(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）サブピクセルにおけるＥＬエミッターの特徴の変動を補償する方法であって、
（ａ）駆動トランジスタ、前記ＥＬエミッター及び読出しトランジスタを有するＥＬサブピクセルを提供することであって、前記駆動トランジスタと前記読出しトランジスタの各々は、第１の電極、第２の電極及びゲート電極を有すること、
（ｂ）第１の電圧源と、該第１の電圧源を前記駆動トランジスタの前記第１の電極に選択的に接続する第１のスイッチとを提供すること、
（ｃ）前記ＥＬエミッターを前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続すること、
（ｄ）前記ＥＬエミッターに接続された第２の電圧源を提供すること、
（ｅ）前記読出しトランジスタの前記第１の電極を前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続すること、
（ｆ）電流源と、該電流源を前記読出しトランジスタの前記第２の電極に選択的に接続する第３のスイッチとを提供することであって、前記電流源は、選択された試験電流を前記ＥＬエミッターに提供すること、
（ｇ）前記読出しトランジスタの前記第２の電極に接続された電圧測定回路を提供すること、
（ｈ）前記第１のスイッチを開放し、前記第３のスイッチを閉鎖し、選択された行に対して選択線をアクティブにすることにより前記読出しトランジスタをオンにして電流が前記ＥＬエミッターを通って流れるようにし、異なる電流値を用いて、少なくとも２回前記電圧測定回路により前記読出しトランジスタの前記第２の電極における前記電圧を測定し、少なくとも２つの測定値に応じて第１のエミッター電圧信号を提供すること、
（ｉ）前記第１のエミッター電圧信号を用いることであって、前記ＥＬエミッターの特徴を表す経年変化信号を提供すること、
（ｊ）入力信号を受け取ること、
（ｋ）前記経年変化信号及び前記入力信号を用いることであって、補償された駆動信号を生成すること、
（ｌ）前記補償された駆動信号に対応する選択されたオン時間、選択された駆動電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に提供することであって、前記選択された駆動電圧により、前記駆動トランジスタが前記選択されたオン時間の間に線形領域で動作し、前記ＥＬエミッターの特徴の変動が補償されること、
（ｍ）前記ＥＬエミッターを前記第２の電圧源に選択的に接続する第２のスイッチを提供すること、
（ｎ）電流シンクと、該電流シンクを前記読出しトランジスタの前記第２の電極に接続する第４のスイッチとを提供すること、
（ｏ）前記第１のスイッチを閉鎖し、前記第２のスイッチを開放し、前記第３のスイッチを開放し、前記第４のスイッチを閉鎖し、選択された試験電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に提供することと、
（ｐ）前記電流シンクを用いることであって、選択された第１の電流が前記駆動トランジスタの前記第１の電極及び前記第２の電極を通過するようにすること、及び前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、第１のトランジスタ電圧信号を提供すること、並びに
（ｑ）前記電流シンクを用いることであって、選択された第２の電流が前記駆動トランジスタの前記第１の電極及び前記第２の電極を通過するようにすること、及び前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、第２のトランジスタ電圧信号を提供し、前記第２の電流は前記第１の電流と等しくないこと、
を含み、
前記ステップ（ｈ）は、
（ｉ）第１の時点に前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、前記第１のエミッター電圧信号を提供すること、
（ｉｉ）前記第１のエミッター電圧信号を格納すること、
（ｉｉｉ）第２の時点に前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、第２のエミッター電圧信号を提供し、前記第２の時点は前記第１の時点とは異なること、
（ｉｖ）前記第２のエミッター電圧信号を格納すること、及び
（ｖ）前記第２のスイッチを閉鎖し、前記第４のスイッチを開放すること
をさらに含み、
前記ステップ（ｉ）は、前記第２のエミッター電圧信号、前記第１のトランジスタ電圧信号及び前記第２のトランジスタ電圧信号をさらに用いることであって、前記経年変化信号を提供する、方法。
【請求項２】
前記ＥＬエミッターの特徴の前記変動は、前記ＥＬエミッターの経年変化によってもたらされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＥＬエミッターの特徴の前記変動は、前記ＥＬエミッターの温度の変動によってもたらされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電圧測定回路はアナログ／デジタルコンバーターを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数のＥＬサブピクセルを提供することをさらに含み、前記ステップ（ｈ）及び（ｉ）は、各前記ＥＬサブピクセルに対して、複数の対応する経年変化信号を生成するように実行され、前記ステップ（ｊ）〜（ｌ）は、前記対応する経年変化信号を用いて前記複数のサブピクセルの各々に対して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｈ）は、複数のこうしたＥＬサブピクセルに対して実行され、その間、前記電流源は、前記複数のＥＬサブピクセルの各々の前記それぞれのＥＬエミッターに前記選択された試験電流を同時に提供する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＥＬサブピクセルは行及び列で配列され、各ＥＬサブピクセルは、対応する選択トランジスタを有し、前記方法は、前記対応する選択トランジスタの前記ゲート電極に接続された複数の行選択線と、対応する読出しトランジスタの前記第２の電極に接続された複数の読出し線とを提供することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記対応する選択トランジスタのそれぞれの第１の電極に接続された複数のデータ線を提供することをさらに含み、前記ステップ（ｌ）は、前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に前記選択された駆動電圧を提供するように、前記行選択線に接続されたゲートドライバーを有するドライバー回路と、前記データ線に接続されたソースドライバーとを提供することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のＥＬサブピクセルの各々を逐次測定するように前記複数の読出し線に接続されたマルチプレクサを用いることをさらに含むことであって、対応する第１のエミッター電圧信号を提供する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に接続された選択トランジスタを提供することをさらに含み、前記選択トランジスタは、前記読出しトランジスタの前記ゲート電極に接続されたゲート電極を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
各ＥＬエミッターはＯＬＥＤエミッターであり、各ＥＬサブピクセルはＯＬＥＤサブピクセルである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択されたオン時間は、それぞれのサブフレーム持続時間を有する複数のアクティブ化サブフレームに分割され、前記それぞれのサブフレーム持続時間の合計は前記選択されたオン時間に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
各駆動トランジスタはｐチャネルの低温ポリシリコン駆動トランジスタである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
トランジスタの特徴付けによって駆動トランジスタの負荷線を決めることをさらに含み、前記ステップ（ｉ）は、前記駆動トランジスタの負荷線をさらに用いることであって、前記経年変化信号を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記選択された試験電圧は前記選択された駆動電圧に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のトランジスタ電圧信号及び前記第２のトランジスタ電圧信号と前記第１の電流及び前記第２の電流とを用いることであって、駆動トランジスタの負荷線を提供する、用いることをさらに含み、前記ステップ（ｉ）は、前記駆動トランジスタの負荷線をさらに用いることをさらに含むことであって、前記経年変化信号を提供する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体エレクトロルミネッセントフラットパネルディスプレイに関し、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経年変化を補償するための方法を有する、そのようなディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスは何年にもわたって知られており、最近になって市販のディスプレイデバイスにおいて用いられるようになった。そのようなデバイスは、アクティブマトリックス制御方式及びパッシブマトリックス制御方式の両方を利用し、複数のサブピクセルを利用することができる。アクティブマトリックス制御方式では、各サブピクセルは、ＥＬエミッターと、ＥＬエミッターを流れる電流を駆動する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次元のアレイに配列され、サブピクセルごとに１つの行及び列アドレスがあり、サブピクセルには１つのデータ値が関連付けられる。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化して、ピクセルを形成する。アクティブマトリックスＥＬディスプレイは、コーティング可能な無機発光ダイオード、量子ドット及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、並びにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、酸化チタン、及び低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）等の様々なバックプレーン技術を含む、種々のエミッター技術から作製することができる。
【０００３】
ＬＴＰＳのようないくつかのトランジスタ技術は、ディスプレイの表面にわたって移動度及びしきい値電圧が変動する駆動トランジスタを製造する可能性がある（非特許文献１）。これは不快な不均一性を生み出す。これらの不均一性は、そのパネルがエンドユーザに販売された時点で存在するので、初期不均一性、又は「むら」と呼ばれる。図８は、サブピクセル間の特性の差を示すサブピクセルルミナンスのヒストグラム例を示す。全てのサブピクセルが同じレベルにおいて駆動されたので、同じルミナンスを有するはずであった。図８に示されるように、結果として生成されるルミナンスは、いずれの方向においても、２０％変化した。この結果として、ディスプレイ性能が許容できなくなる。
【０００４】
デジタル駆動又はパルス幅変調ディスプレイ方式を採用することにより、駆動トランジスタ関連むらを補償することが知られている。ディスプレイの行がフレーム期間毎に一度、逐次走査されるアナログ駆動ディスプレイとは異なり、デジタル駆動ディスプレイは、フレーム毎に複数回、行を走査する。デジタル駆動方式で行が選択される度に、行の各サブピクセルは、選択されたレベルで光を出力するようにアクティブにされるか、又は光を放出しないように非アクティブにされる。これは、各サブピクセルに、利用可能なコード値（たとえば２５６）に対応する複数のレベルのうちの１つで光を放出させる、アナログ駆動ディスプレイとは異なる。
【０００５】
たとえば、Ouchi他は、特許文献１及び特許文献２において、各フレームを複数のより小さいサブフレームに分割することを教示している。このサブフレーム構成は、データの書込みの場合にピクセル回路の行を複数のインターリーブされたシーケンスでアクティブにする複数のシフトレジスタによって制御される。
【０００６】
Kawabeは、本願と同一の譲受人に譲渡された特許文献３において、単一のシフトレジスタを用いてデータ書込みに対して複数のシーケンスを追跡し、一続きのイネーブル制御ラインを用いて、所定の時刻に複数のシーケンスのうちのいずれが書き込まれるかを制御する、上記方法に対する改良を教示している。この方法は、２トランジスタ、１キャパシタ（２Ｔ１Ｃ）サブピクセル回路を用いる。
【０００７】
しかしながら、トランジスタ関連むらのみが、ＥＬディスプレイにおける不均一性の原因ではない。たとえば、ＯＬＥＤディスプレイが使用されるに従い、ディスプレイの有機発光材料に経年変化が生じ、発光時の効率が低下する。ＯＬＥＤエミッターの経年変化により、エミッターの効率が低下し、単位電流当たりの光出力の量が低減し、エミッターのインピーダンスが上昇し、したがって所定の電流における電圧が上昇する。両効果により、ディスプレイの寿命が低減する。有機材料が異なると、異なる速度で経年変化が生じる可能性があり、これにより、ディスプレイが使用されるに従い、色によって経年変化に差が生じ、ディスプレイの白色点が変化する。さらに、個々のサブピクセル各々において、他のサブピクセルと異なる速度で経年変化が生じる可能性があり、その結果、ディスプレイが不均一になる。さらに、ＯＬＥＤエミッターの温度の変化により、所定の電流での電圧が変化する可能性がある。
【０００８】
ＯＬＥＤエミッターを低温ポリシリコン駆動トランジスタと組み合わせることが知られている。この構成では、エミッターの経年変化に従ってＯＬＥＤ電圧が上昇することにより、駆動トランジスタにかかる電圧が低下し、したがって、生成される電流の量が低減する。これにより、さらにディスプレイが不均一になる。
【０００９】
これらの経年変化効果を補償する１つの技法は、Mikami他により特許文献４に記載されている。この技法は、各サブピクセルにおいて、データ電圧を上昇する基準電圧と比較するか、又は下降するデータ電圧を固定基準電圧と比較するコンパレータを教示している。したがって、データ電圧は、ＥＬサブピクセルのオン時間に変換される。しかしながら、この技法には、ＥＬディスプレイに補足的なロジック又はレジスタが必要であり、それらは共に、最新のディスプレイで製造することは困難である。さらに、この技法は、ＯＬＥＤ電圧上昇又は効率損失といった問題を認識していない。
【００１０】
Kimuraは、特許文献５において、すべてのサブピクセルに電流源及びスイッチを用いることにより、オンの時間の間に均一な電流を駆動することについて記載している。これにより、黒レベルの上昇、すなわち電流モード駆動による共通の問題が緩和されるが、これには、開口率、すなわちサブピクセルで利用可能な発光領域の量を低減する可能性がある、非常に複雑なサブピクセル回路が必要である。これには、所定のルミナンスを維持するために、ＥＬエミッターを通して電流密度の増大が必要であり、それにより、本技術が補償しようとするまさにその経年変化を加速させる。
【００１１】
Yamashitaは、特許文献６において、走査段階、発光段階及びリセット段階で駆動される６トランジスタ、２キャパシタサブピクセル回路を記載しており、リセット段階の間に、駆動トランジスタの閾値電圧とＯＬＥＤのターンオン電圧とが、データ電圧端子に接続されたキャパシタに蓄積される。この方法は、ＯＬＥＤ効率損失を補償せず、非常に小さい開口率を有する非常に複雑なサブピクセルを必要とする。こうしたサブピクセルの場合、より急速に経年変化が生じ、製造歩留まりが低くなる。
【００１２】
Everttによる特許文献７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。その発明の一実施形態では、補正表は、通常の回路動作前に、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。しかしながら、この技法は、パッシブマトリックスディスプレイにのみ適用可能であり、一般に採用されるより高性能のアクティブマトリックスディスプレイには適用可能でない。さらに、この技法は、ＯＬＥＤ効率損失等、ＯＬＥＤエミッターの経年変化に伴う変化に対するいかなる補正も含んでいない。
【００１３】
Arnold他は、特許文献８において、ＯＬＥＤデバイス（エミッター）の経年変化を補償する方法を教示している。この方法は、ＯＬＥＤエミッターを通して電流を駆動するために駆動トランジスタに頼る。しかしながら、当該技術分野において既知である駆動トランジスタは、この方法でＯＬＥＤエミッターの経年変化と混同される非理想性を有している。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）トランジスタは、ディスプレイの表面にわたって不均一な閾値電圧及び移動度を有している可能性があり、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）トランジスタは、使用に伴って閾値電圧が変化する。したがって、Arnold他の方法は、トランジスタがこうした効果を示す回路においてＯＬＥＤ効率損失を完全には補償しない。さらに、逆方向バイアス等の方法を用いてａ−Ｓｉトランジスタ閾値電圧シフトを緩和する場合、逆方向バイアス効果の適切かつ費用のかかる追跡及び予測なしには、ＯＬＥＤ効率損失の補償は信頼性の低いものとなる可能性がある。
【００１４】
Naugler他は、特許文献９において、補償に使用される事前に計算されたルックアップテーブルにおける点の位置を特定するために、駆動トランジスタのさまざまなゲート電圧においてＯＬＥＤエミッターを流れる電流を測定することを教示している。しかしながら、この方法には、大量のルックアップテーブルが必要であり、著しいメモリの量を消費する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６，７２４，３７７号
【特許文献２】米国特許第６，８８５，３８５号
【特許文献３】米国特許出願第２００８／０８８５６１号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／０１４０６５９号
【特許文献５】米国特許第７，１３８，９６７号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００６／００２２３０５号
【特許文献７】米国特許出願第２００２／０１６７４７４号
【特許文献８】米国特許第６，９９５，５１９号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００８／００４８９５１号
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Yue Kuo編「Thin Film Transistors: Materials and Processes, Vol. 2, Polycrystalline Thin Film Transistors」（Boston: Kluwer Academic Publishers, 2004. Pg. 410-412
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
それゆえ、エレクトロルミネッセントディスプレイのより完全な補償手法が必要とされている。
【００１８】
それゆえ、本発明の目的は、デジタル駆動エレクトロルミネッセントディスプレイにおいてＯＬＥＤエミッター内の効率の変化を補償することである。これは、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）サブピクセルにおけるＥＬエミッターの特徴の変動を補償する方法であって、
（ａ）駆動トランジスタ、前記ＥＬエミッター及び読出しトランジスタを有するＥＬサブピクセルを提供することであって、前記駆動トランジスタは、第１の電極、第２の電極及びゲート電極を有すること、
（ｂ）第１の電圧源と、該第１の電圧源を前記駆動トランジスタの前記第１の電極に選択的に接続する第１のスイッチとを提供すること、
（ｃ）前記ＥＬエミッターを前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続すること、
（ｄ）前記ＥＬエミッターに接続された第２の電圧源を提供すること、
（ｅ）前記読出しトランジスタの前記第１の電極を前記駆動トランジスタの前記第２の電極に接続すること、
（ｆ）電流源と、該電流源を前記読出しトランジスタの前記第２の電極に選択的に接続する第３のスイッチとを提供することであって、前記電流源は選択された試験電流を前記ＥＬエミッターに提供すること、
（ｇ）前記読出しトランジスタの前記第２の電極に接続された電圧測定回路を提供すること、
（ｈ）前記第１のスイッチを開放し、前記第３のスイッチを閉鎖し、選択された行に対して選択線をアクティブにすることにより前記読出しトランジスタをオンにして電流が前記ＥＬエミッターを通って流れるようにし、異なる電流値を用いて、前記電圧測定回路に応じて、前記読出しトランジスタの前記第２の電極における前記電圧を測定することであって、第１のエミッター電圧信号を提供すること、
（ｉ）前記第１のエミッター電圧信号を用いることであって、前記ＥＬエミッターの特徴を表す経年変化信号を提供すること、
（ｊ）入力信号を受け取ること、
（ｋ）前記経年変化信号及び前記入力信号を用いることであって、補償された駆動信号を生成すること、及び
（ｌ）前記補償された駆動信号に対応する選択されたオン時間、選択された駆動電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に提供することであって、前記選択された駆動電圧により、前記駆動トランジスタが前記選択されたオン時間の間に線形領域で動作し、前記ＥＬエミッターの特徴の変動が補償されること、
（ｍ）前記ＥＬエミッターを前記第２の電圧源に選択的に接続する第２のスイッチを提供すること、
（ｎ）電流シンクと、該電流シンクを前記読出しトランジスタの前記第２の電極に接続する第４のスイッチとを提供すること、
（ｏ）前記第１のスイッチを閉鎖し、前記第２のスイッチを開放し、前記第３のスイッチを開放し、前記第４のスイッチを閉鎖し、選択された試験電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に提供することと、
（ｐ）前記電流シンクを用いることであって、選択された第１の電流が前記駆動トランジスタの前記第１の電極及び前記第２の電極を通過するようにすること、及び前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、第１のトランジスタ電圧信号を提供すること、及び
（ｑ）前記電流シンクを用いることであって、選択された第２の電流が前記駆動トランジスタの前記第１の電極及び前記第２の電極を通過するようにすること、及び前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、第２のトランジスタ電圧信号を提供し、前記第２の電流は前記第１の電流と等しくないこと、
を含み、
前記ステップ（ｈ）は、
（ｉ）第１の時点に前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、前記第１のエミッター電圧信号を提供すること、
（ｉｉ）前記第１のエミッター電圧信号を格納すること、
（ｉｉｉ）第２の時点に前記読出しトランジスタの前記第２の電極における電圧を測定することであって、第２のエミッター電圧信号を提供し、前記第２の時点は前記第１の時点とは異なること、
（ｉｖ）前記第２のエミッター電圧信号を格納すること、及び
（ｖ）前記第２のスイッチを閉鎖し、前記第４のスイッチを開放すること
をさらに含み、
前記ステップ（ｉ）は、前記第２のエミッター電圧信号、前記第１のトランジスタ電圧信号及び前記第２のトランジスタ電圧信号をさらに用いることであって、前記経年変化信号を提供する、方法によって達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の利点は、回路若しくはトランジスタの経年変化又は不均一性が存在するディスプレイにおいて、サブピクセルの使用量又は動作の時間の連続的な測定値を累積する大規模な又は複雑な回路を必要とすることなく、有機材料の経年変化を補償する、ＯＬＥＤディスプレイ等のエレクトロルミネッセントディスプレイである。本発明のさらなる利点は、こうした補償を、各サブピクセルにおいて所望の輝度レベルをもたらすためにパルス幅、時間変調信号によって駆動されるディスプレイにおいて実行することができる、ということである。本発明のさらなる利点は、それが、単純な電圧測定回路を用いる、ということである。本発明のさらなる利点は、電圧のすべての測定を行うことにより、電流を測定する方法より変化に対して感度が高いということである。本発明のさらなる利点は、単一の選択線を用いてデータ入力及びデータ読み出しをイネーブルにすることができる、ということである。本発明のさらなる利点は、ＯＬＥＤ変化の特徴付け及び補償が、特定の素子に対して一意であり、開放又は短絡する可能性のある他の素子によって影響を受けない、ということである。本発明のさらなる利点は、所定時間にわたって得られる電圧測定値の変化を、経年変化効果及び温度効果に分離することができ、それにより両方に対する正確な補償が可能になる、ということである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】所定のＯＬＥＤ駆動電流密度に対するＯＬＥＤ効率とＯＬＥＤ電圧変化との代表的な関係を示すグラフである。
【図２】所定のＯＬＥＤ駆動電流密度に対する温度とＯＬＥＤ電圧との代表的な関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施に際して用いることができるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイの一実施形態の概略図である。
【図４】本発明の実施に際して用いることができるＥＬサブピクセル及び接続された構成要素の一実施形態の概略図である。
【図５】従来技術によるデジタル駆動方式のタイミング図である。
【図６】ＯＬＥＤエミッターの経年変化のＯＬＥＤ電流に対する影響を示す代表的な負荷線図である。
【図７Ａ】本発明の方法の一実施形態のブロック図である。
【図７Ｂ】本発明の方法の一実施形態のブロック図である。
【図８】特性の差を示すサブピクセルのルミナンスのヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ＥＬエミッターの特性には、通常ｃｄ／Ａで又は基準ｃｄ／Ａ値のパーセンテージとして表わされる効率と、所定の電流に対するエミッターにかかる電圧に関連する抵抗とが含まれる。図１を参照すると、ＯＬＥＤエミッターに対する効率とΔＶOLEDとの代表的な関係が示されている。この図では、ＥＬエミッターの特性、たとえば効率の変動が、ΔＶOLEDによって測定されるＥＬエミッターの経年変化によってもたらされる。その関係は、フェード電流密度とはおよそ無関係であるように実験的に確定された。所定の電流でのルミナンスの減少とそのΔＶOLEDとの関係とを測定することにより、ＥＬエミッターが公称ルミナンスを出力するために必要な補正された信号の変化を確定することができる。この測定を、モデルシステムに対して行うことができ、その後、ルックアップテーブルに格納するか又はアルゴリズムとして用いることができる。
【００２２】
ここで図２を参照すると、所定の電流密度で測定されたＯＬＥＤエミッター温度とＯＬＥＤ電圧との関係の一例が示されている。この図では、ＥＬエミッターの特性、たとえば抵抗、したがって電圧の変動が、ＥＬエミッターの温度の変動によってもたらされる。
【００２３】
図１及び図２は、ＯＬＥＤ電圧に影響を与えることが知られている２つの要因、すなわち経年変化及び温度を示す。経年変化の影響を正確に補償するために、経年変化プロセスによってもたらされるＯＬＥＤ電圧の変化と、温度の変化によってもたらされるＯＬＥＤ電圧の変化とを区別する必要がある。ＯＬＥＤエミッター温度が、ディスプレイの周りの周囲温度によって、かつディスプレイ自体に発生する熱によって影響されることに留意されたい。
【００２４】
図３を参照すると、本発明を実施する際に用いることができるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイの一実施形態の概略図が示される。ＥＬディスプレイ１０は、行及び列に配列された複数の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を含み、ＥＬサブピクセル６０の各行が行選択線２０を有する。ＥＬディスプレイ１０は複数の読出し線３０をさらに含み、ＥＬサブピクセル６０の各列が読出し線３０を有する。各読出し線３０は第３のスイッチ１３０に接続され、第３のスイッチ１３０は、較正プロセス中に読出し線３０を電流源１６０に選択的に接続する。接続されるとは、素子が、直接接続されるか、又は別の構成要素、たとえばスイッチ、ダイオード又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。明確に例示するために図示しないが、ＥＬサブピクセル６０の各列はデータ線も有し、それについては後述する。複数の読出し線３０は１つ又は複数のマルチプレクサ４０に接続されており、これにより、後に明らかになるように、ＥＬサブピクセルから信号を並列／逐次に読み出すことが可能になる。マルチプレクサ４０を、ＥＬディスプレイ１０と同じ構造の一部とすることができ、又はＥＬディスプレイ１０に接続し若しくはそこから切り離すことができる別個の構造とすることができる。「行」及び「列」は、ディスプレイのいかなる特定の配向も示唆するものでないことを留意されたい。読出し線３０は、後述するように、第３のスイッチ１３０を介して電流源１６０に接続される。
【００２５】
好ましい実施形態では、ＥＬディスプレイ１０は、ディスプレイ又は周囲温度の測定を可能にする１つ又は複数の温度センサー６５を有している。代替的に、温度センサーを、駆動電子回路における別個の構成要素とし、処理ユニットがそれにアクセスすることができるか、又は業界において標準的である駆動電子回路の構成要素（アナログデジタルコンバーター、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路等）に組み込むことができる。温度の測定を、ＯＬＥＤ電圧に対する温度の影響を確認するためにＥＬエミッターからの信号の読出し中に実行し記録することができる。以下の説明に対して、この機能により、上述した信号、すなわちＯＬＥＤ電圧を測定し、ＥＬエミッターの経年変化プロセスによってのみもたらされる変化を観察することができることが想定される。
【００２６】
ここで図４を参照すると、本発明の実施に際して用いることができるＥＬサブピクセルの一実施形態の概略図が示されている。ＥＬサブピクセル６０は、ＥＬエミッター５０、駆動トランジスタ７０、キャパシタ７５、読出しトランジスタ８０及び選択トランジスタ９０を有している。トランジスタの各々は、第１の電極、第２の電極及びゲート電極を有している。駆動トランジスタ７０の第１の電極には、第１のスイッチ１１０を介して第１の電圧源１４０が選択的に接続され、第１のスイッチ１１０を、ＥＬディスプレイ基板に又は別個の構造に配置することができる。駆動トランジスタ７０の第２の電極はＥＬエミッター５０に接続され、ＥＬエミッター５０には、第２のスイッチ１２０によって第２の電圧源１５０を選択的に接続することができ、第２のスイッチ１２０もまたＥＬディスプレイ基板外に置くことができる。ＥＬエミッター５０を、第２の電圧源１５０に直接接続することも可能である。ＥＬディスプレイに対して、少なくとも１つの第２のスイッチ１１０及び第２のスイッチ１２０が設けられている。ＥＬディスプレイが、ピクセルの複数の電力が供給されるサブグループを有する場合、追加の第１のスイッチ及び第２のスイッチを設けることができる。駆動トランジスタ７０を、実質的に電流が流れないように逆方向バイアスで動作させることにより、第１のスイッチ１１０として用いることができる。トランジスタを逆方向バイアスで動作させる方法は、当該技術分野において既知である。通常の表示モードでは、第１のスイッチ及び第２のスイッチは閉鎖され、後述する第３のスイッチ及び第４のスイッチが開放される。当該技術分野において既知であるように、駆動トランジスタ７０のゲート電極が選択トランジスタ９０の第２の電極に接続されることにより、データ線３５から駆動トランジスタ７０にデータが選択的に提供される。選択トランジスタ９０の第１の電極はデータ線３５に接続される。複数の行選択線２０の各々は、ＥＬサブピクセル６０の対応する行の選択トランジスタ９０のゲート電極に接続される。選択トランジスタ９０のゲート電極は、読出しトランジスタ８０のゲート電極に接続される。
【００２７】
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に接続される。複数の読出し線３０の各々は、ＥＬサブピクセル６０の対応する列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、第３のスイッチ１３０に接続される。ＥＬサブピクセル６０の各列に対してそれぞれの第３のスイッチ１３０（Ｓ３）が設けられる。第３のスイッチにより、電流源１６０を、読出しトランジスタ８０の第２の電極に選択的に接続することができる。電流源１６０は、第３のスイッチによって接続されると、ＥＬエミッター５０に選択された試験電流を提供し、ＥＬエミッター内に一定の電流が流れるようにする。第３のスイッチ１３０及び電流源１６０を、ＥＬディスプレイ基板上に又は基板外に位置するように設けることができる。電流源１６０を、実質的に電流が流れないように高インピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）モードに設定することにより第３のスイッチ１３０として用いることができる。電流源を高インピーダンスモードに設定する方法は、当該技術分野において既知である。
【００２８】
読出しトランジスタ８０の第２の電極はまた、電圧測定回路１７０にも接続され、それは、電圧を測定してＥＬサブピクセル６０の特性を表す信号を提供する。電圧測定回路１７０は、電圧測定値をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバーター１８５とプロセッサ１９０とを有している。アナログデジタルコンバーター１８５からの信号はプロセッサ１９０に送出される。電圧測定回路１７０はまた、電圧測定値を格納するメモリ１９５とローパスフィルター１８０とを有することも可能である。電圧測定回路１７０は、マルチプレクサ出力線４５及びマルチプレクサ４０を介して、複数のＥＬサブピクセル６０から電圧を逐次読み出すように、複数の読出し線３０及び読出しトランジスタ８０に接続される。複数のマルチプレクサ４０がある場合、各々は、それ自体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、複数の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は、さまざまなマルチプレクサ４０からの電圧の並列読出しを可能にし、各マルチプレクサは、それに取り付けられている読出し線３０からの逐次読出しを可能にする。これを、本明細書では並列／逐次プロセスと呼ぶ。
【００２９】
プロセッサ１９０を、制御線９５及びドライバー回路１５５によってデータ線３５及び選択線２０に接続することも可能である。したがって、プロセッサ１９０は、本明細書で説明する測定プロセス中に、所定データ値をデータ線３５に、したがって駆動トランジスタ７０のゲート電極に提供することができる。プロセッサ１９０はまた、入力信号８５を介して表示データを受け入れ、本明細書において説明するように変化を補償することも可能であり、したがって、表示プロセス中にドライバー回路１５５を用いて補償されたデータをデータ線３５に提供する。ドライバー回路１５５は、当該技術分野において既知であるように、行選択線２０に接続されたゲートドライバーと、データ線３５に接続されたソースドライバーとを有することができる、パルス幅変調ドライバー回路である。これにより、ドライバー回路１５５は、ソースドライバーを介して、選択された試験電圧及び駆動電圧を、選択トランジスタ９０を介して駆動トランジスタ７０のゲート電極に提供することができる。
【００３０】
ＥＬエミッター５０、たとえばＯＬＥＤエミッターが用いられるため、その効率は低下する可能性があり、その抵抗は上昇する可能性がある。これら効果の両方により、ＥＬエミッターによって放出される光の量が経時的に低減する可能性がある。こうした低減の量は、ＥＬエミッターの使用量によって決まる。したがって、低減は、ディスプレイのＥＬエミッターが異なると異なる可能性があり、その効果を、本明細書では、ＥＬエミッター５０の特性の空間的変動と呼ぶ。こうした空間的変動には、ディスプレイの種々の部分における明度及びカラーバランスの差と、頻繁に表示される画像（たとえばネットワークロゴ）により画像自体のゴーストがアクティブディスプレイ上に常に現れる可能性のある画像「焼き付き」とが含まれる可能性がある。こうした効果を補償して、空間的変動がＥＬディスプレイの観察者に不快とならないようにすることが望ましい。
【００３１】
ここで図５を参照すると、従来技術によるデジタル駆動走査シーケンスの実施形態のグラフィック図が示されている。水平軸４１０が時間を示し、垂直軸４３０が水平走査線を示す。図５は、説明を容易にするために４ビット（１６コード値）デジタル駆動の一例を示す。
【００３２】
この例では、１サイクル又はフレーム期間４２０は、複数の異なるサブフレーム４４０、４５０、４６０及び４７０を含み、各サブフレームは、少なくとも１つの他のサブフレームの持続時間とは異なるそれぞれの持続時間を有している。それらの持続時間は、表示素子の明度を表すコード値に対応するように重み付けされている。すなわち、サイクル内のＮ個のサブフレームの持続時間は、１：２：４：８：・・・：２Ｎの比を有している。したがって、この例における持続時間は、およそ、
持続時間４４０：持続時間４５０：持続時間４６０：持続時間４７０＝１：２：４：８
であるように制御される。（図５は比例尺で描かれていないことに留意されたい。）コード値ビットが「１」である場合、選択された駆動電圧は駆動トランジスタ７０のゲートに提供され、それにより、ＥＬサブピクセル６０は、本明細書ではアクティブ化サブフレームと呼ぶ、対応するサブフレームに対してアクティブにされすなわち照明される。輝度ビットが「０」である場合、選択された黒電圧が駆動トランジスタ７０のゲートに提供され、それにより、ＥＬサブピクセル６０が、本明細書では非アクティブ化サブフレームと呼ぶ、対応するサブフレームに対して非アクティブにされすなわち消灯される。オン時間は、所定のＥＬサブピクセル回路６０及びそのＥＬエミッター５０に対するアクティブ化サブフレームの持続時間の合計として定義され、こうした回路の表示素子の所望の明度に対応する。したがって、このように制御を行うことにより、４ビット（１６コード値）表示が可能である。サブフレームを追加することにより、これを、６ビット又は８ビットを用いてより輝度分解能の高い場合に適用することも可能である。好ましい実施形態では、選択された駆動電圧により駆動トランジスタは、オン時間中に線形領域で動作し、選択された黒電圧により、駆動トランジスタは、ＥＬエミッターから可視光を生成しない（たとえば＜０．１ニトの放出）電流（たとえば＜１０ｎＡ）をもたらす。
【００３３】
ここで図７Ａを参照すると共に、図４も参照すると、本発明の方法の一実施形態のブロック図が示されている。
【００３４】
ＥＬエミッター５０の特性を測定するために、第１のスイッチ１１０及び存在する場合には第４のスイッチ１３１を開放し、第２のスイッチ１２０及び第３のスイッチ１３０を閉鎖する（ステップ３４０）。選択された行に対して選択線２０をアクティブにすることにより読出しトランジスタ８０をオンにする（ステップ３４５）。したがって、選択された試験電流Ｉtestsuが、電流源１６０からＥＬエミッター５０を通って第２の電圧源１５０まで流れる。電流源１６０を通る電流の値は、ＥＬエミッター５０を通るあり得る最大電流より小さいように選択され、通常の値は、１〜５マイクロアンペアの範囲となり、ＥＬサブピクセルの寿命の間、すべての測定値に対して一定となる。このプロセスにおいて、２つ以上の測定値を用いることができ、たとえば、測定を、１、２及び３マイクロアンペアで行うことができる。２つ以上の測定値で測定を行うことにより、ＥＬサブピクセル６０の完全なＩ−Ｖ曲線を形成することができる。電圧測定回路１７０を用いて、読出し線３０上の電圧を測定する（ステップ３５０）。この電圧は、読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧Ｖoutであり、それを用いて、ＥＬエミッター５０の抵抗及び効率を含む、ＥＬエミッター５０の特性を表す第１のエミッター電圧信号Ｖ2を生成することができる。
【００３５】
サブピクセルの構成要素の電圧は以下によって関連付けられる。
Ｖ2＝ＣＶ＋ＶOLED＋Ｖread                                        （式１）
これら電圧の値により、読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧（Ｖout）が式１を満たすように調整される。上述した条件下で、ＣＶは設定値であり、読出しトランジスタを流れる電流が低くかつ経時的に大幅には変化しないため、Ｖreadを一定であると想定することができる。ＶOLEDは、電流源１６０によって設定された電流の値とＥＬエミッター５０の電流−電圧特性とによって制御される。
【００３６】
ＶOLEDは、ＥＬエミッター５０の経年変化に関連する変化によって変化する可能性がある。ＶOLEDの変化を確定するために、２つの別個の試験測定が異なる時点で行われる。第１の測定は、第１の時点、たとえばＥＬエミッター５０が経年変化によって劣化していないときに行われる。これを、ＥＬサブピクセル６０が表示の目的で用いられる前の任意の時点とすることができる。第１の測定のための電圧Ｖ2の値は、第１のエミッター電圧信号（以降Ｖ2a）であり、測定され格納される。第１の時点とは異なる第２の時点において、たとえば、ＥＬエミッター５０において、所定時間画像を表示することによって経年変化が生じた後、測定が繰り返される。結果としての測定されたＶ2は、第２のエミッター電圧信号（以降Ｖ2b）であり、格納される。
【００３７】
測定される行の追加のＥＬサブピクセルがある場合、複数の読出し線３０に接続されたマルチプレクサ４０を用いることにより、電圧測定回路１７０が、複数のＥＬサブピクセルの各々、たとえば行のすべてのサブピクセルを逐次測定することができ（判断ステップ３５５）、各サブピクセルに対して対応する第１のエミッター電圧信号及び第２のエミッター電圧信号を提供することができる。複数のＥＬサブピクセルの各々を同時に駆動して、すべてのＥＬサブピクセルが逐次ではなく同時に整定するのを可能にすることにより、測定に必要な時間を有利に低減することができる。ディスプレイは、十分大型である場合、複数のマルチプレクサが必要である可能性があり、その場合、並列／逐次プロセスに第１のエミッター電圧信号及び第２のエミッター電圧信号が提供される。ＥＬディスプレイ１０に測定されるべきサブピクセルの追加の行がある場合、各行に対してステップ３４５〜３５５を繰り返す（判断ステップ３６０）。測定プロセスを有利に加速するために、複数のＥＬサブピクセルの各々、たとえば行の各ＥＬサブピクセルにおけるＥＬエミッターに、測定を行う時にいかなる整定時間も経過しているように、選択された試験電流を同時に提供することができる。これにより、各サブピクセルが測定を行う前に個々に整定するのを待つ必要がなくなる。
【００３８】
ＥＬエミッター５０が変化することにより、ＶOLEDに対する変化によって試験電流Ｉtestsuを維持することができる。これらのＶOLEDの変化は、Ｖ2に対する変化において反映される。したがって、各ＥＬサブピクセル６０に対する第１の格納されたエミッター電圧信号（Ｖ2a）及び第２の格納されたエミッター電圧信号（Ｖ2b）を比較することにより、以下のように、ＥＬエミッター５０の特性、たとえば効率及び抵抗を表す経年変化信号ΔＶ2を計算することができる（ステップ３７０）。
ΔＶ2＝Ｖ2b−Ｖ2a＝ΔＶOLED                                      （式２）
そして、ＥＬサブピクセル６０に対する経年変化信号を用いて、そのＥＬサブピクセルの特性の変化を補償することができる。
【００３９】
図６を参照すると、駆動トランジスタが線形領域で動作するｐチャネル非反転構成において、ＶOLED変化が駆動トランジスタのＶｄｓを変調するため、ＶOLED変化をＶOLED測定値のみを用いて補償することはできず、それがシステム全体に影響を与える。Ｖｄｓ−Ｉｄｓ曲線である駆動トランジスタの負荷線を計算し、それをＥＬエミッターＶOLED−ＩOLED曲線と比較することにより、完全な補償を提供することができる。図６は、横座標にＶｄｓを示し、縦座標にドレイン電流Ｉｄｓを示す。ＩOLED＝Ｉdsであり、ＶＯＬＥＤは、第１の電圧供給原１４０の電圧−第２の電圧１２０の電圧−Ｖdsに等しく、それによりトランジスタ及びＥＬエミッター曲線を重ね合わせることができる。駆動トランジスタの負荷線６０１を、トランジスタ特性によって確定し、ディスプレイが製造される時に不揮発性メモリに格納することができるか、又は各駆動トランジスタに対して測定することができる。
【００４０】
図６に示すように、経年変化した電流６９３は、経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３と駆動トランジスタ負荷線６０１との交点にある。線形領域で動作する１つの利点は、等しい電圧間隔６８０ａ及び６８１ａによって示されている。線形領域では、電圧間隔６８０ａは電流間隔６８１ａに対応する。飽和領域では、同じ電圧シフト（６８０ｂ）がはるかに小さい電流間隔６８１ｂに対応する。したがって、線形領域で動作することにより、有利に、信号対雑音比が改善される。線形領域で動作する別の利点は、トランジスタの挙動を、許容できない誤差をもたらすことなく、直線（６４０）によって近似することができる、ということである。
【００４１】
図４を参照すると、駆動トランジスタの負荷線を測定するために、電流シンク１６５が用いられる。電流シンク１１５を読出しトランジスタの第２の電極に選択的に接続するために、第４のスイッチ１３１が設けられている。電流シンク１６５を、実質的に電流が流れないように高インピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）モードに設定することによって、第４のスイッチ１３１として用いることができる。選択された試験電圧は、ドライバー回路１５５により駆動トランジスタのゲート電極に提供される。試験電圧は、好ましくは、ディスプレイの通常動作に用いられる選択された駆動電圧に等しい。
【００４２】
ここで図７Ｂを参照すると、本発明による負荷線測定のブロック図が示されている。試験電圧（Ｖdata）をデータ線３５に提供する（ステップ３１０）。第１のスイッチ及び第４のスイッチを閉鎖し、第２のスイッチ及び第３のスイッチを開放する（ステップ３１５）。選択された行に対して選択線２０をアクティブにすることにより、駆動トランジスタ７０のゲート電極に試験電圧を提供し、読出しトランジスタ８０をオンにする（ステップ３２０）。選択された第１の電流Ｉsk,lを電流シンクによって提供し（ステップ３２２）、したがって、それは、第１の電圧源１４０から駆動トランジスタ７０の第１の電極及び第２の電極と読出しトランジスタ８０とを介して電流シンク１６５まで流れる。第１の電流は、試験電圧の印可により、駆動トランジスタ７０を通る結果としての電流より小さいように選択され、通常の値は１〜５マイクロアンペアである。したがって、駆動トランジスタ７０を通る電流の限界値は、電流シンク１６５によって完全に制御され、それは、駆動トランジスタ７０を通るものと同じになる。試験電圧及び第１の電流を、駆動トランジスタ７０の既知の又は確定された電流−電圧特性及び経年変化特性に基づいて選択することができる。電圧測定回路１７０を用いて、読出し線３０における電圧を測定し、それは、読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧Ｖoutであり、駆動トランジスタ７０の特性を表す第１のトランジスタ電圧信号Ｖ1Tを提供する（ステップ３２５）。読出しトランジスタ８０の第２の電極における電圧（Ｖout）は、Ｉsk,1に対応する駆動トランジスタの負荷線上の点になるように調整される。
【００４３】
ＥＬディスプレイが複数のサブピクセルを組み込み、測定される行に追加のＥＬサブピクセルがある場合、複数の読出し線３０に接続されたマルチプレクサ４０を用いて、電圧測定回路１７０が複数のＥＬサブピクセル、たとえば行のすべてのサブピクセルから第１の信号Ｖ1Tを逐次読み出すことを可能にすることができる（判断ステップ３３０）。ディスプレイは、十分に大型である場合、第１の信号を並列／逐次プロセスで提供することができる複数のマルチプレクサが必要となる可能性がある。測定されるサブピクセルの追加の行がある場合（ステップ３３５）、異なる選択線によって異なる行を選択し、測定を繰り返す。ＥＬエミッター測定に関連して上述したように、複数のサブピクセルを、試験電流を用いて同時に駆動することができる。
【００４４】
駆動トランジスタの負荷線を確定するために、各サブピクセルの２つの別個の試験測定を行う。行のすべてのサブピクセルの第１の測定を行った後（判断ステップ３３２）、第１の電流Ｉsk,1に等しくない第２の電流Ｉsk,2を選択し（ステップ３２２）、読出しトランジスタの第２の電極における電圧の第２の測定を行うことにより、行の各サブピクセルに対する第２のトランジスタ電圧信号Ｖ2Tを提供する。Ｖ2Tもまた、駆動トランジスタ負荷線上になる。図６を参照すると、動作の線形領域において、駆動トランジスタ負荷線６０１はおよそ直線であり、そのため、それを２つの点によって特徴付けることができる。したがって、数学の技術分野において既知であるように、２つの点（Ｖ1T，Ｉsk,1）６１０及び（Ｖ2T，Ｉsk,2）６１１から、駆動トランジスタ負荷線６０１の線形領域の線形適合６４０のオフセット及び勾配を計算する。第１の電流Ｉsk,1を６９０として示し、第２の電流Ｉsk,2を６９１として示す。
【００４５】
各サブピクセルの２つの測定をいずれの順序で行うことも可能であり、ディスプレイのすべての行のすべてのサブピクセルに対する第１の測定を、いかなるサブピクセルの第２の測定の前にも行うことができる。第１の電流は第２の電流より高くても低くてもよく、そのため、点６１０は点６１１を下回らずに上回ることができる。
【００４６】
ＥＬエミッター電圧は、経年変化効果及び温度の両方によって影響を受ける可能性がある。得られる測定値を、電流損失及び効率損失の両方を有効に補償するために、測定毎に温度変動に対して調整しなければならない。モデルシステムでは、周囲温度とＯＬＥＤ電圧との相関を取得し、式又はルックアップテーブルとして格納することができる。この関係の一例を図２に示す。この関係は、ＥＬエミッターの特徴付けに用いられる電流Ｉtestsuにおける通常の動作温度範囲にわたるＥＬエミッターの電圧を表す。例が曲線適合２によって示される関数を、それが各温度Ｔに対する代表的なＯＬＥＤ電圧を提供するため、以降、ＶｂｙＴ（Ｔ）と示す。基準測定が行われる製造環境における温度は、ＥＬエミッターの後続する測定が行われる消費者環境の温度とは異なる可能性がある。製造環境の温度Ｔ1を記録し、温度センサー６５（図３）を用いて測定サイクル中の環境の温度Ｔ2を測定することにより、温度によってもたらされる電圧変化を、図２及び以下の式を用いて計算することができる。
ΔＶoled_temp＝ＶｂｙＴ（Ｔ2）−ＶｂｙＴ（Ｔ1）                  （式３）
ここで、ΔＶoled_tempは周囲温度の変動によってもたらされるＯＬＥＤ電圧変化であり、Ｖｏｌｅｄ（Ｔ1）及びＶｏｌｅｄ（Ｔ2）は、工場環境及び消費者環境それぞれにおけるＥＬエミッター電圧である。そして、以下のように、温度に従って、第１のエミッター電圧測定値及び第２のエミッター電圧測定値を調整することができる。
Ｖ2a'＝Ｖ2a−ΔＶoled_temp                                    （式４ａ）
Ｖ2b'＝Ｖ2b−ΔＶoled_temp                                    （式４ｂ）
そして、必要な場合はいつでも、Ｖ2a及びＶ2bの代りにＶ2a'及びＶ2b'を用いることができる。好ましい実施形態では、第１のエミッター電圧信号Ｖ2aは、工場において温度Ｔ1で測定され、温度Ｔ2で測定される第２のエミッター電圧信号Ｖ2bのみが温度に対して調整される。
【００４７】
経年変化信号ΔＶ2（＝ΔＶOLED）もまた、以下のように温度に対して調整することができる。
ΔＶ2’＝ΔＶ2−ΔＶoled_temp                                  （式４ｃ）
必要な場合はいつでも、ΔＶ2の代りにΔＶ2’を用いることができる。
【００４８】
図６を参照すると、ＥＬエミッターの経年変化、この例ではＯＬＥＤの経年変化の効果のグラフによる図が示されている。経年変化していないＯＬＥＤの負荷線６０２は、経年変化する前のＯＬＥＤエミッターのＩ−Ｖ挙動を示す。経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３は、経年変化した後の同じＯＬＥＤエミッターのＩ−Ｖ挙動を示す。経年変化した線６０３は、経年変化していない線６０２のおよそ或るパーセントである。点６２１は、経年変化する前の試験電流６９２（Ｉtestsu）におけるＯＬＥＤ電圧Ｖ2a６３１、すなわち第１のエミッター電圧信号を示し、点６２２は、経年変化した後の試験電流６９２におけるＯＬＥＤ電圧Ｖ2b６３２、すなわち第２のエミッター電圧信号を示す。第１のエミッター電圧信号を経年変化した後とし、第２のエミッター電圧信号を経年変化する前とすることができることを留意されたい。
【００４９】
経年変化していないＯＬＥＤの負荷線６９２を、各サブピクセル、複数のサブピクセルを含むグループ、又はディスプレイ全体に対して特徴付けするか又は測定することができる。ディスプレイを、複数の空間又は色（たとえば赤、緑、青又は白）領域に分割することができ、それらの各々が、少なくとも１つの他の領域とは異なる経年変化していないＯＬＥＤの負荷線曲線を有することができる。経年変化していないＯＬＥＤの負荷線（複数可）６０２を、ディスプレイにより不揮発性メモリに、式の係数（複数可）として又はルックアップテーブル（複数可）で格納することができる。
【００５０】
経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３は、通常、経年変化していない負荷線６０２の或るパーセンテージである。経年変化していない負荷線６０２を、電圧を電流にマッピングする関数Ｏ＿Ｎｅｗ（Ｖ）として、経年変化した負荷線６０３を類似の関数Ｏ＿Ａｇｅｄ（Ｖ）として示すと、すべてのＶに対し
Ｏ＿Ａｇｅｄ（Ｖ）＝ガンマ＊Ｏ＿Ｎｅｗ（Ｖ）                        （式５）
となる。ガンマの値を、点６２２及び６２３を用いて計算することができる。点６２２は（Ｖ2b，Ｉtestsu）である。したがって、点６２３は（Ｖ2b，Ｏ＿Ｎｅｗ（Ｖ2b））である。したがって、ガンマは、
ガンマ＝Ｉtestsu／Ｏ＿Ｎｅｗ（Ｖ2b）                              （式６）
である。ガンマを用いることにより、経年変化した負荷線６０３の任意の点を、式５を用いて計算することができる。
【００５１】
図７Ｂの実施形態では、駆動トランジスタの負荷線と、したがって第１のトランジスタ電圧信号及び第２のトランジスタ電圧信号並びに第１の電流及び第２の電流とを、経年変化信号を提供する際に用いることにより、完全な補償を提供することができる。再び図６を参照すると、経年変化した後のＥＬサブピクセルの動作点は点６２４、すなわち駆動トランジスタの負荷線６０１及び経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３それぞれの交点である。式６によってガンマが確定されると、式５に従って経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３を計算することができる。そして、ニュートン法等、標準的な数学技法を用いて、経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３と駆動トランジスタ負荷線６０１との交点を見つけることができる。ニュートン法を用いるために、点６２１若しくは６２２又は別の点を、開始点として用いることができる。
【００５２】
一実施形態では、計算をより簡単にするために、システムの通常の動作電圧に近い経年変化していないＯＬＥＤの負荷線６０２の領域を選択し、その領域から線形近似を行うことができる。たとえば、点６２３と点６２１との間の領域を、線形適合６４１を用いて近似することができる。この選択を、製造時に又はディスプレイが動作している間に行うことができる。そして、線形適合６４１にガンマを乗算することにより、経年変化していないＯＬＥＤの負荷線６０３を近似することができる。代替的に、ガンマによる乗算の後に経年変化していないＯＬＥＤの負荷線６０３の領域の線形適合を行うことができる。たとえば、点６２２及び６２５は、線形適合６４２を用いて領域を画定することができる。経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３に対する線形適合が一度選択されると、数学の技術分野において既知であるように、その線形適合の、駆動トランジスタの負荷線６０１の線形適合６１２との交点。これは、ニュートン法とは対照的に、一般に解に収束するために２回以上の反復が必要である１ステップ動作である。
【００５３】
経年変化したＯＬＥＤの負荷線６０３と駆動トランジスタの負荷線６０１との交点６２４を、（Ｖds,aged，Ｉds,aged）として表わすことができる。元の動作点、すなわち経年変化していないＯＬＥＤの負荷線６０２と駆動トランジスタの負荷線６０１との交点６２１を、（Ｖds,new，Ｉds,new）として表わすことができる。これらの交点を用いて、以下のように正規化された電流を計算することができる。
Ｉnorm＝Ｉds,aged／Ｉds,new                                  （式７ａ）
Ｉnormを、ＥＬサブピクセルに対する経年変化信号とすることができ、それは、抵抗（順方向電圧）を含むＥＬエミッターの特徴を表すことができる。この例では、Ｉds,newを試験電流６９２に等しいものとして示し、Ｉds,agedを電流６９３として示す。しかしながら、試験電流Ｉtestsu６９２及びＩds,newが等しい必要はないことを留意されたい。本発明では、Ｉtestsuの何らかの特定の値が必要である。上記式２で計算されたΔＶ2を、ＥＬサブピクセルに対する経年変化信号とすることができ、それは、後述するように、効率を含むＥＬエミッターの特徴を表すことができる。
【００５４】
ＥＬエミッター抵抗（電圧）の変化を補償するために、上記で図７ａに示すように、正規化された電流を用い、この図では、Ｉnormはその元の電流に対する正規化された電流を表す。
【００５５】
ＥＬエミッター５０に対して所定の積算量の電流を提供するように時間が調整されるデジタル駆動システムでは、ＥＬエミッターに対してオンの時間の長さを増大させることにより、電流の低減を補正することができる。以下のように、要求された元のオン時間に対する倍率として、Ｉnormの逆数が用いられる。
ｔI_comp＝（１／Ｉnorm）・ｔdata                                （式８）
ここで、ｔI_compは、ＥＬエミッター５０を流れる電流の変化を補正するためのＥＬエミッター５０のオン時間を表し、ｔdataは、ＥＬエミッターが新しかった場合に所望の発光の量に対応するオン時間である。たとえば、経年変化した電流がその元の値の０．５（すなわち５０％）であることが分かった場合、Ｉnormは０．５であり、そのため、ｔI_compは、元のオン時間ｔdataの２倍であることが分かる。
【００５６】
ＥＬエミッター効率の変化を補償するために、ＥＬエミッター電圧変化ΔＶ2が用いられる。任意の所定の時点におけるＥＬエミッター効率を、必要な場合は経年変化プロセスによってもたらされた変化のみを表すように温度に対して調整されたΔＶ2と、ＥＬエミッター効率との関係を理解することによって確定することができる。この関係をＥｂｙＶ（ΔＶ）と示す。したがって、正規化された効率Ｅnormを以下のように計算することができる。
Ｅnorm＝ＥｂｙＶ（ΔＶ2）                                    （式７ｂ）
ここで、ΔＶ2は式２において計算されるものである。
【００５７】
図１は、所定のＯＬＥＤデバイスに対するこの関係の一例を示す。たとえば、図１では、ＥＬエミッター５０がその新たな値から電圧が０．３Ｖシフトした（ΔＶ2＝０．３）ことが分かった場合、それが、新しかったときに放出していた光の量の７７％を放出していると推測することができる。電流とルミナンスとの関係は概して線形である。新しかったときと同じ量の光を放出するために、ＥＬエミッター５０には、オン時間における正規化された効率の逆数が提供される。したがって、ＥＬエミッター５０は、経年変化する前の時間の長さのたとえば１／０．７７≒１．３倍の時間アクティブにされる。ＥＬエミッター５０のオン時間のこうした増大を得るためのパルス幅変調信号の調整を、プロセッサ１９０によりドライバー回路１５５を用いて行うことができる。以下の式を用いて、補償されたオン時間が計算される。
ｔE_Comp＝（１／Ｅnorm）・ｔdata                                （式９）
この式では、ｔE_Compは、ＥＬ効率の変化を補正するために必要なＥＬエミッター５０のオン時間を表し、Ｅnormは、式７ｂで計算された経年変化したＥＬエミッターの効率であり、ｔdataは、ＥＬエミッターが新しかったときの所望の発光の量に対応するオン時間である。
【００５８】
上記説明では、電流及び効率の損失の補償を別個に説明した。本発明の一実施形態では、２つの補償を組み合わせることにより、単一の選択されたオン時間がもたらされる。ここでは、光出力が元の値に戻されることが示されるが、これは必須ではないことを留意されたい。たとえば、温度がシフトしたとき、温度がＥＬエミッター全体に等しく影響を与えると想定して、ディスプレイ全体をシフトさせることができる。
【００５９】
図８に戻ると、補償プロセスの第１のステップは、積算された時間及び電流が経時的に一定であるようにＥＬエミッターを駆動することである。式８は、ＥＬエミッターが、新しかったときに全電流量を流して駆動されていたと推定される元の時間の長さの調整を計算するための方法を提供する。効率補償に対して、式９は、ＥＬエミッターが、所定量の積算された時間及び電流で完全に駆動されるものと想定する。経年変化が発生し、式８で述べたように、こうした積算された時間−電流を得るために必要な時間が変化した後、式９は以下のようになる。
ｔfull_comp＝（１／Ｅnorm）・ｔI_comp                        （式１０）
式１０において、ｔfull_compは、ＥＬエミッターの電流及び効率損失を完全に補償するために必要な時間の長さを表し、Ｅnormは、ＥＬエミッターの正規化された効率を表し、ｔI_compはＥＬエミッター電流における損失を補償するために必要なオン時間を表す。Ｅnormを、ＥＬサブピクセルに対する経年変化信号とすることができ、それは、ＥＬエミッターの効率を含むＥＬエミッターの特徴を表す。上記説明で用いた値の例に戻ると、完全に補償するために必要な時間信号に対する調整を計算することができる。まず、５０％であると想定される、電流の損失により、補償するために、駆動時間の長さの２倍の調整が必要であることが分かった。したがって、ｔI_comp＝２・ｔdataである。正規化された効率は０．７７であることが分かり、それは、完全な駆動能力を想定して、駆動時間の１．３倍というおよその倍率を必要とすることが確定された。そして、式１０を用いるこれらの２つの倍率の組合せにより、ｔfull_comp＝２．６・ｔdataとなる。完全に補償するために、ＥＬエミッターに対する経年変化信号は、ＥＬエミッターの抵抗及び効率を表すためにＩnorm及びＥnormの両方を含むことができる。したがって、経年変化信号を、２．６、１／２．６又は組（０．５，０．７７）若しくは（２，１．３）、又は何らかの組合せとすることができる。
【００６０】
ＥＬサブピクセル６０の動作中、ＥＬエミッターが光を放出している所定のフレームの間、時間の長さｔdataに対応する入力信号を受け取る（ステップ３７５）。入力信号を、デジタルコード値、線形輝度、アナログ電圧、又は当該技術分野において既知である他の形態とすることができる。そして、経年変化信号及び入力信号を用いて、上記式１０に従って、選択されたオン時間ｔfull_compを計算することができる。そして、選択されたオン時間を用いて、対応する補償された駆動信号を生成することができる（ステップ３８０）。
【００６１】
たとえば、サブフレーム持続時間の比が８：４：２：１である４ビットデジタル駆動システムでは、入力信号Ｉ及び補償された駆動信号Ｄは４ビットコード値ｂ3ｂ2ｂ1ｂ0であり、各ｂxは、持続時間比２x-1（たとえばｂ3は８）に対応している。したがって、入力信号は、フレームの０／１５（Ｉ＝００００2、下付き文字は、数が表される基数である）からフレームの１５／１５（１００％）（Ｉ＝１１１１2）までのｔdata値を指定する。式１０を用いてｔdataから計算された、選択されたオン時間ｔfull_compを１／１５の最も近い倍数に丸めて、１５で乗算することにより、対応する駆動信号が形成される。たとえば、Ｉ＝３10（０００１2）である場合、ｔdata＝３／１５＝０．２である。上記例を用いると、ｔfull_comp＝２．６・ｔdata＝０．５２である。１／１５（＝０．０６７）の倍数の最も近い値に丸めることにより、それは８／１５＝０．５３３となり、そのためＤ＝８10＝１０００2となる。ｔfull_comp＞１．０、この例ではたとえば９10（ｔfull_comp＝１．５６≒２３／１５）に対するＩの値を、Ｄの最大値（たとえば１１１１2）に留めることができる。本発明で、デジタル駆動技術分野において既知であるオン時間から駆動信号への他の変換を採用することも可能である。補償された駆動信号を、たとえば、プロセッサ１９０により、ルックアップテーブル、区分的線形関数、又は当該技術分野において既知である他の技法を用いて計算することができる。代替的に、補償が１つの効果に対してのみ望まれる場合、ｔI_comp又はｔE_compを選択されたオン時間として用いることができる。
【００６２】
ドライバー回路１５５を用いて、選択された駆動電圧を、補償された駆動信号Ｄに対応する選択されたオン時間に対する駆動トランジスタのゲート電極に提供する（ステップ３８５）。この選択されたオン時間を、上述したように複数のアクティブ化サブフレームに分割することができる。選択されたオン時間サブピクセルをアクティブにすることにより、上述した計算に従ってＥＬエミッターの特徴（たとえば電圧及び効率）の変動が補償される。
【００６３】
複数のＥＬサブピクセルを有するＥＬディスプレイを補償するとき、上述したように、各サブピクセルを測定して、それぞれのサブピクセルに対して複数の第１のエミッター電圧信号及び第２のエミッター電圧信号が提供される。各サブピクセルに対するそれぞれの経年変化信号は、同様に上述したように、対応する第１のエミッター電圧信号及び第２のエミッター電圧信号を用いて提供される。各サブピクセルに対する対応する入力信号が受け取られ、対応する経年変化信号を用いて、対応する補償された駆動信号が上述したように計算される。複数のサブピクセルにおける各サブピクセルに対応する補償された駆動信号は、上述したように、ドライバー回路１５５を用いてそのサブピクセルのゲート電極に提供される。これにより、複数のＥＬサブピクセルにおける各ＥＬエミッターの特徴の変化を補償することができる。図７Ｂの実施形態では、各トランジスタに対してそれぞれの第１のトランジスタ電圧信号及び第２のトランジスタ電圧信号を測定し、複数のＥＬサブピクセルの各々に対して対応する経年変化信号を生成する際に用いることができる。
【００６４】
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）を含むディスプレイにおいて利用される。そのようなディスプレイを製造するために、有機発光ディスプレイの数多くの組み合わせ及び変形を用いることができる。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。
【００６５】
本発明を、特に、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で変形及び変更を行うことができることが理解されよう。たとえば、図４に示す実施形態は、非反転ＮＭＯＳサブピクセルである。本発明で、当該技術分野において既知である他の構成を採用することができる。ＥＬエミッター５０を、ＯＬＥＤエミッター又は当該技術分野において既知である他のエミッタータイプとすることができる。駆動トランジスタ７０及び他のトランジスタ（８０、９０）を、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）若しくはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）トランジスタ、又は当該技術分野において既知である別のタイプのトランジスタとすることができる。各トランジスタ（７０、８０、９０）は、Ｎチャネル又はＰチャネルとすることができ、ＥＬエミッター５０は、駆動トランジスタ７０に反転配置又は非反転配置で接続することができる。当該技術分野において既知である反転構成では、第１の電源及び第２の電源の極性が逆になり、ＥＬエミッター５０は、駆動トランジスタから離れる方向ではなくそれに向かう方向に電流を伝導する。したがって、本発明の電流源１６０は、ＥＬエミッター５０に電流を引き込むために、負電流を吐き出し（source）、すなわち電流シンクとして挙動する。同様に、電流シンク１６５は、駆動トランジスタ７０に電流を流すために、負電流を吸い込み（sink）、すなわち電流源として挙動する。
【００６６】
デジタル駆動方式の変形及び変更が存在することができ、また、本発明の趣旨及び範囲内にある。たとえば、各サブピクセルのオン時間を、サブフレームに分割するのではなく連続的とすることもできるし、サブフレームをさまざまな順序とすることもできる。当該技術分野において既知であるように、より長いサブフレームを複数のサブウィンドウに分割することができる。
【００６７】
本発明を、特にそのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で変形及び変更を行うことができることが理解されよう。
【符号の説明】
【００６８】
２  曲線適合
１０  ＥＬディスプレイ
２０  選択線
３０  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  ＥＬエミッター
６０  ＥＬサブピクセル
６５  温度センサー
７０  駆動トランジスタ
７５  キャパシタ
８０  読出しトランジスタ
８５  入力信号
９０  選択トランジスタ
９５  制御線
１１０  第１のスイッチ
１２０  第２のスイッチ
１３０  第３のスイッチ
１３１  第４のスイッチ
１４０  第１の電圧供給原
１５０  第２の電圧供給原
１５５  ドライバー回路
１６０  電流源
１６５  電流シンク
１７０  電圧測定回路
１８０  ローパスフィルター
１８５  アナログ／デジタルコンバーター
１９０  プロセッサ
１９５  メモリ
３１０  ステップ
３１５  ステップ
３２０  ステップ
３２２  ステップ
３２５  ステップ
３３０  判断ステップ
３３２  判断ステップ
３３５  判断ステップ
３４０  ステップ
３４５  ステップ
３５０  ステップ
３５５  判断ステップ
３６０  判断ステップ
３７０  ステップ
３７５  ステップ
３８０  ステップ
３８５  ステップ
４１０  軸
４２０  フレーム期間
４３０  軸
４４０  サブフレーム
４５０  サブフレーム
４６０  サブフレーム
４７０  サブフレーム
６０１  駆動トランジスタの負荷線
６０２  経年変化していないＯＬＥＤの負荷線
６０３  経年変化したＯＬＥＤの負荷線
６１０  点
６１１  点
６２１  点
６２２  点
６２３  点
６２４  点
６２５  点
６３１  電圧
６３２  電圧
６４０  線形適合
６４１  線形適合
６４２  線形適合
６８０ａ  電圧間隔
６８０ｂ  電圧間隔
６８１ａ  電流間隔
６８１ｂ  電流間隔
６９０  第１の電流
６９１  第２の電流
６９２  試験電流
６９３  経年変化した電流
【図１】
0005347033.tif 000002
【図２】
0005347033.tif 000003
【図３】
0005347033.tif 000004
【図４】
0005347033.tif 000005
【図５】
0005347033.tif 000006
【図６】
0005347033.tif 000007
【図７Ａ】
0005347033.tif 000008
【図７Ｂ】
0005347033.tif 000009
【図８】
0005347033.tif 000010