,8と導電層4,10とが電極の機能を果たし、発光層3,9から印加電圧の大きさに応じて発光が生じる。なお、芯材2,8は、導電性を有する材料に限定されず、図2(a)の繊維状発光体13に示すように、非導電性の基材14を芯材として、非導電性の基材14の外周に、第1の導電層15と、発光層16と、第2の導電層17と、絶縁層18と、を順次同芯円状に配置して構成しても良い。このような構造とすることにより、芯材が抗張力体として働き、外部の力が作用しても屈曲、あるいは破断を回避できるようになる。なお、いずれの場合においても、芯材の外周に配置された第1の導電層15は、陽極または陰極として作用する。また、図2(b)に示すように、繊維状発光体19をリング状に連結して構成しても良く、図2(c)のA−A’線の拡大断面図に示すように、繊維状発光体19は、導電性を有する材料から成る芯材20の外周に、発光層21と、導電層22と、絶縁層23と、を順次同芯円状に配置して構成している。   FIG. 1A is a cross-sectional view of a fibrous light emitter 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a fibrous light emitter 7 having a rectangular cross-sectional shape. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the fibrous light emitters 1 and 7 are provided with fibrous core materials 2 and 8 made of a conductive material. On the outer periphery, the light emitting layers 3 and 9, the conductive layers 4 and 10, and the insulating layers 5 and 11 are sequentially arranged concentrically. Furthermore, the power supply 6 and 12 is connected to the fibrous core materials 2 and 8 made of a conductive material and the conductive layers 4 and 10 to apply a voltage. As a result, the core materials 2 and 8 and the conductive layers 4 and 10 serve as electrodes, and light emission occurs from the light emitting layers 3 and 9 according to the magnitude of the applied voltage. The core materials 2 and 8 are not limited to conductive materials. As shown in the fibrous light-emitting body 13 of FIG. 2A, the core materials 2 and 8 are non-conductive using a non-conductive base material 14 as a core material. The first conductive layer 15, the light emitting layer 16, the second conductive layer 17, and the insulating layer 18 may be sequentially arranged on the outer periphery of the substrate 14 in a concentric circle shape. By adopting such a structure, the core material acts as a tensile body, and even when an external force is applied, bending or breaking can be avoided. In any case, the first conductive layer 15 disposed on the outer periphery of the core material functions as an anode or a cathode. Moreover, as shown in FIG.2 (b), you may comprise the fibrous light-emitting body 19 connected in a ring shape, and as shown in the expanded sectional view of the AA 'line of FIG.2 (c), The fibrous light emitter 19 is configured by sequentially arranging a light emitting layer 21, a conductive layer 22, and an insulating layer 23 in a concentric circle shape on the outer periphery of a core member 20 made of a conductive material. .

上記構成とすることで繊維状にすることが可能となり、通常の繊維と同様に織り又は編むことで、各種の織編物とすることが可能になる。   It becomes possible to make it into a fiber shape by setting it as the said structure, and it becomes possible to set it as various knitted fabrics by weaving or knitting similarly to a normal fiber.

なお、本発明において、「繊維状」とは、繊維(ファイバ)そのものを意味するものではなく、繊維状である長尺構造としたものを含むことを意味する。長尺構造である場合には、その断面形状は、円形、楕円形、矩形、扁平または多角形としても良く、その形状は限定されない。   In the present invention, the term “fibrous” does not mean a fiber (fiber) itself, but means that a fiber-like long structure is included. In the case of a long structure, the cross-sectional shape may be circular, elliptical, rectangular, flat, or polygonal, and the shape is not limited.

上記構成の繊維状発光体1に対して、電圧を印加した場合の様子を図3により説明する。図3に示すように、導電性を有する材料から成る芯材(図中、陽極24)と導電層4(図中、陰極25)との両電極間に直流電圧を数ボルト印加すると、陽極24側から電位障壁の高さ(ΔφA)を超えて発光層26に正孔27が注入されると共に、陰極25側からは電位障壁の高さ(ΔφB)を超えて発光層26に電子28がバランス良く注入される。発光層26では、注入された正孔27と電子28とが再結合して、特定波長の光が発生する。 A state in which a voltage is applied to the fibrous light emitter 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, when a DC voltage is applied to both electrodes of the core material (the anode 24 in the figure) made of a conductive material and the conductive layer 4 (the cathode 25 in the figure), the anode 24 Holes 27 are injected into the light emitting layer 26 from the side exceeding the height of the potential barrier (Δφ A ), and electrons 28 are injected into the light emitting layer 26 from the cathode 25 side beyond the height of the potential barrier (Δφ B ). Is injected in a well-balanced manner. In the light emitting layer 26, the injected holes 27 and electrons 28 are recombined to generate light of a specific wavelength.

ここで、導電層(陰極25)と絶縁層は、可視光線領域(波長380nmから波長780nm)において、光透過性を有するべく構成すると良く、これにより、発光層26で発生した光を、光透過性を有する導電層26及び絶縁層から効率良く外部に出射させることが可能となる。なぜなら、図3(a)における繊維状発光体において、発光層26にて発生した光は、繊維状発光体の外部に出射させるために、繊維状発光体の外周を取り囲む導電層(陰極25)と絶縁層とから光を出射させる必要があり、その観点から、両層ともに光透過性を有する必要があるからである。この点、次の関係を満足させることで、発生した光を実用的な観点から、外部に取り出せることを見出した。すなわち、導電層(陰極25)の可視光線領域での全光線透過率をTb、絶縁層の可視光線領域での全光線透過率をTi、両者の全光線透過率の積をTとすると、T=Tb×Ti≧0.2の関係を満たす必要がある。 Here, the conductive layer (cathode 25) and the insulating layer are preferably configured to have light transmittance in the visible light region (wavelength 380 nm to wavelength 780 nm), whereby light generated in the light emitting layer 26 is transmitted through the light. It is possible to efficiently emit light to the outside from the conductive layer 26 and the insulating layer. This is because in the fibrous light emitter in FIG. 3 (a), the light generated in the light emitting layer 26 is emitted to the outside of the fibrous light emitter so that the conductive layer (cathode 25) surrounding the outer periphery of the fibrous light emitter. This is because light needs to be emitted from the insulating layer, and from this point of view, both layers need to be light transmissive. In this respect, it was found that the generated light can be extracted to the outside from a practical viewpoint by satisfying the following relationship. That is, if the total light transmittance in the visible light region of the conductive layer (cathode 25) is T b , the total light transmittance in the visible light region of the insulating layer is T i , and the product of the total light transmittance of both is T. , T = T b × T i ≧ 0.2.

図4の横軸には、導電層(陰極25)の全光線透過率Tbと絶縁層の全光線透過率Tiとの積Tを示し、縦軸には、発光層26から放出される光の輝度(以下、光取出し効率ηと称する。)を規格化してプロットした。なお、図4の横軸には、電導層(陰極25)と絶縁層との厚さを可変させて全光透過率Tを調整した値を示し、縦軸には、光取出し効率ηを示す。なお、光取出し効率ηは、印加電圧を制御することにより発光層26で発生しうる光の輝度を100cd/m2に設定し、また、導電層(陰極25)と絶縁層とが存在しない場合の輝度100cd/m2を1.0として規格化して、光取出し効率ηを示した。 The horizontal axis of FIG. 4, shows the product T and the total light transmittance T i of the total light transmittance T b and the insulating layer of the conductive layer (cathode 25), the vertical axis is emitted from the light emitting layer 26 The brightness of light (hereinafter referred to as light extraction efficiency η) was normalized and plotted. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the value obtained by adjusting the total light transmittance T by varying the thickness of the conductive layer (cathode 25) and the insulating layer, and the vertical axis indicates the light extraction efficiency η. . The light extraction efficiency η is set when the luminance of light that can be generated in the light emitting layer 26 is set to 100 cd / m 2 by controlling the applied voltage, and when the conductive layer (cathode 25) and the insulating layer are not present. The brightness 100 cd / m 2 was normalized to 1.0, and the light extraction efficiency η was shown.

一般に、発光体における光取出し効率ηは、少なくとも0.05以上必要とされる。全光線透過率(T)が0.05未満になると、発光体の外部に実効的な光を取出すことが難しくなるからである。この定義を踏まえて、図4に示すグラフを詳細に観察すると、図中aに示すように、全光線透過率Tは0.2以上とすることが必要になることが判明した。また、図4から明らかなように、全光線透過率(T)が、0.2あるいは0.4であるときに、光取出し効率ηの変曲点が存在し、両変曲点での傾きが大きくなることが判明している。この理由は明確ではないが、全光線透過率(T)が0.2未満になると、発光層で生じた光が、導電層の全光線透過率と、絶縁層の全光線透過率の積に基づき単純に光透過するのではなく、両層を形成する材料の屈折率の差に起因して、繊維状の長手方向に伝播するものと考えられる。   In general, the light extraction efficiency η in the light emitter is required to be at least 0.05 or more. This is because if the total light transmittance (T) is less than 0.05, it is difficult to extract effective light outside the light emitter. Based on this definition, when the graph shown in FIG. 4 is observed in detail, it has been found that the total light transmittance T needs to be 0.2 or more, as shown in FIG. Further, as is clear from FIG. 4, when the total light transmittance (T) is 0.2 or 0.4, there is an inflection point of the light extraction efficiency η, and the inclination at both inflection points becomes large. Is known. The reason for this is not clear, but when the total light transmittance (T) is less than 0.2, the light generated in the light emitting layer is simply based on the product of the total light transmittance of the conductive layer and the total light transmittance of the insulating layer. It is considered that the light propagates in the longitudinal direction of the fiber due to the difference in the refractive index of the materials forming the two layers.

一方、全光線透過率(T)が0.4以上になると、概ね、導電層の全光線透過率Tbと、絶縁層の全光線透過率Tiの積に基づいた光取出し効率ηに近い値になることが判明している。このように、導電層の全光線透過率Tbと絶縁層の全光線透過率Tiの積Tを0.2以上とすることで、繊維状発光体の発光層内で発生した光を効率良く外部に出射させることが可能となる。なお、消費電力や実用面からも、全光線透過率(T)は0.4以上とすることが好ましい。 On the other hand, when the total light transmittance (T) is 0.4 or more, generally, the total light transmittance of the conductive layer and T b, to a value close to the light extraction efficiency η based on a product of the total light transmittance T i of the insulating layer It has been found that Thus, by making the product T of the total light transmittance T b of the conductive layer and the total light transmittance T i of the insulating layer 0.2 or more, the light generated in the light emitting layer of the fibrous light emitter can be efficiently externalized. Can be emitted. In view of power consumption and practical use, the total light transmittance (T) is preferably 0.4 or more.

また、導電層の全光線透過率Tbと絶縁層の全光線透過率Tiの大小関係に関しては、導電層と絶縁層の両者の光吸収率や屈折率の大きさ、さらに分子配向等に基づく複屈折の大きさ等に依存するため、一義的に決定することは難しいが、繊維状発光体の外部に効率良く光を出射させるためには、導電層の全光線透過率Tbに比べて、最外層に位置する絶縁層の全光線透過率Tiを大きくすることが好ましい。 Regarding the magnitude of the total light transmittance T i of the total light transmittance T b and the insulating layer of the conductive layer, a conductive layer and an insulating layer both of the light absorption and refractive index of the size of, such as further molecular orientation Because it depends on the size of the birefringence based on it, it is difficult to uniquely determine, but in order to efficiently emit light to the outside of the fibrous light emitter, compared to the total light transmittance T b of the conductive layer Thus, it is preferable to increase the total light transmittance T i of the insulating layer located in the outermost layer.

次に、本発明の実施の形態に係る繊維状発光体の構成材料を説明する。   Next, constituent materials of the fibrous light emitter according to the embodiment of the present invention will be described.

発光層用の材料としては、加工性(繊維化)や各種発光性能(希望とする発光色、発光輝度、さらに発光寿命等)を考慮して選択する必要があるが、実用性の面からは、π共役系材料とすることが好ましい。ここで、π共役系材料は、ベンゼンのように、単結合と二重結合とが繰り返し長く繋がっている分子を意味し、π電子が比較的小さなエネルギで取出し易く、動き易いという性質を有する(吉野勝美著、「有機ELのはなし」、頁23、日刊工業新聞社)。発光層をπ共役系材料から形成することで、発光層に加えて、芯材(及び第1の導電層)、導電層(及び第2の導電層)及び絶縁層を、一気に繊維状発光体に形成することが可能となり、繊維状発光体の柔軟性を高めることができる。   It is necessary to select the material for the light emitting layer in consideration of processability (fibrosis) and various light emitting performance (desired light emission color, light emission luminance, light emission lifetime, etc.). , Preferably a π-conjugated material. Here, the π-conjugated material means a molecule in which a single bond and a double bond are connected to each other for a long time, such as benzene, and has the property that π electrons can be easily taken out with relatively little energy and move easily ( Katsumi Yoshino, “The story of OLED”, page 23, Nikkan Kogyo Shimbun). By forming the light emitting layer from a π-conjugated material, in addition to the light emitting layer, the core material (and the first conductive layer), the conductive layer (and the second conductive layer), and the insulating layer can be formed into a fibrous light emitter at once. Thus, the flexibility of the fibrous light emitter can be increased.

π共役系材料としては、キノリノール誘導体、フルオレン誘導体、フタロシアニン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ジスチリスアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ(N-アルキルカルバゾール)誘導体、ポリフェニルアセチレン誘導体、ポリフェニレンエチニレン誘導体、ポリフェニレンブタジイニレン誘導体の中から選択される一種、あるいはこれらの中から選択される一種を含む混合物とすることが好ましい。   π-conjugated materials include quinolinol derivatives, fluorene derivatives, phthalocyanine derivatives, triphenyldiamine derivatives, polyparaphenylene derivatives, distyrysarylene derivatives, oxadiazole derivatives, pyrazoline derivatives, polythiophene derivatives, poly (N-alkylcarbazole) derivatives It is preferable to use one kind selected from polyphenylacetylene derivatives, polyphenylene ethynylene derivatives, polyphenylene butadienylene derivatives, or a mixture containing one kind selected from these.

芯材、発光層、導電層及び絶縁層としては、水あるいは溶剤に可溶な材料を用いることが好ましい。この理由は、一般に、π共役系材料を熱溶融することは困難であり、通常の溶融複合紡糸法あるいは多層薄膜成形法を用いることが難しいからである。なお、後述するように、水あるいは溶剤に可溶な材料を、新たな成形法によって成形することで、狙いとする繊維状成形体を得ることが可能となる。   As the core material, the light emitting layer, the conductive layer, and the insulating layer, it is preferable to use materials that are soluble in water or a solvent. This is because, in general, it is difficult to heat-melt a π-conjugated material, and it is difficult to use a normal melt composite spinning method or a multilayer thin film forming method. In addition, as will be described later, it is possible to obtain a target fibrous molded body by molding a material soluble in water or a solvent by a new molding method.

すなわち、芯材、発光層、導電層及び絶縁層を、水又は溶剤に可溶な材料とすることで、後述する成形法を用いて、一気に多層構造化できるようにしたものである。なお、溶剤としては、ニトロベンゼン、プロピレンカーボネート、無水酢酸などの非プロトン性溶媒の他に、メタノール、エタノールなどのプロトン溶媒、あるいはエチル、トルエン、キシレンなどの希釈溶剤を用いることができるが、例示した溶剤に限定されるものではない。   That is, the core material, the light emitting layer, the conductive layer, and the insulating layer are made of materials soluble in water or a solvent, so that a multilayer structure can be formed at once using a molding method described later. As the solvent, in addition to aprotic solvents such as nitrobenzene, propylene carbonate, and acetic anhydride, proton solvents such as methanol and ethanol, or diluting solvents such as ethyl, toluene, and xylene can be used. It is not limited to solvents.

また、導電層用の材料としては、導電性ナノ粒子と光透過性を有する高分子樹脂との複合体を用いることができる。これにより、電極機能として重要となる、導電性と可視光線領域における光透過性を確保することが可能となる。   As a material for the conductive layer, a composite of conductive nanoparticles and a light-transmitting polymer resin can be used. As a result, it is possible to ensure conductivity and light transmission in the visible light region, which are important as an electrode function.

導電性ナノ粒子としては、導電性を有し、光透過性が得られるサイズ(少なくとも可視光線領域の波長以下のサイズ)であれば、特に限定されないが、均一分散性を含めて、導電性ナノ粒子としては、Au, Ag, Pt, Pd, Ni, Al, Sn, Pb, Ti及びCの中から選択される一種を含む混合物とすることが好ましい。例えば、AuあるいはC(カーボンナノチューブであっても良い)から成るサイズ数十nmの粒子を、ポリエチレンテレフタレート(PET)中に適量均一に分散させた材料から導電層を形成することができる。なお、ナノ粒子の分散量は、使用するナノ粒子の種類や粒径、あるいはマトリックスとなる高分子樹脂の種類等により一義的に決定することができないが、約数重量%から十数重量%とすることが好ましい。なお、ナノ粒子同士の二次凝集を防止するために、ナノ粒子に表面処理をしても良い。また、ナノ粒子の径は、約50nm以下とすることが好ましい。粒子径を50nm以下とすることで、可視光線領域の入射光の波長λ(380〜780 nm)より導電性ナノ粒子の粒子径が小さくなり(概ね、粒子直径の1/10以下程度)、光透過率が高まる。   The conductive nanoparticles are not particularly limited as long as they are conductive and have a light-transmitting size (at least a size equal to or smaller than the wavelength in the visible light region). The particles are preferably a mixture containing at least one selected from Au, Ag, Pt, Pd, Ni, Al, Sn, Pb, Ti and C. For example, a conductive layer can be formed from a material in which particles of several tens of nanometers made of Au or C (which may be carbon nanotubes) are uniformly dispersed in polyethylene terephthalate (PET). The dispersion amount of the nanoparticles cannot be uniquely determined depending on the kind and particle size of the nanoparticles used or the kind of the polymer resin used as a matrix, but is about several to ten and several weight%. It is preferable to do. In order to prevent secondary aggregation between the nanoparticles, the nanoparticles may be subjected to a surface treatment. The diameter of the nanoparticles is preferably about 50 nm or less. By setting the particle size to 50 nm or less, the particle size of the conductive nanoparticles becomes smaller than the wavelength λ (380 to 780 nm) of incident light in the visible light region (approximately 1/10 or less of the particle diameter), and light Increases transmittance.

また、導電層用の材料としては、ドーピングされたポリピロール(doped Polypyrrole)、ドーピングされたポリアニリン(doped Polyaniline)、ドーピングされたポリチオフェン(doped Polythiophene)、ドーピングされたポリアセチレン(doped Polyacethilene)、ドーピングされたポリイソチアナフテン(doped Polyisothianaphtene)及びこれらの誘導体の中から選択される少なくとも一種を用いても良い。ドーピング材(ドーパントとも称する)として、使用する導電性高分子の種類やドナー性(電子を奪う性質)、あるいはアクセプタ性(電子を与える性質)を狙うのかに応じて異なるが、例えば、導電性高分子ポリチオフェンをアクセプタ性とするために、B10Cl2-10 、Bu4NBF4-、ClO4-などを用いることができ、ドナー性とするためには、Li+、K+などを用いることができる。ドーピング材を適切な条件下で適宜用いることにより、導電率σ=102S/cm、可視光線領域における全光線透過率Tが約78%の導電層とすることができる。 The conductive layer materials include doped polypyrrole, doped polyaniline, doped polythiophene, doped polyacetylene, and doped polyacethilene. At least one selected from doped polyisothianaphtene and derivatives thereof may be used. The doping material (also referred to as a dopant) varies depending on the type of conductive polymer used, whether it is a donor property (a property that takes away electrons), or an acceptor property (a property that gives electrons). B 10 Cl 2-10 , Bu 4 NBF 4- , ClO 4-, etc. can be used to make the molecular polythiophene acceptor, and Li + , K +, etc. can be used to make it a donor. Can do. By appropriately using a doping material under appropriate conditions, a conductive layer having a conductivity σ = 10 2 S / cm and a total light transmittance T in the visible light region of about 78% can be obtained.

さらに、導電層用の材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリプロピレンオキシド(PO)及びこれらの誘導体の中から選択される少なくとも一種の材料を用いることができる。例示した材料は、特に、水分散性が良く、導電性と全光線透過率とを確保した上で薄膜形成することが比較的容易となる。   Furthermore, as the material for the conductive layer, at least one material selected from polyethylene dioxythiophene (PEDOT), polypropylene oxide (PO), and derivatives thereof can be used. The exemplified materials have particularly good water dispersibility, and it becomes relatively easy to form a thin film while ensuring conductivity and total light transmittance.

例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)とを適切な割合で分散させた複合体は、導電率σ=103S/cm、全光線透過率(T)を約82%確保する事も可能であり、導電層としては好ましい。 For example, a composite in which polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) are dispersed at an appropriate ratio has a conductivity σ = 10 3 S / cm and a total light transmittance (T) of about 82%. It is also possible to ensure, and it is preferable as the conductive layer.

絶縁層用の材料としては、光透過性を有する材料を用いることが好ましい。これは、図1(a)から明らかなように、繊維状発光体の電極となる導電層に対する電気絶縁を確保して、発光層からの光を外部に出射させることが可能となるからである。また、このような材料としては、σ結合を有する高分子樹脂材料とすることが好ましく、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PSt)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)及びこれらの誘導体の中から選択される一種とすることが好ましい。これにより、光透過性を有し、さらに電気絶縁性、柔軟性の高い絶縁層とすることができる。   As the material for the insulating layer, a light-transmitting material is preferably used. This is because, as is clear from FIG. 1 (a), it is possible to ensure electrical insulation with respect to the conductive layer serving as the electrode of the fibrous light emitter and to emit light from the light emitting layer to the outside. . In addition, such a material is preferably a polymer resin material having a sigma bond, such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PSt), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN). , Polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethersulfone (PES), polyamide (PA), polyimide (PI), and derivatives thereof are preferable. Thereby, it can be set as the insulating layer which has a light transmittance, and also has high electrical insulation and flexibility.

また、繊維状発光体は後述するように、複数種の樹脂が口金内でせん断応力を受けて吐出されるため、繊維軸方向の屈折率(nz)が、繊維断面内における直交する2軸(X軸、Y軸)のx方向の屈折率(nx)、y方向の屈折率(ny)に比べ、大きくなる傾向がある。これら3つの屈折率の異方性(すなわち、複屈折Δn)は、光の出射あるいは入射方向に影響を及ぼすため、Δnはできるだけ小さくすると良く、Δn≦0.1とすることが好ましい。逆に、複屈折Δnが0.1を超えると、特定方向(角度)への出射あるいは入射がより顕著となり、狙いとした発色が得られなくなるばかりでなく、発色の純度が濁って低品位となり、実用上、好ましくない。 Further, as will be described later, since a plurality of types of resins are discharged by receiving a shearing stress in the die, the fibrous luminous body has a refractive index (n z ) in the fiber axis direction of two axes perpendicular to each other in the fiber cross section. (X-axis, Y-axis) x direction of the refractive index of (n x), than the refractive index in the y-direction (n y), tends to increase. Since the anisotropy of these three refractive indexes (that is, birefringence Δn) affects the light emission or incidence direction, Δn should be as small as possible, and Δn ≦ 0.1 is preferable. On the other hand, when the birefringence Δn exceeds 0.1, the emission or incidence in a specific direction (angle) becomes more prominent, and not only the aimed color can not be obtained, but also the purity of the color development becomes turbid and the quality becomes low. Above, it is not preferable.

次に、本発明の実施の形態に係る繊維状発光体の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the fibrous light emitter according to the embodiment of the present invention will be described.

本発明の実施の形態に係る繊維状発光体の製造方法は、芯材用の導電性材料を成形用口金の中心に配置し、芯材用の導電性材料の外周に、発光層用材料、導電層用材料及び絶縁層用材料を順番に層状にして、それぞれ水又は溶剤に可溶な状態の溶液として配置し、それらを公知の湿式紡糸法を使って吐出させても良い。より好ましくは、各溶液に電圧を印加しながら、口金内で合流・吐出(射出成形)させて、繊維状の発光体とすることが界面における密着安定性、並びにその界面に形成される異種材料同士の電位障壁高さの制御性、の点から望ましい。   In the method for manufacturing a fibrous light emitter according to the embodiment of the present invention, the conductive material for the core material is disposed at the center of the molding die, and the light emitting layer material is disposed on the outer periphery of the conductive material for the core material. The material for the conductive layer and the material for the insulating layer may be sequentially layered, arranged as a solution in a state soluble in water or a solvent, respectively, and discharged using a known wet spinning method. More preferably, while applying voltage to each solution, joining and discharging (injection molding) within the die to form a fibrous light emitter, adhesion stability at the interface, and different materials formed at the interface This is desirable from the viewpoint of controllability of the potential barrier height between the two.

このように第1の導電層、発光層、第2の導電層及び絶縁層として、水又は溶剤に可溶な材料を用いることで、熱的に不融な材料であっても、多層構造体を一気に成形することが可能となる。   As described above, the first conductive layer, the light emitting layer, the second conductive layer, and the insulating layer are made of a material that is soluble in water or a solvent, so that a multilayer structure can be used even if it is a thermally infusible material. Can be molded at once.

さらに、図1(a)に示した繊維状発光体の一例を挙げ、詳細に説明する。   Furthermore, an example of the fibrous light emitter shown in FIG.

図1(a)に示す繊維状発光体1は、前述したように、繊維状の芯材2と、発光層3と、導電層4と、絶縁層5との4層から形成される同芯円状の構造を有する。   As described above, the fibrous light emitter 1 shown in FIG. 1A is a concentric core formed of four layers of a fibrous core material 2, a light emitting layer 3, a conductive layer 4, and an insulating layer 5. It has a circular structure.

上記4材料を熱溶融して4層構造、あるいはそれ以上の多層構造を形成する方法としては、公知の多層構造形成用の口金(例えば、特公昭57−20842、特公昭53−8806)を装着した溶融複合紡糸装置により可能であるが、一般にπ共役系材料を熱溶融することは困難である。このため、水あるいは溶剤に可溶なπ共役系材料を用いるか、又はある溶剤で可溶化できるような工夫をした上で、特殊な複合紡糸法(例えば、エレクトロスピニング法)を用いて、繊維状発光体を成形することが可能であることを見出したものである。エレクトロスピニング法とは、高分子溶液に高電圧を印加して、溶液をスプレーすることでファイバとするものである。ファイバの太さは、印加電圧、溶液濃度、スプレーの飛散距離に依存する。   A method for forming a multilayer structure having four or more layers by heat-melting the above four materials is equipped with a known base for forming a multilayer structure (for example, Japanese Patent Publication No. 57-20842, Japanese Patent Publication No. 53-8806). Although it is possible to use the melt-combined spinning apparatus, it is generally difficult to thermally melt the π-conjugated material. For this reason, a π-conjugated material that is soluble in water or a solvent is used, or after being devised so that it can be solubilized in a certain solvent, a special composite spinning method (for example, electrospinning method) is used to It has been found that a shaped light emitter can be formed. In the electrospinning method, a high voltage is applied to a polymer solution and the solution is sprayed to form a fiber. The thickness of the fiber depends on the applied voltage, the solution concentration, and the spray distance.

さらに、具体的な材料を挙げて、繊維状発光体の製造方法を説明する。   Furthermore, a specific material is mentioned and the manufacturing method of a fibrous light-emitting body is demonstrated.

まず、水または溶剤に可溶な導電性を有する芯材2及び導電層4用の材料として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合体(重量%比として、1.6/1)を準備し、発光層として、トルエンで希釈したポリフェニレンビニレン(PPV)、絶縁層として、o-クロロフェノールで希釈したポリエチレンテレフタレート(PET)をそれぞれ準備する。   First, as a material for the conductive core material 2 and the conductive layer 4 soluble in water or a solvent, a polyethylene-dioxythiophene (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS) aqueous dispersion composite (as a weight% ratio, 1.6 / 1) is prepared, and polyphenylene vinylene (PPV) diluted with toluene is prepared as a light emitting layer, and polyethylene terephthalate (PET) diluted with o-chlorophenol is prepared as an insulating layer.

次に、準備した3種類の溶液を用いて、エレクトロスピニング装置を用いて射出成形をして同芯円状の構造とする。ここで使用するエレクトロスピニング装置上部のホッパー部に位置する溶液貯留部の拡大図を図5に示す。図5に示すように、溶液貯留部29の口金30内には、射出成形用の溶液を個別に導入可能に区分けされている。口金30内の中心部には導電性を有する芯材2(例えば、陽極)用の溶液aが導入され、その外周に、順番に発光層3用の溶液b、導電層4(例えば、陰極)用の溶液c及び絶縁層5用の溶液dが導入されるよう区分けされ、各溶液a〜dには、それぞれ電極棒31〜34が配置される。そして、口金30の最終吐出孔35の先端部に配置された収集板36をマイナス電位として、各溶液の電圧A〜Dを適宜設定している。   Next, using the prepared three types of solutions, injection molding is performed using an electrospinning device to obtain a concentric circular structure. FIG. 5 shows an enlarged view of the solution storage part located in the hopper part above the electrospinning device used here. As shown in FIG. 5, the solution storage unit 29 is divided into a base 30 so that injection molding solutions can be individually introduced. A solution a for the conductive core material 2 (for example, an anode) is introduced into the central portion of the base 30, and a solution b for the light emitting layer 3 and a conductive layer 4 (for example, a cathode) are sequentially formed on the outer periphery thereof. And the solution d for the insulating layer 5 are introduced, and electrode rods 31 to 34 are arranged in the solutions a to d, respectively. And the voltage AD of each solution is suitably set by making the collection plate 36 arrange | positioned in the front-end | tip part of the last discharge hole 35 of a nozzle | cap | die 30 into a minus electric potential.

図5に示すエレクトロスピニング装置の溶液貯留部29に、溶剤で希釈した各溶液を導入した後、口金30内で同芯円状に合流させて、それを吐出孔から射出成形して固化させると、4層の同芯円状の構造体とした繊維を連続的に得ることができる。なお、各溶液の濃度と印加電圧の大きさ、さらに最終吐出孔35と収集板36との距離は、繊維状構造体を形成する上で極めて重要な因子となる。各溶液の濃度は、使用する材料、使用環境温度等にも依存することから、規定値に設定することができないが、概ね、約数十cps〜約数千cpsとすることが好ましい。さらに、各溶液に対して印加する電圧は、繊維状構造体を形成するために、数千V〜数万Vに設定することが好ましい。上記電圧を、各溶液中の電極棒(例えば、Pt)と、収集板36(マイナス電位とする)との間に印加することで、最終吐出孔35から繊維状構造体を吐出させることが可能となる。ここで、最終吐出孔35と収集板36との距離は、繊維状構造体を硬化させるとの観点から、室温下では約数十cm〜数百cmとすることが好ましい。また、印加電圧に関しては、低すぎるか、あるいは電極棒と収集板36との間に印加する電圧の極性が反対になると、連続した繊維状構造体を形成することができず、溶液がインクジェット口から吐出されるように、溶液バブルとなり収集板36に付着するに留まる。   When each solution diluted with a solvent is introduced into the solution storage part 29 of the electrospinning device shown in FIG. 5, the solution is merged concentrically within the die 30, and then it is injection molded from the discharge hole and solidified. A fiber having a four-layer concentric structure can be obtained continuously. Note that the concentration of each solution, the magnitude of the applied voltage, and the distance between the final discharge hole 35 and the collection plate 36 are extremely important factors in forming the fibrous structure. The concentration of each solution depends on the material used, the environment temperature in use, and the like, and thus cannot be set to a specified value. However, it is generally preferable to set the concentration to about several tens of cps to about several thousand cps. Furthermore, the voltage applied to each solution is preferably set to several thousand V to several tens of thousands V in order to form a fibrous structure. The fibrous structure can be discharged from the final discharge hole 35 by applying the voltage between the electrode rod (for example, Pt) in each solution and the collecting plate 36 (with a negative potential). It becomes. Here, the distance between the final discharge hole 35 and the collecting plate 36 is preferably about several tens of centimeters to several hundreds of centimeters at room temperature from the viewpoint of curing the fibrous structure. In addition, when the applied voltage is too low or the polarity of the voltage applied between the electrode rod and the collecting plate 36 is reversed, a continuous fibrous structure cannot be formed, and the solution is discharged from the inkjet port. As the liquid is discharged from the liquid, it becomes a solution bubble and stays attached to the collecting plate 36.

さらに、二種類の材料を組み合わせて射出成形する際の印加電圧を説明する。   Furthermore, the applied voltage when injection molding by combining two types of materials will be described.

ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)を含む水分散複合体(重量%比として、1/1.6)とした場合には、電圧を約5000〜6500Vとし、トルエンで希釈したポリフェニレンビニレン(PPV)とした場合には、電圧を約6500〜7500Vとして、o-クロロフェノールで希釈したポリエチレンテレフタレート(PET)とした場合には、電圧を約7000〜8100Vとして印加することが好ましい。 When water-dispersed composite containing polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (1 / 1.6 by weight ratio), the voltage is about 5000-6500V and polyphenylene vinylene diluted with toluene In the case of (PPV), the voltage is preferably about 6500 to 7500 V, and in the case of polyethylene terephthalate (PET) diluted with o-chlorophenol, the voltage is preferably about 7000 to 8100 V.

さらに、上記エレクトロスピニング法を用いて、繊維状発光体を一気に吐出(射出成形)して多層構造にすると、図3に示すように、芯材2と発光層3との界面における電位障壁ΔΦa、及び導電層4と発光層3との界面における電位障壁ΔΦbが極めて小さくなることが判明した。この理由については明確ではないが、通常の多層薄膜積層形成法、すなわち、従来のLayer by layerによる多層積層化に比べ、本発明の同芯円状構造(多層構造)体では、各層界面の形成プロセスが、口金内で一気に形成されることから、異種材料からなる各層界面における電位障壁の高さΔΦも、エネルギー収支的に安定化し、即ち、より小さくなることが理由と考えられる。 Further, when the fibrous light-emitting body is discharged (injection molding) all at once using the electrospinning method to form a multilayer structure, as shown in FIG. 3, the potential barrier ΔΦ a at the interface between the core material 2 and the light-emitting layer 3 is obtained. And the potential barrier ΔΦ b at the interface between the conductive layer 4 and the light-emitting layer 3 was found to be extremely small. Although the reason for this is not clear, in the concentric circular structure (multilayer structure) body of the present invention, compared to the conventional multilayer thin film stacking method, that is, the conventional multilayer by layer by layer, the formation of the interface of each layer Since the process is formed at once in the die, the reason is that the potential barrier height ΔΦ at the interface of each layer made of different materials is also stabilized in terms of energy balance, that is, smaller.

従来のLayer by layerによる多層薄膜積層を形成する方法として、通常、ドライプロセス(例えば、真空蒸着法、電子ビーム法、プラズマ重合法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、分子線エピタキシー法など)、あるいはウェットプロセス(例えば、スピンコート法、キャスティング法、スプレー法、ディップ法、LB法、複合紡糸法など)を用いることができるが、一例として真空蒸着法を挙げて説明する。   As a conventional method for forming a multilayer thin film stack by Layer by layer, usually a dry process (for example, a vacuum deposition method, an electron beam method, a plasma polymerization method, a sputtering method, an ion plating method, a molecular beam epitaxy method, etc.), or A wet process (for example, a spin coating method, a casting method, a spray method, a dipping method, an LB method, a composite spinning method, or the like) can be used, and a vacuum deposition method will be described as an example.

真空蒸着法においては、真空下で蒸着を行うものであるが、実際には、約10-6〜10-8Torrの環境下であり完全な真空状態ではなく、酸素などの残留気体が存在する。さらに、真空下において、ある層を形成するために、個々の島状粒子を基板に付着させた後、最近接の粒子同士を凝集させて、さらに大きな粒子に成長させていく。この粒子成長とそれに伴う連続層の形成は、一種の熱的に安定した状態とみなすことができる。この後、引き続き、第2層が同様に形成されていくため、第一層と第二層との間に、異種材料による明確な界面が形成されるものと考えられる。 In the vacuum deposition method, deposition is performed under vacuum, but in reality, it is in an environment of about 10 −6 to 10 −8 Torr and is not in a complete vacuum state, and there is a residual gas such as oxygen. . Furthermore, in order to form a certain layer under vacuum, individual island-shaped particles are attached to the substrate, and then the closest particles are aggregated to grow into larger particles. This grain growth and the formation of a continuous layer associated therewith can be regarded as a kind of thermally stable state. After this, since the second layer is formed in the same manner, it is considered that a clear interface with a different material is formed between the first layer and the second layer.

これに対して、ここで言う繊維状発光体の製造方法とは、例えば、エレクトロスピニング装置(図5参照)下部に設置された複合口金内で、導電性を有する芯材用、発光層用、導電層用、さらに絶縁層用の4溶液が、分流、合流することにより同芯円状構造(多層構造)体の原形が一度に形成され、そして、最終口金孔からその同芯円状構造(多層構造)体の形状を保持した状態で、細化、固化されることになる。   On the other hand, the manufacturing method of the fibrous luminous body referred to here is, for example, for a core material having conductivity, for a light emitting layer, in a composite base installed at the lower part of an electrospinning apparatus (see FIG. 5), The original solution of the concentric circular structure (multilayer structure) is formed at a time by dividing and joining the four solutions for the conductive layer and further for the insulating layer, and the concentric circular structure (from the final die hole) Multi-layer structure) Thinned and solidified while maintaining the shape of the body.

このように上記繊維状発光体の製造方法を用いることにより、同芯円状構造(多層構造)体を一気に連続形成することが可能となり、プロセスの簡略化及びこれに基づく低コスト化を達成することができる。また、多層構造の形成プロセスは、従来のLayer by layerによるものとは本質的に異なり、層形成用の溶液を口金内で分流、合流させた後、最終吐出孔から一気に吐出させるという新規な方法によるため、従来のLayer by layerによる方法に比べて、各層の界面における電位障壁の高さΦを、1/2から1/4にまで容易に低くできるという利点も生まれ、繊維状発光体の低電圧駆動化と長寿命化を実現することができる。さらに、多層構造体を一気に連続して形成することが可能であるため、多層構造体を作製する際のプロセスを軽減化し、低コスト化を図ることができる。   As described above, by using the above-described method for manufacturing a fibrous light emitter, it is possible to continuously form a concentric circular structure (multilayer structure) at a stretch, thereby achieving simplification of the process and cost reduction based thereon. be able to. In addition, the multi-layer structure formation process is essentially different from the conventional layer-by-layer process, and a new method is used in which the solution for layer formation is divided and merged in the die and then discharged from the final discharge hole at once. Therefore, compared with the conventional method by Layer by layer, the advantage that the height Φ of the potential barrier at the interface of each layer can be easily lowered from 1/2 to 1/4 is also born. Voltage drive and long life can be realized. Furthermore, since the multilayer structure can be continuously formed at a stretch, the process for producing the multilayer structure can be reduced and the cost can be reduced.

また、本発明に係る繊維状発光体は、上記繊維状発光体の製造方法を用いて製造された発光体であり、この繊維状発光体を用いることで、撚り糸、織物、編物、アパレルや夜間での歩行者用の視認性向上の衣服(衣類)、自動車用シートなどのファブリック、さらに照明体、光源色を呈する新規な意匠体として使用することができる。   Further, the fibrous light emitter according to the present invention is a light emitter produced by using the above-mentioned fibrous light emitter production method, and by using this fibrous light emitter, twisted yarn, woven fabric, knitted fabric, apparel and nighttime It can be used as fabrics such as clothes (clothing) for improving visibility for pedestrians and automobile seats, as well as lighting bodies and novel design bodies that exhibit light source colors.

図6、図7に、繊維状発光体を用いて形成した物品の一例であり、図6(a)〜(c)は、織物とした例、図7(a)(b)は、自動車用シートの材料に使用した応用例である。繊維状発光体は、通常の繊維と同様のフレキシビリティを持つため、図7(a) (b)に示すように、各種形状に織物化することが可能であり、これらを用いて応用した物品とすることもできる。   FIG. 6 and FIG. 7 show examples of articles formed using fibrous light emitters. FIGS. 6 (a) to (c) are examples of fabrics, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) are for automobiles. It is the application example used for the material of the sheet. Since the fibrous luminous body has the same flexibility as ordinary fibers, it can be woven into various shapes as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). It can also be.

以下、さらに具体的に実施例に基づいて説明するが、例示した実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, although it demonstrates based on an Example more concretely, it is not limited to the illustrated Example.

〔実施例1〕
実施例1では、図1(a)に示す同芯円状構造(多層構造)体の繊維状発光体を製造した。繊維状発光体を構成する各層の材料については、陰極(芯材)用の材料として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、発光層用溶液として、トルエンで希釈されたポリフェニレンビニレン(PPV)溶液、陽極(導電層)用の材料として、前述したポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、絶縁層用材料として、o-クロロフェノールで希釈されたポリエチレンテレフタレート(PET)溶液を準備した。
[Example 1]
In Example 1, a fibrous light emitter having a concentric circular structure (multilayer structure) shown in FIG. 1 (a) was produced. Regarding the material of each layer constituting the fibrous luminous body, as a material for the cathode (core material), an aqueous dispersion composite solution of polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) ), Solution of light emitting layer, polyphenylene vinylene (PPV) diluted with toluene, and material for anode (conductive layer), water-dispersed composite of polyethylene dioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) described above As a solution (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) and an insulating layer material, a polyethylene terephthalate (PET) solution diluted with o-chlorophenol was prepared.

次に、図5に示すエレクトロスピニング装置内の溶液貯蔵部に、準備した各溶液を投入した後、電極棒を配置し、電極棒と収集板との間に高電圧を印加して、最終吐出孔から同芯円状構造(多層構造)体を吐出させて繊維状発光体とした。なお、印加電圧を制御することで各層の厚さを変えることができるが、陰極(芯材)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を6000V、発光層用のPPV溶液への印加電圧を6500V、陽極(導電層)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を6100V、絶縁層用の溶液への印加電圧を7800V、最終吐出孔と収集板との距離を100cmとした。   Next, after putting each prepared solution into the solution storage part in the electrospinning apparatus shown in FIG. 5, the electrode rod is arranged, a high voltage is applied between the electrode rod and the collecting plate, and the final discharge is performed. A concentric circular structure (multilayer structure) was discharged from the hole to obtain a fibrous light emitter. Although the thickness of each layer can be changed by controlling the applied voltage, the applied voltage to the PEDOT / PSS solution for the cathode (core material) is 6000 V, and the applied voltage to the PPV solution for the light emitting layer is 6500 V. The applied voltage to the PEDOT / PSS solution for the anode (conductive layer) was 6100 V, the applied voltage to the solution for the insulating layer was 7800 V, and the distance between the final discharge hole and the collecting plate was 100 cm.

導電層の可視光線領域での全光線透過率Tbと、絶縁層の可視光線領域での全光線透過率Tiとの積である両者の全光線透過率Tは、石英ガラス板上に同一厚さの各層を塗布した試料を使用し、分光光度計(日立製作所製、U-4000)を用いて測定することで算出することができる。また、得られた繊維状発光体から出射される発光輝度を輝度計(コニカミノルタ製CA-1500)により測定した。なお、この時、陽極と陰極との間に直流電圧10Vを一定の値として印加した。 The total light transmittance Tb, which is the product of the total light transmittance T b in the visible light region of the conductive layer and the total light transmittance T i in the visible light region of the insulating layer, is the same on the quartz glass plate. It can calculate by using the sample which apply | coated each layer of thickness, and measuring using a spectrophotometer (the Hitachi Ltd. make, U-4000). In addition, the luminance of light emitted from the obtained fibrous luminous body was measured with a luminance meter (CA-1500 manufactured by Konica Minolta). At this time, a DC voltage of 10 V was applied as a constant value between the anode and the cathode.

〔実施例2〕
実施例2では、実施例1に対し、印加電圧を制御することで各層の厚さを変えた。具体的には、陰極(芯材)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を6000V、発光層用のPPV溶液への印加電圧を6500V、陽極(導電層)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を5800V、絶縁層用の溶液への印加電圧を7600Vに変えた以外は、実施例1と同様の条件を用いて、同芯円状構造(多層構造)の繊維状発光体を製造した。
[Example 2]
In Example 2, the thickness of each layer was changed by controlling the applied voltage as compared to Example 1. Specifically, the voltage applied to the PEDOT / PSS solution for the cathode (core material) is 6000 V, the voltage applied to the PPV solution for the light emitting layer is 6500 V, and the voltage is applied to the PEDOT / PSS solution for the anode (conductive layer). A fibrous light-emitting body having a concentric circular structure (multilayer structure) was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the voltage was changed to 5800 V and the voltage applied to the solution for the insulating layer was changed to 7600 V.

〔実施例3〕
実施例3では、実施例1に対し、印加電圧を制御することで各層の厚さを変えた。具体的には、陰極(芯材)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を6000V、発光層用のPPV溶液への印加電圧を6500V、陽極(導電層)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を5500V、絶縁層用の溶液への印加電圧を7200Vに変えた以外は、実施例1と同様の方法を用いて、同芯円状構造(多層構造体)の繊維状発光体を製造した。
Example 3
In Example 3, compared to Example 1, the thickness of each layer was changed by controlling the applied voltage. Specifically, the voltage applied to the PEDOT / PSS solution for the cathode (core material) is 6000 V, the voltage applied to the PPV solution for the light emitting layer is 6500 V, and the voltage is applied to the PEDOT / PSS solution for the anode (conductive layer). A fibrous light emitter having a concentric circular structure (multilayer structure) was manufactured using the same method as in Example 1 except that the voltage was changed to 5500 V and the voltage applied to the solution for the insulating layer was changed to 7200 V. .

〔実施例4〕
実施例4では、図1(b)に示す矩形状構造体(多層構造)の繊維状発光体を製造した。繊維状発光体を構成する各層の材料については、陰極(芯材)用の溶液として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOD)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、発光層用の溶液として、トルエンで希釈したポリフェニレンビニレン(PPV)溶液、陽極(導電層)用の溶液として、前述したポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOD)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、絶縁層用の溶液として、O-クロロフェノールで希釈したポリエチレンテレフタレート(PET)溶液を準備した。これ以外は、実施例1と同様の方法を用いて、繊維状発光体を製造した。
Example 4
In Example 4, a fibrous light emitter having a rectangular structure (multilayer structure) shown in FIG. 1B was manufactured. Regarding the material of each layer constituting the fibrous luminous body, as a solution for the cathode (core material), an aqueous dispersion composite solution of polyethylenedioxythiophene (PEDOD) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) ), As a solution for the light emitting layer, a polyphenylene vinylene (PPV) solution diluted with toluene, and as a solution for the anode (conductive layer), the above-mentioned water-dispersed composite of polyethylene dioxythiophene (PEDOD) and polystyrene sulfonic acid (PSS) As a solution (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) and a solution for an insulating layer, a polyethylene terephthalate (PET) solution diluted with O-chlorophenol was prepared. Except for this, a fibrous light emitter was produced using the same method as in Example 1.

〔実施例5〕
実施例5では、実施例4と同様に図4(b)に示す矩形状構造体(多層構造)の繊維状発光体を製造した。繊維状発光体を構成する各層の材料については、陰極(芯材)用の材料として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOD)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、発光層用の材料として、キシレンで希釈したポリフルオレン(PFO)溶液、陽極(導電層)用の材料として、イソプロピルアルコールにカーボンナノチューブ(SWNT)を10重量%分散した溶液、また、絶縁層用の材料として、O-クロロフェノールで希釈したポリエチレンナフタレート(PEN)溶液を準備した。
Example 5
In Example 5, a fibrous light emitter having a rectangular structure (multilayer structure) shown in FIG. Regarding the material of each layer constituting the fibrous luminous body, as a material for the cathode (core material), an aqueous dispersion composite solution of polyethylenedioxythiophene (PEDOD) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) ) Polyfluorene (PFO) solution diluted with xylene as the material for the light emitting layer, 10% by weight of carbon nanotube (SWNT) dispersed in isopropyl alcohol as the material for the anode (conductive layer), and insulating layer As a material for the preparation, a polyethylene naphthalate (PEN) solution diluted with O-chlorophenol was prepared.

図5に示すエレクトロスピニング装置内の溶液貯蔵部に、上記4層用の溶液を投入し、さらに電極棒を配置し、電極棒と収集板との間に高電圧を印加することにより、最終吐出孔から同芯円状構造(多層構造)体を吐出させて繊維状発光体とした。なお、各層の印加電圧は、陰極(芯材)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を6000V、発光層用のPPV溶液への印加電圧を6500V、陽極(導電層)用の溶液への印加電圧を6300V、絶縁層用の溶液への印加電圧を7900Vとした。それ以外は、実施例1と同様の方法を用いて、繊維状発光体を製造した。   The solution for the above four layers is put into the solution storage part in the electrospinning apparatus shown in FIG. 5, and the electrode rod is arranged, and a high voltage is applied between the electrode rod and the collecting plate, so that the final discharge is performed. A concentric circular structure (multilayer structure) was discharged from the hole to obtain a fibrous light emitter. The voltage applied to each layer is 6000V applied to the PEDOT / PSS solution for the cathode (core material), 6500V applied to the PPV solution for the light emitting layer, and applied to the solution for the anode (conductive layer). The voltage was 6300 V, and the voltage applied to the insulating layer solution was 7900 V. Otherwise, a fibrous light emitter was produced using the same method as in Example 1.

〔実施例6〕
実施例6では、図2(a)に示す同心円状構造体(非導電性基材の外周に多層構造を形成)とした繊維状発光体を製造した。繊維状発光体を構成する各層の材料については、陰極(芯材)用の材料として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、発光層用の溶液として、キシレンで希釈されたポリフルオレン溶液、陽極(導電層)用の溶液として、イソプロピルアルコールにカーボンナノチューブ(SWNT)を10重量%分散した溶液、絶縁層用の溶液として、キシレンで希釈したポリエチレンテレフタレート(PET)溶液を準備した。
Example 6
In Example 6, a fibrous light-emitting body having a concentric structure (a multilayer structure was formed on the outer periphery of a non-conductive substrate) shown in FIG. 2A was manufactured. Regarding the material of each layer constituting the fibrous luminous body, as a material for the cathode (core material), an aqueous dispersion composite solution of polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) ), A solution for the light emitting layer, a polyfluorene solution diluted with xylene, a solution for the anode (conductive layer), a solution in which 10% by weight of carbon nanotubes (SWNT) are dispersed in isopropyl alcohol, and a solution for the insulating layer A polyethylene terephthalate (PET) solution diluted with xylene was prepared.

図5のエレクトロスピニング装置内の溶液貯蔵部に、上記4層用の溶液を投入し、さらに電極棒を配置し、収集板との間に高電圧を印加して、最終吐出孔から同芯円状構造(多層構造)体を吐出させて繊維状発光体とした。なお、各層の印加電圧は、陰極(芯材)用のPEDOT/PSS溶液への印加電圧を6000V、発光層用のPFO溶液への印加電圧を6800V、陽極(導電層)用の溶液への印加電圧を6300V、絶縁層用の溶液への印加電圧を7600Vとした。印加電圧を変えた以外は、実施例1と同様の方法を用いて、繊維状発光体を製造した。   The solution for the above four layers is put into the solution storage part in the electrospinning apparatus of FIG. 5, and further, an electrode rod is arranged, and a high voltage is applied between the collecting plate and the concentric circle from the final discharge hole. The fibrous structure (multilayer structure) was discharged to obtain a fibrous light emitter. The voltage applied to each layer is 6000 V for the cathode (core material) PEDOT / PSS solution, 6800 V for the light emitting layer PFO solution, and the anode (conductive layer) solution. The voltage was 6300 V, and the voltage applied to the insulating layer solution was 7600 V. A fibrous light emitter was manufactured using the same method as in Example 1 except that the applied voltage was changed.

〔比較例1〕
比較例1では、基材と、基材上に第2の導電層と、発光層と、第1の導電層とを順番に積層して、多層積層構造体の発光体とした。多層積層構造体の発光体を構成する各層の材料については、陰極(第1の導電層)用の溶液として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、発光層用の溶液として、トルエンで希釈したポリフェニレンビニレン(PPV)溶液、陽極(第2の導電層)用の溶液として、前述したポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、絶縁層用の溶液として、o-クロロフェノールで希釈したポリエチレンテレフタレート(PET)溶液を準備した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a base material, a second conductive layer, a light emitting layer, and a first conductive layer were sequentially stacked on the base material to obtain a light emitting body of a multilayer laminated structure. Regarding the material of each layer constituting the light-emitting body of the multilayer laminated structure, a water-dispersed composite solution (PEDOT) of polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) is used as a solution for the cathode (first conductive layer). /PSS=1/1.6), solution for the light emitting layer, polyphenylene vinylene (PPV) diluted with toluene, solution for the anode (second conductive layer), polyethylene dioxythiophene (PEDOT) and polystyrene as described above A polyethylene terephthalate (PET) solution diluted with o-chlorophenol was prepared as an aqueous dispersion composite solution of sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS = 1 / 1.6) and an insulating layer.

まず、石英ガラス基板上に、陰極(第1の導電層)用のPEDOT/PSS溶液をスピンコート法により形成、固化して、層厚を150nmとした。引き続き、陰極上に、発光層用のPPV溶液をスピンコート法により形成、固化して、層厚を60nmnとし、さらに、その上に陽極(第2の導電層)用のPEDOT/PSS溶液を形成、固化して、層厚を150nmとした。最後に、絶縁層用の溶液を形成、固化して、層厚を100nmとした多層積層構造の発光体とした。   First, a PEDOT / PSS solution for a cathode (first conductive layer) was formed on a quartz glass substrate by a spin coating method and solidified to a layer thickness of 150 nm. Subsequently, a PPV solution for the light emitting layer is formed on the cathode by spin coating and solidified to a layer thickness of 60 nmn, and further, a PEDOT / PSS solution for the anode (second conductive layer) is formed thereon. Solidified to a layer thickness of 150 nm. Finally, a solution for an insulating layer was formed and solidified to obtain a light-emitting body having a multilayer laminated structure with a layer thickness of 100 nm.

〔比較例2〕
比較例2では、比較例1と同様に、多層積層構造体の発光体を製造した。発光体を構成する各層の材料としては、陰極(第1の導電層)用の溶液として、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)の水分散複合溶液(PEDOT/PSS=1/1.6)、発光層用の溶液として、キシレンで希釈したポリフルオレン(PFO)溶液、陽極(第2の導電層)用の溶液として、イソプロピルアルコールにカーボンナノチューブ(SWNT)を10重量%分散した溶液、絶縁層用の溶液として、O-クロロフェノールで希釈したポリエチレンテレフタレート(PET)溶液を準備した。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, a light-emitting body having a multilayer laminated structure was manufactured. As the material of each layer constituting the luminous body, as a solution for the cathode (first conductive layer), an aqueous dispersion complex solution of polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS = 1 / 1.6), as a solution for the light emitting layer, a polyfluorene (PFO) solution diluted with xylene, and as a solution for the anode (second conductive layer), a solution in which 10% by weight of carbon nanotubes (SWNT) are dispersed in isopropyl alcohol, A polyethylene terephthalate (PET) solution diluted with O-chlorophenol was prepared as a solution for the insulating layer.

まず、石英ガラス基板上に、陰極(第1の導電層)用のPEDOT/PSS溶液をスピンコート法により形成、固化し、層厚を150nmとした。引き続き、その陰極(第1の導電層)上に、発光層用のPFO溶液をスピンコート法により形成、固化し、層厚を80nmnとした後、さらに、その上に陽極(第2の導電層)用のSWNT溶液を形成、固化させて層厚を150nmとした。最後に、絶縁層用の溶液を形成、固化して、層厚を110nmとして多層構造体の発光体を製造した。   First, a PEDOT / PSS solution for a cathode (first conductive layer) was formed on a quartz glass substrate by a spin coating method and solidified to a layer thickness of 150 nm. Subsequently, a PFO solution for the light-emitting layer is formed on the cathode (first conductive layer) by a spin coating method and solidified to a layer thickness of 80 nmn, and then the anode (second conductive layer) is further formed thereon. ) SWNT solution was formed and solidified to a layer thickness of 150 nm. Finally, a solution for an insulating layer was formed and solidified to produce a light emitting body having a multilayer structure with a layer thickness of 110 nm.

得られた実施例1〜実施例6、比較例1及び比較例2の各発光体について、芯材(第1の導電層)と発光層との界面における電位障壁の高さΦと、発光層と導電層(第2の導電層)との界面における電位障壁の高さΦとの値を、大気中光電子分光装置(理研計器製、AC-2)を用いて測定した。測定結果を表1に示す。

Figure 2007234413
For each of the light emitters of Examples 1 to 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the potential barrier height Φ at the interface between the core material (first conductive layer) and the light emitting layer, and the light emitting layer The value of the potential barrier height Φ at the interface between the conductive layer and the conductive layer (second conductive layer) was measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (AC-2, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). The measurement results are shown in Table 1.
Figure 2007234413

表1に示すように、発光層と、発光層の両側に配置した芯材(第1の導電層)及び導電層(又は第2の導電層)の各界面における電位障壁の高さを比較すると、比較例に比べて、実施例の電位障壁の高さが小さくなっていることが判明した。実施例の中でも、電位障壁の高さが低くなるにつれて輝度も高くなり、発光性能が向上し、さらに、全光線透過率の積Tの値が大きくなると、発光性能がより一層向上することが判明した。   As shown in Table 1, when comparing the height of the potential barrier at each interface between the light emitting layer and the core material (first conductive layer) and the conductive layer (or second conductive layer) arranged on both sides of the light emitting layer, It has been found that the height of the potential barrier of the example is smaller than that of the comparative example. Among the examples, as the height of the potential barrier is lowered, the luminance is increased, the light emission performance is improved, and further, the light emission performance is further improved when the product T of the total light transmittance is increased. did.

本発明の実施の形態に係る繊維状発光体の一例を示す図であり、(a)は、断面形状を円形とした模式図、(b)は、断面形状を矩形とした模式図。It is a figure which shows an example of the fibrous light-emitting body which concerns on embodiment of this invention, (a) is the schematic diagram which made cross-sectional shape circular, (b) is the schematic diagram which made cross-sectional shape the rectangle. 本発明の他の形態に係る繊維状発光体の一例を示す図であり、(a)は、断面形状を円形とした模式図、(b)は、断面形状を矩形とした模式図。It is a figure which shows an example of the fibrous light-emitting body which concerns on the other form of this invention, (a) is the schematic diagram which made cross-sectional shape circular, (b) is the schematic diagram which made cross-sectional shape the rectangle. 本発明の実施の形態に係る繊維状発光体に電圧を印加した時の発光メカニズムを説明する図である。It is a figure explaining the light emission mechanism when a voltage is applied to the fibrous light-emitting body which concerns on embodiment of this invention. 導電層の全光線透過率Tbと絶縁層の全光線透過率Tiとの積Tと、発光層から放出される光の輝度(光取出し効率η)との関係を示すグラフである。Total light transmittance of the conductive layer T b and the product T and the total light transmittance T i of the insulating layer is a graph showing the relationship between the brightness of the light emitted from the light emitting layer (light extraction efficiency eta). 本発明の実施の形態に係る繊維状発光体の製造方法において使用するエレクトロスピニング装置の溶液貯蔵部の拡大図である。It is an enlarged view of the solution storage part of the electrospinning apparatus used in the manufacturing method of the fibrous light-emitting body based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る繊維状発光体を用いて形成した物品の一例を示し、(a)〜(c)は、織物の拡大上面図である。An example of the article | item formed using the fibrous light-emitting body which concerns on embodiment of this invention is shown, (a)-(c) is an enlarged top view of a textile fabric. 本発明の実施の形態に係る繊維状発光体を用いた物品の一例を示し、(a)、(b)は、自動車用シートの材料として用いた例を示す図である。An example of the article | item using the fibrous light-emitting body which concerns on embodiment of this invention is shown, (a), (b) is a figure which shows the example used as a material of the sheet | seat for motor vehicles.

符号の説明Explanation of symbols

1…繊維状発光体,
2…繊維状の芯材,
3…発光層,
4…導電層,
5…絶縁層,
6…電源,
1 ... Fibrous luminous body,
2 ... fibrous core,
3 ... light emitting layer,
4 ... conductive layer,
5 ... Insulating layer,
6 ... Power supply,

Claims (16)

導電性材料から成る繊維状の芯材と、
前記芯材の外周に設けられた発光層と、
前記発光層の外周に設けられた導電層と、
前記導電層の外周に設けられた絶縁層と、を備え、前記芯材と前記導電層との間に、電圧を印加して発光させることを特徴とする繊維状発光体。
A fibrous core made of a conductive material;
A light emitting layer provided on the outer periphery of the core;
A conductive layer provided on the outer periphery of the light emitting layer;
And an insulating layer provided on an outer periphery of the conductive layer, wherein a fibrous luminescent material emits light by applying a voltage between the core material and the conductive layer.
前記導電層及び前記絶縁層は、波長380nmから波長780nmまでの可視光線領域において光透過性を有することを特徴とする請求項1記載の繊維状発光体。  The fibrous light-emitting body according to claim 1, wherein the conductive layer and the insulating layer have light transmittance in a visible light region from a wavelength of 380 nm to a wavelength of 780 nm. 前記導電層の可視光線領域における全光線透過率をTb、前記絶縁層の全光線透過率をTi、両者の全光線透過率の積をTとしたとき、T= Tb×Ti≧ 0.2を満たすことを特徴とする請求項2記載の繊維状発光体。 When the total light transmittance in the visible light region of the conductive layer is T b , the total light transmittance of the insulating layer is T i , and the product of the total light transmittance of both is T, T = T b × T i ≧ The fibrous light-emitting body according to claim 2, wherein 0.2 is satisfied. 前記発光層は、π共役系材料から成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の繊維状発光体。   The fibrous light-emitting body according to any one of claims 1 to 3, wherein the light-emitting layer is made of a π-conjugated material. 前記π共役系材料は、キノリノール誘導体、フルオレン誘導体、フタロシアニン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ジスチリスアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ(N-アルキルカルバゾール)誘導体、ポリフェニルアセチレン誘導体、ポリフェニレンエチニレン誘導体及びポリフェニレンブタジイニレン誘導体の中から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の繊維状発光体。   The π-conjugated materials include quinolinol derivatives, fluorene derivatives, phthalocyanine derivatives, triphenyldiamine derivatives, polyparaphenylene derivatives, distyrysarylene derivatives, oxadiazole derivatives, pyrazoline derivatives, polythiophene derivatives, poly (N-alkylcarbazole) derivatives. 5. The fibrous light-emitting body according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of polyphenylacetylene derivatives, polyphenyleneethynylene derivatives, and polyphenylenebutadinylene derivatives. 前記芯材、前記発光層、前記導電層及び前記絶縁層は、水または溶剤に可溶な材料から成ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の繊維状発光体。   6. The fibrous light emitter according to claim 1, wherein the core material, the light emitting layer, the conductive layer, and the insulating layer are made of a material soluble in water or a solvent. 前記導電層は、導電性ナノ粒子と光透過性を有する高分子樹脂との複合体から成ることを特徴とする請求項6記載の繊維状発光体。   The fibrous light-emitting body according to claim 6, wherein the conductive layer is made of a composite of conductive nanoparticles and a light-transmitting polymer resin. 前記導電性ナノ粒子は、Au, Ag, Pt, Pd, Ni, Al, Sn, Pb, Ti及びCの中から選択される一種を少なくとも含むことを特徴とする請求項7記載の繊維状発光体。   The fibrous light-emitting body according to claim 7, wherein the conductive nanoparticles include at least one selected from Au, Ag, Pt, Pd, Ni, Al, Sn, Pb, Ti, and C. . 前記導電層は、ドーピングされたポリピロール、ドーピングされたポリアニリン、ドーピングされたポリチオフェン、ドーピングされたポリアセチレン、ドーピングされたポリイソチアナフテン及びこれらの誘導体の中から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項6記載の繊維状発光体。   The conductive layer includes at least one selected from doped polypyrrole, doped polyaniline, doped polythiophene, doped polyacetylene, doped polyisothianaphthene, and derivatives thereof. The fibrous light-emitting body according to claim 6. 前記導電層は、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリプロピレンオキシド及びこれらの誘導体の中から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項6記載の繊維状発光体。   The fibrous light-emitting body according to claim 6, wherein the conductive layer includes at least one selected from polyethylene dioxythiophene, polypropylene oxide, and derivatives thereof. 前記絶縁層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリアミド、ポリイミド及びこれらの誘導体の中から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の繊維状発光体。   The insulating layer includes at least one selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethersulfone, polyamide, polyimide, and derivatives thereof. The fibrous light-emitting body according to any one of claims 1 to 10. 芯材用の導電性材料を成形用口金の中心に配置し、前記芯材用の導電性材料の外周に、発光層用材料、導電層用材料及び絶縁層用材料を順番に層状にして、それぞれ水又は溶剤に可溶な状態の溶液として配置し、
前記各溶液に電圧を印加しながら、同時に射出成形をして、繊維状の発光体とすることを特徴とする繊維状発光体の製造方法。
A conductive material for the core material is arranged in the center of the molding die, and the light emitting layer material, the conductive layer material, and the insulating layer material are sequentially layered on the outer periphery of the conductive material for the core material, Place each as a solution that is soluble in water or solvent,
A method of manufacturing a fibrous light emitter, wherein a voltage is applied to each solution and injection molding is performed simultaneously to form a fibrous light emitter.
請求項12記載の繊維状発光体の製造方法を用いて製造された繊維状発光体。   The fibrous light-emitting body manufactured using the manufacturing method of the fibrous light-emitting body of Claim 12. 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の繊維状発光体を用いた表示体又は照明体のいずれかの物品。   An article of either a display body or an illumination body using the fibrous light emitter according to any one of claims 1 to 13. 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の繊維状発光体を用いた衣類。   The clothing using the fibrous light-emitting body of any one of Claims 1 thru | or 13. 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の繊維状発光体を用いた自動車用シート。   An automotive seat using the fibrous light emitter according to any one of claims 1 to 13.
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