(57)【要約】【課題】赤外線を用いた光通信システムの場合、時系列デジタルデータでしかデータ通信を行うことができないため、データの転送時間が遅く、通信できるデータ量が少ない。【解決手段】自発光素子である有機ＥＬ素子２１を含む画素回路２０において、有機ＥＬ素子２１の表示期間中に、を外部へ伝送するデジタルデータに基づいて生成された変調制御信号ＭＯＤに応じてＴＦＴ２４をオン／オフさせ、有機ＥＬ素子２１の出力光をデジタルデータに応じて変調することにより、表示素子としての有機ＥＬ素子２１を、デジタルデータを送信する手段としても機能させる。【選択図】図２
2005151015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自発光素子を含む画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部と、
前記自発光素子の表示期間中に、当該自発光素子の出力光を外部へ伝送するデジタルデータに応じて変調する変調手段と
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記変調手段は、前記自発光素子の出力光を変調した際の当該自発光素子の発光期間と非発光期間の比を前記画素アレイ部の各画素間で等しくなるように設定する
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記変調手段は、前記自発光素子の出力光の変調を前記画素アレイ部の画素単位で行う
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記変調手段は、前記自発光素子の出力光の変調を前記画素アレイ部の行単位で行う
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記変調手段は、前記自発光素子の出力光の変調を前記画素アレイ部の列単位で行う
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記画素は、受光機能を持つ
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記自発光素子が有機ＥＬ素子であり、
前記画素は、前記有機ＥＬ素子を逆バイアス状態にすることによって当該有機ＥＬ素子を受光素子として用いる
ことを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
自発光素子を含む画素が行列状に配置されてなる表示装置の駆動方法であって、
前記自発光素子の表示期間中に、当該自発光素子の出力光を外部へ伝送するデジタルデータに応じて変調する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記自発光素子の出力光を変調した際の当該自発光素子の発光期間と非発光期間の比を前記画素アレイ部の各画素間で等しくなるように設定する
ことを特徴とする請求項８記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記自発光素子の出力光の変調を前記行列状の画素配列の画素単位で行う
ことを特徴とする請求項８記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記自発光素子の出力光の変調を前記行列状の画素配列の行単位で行う
ことを特徴とする請求項８記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記自発光素子の出力光の変調を前記行列状の画素配列の列単位で行う
ことを特徴とする請求項８記載の表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置およびその駆動方法に関し、特に表示エレメントとして自発光型の素子（以下、「自発光素子」と呼ぶ）を含む画素が行列状に配置されてなるアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自発光素子として、例えば、有機薄膜に電界をかけると当該有機薄膜が発光する現象を利用した有機ＥＬ(electroluminescence) 素子がある。この有機ＥＬ素子を画素の表示エレメントとして用いてなる有機ＥＬ表示装置は、当該有機ＥＬ素子が１０Ｖ以下の低い駆動電圧で数１００ｎｉｔの輝度を得ることができるため低消費電力であり、また自発光型の素子であるため液晶表示装置では必須な照明装置を必要とせず、軽量化および薄型化が容易であり、さらには有機ＥＬ素子の応答速度が数μｓ程度と非常に高速であるため、液晶表示装置に代表されるホールド型表示装置に比べて動画表示時に残像の問題が発生しなく、表示性能に優れている等の特長を持っている。
【０００３】
このように、低消費電力で、軽量化および薄型化が容易であり、動画表示時の表示性能に優れている等の特長を持つ有機ＥＬ表示装置は、近年、特に低消費電力化、軽量化および薄型化が要求される携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ;Personal Digital Assistants）に代表される携帯端末装置の表示装置として用いて好適なフラットパネルディスプレイとして有望視されている。この有機ＥＬ表示装置の中でも、とりわけ、画素の駆動素子として、多結晶シリコンを活性層とする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ;Thin Film Transistor）を用いたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の開発が盛んである。
【０００４】
一方、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置に代表されるフラットパネル型ディスプレイを組み込んだシステム、例えば携帯個人端末やノート型パーソナルコンピュータなどでは、携帯情報端末であるが故に、外部の装置との間でのデータ通信を無線で行えることが必要不可欠となってくる。従来、携帯個人端末やノート型パーソナルコンピュータ等でのデータ通信には、赤外線を用いた光通信システムが広く用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】雑誌「エレクトロニクス」オーム社、１９９５，ＶＯＬ４０，Ｎｏ８，ｐ．２５−２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、赤外線を用いた光通信システムでは、基本的に、時系列デジタルデータでしかデータ通信を行うことができないため、データの転送時間が遅く、しかも通信できるデータ量が少ないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、外部装置との間で大容量のデータ通信を高速に行うことが可能な表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、自発光素子を含む画素が行列状に配置されてなる表示装置において、前記自発光素子の表示期間中に、当該自発光素子の出力光を外部へ伝送するデジタルデータに応じて変調するようにする。
【０００９】
自発光素子の表示期間中に、当該自発光素子の出力光を変調することで、自発光素子は表示素子としてのみならず、デジタルデータを変調された光によって通信する手段としても機能する。そして、複数の画素の自発光素子を用いてデータの通信を並行して行うことで、二次元でのデータ通信が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自発光素子の出力光に対してデジタルデータに対応した光変調を施すことにより、二次元のデータ通信によって大容量のデータを高速に通信可能になるため、一次元でしかデータ通信が行えない赤外線を用いた光通信システムに比べて通信時間を大幅に短縮できるとともに、画像−画像データ通信による個人認証などアプリケーションの開発が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置、例えば表示エレメントとして自発光素子である有機ＥＬ素子を含む画素が行列状に配置されてなるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００１３】
図１から明らかなように、本実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０は、有機ＥＬ素子を含む多数の画素１１が行列状に配置されてなる画素アレイ部（表示エリア部）１２を有するとともに、その周辺駆動回路として走査線駆動回路１３およびデータ線駆動回路１４を少なくとも有する構成となっている。画素アレイ部１２には、ｍ行ｎ列の画素１１の配列に対して行ごとに走査線１５−１〜１５−ｍが配線されるとともに、列ごとにデータ線１６−１〜１６−ｎが配線されている。
【００１４】
走査線１５−１〜１５−ｍは、各一端が走査線駆動回路１３に接続されている。この走査線駆動回路１３は、例えばシフトレジスタなどによって構成されており、走査線１５−１〜１５−ｍを所定の走査サイクルにて順に走査しつつ駆動することにより、表示駆動すべき画素１１を行単位で順次選択する。データ線１６−１〜１６−ｎは、各一端がデータ線駆動回路１４に接続されている。このデータ線駆動回路１４は、走査線駆動回路１３によって選択された行の画素１１に対してデータ線１６−１〜１６−ｎを通して映像信号Ｓｉｇを供給する。
【００１５】
上記構成のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置において、本実施形態では、画素１１の各々の表示期間中に、これら画素１１から発せられる出力光を、外部へ（外部の装置に）伝送するデジタルデータに応じて変調（光変調）することにより、表示素子としての画素１１の各々を、デジタルデータを外部装置に対して送信する手段として兼用し、大容量のデータ通信を高速に実行可能にしたことを特徴としている。以下に、光変調が可能な画素１１の具体的な回路（画素回路）の構成および動作について説明する。
【００１６】
（実施例１）
図２は、光変調が可能な画素１１の実施例１に係る画素回路の回路構成を示す回路図である。本実施例に係る画素回路２０は、自発光素子である有機ＥＬ素子２１に加えて、駆動素子として薄膜トランジスタ２２〜２４、さらに保持容量２５を有する構成となっている。因みに、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と記す）は、多結晶シリコンを活性層としており、駆動能力の高さから画素ごとの素子サイズを小さく形成できるため、有機ＥＬ表示装置の高精細化に有利である。
【００１７】
有機ＥＬ素子２１は、カソードが例えばグランドに接続されている。ＴＦＴ２２は、映像信号サンプリング用トランジスタであり、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、ゲートが走査線１５（図１の走査線１５−１〜１５−ｍに相当）に、ソースがデータ線１６（図１のデータ線１６−１〜１６−ｎに相当）にそれぞれ接続されている。ＴＦＴ２３は、有機ＥＬ素子２１の駆動用トランジスタであり、例えばＰチャネル型トランジスタからなり、ゲートがＴＦＴ２２のドレインに、ソースが例えば正電源ＶＤＤにそれぞれ接続されている。ＴＦＴ２４は、変調制御用トランジスタであり、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、ドレインがＴＦＴ２３のドレインに、ゲートが変調制御信号線２６に、ソースが有機ＥＬ素子２１のアノードにそれぞれ接続されている。保持容量２５は、ＴＦＴ２３のゲート−ソース間に接続されている。
【００１８】
上記構成の実施例１に係る画素回路２０において、ＴＦＴ２２は、図１の走査線駆動回路１３から走査線１５を通して書込み走査パルスＷＳがゲートに与えられることで、図１のデータ線駆動回路１４からデータ線１６を通して供給される映像信号Ｓｉｇをサンプリングする。ＴＦＴ２２でサンプリングされた映像信号Ｓｉｇは、ＴＦＴ２３のゲートに与えられるとともに、保持容量２５によって１フレーム期間に亘って保持される。ＴＦＴ２３は、ゲートに与えられる映像信号Ｓｉｇの信号レベルに応じた駆動電流をＴＦＴ２４を介して有機ＥＬ素子２１に供給し、当該有機ＥＬ素子２１を映像信号Ｓｉｇの信号レベルに対応した輝度で発光させる。これにより、画表示が行われる。
【００１９】
この有機ＥＬ素子２１の表示期間において、ＴＦＴ２４は変調制御信号線２６を通してゲートに与えられる変調制御信号ＭＯＤに応じてオン／オフ動作を行うことにより、有機ＥＬ素子２１の出力光を変調する。ここで、変調制御信号ＭＯＤは、本有機ＥＬ表示装置１０から外部装置に伝送すべきデジタルデータに基づいて生成された信号である。したがって、有機ＥＬ素子２１の表示期間において、その出力光に対して当該デジタルデータに応じた変調がかけられることになる。その結果、発光変調が可能な画素１１の各々は、本来の表示素子としての機能のみならず、デジタルデータを送信する手段としての機能をも併せ持つことになる。
【００２０】
図３は、図２に示した画素回路の１フレーム期間における動作を示すタイミングチャートである。先ず、フレーム前半の映像信号サンプリング期間において、走査線駆動回路１３による走査によって順に発生される書込み走査パルスＷＳ−１，ＷＳ−２，……を、対応する行の走査線１５−１，１５−２，……を通して各行の画素回路２０のＴＦＴ２２のゲートに与えることにより、当該ＴＦＴ２２によるサンプリングによって１フレーム分の映像信号、即ちｍ行分の映像信号を取り込み、各画素回路２０の保持容量２５にホールドする。その後、映像信号サンプリング期間に続く表示期間において、外部装置に伝送するデジタルデータに応じた変調制御信号ＭＯＤ−１，ＭＯＤ−２，……を、データ線１６−１，１６−２，……を通して各画素回路２０のＴＦＴ２４のゲートに与え、当該ＴＦＴ２４によって有機ＥＬ素子２１の出力光を変調する。
【００２１】
図３では、表示期間内における発光期間と非発光期間の比を１：１に設定した場合を例に挙げて示している。ただし、この比は一例に過ぎず、これに限られるものではなく、例えば、発光期間と非発光期間の比を９：１３など、画素回路２０を構成する素子の特性などに応じて任意の比に設定可能である。
【００２２】
発光期間と非発光期間の比については、画表示時のホワイトバランスを崩さないようにするために、いずれのフレームにおいても各画素間で等しくなるように設定する。また、発光期間と非発光期間を切り替える速度、即ち変調レートについては、有機ＥＬ素子２１の応答速度、即ち立ち上がりおよび立ち下がり時間（１〜２μｓ程度）よりも大きな値、通常は、水平サンプリング期間に等しくなるように設定する。
【００２３】
図３に示すタイミングチャートの例では、先ず１フレーム分の映像信号をサンプリングして画素回路２０の保持容量２５にホールドし、しかる後全画素について一斉に発光駆動を行う形式を採っている。このような形式を採る場合には、通常、水平サンプリング期間は短く設定される。具体的には、画素数（解像度）によっても異なるが、水平サンプリング期間は約１０μｓ程度に設定される。
【００２４】
なお、変調レートについては、有機ＥＬ素子２１の応答速度（動作速度）の上限まで上げることが可能である。変調レートを有機ＥＬ素子２１の応答速度の上限まで上げることで、伝送可能なデータ量を増大できる。
【００２５】
ここで、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０によって伝送可能なデジタルデータ量について考える。ｍ行ｎ列の画素数（解像度）の有機ＥＬ表示装置１０において、表示期間がＹビット（図３では、３６ビット）相当の期間、発光期間がＸビット（図３では、１８ビット）相当の期間だとすると、１フレーム当たりに伝送可能なデジタルデータ量Ｖｄは、次式で表すことができる。
Ｖｄ＝Ｘ・ｍ・ｎ  ［ビット／フレーム］  …（１）
【００２６】
具体例を挙げると、ＶＧＡ(Video Graphics Array)のグラフィクス表示規格に準拠した有機ＥＬ表示装置、即ち４８０行、６４０列の画素配列の有機ＥＬ表示装置において、表示期間が２４ビット相当の期間、発光期間が８ビット相当の期間とすると、１フレーム当たりに伝送可能なデジタルデータ量Ｖｄは、（１）式より、Ｖｄ≒２．４６×１０6［ビット／フレーム］となる。１フレーム＝１／６０［秒］であるとすると、１秒当たりに伝送可能なデータ量は１４７．６Ｍ［ビット／秒］となる。
【００２７】
因みに、赤外線を用いた従来の光通信手段、例えばＩｒＤＡ(Infrared Data Association)では最大４Ｍ［ビット／秒］である。したがって、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０の画素１１の全てを用いてデータ伝送を二次元で行うことにより、一次元でしかデータ伝送を行うことができない赤外線を用いた光通信手段と比較すると、桁違いに高速に大容量のデータ伝送を行うことが可能になる。
【００２８】
また、有機ＥＬ素子２１の出力光に対して変調を行うことで懸念されるフリッカについては、フレーム周波数が６０Ｈｚ以上の場合には、変調による輝度変化は人間の目には平均化した輝度として認識され、６０Ｈｚ以上の時間変化には人間の目が対応できないために、視覚上問題になることはない。
【００２９】
なお、上記実施形態では、画素アレイ部１２の画素１１の全てを使って、各画素１１の有機ＥＬ素子２１の出力光をそれぞれ別々のデジタルデータで変調することによってデータ伝送を行う場合を例に挙げて説明したが、伝送できるデータ量は減少するものの、任意の複数の画素位置における画素１１のみを部分的に使ってデータ伝送を行うようにすることも可能である。
【００３０】
また、図４に示すように、任意の複数の画素列、例えば３列の画素列Ａ，Ｂ，Ｃの画素１１のみを使うとともに、画素列Ａ，Ｂ，Ｃの各一列分の画素についてはその有機ＥＬ素子２１の出力光を同じデジタルデータで変調することによってデータ伝送を行うようにすることも可能である。
【００３１】
このように、デジタルデータを画素列単位で伝送することにより、画素単位で伝送する場合に比較してデータ伝送量は減少するものの、垂直画素数分だけ同じデジタルデータを伝送できるためＳ／Ｎを向上できる利点がある。図４の場合は、ｍ行ｎ列の画素数（解像度）の有機ＥＬ表示装置１０において、表示期間がＹビット相当の期間、発光期間がＸビット相当の期間だとすると、１フレーム当たりに伝送可能なデジタルデータ量Ｖｈは、次式で表すことができる。
Ｖｈ＝Ｘ・ｍ  ［ビット／フレーム］    ……（２）
さらに、図５に示すように、任意の複数の画素行、例えば３行の画素行ａ，ｂ，ｃの画素１１のみを使うとともに、画素行ａ，ｂ，ｃの各一行分の画素についてはその有機ＥＬ素子２１の出力光を同じデジタルデータで変調することによってデータ伝送を行うようにすることも可能である。
【００３２】
このように、デジタルデータを画素行単位で伝送することにより、画素列単位で伝送する場合と同様に、画素単位で伝送する場合に比較してデータ伝送量は減少するものの、水平画素数分だけ同じデジタルデータを伝送できるためＳ／Ｎを向上できる利点がある。図５の場合は、ｍ行ｎ列の画素数（解像度）の有機ＥＬ表示装置１０において、表示期間がＹビット相当の期間、発光期間がＸビット相当の期間だとすると、１フレーム当たりに伝送可能なデジタルデータ量Ｖｖは、次式で表すことができる。
Ｖｖ＝Ｘ・ｎ  ［ビット／フレーム］    ……（３）
【００３３】
また、１画素列単位、あるいは１画素行単位での変調のみならず、複数画素列単位あるいは複数画素行単位で有機ＥＬ素子２１の出力光を同じデジタルデータで変調したり、あるいは画素アレイ部１２の全画素について有機ＥＬ素子２１の出力光を同じデジタルデータで変調したりすることも可能である。このような構成を採ることにより、データ伝送量はさらに減るものの、Ｓ／Ｎをより向上できる。
【００３４】
［応用例］
図６は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０を用いたデータ通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、本例に係るデータ通信システムは、上記構成のデータ通信可能なアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０に加えて、バーコードリーダ等の二次元光検出装置３０および携帯用個人端末４０を有する構成となっている。
【００３５】
上記構成のデータ通信システムでは、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０において、例えばスケジュールや画像などのデジタルデータが、有機ＥＬ素子の出力光に対する光変調によって画素アレイ部１２から出力される。その際に、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０を二次元光検出装置３０の受光面側に向ける。これにより、画素アレイ部１２から出射された変調光が二次元光検出装置３０によって受光され、デジタルデータに復調されて携帯用個人端末４０に入力される。このようにして、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０と携帯用個人端末４０との間でデジタルデータの通信が行われる。
【００３６】
なお、本応用例に係るデータ通信システムでは、携帯用個人端末４０が別体の二次元光検出装置３０を備える構成の場合を例に挙げた説明したが、携帯用個人端末４０と二次元光検出装置３０を一体化した構成を採ることも可能であり、この場合には、携帯用個人端末４０の受光面をアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０の画素アレイ部１２に近づけることにより、両者間でのデータ通信が可能になる。
【００３７】
また、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０の各画素に受光機能をも持たせるようにすることも可能である。画素に受光機能を持たせるには、自発光素子である例えば有機ＥＬ素子を逆バイアス状態にすることによって当該有機ＥＬ素子を受光素子として用いることで実現できる。この場合の画素回路の具体的な構成について実施例２として以下に説明する。
【００３８】
（実施例２）
図４は、実施例２に係る画素回路の回路構成を示す回路図である。本実施例に係る画素回路５０では、有機ＥＬ素子５１に加えて、発光回路５２および受光回路５３を有しており、発光素子である有機ＥＬ素子５１が、逆バイアス状態では受光素子として機能することに着目し、当該有機ＥＬ素子５１を受光回路５３の受光素子として兼用するようにしている。
【００３９】
発光回路５２は、図２と同じ回路構成となっている。すなわち、図２のＴＦＴ２２〜２４および保持容量２５が、発光回路５２のＴＦＴ５２１〜５２４および保持容量５２５にそれぞれ対応している。また、発光回路５２の回路動作についても、図２の画素回路２０のそれと全く同じである。
【００４０】
受光回路５３は、例えばＮチャネル型の５つのＴＦＴ５３１〜５３５、保持容量５３６および反転増幅器５３７を有し、受光期間では有機ＥＬ素子５１を逆バイアス状態にすることによって当該有機ＥＬ素子５１を受光素子として用いる構成となっている。なお、反転増幅器５３７に代えて、増幅度＝１のインバータを用いることも可能である。
【００４１】
ＴＦＴ５３１は、発光リセット用トランジスタであり、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、ドレインが有機ＥＬ素子５１のアノードに、ソースがバイアス電源Ｖｂにそれぞれ接続され、ゲートにリセット信号ＲＥＳＥＴが与えられる。ここで、バイアス電源Ｖｂは、受光時に有機ＥＬ素子５１が逆バイアス状態になるように、即ちアノード電圧がカソード電圧よりも低くなるように設定されている。本例の場合には、カソード電位がグランドレベル（０［Ｖ］）であるために、バイアス電源Ｖｂは負電源となる。ＴＦＴ５３２は、受光信号電流制御用トランジスタであり、ソースが有機ＥＬ素子５１のアノードに接続され、ゲートに読み出し信号ＲＥＡＤが与えられる。
【００４２】
ＴＦＴ５３３は、基準電圧制御用トランジスタであり、ドレインがＴＦＴ５３２のソースに接続され、ゲートに読み出し信号ＲＥＡＤの反転信号である非読み出し信号ｘＲＥＡＤが与えられ、ソースに基準電圧Ｖｒｅｆが与えられる。保持容量５３６は、一端がＴＦＴ５３２のソースとＴＦＴ５３３のドレインの共通接続点（ノードＮ１１）に接続されている。反転増幅器５３７は、入力端が保持容量５３６の他端（ノードＮ１２）に接続されている。ＴＦＴ５３４は、ドレインが反転増幅器５３７の入力端に、ソースが反転増幅器５３７の出力端（ノードＮ１３）にそれぞれ接続され、ゲートに非読み出し信号ｘＲＥＡＤが与えられる。ＴＦＴ５３５は、ドレインが反転増幅器５３７の出力端に、ソースが受光信号線５４にそれぞれ接続され、ゲートに読み出し信号ＲＥＡＤが与えられる。なお、受光信号線５４は、画素アレイ部１２の画素列ごとに配線されている。
【００４３】
この受光回路５３の回路構成において、ＴＦＴ５３２〜５３４、保持容量５３６および反転増幅器５３７は、比較回路構成のＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換回路５３８を構成している。すなわち、受光回路５３は、画素ごとにＡ／Ｄ変換回路５３８を内蔵し、有機ＥＬ素子５１を受光素子として用いたときに、当該有機ＥＬ素子５１で受光して得られるアナログ受光信号をデジタル受光信号に変換して受光信号線５４に出力する構成となっている。
【００４４】
続いて、上記構成の実施例２に係る画素回路５０を有するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０の動作について説明する。図８は、画素回路５０の１フレーム期間の動作を示すタイミングチャートである。１フレーム期間は、発光回路５２による発光動作が行われる発光期間と、受光回路５３による受光動作が行われる受光期間に分けられる。ただし、発光期間と受光期間の順番を逆にすることも可能である。なお、発光回路５２の回路動作については、図２の画素回路２０のそれと全く同じであるため、ここでは、その説明を省略するものとする。
【００４５】
発光回路５２での発光動作が行われる発光期間が終了し、受光回路５３での受光動作が行われる受光期間に入ると最初に、全画素に対して“Ｈ”レベル（略ＶＤＤレベル）のリセット信号ＲＥＳＥＴ＃１〜＃ｍが与えられる。リセット信号ＲＥＳＥＴ＃１〜＃ｍが“Ｈ”レベル状態にあるリセット期間では、全画素のＴＦＴ５３１がオン状態となり、有機ＥＬ素子５１のアノードにバイアス電圧Ｖｂを印加する。ここで、バイアス電圧Ｖｂが負電圧であるため、有機ＥＬ素子５１は逆バイアス状態となり、当該有機ＥＬ素子５１の端子間容量には、カソード電位をＶｃ（本例では、グランドレベル）とすると、Ｖｂ−Ｖｃ＜０なる電位が充電される。
【００４６】
リセット期間が終了すると撮像期間に入る。この撮像期間では、有機ＥＬ素子５１に入射する光量によってリーク電流が変化することで、有機ＥＬ素子５１の端子間電圧が変化する。リーク電流は、ほぼ入射光エネルギーに対して線形に増加する。したがって、撮像期間終了時の各画素の有機ＥＬ素子５１のアノード電圧は、光強度に応じた電位となる。すなわち、高エネルギー光が入射された画素では、アノード電圧はカソード電位Ｖｃに近づき、逆に、低エネルギー光が入射された画素では、リセット時のアノード電圧に近い電位となる。
【００４７】
撮像期間が終了するとデータ読み出し期間に入る。このデータ読み出し期間の受光回路５３の動作について、図９のタイミングチャートを用いて詳細に説明する。なお、図９において、図７と対応させると、ＡはノードＮ１１の電位を、ＢはノードＮ１２の電位を、ＣはノードＮ１３の電位をそれぞれ示している。
【００４８】
データ読み出し期間において、読み出し信号ＲＥＡＤが“Ｌ”レベル（略グランドレベル）のときは、ＴＦＴ５３２，５３５がオフ状態にある。このとき、非読み出し信号ｘＲＥＡＤが“Ｈ”レベルの状態にあるため、ＴＦＴ５３３，５３４はオン状態にある。ＴＦＴ５３３がオン状態にあることで、当該ＴＦＴ５３３を通して基準電圧ＶｒｅｆがノードＮ１１に与えられ、当該ノードＮ１１の電位Ａが基準電圧Ｖｒｅｆになる。
【００４９】
そして、反転増幅器５３７の入出力端間がＴＦＴ５３４によって短絡されているため、ノードＮ１２の電位ＢとノードＮ１３の電位Ｃが等しくなり、この電位は反転増幅器５３７の動作点電圧Ｖｉｎｖとなる。このとき、保持容量５３６の端子間電圧Ｖｃ２がＶｃ２＝Ｖｉｎｖ−Ｖｒｅｆとなり、保持容量５３６はこの電位差を保持する。
【００５０】
次に、読み出し信号ＲＥＡＤが“Ｈ”レベルに、非読み出し信号ｘＲＥＡＤが“Ｌ”レベルになると、ＴＦＴ５３２，５３５がオン状態に、ＴＦＴ５３３，５３４がオフ状態になる。すると、ノードＮ１１の電位Ａは入力電位Ｖｉｎに等しくなる。このとき、ノードＮ１２の電位Ｂは、保持容量５３６によってその端子間電圧が保持されているため、Ｖｉｎｖ＋（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）なる電位となる。この例では、ノードＮ１２の電位Ｂが反転増幅器５３７の動作点電圧Ｖｉｎｖよりも大きくなるため、ノードＮ１３の電位Ｃ、即ち反転増幅器５３７の出力電位は“Ｌ”レベルとなり、ＴＦＴ５３５を介して出力電圧Ｖｏｕｔとして受光信号線５４に出力される。
【００５１】
このように、ＴＦＴ５３２〜５３４、保持容量５３６および反転増幅器５３７からなる比較回路構成のＡ／Ｄ変換回路５３８では、入力電位Ｖｉｎと基準電圧Ｖｒｅｆの大小関係により、反転増幅器５３７の出力電位は“Ｌ”レベルか“Ｈ”レベルのどちらかに落ち着くので、基準電圧Ｖｒｅｆに対する入力電位Ｖｉｎの比較動作が可能となる。本実施例に係る受光回路５３では、このＡ／Ｄ変換回路５３８により、受光時の有機ＥＬ素子５１の端子電位を１ビットのデジタルデータに変換し、画素１１の受光信号として受光信号線５４を経由して外部へ出力する。
【００５２】
以上が、１回の受光動作時における受光回路５３の基本的な動作である。この基本的な動作を繰り返すことによって階調データをすることができる。すなわち、受光動作を複数回行って各受光動作に対応した異なるタイミングで受光信号をＴＦＴ５３２によって取り込む一方、当該取り込みのタイミングごとに基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を変化させ、比較動作を行うことによって多ビットのデジタルデータに変換することにより、画素１１の情報として受光量に応じたデータ、即ち階調データを得ることができる。
【００５３】
上述したように、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０の各画素に受光機能をも持たせる一方、図６に示す携帯用個人端末４０にも実施例１に係る光変調機能、さらには実施例２に係る受光機能を有する有機ＥＬ表示装置を搭載することにより、双方向による画像−画像通信が可能になり、顔画像あるいは指紋などを用いた個人認証機能を用いたアプリケーションの開発が可能になる。
【００５４】
なお、実施例２に係る画素回路５０では、Ａ／Ｄ変換回路５３８として、入力電圧Ｖｉｎを基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較回路構成のものを用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、画素アレイ部１２の画素ごとに配置可能な回路構成のものであれば、どのような回路方式のものであっても良い。また、Ａ／Ｄ変換回路を画素ごとに内蔵せずに、画素アレイ部１２の画素列ごとに配置して受光信号をデジタル信号に変換する構成を採ることも可能である。ただし、受光信号をデジタル化して出力することは必須ではなく、アナログ信号のまま出力することも可能である。
【００５５】
また、実施例２に係る画素回路５０では、受光回路５３が有機ＥＬ素子５１を受光素子として兼用する場合を例に挙げて説明したが、受光回路５３が専用の受光素子を持つ構成を採ることも可能である。この際、受光素子としては、非晶質シリコンあるいは多結晶シリコンＴＦＴのドレインとゲートを接続した所謂ダイオード接続構成のフォトダイオードや、ＰＩＮ(positive intrinsic negative)ダイオードなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】実施例１に係る画素回路の回路構成を示す回路図である。
【図３】実施例１に係る画素回路の１フレーム期間における動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の変形例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の他の変形例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の応用例に係るデータ通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図７】実施例２に係る画素回路の回路構成を示す回路図である。
【図８】実施例２に係る画素回路の１フレーム期間の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】データ読み出し期間の受光回路の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置、１１…画素、１２…画素アレイ部、１３…走査線駆動回路、１４…データ線駆動回路、１５（１５−１〜１５−ｍ）…走査線、１６（１６−１〜１６−ｎ）…データ線、２０，５０…画素回路、２１，５１…有機ＥＬ素子、２２〜２４…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、２５…保持容量、３０…二次元光検出装置、４０…携帯用個人端末
【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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【図９】
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