JP2011508260A - アナログトランジスタ駆動信号により補償されるエレクトロルミネセント・ディスプレイ - Google Patents

Abstract

ＥＬデバイスに電流を印加する駆動回路の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する装置であって、駆動回路は、駆動トランジスタの第１の供給電極に電気的に接続される電圧源と、駆動トランジスタの第２の供給電極に電気的に接続されるＥＬデバイスとを有し、第１の供給電極、及び第２の供給電極を、異なった時間に流れる電流を測定して、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を示す経年劣化信号を提供する測定回路と、線形コード値を提供する手段と、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を補償するために、経年劣化信号に応じて、線形コード値を変更する補償器と、駆動トランジスタのゲート電極を駆動するために、変更線形コード値に応じて、アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出す線形ソースドライバと、を有する装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、エレクトロルミネセント・デバイスを介して電流を供給する駆動トランジスタに印加されるアナログ信号の制御に関する。

フラットパネル・ディスプレイは、演算、娯楽、及び通信のための情報ディスプレイとして、大いに興味を引く。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ、organic light-emitting diode）技術などのエレクトロルミネセント（ＥＬ）・フラットパネル・ディスプレイ技術は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などの他の技術に対して、色域、色彩、輝度、及び消費電力において利益をもたらす。しかしながら、ＥＬディスプレイは、時間に伴う性能劣化に悩まされる。ディスプレイの寿命に亘って、高い画質を提供するためには、この劣化を補償しなければならない。

一般的に、ＥＬディスプレイは、同一のサブ画素のアレイを有する。サブ画素はそれぞれ、駆動トランジスタ（一般的には薄膜であり、ＴＦＴである）、及び実質的に光を発光する有機ダイオードであるＥＬデバイスを有する。ＥＬデバイスの光出力は、デバイスを流れる電流にほぼ比例するので、一般的に駆動トランジスタは、ゲート‐ソース電圧Ｖｇｓに応答する電圧制御電流源として構成される。ＬＣＤディスプレイで使用されるソースドライバと類似するソースドライバは、駆動トランジスタに制御電圧を提供する。ソースドライバは、所望のコード値ステップ７４をアナログ電圧ステップ７５に変換して、駆動トランジスタを制御する。ビット深度がより大きい線形ソースドライバが利用可能になりつつあるが、一般的には、コード値と、電圧との間の関係は、非線形である。非線形コード値と電圧との関係は、ＯＬＥＤでは、ＬＣＤの特徴的なＳ形状（米国特許第４８９６９４７号などに示される）とは異なる形状を有するが、必要なソースドライバ電極は、２つの技術の間で非常に類似する。ＬＣＤソースドライバと、ＥＬソースドライバとの間の類似性に加えて、ＬＣＤディスプレイと、ＥＬディスプレイとは、一般的に同一の基板に製造される。すなわち、米国特許第５０３４３４０号において、Tanakaらが教示するように、アモルファスシリコン（ａ‐Ｓｉ）である。アモルファスＳｉは、高価ではなく、かつ大型ディスプレイにおける処理が容易である。

〔劣化のモード〕
しかしながら、アモルファスシリコンは、準安定である。すなわち、時間とともにａ‐Ｓｉ ＴＦＴのゲートに電圧バイアスが印加されて、しきい値電圧（Ｖｔｈ）がシフトすることによって、Ｉ−Ｖカーブがシフトする（Kagan & Andry, ed. Thin-film Transistors. New York: Marcel Dekker, 2003. Sec. 3.5, pp. 121-131）。一般的にＶｔｈは、順バイアスの下で時間とともに増加するため、平均的には、Ｖｔｈシフトは、時間とともにディスプレイが薄暗くなる原因になるであろう。

ａ‐Ｓｉ ＴＦＴの不安定性に加えて、現在のＥＬデバイス自体に不安定性を有する。例えばＯＬＥＤデバイスにおいて、電流がＯＬＥＤデバイスを流れるときに、ＯＬＥＤデバイスの順電圧（Ｖｏｌｅｄ）が時間とともに増加し、効率（一般的にｃｄ／Ａで測定される）が低下する（Shinar, ed. Organic Light-Emitting Devices: a survey. New York: Springer-Verlag, 2004. Sec. 3.4, pp. 95-97）。定電流で駆動するときでも、効率の損失によって、時間とともにディスプレイが平均的に薄暗くなる。さらに、一般的なＯＬＥＤディスプレイの構成では、ＯＬＥＤは、駆動トランジスタのソースに取り付けられる。この構成では、Ｖｏｌｅｄが増加することにより、トランジスタのソース電圧が昇圧し、Ｖｇｓが低くなるので、ＯＬＥＤデバイスを流れる電流（Ｉｏｌｅｄ）が減少するために、時間とともに薄暗くなる原因になる。

これら３つの効果（Ｖｔｈシフト、ＯＬＥＤ効率の損失、及びＶｏｌｅｄ上昇）によって、ＯＬＥＤサブ画素はそれぞれ、ＯＬＥＤデバイスを流れる電流に比例する割合で、時間とともに輝度を失うことになる。（Ｖｔｈシフトが１次的な効果であり、Ｖｏｌｅｄシフトが２次的な効果であり、ＯＬＥＤ効率の損失が３次的な効果である）したがって、時間とともにディスプレイが薄暗くなり、より多くの電流によって駆動されることになるこれらのサブ画素は、より早く光が弱まるであろう。この示差的な経年劣化（differential aging）によって、好ましくない可視的な焼付けがディスプレイに生ずることになる。ますます多くの放送局がコンテンツ上の固定位置にロゴを連続的に重ね合わせるなどするために、示差的な経年劣化は、今日深刻化する問題である。一般的に、ロゴは、周囲のコンテンツよりも明るいので、ロゴ内の画素は、周囲のコンテンツよりも早く経年劣化し、そのロゴを含まないコンテンツを見るときに可視的なロゴの負電極画の複写が作られる。一般的にロゴは、高い空間周波数のコンテンツを含む（例えばＡＴ＆Ｔ（登録商標）の球体）ので、１つのサブ画素が、激しく経年劣化する一方、近接するサブ画素は、軽く劣化するだけである。したがって、好ましくない可視的な焼付けを除去するために、画素はそれぞれ、別々に経年劣化を補償しなければならない。

〔先行技術〕
これら３つの効果の１つ、又は２つ以上を補償することが公知である。１次的効果であり、印加するバイアスで改善可能であるＶｔｈシフト（Mohan et al., "Stability issues in digital circuits in amorphous silicon technology," Electrical and Computer Engineering, 2001, Vol. 1, pp. 583-588）を考慮すると、補償スキーマは、一般的に４つのグループに分割される。画素内の補償、画素内の測定、パネル内の測定、及び逆バイアスである。

画素内のＶｔｈ補償スキーマでは、Ｖｔｈシフトが生じるときにＶｔｈシフトを補償するために、それぞれのサブ画素に付加回路が加えられる。Leeらによる「新たなａ−Ｓｉａ：しきい値電圧の劣化を補償するＨ ＴＦＴ画素設計（"A New a-Si:H TFT Pixel Design Compensating Threshold Voltage Degradation of TFT and OLED", SID 2004 Digest, pp. 264-274）」は、所望のデータ電圧を印加する前に、サブ画素の記憶キャパシタにそれぞれのサブ画素のＶｔｈを記憶することによって、Ｖｔｈを補償する７トランジスタ‐１キャパシタ（７Ｔ１Ｃ）サブ画素回路を教示する。このような方法では、Ｖｔｈシフトは、補償されるが、Ｖｏｌｅｄ上昇、又はＯＬＥＤ効率の損失は、補償できない。これらの方法は、従来の２Ｔ１Ｃ電圧駆動サブ画素回路と比較して、サブ画素がより複雑になり、かつサブ画素回路の大きさを大きくする必要がある。サブ画素がより複雑になることによって、生産量が減少する。微細な形状が必要となるので、組立誤差に対して脆弱になるためである。具体的には、一般的な裏面発光構造において、サブ画素回路全体の大きさが大きくなることにより、消費電力が増加する。発光するそれぞれのサブ画素の割合、すなわち開口率が減少するためである。ＯＬＥＤの発光は、固定電流における領域に比例するので、開口率が小さいＯＬＥＤデバイスは、大きな開口率を有するＯＬＥＤと同一の輝度を作り出すために、より大きな電流が必要である。さらに、小さな領域に大きな電流を流すことにより、ＯＬＥＤデバイスの電流密度が大きくなるので、Ｖｏｌｅｄ上昇と、ＯＬＥＤ効率の損失とが加速される。

画素内測定Ｖｔｈ補償スキームは、それぞれのサブ画素に付加回路を加えて、Ｖｔｈシフトを示す値を測定することを可能にする。次いでパネル外の回路は、測定結果を処理し、それぞれのサブ画素の駆動を調整して、Ｖｔｈシフトを補償する。例えば、米国特許出願第２００６／０２７３９９７（Ａ１）号において、Nathanらは、所与の電圧条件の下での電流、又は所与の電流条件の電圧のいずれか一方として、ＴＦＴ劣化データを測定することが可能な４トランジスタ画素回路を教示する。米国特許第７１９９６０２号において、Naraらは、検査インタコネクトをディスプレイに付加し、かつスイッチングトランジスタに検査インタコネクトを接続するスイッチングトランジスタを、ディスプレイのそれぞれの画素に付加することを教示する。米国特許第６５１８９６２号において、Kimuraらには、ディスプレイのそれぞれの画素に補正ＴＦＴを付加して、ＥＬ劣化を補償することを教示する。これらの方法は、画素内Ｖｔｈ補償スキームの不利な点を共有するが、一部は、Ｖｏｅｌｄシフト、又はＯＬＥＤ効率の損失をさらに補償できる。

逆バイアスＶｔｈ補償スキームは、逆電圧の一部の形式を使用して、Ｖｔｈをある開始点に戻す。この方法は、Ｖｏｌｅｄ上昇、又はＯＬＥＤ効率の損失を補償できない。例えば、米国特許第７１１６０５８号において、Loらは、アクティブマトリクス画素回路の記憶キャパシタの基準電圧を調整して、それぞれのフレームの間の駆動トランジスタを逆バイアスすることを教示する。フレーム内部、又はフレーム間に逆バイアスを印加することによって、可視的なアーチファクトを防止するが、デューティサイクルが減少することによって、ピーク輝度が減少する。逆バイアス方法は、画素内補償方法よりも消費電力の増加を低減しながら、パネルの平均的なＶｔｈシフトを補償できるが、より複雑な外部電源供給が必要であり、画素回路、又は信号線を付加する必要がある可能性があり、他の画素よりも光の弱まりが大きい画素を個々に補償できない可能性がある。

Ｖｏｌｅｄシフト、及びＯＬＥＤ効率の損失を考慮すると、Arnoldらによる米国特許第６９９５５１９号は、ＯＬＥＤデバイスの経年劣化を補償する方法の一例である。この方法は、デバイスの輝度の全体的な変化は、ＯＬＥＤエミッタの変化により生じると仮定する。しかしながら、回路の駆動トランジスタをａ−Ｓｉで形成されるとき、この仮定は有効ではない。使用に伴ってトランジスタのしきい値も変化するためである。このため、Arnoldの方法は、トランジスタが経年劣化効果を示す回路においては、サブ画素の経年劣化の完全な補償を提供することはないであろう。また、逆バイアスなどの方法を使用して、ａ‐Ｓｉトランジスタのしきい値電圧シフトを軽減するとき、ＯＬＥＤ効率の損失の補償は、逆バイアス効果の適当な追跡／予測、若しくはＯＬＥＤ電圧の変化、又はトランジスタしきい値電圧の変化の直接的な測定なしには、信頼性が低くなる可能性がある。

例えば米国特許第６４８９６３１号において、Youngらにより教示されるように、補償の他の方法では、それぞれの画素の光出力を直接測定する。この方法は、３つの経年劣化の全ての要因による変化を補償できるが、非常に高精度な外部光センサが必要であるか、又はそれぞれの画素に統合される光センサが必要になる。外部光センサは、デバイスの価格、及び複雑さを付加する一方、統合光センサは、サブ画素がより複雑になり、電子回路の大きさが大きくなるとともに、付随する性能が低下する。

現在のＶｔｈ補償スキームは、欠点を有しないものはなく、Ｖｏｌｅｄ上昇、又はＯＬＥＤ効率の損失を補償するものは、ほとんどない。それぞれのサブ画素のＶｔｈシフトを補償するものは、パネルの複雑さ、及び生産量の低下の代償として、行われる。したがって、これらの難点を克服して、ＥＬパネルの劣化を補償し、ＥＬディスプレイパネルの全体的な寿命に亘る好ましくない可視的な焼付けを防止するために、補償を改善することへのニーズが引き続き存在する。

本発明に従って、ＥＬデバイスに電流を印加する駆動回路の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する装置であって、駆動回路は、駆動トランジスタの第１の供給電極に電気的に接続される電圧源と、駆動トランジスタの第２の供給電極に電気的に接続されるＥＬデバイスとを有し、
ａ）第１の供給電極、及び第２の供給電極を、異なった時間に流れる電流を測定して、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を示す経年劣化信号を提供する測定回路と、
ｂ）線形コード値を提供する手段と、
ｃ）駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を補償するために、経年劣化信号に応じて、線形コード値を変更する補償器と、
ｄ）駆動トランジスタのゲート電極を駆動するために、変更線形コード値に応じて、アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出す線形ソースドライバと、
を有する装置を提供する。

また、ＥＬデバイスに電流を印加する駆動回路の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する方法であって、駆動回路は、駆動トランジスタの第１の供給電極に電気的に接続される電圧源と、駆動トランジスタの第２の供給電極に電気的に接続されるＥＬデバイスとを有し、
ａ）第１の供給電極、及び第２の供給電極を、異なった時間に流れる電流を測定して、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を示す経年劣化信号を提供するステップと、
ｂ）線形コード値を提供するステップと、
ｃ）駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を補償するために、経年劣化信号に応じて、線形コード値を変更するステップと、
ｄ）駆動トランジスタのゲート電極を駆動するために、変更線形コード値に応じて、アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出すステップと、
を有する方法を提供する。

さらに、ＥＬパネルの複数のＥＬサブ画素の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する装置であって、第１の電圧源と、第２の電圧源と、複数のＥＬサブ画素とをＥＬパネルに有し、駆動回路のＥＬデバイスは、それぞれのＥＬサブ画素のＥＬデバイスに電流を印加し、駆動回路はそれぞれ、第１の電圧源に電気的に接続される第１の供給電極と、ＥＬデバイスの第１の電極に電気的に接続される第２の供給電極とを有する駆動トランジスタを有し、ＥＬデバイスはそれぞれ、第２の電圧源に電気的に接続される第２の電極を有し、改良点は、
ａ）第１の電圧源、及び第２の電圧源を、異なった時間に流れる電流を測定して、サブ画素の駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を示すそれぞれのサブ画素の経年劣化信号を提供する測定回路と、
ｂ）それぞれのサブ画素の線形コード値を提供する手段と、
ｃ）それぞれのサブ画素の駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を補償するために、経年劣化信号に応じて、線形コード値を変更する補償器と、
ｄ）駆動トランジスタのゲート電極を駆動するために、変更線形コード値に応じて、アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出す線形ソースドライバと、
を有する装置を提供する。

本発明は、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する効果的な方法を提供する。補償を実行するために、１つの測定のみが必要である。いずれのアクティブマトリクスのバックプレーンに提供可能である。制御信号の補償は、補償を線形電圧領域にできるように、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して、非線形から線形に信号を変更することによって、単純化されている。本発明は、複雑な画素回路、又は外部の測定デバイスを必要とせずに、Ｖｔｈシフト、Ｖｏｌｅｄシフト、及びＯＬＥＤ効率の損失を補償する。本発明は、サブ画素の開口率を減少させない。本発明は、パネルの通常動作には影響を与えない。

本発明を実施する制御システムのブロックを概略的に示す図である。 図１のブロックのより詳細な形の回路を概略的に示す図である。 典型的なＯＬＥＤパネルを概略的に示す図である。 理想的な条件の下で図２の測定回路を動作させるタイミングを概略的に示す図である。 サブ画素の自己発熱によるエラーを有する図２の測定回路を動作させるタイミングを概略的に示す図である。 経年劣化していないサブ画素、及び経年劣化し、Ｖｔｈシフトを示すサブ画素のＩ−Ｖ特性曲線を示す図である。 経年劣化していないサブ画素、及び経年劣化し、Ｖｔｈシフトと、Ｖｏｌｅｄシフトとを示すサブ画素のＩ−Ｖ特性曲線を示す図である。 図１の補償器の上位レベルのデータフローを概略的に示す図である。 補償器の詳細なデータフローの（２つの部分の）第１の部分を概略的に示す図である。 補償器の詳細なデータフローの（２つの部分の）第２の部分を概略的に示す図である。 領域変換ユニットと、補償器の効果を示すジョーンズダイアグラムである。 補償測定の頻度を時間とともに表すプロットを示す図である。 パーセント電流の関数としてパーセント効率を表すプロットを示す図である。 本発明に従う駆動回路の詳細な回路を示す図である。

本発明の上述の目的、特徴、及び利点、並びに他の目的、特徴、及び利点は、以下の説明、及び図面を併せて理解するときに、より明確になるであろう。ここで、図面に共通する同一の特徴を示すために、可能な限り同一の符号が使用されている。

本発明は、アクティブマトリクスＥＬディスプレイパネルの駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの劣化を補償する。１つの実施形態において、アクティブマトリクスＯＬＥＤパネルの全てのサブ画素のＶｔｈシフト、Ｖｏｌｅｄシフト、及びＯＬＥＤ効率の損失を補償する。パネルは、１つ、又は２つ以上のサブ画素をそれぞれが備える複数の画素を有する。例えば、それぞれの画素は、赤色のサブ画素、緑色のサブ画素、及び青色のサブ画素を有してもよい。それぞれのサブ画素は、光を発光するＥＬデバイスと、周囲の電子機器とを有する。サブ画素は、パネルの最も小さなアドレス可能な素子である。ＥＬデバイスは、ＯＬＥＤデバイスにできる。

以下の議論において、まずシステム全体を考察する。次いで、サブ画素の電気的な詳細に進んだ後に、１つのサブ画素の測定、及び複数のサブ画素を測定するタイミングの電気的な詳細に進む。次に、補償器が、測定結果を使用する方法を対象とする。最後に、本システムが、消費者製品などにおいて工場から寿命末期まで、１つの実施形態において実施される方法が説明される。

〔概説〕
図１において、本発明に係る全体的なシステム１０のブロックを概略的に示す。非線形入力信号１１は、ＥＬパネル上に数あるＥＬサブ画素の１つであるＥＬサブ画素のＥＬデバイスからの特定の光強度を指令する。本信号１１は、ビデオデコーダ、画像処理経路、又は他の信号源から生成されてもよく、デジタル、又はアナログでよく、非線形コード化され、又は線形コード化されてもよい。例えば、非線形入力信号は、ｓＲＧＢコード値ステップ（sRGB code value step）７４、又はＮＴＳＣ輝度電圧ステップ（MTSC luma voltage step）７５にしてもよい。どのようなソース、及びフォーマットであっても、好適には、信号は、コンバータ１２によってデジタルフォーマットに変換できるとともに、線形電圧などの線形領域に変換できる。これは、以下の「領域間共通処理、及びビット深度（Cross-domain processing, and bit depth）」において、さらに説明されることになるであろう。ルックアップテーブル、又はＬＣＤソースに類似する機能は、この変換を実行できる。変換の結果は、指令駆動電圧（commanded drive voltage）を示すことができる線形コード値にすることになるであろう。

補償器１３は、ＥＬサブ画素からの特定の指令光強度に対応できる線形コード値を取り込む。ＥＬサブ画素の駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの変動は、ＥＬサブ画素が、線形コード値に対応する指令光強度を概して作り出さなくなるであろうことをいう。補償器１３は、変更線形コード値を出力することにより、ＥＬサブ画素が、指令の強度を作り出すことになるであろう。補償器の動作は、以下の「実施」において、さらに説明されることになるであろう。

補償器１３からの変更線形コード値は、線形ソースドライバ１４に移動する。線形ソースドライバ１４は、デジタル‐アナログコンバータにできる。線形ソースドライバ１４は、変更線形コード値に対応する電圧にできるアナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出す。線形ソースドライバ１４は、線形になるように設計されるソースドライバにでき、若しくは近似的に線形な出力を作り出すように設定されるガンマ電圧を有する従来のＬＣＤソースドライバ、又はＯＬＥＤソースドライバにできる。後者の場合、線形性からのずれは、結果の質に影響を及ぼすことになるであろう。また、この線形ソースドライバ１４は、同一出願人による国際公報２００５／１１６９７１ Ａ１において、Kawabeが教示するように、時分割（デジタル駆動）ソースドライバにしてもよい。この場合、ソースドライバからのアナログ電圧は、補償器の出力信号に依存する時間量の光出力を指令する所定のレベルに設定される。それに対して、従来の線形ソースドライバは、（一般に全体フレームの）固定された時間量の補償器の出力信号に依存するレベルのアナログ電圧を提供する。線形ソースドライバは、１つ、又は２つ以上のアナログ駆動トランジスタ制御信号を同時に出力できる。本発明に係る１つの実施形態において、ＥＬパネルは、１つ、又は２つ以上のマイクロチップを備える線形ソースドライバを有し、マイクロチップはそれぞれ、ＥＬパネルのＥＬサブ画素の列の数に等しい数のアナログ駆動トランジスタ制御信号を同時に作り出すように、１つ、又は２つ以上のアナログ駆動トランジスタ制御信号を出力できる。

線形ソースドライバ１４が作り出すアナログ駆動トランジスタ制御信号は、ＥＬ駆動回路１５に提供されるが、ＥＬサブ画素に提供してもよい。この回路は、以下の「ディスプレイ素子の説明」において説明されることになるように、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスを有する。アナログ電圧が駆動トランジスタのゲート電極に提供されるとき、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスを電流が流れることによって、ＥＬデバイスが光を発光する。一般に、ＥＬデバイスを流れる電流と、出力デバイスの輝度との間には、線形の関係があり、駆動トランジスタに印加される電圧と、ＥＬデバイスを流れる電流との間には、非線形の関係がある。したがって、ＥＬデバイスがフレームの間に発光する光の合計量は、線形ソースデバイス１４の電圧の非線形関数にできる。

以下の「データ収集」においてさらに説明されることになるように、ＥＬ駆動回路を流れる電流は、特定の駆動条件の下で電流測定回路１６によって測定される。ＥＬサブ画素の測定電流は、指令駆動信号を調整するために必要な情報を補償器に提供する。これは、以下の「アルゴリズム」において、さらに説明されることになるであろう。

以下の「動作シーケンス」において、さらに説明されることになるように、本システムは、ＥＬパネルの動作寿命に亘りＥＬパネルの駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの変動を補償できる。

〔ディスプレイ素子の説明〕
図１０において、ＯＬＥＤデバイスなどのＥＬデバイスに電流を印加する駆動回路１５を示す。駆動回路１５は、アモルファスシリコン・トランジスタにしてもよい駆動トランジスタ２０１と、ＥＬデバイス２０２と、正電極にできる第１の電圧源２１１（「ＰＶＤＤ」）と、負電極にできる第２の電極２０６（「Ｖｃｏｍ」）とを有する。ＥＬデバイス２０２は、第１の電極２０７と第２の電極２０８とを有する。駆動トランジスタは、ゲート電極２０３と、駆動トランジスタのドレインにできる第１の供給電極２０４と、駆動トランジスタのソースにできる第２の供給電極２０５とを有する。アナログ駆動トランジスタ制御信号は、随意的には選択トランジスタ３６を介して、ゲート電極２０３に提供できる。アナログ駆動トランジスタ制御信号は、記憶キャパシタ１００２に記憶できる。第１の供給電極２０４は、第１の電圧源２１１に電気的に接続される。第２の供給電極は、ＥＬデバイス２０２の第１の電極２０７に電気的に接続される。ＥＬデバイスの第２の電極２０８は、第２の電圧源２０６に電気的に接続される。駆動トランジスタ２０１、及びＥＬデバイス２０２は、随意的な選択トランジスタ３６と、記憶キャパシタ１００２とともに、ＥＬパネルに典型的に存在する駆動回路の一部であるＥＬサブ画素を構成する。典型的には、電力供給は、ＥＬパネルの外に配置される。電気的な接続は、スイッチ、母線、導電性トランジスタ、若しくは電流経路を提供する能力を有する他のデバイス、又は構造にできる。

本発明に係る１つの実施形態において、第１の供給電極２０４は、ＰＶＤＤ母線１０１１を介して第１の電圧源２１１に電気的に接続され、第２の電極２０８は、薄板カソード１０１２を介して第２の電圧源２０６に電気的に接続され、アナログ駆動トランジスタ制御信号は、線形ソースドライバ１４がゲート電極２０３に提供する。

本発明は、アナログ駆動トランジスタ制御信号を駆動トランジスタのゲート電極に提供する。駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変化を補償する制御信号を提供するためには、その変動が既知でなければならない。変動は、駆動トランジスタの第１の供給電極、及び第２の供給電極を異なった時間に流れる電流を測定して、変動を表すアナログ信号を提供することによって、決定される。これは、以下に「アルゴリズム」において、詳細に説明されることになるであろう。経年劣化信号は、デジタル、又はアナログにできる。経年劣化信号は、電圧、又は電流で表すことができる。

図２において、図１に示す非線形入力信号１１、コンバータ１２、補償器１３、及び線形ソースドライバ１４を含む全体的なシステムとの関連で駆動回路１５を示す。上述のように、駆動トランジスタ２０１は、ゲート電極２０３、第１の供給電極２０４、及び第２の供給電極２０５を有する。ＥＬデバイス２０２は、第１の電極２０７、及び第２の電極２０８を有する。システムは、電圧源２１１、及び２０６を有する。なお、第１の電圧源２１１は、以下のカレントミラーユニットの説明を明確にするために、駆動回路１５の外に示される。

一般的にＦＥＴである駆動トランジスタ２０１、及びＥＬデバイス２０２の動作は、本質的に同一の電流が、第１の供給電極２０４と、第２の供給電極２０５と、ＥＬ電極２０７、及び２０８とを介して、第１の電圧源２１１から第２の電圧源２０６に流れるものである。したがって、電流は、このつながりのいずれかの点で測定できる。第１の電圧源２１１において、ＥＬパネルの外で電流を測定して、ＥＬサブ画素の複雑さを低減できる。１つの実施形態において、本発明は、カレントミラーユニット２１０と、相関２重サンプルユニット２２０と、アナログ‐デジタルコンバータ２３０とを使用する。これらは、以下に「データ補正」において、詳細に説明されることになるであろう。

図２に示す駆動回路１５は、Ｎチャネル駆動トランジスタ構造であり、かつ非反転ＥＬ構造である。この場合、ＥＬデバイス２０２は、トランジスタ２０１のソース２０５に接続され、ゲート電極２０３の電圧を高くすると、光出力を大きくするように指令され、電圧源２１１は、第２の電圧源２０６よりも高電位であるので、電流は、２１１から２０６に流れる。しかしながら、本発明は、Ｐチャネル駆動トランジスタ、又はＮチャネル駆動トランジスタ、及び非反転ＥＬデバイス、反転ＥＬデバイスのいずれの組み合わせに適用可能である。また本発明は、ＬＴＰＳ駆動トランジスタ、又はａ−Ｓｉ駆動トランジスタに適用可能である。

〔データ補正〕
〔ハードウェア〕
さらに図２を参照すると、パネル上の特別な電子機器に拠ることなしに、それぞれのＥＬサブ画素の電流を測定するために、本発明は、カレントミラーユニット２１０と、相関２重サンプル（ＣＤＳ）ユニット２２０と、アナログ‐デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２３０とを有する測定回路１６を採用する。

カレントミラーユニット２１０は、電圧源２１１に取り付けられるが、供給２１１、供給２０６、又はＥＬデバイス、並びに駆動トランジスタの第１の供給電極、及び第２の供給電極を通る電流経路の他のいずれかに取り付けることができる。これは、ＥＬデバイスに光を発光させる駆動電流の経路である。第１のカレントミラー２１２は、スイッチ２００を介してＥＬ駆動回路１５に駆動電流を供給し、出力２１３にミラー電流を作り出す。ミラー電流は、駆動電流と等しくできる。一般的に、ミラー電流は、駆動電流の関数にできる。例えば、ミラー電流は、複数の駆動電流にして、付加的な測定システム利得を提供できる。第２のカレントミラー２１４と、バイアス供給２１５は、バイアス電流を第１のカレントミラー２１２に印加して、測定結果が回路の寄生インピーダンスに影響されないように、第１のカレントミラーにおける電圧変動を低減する。また、この回路は、測定回路の電流引き込みにより、カレントミラーにおける電圧が変化することによって、測定されるＥＬサブ画素を流れる電流の変化を低減する。有利には、これは、電流に依存する駆動トランジスタ、端末における電圧を変化させる可能性がある簡素な感知抵抗などの他の電流測定の選択肢よりも、信号対雑音比が改良される。最終的には、電流‐電圧（Ｉ‐Ｖ）コンバータ２１６は、さらなる処理のために、第１のカレントミラーのミラー電流を電圧信号に変換する。Ｉ‐Ｖコンバータ２１６は、トランスインピーダンス増幅器、又はローパスフィルタを有してもよい。単一のＥＬサブ画素において、Ｉ‐Ｖコンバータの出力は、そのサブ画素の経年劣化信号にできる。以下に説明されるように、複数のサブ画素の測定では、測定回路は、経年劣化信号を作り出す電圧信号に応答する回路をさらに有してもよい。先に説明したように、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性が、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの動作によって時間とともに変化すると、Ｖｔｈ、及びＶｏｌｅｄは、変化することになるであろう。この結果として、測定電流、すなわち経年劣化信号は、これらの変動に応じて変化することになるであろう。これは、以下に「アルゴリズム」において、さらに説明されることになるであろう。

１つの実施形態において、第１の電圧源２１１は、＋１５ＶＤＣの電位を有し、第２の電力供給２０６は、−５ＶＤＣの電位を有し、バイアス供給２１５は、−１６ＶＤＣの電位を有することができる。バイアス供給２１５の電位は、全ての測定電流のレベルにおいて、安定したバイアス電流を提供するように、第１の電圧源２１１の電位に基づいて選択できる。

ＥＬサブ画素が測定されないとき、カレントミラーは、継電器、又はＦＥＴにできるスイッチ２００によって、パネルから電気的な接続を切断することができる。スイッチは、駆動トランジスタ２０１の第１の電極、及び第２の電極を流れる駆動電流の流れと測定回路との電気的な接続を選択的にできる。測定の間、スイッチ２００は、第１の電圧源２１１を第１のカレントミラー２１２に電気的に接続して、測定を可能にする。通常動作の間、スイッチ２００は、第１の電圧源２１１を第１のカレントミラーではなく、第１の供給電極に直接接続することによって、駆動電流の流れから測定回路を除去する。このため、測定回路は、パネルの通常動作には影響を与えることはない。また有利には、カレントミラー２１２、及び２１４のトランジスタなどの測定回路の構成素子は、動作電流でなく、測定電流のみのための大きさにできる。一般的に、通常動作は、測定よりも非常に大きな電流を引き出すので、これによって、測定回路の大きさ、及び価格の実質的な縮減が可能になる。

〔サンプリング〕
カレントミラーユニット２１０は、１つのＥＬサブ画素の回路の測定が可能である。複数のサブ画素の電流を測定するためには、１つの実施形態において、本発明は、標準的なＯＬＥＤソースドライバとともに使用可能なタイミングスキームを有する相関２重サンプリングを使用する。

図３を参照すると、本発明において有用なＥＬパネル３０は、３つの主要な構成要素を有する。すなわち、列線３２ａ、３２ｂ、及び３２ｃを駆動するソースドライバ３１と、行線３４ａ、３４ｂ、及び３４ｃを駆動するゲートドライブ３３と、サブ画素マトリクス３５とである。本発明に係る１つの実施形態では、ソースドライバ３１は、線形ソースドライバ１４にできる。なお、ソースドライバと、ゲートドライバとは、１つ、又は２つ以上のマイクロチップを有してもよい。なおまた、用語「行」、及び「列」は、ＥＬパネルのいずれの特定の方向をも示唆しない。サブ画素のマトリクスは、概して同一であり、かつ概して行、及び列のアレイに配列される複数のＥＬサブ画素を有する。ＥＬサブ画素はそれぞれ、ＥＬデバイス２０２を備える駆動回路１５を有する。駆動回路はそれぞれ、ＥＬデバイスに電流を印加し、選択トランジスタ３６と、駆動トランジスタ２０１とを有する。スイッチとして動作する選択トランジスタ３６は、行線、及び列線を駆動トランジスタ２０１に電気的に接続する。選択トランジスタのゲートは、適当な行線３４に電気的に接続され、選択トランジスタのソース電極、及びドレイン電極は、１つが、適当な列線３２に電気的に接続され、１つが、駆動トランジスタのゲート電極に接続される。ソースが、列線、又は駆動トランジスタのゲート電極のいずれに接続されても、選択信号の動作には影響しない。本発明の１つの実施形態において、サブ画素マトリクス３５のＥＬデバイス２０２はそれぞれ、ＯＬＥＤデバイスにしてもよく、サブ画素マトリクス３５の駆動トランジスタは、アモルファスシリコン・トランジスタにしてもよい。

また、ＥＬパネルは、第１の電圧源２１１と、第２の電圧源２０６とを有する。図１０を参照すると、電流は、駆動トランジスタの第１の供給電極２０４と、第１の電圧源２１１とを電気的に接続するＰＶＤＤ母線１０１１などによって、駆動トランジスタ２０１に供給できる。ＥＬデバイス２０２の第２の電極２０８と、第２の電圧源２０６とを電気的に接続する薄板カソード１０１２は、電流経路を完成することができる。明確にするために、図３を再び参照すると、電圧源２１１、及び２０６が、図３に示される。ここで、供給にサブ画素を接続する様々なスキーマとともに本発明を採用するように、電圧源２１１、及び２０６は、それぞれのサブ画素に接続できる。それぞれの駆動トランジスタの第２の供給電極２０５は、対応するＥＬデバイスの第１の電極２０７に電気的に接続できる。

図２に示すように、ＥＬパネルは、第１の電源供給２１１に電気的に接続される測定回路１６を有してもよい。この回路は、第１の電圧源と、第２の電圧源とを流れる電流を測定する。これは、キルヒホッフの法則と同様である。

本パネルの典型的な動作において、ソースドライバ３１は、列線３２に適当なアナログ駆動トランジスタ制御信号を駆動する。次いで、ゲートドライバ３３は、第１の行線３４ａを活性化し、適当な制御信号が選択トランジスタ３６を介して、適当な駆動トランジスタのゲート電極に通されて、これらのトランジスタに取り付けられたＥＬデバイス２０２に電流を印加する。次いで、ゲートドライバは、第１の行線３４ａを非活性にして、選択トランジスタを通った値を、他の行の制御信号が破損することを防止する。ソースドライバは、列線の次の行の制御信号を駆動し、ゲートドライバは、次の行３４ｂを活性化する。この処理は、全ての行で繰り返す。このように、パネル上の全てのサブ画素は、１度に１つの行に適当な制御信号を受信する。行時間（row time）は、１つの行線（３４ａなど）を活性化する時間と、次（３４ｂなど）を活性化する時間との間の時間である。行時間は、一般的に全ての行で一定である。

有利には、本発明に従って、この行ステップを使用して、１度に１つのサブ画素のみを活性化し、列を下方に動かす。図３を参照して、列３２ａのみを駆動し、全てのサブ画素をオフにして開始すると仮定する。列線３２ａは、Ｈｉｇｈ電圧などのアナログ駆動トランジスタ制御信号を有して、取り付けられるサブ画素に光を発光させることになるであろう。他の全ての列線３２ｂ．．３２ｃは、Ｌｏｗ電圧などの制御信号を有して、取り付けられるサブ画素に光を発光させないであろう。全てのサブ画素がオフなので、パネルは、電流を引き込まない（しかし、以下の「ノイズのソース」を参照のこと）。上部の行から開始して、行は、時間軸の目盛によって示される点で活性化する。行が活性化すると、列３２ａに取り付けられるサブ画素が動作する。そして、パネルが引き出す総電流が上昇する。ここで図４ａを参照すると、サブ画素が活性化し（行線３４ａなど）、測定回路１６によって、その電流が測定される。具体的には、測定されるものは、上述のように第１の電圧源、及び第２の電圧源を介する電流を表す電流測定回路からの電圧信号である。明確にするために、電流を表す電圧信号の測定を「電流測定」と称する。時間２において、次のサブ画素が活性化し（列線３４ｂなど）、電流４２が測定される。電流４２は、第１のサブ画素からの電流と、第２のサブ画素からの電流との和である。第２の測定４２と、第１の測定４１との間の差異は、第２のサブ画素により引き出される電流である。このように、処理は、それぞれのサブ画素の電流を測定して、第１の列を下って進む。次いで、第２の列を測定し、第３、第４とパネルの残りについて測定する。なお、測定（４１、４２など)はそれぞれ、サブ画素を活性化した後にできるだけ早く行われる。理想的な状況では、測定はそれぞれ、次のサブ画素が活性化される前のいずれかの時間に行うことができるが、以下で説明されるように、サブ画素が活性化された後に迅速に測定することによって、自己発熱効果によるエラーを除去する可能性がある。この方法によって、測定結果は、サブ画素のセトリング・タイム（settling time）で許容されることになるであろう範囲で、迅速に行うことが可能になる。

相関２重サンプリングユニット２２０は、測定電流をサンプリングして、経年劣化信号を作り出す。ハードウェアにおいて、図２におけるカレントミラーユニット２１０からの対応電圧信号を、サンプル及び保持ユニット（sample-and-hold unit）２２１、及び２２２にラッチすることによって、電流は、測定される。電圧信号は、Ｉ‐Ｖコンバータ２１６によって作り出すことができる。差動増幅器２２３は、連続するサブ画素の測定結果の間の差異をとる。サンプル及び保持ユニット２２１の出力は、差動増幅器２２３のプラス端子に電気的に接続され、サンプル及び保持ユニット２２２の出力は、差動増幅器２２３のマイナス端子に電気的に接続される。例えば、電流４１を測定するときは、測定は、サンプル及び保持ユニット２２１にラッチされる。次いで、電流４２を測定する（ユニット２２１にラッチされる）前に、ユニット２２１の出力は、第２のサンプル及び保持ユニット２２２にラッチされる。次いで電流４２を、測定する。これにより、電流４１は、ユニット２２２に保持され、電流４２は、ユニット２２１に保持される。したがって、ユニット２２１の値からユニット２２２の値を減ずる差動増幅器の出力は、（電圧信号で示す）電流４２から（電圧信号で示す）電流４１を減ずるもの、すなわち差異４３である。４３などのそれぞれの電流の差異は、対応するサブ画素の経年劣化信号にできる。例えば、電流の差異４３は、行線３４ｂと、列線３２ａとに取り付けされたサブ画素の経年劣化信号にできる。このように、行を下り、列を横切ることにより、それぞれのサブ画素の測定と、それぞれのサブ画素が提供する経年劣化信号を測定できる。

〔ノイズ源〕
実際には、電流波形は、きれいなステップではなく、波形が安定するのを待ってからようやく測定できる。それぞれのサブ画素を複数測定して、互いに平均化できる。この測定は、次のサブ画素に進む前に連続的に行うことができる。また、これは、別々に測定でき、パネルのサブ画素はそれぞれ、それぞれの経路で測定される。電圧源２０６と、２１１との間の容量は、セトリング・タイムになる可能性がある。通常の動作で見られるように、この容量は、内在するキャパシタ、又は外部のキャパシタによって提供される。有利には、測定中に外部のキャパシタとの電気的な結合を切断するために使用することができるスイッチが提供される。これにより、セトリング・タイムを削減することになるであろう。

全ての電力供給は、可能な限りノイズがないように保つべきである。いずれかの電力供給のノイズは、電流測定に影響を与えることになるであろう。例えば、行を非活性化するために使用する電源供給（多くの場合ＶＧＬ、又はＶｏｆｆと称され、一般的に−８ＶＤＣ近辺である）のノイズは、選択トランジスタを介して駆動トランジスタに容量的に結合され、電流に影響を与えるので、電流測定のノイズが多くなる。パネルが、分割供給面（split supply plane）などの複数の電源供給領域を有する場合は、これらの領域は、並列に測定できる。この測定では、領域間のノイズを分離し、測定時間を削減できる。

１つの主要なノイズ源は、ソースドライバ自体である可能性がある。ソースドライバがスイッチングするときはいつでも、過渡ノイズは、電力供給面、及び個々のサブ画素に結合して、測定ノイズを生じる可能性がある。このノイズを削減するために、ソースドライバからの制御信号は、列を下る間、一定に保つことができる。例えば、ＲＧＢストライプパネル上の赤色のサブ画素の列を測定するとき、その行のソースドライバに供給される赤色コード値は、全ての列で一定にできる。これによって、ソースドライバの過渡ノイズを除去できる。

ソースドライバは、現在の列（３２ａなど）の活性化から次の列（３２ｂなど）の活性化に変更しなければならないため、ソースドライバの過渡は、列の最初、及び列の最後において、回避することは不可能である。この結果、いずれかの列の第１のサブ画素、及び続く１つ、又は２つ以上のサブ画素の測定は、過渡によるノイズの影響を受ける。１つの実施形態では、ＥＬパネルは、可視される行の上部、又は下部に、ユーザに可視されない追加の行を有してもよい。ソースドライバの過渡が追加の行においてのみ生じるように十分な追加の行を配置し、可視的なサブ画素の測定が影響を受けないようにすることができる。他の実施形態において、行の開始におけるソースドライバの過渡と、その列の第１の行の測定との間、及びその列の最後の行の測定と、行の最後におけるソースドライバの過渡との間に、遅延を挿入することができる。

パネルは、全てのサブ画素がオフのときでさえも、いくらかの電流を引き出す可能性がある。この「暗電流」は、遮断時の駆動トランジスタのリークによるものである可能性がある。暗電流は、ＤＣバイアスノイズを測定電流に付加する。図４において、点４９で示すように、これは、第１のサブ画素を活性化する前に、全てのサブ画素をオフにして測定することによって、除去できる。この場合、サブ画素１により引き出される電流は、単に測定４１ではなく、測定４１から測定４９を減じたものになるであろう。

〔電流の安定性〕
これまでの説明では、サブ画素がオンし、安定すると、残りの列が終わるまで電流が維持されると仮定された。この仮定を崩す可能性がある２つの効果は、記憶容量リーク効果と、内部サブ画素効果（within-subpixel effects）である。

公知の技術である記憶容量は、すべてのサブ画素の一部にでき、駆動トランジスタのゲートと、基準電圧との間を電気的に接続できる。サブ画素の選択トランジスタのリーク電流は、記憶容量の電荷を徐々に抜き取る。駆動トランジスタのゲート電圧が変化して、電流が引き出される。また、サブ画素に取り付けられる列線が時間とともに値が変化している場合、ＡＣ素子を有するので、選択トランジスタの寄生容量を介して、記憶容量に結合する可能性がある。記憶容量の値が変化して、電流がサブ画素によって引き出される。

記憶容量の値が安定しても、内部サブ画素効果は、測定を破損する可能性がある。共通の内部サブ画素効果は、サブ画素が引き出す電流を時間とともに変化させる可能性があるサブ画素の自己発熱である。ａ−Ｓｉ ＴＦＴのドリフト移動度は、温度の関数である。温度が上昇すると、移動度が大きくなる（Kagan & Andry, op. cit., sec. 2.2.2, pp. 42−43）。電流が、駆動トランジスタを介して流れるとき、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの電力損失により、サブ画素が加熱されるので、トランジスタの温度が上昇するとともに、移動度が大きくなる。また、加熱によりＶｏｌｅｄが下がる。ＯＬＥＤが駆動トランジスタのソース端子に取り付けられる場合は、これによって、駆動トランジスタのＶｇｓが上昇する可能性がある。これらの効果によって、トランジスタを流れる電流量が増加する。通常動作の下では、パネルが表示する画像の平均的な容量に基づく平均の温度に安定するので、自己発熱は、重要な効果ではない可能性がある。しかしながら、サブ画素電流を測定するとき、自己発熱は、測定を破損する可能性がある。図４ｂを参照すると、測定４１は、サブ画素１を活性化した後、可能な限り早く行われる。この場合、サブ画素１の自己発熱は、測定に影響を与えない。しかしながら、測定４１と、測定４２との間の時間において、サブ画素１は、自己発熱して、量４２１だけ電流が増加するであろう。したがって、サブ画素の電流を表す計算上の差異４３は、誤っているであろう。量４２１によって、過度に大きくなっているであろう。量４２１は、行時間当たりのサブ画素の電流の上昇である。

自己発熱効果、及び同様なノイズ特性を作り出す他の内部サブ画素効果を補正するために、自己発熱を、特性化し、それぞれのサブ画素の既知の自己発熱要素を取り除くことができる。一般的にそれぞれのサブ画素は、それぞれの行時間の間に同一量の電流が上昇する。このため、連続するそれぞれのサブ画素において、活性化する全てのサブ画素の自己発熱を、取り除くことができる。例えば、サブ画素３の電流４２４を得るために、測定４２３は、要素４２１の２倍である自己発熱要素４２２を減少できる。要素４２１は、サブ画素当たりの要素であり、既に活性化している２つのサブ画素を乗じる。自己発熱は、何十、又は百もの行時間において、１つのサブ画素をオンすることによって特性化され、オンになっている間に定期的に電流を測定できる。時間に対応する電流の平均的な傾きは、１つの行時間で乗じることによって、行時間４２１当たりのサブ画素の上昇を計算できる。

自己発熱、及び電力損失によるエラーは、測定基準ゲート電圧を低く選択することにより、低減可能である（図５ａの５１０）が、電圧を高くすることによって、信号対雑音比が改善される。測定基準ゲート電圧は、これらの要因の平衡を保つように、パネル配置ごとに選択できる。

〔アルゴリズム〕
図５ａを参照すると、Ｉ−Ｖ曲線５０１は、経年劣化前のサブ画素の測定特性である。Ｉ−Ｖ曲線５０２は、経年劣化後のサブ画素の測定特性である。曲線５０１、及び５０２は、異なる電流レベルにおける同一の電圧差５０３、５０４、５０５、及び５０６で示される、主として水平方向のシフトによって分離される。すなわち、経年劣化の１次的な効果は、一定量ゲート電圧軸上でＩ−Ｖ曲線がシフトすることである。ＭＯＳＦＥＴの飽和領域で維持されるとき、これは、式Ｉｄ＝Ｋ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）²である（Lurch, N.Fundamentals of electronics, 2e. New York: John Wiley & Sons, 1971, pg. 110）。駆動トランジスタが動作すると、Ｖｔｈは増加する。Ｖｔｈが増加すると、Ｖｇｓが、それに応じて増加して、Ｉｄを一定に維持しなければならない。したがって、Ｖｔｈが増加するときに、Ｖｇｓを一定にすると、Ｉｄが低くなる。

図５ａの例では、測定基準ゲート電圧５１０において、経年劣化していないサブ画素は、点５１１で表される電流を作り出す。電流は、そのサブ画素の経年劣化信号である。しかしながら、経年劣化したサブ画素は、そのゲート電圧において、点５１２ａで表される、より低い電流量を作り出す。点５１１、及び５２１ａは、異なる時間において行われる同一サブ画素の測定結果にできる。例えば、点５１１は、製造時の測定結果にでき、点５１２ａは、顧客がいくらか使用した後の測定結果にできる。点５１２ａで表される電流は、経年劣化していないサブ画素が電圧５１３（点５１２ｂ）で駆動されるときに作り出されるであろう。このため、電圧シフトΔＶｔｈ５１４は、電圧５１０、及び５１３の間の差異の電圧として計算される。このように、電圧シフト５１４は、経年劣化していな曲線に経年劣化した曲線を戻すために必要なシフトである。この例では、ΔＶｔｈ５１４は、２Ｖ弱である。次いで、Ｖｔｈシフトを補償し、経年劣化していないサブ画素と同一の電流で経年劣化したサブ画素を駆動するために、電圧差５１４は、指令された全ての駆動電圧（線形コード電圧）に加える。また、さらなる処理のために、パーセント電流（percent current）は、電流５１２ａを電流５１１で除して計算される。それ故に、経年劣化していないサブ画素は、１００％電流を有することになるであろう。パーセント電流は、本発明に従ういくつかのアルゴリズムで使用される。外部環境によって生じる可能性がある負の電流読み出し５１１は、０に留めるか、又は無視することができる。なお、パーセント電流は、常に測定基準ゲート電圧５１０において計算される。

一般的に、経年劣化したサブ画素の電流は、経年劣化していないサブ画素の電流よりも大きくなる可能性があり、又は小さくなる可能性がある。例えば、温度が高いと、より多くの電流が流れるために、高温度環境下のほとんど経年劣化していないサブ画素は、低温度環境下の経年劣化していないサブ画素よりも多くの電流を引き出す可能性がある。本発明に係る補償アルゴリズムは、いずれの場合も取り扱うことができる。すなわち、ΔＶｔｈ５１４は、正にでき、又は負にできる（経年劣化していない画素においては、ゼロにできる）。同様に、パーセント電流は、１００％よりも大きくでき、又は小さくできる（経年劣化していない画素においては、正確に１００％にできる）。

Ｖｔｈシフトによる電圧差は、全ての電流で同一であるので、Ｉ−Ｖ曲線のいずれか単一の点を測定して、この差を決定できる。１つの実施形態では、有利には、測定は、高いゲート電圧で行われ、測定の信号対雑音比が増加するが、曲線の何れのゲート電圧を使用できる。

Ｖｏｌｅｄシフトは、経年劣化の２次的な効果である。ＥＬデバイスが動作すると、Ｖｏｌｅｄがシフトして、Ｉ−Ｖ曲線が、もはや経年劣化していない曲線の単なるシフトではなくなる。これは、Ｖｏｌｅｄが電流に非線形に上昇するためである。これにより、低電流と異なるように高電流にＶｏｌｅｄが影響を与えることになるであろう。この効果によって、Ｉ−Ｖ曲線がシフトするとともに、水平方向に広げられる。Ｖｏｌｅｄシフトを補償するために、２つの測定を行い、曲線が広がった大きさを決定できる。又は負荷の下でのＯＬＥＤの典型的なＶｏｌｅｄを特性化して、開ループの方法でＶｏｌｅｄの寄与を推定することが可能である。双方は、容認可能な結果を作り出すことができる。片対数目盛のＩ−Ｖ曲線である図５ｂを参照すると、要素５５０は、Ｖｔｈシフトによるものであり、要素５５２は、Ｖｏｌｅｄシフトによるものである。Ｖｏｌｅｄシフトは、測定装置を搭載したＯＬＥＤサブ画素を、期間が長い時間の標準的な入力信号によって駆動すること、及びＶｔｈと、Ｖｏｌｅｄを定期的に測定することによって、特性化できる。２つの測定は、ＯＬＥＤと、トランジスタとの間の測定装置を搭載したサブ画素にプローブ点を提供することによって、独立に行うことができる。この特性を使用して、パーセント電流は、Ｖｔｈシフトのみでなく、適当なΔＶｔｈ、及びＶｏｌｅｄにマッピングできる。

ＯＬＥＤ効率の損失は、３次的な経年劣化効果である。ＯＬＥＤが経年劣化すると、効率が低下し、同一の電流量では、同一の光量をもはや作り出すことができない。光学センサ、又は付加的な電子機器を要せずにこれを補償するために、Ｖｔｈシフトの関数としてＯＬＥＤ効率の損失を特性化して、先のレベルの光出力に戻すために必要な追加電流量を推定することが可能である。ＯＬＥＤ効率の損失は、測定装置を搭載したＯＬＥＤサブ画素を、期間が長い時間の標準的な入力信号によって駆動すること、及びＶｔｈと、Ｖｏｌｅｄと、Ｉｏｌｅｄとを様々な駆動レベルで定期的に測定することによって、特性化できる。効率は、Ｉｏｌｅｄ／Ｖｏｌｅｄとして計算でき、この計算は、Ｖｔｈ、又はパーセント電流に相関してもよい。なお、Ｖｔｈシフトは、簡単に元に戻されるが、ＯＬＥＤ効率はそうではないので、この特性は、Ｖｔｈが順方向であるときに、最も効率的な結果が得られる。Ｖｔｈシフトが逆方向である場合、ＯＬＥＤ効率の損失と、Ｖｔｈシフトとの相関は、複雑になる。さらなる処理のために、上述のパーセント電流の計算に類似するパーセント効率は、経年劣化した効率を新しい効率で除することにより計算できる。

図９を参照して、実験データへの９０などの直線の当てはめ（linear fit）とともに、様々な駆動レベルにおけるパーセント効率の実験プロットを、パーセント電流の関数として示す。プロットが示すように、所与のいずれの駆動レベルにおいて、効率は、パーセント電流に線形の関連になる。この線形モデルにより、効果的な開ループ効率補償が可能になる。同様な結果が「ポリマー発光ダイオードにおける寿命、及び劣化効果（"Lifetime and degradation effects in polymer light-emitting diodes," J. App. Phys. 85.4 (1999): 2441-2447）」において、具体的には２４４５ページの図１２で示されるように、Parkerらにより報告される。またParkerらは、単一の機構が、効率の損失（輝度の減少）、及びＶｏｌｅｄ上昇（電圧増加）の双方に関与することを提案する。

Ｖｔｈ、及びＶｏｌｅｄを含む駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性は、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの時間に伴う動作によって、時間とともに変化する。パーセント電流は、これらの変動を表す経年劣化信号として使用でき、これらの変動を補償することを可能にする。

このアルゴリズムは、ＯＬＥＤに関連して説明されているが、当業者には明らかなように、他のＥＬデバイスもまた、これらの分析を適用して補償できる。

〔実施〕
図６ａを参照すると、線形コード値が指令駆動電圧であり、変更線形コード値が補償電圧である補償器の実施が示される。補償器は、１度に１つのサブ画素で動作する。すなわち、複数のサブ画素は、逐次処理できる。例えば、補償は、左から右へ、上から下への従来のスキャン指令において信号源から線形コード値を着信して、それぞれのサブ画素のために実行できる。補償は、補償回路の複数の複製を平行させることによって、又は補償器をパイプラインすることによって、複数の画素で同時に実行できる。これらの技術は、当業者には明らかであろう。

補償器６０への入力は、サブ画素位置６０１、及び指令駆動電圧を表すことができるサブ画素の線形コード値６０２である。補償器は、線形コード値を変更して、線形ソースドライバのための変更線形コード値を作り出す。これは、補償電圧アウト６０３などにしてもよい。補償器は、サブ画素の経年数を決定するブロック６１、ＯＬＥＤ効率を随意的に補償するブロック６２、経年数に基づいて補償を決定するブロック６３、及び補償するブロック６４の主要な４つのブロックを有することができる。ブロック６１、及び６２は、ＯＬＥＤ効率の補償に主に関連し、ブロック６３、及び６４は、電圧補償、特にＶｔｈ／Ｖｏｌｅｄ補償に主に関連する。

図６ｂは、ブロック６１、及び６２の拡大図である。サブ画素配置６０１を使用して、製造時に記憶された基準経年劣化信号の測定ｉ₀６１１と、最も新しく記憶された経年劣化信号の測定ｉ₁とを読み出す。経年劣化信号の測定は、先に「データ収集」において説明された測定回路が出力する経年劣化信号にしてもよい。測定結果は、それぞれ異なった時間における位置６０１のサブ画素の経年劣化信号の測定結果にしてもよい。この測定結果は、メモリ６１９に記憶できる。メモリ６１９は、フラッシュメモリなどの不揮発性ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭなどのＲＯＭにできる。ｉ₀測定は、ＮＶＲＡＭ、又はＲＯＭに記憶できる。ｉ₁測定は、ＮＶＲＡＭに記憶できる。測定６１２は、単一の測定、いくつかの測定の平均、測定の指数加重移動平均、又は当業者に明らかであろう他の平滑方法の結果にしてもよい。

パーセント電流６１３は、上述のように、ｉ₁／ｉ₀として計算でき、０（故障した画素）、１（変化なし）、１未満（電流損失）、１より大きい（電流利得）にできる。一般的に、最新の経年劣化信号の測定結果は、製造時の測定結果よりも小さいので、パーセント電流は、０と１との間になる。パーセント電流は、個々の測定ｉ₀、ｉ₁と同様に、電流の変動を示すので、メモリ６１９に直接記憶される場合は、パーセント電流自体を経年劣化信号にできる。

パーセント電流６１３は、次の処理段６３に送信されるとともに、モデル６９５に入力されて、パーセントＯＬＥＤ効率６１４を決定する。モデル６９５は、最新の測定時における所与の電流による発光量を、製造時の電流による発光量で除したものである効率６１４を出力する。電流を得ている画素において、効率の損失を計算することは難しいので、パーセント電流が１よりも大きい場合には、１の効率、すなわち損失がないことが生じる可能性がある。またモデル６９５は、破線矢印で示すように、線形コード値６０２の関数にしてもよい。この場合、ＯＬＥＤ効率は、指令電流に依存する。線形コード値６０２をモデル６９５の入力として含むか否かは、パネル設計の寿命試験、及びモデリングによって決定できる。

同時に、補償器は、指令電圧などの線形コード値を６０２において受信する。この線形コード値は、製造時に測定されたパネルの元のＩ−Ｖ曲線６９１を通って、所望の電流６２１を決定する。これを、動作６２８において、パーセント効率６１４で除して、所望の電流の光出力を、製造時の値に戻す。結果として生じるブースト電流（boosted voltage）は、曲線６９１の反転である曲線６９２を通って、どの指令電流が、効率の損失が存在する下で所望の光量を作り出すことになるかを決定する。曲線６９２からの値は、効率調整電流６２２として次の段に通される。

効率補償が要求されない場合、随意的なバイパス経路６２６に示すように、入力電圧６０２は、変化せずに、効率調整電流６２２として次の段に送信される。この場合、パーセント電流６１３は、計算すべきであるが、パーセント効率６１４は、計算する必要はない。

図６ｃは、図６ａの拡大図であるブロック６３、及び６４である。ブロック６３、及び６４は、パーセント電流６１３、及び効率調整電流６２２を、前段から受信する。「補償を得る」ブロック６３は、反転Ｉ−Ｖ曲線６９２を介して電流損失６２３をマッピングする段階と、測定基準ゲート電圧（５１０）から結果（５１３）を減じて、ＶｔｈシフトΔＶｔｈ６３１を獲得する段階とを有する。「補償する」ブロック６４は、（式１）で与えられる補償電圧アウト６０３を計算する動作６３３を有する。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋ΔＶｔｈ（１＋α（Ｖｇ，ｒｅｆ−Ｖｉｎ）） （式１）
ここで、Ｖｏｕｔは、６０３であり、ΔＶｔｈは、６３１であり、αは、アルファ値６３２であり、Ｖｇ，ｒｅｆは、測定基準ゲート電圧５１０であり、Ｖｉｎは、効率調整電圧６２２である。補償電圧アウトは、線形ソースドライバの変更線形コード値として表すことができ、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの特性の変動を補償できる。

ストレートなＶｔｈシフトの場合、αはゼロになり、動作６３３は、効率調整電圧６２２に加算されるＶｔｈシフト量が減少することになるであろう。いずれか特定のサブ画素において、加算量は、新たな測定が行われるまで一定である。したがって、この場合、動作６３３において加算させる電圧は、測定が行われた後に、予め計算することができ、ブロック６３、及び６４を無くして、記憶値を検索して加算することが可能になる。これにより、かなりの量の論理回路を省くことができる。

〔領域間共通処理、及びビット深度〕
従来の画像処理経路は、典型的には非線形コード値（ＮＬＣＶ）を作り出す。すなわち、輝度に非線形な関係を有するデジタル値を作り出す（Giorgianni & Madden. Digital Color Management: encoding solutions. Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1998. Ch. 13, pp. 283- 295）。非線形出力を使用することは、典型的なソースドライバの入力領域に一致し、人間の目の精度範囲にコード値の精度範囲を一致させる。しかしながら、Ｖｔｈシフトは、電圧領域の動作であるので、線形電圧空間で最も簡単に実行される。線形ソースドライバを使用するとともに、ソースドライバより先に領域変換を実行することで、非線形領域の画像処理経路を、線形領域の補償器に効果的に組み込むことができる。なお、この説明は、デジタル処理に関するものであるが、アナログ処理をアナログシステム、又はデジタル／アナログ混載システムにおいて、実行できる。なおまた、補償器は、電圧以外の線形空間において、動作できる。例えば、補償器は、線形電流空間において、動作できる。

図７を参照すると、領域変換ユニット１２、及び補償器１３の効果を表すジョーンズダイアグラム（Jones-diagram）が示される。この図は、これらのユニットの数学的な効果を示し、実行方法を示すものではない。これらのユニットの実行は、アナログ、又はデジタルにできる。象限Ｉは、領域変換ユニット１２の動作を表す。非線形コード値（ＮＬＣＶ、nonlinear code values）にできる軸７０１上の非線形入力信号は、変換７１１を介してマッピングして、軸７０２上に線形コード値（ＬＣＶ、linear code values）を形成することによって、変換される。象限ＩＩは、補償器１２の動作を表す。軸７０２上のＬＣＶは、７２１、及び７２２などの変換を介してマッピングされて、変更線形信号値（ＣＬＣＶ、changed linear code values）を軸７０３上に形成する。

象限Ｉを参照すると、領域変換ユニット１２は、ＮＬＣＶなどの非線形入力信号を受信し、ＬＣＶに変換する。この変換は、輪郭黒色、及びクラッシュ黒色（contouring and crush blacks）などの好ましくない可視的なアーチファクトを回避するために、十分な解像度により実行すべきである。図７に示すように、デジタルシステムにおいて、ＮＬＣＶ軸７０１は、量子化できる。この場合、ＬＣＶ軸７０２は、隣接する２つのＮＬＣＶ間の変換７１１における最も小さい変化を表すのに十分な解像度を有するべきである。これは、ＮＬＣＶステップ７１２として示され、ＬＣＶステップ７１３に対応する。ＬＣＶは、線形で規定されるので、ＬＣＶ軸７０２全体の解像度は、ステップ７１３を示すために、十分にすべきである。その結果として、ＬＣＶは、画像情報の損失を回避するために、ＮＬＣＶよりも細かい解像度で規定できる。解像度は、ナイキスト・サンプリング理論による類推によって、ステップ７１３の２倍の解像度にできる。

変換７１１は、経年劣化していないサブ画素の理想的な変換である。変換７１１は、いずれのサブ画素の経年劣化、又は全体としての画素の経年劣化には関係がない。具体的には、変換７１１は、Ｖｔｈ、Ｖｏｌｅｄ、又はＯＬＥＤ効率のいずれか変化によって、修正されない。全ての色について１つの変換にでき、又はそれぞれの色について１つの変換にできる。有利には、領域変換ユニットは、変換７１１によって、画像処理経路を補償器から切り離すことによって、２つが情報を共有することなしに、ともに動作することが可能になる。これによって、双方の実施が簡素化される。

象限ＩＩを参照すると、補償器１３は、画素当たりのバイアスにおいて、ＬＣＶを変更線形コード値（ＣＬＣＶ）に変更する。図７において、一般性を失わないストレートなＶｔｈシフトである補正である簡単な場合が示される。ストレートなＶｔｈシフトは、ＬＣＶからＣＬＣＶへのストレートな電圧シフトによって、補正できる。他の経年劣化効果は、「実施」において既に説明したように、取り扱うことができる。

曲線７２１は、経年劣化していないサブ画素のための補償器の動作を表す。この場合、ＣＬＣＶは、ＬＣＶと同一にすることができる。曲線７２２は、経年劣化したサブ画素のための補償器の動作を表す。この場合、ＣＬＣＶは、問題となるサブ画素のＶｔｈシフトを表すオフセットをＬＣＶに加えることができる。この結果として、一般的には、ＣＬＣＶは、補償のためのヘッドルームを提供するために、ＬＣＶよりも大きな範囲が必要になるであろう。例えば、サブ画素が、新しいときに２５６個のＬＣＶが必要であり、寿命に亘る最大シフトが１２８ＬＣＶである場合、ＣＬＣＶは、経年劣化が激しいサブ画素の補償のクリッピングを回避するために、３８４＝２５６＋１２８までの値を表なければならない必要があるであろう。

図７において、領域変換ユニット、及び補償器の効果の完全な例を示す。図７の破線矢印に従うと、３のＮＬＣＶが、領域変換ユニット１２によって、象限Ｉに示されるように、変換７１１を介して９のＬＣＶに変換される。経年劣化していないサブ画素では、補償器１３は、象限ＩＩに示すように、曲線７２１によって、９のＣＬＣＶとして通過することになるであろう。１２ＣＬＣＶ程度のＶｔｈシフトを有する経年劣化したサブ画素において、９のＬＣＶは、曲線７２２によって、９＋１２＝２１のＣＬＣＶに変換されることになるであろう。

実際には、ＮＬＣＶは、画像処理経路からのコード値にでき、８ビット以上有してもよい。フレームごとに、パネル上のそれぞれのサブ画素のためのＮＬＣＶにしてもよい。ＬＣＶは、電圧を表す線形値にして、ソースドライバによって、駆動できる。先に説明したように、ＬＣＶは、十分な解像度を有するために、ＮＬＣＶよりも大きなビットを有してもよい。ＣＬＣＶもまた、電圧を表す線形値にして、ソースドライバによって、駆動できる。先に説明したように、ＣＬＣＶは、補償のためのヘッドルームを提供するために、ＬＣＶよりも大きなビットを有してもよい。本明細書で説明したように、入力ＮＬＣＶから作り出して、それぞれのサブ画素のＬＣＶ、及びＣＬＣＶにすることができる。

１つの実施形態において、コード値（ＮＬＣＶ）、すなわち画像処理経路からの非線形入力信号は、９ビット幅である。電圧を表すことができる線形コード値は、１１ビット幅である。非線形入力信号から線形コード値への変換は、ＬＵＴ、又は関数により実行できる。補償器は、所望の電圧を表す１１ビットの線形コード値を含むことができ、１２ビットの変更線形コード値を作り出して、線形ソースドライバ１４に送信できる。次いで、線形ソースドライバは、変更線形コード値に応答して、取り付けられたＥＬサブ画素の駆動トランジスタのゲート電極を駆動できる。比較器は、出力が入力よりも深いビット深度を有して、補償のためのヘッドルームを提供できる。すなわち、新しく広げた範囲において、最小線形コード値ステップ７５に必要な同一の解像度を維持しながら、電圧範囲７８を電圧範囲７９に広げることができる。補償器の出力範囲は、曲線７１の範囲内で広げることができるとともに、曲線７１の範囲よりも大きく広げることができる。

パネル設計はそれぞれ、最大Ｖｔｈシフト７３、Ｖｏｌｅｄ上昇、及び効率の損失がパネルの設計寿命を超えることになるように決定するように特性化でき、補償器、及びソースドライバは、補償するために十分な範囲を有することができる。この特性化は、標準的なトランジスタの飽和領域Ｉｄｓ式を用いて、必要な電流から必要なゲートバイアス及びトランジスタ寸法まで進めることができる。次いで、ａ−Ｓｉの時間に伴う劣化の従来の様々なモデルを用いて、時間に伴うＶｔｈシフトに進めることができる。

〔動作のシーケンス〕
〔パネル設計特性〕
この項では、特定のＯＬＥＤパネル設計の大量生産との関係で説明される。大量生産を開始する前に、設計が特性化される。加速寿命試験を実行でき、Ｉ−Ｖ曲線は、様々なレベルに経年劣化された様々なサンプルパネルにおける様々な色の様々なサブ画素について測定される。測定に必要な数、及び形式、並びに経年劣化レベルの数、及び形式は、具体的なパネルの特性に依存する。これらの測定によって、値アルファ（α）を計算できるとともに、測定基準ゲート電圧を選択できる。アルファ（図６ｃ、項目６３４）は、時間に伴うストレートなシフトからの偏差を表す値である。０のアルファ値は、Ｖｔｈシフトのみなどの場合のように、全ての経年劣化が電圧軸に対してストレートなシフトであることを示す。測定基準ゲート電圧（図５ａ、３１０）は、補償のための経年劣化信号の測定が行われる電圧であり、電力低下を抑えながら良好なＳ／Ｎ比を提供するように選択できる。

α値は、最適に計算できる。一例を表１に示す。ΔＶｔｈは、いくつかの経年劣化の条件下で、いくつかのゲート電圧で測定できる。次いで、ΔＶｔｈ差異は、それぞれのΔＶｔｈと、測定基準ゲート電圧３１０におけるΔＶｔｈとの間で計算される。Ｖｇ差異は、それぞれのゲート電圧と、測定基準ゲート電圧３１０との間で計算される。次いで、測定基準ゲート電圧３１０における適当なΔＶｔｈを式のΔＶｔｈに使用し、適当に計算されたゲート電圧差異を（Ｖｇ，ｒｅｆ−Ｖｉｎ）として使用して、式１の内項ΔＶｔｈ・α（Ｖｇ，ｒｅｆ−Ｖｉｎ）をそれぞれの測定について計算して、予測ΔＶｔｈ差異を得ることができる。次いでα値を繰り返して選択するとともに、好適には数学的に最小化して、予測ΔＶｔｈ差異と、計算されるΔＶｔｈ際との間のエラーを低減できる。エラーは、最大差、又はＲＭＳ差として表すことができる。また、Ｖｇの差の関数である最小二乗適合などの従来からの他の方法を使用できる。

α、及び測定基準ゲート電圧に加えて、特性は、上述のように、Ｖｔｈシフトの関数としてＶｏｌｅｄシフトを決定し、Ｖｔｈシフト、サブ画素当たりの自己発熱要素、最大Ｖｔｈシフト、Ｖｏｌｅｄシフト、及び効率の損失の関数として効率の損失を決定し、非線形‐線形変換、及び補償器に必要な解像度を決定する。必要な解像度は、名称を「ＲＧＢＷディスプレイの較正（Calibrating RGBW Displays）」という同一出願人の同時係属のAlessiらによる２００７年４月１３日付の米国出願シリアル番号第１１／７３４９３４号などのパネル較正手段と併せて特性化できる。この出願は参照することにより本明細書に包含される。また以下の「現場において」で説明されることになるように、特性化は、実施において特性化測定を行う条件を決定する。これら全ての決定は、当業者が行うことができる。

〔大量生産〕
設計が特性化されると、量産を開始できる。製造時に、１つ、又は２つ以上のＩ−Ｖ曲線を、作成するパネルごとに測定する。これらのパネルの曲線は、複数のサブ画素の曲線の平均にできる。パネルの種々の色には、別個の曲線にでき、またパネルの種々の領域には、別個の曲線にできる。電流は、現実的なＩ−Ｖ曲線を作成するのに十分な駆動電圧において測定できる。Ｉ−Ｖ曲線における何らかのエラーは、結果に影響を与える可能性がある。また、測定時において、基準電流、すなわち測定基準ゲート電圧における電流は、パネル上の全てのサブ画素において測定できる。Ｉ−Ｖ曲線、及び基準電流は、パネルに記憶され、現場に送られる。

〔現場において〕
現場に置かれると、パネル上のサブ画素は、駆動される程度に依存して種々の割合で経年劣化する。いくらかの時間の後、１つ、又は２つ以上の画素は、補償に必要とされるのに十分に大きくシフトしている。その時間を決定する方法を以下で考察する。

補償するために、補償測定が行われ、適用される。補償測定は、測定基準ゲート電圧におけるそれぞれのサブ画素の電流である。測定は、先に「アルゴリズム」において説明したように適用される。測定は、サブ画素を駆動するときにいつでも適用できるように、次の測定が行われるまで記憶される。全体的なパネル、又はパネルのいずれかのサブセットは、補償測定が行われるときに、測定できる。いずれかのサブ画素を駆動するとき、そのサブ画素の最新の測定を補償に使用できる。またこれは、サブ画素の第１のサブセットを１つの時間で測定でき、第２のサブセットを他の時間に測定でき、最新のパスにおいて全てのサブ画素が測定されていない場合でさえも、パネルに亘る補償が可能であることを意味する。また１つのサブ画素よりも大きなブロックを測定し、同一の補償をブロックの全てのサブ画素に適用するが、この場合、ブロック境界のアーチファクトが導入されないように注意する。また、１つのサブ画素よりも大きなブロックを測定することによって、高い空間周波数パターンの可視的な焼付けへの脆弱性が導入される。このパターンは、ブロックの大きさよりも小さなパターンを有してもよい。この脆弱性は、それぞれのサブ画素に比較して複数のサブ画素のブロックを測定するために必要な時間の低減とのトレードオフになる可能性がある。

補償測定を所望の頻度で頻繁に、又は頻繁でなく行うことができる。典型的な範囲は、８時間に１度から４週間に１度にできる。図８において、パネルが活性化する長さとの関係で、補償測定が行われている頻度の一例が示される。この曲線は、単なる例である。実際には、この曲線は、設計の加速寿命試験を通して、具体的なパネル設計について決定できる。測定頻度は、駆動トランジスタ、及びＥＬデバイスの時間にともなう特性変化の割合に基づいて選択できる。パネルが新しいときは、双方は、より早くシフトするので、補償測定は、パネルが古いときよりも新しいときのほうが、より頻繁に行なってもよい。補償測定を行うときを決定する、いくつかの方法がある。例えば、所与のいくつかの駆動電圧において、全体的にパネルを活性化するときに引き出される合計の電流を測定し、同一の測定の先の結果と比較できる。他の例では温度、及び環境光などのパネルに影響を与える環境要因を測定でき、環境温度がいくつかのしきい値よりも大きく変化しているなどの場合に、補償測定を行う。また、パネルの画像領域内、又は画像領域外のいずれかのそれぞれのサブ画素の電流を測定できる。パネルの画像領域の外部の場合、サブ画素は、測定の目的で提供される基準サブ画素にできる。サブ画素は、望ましい環境条件の何かの一部にさらすことができる。例えば、サブ画素は、不透明な材料で覆うことで、環境温度には応答するが、環境光には応答しないようにできる。

上述の実施形態は、駆動回路のトランジスタがｎチャネルトランジスタであるように構成される。トランジスタがｐチャネルトランジスタである実施形態、又は適当な周知の修正を回路に行ったｎチャネルと、ｐチャネルとのいくつかの組み合わせである実施形態もまた、本発明に有用であることは、当業者には理解されるであろう。また、説明される実施形態では、非反転（共通カソード）構造のＯＬＥＤが示される。本発明は、反転（共通アノード）構造もまた適用できる。さらに、上述の実施形態は、駆動回路のトランジスタがａ−Ｓｉトランジスタであるように構成される。上述の実施形態は、時間の関数で安定しないいずれのアクティブマトリクスバックプレーンに適用できる。例えば、有機半導体材料と、酸化亜鉛とで形成されるトランジスタは、時間の関数で変化することが公知である。したがって、同一のアプローチをこのトランジスタに適用できる。さらにまた、トランジスタの経年劣化とは独立にＥＬデバイスの経年劣化を補償できるので、本発明は、ＬＴＰＳ ＴＦＴなど経年劣化しないトランジスタを有するアクティブマトリクスバックプレーンにも適用できる。また、本発明は、ＯＬＥＤ以外のＥＬデバイスにも適用できる。他のＥＬデバイスの型の劣化モデルは、本明細書で説明される劣化モデルとは異なるが、本発明に係る測定技術、モデリング技術、及び補償技術をなお適用できる。

１０ 全体的なシステム
１１ 非線形入力信号
１２ 電圧領域変換
１３ 補償器
１４ 線形ソースドライバ
１５ ＯＬＥＤ駆動回路
１６ 電流測定回路
３０ ＯＬＥＤパネル
３１ ソースドライバ
３２ａ 列線
３２ｂ 列線
３２ｃ 列線
３３ ゲートドライバ
３４ａ 行線
３４ｂ 行線
３４ｃ 行線
３５ サブ画素マトリクス
３６ 選択トランジスタ
４１ 測定
４２ 測定
４３ 差異
４９ 測定
６０ 補償器
６１ ブロック
６２ ブロック
６３ ブロック
６４ ブロック
７１ Ｉ−Ｖ曲線
７３ 電圧シフト
７４ コード値ステップ
７５ 電圧ステップ
７６ 電圧ステップ
７８ 電圧ステップ
７９ 電圧ステップ
９０ 直線の当てはめ
２００ スイッチ
２０１ 駆動トランジスタ
２０２ ＯＬＥＤデバイス
２０３ ゲート電極
２０４ 第１の供給電極
２０５ 第２の供給電極
２０６ 電圧源
２０７ 第１の電極
２０８ 第２の電極
２１０ カレントミラーユニット
２１１ 電圧源
２１２ 第１のカレントミラー
２１３ 第１のカレントミラー出力
２１４ 第２のカレントミラー
２１５ バイアス供給
２１６ 電流‐電圧コンバータ
２２０ 相関２重サンプリングユニット
２２１ サンプリング、及び維持ユニット
２２２ サンプリング、及び維持ユニット
２２３ 差動増幅器
２３０ アナログ‐デジタルコンバータ
４２１ 自己発熱量
４２２ 自己発熱量
４２３ 測定
４２４ 差異
５０１ 経年劣化していないＩ−Ｖ曲線
５０２ 経年劣化しているＩ−Ｖ曲線
５０３ 電圧の差異
５０４ 電圧の差異
５０５ 電圧の差異
５０６ 電圧の差異
５１０ 測定基準ゲート電圧
５１１ 電流
５１２ａ 電流
５１２ｂ 電流
５１３ 電圧
５１４ 電圧シフト
５５０ 電圧シフト
５５２ 電圧シフト
６０１ サブ画素配置
６０２ 指令電圧
６０３ 補償電圧
６１１ 電流
６１２ 電流
６１３ パーセント電流
６１４ パーセント効率
６１９ メモリ
６２１ 電流
６２２ 電圧
６２６ ブロック
６２８ 動作
６３１ 電圧シフト
６３２ アルファ値
６３３ 動作
６９１ Ｉ−Ｖ曲線
６９２ 反転Ｉ−Ｖ曲線
６９５ モデル
７０１ 軸
７０２ 軸
７０３ 軸
７１１ 変換の最小変化
７１２ ステップ
７１３ ステップ
７２１ 変換
７２２ 変換
１００２ 記憶容量
１０１１ 母線
１０１２ 薄板カソード

Claims (24)

1. ＥＬデバイスに電流を印加する駆動回路の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する装置であって、前記駆動回路は、前記駆動トランジスタの第１の供給電極に電気的に接続される電圧源と、前記駆動トランジスタの第２の供給電極に電気的に接続される前記ＥＬデバイスとを有し、
   ａ）前記第１の供給電極、及び前記第２の供給電極を、異なった時間に流れる電流を測定して、前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の変動を示す経年劣化信号を提供する測定回路と、
   ｂ）線形コード値を提供する手段と、
   ｃ）前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の前記変動を補償するために、前記経年劣化信号に応じて、前記線形コード値を変更する補償器と、
   ｄ）前記駆動トランジスタの前記ゲート電極を駆動するために、前記変更線形コード値に応じて、前記アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出す線形ソースドライバと、
   を有する装置。
2. 前記ＥＬデバイスは、ＯＬＥＤデバイスである請求項１に記載の装置。
3. 前記駆動トランジスタは、アモルファスシリコン・トランジスタである請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の供給電極、及び前記第２の供給電極を介する電流の流れに前記測定回路を、選択的に電気的接続するスイッチをさらに有する請求項１に記載の装置。
5. 前記測定回路は、前記第１の供給電極、及び前記第２の供給電極を介して流れる前記駆動電流の関数であるミラー電流を作り出す第１のカレントミラーと、前記第１のカレントミラーの電圧変動を低減するために、前記第１のカレントミラーにバイアス電流を印加する第２のカレントミラーとを有する請求項１に記載の装置。
6. 前記測定回路は、電圧信号を作り出すミラー電流に応答する電圧変換器への電流と、前記補償器に前記経年劣化信号を提供する前記電圧信号に応答する手段とをさらに有する請求項５に記載の装置。
7. 非線形入力信号を受信し、かつ前記非線形入力信号を前記線形コード値に変換する手段をさらに有する請求項１に記載の装置。
8. 前記変換手段は、ルックアップテーブルを有する請求項７に記載の装置。
9. 前記補償器は、効率補償手段と、電圧補償手段とを有する請求項１に記載の装置。
10. 前記補償器は、基準経年劣化信号測定、及び最新の経年劣化信号測定を記憶するメモリをさらに有する請求項１に記載の装置。
11. ＥＬデバイスに電流を印加する駆動回路の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する方法であって、前記駆動回路は、前記駆動トランジスタの第１の供給電極に電気的に接続される電圧源と、前記駆動トランジスタの第２の供給電極に電気的に接続される前記ＥＬデバイスとを有し、
    ａ）前記第１の供給電極、及び前記第２の供給電極を、異なった時間に流れる電流を測定して、前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の変動を示す経年劣化信号を提供するステップと、
    ｂ）線形コード値を提供するステップと、
    ｃ）前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の前記変動を補償するために、前記経年劣化信号に応じて、前記線形コード値を変更するステップと、
    ｄ）前記駆動トランジスタの前記ゲート電極を駆動するために、前記変更線形コード値に応じて、前記アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出すステップと、
    を有する方法。
12. 前記ＥＬデバイスは、ＯＬＥＤデバイスである請求項１１に記載の方法。
13. 前記駆動トランジスタは、アモルファスシリコン・トランジスタである請求項１１に記載の方法。
14. ステップｂは、非線形入力信号を受信するステップと、前記非線形入力信号を前記線形コード値に変換するステップとを有する請求項１１に記載の方法。
15. 前記変換するステップは、ルックアップテーブルを使用するステップを有する請求項１４に記載の方法。
16. ＥＬパネルの複数のＥＬサブ画素の駆動トランジスタのゲート電極に、アナログ駆動トランジスタ制御信号を提供する装置において、第１の電圧源と、第２の電圧源と、複数のＥＬサブ画素とを前記ＥＬパネルに有し、駆動回路のＥＬデバイスは、それぞれのＥＬサブ画素の前記ＥＬデバイスに電流を印加し、駆動回路はそれぞれ、前記第１の電圧源に電気的に接続される第１の供給電極と、ＥＬデバイスの第１の電極に電気的に接続される第２の供給電極とを有する駆動トランジスタを有し、ＥＬデバイスはそれぞれ、前記第２の電圧源に電気的に接続される第２の電極を有し、改良点は、
    ａ）前記第１の電圧源、及び前記第２の電圧源を、異なった時間に流れる電流を測定して、サブ画素の前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの動作によって時間とともに生じる前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の変動を示すそれぞれのサブ画素の経年劣化信号を提供する測定回路と、
    ｂ）それぞれのサブ画素の線形コード値を提供する手段と、
    ｃ）それぞれのサブ画素の前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の前記変動を補償するために、前記経年劣化信号に応じて、前記線形コード値を変更する補償器と、
    ｄ）前記駆動トランジスタの前記ゲート電極を駆動するために、前記変更線形コード値に応じて、前記アナログ駆動トランジスタ制御信号を作り出す線形ソースドライバと、
    を有する装置。
17. ＥＬデバイスはそれぞれ、ＯＬＥＤデバイスであり、駆動トランジスタはそれぞれ、アモルファスシリコン・トランジスタである請求項１６に記載の装置。
18. 前記測定回路は、
    ａ）電圧信号を作り出す電圧変換器への電流と、
    ｂ）前記電圧信号に応答して、前記補償器に前記経年劣化信号を提供する相関２重サンプリングユニットと、
    を有する請求項１６に記載の装置。
19. 非線形入力信号を受信し、かつ前記非線形入力信号を前記線形コード値に変換する手段をさらに有する請求項１６に記載の装置。
20. 前記補償器は、それぞれのサブ画素の基準経年劣化信号測定、及びそれぞれのサブ画素の最新の経年劣化信号結果を記憶するメモリをさらに有する請求項１６に記載の装置。
21. 前記線形ソースドライバは、１つ、又は２つ以上のマイクロチップを有する請求項１６に記載の装置。
22. 前記補償器は、前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の前記変動を補償するために、前記経年劣化信号、及び前記線形コード値に応答して前記線形コード値を変更する請求項１に記載の装置。
23. 前記補償器は、前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の前記変動を補償するために、前記経年劣化信号、及び前記線形コード値に応答して前記線形コード値を変更するステップをさらに有する請求項１１に記載の方法。
24. 前記改良点は、前記補償器が、それぞれのサブ画素の前記駆動トランジスタ、及び前記ＥＬデバイスの特性の前記変動を補償するために、前記経年劣化信号、及び前記線形コード値に応答して前記線形コード値を変更する請求項１６に記載の装置。

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