JP2007018876A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ表示装置において、不均一性を効率的に検出する。
【解決手段】白表示した有機ＥＬパネル１００をディジタルカメラ１０４によって撮影する。撮影画像について、コンピュータ１０６が画像処理を行い、ムラのあるエリアを検出する。そして、このエリア内の画素について各画素のＶ−Ｉカーブを測定することにより必要な補正値を演算算出する。そして、この補正値をメモリに記憶しておき、有機ＥＬパネル１００への入力信号を補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、有機ＥＬ素子をマトリクス状に配列して形成した有機ＥＬ表示装置における表示の不均一性の補正に関する。

従来より、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）素子をマトリクス状に配列して形成した有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）表示装置が知られている。中でも、画素毎にトランジスタを設けて各ＯＬＥＤ素子の駆動電流を制御するアクティブ型ＯＬＥＤ表示装置は、薄型の表示装置の主流の１つとして広く普及することが期待されている。

図１に、従来のアクティブ型ＯＬＥＤ表示装置の画素回路の一例を示す。画素駆動用のｐチャンネルＴＦＴ１のソースは、電源ＰＶｄｄに接続され、ドレインはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）素子３のアノードに接続されている。また、ＯＬＥＤ素子３のカソードは、負電源ＣＶに接続されている。

ＴＦＴ１のゲートは、補助容量Ｃを介し電源ＰＶｄｄに接続されているとともに、選択用のｎチャンネルＴＦＴ２を介し画素データ（輝度データ）に基づく電圧が供給されるデータラインＤａｔａに接続されている。そして、ＴＦＴ２のゲートは、水平方向に伸びるゲートラインＧａｔｅに接続されている。

表示の際には、ゲートラインＧａｔｅをＨレベルとして、対応する行のＴＦＴ２をオンする。この状態で、データラインＤａｔａに画素データ（画素データに基づく入力電圧）が供給され、これが補助容量Ｃに充電される。そこで、画素データに応じた電圧でＴＦＴ１が駆動され、その電流がＯＬＥＤ素子３に流れる。

ここで、ＯＬＥＤ素子３の発光量と電流はほぼ比例関係にあるが、ＴＦＴ１はゲート−ＰＶｄｄ間の電位差Ｖｇｓが所定のしきい値電圧Ｖｔｈを超えることで流れ始める。そこで、データラインＤａｔａに供給する画素データには、画像の黒レベル付近でドレイン電流が流れ始めるように電圧（Ｖｔｈ）を加算する。また、画像信号の振幅としては、白レベル付近で所定の輝度となるような振幅を与える。

図２は、入力電圧（Ｖｇｓ）と、ＯＬＥＤ素子３の輝度およびそこに流れる電流ｉｃｖの関係（Ｖ−Ｉ特性）の一例である。このように、ＯＬＥＤ素子３は、入力電圧Ｖｇｓが電圧Ｖｔｈで発光し始め、白レベルの入力電圧において所定の輝度となるように設定されている。

ここで、ＯＬＥＤ表示装置は、マトリクス状の多数の画素を配列した表示パネルで構成される。このため、製造上の問題で画素毎にＶｔｈやＶ−Ｉ特性の傾きがばらつき、データ信号（入力電圧）に対する発光量が画素毎に不均一となり、輝度ムラが発生することがある。図３Ａと図３Ｂはそれぞれ、２つの画素ｍ、ｎとで、ＶｔｈまたはＶ−Ｉ特性の傾きがばらついたときの説明図で、図３Ｃはその両方がばらついたときの説明図である。このように、２つの画素において、ＶｔｈがΔＶｔｈだけばらついたときにはＶ−Ｉ特性の曲線がΔＶｔｈだけずれたものになる。また、２つの画素において、Ｖ−Ｉ特性の傾きがばらついたときにはＶ−Ｉ特性の曲線の傾きが異なるものになる。なお、このＶｔｈやＶ−Ｉ特性の傾きのばらつきは、表示画面の一部分でのみ発生している場合がある。

このため、各画素の輝度を測定し、メモリに記憶した補正データに従ってすべてまたは不良画素について補正を行うことも提案されている（特許文献１）。

また、画素数の多い表示パネルにおいて、表示エリアを小エリアに分割して、エリア毎に電流を測定し、全体の傾向を算出して全体を補正する係数を算出する、またはエリア毎に補正を行うことも提案されている（特許文献２）。

特開平１１−２８２４２０号公報 特開２００４−２６４７９３号公報

特許文献１の手法では、画素数の多いパネルに対して、画素の輝度を短時間に精度良く測定するのは一般的に困難である。また、特許文献２の手法では、表示エリア全体にわたって連続的に変化している輝度のばらつき、または、垂直または水平ラインなど特定のパターンにおける輝度ムラのみしか補正することが出来ない。

本発明では、有機ＥＬ表示装置において、不均一性を効率的に検出し補正値を算出し、補正する。

本発明は、有機ＥＬ素子を含む表示画素をマトリクス状に配列して形成した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、表示エリアの画像を撮像装置で撮影して、表示ムラが存在するエリアを特定し、特定されたエリアにおける表示画素の有機ＥＬ素子を選択的に発光させて、その駆動電流を検出し、検出した駆動電流に基づいて、補正の必要な画素の位置とその補正データを検出し、得られた補正の必要な画素の位置とその補正データをメモリに記憶させることを特徴とする。

また、前記ムラが存在するエリアは、表示エリアの画像を予め所定の大きさに分割したブロックにおいて、ブロック内の各データとブロック内の全データの平均値とを比較することにより、表示ムラが存在するエリアを検出することが好適である。

また、各ブロック毎に周波数領域への変換を行い、特定の周波数成分を除去し、逆変換してから画像データの比較を行うことが好適である。

また、各ブロックが他のブロックと重なっていることが好適である。

本発明によれば、撮影画像に基づいて、表示ムラのあるエリアを特定し、特定されたエリア内、およびその周辺の画素の電流を測定して正確な補正データを得る。画素数が多い場合、表示パネル上のすべての画素の電流測定をするのは非常に時間がかかるが、本発明では測定を行うエリアを特定できるので、大幅な時間短縮が可能となる。また、撮影画像による解析では、輝度ムラの定量的な測定は必要でなく、ムラのある大まかな位置と大きさがわかればよく、高価で精密な撮影装置は必要としない。このようにして、輝度ムラのあるエリアの大きさが比較的小さい場合、または画素またはドット単位の輝度ムラを補正する場合に、効率的に補正データを得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図４に、あらかじめ記憶した補正データに基づいて輝度データを補正し、表示パネルに供給する有機ＥＬ表示装置の構成を示す。

表示パネル１０は、ＲＧＢの各色ごとの画素を有しており、画素毎の輝度についての電圧信号である入力データ（画素データ：輝度データ）は、ＲＧＢの各色ごとに別に入力されてくる。例えば、画素は垂直方向に同一色のものを配置することで、各データラインにはＲＧＢのいずれかのデータ信号が供給され、各色ごとの表示が行える。なお、この例において、ＲＧＢの各データは、それぞれ８ビットの輝度データであり、表示パネルの解像度は水平方向３２０画素、垂直方向２４０ラインであり、１画素はＲＧＢの３色のドットから構成されているものとする。

また、表示エリアのドットの座標を（ｘ，ｙ）のように表記し、水平方向の座標ｘは右へ行くほど大きくなり、垂直方向の座標ｙは下へ行くほど大きくなるものとする。従って、表示エリア左上隅のドットの座標は（１，１）とあらわし、右下隅のドットの座標は（９６０，２４０）と表記する。

Ｒ信号はルックアップテーブル（ＬＵＴ）２０Ｒ、Ｇ信号はルックアップテーブル（ＬＵＴ）２０Ｇ、Ｂ信号はルックアップテーブル（ＬＵＴ）２０Ｂに供給される。このルックアップテーブル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂには、入力データ（輝度データ）に対する発光輝度（駆動電流）の関係が所望のカーブとなるようにガンマ補正するとともに、表示パネル１０において、平均的なオフセット、ゲインを考慮したテーブルデータが記憶されている。従って、このルックアップテーブル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを利用して輝度データを変換することで、平均的な特性の駆動ＴＦＴを駆動した場合において、有機ＥＬ素子の発光量が輝度データに対応したものとなる。なお、ルックアップテーブル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに代えて、特性式を記憶しておき、演算によって輝度データに変換してもよい。

なお、ルックアップテーブル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂには、画素データに同期したクロックが供給されており、ルックアップテーブル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂからの出力も、このクロックに同期したものになっている。

ルックアップテーブル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの出力は、乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに供給される。この乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂには、補正値出力部２６からＶ−Ｉ特性の傾きのばらつきを画素毎に補正する補正値がそれぞれ供給されている。

この乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの出力は、加算器２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに供給される。この加算器２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂには、補正値出力部２６からＶｔｈのばらつきを画素毎に補正する補正値がそれぞれ供給されている。

そして、加算器２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの出力は、Ｄ／Ａ変換器２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂに供給され、ここでアナログのデータ信号に変換され、表示パネル１０の各色ごとの入力端子に供給される。そこで、これら各色ごとに画素毎に補正されたデータ信号がデータラインＤａｔａに供給され、各画素において、ＥＬ素子がデータ信号に応じた電流で駆動される。

ここで、表示パネル１０は、正側が電源ＰＶｄｄに接続され、負側がスイッチ３０を介し、直接または電流検出器３２を介し低電圧電源ＣＶに接続される。なお、スイッチ３０は、通常の使用時においては表示パネル１０の負側が定電圧電源ＣＶに直接接続し、例えば工場における補正データ算出時において電流検出器３２を選択する。

スイッチ３０により電流検出器３２が選択された場合には、電流検出器３２の検出値は、デジタルデータとして、ＣＰＵ３４に供給される。このＣＰＵ３４には、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ３６が接続され、ここに補正が必要な表示画素（またはドット）の位置とその画素に対応した補正データが記憶される。

なお、補正データは、輝度データに対応する入力電圧を実際にパネルに供給する入力データに変換するオフセット値と、ゲイン値であるが、一般的なオフセット値と、ゲイン値に対しこれを補正するデータとしてもよい。

ＣＰＵ３４には、メモリ３８が接続されており、ＣＰＵ３４は不揮発性メモリ３６に記憶されているデータはメモリ３８に転送される。このメモリ３８は例えばＲＡＭで構成される。

この例において、ＣＰＵ３４は、ＯＬＥＤ表示装置の各種動作を制御するマイコンであり、ＯＬＥＤ表示装置の電源立ち上がり時において、不揮発性メモリ３６に記憶されている上述したような補正データをメモリ３８に書き込む。

メモリ３８は、補正値出力部２６に接続されており、補正値出力部２６が乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂおよび加算器２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに供給するためのデータを補正値出力部２６に供給する。

補正値出力部２６には、座標発生部４０も接続されている。この座標発生部４０には、垂直同期信号、水平同期信号、および画素データに同期したクロックが入力されており、入力データ（画素データ）に同期した座標信号を発生する。そして、発生した座標信号は、補正値出力部２６に供給される。

そこで、補正値出力部２６は、座標発生部４０から供給される入力データの画素位置と補正の必要な画素位置が一致したときにメモリ３８に記憶されているその画素に対応した補正データ（Ｖ−Ｉ特性の傾きおよびＶｔｈのシフトの両方）を読み出し、これを乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂおよび加算器２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂにそれぞれ供給する。従って、乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂおよび加算器２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂにおいて、補正データに基づく補正が行われ、補正されたＲＧＢの画素データがＤ／Ａ変換器２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂに供給される。

このようにして、製造上の問題によりＯＬＥＤ表示素子に発生する輝度不均一性を補正することができる。

「ムラの検出」
ｉ）ムラのあるエリアの抽出
図５に示すように、有機ＥＬパネル１００を暗室内に配置し、黒背景とする。有機ＥＬパネル１００には、一面フラットな白信号を発生するパネル駆動装置１０２を接続し、ここから画像信号を有機ＥＬパネル１００に供給する。そして、白表示で黒背景の有機ＥＬパネル１００の画像をディジタルカメラ１０４によって、撮影する。この例では、２０００×１５００画素のディジタルカメラを使用する。

次に、得られた撮影画像データは、コンピュータ１０６に供給される。なお、コンピュータ１０６は、パネル駆動装置１０２の動作も制御する。コンピュータ１０６は、ディジタルカメラ１０４から供給された画像データについて、次のような処理を行う。

まず、撮影画像データにおける輝度変化からエッジ部分を検出し、有機ＥＬパネル１００の発光部分の画像データを切り出す。ここでは、図６に示すように、撮影画像全体に対し、発光部の面積の占める割合は約１／４となっている。

次に、発光部分の画像から図７（ａ）のように１２８×１２８画素のブロックを切り出し、そのブロック内に明点または暗点等のスポット状のムラがあるかどうかを左上から順に調べる。これらのブロックから、スポット状のムラの存在するエリアを探す最も単純な方法として、各データのうちブロック全体の平均データに対してある閾値より高い、または低いデータを抽出するという方法がある。さらに、全体的なムラや計測誤差のレベルに応じて閾値を変化させる方法として、輝度の標準偏差（σ）を計算し、ｋ×σ（ｋは定数）を越えたデータのあるエリアをムラの存在するエリアとする方法もある。

ここで、有機ＥＬパネルはＲＧＢのドットで構成されており、ドット間には発光していない部分もあるので、このドット周期と、ディジタルカメラ１０４のＣＣＤの画素によるサンプリング周期とで撮影画像に干渉縞（モアレ）が発生する。また、ＴＦＴの製造上の問題で、ＴＦＴのトランジスタ特性にばらつきが生じると、図８（ａ）に示すように、表示エリア全体にわたり、緩やかで連続的な輝度変化が生じる。図８（ａ）の例では、左上が暗く、右下が明るくなっており、縦横に干渉縞があらわれている。このようなモアレや緩やかな輝度変化などは、スポット状のムラのあるエリアを探す場合に判定ミスをする原因となる。そこで、次のようにして、モアレや緩やかな輝度変化をあらかじめ除去するために、１２８×１２８画素のブロックを二次元ディスクリートコサイン変換（ＤＣＴ）する。

図８（ｂ）は、ＤＣＴをかけた結果の例であり、通常、モアレ成分はある単一の周波数成分として現れ、表示エリア全体にわたる緩やかな輝度変化は低周波の成分となって現れる。そこで、これらの不要成分を除去した後、逆二次元ディスクリートコサイン変換（ＩＤＣＴ）をかけて再び１２８×１２８画素のエリア画像に戻す。そして、このようにしてモアレと緩やかな輝度変化を除去した画像に対し、上述したスポット状のムラの判定を行う。

また、ブロックの外周近くでは、モアレ除去の効果が低下し、ムラ検出の妨げとなる。このため、図７（ｂ）に示すように、ブロックの切り出しは、必ず上下左右のブロックとある画素数だけ重なるように行うことが好適である。なお、ブロックの大きさおよび重なり部分の画素数は、有機ＥＬパネルの画素数、ＣＣＤの画素数およびターゲットとしているスポット状のムラの大きさによって最適な数に決定する。さらに、この処理によりＴＦＴの製造上の問題でおきる縦横の筋ムラも除去でき、スポット状のムラのあるエリアを探す場合にはより有利となる。

図９（ａ）は、ムラがあると判定されたブロックを示す。この例では、（９７，１９３）−（２２４，３２０）、（３８５，１９３）−（５１２，３２０）、（２８９，４８１）−（４１６，６０８）、（７６９，６２４）−（８９６，７５１）の４ブロックにおいて、スポット状のムラが検出されている。図９（ｂ）は求めたムラの位置を示す。このように、撮影画像における、（１７０，２４１）−（１７６，２５９）、（４２３，２３２）−（４３４，２４８）、（３０２，５１１）−（３０９，５４２）、（８１９，６３２）−（８２６，６５９）の４カ所がムラ位置として特定される。その後、図９（ｃ）のように、各ムラ位置の座標を実際のＯＬＥＤパネル上のドットの位置に換算しておおよそのムラの位置を特定する。すなわち、ＯＬＥＤパネルのドット位置として、（１６１，７７）−（１６７，８２）、（４０１，７４）−（４１２，７９）、（２８６，１６３）−（２９３，１７３）、（７７７，２０１）−（７８４，２１０）がムラ位置として特定される。

「補正値の算出」
ｉ）図１０に示すように、ムラを含むと判定されたエリアを中心として、左右上下方向に広げた１５×９画素の矩形のエリアを考える。このエリアの四隅の、図に示す４画素を同時に、２つ以上の入力電圧（この例では図１１の３点Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３）で点灯し、各入力電圧に於けるＣＶ電流を測定する。各画素の平均電流（ｉｃｖ）はこのＣＶ電流を４で割った値となるので、入力電圧対ｉｃｖの関係をプロットする。この結果により、このエリア周辺の平均的なＴＦＴのＶ−Ｉ特性を予想し、プロットする（図１１のａ）。なお、入力電圧は、駆動ＴＦＴに対するゲートソース間電圧Ｖｇｓであり、ＣＶ電流は有機ＥＬ素子に流れる電流ｉｃｖであり、輝度に対応する。

ｉｉ）ムラを含むと判定された１５×９画素のエリア内の１画素のみについて、２つ以上の入力電圧（この例では３点Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３）で点灯し、各入力電圧に於けるＣＶ電流を測定する。これらの結果より、この画素のＴＦＴのＶ−Ｉ特性を予想し、プロットする（図１１のｂ）。同様にして、このエリア内の全ての画素のＴＦＴのＶ−Ｉ特性を予想し、プロットする。

ｉｉｉ）図１２に示すように、周辺の画素に対する１５×９画素のエリア内の画素ｎのＶｔｈ（図における横方向のずれ）及びＶ−Ｉカーブの傾き（ｇｍ）のずれを求める。周辺画素の特性を基準として、それに対するＣＶ電流または輝度の差が最小となるようにゲイン（Ｖ−Ｉカーブの傾き）とオフセット（Ｖｔｈ）を求める。そして、必要な画素について求めたオフセット／ゲインを不揮発性メモリ３６に記憶する。この場合、平均的な画素についてのオフセット／ゲインと、補正が必要な画素についてのその画素位置とオフセット／ゲインの補正値として記憶することも好ましい。

また、この例では、オフセット／ゲインについて、入力電圧に対し直線としている。このため、オフセット／ゲインの値を記憶することで、入力電圧に対する補正値を算出することができる。しかし、補正値は必ずしも直線としなくてもよく、画素ｎのＴＦＴ特性を周辺画素のＴＦＴの平均的な特性に変換する値をマップとして持ってもよい。

「転用例の説明」
なお、ムラのあるエリアを撮影画像を用いて抽出する方法は、スポット状のムラの無い良品パネルを選別するために利用することもできる。

従来例の画素回路の構成を示す図である。 入力電圧と輝度（駆動電流）の関係を示す図である。 ＴＦＴのしきい値電圧のばらつきを示す図である。 ＴＦＴのＶ−Ｉ特性の傾きのばらつきを示す図である。 ＴＦＴのしきい値電圧およびＶ−Ｉ特性の傾きのばらつきを示す図である。 表示装置の構成を示す図である。 有機ＥＬパネルを撮影する構成を示す図である。 撮影画像からパネル部分の切り出しを説明する図である。 スポット状ムラを検出するブロックを説明する図である。 （ａ）はモアレと緩やかな輝度変化のある画像の例を示す図であり、（ｂ）はＤＣＴによる変換後のモアレと緩やかな輝度変化の周波数座標上の位置を示す図である。 （ａ）はムラがあると判定されたブロックの位置を示す図、（ｂ）は撮影画像上のムラの位置を示す図、（ｃ）はムラの位置をパネル上の位置に換算した状態を示す図である。 Ｖ−Ｉカーブを測定する画素のエリアを示す図である。 周辺画素のＴＦＴの平均的な特性と、特定の画素ｎのＴＦＴの特性を示す図である。 周辺画素のオフセット／ゲインと画素ｎ用のオフセット／ゲインを示す図である。

符号の説明

１０ 表示パネル、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ ルックアップテーブル，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ 乗算器、２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ 加算器、２６ 補正値出力部、２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ Ａ／Ｄ変換器、３０ スイッチ、３２ 電流検出器、３６ 不揮発性メモリ、３８ メモリ、４０ 座標発生部、１００ 有機ＥＬパネル、１０２ パネル駆動装置、１０４ ディジタルカメラ、１０６ コンピュータ。

Claims (4)

1. 有機ＥＬ素子を含む表示画素をマトリクス状に配列して形成した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   表示エリアの画像を撮像装置で撮影して、表示ムラが存在するエリアを特定し、
   特定されたエリアにおける表示画素の有機ＥＬ素子を選択的に発光させて、その駆動電流を検出し、
   検出した駆動電流に基づいて、補正の必要な画素の位置とその補正データを算出し、
   得られた補正の必要な画素の位置とその補正データをメモリに記憶させることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   撮影した表示エリアの画像を予め所定の大きさに分割したブロックにおいて、ブロック内の各データとブロック内の全データの平均値とを比較することにより、表示ムラが存在するエリアを検出することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   各ブロック毎に周波数領域への変換を行い、特定の周波数成分を除去し、逆変換してから画像データの比較を行うことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   各ブロックが他のブロックと重なっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。