JP6071506B2

JP6071506B2 - 薄膜形成装置

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Publication number: JP6071506B2
Application number: JP2012269360A
Authority: JP
Inventors: 小林　一彦; 一彦小林
Original assignee: Apic Yamada Corp
Current assignee: Apic Yamada Corp
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: JP2014113543A

Description

本発明は、静電噴霧によりワイヤに薄膜を形成する薄膜形成装置、および、ワイヤを用いて形成された有機ＥＬ素子に関する。

特許文献１には、連続して搬送される長尺被塗物表面に、帯電させた粉体塗料を静電付着させる粉体塗装装置が開示されている。特許文献１の粉体塗装装置は、ドーナツ状の本体を有し、この本体に取り付けられた複数のノズルとコロナ放電電極とを有する静電塗装機は、静電塗装機本体の空洞部分のほぼ中心を通って長尺被塗物が搬送されるように構成されている。

特開２００３−１３５９９７号公報

しかしながら、特許文献１の構成において、複数のノズルは被塗物（ワイヤ）の径方向に対して所定の角度で粉体塗料を吐出するように構成されている。このため、特許文献１の構成では、長尺被塗物表面への静電粉体の塗着効率を向上させることはできるものの、均一で薄い膜を形成することは困難である。また、特許文献１の構成では、ワイヤに複数の種類の薄膜を形成してワイヤ状の有機ＥＬ素子を形成することは困難である。

そこで本発明は、ワイヤに均一で薄い膜を形成する薄膜形成装置を提供する。また、ワイヤを用いた微細な有機ＥＬ素子を提供する。

本発明の一側面としての薄膜形成装置は、溶媒に薄膜材料を溶融した液剤を静電噴霧によりワイヤに塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、第１の溶媒に第１の薄膜材料を溶融した第１の液剤を複数の方向から前記ワイヤに向かって噴霧する第１の複数のノズル部、および、該第１の複数のノズル部のそれぞれと該ワイヤとの間に第１の電圧を印加する第１の電圧制御装置を有する第１の静電噴霧装置と、前記第１の液剤を塗布したワイヤの乾燥および焼成を行う第１の乾燥／焼成装置と、第２の溶媒に第２の薄膜材料を溶融した第２の液剤を複数の方向から前記ワイヤに向かって噴霧する第２の複数のノズル部、および、該第２の複数のノズル部のそれぞれと該ワイヤとの間に第２の電圧を印加する第２の電圧制御装置を有する第２の静電噴霧装置と、前記ワイヤを移動させる移動装置と、を有し、前記第１の電圧制御装置は、前記第１の電圧を印加することにより、前記第１の液剤を前記第１の複数のノズル部から前記ワイヤに向かって噴霧させ、前記第１の乾燥／焼成装置は、前記第１の液剤が塗布されたワイヤの前記第１の溶媒を乾燥させ、前記第１の薄膜材料を焼成することにより、該ワイヤに第１の薄膜を形成し、前記移動装置は、前記第１の薄膜が形成されたワイヤを前記第２の静電噴霧装置まで移動させ、前記第２の電圧制御装置は、前記第２の電圧を印加して前記第２の液剤を前記第２の複数のノズル部から前記ワイヤに向かって噴霧することにより、前記第１の薄膜が形成されたワイヤに第２の薄膜を形成する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、ワイヤに均一で薄い膜を形成する薄膜形成装置を提供することができる。また、ワイヤを用いた微細な有機ＥＬ素子を提供することができる。

実施例１における静電噴霧装置の概略構成図である。実施例１の静電噴霧装置により印加される直流電圧の説明図である。実施例１の静電噴霧装置により印加されるパルス電圧の説明図である。実施例１の静電噴霧装置におけるノズルの位置制御を示す図である。実施例１の静電噴霧装置（薄膜形成装置）におけるノズルの配置図である。実施例１における薄膜形成装置の概略構成図である。実施例２における有機ＥＬ素子の概略構成図である。実施例３における有機ＥＬ素子の概略構成図である。実施例４における発光装置の概略構成図である。実施例５における発光装置の概略構成図である。実施例５における発光装置の概略構成図である。実施例６における発光装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１における静電噴霧の概要について説明する。図１は、本実施例における静電噴霧装置３２の概略構成図である。静電噴霧装置３２は、静電噴霧によりワイヤに薄膜を形成する。ワイヤは、例えば、繊維ワイヤ、絶縁性を有するプラスチックワイヤ、または、金、銅、タングステンなどの金属ワイヤであるが、これらに限定されるものではない。なお、ここでいう「ワイヤ」とは、長手方向において可撓性を有するものを含み、糸や線と別称されるもの（連続体）も含む。薄膜は、例えば、導電膜（Ｃｕ膜などの金属膜）、誘電体膜、絶縁膜（ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂）エナメル膜、有機ＥＬ膜、太陽電池膜、プラスチック膜、セラミック膜であり、これらに限定されるものではない。

静電噴霧装置３２は、主に、ノズル２、制御手段１０、および、ワイヤ５に所定の電位を与える電極部７を備えて構成される。制御手段１０は、ノズル２に所定の電圧を印加する電圧制御装置を含む。ノズル２には、図１中の矢印Ａの方向から液剤が供給される。液剤は、ワイヤ５に形成される薄膜の種類に応じて適宜選択される。例えば、ワイヤ５に導電膜を形成する場合、導電膜の原料となる液剤として、所定の溶媒中にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇなどの金属を溶融させた液剤が用いられる。

制御手段１０は、ノズル２の電極２ａ電極部７との間に所定の電圧を印加する。ワイヤ５は、ノズル２の先端部２ｂ（ノズル先端部）に対向するように保持される。ノズル先端部の径（液剤が通過する内径）は、例えば５μｍ〜４００μｍ程度に設定される。

制御手段１０によりノズル２とワイヤ５との間に所定の電圧が印加されると、ノズル２の先端部２ｂからワイヤ５に向けて液剤が噴霧される。このとき、ノズル２の内部における液剤は、印加電圧により生じる静電力で反発し、ノズル２の先端部２ｂにおける液面の表面張力を破って微粒子化する。微粒子化された液剤は、正又は負のいずれかに帯電しているため、互いの粒子は反発し合い、凝集することなく噴霧することができる。また、噴霧された粒子または気化した離型剤の全ては、静電気力によりワークに付着する。このように、液剤はノズル２の先端部２ｂから噴霧され、最初は比較的大きな径を有する粒子３１ａの状態にあり、その後、比較的小さな径を有する粒子３１ｂとなってワイヤ５の上に形成される（堆積する）。そして、堆積した粒子３１ｂ（液剤）を硬化させることにより、ワイヤ５の表面に液剤の薄膜が形成されることになる。

また本実施例において、ワイヤ５に形成される膜（薄膜）の厚さは、例えば１〜５μｍであり、均一で薄い膜を形成することができる。なお、ワイヤ５に形成される膜の厚さは、原料（薄膜の種類）に応じて適宜設定可能である。このように、本実施例の静電噴霧手法によれば、従来の噴霧手法では形成できないような薄い膜をワイヤ５上に均一に形成することができる。

続いて、図２および図３を参照して、静電噴霧装置３２により印加される電圧（静電気を発生させるための電圧）について説明する。図２は、静電噴霧装置３２により印加される直流電圧の説明図である。図３は、静電噴霧装置３２により印加されるパルス電圧の説明図である。

図２では、ワイヤ５（電極部７）を接地し（ＧＮＤ接続）、ノズル２に正（＋）の直流電圧を印加した状態を示している。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、ノズル２に負（−）の直流電圧を印加してもよい。正又は負のいずれの電圧を用いるかは、液剤やワイヤ５の材料の種類などに応じて適宜設定される。また、極性を変えることなく一方の極性のみの電圧を印加するように構成すればよいから、直流電圧に限定されるものではなく、噴霧中に極性を維持しながら電圧の大きさを変化するように制御してもよい。さらに、極性が正のみ又は負のみの電圧高低差の変化で構成されたパルス電圧を印加してもよい。このようなパルス電圧を印加する場合、０Ｖを含むように設定することができるが、０Ｖを含まないように設定してもよい。本実施例において、ノズル２の先端部２ｂとワイヤ５の表面との間の距離ｄは、例えば０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。

なお本実施例において、直流電圧に代えてパルス電圧を印加するように構成してもよい。このとき、静電噴霧装置３２の制御手段１０は、ワイヤ５（電極部７）に対する極性が正と負の交互に変化するパルス電圧をノズル２に印加する（パルス発振させる）。パルス電圧は、例えば、ワイヤ５の導電性が低い場合に適して用いられる。また、パルス電圧は、ワイヤ５の表面に選択的に薄膜を形成する場合に適して用いられる。これは、パルス電圧の極性に応じて、ノズル２から液剤の噴霧を制御することができるためである。

パルス電圧を印加する場合、まず図３（ａ）に示されるように、ノズル２に正電圧（＋電圧）を印加する。このとき、ワイヤ５の表面（ノズル２側の面）には正電荷（＋電荷）が集まり、この表面が正（＋）に帯電する。続いて図３（ｂ）に示されるように、ノズル２に負電圧（−電圧）を印加する。このとき、ノズル２から静電噴霧された粒子３１ｂは負（−）に帯電しており、正（＋）に帯電したワイヤ５の表面上に付着（着弾）する。続いて図３（ｃ）に示されるように、ノズル２に正電圧（＋電圧）を印加する。このとき、ノズル２から静電噴霧された粒子３１ｂは正（＋）に帯電しており、ワイヤ５の表面上に付着する。

そして、図３（ｂ）に示されるような負電圧を印加する状態と図３（ｃ）に示されるような正電圧を印加する状態とを繰り返す（パルス電圧を印加する）ことにより、ワイヤ５の上に液剤の薄膜を構成する粒子３１ｂが堆積される。パルス電圧の大きさは、例えば０．５ｋＶ〜１０ｋＶ程度に設定され、パルス幅（噴霧スピード）は例えば５Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度に設定される。また、ノズル２の先端部２ｂとワイヤの表面との間の距離ｄは、例えば０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。

また本実施例では、ワイヤ５の上に到達する粒子３１ｂの粒子径を制御するため、噴霧距離すなわちノズル２の位置（高さ）を制御することができる。図４は、静電噴霧装置３２におけるノズル２（ノズル先端部）の位置制御（高さ制御）を示す図である。図４に示されるように、静電噴霧装置３２にはカメラ８が設けられている。カメラ８は、ワイヤ５の表面に到達した粒子３１ｂを観察可能に配置されている。このように、カメラ８を用いて粒子３１ｂの粒子径または粒子３１ｂによる塗布状態を観察し、その観察結果に応じてノズル２を所望の位置に移動させるように制御する。例えば図４に示されるように、噴霧中において、ノズル先端部とワイヤ５の表面との距離ｄ１を、距離ｄ２に変更することが可能である。

このような制御は画像処理により自動的に実行することができ、または手動で行うこともできる。なお、粒子径を制御する場合、ノズル２の高さや左右方向の位置を移動させる構成に限定されるものではなく、例えばノズルの径や、印加電圧の大きさ又はパルス幅を変更する構成を採用してもよい。ワイヤ５の上に液剤の薄膜を形成する間にワイヤ５の静電気特性が変化する場合に効果的である。

また本実施例において、静電噴霧装置３２は、ワイヤ５の表面に均一な薄膜を形成するため、ワイヤ５の周囲に配置されるように複数のノズル２（複数のノズル部）を備えることが好ましい。また、より均一な薄膜を形成するため、複数のノズル２はワイヤ５の径方向からワイヤ５に向かって噴霧するように構成されていることが好ましい。

続いて図５を参照して、複数のノズルを有する静電噴霧装置３２について説明する。図５は、静電噴霧装置３２における複数のノズルの配置図であり、ワイヤ５が延びている方向に直交する面（紙面に直交する方向にワイヤ５が延びている状態）を示している。

図５に示されるように、ワイヤ５の周囲には３つのノズル２が配置されている。また、３つのノズル２は、ワイヤ５に直交する面において互いに等しい角度（１２０度）で配置されている。このように、ワイヤ５の周囲に、３つのノズル２を互いに等しい角度で配置することで、ワイヤ５に均一な薄膜を形成することができる。なお本実施例において、ノズル２の数は３つに限定されるものではなく、ワイヤ５の周囲に２つまたは４つ以上のノズル２を設けてもよい。また、複数のノズル２は互いに等しい角度で配置される場合に限定されるものではなく、ワイヤ５に均一な厚さの膜を形成可能であれば、複数のノズル２を任意の角度関係で配置することができる。本実施例では、均一な厚さの膜をより容易に形成するため、複数のノズル２を用いることが好ましい。ただし、単一のノズル２でも薄膜を形成することができるため、必ずしも複数のノズル２を配置しなくてもよい。この場合、ノズル２は、固定しておいてもよいし、ワイヤ５に向けた状態で円周方向に回転させながら噴霧することもできる。

また、ワイヤ５の上に均一な厚さの膜を形成するため、複数のノズル２には互いに等しい電圧（直流電圧、パルス電圧）を印加することが好ましい。ただし、必要に応じて、複数のノズル２に印加する電圧を独立に制御することができる。

次に、図６を参照して、本実施例における薄膜形成装置について説明する。図６は、薄膜形成装置１００の概略構成図である。薄膜形成装置１００は、静電噴霧によりワイヤ５に薄膜を形成するように構成されている。本実施例において、薄膜形成装置１００は、３つの静電噴霧装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃ（複数の静電噴霧装置）を備えて構成される。ただし、本実施例の薄膜形成装置１００は、３つの静電噴霧装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備える構成に限定されるものではない。薄膜形成装置は、１つの静電噴霧装置のみを備えた構成や、２つまたは４つ以上の静電噴霧装置を備えた構成でもよい。

静電噴霧装置３２ａ（第１の静電噴霧装置）は、第１の薄膜の原料となる第１の液剤３３ａをワイヤ５の径方向である複数の方向からワイヤ５に向かって噴霧する第１の複数のノズル２ａ、および、第１の複数のノズル２ａのそれぞれとワイヤ５との間に第１の電圧を印加する第１の電圧制御装置（不図示）を有する。第１の複数のノズル２ａは、ワイヤ５（ワイヤの移動方向）に直交する面において互いに等しい第１の角度（３つのノズル２ａが設けられている場合には１２０度）で配置されている。

また、静電噴霧装置３２ｂ（第２の静電噴霧装置）は、第２の薄膜の原料となる第２の液剤３３ｂをワイヤ５の径方向である複数の方向からワイヤ５に向かって噴霧する第２の複数のノズル２ｂ、および、第２の複数のノズル２ｂのそれぞれとワイヤ５との間に第２の電圧を印加する第２の電圧制御装置（不図示）を有する。第２の複数のノズル２ｂは、ワイヤ５に直交する面において互いに等しい第２の角度（３つのノズル２ｂが設けられている場合には１２０度）で配置されている。

同様に、静電噴霧装置３２ｃ（第３の静電噴霧装置）は、第３の薄膜の原料となる第３の液剤３３ｃをワイヤ５の径方向である複数の方向からワイヤ５に向かって噴霧する第３の複数のノズル２ｃ、および、第２の複数のノズル２ｃのそれぞれとワイヤ５との間に第３の電圧を印加する第３の電圧制御装置（不図示）を有する。第３の複数のノズル２ｃは、ワイヤ５に直交する面において互いに等しい第３の角度（３つのノズル２ｃが設けられている場合には１２０度）で配置されている。

本実施例において、薄膜形成装置１００は、ワイヤ５（ワイヤ５の薄膜形成領域）を移動させる移動装置１８、１９を備える。本実施例において、移動装置１８はワイヤ５の巻出しを行う巻出し装置であり、移動装置１９はワイヤ５の巻取りを行う巻取り装置である。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、他の方法でワイヤ５を移動させるように構成してもよい。薄膜形成中、移動装置１８、１９はワイヤ５を一定の速度で移動することにより、均一な膜厚での成膜が可能である。ただし本実施例は、ワイヤ５を一定の速度で移動させる場合に限定されるものではない。たとえば、ワイヤ５の移動速度を変化させることにより、膜厚を変化させることもできる。また、特定の微細領域に薄膜を形成する（微細構造を形成する）場合などでは、ワイヤ５の移動を停止して、薄膜が形成された後にワイヤ５の移動を再開するなどの制御も可能である。また、移動装置１８にはワイヤ５を接地する（ＧＮＤ電位を与える）ための電極部７が設けられているが、電極部７を移動装置１８以外に設けてもよい。また、電極部７に与える電位はＧＮＤ電位以外であってもよい。

また本実施例において、薄膜形成装置１００は、薄膜を形成したワイヤ５の乾燥および焼成を行う第１の乾燥／焼成装置１５ａおよび第２の乾燥／焼成装置１５ｂを有する。第１の乾燥／焼成装置１５ａは、第１の静電噴霧装置３２ａと第２の静電噴霧装置３２ｂとの間に設けられている。また、第２の乾燥／焼成装置１５ｂは、第３の静電噴霧装置３２ｃと移動装置１９との間に設けられている。

本実施例において、まず、第１の静電噴霧装置３２ａにおける第１の電圧制御装置が第１の電圧を印加して第１の液剤３３ａを第１の複数のノズル２ａからワイヤ５に向かって噴霧することにより、ワイヤ５に第１の薄膜を形成する。その後、第１の薄膜が形成されたワイヤ５は第１の乾燥／焼成装置１５ａまで移動し、第１の乾燥／焼成装置１５ａは第１の薄膜が形成されたワイヤ５の乾燥および焼成を行う。

次に、第２の静電噴霧装置３２ｂにおける第２の電圧制御装置が第２の電圧を印加して第２の液剤３３ｂを第２の複数のノズル２ｂからワイヤ５に向かって噴霧することにより、第１の薄膜が形成されたワイヤ５に第２の薄膜を形成する。続いて、第３の静電噴霧装置３２ｃにおける第３の電圧制御装置が第３の電圧を印加して第３の液剤３３ｃを第２の複数のノズル２ｃからワイヤ５に向かって噴霧することにより、第２の薄膜が形成されたワイヤ５に第３の薄膜を形成する。本実施例において、一例として、第２の静電噴霧装置３２ｂにより形成される第２の薄膜は、乾燥しやすい薄膜を形成する場合を想定しているため、第２の静電噴霧装置３２ｂと第３の静電噴霧装置３２ｃの間には乾燥／焼成装置は設けられていない。ただし、必要に応じて、第２の静電噴霧装置３２ｂと第３の静電噴霧装置３２ｃの間に乾燥／焼成装置を設けてもよい。

その後、第３の薄膜が形成されたワイヤ５は第２の乾燥／焼成装置１５ｂまで移動し、第２の乾燥／焼成装置１５ｂは第３の薄膜が形成されたワイヤ５の乾燥および焼成を行う。なお、第１の薄膜または第２の薄膜が乾燥しやすい薄膜である場合には、図６に示される第１の乾燥／焼成装置１５ａまたは第２の乾燥／焼成装置１５ｂを省略してもよい。全ての工程を終了してワイヤ５上に第１の薄膜、第２の薄膜、および、第３の薄膜が形成されると、移動装置１９によってワイヤ５が巻取られる。

本実施例によれば、ワイヤに均一で薄い膜を形成可能な薄膜形成装置を提供することができる。また、薄膜形成装置に複数の静電噴霧装置を設けることにより、ワイヤ上に複数の種類の薄膜を均一な膜厚で形成することで、連続したワイヤ上に均一な積層構造を形成することができる。

例えば、絶縁性を有するポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のワイヤ５に前述の３種の液剤を３つの静電噴霧装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃを用いて３層を積層するように成膜してもよい。一例として、ワイヤ５に、陰極に接続されるアルミ電極膜、有機ＥＬ材料を用いた発光膜、陽極に接続される酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の透明な電極膜の３層の膜を順番に成膜することにより、有機ＥＬとして機能するワイヤを製造することができる。このような構成によれば、静電噴霧により各膜を均一な厚みに成膜することができるため、ワイヤの径方向及び長手方向において均一に発光可能なワイヤ状の有機ＥＬ素子を製造することが可能である。なお、外側の電極膜の上に、更に、反射防止膜、カラーフィルター、または、保護膜を成膜してもよい。

また、金や銅などの導電ワイヤに１つの静電噴霧装置３２ａを用いて、例えばポリイミド樹脂やエポキシ樹脂からなる絶縁膜を形成することにより、保護膜を有しワイヤショートを防止可能な導電ワイヤを製造することもできる。

次に、図７を参照して、本発明の実施例２について説明する。図７は、本実施例における有機ＥＬ素子２００（ＯＬＥＤ）の概略構成図である。有機ＥＬ素子２００は、ワイヤ状の有機ＥＬ素子であり、ワイヤ上の各膜が実施例１の静電噴霧により形成される。

具体的には、図７において、５ａは絶縁ワイヤである。絶縁ワイヤ５ａの第１の領域には、静電噴霧により、第１の電極１４（導電膜）が形成される。第１の電極１４は、有機ＥＬ素子２００の陰極２４に電気的に接続される。また、絶縁ワイヤ５ａの第１の電極１４の上には、発光層１２（有機ＥＬ膜）が形成される。

更に、絶縁ワイヤ５ａの第２の領域には、第２の電極１３ａ（導電膜）が形成される。また、絶縁ワイヤ５ａの発光層１２の上には、第２の電極１３ｂ（導電膜）が形成される。本実施例において、第２の電極１３ｂは、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成される透明電極である。第２の電極１３ａ、１３ｂは、有機ＥＬ素子２００の陽極２３に電気的に接続される。本実施例では、絶縁ワイヤ５ａの第２の領域において、まず絶縁膜を形成し、その絶縁膜の上に第２の電極１３ａを形成してもよい。このようなワイヤ状の有機ＥＬ素子を用いて発光部材を構成することで、フレキシブルな発光装置を製造することができる。

なお、本実施例はワイヤ状の有機ＥＬ素子について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、静電噴霧によりワイヤに複数の種類の薄膜を形成する装置を用いて、ワイヤ状の太陽電池を形成することもできる。例えば、上述の発光層１２（有機ＥＬ膜）に代えて、シリコン系、化合物系、有機系などの発電層を形成することにより、ワイヤ状の太陽電池素子を製造することができる。また、外側の電極膜の上に反射防止膜を成膜することで、発電効率を向上することができる。このようなワイヤ状の太陽電池素子を用いて発電部材を構成することで、フレキシブルな発光装置を製造することができる。

また本実施例では、静電噴霧方法（実施例１の薄膜形成装置）を用いてワイヤ状の有機ＥＬ素子やワイヤ状の太陽電池を形成するが、これに限定されるものではない。例えば、液剤をエアの噴出により噴霧させてワイヤに成膜するエア式噴霧法や、ワイヤを液剤への浸漬後に引き上げて乾燥させることで成膜するディップコートなどの成膜方法を繰り返すことにより、上述した各膜を形成してワイヤ状の有機ＥＬ素子を製造することもできる。また、前述の各層を積層させた材質を細線状に押し出して、ワイヤ状の有機ＥＬ素子を製造することもできる。

次に、図８を参照して、本発明の実施例３について説明する。図８は、本実施例における有機ＥＬ素子３００（ＯＬＥＤ）の概略構成図である。有機ＥＬ素子３００は、実施例２と同様、ワイヤ状の有機ＥＬ素子であり、ワイヤの上の各膜が実施例１の静電噴霧により形成される。本実施例のワイヤとして、導電ワイヤ５ｂが用いられる点で、絶縁ワイヤ５ａが用いられる実施例２の構成とは異なる。

図８において、５ｂは導電ワイヤである。導電ワイヤ５ｂは第１の電極を構成し、陰極２４に電気的に接続される。導電ワイヤ５ｂの第１の領域には、静電噴霧により、絶縁層１６（絶縁膜）が形成される。また、導電ワイヤ５ｂの第２の領域には、発光層１２（有機ＥＬ膜）が形成される。

更に、絶縁層１６の上には第２の電極１３ａが形成される。また、発光層１２の上には第２の電極１３ｂが形成される。本実施例において、第２の電極１３ｂは透明電極（ＩＴＯ）である。第２の電極１３ａ、１３ｂは、有機ＥＬ素子３００の陽極２３に電気的に接続される。これによれば、実施例２と同様に、均一に発光可能なワイヤ状の有機ＥＬを製造することができる。

なお、本実施例はワイヤ状の有機ＥＬ素子について説明したが、実施例２と同様に、ワイヤ状の太陽電池を形成することもできる。また本実施例では、実施例２と同様に、押し出し成形やディップコートなどを用いて同様の構造を形成することもできる。

上記各実施例によれば、ワイヤに均一で薄い膜を形成する薄膜形成装置を提供することができる。また、ワイヤを用いた微細な有機ＥＬ素子を提供することができる。

次に、図９を参照して、本発明の実施例４について説明する。図９は、本実施例における発光装置４００の概略構成図である。発光装置４００は、ワイヤ状の有機ＥＬ素子４０１を横糸及び縦糸として織り込むことにより、布状の発光部を有する。発光装置４００は、有機ＥＬ素子４０１の一端側に接続される陽極側の端子４０２と有機ＥＬ素子４０１の他端側に接続される陰極側の端子４０３とを有し、これらを介して電源４０４に接続されることで発光可能に構成されている。

本実施例によれば、布状に織り込まれることで、自由に変形可能なフレキシブルな発光装置４００を形成し、発光装置の設置位置の形状に合わせて自由に配置することもできる。なお、発光装置４００は、有機ＥＬ素子４０１を用いて他の織り方や編み方で製造してもよい。また、有機ＥＬ素子４０１は織りこむことなく布等に所定の形状（文字や模様）に縫い付けることで、縫い付けられた布において部分的に発光させることもできる。

次に、図１０を参照して、本発明の実施例５について説明する。図１０は、本実施例における発光装置５００ａの概略構成図である。発光装置５００ａは、ワイヤ状の有機ＥＬ素子５０１を平行に多数並べて並列に電源５０２に接続することで、平面発光可能である。本実施例の発光装置５００ａによれば、基板上に有機ＥＬ素子を形成した発光装置と比較して、有機ＥＬ素子５０１がワイヤ状であるため、並べる数と長さを変更するだけ発光装置の大きさを調整でき、大型化も容易である。

このため、大型の照明装置として用い、または、大型の表示装置のバックライトとして用いることもできる。また、有機ＥＬ素子５０１が湾曲可能なワイヤ状に形成されるため、設置位置の形状に合わせて自由に配置可能な発光装置として用いることもできる。また、表面と裏面との両面で発光可能な発光装置を構成することができ、両面への情報を表示する表示装置に利用できる。これにより、両面への情報を表示可能な案内板や電子端末等の表示装置を提供することができる。

また、発光装置５００ａにおいて、効率を向上させるために有機ＥＬ素子５０１の背後にリフレクタを配置してもよく、発光状態の平坦化のために有機ＥＬ素子５０１の前面にレンズやフィルタを配置してもよい。また、一対の発光装置５００ａを９０度傾けて配置することにより、発光強度の方向依存性をより小さくした発光装置を提供することもできる。

図１１は、本実施例における他の発光装置５００ｂの概略構成図である。発光装置５００ｂは、ワイヤ状の有機ＥＬ素子５０１を束ねて並列に電源５０２に接続することにより、ストレート型の発光装置として構成される。本実施例の発光装置５００ｂによれば、直管型の蛍光灯に替えて使用可能であり、軽量、高効率な照明として用いることができる。また、発光装置５００ｂによれば、有機ＥＬ素子５０１の本数を変更することにより、発光の強さを簡易に調整することができる。また、有機ＥＬ素子５０１が細いワイヤ状に形成されるため、フレキシブルな発光装置５００ｂを形成して、発光装置の設置位置の形状に合わせて自由に配置することもできる。例えば、有機ＥＬ素子５０１は、前述のような直線的な平面的な配置のみならず、渦巻状やスプリング状といった曲線を含む形状も構成可能である。このような構成によれば、柱形、円形、または、球形など種々の形状の発光装置を容易に製造することができる。なお、有機ＥＬ素子５０１を縄状や綱状となるようにより合わせて用いてもよい。

また、本実施例の発光装置５００ａ、５００ｂは、シリコーンゴムなどの可撓性を有する樹脂材を用いて、図１０及び図１１中の破線で示されるように封止することで、有機ＥＬ素子５０１の配列を崩すことなくフレキシブルな配置が可能である。また、発光装置５００ａ、５００ｂは、ＰＥＴやシリコーン樹脂などのシートに貼り付け、または挟み込んで用いても、本実施例と同様の効果を奏することができる。

次に、図１２を参照して、本発明の実施例６について説明する。図１２は、本実施例における発光装置６００の概略構成図である。発光装置６００は、ワイヤ状の有機ＥＬ素子６０１の背後に配置されたリフレクタ６０２により導光板６０３に光を導いて発光させるエッジライト方式の発光装置である。発光装置６００によれば、この種の発光装置に用いられる冷陰極管と比較して、部材点数を抑えて細く成形することができる。更に、発光装置６００を搭載した装置の薄型化および小型化が可能である。

なお、図９乃至図１２に示される発光装置４００、５００ａ、５００ｂ、６００の有機ＥＬ素子４０１、５０１、６０１のそれぞれに代えて前述のワイヤ状の太陽電池素子を用いることにより、布状、平板型または直管型等の太陽電池ユニット（太陽発電ユニット）を製造することができる。これにより、例えば、糸状の太陽電池素子を織って製造した布を用いて衣類を製造し、この布状の太陽電池素子により発電された電気によって衣類に取り付けた半導体デバイスを駆動させてもよい。

このような構成によれば、衣類を構成する布状の太陽電池素子により演算部、記憶部、操作部または表示部などに給電可能なウェアラブルコンピュータを製造することができる。なお、布状の太陽電池素子の発電した電力を蓄電する電池を備えることにより、電源レスのウェアラブルコンピュータを製造することもできる。この場合、衣類としては、コート、セーター、トレーナー、ジャケット、シャツ、スーツ、ズボン、スカートなどの衣服や、帽子、手袋などの小物でもよく、着衣状態で外側になるものに用いると発電効率がよく、表示部や操作部を使用する際に好ましい。また、衣類における半導体デバイスとしてコンピュータに代えて発光部や表示部を設けることにより、夜間など必要なときに発光させたり、各種情報（例えば所属情報）を表示されることが可能な衣類を製造してもよい。また、布状の太陽電池素子によって発電された電力を衣類に備えた電池に充電して別のデバイスに給電可能な構成とすることもできる。例えば、ポケットに無線式の給電装置を備えることで、無線式の受電装置を備えた携帯型の電子デバイスをポケットに収納しておくだけで充電することもできる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

２ノズル
５ワイヤ
５ａ絶縁ワイヤ
５ｂ導電ワイヤ
７電極部
８カメラ
１０制御手段
１２発光層
２３陽極
２４陰極
３１粒子
３２静電噴霧装置
１００薄膜形成装置
２００、３００有機ＥＬ素子

Claims

溶媒に薄膜材料を溶融した液剤を静電噴霧によりワイヤに塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
第１の溶媒に第１の薄膜材料を溶融した第１の液剤を複数の方向から前記ワイヤに向かって噴霧する第１の複数のノズル部、および、該第１の複数のノズル部のそれぞれと該ワイヤとの間に第１の電圧を印加する第１の電圧制御装置を有する第１の静電噴霧装置と、
前記第１の液剤を塗布したワイヤの乾燥および焼成を行う第１の乾燥／焼成装置と、
第２の溶媒に第２の薄膜材料を溶融した第２の液剤を複数の方向から前記ワイヤに向かって噴霧する第２の複数のノズル部、および、該第２の複数のノズル部のそれぞれと該ワイヤとの間に第２の電圧を印加する第２の電圧制御装置を有する第２の静電噴霧装置と、
前記ワイヤを移動させる移動装置と、を有し、
前記第１の電圧制御装置は、前記第１の電圧を印加することにより、前記第１の液剤を前記第１の複数のノズル部から前記ワイヤに向かって噴霧させ、
前記第１の乾燥／焼成装置は、前記第１の液剤が塗布されたワイヤの前記第１の溶媒を乾燥させ、前記第１の薄膜材料を焼成することにより、該ワイヤに第１の薄膜を形成し、
前記移動装置は、前記第１の薄膜が形成されたワイヤを前記第２の静電噴霧装置まで移動させ、
前記第２の電圧制御装置は、前記第２の電圧を印加して前記第２の液剤を前記第２の複数のノズル部から前記ワイヤに向かって噴霧することにより、前記第１の薄膜が形成されたワイヤに第２の薄膜を形成する、ことを特徴とする薄膜形成装置。
前記第１の乾燥／焼成装置は、前記第１の静電噴霧装置と前記第２の静電噴霧装置との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
前記第２の静電噴霧装置と前記移動装置との間に、前記第２の液剤を塗布したワイヤの乾燥および焼成を行う第２の乾燥／焼成装置を更に有し、
前記第２の乾燥／焼成装置は、前記第２の液剤が塗布されたワイヤの前記第２の溶媒を乾燥させ、前記第２の薄膜材料を焼成することにより、該ワイヤに前記第２の薄膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
前記第１の複数のノズル部は、前記ワイヤに直交する面において互いに等しい第１の角度で配置されており、
前記第２の複数のノズル部は、前記ワイヤに直交する面において互いに等しい第２の角度で配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
前記ワイヤは接地されており、
前記第１の電圧制御装置は、前記ワイヤに対して前記第１の電圧を前記第１の複数のノズル部のそれぞれに印加し、
前記第２の電圧制御装置は、前記ワイヤに対して前記第２の電圧を前記第２の複数のノズル部のそれぞれに印加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
前記移動装置は、前記ワイヤを巻取ることにより該ワイヤの薄膜形成領域を移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。