JP2020177121A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動ラインに寄生する容量による疑似点灯を抑制可能な表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】第1共通ラインに電圧が供給され、第1発光素子および第2発光素子が接続された駆動ラインが非選択状態において第1発光素子に電流が流れる時の第1順方向電圧と、第2共通ラインに電圧が供給され、第1発光素子および第2発光素子が接続された駆動ラインが非選択状態において第2発光素子に電流が流れる時の第2順方向電圧とは略同じである。【選択図】図1

Description

本開示は、表示装置及びその製造方法に関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)パッケージの微細化に伴い、狭ピッチのドットマトリクスユニットが開発されている。このようなユニットが屋内で間近に見ることのできる場所に設置されると、従来よりも疑似点灯(点灯対象ではないLEDの意図しない微小点灯)が分かりやすくなるため、自然と要求されるレベルが高くなっている。また、LEDパッケージの微細化、ドットの狭ピッチ化(基板配線の密集化)により、配線に寄生する容量が大きくなり、さらにLEDの高輝度化により、微小電流でも目視確認できる明るさで点灯するなど、疑似点灯が起こりやすい状況にある。
特許第6171585号公報 特許第5793923号公報 特許第6413559号公報
本開示は、駆動ラインに寄生する容量による疑似点灯を抑制可能な表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様によれば、表示装置は、第1方向に延び、順に電圧が供給される2以上の共通ラインと、前記第1方向に直交する第2方向に延び、シンクドライバに電流が引き込まれる選択状態と、前記シンクドライバに電流が引き込まれない非選択状態とに切り替え可能な1以上の駆動ラインと、前記共通ラインに接続されたアノードと、前記駆動ラインに接続されたカソードとをそれぞれ有する複数の発光素子と、を備えている。前記共通ラインは、第1共通ラインと、前記第1共通ラインよりも後に前記電圧が供給される第2共通ラインとを有する。同一の前記駆動ラインに接続された複数の前記発光素子は、前記第1共通ラインに接続された第1発光素子と、前記第2共通ラインに接続された第2発光素子とを有する。前記第1共通ラインに前記電圧が供給され、前記第1発光素子および前記第2発光素子が接続された前記駆動ラインが前記非選択状態において前記第1発光素子に電流が流れる時の第1順方向電圧と、前記第2共通ラインに前記電圧が供給され、前記第1発光素子および前記第2発光素子が接続された駆動ラインが前記非選択状態において前記第2発光素子に電流が流れる時の第2順方向電圧とは略同じである。
本開示の他の一態様によれば、表示装置の製造方法は、第1方向に延びる2以上の共通ラインと、前記第1方向に直交する第2方向に延びる1以上の駆動ラインとを備えた基板を準備する工程と、複数の発光素子を準備する工程と、前記複数の発光素子に定格電流よりも小さな微小電流を流したときの順方向電圧を測定する工程と、前記複数の発光素子を前記順方向電圧の測定値により複数のグループに分類する工程であって、同じグループに含まれる複数の発光素子の前記順方向電圧の測定値は略同じである、工程と、前記同じグループに含まれる複数の発光素子を、前記第2方向に沿って前記基板上に配列し、同じ前記駆動ラインに接続するとともに、別々の前記共通ラインに接続する工程と、を備えている。
本開示の表示装置及びその製造方法によれば、駆動ラインに寄生する容量による疑似点灯を抑制できる。
本発明の一実施形態の表示装置の概略回路図である。 本発明の一実施形態の表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。 図2における区間1の状態を示す概略回路図である。 図2における区間2の状態を示す概略回路図である。 図2における区間3の状態を示す概略回路図である。 図2における区間4の状態を示す概略回路図である。 比較例の表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。 図7における区間4の状態を示す概略回路図である。 本発明の一実施形態の表示装置の駆動方法の他の例を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態の表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
図1は、本発明の一実施形態の表示装置の概略回路図である。
実施形態の表示装置は、m(mは2以上の自然数)本の共通ラインと、n(nは1以上の自然数)本の駆動ラインと、m×n個の発光素子とを有する。図1には、例えば、3本の共通ラインCOM1、COM2、COM3と、2本の駆動ラインSEG1、SEG2と、6個の発光素子11、12、21、22、31、32を示す。発光素子11、12、21、22、31、32は、例えばLEDである。
共通ラインCOM1、COM2、COM3は、電圧源50に接続され、第1方向(図1では横方向)に延びている。共通ラインCOM1と電圧源50との間にはスイッチS1が接続され、共通ラインCOM2と電圧源50との間にはスイッチS2が接続され、共通ラインCOM3と電圧源50との間にはスイッチS3が接続されている。
駆動ラインSEG1、SEG2は、第1方向に直交する第2方向(図1では縦方向)に延びている。駆動ラインSEG1、SEG2は、シンクドライバ(または電流源)60に接続されている。
共通ラインCOM1と駆動ラインSEG1に、発光素子11が接続されている。発光素子11のアノードは共通ラインCOM1に接続され、発光素子11のカソードは駆動ラインSEG1に接続されている。
共通ラインCOM2と駆動ラインSEG1に、発光素子21が接続されている。発光素子21のアノードは共通ラインCOM2に接続され、発光素子21のカソードは駆動ラインSEG1に接続されている。
共通ラインCOM3と駆動ラインSEG1に、発光素子31が接続されている。発光素子31のアノードは共通ラインCOM3に接続され、発光素子31のカソードは駆動ラインSEG1に接続されている。
共通ラインCOM1と駆動ラインSEG2に、発光素子12が接続されている。発光素子12のアノードは共通ラインCOM1に接続され、発光素子12のカソードは駆動ラインSEG2に接続されている。
共通ラインCOM2と駆動ラインSEG2に、発光素子22が接続されている。発光素子22のアノードは共通ラインCOM2に接続され、発光素子22のカソードは駆動ラインSEG2に接続されている。
共通ラインCOM3と駆動ラインSEG2に、発光素子32が接続されている。発光素子32のアノードは共通ラインCOM3に接続され、発光素子32のカソードは駆動ラインSEG2に接続されている。
マトリクス配置された複数の発光素子は、例えば、赤色光を発光する発光素子と、緑色光を発光する発光素子と、青色光を発光する発光素子とを含む。例えば、同一の駆動ラインSEG1に接続された複数の発光素子11、21、31の発光ピーク波長は略同じであり、発光素子11、21、31は同じ色の光を発光する。同様に、同一の駆動ラインSEG2に接続された複数の発光素子12、22、32の発光ピーク波長は略同じであり、発光素子12、22、32は同じ色の光を発光する。
駆動ラインSEG1に接続された発光素子11、21、31の発光ピーク波長は、第1方向において駆動ラインSEG1に隣り合う駆動ラインSEG2に接続された発光素子12、22、32の発光ピーク波長と異なる。すなわち、駆動ラインSEG1に接続された発光素子11、21、31の発光色は、駆動ラインSEG2に接続された発光素子12、22、32の発光色と異なる。例えば、それぞれの共通ラインCOM1、COM2、COM3に沿って、赤色光を発光する発光素子と、緑色光を発光する発光素子と、青色光を発光する発光素子とが繰り返されて配列されている。
実施形態の表示装置は、ダイナミック点灯制御方式で駆動される。スイッチS1、S2、S3が逐次的にオンされ、共通ラインCOM1、COM2、COM3に逐次的に電圧源50から電圧Vcomが与えられる。例えば、スイッチS1がオンされ、スイッチS1以外のスイッチS2、S3がオフされ、共通ラインCOM1に電圧Vcomが与えられ、次に、スイッチS2がオンされ、スイッチS2以外のスイッチS1、S3がオフされ、共通ラインCOM2に電圧Vcomが与えられ、次に、スイッチS3がオンされ、スイッチS3以外のスイッチS1、S2がオフされ、共通ラインCOM3に電圧Vcomが与えられる。共通ラインCOM1、COM2、COM3に順に電圧Vcomが与えられる制御が繰り返される。
点灯対象の発光素子が接続された共通ラインに電圧Vcomが与えられたときに、その点灯対象の発光素子が接続された駆動ライン(選択駆動ライン)に接続されたシンクドライバ60を駆動させることで、電圧源50からの電流が、共通ライン、発光素子、および選択駆動ラインを流れてシンクドライバ60に引き込まれる。これにより、点灯対象の発光素子が発光する。シンクドライバ60に引き込まれる電流の大きさや、引き込む時間で発光素子の点灯の明るさが調整される。
例えば、共通ラインCOM1に電圧Vcomが与えられている時に、シンクドライバ60により駆動ラインSEG1が選択されると、発光素子11が点灯する。共通ラインCOM2に電圧Vcomが与えられている時に駆動ラインSEG1が非選択状態(シンクドライバ60が駆動されずシンクドライバ60に電流が引き込まれない状態)であれば発光素子21は点灯せず、共通ラインCOM3に電圧Vcomが与えられている時に駆動ラインSEG1が非選択状態であれば発光素子31は点灯しない。
図2は、同一駆動ラインSEG1に接続された発光素子11、21のうち、1スキャンで発光素子11を点灯させ、発光素子21は点灯させない動作のタイミングチャートである。1スキャンは、共通ラインCOM1がオンになり、次にオンになるまでの期間を表す。
図2において、共通ラインCOM1、COM2のオンは、それぞれ、スイッチS1、S2がオンになり、共通ラインCOM1、COM2に電圧源50から電圧Vcomが与えられている状態を表す。共通ラインCOM1、COM2のオフは、それぞれ、スイッチS1、S2がオフになり、共通ラインCOM1、COM2に電圧源50から電圧Vcomが与えられていない状態を表す。
駆動ラインSEG1のオンは、シンクドライバ60が駆動され、駆動ラインSEG1からシンクドライバ60に電流が引き込まれている状態(駆動ラインSEG1の選択状態)を表す。駆動ラインSEG1のオフは、シンクドライバ60が駆動されず、駆動ラインSEG1からシンクドライバ60に電流が引き込まれない状態(駆動ラインSEG1の非選択状態)を表す。
図2に示す例では、1スキャンの間に、区間1、区間2、区間3、区間4、および区間3が順に続く。
図3は、図2における区間1の状態を示す概略回路図である。図3において、駆動ラインSEG1に寄生する容量をCで表す。後述する図4〜6、8においても駆動ラインSEG1に寄生する容量をCで表す。また、図3、図4、および図8において、電流の流れを矢印で表す。
まず、区間1においては、共通ライン(第1共通ライン)COM1がオン、共通ライン(第2共通ライン)COM2がオフ、駆動ラインSEG1がオンとなる。この区間1において、図3に示すように、電圧源50から、共通ラインCOM1、発光素子(第1発光素子)11、および駆動ラインSEG1を電流が流れてシンクドライバ60に引き込まれ、発光素子11が点灯する。共通ラインCOM2がオフのため、発光素子(第2発光素子)21は点灯しない。
このとき、寄生容量Cに蓄えられていた電荷Qはシンクドライバ60を通じて放電され、寄生容量Cに蓄えられた電荷Qは0となる。
図4は、図2における区間2の状態を示す概略回路図である。区間1の後、区間2において、共通ラインCOM1がオン、共通ラインCOM2がオフ、駆動ラインSEG1がオフとなる。駆動ラインSEG1がオフになることで、電流がシンクドライバ60に引き込まれずに、発光素子11には定格電流が流れない。すなわち、発光素子11は定格電流に応じた明るさでは点灯しない。
ただし、定格電流よりも小さな微小電流(非駆動状態のシンクドライバ60へ流れるリーク電流)が、共通ラインCOM1から発光素子11を経由して寄生容量Cに充電される。このとき、寄生容量Cに充電される電荷Qは、電圧源50の電圧をVcom、発光素子11に上記微小電流が流れる時の順方向電圧をVf1とすると、Q=C(Vcom−Vf1)となる。
このとき、発光素子11は、微小電流に応じた微小の明るさで点灯するが、前の区間1において定格電流で明るく点灯していたため、人は区間2における発光素子11の微小点灯を感じない。
図5は、図2における区間3の状態を示す概略回路図である。区間2の後、区間3において、共通ラインCOM1がオフ、共通ラインCOM2がオフ、駆動ラインSEG1がオフとなる。前の区間2において寄生容量Cに充電された電荷(Q=C(Vcom−Vf1))は保持される。発光素子11および発光素子21は点灯しない。
ここで、図7は、比較例の表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。比較例においても、区間1から区間3までは、前述した図2に示す実施形態の区間1から区間3までと同じ動作をする。
図8は、図7における区間3に続く区間4の状態を示す概略回路図である。
この比較例では、上記微小電流(例えば、10μA程度)が流れる時の発光素子11の順方向電圧Vf1が、上記微小電流が流れる時の発光素子21の順方向電圧Vf2よりも大きい。
比較例の区間4において、共通ラインCOM1がオフ、共通ラインCOM2がオン、駆動ラインSEG1がオフとなる。共通ラインCOM2がオンになることで、微小電流が共通ラインCOM2から発光素子21を経由して寄生容量Cに充電される。
このとき、Vf1>Vf2より、C(Vcom−Vf1)<C(Vcom−Vf2)となる。すなわち、区間4において、寄生容量Cに電荷が溜まる余地があるため、発光素子21経由で寄生容量Cに電荷が充電される。区間3において寄生容量Cに蓄えられる電荷(C(Vcom−Vf1))と、区間4において寄生容量Cに蓄えられる電荷(C(Vcom−Vf2))との差分の電荷ΔQ(=C(Vf1−Vf2))が、区間4において発光素子21経由で寄生容量Cに移動する。
したがって、区間4において、駆動ラインSEG1が非選択であり発光素子21は点灯対象でないのに、微小電流により微小の明るさで点灯、すなわち疑似点灯してしまう。
これに対して、本実施形態では、区間4において点灯対象でない発光素子21の疑似点灯を抑制することができる。
図2に示すように、本実施形態においても、区間4において、共通ラインCOM1がオフ、共通ラインCOM2がオン、駆動ラインSEG1がオフとなる。図6は、図2における区間4の状態を示す概略回路図である。
ここで、本実施形態においては、微小電流が流れる時の発光素子11の順方向電圧Vf1と、微小電流が流れる時の発光素子21の順方向電圧Vf2とを略同じにしている。
すなわち、共通ラインCOM1に電圧Vcomが供給され、駆動ラインSEG1が非選択状態において発光素子11に微小電流が流れる時の順方向電圧Vf1と、共通ラインCOM1の次にオンにされる共通ラインCOM2に電圧Vcomが供給され、駆動ラインSEG1が非選択状態において発光素子21に微小電流が流れる時の順方向電圧Vf2とは略同じである。
Vf1とVf2とが略同じであるため、区間3において寄生容量Cに蓄えられる電荷(C(Vcom−Vf1))と、区間4において寄生容量Cに蓄えられる電荷(C(Vcom−Vf2))との差分ΔQが0であり、区間4において寄生容量Cに電荷が充電されない。すなわち、共通ラインCOM2から発光素子21経由で寄生容量Cに電荷が移動せず、発光素子21の疑似点灯を抑制できる。または、上記差分ΔQがわずかであり、人が疑似点灯を感じにくい程度の電荷移動量に抑制することができる。
すなわち、Vf1とVf2とが略同じとは、区間3において寄生容量Cに蓄えられる電荷と、区間4において寄生容量Cに蓄えられる電荷との差分ΔQ=C(Vf1−Vf2)による発光素子21の微小点灯の明るさが実使用上認識されないように、ΔVf(Vf1−Vf2)が所定値以内に収まっていることを表す。
本発明者は、発光素子に流れる微小電流が10μAのときに、ΔVfの数値を変えて疑似点灯の目立ち具合を調べた。ΔVf=48mV、64mV、100mV、152mV、280mV、288mVの場合について疑似点灯の明るさを目視で確認したところ、ΔVfが100mV以下であれば実使用上問題がないとの知見を得ることができた。なお、ΔVf(=Vf1−Vf2)がマイナス、すなわちVf1<Vf2の場合、前述した疑似点灯は生じない。
以上説明した実施形態では、発光素子11のVf1と発光素子21のVf2との関係について説明したが、同一の駆動ラインに接続された任意の2つの発光素子について上記微小電流時の順方向電圧を略同じにすることで、疑似点灯を抑制することができる。
例えば、図1に示す発光素子21の微小電流時の順方向電圧と、発光素子31の微小電流時の順方向電圧とを略同じにする。これにより、共通ラインCOM2をオンにし、駆動ラインSEG1をオンにして発光素子21を点灯させる1スキャンにおいて、共通ラインCOM3が共通ラインCOM2の次にオンになり、駆動ラインSEG1がオフのときに、共通ラインCOM3から点灯対象でない発光素子31を経由して寄生容量Cに移動する電荷を0または抑制することができ、発光素子31の疑似点灯を抑制できる。
また、駆動ラインSEG2に接続された任意の2つの発光素子についても同じことが言える。例えば、発光素子12の微小電流時の順方向電圧と、発光素子22の微小電流時の順方向電圧とを略同じにする。これにより、共通ラインCOM1をオンにし、駆動ラインSEG2をオンにして発光素子12を点灯させる1スキャンにおいて、共通ラインCOM2が共通ラインCOM1の次にオンになり、駆動ラインSEG2がオフのときに、共通ラインCOM2から点灯対象でない発光素子22を経由して寄生容量Cに移動する電荷を0または抑制することができ、発光素子22の疑似点灯を抑制できる。
図2に示すタイミングチャートにおいて、区間3はなくてもよい。すなわち、図9に示すように、区間2の後に、共通ラインCOM1がオフ、共通ラインCOM2がオン、駆動ラインSEG1がオフとなる区間3(図2における区間4に対応)が続く。
1つの駆動ラインに接続された発光素子の数は3つに限らず、4つ以上の発光素子が1つの駆動ラインに接続された場合にも、それら4つ以上の発光素子の上記微小電流時の順方向電圧を略同じにすることで、疑似点灯を抑制することができる。
共通ラインおよび駆動ラインは基板上に形成され、その基板上に発光素子が実装される。実施形態によれば、微小電流時の順方向電圧が略同じである複数の発光素子を意図的に1つの駆動ラインに沿って基板上に配列し、その1つの駆動ラインに接続する。
また、実施形態によれば、複数の発光素子を基板上に実装する前に、複数の発光素子の微小電流時の順方向電圧を測定し、複数の発光素子を順方向電圧の測定値により複数のグループに分類する。
図10は、本発明の一実施形態の表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
基板上に、第1方向に延びる2以上の共通ラインと、第1方向に直交する第2方向に延びる1以上の駆動ラインとを備えた基板を準備する(ステップS1)。共通ラインおよび駆動ラインは、基板上に例えば金属パターンとして形成される。
一方で、複数の発光素子を準備する(ステップS2)。そして、複数の発光素子に定格電流よりも小さな微小電流を流したときの順方向電圧Vfを測定する(ステップS3)。
そして、複数の発光素子を順方向電圧Vfの測定値により複数のグループに分類する(ステップS4)。同じグループに含まれる複数の発光素子の順方向電圧Vfの測定値は略同じである。ここで、順方向電圧Vfの測定値が略同じとは、前述したように、同じグループに含まれる複数の発光素子の間の順方向電圧Vfの測定値の差が100mV以下であることを表す。
例えば、定格電流よりも小さい微小電流として10μAを流したときの順方向電圧Vfを測定する。例えば、ある1つのグループに含まれる複数の発光素子のVfは3.0V以上3.1V以下であり、別のグループに含まれる複数の発光素子のVfは3.1V以上3.2V以下であり、さらに別のグループに含まれる複数の発光素子のVfは3.2V以上3.3V以下である。
そして、同じグループに含まれる複数の発光素子を、駆動ラインが延びる方向である第2方向に沿って基板上に配列し、同じ駆動ラインに接続するとともに、別々の共通ラインに接続する(ステップS5)。
以上、具体例を参照しつつ、本開示の実施形態について説明した。しかし、本開示は、これらの具体例に限定されるものではない。本開示の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本開示の要旨を包含する限り、本開示の範囲に属する。その他、本開示の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本開示の範囲に属するものと了解される。
11,12,21,22,31,32…発光素子、50…電圧源、60…シンクドライバ、COM1〜COM3…共通ライン、SEG1〜SEG2…駆動ライン

Claims (5)

  1. 第1方向に延び、順に電圧が供給される2以上の共通ラインと、
    前記第1方向に直交する第2方向に延び、シンクドライバに電流が引き込まれる選択状態と、前記シンクドライバに電流が引き込まれない非選択状態とに切り替え可能な1以上の駆動ラインと、
    前記共通ラインに接続されたアノードと、前記駆動ラインに接続されたカソードとをそれぞれ有する複数の発光素子と、
    を備え、
    前記共通ラインは、第1共通ラインと、前記第1共通ラインよりも後に前記電圧が供給される第2共通ラインとを有し、
    同一の前記駆動ラインに接続された複数の前記発光素子は、前記第1共通ラインに接続された第1発光素子と、前記第2共通ラインに接続された第2発光素子とを有し、
    前記第1共通ラインに前記電圧が供給され、前記第1発光素子および前記第2発光素子が接続された前記駆動ラインが前記非選択状態において前記第1発光素子に電流が流れる時の第1順方向電圧と、前記第2共通ラインに前記電圧が供給され、前記第1発光素子および前記第2発光素子が接続された駆動ラインが前記非選択状態において前記第2発光素子に電流が流れる時の第2順方向電圧とは略同じである表示装置。
  2. 前記第1順方向電圧と前記第2順方向電圧との差は、100mV以下である請求項1記載の表示装置。
  3. 前記駆動ラインは、前記第1方向において隣り合う第1駆動ラインと第2駆動ラインとを有し、
    前記第1駆動ラインに接続された前記発光素子の発光ピーク波長と、前記第2駆動ラインに接続された前記発光素子の発光ピーク波長とは異なる請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 第1方向に延びる2以上の共通ラインと、前記第1方向に直交する第2方向に延びる1以上の駆動ラインとを備えた基板を準備する工程と、
    複数の発光素子を準備する工程と、
    前記複数の発光素子に定格電流よりも小さな微小電流を流したときの順方向電圧を測定する工程と、
    前記複数の発光素子を前記順方向電圧の測定値により複数のグループに分類する工程であって、同じグループに含まれる複数の発光素子の前記順方向電圧の測定値は略同じである、工程と、
    前記同じグループに含まれる複数の発光素子を、前記第2方向に沿って前記基板上に配列し、同じ前記駆動ラインに接続するとともに、別々の前記共通ラインに接続する工程と、
    を備えた表示装置の製造方法。
  5. 前記同じグループに含まれる複数の発光素子の間の前記順方向電圧の測定値の差は、100mV以下である請求項4記載の表示装置の製造方法。
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