(57)【要約】【課題】  長寿命のディスプレイを提供する。【解決手段】  固定フォーマット発光性ディスプレイの設計方法であって、プロセッサおよびメモリを有する計算装置を使用するものが記載され、ディスプレイはアレイとなった発光画素素子を備え、各々の画素素子は、異なる材料からなる少なくとも２個の副画素素子を含む。この方法は、これら少なくとも２個の副画素素子の面積を選択するステップを含み、これにより各々の画素素子は、画素の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示し、これら副画素面積部分の寿命は互いの所定の許容差内にある。さらに、副画素素子を有するディスプレイであって、各々の画素素子が画素の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示し、かつこれら副画素面積部分の寿命が互いの所定の許容差内にあるように、上記副画素素子を最適化するものが記載される。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定フォーマット発光性ディスプレイであって、
発光画素素子のアレイを備え、各画素素子は、異なる材料からなる少なくとも２個の副画素素子を含み、
前記少なくとも２個の副画素素子の面積は、副画素面積部分の寿命が互いの所定の許容差内にあるようにされる、固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項２】
各々の画素素子は、画素素子の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示する、請求項１に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項３】
前記画素素子の寿命は、画素素子の明るさを初期値と比較して所定の値まで減少させることにより判断される、請求項１または請求項２に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項４】
前記所定の値は初期値の４０〜６０％の範囲内である、請求項３に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項５】
前記画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい画素素子の色ずれにより判断される、請求項１または請求項２に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項６】
副画素素子の寿命は、副画素素子の明るさを初期値と比較して所定の値まで減少させることにより判断される、請求項１から請求項５のいずれかに記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項７】
前記所定の値は初期値の４０〜６０％の範囲内である、請求項６に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項８】
副画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい副画素素子の色ずれにより判断される、請求項１から請求項５のいずれかに記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項９】
前記所定の値はＪＮＤの数である、請求項５または請求項８に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項１０】
ＪＮＤの数が３である、請求項９に記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項１１】
前記所定の許容差は２０％である、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項１２】
前記画素素子は有機発光ダイオードである、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の固定フォーマット発光性ディスプレイ。
【請求項１３】
プロセッサおよびメモリを有する計算装置を使用した固定フォーマット発光性ディスプレイの設計方法であって、前記ディスプレイは発光画素素子のアレイを備え、各々の画素素子は、異なる材料からなる少なくとも２個の副画素素子を含み、前記方法は、
各々の画素素子が或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように、前記少なくとも２個の副画素素子の面積を選択するステップと、
ディスプレイにおける１個以上の要素の寿命を最適化するように、前記少なくとも２個の副画素素子の面積を変更するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
最適化されるべきディスプレイ要素は副画素素子であり、副画素素子の寿命は互いの所定の許容差内へと最適化される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記最適化されるべきディスプレイ要素は副画素素子であり、副画素面積は、各々の画素素子が画素素子の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように最適化される、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記画素素子の寿命は、画素素子の推定明るさを初期値と比較して所定の値まで減少させることにより判断される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定の値は初期値の４０〜６０％の範囲内である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい画素素子の推定色ずれにより判断される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
副画素素子の寿命は、副画素素子の推定明るさを初期値と比較して所定の値まで減少させることにより判断される、請求項１３から請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記所定の値は初期値の４０〜６０％の範囲内である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
副画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい副画素素子の推定色ずれにより判断される、請求項１３から請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記所定の値はＪＮＤの数である、請求項１８または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ＪＮＤの数は３である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記所定の許容差は２０％である、請求項１３から請求項２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記画素素子は有機発光ダイオードである、請求項１３から請求項２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
さらに、各々の画素素子が前記所定の白色点で白色を表示するときにおける各々の副画素素子の温度を算出するステップと、算出した温度に基づき各々の副画素素子に対する経年変化の影響を算出するステップとを含む、請求項１３から請求項２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記ディスプレイは電池により電力供給され、最適化されるべきディスプレイ要素は電池であり、副画素面積は、画素素子の寿命にわたり充電間における推定電池寿命を最適化するように最適化される、請求項１３に記載の方法。
【請求項２８】
ソフトウェアを含むコンピュータプログラム製品であって、前記ソフトウェアは、計算装置上で実行されると、ディスプレイにおける少なくとも２個の副画素素子の面積を選択し、かつ前記少なくとも２個の副画素素子の面積を変更して、前記ディスプレイにおける１個以上の要素の寿命を最適化するためのコードを有する、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は発光性ディスプレイに関し、特にフラットパネルディスプレイなど固定フォーマットの発光性ディスプレイおよびこれを設計、製造し動作させる方法に関する。この発明はまた、この発明に従う設計方法を好適な計算プラットフォーム上で実行するためのコンピュータソフトウェアに関する。
【背景技術】
【０００２】
技術的背景
電子ディスプレイでは、透過材料または発光材料を用いて画像または光を生成し得る。発光材料は通常リン光材料またはＥＬ材料である。その例としては、薄膜および厚膜のＥＬディスプレイ（たとえば、シャープ（Sharp）、プレーナー（Planar）、ライトアレイ（LiteArray）またはアイファイヤー／ウェステイム（iFire/Westaim）の製造する薄膜ＴＦＥＬディスプレイなどのＥＬディスプレイ）に適用されるような無機ＥＬ材料がある。別のグループとしては有機ＥＬ材料（有機発光ダイオードＯＬＥＤ材料）があり、これは、小分子またはポリマー技術を含む層に堆積させられ、またリン光ＯＬＥＤがあり、ここではＥＬ材料がリン光材料でドーピングされる。さらに別の材料群としてはリン光体があり、これは十分に確立されたものである陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイまたはプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）で一般的に使用され、さらにはレーザダイオード投影型ディスプレイなど発展中にある技術でも使用されており、ここではレーザビームを用いて投影スクリーンに埋込まれたリン光体を励起する。
【０００３】
２つの基本的な種類のディスプレイが存在する。すなわち、或る小さな区域にわたり各々が光を生成または制御する「セル」または「画素」のマトリックスまたはアレイを備えた固定フォーマットディスプレイと、たとえばＣＲＴディスプレイなど、このような固定フォーマットのないディスプレイとがある。固定フォーマットについては、表示する画像の画素とディスプレイのセルとの間には或る関係がある。通常これは１対１関係である。各々のセルは別個にアドレス指定および駆動され得る。発光性で固定フォーマットの、特に直視型のディスプレイ、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）、電界放出（ＦＥＤ）、プラズマ、ＥＬおよびＯＬＥＤディスプレイは、従来のＣＲＴディスプレイが嵩張り過ぎかつ／または重過ぎる状況下で用いられており、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）など非発光性のディスプレイの代替物となっている。固定フォーマットとは、ＣＲＴにおけるように走査電子ビームを用いるのでなく、個々にアドレス指定可能な発光セルまたは画素構造のアレイをディスプレイが備えていることを意味する。固定フォーマットとは、ディスプレイの画素化を指すとともに、画像信号における個々の部分がディスプレイ内の特定の画素に割当てられるということを指す。カラーＣＲＴでもスクリーンのリン光体トライアドは画素を表わしてはいない。画像におけるサンプルをこれと何らかの仕方で確実に整合させるための要件も機構も設けられてはいない。「固定フォーマット」という用語は、ディスプレイがタイリングなどによってより大きなアレイへと拡張可能であるかどうかには拘わらない。固定フォーマットディスプレイは画素アレイを組立たものを含むことができ、たとえばタイリング・ディスプレイであり得て、タイリング・アレイからなるモジュールを含むことができ、これらはさらにスーパーモジュールへとタイリングされる。したがって「固定フォーマット」は固定のアレイサイズに関するのではなく、ディスプレイが、アレイまたはアレイ群にある１組のアドレス指定可能な画素を有するということに関する。単一の基板上に製造される単一のユニットとしての極めて大きい固定フォーマットディスプレイを作製することは困難である。この問題を解決するために、いくつかのディスプレイユ
ニットまたは「タイル」を互いに隣接して配してより大きなディスプレイを形成することができ、すなわち多数のディスプレイ素子アレイを物理的に相並んで配置して、これらを単一の像として見ることができるようにする。パケット化したデータ伝送によって画像データをさまざまな表示装置に転送すれば、表示される画像を分離してタイルにすることは比較的容易となる。通常、タイルの接合部では接合を隠すための或る手段を適用する。このようなものとしては、たとえばタイリングＬＣＤディスプレイの場合におけるような不透明マスクがあり、ここでは個々のＬＣＤパネルの像はブラックマトリックス上に投影される。ディスプレイに均一な外観を維持するために、このマスクはディスプレイの表面全体にわたって広げられ、ディスプレイの発光画素構造と一致する開口部アレイ、またはディスプレイの発光画素構造の群と一致する開口部アレイ（たとえばマスクの１開口部における４×４画素のアレイ）を含む。ＯＬＥＤディスプレイはタイリング・ディスプレイにいくつかの利点を提供する。たとえば軽量で製造が容易であり、視野角が広く、バックコネクタが使用可能であり、これによりタイル間の最小の接合による近接したタイリングが可能となる。
【０００４】
カラーディスプレイを作製する際、色は原色からの光を混合することによって得られ、原色はたとえば赤、緑および青であるがこれに限定されない。固定フォーマットの発光性ディスプレイについては、別個のまたは積層された個々の「原色」発光体層がこれら色を生成する。原色発光体層は相並んで、通常互いに近接して塗布されるので、或る最小距離（複合距離）からは観察者には原色発光体が区別できず、結果として生じたただ１つの色が見える。ほとんどのカラーディスプレイは二色またはフルカラーであるが、これはそれぞれ画素当たり２原色または少なくとも３原色の発光体を指す。
【０００５】
白色を含む可能な限り多くの色を生成できるようにするには少なくとも３原色発光体が必要であり、各々についての発光波長は可能な限り純色、たとえば純粋な赤、純粋な緑および純粋な青に近い必要がある。色認識の理論は、たとえば非特許文献１から周知である。原色は数学的構成体としてのみ存在し、実世界の色の範囲外にある。より有用な色空間および色座標系、たとえばＣＩＥ色度図が標準化されている。典型的に、固定フォーマットディスプレイでは赤、緑および青の画素素子が使用され、典型的にＲＧＢ画素素子と呼ばれる。製造を容易にするため、これら３色発光体、すなわちＲＧＢ画素素子の面積サイズは等しくされる。典型的なＯＬＥＤ材料およびＬＥＤ材料についての位置を伴うＣＩＥ色度図を図１に示す。この図では、典型的なＯＬＥＤディスプレイについて赤ＲＯ、緑ＧＯおよび青ＢＯ、ならびにＬＥＤディスプレイについて赤ＲＬ、緑ＧＬおよび青ＢＬの位置を示す。
【０００６】
画素素子を形成するのに用いる材料は或る光出力を有し、これは時間単位当りおよび面積単位当り送出される電荷量の増加に伴い増加する。これはしばしばＬ−Ｊ特性、すなわち光出力（ニトまたはｃｄ／ｍ2）対電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）と呼ばれる。図２は緑ＯＬＥＤ材料についてのそのような曲線を示す。各単位の電荷量は短時間だけ閉じ込められてから、エネルギーの減少に伴って解放され、その差はフォトンとして放出される。この特性は当該の材料に独自のものである。この特性は分析関数によって極めて正確に記述可能である（図２を参照）。もう１つの特性として、所与の電流密度における或る時間にわたる光出力の変化がある。いくつかの材料は、或る時間にわたり、閉じ込められた電荷の蓄積量に伴って経年変化する。さらにこれもまた材料独自の特徴または特性である（図１４を参照）。
【０００７】
最後に、固定フォーマットディスプレイ用の発光体は或る発光スペクトルを有する。また、各々の材料の支配的な波長は異なる。これは或る画素でどの色を生成できるかを明確に決定する。
【０００８】
韓国のＬＧエレクトロニクス（LG electronics）は、うち２個が赤である４発光体画素を有するディスプレイパネルを開示している（非特許文献２）。
【非特許文献１】「ディスプレイインターフェイス（Display Interfaces）」、Ｒ．Ｌ．マイヤーズ、ワイリー（R. L. Myers, Wiley）、２００２年
【非特許文献２】ＳＩＤ２００２、「国際技術論文シンポジウム要約（International Symposium Digest of Technical Papers）」、１１７８〜１１８１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献２は、これは明るさ（発光効率）を補償するためであって寿命のためではないと明確に述べており、また４個の発光体すべての面積は同じである。
【００１０】
類似の「スーパーピクセル」がＬＥＤディスプレイ業界において見られる。しかしこの場合の目標は寿命でなく発光効率を整合させることだけであるが、と言うのもあらゆる状況下においてＬＥＤは電源または冷却ファンなど他の構成要素よりも耐久性があるからである。
【００１１】
業界での一般的な傾向としては、等サイズの発光体をディスプレイに使用し、最も弱い材料を改良したものを開発している。その理由は、さまざまなスピンコーティング、シャドウマスクまたはその他の蒸着工程の最適化である。その内在的な結果として、ディスプレイでの材料の使用は最適化されないことになる。
【００１２】
特に、ＯＬＥＤは小型ハンドヘルド装置、たとえば携帯電話またはセルラー電話、スマートフォン、スーパーフォン、ＰＤＡなどで使用される。これらの装置はさまざまな入射光強度において読まれる必要がある。しかしながら、使用者の不満を回避するために製品寿命全体にわたる電池電力消費は或る制限内に抑えられる必要がある。
【００１３】
発明の概要
より優れた寿命を技術によってもたらすことができない発光体技術について特に、従来の画素構成よりも寿命の長いディスプレイを作り出す必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これに従い、この発明は、固定フォーマット発光性ディスプレイであって、発光画素素子のアレイを備え、各画素素子が、異なる材料からなる少なくとも２個の副画素素子を含み、これら少なくとも２個の副画素素子の面積は、これら副画素面積部分の寿命が互いの所定の許容差内にあるようにされる、発光性ディスプレイを提供する。均一な寿命をもたらすように面積を適合させることで材料の効率的な利用を達成する。各画素素子は好ましくは、画素素子の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示する。特に大型ディスプレイにおいてタイルとして用いられる際は、各タイルで同様の白色が生成されることが重要である。画素素子の寿命は、画素素子の明るさが初期値と比較して所定の値、好ましくは４０〜６０％の範囲内まで減少することにより判断できる。画素素子の寿命はまた、所定の値よりも大きい画素素子の色ずれによっても判断できる。また、副画素素子の寿命は、副画素素子の明るさが初期値と比較して所定の値、好ましくは４０〜６０％の範囲内まで減少することにより判断できる。また、副画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい副画素素子の色ずれによっても判断できる。この所定の値はＪＮＤの数、たとえば３であり得る。通常、各画素素子につき少なくとも３個の副画素があり、これら少なくとも３個の副画素素子の面積は、これら副画素面積部分の寿命が互いの所定の許容差内にあるようにされる。この所定の許容差は２０％であり得るが、より好ましくは１０％であり得る。画素素子としてはさまざまな材料を用いることができるが、有機発光ダイオードが特に好ましい。
【００１５】
この発明はまた、固定フォーマット発光性ディスプレイを設計するための設計環境を提供し、このディスプレイは発光画素素子のアレイを備え、各画素素子は、異なる材料からなる少なくとも２個の副画素素子を含む。この設計は、プロセッサおよびメモリを有する計算装置を用いて実行され得る。この設計方法は、各々の画素素子が或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように上記少なくとも２個の副画素素子の面積を選択するステップと、ディスプレイにおける１個以上の要素の寿命を最適化するように上記少なくとも２個の副画素素子の面積を変更するステップとを含む。最適化されるべきディスプレイ要素は副画素素子であり、副画素素子の寿命は互いの所定の許容差内へと最適化される。この所定の許容差はは２０％であり得るが、より好ましくは１０％であり得る。最適化されるべきディスプレイ要素が副画素素子である場合、各々の画素素子が画素素子の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように、副画素面積を最適化し得る。画素素子の寿命は、画素素子の推定明るさが初期値と比較して所定の値、好ましくは４０〜６０％の範囲内まで減少することにより判断できる。また、画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい画素素子の推定色ずれによっても判断できる。副画素素子の寿命は、副画素素子の推定明るさが初期値と比較して所定の値、好ましくは４０〜６０％の範囲内まで減少することにより判断できる。副画素素子の寿命は、所定の値よりも大きい副画素素子の推定色ずれによっても判断でき、この所定の値はＪＮＤの数、たとえば３であり得る。この方法は、各々の画素素子が所定の白色点で白色を表示するときにおける各々の副画素素子の温度を算出するステップと、算出した温度に基づき各々の副画素素子に対する経年変化の影響を算出するステップとを含み得る。ディスプレイが電池によって電力供給される場合、最適化されるべきディスプレイ要素は電池であることができ、ここでは画素素子の寿命にわたり充電間における推定電池寿命を最適化するように副画素面積を最適化する。
【００１６】
さらなる局面においてこの発明は、コンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラム製品が計算装置上で実行された際にこの発明によるいずれかの方法を実行するためのコンピュータプログラム製品を提供する。特定的には、コンピュータプログラム製品は、ディスプレイにおける少なくとも２個の副画素素子の面積を選択し、かつ、これら少なくとも２個の副画素素子の面積を変更して、ディスプレイにおける１個以上の要素の寿命を最適化するためのコードセグメントを有する。好ましくは、このコンピュータ製品は、実行されると、各画素素子が或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように副画素面積を決定できるコードを含む。このコードが実行されると、副画素素子の寿命は互いの所定の許容差内へと最適化され得る。好ましくは、コードは実行されると、各画素素子が画素素子の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように、副画素面積を最適化する。好ましくは、コードは実行されると、画素素子の推定明るさが所定の値、たとえば初期値の４０〜６０％の範囲まで減少することにより画素素子の寿命を判断する。コードは実行されると、所定の値よりも大きい画素素子の推定色ずれにより画素素子の寿命を判断することもある。コードは実行されると、副画素素子の推定明るさが所定の値、たとえば初期値の４０〜６０％の範囲内、または５０％まで減少することにより副画素素子の寿命を判断できる。コードは実行されると、所定の値よりも大きい副画素素子の推定色ずれにより副画素素子の寿命を判断することもある。好ましくは、この所定の値はＪＮＤの数、たとえば３である。典型的に、各画素素子につき少なくとも３個の副画素があり、コードは実行されると、これら副画素面積部分の寿命が互いの所定の許容差内にあるようにこれら少なくとも３個の副画素素子の面積を最適化する。この所定の許容差は２０％であり得るが、より好ましくは１０％であり得る。コードは実行されるとディスプレイに関するデータを消費し、特に有機発光ダイオードである画素素子についての性能データを消費し得る。コードは実行されると、各画素素子が所定の白色点で白色を表示するときにおける各副画素素子の温度を算出でき、この算出した温度に基づき各副画素素子に対する経年変化の影響を算出できる。ディスプレイが電池で電力供給さ
れる場合、最適化されるべきディスプレイ要素は電池であることができ、コードは実行されると、画素素子の寿命にわたり充電間における電池寿命を最適化するように副画素面積を最適化できる。
【００１７】
このコンピュータプログラム製品はコンピュータ記憶装置、たとえばコンピュータの揮発性メモリまたは不揮発性メモリ内に常駐し得る。コンピュータプログラム製品はさまざまな形態のプログラム製品として配布可能であり、たとえば信号担持媒体上に記憶され得る。コンピュータ可読の信号担持媒体の例には、フロッピー（Ｒ）ディスクやＣＤ  ＲＯＭなどの記録可能媒体と、デジタルおよびアナログの通信リンクなどの伝送媒体とが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明を説明する。
【００１９】
例示的な実施例の説明
以下にこの発明をいくつかの実施例および図面を参照して説明するが、この発明はこれに限定されない。当業者であれば、この発明にはディスプレイでの広範囲の応用分野があることが認められるであろう。この発明を主にＯＬＥＤ材料に関して説明するが、この発明は広範囲にわたる発光材料（冷光材料およびリン光材料の両方）で有利に用いられ得る。
【００２０】
以下において発光画素構造とは、或る数の画素素子、たとえば赤、緑および青の画素素子を含み得る発光性の固定フォーマット画素を指す。各色素子は１個以上の副素子からなり得る。したがって１つの画素構造は複数の副画素素子を含み得る。画素構造は単色であることもカラーであることもある。さらに、アレイはパッシブまたはアクティブマトリックスであり得る。
【００２１】
図３Ａで、この発明で用いられ得るＯＬＥＤディスプレイの公知の製造方法の結果として得られる画素構造を概略的に示し、ここで通常はガラス基板である透明基板２が閲覧者に最も近く、ディスプレイの方向を向いている。この基板の背後に一連の層４〜８、たとえば少なくとも第１の透明電極４、有機発光素子６および第２の電極８が形成される。各々の画素構造の各色につき１つの有機発光材料が形成され、たとえば各画素構造につき３個の色素子６、すなわち赤、緑および青がある。したがって各々の画素構造は、画素構造の各色素子から放出される光エネルギーを制御することで白色光または任意の色を放出できる。通常、追加的な層たとえば電子輸送層７および正孔輸送層５が形成される（図３Ａ参照。これは「ディスプレイインターフェイス」、Ｒ．Ｌ．マイヤーズ、ワイリー、２００２年の図４〜１３から採用したものである）。
【００２２】
またこの発明は主に、透明基板上への発光素子の堆積に関連して記載される。しかしながら、この発明は他の基板たとえば不透明基板または半透明基板上への堆積をも包含する。不透明基板はたとえばセラミック材料であり得る。図３Ａで概略的に示す構成を不透明基板２に適用することが可能であり、ここでこれは閲覧者から最も遠く、ディスプレイの方向とは逆を向いている。この基板の前に一連の層４〜８、たとえば少なくとも第１の電極４、有機発光素子６および第２の透明電極８が形成される。各々の画素構造の各色につき１つの有機ＬＥＤ材料が形成され、たとえば各画素構造につき複数の色素子６、すなわち赤、緑および青があり、各原色につき２個以上の色素子があることもある。各々の画素構造は、画素構造の各色素子から放出される光エネルギーを制御することで白色光または任意の色を放出できる。通常、追加の層たとえば電子輸送層５および正孔輸送層７が形成される。これら素子の上には透明の封入層または封止層が塗布、堆積または固定され得る（図３Ａには示さず）。
【００２３】
図３Ｂでは、この発明で使用され得る固定フォーマットディスプレイを概略的に示し、これは行ライン２９および列ライン３０によりそれぞれ論理行および論理列でアドレス指定される画素構造のアレイを備える。このディスプレイはより大きなタイリング・ディスプレイの１タイルであり得る。たとえばこのディスプレイは、他のモジュールとともに搭載された際により大きなタイリング・アレイを形成する１つのモジュールのタイルであり得る。ＯＬＥＤアレイの場合、ライン２９，３０は堆積された有機材料の層のそれぞれの側部と接触することが理解される。「論理行および論理列」とは、各々の画素構造が、アドレス指定されるべき画素構造３２で交差する行ラインおよび列ラインの両方に電流を与えることでアドレス指定され得ることを意味する。しかし画素構造の実際のアレイは行および列になくてもよく、たとえば極性、すなわち径方向および円周方向のアドレス指定であってもよい。「論理行および論理列」という表現における「論理」という語は、アドレス指定の方法においては画素構造の行および列があるかのように見えることを意味するが、画素構造の物理的な配置は異なったものであり得る。したがって「論理行および論理列」は位相（topology）に関するものであり、必ずしも形態（topography）に関するものではない。
【００２４】
各々の画素構造を個々にアドレス指定するためには、画素構造の各色素子において光を放出する有機材料の対向する側部に接触する陽極および陰極の両方の電極ストリップ２９または３０を設ける必要がある。標準的な製造技術、たとえば半導体装置およびその他の形態のディスプレイ、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造のために開発された技術が使用可能となるような電極の配置が理想的である。これらの技術ではフォトレジストを用いた多層パターニングが典型的である。フォトレジストを用いた、リソグラフィによるパターニングの一般的な方法は、Ｊ．Ｒ．シーツおよびＢ．Ｗ．スミス（J. R. Sheats
and B. W. Smith）による書籍「マイクロリソグラフィ（Microlithography）」、マーセル・デッカー（Marcel Dekker）、１９９８年に記載されている。材料の堆積およびエッチングについての一般的な方法は、Ｓ．Ａ．キャンベル（S. A. Campbell）による書籍「超小型電子機器作製の科学および工学（The Science and Engineering of Microelectronics Fabrication）」、オックスフォード（Oxford）、２００１年に記載されている。
【００２５】
図３Ｃは発光ＯＬＥＤを概略的に表わしたものである。ＯＬＥＤ自体は、有意の静電容量を有するダイオードとしてモデル化され得る。これは電圧源ＶＤＤおよびＶＳＳ間に位置する。共通陽極構成または共通陰極構成が用いられ得る。電流源が電流をダイオード内に注入する（または染み込ませる）ことにより発光を引起す。時間に伴い電流を変化させることでＯＬＥＤ材料の劣化を補償することが可能である。劣化が生じるのに伴い、同レベルの明るさをもたらすにはより多くの電流が必要となり得る。したがって、所与の所望の明るさのために電流を増加させることで、この劣化を補償することができる。しかしこの補償には欠点がある。電流の増加は熱出力の増大を引起し、こうして温度上昇を引起す。この温度上昇はＯＬＥＤの有機材料の劣化を引起し、劣化が速くなる。また、ＯＬＥＤを通過する電荷の増大によって、ＯＬＥＤ材料の劣化の増加が引起される。また、電池で電力供給される装置においては、電流負荷の増大は電池の充電の頻度を増加させる。
【００２６】
図４で、この発明で用いられ得るＯＬＥＤの１画素構造における従来の色素子６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを示し、これらは基板２上に堆積されている。電極およびその他の層は図示しない。色素子６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは平行の矩形ストリップとして配置される。
【００２７】
このような等サイズのＯＬＥＤ発光体素子３個が、結果として或る発光スペクトルが生じるような１つの画素構造に配置されれば、或る白色明度出力におけるフルホワイトを得ることができるが、それは、結果として異なる電流密度が生じるように個々の発光体から３つの異なる光出力が生成された場合においてである。各電流密度は或る寿命に関連する
。画素の寿命の１つの終点は、画素のもたらす光出力が初期値の半分になるまでの時間として定義され得る。寿命の別の終点は、画素からの光出力の色ずれが人間の目で検出できるものになるほど１個の副画素色素子の光出力が変化した時である。実験を再現可能にする目的から、通常寿命は一定の電流密度で判断される。すべての発光体が同じサイズである場合、少なくとも１個の発光体は他の発光体よりも不都合または好都合な条件下で動作し、こうしてそれぞれより速くまたはより遅く経年変化することになる。寿命が数日に限られるほど１発光体における必要電流密度が高いことすらあり得る。
【００２８】
また、等サイズのＲ／Ｇ／Ｂ発光体を有する画素構造については、白色における可能な最大可能光出力は１個の色発光体が放出できる最大光出力に依存する。したがって最も弱い発光体が最大白色出力を決定する。
【００２９】
結論として、個々の発光体につき等サイズを維持することは好都合ではない。
【００３０】
発光体を作製するための関連技術が初期段階にあるＯＬＥＤディスプレイについては特に、上述の問題は重大事である。既存の発光体材料で可能な光出力が限定的である結果、ＯＬＥＤディスプレイの全体的な光出力は低過ぎて多くの用途に不適当である。直接の解決法は画素を高い電流密度で動作させることであるが、これは寿命に重大な影響を与える。
【００３１】
以下の２つの問題のうち少なくとも１つ、好ましくは両方を解決するための解決法を設計することが明らかに必要とされている。
【００３２】
ａ）  光出力の最大化、または所与の出力における各画素のサイズ減少。これらは互いに等価である。
【００３３】
ｂ）  画素の寿命の最大化。画素は、その副画素発光体の１個でも指定された保証値の外側にあればもはや使用不可能である。１つの副画素がもたらす出力が必要とされるよりも小さければ、表示される各色には色ずれが生じる。
【００３４】
この発明に従い、上述の問題のうち少なくとも１つについての解決法は、最大の光出力を得るように原色発光体のサイズを適合させ、好ましくは同時に、実質的に等しい寿命を許す個々の条件下でこれらを動作させることである。図５Ａ〜Ｅに示すように、色画素素子２４〜２８すなわち副画素素子のサイズは、画素構造の光出力および寿命を最適化させるように異なったサイズにされる。これら画素構造２０の各々において、ＯＬＥＤ材料層が基板２上に堆積される。各原色につき１個以上の副画素素子が設けられ、たとえば図５Ａでは副素子２４，２５での第１の原色、副素子２６，２７での第２の原色、および副素子２８での第３の原色がある。図５Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅでは、３個の原色副素子２４，２６，２８がある。原色は赤、緑および青であり得る。この発明に従う方法は、赤、緑および青の画素素子２４〜２８（図５）の面積を最適化することで各々の画素素子の寿命を実質的に同じにし、かつ合計画素面積を最適化することで、所望の白色点または色温度を維持しながら所望の明るさをもたらす。
【００３５】
副画素サイズの最適化を可能にするには、ディスプレイの要件、たとえば白色点定義、必要最小寿命時間、フルホワイトでの目標明るさ、動作の温度範囲、ディスプレイ内の画素ピッチ（または解像度およびディスプレイサイズ）、フィルファクタ（画素を形成するために利用可能な最大面積を規定する）などについて決定する必要がある。フィルファクタの定義は、（プロセスパラメータおよびアドレス指定ラインを減じた後に）画素のための実際に利用可能な面積と、画素のための理論的な最大利用可能面積（水平ピッチと垂直ピッチの積）との比である。
【００３６】
第１のレベルの最適化、たとえば明るさについては、白色点への色発光体からの各色の寄与を算出する必要がある。これのためには１組のデータ、すなわち、推定電流密度で各色素子から放出される光のスペクトル寄与が必要とされる。このデータは、いわゆるテスト画素構造を用意し、これを分光器で測定することにより得ることができる。
【００３７】
次に、各色画素素子について、所望の明るさを達成するための必要最小表面積を求める必要がある。ほとんどの明るさ特性は、電流密度の増加に伴い飽和を呈する。したがって、必要な発光体サイズを最小限にするには、飽和点より下またはその近くで動作させることが必要である。
【００３８】
第２のレベルの最適化、たとえば寿命については、第１の最適化の結果としてもたらされた必要電流密度から、原色の各々につき寿命を推定することが必要である。次に、最も寿命の長い発光体の面積を変えずに維持し、一方で他の原色のサイズを増加させてその寿命を前者と一致させる。この一致は完全である必要はない。人間の色認識においては、スペクトルの差は十分に小さければ知覚されない。色の不一致の程度については十分な調査が行なわれており、ＣＩＥ色度図における、ほとんどの被験者にとって同じ色に見える区域は、色楕円またはマカダム楕円として記述される（図７を参照）。色の差がマカダム楕円内であれば、その差は１ＪＮＤ（Just Noticeable Difference）未満であるとされ、ディスプレイは視覚的に完全である。これに対して平均的な閲覧者にとって目障りとなるほど実際に知覚可能な差は１ＪＮＤよりも大きくなるであろう。色ずれの程度はＪＮＤで評価できるが、他の単位たとえばＭＰＣＤ（minimum perceptible color differences）で評価してもよい。画素の終点は、指定された色よりも上または下での或るＪＮＤ数またはＭＰＣＤ数（たとえば１またはそれ以上）として定義され得る。たとえばＪＮＤに基づき寿命の終わりを決定する場合、色の差が或るＪＮＤ数、たとえば３ＪＮＤよりも大きければ、ディスプレイは商業用途には許容不可能になったということができる。したがって或る画素の有効寿命の１つの終点は、その副画素素子のうち１個以上の出力が変わり、画素構造全体の光出力が指定の出力と比較して異なっている量が、妥当な許容差外である、たとえば表示されるべき色の関連のマカダム楕円の外である時と関連し得る。ディスプレイにおけるその寿命の間の色補正を考慮せず、かつ色シフトが寿命の終わりの基準であれば、これは一応信頼できる考えである。
【００３９】
しかしほとんどの場合、測定を単純にするためにも、画素構造全体からの光出力がその指定された値の或る割合、たとえば初期値の５０％、またはその他のこのような割合、たとえば４０〜６０％の範囲を下回った時を寿命の終わりと定める。試験する目的から、電流密度を一定に保ちながら半分の初期光出力の基準を測定することがあり得る。この点はしばしばＭＴＢＦ（平均故障間隔時間）と呼ばれ得る（またはこれに関連する）が、それは、一旦明るさの半分に達すると、画素はおそらく、この時間より前においてときどき故障するのとは異なって全般的に機能を止めることになるからである。この場合には目に見える色ずれがある。したがってこの時間の後には、ディスプレイの品質はその用途にもはや適さないほど劣化している。この終点より後に生じる色ずれは無視できる。
【００４０】
このように決定された３個の副画素発光体面積が、ディスプレイ設計における画素の利用可能な面積（フィルファクタおよびピッチに依存する）を超過する場合、相対的な比を維持しながら面積を減少させる必要がある。もし合計面積が利用可能な面積よりも小さければ、第３の最適化が可能である。面積を増加させ（一方で各色の相対的な比を維持し）かつ電流密度を同じに維持することで明るさを増加させることができ、または、フィルファクタが最大となるまで面積を減少させ（一方で各色の相対的な比を維持し）、こうして目標明るさを保ち電流密度を減少させることができる。
【００４１】
ＯＬＥＤディスプレイに用いられるものなどの現在の材料は、経年変化に伴う光出力の大幅な減少と大きなばらつきとをなお呈している。したがって、明るさを最大限にしかつ原色発光体の寿命を等しくしながら、利用可能な画素面積をどのように分割するかは自明ではない。そのためにはディスプレイの寿命と明るさとのトレードオフをする必要があり、この発明はこれに対処する。
【００４２】
この発明の一実施例に従い、画素構造の色素子のサイズを算出する方法が提供される。画素構造の各色素子の寿命は、その電流密度および温度に依存する。一方で、温度はまた抵抗熱に由来する電流密度に依存する。また色素子の明るさは、電流密度およびその面積に依存する。所望の白色点を得るには、色画素素子の各々が互いに対して或る明るさを放出する必要がある。特定の設計について、半分の寿命、電流密度、各画素素子の面積および環境温度の特性はすべて、白色点を選択した際に互いに関連付けられる。
【００４３】
各々の色は、ＣＩＥ色空間における三刺激の値Ｘ，Ｙ，Ｚにより記述され得る。Ｙ値のみが人間の目の明るさの知覚への寄与を表わし、これは明るさまたは輝度と呼ばれ、色はＹおよび色関数ｘ，ｙ，ｚによっても記述され得る。設計白色点および明るさ（たとえば５００ニト、６５００Ｋの白色、たとえばＤ６５）ならびに原色発光体の色座標（ｘi，ｙi）が与えられると、個々に必要な明るさＹiが式１から算出され得る。
【００４４】
【数１】
2004272244.tif 000003
【００４５】
これら明るさ値と発光体材料のＬ−Ｉ−Ｖデータとで、または下記の式を用いることにより、電流密度ならびにその結果としての温度および寿命を求めることが可能となる。各発光体の面積を変数として保持することで、必要な寿命が達成されるまで繰返したり、単に面積についての以下の式またはその他任意の組の式を解いたりできるが、これらはディスプレイの動作条件近くにおける発光体の特性を適切に反映するものである。
【００４６】
たとえばいくつかの材料では、Ｉ−Ｖ特性は既知のテストポイントのまわりでばらつき、たとえば、以下に捕捉充電制限導通式２に従って記述するように、１０ｍＡで測定を行なう。
【００４７】
【数２】
2004272244.tif 000004
【００４８】
（Ｊは電流密度、Ｖは発光体にわたる印加電圧である。）指数ｎは、Ｉ−Ｖ特性が測定値と十分によく合致するように選択した整数である。しかし所望であれば、単純化する式とは独立に実際の測定値、たとえば或る範囲の電流密度および電圧にわたるもっと正確な測定データを使用することを選択してもよい。青色ＯＬＥＤ材料についてのＩ−Ｖ曲線の形
を図６で例示する。
【００４９】
Ｌ−Ｊ特性は、広範囲にわたる測定データから取っても、式３のように１次多項式または２次多項式としてモデル化してもよい。２次多項式を用いる場合、飽和の影響がモデル化され得る。飽和はより高い電流において多くの材料が呈する現象である。
【００５０】
【数３】
2004272244.tif 000005
【００５１】
（Ｊは発光体における電流密度、Ｌは輝度であり、ｋ１係数は発光効率の逆数である。）
第１の寿命終点は、発光体の温度をその動作寿命と関係付けるアレニウス式によって算出され得る。
【００５２】
【数４】
2004272244.tif 000006
【００５３】
（Ｑ（Ｔ）は、Ｋでの或る温度Ｔにおいて、発光効率がその最初の値の２分の１に減衰する総電荷であり、Ｔdecayは、０．６ｅＶの活性化エネルギーにおける寿命の減少を特徴付ける減衰温度である。）
個々の副画素が最適な光量をもたらしていないが画素全体からの光出力はマカダム楕円内にあるかどうかを算出するには、時間に伴う各画素副素子の光出力を知ることが必要である。これは式（３）をすべての発光体に適用することで導かれる。次に、一連の電流密度での副画素素子すべての光出力をそのスペクトル反応と組合せることで、以下のような式に従い各電流密度での色ずれの測度が得られる。
【００５４】
【数５】
2004272244.tif 000007
【００５５】
ここで画素の色出力はＬ＊ｕ＊ｖ＊空間におけるＬ2＊，ｕ2＊，ｖ2＊であり、必要な色はＬ1＊，ｕ1＊，ｖ1＊である。この式の導出および適用については上述のマイヤーズによる書籍を参照されたい。
【００５６】
その他の、実験でまたは理論的に導出された式であって、発光体材料の寿命を温度と電流密度の関数として表わすものを用いることもできる。自分の特定の製品の実情に対して最も信頼性の高い適合をもたらす式を使用することは、ディスプレイ開発者の技術知識の一部である。
【００５７】
上述の式２〜５を解くために、実際の値が各々の色画素材料につきこれら式に代入され
、各々の画素色素子の寿命は他と同じであり得る。
【００５８】
画素素子の経験する温度は、発光素子における電力密度とディスプレイの熱特性とに依存し、これは多くの仕方でモデル化できる。数値解析は当業者にとって周知であり（たとえば「数値解析（Numerical Analysis）」、バーデンおよびフェアーズ（Burden and Faires）、ブルックス／コール（Brooks/Cole）、２００１年を参照）、特に熱問題を解決するのに有用である。網状になった節としてのディスプレイの物理モデル、ならびに熱源および吸込みを定義する情報、さらには材料の熱伝導率、反射率および対流特性をコンピュータに入力する。次にこの物理モデルを解くが、ここで数値解析またはその他任意の好適な解析方法を用いて各画素素子の温度を求める。次にこれら温度を上述の寿命についての式に戻してやり、各画素素子の新たな寿命を算出する。設計寿命、または画素素子間の寿命の同等性が得られなければ、各画素素子のサイズを変更して電流密度および熱効果を減少させることができる。これに代えて、ディスプレイの熱環境は、たとえば強制冷却を行なうことでも改良できる。フラットパネルディスプレイの強制冷却の方法は、欧州特許出願番号第０２７９２０８号、「発光ディスプレイ構成（Light Emission Display Arrangements）」と題された同時係属中の欧州特許出願に開示されており、これはここに引用により援用される。上述の方法では有限要素解析を用いているが、この発明はこれに限定されず、その他の方法たとえばディスプレイの熱モデルを多項式近似値または他の数学的関数で表現することも含み得る。
【００５９】
この発明の個々の実施例に従う最適化方法の流れ図を図８〜１３に示す。これらの方法の目的は、各々の副画素が画素全体と類似の寿命を有するように副画素面積を決定することである。これは副画素すべてがほぼ同じ寿命を有する必要があることを意味する。個々の副画素素子の寿命の互いとの差は２０％以下であるのが好ましく、より好ましくは１０％以下である。また、これらの方法はその他の要因、たとえば電池寿命、寿命にわたるエネルギー消費合計、瞬間的熱出力合計などに対する最適化も行なう。
【００６０】
１組の４式および４変数を解く必要がある。
【００６１】
１．画素副素子についてのＩ−Ｖ曲線。これは式
Ｊ＝ｆ1（Ｖ）
での数学的関係である。
【００６２】
２．電流密度と光出力との間の関係（通常、飽和現象を勘案するように２次多項式関数としてモデル化される）。
【００６３】
Ｊ＝ｆ2（Ｌ）
３．寿命の終わりの基準。これは温度と蓄積電荷との関係を表わし、これに従い或る時間にわたる積分した電流密度と動作温度との関係をも表わす（アレニウス式またはその他の経年変化モデル）。
【００６４】
Ｑ（Ｔ）＝ｆ3（Ｔ）
４．温度モジュール。これは温度と、電力またはしたがって電流（Ｐ＝Ｖ．Ｊ．Ｓ＝Ｊ．Ｓ．ｆ1-1（Ｊ））との関係である。
【００６５】
Ｔ＝ｆ4（Ｊ）
数学的には、異なる境界条件を選択することで異なる最適化を得ることができる。たとえば、寿命の最大化および色の差の最小化、ディスプレイの寿命全体にわたっての電力消費の最小化がある。ディスプレイの寿命の終わり近くで駆動電流はほぼ漸近的に増加し、したがって電力消費は電流の平方として増加する。これら電流は、通常予想される時間の
間ハンドヘルド上で電池から送出され得るものを上回ることがある。したがってこの発明は、
【００６６】
【数６】
2004272244.tif 000008
【００６７】
に達することを試みる最適化を含む。Ｓiは各原色素子の面積である。Ｓiを算出して、画素の寿命の終わり近くでの電力消費を最小にすることで、以下の２つのことを保証できる。
【００６８】
−ディスプレイの寿命の間のディスプレイ電力消費が最小となる。
【００６９】
−電池を好ましい寸法にして最適化する（その結果、しばしばハンドヘルドにおいてディスプレイに次ぎ最も高価な構成要素である電池が安くなる）。
【００７０】
図８で、この発明の一実施例に従う主方法１００を示す。この方法では、各画素素子についての駆動電流およびディスプレイの温度は、ディスプレイの寿命にわたり実質的に一定であると仮定する。ステップ１０２で、ディスプレイについての設計値、たとえば白色点や明るさなどを入力し、さらに温度を入力するが、これはステップ１０３でアルゴリズム２００から入力される画素素子に対する経年変化の影響の算出に用いられることになる。アルゴリズム２００については後で説明する。ステップ１０６で、各々の副画素素子の明るさを判定たとえば算出し、こうして白色点が得られ、さらに画素素子全体についての明るさの設計レベルが得られる。ステップ１０７で副画素の面積を選択する。ステップ１０８でこの設計を１期間繰返し、副画素の経年変化を判定たとえば算出する。ステップ１０９で、選択した色範囲全体にわたり経年変化で色ずれが導入されたかどうかを判断する。たとえば、各々の表示可能な色につき色の差のＪＮＤ数を判定し得る。典型的に、表示可能な色は２５６個ある。ステップ１０９でＮＯであれば、ステップ１０７で他の副画素面積、たとえばより大きな面積を選択する。ステップ１０９でＹＥＳであれば、ステップ１１０で、この設計がその意図された寿命に達したかどうかを判断する。ステップ１１０でＮＯであれば、ステップ１１２で、画素の明るさが或る値、たとえば４０〜６０％の範囲内、特に５０％に達したかどうかを判断する。ステップ１１２でＮＯであれば、プログラムはステップ１０８へ戻り、時間を１期間索引付ける。ステップ１１２でＹＥＳであれば、プログラムはステップ１０７へ戻り、副画素サイズを再選択する。ステップ１１０でＹＥＳであれば、ステップ１１１で、画素の明るさが所定の最終値の所定の許容差、たとえば４０〜６０％の範囲内、特に５０％以内であるかどうかを判断する。ステップ１１１でＹＥＳであれば、アルゴリズムは有効な解決を判定しており、ステップ１１３で結果および設計を記憶でき、またはアルゴリズムは２００へ進んで温度を判定し、設計を再び最適化する。ステップ１１１でＮＯであれば、ステップ１０７で他の副画素面積、たとえばもっと小さいまたは大きい面積を選択するが、これは最終的な画素の明るさが許容差を上回るか下回るかに依存する。
【００７１】
次に図９を参照して、方法２００は、ステップ２０２において、ディスプレイについての設計値、および、最初にまたは方法１００のステップ１１１から入力された副画素面積を入力することで開始する。ステップ２０４で、副画素の温度を判定たとえば算出する。任意には、ステップ２０５で、これら温度が許される温度よりも小さいかどうかを判断する。ステップ２０５でＹＥＳであれば、ステップ２０７でこれら温度を方法１００に移出
する。ステップ２０５でＮＯであれば、面積の選択は受入られるものではなく、アルゴリズム２００はステップ２０６でステップ１０７へ戻って副画素面積を再選択する。ステップ２０５を飛ばすこともでき、この場合アルゴリズムはステップ２０４からステップ２０７へ進む。再び図８を参照して、算出された温度をステップ１０３で入力する。ステップ１０４で、新たな温度と、方法１００の先の繰返しにおいて用いられた温度との差が許容差の値よりも小さいかどうかを判断する。ステップ１０４でＹＥＳであれば、アルゴリズム全体が終了し、最適な副画素面積の組が得られたことになる。ステップ１０４でＮＯであれば、方法１００はステップ１０６で継続する。
【００７２】
この発明の代替的な実施例について図１０を参照して説明する。図１０の方法は、図８の方法における同一のステップ１０１〜１０８および１１１を有する。ステップ１０９で、副画素のいずれかが初期条件と比較して明度について所定の減少、たとえば４０〜６０％の範囲内、特に５０％に達したかどうかを判断する。ステップ１０９でＹＥＳであれば、ステップ１０７で他の副画素面積、たとえばより大きな面積を選択する。ステップ１０９でＮＯであれば、ステップ１１０で、この設計がその意図された寿命に達したかどうかを判断する。ステップ１１０でＹＥＳであれば、この設計を記憶でき、アルゴリズム２００を呼出す。ステップ１１０でＮＯであれば、プログラムはステップ１０８へ戻り、時間を１期間索引付ける。
【００７３】
図１１では、この発明の一実施例に従う別の主方法３００を示す。上述の方法では、各画素素子についての駆動電流およびディスプレイの温度は、ディスプレイの寿命にわたり実質的に一定であり続けると仮定したのに対し、このアルゴリズムでは、電流はディスプレイの寿命の間変化することを許され、これはまたディスプレイの温度にも影響を与える。ステップ３０２で、ディスプレイについての設計値、たとえば白色点や明るさなどを入力し、さらに初期温度および電流を入力するが、これらは画素素子に対する経年変化の影響の算出に用いられることになる。ステップ３０３で、各副画素素子の明るさを判定たとえば算出することにより白色点が得られ、さらに画素素子全体の明るさの設計レベルが得られる。ステップ３０４で副画素の面積を選択する。ステップ３０５で、設計を１期間繰返し、副画素の経年変化を判定たとえば算出する。次の繰返しステップに用いることになる電流および温度を決定するために、ステップ３０６で副画素面積および画素駆動電流をアルゴリズム４００に移出し、算出された温度および電流をステップ３０７でステップ３０５に戻す。ステップ３０８は任意のステップである。ステップ３０７で戻された新たな電流は、電池をこれら電流で動作させる場合に電池寿命に影響を及ぼすことになる。こうして電池ベースの装置については、新たな電池寿命を新たな電流について算出できる。電池寿命が受入られる限界よりも小さい（すなわちステップ３０８でＹＥＳである）場合には、アルゴリズムはステップ３０４に戻り、新たな副画素面積、たとえばより大きな面積を選択する。このステップでの選択に他の要因を用いることもできる。たとえば統合された消費エネルギーを算出し得る。この消費エネルギーが最大の限界を上回れば、ステップ３０８でＹＥＳが返される。消費エネルギーの総計は動作費用の或る局面についての値、すなわち使用電力をもたらす。これに代えて、ステップ３０７で返される電流の値は、装置の発する瞬間的な熱に関する情報をもたらす。この熱量を制限することが望ましいことがある。その場合には、ステップ３０７で返される電流に対して上限を設け得る。この場合、電流が或る限界を上回れば、ステップ３０８でＹＥＳが返される。ステップ３０８で（上記の理由のうちいずれかにより）ＮＯであれば、ステップ３０９で、選択した色の範囲全体にわたり経年変化で色ずれが導入されたかどうかを判断する。たとえば、各々の表示可能な色につき色の差のＪＮＤ数を判定し得る。典型的に、表示可能な色は２５６個ある。ステップ３０９でＮＯであれば、ステップ３０４で他の副画素面積、たとえばより大きな面積を選択する。ステップ３０９でＹＥＳであれば、ステップ３１０で、この設計がその意図された寿命に達したかどうかを判断する。ステップ３１０でＹＥＳであれば、ステップ３１１で、画素の明るさが所定の最終値の所定の許容差、たとえば４０〜６０％の
範囲内、特に５０％以内であるかどうかを判断する。ステップ３１１でＹＥＳであれば、アルゴリズムは有効な解決を判定しており、ステップ３１３で結果および設計を記憶できる。しかしさらなる設計の変更を行なう、すなわちさらなる最適化を試みることもある。ステップ３１１でＮＯであれば、ステップ３０４で他の副画素面積、たとえばもっと小さいまたは大きい面積を選択するが、これは最終的な画素の明るさが許容差を上回るかまたは下回るかに依存する。ステップ３１０でＮＯであれば、ステップ３１２で、画素の明るさが或る値、たとえば４０〜６０％の範囲内、特に５０％に達したかどうかを判断する。ステップ３１２でＮＯであれば、プログラムはステップ３０５へ戻り、時間を１期間索引付ける。ステップ３１２でＹＥＳであれば、プログラムはステップ３０４へ戻り副画素サイズを再選択する。
【００７４】
次に図１２を参照して、方法４００は、ステップ４０２において、ディスプレイについての設計値、ならびに、最初にまたは方法３００のステップ３０５から入力された電流および副画素面積を入力することで開始する。ステップ４０４で、画素素子の劣化を少なくとも部分的に補償するのに必要な新たな電流を算出する。この算出は明るさの損失を完全に補償する必要はなく、明るさの損失を或る程度減少させればよい。ステップ４０５で、改められた電流に基づいて副画素の温度を判定たとえば算出する。任意には、ステップ４０６で、これら温度が受入れられる温度よりも小さいかどうかを判断する。ステップ４０６でＹＥＳであれば、ステップ４０８で、これら温度および改められた電流を方法３００に移出する。ステップ４０６でＮＯであれば、面積の選択は受入れられるものではなく、アルゴリズム４００はステップ４０７でステップ３０４へ戻って副画素面積を再選択する。ステップ４０６を飛ばす場合、アルゴリズムはステップ４０５からステップ４０８に進む。
【００７５】
図１１の方法３００の代替例を図１３で示す。図１１と図１３との類似性のため、これについては詳細に説明しない。図１３の方法３００ではステップ３０９を省略する。その代わり、画素が或る明るさの値、たとえば開始値の４０〜６０％の範囲内、特に５０％への減少に達したかどうかが判断基準となる（ステップ３１１，３１２）。
【００７６】
図８〜１３の方法は、時間ゼロで開始し、装置の有効性の終点へ向かっての進行を参照して記載した。しかしこの発明はまた他の最適化方法も含む。たとえば、方法１００，２００，３００，４００を逆方向で運用することもできる。すなわち終点が始点となる。最終設計値、たとえば４０〜６０％の範囲内または５０％の画素からの光出力、或る画素駆動電流、或る画素副素子面積、所定の値よりも大きい色ずれなどを決定する。次にこの方法は時間ゼロに向かって逆方向に進む。たとえば、方法４００では、劣化および温度における減少と、各繰返しステップにおいて許容され得る電流の減少とを算出する。選択された画素副素子面積について１００％の明るさが達成されたとき、終点に達する。これが次に、所望の寿命と比較され得る合計寿命をもたらす。これに代えて式の完全な解を実行することもできる。この場合には、定義する式は上述のように反復的でなく同時的に解かれる。
【００７７】
上記した方法は、米国のマイクロソフト・コーポレーション（Microsoft Corp.）が提供するウィンドウズ（Ｒ）などの基本ソフトを実行するパーソナルコンピュータまたはUNIX(R)ワークステーションなど、各々がプロセッサおよびメモリを有するコンピュータ上で実現され得る。これら方法はソフトウェアプログラム、たとえばＣ言語で書かれたものとして実現されて関連のマイクロプロセッサ用にコンパイルされ得る。
【００７８】
上記方法の実現には、各々の画素素子で生じる熱を算出するために各発光体材料について信頼性の高いＬ−Ｉ−Ｖデータが必要とされる。このような信頼性の高いデータは、可能な最良の寿命の推定および釣り合いを得るために、推定した動作条件近くで特に必要で
ある。さらにディスプレイの熱挙動をよく理解することが必要であるが、それは温度が寿命の重要な決定要因であるからである。
【００７９】
最終的なステップにおいて、上記方法で求められた副画素素子の面積に従いディスプレイを構成する。
【００８０】
この発明に従い、ディスプレイの各原色画素素子を、決定された発光効率（ｃｄ／Ａ）において独立に動作させることができる。このデータと、上述の寿命モデルの１つなどの寿命モデルとに基づき、ディスプレイにおける使用のための最適な面積を求めることが可能となる。さらにこの最適化は、いかなる他の構造、駆動技術またはソフトウェアによっても得ることができない。１つの目標明るさと各発光体の特性とが、画素の或る幾何学的サイズについて面積比を一意に決定する。
【００８１】
最適化が正しく行なわれたかどうかを判断するために以下の試験を行なうことができる。アレイになった画素素子または単一の素子を含むディスプレイを、フルホワイト像のための最大明るさ設定において、受入れられる最高の環境条件（たとえば湿度／温度）で動作させる。限られた動作時間の後、発光体効率には認め得る減衰があり得る。時間ゼロで、および或る期間の後に発光効率を測定するが、この期間はディスプレイの寿命に依存し、たとえば上述したようなフルホワイト動作では１０００時間である。測定したデータから、各色についての半分の明るさの時間を判定できる。この発明に従い、画素のさまざまな色素子の寿命を互いの１０％以内にすることができる。等しくないサイズの発光体が最適な寿命または明るさをもたらすとは限らない。しかし上述の算出方法により、或るディスプレイについて、明るさおよび寿命の最適化が正しく行なわれたかどうかを判断するための１方法がもたらされる。
【００８２】
図１５は、この発明に従うシステムにおいておよび方法で利用され得る計算システムの概略図である。ここに示すコンピュータ４０は、映像表示端末４４と、キーボードなどのデータ入力手段４６と、マウスなどのグラフィックユーザインターフェイス指示手段４８とを含み得る。コンピュータ４０は汎用コンピュータ、たとえばUNIX(R)ワークステーション、ラップトップ、デスクトップコンピュータなどとして実現され得る。
【００８３】
コンピュータ４０は従来のマイクロプロセッサなどの中央演算処理装置（ＣＰＵ）４５を含み、その一例としては米国のインテル・コーポレイション（Intel Corp.）が提供するPentium(R)IVプロセッサがあり、コンピュータ４０はさらにシステムバス５２により相互接続された或る数の他のユニットを含む。コンピュータ４０は少なくとも１個のメモリを含む。メモリは当業者に公知のさまざまなデータ記憶装置のうちいずれをも含み得て、これにはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性読出／書込メモリ、たとえば当業者に公知のハードディスクなどがある。たとえばコンピュータ４０はさらにランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４および読取専用メモリ（ＲＯＭ）５６を含み、さらに、システムバス５２を任意の映像ディスプレイ端末４４に接続するための任意のディスプレイアダプタ５７と、周辺機器（たとえばディスク／テープドライブ５３）をシステムバス５２に接続するための任意の入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ５９とを含み得る。映像表示端末４４はコンピュータ４０の視覚的出力であることができ、コンピュータハードウェアの技術では周知のＣＲＴベースの映像ディスプレイなど任意の好適な表示装置であり得る。しかしポータブルコンピュータまたはノートブックベースのコンピュータの場合、映像表示端末４４はＬＣＤベースまたはガスプラズマベースのフラットパネルディスプレイで置換され得る。コンピュータ４０はさらに、キーボード４６と、マウス４８と、任意であるスピーカ６６とを接続するためのユーザインターフェイスアダプタ４９を含み、さらに、たとえばインターネット、イントラネット、ローカルもしくはワイドエリアネットワーク（ＬＡＮもしくはＷＡＮ）またはＣＡＮによる、通信アダプタ６
０経由の遠隔端末５０へのデータネットワーク接続を含む。端末５０で、この発明に従うディスプレイに関連する値の記述を近傍の場所５１で入力でき、それから、たとえばインターネット経由でコンピュータ４０などの遠隔の場所へ送信でき、ここでプロセッサがこの発明に従う方法を実行し、物理系に関連するパラメータを近傍の場所に戻す。
【００８４】
また、ＣＡＤ−ＣＡＭ設備５１をバス５２に通信アダプタ６９経由で接続でき、これはコンピュータ４０をデータネットワークたとえばインターネット、イントラネット、ローカルもしくはワイドエリアネットワーク（ＬＡＮもしくはＷＡＮ）またはＣＡＮ経由で接続する。ＣＡＤ／ＣＡＭ設備５１は、通信ネットワークを介して送信されたこの発明に従うディスプレイの製造に関する物理設計値またはデータに従いディスプレイ装置を製造するように動作する。
【００８５】
さらに、設備５１用のパラメータ制御ユニット６７が通信アダプタ６８を介して接続され得る。パラメータ制御ユニット６７は、この発明に従うディスプレイの設計用のコンピュータプログラムを実行するコンピュータ４０からの出力値、またはこのような出力値を表わすもしくはこれから導き出される値を受取ることができ、コンピュータ４０からの出力値を受取るのに応答してＣＡＤ／ＣＡＭ設備５１のパラメータに変更を加えるように適合され得る。たとえば半導体表示装置における１素子の寸法に、画素構造の発光副素子の寸法などの出力に基づいて変更を加えたり、材料を変える、たとえば接続をアルミニウムから銅に変えたり、出力に基づき材料に変更を加える、たとえば半導体層におけるドーピングレベルを異ならせたりすることがあり得る。
【００８６】
当業者であれば、図１５に表わすハードウェアは特定の用途に合わせて変更できることが理解されるであろう。たとえばその他の周辺機器、たとえば光ディスク媒体、音声アダプタ、またはチッププログラミング装置、たとえば、コンピュータハードウェアの技術では周知のＰＡＬまたはＥＰＲＯＭプログラミング装置などを、既述のハードウェアに追加、またはこれの代わりに利用することができる。
【００８７】
コンピュータ４０はまた、コンピュータ４０の動作を指示するための機械可読媒体内に常駐するグラフィカルユーザインターフェイスを含む。任意の好適な機械可読媒体、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４、読取専用メモリ（ＲＯＭ）５６、磁気ディスク、磁気テープ、または光ディスク（最後の３つはディスク／テープドライブ５３内に位置する）がグラフィカルユーザインターフェイスを保持し得る。任意の好適な基本ソフトおよび関連のグラフィカルユーザインターフェイス（たとえばマイクロソフトのウィンドウズ（Ｒ））がＣＰＵ４５に指示し得る。さらにコンピュータ４０は、コンピュータメモリ記憶装置８２内に常駐する制御プログラム８１を含む。制御プログラム８１の中には、ＣＰＵ４５で実行されると、この発明によるいずれかの方法に関して記載した動作を実行またはサポートできる命令が入っている。したがってこの発明はソフトウェア、すなわちコンピュータプログラム製品であって、コンピュータシステム上で実行してこの発明に従ういずれかの方法を行なうことができるコードが入っているものを含む。
【００８８】
この発明は、ソフトウェアを含むコンピュータプログラム製品を含み、このソフトウェアは、計算装置上で実行されると、ディスプレイにおける少なくとも２個の副画素素子の面積を選択し、かつ、これら少なくとも２個の副画素素子の面積を変更して、ディスプレイにおける１個以上の要素の寿命を最適化するためのコードを有する。このコンピュータ製品は、実行されると、各画素素子が或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように副画素面積を決定できるコードを含む。このコードが実行されると、副画素素子の寿命は互いの所定の許容差内へと最適化され得る。コードは実行されると、各画素素子が画素素子の寿命にわたり或る許容差内において所定の白色点で白色を表示するように副画素面積を最適化し得る。コードは実行されると、画素素子の推定明るさが所定の値、た
とえば初期値の４０〜６０％の範囲内、または５０％まで減少することにより画素素子の寿命を判断できる。コードは実行されると、所定の値よりも大きい画素素子の推定色ずれにより画素素子の寿命を判断することもある。コードは実行されると、副画素素子の推定明るさが所定の値、たとえば初期値の４０〜６０％の範囲内、または５０％まで減少することにより副画素素子の寿命を判断できる。コードは実行されると、所定の値よりも大きい副画素素子の推定色ずれにより副画素素子の寿命を判断することもある。この所定の値はＪＮＤの数、たとえば３であり得る。典型的に、各画素素子につき少なくとも３個の副画素があり、コードは実行されると、副画素面積部分の寿命が互いの所定の許容差内にあるようにこれら少なくとも３個の副画素素子の面積を最適化する。この所定の許容差は２０％であり得るが、より好ましくは１０％であり得る。コードは実行されるとディスプレイに関するデータを消費し、特に有機発光ダイオードである画素素子についての性能データを消費し得る。コードは実行されると、各画素素子が所定の白色点で白色を表示するときにおける各副画素素子の温度を算出でき、この算出した温度に基づき各副画素素子に対する経年変化の影響を算出できる。ディスプレイが電池で電力供給される場合、最適化されるべきディスプレイ要素は電池であることができ、コードは実行されると、画素素子の寿命にわたり充電間における電池寿命を最適化するように副画素面積を最適化できる。
【００８９】
図１５に示す例では、コンピュータプログラム製品はコンピュータ記憶装置、たとえば上述のメモリのうちいずれかに常駐し得る。しかし当業者であれば、この発明の機構は、さまざまな形態のプログラム製品として配布可能であり、この発明はこの配布を実際に行なうのに用いる信号担持媒体の特定の種類にかかわらず等しく適用されることが認められるであろう。コンピュータ可読の信号担持媒体の例には、フロッピー（Ｒ）ディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの記録可能媒体と、デジタルおよびアナログの通信リンクなどの伝送媒体とがある。
【００９０】
以上の説明はこの発明によるいくつかの方法および材料を開示する。この発明は方法および材料についての変更ならびに製造方法および設備についての変更が可能である。このような変形は、当業者がこの開示またはここに開示したこの発明の実施例を検討することで明らかとなるであろう。したがってこの発明はここに開示した特定の実施例に限定されるのではなく、前掲の特許請求の範囲に包含されるこの発明の範囲および意味に属するすべての変形物および代替物を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】ＣＩＥ図、欧州放送規格、ならびに或るＬＥＤ材料およびＯＬＥＤ材料の色出力を示す図である。
【図２】緑色ＯＬＥＤ材料のＬ−Ｊ特性を示すグラフであって、実験データと、モデルに含めるのに好適な結果に当てはめられた曲線とを示す図である。
【図３】図３Ａは、従来のＯＬＥＤ画素構造の複数の層を通じて見た断面図であり、図３Ｂは、この発明で用いられ得るデカルト座標上の画素構造アレイを概略的に示す図であり、図３Ｃは、ＯＬＥＤ発光素子の概略的な電気的表現を示す図である。
【図４】従来のＯＬＥＤマルチカラー画素構造の色素子の上面図である。
【図５】図５Ａ〜Ｅは、この発明の複数の実施例に従い最適化された異なる副画素面積を有する代替的な画素構造設計を概略的に示す図である。
【図６】青色ＯＬＥＤ材料のＪ−Ｖ特性を示す図である。
【図７】マカダム楕円を示す図である。
【図８】この発明の一実施例に従う最適化手順の或る部分を示す流れ図である。
【図９】図８に従う最適化手順の別の部分を示す流れ図である。
【図１０】図８の流れ図の代替的な実施例を示す図である。
【図１１】この発明の一実施例に従う別の最適化手順の或る部分を示す流れ図である。
【図１２】図１１に従う最適化手順の別の部分を示す流れ図である。
【図１３】図１１の流れ図の代替的な実施例を示す図である。
【図１４】ＯＬＥＤ材料についての或る時間にわたる光出力減衰を示す図である。
【図１５】この発明の方法に用いられ得るコンピュータシステムを示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
２  透明基板、４  第１の透明電極、５  正孔輸送層、６  有機発光素子、７  電子輸送層、８  第２の電極、２９  行ライン、３０  列ライン、３２  画素構造、２４，２５
第１の原色の副素子、２６，２７  第２の原色の副素子、２８  第３の原色の副素子。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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