JPH1116679A - 電場発光ディスプレイとその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電場発光デバイスに基づく改良型ディスプレイ
を提供する。 【解決段】伝導性材料から成る平坦なシートを有する底
部電極を先ず基板上に堆積させる。次いで、その底部電
極上にマスクを堆積させて井戸を定める。マスクで定め
た井戸の少なくとも第一及び第二の井戸に対しては、そ
の井戸中に電場発光材料を投与する。第一井戸に投与し
た電場発光材料は、第二井戸に投与した電場発光材料か
らの光スペクトルとは異なったスペクトルを放射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイデバ
イスに関し、より詳細には、ポリマーを基礎とした電場
発光デバイスを利用しているディスプレイに関する。

【０００２】

【発明の背景】ポリマーを基礎とした電場発光デバイス
(PLED)は、半導体をベースとしたLEDに代わる安価な代
替品を実現し得る可能性を秘めている。PLEDは、適当な
表面を有機ポリマーでコーティングすることによって作
製することができ、従って、半導体デバイスの製造に使
われるシステムのような高コストの製造システムを使う
必要がない。単純なPLEDは、電子注入電極と正孔注入電
極間にサンドイッチされた電場発光層から組立てること
ができる。それより複雑なデバイスは、上述の電極と電
場発光層間に電子及び正孔輸送層を採用するものであ
る。

【０００３】PLEDに固有の製造コストが比較的低いにも
関わらず、前述のデバイスに基づく多色ディスプレイ
は、実際には、かなりの製造コスト高となる。多色ディ
スプレイを構成するには、複数の電場発光化合物の各々
のパターン化堆積を実行しなければならない。従来技術
の組立システムでは、特定の電場発光化合物を受ける予
定のない領域を保護するために一連のマスキング操作が
必要となる。その後、蒸発堆積、ディップ操作、又はス
ピンコーティングで電場発光化合物を堆積させる。次い
で、そのマスクを取り外し、在来のフォトレジスト技術
を使って次のマスクを設ける。各マスキング操作によ
り、組立コストが高騰し且つデバイスの歩留りが低下す
る。故に、マスキングが必要な処理ステップを避けるこ
とは有益である。

【０００４】ディスプレイで生成できるカラーの範囲
は、PLEDの各カラーで生じ得る強度の範囲に依存する。
在来の多色ディスプレイでは、画面の各ピクセル（画
素）は、３つのサブピクセルの各々の強度、３原色の各
々の強度、を制御することにより生成させるものであ
る。特定の電場発光染料が限定されたダイナミックレン
ジを有する場合は、得られる画像のピクセルは全カラー
範囲から限定されたカラー範囲のものになる。

【０００５】最後に、販売宣伝のポイントに使われる種
類の単一固定画像を表示する安価なディスプレイを作製
することは困難である。在来のディスプレイを使うに
は、画像を、ディスプレイの外部のメモリに記憶してお
き、且つディスプレイは、その記憶画像を連続してディ
スプレイ中へ走査するモードで動作しなければならな
い。ディスプレイのピクセルは、個別的にアドレス指定
できなければならず、このことがさらにディスプレイの
コストを高騰させることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】広義には、PLED類に基
づく改良型ディスプレイを提供することが本発明の目的
である。

【０００７】本発明のさらに別の目的は、従来技術のデ
ィスプレイより安価に組立て得るディスプレイを実現す
ることにある。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、PLEDディスプ
レイを組立てるための改良法を提供することにある。

【０００９】本発明に関する前記の及びその他の目的
は、発明についての以下の詳細説明並びに添付図面類を
参照すれば熟練した当業者には明らかとなろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、電場発光デバ
イスとそれによって構成される新規なディスプレイとを
構成するための方法を提供するものである。本発明の方
法では、伝導性材料から成る平坦なシートを有する底部
電極を先ず基板上に堆積させる。次いで、その底部電極
上にマスクを堆積させて井戸（ウェル）を定める。マス
クで定めた井戸の少なくとも第一及び第二の井戸に対し
ては、その井戸中に電場発光材料を投与する。第一井戸
に投与した電場発光材料は、第二井戸に投与した電場発
光材料からの光スペクトルとは異なったスペクトルを放
射する。発明の１実施例において、電場発光材料が乾い
た後でその電場発光材料の上に分離層を堆積する。次い
で、上部電極をその分離層の上に堆積する。本発明によ
るディスプレイでは、複数のピクセルを底部電極上に堆
積し、次いでそのピクセルを付勢できるよう上部電極を
設ける。複数のピクセルは、第一及び第二ピクセルを包
含し、第一ピクセルは少なくとも２つの電場発光染料の
第一の混合物を有し且つ第二ピクセルは電場発光染料の
第二の混合物を有する。第一の混合物は、電場発光染料
の比率が第二の混合物とは異なるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、各ピクセルが図１に示
したタイプの４層構造であるところの、PLEDをベースと
したディスプレイに関して記述するものである。しか
し、その他のピクセル配置も用いてよいということは、
熟練した当業者には次の議論から明らかになろう。これ
より、本発明によるディスプレイ100の断面図である図
１を参照して説明する。ディスプレイ100は、透明であ
り且つそれを通して画像が見られる陽極104を包含す
る。陽極は、好ましくは、透明基板101上に堆積させた
酸化インジウムスズから構成する。典型的には、透明基
板101としてガラスを用いる。各ピクセルは、電子輸送
層106で覆われている電場発光層108を含む。電子輸送層
106は、電場発光材料のそれと陰極のそれとの間のエネ
ルギー帯を有する材料を設けることにより陰極102から
電場発光層108への電子の注入効率を改善するものであ
る。陰極102は、好ましくは、Ca、LiAl合金、又はMgの
ような低い仕事関数をもった金属で構成する。

【００１２】上述のPLEDの実施例は、電子輸送層を含む
独特の配置構造を利用するものであるが、強調すべき
は、その他の配置構造も可能であるということである。
例えば、正孔輸送層を陽極と電場発光層の間にサンドイ
ッチした5層構造も当分野では周知である。さらに、正
孔輸送層及び／又は電子輸送層を欠いた実施例も知られ
ている。次の議論から明らかになるように、本発明の方
法は、これら全ての配置に用いてよい。

【００１３】ディスプレイのピクセル群が個別的にアド
レス指定できるものであれば、電極群を典型的にパター
ン化して行と列を形成する。例えば、底部の電極群を行
にそして上部の電極群を列にパターン化する。その時、
個々のピクセルは、対応する行と列を接続することによ
りアドレス指定される。

【００１４】上文で言及したように、多色表示を実現す
るには、多数のピクセルに複数の電場発光材料を用いな
ければならない。本発明は、少量の溶媒を寸分違わない
場所に正確に投与できる投与システムに適合する溶媒に
可溶性である電場発光材料が存在するという観測を利用
している。例えば、３原色は、カラーを与えるドーパン
トと共に適当な溶媒に溶解したポリフルオレン(polyflo
urenes)から生成させることができる。これらの化合物
は、キシレンで溶解させてよい。カラーは、ドーピング
に用いた染料で決まる。適当な電場発光材料の例は、熟
練した当業者に周知である。適当な材料のさらに詳細な
リストについては、"Electroluminescence of doped or
ganic thin films",Tang,et al.,J.Applied Physics 5
5,pp 3610, 1989当を参照すればよい。例えば、そこに
開示されているクマリン類とDCM化合物は、それぞれ、
スペクトルの青−緑とオレンジ−赤部分を放射する。

【００１５】以下の議論を簡略化するため、インクジェ
ット式プリンタに採用されている機構と類似した投与シ
ステムに基づく組立法を説明する。他方式の投与器につ
いて以下により詳細に議論する。インクジェット式プリ
ンタは、液体部分を気化させ、その気化した液体を使っ
て液滴を受容表面の方へ押し進めることによって小液滴
を投与する。インチ当り300液滴という分解能は、通
常、安価なプリンタ機構で達成されるものである。

【００１６】次に、本発明によるディスプレイの組立法
を図解している図２を参照しよう。ピクセルの位置関係
は、図１に示した陽極又は陰極であってよい底部電極13
2の頂上面の上に堆積される単一のマスク131によって定
められる。マスクは、在来のフォトレジストマスキング
技術によって作ることができる。各ピクセルの配置は、
電場発光材料の液滴を受けることになる井戸から構成さ
れる。代表的井戸を133で示す。液滴138は、組立中のデ
ィスプレイに対してレール137上を移動する投与器136に
よって井戸中へ投与される。上述のように、投与器136
は、投与される電場発光材料の各々につき１つの、複数
の溜め容器139を包含する。電場発光材料は、好ましく
は、キャリヤー液体に溶解される電場発光染料である。
図２に示した実施例では、３個の溜め容器を用いてい
る。溜め容器が井戸上を通過する時、制御器135は、そ
の制御器135に記憶されている予定のパターンに従い液
滴を井戸中に投与するのである。基本的には、制御器13
5がマスクをかけた底部電極上にピクセルパターンをプ
リントする。マスク131によって、液滴が互いに別井戸
へ流れ込むことが防がれる。

【００１７】液滴を乾燥し終えた後は、分離された電場
発光ピクセルを残して、マスク131を除去する。電場発
光層への電荷の注入を助長するため、ピクセル間の及び
ピクセル上方の領域を電子又は正孔輸送材料で充填す
る。特願平１０−０５０３９３号明細書において、正孔
及び／又は電子輸送層（あるいは伝送層）を構成する方
法が詳細に開示されている。該明細書には電子輸送層の
厚さと電場発光ピクセルの高さとの間にある関係が詳細
に議論されているが、本発明との関係では、輸送層が電
場発光材料を含んでいない領域でも陽極と陰極を電気的
に分離するように輸送層の厚さを選択できる、というこ
とに留意すれば十分である。

【００１８】あるいは、フォトレジストをその領域に残
して、輸送層をその上に付けてもよい。この場合、マス
クによって個々のピクセル間が電気的に分離される。こ
の代替法では、処理ステップが１つ省かれるという利点
がある。

【００１９】最後に、上部電極を堆積させる。ピクセル
が個別的にアドレス指定される実施例では、陰極と陽極
は、典型的には、複数の行と列を形成すべく互いに直角
に走る線条（ストリップ）のように構成する。その後、
そのピクセルに接続されている行及び列の電極に電力を
供給して各ピクセルをアドレス指定する。固定"画面"が
そのデバイスで表示される実施例では、陰極と陽極は、
一様な伝導性シートのように構成してよい。

【００２０】宣伝の目的で、背面から照明される透明画
に似た固定画像を生ずる電場発光ディスプレイは、もし
そのようなディスプレイが安価に実現できれば、有益で
あろう。本発明の方法は、前述のディスプレイを実現す
るのに用いることができる。前述の実施例では、各ピク
セルは、電場発光材料の混合物から構成する。材料の比
率は、ピクセルが付勢される時にそのピクセルに所望の
カラーを与えるようピクセル毎に設定する。そのような
ディスプレイは、連続した陰極と陽極を利用する。この
場合、第四の"染料"即ち充填剤を用いて、光を発生しな
いピクセル位置を充填する。この充填材料は、マスクの
井戸を充填し、よって、輸送層と上部電極が堆積される
頂上面がさらにほとんど平坦になるようにする。そうで
なければ、上述のそれと同じ方法で構成する。陽極と陰
極の両端に電圧が印加されると、装置が所望の画像を生
ずる。

【００２１】上述の実施例は、電場発光染料を投与する
のにインクジェット式プリンタの機構を用いたが、他の
投与器も本発明の教示から逸脱しないで利用してよいと
いうことは、上記議論から熟練した当業者には明らかと
なろう。例えば、振動ノズルをベースとした投与器は、
当分野で周知である。これらの装置では、振動ノズルを
離れる液体は小液滴に変わり、それが静電場で偏向され
る。同様に、微小ピペットを基礎とした投与器も当分野
で周知である。ペンプロッタに用いられているようなイ
ンク投与器を用いてもよい。

【００２２】同様に、二次元の井戸アレイに記憶された
パターンに対応する微小ピペットの配列を有する投与器
も生化学及び微生物学で利用される液処理の分野で周知
である。この場合、ピクセルのパターンを井戸のマスタ
アレイに記憶させ、そして微小ピペットの配列を利用す
る装置の各々について複製する。この技術は、大ピクセ
ルを有するディスプレイには最も適している。

【００２３】本発明の上述の実施例では、井戸を利用し
て電場発光材料の液滴を閉込めた。しかし、他方式の閉
込め法を利用してもよいということは、この議論から熟
練した当業者には明らかとなろう。例えば、液滴が堆積
される表面を複数の親水性又は疎水性領域に区分して液
滴を表面張力で閉込めるようにしてもよい。

【００２４】本発明の上述の実施例では、ドット形状
の"ピクセル"を利用した。しかし、他の形状配置も用い
ることができる。例えば、ラインであるか又はさらに複
合構造であるディスプレイ要素を用いてもよい。該複合
要素は、部分画像(sub-images)又は画像成分として使う
ことができる。

【００２５】本発明に関わる種々の変形は、前出の説明
並びに添付図面より熟練した当業者には明らかとなろ
う。従って、本発明は、前出の請求の範囲によってのみ
専ら限定されるものとするが、本発明の広範囲における
実施の便宜を図るため以下に本発明の実施態様を例示す
る。

【００２６】（実施態様１）電場発光ディスプレイを構
成する方法において：伝導性材料のシートから成る底部
電極[104、132]を堆積するステップと；前記底部電極[1
04、132]層上に井戸[133]を定めるマスク[131]を堆積す
るステップと；前記マスク[131]によって定められる前
記井戸[133]の少なくとも第一と第二の井戸に対して、
前記井戸[133]中に電場発光材料を投与するステップと
を設けて成り、前記の第一井戸[133]に投与される前記
電場発光材料が前記の第二井戸[133]に投与される前記
電場発光材料とは異なる光スペクトルを放射するように
することを特徴とする方法。

【００２７】（実施態様２）さらに、前記の電場発光材
料を乾燥させるステップと；分離層上に伝導性材料から
成る上部電極[102]を堆積するステップとを包含するこ
とを特徴とする実施態様1記載の方法。

【００２８】（実施態様３）さらに、前記の上部電極[1
02]を堆積する以前に前記電場発光材料の上に分離層[10
6]を堆積するステップを包含する実施態様1記載の方
法。

【００２９】（実施態様４）前記の分離層[106]は、前
記電場発光材料のそれと前記上部電極[102]の伝導性材
料のそれの中間のエネルギー帯を有するキャリヤー輸送
材料から成ることを特徴とする実施態様3記載の方法。

【００３０】（実施態様５）さらに、前記分離層[106]
を堆積する以前に前記マスク[131]を除去するステップ
を包含する実施態様2記載の方法。

【００３１】（実施態様６）前記井戸[133]のうち第三
の井戸が光を放射しない化合物で充填されることを特徴
とする実施態様1記載の方法。

【００３２】（実施態様７）前記の第一の井戸[133]が
３つの電場発光染料の第一の混合物を受け且つ前記の第
二の井戸[133]が前記の３つの電場発光染料の第二の混
合物を受け、前記第一混合物は前記の３つの電場発光染
料の比が前記の第二の混合物とは異なることを特徴とす
る実施態様1記載の方法。

【００３３】（実施態様８）前記の投与するステップ
が、キャリヤー液体に溶解させた電場発光染料の液滴
を、それぞれ、第一及び第二の電場発光染料を含有する
第一及び第二の溜め容器を有する投与器[136]から投与
するステップを包含する実施態様1記載の方法。

【００３４】（実施態様９）電場発光ディスプレイ[10
0]において：連続した透明な底部電極[104、132]と；連
続した上部電極[102]と；前記の上部及び底部電極間に
配置された複数のピクセルとを含んで成り、前記複数の
ピクセルが第一及び第二のピクセルを含み、前記第一ピ
クセルが少なくとも２つの電場発光染料から成る第一の
混合物を含有し且つ前記第二ピクセルが前記電場発光染
料から成る第二の混合物を含有し、前記の第一混合物は
前記電場発光染料の比が前記第二混合物とは異なること
を特徴とする電場発光ディスプレイ[100]。

【００３５】（実施態様１０）前記井戸のうち第三の井
戸が光を放射しない化合物を包含することを特徴とする
実施態様9記載の電場発光ディスプレイ[100]。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディスプレイの断面図である。

【図２】本発明によるディスプレイの組立法を説明する
ための図である。_

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電場発光ディスプレイを構成する方法にお
   いて：伝導性材料のシートから成る底部電極を堆積する
   ステップと；前記底部電極層上に井戸を定めるマスクを
   堆積するステップと；前記マスクによって定められる前
   記井戸の少なくとも第一と第二の井戸に対して、前記井
   戸中に電場発光材料を投与するステップとを設けて成
   り、 前記の第一井戸に投与される前記電場発光材料が前記の
   第二井戸に投与される前記電場発光材料とは異なる光ス
   ペクトルを放射するようにすることを特徴とする方法。