(57)【要約】      （修正有）【課題】共通アノード構成で配置される大型スクリーンＯＬＥＤディスプレイで使用するのに好適なプリチャージ回路を提供する。【解決手段】ＯＬＥＤ素子の固有のキャパシタンス特性ＣOLEDを克服するために共通アノード受動マトリクス大型スクリーン有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置の駆動回路内に組込まれるプリチャージ回路であって、第１のプリチャージ回路は、所望の「オン」時間の直前に所与のＯＬＥＤ素子のカソードにプリチャージ電圧を印加するために、通常の駆動回路内に組込まれるＭＯＳＦＥＴ素子を含んで、ＣOLEDを急速に克服すると共に、第２のプリチャージ回路は、通常の駆動回路内に、所望のオン時間の直前に所与のＯＬＥＤ素子のアノードを正の電圧に接続しつつ、同時にカソードを接地接続する方法を含んで、ＣOLEDを急速に克服する構成とする。【選択図】図３
2004341516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードおよびカソードを有する少なくとも１つのＯＬＥＤ（１１２）を含む共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路であって、前記ＯＬＥＤ（１１２）の前記カソードは第１の電流源（１１６）および第１の切換手段（１１８）に直列に結合され、前記駆動回路は前記切換手段（１１８）を閉じる前に前記少なくとも１つのＯＬＥＤ（１１２）をプリチャージするための手段を含む、共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＯＬＥＤをプリチャージするための前記手段は、第２の切換手段を含む、請求項１に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項３】
前記第２の切換手段は、能動スイッチ素子を含む、請求項２に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項４】
前記能動スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴを含む、請求項３に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項５】
前記ＭＯＳＦＥＴは、前記少なくとも１つのＯＬＥＤ（１１２）をプリチャージするのに好適な電圧および電流定格を有するＮＭＯＳトランジスタ素子である、請求項４に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項６】
前記第２の切換手段は、前記第１の電流源（１１６）にわたって分岐して並列に結合される、請求項２から５のいずれかに記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項７】
前記ＭＯＳＦＥＴ（３１０）はゲートを有し、ソースはプリチャージ電圧に電気的に接続される、請求項４または５のいずれかと組合わせて請求項６に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項８】
前記ＭＯＳＦＥＴ（３１０）はドレインを有し、前記ＭＯＳＦＥＴ（３１０）の前記ドレインは、前記ＯＬＥＤ（１１２）の前記カソードに電気的に接続される、請求項７に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項９】
前記第２の切換手段は、前記ＯＬＥＤ（１１２）の前記カソードを接地結合するのに好適な第１のスイッチ素子（４１２）、および前記ＯＬＥＤ（１１２）の通常の動作電圧に実質的に対応する電圧供給に前記ＯＬＥＤ（１１２）の前記アノードを結合するのに好適な第２のスイッチ素子（４１０）を含む、請求項２から５のいずれかに記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１０】
前記第１のスイッチ素子（４１２）および第２のスイッチ素子（４１０）は、能動スイッチ素子である、請求項９に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１１】
前記能動スイッチ素子は、前記少なくとも１つのＯＬＥＤ（１１２）をプリチャージするのに好適な電圧および電流定格を有するＭＯＳＦＥＴトランジスタである、請求項１０
に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのＯＬＥＤ（１１２）をプリチャージするための前記手段は、前記第１の電流源にわたって並列に結合される第２の電流源（５１０）をさらに含む、請求項２から５のいずれかに記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１３】
前記第２の電流源（５１０）は、５０ｍＡから８００ｍＡの間の電流、好ましくは１００ｍＡから６００ｍＡの間の電流を供給するのに好適である、請求項１２に記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１４】
前記第２の電流源（５１０）は前記第１の電流源（１１６）と実質的に同一である、請求項１２または１３のいずれかに記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１５】
前記第２の電流源（５１０）は、前記第１の電流源によって供給される電流の２倍から４倍の間の電流を供給するのに好適である、請求項１２または１３のいずれかに記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１６】
第１の電流源（６１０）は、第１または第２の電流基準の１つを選択することでその出力電流を変更することのできる電流源装置である、請求項２から５のいずれかに記載の共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路。
【請求項１７】
配置であって、
ＯＬＥＤ（１１２）のアレイを含み、各ＯＬＥＤ（１１２）はそのアレイの他のＯＬＥＤと共通のアノード、およびカソードを有し、この配列はさらに、
請求項１から１６のいずれかに記載の駆動回路を含む、配置。
【請求項１８】
ＯＬＥＤ（１１２）のアレイを含む共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイであって、各ＯＬＥＤ（１１２）はアノードおよびカソードを有し、前記ディスプレイは請求項１から１６のいずれかに記載の駆動回路を含む、共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ。
【請求項１９】
ＯＬＥＤの所望のＯＮ時間の前に共通アノード受動マトリクスＯＬＥＤディスプレイの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法であって、
前記所望のＯＮ時間の前に前記ＯＬＥＤを充電するステップを含む、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【請求項２０】
前記充電するステップは、前記所望のＯＮ時間の前に前記ＯＬＥＤの前記カソードにプリチャージ電圧を印加することで行なわれる、請求項１９に記載の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【請求項２１】
前記充電するステップは、第１の電圧レベルを前記ＯＬＥＤの前記アノードに印加しつつ、前記ＯＬＥＤの前記カソードを第２の電圧レベルに引くことで行なわれ、前記第１および第２の電圧の差は所望のプリチャージ電圧に等しい、請求項１９に記載の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【請求項２２】
前記第１の電圧レベルは前記所望のプリチャージ電圧に等しく、前記第２の電圧レベルは接地レベルである、請求項２１に記載の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【請求項２３】
前記充電するステップは、前記所望のＯＮ時間の前に前記ＯＬＥＤに付加的な電流を供給することで行なわれる、請求項１９に記載の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【請求項２４】
前記プリチャージ電圧は、ＯＮ時間中の前記ＯＬＥＤ（１１２）の通常の動作電圧と実質的に等しい、請求項２０から２２のいずれかに記載の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【請求項２５】
２つの電流源を選択的に切換えることで低い光出力で追加の階調が実現される請求項２４に記載の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
この発明は、共通アノード受動マトリクス大型スクリーン有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイの駆動回路に関する。特に、この発明は性能を最適化するためのプリチャージ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術は、電極に挟まれかつＤＣ電流にさらされるとさまざまな色の強い光を生成する有機発光材料を使用する。これらＯＬＥＤ構造を組合わせてディスプレイを含む画素またはピクセルにすることができる。ＯＬＥＤは、時計、電話、ラップトップコンピュータ、ページャ、携帯電話、計算機等のフラットパネルなどの別個の発光素子または発光アレイまたはディスプレイの能動素子として、さまざまな用途でも有用である。今日では、発光アレイまたはディスプレイの使用は、大きくは上述のような小型のスクリーンの用途に限られている。
【０００３】
高品質、高解像度の大型スクリーンディスプレイの用途に対する需要のため、業界は、古いＬＥＤおよび液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を置換える代替のディスプレイ技術を求めるようになった。たとえば、ＬＣＤは、大型スクリーンディスプレイ市場が求める、明るく高い光出力、より大きな視覚、高解像度およびスピードの要件を提供することができない。これに対して、ＯＬＥＤ技術は、明るく鮮やかな色を高解像度かつ広い視覚で約束する。しかしながら、屋外または屋内のスタジアムのディスプレイ、大型のマーケティング広告ディスプレイおよび大衆向け情報ディスプレイなどの大型スクリーンディスプレイの用途でのＯＬＥＤ技術の使用は、依然として開発段階である。
【０００４】
大型スクリーンの用途でのＯＬＥＤ技術の使用に関して、いくつかの技術的な課題が存在する。１つのそのような課題は、ＯＬＥＤディスプレイが、周辺光、湿度および温度を含むさまざまな外的な環境要因に応じて幅広く動的な範囲の色、コントラストおよび光の強さを提供すると期待されている点である。たとえば、屋外ディスプレイは、日中は白色のコントラストを強め、夜間は黒色のコントラストを強めることを求められる。さらに、光出力は、明るい日光の中では大きく、暗く荒れた天候条件では低くなければならない。ＯＬＥＤ素子によって生成される光の放射の強さは、その素子を駆動する電流の量に直接的に比例する。したがって、より大きな光出力が必要とされるほど、より多くの電流がピクセルに供給される。したがって、ＯＬＥＤ装置への電流を制限することで、光の放射を小さくすることができる。
【０００５】
定義によれば、ピクセルとは、グラフィック画像内のプログラム可能な色の単一の点または単位である。しかしながら、ピクセルは、たとえば、赤、緑および青のサブピクセルの配置を含んでもよい。これらサブピクセルを駆動するために、２つの基本的な回路構成、つまり、共通カソード構成および共通アノード構成がある。これら構成は、３つのサブピクセルが共通のカソード線を介してアドレス指定されるか、または共通のアノード線を介してアドレス指定されるかの点で異なる。したがって、共通カソード構成では、３つのサブピクセルのカソードは電気的に接続されかつ共通でアドレス指定される。共通アノード構成では、３つのサブピクセルのアノードは電気的に接続されかつ共通でアドレス指定される。
【０００６】
従来のＯＬＥＤディスプレイは、通常、共通カソード構成を使用する。典型的な共通カソード駆動回路では、電流源は各個々のアノードと正の電源との間に配置され、カソードは共通して電気的に接地接続される。結果的に、電流および電圧は互いに独立しておらず、小さな電圧の変動はかなり大きな電流の変動に繋がり、さらに結果的に光出力が変動する。さらに、共通カソード構成では、定電流源は正の電源を基準とするため、ここでも小さな電圧の変動が電流の変動に繋がる。これらの理由のため、共通カソード構成は、正確な電流の制御に依存する光の放射の正確な制御をさらに難しくする。
【０００７】
これに対して、典型的な共通アノード駆動回路では、電流源は各個々のカソードと接地との間に配置され、アノードは共通して正の電源に電気的に接続される。結果として、電流および電圧は完全に互いから独立し、小さな電圧の変動は電流の変動に繋がらず、これによって、結果的に光出力が変動するのを排除することができる。さらに、共通アノード構成では、定電流源は、変動しない接地を基準とし、これによって、基準による電流の変化を排除することができる。これらの理由のため、共通アノード構成は、大型スクリーンディスプレイの用途で必要とされる光の放射の正確な制御に向いている。
【０００８】
ＯＬＥＤ技術を使用した大型スクリーンディスプレイの用途でのもう１つの考慮すべき点は、ピクセルの物理的なサイズである。より大きな放射面積は見やすく、必要とされる幅広い動的な範囲の色、コントラストおよび光の強さを実現するのに向いている。結果的に、従来の小型スクリーンディスプレイのＯＬＥＤ構造よりも大きな面積を有するＯＬＥＤ素子構造が望ましい。小型スクリーンの用途では、ピクセルのピッチは、通常０．３ｍｍ以下であり、ピクセルの面積は、たとえば、０．１ｍｍ2に過ぎない。これに対して、大型スクリーンの用途では、ピクセルのピッチは１．０ｍｍ以上であることがあり、これによって、ピクセルの面積は０．３ｍｍ2から５０ｍｍ2の大きさになる（ピッチはフィルファクター５０％で１０ｍｍまたはそれ以上まで変動する）。しかしながら、より大きな素子面積の結果として、より大きなＯＬＥＤ素子の固有のキャパシタンス（ＣOLED）は、小型のＯＬＥＤ構造と比較して相対的に高い。この高い固有のキャパシタンスのため、動作において、ＯＬＥＤ装置の作業電圧に到達するのに付加的な充電時間が必要である。この充電時間は、素子のオン／オフ比率を制限し、全体的な表示の明るさおよび性能に悪影響を及ぼす。
【０００９】
ＯＬＥＤプリチャージ回路は、グラフィックディスプレイ装置内のＯＬＥＤに特有のキャパシタンスを克服するのを支援するために開発され、既存の駆動回路に組込まれてきた。たとえば、「自動クランププリチャージ機能を備えた定電流ドライバ（Constant current driver with auto-clamped pre-charge function）」と題する米国特許第６，３２３，６３１号は、基準バイアス発生器および複数の定電流ドライバセルを含み、各々がその基準バイアス発生器に接続されてそれぞれのカレントミラーを形成する自動クランププリチャージ機能を備えた定電流ドライバを説明している。各定電流ドライバセルは、スイッチトランジスタ、電流出力トランジスタおよびプリチャージトランジスタを有する。定電流が電流出力トランジスタから出力されてＯＬＥＤを駆動すると、プリチャージトランジスタはオンされて、プリチャージトランジスタのゲート−ソース電圧がしきい値電圧よりも小さくなるまでＯＬＥＤを急速にプリチャージするために付加的な大きな電流としてドレイン−ソース電流を供給する。
【特許文献１】米国特許第６，３２３，６３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
米国特許第６，３２３，６３１号のプリチャージ機能は、ＯＬＥＤ装置を急速にプリチャージして性能を最適化する役割を好適に果たすが、米国特許第６，３２３，６３１号の
プリチャージ機能は共通カソード駆動回路で使用するために設計されており、したがって、大型スクリーンＯＬＥＤディスプレイ装置の共通アノード駆動回路で使用するには好適ではない。米国特許第６，３２３，６３１号のプリチャージ機能のもう１つの欠点は、０．１ｍｍ2などの小さなピクセル面積に関連するＣOLED値を扱うように設計されており、したがって、大きなピクセル面積に関連するより大きなＣOLED値を克服することができない点である。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、共通アノード構成で配置される大型スクリーンＯＬＥＤディスプレイで使用するのに好適なプリチャージ回路を提供することである。
【００１２】
この発明のもう１つの目的は、共通アノード構成で配置される大型スクリーンＯＬＥＤディスプレイの大きな面積のＯＬＥＤ素子に関連する大きなＣOLED値を克服して性能を最適化するのに好適なプリチャージ回路を提供することである。
【００１３】
この発明のもう１つの目的は、製造プロセスの変動による、キャパシタンスなどのＯＬＥＤ素子の特性の変動の影響を排除するプリチャージ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明の概要
この発明は、アノードおよびカソードを有する少なくとも１つのＯＬＥＤを含む共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのための駆動回路を提供し、ＯＬＥＤのカソードは第１の電流源および第１の切換手段に直列に結合される。駆動回路は、切換手段を閉じる前に少なくとも１つのＯＬＥＤをプリチャージするための手段を含む。
【００１５】
少なくとも１つのＯＬＥＤをプリチャージするための手段は、第２の切換手段を含んでもよい。第２の切換手段は能動スイッチ装置を含んでもよく、ＭＯＳＦＥＴを含んでもよい。ＭＯＳＦＥＴは、少なくとも１つのＯＬＥＤをプリチャージするのに好適な電圧および電流定格を有するＮＭＯＳトランジスタ素子であってもよい。
【００１６】
第２の切換手段は第１の電流源にわたって分岐して並列に結合されてもよい。第２の切換手段がＭＯＳＦＥＴを含み、ＭＯＳＦＥＴがゲートを有する場合、ソースはプリチャージ電圧に電気的に接続されてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ＯＬＥＤのカソードに電気的に接続されるドレインも有してもよい。
【００１７】
第２の切換手段は、ＯＬＥＤのカソードを接地結合するのに好適な第１のスイッチ素子と、ＯＬＥＤの通常の動作電圧に実質的に対応する電圧源にＯＬＥＤのアノードを結合するのに好適な第２のスイッチ素子とを含んでもよい。第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子は能動スイッチ素子であってもよい。能動スイッチ素子は、少なくとも１つのＯＬＥＤをプリチャージするのに好適な電圧および電流定格を有するＭＯＳＦＥＴトランジスタであってもよい。
【００１８】
少なくとも１つのＯＬＥＤをプリチャージするための手段は、第１の電流源にわたって並列に結合される第２の電流源をさらに含んでもよい。第２の電流源は、５０ｍＡから８００ｍＡの間の電流、好ましくは１００ｍＡから６００ｍＡの間の電流を供給するのに好適であってもよい。第２の電流源は、第１の電流源と実質的に同一であってもよいし、または異なってもよく、たとえば、第２電流源は第１の電流源によって供給される電流の２倍から４倍の間の電流を供給するのに好適であり得る。
【００１９】
第１の電流源は、第１または第２の電流基準の１つを選択することで、その出力電流を
変更することのできる電流源装置であってもよい。
【００２０】
この発明は、ＯＬＥＤのアレイを含み、各ＯＬＥＤがそのアレイの他のＯＬＥＤと共通のアノード、カソード、およびこの発明による駆動回路を有する配置も提供する。
【００２１】
この発明は、ＯＬＥＤのアレイを含む共通アノード受動マトリクス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイをさらに提供し、各ＯＬＥＤはアノードおよびカソードを有し、上記ディスプレイはこの発明による駆動回路を含む。
【００２２】
この発明は、ＯＬＥＤの所望のＯＮ時間の前に共通アノード受動マトリクスＯＬＥＤディスプレイの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）をプリチャージするための方法も提供し、この方法は、所望のＯＮ時間の直前にＯＬＥＤを充電するステップを含む。充電するステップは、所望のＯＮ時間の前にＯＬＥＤのカソードにプリチャージ電圧を印加することで行なってもよい。またはこれに代えて、ＯＬＥＤのアノードに第１の電圧レベルを印加しつつ、ＯＬＥＤのカソードを第２の電圧レベルに引くことで行なってもよく、第１および第２の電圧の差は所望のプリチャージ電圧に等しい。この後者の場合では、第１の電圧レベルは所望のプリチャージ電圧に等しく、第２の電圧レベルは接地レベルに等しくてもよい。さらに別の代替の実施例によると、充電するステップは、所望のＯＮ時間の前にＯＬＥＤに付加的な電流を供給することで行なってもよい。
【００２３】
プリチャージ電圧は、ＯＮ時間中のＯＬＥＤの通常の動作電圧に実質的に等しくてもよい。低い光出力では、２つの電流源を選択的に切換えることで追加の階調を実現することができる。
【００２４】
この発明のこれらおよびその他の特性、特徴および利点は、この発明の原則を例によって示す添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照すれば明らかであろう。この説明は、例のためにのみ与えられるものであり、この発明の範囲を限定するものではない。以下に引用される参照番号は添付の図面を参照する。
【００２５】
異なる図面中、同じ参照番号は同じかまたは類似の要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
例示的な実施例の説明
この発明を特定の実施例およびある図面に関して説明するが、この発明はそれらに限定されるのではなく、請求項によって限定される。図面は概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。図面中、例示の目的のために要素のいくつかのサイズは誇張されることがあり、同じ縮尺で書かれていない。
【００２７】
さらに、説明および請求項の中の第１、第２および第３等の言葉は、類似の要素を区別するために使用されており、連続的または時系列的な順番を説明するためのものではない。適切な状況下では、それらの言葉は相互に交換して使用可能であり、ここに説明される発明の実施例は、ここに説明されるかまたは図示される順番とは異なる順番での動作が可能である。
【００２８】
なお、請求項で使用される「含む」という言葉は、その後に記載される手段に限定されると解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを除外しない。したがって、「手段ＡおよびＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。それは、この発明に関して、その装置の単に関連する構成要素がＡおよびＢであることを意味する。
【００２９】
この発明を単一のディスプレイに関して主に説明するが、この発明はそれに限定されない。たとえば、ディスプレイは拡張可能であって、たとえば、タイリングなどを介して、より大きなアレイを形成してもよい。したがって、この発明は、ピクセルのアレイのアセンブリを含むこともあり、たとえば、それらはタイリングされたディスプレイであってもよく、タイリングされてスーパーモジュールにされるタイリングされたアレイでできたモジュールを含んでもよい。したがって、ディスプレイという言葉は、アレイまたはアレイのグループ内のアドレス指定可能なピクセルのセットに関する。いくつかの表示単位または「タイル」は、互いに隣接して位置付けてより大きなディスプレイを形成することができる。すなわち、複数の表示素子アレイは物理的に近接して並べると、単一の画像として見える。
【００３０】
この発明の一局面では、ＯＬＥＤ素子に特有の固有のキャパシタンス特性ＣOLEDを克服するために共通アノード受動マトリクスＯＬＥＤディスプレイ装置の駆動回路内に組込むことのできるプリチャージ回路が設けられる。ディスプレイは大型スクリーンディスプレイであってもよい。具体的には、この発明のある局面では、この発明の第１のプリチャージ回路は、所望の「オン」時間の直前に所与のＯＬＥＤ素子のカソードにプリチャージ電圧を印加し、これによってＯＬＥＤ素子を急速に充電する。この発明の第２のプリチャージ回路は、所望のオン時間の直前に所与のＯＬＥＤ素子のアノードにプリチャージ電圧を印加しつつ、同時にカソードを接地に引き、このことによってＯＬＥＤ素子を急速に充電する。この発明の第３の充電回路は、所望のオン時間の直前にＯＬＥＤ素子に付加的な電流を単に供給し、これによってＯＬＥＤ素子を急速に充電する。最後に、この発明の第４のプリチャージ回路は、低いまたは高い電流基準を選択することでその出力電流を急速に変更することのできる単一の電流源装置を含み、ＯＬＥＤ素子を急速に充電することができる。
【００３１】
図１は、ＯＬＥＤアレイ回路１００の概略図であり、典型的な共通アノード受動マトリクス大型スクリーンＯＬＥＤアレイおよび関連する駆動回路の一部分を示す。ＯＬＥＤアレイ回路１００は、行および列のマトリクスに配置される複数のＯＬＥＤ１１２（周知のように、各々はアノードおよびカソードを有する）から形成されるＯＬＥＤアレイ１１０を含む。たとえば、ＯＬＥＤアレイ１１０は、３×３のアレイに配置されるＯＬＥＤ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆ、１１２ｇ、１１２ｈ、および１１２ｊから形成され、ＯＬＥＤ１１２ａ、１１２ｂおよび１１２ｃのアノードはＲＯＷ  ＬＩＮＥ１に電気的に接続され、ＯＬＥＤ１１２ｄ、１１２ｅおよび１１２ｆのアノードはＲＯＷ  ＬＩＮＥ２に電気的に接続され、ＯＬＥＤ１１２ｇ、１１２ｈおよび１１２ｊのアノードはＲＯＷ  ＬＩＮＥ３に電気的に接続される。さらに、ＯＬＥＤ１１２ａ、１１２ｄおよび１１２ｇのカソードはＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ａに電気的に接続され、ＯＬＥＤ１１２ｂ、１１２ｅおよび１１２ｈのカソードはＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｂに電気的に接続され、ＯＬＥＤ１１２ｃ、１１２ｆおよび１１２ｊのカソードはＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｃに電気的に接続される。各ＯＬＥＤ１１２は、白黒ディスプレイのピクセルまたはカラーディスプレイのサブピクセルを表わす（通常、赤、緑または青であるが、どのような色の変形も受容可能である。サブピクセルは幾何学的にともにグループ分けされて単一のアドレス指定可能なフルカラーのピクセルを形成し、たとえば、１１２ａ〜１１２ｃはそれぞれ赤、緑および青であってもよい）。周知のように、ＯＬＥＤは適切な電流供給とともに順方向バイアスされるときに光を放射する。
【００３２】
典型的には５ボルト（すなわち、ＯＬＥＤにかかる通常の作業電圧＋通常０．７Ｖである電流源上の電圧）から１５〜２０ボルトの間である正の電圧（＋ＶLED）は、複数のスイッチ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを介して、各それぞれの行の線ＲＯＷ  ＬＩＮＥ１、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ２、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ３に電気的に接続される。スイッチ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、好適な電圧および電流定格を有するＭＯＳＦＥＴスイッチまたは
トランジスタなどの従来の能動スイッチ素子である。具体的には、正の電圧＋ＶLEDは、スイッチ１１４ａを介してＲＯＷ  ＬＩＮＥ１に、スイッチ１１４ｂを介してＲＯＷ  ＬＩＮＥ２に、スイッチ１１４ｃを介してＲＯＷ  ＬＩＮＥ３に電気的に接続される。列の線ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ａ、ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｂ、およびＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｃは、別の定電流源、すなわち、複数の電流源（ＩSOURCE）１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃによって駆動される。具体的には、電流源ＩSOURCE１１６ａはＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ａを駆動し、電流源ＩSOURCE１１６ｂはＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｂを駆動し、電流源ＩSOURCE１１６ｃはＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｃを駆動する。スイッチ１１８ａは電流源ＩSOURCE１１６ａと接地との間に直列に接続される。スイッチ１１８ｂは電流源ＩSOURCE１１６ｂと接地との間に直列に接続される。スイッチ１１８ｃは電流源ＩSOURCE１１６ｃと接地との間に直列に接続される。電流源ＩSOURCE１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃは、通常５ｍＡから５０ｍＡの範囲の定電流を供給することのできる従来の電流源である。定電流素子の例は、東芝ＴＢ６２７０５（シフトレジスタおよびラッチ機能を備えた８ビット定電流ＬＥＤドライバ）およびシリコンタッチ（Silicon Touch）ＳＴ２２２６Ａ（ＬＥＤ装置のためのＰＷＭ制御定電流ドライバ）がある。スイッチ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは、通常、電流源集積回路に含まれ、好適な電圧および電源定格を有するＭＯＳＦＥＴスイッチまたはトランジスタなどの従来の能動スイッチ素子からなる。
【００３３】
ＯＬＥＤアレイ回路１００内のＯＬＥＤ１１２ａ〜１１２ｊのマトリクスは、共通アノード構成で配置される。たとえば、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ２上の各カラーピクセルでは、各サブピクセル１１２ｄ〜１１２ｆのアノードはすべて同じ行の線に接続される。このようにして、電流源は接地を基準とし、電流および電圧は互いから独立して、光の放射がよりよく制御される。
【００３４】
動作において、どれでも所与のＯＬＥＤ１１２ａ〜１１２ｊを活性化する（点灯する）には、その関連する行の線ＲＯＷ  ＬＩＮＥ１、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ２、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ３および列の線ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ａ、ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｂ、ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｃは、同時にそれらの関連するスイッチ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃおよび１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを閉じることで活性化される。第１の例では、ＯＬＥＤ１１２ｂを点灯するために、スイッチ１１４ａを閉じることで正の電圧＋ＶLEDがＲＯＷ  ＬＩＮＥ１に印加され、同時に、スイッチ１１８ｂを閉じることで電流源ＩSOURCE１１６ｂを介して定電流がＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｂに供給される。このようにして、ＯＬＥＤ１１２ｂは順方向バイアスされ、電流はＯＬＥＤ１１２ｂを通って流れる。ＯＬＥＤ１１２ｂにわたって素子しきい値電圧（通常１．５〜２ボルト）が到達されると、ＯＬＥＤ１１２ｂは光を放射し始める。ＯＬＥＤ１１２ｂは、スイッチ１１４ａおよびスイッチ１１８ｂが閉じられている限り点灯している。ＯＬＥＤ１１２ｂを不活性化するには、スイッチ１１８ｂが開かれる。第２の例では、ＯＬＥＤ１１２ｇを点灯するため、スイッチ１１４ｃを閉じることで正の電圧＋ＶLEDがＲＯＷ  ＬＩＮＥ３に印加され、同時に、スイッチ１１８ａを閉じることで電流源ＩSOURCE１１６ａを介して定電流がＣＯＬＵＭＮ
ＬＩＮＥ  Ａに供給される。このようにして、ＯＬＥＤ１１２ｇは、順方向バイアスされ、電流はＯＬＥＤ１１２ｇを通って流れる。ＯＬＥＤ１１２ｇにわたって素子しきい値電圧（通常１．５〜２ボルト）が到達されると、ＯＬＥＤ１１２ｇは光を放射し始める。ＯＬＥＤ１１２は、スイッチ１１４ｃおよびスイッチ１１８ａが閉じられている限り点灯している。ＯＬＥＤ１１２ｇを不活性化するには、スイッチ１１８ａが開かれる。
【００３５】
所与の行の線ＲＯＷ  ＬＩＮＥ１、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ２、ＲＯＷ  ＬＩＮＥ３に沿って、いずれか１つまたは複数のＯＬＥＤ１１２ａ〜１１２ｊは所与のときに活性化することができる。これに対し、所与の列の線ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ａ、ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｂ、ＣＯＬＵＭＮ  ＬＩＮＥ  Ｃに沿って、所与のときに１つのＯＬＥＤ１１２のみを活性化することができる。したがって、全体の画像は、ＯＬＥＤアレイ１１０の各行
を、その対応するスイッチ１１４ａ〜１１４ｃを閉じることで連続的または無作為に選択することから作られる。各行において、ある強さおよびある継続時間を備えた電流が、スイッチ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを開閉することで電流源１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃによってその行上のダイオード１１２ａ〜１１２ｃ、１１２ｄ〜１１２ｆ、１１２ｇ〜１１２ｊを通って送られ、各ピクセルまたはサブピクセルで正しい強度が表示される。スイッチ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、その行が選択されている限り閉じており、次の行が選択されるときに開く。すべてのスイッチ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは、次の行が選択される前に開く。所与のＯＬＥＤ１１２ａ〜１１２ｊの動作の詳細は、以下に図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。
【００３６】
図２Ａは、ＯＬＥＤ駆動回路２００の概略図であり、図１のＯＬＥＤアレイ回路１００内の単一のＯＬＥＤ１１２の典型的な駆動回路を示す。ＯＬＥＤ駆動回路２００は、図２Ａに示されるように、すべて正の電圧＋ＶLEDと接地との間に直列に配置されるスイッチ１１４、ＯＬＥＤ１１２、電流源ＩSOURCE１１６およびスイッチ１１８を含む。ＯＬＥＤ駆動回路２００は、ＯＬＥＤ１１２に並列に配置されるキャパシタ２１０をさらに含む。キャパシタ２１０はＯＬＥＤ１１２の素子キャパシタンス（ＣOLED）を示す。ＯＬＥＤ１１２の構造の面積では、ＣOLEDの典型的な値は５００ｐＦより大きくなることがあり、小型スクリーンＯＬＥＤディスプレイの用途で使用される小型ＯＬＥＤ構造の通常のＣOLEDの値５ｐＦと比較して相対的に高い。物理的なパッケージのいずれかの付加的な線のキャパシタンスとともにＣOLEDの値は、この説明の目的では無視できると考えられ、満足のいく表示性能を実現するには克服しなければならない。電圧ＶOLEDはＯＬＥＤ１１２にわたる電圧電位を示し、電圧ＶISOURCEは、直列に接続される電流源ＩSOURCE１１６およびスイッチ１１８にわたる電圧電位を示す。
【００３７】
図２Ｂは、スイッチ１１４および１１８が閉じられる時間ｔ０から、スイッチ１１８が開かれる時間ｔ２までの直列に接続される電流源１１６およびスイッチ１１８にわたる電圧電位ＶISOURCEのグラフ２５０であり、ＯＬＥＤ駆動回路２００の動作を示す。時間ｔ０では、ＶISOURCEの値は正の電圧＋ＶLEDと等しく、ＯＬＥＤ１１２の相対的に高いキャパシタンス値ＣOLEDのためにＯＬＥＤ１１２の作業電圧（ＶWORKING）に向かってゆっくりと下降し始める。ＯＬＥＤは、しきい値レベルまたはしきい値電圧が到達されるとわずかに点灯し始める（ＯＬＥＤのしきい値電圧はそれを点灯させるのに十分なＯＬＥＤにわたる電圧であり、ＯＬＥＤにわたる通常の動作電圧または作業電圧はこのしきい値電圧より高い）。ＶISOURCEは、時間ｔ１でＯＬＥＤ１１２の作業電圧に到達する。ｔ０とｔ１との間の期間は、ＯＬＥＤ１１２のキャパシタ２１０の充電時間ＴCHARGEを示す。ｔ０からｔ１への電圧の遷移は線形である。なぜなら、電流源ＩSOURCE１１６の電流出力は一定であるからである。時間ｔ１では、ＯＬＥＤ１１２はその最大限の光を放射し始め、スイッチ１１４および１１８が閉じられている限り、ＯＬＥＤ放射時間ＴONである予め定められた時間だけ光を放射し続ける。ＯＬＥＤ１１２はスイッチ１１８を開くことで不活性化され、続いてＶISOURCEは急激に＋ＶLED値に戻る。ＯＬＥＤ１１２はｔ２から次のｔ０までの期間、すなわち、ＯＬＥＤオフ時間または期間ＴOFFではオフである。したがって、サイクル時間ＴCYCLEは、ＴCHARGE＋ＴON＋ＴOFFで表わされる。グラフ２５０に示されるように、ＴCHARGEは、スイッチ１１４および１１８が閉じられかつキャパシタ２１０が充電しているが、ＯＬＥＤ１１２はまだ所望の放射レベルで光を放射していないときに費やされる時間を示す。このことはＴCYCLEが延びることにつながり、実現可能なＴON／Ｔ0FF比率を減少させ、ＯＬＥＤ駆動回路２００の実現可能な性能を制限する。以下の図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５および図６は、キャパシタ２１０上でプリチャージ動作を行なうことでＴCHARGE時間を最小化または排除し、ＴCYCLEを最小化する方法を示す。
【００３８】
図３Ａは、この発明の第１のかつ好ましい実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路３００の概略図である。ＯＬＥＤプリチャージ回路３００は、図２ＡのＯＬＥＤ駆動回路２０
０と同一であるが、電流源ＩSOURCE１１６に並列に配置されるＭＯＳＦＥＴ３１０が追加される点が異なる。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ３１０のドレインは、ＯＬＥＤ１１２のカソードに電気的に直接接続され、ＭＯＳＦＥＴ３１０のソースはプリチャージ電圧＋ＶPRE-CHARGEに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３１０のゲートはプリチャージ制御電圧ＶPRECHARGE-CONTROLに電気的に接続される。ＭＯＳＦＥＴ３１０は、この用途に好適な電圧および電流定格を有する従来のＭＯＳトランジスタ装置であればどのようなものでもよい。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴ３１０は好適な能動スイッチ素子ならどのようなものも示す。
【００３９】
図３Ｂは、プリチャージ動作が開始する時間ｔ０からスイッチ１１８が開かれる時間ｔ２までのＶISOURCEと＋ＶPRE-CHARGEとのグラフ３５０であり、ＯＬＥＤプリチャージ回路３００の動作を示す。（なお、ＶISOURCEと＋ＶPRE-CHARGEとのグラフは電圧軸に沿って互いに同じ縮尺で描かれていない。グラフ３５０は一般的な電圧の遷移およびタイミングのみを示すためのものである。）時間ｔ０では、ＭＯＳＦＥＴ３１０は、電圧ＶPRECHARGE-CONTROLをそのゲートに印加することでオンされ、電圧ＶPRECHARGE-CONTROLは、ＭＯＳＦＥＴ３１０のソースを基準とし（電圧＝ＶPRECHARGE）ＭＯＳＦＥＴ３１０を飽和するのに十分に正である。ＭＯＳＦＥＴ３１０は、通常１００ｍａから６００ｍａの電流を吸込むことのできるソースを接続する。さらに、時間ｔ０では、スイッチ１１４は閉じられ、スイッチ１１８は開かれている。結果として、電流は、ＭＯＳＦＥＴ３１０によって作られる電気的な経路を介して短時間だけＯＬＥＤ１１２を通って流れる。この時間は、ＯＬＥＤ１１２の作業電圧に近づくＯＬＥＤ１１２のキャパシタ２１０にわたる電圧を構築するために十分長くなくてはならない。一旦この電圧がＯＬＥＤ１１２のキャパシタ２１０にわたって構築すると、ＭＯＳＦＥＴ３１０はオフされる。すなわち、ＯＬＥＤのカソードの＋ＶPRE-CHARGE電圧は取除かれ、同時にスイッチ１１８は閉じられ、これによって電流源ＩSOURCE１１６からの通常の動作電流がＯＬＥＤ１１２を通って流れ、光が放射される。
【００４０】
図３Ｂのグラフ３５０は、ＶPRECHARGE-CONTROLが印加され（ＭＯＳＦＥＴ３１０はオン）、スイッチ１１４が閉じられかつスイッチ１１８が開かれているとき、ＶISOURCEの値がｔ０での＋ＶLEDに等しいことを示す。続いて、ＶISOURCEは、キャパシタ２１０を急速に充電する＋ＶPRE-CHARGEのために、ＯＬＥＤ１１２の作業電圧に向かって急激に下降する。ｔ１では、ＶPRECHARGE-CONTROLは取除かれ、スイッチ１１８は閉じられる。ｔ０とｔ１との間の期間は、ＯＬＥＤ１１２のキャパシタ２１０の充電時間ＴCHARGEを示す。時間ｔ１では、ＯＬＥＤ１１２は通常の光の放射を始め、スイッチ１１４および１１８が閉じられている限り予め定められた時間ＴONだけ光を放射し続ける。したがって、スイッチ１１４は、少なくとも充電時間ＴCHARGE＋ＯＬＥＤ放射時間ＴONに等しい時間の間は閉じられ、スイッチ１１８は、ＯＬＥＤ放射時間ＴONに等しい時間の間は閉じられる。ＯＬＥＤ１１２は、スイッチ１１８を開くことで不活性化され、続いてＶISOURCEは＋ＶLEDの値に急激に戻る。ＯＬＥＤ１１２はｔ２から次のｔ０までの期間、すなわち、ＯＬＥＤオフ時間ＴOFFオフの間はオフのままである。したがって、サイクル時間ＴCYCLEは、ＴCHARGE＋ＴON＋ＴOFFで示される。
【００４１】
図２Ａのグラフ２５０および図３Ａのグラフ３５０を参照すると、通常１２ｎｓから５０ｎｓの範囲のＯＬＥＤプリチャージ回路３００の充電時間ＴCHARGEは、通常２５ｎｓから６５ｓの範囲のＯＬＥＤ駆動回路２００の充電時間ＴCHARGEと比較して、大きく低減されていることがわかる。結果として、ＯＬＥＤプリチャージ回路３００のＴCYCLEは、同等のＴON時間を実現しつつ、ＯＬＥＤ駆動回路２００のＴCYCLEよりかなり短くなる。結果的に、ＯＬＥＤプリチャージ回路３００内のＯＬＥＤ１１２の実現可能なＴON／ＴOFF比率は、ＯＬＥＤ駆動回路２００内のＯＬＥＤ１１２のオン／オフ比率と比較して増加し、全体的な性能が向上する。
【００４２】
充電時間ＴCHARGEが最小化されかつＯＬＥＤ１１２の作業電圧が到達されたときに確実にプリチャージするステップが停止されるように、ＯＬＥＤプリチャージ回路３００の動作のバランスをとることが重要である。結果として、プリチャージのタイミングが長すぎる場合、過度の電流がＯＬＥＤ１１２を通ることになり、過度の光の放射につながる。念のため、ＶISOURCEが通常の動作電圧の０．７ボルトに到達する直前にプリチャージ動作を終了することが望ましい。たとえば、ＶPRECHARGE  CONTROLは、ＶISOURCEが１．５ボルトに到達したときに取除いてもよい。このことは、充電時間ＴCHARGEが僅かに長くなることにつながるが、これは１．５ボルトから０．７ボルトへの電圧の遷移が、＋ＶPRE-CHARGEの助けを借りることなく、電流源ＩSOURCE１１６によって供給される電流によるためである。
【００４３】
さらに、ＯＬＥＤ放射時間ＴON＝０であるとき、プリチャージ動作は行なわれてはならず、ＯＬＥＤ１１２は望まれないときには点灯されない。この場合、スイッチ１１８およびＭＯＳＦＥＴ３１０の両方は開いたままである。ＯＬＥＤ放射時間ＴON＝０であるときにプリチャージ動作が可能であると、ＯＬＥＤ１１２は点灯し始める可能性がある。なぜなら、＋ＶPRE-CHARGEは、ＯＬＥＤ１１２を僅かに点灯させるのに十分な高さのレベルに到達するからである。したがって、ＯＬＥＤ１１２の望まれない点灯を避けるには、ＯＬＥＤ放射時間ＴON＝０である場合にプリチャージ動作を排除すればよい。
【００４４】
つまり、図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、所望のＴON時間の直前に、好適な量の電流を吸込むことのできるソースからのプリチャージ電圧（＋ＶPRE-CHARGE）が、ＭＯＳＦＥＴ３１０を介してＯＬＥＤのカソードに印加される。したがって、キャパシタ２１０は、通常の電流源（ＩSOURCE１１６）を介してではなく、ＭＯＳＦＥＴ３１０を通る高い電流を介して急速に充電される。
【００４５】
図４は、この発明の第２の実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路４００の概略図である。ＯＬＥＤプリチャージ回路４００は、図２のＯＬＥＤ駆動回路２００と同一であるが、電圧＋ＶOLEDがスイッチ４１０を介してＯＬＥＤ１１２のアノードに電気的に接続され、ＯＬＥＤ１１２のカソードがスイッチ４１２を介して電気的に接地接続され得る点が異なる。スイッチ４１０および４１２は、好適な電圧および電流定格を有するＭＯＳＦＥＴスイッチまたはトランジスタなどの従来の能動スイッチ素子である。
【００４６】
動作において、所望のＯＬＥＤ放射時間ＴONの直前に（図３Ｂを参照）、ＯＬＥＤ１１２のアノードはスイッチ４１０を閉じることで短時間だけＯＬＥＤ１１２にわたる通常の動作電圧（＋ＶOLED）にされ、同時にＯＬＥＤ１１２のカソードはスイッチ４１２を閉じることで接地短絡させる。このようにして、キャパシタ２１０にわたって急速に電荷が構築される。予め定められた時間（すなわち、図３Ｂの充電時間ＴCHARGE）の後、スイッチ１１４および１１８は閉じられ、スイッチ４１２は開かれ、このことによって、＋ＶLEDがＯＬＥＤ１１２のアノードに印加され、電流源ＩSOURCE１１６を介して通常の動作電流が供給される。結果として、ＯＬＥＤ１１２はその通常の動作を始める（すなわち、図３ＢのＴON）。
【００４７】
図３ＡのＯＬＥＤプリチャージ回路３００と同様に、ＯＬＥＤプリチャージ回路４００のＴCHARGEは、通常１２ｎｓから５０ｎｓの範囲であり、通常２５ｎｓから６５ｓの範囲であるＯＬＥＤ駆動回路２００の充電時間ＴCHARGEと比較して、大きく低減される。結果として、ＯＬＥＤプリチャージ回路４００のＴCYCLEは、同等のＯＬＥＤ放射時間ＴONを実現しつつ、ＯＬＥＤ駆動回路２００のＴCYCLEよりかなり短くなる。結果として、ＯＬＥＤプリチャージ回路４００内のＯＬＥＤ１１２の実現可能なＴON／ＴOFF比率は、ＯＬＥＤ駆動回路２００内のＯＬＥＤ１１２の実現可能なオン／オフ比率と比較して増加し、全体的な性能が向上する。
【００４８】
つまり、図４を参照すると、所望のＯＬＥＤ放射時間ＴONの直前に、プリチャージ電圧（＋ＶOLED）がＯＬＥＤ１１２のアノードに印加され、同時にＯＬＥＤ１１２のカソードは接地に引かれる。したがって、キャパシタ２１０は、通常の電流源（ＩSOURCE１１６）を介してではなく、＋ＶOLEDおよびカソードの、接地へのまっすぐな接続を介して急速に充電される。
【００４９】
図５は、この発明の第３の実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路５００の概略図である。ＯＬＥＤプリチャージ回路５００は、図２のＯＬＥＤ駆動回路２００と同一であるが、図５に示されるように、付加的な電流源（すなわち、関連する直列に接続されるスイッチ５１２を備える電流源ＩSOURCE５１０）が電流源ＩSOURCE１１６に並列に接続されている点が異なる。電流源ＩSOURCE５１０は、通常１００ｍＡから６００ｍＡの範囲の定電流を供給できる従来の電流源である。スイッチ５１２は、好適な電圧および電流定格を有するＭＯＳＦＥＴスイッチまたはトランジスタなどの従来の能動スイッチ素子である。
【００５０】
動作において、所望のＴON時間の直前に（図３Ｂを参照）、スイッチ１１４、１１８および５１２はすべて閉じられ、このため、電流源ＩSOURCE１１６を介して供給される通常の電流とともに、電流源ＩSOURCE５１０を介して付加的な電流が利用可能である。この付加的な電流が利用可能なことの結果として、キャパシタ２１０の充電時間（すなわち、図３ＢのＴCHARGE）は低減される。このようにして、電荷がキャパシタ２１０にわたって急速に構築される。予め定められた時間（すなわち、図３ＢのＴCHARGE）の後、スイッチ５１２は開かれ、これによって電流源ＩSOURCE１１６を介して通常の動作電流のみが可能となる。結果として、ＯＬＥＤ１１２はその通常の動作を始める（すなわち、図３ＢのＴON）。
【００５１】
図３ＡのＯＬＥＤプリチャージ回路３００および図４のＯＬＥＤプリチャージ回路４００と同様に、ＯＬＥＤプリチャージ回路５００の充電時間ＴCHARGEは通常１２ｎｓから５０ｎｓであり、通常２５ｎｓから６５ｓの範囲であるＯＬＥＤ駆動回路２００の充電時間ＴCHARGEと比較して、大きく低減される。結果として、ＯＬＥＤプリチャージ回路４００のＴCYCLEは、同等のＯＬＥＤ放射時間ＴONを実現しつつ、ＯＬＥＤ駆動回路２００のＴCYCLEよりかなり短くなる。結果的に、ＯＬＥＤプリチャージ回路５００内のＯＬＥＤ１１２の実現可能なＴON／ＴOFF比率は、ＯＬＥＤ駆動回路２００内のＯＬＥＤ１１２の実現可能なオン／オフ比率と比較して増加し、全体的な性能が向上する。
【００５２】
つまり、図５を参照すると、所望のＴON時間の直前に、キャパシタ２１０は、通常の電流源（ＩSOURCE１１６）のみを介してではなく、電流源ＩSOURCE５１０を介してＯＬＥＤ１１２に利用可能な付加的な電流で急速に充電される。
【００５３】
プリチャージのために使用される充電時間ＴCHARGEは、ディスプレイの性能に大きく影響する。プリチャージ時間ＴCHARGEが長いと最大の光出力が制限され、電流レベルを増やすことで補償すると最も低い光出力が増え、階調が排除される。高品質のディスプレイは多数の階調を必要とし、したがって、高デジタル解像度またはある数の可能な出力値もしくは高クロックスピードで動作する電流源を必要とする。単一の電流パルス（１クロックサイクル）は、そのパルス内で、たとえば、クロックサイクルの時間の半分でしきい値が到達された場合にのみ光を生成する。ｆCがクロック周波数であると、最も短いｔ２〜ｔ０は１／ｆCである。たとえば、４０ＭＨｚのクロックでは、プリチャージ時間ＴCHARGEは１２ｎｓまで短くなくてはならない。通常９〜１５ボルトの範囲で動作するＯＬＥＤダイオードおよび大きなＣOLED５００ｐＦでは、少なくとも３７５ｍＡのプリチャージ電流（ＣOLED＊ｄＶ／ｄｔ）が必要であり、これはかなり高い。しかしながら、クロックパルス期間内でプリチャージ状態に到達する要件は、図５のように、２つの電流源１１６、５
１０を使用することで克服することができる。
【００５４】
図５Ａは、図５にあるように２つの電流源１１６および５１０を使用することのあり得る結果を示す。電流源５１０は、たとえば電流源１１６の電流の２倍の電流を伝達することができる。これは、電流源５１０のＶISOURCEが、電流源１１６のＶISOURCEの半分の時間でしきい値電圧に到達することを意味する。結果として、両方の電圧源５１０、１１６が同時に動作するとき、ＶISOURCEは３分の１の時間でしきい値に到達する。図５Ａの下方部分には、ＯＬＥＤ１１２を通る対応する電流ＩOLEDが、２つの電流源５１０、１１６がともにしきい値に到達するのに必要とされる時間に等しいｔ2〜ｔ0に対して示される。電流曲線の下の面は放射される光に対する尺度である。図示のように、各電流源５１０、１１６に対するＶISOURCEは別々に必ずしも時間どおりにしきい値に到達しないが、３つの可能な光出力の値は、到達されるＶOLED（図５Ａには図示せず）が、ダイオード１１２が光の放射を始められるほど十分に高い限り生成される。この原則を拡張すると、低い光出力の値では、１つまたは２つの電流源５１０、１１６のオン時間を変動させることで非常に正確な階調を実現することができる。さらに、両方の電流源５１０、１１６をオンにすることで、高い光出力で高い電流を実現できる。
【００５５】
図６は、この発明の第４の実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路６００の概略図である。ＯＬＥＤプリチャージ回路６００は、図２のＯＬＥＤ駆動回路２００と同一であるが、電流源ＩSOURCE１１６が、それぞれスイッチ６１２およびスイッチ６１４を介して低いまたは高い電流基準を選択することでその出力電流を急速に変更することのできる単一の電流源装置である電流源ＩSOURCE６１０で置換えられている点が異なる。スイッチ６１２および６１４は、好適な電圧および電流定格を有するＭＯＳＦＥＴスイッチまたはトランジスタなどの従来の能動スイッチ素子である。
【００５６】
動作において、図３Ｂおよび図６を参照すると、充電時間ＴCHARGEの間、スイッチ１１４、１１８および６１２は閉じられ、スイッチ６１４は開かれる。これによって、高い電流基準が電流源ＩSOURCE６１０に供給され、キャパシタ２１０が急速に充電される。プリチャージ動作が完了すると、スイッチ６１２は開かれ、スイッチ６１４は閉じられる。このことによって、低い電流基準が電流源ＩSOURCE６１０に供給される。結果として、電流源ＩSOURCE６１０は通常の一定の動作電流に急速に低下する。スイッチ１１４、１１８および６１４は、ＯＬＥＤ放射時間ＴONの継続時間中は閉じられており、通常の動作が行なわれる。時間ｔ２では、スイッチ１１８は開かれ、ＯＬＥＤ放射時間ＴONが終了する。
【００５７】
最後に、この発明のプリチャージ回路はＣOLEDによる性能への悪影響を克服するため、ＣOLEDに影響するどのようなプロセスの変動も、ＯＬＥＤの全体的な表示性能に影響しない。したがって、この発明のプリチャージ回路は、製造プロセスの変動によるキャパシタンスなどのＯＬＥＤ素子の特性の変動による影響を排除する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】共通アノード受動マトリクス大型スクリーンＯＬＥＤアレイおよび関連する駆動回路の一部を示すＯＬＥＤアレイ回路の概略図である。
【図２】図２Ａは、図１のＯＬＥＤアレイ回路内の単一のＯＬＥＤの駆動回路を示すＯＬＥＤ駆動回路の概略図であり、図２Ｂは、ＶISOURCEのグラフであり、図２ＡのＯＬＥＤ駆動回路の動作を示す。
【図３】図３Ａは、この発明の第１のかつ好ましい実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路の概略図であり、図３Ｂは、図３Ａ、図４、図５および図６のＯＬＥＤプリチャージ回路の動作を示す、ＶISOURCEと＋ＶPRE-CHARGEとのグラフである。
【図４】この発明の第２の実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路の概略図である。
【図５】この発明の第３の実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路の概略図である。
【図５Ａ】図５のように２つの電流源の使用の機能または時間における電圧および電流の結果を示す図である。
【図６】この発明の第４の実施例によるＯＬＥＤプリチャージ回路の概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  ＯＬＥＤアレイ回路、１１２  ＯＬＥＤ、１１６  第１の電流源、１１８  第１の切換手段。
【図１】
2004341516.tif 000003
【図２】
2004341516.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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