KR20120048474A - 촬상 기능을 구비한 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 촬상 기능을 구비한 표시 장치에 있어서, 표시면에서의 원하는 표시 및 정확한 촬상을 양립시키는 것을 과제로 한다.
촬상 기능을 구비한 표시 장치에 표시용 광원(제 1 발광 소자)과, 점등시 표시에 영향을 미치지 않는 촬상용 광원(제 2 발광 소자)을 별도 형성한다. 상기 표시 장치에 있어서는, 표시용 광원을 사용하여 표시를 행하는 기간 중에 촬상용 광원을 사용하여 적절히 촬상을 행할 수 있다. 따라서, 상기 표시 장치의 표시면에 있어서 원하는 표시 및 정확한 촬상을 양립시킬 수 있게 된다.

Description

촬상 기능을 구비한 표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE WITH IMAGING FUNCTION AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 촬상 기능을 구비한 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 특히, 상기 표시 장치의 발광을 피검출물에 조사하고, 상기 피검출물로부터 반사되는 광을 검출하는 촬상 기능을 구비한 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
근년에 들어, 이용자가 화면을 터치함으로써 상기 화면의 표시를 조작할 수 있는 표시 장치(소위, 터치 패널)가 개발되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 피검출물의 촬상에 대한 외광의 영향을 저감할 수 있는 표시 장치(터치 패널)가 개시되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에 개시된 표시 장치는 표시면이 발광하는 상태에 있어서의 촬상 및 표시면이 발광하지 않은 상태에 있어서의 촬상을 행하고, 양쪽의 촬상의 차분을 검출함으로써 외광의 영향이 저감된 피검출물의 촬상이 가능하다.
일본국 특개2006-276223호 공보
특허문헌 1에 개시된 표시 장치에서는, 표시에 사용되는 광을 촬상에 이용한다. 즉, 피검출물에 의하여 반사되는 상기 광을 검출함으로써 촬상을 행한다. 따라서, 촬상되는 피검출물이 표시 장치에 있어서의 표시의 영향을 받게 된다. 구체적으로 말하자면, 상기 표시 장치에 있어서 흑색 표시를 행하는 영역에 있어서는 피검출물의 촬상을 행하기 어려운 등의 영향을 받게 된다. 한편, 촬상을 행하기 위하여 표시면의 전체를 발광시키는 경우, 원하는 표시를 행하는 것이 어려운 등의 영향을 받게 된다.
상술한 과제를 감안하여, 본 발명의 일 형태는 표시면에 있어서의 원하는 표시 및 정확한 촬상을 양립시키는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 특성을 갖는 표시 장치를 간편한 구성에 의하여 실현하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 목적의 적어도 하나를 달성하는 것을 과제로 한다.
상술한 과제는 표시 장치에 표시용 광원과, 점등시 표시에 영향을 미치지 않는 촬상용 광원을 별도 형성함으로써 해결할 수 있다. 여기서, 촬상용 광원이 점등시 표시에 영향을 미치지 않기 위해서는, 상기 촬상용 광원으로부터 발해지는 광이 넓어지는 범위가 표시면과 비교하여 좁은 것 및 상기 촬상용 광원의 점등 기간이 짧은 것이 요구된다. 이와 같은 조건을 만족시키는 촬상용 광원으로서 본 발명의 일 형태에서는 발광 소자(예를 들어, 유기 일렉트로 루미네선스 소자(이하, "EL 소자"라고도 함))를 적용하는 것을 요지로 한다. 또한, 상기 발광 소자를 표시용 광원 및 촬상용 광원으로서 갖는 표시 장치는, LED를 백 라이트로 하는 액정 표시 장치와 비교하면 표시 소자에 형성되는 표시용 광원과 같은 정도의 사이즈의 촬상용 광원을 형성할 수 있기 때문에 촬상용 광원 자체의 면적을 좁게 할 수 있고, 또 액정 표시 장치에 있어서의 액정의 응답 속도 등의 율속점(律速点)(rate-controlling point)이 존재하지 않고 발광 기간의 단기화를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 발광 소자는, 표시용 광원과 촬상용 광원이 백색을 나타내는 광을 발광할 수 있는 발광층을 공유한다. 즉, 단일 발광층에 대하여 표시용 광원 및 촬상용 광원을 구성하는 전극을 적절히 형성함으로써 표시용 광원 및 촬상용 광원을 제작한다. 따라서, 상기 발광층을 원하는 형상으로 형성하는 공정을 제공할 필요가 없고, 표시용 광원 및 촬상용 광원을 간편하게 제작할 수 있다. 또한, 상기 표시 장치에 있어서는, 표시용 광원으로부터 발해지는 백색을 나타내는 광을 컬러 필터에 의하여 유채색을 나타내는 광으로 변화시켜, 상기 유채색을 나타내는 광을 사용하여 표시를 행한다.
구체적으로는, 본 발명의 일 형태는, 백색을 나타내는 광을 발하는 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자와, 상기 백색을 나타내는 광에 포함되는 제 1 특정 범위의 파장의 광을 흡수하고, 상기 백색을 나타내는 광에 포함되는 제 2 특정 범위의 파장의 광을 투과하는 컬러 필터와, 상기 백색을 나타내는 광 또는 상기 백색을 나타내는 광에 포함되는 특정 파장의 광이 조사됨으로써, 광 전류가 생기는 포토 다이오드를 갖고, 상기 제 2 특정 범위의 파장의 광은 유채색을 나타내는 광이고, 상기 제 1 발광 소자가 발하는 광을 기초로 한 상기 유채색을 나타내는 광을 사용하여 표시를 행하고, 상기 제 2 발광 소자가 발하는 광 또는 상기 제 2 발광 소자가 발하는 광에 포함되는 상기 특정 파장의 광을 피검출물에 조사하고, 상기 피검출물로부터 반사되는 광을 상기 포토 다이오드에 조사함으로써 촬상을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 기능을 구비한 표시 장치이다.
본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는, 표시용 광원(제 1 발광 소자)과, 점등시 표시에 영향을 미치지 않는 촬상용 광원(제 2 발광 소자)을 별도 갖는다. 상기 표시 장치에 있어서는, 표시용 광원을 사용하여 표시를 행하는 기간 중에 촬상용 광원을 사용하여 적절히 촬상을 행할 수 있다. 따라서, 상기 표시 장치의 표시면에 있어서 원하는 표시 및 정확한 촬상을 양립시킬 수 있다.
도 1은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면.
도 2(A)는 표시 소자의 구성예를 도시한 회로도이고, 도 2(B)는 촬상용 광원 소자의 구성예를 도시한 회로도이고, 도 2(C)는 광 센서의 구성예를 도시한 회로도.
도 3은 표시 장치의 구조예를 도시한 단면도.
도 4(A) 및 도 4(B)는 표시 장치의 촬상 방법의 예를 도시한 도면.
도 5는 표시 장치의 구조예를 도시한 단면도.
도 6(A) 내지 도 6(F)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
<표시 장치의 구성예>
우선, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치의 구성예에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 표시 장치는, 화소부(10)와, 전원 회로(11)와, 신호선 구동 회로(12)와, 주사선 구동 회로(13)와, 촬상용 광원 구동 회로(14)와, 광 센서 구동 회로(15)와, 촬상 신호 판독 회로(16)를 갖는다. 또한, 화소부(10)에는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 표시 소자(20)와, 매트릭스 형상으로 배치된 촬상 소자(25)를 갖는다. 또한, 촬상 소자(25)는 촬상용 광원 소자(21)와 광 센서(22)를 갖는다.
도 2(A)는, 도 1에 도시한 표시 소자(20)의 구성예를 도시한 회로도이다. 도 2(A)에 도시한 표시 소자(20)는 게이트가 주사선(130)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 신호선(120)에 전기적으로 접속된 N채널형 트랜지스터(201)와, 게이트가 N채널형 트랜지스터(201)의 소스 및 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 고전원 전위(VDD)를 공급하는 배선(111)(이하, 고전원 전위선(111)이라고도 함)에 전기적으로 접속된 P채널형 트랜지스터(202)와, 하나의 전극이 N채널형 트랜지스터(201)의 소스 및 드레인 중 다른 하나, 그리고, P채널형 트랜지스터(202)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 다른 하나의 전극이 고전원 전위선(111)에 전기적으로 접속된 용량 소자(203)와, 애노드(anode)가 P채널형 트랜지스터(202)의 소스 및 드레인의 다른 하나에 전기적으로 접속되고, 캐소드(cathode)가 저전원 전위(VSS)를 공급하는 배선(112)(이하, 저전원 전위선(112)이라고도 함)에 전기적으로 접속된 발광 소자(204)를 갖는다.
또한, 주사선(130)은 주사선 구동 회로(13)에 의하여 전위가 제어되는 배선이다. 또한, 신호선(120)은 신호선 구동 회로(12)에 의하여 전위가 제어되는 배선이다. 또한, 고전원 전위선(111)은 전원 회로(11)에 의하여 고정 전위인 고전원 전위(VDD)가 공급되는 배선이다. 또한, 저전원 전위선(112)은 전원 회로(11)에 의하여 고정 전위인 저전원 전위(VSS)가 공급되는 배선이다. 또한, 주사선(130)은 화소부(10)에 있어서 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 표시 소자(20)의 행마다 형성된다. 그리고, 행마다 형성된 복수의 주사선(130)의 각각의 전위는 주사선 구동 회로(13)에 의하여 독립적으로 제어된다. 마찬가지로 신호선(120)은 화소부(10)에 있어서 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 표시 소자(20)의 행마다 형성된다. 그리고, 행마다 형성된 복수의 신호선(120) 각각의 전위는 신호선 구동 회로(12)에 의하여 독립적으로 제어된다.
도 2(B)는, 도 1에 도시한 촬상 소자(25)가 갖는 촬상용 광원 소자(21)의 구성예를 도시한 회로도이다. 도 2(B)에 도시한 촬상용 광원 소자(21)는, N채널형 트랜지스터(211)와 P채널형 트랜지스터(212)와 용량 소자(213)와 발광 소자(214)를 갖는다. 또한, 도 2(B)에 도시한 촬상용 광원 소자(21)의 회로 구성은, 도 2(A)에 도시한 표시 소자(20)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 다만, 도 2(B)에 도시한 촬상용 광원 소자(21)에서는, N채널형 트랜지스터(211)의 게이트가 점등 기간 제어 신호선(141)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 점멸 제어 신호선(140)에 전기적으로 접속되는 점이 도 2(A)에 도시한 표시 소자(20)와 상이하다. 또한, 촬상용 광원 소자(21)가 갖는 발광 소자(214)는, 표시 소자(20)가 갖는 발광 소자(204)와 비교하여 순간적인 강한 광을 발할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, P채널형 트랜지스터(212)의 전류 구동 능력은 P채널형 트랜지스터(202)의 전류 구동 능력보다 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, P채널형 트랜지스터(212)의 (W/L)의 값이 P채널형 트랜지스터(202)의 (W/L)의 값보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 여기서 W은 채널 폭을 나타내고, L은 채널 길이를 나타낸다.
또한, 점등 기간 제어 신호선(141)은 화소부(10)에 있어서 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 촬상 소자(25)의 행마다 형성된다. 그리고, 행마다 형성된 복수의 점등 기간 제어 신호선(141)은 각각이 공통 배선을 통하여 촬상용 광원 구동 회로(14)에 전기적으로 접속된다. 즉, 복수의 점등 기간 제어 신호선(141) 각각의 전위는, 촬상용 광원 구동 회로(14)에 의하여 일괄 제어된다. 마찬가지로 점멸 제어 신호선(140)은 화소부(10)에 있어서 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 촬상 소자(25)의 열마다 형성된다. 그리고, 열마다 형성된 복수의 점멸 제어 신호선(140)은 각각이 공통 배선을 통하여 촬상용 광원 구동 회로(14)에 전기적으로 접속된다. 즉, 복수의 점멸 제어 신호선(140) 각각의 전위는 촬상용 광원 구동 회로(14)에 의하여 일괄 제어된다.
도 2(C)는, 도 1에 도시한 촬상 소자(25)가 갖는 광 센서(22)의 구성예를 도시한 회로도이다. 도 2(C)에 도시한 광 센서(22)는, 애노드가 리셋 신호선(151)에 전기적으로 접속된 포토 다이오드(221)와, 게이트가 촬상 기간 제어 신호선(152)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 포토 다이오드(221)의 캐소드에 전기적으로 접속된 N채널형 트랜지스터(222)와, 게이트가 N채널형 트랜지스터(222)의 소스 및 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 기준 전위(Vref)를 공급하는 배선(113)(이하, 기준 전위선(113)이라고도 함)에 전기적으로 접속된 N채널형 트랜지스터(223)와, 게이트가 판독 기간 제어 신호선(153)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 N채널형 트랜지스터(223)의 소스 및 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 하나가 판독 신호선(160)에 전기적으로 접속된 N채널형 트랜지스터(224)를 갖는다.
또한, 리셋 신호선(151), 촬상 기간 제어 신호선(152), 및 판독 기간 제어 신호선(153)은 광 센서 구동 회로(15)에 의하여 전위가 제어되는 배선이고, 기준 전위선(113)은 전원 회로(11)에 의하여 고정 전위인 기준 전위(Vref)가 공급되는 배선이다. 또한, 리셋 신호선(151), 촬상 기간 제어 신호선(152), 및 판독 기간 제어 신호선(153)은 화소부(10)에 있어서 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 촬상 소자(25)의 행마다 형성된다. 그리고, 행마다 형성된 복수의 리셋 신호선(151) 각각의 전위는 광 센서 구동 회로(15)에 의하여 독립적으로 또는 일괄로 제어된다. 또한, 행마다 형성된 복수의 촬상 기간 제어 신호선(152) 각각의 전위는 광 센서 구동 회로(15)에 의하여 독립적으로 또는 일괄로 제어된다. 또한, 행마다 형성된 복수의 판독 기간 제어 신호선(153) 각각의 전위는 광 센서 구동 회로(15)에 의하여 독립적으로 제어된다. 또한, 판독 신호선(160)은 화소부(10)에 있어서 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 촬상 소자(25)의 열마다 형성된다. 그리고, 열마다 형성된 복수의 판독 신호선(160)의 전위는 촬상 신호 판독 회로(16)에 의하여 판별된다.
도 3은 본 명세서에 개시된 표시 장치의 일부의 구조예를 도시한 단면도이다. 구체적으로는, 도 3에는 도 2(A)에 도시한 P채널형 트랜지스터(202) 및 발광 소자(204), 도 2(B)에 도시한 P채널형 트랜지스터(212) 및 발광 소자(214), 그리고 도 2(C)에 도시한 포토 다이오드(221)를 도시한다.
P채널형 트랜지스터(202)는 절연 표면을 갖는 기판(200) 위에 형성된 단결정 실리콘을 모체로 하는 p형 불순물 영역(2021, 2022) 및 채널 형성 영역(2020)과, 채널 형성 영역(2020) 위에 형성된 게이트 절연층(2023)과, 게이트 절연층(2023) 위에 형성된 게이트층(2024)을 갖는다. 또한, P채널형 트랜지스터(212)로서 P채널형 트랜지스터(202)와 마찬가지의 구조를 갖는 트랜지스터를 적용할 수 있다. 또한, 여기서는 P채널형 트랜지스터(202, 212)가 단결정 실리콘을 사용하여 구성되는 예에 대하여 나타내었지만, 이들이 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘을 사용하여 구성되는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 여기서는 P채널형 트랜지스터(202, 212)가 톱 게이트형 트랜지스터인 예에 대하여 나타내었지만, 이들의 구조는 톱 게이트형 트랜지스터에 한정되지 않고 보텀 게이트형의 트랜지스터라도 좋다.
포토 다이오드(221)는 발광 소자(214)가 발하는 광 또는 상기 광에 포함되는 특정 파장의 광이 조사됨으로써 광 전류가 생기는 포토 다이오드라면 어떤 구조라도 좋다. 여기서는, 포토 다이오드(221)로서 절연 표면을 갖는 기판(200) 위에 형성된 단결정 실리콘을 모체로 하는 p형 불순물 영역(2121), i형 영역(2122), 및 n형 불순물 영역(2123)에 의하여 구성되는 pin형 포토 다이오드를 적용한다. 또한, 여기서는, 포토 다이오드(221)로서 pn 포토 다이오드를 적용하는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 포토 다이오드(221)의 구조는, 목적의 파장에 대응하여 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가시광선의 파장 영역을 검출하기 위해서는 비정질 실리콘을 사용하여 구성되는 포토 다이오드를 사용하는 것이 바람직하고, 적외선을 포함하는 파장 영역을 검출하기 위해서는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘을 사용하여 구성되는 포토 다이오드를 적용하는 것이 바람직하다.
또한, P채널형 트랜지스터(202, 212) 및 포토 다이오드(221) 위에는, 절연층(230)이 형성된다. 또한, P채널형 트랜지스터(202, 212) 및 포토 다이오드(221)가 갖는 p형 불순물 영역 또는 n형 불순물 영역은 절연층(230) 개구부에 있어서 전극층(241) 내지 전극층(246) 중 어느 것에 접속된다. 또한, 전극층(241) 내지 전극층(246) 위에는 절연층(250)이 형성된다.
발광 소자(204)는 절연층(250) 개구부에 있어서 전극층(242)에 접속된 전극층(261)과, 전극층(261) 위에 형성된 발광층(270)과, 발광층(270) 위에 형성된 전극층(280)을 갖는다. 또한, 발광 소자(214)는 절연층(250) 개구부에 있어서 전극층(243)에 접속된 전극층(262)과, 전극층(262) 위에 형성된 발광층(270)과, 발광층(270) 위에 형성된 전극층(280)을 갖는다. 이와 같이, 도 3에 도시한 발광 소자(204, 214)에 있어서는, 발광층(270) 및 전극층(280)이 공유된다. 따라서, 발광층(270)을 원하는 형상으로 형성하는 공정을 제공할 필요가 없고, 표시용 광원 및 촬상용 광원을 간편하게 제작할 수 있다. 또한, 발광층(270)을 원하는 형상으로 가공하는 공정을 제공하지 않고 발광 소자(204, 214)를 제작하기 때문에 표시 장치의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 여기서 발광층(270)은 전극층(261) 또는 전극층(262) 및 전극층(280) 사이에 생기는 전류에 의하여 백색을 나타내는 광(W)을 발할 수 있고, 또 상기 백색을 나타내는 광(W)이 적어도 적색을 나타내는 광의 파장, 녹색을 나타내는 광의 파장, 청색을 나타내는 광의 파장, 및 황색을 나타내는 광의 파장을 갖는 광인 것으로 한다. 예를 들어, 발광 소자(204) 및 발광 소자(214)로서 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 적용할 수 있다. 또한, 여기서는 전극층(280)을 투광성을 갖는 도전막에 의하여 형성한다. 따라서, 발광 소자(204) 및 발광 소자(214)는 적어도 전극층(280)이 형성된 전극 방향에 대하여 백색을 나타내는 광(W)을 방사할 수 있다. 또한, 여기서는 전극층(261, 262)의 단부 및 절연층(250) 개구부에 격벽층(291) 내지 격벽층(295)이 형성된다. 또한, 격벽층이란 유기 또는 무기 절연물로 이루어지는 층이다. 격벽층(291) 내지 격벽층(295)을 형성함으로써 전극층(261) 또는 전극층(262) 및 전극층(280)의 단락을 방지할 수 있고, 또 발광층(270)의 단절을 억제할 수 있다. 또한, 여기서는 발광 소자(204, 214)가 P채널형 트랜지스터(202) 또는 P채널형 트랜지스터(212)와 중첩하여 형성된다. 이로써 발광 소자(204) 및 발광 소자(214)의 면적(표시 장치의 개구율)을 형상시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 표시 장치는 컬러 필터(300)가 형성되고, 또 투광성을 구비한 밀봉 기판(310)을 갖는다. 또한, 발광 소자(204, 214) 등이 존재하는 영역은 절연 표면을 갖는 기판(200)과 밀봉 기판(310)에 의하여 밀봉된다. 따라서, 발광 소자(204, 214) 등에 수분이 혼입되는 것을 방지하고, 상기 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 컬러 필터(300)는 발광 소자(204)가 형성된 영역의 바로 위에 형성된다. 컬러 필터(300)는 발광 소자(204)로부터 방사되는 백색을 나타내는 광(W)에 포함되는 특정 범위의 파장의 광을 흡수하고, 유채색을 나타내는 광(C)으로 변화시킬 수 있다. 또한, 여기서는 상기 유채색은 적색, 녹색, 청색 또는 황색인 것으로 한다.
또한, 발광 소자(214) 및 포토 다이오드(221)의 바로 위에는, 상기 컬러 필터를 형성할 수 없다. 따라서, 도 3에 도시한 표시 장치에 있어서는 발광 소자(214)가 발하는 백색을 나타내는 광(W)을 피검출물에 조사하고, 또 상기 피검출물에 의하여 반사되는 상기 백색을 나타내는 광(W)을 포토 다이오드(221)에 조사함으로써 피검출물의 촬상을 행할 수 있다.
<표시 장치의 촬상 방법예>
다음에, 상술한 표시 장치의 촬상 방법예에 대하여 도 4(A) 및 도 4(B)를 참조하여 설명한다.
도 4(A) 및 도 4(B)는, 도 1 및 도 2(B), 도 2(C)에 도시한 촬상 소자(25)에 있어서의 촬상 방법예를 도시한 도면이다. 구체적으로는, 도 4(A)는 촬상용 광원 소자(21)가 갖는 발광 소자(214)가 발광하는 상태에 있어서 촬상을 행하는 경우의 일례를 도시한 도면이고, 도 4(B)는 촬상용 광원 소자(21)가 갖는 발광 소자(214)가 발광하지 않은 상태에 있어서 촬상을 행하는 경우의 일례를 도시한 도면이다. 또한, 도 4(A) 및 도 4(B)에 있어서, V(141)는 점등 기간 제어 신호선(141)의 전위를 나타내고, V(140)는 점멸 제어 신호선(140)의 전위를 나타내고, V(151)는 리셋 신호선(151)의 전위를 나타내고, V(152)는 촬상 기간 제어 신호선(152)의 전위를 나타내고, V(153)는 판독 기간 제어 신호선(153)의 전위를 나타내고, V(N)는 N채널형 트랜지스터(222)의 소스 및 드레인 중 다른 하나, 및 N채널형 트랜지스터(223)의 게이트가 전기적으로 접속되는 노드의 전위를 나타내고, V(160)는 판독 신호선(160)의 전위를 나타낸다.
도 4(A)에 도시한 촬상 방법예에 있어서는, 시각 A 전에 점멸 제어 신호선(140)의 전위(V(140))를 로우 레벨의 전위로 하고, 또 점등 기간 제어 신호선(141)의 전위(V(141))를 하이 레벨의 전위로 한다. 따라서, 도 2(B)에 도시한 N채널형 트랜지스터(211) 및 P채널형 트랜지스터(212)가 모두 온 상태가 된다. 따라서, 발광 소자(214)가 발광한다.
시각 A에 리셋 신호선(151)의 전위(V(151)) 및 촬상 기간 제어 신호선(152)의 전위(V(152))를 하이 레벨의 전위로 한다(리셋 동작 시작). 이 때, 상기 노드의 전위(V(N))는 리셋 전위로 설정된다.
시각 B에 리셋 신호선(151)의 전위(V(151))를 로우 레벨의 전위로 한다(리셋 동작 종료, 축적 동작 시작). 이 때, 포토 다이오드(221)에 조사된 광량에 따라 상기 노드의 전위(V(N))의 전위 변화율은 달라진다. 여기서는, 포토 다이오드(221)에 조사된 광량이 많을수록 상기 노드의 전위가 빠르게 감소되는 것으로 한다.
시각 C에 촬상 기간 제어 신호선(152)의 전위(V(152))를 로우 레벨의 전위로 한다(축적 동작 종료). 이후, 상기 노드의 전위(V(N))는 일정 값이 된다. 또한, 상기 노드의 전위(V(N))는 축적 동작 중에 포토 다이오드(221)에 조사된 광량이 많을수록 낮아진다.
시각 D에 판독 기간 제어 신호선(153)의 전위(V(153))를 하이 레벨의 전위로 한다(선택 동작 시작). 이 때, 상기 노드의 전위(V(N)), 즉 도 2(C)에 도시한 N채널형 트랜지스터(223)의 게이트 전압에 따라, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))가 변화된다. 여기서, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))를 미리 하이 레벨의 전위로 해 두면, N채널형 트랜지스터(223)의 게이트 전압이 높을수록 판독 신호선(160)의 전위(V(160))는 낮아진다. 여기서는, 포토 다이오드(221)에 조사된 광량이 많을수록 N채널형 트랜지스터(223)의 게이트 전압은 낮아지는 것으로 하기 때문에, 포토 다이오드(221)에 조사된 광량이 많을수록 판독 신호선(160)의 전위(V(160))는 높아진다.
시각 E에 판독 기간 제어 신호선(153)의 전위(V(153))를 로우 레벨의 전위로 한다(선택 동작 종료). 따라서, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))는 일정 값이 된다. 그 후, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))는 촬상 신호 판독 회로(16)에 있어서 판별된다.
도 4(B)에 도시한 촬상 방법예에 있어서는, 시각 F 전에 점멸 제어 신호선(140)의 전위(V(140))를 하이 레벨의 전위로 하고, 또 점등 기간 제어 신호선(141)의 전위(V(141))를 하이 레벨의 전위로 한다. 따라서, 도 2(B)에 도시한 N채널형 트랜지스터(211)가 온 상태가 되고, 또 P채널형 트랜지스터(212)가 오프 상태가 된다. 따라서, 발광 소자(214)는 발광하지 않는다.
시각 F에 리셋 신호선(151)의 전위(V(151)) 및 촬상 기간 제어 신호선(152)의 전위(V(152))를 하이 레벨의 전위로 한다(리셋 동작 시작). 이 때, 상기 노드의 전위(V(N))는 리셋 전위로 설정된다.
시각 G에 리셋 신호선(151)의 전위(V(151))를 로우 레벨의 전위로 한다(리셋 동작 종료, 축적 동작 시작). 이 때, 포토 다이오드(221)에 조사된 광량에 따라, 상기 노드의 전위(V(N))의 전위 변화율은 달라진다. 도 4(B)에 도시한 촬상 방법예에 있어서는, 발광 소자(214)가 발광하지 않으므로, 도 4(A)에 도시한 촬상 방법예와 비교하여 포토 다이오드(221)에 조사되는 광량이 적어진다. 따라서, 도 4(B)에 도시한 촬상 방법예에 있어서의 상기 노드의 전위는, 도 4(A)에 도시한 촬상 방법예에 있어서의 상기 노드의 전위와 비교하여 느리게 감소된다.
시각 H에 촬상 기간 제어 신호선(152)의 전위(V(152))의 로우 레벨의 전위로 한다(축적 동작 종료). 이후, 상기 노드의 전위(V(N))는 일정 값이 된다.
시각 I에 판독 기간 제어 신호선(153)의 전위(V(153))를 하이 레벨의 전위로 한다(선택 동작 시작). 이 때, 상기 노드의 전위(V(N)), 즉 도 2(C)에 도시한 N채널형 트랜지스터(223)의 게이트 전압에 따라, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))가 변화된다. 여기서, 도 4(B)에 도시한 촬상 방법예에 있어서는, 도 4(A)에 도시한 촬상 방법예와 비교하여 상기 노드의 전위(V(N))가 높아진다. 따라서, 도 4(B)에 있어서의 판독 신호선(160)의 전위((V(160))는 도 4(A)에 도시한 촬상 방법예에 있어서의 판독 신호선(160)의 전위(V(160))와 비교하여 낮아진다.
시각 J에 판독 기간 제어 신호선(153)의 전위(V(153))를 로우 레벨의 전위로 한다(선택 동작 종료). 따라서, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))는 일정 값이 된다. 그 후, 판독 신호선(160)의 전위(V(160))는 촬상 신호 판독 회로(16)에 있어서 판별된다.
또한, 본 명세서에서 개시되는 표시 장치에 있어서는, 도 4(A)의 촬상 방법예에 의하여 촬상된 데이터와, 도 4(B)의 촬상 방법예에 의하여 판별된 데이터의 차분을 검출할 수 있다. 상기 차분을 검출함으로써, 촬상할 때의 외광에 의한 노이즈를 저감시킬 수 있고, 피검출물의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
<표시 장치의 변형예>
상술한 표시 장치는, 본 발명의 일 형태이며, 상술한 표시 장치와 상이한 점을 갖는 표시 장치도 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 상술한 표시 장치에 있어서는, 발광 소자(214)로부터 방사되는 백색을 나타내는 광(W)을 사용하여 촬상을 행하는 구성(도 3 참조)에 대하여 도시하였지만, 상기 촬상을 적외선 영역의 파장의 광을 포함하는 비가시광(非可視光, invisible light)(IR)을 사용하여 행하는 구성(도 5 참조)으로 할 수 있다. 또한, 도 5는 도 3에 도시한 표시 장치의 단면도에 컬러 필터(300)와 동일한 파장 영역의 광을 흡수하는 컬러 필터(301, 302)와, 컬러 필터(300)와 상이한 파장 영역의 광을 흡수하는 컬러 필터(321, 322)를 부가한 도면이다. 여기서, 도 5에 도시한 발광 소자(214)로부터 방사되는 백색을 나타내는 광(W)에는, 적외선 영역의 파장의 광이 포함되는 것으로 한다. 또한, 컬러 필터(301) 및 컬러 필터(321)와, 컬러 필터(302) 및 컬러 필터(322)는 각각 밀봉 기판(310)에 있어서 적층하여 형성된다. 또한, 전자의 적층은, 발광 소자(214)가 형성된 영역의 바로 위에 형성되고, 후자의 적층은 포토 다이오드(221)가 형성된 영역의 바로 위에 형성된다.
이와 같이, 적외선 영역의 파장의 광을 포함하는 비가시광(IR)을 사용하여 촬상을 행함으로써, 상기 표시 장치에 있어서의 표시에 영향을 미치지 않고 촬상을 행할 수 있다. 또한, 표시에 대한 영향을 고려하지 않고, 상기 비가시광(IR)의 강도를 높일 수 있어, 촬상 소자에 있어서의 외광의 영향을 저감시켜 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 상술한 표시 장치를 탑재한 전자 기기의 예에 대하여 도 6(A) 내지 도 6(F)를 참조하여 설명한다.
도 6(A)는 휴대형 정보 통신 단말을 도시한 도면이다. 도 6(A)에 도시한 휴대형 정보 통신 단말은, 적어도 표시 촬상부(601)를 구비한다. 또한, 도 6(A)에 도시한 휴대형 정보 통신 단말은, 예를 들어 표시 촬상부(601)에 조작부(602)를 설치할 수 있다. 예를 들어, 상술한 액정 표시 장치를 표시 촬상부(601)에 사용함으로써, 예를 들어 손가락 또는 펜에 의하여 휴대형 정보 통신 단말을 조작하거나 또는 휴대형 정보 통신 단말에 정보를 입력할 수 있다.
도 6(B)는 카 네비게이션을 포함하는 정보 안내 단말을 도시한 도면이다. 도 6(B)에 도시한 정보 안내 단말은, 표시 촬상부(611), 조작 버튼(612), 및 외부 입력 단자(613)를 구비한다. 예를 들어, 상술한 표시 장치를 표시 촬상부(611)에 사용함으로써, 예를 들어 손가락 또는 펜에 의하여 정보 안내 단말을 조작하거나, 또는 정보 안내 단말에 정보를 입력할 수 있다.
도 6(C)는 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 도시한 도면이다. 도 6(C)에 도시한 노트북형 퍼스널 컴퓨터는, 케이스(621), 표시 촬상부(622), 스피커(623), LED 램프(624), 포인팅 디바이스(625), 접속 단자(626), 키보드(627)를 구비한다. 예를 들어, 상술한 액정 표시 장치를 표시 촬상부(622)에 사용함으로써, 예를 들어 손가락 또는 펜에 의하여 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 조작하거나, 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 정보를 입력할 수 있다.
도 6(D)는 휴대형 게임기를 도시한 도면이다. 도 6(D)에 도시한 휴대형 게임기는, 표시 촬상부(631), 표시 촬상부(632), 스피커(633), 접속 단자(634), LED 램프(635), 마이크로폰(636), 기록 매체 판독부(637), 조작 버튼(638), 센서(639)를 갖는다. 예를 들어, 상술한 표시 장치를, 표시 촬상부(631) 및 표시 촬상부(632), 또는 표시 촬상부(631) 또는 표시 촬상부(632)에 사용함으로써, 예를 들어 손가락 또는 펜에 의하여 휴대형 게임기를 조작하거나, 또는 휴대형 게임기에 정보를 입력할 수 있다.
도 6(E)는 전자 서적을 도시한 도면이다. 도 6(E)에 도시한 전자 서적은, 적어도 케이스(641), 케이스(642), 표시 촬상부(643), 표시 촬상부(644), 축부(645)를 갖는다.
케이스(641) 및 케이스(642)는 축부(645)로 접속되어, 도 6(E)에 도시한 전자 서적은 상기 축부(645)를 축으로 하여 개폐 동작을 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 종이 서적과 같은 동작을 행할 수 있다. 또한, 표시 촬상부(643)는 케이스(641)에 내장되고, 표시 촬상부(644)는 케이스(642)에 내장된다. 또한, 표시 촬상부(643) 및 표시 촬상부(644)는 서로 상이한 화상을 표시하는 구성으로 하는 것, 또는 양자의 표시 촬상부에서 이어지는 화상을 표시하는 구성으로 할 수 있다. 표시 촬상부(643) 및 표시 촬상부(644)를 상이한 화상을 표시하는 구성으로 함으로써, 예를 들어 우측의 표시 촬상부(도 6(E)에서는 표시 촬상부(643))에 문장 화상을 표시하고, 좌측의 표시 촬상부(도 6(E)에서는 표시 촬상부(644))에 화상을 표시할 수 있다.
또한, 도 6(E)에 도시한 전자 서적은 케이스(641) 또는 케이스(642)에 조작부 등을 구비하여도 좋다. 예를 들어 도 6(E)에 도시한 전자 서적의 구성을 전원 버튼(646), 조작키(647)와 스피커(648)를 갖는 구성으로 할 수도 있다. 도 6(E)에 도시한 전자 서적은, 조작키(647)를 사용함으로써, 복수의 페이지가 있는 화상의 페이지를 넘길 수 있다. 또한, 도 6(E)에 도시한 전자 서적의 표시 촬상부(643) 및 표시 촬상부(644) 중 적어도 한쪽에 키보드나 포인팅 디바이스 등을 설치한 구성으로 하여도 좋다. 또한, 도 6(E)에 도시한 전자 서적의 케이스(641) 및 케이스(642)의 뒷면이나 측면에 외부 접속용 단자(이어폰 단자, USB 단자, 또는 AC 어댑터 및 USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속할 수 있는 단자 등), 기록 매체 삽입부 등을 설치하여도 좋다. 또한, 도 6(E)에 도시한 전자 서적에 전자 사전으로서의 기능을 갖게 하여도 좋다.
예를 들어, 상술한 표시 장치를 표시 촬상부(643) 및 표시 촬상부(644), 또는 표시 촬상부(643) 또는 표시 촬상부(644)에 사용함으로써, 예를 들어 손가락 또는 펜에 의하여 전자 서적을 조작하거나, 또는 전자 서적에 정보를 입력할 수 있다.
도 6(F)는 디스플레이를 도시한 도면이다. 도 6(F)에 도시한 디스플레이는, 케이스(651), 표시 촬상부(652), 스피커(653), LED 램프(654), 조작 버튼(655), 접속 단자(656), 센서(657), 마이크로폰(658), 지지대(659)를 갖는다. 예를 들어, 상술한 표시 장치를 표시 촬상부(652)에 사용함으로써, 예를 들어 손가락 또는 펜에 의하여 디스플레이를 조작하거나, 또는 디스플레이에 정보를 입력할 수 있다.
200: 기판 202: P채널형 트랜지스터
204: 발광 소자 212: P채널형 트랜지스터
214: 발광 소자 221: 포토 다이오드
230, 241, 242, 250: 절연층 246, 261, 262, 280: 전극층
270: 발광층 291: 격벽층
292, 293, 294, 295: 격벽층 300: 컬러 필터
310: 밀봉 기판 2020: 채널 형성 영역
2021, 2022, 2121: p형 불순물 영역 2023: 게이트 절연층
2024: 게이트층 2122: i형 영역
2123: n형 불순물 영역

Claims (18)

  1. 제 1 발광 소자 및 제 1 컬러 필터를 포함하는 표시 소자와;
    제 2 발광 소자 및 포토 다이오드를 포함하는 촬상 소자를 포함하고,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자는 백색을 나타내는 광을 발할 수 있고,
    표시는 상기 제 1 컬러 필터를 통하여 상기 제 1 발광 소자로부터 방사되는 광을 사용하여 행해지고,
    촬상은 상기 제 2 발광 소자로부터 방사되는 광을 사용하여 행해지는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 소자는 제 2 컬러 필터 및 제 3 컬러 필터를 더 포함하고,
    상기 제 2 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 서로 중첩되는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 제 1 파장 영역의 광을 흡수할 수 있고,
    상기 제 2 컬러 필터는 제 2 파장 영역의 광을 흡수할 수 있는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 필터를 통하여 상기 제 1 발광 소자로부터 방사되는 광은 적색, 녹색, 청색 및 황색 중 어느 하나인, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자 각각은 유기 일렉트로 루미네선스 소자인, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    발광층은 상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자 사이에서 공유되는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  7. 제 1 발광 소자 및 제 1 컬러 필터를 포함하는 표시 소자와;
    제 2 발광 소자, 제 2 컬러 필터 및 포토 다이오드를 포함하는 촬상 소자를 포함하고,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자는 백색을 나타내는 광을 발할 수 있고,
    표시는 상기 제 1 컬러 필터를 통하여 상기 제 1 발광 소자로부터 방사되는 광을 사용하여 행해지고,
    촬상은 상기 제 2 컬러 필터를 통하여 상기 제 2 발광 소자로부터 방사되는 적외선 영역의 파장의 광을 피검출물에 조사함으로써 행해지는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 촬상 소자는 제 3 컬러 필터를 더 포함하고,
    상기 제 2 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 서로 중첩되는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 제 1 파장 영역에서 광을 흡수할 수 있고,
    상기 제 2 컬러 필터는 제 2 파장 영역에서 광을 흡수할 수 있는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 필터를 통하여 상기 제 1 발광 소자로부터 방사되는 광은 적색, 녹색, 청색 및 황색 중 어느 하나인, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자 각각은 유기 일렉트로 루미네선스 소자인, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    발광층은 상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자 사이에서 공유되는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치.
  13. 제 1 발광 소자 및 제 1 컬러 필터를 각각 포함하는 복수의 표시 소자와, 제 2 발광 소자 및 포토 다이오드를 각각 포함하는 복수의 촬상 소자를 포함하는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 제 1 발광 소자의 점멸 상태 및 상기 제 2 발광 소자의 점멸 상태를 독립적으로 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자는 백색을 나타내는 광을 발할 수 있는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 촬상 소자에 포함되는 상기 제 2 발광 소자의 점멸 상태는 일괄 제어되는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 소자가 온 상태인 기간에 촬상을 행하는 제 1 단계와;
    상기 제 2 발광 소자가 오프 상태인 기간에 촬상을 행하는 제 2 단계와;
    상기 복수의 촬상 소자 각각에 있어서 상기 제 1 단계에서 촬상된 데이터와 상기 제 2 단계에서 촬상된 데이터의 차분을 검출하는 제 3 단계를 더 포함하는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 촬상 소자 각각은 제 2 컬러 필터 및 제 3 컬러 필터를 포함하고,
    촬상은 상기 제 2 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터를 통하여 상기 제 2 발광 소자로부터 방사되는 적외선 영역의 파장의 광을 피검출물에 조사함으로써 행해지는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 촬상 소자 각각은 제 2 컬러 필터 및 제 3 컬러 필터를 포함하고, 상기 제 2 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 서로 중첩되고,
    상기 제 1 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 제 1 파장 영역의 광을 흡수할 수 있고, 상기 제 2 컬러 필터는 제 2 파장 영역의 광을 흡수할 수 있는, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자 각각은 유기 일렉트로 루미네선스 소자인, 촬상 기능을 구비한 표시 장치의 구동 방법.
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