(57)【要約】  本発明は、複数の発光画素を有する受動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイに関する。画素からなる行を選択する手段とある行における画素を駆動する手段を有する駆動回路が提供される。ある画素が選択されていない状態にあり、同時に駆動される画素が選択されている状態にあるとき、該選択されていない状態にある画素が充電又は放電されるのを防止するため、分離手段がそれぞれの画素に接続される。
2005515503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクスに配置される複数の発光画素と、該マトリクスの行に配置され、低い信号レベルと高い選択されていない信号のレベルとを有する選択信号が供給される複数のアドレスバスと、該アドレスバスに直交する複数のデータバスとを有する受動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイであって、
該発光画素のそれぞれは、第一のディスプレイ電極と第二のディスプレイ電極との間に発光層を含んでおり、
それぞれの発光画素は、ある画素が選択されていない状態にあり、別の画素が選択されている状態にあるとき、該選択されていない状態にある画素が充電又は放電されるのを防止するために、該第一のディスプレイ電極と該第二のディスプレイ電極のそれぞれ１つと、該アドレスバスと該データバスのそれぞれ１つとの間に接続され、画素と直列に接続される分離手段と結合される、
ことを特徴とする受動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイ。
【請求項２】
該分離手段はダイオードを含む、
請求項１記載のマトリクス型ディスプレイ。
【請求項３】
該ダイオードは、ショットキーダイオードを含む、
請求項２記載のマトリクス型ディスプレイ。
【請求項４】
それぞれのダイオードと該ダイオードと結合される画素とは、横方向の配置を形成する、
請求項２又は３記載のマトリクス型ディスプレイ。
【請求項５】
それぞれのダイオードと該ダイオードと結合される画素とは、縦方向の配置を形成する、
請求項２又は３記載のマトリクス型ディスプレイ。
【請求項６】
該ショットキーダイオードは、金属層と、半導体高分子材料からなる層とを有するレイヤスタックを含む、
請求項３記載のマトリクス型ディスプレイ。
【請求項７】
該画素は、半導体高分子材料からなる発光層を含み、該半導体高分子材料は、該ショットキーダイオードの半導体高分子材料と同じ組成を実質的に有する、
請求項６記載のマトリクス型ディスプレイ。
【請求項８】
該分離手段は、エレクトロメカニカルスイッチを含む、
請求項１記載のマトリクス型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配置される複数の発光画素、該マトリクスの行に配置され、低い信号レベルと高い選択されていない信号のレベルとを有する選択信号が供給される複数のアドレスバス、及び該アドレスバスと直交する複数のデータバスを有する受動的にアドレス指定される（passive  addressed）マトリクス型ディスプレイに関し、該発光画素のそれぞれは、第一のディスプレイ電極と第二のディスプレイ電極との間に発光層を含んでいる。
【背景技術】
【０００２】
上記受動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイ構成の問題は、選択されていない、逆バイアスされている画素に望まれない電流が流れる可能性がある点であり、このため、該選択されていない画素は、使用することなしに充電及び放電される。これは、スイッチングの遷移に関するデータバスの間での高いピーク電流、及び余分の電力損失を招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この状況は、高分子ＬＥＤ及び有機ＬＥＤディスプレイで特に深刻である。これは、ＬＥＤ層が（１０〜５００ｎｍの薄さであり）非常に薄いことにより引き起こされる。特に、大型ディスプレイの場合には、ＬＥＤで発光するために使用される電流と比較して変位電流が余りに大きくなったときに、キャパシタンスがマトリクス動作を妨げる。
【０００４】
本発明の目的は、上述された問題を克服して、キャパシタンスによる電力損失を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的及び他の目的は、開始節で記載されたタイプのディスプレイにより達成され、本ディスプレイは、それぞれの発光画素が分離手段と結合されており、この分離手段は、ある画素が選択されていない状態にあり、別の画素が選択されている状態にあるとき、該選択されていない状態にある画素が充電／放電されるのを防止するため、第一のディスプレイ電極と第二のディスプレイ電極のそれぞれ１つと、アドレスバスとデータバスのそれぞれ１つとの間に接続されており、かつ画素と直列に接続されている。
【０００６】
本発明の分離手段を取り入れることで、選択されていない状態にある画素に関する望まれない充電／放電を防止することができる。
【０００７】
特別な場合では、画素ダイオードの逆方向における放電電流を許容することが回避される。
【０００８】
分離機能について、エレクトロメカニカルスイッチのような（たとえば、行信号により）電気制御可能な能動的なスイッチが使用される場合があるが、好ましくは、制御信号を必要としない受動的な分離手段が使用される。
【０００９】
この受動的な分離手段は、それぞれのバスとディスプレイ電極との間に適切に配置される（ショットキー）ダイオードの構成であることが有利な場合がある。このショットキーダイオードは、金属層と半導体高分子層を含む層の組み合わせとして実現することができる。ショットキーダイオードのための半導体高分子層は、画素の発光層と同じ組成を有していることが有利な場合がある。このダイオードは、ＬＥＤ画素のアノード側又はカソード側に配置することができる。
【００１０】
本発明は、コモンアノードアドレス指定、コモンカソードアドレス指定、電圧駆動アドレス指定、電流駆動アドレス指定に適用可能であり、本発明は、マイクロディスプレイ技術を使用して有利に応用することができ、この場合、ディスプレイは（モノ）シリコンチップ上に直接製造される。
【００１１】
全てのケースにおいて、短閃光の画素（shorter  pixel）による明るい列に関する問題が回避される。
【００１２】
従来の受動的なアドレス指定では、ある画素と直列に分離スイッチ機能を有する必要がない。実際、そのようにすることは不自然である。結果的に、直列のダイオードをもつ受動的にアドレス指定される発光型マトリクスディスプレイはこれまで知られていない。
【００１３】
画素と直列にあるスイッチの組み合わせは、能動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイでよく知られており、実際には基本である。能動的なアドレス指定では、ある画素は行パルスでオンに切り替わり、次の行パルスまで少なくとも１フレーム期間についてアクティブ状態に保持される。このようにして、画素の輝度は、平均的なディスプレイの輝度に常に等しい。これは、画素当たり、以下の機能を実行するための、ある（ＴＦＴ）エレクトロニクスが追加されることを意味する。
１．データの内容を画素に挿入するためのデータスイッチ
２．ＬＣＤにおいてセルのキャパシタンスを使用することができる間、少なくとも次の行パルスに対して該内容を記憶するメモリ。
３．画素のセルを電源に接続する画素スイッチ。このスイッチは、入力データスイッチと結合される。
【００１４】
米国特許第5,479,280号は、画素当たり２つのスイッチング手段と放電手段を有するアクティブマトリクス型アドレス指定液晶ディスプレイを開示している。第二のスイッチは、冗長であり、処理量を増加する以外には第一優先の機能を有さない。しかし、この構成によれば、直列のダイオードにより漏れが防止される一方で、第一のスイッチの初期のクロストークを補償するために容量性のクロストークが注入される。さらに、このクロストークは、行のスイッチングにより引き起こされるが、本発明のケースでは、分離ダイオード手段（トランジスタ）の主要な機能は、列のアクチベーションの間に分離を行うことである。
【００１５】
米国特許第4,651,149号は、別の能動的にアドレス指定される液晶ディスプレイを開示している。かかるディスプレイの構成では、余分のスイッチ（図３における参照符号３１）が追加され、該スイッチの主要な機能は、電力の損失を防止するために低いＤＣ電流を引き出しつつ、画素電圧の適切な再設定を実行することである。さらに、スイッチ３１は、画素と並列にあるが（３列１４行）、本発明は、画素と直列でのスイッチング動作を提案するものである。
【００１６】
能動的なアドレス指定と受動的なアドレス指定の間の別の違いは、受動的なアドレス指定では、１フレーム期間の間の多くの明るい短閃光の間に発光し、これは、フリッカ効果を回避するために１秒当たり多数回行われる。さらに、本発明で使用されるスイッチ機能は、選択されていない状態にある画素が基本的に逆バイアスの状態から基本的にゼロバイアスの状態まで充電されるのを防止することにある（任意に、材料の閾値電圧に到達しない限り、低い順バイアスの状態まで上昇する可能性がある）。この状況は、選択された状態にある画素が放電するのを防止するためにスイッチが必要とされる米国特許第5,479,280号に記載されているものとは異なる。
【００１７】
本発明の目的及び効果は、以下の説明において部分的に更に述べられ、該説明から部分的に明らかとなり、或いは、本発明を実施することでわかる場合がある。本発明の目的及び効果は、添付図面で特に指摘される構成要素及び組み合わせにより実現及び達成されるであろう。  
本発明の幾つかの実施の形態は、添付図面を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、受動的にアドレス指定されるマトリクス（ポリＬＥＤ）ディスプレイの１列を示している。行（Row）１は、Ｖlow＝０により選択され、他の行は、Ｖhighにより選択されていない。画素１をオンに切替えるため、列電圧Ｖcは、ゼロからＬＥＤの動作電圧Ｖpに上昇しなければならない。この遷移の間、Ｃ2．．Ｃn間の逆電圧は、ＶhighからＶhigh−Ｖpに減少する。これらの画素がオンに切り替わるのを防止するため、この電圧は、典型的な有機材料の値である２Ｖの閾値電圧を超えるべきではない。列のキャパシタに蓄積される全体の電荷は、Ｃ1×Ｖp（＝画素１における電荷）に、アクチベートされていない主に逆バイアスされる他の２．．.ｎの画素に蓄積されている電荷（Ｃ2＋．．．＋Ｃn）×Ｖpを加えたものである。発光時間の終わりで、列電圧はゼロに低下され、全ての電荷が除かれる。スイッチング周波数ｆ（＝ｎ×フレームレート）について、これは、電力の損失を引き起こす。
Ｐc＝ｆ×ｎ×Ｃp×Ｖp×Ｖp
発光するために画素１を介して電荷を除くか、或いは次の充電の間に使用するために電荷を一時的に蓄積することができるが、選択されていない画素２．．．ｎは、使用することなしに充電及び放電される。これは、スイッチング遷移での列の間での高いピーク電流、及び余分な電力損失を招く。別の問題は、画素ｎにおける破線の短絡回路により示される、いわゆる短絡がディスプレイに存在するときに生じる。この画素が選択されたとき、列の電流は、列のラインから低い行ｎの電圧に流れ、光が生成されず、結果的にブラックピクセルとなる。より深刻な悩みは、他の行のうちの１つが選択されたときであり、高い行ｎの電圧が列のラインに強制され、外部の列ノードでのデータ入力信号Ｖcにかかわらず、選択された画素が常にオンに切り替わる。この図では、Ｒcを列の抵抗としている。
【００１９】
問題は、選択されていない逆バイアスされている画素に望まれない電流が流れることであり、大量の電荷の蓄積、及び画素の短絡のケースにおける行−行間の電流を招く。本発明は、望まれない充電／放電を防止するために、たとえばダイオード又はスイッチといった分離手段をそれぞれの画素と直列に追加することで、上記問題を解決する。特別のケースでは、画素ダイオードの逆方向における放電電流を許容することが回避される。選択された行の画素のスイッチのみがオンにならなければならない。先の駆動スキームでは、簡単なダイオードが自動的に逆バイアスにおける非導通状態にするので、この機能を提供する。蓄積される電荷をできるだけ低減するために、この余分なダイオードは、画素のキャパシタンスに比べて小さなキャパシタンス、及び低いオン電圧を有するべきである。
【００２０】
図２は、分離機能がダイオードで実行される実施の形態を概略的に示している。ダイオードは、該ダイオードが選択的なスイッチとして機能するように配置されている。ダイオードのキャパシタンスＣdは、等価な画素のキャパシタンスをＣpからＣe＝（Ｃp×Ｃd）／（Ｃp＋Ｃd）に低下する。必要とされる電圧は、ＶpからＶp＋Ｖdに増加する。これにより、全体の容量性の電力消費
Ｐ＝ｆ×ｎ×Ｃe×（Ｖp＋Ｖd）×（Ｖp＋Ｖd）
となる。
【００２１】
良好なモノシリコン／ショットキータイプのダイオードについて、Ｃd及びＶdの両者は、Ｃp及びＶpのそれぞれに比較して小さく、電力消費を
Ｐ＝ｆ×ｎ×Ｃd×Ｖp×Ｖp
に低減する。
【００２２】
電力消費は、要素Ｃd／Ｃpにより低減することができる。従来のアクティブマトリクス型アドレス指定システムと比較して、更なる利点は、画素を保持するキャパシタにより引き起こされる開口損失がない、電流効率Ｃd／Ａのそれらの低い値で極端に低い画素電流がない、厳密なトランジスタの整合要件がないことである。
【００２３】
図３及び図４は、横方向の画素‐ダイオードの配置を示している。（たとえばシリコンからなる）基板３０の表面には、金属の列電極（アノード）３１、（このケースでは列電極３１の上になる）第一のディスプレイ電極３２、ダイオード素子３３、ＬＥＤスタック３６の（ＩＴＯ）電極３５（アノード）にダイオード素子３３を接続する第二のディスプレイ電極３４（このスタック３６は、高分子又は有機発光材料層を含む場合がある）、透明な行電極（カソード）３７が配置されており、図３における断面図に全てが示されている。  
図４には、結果的に得られる横方向の画素−ダイオードの配置に関する平面図が示されている。
【００２４】
図５及び図６は、縦方向の画素−ダイオードの配置を示している。  
（たとえばシリコンからなる）基板５０の表面には、金属の列電極（アノード）５１、（たとえば高分子又は有機発光材料層を含んでいる場合がある）ＬＥＤスタック５６、（ＩＴＯ）電極５５（ＬＥＤスタック５６のアノード）、金属の行電極５７（ＬＥＤスタック５６のカソード）、行電極５７の上部にある第一のディスプレイ電極５２、第一のディスプレイ電極５２と第二のディスプレイ電極５４との間に挟まれるダイオード素子５３が配置されており、図５における断面図に全てが示されている。  
図６には、結果的に得られる縦方向の画素−ダイオードの配置に関する平面図が示されている。
【００２５】
図７には、駆動スキームの例が示されている。この例では、１度に１ラインずつ情報が書き込まれ、パルス幅変調により明るさが制御される。
【００２６】
４つの例示される行電極に供給される電圧は、参照符号１１ａ〜１１ｄで示されている。時間セグメントに分割することで示されるように、行は１つずつゼロ電位にされており、これらの信号は、それらの目的が所定の時間で特定の行電極を「リリース」することにあるため、変調することは必要ではない。
【００２７】
４つの例示される列電極のうちの１つに供給される電圧は、参照符号１２で示されている。時間セグメントに分割されて示されるように、異なる幅からなる電圧パルス１２ａ〜１２ｄが電極に供給される。第一のパルス１２ａは、信号１１ａに一致し、上側の行電極にゼロ電圧を供給し、結果的にＬＥＤ１３ａがアクチベートされる。第二のパルス１２ｂによりＬＥＤ１２ｂが同様にアクチベートされる等である。ＬＥＤの明るさは、電流により主に決定されるので、電圧駆動の代わりに電流駆動を利用することが得策である。固定電流／パルス幅変調を使用する代わりに、固定幅／電流変調（「振幅変調」）を使用することで明るさを制御することもできる。更にグレイスケールを得るために、パルス幅変調及びパルス振幅変調の組み合わせを使用することができる。行及び列のスイッチング電圧は、１０Ｖの大きさである場合がある。図８は、エレクトロメカニカルスイッチＳ1，Ｓ2．．．Ｓnが分離手段として使用される実施の形態を概略的に示している。
【００２８】
なお、先に説明された好適な実施の形態に関する多くの変更を当業者により実現することができる。たとえば、他の適切な材料をＬＥＤスタック又はダイオードのために使用することができる。また、ダイオードは、意図された機能が達成される限り、電極間に異なるやり方で配置することができる。さらに、原理的に、２つのセットの電極間の電流の流れに基づくいずれかのタイプのディスプレイについて、本発明を実現することができる。この場合、画素の改善されたアドレス指定を達成することが望まれる。
【００２９】
要約すると、本発明は、複数の発光素子を有する受動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイに関する。画素からなる行を選択する手段、及び行における画素を駆動する手段を有する駆動回路が提供される。ある画素が選択されていない状態にあり、同時に駆動される画素が選択されている状態にあるとき、該選択されていない状態にある画素が充電／放電されるのを防止するために、分離手段がそれぞれの画素に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の受動的なアドレス指定マトリクスディスプレイの回路の一部である。
【図２】本発明の実施の形態に係る受動的にアドレス指定されるマトリクス型ディスプレイの回路の一部である。
【図３】本発明のマトリクスディスプレイの横方向の画素−ダイオード配置（基本コンポーネント）を通した断面図である。
【図４】図３の基本コンポーネントに関する（平面）図である。
【図５】本発明のマトリクス型ディスプレイの垂直方向の画素−ダイオード配置（基本コンポーネント）を通した断面図である。
【図６】図５の基本コンポーネントに関する（平面）図である。
【図７】ＬＥＤディスプレイユニットをアドレス指定するパルスを示すタイミングチャートである。
【図８】エレクトロメカニカルスイッチの構成での能動的な分離手段を使用した本発明の実施の形態に係るマトリクスディスプレイを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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