JP2007012671A - 画像表示ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】プリフォーム画像パターンをあらかじめ繰り返し形成可能な、有機ＥＬディスプレイ形成方法、及び可能になる有機ＥＬディスプレイ構成を提示する。
【解決手段】電圧印加によりプリフォーム画像を表示するディスプレイにおいて、露光や加熱、電圧印加等の記録処理により表示輝度を調整することが可能な導電層が表示構成部の外に形成され、表示構成部と表示構成部外の導電層に記録処理することによって、プリフォーム画像を表示することを特徴とする画像表示ディスプレイ。
【選択図】 図１

Description

本発明は例えば家庭用ディスプレイ、広告掲示板、広告表示灯などのプリフォーム画像形成可能な有機ＥＬ素子、およびその発光表示パターンの表示、書き換えに係わる画像表示ディスプレイに関するものである。

従来、プリフォーム画像表示ディスプレイとして、紙を使った印刷物や、画像を形成した透明フィルムの裏側から蛍光灯などで照らして、広告、案内表示を行うものが、数多く使用されている。

また液晶表示ディスプレイは、駆動回路を持ち、これに表示情報信号を入力することで、テレビ、情報表示板などのように表示画像の書き換えが可能で、さまざまな用途に利用されている。しかし表示ディスプレイとして、さまざまな場所に設置しておくには、さらに安価にして、軽くて、薄い形状にする必要がある。

最近になって有機ＥＬディスプレイの開発が盛んに行われている。有機ＥＬディスプレイは単純な素子構造で発光表示可能であり、自発光なので液晶表示ディスプレイの様なバックライトが不要で、さらに薄型軽量の表示装置となり得る。これをプリフォーム画像表示ディスプレイとして利用する場合、もしも駆動回路が不要になれば、視認性が高くて、紙を使った印刷物に近い、安価で軽くて薄い有機ＥＬディスプレイが可能になる。

特許文献１に有機ＥＬを使ったプリフォーム画像表示ディスプレイ作製方法として次の技術が開示されている。対向する電極とその間に有機ＥＬ層を有し、ＥＬ層と片方の電極間に導電性の違いによるパターン形成可能な導電性メモリー層を持つ。この導電性メモリー層に露光、温度変化、電圧印加することによって、導電性の違いによる画像パターンを形成、書き換えを行うことで所定のパターンＥＬ発光像を得られるというものである。しかし、導電性メモリー層を電極と有機ＥＬ層の間に挟むことは、素子特性劣化、素子寿命劣化等の新たな問題が発生する可能性がある。
特開２０００−３４８８６８号公報

本発明では、上記、駆動回路が不要な、視認性が高くて、安価で軽くて、薄い、プリフォーム画像を繰り返し書き換え表示可能なプリフォーム画像表示技術を提示する。具体的には表示構成部の外に記録処理可能な異方性導電膜を設け、記録処理によりプリフォームパターンを記録し、電圧印加を行うことでプリフォーム画像を得ることを特徴とした画像表示ディスプレイを提供する技術手段を提示する。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）電圧印加によりプリフォーム画像を表示するディスプレイにおいて、露光や加熱、電圧印加等の記録処理により表示輝度を調整することが可能な導電層が表示構成部の外に形成され、表示構成部と表示構成部外の導電層に記録処理することによって、プリフォーム画像を表示することを特徴とする画像表示ディスプレイ。

本発明の利点は、表示構成部を作製後、露光や加熱、電圧印加等の記録処理によりプリフォームパターンを形成可能な導電層を表示構成部の外に持つことで、ディスプレイの表示特性に影響を与えずにプリフォーム画像を表示、書き換えができるという点にある。

本発明によれば、発光表示構成部作製後、プリフォーム画像パターンを繰り返し形成可能な、プリフォーム画像表示ディスプレイが実現可能になった。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイの断面図である。

透明基板１１は、ガラス、プラスチックなどの材料からなる。透明電極１２は、ＩＴＯ，ＩＺＯ等の金属酸化物導電膜からなる。通常は膜厚２０−５００ｎｍ、シート抵抗値は５０Ω／□以下である。

第２電極膜１４は、１００Ω／□以上のシート抵抗値を持つように比抵抗値、膜厚を調整する。適用可能な材料として例えば金属酸化物半導体が挙げられる。金属元素としては、例えば、バナジウム、レニウム、鉄、銅、コバルト、ニッケル、スズ、アンチモン、鉛などである。加熱蒸着、スパッタ成膜することで所望の特性の電極膜が得られる。シート抵抗値は酸化膜の酸素含有量を調整することで変えられる。第２電極膜１４の役割は第１異方性導電膜を通して注入される電荷（例えば正孔）を、膜厚方向に発光表示素子層へ流すことである。もしも第２電極膜内でこの電荷が多く拡散すると、発光画像がにじんでしまうので好ましくない。このためには、１００Ω／□以上のシート抵抗値を持つような第２電極膜１４の膜厚を、１μ以下にすることが好ましい。

第２異方性導電膜１５は、露光や加熱、電圧印加等の外部記録処理によって抵抗値が変化する特性を与えるため、例えば次のような、異方性導電膜１５ａと加熱によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂの積層膜としても良い。

異方性導電膜１５ａは、例えば特開平０７−０２５１８９号公報などに開示されているように、例えばアセチレン系などの共役系重合体、ゴム、スチレン系、アクリル系などの樹脂に粒子状の導電性フィラー（カーボン、銀、銅など）、フレーク状、繊維状の導電性フィラー（アルミニウム、カーボン、ニッケルなど）を分散させたものが用いられる。

加熱処理によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂは、例えば日本ゴム協会誌第７７巻第２号（２００４年）ページ１２−２９などに開示されているように、異方性導電膜１５ａと同様の樹脂と含有率を最適化した導電性フィラーの分散膜を利用できる。例えばシリコーンゴム６０−６５体積％、銅（１０μ直径）フィラー３５−４０体積％のスピンコート分散膜を形成すると〜１０Ωｃｍ比抵抗で電荷移動（注入）可能な膜になる。この機能膜１５ｂは、１２０℃ほどの急速加熱−急速冷却によって分散状態が変化して、１０^４Ωｃｍ比抵抗まで高抵抗化する。

またこの高抵抗化した膜を８０度で２時間ほどのアニール処理を行うと再び低抵抗化することが確認されている。このように、導電性フィラーの材料、形状、混合比率、分散する樹脂の材料、膜の形成方法を最適化することで、低抵抗状態では電荷移動（注入）が十分可能で、高抵抗状態では電荷移動を抑える（素子発光が行われない）２つの状態を加熱処理条件で制御が可能になる。

また露光によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂは、例えば特開２０００−３４８８６８号公報などに開示されているように、電荷輸送性物質、電荷受容性物質等を組み合わせることにより構成することができる。電荷輸送性物質としては、ポリビニルカルバゾールや、オキサジアゾール系、オキサゾール系、トリアゾール系、チアゾール系、トリフェニルメタン系、スチリル系、ピラゾリン系、ヒドラゾン系、芳香族アミン系、カルバゾール系、スチルベン系、エナミン系、アジン系、トリフェニルアミン系、ブタジエン系、多環芳香族化合物系、スチルベン二量体等の物質であってもよい。

電荷受容性物質としては、光によってラジカル状態への構造変化を生じるイオン性染料塩などが使用でき、例えばジアリールメタン系、トリアリールメタン系、チアゾール系、メチン系、キサンテン系、オキサジン系、チアジン系、アジン系、アクリジン系、アゾ系等が使われる。また、金属錯体塩系、非イオン性化合物等であってもよい。

この導電性メモリー層に光が照射されると、正孔と電子が発生し、電子（正孔）が、電荷受容性物質に捕獲される。これによって、電圧を印加した際に、電極から正孔（電子）の注入が促進され、導電性メモリー層の導電性が増大するため発光層への電荷移動が可能となる。光を部分露光することによって導電性パターンの記録を行うことができ、また、導電性メモリー層の前面を露光することにより、導電性パターンの消去を行うことができる。

電圧印加によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂは、例えば応用物理学会誌第７１巻１２号（２００２年）ページ１５１３−１５１９などに開示されているように、カルコゲナイド半導体を用いた機能膜を利用できる。この機能膜１５ｂはレーザーパルスや電気パルスにより非晶質状態と結晶状態間を可逆的に遷移することが可能で、相変化に伴う抵抗値差で記録素子として扱うことができる。具体的には、高抵抗な非晶質状態の試料に電圧Ｖｓｅｔを加えていくと、しきい値電圧Ｖｔｈでスイッチング現象を示し、低抵抗な状態へと変化する。その際、流れる電流による発熱が結晶化温度以上、融点以下である時、試料は結晶状態へと遷移する。逆に高抵抗な非晶質状態に戻すには、幅が狭く大きな電圧を印加し、試料を融点以上に加熱急冷することで非晶質状態へと遷移が起こる。室温での非晶質状態の電気伝導度は１．３×１０^−３Ω^−１ｃｍ^−１、結晶状態の電気伝導度は５．２Ω^−１ｃｍ^−３であり、３桁程度の抵抗比が存在している。

またＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２００２でのＧｉｌｌらの発表によると１０^１２回を越える書き換え回数、１０年以上のデータ保持寿命、４Ｍｂｉｔテストチップにおいて動作電圧３．３Ｖ、セット書き換え速度８５ｎｓ、リセット書き換え速度８ｎｓが報告されている。

第１導電膜１６は、本発明の発光表示素子層に電圧を印加する電極に相当する。アルミニウム、銀などの金属膜を設けることが好ましい。

さらに水分などの影響で発光表示素子層が劣化する恐れがある場合は、例えば特開平１１−９７１６９号公報に開示されているような防湿性の高い無機、有機材料からなる保護膜１７を設けるか、保護膜として膜厚１００μ以下のプラスチックフィルム、金属フィルムを貼り付けることも可能である。保護膜の厚さは、プリフォーム画像情報を熱記録する際に障害にならない厚さを選ぶことが必要である。

第２異方性導電膜１５は、分散させる導電性フィラーを形状異方性があるものを選び、フィラーの体積充填率、樹脂の軟化温度などを最適化することで、導電異方性を保ったまま、処理温度条件によって、抵抗値を変えることも可能である。

加熱処理によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂは、導電性フィラー、分散する樹脂の材料物性、混合比率によって、加熱画像情報記録した状態、加熱アニール処理状態それぞれの抵抗値が変わる。そこで記録状態が低抵抗になる場合は、画像のある（発光させる）電極部分を熱記録することが必要である。

反対に記録状態が高抵抗になる場合は、画像のない（発光させない）電極部分を熱記録することが必要である。

発明実施の別形態として、保護用基板１７に第１導電膜１６を設けて、次に記録処理によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂ、異方性導電膜１５ａを順次積層する。

次に透明電極１２、発光表示素子層１３、第２電極膜１４を積層した透明基板１１を用意して、第２電極膜１４と異方性導電膜１５ａが重なるように加熱圧着して、プリフォーム画像表示ディスプレイを作製することも可能である。

記録処理によって抵抗値が変化する機能膜１５ｂと異方性導電膜１５ａは積層する順番が逆になっても良いが、第２電極膜１４と異方性導電膜１５ａが積層された方が電気的な接続が良好な場合が多い。

本発明に従ってプリフォーム画像記録するには、例えばＸ−Ｙ２次元方向に移動制御可能なステージに本発明の表示ディスプレイを置き、プリフォーム画像情報に従った記録信号により、レーザービームを間欠照射するか、あるいは熱記録ヘッドを用いて、所望の画像パターンを、加熱処理により抵抗値が変化する異方性導電膜に書き込むことが可能である。

書き込んだプリフォーム画像パターンを消去する場合は、ホットプレート、オーブンのような均一に所望の温度で加熱ができる装置を用いて、最適の処理温度、時間を決める必要がある。

表示素子構成部に有機ＥＬパネルを使用する場合
図２は本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイの表示素子に有機ＥＬディスプレイを用いた時の断面図である。

透明基板２１は、ガラス、プラスチックなどの材料からなる。透明電極２２は、ＩＴＯ，ＩＺＯなどの金属酸化物導電膜からなる。通常は２０−５０ｎｍ、シート抵抗値は５０Ω／□以下である。

有機ＥＬ素子層２３は、正孔輸送層２３ａ，発光層２３ｂ，電子輸送層２３ｃなどからなる。通常は有機ＥＬ層全体で５０−２００ｎｍほどの膜厚である。有機ＥＬ素子の構成、材料については例えば特開２００２−０７５６６０号公報に記述されているような従来の有機ＥＬ材料、層構成、所定の膜厚を選択することができる。

表示素子構成部にＬＣＤパネルを使用する場合
図３は本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイに表示素子にＬＣＤパネルを用いた時の断面図である。

液晶基板３１にはガラス、プラスチックなどの材料からなる基板上にＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明金属酸化物導電膜が用いられる。透明電極３３はＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明金属酸化物導電膜からなる。液晶層３２にはＴＮ型やＳＴＮ型等の通常の液晶材料が使用される。液晶基板３１には液晶分子を配向させるために、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリエチレンテレフタラート等の高分子配向材が用いられる。

表示素子構成部にＰＬＤパネルを使用する場合
ＰＬＤの構成、材料については例えば特開２００２−２４４５８４号公報に記述されているような材料、構成、形状を選択することができる。

図４は本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイに表示素子にＰＬＤパネルを用いた時の断面図である。

透明電極４１と透明電極４４の間に白い粒子３２とコピー機の黒いトナー粒子４３が挟まっている。透明電極４１、透明電極４４には通常、ＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明金属酸化導電膜が使われ、透明電極４１は基板上にＩＴＯ，ＩＺＯなどの積層したものが使われる。

表示面の膜にマイナスの電圧を印加すると、黒い粒子４３がプラスに帯電して引き寄せられ、黒く見える。反対に電圧をかけると、黒い粒子４３が逆に移動し白く見える。またペーパーディスプレイは電圧を切っても、表示を保ち、表示内容を変えるときのみ所定の電界を作用（電圧の印加）させればよい。

本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイの断面図の一例を示す図 本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイの表示素子に有機ＥＬディスプレイを用いた時の断面図 本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイに表示素子にＬＣＤパネルを用いた時の断面図 本発明のプリフォーム画像表示ディスプレイに表示素子にＰＬＤパネルを用いた時の断面図

符号の説明

１１ 透明基板
１２ 透明電極
１３ 発光表示素子層
１４ 電極膜
１５ 第２異方性導電膜
１５ａ 異方性導電膜
１５ｂ 抵抗値が変化する機能膜
１６ プリフォームパターン形状の導電膜
１７ 保護膜、張り合わせシート
２１ 透明基板
２２ 透明電極
２３ 有機ＥＬ素子層
２３ａ 正孔輸送層
２３ｂ 発光層
２３ｃ 電子輸送層
３１ 液晶基板
３２ 液晶層
３３ 透明電極
４１ 透明電極
４２ 白い粒子
４３ 黒いトナー粒子
４４ 透明電極

Claims (1)

1. 電圧印加によりプリフォーム画像を表示するディスプレイにおいて、露光や加熱、電圧印加等の記録処理により表示輝度を調整することが可能な導電層が表示構成部の外に形成され、表示構成部と表示構成部外の導電層に記録処理することによって、プリフォーム画像を表示することを特徴とする画像表示ディスプレイ。

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