(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料の活性層を有する電界発光材料の層を有している電界発光装置であって、その層が、第一および第二の電極パターンの間に位置し、前記２つのパターンのうちの少なくとも１つが、前記活性層によって発せられる光に対し透明であり、そして、第一パターンが、前記光を発するためにバイアス電圧またはバイアス電流を加えることによって、電荷担体を注入するために適切に使用することができる材料を有していて、そして、当該装置が、前記活性層の一部にバイアス電圧を加えるための、または前記活性層の一部に流れるバイアス電流を設定するためのコントロールユニットを有していて、前記コントロールユニットが、前記活性層の一部に電圧を加え、前記活性層の一部における入射光の量を示す光電流値を測定する手段を有する電界発光装置において、前記コントロールユニットが、前記活性層の第１の部分において測定された第１の光電流値と前記活性層の第２の部分において測定された第２の光電流値との間の差に応じて、前記バイアス電圧またはバイアス電流を決定する手段を有し、前記第１の部分及び前記第２の部分の一方が入射光から保護されていることを特徴とする電界発光装置。
【請求項２】
前記コントロールユニットが、逆方向に前記電圧を前記活性層の一部に加える手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電界発光装置。
【請求項３】
前記第１の光電流値及び前記第２の光電流値が、繰り返し測定されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光装置。
【請求項４】
前記光電流値が、前記活性層の異なる部分にわたって、交互に測定されることを特徴とする請求項３に記載の電界発光装置。
【請求項５】
前記バイアス電圧が、前記活性層の異なる部分にわたって測定される前記第１の光電流値と前記第２の光電流値との間の差の平均によって決定されることを特徴とする請求項４に記載の電界発光装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電界発光装置を有している表示装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、有機材料の活性層を有する電界発光材料の層を有している電界発光装置であって、その層が、第一および第二の電極パターンの間に位置し、前記２つのパターンのうちの少なくとも１つが、前記活性層によって発せられる光に対し透明であり、そして、第一パターンが、発光のためにバイアス電圧またはバイアス電流を加えることによって、電荷担体を注入するために適切に使用することができる材料を有していて、そして、当該装置が、前記活性層の一部にバイアス電圧を加えるための、または前記活性層の一部に流れるバイアス電流を設定するためのコントロールユニットを有している、電界発光装置に関する。
本発明は、このような電界発光装置を有している表示装置にも関する。
背景技術
エレクトロルミネッセンス（電界発光）装置は、照明光源として、そして、例えば、ディスプレイおよび表示ランプに使用することができる。このような構造における活性層には、半導体の有機重合体のような有機材料の使用が増大している。これは、この種の装置に使用可能な材料の種類を増大させる。
活性層と２枚の電極層とにより１つの発光ダイオード（LED）を構成することができるが、電界発光装置は、例えば、WO 96/36959（PHN 15.320）に記載されている表示素子として、例えば、分割された発光面、またはマトリックスに配置されている発光面、またはそれらの組合せの形態の数多くのLEDを有することが好ましい。作動は、活性層の何れかの側に位置する電極から（順方向動作の間に）半導体材料に注入される電子−ホール対の再結合に基づく。これらの再結合により、（可視）光の形でエネルギーが放出される。これは、エレクトロルミネッセンスと称される現象である。波長、つまり、放出された光の色は、（半導体）材料のバンドギャップによっても決定される。
電界発光装置の使用形態に依り、このタイプの表示装置を、様々な環境照明状況で使用するときに、典型的な問題が発生する。
例えば、このようなディスプレイを「自動車の」ディスプレイ装置（自動車、電車などの動力車）に使用する際、それは暗い場所でまぶしいほど光ってはならない、しかし、他方、太陽光のもとでの光出力は、読みやすさが十分満足行くように確保されなければならない。このようなディスプレイ装置は、一般に、（透過LCDとLED-バックライトの組合せ、直接発光エレクトロルミネセントディスプレイ素子の）いわゆるネガティブタイプである。しかしながら、携帯電話に広く使われているようないわゆるポジティブタイプの表示装置（半透過型（transflective）LCDとLED-バックライトの組合せ）でのアプリケーションでは、暗い場所で充分な読みやすさを確保するために光源を追加する必要がある。
発明の開示
本発明の目的の１つは、上述の欠点の一つ以上を取り除くことである。
これを達成するために、本発明の電界発光素子が特徴とする点は、前記コントロールユニットが、前記活性層の一部に電圧を加え、前記関連電流値を測定し、そして当該測定された電流値に応じて、前記バイアス電圧またはバイアス電流を変化させる手段を有する点である。
電流値は、活性層の一部に逆方向に電圧を加えることによって測定されることが望ましい。
本発明は、特に、逆方向の動作の間、電界発光素子が、入射光の量を示す光電流を供給するとの認識に基づく。光電流は、感光ダイオード（この場合、活性層によって形成されるダイオード）が、逆バイアス状態での（または、例えば、いわゆる閾値電圧以下の順方向電圧で）一般に公知の方法により、入射光によって発生する逆電流として測定することができる。
バイアス電圧またはバイアス電流は、例えば、直流電圧（電流）として、また、（周波数またはパルス変調による）交流電圧として、多様な方法で、設定することができる。
光電流は、例えば、表示装置またはそれが組み込まれている装置（例えば、携帯電話）が動作に入る度に、測定することができる。
長期間の使用の（例えば、電界発光装置が、（液晶）表示装置に対する光源（バックライト）として機能する）場合、光電流は、周辺光に対して絶えず適応出来るように、繰り返し測定されるのが好ましい。（特に、相対的に大きい表面積の場合）多くの位置で光電流を測定することによって、表示装置の面に渡って平均化することが好ましい。
光電流測定を実行するために、電界発光要素の接続体を使用することができるので、接続体を付加することは必要ない。
本発明のこれらおよび他の観点は、以下に記載される実施例から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の表示装置の一部の模式的な、断面図である。
第２図は、本発明の他の表示装置の一部の模式的な、断面図である。
第３図は、本発明の表示装置の等価回路図を図式的に示す。
第４図は、電界発光要素の電圧電流特性を示す。
第６〜８図は、このような装置に対する制御信号を示す。
これらの図は、線図的に画かれていて、正確な比例関係には画かれていない。原則として、対応している要素には、同じ参照番号が付されている。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、透過型で作動するディスプレイパネル１により構成される、コントロールユニット４から制御ライン２、３を介して制御される、例えば、液晶ディスプレイパネルのような表示装置の一部の横断面図である。コントロールユニット４は、例えば、ビデオ情報、また、携帯電話のようなディスプレイパネルを有する装置、自動車に搭載されるボードコンピュータまたは測定機器についての情報を提供することができる。
ディスプレイパネル１は、光源（バックライト）14から発生する光を変調し、これにより情報が表示される。
光源14は、導電材料の２枚の電極層６，７間に挿入されている活性層５を有する。活性層は、通常、蒸着によって堆積される、高分子材料または低分子有機材料（OLED）を有することができる。
このようにして、中間の活性物質が、発光ダイオード（LED）14を形成するために使用される。光源14は、活性層５の面の横断方向に、矢印15によって図式的に示されるように、光を発する。電極６は、活性層から放出光に対して透明である。動作の間、電極６は、電極７に対して十分に正の電圧により活性層にホールが注入されるように、制御ライン９により駆動される。この電極６の材料は、高い仕事関数を有し、かつ一般的にはインジウム酸化物またはインジウム錫酸化物（ITO）の層によって形成される。特にITOが、その良好なコンダクタンスと高い透過性の点から適切である。電極７は、電極６に対し、活性層内に電子を注入する陰極として機能する。この具体例の場合、この層に対し使用される材料は、アルミニウムであるが、これに代えて、インジウム、カルシウム、バリウムまたはマグネシウムのような低仕事関数を有する材料を使用することも可能である。これらの層を、逆の順に設けることもできる。
光源14の光強度は、順方向電圧に依存する。第１図の矢印15によって示されるように、アプリケーションのタイプに応じて、この順方向電圧を環境光の光強度に適応させることが望ましい。例えば、自動車のアプリケーションの場合、環境光の光強度が増大すると、光源14の光強度（したがって、電界発光要素全体の順方向電圧）も、増大させなければならないし、かつ環境光の光強度が減小すると、まぶしいほど光る危険性を避けるために、光強度は減小させなければならない。
本発明によれば、環境光の輝度は、好ましくは逆方向（逆バイアス）で、電界発光素子（有機LED）の光電流を測定することによって（一回または連続して）決定される。これに代えて、（閾値電圧以下の電圧で）順方向電圧での測定も可能である。
このために（第５図参照）、逆電圧-Vbが、時点tOで電極６および７間の電界発光要素（LED）に加えられ、入射光13によって生成される光電流が測定される。測定値は、例えば、コントロールユニット４でデジタル化される。このようにして得られた値は、設定されるべき順方向電圧（この場合VO）を計算するために、使用され、次いでt1から電界発光要素（LED）全体に加えられる。第４図は、入射光13によって生成される光電流が、電圧-Vbで電界発光要素全体に、入射光13の輝度の異なった値（曲線ａ，ｂ，ｃ）に対しどのように依存し、そして順方向電圧が、順方向の電流したがって電界発光要素が発する光の輝度をどのように決定するかを示す。
表示機能が短い期間しか使用されないアプリケーション（例えば、携帯電話）の場合、照度光源は一度だけ設定すれば十分である。表示機能がより長い期間に対して必要でありかつ入射光の輝度が変化するアプリケーション（例えば、自動車のアプリケーションまたはオーガナイザの場合）に対しては、設定は周期的に調整される。このために、時点t2で、逆電圧-Vbが電界発光要素全体に再び加えられ、入射光13によって発生される光電流が測定される。測定値は、必要に応じ、コントロールユニット４により時点t3等で順方向電圧を変更するために使用される。測定された光電流に応じて、活性層の一部のバイアス電圧は、変化する。
このような適合化は、アプリケーションに依存する。（例えば、バックライト付きの半透過型（transflective）LCD）である「ポジティブディスプレイ」として具体化される「オーガナイザ」が、例えば、昼間に使用されるときには、ディスプレイ装置はそれ程明るくする必要は無い。この場合、より明るい光（第４図の光電流ｂ）は、電界発光装置（バックライト14）の順方向バイアスをより低いレベル（第４図の電圧V1）に設定するであろう。しかしながら、弱い光または暗い環境においては、表示装置は明るくならなければならないので、順方向電圧はより高いレベル（第４図の電圧V2）に設定されるであろう。しかしながら、車（ボードコンピュータ）に使用される場合には、（バックライトを有する透過LCDまたは電界発光表示装置として具体化される通常「ネガティブディスプレイ」である）表示装置は、まぶしいほど輝いてはならず、そして環境光の光度が低い場合、表示装置はより明るくなってはならず、順方向電圧はより低いレベル（第４図の電圧V1）に設定されなければならない。一方、より明るい環境光の場合、順方向電圧は、より高いレベル（第４図の電圧V2）に設定されなければならない。
第２図は、導電材料の電極層６、７の２つのパターンに挿入されている活性層５を有する他の表示装置を示す。この例では、電極６は、列つまりデータ電極を形成し、電極７は、行つまり選択電極を形成する。このようにして、画素またはピクセルとも称される、発光ダイオード（LED）のマトリックスが、中間活性物質によって形成される。電極パターンのうちの少なくとも１つは、活性層の放出光に対し透明である。動作の間、列またはデータ電極６は、それらが、活性層にホールを注入するために選択電極７に対し十分に高い正電圧となるように、駆動される。これらの電極６の材料は、高い仕事関数を有していて、一般的にインジウム酸化物またはインジウムスズ酸化物（ITO）の層によって、形成されている。特に、ITOは、それが良好な導電率と高い透明度を示すので、適切である。選択電極７は、（電極６に対する）活性層の電子の注入陰極として機能する。この例では、この層の材料は、アルミニウムである。
第３図は、図式的にｎ行およびｍ列を有するこのようなLEDのマトリックスの一部の電気等価回路図を示す。この装置は、行−選択回路12（例えば、マルチプレックス回路）とデータレジスタ11を更に含む。外部から提供される情報（例えば、ビデオ信号）は、表示される情報に応じてデータレジスタの各部をロードする、コントロールユニット４において処理される。行−選択電圧は、行−選択回路12によって与えられる。列の選択と列電極６への電圧供給間の相互同期は、制御ライン10を介してコントロールユニット４によって行われる。
このような装置に対する制御信号は、第６〜８図に図式的に示されている。これらは、上記の例において、選択電圧Vselを与えることによって、選択期間tLの間に、ライン１、２、３．．．ｎを選択する行−選択信号またはライン-選択信号を表す。（例えば、フィールド時間または（この場合のように）フレーム時間tFと等しい）残りの時間の間は、非選択電圧Vnonselが、与えられる。
フレーム時間の間に、列またはデータ電極には、ピクセルが所望の強度の光を発するような電圧が与えられる。
本発明によれば、（この例の場合）行１が初めて選択される間に、対抗電圧-Vbが期間t0-t1の間電界発光要素全体に加えられるように、選択信号が設定され、入射光13によって発生する光電流が測定される。このために、選択信号は、例えば、選択期間tLの一部の間、電圧-Vbを受信する。この間、データ電圧は０ボルトである。測定値は、必要に応じて、上記の方法における次のフレームの時点t0'での所望の順方向電圧をコントロールユニット４によって変更するために使用される。測定された光電流に応じて、バイアス電圧は、この場合も活性層の一部にわたって変化する。
第６〜８図に示されるパルスパターンに従って、ピクセルの第二行に入射する光は、第二フレームの間に、ピクセルの第三行に入射する光は、第三フレームにと、以下同様に、測定される。全ての行において光電流を測定した後に、必要な補正を、コントロールユニット４において計算することもできる。この例では、２つの測定の間の時間は、フレーム時間に等しい。より単純な表示装置の場合、この時間は、より長くてもよい。
このような方法で、表示装置の面全体について平均された補正が行われる。列方向の平均化またはそれとの組合せも、可能である。第１図とは異なり、必ずしも、光源（バックライト）に与えられる制御電圧V0に補正を加える必要は無いが、補正は、選択電圧または灰色の明度の範囲を含むことができるデータ電圧、またはそれら両方の電圧を補正するように機能する。
また、この場合、そのような適合化の程度は、アプリケーションによって決まる。例えば、「オーガナイザ」が、昼間に使用される場合、より明るい光（第４図の光電流ｂ）により、電界発光装置の順方向電圧がより高いレベルに設定されるであろう。一方、より暗い環境において、順方向電圧はより低いレベルに設定される。車（ボードコンピュータ）のアプリケーションについては、ピクセルは高い光強度と低い光強度の両方で、発光しなければならず、そして順方向電圧は関連レベルに設定されなければならない。
第２図の変更例の場合、付加されたピクセル行（n+1）は、（第３図の破線16によって示される）クロムのような不透明な材料によりおおわれている。この装置の場合、測定された光電流は、それをクロムの下に位置するピクセルの行の光電流と比較することによって比較される。必要な補正は、この場合、差分測定によって決定される。
【図１】
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【図２】
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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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