JPH11233264A

JPH11233264A - 表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH11233264A
Application number: JP10044288A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kono; 一郎河野; Masaharu Shiotani; 雅治塩谷; Hiroyasu Yamada; 裕康山田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】画素開口率が高く、歩留まりが向上でき、且
つ高精細化並びに大画面化を可能にする表示装置を提供
する。【解決手段】第１ガラス基板１４の上に、順次、表示
領域全体に亙って形成される後電極１９、ｎ型層２０、
ｐ型層２１、ｎ型層２２、電子輸送層２３、発光層２
４、正孔輸送層２５を積層し、正孔輸送層２５の上にス
トライプ状の前電極２６が形成されている。このような
表示部１２の後方に、画素どうしが対応する第２有機Ｅ
Ｌ素子１８を備えた書き込み部１３が配置されている。
このような簡単な構造とすることにより、歩留まりを大
幅に向上することができる。また、バイポーラトランジ
スタ部１５は、画素領域に影響を与えないため、高開口
率化を達成することが可能となる。

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、表示装置及びそ
の駆動方法に関し、さらに詳しくは、エレクトロルミネ
ッセンス（以下、ＥＬという）材料を用いたディスプレ
イデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ＥＬ材料でなる発光層を備えた表示装置としては、図１
５に示すようなものが知られている。この表示装置は、
同図に示すように、絶縁性基板１の上に複数のカソード
電極２が互いに平行をなすように形成され、これら絶縁
性基板１及びカソード電極２の上に有機ＥＬ層３が形成
され、さらに有機ＥＬ層３の上に、複数のアノード電極
４が互いに平行をなし、且つ上記したカソード電極２と
交差（直交）する方向に形成されてなる。このような表
示装置では、Ｘ−Ｙマトリクスを構成するカソード電極
２とアノード電極４とが交差する部分の有機ＥＬ層３を
線順次駆動して画像を表示している。しかし、このよう
な表示装置においては、カソード電極２及びアノード電
極４の数が多くなるにしたがって、１画素当たりの選択
時間（デューティＨ）が短くなり、表示装置として表示
に必要な輝度を得るためには、瞬間輝度を上げるため印
加電圧を高くしたり、有機ＥＬ材料の高効率化を図るな
どの方策が必要であった。しかし、印加電圧を高くする
と、有機ＥＬ材料の劣化が起こるなどの問題があった。

【０００３】また、図１６に示すように、画素領域内に
スイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦ
Ｔという）を備えてなる、アクティブマトリクスで発光
させるものが提案されている。この表示装置では、同図
に示すように、絶縁性基板５の上に、ＴＦＴ６とこのＴ
ＦＴ６に接続された画素電極７とが各画素領域内にそれ
ぞれ形成される。このＴＦＴ６と画素電極７とが形成さ
れた絶縁性基板５の上には、有機ＥＬ層８が形成され、
この有機ＥＬ層８の上には共通電極９が形成される。

【０００４】しかしながら、上記したようにＴＦＴ６を
備えた表示装置においては、１画素内にＴＦＴ６の占有
面積があるため、有機ＥＬ層８に電界を印加して発光を
起こす面積の１画素領域に対する割合（開口率）は小さ
くなるという問題がある。また、ＴＦＴ６を各画素領域
内に形成するため、製造工程が多くなり、製造コストが
かかるという問題がある。特に、この表示装置では、Ｔ
ＦＴ６が微細且つ複雑な構造であるため、歩留まりが低
いという問題がある。さらに、同一画素が次に選択・駆
動されるまでＴＦＴ６に印加される電圧は変化しないた
め、表示装置全体としての消費電力は大きいものとな
る。

【０００５】この発明が解決しようとする課題は、画素
開口率が極めて高く、しかも歩留まりが向上でき、高精
細化並びに大画面化を可能にすると共に、低消費電力化
を達成でき、しかも階調表示を行うことができる表示装
置及びその駆動方法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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
表示装置であって、発光手段と、該発光手段の後方に配
置され、前記発光手段から出射された光により励起され
て前記発光手段の発光を維持するキャリアの供給を可能
にする光スイッチ素子と、前記光スイッチ素子に書き込
み光を入射させる書き込み光発生手段と、を備えること
を特徴としている。

【０００７】請求項１記載の発明では、光スイッチ素子
に書き込み光を入射させることにより発光手段を発光さ
せることができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
表示装置であって、前記発光手段は、各々所定電圧が印
加されることにより所定波長域の表示用光を発光させる
発光領域がマトリクス状に形成された第１有機ＥＬ素子
でなり、前記書き込み光発生手段は、前記第１有機ＥＬ
素子の各々の発光領域に対応する書き込み光発生領域が
マトリクス状に形成された第２有機ＥＬ素子でなり、前
記光スイッチ素子は前記第１有機ＥＬ素子の各々の発光
領域に対応して配置されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の表示装置であって、前記光スイッチ素子
は、バイポーラトランジスタであることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明では、バイポーラトラ
ンジスタに書き込み光の入射が起こることにより、バイ
ポーラトランジスタにオン電流が流れるようになり、発
光手段である第１有機ＥＬ素子の発光領域を発光させる
ための電力を供給することが可能となる。

【００１１】請求項４記載の発明は、有機ＥＬ層を挟む
前後一対の電極間に各々所定電圧が印加されることによ
り所定波長域の表示用光を発光させる複数の発光領域が
マトリクス状に配置された第１有機ＥＬ素子と、該第１
有機ＥＬ素子の後方に配置され且つ前記第１有機ＥＬ素
子の各々の発光領域に対応して配置され、且つ光入射に
伴い対応する前記第１有機ＥＬ素子の発光領域にキャリ
アの供給を可能にするバイポーラトランジスタと、前記
第１有機ＥＬ素子の各々の発光領域に対応してマトリク
ス状に書き込み光発生領域が形成された第２有機ＥＬ素
子と、を備えた表示装置の駆動方法であって、前記一対
の電極間に１フィールドの中で、発光可能時間に発光領
域の発光のしきい値以上の駆動電圧が印加され、前記発
光可能時間以外の時間に少なくとも前記しきい値未満の
電圧が印加されることを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明では、有機ＥＬ層で発
光が起こるためのしきい値電圧以上の電圧を発光可能時
間に印加し、この時間内に対応する第２有機ＥＬ素子の
書き込み光発生領域で書き込み光が発生する場合にバイ
ポーラトランジスタが励起されて第１有機ＥＬ素子の発
光が可能となる。また、しきい値未満の電圧が印加され
ることにより、第１有機ＥＬ素子の発光領域での発光は
終了する。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項４記載の表
示装置の駆動方法であって、前記発光可能時間内に前記
第２有機ＥＬ素子の所定の書き込み光発生領域から書き
込み光を発生させ、当該書き込み光を対応する前記バイ
ポーラトランジスタに入射させて前記有機ＥＬ層に前記
しきい値以上の駆動電圧を印加させることを特徴とす
る。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項４又は請求
項５に記載の表示装置の駆動方法であって、前記１フィ
ールドを複数のサブフィールドに分割し、前記第２有機
ＥＬ素子の所定の書き込み光発生領域で任意の前記サブ
フィールドにタイミングを合わせて書き込み光パルスを
発生させ、前記発光可能時間内での実質発光時間を制御
することにより階調制御を行うことを特徴とする。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項４〜請求項
６のいずれかに記載の表示装置の駆動方法であって、前
記第１有機ＥＬ素子は前記有機ＥＬ層を挟む前後の電極
のうち一方の電極は表示領域全体に対応する平面電極で
あり他方の電極は画素列に沿ってストライプ状に形成さ
れ、前記第２有機ＥＬ素子は書き込み用有機ＥＬ層をＸ
−Ｙマトリクスをなす対向電極で挟んでなることを特徴
とする。

【００１６】請求項８記載の発明は、請求項７記載の表
示装置の駆動方法であって、前記第１有機ＥＬ素子の他
方の電極は、順次、１サブフィールドずつ発光可能時間
の立ち上がりをスライドさせることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る表示装置及
びその駆動方法の詳細を図面に示す実施形態に基づいて
説明する。（実施形態１）図１は本発明に係る表示装置の実施形態
１を示す断面図である。同図中１１は、表示装置を示し
ている。この表示装置１１は、表示部１２と書き込み部
１３とから大略構成されている。表示部１２は、絶縁性
基板としての第１ガラス基板１４の前面に、光能動素子
としてのバイポーラトランジスタ部１５と、発光素子と
しての第１有機ＥＬ素子１６とが形成されて構成されて
いる。また、書き込み部１３は、第２ガラス基板１７の
後面に書き込み光発生手段としての第２有機ＥＬ素子１
８が形成されて構成されている。

【００１８】先ず、バイポーラトランジスタ部１５の構
成について説明する。第１ガラス基板１４の上（前面）
には、表示領域全体に亙って第２有機ＥＬ素子１８（後
述）が発する光のうちのバイポーラトランジスタ部１５
のｐ型層２１（後述）を励起する波長域の光成分を透過
する透明な後電極１９（カソード）が形成されている。
この後電極１９としては、後述するｎ型層２０に接する
面が少なくとも低仕事関数の材料でなり、全体として書
き込み光を透過し得るものであればよい。後電極１９
は、第１ガラス基板１４上に、１００ｎｍ〜１０００ｎ
ｍの膜厚の透明な、ＩＴＯ（indium tin oxide）、Ｚｎ
Ｏ−Ｉｎ₂Ｏ₃化合物や、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂などの光透過
性導電層が形成され、この上に、１ｎｍ〜１０ｎｍの膜
厚の、マグネシウム（Ｍｇ）、マグネシウム合金（Ｍｇ
−Ｉｎ、Ｍｇ−Ａｇ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅
（Ｃｕ）等の実質的に光透過性の高い金属層、が積層さ
れてなる２層から構成されている。

【００１９】そして、後電極１９の上には、表示領域全
体に亙ってｎ型の不純物が導入された半導体でなるｎ型
層２０が形成されている。本実施形態においては、この
ｎ型層２０がエミッタとなる。また、ｎ型層２０の上に
は、ベースとしての比較的膜厚の薄いｐ型層２１が接合
するように形成されている。さらに、ｐ型層２１の上に
は、コレクタとしてのｎ型層２２が接合するように形成
されている。なお、これらの半導体層は、アモルファス
シリコン、ポリシリコンなどを順次不純物や不純物濃度
を変えて堆積により積層させる方法の他に、エピタキシ
ャル成長させて形成する方法で形成することができる。
このようにして、ｎ−ｐ−ｎ構造のバイポーラトランジ
スタ部１５が構成されている。なお、このバイポーラト
ランジスタ部１５は、暗状態において（光量が励起する
程度より少ないとき）コレクタ−エミッタ電圧として所
定の電圧を印加してもコレクタ電流が流れるように設定
されている。そしてｐ型層２１が光強度Ｉ_O以上の光照
射を受けた場合に、ｐ型層２１内にキャリアが発生して
コレクタ−エミッタ電流が流れる特性を持つように設定
されている。このような特性をバイポーラトランジスタ
部１５に持たせるために、各半導体層中の不純物濃度が
適宜設定されている。

【００２０】次に、第１有機ＥＬ素子１６の構成につい
て説明する。この第１有機ＥＬ素子１６は、上記したｎ
型層２２の上に、順次、電子輸送層２３、発光層２４、
正孔輸送層２５が積層されている。本実施形態において
は、電子輸送層２３はトリス（8-キノリノレート）アル
ミニウム錯体（以下、Ａｌｑ３という）で形成されてい
る。また、発光層２４は、ポリビニルカルバゾール（以
下、ＰＶＣｚという）をバインダとして、この中に蛍光
色素としてのクマリン６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、トリフェ
ニルジアミン誘導体としてのN,N'-ジフェニルN,N'-ビス
（3-メチル）-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン（以下、
ＴＰＤという）と、が配合されてなる。さらに、正孔輸
送層２５は、ＴＰＤで形成されている。このような構成
において、電子輸送層２３からは発光層２４へ電子が注
入され、正孔輸送層２５からは発光層２４へ正孔が注入
される。そして、発光層２４へ注入された電子と正孔と
が再結合することにより、前方へ向けて表示用光Ａが発
生し、後方へ向けて表示用光Ａと同じ波長域の帰還光Ｂ
が発生する。

【００２１】以下にＡｌｑ３、ＰＶＣｚ、ＢＮＤ、ＴＰ
Ｄの構造式を示す。

【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【００２２】また、正孔輸送層２５の上には、所定方向
に向けて所定間隔を介して互い平行をなす複数の前電極
２６が形成されている。この前電極２６は、表示用光に
対して透明性を持ち、且つ正孔輸送層２５へ正孔を注入
し易い材料、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ−Ｉｎ₂０₃化合物な
どで形成されている。なお、前電極２６の幅は画素幅と
同等であり、前電極２６どうしの間隔は極力狭く設定さ
れている。このため、実効画素面積を、表示領域面積を
画素数で割って得られる理論上の画素面積に近似させる
ことができ、開口率を大幅に高くすることが可能とな
る。これは、本実施形態の構成において光能動素子であ
るバイポーラトランジスタ部１５が画素面積を制限する
ことがないためである。また、本実施形態では、バイポ
ーラトランジスタ部１５が表示領域全体に亙って各半導
体層を積層したものであり、フォトリソグラフィー技術
を用いたパターニング工程を特に要しないため、歩留ま
りを向上させることもできる。

【００２３】次に、書き込み部１３の構成について説明
する。第２ガラス基板１７の後面の所定方向に沿って所
定間隔を介して互いに平行をなす、複数の第２有機ＥＬ
素子１８が発する光のうちのバイポーラトランジスタ部
１５のｐ型層２１を励起する波長域の光成分を透過する
アノード電極２７を形成する。そして、アノード電極２
７と第２ガラス基板１７の後面を表示領域と対応する範
囲に亙って覆うように、順次、正孔輸送層２８、発光層
２９、電子輸送層３０が積層されている。さらに、電子
輸送層３０の後面には、上記した前電極２６とそれぞれ
対応するように、前電極２６に平行となる複数のカソー
ド電極３１が形成されている。カソード電極３１の材料
は、Ｍｇ−Ｉｎ、Ｍｇ−Ａｇなどの可視光に対し不透明
な金属材料が用いられている。このカソード電極３１の
幅は、前電極２６の幅より狭くなるように設定されてい
る。なお、上記したアノード電極２７の幅は、カソード
電極３１の幅と略同一に設定されている。ここで、アノ
ード電極２７とカソード電極３１とは、正孔輸送層２
８、発光層２９、電子輸送層２９を介してＸ−Ｙマトリ
クス状に交差するものであり、この交差部分はそれぞれ
の前電極２６の長手方向に沿って形成される画素領域の
中央に対応するように設定されている。なお、アノード
電極２７とカソード電極３１との幅を前電極２６の幅よ
り狭く設定した理由は、図１に示すようにアノード電極
２７とカソード電極３１との交差部分で発生する後記す
る書き込み光Ｃの拡散を考慮したものであり、クロスト
ークの発生を抑制するためである。このような構成の書
き込み部１３においては、アノード電極２７とカソード
電極３１との間に電界が印加されると、この交差部分の
正孔輸送層２８にアノード電極２７から正孔が注入さ
れ、電子輸送層３０へカソード電極３１から電子が注入
され、これら電子と正孔とが発光層２９内で再結合して
書き込み光Ｃを発生させるようになっている。上記した
ようにカソード電極３１は、不透明材料であるため、書
き込み光Ｃが後方へ出射するのを防止するとともに、第
１有機ＥＬ素子１６の方向に反射する作用がある。

【００２４】図２は本実施形態の表示装置１１の等価回
路図であり、図３〜図６は表示装置１１の１画素に着目
して駆動原理を説明する断面説明図である。以下、図２
〜図６を用いて駆動原理を説明する。

【００２５】先ず、図３は書き込み部１３から書き込み
光が出射されていない状態であり、表示部１２から表示
用光が出射されない状態を示している。このとき、表示
部１２の後電極１９と前電極２６との間に印加される駆
動電圧は、同図に示す（ａ）〜（ｃ）のいずれかの矩形
波電圧を用いる。ここで＋側はバイポーラトランジスタ
部１５がオン時に有機ＥＬ素子１６が発光する順バイア
ス電圧の極性であり、−側を発光しない逆バイアスの極
性としている。なお、（ａ）の電圧は発光可能時間内に
しきい値以上の電圧を印加後に負の電圧を印加してリフ
レッシュを行うものであり、（ｂ）は発光可能時間内に
しきい値以上の電圧を印加し０Ｖの電圧でリフレッシュ
を行うものであり、（ｃ）は発光可能時間内にしきい値
以上の電圧を印加し、しきい値未満の電圧でリフレッシ
ュを行うものである。これらの状態においては、バイポ
ーラトランジスタ部１５には書き込み光Ｃが入射してい
ないため、ｐ型層２１は光励起されておらずバイポーラ
トランジスタ部１５はオフ状態となっている。このた
め、バイポーラトランジスタ部１５を介して電子輸送層
２３へは電子が注入されず、第１有機ＥＬ素子１６は発
光しない状態となっている。

【００２６】次に、図４に示すように、後電極１９と前
電極２６との間に発光層２４が発光を起こすしきい値電
圧以上の電圧が印加されたときに、書き込み部１３の所
定のカソード電極３１とアノード電極２７との間に発光
駆動電圧を印加して書き込み光Ｃを出射させてｐ型層２
１を光励起させる。これにより、バイポーラトランジス
タ部１５がオン状態となり、電子輸送層２３へ電子を注
入することが可能となり、第１有機ＥＬ素子１６は前方
に向けた表示用光Ａと後方に向けた、バイポーラトラン
ジスタ部１５のｐ型層２１を励起する波長域を含む可視
光である帰還光Ｂが発生する。

【００２７】その後、図５に示すように、書き込み部１
３の書き込み光の発光を停止させると、表示部１２では
帰還光Ｂがバイポーラトランジスタ部１５のｐ型層２１
が入射しているため、バイポーラトランジスタ部１５は
オン状態を維持し、電極１９、２６間で引き続きキャリ
アの注入が行われ、第１有機ＥＬ素子１６の発光を維持
することができる。

【００２８】そして、図６に示すように、後電極１９と
前電極２６との間の電圧を、同図（ａ）に示すような負
の電圧、０Ｖ、もしくは第１有機ＥＬ素子１６の発光の
しきい値電圧未満の電圧のいずれかとしたときに、表示
用光Ａと帰還光Ｂが消滅してバイポーラトランジスタ部
１５はオフ状態となる。

【００２９】次に、本実施形態の表示装置１１の階調表
示方法について１画素に着目して図７を用いて説明す
る。ここで、同図（Ａ）に示すように、表示装置１１を
リフレッシュする時間（例えば１／５０〜１／１２０
秒）を１フィールドと定義し、１フィールドの中で第１
有機ＥＬ素子１６の発光のしきい値電圧以上が印加され
ている時間を発光可能時間と定義する。また、同図
（Ｂ）に示すように、発光可能時間をＮ−１（Ｎ：階調
数）で分割した時間をサブフィールドと定義する。な
お、Ｎ−１個のサブフィールドの各時間は必ずしも等し
く設定する必要はなく、第１有機ＥＬ素子１６の時間応
答性に応じた重み付け配分を施すことでガンマ特性を改
善することが可能である。

【００３０】さて、第１有機ＥＬ素子１６の後電極１９
と前電極２６との間には、図７（Ａ）に示すような駆動
電圧が印加されている。これに対して、書き込み部１３
側では、同図（Ｂ）に示すようないずれかのサブフィー
ルドのタイミングで光パルスを発生することができる。
同図（Ｃ）に示すように、発光可能時間内で最初の光パ
ルス１のタイミングでバイポーラトランジスタ部１５へ
書き込み光を１度入射すると、同図（Ｃ）に示すように
帰還光Ｂによるバイポーラトランジスタ部１５のオン時
間の維持により発光可能時間中の発光が可能となり、表
示光Ａは発光可能時間は発光し続ける。また、同図
（Ｄ）に示すように、発光可能時間内で２番目の光パル
ス２のタイミングでバイポーラトランジスタ部１５へ書
き込み光を入射するとバイポーラトランジスタ部１５は
そのタイミングでオン状態になり同図（Ｄ）に示すよう
な表示光が得られる。さらに、発光可能時間のＮ−１番
目のタイミングで書き込み光をバイポーラトランジスタ
部１５へ入射させると同図（Ｅ）のような表示光とな
る。なお、発光可能時間内のＮ番目のタイミングでは、
黒レベル（非点灯）の表示状態となる。このように、光
パルスの発光タイミングをＮ段階で変えることにより表
示光の時間を変えてＮ階調の表示を行うことが可能とな
る。

【００３１】次に、表示装置１１のマトリクス動作時の
制御方法について図８及び図９を用いて説明する。

【００３４】図８に示すように書き込み部１３は、Ｘ−
Ｙマトリクスで線順次駆動する。その結果、図９に示す
ようなタイミングで光パルスを発生させることが可能で
ある。なお、実際の光パルスは、上記したように表示部
１２の各画素での階調表示に対応して適切なタイミング
を選択する。このような書き込み部１３に対応して表示
部１２の各ライン１〜ｋ（前電極２６）では、各ライン
間での階調レベルを一致させるために発光可能時間の立
ち上がりをスライドさせるように設定する。

【００３２】例えば、２５６階調表示するためには、発
光可能時間を２５５個のサブフィールドに時分割し、書
き込み部１３をこのサブフィールドで線順次駆動するこ
とですべての走査線に対して等しい階調表示特性を得る
ことができる。なお、この場合のサブフィールドの時間
は、１／１２０×１／２５５＝１／３０６００秒程度に
設定することが望ましい。この際の表示駆動電圧は、１
／３０６００×１／ｋ秒ずつスライドさせる（ｋ：走査
電極（ライン）数）。なお、図９は４階調表示の場合で
あり、光パルスの１サブフィールドは１／３６０秒、発
光可能時間の立ち上がりは２ライン目以降１／３６０×
１／ｋづつスライドさせている例である。

【００３３】以上、実施形態１の表示装置１１の構成、
作用・動作、及び駆動方法について説明したが、本実施
形態では、表示部１２に形成される光能動素子としての
バイポーラトランジスタ部１５は画素面積に影響を与え
ないため、開口率が高くでき、実質的には開口率を１０
０％に近づけることができる。また、後電極１９、バイ
ポーラトランジスタ部１５、第１有機ＥＬ素子１６の各
有機層は、特にパターニングを要しない積層構造である
ため、従来例のようにＴＦＴの製造工程などの繁雑な工
程を要しないため、高い歩留まりを得ることができる。
さらに、このように高い歩留まりを得ることができるた
め、大画面化に対応できるという利点がある。またさら
に、上記したように１画素内に能動素子の占有面積が無
いため、画素の高密度化を達成することが可能となる。
そして、本実施形態のような駆動方法を行うことによ
り、多階調表示が可能となる。また、本実施形態では、
有機ＥＬ素子を利用しているため例えば５〜１０Ｖ程度
の低電圧駆動が可能となり、低消費電力化を達成するこ
とができる。

【００３４】（実施形態２）図１０は、本発明に係る表
示装置の実施形態２を示す断面図である。同図において
は書き込み部１３を省略して示している。後電極１９を
各画素列に対応するようにストライプ状に分離して形成
し、後電極１９どうしの間に電気的に絶縁性を持つ樹脂
材料などでなる絶縁層３２を介在させている。一方、前
電極２６は、表示領域全体を覆うように１枚の平面電極
となっている。なお、他の構成は、上記した実施形態１
と同様である。本実施形態においては、後電極１９に沿
って形成された画素列どうしの間の短絡を防止できるた
め、バイポーラトランジスタ部１５の誤動作を防止する
ことができる。この場合、後電極１９を図８の電極２６
の１〜ｋのようにスライドした電圧を印加する。なお、
それ以外の作用・動作並びに効果は、上記した実施形態
１と同様であるため、その説明を省略する。

【００３５】（実施形態３）図１１は、本発明に係る表
示装置の実施形態３を示す断面図である。同図は表示部
１２のみを示するものであり、書き込み部１３を省略し
たものである。本実施形態の表示装置１１の構成は、上
記した実施形態１の表示装置１１の前に外光の入射を抑
制する減光フィルタ３３を配置した構成である。他の構
成は、上記した実施形態１と同様である。本実施形態に
おいては、減光フィルタ３３が外光の入射を抑制するた
め、バイポーラトランジスタ部１３が外光により光励起
されて誤動作を起こすのを防止することができる。減光
フィルタ３３を紫外線に対し不透明で可視光に対し透明
である部材に設定し、さらにバイポーラトランジスタ１
５のｐ型層２１の励起波長域を紫外線帯域に設定し、書
き込み部１３の第２有機ＥＬ素子１８の発光波長域を紫
外線帯域に設定し、そして、表示部１２の第１有機ＥＬ
素子１６の発光波長域を紫外線帯域及び可視光帯域に設
定すれば、表示部１２の可視光を効率よく出射すること
ができる。なお、本実施形態における作用・同様並びに
効果は上記した実施形態１と同様である。

【００３６】（実施形態４）図１２は、本発明に係る表
示装置の実施形態４の表示部１２を示す断面図である。
本実施形態においては、第１ガラス基板１４の上にバイ
ポーラトランジスタ部１５を設けた構成は上記した実施
形態１と同様である。実施形態１と異なる点は、バイポ
ーラトランジスタ部１５上に形成された第１有機ＥＬ素
子１６を、それぞれ画素毎に分離して形成し、それぞれ
Ｒ、Ｇ、Ｂの発光を行うように設定した点である。

【００３７】以下、本実施形態の表示装置１１における
第１有機ＥＬ素子１６の構成を説明する。先ず、第１有
機ＥＬ素子１６は、各画素で分離するように形成され、
それぞれがＲ、Ｇ、Ｂの発光を行うように設定され、所
定の色配列に基づいてアレイ状に配置されている。

【００３８】図１２に示すように、Ｒ発光を行う第１有
機ＥＬ素子１６Ｒは、ｎ型層２２の上に、順次電子輸送
層３４ＥＴ、発光層３４Ｌ、正孔輸送層３４ＨＴが積層
された有機層を備えている。本実施形態においては、電
子輸送層３４ＥＴがＡｌｑ３でなる。また、発光層３４
Ｌには、ＰＶＣｚ、ＢＮＤ、ＴＰＤ、ＤＣＭ１の混合層
を導入したものを用いることができる。さらに、正孔輸
送層３４ＨＴは、ＴＰＤもしくはＴＰＤのメチル基を水
素基で置換したα−ＮＰＤで形成されている。

【００３９】また、Ｇ発光を行う第１有機ＥＬ素子１６
Ｇは、ｎ型層２２の上に、順次、電子輸送層を兼ねた発
光層３５ＥＬと正孔輸送層３５ＨＴとが積層された有機
層を備えている。本実施形態においては、発光層３５Ｅ
Ｌが、ビス（10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリン）化ベリ
リウム（以下、Ｂｅｂｑ２という）でなる。また、正孔
輸送層３５ＨＴは、α−ＮＰＤで形成されている。

【００４０】さらに、Ｂ発光を行う第１有機ＥＬ素子１
６Ｂは、ｎ型層２２の上に、順次、電子輸送層３６Ｅ
Ｔ、発光層３６Ｌ、正孔輸送層３６ＨＴが積層された有
機層を備えている。本実施形態においては、電子輸送層
３６ＥＴがＡｌｑ３で形成されている。また、発光層３
６Ｌには、ジスチリルアーリレン誘導体という一群の高
性能な青色発光材料である4,4'-ビス（2,2'-ジフェニル
ビミレン）ビフェニル（以下、ＤＴＶＢｉという）及び
４，４’−ビス（２−カルバゾールビニレン）ビフェニ
ル（以下、ＢＣｚＢｉという）の混合物を用いる。さら
に、正孔輸送層３６ＨＴとしては、α−ＮＰＤを用い
る。

【００４１】なお、図示しないが、前電極２６に沿って
列をなす第１有機ＥＬ素子どうしの間には絶縁層が介在
され、各画素を構成する有機ＥＬ素子どうしの電気的絶
縁を保っている。また、本実施形態においては、図１２
に示すように、前電極２６に沿って並ぶ有機ＥＬ素子の
列どうしの間にはスリット３７を形成したが、このスリ
ット３７に絶縁層を充填した構造としても勿論よい。こ
のように、本実施形態においては、各有機ＥＬ素子が独
立して形成されているため、有機ＥＬ素子に誤動作が発
生するのを確実に防止することができる。

【００４２】このような構成の表示装置１１では、Ｒ、
Ｇ、Ｂ発光を行うことができるため、これを階調制御す
ることによりフルカラー表示が可能となる。なお、他の
作用・効果は、上記した実施形態１と同様である。ま
た、本実施形態において色純度を向上するために、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各画素に対応してカラーフィルタを前方に配置
する構成としてもよい。

【００４３】（実施形態５）図１３は、本発明に係る表
示装置の実施形態５を示す断面図である。本実施形態に
おいては、書き込み部１３の第２ガラス基板１７の前面
に、例えばブラックマスクに用いられる樹脂材料でなる
ピンホールマスク３８を配置している。このピンホール
マスク３８に開口されたピンホール３８Ａは、アノード
電極２７とカソード電極３１とが交差する書き込み光発
生部に対応して形成されている。この書き込み光発生部
に対応するバイポーラトランジスタ部１５の部分にのみ
書き込み光Ｃを入射させ、拡散する書き込み光Ｃが隣接
するバイポーラトランジスタ部１５に入射するのを防止
することができる。このため、バイポーラトランジスタ
部１５の誤動作を確実に防止することができる。本実施
形態の表示装置１１における他の構成は、上記した実施
形態１と同様である。

【００４４】（実施形態６）図１４は、本発明に係る表
示装置の実施形態６を示す断面図である。本実施形態
は、表示部１３の前方に書き込み部１３を配置した構成
である。本実施形態では、書き込み部１３のカソード電
極３１が表示用光を透過するように膜厚や材料が設定さ
れている。本実施形態では、書き込み光Ｃが後方の表示
部１２のバイポーラトランジスタ部１５に入射してバイ
ポーラトランジスタ部１５をオン状態にして、これに伴
い対応する第１有機ＥＬ素子１６の画素部分で発光が起
こるように設定されている。書き込み光Ｃは可視光以外
の波長域の光で、ｐ型層２１は、この可視光以外の波長
域の光で励起され、表示用光Ａは、励起光及び可視光を
含む光が望ましい。

【００４５】以上、実施形態１〜実施形態６について説
明したが、本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、上記した各実施形態では、バイポーラトランジスタ
部１５がｎ-ｐ-ｎ型の構成であったが、ｎ型層２０とｐ
型層２１との間及びｐ型層２１とｎ型層２２との間に、
それぞれイントリンシック層を介在させてｎ−ｉ−ｐ−
ｉ−ｎ型の構成としてもよく、ｐ−ｎ−ｐ型の構成とし
てもよい。なお、ｐ−ｎ−ｐ型のバイポーラトランジス
タ部とした場合は、ｐ型層の上に接合させる有機層は正
孔輸送性の材料層にする必要がある。

【００４６】また、本発明の表示装置において第１有機
ＥＬ素子１６の各画素から出射される光を色変換フィル
タを用いてＲ、Ｇ、Ｂなどに変える構成としても勿論よ
い。

【００４７】

【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、画素開口率が極めて高く、しかも歩留まり
が向上でき、高精細化並びに大画面化を可能にすると共
に、低消費電力化が達成でき、しかも階調表示を行うこ
とができる表示装置及びその駆動方法を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の実施形態１の断面図。

【図２】実施形態１の表示装置の等価回路図。

【図３】実施形態１の表示装置の駆動原理を示す説明
図。

【図４】実施形態１の表示装置の駆動原理を示す説明
図。

【図５】実施形態１の表示装置の駆動原理を示す説明
図。

【図６】実施形態１の表示装置の駆動原理を示す説明
図。

【図７】実施形態１の表示装置の駆動方法を示す波形
図。

【図８】実施形態１の表示装置の説明図。

【図９】実施形態１の表示装置の駆動方法を示すタイミ
ングチャート。

【図１０】本発明に係る表示装置の実施形態２を示す断
面図。

【図１１】本発明に係る表示装置の実施形態３を示す断
面図。

【図１２】本発明に係る表示装置の実施形態４を示す断
面図。

【図１３】本発明に係る表示装置の実施形態５を示す断
面図。

【図１４】本発明に係る表示装置の実施形態６を示す断
面図。

【図１５】従来の表示装置を示す断面図。

【図１６】従来の他の表示装置を示す断面図。

【符号の説明】

１１表示装置１２表示部１３書き込み部１５バイポーラトランジスタ部１６第１有機ＥＬ素子Ａ表示用光Ｂ帰還光Ｃ書き込み光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光手段と、該発光手段の後方に配置さ
れ、前記発光手段から出射された光により励起されて前
記発光手段の発光を維持するキャリアの供給を可能にす
る光スイッチ素子と、前記光スイッチ素子に書き込み光
を入射させる書き込み光発生手段と、を備えることを特
徴とする表示装置。
【請求項２】前記発光手段は、各々所定電圧が印加さ
れることにより所定波長域の表示用光を発光させる発光
領域がマトリクス状に形成された第１有機ＥＬ素子でな
り、前記書き込み光発生手段は、前記第１有機ＥＬ素子
の各々の発光領域に対応する書き込み光発生領域がマト
リクス状に形成された第２有機ＥＬ素子でなり、前記光
スイッチ素子は前記第１有機ＥＬ素子の各々の発光領域
に対応して配置されていることを特徴とする請求項１に
記載の表示装置。
【請求項３】前記光スイッチ素子は、バイポーラトラ
ンジスタであることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の表示装置。
【請求項４】有機ＥＬ層を挟む前後一対の電極間に各
々所定電圧が印加されることにより所定波長域の表示用
光を発光させる複数の発光領域がマトリクス状に配置さ
れた第１有機ＥＬ素子と、該第１有機ＥＬ素子の後方に
配置され且つ前記第１有機ＥＬ素子の各々の発光領域に
対応して配置され、且つ光入射に伴い対応する前記第１
有機ＥＬ素子の発光領域にキャリアの供給を可能にする
バイポーラトランジスタと、前記第１有機ＥＬ素子の各
々の発光領域に対応してマトリクス状に書き込み光発生
領域が形成された第２有機ＥＬ素子と、を備えた表示装
置の駆動方法であって、前記一対の電極間に１フィールドの中で、発光可能時間
に発光領域の発光のしきい値以上の駆動電圧が印加さ
れ、前記発光可能時間以外の時間に少なくとも前記しき
い値未満の電圧が印加されることを特徴とする表示装置
の駆動方法。
【請求項５】前記発光可能時間内に前記第２有機ＥＬ
素子の所定の書き込み光発生領域から書き込み光を発生
させ、当該書き込み光を対応する前記バイポーラトラン
ジスタに入射させて前記有機ＥＬ層に前記しきい値以上
の駆動電圧を印加させることを特徴とする請求項４記載
の表示装置の駆動方法。
【請求項６】前記１フィールドを複数のサブフィール
ドに分割し、前記第２有機ＥＬ素子の所定の書き込み光
発生領域で任意の前記サブフィールドにタイミングを合
わせて書き込み光パルスを発生させ、前記発光可能時間
内での実質発光時間を制御することにより階調制御を行
うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の表示
装置の駆動方法。
【請求項７】前記第１有機ＥＬ素子は前記有機ＥＬ層
を挟む前後の電極のうち一方の電極は表示領域全体に対
応する平面電極であり他方の電極は画素列に沿ってスト
ライプ状に形成され、前記第２有機ＥＬ素子は書き込み
用有機ＥＬ層をＸ−Ｙマトリクスをなす対向電極で挟ん
でなることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか
に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項８】前記第１有機ＥＬ素子の他方の電極は、
順次、１サブフィールドずつ発光可能時間の立ち上がり
をスライドさせることを特徴とする請求項７記載の表示
装置の駆動方法。