JP5535627B2 - ピクセルの輝度劣化を補償する方法及びディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ＯＬＥＤディスプレイに関し、特にＯＬＥＤキャパシタンスに基づくＯＬＥＤの輝度劣化の補償に関する。

有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）は、ディスプレイにおける使用のための多くの望ましい特質を有することで知られる。たとえば、それらは明るいディスプレイを作ることが可能であり、柔軟な基板上に製造が可能であり、低電力要件を有し、かつバックライトを必要としない。ＯＬＥＤは、異なる色の光を放射するべく製造可能である。このことは、フルカラー・ディスプレイにおけるそれらの使用を可能にする。さらにまた、それらの小さいサイズが、高解像度ディスプレイにおけるそれらの使用を可能にする。

ディスプレイにおけるＯＬＥＤの使用は、現在のところ、特にそれらの最長寿命によって限定されている。ＯＬＥＤディスプレイが使用されるに従って、当該ディスプレイの輝度が減少する。ある時間期間にわたって（たとえば、１０００時間を超えて）反復的に同一の質のディスプレイ出力を生み出すことが可能なディスプレイを作成するためには、輝度におけるこの劣化を補償する必要がある。

輝度の劣化を決定する１つの方法は、それを直接測定することによる。この方法は、所定の駆動電流についてのピクセルの輝度を測定する。このテクニックは、光検出器によってそれぞれのピクセルの部分が覆われることを必要とする。これは、より低い開度および解像度に帰する。

別のテクニックは、ピクセルに印加された駆動電流の累積に基づいて輝度の劣化を予測することである。このテクニックは、駆動電流の累積に属する情報が（たとえば、電源異常によって）失われるか改竄されると、輝度補正が実行不可能になるという欠点を有する。

したがって、開口比、歩留まり、または解像度の減少に帰することなく、しかも劣化の補償にＯＬＥＤの過去の動作についての情報に頼らないＯＬＥＤの輝度の劣化を決定するための方法および関連するシステムに対する必要性が存在する。

米国特許公開第２００４／０２５７３５５号明細書

１つの実施態様においては、ピクセルの輝度の劣化を補償する方法が提供される。この方法は、ピクセルのキャパシタンスを決定することと、決定されたピクセルのキャパシタンスを当該ピクセルのための電流補正係数に相関させることと、を包含する。

別の実施態様においては、ピクセルの輝度の劣化のための補償が行われた電流を用いてピクセルを駆動する方法が提供される。この方法は、ピクセルのキャパシタンスを決定することと、決定されたピクセルのキャパシタンスを当該ピクセルのための電流補正係数に相関させることと、電流補正係数に従ってピクセル駆動電流を補償することと、補償した電流を用いてピクセルを駆動することと、を包含する。

さらに別の実施態様においては、複数のピクセル回路のピクセル・キャパシタンスの決定において使用するための読み出しブロックが提供される。ピクセル回路は、ディスプレイを形成するべくアレイに配される。読み出しブロックは、複数の読み出しブロック・エレメントを包含する。それぞれの読み出しブロック・エレメントは、複数のピクセル回路のうちのあるピクセル回路に読み出しブロック・エレメントを電気的に接続および切断するためのスイッチと、当該スイッチに電気的に接続される演算増幅器と、当該演算増幅器と並列に接続される読み出しキャパシタと、を包含する。

さらにまた別の実施態様においては、輝度の劣化のための補償が行われた電流を用いて複数のピクセル回路のアレイを駆動するためのディスプレイが提供される。ディスプレイは、ピクセル回路のアレイ、すなわちピクセル回路が少なくとも１つの行および複数の列で配されるアレイを包含するディスプレイ・パネルと、駆動電流を用いてピクセル回路を駆動するための列ドライバと、ピクセル回路のピクセル・キャパシタンスを決定するための読み出しブロックと、列ドライバおよび読み出しブロックの動作をコントロールするためのコントロール・ブロックと、を包含し、コントロール・ブロックは、決定されたピクセル・キャパシタンスから電流補正係数を決定するべく、かつ当該電流補正係数に基づいて駆動電流を調整するべく動作可能である。

特徴および実施態様を、次の図面を参照して説明する。

有機発光ダイオードの構造を図解したブロック図である。 ＯＬＥＤピクセルの回路モデルを図解した回路図である。 ディスプレイ内において使用可能な簡略化されたピクセル回路を図解した回路図である。 修正され、簡略化されたピクセル回路を図解した回路図である。 単一ピクセルを包含するディスプレイを図解した回路図である。 ピクセルの輝度の劣化を相殺するべく補償された電流を用いてピクセルを駆動するためのステップを図解したフローチャートである。 読み出しブロック回路を使用する読み出しキャパシタにわたる電圧におけるシミュレーションされた変化を図解したグラフである。 異なる使用期間のピクセルのキャパシタンスと電圧の間の関係を図解したグラフである。 ピクセルの輝度と使用期間の間の関係を図解したグラフである。 ディスプレイを図解したブロック図である。 ディスプレイの実施態様を図解したブロック図である。

図１は、ブロック図の形で有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）１００の構造を示す。ＯＬＥＤ１００は、ディスプレイ・デバイス内のピクセルとして使用され得る。以下の記述はピクセルを参照するが、そのピクセルをＯＬＥＤとし得ることは認識されよう。ＯＬＥＤ１００は、２つの電極、すなわちカソード１０５およびアノード１１０を包含する。これら２つの電極の間には、２つのタイプの有機材料が挟み込まれている。カソード１０５に接続されている有機材料は放射層であり、通常、正孔移送層１１５と呼ばれる。アノード１１０に接続されている有機材料は導電層であり、通常、電子移送層１２０と呼ばれる。正孔および電子は、電極１０５、１１０においてこれらの有機材料内に注入され得る。正孔および電子は、２つの有機材料１１５、１２０の接合部において再結合し、光の放射をもたらす。

アノード１１０は、インジウム・スズ酸化物等の透明材料から構成され得る。カソード１０５は、透明材料から作られる必要がない。通常それは、ディスプレイ・パネルの背面に位置し、バック・プレーン・エレクトロニクスと呼ばれることがある。カソード１０５に加えて、バック・プレーン・エレクトロニクスは、トランジスタおよびそのほかの、個別のピクセルの機能のコントロールに使用される素子を含むこともある。

図２は、回路図の形でＯＬＥＤピクセル２００の回路モデルを示す。ピクセルは、キャパシタンスＣ_oledを有するキャパシタ２１０と並列に接続された理想的なダイオード２０５によってモデリングできる。そのキャパシタンスは、ＯＬＥＤの物理的かつ電気的な特性の結果である。電流がダイオード２０５を通るとき、（当該ダイオードがＬＥＤであれば）光が放射される。放射される光の強度（ピクセルの輝度）は、少なくとも、そのＯＬＥＤの使用期間およびそのＯＬＥＤを駆動する電流に依存する。ＯＬＥＤが経時劣化するに従って、時間期間にわたり電流によって駆動された結果として、所定の輝度の生成に必要とされる電流の量が増加する。

時間期間にわたって一貫した出力の再生が可能なディスプレイを作るためには、所定の輝度の生成に必要な駆動電流の量が決定されなければならない。このことは、ピクセルの経時劣化からもたらされる輝度の劣化の相殺を必要とする。たとえば、あるディスプレイが、１０００時間にわたってＸｃｄ／ｍ²の明るさの出力を生成するものとした場合には、ディスプレイ内のそれぞれのピクセルの駆動に必要な電流量が、ディスプレイのピクセルが経時劣化するに従って増加することになる。所定の輝度を生成するために電流が増加されなければならない量が、ここでは電流補正係数と呼ばれる。電流補正係数は、補償された駆動電流をピクセルに提供するために、信号電流に追加される必要のある電流の絶対量であるとすることができる。代替として、電流補正係数を乗数としてもよい。この乗数は、ピクセルの経時劣化を相殺するべく、たとえば信号電流が倍加されることを示すことができる。代替として、信号電流（または、望ましい輝度）と、経時劣化したピクセル内における望ましい輝度レベルの生成に必要な補償された駆動電流を直接相関させるべく、ルックアップ・テーブルと類似の形で電流補正係数が使用されるようにしてもよい。

さらにこの中で述べられているように、ピクセルのキャパシタンスの経時的な変化をピクセルの輝度の劣化を安定させるフィードバック信号として使用することが可能である。

図３ａは、回路図の形で、ピクセル２００を駆動するための使用が可能な簡略化されたピクセル回路３００を示す。トランジスタ３０５は、（図２に示されている）ピクセル２００をオンにするためのスイッチとして作用する。駆動電流は、トランジスタ３０５を通り、ピクセル２００の出力を駆動する。

図３ｂは、回路図の形で、本発明の方法に従って修正された簡略化されたピクセル回路３０１ａを示す。読み出しブロック３１５が、スイッチ３１０ａを通じて、図３ａのピクセル回路３００に接続されている。読み出しブロック３１５は、ピクセル２００のキャパシタンス２１０が決定されることを可能にする。読み出しブロック３１５は、読み出しブロック・キャパシタ３２５と並列に接続された演算増幅器３２０を包含する。この構成は、電荷増幅器と呼ばれることがある。またこの回路は、固有の寄生キャパシタンス３３０も有する。読み出しブロック３１５の回路素子は、ディスプレイ・パネルのバック・プレーン・エレクトロニクス内に実装され得る。代替として、読み出しブロック・エレメントがディスプレイ・パネル外に実装されることがある。１つの実施態様においては、読み出しブロック３１５がディスプレイの列駆動回路内に組み込まれる。

読み出しブロック３１５の回路がディスプレイ・パネルのバック・プレーン回路から分けて実装される場合に、スイッチ３１０ａをバック・プレーン・エレクトロニクス内に実装することができる。代替としてスイッチ３１０ａが、別々の読み出しブロック３１５内に実装されてもよい。スイッチ３１０ａが別々の読み出しブロック３１５内に実装される場合には、スイッチ３１０ａとピクセル回路３００の間に電気的接続を提供することが必要になる。

図３ｃは、回路図の形で、説明の明瞭のために単一のピクセル回路３０１ｂを包含するディスプレイ３９０を示す。ディスプレイ３９０は、行ドライバ３７０、列ドライバ３６０、コントロール・ブロック３８０、ディスプレイ・パネル３５０、および読み出しブロック３１５を包含する。読み出しブロック３１５は、別々の構成要素であるとして示されている。上記のとおり、読み出しブロック回路がディスプレイ３９０のほかの構成要素内に組み込まれてもよいことは認識されるであろう。

図３ｂ内に示されていたピクセル２００の駆動をコントロールする単一のトランジスタ３０５は、２つのトランジスタに置き換えられている。第１のトランジスタＴ１−３３５は、行ドライバ３７０によってコントロールされるスイッチング・トランジスタとして作用する。第２のトランジスタＴ２−３４０は、ピクセル２００に適切な電流を供給する駆動トランジスタとして作用する。Ｔ１−３３５がオンされると、それは、列ドライバ３６０がトランジスタＴ２−３４０を通る（輝度の劣化について補償された）駆動電流を用いてピクセル回路３０１ｂのピクセルを駆動することを可能にする。図３ｂのスイッチ３１０ａは、トランジスタＴ３−３１０ｂに置き換えられている。コントロール・ブロック３８０がトランジスタＴ３−３１０ｂをコントロールする。トランジスタＴ３−３１０ｂは、読み出しブロック３１５をピクセル回路に電気的に接続するべくオンおよびオフされ得る。

行選択３５３および読み出し選択３５２ラインは、行ドライバ３７０によって駆動できる。行選択ライン３５３は、ピクセルの行がいつオンとなるかをコントロールする。読み出し選択ライン３５２は、読み出しブロック３１５とピクセル回路を接続するスイッチ（トランジスタＴ３）３１０をコントロールする。列ドライバ・ライン３６１は、列ドライバ３６０によって駆動される。列ドライバ・ライン３６１は、ピクセル２００の明るさを駆動するための補償された駆動電流を提供する。ピクセル回路は、読み出しブロック・ライン３５６も包含する。ピクセル回路は、トランジスタＴ３−３１０ｂによって読み出しブロック・ライン３５６に接続される。読み出しブロック・ライン３５６は、ピクセル回路を読み出しブロック３１５に接続する。

ディスプレイ３９０のコントロール・ブロック３８０は、ディスプレイ３９０の多様なブロックの機能をコントロールする。列ドライバ３６０は、ピクセル２００に駆動電流を提供する。認識されることになろうが、ピクセル２００の駆動に使用される電流がピクセル２００の明るさを決定する。行ドライバ３７０は、特定のときにいずれのピクセルの行が列ドライバ３６０によって駆動されることになるかを決定する。コントロール・ブロック３８０は、ピクセルの行が望ましい出力を生成するべく適切なときにオンされ、かつ適切な電流によって駆動されるように列ドライバ３６０と行ドライバ３７０を調和させる。行ドライバ３７０および列ドライバ３６０をコントロールことによって（たとえば、いつ特定の行がオンされ、どのような電流が行内のそれぞれのピクセルを駆動するか）、コントロール・ブロック３８０は、ディスプレイ・パネル３５０の全体的な機能をコントロールする。

図３ｃのディスプレイ３９０は、少なくとも２つのモードで動作できる。第１のモードは、典型的な表示モードであり、コントロール・ブロック３８０が、適切な出力を表示するためにピクセル２００を駆動するべく行ドライバ３７０および列ドライバ３６０をコントロールする。ディスプレイ・モードにおいては、トランジスタＴ３−３１０ｂがオフとなるようにコントロール・ブロック３８０がトランジスタＴ３−３１０ｂをコントロールすることから、読み出しブロック３１５が、ピクセル回路に電気的に接続されない。第２のモードは、読み出しモードであり、コントロール・ブロック３８０が、ピクセル２００のキャパシタンスを決定するべく読み出しブロック３１５もコントロールする。読み出しモードにおいては、コントロール・ブロック３８０がトランジスタＴ３−３１０ｂを必要に応じてオンおよびオフする。

図４は、フローチャート４００の形で、ピクセルの輝度の劣化を相殺するべく補償された電流を用いてピクセルを駆動するためのステップを示す。ピクセルのキャパシタンスがステップ４０５において決定される。決定されたキャパシタンスは、その後ステップ４１０において、電流補正係数と相関される。この相関は、ステップ４１５において、ピクセル・タイプの経時劣化をモデリングする方程式の解決を通じて、またはキャパシタンスを電流補正係数に直接相関させるためのルックアップ手段を通じてというように多様な方法で行うことができる。

図３ｃに示されるようにディスプレイのピクセルのキャパシタンスを決定するとき、スイッチが最初に閉じられて（トランジスタＴ３−３１０ｂがオンにされて）、ピクセル回路を読み出しブロック３１５に、読み出しブロック・ライン３５６を通じて電気的に接続し、ピクセルのキャパシタンス２１０が、読み出しブロック３１５（たとえば、電荷増幅器）のバイアス電圧によって決定される初期電圧Ｖ１まで充電される。その後スイッチが開かれて（トランジスタＴ３がオフにされて）ピクセル回路が読み出しブロック・ライン３５６から、また読み出しブロック３１５から切断される。読み出しブロック３１５（または読み出しブロック・ライン３５６）の寄生キャパシタンス３３０が、その後、読み出しブロック３１５（たとえば、電荷増幅器）のバイアス電圧によって決定される別の電圧Ｖ２まで充電される。読み出しブロック３１５（たとえば、電荷増幅器）のバイアス電圧は、コントロール・ブロック３８０によってコントロールされ、したがってピクセル・キャパシタンス２１０の充電に使用される電圧と異なることがある。最後にスイッチが再び閉じられて、読み出しブロック３１５をピクセル回路に電気的に接続する。ピクセル・キャパシタンス２１０が、その後Ｖ２まで充電される。Ｃ_oledにおける電圧をＶ１からＶ２まで変化させるために必要となる電荷の量が読み出しキャパシタ３２５内に蓄積され、それを電圧として読み出すことが可能である。

この方法の正確度は、寄生キャパシタンス３３０が電圧Ｖ２まで充電されるときと、読み出しブロック３１５をピクセル回路に電気的に接続するべくスイッチ３１０が閉じられるときの間における数マイクロ秒を待機することによって向上させることができる。この数マイクロ秒の中で読み出しキャパシタ３１５の漏れ電流が測定されること、結果として生ずる電圧が決定されること、および読み出しキャパシタ３１５にわたって見られる最終的な電圧から差し引かれることが可能になる。

読み出しキャパシタ３１５にわたる電圧内の変化は、スイッチ３１０が閉じられる都度、測定される。ピクセル・キャパシタンス２１０および寄生キャパシタンス３３０が同一の電圧まで充電された後は、読み出しキャパシタ３２５にわたる電圧変化を使用してピクセル２００のキャパシタンス２１０を決定できる。読み出しキャパシタ３２５にわたる電圧の変化は、次式に従って変化する。
ΔＶｃ_read＝−（Ｃ_oled／Ｃ_read）（Ｖ１−Ｖ２）

これにおいて、
ΔＶｃ_readは、スイッチ３１０が閉じられて充電された寄生キャパシタンス３３０とピクセル・キャパシタンス２１０を接続するときから、２つのキャパシタンスにわたる電圧が等しくなるときまでの読み出しキャパシタ３２５にわたる電圧の変化である。
Ｃ_oledは、ピクセル（この場合はＯＬＥＤ）のキャパシタンス２１０である。
Ｃ_readは、読み出しキャパシタ３２５のキャパシタンスである。
Ｖ１は、ピクセル・キャパシタンス２１０が最初に充電される電圧である。
Ｖ２は、スイッチが開かれた後に寄生キャパシタンス３３０が充電される電圧である。

電圧Ｖ１およびＶ２は既知となり、コントロール・ブロック３８０によってコントロールできる。Ｃ_readは既知であり、特定の回路設計要件を満たすべく必要に応じて選択できる。ΔＶｃ_readは、演算増幅器３２０の出力から測定される。上記の式から、Ｃ_oledが減少するとΔＶｃ_readもまた減少することが明らかである。さらにまた、Ｖ１、Ｖ２、およびＣ_readによって利得が決定される。Ｖ１およびＶ２の値は、コントロール・ブロック３８０（または、その電圧をコントロールする回路のある任意の場所）によってコントロールできる。認識されることになろうが、測定は、当業者によって周知のテクニックを使用し、演算増幅器３２０のアナログ信号をデジタル信号に変換することによって行うことができる。

図５は、上に述べた読み出しブロック３１５回路を使用した読み出しキャパシタ３２５にわたる電圧内の変化のシミュレーションをグラフの形で示す。グラフから、読み出しブロック３１５が、読み出しキャパシタ３２５にわたって測定された電圧変化に基づいてピクセル２００のキャパシタンス２１０を決定するべく使用され得ることが明らかである。

ピクセル２００のキャパシタンス２１０が決定された後は、ピクセル２００の使用期間を決定するのにそれを使用できる。上記のとおり、キャパシタンス２１０とピクセル２００の使用期間の間の関係は、異なるピクセル・タイプについて実験的に、所定の電流を用いてピクセルに応力を加え、当該ピクセルのキャパシタンスを周期的に測定することによって決定され得る。キャパシタンスとピクセルの使用期間の間の個々の関係は、異なるピクセルのタイプおよびサイズについて変動することになり、キャパシタンスとピクセルの使用期間の間において適切な相関関係を構築できることを保証するべく実験的に決定可能である。

読み出しブロック３１５は、演算増幅器３２０の出力からピクセル２００のキャパシタンス２１０を決定する回路を含むことができる。この情報は、その後、ピクセル２００の電流補正係数を決定するためにコントロール・ブロック３８０に提供されることになる。代替として、読み出しブロック３１５の演算増幅器３２０の出力がコントロール・ブロック３８０に返されてもよい。この場合は、コントロール・ブロック３８０が、ピクセル２００のキャパシタンス２１０および結果として生ずる電流補正係数の決定に必要な回路およびロジックを包含することになる。

図６は、経時劣化の前後におけるピクセルのキャパシタンスと電圧の間の関係をグラフの形で示す。経時劣化は、１週間にわたり、２０ｍＡ／ｃｍ²の一定電流を用いてピクセルに応力を加えることによって生じさせた。キャパシタンスは、使用期間に対して線形に関連させることができる。多項式関係等のそのほかの関係もまた可能である。加えて、その関係は、実験的な測定によってのみ、正しく表現可能となり得る。この場合、キャパシタンス−使用期間特性のモデリングが正確であることを保証するべく追加の測定が必要とされる。

図７は、ピクセルの輝度と使用期間の間の関係をグラフの形で示す。この関係は、ピクセルのキャパシタンスを決定するときに実験的に決定できる。ピクセルの使用期間と所定の輝度の生成に必要とされる電流の間の関係もまた、実験的に決定され得る。ピクセルの使用期間と所定の輝度の生成に必要とされる電流の間の決定された関係は、その後、ディスプレイ内のピクセルの経時劣化の補償に使用できる。

電流補正係数は、望ましい輝度を生成するためにピクセルを駆動する適切な電流の決定に使用できる。たとえば、経時劣化した（たとえば、２週間にわたって１５ｍＡ／ｃｍ²の電流を用いて駆動することによって）ピクセルにおいて、新しいピクセルの輝度と同じ輝度を生成するためには、当該経時劣化したピクセルが１．５倍の電流を用いて駆動されなければならないということが実験的に決定できる。２つの異なる使用期間において所定の輝度に必要とされる電流を決定すること、および経時劣化が線形の関係にあると仮定することは可能である。このことから、異なる使用期間のために電流補正係数を補外することができる。さらにまた、所定の使用期間のピクセルについては、異なる輝度レベルにおける電流補正係数が同一であると仮定できる。言い替えると、所定の使用期間のピクセルについて、Ｘｃｄ／ｍ²の輝度の生成のために１．１の電流補正係数を必要とするとき、２Ｘｃｄ／ｍ²の輝度の生成のためにも１．１の電流補正係数を必要とするということである。これらの仮定を行うことは、実験的な決定のために必要とされる測定の量を低減する。

それほど多くの仮定に頼る必要のない結果となる追加の情報を実験的に決定できる。たとえば、ピクセル・キャパシタンス２１０が、４つの異なるピクセル使用期間において決定され得る（適切な正確度を与えるに必要とされるだけ多くの使用期間においてキャパシタンスが決定可能であると理解する）。その後、経時劣化のプロセスをより正確にモデリングすること、およびその結果として補外された使用期間をより正確にすることができる。加えて、所定の使用期間のピクセルのための電流補正係数を、異なる輝度レベルについて決定できる。これにおいても、追加の測定が使用期間および電流補正係数のモデリングをより正確なものにする。

認識されることになろうが、実験的に獲得される情報の量は、測定に必要とされる時間と、測定が提供する追加の正確度の間のトレード・オフとし得る。

図８は、ブロック図の形でディスプレイ３９５を示す。ディスプレイ３９５は、ディスプレイ・パネル３５０、行ドライバ・ブロック３７０、列ドライバ・ブロック３６０、およびコントロール・ブロック３８０を包含する。ディスプレイ・パネル３５０は、行および列に配されたピクセル回路３０１ｂのアレイを包含する。図８に図示されているディスプレイ・パネル３５０のピクセル回路３０１ａは、図３ｃに示され、かつ上に述べられているとおりに実装される。典型的なディスプレイ・モードにおいては、トランジスタＴ３−３１０ｂがオフであり、コントロール・ブロック３８０が行ドライバ３６０を、トランジスタＴ３−３１０ｂをオフにするべく読み出し選択ライン３５２が駆動されるようにコントロールする。コントロール・ブロック３８０は、行ドライバ３７０を、行ドライバ３７０が適切な行の行選択ライン３５３を駆動してそのピクセル行をオンにするようにコントロールする。コントロール・ブロック３８０は、その後、ピクセルの列駆動ライン３６１上に適切な電流が駆動されるように列ドライバ３６０をコントロールする。コントロール・ブロック３８０は、ディスプレイ・パネル３５０の各行を周期的に、たとえば秒当たり６０回でリフレッシュすることができる。

ディスプレイ３９５が読み出しモードにあるとき、コントロール・ブロック３８０は、行ドライバ３７０を、それが読み出し選択ライン３５２（スイッチ、すなわちトランジスタＴ３−３１０をオンおよびオフするため）および読み出しブロック３１５のバイアス電圧（したがって、読み出しブロック・ライン３５６の電圧）を、前述のとおり、ピクセル２００のキャパシタンス２１０の決定に必要とされるところのＶ１およびＶ２にキャパシタンスを充電するために駆動するようにコントロールする。コントロール・ブロック３８０は、読み出し動作を行って、特定の行内のピクセル回路３０１ｂのそれぞれのピクセル２００のキャパシタンス２１０を決定する。その後コントロール・ブロックは、この情報を使用してピクセルの使用期間を、続いて駆動電流に適用されることになる電流補正係数を決定する。

ドライバ３６０、３７０、および読み出しブロック３１５をコントロールするためのロジックに加え、コントロール・ブロック３８０は、読み出しブロック３１５を用いて決定されるところのキャパシタンス２１０に基づいて電流補正係数を決定するためのロジックも包含する。前述のとおり、電流補正係数は、異なるテクニックを使用して決定できる。たとえば、ピクセルが、その初期キャパシタンスおよび１週間にわたる経時劣化の後のキャパシタンスを決定するべく測定される場合に、２つの測定されたキャパシタンスおよび使用期間によって定義される線形方程式を解くことによって特定のキャパシタンスの使用期間を決定するべくコントロール・ブロック３８０を適合させることが可能である。必要とされる電流補正係数が、それぞれのレベルにおける単一の輝度について測定される場合には、特定のピクセル使用期間のための電流補正係数を与えるルックアップ・テーブルを使用してピクセルのための電流補正係数の決定が可能である。コントロール・ブロック３８０は、ピクセルのキャパシタンス２１０を読み出しブロック３１５から受け取り、ピクセルの異なる使用期間についての２つの測定されたキャパシタンスによって定義される線形方程式を解くことによってそのピクセルの使用期間を決定できる。決定された使用期間から、コントロール・ブロック３１５は、ルックアップ・テーブルを使用し、そのピクセルのための電流補正係数を決定する。

ピクセルの経時劣化プロセスの追加の測定が行われた場合には、ピクセルの使用期間の決定が、線形方程式の解決ほど単純でなくなることがある。たとえば、経時劣化プロセスの間に３つのポイントＰ１、Ｐ２、およびＰ３が、ポイントＰ１とＰ２の間においては経時劣化が線形になるが、ポイントＰ２とＰ３の間においては指数関数的または非線形となるように選択される場合に、ピクセルの使用期間の決定は、最初に、キャパシタンスがどの範囲にあるか（すなわち、Ｐ１−Ｐ２間、またはＰ２−Ｐ３間）を決定すること、およびその後の適宜に使用期間を決定することを必要とし得る。

コントロール・ブロック３８０によってピクセルの使用期間を決定するために使用される方法は、ディスプレイの要件に応じて多様化し得る。コントロール・ブロック３８０がピクセル使用期間をどのように決定するか、およびそれを行うために必要とされる情報は、コントロール・ブロックのロジック内にプログラムされることになる。必要とされるロジックは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等のハードウエア内に実装されるとしてもよいが、その場合には、コントロール・ブロック３８０がピクセル使用期間を決定する方法の変更がより困難になることがある。コントロール・ブロック３８０がピクセル使用期間を決定する方法の修正がより容易となるように、必要とされるロジックを、ハードウエアおよびソフトウエアの組み合わせにおいて実装することができる。

キャパシタンスを使用期間に相関させる多様な方法に加え、コントロール・ブロック３８０は、多様な方法で電流補正係数を決定できる。上記のとおり、電流補正係数は、多様な輝度レベルについて決定され得る。使用期間−キャパシタンスの相関の場合と同様に、特定の輝度レベルについての電流補正係数は、利用可能な測定から補外できる。キャパシタンス‐使用期間の相関と同様に、コントロール・ブロック３８０がどのように電流補正係数を決定するかについての細部は多様化が可能であり、かつ電流補正係数の決定に必要とされるロジックは、ハードウエアまたはソフトウエアのいずれでもコントロール・ブロック３８０内にプログラムされることが可能である。

ピクセルのための電流補正係数が決定された後は、それが、必要とされる駆動電流をスケーリングするべく使用される。

図９は、ブロック図の形でディスプレイ３９８の実施態様を示す。図８を参照して前述したディスプレイ３９０は、ピクセル・タイプに共通するピクセル特性についての補正を行うべく修正できる。たとえば、ピクセルの特性が動作環境の温度に依存することが知られている。劣化の結果であるキャパシタンスを決定するために、ディスプレイ３９８には追加のピクセル３９６の行が提供される。これらのピクセル３９６は、ベース・ピクセルと呼ばれ、ディスプレイ電流によって駆動されることなく、その結果、それらはディスプレイ・ピクセルが経験する劣化を経験しない。ベース・ピクセル３９６は、それらのキャパシタンスを決定するために読み出しブロック３１５に接続できる。ピクセル・キャパシタンスを直接使用することに代えて、コントロール・ブロック３８０は、その場合にピクセル・キャパシタンス２１０とベース・キャパシタンスの間の差を、ディスプレイ・ピクセルの使用期間の決定時に使用するキャパシタンスとして使用できる。

これは、異なる補正を互いに容易に結合する能力を提供する。ピクセルの使用期間が、ベース・ピクセル・キャパシタンスを相殺するべく補正されるキャパシタンスに基づいて決定されたことから、劣化補正係数が、非劣化因子のための補正を含まない。たとえば、２つの電流補正係数の和となる電流補正係数を決定できる。第１は、前述の劣化関連の電流補正係数とすることができる。第２は、動作環境の温度関連の補正係数とし得る。

コントロール・ブロック３８０は、多様な頻度で読み出し動作（すなわち、読み出しモードの動作）を実行できる。たとえば、ディスプレイのフレームがリフレッシュされる都度、読み出し動作が行われてもよい。認識されることになろうが、読み出し動作の実行に必要とされる時間は、構成要素によって決定される。たとえば、キャパシタンスが望ましい電圧に充電されるために必要とされる安定化時間は、キャパシタのサイズに依存する。その時間がディスプレイのフレームのリフレッシュ・レートに対して大きい場合には、フレームがリフレッシュされる都度の読み出しの実行は可能となり得ない。この場合にコントロール・ブロックは、たとえばディスプレイがオンまたはオフされるときに読み出しを実行できる。読み出し時間がリフレッシュ・レートに匹敵する場合には、秒ごとに一度の読み出し動作を実行することが可能となり得る。これは、６０フレームごとに一度、表示にブランク・フレームを挿入することになろう。しかしながらこれは、表示の質を劣化させないことができる。読み出し動作の頻度は、少なくとも、ディスプレイを構成する構成要素および必要とされる表示特性（たとえば、フレーム・レート）に依存する。リフレッシュ・レートに比較して読み出し時間が短い場合には、ディスプレイ・モードにおけるピクセルの駆動に先行して読み出しを実行できる。

上では、読み出しブロック３１５を、行内の単一のピクセル２００のキャパシタンス２１０を決定するとして述べてきた。単一の読み出しブロック３１５は、行内の複数のピクセルのキャパシタンスを決定するべく修正可能である。これは、いずれのピクセル回路３０１ｂに読み出しブロック３１５が接続されるかを決定するスイッチ（図示せず）を含めることによって達成されることが可能である。当該スイッチは、コントロール・ブロック３８０によってコントロールされ得る。さらにまた、単一の読み出しブロック３１５が述べられてきたが、単一のディスプレイについて複数の読み出しブロックを有することは可能である。複数の読み出しブロックが使用される場合には、個別の読み出しブロックを読み出しブロック・エレメントと呼び、複数の読み出しブロック・エレメントのグループを読み出しブロックと呼ぶことができる。

上の説明はピクセル２００のキャパシタンス２１０を決定するための回路を述べているが、ピクセル・キャパシタンス２１０を決定するために、そのほかの回路または方法が使用可能であることは認識されるであろう。たとえば、読み出しブロック３１５の電圧増幅器構成に代えて、ピクセルのキャパシタンスの決定にトランスレジスタンス増幅器を使用してもよい。この場合においては、ピクセルのキャパシタンスおよび寄生キャパシタンスが、ランプ波または正弦波信号等の可変電圧信号を使用して充電される。結果として生ずる電流を測定し、キャパシタンスが決定できる。キャパシタンスが、寄生キャパシタンス３３０とピクセル・キャパシタンス２１０の合成であることから、ピクセル・キャパシタンス２１０を決定するためには寄生キャパシタンス３３０が既知でなければならない。寄生キャパシタンス３３０は、直接測定によって決定され得る。代替または追加として、トランスレジスタンス増幅器構成の読み出しブロックを使用して寄生キャパシタンス３３０を決定してもよい。スイッチが、ピクセル回路を読み出しブロックから切断できる。寄生キャパシタンス３３０は、その後、可変電圧信号を用いてそれを充電し、結果として生ずる電流を測定することによって決定されることになる。

ここに述べられた電気的劣化に起因するピクセルの輝度劣化を補償するための実施態様は、ディスプレイの歩留まり、開口比、または解像度を低下させることなくディスプレイ・パネル内に都合よく含められることが可能である。当該テクニックの実装に必要となるエレクトロニクスは、ディスプレイのサイズまたは電力要件の有意な増加を伴うことなく、ディスプレイによって必要とされるエレクトロニクス内に容易に含められることができる。

目下のところ例示されている１つまたは複数の実施態様は、例として説明されてきた。当業者には明らかとなろうが、特許請求の範囲内に定義されるところの本発明の範囲から逸脱することなしに多くの変形および修正が行われることは可能である。

１００ ＯＬＥＤ、１０５ カソード、電極、１１０ アノード、電極、１１５ 正孔移送層、有機材料、１２０ 電子移送層、有機材料、２００ ＯＬＥＤピクセル、ピクセル、２０５ ダイオード、２１０ キャパシタ、ピクセル・キャパシタンス、３００ ピクセル回路、３０１ａ ピクセル回路、３０１ｂ ピクセル回路、３０５ トランジスタ、３１０ スイッチ、トランジスタＴ３、３１０ａ スイッチ、３１０ｂ トランジスタＴ３、３１５ 読み出しブロック、読み出しキャパシタ、３２０ 演算増幅器、３２５ 読み出しブロック・キャパシタ、読み出しキャパシタ、３３０ 寄生キャパシタンス、３３５ トランジスタＴ１、３４０ トランジスタＴ２、３５０ ディスプレイ・パネル、３５２ 読み出し選択ライン、３５３ 行選択ライン、３５６ 読み出しブロック・ライン、３６０ 列ドライバ、３６１ 列ドライバ・ライン、列駆動ライン、３７０ 行ドライバ、３８０ コントロール・ブロック、３９０ ディスプレイ、３９５ ディスプレイ、３９６ ピクセル、ベース・ピクセル、３９８ ディスプレイ。

Claims (13)

1. ＥＬ装置を備えるピクセルの輝度劣化を補償する方法であって、
   前記ＥＬ装置のキャパシタンスを決定する決定ステップであって、
   付随する寄生キャパシタンスを有する読み出しブロック・ラインによって、読み出しキャパシタを有する電荷増幅器を前記ＥＬ装置を含むピクセルに接続し、
   前記ＥＬ装置のキャパシタンスを第１の電圧Ｖ１まで充電し、
   その後、前記寄生キャパシタンスを第２の電圧Ｖ２まで充電し、
   前記寄生キャパシタンスを前記ＥＬ装置のキャパシタンスに電気的に並列に接続し、
   前記読み出しキャパシタにわたる電圧変化ΔＶを測定し、
   前記電圧変化を使用して前記ＥＬ装置のキャパシタンスを決定し、
   a)複数の異なるタイプのＥＬ装置のそれぞれに対応するキャパシタンスと、b)前記複数の異なるタイプのＥＬ装置のそれぞれに対応する使用期間と、の間で実験的に決定された関係に基づいて、決定された前記ＥＬ装置のキャパシタンスを前記ピクセルのための電流補正係数に対応づけするステップを包含する、
   決定ステップと、
   前記対応付けされた電流補正係数に従って、前記ＥＬ装置の駆動電流を補償するステップと、
   前記補償された駆動電流を用いて前記ＥＬ装置を駆動するステップと、
   を包含する方法。
2. 前記読み出しキャパシタは、キャパシタンスＣ_readを有し、
   それにおいて前記ＥＬ装置のキャパシタンスは、
   （ΔＶ）（Ｃ_read）／（Ｖ２−Ｖ１）
   に等しい、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＥＬ装置のキャパシタンスと前記寄生キャパシタンスは、Ｖ１までの前記ＥＬ装置のキャパシタンスの前記充電の間、電気的に並列に接続され、前記ＥＬ装置のキャパシタンスと前記寄生キャパシタンスは、Ｖ２までの前記寄生キャパシタンスの前記充電の間、電気的に切断される、請求項２に記載の方法。
4. 前記ピクセルは、ディスプレイを形成するべくアレイに配された複数のピクセルの１つである、請求項１に記載の方法。
5. 輝度の劣化のための補償が行われた電流を用いて複数のピクセル回路のアレイを駆動するためのディスプレイであって、
   前記ピクセル回路のアレイを包含する、前記ピクセル回路が少なくとも１つの行および複数の列で配されるディスプレイ・パネルであって、前記ピクセル回路は、各々、列ドライバからの駆動電流をコントロールする駆動トランジスタと、前記駆動電流に基づいて発光するＥＬ装置とを備える、ディスプレイ・パネルと、
   前記ピクセル回路を、前記駆動電流を用いて駆動するための前記列ドライバと、
   前記ピクセル回路の前記ＥＬ装置のキャパシタンスを決定するための読み出しブロックであって、前記読み出しブロックは、複数の読み出しブロック・エレメントを備え、各読み出しブロック・エレメントは、前記読み出しブロック・エレメントを前記複数のピクセル回路のうちのあるピクセル回路に電気的に接続および切断を行うように構成されたスイッチと、前記スイッチに電気的に接続された演算増幅器と、前記演算増幅器と並列に接続された読み出しキャパシタと、を備える読み出しブロックと、
   前記列ドライバおよび前記読み出しブロックの動作をコントロールするためのコントロール・ブロックであって、
   付随する寄生キャパシタンスを有する読み出しブロック・ラインによって、前記読み出しブロックを前記ピクセル回路のうちの第１のピクセル回路に接続するよう前記スイッチをコントロールし、
   前記第１のピクセル回路の前記ＥＬ装置のキャパシタンスを第１の電圧Ｖ１まで充電し、
   その後、前記寄生キャパシタンスを第２の電圧Ｖ２まで充電し、
   前記寄生キャパシタンスを前記ＥＬ装置のキャパシタンスに電気的に並列に接続し、
   前記読み出しキャパシタにわたる電圧変化ΔＶを測定し、
   前記電圧変化を使用して前記ＥＬ装置のキャパシタンスを決定し、
   複数の異なるタイプのＥＬ装置のそれぞれに対応するキャパシタンスと前記複数の異なるタイプのＥＬ装置のそれぞれに対応する使用期間との間で実験的に決定された関係に基づいて、前記決定されたＥＬ装置のキャパシタンスから電流補正係数を決定し、
   前記電流補正係数に基づいて前記駆動電流を調整するべく、動作可能なコントロール・ブロックと、を包含するディスプレイ。
6. さらに、
   少なくとも２つのピクセル回路の行と、
   前記列ドライバによって駆動されるべき前記ピクセル回路の行を選択するための行ドライバと、
   を包含する請求項５に記載のディスプレイ。
7. それぞれのピクセル回路は、
   駆動トランジスタ、すなわち前記駆動電流に基づいて前記ピクセルを駆動するための駆動トランジスタをコントロールするための前記行ドライバによってコントロールされるスイッチング・トランジスタ、
   をさらに包含する、請求項６に記載のディスプレイ。
8. 前記ピクセル回路のＥＬ装置は、有機発光ダイオードである、請求項５に記載のディスプレイ。
9. 前記コントロール・ブロックは、前記ディスプレイを、
   前記コントロール・ブロックが、ディスプレイ信号および前記電流補正係数に基づいた電流を用いて光を放射するべく前記複数のピクセル回路を駆動するために前記電流ドライバをコントロールするディスプレイ・モードと、
   前記コントロール・ブロックが、前記複数のピクセル回路のうちのあるピクセル回路の前記ＥＬ装置のキャパシタンスを決定するべく前記読み出しブロックをコントロールし、前記コントロール・ブロックが前記ピクセル回路の前記ＥＬ装置のキャパシタンスに基づいて前記電流補正係数を決定する読み出しモードの、
   少なくとも２つのモードのうちの１つで作動する、請求項５に記載のディスプレイ。
10. 前記ピクセル回路のＥＬ装置は、有機発光ダイオードである、請求項７に記載のディスプレイ。
11. 前記対応付けするステップは、所定の電流を用いて前記複数の異なるタイプのＥＬ装置を劣化させ、前記劣化したＥＬ装置のキャパシタンスを測定し、測定された前記劣化したＥＬ装置のキャパシタンスと前記劣化したＥＬ装置の対応する使用期間との関係を決定するステップを包含する、請求項１に記載の方法。
12. 前記対応付けするステップは、既知の電流補正係数と対応するピクセル回路の使用期間からなるルックアップ・テーブルから前記電流補正係数を推定するステップを包含する、請求項１に記載の方法。
13. 前記ピクセル回路の前記決定されたＥＬ装置のキャパシタンスと、前記ピクセル回路の前記ＥＬ装置の初期キャパシタンスと、前記初期キャパシタンスと前記決定されたＥＬ装置のキャパシタンスとの間の使用期間とを用いて前記ピクセル回路の前記電流補正係数を決定するステップを包含する、請求項１に記載の方法。

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