JP2007085782A - 画素駆動電流測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御電圧の変化によって生じるオフセット電流の影響を排除し、精度の高い画素駆動電流測定が可能な測定方法および装置を提供することができる。
【解決手段】上述した課題は、複数の画素を全て非点灯状態に設定したときに、配線に流れるオフセット電流を測定する第１のステップと、複数の画素のうち所定の画素のみを点灯したときに配線に流れる電流と、オフセット電流との差分に基づいて、所定の画素の画素駆動電流を測定する第２のステップと、第２のステップを繰返して、複数の画素のうち所定数の画素の画素駆動電流を順次測定し、その後、複数の画素の全てを非点灯状態に再設定する第３のステップと、第１のステップから第３のステップを繰返して、表示装置の画素駆動電流を測定する第４のステップとを有することを特徴とする画素駆動電流測定方法等により解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画素駆動電流測定方法および装置に関し、特に、複数の画素の画素駆動電流を共通の配線から分配して供給する構造を備えた表示装置の画素駆動電流の測定方法および装置に関する。

ＥＬ素子のような自己発光型の発光素子を利用した表示装置では、各発光素子の輝度を制御するアクティブマトリクス基板に発光素子を封入して表示パネルを作成する。自己発光型の発光素子は、一般に、素子に流れる電流（画素駆動電流）に応じた輝度で発光する。アクティブマトリクス基板は、各画素の画素駆動電流を制御することにより、発光輝度を制御する機能を有する。画素駆動電流の制御は、ＦＥＴを用いて制御電圧により制御することが多い。すなわち、図６のようにトランジスタ６４のドレイン端子に発光素子６６を接続し、ドレイン・ソース間電流をゲート電圧により制御することにより、発光素子６６に供給される電流を制御する。ゲート電圧を一定に保つため、ゲート端子に保持容量６５を設けることが一般的である。また、基板内の配線数を少なくするために、ソース端子に供給する画素駆動電流は、一本の駆動電流供給用の配線６２Ａから各画素に分配して供給するようにレイアウトすることが多い。

アクティブマトリクス基板上の制御回路は、ガラス基板上にスパッタなどの比較的不安定な層形成工程を経て製造されるため、完成した表示装置を出荷する前に、基板上の各画素が所望の機能を有するか試験を行う必要がある。この試験項目のひとつに、画素駆動電流の測定がある。この測定は、次のような手順で実施される。まず、測定画素の保持容量６５を所定の電圧に設定する。保持容量６５は画素電流制御用トランジスタ６４のゲート端子に接続されているから、ドレイン・ソース間には、設定された電圧、すなわち、ゲート電圧に応じた電流が流れる。このときに流れる画素駆動電流を測定する。測定結果が、所望の電流の範囲にあるか否かを判定することにより、測定画素の画素駆動電流制御用トランジスタ６４が正常に動作しているか否かを判定することができる。このような測定および良否判定を、基板上の全ての画素に対して実施することにより、表示装置が所定の性能を備えているか否かを判定することができる。

この画素駆動電流の測定では、本来は各画素の画素駆動電流を単独で測定することが望ましいが、上述したように、画素駆動電流は、一本の駆動電流供給用の配線６２Ａから分配して供給される構造となっているため、特定の画素の電流のみを測定することはできない。従って、通常は、表示装置中の１つまたは複数の測定画素を点灯し、他の画素を非点灯状態にしたときに駆動電流供給用の配線に流れる電流を測定することにより、測定画素の画素駆動電流を求めることが一般的である。

ところで、アクティブマトリクス基板などのような半導体集積回路では、回路素子間で完全な絶縁をとることが難しく、微小な漏れ電流が存在する。上述したドレイン・ソース間の画素駆動電流も完全にゼロにすることはできず、非測定時にも微小な漏れ電流が流れている。このため、複数の画素に画素駆動電流を供給する駆動電流供給用の配線には、全画素が非点灯状態であっても、ある程度の電流が流れている状態となる。この電流をオフセット電流をとよぶ。

画素駆動電流の測定では、このオフセット電流による影響を排除するため、特許文献１に開示されている技術のように、測定画素点灯時に配線６２Ａに流れる電流からオフセット電流を差し引いて、画素駆動電流を求める。このとき、オフセット電流成分を差し引く方法として、オフセット電流を含んでいる測定値をディジタル値に変換し、情報処理によりオフセット電流量を差し引く方法がある。しかし、この方法では、オフセット電流分を含めた電流を測定する必要があるため、電流計の測定範囲を広くとる必要があり、精密な測定精度を得ることが難しい。このため、電流計と並列にオフセット電流をキャンセルする定電流回路を設けてハードウェア的にオフセット電流をキャンセルし、画素駆動電流のみを電流計で測定する方法がある。

特許３６２８０１４号公報

ところで、上述した漏れ電流は、ドレイン・ソース間だけでなく、保持容量６５からも生じる。保持容量６５からの漏れ電流は、保持容量の端子間電圧を変化させる。すると、ゲート電圧が変化し、ゲート電圧に応じてドレイン・ソース間に電流が流れる。つまり、ドレイン・ソース間の電流は、上述したドレイン・ソース間の絶縁特性に起因する漏れ電流だけではなく、保持容量６５からの漏れ電流により生じたゲート電圧の変化によっても電流が発生する。このうち、絶縁特性に起因する漏れ電流は一定であるが、ゲート電圧の変化による電流は、配線６２Ａに画素駆動電圧を印加している時間が経過すると保持容量６５の帯電量が増加するため、画素駆動電圧を印加している時間とともに増加する。しかも、ｐ型ＭＯＳトランジスタ６４は、図５のような電圧電流特性を有しているため、ゲート・ソース電圧Ｖgsの値が座標軸交点から左方向に移っていくと、ドレイン・ソース電流Ｉdsの絶対値は非線形的に大きくなる。このため、駆動電流供給用の配線６２Ａから流れるオフセット電流は、時間の経過とともに飛躍的に大きくなる。なお、図５はｐ型ＭＯＳトランジスタの電圧電流特性の例を示したものであり、電流の方向や電圧極性はトランジスタの極性により変わる。

表示装置には例えば５０万画素以上の多数の画素があるため（ＸＧＡの画素数は７８６，４３２）、表示装置全部の画素駆動電流を測定するためには相当の時間が必要となる。このため、ゲート電圧の変化によって生じるオフセット電流を放置しておくと、オフセット電流は増大してゆき、駆動電流供給用の配線６２Ａには測定量と比べて過大なオフセット電流が流れるようになる。このような大きなオフセット電流の条件下で測定を行おうとすると、大きな測定レンジで測定しなければならないので、精度の高い測定が困難となってしまう。また、配線６２Ａに画素駆動電圧を印加している時間の経過とともに変動するオフセット電流を正確にキャンセルできる機能がないと正確な測定ができない。そこで、ゲート電圧の変化によって生じるオフセット電流の影響を排除し、精度の高い画素駆動電流測定が可能な測定方法および装置が求められる。
特許文献１に開示された従来例は、電流計と並列にオフセット電流をキャンセルする定電流回路を設けてハードウェア的にオフセット電流をキャンセルし、画素駆動電流のみを電流計で測定することにより、測定電流のダイナミックレンジを狭めて、高精度の測定を行おうとするものである。しかしながら、多数の画素を順次測定し時間が経過してゆくと、図１０に示すようにオフセット電流値４１は、非線形的に増大率が高くなっていく。すなわち、その絶対値が、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と、次第に大きくなってゆき、また、Ｂ１からＢ２へ、Ｂ２からＢ３へ、Ｂ３からＢ４への変化率も次第に大きくなってゆく。このために、オフセット電流をキャンセルする定電流源に必要なダイナミックレンジも大きくなることから、高精度の電流値を供給することが困難となる。また、諸要因により、被測定画素に係るオフセット電流値が所期の値から外れる可能性も高くなる。したがって、被測定画素において測定しようとする駆動電流４２のダイナミックレンジは、図１０のＡに示すようにほぼ一定であって電流計の精度を高く維持できたとしても、オフセット電流のキャンセルの精度が落ち、システム全体としての測定精度が落ちてしまう恐れがある。

上述した課題は、複数の画素に駆動電流を供給する配線を備えた表示装置の画素駆動電流を測定する方法であって、前記複数の画素を全て非点灯状態に設定したときに、前記配線に流れるオフセット電流を測定する第１のステップと、前記複数の画素のうち所定の画素のみを点灯したときに前記配線に流れる電流と、前記オフセット電流との差分から、前記所定の画素の前記画素駆動電流を測定する第２のステップと、前記第２のステップを繰返して、前記複数の画素のうち所定数の画素の前記画素駆動電流を順次測定し、その後、前記複数の画素の全てを非点灯状態に再設定する第３のステップと、前記第１のステップから前記第３のステップを繰返して、前記表示装置の前記画素駆動電流を測定する第４のステップとを有することを特徴とする測定方法等により解決することができる。

本発明により、制御電圧の変化によって生じるオフセット電流の影響を排除し、精度の高い画素駆動電流測定が可能な測定方法および装置を提供することができる。

以下、図面参照下に、本発明の代表的な実施例を示す。
図１は、本発明に係る画素駆動電流測定装置２０の概略構成図である。測定装置２０は、自己発光型表示素子であるＥＬ表示装置１０の画素の点灯状態を制御する画素制御装置２２と、表示装置１０の駆動電流供給用の配線に画素駆動電圧を印加する電源２４と、電源２４と駆動電流供給用の配線との間に配設された電流計２３と、測定装置２０の動作を制御する測定制御装置２１により構成されている。

画素制御装置２２は、表示装置１０の測定画素を特定し、測定画素の点灯／非点灯の状態制御と、測定画素の発光輝度を制御する機能を有する。また、測定制御装置２１は、情報処理手段であるＭＰＵ２１Ａとハードディスクのメモリ２１Ｂを備え、メモリ２１Ｂ内部に本発明にかかる測定制御方法を記述したプログラムが格納されている。

なお、測定対象となる表示装置は、ＥＬ表示装置１０に限られず、素子に流れる駆動電流により輝度を制御する特性をもつ発光素子を、制御電圧により画素駆動電流を制御する機能を有するアクティブマトリクス基板を用いて駆動する表示装置であればよい。また、測定制御装置２１の情報処理手段はＭＰＵである必要はなく、ＤＳＰなどのデジタルデータの演算機能をもつデバイスであればよい。また、記憶手段（メモリ）は必ずしもハードディスクである必要はなく、フラッシュメモリやＲＡＭなどのデジタルデータを格納できるデバイスであってもよい。

測定対象となるＥＬ表示装置１０の構成を図２に示す。ＥＬ表示素子１０は、画素１１がマトリクス状に配置され、各画素に対して画素駆動電流を供給する配線１２Ａ、保持容量１５の共通線１２Ｂ、データ線１２Ｃ、画素駆動電流の共通線１２Ｄ、ゲート線１２Ｅが接続されている。このうち、配線１２Ａには、測定装置２０の電流計２３、電源２４が接続されている。また、画素駆動電流の共通線１２Ｄは、測定装置２０の接地電位と同電位に設定されている。なお、以下の説明で言及する電圧は、特段の説明のない限り、共通線１２Ｄの電圧との電位差で表す。

画素１１は、制御対象となる測定画素を選択する画素選択用トランジスタ１３と、画素駆動電流制御素子であるトランジスタ１４と、画素駆動電流制御用トランジスタ１４のゲート電圧を保持する保持容量１５と、ＥＬ素子１６により構成される。画素選択用トランジスタ１３は、ゲート端子がゲート線１２Ｅに、ソース端子がデータ線１２Ｃに、ドレイン端子が画素駆動電流制御用トランジスタ１４のゲート端子と保持容量１５の一端に、それぞれ接続されている。画素駆動電流制御用トランジスタ１４は、ゲート端子が画素選択用トランジスタ１３のドレイン端子と保持容量１５の一端に、ソース端子が配線１２Ａに、ドレイン端子がＥＬ素子１６の一端に接続されている。

保持容量１５は、一端が画素選択用トランジスタ１３のドレイン端子と画素駆動電流制御用トランジスタ１４のゲート端子に接続され、他端が共通線１２Ｂに接続されている。ＥＬ素子１６は、一端が画素駆動電流制御用トランジスタ１４のドレイン端子に、他端が共通線１２Ｄに、それぞれ接続されている。なお、本実施例では、画素選択用トランジスタ１３および画素駆動電流制御用トランジスタ１４を、ともにｐ型ＭＯＳトランジスタで構成しているが、ｎ型ＭＯＳトランジスタやＭＯＳ構造以外のトランジスタで構成してもよい。

次に画素１１の動作を説明する。本明細書および特許請求の範囲において、「導通状態」とは、トランジスタのドレイン・ソース間のインピーダンスが低い状態をいう。本実施例の画素選択用トランジスタ１３および画素駆動電流制御用トランジスタ１４はともに、図５のような電圧電流特性をもつため、ゲート・ソース電圧が０Ｖ以下になるようにゲート電圧を制御した場合に導通状態となる。導通状態における、ゲート・ソース電圧と、ドレイン・ソース電流との、電圧電流特性は、図５に示すとおりである。画素駆動電流制御用トランジスタ１４が導通状態のときには、ＥＬ素子１６が発光状態となる。

他方、「非導通状態」とは、トランジスタのドレイン・ソース間のインピーダンスが高い状態をさす。図５で、ゲート・ソース電圧が０Ｖより高い場合に、非導通状態となる。画素駆動電流制御用トランジスタ１４が非導通状態のときには、ＥＬ素子１６が非発光状態となる。ただし、上述したように、非導通状態であってもドレイン・ソース間の電流は完全にゼロにはならず、絶縁特性に起因する漏れ電流が流れる。

画素１１は、ゲート線１２Ｅを０Ｖにすることにより選択される。ゲート線１２Ｅは、通常１０Ｖの電圧が印加されており、画素制御装置２２により選択されたゲート線１２Ｅのみが、０Ｖとなる。すると、画素選択用トランジスタ１３が導通状態となり、データ線１２Ｃの制御電圧が保持容量１５に印加される。このときデータ線１２Ｃには、画素制御装置２２から制御電圧（発光輝度信号）が供給されている。制御電圧は５Ｖ以上のとき、ＥＬ素子１６は非点灯状態となり、５Ｖ未満で点灯状態となる。点灯状態においては、制御電圧が小さくなるに従って輝度が次第に大きくなり、電圧が０Ｖのとき最大輝度で発光する。なお、共通線１２Ｂには、常に５Ｖが印加されている。

制御電圧を保持する保持容量１５は、画素駆動電流制御用トランジスタ１４のゲート端子に接続されているため、トランジスタ１４のドレイン・ソース間には、制御電圧に応じた画素駆動電流が流れる。画素駆動電流は、画素駆動電圧が印加されている配線１２Ａからトランジスタ１４を経てＥＬ素子１６に供給される。

次に、画素駆動電流測定装置２０の動作について述べる。図３は測定装置２０の動作を示すフローチャートである。測定は、メモリ２１Ｂ内部に表示パネル１０の全画素の保持容量を非点灯状態に設定してから測定した画素数（測定画素数）とオフセット電流の関係を示すテーブルを作成する予備測定（ステップ３０）と、本発明の測定方法に係る本測定（ステップ３１〜３６）の２つの測定から構成される。

前述したようにオフセット電流は、全画素の保持容量を非点灯状態に設定してから配線１２Ａに画素駆動電圧を印加している時間により変化する。このため、本来であれば、かかる時間とオフセット電流の関係を測定し、本測定時にも画素駆動電圧の印加時間を計時して、全画素の保持容量を非点灯状態に設定してから画素駆動電流測定時までの時間からオフセット電流を求める必要がある。しかし、画素駆動電流測定装置２０では、一定のタイミングで画素駆動電流測定を行い、測定の間、画素駆動電圧を印加しつづけるため、画素駆動電圧印加時間と測定画素数は比例する。このため、予備測定では測定画素数を画素駆動電圧印加時間の代替値として採用している。従って、測定タイミングが不規則な画素駆動電流測定装置では、上述したように画素駆動電圧の印加時間とオフセット電流の関係を求める必要がある。

予備測定（ステップ３０）では、まず表示パネル１０の全画素の保持容量(すなわち画素駆動電流制御用トランジスタ１４のゲート端子)を５Ｖ（非点灯状態）に設定して、配線１２Ａに流れる駆動電流を電流計２３で測定する。このとき測定された電流値が測定画素数０のオフセット電流値である。次に、適当な画素の保持容量１５(すなわち画素駆動電流制御用トランジスタ１４のゲート端子)を３Ｖ（点灯状態）に設定してから、再び５Ｖ（非点灯状態）に設定した後の配線１２Ａの駆動電流を電流計２３で測定する。このとき測定される電流が測定画素数１のときのオフセット電流である。このとき、制御電圧の設定動作は、ステップ３１以下の本測定と同じタイミングで実施される。

同様に、本測定と同じタイミングで画素の点灯／非点灯動作を実行した後、オフセット電流測定を測定して、測定画素数２のときのオフセット電流を求める。予備測定で測定する画素の位置は、後述する本測定とできるだけ同じ状態となるように選択するのが最適であるが、条件によっては、それに限られるものではない。例えば、測定画素の数のみに意味がある場合には、測定画素数１のオフセット電流を求めた画素と同じ画素が含まれてもよく、全く異なる位置の画素であっても構わない。以上説明したように、画素の点灯/非点灯動作を繰返し、測定画素数とオフセット電流との関係をメモリ２１Ｂ上のテーブルに記録する。

前述したように、画素の点灯/非点灯動作を行っている間に、表示装置１０上の他の画素の保持容量１５の電圧（トランジスタ１４のゲート電圧）が漏れ電流により変化し、各画素のドレイン・ソース間電流が増加する。このため、測定画素数１のオフセット電流は、測定画素数０のときのオフセット電流と比べ、大きな値となる。さらに、測定画素数が増える（時間が経過する）と、オフセット電流は急激に変化してゆく。

なお、表示装置１０のオフセット電流の変化が予めわかっている場合には、予備測定を行う必要はなく、テーブルをメモリ２１Ｂに格納してから本測定を実施すればよい。また、本測定で、画素駆動電圧の印加時間とオフセット電流との関係を用いて、画素駆動電流を求める場合には、全画素を非点灯状態に設定してから、配線１２Ａに画素駆動電圧を印加し、所定時間間隔毎にオフセット電流の測定を行って、測定を行った時間とオフセット電流との関係をテーブルに記録すればよい。

次に、本発明の測定方法である本測定（ステップ３１、３２、３４、３８、３５、３６）の説明を行う。本測定では、まず、表示装置１０の全画素の保持容量を５Ｖに設定する（ステップ３１）。この工程で、全画素の画素駆動電流制御用トランジスタ１４には、ドレイン・ソース間の漏れ電流以外の電流は流れない状態となる。つぎに、第１列第１行の測定画素１１の保持容量１５を３Ｖに設定する（ステップ３２）。このとき設定する電圧は測定条件により任意に設定可能であるが、本実施例では一例として３Ｖを測定条件とした。

そして、電流計２３により配線１２Ａに流れる電流を測定する（ステップ３４）。
次に、メモリ２１Ｂに格納されているオフセット電流値のテーブルにある測定画素数０のときのデータを用いて、測定値からオフセット電流値を引き、画素駆動電流の測定値を求める（ステップ３８）。
測定した電流は、画素の位置（第１列第１行）とゲート電圧（３Ｖ）とともにメモリ２１Ｂに格納される。最後に、測定画素１１の保持容量１５を５Ｖ（非点灯状態）に設定する。

次に、第１列第２行の測定画素１７の画素駆動電流測定を行う。まず、測定画素１７の保持容量を３Ｖに設定する（ステップ３２）。その後、電流計２３により配線１２Ａに流れる電流を測定する（ステップ３４）。次に、メモリ２１Ｂに格納されているオフセット電流値のテーブルにある測定画素数１のときのオフセット電流値データを用いて、電流計で測定した値からオフセット電流値を引いて、画素駆動電流値を求める（ステップ３８）。求めた測定値は画素の位置（第１列第２行）とゲート電圧（３Ｖ）とともにメモリ２１Ｂに格納される。このとき、メモリ２１Ｂに格納されている測定値は、配線１２Ａに流れている電流値とオフセット電流値との差分となる。最後に、測定画素１７の保持容量１５を５Ｖ（非点灯状態）に設定する。同様な工程で、第１列の全ての画素の画素駆動電流を順次測定する。

第１列の全ての画素の測定が終了すると（ステップ３５）、再び表示装置１０の全画素の保持容量を５Ｖ（非点灯状態）に再設定する（ステップ３１）。再設定により、全画素の画素駆動電流制御用トランジスタ１４には、ドレイン・ソース間の漏れ電流以外の電流は流れない状態に戻る。その後、ステップ３２、３４、３８の工程を繰返して第２列の各画素の画素駆動電流を順次測定する。このとき、ステップ３８における測定値の算出は、再設定以降の測定画素数に応じたオフセット電流値をメモリ２１Ｂから呼び出して、電流測定値との差分を取ることにより行われる。例えば、第２列第１行の画素の測定では、オフセット電流値を、測定画素数０のときの値に設定し、第２列第２行の画素の測定では、オフセット電流値を測定画素数１のときの値に設定する。

このようにして各列の測定を順次行って表示装置１０上の全ての画素の測定が終了すると（ステップ３６）、測定装置２０は測定動作を終了する。その後、必要に応じてＭＰＵ２１Ａで、メモリ２１Ｂ上に格納されている各画素の測定値が基準範囲内にあるか否かを判定して、表示装置１０の良否判定を行う。

なお、画素駆動電圧の印加時間とオフセット電流との関係を利用して画素駆動電流の測定を行う場合には、複数の画素を全て非点灯状態に設定してから経過した時間を求め、メモリ２１Ｂに格納されているテーブルから、求めた時間に対応するオフセット電流値を使用して、測定値の補正を行う。このとき、テーブルに経過時間に相当するオフセット電流値が記録されていない場合には、最も近い時間に対応するオフセット電流を採用するか、ＭＰＵ２１Ａによりデータ補間してオフセット電流値を求めてもよい。

図４に、本発明実施例により測定動作の途中で保持容量１５の電圧を非点灯状態に再設定したときのオフセット電流の変化（実線４０）を、再設定を行わずに測定を続けた場合のオフセット電流の変化（破線４１）と対比して示す。なお、実線４０、破線４１とも、作図の都合上、直線、曲線として描かれているが、現実のオフセット電流値は、上記のとおり予備測定により得られた物理量であって、厳密にはテーブルに記録された不連続な値である。また、同様に、駆動電流測定値を示す点線４３は、階段状に描かれているが、被測定物の測定値であることを模式的に示しているだけで、図上の点の配列には特別な意味は無い。図から明らかなように、再設定によりオフセット電流値が定期的に初期値に戻るため、測定動作中のオフセット電流の増加を抑制し、オフセット電流のダイナミックレンジは図中Ｃで示した範囲に収めることができる。測定される駆動電流のダイナミックレンジは図中Ａで示した範囲であり、電流計２３に必要なダイナミックレンジは、Ａ＋Ｃ、すなわち、図中Ｄで示した範囲に収めることができる。このため、測定精度の低下することを防ぐことができる。また、１列測定するごとに、オフセット電流が初期値に戻るため、メモリ２１Ｂのオフセット電流値のテーブルは、1列分の画素数分だけ確保すればよいことになる。このため、測定動作中のオフセット電流の変化を記録したテーブルが不要となり、テーブルの容量を小さくすることができる。

なお、本実施例では、測定動作の途中で保持容量１５の電圧を非点灯状態に再設定する時期は、ＥＬ表示装置１０の画素１列分の測定を終え、二列目の測定を開始する前であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、一列目の測定途中であっても良いし、複数列の測定後であってもよい。あるいは、電流計２３の測定レンジの範囲内におさまるように、予め定めても良い。さらに、また、電流計２３の測定値を測定制御装置２１により監視して、所定の値を越えた場合に再設定の動作をさせるように構成してもよい。
また、本実施例では、オフセット電流値は、予備測定により各画素ごとに求めるものとして説明したが、オフセット電流の時間変化が小さなデバイスの測定を行う場合には、配線１２Ａに流れる電流と測定画素数０（初期値）のときのオフセット電流との差分をとって画素駆動電流を求めてもよい。この場合には、予備測定が簡素化（測定画素数０のオフセット電流測定のみ）され、高速な測定が可能となる。さらに、大きなテーブルが不要となるため、メモリ２１Ｂの記憶容量がさらに小さくてすむという利点がある。

次に、本発明の別実施例を、図面を参照しながら説明する。
図７は、本発明に係る画素駆動電流測定装置８０の概略構成図である。測定装置８０は、自己発光型表示素子であるＥＬ表示装置７０の画素の点灯状態を制御する画素制御装置８２と、表示装置７０の駆動電流供給用の配線に画素駆動電圧を印加する電源８４と、電源８４と駆動電流供給用の配線との間に配設された電流計８３と、電流計８３と並列に接続された定電流回路８５と、測定装置８０の動作を制御する測定制御装置８１により構成されている。

画素制御装置８２は、表示装置７０の測定画素を特定し、測定画素の点灯／非点灯の状態制御と、測定画素の発光輝度を制御する機能を有する。また、測定制御装置８１は、情報処理手段であるＭＰＵ８１Ａとハードディスクのメモリ８１Ｂを備え、メモリ８１Ｂ内部に本発明にかかる測定制御方法を記述したプログラムが格納されている。さらに、定電流回路８５は、一定の電流を流す機能をもった回路であり、自ら所定の電流を発生させる回路（電流源）でもよいし、電源８４からの電流を所定の電流だけ流す（残りの電流は電流計８２を介して流れる）回路（電流制御回路）であってもよい。

なお、測定対象となる表示装置は、ＥＬ表示装置７０に限られず、素子に流れる駆動電流により輝度を制御する特性をもつ発光素子を、制御電圧により画素駆動電流を制御する機能を有するアクティブマトリクス基板を用いて駆動する表示装置であればよい。また、測定制御装置８１の情報処理手段はＭＰＵである必要はなく、ＤＳＰなどのデジタルデータの演算機能をもつデバイスであればよい。また、記憶手段（メモリ）は必ずしもハードディスクである必要はなく、フラッシュメモリやＲＡＭなどのデジタルデータを格納できるデバイスであってもよい。

測定対象となるＥＬ表示装置７０の構成を図８に示す。ＥＬ表示素子７０は、画素７１がマトリクス状に配置され、各画素に対して画素駆動電流を供給する配線７２Ａ、保持容量７５の共通線７２Ｂ、データ線７２Ｃ、画素駆動電流の共通線７２Ｄ、ゲート線７２Ｅが接続されている。このうち、配線７２Ａには、測定装置８０の電流計８３、電源８４、および定電流回路８５が接続されている。また、画素駆動電流の共通線７２Ｄは、測定装置８０の接地電位と同電位に設定されている。なお、以下の説明で言及する電圧は、特段の説明のない限り、共通線７２Ｄの電圧との電位差で表す。

画素７１は、制御対象となる測定画素を選択する画素選択用トランジスタ７３と、画素駆動電流制御素子であるトランジスタ７４と、画素駆動電流制御用トランジスタ７４のゲート電圧を保持する保持容量７５と、ＥＬ素子７６により構成される。画素選択用トランジスタ７３は、ゲート端子がゲート線７２Ｅに、ソース端子がデータ線７２Ｃに、ドレイン端子が画素駆動電流制御用トランジスタ７４のゲート端子と保持容量７５の一端に、それぞれ接続されている。画素駆動電流制御用トランジスタ７４は、ゲート端子が画素選択用トランジスタ７３のドレイン端子と保持容量７５の一端に、ソース端子が配線７２Ａに、ドレイン端子がＥＬ素子７６の一端に接続されている。

保持容量７５は、一端が画素選択用トランジスタ７３のドレイン端子と画素駆動電流制御用トランジスタ７４のゲート端子に接続され、他端が共通線７２Ｂに接続されている。ＥＬ素子７６は、一端が画素駆動電流制御用トランジスタ７４のドレイン端子に、他端が共通線７２Ｄに、それぞれ接続されている。なお、本実施例では、画素選択用トランジスタ７３および画素駆動電流制御用トランジスタ７４を、ともにｐ型ＭＯＳトランジスタで構成しているが、ｎ型ＭＯＳトランジスタやＭＯＳ構造以外のトランジスタで構成してもよい。

次に画素７１の動作を説明する。本明細書および特許請求の範囲において、「導通状態」とは、トランジスタのドレイン・ソース間のインピーダンスが低い状態をいう。本実施例の画素選択用トランジスタ７３および画素駆動電流制御用トランジスタ７４はともに、図５のような電圧電流特性をもつため、ゲート・ソース電圧が０Ｖ以下の場合に導通状態となる。導通状態のときには、ドレイン・ソース電流は、図５の電圧電流特性に従ってゲート電圧により制御される。画素駆動電流制御用トランジスタ７４が導通状態のときには、ＥＬ素子７６が発光状態となる。

他方、「非導通状態」とは、トランジスタのドレイン・ソース間のインピーダンスが高い状態をさす。図５で、ゲート・ソース電圧が０Ｖより高い場合に、非導通状態となる。画素駆動電流制御用トランジスタ７４が非導通状態のときには、ＥＬ素子７６が非発光状態となる。ただし、上述したように、非導通状態であってもドレイン・ソース間の電流は完全にゼロにはならず、絶縁特性に起因する漏れ電流が流れる。

画素７１は、ゲート線７２Ｅを０Ｖにすることにより選択される。ゲート線７２Ｅは、通常７Ｖの電圧が印加されており、画素制御装置８２により選択されたゲート線７２Ｅのみが、０Ｖとなる。すると、画素選択用トランジスタ７３が導通状態となり、データ線７２Ｃの制御電圧が保持容量７５に印加される。このときデータ線７２Ｃには、画素制御装置８２から制御電圧（発光輝度信号）が供給されている。制御電圧は５Ｖ以上のとき、ＥＬ素子７６は非点灯状態となり、５Ｖ未満で点灯状態となる。点灯状態においては、制御電圧が小さくなるに従って輝度が次第に大きくなり、電圧が０Ｖのとき最大輝度で発光する。なお、共通線７２Ｂには、常に５Ｖが印加されている。

制御電圧を保持する保持容量７５は、画素駆動電流制御用トランジスタ７４のゲート端子に接続されているため、トランジスタ７４のドレイン・ソース間には、制御電圧に応じた画素駆動電流が流れる。画素駆動電流は、画素駆動電圧が印加されている配線７２Ａからトランジスタ７４を経てＥＬ素子７６に供給される。

次に、画素駆動電流測定装置８０の動作について述べる。図９は測定装置８０のフローチャートである。測定は、メモリ８１Ｂ内部に表示パネル７０の全画素の保持容量を非点灯状態に設定してから測定した画素数（測定画素数）とオフセット電流の関係を示すテーブルを作成する予備測定（ステップ９０）と、本発明の測定方法に係る本測定（ステップ９１〜９６）の２つの測定から構成される。

前述したようにオフセット電流は、全画素の保持容量を非点灯状態に設定してから配線７２Ａに画素駆動電圧を印加している時間により変化する。このため、本来であれば、かかる時間とオフセット電流の関係を測定し、本測定時にも画素駆動電圧の印加時間を計時して、全画素の保持容量を非点灯状態に設定してから画素駆動電流測定時までの時間からオフセット電流を求める必要がある。しかし、画素駆動電流測定装置８０では、一定のタイミングで画素駆動電流測定を行い、測定の間、画素駆動電圧を印加しつづけるため、画素駆動電圧印加時間と測定画素数は比例する。このため、予備測定では測定画素数を画素駆動電圧印加時間を代替値として採用している。従って、測定タイミングが不規則な画素駆動電流測定装置では、上述したように画素駆動電圧の印加時間とオフセット電流の関係を求める必要がある。

予備測定（ステップ９０）では、まず表示パネル７０の全画素の保持容量(すなわち画素駆動電流制御用トランジスタ７４のゲート端子)を５Ｖ（非点灯状態）に設定して、配線７２Ａに流れる駆動電流を電流計８２で測定する。このとき測定された電流が測定画素数０のオフセット電流である。次に、適当な画素の保持容量７５(すなわち画素駆動電流制御用トランジスタ７４のゲート端子)を３Ｖ（点灯状態）に設定してから、再び５Ｖ（非点灯状態）に設定した後の配線７２Ａの駆動電流を電流計８２で測定する。このとき測定される電流が測定画素数１のときのオフセット電流である。このとき、制御電圧の設定動作は、ステップ９１以下の本測定と同じタイミングで実施される。

同様に、本測定と同じタイミングで画素の点灯／非点灯動作を実行した後、オフセット電流測定を測定して、測定画素数２のときのオフセット電流を求める。このとき、測定する画素位置は、測定画素数１のオフセット電流を求めた画素と同じ画素であっても、異なる画素であっても構わない。同様に、画素の点灯/非点灯動作を繰返し、測定画素数とオフセット電流との関係をメモリ８１Ｂ上のテーブルに記録する。

前述したように、画素の点灯/非点灯動作を行っている間に、表示装置７０上の他の画素の保持容量７５の電圧（トランジスタ７４のゲート電圧）が漏れ電流により変化し、各画素のドレイン・ソース間電流が増加する。このため、測定画素数１のオフセット電流は、測定画素数０のときのオフセット電流と比べ、大きな値となる。さらに、測定画素数が増える（時間が経過する）と、オフセット電流は急激に変化してゆく。

なお、表示装置７０のオフセット電流の変化が予めわかっている場合には、予備測定を行う必要はなく、テーブルをメモリ８１Ｂに格納してから本測定を実施すればよい。また、本測定で、画素駆動電圧の印加時間とオフセット電流との関係を用いて、画素駆動電流を求める場合には、全画素を非点灯状態に設定してから、配線７２Ａに画素駆動電圧を印加し、所定時間間隔毎にオフセット電流の測定を行って、測定を行った時間とオフセット電流との関係をテーブルに記録すればよい。

次に、本発明の測定方法である本測定（ステップ９１〜９６）の説明を行う。本測定では、まず、表示装置７０の全画素の保持容量を５Ｖに設定する（ステップ９１）。この工程で、全画素の画素駆動電流制御用トランジスタ７４には、ドレイン・ソース間の漏れ電流以外の電流は流れない状態となる。つぎに、第１列第１行の測定画素７１の保持容量７５を３Ｖに設定する（ステップ９２）。このとき設定する電圧は測定条件により任意に設定可能であるが、本実施例では一例として３Ｖを測定条件とした。次に、メモリ８１Ｂに格納されているテーブルから、定電流回路８５の電流を測定画素数０のときのオフセット電流に設定する（ステップ９３）。

そして、電流計８３により配線７２Ａに流れる電流を測定する（ステップ９４）。すると、配線７２Ａに流れる電流のうち、オフセット電流は電流計８３を経ずに定電流回路８５を通って配線７２Ａを流れるため、電流計８３では、測定画素の画素駆動電流のみを測定できる。このため、画素駆動電流は小さな測定レンジで測定することが可能となり、高精度な測定が可能となる。測定した電流は、画素の位置（第１列第１行）とゲート電圧（３Ｖ）とともにメモリ８１Ｂに格納される。最後に、測定画素７１の保持容量７５を５Ｖ（非点灯状態）に設定する。

次に、第１列第２行の測定画素７７の画素駆動電流測定を行う。まず、測定画素７７の保持容量を３Ｖに設定する（ステップ９２）。次に、メモリ８１Ｂに格納されているテーブルから、定電流回路８５の電流を測定画素数１のときのオフセット電流に設定する（ステップ９３）。その後、電流計８３により配線７２Ａに流れる電流を測定する（ステップ９４）。測定した電流は、画素の位置（第１列第２行）とゲート電圧（３Ｖ）とともにメモリ８１Ｂに格納される。このとき、メモリ８１Ｂに格納される測定値は、配線７２Ａに流れている電流からオフセット電流との差分となる。最後に、測定画素７７の保持容量７５を５Ｖ（非点灯状態）に設定する。同様な工程で、第１列の全ての画素の画素駆動電流を順次測定する。

第１列の全ての画素の測定が終了すると（ステップ９５）、再び表示装置７０の全画素の保持容量を５Ｖ（非点灯状態）に再設定する（ステップ９１）。再設定により、全画素の画素駆動電流制御用トランジスタ７４には、ドレイン・ソース間の漏れ電流以外の電流は流れない状態に戻る。その後、ステップ９２からステップ９４の工程を繰返して第２列の各画素の画素駆動電流を順次測定する。このとき、ステップ９３で設定される定電流回路８５の電流は、再設定以降の測定画素数に応じたオフセット電流をメモリ８１Ｂから呼び出して設定する。例えば、第２列第１行の画素の測定では、定電流回路８５の電流を測定画素数０のときのオフセット電流に設定し、第２列第２行の画素の測定では、定電流回路８５の電流を測定画素数１のときのオフセット電流に設定する。

このようにして各列の測定を順次行って表示装置７０上の全ての画素の測定が終了すると（ステップ９６）、測定装置８０は測定動作を終了する。その後、必要に応じてＭＰＵ８１Ａで、メモリ８１Ｂ上に格納されている各画素の測定値が基準範囲内にあるか否かを判定して、表示装置７０の良否判定を行う。

なお、画素駆動電圧の印加時間とオフセット電流との関係を利用して画素駆動電流の測定を行う場合には、ステップ９３で定電流回路８５の電流量を設定する際に、複数の画素を全て非点灯状態に設定してから経過した時間を求め、メモリ８１Ｂに格納されているテーブルから、求めた時間に対応するオフセット電流を求めて、電流量を設定する。このとき、テーブルに経過時間に相当するオフセット電流が記録されていない場合には、最も近い時間に対応するオフセット電流を採用するか、ＭＰＵ８１Ａによりデータ補間してオフセット電流を求めてもよい。

図４を再び参照して、この別実施例において、測定動作の途中で保持容量１５の電圧を非点灯状態に再設定したときのオフセット電流の変化（実線４０）を、再設定を行わずに測定を続けた場合のオフセット電流の変化（破線４１）と対比して示す。図から明らかなように、再設定によりオフセット電流が定期的に初期値に戻るため、測定動作中のオフセット電流の増加が抑制され、オフセット電流を測定するのに必要なダイナミックレンジは図中のＣで示した範囲に収めることができる。また、駆動電流の測定ダイナミックレンジは、測定電流が、オフセット電流値に設定された定電流回路８５によってキャンセルされるため、電流計８３に必要なダイナミックレンジは、図中Ａで示した範囲に収めることができる。このため、測定精度を高めることが可能となる。また、１列測定するごとに、オフセット電流が初期値に戻るため、定電流回路８５の電流を決定するためのメモリ８１Ｂのテーブルは、1列分の画素数分だけ確保すればよいことになる。このため、測定動作中のオフセット電流の変化を記録したテーブルが不要となり、テーブルの容量を小さくすることができる。
なお、この別実施例においても、測定画素数（または配線７２Ａに画素駆動電圧を印加している時間）とオフセット電流との関係からオフセット電流の変化分をキャンセルして画素駆動電流を求めているが、再設定動作（ステップ９１）を頻繁に行う場合や、オフセット電流の時間変化が小さなデバイスの測定を行う場合には、配線７２Ａに流れる電流と測定画素数０（初期値）のときのオフセット電流との差分をとって画素駆動電流を求めてもよい。この場合には、予備測定が簡素化（測定画素数０のオフセット電流測定のみ）され、定電流回路８５の電流量も測定ごとに設定する必要がなくなるため、高速な測定が可能となる。さらに、テーブルが不要となるため、メモリ８１Ｂの記憶容量がさらに小さくてすむという利点がある。

以上、本発明に係る技術的思想を特定の実施例を参照しつつ詳細にわたり説明したが、本発明の属する分野における当業者には、請求項の趣旨及び範囲から離れることなく様々な変更及び改変を加えることが出来ることは明らかである。例えば、画素駆動電流制御素子として本実施例ではＦＥＴを採用しているが、オペアンプ回路などの他の電流制御素子を用いた表示素子にも本発明は適用可能である。また、本実施例では、制御電圧の保持のために保持容量１５、７５を利用し、制御電圧を初期化（保持容量１５、７５の電圧の再設定）により、ＥＬ素子１６、７６を定期的に非点灯状態に再設定しているが、他の定電圧印加手段を用いて、当該印加手段の状態を初期化し、ＥＬ素子１６、７６を定期的に非点灯状態に再設定することによって、オフセット電流の増加を抑えてもよい。

また、非点灯状態に再設定するサイクルは、本実施例のように1列毎である必要はなく、オフセット電流の経時変化が大きいものであれば数画素毎、小さいものであれば数列毎に再設定動作を行ってもよい。このため、予備測定（ステップ３０、９０）終了後に、オフセット電流の変化量を勘案し、測定制御装置２１、８１で何画素毎に再設定動作を行うかを決定するようにしてもよい。また、再設定の対象とする画素も、本実施例のように表示装置の全画素である必要はなく、非点灯状態に設定されてから所定測定回数経過した画素のみを対象として再設定を行ってもよい。さらに、測定対象となる画素も、本実施例のように隣合う画素を順次測定するのではなく、数画素おきに測定してもよいし、ランダムに測定してもよい。

また、上記実施例では、ＥＬ表示装置１０は、ＥＬ素子を形成した後のアクティブマトリクス基板を例に説明してきたが、ＥＬ素子を形成する前のマトリクス基板の開放電極にＥＬ素子を代用する測定用の負荷（代用負荷）が設けられている回路、例えば、特開2004-294457号に記載されたような回路であっても適用可能である。この場合、本明細書において「点灯」とは、ＥＬ素子が掲載されていたとしたら点灯するような電流制御状態をいうものとする。図１１は、このような代用負荷が設けられているアクティブマトリクス基板の回路の一部を示すもので、ＥＬ素子が形成されるべき箇所に置かれた電極１８、その電極１８と線路１２Ｂとの間に接続された負荷１９を備えている。負荷１９には、図１２に示すような、コンデンサ１９Ａ、ダイオード１９Ｂ、トランジスタ１９Ｃなどが使用できる。トランジスタ１９Ｃを使用する場合、負荷の値を制御するための新たなゲート線をアクティブマトリクス基板に設けることになる。図１１の回路のうち、図２に示した実施例と同じ構成部分には、同じ参照番号を付して、詳細な説明は省略する。なお、ＥＬ素子形成前の基板においてＥＬ素子の代用負荷を用いた回路は、図８に示す実施例にも適用可能であることは、言うまでもない。

また、上記実施例では、オフセット電流値を予備測定を行ってテーブルに記憶させておくものとして説明した。このように、予備測定を行ってテーブルにオフセット電流値を記憶させておく方法は、測定速度の点で非常に有利である。しかし、これに限るものではなく、より高い精度の測定を必要とする場合、各画素毎にオフセット電流と画素駆動電流との測定を繰り返し行うようにしてもよい。この場合、まず、非点灯状態でオフセット電流を測定し、点灯状態にして画素駆動電流を測定し、それらの差分を結果として残し、非点灯状態に戻す。一列の測定が終了した場合だけでなく、画素測定数が一定数を超えた場合、あるいは、測定時間が一定時間を超えた場合、測定値が一定値を超えた場合など、適宜のタイミングで、画素のすべてを非点灯状態に再設定する動作を行うようにすることができる。

本発明の実施形態で説明する測定装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る表示装置の内部回路の説明図である。 本発明の実施形態に係る測定装置の動作フローチャートである。 測定画素数とオフセット電流および測定電流の変化を示した図である。 画素内のトランジスタの電圧電流特性図である。 表示装置の内部回路の説明図である。 本発明の別の実施形態で説明する測定装置の概略構成図である。 本発明の別の実施形態に係る表示装置の内部回路の説明図である 本発明の別の実施形態に係る測定装置の動作フローチャートである。 従来例に係る測定画素数とオフセット電流および測定電流の変化を示した図である。 ＥＬ素子の代用負荷を用いたアクティブマトリクス基板に本発明を適用した実施形態を示す回路図である。 図１１の負荷１９を示す回路図である。

符号の説明

１０、７０表示装置
１１、７１、１７、７７ 画素
１２Ａ、７２Ａ 配線
２０、８０ 測定装置
２１、８１ 測定制御装置
２２、８２ 画素制御装置
２３、８３ 電流計
２４、８４ 電源

Claims (13)

1. 複数の画素に駆動電流を供給する配線を備えた表示装置の画素駆動電流を測定する方法であって、
   前記複数の画素を全て非点灯状態に設定したときに、前記配線に流れるオフセット電流を測定する第１のステップと、
   前記複数の画素のうち所定の画素のみを点灯したときに前記配線に流れる電流と、前記オフセット電流との差分から、前記所定の画素の前記画素駆動電流を測定する第２のステップと、
   前記第２のステップを繰返して、前記複数の画素のうち所定数の画素の前記画素駆動電流を順次測定し、その後、前記複数の画素の全てを非点灯状態に再設定する第３のステップと、
   前記第１のステップから前記第３のステップを繰返して、前記表示装置の前記画素駆動電流を測定する第４のステップとを有することを特徴とする測定方法。
2. 前記画素が、制御電圧に基づいて前記画素駆動電流を制御する前記画素駆動電流制御素子を備え、かつ、
   前記第３のステップが、前記制御電圧を前記が画素駆動電流制御素子が非導通状態となる電圧に再設定することにより、前記複数の画素の全てを非点灯状態に再設定することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
3. 前記配線に流れる電流と、前記オフセット電流との差分は、前記配線に流れる電流の測定値データと、当該画素に係るオフセット電流値のデータとから演算することにより求めることを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
4. 前記第１ステップが、前記配線に画素駆動電圧を印加している時間と前記オフセット電流との関係を測定するステップであり、かつ、
   前記第２ステップが、前記複数の画素を全て非点灯状態に設定してからの前記配線に画素駆動電圧を印加している時間と前記第１ステップで求めた関係とから、前記オフセット電流を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の測定方法。
5. 前記第１ステップが、測定画素数と前記オフセット電流との関係を測定するステップであり、かつ、
   前記第２ステップが、前記複数の画素を全て非点灯状態に設定してからの測定画素数と前記第１ステップで求めた関係とから、前記オフセット電流を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の測定方法。
6. 前記画素が、測定用の代用負荷であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の測定方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の測定方法をコンピュータで機能させるためのプログラム。
8. 請求項７記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
9. 制御電圧に基づいて画素駆動電流を制御する画素駆動電流制御素子を備える複数の画素に、駆動電流を供給する配線を備えた表示装置の前記画素駆動電流を測定する測定装置であって、前記測定装置が、
   前記配線に前記駆動電流を供給する電源と、
   前記電源と前記配線との間に配設された電流計と、
   前記複数の画素の各画素の点灯状態を制御する信号を供給する画素制御装置と、
   情報処理手段および記憶手段を備え、ａ）前記複数の画素を全て非点灯状態に設定し、設定後に前記配線に流れるオフセット電流を測定する第１の工程と、ｂ）前記複数の画素のうち所定数の各画素に対し順次、前記各画素を点灯したときに前記配線に流れる電流と前記オフセット電流との差分に基づいて、前記各画素の前記画素駆動電流を求める第２の工程と、ｃ）前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返して前記表示装置の画素の前記画素駆動電流の測定を行う第３の工程を含む工程を実行する測定制御装置とを備えた測定装置。
10. 前記画素駆動電流制御素子がトランジスタであることを特徴とする請求項９記載の測定装置。
11. 前記測定装置が、さらに、前記電流計と並列に接続された定電流回路を備え、前記定電流回路に、前記オフセット電流と同量の電流を流すことを特徴とする請求項８または９記載の測定装置。
12. 前記第１の工程が、前記画素制御装置により、前記制御電圧を前記画素駆動電流制御素子が非導通状態となる電圧に設定する工程を含むことを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の測定装置。
13. 前記画素が、測定用の代用負荷であることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の測定装置。
    

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