JP3872964B2 - ディスプレイ素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光ディスプレイ素子の電気的アドレッシング方法及びディスプレイ素子に係り、より詳細には、有機発光ダイオードディスプレイ(OLED、Organic Light-Emitting Diode Display)などのディスプレイ技術が応用された蛍光ディスプレイ素子の電気的アドレッシング方法及びディスプレイ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
OLEDだけでなく液晶ディスプレイ(LCD、Liquid Crystal Display)、電界放射ディスプレイ(FED、Field Emission Display)及び真空蛍光ディスプレイ(VFD、Vacuum Fluorescence Display)のようなディスプレイ技術の一般的な事項は既に応用されてきた。
【０００３】
LCDの場合、偏光板間の液晶が単一領域に整列された休止状態で欠点が誘発される。この領域の整列状態は印加される電場の手段によって変わりうる。このような場合、液晶と偏光板との組合わせによる光の吸収状態が変わる。
【０００４】
LCD装置は平板ディスプレイ装置及びモニター市場を占有している。このようなLCD装置は周囲に光がある時に低いエネルギーが消費される。しかし、そうでない場合、追加的な照明のための消費電力が要求される。また、視野角が狭くて、液晶の低いスイッチング速度によって速い動映像が歪曲される場合もある。
【０００５】
VFDの場合、加熱された格子陰極から電子が真空状態で放出される。放出された電子は電界によって加速されて光を放出する蛍光層に衝突する。この機能モードは画像管のものと類似している。
【０００６】
FEDの場合、真空及び強い電界での冷陰極アレイから電子が放出されて蛍光層に衝突することによって光の放射を誘導する。
【０００７】
VFDとFEDは、ディスプレイ素子として厚くて、動作電圧が相対的に高く、陰極を加熱するための入力電力が高くて(特に、VFDの場合)、柔軟性ディスプレイ装置にならない。
【０００８】
OLEDは電荷搬送子の再結合による励起状態の形成のために電荷搬送子の走査を必要とする。この励起状態は光が放射される場合に消滅される(EP０４２３ ２８３,US００５ ８６９ ３５０,EP０２９ ４０ ６１参照)。OLEDは広い視野角と非常に短いスイッチング時間を有する。追加照明が必要なLCDに比べれば、OLEDは適切な周囲照明を必要としないのでエネルギー消費がさらに少ない。
【０００９】
しかし、このような利点は強い周囲照明の条件で失われる。なぜならば、周囲照明の影響によって視感的な明暗比が低くなるからである。
【００１０】
一方、このように公知の放射機能モードに追加して、電界による蛍光消光効果が１９９５年ドイツののMarburg大学のMartin Deussenの博士論文に説明されている。この効果はOLED素子と同じかまたは類似の素子に適用される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、周囲照度の変化にもかかわらず視感的な明暗比を一定に維持し消費電力を節減できる蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法及びディスプレイ素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法は、高分子物質及び／または低分子量有機物質が使われるディスプレイ素子を電界による蛍光消光の効果として電気的にアドレッシングする方法である。
【００１３】
この方法は、明るい画素に印加される正極性電圧を周囲の照度に反比例して変える段階と、暗い画素に印加される負極性電圧を周囲の照度に比例して変える段階と、を含み、前記ディスプレイ素子の周囲の照度によってOLEDモード及び電界-消光光発光素子(FQPED)モードを行わせる。
【００１４】
前記他の目的を達成するための本発明の蛍光ディスプレイ素子は、高分子物質及び低分子量有機物質中で少なくともいずれか１つが使われるディスプレイ素子である。このディスプレイ素子は、電界による蛍光消光の効果によって、設定照度より低い周囲照度でOLEDモードとして動作し、前記設定照度以上の周囲照度でFQPEDモードとして動作するようになっている。
【００１５】
本発明の前記蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法及びディスプレイ素子によれば、暗い周囲照度でOLEDモードが適用され、明るい周囲照度でFQPEDモードが適用される。これにより、外部光源の光によってOLEDから放射される光が弱くなる現象が防止されうる。例えば、強い陽光下でもOLEDの明暗比が高くなる。したがって、周囲照度の変化にもかかわらず視感的な明暗比が一定に維持されうる。また、前記FQPEDモードが用いられることによって消費電力が節減されうる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施の形態に対して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るOLEDモードの動作原理を示す。図２は、本発明に係るFQPEDモードの動作原理を示す。
【００１８】
図１を参照すれば、OLEDの機能原理に係るディスプレイ素子４は、電源５、ITO(Indium-Tin-Oxide)の透明接触部６及びアルミニウムの金属接触部７より構成される。OLEDの機能原理が作用する場合、第１段階１では第２段階２での電荷搬送子の再結合及び励起状態の形成のために電荷搬送子が投入される。第３段階３では、光９の放射下で励起状態が消滅する。
【００１９】
前記のような機能原理を有するOLEDモードは暗い周囲及び／または弱い光の周囲で適用される。すなわち、暗い周囲照度で適用されるOLEDモードによれば、画素の輝度が増加するように正極性電圧が印加される。これにより電荷搬送子の再結合による蛍光光が放射される。
【００２０】
図２を参照すれば、FQPEDの機能原理のディスプレイ素子８は、同じ要素の電源５、ITOの透明接触部６及びアルミニウムの金属接触部７より構成される。ここで、放射のためには陽光または無機発光ダイオードの光源のような外部光源１０から光エネルギーが入射されねばならない。第１段階１では、外部光源１０によって励起状態が形成される。第２段階２では、電界が印加されない場合に光１１の放射によって励起状態が消滅する。電界が逆バイアス方向に印加されれば、励起状態の電荷搬送子への電離が促進され、放射される光１１の強度が減る。第３段階３では、電荷搬送子が接触部６、７によって除去される。
【００２１】
前記の原理の実用化において、明るい画素に印加される正極性電圧が周囲照度の上昇によって減りうる。このような場合、周囲照度の変換に基づいて注入される電荷搬送子の量により蛍光放射量が減る。これと同時に、周囲画素にはその蛍光放射量が減るように逆バイアス電圧が増大される。
【００２２】
非常に強い照度では、明るい画素の正極性動作は完全に麻痺されうる。このような条件下ではFQPEDモードだけ行われる。このようなスイッチング動作は光エネルギーを電気的エネルギーに変える素子が適用された駆動回路によって自動的に行われうる。すなわち、明るい画素に印加される正極性電圧を周囲の照度に反比例して変え、暗い画素に印加される負極性電圧を周囲の照度に比例して変えることによって可能である。
【００２３】
一方、排他的なFQPEDモード、すなわち、周囲光のレベルに対して独立的なFQPEDモードの遂行も可能である。このような場合にも、高い周囲照度下でのOLEDの動作に比べて低い電力の入力が可能である。必要であれば、高い効率の無機発光ダイオードのような光源を追加で導入できる。
【００２４】
図２のFQPEDモードを適用することにおいて、暗い画素のためのエネルギー消費を減らすためには、逆方向への電荷注入を最小化する必要がある。これは接触部６、７物質、特に陰極７物質を適切に選択することによって可能である。このような物質としてバリウムのような低い電子仕事関数を有することが望ましい。
【００２５】
本発明に係るディスプレイ素子の実施の形態として、成形ガラス基板に透明電極として形成されたITO上に高い伝導率の高分子物質、例えば、PEDOTの第１層が厚さ３０nm程度で形成された行列ディスプレイを挙げられる。この第１層はPEDOT、ポリアニリン及びポリピロール中から選ばれる少なくともどれか一つで形成される。この第１層が乾燥された後、その上にポリ誘導物(deriative)、例えば、ポリフェニレンビニレンによる黄色放射高分子物質の第２層が、例えば５０nmの厚さで形成される。次に陰極層が蒸着される。この陰極層は低い仕事関数の金属で形成される。
【００２６】
本実施の形態の場合、アルミニウム層と結合されたフッ化バリウム薄層、またはアルミニウム層または銀層と結合されたバリウム層が使われる。このように形成されたディスプレイパネルは密封される。
【００２７】
このディスプレイパネルは、例えば、無機半導体よりなった青色発光ダイオードによって照明を受けられる。この条件で明るい画素の高分子物質は黄色の光放射光を放射する。また、暗い画素に１６Vの逆極性電圧が印加されることによって、相応する画素は前述されたFQPEDの効果によって顕著に暗くなる。これにより、陽光のように明るい周囲照度下でも視感的明暗比が低くならない。これに係り、明るい画素から周囲の光エネルギーに比例した輝度の光発光光が放射されるので、明るい周囲照度で不要に消費される電力を減らしうる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法及びディスプレイ素子によれば、暗い周囲照度でOLEDモードが適用され、明るい周囲照度でFQPEDモードが適用される。これにより、外部光源の光によってOLEDから放射される光の明暗比が弱くなる現象が防止されうる。例えば、強い陽光下でもOLEDの明暗比が高くなる。したがって、周囲照度の変化にもかかわらず視感的な明暗比が一定に維持されうる。また、FQPEDモードが用いられることによって消費電力が節減されうる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されずに、特許請求の範囲に記載された発明の思想及び範囲内で当業者によって変形及び改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るOLEDモードの動作原理を示す図面である。
【図２】本発明に係るFQPEDモードの動作原理を示す図面である。
【符号の説明】
１ 第１段階
２ 第２段階
３ 第３段階
４ ディスプレイ素子
５ 電源
６ 透明接触部
７ 金属接触部
８ ディスプレイ素子
９ 放射される光
１０ 外部光源
１１ 放射される光
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光ディスプレイ素子の電気的アドレッシング方法及びディスプレイ素子に係り、より詳細には、有機発光ダイオードディスプレイ(OLED、Organic Light-Emitting Diode Display)などのディスプレイ技術が応用された蛍光ディスプレイ素子の電気的アドレッシング方法及びディスプレイ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
OLEDだけでなく液晶ディスプレイ(LCD、Liquid Crystal Display)、電界放射ディスプレイ(FED、Field Emission Display)及び真空蛍光ディスプレイ(VFD、Vacuum Fluorescence Display)のようなディスプレイ技術の一般的な事項は既に応用されてきた。
【０００３】
LCDの場合、偏光板間の液晶が単一領域に整列された休止状態で欠点が誘発される。この領域の整列状態は印加される電場の手段によって変わりうる。このような場合、液晶と偏光板との組合わせによる光の吸収状態が変わる。
【０００４】
LCD装置は平板ディスプレイ装置及びモニター市場を占有している。このようなLCD装置は周囲に光がある時に低いエネルギーが消費される。しかし、そうでない場合、追加的な照明のための消費電力が要求される。また、視野角が狭くて、液晶の低いスイッチング速度によって速い動映像が歪曲される場合もある。
【０００５】
VFDの場合、加熱された格子陰極から電子が真空状態で放出される。放出された電子は電界によって加速されて光を放出する蛍光層に衝突する。この機能モードは画像管のものと類似している。
【０００６】
FEDの場合、真空及び強い電界での冷陰極アレイから電子が放出されて蛍光層に衝突することによって光の放射を誘導する。
【０００７】
VFDとFEDは、ディスプレイ素子として厚くて、動作電圧が相対的に高く、陰極を加熱するための入力電力が高くて(特に、VFDの場合)、柔軟性ディスプレイ装置にならない。
【０００８】
OLEDは電荷搬送子の再結合による励起状態の形成のために電荷搬送子の走査を必要とする。この励起状態は光が放射される場合に消滅される(EP０４２３ ２８３,US００５ ８６９ ３５０,EP０２９ ４０ ６１参照)。OLEDは広い視野角と非常に短いスイッチング時間を有する。追加照明が必要なLCDに比べれば、OLEDは適切な周囲照明を必要としないのでエネルギー消費がさらに少ない。
【０００９】
しかし、このような利点は強い周囲照明の条件で失われる。なぜならば、周囲照明の影響によって視感的な明暗比が低くなるからである。
【００１０】
一方、このように公知の放射機能モードに追加して、電界による蛍光消光効果が１９９５年ドイツののMarburg大学のMartin Deussenの博士論文に説明されている。この効果はOLED素子と同じかまたは類似の素子に適用される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、周囲照度の変化にもかかわらず視感的な明暗比を一定に維持し消費電力を節減できる蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法及びディスプレイ素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法は、高分子物質及び／または低分子量有機物質が使われるディスプレイ素子を電界による蛍光消光の効果として電気的にアドレッシングする方法である。
【００１３】
この方法は、明るい画素に印加される正極性電圧を周囲の照度に反比例して変える段階と、暗い画素に印加される負極性電圧を周囲の照度に比例して変える段階と、を含み、前記ディスプレイ素子の周囲の照度によってOLEDモード及び電界-消光光発光素子(FQPED)モードを行わせる。
【００１４】
前記他の目的を達成するための本発明の蛍光ディスプレイ素子は、高分子物質及び低分子量有機物質中で少なくともいずれか１つが使われるディスプレイ素子である。このディスプレイ素子は、電界による蛍光消光の効果によって、設定照度より低い周囲照度でOLEDモードとして動作し、前記設定照度以上の周囲照度でFQPEDモードとして動作するようになっている。
【００１５】
本発明の前記蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法及びディスプレイ素子によれば、暗い周囲照度でOLEDモードが適用され、明るい周囲照度でFQPEDモードが適用される。これにより、外部光源の光によってOLEDから放射される光が弱くなる現象が防止されうる。例えば、強い陽光下でもOLEDの明暗比が高くなる。したがって、周囲照度の変化にもかかわらず視感的な明暗比が一定に維持されうる。また、前記FQPEDモードが用いられることによって消費電力が節減されうる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施の形態に対して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るOLEDモードの動作原理を示す。図２は、本発明に係るFQPEDモードの動作原理を示す。
【００１８】
図１を参照すれば、OLEDの機能原理に係るディスプレイ素子４は、電源５、ITO(Indium-Tin-Oxide)の透明接触部６及びアルミニウムの金属接触部７より構成される。OLEDの機能原理が作用する場合、第１段階１では第２段階２での電荷搬送子の再結合及び励起状態の形成のために電荷搬送子が投入される。第３段階３では、光９の放射下で励起状態が消滅する。
【００１９】
前記のような機能原理を有するOLEDモードは暗い周囲及び／または弱い光の周囲で適用される。すなわち、暗い周囲照度で適用されるOLEDモードによれば、画素の輝度が増加するように正極性電圧が印加される。これにより電荷搬送子の再結合による蛍光光が放射される。
【００２０】
図２を参照すれば、FQPEDの機能原理のディスプレイ素子８は、同じ要素の電源５、ITOの透明接触部６及びアルミニウムの金属接触部７より構成される。ここで、放射のためには陽光または無機発光ダイオードの光源のような外部光源１０から光エネルギーが入射されねばならない。第１段階１では、外部光源１０によって励起状態が形成される。第２段階２では、電界が印加されない場合に光１１の放射によって励起状態が消滅する。電界が逆バイアス方向に印加されれば、励起状態の電荷搬送子への電離が促進され、放射される光１１の強度が減る。第３段階３では、電荷搬送子が接触部６、７によって除去される。
【００２１】
前記の原理の実用化において、明るい画素に印加される正極性電圧が周囲照度の上昇によって減りうる。このような場合、周囲照度の変換に基づいて注入される電荷搬送子の量により蛍光放射量が減る。これと同時に、周囲画素にはその蛍光放射量が減るように逆バイアス電圧が増大される。
【００２２】
非常に強い照度では、明るい画素の正極性動作は完全に麻痺されうる。このような条件下ではFQPEDモードだけ行われる。このようなスイッチング動作は光エネルギーを電気的エネルギーに変える素子が適用された駆動回路によって自動的に行われうる。すなわち、明るい画素に印加される正極性電圧を周囲の照度に反比例して変え、暗い画素に印加される負極性電圧を周囲の照度に比例して変えることによって可能である。
【００２３】
一方、排他的なFQPEDモード、すなわち、周囲光のレベルに対して独立的なFQPEDモードの遂行も可能である。このような場合にも、高い周囲照度下でのOLEDの動作に比べて低い電力の入力が可能である。必要であれば、高い効率の無機発光ダイオードのような光源を追加で導入できる。
【００２４】
図２のFQPEDモードを適用することにおいて、暗い画素のためのエネルギー消費を減らすためには、逆方向への電荷注入を最小化する必要がある。これは接触部６、７物質、特に陰極７物質を適切に選択することによって可能である。このような物質としてバリウムのような低い電子仕事関数を有することが望ましい。
【００２５】
本発明に係るディスプレイ素子の実施の形態として、成形ガラス基板に透明電極として形成されたITO上に高い伝導率の高分子物質、例えば、PEDOTの第１層が厚さ３０nm程度で形成された行列ディスプレイを挙げられる。この第１層はPEDOT、ポリアニリン及びポリピロール中から選ばれる少なくともどれか一つで形成される。この第１層が乾燥された後、その上にポリ誘導物(deriative)、例えば、ポリフェニレンビニレンによる黄色放射高分子物質の第２層が、例えば５０nmの厚さで形成される。次に陰極層が蒸着される。この陰極層は低い仕事関数の金属で形成される。
【００２６】
本実施の形態の場合、アルミニウム層と結合されたフッ化バリウム薄層、またはアルミニウム層または銀層と結合されたバリウム層が使われる。このように形成されたディスプレイパネルは密封される。
【００２７】
このディスプレイパネルは、例えば、無機半導体よりなった青色発光ダイオードによって照明を受けられる。この条件で明るい画素の高分子物質は黄色の光放射光を放射する。また、暗い画素に１６Vの逆極性電圧が印加されることによって、相応する画素は前述されたFQPEDの効果によって顕著に暗くなる。これにより、陽光のように明るい周囲照度下でも視感的明暗比が低くならない。これに係り、明るい画素から周囲の光エネルギーに比例した輝度の光発光光が放射されるので、明るい周囲照度で不要に消費される電力を減らしうる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る蛍光ディスプレイ素子のアドレッシング方法及びディスプレイ素子によれば、暗い周囲照度でOLEDモードが適用され、明るい周囲照度でFQPEDモードが適用される。これにより、外部光源の光によってOLEDから放射される光の明暗比が弱くなる現象が防止されうる。例えば、強い陽光下でもOLEDの明暗比が高くなる。したがって、周囲照度の変化にもかかわらず視感的な明暗比が一定に維持されうる。また、FQPEDモードが用いられることによって消費電力が節減されうる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されずに、特許請求の範囲に記載された発明の思想及び範囲内で当業者によって変形及び改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るOLEDモードの動作原理を示す図面である。
【図２】本発明に係るFQPEDモードの動作原理を示す図面である。
【符号の説明】
１ 第１段階
２ 第２段階
３ 第３段階
４ ディスプレイ素子
５ 電源
６ 透明接触部
７ 金属接触部
８ ディスプレイ素子
９ 放射される光
１０ 外部光源
１１ 放射される光
Claims (5)
- 高分子物質及び低分子量有機物質中で少なくともいずれか１つが使われるディスプレイ素子において、
電界による蛍光消光の効果によって、設定照度より低い周囲照度で有機発光ダイオードディスプレイ（ OLED ）モードとして動作し、前記設定照度以上の周囲照度で電界―消光光発光素子（ FQPED ）モードとして動作するようになったことを特徴とするディスプレイ素子。 - 照明装置をさらに含むことによって、前記 FQPED モードとしてのみ動作することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ素子。
- 成形ガラス基板に形成された透明電極上に高い伝導率の高分子物質の第１層が形成され、前記第１層上に放射高分子物質の第２層が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ素子。
- 前記第１層が、
PEDOT （ Polyethylenedioxothiophene ）、ポリアニン及びポリピロール中から選ばれる少なくともいずれか１つで形成されたことを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ素子。 - 前記透明電極に対応する陰極の物質が、
前記 FQPED モードから逆方向への電荷注入を最小化する特性を有することを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ素子。
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