(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される第一の電極と、該第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、該有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電圧線（１３３）には第二の蓄積容量（Ｃ２）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と第四のトランジスタ（Ｔ４）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１３４）を直列に接続し、データ線（１３２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）には第一の蓄積容量（Ｃ１）が接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第二の蓄積容量（Ｃ２）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、さらに第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極に接続され、セレクト線（１３１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）に接続され、第一のタイミング信号線（１３６）は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極に接続され、第二のタイミング信号線（１３７）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続され、電源／信号取出複合線（１３５）は、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記有機ダイオード（ＯＤ）と接地された前記陰極線（１３４）とに直列に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとして前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとし前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し導通状態とし、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行うことを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項２】
基板上に形成される第一の電極と、該第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、該有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電源／信号取出複合線（１４４）には第四のトランジスタ（Ｔ４）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１４３）が直列接続され、データ線（１４２）には第二のトランジスタ（Ｔ２）が接続され、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の前記データ線（１４２）とは反対側の端子は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、前記データ線（１４２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）の前記データ線（１４２）とは反対側の端子は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極と第一の蓄積容量（Ｃ１）に接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）と前記有機ダイオード（ＯＤ）との間に接続され、第一のセレクト線（１４１）は前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極と前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極にそれぞれ接続され、第二のセレクト線（１４５）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を導通状態とし、流れるアナログ電圧に応じた電圧を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電圧と前記第一の蓄積容量（Ｃ１）に対して書き込み、第二の期間にて前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を導通状態とし、先にバイアスされた前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を通じ、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を導通状態とし、流れるアナログ電流量に応じた電圧を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電圧と前記第一の蓄積容量（Ｃ１）に対して書き込み、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行うことを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項３】
基板上に形成される第一の電極と、該第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、該有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電源／信号取出複合線（１５５）は第二のトランジスタ（Ｔ２）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地されている陰極線（１５４）に直列に接続され、データ線（１５２）は第一のトランジスタ（Ｔ１）と第三のトランジスタ（Ｔ３）に直列に接続され、セレクト線（１５１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極にそれぞれ接続され、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）には電源線（１５３）に接続される蓄積容量（Ｃ）が接続され、前記電源線（１５３）には第四のトランジスタ（Ｔ４）が接続され、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）の前記電源線（１５３）とは反対側の端子は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、また、前記蓄積容量（Ｃ）の前記電源線（１５３）とは反対側の端子は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電圧と前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧にそれぞれ接続されており、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とする期間で、前記データ線（１５２）を通じて前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のピンチオフ状態を用い、前記蓄積容量（Ｃ）に電流データを書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を非導通状態とし、先にバイアスされた前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を通じて電流を流し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記データ線（１５２）を通じて第四のトランジスタ（Ｔ４）のピンチオフ状態を用い、前記蓄積容量（Ｃ）に電流を流し前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を導通状態とし、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を非導通状態として、先にバイアスされた前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を通じて電流を流し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）から電流を検出することを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項４】
請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の最大発光波長と最大光吸収波長の差が、発光半値幅の半分と光吸収半値幅の半分の和以上であることを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項５】
請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜が、発光の性質を備える第一の有機材料と光導電の性質を備える第二の有機材料を混合した有機薄膜であることを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項６】
請求項５記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記第一の有機材料と前記第二の有機材料を混合した有機薄膜の最大発光波長と最大光吸収波長の差が、発光半値幅の半分と光吸収半値幅の半分の和以上であることを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項７】
請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の可視光発光に対する吸収係数が、２．５×１０4 ｃｍ-1未満であり、かつ、前記有機薄膜の吸収光に対する最大吸収係数が２．５×１０4 ｃｍ-1以上であり、さらに、前記有機薄膜の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項８】
請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の可視光発光に対する吸収係数が、２．５×１０4 ｃｍ-1未満であり、または、前記有機薄膜の吸収光に対する最大吸収係数が２．５×１０4 ｃｍ-1以上であり、さらに、前記有機薄膜の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【請求項９】
請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の材料として、４−［２−［５−［４−（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］−４，５−ｄｉｈｙｄｒｏ−１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｐｙｒａｚｏｌ−３−ｙｌ］−ｅｔｈｅｎｙｌ］−Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌａｎｉｌｉｎｅを用いることを特徴とする多機能有機ダイオードマトリクスパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多機能の有機ダイオードマトリクスパネルに係り、特に、有機ＥＬ、有機フォトダイオード、有機太陽電池の特性を示す、多機能有機ダイオードマトリクスパネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子情報機器を支えるデバイスの主役としてはＳｉ半導体が挙げられ、その集積回路により電子機器、コンピュータ、通信機器、民生品等、数多くの製品展開が成されてきた。しかしながら、Ｓｉ半導体の欠点として、発光しない、デバイスサイズがウエハにより制限される、重い、等の問題があり、そのため発光デバイスについては化合物半導体が、大面積パネルでは非晶質ないしは多結晶Ｓｉ半導体が展開を拡げてきた。
【０００３】
そのなか、大面積・軽量・省スペース・フレキシブルの特長を有する電子情報機器の実現を目指し、有機デバイスの研究が開始されている。これまで有機材料は、数百万種を数える材料の豊富さと新機能発現を特徴として、有機電子感光体、液晶表示素子等の分野を確立してきた。最近では、液晶表示素子を補完する自発光デバイスとして、有機ＥＬ素子が脚光を浴びており、小型表示パネルとして実用化が進んでいる。また、それに続く展開として有機トランジスタ、有機太陽電池、有機フォトダイオード等の新規有機デバイスの研究が開始されており、今後の研究開発と市場創出に期待がかかっている。
【０００４】
ここで、先に挙げた有機ＥＬ素子、有機太陽電池及び有機フォトダイオードは、有機材料単層または積層構造素子により実現され、半導体デバイスとして分類を考えると、基本的にｐｎ接合やショットキー接合等のダイオードであると言える。
図１に、有機ダイオードの電流−電圧特性の概略を示す。
光照射の無い暗状態では、特性はダイオード的特性を示す。ここで、通常の半導体デバイスでは、金属／半導体界面にはオーミックコンタクト、半導体内では不純物量に比例したキャリアが存在するのに対し、有機材料では一般に最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）レベルの差がＳｉ半導体より大きい。そのため金属／有機半導体界面ではショットキーまたはトンネル注入、半導体内ではキャリア数がＳｉ半導体の場合と比較して極めて少ない伝導状態と異なっている。そのため、特性の表式に違いがあるが、ダイオード的である点は変わらない。図１を見ると、第Ｉ象限が有機ＥＬ素子発光、第III 象限が有機フォトダイオード、第ＩＶ象限が太陽電池の領域であると言える。この点を考えると、発光及び受光機能を同時に兼ね備えるデバイスは出来ないかと言う発想が生じる。実際の例としては、Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇが１９８６年に報告しているｐｅｒｙｌｅｎｅ  ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ（ＰＶ）／ｃｏｐｐｅｒ  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ（ＣｕＰｃ）構造（下記非特許文献１参照）と同構造で、安達が「うっすらと光る赤い」発光現象を観察したことを報告している（下記非特許文献２参照）。また、越後らによるスプレイ法による導電性高分子（ｐｏｌｙ（［２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌｏｘｙ）］−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ＭＥＨ−ＰＰＶ系有機ＥＬ素子の実験結果（下記非特許文献３参照）と島田らによる同材料を用いたトップアブソープション型有機フォトダイオードの実験結果（下記非特許文献４参照）を併せ考えると、単層ＭＥＨ−ＰＰＶにより発光及び受光機能を示す有機ダイオードが出来るのでは無いかと考えられる。
【０００５】
また、個々のデバイスを積層化した報告として、近松らによる有機ＥＬ素子と有機フォトダイオードの積層化の報告がある（下記非特許文献６参照）。さらに、有機膜を多層化して発光と発電を行う報告がタイム・ワーナー・エンターテインメント（下記特許文献１参照）から、そして筒井他（下記特許文献２参照）により特性改善のため、機能性膜と導電体薄膜層を組合せることを特徴とする有機半導体素子の報告がある。
【特許文献１】特開２００２−００８８５１号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４０８５号公報
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４８（２），１８３（１９８６）．
【非特許文献２】安達：Ｍ＆ＢＥ，１４（４），２０５（２００３）．
【非特許文献３】越後，中，岡田，女川：“スプレイ法による導電性高分子系有機ＥＬ素子”，平成１４年春季第４９回応用物理学関係連合講演会，２７ｐ−ＹＬ−１６（２００２）．
【非特許文献４】島田，中，岡田，女川：“集積化を目指したトップアブソープション型有機フォトダイオード”，平成１６年春季第５１回応用物理学関係連合講演会，３１ａ−ＺＮ−１３（２００４）．
【非特許文献５】Ｙ．Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ，Ｈ．Ｓｈｉｍａｄａ，Ｔ．Ｍｉｙａｓｈｉｔａ，Ｍ．Ｓｈｉｂａｔａ，Ｓ．Ｎａｋａ，Ｈ．Ｏｋａｄａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｏｎｎａｇａｗａ：“Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｂｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｍａｔｒｉｘ  Ａｒｒａｙ”，Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｂｓｔｒａｃｔ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｐ．１６８−１６９（２００４）．
【非特許文献６】Ｍ．Ｃｈｉｋａｍａｔｓｕ，Ｙ．Ｉｃｈｉｎｏ，Ｎ．Ｔａｋａｄａ，Ｍ．Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｔ．Ｋａｍａｔａ  ａｎｄ  Ｋ．Ｙａｓｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１（２００２）７６９．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実際に、有機ＥＬ素子と有機受光素子の機能を単一の素子で実現しようとすると、発光素子の立場からは、有機材料から生ずる可視光発光が有機材料自身により吸収されないことに加え、通常有機ＥＬ素子の特徴であるキャリア注入バランスが良いこと、励起子生成効率が高いこと、そして内部量子効率が高いこと、が必要となる。また、受光素子の立場からは、有機材料自身の光吸収帯に即した波長入射により充分な光吸収がされること、そのフォトン入射１ヶに対し電子−正孔対が一対の形で効率よく発生すること、そして材料中のキャリア輸送がバンドオフセットやキャリアトラップ等無しに、充分効率よく外部へ掃き出されること、等を満たす必要がある。
【０００７】
以上の様に多くの要求を満たす必要があることから、従来は、有機ＥＬ素子、有機太陽電池、または有機フォトダイオード個々の素子特性向上に研究開発が集中していた。また、一部相反すると思われる発光と受光の両立については、上記非特許文献２に開示された程度の報告に留まり、例えば発光について実用上必要と思われる１０，０００ｃｄ／ｍ2 程度の輝度、光吸収については最低限必要と思われる１０3 程度の光導電率比を持つデバイスの報告は無かった。
【０００８】
そこで、本発明では、上記状況に鑑みて、有機ＥＬディスプレイによる発光表示、有機フォトダイオードによるイメージセンシング、そして有機太陽電池による電力発生が複合して可能となる多機能有機ダイオードマトリクスパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、上記目的を達成するために
〔１〕多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、基板上に形成される第一の電極と、この第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電圧線（１３３）には第二の蓄積容量（Ｃ２）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と第四のトランジスタ（Ｔ４）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１３４）を直列に接続し、データ線（１３２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）には第一の蓄積容量（Ｃ１）が接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第二の蓄積容量（Ｃ２）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、さらに第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極に接続され、セレクト線（１３１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）に接続され、第一のタイミング信号線（１３６）は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極に接続され、第二のタイミング信号線（１３７）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続され、電源／信号取出複合線（１３５）は、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記有機ダイオード（ＯＤ）と接地された前記陰極線（１３４）とに直列に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとして前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとし前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し導通状態とし、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行うことを特徴とする。
【００１０】
〔２〕多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、基板上に形成される第一の電極と、この第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電源／信号取出複合線（１４４）には第四のトランジスタ（Ｔ４）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１４３）が直列接続され、データ線（１４２）には第二のトランジスタ（Ｔ２）が接続され、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の前記データ線（１４２）とは反対側の端子は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、前記データ線（１４２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）の前記データ線（１４２）とは反対側の端子は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極と第一の蓄積容量（Ｃ１）に接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）と前記有機ダイオード（ＯＤ）との間に接続され、第一のセレクト線（１４１）は前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極と前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極にそれぞれ接続され、第二のセレクト線（１４５）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を導通状態とし、流れるアナログ電圧に応じた電圧を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電圧と前記第一の蓄積容量（Ｃ１）に対して書き込み、第二の期間にて前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を導通状態とし、先にバイアスされた前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を通じ、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を導通状態とし、流れるアナログ電流量に応じた電圧を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電圧と前記第一の蓄積容量（Ｃ１）に対して書き込み、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
〔３〕多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、基板上に形成される第一の電極と、この第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電源／信号取出複合線（１５５）は第二のトランジスタ（Ｔ２）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地されている陰極線（１５４）に直列に接続され、データ線（１５２）は第一のトランジスタ（Ｔ１）と第三のトランジスタ（Ｔ３）に直列に接続され、セレクト線（１５１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極にそれぞれ接続され、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）には電源線（１５３）に接続される蓄積容量（Ｃ）が接続され、前記電源線（１５３）には第四のトランジスタ（Ｔ４）が接続され、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）の前記電源線（１５３）とは反対側の端子は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、また、前記蓄積容量（Ｃ）の前記電源線（１５３）とは反対側の端子は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電圧と前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧にそれぞれ接続されており、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とする期間で、前記データ線（１５２）を通じて前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のピンチオフ状態を用い、前記蓄積容量（Ｃ）に電流データを書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を非導通状態とし、先にバイアスされた前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を通じて電流を流し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記データ線（１５２）を通じて第四のトランジスタ（Ｔ４）のピンチオフ状態を用い、前記蓄積容量（Ｃ）に電流を流し前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を導通状態とし、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を非導通状態として、先にバイアスされた前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を通じて電流を流し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）から電流を検出することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕，〔２〕又は〔３〕記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の最大発光波長と最大光吸収波長の差が、発光半値幅の半分と光吸収半値幅の半分の和以上であることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕，〔２〕又は〔３〕記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜が、発光の性質を備える第一の有機材料と光導電の性質を備える第二の有機材料を混合した有機薄膜であることを特徴とする。
【００１３】
〔６〕上記〔５〕記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記第一の有機材料と前記第二の有機材料を混合した有機薄膜の最大発光波長と最大光吸収波長の差が、発光半値幅の半分と光吸収半値幅の半分の和以上であることを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕，〔２〕又は〔３〕記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の可視光発光に対する吸収係数が、２．５×１０4 ｃｍ-1未満であり、かつ、前記有機薄膜の吸収光に対する最大吸収係数が２．５×１０4 ｃｍ-1以上であり、さらに、前記有機薄膜の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
〔８〕上記〔１〕，〔２〕又は〔３〕記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の可視光発光に対する吸収係数が、２．５×１０4 ｃｍ-1未満であり、または、前記有機薄膜の吸収光に対する最大吸収係数が２．５×１０4 ｃｍ-1以上であり、さらに、前記有機薄膜の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
〔９〕上記〔１〕，〔２〕又は〔３〕記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の材料として、４−［２−［５−［４−（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］−４，５−ｄｉｈｙｄｒｏ−１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｐｙｒａｚｏｌ−３−ｙｌ］−ｅｔｈｅｎｙｌ］−Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌａｎｉｌｉｎｅを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記したような、本発明の多機能有機ダイオードを利用することで、有機ＥＬディスプレイによる発光表示、有機フォトダイオードによるイメージセンシング、そして有機太陽電池による電力発生が複合して可能となる。これにより、軽量・薄型・フレキシブルの特徴を有する複合機能テレビや複合機能パネル、超薄型有機ＥＬ表示／画像スキャナ一体型単一構造パネルによるノートパソコン、充電不要・画像読み取り可能な携帯端末、バッテリーやコンセント不要でペン無し書込可能の電子回覧板、照明下でコードレスで発光する電子掲示物、可視・赤外光等で情報伝送可能な情報表示板や情報取込板、実物大セキュリティチェック可能な表示板、電源不要・薄膜ポリマーバッテリー等と組合せた昼夜検知機能を持つ発光標識、取付発光表示と、景色の読み込みを兼ねた発光広告、薄型光学マウス等、表示／画像取込／電力発生機能を有する応用機器が、有機ＥＬデバイス作製プロセスと同等のプロセスで、付加的工程無しに簡便に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の多機能有機ダイオードマトリクスパネルは、基板上に形成される第一の電極と、この第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電圧線（１３３）には第二の蓄積容量（Ｃ２）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と第四のトランジスタ（Ｔ４）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１３４）を直列に接続し、データ線（１３２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）には第一の蓄積容量（Ｃ１）が接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第二の蓄積容量（Ｃ２）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、さらに第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極に接続され、セレクト線（１３１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）に接続され、第一のタイミング信号線（１３６）は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極に接続され、第二のタイミング信号線（１３７）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続され、電源／信号取出複合線（１３５）は、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記有機ダイオード（ＯＤ）と接地された前記陰極線（１３４）とに直列に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとして前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとし前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し導通状態とし、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行う。よって、有機ＥＬディスプレイによる発光表示、有機フォトダイオードによるイメージセンシング、そして有機太陽電池による電力発生が複合して可能となる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図２は、本発明によって実施される応用形態の一例である複合機能テレビの例を示す。
この図において、１は第一の観察者、２は第二の観察者、３は第一のディスプレイ、４は第二のディスプレイ、５はケーブルを示す。
第一のディスプレイ３、第二のディスプレイ４で画像情報の表示と読み込みをフレーム時間内で交互に実施することにより、表示時は相対する観察者の画像を表示し、情報取り込み時は観察者の像をディスプレイを通じ取り込む。ここで、画像表示／取込部は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した画像表示と画像取込を行う。また、同一ディスプレイ面内の別々の位置に画像表示部と画像取込部をそれぞれ作製することも可能で、その場合は同一時間タイミングで画像表示と画像取込みが可能となる。画像表示部と画像取込部を別々の位置に設置する際の利点は、同一プロセスによるパネル作製によるコスト低減である。反面、開口率と解像度の減少を伴う。画像取込においては、基本として無限遠の色情報を取込む形とする。ここで、画像表示部と画像取込部を別々の位置に作製する場合では、基板上に画像取込を考慮したレンズ系の設置も可能となる。また、周辺技術の性能向上が伴えば、例えば焦点可変液晶レンズ等による画像取込も可能となろう。また、太陽電池機能の向上が図れたならば、それによる電力供給も可能となり、電源不要ないしは充電による携帯持ち運び可能なパネル実現も考えられる。これにより、ディスプレイのみで別途のカメラ等の設置も無く、臨場感の有る画像表示が可能となる。
【００１８】
ここでは、簡単に応用形態の一例を示したが、本発明が実施されたならば、有機ＥＬ素子を使うことで別途光源が不要で、かつ駆動部を別途設ける必要のない超薄型有機ＥＬ表示／画像スキャナ一体型単一構造パネルによるノートパソコン、充電不要・画像読み取り可能な携帯端末、バッテリーやコンセント不要で書込可能の電子回覧板、照明下・コードレスで発光する電子掲示物、可視・赤外光等で情報伝送可能な情報表示板や情報取込板、実物大セキュリティチェック可能な発光表示板、電源不要、薄膜ポリマーバッテリー等と組合せた昼夜検知機能を持つ発光標識、取付発光表示と、景色の読み込みを兼ねた発光広告、薄型光学マウス等、種々の応用形態が考えられる。
【００１９】
以下、特に有機部積層を考慮して記載した本発明の多機能有機ダイオードの基本デバイス構造例を示す。
図３は単層型下部発光／光吸収有機ダイオードマトリクス、図４は二層型下部発光／光吸収有機ダイオードマトリクス、図５は三層型下部発光／光吸収有機ダイオードマトリクス、図６は単層型上部発光／光吸収有機ダイオードマトリクス、図７は二層型上部発光／光吸収有機ダイオードマトリクス、図８は三層型上部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【００２０】
図３において、１１は基板、１２は基板１１上に形成される透明陽極（第一の電極）、１３は透明陽極１２上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜（有機層）、１４は有機薄膜１３上に形成される第二の電極（陰極）であり、単層型下部発光／光吸収（光導電）有機ダイオードマトリクスを構成している。
図４において、２１は基板、２２は基板２１上に形成される透明陽極（第一の電極）、２３は透明陽極２２上に形成される正孔輸送層、２４は正孔輸送層２３上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜（有機層）、２５は有機薄膜２４上に形成される陰極（第二の電極）であり、二層型下部発光／光吸収（光導電）有機ダイオードマトリクスを構成している。
【００２１】
図５において、３１は基板、３２は基板３１上に形成される透明陽極（第一の電極）、３３は透明陽極３２上に形成される正孔輸送層、３４は正孔輸送層３３上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜（有機層）、３５は有機薄膜３４上に形成される電子輸送層、３６は電子輸送層３５上に形成される陰極（第二の電極）であり、三層型下部発光／光吸収（光導電）有機ダイオードマトリクスを構成している。
【００２２】
図６において、４１は基板、４２は基板４１上に形成される陰極（第一の電極）、４３は陰極４２上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜（有機層）、４４は有機薄膜４３上に形成される透明陽極（第二の電極）であり、単層型上部発光／光吸収（光導電）有機ダイオードマトリクスを構成している。
図７において、５１は基板、５２は基板５１上に形成される陰極（第一の電極）、５３は陰極５２上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜（有機層）、５４は有機薄膜５３上に形成される正孔輸送層、５５は正孔輸送層５４上に形成される透明陽極であり、二層型上部発光／光吸収（光導電）有機ダイオードマトリクスを構成している。
【００２３】
図８において、６１は基板、６２は基板６１上に形成される陰極（第一の電極）、６３は陰極６２上に形成される電子輸送層、６４は電子輸送層６３上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜（有機層）、６５は有機薄膜６４上に形成される正孔輸送層、６６は正孔輸送層６５上に形成される透明陽極であり、三層型上部発光／光吸収（光導電）有機ダイオードマトリクスを構成している。
【００２４】
ここでは、本発明の多機能有機ダイオードの基本デバイス構造例を示したが、（１）有機薄膜として発光の性質を備える第一の有機薄膜（発光部）と光導電の性質を備える第二の有機薄膜（受光部）を順次積層したデバイス構造例としてもよい。また、（２）有機薄膜として光導電の性質を備える第一の有機薄膜（受光部）と発光の性質を備える第二の有機薄膜（発光部）を順次積層したデバイス構造例としてもよい。
【００２５】
また、その積層薄膜（積層層を含む）を設けた場合、その積層薄膜（積層層を含む）の両側または片側に電子輸送層ないしは正孔輸送層を設けた場合など種々の選択肢が考えられる。
材料系としては、発光と光導電の性質を兼ね備える有機材料として、
４−［２−［５−［４−（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］−４，５−ｄｉｈｙｄｒｏ−１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｐｙｒａｚｏｌ−３−ｙｌ］−ｅｔｈｅｎｙｌ］−Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌ−ａｎｉｌｉｎｅ（ＰＰＲ）、ＭＥＨ−ＰＰＶがあり、光導電の性質を有する有機材料として、ｄｉｔｒｉｄｅｃｙｌ  ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａ−ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉｉｍｉｄｅ（ｔｄ−ＰＴＣ）、Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ（２，５−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−３，４，９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅ−ｄｉｃａｒｂｏｘｉｍｉｄｅ（ＢＰＰＣ）があり、発光の性質を有する材料として、ｆａｃｔｒｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、キナクリドン誘導体、クマリン系材料、ポリフルオレン系材料、４−（ｄｉｃｙａｎｏ−ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６−（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｉｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ（ＤＣＭ）があり、ホスト材料として、４，４’−Ｎ，Ｎ−ｄｉｃａｒｂｏｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）、２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ（ＢＣＰ）、Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（III ）（Ａｌｑ3 ）、ａｌｕｍｉｎｕｍ（III ）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ（ＢＡｌｑ）、トリアゾール誘導体があり、電子輸送材料として、シロール系誘導体、ＢＣＰ、Ａｌｑ3 、ＢＡｌｑ、正孔輸送材料として、Ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ］ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ（α−ＮＰＤ）があり、正孔輸送材料として、トリフェニルアミン系誘導体等が挙げられる。
【００２６】
ここでは、一般的に使用可能な材料系について挙げたが、有機材料については、現在なお種々の材料系が開発中であり、上記した材料系に制限されることなく種々の材料の採用と組合せが考えられる。
また、本発明の多機能有機ダイオードマトリクスパネルは、
〔１〕請求項１記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、基板上に形成される第一の電極と、この第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電圧線（１３３）には第二の蓄積容量（Ｃ２）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と第四のトランジスタ（Ｔ４）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１３４）を直列に接続し、データ線（１３２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）には第一の蓄積容量（Ｃ１）が接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第二の蓄積容量（Ｃ２）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、さらに第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極に接続され、セレクト線（１３１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）に接続され、第一のタイミング信号線（１３６）は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極に接続され、第二のタイミング信号線（１３７）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続され、電源／信号取出複合線（１３５）は、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記有機ダイオード（ＯＤ）と接地された前記陰極線（１３４）とに直列に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとして前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し導通とし、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通とし、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）をダイオードとし前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の閾値電圧を前記第二の蓄積容量（Ｃ２）により保持させながら前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート部に書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで前記第一の蓄積容量（Ｃ１）を通じて容量カップリングにより信号電圧を前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧に重畳し導通状態とし、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行うことを特徴とする。
【００２７】
〔２〕請求項２記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、基板上に形成される第一の電極と、この第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電源／信号取出複合線（１４４）には第四のトランジスタ（Ｔ４）と第三のトランジスタ（Ｔ３）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地された陰極線（１４３）が直列接続され、データ線（１４２）には第二のトランジスタ（Ｔ２）が接続され、前記第二のトランジスタ（Ｔ２）の前記データ線（１４２）とは反対側の端子は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、前記データ線（１４２）には第一のトランジスタ（Ｔ１）が接続され、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）の前記データ線（１４２）とは反対側の端子は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極と第一の蓄積容量（Ｃ１）に接続され、前記第一の蓄積容量（Ｃ１）の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は前記第三のトランジスタ（Ｔ３）と前記有機ダイオード（ＯＤ）との間に接続され、第一のセレクト線（１４１）は前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電極と前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極にそれぞれ接続され、第二のセレクト線（１４５）は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電極に接続されており、まず最初の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を導通状態とし、流れるアナログ電圧に応じた電圧を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電圧と前記第一の蓄積容量（Ｃ１）に対して書き込み、第二の期間にて前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を導通状態とし、先にバイアスされた前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を通じ、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を導通状態とし、流れるアナログ電流量に応じた電圧を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極と前記第一の蓄積容量（Ｃ１）に対して書き込み、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を選択し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）に、それに照射された光量に比例した電流を、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）及び前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を通じて流すことで、外部周辺回路を通じて信号検出を行うことを特徴とする。
【００２８】
〔３〕請求項３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、基板上に形成される第一の電極と、該第一の電極上に形成され、発光と光導電の性質を兼ね備える有機薄膜と、該有機薄膜上に形成される第二の電極を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の順バイアスで発光動作を、前記第一の電極と前記第二の電極との間の逆バイアスで光情報の検出を行う多機能有機ダイオードを用い、電源／信号取出複合線（１５５）は第二のトランジスタ（Ｔ２）と有機ダイオード（ＯＤ）と接地されている陰極線（１５４）に直列に接続され、データ線（１５２）は第一のトランジスタ（Ｔ１）と第三のトランジスタ（Ｔ３）に直列に接続され、セレクト線（１５１）は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）のゲート電極と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）のゲート電極にそれぞれ接続され、前記第三のトランジスタ（Ｔ３）には電源線（１５３）に接続される蓄積容量（Ｃ）が接続され、前記電源線（１５３）には第四のトランジスタ（Ｔ４）が接続され、前記第四のトランジスタ（Ｔ４）の前記電源線（１５３）とは反対側の端子は前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）との間に接続され、また、前記蓄積容量（Ｃ）の前記電源線（１５３）とは反対側の端子は前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のゲート電圧と前記第二のトランジスタ（Ｔ２）のゲート電圧にそれぞれ接続されており、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とする期間で、前記データ線（１５２）を通じて前記第四のトランジスタ（Ｔ４）のピンチオフ状態を用い、前記蓄積容量（Ｃ）に電流データを書き込み、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を非導通状態とし、先にバイアスされた前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を通じて電流を流し、順方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）を発光させ、別の選択期間にて、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を導通状態とし、前記データ線（１５２）を通じて第四のトランジスタ（Ｔ４）のピンチオフ状態を用い、前記蓄積容量（Ｃ）に電流を流し前記第二のトランジスタ（Ｔ２）と前記第四のトランジスタ（Ｔ４）を導通状態とし、前記第一のトランジスタ（Ｔ１）と前記第三のトランジスタ（Ｔ３）を非導通状態として、先にバイアスされた前記第二のトランジスタ（Ｔ２）を通じて電流を流し、逆方向にバイアスされた前記有機ダイオード（ＯＤ）から電流を検出することを特徴とする。
【００２９】
〔４〕上記請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の最大発光波長と最大光吸収波長の差が、発光半値幅の半分と光吸収半値幅の半分の和以上であることを特徴とする。
〔５〕上記請求項１，２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜が、発光の性質を備える第一の有機材料と光導電の性質を備える第二の有機材料を混合した有機薄膜であることを特徴とする。
【００３０】
〔６〕上記請求項５記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記第一の有機材料と前記第二の有機材料を混合した有機薄膜の最大発光波長と最大光吸収波長の差が、発光半値幅の半分と光吸収半値幅の半分の和以上であることを特徴とする。
〔７〕上記請求項１、２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の可視光発光に対する吸収係数が、２．５×１０4 ｃｍ-1未満であり、かつ、前記有機薄膜の吸収光に対する最大吸収係数が２．５×１０4 ｃｍ-1以上であり、さらに、前記有機薄膜の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
〔８〕上記請求項１、２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の可視光発光に対する吸収係数が、２．５×１０4 ｃｍ-1未満であり、または、前記有機薄膜の吸収光に対する最大吸収係数が２．５×１０4 ｃｍ-1以上であり、さらに、前記有機薄膜の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
〔９〕上記１、２又は３記載の多機能有機ダイオードマトリクスパネルにおいて、前記有機薄膜の材料として、４−［２−［５−［４−（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］−４，５−ｄｉｈｙｄｒｏ−１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｐｙｒａｚｏｌ−３−ｙｌ］−ｅｔｈｅｎｙｌ］−Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌａｎｉｌｉｎｅを用いることを特徴とする。
【００３２】
すなわち、発光強度に対する光吸収強度が５０％未満で、有機薄膜内での入射光の光吸収率が５０％以上であることを特徴としている。発光強度に対する光吸収強度が５０％未満であるということは、すなわち、図９に示すように、発光スペクトルＡと光吸収スペクトルＢがオーバーラップしていないことを意味する。なお、図９は、４−［２−［５−［４−（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］−４，５−ｄｉｈｙｄｒｏ−１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｐｙｒａｚｏｌ−３−ｙｌ］−ｅｔｈｅｎｙｌ］−Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌ−ａｎｉｌｉｎｅ（ＰＰＲ）を材料とした場合の発光／光吸収スペクトルである。
【００３３】
このように、全スペクトルでの発光に対する光吸収が、全体で５０％未満であり、入射光に対する光吸収が全スペクトル中で５０％以上であることが望ましい。
さらに、エネルギーの大小関係は、図１０に示すように、正孔輸送の性質を有する膜７１の最高占有軌道７１Ａが有機薄膜７２の最高占有軌道７２Ａより上にある（エネルギーが低い）ことを意味する。また、図１１に示すように、有機薄膜８１の最高占有軌道８１Ａが電子輸送の性質を有する膜８２の最高占有軌道８２Ａより上にある（エネルギーが低い）ことを意味する。なお、これらの図において、７１Ｂ，７２Ｂ，８１Ｂ，８２Ｂはそれぞれの膜の最低非占有軌道を示している。
【００３４】
また、正孔輸送の性質を有する薄膜で、バッファ層としての効果を有する薄膜として平坦性を向上させる膜がある。例えば、溶液塗布型のＰＥＤＯＴ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ／ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）等は平坦性を向上させ、信頼性向上に寄与することができる。
図１２は上記した多機能有機ダイオードを用いたマトリクス構成を示す図である。
【００３５】
この図において、１００は陽極駆動回路、１０１、１０２、１０３、１０４、１０Ｎ−１、１０Ｎは陽極駆動回路１００に接続されるマトリクス陽極、１１０は陰極駆動回路、１１１、１１２、１１３、１１４、…、１１Ｍ−１、１１Ｍは陰極駆動回路１１０に接続されるマトリクス陰極を示す。駆動の一例としては、発光の場合は、各列（ｃｏｌｕｍｎ：マトリクス陽極）を順次選択し、各行（ｒｏｗ：マトリクス陰極）に画像情報に即した電圧ないしは電流を与えることで発光を行う。また、光検出の場合には、各列（ｃｏｌｕｍｎ：マトリクス陽極）を順次選択し、各行（ｒｏｗ：マトリクス陰極）より画像情報に即した電流を駆動回路により切替／検出を行うことで、光検出が可能となる。詳細例については、松下らの上記非特許文献５に記載がある。
【００３６】
また、アクティブ型回路構成の画素構成について示す。
図１３は二トランジスタ駆動方式のアクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路構成、図１４は電圧プログラム方式有機アクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路構成、図１５は電流プログラム方式アクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路構成、図１６はカレントミラー型アクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路構成の一例を示す。すなわち、
図１３において、電圧線１２０には蓄積容量Ｃと第二のトランジスタＴ２と有機ダイオードＯＤと接地される陰極線１２３が直列に接続されており、蓄積容量Ｃと第二のトランジスタＴ２間には電源／信号取出複合線１２４が接続されている。データ線１２２には第一のトランジスタＴ１が接続され、その第一のトランジスタＴ１は第二のトランジスタＴ２のゲート電極に接続されている。セレクト線１２１は第一のトランジスタＴ１のゲート電極に接続されている。つまり、二トランジスタ駆動方式のアクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路を構成している。
【００３７】
ここでは、発光と光導電の性質を兼ね備える有機ダイオード構造を用い、第一のトランジスタＴ１のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで第二のトランジスタＴ２のゲート電圧を変え、それにより順方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤを発光させ、第一のトランジスタＴ１のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで第二のトランジスタＴ２のゲート電圧を変え、それにより逆方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤに、それに照射された量に比例した電流を流し第二のトランジスタＴ２と外部周辺回路を通じ信号検出を行う。
【００３８】
図１４において、電圧線１３３には第二の蓄積容量Ｃ２と第三のトランジスタＴ３と第四のトランジスタＴ４と有機ダイオードＯＤと接地された陰極線１３４が直列に接続されている。データ線１３２には第一のトランジスタＴ１が接続され、その第一のトランジスタＴ１には第一の蓄積容量Ｃ１が接続され、その第一の蓄積容量Ｃ１の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は第二の蓄積容量Ｃ２と第三のトランジスタＴ３との間に接続され、さらに第二のトランジスタＴ２のゲート電極に接続されている。セレクト線１３１は第一のトランジスタＴ１に接続されている。第一のタイミング信号線１３６は第三のトランジスタＴ３のゲート電極に接続され、第二のタイミング信号線１３７は第四のトランジスタＴ４のゲート電極に接続されている。電源／信号取出複合線１３５は、第二のトランジスタＴ２と第四のトランジスタＴ４と有機ダイオードＯＤと接地された陰極線１３４とに直列に接続されている。つまり、電圧プログラム方式有機アクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路を構成している。
【００３９】
ここでは、発光と光導電の性質を兼ね備える有機ダイオード構造を用い、先ず最初の選択期間にて、第三のトランジスタＴ３を導通状態とし、第二のトランジスタＴ２をダイオードとして第二のトランジスタＴ２の閾値電圧を第二の蓄積容量Ｃ２により保持させながら第二のトランジスタＴ２のゲート部に書込み、第一のトランジスタＴ１のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで第一の容量Ｃ１を通じて容量カップリングにより信号電圧を第二のトランジスタＴ２のゲート電圧に重畳し、第四のトランジスタＴ４を選択し、順方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤを発光させ、別の選択期間にて、第三のトランジスタＴ３を導通状態とし、第二のトランジスタＴ２をダイオードとして第二のトランジスタＴ２の閾値電圧を第二の蓄積容量Ｃ２により保持させながら第二のトランジスタＴ２のゲート部に書込み、第一のトランジスタＴ１のゲート電極に選択信号を与えた期間にアナログ信号電圧を印加することで第一の蓄積容量Ｃ１を通じて容量カップリングにより信号電圧を第二のトランジスタＴ２のゲート電圧に重畳し導通状態（オン）とし、第四のトランジスタＴ４を選択し、逆方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤに、それに照射された光量に比例した電流を、第二及び第四のトランジスタＴ２，Ｔ４を通じ流すことで、外部周辺回路を通じ信号検出を行う。
【００４０】
図１５において、電源／信号取出複合線１４４には第四のトランジスタＴ４と第三のトランジスタＴ３と有機ダイオードＯＤと接地された陰極線１４３が直列接続されている。データ線１４２には第二のトランジスタＴ２が接続され、その第二のトランジスタＴ２は第四のトランジスタＴ４と第三のトランジスタＴ３との間に接続されている。また、データ線１４２には第一のトランジスタＴ１が接続され、その第一のトランジスタＴ１は第三のトランジスタＴ３のゲート電極と蓄積容量Ｃ１に接続されている。その蓄積容量Ｃ１の前記第一のトランジスタ（Ｔ１）とは反対側の端子は第三のトランジスタＴ３と有機ダイオードＯＤとの間に接続されている。第一のセレクト線１４１は第二のトランジスタＴ２のゲート電極と第一のトランジスタＴ１のゲート電極にそれぞれ接続されている。第二のセレクト線１４５は第四のトランジスタＴ４のゲート電極に接続されている。つまり、電流プログラム方式アクティブ型発光／光吸収有機ダイオード回路を構成している。
【００４１】
ここでは、発光と光導電の性質を兼ね備える有機ダイオード構造を用い、先ず最初の選択期間にて、第一及び第二のトランジスタＴ１，Ｔ２を導通状態（オン）とし、流れるアナログ電流量に応じた電圧を、第三のトランジスタＴ３のゲート電圧と第一の蓄積容量Ｃ１に対して書き込み、第二の期間にて第四のトランジスタＴ４を導通状態（オン）とすることで、先にバイアスされた第三のトランジスタＴ３を通じ電流を流し、順方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤを発光させ、別の選択期間にて、第一及び第二のトランジスタＴ１，Ｔ２を導通状態（オン）とし、流れるアナログ電流量に応じた電圧を、第三のトランジスタＴ３のゲート電圧と第一の蓄積容量Ｃ１に対して書き込み、第四のトランジスタＴ４を選択し、逆方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤに、それに照射された光量に比例した電流を、第三及び第四のトランジスタＴ３，Ｔ４を通じ流すことで、外部周辺回路を通じ信号検出を行う。
【００４２】
図１６において、電源／信号取出複合線１５５は第二のトランジスタと有機ダイオードＯＤと接地されている陰極線１５４に直列に接続されている。データ線１５２は第一のトランジスタＴ１と第三のトランジスタＴ３に直列に接続されている。セレクト線１５１は第一のトランジスタＴ１のゲート電極と第三のトランジスタＴ３のゲート電極にそれぞれ接続されている。その第三のトランジスタＴ３には電源線１５３に接続される蓄積容量Ｃが接続されている。電源線１５３には第四のトランジスタＴ４が接続され、その第四のトランジスタＴ４は第一のトランジスタＴ１と第三のトランジスタＴ３との間に接続されている。また、蓄積容量Ｃは第四のトランジスタＴ４のゲート電圧と第二のトランジスタＴ２のゲート電圧にそれぞれ接続されている。つまり、カレントミラー型アクティブ型発光／吸収有機ダイオード回路を構成している。
【００４３】
ここでは、発光と光導電の性質を兼ね備える有機ダイオード構造を用い、第一のトランジスタＴ１と第三のトランジスタＴ３を導通状態（オン）とする期間で、データ線１５２を通じ第四のトランジスタＴ４のピンチオフ状態を用い、蓄積容量Ｃに電流データを書き込み、第一のトランジスタＴ１と第三のトランジスタＴ３を非導通状態（オフ）として、先にバイアスされた第二のトランジスタＴ２を通じ電流を流し、順方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤを発光させ、別の選択期間にて、第一のトランジスタＴ１と第三のトランジスタＴ３を導通状態（オン）とし、データ線１５２を通じ第四のトランジスタＴ４のピンチオフ状態を用い、蓄積容量Ｃに電流を流し第二、第四のトランジスタＴ２，Ｔ４を導通状態（オン）とし、第一のトランジスタＴ１と第三のトランジスタＴ３を非導通状態（オフ）として、先にバイアスされた第二のトランジスタＴ２を通じ電流を流し、逆方向にバイアスされた有機ダイオードＯＤから電流を検出する。
【００４４】
なお、基本構成としてはアクティブ型有機ＥＬ素子に類似の回路構成が実現可能であるが、大きく異なる所は電源／信号取出複合線にある。有機ＥＬ素子では、ここで挙げた電源／信号取出複合線が電源線の役割で良く、パネル全体で共通の構成となる。しかしながら、本発明に係る電源／信号取出複合線の場合は、有機ＥＬ素子駆動のときは電源電圧印加のためにパネル全体共通の電圧印加を行い、光検出の場合は、各行に対応した有機ダイオードＯＤからの電流信号を選択的に駆動回路を通じ検出するために使用する。これにより、従来の有機ＥＬ素子作製プロセスから、大幅なプロセス変更無しに本発明に係る複合デバイスが実現可能となる。
【００４５】
以下、本発明により実現される素子特性の実現例について示す。ここでは、発光／光導電の性質を示す材料として、ピラゾリン誘導体ＰＰＲを用いた。陰極材料にはＩｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ）をスパッタした基板を、正孔輸送の性質を有するバッファ層としてＣｕＰｃ、ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）（ＰＥＤＯＴ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）、ＭｏＯ3 を、電子注入／正孔ブロック層としてＢＣＰ、ＢＡｌｑを、電子注入用絶縁膜／陰極としてＬｉＦ／Ａｌを使用した。また、有機材料、バッファ層その他は、すべて抵抗加熱蒸着法で蒸着した。光源はＸｅランプ３３ｍＷ／ｃｍ2 である。
【００４６】
検討したデバイス積層構造は、以下の通りである。
ＩＺＯ／ＣｕＰｃ（３０ｎｍ）／ＰＰＲ（５０ｎｍ）／ＢＣＰ（２０ｎｍ）／Ａｌ（素子構造１）
ＩＺＯ／ＰＰＲ（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（２０ｎｍ）／Ａｌ（素子構造２）
ＩＺＯ／ＣｕＰｃ（３０ｎｍ）／ＰＰＲ（５０ｎｍ）／ＢＣＰ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（素子構造３）
ＩＺＯ／ＭｏＯ3 （３０ｎｍ）／ＰＰＲ（５０ｎｍ）／ＢＣＰ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（素子構造４）
ＩＺＯ／ＣｕＰｃ（３０ｎｍ）／ＰＰＲ（５０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（素子構造５）
ＩＺＯ／ＰＥＤＯＴ２−３０ｎｍ）／ＰＰＲ（５０ｎｍ）／ＢＣＰ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（素子構造６）
使用したＰＰＲと代表的有機ＥＬ素子材料であるＡｌｑ3 の溶液での波長に対する材料の吸光度（１０-4重量％、クロロホルム溶液）を図１７（ａ）に、ＰＰＲとＡｌｑ３の溶液中でのフォトルミネッセンス強度（１０-3重量％、クロロホルム溶液）を図１７（ｂ）に示す。ちなみに、薄膜での最大吸収係数は、ＰＰＲで４．６×１０4 ｃｍ-1（３８５−４０５ｎｍ）、Ａｌｑ３で２．２×１０4 ｃｍ-1（３９０ｎｍ）であった。図１７（ａ）により、ＰＰＲでの最大吸収波長、吸光度半値幅は各々４０２ｎｍ、１．６６、６６ｎｍ、Ａｌｑ3 では３８７ｎｍ、０．２３８、７２ｎｍであった。これにより、ＰＰＲはＡｌｑ3 に対し最大吸光度が７倍程度と大きかった。これにより、可視吸収に適しているものと言える。また、フォトルミネッセンスでは、ＰＰＲで最大発光波長、発光半値幅として、各々、５１４ｎｍ、７２ｎｍの発光が、Ａｌｑ3 では５１８ｎｍ、９２ｎｍの発光が得られた。ＰＰＲで、最大吸収波長と最大発光波長は１１２ｎｍ、Ａｌｑ3 では９２ｎｍ異なる。両者の波長差としては、吸収の半値幅の半分と発光の半値幅の半分との和以上離れていれば、発光が吸収されないことになる。
【００４７】
上記した素子構造１〜６に対応する特性を図１８〜図３５に示す。
図１８は素子構造１の電流密度−電圧特性図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）〕、図１９は素子構造１の輝度−電流密度特性図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）〕、図２０は素子構造１の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕、図２１は素子構造２の電流密度−電圧特性図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）〕、図２２は素子構造２の輝度−電流密度特性図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）〕、図２３は素子構造２の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕、図２４は素子構造３の電流密度−電圧特性図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）〕、図２５は素子構造３の輝度−電流密度特性図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）〕、図２６は素子構造３の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕、図２７は素子構造４の電流密度−電圧特性図横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）〕、図２８は素子構造４の輝度−電流密度特性図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）〕、図２９は素子構造４の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕、図３０は素子構造５の電流密度−電圧特性図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）〕、図３１は素子構造５の輝度−電流密度特性図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）〕、図３２は素子構造５の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕、図３３は素子構造６の電流密度−電圧特性図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）〕、図３４は素子構造６の輝度−電流密度特性図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）〕、図３５は素子構造６の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕である。
【００４８】
上記した特性図より、素子構造１〜６での輝度（電流Ｊ＝１００ｍＡ／ｃｍ2 ）と導電率比σp ／σd は、各々９４２ｃｄ／ｍ2 、４，２３０（素子構造１）、７９３ｃｄ／ｍ2 、１０９（素子構造２）、２，１９０ｃｄ／ｍ2 、２，２１０（素子構造３）、１，８８４ｃｄ／ｍ2 、１，６３０（素子構造４）、２８０ｃｄ／ｍ2 、１９，９００（素子構造５）、２，１４０ｃｄ／ｍ2 、１６．５（素子構造６）となった。また、最高輝度は、素子構造３で９，３００ｃｄ／ｍ2 が得られ、有機ＥＬ素子としても十分な性能と言える。また、導電率比としては素子構造５が高い結果を示した。発光、受光特性を総合すると、素子構造３で良好な特性が得られた。
【００４９】
太陽電池特性としては、光源にＸｅランプ３３ｍＷ／ｃｍ2 を用いたため、通常のＡＭ１ないしはＡＭ１．５太陽光１００ｍＷ／ｃｍ2 時の特性とは異なり比較できないが、因みに、開放電圧は２Ｖ、短絡電流は１．９３×１０-3ｍＡ／ｃｍ2 であった。
次に、スピンコート溶液系で作製した素子の特性を示す。
ここでの素子構造は、ＩＴＯ／正孔輸送層／ＰＰＲ（１１０ｎｍ）／ＢＣＰ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）であり、正孔輸送層（ＣｕＰｃ）が無しの場合（溶液系素子１）とＣｕＰｃ（６０ｎｍ）が有りの場合（溶液系素子２）の特性を測定した。溶媒はテトラヒドロフランである。
【００５０】
図３６は溶液系素子の電流密度−電圧特性の比較図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○はＣｕＰｃ有、△はＣｕＰｃ無を示す）〕、図３７は溶液系素子の輝度−電流密度特性の比較図〔横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ2 ）、○はＣｕＰｃ有、△はＣｕＰｃ無を示す）〕、図３８は溶液系素子１の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕、図３９は溶液系素子２の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図〔横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）、○は明、●は暗を示す〕である。
【００５１】
上記特性図より、溶液系素子１、２での輝度（電流Ｊ＝１００ｍＡ／ｃｍ2 ）と導電率比σp ／σd は、各々１６７ｃｄ／ｍ2 、７，６６０（溶液系素子１）、４５７ｃｄ／ｍ2 、２．５１×１０5 （溶液系素子２）であった。また、最高輝度は６４０ｃｄ／ｍ2 であった。特性としては、蒸着系に比べ一桁程度劣るものの、溶液系素子で、発光／フォトダイオード動作が同一有機構造で確認されている。
【００５２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の多機能有機ダイオードマトリクスパネルは、有機ＥＬ、有機フォトダイオード、有機太陽電池の特性を示し、有機ＥＬディスプレイによる発光表示、有機フォトダイオードによるイメージセンシング、そして有機太陽電池による電力発生を複合して得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】有機ダイオードの電流−電圧特性図である。
【図２】本発明の応用例を示す模式図である。
【図３】本発明の単層型下部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【図４】本発明の二層型下部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【図５】本発明の三層型下部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【図６】本発明の単層型上部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【図７】本発明の二層型上部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【図８】本発明の三層型上部発光／光吸収有機ダイオードマトリクスを示す図である。
【図９】本発明のＰＰＲを材料とした場合の多機能フォトダイオードの発光／吸収スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の正孔輸送の性質を有する膜と有機薄膜とのバンド図を示す模式図である。
【図１１】本発明の有機薄膜と電子輸送の性質を有する膜とのバンド図を示す模式図である。
【図１２】本発明の多機能有機ダイオードマトリクス構成を示す図である。
【図１３】本発明の二トランジスタ駆動方式のアクティブ型発光／光吸収有機ダイオードの回路構成を示す図である。
【図１４】本発明の電圧プログラム方式有機アクティブ型発光／光吸収有機ダイオードの回路構成を示す図である。
【図１５】本発明の電流プログラム方式アクティブ型発光／光吸収有機ダイオードの回路構成を示す図である。
【図１６】本発明のカレントミラー型アクティブ型発光／光吸収有機ダイオードの回路構成を示す図である。
【図１７】本発明の各種材料の波長に対する吸光度（ａ）とフォトルミネッセンス（ｂ）との比較を示す図である。
【図１８】本発明の有機ダイオード素子構造１の電流密度−電圧特性図である。
【図１９】本発明の有機ダイオード素子構造１の輝度−電流密度特性図である。
【図２０】本発明の有機ダイオード素子構造１の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図２１】本発明の有機ダイオード素子構造２の電流密度−電圧特性図である。
【図２２】本発明の有機ダイオード素子構造２の輝度−電流密度特性図である。
【図２３】本発明の有機ダイオード素子構造２の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図２４】本発明の有機ダイオード素子構造３の電流密度−電圧特性図である。
【図２５】本発明の有機ダイオード素子構造３の輝度−電流密度特性図である。
【図２６】本発明の有機ダイオード素子構造３の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図２７】本発明の有機ダイオード素子構造４の電流密度−電圧特性図である。
【図２８】本発明の有機ダイオード素子構造４の輝度−電流密度特性図である。
【図２９】本発明の有機ダイオード素子構造４の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図３０】本発明の有機ダイオード素子構造５の電流密度−電圧特性図である。
【図３１】本発明の有機ダイオード素子構造５の輝度−電流密度特性図である。
【図３２】本発明の有機ダイオード素子構造５の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図３３】本発明の有機ダイオード素子構造６の電流密度−電圧特性図である。
【図３４】本発明の有機ダイオード素子構造６の輝度−電流密度特性図である。
【図３５】本発明の有機ダイオード素子構造６の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図３６】本発明の有機ダイオード溶液系素子の電流密度−電圧特性の比較を示す図である。
【図３７】本発明の有機ダイオード溶液系素子の輝度−電流密度特性の比較を示す図である。
【図３８】本発明の有機ダイオード溶液系素子１の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図３９】本発明の有機ダイオード溶液系素子２の光照射によるフォトダイオード特性の変化を示す図である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図２】
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