JP4897525B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子や有機ＥＬ素子その他の自発光タイプの表示素子である自発光素子を搭載した表示装置およびその駆動方法に関する。

ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子や有機ＥＬ素子等に代表される自発光素子において、その発光輝度は自発光素子を流れる電流量に比例するという性質があり、自発光素子を流れる電流量を制御することで階調表示が可能になる。以上のような自発光素子を複数配置して表示装置を作成することができる。

一方で、表示装置に入力機能を持たせる技術としてタッチパネルがあるが、表示装置表面に貼り合わせる形態をとるため、輝度等の表示品質の低下やコスト増加の要因となっている。

この問題を解決する一手段として、表示装置内部に光センサを内蔵することにより、タッチパネル等のデバイスを貼り合わせることなく、入力機能を持たせる技術が特許文献１に開示されている。

特開2004−45875号公報

しかしながら、上記特許文献の技術は、液晶ディスプレイの表示エリアのガラス基板上に表示素子とは別にフォトダイオードを形成する必要があり、透過率の低下につながることとなる。上記自発光表示素子に適用する場合においても、開口率の低下を招くため、消費電力の上昇、寿命低下につながる恐れがある。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、表示用の自発光素子の温度特性を測定することにより、特性変動の生じた素子の座標を検出することを可能とし、表示エリア内に新たなセンシングの素子を追加することなく、タッチパネルといった入力機能一体型の表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明は、表示用と検出用の独立した電源と、電源と各素子を独立して接続するためのスイッチと、そのスイッチを制御する回路と、各素子の状態を読み出す機能と、表示素子から検出された電圧を比較する検出機能と、各々の検出結果の位置を生成する座標生成機能を持つというものである。

本発明によれば、複数の表示画素により構成された表示部と、該画素領域に表示信号電圧を入力するための信号線と、該表示信号電圧を制御する表示制御回路と、該画素領域内の画素状態を出力するための出力線を有する画像表示装置において、該画素領域に検出用電源と切り替えスイッチと検出回路、座標変換回路を備え、該検出用電源が該出力線、該切り替えスイッチを介して該表示画素に接続され、該出力線が該検出回路に接続され、該検出回路が該検出情報格納回路に接続され、該検出情報格納回路が該表示制御回路に接続することにより、該画素ごとの温度上昇と座標を検出し、システム側にその情報を転送することにより、該画像表示装置を入力装置として使用することが可能となる。

本発明によれば、自発光素子の温度特性を検出することにより、表示エリア内に新たなセンシングの素子を追加することなく、また、開口率の低下や消費電力の上昇、寿命低下を抑制しつつ、タッチパネル等の入力機能を持つ自発光表示装置を提供することができる。

以下、本発明の第一の実施形態および第二の実施形態を説明する。

以下、本発明の第一の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である自発光素子表示装置の例である。図１において、１は水平同期信号、２は垂直同期信号、３はデータイネーブル、４は表示データ、５は同期クロックである。垂直同期信号１は表示一画面周期（１フレーム周期）の信号、水平同期信号２は一水平周期の信号、データイネーブル信号３は表示データ４が有効である期間（表示有効期間）を示す信号で、全ての信号が同期クロック５に同期して入力される。本実施形態では、これら表示データが、一画面分が左上端の画素から順次ラスタスキャン形式で転送され、１画素分の情報は６ビットのデジタルデータからなるものとして以下説明する。６は表示および検出制御回路、７はデータ線制御信号、８は走査線制御信号、９は検出走査線制御信号、１０は検出線制御信号であり、表示および検出制御回路６は、垂直同期信号１、水平同期信号２、データイネーブル信号３、表示データ４、同期クロック５から、表示制御のためのデータ線制御信号７と走査線制御信号８、および後述する表示素子の特性検出のための検出走査線制御信号９と検出線制御信号１０を生成する。１１はデータ線駆動回路、１２はデータ線駆動信号であり、データ線駆動回路１１は、データ線制御信号７に従って自発光素子で構成される画素（後述）に書き込む信号電圧、ならびに三角波信号（後述）を生成しデータ線駆動信号１２として出力する。１３は発光用電圧生成回路、１４は発光用電圧であり、発光用電圧生成回路１３は、自発光素子（後述）を発光させるための電流を供給する電源電圧を生成、発光用電圧１４として出力する。１５は走査線駆動回路、１６は走査線選択信号であり、１７は自発光素子ディスプレイであり、自発光素子ディスプレイ１７とは、表示素子として発光ダイオードや有機ＥＬ等を用いたディスプレイをいう。自発光素子ディスプレイ１７は、マトリクス状に配置された複数の自発光素子（画素部）を有する。自発光素子ディスプレイ１７への表示動作は、走査線駆動回路１５から出力される走査線駆動信号１６によって選択、書込み制御された画素に、データ線駆動回路１１から出力されるデータ線駆動信号１２に従った信号電圧に従った画素へのデータ書込み、および三角波信号によって動作する。自発光素子を駆動する電圧は発光用電圧１４として供給する。なお、データ線駆動回路１１、走査線駆動回路１５は、各々ＬＳＩで実現してもよいし、一つのＬＳＩで実現してもよいし、画素部と同一のガラス基板上に形成してもよい。本実施形態では、自発光素子ディスプレイ１７は２４０×３２０ドットの解像度を持ち、１ドットが左からＲ（Ｒｅｄ）Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３画素で構成されるもの、つまりディスプレイの水平方向は７２０画素で構成されるものとして以下説明する。自発光素子ディスプレイ１７は、自発光素子に流れる電流量と、自発光素子の点燈時間によって、自発光素子が発光する輝度を調整することが可能である。自発光素子に流れる電流量が大きいほど自発光素子の輝度が高くなる。自発光素子の点燈時間が長くなるほど自発光素子の輝度が高くなる。１８は素子特性検出走査回路、１９は検出走査線選択信号であり、素子特性検出操作回路１８は、自発光素子ディスプレイ１７の自発光素子の欠陥の有無を検出する走査線を選択するための検出走査線選択信号１９を生成する。２０は検出線出力信号、２１は特性変動座標検出回路、２２は特性変動座標信号であり、検出線出力信号２０は、自発光素子ディスプレイ１７の検出走査線選択信号１９によって選択された一水平ライン上の自発光素子の欠陥の有無を検出した結果で、特性変動座標検出回路２１により、検出した特性とその座標位置を特性変動座標信号２２として出力する。２３はＩ／Ｆ変換回路、２４はシステム通信信号であり、Ｉ／Ｆ変換回路２３は、特性変動座標信号２２を、システム側との通信Ｉ／Ｆに変換し、システム通信信号２４として出力する。本実施形態では、システム通信信号２４は汎用のＩ／Ｆ（例えばＵＳＢ）であるものとして以下説明する。

図２は図１記載の表示および検出制御回路６の内部構成の一実施形態である。図２において、２５は表示データタイミング調整回路、２６はデータ線制御表示データであり、表示データタイミング調整回路２５は、表示データ４を後述する駆動タイミングと同期するようにタイミング調整を行い、データ線制御表示データ２６として出力する。２７は駆動タイミング生成回路、２８は水平開始信号、２９は水平シフトクロック、３０は垂直開始信号、３１は垂直シフトクロックであり、駆動タイミング生成信号２７は、従来と同様に表示水平位置の先頭を示す水平開始信号２８、表示データ４を一画素ずつラッチするタイミングとなる水平シフトクロック２９、表示垂直位置の先頭を示す垂直開始信号、走査線選択を順次シフトさせる垂直シフトクロック３１を生成する。３２は検出タイミング生成回路、３３は垂直検出開始信号、３４は垂直検出シフトクロック、３５は水平検出開始信号、３６は水平検出シフトクロックであり、検出タイミング生成信号３２は、検出動作の垂直方向の先頭を示す垂直検出開始信号３３、検出走査線を順次シフトさせる垂直検出シフトクロック３４、検出の水平位置の先頭を示す水平検出開始信号３５、検出の水平位置を順次シフトさせる水平検出シフトクロック３６を生成する。

図３は図１記載の自発光素子ディスプレイ１７の内部構成の一実施形態である。自発光素子として、有機ＥＬ素子を用いた場合の例を示す。図３において、３７は第一データ線出力、３８は第二データ線出力、３９はＲ選択信号、４０はＧ選択信号、４１はＢ選択信号、４２は第一Ｒ選択スイッチ、４３は第一Ｇ選択スイッチ、４４は第一Ｂ選択スイッチ、４５は第二Ｒ選択スイッチであり、第一データ線出力３７は、Ｒ選択信号３９によって切り替えられる第一Ｒ選択スイッチ４２、Ｇ選択信号４０によって切り替えられる第一Ｇ選択スイッチ４３、Ｂ選択信号４１によって切り替えられる第一Ｂ選択スイッチ４４に接続され、以降、第二、第三、…、第二四〇まで、データ線出力は全てＲＧＢの選択スイッチに接続される。本実施形態では、Ｒ選択信号３９、Ｇ選択信号４０、Ｂ選択信号４１は、一水平期間を三分割して“ＯＮ”状態となる信号であり、一本のデータ線出力によりＲＧＢの三本のデータ線に信号電圧を出力するものとして以下説明する。４６は第一Ｒデータ線、４７は第一Ｇデータ線、４８は第一Ｂデータ線、４９は第二Ｒデータ線、５０は第一走査線、５１は第二走査線、５２は第一行第一列Ｒ画素、５３は第一行第一列Ｇ画素、５４は第一行第一列Ｂ画素、５５は第一行第二列Ｒ画素、５６は第二行第一列Ｒ画素、５７は第二行第一列Ｇ画素、５８は第二行第一列Ｂ画素、５９は第二行第二列Ｒ画素であり、第一Ｒデータ線４６、第一Ｇデータ線４７、第一Ｂデータ線４８、第二Ｒデータ線４９は、各々の信号電圧を画素へ入力するためのデータ線である。第一走査線５０、第二走査線５１は、各々第一走査線選択信号、第二走査線選択信号（後述）を画素へ入力するための信号線である。各々の走査線選択信号によって選択される走査線上の画素に、各々のデータ線を介して信号電圧を書込み、信号電圧に従って画素の輝度を制御する。このときの発光用の電源が発光用電圧１４となる。ここでは、画素の内部の構成を第一行第一列Ｒ画素５２にのみ示しているが、第一行第一列Ｇ画素５３、第一行第一列Ｂ画素５４、第一行第二列Ｒ画素５５、第二行第一列Ｒ画素５６、第二行第一列Ｇ画素５７、第二行第一列Ｂ画素５８、第二行第二列Ｒ画素５９についても同様の構成である。６０はデータ書込みスイッチ、６１は書込み容量、６２は駆動トランジスタ、６３は有機ＥＬであり、データ書込みスイッチ６０は、第１走査線５０によってオン状態となり、第一Ｒデータ線４６からの信号電圧を、書込み容量６１に蓄積する。駆動トランジスタ６２は、書込み容量６１に蓄積された信号電圧に従った駆動電流を、有機ＥＬ６３に供給する。したがって、有機ＥＬ６３の発光輝度は、書込み容量６１に書き込む信号電圧、および、発光用電圧１４によって決まることを示している。また、先に説明したとおり、自発光素子ディスプレイ１７の画素数は、解像度が２４０×３２０となっているため、走査線は、水平方向の線が、垂直方向に第１ラインから第３２０ラインまで３２０本並び、データ線は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、各々垂直方向の線が、水平方向に第１ドットから第２４０ドットまで２４０本、合計７２０本並んでいるものとする。６４は検出スイッチ、６５は第一検出走査線、６６は第二検出走査線、６７は第一検出線、６８は第二検出線、６９は第三検出線、７０は第四検出線であり、検出スイッチ６４は、第一検出走査線６５で選択されたとき有機ＥＬ６３の特性を第一検出線６７に出力するためのスイッチであり、第二検出走査線６６、第二検出線６８、第三検出線６９、第四検出線７０も同様に、各々の画素の検出スイッチを介して有機ＥＬ素子に接続される。ここでも、検出線は７２０本並んでいるものとして以下説明する。

図４は図１記載の特性変動座標検出回路２１の内部構成の一実施形態である。図４において、７１は検出用電源、７２は第一検出線スイッチ、７３は第二検出線スイッチ、７４は第三検出線スイッチ、７５は第四検出線スイッチ、７６は検出出力線であり、第一検出線スイッチ７２、第二検出線スイッチ７３、第三検出線スイッチ７４、第四検出線スイッチ７５は、後述するシフトレジスタによって水平方向に順次シフトして選択することにより、定電流源である検出用電源７１を第一検出線６７、第二検出線６８、第三検出線６９、第四検出線７０、…、第七二〇検出線に順次接続したときの有機ＥＬ素子の特性を検出出力線７６に出力する。検出用電源７１とは、電流が一定又は電流変動が所定範囲内の電力を出力する回路である。７７はシフトレジスタ、７８は第一検出線選択信号、７９は第二検出線選択信号、８０は第三検出線選択信号、８１は第四検出線選択信号であり、水平検出開始信号３５、水平検出シフトクロック３６に従って、先に説明した検出線スイッチを順次切り替えるための第一検出線選択信号７８、第二検出線選択信号７９、第三検出線選択信号８０、第四検出線選択信号８１を出力する。８２は特性変動位置座標変換回路であり、水平検出開始信号３５、水平検出シフトクロック３６、垂直検出開始信号３３から画素の位置情報と、検出出力線７６から順次出力する有機ＥＬ素子の特性変動情報を、特性変動座標信号２２として出力する。

図５は図４記載の特性変動位置座標変換回路８２の内部構成の一実施形態である。８３はＡ／Ｄ変換回路、８４は特性変動検出結果であり、Ａ／Ｄ変換回路８３は検出出力線７６にアナログ値（電圧）で出力される有機ＥＬの特性変動をデジタルデータに変換し、特性変動検出結果８４として出力する。８５は垂直カウント回路、８６は垂直座標信号、８７は水平カウント回路、８８は水平座標信号であり、垂直カウント回路８５は垂直検出開始信号３３を基準として水平検出開始信号３５の数をカウントして、特性変動検出結果８４の垂直位置を表す垂直座標信号８６として出力する。水平カウント回路８７は水平検出開始信号３５を基準として水平検出シフトクロック３６の数をカウントして、特性変動検出結果８４の水平位置を表す水平座標信号８８として出力する。

図６は図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作の一実施例、特に表示に関する動作を示す図である。図６において、８９は一水平期間、９０は垂直開始信号波形、９１は垂直シフトクロック波形、９２はＲ選択信号波形、９３はＧ選択信号波形、９４はＢ選択信号波形、９５は第一走査線選択信号波形、９６は第二走査線選択信号波形、９７は第三走査線選択信号波形であり、従来と同様に、垂直開始信号波形９０は垂直シフトクロック波形９１に従って順次シフトされ、第一走査線選択信号波形９５、第二走査線選択信号波形９６、第三走査線選択信号波形９７となる。一水平期間８９の期間中、各々の走査線選択信号が“ハイ”状態となり、Ｒ選択信号波形９２、Ｇ選択信号波形９３、Ｂ選択信号波形９４は一水平期間８９を三分割して“ハイ”状態となる。９８は表示信号書込み期間、９９は表示帰線期間、１００は検出期間、１０１は表示駆動期間、１０２は一表示期間、１０３は第一検出走査線選択信号波形、１０４は第二検出走査線選択信号波形、１０５は第三検出走査線選択信号波形であり、表示信号書込み期間９８は各走査線選択信号が一画面分全走査線を選択しデータ信号を書き込む期間、表示帰線期間９９はデータ信号の書込みが終了し、検出動作を開始するまでの期間で、全画素が発光している期間でもあり、表示信号書込み期間９８と表示帰線期間９９を合わせた期間が表示駆動期間１０１である。検出期間１００の期間中で検出走査線選択信号は順次“ハイ”状態となり、表示駆動期間１０１と検出期間１００を合わせて期間が一表示期間１０２となる。一般的に一フレームと呼ばれる期間である。

図７は図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作の一実施例、特に検出に関する動作を示す図である。１０６は垂直座標信号波形、１０７は垂直検出開始信号波形、１０８は垂直検出シフトクロック波形であり、検出期間１００において垂直検出開始信号波形１０７は垂直検出シフトクロック波形１０８に従って順次シフトされ、第一検出走査線選択信号波形１０３、第二検出走査線選択信号波形１０４、第三検出走査線選択信号波形１０５となり、各々の“ハイ”期間で選択される検出走査線位置を示す垂直座標信号波形１０６となる。１０９は水平検出開始信号波形、１１０は水平検出シフトクロック、１１１は第一検出線選択信号波形、１１２は第二検出線選択信号波形、１１３は第三検出線選択信号波形、１１４は水平座標信号波形、１１５は一画素特性検出期間、１１６は一水平ライン特性検出期間であり、一水平ライン特性検出期間１１６において水平検出開始信号波形１０９は水平検出シフトクロック波形１１０に従って順次シフトされ、各々一画素特性検出期間１１５の期間中“ハイ”となる第一検出線選択信号波形１１１、第二検出線選択信号波形１１２、第三検出線選択信号波形１１３となり、各々選択される検出線の位置を示す水平座標信号波形１１４となる。

図８は図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作が図６と比較して低速で行った場合の一実施例、特に表示に関する動作を示す図である。１１７は低速検出時第一検出走査線選択信号波形、１１８は低速検出時第二検出走査線選択信号波形、１１９は低速検出時第三検出走査線選択信号波形であり、各低速検出時検出走査線選択信号波形は、検出期間１００の期間中“ハイ”状態、つまり、一表示期間１０２で一走査線分の検出を行うことを示している。

図９は図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作が図７と比較して低速で行った場合の一実施例、特に検出に関する動作を示す図である。１２０は低速検出時垂直座標信号波形、１２１は低速検出時水平座標信号波形、１２２は低速検出時水平検出開始信号波形、１２３は低速検出時水平検出シフトクロック波形、１２４は低速検出時第一検出線選択信号波形、１２５は低速検出時第二検出線選択信号波形、１２６は低速検出時第三検出線選択信号波形、１２７は低速検出時一画素特性検出期間であり、先に説明したとおり、検出期間１００の期間中で一走査線分の検出を行うため、選択される走査線の位置を示す低速検出時垂直座標信号波形１２０は、一つのアドレスを示すこととなる。また、この期間中、低速検出時水平検出開始信号波形１２２は低速検出時水平検出シフトクロック波形１２３に従って順次シフトされ、各々低速検出時一画素特性検出期間１２７の期間中“ハイ”状態となる低速検出時第一検出線選択信号波形１２４、低速検出時第二検出線選択信号波形１２５、低速検出時第三検出線選択信号波形１２６となり、各々選択される検出線の位置を示す低速検出時水平座標信号波形１２１となる。

図１０は図３記載の有機ＥＬ６３の検出特性の一実施例を示す図である。図１０において、１２８は電圧軸、１２９は電流軸、１３０は低温時有機ＥＬ電流対電圧特性、１３１は低温定電流印加時電圧、１３２は中温時有機ＥＬ電流対電圧特性、１３３は中温定電流印加時電圧、１３４は高温時有機ＥＬ電流対電圧特性、１３５は高温定電流印加時電圧であり、有機ＥＬ電流対電圧特性１３０、１３２、１３４が、各々低温時、それより高めの中温時、さらに高めの高温時における有機ＥＬ６３に印加する電圧と電流の関係を示す曲線である。ここで、特性検出時には定電流源である検出用電源７１を接続することから、各々の温度状態における有機ＥＬ電流対電圧特性１３０、１３２、１３４の曲線上の、定電流を印加した場合の電圧の値となる各々の温度状態における定電流印加時電圧１３１、１３３、１３５が検出される特性変動電圧となることを示している。

図１１は本発明の指タッチ動作への適用の一実施形態である。１３６は表示領域、１３７は非接触領域、１３８は指接触動作、１３９は指接触領域、１４０は指摩擦動作、１４１は指摩擦領域であり、指接触領域１３９は指接触動作１３８により、非接触領域１３７と比較して高温となる。さらに、指摩擦領域１４１は指摩擦動作１４０により、指接触領域１３９と比較して高温となる。

以下、図１〜１１を用いて、本実施形態における入力機能であるタッチパネル動作について説明する。

まず、図１を用いて、表示データの流れを説明する。図１で、表示および検出制御回路６は、水平同期信号１、垂直同期信号２、データイネーブル３、同期クロック５に従って、従来と同様の自発光素子ディスプレイ１７の表示タイミングとなるデータ線制御信号７、走査線制御信号８を生成するとともに、自発光素子ディスプレイ１７の画素の状態を検出するためのタイミングとなる検出走査線制御信号９、検出線制御信号１０を生成する。詳細は後で説明する。データ線駆動回路１１、走査線駆動回路１５、発光用電圧生成回路１３の動作は従来と同様である。素子特性検出走査回路１８は従来の表示動作の期間と別に設けられた検出期間において、検出する画素を走査するため、検出走査線制御信号９から検出走査線選択信号１９を生成する。特性変動座標検出回路２１は、検出走査線選択信号１９によって選択された走査線上の画素の特性となる検出線出力信号２０の状態から温度上昇の状態を判断し、検出線制御信号１０からその温度状態に対応した位置を判断することにより、状態とアドレス情報からなる特性変動座標信号２２を生成する。詳細は後で説明する。Ｉ／Ｆ回路２３は、特性変動座標信号２２を、システム側との通信Ｉ／Ｆに変換し、システム通信信号２４として出力する。

図２、６〜９を用いて、図１記載の表示および検出制御回路６のタイミング生成の詳細について説明する。

図２で、駆動タイミング生成回路２７は、水平開始信号２８、水平シフトクロック２９、垂直開始信号３０、垂直シフトクロック３１は従来と同様に、図６、８で示すように生成する。検出タイミング生成回路３２は、図６に示すように、一表示期間１０２の期間中において、表示駆動期間１０１とは別に設けた検出期間１００の期間内で検出走査線を走査するためのタイミング信号である垂直検出開始信号３３、垂直検出シフトクロック３４を生成し、図７に示すように、選択された検出走査線上の画素の状態を水平方向に順次出力するためのタイミング信号である水平検出開始信号３５、水平検出シフトクロック３６を生成する。ここで、図６、７では、検出期間１００の期間内で検出走査線を一画面分走査する、つまり一表示期間１０２の期間内で一画面分の検出を終了することとしているが、検出に時間を要する場合は半分でも四分の一でも良く、その場合は複数の表示期間内で一画面分の検出を終了すれば良い。図８、９に示すように、検出期間１００の期間内で一水平ラインの検出でも良く、その場合は三二〇表示期間で一画面分の検出を終了することとなり、本発明は、検出期間１００を表示駆動期間１０１と別に設けること以外、検出する走査線数等を制限するものではない。

図３〜５、１０、１１を用いて、図１記載の自発光素子ディスプレイ１７、特性変動座標検出回路２１のタッチパネル動作の詳細について説明する。

図３で、第一検出走査線６５、第二検出走査線６６を介して順次出力される走査線選択信号により、各々の画素の検出スイッチを介して各々の画素の有機ＥＬが、第一検出線６７、第二検出線６８、第三検出線６９、第四検出線７０から第三二〇検出線（図示せず）に接続され、各々の特性が検出線出力信号２０として出力される。

図４で検出線出力信号２０は、検出水平開始信号３５、検出水平シフトクロック３６に従ってシフトレジスタ７７で生成される第一検出線選択信号７８、第二検出線選択信号７９、第三検出線選択信号８０、第四検出線選択信号８１に従って、第一検出線スイッチ７２、第二検出線スイッチ７３、第三検出線スイッチ７４、第四検出線スイッチ７５を介して、水平方向に順次シフトして切り替えられ、検出出力線７６に出力される。このとき、図３記載の有機ＥＬ６３は、図４記載の定電流源である検出用電源７１に接続されることとなるため、図１０に示す特性を持つ有機ＥＬ６３は、図１１に示す非接触領域１３７では低温定電流印加時電圧１３１を、指接触領域１３９では中温定電流印加時電圧１３３を、指摩擦領域１４１では高温定電流印加時電圧１３５を、タッチパネル情報として検出線出力信号２０、検出出力線７６を介して出力さすることとなる。システム側では、検出出力線７６を介して入力された定電流印加時電圧を、電圧しきい値と比較して、定電流印加時電圧が低温定電流印加時電圧１３１と中温定電流印加時電圧１３３と高温定電流印加時電圧１３５との何れであるかを判定し、その結果に応じて非接触と指接触動作と指摩擦動作の何れであるかを判定する。

図５で、検出出力線７６を介して出力されるアナログ値の特性電圧は、Ａ／Ｄ変換回路８３によりデジタル値に変換され、特性変動検出結果８４として、垂直検出開始信号３３、水平検出開始信号３５に従って生成する垂直座標信号８６と、水平検出開始信号３５、水平検出シフトクロック３６に従って生成する水平座標信号８８と合わせて、特性変動座標信号２２として出力する。

以上の動作により、図１において特性変動座標検出回路２１が、自発光素子ディスプレイ１７内の画素に指を触れた箇所の温度状態と位置の情報を、システム通信信号２４として出力することにより、自発光素子ディスプレイ１７がタッチパネルとしても動作することが可能となる。なお、本実施形態では、温度変動を伴う入力動作として指接触および指摩擦の適用例を示しているが、温度変動を伴う人間の呼気や、熱を発生するペン、あるいは大画面システムにおいてはポインタといった非接触な入力まで、様々な入力に対して適用可能であり本発明はこれらを限定するものではない。

以下、本発明の第二の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。

図１２は本発明の一実施形態である自発光素子表示装置の例である。図１２において、図１と同様の符号を付した部分は、第一の実施形態と同様のもので、同様の動作をするものである。１４２は表示／検出切替制御回路、１４３は表示／検出切替制御信号、１４４はデータ線駆動および特性変動座標検出回路、１４５はデータ線駆動および検出線出力信号、１４６はデータ線および検出線共通自発光素子ディスプレイであり、表示／検出切替制御回路１４２は、従来と同様のデータ線制御信号７、走査線制御信号８、検出走査線制御信号９を生成するとともに、従来の検出線制御信号にデータ線駆動と検出動作を切り替える信号を加えた表示／検出切替制御信号１４３を生成する。データ線駆動および特性変動座標検出回路１４４は、従来のデータ線駆動回路と黒点欠陥位置判別回路の両方を機能を持ち、データ線駆動および検出線出力信号１４５を共通のデータ線を介してデータ線および検出線共通自発光素子ディスプレイ１４６と接続される。

図１３は図１２記載のデータ線駆動および特性変動座標検出回路１４４の内部構成の一実施形態である。図１３において、図４と同様の符号を付した部分は、第一の実施形態と同様のもので、同様の動作をするものである。１４７は一水平ラッチおよびアナログ変換回路、１４８は第一データ線駆動信号出力、１４９は第二データ線駆動信号出力、１５０は第三データ線駆動信号出力、１５１は第四データ線駆動信号出力であり、一水平ラッチおよびアナログ変換回路１４７は、従来や第一の実施形態と同様に、入力されるデータ線制御表示データ２６を水平開始信号２８を先頭として水平シフトクロック２９に従って取り込み、一水平分のデータを第一データ線駆動信号出力１４８、第二データ線駆動信号出力１４９、第三データ線駆動信号出力１５０、第四データ線駆動信号出力１５１として出力し、ここでは、第一の実施形態と同様、第二四〇データ線駆動信号出力まで出力するものとして以下説明する。１５２は検出切替信号、１５３は第一データ線検出切替スイッチ、１５４は第二データ線検出切替スイッチ、１５５は第三データ線検出切替スイッチ、１５６は第四データ線検出切替スイッチ、１５７は第一データ線および検出線、１５８は第二データ線および検出線、１５９は第三データ線および検出線、１６０は第四データ線および検出線であり、ここでは、第一の実施形態とは異なり、検出線の本数はデータ線と共通とするため２４０本とする。第一データ線検出切替スイッチ１５３、第二データ線検出切替スイッチ１５４、第三データ線検出切替スイッチ１５５、第四データ線検出切替スイッチ１５６、…、第二四〇データ線検出切替スイッチは、検出切替信号１５２に従って、表示駆動時は第一データ線駆動信号出力１４８、第二データ線駆動信号出力１４９、第三データ線駆動信号出力１５０、第四データ線駆動信号出力１５１、…、第二四〇データ線駆動信号出力を、第一データ線および検出線１５７、第二データ線および検出線１５８、第三データ線および検出線１５９、第四データ線および検出線１６０、…、第二四〇データ線および検出線に出力することにより第一の実施形態の表示動作と同様の動作を行い、検出時には第一検出線６７、第二検出線６８、第三検出線６９、第四検出線７０、…、第二四〇検出線を、第一データ線および検出線１５７、第二データ線および検出線１５８、第三データ線および検出線１５９、第四データ線および検出線１６０、…、第二四〇データ線および検出線に接続することにより第一の実施形態の検出動作を一水平期間内でＲ、Ｇ、Ｂで分割して行う。１６１はＲＧＢ切替制御回路、１６２はＲ表示検出選択信号、１６３はＧ表示検出選択信号、１６４はＢ表示検出選択信号であり、ＲＧＢ切替制御回路１６１は、第一の実施形態と同様に一水平期間をＲ、Ｇ、Ｂに三分割してデータ線信号書込みを行う他に、検出も同様に三分割するための切替信号となるＲ表示および検出選択信号１６２、Ｇ表示および検出選択信号１６３、Ｂ表示および検出選択信号１６４を生成する。

図１４は図１２記載のデータ線および検出線共通自発光素子ディスプレイ１４６の内部構成の一実施形態である。図１４において図３と同様の符号を付した部分は、第一の実施形態と同様のもので、同様の動作をするものである。１６２は第一Ｒ表示検出共通線、１６３は第一Ｇ表示検出共通線、１６４は第一Ｂ表示検出共通線、１６５は第二Ｒ表示検出共通線であり、ここでは、Ｒ表示検出共通線、Ｇ表示検出共通線、Ｂ表示検出共通線は各々２４０本、合計７２０本並んでいるものとして以下説明する。第一Ｒ表示検出共通線１６２、第一Ｇ表示検出共通線１６３、第一Ｂ表示検出共通線１６４、第二Ｒ表示検出共通線１６５、…、第二四〇Ｒ表示検出共通線、第二四〇Ｇ表示検出共通線、第二四〇Ｂ表示検出共通線は、各々表示駆動時は各画素のデータ書込みスイッチ６０をオン状態とすることにより書込み容量６１に接続され第一の実施形態と同様の信号電圧書込み動作を行い、検出時には各画素の検出スイッチ６４をオン状態とすることにより有機ＥＬ６３に接続され第一の実施形態と同様の特性検出動作を行う。

以上、本実施形態では、データ線と検出線を共通として切替えて使用する以外の動作は第一の実施形態と同様である。

表示装置単体、携帯電話やＤＳＣ、ＰＤＡといった情報処理端末の表示装置として利用可能である。

本発明の第一の実施形態である自発光素子表示装置の例 図１記載の表示および検出制御回路６の内部構成の一実施形態 図１記載の自発光素子ディスプレイ１７の内部構成の一実施形態 図１記載の特性変動座標検出回路２１の内部構成の一実施形態 図４記載の特性変動位置座標変換回路８２の内部構成の一実施形態 図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作の一実施例、特に表示に関する動作を示す図 図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作の一実施例、特に検出に関する動作を示す図 図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作が図６と比較して低速で行った場合の一実施例、特に表示に関する動作を示す図 図１記載の走査線駆動回路１５、素子特性検出走査回路１８、特性変動座標検出回路２１の、表示および検出における動作が図７と比較して低速で行った場合の一実施例、特に検出に関する動作を示す図 図３記載の有機ＥＬ６３の検出特性の一実施例を示す図 本発明の指タッチ動作への適用の一実施形態 本発明の第二の実施形態である自発光素子表示装置の例 図１２記載のデータ線駆動および特性変動座標検出回路１４４の内部構成の一実施形態 図１２記載のデータ線および検出線共通自発光素子ディスプレイ１４６の内部構成の一実施形態

符号の説明

６…表示および検出制御回路、１１…データ線駆動回路、１３…発光用電圧生成回路、１５…走査線駆動回路、１７…自発光素子ディスプレイ、１８…素子特性検出走査回路、２１…特性変動座標検出回路、２３…Ｉ／Ｆ変換回路、２５…表示データタイミング調整回路、２７…駆動タイミング生成回路、３２…検出タイミング生成回路、４２…第一Ｒ選択スイッチ、４３…第一Ｇ選択スイッチ、４４…第一Ｂ選択スイッチ、４５…第二Ｒ選択スイッチ、６０…データ書込みスイッチ、６１…書込み容量、６２…駆動トランジスタ、６３…有機ＥＬ、７１…検出用電源、７２…第一検出線スイッチ、７３…第二検出線スイッチ、７４…第三検出線スイッチ、７５…第四検出線スイッチ、７７…シフトレジスタ、８２…特性変動位置座標変換回路、８３…Ａ／Ｄ変換回路、８５…垂直カウント回路、８７…水平カウント回路、１３０…低温時有機ＥＬ電流対電圧特性、１３２…中温時有機ＥＬ電流対電圧特性、１３４…高温時有機ＥＬ電流対電圧特性、１４２…表示／検出切り替え制御回路、１４４…データ線駆動および特性変動座標検出回路、１４６…データ線および検出線共通自発光素子ディスプレイ、１４７…一水平ラッチおよびアナログ変換回路、１５３…第一データ線検出切替スイッチ、１５４…第二データ線検出切替スイッチ、１５５…第三データ線検出切替スイッチ、１５６…第四データ線検出切替スイッチ、１６１…ＲＧＢ切替制御回路。

Claims (22)

1. タッチパネル入力機能を備え、
   それぞれが自発光素子を含む複数の画素が配列された表示部と、
   前記画素に表示信号電圧を入力するための信号線と、
   前記表示信号電圧を制御する表示制御回路と、
   前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性を出力するための検出線を有する画像表示装置において、
   前記自発光素子に電流を流すための検出用電源と、切替スイッチと、検出位置座標生成回路とを備え、
   前記検出用電源は、前記検出線、前記切替スイッチを介して前記画素に接続され、
   前記検出線は、前記切替スイッチを介して前記検出位置座標生成回路に接続され、
   前記検出位置座標生成回路は、前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性に基づいて、温度変動を伴う入力動作のあった画素の座標信号と温度情報とを出力する、
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記切替スイッチは、一表示期間中の前記表示信号電圧を出力する期間とは別の期間に前記検出用電源を前記画素に接続することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記検出用電源は、定電流源であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記自発光素子の特性は、前記自発光素子にかかる電圧であることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
5. 前記画素内に前記表示信号電圧を赤、緑、青を時間的に分割して供給するための切替スイッチを設けることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
6. タッチパネル入力機能を備え、
   それぞれが自発光素子を含む複数の画素が配列された表示部と、
   前記画素に表示信号電圧を入力し、前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性を出力するための共有線と、
   前記画素内の状態を検出する検出回路と、を含み、
   前記共有線を前記表示信号電圧を制御する表示制御回路と前記検出回路との間で共有する画像表示装置において、
   前記検出回路は、共有切替スイッチと、前記自発光素子に電流を流すための検出用電源と、電源切替スイッチと、検出位置座標生成回路とを備え、
   前記検出用電源は、前記共有線、前記共有切替スイッチ、前記電源切替スイッチを介して前記画素に接続され、
   前記共有線は、前記共有切替スイッチ、前記電源切替スイッチを介して前記検出位置座標生成回路に接続され、
   前記検出位置座標生成回路は、前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性に基づいて、温度変動を伴う入力動作のあった画素の座標信号と温度変動とを出力する、
   ことを特徴とする画像表示装置。
7. 前記共有切替スイッチは、一表示期間中の前記表示信号電圧を出力する期間とは別の期間に前記検出用電源を前記画素に接続することを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
8. 前記検出用電源は、定電流源であることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
9. 前記自発光素子の特性は、前記自発光素子にかかる電圧であることを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
10. 前記画素内に前記表示信号電圧を赤、緑、青を時間的に分割して供給するための切替スイッチを設けることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
11. タッチパネル入力機能を備え、
    それぞれが自発光素子を含む複数の画素が配列された表示部と、
    前記画素に表示信号電圧を入力するための信号線と、
    前記表示信号電圧を制御する表示制御回路と、
    前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性を出力するための検出線を有する画像表示装置において、
    前記自発光素子に電流を流すための検出用電源と、切替スイッチと、検出位置座標生成回路と、システムＩ／Ｆ変換回路とを備え、
    前記検出用電源は、前記検出線、前記切替スイッチを介して前記画素に接続され、
    前記検出線は、前記切替スイッチを介して前記検出位置座標生成回路に接続され、
    前記検出位置座標生成回路は、前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性に基づいて、温度変動を伴う入力動作のあった画素の座標信号と温度情報とを出力し、
    前記システムＩ／Ｆ変換回路は、前記座標信号と前記温度情報とを、前記画像表示装置が接続されるシステムとの通信信号に変換する、
    ことを特徴とする画像表示装置。
12. 前記切替スイッチは、一表示期間中の前記表示信号電圧を出力する期間とは別の期間に前記検出用電源を前記画素に接続することを特徴とする請求項１１記載の画像表示装置。
13. 前記検出用電源は、定電流源であることを特徴とする請求項１１記載の画像表示装置。
14. 前記自発光素子の特性は、前記自発光素子にかかる電圧であることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
15. 前記画素内に前記表示信号電圧を赤、緑、青を時間的に分割して供給するための切替スイッチを設けることを特徴とする請求項１１記載の画像表示装置。
16. タッチパネル入力機能を備え、
    それぞれが自発光素子を含む複数の画素が配列された表示部と、
    前記画素に表示信号電圧を入力し、前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性を出力するための共有線と、
    前記画素内の状態を検出する検出回路と、を含み、
    前記共有線を前記表示信号電圧を制御する表示制御回路と、前記検出回路との間で共有する画像表示装置において、
    システムＩ／Ｆ変換回路をさらに含み、
    前記検出回路は、共有切替スイッチと、前記自発光素子に電流を流すための検出用電源と、電源切替スイッチと、検出位置座標生成回路とを備え、
    前記検出用電源は、前記共有線、前記共有切替スイッチ、前記電源切替スイッチを介して前記画素に接続され、
    前記共有線は、前記共有切替スイッチ、前記電源切替スイッチを介して前記検出位置座標生成回路に接続され、
    前記検出位置座標生成回路は、前記画素のそれぞれに含まれる自発光素子の特性に基づいて、温度変動を伴う入力動作のあった画素の座標信号と温度情報とを出力し、
    前記システムＩ／Ｆ変換回路は、前記座標信号と前記温度情報とを、前記画像表示装置が接続されるシステムとの通信信号に変換する、
    ことを特徴とする画像表示装置。
17. 前記切替スイッチは、一表示期間中の前記表示信号電圧を出力する期間とは別の期間に前記検出用電源を前記画素に接続することを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
18. 前記検出用電源は、定電流源であることを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
19. 前記自発光素子の特性は、前記自発光素子にかかる電圧であることを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
20. 前記画素内に前記表示信号電圧を赤、緑、青を時間的に分割して供給するための切替スイッチを設けることを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
21. 前記検出位置座標生成回路が出力する温度情報に応じてタッチパネル入力の有無が判定される、
    ことを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の画像表示装置。
22. 前記検出位置座標生成回路が出力する温度情報が第１のしきい値よりも小さい場合に、タッチパネル入力なしと判定され、
    前記温度情報が第１のしきい値より大きく第２のしきい値よりも小さい場合に、タッチパネル入力ありと判定され、
    前記温度情報が第２のしきい値より大きい場合に、タッチパネル入力個所の移動と判定される、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の画像表示装置。

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