JP2004361945A - フラットパネルディスプレイ - Google Patents

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Abstract

【課題】 フレキシブルなフラットパネルディスプレイ装置を改良すること。
【解決手段】 軟質基板；該軟質基板の片面上に形成された画素配列と、該軟質基板の同一面上に形成され、かつ、当該画素要素へデータ信号および選択信号を提供するため該画素に接続された、ロウ電極およびコラム電極とを有するパッシブマトリックス式ディスプレイ；該基板の同一面上に形成され、かつ、該ロウ電極および該コラム電極に電気的接続された、複数の電気接点；ならびに該軟質基板の同一面上の該パッシブマトリックス式ディスプレイの周辺部に配置され、かつ、該パッシブマトリックス式ディスプレイの画素を駆動するため該電気接点に電気的接続された、分離型のデータドライバおよび選択ドライバ、を含んで成るフラットパネルディスプレイ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイに、より詳細には軟質基板を有するディスプレイに関する。
フラットパネルディスプレイ装置は、今日のモバイルコンピュータ中心社会において広く使用されている。これらのディスプレイは、典型的には硬質基板上に形成され、そして各種の光変調技法（例えば、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオードおよびプラズマ）を利用して画像を形成している。これらのディスプレイには、製造技術、材料および内部接続の制約による基板サイズの制約や、硬質基板の使用による用途の制約がある。
軟質基板を有するディスプレイ装置は多種多様な会社によって開発中である。しかしながら、これらのディスプレイは、典型的に、軟質基板上にアクティブマトリックス式スイッチ回路を形成することの難しさにより、性能が制限される。このようなフレキシブルなスイッチ回路は、いまだ商業的には利用できない。例えば、２００３年４月２２日に発行されたBell他の米国特許第６５５１７１７号明細書に、有機半電極材料および溶剤を含有する溶液を基板に適用することによって製造された有機半電極フィルムが記載されている。得られた有機半電極フィルムは、比較的高い電荷担体を示す大面積を有する。
別態様として、ディスプレイ基板上にスイッチ回路を含まないパッシブマトリックス式ディスプレイ設計を採用することもできるが、この場合、発光要素数を減らさざるを得ず、ビデオ映像可能なフルカラーディスプレイとして有用なものにはならない。また、パッシブマトリックス式ディスプレイは、特に大画面ディスプレイの場合、電極の導電性に制約があることや、表示フリッカを抑えるために高い電流およびリフレッシュレートが必要となることにより、輝度も制限される。例えば、パッシブマトリックス式ＯＬＥＤディスプレイの解像度は、典型的には、１００カンデラ／ｍ２の表示輝度レベルで約１００〜２００ロウに制限される。
パッシブマトリックス式ディスプレイの場合、一度に活性化されるロウは１本だけであり、複数のロウを高周波で順次活性化することにより連続ディスプレイの幻影を創出する。その結果、ディスプレイの輝度を維持し、かつ、表示フリッカの出現を防止するため、活性化時の画素は非常に高輝度でなければならない。このような輝度を達成するためには、ロウ電極とコラム電極が、ロウ電極に沿った電圧降下を極力抑えるため高い導電率を有する必要がある。ロウ電極とコラム電極のいずれか一方は、画素から光を脱出させるため、画素の上方または下方において透明でなければならない。この透明性が、電極の電流運搬性能を制限する。ロウ電極とコラム電極の役割は相互交換され得る。
２００２年１２月２６日に発行されたSanford他の米国特許出願公開第２００２／０１９６４０２号明細書に、基板と、該基板の上に配置された表示要素であって、第１電極；第２電極；該第１電極と該第２電極の間に配置された光スイッチング材料を有するものと、該第１電極へ信号を電気的に結合させるため該基板を貫通するビア（via）とを含むＯＬＥＤディスプレイが記載されている。しかしながら、このＯＬＥＤパッシブマトリックス式ディスプレイの問題を解決するための方法は、ビアの使用により製造上の問題が生じるため、例えばディスプレイの気密封止が困難となるため、軟質基板には適さない。
軟質基板上で従来型の電子部品を使用することによりフレキシブルなコンピュータを形成することは知られている。例えば、２００３年３月１３日に発行されたSalmonの米国特許出願公開第００４８２５６号明細書に、４５４グラム（１ポンド）未満も可能な軽量計算装置の構築方法が記載されている。この計算装置はマザーボード、キーボードおよびディスプレイを含むことができる。別態様として、該装置はマザーボード、ディスプレイおよびスピーチ処理性能を含むこともできる。マザーボードは、硬質キャリヤを使用して、軟質基板上に構築されることが好ましい。ＩＣ（集積回路）チップは、該ＩＣチップ上でスタッドバンプを使用するフリップチップボンドを採用して取り付け、対応するウェルにマザーボード上ではんだを充填する。しかしながら、このようなシステムは追加のボードを含むマザーボードを使用するため、システムのサイズおよび製造コストが増大し、フレキシブルなディスプレイにまつわる問題をアドレスしない。
軟質基板上で有機発光ダイオード技術を使用することによりディスプレイを形成することは知られている。例えば、２００３年２月２０日に発行されたYamazaki他の米国特許出願公開第２００３／００３４４９７号明細書に、プラスチック基板上に形成されたＯＬＥＤを含む発光デバイスであって、該プラスチック基板が複数のバリヤフィルムおよびラミネート構造を含むものが記載されている。この技術は、軟質基板上のディスプレイの内部接続またはスイッチ回路の問題をアドレスしない。
また、軟質基板に、小型集積回路を接続する導電要素を組み合わせることも知られている。例えば、２００２年５月２３日に発行されたJacobsen他の米国特許出願公開第２００２／００６１３９２号明細書に、ディスプレイを形成するための装置および方法が記載されている。その発明の一態様は、基板上に複数のブロックを付着させ、内部接続を表面に付着させた軟質層を結合させることに関する。その発明の別態様は、軟質層の長さ方向に沿ってディスプレイを形成するに際し、回路要素を表面に有する複数の要素を含有するスラリーで該軟質層上を洗浄し、これを該軟質層にあるくぼみ領域またはホールに滑り込ませることに関する。その後、表面に内部接続を付着する。別の態様として、軟質層上に内部接続を配置してから複数の要素を含有するスラリーを適用するものもある。しかしながら、このような設計では多数の発光回路要素が必要となるため、解像度の低下や、ディスプレイサイズの増大を招く上、より複雑な製造工程が要求される。
米国特許第６５５１７１１号明細書 米国特許第５１６４８５３号明細書 米国特許第５０６１５６９号明細書 米国特許第４７６９２９２号明細書 米国特許出願公開第２００１／００１５７８８号明細書 米国特許出願公開第２００２／００３０７８４号明細書 米国特許出願公開第２００２／００６１３９２号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１２２３４９号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１２６０８２号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１３５７２６号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１８６２１０号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１９６４０２号明細書 米国特許出願公開第２００３／００３４４９７号明細書 米国特許出願公開第２００３／００４８２５６号明細書 米国特許出願公開第２００３／００６３４５２号明細書 米国特許出願公開第２００３／００６８８４２号明細書
したがって、フレキシブルなフラットパネルディスプレイ装置を改良する必要がある。
上述したニーズは、軟質基板；該軟質基板の片面上に形成された画素配列と、該軟質基板の同一面上に形成され、かつ、当該画素要素へデータ信号および選択信号を提供するため該画素に接続された、ロウ電極およびコラム電極とを有するパッシブマトリックス式ディスプレイ；該基板の同一面上に形成され、かつ、該ロウ電極および該コラム電極に電気的接続された、複数の電気接点；ならびに該軟質基板の同一面上の該パッシブマトリックス式ディスプレイの周辺部に配置され、かつ、該パッシブマトリックス式ディスプレイの画素を駆動するため該電気接点に電気的接続された、分離型のデータドライバおよび選択ドライバ、を含んで成るフラットパネルディスプレイを提供する本発明によって満たされる。
本発明は、軟質基板に担持されたフラットパネルディスプレイ装置であって該軟質基板の上に集積回路を形成することを要しない装置を提供する点で有利である。
図１を参照する。本発明によるフレキシブルなディスプレイ装置は軟質基板１０を含む。軟質基板１０の片面上に形成されたロウ電極１２およびコラム電極１４が、ロウ電極とコラム電極とが重なり合うところで、パッシブマトリックス式画素要素１３のロウ１８およびコラム１９を画定する。ロウ電極１２およびコラム電極１４は、パッシブマトリックス式画素要素１３の配列１６へデータ信号および選択信号を提供する。ロウ電極１２およびコラム電極１４は、それぞれ電気接点４４および４５と接続されている。分離型のデータドライバ２２および選択ドライバ２３は、軟質基板上の配列１６の周辺部に配置され、かつ、電気接点４４および４５と電気的接続されている。分離型のデータドライバ２２および選択ドライバ２３は、軟質基板１０とは別の独立分離型の硬質基板（例、シリコン）の上に形成された従来型集積回路であり、そして軟質基板１０のロウ電極１２およびコラム電極１４が配置された同一面上に取り付けられる。分離型のデータドライバ２２および選択ドライバ２３は、パッシブマトリックス制御スキームを使用して画素要素１３を駆動し、そしてアドレス、データおよび制御線２４を介して表示制御器３０から提供されるアドレスおよびデータ制御信号に応答する。データ値は、アドレスデータ線および制御線を使用する従来型のメモリー書込み技法を採用して、データドライバ２２に書き込むことができる。別態様として、直列式シフトレジスタを使用してデータをデータドライバに直列的に書き込むことにより、データ値をデータドライバ２２に書き込むこともできる。
図２を参照する。軟質基板１０の上に、ＯＬＥＤディスプレイのような発光表示装置の画素を形成することができる。発光性ＯＬＥＤ材料層２０は、従来技術として知られているように、電極１２および１４の間に配置される。例えば、該層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層を含むことができる。１本のコラム１９と１本のロウ１８を介して（図１参照）ＯＬＥＤ要素に電圧を印加すると、当該コラムとロウの交差部においてＯＬＥＤ要素に電圧が印加され、光が放出される。この設計ではＯＬＥＤ要素のロウまたはコラムの全体に同時に電圧を印加することができるが、ロウまたはコラムの一方だけを一度に活性化してもよい。
図３を参照する。分離型データドライバ２２は、コラム１９上の各画素１３の輝度値を保存するメモリー４０を含む。該値は、表示制御器３０によってアドレス、データおよび制御線２４を介してドライバ回路２２に書き込まれる。メモリー４０に保存されると、アドレス発生器またはタイミング制御器４２がメモリー４０内の値を走査し、各コラム１９のドライバ要素４８に該値を順次適用し、そこでそれを保存して電気接点４４の上に表示する。該値は、メモリー４０にアナログ形態で保存してもよいし、デジタル値として保存してもよい。該値をデジタル値として保存する場合、図示されているように、デジタル／アナログ変換器によってアナログ電圧または電流に変換することができる。
分離型選択ドライバ２３は、データを表示するロウ１８を選択する。図４を参照する。より簡素な選択ドライバ２３は、クロック５０および同期信号５２を介してドライバ回路２２で同期される。ライン本数のより少ない小型ディスプレイの場合、より簡素なドライバ回路２３をドライバ回路２２に組み込むことができる。別態様として、後述するように、配列１６を分離独立的にアドレス可能な複数の領域に分割する場合には、ドライバ２２および２３を組み込むことができる。
動作に際しては、制御器３０が、各画素位置１３において放出される光に対応するアドレス信号およびデータ信号の形態のデータを提供し、そのデータをデータドライバ２２に預ける。同期５２およびクロック５０の信号を使用してドライバ２２および２３を同期させることで、データ（コラム）ドライバ２２が第１ロウの画素についてのデータを表示し、かつ、対応する選択（ロウ）ドライバ２３が当該ロウ内の画素の全部を同時に活性化することにより、１本のロウの画素を表示する。第２サイクルにおいて、データドライバ２２が第２ロウの画素についてのデータを表示し、かつ、選択ドライバ２３が第２ロウを活性化し、その後各ロウについて同様とする。これらの回路は、従来型の硬質基板を使用する従来の集積回路技術を採用して製造することができる。
コラム１４とロウ１２の電極は、長くなる場合または導電率が低い場合に、問題となることが知られている。各種ロウおよびコラム電極を駆動するため複数の分離型ドライバを使用することにより、ロウ電極１２を短くすることができる。図５を参照する。データドライバ２２ａおよび２２ｂは、それぞれコラム１９の半分を駆動し、選択ドライバ２３ａおよび２３ｂは、それぞれロウ１８の半分を駆動する。電極のより近くに配置された複数の分離型ドライバを使用することにより、電極に接続された最終画素１３までのドライバからの総距離が短くなることにより、物理的により大きな表示面積を構築することが可能となる。図６を参照する。選択ドライバ２３ａ、２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄは、各選択ドライバでロウの４分の１を駆動することにより、ロウ電極１８の全長をさらに短縮する。その上、ドライバ２２および２３からの出力ドライバ線の本数が制限され、配列１６のロウ１８およびコラム１９の全部を駆動するため追加の分離型ドライバが必要となることもある。このように、複数の分離型ドライバを使用することは有利である。
画素要素１３をリフレッシュしなければならない割合、したがって輝度および電流は、データを同時に印加することができるロウの本数の関数となる。リフレッシュレートの向上を可能にするため、画素１３の配列１６を、データを同時に表示することができるアドレス可能な独立した領域に分割することができる。
図７を参照する。配列は、データを同時に表示することができる２つの部分ＡおよびＢに分割されている。部分Ａは、データドライバ２２ａおよび２２ｂによって駆動され、一方、部分Ｂは、データドライバ２２ｃおよび２２ｄによって駆動される。このように、例えば、部分Ａの第１ロウを部分Ｂの第１ロウと同時に書き込むことができ、よって当該ディスプレイの表示レートを２倍に（すなわちリフレッシュレートを半分に）し、そしてより大きなパッシブマトリックス式ディスプレイ配列のサイズを２倍にすることができる。図８に示したように、２つの部分ＡおよびＢの間に共通ロウ選択信号を採用することにより、より長いロウ電極１２を犠牲にして選択ドライバ２３の数を減らすことができることに留意されたい。
図９を参照する。配列１６を、分離独立的にアドレス可能なさらに小さな領域に分割してもよい。この分割は、コラム電極１４と接続される導体７０を配列１６の周辺部へ送り、それらを分離型のデータドライバ２２ａおよび２２ｂならびに選択ドライバ２３ａおよび２３ｂと接続することによって行うことができる。上述したように、このタイプのレイアウトによると、データドライバおよび選択ドライバを１つの分離型チップ上に集積することができ、コストの削減およびレイアウトの改良が可能となる。
配列を分離独立的にアドレス可能な一段と小さな領域に縮小するプロセスは、継続可能ではあるが、ドライバのコスト、提供可能なピンの本数、および導体７０を配設するスペースによる制約を受ける。電極１２のサイズを小さくすることにより収容可能な導体７０を増加させ、配列１６の分離独立的にアドレス可能な領域への分割を配列１６の内部で行うことができる。電極１２のサイズを小さくすると、ディスプレイのフィルファクタが低下するが、パッシブマトリックス式ディスプレイの要素数を増加させることができる。本発明者は、実験を行い、２５．４ｍｍ（１インチ）当たり１００画素を上回る解像度を示すディスプレイの場合、フィルファクタが低下しても、ディスプレイの知覚画質は大幅には低下しないことを実証した。
本発明によるディスプレイは、最初に、軟質基板１０に、該基板を通して水分が移動しないように、適当なバリヤ層を設けることによって構築することができる。その基板上で、電極１２および１４ならびに導体７０を絶縁材と一緒にパターン化し、そして適当な発光材料、例えばＯＬＥＤ材料を、該電極の上にパターン化して付着させる。発光材料は複数の層を構成することができる。次いで、その発光材料の上に第２電極をパターン化して付着させ、発光画素１３を形成する。ドライバ回路２２および２３は、従来型の集積回路技法を利用して別個独立に製造される。これらの回路は、軟質基板の発光体配設面と同一面上に配置され、各種公知技術、例えば、未包装チップの基板からのワイヤボンディングまたは表面搭載もしくはフリップチップ技術を使用して、電極１２および１４と接続することができる。その後基板を封入し、コネクタおよび制御器３０を設けてディスプレイが完成する。封入は、ドライバ２２および２３の上に同時に設けることができる。別態様として、封入を、ドライバ２２および２３のための各種結合および封入工程を可能にするように、複数の段階で行うか、または周辺部にのみ延在させてもよい。
ディスプレイは、基板または封入体を通して光を放出することができる。電極１２または１４は、発光領域においては、当該ディスプレイから光を漏出させるよう透明でなければならないが、基板上の他の領域では、より厚くして導電性を一層高くすることができる。
本発明は、好ましい態様として、例えば、１９８８年９月６日に発行されたTang他の米国特許第４７６９２９２号明細書および１９９１年１０月２９日に発行されたVanSlyke他の米国特許第５０６１５６９号明細書に記載されているような、低分子系または高分子系のＯＬＥＤからなる有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むデバイスにおいて採用される。
本発明の一態様によるパッシブマトリックス式ディスプレイを示す略図である。 従来型ＯＬＥＤを示す略図である。 本発明において有用なデータドライバを示す略回路図である。 本発明において有用な選択ドライバを示す略回路図である。 本発明の別態様によるパッシブマトリックス式ディスプレイを示す略図である。 本発明のさらに別態様によるパッシブマトリックス式ディスプレイを示す略図である。 本発明のさらに別態様によるパッシブマトリックス式ディスプレイを示す略図である。 本発明のさらに別態様によるパッシブマトリックス式ディスプレイを示す略図である。 本発明のさらに別態様によるパッシブマトリックス式ディスプレイの一部を示す略図である。
符号の説明
Ａ，Ｂ…個別にアドレス可能な領域
１０…軟質基板
１２…ロウ電極
１３…画素要素
１４…コラム電極
１６…配列
１８…ロウ
１９…コラム
２０…ＯＬＥＤ材料
２２，ａ，ｂ，ｃ，ｄ…データドライバ
２３，ａ，ｂ，ｃ，ｄ…ロウドライバ
２４…制御線
３０…制御器
４０…メモリー
４２…アドレス発生器
４４、４５…電気接点
４６…デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
４８…ドライバ要素
５０…クロック
５２…同期
７０…導体

Claims (1)

  1. ａ）軟質基板；
    ｂ）該軟質基板の片面上に形成された画素配列と、該軟質基板の同一面上に形成され、かつ、当該画素要素へデータ信号および選択信号を提供するため該画素に接続された、ロウ電極およびコラム電極とを有するパッシブマトリックス式ディスプレイ；
    ｃ）該基板の同一面上に形成され、かつ、該ロウ電極および該コラム電極に電気的接続された、複数の電気接点；ならびに
    ｄ）該軟質基板の同一面上の該パッシブマトリックス式ディスプレイの周辺部に配置され、かつ、該パッシブマトリックス式ディスプレイの画素を駆動するため該電気接点に電気的接続された、分離型のデータドライバおよび選択ドライバ
    を含んで成るフラットパネルディスプレイ。
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