JP6741659B2 - ディスプレイ、そのｌｅｄチップ、そのピクセル、その制御方法、及びそのコンピュータプログラム - Google Patents

ディスプレイ、そのｌｅｄチップ、そのピクセル、その制御方法、及びそのコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、複数のディスプレイの分野に関する。
複数のＩＬＥＤ（Inorganic Light Emitting Diode）ディスプレイは、よく知られているＬＣＤ（Liquid Crystal Display）およびＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイの代替物を提供する。ＩＬＥＤディスプレイは、その表示サブピクセルがＩＬＥＤ光源に基づき且つこのクラスのデバイスの利点をすべて有するため、ＬＣＤまたはＯＬＥＤディスプレイの負の特性のいずれかも有していない。この結果、ＯＬＥＤタイプの直視型ディスプレイのより優れた性能特性、ならびにＩＬＥＤ技術に固有の堅牢性、長寿命および安定性を有するディスプレイが得られる。
表示ピクセルの不良および修復の必要性は、ディスプレイ製造プロセスに対して追加の複雑さをもたらす。ディスプレイにおける不良ピクセルの許容数は、ISO-13460-2でカバーされている。大部分のディスプレイ製造業者は、１００万画素あたり２つの不良ピクセルだけ（常にオンまたは常にオフ）を許容するクラス２のディスプレイを提供している。このことは、９９．９９８％のディスプレイ・サブピクセルの歩留まりを必要とする。
携帯電話でますます一般的になっている１９２０×１０８０ディスプレイ（ＦＨＤディスプレイ）では、２，０７３，６００個の表示ピクセルがある。したがって、ＩＬＥＤタイプのディスプレイでは、６，２２０，８００個の個別ＩＬＥＤチップ（各表示ピクセルに対してＲ、ＧおよびＢ）をパッケージングする必要がある。各デバイスがｐとｎの両方のコンタクトを持たなければならないため、この結果、１２，１４４，６００個のコンタクトが必要になる。ISO-13460-2規格によれば、４つの表示サブピクセルだけが不良となるかもしれない。したがって、ＬＥＤデバイスおよび相互接続の所要歩留まりは９９．９９９９６％である。この目標を達成することは、ＩＬＥＤ型ディスプレイの開発において重要な課題である。
ディスプレイの歩留まりを向上させるために、チップの冗長性／相互接続不良が用いられる。このことは、標準的な構成では、各表示サブピクセルに２つのＩＬＥＤチップを配置することによって行われる。このソリューションを用いて、合計１２，１４４，６００個の個別ＩＬＥＤデバイスが製造され、ディスプレイの組み立て中に「ピック・アンド・プレース（pick-and-placed）」する必要である。その後、またはピック・アンド・プレース処理の一環として、２４，２８９，２００のコンタクトに相互接続を行う必要がある。このアプローチは、同じ表示サブピクセル内の２つの不良デバイス／相互接続の可能性が単一のデバイス／相互接続によるリスクよりも小さいので、デバイスの不良問題を首尾よく低減することができる。しかし、システムのコストと複雑さには密接な関係がある。さらに、放射ＩＬＥＤに近接する複数の構造（すなわち、他のチップ）が存在すると、ディスプレイの性能に影響を及ぼす望ましくない反射および他の光学干渉が生じる可能性がある。この一例は、複数のＩＬＥＤチップの表面で生成されるコントラストを低減させる光反射である。
ＩＬＥＤ構成は、冗長測定を維持し且つ必要な接続数を低減しながら、各表示サブピクセルで２つの個別ＩＬＥＤチップの必要性を除去することが記載されている。この結果、このクラスのディスプレイの製造可能性が向上し、関連するエレクトロニクスを単純化する新しい駆動方式の可能性を開示する。
第１の側面によれば、ディスプレイが提供され、該ディスプレイは、
複数のＬＥＤチップを備え、複数のＬＥＤチップの各々は、複数の発光素子を含み、
複数のＬＥＤチップの各々は、第１の発光素子がサブピクセルを照光するように構成され、第２の発光素子が第１の発光素子と実質的に同一な波長の光を用いてサブピクセルを照光するように構成される。
任意選択として、第１および第２の発光素子は、無機ＬＥＤまたは有機ＬＥＤのいずれかから選択される。
任意選択では、第１の発光素子は、第１の表示ピクセルのサブピクセルを照光するように構成され、第２の発光素子は、第２の表示ピクセルのサブピクセルを照光するように構成される。
任意選択では、複数のＬＥＤチップの各々は、複数のアドレス可能なアレイ要素を含み、複数のアドレス可能なアレイ要素の各々は、発光素子を提供する。
任意選択として、各ＩＬＥＤチップは、基板と一体化され、基板は、各ＩＬＥＤチップに制御および電力を提供するように構成されている。
任意選択では、基板は、アクティブマトリックス制御およびパッシブマトリックス制御のいずれかを含む。
任意選択では、複数のＬＥＤチップ上に配置された光学フィルムをさらに備え、光学フィルムは、複数の発光素子の各々からの光を方向付けるように構成されている。
任意選択として、複数のＬＥＤチップの各々は、複数の発光素子の各々が実質的に当該ＬＥＤチップの角に配置されるような幾何学的形状を有する。
さらなる任意選択として、複数のＬＥＤチップの各々は、実質的に三角形状であり且つ各角に位置された発光素子を有し、複数の表示ピクセルの各々は、実質的に六角形状であり、複数のＬＥＤチップの各々は、隣接する３つの表示ピクセルの交点に位置付けられて隣接する３つの表示ピクセルの各々におけるサブピクセルを形成する。
任意選択として、表示ピクセルは、第１のＬＥＤチップからの第１の発光素子によって提供される第１のサブピクセルと、第２のＬＥＤチップからの第２の発光素子によって提供される第２のサブピクセルと、を含み、第１発光素子と第２発光素子とは共通のカソードを共有している。
任意選択では、複数のＬＥＤチップの各々は、使用時に、２つ以上の波長で光を放射可能な蛍光体を含む。
第２の側面によれば、ディスプレイ用に構成されたＬＥＤチップが提供され、該ＬＥＤチップは、サブピクセルを照光するように構成された第１および第２の発光素子を備え、各発光素子は、実質的に同じ波長で光を放射するように構成されている。
任意選択として、複数の発光素子の各々は、表示ピクセルのサブピクセルを形成するようにＩＬＥＤチップに配置され、２つの発光素子は、同一の表示ピクセルのためのサブピクセルを形成しない。
任意選択では、複数のアドレス可能なアレイ要素を備え、複数のアドレス可能なアレイ要素の各々は、発光素子を提供する。
任意選択では、ＬＥＤチップは、基板と一体化され、基板は、ＬＥＤチップに制御および電力を提供するように構成されている。
任意選択として、ＬＥＤチップは、実質的に三角形状であり且つ各角に位置された発光素子を有し、ＬＥＤチップは、隣接する３つの六角形状の表示ピクセルの交点に位置付けられて隣接する３つの表示ピクセルの各々におけるサブピクセルを提供する。
第３の側面によれば、ディスプレイ用の表示ピクセルが提供され、該表示ピクセルは、表示ピクセル内に配置された複数の発光素子を備え、複数の発光素子の各々は、異なるＩＬＥＤチップによって提供される。
第４の側面によれば、ディスプレイを制御するための方法が提供され、該方法は、ディスプレイの表示ピクセル内に配置された複数の発光素子への電力を制御することを備え、表示ピクセル内の各発光素子は、異なるＩＬＥＤチップによって提供される。
第５の側面によれば、コンピュータデバイスが提供され、該コンピュータデバイスは、コンピュータデバイスをディスプレイに接続する出力であって、出力は、ディスプレイの表示ピクセルに配置された複数の発光要素への電力を制御するように構成され、異なるＩＬＥＤチップによって提供される表示ピクセルの各発光素子および表示ピクセルの単一の発光素子のいずれか一方は、実質的に同じ波長の光を放射するように構成された少なくとも２つの発光素子を含む、出力と、ディスプレイを制御するように構成されたプロセッサと、を備える。
第６の側面によれば、コンピュータ可読コードを備えるコンピュータプログラムが提供され、コンピュータ可読コードは、コンピュータデバイス上で実行されると、ディスプレイの表示ピクセル内に配置された複数の発光要素への電力を制御することをコンピュータデバイスに実行させ、表示ピクセル内の各発光素子は、異なるＩＬＥＤチップによって提供される。
第７の側面によれば、コンピュータプログラム製品が提供され、該コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読媒体と、請求項２０に記載のコンピュータプログラムとを備え、コンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体に記憶されている。
任意選択では、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体である。
例示的なＩＬＥＤレイアウトの平面図を概略的に示す。 本明細書に記載された複数のＬＥＤチップタイプ間の差異を概略的に示す。 ディスプレイの例示的なコンポーネントを概略的に示す。 サブピクセルの冗長性を有する例示的なＩＬＥＤレイアウトの平面図を概略的に示す。 各表示ピクセルに対する複数のアドレス可能なアレイチップからの対応する２つのアドレス可能なアレイ要素を有する例示的なＩＬＥＤレイアウトの平面図を概略的に示す。 複数の表示サブピクセルの照光のための複数のアドレス可能なＬＥＤアレイを有する例示的なディスプレイの平面図を概略的に示す。 複数の表示ピクセルを照光するために用いられる複数のアドレス可能なアレイデバイスの近景を概略的に示す。 「中心のアレイ」レイアウトの平面図を概略的に示す。 例示的なコンピュータデバイスのブロック図を概略的に示す。
本明細書では、以下の略語が用いられる。
発光ダイオード（Light Emitting Diode : LED）：適切な電気的バイアスが供給された場合に光を発生させる半導体デバイス。マイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）はＬＥＤの一種と考慮されることに留意されたい。
放射体（Emitter）：任意の発光源、概してＬＥＤ。μＬＥＤ放射体は、放射体であってもよく、μＬＥＤデバイスの一部分だけを備えてもよいことに留意されたい。
ＬＥＤチップ：光を発生させる半導体材料片。半導体材料片は、半導体材料片が製造された半導体ウェハから個片化される。
単一放射体チップ（Single Emitter Chip : SEC）：単一の放射領域（または放射体）のみを有するＬＥＤチップ。概して、複数のマイクロＬＥＤに関しては当てはまらないが、チップ全体が照光する。
アドレス可能なアレイチップ（Addressable Array : AAC）：独立してアドレス可能な２つ以上の異なる光発生領域（または放射体）を有するＬＥＤチップ。
アドレス可能なアレイ要素（Addressable Array Element : AAE）：アドレス可能なアレイチップ内の独立してアドレス可能な放射領域（または放射体）。
非アドレス可能なアレイ要素（Non-addressable Array Element : NAC）：独立してアドレス可能でない２つ以上の別個の光発生領域（または放射体）を有するＬＥＤチップ。
表示ピクセル：イメージ全体の構築に用いられるディスプレイのコンポーネント。表示ピクセルは、概して、複数の色の範囲を生成するように独立して制御可能なＲ、ＧおよびＢのサブピクセルからなる。
表示サブピクセル：典型的には単一色（一般的にはＲ、ＧまたはＢ）を有する表示ピクセルの一部分。
例示的なディスプレイは、単一の表示ピクセルを形成するＲ、Ｇ、およびＢの表示サブピクセルの構成を備える。ＩＬＥＤディスプレイ１００の典型的な構成が図１において強調されており、各ピクセル１０２は、ディスプレイ１００の各ピクセル１０２に必要な光を供給するために一緒に収容されたＲ、Ｇ、およびＢのチップ１０４ａ〜ｃを含む。この例では、各Ｒ、Ｇ、およびＢのチップ１０４ａ〜ｃは、チップ当たり１つの放射領域を有し、通常、チップの活性領域全体が照光する。これらチップは複数の単一放射体チップ（Single Emitter Chips : SECs）と呼称される。これらＲ、Ｇ、およびＢのチップ１０４ａ〜ｃの典型的な／最小サイズは、２０μｍ×２０μｍであるが、より小さいデバイスが使用される事例もある。中程度の分解能を有する複数の大型ディスプレイでは、ＳＥＣと表示サブピクセルとの間の１対１の関係により、極めて多数のＩＬＥＤチップが必要となる。本発明者らは、このことが重要な製造可能性およびコスト上の課題をもたらすことを認識した。超高解像度または極めて小さなディスプレイの場合、ＳＥＣｓのサイズは、表示サブピクセルの面積およびサイズ、つまりディスプレイ全体の解像度を制限する可能性がある。
図２は、様々なＩＬＥＤチップタイプ間の関係を概略的に示す。図２から、ＬＥＤチップ２００は、少なくとも３つの異なるタイプ、すなわち、複数のアドレス可能なアレイ要素（または放射体）２０４を含むアドレス可能なアレイチップ２０２と、独立してアドレス可能でない複数のアレイ要素（または放射体）２０８を含む非アドレス可能なアレイチップ２０６と、ＳＥＣ２１０と、を含むことが分かる。
ＩＬＥＤベースのディスプレイにおける冗長性は、複数の表示ピクセルまたは複数のサブピクセルが不良となる可能性がある不良の複数のＩＬＥＤデバイスまたは複数の相互接続（interconnection）の危険性を低減する。図４に示すように、各表示サブピクセルに複数の追加ＩＬＥＤチップを追加すると、ウェハ面積が２倍になり、ピック・アンド・プレースの工程が２倍になり、電子ドライバが２倍になり、相互接続が２倍になる。図４は、各サブピクセルの冗長性を備えたディスプレイを示す。本明細書で開示される他の例示的なディスプレイは、上記の要求を低減するために、複数のアドレス可能なアレイ要素の複数のアレイを用いる。各ＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップは、２つ以上の独立してアドレス可能な光源を含み得る。このことは、ＩＬＥＤが単一チップから複数の表示サブピクセルを照光することを可能にするか、または第１の要素に故障がある場合には照光する各表示サブピクセル内の同じチップ上に第２の要素を有することを可能にする。
図５は、各表示ピクセル５０２内の最小数以上の放射体を許容する、すなわち、各ピクセル／サブピクセル内に追加の複数の放射体を提供する例示的なディスプレイ５００を示す。複数のアレイの使用は、より多くの利用可能な放射体が存在するが、他の冗長プロセスと比較した場合のチップ数（つまり、ピック・アンド・プレースの工程）が減少することを意味する。
したがって、本明細書に開示されている例示的なディスプレイは、ＩＬＥＤディスプレイに冗長性を含めるための複雑ではなく且つ低コストである手段である。
ＩＬＥＤチップの故障に対する冗長性が製造の複雑さを大幅に増大させることなくシステムに含まれるように、例示的な方法およびデバイスは、複数のＩＬＥＤチップを備える本発明の複数のディスプレイおよびこれらのアセンブリのための方法を開示する。
ディスプレイは、選択的に照光される複数の個別のディスプレイコンポーネントの大きなアレイからなる。これらのコンポーネントは、表示ピクセルと呼称される。多色ディスプレイでは、複数の異なる色に関連するより小さな複数のコンポーネントは、表示サブピクセルと呼称される。表示ピクセルは、複数の表示サブピクセルを含む。通常、複数のサブピクセルに用いられる複数の異なる色は、赤色、緑色および青色（Ｒ、ＧおよびＢ）である。
典型的には、ＬＣＤディスプレイの場合、複数の表示サブピクセルは、複数のカラーフィルタおよび液晶光学素子によって生成されて、ピクセル状態に基づいて白色バックライトからの光の透過を選択的に可能にする。典型的なＩＬＥＤディスプレイでは、各サブピクセルからの光の強度を用いて様々な色の複数のピクセルを生成するために、ピクセル状態に基づいて独立してアドレス可能なＲ、Ｇ、およびＢの複数のＩＬＥＤの大きなアレイが選択的に照光される。典型的なＩＬＥＤディスプレイ構成では、複数の単一放射体チップ（Single Emitter Chips : SECs）が用いられる。カラーフィルタや液晶は不要である。ディスプレイのサイズまたは解像度が増加するにつれて、必要とされるＩＬＥＤチップの総数が増加する。
本発明では、複数のアドレス可能なアレイ要素（Addressable Array Elements : AAEs）のアレイが、複数のアドレス可能なアレイチップ（Addressable Array Chips : AACs）上に製造される。図２は、ＡＡＥｓとＡＡＣｓの関係を示している。これらのアレイチップは、配置されなければならないチップの数および必要とされる相互接続の数を減少させる。
例示的なディスプレイでは、ＡＡＣｓは、隣接する２つの表示ピクセル間の接点（interface）に配置される。次に、ＡＡＣｓを用いて、隣接する複数の表示ピクセルのそれぞれの（ディスプレイの複数の表示サブピクセルを形成する）サブピクセルを選択的に照光することができる。各ＡＡＣは２つ以上の要素（または放射体）を含むので、各ＩＬＥＤチップを用いて、２つ以上の表示サブピクセルを照光することができ、したがって、これらのディスプレイの製造におけるいくつかの重要な配慮が簡略化される。
このようなレイアウトの一例が、複数のピクセル６０２を含むディスプレイ６００を示す図６に提供されている。複数の独立してアドレス可能な放射体６０６ａ〜ｃをそれぞれ含む複数のＩＬＥＤチップ６０４が、各放射体６０６ａ〜ｃが異なる表示ピクセル６０２にあるように、隣接する複数の表示ピクセル６０２間の接点に配置される。複数のＩＬＥＤチップ６０４は、赤色、緑色または青色の複数の放射体（典型的には、単一ＩＬＥＤチップ６０４上の全てが同じ色）を含み、それらの放射体は、各表示ピクセルが各色の少なくとも１つの放射体６０４ａ〜ｃを含むように、隣接する複数の表示ピクセル６０２間の接点（または境界）に配置される。
例示的なディスプレイ６００において、複数のＩＬＥＤチップ６０４は、単色の３つの放射体６０６ａ〜ｃを含み、複数の表示ピクセル６０２は、六角形状を有する。したがって、複数のＩＬＥＤチップ６０４は、図６に示すように、各色の（異なる複数のＩＬＥＤチップからの）２つの放射体が各表示ピクセル６０２にあるように配置される。このように、表示ピクセル６０２の各サブピクセルは、それぞれ異なるＩＬＥＤチップ６０４からの２つの放射体６０６ａ〜ｃを含む。
例示的なディスプレイは、以下の１つまたは複数を含むことができる。
・単色のＩＬＥＤチップ
・各ＩＬＥＤチップは、複数の要素（すなわち、アドレス可能なアレイチップとしても知られる複数のＮｘＭ要素（または放射体）のアレイによって形成された各ＩＬＥＤ）を含む。
・ＡＡＣ内の個別の要素（または放射体）からの光は、１つまたは複数のディスプレイ・サブピクセルを照光するように用いられる。
・ＩＬＥＤチップの電子駆動および制御を可能にするか、または電子ドライバへの接続を有する基板。
複数のＩＬＥＤチップは、２つ以上の独立してアドレス可能なアレイ要素（Addressable Array Elements : AAEs）を有する複数のアドレス可能なアレイチップ（Addressable Array Chips : AACs）として構成されている。ＡＡＣｓ上の複数の要素の位置は、ディスプレイ上のターゲット照光領域に依存する。
本発明では、複数のＩＬＥＤチップは、必要とされるＩＬＥＤチップの総数を減らすように構成され、パッケージングされる（packaged）。
図１には、基本的なＩＬＥＤディスプレイ１００を上から見た図が示されている。各表示ピクセル１０２内には、個別のＩＬＥＤチップ１０４ａ〜ｃがあり、この場合、Ｒ、Ｇ、およびＢの３つの単一ＩＬＥＤチップは単一放射体をそれぞれ含み、つまり、複数のＩＬＥＤチップは、複数の単一放射体チップ（Single Emitter Chips : SECs）である。これらのＩＬＥＤチップ１０４ａ〜ｃは、表示ピクセル１０２の複数の表示サブピクセルを形成し、各チップは、独立してアドレス可能である。簡略化のために、各表示サブピクセルに対して単一の光源／ＬＥＤのみが示されている（すなわち、この図では冗長性（redundancy）はない）ことに留意されたい。
図４には、（図１の構成と同じ構成の）４つの表示ピクセルがあり、ここでは、ＳＥＣｓに基づいてデバイス故障の冗長性が含まれている。図１の構成に冗長性を追加することにより、製造し、実装／相互接続に成功しなければならないチップ数が２倍になる。
標準のＩＬＥＤ型ディスプレイは、各表示サブピクセルに対してＳＥＣを使用する。複数のより大きなディスプレイでは、極めて多数のＩＬＥＤチップ、ピック・アンド・プレースの工程および相互接続が必要となる。上記で概説したように、１９２０ｘ１０８０ディスプレイには、１，２００万個を超える個別ＬＥＤチップが必要である。クラス２規格を満たすため、４つの表示サブピクセルのみが欠陥を有する可能性がある。このことは、そのような複数のディスプレイの製造に非常に重要な課題をもたらす。歩留まり問題を解消するために、デバイスまたは接続の不良に対する冗長性がシステムにおいて構成されている。このことは、概して、各表示サブピクセルに対して２つのＳＥＣを配置することによって達成される。このことは、不合格となるディスプレイの数を減らすことができるが、必要なピック・アンド・プレース処理の工程、必要なＩＬＥＤ材料の量および電子駆動システムの複雑さの大幅に増大させる。製造されたすべてのＩＬＥＤディスプレイに対して、多数の配置を許容しかつ低減するようにピック・アンド・プレースの並列手段が用いられることに留意されたい。しかしながら、このことは、並行処理であっても、デバイス数の増加がデバイス故障の可能性を増大させるため、多数のデバイスを配置することの複雑さを低減させない。このことは、デバイスを選択（ｐｉｃｋ）する失敗、デバイスをリリース（release）こと、デバイスが誤った場所に配置されること、デバイスに電気的に接続できないことに起因する可能性がある。
冗長性のないシンプルなシステムの例が図１に示され、冗長性を備えたシステムが図４に示されている。
本明細書で開示される例示的な方法およびデバイスでは、複数のＩＬＥＤチップは、複数の表示ピクセルを照光するために使用されるアドレス可能な複数のアレイチップ（ＡＡＣ）を含む。１つの例示的なデバイスでは、ＡＡＣは２つのアドレス可能な複数のアレイ要素（ＡＡＥ）（例えば、ＩＬＥＤ放射体）を含む。複数のＩＬＥＤ放射体は、複数のＩＬＥＤ放射体の一方または両方が照光されるように選択的に照光される。ＡＡＣ上の要素の故障の場合、デバイス上の他の能動要素を使用することができる。ＡＡＣを使用するアプローチは、複数のディスプレイのアセンブリのためのピック・アンド・プレースの工程数を５０％削減する。ＡＡＣは、２つの能動素子間の共通接地線を用いて製造されるので、本発明は、表示サブピクセル当たり３つの接続（２つのアノードと１つのカソード）のみを必要とする。対照的に、標準的な解決方法では、各ＬＥＤの１つのアノードと１つのカソードを接続するために、表示サブピクセル当たり４つの接続が必要であり、３３％の増加となる。
別の例示的なディスプレイでは、各ＡＡＣは３つ以上のアドレス可能なアレイ要素（または放射体）を含むことができる。これらのＡＡＣは、ＡＡＣ上の各要素が隣接する表示ピクセル上の異なる表示サブピクセルを照光するように、後で隣接した表示ピクセルにそれぞれ配置可能である。この構成では、このシステムの冗長性を維持しながら、ピック・アンド・プレースの工程数と相互接続数を大幅に削減する。そのような構成の例は、図６に示されている。表示ピクセルの詳細は、図７に示されている。これらの図では、複数の表示ピクセルの境界が点線の六角形で示されている。
図７を参照すると、表示ピクセルＢ ７００は、アドレス可能なアレイチップ１ ７０２上の青色の素子またはアドレス可能なアレイチップ２ ７０４上の青色の素子によって照光され得る。したがって、青色の表示サブピクセルの冗長性は、アドレス可能なアレイチップ１ ７０２上の最も左側の放射体が不良である場合、アドレス可能なアレイチップ２ ７０４によって提供される。同様に、赤色および緑色の表示サブピクセルについては、他のアドレス指摘可能なアレイチップ上の複数の放射体によって冗長性が提供される。上記構成において冗長性を提供するために必要とされるチップの数は、既知の冗長化方法と比較して低減されることに留意されたい。表示ピクセルＢでは、合計６つのアドレス可能なアレイチップが必要とされる。しかしながら、これらのアドレス可能なアレイチップは、それらのアドレス可能なアレイ要素を他の表示ピクセルと共有している。各アドレス可能なアレイチップは、その複数の放射体の３分の１を表示ピクセルＢに提供する。したがって、２つのアドレス可能なアレイチップが、冗長性を持たない他の構成の３つ（図１）または冗長性を有する他の複数の構成の６つ（図４）と対照的に、各表示ピクセルに必要とされる。
アドレス可能な複数のアレイチップの各々はまた、カソード接続を共有してもよい。したがって、接続の総数が低減される。各表示ピクセルについて、６つのアノード（放射体／アクティブ領域の各々に１つ）と（共有される）６つのカソードのうちの３つとがあり、８つの相互接続が得られる。対照的に、冗長性を有する他の複数のＩＬＥＤディスプレイは１２の相互接続を必要とする。
アドレス可能なアレイ要素を表示サブピクセルに配置することは重要な問題ではないことに留意されたい。アドレス可能な複数のアレイ要素の相対的な位置およびピッチは、実際の位置よりも重要である。現在の世代のディスプレイの高分解能のために、故障したアドレス可能なアレイ要素とその代替物との間の距離は、３０〜２００μｍの範囲内にある。この変位は、特に、呼称した複数のピクセルがスクリーン上にランダムに分布している場合には顕著ではない。さらに、「優先（preferred）」ＡＡＥの不良のために代替ＡＡＥを使用しなければならない場合、他の複数の「代替（replacement）」ＡＡＥも選択され得る。使用される「代替（replacement）」ピクセルの数は、誤動作しているピクセルからの距離が増加するにつれて減少する。したがって、不良となった要素によって引き起こされる位置変動の影響は、徐々に起こり、人間の知覚には明らかではない。
上記レイアウトでは、複数の表示サブピクセル間のピッチが視聴者の経験（viewer experience）に合わせて最適化されるように照光され得る「優先」アドレス可能なアレイ要素が存在し得る。大多数の場合、この優先要素は機能し、使用され得る。例えば、１９２０×１０８０ディスプレイには６，２２０，８００の表示サブピクセルがある。これらの表示サブピクセルのうちの１０個が誤動作した場合、冗長性なしでは、このディスプレイは破棄される。しかし、本発明を用いると、これら誤動作している複数のピクセルは、それらの最適でない位置にあるアドレス可能な複数のアレイ要素の０．０００１６％だけで修正することができる。これらの最適でない要素は、すべての可能性においてディスプレイの周りにランダムに分布することに留意されたい。
アドレス可能な複数のアレイチップを用いるＩＬＥＤディスプレイの別の特徴は、光を適切に位置させる複数の光学フィルムまたは複数の光学素子の使用である。このような複数の光学フィルムは、高効率で光を方向付ける機能を有する。本発明では、このような複数の光学フィルムを使用して、表示ピクセルの端部の放射体からの光をその中心に導くことができる。このことは、表示ピクセル内の光の空間的分布の最適化を可能にする。実際には、この光学フィルムは、「代替」要素からの光を、「優先」要素の位置または表示サブピクセル内の適切な位置に近くなるように位置させる。
３色の表示サブピクセルを生成する別の方法は、単色光源を複数の色に変換することである。このことは、従来の複数の蛍光体（phosphor）（例えば、イットリウムアルミニウムガーネット、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、量子ドットまたはコロイド蛍光体（colloid phosphor）を含む多くの材料を用いて達成することができる。５０μｍ未満のオーダーのピクセル直径を有するＬＥＤ等のデバイスの場合、量子ドット溶液（quantum dot solution）は十分な均一性を提供する。そのような構成のために、３つのアドレス可能なアレイ要素を含む青色のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップを単一色で製作することができる。２つの波長に変換する量子ドット材料は、これら要素のうちの２つの要素に対する放射光の経路に配置される。量子ドット蛍光体の効果は、３つの波長の光が単一のチップによって生成されることである。
このアドレス可能なアレイチップは、表示サブピクセルの全体を形成することができ、または２つのアドレス可能なアレイチップは、冗長性を提供するように用いられる。
表１は、本発明と、冗長性を有する標準ＩＬＥＤディスプレイとのディスプレイ製造に関連するいくつかの主要な要因における比較である。各アノードとカソードのコンタクトには１０μｍ２が必要であると仮定する。さらに、両方の接点がデバイスの同じ側にあると仮定する。ＩＬＥＤチップの反対側にコンタクトすることは可能であるが、光源からの光抽出（light extraction）に利用可能な領域を制限するので問題である。「中心のアレイ（Array in Centre）」構成の例を図８に示す。図４は冗長性を備えた標準のＩＬＥＤ構成を示し、図６は「端のアレイ（Array at edges）」構成を示す。
表１：本発明で提案された構成を用いた１９２０×１０８０ＩＬＥＤ型ディスプレイおよび標準的な構成の１９２０×１０８０ＩＬＥＤ型ディスプレイの製造のための種々なパラメータの概要。
特定の例示的なディスプレイでは、複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップは、図８に示すように表示ピクセルの中心にある。別の例示的なディスプレイでは、複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップは表示ピクセルの端部にあり、ＡＡＣの複数の放射体は、複数の表示ピクセルを照光する。別の例示的なディスプレイでは、複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップからの光は、ディスプレイから出射する前に光を適切に位置付ける光学フィルムに結合される。
別の例示的なディスプレイでは、複数の量子ドット蛍光体を有する複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップが用いられて単一チップから複数の波長を生成する。
図９は、例示的なコンピュータデバイス９００のブロック図を概略的に示す。コンピュータデバイスは、例えば、図５〜図８に示すような表示ピクセルを含むディスプレイ９０２に接続される。プロセッサ９０４は、ディスプレイを制御し、ディスプレイの複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップに選択的に電力を供給する。メモリ９０６の形態の非一時的なコンピュータ可読媒体が提供され、この媒体は、プロセッサ９０４によって実行されると、プロセッサに上記のように動作させるプログラム９０８を格納するために使用される。なお、プログラムは、ＣＤ、フラッシュドライブ（flash drive）、搬送波（carrier wave）等の外部のコンピュータ可読媒体９１０から提供され得る。
以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、多数の変更および改変が可能であることが理解されよう。
［番号付けされた付記］
１． 各表示サブピクセルに２つ以上のアドレス可能なアレイ要素が存在してデバイス不良に対する冗長性を提供するようなＩＬＥＤタイプのディスプレイは、
複数のＩＬＥＤチップを含み、
各ＩＬＥＤチップは、アドレス可能な複数のアレイ要素（すなわち、各ＩＬＥＤチップはアドレス可能アレイチップである）を含み、
アドレス可能なアレイチップ内の個々のアドレス可能なアレイ要素からの光は、１つまたは複数の表示サブピクセルを照光するように用いられる。
２． 付記１において、アドレス可能な複数のアレイチップは、ＩＬＥＤチップの電子的な駆動および制御を可能にする基板または電子ドライバへの接続を有する基板と一体化されている。
３． 付記１において、光学フィルムは、複数のアドレス可能なアレイ要素からの光を表示ピクセル内の適切な位置に位置付けるように用いられる。
４． 付記１において、複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイ要素チップが、例えば、赤色、緑色及び青色のような複数の波長を有する。
５． 付記１において、複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップは、主として角に複数の放射体を有する幾何学的形状である。
６． 付記１において、複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップが、表示サブピクセルの中心に配置され、複数のアドレス可能なアレイ要素が、デバイスの不良に対する冗長性が提供されるように選択的に照光される。
７． ＩＬＥＤディスプレイレイアウトであって、
複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップが、複数の表示ピクセルの端部に配置され、冗長性を提供するように複数のアドレス可能なアレイ要素が、２つ以上の表示サブピクセルを照光する、ＩＬＥＤディスプレイレイアウト。
８． ＩＬＥＤディスプレイであって、
冗長性を提供する複数の素子が、アドレス可能なアレイチップ上で共通のカソードを共有する、ＩＬＥＤディスプレイ。
９． 付記２において、制御基板は、アクティブマトリックスである。
１０． 付記２において、制御基板は、パッシブマトリックスである。
１１． 付記１において、複数の波長が各チップによって生成されるように、複数の蛍光体が複数のＩＬＥＤアドレス可能なアレイチップと一体化されている。
１２． 光学フィルムであって、光が表示サブピクセルから放射する前に制御されるようにＩＬＥＤアレイと一体化された光学フィルム。

Claims (19)

  1. ディスプレイであって、
    複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを備え、
    各ＬＥＤチップは、個片化された別個の半導体材料片であり、複数の発光素子を含み、
    各ＬＥＤチップは、
    第１の発光素子が第１の表示ピクセルのサブピクセルを照光するように構成され、第２の発光素子が前記第１の発光素子と同一な波長の光を用いて前記第１の表示ピクセルに隣接する第２の表示ピクセルのサブピクセルを照光するように構成され、各表示ピクセルは複数のサブピクセルを含み、各サブピクセルは異なるＬＥＤチップからのサブピクセルである、ディスプレイ。
  2. 前記第１および第２の発光素子は、無機ＬＥＤまたは有機ＬＥＤのいずれかから選択される、請求項１に記載のディスプレイ。
  3. 各ＬＥＤチップは、複数のアドレス可能なアレイ要素を含み、
    各アドレス可能なアレイ要素は、発光素子を提供する、請求項１または２に記載のディスプレイ。
  4. 各ＬＥＤチップは、基板と一体化され、
    前記基板は、各ＬＥＤチップに制御および電力を提供するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のディスプレイ。
  5. 前記基板は、アクティブマトリックス制御およびパッシブマトリックス制御のいずれかを含む、請求項４に記載のディスプレイ。
  6. 前記複数のＬＥＤチップ上に配置された光学フィルムをさらに備え、
    前記光学フィルムは、各発光素子からの光を方向付けるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
  7. 各ＬＥＤチップは、各発光素子が当該ＬＥＤチップの角に配置されるような幾何学的形状を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のディスプレイ。
  8. 各ＬＥＤチップは、三角形状であり且つ各角に位置付けられた発光素子を有し、
    各表示ピクセルは、六角形状であり、
    各ＬＥＤチップは、隣接する３つの表示ピクセルの交点に位置付けられて隣接する３つの表示ピクセルの各々におけるサブピクセルを形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のディスプレイ。
  9. 各ＬＥＤチップの前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは共通のカソードを共有している、請求項１〜８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
  10. 各ＬＥＤチップは、三角形状であり且つ各角に位置付けられた発光素子を有し、隣接する３つの表示ピクセルの各々におけるサブピクセルを提供する、請求項１に記載のディスプレイ。
  11. 複数のアドレス可能なアレイ要素をさらに備え、
    各アドレス可能なアレイ要素は、発光素子を提供する、請求項１０に記載のディスプレイ。
  12. 前記ＬＥＤチップは、基板と一体化され、
    前記基板は、前記ＬＥＤチップに制御および電力を提供するように構成されている、請求項１０または１１に記載のディスプレイ。
  13. ディスプレイを制御するための方法であって、
    前記ディスプレイの表示ピクセル内に配置された複数の発光素子への電力を制御することを備え、
    前記表示ピクセル内の各発光素子は、異なる発光ダイオード（ＬＥＤ）チップによって提供され、
    各ＬＥＤチップは、個片化された別個の半導体材料片であり、同一な波長の光を放射する複数の発光素子を含み、各ＬＥＤチップの該複数の発光素子はそれぞれ、異なる表示ピクセルのサブピクセルを提供する、方法。
  14. コンピュータデバイスであって、
    複数の表示ピクセルを含むディスプレイであって、各表示ピクセル内の各発光素子は、異なる発光ダイオード（ＬＥＤ）チップによって提供され、各ＬＥＤチップは、個片化された別個の半導体材料片であり、同一な波長の光を放射する複数の発光素子を含み、各ＬＥＤチップの該複数の発光素子はそれぞれ、異なる表示ピクセルのサブピクセルを提供する、ディスプレイと、
    前記ディスプレイに接続され、前記ディスプレイの表示ピクセル内に配置された発光素子への電力を制御するように構成されたプロセッサと、を備えるコンピュータデバイス。
  15. コンピュータ可読コードを備えるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータ可読コードは、コンピュータデバイス上で実行されると、
    ディスプレイの表示ピクセル内に配置された複数の発光要素への電力を制御することを前記コンピュータデバイスに実行させ、
    前記表示ピクセル内の各発光素子は、異なる発光ダイオード（ＬＥＤ）によって提供され、
    各ＬＥＤチップは、個片化された別個の半導体材料片であり、同一な波長の光を放射する複数の発光素子を含み、各ＬＥＤチップの該複数の発光素子はそれぞれ、異なる表示ピクセルのサブピクセルを提供する、コンピュータプログラム。
  16. 請求項１５に記載のコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ可読媒体。
  17. 非一時的コンピュータ可読媒体である、請求項１６に記載のコンピュータ可読媒体。
  18. 各表示ピクセル内の発光素子は、異なる波長の光を放射する、請求項１４に記載のコンピュータデバイス。
  19. 表示ピクセル内に配置された複数の発光素子は、異なる波長の光を放射する、請求項１３に記載の方法。
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