JP5052829B2 - カプセル状マイクロ発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、カプセル状マイクロ発光素子並びにその製造方法に関する。
従来から、発光素子としては、発光層に電流を流すことにより発光する有機ＥＬ素子や発光層に電圧を印加することにより発光する無機ＥＬ素子等が知られている。このような発光素子は、液晶ディスプレイのバックライト、ディスプレイ等に応用されている。そして、このような発光素子としては、線状の発光素子が研究されてきている。
例えば、特開平１０−６４６７８号公報（特許文献１）においては、線状導体の外周面の少なくとも一部に、キャリヤ輸送性を有する有機化合物を含有する少なくとも１層の有機の発光層と、透明電極層とをこの順に積層してなる線状の発光素子が開示されている。 また、特表２００２−５３８５０２号公報（特許文献２）においては、ファイバー上に複数の発光素子を含み、その各々は二つの電極を備え、その間に電気信号を供給して発光素子を発光させる発光素子が開示されている。
さらに、特開２００２−３５２９４９号公報（特許文献３）においては、有機繊維の外周面の少なくとも一部に、電極層と、キャリヤ輸送性を有する有機化合物を含有する少なくとも１層の有機の発光層と、透明電極層とをこの順に積層してなる線状の発光素子が開示されている。
また、特開２００２−１８４５８０号公報（特許文献４）においては、外側に第１の電極を有する繊維コアと、前記第１の電極の外面上に配置された少なくとも１つの発光層と、前記発光層上に配置された透過性の第２の電極とを含む繊維状の発光素子が開示されている。このような特許文献１〜４に記載の線状の発光素子を複数本用いて、これを基板上に配置することでシート状発光体として利用することが可能である。
さらに、特表２００２−５０３８３２号公報（特許文献５）においては、タイル張りディスプレイが開示されており、それに用いられる複数のピクセル形成素子によって形成されたタイル（発光素子）が開示されている。
特開平１０−６４６７８号
公報特表２００２−５３８５０２号公報
特開２００２−３５２９４９号公報
特開２００２−１８４５８０号公報
特表２００２−５０３８３２号公報
しかしながら、特許文献１〜４に記載のような線状の発光素子を利用してシート状発光体を製造した場合には、得られるシート状発光体はフレキシブル性の点で未だ十分なものではなかった。さらに、有機ＥＬ材料を用いてシート状発光体を製造する際には、発光層を酸素および水分から遮断することが発光体の長寿命化の観点から非常に重要であるが、従来は発光面全体を一体で封止する方式がとられており、実用的なフレキシブルシート状発光体を得るためには、十分なフレキシブル性をもち、かつガスバリア性の非常に高いフィルム等で封止する必要があった。しかし、現状では、封止のためのフィルムはガスバリア性とフレキシブル性で未だ十分な特性を持つものはなかった。また、特許文献５に記載のような線状の発光素子を利用してシート状発光体を製造した場合においても、複数のピクセル形成素子によって形成されたタイルが一括で封止されているため、フレキシブル性の点で未だ十分なものではなかった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、極めて優れたフレキシブル性を有し、その封止に用いられるフィルム等の特性には非常に高いガスバリア性を必要とせず、且つ欠陥が発生しても欠陥の発生した画素ごとに容易に修理することができるシート状の発光体を得ることを可能とするカプセル状マイクロ発光素子、並びにそのカプセル状マイクロ発光素子を効率よく得ることが可能なカプセル状マイクロ発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部が個別に封止されたカプセル状の発光素子により、極めて優れたフレキシブル性を有し且つ欠陥が発生した場合においても欠陥の発生した画素ごとに容易に修理できるシート状の発光体を得ることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法により好適に製造することができるカプセル状マイクロ発光素子としては、発光体を製造する際に用いるカプセル状マイクロ発光素子であって、発光層を少なくとも有し且つ前記発光体の一画素を構成するための発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えており、且つ、平均直径が１〜１０００μｍであり、長さが１〜２０００μｍであり、且つ平均直径と長さとの比（平均直径：長さ）が１：１〜１：５である略円柱型カプセル形状であるものが挙げられる。
このようなカプセル状マイクロ発光素子は前記第一電極及び第二電極を介して前記発光部に電圧を印加することで、発光層が発光する。そして、このようなカプセル状マイクロ発光素子を所定の基板上に複数個配置させた場合には、一画素毎に発光機能を発現するシート状の発光体が得られるため、このような発光体の高輝度化と輝度の均一性の向上を図ることが可能となる。また、このようなシート状の発光体は、一画素が既に封止されたカプセル形状の発光素子で構成されたものとなる。このように、画素を構成する発光素子が個別に封止されているため、従来、基板上に複数個の発光箇所が存在する発光体を一括で封止する際に必要であった非常に高いガスバリア性を持ったフィルムが必要とならず、更に、シート状の発光体の一部に欠陥が生じた場合には、欠陥が生じた画素のカプセル状マイクロ発光素子を新たなカプセル状マイクロ発光素子と交換することによって容易に修理することが可能となる。
さらに、特許文献１〜３に記載のような発光素子を複数本配置した従来のシート状の発光体においては、シート状の発光体を構成する発光素子が線状又は繊維状のものであるため、その発光素子自体が曲がる方向にシート状の発光体を曲げた時に発光素子と基板の屈曲性の差によって発光素子が基板から剥離するといった問題が生じることから、そのシートを十分に曲げることができず、シート状の発光体に十分なフレキシブル性を付与することができなかった。しかしながら、このようなカプセル状マイクロ発光素子を複数個配置したシート状の発光体においては、カプセル状マイクロ発光素子自体が小さく、シート面上にドット状に存在することから、シート状の発光体を曲げた場合においても発光素子自体が受ける力は小さく発光素子と基板との間の屈曲性の差による影響をほとんど受けないため、十分に曲げることが可能となる。また、このようなシート状の発光体においては、用いる基板等を適宜変更することによって、伸縮性をも持つ十分にフレキシブルなものとなる。このように、前記カプセル状マイクロ発光素子によれば、それを用いたシート状の発光体に極めて優れたフレキシブル性を付与することができる。また、このようなカプセル状マイクロ発光素子は、平均直径が１〜１０００μｍであり、長さが１〜２０００μｍであり、且つ平均直径と長さとの比（平均直径：長さ）が１：１〜１：５である略円柱型カプセル形状のものである。このような平均直径及び長さが前記下限未満では、製造時の作業性が著しく困難となり、他方、前記上限を超えると電流の流れ方や電圧の印加のしかたのムラが大きくなることや、素子自体からの発熱が大きくなり、更には、素子自体が大きくなり過ぎて、これを配置して発光体を製造した場合に発光体のフレキシブル性が低下する。
このようなカプセル状マイクロ発光素子においては、前記発光層が筒状発光層であり、前記筒状発光層の内周内に第一電極が配置され、且つ前記筒状発光層の外周上に第二電極が配置されていることが好ましい。
また、このようなカプセル状マイクロ発光素子においては、平均直径が１〜５００μｍであり、長さが１〜１０００μｍ（より好ましくは１〜５００μｍ）であり、且つ平均直径と長さとの比（平均直径：長さ）が１：１〜１：５である略円柱型カプセル形状のものであることが好ましい。
このような平均直径及び長さが前記下限未満では、製造時の作業性が著しく困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると電流の流れ方や電圧の印加のしかたのムラが大きくなることや、素子自体からの発熱が大きくなり、更には、素子自体が大きくなり過ぎて、これを配置して発光体を製造した場合に発光体のフレキシブル性が低下する傾向にある。
また、このようなカプセル状マイクロ発光素子においては、前記発光層が、有機ＥＬ材料又は無機ＥＬ材料からなることが好ましく、有機ＥＬ材料からなることが特に好ましい。このような有機ＥＬ材料及び無機ＥＬ材料を用いることで、より効率よく発光させることが可能となる。
また、このようなカプセル状マイクロ発光素子において、発光層が本発明に好適な有機ＥＬ材料からなる場合、第一又は第二電極のうちの一方が陰極であり、前記発光部が、前記陰極と前記発光層との間に配置された電子輸送層及び／又は電子注入層を更に備えるものであることが好ましい。更に、このようなカプセル状マイクロ発光素子においては、第一又は第二電極のうちの一方が陽極であり、前記発光部が、前記陽極と前記発光層との間に配置された正孔輸送層及び／又は正孔注入層を更に備えるものであることが好ましい。発光層が本発明に好適な有機ＥＬ材料からなる場合に、このような電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層又は正孔注入層を更に備えることで、前記カプセル状マイクロ発光素子をより効率的に発光させることが可能となる。
また、本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法は、線状の第一電極材料の外周上に発光層材料を塗布し、乾燥して筒状発光層を形成する工程と、
前記筒状発光層の外周上に第二電極材料を供給して筒状第二電極を形成し、筒状積層体を得る工程と
前記筒状積層体の外周上に所定の間隔ごとにレーザーを照射して第一電極材料が露出した露出部を所定の間隔毎に形成する工程と、
前記露出部が形成された筒状積層体の外周上に封止材料を塗布し、乾燥して封止層を形成する工程と、
前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断し、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えるカプセル状マイクロ発光素子を得る工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
前記筒状発光層の外周上に第二電極材料を供給して筒状第二電極を形成し、筒状積層体を得る工程と
前記筒状積層体の外周上に所定の間隔ごとにレーザーを照射して第一電極材料が露出した露出部を所定の間隔毎に形成する工程と、
前記露出部が形成された筒状積層体の外周上に封止材料を塗布し、乾燥して封止層を形成する工程と、
前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断し、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えるカプセル状マイクロ発光素子を得る工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
このような本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、前記筒状積層体に対して所定の間隔ごとにレーザーを照射して前述のような露出部を形成せしめているため、効率よくカプセル状マイクロ発光素子を製造することが可能であり、しかも、得られるカプセル状マイクロ発光素子のサイズ設計を、レーザーを照射する間隔を変更することにより容易に変更することもできる。また、このような本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、各工程を一連の製造ラインによって連続して施すことが可能であることから、カプセル状マイクロ発光素子を効率よく製造することができる。
上記本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断する前に、前記封止層が形成された筒状積層体にレーザーを照射して前記露出部を再度露出させる工程を更に含むことが好ましい。
本発明においては、前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断する前に、このようにしてレーザーを照射して前記露出部を再度露出させることで筒状積層体を前記露出部で切断した後に電源と電気的に接続させるための電極部分を形成させるために、前記露出部の外周上に形成された封止層を個別に除去する必要がなくなるため、より効率よくカプセル状マイクロ発光素子を製造することが可能となる。
また、上記本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、前記第一電極が陰極であり、
前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は電子輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は電子輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
また、上記本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、前記第二電極が陽極であり、
前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
さらに、上記本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、前記第一電極が陽極であり、
前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
また、上記本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、前記第二電極が陰極であり、
前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は電子輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は電子輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
本発明によれば、極めて優れたフレキシブル性を有し、且つ欠陥が発生しても欠陥の発生した画素ごとに容易に修理することができるシート状の発光体を得ることを可能とするカプセル状マイクロ発光素子、並びにそのカプセル状マイクロ発光素子を効率よく得ることが可能なカプセル状マイクロ発光素子の製造方法を提供することが可能となる。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず、本発明のカプセル状マイクロ発光素子について説明する。すなわち、本発明のカプセル状マイクロ発光素子は、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えることを特徴とするものである。
図１に示す本発明のカプセル状マイクロ発光素子の好適な一実施形態の模式図を示す。このようなカプセル状マイクロ発光素子は円柱型のカプセル形状のものである。ここで、本発明にいう「カプセル形状」とは、断面の直径ｄに対する長さＬの比（ｄ：Ｌ）が１：１〜１：５の範囲にある形状をいう。なお、図１においては、Ｂ−Ｂ′断面が円形であるが、断面が円形でない場合には、断面形状の外接円の最大直径を前記直径ｄとする。また、長さＬは、２０００μｍ以下（より好ましくは１０００μｍ以下、更に好ましくは５００μｍ以下）であることが好ましい。
図２は、図１に示す本発明のカプセル状マイクロ発光素子の好適な一実施形態の概略Ａ−Ａ′断面図であり、図３は図１に示す本発明のカプセル状マイクロ発光素子の好適な一実施形態の概略Ｂ−Ｂ′断面図である。
図２に示すカプセル状マイクロ発光素子は、発光層に本発明に好適な有機ＥＬ材料を用いたものであり、陰極端子（バス電極）１０と、陰極層１１と、陰極層１１の外周上に配置された電子輸送層１２と、電子輸送層１２の外周上に配置された発光層１３と、発光層１３の外周上に配置された正孔輸送層１４と、正孔輸送層１４の外周上に配置された陽極層１５と、陽極端子（バス電極）１６と、これらの部材を覆うようにして配置されたカプセル状の封止層１７とを備える。なお、図１に示す実施形態においては、前記発光部は、発光層１３と電子輸送層１２と正孔輸送層１４とを備える構成となっている。
このような陰極端子１０は、本発明のカプセル状マイクロ発光素子を外部電源（図示せず）と電気的に接続することを可能とするものである。このような陰極端子１０を形成するための端子材料は特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、ニッケル、アルミニウム、銅等の導電性金属を用いることができる。また、陰極端子１０の形状は特に制限されないが、断面が非平面状のもの（例えば、断面が円形、多角形等）を用いることが好ましく、本実施形態では円形の断面のものを用いている。また、このような陰極端子１０としては、中空のもの（円筒状のもの）であっても中実のものであってもよい。
また、陰極端子１０の直径としては、１〜１０００μｍ程度であることが好ましく、１０〜３００μｍ程度であることがより好ましい。前記直径が前記下限未満では、製造時の作業性が著しく困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると電流の流れ方、電圧のかかり方のムラが大きくなることや、素子自体からの発熱が大きくなる傾向にある。ここにいう直径とは断面が円形でない場合には、断面形状の外接円の直径をいう。
陰極層１１は、比較的低い電圧で電子が放出されるようにするために配置されるものである。陰極層１１を形成するための陰極層材料としては、特に制限されないが、発光層に本発明に好適な有機ＥＬ材料を用いる場合には、比較的仕事関数が小さく発光層への電子の注入が容易な材料が好ましく、例えば、バリウム、カルシウム、金、マグネシウム又はマグネシウム／銀合金等の金属又はそれらの酸化物であってもよく、更には、それらの金属にさらにアルミニウム、銀、クロム等を形成した多層構造のものであってもよい。また、発光層に無機ＥＬ材料を用いる場合には、特に材料は制限されないが、一般には金、銀、銅、クロム、アルミニウム等が用いられる。
また、このような陰極層１１の厚みは特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができる。このような陰極層１１の厚みとしては３〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このような陰極層１１の厚みが前記範囲を超えた場合には、発光層への電子の注入が十分に起こらなくなる傾向にある。
また、陰極層１１の外周上に配置されている電子輸送層１２は、発光層が本発明に好適な有機ＥＬ材料である場合に、電子輸送効果の効率を向上させるために好適に配置されるものである。電子輸送層１２を形成させるための材料としては特に制限されず、電子輸送性を備えた公知の材料を適宜用いて形成させることができ、例えば、ポリサイクリックハイドロカーボン系列誘導体、ヘテロサイクリック化合物、トリス（８−キノリノライト）アルミニウムを用いることができる。
発光層１３は、第一電極及び第二電極により電圧を印加することで（電流を流すことで）発光することが可能な材料を含有する層である。このような発光層１３に用いられる発光層材料としては、電流を流す、または電圧を印加することによって発光することが可能な材料であればよく特に制限されないが、有機ＥＬ材料又は無機ＥＬ材料が好ましく、有機ＥＬ材料であることが特に好ましい。
このような有機ＥＬ材料としては、電圧を印加することで（電流を流すことで）発光可能な有機材料であればよく、特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができる。このような有機ＥＬ材料としては、例えば、ジスチリルビフェニル系材料、ジメシチルボリル系材料、スチルベン系材料、ジピリリルジシアノベンゼン材料、ベンズオキサゾール系材料、ジスチリル系材料、カルバゾール系材料、ジベンゾクリセン系材料、アリールアミン系材料、ピレン置換オリゴチオフェン系材料、ＰＰＶオリゴマー系材料、カルバゾール系材料、ポリフルオレン系材料が挙げられる。
また、前記無機ＥＬ材料としては、電圧を印加して発光可能な無機材料であればよく特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、ＭｇをドープしたＧａＮや、ＭｎをドープしたＺｎＳや、ＣｅをドープしたＳｒＳを用いることができる。
また、発光層１３の厚みは特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができるが、１０〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、電子と正孔の再結合が十分に起こらない、または輝度が十分に取れない、または製造が困難になる等の傾向にあり、他方、前記上限を超えると印加する電圧が高くなる傾向にある。
なお、このような発光層１３に印加する電圧は、その設計に応じて適宜変更することが可能であるが、効率よく発光させるために一般に、約２〜１００ボルトとすることが好ましい。
正孔輸送層１４は、発光層が本発明に好適な有機ＥＬ材料である場合に正孔の輸送効果の効率を向上させるために好適に配置されるものである。このような正孔輸送層１４を形成させるための正孔輸送層材料としては特に制限されないが、例えばＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＰＤ）、ＮＰＢ（４，４’−ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ］ｂｉｐｈｅｎｙｌ）等の芳香族アミン誘導体などが使用できる。
また、正孔輸送層１４の厚みは特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができるが、５〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、製造が困難になる、または正孔輸送の効果が十分に得られない等の傾向にあり、他方、前記上限を超えると印加される電圧が大きくなる傾向にある。
陽極層１５を形成させるための陽極層材料としては、陽極を形成することが可能な材料であればよく特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができる。このような陽極層材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、ニッケル又は金等を挙げることができる。
このような陽極層１５の厚みは特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができる。このような陽極層１５の厚みは、５〜３００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、製造が困難になる、傾向にあり、他方、前記上限を超えると印加される電圧が大きくなる傾向にある。
陽極端子１６は、陽極端子１６を介して発光素子を外部の電源（図示せず）に電気的に接続するために配置されるものである。陽極端子１６を形成させるための材料としては、上述の端子材料と同様のものを用いることができる。
封止層１７は、発光層１３を含む発光部を外気等から保護するために配置されるものである。このような封止層１７を形成するために用いる封止材料としては特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、透明な熱硬化型エポキシ樹脂、光硬化型エポキシ樹脂、シリコン酸化膜、ガラス等を用いることができる。
また、封止層１７の厚みとしては特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができるが、１０〜３００ｎｍ程度とすることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、封止が十分に行われない、封止膜の強度が十分でなくなる等の傾向にあり、他方、前記上限を超えると製造が困難になる、または発光した光が十分に透過しなくなる傾向にある。
以上、本発明のカプセル状マイクロ発光素子の好適な一実施形態について説明したが、本発明のカプセル状マイクロ発光素子は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のカプセル状マイクロ発光素子においては、その形状が円柱形状でＢ−Ｂ′断面が円形であるが、本発明のカプセル状マイクロ発光素子においては、その形状は特に制限されず、断面が楕円や多角形のもの等を用いてもよい。そして、本発明のカプセル状マイクロ発光素子においては、平均直径が１〜１０００μｍ（より好ましくは１〜５００μｍ、更に好ましくは１０〜３００μｍ）であり、長さが１〜２０００μｍ（より好ましくは１〜１０００μｍ、更に好ましくは１〜５００μｍ）であり、且つ平均直径と長さの比（平均直径：長さ）が１：１〜１：５である略円柱型カプセル形状のものを用いることが好ましい。
また、上記実施形態のカプセル状マイクロ発光素子は、陰極端子（バス電極）１０と、陰極層１１と、電子輸送層１２と、発光層１３と、正孔輸送層１４と、陽極層１４Ａと、陽極端子（バス電極）１４Ｂと、封止層１７とを備えるものであるが、本発明のカプセル状マイクロ発光素子においては、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えていればよく、他の構成は特に制限されない。
例えば、本発明のカプセル状マイクロ発光素子においては、前記発光層が本発明に好適な有機ＥＬ材料からなる場合に、前記発光部が、電子注入の効果を向上させるために陰極層１１の外周上に配置された電子注入層を備えるものであってもよい。このような電子注入層を形成するための電子注入層材料としては特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、Ｂａ、Ｃａ、ＣａＦ、ＬｉＦ、Ｌｉ、ＮａＦを用いることができる。
また、前記電子注入層の厚みは３〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、製造が困難になる傾向にあり、他方、前記上限を超えると印加される電圧が大きくなる傾向にある。
また、本発明のカプセル状マイクロ発光素子においては、前記発光層が本発明に好適な有機ＥＬ材料からなる場合に、正孔注入の効果を向上させるために、前記発光部が、陽極層１５の内周内に接するようにして配置された正孔注入層を備えるものであってもよい。このような正孔注入層を形成するための正孔注入層材料としては特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、銅フタロシアニン等のフタロシアニン錯体、４，４’，４”−トリス（３―メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン等の芳香族アミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等を用いることができる。
また、このような正孔注入層の厚みとしては、５〜３００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、製造が困難になる傾向にあり、他方、前記上限を超えると印加される電圧が大きくなる傾向にある。また、上記実施形態においては、第一電極が陰極であり且つ第二電極が陽極であるが、本発明のカプセル状マイクロ発光素子においては、その極性は逆であってもよい。
以上、本発明のカプセル状マイクロ発光素子について説明したが、次に、本発明のカプセル状マイクロ発光素子を製造するのに好適な本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法の好適な一実施形態について説明する。
本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法は、線状の第一電極材料の外周上に発光層材料を塗布し、乾燥して筒状発光層を形成する工程（I）と、
前記筒状発光層の外周上に第二電極材料を供給して筒状第二電極層を形成し、筒状積層体を得る工程（II）と
前記筒状積層体の外周上に所定の間隔ごとにレーザーを照射して第一電極材料が露出した露出部を所定の間隔毎に形成する工程（III）と、
前記露出部が形成された筒状積層体の外周上に封止材料を塗布し、乾燥して封止層を形成する工程（IV）と、
前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断し、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えるカプセル状マイクロ発光素子を得る工程（V）と、
を含むことを特徴とする方法である。
前記筒状発光層の外周上に第二電極材料を供給して筒状第二電極層を形成し、筒状積層体を得る工程（II）と
前記筒状積層体の外周上に所定の間隔ごとにレーザーを照射して第一電極材料が露出した露出部を所定の間隔毎に形成する工程（III）と、
前記露出部が形成された筒状積層体の外周上に封止材料を塗布し、乾燥して封止層を形成する工程（IV）と、
前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断し、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えるカプセル状マイクロ発光素子を得る工程（V）と、
を含むことを特徴とする方法である。
以下において、製造するカプセル状マイクロ発光素子の第一電極が陰極で且つ第二電極が陽極である場合の本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法を説明する。
このようなカプセル状マイクロ発光素子の製造方法においては、先ず、線状の第一電極材料の外周上に発光層材料を塗布し、乾燥して筒状発光層を形成する（工程（I））。
このような第一電極材料としては、端子材料からなる芯線のみからなる材料又は前記芯線の外周上に筒状の陰極層を備えている材料を用いることができるが、前記芯線の外周上に筒状の陰極層を備えている材料を用いることが好ましい。このような端子材料及び陰極層を形成するための陰極層材料は、上述の本発明のカプセル状マイクロ発光素子において説明した端子材料及び陰極層材料と同様のものが用いられる。このような端子材料に陰極層材料を供給する方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、真空蒸着及び化学蒸着等の蒸着方法、電気めっき、無電解めっき、電子衝撃法を採用することができる。
また、このような発光層材料を塗布する方法は特に制限されず、公知の塗工方法を特に制限なく採用することができ、浸漬（ディッピング）やスプレー、コーター、印刷機、或いは刷毛を用いて行う方法が挙げられる。なお、このような発光層材料の塗布に際しては、適当な溶剤（水又は有機溶剤等）に発光層材料を適宜混合して混合液として塗布することができる。なお、このような混合液の調製方法及びその濃度、粘度等は特に制限されず、公知の方法を採用して所望の混合液を適宜調製することができる。また、前記発光層材料を塗布した後に乾燥させる方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、自然乾燥させる方法、加熱乾燥する方法等を採用することができる。このような加熱乾燥に際しては、発光層材料のガラス転移温度以下の発光層材料に損傷を与えない温度条件で５分〜５時間程度加熱して乾燥させることが好ましい。
さらに、本発明においては、得られるカプセル状マイクロ発光素子に電子注入層を配置する場合には、前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させることが好ましい。また、得られるカプセル状マイクロ発光素子に電子輸送層を配置する場合には、前記発光層材料を塗布する前に、電子輸送層材料を塗布して乾燥させることが好ましい。
このような電子注入層材料及び電子輸送層材料としては、上述の本発明のカプセル状マイクロ発光素子において説明した電子注入層材料及び電子輸送層材料と同様のものが用いられる。また、このような電子注入層材料又は電子輸送層材料を塗布する方法及び乾燥させる方法としては、上述の発光層材料を塗布する方法及び乾燥させる方法と同様の方法を採用することができる。
次に、前記筒状発光層の外周上に第二電極材料を供給して筒状第二電極層を形成し、筒状積層体を得る（工程（II））。
本実施形態においては第二電極が陽極であるため、このような第二電極材料は、陽極層を形成するための陽極層材料である。このような陽極層材料としては、上述の本発明のカプセル状マイクロ発光素子において説明した陽極層材料と同様のものが用いられる。また、陽極層材料を供給する方法は特に制限されず、例えば、真空蒸着及び化学蒸着等の蒸着方法、電気めっき、無電解めっき、電子衝撃法、ゾル−ゲル法を採用することができる。
さらに、本発明においては、得られるカプセル状発光素子に正孔輸送層を配置したい場合には、前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。また、得られるカプセル状発光素子に正孔注入層を配置したい場合には、正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことが好ましい。
このような正孔輸送層材料及び正孔注入層材料としては、上述の本発明のカプセル状マイクロ発光素子において説明した電子注入層材料及び電子輸送層材料と同様のものが用いられる。また、このような正孔輸送層材料又は正孔注入層材料を塗布する方法及び乾燥させる方法としては、上述の発光層材料を塗布する方法及び乾燥させる方法と同様の方法を採用することができる。
次いで、前記筒状積層体の外周上に所定の間隔ごとにレーザーを照射して第一電極材料が露出した露出部を所定の間隔毎に形成する（工程（III））。
このようなレーザーを照射する工程（III）の好適な例について図４を参照しながら説明する。図４は、筒状積層体２０の外周上にレーザー光源２１からレーザーＬを照射して第一電極材料が露出した露出部２２を形成している状態を示す模式図である。なお、図４中において矢印Ａは、進行方向を表す。
レーザー光源２１としては、筒状積層体２０から第一電極材料以外の層を除去できるものであればよく特に制限されないが、パルス状の高出力のレーザーＬを照射できるものが好ましい。このようなレーザーＬとしては、照射強度が５Ｗ／ｃｍ２〜１００Ｗ／ｃｍ２であるパルスレーザーが好ましい。また、レーザーＬは、生産効率の向上の観点から、シート状のレーザー光であることが好ましい。また、このようなレーザーＬの照射に際しては、レーザーＬの照射により筒状積層体２０中の第一電極材料以外の層のみを除去するように調整してレーザーＬを照射する。また、レーザーＬを照射する間隔は、目的とするカプセル状マイクロ発光素子の設計に応じて適宜調整することができる。このようにして筒状積層体２０の外周上にレーザーＬを照射することで第一電極材料が露出した露出部２２を形成することができる。なお、このようなレーザーの照射によって第一電極材料を露出させるが、レーザーＬの照射によって第一電極材料のうちの前述の端子材料からなる芯線を露出させてもよい。
次いで、前記露出部が形成された筒状積層体の外周上に封止材料を塗布し、乾燥して封止層を形成する（工程（IV））。
このような封止材料としては、上述の本発明のカプセル状マイクロ発光素子において説明した封止材料と同様のものが用いられる。また、このような封止材料を塗布する方法及び乾燥させる方法としては、上述の発光層材料を塗布する方法及び乾燥させる方法と同様の方法を採用することができる。なお、このような封止層を形成する方法としては、封止材料を蒸着して封止層を形成する方法を採用してもよい。
次に、前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断する（工程（V））。
このような筒状積層体を前記露出部で切断する方法は特に制限されず、例えば、大出力のレーザーにより切断する方法を採用することができる。このようにして切断することで、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光部に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えるカプセル状マイクロ発光素子を得ることができる。
また、このようなカプセル状マイクロ発光素子においては、前記陽極層が外部電源と電気的に接続されるように、使用の際に陽極層に接するように陽極端子を形成してもよく、前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断する前に、予め、筒状積層体に陽極層に接するように陽極端子を形成してもよい。
また、このような陽極端子を形成する方法としては、公知の方法を適宜採用することができ、特に制限されないが、例えば、真空蒸着及び化学蒸着等の蒸着方法、電気めっき、無電解めっき、電子衝撃法を採用することができる。なお、このような陽極端子を形成するための端子材料は、上述の本発明のカプセル状マイクロ発光素子において説明した端子材料と同様のものが用いられる。
また、工程（V）において前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断する前に、前記封止層が形成された筒状積層体にレーザーを照射して前記露出部を再度露出させる工程を更に含むことが好ましい。
このようなレーザーを照射して前記露出部を再度露出させる工程の好適な例について図５を参照しながら説明する。図５は、前記封止層１７が形成された筒状積層体２０にレーザーＬを照射して露出部２２を再度露出させている状態を示す模式図である。なお、図５中において矢印Ａは、進行方向を表す。
このようにしてレーザーＬを照射して露出部２２を再度露出させることで、第一電極材料のみが露出し、他の部位が封止された筒状積層体を得ることができ、その筒状積層体に対して工程（V）を施すことで、第一電極材料の一部が露出されたカプセル状マイクロ発光素子を効率よく得ることができる。このようなレーザーＬを照射するためのレーザー光源２１及びレーザーＬの好適な条件は、前述のものと同様である。
以上、本発明のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法の好適な一実施形態について説明したが、本発明のカプセル状マイクロ発光素子は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記本発明においては、得られるカプセル状マイクロ発光素子の第一電極が陰極で且つ第二電極が陽極であったが、本発明においては、このような極性を逆にしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、極めて優れたフレキシブル性を有し、且つ欠陥が発生しても欠陥の発生した画素ごとに容易に修理することができるシート状の発光体を得ることを可能とするカプセル状マイクロ発光素子、並びにそのカプセル状マイクロ発光素子を効率よく得ることが可能なカプセル状マイクロ発光素子の製造方法を提供することが可能となる。
したがって、本発明のカプセル状マイクロ発光素子は、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部が個別に封止された発光素子であるため、面状及び立体状のフレキシブル発光体を製造する際に用いる材料等として特に有用であり、例えば、壁掛けのディスプレイ等に好適に使用できる。
１０…陰極端子（バス電極）、１１…陰極層、１２…電子輸送層、１３…発光層、１４…正孔輸送層、１５…陽極層、１６…陽極端子（バス電極）、１７…封止層、２０…筒状積層体、２１…レーザー光源、２２…露出部、Ｌ…レーザー、Ａ…進行方向。
Claims (6)
- 線状の第一電極材料の外周上に発光層材料を塗布し、乾燥して筒状発光層を形成する工程と、
前記筒状発光層の外周上に第二電極材料を供給して筒状第二電極層を形成し、筒状積層体を得る工程と
前記筒状積層体の外周上に所定の間隔ごとにレーザーを照射して第一電極材料が露出した露出部を所定の間隔毎に形成する工程と、
前記露出部が形成された筒状積層体の外周上に封止材料を塗布し、乾燥して封止層を形成する工程と、
前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断し、発光層を少なくとも有し且つ一画素を構成する発光部と、前記発光部を個別に封止するカプセル状の封止層と、前記発光層に電圧を印加するための第一電極及び第二電極とを備えるカプセル状マイクロ発光素子を得る工程と、
を含むことを特徴とするカプセル状マイクロ発光素子の製造方法。 - 前記封止層が形成された筒状積層体を前記露出部で切断する前に、前記封止層が形成された筒状積層体にレーザーを照射して前記露出部を再度露出させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法。
- 前記第一電極が陰極であり、
前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は電子輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法。 - 前記第二電極が陽極であり、
前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法。 - 前記第一電極が陽極であり、前記発光層材料を塗布する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に正孔輸送層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は正孔注入層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法。
- 前記第二電極が陰極であり、
前記第二電極材料を供給する前に、前記線状の第一電極材料の外周上に電子注入層材料を塗布して乾燥させる工程及び／又は電子輸送層材料を塗布して乾燥させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜２及び５のうちのいずれか一項に記載のカプセル状マイクロ発光素子の製造方法。
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