JPH01313892A - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、　薄型デイスプレィなどの画像表示装置等に
関わるものである。

従来の技術 近年、有機化合物を構成材料として用いた電界発光素子
の試みが報告された。例えば、ジャパニーズ・ジャーナ
ルΦオブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓ
ｅ　　Ｊｏｕｎａｌ　　ｏｆ　　ＡｐｐＨｅｄ　　Ｐｈ
１ｓｌａｓ）２７　（２）（１９８８）Ｌ２８９ページ
に記載されている有機蛍光体層および電荷輸送層を積層
した構造の電界発光素子等がある。第５図にその断面図
を示す。ガラス基板５０上に半透明のＡＵ製の下部電極
５１をもうけ、その上に、膜厚２ｏｏｏ′ＡのＮ、　　
Ｎ”−ジフェニル−Ｎ、　　Ｎ″−（３−メチルフェニ
ル）−１，１’　−ビフェニル−４，４′−ジアミン（
以後、ＴＰＤと略称する。）よりなる正孔輸送層５２、
そしていずれも膜厚１０００Ａの、を機蛍光体層５３及
びペリレンテトラカルボキシル基誘導体よりなる電子輸
送層５４が構成されている。上部電極５５は、Ｍｇ薄膜
より成る−　有機蛍光体層５３の材料としてフタロペリ
ノン誘導体を用い、図のような静電界を印加することで
明るい電界発光が観測されている（第３５回応用物理学
全巻期講演会）。有機蛍光体層５３の材料を選択するこ
とで、発光、波長を変化させることができる。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来例では、発光の劣化が速いという問題
点があった。上記従来例における発光半減時間は、印加
電圧５０Ｖの時、約５時間しかなく、デイスプレィとし
て使用するには問題があうた。

課題を解決するための手段 少なくとも一方が透明な、一対の気密質の基板の間隙部
に、少なくとも有機化合物を構成材料の全部もしくは一
部として含む、発光層、電極等から構成される発光部が
、両基板に挟まれて封着された構造をとる画像表示装置
を作成する。

作用 上記の有機電界発光層等の有機化合物層は、対侍する２
枚の絶縁性基板に挟まれ密封される。従って、大きな劣
化原因である外部雰囲気、特に酸素もしくは水分の吸着
に伴う前記有機化合物層への悪影響がなくなる。その結
果、素子の寿命が飛躍的に延びる。

実施１例 本発明の一実施例を、第１図、第２図に示す。

第１図は本願発明の画像表示装置における一実施例の斜
視図である。これは、有機蛍光体材料の電界発光素子を
用いた画像表示装置である。背面基板１と、透明なガラ
ス基板２の間に、有機蛍光体材料等からなる電界発光部
３がはさまれている。

背面基板１及びガラス基板２の電界発光部３に面した側
には、ストライプ状の背面電極４と透明電極５が、それ
ぞれが、お互いにほぼ直交するような方向に形成されて
いる。お互いの電極が交差した領域がおのおのの絵素と
なる。、第２図は本実施例の画像表示装置の絵素の部分
の断面図である。

本実施例では電界発光部３は、第２図のように、各々の
膜厚が５００〜２００ＯＡ程度の、有機電界発光層６（
以後、有機ＥＬ層と略称する。）、電荷発生層７及び電
荷輸送層８の３層よりなる積層構造をとる。

背面電極４と透明電極５の間には、図に示すような、数
１０ｖ程度の直流もしくはパルス吠のバイアス電圧Ｖｔ
を印加する。

電界発光部３に印加された電界により、透明電極５から
電子が、背面電極４から正孔がそれぞれ有機ＥＬ層６に
注入され、そこでふく射再結合す次に、構成と、それぞ
れの材料について述べる。

背面基板１は、表面が平滑な、気密性の絶縁物もしくは
表面を絶縁物で被覆した金属板で、熱伝導性の良い材料
が好ましい。本実施例では裏面にＡ１反射膜を形成した
、厚さ１ｍｍのガラス板を用いた。背面電極４には、幅
１８０μｍ１　　ピッチ２００μｍでストライプ状に形
成したＡＩ薄膜を用いた。これはＣｒ＋　　Ａ　ｕ、　
　Ｎ　ＩＮ　　Ｗ等でも良い。

電荷発生層７にはＰ型のアモルファスＳｊ＋−ｘＣｘ：
Ｈ合金を用いた。膜厚は１０００〜３０００Ａが適当で
ある。材料は、有機ＥＬ層の発光波長に対して光感度を
有する感光体材料であれば良い。

他には、Ｐ型のアモルファスＳｉ１　アモルファスＣ１
Ｓｅ系合金などの無機感光体材料や、ポリビニルカルバ
ゾール化合物、フタロシアニン顔料、アゾ系顔料、アズ
レニウム塩化合物などの有機感光体材料でも良い。これ
は、暗抵抗の大きな感光体材料であることが望ましい。

電荷発生層７に接して形成された電荷輸送層８は、正孔
移動度が大きく、電荷発生層７から電荷輸送層８への、
及び電荷輸送層８・から有機ＥＬ層６への正孔の注入効
率のよい正孔輸送材料であることが望ましい。本実施例
では、以下に示す化学構造のＮ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ
、Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニ
ル−４，４”−ジアミン、　（以後、ＴＰＤと略称する
。）を用いた。

これは膜５００〜２００ＯＡの平滑なアモルファス薄膜
である。

有機ＥＬ層６には、発光波長に応じて適当な有機蛍光体
材料が選択される。本実施例では、３”原色に対°応し
て、それぞれの絵素の部分にペリレン（オレンジ色）、
コロネン（緑）、アントラセン（青）を用いた。これは
、例えばフタロベニロン誘導体、ロダミンＢ１　　クマ
リン誘導体や、蛍光金属キレート化合物等の蛍光色素で
も良い。膜厚は、５００〜２００ＯＡである。

透明電極５は、本実施例では、Ｉｎ−８ｎ−０薄膜（Ｉ
ＴＯ）を用いた。他に、ＺｎＯ等でも良い。これも背面
電極４と同様に、幅１８０μｍ１ピッチ２００μｍでス
トライプ状に形成する。

第３図は、電極及び電界発光部３の構成を示した図であ
る。　（１）は、前記第１′の実施例の構成を示した図
である。構成において、他の実施例を（２）から（５）
に示す。　（２）は、　（１）同様５層構造であるが、
電界の方向が逆の場合である。

この場合、背面電極４（以後、ＢＥと略称する。）は　
ＭｇＡｇ合金を用い、電荷発生層７（以後、ＣＧＬと略
称する。）には、Ｎ型のアモルファスＳ　ｉ＋−ｘ　Ｃ
ｘ：　Ｈ合金やアモルファスＳｉ：Ｈ１Ｓｅ系、Ｃｄ５
１　ＺｎＯ、アモルファスＣｚＳｅ系合金などの無機感
光体材料や、ポリビニルカルバゾール化合物、フタロシ
アニン顔料、アゾ系顔料、アズレニウム塩化合物などの
有機感光体材料を用いる。電荷輸送層８（以後、ＣＴＬ
と略称する。）の材料としては、たとえば以下に示す、
ペリレンテトラカルボキシル基誘導体（以後、Ｐｖと略
称する。）等の電子輸送層を用いる。

まｉ、（３）の実施例の様に、有機ＥＬ層６（以後１．
ＥＬと略称する。）を、ＣＴＬとＣＧＬではさんだ構成
にしてやってもよい。本実施例では、ＣＴＬにはＴＰＤ
を、ＣＧＬには、Ｎ型のアモルファスＳｉ＋−ｘＣｘ：
Ｈ合金を用いている。　（４）の実施例は、　（１）の
実施例において、ＣＴＬと透明電極５（以後、ＴＥと略
称する。）の間に、Ｐｖより成るＣＴＬの層を設けたも
のである。

（５）の実施例は、Ｎ型のＣＧＬとＥＬをＴＥとＢＥで
挟んだ構成である。

本発明の画像表示装置における電界発光素子は、Ｖｔ＞
約４５Ｖで発光が急激に強くなる。これは、つぎの様に
考えることができる。電界発光部３に印加される電界が
、各層の界面において電荷の注入に十分な強さに達し、
発光し始める。ひとたび光り始めれば、電荷発生層７の
抵抗値が急激に下がり、他の層や界面にかかる電界はま
すます強くなる。発光強度はその電界での注入できる電
流量で決まる。こんどは逆に印加電圧を小さくしてやっ
ても光り続け、ｖｔく約４０Ｖで急激に消光する。これ
は、再び電荷発生層７の抵抗が急激に大きくなることに
よる。

本発明の画像表示装置の実際の駆動は、互いに直交する
ストライプ状の背面電極４と透明電極５を用いて線順次
駆動させる。その際、前述のヒステリシス特性を利用し
て、画像の書き込み、保持、書き換えをおこなっている
。即ち、まず、背面電極４には約４２ＶのＤＣサスティ
ン電圧を印加しておく。書き込み時には、背面電極４に
線順次に点灯電圧を畳重してやる（全電圧５０Ｖ）。−
旦点灯した絵素は、前記サスティン電圧により、１フレ
ームの期間中点灯状態が保持°される。１周期後の書換
え時には、負の消去電圧を畳重してから（全電圧３５ｖ
）再度新規に書き込んでやる。

次に、本願発明の画像表示装置の製造方法について前記
第１実施例に基づいて説明する。

裏面にＡ１反射膜を蒸着法などで形成したガラス製の背
面基板１上に、ＡＩ薄膜を蒸着した後で、フォトリソグ
ラフィー法等により、幅１８０μｍ１ピッチ２００μｍ
のストライブ状の背面電極４を形成する。この上にＰ型
のアモルファスＳｉ＋−ｘＣｘ：Ｈ合金膜を、スパッタ
法等により、１０００〜３０００Ａ程度堆積する。ＴＰ
Ｄ製の電荷輸送層８は、この上に、真空蒸着法等、で、
５００〜２０００Ａ程度のアモルファス薄膜として形成
する。

一方今塵は、ガラス基板２に、まずＩＴＯ製の透明電極
５を、背面電極１同様に、スパッタ法とフォトリソグラ
フィー法により形成し、その上に、有機ＥＬ層６を真空
蒸着法等により形成する。これらの工程において、有機
ＥＬ層θ、電荷発生層７及び電荷輸送層８はパターンニ
ングする必要はない。

次に、膜を形成した背面基板工とガラス基板２を、それ
ぞれ膜を設けた面どうしを向かい合わせて、周囲をエポ
キシ樹脂等で接着し、背面基板１側の電荷輸送層８と、
ガラス基板側の有機ＥＬ層６を密着させる。なお接着面
は１．電荷輸送層８と有機ＥＬ層の間である必要はなく
、他の膜どうしであっても良い。密着させる際、以下の
３方法のいずれかをとる。即ち、（ａ）内部を真空排気
して密着させる方法と、（ｂ）有機ＥＬ層６と電荷輸送
層８の軟化点及び融点を比較して、それらのうち、低い
ほうの軟化点以上、低いほうの融点以下の温度で加熱し
て圧着してやる方法と、（Ｃ）それら二つの方法を併用
する方法である。

まず、（ａ）の製造方法について、第４図で説明する。

（１）に示すように、膜を形成した背面基板１とガラス
基板２を、それぞれ膜を設けた面どうしを向かい合わせ
て、周囲をエポキシ樹脂等の接着剤１０で接着する。次
に、（ＩＩ）に示すように、端部に設けた排気孔１１か
ら真空排気し、封止する。

電荷軸、送層８と、何機ＥＬ層６は大気圧により密着す
る。本方法により、接着面に、気胞等を残さずに密着さ
せることができる。（ｂ）は、接着する面の有機膜を軟
化させた状態で圧着することで、膜の密着をよくするも
のである。これは、表面に小さな凹凸がある場合でも、
全面を完全に密着させることができる利点がある。電荷
輸送層８にＴＰＤを、有機ＥＬ層６にアントラセ・ンを
用いた本実施例の場合、１２０°Ｃ〜１８０°Ｃに加熱
した状態で接着した。（ｃ）は、（ａ）工程で、両基板
を接着した後、もしくは真空排気の最中に、接着面の有
機膜を軟化させ、全面を完全に密着させる方法である。

これは、（ａ）、（ｂ）の利点を兼ね備えている。

以上の、本願発明の画像表示装置は、発光輝度５０ｆＬ
時の半減寿命において、約５００〜１０００時間を達成
することができた。また、エネルギー変換効率は、０．
５〜０．８％であった。

本発明により、長寿命の、低電圧で安定に駆動する、高
輝度マルチカラーデイスプレィを実現することができた
。特に、以下の大きな効果が得られることが、本発明の
要点である。

（１）まず、発光強度において、その寿命が、従来５時
程度度であったものが、本発明により約５００〜１００
０時間と、飛曜的、にのびた。これは、以下のように考
えられる。即ち、有機膜層を、対侍する２枚のガラス基
板の間に挟み込んで、外気から遮断したことにより、有
機膜界面へのＨ２０や０２等の気体分子の吸着が減少し
た。また膜内へのこれらの分子の侵入が減少した。それ
により、非ふく射再結合中心となる、界面準位や膜内の
捕捉中心の量が減少した。もしくは、電流もしくはそれ
による発熱によっておこると考えられる、非ふく射再結
合中心の増加も抑えることができた。

（２）次に、各層の膜厚を薄くしても高電圧をかけるこ
とができるようになり、発光効率の向上、駆動電圧の低
電圧化が実現できた。例えば第１のＯＡに゛しても、６
０〜７０Ｖの電圧を安定に印加できた。前述のように、
パネルの駆動も、２０Ｖｐｐ程度の駆動電源で十分であ
る。従って、大電圧の駆動電源を必要としていた従来の
無機系ＥＬ素子にくらべて、大幅なコストダウンが実現
できる。これは、次のような作用によると考えられる。

即ち、従来の各層を順番に積層してゆく方法では、下層
にピンホールがあった場合、その上に導電層を蒸着する
とピンホールの内部にまでその導電層が充填されるので
、積層膜に電圧を印加した場合、そのピンホールの部分
の耐圧が低くなるが、本願発明の製造方法では、たとえ
下層°にピンホールがあっても、上の導電層はピンホー
ル内に侵入しないため耐圧は低下しない。

発明の効果 本発明によれば、気密性の基板で有機材料よりなる発光
部を挟む構成とすることにより、長寿命の、低電圧で安
定に駆動する、高輝度マルチカラーデイスプレィを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像表示装置の一実施例の構成を示
す斜視図、第２図は、同実施例の断面図、第３図は、本
発明の電界発光部の構成の他の実施例を示す断面図、第
４図は本発明の画像表示装置の製造方法の一実施例を示
す断面図、第５図は、従来の有機電界発光素子の例を示
した断面図である。 １・・・背面基板、２・・・ガラス基板、３・・・電界
発光部、４・・・背面電極、５・・・透明電極、６・・
・有機ＥＬ層、７・・・電荷発生層、８・・・電荷輸送
層、１０・・・接着剤、１１・・・排気孔。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 ４貨面を誓 第２区 ｌ背面基板 第３図 （ｌン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　少なくとも一方が透明な、一対の気密質の基板
   の間隙部に、少なくとも有機化合物を構成材料の全部も
   しくは一部として含む、発光層、電極等から構成される
   発光部が、両基板に挟まれて封着された構造であること
   を特徴とする画像表示装置。
2. （２）　ガラス基板表面に複数のストライプ状の透明電
   極と有機電界発光層を積層したフェースプレート電極板
   と、絶縁性基板表面に複数のストライプ状の電極を設け
   た背面電極板とを前記両電極板に設けたストライプ状電
   極がほぼ直交する様に対向させ、周辺部をシールするか
   、または真空中で周辺部を封合し、内部を真空排気して
   相互に接触させたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の画像表示装置。
3. （３）　特許請求の範囲第１項に記載の画像表示装置を
   製造する方法であって、発光部を構成する発光層、電極
   等から成る積層膜のうち、少なくとも最下層、もしくは
   少なくとも積層膜全層ではない所定の層数を下層から順
   番に下部基板に、一方残りの層は上層から順番に上部基
   板にあらかじめ形成した後両基板の膜が形成された面ど
   うしを対侍させ密着させることにより前記発光部を形成
   することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
4. （４）　発光部を構成する発光層、電極等から成る積層
   膜のうち、少なくとも最下層、もしくは少なくとも積層
   膜全層ではない所定の層数を下層から順番に下部基板に
   、一方残りの層は上層から順番に上部基板にあらかじめ
   形成した後、まず両基板の膜が形成された面どうしの周
   囲を封合した後に間隙部を真空排気するか、または真空
   中で周辺部を封合して、両基板面に分かれて形成されて
   いた膜どうしを圧着し、発光部の積層膜を完成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の画像表示装
   置の製造方法。
5. （５）　特許請求の範囲第１項に記載の画像表示装置を
   製造する方法であって、発光層、電極等から成る積層膜
   を作成する際に、加熱する工程を含むことを特徴とする
   画像表示装置の製造方法。
6. （６）　真空排気中または真空排気後に加熱する工程を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第４項または第５
   項に記載の画像表示装置の製造方法。
7. （７）　加熱温度が発光部を構成する有機化合物の軟化
   点以上、融点以下であることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項または第６項に記載の画像表示装置の製造方法
   。