(57)【要約】本発明は、パッシブマトリクス型自発光表示素子１を電圧駆動するための駆動構成に関し、駆動構成は、自発光ディスプレイ素子１間に電圧を印加する電圧印加回路３、オン状態とオフ状態との間で該電圧を切替えるためのスイッチ素子４、駆動サイクルの間に該電圧印加回路３により該自発光表示素子１に伝送される全電荷をモニタする電荷モニタユニット５、及び駆動サイクルの間に、該電圧印加回路３により該自発光表示素子１に予め決定された全電荷が伝送されたとき、該スイッチ素子をオフ状態に切替えるために配置されるフィードバック回路９を含んでいる。また、本発明は、複数のかかる発光素子１を含む、パッシブマトリクス型自発光表示装置と同様に、かかる表示素子１を駆動する方法に関する。
2005539263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブマトリクス型自発光表示素子を電圧駆動する駆動装置であって、
該自発光表示素子の間に電圧を印加する電圧印加手段と、
オン状態とオフ状態との間で該電圧を切替えるスイッチ手段と、
駆動サイクルの間に、該電圧印加手段により該自発光表示素子に伝送される全電荷をモニタする電荷モニタユニットと、
予め決定された全電荷が該駆動サイクルの間に該電圧印加手段により該自発光表示素子に伝送されたとき、該スイッチ手段をオフ状態に切替えるために構成されるフィードバック手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
該電荷モニタユニットは、該表示素子を通して供給される電流を感知する電流センサを有する、
請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
該電流センサは、抵抗又は電流フォロワを有する、
請求項２記載の駆動装置。
【請求項４】
該電荷モニタユニットは、該自発光表示素子に伝送されたモニタされた全電荷を取得するため、該電流センサからの測定された電流信号を積分する積分装置を更に有する、
請求項２記載の駆動装置。
【請求項５】
該積分装置は、演算増幅器を有する、
請求項４記載の駆動装置。
【請求項６】
該フィードバック手段は、該モニタされた全電荷を該予め決定された全電荷と比較して、該モニタされた全電荷が該予め決定された全電荷に等しくなったときに、該スイッチ手段にスイッチオフ信号を送出する、
請求項１記載の駆動装置。
【請求項７】
該コンパレータは、演算増幅器を含む、
請求項６記載の駆動装置。
【請求項８】
該自発光表示素子は、ポリマー、有機発光素子又は無機発光素子のうちの１つである、
請求項１記載の駆動装置。
【請求項９】
パッシブマトリクス型自発光表示素子を駆動する方法であって、
該表示素子の間に駆動電圧を印加するステップと、
該駆動電圧が印加されている間に、該表示素子に伝送される全電荷をモニタするステップと、
予め決定された電荷が該表示素子に伝送されたときに、該駆動電圧の印加を中断するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
複数のラインに配置される複数の発光素子を含むパッシブマトリクス型自発光ディスプレイ装置であって、該ディスプレイ装置は、ライン毎に走査されるように構成され、ラインに垂直な列における発光素子のそれぞれは、請求項１に記載される駆動装置により駆動されるために配置され、ラインにおける全ての発光素子は、該ラインにおける全ての発光素子にコモン電圧を供給するコモン電圧印加手段に接続されるために配置される、
ことを特徴とするパッシブマトリクス型自発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブマトリクス型自発光表示素子の電圧駆動のための駆動装置に関する。また、本発明は、複数の自発光型素子を含むパッシブマトリクス型自発光表示装置と同様に、かかる表示素子を駆動するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
より多くのディスプレイアプリケーションでは、有機発光ディスプレイ（スモールモジュール又はポリマーベース）又は有機発光ディスプレイのような発光マトリクスディスプレイは、たとえば液晶ディスプレイの薄膜及びフレキシブルの代替として使用されている。発光マトリクスディスプレイの基本装置構成は、構造化された電極又はアノード、対向電極又はカソード、及びアノードとカソードとの間に挟まれている発光層を本質的に有している。パッシブマトリクス型ディスプレイでは、アノードは、アノード列（又はそれらの方向に依存してアノード行）とも呼ばれる、個別のパラレルアノードストリップからなるセットを有しており、それぞれは、電流源又は電圧源に接続されている。さらに、カソードは、このケースでは、カソード行（それらの方向に依存してカソード列）とも呼ばれる、個別のパラレルカソードストリップからなるセットをも有している場合があり、それらの方向は、アノードストリップ又は列に本質的に垂直である。かかるアノードとカソードとの交差ポイントは、該表示装置の画素又は発光素子を画定し、アノード及びカソードのパターンは、画素マトリクスを画定する。
【０００３】
発光画素は、発光層を通して順電流が引き出されたときに本質的に光を発生し、電流は、該アノード／カソードパターンにより印加される。光は、アクティブ領域をフォトン、すなわち光として部分的に放出された過剰なエネルギーと再結合する電子／ホールの対から生じる。発生されたフォトンの数（すなわち、ディスプレイの明るさ）は、アクティブ層に注入される電子／ホールの数、すなわち装置に流れる電流に依存する。効率（電流当たりの明るさ）は、電流それ自身に僅かに依存する。
【０００４】
電圧の観点で、挙動は非常に異なって見える。ダイオードは、通常、順方向において強い電流−電圧依存性（境界条件に依存して指数関数又は二次方程式）を示す。開始電圧の周辺及び開始電圧を超えて、電流は電圧と共に劇的に増加する。これより、明るさは、印加電流よりも印加電圧に非常に依存することが結論付けられる。
【０００５】
先に基づいて、パッシブに駆動される発光マトリクス型ディスプレイを駆動する本質的に２つの方法が存在し、すなわち電圧駆動及び電流駆動であって、それらの基本形式では、当業者にとって公知である。それぞれのケースでは、電圧源又は電流源は画素に印加され、これにより発光材料を通して電流が流れる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電圧駆動の主要な利点は、電圧駆動源を設計するために（付加的な損失を生じる）コンプライアンス電圧のような付加的な電圧が必要ないこと、及び寄生的なディスプレイ容量を付加的な手段なしに迅速に充電することができることである。しかし、先に従って、輝度レベルは、電圧変化に対して非常に感度が高くなり、したがって良好に制御された電圧源が設計されなければならない。さらに、直列抵抗は、発光素子間の電圧を低減する。この抵抗がディスプレイ上の画素の位置に依存するので、クロストーク及びアーチファクトは、表示された画像の品質を顕著に乱す場合がある。
【０００７】
電流駆動に関して、主要な利点は、良好なグレイスケール制御であり、ディスプレイアーチファクトが少なくなる。しかし、大部分の電流源の設計についてコンプライアンス電圧が必要であるので、これは、ディスプレイドライバにおいて付加的な損失となる（典型的には２０％）。さらに、ディスプレイ容量の充電はできるだけ早く行われるべきであるので、電流駆動のケースにおいて、付加的なブーストソースが必要とされる。さらに、制御された電流源は、多数のシリコン領域を必要とし、製造するためにコストがかかる。さらに、電流駆動と電圧駆動の両方のケースでは、電流／電圧源は、所望のグレイスケール値を達成するために、振幅又はパルス幅のいずれかにより変調されなければならない。しかし、かかる変調されたソースは、生成するために幾分コストがかかる。
したがって、パッシブマトリクス型自発光表示素子のための改善された駆動装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、先に記載された少なくとも幾つかの問題を克服するパッシブマトリクス型自発光表示素子を提供することにある。本発明は、独立の請求項により定義される。従属の請求項は、有利な実施の形態を定義している。
【０００９】
この目的及び他の目的は、パッシブマトリクス型自発光表示素子の電圧駆動のための駆動装置により達成され、該駆動装置は、該自発光表示素子間に電圧を印加するための電圧印加手段、オン状態とオフ状態との間で該電圧を切替えるためのスイッチ手段、駆動サイクルの間で該電圧印加手段により該自発光表示素子に伝送される全電荷をモニタするための電荷モニタユニット、及び予め決定された全電荷が、駆動サイクルの間に該電圧印加手段により該自発光表示素子に伝送されたときに、該スイッチ手段をオフ状態に切替えるために構成されるフィードバック手段を有している。この構成は、伝送された全電荷のみが考慮される必要があるので、精度に関する厳しい要件をもたない電圧源が使用される場合があるという利点を有する。電流源が使用されるときに必要とされるコンプライアンス電圧が全体のモジュールなしで済ませることができるので、電力消費量は、大幅に低減される。これは、（振幅又はパルス幅の変調が必要とされない）小型のドライバが使用されるとき、ディスプレイのコストを低減することができ、このソースを実現するための開発の努力が必要とされない。さらに、優れた明るさ制御が達成され、低いクロストーク、良好な表示の一様性及び少ないアーチファクトを生じる。さらに、電圧源が使用されるとき、キャパシタンスの充電は、むしろ迅速に行うことができ、この態様では（電流駆動が適用されるとき、余分の電流パルスのような）付加的な手段が必要とされない。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、該電荷モニタユニットは、電荷を測定する比較的率直な手段である、表示素子を通して供給された電流を感知する電流センサを有している。適切には、該電流センサは、抵抗又は電流フォロワを有している。抵抗は、動作ポイントにおける画素の抵抗よりも小さいマグニチュードのオーダである値を有することが好ましい。適切には、該電荷モニタユニットは、該自発光表示素子に伝送されるモニタされる全電荷を得るため、該電流センサから測定される電流信号を積分するための積分装置を更に有している。これは、輝度制御が積分された量を介して行われるので、システムが乱れに鈍感であるという利点を有する。
【００１１】
該積分装置は、演算増幅器を適切に有している。
電流の感知及び積分は、自発光型表示素子と直列に接続されるキャパシタにより実行される場合もあり、該キャパシタ間の電圧は、積分された電流、すなわち全電荷に直接的に比例している。
【００１２】
さらに、該フィードバック手段は、予め決定された全電荷とモニタされた全電荷を比較するために構成され、モニタされた全電荷が該予め決定された全電荷に等しくなるとすぐ、スイッチオフ信号を該スイッチング手段に送出するコンパレータを有していることが好ましい。これは、所望のスイッチオフ機能を可能にするシンプルなやり方である。好ましくは、該コンパレータは、演算増幅器を有している。
【００１３】
自発光型表示素子は、適切にはポリマー、有機、無機発光素子である。
【００１４】
先の目的及び他の目的は、以下のステップを含むパッシブマトリクス型自発光表示素子を駆動する方法によっても達成され、該方法は、該表示素子間に駆動電圧を印加するステップ、該駆動電圧が印加されている間に、該表示素子に伝送される全電荷をモニタするステップ、及び予め決定された電荷が該表示素子に伝送されたときに、駆動電圧の印加を中断するステップを含んでいる。先に説明されたのと同様なやり方で、本方法は、発光素子に伝送された全電荷のみが重要であるので、精度に関する低い要件で電圧源を使用する可能性に与えるものである。
【００１５】
最後に、先の目的及び他の目的は、パッシブマトリクス型自発光表示装置により達成され、本表示装置は、複数のラインで配置される複数の発光素子を有し、該ディスプレイは、ライン毎に走査されるように配置され、ラインに垂直な列における発光素子のそれぞれは、請求項１に記載されるように、駆動装置により駆動されるように構成され、走査の間、ラインにおける全ての発光素子は、そのラインにおける全ての素子にコモン電圧を供給するコモン電圧印加手段に接続されるように構成される。これにより、表示装置のシンプルな構成が可能であって、先に説明されたのと同じやり方で、本表示装置は、精度に関して比較的に低い要件に従う電圧源を使用して印加される場合がある。
本発明は、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態により更に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、発光ダイオード１の行Ｒ１，Ｒ２，．．．及び列Ｃ１，Ｃ２，．．．からなるマトリクスを示している。マトリクスの左手側に示されるように、行Ｒ１，Ｒ２，．．．は、パルス状の行電圧を連続的に受信する。発光素子１が、その列電圧が低い間に、列Ｃ１，Ｃ２，．．．，へのそのコネクションを介して正の列電圧を受ける場合、電流は素子１を通して流れ、素子１は発光する。図１の例に示される波形に基づいて、破線で示されるエレメントは発光する。
【００１７】
本実施の形態の主要な実施の形態は、以下に説明され、図２に概念的に示されている。図２は、単一の発光ダイオード素子１の駆動構成を開示している。該発光ダイオード素子１と並列に接続されているキャパシタ２は、ノードＡとノードＢとの間に存在する寄生容量を表している。発光ダイオード素子１及びキャパシタ２は、アノードのような第一のラインと接続される第一のコネクションポイントＡと、カソードのような第二のラインと接続されている第二のコネクションポイントＢとの間に接続されている。該第一のラインは、一方の端で第一のスイッチＳ１を介して電源電圧Ｖ+に接続され、第二のスイッチＳ２を介してグランドに接続されている。第一のスイッチＳ１及び第二のスイッチＳ２を介して、第一のコネクションポイントＡの電圧を制御することができる。
【００１８】
同様なやり方で、該第二のコネクションポイントＢは、一方の端で駆動構成を介して電圧源３に接続され、第四のスイッチＳ４を介してグランドに接続されている。本発明は、かかる駆動構成に関連する。基本的に、駆動構成は、第二のコネクションポイントＢと電圧源３との間に直列に配置される、スイッチ手段４及び電荷モニタユニット５を有している。スイッチング手段４は、オン状態とオフ状態との間で切替えられるように配置される。図２に示される実施の形態では、スイッチ手段４は、第三のスイッチＳ３により構成される。電荷モニタユニット５は、第三のスイッチＳ３と第二のコネクションポイントＢとの間に配置される電流センサ７、及び該電流センサ７と並列に接続される積分装置を本質的に有している。電流センサ７により検出される電流は、電圧源３により該発光素子ダイオード素子１に伝送される電荷の測定値であり、該積分装置８により時間を通じてこの測定値を積分することで、該発光ダイオード素子１に伝送される全電荷の測定値が得られる。この測定値は、積分装置８の出力である。
【００１９】
駆動構成はコンパレータ９を有しており、このコンパレータは、積分装置８の出力と接続されている積分値入力１３、及び画像発生回路（図示せず）からの該発光素子１の所望のグレイスケール値（すなわち、所望の輝度又はグレイスケール値について要求される所望の全体の伝送される電荷を表す値）に関する情報を受けるグレイ値入力１４を含んでいる。コンパレータ９は、該積分装置８の出力を所望の画素のグレイスケールの値と連続的に比較するために構成されている。さらに、コンパレータ９は、積分された全電荷の値と比較されたとき該グレイスケール値の入力１４の値に基づいて、該オン状態と該オフ状態との間での切り替えのためのスイッチ手段４を制御するために構成され、積分装置からの出力が所望の値に等しいときにスイッチ手段をスイッチオフして、これにより電圧源３を接続解除するために構成される。
【００２０】
先の駆動構成の機能は以下のようである。ライン走査動作の開始で、好ましくは、ディスプレイキャパシタンスの充電後に、スイッチ手段４は、オン状態に設定され、したがって電圧源１１は、該電荷モニタユニット５の電流センサ７を介して該発光ダイオード素子１に電流（電荷）を伝送させる。発光ダイオード素子に伝送される全電荷は、積分装置８により得られ、全ての伝送された電荷情報は、該コンパレータ９に連続的に伝送される。コンパレータ９では、全ての伝送された電荷情報は、所望のグレイスケールの値、すなわちその画素又は発光素子のための所定の明るさ又はグレイスケール値のために必要とされる所望の全ての伝送された電荷を表す値と比較される。したがって、測定された全ての伝送された電荷が所望の値に等しくなるとすぐ、コンパレータ９は、スイッチング信号をスイッチ手段４に送出するために構成され、これによりスイッチはオフ状態にされ、該発光ダイオード素子１への電荷の伝送が中断される。次のライン走査の開始で、スイッチング素子は、オン状態に再び設定され、積分器８がリセットされ、次のラインの画素の要求される明るさに対応する新たなグレイスケール値の入力１４が供給され、先のプロセスが繰り返される。
【００２１】
本発明の先の原理的な実施の形態では、電荷モニタユニット５は、電流センサ７を含んでおり、この電流センサは、発光ダイオード素子１と比較して小さな抵抗値を有するシンプルな抵抗により構成される場合がある。代替的に、電流フォロワ、又は別の適切な手段として、電流センサ７が実施される場合がある。積分装置８は、たとえば、演算増幅器構成１０を含んでいる場合があり、この演算増幅器構成は、図３を参照して、電流センサ７を介して本質的に接続されている。電流の感知及び積分は、自発光表示素子と直列に接続されるキャパシタにより実行される場合もあり、該キャパシタ間の電圧は、積分された電流すなわち全電荷に直接的に比例している。第二の演算増幅器１１は、該コンパレータを更に構成する場合がある。積分装置及びコンパレータの両者に関する標準的な演算増幅器の使用は、容易かつ製造するのにコスト的に効果的である構成となる。
【００２２】
先に述べたように、図２及び図３に開示される図は、単一の発光ダイオード素子１のみの駆動構成を示している。しかし、表示を発生するため、幾つかのかかる発光素子１は、図１に開示されるように、マトリクス上に配置される。該発光素子１のそれぞれの列は、本発明に係る駆動構成に接続される。しかし、電圧源３は、ディスプレイのライン（行）における全ての発光素子について共通の電圧源であることが好ましい場合がある。これにより、個々の発光素子のグレイスケール値又は明るさは、それぞれの駆動構成へのグレイスケール入力１３により調整される間、コモン電圧は、ライン走査（ディスプレイはライン毎に走査される）の間の全ての画素に容易に印加される場合がある。
【００２３】
最後に、本発明の背後の基本的な概念は、発光ダイオード素子について、放出された光は、発光材料を流れる電流に多かれ少なかれ依存することである。特定の光の「量」がフレーム当たり生成される必要があるので（グレイ値）、これは、発光素子／画素を通して伝送される必要な全電荷に変換する。素子が発光している間、この全電荷が（画素当たり）モニタされる場合、それぞれの画素の明るさ制御が実施可能である。これは、十分な電荷／光が変換／発生されている時間にエネルギー供給が正確にスイッチオフされることが保証される限り、如何なる電圧源が使用される場合があることを意味している。これらの要件は、正確な電圧値が非常に重要である電圧駆動ディスプレイに現在課されている要件よりも非常に低い。したがって、本発明に係る構成によれば、より費用効率の高い電圧源が使用される場合がある。
【００２４】
また、電荷制御は、充電されるべきディスプレイ容量を考慮されなければならない。これは、それぞれのグレイスケール情報に追加される電荷のオフセットに単に変化する。別の代替は、ディスプレイキャパシタンスをはじめに充電し、その後、充電制御を開始することである。
【００２５】
したがって、本発明は、低電力、良好な輝度制御、低いクロストーク、及び低い労力のような、電圧及び電流駆動の利点を組み合わせる、（たとえば、ポリマー発光ダイオードといった）発光技術に基づいて、駆動構成がパッシブマトリクス型自発光ディスプレイについて達成されることを可能にするものである。結果的に、パッシブ駆動型発光ダイオードディスプレイの簡単性及び効率は、本発明を使用して、ライン毎にかかるディスプレイを走査することで大幅に増加される場合がある。
【００２６】
本発明は、パッシブ駆動型ポリマー発光ディスプレイ、有機発光ディスプレイ又は無機発光ディスプレイのような、複数のディスプレイ構成で使用される場合があることを述べておく。
【００２７】
なお、先に説明された実施の形態は、本発明を限定するよりはむしろ例示するものであり、当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなしに多くの代替的な実施の形態を設計することができる。請求項では、括弧の間に位置される参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語「有する“comprising”」は、請求項に列挙された構成要素又はステップ以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。構成要素に先行する単語“a”又は“an”は、複数のかかる構成要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの固有な構成要素を含むハードウェアにより、及び適切にプログラムされたコンピュータにより実現することができる。幾つかの手段を列挙している装置の請求項では、多数のこれら手段が同一のハードウェアにより実現することができる。所定の手段が相互に異なる従属の請求項で引用されるという事実は、これらの手段の組み合わせが利用するために使用することができないことを示していない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】コモンカソードのコンセプトでライン毎にアドレス指定される、パッシブ駆動型発光ダイオードディスプレイの概念図である。
【図２】本発明に係る電荷制御による、画素の駆動装置の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電荷制御による、画素の電圧駆動構成の概念図である。
【図１】
2005539263.tif 000003
【図２】
2005539263.tif 000004
【図３】
2005539263.tif 000005
【国際調査報告】
2005539263.tif 000006
2005539263.tif 000007