JP2012507041A - 初期不均一性を補償するエレクトロルミネッセントディスプレイ - Google Patents

初期不均一性を補償するエレクトロルミネッセントディスプレイ Download PDF

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Abstract

読出しトランジスタ８０を有する複数のエレクトロルミネッセントＥＬサブピクセルの特性の差を補償する方法であり、第１のスイッチ５１を通じて各サブピクセルの駆動トランジスタ７０に接続される第１の電圧源ＰＶＤＤ及び第２のスイッチ５２を通じて各サブピクセルのＥＬエミッタ５０に接続される第２の電圧源ＣＶを設けること；第３のスイッチ５３及び第４のスイッチ５４を通じて読出しトランジスタに接続される電流源１６０及び電流シンク１６５を設けること；サブピクセルに試験電圧を与えること；第１及び第４のスイッチだけを閉じて読出しトランジスタ電圧を測定し駆動トランジスタの特性を表す第１の信号を与えること；第２及び第３のスイッチだけを閉じて電圧を測定しＥＬエミッタの特性を表す第２の信号を与えること；サブピクセル毎に繰り返すこと；サブピクセル毎の第１及び第２の信号を用いてＥＬサブピクセルの特性の差を補償することを含む。

Description

本発明は、固体エレクトロルミネッセントフラットパネルディスプレイに関し、より詳細には、そのようなディスプレイを構成する種々の構成要素の特性の差を補償する手段を有するディスプレイに関する。
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスは何年にもわたって知られており、最近になって市販のディスプレイデバイスにおいて使用されるようになった。そのようなデバイスは、アクティブマトリックス制御方式及びパッシブマトリックス制御方式の両方を利用し、複数のサブピクセルを利用することができる。各サブピクセルは、ＥＬエミッタと、ＥＬエミッタに流れる電流を駆動するための駆動トランジスタとを含む。サブピクセルは通常、２次元のアレイに配列され、サブピクセル毎に１つの行及び列アドレスがあり、サブピクセルには１つのデータ値が関連付けられる。赤色、緑色、青色及び白色のような異なる色のサブピクセルをグループ化して、ピクセルを形成する。ＥＬディスプレイは、コーティング可能な無機発光ダイオード、量子ドット及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む、種々のエミッタ技術から形成することができる。しかしながら、そのようなディスプレイは種々の欠陥によって劣化し、ディスプレイの品質が制限される。詳細には、ＯＬＥＤディスプレイは、ディスプレイにわたって、サブピクセル間に目に見える不均一が生じるという問題を抱える。これらの不均一性は、ディスプレイ内のＥＬエミッタ、及びアクティブマトリックスディスプレイの場合には、ＥＬエミッタを駆動するために用いられる薄膜トランジスタのばらつきの双方に原因があると考えることができる。図５はサブピクセルルミナンスの例示的なヒストグラムを示しており、ピクセル間の特性の差を示す。同じレベルで駆動されたので、全てのサブピクセルが同じルミナンスを有するはずであった。図５に示されるように、結果として生成されるルミナンスは、いずれの方向においても２０パーセントだけ異なった。この結果として、ディスプレイ性能は容認できなくなる。
低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）のようないくつかのトランジスタ技術によって駆動トランジスタを製造することができるが、それらのトランジスタは、ディスプレイの表面にわたって様々な移動度及びしきい値電圧を有する（非特許文献１を参照されたい）。これによって、目に見える望ましくない不均一が生じる。さらに、ＯＬＥＤ材料を不均一に堆積すると、様々な効率を有するエミッタが形成される可能性があり、それにより同様に、目に見える望ましくない不均一が生じる。これらの不均一性は、パネルがエンドユーザーに販売される時点で存在するので、初期不均一性と呼ばれる。
ディスプレイ内の各ピクセルの性能を測定すること、その後、ピクセルの性能を補正して、ディスプレイにわたってより均一な出力を与えることが当該技術分野において知られている。石塚（Ishizuki）他による特許文献１は、ルミナンスを不揃いにすることなく高品質の画像を提供するためのディスプレイパネル駆動デバイス及び駆動方法を開示している。各ピクセルが連続して、かつ独立して光を放射する間に、発光駆動電流の流れが測定される。その後、測定された駆動電流値に基づいて、入力ピクセルデータ毎にルミナンスが補正される。別の態様によれば、１つの駆動電流値が所定の基準電流に等しくなるように、駆動電圧が調整される。さらなる態様では、ディスプレイパネルの漏れ電流に対応するオフセット電流を、駆動電圧発生器回路から出力される電流に加算しながら電流が測定され、結果として生成される電流がピクセル部分のそれぞれに供給される。その測定技法は繰返し行なわれるので、低速である。さらに、この技法は、初期不均一性ではなく、経年変化を補償することを対象とする。
「整合した固体ピクセルを有するマトリックスディスプレイ（Matrix Display with Matched Solid-State Pixel）」と題するサラム（Salam）による特許文献２は、ピクセル内の輝度の変動を低減するためのプロセス及び制御回路部を備えるディスプレイマトリックスを記述している。この特許は、ディスプレイ内の最も弱いピクセルの輝度と、各ピクセルの輝度との間の比に基づいて、ピクセル毎に線形スケーリング方法を使用することを記述している。しかしながら、この手法では、結局、ディスプレイのダイナミックレンジ及び輝度を全体的に低減することになり、かつピクセルを動作させることができるビット深度の低減及び変動を引き起こすことになる。
「個々のピクセルを較正することによって有機発光ディスプレイの表示均一性を改善する方法（Methods of improving display uniformity of organic light emitting displays by calibrating individual pixel）」と題するファン（Fan）による特許文献３は、ＯＬＥＤのディスプレイ均一性を改善する方法を記述する。ＯＬＥＤのディスプレイ均一性を改善するために、全ての有機発光素子の表示特性が測定され、対応する有機発光素子の測定された表示特性から、有機発光素子毎の較正パラメータが得られる。各有機発光素子の較正パラメータは、較正メモリ内に格納される。その技法は、ルックアップテーブル及び計算回路部の組み合わせを用いて、不均一性の補正を実施する。しかしながら、記述される手法は、ピクセル毎の完全な特性を与えるルックアップテーブルを必要とするか、又はデバイスコントローラー内に大規模な計算回路部を必要とする。これは費用がかかり、大抵の用途において実用的でない可能性が高い。
「ディスプレイ装置の校正及び時間にわたる該ディスプレイ装置の効率低下の自動的な補償を行うための方法及び器具（Methods and Apparatus for calibrating display devices and automatically compensating for loss in their efficiency over time）」と題するShen他による特許文献４は、ピクセルに加えられる累積駆動電流に基づいて各ピクセルの光出力効率の低下を計算及び予測することによってＯＬＥＤディスプレイデバイス内の個々の有機発光ダイオードの発光効率の長期変動を補償し、ピクセル毎に次の駆動電流に適用される補正係数を導出する方法及び関連するシステムを記述している。この特許は、等しい大きさの複数のサブエリアの画像を取得するためにカメラを使用することを記述している。そのようなプロセスは時間がかかり、複数のサブエリア画像を取得するための機械的な取付具を必要とする。
Kasai他による特許文献５は、複数の外乱因子に対応する補正処理を実行することによって表示品質を安定させる電気光学デバイスを記述している。グレースケール特性生成ユニットが、換算表を参照して、ピクセルのグレースケールを規定する表示データのグレースケール特性を変更することによって得られるグレースケール特性を有する変換データを生成し、その換算表の記述内容は補正係数を含む。しかしながら、彼らの方法は、処理を実行するために、その全てが常に使用されているとは限らない多数のＬＵＴを必要とし、それらのＬＵＴを実装するための方法を記述していない。
Guによる特許文献６は、パルス幅変調（ＰＷＭ）機構を用いて、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ素子のアレイを形成する複数のディスプレイ素子）を制御可能に駆動することを記述している。均一なパルス間隔クロックから不均一なパルス間隔クロックが生成され、その後、そのクロックを用いて、駆動信号の幅を変調し、オプションで増幅して、ディスプレイ素子のアレイの１つ又は複数のディスプレイ素子を制御可能に駆動する。初期不均一性の補償と合わせて、ガンマ補正が提供される。しかしながら、この技法は、パッシブマトリックスディスプレイにのみ適用可能であり、一般的に利用される、より高性能のアクティブマトリックスディスプレイには適用可能でない。
それゆえ、エレクトロルミネッセントディスプレイ内の構成要素間の差を補償し、具体的にはそのようなディスプレイの初期不均一性を補償するためのより完全な手法が必要とされている。
米国特許出願公開第２００３／０１２２８１３号 米国特許第６，０８１，０７３号 米国特許第６，４７３，０６５号 米国特許第６，４１４，６６１号 米国特許出願公開第２００５／０００７３９２号 米国特許第６，８９７，８４２号
Kuo, Yue編 「薄膜トランジスタ：材料及びプロセス、第２巻：多結晶薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors: Materials and Processes, vol. 2: Polycrystalline Thin Film Transistors）」（Boston: Kluwer Academic Publishers, 2004, pg. 412）
それゆえ、本発明の目的は、複数のエレクトロルミネッセント（ＥＬ）サブピクセルの特性の差を補償することである。
この目的は、複数のエレクトロルミネッセント（ＥＬ）サブピクセルの特性の差を補償する方法であって、
（ａ）複数のＥＬサブピクセルのそれぞれについて、第１の電極、第２の電極及びゲート電極を有する駆動トランジスタを設けること、
（ｂ）第１の電圧源と、該第１の電圧源を各前記駆動トランジスタの前記第１の電極に選択的に接続するための第１のスイッチとを設けること、
（ｃ）個々の前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続されるＥＬサブピクセル毎のＥＬエミッタと、第２の電圧源と、各前記ＥＬエミッタを該第２の電圧源に選択的に接続するための第２のスイッチとを設けること、
（ｄ）前記ＥＬサブピクセル毎に、第１の電極及び第２の電極を有する読出しトランジスタを設けると共に、各該読出しトランジスタの該第１の電極を個々の前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続すること、
（ｅ）電流源と、該電流源を各前記読出しトランジスタの前記第２の電極に選択的に接続するための第３のスイッチとを設けること、
（ｆ）電流シンクと、該電流シンクを各前記読出しトランジスタの前記第２の電極に選択的に接続するための第４のスイッチとを設けること、
（ｇ）ＥＬサブピクセルと、該ＥＬサブピクセルの対応する前記駆動トランジスタ、前記読出しトランジスタ及び前記ＥＬエミッタとを選択すること、
（ｈ）前記選択された駆動トランジスタの前記ゲート電極に試験電圧を与えると共に、前記選択された読出しトランジスタの前記第２の電極に接続される電圧測定回路を設けること、
（ｉ）前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチを閉じ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチを開くと共に、前記電圧測定回路を用いることであって、前記選択された読出しトランジスタの前記第２の電極において電圧を測定して、前記選択された駆動トランジスタの特性を表す対応する第１の信号を与えること、
（ｊ）前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチを開き、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチを閉じると共に、前記電圧測定回路を用いることであって、前記選択された読出しトランジスタの前記第２の電極において電圧を測定して、前記選択されたＥＬエミッタの特性を表す対応する第２の信号を与えること、
（ｋ）前記複数のＥＬサブピクセル内の残りのＥＬサブピクセル毎に前記ステップｇ〜ｊを繰り返すこと、並びに
（ｌ）前記サブピクセル毎の前記第１の信号及び前記第２の信号を用いることであって、前記複数のＥＬサブピクセルの特性の差を補償すること
を含む、方法によって達成される。
本発明の利点は、使用中又は動作時に発光素子の連続的な測定値を累積するための大規模又は複雑な回路部を必要とすることなく、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイを構成するＥＬサブピクセルの特性の差を補償し、詳細には、ディスプレイの初期不均一性を補償するＥＬディスプレイである。本発明のさらなる別の利点は、そのディスプレイが簡単な電圧測定回路部を使用することである。本発明のさらなる利点は、電圧の全ての測定を行なうことによって、電流を測定する方法よりも、変化に反応しやすくなることである。本発明のさらなる利点は、ＯＬＥＤ変化の補償と共に、駆動トランジスタ特性の変化の補償を実行することができ、それにより補償の完全な解決策を提供することである。本発明のさらなる利点は、測定及び補償の両方の態様（ＯＬＥＤ及び駆動トランジスタ）を、その２つを混同することなく迅速に達成できることである。これは、都合のよいことに、補償測定値において高い信号対雑音比を提供する。本発明のさらなる利点は、単一の選択線を用いて、データ入力及びデータを読出しを可能にすることができることである。本発明のさらなる利点は、サブピクセル内の駆動トランジスタ及びＥＬエミッタの特性評価及び特性補償が特定のサブピクセルに特有であり、開放又は短絡している場合がある他のサブピクセルによって影響を及ぼされないことである。
本発明を実施する際に用いることができるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイの一実施形態の概略図である。 本発明を実施する際に用いることができるＥＬサブピクセルの一実施形態の概略図である。 ２つのＥＬサブピクセルの特性の差がデバイス電流に及ぼす影響を示す図である。 本発明の方法の一実施形態のブロック図である。 ピクセル間の特性の差を示すピクセルルミナンスのヒストグラムである。
ここで図１を参照すると、本発明を実施する際に用いることができるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイの一実施形態の概略図が示される。ＥＬディスプレイ１０は、行及び列に配列される所定の数のＥＬサブピクセル６０のアレイを含む。行及び列は、ここで図示されるのとは異なる方向に向けることができることに留意されたい。たとえば、それらの行及び列は９０度回転させることができる。ＥＬディスプレイ１０は複数の選択線２０を含み、ＥＬサブピクセル６０の各行が１つの選択線２０を有する。ＥＬディスプレイ１０は複数の読出し線３０を含み、ＥＬサブピクセル６０の各列が１つの読出し線３０を有する。各読出し線３０はスイッチブロック１３０に接続され、スイッチブロックは、較正プロセス中に、電流源１６０又は電流シンク１６５のいずれかに読出し線３０を接続する。明確に例示するために図示されないが、ＥＬサブピクセル６０の各列は、当該技術分野において既知のデータ線も有する。複数の読出し線３０は１つ又は複数のマルチプレクサ４０に接続され、これによって、後に明らかになるように、ＥＬサブピクセル６０から信号を並列／順次に読み出すことができるようになる。マルチプレクサ４０はＥＬディスプレイ１０と同じ構造の一部とすることもできるし、ＥＬディスプレイ１０に対し接続することも切り離すこともできる別の構成とすることもできる。
ここで図２を参照すると、本発明を実施する際に用いることができるＥＬサブピクセルの一実施形態の概略図が示される。ＥＬサブピクセル６０は、ＥＬエミッタ５０と、駆動トランジスタ７０と、キャパシタ７５と、読出しトランジスタ８０と、選択トランジスタ９０とを備える。トランジスタのそれぞれは、第１の電極と、第２の電極と、ゲート電極とを有する。第１のスイッチ１１０によって駆動トランジスタ７０の第１の電極に第１の電圧源１４０を選択的に接続することができ、第１のスイッチはＥＬディスプレイ基板上に、又は別の基板上に配置することができる。「接続される」は、要素が直に接続されるか、又は別の構成要素、たとえば、スイッチ、ダイオード若しくは別のトランジスタを介して電気的に接続されることを意味する。駆動トランジスタ７０の第２の電極はＥＬエミッタ５０に接続され、第２のスイッチ１２０によってＥＬエミッタ５０に第２の電圧源１５０を選択的に接続することができ、第２のスイッチ１２０も同様にＥＬディスプレイ基板から離れて存在することができる。そのＥＬディスプレイのために、少なくとも１つの第１のスイッチ１１０及び第２のスイッチ１２０が設けられる。ＥＬディスプレイが、電力を供給される複数のピクセルサブグループを有する場合には、さらなる第１のスイッチ及び第２のスイッチを設けることができる。通常の表示モードでは、第１のスイッチ及び第２のスイッチは閉じられる一方、他のスイッチ（後に説明される）は開いている。駆動トランジスタ７０のゲート電極は選択トランジスタ９０に接続され、それにより、当該技術分野においてよく知られているように、データ線３５から駆動トランジスタ７０に選択的にデータを与える。選択線２０は、ＥＬサブピクセル６０の行内の選択トランジスタ９０のゲート電極に接続される。選択トランジスタ９０のゲート電極は、読出しトランジスタ８０のゲート電極に接続される。
読出しトランジスタ８０の第１の電極は駆動トランジスタ７０の第２の電極、及びＥＬエミッタ５０に接続される。読出し線３０は、サブピクセル６０の列内の読出しトランジスタ８０の第２の電極に接続される。読出し線３０はスイッチブロック１３０に接続される。ＥＬサブピクセル６０の列毎に１つのスイッチブロック１３０が設けられる。スイッチブロック１３０は、第３のスイッチＳ３及び第４のスイッチＳ４と、未接続状態ＮＣとを含む。第３のスイッチ及び第４のスイッチは個別のエンティティとすることができるが、この方法では、それらのスイッチは決して同時に閉じることはなく、それゆえ、スイッチブロック１３０は、２つのスイッチの好都合な実施形態を提供する。第３のスイッチによって、電流源１６０を読出しトランジスタ８０の第２の電極に選択的に接続できるようになる。電流源１６０は、第３のスイッチによって接続されると、ＥＬサブピクセル６０の中に所定の定電流が流れ込むことができるようにする。第４のスイッチは、読出しトランジスタ８０の第２の電極にを選択的に接続できるようになる。電流シンク１６５は、第４のスイッチによって接続されると、データ線３５に所定のデータ値が加えられるときにＥＬサブピクセル６０から所定の定電流が流れ出すことができるようにする。スイッチブロック１３０、電流源１６０及び電流シンク１６５は、ＥＬディスプレイ基板上に配置することもでき、該基板から離れて配置することもできる。
複数のＥＬサブピクセルを含むＥＬディスプレイにおいて、単一の電流源及び電流シンクが、それぞれ第３のスイッチ及び第４のスイッチを通じて、複数のＥＬサブピクセル内の各読出しトランジスタの第２の電極に選択的に接続される。読出しトランジスタの第２の電極がいつでも１つの電流源若しくは１つの電流シンクのいずれかに選択的に接続されるか、又はいずれにも接続されないという条件で、２つ以上の電流源又は電流シンクを用いることができる。
読出しトランジスタ８０の第２の電極は電圧測定回路１７０にも接続され、該電圧測定回路は電圧を測定し、ＥＬサブピクセル６０の特性を表す信号を与える。電圧測定回路１７０は、電圧測定値をデジタル信号に変換するためのアナログ／デジタルコンバーター１８５と、プロセッサ１９０とを含む。アナログ／デジタルコンバーター１８５からの信号はプロセッサ１９０に送信される。電圧測定回路１７０は、電圧測定値を格納するためのメモリ１９５、及び必要に応じてローパスフィルター１８０も含むことができる。電圧測定回路１７０は、所定の数のＥＬサブピクセル６０から電圧を順次に読み出すために、マルチプレクサ出力線４５及びマルチプレクサ４０を通じて、複数の読出し線３０及び読出しトランジスタ８０に接続することができる。複数のマルチプレクサ４０が存在する場合には、それぞれが自らのマルチプレクサ出力線４５を有することができる。こうして、所定の数のＥＬサブピクセル６０を同時に駆動することができる。複数のマルチプレクサ４０によって、種々のマルチプレクサ４０から電圧を並列に読み出すことができるようになる一方、各マルチプレクサ４０によって、そのマルチプレクサに取り付けられる読出し線３０を順次に読み出すことができるようになるであろう。本明細書において、これを並列／順次プロセスと呼ぶ。
プロセッサ１９０は、制御線９５及びデジタル／アナログコンバーター１５５を通じて、データ線３５にも接続することができる。こうして、プロセッサ１９０は本明細書において説明される測定プロセス中にデータ線３５に所定のデータ値を与えることができる。また、プロセッサ１９０はデータ入力８５を介して表示データを受信し、本明細書において後に説明されるように変化を補償できるようにし、それにより、表示プロセス中にデータ線３５に補償済みのデータを与えることができる。
図１に示される実施形態は、非反転ＮＭＯＳサブピクセルである。本発明と共に、当該技術分野において知られているような他の構成も用いることができる。各トランジスタ（７０、８０、９０）はＮチャネル又はＰチャネルとすることができ、ＥＬエミッタ５０は、反転又は非反転構成において、駆動トランジスタ７０に接続することができる。ＥＬエミッタ５０は、限定はしないが、タン（Tang）等による米国特許第４，７６９，２９２号及びヴァンスライク（VanSlyke）等による米国特許第５，０６１，５６９号において開示されるような有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）エミッタ、又は当該技術分野において知られている他のエミッタタイプとすることができる。ＥＬエミッタ５０がＯＬＥＤエミッタであるとき、ＥＬサブピクセル６０はＯＬＥＤサブピクセルであり、ＥＬディスプレイ１０はＯＬＥＤディスプレイである。駆動トランジスタ７０及び他のトランジスタ（８０、９０）は、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）トランジスタ、或いは当該技術分野において知られている別のタイプのトランジスタとすることができる。
ＥＬサブピクセル６０の駆動トランジスタ７０のようなトランジスタは、しきい値電圧Ｖth及び移動度μを含む特性を有する。駆動トランジスタ７０のゲート電極上の電圧は、しきい値電圧よりも高くして、第１の電極と第２の電極との間に大きな電流が流れることができるようにしなければならない。移動度は、トランジスタが導通しているときの電流の量に関連する。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）トランジスタのトランジスタバックプレーンと共にディスプレイを用いるとき、ディスプレイ内の全てのトランジスタが必ずしも同一のＶth又は移動度値を有するとは限らない。ＥＬサブピクセル６０内の種々の駆動トランジスタの特性間に差がある結果として、全ての駆動トランジスタが同じゲート−ソース電圧Ｖgsによって駆動されるときに、ディスプレイの表面にわたって、光出力に目に見える不均一が生じる可能性がある。そのような不均一性は、ディスプレイの異なる部分における輝度及びカラーバランスの差を含むことができる。そのような問題を防ぐために、しきい値電圧及び移動度のそのような差を補償することが望ましい。また、効率又は抵抗のような、ＥＬエミッタ５０の特性にも差がある可能性があり、それが同じく目に見える不均一を引き起こす可能性がある。
本発明は、任意の所望の時点において、特性の差、及びその結果として生じる不均一性を補償することができる。しかしながら、不均一性は、初めてディスプレイを見るエンドユーザーにとって特に望ましくない。ＥＬディスプレイの動作寿命は、エンドユーザーがそのディスプレイにおいて最初に画像を見てから、そのディスプレイが廃棄されるまでの時間である。初期不均一性は、ディスプレイの動作寿命の開始時に存在する任意の不均一性である。本発明は、都合のよいことに、ＥＬディスプレイの動作寿命が始まる前に測定を行なうことによって、初期不均一性を補正することができる。測定は、ディスプレイの製造の一部として工場において行なうことができる。また、測定は、そのディスプレイにおいて最初の画像を見る直前に、ユーザーがＥＬディスプレイを含む製品を最初に起動した後に行なうこともできる。これにより、ディスプレイは、エンドユーザーが最初に見るときに、高品質の画像を提示できるようになり、それによって、ディスプレイに対するユーザーの第一印象が好意的になるであろう。
ここで図３を参照すると、２つのＥＬエミッタ若しくは駆動トランジスタ、又はその両方の特性の差がＥＬサブピクセル電流に及ぼす影響を例示する図が示される。図３の横座標は駆動トランジスタ７０のゲート電圧を表す。縦座標は、ＥＬエミッタ５０の中に流れる電流に関する底を１０とする対数である。第１のＥＬサブピクセルＩ−Ｖ特性２３０及び第２のＥＬサブピクセルＩ−Ｖ特性２４０は、２つの異なるＥＬサブピクセル６０に関するＩ−Ｖ曲線を示す。特性２４０の場合、所望の電流を得るために、特性２３０の場合よりも高い電圧が必要とされる。すなわち、その曲線は、量ΔＶだけ右にシフトされる。ΔＶは、図に示されるように、しきい値電圧の変化（ΔＶth、２１０）と、ＥＬエミッタ抵抗の変化から生じるＥＬ電圧の変化（ΔＶEL、２２０）との和である。この変化の結果として、特性２３０及び２４０をそれぞれ有するサブピクセル間に不均一な光放射が生じる。所与のゲート電圧では、特性２３０よりも、特性２４０において電流が少なく制御され、それゆえ光が少なく制御されることになる。
ＥＬ電流（それは駆動トランジスタの中を流れるドレイン−ソース間電流でもある）、ＥＬ電圧、及び飽和時のしきい値電圧の間の関係は以下の通りである。
Figure 2012507041
ただし、ＷはＴＦＴチャネル幅であり、ＬはＴＦＴチャネル長であり、μはＴＦＴ移動度であり、Ｃ0は単位面積当たりの酸化物キャパシタンスであり、Ｖgはゲート電圧であり、Ｖgsは駆動トランジスタのゲートとソースとの間の電圧差である。簡単にするために、μがＶgsに依存するのを無視する。したがって、特性２３０及び２４０を有するサブピクセルから同じ電流を生成するために、Ｖth及びＶELの差を補償しなければならない。それゆえ、両方の変化を測定することが望ましい。
ここで図４を参照し、合わせて図２も参照すると、本発明の方法の一実施形態のブロック図が示される。データ線３５に所定の試験電圧（Ｖdata）が与えられる（ステップ３１０）。第１のスイッチ１１０が閉じられ、第２のスイッチ１２０が開けられる。第４のスイッチは閉じられ、第３のスイッチは開けられる。すなわち、スイッチブロック１３０はＳ４に切り替えられる（ステップ３１５）。駆動トランジスタ７０のゲート電極に試験電圧を与え、かつ選択されたＥＬサブピクセル内の読出しトランジスタ８０をオンにするために、選択された行のための選択線２０がアクティブにされる（ステップ３２０）。これにより、選択されたＥＬサブピクセルの駆動トランジスタ、読出しトランジスタ及びＥＬエミッタが選択される。こうして、第１の電圧源１４０から、駆動トランジスタ７０を通って、電流シンク１６５まで電流が流れる。電流シンク１６５の中に流れる電流（Ｉtestsk）の値は、Ｖdataの印加に起因して駆動トランジスタ７０の中に結果として流れる電流よりも小さくなるように選択される。通常の値は、１マイクロアンペア〜５マイクロアンペアの範囲内にあり、特定の測定セットにおいて行なわれる全ての測定について一定になるであろう。選択されたＶdata値は、そのような全ての測定について一定であり、それゆえ、ディスプレイの寿命中に予想される経年変化後であっても、駆動トランジスタ７０の中に、電流シンク１６５における電流よりも大きな電流を流すのに十分な値でなければならない。こうして、駆動トランジスタ７０の中に流れる電流の限界値は、電流シンク１６５によって完全に制御されることになり、それは駆動トランジスタ７０の中に流れるのと同じになる。Ｖdataの値は、駆動トランジスタ７０の既知又は所定の電流−電圧特性及び経年変化特性に基づいて選択することができる。このプロセスにおいて２つ以上の測定値を用いることができ、たとえば、１、２及び３マイクロアンペアにおいて測定を行なうことを選択することができる。最も大きな試験電流以上の電流を流すのに十分であるＶdataの値が用いられなければならない。電圧測定回路１７０を用いて、読出し線３０上の電圧を測定し、その電圧は、選択された読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧Ｖoutであり、駆動トランジスタ７０のしきい値電圧Ｖthを含む、選択された駆動トランジスタ７０の特性を表す対応する第１の信号Ｖ1を与える（ステップ３２５）。ＥＬディスプレイが複数のＥＬサブピクセルを組み込み、かつ測定される行内にさらなるＥＬサブピクセルが存在する場合には、複数の読出し線３０に接続されるマルチプレクサ４０を用いて、電圧測定回路１７０が所定の数のＥＬサブピクセル、たとえば、行内の全てのサブピクセルから第１の信号Ｖ1を順次に読み出すことができるようにする（ステップ３３０）。ディスプレイが十分に大きい場合には、複数のマルチプレクサを必要とする可能性があり、並列／順次プロセスにおいて第１の信号を与えることができる。測定されるべきさらなるサブピクセル行が存在する場合には（ステップ３３５）、異なる選択線によって異なる行が選択され、その測定が繰り返される。
各サブピクセル内の構成要素の電圧は以下の式によって関連付けることができる。
Ｖ1＝Ｖdata−Ｖgs(Itestsk)−Ｖread （式２）
ただし、Ｖgs(Itestsk)は、そのドレイン−ソース電流ＩdsがＩtestskに等しいように駆動トランジスタ７０に印加されなければならないゲート−ソース間電圧である。これらの電圧の値によって、読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧（Ｖout、それはＶ1を与えるために読み出される）は式２を満たすように調整される。上記の条件下で、Ｖdataは或る設定された値であり、Ｖreadは、一定であると仮定することができる。Ｖgsは、電流シンク１６５によって設定される電流値、及び駆動トランジスタ７０の電流−電圧特性によって制御され、駆動トランジスタのしきい値電圧の値が異なる場合に異なる。移動度の変動を補償するために、Ｉtestskの異なる値において、Ｖ1の２つの値が得られなければならない。
第１の信号Ｖ1の値は、電流シンク１６５のための選択された値と共にピクセル毎に記録することができる。その後、最大のＶ1（したがって最小のＶgs(testsk)、それゆえ最小のＶth）を有するサブピクセルが、測定されるサブピクセルの母集団から第１のターゲット信号Ｖ1targetとして選択される。代替的には、全てのＶ1値の最小値若しくは平均値、又は当業者に明らかである他の関数の結果をＶ1targetとして選択することができる。その後、以下のように、サブピクセル毎に測定された第１の信号Ｖ1を第１のターゲット信号Ｖ1targetと比較して、サブピクセル毎にデルタΔＶ1を形成することができる。
ΔＶ1＝−Ｖth＝Ｖ1−Ｖ1target （式３）
ΔＶ1は各サブピクセルとターゲットとの間のしきい値電圧の差を表す。
単一のＥＬサブピクセルでは、比較するものが存在しないために特性の差が生じないので、本発明は複数のＥＬサブピクセルにのみ適用されることに留意されたい。すなわち、単一のＥＬサブピクセルの場合、Ｖ1＝Ｖ1targetであるので、常にＶ1＝０である。
図４に戻ると、ＥＬエミッタを測定するために、その後、第１のスイッチ１１０が開けられ、第２のスイッチ１２０が閉じられる。スイッチブロック１３０はＳ３に切り替えられ、それにより第４のスイッチを開き、第３のスイッチを閉じる（ステップ３４０）。読出しトランジスタ７０をオンにするために、選択された行のための選択線２０がアクティブにされる（ステップ３４５）。こうして、電流Ｉtestsuが、電流源１６０から、ＥＬエミッタ５０を通って、第２の電圧源１５０まで流れる。電流源１６０の中に流れる電流の値は、ＥＬエミッタ５０の中に流れることができる最大電流よりも小さくなるように選択される。通常の値は、１マイクロアンペア〜５マイクロアンペアの範囲にあり、特定の測定セットにおいて行なわれる全ての測定について一定となる。このプロセスにおいて２つ以上の測定値を用いることができ、たとえば、１、２及び３マイクロアンペアにおいて測定を行なうようにすることができる。電圧測定回路１７０を用いて、読出し線３０上の電圧を測定し、その電圧は、選択された読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧Ｖoutであり、ＥＬエミッタ５０の抵抗を含む、選択されたＥＬエミッタ５０の特性を表す第２の信号Ｖ2を与える（ステップ３５０）。その行内に測定されるべきさらなるＥＬサブピクセルが存在する場合には、複数の読出し線３０に接続されるマルチプレクサ４０を用いて、電圧測定回路１７０が所定の数のＥＬサブピクセル、たとえば、その行内の全てのサブピクセルのための第２の信号Ｖ2を順次に読み出すことができるようにすることができる（ステップ３５５）。ディスプレイが十分に大きい場合には、複数のマルチプレクサを必要とする可能性があり、並列／順次プロセスにおいて第２の信号を与えることができる。ＥＬディスプレイ１０内に測定されるべきさらなるサブピクセル行が存在する場合には、行毎にステップ３４５〜３５５が繰り返される（ステップ３６０）。
各サブピクセル内の構成要素の電圧は以下の式によって関連付けることができる。
Ｖ2＝ＣＶ＋ＶEL−Ｖread （式４）
これらの電圧の値によって、読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧（Ｖout、それはＶ2を与えるために読み出される）は式４を満たすように調整される。上記の条件下で、ＣＶは或る設定された値であり、Ｖreadは、一定であると仮定することができる。ＶELは、電流源１６０によって設定される電流値、及びＥＬエミッタ５０の電流−電圧特性によって制御される。ＶELは、異なるＥＬエミッタ５０の場合に異なる可能性がある。
第２の信号Ｖ2の値は、電流源１６０のための選択された値と共に、サブピクセル毎に記録することができる。その後、最小のＶEL（すなわち、測定される最小のＶ2）を有するサブピクセルが、測定されるサブピクセルの母集団から第２のターゲット信号Ｖ2targetとして選択される。代替的には、全てのＶ2値の最大値若しくは平均値、又は当業者に明らかである他の関数の結果をＶ2targetとして選択することができる。その後、以下のように、サブピクセル毎に測定された第２の信号Ｖ2を第２のターゲット信号Ｖ2targetと比較して、デルタΔＶ2を形成することができる。
ΔＶ2＝ΔＶEL＝Ｖ2−Ｖ2target （式５）
ΔＶ2は各サブピクセルとターゲットとの間のＥＬエミッタ電圧の差を表す。
複数のＥＬサブピクセル内の各ＥＬサブピクセルを測定するとき、図４に示されるように、全てのＥＬサブピクセルのための第１の信号を読み出すことができ、その後、全てのＥＬサブピクセルのための第２の信号を読み出すことができる。しかしながら、その測定は交互に行なうこともできる。複数のＥＬサブピクセル内の全てのＥＬサブピクセルのための第１の信号及び第２の信号が読み出されるまで、第１のＥＬサブピクセルのための第１の信号を読み出すことができ、その後、第１のＥＬサブピクセルのための第２の信号を読み出すことができ、その後、第２のＥＬサブピクセルのための第１の信号を読み出すことができ、その後、第２のＥＬサブピクセルのための第２の信号を読み出すことができ、それ以降も同様である。
その後、各ＥＬサブピクセルの第１及び第２の信号それぞれのデルタΔＶ1及びΔＶ2を用いて、ＥＬディスプレイのような、複数のＥＬサブピクセル内の異なるＥＬサブピクセル６０の特性の差を補償することができる（ステップ３７０）。複数のサブピクセル間の電流の差を補償するために、ΔＶth（ΔＶ1に関連する）及びΔＶEL（ΔＶ2に関連する）の補正を行なう必要がある。
ＥＬサブピクセル６０の特性の差を補償するために、以下の形の式において第１の信号及び第２の信号のデルタを用いることができる。
ΔＶdata＝ｆ1（ΔＶ1）＋ｆ2（ΔＶ2） （式７）
ただし、ΔＶdataは、選択されたＶdataによって指定される所望のルミナンスを保持するために必要な駆動トランジスタ７０のゲート電極上のオフセット電圧であり、ｆ1（ΔＶ1）はしきい値電圧の差の補正であり、ｆ2（ΔＶ2）はＥＬ抵抗の差の補正である。ΔＶ1は式３において与えられる通りであり、ΔＶ2は式５において与えられる通りである。たとえば、ＥＬディスプレイはコントローラーを含むことができ、コントローラーはＥＬエミッタ毎のオフセット電圧を計算するルックアップテーブル又はアルゴリズムを含むことができる。たとえば、駆動トランジスタのＩdsはＶgs−Ｖthによって求められるので、ｆ1は一次関数とすることができ、それゆえ、Ｖthが変化すると仮定すると、Ｖdata（それは概ねＶgに等しい）を同じ量だけ変更することによってΔＶ1を補償することができる。駆動トランジスタのソース端子に接続されるＥＬエミッタを有する実施形態では、同じような理由からｆ2も一次関数とすることができる。ソース電圧を変更することによって、Ｖgsが同じ量だけ変更される。さらに複雑な場合には、ＳＰＩＣＥシミュレーションのような当該技術分野において知られている技法によってシステムをモデル化することができ、ｆ1及びｆ2は、予め計算された値のルックアップテーブルとして実現される。移動度の変動を補償するために、異なるＩtestsk値において測定された２つのＶ1値を用いて、オフセット及び利得を求めることができ、それにより、サブピクセル毎のＩ−Ｖ曲線が、全てのサブピクセルのＩ−Ｖ曲線の平均値、最小値又は最大値として選択される基準Ｉ−Ｖ曲線上にマッピングされる。オフセット及び利得を用いて、基準曲線上のＶdataを変換された曲線上の等価な電圧に変換することができる。この一次変換は、Ｖth及び移動度の差を同時に考慮に入れることができる。
オフセット電圧ΔＶdataを計算して、駆動トランジスタ７０のしきい値電圧及び移動度の差、並びにＥＬエミッタ５０の抵抗の差に起因する電流の差の補正を与える。これは、補償の完全な解決策を提供する。これらの変更はコントローラーによって適用され、光出力を所望の公称ルミナンス値に補正することができる。ＥＬエミッタに適用される信号を制御することによって、一定のルミナンス出力を有し、かつ所与のルミナンスにおいて寿命が延長されたＥＬエミッタが達成される。この方法はディスプレイ内のＥＬエミッタ毎に補正を与えるので、複数のＥＬサブピクセルの特性の差を補償することになり、それゆえ、複数のＥＬサブピクセルを有するＥＬディスプレイの初期不均一性を補償することができる。
１０ ＥＬディスプレイ
２０ 選択線
３０ 読出し線
３５ データ線
４０ マルチプレクサ
４５ マルチプレクサ出力線
５０ ＥＬエミッタ
６０ ＥＬサブピクセル
７０ 駆動トランジスタ
７５ キャパシタ
８０ 読出しトランジスタ
８５ データ入力
９０ 選択トランジスタ
９５ 制御線
１１０ 第１のスイッチ
１２０ 第２のスイッチ
１３０ スイッチブロック
１４０ 第１の電圧源
１５０ 第２の電圧源
１５５ デジタル／アナログコンバーター
１６０ 電流源
１６５ 電流シンク
１７０ 電圧測定回路
１８０ ローパスフィルター
１８５ アナログ／デジタルコンバーター
１９０ プロセッサ
１９５ メモリ
２１０ ΔＶth
２２０ ΔＶEL
２３０ 第１のＥＬサブピクセルＩ−Ｖ特性
２４０ 第２のＥＬサブピクセルＩ−Ｖ特性
３１０ ステップ
３１５ ステップ
３２０ ステップ
３２５ ステップ
３３０ 判断ステップ
３３５ 判断ステップ
３４０ ステップ
３４５ ステップ
３５０ ステップ
３５５ 判断ステップ
３６０ 判断ステップ
３７０ ステップ

Claims (11)

  1. 複数のエレクトロルミネッセント（ＥＬ）サブピクセルの特性の差を補償する方法であって、
    （ａ）複数のＥＬサブピクセルのそれぞれについて、第１の電極、第２の電極及びゲート電極を有する駆動トランジスタを設けること、
    （ｂ）第１の電圧源と、該第１の電圧源を各前記駆動トランジスタの前記第１の電極に選択的に接続するための第１のスイッチとを設けること、
    （ｃ）個々の前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続されるＥＬサブピクセル毎のＥＬエミッタと、第２の電圧源と、各前記ＥＬエミッタを該第２の電圧源に選択的に接続するための第２のスイッチとを設けること、
    （ｄ）前記ＥＬサブピクセル毎に、第１の電極及び第２の電極を有する読出しトランジスタを設けると共に、各該読出しトランジスタの該第１の電極を個々の前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続すること、
    （ｅ）電流源と、該電流源を各前記読出しトランジスタの前記第２の電極に選択的に接続するための第３のスイッチとを設けること、
    （ｆ）電流シンクと、該電流シンクを各前記読出しトランジスタの前記第２の電極に選択的に接続するための第４のスイッチとを設けること、
    （ｇ）ＥＬサブピクセルと、該ＥＬサブピクセルの対応する前記駆動トランジスタ、前記読出しトランジスタ及び前記ＥＬエミッタとを選択すること、
    （ｈ）前記選択された駆動トランジスタの前記ゲート電極に試験電圧を与えると共に、前記選択された読出しトランジスタの前記第２の電極に接続される電圧測定回路を設けること、
    （ｉ）前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチを閉じ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチを開くと共に、前記電圧測定回路を用いることであって、前記選択された読出しトランジスタの前記第２の電極において電圧を測定して、前記選択された駆動トランジスタの特性を表す対応する第１の信号を与えること、
    （ｊ）前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチを開き、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチを閉じると共に、前記電圧測定回路を用いることであって、前記選択された読出しトランジスタの前記第２の電極において電圧を測定して、前記選択されたＥＬエミッタの特性を表す対応する第２の信号を与えること、
    （ｋ）前記複数のＥＬサブピクセル内の残りのＥＬサブピクセル毎に前記ステップｇ〜ｊを繰り返すこと、並びに
    （ｌ）前記サブピクセル毎の前記第１の信号及び前記第２の信号を用いることであって、前記複数のＥＬサブピクセルの特性の差を補償すること
    を含む、方法。
  2. 前記電圧測定回路はアナログ／デジタルコンバーターを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記電圧測定回路はローパスフィルターをさらに備える、請求項２に記載の方法。
  4. 前記ステップｇ〜前記ステップｊは所定の数の前記ＥＬサブピクセルに対して実行され、その間、該所定の数のＥＬサブピクセルが同時に駆動される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ステップｊは、前記複数のＥＬサブピクセルのそれぞれについて前記測定された第１の信号及び第２の信号をそれぞれ第１のターゲット信号及び第２のターゲット信号と比較することであって、前記ＥＬサブピクセルの特性の差を補償することを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ＥＬサブピクセルは行及び列に配列され、行毎に、該行内の前記選択トランジスタの前記ゲート電極に接続される選択線を設けると共に、列毎に、該列内の前記読出しトランジスタの前記第２の電極に接続される読出し線を設けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記所定の数のＥＬサブピクセルのための前記第１の信号及び前記第２の信号を順次に読み出すために前記複数の読出し線に接続されるマルチプレクサを用いることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に接続される選択トランジスタを設けることをさらに含み、該選択トランジスタの該ゲート電極は前記読出しトランジスタの前記ゲート電極に接続される、請求項１に記載の方法。
  9. 各前記ＥＬエミッタはＯＬＥＤエミッタであり、各前記ＥＬサブピクセルはＯＬＥＤサブピクセルである、請求項１に記載の方法。
  10. 各前記駆動トランジスタは低温ポリシリコン駆動トランジスタである、請求項１に記載の方法。
  11. 前記複数のＥＬサブピクセルはＥＬディスプレイを構成し、前記ステップｇ〜ｋの測定は、該ＥＬディスプレイの動作寿命前に行われる、請求項１に記載の方法。
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