JP2010511204A - アクティブ・マトリックス・ディスプレイ補償方法 - Google Patents

Abstract

OLED駆動回路の駆動トランジスタにおける閾値電圧の変化を補償する際に、
第１電極、第２電極およびゲート電極を伴う駆動トランジスタを提供すること;
駆動トランジスタの第１電極に第１電源を接続し、および駆動トランジスタの第２電極および第２電源にOLED デバイスを接続すること;
駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、およびOLED駆動回路に試験回路を接続し、該試験回路は調整可能な電流ミラーを含み、電流ミラーに適用される電圧を第１試験レベルまで生じさせること、
駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング劣化した後で、第２試験レベルを生じさせるようにOLED デバイスに試験回路を接続すること;ならびに
駆動トランジスタのエイジングを補償するために、該第１および第２試験レベルを用いて、駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算すること。

Description

本発明は、ディスプレイ素子を駆動するためのアクティブ・マトリックス型ディスプレイ装置に関する。

近年、画像表示装置は高解像度かつ高画質であることが必要になってきており、そのような画像表示装置は、低消費電力で、薄く、軽量で、視野角が広いことが望ましい。このような条件があるため、薄膜能動素子（薄膜トランジスタ（TFTとも呼ばれる））がガラス基板の上に形成された後、その上にディスプレイ素子が形成される表示装置（ディスプレイ）が開発されている。

一般に、能動素子を形成する基板は、アモルファス・シリコンまたはポリシリコンなどの半導体膜を形成した後、パターニングがなされ、金属を用いて相互接続が形成される。個々の能動素子の電気的特性には差があるため、アモルファス・シリコンは駆動用のIC（集積回路）を基板上に必要とし、ポリシリコンは駆動用の回路を基板上に形成することができる。現在広く利用されている液晶ディスプレイ（LCD）では、アモルファス・シリコン型が大型スクリーン用に広く使用されているのに対し、ポリシリコン型は、中型または小型のスクリーンにおいてより一般的である。

一般に、エレクトロルミネセンス素子、例えば有機EL素子（ＯＬＥＤ）はTFTと組み合わせて使用され、電流を制御するために電圧／電流制御操作がなされる。電圧／電流制御操作は、信号電圧をTFTのゲート端子に印加して二つの電極の電流を制御する操作を意味し、電極の一つはＯＬＥＤに接続されている。その結果、有機EL素子から出る光の強度を調節することと、ディスプレイを制御して望むグラデーションにすることができる。

しかしこの構成では、有機EL素子から出る光の強度はTFTの特性に極めて敏感である。特にアモルファス・シリコン製TFT（a-Siと呼ぶ）に関しては、時間経過とともにトランジスタの閾値電圧が変化するため、隣接した画素（ピクセル）間で電気的特性に比較的大きな差が生じることが知られている。これは、有機ELディスプレイの表示品質、特にスクリーンの一様性が低下する主要な原因である。この効果は、補償されないと、スクリーン上の画像の“焼き付き”につながる可能性がある。また、ＥＬ素子自身の変化、例えば順方向電圧上昇や効率損失が、画像の焼き付きを生じることがある。

Gohら（IEEE Electron Device Letters、第24巻、第9号、583〜585ページ）は、この効果を補償するため、データをロードする前に予備充電サイクルがある画素回路を提案している。キャパシタと、選択用トランジスタと、電力用トランジスタと、電力供給線と、データ線と、選択線とを備える標準的なOLED画素回路とは異なり、Gohの回路では、追加の1つの制御線と、追加の2つのスイッチング用トランジスタを利用している。Jungら（IMID '05 Digest、793〜796ページ）は、追加の1つの制御線と、追加の1つのキャパシタと、追加の3つのトランジスタとを備えた同様の回路を提案している。このような回路は駆動用トランジスタの閾値電圧の変化を補償するのに使用できるが、その回路によってディスプレイがより複雑になるため、コストが増大するとともに、製造される製品に欠陥が発生する可能性が大きくなる。さらに、このような回路は一般に薄膜トランジスタ（TFT）を含んでいるため、ディスプレイの基板面積の一部を必然的に占有する。ボトム・エミッション型デバイスではアパーチャ比が重要であるため、このような追加の回路があるとアパーチャ比が小さくなる。そのためボトム・エミッション型ディスプレイは使用不能になることさえある。したがってOLEDディスプレイに含まれる画素回路の電気的特性やOLEDエミッタの変化を、このようなディスプレイのアパーチャ比を低下させることなく補償する必要性が相変わらず存在している。

したがって本発明の1つの目的は、OLEDディスプレイに含まれる画素回路の電気的特性の変化を補償する方法を提供することである。

この目的は、OLED駆動回路の駆動トランジスタにおける閾値電圧の変化を補償する方法であって:
a)第１電極、第２電極およびゲート電極を伴う駆動トランジスタを提供すること;
b)駆動トランジスタの第１電極に第１電源を接続し、および駆動トランジスタの第２電極および第２電源にOLED デバイスを接続すること;
c)駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、およびOLED駆動回路に試験回路を接続し、該試験回路は、駆動トランジスタおよびOLED デバイスを通じて所定の駆動電流を提供するように設定される調整可能な電流ミラーを含み、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング条件によって劣化されない場合に、電流ミラーに適用される電圧を第１試験レベルまで生じさせること、ならびに該第１試験レベルを記録すること;
d)駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング劣化した後で、第２試験レベルを生じさせるようにOLED デバイスに試験回路を接続すること、ならびに該第２試験レベルを記録すること;ならびに
e) 駆動トランジスタのエイジングを補償するために、該第１および第２試験レベルを用いて、駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算すること、
を含んでなる方法によって達成される。

本発明の1つの利点は、OLEDディスプレイの薄膜トランジスタの電気的特性の変化を補償できることである。本発明のさらに別の1つの利点は、ボトム・エミッション型OLEDディスプレイのアパーチャ比を小さくすることなく、しかも画素内回路をより複雑にすることなく、そのような補償ができることである。

本発明の実施に使用可能なOLED駆動回路の一実施態様の概略回路図である。 本発明の実施に使用可能な試験回路を接続した、図１のOLED駆動回路の概略回路図である。 本発明の方法の一実施態様のブロック・ダイヤグラムである。 図３の方法の一部のより詳細なブロック・ダイヤグラムである。 本発明の実施に使用可能な試験回路を接続した、OLED駆動回路の別の実施態様の概略回路図である。

図1を参照すると、本発明の実施で使用できるOLED駆動回路の一実施態様の概略回路図が示してある。このようなOLED駆動回路は、アクティブ・マトリックスOLEDディスプレイにおいて従来からよく知られている。OLED画素駆動回路100は、データ線120と、電力供給線または第１電源110と、選択線130と、駆動用トランジスタ170と、スイッチング用トランジスタ180と、OLEDディスプレイの信号ピクセルとなることができるOLEDデバイス160と、キャパシタ190を備えている。駆動用トランジスタ170はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）トランジスタであり、第１電極145と、第２電極155と、ゲート電極165を備えている。駆動用トランジスタ170の第１電極145は第１電源110に電気的に接続されているのに対し、第２電極155はOLEDデバイス160に電気的に接続されている。画素駆動回路100のこの実施態様では、駆動用トランジスタ170の第１電極145がドレイン電極であり、第２電極155がソース電極である。電気的に接続されているとは、素子同士が直接接続されるか、別の素子（例えばスイッチ、ダイオード、別のトランジスタなど）を介して接続されていることを意味する。OLEDデバイス160は、非インバーテッドデバイスであり、これは駆動用トランジスタ170および第２電源に電気的に接続されており、第１電源に対して負である。この実施態様では、第２電源が接地150である。当業者であれば、他の実施態様において別のソースを第２電源として利用可能であることを理解されよう。スイッチング用トランジスタ180は、選択線130に電気的に接続したゲート電極195のほか、ソース電極とドレイン電極を有し、それらの一方は駆動用トランジスタ170のゲート電極165に電気的に接続され、他方はデータ線120に電気的に接続される。OLEDデバイス160は、電力供給線110と接地150の間を流れる電流によって電力を供給される。この実施態様では、第１電源（電力供給線110）は、OLEDデバイス160が光を生じるように、駆動トランジスタ170とOLEDデバイス160を通って流れる電流を生じさせるために、グラウンド150に対して正電位になっている。この電流の大きさ−およびそれによる発光強度−が駆動トランジスタ170によって制御され、より正確には、駆動用トランジスタ170のゲート電極165上の信号電圧の大きさによって制御される。書き込みサイクルの間、書き込みのために選択線130がスイッチング用トランジスタ180をアクティブにすると、データ線120上の信号電圧データが書き込まれて駆動用トランジスタ170が駆動され、ゲート電極165と電力供給線110の間に接続されたキャパシタ190に記憶される。

OLED駆動回路100の駆動トランジスタ170のようなトランジスタは、特有の閾値電圧（Ｖ_ｔｈ）を有する。Ｖ_ｇｓ、ゲート電圧165上の電圧からソース電極155上の電圧を引いたものは、第１電極145および第２電極155の間に電流が流れることができるように閾値電圧より大きくなければならない。アモルファスシリコントランジスタの場合、この閾値電圧はエイジング条件下で変化することが知られており、このことは実際の使用条件下に駆動トランジスタ170を配置し、それにより閾値電圧の増加につながることを含む。したがって、ゲート電極165上の定常的な信号では、OLEDデバイス160によって発せられる光強度を徐々に低下させるだろう。このような低下量は、駆動トランジスタ170の使用次第であり；したがって、ディスプレイにおいて異なる駆動トランジスタを使えば低下量も異なることがある。閾値電圧のこのような変化を補償して、ディスプレイの一貫した輝度とカラーバランスを維持すること、および画像の「焼き付き」（頻繁に表示される画像（例えばネットワークロゴ）は、常にアクティブディスプレイ上に表示されるその画像自身のゴーストを生じることがある。）を防止することが望ましい。また、OLEDデバイス160にはエイジングと関係した変化、例えば効率損失もあり得る。

ここで図2に移ると、本発明の実施に使用可能な試験回路を接続した、図１のOLED駆動回路100の概略回路図が示してある。試験回路200は、調整可能な電流ミラー210、校正された第２電源220、ローパスフィルター230、およびアナログデジタル変換器240を含む。アナログデジタル変換器240からの信号は、プロセッサ250へ送られる。ローパスフィルター230、アナログデジタル変換器240およびプロセッサ250は、測定装置260を含む。調整可能な電流ミラー210は、駆動トランジスタ170およびOLEDデバイス160を通じて所定の駆動電流を提供するように設定されることが可能である。この実施態様では、調整可能な電流ミラー210は、技術的に既知の調整可能な電流シンクである。他の実施態様において調整可能な電流ソースを代わりに組み込むことができることが理解されよう。OLED駆動回路100は、スイッチ185によって接地150と試験回路200の間を切り替えられる。OLED駆動回路100は試験回路200に接続され、OLEDデバイス160は調整可能な第２電源220に電気的に接続される。

最も基本的なケースでは、試験回路200が、OLED駆動回路100の単一の駆動トランジスタ170を測定する。試験回路200を使用するために、はじめにOLED駆動回路100に試験回路200を接続するようにスイッチ185をセットする。次に、調整可能な電流ミラー210が、OLEDデバイス160に関する特有の電流である、所定の駆動電流Ｉ_ｍｉｒを提供するように設定される。Ｉ_ｍｉｒは駆動トランジスタ170およびOLEDデバイス160を通じて流れ得る最大電流よりも小さくなるように選択される。Ｉ_ｍｉｒの典型的な値は、１〜５マイクロアンペアの範囲になり、かつOLEDデバイスの寿命までの全ての測定について概ね一定となる。試験電圧データ値Ｖ_ｔｅｓｔは、駆動トランジスタ170を通じてＩ_ｍｉｒに関して選択された値よりも大きな電流を提供するように、駆動トランジスタ170のゲート電極165に十分に提供される。したがって、駆動トランジスタ170およびOLEDデバイス160を通る電流値を制限することは、調整可能な電流ミラー210によって完全に制御され、そして調整可能な電流ミラー210を通る電流（Ｉ_ｍｉｒ）は駆動回路170を通るもの（Ｉ_ｄｓ）やOLEDデバイス160を通るもの（Ｉ_ＯＬＥＤ）に等しくなる（Ｉ_ｍｉｒ＝Ｉ_ｄｓ＝Ｉ_ＯＬＥＤ、リークは無視する）。選択された値Ｖ_ｔｅｓｔは、ディスプレイの寿命までの全ての測定について概ね一定となり、そしてそれゆえにディスプレイの寿命までの予想されるエイジングの後でもＩ_ｍｉｒよりも大きな駆動−トランジスタ電流を提供するのに十分なものでなければならない。値Ｖ_ｔｅｓｔは、駆動トランジスタ170の既知または所定の電流−電圧およびエイジング特性に基づいて選択されることが可能である。ＣＶ_ｃａｌは、駆動トランジスタ170の閾値電圧（Ｖｔｈ）が変化するときにＩ_ｍｉｒを維持するために、電流ミラー電圧Ｖ_ｍｉｒの十分な電圧調整ができるように設定される。ＣＶ_ｃａｌの値は、ディスプレイの寿命までの全ての測定について使用されるだろう。回路の素子の電圧は以下の式によって関連づけられる。
Ｖ_ｔｅｓｔ＝ＣＶ_ｃａｌ＋Ｖ_ｍｉｒ＋Ｖ_ＯＬＥＤ＋Ｖ_ｇｓ (式 1)
これは以下のように書き換えられる。
Ｖ_ｍｉｒ＝Ｖ_ｔｅｓｔ−（ＣＶ_ｃａｌ＋Ｖ_ＯＬＥＤ＋Ｖ_ｇｓ） （式 ２）

上述した条件下では、Ｖ_ｔｅｓｔおよびＣＶ_ｃａｌは設定された値である。Ｖ_ｇｓは、駆動トランジスタ170の電流−電圧特性およびＩ_ｍｉｒの値によって制御され、および駆動トランジスタ170の閾値電圧のエイジングと関連した変化とともに変化するであろう。Ｖ_ＯＬＥＤは、ＯＬＥＤデバイス160の電流−電圧特性およびＩ_ｍｉｒの値によって制御される。Ｖ_ＯＬＥＤは、ＯＬＥＤデバイス160のエイジングと関連した変化とともに変化することがある。

これらの電圧の値は、式２を満たすように調整される電流ミラー210（Ｖ_ｍｉｒ）に適用される電圧を生じさせる。これは測定装置260によって測定されることが可能であり、試験レベルと呼ばれる。駆動トランジスタ170の閾値電圧の変化（および、もしあればＶ_ＯＬＥＤの変化）を測定するために、二つの試験が行われる。第１の試験は、駆動トランジスタ170およびＯＬＥＤデバイス160がエイジングによって劣化していないとき、例えばＯＬＥＤ駆動回路100がディスプレイ目的で使用される前に、行われて、電流ミラー210に適用される電圧Ｖ_ｍｉｒを第１試験レベルまで生じさせる。第１試験レベルが測定されかつ記録される。駆動トランジスタ170およびＯＬＥＤデバイス160が、例えば画像を所定の時間表示することによって、エイジング劣化した後で、同じＶ_ｔｅｓｔおよびＣＶ_ｃａｌを用いて測定を繰りかえす。駆動トランジスタ170の閾値電圧の変化が、Ｖ_ｇｓに対する変化を生じて、Ｉ_ｍｉｒを維持し、一方ではOLEDデバイス160の変化がＶ_ＯＬＥＤに対する変化を生じることがある。これらの変化は式２のＶ_ｍｉｒに対する変化に反映され、第２試験レベルの電圧Ｖ_ｍｉｒを生じさせる。第２試験レベルは、測定されそして記録され得る。第１および第２試験レベルは、電流ミラー210に適用される電圧の変化を計算するために使用可能であり、これは以下の式のように駆動トランジスタおよびOLEDデバイスの変化に関係する。
△Ｖ_ｍｉｒ＝−（△Ｖ_ＯＬＥＤ＋△Ｖ_ｇｓ） （式３）

したがって、駆動トランジスタ170およびOLEDデバイス160のエイジングによる変化を補償するために、駆動トランジスタ170のゲート電極165に適用される電圧Ｖ_ｇの変化（△Ｖ_ｇ）は以下のように計算される。
△Ｖ_ｇ＝−△Ｖ_ｍｉｒ＝△Ｖ_ＯＬＥＤ＋△Ｖ_ｇｓ （式４）

より現実的なケースでは、ＯＬＥＤ駆動回路100は、複数のＯＬＥＤ駆動回路を伴うピクセルアレイを含むかなり大きなＯＬＥＤディスプレイの一画素（ピクセル）である。各ＯＬＥＤ駆動回路は、上述したような駆動トランジスタおよびＯＬＥＤデバイスを含む。試験回路200は単一の駆動トランジスタ170を測定することができる。これは、試験電圧（Ｖ_ｔｅｓｔ）を単一の駆動トランジスタ170のゲート電極165にかけ、全ての他の駆動トランジスタのゲート電圧（Ｖ_ｇ）を零にセットしてオフ状態にすることにより、実現され得る。理想的には、そのときに電流が駆動トランジスタ170および対応OLEDデバイス160だけを通って流れ、したがって調整可能な電流ミラー210（Ｉ_ｍｉｒ）を通る電流は上記の駆動トランジスタ170を通るもの（Ｉ_ｄｓ）および対応OLEDデバイス160を通るもの（Ｉ_ＯＬＥＤ）と等しい。現実には、オフ状態にある駆動回路が僅かな電流リークを有し、それがオフ状態の駆動回路の数が多いせいで相当おおきなものになることがある。リーク電流は、図２のオフピクセル電流175（Ｉ_ｏｆｆ、暗電流としても知られる）として示され、調整可能な電流ミラー210を通る全電流の一部であり、すなわち以下である。
Ｉ_ｍｉｒ＝Ｉ_ＯＬＥＤ＋Ｉ_ｏｆｆ（式５）

複数のOLEDデバイス回路を有する試験回路200を使用するために、はじめに、ＯＬＥＤ駆動回路100を含むディスプレイに試験回路200を接続するようにスイッチ185をセットする。ＣＶ_ｃａｌは、オフピクセル電流175の量を減らすためにオフにされている全ての駆動回路に負のＶ_ｇｓが適用されるように、設定される。したがって、オフ状態の駆動回路に対するＶｇが零ボルトである場合、ＣＶ_ｃａｌは零ボルト以上に設定される。ＣＶ_ｃａｌについての値は、ディスプレイの寿命まで、全ての測定に使用される。あらゆる個別のＯＬＥＤ駆動回路の測定が行われる前に、全ての駆動回路がオフ状態にプログラムされ、例えばＶｇが全ての駆動回路について零に設定され、ディスプレイに対してオフピクセル電流Ｉ_ｏｆｆが提供される。調整可能な電流ミラー210は、選択されたミラー電圧Ｖ_ｍｉｒでのオフピクセル電流にプログラムされている。オフピクセル電流に対するＶ_ｍｉｒは、ＯＬＥＤ駆動回路100の寿命を超えて電圧の調整が十分できるように選択される。概して、オフピクセル電流に対するＶ_ｍｉｒは１〜６ボルトの範囲で選択され、この値はディスプレイの寿命まで全ての測定に使用される。次に、調整可能な電流ミラー210は、単一の画素、例えばＯＬＥＤデバイス160、に関する追加的な特有の電流Ｉ_ＯＬＥＤの通過が可能になるように増加させられる。Ｉ_ＯＬＥＤは上述のとおりに選択され；Ｉ_ＯＬＥＤの典型的な値は１〜５マイクロアンペアの範囲になり、かつディスプレイの寿命までの全ての測定について概ね一定となる。データ値Ｖ_ｔｅｓｔは、駆動トランジスタ170を通じてＩ_ＯＬＥＤに関して選択された値よりも大きな電流を十分に提供するように、ゲート電極165に書き込まれる。したがって、駆動トランジスタ170および対応OLEDデバイス160を通る電流値を制限することは、調整可能な電流ミラー210によって完全に制御される。値Ｖ_ｔｅｓｔは上述のとおりに選択され、ディスプレイの寿命までの全ての測定について概ね一定である。ディスプレイ中の他の全てのＯＬＥＤ駆動回路のゲート電極は、オフ値のままである（例えば零ボルト）。式２は、ＯＬＥＤ駆動回路100の素子の電圧に関連する。

これらの条件下で、Ｖ_ｔｅｓｔおよびＣＶ_ｃａｌは設定された値である。Ｖ_ｇｓは、駆動トランジスタ170の電流−電圧特性およびＩ_ＯＬＥＤの値によって制御され、および駆動トランジスタ170の閾値電圧のエイジングと関連した変化とともに変化するであろう。Ｖ_ＯＬＥＤは、ＯＬＥＤデバイス160の電流−電圧特性およびＩ_ＯＬＥＤの値によって制御される。Ｖ_ＯＬＥＤは、ＯＬＥＤデバイス160のエイジングと関連した変化とともに変化することがある。電流ミラー210を通る電圧、Ｖ_ｍｉｒは、上述の式２を満たすように自己調整され、試験レベルになり、それは測定装置260によって測定される。
駆動トランジスタ170の閾値電圧の変化（および、もしあればＶ_ＯＬＥＤの変化）を測定するために、二つの試験が上述したとおりに行われる。第１の試験は、駆動トランジスタ170およびＯＬＥＤデバイス160がエイジングによって劣化していないとき、第１試験レベルを生じさせる。第２の試験は、駆動トランジスタ170およびＯＬＥＤデバイス160がエイジング劣化したとき、第２試験レベルを生じさせる。第１および第２試験レベルは、電流ミラー210に適用される電圧の変化を計算するために使用可能であり、これは上述の式３に示されるように駆動トランジスタおよび対応OLEDデバイスの変化に関係する。したがって、駆動トランジスタ170および対応OLEDデバイス160のエイジングによる変化を補償するために、駆動トランジスタ170のゲート電極165に適用される電圧Ｖ_ｇの変化（△Ｖ_ｇ）は、上述の式４のとおり計算可能である。これはディスプレイ中の各駆動回路について個別に繰り返すことができる。

この方法の別の実施態様では、試験レベルは駆動回路のグループ、例えば駆動回路の全部の行列、について得ることができる。これは、平均的な試験レベルおよび平均的な△Ｖ_ｇを駆動回路の各グループについて提供するが、この方法のための記録メモリーと時間が少なくてすむという利点を有する。

図２を参照しつつ、図３を見ると、本発明の方法の実施態様のブロック・ダイヤグラムが示されている。方法３００では、ＯＬＥＤ駆動回路100に関する電流ミラー210での電圧が、測定装置260によって測定される（ステップ310）。この測定は、駆動トランジスタ170およびＯＬＥＤデバイス160がエイジング条件によって劣化していないときに、例えばＯＬＥＤの製造直後、または製造後だがＯＬＥＤディスプレイが相当使用される前に、第１試験レベルで行われる。第１試験レベルはプロセッサ250によって記録される（ステップ315）。駆動トランジスタ170およびＯＬＥＤデバイス160が劣化した後で、この測定が繰り返され、第２試験レベルでの電流ミラー210の電圧が提供される（ステップ320）。第２試験レベルはプロセッサ250によって記録される（ステップ325）。次に、プロセッサ250は、上述の式４のように、第１および第２試験レベルを使用して、駆動トランジスタ170のゲート電極165に適用される電圧の変化を計算して、駆動トランジスタのエイジングを補償する（ステップ330）。この電圧の変化がゲート電極165の電圧に適用され、ＯＬＥＤデバイス160および駆動トランジスタ170のエイジングを補償する（ステップ335）。

図２を参照しつつ、図４を見ると、図３の方法の一部のブロック・ダイヤグラムが詳細に示されている。図４は、図３のステップ310ならびにステップ320における個別のステップを表している。最初に、ディスプレイの共通カソードに接続されているスイッチ185を切り替えて、第２電源150の代りに試験回路200にＯＬＥＤ駆動回路100を接続する（ステップ340）。次に、ディスプレイ中の全ての駆動回路が、ディスプレイ中の全てのＯＬＥＤ駆動回路についてゲート電極165上のデータを零に設定することによって、オフにプログラムされる（ステップ350）。駆動トランジスタ170が理想的なトランジスタである場合、電流は流れない。しかしながら、理想的なトランジスタではないので、それらは実際にはこの条件でいくらか電流が流れ、オフピクセル電流175として示される。調整可能な電流ミラー210は、オフピクセル電流175に等しくなるようにプログラムされる（ステップ360）。すなわち、調整可能な電流ミラー210は、オフピクセル電流175を、選択されたＶｍｉｒで通すことのできる最大の電流として通すように設定されている。次に、調整可能な電流ミラー210は、オフピクセル電流175 プラス オン状態のときに個々の駆動トランジスタ170を流れる所望の電流 に等しくなるようにプログラムされる(ステップ370)。次に、駆動トランジスタ170は、ゲート電極165上のデータ値を固定することによって高状態に設定される（ステップ380）。ゲート電極165上に固定されたデータ値は、駆動トランジスタ170がこのディスプレイの予想される寿命までエイジングしたときでも、駆動トランジスタ170を通る電流を提供するには十分であり、これは調整可能な電流ミラー210によって実現される電流よりも大きい。したがって、調整可能な電流ミラー210は、これらの条件下での電流制限装置となる。次に、この電圧が、試験レベルを提供するように、測定装置260によって測定される（ステップ390）。複数の駆動回路のディスプレイについて、ステップ380および390が個別の駆動回路ごとに繰り返すことができる。

図５を見ると、本発明の実施に使用可能な試験回路を接続した、OLED駆動回路の別の実施態様の概略回路図が示されている。ＯＬＥＤ駆動回路105は、上述のＯＬＥＤ駆動回路100とほぼ同じように構築されている。しかしながら、ＯＬＥＤデバイス140はインバーテッドＯＬＥＤデバイスであり、ここで画素のアノードは電力供給線110に電気的に接続され、画素のカソードが駆動トランジスタ170の第２電極155に電気的に接続される。この実施態様では、第１電極145がソースであり、第２電極155がドレインである。上記の実施態様では、ゲート電極165と校正された第２電圧220の間の電圧が、試験レベルの測定に影響を与える。したがって、ＯＬＥＤデバイス140のエイジングは測定された試験レベルに影響をあたえず、そしてゲート電極165に適用される電圧の変化は駆動トランジスタ170のエイジングのみを補償する。この実施態様に適用された本発明の方法により、回路の素子の電圧は以下のように関連づけられる。
Ｖ_ｔｅｓｔ＝ＣＶ_ｃａｌ＋Ｖ_ｍｉｒ＋Ｖ_ｇｓ （式６）
これは以下のように書き換えられる。
Ｖ_ｍｉｒ＝Ｖ_ｔｅｓｔ−（ＣＶ_ｃａｌ＋Ｖ_ｇｓ） （式７）

次に、電流ミラー210の電圧の変化は以下のように関連づけられる。
△Ｖ_ｍｉｒ＝−△Ｖ_ｇｓ（式８）
そして、ゲート電極165に適用される電圧の変化は以下のように関連づけられる。
△Ｖ_ｇ＝−△Ｖ_ｍｉｒ＝△Ｖ_ｇｓ（式 ９）

図２に戻ると、試験回路に接続されたＯＬＥＤ駆動回路の実施態様が本発明の実施で使用可能であり、ここでＯＬＥＤ駆動回路はｐ−チャネル駆動回路を有する。概して、この試験回路は、ＯＬＥＤ駆動回路およびＯＬＥＤデバイスの駆動トランジスタのエイジングを補償することができるように、駆動トランジスタおよびＯＬＥＤデバイスを通る電流経路上のＯＬＥＤ駆動回路の任意の点に接続可能であることに留意されたい。

この実施態様では、第１電極145および第２電極155は、ｐ−チャネル駆動トランジスタ170のソースおよびドレインであってもよく、トランジスタはアモルファスシリコントランジスタであってもよい。試験回路は上述のとおりに使用される。

Ｖ_ｔｅｓｔは、駆動回路にバイアスをかけるように選択されて、その結果それが線形レジームで操作される。このレジームでは、Ｖ_ｄｓ、第２電極155の電圧Ｖ_ｄと第１電極145の電圧Ｖ_ｓの差、がＶ_ｇｓとは独立であり、Ｉ_ｄｓにのみ依存することができ、これは電流ミラー210によって制御される。

Ｖ_ｔｅｓｔの選択された値は、ディスプレイの寿命まで全ての測定について概ね一定であり、したがってディスプレイの寿命までに予想されるエイジングの後でもＩ_ｍｉｒよりも大きな駆動トランジスタ電流を提供するのに十分なものでなければならない。Ｖ_ｔｅｓｔの値は、既知または所定の駆動トランジスタ170のエイジング特性および電流−電圧に基づいて、選択可能である。ＣＶ_ｃａｌは上述のとおりに設定される。

回路中の素子の電圧は以下のように関連づけられる。
ＰＶ_ＤＤ−ＣＶ_ｃａｌ＝Ｖ_ｍｉｒ＋Ｖ_ＯＬＥＤ＋Ｖ_ｄｓ （式１０）
これは以下のように書き換えられる。
Ｖ_ｍｉｒ＝ＰＶ_ＤＤ−（ＣＶ_ｃａｌ＋Ｖ_ＯＬＥＤ＋Ｖ_ｄｓ） （式１１）

Ｖ_ｔｅｓｔは、式中に現れないことに留意されたい。線形レジームで操作されるために、駆動トランジスタにバイアスをかけるＶ_ｔｅｓｔは任意の値を使用可能である。上述の条件下で、ＰＶ_ＤＤおよびＣＶ_ｃａｌは、設定された値である。Ｖ_ｄｓは、Ｉ_ｍｉｒの値および駆動トランジスタ170の電流−電圧特性によって制御され、駆動トランジスタ170の経年するにつれて変化することもできる。Ｖ_ＯＬＥＤは、Ｉ_ｍｉｒの値およびＯＬＥＤデバイス160の電流−電圧特性によって制御される。Ｖ_ＯＬＥＤは、ＯＬＥＤデバイス160のエイジングに関連する変化とともに変化することがある。

これらの電圧値は、式１１を満たすように電流ミラー210（Ｖ_ｍｉｒ）に適用される電圧を生じる。これは、測定装置260によって測定でき、試験レベルと呼ばれる。Ｖ_ＯＬＥＤおよびＶ_ｄｓの変化を測定するために、二つの試験が上述したとおりに行われる。したがって、ＯＬＥＤデバイス160および駆動トランジスタ170のエイジングによる変化を補償するために、駆動トランジスタ170のゲート電極165に適用される電圧Ｖ_ｇの変化が、上述のとおりに計算可能である。

図５を参照すると、別の実施態様において、第１電極145および第２電極155は、ｐ−チャネル駆動トランジスタ170のソースおよびドレインであってもよく、トランジスタはアモルファスシリコントランジスタまたはＬＴＰＳトランジスタであってもよい。ＯＬＥＤ試験回路は、駆動トランジスタのソース145においてＯＬＥＤ駆動回路につながれてもよい。これは、図５の実施態様のｐ−チャネルの二本立て（ｄｕａｌ）である。校正された第２電源220および第２電源150は、第１電源110よりも大きな正の値を有してもよく、電流ミラー210は、電源220から駆動トランジスタ170へ電流を駆動させることができ、そしてＯＬＥＤ140は、第２電極155に接続したアノードおよび第１電源110に接続したカソードを有してもよい。このケースでは、Ｖ_ＴＥＳＴが駆動トランジスタ170にバイアスをかけるように選択されてもよく、その結果線形レジームで操作される。したがって、トランジスタの特有の式は以下である。
Ｉ_ｄｓ＝ｋ_ｐ［（Ｖ_ｇｓ−Ｖ_ｔｈ）Ｖ_ｄｓ−Ｖ_ｄｓ ^２／２］ （式１２）
(Kano, Kanaan. Semiconductor Devices. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1998, p. 397, Eq. 13.18) さらに、この構成についての電圧ループ式は以下である。
ＰＶ_{ＤＤ，ｃａｌ}−ＣＶ＝Ｖ_ｍｉｒ＋Ｖ_ＯＬＥＤ＋Ｖ_ｄｓ （式１３）
ここで、ＰＶ_{ＤＤ，ｃａｌ}は、プログラム可能な電流ミラーに対して公共される電圧であり、ＣＶは調整可能な電圧よりむしろ定数である。Ｖ_ｇｓがＶ_ｄｓ ^２／２の項を無視できるほど十分に大きく、かつＶ_ｔｈが定数であれば、例えばＬＴＰＳに組み上げられる駆動トランジスタに関するものであるので、式１２および１３は組み合わせて以下の式にすることができる。
Ｖ_oled＝（Ｉ_ds／（ｋｐ（ＰＶ_DD,cal−Ｖ_test−Ｖ_th−Ｖ_mir）））
＋Ｖ_mir−（ＰＶ_DD,cal−ＣＶ） （式１４）
ここで、ｋ_ｐはKano, op cit., Eq. 13.17で与えられる定数である。この構成では、ＰＶ_{ＤＤ，ｃａｌ}、ＣＶ、Ｉ_ｄｓおよびＶ_testが選択された値であり、Ｖ_thが定数であり、そしてＶ_mirが測定値である。続いて、この構成は、Ｖ_mirを測定することおよび式１４を適用することによってＯＬＥＤデバイス電圧Ｖ_oled＝変化を計算するために使用可能である。

ゲート電圧の影響がかなり小さく、かつ二乗の項の影響がかなり小さければ、以下のように、式１２の有用な単純化をすることができる。
Ｉ_ｄｓ ＝ ｋ_ｐＶ_ｄｓ （式１５）
この場合、上記で与えられた条件を伴って、式１４からＶ_oledを以下のように表現することができる。
Ｖ_ｏｌｅｄ＝ＰＶ_{ＤＤ，ｃａｌ}−ＣＶ−Ｖ_ｍｉｒ−Ｉ_ｄｓ／ｋ_ｐ （式１６）
この単純化は計算が容易であり、広く応用することができる。

このアプローチは、複数のＯＬＥＤ駆動回路を含むＯＬＥＤに関して特に有用である。このケースでは、ディスプレイが駆動回路の複数のグループを含むことができる。試験回路は各グループについて提供可能である。例えば、図２のケースでは、カソード150を４分割することができ、各４分の１がディスプレイ上のＯＬＥＤ駆動回路の４分の１を供給し、各４分の１が自己の試験回路200を有することができる。別の例では、上述した図５のｐ−チャネルの二本立ての実施態様に関して、より大きな正のバスライン150（このケースではＰＶＤＤの役割を果たす）が複数のグループに分割されてもよく、それぞれが自己の試験回路を有する。これは、シート状カソードを分割するよりもコストを低くすることができる。複数のグループを含むディスプレイを提供することは、電圧変化の抵抗となる面（plane）キャパシタンス、および或るサブピクセルから別のサブピクセルへのノイズと結びつくクロストークを低下することによって、Ｓ／Ｎ比を低下し、読み出し時間を有利に改善することができる。

一実施態様において、駆動回路の二以上のグループを有するＯＬＥＤディスプレイ中のＯＬＥＤ駆動回路の変化が補償され得る。各駆動回路のＯＬＥＤデバイスまたは駆動トランジスタのいずれかにおける変化が補償され得る。各駆動回路は上述したとおりであり、例えば図２に示されるとおりである。ＯＬＥＤ駆動回路は、複数のグループに分割されてもよく、そして各グループは対応試験回路を備えてもよい。例えば、上述したとおり、電力面の一つは分割可能であり、分割物のそれぞれのものは自己の試験回路を備えている。

この実施態様において、各試験回路は対応グループ内のＯＬＥＤ駆動回路に接続することができる。試験手順は単一の画素のケースに関するものであってもよく、例えば図２を参照して上述されるようなものである。第１および第２試験レベルが上述のように測定され、そしてこれらのレベルが、そのグループ内の各駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算するために使用されて、各駆動回路のエイジングを補償する。これらのグループは同時に測定可能であり、読み出し時間を有利に低減させる。任意の個々の試験回路は複数のグループ間で多重化することもでき、これは読み出し時間が長くなるという代償を払うが、試験回路のコストを低減する。

本発明が、その好ましい実施態様を参照しながら詳細に記載されたが、本発明の範囲内で変更や改良が可能であることは理解されるはずである。例えば、駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタはｎ−型トランジスタで、上記の実施態様が構築される。当業者は、回路に対して周知の適当な改造を加えて、駆動トランジスタおよびスイッチングトランジスタはｐ−型トランジスタにした実施態様も本発明において有用であり得ることを理解するだろう。また、当業者は、他の周知の２Ｔ１Ｃ画素回路を用いる実施態様に本発明を使用できることも理解するだろう。例えば、Ｖｇと図面に示されているもの以外の電源供給との間にキャパシタ190を接続する実施態様である。

100 OLED駆動回路
105 OLED駆動回路
110 第１電源
120 データライン
130 セレクトライン
140 OLED デバイス
145 第１電極
150 接地
155 第２電極
160 OLED デバイス
165 ゲート電極
170 駆動 トランジスタ
175 オフ-ピクセル 電流
180 スイッチング トランジスタ
185 スイッチ
190 キャパシタ
200 試験回路
210 調節可能 電流 ミラー
220 校正 第２ 電源
230 ローパスフィルター
240 アナログデジタル変換器
250 プロセッサ
260 測定装置
300 方法
310 ブロック
315 ブロック
320 ブロック
325 ブロック
330 ブロック
335 ブロック
340 ブロック
350 ブロック
360 ブロック
370 ブロック
380 ブロック
390 ブロック

Claims (21)

1. OLED駆動回路の駆動トランジスタにおける閾値電圧の変化を補償する方法であって:
   a)第１電極、第２電極およびゲート電極を伴う駆動トランジスタを提供すること;
   b)駆動トランジスタの第１電極に第１電源を接続し、および駆動トランジスタの第２電極および第２電源にOLED デバイスを接続すること;
   c)駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、およびOLED駆動回路に試験回路を接続し、該試験回路は、駆動トランジスタおよびOLED デバイスを通じて所定の駆動電流を提供するように設定される調整可能な電流ミラーを含み、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング条件によって劣化されない場合に、電流ミラーに適用される電圧を第１試験レベルまで生じさせること、ならびに該第１試験レベルを記録すること;
   d)駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング劣化した後で、第２試験レベルを生じさせるようにOLED デバイスに試験回路を接続すること、ならびに該第２試験レベルを記録すること;ならびに
   e) 駆動トランジスタのエイジングを補償するために、該第１および第２試験レベルを用いて、駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算すること、
   を含んでなる方法。
2. 第１電極がドレイン、第２電極がソース、およびOLED デバイスが非-インバーテッド OLED デバイスである、請求項 1に記載の方法。
3. ゲート電極に適用される電圧の変化がOLED デバイスのエイジングも補償する、請求項2に記載の方法。
4. 第１電極がソース、第２電極がドレイン、およびOLED デバイスがインバーテッド OLED デバイスである、請求項 1に記載の方法。
5. 駆動トランジスタがアモルファス シリコン トランジスタである、 請求項 1に記載の方法。
6. 駆動トランジスタがn- 型 トランジスタである、 請求項 5に記載の方法。
7. 駆動トランジスタがp- 型 トランジスタである、 請求項 5に記載の方法。
8. 試験回路がローパスフィルターおよびアナログデジタル変換器を含む、請求項 1に記載の方法。
9. 複数のOLED駆動回路のOLED デバイス用駆動トランジスタの閾値電圧の変化を補償する方法であって、:
   a) 第１電極、第２電極およびゲート電極を伴う駆動トランジスタを各駆動回路に含むこと、および駆動トランジスタの第１電極に第１ 電源を接続し、駆動トランジスタの第２電極および第２電源にOLED デバイスを接続すること;
   b) OLED駆動回路に試験回路を接続すること、および同時に駆動トランジスタの各々のゲート電極に個別に試験 電圧を提供すること、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスを通じて所定の駆動電流を提供するように設定され、かつ駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング条件によって劣化されない場合に、電流ミラーに適用される電圧を第１試験レベルまで生じさせる、調整可能な電流ミラーを試験回路に提供すること、および該第１試験レベルを記録すること;
   c) 駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング劣化した後で、第２試験レベルを生じさせるように、再度、OLED駆動回路に試験回路を接続すること、および同時に駆動トランジスタの各々のゲート電極に個別に試験 電圧を提供すること、および該第２試験レベルを記録すること;ならびに
   d) 各駆動トランジスタのエイジングを補償するために、該第１および第２試験レベルを用いて、各駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算すること、
   を含んでなる方法。
10. 第１電極がドレイン、第２電極がソース、およびOLED デバイスが非-インバーテッド OLED デバイスである、請求項 9に記載の方法。
11. 各駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化が対応OLED デバイスのエイジングも補償する、 請求項 10に記載の方法。
12. 第１電極がソース、第２電極がドレイン、およびOLED デバイスがインバーテッド OLED デバイスである、請求項 9に記載の方法。
13. 駆動トランジスタがアモルファス シリコン トランジスタである、 請求項 9に記載の方法。
14. 駆動トランジスタがn- 型 トランジスタである、請求項 13に記載の方法。
15. 駆動トランジスタがp- 型 トランジスタである、請求項 13に記載の方法。
16. 試験回路がローパスフィルターおよびアナログデジタル変換器を含む、請求項 9に記載の方法。
17. OLED駆動回路およびOLED デバイスの駆動トランジスタのエイジングを補償する方法であって:
    a)第１電極、第２電極およびゲート電極を伴う駆動トランジスタを提供すること;
    b)駆動トランジスタの第１電極に第１電源を接続し、および駆動トランジスタの第２電極および第２電源にOLED デバイスを接続すること;
    c)駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、およびOLED駆動回路に試験回路を接続し、該試験回路は、駆動トランジスタおよびOLED デバイスを通じて所定の駆動電流を提供するように設定される調整可能な電流ミラーを含み、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング条件によって劣化されない場合に、電流ミラーに適用される電圧を第１試験レベルまで生じさせること、ならびに該第１試験レベルを記録すること;
    d)駆動トランジスタのゲート電極に試験電圧を提供し、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング劣化した後で、第２試験レベルを生じさせるようにOLED 駆動回路に試験回路を接続すること、ならびに該第２試験レベルを記録すること;ならびに
    e) 駆動トランジスタおよびOLED デバイスのエイジングを補償するために、該第１および第２試験レベルを用いて、駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算すること、
    を含んでなる方法。
18. 駆動トランジスタがp- 型 トランジスタ、第１電極がソース、第２電極がドレイン、およびOLED デバイスが非-インバーテッド OLED デバイスである、請求項 17に記載の方法。
19. 駆動トランジスタがアモルファス シリコン トランジスタである、 請求項 17に記載の方法。
20. 試験回路がOLED駆動回路に接続されるときに、駆動トランジスタが線形レジームで操作される、請求項 17に記載の方法。
21. 駆動回路の二以上のグループを有するOLEDディスプレイのOLED駆動回路における変化を補償する方法であって、:
    a) 第１電極、第２電極およびゲート電極を伴う駆動トランジスタを各駆動回路に提供すること、および駆動トランジスタの第１電極に第１ 電源を接続し、駆動トランジスタの第２電極および第２電源にOLED デバイスを接続すること;
    b)OLED駆動回路の各グループに対応試験回路を提供すること;
    c) 対応グループのOLED駆動回路に試験回路を接続すること、および同時に該グループの駆動トランジスタの各々のゲート電極に個別に試験 電圧を提供すること、および駆動トランジスタおよびOLED デバイスを通じて所定の駆動電流を提供するように設定され、かつ駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング条件によって劣化されない場合に、電流ミラーに適用される電圧を第１試験レベルまで生じさせる、調整可能な電流ミラーを試験回路に提供すること、および該第１試験レベルを記録すること;
    d) 駆動トランジスタおよびOLED デバイスがエイジング劣化した後で、第２試験レベルを生じさせるように、再度、対応グループのOLED駆動回路に試験回路を接続すること、および同時に該グループの駆動トランジスタの各々のゲート電極に個別に試験 電圧を提供すること、および該第２試験レベルを記録すること;ならびに
    e) 各駆動回路のエイジングを補償するために、該第１および第２試験レベルを用いて、該グループの各駆動トランジスタのゲート電極に適用される電圧の変化を計算すること、
    を含んでなる方法。

Images