JP2005221688A - 表示装置および表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素回路を構成するＴＦＴの特性バラツキによって表示画像にザラツキが発生するため画質が劣化する。このＴＦＴのＶｔｈバラツキに起因する課題については、発光回路側だけでなく、受光回路側についても同様のことが言える。
【解決手段】駆動用ＴＦＴ２２の閾値電圧Ｖｔｈの補正機能を有する発光回路２２とカレントミラー回路２３２を用いた受光回路２３とを組み合わせた構成を採り、受光信号電流の検出に先立って、駆動用ＴＦＴ２２２を介して流れる電流を基準電流としてカレントミラー回路２３５に供給し、当該基準電流に基づく電流と受光信号電流に基づく電流との差分をとることで、ＴＦＴの特性バラツキ、特にＶｔｈバラツキに起因するザラツキの無い高画質の表示画像とエラーの少ない撮像データを得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置および表示装置の駆動方法に関し、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当該表示装置の駆動方法に関する。

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(electro luminescence)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。

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。

ところで、近年、自発光素子である有機ＥＬ素子に発光機能だけでなく、受光機能をも持たせ、当該有機ＥＬ素子を画素の表示エレメントとして用いることにより、有機ＥＬ表示装置を表示装置として用いるとともに、受光装置あるいは撮像装置として用いる試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２０３０７８号公報

しかしながら、画素の駆動素子として、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と記す場合もある）を用いてなるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置では、画素回路を構成するＴＦＴの特性バラツキ、中でもＴＦＴの閾値電圧Ｖｔｈのバラツキによって表示画像にザラツキが発生するため、画質が劣化するという課題がある。このＴＦＴのＶｔｈバラツキに起因する課題については、発光回路側だけでなく、受光回路側についても同様のことが言える。したがって、有機ＥＬ表示装置を撮像装置として用いた場合には、良好な撮像データが得られないことになる。

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、画素に発光および受光の両機能を持たせる場合において、発光回路および受光回路を構成するトランジスタの特性バラツキに起因する性能低下を防止し、良好な表示画像および撮像データを得る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。

上記目的を達成するために、本発明では、映像信号に応じて発光素子を駆動する駆動用トランジスタを有する発光回路と、受光素子に流れる受光信号電流を増幅して出力する電流増幅手段を有する受光回路と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、前記発光回路の発光動作時には、前記駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキを補正する動作を行う一方、前記受光回路の受光動作時には、前記受光信号電流の検出に先立って前記電流増幅手段に基準電流を供給し、当該基準電流に基づく電流と前記受光信号電流に基づく電流との差分をとるようにする。

上記構成の表示装置において、発光動作時に駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキを補正することで、当該閾値電圧のバラツキに起因する表示画像の画質劣化を抑えることができる。また、受光動作時には、受光信号電流の検出に先立って電流増幅手段に基準電流を供給し、当該基準電流に基づく電流と受光信号電流に基づく電流との差分をとることで、両電流に同じように乗った電流増幅手段を構成するトランジスタの特性バラツキがキャンセルされるため、実際の受光信号に応じた電流を検出できる。

本発明によれば、画素が発光回路および受光回路を含む表示装置において、発光回路および受光回路を構成するトランジスタの特性バラツキに影響されない発光動作および受光動作を行うことができるため、ザラツキの無い高画質の表示画像とエラーの少ない撮像データを出力することができる。

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。

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２次元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。

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、発光回路および受光回路（共に図示せず）を含む多数の画素１１が行列状に２次元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発光制御部１３、受光制御部１４およびＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部１５を少なくとも有し、例えばＡ／Ｄ変換部１５を含む周辺駆動回路が画素アレイ部１２と同じ基板（図示せず）上に一体的に形成された構成となっている。

画素アレイ部１２には、ｍ行ｎ列の画素１１の行列状配列に対して行ごとに発光制御線群１６−１〜１６−ｍおよび受光制御線１７−１〜１７−ｍが配線されるとともに、列ごとに映像信号線１８−１〜１８−ｎおよび受光信号線１９−１〜１９−ｎが配線されている。発光制御線群１６−１〜１６−ｍの各々は、後述するように、例えば４本の発光制御線１６Ａ〜１６Ｄからなり、各一端が発光制御部１３の行ごとの各出力端に接続されている。受光制御線１７−１〜１７−ｍも、一端が受光制御部１４の行ごとの出力端に接続されている。

発光制御部１３は、シフトレジスタなどによって構成され、発光期間において第１の発光制御線１６Ａ−１〜１６Ａ−ｍを所定の走査サイクルにて順に走査しつつ、順に出力する後述する書き込み制御信号ＷＳによって駆動することにより、発光駆動すべき画素１１を行単位で順次選択する。この発光制御部１３によって選択された行の各画素１１には、映像信号源（図示せず）から映像信号線１８−１〜１８−ｎを通して映像信号が供給される。

受光制御部１４は、シフトレジスタなどによって構成され、撮像期間において受光制御線１７−１〜１７−ｍを所定の走査サイクルにて順に走査しつつ、順に出力する後述する読み出し制御信号ＲＳによって駆動することにより、受光駆動すべき画素１１を行単位で順次選択する。この受光制御部１４によって選択された行の各画素１１からは受光信号が出力される。この受光信号は、受光信号線１９−１〜１９−ｎを通して画素アレイ部１２の外に出力される。

Ａ／Ｄ変換部１５は、受光信号線１９−１〜１９−ｎの各一端に接続されたｎ個のＡ／Ｄ変換回路１５−１〜１５−ｎによって構成され、選択行の各画素１１から受光信号線１９−１〜１９−ｎを通して供給されるアナログ受光信号をデジタル受光信号＃１〜＃ｎに変換して出力する。

（画素回路）
図２は、画素１１の回路構成の一例を示す回路図である。本例に係る画素回路２０は、自発光素子である有機ＥＬ素子２１、発光回路２２および受光回路２３を有する構成となっている。本例に係る画素回路２０では、発光素子である有機ＥＬ素子２１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２１を受光素子として兼用する構成を採っている。

有機ＥＬ素子２１は、容量Ｃｅｌを持っており、例えばグランドにカソードが接続されて設けられている。発光回路２２は、駆動素子として薄膜トランジスタ２２１〜２２５を有するとともに、保持容量２２６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。

ＴＦＴ２２１は、映像信号Ｓｉｇをサンプリングするための映像信号サンプリング用トランジスタであって、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、ゲートが第１の発光制御線１６Ａ（図１の発光制御線群１６−１〜１６−ｍの各１本に相当）に、ソースが映像信号線１８（図１のデータ線１８−１〜１８−ｎに相当）にそれぞれ接続されている。この映像信号サンプリング用ＴＦＴ２２１は、発光制御部１３から第１の発光制御線１６Ａを介して書き込み制御信号ＷＳがゲートに与えられることにより、オン（導通）状態となって映像信号Ｓｉｇをサンプリングする。

ＴＦＴ２２２は、有機ＥＬ素子２１を駆動するための駆動用トランジスタであって、例えばＰチャネル型トランジスタからなり、ゲートが保持容量２２６を介して映像信号サンプリング用ＴＦＴ２２１のドレインに、ソースが例えば電源電圧ＶＤＤの電源ラインにそれぞれ接続されている。正電源ＶＤＤの電圧は、例えば１０［Ｖ］程度に設定される。

ＴＦＴ２２３は、駆動用ＴＦＴ２２２の閾値電圧（Ｖｔｈ）をキャンセルためのＶｔｈキャンセル用トランジスタであって、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、駆動用ＴＦＴ２２２のゲート・ソース間に接続（ドレインがＴＦＴ２２２のゲートに、ソースがＴＦＴ２２２のドレインにそれぞれ接続）されるとともに、ゲートが第２の発光制御線１６Ｂ（図１の発光制御線群１６−１〜１６−ｍの各他の１本に相当）に接続されている。このＶｔｈキャンセル用ＴＦＴ２２３は、発光制御部１３から第２の発光制御線１６Ｂを介してキャンセル制御信号ＣＡＮがゲートに与えられることにより、オン状態となって駆動用ＴＦＴ２２２のゲート・ソース間を短絡する。

ＴＦＴ２２４は、発光・受光モードを制御するための第１のモード制御用トランジスタであって、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、ゲートが第３の発光制御線１６Ｃ（図１の発光制御線群１６−１〜１６−ｍの各他の１本に相当）に、ドレインが駆動用ＴＦＴ２２２のドレインにそれぞれ接続されている。この第１のモード制御用ＴＦＴ２２４は、発光制御部１３から第３の発光制御線１６Ｃを介して第１のモード制御信号ＬＯＮ１がゲートに与えられることにより、オン状態となって駆動用ＴＦＴ２２２からの有機ＥＬ素子２１への駆動電流の供給を可能にする。

ＴＦＴ２２５は、発光・受光モードを制御するための第２のモード制御用トランジスタであって、例えばＮチャネル型トランジスタからなり、ゲートが第４の発光制御線１６Ｄ（図１の発光制御線群１６−１〜１６−ｍの各残りの１本に相当）に、ドレインが第１の制御用ＴＦＴ２２４のソースに、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。この第２のモード制御用ＴＦＴ２２５は、発光制御部１３から第４の発光制御線１６Ｄを介して第２のモード制御信号ＬＯＮ２がゲートに与えられることにより、オン状態となって第１の制御用ＴＦＴ２２４からの有機ＥＬ素子２１への駆動電流の供給を可能にする。

受光回路２３は、例えばＮチャネル型の４つのＴＦＴ２３１〜２３４を有し、受光期間では有機ＥＬ素子２１を逆バイアス状態にすることによって当該有機ＥＬ素子２１を受光素子として用いる構成となっている。

ＴＦＴ２３１は、有機ＥＬ素子２１の受光電流を制御するための受光電流制御用トランジスタであって、ゲートが受光制御線１７（図１の受光制御線１７−１〜１７−ｍに相当）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。この受光電流制御用ＴＦＴ２３１は、受光制御部１４から受光制御線１７を介して読み出し制御信号ＲＳがゲートに与えられることにより、オン状態となって有機ＥＬ素子２１の受光電流の読み出しを可能にする。

ＴＦＴ２３２は、ゲートとドレインが共通に接続されたダイオード接続構成となっており、ゲート・ドレインがＴＦＴ２３１のドレインに、ソースが第１のバイアス電源Ｖｂ１にそれぞれ接続されている。ＴＦＴ２３３は、ゲートがＴＦＴ２３２のゲート・ドレインに共通に接続されて当該ＴＦＴ２３２と共にカレントミラー回路２３５を構成している。ＴＦＴ２３３のソースは、第２のバイアス電源Ｖｂ２に接続されている。

ここで、第１のバイアス電源Ｖｂ１の電圧は、受光時に有機ＥＬ素子２１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Ｖｋよりも低くなるように設定されている。具体的には、本例ではカソード電圧Ｖｋがグランドレベル（０［Ｖ］）であることから、負の電源電圧、例えば−５［Ｖ］程度に設定される。これに対して、第１のバイアス電圧Ｖｂ２の電圧は、有機ＥＬ素子２１に対して第１のバイアス電源Ｖｂ１よりも大きなバイアス電圧をかけられるように設定されている。具体的には、Ｖｂ１＝−５［Ｖ］であれば、Ｖｂ２＝−１０［Ｖ］程度に設定される。

カレントミラー回路２３５は、有機ＥＬ素子２１の受光信号電流を増幅して受光信号線１９に出力するための電流増幅回路の一種であり、少ない素子数で電流増幅回路を構成できるという利点がある。ただし、当該電流増幅回路としては、カレントミラー構成のものに限られるものではない。ＴＦＴ２３４は、受光信号制御用トランジスタであって、ゲートが受光制御線１７に、ドレインが受光信号線１９に、ソースがＴＦＴ２３３のドレインにそれぞれ接続されている。この受光信号制御用ＴＦＴ２３４は、受光制御部１４から受光制御線１７を介して読み出し制御信号ＲＳがゲートに与えられることにより、オン状態となってカレントミラー回路２３５から出力される受光信号電流を受光信号線１９に出力する。

上記構成の画素回路２０において、発光回路２２を構成するＴＦＴ２２１〜２２５および受光回路２３を構成するＴＦＴ２３１〜２３４としては、エンハンスメント特性を持つトランジスタが用いられる。受光信号線１９は電流出力線である。この受光信号線１９の電位は、外部回路によって０［Ｖ］に保たれている。

次に、上記構成の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、即ち有機ＥＬ素子２１を発光素子および受光素子として兼用することで、画素アレイ部１２が表示装置及び撮像装置の両機能を持つアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置における１フレームでの動作について、図３のタイミングチャートを用いて説明する。

図３のタイミングチャートには、書き込み制御信号ＷＳ、読み出し制御信号ＲＳ、キャンセル制御信号ＣＡＮ、モード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２、映像信号Ｓｉｇ、映像信号サンプリング用ＴＦＴ２２１のドレイン電位Ａ、駆動用ＴＦＴ２２２のゲート電位Ｂ、駆動用ＴＦＴ２２２のドレイン電位Ｃ、モード制御用ＴＦＴ２２４のソース電位（モード制御用ＴＦＴ２２４のドレイン電位）Ｄ、受光電流制御用ＴＦＴ２３１のドレイン電位Ｅ、受光信号線１９に出力される検出電流（受光信電流）および有機ＥＬ素子２１に流れるＥＬ電流のタイミング関係を示している。

本有機ＥＬ表示装置の動作の流れとしては、先ず発光動作を行い、その後に受光動作を行うものとする。ただし、この動作の流れに限られるものではなく、その逆、即ち先ず受光動作を行い、その後に発光動作を行う動作の流れとすることも可能である。

先ず、発光動作について説明する。発光動作では、書き込み制御信号ＷＳを高電位にする。これにより、映像信号サンプリング用ＴＦＴ２２１がオン状態となって映像信号Ｓｉｇを取り込み、当該映像信号Ｓｉｇを保持容量２２６に与える。なお、映像信号線１８の電位は、映像信号取り込み期間までは信号基準電位Ｖｓｍａｘにあるものとする。また、書き込み制御信号ＷＳと同時にキャンセル制御信号ＣＡＮを高電位にする。これにより、Ｖｔｈキャンセル用ＴＦＴ２２３がオン状態となって駆動用ＴＦＴ２２２のドレイン・ゲート間を短絡する。

キャンセル制御信号ＣＡＮを高電位にした後に、モード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２を共に高電位にする。これにより、モード制御用ＴＦＴ２２４，２２５が共にオン状態となるため、駆動用ＴＦＴ２２２による駆動電流が有機ＥＬ素子２１に流れる。このとき、駆動用ＴＦＴ２２２のゲート電位Ｂおよびドレイン電位Ｃ、モード制御用ＴＦＴ２２４のソース電位（モード制御用ＴＦＴ２２４のドレイン電位）Ｄは、有機ＥＬ素子２１と駆動用ＴＦＴ２２２により決定され、ある電位に落ち着く。

その後、キャンセル制御信号ＣＡＮを高電位にしたまま、モード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２を共に低電位にすると、駆動用ＴＦＴ２２２と有機ＥＬ素子２１との間の経路が断たれるため、有機ＥＬ素子２１には電流が流れない。すると、駆動用ＴＦＴ２２２のカットオフ条件となるように、駆動用ＴＦＴ２２２のゲート電位Ｂおよびドレイン電位Ｃが上昇を始め、ある電位に落ち着く。

このときの電位は、駆動用ＴＦＴ２２２の閾値電圧ＶｔｈをＶｔｈ＜０とすると、電源電圧ＶＤＤよりも閾値電圧Ｖｔｈだけ高い電位、即ちＶＤＤ＋Ｖｔｈとなる。駆動用ＴＦＴ２２２のゲート電位Ｂおよびドレイン電位Ｃが定常状態となった後にキャンセル制御信号ＣＡＮを低電位とすると、駆動用ＴＦＴ２２２のドレイン・ゲート間は開放される。このとき、駆動用ＴＦＴ２２２のゲートはＶＤＤ＋Ｖｔｈなる電圧を保持しており、ドレイン電位Ｃは電源電圧ＶＤＤまで上昇する。

キャンセル制御信号ＣＡＮを低電位にした後に映像信号線１８の電位を、表示させたい画像データＳｉｇに対応する電位Ｖｓにすると、保持容量２２１の両端の電位差が保持されるので、駆動用ＴＦＴ２２２のゲート電位（Ｂ）Ｖｇは、
Ｖｇ＝ＶＤＤ＋Ｖｔｈ−（Ｖｓｍａｘ−Ｖｓ）
＝ＶＤＤ−Ｖｔｈ−ΔＶｓ ……（１）
となる。

駆動用ＴＦＴ２２２のゲート電位（Ｂ）Ｖｇの確定後、書き込み制御信号ＷＳを低電位にし、モード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２を共に高電位にする。これにより、有機ＥＬ素子２１には、画像データＳｉｇに対応した電流が流れる。このとき、有機ＥＬ素子２１に流れる電流Ｉｅｌは、駆動用ＴＦＴ２２２を飽和領域での動作が保証されているものとすると、以下の式で表される。

Ｉｅｌ＝ｋ・（Ｖｇ−ＶＤＤ−Ｖｔｈ）²
＝ｋ・（ΔＶｓ）² ……（２）
ここで、ｋは駆動用ＴＦＴ２２２のサイズと電界移動度によって決定される値である。

上記式（２）からも判るように、画像表示の際に有機ＥＬ素子２１に流れる電流Ｉｅｌは、駆動ＴＦＴ２２２の閾値電圧Ｖｔｈの影響を受けず、画像データＳｉｇに対応した映像信号電位Ｖｓによって決定される。すなわち、発光回路２２は、駆動用ＴＦＴ２２の閾値電圧Ｖｔｈをキャンセルする補正機能を持っていることになる。このＶｔｈ補正（キャンセル）機能により、ザラツキのない高画質な表示画像を得ることができる。

続いて、受光動作について説明する。先ず、モード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２を共に低電位にすることで、発光動作を終了させる。すなわち、モード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２を共に低電位にすると、モード制御用ＴＦＴ２２４，２２５が共にオフ状態となり、駆動用ＴＦＴ２２２と有機ＥＬ素子２１との間の経路が断たれるため、有機ＥＬ素子２１には電流が流れず、当該有機ＥＬ素子２１の発光動作が終了する。

発光動作が終了したら、映像信号線１８の電位を信号基準電位Ｖｓｍａｘから一定電位ΔＶｓｒだけ低い電位に設定する。その後、書き込み制御信号ＷＳ、読み出し制御信号ＲＳおよびモード制御信号ＬＯＮ１を高電位に、モード制御信号ＬＯＮ２を低電位にする。すると、駆動用トランジスタＴＦＴ２２２、モード制御用トランジスタＴＦＴ２２４、受光電流制御用ＴＦＴ２３１およびＴＦＴ２３２がオン状態となるため、電源ＶＤＤと第１のバイアス電源Ｖｂ１との間の経路が導通する。一方、モード制御用ＴＦＴ２２５がオフ状態になるため有機ＥＬＬ素子２１には電流が流れない。

このとき、ＴＦＴ２３２を流れる電流（基準電流）Ｉａは、駆動用ＴＦＴ２２２によって決定され、発光動作の際に既に駆動用ＴＦＴ２２２のＶｔｈ補正が終了しているため、
Ｉａ＝ｋ・（ΔＶｓｒ）² ……（３）
と一定電位ΔＶｓｒで決定される定電流となる。この期間に受光信号線１９に流れる検出電流（受光信号電流）Ｉｄｅｔは、ＴＦＴ２３２を流れる電流ＩａとＴＦＴ２３２のゲート電位（Ｅ）ＶＥによって決定され、以下の２つの式で表される。

Ｉａ＝Ｋａ・（ＶＥ−Ｖｂ１−Ｖｔｈａ） ……（４）
Ｉｄｅｔ＝Ｋｂ・（ＶＥ−Ｖｂ２−Ｖｔｈｂ）…（５）
ここで、ＫａはＴＦＴ２３２のサイズと電界移動度で決まる定数、ＫｂはＴＦＴ２３３のサイズと電界移動度で決まる定数、ＶｔｈａはＴＦＴ２３２の閾値電圧、ＶｔｈｂはＴＦＴ２３３の閾値電圧である。

上記式（４）よりＴＦＴ２３２のゲート電位ＶＥが一意的に決定され、上記式（５）より検出電流Ｉｄｅｔが求まる。ここで、検出電流Ｉｄｅｔは、カレントミラー回路２３５を構成するＴＦＴ２３２，２３３の特性バラツキ、特に閾値電圧Ｖｔｈのばらつきを含んだ値となる。そこで、この検出電流Ｉｄｅｔを電流値Ｉｄｅｔ１として外部システムのメモリ（図示せず）にストアしておくこととする。

撮像期間では、書き込み制御信号ＷＳ、読み出し制御信号ＲＳおよびモード制御信号ＬＯＮ１，ＬＯＮ２を低電位にすると、有機ＥＬ素子２１には外光により発生した光キャリアに応じた光リーク電流によって有機ＥＬ素子２１の容量Ｃｅｌの電荷を放電させる。撮像期間の終了後、撮像信号の出力を行う。

このとき、書き込み制御信号ＷＳおよびモード制御信号ＬＯＮ１を低電位にし、読み出し制御信号ＲＳ及びモード制御信号ＬＯＮ２を高電位にする。これにより、駆動用ＴＦＴ２２２およびモード制御用ＴＦＴ２２４がオフ状態になるため駆動用ＴＦＴ２２２と有機ＥＬ素子２１との間の経路が断たれる一方、モード制御用ＴＦＴ２２５がオン状態になるため有機ＥＬ素子２１と受光電流制御用ＴＦＴ２３１との間の経路が導通する。

撮像信号出力期間中のＴＦＴ２３２のゲート電位（Ｅ）ＶＥは、撮像期間中に放電した有機ＥＬ素子２１の容量Ｃｅｌの電荷量で決まる値となる。このときの受光信号線１９に出力される電流値をＩｄｅｔ２とする。この電流値Ｉｄｅｔ２も電流値Ｉｄｅｔ１と同様に、カレントミラー回路２３５を構成するＴＦＴ２３２，２３３の特性バラツキを含んだ値となるが、電流値Ｉｄｅｔ１は既知の電流（基準電流）Ｉａを入力とした値であることから、外部システムにおいて電流値Ｉｄｅｔ１と電流値とＩｄｅｔ２との差分をとることにより、カレントミラー回路２３５を構成するＴＦＴ２３２，２３３の特性バラツキを含まない実際の撮像データに応じた検出電流Ｉｄｅｔ(real)を求めることができる。

上述したように、駆動用ＴＦＴ２２の閾値電圧Ｖｔｈの補正機能を有する発光回路２２とカレントミラー回路２３２を用いた受光回路２３とを組み合わせた構成を採り、受光信号電流の検出に先立って、駆動用ＴＦＴ２２２を介して流れる電流を基準電流として電流増幅回路（本例では、カレントミラー回路２３５に供給し、当該基準電流に基づく電流と受光信号電流に基づく電流との差分をとることで、ＴＦＴの特性バラツキ、特にＶｔｈバラツキに起因するザラツキの無い高画質の表示画像とエラーの少ない撮像データを出力する入出力機能（表示装置と撮像装置の両機能）を持つアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置を実現することができる。

なお、上記実施形態では、有機ＥＬ素子２１を発光素子および受光素子として兼用する構成の場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受光素子として発光素子とは別に専用の素子を用いる構成を採ることも可能である。

また、上記実施形態では、駆動用ＴＦＴ２２２の閾値電圧Ｖｔｈのバラツキを補正する補正手段として、駆動用ＴＦＴ２２２のゲート・ドレイン間にＴＦＴ２２３を接続してなる回路構成のものを用いるとしたが、これに限られるものではなく、駆動用ＴＦＴ２２２の閾値電圧Ｖｔｈのバラツキを補正可能な回路構成のものであれば良い。

さらに、上記実施形態では、受光信号電流の検出に先立って、駆動用ＴＦＴ２２２を介して流れる電流を、ＴＦＴのＶｔｈバラツキを含まない基準電流として受光回路２３のカレントミラー回路２３５に供給するとしたが、受光回路２３内に専用の定電流源を設け、当該定電流源から受光信号電流の検出に先立って基準電流をカレントミラー回路２３５に供給する構成を採ることも可能である。

本発明に係る表示装置は、画素アレイ部を画面表示部としてのみならず、撮像装置として用いることができるため、カメラ機能を備えた携帯電話等の携帯端末装置に画面表示部兼撮像デバイスとして搭載して用いることができる。

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。 画素の回路構成の一例を示す回路図である。 本実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置における１フレームでの動作の説明に供するタイミングチャートである。

符号の説明

１１…画素、１２…画素アレイ部、１３…発光制御部、１４…受光制御部、１５…Ａ／Ｄ変換部、２０…画素回路、２１…有機ＥＬ素子、２２…発光回路、２３…受光回路

Claims (11)

1. 発光回路および受光回路を含む画素が行列状に配置されてなる表示装置であって、
   前記発光回路は、
   書き込まれる映像信号に応じて発光素子を駆動する駆動用トランジスタと、
   前記駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキを補正する補正手段とを有し、
   前記受光回路は、
   受光素子に流れる受光信号電流を増幅して出力する電流増幅手段と、
   前記受光信号電流の検出に先立って前記電流増幅手段に基準電流を供給する基準電流供給手段と、
   前記基準電流に基づく電流と前記受光信号電流に基づく電流との差分をとる手段とを有する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記補正手段は、前記駆動用トランジスタのゲート・ドレイン間に接続され、前記映像信号の書き込み時点から前記発光素子に一度電流を供給した後、当該電流の供給を停止する時点までオン状態となるトランジスタである
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記電流増幅手段、カレントミラー回路である
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 前記基準電流供給手段は、前記駆動用トランジスタを介して流れる電流を前記基準電流として前記電流増幅手段に供給する
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
5. 前記発光素子及び前記受光素子は、単一の有機ＥＬ素子である
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
6. 前記受光回路は、前記有機ＥＬ素子に逆バイアス電圧を印加することによって当該有機ＥＬ素子を前記受光素子として用いる
   ことを特徴とする請求項５記載の表示装置。
7. 映像信号に応じて発光素子を駆動する駆動用トランジスタを有する発光回路と、
   受光素子に流れる受光信号電流を増幅して出力する電流増幅手段を有する受光回路と
   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、
   前記発光回路の発光動作時には、前記駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキを補正する動作を行う一方、
   前記受光回路の受光動作時には、前記受光信号電流の検出に先立って前記電流増幅手段に基準電流を供給し、当該基準電流に基づく電流と前記受光信号電流に基づく電流との差分をとる
   ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
8. 前記閾値電圧のバラツキの補正では、前記駆動用トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタを、前記映像信号の書き込み時点から前記発光素子に一度電流を供給した後、当該電流の供給を停止する時点までオン状態とする
   ことを特徴とする請求項７記載の表示装置の駆動方法。
9. 前記駆動用トランジスタを介して流れる電流を前記基準電流として前記電流増幅手段に供給する
   ことを特徴とする請求項７記載の表示装置の駆動方法。
10. 前記発光素子及び前記受光素子として、単一の有機ＥＬ素子を用いる
    ことを特徴とする請求項７記載の表示装置の駆動方法。
11. 前記有機ＥＬ素子に逆バイアス電圧を印加することによって当該有機ＥＬ素子を前記受光素子として用いる
    ことを特徴とする請求項１０記載の表示装置の駆動方法。
    

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