(57)【要約】  いずれもＥＬエミッターの電流密度及び使用経過時間に対応する輝度及び色度を有するエレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化の補償が実行される。測定された使用経過時間に基づいて、異なる黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度が選択され、それぞれが他の２つの電流密度において放射される光とは測色的に識別可能である放射光に対応する。選択された放射時間のそれぞれのパーセンテージが、電流密度ごとに計算され、指定輝度及び指定色度を生成する。ＥＬエミッターの使用経過時間を問わず、選択された放射時間中にＥＬエミッターの積分光出力が指定輝度及び指定色度と測色的に識別不可能であるように、放射時間の計算されたそれぞれのパーセンテージにわたってＥＬエミッターに電流密度が与えられる。
2014510295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化を補償するための方法であって、
ａ）電流を受信し、輝度及び色度を有する光を放射するための前記ＥＬエミッターを配設することであって、該輝度及び該色度はいずれも該電流の密度及び該ＥＬエミッターの使用経過時間に対応することと、
ｂ）前記ＥＬエミッターに前記電流を与えるために前記ＥＬエミッターに電気的に接続される駆動回路を配設することと、
ｃ）前記ＥＬエミッターの前記使用経過時間を測定することと、
ｄ）前記測定された使用経過時間に基づいて異なる黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度を選択することであって、
ｉ）前記選択された黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度において、前記放射された光はそれぞれの黒輝度、第１の輝度及び第２の輝度、並びにそれぞれの黒色度、第１の色度及び第２の色度を有し、
ｉｉ）前記各黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のそれぞれの輝度は他の２つの輝度から測色的に識別可能であるか、又は該各黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のそれぞれの色度は他の２つの色度から測色的に識別可能であり、
ｉｉｉ）前記黒輝度は選択された視感度しきい値未満であり、前記第１の輝度及び前記第２の輝度は前記選択された視感度しきい値以上であることと、
ｅ）前記ＥＬエミッターのための指定輝度及び指定色度を受信することと、
ｆ）前記指定輝度と、前記指定色度と、前記黒輝度及び前記黒色度、前記第１の輝度及び前記第１の色度並びに前記第２の輝度及び前記第２の色度と、を用いて、選択された放射時間のそれぞれの黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ及び第２のパーセンテージを計算することであって、該黒のパーセンテージ、該第１のパーセンテージ及び該第２のパーセンテージの合計は１００％以下であることと、
ｇ）前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージを前記駆動回路に与えることであって、それにより、前記駆動回路は、前記選択された放射時間の前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージにわたってそれぞれ前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度を前記ＥＬエミッターに与え、その結果、前記選択された放射時間中に前記ＥＬエミッターの積分光出力は、前記指定輝度及び前記指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な出力輝度及び出力色度を有し、それにより、前記ＥＬエミッターの前記経時変化が補償されることと、
を含む、エレクトロルミネッセントデバイスの経時変化を補償するための方法。
【請求項２】
前記駆動回路は前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度のみを与える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＥＬエミッターは広帯域エミッターである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記黒電流密度は０．０２ｍＡ／ｃｍ２未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップｄは、前記使用経過時間を前記選択された黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度にマッピングするルックアップテーブルを与えることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージの前記合計は１００％に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記駆動回路はそれぞれ途切れない期間にわたって前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度をそれぞれ与える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージの前記合計は１００％未満であり、前記駆動回路は、連続した電流密度間において電流ランプを前記ＥＬエミッターに与える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電流ランプは正弦波である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＥＬエミッターは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）エミッターである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化を補償するための方法であって、
ａ）電流を受信し、輝度及び色度を有する光を放射するための前記ＥＬエミッターを配設することであって、該輝度及び該色度はいずれも該電流の密度及び該ＥＬエミッターの使用経過時間に対応することと、
ｂ）前記ＥＬエミッターに前記電流を与えるために前記ＥＬエミッターに電気的に接続される駆動回路を配設することと、
ｃ）前記ＥＬエミッターの前記使用経過時間を測定することと、
ｄ）前記測定された使用経過時間に基づいて異なる黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度を選択することであって、
ｉ）前記選択された黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度において、前記放射された光はそれぞれの黒輝度、第１の輝度、第２の輝度及び第３の輝度、並びにそれぞれの黒色度、第１の色度及び第２の色度を有し、
ｉｉ）前記各黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度のそれぞれの輝度は他の３つの輝度から測色的に識別可能であるか、又は該各黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度のそれぞれの色度は他の３つの色度から測色的に識別可能であり、
ｉｉｉ）前記黒輝度は選択された視感度しきい値未満であり、前記第１の輝度、前記第２の輝度及び前記第３の輝度は前記選択された視感度しきい値以上であることと、
ｅ）前記ＥＬエミッターのための指定輝度及び指定色度を受信することと、
ｆ）前記指定輝度と、前記指定色度と、前記黒輝度及び前記黒色度、前記第１の輝度及び前記第１の色度、前記第２の輝度及び前記第２の色度並びに前記第３の輝度及び前記第３の色度と、を用いて、選択された放射時間のそれぞれの黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ及び第３のパーセンテージを計算することであって、該黒のパーセンテージ、該第１のパーセンテージ、該第２のパーセンテージ及び該第３のパーセンテージの合計は１００％以下であることと、
ｇ）前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ、前記第２のパーセンテージ及び前記第３のパーセンテージを前記駆動回路に与えることであって、それにより、前記駆動回路は、前記選択された放射時間の前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ、前記第２のパーセンテージ及び前記第３のパーセンテージにわたってそれぞれ前記黒電流密度、前記第１の電流密度、前記第２の電流密度及び前記第３の電流密度を前記ＥＬエミッターに与え、その結果、前記選択された放射時間中に前記ＥＬエミッターの積分光出力は、前記指定輝度及び前記指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な出力輝度及び出力色度を有し、それにより、前記ＥＬエミッターの前記経時変化が補償されることと、を含む、エレクトロルミネッセントデバイスの経時変化を補償するための方法。
【請求項１２】
前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ、前記第２のパーセンテージ及び前記第３のパーセンテージの前記合計は１００％に等しい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記駆動回路はそれぞれ途切れない期間にわたって前記黒電流密度、前記第１の電流密度、前記第２の電流密度及び前記第３の電流密度をそれぞれ与える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記駆動回路は前記黒電流密度、前記第１の電流密度、前記第２の電流密度及び前記第３の電流密度のみを与える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化を補償するための方法であって、
ａ）デバイス面を有するデバイス基板を配設することと、
ｂ）電流を受信し、輝度及び色度を有する光を放射するための前記ＥＬエミッターを配設することであって、該輝度及び該色度はいずれも該電流の密度及び該ＥＬエミッターの使用経過時間に対応し、該ＥＬエミッターは前記デバイス基板の前記デバイス面上に配置されることと、
ｃ）前記デバイス基板とは異なり、かつ独立しているチップレット基板を有する集積回路チップレットを配設することであって、該チップレットは前記ＥＬエミッターに電流を与えるために前記ＥＬエミッターに電気的に接続される駆動回路を含み、該チップレットは、前記デバイス基板の前記デバイス面上に位置し、かつ固定されることと、
ｄ）前記ＥＬエミッターの前記使用経過時間を測定することと、
ｅ）前記測定された使用経過時間に基づいて異なる黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度を選択することであって、
ｉ）前記選択された黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度において、前記放射された光はそれぞれの黒輝度、第１の輝度及び第２の輝度、並びにそれぞれの黒色度、第１の色度及び第２の色度を有し、
ｉｉ）前記各黒電流密度、該第１の電流密度及び該第２の電流密度のそれぞれの輝度は他の２つの輝度から測色的に識別可能であるか、又は該各黒電流密度、該第１の電流密度及び該第２の電流密度のそれぞれの色度は他の２つの色度から測色的に識別可能であり、
ｉｉｉ）前記黒輝度は選択された視感度しきい値未満であり、前記第１の輝度及び前記第２の輝度は前記選択された視感度しきい値以上であることと、
ｆ）前記ＥＬエミッターのための指定輝度及び指定色度を受信することと、
ｇ）前記指定輝度と、前記指定色度と、前記黒輝度及び前記黒色度、前記第１の輝度及び前記第１の色度並びに前記第２の輝度及び前記第２の色度と、を用いて、選択された放射時間のそれぞれの黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ及び第２のパーセンテージを計算することであって、該黒のパーセンテージ、該第１のパーセンテージ及び該第２のパーセンテージの合計は１００％以下であることと、
ｈ）前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージを前記駆動回路に与えることであって、それにより、前記駆動回路は、前記選択された放射時間の前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージにわたってそれぞれ前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度を前記ＥＬエミッターに与え、その結果、前記選択された放射時間中に前記ＥＬエミッターの積分光出力は、前記指定輝度及び前記指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な出力輝度及び出力色度を有し、それにより、前記ＥＬエミッターの前記経時変化が補償されることと、
を含む、エレクトロルミネッセントエミッターの経時変化を補償するための方法。
【請求項１６】
前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージの前記合計は１００％に等しい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記駆動回路はそれぞれ途切れない期間にわたって前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度をそれぞれ与える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージの前記合計は１００％未満であり、前記駆動回路は、連続した電流密度間において電流ランプを前記ＥＬエミッターに与える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電流ランプは正弦波である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＥＬエミッターは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）エミッターである、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのような固体エレクトロルミネッセント（ＥＬ）フラットパネルディスプレイ及びランプに関し、より詳細には、エレクトロルミネッセントディスプレイ構成要素の使用による性能の変化を補償する手段を有する、そのようなディスプレイに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本発明の譲受人に譲渡された、同時係属中の、Winters他によって２００８年８月１４日に出願された「OLED device with embedded chip driving」と題する米国特許出願第１２／１９１，４７８号（米国特許出願公開第２０１０／００３９０３０号）と、本発明の譲受人に譲渡された、Hamer他によって２００８年１１月１７日に出願された「Compensated drive signal for electroluminescent display」と題する米国特許出願第１２／２７２，２２２号（米国特許出願公開第２０１０／０１２３６４９号）と、本発明の譲受人に譲渡された、White他によって２０１１年１月３１日に出願された「Electroluminescent device multilevel-drive chromaticity-shift compensation」と題する米国特許出願第１３／０１７，６５７号と、が参照され、それらの開示は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【０００３】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスは、ディスプレイデバイス及び固体照明（ＳＳＬ）ランプにおいて用いられる。ＥＬディスプレイは、アクティブマトリックス及びパッシブマトリックスの両方の制御方式を利用し、複数のサブピクセルを利用することができる。各サブピクセルは、ＥＬエミッターと、ＥＬエミッターの中に電流を流すための駆動トランジスタとを含む。サブピクセルは通常２次元アレイに配列され、サブピクセルごとに行アドレス及び列アドレスを有し、サブピクセルに関連付けられるデータ値を有する。赤色、緑色、青色及び白色のような異なる色のサブピクセルをグループにして、ピクセルを形成する。ＥＬランプは、定電流若しくは定電圧駆動方式、又は交流電流若しくは交流電圧駆動方式を利用することができる。それらのランプは、低電圧において動作する単一の大面積ＥＬエミッター、ランプが高電圧において動作するように直列に配列される複数の小面積ＥＬエミッター、及び当該技術分野において既知である他の構成を含むことができる。ＥＬデバイスは、コーティング可能無機発光ダイオード（coatable-inorganic light-emitting diode）、量子ドット及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む、種々のエミッター技術から作製することができる。
【０００４】
ＥＬエミッターは有機材料の薄膜を通って流れる電流を用いて、光を生成する。ＯＬＥＤエミッターにおいて、放射される光の色、及び電流から光へのエネルギー変換効率は、用いられる有機薄膜材料（複数の場合もある）の組成、及び材料を通る電流密度のような、デバイスが動作する条件によって決定される。異なる有機材料は異なる色の光を放射する。しかしながら、エミッターが使用されるにつれて、エミッター内の有機材料が経時変化し、光を放射する際の効率が低下する。これにより、エミッターの寿命が短くなる。単一のエミッター内の層状の異なる有機材料が、異なる速度で経時変化する可能性があるので、デバイスが使用されるにつれて、色によって経時変化に差が生じ、デバイスの白色点が変化する。材料に経年変化が生じる速度は、エミッターに通電する電流の量に関連付けられ、それゆえ、ディスプレイから放射された光の量に関連付けられる。この経年変化の影響を補償する種々の技法が記述されてきた。
【０００５】
Shen他による特許文献１は、ピクセルに印加される累積駆動電流に基づいて各ピクセルの光出力効率の低下を計算し、予測することによってＯＬＥＤディスプレイ内の個々の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の発光効率の長期変動を補償する方法及び関連するシステムを記述している。その方法は、ピクセルごとに次の駆動電流に適用される補正係数を導出する。この技法では、各ピクセルに印加される駆動電流を測定し、累積する必要があり、ディスプレイが使用されるのに応じて絶えず更新されなければならない格納メモリを必要とし、それゆえ、複雑で、大規模な回路部を必要とする。
【０００６】
Everittによる特許文献２は、ＯＬＥＤディスプレイのためのパルス幅変調ドライバーを記述している。ビデオディスプレイの一実施の形態が、選択された電圧を与えて、ビデオディスプレイ内の有機発光ダイオードを駆動するための電圧ドライバーを備える。電圧ドライバーは、補正表から、経年変化、列抵抗、行抵抗及び他のダイオード特性を考慮に入れた電圧情報を受信することができる。その発明の一実施の形態では、補正表は、通常の回路動作前又は動作中に計算される。ＯＬＥＤ出力光レベルはＯＬＥＤ電流に対して線形であると仮定されるので、その補正方式は、過渡現象が落ち着くことができるほど十分に長い持続時間にわたってＯＬＥＤダイオードの中に既知の電流を送り込み、その後、列ドライバー上に存在するアナログ／デジタルコンバーター（Ａ／Ｄ）を用いて対応する電圧を測定することに基づく。較正電流源及びＡ／Ｄは、スイッチングマトリックスを通じて、任意の列に切り替えることができる。
【０００７】
Arnold他による米国特許第６，９９５，５１９号は、ＯＬＥＤエミッターの経年変化を補償する方法を教示している。経時変化補償のための更に別の方法がLevey等による米国特許出願公開第２０１０／０１５６７６６号において記述されている。これら（’５１９及び’７６６）の両方の開示が、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【０００８】
Ashdown他による特許文献３は、ＰＷＭ駆動信号にＡＭ変調を重ね合わせることによるＲＧＢ  ＬＥＤのフィードバック制御を記述する。しかしながら、ＡＭ変調は、色度又は輝度の制御を与えない。ＡＭ変調は、単一の光センサーによって感知されるときに、Ｒ、Ｇ及びＢチャネルを区別する役割のみを果たす。ＡＭ変調は白色の広帯域エミッターのみを有するＥＬランプのような単色システムには適用できない。
【０００９】
Kinoshitaによる特許文献４は、ＥＬエミッターの電流密度及びデューティーサイクルを独立して調整し、輝度を一定に保ちながら色度を変更することを記述する。しかしながら、この方式は、経時変化、その他に関していかなる補償も実行しない。
【００１０】
特許文献５は、トーンスケールの影領域内に情報を含まない画像が表示される場合に、駆動信号、それゆえ、パネル輝度を低減することによって、ＯＬＥＤの電力消費を低減するための技法を記述している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，４１４，６６１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１６７４７４号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１８９５３０号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１８５９７１号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／００７９６７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
さらに、ＥＬ材料は異なる電流密度において異なるスペクトル、それゆえ、異なる色度の光を生成することができる。ＥＬエミッターが経時変化するにつれて、そのエミッターのための電流密度と色度との間の関係が変化する可能性がある。上記の方式のうちの幾つかは、電流密度が変化するときでも、ＯＬＥＤエミッターの色度が一定であることを必要とするか、又は暗に仮定している。これは多くの最新のエミッター、特に広帯域（例えば、黄色又は白色）エミッターには当てはまらない。Kinoshita’９７１の方式は、ＥＬエミッターが自然に生成することができる色度のみに限定される。これは、フルカラーディスプレイの場合に、又は所望の色度がＥＬエミッターの色度軌跡上に存在しない場合がある色度調整可能なランプの場合に十分ではない。それゆえ、エレクトロルミネッセントエミッターが経時変化するにつれて、エレクトロルミネッセントエミッターの経時変化、及び電流密度に対するそれらのエミッターの色度シフトをより完全に補償する手法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明の一態様によれば、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化を補償するための方法であって、
ａ）電流を受信し、輝度及び色度を有する光を放射するための前記ＥＬエミッターを配設することであって、該輝度及び該色度はいずれも該電流の密度及び該ＥＬエミッターの使用経過時間に対応することと、
ｂ）前記ＥＬエミッターに前記電流を与えるために前記ＥＬエミッターに電気的に接続される駆動回路を配設することと、
ｃ）前記ＥＬエミッターの前記使用経過時間を測定することと、
ｄ）前記測定された使用経過時間に基づいて異なる黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度を選択することであって、
ｉ）前記選択された黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度において、前記放射された光はそれぞれの黒輝度、第１の輝度及び第２の輝度、並びにそれぞれの黒色度、第１の色度及び第２の色度を有し、
ｉｉ）前記各黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のそれぞれの輝度は他の２つの輝度から測色的に識別可能であるか、又は該各黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のそれぞれの色度は他の２つの色度から測色的に識別可能であり、
ｉｉｉ）前記黒輝度は選択された視感度しきい値未満であり、前記第１の輝度及び前記第２の輝度は前記選択された視感度しきい値以上であることと、
ｅ）前記ＥＬエミッターのための指定輝度及び指定色度を受信することと、
ｆ）前記指定輝度と、前記指定色度と、前記黒輝度及び前記黒色度、前記第１の輝度及び前記第１の色度並びに前記第２の輝度及び前記第２の色度と、を用いて、選択された放射時間のそれぞれの黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ及び第２のパーセンテージを計算することであって、該黒のパーセンテージ、該第１のパーセンテージ及び該第２のパーセンテージの合計は１００％以下であることと、
ｇ）前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージを前記駆動回路に与えることであって、それにより、前記駆動回路は、前記選択された放射時間の前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージにわたってそれぞれ前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度を前記ＥＬエミッターに与え、その結果、前記選択された放射時間中に前記ＥＬエミッターの積分光出力は、前記指定輝度及び前記指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な出力輝度及び出力色度を有し、それにより、前記ＥＬエミッターの前記経時変化が補償されることと、を含む、エレクトロルミネッセントデバイスの経時変化を補償するための方法が提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化を補償するための方法であって、
ａ）電流を受信し、輝度及び色度を有する光を放射するための前記ＥＬエミッターを配設することであって、該輝度及び該色度はいずれも該電流の密度及び該ＥＬエミッターの使用経過時間に対応することと、
ｂ）前記ＥＬエミッターに前記電流を与えるために前記ＥＬエミッターに電気的に接続される駆動回路を配設することと、
ｃ）前記ＥＬエミッターの前記使用経過時間を測定することと、
ｄ）前記測定された使用経過時間に基づいて異なる黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度を選択することであって、
ｉ）前記選択された黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度において、前記放射された光はそれぞれの黒輝度、第１の輝度、第２の輝度及び第３の輝度、並びにそれぞれの黒色度、第１の色度及び第２の色度を有し、
ｉｉ）前記各黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度のそれぞれの輝度は他の３つの輝度から測色的に識別可能であるか、又は該各黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度のそれぞれの色度は他の３つの色度から測色的に識別可能であり、
ｉｉｉ）前記黒輝度は選択された視感度しきい値未満であり、前記第１の輝度、前記第２の輝度及び前記第３の輝度は前記選択された視感度しきい値以上であることと、
ｅ）前記ＥＬエミッターのための指定輝度及び指定色度を受信することと、
ｆ）前記指定輝度と、前記指定色度と、前記黒輝度及び前記黒色度、前記第１の輝度及び前記第１の色度、前記第２の輝度及び前記第２の色度並びに前記第３の輝度及び前記第３の色度と、を用いて、選択された放射時間のそれぞれの黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ及び第３のパーセンテージを計算することであって、該黒のパーセンテージ、該第１のパーセンテージ、該第２のパーセンテージ及び該第３のパーセンテージの合計は１００％以下であることと、
ｇ）前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ、前記第２のパーセンテージ及び前記第３のパーセンテージを前記駆動回路に与えることであって、それにより、前記駆動回路は、前記選択された放射時間の前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ、前記第２のパーセンテージ及び前記第３のパーセンテージにわたってそれぞれ前記黒電流密度、前記第１の電流密度、前記第２の電流密度及び前記第３の電流密度を前記ＥＬエミッターに与え、その結果、前記選択された放射時間中に前記ＥＬエミッターの積分光出力は、前記指定輝度及び前記指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な出力輝度及び出力色度を有し、それにより、前記ＥＬエミッターの前記経時変化が補償されることと、を含む、エレクトロルミネッセントデバイスの経時変化を補償するための方法が提供される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッターの経時変化を補償するための方法であって、
ａ）デバイス面を有するデバイス基板を配設することと、
ｂ）電流を受信し、輝度及び色度を有する光を放射するための前記ＥＬエミッターを配設することであって、該輝度及び該色度はいずれも該電流の密度及び該ＥＬエミッターの使用経過時間に対応し、該ＥＬエミッターは前記デバイス基板の前記デバイス面上に配置されることと、
ｃ）前記デバイス基板とは異なり、かつ独立しているチップレット基板を有する集積回路チップレットを配設することであって、該チップレットは前記ＥＬエミッターに電流を与えるために前記ＥＬエミッターに電気的に接続される駆動回路を含み、該チップレットは、前記デバイス基板の前記デバイス面上に位置し、かつ固定されることと、
ｄ）前記ＥＬエミッターの前記使用経過時間を測定することと、
ｅ）前記測定された使用経過時間に基づいて異なる黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度を選択することであって、
ｉ）前記選択された黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度において、前記放射された光はそれぞれの黒輝度、第１の輝度及び第２の輝度、並びにそれぞれの黒色度、第１の色度及び第２の色度を有し、
ｉｉ）前記各黒電流密度、該第１の電流密度及び該第２の電流密度のそれぞれの輝度は他の２つの輝度から測色的に識別可能であるか、又は該各黒電流密度、該第１の電流密度及び該第２の電流密度のそれぞれの色度は他の２つの色度から測色的に識別可能であり、
ｉｉｉ）前記黒輝度は選択された視感度しきい値未満であり、前記第１の輝度及び前記第２の輝度は前記選択された視感度しきい値以上であることと、
ｆ）前記ＥＬエミッターのための指定輝度及び指定色度を受信することと、
ｇ）前記指定輝度と、前記指定色度と、前記黒輝度及び前記黒色度、前記第１の輝度及び前記第１の色度並びに前記第２の輝度及び前記第２の色度と、を用いて、選択された放射時間のそれぞれの黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ及び第２のパーセンテージを計算することであって、該黒のパーセンテージ、該第１のパーセンテージ及び該第２のパーセンテージの合計は１００％以下であることと、
ｈ）前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージを前記駆動回路に与えることであって、それにより、前記駆動回路は、前記選択された放射時間の前記黒のパーセンテージ、前記第１のパーセンテージ及び前記第２のパーセンテージにわたってそれぞれ前記黒電流密度、前記第１の電流密度及び前記第２の電流密度を前記ＥＬエミッターに与え、その結果、前記選択された放射時間中に前記ＥＬエミッターの積分光出力は、前記指定輝度及び前記指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な出力輝度及び出力色度を有し、それにより、前記ＥＬエミッターの前記経時変化が補償されることと、を含む、エレクトロルミネッセントエミッターの経時変化を補償するための方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の利点は、発光素子の使用量又は動作時間の連続的な測定値を累積するための大規模又は複雑な回路部を必要とすることなく、デバイス内の有機材料の経年変化を補償するＥＬディスプレイである。更なる利点は、単色のＥＬエミッターのみを有するＥＬデバイスの経時変化補償を提供できることである。これまで望ましくないと考えられてきた、電流密度とともに色度が変化することを積極的に利用することが重要な特徴である。有利なことに、本発明によれば、特定のＥＬエミッターの色度軌跡から外れて存在する色を再現できるようになる。
【００１７】
更なる利点は、簡単な電圧測定回路を使用できることである。種々の実施の形態の更なる利点は、電圧の全ての測定を行うことによって、それらの実施の形態が、電流を測定する方法よりも、変化に対して高感度となることである。幾つかの実施の形態の更なる利点は、単一の選択線を用いて、データ入力及びデータ読出しを可能にすることができることである。幾つかの実施の形態の更なる利点は、ＥＬ経時劣化の特徴付け及び補償が特定の素子に特有であり、開放又は短絡され得る他の素子による影響を受けないことである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】経時変化前及び後のＥＬエミッターの特性を示す例示的な色度図である。
【図１Ｂ】経時変化前及び後のＥＬエミッターの特性を示す例示的な輝度プロット図である。
【図２Ａ】単一のＥＬエミッターの原色を示す例示的な色度図である。
【図２Ｂ】単一のＥＬエミッターの原色を示す例示的な輝度プロット図である。
【図３Ａ】種々の実施形態による駆動波形のプロット図である。
【図３Ｂ】種々の実施形態による駆動波形のプロット図である。
【図４】ＥＬエミッターの経時変化を補償する方法の流れ図である。
【図５】種々の実施形態による、基板及びチップレットを含むＥＬデバイスの側面図である。
【図６】種々の実施形態による駆動回路の回路図である。
【図７】ＥＬディスプレイの回路図である。
【図８】ＥＬサブピクセル及び関連する回路部（circuitry）の回路図である。
【図９】アナログ／デジタル変換回路の回路図である。
【図１０】ＥＬエミッターの使用経過時間を測定するための方法の流れ図である。
【図１１】ＥＬランプの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１Ａは、経時変化前及び後のＥＬエミッター５０（図８）の特性を示す例示的なＣＩＥ１９３１ｘ−ｙ色度図を示す。ＥＬエミッター５０は、ＥＬディスプレイ１０又はＥＬランプのようなＥＬデバイスにおいて具現することができる。ＥＬエミッター５０は、電流を受信し、ＥＬエミッター５０の電流密度（Ｊ）及び使用経過時間の両方に対応する輝度（Ｙで表される）及び色度（ｘ、ｙ）を有する光を放射する。曲線１００は、第１の経時変化レベル、例えば、新品、又はＴ１００（基準効率の１００％）において電流密度が変化する際のＥＬエミッター５０の色度を示す。経時変化後の曲線１１０は、第２の経時変化レベル、例えば、寿命末期、又はＴ５０（基準効率の５０％）において電流密度が変化する際のＥＬエミッター５０の色度を示す。この例では、ＥＬエミッター５０は、時間の経過とともに黄色が強くなった（ｘ及びｙがいずれも増加した）。ＥＬエミッター５０は、黄色又は白色エミッターのような広帯域エミッターであることが好ましい。
【００２０】
各曲線上にある３つの異なる電流密度を用いて、通常のＲＧＢ色域に類似の色域を形成することができる。色域１０１は曲線１００からの３つの電流密度を使用し、経時変化後の色域１１１は、曲線１１０からの３つの電流密度を使用する。それら２つの色域の共通の重複が重複色域１２１である。重複色域１２１内の任意の色度は、経時変化前（色域１０１）又は経時変化後（経時変化後の色域１１１）にＥＬエミッター５０によって（或る輝度において）再現することができる。
【００２１】
図１Ｂは、経時変化前及び後の電流密度の関数としてのＥＬエミッター５０の輝度を示す例示的なプロットである。曲線１３０は経時変化前の輝度を示し、経時変化後の曲線１３１は、経時変化後の輝度を示す。３つの原色の輝度が互いに大きく異なる可能性があるという点で、色域１０１及び１１１は従来のＲＧＢ色域とは異なる可能性がある。そのような状況において、共通の色域において再現することができる輝度は、色域１０１及び色域１１１が重なり合う輝度である。縦座標上に色域１０１の輝度範囲及び色域１１１の輝度範囲が示される。色域の輝度範囲は、黒レベルを含まない、その色域内で再現可能である最も高い色の輝度と最も低い色の輝度との間の範囲である（黒レベルは、できる限り光を生成しないように、好ましくは合わせて０．１ニト以下、より好ましくは０．０５ニト以下となるように、３つ全ての原色を設定することによって、任意の色域において常に再現可能である）。重複色域１２１の輝度範囲は、色域１０１の輝度範囲と色域１１１の輝度範囲との間の重複として示される。輝度及び色度の両方における重複色域１２１内の色は、経時変化の前後いずれでも再現することができる。所与の使用経過時間において電流密度が変化する際にＥＬエミッター５０が受ける輝度及び色度の変動が大きいほど、重複色域１２１が大きくなる可能性がある。
【００２２】
図２Ａは色度（ｘ、ｙ）図であり、図２Ｂは、色域１０１の原色を形成する曲線１００及び１３０上の特定の点を示す、電流密度対輝度のプロットである。曲線１００、１３０上の輝度を高める方向は、その上の矢印によって示される。選択された黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９の場合の点が示される。後に更に説明されるように、ＥＬエミッター５０の測定された使用経過時間に基づいて、電流密度が選択される。ＥＬエミッター５０が黒電流密度１３６を有する電流で駆動されるとき、放射される光は、黒色度１０２及び黒輝度１３２にある色度を有する。ここで「色度」は、合わせて考慮される色度座標ｘ及びｙを指すことに留意されたい。第１の電流密度１３７では、放射される光は第１の色度１０３及び第１の輝度１３３にある。第２の電流密度１３８では、放射される光は第２の色度１０４及び第２の輝度１３４にある。第３の電流密度１３９では、放射される光は第３の色度１０５及び第３の輝度１３５にある。この例では、黒点はＹ＝０及び（ｘ，ｙ）＝（０，０）において示されるが、それは必要ではない。ディスプレイシステムによっては、黒レベルは０よりも大きな輝度、例えば、０．０５ニトを有し、それゆえ、０以外の色度も有する。
【００２３】
幾つかの実施形態では、黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のみが用いられる。例えば、ライン１０８は、第１の電流密度１３７及び第２の電流密度１３８を用いて生成可能である色度空間内の点を示す。そのライン＋黒色度１０２（黒電流密度１３６）は、狭く限られた輝度の色域ではあるが、３つの電流密度を用いて生成可能な色域（黒色度１０２への点線によって示される）を定義する。他の実施形態では、黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度が用いられ、色域１０１の全体が生成可能である。
【００２４】
以下では、用語「原色」は特定の電流密度（例えば、１３６）において生成される輝度（例えば、１３２）及び色度（例えば、１０２）を指している。例えば、「第１の原色」は、第１の電流密度１３７における電流を用いて駆動されるときに、ＥＬエミッター５０によって生成される第１の輝度１３３及び第１の色度１０３を指している。黒電流密度１３６におけるディスプレイの黒点は「黒原色」と呼ばれる。これは、当該技術分野における「原色」の従来の意味に対応するが、異なる原色として異なるＥＬエミッターを使用するだけでなく、異なる原色として同じＥＬエミッター５０の複数の電流密度を使用できるように、その定義を拡張する。「原色の輝度」のような表現は、黒原色、第１の原色、第２の原色、そして実施形態によっては第３の原色のそれぞれの輝度、すなわち、黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度、及びオプションで第３の電流密度においてＥＬエミッター５０によって生成されるそれぞれの輝度を指している。
【００２５】
各原色はその輝度又は色度のいずれかにおいて他の原色とは異なる。すなわち、２つの原色は厳密に同じ輝度及び色度を生成しない。これが色域を与える。同じ色度を有するが、異なる輝度を有することができる原色もあれば、同じ輝度を有するが、異なる色度を有することができる原色もあれば、異なる輝度及び色度を有することができる原色もある。具体的には、各黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９のそれぞれの輝度（１３２、１３３、１３４、１３５）は測色的に他の輝度と異なるか、又は各黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９のそれぞれ色度（１０２、１０３、１０４、１０５）は測色的に他の色度と異なる。黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のみを用いる実施形態では、３つの色度がそれぞれ測色的に他の２つと異なるか、又は３つの輝度がそれぞれ他の２つと異なる。黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度を用いる実施形態では、４つの色度がそれぞれ測色的に他の３つと異なるか、又は４つの輝度がそれぞれ測色的に他の３つと異なる。
【００２６】
「異なる」原色及び「測色的に識別可能である」原色は、視覚的に分離された原色であり、例えば、少なくとも１の丁度可知差異（ＪＮＤ）だけ離れた原色である。例えば、それらの原色は１９７６ＣＩＥＬＡＢ  Ｌ＊スケール上にプロットすることができ、少なくとも１ΔＥ＊だけ分離された任意の２つの原色が測色的に識別可能である。識別可能な色度は、ＣＩＥ１９７６ｕ’ｖ’図上でΔ（ｕ’，ｖ’）≧０．００４４７８を有する点として測定することもできる（Raymond L. Lee「Mie Theory, Airy Theory, and the Natural Rainbow」（Appl. Opt. 37(9), 1506-1519 (1998)）の１５１２ページに記載されるMacAdam JND、この開示は引用することにより本明細書の一部をなすものとする）。ただし、Δ（ｕ’，ｖ’）はＣＩＥ１９７６ｕ’ｖ’図上の２点間のユークリッド距離である。２つの色又は原色が測色的に識別可能であるか否かを判断する他の方法も、色彩科学の技術分野において既知である。
【００２７】
黒輝度１３２は、選択された視感度しきい値１２９よりも小さく、第１の輝度１３３、第２の輝度１３４及び第３の輝度１３５は、選択された視感度しきい値１２９以上である。視感度しきい値１２９は、人間の視覚系の限界に基づいて選択される。例えば、視感度しきい値１２９は、０．０６ニト又は０．５ニトとすることができる。視感度しきい値１２９は、ディスプレイピーク輝度、ディスプレイダイナミックレンジ及びディスプレイ特性（例えば、周囲コントラスト比及び表面処理）に基づいて選択することができる。本明細書において記述される色域の数学的処理が従来のＲＧＢ色域の数学的処理に対応するように、黒輝度１３２は視感度しきい値１２９未満である。標準的な原色マトリックス又は燐光体マトリックス（「ｐｍａｔ」）を用いるとき、０の強度は、ユーザーが感知するものに輝度も色度も追加しない。種々の実施形態において、０の強度は黒電流密度１３６に対応することができる。黒輝度１３２は視感度しきい値１２９未満であるので、黒輝度１３２及び黒色度１０２は、ユーザーが感知するものに知覚可能な明るさも色も追加せず、０の輝度は予想通りに挙動する。視感度しきい値１２９未満である黒輝度１３２を与えるために、黒電流密度１３６は、選択されたしきい値電流密度（図示せず）、例えば、０．０２ｍＡ／ｃｍ２未満にすることができる。
【００２８】
色域１０１を用いて色を生成するために、ＥＬエミッター５０のための指定輝度及び指定色度が受信される。放射時間３０８（図３Ａ）、例えば、１６［２／３］ｍｓ（１／６０ｓ）のようなフレーム時間が選択される。選択された放射時間３０８のそれぞれ黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ、そして実施形態によっては第３のパーセンテージは、指定輝度、指定色度、並びに黒輝度及び黒色度、第１の輝度及び第１の色度、第２の輝度及び第２の色度、そしてオプションで第３の輝度及び第３の色度を用いて計算される。黒のパーセンテージの、第１のパーセンテージの、第２のパーセンテージの、そしてオプションで第３のパーセンテージの合計は１００％以下である。計算されたパーセンテージは、それぞれの原色の強度［０，１］である。１つのＥＬエミッター５０のみが用いられており、それゆえ、時分割多重化が用いられるので、強度は合計で１以下になる（パーセンテージは１００％以下になる）。黒原色、第１の原色及び第２の原色のみを用いる幾つかの実施形態では、黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ及び第２のパーセンテージは合計で１００％になることができる。第３の原色も用いる幾つかの実施形態では、黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ及び第３のパーセンテージが合計で１００％になることができる。
【００２９】
黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ、そしてオプションで第３のパーセンテージは駆動回路７００（図６、図８、図１１）に与えられ、それにより、駆動回路は選択された放射時間３０８のそれぞれ黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ、そしてオプションで第３のパーセンテージを得るための黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度、そしてオプションで第３の電流密度をＥＬエミッター５０に与え、その結果、選択された放射時間３０８中のＥＬエミッター５０の積分光出力は、指定輝度及び指定色度とそれぞれ測色的に識別不可能な、すなわち、１ＪＮＤ未満の出力輝度及び出力色度を有する。上記のように、幾つかの実施形態では、黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度のみが駆動回路７００によって与えられ、他は与えられない。他の実施形態では、黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度及び第３の電流密度のみが駆動回路７００によって与えられ、他は与えられない。
【００３０】
ＥＬエミッター５０（後に説明される）の測定された使用経過時間に基づいて、原色の黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及びオプションで第３の電流密度１３９が選択されると、原色の対応する輝度及び色度を用いて、指定輝度及び指定色度を生成するために用いられることになる原色のパーセンテージを計算する。第３の電流密度１３９を使用しない実施形態では、仮想的な第３の原色を用いて、３原色系を形成する。仮想的な第３の原色は、両方向において無限に延長される、第１の色度１０３と第２の色度１０４との間のライン上に存在しない色度を有するように選択することができる。仮想的な第３の原色の輝度は恣意的に選択することができる。例えば、点１２５の色度及び第３の輝度１３５を仮想的な第３の原色として選択することができる。
【００３１】
第１の輝度及び第１の色度、第２の輝度及び第２の色度並びに第３の輝度及び第３の色度を用いて原色マトリックス（「ｐｍａｔ」）が形成される。原色の輝度及び色度は、式１のように、原色のＸＹＺ三刺激値に変換される（例えば、CIE 15:2004, 3rd. ed., ISBN 3-901-906-33-9, pg. 15, Eq. 7.3の逆を用いる）。
【数１】
2014510295.tif 000003
ただし、第１の原色、第２の原色又は第３の原色の場合にそれぞれｐ＝１、２又は３である。第３の電流密度１３９が使用されていない場合には、ｘ３、ｙ３、Ｙ３のために仮想的な第３の原色が利用される。その後、３つの原色のＸＹＺ三刺激値が、式２に従ってｐｍａｔの形に変形される。
【数２】
2014510295.tif 000004
従来のＲＧＢ色域系とは異なり、このｐｍａｔは白色点及び正規化を有しない。（１，０，０）、（０，１，０）又は（０，０，１）の強度によって生成される三刺激値は、単に原色の輝度及び色度に対応する三刺激値であり、輝度のスケーリングされたバージョンには対応しない。従来のｐｍａｔは、「Prediction of display colorimetry from digital video signals」（J. Imaging Tech, 13, 103-108, 1987）においてW. T. Hartmann及びT.E. Maddenによって記述されており、その開示は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００３２】
その後、上記の式１を用いて、指定輝度及び指定色度から指定三刺激値を計算し、Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄを生成する。その後、３つの原色のための強度が式３を用いて計算される。
【数３】
2014510295.tif 000005
従来の系と同様に、範囲［０，１］の外側の任意の強度Ｉｐは再現不可能である。第３の電流密度１３９を用いない実施形態では、仮想的な第３の原色が使用されているので、Ｉ３の実質的に０でない任意の値（例えば、［−０．０１，０．０１］の外側にある値）が再現不可能な色を示す。
【００３３】
Ｉ１、Ｉ２及びＩ３はそれぞれ駆動回路７００に与えられる第１のパーセンテージ、第２のパーセンテージ及び第３のパーセンテージである。ＥＬエミッター５０を駆動して、それぞれのＩｐによって規定される放射時間ｔｆ３０８のパーセンテージにわたって第１の電流密度、第２の電流密度及びオプションで第３の電流密度において光を放射する。ΣＩｐは１（１００％）である必要はない。１未満である場合には、放射時間３０８の残り時間ｔｒ、又はｔｒ未満の時間にわたって黒電流密度を与えることができる。ただし、ｔｒは式４に従って計算される。
【数４】
2014510295.tif 000006
【００３４】
このようにして、ＥＬエミッター５０の測定された使用経過時間に基づいて選択された黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及びオプションで第３の電流密度１３９を用いて、指定された色が生成される。その結果として、ＥＬエミッター５０の種々の経時変化レベルにおいて、選択された異なる原色を用いて指定された色を生成することができる。これにより、ＥＬエミッター５０の経時変化を補償できるようになる。それらの原色は、ＥＬエミッター５０の測定された使用経過時間を選択された黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及びオプションで第３の電流密度１３９にマッピングするルックアップテーブルを用いて選択することができる。
【００３５】
図３Ａを参照すると、種々の駆動波形を用いて、放射時間３０８の対応するパーセンテージにわたってＥＬエミッター５０に原色の電流密度を与えることができる。横座標は、所与の放射期間［０，ｔｆ）にわたる時間を示し、縦座標は、例えば、ｍＡ／ｃｍ２単位の電流密度を示す。
【００３６】
実線波形３１０は３つの原色＋黒を用いる駆動波形である。放射時間３０８の開始時に、第１の電流密度１３７が与えられる。時間３０１において、第２の電流密度１３８が与えられる。時間３０２において、第３の電流密度１３９が与えられる。時間３０３において、黒電流密度１３６が与えられる。ここで、ΣＩｐ＜１であり、具体的には、ΣＩｐは時間３０３に等しい（時間３０３が放射時間３０８のパーセンテージとして表されるとき）。
【００３７】
破線波形３２０は、波形３１０と同様の駆動波形であるが、電流密度間にランプを有することが異なっている。波形３２０のためのＩｐ値は、ＥＬエミッター５０に与えられる電流密度が対応する選択された電流密度において概ね安定している（例えば、±５％以内にある）時間である。例えば、波形３２０上のＩ２は時間３０５−時間３０４に等しい。しかしながら、波形３１０のためのＩ２は、時間３０２−時間３０１に等しい。放射時間のうちの或る時間がランプ、例えば、時間３０５から時間３０６によって占有されるので、ここで、黒電流密度１３６は、式４のｔｒ未満の時間にわたって与えられる。具体的には、黒のパーセンテージ、第１のパーセンテージ及び第２のパーセンテージの合計は１００％未満であり、駆動電流７００は、ＥＬエミッター５０への連続した電流密度間に電流ランプを与える。ランプは、線形、二次、対数、指数、正弦波又は他の形状とすることができる。ランプの実際の電流は理想的な値に対して±１０％だけ変化することができる。正弦波ランプは、電流密度レベル間に適合するように縮小された正弦波の部分、例えば、［−π／２，π／２］のθに対するｓｉｎ（θ）の部分である。例えば、時間３０２（ｔ３０２）を中心にした時間３０５（ｔ３０５）から時間３０６（ｔ３０６）までの、第２の電流密度１３８（Ｊ２）から第３の電流密度１３９（Ｊ３）までの正弦波ランプの電流密度Ｊ（ｔ）は、式５を用いて計算することができる。
【数５】
2014510295.tif 000007
ランプ、具体的には、正弦波ランプは、電流密度間に、より円滑な移行を与え、電流密度が変化するときの誘導性キックを低減する。一実施形態では、ランプの直接制御は与えられない。１つの電流密度と別の電流密度との間において、一定の印加電圧下で容量性負荷が充電されるときに、指数ランプを含む移行期間が存在する。別の実施形態では、一定の印加電圧下で容量性負荷が充電されるときの移行期間は線形ランプを含む。
【００３８】
図３Ｂは代替の波形３３０を示す。波形３１０及び３２０は、それぞれ途切れない期間にわたって黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９（又は第３の電流密度１３９が使用されない実施形態では、黒電流密度、第１の電流密度及び第２の電流密度）をそれぞれ与える。しかしながら、波形３３０は、各電流密度の期間Ｉｐを複数のセグメントに、例えば、２つのセグメントに分割する。全時間Ｉｐは波形３１０と同じである（そして、その合計は依然として時間３０３である）が、それぞれ半分に分割され、それらの半分が時間的に分離される。これは、視認者の目がディスプレイを動くときの動的偽輪郭の発生を低減することができ、フリッカーを低減することができる。この場合、黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度、そしてオプションで第３の電流密度は、放射時間３０８内の複数の別々の各時間セグメントにわたって与えられる。
【００３９】
測定された使用経過時間に基づいて、異なる黒電流密度、第１の電流密度、第２の電流密度、そしてオプションで第３の電流密度が選択される。これを果たす１つの方法は、量産前にＥＬエミッター５０を特徴付けることである。種々の使用経過時間及び電流密度におけるＷエミッターの輝度及び色度の測定に基づいて、使用経過時間ごとに適切な原色を選択することができる。しかしながら、電流密度及び強度の分解能（すなわち、ドライバービット深度）に通常課せられる制約を考えると、ＥＬエミッター５０の２つの異なる使用経過時間において、所与の色に対して同一の輝度及び色度（例えば、図２Ａの点１２５）を必ずしも再現できるとは限らない。上記のように、選択された放射時間３０８中にＥＬエミッター５０の積分光出力が、指定輝度及び指定色度とそれぞれ同一ではないが、測色的に識別不可能である出力輝度及び出力色度を有することで十分である。一例では、点１２５は、Ｉｐ＝［０．５，０．４，０．７５］を必要とする。２ビットシステムでは、０．４は入手可能な強度ではない。０、０．２５、０．５、０．７５及び１．０のみが入手可能である。しかしながら、Ｉｐ＝［０．５，０．４，０．７５］及びＩｐ’＝［０．５，０．５，０．７５］（０．４を強制的に再現可能な強度０．５にする）に対応する三刺激値間の差が１ＪＮＤ未満である場合には、再現値Ｉｐ’は所望の再現値Ｉｐと測色的に識別不可能であるので、ＥＬデバイスのユーザーにとって容認可能である。種々の電流密度及び使用経過時間におけるＥＬエミッター５０の輝度及び色度とともに、強度及び電流密度のビット深度を考慮して、使用経過時間ごとに適切な原色を選択すべきである。さらに、測定された使用経過時間だけでなく、指定輝度及び指定色度にも基づいて、異なる原色を選択することができる。これは拡大した色域を与えることができるが、より大きな計算又は記憶を必要とする。例えば、１−Ｄルックアップテーブルの代わりに、２−Ｄルックアップテーブルを使用することができる。
【００４０】
種々の実施形態において、ＥＬエミッター５０の測定された使用経過時間に基づいて、コンピュータープログラムによって異なる第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９を選択することができる。その後、ＥＬエミッター５０のそれらの輝度及び色度を用いて、上記のように、ＥＬエミッター５０を駆動するための原色マトリックス（ｐｍａｔ）を生成し、所望の色を生成することができる。以下の検討は、黒１３６が０であると仮定される電流密度を有し、黒輝度が０であり、それゆえ、黒色度が重要でない場合の、異なる第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９の事例である。黒輝度が０でないとき、又は第３の電流密度１３９が使用されないときに、適切な変更を加えて同じステップを使用することができる。
【００４１】
そのプログラムは、入力として、任意の数の使用経過時間においてＥＬエミッター５０の電流密度を掃引しながら測定された任意の数の点の輝度（Ｙｓ）及び色度（ｘｓ，ｙｓ）を取り込む。そのプログラムは、使用経過時間ごとに３つ（又は第３の電流密度１３９を含む場合には、４つ）の全ての取り得る組み合わせを余すところなく試験して、異なる使用経過時間間の最も高い輝度範囲重複を与えるｐｍａｔを選択する。一般的に、最も高い重なりは、結果として使用経過時間にわたって最も広い使用可能ｐｍａｔを生成することになる。
【００４２】
プログラムに入力される電流密度の数は、電流密度をＥＬエミッター５０に供給することきに使用できる分解能によって決定される。例えば、２ビット電流供給は４つの電流密度を生成することができる。使用経過時間の数は、使用経過時間を測定するときに使用できる分解能によって、かつ製造前に使用経過時間を特徴付けるために利用可能な時間及び費用によって決定される。また、そのプログラムは、各ｐｍａｔを試験する時点において１組のＲＧＢ強度（Ｉｎｔｓ）も取り込む。Ｉｎｔｓの行の数は強度の分解能によって、すなわち、放射時間３０８をいかに細かく細分できるかによって決定される。Ｉｎｔｓは、ディスプレイの色域を網羅する強度、又はディスプレイ上に含まれる通常の色を表す強度を含むことが好ましい。
【００４３】
そのプログラムは、全ての取り得る使用経過時間に対して全ての取り得るｐｍａｔを形成する。すなわち、所与の使用経過時間において測定されたｄ個の電流密度の集合ごとに、
【数６】
2014510295.tif 000008
個のｐｍａｔが生成される（それぞれの場合に、ｄ個の取り得る電流密度のうちの３つが、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９として選択される）。その後、そのプログラムは、種々の使用経過時間についてこれらのｐｍａｔの全ての取り得る組み合わせのリストを作成する。各組み合わせにおいて、使用経過時間ごとに、その使用経過時間のための
【数７】
2014510295.tif 000009
個のｐｍａｔのいずれかを使用することができる。例えば、５個の電流密度及び３個の使用経過時間が存在すると仮定する。使用経過時間ごとに、
【数８】
2014510295.tif 000010
個の取り得るｐｍａｔが存在する。使用経過時間をＡ、Ｂ、Ｃで表す。その際、使用経過時間ＡのためのｐｍａｔはｐＡ，１〜ｐＡ，１０であり、同様に、使用経過時間Ｂの場合にｐＢ，１〜ｐＢ，１０であり、使用経過時間Ｃの場合にｐＣ，１〜ｐＣ，１０である。その際、第１の組み合わせはｐＡ，１と、ｐＢ，１及びｐＣ，１との組み合わせである。第２の組み合わせはｐＡ，１、ｐＢ，１、ｐＣ，２であり、最後の組み合わせｐＡ，１０、ｐＢ，１０、ｐＣ，１０まで同様である。それゆえ、この例の場合、１０３＝１０００個のｐｍａｔが存在し、一般的には、使用経過時間ごとに測定されたｄ個の電流密度に対して、
【数９】
2014510295.tif 000011
個のｐｍａｔが存在し、ａ個の使用経過時間が特徴付けられる。上記のように、各ｐａ，ｎは３つの電流密度の場合の三刺激値を用いて計算された３×３（３行、３列）行列であることを思い起こされたい。
【００４４】
その後、そのプログラムは、組み合わせごとに、その使用経過時間のためのその組み合わせに含まれるｐｍａｔを用いて各使用経過時間において与えられたＩｎｔｓの三刺激値及び色度を計算する。上記の例で続けると、組み合わせｐＡ，１、ｐＢ，１、ｐＣ，１の場合に、Ｉｎｔｓがｎ×３行列である場合には、各三刺激値アレイＴｒｉａ、ａ∈｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝は
【数１０】
2014510295.tif 000012
として計算され、それ自体がｎ×３である。その後、三刺激値からＣＩＥｕ’ｖ’座標ｕｖａ（ｎ×２）が計算される。
【００４５】
ｕｖａマトリックスのうちの１つにおける各対（ｕ’，ｖ’）は色度座標対であり、その座標対は、或る輝度において、使用経過時間ａまで経時変化したＥＬエミッター５０によって再現することができる。種々の実施形態によれば、計算された第１のパーセンテージＩ１、第２のパーセンテージＩ２及び第３のパーセンテージＩ３それぞれにわたって、選択された放射時間中にＥＬエミッター５０の積分光出力が指定色度から測色的に識別不可能な出力色度を有するように、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及び第３の電流密度１３９が選択される。それゆえ、そのプログラムは、再現可能な色度の空間ｕｖａを、互いに測色的に識別不可能である色度のグループに分割する。そのプログラムは、所望の輝度範囲において指定色度を生成することができる、ｐｍａｔ  ｐｇ，ｋのインデックスｇ、ｋを特定する。
【００４６】
そのために、そのプログラムは、考慮される組み合わせの場合に全てｕｖａの全てのｕ’値及び全てのｖ’値の平均値±１標準偏差に及ぶ、ｕ’，ｖ’空間内の長方形範囲を計算する。これは、当該ｐｍａｔの特定の組み合わせの場合に、全ての特徴付けられた使用経過時間において再現することができるｕ’ｖ’値のためのおおよその範囲を見つけることである。すなわち、ｕｖａ値は、計算された範囲に入る可能性が高い。その際、プログラムは、１０×１０の均等に離間した点（全部で１００点）からなる格子を有する範囲に及ぶ。各点について、プログラムは、サイズが１ＪＮＤのエリア、例えば、半径０．００４４７８／２の円を描画する（半径が０．００４４７８ではなく、０．００４４７８／２であり、その結果、その円内の任意の２点は１ＪＮＤ以下だけ離間する）。その後、プログラムは、各ｕｖａ内のどの点が各エリア内にあるか、すなわち、各格子点の１ＪＮＤ内にあるかを判断する。所与のエリア内の任意の点は互いに測色的に識別不可能である。その後、プログラムは、各使用経過時間から各エリア内の点の数をカウントする。この計算は、適切に変更を加えて、ＣＩＥＬＡＢ空間内で実行することもできる。その際、各１ＪＮＤエリアは、半径０．５の球とすることができる。
【００４７】
必須ではないが、ＥＬエミッター５０が経時変化するときに、できる限り広い輝度範囲が利用可能であるように、使用されることになる色度範囲が選択されることが好ましい。上記の計算されたエリアの全てが必ずしも全ての使用経過時間からの点を含むとは限らないので、そのプログラムは、所望の色度として、全ての使用経過時間の幾つかの点を含む最も大きな輝度重複を有するエリアを選択することができる。輝度重複、エリア内の特定の点、及びそのエリア内の点の分布に基づいて、そのエリア内で或る重複が存在した組み合わせから、好ましい組み合わせを選択することができる。指定色度が規定される実施形態では、指定色度を含むそのエリア内の所望の輝度範囲を与える組み合わせが選択される。種々の実施形態において、ｐｍａｔの全ての取り得る組み合わせよりも少ない組み合わせを試験することができる。組み合わせの空間内に分布する選択された点を試験することができ、その後、最初に試験された組み合わせからの結果に基づいて、他の試験の組み合わせを選択することができる。
【００４８】
代表的なＯＬＥＤエミッターの測定データから、上記のようなプログラムを用いて、選択された原色が計算された。色域１０１及び経時変化後の色域１１０はいすれも１ＪＮＤエリア内の点を含んだ。この例は、３ビット強度及び約４ビットの電流密度を用いて計算された。この例の場合の輝度の重複範囲は、約４７０ニト〜１０８００ニトであり、１ＪＮＤエリアの中心は約７７００Ｋ昼光（Ｄ７７）である。色域１０１の場合のｐｍａｔは以下の通りである（スケーリングなし；ニト単位の輝度）。
【表１】
2014510295.tif 000013
経時変化後の色域１１１の場合のｐｍａｔは以下の通りである。
【表２】
2014510295.tif 000014
これらのｐｍａｔを用いて、上記のように、Ｉｐ値を計算することができる。
【００４９】
例えば、有効数字４桁までにおいて、色域１０１では、強度（０．２８５７，０．１４２９，０）が、（ｘ，ｙ）＝（０．２９３６，０．３０４０）（ＣＣＴ＝８１５４Ｋ）又は（ｕ’，ｖ’）＝（０．１９３８，０．４５１４）において約１９５８ニトを生成する。経時変化後の色域１１１では、強度（０，０，０．１４２９）が、（ｘ，ｙ）＝（０．２９６０，０．３０２９）（ＣＣＴ＝７９８９Ｋ）又は（ｕ’，ｖ’）＝（０．１９５９，０．４５１１）において約２０３０ニトを生成する。これらのｕ’ｖ’座標は、０．００２１２１Δｕ’ｖ’だけ離間するが、十分に０．００４４７８の１ＪＮＤ限度内にあり、それらの座標が色度に関して識別不可能であることを示す。
【００５０】
ディスプレイの白色点に応じて、輝度も識別不可能とすることができる。２０３０ニトの白色点の場合、これらの２点間のＣＩＥＬＡＢΔＬ＊は０．２９９０であり、それらの点が輝度に関して識別不可能であることを示す。これらの２点間のΔＥ＊は０．５２６４であり、それらが輝度及び色度に関して識別不可能である（１ＪＮＤ≒１．０ΔＥ＊）ことを示す。４０００ニトの白色点の場合、ΔＬ＊＝０．１６２６及びΔＥ＊＝０．２９８４であり、同様に識別不可能である。これら２つの点は輝度及び色度に関して識別不可能であるので、互いに測色的に識別不可能であり、その結果、それらの点は、その間に目障りであるほどの差を生じることなく、色域１０１及び経時変化後の色域１１１において再現することができる。
【００５１】
それゆえ、これらの点に関して、ＥＬエミッター５０の経時変化が補償される。色域１０１を用いる経時変化していないパネルは８１５４Ｋにある点を示し、経時変化後の色域１１１を用いる経時変化したパネルは７９８９Ｋにある点を示すが、ユーザーは、これらの点間で目障りであるほどの差を感じない。言い換えると、これらの２つの点は重複領域１２１内にある。
【００５２】
図４は、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）エミッター５０の経時変化を補償する方法の流れ図である。ＥＬエミッター５０及び駆動回路７００が設けられる（ステップ５２０）。以下に更に説明されるように、ＥＬエミッター５０の経時変化が測定される（ステップ５２５）。上記のように、測定された使用経過時間に基づいて電流密度が選択される（ステップ５３０）。例えば、当該技術分野において既知であるようなプロセッサ又は画像処理コントローラ集積回路から、指定された色、すなわち、指定輝度及び指定色度が受信される（ステップ５３５）。原色のパーセンテージ（強度）が上記のように計算される（ステップ５４０）。最後に、個々の強度における電流密度を用いてＥＬエミッター５０が駆動される（ステップ５４５）。
【００５３】
ＥＬデバイスは種々の技術を用いて種々の基板上で実現することができる。例えば、ＥＬディスプレイは、ガラス、プラスチック又は鋼箔基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）又は低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）を用いて実現することができる。一実施形態では、本発明によるＥＬデバイスはチップレットを用いて実現され、チップレットは基板上に分配される制御素子である。チップレットは、デバイス基板に比べて相対的に小さな集積回路であり、独立した基板上に形成される、ワイヤと、接続パッドと、抵抗器又はコンデンサーのような受動構成要素と、トランジスタ又はダイオードのような能動構成要素とを含む回路を含む。チップレット、及びチップレットを形成するために用いられるプロセスに関する詳細を、例えば、米国特許第７，５５７，３６７号、米国特許第７，６２２，３６７号、米国特許出願公開第２００７／００３２０８９号、米国特許出願公開第２００９／０１９９９６０号、及び米国特許出願公開第２０１０／０１２３２６８号において見いだすことでき、それら全ての開示が、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００５４】
図５はチップレットを用いるＥＬデバイスの側面図を示す。デバイス基板４００はガラス、プラスチック、金属箔又は当該技術分野において既知である他の基板タイプとすることができる。デバイス基板４００はデバイス面４０１を有し、その上に、ＥＬエミッター５０が配置される。デバイス基板４００とは異なり、かつ独立しているチップレット基板４１１を有する集積回路チップレット４１０が、デバイス基板４００のデバイス面４０１上に配置され、固定される。チップレット４１０は、例えば、スピンコーティングされた接着剤を用いてデバイス基板に固定することができる。チップレット４１０は、ＥＬエミッター５０に電流を与えるためにＥＬエミッター５０に電気的に接続される駆動回路７００（図６）を含む。また、チップレット４１０は接続パッド４１２も含み、接続パッドは金属とすることができる。平坦化層４０２がチップレット４１０を覆うが、パッド４１２上に開口部又はビアを有する。金属層４０３がビアにおいてパッド４１２と接触し、チップレット４１０内の駆動回路７００からＥＬエミッター５０まで電流を搬送する。１つのチップレット４１０は、１つ又は複数のＥＬエミッター５０に電流を与えることができ、１つ又は複数の駆動回路７００を含むことができる。各駆動回路７００は、１つ又は複数のＥＬエミッター５０に電流を与えることができる。
【００５５】
図６は、ＥＬエミッター５０に電流を与えるためにＥＬエミッター５０に電気的に接続されるチップレット４１０内の駆動回路７００を示す。駆動回路７００は、ＥＬエミッター５０に電流を供給するための駆動トランジスタ７０を含む。駆動トランジスタ７０のゲートはマルチプレクサ（ｍｕｘ）７１０に接続される。Ｍｕｘ７１０は、アナログバッファー７１５ａ、７１５ｂ及び７１５ｃの出力に接続される３つの入力を有する。各バッファーの入力は、駆動トランジスタ７０のゲート電圧を保持するためのそれぞれのコンデンサー７１６ａ、７１６ｂ及び７１６ｃに接続され、それらのコンデンサーは、例えば、黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７及び第２の電流密度１３８に対応する。電圧は、従来のサンプルアンドホールド回路（図示せず）によってコンデンサーに蓄積することができる。ｍｕｘ７１０のセレクター入力はコンパレーター７３０ａ、７３０ｂ、７３０ｃの出力に接続される。各コンパレーターは、ランニングカウンター７２０からの出力を、それぞれのレジスタ７３５ａ、７３５ｂ、７３５ｃに記憶された１つ又は複数のトリガー値と比較する。カウンターの値が特定の電流密度のための正確な範囲内にあるとき、対応するコンパレーターによって、ｍｕｘは対応するゲート電圧を駆動トランジスタ７０に送り、対応する電流密度をＥＬエミッター５０に与える。
【００５６】
例えば、８ビットカウンターが、放射期間［０，ｔｆ）において２５６回までカウントすることができ、０において開始し、ｔｆ−ｔｆ／２５６において２５５に達し、ｔｆにおいてロールオーバーして０に戻る。カウンター値が、０〜レジスタ７３５ａに記憶された値−１であるとき、コンパレーター７３０ａはＴＲＵＥを出力することができ、他のコンパレーターはＦＡＬＳＥを出力し、それにより、ｍｕｘ７１０はコンデンサー７１６ａからの値を駆動トランジスタ７０のゲートに送る。レジスタ７３５ａの値〜レジスタ７３５ｂの値−１では、コンパレーター７３０ｂがＴＲＵＥを出力し、他のコンパレーターがＦＡＬＳＥを出力することができ、レジスタ７３５ｂの値〜レジスタ７３５ｃの値では、コンパレーター７３５ｃがＴＲＵＥを出力し、他のコンパレーターがＦＡＬＳＥを出力することができる。破線矢印によって示されるように、コンパレーター７３０ａ、７３０ｂ及び７３０ｃは互いに通信し、次のコンパレーターがＴＲＵＥを出力すべきである時点を指示することができる。これは、本発明とともに利用することができる数多くの可能な駆動回路のうちの１つである。図８及び図１１は２つの他の駆動回路を示しており、他の構成も当業者には明らかになるであろう。例えば、複数の駆動トランジスタを用いることができ、その出力をＥＬエミッター５０に対して多重化することができる。
【００５７】
図５を再び参照すると、チップレット４１０は、デバイス基板４００とは別に製造され、その後、ディスプレイ基板４００に取り付けられる。チップレット４１０は、半導体デバイスを製造するための既知の工程を用いて、シリコン又はシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）ウェハーを用いて製造されることが好ましい。各チップレット４１０は、その後、デバイス基板４００に取り付けられる前に分離される。それゆえ、各チップレット４１０の結晶性基部は、チップレットの回路部がその上に配置されるデバイス基板４００とは別の基板４１１と見なすことができる。それゆえ、複数のチップレット４１０は、デバイス基板４００とは別であり、かつ互いに別である対応する複数の基板を有する。詳細には、独立したチップレット基板４１１は、その上にピクセルが形成される基板４００とは別であり、独立したチップレット基板４１１の面積は、合わせても、デバイス基板４００より小さい。チップレット４１０は、例えば、薄膜アモルファスシリコンデバイス又は多結晶シリコンデバイスにおいて見られる能動構成要素よりも、高い性能の能動構成要素を提供する結晶基板４１１を有することができる。チップレット４１０は１００μｍ以下の厚みを有することができることが好ましく、２０μｍ以下であることが更に好ましい。これは、従来のスピンコーティング技法を用いてチップレット４１０上に平坦化層４０２を形成するのを容易にする。本発明の一実施形態によれば、結晶シリコン基板４１１上に形成されるチップレット４１０は、幾何学的なアレイに配列され、接着剤又は平坦化材料を用いてデバイス基板４００に接着される。チップレット４１０の表面上の接続パッド４１２を用いて、各チップレット４１０を信号ワイヤ、電力バス及び行電極又は列電極に接続し、ピクセル（例えば、金属層４０３）を駆動する。幾つかの実施形態では、チップレット４１０は少なくとも４つのピクセル５０を制御することができる。
【００５８】
チップレット４１０は半導体基板内に形成されるので、チップレット４１０の回路部は、最新のリソグラフィツールを用いて形成することができる。そのようなツールによれば、０．５ミクロン以下の機構サイズを容易に手に入れることができる。例えば、最新の半導体製造ラインは、９０ｎｍ又は４５ｎｍの線幅を達成することができ、本発明のチップレット４１０を作製する際に用いることができる。しかしながら、チップレット４１０は、デバイス基板４００上に組み付けられると、チップレット４１０上に設けられた配線層４０３への電気的接続を作製するための接続パッド４１２も必要とする。接続パッド４１２のサイズは、ディスプレイ基板４００上で用いられるリソグラフィツールの機構サイズ（例えば、５μｍ）、及び金属層４０３上の任意のパターニングされた特徴に対するチップレット４１０の位置合わせ（例えば、±５μｍ）に基づく。それゆえ、接続パッド４１２は、例えば、１５μｍ幅にすることができ、パッド４１２間に５μｍの間隔をあけることができる。したがって、パッド４１２は一般的に、チップレット４１０内に形成されるトランジスタ回路部よりも著しく大きくなる。
【００５９】
パッド４１２は一般的に、トランジスタを覆う、チップレット４１０上のメタライゼーション層内に形成することができる。製造コストを下げることができるように、できる限り小さな表面積を有するチップレット４１０を作製することが望ましい。
【００６０】
デバイス基板４００（例えば、アモルファスシリコン又は多結晶シリコン）上に直接形成される回路よりも高い性能の回路部を有する独立した基板４１１（例えば、結晶シリコンを含む）を備えるチップレット４１０を利用することによって、より高い性能を有するＥＬデバイスが提供される。結晶シリコンは、より高い性能を有するだけでなく、はるかに小さな能動素子（例えば、トランジスタ）も有するので、回路部サイズははるかに小さくなる。例えば、Yoon、Lee、Yang及びJang著「A novel use of MEMS switches in driving AMOLED」（Digest of Technical Papers of the Society for Information Display, 2008, 3.4, p.13）において記述されているように、微小電気機械（ＭＥＭＳ）構造を用いて有用なチップレット４１０を形成することもできる。
【００６１】
デバイス基板４００はガラスを含むことができ、当該技術分野において知られているフォトリソグラフィ技法を用いてパターニングされた平坦化層４０２（例えば、樹脂）上に形成された、蒸着又はスパッタリングされる金属又は金属合金、例えば、アルミニウムから、単数又は複数の金属層４０３を作製することができる。チップレット４１０は、集積回路業界において十分に確立されている従来の技法を用いて形成することができる。
【００６２】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスはＥＬディスプレイ及びＥＬランプを含む。本発明はいずれにも適用可能であり、最初にＥＬディスプレイを参照しながら論じられる。
【００６３】
図７は、ＥＬディスプレイの回路図を示す。ＥＬディスプレイ１０は、行及び列に配置される複数のＥＬサブピクセル６０のアレイを含む。ＥＬディスプレイ１０は複数の行選択線２０を含む。ＥＬサブピクセル６０の各行が対応する選択線２０を含む。ＥＬディスプレイ１０は、複数の読出し線３０を更に含む。ＥＬサブピクセル６０の各列が対応する読出し線３０を含む。ＥＬサブピクセル６０の各列は当該技術分野において既知であるようなデータ線（図示せず）も有する。複数の読出し線３０は１つ又は複数のマルチプレクサ４０に接続され、そのマルチプレクサによって、以下に説明されるように、ＥＬサブピクセル６０から信号を並列に／順次に読み出すことができるようになる。マルチプレクサ４０は、ＥＬディスプレイ１０と同じ構造の一部とすることができるか、又はＥＬディスプレイ１０に対して接続又は切断することができる別の構成体とすることができる。
【００６４】
図８は、ＥＬサブピクセル及び関連する回路部の回路図を示す。その回路部はチップレット内に実現することができるか、又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いてＬＴＰＳ又はアモルファスシリコンバックプレーン上に実現することができる。ＥＬサブピクセル６０は、ＥＬエミッター５０と、駆動トランジスタ７０と、コンデンサー７５と、読出しトランジスタ８０と、選択トランジスタ９０とを含む。駆動トランジスタ７０は、ＥＬエミッター５０に電流を与えるためにＥＬエミッター５０に電気的に接続される駆動回路７００の一部である。各トランジスタは、第１の電極と、第２の電極と、ゲート電極とを有する。第１の電圧源１４０が駆動トランジスタ７０の第１の電極に接続される。「接続される」は、複数の素子が直接接続されるか、又は別の構成要素、例えば、スイッチ、ダイオード若しくは別のトランジスタを介して接続されることを意味する。駆動トランジスタ７０の第２の電極は、ＥＬエミッター５０の第１の電極に接続され、第２の電圧源１５０がＥＬエミッター５０の第２の電極に接続される。選択トランジスタ９０が、データ線３５を駆動トランジスタ７０のゲート電極に接続し、当該技術分野において既知であるように、データ線３５からのデータを駆動トランジスタ７０に選択的に与える。各行選択線２０がＥＬサブピクセル６０の対応する行内の選択トランジスタ９０及び読出しトランジスタ８０のゲート電極に接続される。
【００６５】
読出しトランジスタ８０の第１の電極は、駆動トランジスタ７０の第２の電極に、かつＥＬエミッター５０の第１の電極にも接続される。各読出し線３０はＥＬサブピクセル６０の対応する列内の読出しトランジスタ８０の第２の電極に接続される。読出し線３０は読出し電圧を測定回路１７０に与え、測定回路は、読出し電圧を測定し、ＥＬサブピクセル６０の特性を表すステータス信号を与える。
【００６６】
所定の数のＥＬサブピクセル６０のそれぞれの読出しトランジスタの第２の電極から電圧を順次に読み出すために、マルチプレクサ出力線４５及びマルチプレクサ４０を通して複数の読出し線３０を測定回路１７０に接続することができる。複数のマルチプレクサ４０が存在する場合には、各マルチプレクサが自らのマルチプレクサ出力線４５を有することができる。したがって、所定の数のＥＬサブピクセルを同時に駆動することができる。複数のマルチプレクサによって、種々のマルチプレクサ４０からの電圧を並列に読み出すことができるようになり、各マルチプレクサによって、そのマルチプレクサに取り付けられた読出し線３０を順次に読み出すことができるようになる。これは、本明細書において、並列／順次プロセスと呼ばれることになる。
【００６７】
ＥＬエミッター５０の使用経過時間を測定する（図４のステップ５２５）ための測定回路１７０は、変換回路１７１と、オプションのプロセッサ１９０及びメモリ１９５とを含む。変換回路１７１は、マルチプレクサ出力線４５上の読出し電圧を受信し、変換済みデータ線９３上にデジタルデータを出力する。変換回路１７１は、マルチプレクサ出力線４５に高い入力インピーダンスを与えることが好ましい。変換回路１７１によって測定される読出し電圧は、読出しトランジスタ８０の第２の電極上の電圧と等しくすることができるか、又はその電圧の関数とすることができる。例えば、読出し電圧測定値は、読出しトランジスタ８０の第２の電極上の電圧から、読出しトランジスタのドレイン−ソース間電圧と、マルチプレクサ４０の両端の電圧降下とを引いた値とすることができる。デジタルデータはステータス信号として使用することができるか、又は後に説明されるように、プロセッサ１９０によってステータス信号を計算することができる。ステータス信号は、ＥＬサブピクセル６０内の駆動トランジスタ７０及びＥＬエミッター５０の特性を表す。プロセッサ１９０は、変換済みデータ線９３上のデジタルデータを受信し、ステータス線９４上にステータス信号を出力する。プロセッサ１９０は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ若しくはＡＳＩＣ、ＰＬＤ又はＰＡＬとすることができ、オプションでメモリ１９５に接続することができる。メモリ１９５は、フラッシュ若しくはＥＥＰＲＯＭのような不揮発性記憶装置、又はＳＲＡＭのような揮発性記憶装置とすることができる。
【００６８】
補償器１９１がステータス線９４上のステータス信号と、入力線８５上の指定輝度及び指定色度とを受信する。補償器１９１は、ステータス信号を用いて原色の電流密度を選択し、指定輝度及び指定色度、並びに選択された電流密度を用いて、パーセンテージＩｐを計算する。その後、補償器は、制御線９５上に、選択された電流密度及び計算されたパーセンテージに対応する情報を与える。ソースドライバー１５５がその情報を受信し、データ線３５上に駆動トランジスタ制御波形を生成する。駆動トランジスタ制御波形は、駆動トランジスタが図３Ａ及び図３Ｂに示されるような電流密度波形を生成するために必要なゲート電圧を含む。一実施形態では、駆動トランジスタ制御波形は、黒原色、第１の原色及び第２の原色に対応する放射時間のパーセンテージにわたる第１のゲート電圧、第２のゲート電圧及び黒ゲート電圧を順に含む。このようにして、プロセッサ１９０は、表示プロセス中に補償済み信号を与えることができる。当該技術分野において既知であるように、タイミングコントローラー（図示せず）によって、指定輝度及び指定色度を与えることができる。指定輝度及び指定色度は入力コード値に対応することができる。入力コード値はデジタル又はアナログとすることができ、指示された輝度に対して線形又は非線形とすることができる。アナログである場合には、入力コード値は電圧、電流、又はパルス幅変調波形とすることができる。
【００６９】
ソースドライバー１５５は、デジタル／アナログコンバーター又はプログラマブル電圧源、プログラマブル電流源若しくはパルス幅変調電圧（「デジタルドライブ」）若しくは電流ドライバー、又は当該技術分野において既知である別のタイプのソースドライバーを含むことができる。ただし、ソースドライバーは駆動トランジスタに、本発明に従って電流密度波形、例えば、図３Ａ及び図３Ｂを生成させることができるものとする。駆動回路７００は、ソースドライバー１５５と、選択トランジスタ９０と、駆動トランジスタ７０と、それら３つの部品と対応する制御線との間の接続と、を含む。
【００７０】
プロセッサ１９０及び補償器１９１は、同じＣＰＵ又は他のハードウェア上に実装することができる。プロセッサ１９０及び補償器１９１は合わせて、ＥＬエミッター５０の使用経過時間を測定するプロセス中にデータ線３５に所定のデータ値を与えることができる。
【００７１】
図９は、マルチプレクサ出力線４５上の読出し電圧測定値をデジタル信号に変換するためのアナログ／デジタルコンバーター１８５を含む変換回路１７１を示す。それらのデジタル信号は、変換済みデータ線９３上でプロセッサ１９０に与えられる。変換回路１７１は、ローパルフィルター１８０も含むことができる。この実施形態では、所定の試験データ値が補償器１９１によってデータ線３５に与えられ、マルチプレクサ出力線４５上の対応する読出し電圧が測定され、ステータス信号として用いられる。
【００７２】
測定が行われている間、試験データ値によって、ＥＬエミッター５０から光が放射される可能性がある。これは望ましくないことに、ＥＬディスプレイのユーザーの目に見える可能性がある。当該技術分野において既知であるような駆動トランジスタ７０は、その値未満では（又はＰチャネルの場合、その値を超えると）相対的にほとんど電流が流れないので、相対的にほとんど光が放射されないしきい値電圧Ｖｔｈを有する。選択された基準電圧レベルをしきい値電圧未満にして、測定中にユーザーの目に見える光が放射されないようにすることができる。
【００７３】
ここで図１０を参照し、同じく図８も参照すると、ＥＬエミッター５０の使用経過時間を測定するための方法のブロック図が示される。ターゲットＥＬサブピクセル６０においてターゲットＥＬエミッター５０が選択される（ステップ１０２０）。ターゲットＥＬサブピクセルに試験コード値が与えられ（ステップ１０３０）、ＥＬエミッター５０を通って電流が流れ、ターゲットサブピクセルの読出しトランジスタ８０の第２の電極上で電圧の測定が行われる（ステップ１０４０）。その後、ターゲットサブピクセル６０内の駆動トランジスタ７０及びＥＬエミッター５０の特性を表すステータス信号が与えられる（ステップ１０５０）。試験コード値は、選択された電圧、すなわち、選択された電流密度に対応する電圧とすることができる。ＥＬデバイスの寿命にわたる全ての測定に対して、同じ試験コード値が用いられることが好ましい。
【００７４】
ステータス信号はＥＬエミッター５０の使用経過時間、すなわち、そのサブピクセル６０内のＥＬエミッター５０が経時的に動作することによって引き起こされるターゲットサブピクセル６０内のターゲットＥＬエミッター５０の特性の変動を表す。そのようなステータス信号を計算するために、上記の変換回路１７１のいずれかの実施形態において、各サブピクセルの第１の読出し電圧測定を行い、プロセッサ１９０によってメモリ１９５に記憶することができる。この測定は、ＥＬデバイスの動作寿命前に行うことができる。ＥＬデバイスの動作中に、第１の読出し電圧測定が行われた時点とは異なる後の時点において、各サブピクセルの第２の読出し電圧測定を行い、メモリ１９５に記憶することができる。その後、第１及び第２の読出し電圧測定値を用いて、駆動トランジスタ及びＥＬエミッター５０が経時的に動作することによって引き起こされる駆動トランジスタ及びＥＬエミッター５０の特性の変動を表すステータス信号を計算することができる。例えば、その際、ステータス信号は、第２の読出し電圧測定値と第１の読出し電圧測定値との間の差として、又は一次変換のようなその差の関数として計算することができる。
【００７５】
或るサブピクセルに対する読出し電圧が測定されると、対応するステータス信号をメモリ１９５に記憶することができる。補償器１９１は、記憶されたステータス信号を用いて、任意の数の入力コード値を補償することができる。測定は一定の間隔で、又はデバイスの電源が入れられるか若しくは切られる度に、又はデバイスの使用量によって決定される間隔において行うことができる。通常の動作条件下でデバイスの寿命にわたって測定を行うこともできる。ターゲットサブピクセルになるように、サブピクセルを任意の順序で選択することができる。一実施形態では、サブピクセルは、デバイスの行走査順に従って上から下に、かつ左から右に、又は右から左に選択することができる。別の実施形態では、ターゲットサブピクセルを各行においてランダムな位置において選択し、温度勾配のような要因に起因する系統的な偏りを低減することができる。
【００７６】
再び図８を参照すると、電圧Ｖｏｕｔが測定される。電圧Ｖｄａｔａは既知である。読出しトランジスタを通って変換回路１７１の高い入力インピーダンスに電流がほとんど流れ込まないので、電圧Ｖｒｅａｄ、すなわち、読出しトランジスタにおける降下は一定であると仮定することができる。代替的には、ＶｒｅａｄをＶｄａｔａ及びＶｏｕｔの関数として特徴付けることができる。電圧ＰＶＤＤ及びＣＶが選択される。それゆえ、ＶＥＬは（式６）として計算することができる。
【数１１】
2014510295.tif 000015
【００７７】
計算されたＶＥＬの変動にＥＬサブピクセル６０内のＥＬエミッター５０の特性の変動が反映される。したがって、ＶＥＬはステータス信号として用いることができる。ＥＬデバイス（例えば、ＥＬディスプレイ１０）の量産前に、１つ又は複数の代表的なデバイスを特徴付けて、サブピクセルごとのステータス信号、例えば、ＶＥＬを、対応する選択された黒電流密度１３６、第１の電流密度１３７、第２の電流密度１３８及びオプションで第３の電流密度１３９にマッピングする製品モデルを生成することができる。２つ以上の製品モデルを生成することができる。例えば、デバイスの異なる領域が異なる製品モデルを有することができる。製品モデルはルックアップテーブルに記憶することができるか、又はアルゴリズムとして用いることができる。補償器１９１は製品モデル（複数の場合もある）を、例えば、メモリ１９５に記憶することができる。
【００７８】
本発明による経時変化を補償するための１つの実施形態では、第２の読出し電圧測定におけるＶＥＬと第１の読出し電圧測定におけるＶＥＬとの間の差ΔＶＥＬがステータス信号として用いられる。ＯＬＥＤ経時変化は、経時的にデバイスの中に流れる積分電流に比例するので、ΔＶＥＬを原色の電流密度にマッピングするモデルを形成することができる。このモデル及び他のモデルを、スプライン当てはめのような統計技術分野において既知である回帰技法によって合成することができる。
【００７９】
経時変化補償における更なる効果はＯＬＥＤ効率損失である。効率損失がΔＶＥＬと相関があることが当該技術分野において既知である。製造時間中に、輝度減少と、所与の電流の場合のΔＶＥＬとのその関係を測定して、製品モデルに組み込むことができる。
【００８０】
ＥＬサブピクセル６０の色度シフト及び効率損失の両方の特性の変化又は変動を補償するために、選択された原色、並びに指定輝度及び指定色度を併用することができる（式７）。
【数１２】
2014510295.tif 000016
ただし、ＩｐはＥＬエミッター５０の所望の輝度及び色度を保持するために計算された原色のための強度の列ベクトルであり、ｐｍａｔは上記のような選択された原色の３×３ｐｍａｔであり、ＸＹＺｄは上記のような指定三刺激値の列ベクトルであり、ｆ２（ΔＶＥＬ）はＥＬ抵抗の変化（例えば、ＯＬＥＤ電圧上昇）に対する補正であり、ｆ３（ΔＶＥＬ，ＸＹＺｄ）は、ＥＬ効率の変化に対する補正である。関数ｆ２及びｆ３は製品モデルの構成要素であり、スカラー又は行列を返すことができる（ただし、式７において、「・」は適切なタイプの乗算、スカラー又は行列を表す）。この式を用いて、補償器１９１はＥＬエミッター５０を制御して、一定の輝度出力、及び所与の輝度において延長された寿命を達成することができる。別の実施形態（式８）では、ｆ２及びｆ３は３×３行列を返し、以下の式が成り立つ。
【数１３】
2014510295.tif 000017
４つ以上の原色が用いられる場合には、ｐｍａｔは３×４以上に拡張され、白色置換のような他の変換を用いて、Ｉｐを計算する。種々の実施形態で有用なそのような技法の一例がPrimerano他に対して２００５年４月２６日に発行された米国特許第６，８８５，３８０号において与えられており、その開示は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００８１】
図１１は、ＥＬランプ内のＥＬエミッターの使用経過時間を測定するための別の技法を示す。ＥＬエミッター５０Ａ及び５０Ｂが直列に配置され、電流源５０１によって電流を供給される。駆動回路７００は、各ＥＬエミッターに制御線９５上の信号に対応する電流を与えるために、ＥＬエミッター５０Ａ、５０Ｂに電気的に接続される電流源５０１を含む。読出し線３０Ａが、Ｖ＋、すなわち、第１のＥＬエミッター５０Ａのアノードの電圧を測定回路１７０内の変換回路１７１に搬送する。読出し線３０Ｂは、Ｖ−、すなわち、第２のＥＬエミッター５０Ｂのカソードの電圧を変換回路１７１に搬送する。それゆえ、ＥＬエミッター５０Ａ及び５０Ｂにかかる電圧は、合わせて考えると、Ｖ＋−Ｖ−である。ＥＬエミッター５０Ａ、５０Ｂが同等に経時変化すると仮定すると、ＶＥＬ＝（Ｖ＋−Ｖ−）／２であり、ΔＶＥＬの上記の補償が実行されるが、ただし、補償器１９１からの補償済みコード値は、電圧ではなく、電流を表すことが異なる。この実施形態は、単一のＥＬエミッター５０にも当てはまることができる。ＥＬエミッター５０Ａ、５０Ｂは、定電流ではなく、定電圧によって駆動することもでき、その場合、電圧ＶＥＬではなく、ＥＬエミッター５０Ａ、５０Ｂに流れる電流が測定される。プロセッサ１９０、メモリ１９５、変換済みデータ線９３、ステータス線９４、補償器１９１、入力線８５及び制御線９５は図８において上記で説明された通りである。
【００８２】
幾つかの実施形態では、直列に配置されるＥＬエミッターは同等には経時変化しない。例えば、ＥＬエミッター５０ＡとＥＬエミッター５０Ｂとの間の更なる読出し線（図示せず）を用いて、各ＥＬエミッターの電圧を独立して測定することができる。
【００８３】
好ましい実施形態では、本発明は、限定はしないが、Tang他による米国特許第４，７６９，２９２号及びVanSlyke他による米国特許第５，０６１，５６９号において開示されるような、小分子又はポリマーＯＬＥＤから構成される有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むデバイスにおいて利用される。有機発光材料の数多くの組み合わせ及び変形を用いて、そのようなデバイスを作製することができる。図８を参照すると、ＥＬエミッター５０がＯＬＥＤエミッターであるとき、ＥＬサブピクセル６０はＯＬＥＤサブピクセルである。無機ＥＬデバイス、例えば、多結晶半導体マトリックス内に形成される量子ドット（例えば、米国特許出願公開第２００７／００５７２６３号において教示され、その開示は引用することにより本明細書の一部をなすものとする）、及び有機若しくは無機電荷制御層を利用するデバイス、又はハイブリッド有機／無機デバイスも利用することができる。
【００８４】
トランジスタ７０、８０及び９０は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）トランジスタ、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）トランジスタ、酸化亜鉛トランジスタ、又は当該技術分野において既知である他のトランジスタタイプとすることができる。それらのトランジスタは、Ｎチャネル、Ｐチャネル又は任意の組み合わせとすることができる。ＯＬＥＤは非反転構造（図示される）又は反転構造とすることができ、反転構造の場合、ＥＬエミッター５０は第１の電圧源１４０と駆動トランジスタ７０との間に接続される。
【００８５】
本発明は、本発明の或る特定の好ましい実施形態を特に参照しながら詳細に説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲内で実施形態の結合、変形及び変更を実施できることが理解されよう。
【符号の説明】
【００８６】
１０  ＥＬディスプレイ
２０  選択線
３０、３０Ａ、３０Ｂ  読出し線
３５  データ線
４０  マルチプレクサ
４５  マルチプレクサ出力線
５０、５０Ａ、５０Ｂ  ＥＬエミッター
６０  ＥＬサブピクセル
７０  駆動トランジスタ
７５  コンデンサー
８０  読出しトランジスタ
８５  入力線
９０  選択トランジスタ
９３  変換済みデータ線
９４  ステータス線
９５  制御線
１００  曲線
１０１  色域
１０２  黒色度
１０３  第１の色度
１０４  第２の色度
１０５  第３の色度
１０８  ライン
１１０  経時変化後の曲線
１１１  経時変化後の色域
１２１  重複色域
１２５  点
１２９  視感度しきい値
１３０  曲線
１３１  経時変化後の曲線
１３２  黒輝度
１３３  第１の輝度
１３４  第２の輝度
１３５  第３の輝度
１３６  黒電流密度
１３７  第１の電流密度
１３８  第２の電流密度
１３９  第３の電流密度
１４０  第１の電圧源
１５０  第２の電圧源
１５５  ソースドライバー
１７０  測定回路
１７１  変換回路
１８０  ローパルフィルター
１８５  アナログ／デジタルコンバーター
１９０  プロセッサ
１９１  補償器
１９５  メモリ
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６  時間
３０８  放射時間
３１０  波形
３２０  波形
３３０  波形
４００  デバイス基板
４０１  デバイス面
４０２  平坦化層
４０３  金属層
４１０  チップレット
４１１  チップレット基板
４１２  パッド
５０１  電流源
５２０  ステップ
５２５  ステップ
５３０  ステップ
５３５  ステップ
５４０  ステップ
５４５  ステップ
７００  駆動回路
７１０  マルチプレクサ（ｍｕｘ）
７１５ａ、７１５ｂ、７１５ｃ  バッファー
７１６ａ、７１６ｂ、７１６ｃ  コンデンサー
７２０  カウンター
７３０ａ、７３０ｂ、７３０ｃ  コンパレーター
７３５ａ、７３５ｂ、７３５ｃ  レジスタ
１０２０、１０３０、１０４０、１０５０  ステップ
【図１Ａ】
2014510295.tif 000018
【図１Ｂ】
2014510295.tif 000019
【図２Ａ】
2014510295.tif 000020
【図２Ｂ】
2014510295.tif 000021
【図３Ａ】
2014510295.tif 000022
【図３Ｂ】
2014510295.tif 000023
【図４】
2014510295.tif 000024
【図５】
2014510295.tif 000025
【図６】
2014510295.tif 000026
【図７】
2014510295.tif 000027
【図８】
2014510295.tif 000028
【図９】
2014510295.tif 000029
【図１０】
2014510295.tif 000030
【図１１】
2014510295.tif 000031
【国際調査報告】
2014510295.tif 000032
2014510295.tif 000033