JP4510735B2 - 設計手法、パネル及びその電子素子 - Google Patents

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Description

本発明は、設計手法に関し、特に、パネルの光コンポーネント源から放射される輝度を改善する設計手法に関するものである。
図1は、パネルの概略図である。パネル1は、アレイ配列した画素単位P11〜Pmnと、例えば、白色のエレクトロルミネセント(EL)素子の白色光源を含む。各画素単位は、3つの白色光サブピクセルを含み、各サブピクセルは、各サブピクセルの合成した白色光を構成する三つの原色のカラーコンポーネントを含む。
画素単位P11を例として挙げる。画素単位P11は、3つの白色光サブピクセルP11R、P11G、P11Bを含み、それぞれ赤、緑と、青色の混合を構成する。各画素ピクセルから得られた白色光は、カラーフィルターによって、フィルター処理され、見る者に色彩光を提供する。
画素単位P11には、サブピクセルP11Rに赤色カラーフィルターが、サブピクセルP11Gに緑色カラーフィルターが、サブピクセルP11Bに青色カラーフィルターが供給される。画素単位P11は、それぞれの白色サブピクセルの相対強度を制御することによって、必要な全部の色のカラー画像を作るように制御されることができ、対応するカラーフィルターにかけて見た時、必要な相対強度の色彩光を作り出す。
白色EL素子の強度は、三つの原色のカラーコンポーネントの実質的な特性により、操作の際にしばしば、著しく減少する。強度のこのシフトを補償する従来の方法は、フォトセンサを用いてサブピクセルの輝度を検出するものである。
フォトTFT(photo thin film transistor)が青色光の輝度を検出した時、フォトTFTの検出感度は、比較的高い。フォトTFTが赤色光、または緑色光の輝度を検出した時、フォトTFTの検出感度は、比較的低い。よって、従来の方法は、フォトTFTが輝度を検出するように用いられる時、赤色光と緑色光の輝度を適切に補償しない。
パネルの光コンポーネント源から放射される輝度を改善する設計手法を提供する。
本発明は、発光ユニットと駆動ユニットを含むパネルの新たな設計手法に向けられている。発光ユニットは、第一と第二光コンポーネント源を構成する第一と第二光コンポーネントをそれぞれ含む。第一と第二光コンポーネントは、第一と第二光コンポーネント源からそれぞれ放射される。第一光コンポーネントの色は、第二光コンポーネントの色と異なる。まず、前記第一及び前記第二カラーコンポーネント間の特性の特定関係が定義される。駆動ユニットは、特定関係に基づいて設計される。
もう一つの設計手法も提供される。制御方法は、EL素子の単一カラーサブピクセル内のいくつかの光コンポーネントの中から、必要な光コンポーネントの放射の変化を決める。まず、一定期間の間、サブピクセルのいくつかの光コンポーネントの放射の変化間の関係が予め決められる。いくつかの光コンポーネントの一つは、参照用光コンポーネントに指定される。次に、サブピクセルの参照用光コンポーネントの放射の変化が検出される。最後に、参照用光コンポーネントの検出された放射を参照して規定の関係に基づいて、必要な光コンポーネントの放射の対応する変化が決められる。
パネルの模範的な実施例は、発光ユニットと駆動ユニットを含む。発光ユニットは、第一光コンポーネント源を構成する第一カラーコンポーネントと、第二光コンポーネント源を構成する第二カラーコンポーネントを含む。第一と第二光コンポーネントは、第一と第二光コンポーネント源から放射される。第一光コンポーネントの色は、第二光コンポーネントの色と異なる。特定関係は、第一と第二カラーコンポーネント間の特性に基づいて得られる。駆動ユニットは、発光ユニットを駆動するために、特定関係に基づいて設計される。
電子素子の模範的な実施例は、パネル、データドライバと、スキャンドライバを含む。パネルは、発光ユニットと駆動ユニットを含む。発光ユニットは、第一光コンポーネント源を構成する第一カラーコンポーネントと、第二光コンポーネント源を構成する第二カラーコンポーネントを含む。第一光コンポーネントは、第一光コンポーネント源から放射される。第二光コンポーネントは、第二光コンポーネント源から放射される。第一光コンポーネントの色は、第二光コンポーネントの色と異なる。特定関係は、第一と第二光コンポーネント間の特性に基づいて得られる。駆動ユニットは、特定関係に基づいて設計され、発光ユニットを駆動する。データドライバは、データ信号を駆動ユニットに提供する。スキャンドライバは、スキャン信号を駆動ユニットに提供する。
駆動ユニットがカラーコンポーネント間の特定関係に基づいて設計されることから、カラーコンポーネントによる輝度減衰が減少されることができる。
また、一つの発光ユニットから放射された輝度が減衰する時、駆動ユニットは、発光ユニットから放射された輝度を補償することができる。駆動ユニットのフォトセンサが同じ色の光を検出することから、部材の複雑性を減少することができる。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
図2は、電子素子の実施例の概略図である。例えば、PDA、ディスプレイモニタ、ノート型パソコン、タブレット型パソコン、または携帯電話などの電子素子2は、アダプタ3とパネル26を含む。パネル26は、アダプタ3から出力された電力によって電力を供給される。電子素子2は、スキャンドライバ22とデータドライバ24を更に含む。
スキャンドライバ22は、スキャン信号G1〜Gnをゲート電極に提供する。データドライバ24は、データ信号S1R〜SmBをソース電極に提供する。パネル26は、サブピクセルP11R〜PmnBを含み、例えば、OLEDを含むEL素子の駆動ユニットと発光ユニットをそれぞれ含む。駆動ユニットは、スキャン信号G1〜Gnとデータ信号S1R〜SmBによって制御される。よって、織り交ぜられたソース電極とゲート電極は、サブピクセルを制御するために用いられる。
例えば、データ信号S1Rとスキャン信号G1は、駆動ユニットD11Rと発光ユニットEL11Rを含むサブピクセルP11Rを制御する。駆動ユニットD11Rは、データドライバ24から出力されたスキャン信号G1とスキャンドライバ22から出力されたデータ信号S1Rに基づいて発光ユニットEL11Rを駆動する。また、駆動ユニットD11Rは、発光ユニットEL11Rから放射された輝度を検出し、補償することができる。
パネル26の発光ユニットから放射された白色光は、いくつかの光コンポーネントから成る。パネル26の各発光ユニットは、いくつかの異なるタイプのカラーコンポーネントを有し、異なる光コンポーネントを放射することができる。この実施例では、パネル26から放射された白色光は、緑色光コンポーネント、青色光コンポーネントと、赤色光コンポーネントを含む。また、白色光は、例えば、青色光コンポーネントと赤色光コンポーネントの二つの光コンポーネントによって構成されることができる。発光ユニットによって放射された合成光コンポーネントは、白色以外であることができる。サブピクセルに適当な補色カラーフィルターを用いることによって、画像のための必要な合成色が各サブピクセルに得ることができる。
異なるカラーコンポーネントが異なる時効特性を有し、輝度、電圧、または電流特性に異なる変化(e.g.減衰)をもたらすから、異なるカラーコンポーネント間の特定関係は、その時効特性に基づいて既定される。まず、検出器(図示しない)は、第一時間と第二時の間においてパネル26から放射された輝度を検出する。次に、特定関係が第一時間と第二時間の間における赤、緑と、青色光コンポーネントの放射変量間の比率に基づいて決められる。つまり、特定関係は、特定の時間間隔における赤、緑と、青色光コンポーネントの放射変量である。電子素子2の生産者は、特定関係が決められた後、特定関係に応じて駆動ユニットD11R〜Dmnを設計することができる。
図3は、特定関係の特性曲線を表している。曲線30は、時間T0での検出器によって検出された白色光のさまざまなカラーコンポーネントの強度と波長の関係を示している。曲線31は、時間T1での検出器によって検出された白色光の強度と波長の関係を示している。一般的に、強度は、輝度に正比例する。レベルBは、青色光コンポーネントの波長を示す。レベルGは、緑色光コンポーネントの波長を示す。レベルRは、赤色光コンポーネントの波長を示す。
図3に示すように、赤と青色光コンポーネントの波長間の関係は、ΔR=C1xΔBである。緑と青色光コンポーネントの波長間の関係は、ΔG=C2xΔBである。C1とC2は、変換パラメータである。
例えば、仮に、図3に示された例の赤、緑と青色光コンポーネントの強度減衰量間の比率が2:(1.5):1の場合で、青色光コンポーネントΔBの強度減衰量が20%の場合、赤色光コンポーネントΔRの強度減衰量は、C1xΔB=2x20%=40%であり、緑色光コンポーネントΔRの強度減衰量は、C2xΔB=1.5x20%=30%である。
図4は、サブピクセルの実施例の概略図である。パネルは、複数のサブピクセルを含む。図4は、サブピクセルのみを表している。
トランジスタのドレインとソースがトランジスタを通過する電流によって定義されることから、ソース/ドレインとドレイン/ソースは、それぞれ下記のトランジスタの二つの端子を示す。
駆動ユニットD11Rは、トランジスタM1R〜M3RとコンデンサCstRを含む。トランジスタM1Rのゲート、または制御端子は、ゲート電極のスキャン信号G1を受信し、ソース/ドレインは、ソース電極のデータ信号S1Rを受信する。トランジスタM2Rのソース/ドレインは、高電圧ソースパワーに接続され、ドレイン/ソースは、発光ユニットEL11Rに接続される。トランジスタM3Rのゲートは、発光ユニットEL11Rに接続され、ドレイン/ソースは、トランジスタM1Rのソース/ドレインと高電圧ソースパワーに接続され、ソース/ドレインは、トランジスタM2Rのゲートに接続される。コンデンサCstRは、トランジスタM2Rのソース/ドレインとゲートの間に接続される。
図4に示すように、スキャンドライバがスキャン信号G1をゲート電極に出力した時、トランジスタM1Rは、コンデンサCstRを充電するために、ソース電極からデータ信号S1Rを受信する。発光ユニットEL11Rは、コンデンサCstRによってトランジスタM2Rがオンにされた時、白色光を放射する。白色光は、赤色光コンポーネントL1、緑色光コンポーネントL2と、青色光コンポーネントL3によって構成される。
トランジスタM3Rは、低温ポリシリコン(LTPS)、またはアモルファスシリコン技術によって形成されることができる。トランジスタM3Rは、フォトダイオード、またはフォトトランジスタであることができ、発光ユニットEL11Rから放射された輝度を検出し、補償する。この実施例では、トランジスタM3Rは、フォトトランジスタであり、参照用カラーコンポーネントとして、発光ユニットEL11Rから放射された白色光内の青色光コンポーネントを検出する。
特定関係に基づいて駆動ユニットD11Rを設計することによって、カラーコンポーネントの時効関係による発光ユニットEL11Rの輝度減衰効果が減少される。この実施例では、トランジスタM3Rのサイズは、参照用青色カラーコンポーネントと特定関係に基づいた赤色カラーコンポーネントを補償するために定義される。例えば、サイズは、トランジスタM3Rのチャネルの長さと幅間の比率である。また、コンデンサCstRの静電容量もまた特定関係によって定義されることができる。
パネルが多くのサブピクセルを含む時、サブピクセルの一部だけがよく用いられ、よく用いられるサブピクセルから放射された輝度が減衰する。よって、駆動ユニットは、検出と補償の機能がなければならない。サブピクセルP11を例として挙げると、発光ユニットEL11Rから放射された輝度を補償するために、駆動ユニットD11Rは、発光ユニットEL11Rを通過する電流、または発光ユニットEL11Rの発光時間を変えるように設計されることができる。
この実施例では、トランジスタM3Rは、発光ユニットEL11Rから放射された輝度を検出し、補償する。トランジスタM3Rは、発光ユニットEL11Rから放射された輝度に基づいてコンデンサCstRの放電時間を制御する。放電時間が緩慢な時、トランジスタM2Rの有効状態の時間は長くなる。
上述の補償回路は、サブピクセルで検出された参照用光コンポーネントと規定の関係に基づいて、各サブピクセルに必要な光コンポーネントを補償するために、同じ方法で全てのサブピクセルに提供されることができる。
図5aと図5bは、三つのサブピクセルの概略図である。サブピクセルP11R、P11G、P11Bは、それぞれ赤色光コンポーネント、緑色光コンポーネントと、青色光コンポーネントを表す。駆動ユニットD11R、D11G、D11Bは、それぞれ発光ユニットEL11R、EL11G、EL11Bを駆動し、ソース電極から出力されたデータ信号S11R、S11G、S11Bに基づいて白色光を放射する。
発光ユニットEL11R、EL11G、EL11Bは、それぞれ白色光を放射するが、白色光から必要な光コンポーネントを提供するために、カラーフィルターを用いることができる。サブピクセルP11R、P11G、P11Bは、必要な光コンポーネントを表示する。例えば、仮に、サブピクセルP11Rが赤色光を表示したい場合、発光ユニットEL11Rから放射された白色光から、赤色光をフィルタリングするように赤色フィルターが用いられる。
白色光の赤、緑と、青色光コンポーネント間の強度減衰率がカラーコンポーネントの時効特性によって影響されることから、トランジスタM3R、M3G、M3Bは、それぞれコンデンサCstR、CstG、CstBの放電時間を変えるために用いられ、各サブピクセルの各赤、緑と、青色光コンポーネントの輝度を補償する。
サブピクセルP11Rを例として挙げると、トランジスタM3Rのチャネルサイズが大きい時、コンデンサCstRの放電時間は短く、発光ユニットEL11Rの発光時間が短くなる。異なる色のサブピクセル間の補償した駆動コンポーネント(i.e., 図示した実施例のM3R、M3GとM3B)の構造は、異なるカラーサブピクセルに補償された、異なるカラーコンポーネントのための輝度衰減の異なる特性のために、異なる可能性がある。よって、仮に、サブピクセル内の白色光を構成する赤、緑と、青色光コンポーネント間の強度減衰率が2:(1.5):1の時、トランジスタM3R、M3G、M3B間の相対的なチャネルサイズの比率は、1:(1.5):2である。
発光ユニットEL11R、EL11G、EL11Bから放射された白色光の輝度は、ソース電極からのデータ信号S11R、S11G、S11Bによって定義される。発光ユニットEL11R、EL11G、EL11Bから放射された白色光の輝度は、例えば、200nitsであることができる。発光ユニットEL11Rから放射された白色光の放射が100nitsに減衰した時、白色光の輝度を形成する赤色光コンポーネントL1の放射、緑色光コンポーネントL2の放射と、青色光コンポーネントL3の放射は、減衰される。
白色光の青色光コンポーネントの減衰量がトランジスタM3Rによって検出された時、トランジスタM3Rは、コンデンサCstRの放電時間を低減し、トランジスタM2Rのオンの時間を増加することで、白色光の発光時間が増やされ、発光ユニットEL11Rから放射された白色光の放射を補償する。
図6aと図6bは、時間と輝度を含む発光ユニットの特性曲線を表している。曲線60は、発光ユニットから放射された通常の輝度を示す。曲線61は、発光ユニットから放射された補償された輝度を示す。図6aを図6bと比較して下さい。図6aの最大輝度は、図6bを越えるが、図6aの発光時間は、図6bより短い。よって、領域Aは、領域Bに等しく、法線輝度の効果が補償された輝度に等しくなる。
図7は、設計手法の実施例の流れ図である。設計手法は、発光ユニットと駆動ユニットを含むパネルに提供される。発光ユニットは、第一と第二カラーコンポーネントを含み、それぞれ第一と第二光コンポーネント源を構成する。第一と第二光コンポーネントは、第一と第二光コンポーネント源からそれぞれ放射される。第一光コンポーネントの色は、第二光コンポーネントから異なる。
まず、特定関係は、ステップ710で第一と第二カラーコンポーネント間の特性に基づいて予め決められる。各カラーコンポーネントが時効特性を有することから、第一及び第二光コンポーネントの輝度は、特定時間の範囲内で減衰する。第一及び第二光コンポーネント源は、異なるカラーコンポーネントによって構成され、第一光コンポーネントの輝度変化量は、特定時間の範囲内の第二光コンポーネントの変化量と異なる。特定時間の範囲は、第一時間と第一時間を越える第二時間の間である。特定関係は、第一と第二光コンポーネントの輝度変化量間の比率である。
各カラーコンポーネントが時効特性を有し、第二時間が第一時間を越えることから、第二時間に検出された第一と第二光コンポーネントの輝度は、第一時間に検出された輝度より暗い。
駆動ユニットは、ステップ720で特定関係に基づいて設計される。カラーコンポーネントの時効特性が第一と第二光コンポーネントの輝度に影響することから、駆動ユニットが特定関係に基づいて設計される時、第一と第二光コンポーネントの輝度は、補償されることができる。
図5に示すように、トランジスタM1R〜M3R、M1G〜M3G、M1B〜M3Bのサイズ、またはコンデンサCstR、CstG、CstBの静電容量は、第一と第二カラーコンポーネントの時効特性を補償するために変えられることができる。この実施例では、トランジスタM3R、M3B、M3Gのチャネルサイズが変えられる。カラーコンポーネントの時効速度が早い時、トランジスタのチャネルサイズは小さい。
駆動ユニットが特定関係に基づいて設計される時、カラーコンポーネントの時効特性により輝度衰減の影響は減少されることができる。
第一光コンポーネントの輝度は、ステップ730で検出され、第一光コンポーネントの輝度は、ステップ740で決められる。仮に第一光コンポーネントの放射が変えられた場合、第一と第二光コンポーネントの放射の一つは、ステップ750で補償される。仮に第一光コンポーネントの放射が変わらない場合、補償は必要でない。第一光コンポーネントの放射の検出は、ステップ730で繰り返され、放射の減衰を連続的に観察する。
また、第一と第二光コンポーネント源は、エレクトロルミネセント素子(ELD)を構成する。よって、ELDを通過する電流、または第一光コンポーネントの発光時間は、第一光コンポーネントの放射を補償するために変えられることができる。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
パネルの概略図である。 電子素子の実施例の概略図である。 特定関係の特性曲線を表している。 サブピクセルの実施例の概略図である。 画素単位の概略図である。 画素単位の概略図である。 時間と輝度を含む発光ユニットの特性曲線を表している。 時間と輝度を含む発光ユニットの特性曲線を表している。 パネルの設計手法の流れ図である。
符号の説明
1 パネル
P11〜Pmn 画素単位
11R、P11G、P11B サブピクセル
2 電子素子
3アダプタ
22 スキャンドライバ
24 データドライバ
26 パネル
11、D11R、D11G、D11B 駆動ユニット
EL11、EL11R、EL11G、EL11B 発光ユニット
M1R〜M3R トランジスタ
Cst コンデンサ

Claims (15)

  1. 色がそれぞれに異なるサブピクセルを有し、各サブピクセルは、発光ユニットと、発光ユニットの発光を駆動する駆動ユニットとを含むパネルの設計手法であって、前記発光ユニットは、第一及び第二光コンポーネントをそれぞれ放射する第一及び第二光コンポーネント源を含み、前記第一光コンポーネントの色は、前記第二光コンポーネントの色と異なり、前記駆動ユニットは、第一光コンポーネントの輝度を検出して前記発光ユニットを補償するトランジスタを含み、前記設計手法は、
    前記第一及び第二光コンポーネントの輝度変化量を決定するステップ、及び
    前記色がそれぞれに異なるサブピクセルの輝度が適切に補償されるように、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいて、それぞれ、前記色がそれぞれに異なるサブピクセル内の前記トランジスタのチャネルサイズを決定するステップを含む設計手法。
  2. 前記発光ユニットの発光輝度の補償過程は、
    前記第一光コンポーネントの輝度を検出すること、及び
    前記第一光コンポーネントの輝度が変化したときに、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいて前記第一光コンポーネントまたは第二光コンポーネントの輝度を補償することを含む請求項1に記載の設計手法。
  3. 前記第一及び第二光コンポーネントの輝度変化量の決定は、
    前記第一及び前記第二光コンポーネント源を連続的に発光するステップ、
    第一時間に前記第一及び前記第二光コンポーネントの輝度を検出するステップ、及び
    第二時間に前記第一及び前記第二光コンポーネントの輝度を検出するステップを含む請求項1に記載の設計手法。
  4. 前記第二時間に検出された前記第一及び前記第二光コンポーネントの輝度は、前記第一時間に検出された前記第一及び前記第二光コンポーネントの輝度より暗い請求項3に記載の設計手法。
  5. 前記補償過程は、検出された前記第一光コンポーネントの輝度と、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率とに基づいて、前記第一及び前記第二光コンポーネントの発光時間の一つを変える請求項2に記載の設計手法。
  6. 前記第一及び前記第二光コンポーネント源はエレクトロルミネセント素子(ELD)を形成する請求項2に記載の設計手法。
  7. 前記補償過程は、検出された前記第一光コンポーネントの輝度と、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいて、前記ELDを通過する電流を変える請求項6に記載の設計手法。
  8. 更に、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいて、それぞれ、前記色がそれぞれに異なるサブピクセル内のコンデンサの静電容量を決めるステップを含む請求項1に記載の設計手法。
  9. 色がそれぞれに異なるサブピクセルを有し、各サブピクセルは、発光ユニットと、発光ユニットの発光を補償することが可能な駆動ユニットとを含むパネルであって、
    前記発光ユニットは、第一及び第二光コンポーネントをそれぞれ放射する第一及び第二光コンポーネント源を含み、前記第一光コンポーネントの色は、前記第二光コンポーネントの色と異なり、前記第一及び第二光コンポーネントの輝度変化量に基づいて、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率を得ることができ、
    前記駆動ユニットは、前記発光ユニットを駆動するのに用いられ、且つ参照用光コンポーネントの輝度を検出して前記発光ユニットの発光を補償するトランジスタを含み、前記色がそれぞれに異なるサブピクセルの輝度が適切に補償されるように、前記色がそれぞれに異なるサブピクセル内の前記トランジスタのチャネルサイズは、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいてそれぞれ設計されており、且つ前記第一及び第二光コンポーネントの一つは、前記参照用光コンポーネントに指定されるパネル。
  10. 前記トランジスタは、前記参照用光コンポーネントの輝度変化量を検出する請求項に記載のパネル。
  11. 前記トランジスタは、検出された前記参照用光コンポーネントの輝度変化量と、一定期間における前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいて、必要な光コンポーネントの発光を調整する請求項10に記載のパネル。
  12. 前記色がそれぞれに異なるサブピクセル内のコンデンサの静電容量は、それぞれ、前記第一光コンポーネントの輝度変化量と前記第二光コンポーネントの輝度変化量との比率に基づいて決められる請求項に記載のパネル。
  13. 電力を出力するアダプタ、及び
    前記アダプタによって電力を供給される請求項に記載のパネルを含む電子素子。
  14. 前記駆動ユニットを有効にする複数のスキャン信号を提供するスキャンドライバ、及び
    前記駆動ユニットに複数のスキャン信号を提供するデータドライバを更に含む請求項13に記載の電子素子。
  15. 前記電子素子は、PDA、ディスプレイモニタ、ノート型パソコン、タブレット型パソコン、または携帯電話の少なくとも一つである請求項14に記載の電子素子。
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