JP4504033B2 - デュアルモード表示装置および表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、液晶と有機エレクトロルミネッセンス（以下、単に“有機ＥＬ”と称する）の両表示機能を有するデュアルモード表示素子を用いた表示装置及びその表示方法等に関する。

表示素子に印加される電圧の値によって、液晶モードまたは有機ＥＬモードの何れかの表示モードを呈するデュアルモード表示素子が、特許文献１に示されている。

デュアルモード表示素子は、有機ＥＬ材料として知られているキャリア輸送材料や有機発光材料に、ネマチック液晶等の液晶材料を混合することにより、若しくはキャリア輸送層や有機発光層に液晶層を積層することにより生成される。デュアルモード表示素子の概略構造を図１に示す。同図からも明らかな如く、同素子は、通常の有機ＥＬ素子と同様に、透明基板１１の上で透明電極１２に挟持されたキャリア輸送層１３及び有機発光層１４から構成されている。

キャリア輸送層１３が液晶機能を有する場合、キャリア輸送層１３は、ネマチック液晶層に低分子キャリア輸送材料を分散させた少なくとも１層の液晶層で形成され、有機発光層１４は、少なくとも１層のポリマー又は、低分子分散ポリマーで形成される。一方、有機発光層１４が液晶機能を有する場合、有機発光層１４は、ネマチック液晶層を含む少なくとも１層の有機発光材料で形成され、キャリア輸送層１３は、少なくとも１層のポリマー又は、低分子分散ポリマーで形成される。なお、キャリア輸送層１３及び有機発光層１４の双方に液晶層を設ける構造としても良い。

図１に示されるデュアルモード表示素子は、駆動電源１５によって印加される電圧に応じてその表示モードが変化する。即ち、素子への印加電圧が有機ＥＬ材料の発光開始電圧よりも低い場合は、印加電圧によってキャリア輸送層１３又は（及び）有機発光層１４に含まれる液晶層のコントラストが変化するので同素子は液晶機能を呈する。一方、印加電圧が発光開始電圧を超えると有機ＥＬ素子として自ら発光を開始するため、同素子は有機ＥＬ表示素子として機能する。このように、デュアルモード表示素子は、印加電圧によってその表示モードを自由に選択できるので、例えば、周囲の明るさや使用状況、あるいは省電力の必要に応じて表示モードの切り換えが望まれる携帯電話やＰＯＳ端末等のディスプレイパネル用の表示素子として適するものである。
特開２００２−２５７７９号公報

本発明が解決しようとする課題には、その構成及び動作方式が簡易で、非選択ラインに接続された表示素子への電荷蓄積を減少させ省電力化を図ったデュアルモード表示装置、及び表示方法を提供することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、有機発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方に液晶層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子と、パネル上において前記有機エレクトロルミネッセンス素子を挟持して互いに交叉して設けられた複数のアドレス線及びデータ線と、前記アドレス線の各々を駆動するアドレス線駆動回路と、タイミング信号に応じて前記データ線の各々を画像データに応じた階調電位で駆動するデータ線駆動回路と、を含むデュアルモード表示装置であって、指令入力に応じてモード指定指令を生成するモード指定指令生成回路を含み、前記データ線駆動回路は、前記モード指定指令に応じたバイアス電位を前記階調電位に重畳し、前記アドレス線駆動回路は、前記アドレス線の各々に非駆動電位を供給し、かつ前記タイミング信号に応じて前記アドレス線を択一的に選択してこれに前記非駆動電位に代えて駆動電位を供給することを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、有機発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方に液晶層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子と、パネル上において前記有機エレクトロルミネッセンス素子を挟持して互いに交叉して設けられた複数のアドレス線及びデータ線と、前記アドレス線の各々を駆動するアドレス線駆動回路と、タイミング信号に応じて前記データ線の各々を画像データに応じた階調電位で駆動するデータ線駆動回路と、を含む表示装置におけるデュアルモード表示方法であって、操作に応じてモード指定指令を生成するステップと、前記モード指定指令に応じたバイアス電位を前記階調電位に重畳するステップと、前記アドレス線の各々に非駆動電位を供給し、かつ前記タイミング信号に応じて前記アドレス線を択一的に選択してこれに前記非駆動電位に代えて駆動電位を供給するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に基づく表示装置について第１の実施例を図２に示す。同図に示される表示装置は、表示パネル１、アドレス線群２、データ線群３、アドレス線駆動回路４、データ線駆動回路５、及びモード指定指令生成回路６から構成されている。

表示パネル１において、アドレス線群２を構成する各アドレス線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）と、データ線群３を構成する各データ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）とは互いに交叉して敷設されている。そして、その交叉部の各々には、アドレス線とデータ線のそれぞれに接続されたデュアルモード表示素子１ａが設けられている。

前述の如く、同素子は、アドレス線とデータ線によって印加される電圧値が所定の閾値以下であれば液晶表示機能を呈し、同閾値以上であれば有機ＥＬ表示機能を呈するものである。
一方、アドレス線群２を構成する各々のアドレス線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）はアドレス線駆動回路４に、データ線群３を構成する各データ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）はデータ線駆動回路５にそれぞれ接続されている。また、アドレス線駆動回路４は、各々のアドレス線毎に走査選択スイッチ４ａを備えており、データ線駆動回路５は、各データ線毎に階調電位供給回路５ａ及び表示モード切換スイッチ５ｂを備えている。
また、モード指定指令生成回路６は、所定の指令入力に従って液晶表示モードか有機ＥＬ表示モードかを指定するモード切換信号を生成する回路である。

次に、図２に示される表示装置の動作を説明する。アドレス線駆動回路４に接続されたアドレス線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）の各々は、通常、スイッチ４ａを介して＋１０Ｖに接続されており、いわゆる非選択の状態となっている。表示動作が開始されると、図示せぬ制御回路から供給される走査選択信号によって、アドレス線群２のうち１つのアドレス線が順次選択され、選択されたアドレス線のスイッチ４ａがアース側に切り換えられる。因みに、図２ではアドレス線Ａ２が選択されており、その他のアドレス線は非選択の状態になっている。

一方、データ線駆動回路５には、所定のタイミングで図示せぬ制御回路から、１ライン分或いは１画面分、若しくは数画面分の画素データ信号が供給される。階調電位供給回路５ａは、これに基づいて１ライン分の画素の輝度階調に応じた階調電位を０〜５Ｖの範囲で生成して、これを各データ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）に供給する。さらに、モード指定指令生成回路６からはデータ線駆動回路５に対してモード切換信号が供給され、同信号に基づいてスイッチ５ｂの切り換えが為される。図２では、モード切換信号として液晶表示モードの指令が供給されており、これに応じて各データ線のスイッチ５ｂがアース側に切り換えられている。

すなわち、図２の表示装置では、アドレス線Ａ２が走査選択信号により選択されており、同ラインに接続されているデュアルモード表示素子１ａのアドレス線側は、アース電位に接続されている。一方、デュアルモード表示素子１ａのデータ線側には、データ線駆動回路５から各々のデータ線毎に、これに重畳される各画素の階調度に応じた階調電位が０〜５Ｖの範囲で印加されている。このため、選択ラインＡ２に接続されているデュアルモード表示素子１ａには、０〜５Ｖの範囲の駆動電圧が加わるので、同素子は液晶表示モードとして機能する。なお、アドレス線Ａ２以外の非選択ラインは、アドレス線駆動回路４のスイッチ４ａを介して、駆動電圧（０〜５Ｖ）以上の電位（１０Ｖ）に接続されているので、これらの非選択ラインに接続されているデュアルモード表示素子１ａに駆動電流が流れることはなく、従って、これらの素子が発光することはない。
一方、モード指定指令生成回路６からモード切換信号として、有機ＥＬ表示モードの指令が供給されている場合は、データ線駆動回路５のスイッチ５ｂがバイアス電源の５Ｖ側に切り換えられている。これによって、各々のデータ線に接続されているデュアルモード表示素子１ａには、０〜５Ｖの階調電位に５Ｖのバイアス電圧が付加された５〜１０Ｖの駆動電圧が印加される。即ち、選択ラインＡ２に接続されたデュアルモード表示素子１ａには、表示モードの弁別閾値である５Ｖ以上の電圧が加わるので、同素子は有機ＥＬ表示モードとなる。なお、Ａ２以外の非選択ラインについては、駆動電圧の最大値に等しい１０Ｖの電位が、アドレス線駆動回路４のスイッチ４ａを介して逆バイアスとして印加されているので、これらのラインに接続されているデュアルモード表示素子１ａが発光することはない。

以上に説明したように、本実施例は、有機発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方に液晶層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子１ａと、パネル１において前記有機エレクトロルミネッセンス素子を挟持して互いに交叉して設けられた複数のアドレス線群２及びデータ線群３と、前記アドレス線の各々を駆動するアドレス線駆動回路４と、タイミング信号に応じて前記データ線の各々を画像データに応じた階調電位で駆動するデータ線駆動回路５と、を含むデュアルモード表示装置であって、操作に応じてモード指定指令を生成するモード指定指令生成回路６を含み、前記データ線駆動回路５は、前記モード指定指令に応じたバイアス電位を前記階調電位に重畳し、前記アドレス線駆動回路４は、前記アドレス線の各々に非駆動電位を供給し、かつ前記タイミング信号に応じて前記アドレス線を択一的に選択してこれに前記非駆動電位に代えて駆動電位を供給することを特徴とする。

したがって、本実施例によれば、液晶表示機能と有機ＥＬ表示機能を兼ね備えたデュアルモード表示装置を、物理的に１つの表示素子を用いた簡易な構成で実現することができる。

次に、本発明による第２の実施例について以下に説明を行う。
ところで、前述した第１の実施例では、非選択ラインに接続されたデュアルモード表示素子１ａに加わる逆電圧の値が表示モードにより異なっていた。例えば、液晶表示モードの場合は、データ線側から印加される駆動電圧の最大値が５Ｖであるのに対して、アドレス線側からスイッチ４ａを介して印加される逆電圧が１０Ｖとなる。即ち、デュアルモード表示素子１ａの両電極間には、少なくとも
１０Ｖ−５Ｖ＝５Ｖ
以上の電位差が発生する。

デュアルモード表示素子１ａは、図１に示される構造図からも明らかなように、その電極間に容量成分が形成され、両電極間に生じた電位差に比例した電荷がこの容量成分に蓄えられる。即ち、表示パネルにおける表示駆動処理を繰り返す毎に、かかる電荷蓄積による無駄な電力消費が発生して表示装置の電源効率の低下を招く原因ともなる。また、アドレス線が選択された際に大量の蓄積電荷がスイッチ４ａを介してアースに放電されるため、過渡的な放電電流による雑音発生も考慮する必要がある。本実施例は、これらの点について改良を加えたものである。

本実施例に基づく表示装置の構成を図３に示す。同図に示される如く、本実施例の表示装置は、表示パネル１０、アドレス線群２０、データ線群３０、アドレス線駆動回路４０、データ線駆動回路５０、及びモード指定指令生成回路６０から構成されている。

表示パネル１０において、アドレス線群２０を構成する各々のアドレス線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）と、データ線群３０を構成する各々のデータ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）とは互いに交叉して敷設されている。そして、各交叉部毎に、アドレス線とデータ線の各々に接続されたデュアルモード表示素子１０ａが設けられている。

デュアルモード表示素子１０ａは、例えば、液晶表示機能を備えた有機ＥＬ材料であり、そのキャリア輸送層及び／又は有機発光層に液晶層を組み込むことによって液晶表示機能を有機ＥＬ素子に付与したものである。同素子は、アドレス線とデータ線によって印加される電圧値が所定の閾値以下であれば液晶表示機能を呈し、同閾値以上であれば有機ＥＬ表示機能を呈する。なお、本実施例では、この閾値電圧を５Ｖに想定しているが、本発明の実施がかかる事例に限定されるものでないことは言うまでもない。

一方、アドレス線群２０を構成する各々のアドレス線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）はアドレス線駆動回路４０に、データ線群３０を構成する各データ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）はデータ線駆動回路５０にそれぞれ接続されている。また、アドレス線駆動回路４０は、各々のアドレス線毎に走査選択スイッチ４０ａ、及び表示モード切換スイッチ４０ｂを備えており、データ線駆動回路５０は、各データ線毎に階調電位供給回路５０ａ、及びバイアス切換えスイッチ５０ｂを備えている。

また、モード指定指令生成回路６０は、所定の指令入力に従って液晶表示モードか有機ＥＬ表示モードかを指定するモード切換信号を生成する回路である。

次に、図３に基づいて、本実施例による表示装置の動作を説明する。アドレス線駆動回路４０に接続されたアドレス線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）の各々は、通常、スイッチ４０ａを介してスイッチ４０ｂ側に接続されており、いわゆる非選択の状態となっている。表示動作が開始されると、図示せぬ制御回路から供給される走査選択信号によって、スイッチ４０ａが順次走査選択され、選択されたスイッチ４０ａにおいてスイッチの切換えが為されて、当該スイッチの接点がスイッチ４０ｂ側からアース電位側に切り換えられる。即ち、走査選択信号に従い、アドレス線群２０のうち１つのアドレス線が順次選択され、選択されたアドレス線は、スイッチ４０ａを介してアース電位に接続される。因みに、図３ではアドレス線Ａ２が選択されており、その他のアドレス線は非選択の状態になっている。

また、アドレス線駆動回路４０には、モード指定指令生成回路６０からモード切換信号が供給されており、同信号が液晶表示モードを指令する場合には、スイッチ４０ｂが５Ｖ側に切り換えられ、有機ＥＬ表示モードを指令がする場合は、同スイッチが１０Ｖ側に切り換えられる。図３では、制御回路から液晶表示モード指令が供給されているものと想定し、スイッチ４０ｂは５Ｖ側に切り換えられている。

一方、データ線駆動回路５０には、所定のタイミングで図示せぬ制御回路から、１ライン分或いは１画面分、若しくは数画面分の画素データ信号が供給される。階調電位供給回路５０ａは、これに基づいて１ライン分の画素の輝度階調に応じた階調電位を０〜５Ｖの範囲で生成して、これを各々のデータ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）に供給する。

また、データ線駆動回路５０には、モード指定指令生成回路６０からモード切換信号が供給されており、同信号が液晶表示モードを指令する場合には、スイッチ５０ｂがアース電位側に切り換えられ、有機ＥＬ表示モードの場合は、同スイッチがバイアス電源の５Ｖ側に切り換えられる。図３では、液晶表示モード指令が供給されているものと想定し、スイッチ５０ｂはアース電位側に切り換えられている。

つまり、図３に示される表示装置では、アドレス線Ａ２が走査選択信号により選択されており、同ラインに接続されているデュアルモード表示素子１０ａのアドレス線側は、スイッチ４０ａ及びスイッチ４０ｂを介して５Ｖに接続されている。一方、デュアルモード表示素子１０ａのデータ線側には、データ線駆動回路５０から各々のデータ線毎に重畳される画素の階調度に応じた階調電位がバイアス電位を伴わない状態、つまり、０〜５Ｖの電位の範囲内で印加される。

それ故、選択ラインＡ２に接続されているデュアルモード表示素子１０ａには、アース電位に対して０〜５Ｖの範囲で駆動電圧が印加されることになる。そして、かかる駆動電圧は、前述した表示モード弁別の閾値電圧（５Ｖ）よりも低いので、これらの素子は液晶表示モードとして機能する。

一方、アドレス線Ａ２以外の非選択ラインは、アドレス線駆動回路４０のスイッチ４０ａ、及びスイッチ４０ｂを介して、駆動電圧（０〜５Ｖ）の最大電位と等しい５Ｖに接続される。それ故、これらの非選択ラインに接続されているデュアルモード表示素子１０ａに駆動電流が流れることはなく、これらの素子が発光するおそれはない。また、図４に示される如く、データ線駆動回路５０から供給される駆動電位が最大値（５Ｖ）の場合を想定すると、非選択ラインに接続されているデュアルモード表示素子１０ａの両電極間電圧は０Ｖとなるため、同素子に電荷が蓄積されることはない。

次に、モード指定指令生成回路６０からモード切換信号として、有機ＥＬ表示モードの指令が供給された場合は、アドレス線駆動回路４０のスイッチ４０ｂの接点が５Ｖ側から１０Ｖ側に切り換えられる。また、データ線駆動回路５０においても、同信号によってスイッチ５０ｂがアース側から５Ｖ側に切り換えられる。

これによって、選択ラインＡ２に接続されたデュアルモード表示素子１０ａは、そのアドレス線側がアース電位に保持された状態で、そのデータ線側に０〜５Ｖの階調電位に５Ｖのバイアス電圧を重畳した電位が印加されることになる。即ち、選択ラインＡ２に接続されたデュアルモード表示素子１０ａには、結果的に、
（０〜５）Ｖ＋５Ｖ＝（５〜１０）Ｖ
なる電圧が加わることになる。

つまり、選択ラインＡ２に接続されたデュアルモード表示素子１０ａは、表示モードの弁別閾値電位である５Ｖを超えた５〜１０Ｖの電圧で駆動されるため、同素子は有機ＥＬ表示モードとして機能する。

一方、Ａ２以外の非選択ラインについては、駆動電圧の最大値に等しい１０Ｖの電位がアドレス線駆動回路４０のスイッチ４０ａ、及びスイッチ４０ｂを介して逆バイアスとして印加されているので、これらのラインに接続されているデュアルモード表示素子１０ａが発光することはない。また、図５に示される如く、データ線駆動回路５０から供給される駆動電位が最大値（１０Ｖ）の場合を想定すると、非選択ラインに接続されているデュアルモード表示素子１０ａの両電極間電圧は０Ｖとなるため、液晶表示モードの場合と同様に、同素子に電荷が蓄積されることはない。

以上に説明したように、本実施例は、有機発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方に液晶層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子１０ａと、パネル１０において前記有機エレクトロルミネッセンス素子を挟持して互いに交叉して設けられた複数のアドレス線群２０及びデータ線群３０と、前記アドレス線の各々を駆動するアドレス線駆動回路４０と、前記データ線の各々を駆動するデータ線駆動回路５０とを含むデュアルモード表示装置であって、データ線駆動回路５０は、データ線群３０に含まれるデータ線毎にモード指定指令に応じたバイアス電位を伴う階調電位を供給する階調電位供給回路５０ａとバイアス設定スイッチ５０ｂを含み、前記アドレス線駆動回路４０は、アドレス線群２０に含まれるアドレス線の各々に前記モード指定指令に応じた非駆動電位を供給し、かつ走査信号に応じて前記アドレス線を択一的に選択してこれに前記非駆動電位に代えて駆動電位を供給する走査選択スイッチ４０ａ、及び表示モード切換スイッチ４０ｂとを含むことを特徴とする。
したがって、本実施例によれば、表示モードに関わりなく、非選択ラインに接続されたデュアルモード表示素子１０ａの両極間電圧を低下させることができるので、同素子に蓄積される電荷を減少させ、表示装置における無駄な消費電力を削減することができる。また、蓄積電荷放電時の放電雑音を減少させることも可能となる。
なお、図２及び図３に示される如く、両実施例ともにデータ線駆動回路５及び５０に含まれる５Ｖのバイアス電源は、各々のデータ線毎に設けられているが、これらのバイアス電圧は共通の電源から供給するようにしても良い。

図１は、デュアルモード表示素子の概略構造を示す構成図である。 図２は、本発明に基づく第１の実施例による表示装置の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明に基づく第２の実施例による表示装置の構成を示すブロック図である。 図４は、図３の実施例で液晶表示モード動作時におけるデュアルモード表示素子１０ａの両電極間電圧の様子を示す説明図である。 図５は、図３の実施例で有機ＥＬ表示モード動作時におけるデュアルモード表示素子１０ａの両電極間電圧の様子を示す説明図である。

符号の説明

１，１０ 表示パネル
１ａ，１０ａ デュアルモード表示素子
２，２０ アドレス線
３，３０ データ線
４，４０ アドレス線駆動回路
４ａ，４０ａ 走査選択スイッチ
４０ｂ 表示モード切換スイッチ
５，５０ データ線駆動回路
５ａ，５０ａ 階調電位供給回路
５ｂ，５０ｂ バイアス切換スイッチ
６，６０ モード指定指令生成回路
１１ 透明基板
１２ 透明電極
１３ キャリア輸送層
１４ 有機発光層
１５ 駆動電源

Claims (7)

1. 有機発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方に液晶層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子と、パネル上において前記有機エレクトロルミネッセンス素子を挟持して互いに交叉して設けられた複数のアドレス線及びデータ線と、前記アドレス線の各々を駆動するアドレス線駆動回路と、タイミング信号に応じて前記データ線の各々を画像データに応じた階調電位で駆動するデータ線駆動回路と、を含むデュアルモード表示装置であって、
   指令入力に応じてモード指定指令を生成するモード指定指令生成回路を含み、
   前記データ線駆動回路は、前記モード指定指令に応じたバイアス電位を前記階調電位に重畳し、
   前記アドレス線駆動回路は、前記アドレス線の各々に非駆動電位を供給し、かつ前記タイミング信号に応じて前記アドレス線を択一的に選択してこれに前記非駆動電位に代えて駆動電位を供給することを特徴とするデュアルモード表示装置。
2. 前記データ線駆動回路は、前記モード指定指令に応じて前記バイアス電位を設定するバイアス設定スイッチを含み、
   前記アドレス線駆動回路は、前記タイミング信号に応じて前記アドレス線に前記非駆動電位および駆動電位のいずれか一方を供給する走査選択スイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載のデュアルモード表示装置。
3. 前記アドレス線駆動回路は、前記非駆動電位の大きさを切り換える非駆動電位切換スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のデュアルモード表示装置。
4. 前記非駆動電位切換スイッチは、前記モード指定指令が液晶動作モード指定の場合に前記非駆動電位を前記階調電位の最大値とし、前記モード指定指令が有機エレクトロルミネッセンス動作モード指定の場合に前記非駆動電位を前記階調電位の最大値に前記バイアス電位を重畳させた値とすることを特徴とする請求項３に記載のデュアルモード表示装置。
5. 前記バイアス設定スイッチは、前記モード指定指令が液晶動作モード指定の場合に前記バイアス電位をアース電位とし、前記モード指定指令が有機エレクトロルミネッセンス動作モード指定の場合に前記バイアス電位を所定電位とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のデュアルモード表示装置
6. 前記アドレス線駆動回路は、前記駆動電位を自在に調整し得ることを特徴とする請求項１に記載のデュアルモード表示装置
7. 有機発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方に液晶層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子と、パネル上において前記有機エレクトロルミネッセンス素子を挟持して互いに交叉して設けられた複数のアドレス線及びデータ線と、前記アドレス線の各々を駆動するアドレス線駆動回路と、タイミング信号に応じて前記データ線の各々を画像データに応じた階調電位で駆動するデータ線駆動回路と、を含む表示装置におけるデュアルモード表示方法であって、
   指令入力に応じてモード指定指令を生成するステップと、
   前記モード指定指令に応じたバイアス電位を前記階調電位に重畳するステップと、
   前記アドレス線の各々に非駆動電位を供給し、かつ前記タイミング信号に応じて前記アドレス線を択一的に選択してこれに前記非駆動電位に代えて駆動電位を供給するステップと、を含むことを特徴とするデュアルモード表示方法。

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