JP2001052876A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野角が広く、表示速度が速く、自ら発光で
き、消費電力も少なく、ディスプレイ部分内部を真空に
する必要もなく、各画素のマトリクス配線及び駆動も不
要で、薄型及び軽量、且つ高精細、大型化、低コスト化
を実現する。 【解決手段】 発光スクリーン１０，２０，３０は少な
くとも光導電膜と発光層と透明電極とを有する。光源１
３は光を発生し、スポット光学系１２は発光スクリーン
上に光スポットを形成する。映像信号発生部１６から光
変調素子２１は、発光スクリーン上に形成される光スポ
ットを映像信号に基づいて変調する。ミラー駆動制御部
９からマイクロミラー１４は、発光スクリーン上で光ス
ポットを矢印Ｓ方向に走査させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タ用ディスプレイ装置やテレビジョン受像機など各種の
情報や画像等を表示する場合に好適な表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばコンピュータ用ディス
プレイ装置やテレビジョン受像機などに使用される情報
や画像等を表示する表示装置としては、例えばＣＲＴ
（陰極線管）を用いた表示装置が存在する。

【０００３】このＣＲＴ表示装置は、奥行きが大きく、
設置スペースを多く必要とすることが欠点となってい
る。また、近年のＣＲＴ表示装置は、大画面化が著し
く、このため更なる奥行き及び設置スペースの増大と同
時に重量も非常に重くなってきている。このようなこと
から、ＣＲＴ表示装置に代わる薄型で軽量な表示装置が
望まれている。

【０００４】一方、薄型で軽量の表示装置としては、例
えば液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置
などが存在し、これらの表示装置は、従来のＣＲＴ表示
装置に代わって台頭しつつある。

【０００５】しかし、液晶ディスプレイ装置の場合、視
野角が狭いこと、表示速度が遅いこと、バックライトが
必要であることなどの課題がある。

【０００６】また、プラズマディスプレイ装置では、消
費電力が大きいこと、ディスプレイ部分内部を最終的に
真空としなければならないため、コストが高くなるなど
の課題がある。

【０００７】また、液晶ディスプレイ装置、プラズマデ
ィスプレイ装置ともに、各画素に対応してアクティブマ
トリクス配線若しくは単純マトリクス配線を施す必要が
あり、そのため、例えば高精細になるほど若しくは大型
化するほど、その作成が難しくなり、コストが上昇する
といった問題を有している。

【０００８】これに対して、近年は、有機材料の薄膜に
一定の電流を与えることで高輝度に発光する有機タイプ
の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した表示装置が注目
されている。

【０００９】当該有機タイプのＬＥＤを使用したこの表
示装置は、自ら発光すること、高速表示が可能であるこ
と、ディスプレイ部分内部を真空にする必要がないなど
の特徴を有し、液晶ディスプレイ装置やプラズマディス
プレイ装置の欠点を補うことが可能な新しい表示装置と
して期待されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た有機タイプのＬＥＤを用いた表示装置においても、液
晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置と同様
に、各画素のマトリクス配線及びその駆動が必要であ
り、それらに関する問題についてはなんら解決されてい
ない。

【００１１】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、視野角を広くでき、表示速度が速く、自ら発
光でき、消費電力も少なく、ディスプレイ部分内部を真
空にする必要もなく、さらに各画素のマトリクス配線及
びその駆動も不要で、薄型及び軽量、且つ高精細、大型
化を容易にし、低コストに製造可能な表示装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る表示装置は、上述の課題を解決するために、少な
くとも、光が照射された部分の電気的抵抗値が変化する
光導電膜と電流が加えられた部分が発光する発光層と透
明材料からなり且つ前記光導電膜に電圧を印加する一対
の透明電極とを有する発光スクリーンと、前記発光スク
リーン上に照射するための光を発生する光源と、前記光
源からの光を集光して前記発光スクリーン上に光スポッ
トとして形成する光学系と、前記発光スクリーン上に形
成される光スポットを映像信号に基づいて変調する変調
手段と、前記発光スクリーン上で前記光スポットを走査
させるための光スポット走査手段とを備える。

【００１３】請求項２に記載の本発明に係る表示装置
は、上述の課題を解決するために、前記発光スクリーン
が電子を高効率に生成する中間電極を備え、当該中間電
極のサイズ、若しくは中間電極と光導電膜のサイズを、
前記光スポットのサイズより同等以下の面積として、前
記発光スクリーン上に複数配置している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る表示装置の好
ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説
明する。

【００１５】本発明の第１の実施の形態の表示装置は、
図１に示すように、ガラス等の透明材料からなる透明基
板１と、透明材料からなり且つ電圧を印加することが可
能な透明電極２及び６と、光の照射により電気的抵抗値
が変化（低下）する光導電膜３と、電子を大量且つ高効
率に生成することが可能な中間電極４と、電流が加えら
れた部分が発光する発光材料からなる発光層５とが配さ
れた発光スクリーン１０を有し、この発光スクリーン１
０上に、スポット光学系１２による光スポットを照射す
ることにより、当該発光スクリーン１０を発光させるよ
うにたものである。なお、透明電極６は、鑑賞者から見
て発光スクリーン１０の表面側に配置されるため、以下
適宜、表面透明電極６と呼ぶことにし、透明電極２は、
鑑賞者から見て発光スクリーン１０の裏面側に配置され
るため、以下適宜、裏面透明電極２と呼ぶことにする。

【００１６】先ず、図１のような層構造を有する発光ス
クリーン１０に対して光スポットを照射することによっ
て、当該発光スクリーン１０が発光する原理について説
明する。

【００１７】図１において、裏面透明電極２と表面透明
電極６には、電圧源１１から電圧を印加する。これら裏
面透明電極２と表面透明電極６に電圧が印加された状態
で、後述する光源からの光をスポット光学系１２により
集光して形成した光スポットを、当該発光スクリーン１
０の裏面側から照射する。

【００１８】当該光スポットの光は、透明基板１及び裏
面透明電極２を通り、光導電膜３に到達し、これによ
り、当該光導電膜３では、光スポットが照射されている
部分ＳＰの抵抗値が低下することになる。

【００１９】このとき、裏面透明電極２と表面透明電極
６には電圧が印加されているため、光導電膜３の当該抵
抗値が低下した部分ＳＰには、裏面透明電極２と表面透
明電極６による電流が加えられ、これにより、当該抵抗
値が低下した部分ＳＰに対応した発光層５の発光材料が
発光することになる。

【００２０】次に、本発明実施の形態では、良好に発光
する発光スクリーン１０を作製するために、当該発光ス
クリーン１０を構成する透明電極２及び６、光導電膜
３、中間電極４、発光層５の各材料として、それぞれ以
下のような条件を満たす材料を使用している。

【００２１】本実施の形態では、発光層５の発光材料と
して、有機材料の薄膜に一定の電流を与えることで高輝
度に発光する有機ＬＥＤを用いている。

【００２２】ここで、有機ＬＥＤは半導体デバイスであ
るＬＥＤと発光原理は異なるが、当該有機ＬＥＤを発光
させるためには、半導体デバイスのＬＥＤの場合と同様
に、ホール（正孔）とエレクトロン（電子）を注入し、
それらを発光材料内部若しくは界面で再結合させる必要
がある。

【００２３】したがって、発光層５の有機ＬＥＤを高輝
度で発光させるためには、当該有機ＬＥＤに対して正孔
輸送、電子輸送を効率良く行うことのできる電極材料を
選定しなければならない。

【００２４】一方で、本実施の形態の発光スクリーン１
０は、鑑賞者から見て裏面側から光スポットを照射し、
その光スポット照射に応じて発光層５から発せられた光
を、鑑賞者から見て表面側に出射させるようにしてい
る。

【００２５】このため、発光層５の有機ＬＥＤに対して
正孔輸送、電子輸送を行う電極材料としては、当該発光
スクリーン１０の裏面側、表面側ともに、透明な電極材
料を用いる必要がある。なお、透明な電極として有効な
材料には、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）などがあり、当
該ＩＴＯは正孔輸送層としての機能を果たすことが可能
である。

【００２６】また、本実施の形態では、発光スクリーン
１０の裏面側の透明電極（裏面透明電極２）と発光層５
との間に光導電膜３と中間電極４が設けられている。

【００２７】光導電膜３には、光スポットの光を受けて
電気的抵抗値が大きく変化する材料が用いられる。な
お、当該光を受けて電気的抵抗値が大きく変化する材料
としては、例えばアモルファスシリコン、ＣｄＳ、Ｃｄ
Ｔｅなどが挙げられる。ただし、これらアモルファスシ
リコン、ＣｄＳ、ＣｄＴｅなどの材料は、発光層５の有
機ＬＥＤに対する電子輸送層としては向いていない。

【００２８】中間電極４には、特開昭６３−２９５６９
５号公報などに書かれているように、電子を大量に高効
率に生成するために、仕事関数の低い金属材料を使用す
ることが望ましい。

【００２９】以上のようなことから、本発明の第１の実
施の形態では、透明基板１をガラスとし、裏面透明電極
２を例えば厚さが２００ｎｍのＩＴＯとし、光導電膜３
を例えば厚さが４μｍのアモルファスシリコンとし、中
間電極４を例えば厚さが１ｎｍのリチウムとし、発光層
５を２層構造とし、例えば発光層兼電子輸送層としてア
ルミ−キノリノール錯体であるＡｌｑ３を５０ｎｍ、そ
の上に正孔輸送材料としてトリフェニルジアミンを８０
ｎｍ形成し、さらに、表面透明電極６を例えば厚さ２０
０ｎｍのＩＴＯとした発光スクリーン１０を用いること
で、良好に発光する発光スクリーン１０を実現してい
る。

【００３０】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図２を用いて説明する。なお、この図２において、
図１の各構成要素と対応するものにはそれぞれ図１と同
じ指示符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。

【００３１】第２の実施の形態の発光スクリーン２０を
構成する透明基板１、裏面透明電極２、光導電膜３、発
光層５、表面透明電極６の各材料及び膜厚については、
それぞれ第１の実施の形態の発光スクリーン１０の例と
同じである。

【００３２】ここで、図１に示した第１の実施の形態の
発光スクリーン１０では、中間電極４を連続したリチウ
ム薄膜により形成している。このように中間電極４を連
続薄膜にすると、光導電膜３に照射された光スポットに
よる電界が、当該連続薄膜内で光スポットの径よりも大
きく広がり、その結果、発光層５の発光径が拡散してし
まう。このように発光層５の発光径が広がると、解像度
が低下して画像がぼけることになる。

【００３３】したがって、本発明の第２の実施の形態の
発光スクリーン２０では、中間電極を連続薄膜とするの
ではなく、光スポット径Ｄａよりも小さい幅Ｄｂ（面
積）の島状配列の膜からなる中間電極４１として形成し
ている。より具体的に説明すると、第２の実施の形態で
は、光導電膜３としてのアモルファスシリコン上に、光
スポット径Ｄａよりも小さい例えば縦横幅Ｄｂがそれぞ
れ５μｍの四角形で、膜厚が１００ｎｍのアルミ薄膜
を、７μｍピッチ間隔でスクリーン全面に配列するよう
に形成している。

【００３４】これにより、本発明の第２の実施の形態に
よれば、発光層５の発光径が光スポット径より広がるこ
とはなく、解像度の低下を防ぐことが可能となる。

【００３５】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図３を用いて説明する。なお、この図３において、
図２の各構成要素と対応するものにはそれぞれ図２と同
じ指示符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。

【００３６】第３の実施の形態の発光スクリーン３０を
構成する透明基板１、裏面透明電極２、中間電極４１、
発光層５、表面透明電極６の各材料及び膜厚について
は、それぞれ第２の実施の形態の発光スクリーン２０の
例と同じである。

【００３７】ここで、前述した第２の実施の形態では、
中間電極４１を島状配列の膜として形成することによ
り、発光層５の発光径の拡散を防ぎ、解像度の低下を抑
えているが、第２の実施の形態のように中間電極４１の
みを島状配列の膜とすると、それら中間電極４１の隙間
部分に、発光スクリーン２０の表面側から外部光が入り
込み、光導電膜３上に到達してしまうことになる。この
ように、光導電膜３上に外部光が入り込むと、その部分
の光電動膜３の抵抗値が低下し、暗電流が増加してしま
うことになる。

【００３８】そこで、本発明の第３の実施の形態では、
光導電膜３１を中間電極４１と同一形状とするようにし
ている。すなわち、第３の実施の形態では、光導電膜３
１を、図２の例のように連続薄膜とするのではなく、図
３に示すように、中間電極４１と同じ位置で且つ同じ形
状の島状配列としている。

【００３９】これにより、本発明の第３の実施の形態に
よれば、発光スクリーン３０の表面からの外部光が光導
電膜３１上に到達することがなくなり、したがって、外
部光による暗電流の増加も発生しない。

【００４０】次に、図４を用いて、上述した第１から第
３の実施の形態の発光スクリーン１０、２０、３０の何
れかを備えた本発明実施の形態の表示装置の一構成例及
び動作例について説明する。

【００４１】図４において、光源１３は、例えば波長６
４０ｎｍのレーザ光を出射するレーザ発振器からなる。

【００４２】この光源１３のレーザ発振器から出射され
たレーザ光は、後述する光変調素子２１と、スポット光
学系１２を介し、マイクロミラー１４により反射され
て、発光スクリーン（１０、２０、３０）上に光スポッ
トとして形成される。

【００４３】ここで、マイクロミラー１４は、例えばシ
リコンウェハーをエッチング加工してミラー形状にした
ものであり、ミラー駆動部１５からの駆動信号によっ
て、スポット光学系１２を介したレーザ光をロスなくそ
の反射方向を高速に移動させることが可能となされてい
る。

【００４４】ミラー駆動部１５は、ミラー駆動制御部１
９からの制御信号に応じてマイクロミラー１４を駆動す
ることにより、当該マイクロミラー１４により反射され
て発光スクリーン上に形成される光スポットを、図中矢
印Ｓに示すようにスキャンさせる。なお、発光スクリー
ン上での光スポットのスキャンの仕方は、飛び越しスキ
ャン方式、順次スキャン方式の何れであってもよい。

【００４５】一方、映像信号発生部１６は、発光スクリ
ーン（１０、２０、３０）上に表示すべき映像に対応し
た映像信号を発生する。当該映像信号発生部１６からの
映像信号は変調信号生成部１７に送られる。

【００４６】変調信号生成部１７は、映像信号発生部１
６からの映像信号に基づいて、発光スクリーン上に形成
される光スポットを輝度若しくはパルス変調するための
光変調信号を生成し、その光変調信号を光変調素子駆動
部１８に送る。

【００４７】光変調素子駆動部１８は、光変調素子２１
を、光変調信号に応じて駆動する。これにより、発光ス
クリーン上に形成される光スポットは、映像信号に基づ
いて輝度若しくはパルス変調されることになる。

【００４８】本実施の形態の表示装置においては、上述
したように、発光スクリーン上の光スポットを映像信号
に基づいて輝度若しくはパルス変調し、且つ、当該光ス
ポットを発光スクリーン上でスキャンさせることによ
り、発光スクリーン上には発光映像が表示されることに
なる。

【００４９】また、発光スクリーン上にカラー映像を発
光表示させる場合には、例えば、発光層５として異なっ
た波長で発光（例えば赤、緑、青の光）する複数の材料
を配列したものを用いるか、或いは、発光層５として白
色発光する材料を使用し、当該発光層５の上面（或いは
発光スクリーンの表面側）に複数色のカラーフィルタ
（例えば赤、緑、青の原色系のカラーフィルタ）を配列
すればよい。

【００５０】以上説明したように、本発明実施の形態の
表示装置によれば、少なくとも裏面透明電極２と、光導
電膜３（３１）と、中間電極４（４１）と、発光層５
と、表面透明電極層６からなる発光スクリーン１０（２
０、３０）の裏面側へ、映像信号に基づいて輝度若しく
はパルス変調された光スポットを照射して当該発光スク
リーンを発光させることにより、従来の表示装置のよう
なマトリクス配線の必要がなく、自発光と高速表示が可
能で、さらにディスプレイ部分を真空にする必要がな
く、低コストで大画面化且つ高解像度の映像を表示する
ことが可能である。すなわち、本発明実施の形態の表示
装置は、視野角を広くでき、表示速度が速く、自ら発光
でき、消費電力も少なく、ディスプレイ部分内部を真空
にする必要もなく、さらに各画素のマトリクス配線及び
その駆動も不要で、薄型及び軽量、且つ高精細、大型化
が容易で、低コストに製造可能となる。

【００５１】最後に、上述した各実施の形態の説明は本
発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れることはない。このため、上述した各実施の形態以外
であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲
であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であること
はもちろんである。例えば、図４に示した構成では、光
源１３からの光を光変調素子２１により光変調する例を
挙げたが、例えば、光源１３の発光動作を映像信号に基
づく変調信号により直接に駆動制御するようにしても良
い。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明に係る表示装置
によれば、少なくとも、光が照射された部分の電気的抵
抗値が変化する光導電膜と電流が加えられた部分が発光
する発光層と透明材料からなり且つ光導電膜に電圧を印
加する一対の透明電極とを有する発光スクリーンと、発
光スクリーン上に照射するための光を発生する光源と、
光源光を集光して発光スクリーン上に光スポットとして
形成する光学系と、発光スクリーン上に形成される光ス
ポットを映像信号に基づいて変調する変調手段と、発光
スクリーン上で光スポットを走査させるための光スポッ
ト走査手段とを備えることにより、視野角を広くでき、
表示速度が速く、自ら発光でき、消費電力も少なく、デ
ィスプレイ部分内部を真空にする必要もなく、さらに各
画素のマトリクス配線及びその駆動も不要で、薄型及び
軽量、且つ高精細、大型化が容易で、低コストに製造可
能となる。

【００５３】請求項２に記載の本発明に係る表示装置に
よれば、発光スクリーンは電子を高効率に生成する中間
電極をも備え、当該中間電極のサイズと光導電膜のサイ
ズのうち少なくとも一つを、光スポットのサイズより同
等以下の面積として、発光スクリーン上に複数配置する
ことにより、高解像度（高精細度）を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の発光スクリーンの
構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の発光スクリーンの
構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の発光スクリーンの
構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第１乃至第３の実施の形態の発光スク
リーンが適用される表示装置の概略構成例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１…透明基板、２…裏面透明電極、３…光電動膜、４，
４１…中間電極、５…発光層、６…表面透明電極、１０
…第１の実施の形態の発光スクリーン、１１…電圧源、
１２…スポット光学系、１３…光源、１４…マイクロミ
ラー、１５…ミラー駆動部、１６…映像信号発生部、１
７…変調信号生成部、１８…光変調素子駆動部、１９…
ミラー駆動制御部、２１…光変調素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB05 AB18 BA06 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 5G435 AA00 AA01 AA16 AA17 BB05 BB17 CC09 DD04 DD09 DD18 GG02 GG08 GG21 GG23 GG25 GG28 GG46 LL04 LL08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、光が照射された部分の電気
   的抵抗値が変化する光導電膜と、電流が加えられた部分
   が発光する発光層と、透明材料からなり且つ前記光導電
   膜に電圧を印加する一対の透明電極とを有する発光スク
   リーンと、 前記発光スクリーン上に照射するための光を発生する光
   源と、 前記光源からの光を集光して前記発光スクリーン上に光
   スポットとして形成する光学系と、 前記発光スクリーン上に形成される光スポットを映像信
   号に基づいて変調する変調手段と、 前記発光スクリーン上で前記光スポットを走査させるた
   めの光スポット走査手段とを備えることを特徴とする表
   示装置。
2. 【請求項２】 前記発光スクリーンは、電子を高効率に
   生成する中間電極を備え、 当該中間電極のサイズ、若しくは中間電極と光導電膜の
   サイズを、前記光スポットのサイズより同等以下の面積
   として、前記発光スクリーン上に複数配置したことを特
   徴とする請求項１記載の表示装置。