JPH07175420A

JPH07175420A - 光入力型有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH07175420A
Application number: JP24998294A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ekusa; 俊江草; Takashi Sasaki; 隆佐々木; Yoko Fukunaga; 容子福永; Akira Miura; 明三浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1995-07-14
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3405608B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光による情報の入力が可能なだけでなく、ス
イッチング機能、メモリ機能、多重入力機能などの多様
な機能を有する光入力型有機ＥＬ素子を提供する。【構成】１対の電極（１２，１８）の間に、発光層
（１５）およびキャリヤー注入層（１４，１６）からな
る発光表示部（１７）と光応答部（１３）とを積層して
形成した構造を有し、光応答部（１３）に入力された情
報に応じて発光表示が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外部情報を光入力方式で
書き込むことができ、その外部情報に応じて発光表示が
可能な光入力型有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報化システムの急速な進展に伴
い、種々の情報入出力機器が飛躍的に改善されている。
現在、コンピュータとユーザーとの間のインターフェー
ス機器としてのディスプレイデバイスは、液晶デバイス
やＣＲＴが主流になっている。このうち液晶デバイスは
薄型軽量でありしかも駆動消費電力が小さいという特徴
を有し、今後ともディスプレイデバイスとしての発展が
期待されている。

【０００３】しかし、液晶デバイスは、その動作特性上
不可避な欠点も有している。例えば、バックライト光源
を必要とする、応答速度が遅い、視野角が狭い、大画面
化が困難である、明光下での表示コントラストが必ずし
もよくないことなどである。このような欠点を克服する
ために、プラズマディスプレイ、無機系ＥＬパネル、真
空マイクロカソード素子などの発光型表示素子が従来よ
り注目されてきた。しかし、これらの発光型表示素子に
は、輝度が不十分である、多色表示が困難である、駆動
電圧が高いなどの問題がある。

【０００４】これに対して最近、有機薄膜の積層構造を
有するキャリヤー注入型電界発光素子（有機ＥＬ素子）
において、１０Ｖ前後の低電圧駆動で１０００ｃｄ／ｍ
²以上の高輝度発光を実現できることが報告されてい
る。このような有機ＥＬ素子では、発光色が使用する有
機色素の蛍光色とほぼ一致することから、有機色素を適
宜選択することにより多色表示も容易に実現できる。ま
た、有機薄膜は蒸着法により簡便に形成できるので、大
面積化にも有利である。このように有機ＥＬ素子は、液
晶デバイスの欠点を回避し、表示性能を大幅に向上させ
うるディスプレイデバイスとして大きな期待を寄せられ
ており、実用化に向けた技術開発が精力的に進められつ
つある。

【０００５】一方、情報システムは将来ますます多様化
する傾向にあり、インターフェースに関してもハード及
びソフトウェア技術ともにその重要性が増している。例
えば、現在の入力形式はキーボードやマウスが中心とな
っているが、最近ではペン入力方式のパーソナルコンピ
ュータ及びそのための専用のＯＳの開発が進んでいる。
このように、コンピュータに対する入力形態は、キーボ
ードやマウスと比較してより人間の感性や行動様式に見
合った形態が求められ、かつシステムの運用状況あるい
はコンピュータなどの使用環境に応じた多様性が求めら
れると考えられる。また、情報の出力形式も従来のよう
な単純な表示機能ばかりでなく、システムに応じた高度
な機能が要求される。したがって、有機ＥＬ素子につい
ても単に高性能な表示機器としての特性だけでなく、情
報の入力機能、蓄積機能、記憶機能などを兼ね備えた特
性が要求される。

【０００６】さらに、従来用いられている入力可能な表
示機器は、情報入力用の素子と、表示用の素子とが別個
に構成されていたため、情報検知と表示駆動とを全く異
なる回路で行ってきた。これに加えて、入力された情報
に対する表示動作は、情報入力用の機構及び表示用の機
構とは全く異なる、情報処理のための機器によって行う
必要があった。

【０００７】例えば上述したように、近年は人間の使い
やすさを重視した入出力装置として各種のペン入力型液
晶表示素子が普及しはじめている。これらの装置では、
表示機能を持った液晶ディスプレイとは別個にペンによ
る入力を検知する装置が付随している。ペン入力装置に
は、ペンによる筆圧を検知するもの、ペンから発生する
電磁波を検知するもの、ペンによる光入力を検知するも
のなどの様々な手法があるが、いずれにしてもこれらの
入力手法と液晶の表示手法とは機構的に全く異なるもの
である。したがって、入力された情報を表示出力するた
めには、コンピューターによる情報処理が必要となる。
すなわち、ペン入力された情報は、いったんコンピュー
ターによってその入力された座標やパターンを検知し、
これらに処理を施して得た画像情報を液晶表示動作の入
力信号として用いることにより、全体的なシステムとし
てペン入力型の表示素子を構成しているだけにすぎな
い。当然ではあるが、以上のような手順でペン入力情報
を画像表示するためには、相当量のコンピューターによ
る演算が必要とされるため、入力検知能力が遅く、シス
テムのプログラミングが困難であるなどが大きな問題と
なる。その結果、現状のペン入力型液晶表示素子は必ず
しも人間が使いやすい道具とはいえない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光に
よる情報の入力及びその情報に対応した発光表示が可能
であり、さらに光入力情報の蓄積機能、記憶機能などを
兼ね備えた光入力型有機ＥＬ素子を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光入力型有機Ｅ
Ｌ素子は、発光表示部及び光応答部を有する有機薄膜
と、該有機薄膜に電圧を印加する１対の電極とを具備
し、光入力された情報に応じて発光表示が行われること
を特徴とするものである。

【００１０】本発明の光入力型有機ＥＬ素子は一般的に
は、発光表示部を構成する１層又は複数層の有機薄膜と
光応答部を構成する１層又は複数層の有機薄膜とが積層
され、この積層構造の有機薄膜にキャリヤーを注入する
ための電子注入用及び正孔注入用の１対の電極が設けら
れた構造を有している。ここで、発光表示部及び光応答
部の積層順序は特に限定されない。また、発光表示部を
構成する有機薄膜の少なくとも一部が光応答部を構成
し、順方向バイアスで発光表示、逆方向バイアスで入力
された光の検出を行ってもよい。

【００１１】本発明においては、光応答部を構成する有
機薄膜がスイッチング応答を示すことが好ましい。ま
た、光応答部を構成する有機薄膜として、異なる複数の
波長の光によって可逆的に変化するものを用いれば、メ
モリ機能を発揮することができる。さらに、例えば複数
の材料を２次元的にパターン化するか又は積層した有機
薄膜で光応答部を構成して、互いに異なる波長の光に対
し応答を示す領域を形成すれば、これらの互いに異なる
波長を有する複数の光による多重入力機能を付与するこ
とが可能となる。なお、光応答部を構成する有機薄膜に
不純物をドープし、その不純物濃度に応じて光に対する
応答性を変化させることもできる。

【００１２】以下、本発明をより詳細に説明する。

【００１３】本発明において、基板としては、ガラス；
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカ
ーボネートなどの樹脂類；鋼シート、ステンレスシート
などの金属シートなどが用いられる。

【００１４】本発明において、発光表示部は通常の有機
ＥＬ素子と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。
図１４を参照して発光表示部について説明する。発光表
示部の構成としては、図１４に示されるように正孔注入
用電極（Ｍ_H）１と電子注入用電極（Ｍ_E）５との間
に、正孔注入層（Ｏ_H）２、発光層（Ｏ_L）３及び電子
注入層（Ｏ_E）４が形成されたものが代表的である。な
お、発光表示部を構成する有機薄膜の積層構造は、上述
したように３層構造に限らず、電子注入層と発光層との
２層構造や正孔注入層と発光層との２層構造などでもよ
い。また、電子注入層、発光層及び正孔注入層のうち少
なくともいずれかが複数層からなる４層以上の多層構造
でもよい。さらに、各有機薄膜は単一の材料で構成され
ていてもよいし、２種以上の材料が混合していてもよ
い。これらの構成は、発光色、動作電圧、輝度、応答速
度など、素子に要求される性能に応じて決定される。

【００１５】図１４の発光表示部について、電圧を印加
していないときの接合状態を図１５（ａ）に、電圧を印
加したときの接合状態を図１５（ｂ）に示し、その動作
を説明する。図１５（ａ）における各層の接合状態は以
下の通りである。電子注入用電極（Ｍ_E）５と電子注入
層（Ｏ_E）４との間には、電子注入性の接合が形成され
る。電子注入層（Ｏ_E）４と発光層（Ｏ_L）３との間に
は、電子注入性かつ正孔ブロッキング性の接合が形成さ
れる。一方、正孔注入用電極（Ｍ_H）１と正孔注入層
（Ｏ_H）２との間には、正孔注入性の接合が形成され
る。正孔注入層（Ｏ_H）２と発光層（Ｏ_L）３との間に
は、正孔注入性かつ電子ブロッキング性の接合が形成さ
れる。いま、電子注入用電極５に負の電圧（順方向バイ
アス）を印加すると、図１５（ｂ）に示すように、電子
が電子注入用電極５から電子注入層４を介して発光層３
へ注入され、一方正孔が正孔注入用電極１から正孔注入
層２を介して発光層３へ注入される。そして、発光層３
中で電子と正孔とが再結合する。このときのエネルギー
がフォトンに変換されて発光する（電界発光）。したが
って、原理的には、発光層３のバンドギャップに相当す
る波長の発光が得られる。

【００１６】この場合、電極間に印加する順方向バイア
スを増加させると、電極から注入される電子及び正孔の
密度が増加し、発光輝度が増加する。したがって、印加
電圧によって発光輝度を制御することができる。印加電
圧の範囲は１〜１０Ｖに設定され、このときの電流密度
は１〜１００ｍＡ／ｃｍ²である。一方、電極間に逆方
向バイアスを印加した場合には、電極からのキャリヤー
注入が起こらず、素子には電流が流れないため（整流特
性）、発光もしない。

【００１７】発光表示部に用いられる材料を具体的に説
明する。発光層には、フォトルミネッセンス性の色素誘
導体が用いられる。フォトルミネッセンス性とは、色素
の光吸収が起こる波長の光で色素を励起したとき、その
励起状態から光子が放射される性質のことである。本発
明においては、特にその効率が高いものが選択されるこ
とが好ましい。電子注入層及び正孔注入層には、電極と
接したときに電子注入及び正孔注入が起こる材料が用い
られる。以上のような性質を有する材料は、本発明者ら
が開発した変位電流測定法によって調べることができ
る。

【００１８】次に、光応答部について説明する。光応答
部を構成する有機薄膜の少なくとも１層には、光を吸収
するとその電気物性が大きく変化する性質を示す材料が
用いられる。ここで、電気物性としては、光による伝導
度変化（光伝導性）、光誘起キャリヤー発生による電流
発生（光起電流）、光による電圧発生（光起電圧）など
が挙げられる。光応答部の電気物性の変化の態様に関し
ては、スイッチング応答のような非線形応答性、光双安
定性に基づくメモリ応答性などが挙げられる。このよう
な性質を示す材料は低分子化合物、高分子化合物のいず
れでもよく、以下のようなものが挙げられる。

【００１９】光伝導性を示す材料、すなわち光の照射に
よって電極から注入されたキャリヤーの輸送・注入特性
が変化する材料としては、ペリレンテトラカルボン酸ジ
イミド誘導体、テトラピリジルポルフィリン誘導体、ピ
リリウム色素、ポリアセン誘導体、種々の電荷移動錯体
などが挙げられる。このような材料からなる光応答部に
関しては、光によって発光表示部へのキャリヤー注入性
を制御できる。図１６に、このような材料からなる有機
薄膜のキャリヤー注入特性を変位電流測定法によって測
定した結果を示す。このような有機薄膜は、光を照射し
ていない場合には実線で表示されるようにほぼ絶縁体に
近いが、光照射によって破線で表示されるようにキャリ
ヤー輸送・注入性が高くなる。

【００２０】光誘起キャリヤーを発生する材料として
は、以下のようなものが挙げられる。例えば、Ｍ・ＴＣ
ＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、Ｍ・ＴＮＡＰ（テ
トラシアノナフトキノジメタン）、Ｍ・ＤＣＮＱＩ（ジ
シアノキノジイミン）（ここで、ＭはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ
などの金属イオン）などの錯体は、適当な波長のレーザ
ー光を照射すると組成が変化する。このうちＣｕ・ＴＣ
ＮＱは、光が照射されていない状態では「イオン性」の
錯体でありほぼ絶縁体としてふるまうが、５１０ｎｍの
波長のレーザー光を照射すると錯体の一部が「中性化」
する。この結果、照射部では非照射部に比較して電気伝
導度が１０³〜１０⁴倍に増大し、顕著な非線形電気伝
導性を示す。また、ポリジアセチレン誘導体は、光照射
によってＡ−Ｂ型構造相転移を起こし、光伝導性が大き
く変化する。また、交互積層型ＴＴｅＣ₁ＴＴＦ−ＴＣ
ＮＱは、光照射に伴って、擬一次元系特有の強い電子−
格子相互作用のためドメイン壁を素励起として多数のキ
ャリヤーが発生する。このような材料からなる光応答部
は、光が照射されるとそれ自体がキャリヤー注入層とし
て機能する。

【００２１】本発明の光入力型有機ＥＬ素子の一例は、
発光表示部の有機薄膜と上記のような材料からなる光応
答部の有機薄膜とを積層し、これらの上下に１対の電極
を設けた構造を有する。そして、上下の電極間に発光表
示部に対し順方向バイアスを印加していても、光応答部
に光を照射しない場合には全く電流は流れない。一方、
上下の電極間に順方向バイアスを印加しかつ光応答部に
光を照射すると、光応答部が高導電性になって電極から
十分なキャリヤーが注入される。さらに、キャリヤーは
光応答部から隣接する発光表示部へ輸送され、その結果
発光が生じる。なお、光応答部の材料が、いったん光を
吸収すると電気物性の変化が保持される双安定性を有し
ている場合、入力光を消しても発光が持続する。

【００２２】本発明の素子において、光入力の電気的な
検出は、例えば発光表示操作にとっての順方向バイアス
印加時に流れる電流を測定することにより実現できる。
すなわち、光応答部に光が照射されないと、電気伝導性
が低いので、キャリヤー注入が起きず発光もしない。一
方、光応答部に光が照射されると、電気伝導性が増加し
て、キャリヤーが注入される結果、発光が起こる。光の
照射を止めると、再び光応答部の電気伝導度が低下して
発光が停止する。したがって、順方向バイアス印加時に
流れる電流量を検出することにより光入力を検出でき
る。

【００２３】本発明の素子においては、発光表示部を構
成する有機薄膜の少なくとも１層が光を吸収することに
よってキャリヤーを発生し、光応答部として作用する性
質を有していてもよい。このとき光応答部として作用す
る有機薄膜は、電子注入層、発光層、正孔注入層のいず
れでもよい。この場合、素子に周波数３０Ｈｚ以上の交
流バイアスを印加し、逆方向バイアス時に光入力を検出
するのが有利である。すなわち、逆方向バイアス時に素
子に光が照射されると、光応答部の有機薄膜より光起電
流が発生し、電極から素子外へ流れる。この光起電流を
電気的に検出すれば、光が入力されたことを検出でき
る。さらに、適当な検出回路及び駆動回路を設計するこ
とにより、逆方向バイアス時に検出された光入力の信号
に基づいて順方向バイアスを上昇させて発光表示するこ
とができる。以下、このような素子をレフレックス型と
いう。

【００２４】本発明の素子において、光応答部はスイッ
チング応答、すなわち照射される光の強度に応じて発光
表示部へ注入可能なキャリヤー密度のしきい値的変化を
起こすことが好ましい。このようなスイッチング応答
は、強度の強い光を照射することによってはじめて素子
が動作するというように、特に背景光の影響を減少させ
る点で重要である。

【００２５】本発明の素子においては、光応答部を２層
以上の複数層の有機薄膜で構成することにより多様な機
能を実現できる。ここで以下の説明を簡単にするため
に、光応答部を構成する２層の有機薄膜のうち、発光表
示部に隣接する側の有機薄膜を下層光応答部、光が照射
される側の有機薄膜を上層光応答部とする。

【００２６】まず、光応答部を構成する上層光応答部と
して特定波長の光に選択的に応答する材料を用いれば、
背景光に対するフィルター層として機能させることがで
きる。

【００２７】また、光応答部を構成する上層光応答部と
して特定波長の光に選択的に応答しかつフォトクロミッ
ク性を示す材料を用いても、背景光に対するフィルター
層として機能させることができる。このような光応答部
の吸収特性について図１７を参照して説明する。この場
合、下層光応答部としては前述したように波長λ₁の光
が照射されると光誘起キャリヤー注入特性を示す材料が
用いられる。また、上層光応答部としては、以下のよう
な吸収特性を有する材料が用いられる。すなわち、光を
照射しないときには、λ_2mAに吸収極大を有し、下層光
応答部が活性となる波長λ₁の領域に吸収を持つ。一
方、波長λ_2Aの光が照射されると、吸収極大がλ_2mBへ
シフトし、λ₁の領域にほとんど吸収を持たなくなる。
いま、λ₁の光を照射しても、上層光応答部によって光
が吸収されるため、下層光応答部はキャリヤー注入層と
して機能しない。しかし、上層光応答部にλ_2Aの光を照
射してその吸収極大をλ_2mBへシフトさせた状態でλ₁
の光を照射すると、下層光応答部はキャリヤー注入層と
して機能し、発光が生じる。このような構成では、上層
光応答部がフィルター層として作用するので、本発明の
素子の使用時に背景光などを遮蔽するのに有効である。
このような機能を有する上層光応答部としては、例えば
テトラアルキル−ｐ−フェニレンジアミン誘導体などの
光イオン化を示す有機材料；スピロピラン、フルギドな
どの有機フォトクロミック材料などが挙げられる。

【００２８】さらに、２層構造の光応答部を構成する上
層光応答部としてしきい値的光応答性を示す有機非線形
光学材料、例えばＳＨＧ（第２高調波発生）材料を用い
る場合について説明する。図１８（ａ）に示すように、
ＳＨＧ材料は照射光ωの強度の２乗に比例した２ωの光
出力を発生させるという非線形的な出力応答を示す。図
１８（ｂ）に示すように、この出力光によって下層光応
答部はスイッチング応答を示す。

【００２９】以上のような構成を有する本発明の素子に
ついて、発光表示動作および光応答動作を制御するシス
テムについて図１９および図２０を参照して説明する。
本発明の素子では、発光表示部において注入キャリヤー
密度が実効的な値（η_eff）に達すると発光が生じる。
従来の素子では、η_effを確保するために、キャリヤー
密度が図１９の曲線１に沿って変化するように、電圧・
電流値を制御する回路のみが設けられていた。これに対
して、本発明の素子では、一定のしきい値以上の光エネ
ルギーによってキャリヤー密度を増減させることができ
る。したがって、キャリヤー密度が図１９の曲線２に沿
って変化するように、電圧・電流値を制御する回路およ
び照射光強度を制御する回路を設ける。すなわち、図２
０に示すように、電極間の電圧・電流を制御するための
電圧・電流制御系８１、照射光強度を制御するための光
入力制御系８２、およびこれらの両制御系を制御するた
めの書き込み・表示全制御系８３を有する制御システム
が用いられる。

【００３０】本発明の素子においては、光応答部にメモ
リ機能を持たせることもできる。具体的には、光応答部
を、光誘起キャリヤーを発生する材料からなる有機薄膜
（下層光応答部）とメモリ機能を有する有機薄膜（上層
光応答部）との積層構造とする。メモリ機能を有する上
層光応答部には、例えば２つの異なる波長の光によって
吸収特性が可逆的に変化する材料が用いられる。下層光
応答部は波長λ₁の光が照射されると光誘起キャリヤー
を発生する。上層光応答部は異なる２つの波長の光によ
りその吸収特性が可逆的に変化する。すなわち、図２１
（ａ）に示すように、光が照射されない場合には吸収極
大がλ_2mAにありλ₁の領域に吸収を持たないが、波長
λ_2Aの光を照射すると吸収極大がλ_2mBへ変化してλ₁
に重なる領域に吸収を持つようになる。また、図２１
（ｂ）に示すように、この状態でλ _2Bの光を照射する
と、吸収極大がλ_2mBからλ_2mAへ戻る。

【００３１】上述したように波長λ_2Aの光の照射によっ
て上層光応答部の吸収極大がλ_2mAからλ_2mBへ変化す
ると、その照射部下の下層光応答部には波長λ₁の光が
実効的に到達しないので発光は全く起こらない。しか
し、予め波長λ_2Aの光を照射しなかった領域では、下層
光応答部へ波長λ₁の光が到達するため発光が起こる。
このように波長λ_2Aの光による入力情報が上層光応答部
に記録され、その記録情報に対応してλ₁の光により素
子の動作を制御できる。また、上層光応答部に波長λ_2A
の光を照射した後、波長λ_2Bの光を照射すると、その吸
収極大がλ_2mBからλ_2mAへ再変化するので、波長λ_2A
の光による入力情報は「消去」される。このように光応
答部を構成する上層光応答部においてλ_2Aとλ_2Bの光に
よって情報の「書き込み」と「消去」が可能であり、上
層光応答部の吸収特性の変化に応じて下層光応答部にお
ける光誘起キャリヤーの発生を制御できるので、光入力
情報に応じてＥＬ発光動作が起こる。

【００３２】メモリ機能を有する上層光応答部の材料と
しては、光イオン化又は光異性化によって可逆的に吸収
特性が変化するような有機色素が用いられる。例えば、
テトラアルキル−ｐ−フェニレンジアミン誘導体及びそ
の類縁体、ベンゾチオピラン系スピロピラン、ベンジル
ビオローゲン誘導体、ピレンチオインジゴ、フルギド誘
導体、スチルベン誘導体などのフォトクロミック化合物
などが挙げられる。また、メモリ機能を有する上層光応
答部の材料として、ポリ−α−シアノアクリル酸エステ
ル中に含有させたビアセチルのように、２つの波長の光
照射いわゆる２光子反応によって吸収特性が変化するも
のを用いてもよい。

【００３３】さらに、メモリ機能を有する上層光応答部
の材料として、光の照射により光透過特性が可逆的に変
化する有機色素を用いてもよい。この場合、図２２に示
すように、波長λ_2Aの光を照射することにより透過率が
変化し、波長λ_2Bの光を照射することにより再び元の状
態に戻るような性質を有する材料が用いられる。

【００３４】光透過特性が可逆的に変化する性質を有す
る材料としては、例えば各種色素系液晶材料、高分子系
液晶材料が挙げられる。これらの液晶材料は、光が照射
されるといわゆるヒートモード機構により透過率に顕著
な変化が現れる。液晶材料の具体例としては、例えば、
アルキルアミノビフェニル系、アルコキシアゾベンゼン
系、フェニルシクロヘキサン系液晶；コレステリルメタ
クリレート／アルキルメタクリレート高分子液晶；ベン
ゼンヘキサアルカノエートのようなディスコティック液
晶などが挙げられる。また、光透過特性が可逆的に変化
する性質を有する材料として、ポリチオフェン、ポリピ
ロール誘導体などの導電性高分子に、光誘起ドーパント
としてジフェニルヨードニウムパークロレート、ジフェ
ニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニル
ヨードニウムヘキサフルオロアルセネートなどを含有さ
せた薄膜を用いることもできる。

【００３５】本発明の素子においては、光応答部に多重
入力機能を付与することもできる。このような多重入力
機能は、例えば異なる波長に応答する複数の光誘起キャ
リヤー発生材料を二次元パターンをなすように形成した
構造又は積層した構造の光応答部を形成することにより
実現できる。また、単一の光誘起キャリヤー発生材料の
上に、異なる波長に対してフィルター機能を有する複数
の材料を二次元パターンをなすように形成した構造の光
応答部を用いてもよい。このようなフィルター機能を有
する材料としては、メロシアニン色素、スチリル系色
素、アゾメチン系及びアゾ系色素、スピロピラン系色
素、フェノチアジン色素、トリフェニルメタン系色素、
キナクリドン顔料、キノフタロン系色素、ジチオレン錯
体、β−ジケトン錯体、アントラキノン系色素、ナフタ
ルイミド系色素、アゾベンゼン系色素などが挙げられ
る。

【００３６】この場合、複数の波長の書き込み光を用
い、二次元パターンに配置された吸収スペクトルの異な
る複数の有機薄膜のそれぞれについて光励起注入電流を
検知することにより、入力された光の波長（色）を判別
するようにしてもよい。また、発光表示部は１色の光の
みを発光するようにしてもよいし、複数の光応答部に対
応させてそれぞれ異なる波長の光を発光する複数の発光
表示部を設けてもよい。したがって、書き込み光の波長
の種類と発光波長の種類との組み合わせ方によって、様
々な表示動作が考えられる。例えば、赤・緑・青（ＲＧ
Ｂ）の３色の光を用いて書き込みを行い、Ｒ書き込みに
対してＲ発光というように書き込み光の波長と発光波長
とが対応するように発光表示部を設ければ、フルカラー
の発光表示が可能となる。また、ＲＧの２色の光により
書き込みを行い、発光表示部はＧ１色のみを発光するよ
うに構成し、Ｇ書き込みに対してＧ発光が起こり、Ｒ書
き込みに対してＧ発光が消去されるという回路構成を採
用すれば、発光表示機能と書き込み・消去機能とを複合
したＥＬ素子を構成することもできる。

【００３７】本発明においては、光応答部を構成する有
機薄膜に不純物をドープしたものを用いてもよい。例え
ば、光応答部の有機薄膜にアクセプター性の不純物をド
ープした場合、この有機薄膜はｐ型半導体として振る舞
う。いま、この有機薄膜の動作を理解するために、この
有機薄膜を１対の電極（正孔注入用電極Ｍ_Hおよび電子
注入用電極Ｍ_E）で挟んだ構造を考え、図２３（ａ）に
その接合状態を示す。図２３（ｂ）に示すように、電極
間に電圧を印加すると、一般の半導体と同様に正孔注入
用電極Ｍ_H側から有機薄膜中へ熱励起していた正孔が電
子注入用電極Ｍ_E側へ掃き出され、空乏化によりエネル
ギーバンドが曲がる（バンドベンド）。このとき正孔注
入用電極Ｍ_H近傍には電圧が印加されるが、電子注入用
電極Ｍ_E側には電圧は印加されない。すなわち、正孔は
注入されるが、電子は注入されない状態になっている。
なお、正孔注入用電極Ｍ_Hに仕事関数の小さいものを用
いて正孔注入障壁を高めておけば、印加電圧が低い場合
には正孔の注入も起こらず電流が流れないようにでき
る。図２３（ｃ）に示すように、この状態でバンドギャ
ップ以上のエネルギーを持つ光を照射すると、バンド間
で電子と正孔とが励起される。励起した正孔は陰イオン
化した不純物準位にトラップされ、不純物準位が中性化
する。この結果、バンドの曲りは軽減し、電子注入用電
極Ｍ_E側にも電圧が印加され、電子が注入されるように
なる。すなわち、電子注入に対する光スイッチングが可
能になる。また上記とは逆に、光応答部を構成する有機
薄膜にドナー性不純物をドープしてｎ型半導体として振
る舞うようにさせれば、正孔注入に対する光スイッチン
グが可能になる。

【００３８】上述したようなバンドの曲りを実現するた
めには、光応答部における不純物濃度を制御する。厳密
には、最適な不純物濃度は光応答部の膜厚および印加電
圧に依存するが、おおむね以下のように計算できる。こ
こで、印加電圧をＶ、有機薄膜が空乏化する厚みをＷ、
不純物濃度をＮ_A、真空の誘電率をε₀、有機薄膜の比
誘電率をε、単位電荷量をｑとする。Ｖは通常１ボルト
以上であるので、電極間のビルトイン・ポテンシャルは
無視する。このとき、Ｗ〜（２εε₀Ｖ／ｑＮ_A）^1/2 となる。いま、光応答部の厚みを１００ｎｍ、印加電圧
を１０ボルト、εを５とすると、Ｎ_Aは約２×１０¹⁸／
ｃｍ³となる。すなわち、１０ボルトの印加電圧を電子
注入用電極Ｍ_E側に分配しないようにするには、１０¹⁸
／ｃｍ³以上の不純物濃度が必要となる。実際には、こ
こまで厳密ではないので、不純物濃度は１０¹⁷〜１０¹⁹
／ｃｍ³の範囲に設定される。

【００３９】次に、図２４のように、正孔注入用電極Ｍ
_H、正孔注入層Ｏ_H／発光層Ｏ_L／電子注入層Ｏ_Eの３
層からなる発光表示部、不純物をドープした有機薄膜か
らなる光応答部、電子注入用電極Ｍ_Eという構成を考え
る。図２４（ａ）に示すように、電極間に電圧を印加す
ると、正孔が正孔注入用電極Ｍ_Hから正孔注入層Ｏ_Hを
介して発光層Ｏ_Lへ注入されるが、電子注入層Ｏ_Eとの
正孔注入障壁によりブロックされて蓄積される。一方、
図２３で説明したように光応答部のバンドの曲りにより
電子注入用電極Ｍ_Eには電圧がほとんど印加されていな
いため、電子が電子注入用電極Ｍ_Eから光応答部へ注入
されることはない。このように発光層Ｏ_Lへ電子が注入
されないので、発光は生じない。図２４（ｂ）に示すよ
うに、この状態で光を照射すると、光応答部のバンドの
曲りがなくなり、電子が電子注入用電極Ｍ_Eから光応答
部および電子注入層Ｏ_Eを介して発光層Ｏ_Lへ注入され
る。この結果、発光層Ｏ_L中で電子と蓄積されていた正
孔とが再結合して発光する。

【００４０】本発明の素子では、従来の素子と比較し
て、以下のような効果を得ることもできる。従来の素子
においては、発光輝度の経時的な低下が観測されるとい
う問題があった。これは主として金属電極と発光層との
接合部における変質劣化及びそれに伴う注入キャリヤー
密度の低下に起因することが判明している。従来の有機
ＥＬ素子では、このような変化が生じるたびに電圧を適
正化して発光特性を安定化させる必要がある。このた
め、例えば発光効率が低くなった場合には、初期駆動時
の数倍の電圧を印加しなければならず、素子寿命をさら
に短くさせる原因となっていた。これに対して本発明の
素子では、金属電極から光応答部を介して発光表示部へ
キャリヤーが注入される。このため、従来の素子のよう
に金属電極と発光層との接合部における変質劣化が起こ
りにくく、発光特性が不安定になりにくい。

【００４１】次に、本発明の素子の利用形態について説
明する。本発明の素子に対する光による情報入力の仕方
は、光源を手に持って入力する方法と、紙などに書かれ
た情報を光を使って一括転写する方法とがある。いずれ
の場合でも、フレキシブルな基板を用いて紙のように薄
くて柔軟に折り曲げることができるディスプレイとして
おくことが好ましい。例えば、ライトペンを手に持って
光入力する場合には、手書きに近い感触が得られ、人間
工学的に適している。また、紙に書かれた情報を転写す
る場合にも、密着性の点で有利である。さらに、本発明
の素子を他の機器の表面に貼り合わせることにより、平
面に限らず、球面などの曲面状のディスプレイとして用
いることもできる。このような曲面状のディスプレイで
は、背景からの反射光が視線に入らなくなる。

【００４２】本発明の素子は、コンピュータ、ワープ
ロ、電子手帳などの情報処理機器とインターフェースを
介して接続することができる。この場合、情報処理機器
のメモリに蓄積されている情報を表示できる。逆に、光
によって入力される情報を、インターフェースを介して
情報処理機器のメモリに蓄積することもできる。

【００４３】また、本発明の素子を上記のような情報処
理機器と接続せずに、例えば光書き込み型ノートとして
使用することもできる。この場合、光応答部には光双安
定性を示す材料が用いられる。このような利用形態で
は、情報を書き込むと持続的に表示され、そのまま記憶
保存される。そして、電源を切るなどリセット状態にす
ると、情報の表示が解消される。

【００４４】本発明の素子を用いて、静止画や動画情報
などの高度な画像情報を入力・表示する場合には、電極
をマトリックス構成とする。すなわち、下部電極をｎ本
のストライプ形状にし、上部電極をそれに直交するよう
にｍ本のストライプ形状とする。下部及び上部の電極が
互いに交差する領域が、ｎ×ｍ個の画素となる。この構
成で、画像情報の入力時には、検出動作をマトリックス
駆動させることによって光が入力されている座標を読み
とる。また、画像情報を表示する際には、駆動回路を下
部電極と上部電極に加える信号を掃引するマトリックス
駆動させることによって画像情報の表示を制御する。こ
の場合、光応答部へ入力された光に関する情報を電圧変
化や電流変化として、光入力検出情報および発光表示駆
動情報に変換できるようにして、光検出機能と発光表示
機能とを一体化することが望ましい。ただし、光検出動
作に用いられる電気信号と発光表示駆動に用いられる電
気信号との干渉を低減させて素子本来の十分な機能を発
揮させることが望ましい。

【００４５】ここで、マトリックス構成の電極を有する
光入力型ＥＬ素子の一例を図２５に示す。図２５におい
て、基板１１１上には、正孔注入用の走査線電極１１
２、光応答部１１３、正孔注入層１１４／発光層１１５
／電子注入層１１６からなる発光表示部１１７、および
電子注入用のデータ線電極１１８が順次形成されてい
る。多数の走査線電極１１２と多数のデータ線電極１１
８とは互いに直交する方向に延びており、いわゆる単純
マトリックスを構成している。

【００４６】図２６にこのようなマトリックス構成の表
示パネルに適用される基本的な制御回路のブロック図を
示す。表示パネル１１０を平面的に見ると、ｎ本の走査
線電極Ｘi （ｉ＝１〜ｎ）１１２とｍ本のデータ線電極
Ｙj （ｊ＝１〜ｍ）１１８とが互いに直交する方向に延
びている。走査線電極１１２とデータ線電極１１８との
交点に対応する領域が１つの画素１１９となり、ｎ×ｍ
個の画素が集積されている。図２６の制御回路は、駆動
制御論理回路１２０、走査線駆動回路１３０、画像デー
タレジスタ１４０、データ線駆動・光検出回路１５０、
光検出出力回路１６０、光検出制御回路１７０を有し、
以下に詳細に説明するように光検出機能と発光表示機能
とが素子レベルで一体化されている。

【００４７】まず、画像を表示するための動作について
簡単に説明する。表示されるべき画像情報は表示方式に
適するように前処理され、１フレームの画像情報がｎ本
の走査線上にあるｍ個のデータ線情報、すなわちｎ×ｍ
個のマトリックス情報（Ｘi，Ｙj ）（ここで、ｉ＝１
〜ｎ、ｊ＝１〜ｍ）に分割される。発光表示は、１本の
走査線上の画素（Ｘi ，Ｙ 1〜m ）を同時に駆動するこ
とにより行われる。走査線をＸ1 〜Ｘn まで順次走査す
ることにより、全画面上の発光表示動作が行われ、１フ
レーム分の画像情報が表示される。

【００４８】この動作を図２６を参照してより具体的に
説明する。駆動制御論理回路１２０には、画像情報に関
するデータ処理を行う回路、回路全般を駆動するための
クロック及び素子の発光駆動とシステム駆動のための電
源が接続される。クロック信号は分周されて、装置の各
ブロックに送られる。画像情報は駆動制御論理回路１２
０でシリアルなデジタル信号として処理され、画像デー
タレジスタ１４０に送られる。画像データレジスタ１４
０では、送られたシリアルな信号を走査線ごとのパラレ
ルな信号に加工する。ここでは、（Ｘi ，Ｙj ）という
形で送られた全画面の１つ１つの画素に対応するシリア
ル信号を、（Ｘ1 ，Ｙ 1〜m ），（Ｘ2，Ｙ 1〜m ），
（Ｘ3 ，Ｙ 1〜m ），・・・，（Ｘn ，Ｙ 1〜m ）のよ
うに、１つの走査線上の全画素を１組としたパラレル信
号に加工する。１フレームの全画面に対応する情報は走
査線の本数分、すなわちｎ組のパラレル信号となる。こ
のようにしてパラレル信号に加工された画像情報は、デ
ータ線駆動・光検出回路１５０の駆動信号として送られ
る。

【００４９】データ線駆動・光検出回路１５０は、表示
パネル１１０の発光表示機能を発現させるために電源と
の接続を制御するスイッチング素子と、表示パネル１１
０への光入力を検出するための機能を回路的に一体化し
たものである。データ線駆動・光検出回路１５０では画
像データレジスタ１４０から送られた各画素に対する画
像信号を並列に出力し、走査線駆動回路１３０で選択さ
れた１つの走査線上の各画素を同時に駆動する。これに
より、１つの走査線に対応する画素で発光表示が行われ
る。全画面に１つのフレームの画像情報を発現させるた
めには、上述した動作を全ての走査線について行う。す
なわち、シフトレジスタ機能を内蔵した走査線駆動回路
１３０によってｎ本の走査線電極１１２を順次選択し、
選択された走査線上の画素信号に対応するパラレル情報
をデータ線駆動・光検出回路１５０からｍ個の画素へ送
ることによって全画面の画像情報を表示することができ
る。以上の動作を続けることによって、連続したフレー
ム情報を随時画面上に表示することができる。

【００５０】次に、光検出動作について説明する。走査
線駆動回路１３０で選択された１つの走査線電極（Ｘi
）の各画素（Ｘi ，Ｙ 1〜m ）に光が入力された場合
には、その画素において電気信号（光検出信号）が発生
する。ｍ個の画素に対応する光検出信号は、データ線１
１８を介してデータ線駆動・光検出回路１５０へ送ら
れ、さらにパラレル信号として光検出出力回路１６０へ
送られる。光検出出力回路１６０ではパラレルに送られ
てきた光検出信号がシリアル信号に変換され、さらに光
検出制御回路１７０へ送られる。さらに、走査線駆動回
路１３０により、表示パネル１１０上の走査線電極１１
２を順次選択することにより、表示パネル１１０上に入
力された光のパターンに対する情報を取り込むことがで
きる。光検出制御回路１７０に送られた光検出信号は、
画像情報として駆動制御論理回路１２０へ送られ、素子
の駆動信号として用いられる。このようにして検出され
た光入力情報を画像情報として出力することができる。
また、必要に応じて、光検出制御回路１７０から他の情
報処理システムへ、光検出情報として出力することがで
きる。

【００５１】以上のような光検出機能と発光表示機能と
を一体化した制御回路においては、ＥＬ素子に用いる光
応答部の特性や、発光表示機能と光検出機能とを発現す
るタイミングに応じて、具体的には様々な回路構成が考
えられる。例えば、光応答部で光起電流や光起電力を検
出するタイプの場合には、発光表示と光検出とが同時に
行われるため、走査線ごとに画素（Ｘi ，Ｙ 1〜m ）の
発光表示動作と光検出動作を行う。また、発光表示機能
と光検出機能とを交互に発現させる場合（レフレックス
型）には、走査線ごとに発光表示と光検出を交互に行っ
てもよいし、１フレームの画像情報を発光表示した後
に、全画素または特定の範囲の画素に対して光検出を行
ってもよい。

【００５２】なお、ＥＬ素子と制御回路とは同一の基板
上に形成してもよいし、別々の基板上に形成してもよ
い。また、制御回路を構成する各種の回路についても同
一の基板上に形成してもよいし、別々の基板上に形成し
てもよい。

【００５３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００５４】実施例１図１に本実施例の素子を示す。厚み１００μｍのポリエ
ステル樹脂基板１１上に、ＩＴＯからなる膜厚５００ｎ
ｍの正孔注入用電極１２、及びトリニトロフルオレノン
（ＴＮＦ）をドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶ
Ｋ）からなる膜厚３００ｎｍの光応答部１３が順次形成
されている。光応答部１３上に、テトラキス（ジフェニ
ルアミノフェニル）エタンからなる膜厚１００ｎｍの正
孔注入層１４、トリス（８−ヒドロキシキノリノ）アル
ミニウム（以下、Ａｌｑ₃と記す）からなる膜厚３０ｎ
ｍの発光層１５、及び１，３，５−トリ（４−ｔ−ブチ
ルフェニルオキサジアゾリル）ベンゼンからなる膜厚１
００ｎｍの電子注入層１６が順次形成されている。これ
らの正孔注入層１４、発光層１５及び電子注入層１６に
より発光表示部１７が構成されている。発光表示部１７
を構成する電子注入層１６上にＭｇ−Ａｇからなる膜厚
２００ｎｍの電子注入用電極１８が形成され、さらにそ
の上にポリエチレン樹脂からなる保護膜１９が形成され
ている。

【００５５】光応答部１３に用いられているＴＮＦをド
ープしたＰＶＫは、半導体ＬＥＤや半導体レーザーから
照射される所定の波長域の光を吸収すると正孔に対する
抵抗率ρが大きく変化する性質を有する。具体的には、
ρは、暗時には１０^-10Ω・ｃｍであるが、光照射時に
は１０^-5〜１０^-4Ω・ｃｍに増加する。

【００５６】発光表示部１７を構成する各層の接合状態
は以下の通りである。電子注入用電極１８と電子注入層
１６との間には、電子注入性の接合が形成される。電子
注入層１６と発光層１５との間には、電子注入性かつ正
孔ブロッキング性の接合が形成される。一方、正孔注入
用電極１２と正孔注入層１４との間には、正孔注入性の
接合が形成される。正孔注入層１４と発光層１５との間
には、正孔注入性かつ電子ブロッキング性の接合が形成
される。

【００５７】この素子の動作を図２（ａ）〜（ｃ）を参
照して時系列的に説明する。それぞれ、図２（ａ）は電
極間に印加する電圧の変化、同図（ｂ）は電極間に流れ
る電流の変化、同図（ｃ）は発光輝度の変化を示す図で
ある。

【００５８】電子注入用電極１８と正孔注入用電極１２
との間に電圧を印加していない状態では、発光は生じな
い。ここで、電子注入用電極１８と正孔注入用電極１２
との間に、電子注入用電極１８が負になるように、１０
Ｖのバイアス電圧を印加する（順方向バイアス）。光応
答部１３に光を照射していない状態では、光応答部１３
の電気伝導度が低いため、正孔注入用電極１２から光応
答部１３へ正孔がほとんど注入されない。このため、発
光表示部１７に有効な電圧が印加されず、発光は生じな
い。一方、光応答部１３に強い光を照射すると（光入力
オン）、光応答部１３の電気伝導度が増加し、正孔注入
用電極１２から光応答部１３へ正孔が注入される。この
ため、発光表示部１７に電極間の印加電圧にほぼ等しい
約１０Ｖの電圧が印加される。この結果、電子が電子注
入用電極１８から電子注入層１６を介して発光層１５へ
注入され、正孔が正孔注入用電極１２から光応答部１３
及び正孔注入層１４を介して発光層１５へ注入され、発
光層１５において電子と正孔とが再結合して発光する。

【００５９】また、図３に示すような回路構成を採用す
れば、電極間を流れる電流密度が変化することを利用し
て、光入力の有無を検出することができる。図３に示す
ように、駆動部２０は駆動回路２１と検出回路２２とが
直列に接続された構成となっている。検出回路は、電流
増幅器とレベルコンパレータとからなっている。いま、
発光表示が起こる程度にまで電流密度が増加すると、検
出回路２２を構成する電流増幅器の出力電圧が上昇す
る。この出力電圧が、レベルコンパレータにて設定した
しきい値を超えると、レベルコンパレータの出力がオン
になり、光が照射されたことを電気的に検出できる。し
たがって、電極マトリックスを構成しておけば、このよ
うな回路を利用して光が入力された座標位置のアドレス
情報を得ることができる。

【００６０】実施例２図４に本実施例の素子を示す。ガラス基板３１上にＩＴ
Ｏからなる正孔注入用電極３２がパターン化されて形成
されている。正孔注入用電極３２上には、化１で示され
るトリフェニルアミン誘導体（ＴＰＡ−２）からなる膜
厚５０ｎｍの正孔注入層３３、化２で示されるテトラフ
ェニルペンタジエン誘導体（ＴＰＣｙＰ）からなる膜厚
５０ｎｍの発光層３４、化３で示されるｐ−ジフェノキ
ノン誘導体（ＤＰＱ−１）からなる膜厚３０ｎｍの電子
注入層３５が順次積層されている。これらの３層の有機
薄膜により発光表示部３６が形成されている。この発光
表示部３６上に、真空蒸着法により、Ｃｕ・ＴＣＮＱか
らなる膜厚１００ｎｍの光応答部３７が形成されてい
る。さらに、光応答部３７上に半透明のＡｌからなる電
子注入用電極３８が形成されている。

【００６１】

【化１】

【００６２】

【化２】

【００６３】

【化３】この素子に１２Ｖの直流バイアスを印加したが、発光は
観測されなかった。さらに、この素子に１２Ｖの直流バ
イアスを印加した状態で、Ａｒイオンレーザーから波長
５１４．５ｎｍ、スポットサイズ２μｍ、強度５μＷ以
上のレーザー光を照射すると、発光層３４から青緑色の
発光が観測された。このようにしきい値以上の強度の光
を入力することによって発光動作が起こることが確認さ
れた。

【００６４】実施例３図４に示す実施例２の素子とほぼ同様な構成を有する
が、発光層３４がＡｌｑ₃（膜厚３０ｎｍ）からなり、
光応答部３７が真空蒸着法により形成された化４で示さ
れるペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸ジ
イミド誘導体（膜厚１００ｎｍ）からなり、電子注入用
電極３８が半透明のＭｇ−Ａｇからなる素子を作製し
た。

【００６５】

【化４】光応答部を構成するペリレン−３，４，９，１０−テト
ラカルボン酸ジイミド誘導体を用いて、ｐ−Ｓｉ＼Ｓｉ
Ｏ₂＼有機薄膜＼金属電極という構造のＭＯＳ型素子を
作製し、三角波電圧を印加して変位電流特性を測定し
た。その結果、４５０〜５８０ｎｍの光を照射するとは
じめて、金属電極から有機薄膜への電子注入が起こるこ
とが確認された。

【００６６】この素子に、１０Ｖの直流バイアスを印加
した状態で、Ａｒイオンレーザーから波長４８８ｎｍ、
スポットサイズ２μｍ、強度５μＷのレーザー光を照射
すると、波長５３０ｎｍにピークを持つ発光が観測され
た。一方、レーザー未照射部からの発光は認められなか
った。

【００６７】実施例４図５に本実施例の素子を示す。ポリカーボネートフィル
ム基板４１上にＩＴＯからなる正孔注入用電極４２がパ
ターン化されて形成されている。正孔注入用電極４２上
には、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＡ−２）からな
る膜厚５０ｎｍの正孔注入層４３、Ａｌｑ₃からなる膜
厚３０ｎｍの発光層４４、ｐ−ジフェノキノン誘導体
（ＤＰＱ−１）からなる膜厚３０ｎｍの電子注入層４５
が順次形成されている。これらの３層の有機薄膜により
発光表示部４６が形成されている。この発光表示部４６
上に、真空蒸着法により銅・テトラシアノナフトキノジ
メタン錯体（Ｃｕ・ＴＮＡＰ）からなる膜厚３０ｎｍの
下層光応答部４７が形成されている。この下層光応答部
４７上に、半透明のＡｌからなる電子注入用電極４８が
パターン化されて形成されている。さらに、真空蒸着法
により有機フォトクロミック材料である化５で示される
ｐ−フェニレンジアミン誘導体からなる膜厚１４０ｎｍ
の上層光応答部４９が形成されている。

【００６８】

【化５】下層光応答部４７を構成するＣｕ・ＴＮＡＰは４８８ｎ
ｍ付近に吸収ピークを有する。一方、上層光応答部４９
を構成するｐ−フェニレンジアミン誘導体の吸収特性は
以下の通りである。光を照射しないときには、４００ｎ
ｍ近傍から５００ｎｍまで大きな吸収の裾を示す。４０
０ｎｍの光を照射しつづけると、５５０〜６００ｎｍに
大きな吸収ピークを示す吸収特性に変化し、４８８ｎｍ
付近の吸収は著しく小さくなる。

【００６９】光応答部に用いられた有機化合物につい
て、ｐ−Ｓｉ＼ＳｉＯ₂＼有機薄膜＼金属電極という構
造のＭＯＳ型素子を作製し、変位電流特性を調べた。有
機薄膜としてＣｕ・ＴＮＡＰのみを用いた場合、負バイ
アスを印加した状態で４８８ｎｍの光を照射すると、キ
ャリヤー注入による大きな変位電流変化が起こる。しか
し、有機薄膜としてＣｕ・ＴＮＡＰ及びｐ−フェニレン
ジアミン誘導体の積層体を用いた場合、正負いずれのバ
イアスを印加した状態でも、４８８ｎｍの光の照射によ
って変位電流変化は観測されず、有機薄膜とＳｉＯ₂膜
との合成容量から見積もられる一定の電流しか流れなか
った。一方、この２層構造の膜に対して、４００ｎｍの
第１の光を照射し、かつ第１の光の照射部に４８８ｎｍ
の第２の光を照射した場合には、Ｃｕ・ＴＮＡＰ単層の
場合とほぼ同様のキャリヤー注入特性を示した。

【００７０】これらのことから、ｐ−フェニレンジアミ
ン誘導体の膜に第１及び第２の光を同時に照射すると、
第１の光によってその吸収特性が変化して第２の光を吸
収しなくなる結果、第２の光がＣｕ・ＴＮＡＰまで達
し、Ｃｕ・ＴＮＡＰが活性化されることがわかった。

【００７１】本実施例の素子に直流バイアスを印加した
状態で、第１及び第２の光を同時に照射すると、照射部
からのみ黄緑の発光が生じた。一方、５８０ｎｍの光を
照射すると、第２の光を照射しても、発光は起こらなく
なった。

【００７２】実施例５図６に本実施例の素子を示す。ガラス基板５１上にＩＴ
Ｏからなる正孔注入用電極５２が形成されている。この
正孔注入用電極５２上に、トリフェニルアミン誘導体か
らなる膜厚５０ｎｍの正孔注入層５３、及びＡｌｑ₃か
らなる膜厚５０ｎｍの発光層５４が順次形成されてい
る。これらの２層の有機薄膜により発光表示部５５が形
成されている。この発光表示部５５上に、Ｃｕ・ＴＮＡ
Ｐからなる膜厚５０ｎｍの下層光応答部５６、クロムか
らなる電子注入用電極５７、及び有機フォトクロミック
材料であるアゾベンゼンコレステリルからなる膜厚１０
０ｎｍの上層光応答部５８が順次形成されている。Ｃｕ
・ＴＮＡＰは、光の照射によりキャリヤーを発生する特
性を有する。アゾベンゼンコレステリルは、光の照射に
より透過率が変化する特性を有する。

【００７３】この素子に、１５Ｖの直流バイアスを印加
しながら、半導体レーザーから８００ｎｍのレーザー光
をパターン状に照射すると、その軌跡の部分で黄緑色の
発光が観測された。一方、光未照射部においては、何ら
発光現象は認められなかった。次に、別の半導体レーザ
ーから７３０ｎｍのレーザー光を照射した後、８００ｎ
ｍのレーザー光を照射したところ、照射部、未照射部と
もに発光は観測されなかった。さらに、別の半導体レー
ザーから８６０ｎｍのレーザー光を照射した後、８００
ｎｍのレーザー光を照射したところ、再び発光が観測さ
れた。

【００７４】すなわち、本実施例の素子では、８６０ｎ
ｍのレーザー光で情報を書き込み、８００ｎｍのレーザ
ー光を用いて入力情報に対応する動作を起こさせること
ができる。一方、７３０ｎｍの光を照射することによ
り、入力情報を消去することができる。

【００７５】実施例６図７に本実施例の素子を示す。ガラス基板６１上に、Ｉ
ＴＯからなる正孔注入用電極６２がパターン化されて形
成されている。この上に、トリフェニルアミン誘導体
（ＴＰＡ−２）からなる膜厚５０ｎｍの正孔注入層６
３、Ａｌｑ₃からなる膜厚５０ｎｍの発光層６４、ｐ−
ジフェノキノン誘導体（ＤＰＱ−１）からなる膜厚３０
ｎｍの電子注入層６５が順次形成されている。これらの
３層の有機薄膜により発光表示部６６が形成されてい
る。この発光表示部６６上に、それぞれ５０ｎｍの膜厚
で、Ｃｕ・ＴＣＮＱからなる第１の光応答部６７、テト
ラ（４−ピリジル）ポルフィリンからなる第２の光応答
部６８、及びペリレン−３，４，９，１０−テトラカル
ボン酸ジイミド誘導体からなる第３の光応答部６９が、
４００μｍ×４００μｍの画素としてパターン化されて
形成されている。図８に示すように、各画素の上に半透
明のＡｌからなる電子注入用電極７０が形成されてい
る。

【００７６】この素子に、２０Ｖの直流電圧を印加した
状態で、それぞれ異なる波長を有する３つの光（λ₁＝
５１０ｎｍ、λ₂＝６５０ｎｍ、λ₃＝９００ｎｍ）を
照射した。λ₁の光を照射した場合には、第１及び第３
の光応答部６７、６９の画素パターンの下で発光が観測
された。λ₂の光を照射した場合には、第１及び第２の
光応答部６７、６８の画素パターンの下で発光が観測さ
れた。λ₃の光を照射した場合には、第１の光応答部６
７の画素パターンの下でのみ発光が観測された。このよ
うに多重入力が実現できることが確認された。

【００７７】実施例７図９に本実施例におけるレフレックス型の素子を示す。
厚み１００μｍのポリエステル樹脂基板７１上に、ＩＴ
Ｏからなる膜厚５００ｎｍの正孔注入用電極７２が形成
されている。この正孔注入用電極７２上に、Ｃｕフタロ
シアニンからなる膜厚５０ｎｍの光応答部を兼ねる正孔
注入層７３が形成されている。Ｃｕフタロシアニンは、
光を吸収すると、電子と正孔とを発生する性質を有す
る。さらに、テトラキス（ジフェニルアミノフェニル）
エタンからなる膜厚１００ｎｍの正孔注入層７４、Ａｌ
ｑ₃からなる膜厚３０ｎｍの発光層７５、及び１，３，
５−トリ（４−ｔ−ブチルフェニルオキサジアゾリル）
ベンゼンからなる膜厚１００ｎｍの電子注入層７６が順
次形成されている。これらの光応答部を兼ねる正孔注入
層７３、正孔注入層７４、発光層７５及び電子注入層７
６により発光表示部７７が構成されている。発光表示部
７７を構成する電子注入層７６上に、Ｍｇ−Ａｇからな
る膜厚２００ｎｍの電子注入用電極７８が形成されてい
る。さらに、電子注入用電極７８上に、ポリエチレンか
らなる保護膜７９が形成されている。

【００７８】発光表示部７７を構成する各層の接合状態
は以下の通りである。電子注入用電極７８と電子注入層
７６との間には、電子注入性の接合が形成される。電子
注入層７６と発光層７５との間には、電子注入性かつ正
孔ブロッキング性の接合が形成される。一方、正孔注入
用電極７２と正孔注入層７４との間には、正孔注入性の
接合が形成される。正孔注入層７４と発光層７５との間
には、正孔注入性かつ電子ブロッキング性の接合が形成
される。

【００７９】この素子に電子注入用電極７８が負になる
ようなある値以上の電圧を印加すると電流が流れ、その
ときの電流に比例する強度の発光が生じる。このような
順方向バイアスで電流が流れる電圧をＶ^ON、電流が流れ
ない電圧をＶ^OFFとする。Ｖ ^ONとＶ^OFFとの間で印加電
圧を制御すれば、発光表示のオン、オフを制御できる。
いま、図１０（ａ）に示すように、光が入力されると入
力光強度に比例して光応答部として作用する有機薄膜
（光応答部を兼ねる正孔注入層７３）内部で電子と正孔
とが発生する。このとき、図１０（ｂ）に示すように、
逆方向バイアスを印加すると、光起電流が外部へ流れ
る。したがって、逆方向バイアス時に光起電流を検出す
ることにより、光入力のオン、オフを判断できる。

【００８０】本実施例の素子においては、光が入力され
たときにそれを検出して発光を生じさせるための駆動部
が設けられている。この駆動部について図１１を参照し
て説明する。駆動部は、発光動作を制御する駆動回路
と、光入力を検出する検出回路とからなっている。発振
器１０１からは、所定の発振周波数の交流方形波パルス
電圧が出力される。発振器１０１の出力は、駆動パルス
増幅器１０２へ入力され、ゲイン可変差動増幅器１０３
によりＶ^ON及びＶ^OFFの２つのパルスを出力できるが、
通常はＶ^OFFの駆動パルス電圧が出力される。また、発
振器１０１の出力は、インバーター１０４により位相が
１８０°ずらされて検出パルス増幅器１０５へ入力さ
れ、出力電圧が＋Ｖ^Pとなるように増幅される。これら
の駆動パルス電圧及び検出パルス電圧はそれぞれ駆動増
幅器１０６の−側及び＋側へ入力されて波形合成され
る。駆動増幅器１０６は、これと直列に接続された検出
回路を介して本実施例の光入力型有機ＥＬ素子の正孔注
入用電極７２に接続されている。検出回路は、ダイオー
ド回路１０７、電流増幅器１０８、レベルコンパレータ
１０９からなっている。駆動増幅器１０６からの駆動用
電流はダイオード回路１０７を介して素子へ流れるが、
素子で発生した光起電流はダイオード回路１０７を介し
て検出回路へ流れる。素子に光が入力して光起電流が流
れると、電流増幅器１０８の出力電圧が変化する。出力
電圧がレベルコンパレータ１０９で設定したしきい値Ｖ
_thを超えると、レベルコンパレータ１０９の出力がオン
になる。これによって、ゲイン可変差動増幅器１０３の
増幅率が上昇し、駆動パルスの出力レベルがＶ^OFFから
Ｖ^ONへ変化し、発光が生じる。このときの電圧−電流変
化を図１２に示す。

【００８１】本実施例の素子の動作を図１３を参照して
時系列的に説明する。素子の電極間には、Ｖ^OFFと−Ｖ
^Pのパルスが交互に印加される。このとき素子には電流
が流れず、発光も生じない。素子に光が照射されると、
−Ｖ^Pのパルス中に素子から光起電流が流れる。この光
起電流が検出回路によって検出され、駆動回路の出力電
圧レベルをＶ^ONへ変化させる。そして、Ｖ^ONパルス中に
素子に順方向電流が流れるため、発光が生じる。光入力
が続いている間、−Ｖ^Pパルス毎に光起電流が検出さ
れ、駆動パルス電圧がＶ^ONに維持される。光入力がオフ
になると、駆動パルス電圧はＶ^OFFに戻り、発光も停止
する。

【００８２】なお、駆動部を構成する検出回路とゲイン
可変差動増幅器との間に、フリップフロップを挿入すれ
ば、光入力がオンになって発光が生じた後、光入力をオ
フしても発光が持続し、入力された情報が表示され続け
る。この表示は、フリップフロップにリセット信号を与
えるか、再度光を入力することにより停止する。

【００８３】実施例８本実施例の素子は図４に示す実施例２の素子とほぼ同様
の構成を有する。ただし、各有機薄膜には以下のような
材料が用いられている。すなわち、正孔注入層３３は化
６で示される有機分子、発光層３４はＡｌｑ₃、電子注
入層３５はオキサジアゾール誘導体、さらに光応答部３
７はジシアノジクロロキノジメタン（ＤＤＱ）がドープ
された銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）からなっている。
光応答部３７は真空蒸着法で分子ビーム密度を制御して
ＣｕＰｃおよびＤＤＱを共蒸着することにより作製さ
れ、ＤＤＱが〜１０¹⁸／ｃｍ³の濃度にドーピングされ
ている。

【００８４】

【化６】この素子は、図２４に示した原理により動作する。この
素子に１５Ｖの電圧を印加しただけでは発光は観測され
なかった。次に、この素子に１５Ｖの電圧を印加した状
態で赤色半導体レーザーから６５０ｎｍの光を照射する
と、Ａｌｑ₃からの黄緑色の発光が観測された。また、
光照射を止めると発光も停止した。

【００８５】次いで、以下の実施例では電極をマトリッ
クス構成とした本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子につ
いて説明する。

【００８６】実施例９実施例７で説明したレフレックス型の素子は、順方向バ
イアスで発光表示を行い、逆方向バイアスで光起電流を
検出するため、２つの動作時に印加される電圧の極性を
反転させる必要がある。本実施例においては、クロッキ
ングによって２つの電源からの入力をスイッチングして
印加電圧の極性を変化させながら、マトリックス駆動す
る。

【００８７】図２７に本実施例の素子に用いられるデー
タ線駆動・光検出回路（図２６中の１５０）の回路図を
示す。このデータ線駆動回路・光検出回路においては、
各々のデータ線電極２００にそれぞれ発光表示駆動用の
スイッチング素子２０１と光検出用のスイッチング素子
２０２が接続されている。発光表示駆動用のスイッチン
グ素子２０１は、ソースが駆動用電源と接続され、ゲー
トがデータ線アドレス信号２０６の出力と接続されてお
り、画像データレジスタ（図２６中の１４０）から送ら
れるデータ線アドレス信号２０６に応じてドレインに接
続されたデータ線電極２００に駆動電流が送られる。光
検出用のスイッチング素子２０２はソースがデータ線電
極２００に接続され、ドレインが検出信号増幅回路２０
３を介して駆動用電源に接続されている。また、スイッ
チングはゲート電極に接続された光検出用信号２０５に
よって行われる。発光表示と光検出は、信号の干渉を避
けるために、以下のようにそれぞれ異なるタイミングで
行われる。

【００８８】発光表示動作は、データ線アドレス信号２
０６によって、スイッチング素子２０１をオン状態に
し、画像データレジスタ（１４０）に蓄積された１つの
走査線電極上の画素に対応するデータ線入力信号を送る
ことにより行われる。このとき、駆動用電源は正バイア
ス側出力の電源にスイッチングされている。光検出用の
スイッチング素子２０２はオフ状態であるので、光入力
信号増幅回路２０３およびレベルコンパレータ２０４へ
は電流は流れ込まない。図では走査線を省略している
が、走査線駆動回路（図２６中の１３０）により選択さ
れた走査線Ｘi 上の画素（Ｘi ，Ｙ 1〜m ）の発光表示
が行われる。走査線をＸ1 からＸn までシフトさせるこ
とによって全画面の発光表示が達成される。

【００８９】光検出動作は発光表示動作の後に行われ
る。データ線アドレス信号２０６の出力が終わり、発光
表示駆動用のスイッチング素子２０１がオフになった
後、負バイアス側の電源にスイッチングすることによ
り、駆動電圧の反転が行われる。これとともに光検出用
信号２０５が入力され、光検出用のスイッチング素子２
０２がオンとなり、検出動作が行われる。発光表示動作
と同様に走査線をＸ1 からＸn までシフトさせることに
よって全画面で入力された光が検出される。該当する画
素に光入力があった場合には、検出された光電流がスイ
ッチング素子２０２を介して光入力信号増幅回路２０３
に送られる。増幅回路２０３で増幅された光入力信号は
レベルコンパレータ２０４で基準信号Ｖ_thと比較され、
光入力が確認された時点で光入力オン信号２０７を発す
る。光入力オン信号２０７は光検出出力回路（図２６の
１６０）に送られてシリアル信号処理を施されて光検出
制御回路（図２６の１７０）に送られる。光入力情報は
光検出制御回路（１７０）から駆動制御論理（図２６の
１２０）へ送られて発光表示出力に用いられるととも
に、他の情報機器へ出力される。

【００９０】なお、各列に対応して１つずつの電源回路
を設けても差し支えない。この場合、駆動用および光検
出用のスイッチング素子の部分を簡略化することができ
る。また、上述した動作タイミングについては、１フレ
ームの発光表示の後に全画面の光検出を行ってもよい
し、１つの走査線の発光表示の後に直ちにその走査線上
の光検出を行ってもよい。

【００９１】実施例１０実施例１で説明した素子は、光入力によって素子の発光
しきい値電圧が変化することによって発光表示動作がな
される。一方、光入力がないときには印加された電圧で
は電流が流れず発光が起こらない。この場合、光入力に
伴う発光に付随する素子への注入電流を検出することに
より光入力を検出できる。すなわち、このような素子で
は光検出動作と発光表示動作とを同時に行いながらマト
リックス駆動する。

【００９２】図２８に本実施例の素子に用いられるデー
タ線駆動・光検出回路（１５０）の回路図を示す。発光
表示駆動用のスイッチング素子２１１は、ドレインがデ
ータ線電極２００に接続され、ソースが電流検出・増幅
回路２１２を介して駆動用電源に接続されている。スイ
ッチングはゲートに接続されているデータ線アドレス信
号２１５によって行われる。光入力に伴って発光表示が
なされると、素子への注入電流が電流検出・増幅回路２
１２によって観測される。この注入電流値は電流検出・
増幅回路２１２で増幅された後、レベルコンパレータ２
１３によって基準信号Ｖ_thと比較判断され、光入力オン
信号２１４としてパラレルに光検出出力回路（１６０）
に送られる。入力されたパラレル信号は光検出出力回路
（１６０）でシリアル信号処理が施され、光検出制御回
路（１７０）へ送られる。

【００９３】実施例１１実施例６で説明した多重入力機能を有する素子に対して
マトリックス駆動する例について説明する。図７に示す
素子は、光応答部がＣｕ・ＴＣＮＱ（第１の光応答
部）、テトラ（４−ピリジル）ポルフィリン（第２の光
応答部）およびペリレン−３，４，９，１０−テトラカ
ルボン酸ジイミド誘導体（第３の光応答部）の３つの領
域からなっており、２０ボルトの電圧を印加した状態
で、それぞれλ₁＝５１０ｎｍ、λ₂＝６５０ｎｍ、λ
₃＝９００ｎｍの３種の光を照射して発光表示動作を行
うと、素子への注入電流が変化する。本実施例ではこの
現象を利用して照射光の種類を判別しつつマトリックス
駆動を行う。

【００９４】図２９に本実施例の素子に用いられるデー
タ線駆動・光検出回路（１５０）の回路図を示す。発光
表示駆動用のスイッチング素子２２１は、ドレインがデ
ータ線電極２００に接続され、ソースが電流検出・増幅
回路２２２を介して駆動用電源に接続されている。スイ
ッチングはゲートに接続されているデータ線アドレス信
号２２５によって行われる。３種の光のうちいずれかの
光入力に伴って発光表示がなされると、照射光に対応す
る素子への注入電流が電流検出・増幅回路２２２によっ
て観測される。この注入電流値は電流検出・増幅回路２
２２で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ２２３によって
デジタルな光入力オン信号２２４としてパラレルに光検
出出力回路（１６０）に送られる。入力されたデジタル
なパラレル信号は光検出出力回路（１６０）でデジタル
なシリアル信号に変換され、光検出制御回路（１７０）
へ送られる。入力されたデジタル信号は光検出制御回路
（１７０）により素子に流れる電流量として判断され、
照射光の種類を判別することができる。このようにして
表示パネルにおける多重光入力および照射光の判断が可
能になる。

【００９５】実施例１２光入力によって素子の光応答部の光伝導性が変化して低
抵抗状態になり、この低抵抗状態が保持される不揮発性
のメモリ機能を有する素子をマトリックス駆動する例に
ついて説明する。本実施例においては、光応答部が光照
射だけでなく電圧印加によっても電導度が低下するＣｕ
・ＴＣＮＱからなっている素子を用いている。

【００９６】図３０に本実施例の素子に用いられる走査
線駆動回路（図２６中の１３０）の回路図を、図３１に
データ線駆動・光検出回路（１５０）の回路図をそれぞ
れ示す。

【００９７】まず、光入力動作について説明する。光入
力を行う場合は、全ての走査線スイッチング素子３０
１、及び全てのデータ線スイッチング素子２３１をオン
状態にして、全画素に低い印加電圧（以下、Ｖ₁）を駆
動用電源から加える。Ｖ₁は光応答部が低抵抗状態のと
きに画素を発光駆動させることができる電圧であり、本
実施例では１０ボルトとしている。この状態で光入力す
ると、対応する光応答部は低抵抗状態に相転移し、その
結果Ｖ₁の印加に伴う発光表示動作を発現する。発光表
示動作はＶ₁の電圧を印加を続ける限り持続する。ま
た、光入力に対するメモリ機能は不揮発性であるため
に、Ｖ₁印加を中止しても持続する。メモリ消去を行わ
ない限り、再度Ｖ₁を印加することによりメモリした情
報の発光表示を行うことができる。

【００９８】次に、光検出動作について説明する。光検
出は、印加電圧Ｖ₁で各画素のアドレッシングを行うこ
とによって実現できる。アドレッシングは走査線駆動回
路（図２６中の１３０）からの走査線アドレス信号３０
５により１つの走査線電極（Ｘi ）を選択し、選択され
た走査線電極上の画素（Ｘi ，Ｙ 1〜m ）についてデー
タ線駆動回路（図２６中の１５０）を用いて同時に電圧
を印加することにより行う。走査線電極３００を次々に
選択することによって、表示パネルの全画素をアドレッ
シングすることができる。上述したように光入力された
画素では光応答部が低抵抗状態にあるため、発光ととも
に画素に電流が流れる。この電流は電流検出・増幅回路
２３２で検出され、レベルコンパレータ２３３でＶ_thと
比較される。この比較の結果、画素の発光が判断された
ら、光入力オン信号２３７がパラレルに光検出出力回路
（図２６の１６０）へ出力される。パラレルに入力され
た光入力オン信号２３７は光検出出力回路（１６０）に
よりシリアル信号に変換されて光検出制御回路（図２６
の１７０）へ送られる。これらの情報は光検出制御回路
（１７０）に蓄積され、画像表示に用いらるか、外部機
器に出力される。

【００９９】次に、画像表示動作について説明する。素
子の光応答部は高抵抗状態にあるため、素子を発光させ
るためには、Ｖ₁に比べて大きな電圧（Ｖ₂）が必要と
なる。本実施例ではＶ₂を２５ボルトに設定している。
画像表示は、パネルの画素に対してＶ₂を用いて、走査
電極駆動回路（１３０）により走査線電極（３００）を
順次選択し、同時にデータ線駆動回路（１５０）により
選択された走査電極（３００）上の画素に画像信号を加
えることにより行う。画像情報をいったん書き込むと、
発光表示状態にある画素の光応答部は低抵抗状態になる
ので、全画素にＶ₁を印加し続けることにより発光表示
動作を維持することができる。

【０１００】最後に、メモリ情報の消去動作について説
明する。消去動作には、素子の光応答部のメモリ効果を
消去できるエネルギーを印加すればよい。本実施例では
逆バイアス印加によってメモリ情報の消去を行う。具体
的には、走査線駆動回路（１３０）に消去用のスイッチ
ング素子３０２を設けて消去信号３０３を入力するよう
にし、データ線駆動・光検出回路（１５０）に消去用の
スイッチング素子２３４を設けて消去信号２３６を入力
するようにしている。これらのスイッチング素子の駆動
により、全ての画素に対して逆バイアスが印加されるこ
とになり、メモリされている画像情報は全て消去され
る。なお、消去のための信号として、消去効果のある光
を照射してもよい。

【０１０１】以上のように、本実施例に係るＥＬ素子は
メモリ機能を有するため、画像入力、光検出、メモリ消
去などの動作を任意のタイミングで行うことができ、動
画表示や様々な画像表示が可能になる。

【０１０２】実施例１３多重入力が可能な光応答部を構成する複数の有機薄膜領
域に対応して電極を設けた素子をマトリックス駆動する
例について説明する。

【０１０３】図３２に本実施例において用いられる素子
を示す。ガラス基板３５１上に、ＩＴＯからなる正孔注
入用電極（走査線電極）３５２がストライプ状にパター
ン化されて形成されている。この上に、トリフェニルア
ミン誘導体からなる正孔注入層３５３、Ａｌｑ₃からな
る発光層３５４、オキサジアゾール誘導体からな電子注
入層３５５が順次形成されている。これらの３層の有機
薄膜により発光表示部３５６が形成されている。この発
光表示部３５６上に、カルバジン誘導体からなる赤色光
応答部３５７およびクマリン系色素（クマリン３３４；
２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−アセ
チルキノリジノ−＜９，９ａ，ｌ−ｇｈ＞クマリン；ク
マリン５２１）からなる青色光応答部３５８が正孔注入
用電極（走査線電極）３５２に直交するようにストライ
プ状にパターン化されて形成され、これらの光応答部３
５７、３５８に対応してそれぞれＭｇ−Ａｇからなる電
子注入用電極（データ線電極）３５９、３６０がパター
ン化されて形成されている。光（赤および青）はガラス
基板３５１側から入力され、発光表示部３５６は緑色１
色を発光できる。

【０１０４】図３３にこの素子からなる表示パネル３５
０の平面図を、図３４にこの表示パネルの画素を拡大し
た平面図を示す。これらの図に示されるように、ｍ本の
走査線電極３５２と、２ｎ本のデータ線電極３５９、３
６０により、ｍ×ｎ個の画素が形成されている。また、
奇数番目および偶数番目のデータ線電極３５９、３６０
が赤色および青色の光応答部３５７、３５８にそれぞれ
対応している。

【０１０５】図３５に本実施例の素子に用いられるデー
タ線駆動回路（図３３中の３８０）の回路図を示す。こ
の場合、青色応答部も赤色応答部も独立した画素として
マトリックス駆動される。これまでの実施例の回路と同
様に発光表示駆動用のスイッチング素子４０１のスイッ
チングはデータ線アドレス信号４０５によって行われ
る。光入力に伴って発光表示がなされると、素子への注
入電流が電流検出・増幅回路４０２によって観測され
る。この注入電流値は電流検出・増幅回路４０２で増幅
された後、識別回路４０３により入力状態が判断され
る。識別回路４０３の出力は、２ビットのデジタル信号
となる。すなわち、全く入力がないとき００、赤色入力
のとき０１、青色入力のとき１０、同時入力のとき１１
となる。この信号が色判別回路４０４へ送られ、さらに
これまでの実施例の回路と同様に後段の回路へ送られ
る。このようにして２色の多重入力による発光表示をマ
トリックス駆動することができる。なお、青色画素およ
び赤色画素からの信号をそのまま情報機器へ送り、情報
機器側でデータアドレスに応じてソフト的に青か赤かを
判別する方法を用いてもよい。

【０１０６】なお、光応答部に用いられる２種の材料は
光吸収スペクトルの一部分が互いに重複する場合が多
い。例えば、青色光入力に対して青色光応答部だけでな
く赤色光応答部も応答してそれぞれの領域で緑色発光が
起こるが、赤色光入力に対しては赤色光応答部のみが応
答してその領域のみで緑色発光が起こるような例が考え
られる。この場合、赤色光入力を判断して、先に青色光
入力によって発光状態にあった領域を消去するような回
路構成を採用してもよい。すなわち、赤色光入力の後、
瞬時に画素に対する駆動がオフされ、表示が消去される
ようにする。このようにして、青色入力、赤色消去とい
う多重入力の特徴を生かした書き込み動作が可能にな
る。

【０１０７】実施例１４実施例１３と同様な素子構造を有するが、中間色の入力
光の判別が可能な素子の例について説明する。この素子
は、青色光応答部にクマリン系色素（クマリン１５３；
２，３，５，６−１Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオ
ロメチルキノリジノ−＜９，９ａ，ｌ−ｇｈ＞クマリ
ン）、赤色光応答部に銅フタロシアニンを用いた以外は
図３２の素子と同様の構造を有する。図３６にこれらの
材料の光吸収スペクトルを示す。この図のようにこれら
の色素は広い波長範囲にわたって吸収を持つ。

【０１０８】このような素子は、青色または赤色の光入
力に対しては、２つの光応答部のいずれか一方でしか光
励起電流が発生しない。しかし、中間色である緑色や黄
色の光に対しては、２つの光応答部とも同時に光励起電
流を生じる。

【０１０９】図３７に本実施例の素子に用いられる走査
線駆動回路（図３３中の３８０）の回路図を示す。発光
表示駆動用のスイッチング素子４１１のスイッチングは
データ線アドレス信号４１５によって行われる。光入力
に伴って発光表示がなされると、素子への注入電流が電
流検出・増幅回路４１２によって観測され、増幅された
後、除算回路４１３へ送られる。この除算回路４１３で
は、赤色光応答部に対応する発光表示部の電流値が青色
光応答部に対応する発光表示部の電流値で除される。図
３８に入力光の波長と除算回路４１３の出力との関係を
示す。この出力がＡ／Ｄコンバータ４１４へ送られ、さ
らに後段の回路へ送られる。このようにして可視域での
入力光をほぼ全て判別することができる。

【０１１０】さらに、光応答部の種類を増やすことによ
り、中間色の認識精度を向上させることができる。例え
ば、上記の構成に加えてさらに主に緑色に応答する光応
答部の領域を形成する。そして、図３９に示すような走
査線駆動回路によりマトリックス駆動する。この場合、
ＲＧＢ各色の光応答部に対応して３つの電流検出・増幅
回路４２２が設けられており、赤色光応答部側および青
色光応答部側に２つの色判別回路４２３が設けられてい
る。そして、緑色光応答部に対応する発光表示部で発生
した電流は電流検出・増幅回路４２２によって増幅され
た後、光入力信号分割回路４２６を経て２つの色判別回
路４２３へ送られる。このような回路構成では、図３７
の場合に比べて光検出過程は多少複雑になるが、中間色
の認識精度が向上する。さらに、光応答部に用いる材料
の選択、光入力検出・増幅回路の増幅率の調整により、
中間色の選択能力を向上させることができる。

【０１１１】実施例１５ＲＧＢの３色の光に応答する３つの光応答部と、各光応
答部に対応してそれぞれＲＧＢの色を発光する３つの発
光表示部を設けた素子をマトリックス駆動して多色入力
・多色表示を可能にする例について説明する。

【０１１２】この素子の発光表示部は、ガラス基板上の
正孔注入用電極上に、トリフェニルアミン誘導体からな
る正孔注入層が３つの発光表示部に共通に設けられ、そ
の上にペリレン誘導体からなる赤色発光層、Ａｌｑ₃か
らなる緑色発光層、およびペンタフェニルシクロペンタ
ジエンからなる青色発光層がパターン化されて設けら
れ、その上にオキサジアゾール誘導体からなる電子注入
層が３つの発光表示部に共通に設けられている。その上
に、クマリン系色素（クマリン３３４；２，３，５，６
−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−アセチルキノリジノ
−＜９，９ａ，ｌ−ｇｈ＞クマリン；クマリン５２１）
からなる青色光応答部、フェノキサジン誘導体からなる
緑色光応答部、およびカルバジン誘導体からなる赤色光
応答部がパターン化されて形成されている。さらに、そ
の上に各光応答部に対応してＭｇ−Ａｇからなる電子注
入用電極（データ線電極）がパターン化されて形成され
ている。光応答部と発光表示部とのパターンは、入力光
と発光光とが同一色となるように対応している。図４０
に上記各色の光応答部に用いられる３種の材料の吸収ス
ペクトルを示す。

【０１１３】このような素子を用いた表示パネルでは、
ｎ本の走査線電極と３ｍ本のデータ線電極とが設けられ
る。そして、データ線電極は例えば３ｉ番目が赤色、３
ｉ＋１番目が緑色、３ｉ＋２番目が青色に対応してい
る。

【０１１４】図４１に本実施例の素子に用いられるデー
タ線駆動回路の回路図を示す。この回路は、図３５のも
のと比較して、緑色に対応するデータ線電極４００Ｇに
対応する回路が追加されたものとみなすことができる。
この場合、青色、緑色、赤色の各光応答部とも独立した
画素としてマトリックス駆動される。発光表示駆動用の
スイッチング素子４３１のスイッチングはデータ線アド
レス信号４３５によって行われる。光入力に伴って発光
表示がなされると、素子への注入電流が電流検出・増幅
回路４３２によって観測され、増幅された後、クロック
信号４３６により駆動する色判別回路４３３へ送られ、
さらに光入力信号４３４が後段の回路へ送られる。この
場合、色判別回路４３３の前に色識別回路を設けて前処
理してもよい。なお、各画素からの信号をそのまま情報
機器へ送り、情報機器側でデータアドレスに応じてソフ
ト的に青、緑、赤を判別する方法を用いてもよい。

【０１１５】このようにして、青色光入力に対して青色
発光、緑色光入力に対して緑色発光、赤色光入力に対し
て赤色発光が生じるほか、例えば３色同時に入力した場
合には白色発光となり、フルカラー表示に近い表示を実
現できる。なお、ＲＧＢの各入力を、書き込み、消去、
再変換機能などに割り振れば、多機能入力が可能な表示
素子となる。

【０１１６】ただし、有機色素は必ず吸収端より短波長
側においても吸収を持っている。上記の動作は、光応答
部に主吸収帯より短波長側の吸収強度が非常に小さいよ
うな理想的な色素を用いた場合に可能になるが、必ずし
もこの条件が満たされない場合がある。例えば、青色光
入力に対して全ての光応答部が応答し、緑色光入力に対
して緑色光応答部及び赤色光応答部が応答し、赤色光入
力に対して赤色光応答部のみが応答するような場合が考
えられる。このような素子を用いた場合に入力光色の判
断は、青色光応答部、緑色光応答部、赤色光応答部へ順
次走査し、出力が得られたタイミングによりなされる。

【０１１７】また、この場合、青色光入力に対して白色
発光、緑色光入力に対してオレンジ色発光、赤色光入力
に対して赤色発光が生じるため、入力光の色と発光表示
の色とが１：１に対応しなくなる。これを避けるために
は、素子構造中に光フィルター機能を持たせればよい。
具体的には、光応答部に用いる材料自体に光学的バンド
パスフィルターとしての機能を付加することにより、入
力光の色と発光表示の色とを１：１に対応させることが
できる。

【０１１８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
による情報の入力が可能なだけでなく、スイッチング機
能、メモリ機能、多重入力機能などの多様な機能を有す
る光入力型有機ＥＬ素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における光入力型有機ＥＬ素
子の断面図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１の素子の動作を時系列的
に示す特性図。

【図３】図１の素子における光入力の検出回路系を示す
回路図。

【図４】本発明の実施例２における光入力型有機ＥＬ素
子の断面図。

【図５】本発明の実施例４における光入力型有機ＥＬ素
子の断面図。

【図６】本発明の実施例５における光入力型有機ＥＬ素
子の断面図。

【図７】本発明の実施例６における光入力型有機ＥＬ素
子の断面図。

【図８】図７の素子の平面図。

【図９】本発明の実施例７における光入力型有機ＥＬ素
子の断面図。

【図１０】（ａ）および（ｂ）は図９の素子に光が照射
され、かつ逆方向バイアスが印加されたときの動作を説
明するエネルギーバンド図。

【図１１】図９の素子に用いられた光入力を検出するた
めの駆動回路および検出回路を示す回路図。

【図１２】図９の素子における電圧−電流の関係を示す
特性図。

【図１３】（ａ）〜（ｃ）は図９の素子の動作を時系列
的に示す特性図。

【図１４】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子を構成す
る発光表示部を示す断面図。

【図１５】（ａ），（ｂ）は発光表示部の動作原理を説
明するエネルギーバンド図。

【図１６】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子を構成す
る光応答部に用いられる有機薄膜の一例の変位電流特性
を示す特性図。

【図１７】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子を構成す
る光応答部に用いられる有機薄膜の他の例の吸収特性を
示すスペクトル図。

【図１８】（ａ），（ｂ）は本発明に係る光入力型有機
ＥＬ素子を構成する光応答部に用いられる非線形光学特
性を有する有機薄膜の一例の吸収特性を示すスペクトル
図。

【図１９】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子の制御方
法を説明するための特性図。

【図２０】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子の制御系
を示す回路図。

【図２１】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子を構成す
る光応答部に用いられる有機薄膜のさらに他の例の吸収
特性を示すスペクトル図。

【図２２】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子を構成す
る光応答部に用いられる有機薄膜のさらに他の例の光透
過特性を示すスペクトル図。

【図２３】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子を構成す
る、不純物をドープした有機薄膜からなる光応答部のエ
ネルギーバンド図。

【図２４】本発明に係る、不純物をドープした有機薄膜
からなる光応答部を有する光入力型有機ＥＬ素子のエネ
ルギーバンド図。

【図２５】本発明に係るマトリックス構成の電極を有す
る光入力型有機ＥＬ素子の斜視図。

【図２６】本発明に係る光入力型有機ＥＬ素子をマトリ
ックス駆動するための基本的な制御回路の回路図。

【図２７】本発明の実施例９における光入力型有機ＥＬ
素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路の回路図。

【図２８】本発明の実施例１０における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路の回路
図。

【図２９】本発明の実施例１１における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路の回路
図。

【図３０】本発明の実施例１２における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられる走査線駆動回路の回路図。

【図３１】本発明の実施例１２における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路の回路
図。

【図３２】本発明の実施例１３における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子の斜視図。

【図３３】本発明の実施例１３における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子からなる表示パネルの平面図。

【図３４】本発明の実施例１３における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子からなる表示パネルの画素を拡大した平面図を示
す。

【図３５】本発明の実施例１３における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路の回路
図。

【図３６】本発明の実施例１４における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子の光応答部に用いられる材料の光吸収スペクト
ル。

【図３７】本発明の実施例１４における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路の回路
図。

【図３８】本発明の実施例１４における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられるデータ線駆動・光検出回路において
得られる入力光の波長と除算回路の出力との関係を示す
図。

【図３９】本発明の実施例１４における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられる他のデータ線駆動・光検出回路の回
路図。

【図４０】本発明の実施例１５における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子の光応答部に用いられる材料の光吸収スペクト
ル。

【図４１】本発明の実施例１５における光入力型有機Ｅ
Ｌ素子に用いられる他のデータ線駆動・光検出回路の回
路図。

【符号の説明】

１１…ポリエステル樹脂基板、１２…正孔注入用電極、
１３…光応答部、１４…正孔注入層、１５…発光層、１
６…電子注入層、１７…発光表示部、１８…電子注入用
電極、１９…保護膜、２０…駆動部、２１…駆動回路、
２２…検出回路、３１…ガラス基板、３２…正孔注入用
電極、３３…正孔注入層、３４…発光層、３５…電子注
入層、３６…発光表示部、３７…光応答部、３８…電子
注入用電極、４１…ポリカーボネートフィルム基板、４
２…正孔注入用電極、４３…正孔注入層、４４…発光
層、４５…電子注入層、４６…発光表示部、４７…下層
光応答部、４８…電子注入用電極、４９…上層光応答
部、５１…ガラス基板、５２…正孔注入用電極、５３…
正孔注入層、５４…発光層、５５…発光表示部、５６…
下層光応答部、５７…電子注入用電極、５８…上層光応
答部、６１…ガラス基板、６２…正孔注入用電極、６３
…正孔注入層、６４…発光層、６５…電子注入層、６６
…発光表示部、６７…第１の光応答部、６８…第２の光
応答部、６９…第３の光応答部、７０…電子注入用電
極、７１…ポリエステル樹脂基板、７２…正孔注入用電
極、７３…光応答部を兼ねる正孔注入層、７４…正孔注
入層、７５…発光層、７６…電子注入層、７７…発光表
示部、７８…電子注入用電極、７９…保護膜、１０１…
発振器、１０２…駆動パルス増幅器、１０３…ゲイン可
変差動増幅器、１０４…インバーター、１０５…検出パ
ルス増幅器、１０６…駆動増幅器、１０７…ダイオード
回路、１０８…電流増幅器、１０９…レベルコンパレー
タ、１１０…表示パネル、１１１…基板、１１２…走査
線電極、１１３…光応答部、１１４…正孔注入層、１１
５…発光層、１１６…電子注入層、１１７…発光表示
部、１１８…データ線電極、１１９…画素、１２０…駆
動制御論理回路、１３０…走査線駆動回路、１４０…画
像データレジスタ、１５０…データ線駆動・光検出回
路、１６０…光検出出力回路、１７０…光検出制御回
路、２００…データ線電極、２０１…発光表示駆動用の
スイッチング素子、２０２…光検出用のスイッチング素
子、２０３…検出信号増幅回路、２０４…レベルコンパ
レータ、２０５…光検出用信号、２０６…データ線アド
レス信号、２０７…光入力オン信号、２１１…発光表示
駆動用のスイッチング素子、２１２…電流検出・増幅回
路、２１３…レベルコンパレータ、２１４…光入力オン
信号、２１５…データ線アドレス信号、２２１…スイッ
チング素子、２２２…電流検出・増幅回路、２２３…Ａ
／Ｄコンバータ、２２４…光入力オン信号、２２５…デ
ータ線アドレス信号、２３１…データ線スイッチング素
子、２３２…電流検出・増幅回路、２３３…レベルコン
パレータ、２３４…消去用のスイッチング素子、２３５
…データ線アドレス信号、２３６…消去信号、２３７…
光入力オン信号、３００…走査線電極、３０１…走査線
スイッチング素子、３０２…消去用のスイッチング素
子、３０３…消去信号、３０４…消去電源、３０５…走
査線アドレス信号、３５１…ガラス基板、３５２…正孔
注入用電極（走査線電極）、３５３…正孔注入層、３５
４…発光層、３５５…電子注入層、３５６…発光表示
部、３５７…赤色光応答部、３５８…青色光応答部、３
５９、３６０…電子注入用電極（データ線電極）、４０
０Ｒ、４００Ｂ、４００Ｇ…データ線電極、４０１…発
光表示駆動用のスイッチング素子、４０２…電流検出・
増幅回路、４０３…識別回路、４０４…色判別回路、４
１１…発光表示駆動用のスイッチング素子、４１２…電
流検出・増幅回路、４１３…除算回路、４１４…Ａ／Ｄ
コンバータ、４１５…データ線アドレス信号、４２１…
発光表示駆動用のスイッチング素子、４２２…電流検出
・増幅回路、４２３…色判別回路、４２４…光検出出力
回路、４２５…データ線アドレス信号、４２６…光入力
信号分割回路、４３１…発光表示駆動用のスイッチング
素子、４３２…電流検出・増幅回路、４３３…色判別回
路、４３４…光入力信号、４３４…データ線アドレス信
号、４３６…クロック信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三浦明神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光表示部及び光応答部を有する有機薄
膜と、該有機薄膜に電圧を印加する１対の電極とを具備
し、光入力された情報に応じて発光表示が行われること
を特徴とする光入力型有機ＥＬ素子。
【請求項２】発光表示部及び光応答部が互いに異なる
有機薄膜で構成されていることを特徴とする請求項１記
載の光入力型有機ＥＬ素子。
【請求項３】光応答部を構成する有機薄膜がスイッチ
ング応答を示すことを特徴とする請求項１記載の光入力
型有機ＥＬ素子。
【請求項４】光応答部を構成する有機薄膜が異なる複
数の波長の光によって可逆的に変化し、メモリ機能を有
することを特徴とする請求項１記載の光入力型有機ＥＬ
素子。
【請求項５】光応答部を構成する有機薄膜が互いに異
なる波長の光に対し応答を示す領域を備え、これらの互
いに異なる波長を有する複数の光による多重入力機能を
有することを特徴とする請求項１記載の光入力型有機Ｅ
Ｌ素子。
【請求項６】発光表示部を構成する有機薄膜の少なく
とも一部が光応答部を構成し、順方向バイアスで発光表
示、逆方向バイアスで入力された光の検出が行われるこ
とを特徴とする請求項１記載の光入力型有機ＥＬ素子。
【請求項７】前記光応答部に不純物がドープされてい
ることを特徴とする請求項１記載の光入力型有機ＥＬ素
子。