(57)【要約】本発明は、少なくとも第１副画素（５ａ）と第２副画素（５ｂ）とを有する表示装置（５）であって、前記第１副画素（５ａ）は第１波長（λ１）の光を発光し、前記第２副画素（５ｂ）は第２波長（λ２）の光を発光し、前記第１副画素（５ａ）は、第１前面電極（２ａ）と第１背面電極（３ａ）との間に挟まれる第１光発光有機エレクトロルミネッセンス層を有し、前記第１前面電極（２ａ）及び前記第１背面電極（３ａ）は、第１状態において、前記第１波長（λ１）の光が発光される発光状態を生成するために前記第１エレクトロルミネッセンス層（１ａ）に発光駆動信号（Ｖａ１）を印加するように配置され、第２状態において、前記第１副画素（５ａ）に入射する前記第２波長（λ２）の光が検出されることができる前記第１エレクトロルミネッセンス層（１ａ）にセンシング駆動信号（Ｖａｓ）を印加するように配置される、表示装置に関する。好適には、第１前面電極（２ａ）と第１背面電極（３ａ）とは、本質的に同じ電位に保たれる。
2005515598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１副画素と第２副画素とを有する表示装置であって：
前記第１副画素は第１波長の光を発光するように配置され；
前記第２副画素は第２波長の光を発光するように配置され；
前記第１副画素は、第１前面電極と第１背面電極との間に挟まれる第１光発光有機エレクトロルミネッセンス層を有し；
前記第１前面電極及び前記第１背面電極は、第１状態において、前記第１波長の光が発光される発光状態を生成するために前記第１エレクトロルミネッセンス層に発光駆動信号を印加するように配置され、第２状態において、前記第１副画素に入射する前記第２波長の光が検出されることが可能である前記第１エレクトロルミネッセンス層にセンシング駆動信号を印加するように配置される；
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置であって、前記第１前面電極及び前記第１背面電極は、本質的に同じ電位に保たれ、即ち、前記センシング駆動信号は本質的に０Ｖの値を有する電圧である、ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示装置であって、前記第２波長を有する前記第２副画素から発光される光は前記光センシング状態にある前記第１副画素により反射されカル検出されるように配置される、ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれ一項に記載の表示装置であって、前記第１副画素から発光される光は前記第２副画素から発光される光より小さいエネルギー量を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれ一項に記載の表示装置であって、複数の画素を有し、各々の画素は第１副画素と第２副画素とを有し、選択された第２副画素から発光される光は、前記表示装置の近くに配置された外部の反射装置により反射されるように配置され、隣接領域において少なくとも１つの第１副画層によりセンシングされる、ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれ一項に記載の表示装置であって、前記表示装置は複数の画素を有し、第２副画素から発光される光は複数の隣接画素により検出されるように配置され、各々の画素は対応する第１副画素を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の表示装置であって、前記第１前面電極及び前記第１背面電極各々は仕事関数を有し、前記仕事関数間の差は１ｅＶより大きく、好ましくは、２乃至３．５ｅＶの範囲内にある、ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の表示装置であって、第１の発光状態における前記発光駆動信号と第２のセンシング状態における前記センシング駆動信号との少なくとも１つはパルス化駆動信号により構成され、パルスの持続時間は０乃至２０ｍｓｅｃの範囲内にある、ことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の表示装置であって、前記第２状態における前記センシング駆動信号は、前記センシング駆動信号を増幅するために、高強度パルスを有するパルス化駆動信号である、ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１前面電極（陽極）と第１背面電極（陰極）との間に挟まれた小化合物分子層又は高分子層のような第１発光有機エレクトロルミネッセンス層を有する少なくとも第１サブ画素を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス表示及び装置は、つい最近発見された技術であって、例えば、ポリフェニレンビニレン族の高分子のような特定の有機材料と有機エレクトロルミネッセンス材料とが発光ダイオードにおける半導体として使用されることが可能であるという理解に基づいている、技術である。このような装置は、高分子材料のような有機材料を使用することにより、軽量であり、曲げ易く、比較的製造コストを安価にすることが可能という事実のために、非常に興味深いものである。
【０００３】
最近、そのような発光装置は、入射光を測定するためのツールとして用いられることが可能であることが又、発見された。そのような装置は、例えば、特許文献、米国特許第５，５０４，３２３号明細書に記載されている。この特許文献は、２つの機能を有し、それ故、入力と出力の両方についての表示技術において使用されることが可能である発光ダイオードについて記載している。その発光ダイオードの有機高分子層が正にバイアスされるとき、ダイオードは発光体としての機能し、有機高分子層が負にバイアスされるとき、ダイオードはフォトダイオードとして機能する。負バイアスは、好適には、２．５乃至１０Ｖの間隔にある負電圧を有する。又、有機高分子層の光感度が逆電圧に伴って増加するため、かなり大きい負バイアス電圧が、フォトダイオードモードにおいて有機高分子層に印加されることが好ましい。
【０００４】
しかしながら、上記のような２つの機能を有するダイオードは、多くの欠点を有する。先ず第１に、米国特許第５，５０４，３２３号明細書に記載されているような装置は、０Ｖのあたりで非対称なリーク電流挙動を示し、それ故、リーク電流は不安定であることが認められる。更に、大きい負電圧を印加することにより装置の故障確率の増加につながり、暗電流は欠陥／有機エレクトロルミネッセンス層による短絡に直接関係するため、暗電流は非常に不安定になる。このことは、逆動作における光電流に対して悪い信号対雑音比
につながる。しかしながら、最も重要なことには、先行技術に従った装置は、大きい駆動電圧のために、消費電力が大きい。
【０００５】
更に、そのような先行技術の表示装置に伴う問題点は、特定の波長又は波長間隔についての発光及びセンシングに対して最適である、適切な発光及びセンシング材料を見出すことが困難であることである。上記のような機能は、表示装置から発光される光が反射し且つ同じ表示装置により検出される、スキャナ又は対話式表示装置のような装置において所望される。それ故、それに代わる発光能力及び光センシング能力を結合した装置が要請されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の目的及び他の目的は、序論として説明したよう表示装置であって、更に第２副画素を有する、表示装置により達成され、前記第１副画素は第１波長の光を発光し、前記第２副画素は第２波長の光を発光するように配置され、前記第１前面電極及び前記第１背面電極は、第１状態において、前記第１波長の光が発光される発光状態を生成するために前記第１エレクトロルミネッセンス層に発光駆動電圧を印加するように配置され、第２状態において、前記第１副画素に入射する前記第２波長の光が検出されることが可能であるセンシング状態を生成するために前記第１エレクトロルミネッセンス層にセンシング駆動信号を印加するように配置される。好適には、前記第１電極（２ａ，３ａ）は、実質的に等しい電位に保たれ、即ち、前記センシング駆動信号は本質的に０Ｖの値を有する電圧である。従って、前記第２駆動電流は、前記有機エレクトロルミネッセンス層が外部光により照射されるとき、前記有機エレクトロルミネッセンス層内に生成される電流を正確に検出するために前記第２駆動信号の電力は値０を有するように、なっている。それ故、異なる色についての異なる副画素は異なる機能を割り当てられる表示装置が達成される。例として、高エネルギーの副画素（例えば、青）により元々発光された反射光を用いる一方、低エネルギーの副画素（例えば、赤、緑）を用いてセンシングする、ＲＧＢ装置を実施することが可能である。更に、発光表示モードと走査、センシングモードとの間で切り替えることが可能である表示装置が得られる。更なる例について、下に示す。更に、０Ｖにおいてセンシングを行うため、電力消費は最小化され、モバイル用途に対して有用な表示装置を作製することができる。更に、上記により、先行技術の装置における問題点である、リーク電流の影響を除去することができる。更に、本発明の特徴は、それを“通常の”ＲＧＢカラー表示装置において実施することが可能であることである。そのような表示装置において、上記色間の波長差は、通常１００ｎｍ（青〜４４０ｎｍ、緑〜５４０ｎｍ、赤〜６４０ｎｍ）である。本発明は、３つの色に固有の制限と比較して、赤、緑及び青の選択におけるいずれの更なる制限を課すことはない。上記のように、前記第２波長を有する前記第２副画素から発光される光は、前記光センシング状態の間に前記第１副画素により検出され且つ反射されるように適切に配置され、それ故、走査装置又は対話式表示装置を得ることが可能である。更に、前記第１副画素から発光される光は、前記第２副画素から発光される光より小さいエネルギー量を適切に有している。    
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好適な実施形態に従って、表示装置は複数の画素を更に有し、各々の画素は第１副画素及び第２副画素を有し、選択される副画素から発光される光は、前記表示装置の近くの領域に配置された外部反射装置により反射されるように、及び、前記領域の範囲内の少なくとも１つの第１副画素によりセンシングされるように、配置される。そのような装置は、ミラーペンのような外部反射装置が特定の反射領域内で光を反射するために表示表面近くに置かれることが可能である対話式表示装置として使用されることが可能である。反射光は、次いで、対象となるセンシング副画素によりセンシングされ、それにより、表示装置におけるミラーペンの位置は、どの副画素が反射光をセンシングするかをそのミラーペンの位置が検出されるという点で、検出されることが可能である。好適には、前記表示装置は複数の画素を有し、第２副画素から発光される光は複数の隣接画素により検出されるように配置され、各々の隣接画素は対応する第１副画素を有している。走査表示装置の空間解像度はそれにより改善されることが可能である。
【０００８】
好適には、前記第１前面電極及び背面電極（陽極及び陰極）各々は仕事関数を有し、前記仕事関数間の差は１ｅＶより大きく、好適には、２乃至３．５ｅＶの範囲内である。前記仕事関数間の比較的大きい差は、センシング状態において良好なセンシングと共に表示装置の発光状態における最適発光を達成することを可能にする。更に、第１発光状態の間の前記発光駆動信号及び第２センシング状態の間の前記センシング駆動信号は、好適には、パルス化駆動信号により構成され、パルスの持続期間は０乃至２０ｍｓの範囲内であり、それにより、人間の眼で認識できる差をもたらさない“通常の”表示装置に本発明の表示装置を統合することが可能である。本発明の好適な実施形態に従って、前記第２状態における前記センシング駆動信号は、そのセンシング駆動信号を増幅するために、高強度パルスを有するパルス化駆動信号である。このパルス化走査は、連続走査に比べて、走査を非常にエンハンスすることが可能である。高強度パルスを有するパルス化モードにおける操作により、センシング信号は２オーダー又はそれ以上の大きさに改善することが可能であることを示すことができる。更に、パルス化駆動は、装置を劣化させる又は破壊さえ起こす可能性がある材料の過剰加熱を回避する。
【０００９】
明瞭化を理由として、ＥＬ装置は１つ又はそれ以上の機能層を有する。そのような機能層の例は、エレクトロルミネッセンス層、電荷輸送層及び電荷輸送層である。本発明の利点を十分利用するために、湿式析出方法を用いて、１つ又はそれ以上の機能層が提供される。
【００１０】
１つの、又は、２つ以上ある場合は、少なくとも１つの機能層は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層である。ＥＬ層は、実質的には、好ましい有機のエレクトロルミネッセンス材料から成る。本発明の関連において、使用するＥＬ材料の種類は重要ではなく、当該技術分野におけるいずれの既知のＥＬ材料を使用することができる。しかしながら、好適には、湿式析出方法を用いて析出することができる流体材料から得られる材料である。適切な有機ＥＬ材料は、低分子量又は高分子量の、有機の光、エレクトロルミネッセント、蛍光及び燐光化合物を有する。適切な低分子量化合物は、当該技術分野において周知であり、トリス−８−アルミニウムキノリノール錯体及びクマリンを有する。そのような化合物は、真空析出方法を用いて、適用されることができる。又、低分子量化合物は、高分子マトリクスに組み込まれる或いは主鎖に含む又は側鎖として含むことにより高分子に化学的に結合させることができ、例にはポリビニルカルバゾールがある。
【００１１】
好適な高分子量材料は、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリチオフェンビニレンのような実質的に共役な骨格（主鎖）、又は、更に好適には、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンを有するＥＬ高分子を有する。（青色発光）ポリ（アルキル）フルオレンと赤色、黄色又は緑色光を発光するポリ−ｐ−フェニレンビニレン、及び２−又は２、５−置換ポリ−ｐ−フェニレンビニレンであり、特に、それらは、Ｃ１−Ｃ２０であって、好適にはＣ４−Ｃ１０のような２−及び／又は２，５位置における可溶性改善側基、アルキル基又はアルコシ基を有する。好適な側基は、メチル基、メトキシ気、３，７−ジメチルオクチルオキシ基及び２−メチルプロポキシ基である。更に好適な高分子は、２−アリル−１，４−フェニレンビニレン繰り返し単位、上記の種類のアルキル基及び／又はアルコキシ基と任意に置換されるアリル基、特に、メチル基、メトキシ基、３，７ジメチルオクチルオキシ基、又は、更に好適には、２−メチルプロキシ基を有する。有機ＥＬ材料は、１つ又はそれ以上のそのような化合物を有することが可能である。そのようなＥＬ高分子には、適切には、湿式析出技術を適用することができる。
【００１２】
本発明に照らして、用語“有機”は高分子を含み、“高分子”及びそれからもたらされる添加物はホモポリマー、コポリマー、ターポリマー及び高級同属体並びにオリゴマーを有する。
【００１３】
任意に、有機ＥＬ材料は、分子スケールで均一に分散されること及び粒子分散の形態で存在することが可能である、本質的に有機又は無機の材料を更に有する。特に、電子及び／又は正孔の電荷注入及び／又は電荷輸送能力を改善する化合物、発光される光の色又は強度を改善する及び／又は修正するための化合物等を有することが可能である。
【００１４】
好適には、有機ＥＬ層は、平均膜厚として、５０乃至２００ｎｍであって、特に、６０乃至１５０ｎｍであり、より好適には、７０乃至１００ｎｍを有する。
【００１５】
任意に、ＥＬ装置は、好適には、電極間に配置された有機機能層を更に有する。そのような更なる層は、正孔注入層及び／又は輸送層（ＨＴＬ）並びに電子注入層及び／又は輸送層（ＥＴＬ）であることが可能である。２層以上の機能層を有するＥＬ装置の例は、陽極／ＨＴＬ層／ＥＬ層／陰極、陽極／ＥＬ層／ＥＴＬ層／陰極又は陽極／ＨＴＬ層／ＥＬ層／ＥＴＬ層／陰極の積層構造である。
【００１６】
正孔注入及び／又は正孔輸送層（ＨＴＬ）のための適切な材料は、芳香族第３級アミン、特にジアミン又は高級同族体、ポリビニルカルバゾール、キナクリドン、ポルフィリン、フタロシアニン、ポリ−アニリン及びポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェンを有する。
【００１７】
電子注入及び／又は電子輸送層（ＥＴＬ）のための適切な材料は、オキサジアゾールベースの化合物及びアルミニウムキノリン化合物である。
【００１８】
ＩＴＯが陽極として使用される場合、好適には、ＥＬ装置は、５０乃至３００ｎｍの膜厚の正孔注入／輸送層材料であるポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン又は５０乃至２００ｎｍの膜厚のポリアニリンを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に従った表示装置について、模式的に図１ａ及び１ｂに示している。示している表示装置５は、第１副画素５ａと第２副画素５ｂとを有する単一の画素を有している。しかしながら、下で説明するように、本発明の内容を組み込んだ表示装置は、複数の画素であって、各々が２つ又はそれ以上の副画素を有する、複数の画素を有することが可能である。更に詳細に下で説明するように、表示装置は、２つの時間的に分割されたモードであって、即ち、光が副画素全てから発光される第１の発光モード（図１ａ）と、第２副画素が特定の波長の光を発光するために配置され、第１副画素が同じ波長の入射光をセンシングするために配置される（図１ｂ）第２のセンシングモードとおいて駆動されるように配置される。
【００２０】
第１副画像５ａは、例えば、前面電極２ａと背面電極３ａとの間に挟まれた、エレクトロルミネッセンス高分子材料又は小分子の第１アクティブ有機エレクトロルミネッセンス層１ａを有する。前面電極２ａは、所謂、正孔注入層即ち陽極としての役割を果たし、背面電極３ａは、所謂、電子注入層即ち陰極としての役割を果たす。前記第１エレクトロルミネッセンス層の材料は、第１発光状態電圧Ｖａ１が、前記電極２ａ、３ａに接続された第１電源６ａにより前記第１エレクトロルミネッセンス層１ａに印加されるとき、第１波長λ１が第１発光状態又はモードにおいて発光されるように選択される。更に、この本発明の実施形態において、第２副画素５ｂは、２つの電極２ｂ、３ｂ間に挟まれた、上記のようなアクティブ有機エレクトロルミネッセンス層のような第２発光材料層１ｂを有する。前記電極２ｂ、３ｂに接続された第２電源６ｂにより、第２発光状態電圧Ｖｂ１が前記第１エレクトロルミネッセンス層１ａに印加されるとき、前記第２波長λ２を有する光を発光するように、第２副画素は配置される。図１ａに示す表示装置の光発光モードにおいて、電圧Ｖａ１は、それ故、第１副画素５ａに印加され、電圧Ｖｂ１は、第２副画素５ｂに印加される。
【００２１】
更に、少なくとも第１エレクトロルミネッセンス層１ａがエレクトロルミネッセンス高分子層又は小分子材料層を有するという事実は、下で説明するような、駆動信号Ｖａ１とは異なる信号、即ち、センシング電圧Ｖａｓによりバイアスされるとき、第１エレクトロルミネッセンス層１ａに入射する光は、検出されることができる、第１エレクトロルミネッセンス層を流れる光電流Ｉｐｈを生じることを意味する。
【００２２】
更に、第１副画素の前記第１エレクトロルミネッセンス層１ａの材料は、センシング状態電圧Ｖａｓが前記第１エレクトロルミネッセンス層１ａに印加されるとき、前記第２副画素５ｂにより発光された第２波長λ２の入射光が前記材料における光電流Ｉｐｈを誘導するようにする。本発明により生成される光電流は、例えば、前記第１前面電極２ａと前記背面電極３ａとの間に接続される測定回路の電圧低下を測定することにより、測定されることが可能である。更に、前記第１波長λ１を有する光は、前記第２波長λ２を有する光より小さいエネルギー量を有するように、即ち、λ１＜λ２であるようにアレンジされる。
【００２３】
更に、表示装置５は、表示装置を安定化する機能と潜在的ユーザからアクティブ表示装置を分離する機能とを有する前面基板４を有すること又は有しないことが可能である。
【００２４】
上記のように、本発明の表示装置の少なくとも第１副画素５ａは２つの機能を有し、図１ａに示すような光発光動作と図１ｂに示すような走査／センシング動作との間で表示装置をスイッチングすることにより２つのモード又は状態において駆動されることが可能である。前記スイッチングは、パルス化駆動スケジュールにより、又は装置の潜在的ユーザからの指令により自動的になされることが可能である。又、図１ｂに示すように走査／センシング状態においてのみ駆動されることができる表示装置を実施することが可能である。
【００２５】
上記のように、第２発光電圧Ｖｂ１は、電源６ｂにより第１の光発光状態（図１ａ）において第２エレクトロルミネッセンス層１ｂに印加され、これにより、第２波長λ２を有する光が前記第２有機エレクトロルミネッセンス層１ｂから発光される。更に、第１発光電圧Ｖａ１は電源６ａにより有機エレクトロルミネッセンス層１ａに印加され、これにより、第１波長λ１を有する光が前記有機エレクトロルミネッセンス層１ａから発光される。上記の第１電極２ａ及び第２電極３ｂは異なる仕事関数を有する。それ故、仕事関数は第１電極２ａ、第２電極３ａそれぞれの表面から電子を取り出すために必要なエネルギーについての測定値であるため、高分子層への最適な電荷注入は発光状態において得られることが可能である。第１電極２（正孔注入層）は大きい仕事関数（Φ１）を有し、大きい結合エネルギーを有する原子価状態から電子を取り出し、原子価状態において正孔を残すために配置されている。第２電極３ａ（電子注入層）は小さい仕事関数（Φ２）を有し、電子は前記材料においてゆるやかに束縛されている。第２電極３ａは、前記材料の導通状態において負に帯電した電子を注入するように配置されており、電子は又、小さい結合エネルギーを有している。順方向駆動（第１電極は正であり、第２電極は負である）において、正孔と電子は互いに向かって移動し、それ故、電子は正孔で充填され、結合エネルギーにおける増加は正孔の放出を結果的に生じる、即ち、前記第１波長λ１を有する光が発光される。表示装置が光発光状態において駆動されるとき、表示装置のビルトイン電圧と呼ばれる特定電圧が、いずれの電流が表示装置を通って流れ始める前に、印加される必要がある。このビルトイン電圧Ｖｂ−ｉに達した後、表示装置を通って流れる電流値は急速に増加することとなる。前記ビルトイン電圧値は、第１電極の仕事関数と第２電極の仕事関数との間の差に比例する。
【００２６】
第２のセンシング状態（図１ｂ）において、第２発光電圧Ｖｂ１は、電源６ｂにより第２副画素５ｂの第２エレクトロルミネッセンス層１ｂに尚も印加され、これにより、第２波長λ２を有する光が前記第２有機エレクトロルミネッセンス層１ｂから発光される。しかしながら、この状態において、センシング駆動電圧Ｖａｓが第１副画素５ｂの第１有機エレクトロルミネッセンス層１ａに印加され、前記電圧は電源６ａにより又は離れた電源（図示せず）により印加され、波長λ２を有する第１画素５ａに入射する光は第１有機エレクトロルミネッセンス層において光電流Ｉｐｈの生成を引き起こす。本発明に従って、前記センシング駆動電圧Ｖａｓは０値（Ｖａｓ＝０Ｖ、短絡回路構成）を有し、即ち、電圧０が第１有機層１ａに印加される。短絡回路構成を用いることにより、表示装置の電力消費は最小化され、リーク電流の影響は除去される。短絡回路状態において、ここで同じ電位にある第１副画素の２つの電極は、例えば高分子層である絶縁性有機エレクトロルミネッセンス層１ａにより分離される。しかしながら、前記層においては、駆動力が存在する場合、少量の電荷を流すようにする僅かなリーク経路が常に存在する。上記の、第１電極と第２電極との間の仕事関数の差のために、第１有機エレクトロルミネッセンス層１ａにおける電子は、第１電極２ａの大きい結合エネルギーと第２電極３ａの小さい結合エネルギーとに直面する。それ故、電子は、第２電極から第１電極に移動し、小さい過渡電流Ｉｔｒ（短い時間のみの間に存在する）が、平衡状態に達するまで、流れる。初期的には、両方の電極はニュートラルであるが、前記過渡電流のために、第１電極は負電位を印加されるようになり、第２電極は正電位を印加されるようになり、その結果、有機層１ａに負電界が生じる。上で示したように、印加電圧０は、リーク電流に関して及びセンシング状態のために必要な低電力消費に関して有利である。印加電圧０において、電極２ａ、３ａは同じ電圧に設定され、外部電界が有機層１ａに印加されないため、リーク電流は０にされる。しかしながら、上記の過渡電流は、外部光がセンシング状態において表示装置を照射するために生じる光電流を流すために用いられる負の内部電界を生じさせる。上記の場合、内部電界の大きさは、次式により与えられ、
Ｅｉｎｔ＝Ｖｂ−ｉ／ｔｌａｙｅｒ 
ここで、Ｅｉｎｔは内部電界であり、Ｖｂ−ｉは上記のビルトイン電圧であり、ｔｌａｙｅｒは有機層１ａの膜厚である。表示装置に光を当てるとき、原子価状態にある電子は導電状態に励起され、負の内部電界は電子−正孔対を破壊し、電子は第２電極３ａ（陰極）に引き付けられ、正孔は第１電極２ａ（陽極）に引き付けられる。従って、小さい測定可能な光電流が生成される。更に、ビルトイン電圧Ｖｂ−ｉは、第１電極と第２電極の２つの仕事関数の間の差に比例するため、内部電界は又、その仕事関数の差に比例し、即ち、その２つの仕事関数の間の差が大きくなるにつれて、印加電圧０における内部電界は大きくなる。更に、大きい仕事関数差は又、最適な発光状態のために必要とされ、これにより、発光のために最適化されることが可能である一方、効果的な電力効率のよいセンシング状態を有する、装置が得られる。
【００２７】
今日の電極に対して、この仕事関数差を大きくすることが可能であり、その結果、１．４乃至３．１Ｖの間の大きい値のビルトイン電圧Ｖｂ−ｉが生じる。更に、高効率発光状態を達成するためには、有機層１ａの最適膜厚は６０乃至９０ｎｍの範囲内にあって、好適には約７０ｎｍである。
【００２８】
従って、本発明は、表示装置のセンサ状態と発光状態とをスペクトル的に細分化することにより対話式／走査表示装置を提供する。表示装置表面上又は近くに置かれる反射対象物は（高エネルギー）発光副画素により照射され、反射された光は、副画素を（低エネルギー）センシングすることにより短絡回路条件下でセンシングされる。
【００２９】
具体的には、本発明は、ＲＧＢ表示装置のような有機カラー表示装置においてそのような走査機能及び／又は対話式機能を有することを可能にする。そのような装置において、各々の画素は、互いに異なる波長の光、即ち、赤色光λ１、緑色光λ２及び青色光λ３を発光するために配置される３つの副画素を有する。カラー表示装置は、所謂、色三角形の主要部分をマッピングするように、それ故、それ自体既知の方法において可視光スペクトルにある色の主要部分を表すことが可能であるように、上記の３つの色を必要とする。しかしながら、例えば、高分子エレクトロルミネッセンス材料を使用する有機エレクトロルミネッセンス装置においては、異なる色間のエネルギー差は、本質的に、多かれ少なかれ、所謂、高分子材料のストークスシフト（約１００乃至１５０ｎｍ）に対応する（ストークスシフトは、材料の吸収と発光との間のエネルギー差に等しい）。従って、高エネルギー画素の発光帯は、本質的に、カラー表示装置の低エネルギー画素の吸収帯に対応し、走査表示装置は、それ故、標準のエレクトロルミネッセンス装置から始めることにより理解されることが可能である。
【００３０】
次のような幾つかの異なる方式で、そのような装置のセンシング状態を理解することが可能である。
１）光を発光するための青色副画素と反射光をセンシングするための赤色及び／又は緑色副画素を使用する方式。
２）光を発光するための緑色副画素と反射光をセンシングするための赤色副画素を使用する方式。
３）光を発光するための青色及び緑色副画素と反射光をセンシングするための赤色副画素を使用する方式。
【００３１】
青色及び／又は緑色サブ画素のような高エネルギーフォトンを発光する副画素により照射を実行し、緑色及び／又は赤色サブ画素のような低エネルギーフォトンを発光する副画素によりセンシングを実行することに留意する必要がある。
【００３２】
更に、上記のように、高分子発光装置（高分子ＬＥＤ）における活性高分子のような有機エレクトロルミネッセンス材料は、非常に特定の分光吸収及び発光挙動を有する。光吸収特性は、発光特性より非常に大きいエネルギー位置に位置している（代表的には、０．６Ｖｏ大きい）。例えば、ＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）高分子において、光導電性のスペクトル依存性は、図２から理解できるように、大部分において、吸収挙動と一致している。入ってくるフォトンのエネルギーが励起（電子−正孔結合）を生成するために十分大きくなるとすぐに、電荷キャリヤは、それ故、高分子層における励起子崩壊を生じさせる。
【００３３】
更に、上記のように、吸収及び発光特性間の波長差は、図３から理解できるように、代表的には、１００乃至１５０ｎｍである。図３は、例示としてのみ提供するものであるが、黄色ＰＰＶ高分子の吸収及び発光スペクトルを開示している。図３において、吸収はガラス上の膜厚１００ｎｍの高分子層について測定された一方、ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ／黄色ＰＰＶ／ＢａＡｌ装置における膜厚７５ｎｍの高分子層について測定された。上記波長差は、一般に、ストークスシフトによるものであり、構造緩和の効果と励起子の寿命（約１ｎｓｅｃ）の間のより低いエネルギー状態への励起子の拡散とによると考えられている。本発明は、同じ高分子の発光及び九州スペクトル間の重なり合いは明らかな光応答を与えるには小さ過ぎるという認識に基づいており、更に、上記のストークスシフトは、走査装置などにおけるセンシング状態及び発光状態のスペクトルの細分化の必要性を示している。
【００３４】
上記に従って、本発明は、組み込まれる走査機能を有するフルカラー表示装置（ＲＧＢ表示装置のような）を作製することを更に可能にする。更に、本発明の短絡回路構成は短絡応答時間を有することを示している。応答時間は、対話式アプリケーションに対して特に重要な特性である。応答時間が重要である理由は、表示装置の多重化駆動動作においてセンサ動作を組み込むことが好ましいことである。シミュレーションにより、短絡回路構成を利用する表示装置に対する応答時間は１０μｓｅｃのオーダーであり、信号の好ましい増幅を得るためには十分短い。
【００３５】
更に、本発明に従った表示装置は、パルス化駆動信号により駆動されるように配置される。下で説明するように、本発明に従った表示装置は、実際には、２つの異なる方式、即ち、ビューアのためにピクチャを表示するためにアレンジされた走査表示装置であって、センシング状態において前記ピクチャを表示し続ける、表示装置と、発光は対象のみを照射するために使用され且つ潜在的なビューアの眼を照射することを意図しない純粋な走査表示装置として、用いられることが可能である。
【００３６】
第１の方式の場合、パルス化駆動スケジュールは、人間の眼により認識されるセンシング状態の組み込みを回避するように適合化される。この場合、パルスの持続時間は、１０ｍｓｅｃのオーダー（０乃至２０ｍｓｅｃの範囲内）である。
【００３７】
第２の方式の場合、パルス化駆動スケジュールは、増幅目的に対して有利であり、パルスの持続時間は、信号の十分な増幅において、１０ｍｓｅｃのオーダー（０乃至２０ｍｓｅｃの範囲内）である。上記の短い応答時間により、短い高信号を測定することが可能である。この場合の短いパルスは、少なくとも２倍にセンシング信号を改善することが可能である表示装置の過剰過熱を伴うことなく高強度光を用いることを可能にする。更に、層分散エネルギーの一定値に対して、エレクトロルミネッセンス層に印加される電圧（又は、それを流れる電流）は、パルス時間が減少するとき、増加することが可能であり、それ故、光電流信号における増加を可能にする。そのようなパルス化駆動スケジュールは高分子ＬＥＤであって、特に、受動マトリクス構成において、非常に適している。更に、パルス化駆動スケジュールは発光強度を増加させる。例として、１５．６ｍｓの駆動パルス（６４個の陰極）を有する多重化駆動スケジュールに対して、電力は発光強度に比例するため、パルスにおける発光強度は６４倍に増加する。更に、受動マトリクス構成におけるＲＧＢ表示装置に対して、３倍短くなる（３＊６４個の陰極）なり、光応答が３倍に更に増加することが見込まれる。
【００３８】
本発明に従った表示装置は、例えば、下で説明するようなバーコード又は指紋等の表面を走査するための走査装置としてアレンジされる。後者の場合、高解像度表示装置が必要とされる。ここで、発光副画素は、表示装置の外側表面又は前記表示装置の近くに置かれた反射対象を照射するために配置され、上記のように、光は前記対象から反射され且つセンシング副画素によりセンシングされる。本発明は、１つのカラムを用いて照射し、幾つかの画素を有し、並びに隣接カラムのような他のカラムにより測定／センシングされることにより、ライン走査の実施を提供する。例えば、例えば、各々の緑色発光カラムについて他の隣接カラムによりセンシングしている間に、各々の青色発光カラムを左から右へと発光カラムをシフトさせることにより、いずれの表面全体に亘って走査することが可能である。特に、表示装置が図１ｂにより示すような走査／センシングモードにあるとき、そのような装置は、走査バーコード等のために用いられることが可能である。それ故、前記バーコードにより表される情報は、図１ａに示すように、表示装置が光発光モードにあるとき、表示装置の表面に表示されることが可能である。上記のように、照射カラムは青色又は緑色の光を発光するカラムとすることが可能である一方、センシングカラムは緑色又は赤色の光をセンシングするカラムとすることが可能である。
【００３９】
本発明の第２アプリケーションは対話式表示装置である。ここで、ミラーペンのような離れた光反射装置は、前記表示装置の表面の近くに位置付けられ、前記表示装置は複数の画素を有するマトリクス表示装置であり、上記のように、各々の画素は副画素を有する。前記反射装置が表示表面の近くに置かれるとき、前記反射装置は前記表示装置から発光される光を反射し、その反射光は表示装置のセンシング副画素により検出されることが可能である。表示装置の面積より小さい反射表面を有する反射装置は、対話式表示装置を作製するために、ポインタ、即ち、代替の“マウス装置”として使用されることが可能である。
【００４０】
本発明を利用する表示装置は、好適には、複数の画素であって、各々の画素は２つ又はそれ以上の副画素を有する、画素を有する。この場合、幾つかの周囲の画素又は副画素は、対象から反射され且つ中央に位置付けられた画素から副画素に発光される光を検出するために用いられることが可能である。幾つかの周囲の画素／副画素からの測定情報は又、反射表面として機能する対象の形状について情報を得ることを可能にする。それ故、１つのみのセンシング画素又は副画素を用いることと比較して、走査装置の空間解像度は改善される。更に、本発明に従った表示装置は又、例えば、光学的データ送信アプリケーションのために使用されることが可能である。この場合、本質的には、上記のように、２つのＲＧＢ高分子ＬＥＤ装置が使用される。第１装置の高エネルギー画素は、例えば、デジタル情報のような情報を有する信号を送信するために配置される一方、第２装置の低エネルギー画素は、信号を受信するため且つセンシングするため及び信号を直接的な情報に変換するために配置される。要約すると、本発明は、表示装置のセンサステージ及び発光ステージをスペクトル的に細分割することにより対話式／走査表示装置を提供する。表示装置は、表示装置自身により発光される光に対して感度を有する。更に、光の発光及びセンシングは、センシング状態において、本質的には同時に起こる。表示装置は、光発光状態と走査状態との間で切り替え可能である。表示装置の表面上又はその近くに置かれた反射対象は（高エネルギー）発光副画素により照射される一方、反射された光は（低エネルギー）センシング副画素により短絡回路条件の下でセンシングされる。入射光の特定の光量（例えば、ＭＵＸ６４駆動に対して、約１％より大きい）が対象により反射され、センシング副画素の活性層を実質的に照射する場合、反射対象は、例えば、ミラーペンの先端に置かれる小さいミラー、又は、いずれの代わりの対象とすることが可能である。ミラーペンの場合、幾何学的構成による（センシング及び発光は空間的に分離されるため）最適化が得られる。更に、表示装置は、センシング状態において電力消費は少ない。更に、有機装置のリーク電流は０に等しい。従って、リーク電流の不安定挙動が装置のセンシング特性により妨げられることはない。光応答の大きさにより、パルス化駆動スケジュールは、正確な機能のために好ましく、又は必要である。パルス時間を減少させることにより、センシング振幅を更に改善することが可能となる。
【００４１】
当業者にとって、本発明の多くの変更及び修正が可能であることは、留意する必要がある。例えば、本発明に従った方法及び装置は、単一セグメント装置（照明装置）、セグメント化装置又はマトリクス表示装置に適用されることが可能である。本発明は又、アクティブマトリクス構成において使用されることが可能である。このアプリケーションにおける電圧０及び電流０は、基本的に、値０として解釈される必要がある。２つの機能（光発光／センシング）の副画素が、上記のように、本発明に従っている限り、反射される光を生成するためにいずれの技術を使用することが可能であることに又、留意する必要がある。しかしながら、最も特殊なアプリケーションでは、同じ表示装置において２つの技術を使用することは好ましくなく、従って、本発明の好適な実施形態は、上記のように、有機光発光層を有する副画素全てを有し、前記副画素は異なる波長の光を発光するために配置される。
【００４２】
更に、本発明により、２つの異なる走査モードが達成されることに留意する必要がある。第１走査モードにおいて、走査表示装置はピクチャを表示するために配置され、走査表示装置はセンシング状態で前記ピクチャを継続して表示する。これは、例えば、上記で与えられたミラーペンの例の場合がある。このアプリケーションは、発光画素とともにセンシング画素を同時に用いることを可能とするように、パルス化駆動モードを必要とする。第２走査モードは純粋な走査モードであって、発光は対象を照射するために用いられ、センシング画素は発光画素と同時に機能するように配置される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】第１副画素と第２副画素とを有する２つの機能を有する表示装置であって、光発光状態にある、表示装置の模式図である。
【図１ｂ】図１ａの、２つの機能を有する表示装置であって、１つの副画素は光発光状態にあり、１つの副画素は光センシング状態にある、即ち、表示装置は、所謂、光センシング状態又は走査状態にある、表示装置の模式図である。
【図２】副画素構造の第１の例のための吸収スペクトルの規格化強度と、短絡回路環境における副画素構造表示装置の第２の例のための規格化光導電性とを示す図である。
【図３】副画素構造の第１の例のための吸収スペクトルと短絡回路環境における副画素構造の表示装置の第２の例のための発光スペクトルとを示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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