JP2017516146A - 高解像度ｏｌｅｄディスプレイ作動回路 - Google Patents

高解像度ｏｌｅｄディスプレイ作動回路 Download PDF

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Abstract

発光ディスプレイパネルのサブピクセル回路は、少なくとも３つのスイッチと、少なくとも１つの容量素子と、少なくとも１つの発光素子と、前記少なくとも３つのスイッチ、前記少なくとも１つの容量素子、及び前記少なくとも１つの発光素子を接続する配線として機能する電源ラインと、接地ラインと、サブピクセルを発光のために選択する走査ラインと、発光素子にデータを供給するデータラインと、発光素子の劣化を検出するためのセンスラインとを有し、所定の光度に対応するデータが、電圧に基づいてプログラムされる。

Description

本発明は、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は有機ＥＬなどの有機エレクトロルミネセンス素子を使用する発光ディスプレイパネルのサブピクセル回路、その駆動方法、及び該サブピクセル回路を用いるディスプレイパネル／ユニットに関する。
例えば、有機エレクトロルミネセンス素子又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、すなわち、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）を使用するデバイスなど、直流電流レベルに対応する光度で光を放つ二端子表示装置を用いるディスプレイパネルが、近年、開発されている。
高輝度で高コントラストの画像表示の実装は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といったスイッチング素子の使用を介したアクティブ駆動を必要とする。典型的に、ＯＬＥＤは、薄い有機材料の積層構造を持ち且つ電流のレベルに従って発光強度を変化させる発光デバイスである。画像を表示するディスプレイユニットは、マトリクスに配置されたピクセル（画素）又はサブピクセルの各々上に設けられたＯＬＥＤを通る電流を、ＴＦＴを用いることによって渡し、それにより、ピクセル又はサブピクセルが光を放つことを可能にするように構成されることができる。
アクティブマトリクス駆動のＯＬＥＤにおいては、ピクセルと呼ばれる多数の発光領域が、典型的にマトリクス形態で配列され、それらの列が１つずつ、発光又は色調についての繰り返しの書込み（プログラミング）処理のために走査される。一ピクセルは典型的に、異なる色調を持つ複数のサブピクセルで構成され、各サブピクセルの発光の組み合わせの制御を介して、ピクセルの発光及び色調が制御される。
サブピクセルは、複数のマトリクス配線に接続されるとともに、複数のスイッチング素子と、発光素子と、容量素子（キャパシタ）とで構成される。スイッチング素子及び発光素子の特性のバラつき並びに劣化によって生じる特性の変化を補正するために、様々な駆動方法が提案されてきた。
図１は、ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路における電流プログラム法の例示的な構成及びその駆動方法を示す図である。図１（ａ）は、サブピクセル回路アレイへの電流ミラー回路アレイの一適用例（例えば、特許文献１参照）を示す図であり、電流ミラー回路１１−１７の部分を形成するミラートランジスタが、自身に所定レベルの電流を流れさせるようにプログラムされることで、それに比例した電流が、サブピクセル回路１９−２５の部分を形成するＯＬＥＤに流れるようにされる。図１（ｂ）は、電流ミラー回路３１及びサブピクセル回路３３の図であり、プログラムされるべきデータ（電流）がＯＬＥＤを通され、ＯＬＥＤを流れる電流それ自体がそれによってプログラムされる（例えば、非特許文献１参照）。電流プログラミングによるこの回路の駆動方法は、サブピクセル当たりのスイッチング素子数の増加をもたらす傾向にあるが、ＯＬＥＤを流れる電流の精密制御を提供するという利点を有する。また、電流プログラミングは時間がかかるので、この方法は、小さい画素領域及び高速な走査を有する高精細ディスプレイを実装することには適していない。
図２は、ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路における電圧プログラム法の例示的な構成及びその駆動方法を示す図である。図２（ａ）は、スイッチング素子に関して閾値補正関数を適用する閾値補正回路を含んだ駆動回路３５の一例を示す図である（例えば、特許文献２参照）。図２（ｂ）は、ＯＬＥＤに印加される電圧の解除及びリセットを介してＯＬＥＤの劣化を軽減する電圧制御回路３９の一例を示す図である（例えば、特許文献３参照）。電圧制御回路３９によって適用される電圧プログラム法は、高速走査を実現するとともにピクセル当たりのスイッチング素子数を減らすという利点を有する。対照的に、電圧プログラム法は、スイッチング素子の閾値バラつきとＯＬＥＤ劣化とを同時に補正することに困難性を有する。
最近、より高精細でより高速な走査に対する要求が増している。この要求を満たすために、様々な手段を採用したディスプレイユニットを提供することが望ましく、また、その駆動方法が提供されるべきである。
最近注目を集めているモバイル装置での使用のために設計されるＯＬＥＤディスプレイユニットは、３００ｐｐｉ（ピクセル毎インチ）から４００ｐｐｉに至る範囲の高精細を必要としている。４００ｐｐｉの高精細ＯＬＥＤディスプレイユニットは、例えば、１画素で６０ミクロン四方というサイズを持つ。また、より滑らかな動画表示を実現するためには、６０フレーム毎秒又はそれよりも高速な走査が必要とされ、ピクセル当たりのスイッチング素子数を削減するのと同時に効果的な補正を提供することを非常に困難にする。現在知られている技術として、スイッチング素子に関する閾値バラつき補正を組み込むものが存在しているが、その技術は、バラつき補正及び長期信頼性を確保する上で十分に満足いくものではない。
発光ディスプレイパネルのサブピクセル回路、その駆動方法、並びに、サブピクセル回路及びその駆動方法を用いるディスプレイパネル／ユニットを提供することが望まれる。
特許第３７４３３８７号公報 特許第４２４００５９号公報 特許第３６１３２５３号公報
ＩＤＷ２００１、プロシーディング、第３１５頁
本発明の一態様は、本発明の一実施形態に従った発光ディスプレイパネルサブピクセル回路を提供し、当該発光ディスプレイパネルサブピクセル回路は、少なくとも３つのスイッチと、少なくとも１つの容量素子と、少なくとも１つの発光素子と、上記少なくとも３つのスイッチ、上記少なくとも１つの容量素子、及び上記少なくとも１つの発光素子を接続する電源ラインと、接地ラインと、サブピクセルを発光のために選択する走査ラインと、発光素子にデータを供給するデータラインと、発光素子の劣化を検出するためのセンスラインとを含み、所定の光度に対応するデータが、電圧に基づいてプログラムされる。
本発明の他の一態様は、発光ディスプレイパネル用のサブピクセル駆動方法を提供し、上記発光ディスプレイパネルサブピクセル回路にて、センスラインが所定のプリチャージ電圧にプリチャージされ、そして、サブピクセルの選択に伴うセンストランジスタのアクティブ化のときに、センスラインにおける電圧変化が検出される。
本発明の他の一態様は、発光ディスプレイパネル用のサブピクセル回路を含む複数のサブピクセルがマトリクスに配置されたディスプレイパネルを提供する。
本発明の他の一態様は、ディスプレイパネルを含んだディスプレイユニットを提供する。
本発明の１つ以上の実施形態は、高精細で、高速に走査することが可能で、且つスイッチングトランジスタ特性におけるバラつき及び発光素子（ＯＬＥＤ）劣化を補正することが可能な、サブピクセル回路、その駆動方法、そのようなサブピクセル回路及びその駆動方法を使用するディスプレイパネル／ユニットを実装することができる。
従来のＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路における電流プログラム法の一構成例及びその駆動方法を示す図である。図１（ａ）は、サブピクセル回路アレイへの電流ミラー回路アレイの一適用例を示す図である。図１（ｂ）は、電流ミラー回路及びサブピクセル回路の図であり、プログラムされるべきデータ（電流）がＯＬＥＤを通され、ＯＬＥＤを流れる電流それ自体がそれによってプログラムされる。 従来のＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路における電圧プログラム法の例示的な一構成及びその駆動方法を示す図である。図２（ａ）は、スイッチング素子に関して閾値補正関数を適用する閾値補正回路を含んだ駆動回路の一例を示す図である。図２（ｂ）は、ＯＬＥＤの劣化を軽減する電圧制御回路の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に従った、補償回路を含んだ、ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路の構成例を示す図である。図３（ａ）は、サブピクセル回路の第１の構成例を示す図である。図３（ｂ）は、サブピクセル回路の第２の構成例を示す図である。図３（ｃ）は、サブピクセル回路の第３の構成例を示す図である。図３（ｄ）は、サブピクセル回路の第４の構成例を示す図である。 ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路の信号波形の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に従った、補償回路を含んだ、ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路の構成例を示す図である。図５（ａ）は、サブピクセル回路の第１の構成例を示す図である。図５（ｂ）は、サブピクセル回路の第２の構成例を示す図である。 ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路の信号波形の一例を示す模式図である。 ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路構成一例を示す図であり、補償回路の動作を示している。 ＯＬＥＤを使用するサブピクセル回路構成一例を示す図であり、補償回路の動作を示している。 ＯＬＥＤ劣化特性を示すグラフである。 補償処理で使用されるルックアップテーブル及び数学モデルの一例である。図１０（ａ）は、ＯＬＥＤ特性を示すルックアップテーブルである。図１０（ｂ）は、駆動ＴＦＴ特性及び数学モデルを示すルックアップテーブルである。
本発明に従った実施形態が、添付の図面を参照して後述される。図面全体を通して、参照される実施形態間の対応関係を指し示すために、参照符号を繰り返して使用する。
［第１実施形態］
図３は、本発明の第１実施形態に従った発光ディスプレイユニットサブピクセル回路を示す図である。第１実施形態では、１つのサブピクセルが、３つのｎチャネルＴＦＴ２０、３０、４０と、１つ若しくは２つの容量素子（キャパシタ）５０と、１つのＯＬＥＤ１０とで構成され、これらが、走査ライン８０、データライン９０、電源ライン６０、補正ライン１１０、及び接地ライン７０に接続されている。
図４は、図３のサブピクセル回路における経時的な電圧印加を示す模式図である。図４の“点Ａ”は、図３の駆動ＴＦＴ２０のゲートに接続された配線中の点Ａに対応しており、駆動ＴＦＴ２０の経時的なゲート電圧を示している。
図３（ａ）において、駆動ＴＦＴ２０のドレインＤ１は電源ライン６０に接続され、そのソースＳ１はＯＬＥＤ１０のアノードに接続される。ＯＬＥＤ１０のカソードは接地ライン７０に接続される。駆動ＴＦＴ２０のゲートは、容量素子５０の一方の電極と選択ＴＦＴ３０のドレインＤ２とに接続される。選択ＴＦＴ３０のゲートは走査ライン８０に接続され、そのソースＳ２はデータライン９０に接続される。その一方で、容量素子の他方の電極は補正ライン１１０に接続される。センスＴＦＴ４０のゲートは走査ライン８０に接続され、そのドレインＤ３はセンスライン１００に接続され、そのソースＳ３はＯＬＥＤ１０のアノードに接続される。
ＯＬＥＤ１０は、アノードとカソードとにわたって印加される電圧又はアノードとカソードとにわたって流れる電流に対応するルミネセンス（光度）で光を放つ発光素子である。駆動ＴＦＴ２０は、発光のためにＯＬＥＤ１０を駆動するためのトランジスタである。選択ＴＦＴ３０は、発光のために駆動されるサブピクセルを選択するためのトランジスタである。センスＴＦＴ４０は、ＯＬＥＤ１０の劣化を検出するためのトランジスタである。
電源ライン６０は、サブピクセル回路に電力を供給するために設けられる配線である。接地ライン７０は、サブピクセル回路に含まれる回路要素をグランドに落とすための配線である。走査ライン８０は、サブピクセルを選択するための配線である。選択ＴＦＴ３０をアクティブにする選択電圧を走査ライン８０に供給することで、発光のためにサブピクセルの選択を駆動することが可能になる。データライン９０は、ＯＬＥＤ１０にデータ（電圧）を供給するための配線である。この電圧のレベルによって、ＯＬＥＤ１０のルミネセンスが制御される。センスライン１００は、ＯＬＥＤ１０における劣化によって生じる電圧変動を検出するための配線であり、センスＴＦＴ４０と協働して、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧における変動を検出する。補正ライン１１０は、所定のルミネセンスでの発光に要するＯＬＥＤ１０のアノード電圧の変動下でも、ＯＬＥＤ１０に同じルミネセンスで発光させるように電圧変動を補正（補償）するための配線である。
走査ライン８０及び選択ＴＦＴ３０のゲートに電圧が印加されると、選択ＴＦＴ３０がアクティブになって、データライン９０に与えられたデータ信号（電圧）を駆動ＴＦＴ２０のゲート（点Ａ）に印加させる。これは、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０に流れて、データ信号（電圧）に対応するルミネセンスでＯＬＥＤ１０に発光させることをもたらす。走査ライン８０に電圧が存在しなくなると、選択ＴＦＴ３０は非アクティブになるが、駆動ＴＦＴ２０のゲート電圧（点Ａ）は、走査電圧が再び与えられるまで、容量素子５０によって一定レベルに維持される。
センスライン１００の電圧は、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０を流れるときに生じるアノード電圧に相当するレベルにプリチャージされる。走査ライン８０と選択ＴＦＴ３０及びセンスＴＦＴ４０のゲートとに電圧が印加されると、駆動ＴＦＴ２０のゲートに電圧が印加されて、データ信号（電圧）に対応する所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０に流れ始めることを生じさせる。この時点において、センスＴＦＴ４０はアクティブ状態にあり、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧とプリチャージされたセンスライン１００の電圧との間の比較をもたらす。アノード電圧がセンスライン１００の電圧よりも高い場合、電流がセンスライン１００に流れ込む。低い場合には、電流がセンスライン１００から流れ出る。これら２つの状態のうちのどちらが起こっているのかという決定が、センスライン１００における電圧変化の検出によって為されることになる。
図３（ｂ）において、駆動ＴＦＴ２０のドレインＤ１は電源ライン６０に接続され、そのソースＳ１はＯＬＥＤ１０のアノードに接続される。ＯＬＥＤ１０のカソードは接地ライン７０に接続される。駆動ＴＦＴ２０のゲートは、容量素子５１の一方の電極と選択ＴＦＴ３０のドレインＤ２とに接続される。選択ＴＦＴ３０のゲート電極は走査ライン８０に接続され、そのソースＳ２はデータライン９０に接続される。容量素子５１の他方の電極はＯＬＥＤ１０のアノードに接続される。その一方で、容量素子５０の一方の電極はＯＬＥＤ１０のアノードに接続され、その他方の電極は補正ライン１１０に接続される。センスＴＦＴ４０のゲートは走査ライン８０に接続され、そのドレインＤ３はセンスライン１００に接続され、そのソースＳ３はＯＬＥＤ１０のアノードに接続される。
走査ライン８０及び選択ＴＦＴ３０のゲートに電圧が印加されると、選択ＴＦＴ３０がアクティブになって、データライン９０に与えられたデータ信号（電圧）を駆動ＴＦＴ２０のゲート（点Ａ）に印加させる。これは、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０に流れて、データ信号（電圧）に対応するルミネセンスでＯＬＥＤ１０に発光させることをもたらす。走査ライン８０に電圧が存在しなくなると、選択ＴＦＴ３０は非アクティブになるが、駆動ＴＦＴ２０のゲート電圧（点Ａ）は、走査電圧が再び与えられるまで、容量素子５０、５１によって一定レベルに維持される。図３（ａ）の実施形態との違いは、直列に接続された２つの容量素子５０、５１の使用にある。換言すれば、違いは、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０に流れ始めるときに、ＯＬＥＤ１０のアノードに電圧が印加され、それが容量素子５１に、駆動ＴＦＴ２０のゲートとソース（ＯＬＥＤ１０のアノード）との間の電圧を維持するように作用させ、それにより、駆動ＴＦＴ２０の閾値におけるバラつきを自動的に補正することである。
図３（ａ）の実施形態がそうであるように、センスライン１００の電圧は、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０を流れるときに生じるアノード電圧に相当するレベルにプリチャージされる。走査ライン８０と選択ＴＦＴ３０及びセンスＴＦＴ４０のゲートとに電圧が印加されると、駆動ＴＦＴ２０のゲートに電圧が印加されて、データ信号（電圧）に対応する所定レベルの電流がＯＬＥＤ１０に流れ始めることを生じさせる。この時点において、センスＴＦＴ４０はアクティブ状態にあり、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧とプリチャージされたセンスライン１００の電圧との間の比較をもたらす。アノード電圧がセンスライン１００の電圧よりも高い場合、電流がセンスライン１００に流れ込む。低い場合には、電流がセンスライン１００から流れ出る。これら２つの状態のうちのどちらが起こっているのかという決定が、センスライン１００における電圧変化の検出によって為されることになる。
ＯＬＥＤ１０の、その劣化によって生じる発光強度における低下は、通常、抵抗の増大をもたらすが、これは、ＯＬＥＤ１０に所定レベルの電流を通すのに要する電圧を高くならしめる傾向にある。この理由により、ＯＬＥＤ１０は、劣化した場合に、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧をセンスライン１００のプリチャージ電圧よりも高くならしめる傾向にある。これが起こると、ＯＬＥＤ１０に所定レベルの電流が通されたとしても、所望レベルの発光強度を得ることができない（すなわち、発光強度の低下）。
図３の（ａ）及び（ｂ）は、補正ライン１１０に補正電圧を与えることによって発光強度の低下を補正する手段を示している。図４に示すように、走査電圧印加の完了に続く補正電圧の印加は、補正電圧の程度だけ駆動ＴＦＴ２０のゲート電圧（点Ａ）を増大させ、それにより、ＯＬＥＤ１０を流れる電流のレベルが、補正電圧に対応する程度だけ増大又は低減される。補正電圧は、ＯＬＥＤ１０の劣化の程度に従って設定され、それにより、ＯＬＥＤ１０の劣化にかかわらずに所定レベルの発光強度が維持されることが可能になる。
その一方で、図３の（ｃ）及び（ｄ）は、駆動ＴＦＴ２０のゲート（点Ａ）に印加される電圧に補正電圧を足し合わせることが、ＯＬＥＤ１０を流れる電流のレベルを、補正電圧に対応する程度だけ増大又は低減させることを示している。
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に従った発光ディスプレイユニットのサブピクセル回路を示す図である。第２実施形態では、１つのサブピクセルが、３つのｐチャネルＴＦＴ２１、３１、４１と、１つ若しくは２つの容量素子（キャパシタ）５２、５３と、１つのＯＬＥＤ１１とで構成され、これらが、走査ライン８１、データライン９１、電源ライン６１、補正ライン１１１、及び接地ライン７１に接続されている。
図６は、図５のサブピクセル回路における経時的な電圧印加を示す模式図である。図６の“点Ａ”は、図５の駆動ＴＦＴ２１のゲートに接続された配線中の“点Ａ”に対応しており、駆動ＴＦＴ２１の経時的なゲート電圧を示している。
図５（ａ）において、駆動ＴＦＴ２１のソースＳ４は接地ライン７１に接続され、そのドレインＤ４はＯＬＥＤ１１のアノードに接続される。ＯＬＥＤ１１のカソードは電源ライン６１に接続される。駆動ＴＦＴ２１のゲートは、容量素子５２の一方の電極と選択ＴＦＴ３１のソースＳ６とに接続される。選択ＴＦＴ３１のゲートは走査ライン８１に接続され、そのドレインＤ６はデータライン９１に接続される。その一方で、容量素子５２の他方の電極は補正ライン１１１に接続される。センスＴＦＴ４１のゲートは走査ライン８１に接続され、そのソースＳ５はセンスライン１０１に接続され、そのドレインＤ５はＯＬＥＤ１１のアノードに接続される。
走査ライン８１及び選択ＴＦＴ３１のゲートに電圧が印加されると、選択ＴＦＴ３１がアクティブになって、データライン９１に与えられたデータ信号（電圧）を駆動ＴＦＴ２１のゲート（点Ａ）に印加させる。これは、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１１に流れて、データ信号（電圧）に対応するルミネセンスでＯＬＥＤ１１に発光させることをもたらす。走査ライン８１に電圧が存在しなくなると、選択ＴＦＴ３１は非アクティブになるが、駆動ＴＦＴ２１のゲート電圧（点Ａ）は、走査電圧が再び与えられるまで、容量素子５２によって一定レベルに維持される。
センスライン１０１の電圧は、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１１を流れるときに生じるアノード電圧に相当するレベルにプリチャージされる。走査ライン８１と選択ＴＦＴ３１及びセンスＴＦＴ４１のゲートとに電圧が印加されると、駆動ＴＦＴ２１のゲートに電圧が印加されて、データ信号（電圧）に対応する所定レベルの電流がＯＬＥＤ１１に流れ始めることを生じさせる。この時点において、センスＴＦＴ４１はアクティブ状態にあり、ＯＬＥＤ１１のアノード電圧とプリチャージされたセンスライン１０１の電圧との間の比較をもたらす。アノード電圧がセンスライン１０１の電圧よりも高い場合、電流がセンスライン１０１に流れ込む。低い場合には、電流がセンスライン１０１から流れ出る。これら２つの状態のうちのどちらが起こっているのかという決定が、センスライン１０１における電圧変化の検出によって為されることになる。
図５（ｂ）において、駆動ＴＦＴ２１のソースＳ４は接地ライン７１に接続され、そのドレインＤ４はＯＬＥＤ１１のアノードに接続される。ＯＬＥＤ１１のカソードは電源ライン６１に接続される。駆動ＴＦＴ２１のゲートは、容量素子５３の一方の電極と選択ＴＦＴ３１のソースＳ６とに接続される。選択ＴＦＴ３１のゲートは走査ライン８１に接続され、そのドレインＤ６はデータライン９１に接続される。容量素子５３の他方の電極はＯＬＥＤ１１のアノードに接続される。その一方で、容量素子５２の一方の電極はＯＬＥＤ１１のアノードに接続され、その他方の電極は補正ライン１１１に接続される。センスＴＦＴ４１のゲートは走査ライン８１に接続され、そのソースＳ５はセンスライン１０１に接続され、そのドレインＤ５はＯＬＥＤ１１のアノードに接続される。
走査ライン８１及び選択ＴＦＴ３１のゲートに電圧が印加されると、選択ＴＦＴ３１がアクティブになって、データライン９１に与えられたデータ信号（電圧）を駆動ＴＦＴ２１のゲート（点Ａ）に印加させる。これは、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１１に流れて、データ信号（電圧）に対応するルミネセンスでＯＬＥＤ１１に発光させることをもたらす。走査ライン８１に電圧が存在しなくなると、選択ＴＦＴ３１は非アクティブになるが、駆動ＴＦＴ２１のゲート電圧（点Ａ）は、走査電圧が再び与えられるまで、容量素子５２、５３によって一定レベルに維持される。図５（ａ）の実施形態との違いは、２つの容量素子５２、５３の使用を含む。換言すれば、違いは、所定レベルの電流がＯＬＥＤ１１に流れ始めるときに、ＯＬＥＤ１１のアノードに電圧が印加され、それが容量素子５３に、駆動ＴＦＴ２１のゲートとドレイン（ＯＬＥＤ１１のアノード）との間の電圧を維持するように作用させ、それにより、駆動ＴＦＴ２１の閾値におけるバラつきを自動的に補正することである。
図５（ａ）の実施形態がそうであるように、センスライン１０１の電圧は、所定レベルの電流がＯＬＥＤを流れるときに生じるアノード電圧に相当するレベルにプリチャージされる。走査ライン８１と選択ＴＦＴ３１及びセンスＴＦＴ４１のゲートとに電圧が印加されると、駆動ＴＦＴ２１のゲートに電圧が印加されて、データ信号（電圧）に対応する所定レベルの電流がＯＬＥＤに流れ始めることを生じさせる。この時点において、センスＴＦＴ４１はアクティブ状態にあり、ＯＬＥＤ１１のアノード電圧とプリチャージされたセンスライン１０１の電圧との間の比較をもたらす。アノード電圧がセンスライン１０１の電圧よりも高い場合、電流がセンスライン１０１に流れ込む。低い場合には、電流がセンスライン１０１から流れ出る。これら２つの状態のうちのどちらが起こっているのかという決定が、センスライン１０１における電圧変化の検出によって為されることになる。
ＯＬＥＤ１１の、その劣化によって生じる発光強度における低下は、通常、抵抗の増大をもたらすが、これは、ＯＬＥＤ１１に所定レベルの電流を通すのに要する電圧を高くならしめる傾向にある。この理由により、ＯＬＥＤ１１は、劣化した場合に、ＯＬＥＤ１１のアノード電圧をセンスライン１０１のプリチャージ電圧よりも高くならしめる傾向にある。これが起こると、ＯＬＥＤ１１に所定レベルの電流が通されたとしても、所望レベルの発光強度を得ることができない（すなわち、発光強度の低下）。
第２実施形態（図５の（ａ）及び（ｂ））は、補正ラインに補正電圧を与えることによって発光強度の低下を補正する手段を提供する。図６に示すように、走査電圧印加の完了に続く補正電圧の印加は、補正電圧の程度だけ駆動ＴＦＴ２１のゲート電圧（点Ａ）を増大させ、それにより、ＯＬＥＤ１１を流れる電流のレベルが、補正電圧に対応する程度だけ増大される。補正電圧は、ＯＬＥＤ１１の劣化の程度に従って設定され、それにより、ＯＬＥＤ１１の劣化にかかわらずに所定レベルの発光強度が維持されることが可能になる。
［第３実施形態］
図７は、上述のサブピクセル回路のセンスライン１００に接続される検知部１６０を示す図である。図７に示すサブピクセル回路は、検知部を除いて、図３に示した回路と同じである。このため、これらの図において同じコンポーネントは同じ参照符号及び記号を有しており、同じコンポーネントについての繰り返しの説明は省略する。
図７に示すサブピクセル回路において、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧を測定するため、センスライン１００及び比較器１２０の一方の端子（図７の反転端子）に、前もって、プリチャージ電源１４０によって設定される電圧が印加される（プリチャージ状態）。このようなプリチャージ状態が図７の右下に示されており、そこでは、スイッチ１３１がオン、スイッチ１３０がオフであり、プリチャージ電源１４０によって設定される電圧が比較器１２０の反転端子及びセンスライン１００に与えられる。
次に、走査ライン８０への電圧印加が選択ＴＦＴ３０及びセンスＴＦＴ４０をアクティブ状態に至らせるとき、センスライン１００とＯＬＥＤ１０のアノードとが電気的に接続される。この時点においては、図７の左下に示すように、スイッチ１３０がオン、スイッチ１３１がオフである。ＯＬＥＤ１０のアノード電圧がプリチャージ電圧よりも低い場合、センスライン１００の電位が僅かに下降し、比較器１２０の両端子間の電位比較の過程を介して、比較器１２０からロー（低）電圧を出力させる。対照的に、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧がプリチャージ電圧よりも高い場合、センスライン１００の電位が僅かに上昇し、比較器１２０の両端子間の電位比較の過程を介して、比較器１２０からハイ（高）電圧を出力させる。
図８は、図７のそれとは異なる検知部１６１の構成を示す図である。検知部１６１は、スイッチ１３０が比較器１２０の非反転端子に接続される点で、図７のそれと同じであるが、プリチャージ電源１４０及びスイッチ１３３だけでなく容量素子１５０及びスイッチ１３２も反転端子に接続される点で、図７のそれと異なっている。スイッチ１３２及びスイッチ１３３は、一緒に動作するように構成される。その他の構成は図７のそれらと同じである。このため、同じコンポーネントは同じ参照符号及び記号を有しており、同じコンポーネントについての繰り返しの説明は省略する。
これらの構成をもつ検知部１６１において、プリチャージが行われるとき、図８の右下に示すように、スイッチ１３０がオフになり且つスイッチ１３２、１３３がオンになって、プリチャージ電源１４０によって設定される電圧を比較器１２０の反転端子に接続させる。これは、このようなプリチャージ電圧が容量素子１５０によって維持されることをもたらす。
センシングが行われるとき、検知部１６１は図８の左下に示す状態に切り替えられる。つまり、スイッチ１３２、１３３の双方がオフ、スイッチ１３０がオンである。これと併せて、走査ライン８０に電圧が印加されて、選択ＴＦＴ３０及びセンスＴＦＴ４０をオンにならしめる。これは、データライン９０に与えられた電圧が駆動ＴＦＴ２０を介してＯＬＥＤ１０のアノードに与えられることをもたらす。その時点において、センスＴＦＴ４０はオンであり、且つセンスライン１００はプリチャージ電源１４０によって設定されるプリチャージ電圧にチャージされており、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧を、プリチャージ電圧との比較のために、センスライン１００を介して比較器の非反転端子に入力させる。ＯＬＥＤ１０のアノード電圧がプリチャージ電圧よりも高い場合、比較器１２０からハイレベル電圧信号が出力され、それにより、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧の上昇の検出を引き起こす。
上述のように、検知部１６１は、図９に示した構成を有し得る。また、検知部１６０、１６１は、これらの実施形態に限定されるものではなく、ＯＬＥＤ１０のアノード電圧における変動を検出することができる限り、その他の構成を有していてもよい。
図９は、ＯＬＥＤ１０の劣化特性の一例を示すグラフである。ＯＬＥＤ１０は典型的に、図９に示す劣化特性をもつ。つまり、ＯＬＥＤ１０は、（１ｍＡ／ｃｍ２での）定電流動作において、時間が経過するにつれて、印加電圧の上昇を伴うルミネセンスの低下に悩まされる。第３実施形態に従ったサブピクセル回路では、このような印加電圧の上昇を測定することによってルミネセンス補正が実行される。ＯＬＥＤ１０における劣化が印加電圧の上昇を生じさせる場合であっても、その上昇に対応して印加電圧を増大させるように補正を行うことによって、ルミネセンスを一定レベルに維持することができる。
図１０は、ＯＬＥＤ印加電圧−ルミネセンス特性、及び駆動ＴＦＴ印加電圧−駆動電流特性を示すルックアップテーブルの一例である。ＯＬＥＤ１０は、例えば、図１０（ａ）に示す印加電圧−ルミネセンス特性をもつ。
また、駆動ＴＦＴ２０は、（一定のドレイン電圧に関して）図１０（ｂ）に示すゲート電圧（Ｖｇ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性をもつ。
例えば、約１ｍＡ／ｃｍ２の駆動電流で約１０００ｃｄ／ｍ２のルミネセンスを有するようにＯＬＥＤ１０を動作させるため、図１０（ａ）を参照して、１０００ｃｄ／ｍ２に対応するアノード電圧を５．９０Ｖに設定し、プリチャージ電圧を５．９０Ｖに設定して、プリチャージが実行される。駆動ＴＦＴ２０について、図１０（ｂ）を参照して、約１ｍＡ／ｃｍ２の駆動電流を供給するようにゲート電圧が０．２４Ｖに設定される。最初の走査で比較器１２０からハイ信号が出力される場合、プリチャージ電圧がＯＬＥＤ１０のアノード電圧よりも低いが、ＯＬＥＤ１０を約１ｍＡ／ｃｍ２流れている。従って、プリチャージ電圧が、第２の走査で、一ステップ（刻み；このケースでは＋０．０２Ｖ）だけ上昇される。このような反復処理の後（このケースでは１８回の反復処理の後）に初めて比較器１２０からの出力がローになる場合、ＯＬＥＤ１０は、（図９から）約２０％のルミネセンスの低下を伴って約６％のアノード電圧の上昇を有すると予想される。
上述のように、センスライン１００を介して検出されるＯＬＥＤ１０のアノード電圧の変動が正方向（すなわち上昇傾向）にある場合、プリチャージ電圧も同様に正方向（上昇傾向）に一ステップだけ変更されることができ、それにより、再びセンスライン１００を用いてＯＬＥＤ１０のアノード電圧の変動が検出される。電圧変化が負方向（すなわち下降傾向）に反転するまで上述の処理を繰り返すことによって、電圧補正に必要なステップ数を決定することができ、それにより、適切な電圧補正に基づくルミネセンス補正（すなわち光度補正）が可能になる。この例では、正方向すなわち上昇傾向にある電圧変動を説明したが、電圧変動が負方向すなわち下降傾向にある場合にも同じ処理を行うことができる。つまり、プリチャージ電圧が、ＯＬＥＤ１０の電圧変動に対応する負方向の適切なステップ数だけ変更され、それにより、適切な電圧補正に基づくルミネセンス補正（すなわち光度補正）が可能になる。
ルミネセンスの低下を補償することには２つの方法が存在する。それらの方法のうちの１つめは、駆動ＴＦＴのゲート電圧設定を０．２４Ｖから０．２８Ｖに変更することによって遂行され得る。図１０（ｂ）に示されるように、ゲート電圧を０．２８Ｖに変更することは、ＯＬＥＤ１０に供給される電流Ｉｄを約２０％増大させる。これは、図１０（ｂ）のルックアップテーブルを更新することによって遂行され得る。第２の方法は、容量素子５０を通じて駆動ＴＦＴ２０のゲート電圧を上昇させるように、ピクセル走査に続いて補正ライン１１０に＋０．４Ｖを印加することによって遂行され得る。この場合、駆動ＴＦＴ２０に関するルックアップテーブルを更新する必要はない。
ルックアップテーブルは、例えば不揮発性メモリ又はＲＯＭ（読み出し専用メモリ）などの所定の記憶素子に格納され得る。このような記憶素子に格納されたルックアップテーブルを参照することによって、所定のルミネセンスに対応するデータ、プリチャージ電圧、又は補正電圧が決定され得る。
また、ルックアップテーブルを使用することなく印加電圧を数学的に計算する方法が存在する。図１０（ｂ）は、数学モデルを用いて得られた値の一例を示している。このような数学モデルは、所定の印加電圧の数学計算を可能にする。数学モデルは、例えばＲＯＭ又はＲＡＭなどの所定の記憶素子に格納され得る。このような記憶素子に格納された数学モデルを参照することによって、所定のルミネセンスに対応するデータ、プリチャージ電圧、又は補正電圧が決定され得る。
第１乃至第３実施形態にて説明した発光ディスプレイパネルサブピクセル回路及びその駆動方法は、このようなサブピクセル回路及びその駆動方法を使用するディスプレイパネル及びディスプレイユニットに適用されることができる。発光ディスプレイパネルは、発光ディスプレイパネルサブピクセル構造を各々が有する複数のピクセルをマトリクスに配列することによって構成されることができる。また、発光ディスプレイユニット又は発光ディスプレイシステムは、画像処理回路、制御回路、及び筐体を用いて構成されることができる。
以上の好適実施形態を参照して、これらに限定されるものではないが、本発明の典型的な構成を説明した。本発明の範囲内で様々な変更が考えられる。
１０、１１ ＯＬＥＤ
２０、２１ 駆動ＴＦＴ
３０、３１ 選択ＴＦＴ
４０、４１ センスＴＦＴ
５０−５３、１５０ 容量素子（キャパシタ）
６０、６１ 電源ライン
７０、７１ 接地ライン
８０、８１ 走査ライン
９０、９１ データライン
１００、１０１ センスライン
１１０、１１１ 補正ライン
１２０ 比較器
１３０−１３３ スイッチ
１４０ プリチャージ電源
１６０、１６１ 検知部

Claims (28)

  1. 発光ディスプレイパネルサブピクセル回路であって、
    少なくとも３つのスイッチと、
    少なくとも１つの容量素子と、
    少なくとも１つの発光素子と、
    前記少なくとも３つのスイッチ、前記少なくとも１つの容量素子、及び前記少なくとも１つの発光素子を接続する配線として機能する電源ラインと、
    接地ラインと、
    サブピクセルを発光のために選択する走査ラインと、
    前記発光素子にデータを供給するデータラインと、
    前記発光素子の劣化を検出するためのセンスラインと
    を有し、
    所定の光度に対応する前記データが、電圧に基づいてプログラムされる、
    発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  2. 前記配線は更に補正ラインを含む、請求項１に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  3. 前記少なくとも３つのスイッチの各々が、主としてシリコン、金属酸化物、又は有機物からなる活性層を含んだ電界効果トランジスタである、請求項１又は２に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  4. 前記少なくとも３つのスイッチの各々がｎチャネル電界効果トランジスタである、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  5. 前記少なくとも３つのスイッチの各々がｐチャネル電界効果トランジスタである、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  6. 前記少なくとも３つのスイッチは、前記発光素子を発光のために駆動する駆動トランジスタと、サブピクセルを発光のために選択する選択トランジスタと、前記発光素子における劣化を検出するセンストランジスタとを有し、
    前記発光素子のアノードが、前記駆動トランジスタ及び前記センストランジスタの第１主電極に接続され、
    前記センストランジスタの第２主電極が前記センスラインに接続され、
    前記選択トランジスタの第１主電極が前記データラインに接続され、前記選択トランジスタの第２主電極が前記駆動トランジスタの制御電極に接続され、且つ
    前記選択トランジスタ及び前記センストランジスタの制御電極が前記走査ラインに接続される、
    請求項１に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  7. 前記少なくとも３つのスイッチは、前記発光素子を発光のために駆動する駆動トランジスタと、サブピクセルを発光のために選択する選択トランジスタと、前記発光素子における劣化を検出するセンストランジスタとを有し、
    前記発光素子のアノードが、前記駆動トランジスタ及び前記センストランジスタの第１主電極に接続され、
    前記センストランジスタの第２主電極が前記センスラインに接続され、
    前記選択トランジスタの第１主電極が前記データラインに接続され、前記選択トランジスタの第２主電極が前記駆動トランジスタの制御電極に接続され、
    前記駆動トランジスタの前記制御電極及び前記選択トランジスタの前記第２主電極が、前記少なくとも１つの容量素子を介して前記補正ラインに接続され、且つ
    前記選択トランジスタ及び前記センストランジスタの制御電極が前記走査ラインに接続される、
    請求項２に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  8. 前記駆動トランジスタ、前記選択トランジスタ、及び前記センストランジスタの各々が、ｎチャネル電界効果トランジスタであり、
    前記第１主電極はソース電極であり、
    前記第２主電極はドレイン電極であり、且つ
    前記制御電極はゲート電圧である、
    請求項７に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  9. 前記発光素子のカソードが接地され、且つ前記駆動トランジスタのドレイン電極が前記電源ラインに接続される、請求項８に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  10. 前記補正ラインが接地される、請求項９に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  11. 前記駆動トランジスタのゲート電極及び前記選択トランジスタのドレイン電極が、第１及び第２の容量素子を介して前記補正ラインに接続され、
    前記第１の容量素子は、前記補正ラインと前記センストランジスタのソース電極との間に接続され、且つ
    前記第２の容量素子は、前記駆動トランジスタのゲート電極及び前記選択トランジスタのドレイン電極と前記センストランジスタのソース電極との間に接続される、
    請求項８乃至１０の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  12. 前記駆動トランジスタ、前記選択トランジスタ、及び前記センストランジスタの各々が、ｐチャネル電界効果トランジスタであり、
    前記第１主電極はドレイン電極であり、
    前記第２主電極はソース電極であり、且つ
    前記制御電極はゲート電圧である、
    請求項７に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  13. 前記発光素子のカソードが前記電源ラインに接続され、且つ前記駆動トランジスタのソース電極が接地される、請求項１２に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  14. 前記駆動トランジスタのゲート電極及び前記選択トランジスタのソース電極が、第１及び第２の容量素子を介して前記補正ラインに接続され、
    前記第１の容量素子は、前記補正ラインと前記センストランジスタのドレイン電極との間に接続され、且つ
    前記第２の容量素子は、前記駆動トランジスタのゲート電極及び前記選択トランジスタのソース電極と前記センストランジスタのドレイン電極との間に接続される、
    請求項１２又は１３に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路。
  15. 発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法であって、
    請求項６乃至１４の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路にて、前記センスラインを所定のプリチャージ電圧にプリチャージするステップと、
    サブピクセル選択のときに、前記センストランジスタがオンになるときに発生する前記センスラインにおける電圧変化を検出するステップと
    を有する、発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  16. 前記センスラインにおける前記電圧変化が正又は負の方向であることが見出された場合に、前記プリチャージ電圧が、前記正又は負の方向と同じ方向に所定の一ステップだけ変更されて、再び前記電圧変化が検出される、請求項１５に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  17. 前記電圧変化が前記正又は負の方向とは逆の方向に反転されるまで、請求項１６に記載された手順が繰り返される、請求項１６に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  18. 補正ラインに補正電圧を印加することによって、前記発光素子の光度が補正される、請求項１５乃至１７の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  19. 前記駆動トランジスタのゲート電極に更に補正電圧を印加することによって、前記発光素子の光度が補正される、請求項１５乃至１７の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  20. 前記補正電圧は、前記センスラインにおける前記電圧変化に対応するステップ幅に基づいて設定される、請求項１８に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  21. 前記センスラインにおける前記電圧変化の量が、前記電圧変化を反転ならしめるステップ数によって決定される、請求項１５乃至２０の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  22. 前記ステップの幅及び前記ステップ数が、電子データとして記憶素子に格納される、請求項２１に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  23. 前記プリチャージ電圧が、電子データとして前記記憶素子に格納される、請求項２２に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  24. 所定の光度に対応するデータ、前記プリチャージ電圧、及び補正電圧が、前記記憶素子に格納されたデータテーブルを参照することによって決定される、請求項２３に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  25. 所定の光度に対応するデータ、前記プリチャージ電圧、及び補正電圧が、前記記憶素子に格納された数学モデルを用いて計算される、請求項２３に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  26. 前記センスラインにおける前記電圧変化が、比較器によって検出される、請求項１５乃至２５の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセルを駆動する方法。
  27. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載の発光ディスプレイパネルサブピクセル回路を含む複数のサブピクセルがマトリクスに配置されている、ディスプレイパネル。
  28. 請求項２７に記載のディスプレイパネルを含んだディスプレイユニット。
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