JP2010503007A - ディスプレイ駆動システム - Google Patents

Abstract

本発明は、概して、改良されたＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ駆動システムのための方法、装置、およびコンピュータプログラムコードに関し、特に焼き付きを補償するためのものに関する。この方法は、ＯＬＥＤディスプレイデバイスをＯＬＥＤディスプレイの画素の焼き付きについて補償する方法であって、ディスプレイの少なくとも１つの試験画素の端子間の第１の電圧降下を測定し、ディスプレイの少なくとも１つの他の画素の端子間の第２の電圧降下を測定し、第１および第２の電圧と、焼き付きによるディスプレイの効率の損失のための駆動電圧上昇を表す値（Ｖ_１）とから、焼き付きによるディスプレイの効率の推定低下を決定し、推定効率低下を用いてディスプレイに対する駆動を補償することを含む方法である。

Description

本発明は、概して、改良されたＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ駆動システムのための方法、装置、およびコンピュータプログラムコードに関し、特に焼き付きを補償するためのものに関する。

有機発光ダイオード、ここでは有機金属系のＬＥＤを含むが、有機発光ダイオードは、ポリマー、小分子、およびデンドリマーを含む材料を用いて、使用される材料に依存する色の範囲で製造され得る。ポリマー系の有機ＬＥＤの例は、特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載され、デンドリマー系の材料の例は、特許文献４および特許文献５に記載され、いわゆる小分子系のデバイスの例は、特許文献６に記載されている。典型的なＯＬＥＤデバイスは、２層の有機材料を備える。その一方は、発光ポリマー（ＬＥＰ）、オリゴマー、または発光低分子量材料などの発光材料の層であり、他方は、ポリチオフェン誘導体、またはポリアニリン誘導体などの正孔輸送材料の層である。

有機ＬＥＤは、画素のマトリクスという形で基板上にデポされて、単色または多色画素型ディスプレイを構成し得る。多色型ディスプレイは、赤、緑、および青の発光サブピクセル群を用いて構成されてよい。いわゆるアクティブマトリクスディスプレイは、各画素と関連付けられた、典型的には蓄積キャパシタおよびトランジスタであるメモリ素子を有し、一方、パッシブマトリクスディスプレイはそのようなメモリ素子を持たず、その代わり、安定した画像という印象を与えるために繰り返し走査される。他のパッシブディスプレイとしては、セグメントディスプレイがある。セグメントディスプレイでは、複数のセグメントが共通電極を共有し、セグメントの他方の電極に電圧を印加することによってセグメントが点灯され得るようになっている。単純なセグメントディスプレイは走査される必要がないが、複数のセグメント領域を備えるディスプレイでは、電極が（電極の個数を減らすために）多重化された上で走査されてよい。

図１ａは、ＯＬＥＤデバイス１００の例の縦断面を示す図である。アクティブマトリクスディスプレイでは、画素の領域の一部が、関連する駆動回路（図１ａには図示しない）によって占められる。説明の目的上、デバイスの構造は幾分単純化してある。

ＯＬＥＤ１００は、基板１０２を備える。基板１０２は、典型的には０．７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラスだが、透明なプラスチックまたはその他の実質的に透明な材料とすることも随意である。基板上にはアノード層１０４がデポされる。アノード層１０４は、典型的には厚さ約１５０ｎｍのＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）で構成され、その表面の一部には、金属接触層が設けられる。典型的には、接触層は、約５００ｎｍのアルミニウム、またはクロムの層で挟まれたアルミニウムの層で構成され、これはアノード金属と呼ばれることがある。ＩＴＯと接触金属とで被覆されたガラス基板は、米国のコーニング社から入手可能である。ＩＴＯ上の接触金属は、アノード接続が透明でなくてよい箇所に、特にデバイスへの外部からの接点のための、低抵抗の経路を設ける働きをする。接触金属は、必要でない箇所、特に、除去しなければディスプレイを覆ってしまうことになる箇所では、フォトリソグラフィーおよびそれに続くエッチング、という標準的な工程によって、ＩＴＯから除去される。

アノード層の上には、実質的に透明な正孔輸送層１０６がデポされ、続けてエレクトロルミネッセンス層１０８、カソード１１０がデポされる。エレクトロルミネッセンス層１０８は、例えば、ＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン））で構成されてよく、また、アノード層１０４およびエレクトロルミネッセンス層１０８の正孔のエネルギー準位を合わせる働きをする正孔輸送層１０６は、例えばドイツのバイエル社のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェンのポリスチレンスルホン酸ドープ体）のような、導電性の透明なポリマーで構成されてよい。典型的なポリマー系のデバイスでは、正孔輸送層１０６は、約２００ｎｍのＰＥＤＯＴで構成されてよく、発光ポリマー層１０８は、典型的には厚さが約７０ｎｍである。これらの有機層は、スピンコーティングによってデポされてよく（後で、プラズマエッチングまたはレーザアブレーションによって不要な領域から材料を除去する）、またはインクジェット印刷によってデポされてよい。この後者の場合、例えばフォトレジストを用いて基板上にバンク１１２を形成し、有機層がデポされ得るくぼみを形作るようにしてもよい。そのようなくぼみが、ディスプレイの発光領域、すなわち画素を規定する。

カソード層１１０は、典型的には、より厚いアルミニウムのキャップ層で覆われた、（例えば物理的な蒸着によってデポされた）カルシウムまたはバリウムのような低仕事関数金属で構成される。電子のエネルギー準位の整合を向上させるため、随意に、フッ化バリウムの層のような付加的な層を、エレクトロルミネッセンス層に直接隣接して設けてよい。カソード線の相互の電気的な隔離は、カソードセパレータ（図１ａには図示しない）を用いて実現または強化してよい。

小分子およびデンドリマーのデバイスにも、同じ基本構造が用いられてよい。典型的には、いくつかのディスプレイが単一の基板上で製造され、製造工程の最後に基板がけがきで線を刻まれて、ディスプレイが分離されてから、酸化と水分侵入を防止するためにそれぞれに封止缶が取り付けられる。

ＯＬＥＤを点灯させるため、アノードとカソードとの間に電源が投入される。電源は、図１ａではバッテリー１１８で表されている。図１ａに示す例では、光は、透明なアノード１０４および基板１０２を通して発せられ、カソードはおおむね反射性である。このようなデバイスは、「ボトムエミッタ」と呼ばれる。カソードを通して発するデバイス（「トップエミッタ」）も、例えば、カソードが実質的に透明になるようにカソード層１１０の厚さを約５０〜１００ｎｍより小さく保つことによって、構成され得る。

上記の説明が、本発明の実施の形態のいくつかの応用を理解するのを助けるための、ある種のＯＬＥＤディスプレイの単なる説明にすぎないことは、認められるであろう。ノバレッド社が製造するもののような、カソードが底部にある逆向きのデバイスをはじめとして、他の種類のＯＬＥＤはいろいろある。さらに、本発明の実施の形態の応用は、ディスプレイやＯＬＥＤなどに限定されない。

有機ＬＥＤは、画素のマトリクスという形で基板上にデポされて、単色または多色画素型ディスプレイを構成し得る。多色型ディスプレイは、赤、緑、および青の発光画素群を用いて構成されてよい。そのようなディスプレイでは、複数の行（または列）の線をアクティブにすることによって個々の素子が全体的にアドレス指定されて複数の画素が選択され、複数の行（または列）の画素に書き込みが行われて、表示が作り出される。いわゆるアクティブマトリクスディスプレイは、各画素と関連付けられた、典型的には蓄積キャパシタおよびトランジスタであるメモリ素子を有し、一方、パッシブマトリクスディスプレイはそのようなメモリ素子を持たず、その代わり、安定した画像という印象を与えるために、テレビ映像と幾分同じように、繰り返し走査される。

次に、図１ｂを参照すると、この図はパッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイデバイス１５０の単純化された断面を示す図であり、同図において、図１ａのものと同じ要素は同じ参照番号で示されている。図示のように、正孔輸送層１０６およびエレクトロルミネッセンス層１０８は、アノード金属１０４およびカソード層１１０においてそれぞれ規定される互いに垂直なアノード線およびカソード線の交点で、複数の画素１５２に細分されている。同図において、カソード層１１０において規定される導線１５４がページを貫くように通っており、また、カソード線と直交して通っている複数のアノード線１５８のうちの１本の断面が示されている。カソード線およびアノード線の交点のエレクトロルミネッセンス画素１５２は、該当する線の間に電圧を印加することによってアドレス指定されてよい。アノード金属層１０４は、ディスプレイ１５０への外部からの接点を提供し、また、（カソード層のパターンをアノード金属のリードアウトの上に通すことによって）ＯＬＥＤへのアノードおよびカソードの両方の接続に用いられてよい。上記のＯＬＥＤ材料、特に発光ポリマーとカソードは酸化と水分の影響を受けやすいので、デバイスは、ＵＶ硬化型エポキシ接着剤１１３によってアノード金属層１０４上に取り付けられた金属缶１１１で封止され、その際、接着剤中の小さなガラスビーズによって、金属缶が接点に触れて短絡させてしまうのを防ぐようになっている。

次に、図２を参照すると、この図は図１ｂに示した種類のパッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ１５０用の駆動配列を概念的に示すものである。複数の定電流発生器２００が設けられ、そのそれぞれが供給線２０２と複数の列線２０４のうちの１本とに接続されているが、明快にするため、そのうちの１本のみを示してある。複数の行線２０６（そのうちの１本のみを示してある）も設けられており、そのそれぞれは、交換接続２１０によって接地線２０８へ選択的に接続されてよい。図示のように、線２０２の供給電圧が正なので、列線２０４はアノード接続１５８を備え、行線２０６はカソード接続１５４を備えるが、電源供給線２０２が接地線２０８に対して負である場合は、これらの接続は逆にされる。

図示のように、ディスプレイの画素２１２には電力が供給され、それにより点灯する。画像を生成するためには、行の接続２１０を保ったまま、各列線を、行全体がアドレス指定されるまで順にアクティブ化し、そして次の行を選択してこの処理を繰り返す。しかしながら、個々の画素をより長く点灯させ続けることによって駆動水準全体を低減するために、行を選択してすべての列を並行して書き込む、すなわち電流を各列線に同時に送り込んで行の各画素をそれぞれの所望の明るさで点灯させることが好ましい。列の各画素を順にアドレス指定してから次の列をアドレス指定するようにすることもできるが、これは、特に列の静電容量の効果の理由から好ましくない。

当業者が認めるように、パッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイでは、どの電極を行電極と呼びどの電極を列電極と呼ぶかは任意であり、本明細書においては、「行」と「列」は交換可能なものとして扱う。

通常、ＯＬＥＤに対しては電圧制御型の駆動ではなく電流制御型の駆動を施すが、これは、デバイスを流れる電流によってデバイスが生成する光子の数が決まり、それによってＯＬＥＤの明るさが決まるからである。電圧制御型の構成では、ディスプレイの領域にわたって明るさが変化したり、時間、温度、経年とともに明るさが変化したりする可能性があり、そのため、所与の電圧で駆動された時に画素がどれくらいの明るさで光るのかを予測することが困難になる。カラーディスプレイでは、色表現の正確さが影響を受ける恐れもある。

画素の明るさを変化させる従来の方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて画素の点灯時間を変化させるというものである。従来のＰＷＭ手法では、画素は完全に点灯するか完全に消灯するかのいずれかであるが、画素の見かけの明るさは、観察者の目における集積により変化する。代替となる方法は、列の駆動電流を変化させるというものである。

図３は、後ほどさらに述べるように本発明の実施の形態を実装するのに適したパッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ用のドライバの概略図３００を示す。ＯＬＥＤディスプレイは、破線３０２で示されており、対応する行電極接点３０６をそれぞれが持つ複数のｎ本の行線３０４と、対応する複数の列電極接点３１０をもつ複数のｍ本の列線３０８とを備える。ＯＬＥＤは、行線と列線との各組の間に接続されており、図示の配列では、ＯＬＥＤのアノードが列線に接続されている。Ｙドライバ３１４は定電流で列線３０８を駆動し、Ｘドライバ３１６は行線３０４を、行線を選択的に接地させて駆動する。Ｙドライバ３１４およびＸドライバ３１６は、典型的には、両方ともプロセッサ３１８に制御される。電源３２０は、回路、特にＹドライバ３１４へ電力を供給する。

ＯＬＥＤディスプレイドライバのいくつかの例が、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、および特許文献１１に記載されており、また、ＰＷＭを用いたＯＬＥＤディスプレイ駆動集積回路が、米国マサチューセッツ州ビバリー（Beverly）のクレア社（Clare, Inc.）のクレア・マイクロニクス（Clare Micronix）から販売されている。改良型ＯＬＥＤディスプレイドライバのいくつかの例が、本出願人の同時係属出願である特許文献１２および特許文献１３に記載されている。特に、引用することによりここに組み込まれる特許文献１２には、コンプライアンスの改善されたデジタル制御式プログラム可能電流発生器が記載されている。

国際公開第９０／１３１４８号 国際公開第９５／０６４００号 国際公開第９９／４８１６０号 国際公開第９９／２１９３５号 国際公開第０２／０６７３４３号 米国特許第４，５３９，５０７号 米国特許第６，０１４，１１９号 米国特許第６，２０１，５２０号 米国特許第６，３３２，６６１号 欧州特許出願公開第１，０７９，３６１（Ａ）号 欧州特許出願公開第１，０９１，３３９（Ａ）号 国際公開第０３／０７９３２２号 国際公開第０３／０９１９８３号

ＯＬＥＤディスプレイに付随する問題の１つは、時間とともに画素が「焼き付く」こと、すなわち、使用するにつれて所与の駆動電流（従って明度）のために必要な駆動電圧が増えてしまうことである。具体的には、所与の電流における明度は、ＯＬＥＤディスプレイの駆動初期に急激に下がることがあり、その後、より一様に明度が減衰していく。従って、異なるが関連性のある２つの問題が焼き付きから発生し得る。第１に、使用につれて進むディスプレイの全体的なエージングであり、第２に、画像の焼き付き、すなわち画像を持続的に表示することによりディスプレイの画素のエージングがまちまちになり得ることである。スクリーンセーバーはこの問題に対処するための１つの技術となるが、それはコンピュータモニタディスプレイ関連だけの話であり、例えば、テレビチャンネルでは、ロゴなどの印を控えめに画面の隅に表示し続けることがますます一般的になってきている。ＯＬＥＤディスプレイに付随するさらなる問題は、長期間にわたって駆動されないまま保管されたディスプレイが、長期にわたって保管されることなく駆動されたディスプレイと比べて、明度の低下という損害を被る場合があるということである。この明度低下の理由として考えられるのは、封止が不完全なディスプレイへの水分と酸素の侵入や、あるいはディスプレイのある層から他の層への化学種の移動（例えば、金属イオンのカソード層から有機層への移動）である。

多くのＯＬＥＤ材料システムにとって、所与の電流および温度についての、駆動時間にともなう駆動電圧の上昇は、デバイスの効率の衰えと相互に関連し得るものである。ＯＬＥＤの端子間の電圧降下を監視しそれに応じて駆動信号を補正するという補償手法の実装を試みることは可能であろう。しかしながら、この手法には、ＯＬＥＤの端子間の電圧降下が温度にもつれて変化し、その結果ディスプレイ各所の明るさがディスプレイ各所の温度に応じて変化しかねない、という点で欠点がある。

そこで、本発明によれば、ＯＬＥＤディスプレイデバイスをＯＬＥＤディスプレイの画素の焼き付きについて補償する方法であって、ディスプレイの少なくとも１つの試験画素の端子間の第１の電圧降下を測定し、ディスプレイの少なくとも１つの他の画素の端子間の第２の電圧降下を測定し、第１および第２の電圧と、焼き付きによるディスプレイの効率の損失のための駆動電圧上昇を表す値（Ｖ_１）とから、焼き付きによるディスプレイの効率の推定低下を決定し、推定効率低下を用いてディスプレイに対する駆動を補償することを含む方法が提供される。

好ましくは、ディスプレイの効率の損失のための電圧上昇を表す値は、定められた水準の効率低下、例えば５０パーセント（ＯＬＥＤの明るさの５０パーセントの低下に相当）を補償するために必要な画素駆動電圧の上昇を表す。この定められた水準の効率低下を用いて、ＯＬＥＤ画素の（任意の）寿命末期を規定することができる。本例では、人間の目の反応は非線形であるため、実際の明るさにおける５０パーセントの低下は、知覚される明るさにおいて８０パーセント程度の低下に相当する。そして、ディスプレイの効率の推定低下（寿命末期の効率の、初期の効率に対する比として規定されてもよい）の決定では、この定められた水準の効率低下に依存する関係を用いてよい。つまり、実際には、画素駆動電圧の上昇は、例えば上記の５０パーセントのような、あらかじめ定められた水準の効率低下と関連して規定される。画素駆動電圧の上昇は、例えば駆動集積回路に記憶されることが好ましく、また、この値は、あるデバイスに実施した実験室での測定から初期的に導出してもよいし、量産されたデバイスの１ロットのうちの１個から求めてもよい。

概して、本方法の実施の形態では、試験画素の端子間の電圧降下は温度依存性の電圧降下を含むので、これを考慮に入れることにより、本方法では、ディスプレイの温度むらを自動的に補償することができる。（画素駆動電圧の寿命末期の上昇は、特に温度には依存しない）。それでもなお、第１および第２の電圧降下は、ディスプレイの電源投入時（直後またはすぐ後）、つまりディスプレイが実質的に一様な温度にある時に測定されることが非常に好ましい。より高度な実装では、ディスプレイの全画素がおよそ同じ温度に達した時だけ効率の低下が推定され得るように、ディスプレイが冷却するまで十分長い時間電源が切られていたかどうかを決定するように対処してもよい。これは、実際には、例えば漏れの少ないキャパシタを時限素子として用いることによって実装されてよい。

本方法の好ましい実施の形態において、低下した効率の補償は、推定効率低下の逆数に依存する係数によりディスプレイの画素への駆動電流を増加させることを含む。これは、デバイスを流れる電流とＯＬＥＤの明るさとの間に実質的に線形な関係があるならば、ＯＬＥＤは電流制御デバイスとして動作させられることが好ましいからである。

本方法のいくつかの実施の形態では、効率低下は、２つの測定だけ、つまり試験画素に対する測定と他の１つの画素に対する測定とに基づいて推定されてよく、この推定効率低下を用いて全ディスプレイについて駆動信号を補償してよい。これにより、焼き付きが十分正確に補償され得る。一方、本方法の他の実施の形態では、ディスプレイの複数の画素について第２の電圧降下を測定し、効率低下の決定に用いるために平均を計算するようにしてもよい。あるいは、測定された画素からいくつかの異なる効率低下値を決定し、そしてこれらを用いてそれらの画素およびそれらの近傍の領域を補償するようにしてもよい。例えば、このように別々に補償するように、ディスプレイを２区画、４区画、またはそれを超える区画に細分することができる。

本方法のある実施の形態では、試験画素は、情報を表示するために用いられないダミー画素で構成される。例えば、試験画素は、ディスプレイの、使用されない端の部分にあってよい。他の実施の形態では、試験画素は、ディスプレイのアクティブな領域、すなわちディスプレイの、通常の動作状態において情報を表示するために用いられる部分にあってよい。これらの実施の形態において、残りの画素は、選択された１つまたは複数の試験画素を基準として補正される。これらの実施の形態のいくつかの種類では、試験画素は、ディスプレイの、エージングの最も少ない２０パーセントの画素から選択される。従って、いくつかの好ましい実施の形態では、試験画素は、ディスプレイの、実質的にエージングの最も少ない画素で構成されてよい。ディスプレイの、エージングの最も少ない１つ以上の画素が、所与の試験駆動電流についての現在の電圧降下を測定することによって特定されてよい。その際、エージングの最も少ない画素は、現在の電圧降下が最も少ないものである。あるいは、画素が例えば５０パーセントといった閾値より大きな値で点灯している時間を監視して、エージングの最も少ない１つまたは複数の画素を発見してもよい。

当業者は、（アクティブまたはダミーの）多数の試験画素が用いられ得ることを理解するであろう。そして、第１の電圧降下の平均が求められてもよいし、あるいは多数の試験画素に基づいて別々に効率低下が推定されてもよく、これらを用いてディスプレイが、例えばディスプレイの個々の異なる領域ごとに補償される。

通常の表示用途ではアクティブである画素で試験画素が構成される本方法の実施の形態では、本方法は、監視される画素を基準として、１つ以上の他の画素の効率の低下（など）を求めることによって、ディスプレイに対する駆動を補償してよい。具体的には、本方法は、アクティブな試験画素が、例えば、５０パーセントといった閾値駆動水準よりも大きな水準で点灯している時間を測定することを含んでよい。この点灯時間が分かったら、推定駆動電圧上昇が（試験画素の効率の推定低下を予測することによって）予測されてよく、実際の電圧降下は測定されるので、これを用いて試験画素の温度、ひいてはディスプレイの温度を間接的に測定することが可能である。随意にディスプレイの実際の推定温度が決定されてもよいが、必須ではない。そして、この情報を用い、測定された点灯時間を用いてディスプレイの温度を補償することによって、より詳しくは、試験画素の測定された電圧降下を予測された電圧降下と比較することによって、ディスプレイの他の画素に対する駆動を補償してよい。このような方法の実施の形態により、ディスプレイ各所の多数の試験画素を用いて、実施の形態では複数の「アクティブな」試験画素の電圧降下を平均することによって、ディスプレイ各所の予想される温度の違いを考慮に入れた、改善された補償を行ってよい。

当業者は、上述の技術がモノクロおよびカラーの両ディスプレイに適用可能であることを理解するであろう。従って、画素に関する言及は、カラーディスプレイのサブピクセルを含む。カラーディスプレイでは、典型的には赤、青、および緑の、異なる色のうちの２色または３色が別々に監視され補償されてよく、あるいは平均補償が決定されて、随意には色により異なる調整係数とともに、すべての色に適用されてもよい。例えば、青色サブピクセルの効率低下を赤色および／または緑色のサブピクセルとは別に推定し補償することが望ましい場合がある。

関連態様において、本発明は、ＯＬＥＤディスプレイの画素に対する駆動を制御する方法であって、
を用いて画素について駆動電圧Ｖを決定することを含み、ただし、Ｖ_０およびη_０は、初期時間における、試験駆動電流での画素に対する電圧駆動および試験駆動電流での画素の輝度効率であり、Ｖ_１は、試験駆動電流についての、電圧駆動における寿命末期の電圧上昇である方法において、寿命末期は、画素の効率ηが初期時間における初期効率値（η_０）のαまで低下した時点として規定される方法を提供する。

さらなる関連態様において、本発明は、ＯＬＥＤディスプレイドライバであって、ディスプレイの少なくとも１つの試験画素の端子間の第１の電圧降下を測定するための入力と、ディスプレイの少なくとも１つの他の画素の端子間の第２の電圧降下を測定するための入力と、ディスプレイの効率の損失のための駆動電圧上昇を表す値（Ｖ_１）を記憶する記憶部と、第１および第２の電圧と、ディスプレイの効率の損失のための駆動電圧上昇を表す値（Ｖ_１）とから、ディスプレイの効率の推定低下を決定するシステムと、推定効率低下を用いてディスプレイに対する駆動を補償するシステムとを備えるディスプレイドライバを提供する。

上記のディスプレイドライバの実施の形態は、ＯＬＥＤディスプレイ、特にアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイと組み合わせて用いられてよい。好ましくは、そのようなアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイは、ディスプレイの画素のＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧を測定するように構成される。

従って、さらなる態様において、本発明は、アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ画素駆動回路であって、画素駆動回路は、画素のＯＬＥＤデバイスへ結合された入力接続であってＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧を測定するための入力接続と、ディスプレイの第１の電極線に結合された出力と、ディスプレイの第２の電極線に結合された制御接続とを有するトランジスタを含むアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ画素駆動回路を提供する。

実施の形態では、画素駆動回路の追加トランジスタは、アクティブマトリクスディスプレイのすべての画素に実装する必要はなく、画素のうちのいくつか、すなわち電圧降下測定が望まれるものだけに実装すればよい。実施の形態において、画素駆動回路は、ディスプレイの行（または列）に実装され、第２の電極線は、ディスプレイの隣接する行（または列）の電源線を備える。好ましくは、第２の電極線は、正電源線を備え、トランジスタは、制御接続をローにプルすることによって制御される。このようにすれば、例えば、測定される画素の下の画素の行のための電圧供給線を選択線として用いることができるので、追加の選択線が必要なくなる。

パッシブマトリクスディスプレイでは、ＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧降下は普通、該当する行線および列線を介して実質的に直接的に得ることができる。アクティブマトリクスディスプレイおよびパッシブマトリクスディスプレイの両方において、随意に、例えば、設計段階において較正を実施して線抵抗補償係数をディスプレイドライバ／方法に組み込むことによって、電極線抵抗を補償するように対処してよい。

先に述べたように、電圧降下を測定するシステムは、電源投入時またはそのすぐ後に測定が行われ得るように、ディスプレイの電源投入に対してすぐに応答することが好ましい。測定は、ディスプレイの電源が投入されるたびに行われる必要はなく、例えば１０回ごとの電源投入で行われてよい。

本発明はさらに、上述した方法およびディスプレイドライバを実装するための、プロセッサ制御コードを保持するキャリア媒体を提供する。このコードは、Cのような（翻訳処理もしくはコンパイルされた）従来のプログラミング言語における、例えばソースコード、オブジェクトコード、もしくは実行可能コードといった従来のプログラムコード、またはアセンブリコード、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）もしくはＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）を設定もしくは制御するコード、もしくはＶｅｒｉｌｏｇ（商標）もしくはＶＨＤＬ（超高速集積回路用ハードウェア記述言語）のようなハードウェア記述言語用のコードを含んでよい。また、そのようなコードが複数の結合部品間に分散されてよい。キャリア媒体は、ディスクもしくはプログラムされたメモリ（例えばフラッシュＲＡＭもしくはフラッシュＲＯＭのようなファームウェア）のような従来の記憶媒体、または光学的もしくは電気的な信号キャリアのようなデータキャリアを含んでよい。

次に、本発明の上記および他の態様について、単なる例として、添付の図面を参照してさらに説明する。

ＯＬＥＤデバイスの縦断面である。 パッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの単純化された断面を示す図である。 パッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの駆動配列を概念的に示す図である。 本発明の一態様を実施するのに適したパッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイドライバのブロック図である。 ＯＬＥＤ効率対時間のグラフを示す図である。 ＯＬＥＤ駆動電圧対時間のグラフを示す図である。 ＯＬＥＤディスプレイデバイスの焼き付きを補償するための手順のフロー図である。 本発明の一態様を実施するアクティブマトリクスディスプレイドライバを示す図である。 画素のＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧降下を測定するのに適したアクティブマトリクス画素駆動回路の第１の例の概念図である。 画素のＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧降下を測定するように構成された電圧制御型アクティブマトリクス画素駆動回路の詳細な例を示す図である。 画素のＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧降下を測定するように構成された電流制御型アクティブマトリクス画素駆動回路の詳細な例を示す図である。

図４ａおよび図４ｂを参照すると、これらの図はそれぞれ、駆動時間（時）に対するＯＬＥＤの効率（アンペア当たりカンデラ）と、ＯＬＥＤの駆動電圧（ボルト）とを示す。両グラフには、同じ引き伸ばされた指数関数
が合わせてあり、ＯＬＥＤデバイスの効率の衰えと、同じ駆動電流／光出力のために必要な、上昇した駆動電圧との間に強い相関があることが分かる。駆動電圧Ｖは、以下のように表せる。
ただし、Ｖ_０およびη_０は、時間ｔ＝０における電圧および効率であり、Ｖ_１は、寿命末期の電圧上昇である。先に述べたように、本発明の実施の形態では、上記の式（１）において寿命末期の時点でη／η_０＝１／２となり、よってＶ＝Ｖ_０＋Ｖ_１となるように、我々は寿命末期を効率が半分になる時点と任意に定義する。

式（１）において、Ｖ_０は、ＯＬＥＤデバイスの温度Ｔに依存し、例えば２５℃において指定されてよい。これをより明瞭にするため、Ｖ_０はＶ_０（Ｔ）と表記されてよい。ただ、それでも我々は、本発明の実施の形態においては、式（１）を利用するために温度を知る必要がないことの事情を説明する。Ｖ_１の値はあまり温度には依存しない。我々は、上記の所見および式（１）に基づいて、ＯＬＥＤディスプレイの焼き付き、特に画像焼き付きを補正するために用いられ得るいくつかの技術を説明する。概して、これらの技術は、好ましくは電源投入時の、例えば所与の駆動電流におけるＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧降下といった、ＯＬＥＤの電流−電圧特性の監視を用いる。大まかに言えば、これらの技術は、試験電流における、ディスプレイの画素間で比較した駆動電圧の上昇を用いて、焼き付きを補正する。このようにして、ディスプレイの焼き付きの効果が低減され得る。

第１の技術は、参照として用いられる、ディスプレイ端部付近の１つまたはいくつかの試験画素を含むものである。電源投入時に、ディスプレイの１つ、いくつか、またはすべてのＯＬＥＤの電圧降下が測定され、試験デバイス（または複数の試験デバイス）と比較される。これによって温度への依存性を実質的に取り除くことができるが、この試験は、全ディスプレイが一様な温度になっている最初の電源投入時に実施することが好ましい。

第２の方法は、外部の参照用デバイスを用いず、その代わりにディスプレイのＯＬＥＤどうしを互いに比較するものであり、その際、具体的には、電圧降下が最も小さい（すなわち、エージングの最も少ない）デバイスを参照として用いて、あたかもこのデバイスが初期状態であるかのようにとらえて他の１つ、いくつか、またはすべての効率低下を補正することによって行う。これにより、まず画像焼き付きが補正されるが、ディスプレイ全体のエージングは補正されない。ただ、通常、２つの問題のうち断然重要なのは画像焼き付きの方である。

さらなる方法は、ディスプレイの１つ（以上）の特定の画素を選び、その使用および電圧降下を正確に追跡するものである。ディスプレイの他の１つ、いくつか、またはすべての画素の電圧降下がこの画素と比較され、そして、この画素が経たエージングの程度は分かっているので、他の画素のエージングが突き止められ得る。

この方法の変更例は、ディスプレイ全体にわたって画素を選び出して参照に用いるものである。そして、その他の画素については、それぞれ最寄りの追跡画素を参照する。これにより、表示領域にわたって生じ得る温度変化の影響を低減するのを助けることができる。

これらの技術はすべて、アクティブマトリクスディスプレイおよびパッシブマトリクスディスプレイの両方に適用可能である。最適には、経路抵抗による電圧降下が補正され得る。

再び上記の式（１）を参照して、まずダミー（使われていない）試験画素の場合を考察する。これはエージングされていないのでη＝η_０であり、従って設定駆動電流におけるこの試験画素の端子間の電圧降下の測定値
は、（現在の温度における）Ｖ_０の値となる。従って、ディスプレイの他の画素については、電圧降下は
によって与えられる。これを用いて、ディスプレイのη／η_０の値を計算することもできるし、他の多数の画素についてη／η_０の平均値を計算することもできるし、あるいはディスプレイの各画素（もしくは各カラーサブピクセル）もしくはディスプレイの複数の領域についてη／η_０の値を計算することもできる。この値が得られたら、その逆数η_０／ηを用いて、駆動電流の倍率を変更することもできるし、電圧制御型の画素については、望ましい駆動電流を求めて、そこから駆動電圧を得ることもできる。従って、実施の形態において、駆動信号は以下のように倍率変更することができる。

次に、図４ｃを参照すると、この図は、上述の方法を、例えばコンピュータプログラムコードに実装するための手順を示す。そして、手順は、ステップＳ４１０においてディスプレイの電源投入を検知してから、１つ以上の試験（参照）画素の端子間の電圧降下と、他の１つ以上の表示画素の端子間の電圧降下とを読み取る（Ｓ４１２、Ｓ４１４）。次に、手順は、例えば製造時に駆動チップに記憶されたＶ_１の値を取り出し、上記の式（１）を用いてディスプレイの現在の効率η／η_０を計算する（Ｓ４１６）。ディスプレイ全体についてη／η_０の平均値が計算されてもよいが、いくつかの好ましい実施の形態では、ディスプレイの各画素または各サブピクセルについてη／η_０の値が計算されてよい。このデータは、例えばフラッシュメモリなどのローカルな記憶部に書き込まれて、焼き付き補償データが更新される（Ｓ４１８）。これにより、焼き付き較正が完了する。続けて、ディスプレイの動作中に、例えば駆動電流などの要求駆動が、記憶された効率データを用いて補償される。その際、補償は、各画素について個別に、またはディスプレイのグローバルな値を用いて、具体的には式（３）に従って画素駆動を倍率変更することによって行われる。

上述の方法の第２では、ダミー画素の代わりにディスプレイのアクティブな画素が較正用の試験画素として用いられる。具体的には、各画素の点灯時間を測定することによって決定され得る、または電圧降下の最も小さい画素を特定することによって決定され得る、エージングの最も少ない画素が用いられる。後者の決定法は、パッシブマトリクスディスプレイでは簡単である。アクティブマトリクスディスプレイでは、この決定は、さらに後で述べるように、各画素（より正確にはＯＬＥＤ画像画素）の電圧降下を監視できるようにする回路を設けることによって行われてよい。このエージングの最も少ない画素のＯＬＥＤの端子間の電圧降下
は、
により与えられる。ここで、η^ｍはエージングの最も少ない画素の電流効率である。さて、式（４）から式（２）を引くと、
が得られる。さらに整理すると、
となる。ここで、
である。従って、
であれば、
となる。我々は、ΔＶは測定してあり、Ｖ_１は分かっているので、倍率変更係数η／η_０を式（７）の左辺のように計算することができ、上記の式（３）に用いることができる。

再び式（７）を参照すると、倍率変更係数は、
となるので、「他の」画素の倍率変更された輝度は、
となる。ここで、Ｊは、（駆動電流に相当する）電流密度である。これより、他の画素の輝度はエージングの最も少ない画素の輝度とほぼ同じになるということが分かる（ただし、ここでは全体的なエージング補償はない）。

η^ｍ／η_０がほぼ１であると仮定する際の誤差は計算可能であり、比率０．９では約１パーセント、比率０．８では約５パーセント、比率０．７では約１０パーセントである。適用される補償の誤差という観点からすると、実際の駆動信号に対して、これは多くの状況で許容できるものである。

上述の方法は、図４ｃに示したものおよび上述したものと、実質的に同じ手順によって実装されてよい。

さらなる代替方法では、ディスプレイの１つ以上のアクティブな試験画素の使用が監視されて点灯時間ｔ_ONが決定され、点灯時間ｔ_ONから効率の低下が以下の式（８）に従って予測されてよい。その際、式（８）において、τおよびｎは、例えば該当するＯＬＥＤ材料について前もって測定されてチップ上に記憶されることにより、既知である。
これより、Ｖ_０の値が計算され得る。
ここで、Ｖ_０の温度依存性は明示的に示される。そして、他の画素の現在の効率η／η_０の値が、以下のように決定され得る。

随意に、多数の試験画素にわたる平均を用いてＶ_０（Ｔ）を決定してもよい。さらに、またはあるいは、ディスプレイの異なる領域についてＶ_０（Ｔ）の異なる値が決定されてもよい。いずれの場合でも、ディスプレイ全体にわたる温度変化に対してより良好な頑健性が実現され得る。

この方法の実施の形態もまた、図４ｃのものと同様の手順によって実装されてよく、その際、試験画素の効率低下をその追跡された使用に基づいて予測するステップが追加される。

再び図３に戻って参照すると、当業者は、ＯＬＥＤの端子間の電圧降下がディスプレイの行電極および列電極を介して事実上直接的に得られるということを、容易に認めるであろう。その際、線抵抗を較正して行うのが好ましいとしてもである。図３において、不揮発性プログラムメモリを用いて、本発明の実施の形態を例えば図４ｃに示したように実装するための手順を記憶してもよく、また、データメモリを用いて、例えば画素効率値データを記憶してもよい。

図５ａは、アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ制御部５００の例を示す。制御部５００もまた、本発明の実施の形態による手順を実装するためのコードを、不揮発性プログラムメモリ（好ましくはＶ_１の値を規定するデータも記憶する）および、例えば画素効率値などの駆動補償データを記憶するフラッシュメモリのようなデータメモリに含んでよい。

さらに詳しくは、ＯＬＥＤ駆動システム５００は、データおよび制御バス５０２を備え、データおよび制御バス５０２は、シリアルまたはパラレルのいずれかであってよく、表示のためのデータを受信するものである。図示した例では、これにより、フレーム記憶メモリ５０３への入力が提供され、フレーム記憶メモリ５０３は、ディスプレイの画素のための輝度および随意に色のデータを記憶するとともに、第２のバス５０５を介してディスプレイ駆動プロセッサ５０６へのインターフェースを提供する。プロセッサ５０６は、完全にハードウェアで実装されてもよいし、例えばデジタル信号処理コアを用いてソフトウェアで実装されてもよいし、あるいはこれら２つを組み合わせて、ハードウェア加速のあるソフトウェアのようにして実装されてもよい。図示の実施の形態では、プロセッサ５０６は、クロック５０８を有し、またプログラムメモリ５０７とデータ／作業メモリ５０４とを含む。これらのメモリの一方または両方の、いくらかまたはすべての内容は、キャリア媒体に設けられてよく、これはリムーバブル記憶媒体５０７ａにより例示的に示されている。

プロセッサ５０６は、アクティブマトリクスディスプレイ５２０のための列インターフェース回路５１０と行インターフェース回路５１２との双方向接続５０９および５１１を有する。双方向接続により、行および列のデータがディスプレイ５２０へ提供され、電圧降下データがディスプレイ５２０から読み取られる。（他の構成では、行および列のインターフェースのうち一方への接続だけが双方向である。さらに他の構成では、ディスプレイから電圧降下データを受信するために別の接続が設けられる）。

上述の実施の形態では、少なくとも１つのアクティブな表示画素の電圧降下が読み取られる。アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイでこれを実現する方法は、いくつか存在する。

１つの選択肢は、専用の検知回路および関連する接続を、トップエミッション型ディスプレイの画素回路間の空間に含むことである。そこでは、画素駆動回路が、覆っているＯＬＥＤ画素に対してぴったりと揃うことはない。これについては、我々の同時係属中の２００６年６月３０日に出願された英国特許出願公開第０６１２９７３．８号明細書にさらに詳しく記載されている通りであり、その均等物は引用することにより全体としてここに組み込まれているものとする。

もう１つの技術は、本出願人の国際特許出願である国際公開第０３／１０７３１３号および国際公開第０３／１０７３１８号（引用することにより全体としてここに組み込まれているものとする）に記載されたものと同様である。

監視される画素のパターンが表示される間、アクティブマトリクスディスプレイ（またはその特定の行もしくは列）への全電源電圧が制御され、ディスプレイの消費する電流が監視される。電界効果トランジスタのソース−ドレイン接続間の電圧降下は、トランジスタが飽和状態にある時は、（電流に依存する）既知の値で実質的に一定である。従って、アクティブマトリクスディスプレイへの全電源電圧は、供給電流に屈曲部分が認められるまで、すなわち総供給電流が著しく減少し始める点が認められるまで、下げられ得る。この点において、トランジスタのドレイン−ソース間電圧降下が既知であり、全電源電圧が既知であるので、ＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧降下は、全供給電圧からドレイン−ソース電圧を引くことによって計算され得る。この技術は、ディスプレイの各行および／または各列に別々に適用することもできる。

図５ｂは、さらなる代替手法を概念的に示しており、この手法では、ＯＬＥＤの端子間にキャパシタが接続されて、その後放電され、放電時の帯電量の測定値がＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧に比例する。

図５ｃは、電圧制御型アクティブマトリクス画素駆動回路５５０の例を示しており、この回路では、第１の選択トランジスタ５５２が列データ線を駆動トランジスタ５５４のゲートへ結合し、第２の選択トランジスタ５５６が、列データ線を、駆動トランジスタに駆動されるＯＬＥＤデバイスの端子（他方の端子は接地される）へ結合する。トランジスタ５５６のゲートをローにすることによってトランジスタがオンになるが、実施の形態において、この選択線が次の画素の行の供給線へ結合されて、選択線を追加しなくて済むようになっていてもよい。

図５ｄは、同様の選択トランジスタを組み込んだアクティブマトリクス画素駆動回路５６０の別の例を示しているが（同じ要素は同じ参照番号で示してある）、ここでは、電圧制御型回路ではなく電流制御型回路を例示している（トランジスタ５６２が駆動トランジスタ５５４と電流ミラーを形成している）。さらに別の例の回路（図示しない）では、トランジスタ５６２をフォトダイオードと入れ替えて、ＯＬＥＤデバイスからの光出力を列駆動のプログラムに組み込むようにしてもよい。

無論、当業者には他の多くの効果的な代替例が見いだされるであろう。本発明が、記載された実施の形態に限定されず、本明細書に添付された請求の範囲の精神と範囲内にある当業者にとって明らかな変更を包含することは理解されるであろう。

Claims (20)

1. ＯＬＥＤディスプレイデバイスを前記ＯＬＥＤディスプレイの画素の焼き付きについて補償する方法であって、
   前記ディスプレイの少なくとも１つの試験画素の端子間の第１の電圧降下を測定し、
   前記ディスプレイの少なくとも１つの他の画素の端子間の第２の電圧降下を測定し、
   前記第１および第２の電圧と、焼き付きによる前記ディスプレイの効率の損失のための駆動電圧上昇を表す値（Ｖ_１）とから、焼き付きによる前記ディスプレイの効率の推定低下を決定し、
   前記推定効率低下を用いて前記ディスプレイに対する駆動を補償することを含む方法。
2. 前記ディスプレイの効率の前記損失を表す前記値（Ｖ_１）は、定められた水準の効率低下を補償するために必要な画素駆動電圧の上昇を表す記憶値を含み、前記決定は、前記定められた水準の効率低下に依存する関係を用いて効率の前記低下を決定することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記第１および第２の電圧降下の前記測定は、前記ディスプレイの電源投入時に行われる請求項１または２に記載の方法。
4. 前記補償は、前記推定効率低下の逆数に依存する係数により前記ディスプレイの画素への駆動電流を増加させることを含む請求項１、２、または３に記載の方法。
5. 前記ディスプレイの複数の画素について前記第２の電圧降下を測定し、前記効率低下の前記決定に用いるために、前記測定された第２の電圧降下から平均を計算することを含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ディスプレイの複数の画素について前記第２の電圧降下を測定することを含み、前記効率低下の前記決定は、前記複数の画素について複数の効率低下値を決定することを含み、前記補償は、前記複数の画素のそれぞれについて駆動を補償するために前記効率値のそれぞれを用いる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記試験画素は、前記ディスプレイの、情報を表示するために用いられない画素で構成される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記試験画素は、前記ディスプレイの、情報を表示するために用いられる領域の画素で構成される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記試験画素は、前記ディスプレイの、エージングの最も少ない２０パーセントの画素から選択される請求項８に記載の方法。
10. 前記試験画素は、前記ディスプレイの、実質的にエージングの最も少ない画素で構成される請求項９に記載の方法。
11. 前記試験画素が閾値より大きな駆動水準で点灯している時間を測定することをさらに含み、前記推定効率低下の前記決定は、前記測定された点灯時間を用いて温度を補償することを含む請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記ディスプレイの複数の画素について前記第１の電圧降下を測定し、前記効率低下の前記決定に用いるために、前記測定された第１の電圧降下から平均を計算することを含む請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記ディスプレイの複数の画素について前記第１の電圧降下を測定することを含み、前記効率低下の前記決定は、前記複数の画素について複数の効率低下値を決定することを含み、前記補償は、前記ディスプレイの個々の異なる領域に対する画素駆動を補償するために前記効率値のそれぞれを用いる請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
14. ＯＬＥＤディスプレイの画素に対する駆動を制御する方法であって、
    を用いて前記画素について駆動電圧Ｖを決定することを含み、ただし、Ｖ_０およびη_０は、初期時間における、試験駆動電流での前記画素に対する電圧駆動および前記試験駆動電流での前記画素の輝度効率であり、Ｖ_１は、前記試験駆動電流についての、前記電圧駆動における寿命末期の電圧上昇である方法において、前記寿命末期は、前記画素の効率ηが前記初期時間における初期効率値（η_０）のαまで低下した時点として規定される方法。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実装するためのプロセッサ制御コードを保持するキャリア。
16. ＯＬＥＤディスプレイドライバであって、
    前記ディスプレイの少なくとも１つの試験画素の端子間の第１の電圧降下を測定するための入力と、
    前記ディスプレイの少なくとも１つの他の画素の端子間の第２の電圧降下を測定するための入力と、
    前記ディスプレイの効率の損失のための駆動電圧上昇を表す値（Ｖ_１）を記憶する記憶部と、
    前記第１および第２の電圧と、前記ディスプレイの効率の損失のための前記駆動電圧上昇を表す前記値（Ｖ_１）とから、前記ディスプレイの効率の推定低下を決定するシステムと、
    前記推定効率低下を用いて前記ディスプレイに対する駆動を補償するシステムと、
    を備えるＯＬＥＤディスプレイドライバ。
17. 請求項１６に記載のＯＬＥＤディスプレイドライバとアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイとの組み合わせであって、前記アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイは、前記ディスプレイの画素のＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧を測定するように構成される組み合わせ。
18. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法用または請求項１６に記載のディスプレイドライバ用のアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ画素駆動回路であって、前記画素駆動回路は、前記画素のＯＬＥＤデバイスへ結合された入力接続であって前記ＯＬＥＤデバイスの端子間の電圧を測定するための入力接続と、前記ディスプレイの第１の電極線に結合された出力と、前記ディスプレイの第２の電極線に結合された制御接続とを有するトランジスタを含むアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ画素駆動回路。
19. 前記ディスプレイの行または列における画素駆動回路について、前記第２の電極線は、前記ディスプレイの隣接する行または列の電源線を備える請求項１８に記載のアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ画素駆動回路。
20. 前記第２の電極線は、正電源線を備え、前記トランジスタは、前記制御接続をローにプルすることによって制御される請求項１９に記載のアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ画素駆動回路。