JPH09244061A

JPH09244061A - 表示装置

Info

Publication number: JPH09244061A
Application number: JP8078072A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Shiotani; 雅治塩谷; Tomoyuki Shirasaki; 友之白嵜; Hiroyasu Yamada; 裕康山田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】表示性能が高く、製造コストの低い、反射型
の表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ層でなる信号光発生層１９を挟
んで、列電極１６と行電極２０とが交差するように形成
されたアドレス光素子１２の前方に、液晶表示素子１３
を配置する。この液晶表示素子１３は、前後透明基板２
２、２３の対向内側に、前駆動電極３３、後駆動電極２
８が配置されている。後駆動電極２８の対向内側面に
は、光電変換層２９が設けられている。アドレス光素子
１２の後面には、順次、後偏光板１０、反射板３１が配
置されている。このような構成により、アドレス光素子
１２からの信号光により、光電変換層２９に電荷が発生
し、液晶２５を駆動することが可能となる。このとき、
外光が反射板３１で反射されて表示光となる。アクティ
ブ素子を用いなくてよいため、製造が極めて容易とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表示装置に関
し、さらに詳しくは、薄型のフラットディスプレイに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＲＴに代わるフラットディスプ
レイとしては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたア
クティブマトリクス方式の液晶ディスプレイ（ＡＭ−Ｌ
ＣＤ）がある。ＡＭ−ＬＣＤは、表示品質の点でＣＲＴ
を凌ぐ面もあり、期待も大きくなっている。このＡＭ−
ＬＣＤは、３端子素子である薄膜トランジスタを画素ご
とに設けたものであり、周知の通り、ガラス基板などの
上に、ゲート電極、補助容量、ゲート絶縁膜、半導体
層、ソース・ドレイン電極、画素電極などを、成膜工
程、フォトリソグラフィー工程ならびにエッチング工程
などの膨大な工程数を経て製造されている。また、スイ
ッチング素子としてＭＩＭ（metal insulatormetal）素
子を画素ごとに設けたＡＭ−ＬＣＤも実現されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄膜ト
ランジスタをスイッチング素子として用いる液晶ディス
プレイでは、上記したように、構成の複雑さに起因して
製造工程が多くなり、そのためコストが高くなるという
問題がある。特に、画素数が多くなるに従い歩留まりが
著しく悪化するため、大面積のディスプレイを製造する
場合に、そのコストの増大が大きな問題となっている。
また、画素電極ごとに薄膜トランジスタを設けること
や、補助容量を画素電極に重ねて形成することに起因し
て、開口率が低いものであった。さらに、ＴＦＴ基板で
は、各種材料膜の成膜温度が２５０℃以上になるため、
フィルム基板を用いてＬＣＤを製造することができない
などの問題があった。

【０００４】また、単純マトリクス型の液晶ディスプレ
イでは、高デューティ駆動になるほど、コントラスト比
が低く、クロストークにより高精細な表示を得ることが
困難であった。特に反射型構造の液晶ディスプレイの場
合、コントラスト比が透過型に比べ低いので、階調表示
や明るい色を表示することが困難であった。

【０００５】また、ＭＩＭ素子を用いたＬＣＤでは、製
造コストがＴＦＴより安くなる利点を有するものの、大
面積化に伴いその歩留まりが悪化するため、やはりコス
トが増大するという問題がある。さらに、ＭＩＭ素子を
用いたＬＣＤにおいても、画素電極ごとにＭＩＭ素子を
設けるものであるため、その開口率は８０〜８５％程度
と低く、開口率の向上を図る必要があった。

【０００６】この発明が解決しようとする課題は、製造
コストが低く、開口率が高く、駆動特性が良好で、大画
面化ならびに高精細化が容易で、さらには低電圧駆動化
や低消費電力化を同時に実現する表示装置を得るにはど
のような手段を講じればよいかという点にある。また、
この発明が解決しようとする他の課題は、表示装置をフ
ィルム基板化して薄型化、軽量化を図ると共に、可撓性
を有する表示装置を得るにはどのような手段を講じれば
よいかという点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定波長域の信号光を発生させる複数の発光領域がマト
リクス状に配列された信号光発生素子と、前記信号光に
応じて電荷を発生する光電変換層を有し、且つ前記光電
変換層の前記電荷が発生された領域に対応する領域が前
記電荷に応じて駆動される液晶層を有する、前記信号光
発生素子の前方に配置された液晶表示素子と、前記液晶
層の前方から入射した表示用光を反射する反射手段と、
を備えることを特徴としている。

【０００８】請求項１記載の発明においては、信号光発
生素子の所定の発光領域からマトリクス状に発生され
た、所定波長域の信号光が、光電変換層の対応する所定
領域に入射してこの領域に電荷を発生させる。液晶層
は、光電変換層の所定領域の電荷に応じて配向・駆動さ
れる。液晶層の前方から入射した表示用光は、液晶層の
液晶分子の状態に応じて、反射手段側に透過、または透
過が阻止される作用を受ける。表示用光が液晶層を透過
した場合は、表示用光が反射手段で反射されて液晶層の
前方に向けて出射され、この出射した光は液晶の状態に
応じた表示光となる。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記反射手段が、
誘電性材料層を備え且つ前記液晶層と前記光電変換層と
の間に配置されていることを特徴としている。請求項２
記載の発明においては、液晶層の前方から入射した表示
用光が光電変換層の前方にある反射手段によって液晶層
の前方に向けて反射されて表示光となる。このとき、表
示用光は光電変換層へ到達しない。

【００１０】請求項３記載の発明は、前記反射手段が、
前記信号光発生素子の後方に配置されていることを特徴
としている。請求項３記載の発明においては、液晶層の
前方から、液晶層の液晶の配向状態に応じて表示用光が
入射した場合、表示用光が信号光発生素子を透過して反
射手段に入射する。反射手段では、到達した表示用光を
反射する。反射された表示用光は、信号光発生素子を透
過して液晶表示素子の液晶層の配向状態を反映して表示
光として前方に出射される。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記表示用光が可
視光であり、前記信号光が非可視光であることを特徴と
している。請求項４記載の発明においては、光電変換層
が信号光（非可視光）に応じて電荷を発生するものであ
り、表示用光が可視光であれば、表示用光によって光電
変換層に電荷を発生することがなく、液晶表示素子の誤
動作を防止することができる。

【００１２】請求項５記載の発明は、前記信号光発生素
子は、有機エレクトロルミネッセンス材料でなる信号光
発生層を備え、前記信号光発生層の後面側に、第１の方
向に並んで配列された複数の第１信号用電極を有すると
ともに、前記信号光発生層の前面側に、当該信号光発生
層を介して前記第１信号用電極と互いにマトリクス状に
交差するように、前記第１の方向と異なる第２の方向に
並んで配列され、且つ前記信号光に対して透過性をも
つ、複数の第２信号用電極を有する、ことを特徴として
いる。

【００１３】請求項５記載の発明においては、第１信号
用電極と第２信号用電極それぞれのなかから一本の電極
を選択して所定電圧を印加することにより、信号光発生
層の所定の発光領域から信号光を発生させることができ
る。この信号光の発生は、電子と正孔とが再結合した際
のＥＬ発光に因る。このとき、第１信号用電極は信号光
に対して透過性をもつため、信号光を光電変換層側に出
射することができる。

【００１４】請求項６記載の発明は、前記信号光発生素
子が、有機エレクトロルミネッセンス材料でなる信号光
発生層を備え、反射手段が、前記信号光発生層の両面に
配置される一対の電極の一方であることを特徴としてい
る。請求項６記載の発明においては、信号光発生層の一
方に設けられ信号光を発生させる電圧を印加する電極を
反射性としたことにより表示光を反射することができ、
少ない構成で輝度の高い表示を行うことができる。

【００１５】請求項７記載の発明は、前記液晶層の駆動
モードは、電界複屈折制御（ＥＣＢ）モード、ツイステ
ッドネマチック（ＴＮ）液晶モード、スーパーツイステ
ッドネマチック（ＳＴＮ）液晶モード、ゲスト・ホスト
（ＧＨ）液晶モード、二色性色素を含むゲスト・ホスト
（ＧＨ）液晶モード、相転移（ＰＣ）液晶モード、高分
子分散型液晶（ＰＤＬＣ）モード、二色性色素を含む高
分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）モード、コレスティック液
晶モード、ＰＣ液晶／ＧＨモードのうちのいずれかであ
ることを特徴としている。

【００１６】請求項８記載の発明は、所定波長域の信号
光を発生させる発光領域を備えた信号光発生素子と、前
記信号光に応じて電荷を発生する光電変換層を有し、且
つ前記光電変換層の前記電荷が発生された領域に対応す
る領域が前記電荷に応じて表示光を発生させる表示光発
生層を備えた、前記信号光発生素子の前方に配置された
表示光発生素子と、前記表示光を前記表示光発生層の前
方へ反射させる反射手段と、を備えることを特徴として
いる。

【００１７】請求項８記載の発明は、信号光発生素子の
所定の発光領域から発生された、所定波長域の信号光
が、光電変換層の対応する所定領域に入射してこの領域
に電荷を発生させる。表示光発生層は、光電変換層の所
定領域の電荷に応じて駆動されて表示光を発生する。表
示光発生層で発生した表示光のうち後方に出射された光
は、反射手段で反射されて前方に出射されるため、表示
光の輝度を高めることができる。

【００１８】請求項９記載の発明は、前記信号光発生素
子は、有機エレクトロルミネッセンス材料でなる信号光
発生層を備え、前記信号光発生層の後面側に、第１の方
向に並んで配列された複数の第１信号用電極を有すると
ともに、前記信号光発生層の前面側に、当該信号光発生
層を介して前記第１信号用電極と互いにマトリクス状に
交差するように、前記第１の方向と異なる第２の方向に
並んで配列され、且つ前記信号光に対して透過性をも
つ、複数の第２信号用電極を有する、ことを特徴として
いる。

【００１９】請求項９記載の発明においては、第１信号
用電極と第２信号用電極それぞれのなかから一本の電極
を選択して所定電圧を印加することにより、信号光発生
層の所定の発光領域から信号光を発生させることができ
る。この信号光の発生は、電子と正孔とが再結合した際
のＥＬ発光に因る。このとき、第１信号用電極は信号光
に対して透過性をもつため、信号光を光電変換層側に出
射することができる。

【００２０】請求項１０記載の発明は、前記表示光発生
層が、有機エレクトロルミネッセンス層であることを特
徴としている。請求項１０記載の発明においては、表示
光発生層が光電変換層の電荷に応じて発光・駆動され
る。表示光発生層では、電子と正孔との再結合によりＥ
Ｌ発光を起こす。

【００２１】請求項１１記載の発明は、前記反射手段
が、電荷注入性をもち且つ前記表示光発生層と前記光電
変換層との間に配置されていることを特徴としている。
請求項１１記載の発明においては、表示光発生層から発
生された表示光は、反射手段で表示光発生層の前方に向
けて反射される。このとき、光電変換層に信号光は入射
しないため、光電変換層は信号光の入射のみにより電荷
を発生する。このため、信号光の波長域を自由に設定す
ることができる。

【００２２】請求項１２記載の発明は、前記反射手段
は、前記信号光発生素子の後方に配置されることを特徴
としている。請求項１２記載の発明においては、表示光
発生層で発生した光のうち、後方に向けて出射された光
は、信号光発生素子を透過して反射手段に入射する。そ
して、表示光は反射手段により表示光発生素子の前方に
向けて反射される。

【００２３】請求項１３記載の発明は、前記信号光発生
素子が、有機エレクトロルミネッセンス材料でなる信号
光発生層を備え、反射手段が、前記信号光発生層の両面
に配置される一対の電極の一方であることを特徴として
いる。請求項１３記載の発明においては、信号光発生層
の一方に設けられ信号光を発生させる電圧を印加する電
極を反射性としたことにより表示光を反射することがで
き、少ない構成で輝度の高い表示を行うことができる。

【００２４】請求項１４記載の発明は、所定波長域の信
号光を発生させる発光領域を備えた信号光発生素子と、
前記信号光に応じて電荷を発生する光電変換層と前記光
電変換層の前記電荷が発生された領域に対応する領域が
前記電荷に応じて表示光を透過させる液晶とを有し、前
記信号光発生素子に隣接して配置される液晶表示素子
と、前記信号光発生素子と前記液晶表示素子とを挟んだ
両外面側に設けられた一対の偏光板と、を備えることを
特徴としている。

【００２５】請求項１４記載の発明においては、偏光板
を信号光発生素子と液晶表示素子との外面側に設けたの
で、信号光発生素子からの信号光が偏光板によって吸収
されることなく、光電変換層に入射することができるの
で、光電変換効率のよい表示を行うことができる。

【００２６】請求項１５記載の発明は、前記信号光発生
素子は、前記表示光又は前記信号光に対し透過性を有す
る有機エレクトロルミネッセンス層と、少なくとも一方
が前記表示光又は前記信号光に対し透過性を有し、前記
有機エレクトロルミネッセンス層を挟んでなる一対の電
極と、を備えることを特徴としている。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る表示装置の
詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。（実施形態１）図１は、この発明の実施形態１の表示装
置の概略を示す断面図である。図中１１は表示装置であ
り、この表示装置１１は、信号光発生素子としてのアド
レス光素子１２と、光電変換層を有する液晶表示素子１
３とから大略構成されている。

【００２８】まず、アドレス光素子１２の構成を以下に
説明する。アドレス光素子１２は、図１に示すように、
ガラスあるいは高分子フィルムでなるアドレス基板１５
の上面（前面）に、第１信号用電極としての複数の行電
極１６が行方向（第２の方向）に互いに平行に配列して
形成されている。この行電極１６は、約２５０Å〜１０
００Åの膜厚でアノードとして機能する。複数の行電極
１６およびアドレス基板１５上面には、ポリビニルカル
バゾール（以下、ＰＶＣｚという）と、2,5−ビス（１
−ナフチル）オキサジアゾール（以下、ＢＮＤという）
と、からなる単一層の正孔輸送性の第１有機膜１７が約
１０００Åの膜厚で形成されている。そして、この第１
有機膜１７上には、トリス（８−キノリレート）アルミ
ニウム錯体（以下、Ａｌｑ３という）等からなる電子輸
送性の第２有機膜１８が、約５００Åの膜厚で形成され
ている。これら第１有機膜１７と第２有機膜１８とで信
号光発生層１９が構成されている。以下に、Ａｌｑ３、
ＰＶＣｚ、ＢＮＤの構造式を示す。

【００２９】

【化１】

【００３０】

【化２】

【００３１】

【化３】

【００３２】また、第２有機膜１８の上面には、図１に
示すように、信号光発生層１９を介して行電極１６と交
差（直交）する列方向（第２の方向）に平行な複数の列
電極２０が形成されている。この列電極２０は、カソー
ドとして機能するものであり、後述する信号光発生層１
９内での電子と正孔との再結合により生じる信号光とし
ての紫外光の波長域の一部（３５０ｎｍ〜４００ｎｍの
間に波長域）に対して透過性を有するものであり、例え
ば、ｎ型アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ｎ型シリ
コンカーバイド等で形成されている。

【００３３】そして、信号光発生層１９および列電極２
０を覆うように、光透過性を有する保護膜２１が形成さ
れている。なお、図示しないが、行電極１６の端子部も
保護膜２１に覆われずに露呈した状態となっている。こ
の保護膜２１としては、紫外光波長域の光に対し透過性
を有する、例えばシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化
膜を用いることができる。この保護膜２１は、信号光発
生層１９および列電極２０の酸化防止および湿気による
特性劣化を防止するものであるが、アドレス光素子１２
の各部材の物性によっては必ずしも必要ない。また、ア
ドレス光素子１２の後面には、直線性の偏光軸を有する
後偏光板２７が設けられ、後偏光板２７の外側面には可
視光波長域に対し反射性を有するアルミニウム（Ａｌ）
膜からなる反射板３１が設けられている。

【００３４】このように構成されたアドレス光素子１２
においては、行電極１６と列電極２０との間に電界が印
加された場合に、第１有機膜１７における第２有機膜１
８との界面寄りの部分から信号光としての紫外光（３５
０〜４００ｎｍの所定間の波長域光）が発せられる。ま
た、行電極１６および列電極２０は、アドレス基板１５
の端縁まで延在され、端子部が保護膜２１から露出し、
駆動用ＩＣ（図示省略する）と接続されている。このよ
うにして、マトリクス駆動のアドレス光素子１２が構成
されている。なお、列電極２０として仕事関数値から酸
化されやすい部材を適用した場合、露出する端子部２０
Ａの表面に酸化されにくい部材でメッキ処理を施しても
よい。

【００３５】以下に、図１を用いて液晶表示素子１３の
構成を説明する。上記した構成のアドレス光素子１２に
組み合わされる液晶表示素子１３は、アドレス光素子１
２の発光領域と同程度の面積の表示領域を有している。
この液晶表示素子１３は、対をなす前透明基板２２と後
透明基板２３と、これら透明基板間にシール材２４によ
り封止されたＴＮ形の液晶２５と、光電変換層２９と、
前駆動電極３３および後駆動電極２８とを備え、旋光性
を有するＴＮセルを構成している。

【００３６】液晶表示素子１３の詳しい構成を以下に説
明する。後透明基板２３の対向内側面には、ＩＴＯでな
る透明な１枚の後駆動電極２８が表示領域全面に亙って
形成されている。後駆動電極２８の前面には、光電変換
層２９が形成されている。また、これら後駆動電極２８
および光電変換層２９を覆うように、後配向膜３０が形
成されている。

【００３７】光電変換層２９は、特定波長域の光量子を
吸収して、伝導キャリヤを生成する材料でなり、このよ
うな光電変換層２９としては、例えば、ＺｎＯ、アモル
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、アモルファスセレン（ａ
−Ｓｅ）、ＺｎＳ、ＳｒＴｉＯ3、ＧａＮ、ＣｄＳ、Ｓ
ｎＯｘなどの無機半導体や、ポリビニルカルバゾールな
どの電荷移動錯体、有機光キャリヤ生成層（ペリレン
類、キノ類、フタロシアニン類など）と有機キャリヤ輸
送層（アリールアミン類、ヒドラジン類、オキサゾール
類など）とを積層した有機複合材料、などの材料を用い
ることができる。このような材料では、特定波長域の光
量子を吸収し、電子−正孔対を生成して、電荷を蓄積し
得るようなっている。特に、この実施形態では、光電変
換層２９が信号光（紫外光）に対し光吸収特性を有し、
紫外光波長域に鋭敏な分光感度のピークを有するＺｎＯ
を用いている。このＺｎＯは、通常可視光域に吸収をも
たない。

【００３８】一方、前透明基板２２の対向内側面には、
表示領域全域に亙って、ＩＴＯでなる１枚の前駆動電極
３３が全面に形成されている。また、前駆動電極３３を
覆うように前配向膜３４が形成されている。また、前透
明基板２２の前面には、直線性の偏光軸を有する前偏光
板２６が配置されている。

【００３９】後配向膜３０の表面には、図２（ｂ）に示
す所定の方向（０°の方向）３０ａに、ラビングなどの
配向処理が施されている。前配向膜３４の表面には、図
２（ｂ）に示す３４ａの方向（後配向膜３０の配向処理
の方向３０ａに対して反時計回り方向に略９０°の方
向）に、ラビングなどの配向処理が施されている。液晶
２５は、カイラル材が添加されたネマティック液晶など
から構成され、配向膜３０、３４の施された配向処理に
したがって、後透明基板２３から前透明基板２２に向か
って略９０°ツイストして配向している。前偏光板２６
は、図２（ａ）に示すように、その偏光軸２６ａが配向
処理方向３０ａに対して反時計回り方向に１３０°に設
定されている。後偏光板２７は、図２（ｃ）に示すよう
に、その偏光軸２７ａが配向処理方向３０ａに対して反
時計回り方向に１５０°に設定されている。前偏光板２
６は、その偏光軸２６ａが配向処理方向３４ａに対し左
右いずれかに２０°〜７０°、好ましくは３５°〜５０
°となるように配置されればよく、後偏光板２７は、そ
の偏光軸２７ａが配向処理方向３０ａに対し左右のいず
れかに２０°〜７０°、好ましくは２５°〜４５°とな
るように配置されればよい。

【００４０】次に、この実施形態１の作用・動作につい
て説明する。まず、図３は、この実施形態のアドレス光
素子１２の概略的なエネルギーダイヤグラムを示してい
る。このエネルギーダイヤグラムは、行電極（アノー
ド）１６および第２有機膜１８と接合する第１有機膜１
７としてＰＶＣｚより電子輸送性のＢＮＤをＰＶＣｚへ
混在させたことによる電子および正孔の注入障壁に対す
る効果を説明している。

【００４１】図３において一点鎖線は、ＢＮＤ固有のエ
ネルギー構造を示し、破線はＰＶＣｚ固有のエネルギー
構造を示している。このように各成分が混合された複合
膜の場合、Ａｌｑ３でなる第２有機膜１８側から第１有
機膜１７への電子の移動の点で、第２有機膜１８と第１
有機膜１７との界面のそれぞれの電子親和力を鑑みる
と、正孔輸送層ではより小さな電子のポテンシャルをも
つ成分の物性が反映される。すなわち、この界面にはＰ
ＶＣｚより電子輸送性を示すドーパントであるＢＮＤの
物性が反映されることになる。このため、電子輸送層
（Ａｌｑ３）から正孔輸送層（ＰＶＣｚ＋ＢＮＤ）への
電子の移動はエネルギー障壁ＥｔｏＢＮＤが小さいの
で、所定の電界により比較的容易に移動することができ
る。アノード（行電極１６）側から正孔輸送層への正孔
の移動では、アノード（行電極１６）との界面の正孔輸
送層のイオン化ポテンシャルにおいて、より小さな、正
孔のポテンシャルをもつ材料の物性が反映される。すな
わち、アノードと正孔輸送層の界面には、バインダとし
ての機能も有するＰＶＣｚの物性が反映されることにな
る。アノード（行電極１６）から正孔輸送層へのエネル
ギー障壁であるＰＶＣｚのエネルギー障壁に反映されて
いるので、ＨｆｒｏｍＡは比較的小さく、所定電圧を印
加すれば容易に正孔を正孔輸送層に注入することができ
る。ここで、正孔輸送層（ＰＶＣｚ＋ＢＮＤ）から電子
輸送層への正孔の移動は、エネルギー障壁ＥｔｏＢＮＤ
より大きいため実質的に起こらない。このため、電子と
正孔の再結合による発光は、正孔輸送層（ＰＶＣｚ＋Ｂ
ＮＤ）における電子輸送層（Ａｌｑ３）との界面近傍で
生じる。結果として、ＥＬ発光層（信号光発生層１９）
全体での電子物性は、界面における注入障壁に着目した
場合は図中斜め線で示されるエネルギー構造をとる。す
なわち、キャリヤの注入障壁に関し、ＢＮＤを混ぜるこ
とはエネルギー障壁ＥｔｏＢＮＤにより、電子輸送層か
ら正孔輸送層へのエネルギー障壁を低減させているの
で、正孔輸送層への電子の注入を容易にしている。ま
た、アノードから正孔輸送層（ＰＶＣｚ＋ＢＮＤ）への
正孔の移動は、エネルギー障壁ＨｆｒｏｍＡにより、容
易に正孔を移動することができる。このようなアドレス
光素子１２では、効率的に電子と正孔とを再結合できる
有機エレクトロルミネッセンス層を用いたことにより、
高速応答性および高効率光の条件を満たすことができ
る。このアドレス光素子１２から発光するアドレス書込
み光およびアドレスリセット光は、紫外光である。

【００４２】次に、アドレス光素子１２において行電極
１６と列電極２０とが選択されてマトリクス駆動された
ときに、所定アドレスの（所定単位発光部に属する）信
号光発生層１９からアドレス書込み光やアドレスリセッ
ト光などの信号光が発光された場合の光電変換層２９で
の作用・動作を図４および図５を用いて説明する。

【００４３】図４（ａ）は、後駆動電極２８、光電変換
層２９、液晶２５、前駆動電極３３の構造において電極
２８、３３間にＡＣ駆動電圧Ｖｄを印加した状態を示し
ている。ここでは、配向膜３０、３４における電圧降下
を無視して基本的概念を説明する。この状態において、
アドレス光素子１２を駆動しない状態（特定波長域の信
号光が出力されない暗状態）、すなわち初期状態では、
光電変換層２９のインピーダンスＺｐｃと液晶２５のイ
ンピーダンスＺｄｒとで分圧されて、光電変換層２９に
電圧Ｖｐｃが、液晶２５に電圧Ｖｄｒが印加されてい
る。図４（ｂ）は初期状態の等価回路を示している。同
図中、Ｃｄｒは液晶２５の容量、Ｃｐｃは光電変換層２
９の容量、Ｒｄｒは液晶２５の抵抗、Ｒｐｃは光電変換
層２９の抵抗である。抵抗Ｒｐｃは、光生成キャリヤの
量と相関する可変抵抗であり、同図に示すように暗状態
（初期状態）では極めて高抵抗となっている。このた
め、この状態では、ＡＣ駆動電圧の大半が光電変換層２
９に印加されている。すなわち、液晶２５の内部電界は
低く、液晶の配向は配向膜３０、３４に応じた初期配向
状態になっている。

【００４４】次に、図５（ａ）に示すように、アドレス
光素子１２の所定アドレスで特定波長域の信号光（紫外
光）が出射されると、同アドレスに対応する単位受光部
（ドット部）の光電変換層２９に光が吸収されて励起さ
れ、その部分に電子−正孔対からなる電荷が生成され
る。すなわち、アドレス光素子１２から発せられる特定
波長域の信号光の光パターンが、光電変換層２９の電荷
密度パターンに変換されたことになる。なお、電荷の生
成量は、入射した光の強度と入射時間と波長域とに依存
する。このとき、電荷は、駆動電界の影響を受けて、光
電変換層２９を垂直方向（厚さ方向）に移動／往復す
る。なお、光電変換層２９の面方向（後透明基板２３と
平行方向）には、外部電界が無いため電荷はその方向へ
は移動しない。このため、信号光が照射されたドット部
（単位受光部）のみが、図５（ａ）に示すように低い抵
抗Ｒｐｃ１となる。すると、光電変換層２９のインピー
ダンスＺｐｃが下がり、液晶２５のインピーダンスＺｄ
ｒに対する分圧が上昇する。すなわち、液晶２５が受け
る電界強度は、電荷密度パターンを反映して変調され
る。このため、液晶２５は、所定方向に配向されて液晶
表示素子１３の前方からの表示用光（可視光）を透過状
態を変化させて液晶表示が可能となる。

【００４５】図５（ｂ）は、光電変換層２９の抵抗Ｒｐ
ｃが、信号光の入射が終了した時点から経時的に増大し
ていく様子を示している。これは、光電変換層２９内の
光生成キャリヤが、特定の寿命時間（平均時間）を有し
（不純物や格子欠陥などの影響を受ける）、この結果、
液晶２５の電界強度パターンは、光電変換層２９への信
号光（アドレス書き込み光）の入射が終了した時点から
ある時定数にしたがって減衰する。この結果、光電変換
層２９の抵抗成分Ｒｐｃが再び増大し、液晶２５の電界
強度もそれに伴って漸次減衰していく。なお、このよう
な時定数できまる減衰時間に対して、十分な時間の全走
査周期を設定することで、液晶２５が受ける電界強度パ
ターンを実質的に定常的に保持することができる。図６
（ａ）は、アドレス光素子１２側から出射された書き込
み光パルスに対して、液晶層の実効電圧の変化を示して
いる。電界強度パターンを事実上、定常的に保持するに
は、同図（ｂ）に示すように、全走査周期を液晶層の実
効電圧の減衰時間内とすることにより、十分対処するこ
とができる。このため、この実施形態では従来のＴＦＴ
を用いた液晶表示素子のような補助容量電極も必要な
い。なお、アドレス光素子１２を駆動／発光させて信号
光パターン（光画像）を得るには行電極１６と列電極２
０のそれぞれの電極群を線順次駆動すればよい。図７
（ａ）は行電極１６および列電極２０の一方をセレクト
ライン、他方をデータラインとしたときのマトリクスの
等価回路図であり、（ｂ）は線順次に走査したときの、
１走査線選択時間と全走査周期（フレーム）とを示した
タイミングチャートである。また、この実施形態におい
ては、ＡＣ駆動を行ったが、極性が反転するパルス列を
用いてもよい。本実施形態においては、データの書き込
み、その保持時間、さらに消去までも自在に行うことが
できる。このように、本実施形態では、ＴＦＴを用いた
液晶表示装置と実質的に同様の駆動特性となる。また、
単純マトリクス構造の電極構成で、スタティックな液晶
駆動ならびに高デューティ駆動を行うことができ、高品
位な表示を行うことができる。

【００４６】このような構成の表示装置１１における色
相および輝度階調の制御方法について以下に説明する。
まず、前駆動電極３３と、信号光により電荷が発生した
光電変換層２９との間の液晶２５に電圧を印加すると、
ある電圧値（約２.４Ｖ）以下の電圧の範囲では液晶２
５の複屈折効果等により色相が変化し、この電圧値を越
えると電圧の範囲では、無彩色で輝度のみが変化する結
果が得られた。具体的には、印加電圧が０Ｖ〜１Ｖで赤
色、１.８Ｖ近傍で緑色、２.２Ｖ近傍で青色、２.４Ｖ
近傍で輝度が最も低く黒色、それ以上の電圧値では印加
電圧の増大に伴い輝度の高い白色に近づく。したがっ
て、２.４Ｖ以下の任意の電圧を各画素に印加すること
によって、カラー表示色を制御することができる。ま
た、２.４Ｖを越える範囲の任意の電圧を各画素に印加
することによって、輝度階調を制御することができる。
この実施形態では、行電極１６と列電極２０との間に印
加する電圧を調節することにより信号光発生層１９から
出力される信号光の発光強度を制御することができる。
このため、光導電層２９に入射する信号光の光強度に応
じて光導電層２９のインピーダンスが変調され、液晶２
５を挟む光導電層２９と前駆動電極３３との間の電圧が
変化して上記したように色相の制御および輝度階調を制
御することが可能となる。

【００４７】以上、実施形態１について説明した。この
ような構成の液晶表示素子１３においては、有機ＥＬ膜
を用いた線順次走査なので、ＣＲＴ等のような点順次走
査と異なり信号光を発光するアドレス光素子を極めて液
晶表示素子に近接して配置することができるので高密度
実装が可能となり、携帯性に優れた装置構造となる。ま
た、透過率の低いカラーフィルタを用いずに信号光の光
量を制御して多色階調表示を反射型構造としたことによ
り、外光を利用した直視型の構造でクロストークの極め
て少ない良好なコントラスト比の多色表示を実現するこ
とができる。反射板３１は、外光を液晶を通過して反射
させ表示を行わせるとともに、反射板３１側に進行方向
を有するアドレス光素子１２の信号光を反射させ光電変
換層２９に入射させ電子−正孔対を生成させているの
で、電荷発生効率が良い。またこの表示装置の製造工程
も、前駆動電極３３と後駆動電極２８が微細なパターニ
ング工程を要しないものであり、表示領域全域に亙って
成膜するだけでよいため、従来のＴＦＴをスイッチング
素子とした表示素子に比較して、スループットを飛躍的
に向上させることができ、製造コストを大幅に低減する
ことができる。さらに、図示しない電圧印加手段から液
晶２５に電圧を印加する駆動電極２８、３３は、表示面
に全面に亙って形成されているので、ＴＦＴや、ＴＦＴ
のドレイン電極に接続されかつ信号電圧を供給するドレ
インラインや、ゲート電極に接続されかつ走査電圧を供
給するゲートラインや、さらには蓄積電極（補助容量電
極）などを一切必要としない構造である。このため、き
わめて開口率が高く、すぐれたコントラストを得ること
ができる。なお、上記した実施形態１においては、反射
板３１をアドレス光素子１２の後方に配置したが、替り
に表示光を反射する反射面を有する行電極１６を適用し
てもよい。

【００４８】この実施形態では、有機ＥＬ材料を信号光
発生層１９として用いたことにより、５〜１０Ｖ程度の
低電圧駆動化、ならびに低消費電力化を実現することが
できる。ちなみに、この程度の駆動電圧は、ＴＦＴを能
動素子とした液晶表示素子と略同程度であり、プラズマ
を用いたディスプレイよりはるかに小さくなり、携帯性
にも優れた表示装置となる。この実施形態においては、
信号光発生層１９を信号光（アドレス書込み光およびア
ドレスリセット光）の発生手段として用いるものであ
り、表示光として用いるものではないため、比較的微弱
な信号光で駆動制御を行うことができる。このように、
発光出力を低下させることにより、信号光発生層１９の
寿命を長くすることができる。さらに、この実施形態で
は、信号光として３５０ｎｍ〜４００ｎｍの間の波長域
の紫外光を用いたが、他の波長域の光を用い、この波長
域に光起電力のピークを有する光電変換層を設定しても
よい。また、この実施形態においては、各基板を可撓性
をもつ基板でなる構成とすれば、信号光発生層１９も可
撓性を有する有機材料からなるため、表示装置全体に可
撓性を持たせることもできる。なお、アドレス光素子１
２は、アドレス基板１５を除けば約１０００Å〜５００
０Å程度の厚さの構造であるので、液晶表示素子１３、
アドレス光素子１２を重ね合わせた高密度実装構造のマ
トリクス駆動表示装置が実現できる。

【００４９】この発明に適用される表示装置は、上記し
た実施形態のような構成に限定されるものではなく、以
下に説明するような各種の構成の表示装置を用いること
ができる。例えば、上記した実施形態では、液晶表示素
子１３の液晶モードを電界複屈折制御により多色表示を
行ったが、この他、カラーフィルタを用いたツイステッ
ドネマチック（ＴＮ）液晶モード、スーパーツイステッ
ドネマチック（ＳＴＮ）液晶モード、ゲスト・ホスト
（ＧＨ）液晶モード、二色性色素を含むゲスト・ホスト
（ＧＨ）液晶モード、相転移（ＰＣ）液晶モード、高分
子分散型液晶（ＰＤＬＣ）モード、二色性色素を含む高
分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）モード、ＰＤＬＣ／ＧＨモ
ード、コレスティック液晶モード、ＰＣ液晶／ＧＨモー
ドなどの各種液晶モードを採用することができる。な
お、上記実施形態においては、直線偏光性の偏光軸を用
いたが、適宜楕円偏光性の位相差板を配置させて、多色
表示を行ってもよい。

【００５０】また、上記した実施形態１においては、信
号光発生層１９として有機ＥＬ材料を用いたが、無機Ｅ
Ｌ材料も用いることができる。また、上記した実施形態
では、光電変換層２９をＺｎＯで形成したが、本発明で
は以下に挙げる各種光電変換性材料を適用することが可
能である。光電変換層の材料としては、アモルファスシ
リコン、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、ＺｎＳ、Ｓ
ｎＯｘなどの無機半導体や、ポリビニルカルバゾールな
どの電荷移動錯体、有機光キャリヤ生成層（ペリレン
類、キノ類、フタロシアニン類など）と有機キャリヤ輸
送層（アリールアミン類、ヒドラジン類、オキサゾール
類など）とを積層した有機複合材料などの材料を用いる
ことができる。

【００５１】（実施形態２）図８は、この発明の実施形
態２の表示装置の概略を示す断面図である。この実施形
態においては、同図に示すように、液晶表示素子１３の
前透明基板２２の前面に、順次、位相板８と前偏光板９
が配置されている。また、アドレス基板１２の後面に
は、順次、後偏光板２７と反射板３１が配置されてい
る。そして、液晶２５は、ＳＴＮ（スーパー・ツイステ
ッド・ネマティック）型のものが用いられており、前配
向膜３４と後配向膜３０との間において、１８０〜２７
０°ツイスト角でツイスト配向されている。

【００５２】そして、位相板８は、その光学軸（進相軸
または遅相軸）を、前透明基板２２側の液晶分子配向方
向に対し所定角度斜めにずらした状態で配置されてお
り、一対の前偏光板９と後偏光板１０はそれぞれ、その
透過軸を位相板８の光学軸に対して所定角度ずらした状
態で配置されている。

【００５３】図９は、液晶表示装置１１における液晶表
示素子１３の液晶分子配向方向、位相板８の光学軸と、
一対の偏光板９、１０の透過軸とを示す平面図であり、
図において、２２ａは前透明基板２２側の液晶分子配向
方向、２３ａは後透明基板２３側の液晶分子配向方向を
示している。

【００５４】この図９に示すように、液晶表示素子１３
の両透明基板２２、２３側の液晶分子配向方向２２ａ、
２３ａは、基準線（図では水平線）Ｏに対し互いに逆方
向に所定角度θずつ傾いた方向にあり、液晶２５の分子
はそのツイスト方向を図に矢印Ｔで示したように、後透
明基板２３側から前透明基板２２側に向かってツイスト
配向している。

【００５５】なお、この実施形態では、前透明基板２
２、後透明基板２３側の液晶分子配向方向２２ａ、２３
ａと基準線Ｏとの角度θをそれぞれ３０°とし、液晶分
子を２４０°のツイスト角でツイスト配向させた。ま
た、図９において、８ａは位相板８の光学軸であり、こ
こでは遅相軸を示している。９ａは前偏光板９の透過
軸、１０ａは後偏光板１０の透過軸である。

【００５６】そして、この実施形態では、位相板８の遅
相軸８ａを、基準線Ｏに対し所定の傾き角ψで斜めに交
差させており、したがって、この位相板８の遅相軸８ａ
と前透明基板２２側の液晶分子配向方向２２ａとはψ−
θ°ずれている。

【００５７】また、この実施形態では、両偏光板９、１
０の透過軸９ａ、１０ａを互いにほぼ平行にするととも
に、これら偏光板９、１０の透過軸９ａ、１０ａを、位
相板８の遅相軸８ａに対して４５°斜め方向にずらして
いる。

【００５８】このような構成の表示装置１１では、位相
板８の偏光作用によって透過光を着色するとともに、こ
の位相板８の偏光作用と、液晶分子を２４０°のツイス
ト角でツイスト配向させているＳＴＮ型液晶セルの偏光
作用とによって透過光を複数の色に着色するものであ
る。

【００５９】まず、位相板８の偏光作用による透過光の
着色について説明すると、外部からの光（自然光）は、
前偏光板９により直線偏光されて、この前偏光板９の透
過軸９ａに対し遅相軸８ａがほぼ４５°ずれている位相
板８に入射し、この位相板８を通る過程で、位相板８の
リタデーションＲｅの値に応じた偏光作用を受けて楕円
偏光となる。

【００６０】そして、位相板８を出射した楕円偏光がそ
のまま液晶表示素子１３およびアドレス光素子１２を透
過して後偏光板１０に入射すると、この楕円偏光のう
ち、後偏光板１０を透過する偏光成分の波長光だけが後
偏光板１０を透過するため、後偏光板１０を通った光
（直線偏光）が着色光になる。

【００６１】次に、液晶表示素子１３の偏光作用による
透過光の着色について説明すると、この液晶表示素子１
３においては、前偏光板９を通って入射した光が、位相
板８と、液晶分子を２４０°のツイスト角でツイスト配
向させている液晶セルとを通るため、液晶２５に十分電
圧が印加されていない状態、つまり液晶分子がツイスト
配向している状態では、透過光が、液晶セルのリタデー
ションの値に応じた偏光作用を受ける。

【００６２】すなわち、位相板８の遅相軸８ａと前透明
基板２２側の液晶分子配向方向２２ａとは所定角度（ψ
−θ°）斜めにずれているため、位相板８を通る過程で
この位相板８の偏光作用により楕円偏光となった光は、
液晶セルの液晶層を通る過程でさらに偏光状態を変えら
れる。

【００６３】このため、液晶に十分電圧が印加されてい
ない状態では、後偏光板１０を透過した光が、位相板８
の偏光作用による着色光とは異なった色の着色光にな
る。このときの着色光の色は、位相板８のリタデーショ
ンＲｅと、液晶セルのリタデーションとによって決ま
る。

【００６４】なお、位相板８のリタデーションＲｅは、
位相板８の△ｎ・ｄ（位相板の屈折率異方性△ｎと板厚
ｄとの積）によってきまり、液晶セルのリタデーション
は、液晶セルの△ｎ・ｄ（液晶２５の屈折率異方性△ｎ
と液晶層厚ｄとの積）と液晶分子のツイスト角によって
決まる。

【００６５】また、信号光により液晶セルの液晶２５に
分圧される印加電圧を上がるのに応じて液晶分子がツイ
スト配向状態から立ち上がり配向していき、この液晶分
子の配向状態の変化に対応して液晶セルでの偏光作用が
変化するため、位相板８と液晶セルとの両方の偏光作用
による着色光の色が変化する。

【００６６】さらに、液晶分子が前後透明基板２２、２
３面に対してほぼ垂直に立ち上がった状態になると、液
晶セルに偏光作用がほとんど無くなり、後偏光板１０を
透過する光が、上述した前偏光板９および位相板８の偏
光作用のみによる着色光になる。

【００６７】すなわち、液晶セルのリタデーションは、
液晶セルの△ｎ・ｄと液晶分子のツイスト角とによって
決まるが、液晶の複屈折位相差△ｎは、電圧の印加によ
り液晶分子が立ち上がり配向するのにともなって小さく
なり、液晶分子が垂直に立ち上がり配向したときに
“０”となって△ｎ・ｄ＝０となり、また液晶分子のツ
イスト角も最終的に０°（垂直状態）になるため、液晶
セルのリタデーションは“０”となる。

【００６８】そして、液晶セルに液晶分子が垂直に立ち
上がり配向する光アドレスをしたときは、液晶セルのリ
タデーションが“０”となって液晶セルによる偏光作用
が無くなるため、位相板８を出射した楕円偏光がそのま
ま液晶表示素子１３およびアドレス光素子１２を透過し
て後偏光板１０にこの後偏光板１０を透過した光が、位
相板８の偏光作用のみによる着色光になる。

【００６９】また、後偏光板１０を通った光は、反射板
３１で反射されて、上述した光経路と逆の経路で表示装
置の前面側に出射するため、この出射光の色による表示
が得られる。

【００７０】したがって、本実施形態の表示装置によれ
ば、カラーフィルタを用いずに透過光を着色することが
でき、したがって、表示光の透過率が高く、表示の明る
さを十分高くすることができる。すなわち、本実施形態
の表示装置は、反射型のものであっても、その表示の明
るさは十分である。

【００７１】また、本実施形態の表示装置では、前偏光
板９および後偏光板１０の偏光作用と、位相板８の楕円
偏光作用と、アドレス光素子１２の信号光の制御に応じ
た液晶２５の偏光作用によりクロストークのない高精細
な多色および多階調表示を行うことができる。

【００７２】以下に示す表１〜表４は、本実施形態の表
示装置１１の表示例を示している。なお、各表に示した
数値はいずれも概略値であり、印加電圧値は実効値であ
る。また、表示色は、表示装置１１の表示を垂直方向か
ら見たときの色である。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】

【表３】

【００７６】

【表４】

【００７７】上記した表１〜表４から判るように、本実
施形態の表示装置は、液晶セルに印加する電圧を制御す
ることにより、少なくとも３色以上の色による色が可能
であり、特に表４の例では、４色の着色表示を行うこと
ができる。

【００７８】なお、本実施形態では、液晶表示素子１３
として、液晶分子を２４０°のツイスト角でツイスト配
向させたものを用いたが、この液晶表示素子１３の液晶
分子ツイスト角は１８０〜２７０°の範囲に任意に選べ
ばよい。

【００７９】また、本実施形態では、前偏光板９、後偏
光板１０の透過軸９ａ、１０ａを、位相板８の遅相軸８
ａに対してほぼ４５°ずらしているが、前偏光板９、後
偏光板１０の透過軸９ａ、１０ａは、位相板８の進相軸
に対してずらしてもよく、その場合も上記実施形態と同
様な効果が得られる。

【００８０】さらに、本実施形態では、前偏光板９、後
偏光板１０の透過軸９ａ、１０ａを互いにほぼ平行にし
たが、これら透過軸９ａ、１０ａを互いにほぼ直交させ
てもよい。

【００８１】また、本実施形態では、位相板８を液晶セ
ルと前偏光板９との間に配置したが、位相板８は液晶表
示素子１３と後偏光板１０との間に配置してもよい。さ
らに、位相板８は１枚に限らず、複数枚用いてもよく、
その場合は、複数枚の位相板のトータルのリタデーショ
ンに応じた表示色が得られる。なお、複数枚の位相板を
用いる場合は、これら位相板を液晶セルの前後に分配し
て配置してもよい。

【００８２】以上、本実施形態について説明したが、本
実施形態における他の構成は上記した実施形態１とほぼ
同様であり、アドレス光素子１２の所定アドレスから信
号光として紫外光が出射され、光電変換層２９は紫外光
のみの入射により電荷が発生する構成となっている。

【００８３】このため、本実施形態においても、実施形
態１と同様に低消費電力化を実現することができる。ま
た、この実施形態においては、信号光発生層１９を信号
光（アドレス書込み光およびアドレスリセット光）の発
生手段として用いるものであり、表示光として用いるも
のではないため、比較的微弱な信号光で駆動制御を行う
ことができる。このように、発光出力を低下させること
により、信号光発生層１９の寿命を長くすることができ
る。さらに、この実施形態では、信号光として３５０ｎ
ｍ〜４００ｎｍの間の波長域の紫外光を用いたが、他の
波長域の光を用い、この波長域に光起電力のピークを有
する光電変換層を設定してもよい。また、この実施形態
においては、各基板を可撓性をもつ基板でなる構成とす
れば、信号光発生層１９も可撓性を有する有機材料から
なるため、表示装置全体に可撓性を持たせることもでき
る。なお、アドレス光素子１２は、アドレス基板１５を
除けば数千Å程度の厚さの構造であるので、液晶表示素
子１３、アドレス光素子１２を重ね合わせた高密度実装
構造の携帯性のマトリクス駆動表示装置が実現できる。

【００８４】上記実施形態では、アドレス光素子１２の
下方に反射板３１を配置させたが、これに限らず、配向
膜３０と光電変換層２９との間に誘電性材料からなる反
射膜を設けてもよい。

【００８５】（実施形態３）図１０は、この発明の実施
形態３の表示装置の概略を示す断面図である。図中１１
は表示装置である。この表示装置１１は、信号光発生素
子としてのアドレス光素子１２と、反射手段としの反射
板を備える表示光発生素子としてのＥＬ表示素子１３
と、から大略構成されている。

【００８６】アドレス光素子１２は、図に示すように、
ガラスまたは可撓性を有する高分子フィルムでなるアド
レス基板４０の後面に、第１電極としての複数の行電極
４１が、第１の方向としての行方向に平行に配列されて
形成されている。この行電極４１は、アノード電極とし
て機能するものであり、信号光の対して光透過性を有
し、且つ所定の仕事関数を有する電極材料であればよ
く、例えばＩＴＯや酸化スズなどを用いることができ
る。これら複数の行電極４１およびアドレス基板４０の
上（後面）には、ＰＶＣｚとＢＮＤとを混合してなる、
正孔輸送層および実質的な発光層としての第１有機膜４
２を形成する。この第１有機膜４２の上（後面）には、
Ａｌｑ３でなる電子輸送層としての第２有機膜が接合す
るように積層されている。これら第１有機膜４２と第２
有機膜４３とで、信号光発生層４４が構成されている。

【００８７】また、第２有機膜４３の上（後面）には、
第２の方向としての、行方向に直交する列方向に、平行
に配列されて、信号光発生層４４を介して行電極４１に
交差する、複数の列電極４５が形成されている。この列
電極４５は、カソード電極として機能するものであり、
アノード電極に対し仕事関数が低い物性をもつ材料から
選択される。その材料としては、例えば可視光や紫外光
に対して不透明性を有するＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＭｇＩ
ｎ−Ａｌなどの金属電極、または可視光および紫外光波
長域に対して透過性を有しているｎ型アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）、ｎ型シリコンカーバイドなどがあ
る。

【００８８】このように構成されたアドレス光素子１２
においては、行電極４１と列電極４５との間に所定の電
圧が印加された場合に、第１有機膜４１における第２有
機膜４５との界面近傍の部分から信号光としての紫外光
を発する。また、行電極４１および列電極４５は、アド
レス基板４０の端縁まで延在され、駆動用ＩＣ（図示省
略する）と接続されるようになっている。このようにし
て、マトリクス駆動のアドレス光素子１２が構成されて
いる。また図示はしないが、信号光発生層４４および列
電極４５を保護する保護膜を設けてもよい。

【００８９】ＥＬ表示素子４６は、上記したアドレス光
素子１２の全発光領域に亙る面積と同程度の面積の表示
領域を有している。このＥＬ表示素子４６は、アドレス
基板４０の前面側に形成されている。まず、アドレス基
板４０の前面には、カソード電極としての、複数の後駆
動電極４７が例えばｎ型アモルファスシリコン、或いは
シリコンカーバイドで形成されている。この後駆動電極
４７は、上記した行電極４１のそれぞれと対向して平面
的に見て重なるように配置形成されている。

【００９０】また、アドレス基板４０および後駆動電極
４７の上には、表示領域全域を覆うように光電変換層２
９が形成されている。この光電変換層２９は、上記実施
形態１と同様にＺｎＯで形成されている。この光電変換
層２９の上には、表示光を反射させる反射板３１が配置
されている。この反射板３１は、電子注入性をもつ材料
で形成されている。そして、反射板３１の上には、上記
した第２有機膜４３と同一材料のＡｌｑ３でなる、電子
輸送層としての第３有機膜４８が全面に形成されてい
る。第３有機膜４８の上面には、正孔輸送層としての第
４有機膜４９が形成されている。この第４有機膜４９
は、ＰＶＣｚとＢＮＤとでなるが、各ドット部分（アド
レス光素子１２の行電極４１と列電極４５とが信号光発
生層４４を介して重なり合う部分（発光領域）と対応す
る部分）には、所定の色配列を構成するようにＲ（レッ
ド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のそれぞれの発光
を行わせるための発光材料が混合されている。図中４９
Ｒ、４９Ｇ、４９Ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応する
第４有機膜４９のドット部分を示している。なお、第４
有機膜４９の形成方法としては、ＰＶＣｚとＢＮＤとの
混合材料を塗布した後に、各ドット部分に応じた発光材
料を含浸させる方法や、予め発光材料を混合した有機膜
を色配列に応じて各色毎にパターン形成する方法などを
用いることができる。このようにして形成された第３有
機膜４８と第４有機膜４９とは、表示光発生層５０を構
成している。さらに、第４有機膜４９の上面には、表示
領域全面に亙ってＩＴＯでなる、アノード電極として
の、透明な前駆動電極５１が形成されている。このアド
レス光素子１２における作用・動作は、上記した実施形
態１のアドレス光素子１２と同様であるため、その説明
を省略する。

【００９１】ＥＬ表示素子４６の正孔輸送層（第４有機
膜４９）においても、アドレス光素子１２と同様の作用
により発光を行うが、第４有機膜４９の電子輸送層（第
３有機膜４８）との界面近傍で発生した光のうち、反射
板３１側の方向に向かう表示光は、反射板３１によりＥ
Ｌ表示素子４６の前方に向けて反射される。また、第４
有機膜４９で発生した表示光は、各ドットの発光材料に
より所定の色に発光する表示光となる。

【００９２】本実施形態では、表示光が反射板３１で反
射されるため、ＥＬ表示素子４６の後方に向かう表示光
も前方に反射されて輝度の高い表示が可能となる。

【００９３】（実施形態４）図１１は、この発明の実施
形態４の表示装置の概略を示す断面図である。この実施
形態においては、アドレス基板４０および後駆動電極４
７の上に形成される光電変換層２９がアモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）で形成されている。そして、この光電
変換層２９の表層には、ｎ型不純物（例えば、リン）を
ドープしてなるドープ層２９Ａが形成されている。この
ドープ層２９Ａの上には、第３有機膜４８と第４有機膜
４９とが順次形成されている。本実施形態では、ＥＬ表
示素子４６が反射板を有しない構成となっている。そし
て、本実施形態では、アドレス光素子１２の第１有機膜
４２に、白色発光を起こさせるために、例えばクマリン
６等の発光材料が混合されている。また、列電極４５Ａ
が反射性をもつ金属材料で形成されており、列電極４５
Ａの前面が反射面となっている。なお、本実施形態にお
ける他の構成は、上記した実施形態２と略同様であるた
め、その説明を省略する。

【００９４】次に、本実施形態の表示装置１１全体の動
作を以下に説明する。まず、アドレス光素子１２におい
て、線順次走査により選択された行電極４１と列電極４
５Ａとの間に所定電圧が印加されると、信号光発生層４
４から信号光としての白色光が光電変換層２９に向けて
照射される。なお、このとき、信号光発生層４４と光電
変換層２９とは十分に近距離であるため、信号光は実用
上十分な空間周波数を維持して光電変換層２９に入射す
ることができる。このため、所定のアドレスから発光す
る信号光が、隣接するドット領域の光電変換層２９およ
びドープ層２９Ａに入射して光電変換層２９を励起させ
ることはない。信号光が入射された部分の光電変換層２
９およびドープ層２９Ａは、電子−正孔対を生成して電
荷を第３有機膜４８に注入し得る状態となる。これによ
って、前駆動電極５１と後駆動電極４７との間に印加さ
れていた電圧は、第３有機膜４８と第４有機膜４９とで
なる表示光発生層５０の所定のドット部分に印加される
こととなる。なお、駆動電極間には、直流駆動電圧、パ
ルス電圧、交流電圧などを用いることができる。この結
果、上記したようにＥＬ表示素子４６の発光により、各
種発光材料によって発色された表示光が前方に向けて発
生し、同時に後方に向けて帰還光が発生する。この帰還
光は、光電変換層２９およびドープ層２９Ａに入射する
ため、光電変換層２９およびドープ層２９Ａは、再励起
され、新たに電子−正孔対を生成する。したがって、光
電変換層２９は、第３有機膜４８へ電荷を注入し得る状
態を保持する。このため、表示光発生層５０に駆動電圧
が印加され続ける状態において、表示光発生層５０へ電
荷が注入され続ける状態となっている。この状態にある
間は、表示光発生層５０が１フレーム期間に対して十分
長い時間、駆動され続けることができるため、アドレス
光素子１２側の行電極４１と列電極４５Ａとが選択状態
でなくなっても、表示光発生層５０は発光を維持するこ
ととなる。このため、線順次走査により、２回目の走査
時まで発光が維持されることとなる。なお、２回目の走
査の直前で後駆動電極４７に印加する電圧を解除させる
ことで新たな表示発光が可能となる。また、表示光発生
層５０から発生した光のうち、後方に進む光は、列電極
４５Ａで反射されるため、表示光として前方に出射され
る。このため、表示光の無駄がなく効率のよい表示光の
発光が行えるという利点がある。

【００９５】また、実施形態４では、反射性の列電極４
５Ａが列電極４５Ａ側に照射されるアドレス光素子１２
の信号光を反射して、光電変換層２９に入射させること
ができ、効率の良い光電変換を行うことができる。この
ように、実施形態３および４は、信号光の光量に応じて
光電変換層２９に注入される電荷を制御し、表示光の輝
度階調を制御することができる。

【００９６】この実施形態においては、上記したよう
に、次回の線順次走査まで表示発光が維持されるため、
高品位な表示を行うことが可能となる。また、１枚のア
ドレス基板４０にアドレス光素子１２とＥＬ表示素子４
６を形成できるため、表示装置の薄型・軽量化を図るこ
とができる。さらに、従来の有機ＥＬ素子における各画
素は、高デューティなマトリクス駆動において、一画面
分発光を保持し続けなければならないため、初期電圧を
極めて高く設定しなければならず、このためＥＬ表示素
子自体の寿命を短くさせていたが、この実施形態によれ
ば、ＴＦＴに代表されるアクティブ駆動や、強誘電性液
晶表示素子のようなメモリ性を有する素子を用いずに、
単純な構造により各画素で帰還光によるメモリ性ないし
は適当なヒステリシスが実現し、高デューティ駆動条件
下で高品位な表示を実現することができる。同様の理由
により、ＥＬ表示素子４６に要求される瞬間最大輝度を
低下させても高い表示平均輝度を得ることができ、ＥＬ
表示素子４６の高寿命化が期待できる。さらに、有機Ｅ
Ｌ素子の効率が最大となる低輝度領域の使用が可能とな
り、結果としてデバイス全体の消費電力を低下させるこ
とができる。なお、この実施形態３においては、後駆動
電極４７をアドレス光素子１２の行電極４１と平面的に
見て重なるようにしたが、列電極４５Ａと平面的に見て
重なるようにしてもよい。

【００９７】以上、実施形態１〜４について説明した
が、この発明はこれらに限定されるものではなく、構成
の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上
記各実施形態においては、正孔輸送材料として、ＰＶＣ
ｚとＢＮＤとの混合物を用いたが、この他、ＰＶＣｚ単
体や、ＰＶＣｚとＢＮＤとトリフェニルジアミン誘導体
（ＴＰＤ）の混合物や、4,4′,4″-トリス（3-メチルフ
ェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン：ＭＴＤＡ
ＴＡなどの材料を用いることができる。また、光電変換
層２９の材料は、信号光発生層４４から出る光の波長域
に応じて適宜選択することができる。

【００９８】上記実施形態１〜４では、所定の波長域の
光に対して電子−正孔対を形成させ、表示させていた
が、表示素子１３、４６の表示面側に信号光と同じ波長
域の光を光電変換層に電荷を発生させない程度に遮光す
る遮光膜を設けてもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、製造コストが低く、開口率が高く、駆動特
性が良好で、大画面化ならびに高精細化が容易で、さら
には低電圧駆動化や低消費電力化を同時に実現する表示
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の実施形態１の概略を示す断
面図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は実施形態１の配向処理方向と
偏光軸との関係を示す説明図。

【図３】電子および正孔の注入障壁に対する効果を説明
するエネルギーダイヤグラム。

【図４】（ａ）は実施形態１における液晶表示素子にＡ
Ｃ駆動電圧を印加した状態を示す説明図、（ｂ）は液晶
表示素子に駆動電圧を印加した状態における初期状態時
の液晶と光電変換層の抵抗と容量を示す等価回路図。

【図５】（ａ）は実施形態１における液晶表示素子にＡ
Ｃ駆動電圧を印加した状態における信号光照射時の等価
回路図、（ｂ）は光照射を停止したときの等価回路図。

【図６】（ａ）は実施形態１における書き込み光パルス
と液晶の実効電圧を示す波形図、（ｂ）は全走査周期に
おける書き込み光パルスと液晶の実効電圧を示す波形
図。

【図７】（ａ）は実施形態１における信号光発生層を駆
動・発光させるためのマトリクスを示す説明図、（ｂ）
はマトリクスを線順次に駆動するときのタイミングチャ
ート。

【図８】本発明の実施形態２の表示装置の概略を示す断
面図。

【図９】実施形態２の配向処理方向と偏光軸との関係を
示す説明図。

【図１０】本発明の表示装置の実施形態３の概略を示す
断面図。

【図１１】本発明の表示装置の実施形態４の概略を示す
断面図。

【符号の説明】

１１表示装置１２アドレス光素子１３液晶表示素子１６行電極１９信号光発生層２０列電極２５液晶２９光電変換層３１反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定波長域の信号光を発生させる複数の
発光領域がマトリクス状に配列された信号光発生素子
と、前記信号光に応じて電荷を発生する光電変換層を有し、
且つ前記光電変換層の前記電荷が発生された領域に対応
する領域が前記電荷に応じて駆動される液晶層を有す
る、前記信号光発生素子の前方に配置された液晶表示素
子と、前記液晶層の前方から入射した表示用光を反射する反射
手段と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記反射手段は、誘電性材料層を備え且
つ前記液晶層と前記光電変換層との間に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】前記反射手段は、前記信号光発生素子の
後方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の
表示素子。
【請求項４】前記表示用光は可視光であり、前記信号
光は非可視光であることを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】前記信号光発生素子は、有機エレクトロ
ルミネッセンス材料でなる信号光発生層を備え、前記信
号光発生層の後面側に、第１の方向に並んで配列された
複数の第１信号用電極を有するとともに、前記信号光発
生層の前面側に、当該信号光発生層を介して前記第１信
号用電極と互いにマトリクス状に交差するように、前記
第１の方向と異なる第２の方向に並んで配列され、且つ
前記信号光に対して透過性をもつ、複数の第２信号用電
極を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のい
ずれかに記載の表示装置。
【請求項６】前記信号光発生素子は、有機エレクトロ
ルミネッセンス材料でなる信号光発生層を備え、反射手
段は、前記信号光発生層の両面に配置される一対の電極
の一方であることを特徴とする請求項１〜請求項４のい
ずれかに記載の表示装置。
【請求項７】前記液晶層の駆動モードは、電界複屈折
制御（ＥＣＢ）モード、ツイステッドネマチック（Ｔ
Ｎ）液晶モード、スーパーツイステッドネマチック（Ｓ
ＴＮ）液晶モード、ゲスト・ホスト（ＧＨ）液晶モー
ド、二色性色素を含むゲスト・ホスト（ＧＨ）液晶モー
ド、相転移（ＰＣ）液晶モード、高分子分散型液晶（Ｐ
ＤＬＣ）モード、二色性色素を含む高分子分散型液晶
（ＰＤＬＣ）モード、コレスティック液晶モード、ＰＣ
液晶／ＧＨモードのうちのいずれかであることを特徴と
する請求項１〜請求項６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】所定波長域の信号光を発生させる発光領
域を備えた信号光発生素子と、前記信号光に応じて電荷を発生する光電変換層を有し、
且つ前記光電変換層の前記電荷が発生された領域に対応
する領域が前記電荷に応じて表示光を発生させる表示光
発生層を備えた、前記信号光発生素子の前方に配置され
た表示光発生素子と、前記表示光を前記表示光発生層の前方へ反射させる反射
手段と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項９】前記信号光発生素子は、有機エレクトロ
ルミネッセンス材料でなる信号光発生層を備え、前記信
号光発生層の前面側に第１の方向に並んで配列された、
前記信号光に対して透過性をもつ、複数の第１信号用電
極を有するとともに、前記信号光発生層の後面側に、前
記第１の方向と異なる第２の方向に、当該信号光発生層
を介して前記第１信号用電極と互いにマトリクス状に交
差するように並んで配列された、複数の第２信号用電極
を有することを特徴とする請求項８記載の表示装置。
【請求項１０】前記表示光発生層は、有機エレクトロ
ルミネッセンス層であることを特徴とする請求項８また
は請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】前記反射手段は、電荷注入性をもち且
つ前記表示光発生層と前記光電変換層との間に配置され
ていることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれ
かに記載の表示装置。
【請求項１２】前記反射手段は、前記信号光発生素子
の後方に配置されることを特徴とする請求項８〜請求項
１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】前記信号光発生素子は、有機エレクト
ロルミネッセンス材料でなる信号光発生層を備え、反射
手段は、前記信号光発生層の両面に配置される一対の電
極の一方であることを特徴とする請求項８記載の表示装
置。
【請求項１４】所定波長域の信号光を発生させる発光
領域を備えた信号光発生素子と、前記信号光に応じて電荷を発生する光電変換層と、前記
光電変換層の前記電荷が発生された領域に対応する領域
が前記電荷に応じて表示光を透過させる液晶と、を有
し、前記信号光発生素子に隣接して配置される液晶表示
素子と、前記信号光発生素子と前記液晶表示素子とを挟んだ両外
面側に設けられた一対の偏光板と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】前記信号光発生素子は、前記表示光又
は前記信号光に対し透過性を有する有機エレクトロルミ
ネッセンス層と、少なくとも一方が前記表示光又は前記
信号光に対し透過性を有し、前記有機エレクトロルミネ
ッセンス層を挟んでなる一対の電極と、を備えることを
特徴とする請求項１４記載の表示装置。