JP2005533269A - 平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復する方法 - Google Patents

平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復する方法 Download PDF

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Abstract

平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復する方法は、所定の期間、前記平面ディスプレイの影響されたサブエリアに追加の電流を通電し、当該電流は、少なくとも1つの欠陥又は少なくとも1つの欠陥の特定の周囲を、当該少なくとも1つの欠陥の初期抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗状態に変化するように選択される、ことを特徴とする。

Description

本発明は、平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復する方法に関する。「低オーム」は、欠陥によって生じるリーク電流が、人間の目に対するディスプレイの視覚性能に影響を及ぼすことを意味する。
平面ディスプレイは、少なくとも1つの透明電極層と、発光、吸光若しくは偏光層又はその他の種類の光変調層と、カウンタ電極層とを有する構造化された層の積層構造である。1つ又は全ての電極層及び光変調層は、典型的にはサブエリアのスイッチ駆動によって、ディスプレイのサブエリアの個々のアドレシングを許可するように構成されている。マトリクスタイプのディスプレイにおいてはこのサブエリアは単一のピクセルから構成されている一方で、セグメントディスプレイにおいては、各セグメントがサブエリアを規定する。
発光ポリマーに基づいた自己発光パッシブ型のセグメント又はマトリックスディスプレイは、数年前に市場に入ってきた。この種のディスプレイは、例えば発光化合物を有する有機材料によって生じるエレクトロルミネッセンスの現象を利用する。この有機層は、該有機層と接触する2つの電極間に挟まれる。適切な電圧を印加することによって、負電極(即ちカソード)は電子を注入し、正電極(即ちアノード)は正孔を注入する。これらの電子及び正孔の再結合は、光を生成することができる。反対(反転)方向にバイアスされると、電流は、残留漏れレベルまで低下させられ、これにより、ダイオードに似た電流電圧特性を生じる。この種類のディスプレイは、(高分子)発光ダイオード(LED)ディスプレイとも呼ばれる。発光有機層の堆積は、スピンコーティング若しくはプリンティング等の非真空湿式化学プロセス又は蒸発若しくは化学蒸着等の真空蒸着技術によって行われることができる。非真空式プロセスは、真空蒸着プロセスと比較して高い分子量の有機材料を利用する。両種のディスプレイを区別するために、非真空型は、一般的にポリマーLEDディスプレイ(PLED)と呼ばれる一方で、真空型は、一般的に有機LED(OLED)と呼ばれる。
パッシブマトリクス駆動方式において、1つの電極層はカソード(例えばライン)ドライバに接続され、第2の電極層はアノード(例えばコラム)ドライバに接続される。ディスプレイ情報は、所与のフレーム速度で更新される。所与の多重レート(通常ディスプレイのアノード又はカソードの数に等しい)によるアノード又はカソードの時間多重スイッチングによって、各アノード又はカソードは、通常ライン時間と呼ばれる1／[(多重レート)掛ける(フレームレート)]の最大時間間隔でアドレスされる。アクティブマトリクス駆動方式においては、アドレス可能な半導体スイッチの構成が、各ディスプレイサブエリアの近くに配置される。スイッチング位置の更新は、所与のフレーム速度で行われる。駆動するアノードライン又はカソードラインの時間多重は要求されない。従って、利用可能なライン時間は、1/[フレーム速度]以下になる。ディスプレイ情報の更新は、各ディスプレイサブエリアのデータ及びアドレスラインのプログラミングによって行われる。
全てのディスプレイに共通する事項が、光変調層を通じるリーク電流の突然の又は段階的な増加によって生じる厳しい寿命の問題である。この絶縁抵抗不良は、欠陥又は構造上の不均質性、例えば、基板に付着した粒子、ディスプレイの処理の最中の粒子汚染、又は、パッケージング過程若しくは材料から来る粒子によって生じる。構造上の不均質性は、例えば層のピンホール又は小丘(hillock)である。スクリーニング又はバーンイン手順は、寿命の間中のこれらの欠陥の活性化に対しての保証にはならない。
良い視覚性能を有する信頼性のあるディスプレイは、小さいリーク電流を有しなければならない。小さいとは、輝度及びコントラストが、局所的な欠陥を通じた寄生電流に影響を受けないことを意味する。例えば、増加したリーク電流を示す発光パッシブ駆動ディスプレイのサブエリアは、より少ない光を発するか又は全く光を発しないことすらある。更に、短絡したアノード又はカソードには余分の光がありうる。損傷は、ディスプレイの他の部分の過度なストレスにより、セルのアクティブな部分に伝播するかもしれない。最後に、ドライバ電気素子及び電気素子とディスプレイとの間の相互接続のオーバーローディングのために、完全な故障の危険性がある。
欠陥は、決して排除されることができない。従って、ディスプレイの寿命は、発光層の本来備わった寿命よりも下に低下しうる。これを回避するために、ディスプレイの空孔に特別な充填ガスを用いることによって、又は、例えばカソード層上への追加の層の塗布によって、局所的な欠陥を不動態化することが知られている。他の手段は、例えば国際特許出願第01/22504号にて開示したように、完成品の出荷検査の改善された選択手順を目指している。
本発明の目的は、積層の本来備わった自己回復特性を利用することによって平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復する方法を提供することである。
この目的は、所定の期間、平面ディスプレイの影響されるサブエリアに追加の電流を通電することによって解決され、当該電流は、少なくとも1つの欠陥又は少なくとも1つの欠陥の特定の周辺部を、当該少なくとも1つの欠陥の初期抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗状態に変化するように選択される。
「追加の電流」は、この電流が通常操作における電流とは異なった電流であることを意味する。具体的には、追加の電流は、逆電流であってもよい。
特に、「高オーム」は、リーク電流が無視されることができ、回復された欠陥が人間の目に対するディスプレイの視覚性能にもはや影響しないということを意味する。有機又は高分子発光ダイオードディスプレイについては、高オーム状態は、関係I(-V) << I(+V)が成り立つ(+Vは、ディスプレイ駆動に関連した全電圧についての発光の極性である)ことを特徴とする。
有機又は高分子LEDディスプレイについては、本発明は、ディスプレイ又はディスプレイの一部の不良ピクセル又はセグメントを逆転方向の規定された電気的ストレスに露出することによって欠陥を溶解させることに基づく。この電流は、ディスプレイの破壊を回避するために、特定の境界内に留まらなければならない。欠陥が融解されると、この欠陥は、この過度な電気的ストレスによって高オーム状態に切替え直される。
好適な実施例において、前記電流は、開始値から最大値まで段階的に増加される。
前記所定の期間は、前記ディスプレイのライン時間の一部若しくは完全なライン時間又はフレーム時間であってもよい。
前記ディスプレイは、好適には有機又は高分子発光ダイオードディスプレイであるが、あらゆる他の種類の平面ディスプレイが用いられることができる。これは、エレクトロルミネッセントディスプレイ、液晶ディスプレイ及びその他の平面ディスプレイを含む。
パッシブ駆動ディスプレイにおいて、回復電流は、取り付けられたアノード又はカソードドライバによって、1つ又は幾つかのアノード又はカソードラインをグラウンド又は供給電圧に接続することによって生成されてもよく、これにより、影響されるサブエリアの電位差又は電流の流れが最大化される。アクティブ駆動ディスプレイにおいて、供給電圧ラインが反対極性に切り替えられるか、又は、グラウンドと供給電圧ラインとがスイッチによって交換される。ピクセルを駆動するために用いられる半導体スイッチは、双方向スイッチとして設計されなければならない。
有機又は高分子LEDディスプレイについては、有利には、回復電流はダイオードの反転方向に流れる。
回復電流は、アナログ供給電圧の振幅及び極性を変化させることによって、アノード若しくはカソードの並列切り換え若しくは短絡によって、又は、アナログ駆動の電気素子の出力インピーダンスの適応によって、調整されることができる。このことは、電力損失を欠陥サイトで最大化又は調整して単一の欠陥又は幾つかの欠陥の効率的な回復を可能にするための、前記少なくとも1つの欠陥の抵抗とアナログ駆動回路の有効出力抵抗との間のインピーダンスマッチングを許可する。
本発明による方法は、ディスプレイの各アノード及びカソードラインのためのプログラマブルドライバを備えたパッシブ駆動ディスプレイに、又は、プログラマブルアドレス及びデータラインを備えたアクティブ駆動ディスプレイに有利に利用される。
平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復するための装置は、少なくとも1つの欠陥又は少なくとも1つの欠陥の特定の周辺部を、当該少なくとも1つの欠陥の初期抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗状態に変化するように制御手段によって選択された追加電流を供給するための手段と、所定の期間、平面ディスプレイの影響されるサブエリアに前記追加の電流を通電するための手段とにより特徴付けられる。前記所定の期間は、更に、前記制御装置によって設定されてもよい。
好適には、前記装置は、アノード又はカソードの並列切り換え又は短絡によってディスプレイの実効電極抵抗を低下させるための手段を含む。
ディスプレイの各ライン又はカソード及びコラム又はアノードのためのドライバが設けられる場合、本装置は、1つ又は幾つかの前記コラムドライバ若しくはアノードドライバ又は前記ラインドライバ若しくはカソードドライバをグラウンド又は供給電圧に接続するための手段を含んでもよい。
アクティブ駆動マトリクスディスプレイへのアプリケーションにおいて、アナログ供給電圧ラインの電位又はアナログ供給電圧ライン及びグラウンド電圧ラインの両方を変更するための手段が提供されてもよい。
また、装置は、前記ドライバの少なくとも1つの出力インピーダンス又はアナログ電源若しくは電圧の出力インピーダンスを適応させるための手段を含んでもよい。
以下で、本発明のこれらの及び他の側面が、図面を参照して更に説明される。
本発明は、例示として有機又は高分子発光ダイオードディスプレイを参照して示される。
図1は、アノードドライバ及びカソードドライバが含まれる、発光ダイオードと共に構築されるマトリクスディスプレイの一部の等価回路を示す。アノードドライバは、通常、電流に依存する出力特性Ra(I)を有する定電流源として設計される。Rcolは、欠陥をアノードドライバに接続するセルの内部抵抗である。欠陥自体は、抵抗Rdによって特徴付けられる。本実施例においては、カソードc1が選択される一方で、カソードc2及びc3は非選択状態にされる。対応するカソードドライバ出力特性は、抵抗Rc, sel及びRc deによって決定される。共通カソードモードにおいて多重化された駆動を仮定すると、カソードドライバを使用することによって必要な回復エネルギーを供給するのに以下の方法が可能である:
1. 最小期間tminの間、アノード電位a1を強制的にグラウンドに移動する。必要時間は、ディスプレイの通常のライン時間の一部とされることができ、必要に応じて、アノードは全ライン時間の間強制的にグラウンドに移動されることができる。グラウンドへの結合には、電流に依存するアノード出力特性が使用されることができ、そのため、Ia=0ならばRa(I)=0である。
グラウンドへの結合の代替例が図2に提供され、ここではスイッチSはアノードドライバと並列に接続されており、スイッチSが閉じられるとこのアノードドライバは短絡する。
2. 1つよりも多いカソードがグラウンドにスイッチされることができる。代わりに、2つのカソードがグラウンドにスイッチされることができ、又は、1つを除いた全てのカソードがスイッチされることさえできる。回復電流が接地されたカソードドライバによって低下されるという利点がある。この運転モードは、以下で「逆多重」運転モードと呼ばれる。2つの隣接したカソードc3及びc1が選択される方式が、図3に示される。
3. 所与のドライバ出力インピーダンスについて、欠陥Rdにおいて放散されるパワーは、インピーダンスマッチングによって、即ち、Rdが電気的環境の全出力インピーダンスに等しいときに、最大化される。欠陥を融解するために逆多重化が用いられる場合、この条件は、Rc, deがRdにほぼ等しくなければならないことを要求する。最大の可能な範囲の欠陥をカバーするために、非常に低オームのカソードドライバ出力が用いられることができる。カソードドライバで実現される抵抗値Rc, de及びRc, selは、セルの最大許容可能回復力及び短絡の周波数に関連していなければならない。さもなければ、回復が欠陥の周りのカソード層の蒸発に基づいている場合には、黒点がディスプレイ内に生成する危険性がある。
発光ダイオードディスプレイの欠陥を回復するために、1.〜3.の手段の組合せを取ることができる。
本発明による方法を利用することによって、パッシブ又はアクティブ駆動ディスプレイの寿命を改善する方法は、3つの異なった手順を用いることができる。
第1の手順(「強制的欠陥回復」と呼ばれる)においては、上記の手段1.〜3.のうちの1つが、所定の時間に又は特定の時間間隔で定期的に実行される。所定の時間は、ディスプレイの電源を入れる又は待機モードにする等の時間であってもよい。適切な時間間隔は、nフレームごとの期間であることができ、ここでnは整数である。この状況では欠陥の位置は知られていないため、この回復方法はディスプレイ全体に適用されなければならない。
図4は、「検出欠陥回復」という第2の手順を示し、この実施例においては、非選択状態のカソードドライバのレジスタにおける電圧降下の監視によってディスプレイの欠陥を検出するために、検出電気素子が用いられる。電圧が所与の制限値を越える場合、回復サイクルが検出回路の出力ラインによって作動される。これは、カソードドライバが欠陥検出回路によって拡張されなければならないことを意味する。追加の又は代替の検出回路が、アノードドライバに又はカソードドライバの選択されたレジスタに適用されることができる。後者は、アノード電位が検出の間、強制的にゼロにされることを要求する。検出欠陥除去は、回復サイクルは必要なときにのみ適用され、サイクルは、ディスプレイの影響される部分に、例えば増加した漏れを示す単一のラインに、制限されることができる、という利点がある。
検出欠陥回復が適用される場合、カソードドライバの出力特性を欠陥抵抗レベルに基づいて変化させることが可能である。欠陥回復が成功しなかった場合、図5に示されるように、例えばカソードドライバの出力ラインの調整可能なレジスタを用いることにより、出力抵抗が変化されることができる。従って、この手順は、「制御欠陥回復」という名前をつけられる。
実施例は、通常カソード方向を意味するライン方向の多重化に基づくディスプレイドライバ概念によって説明された。しかし、提案された手段は、更に、通常アノード方向であるコラム方向の多重化にも適している。
本発明は、最適なエネルギー量で欠陥を回復するために欠陥に供給される回復エネルギーのためにカソード及び／又はアノードドライバのソース及びシンク機能を用いる。
アクティブ駆動回路において、回復方法はアナログ方式で適用されることができる。図6は、アクティブマトリクスディスプレイの単一のピクセルの等価回路を示す。有機又は高分子発光ダイオードディスプレイの光生成電流は、供給電圧ラインによって供給され、ピクセルがデータ及びアドレスラインによってアドレスされたという条件で、特定の期間導電性である半導体スイッチを通じて流れる。蓄積キャパシタは、次のフレームがプログラムされるまでスイッチキャパシタゲートの電位を保存する。
反転した電流の流れによって欠陥を回復するために、アナログ供給電圧ラインの電位は、グラウンドに対して正から負に変更されることができ、又は、図7に示されるように、グラウンドとアナログ供給電圧とが、回復サイクルの間交換されることができる。
アクティブ駆動マトリクスディスプレイにおいて、欠陥の検出は、ピクセル輝度がゼロにプログラムされる期間の間、アナログ電源又はグラウンドライン上の電流レベルを監視することによって可能である。
制御された欠陥回復は、アナログ供給電圧の出力インピーダンスを適応させることによって、又は、回復サイクルの間にアナログ供給電圧の振幅を調整することによって、達成されることができる。
あるいは、ピクセルを駆動するために用いられる(1つ又は複数の)半導体スイッチのオン抵抗(伝導状態のスイッチの抵抗)が、データライン及びアドレスラインにおいて適当な電圧を調整することによって調整されることができる。
アノードドライバ及びカソードドライバを含む発光ダイオードを有するパッシブ駆動マトリクスディスプレイの等価回路であって、アノードa2及びカソードc2に接続されたピクセル抵抗Rdの欠陥に影響を受ける等価回路を示す。 アノードドライバの出力にスイッチが追加されている図1に類似した等価回路を示す。 異なったカソードドライバ方式が用いられる図1に類似した等価回路を示す。 ディスプレイの欠陥を検出する検出電気素子を含む図1に類似した等価回路を示す。 制御された欠陥回復のための図1に類似した等価回路を示す。 データライン及びアドレスラインを含む発光ダイオードを有するアクティブ駆動マトリクスディスプレイの等価回路を示す。 供給電圧とグラウンドラインとの極性が交換された図6に類似した等価回路を示す。

Claims (17)

  1. 平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復する方法において、所定の期間、前記平面ディスプレイの影響されるサブエリアに追加の電流を通電し、当該電流は、少なくとも1つの欠陥又は少なくとも1つの欠陥の特定の周辺部を、当該少なくとも1つの欠陥の初期抵抗よりも高い抵抗を有する高オーム状態に変化するように選択される、ことを特徴とする方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、前記電流を開始値から最大値まで段階的に増加させることを特徴とする方法。
  3. 請求項1に記載の方法において、前記所定の期間は、前記ディスプレイのライン時間又はフレーム時間の関数である、ことを特徴とする方法。
  4. 請求項1に記載の方法において、前記ディスプレイは、有機又は高分子発光ダイオードディスプレイである、ことを特徴とする方法。
  5. 請求項1に記載の方法において、前記回復電流は、アノード又はカソードの並列切り換え又は短絡によって前記ディスプレイの実効電極抵抗を低下させることにより、接続されたドライバ回路によって生成される、ことを特徴とする方法。
  6. 前記ディスプレイのライン又はカソード及びコラム又はアノードの各々のドライバに関する請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法において、前記電流は、前記コラムドライバ若しくはアノードドライバ又は前記ラインドライバ若しくはカソードドライバのうちの1つ又は幾つかをグラウンド又は供給電圧に接続して、前記影響されるピクセルの両端の電位差又は前記影響されるピクセルを通じる電流を最大化することによって生成される、ことを特徴とする方法。
  7. アナログ供給電圧ライン若しくはアナログ供給電圧ライン及びグラウンド電圧ラインの両方の電位を変化させることによって、又は、適当なデータライン及びアドレスライン電圧を調整することによりピクセルを駆動するのに用いられる半導体スイッチのオン抵抗を調整することによって、アクティブ駆動マトリクスディスプレイに適用される、請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法。
  8. 請求項6又は7に記載の方法において、前記ドライバのうちの少なくとも1つの出力インピーダンス又は前記アナログ供給電圧の出力インピーダンスを適応させることを特徴とする方法。
  9. 請求項1乃至8の何れか1項に記載の方法を選択された時間に適用することによってパッシブ又はアクティブ駆動ディスプレイの寿命を向上させる方法。
  10. 請求項9に記載の方法において、請求項1乃至8の何れか1項に記載の方法を適用する前に前記ディスプレイ又は前記ディスプレイの一部のリーク電流を測定することを特徴とする方法。
  11. 平面ディスプレイの低オーム欠陥を回復するための装置において、少なくとも1つの欠陥又は少なくとも1つの欠陥の特定の周辺部を、当該少なくとも1つの欠陥の初期抵抗よりも高い抵抗を有する高オーム状態に変化するように制御手段によって選択された追加電流を供給する手段を特徴とする装置。
  12. 請求項11に記載の装置において、前記制御手段は前記所定の期間を設定する、装置。
  13. 請求項11に記載の装置において、前記ディスプレイの実効電極抵抗をアノード又はカソードの並列切り換え又は短絡によって低下させるための手段を特徴とする装置。
  14. 前記ディスプレイのライン又はカソード及びコラム又はアノードの各々のためのドライバとの使用のための請求項11に記載の装置において、前記コラムドライバ若しくはアノードドライバ又は前記ラインドライバ若しくはカソードドライバのうちの1つ又は幾つかをグラウンド又は供給電圧に接続するための手段を特徴とする装置。
  15. 請求項11に記載の装置において、アクティブ駆動マトリクスディスプレイのアナログ供給電圧ライン又はアナログ供給電圧ライン及びグラウンド電圧ラインの両方の電位を変化させるための手段を特徴とする装置。
  16. 請求項11に記載の装置において、前記ドライバのうちの少なくとも1つの出力インピーダンス又はアナログ供給電圧の出力インピーダンスを適応させる手段を特徴とする装置。
  17. 低オーム欠陥を回復するための手段を備えたディスプレイにおいて、少なくとも1つの欠陥又は少なくとも1つの欠陥の特定の周辺部を、当該少なくとも1つの欠陥の初期抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗状態に変化するように制御手段によって選択された追加電流を供給する手段を特徴とするディスプレイ。
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