JP2013016311A - 発光デバイス用セルの製造方法及び発光デバイスの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】内部空間の厚みむらが小さい発光デバイス用セルを高い生産効率で好適に製造できる方法を提供する。
【解決手段】間隔をおいて互いに対向して配された一対のガラス板母材２１，２４の間にガラス製の融着部構成部材２５を格子状に設ける。融着部構成部材２５と一対のガラス板母材２１，２４のそれぞれとを融着させることにより、格子状の融着部２６を有するセル母材３０を作製する。格子状の融着部２６の行方向及び列方向のそれぞれに沿ってセル母材３０を切断することにより、発光デバイス１を複数作製する。格子状の融着部構成部材２５の第１の方向に沿って延びる部分をガラスリボン２２により構成し、第２の方向に沿って延びる部分をガラスペーストにより構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光デバイス用セルの製造方法及び発光デバイスの製造方法に関する。
従来、量子ドットや蛍光体などの発光材料を用いた発光デバイスが知られている（例えば特許文献１を参照）。このような発光デバイスでは、通常、発光材料は、セル内に封入されている。
特表２０１０−５３３９７６号公報
発光デバイスの発光強度は、セル内に形成された発光材料封入用の内部空間の厚みと相関する。具体的には、セルの内部空間が厚くなるほど発光デバイスの発光強度が高くなる。このため、発光デバイスにおける発光強度むらを小さくする観点からは、発光デバイス用セルの内部空間の厚みむらを小さくする必要がある。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部空間の厚みむらが小さい発光デバイス用セルを高い生産効率で好適に製造できる方法を提供することにある。
本発明に係る発光デバイス用セルの製造方法は、間隔をおいて互いに対向して配された一対のガラス板と、一対のガラス板の周縁部間に配されており、一対のガラス板のそれぞれに融着しているガラス製の融着部とを備える発光デバイス用セルの製造方法に関する。本発明に係る発光デバイス用セルの製造方法では、間隔をおいて互いに対向して配された一対のガラス板母材の間にガラス製の融着部構成部材を格子状に設ける。融着部構成部材と一対のガラス板母材のそれぞれとを融着させることにより、格子状の融着部を有するセル母材を作製する。格子状の融着部の行方向及び列方向のそれぞれに沿ってセル母材を切断することにより、発光デバイスを複数作製する。格子状の融着部構成部材の第１の方向に沿って延びる部分をガラスリボンにより構成し、第２の方向に沿って延びる部分をガラスペーストにより構成する。
一対のガラス板母材の一方の上に、ガラスリボンを第１の方向に沿って配置すると共に、ガラスペーストを第２の方向に沿って塗布することにより融着部構成部材を形成してもよい。
ガラスペーストをガラスリボンの上にも塗布してもよい。
ガラスペーストをガラスリボンの上には塗布しないようにしてもよい。
本発明に係る発光デバイスの製造方法では、上記本発明に係る発光デバイス用セルの製造方法により複数の発光デバイス用セルを作製する。複数の発光デバイス用セルのそれぞれに発光材料を注入する。
発光材料として無機蛍光体からなるものを用いることが好ましい。無機蛍光体として、量子ドットを用いることが好ましい。
本発明によれば、内部空間の厚みむらが小さい発光デバイス用セルを高い生産効率で好適に製造できる方法を提供することができる。
第１の実施形態において製造する発光デバイスの略図的斜視図である。 第１の実施形態において製造する発光デバイスの略図的平面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。 第１の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。 第１の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。 図５の線ＶＩ−ＶＩにおける略図的断面図である。 第１の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。 第２の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。 第２の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
（第１の実施形態）
（発光デバイス１の構成）
図１は、第１の実施形態において製造する発光デバイスの略図的斜視図である。図２は、第１の実施形態において製造する発光デバイスの略図的平面図である。図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。
まず、図１〜図３を参照しながら、本実施形態において製造する発光デバイスの構成について説明する。
発光デバイス１は、励起光が入射したときに励起光とは異なる波長の光を出射するデバイスである。発光デバイス１は、励起光の一部を透過させ、励起光と励起光の照射により生じた光との混合光を出射するものであってもよい。
発光デバイス１は、セル１０を有する。図２及び図３に示すように、セル１０は、内部空間１０ａを有する。内部空間１０ａには、発光材料１１が封入されている。具体的には、内部空間１０ａ内には、発光体が分散媒中に分散した発光材料１１が封入されている。
なお、発光材料の種類は特に限定されない。発光体としては、例えば無機蛍光体、有機蛍光体などの蛍光体が挙げられる。これらの中でも無機蛍光体が好ましい。
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の可視光（波長が４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋などが挙げられる。波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋などが挙げられる。なお、無機蛍光体は、粒子径が５μｍ〜５０μｍ程度のものを用いることができる。
また、無機蛍光体は、量子ドットであってもよい。量子ドットは、励起光が入射したときに、励起光とは異なる波長の光を出射するものである。量子ドットから出射される光の波長は、量子ドットの粒子径に依存する。すなわち、量子ドットの粒子径を変化させることにより得られる光の波長を調整することができる。このため、量子ドットの粒子径は、得ようとする光の波長に応じた粒子径とされている。量子ドットは、一般に酸素との接触により劣化が生じ易い。
量子ドットは、例えば、粒子径が２ｎｍ〜１０ｎｍ程度のものを用いることができる。例えば、波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の可視光（波長が４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が２．０ｎｍ〜３．０ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が３．０ｎｍ〜３．３ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が３．３ｎｍ〜４．５ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が４．５ｎｍ〜１０ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。
内部空間１０ａ内には、励起光の波長域や発光させたい色に合わせて、１種類または複数種類の発光体が封入されていてもよい。例えば、紫外〜近紫外の励起光を照射して、演色性に優れた白色光を得たい場合は、紫外〜近紫外の励起光の照射により、青色、緑色及び赤色の可視光（蛍光）を発する発光体を混合して使用すればよい。また、青色の励起光を照射して、演色性に優れた白色光を得たい場合は、青色の励起光の照射により、緑色及び赤色の可視光（蛍光）を発する発光体を混合して使用すればよい。
分散媒は、発光体を好適に分散できるものである限りにおいて特に限定されない。分散媒は、液体であってもよいし、樹脂やガラス等であってもよい。
図３に示すように、セル１０は、一対のガラス板１２，１３を備えている。一対のガラス板１２，１３は、間隔をおいて互いに対向して配置されている。ガラス板１２とガラス板１３とは、平行である。なお、ガラス板１２，１３の両方が内部空間１０ａに封入された発光材料１１に含まれる発光体の励起光及び発光を透過させるものである必要は必ずしもないが、ガラス板１２，１３の少なくとも一方は、発光体の発光を透過させるものであり、また、ガラス板１２，１３の少なくとも一方は、発光体の励起光を透過させるものである必要がある。例えば、ガラス板１２が励起光を透過させるものであり、ガラス板１３が発光を透過させるものであってもよい。
ガラス板１２，１３は、耐候性に優れており、かつ量子ドットや分散媒と反応し難いものであることが好ましい。ガラス板１２，１３は、例えば、珪酸塩系ガラス等により形成することができる。なお、ガラス板１２，１３は、結晶化ガラス板であってもよい。
ガラス板１２，１３の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．５〜２．０ｍｍ程度とすることができる。
ガラス板１２，１３の周縁部間には、ガラス製の融着部１４（図示せず）が配されている。この融着部１４は、ガラス板１２，１３のそれぞれに融着している。これら融着部１４及びガラス板１２，１３によって、発光材料１１を封入するための内部空間１０ａが区画形成されている。
なお、発光材料１１は、セル１０に形成されており、内部空間１０ａに連通している連通孔１０ｂを経由して内部空間１０ａ内に封入される。連通孔１０ｂは、封止材１５により封止されている。
（発光デバイス１の製造方法）
図４、図５及び図７は、第１の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩにおける略図的断面図である。
次に、主として図４〜図７を参照しながら、発光デバイス１の製造方法について説明する。
まず、２枚のガラス板母材２１，２４（例えば図６を参照）を用意する。このガラス板母材２１，２４は、複数のガラス板１２，１３を構成するためのものである。
次に、図４に示すように、ガラス板母材２１の上に、ガラスリボン２２を配置すると共に、ガラスペーストを印刷し、ガラスペースト層２３を形成する。具体的には、ｙ方向に沿って延びる複数のガラスリボン２２を、ｙ方向に垂直なｘ方向に沿って等間隔に配置する。それと共に、ｘ方向に沿って延びる複数のガラスペースト層２３を、ガラスペースト層２３とガラスリボン２２とで空間が包囲されるように配置する。なお、本実施形態では、ガラスペーストをガラスリボン２２の上には塗布せず、ガラスペースト層２３をガラスリボン２２と重ならないように設ける。また、ガラスペースト層２３のｘ１側端部とガラスリボン２２との間に、連通孔１０ｂを構成するための隙間が形成されるようにする。
なお、ガラスリボンは、珪酸塩ガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラスなどのガラスからなるものを用いることができる。また、ガラス板１２，１３と異なる種類のガラスからなるものであってもよいが、ガラス板１２，１３と同種のガラスからなるものであることが好ましい。そうすることにより、ガラス板１２，１３とガラスリボンとの熱膨張率を同じにすることができる。従って、セル１０に熱が加わったときのセル１０の変形を抑制することができる。
また、ガラスペースト層２３の形成に使用されるガラスペーストは、ガラス粉末を含むものである限りにおいて特に限定されない。ガラスペーストは、スズ−リン酸系ガラスやビスマス系ガラス等からなるガラス粉末を含む。なお、ガラス粉末には光吸収剤を含有させてもよい。また、ガラス粉末に加えて、溶剤やアルミナ、チタニア、ジルコニア等からなるセラミック粉末が含まれていてもよい。ガラス粉末に加えて、溶剤やセラミック粉末等をさらに含むものであってもよい。
次に、図５及び図６に示すように、ガラス板母材２１の上に、ガラスリボン２２及びガラスペースト層２３を介してガラス板母材２４を配置する。
以上の工程により、間隔をおいて互いに対向して配された一対のガラス板母材２１，２４の間に、ガラスリボン２２及びガラスペースト層２３により構成された格子状の融着部構成部材２５を配置する。格子状の融着部構成部材２５のｙ方向に沿って延びる部分は、ガラスリボン２２により構成されており、ｘ方向に沿って延びる部分は、ガラスペーストにより形成されたガラスペースト層２３により構成されている。
次に、ガラス板母材２１，２４のそれぞれと、融着部構成部材２５との少なくとも一方に、レーザー光を照射する等して加熱することによって、ガラス板母材２１，２４のそれぞれと、融着部構成部材２５とを融着させる。これにより、図７に示すように、格子状の融着部２６と、ガラス板母材２１，２４により構成されており、内部空間１０ａを複数有するセル母材３０を作製する。
なお、融着部構成部材２５のうち、ガラスリボン２２により構成されている部分の全体をガラス板母材２１，２４と融着させてもよいし、一部のみをガラス板母材２１，２４と融着させてもよい。融着部構成部材２５のうち、ガラスリボン２２により構成されている部分の一部のみをガラス板母材２１，２４と融着させた場合、ガラスリボン２２の融着されなかった部分がスペーサとして機能する。このため、内部空間１０ａの厚みをより高精度に制御することができる。
次に、融着部２６の行方向及び列方向であるｘ方向及びｙ方向のそれぞれに沿っており、且つ、セル母材３０の融着部２６が設けられた部分を通過するカッティングラインＬ１，Ｌ２に沿ってセル母材３０を切断する。これにより、図１〜図３に示すセル１０を複数作製する。なお、このセル母材３０の切断は、例えば、ダイヤモンドカッターを用いて行うこともできるし、ダイシングにより行うこともできる。なかでも、本実施形態のセル母材３０の切断は、ダイシングにより行うことが好ましい。
次に、複数作製したセル１０のそれぞれの内部空間１０ａに発光材料１１を注入し、封止材１５により封止することにより発光材料１１の封入を行う。発光材料１１の注入は、例えば、２つある連通孔１０ｂの内、１つを封止材１５により封止し、その後、内部空間１０ａを減圧雰囲気にした状態で、発光材料１１が分散した液体を内部空間１０ａに供給することにより行うことができる。
このように、本実施形態では、複数の発光デバイス用のセル１０の作製を並行して行うことができる。従って、多数の発光デバイス１を効率的に製造することができる。
ところで、発光デバイス用のセルの製造に際しては、ｘ方向に沿って延びる複数のガラスリボンをｙ方向に沿って複数配置すると共に、ｙ方向に沿って延びる複数のガラスリボンをｘ方向に沿って複数配置し、ガラスリボンのみによって融着部構成部材を構成することも考えられる。しかしながら、この場合は、ｘ方向に沿って延びるガラスリボンとｙ方向に沿って延びるガラスリボンとが重なった部分が、ｘ方向に沿って延びるガラスリボンまたはｙ方向に沿って延びるガラスリボンのみからなる部分よりも厚くなる。このため、内部空間１０ａの厚みむらが生じたり、ガラス板母材２１，２４が変形したりする虞がある。
それに対して本実施形態では、融着部構成部材２５のｙ方向に沿って延びる部分をガラスリボン２２によって構成し、ｘ方向に沿って延びる部分は、ガラスペーストにより構成する。このため、融着部構成部材２５の厚みむらを小さくすることができる。よって、内部空間１０ａの厚みむらも小さくすることができる。その結果、製造される発光デバイス１の発光強度の面内むらを小さくすることができる。
すなわち、本実施形態の製造方法によれば、発光強度むらが小さい発光デバイスを高い生産効率で好適に製造することができる。
内部空間１０ａの厚みむらをより小さくする観点からは、本実施形態のように、ガラスペーストをガラスリボン２２の上には塗布しないようにすることがより好ましい。但し、本発明は、これに限定されない。ガラスペーストをガラスリボン２２の上に塗布してもよい。この場合であっても、ガラスペースト層２３であれば流動性が高く、変形しやすいため、厚みむらが小さい融着部構成部材２５を得ることができる。従って、ガラスペーストをガラスリボン２２の上にも塗布した場合であっても、内部空間１０ａの厚みむらを小さくすることができる。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。図９は、第２の実施形態における発光デバイス用セルの製造工程を説明するための略図的平面図である。
第２の実施形態においては、図８に示すように、ガラスリボン２２を、ｘｙ方向に相互に間隔をおいて配列された２本のガラスリボン２２ａ、２２ｂにより構成する。また、ガラスペースト層２３を、ｙｘ方向に相互に間隔をおいて形成された２つのガラスペースト層２３ａ、２３ｂにより構成する。このため、図９に示すように、融着部構成部材２５の中央部にはガラスが存在しない。本実施形態では、この融着部構成部材２５のガラスが存在しない中央部を通過するカッティングラインＬ１，Ｌ２に沿ってセル母材３０を切断する。このため、セル母材３０の切断が容易となる。従って、セル１０、ひいては発光デバイス１の製造が容易となる。
なお、本実施形態におけるセル母材３０の切断は、ダイシングにより好適に行うことができる。
１…発光デバイス
１０…セル
１０ａ…内部空間
１０ｂ…連通孔
１１…発光材料
１２，１３…ガラス板
１４…融着部
１５…封止材
２１，２４…ガラス板母材
２２、２２ａ、２２ｂ…ガラスリボン
２３、２３ａ、２３ｂ…ガラスペースト層
２５…融着部構成部材
２６…融着部
３０…セル母材
Ｌ１，Ｌ２…カッティングライン

Claims (7)

  1. 間隔をおいて互いに対向して配された一対のガラス板と、前記一対のガラス板の周縁部間に配されており、前記一対のガラス板のそれぞれに融着しているガラス製の融着部とを備える発光デバイス用セルの製造方法であって、
    間隔をおいて互いに対向して配された一対のガラス板母材の間にガラス製の融着部構成部材を格子状に設ける工程と、
    前記融着部構成部材と前記一対のガラス板母材のそれぞれとを融着させることにより、格子状の融着部を有するセル母材を作製する工程と、
    前記格子状の融着部の行方向及び列方向のそれぞれに沿って前記セル母材を切断することにより、前記発光デバイスを複数作製する工程と、
    を備え、
    前記格子状の融着部構成部材の第１の方向に沿って延びる部分をガラスリボンにより構成し、第２の方向に沿って延びる部分をガラスペーストにより構成する、発光デバイス用セルの製造方法。
  2. 前記一対のガラス板母材の一方の上に、前記ガラスリボンを前記第１の方向に沿って配置すると共に、前記ガラスペーストを前記第２の方向に沿って塗布することにより前記融着部構成部材を形成する、請求項１に記載の発光デバイス用セルの製造方法。
  3. 前記ガラスペーストを前記ガラスリボンの上にも塗布する、請求項２に記載の発光デバイス用セルの製造方法。
  4. 前記ガラスペーストを前記ガラスリボンの上には塗布しない、請求項２に記載の発光デバイス用セルの製造方法。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光デバイス用セルの製造方法により複数の発光デバイス用セルを作製する工程と、
    前記複数の発光デバイス用セルのそれぞれに発光材料を注入する工程と、
    を備える、発光デバイスの製造方法。
  6. 前記発光材料として無機蛍光体を用いる、請求項５に記載の発光デバイスの製造方法。
  7. 前記無機蛍光体として、量子ドットを用いる、請求項６に記載の発光デバイスの製造方法。
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