JP2005512124A - 積層型透過性エレクトロルミネセント表示素子を備えたディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

ディスプレイ装置（１０）は表示画素の配列を含み、各画素は第１および第２の表示素子（１２、１４）を含む。第１の素子（１２）は、例えばＬＣセルなどの少なくとも２つの透過状態の間で駆動可能である。第１の表示素子（１２）は、エレクトロルミネセンス表示素子である第２の表示素子（１４）上に重畳する。第１の表示素子（１２）は周囲の明るさが十分な場合に用いることができ、明るさが十分でない場合にはエレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いることができる。相互に重なり合う表示素子を提供することによって、各々の解像度が損なわれることがない。そして第１の表示素子（１２）は、その下にＥＬ素子を用いる場合には透明な状態に駆動される。

Description

本発明はディスプレイ装置に関し、特に画素化された反射型ディスプレイ装置に関する。

反射型アクティブマトリクスディスプレイは周知であり、他の型の反射型ディスプレイが公知である。初期の設計は、本質的に、一方の側にリフレクタを備えた透過性ディスプレイ装置を用いていた。従って、ＬＣ材料の両側に偏光子が設けられていた。これらが提供する画質は粗末なものであった。また、好適な装置は、単一の線形偏光子を用いて液晶層の入口で光に極性を与える。液晶層を通って極性状態の変調をうけた後、光線は、ＬＣ材料の下のカラーフィルタへ透過され、その後、該ＬＣ材料を二度目に通過するために反射する。

反射型ディスプレイは、円形の偏光子を用いることも公知である。これは、より複雑な構成の偏光子と１／４波長板が必要である。

反射型ディスプレイは、消費電力が小さいという重要な利点があるが、当然ながら周囲に十分な光がある場合にしか見ることができない。この問題に対する１つの解決策は、暗い状況での動作のためにフロントライトまたはバックライトを備えることである。このような形式の照明は、画質の劣化と消費電力の増加をもたらす。フロントライトは、特に、ディスプレイが反射モードで用いられる場合に表示画像の輝度およびコントラストに影響を与える。

エレクトロルミネセンス（ＥＬ）発光表示素子を用いたマトリクスディスプレイ装置も周知である。表示素子は、例えば有機材料を用いた有機薄膜エレクトロルミネセンス素子、または従来のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。有機エレクトロルミネセンス材料、特にポリマ材料における最近の開発によって、これらは実際にビデオディスプレイ装置に使用される能力があることが明らかになってきた。これらの材料は典型的に、一対の電極間に挟まれた半導体共役ポリマの１つまたは複数の層を含み、該一対の電極の一方は透明で、もう一方はポリマ層にホールまたは電子を注入するのに適した材料を備えている。このような例が、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５８（１８）、ｐ．ｐ．１９８２−１９８４、（１９９１年５月６日）のＤ．ＢｒａｕｎおよびＡ．Ｊ．Ｈｅｅｇｅｒによる論文に記載されている。

有機材料は、可溶性の共役ポリマ溶液を用いたスピンコーティング技術によって、または、例えばインクジェット印刷などの印刷によって、ＰＶＤ処理を用いて製造することができる。

有機エレクトロルミネセンス材料はダイオードのようなＩ−Ｖ属性を示すため、ディスプレイ機能およびスイッチング機能の双方を提供することができ、従って、パッシブタイプのディスプレイに用いることができる。これに代えて、これらの材料はアクティブマトリクスのディスプレイ装置に用いることも可能であり、各画素は、表示素子および表示素子を通る電流を制御するためのスイッチング装置を含む。

これらの装置は反射型ＬＣよりも消費電力が高いので、周囲の明るさの状況が良好な場合に用いると効率的でない可能性がある。

本発明の第１の態様によれば、表示画素のアレイを含むディスプレイ装置が提供される。各画素は、少なくとも２つの透過状態の間で駆動可能な第１の表示素子を備え、この第１の表示素子はエレクトロルミネセンス表示素子上に重複する。

この構成により、周囲の明るさの状況が十分な場合には第１の表示素子を用いることができ、また明るさの状況が十分でない場合にはエレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いることができる。ＥＬ素子上に第１の表示素子を設けることにより、各々の解像度は損なわれない。第１の表示素子は、ＥＬ素子を用いる場合には透明状態に駆動され得る。

エレクトロルミネセント表示素子は、２つの電極間に挟まれた有機材料（例えばポリマ）を含んでもよく、また該材料は、全てのエレクトロルミネセント表示素子間で共有される層を含んでもよい。この層は、異なるエレクトロルミネセント表示素子が異なる色を持つようカラーパターン化されている。

このように、第１の表示素子はグレイスケール表示素子でもよい。またカラーフィルタリングはＥＬ素子によって提供され、それによって、カラーフィルタリング動作は２種類のディスプレイ装置間で共有される。

第１のディスプレイ装置は、ＥＬ表示素子の動作を可能にする透明状態に駆動される場合、複数の形態になり得る。例えば、第１の表示素子は、電気泳動、エレクトロウェッティング（electrowetting）、エレクトロクロミック、または位相変化材料の表示素子を含む。

ある好適な実施形態において、第１の表示素子は液晶素子を含む。これは、２つまたはそれ以上の相互に組み合う電極を備えた平面電極構造を有するＩＰＳ（同一面スイッチング（in-plane switching））表示素子の形態になり得る。そして、ＥＬ表示素子の電極の１つは、平面電極構造を含んでよい。

別のバージョンでは、液晶表示素子は、透過性の第１および第２の電極に挟まれた液晶材料を含み、エレクトロルミネセンス表示素子は、第３および第４の電極に挟まれた有機材料を含み、第２および第３の電極は液晶表示素子とエレクトロルミネセント表示素子との接合部にある。これらの第２および第３の電極は、透明なＩＴＯで形成されるのが好ましい。

単一の共有層は第２および第３の電極を決定してもよく、それによって制御信号の１つがＥＬ素子とＬＣ素子との間で共有される。代替的に、これらは分離されていてもよく、その間に実質的に透明な絶縁（誘電）層を有してもよい。これにより、ＬＣ素子およびＥＬ素子への駆動電圧を独立させることができる。

第４の電極は、例えば金属層などの不透明な導電層が好ましく、ＬＣ素子の反射面として機能する。このように、ＥＬ素子の電極の１つは二重の機能を持ち、ＬＣ素子の反射板としても機能する。

各画素は、第１および第２のモードで動作する画素駆動回路を含んでもよい。第１のモードでは、第１の表示素子はオフになり、従って第１の表示素子は透明になり、エレクトロルミネセント表示素子が制御される。第２のモードでは、エレクトロルミネセント表示素子がオフになり、第１の表示素子が制御される。

上述のとおり、ＬＣ素子の透明性はオフになるとＥＬ素子が機能することを可能にし、ＥＬ素子はオフになるとＬＣ画素のカラーフィルタとして機能する。

また、ディスプレイを読むための追加の光を供給するために、第１の表示素子およびＥＬ素子の両方が動作する第３のモードを提供してもよい。ＥＬ画素は一定強度をもたらすようにオンになることができ、バックライトとして用いることができる。

画素駆動回路は、
第１の電極を基準電圧に接続する第１の接続部と、
画素をアドレス指定し、これによりデータ信号を画素の残部へと通過させることができるアドレストランジスタと、
第１のモードにおいて第２の電極を固定電位に接続し、入力信号を第４の電極と結合させ、第２のモードにおいて入力信号を第２の電極に接続し、第４の電極を入力信号から分離させるモード選択部とを備えてよい。

第１のモードでは、ＬＣセル内の両方の電極は接地され、データ信号がＥＬディスプレイを駆動する。第２のモードでは、入力信号はＥＬ駆動電極（第４の電極）から分離し、ＬＣ素子は第２の電極で制御される。

モード選択部は、第３のモードにおいて両方の電極を同時に各々の入力信号に接続してもよい。

各画素駆動回路は、更にデータ信号によって駆動される電流源を備えてもよい。ここで、モード選択部は、第２の電極と固定電位との間に結合される第１のトランジスタと、アドレストランジスタと第２の電極との間に結合される第２のトランジスタと、電流源と第４の電極との間に結合される第３のトランジスタとを備え、第１のモードでは、第１および第３のトランジスタがオンになり、第２のトランジスタがオフになり、第２のモードでは、第１および第３のトランジスタがオフになり、第２のトランジスタがオンになる。

これにより、ＥＬ表示素子に要求される電流アドレス指定がもたらされる。第３のモードでは、全てのトランジスタがオンになる。

代替的な駆動回路では、
第１の電極を基準電圧に接続する第１の接続と、
画素をアドレス指定し、これによって、データ信号を画素の残部へと通過させることができるアドレストランジスタと、
データ信号を電流に変換し、該電流を第２および第３の電極へ供給する電流源とが備えられ、
第１の範囲内のデータ信号については、電流はエレクトロルミネセンス素子をアドレス指定するために用いられ、第２の範囲内のデータ信号については、第４の端子に電圧を印加してエレクトロルミネセンス素子をオフにし、電流は液晶素子をアドレス指定するために用いられる。

本構成は、電流を用いてＥＬ素子およびＬＣ素子の両方をアドレス指定し、回路を簡単にすることができる。

本発明によるディスプレイ装置の実施形態について、添付の図面を参照し例示して説明する。

本発明は、多様な利便性をもたらすために、第１の表示素子とＥＬ表示素子との組み合わせを提供する。有機ＥＬ表示素子上に反射型ＬＣ表示素子が重畳する１つの具体的な例を以下に説明する。第１の表示素子として用いることのできる他の形態の表示素子もあり、それについては、詳細な実施例の後に詳述する。

図１に、本発明によるディスプレイ装置の構造を示す。ディスプレイ装置１０は、多層構造によって決定される画素のアレイを含む。各画素は、反射型液晶（ＬＣ）表示素子１２と、エレクトロルミネセント（ＥＬ）表示素子１４とを含む。図１に示すように、ＬＣ素子は第１の電極１８と第２の電極２０との間に挟まれた液晶材料１６を含む。このＬＣ積層１６、１８、２０はガラス基板２２の一方の側に設けられ、偏光子２４が該基板２２のもう一方の側に設けられている。これらの層によって公知の反射型ＬＣディスプレイ構造が決定され、また追加の反射層が第２の電極２０の下に必要とされる。表示画素は、矢印２６で表すように上から目視される。偏光子２４に加えて、反射防止、散乱、ＬＣ補償、または色修正の目的で他のフィルムを適用することもできる。

ＥＬ表示素子１４は、第３の電極３２と第４の電極３４との間に挟まれる有機材料３０（好適な実施例ではポリマ層）を含む。第２および第３の電極２０、３２は、図１に示すような単一の導電層として決定してもよく、あるいは、別個に形成されてもよい。いずれの場合でも、第２および第３の電極２０、３２は、反射型ＬＣ素子１２とＥＬ素子１４との間の接合部を決定する。

ＥＬ表示素子は、矢印３６で表されるように上方に向かって光を放射するように配置される。そのために、上部電極（第３の電極３２）は透明である必要があり、従ってＩＴＯで形成される。ＬＣ材料１６に隣接する電極１８、２０も透明であり、やはりＩＴＯで形成されることが好ましい。第４の電極３４は金属の不透明層であり、当業者には周知のように、ＥＬ素子が動作するためには、この電極が低仕事関数材料であり高反射性を有する必要がある。

ＥＬ表示素子１４の層３０、３２、３４はガラス基板３８の一方の側に設けられ、当業者には周知のように、表示素子はダイオードのような電気的特性を有する。

単一のディスプレイ装置内にＥＬおよびＬＣの両表示素子を設けることによって、周囲の明るさの状態が十分な場合には反射型ディスプレイの低消費電力の恩恵を受けることができるが、さらに、明るさの状態が十分でない場合にはＥＬ表示素子を用いてディスプレイ機能を提供することができる。図１の詳細な構造は、組み合わされたディスプレイ装置の製造コストを最小限に抑えるとともに、表示画像の品質に関連した様々な利点をもたらす。

上述したように、反射型ＬＣ表示素子では、ＬＣスタック１６、１８、２０の下に反射面が必要とされる。図１の構造では、この反射面は第４の電極３４によって提供され、それにより、この反射面がＬＣ素子およびＥＬ素子の構造の一部を成す。ＬＣモードでディスプレイが駆動される場合には、第１および第２の電極１８、２０を用いてＬＣ材料が変調され、金属製の第４の電極３４をバイアスすることによりＥＬ素子をオフする。ＥＬ表示素子におけるダイオードのような電気的特性の観点においては、これはＥＬ素子に逆バイアスを確実に印加することによって達成される。

更に、ＥＬポリマ層３０は、ＬＣ表示素子１２のカラーフィルタとして機能するよう用いることもできる。特にカラーＥＬディスプレイを実施するために、有機層３０は、カラー化された画素化構造を提供するためにパターン化される。このカラー化は、異なる複数のポリマを用いることによって、または、例えば印刷技術を用いて単一のポリマ層を染色することによっても達成することができる。有機ＬＥＤ装置に関しては、シャドーマスク蒸着またはインクジェット印刷などの異なる色の画素を決定する技術が公知である。

いずれの場合でも、カラー化されパターン化されたポリマ層３０は、ＥＬ表示素子がオフになった場合に透過フィルタとして機能する。このように、ポリマ層３０は、ＥＬ素子のためにエレクトロルミネセンスを提供し、それとともに、ＬＣ表示素子のフィルタとして両方の機能を有する。

図１の構造において、ＬＣ材料層１６およびポリマ材料層３０はディスプレイ領域全体を横切って連続する層として提供される。従来のように、画素化されたディスプレイの構造は画素アドレス回路のアレイによって決定される。図１に示す構造をアドレス指定するためには多様な方法があり、複数の異なる代替可能な方法を以下で説明する。

以下に示す各手法において、ＬＣ表示画素は、第２の電極２０を用いて、独立してアドレス指定可能である。従って、各場合において、第１の電極１８は全ての画素間、または少なくとも多数の画素間で共有される一方、第２の電極２０は、各ＬＣ表示画素に用いられ独立してアドレス指定可能な画素電極を決定するようにパターン化される。この第２の電極層の画素化は、金属製の第４の電極３４を画素化するために付加的に利便性を向上させるが、独立したＥＬ駆動信号を異なる画素に与え得るように用いることもできる。

光は上方に向かって（矢印３６）放射されるので、画素駆動回路の構成要素は第４の電極３４の下に形成しても光の経路を干渉しない。金属製の第４の電極３４および／または第２および第３の電極２０、３２によって決定される、画素回路から個々の電極への必要な接続は、必要な位置にビアを用いて実施される。

図２は、ＬＣ素子およびＥＬ素子の駆動をできるだけ分離した状態に維持する第１の画素回路を示す。これは、ＬＣ表示素子をアドレス指定する電圧およびＥＬ表示素子をアドレス指定する電流を可能とする。

図２の回路において、ディスプレイの全画素に用いられる第１の電極１８はグランド４０に接続される。第２および第３の電極２０、３２は単一層として決定され、この層は各画素の個々の電極を決定するようにパターン化される。図２の回路はディスプレイの各画素毎に設けられ、上述の通り、図２の回路内の構成要素は第４の電極３４の下に設けられる。この回路は、本質的に複数のトランジスタおよびキャパシタを備え、これらはガラス基板３８上の多層構造によって決定される薄膜部品として配置される。

画素は行および列に配置され、画素の各行は列行アドレスライン４２を共用し、画素の各列は共通データ信号線４４を共用する。アドレスライン４２上に適切な行パルスを供給することによって、アドレストランジスタＴ１がオンになり、データ信号線４４からのデータ信号が画素回路の残部へ通過可能となる。その後、データ信号は２つの方法で用いられ得る。第１の利用方法は、電圧を電流源トランジスタＴ２のゲートに印加することによって電流源を駆動することであり、このゲート電圧はデータ信号レベルに依存する。ゲートの電圧は蓄積キャパシタＣによって保持される。その結果として、電流源トランジスタＴ２を通って流れる電流は、分離トランジスタＴ４を通って第４の電極３４へと供給される。第２のモードでは、ＬＣ表示素子を必要電圧まで駆動するために、データ信号線４４の電圧は第２の電極２０へと供給される。

これら２つのモードにおける駆動回路の動作を制御するために、モード選択部４６が設けられる。このモード選択部４６は、アドレストランジスタＴ１からのデータ信号が第２の電極２０へ供給されることを許可または阻止する第３のトランジスタＴ３を備える。第４のトランジスタである分離トランジスタＴ４は、電流源トランジスタＴ２の出力がＥＬ表示素子１４へ供給されること許可または阻止し、第５のトランジスタＴ５は、第３の電極３２を次の行の画素におけるアドレスライン４２ａへ選択的に結合する。

モード選択部４６は、モード選択線４８によって制御される。第１のモードでは、トランジスタＴ５がオンになることによって、第２の電極２０がアドレスライン４２ａに結合される。その時点において次の行の画素はアドレス指定されていないため、アドレスライン４２ａの電圧はゼロであり、それによりトランジスタＴ５は、第１の電極１８の電位と同じ電位を第２の電極へ印加するように動作する。このように、ＬＣセルはオフになり、透明となる。第３のトランジスタＴ３がオフになり、それによってアドレストランジスタＴ１の出力でのデータ信号をＬＣ表示素子から分離させる。ＥＬ表示素子を駆動させるために、分離トランジスタＴ４がオンになり、それにより電流源トランジスタＴ２によって供給される電流は第４の電極３４へと供給される。

第２のモードでは、第３のトランジスタＴ３がオンになり、それによって、アドレストランジスタＴ１の出力でのデータ信号は、第２の電極２０へと供給され、ＬＣ表示素子を駆動するために用いられる。分離トランジスタＴ４はオフになり、それにより、電流源トランジスタＴ２はＥＬ表示素子から分離される。第４の電極３４は効果的にフローティング状態となっているので、ＥＬポリマ層３０に掛かる電圧はなく、電流はそれを通って流れることはできない。第５のトランジスタＴ５もオフになる。このモードでは、ＬＣ表示素子が駆動され、ＥＬ表示素子のポリマ層３０はカラーフィルタとして機能する。

第２のモードでは、更に、電流源トランジスタＴ２への電圧供給４９をオフに切り替えることが可能である。これによって電力が節約される。

この回路構成において、２つの動作モードはいずれも単一アドレストランジスタＴ１を通してアドレス指定され、ＬＣモードの動作では電流源動作およびデータ信号電圧の保持の両方に対する共通の蓄積キャパシタＣを用いる。

この実施形態では、ＥＬディスプレイが基板３８から離れて光を放射する必要がある。従来のＥＬディスプレイの形態は、基板を通して光を放射するが、ここでは、基板から離れて光を放射するＥＬディスプレイが実施される。

図２の画素構成では、ＥＬディスプレイ駆動電流が第４の電極３４に提供される。このためには、第４の電極３４が個々の画素電極を決定するためにパターン化される必要がある。

代替的な構成では、ＥＬおよびＬＣの両方の表示素子の画素駆動信号が中間電極２０、３２に供給される。特に、ＬＣ材料の閾値電圧を下回る電圧がＬＣ材料に印加されている場合は、ＬＣ表示素子は透明なままである。この閾値電圧は通常４Ｖのスイングをもたらし、このスイングはＥＬ表示素子を駆動するのに十分である。

図３に、図２の回路の変形であり、中心電極２０、３２へ駆動信号を提供することを可能にする画素回路を示す。

ＬＣ動作モードにおいて、電流源トランジスタＴ２は中心電極２０、３２から再び分離されるが、ＥＬモードでは、中心電極２０、３２は次のアドレスラインと結合されていない。これにより、図２のトランジスタＴ５の必要性がなくなり、画素回路を異なるアドレスラインに接続する必要がなくなる。その代わりに、ＬＣ材料が透過性を維持するために電極２０、３２には十分に低い電圧が必要となる。金属電極３４は電圧源３５に結合され、ＬＣモードの場合、供給３５の電圧はＥＬ素子に逆バイアスをかけるよう選択される。

画素駆動回路は更に簡略化することが可能であり、やはりＥＬおよびＬＣの両方の表示素子に信号を供給するために中間電極の使用という利点を採用する。図４は、変更アドレス指定スキームを用いてＬＣ表示素子もアドレス指定される画素アドレス回路を示す。図示する通り、再び、単一アドレストランジスタＴ１が使用され、これが電流源トランジスタＴ２を駆動する。電流源からの電流は中心電極２０、３２へ提供される。ＥＬモードで動作させる場合、供給電流は中間電極を駆動し、第１および第４の電極１８、３４が固定電位に保持される。この駆動スキーム中に中間電極２０、３２に結果的にもたらされる電圧は、ＬＣ材料が透過性を保つ閾値電圧を超えるには充分ではない。

ＬＣモードで動作する場合、ＥＬ端子３５の基準電圧が変更され、それによりＥＬディスプレイ装置には逆バイアスが掛かる。電流源トランジスタＴ２によって供給される電流は蓄積キャパシタ５２によって電圧に変換され、結果、従来のように、この電圧がＬＣ表示素子を駆動する。

所望の電圧がＬＣセルに確実に印加されるようにするためには、画素をアドレス指定する前にＬＣ材料を基準電圧へリセットするために、リセットスキームが必要とされ得る。これは、第２の電極２０を追加の基準電圧線に接続するための付加的な薄膜トランジスタを設けることによって達成することができる。

ＬＣキャパシタンスは電圧と共に変化するので、所与の帯電量によるグレイレベルは、それ以前のグレイレベルに依存する（ＬＣは短時間ではスイッチしないからである）。この不正確さを克服するために、大型の蓄積キャパシタ５２を用いるか、あるいは、データ信号を適用する前に液晶セルが所定の状態へ切り替わることができるように充分に早くリセット動作を実行すべきである。ＬＣセルに対して最も迅速に実施できる変更として、暗状態へセルをリセットすることが好ましい。

代替的に、ＬＣセルへ供給された電流は、ＬＣセルのそれ以前のグレイスケールレベルを考慮することにより、より正確に制御することができる。このアプローチにはフレーム格納部が必要だが、他の理由によりフレーム格納部を備えたディスプレイ装置は、既に一般的になりつつある。

上述の画素回路は各々、信号入力としてデータ信号線に電圧を有し、いずれの場合も、この電圧はＥＬ表示素子をアドレス指定する目的で電流源を駆動するために用いられる。しかし、当然、異なる画素回路の実施が必要となり、並びに、異なる列駆動回路が必要となるが、電流信号はデータ信号線に等しく供給されてもよい。しかし、電流信号を用いてＥＬディスプレイ装置をアドレス指定することは周知のアプローチであり、当業者には明らかである。ＬＣディスプレイを駆動するために電流データ信号を用いるためには、図４に関連して上述した通り、結果としてＬＣセルに掛かる正確な電圧を確保するために追加的な方策を講じる必要がある。

上記の例では、対向する電極間に液晶材料を挟んだ反射型ＬＣ表示素子が採用されている。他の可能な反射型ＬＣセルでは、いわゆる「同一面スイッチング（In-Plane Switching）」（ＩＰＳ）効果が用いられる。２つの電極は、図５に示すように、同一の基板上に相互に組み合うくし形に形成されている。電極６０、６２には異なる電圧Ｖ１、Ｖ２が与えられ、画素領域は６４で示される。

この電極パターンが、その下に設けられたＥＬ表示素子の電極の１つとして用いられる場合には、図６に示すように、電極構造６０、６２によって覆われる、ＥＬ層の一部分のみが光を放射する。しかし、光の局所的な輝度は高くなり、かつ、くし構造の大きさを小さくすることによって、結果的にユーザにはほとんど影響を与えないという効果がある。

上述の例では、２つの形態のディスプレイの動作は相互に排他的である。しかし、両方の画素を同時に駆動することも可能である。そのためには、画素回路を別々に制御するか、あるいは、画素回路に変更を加える必要がある。例えば、ＥＬ素子は全て一定値に駆動され、第１の（ＬＣまたは他の）表示素子に追加的な発光をもたらし、それによってカラーフィルタと同様にバックライトとして機能してもよい。これは、画面の読み取りが困難な場合に、ユーザの制御によって追加的な光が与えられてもよい。ＥＬディスプレイの画素をバックライトとして用いる場合、光は上部の表示素子を一度だけ通過し、意図した画像を提供するようにディスプレイ駆動信号を変更する必要があり得る。

反射型ＬＣ装置の代わりに、他の形態のディスプレイ装置を用いてもよい。

第１の表示素子は、透明な液体内の吸収粒子の動きを静電力に基づいて制御する電気泳動表示素子を備えてもよい。エレクトロクロミック装置では、可変透過性をもたらすように化学材料の酸化状態を制御する。ディスプレイ装置はまた、キャピラリへの、または、キャピラリからの液体の移動を決定付けるように表面張力を制御するエレクトロウェッティング原理に基づいて開発されてもよく、さらに、光の通過を阻止または許可するよう動作する。例えば水素化金属などの位相変化材料を用いてディスプレイ装置を形成することもできる。

これらの形態のディスプレイ装置のいくつかは偏光子を必要とするものもあるが、必要としないものもある。上記の例では偏光子を説明したが、例えば高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）およびいわゆる「ゲストハウス」型液晶など、ＬＣＤ分子が他の光アクティブ分子を回転させる液晶装置のいくつかの形態でも偏光子は必要ない。

ＥＬ表示素子に使用される材料および第１の表示素子に使用される材料については、異なる可能性が周知であるため、詳しく上述していない。代表的には、有機エレクトロクミネセンス材料の層の厚さは１００ｎｍから２００ｎｍの間である。使用可能であり適切な有機ＥＬ材料の代表的な例は、ＥＰ−Ａ−０７１７４４６に記載されている。ＷＯ９６／３６９５９に記載される共役ポリマ材料などのエレクトロルミネセンス材料を用いることもできる。

本発明によるディスプレイ装置の構造を示す図である。 図１に示す装置の画素回路における第１の実施例の等価回路を模式的に示す図である。 画素回路の第２の実施例の等価回路を模式的に示す図である。 画素回路の第３の実施例の等価回路を模式的に示す図である。 液晶表示素子の他の形態を示す図である。 図５のＬＣ素子を用いた結合ディスプレイを示す図である。

Claims (23)

1. 表示画素のアレイを備えたディスプレイ装置であって、
   各画素は、少なくとも２つの透過状態の間で駆動可能な第１の表示素子を備え、
   該第１の表示素子はエレクトロルミネセント表示素子上に重畳することを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記エレクトロルミネセント表示素子は２つの電極間に挟まれた有機材料を備え、
   該有機材料は全てのエレクトロルミネセント表示素子間で共用される有機層を備えたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記有機層は、異なるエレクトロルミネセント表示素子が異なる色を有するようにカラーパターン化されることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記有機材料は前記第１の表示素子のためにカラーフィルタリングをもたらすことを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
5. 前記第１の表示素子は、電気泳動、エレクトロウェッティング、エレクトロクロミック、または、位相変更材料の表示素子を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
6. 前記第１の表示素子は液晶を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
7. 前記液晶表示素子は同一面スイッチング（ＩＰＳ（In Plane Switched））表示素子を備えたことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
8. 前記ＩＰＳ表示素子は、少なくとも２つの相互に組み合った電極を有する平面電極構造を備え、
   前記エレクトロルミネセント表示素子は、一方に前記平面電極構造を備え、２つの電極間に挟まれた有機材料を備えたことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. 前記液晶表示素子はほぼ透過性の第１の電極と第２の電極との間に挟まれた液晶材料を備え、
   前記エレクトロルミネセント表示素子は第３の電極と第４の電極との間に挟まれた有機材料を備え、
   前記第２の電極および前記第３の電極は前記液晶表示素子と前記エレクトロルミネセント表示素子との接合部に位置することを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
10. 前記第１の電極および前記第２の電極はほぼ透明な導体から形成されていることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ装置。
11. 前記導体はＩＴＯを備えていることを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置。
12. ほぼ透明な絶縁層が前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられていることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
13. 前記第３の電極はＩＴＯにより形成され、前記第４の電極は導電性のある不透明層であることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
14. 共用層が前記第２の電極および前記第３の電極を決定することを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ装置。
15. 前記第４の電極は反射導電層であり、反射型表示画素のために反射面を提供することを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
16. 各画素は第１のモードおよび第２のモードで動作する画素駆動回路を備え、
    前記第１のモードにおいて、前記第１の表示素子は、前記第１の表示素子が透明になり前記エレクトロミネセント表示素子が制御されるよう駆動され、前記第２のモードにおいては、前記エレクトロルミネセント表示素子はほとんど光を放射せず、前記第１の表示素子が制御されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
17. 前記画素駆動回路は、前記第１の表示素子および前記ＥＬ素子の両方が作動される第３のモードで動作することを特徴とする請求項１６に記載のディスプレイ装置。
18. 各画素は画素駆動回路を備え、
    該画素駆動回路は、
    前記第１の電極を基準電位に接続する第１の接続部と、
    前記画素をアドレス指定し、それによってデータ信号が前記画素の残部へ通過することを可能とするアドレストランジスタと、
    第１のモードにおいて、前記第２の電極を固定電位へと接続し入力信号を前記第４の電極に結合させ、第２のモードにおいて、入力信号を前記第２の電極に結合し前記第４の電極を前記入力信号から分離させる前記回路のモード選択部を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
19. 前記回路の前記モード選択部は、第３のモードにおいて両方の電極を同時に各々の入力信号に接続することを特徴とする請求項１８に記載のディスプレイ装置。
20. 各画素駆動回路は更に前記データ信号によって駆動される電流源を備え、
    前記回路の前記モード選択部は、前記第２の電極と固定電位との間に結合された第１のトランジスタと、前記アドレストランジスタと前記第２の電極との間に結合された第２のトランジスタと、前記電流源と前記第４の電極との間に結合された第３のトランジスタとを備え、
    前記第１のモードでは、前記第１のトランジスタおよび前記第３のトランジスタがオンになりかつ前記第２のトランジスタがオフになり、前記第２のモードでは、前記第１のトランジスタおよび前記第３のトランジスタがオフになりかつ前記第２のトランジスタがオンになることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のディスプレイ装置。
21. 前記電流源は第４のトランジスタを備え、そのゲートは前記データ信号によって駆動されることを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイ装置。
22. 各画素は画素駆動回路を備え、
    該画素駆動回路は、
    前記第１の電極を基準電圧に接続する第１の接続部と、
    前記画素をアドレス指定し、それによりデータ信号が前記画素の残部へ通過することを可能とするアドレストランジスタと、
    前記データ信号を電流に変換し、該電流を前記第２の電極および前記第３の電極に印加する電流源とを備え、
    第１の範囲内のデータ信号については、前記電流を用いて前記エレクトロルミネセント素子をアドレス指定し、第２の範囲内のデータ信号については、前記第４の端子に電圧を印加して前記エレクトロルミネセント素子をオフにし、前記電流を用いて前記液晶素子をアドレス指定することを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
23. 各画素は画素駆動回路を備え、
    該画素駆動回路は、
    前記第１の電極を基準電圧に接続する第１の接続部と、
    前記画素をアドレス指定し、それによりデータ信号が前記画素の残部へ通過することを可能とするアドレストランジスタと、
    前記データ信号を電流に変換し、該電流を前記第２の電極および前記第３の電極に印加する電流源と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に接続される蓄積キャパシタとを備え、
    第１の範囲内のデータ信号については、前記電流を用いて前記エレクトロルミネセント素子をアドレス指定し、第２の範囲内のデータ信号については、前記第４の電極に電圧を印加して前記エレクトロルミネセント素子をオフにし、前記電流は前記蓄積キャパシタによって電圧に変換され、該電圧を用いて前記液晶素子をアドレス指定することを特徴とする請求項９から１５のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。

Images