(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成される第１の電極と、
前記基板上に形成される光照射による熱エネルギーにより相変化する材料からなる光応答部と、
前記光応答部上に形成される有機ＥＬ材料発光材料からなる発光表示部と、
前記発光表示部に形成される第２の電極と、を有し、
前記光照射による熱エネルギーにより相変化する材料は、アンチモン・テルル元素を主成分とする材料であることを特徴とする光入力型発光表示素子。
【請求項２】
前記発光表示部及び前記光応答部は、互いに材料の異なる膜で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光入力型発光表示素子。
【請求項３】
前記発光表示部は、有機薄膜で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光入力型発光表示素子。
【請求項４】
光入力情報が２次元の表示情報であり、前記光入力情報に対応した発光表示を行うよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の光入力型発光表示素子。
【請求項５】
前記基板が可視光に対し透明であることを特徴とする請求項１に記載の光入力型発光表示素子。
【請求項６】
前記基板が可視光に対し透明であり、且つ可撓性を有するプラスチック基材を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光入力型発光表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光入力型発光表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子ペーパーと呼ばれる概念の表示装置に関する開発が精力的になされている。特許第０２７３３６７６号には電気泳動表示、特表平１１−５０２９５０号公報にはマイクロカプセル化した電気泳動表示、特開平０８−１９７８５３号公報には感熱記録媒体を用いた表示、特開平０７−１２１５２９号公報には電子ペーパーを用いたシステム等が知られている。しかし、これら表示装置に於いては表示コントラストが不十分であり、書き換え時間が長い等の不具合が存在している。
【０００３】
一方、電子ペーパーとは異なるが、従来からの表示装置としてＣＲＴ、液晶表示装置があり、特に液晶表示装置はＣＲＴと比較し薄型軽量で、しかも駆動消費電力が小さいという特徴を有している。
【０００４】
ところが、液晶表示装置はバックライト光源を有する、視野角が狭い、応答速度が遅い、大面積化に不利、室内証明下でのコントラストが必ずしも十分でない等の欠点を有する。この様な背景のもと、フラットパネルディスプレイ分野では、プラズマディスプレイ、無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、真空マイクロカソード素子などの発光型表示素子が注目されてきた。中でも有機ＥＬ素子は１０Ｖ前後の低電圧駆動で１０００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度発光を実現でき、しかも真空蒸着法や塗布等の方法により簡便に形成できるので大面積化に有利である。この様に有機ＥＬ素子は液晶表示装置の欠点を克服し、表示性能を大幅に向上させうる表示装置として実用化に向けた研究開発が精力的に進められつつある。更に自発光表示であるためにバックライトを必要とせず、更なる薄型化が可能と思われる。
【０００５】
しかしながら、この様な有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、表示すべき画像、または文字等の外部情報を電気的な入力法により表示するために、有機ＥＬ素子駆動用の電気的回路構成が必要になる。具体的には、液晶表示装置で用いられているような、アクティブ素子と融合することで表示装置が出来上がる。このアクティブ表示素子の例は特開平０７−２３４４２０号公報などに記載されている。アクティブ素子の形成は一つ一つの表示画素中にスイッチング用のトランジスタを組み込んでいるため、製造工程が複雑でありコスト高を招いている。
【０００６】
外部情報入力にアクティブ素子を用いないで実行する方式として、光による入力方式あり、これは空間変調素子として古くから提案されている。又、１インチ程のＣＲＴを用い拡大光学系を用いた空間光変調素子がＧ．Ｈ．Ｈｅａｒｔｌｉｎｇ：ＡＣＳ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｓｅｒｉｓｅ，Ｎｏ．１６４（１９８１）２６５に記載されている。また特開平７−１７５４２０号公報には光入力により電荷を発生させ、この発生電荷により有機ＥＬ表示部を発光表示する素子の提案がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら空間光変調素子はメモリー性が無く、表示に際しては、常に光入力が必要であり、表示エネルギーの低消費電力化には不向きであり、更に電子ペーパーの様な薄型化には好ましくない装置構成になっていた。また、光応答部の安定した動作機能や、光応答部への低エネルギーでの書き込み、消去には不向きであった。
【０００８】
本発明の目的は、視認性の優れた有機ＥＬ表示素子を用い、外部情報入力手段として光入力を行うことで電気的なアクティブ回路構成を不要にし、従って、コスト高を招くこと無く、さらに、光応答部にメモリー機能を持たせることで低消費電力と薄型化を可能とし、光応答部にアンチモン、テルル元素を主成分とする材料膜を用いる事により、安定した動作機能を示し、低エネルギー書き込み、消去が可能となる光入力型発光表示装置の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、基板と、前記基板上に形成される第１の電極と、前記基板上に形成される光照射による熱エネルギーにより相変化する材料からなる光応答部と、前記光応答部上に形成される有機ＥＬ材料発光材料からなる発光表示部と、前記発光表示部に形成される第２の電極と、を有し、前記光照射による熱エネルギーにより相変化する材料は、アンチモン・テルル元素を主成分とする材料であることを特徴とする光入力型発光表示素子を最も主要な特徴とする。
【００１０】
上記の目的を達成するため、請求項２の発明は、発光表示部及び光応答部が互いに材料の異なる膜で構成されている光入力型発光表示素子を特徴する。
【００１１】
上記の目的を達成するため、請求項３の発明は、前記発光表示部が有機薄膜で構成されている入力型発光表示素子を特徴とする。
【００１２】
上記の目的を達成するため、請求項４の発明は、光入力情報が２次元の表示情報であり、前記光入力情報に対応した発光表示を行うよう構成した光入力型発光表示素子を特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項５の発明は、前記基板が可視光に対し透明である光入力型発光表示素子を特徴とする。
【００１４】
上記の目的を達成するため、請求項６の発明は、前記基板が可視光に対し透明であり、且つ可撓性を有するプラスチック基材を用いて構成されている光入力型発光表示素子を特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の光入力型発光表示素子の実施の形態を図１〜図５を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１には本発明の光入力型発光表示素子の一例が示されている。図１中、１は基板であり、基板１は、対向配置された光応答部２及び発光表示部３、光応答部２及び発光表示部３を挟むように設けられた膜状の電極４，５により構成されている。電極膜４，５により一対の電極が形成されている。
【００３１】
光応答部２は光入力によりスイッチングする材料からなる膜であり、光子により化学的に構造変化する材料、または光による熱エネルギーにより相変化する材料が挙げられる。またこれら材料は双安定状態を示し、特に電気的性質、即ち抵抗率が変化する材料が好ましい。
【００３２】
発光表示部３は有機ＥＬ発光材が好ましく、真空蒸着法などの手法により簡便に大面積成膜可能な低分子有機ＥＬ材料や、塗布成膜可能な高分子有機ＥＬ材料からなる。またこの有機ＥＬ材料の発光効率を高めるために、特に低分子系有機ＥＬ材料を用いた場合、正孔注入層、正孔移動層などを配置させた多層からなる層構成を取る場合もある。
【００３３】
対電極を形成する発光表示部３上部に積層される電極５は、電子注入に祭し、電気的な障壁を形成し難いＭｇ−Ａｇ電極、イッテルビウム、Ｌｉ元素を含むＬｉ電極、Ａｌの積層電極構成を取ってもよい。また他方の電極４としては発光強度の減衰を生じさせない透明電極が好ましい。または極薄金属電極であってもよい。
【００３４】
図２に本発明の光入力型発光表示素子の電気的等価回路を示す。図中２１は直流バイアス電源、２２は電気的抵抗の双安定状態を有する光応答部、２３は発光表示部である。
【００３５】
図３に図１に示す光応答部３の光強度と抵抗率との典型的な特性を、又、図４に図１に示す発光表示部４の電圧と電流密度との典型的な特性を示す。この発光表示部４の電流−電圧曲線はダイオード的な性質を示す。高分子有機ＥＬ材料として知られているＰＰＶ( ポリフェニレンビニレン) 誘導体は印加電圧３Ｖ付近で電流が流れ始め（従って、この電圧以下では非発光）、５Ｖ印加時に０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を示す( 発光：約５００ｃｄ／ｍ２) 。従って図３に示す双安定状態の２値の抵抗値は５Ｖの電位を与えるある抵抗値イと、わずか２Ｖの電圧降下を与える抵抗値ロの変化をもたらせばよいことが言える。
【００３６】
光照射により発生する熱エネルギーにより電気抵抗が変化する物質としてアンチモン、テルル合金がある。主成分をアンチモン・テルルとし、耐候性、安定性、光学的吸収係数制御の為に、銀、インジウムやゲルマニウムを添加した材料が好適である。これら材料はスパッタリング等の真空成膜法にて室温にて形成可能である。成膜後の膜はアモルファス状態であり、抵抗率は１０８Ω・ｃｍである。また結晶状態の抵抗率は１０２Ω・ｃｍであり６桁の抵抗率変化を与える。更にこれら双安定への可逆的変化は、光り書き込み照射後の徐冷、急冷で制御可能である。
【００３７】
図５に本発明の光入力型発光表示素子の光入力例を示す。図中、３１は光源、３２は主査方向情報である１次元の画像入力入力情報、３３は副走査方向、３４は光入力型発光表示素子である。
【００３８】
光源３１から発生する書き込み光を周知の走査法により１次元の画像入力情報３２に変換し、これを主走査方向情報と呼ぶ。次に副走査方向３３に移動する事により２次元書き込みを行う。この時、バイアス電源に接続されていれば、書き込みと同時に発光表示がなされ、また、書き込み終了後、書き込み装置から発光表示素子を脱着させ、バイアス電源に接続し表示させることも可能である。特に電子ペーパーなる紙に似た極薄表示媒体としては、この後者がふさわしい。
【００３９】
本発明の光入力型発光表示素子の積層構造を具体的に使用するにあたっては、各層形成が全て１５０℃以下の温度にて形成できるため、基板１としては、ガラス基板はもとより、プラスチック基板も使用可能である。
【００４０】
以下、実施例をもとに説明を行う。
［実施例１］
ガラスの基板上にスパッタリング法によりＩＴＯ( 酸化インジウム錫) 膜を対電極の片側電極として形成する。この膜の抵抗率が４×１０−３Ω・ｃｍ以下になるように、基板温度１３０℃、スパッタリングガス：Ａｒ＋酸素の混合ガスにより成膜する。
【００４１】
光応答部としてのアンチモン・テルル合金膜のスパッタリング成膜を行う。基板温度は室温にて実施する。その膜厚は８０Å〜１０００Å、好ましくは１００Å〜２００Åである。８０Åより薄いと光吸収能が低下し、また１０００Åより厚いと透過光が低下するため適正値が存在する。
【００４２】
膜厚１００ÅのＡｇＩｎＳｂＴｅの抵抗率は３×１０８Ω・ｃｍであり、波長６３５μm の光源を用い結晶化パワー３ｍＷで処理したところ、結晶相の抵抗率は２×１０２Ω・ｃｍに低下した。再び抵抗率の高い状態に変化させるにはレーザーパワー２０ｍＷ、１０ｎ秒のパルス照射することでアモルファス状態（高抵抗率）に復帰する。
【００４３】
次に、図１の発光表示部３の作製の仕方について記す。上記基板、ＩＴＯ膜、光応答膜堆積後、光表示部を積層形成する。ここでは真空蒸着法にて形成可能な低分子有機ＥＬ材料を形成した。
【００４４】
正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を順次成膜し、陰電極を形成することで完了する。
【００４５】
具体的にはＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）（３０ｎｍ）、α−ＮＰＤ（ナフチルフェニルアミン系材料）（２５ｎｍ）、Ａｌｑ３（アルミノキノン）（３０ｎｍ）、Ｌｉ２Ｏ（２ｎｍ）、Ａｌ（２００ｎｍ）を各々成膜した。
【００４６】
この様にして作製される光入力型発光表示素子に図５に示す装置にて外部情報を光入力し、バイアス電圧６Ｖを対電極間に印加したところ発光による表示が可能となった。また、光入力型発光表示素子を図５の書き込み系装置より取り外し、乾電池によるバイアス印加を実施したところ、同様の発光表示が得られた。
【００４７】
［実施例２］
基板にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（厚さ０．５ｍｍ）を用い、スパッタリング法によりＩＴＯ( 酸化インジウム錫) 膜を対電極の片側電極として形成する。この膜の抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下になるように、基板温度７０℃、スパッタリングガス：Ａｒ＋酸素の混合ガスにより成膜する。
【００４８】
光応答部としてのアンチモン・テルル合金膜のスパッタリング成膜を行う。基板温度は室温にて実施する。その膜厚は１００Åである。
【００４９】
発光表示部は塗布成膜可能な高分子ＥＬ材料を形成した。正孔注入層としてＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）をスピンコーティング・乾燥にて膜厚３０ｎｍ形成し、次にＰＰＶ誘導体の高分子発光材料の成膜を同様に行った（膜厚８０ｎｍ）。上部電極にイッテルビウム（Ｙｂ）金属膜を堆積し素子を完成させた。
【００５０】
この様にして作製される光入力型発光表示素子を図５に示す装置にて外部情報を光入力し、バイアス電圧６Ｖを対電極間に印加したところ発光による表示が可能となった。また、光入力発光素子を図５の書き込み系装置より取り外し、乾電池によるバイアス印加を実施したところ、同様の発光表示が得られた。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかる光入力型発光表示素子によれば、基板上に形成される１対の電極内に発光表示部及び光応答部が積層され、光入力に応じて発光表示が行われることにより電気的なアクティブ回路を必要としない単純積層構成からなり、光応答部は光照射からもたらされる熱により可逆的に相転移する材料の膜を用いる事により安定した動作機能を示し、相転移材料の膜としてアンチモン、テルル元素を主成分とする材料膜を用いる事により、低エネルギー書き込み、消去が可能な光入力型発光表示素子の作製が可能になる。
【００５２】
本発明の請求項２にかかる光入力型発光表示素子によれば、発光表示部及び光応答部が互いに材料の異なる膜で構成され、光入力に応じて発光表示が行われることで機能分離を行い効率の良い光入力型発光素子の作製が可能になる。
【００５３】
本発明の請求項３にかかる光入力型発光表示素子によれば、発光表示部が有機薄膜で構成されていることにより、大面積、低コスト、高い視認性の得られる発光素子の作製が可能になる。
【００５４】
本発明の請求項４にかかる光入力型発光表示素子によれば、このデバイスは外部入力情報が２次元の表示情報に好適であり、この情報に対応した発光表示を行うことが出来る光入力型発光表示素子の作製が可能になる。
【００５５】
本発明の請求項５にかかる光入力型発光表示素子によれば、表示装置の基板が可視光に対し透明な基板を用いる事により視認性の高い光入力型発光表示素子の提供が可能になる。
【００５６】
本発明の請求項６にかかる光入力型発光表示素子によれば、機械的な衝撃にも十分耐えうる光入力型発光表示素子の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光入力型発光表示素子の概要図である。
【図２】光入力型発光表示素子の電気的等価回路を示す回路図である。
【図３】図１の光応答部における電気抵抗値の双安定状態を示すグラフである。
【図４】本発明の光入力型発光表示素子の電圧−電流密度特性を示すグラフである。
【図５】本発明の光入力型発光表示素子の光入力例を示す図である。
【符号の説明】
１  基板
２  光応答部
３  発光表示部
４、５  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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