(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモードにおいて所定の輝度で画素を発光させるための駆動電流のプログラムを行うとともに、第２のモードにおいて前記画素が受光した光の強度に対応する受光電流のプログラムを行う表示読み取り装置であって、
前記画素のそれぞれは、
駆動電流に応じた発光と受光強度に応じた受光電流を発生する機能を有する素子と、
前記素子を駆動する第１のトランジスタと、
制御電極が前記第１のトランジスタの制御電極に接続され、前記第１のトランジスタとともにカレントミラー回路を構成する第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの制御電極と前記第２のトランジスタの制御電極に接続されるキャパシタと、
第１のモード時に、前記画素の値に基づく大きさの電流の供給を受けた状態で前記第２のトランジスタの制御電極に発生する電圧が前記キャパシタに保持されるように前記第２のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第１のスイッチと、
第２のモード時に、前記素子から電流の供給を受けた状態で前記第１のトランジスタの制御電極に発生する電圧が前記キャパシタに保持されるように前記第１のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第２のスイッチと、
前記第１のモード時と前記第２のモード時において、前記素子の前記第１のトランジスタに対する接続を切り替える第３のスイッチと
を備えることを特徴とする表示読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高画質での画像の表示の表示ができるようにし、また、読み取りの両方を、低コストで実現できるようにする表示装置および表示読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイを構成する素子として、有機EL(Electro Luminescent)素子が注目されている。一般に有機ＥＬ素子の駆動には、TFT（Thin Film Transistor）が用いられるが、TFTの特性（特に、Vth）のバラツキが大きいため、「電圧」によりTFTの駆動を制御すると、画質が劣化してしまう恐れがある。
【０００３】
そこで、このバラツキを低減するため、伝送経路による影響が少ない「電流」によりTFTの駆動を制御する電流プログラム方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１乃至図３を参照して、電流プログラムにより有機EL素子を駆動させる方法について説明する。図１は、電流プログラム方式により、有機EL素子の発光を制御する回路１を示す図である。回路１では、ソースライン１８にキャパシタ１３と駆動トランジスタ（TFT）１２のソース（S）端子が接続されている。また、キャパシタ１３は、駆動トランジスタ１２のゲート（G）端子と接続されており、スイッチＡを介して模範電流源１４と接続されている。駆動トランジスタ１２のドレイン(D)端子は、スイッチＢを介して模範電流源１４と接続されており、有機EL素子１１は、スイッチＣを介して、駆動トランジスタ１２のドレイン(D)端子と接続されている。
【０００５】
回路１における電流プログラムは、スイッチＡ乃至Ｃを図２のように設定し、模範電流源１４により、回路１に所定の模範電流Ｉ１を流すことにより行われる。これにより、駆動トランジスタ１２に電流Ｉ１が流れ、そのゲートには、電流Ｉ１に対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ１３にチャージされる。このようにして電流プログラムが行われる。
【０００６】
一方、電流プログラムにより、有機EL素子１１を発光させる場合、スイッチＡ乃至Ｃを図３のように設定する。これにより、模範電流源１４が回路１から切り離され、駆動トランジスタ１２は、キャパシタ１３にチャージされている電圧に対応する電流Ｉ１を有機EL素子１１に流し込む。これにより有機EL素子１１が発光する。
【０００７】
図１に示されるスイッチＡ乃至Ｃは、スイッチングトランジスタに置き換えて構成することもできる。図４は、図１のスイッチＡ乃至Ｃをスイッチングトランジスタ２５乃至２７に置き換えて、回路１を構成する場合の例を示す図である。
【０００８】
このようにして、所定の電流を発生させ、その電流に対応した強度の光を、有機EL素子により発光させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１８９４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、高画質のディスプレイを構成するためには、有機EL素子に微小な電流を流す必要がある。特許文献１の技術では、この微小な電流を正確かつ高速にプログラムすることができないという課題があった。また、有機EL素子により光を受光させ、画像を読み取る場合、画像を表示する駆動回路とは別に、新たに駆動回路を設ける必要があり、コスト高になるという課題があった。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高画質で画像の表示ができ、また表示と読み取りの両方を、低コストで実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の表示読み取り装置は、第１のモードにおいて所定の輝度で画素を発光させるための駆動電流のプログラムを行うとともに、第２のモードにおいて画素が受光した光の強度に対応する受光電流のプログラムを行う表示読み取り装置であって、画素のそれぞれは、駆動電流に応じた発光と受光強度に応じた受光電流を発生する機能を有する素子と、制御電極が第１のトランジスタの制御電極に接続され、第１のトランジスタとともにカレントミラー回路を構成する第２のトランジスタと、第１のトランジスタの制御電極と第２のトランジスタの制御電極に接続されるキャパシタと、第１のモード時に、画素の値に基づく大きさの電流の供給を受けた状態で第２のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第２のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第１のスイッチと、第２のモード時に、素子から電流の供給を受けた状態で第１のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第１のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第２のスイッチと、第１のモード時と第２のモード時において、素子の第１のトランジスタに対する接続を切り替える第３のスイッチとを備えることを特徴とする。
【００１６】
前記素子は、第２のモード時に発光する発光素子と、第３のモード時に受光する受光素子とからなり、受光素子が発生する電流を増幅する増幅回路をさらに備えるようにすることができる。
【００１７】
本発明の第１の表示読み取り装置においては、第１のモード時に、画素の値に基づく大きさの電流の供給を受けた状態で第２のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第２のトランジスタの出力電極が制御電極と接続され、第２のモード時に、素子から電流の供給を受けた状態で第１のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第１のトランジスタの出力電極が制御電極と接続され、第１のモード時と第２のモード時において、素子の第１のトランジスタに対する接続が切り替えられる。
【００１９】
本発明の第２の表示読み取り装置は、画素単位で表示または読み取りを行う素子を有する表示読み取り装置であって、素子を駆動する第１のトランジスタと、制御電極が第１のトランジスタの制御電極に接続され、第１のトランジスタとともにカレントミラー回路を構成する第２のトランジスタと、第１のトランジスタの制御電極と第２のトランジスタの制御電極に接続されるキャパシタと、第１のモード時に、画素の値に基づく大きさの電流の供給を受けた状態で第２のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第２のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第１のスイッチと、第２のモード時に、素子から電流の供給を受けた状態で第１のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第１のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第２のスイッチと、第１のモード時と第２のモード時において、素子の第１のトランジスタに対する接続を切り替える第３のスイッチとを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第２の表示読み取り装置においては、第１のモード時に、画素の値に基づく大きさの電流の供給を受けた状態で第２のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第２のトランジスタの出力電極が制御電極と接続され、第２のモード時に、素子から電流の供給を受けた状態で第１のトランジスタの制御電極に発生する電圧がキャパシタに保持されるように第１のトランジスタの出力電極が制御電極と接続され、第１のモード時と第２のモード時において、素子の第１のトランジスタに対する接続が切り替えられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画像を表示することができる。特に、より簡単かつ低コストで、高画質での画像の表示を実現することができる。さらに、表示だけでなく、読み取りも可能な装置を簡単な構成で、低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載した発明の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２３】
さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、全て請求されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００２７】
この表示読み取り装置は、前記素子が、前記第２のモード時に発光する発光素子（例えば、図１６の有機EL素子２０１）と、前記第３のモード時に受光する受光素子（例えば、図１６の有機EL素子２０２）とからなり、前記受光素子が発生する電流を増幅する増幅回路（例えば、図１６のトランジスタ１４４と１４５）をさらに備えるようにすることができる。
【００２８】
本発明の第２の表示読み取り装置は、画素単位で表示または読み取りを行う素子（例えば、図１１の有機ＥＬ素子１０１）を有する表示読み取り装置（例えば、図５の画像表示読み取り装置４０）であって、前記素子を駆動する第１のトランジスタ（例えば、図１１のトランジスタ１２３）と、制御電極（例えば、ゲート）が前記第１のトランジスタの制御電極に接続され、前記第１のトランジスタとともにカレントミラー回路を構成する第２のトランジスタ（例えば、図１１のトランジスタ１２１）と、前記第１のトランジスタの制御電極と前記第２のトランジスタの制御電極に接続されるキャパシタ（例えば、図１１のキャパシタ１２４）と、第１のモード時（例えば、プログラム時）に、前記画素の値に基づく大きさの電流の供給を受けた状態で前記第２のトランジスタの制御電極に発生する電圧が前記キャパシタに保持されるように前記第２のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第１のスイッチ（例えば、図１１のSW22）と、第２のモード時（例えば、受光時）に、前記素子から電流の供給を受けた状態で前記第１のトランジスタの制御電極に発生する電圧が前記キャパシタに保持されるように前記第１のトランジスタの出力電極を制御電極と接続する第２のスイッチ（例えば、図１１のSW24）と、前記第１のモード時と前記第２のモード時において、前記素子の前記第１のトランジスタに対する接続を切り替える第３のスイッチ（図１１のSW11乃至SW14）とを備える。
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図５は本願発明を適用した画像表示読取装置の構成例を示すブロック図である。制御部４５は、図示せぬROM(Read Only Memory)、記憶部４４などに記憶されている制御プログラムに基づいて画像表示読取装置１の全体の動作を制御し、例えば、所定のチャンネルの番組の映像を表示させたり、所定のサイトにアクセスし、そのサイトの画面を表示させるなど、リモートコントローラなどよりなる入力部４６からの、ユーザの指示に対応した処理を実行する。
【００３０】
信号処理部４２は、制御部４５による制御に基づいて、アンテナ４１を介して受信されるテレビジョン放送波の中から所定のチャンネルの信号を復調、取得し、そのチャンネルにより放送される番組のデータを制御部４５に出力する。通信部４３は、インターネットなどのネットワークを介して、各種の機器と有線または無線により通信し、取得したデータを制御部４５に出力する。
【００３１】
記憶部４４は、ハードディスクなどより構成され、テレビジョン番組の番組データ、通信部４３により取得されたデータなど、各種のデータを記憶する。
【００３２】
画像信号生成部４７は、制御部４５から供給されるデータに対応する画像を表示するための画像信号を生成し、生成した画像信号を、表示部６０の駆動を制御するコントローラ４８に出力する。
【００３３】
コントローラ４８は、表示部６０の各画素に配設されているTFTのゲート電極に印加される電圧を制御するドライバ４９の駆動を制御する。
【００３４】
ドライバ４９は、表示部６０の各画素を構成する素子（例えば、有機EL素子）を駆動する回路の中のスイッチングトランジスタを構成するTFTの電極に印加される電圧を制御する。また、ドライバ４９は、電流プログラムを行うときに必要な電流を発生し、発生した電流を、各素子を駆動する回路に供給する図示せぬ電流源を内部に備えている。
【００３５】
検出部５３は、表示部６０の各画素が受光した光に基づいて発生する電流を検出する図示せぬ検出回路を内部に備え、検出された電流に基づいて、所定の信号をデータ処理部５１に出力する。データ処理部５１は、検出部５３から供給された信号に基づいて、画像の読み取り処理を行う。
【００３６】
図６に表示部６０を構成する画素を駆動する回路の例を示す。この回路においては、ソースライン８１に、TFTにより構成されるトランジスタ９１と９２のソース端子が接続されている。キャパシタ９３は、その一端がソースライン８１と接続され、その他端がトランジスタ９１と９２のゲート端子と接続されており、さらにトランジスタ９１のドレイン端子と接続されている。また、トランジスタ９１のドレイン端子には、プログラムする電流を発生する電流源ＩＰが、スイッチＳＷ１を介して接続されており、トランジスタ９２のドレイン端子には、スイッチＳＷ２を介して、有機EL素子１０１が接続されている。
【００３７】
この回路においては、トランジスタ９１と９２が、そのゲートが相互に接続され、ゲートがトランジスタ９１のドレインに接続されることで、カレントミラー回路が構成されている。
【００３８】
この回路において電流プログラムを行うとき、図６Ａに示されるように、スイッチＳＷ１は、ＯＮ（閉塞）に設定され、スイッチＳＷ２は、ＯＦＦ（開放）に設定され、定電流源ＩＰから、プログラムすべき電流Ｉ_programが供給される。
【００３９】
これにより、トランジスタ９１のソース端子とドレイン端子の間に電流Ｉ_programが流れ、トランジスタ９１のゲート端子に、電流Ｉ_programに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ９３にチャージされる。このようにして電流プログラムが行われる。
【００４０】
図６Ａのようにしてプログラムされた電流により、有機EL素子１０１を発光させる場合、図６Ｂに示されるように、スイッチＳＷ１がＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ２がＯＮに設定される。これにより、定電流源ＩＰが回路から切り離され、トランジスタ９２のゲート端子には、キャパシタ９３にチャージされている電圧が印加され、この電圧に対応する電流Ｉ_ELが、トランジスタ９２のソース端子とドレイン端子の間に流れる。その結果、有機EL素子１０１には、電流Ｉ_ELが流れ、有機EL素子１０１が発光する。
【００４１】
ＴＦＴ（トランジスタ）のゲート端子に印加される電圧（ソース・ゲート間の電圧）をVgsとすると、ソース端子とドレイン端子の間に流れる電流Idは、式（１）により与えられる。
【００４２】
Id＝（1/2）・μCox・（W/L）・（Vgs−Vth）2      （１）
【００４３】
ここで、μは、移動度を表し、Ｃoxは、ゲート酸化膜容量を表し、WとLはそれぞれチャネル幅とチャネル長を表し、Vthは、閾値電圧を表すものであり、それぞれの値はTFT（トランジスタ）の特性により定まる。
【００４４】
いま、図６に示される回路において、トランジスタ９１と９２の、μ，Cox，L，およびVthの値がそれぞれ同等であり、トランジスタ９１のチャネル幅がＷ１であり、トランジスタ９２のチャネル幅がＷ２であるものとする。この場合、トランジスタ９１と９２のゲート端子に印加される電圧（Vgs）は、ほぼ等しくなるので、式（１）に基づいて、トランジスタ９１のソース端子とドレイン端子の間に流れる電流（＝I_program）と、トランジスタ９２のソース端子とドレイン端子の間にながれる電流（＝I_EL）を求めると、それぞれの電流の比（カレントミラー比）は、式（２）により求めることができる。
【００４５】
I_EL／I_program  ＝  Ｗ２／Ｗ１      （２）
【００４６】
例えば、チャネル幅Ｗ２の値をチャネル幅Ｗ１の値の１０倍の値とすれば、電流源IPによりプログラムされる電流I__programは、有機EL素子１０１に流す電流I_ELの１０倍の大きさとすることができる。換言すれば、トランジスタ９１と９２のカレントミラー比により、電流I__programの１０分の１の電流I_ELを有機EL素子１０１に供給することができる。
【００４７】
これにより、例えば、画素を低輝度で発光させるために有機EL素子１０１に微小な電流を流す場合であっても、プログラムされる電流は、有機EL素子１０１に流される電流の１０倍の大きさにすることができるので、キャパシタ９３にチャージされる電圧が形成される時間を１０分の１に短縮することができる。この結果、表示部の表示速度を上げることができる。このように、カレントミラー構成の回路により有機EL素子の駆動を制御することにより、画像の表示速度を向上させることができる。また、電流値が大きいので、ノイズなどにより影響を受けるおそれが少ない。
【００４８】
図６においては、有機EL素子に電流を流して発光させることについて説明したが、有機EL素子は、その極性（アノードとカソード）を反転させることにより、受光した光に対応する電流を発生させることもできる。このとき、発生する電流を検出すること（図５の検出部５３）により、画像の読み取りを行うことができる。
【００４９】
この場合の、表示部６０を構成する画素を駆動する回路の例を図７に示す。この回路においては、ソースライン８１には、TFTにより構成されるトランジスタ９１と９２のソース端子が接続されている。キャパシタ９３は、その一端がソースライン８１と接続され、その他端がトランジスタ９１と９２のゲート端子と接続されており、さらにトランジスタ９２のドレイン端子と接続されている。また、トランジスタ９１のドレイン端子は、スイッチＳＷ１を介して、図示せぬ検出回路に接続されており、トランジスタ９２のドレイン端子には、スイッチＳＷ３を介して有機EL素子１０２が接続されている。有機EL素子１０２は、図６の有機EL素子１０１のアノードとカソードを逆転させたものである（発光機能と受光機能を有する有機EL素子のうち、受光機能を利用する場合の有機EL素子である）。
【００５０】
この回路においても、図６の場合と同様に、トランジスタ９１と９２は、そのゲートが相互に接続され、カレントミラー回路が構成されている。ただし、この場合、ゲートはトランジスタ９１ではなく、トランジスタ９２のドレインに接続されている。
【００５１】
この回路において有機EL素子により、光を受光するとき、図７Ａに示されるように、スイッチＳＷ１がＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ２がＯＮに設定され、有機EL素子１０２に光が当てられる。
【００５２】
これにより、有機EL素子１０２は、受光した光の強度（輝度）に対応する電流Ｉ_PDを発生し、トランジスタ９２のソース端子とドレイン端子の間に電流Ｉ_PDが流れ、トランジスタ９２のゲート端子に、電流Ｉ_PDに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ９３にチャージされる。このようにして、受光した光に対応する電流がプログラムされる。
【００５３】
図７Ａのようにしてプログラムされた電流を検出部５３の検出回路に読み出す場合、図７Ｂに示されるように、スイッチＳＷ１がＯＮに設定され、スイッチＳＷ２がＯＦＦに設定される。これにより、有機EL素子１０２が回路から切り離され、トランジスタ９１のゲート端子には、キャパシタ９３にチャージされている電圧が印加され、この電圧に対応する電流Ｉ_readが、トランジスタ９１のソース端子とドレイン端子の間に流れる。この電流Ｉ_readがスイッチＳＷ１を介して検出回路に読み出される。
【００５４】
図６の場合と同様に、図７においてもカレントミラー回路が構成されているので、例えば、チャネル幅Ｗ２をチャネル幅Ｗ１の値の１０倍の値とすれば、検出回路に読み出される電流I__readは、有機EL素子１０２が発生する電流I_PDの１０倍の大きさとすることができる。これにより、有機EL素子１０２により発生される微小な電流がカレントミラー比に対応する分だけ増幅されて、読み出されるので、読み出し時のS/N比を向上させることができる。この結果、読み取りの精度が向上する。
【００５５】
このように、カレントミラー構成の回路により、有機EL素子の発光を制御する電流を大きくすることができるのか、または有機EL素子が発生する電流が増幅されるので、外乱による影響を軽減し、画像の表示精度、または読み取り精度を向上させることができる。
【００５６】
図６と図７の例においては、駆動回路に接続される有機EL素子のアノードとカソードを逆転させることにより、画像の表示と読み取りに対応させるようにしたが、スイッチを切り替えることにより有機EL素子のアノードとカソードを逆転させることもできる。
【００５７】
図８は、スイッチを切り替えることにより有機EL素子のアノードとカソードを逆転させる回路の構成例を示す図である。この回路において、有機EL素子１０１を発光させる場合、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４は、図９に示されるように設定される。
【００５８】
すなわち、スイッチＳＷ１１とＳＷ１３は、ＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ１２とＳＷ１４がＯＮに設定される。これにより、スイッチＳＷ１４を介して有機EL素子１０１のカソード側が接地され、有機EL素子１０１は、図６の有機EL素子１０１と同様に、流された電流に対応して発光する。
【００５９】
一方、この回路において、有機EL素子１０１に光を受光させる場合、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４は、図１０に示されるように設定される。
【００６０】
すなわち、スイッチＳＷ１１とＳＷ１３は、ＯＮに設定され、スイッチＳＷ１２とＳＷ１４がＯＦＦに設定される。これにより、スイッチＳＷ１１を介して有機EL素子１０１のアノード側が接地され、有機EL素子１０１は、図７の有機EL素子１０２と同様に、受光した光に対応した電流を流す。
【００６１】
図１１に、表示部６０を構成する画素を駆動する回路の別の例を示す。この回路においては、１つの有機EL素子１０１により、画像の表示と読み取りの両方を行う。ソースライン１５１には、TFTにより構成されるトランジスタ１２１乃至１２３のソース端子が接続されている。キャパシタ１２４は、その一端がソースライン１５１と接続され、その他端がトランジスタ１２１乃至１２３のゲート端子と接続されており、さらにスイッチＳＷ２２を介してトランジスタ１２１のドレイン端子と、また、スイッチＳ２４を介してトランジスタ１２３のドレイン端子と接続されている。
【００６２】
また、トランジスタ１２１のドレイン端子には、スイッチとして機能するスイッチングトランジスタＳＷ２１（以下においては、スイッチ２１と称する）が接続されており、ゲートライン１５３に所定の電圧を印加することにより、スイッチＳＷ２１がＯＮとなるように設定されている。なお、スイッチＳＷ２２乃至ＳＷ２５は、スイッチＳＷ２１と同様に、スイッチングトランジスタにより構成することもできる。スイッチＳＷ２１の図中左側の端子には、シグナルライン１５２が接続されており、シグナルライン１５２には、電流プログラムを行うときに用いられる電流源と、有機EL素子１０１が受光した光に対応して発生した電流を読み出すときに用いられる検出回路（いずれも図示せず）が接続されており、必要に応じて両者の接続が切り替えられるように構成されている。
【００６３】
トランジスタ１２２または１２３は、スイッチＳＷ２３またはＳＷ２５を介して回路１６１と接続されている。回路１６１は、図８を参照して上述した回路と同じものであり、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４の設定を変更することにより、有機EL素子１０１の極性（アノードとカソード）を切り替える。
【００６４】
上述したように、この回路は、回路１６１の中のスイッチの設定を変更することにより、有機EL素子１０１に電流を流して発光させ、画像を表示する（以下、表示モードと称する）ように動作させることもできるし、有機EL素子１０１に、受光した光に対応する電流を発生させて画像を読み取る（以下読み取りモードと称する）ように動作させることもできる。なお、表示モードにおいては、有機EL素子１０１に光を発光させるので、回路１６１のスイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４は、図９に示されるように設定される。また、読み取りモードにおいては、有機EL素子１０１に光を受光させるので、回路１６１のスイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４は、図１０のように設定される。
【００６５】
この回路においては、表示モードのとき、トランジスタ１２１と１２２によりカレントミラー回路が構成され、読み取りモードのとき、トランジスタ１２１と１２３によりカレントミラー回路が構成されるように設定されている。
【００６６】
図１１の回路において、表示モードで電流プログラムを行う場合、スイッチＳＷ２１乃至ＳＷ２５は図１２に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ２１とＳＷ２２は、ＯＮに設定され、スイッチＳＷ２３乃至ＳＷ２５は、ＯＦＦに設定される。そして、シグナルライン１５２に、プログラムされる電流I_programが供給される。
【００６７】
これにより、スイッチＳＷ２１を介してトランジスタ１２１に電流I_programが供給され、トランジスタ１２１のソース端子とドレイン端子の間に電流Ｉ_programが流れ、トランジスタ１２１のゲート端子に、電流Ｉ_programに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ１２４にチャージされる。このようにして電流プログラムが行われる。
【００６８】
表示モードにおいて、プログラムされた電流により、有機EL素子１０１を発光させる場合、スイッチＳＷ２１乃至ＳＷ２５は、図１３に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ２１とＳＷ２２はＯＦＦに設定され（スイッチＳＷ２２は、ＯＮに設定されるようにしてもよい）、スイッチＳＷ２３はＯＮに設定され、スイッチＳＷ２４とＳＷ２５はＯＦＦに設定される。これにより、シグナルライン１５２が回路から切り離され、トランジスタ１２２のゲート端子に、キャパシタ１２４にチャージされている電圧が印加され、この電圧に対応する電流Ｉ_ELが、トランジスタ１２２のソース端子とドレイン端子の間に流れる。電流Ｉ_ELは、スイッチＳＷ２３を介して、回路１６１に供給され、その結果、有機EL素子１０１が発光する。
【００６９】
図６のトランジスタ９１と９２と同様に、トランジスタ１２１と１２２によりカレントミラー回路が構成されているので、電流I_ELと、電流I_programの比は、図６の場合と同様に、トランジスタ１２２のチャネル幅Ｗ１２と、トランジスタ１２１のチャネル幅Ｗ１１の比として表すことができる。
【００７０】
図１１の回路において読み取りモードで、有機EL素子１０１に、光を受光させ、受光した光に対応する電流を発生させるとき、スイッチＳＷ２１乃至ＳＷ２５は、図１４に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ２１乃至スイッチＳＷ２３はＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ２４とＳＷ２５はＯＮに設定される。そして、有機EL素子１０１に光を受光させる。
【００７１】
これにより、有機EL素子１０１は、受光した光の強度（輝度）に対応する電流Ｉ_PDを発生する。電流I_PDは、スイッチＳＷ２５を介してトランジスタ１２３に供給され、トランジスタ１２３のソース端子とドレイン端子の間に電流Ｉ_PDが流れ、トランジスタ１２３のゲート端子に、電流Ｉ_PDに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ１２４にチャージされる。このようにして、有機EL素子１０１が受光した光に対応する電流がプログラムされる。
【００７２】
受光モードにおいて、プログラムされた電流を検出回路に読み出す場合、スイッチＳＷ２１乃至ＳＷ２５は、図１５に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ２１とＳＷ２２がＯＮに設定され、スイッチＳＷ２３がＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ２４とＳＷ２５がＯＮに設定される。これにより、トランジスタ１２１のゲート端子には、キャパシタ１２４にチャージされている電圧が印加され、この電圧に対応する電流Ｉ_readが、トランジスタ１２１のソース端子とドレイン端子の間に流れる。電流Ｉ_readは、スイッチＳＷ２１を介してシグナルライン１５２に供給され、検出回路に読み出される。
【００７３】
このように、トランジスタ１２１のゲートとソース間にスイッチＳＷ２２を設けるとともに、トランジスタ１２３のゲートとソースの間にスイッチＳＷ２４を設けることで、カレントミラー回路を双方向で（入出力を逆にして）使用することができる。
【００７４】
図７のトランジスタ９１と９２と同様に、トランジスタ１２１と１２３によりカレントミラー回路が構成されているので、電流I_PDと、電流I_readの比は、図７の場合と同様に、トランジスタ１２３のチャネル幅Ｗ１３と、トランジスタ１２１のチャネル幅Ｗ１１の比として表すことができる。
【００７５】
例えば、Ｗ１１：Ｗ１２＝２０：１となるように、図１１の回路を構成することにより、有機EL素子１０１を発光させる電流I_ELが１００ｎAの微小な電流であっても、電流プログラムを行うとき、電流源が発生する電流I_programは、２μA（＝１００nA×２０）となり、微小な電流を制御する必要がなくなり、例えば、図５のドライバ４９の構造を簡単にすることができる。また、上述したように、キャパシタに電圧がチャージされる時間を短くすることもできる。
【００７６】
また、例えば、Ｗ１１：Ｗ１３＝１００：１となるように、回路を構成することにより、有機EL素子１０１が発生する電流I_PDが５ｎAの微小な電流であっても、読み出される電流I_readは、０.５μA（＝５nA×１００）となり、微小な電流を検出する必要がなくなり（より大きな電流を検出することができ）、例えば、図５の検出部５３の構造を簡単にすることができる。
【００７７】
このように、カレントミラー回路で有機EL素子の駆動回路を構成することにより、第１に、高画質の画像の表示が可能となる。第２に、読み取りをより簡単かつ低コストで行うことができる。第３に、表示と読み取りの両方が可能な装置を低コストで、簡単な構成で実現することができる。第４に、回路１６１により、有機EL素子の極性を反転させるようにしたので、同じ素子を用いて、画像の表示と読み取りを行うようにすることができ、部品の共通化によるさらなるコストの低下を実現することができる。また、小型化が可能なので、同一の表示部（インタフェース）で、表示（出力）と読み取り（入力）を行える、携帯電話やパーソナルコンピュータなどに利用することもできる。
【００７８】
図１１においては、１つの有機EL素子１０１により、画像の表示と読み取りの両方を行う回路の例を示したが、勿論、画像の表示または読み取りのそれぞれに専用の有機EL素子を用いるようにすることもできる。
【００７９】
図１６に、表示部６０を構成する画素を駆動する回路のさらに別の例を示す。この回路においては、有機EL素子２０１により画像を表示し、有機EL素子２０２により画像を読み取るように構成されている。
【００８０】
ソースライン１７１には、TFTにより構成されるトランジスタ１４１乃至１４３のソース端子が接続されている。キャパシタ１４６は、その一端がソースライン１７１と接続され、その他端がトランジスタ１４１乃至１４３のゲート端子と接続されており、さらにスイッチＳＷ３２を介してトランジスタ１４１のドレイン端子と、また、スイッチＳ３４を介してトランジスタ１４３のドレイン端子と接続されている。
【００８１】
また、トランジスタ１４１のドレイン端子には、スイッチングトランジスタＳＷ３１（以下、スイッチＳＷ３１と称する）が接続されており、ゲートライン１８３に所定の電圧を印加することにより、スイッチＳＷ３１がＯＮとなるように設定されている。なお、スイッチＳＷ３２乃至ＳＷ３５は、スイッチＳＷ３１と同様に、スイッチングトランジスタにより構成することもできる。スイッチＳＷ３１の図中左側の端子には、シグナルライン１８２が接続されており、シグナルライン１８２には、電流プログラムを行うときに用いられる定電流源と、有機EL素子２０２が受光した光に対応して発生した電流を読み出すときに用いられる検出回路（いずれも図示せず）が接続されており、必要に応じて両者の接続が切り替えられるように構成されている。
【００８２】
また、トランジスタ１４２のドレイン端子には、スイッチＳＷ３３を介して有機EL素子２０１が接続されており、トランジスタ１４３のドレイン端子には、スイッチＳＷ３５を介して、トランジスタ１４４，１４５、および有機EL素子２０２が接続されている。有機EL素子２０１と有機EL素子２０２は、それぞれのアノードとカソードに対する極性が逆になるように接続されており、有機EL素子２０１は、流される電流に対応して発光し、有機EL素子２０２は、受光した光に対応する電流を発生する。従って、図１６に示される回路においても、図１１の場合と同様に、表示モードと読み取りモードが存在する。
【００８３】
また、トランジスタ１４４と１４５は、それぞれのゲートが相互に接続されるとともに、トランジスタ１４５のゲートとドレインが接続されることでカレントミラー回路を構成しており、有機EL素子２０２が受光した光に対応する電流を発生したとき、その電流を増幅して、スイッチＳＷ３５を介してトランジスタ１４３に供給する。
【００８４】
さらに、この回路においては、表示モードのとき、スイッチＳＷ３２をＯＮすることで、トランジスタ１４１と１４２によりカレントミラーが構成され、読み取りモードのとき、スイッチＳＷ３４をＯＮすることで、トランジスタ１４１と１４３によりカレントミラーが構成されるように設定されている。
【００８５】
図１６の回路において、表示モードで電流プログラムを行う場合、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３５は図１７に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ３１とＳＷ３２はＯＮに設定され、スイッチＳＷ３３乃至ＳＷ３５は、ＯＦＦに設定される。そして、シグナルライン１８２に、プログラムされる電流I_programが供給される。
【００８６】
これにより、トランジスタ１４１のソース端子とドレイン端子の間に電流Ｉ_programが流れ、トランジスタ１４１のゲート端子に、電流Ｉ_programに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ１４６にチャージされる。このようにして電流プログラムが行われる。
【００８７】
表示モードにおいて、プログラムされた電流により、有機EL素子２０１を発光させる場合、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３５は、図１８に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ３１とＳＷ３２はＯＦＦに設定され（スイッチＳＷ３２は、ＯＮに設定されるようにしてもよい）、スイッチＳＷ３３はＯＮに設定され、スイッチＳＷ３４とＳＷ３５はＯＦＦに設定される。これにより、シグナルライン１８２が回路から切り離され、トランジスタ１４２のゲート端子には、キャパシタ１４６にチャージされている電圧が印加され、この電圧に対応する電流Ｉ_ELが、トランジスタ１４２のソース端子とドレイン端子の間に流れる。電流Ｉ_ELは、スイッチＳＷ３３を介して、有機ＥＬ素子２０１に供給され、その結果、有機EL素子２０１が発光する。
【００８８】
図６のトランジスタ９１と９２と同様に、トランジスタ１４１と１４２によりカレントミラー回路が構成されているので、電流I_ELと、電流I_programの比は、図６の場合と同様に、トランジスタ１４２のチャネル幅Ｗ２２と、トランジスタ１４１のチャネル幅Ｗ２１の比として表すことができる。
【００８９】
図１６の回路において読み取りモードで、有機EL素子２０２に、光を受光させ、受光した光に対応する電流を発生させるとき、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３５は、図１９に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ３１乃至スイッチＳＷ３３はＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ３４とＳＷ３５はＯＮに設定される。そして、有機EL素子２０２に光を受光させる。
【００９０】
これにより、有機EL素子２０２は、受光した光の強度（輝度）に対応する電流Ｉ_PDを発生する。電流I_PDは、トランジスタ１４５に供給され、トランジスタ１４５のソース端子とドレイン端子の間に電流I_PDが流れ、トランジスタ１４５のゲート端子には、電流Ｉ_PDに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧は、トランジスタ１４４のゲート端子にも供給され、トランジスタ１４４のソース端子とドレイン端子の間にゲート電圧に対応する電流I_PDAが流れる。
【００９１】
上述したように、トランジスタ１４４と１４５はカレントミラーを構成しており、このときトランジスタ１４４のソース端子とドレイン端子の間に流れる電流は、有機EL素子２０２により発生された電流が、カレントミラーにより増幅されたものである。そして、増幅された電流Ｉ_PDAは、スイッチＳＷ３５を介して、トランジスタ１４３に供給され、トランジスタ１４３のソース端子とドレイン端子の間に電流Ｉ_PDAが流れ、トランジスタ１４３のゲート端子に、電流Ｉ_PDAに対応するゲート電圧が発生する。このとき発生したゲート電圧がキャパシタ１４６にチャージされる。このようにして、有機EL素子２０２が受光した光に対応する電流がプログラムされる。
【００９２】
受光モードにおいて、プログラムされた電流を図至せぬ検出回路に読み出す場合、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３５は、図２０に示されるように設定される。すなわち、スイッチＳＷ３１とＳＷ３２はＯＮに設定され、スイッチＳＷ３３はＯＦＦに設定され、スイッチＳＷ３４とＳＷ３５をＯＮに設定する。これにより、トランジスタ１４１のゲート端子には、キャパシタ１４６にチャージされている電圧が印加され、この電圧に対応する電流Ｉ_readが、トランジスタ１４１のソース端子とドレイン端子の間に流れる。電流Ｉ_readは、スイッチＳＷ３１を介してシグナルライン１８２に供給され、検出回路に読み出される。
【００９３】
図７のトランジスタ９１と９２と同様に、トランジスタ１４１と１４３によりカレントミラー回路が構成されているので、電流I_PDAと、電流I_readの比は、図７の場合と同様に、トランジスタ１４３のチャネル幅Ｗ２３と、トランジスタ１４１のチャネル幅Ｗ２１の比として表すことができる。さらに、トランジスタ１４４と１４５によりカレントミラー回路が構成されているので、電流I_PDと電流I_PDAの比は、トランジスタ１４５のチャネル幅Ｗ２５と、トランジスタ１４４のチャネル幅Ｗ２４の比として表すことができる。
【００９４】
例えば、Ｗ２１：Ｗ２２＝２０：１となるように、図１６の回路を構成することにより、有機EL素子２０１を発光させる電流I_ELが微小な電流であっても、電流プログラムを行うとき、電流源が発生する電流I_programは、I_ELの２０倍とすることができる。
【００９５】
また、例えば、Ｗ２１：Ｗ２３＝１００：１とし、Ｗ２４：Ｗ２５＝１０：１なるように、回路を構成することにより、有機EL素子２０２が発生する電流I_PDは、１０倍に増幅されてI_PDAとなり、さらに１００倍に増幅されてI_readとなる。例えば、有機EL素子２０２発生する電流が５ｎAの微小な電流であっても、読み出される電流I_readは、５μA（＝５nA×１０×１００）となり、微小な電流を検出する必要がなくなる。
【００９６】
このように、カレントミラーで有機EL素子の駆動回路を構成することにより、図１１の場合と同様に、高画質の画像を表示し、また、高画質の画像を簡単な構成で読み取ることができる。また、図１１の場合と異なり、画像表示（発光）に用いられる有機EL素子２０１と画像読み取り（受光）に用いられる有機EL素子２０２を別に設け、受光した光に対応する電流を１４４と１４５のカレントミラーでさらに増幅するようにしたので、例えば、有機EL素子２０１より、光感度の高い有機EL素子２０２を用いて回路を構成し、画像の読み取り精度を向上させることができる。
【００９７】
なお、以上においては、画素を構成する素子として、有機EL素子を用いた例について説明したが、同様の特性をもつ素子を有機EL素子と置き換えることもできる。要は、発光機能と受光機能の両方の機能を有する素子であればよい。勿論、表示と受光を専用の素子で行う場合には、それぞれの機能だけを有する素子を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】電流プログラム方式により素子を発光させる回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１の回路において、電流プログラムを行う場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図３】図１の回路において、素子を発光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図４】図１の回路の別の構成例を示す回路図である。
【図５】本発明を適用した画像表示読取装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の表示部の素子を駆動する回路の構成例を示す回路図である。
【図７】図５の表示部の素子を駆動する回路の別の構成例を示す回路図である。
【図８】スイッチの設定により素子の極性を反転させる回路の構成例を示す回路図である。
【図９】図８の回路において素子を発光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１０】図８の回路において素子に受光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１１】図５の表示部の素子を駆動する回路の別の構成例を示す回路図である。
【図１２】図１１の回路において、表示モードで電流プログラムを行う場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１３】図１１の回路において、表示モードで素子を発光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１４】図１１の回路において、読み取りモードで素子に受光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１５】図１１の回路において、読み取りモードで電流を読み出す場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１６】図５の表示部の素子を駆動する回路の別の構成例を示す回路図である。
【図１７】図１６の回路において、表示モードで電流プログラムを行う場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１８】図１６の回路において、表示モードで素子を発光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図１９】図１６の回路において、読み取りモードで素子に受光させる場合の各スイッチの設定を表す図である。
【図２０】図１６の回路において、読み取りモードで電流を読み出す場合の各スイッチの設定を表す図である。
【符号の説明】
【００９９】
４０  画像表示読取装置，  ４９  ドライバ，  ５３  検出部，  ６０  表示部，  ９１，９２  トランジスタ，  ９３  キャパシタ，  １０１，１０２  有機EL素子，  １２１乃至１２３  トランジスタ，  １２４  キャパシタ，  １４１乃至１４５  トランジスタ，  １４６  キャパシタ，  ２０１，２０２  有機EL素子
【図１】
0004706168.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004706168.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004706168.tif 000007
【図７】
0004706168.tif 000008
【図８】
0004706168.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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