JP2010092067A - アクティブマトリックス有機発光ダイオード（ａｍｏｌｅｄ）の表示ピクセル構造とそのためのデータロード／発光回路 - Google Patents

Abstract

【課題】より低い電圧を必要とし、より効率的で、そして表示器アプリケーションのすべてのタイプに対して一般的により有利である表示器のより良好なタイプを提供。
【解決手段】有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）２１０を使用した、表示器で使用するピクセル構造が記述される。アレイの各ピクセル構造はＯ−ＬＥＤ２１０を含む。その構造は、３つの基本的モード、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードで動作することを許容するための回路部分を含む。データがピクセル構造に書込まれることができ、データが示すプログラムされた電流レベルをＯ−ＬＥＤに加えるように、ピクセル構造が選択されることを生じさせる回路部分と、異なる行のピクセル構造がそれにデータを書込まれているときに、ピクセル構造に非選択を引き起すための回路部分と、プログラムされた電流レベルをＯＬＥＤに与え、Ｏ−ＬＥＤに発光を引き起すための回路部分とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は概略的にはピクセル構造に関し、より詳しくは、本発明は、動作の３つのモードを有し、有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）を用いて形作られた（configure）ピクセル構造に関する。

表示器（display）の技術は、テレビジョンから自動車のダッシュボード、ラップトップコンピュータ、腕時計まで、今日の日常生活のすべての状況に行き渡っている。現在の時点で、陰極線管（ＣＲＴ）が１０〜４０インチ（対角線）表示器サイズにおいて表示器アプリケーションに普及している。しかしながら、ＣＲＴは、重量、がんじょうさの不足、コスト、及び非常に高い駆動電圧が必要であることを含む多くの不都合を有する。

最近、パッシブマトリックス液晶表示器（ＬＣＤ）及びアクティブマトリックス液晶表示器（ＡＭＬＣＤ）が、ラップトップコンピュータでのそれらの使用のために、中間範囲の表示器アプリケーションにおいて普及するようになってきた。より小さなピクセルサイズのために、そして大きな映像表示器のためにも、ＡＭＬＣＤは重要になりつつある。しかしながら、ＡＭＬＣＤの主な不利益は、表示器のサイズおよび重量を実質的に増加させる背面（バック）ライトを要求することである。また、それは、オフ状態のピクセルのためにさえも背面照明が連続的に当てられるので、減少した効率を導く。

他のアプローチは、単結晶シリコン技術に基礎をおくデフォーマブル・ミラー表示器（ＤＭＤ：deformable-mirror display）である。このアプローチでは、微細加工された（micro-machined）ミラー構造は、論理「１」又は論理「０」が対応するセルに書込まれているかに依存して、反射的モード又は分散的モードに方位が合わせられる（orient）。ＤＭＤ表示器は反射的モードで動作しなければならない。このため、光学はより複雑になり、透過（transimissive）表示器又は放出（emissive）表示器ほどこぢんまりでなく又は効率的でない。加えて、ＡＭＬＣＤと類似して、ＤＭＤは外部光源を必要とし、このため、それらは自己発光表示器より大きく、そして低い効率である。

フィールドエミッション表示器（ＦＥＤ）もまた多くのアプリケーションのために考慮されるかも知れない。しかしながら、ＦＥＤは、ＣＲＴで連想される不都合の多くのもの、特に１００ボルトを越えるカソード電圧が必要なことと、そして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が低い漏れ電流を有するというそれに対応する要求と、を有する。ＦＥＤは、「低電圧」蛍光体の減少された効率及び高電圧制御電圧の使用のために、全体にわたる比較的低い発光効率を有する。

最後に、表示器の他のタイプ、アクティブマトリックス発光ダイオード（ＡＭＥＬ）表示器は、光放出材料を通して電流を通過させることによって光を発する。ＥＬの場合には、交流（ＡＣ）が（例えば、ＰＮ接合がシリコン又はガリウム砒化物といった無機半導体材料から形成される）光放出無機材料に通される。光放出無機材料は、誘電体が発光材料のいずれかの側に存在するように配置される。誘電体の存在のために、比較的高い電圧が、発光材料から十分な光を生じさせるために要求される。比較的高い電圧は、典型的には１００〜２００ボルトの間にある。

ＡＣ電圧の使用および他の因子が、全般的な表示器の効率を制限する。

また、無機ＬＥＤ表示器の安定性に関して、光放出材料の輝度は、オフからオンへのすばやい遷移の後、印加電圧で飽和する。表示器が「十分オン」及び「十分オフ」モードで動作されるとすると、時間に伴う遷移電圧のあらゆるシフトも、輝度に単にごくわずかな影響をもつ。

様々な表示器技術のこれらの不都合を心の留めると、より低い電圧を必要とし、より効率的で、そして表示器アプリケーションのすべてのタイプに対して一般的により有利である表示器のより良好なタイプが望まれるだろう。

本発明は、有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）を使用するディスプレイで使用するためのピクセル構造を含む。全体アレイの各ピクセル構造は、有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）を含む。加えて、その構造は、その構造が３つの基本的モードである、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードで、動作することを許容するための回路構成部分を含む。これ故に、その構造は、データをピクセル構造に書込むことができるように、ピクセル構造が選択されることを引き起こすための回路構成部分を含み、前記データはＯ−ＬＥＤに加えられるべきプログラムされた電流レベルを示し、異なる行にあるピクセル構造がその構造に書き込まれるデータを有しているとき、そのピクセル構造が非選択にされることを引き起すための回路構成部分を含み、プログラムされた電流レベルをＯＬＥＤに加えＯ−ＬＥＤに発光を引き起するための回路構成部分を含む。

本発明に係わるピクセル構造、ピクセル構造のアレイ、ピクセル構造を駆動するための方法では、より低い電圧で、より効率的であり、そして表示器アプリケーションに対して一般的により有利である表示器のより良好なタイプを提供できる。

図１は、有機発光ダイオード材料を含み、本発明で使用するのに好適な、表示器の製造（fabrication）の典型的な例示の構成図を示している。 図２は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第１の典型的な具体例の回路図を示している。 図３は、図２のＯ−ＬＥＤピクセルとともに使用される典型的な動作モードのタイミング図を示している。 図４は、図２のＯ−ＬＥＤピクセルとともに使用するのに好適なデータスキャナ（又は電流源）の回路図を示している。 図５は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第２の典型的な具体例の回路図を示している。 図６は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第３の典型的な具体例の回路図を示している。 図７は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第４の典型的な具体例の回路図を示している。 図８は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第５の典型的な具体例の回路図を示している。 図９は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第６の典型的な具体例の回路図を示している。

本発明は、添付図面と関連づけて読んだときに、引き続く詳細な説明から最良に理解される。

本出願の従来の技術および発明が解決しよとする課題の欄で記述された表示器技術に対するより良好な代替物は、アクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）表示器である。ＡＭＯＬＥＤ表示器の場合には、無機材料よりもむしろ有機材料がＬＥＤを形成するために使用される。ＬＥＤを形成するために有機材料を使用する例示は、米国特許第5,142,343号及び米国特許第5,408,109号に見い出され、これら双方はここで参照することによって包含される。本発明と共に使用されるＯ−ＬＥＤの典型的な具体例は、図１を参照して以下に詳細に記述される。

端的には、Ｏ−ＬＥＤに関しては、直流電流（ＤＣ）が有機ダイオード材料を通して通過され光を発生する。伝導は順方向である。実験を通して、所与の光レベルを発するために光放出材料にとって必要とされる電圧は、時間と共に増加することが見い出され、これ故に、「オフ」から「オン」への遷移電圧は、実質的な飽和なしに時間と共に増加する。しかしながら、所与の光レベル（輝度）が有機ダイオード材料を通過する電流に関して比較的に安定していることもまた見い出された。加えて、スレッショルド電圧はプロセス（processing）に敏感であるので、固定された小さな駆動電圧レベルは、Ｏ−ＬＥＤ製造プロセスにおけるプロセス変動のために、有効でなくされる可能性もある。

本発明は、電流でプログラム可能であり（programmable）、且つピクセルの遷移電圧のシフトまたはトランジスタにおけるスレッショルド電圧のシフトのいずれかに独立である、Ｏ−ＬＥＤピクセルの構成（configuration）を含む。

本発明の技術は、ピクセルアレイの各列（column）ラインに対して、デジタル的にプログラム可能な別個の電流源を含む。本発明の第１の典型的な具体例の各ピクセルに対して、２本のセレクトラインＳ１及びＳ２だけでなく２本のデータラインＤ１及びＤ２が提供される。データラインとセレクトラインとの組合わせは、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードを含む、ピクセルのマルチモード動作を提供する。モードの各々を実現するために、２つのトランジスタと１つのキャパシタが、Ｏ−ＬＥＤピクセル並びにデータライン及びセレクトラインとともに作用するように（operatively）形作られる（configure）。Ｏ−ＬＥＤピクセルの構成の詳細と動作のモードとが、図面を参照して以下に記述される。本発明の典型的な具体例は、Ｏ−ＬＥＤに関連して記述されているけれども、本発明は、ＬＥＤといった他の類似の表示器要素とともに使用することができることも予期される。

ＡＭＯＬＥＤ表示器の場合には、ＤＣ電流が、光を発生するためにダイオード材料を通して通過される。所与の光レベルを発するために必要とされる電圧は、時間と共に増加することが見い出され、これ故に、「オフ」から「オン」への遷移電圧は、実質的な飽和なしに、時間と共に増加する。しかしながら、所与の光レベル（輝度）は、光放出材料を通して通過する電流に対して比較的に安定していることもまた見い出された。この理由のために、望ましいピクセルの設計をすれば、従来型のＡＭＥＬ表示器の場合のように所与の輝度を発するために、光放出材料に一定の電流が供給されて、特定の電圧よりもむしろ特定の電流に条件づけられる（programmed）ことができる。

（本発明の典型的な具体例）
ピクセル駆動技術を詳細に記述する前に、Ｏ−ＬＥＤの構造が記述される。本発明の重要な特徴は、Ｏ−ＬＥＤ材料が低い駆動電圧において輝度の論理ハイ（High）値を達成するという事実にある。加えて、Ｏ−ＬＥＤ材料の電流駆動の性質は、アクティブマトリックス駆動トランジスタ上の漏れ電流の要求を著しく減少させ、このため、本発明は低コストのガラス基板に好適である。本発明で採用されたＯ−ＬＥＤは、典型的には約２〜１０ボルトで光を発し始める。

概して、Ｏ−ＬＥＤを使用した表示器全体の形成のためのプロセスはいくつかのステップ、１）ポリシリコンアクティブマトリックス回路構成部分（circuitry）を形成する、２）アクティブマトリックスアレイにＯ−ＬＥＤ材料を集積する、３）（カラー表示器用の）カラーシャッターを集積する、４）完成したパネルを組立し及びテストする、を含む。

上述したように、典型的な製造プロセスにおける第１のステップは、アクティブマトリックス回路構成部分の形成である。本発明のために、ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）技術が採用される。形成されるべき望ましい回路構成部分は、図２及び図４を参照して以下に詳細に記述される。

プロセスにおいて第２のステップは、アクティブマトリックスアレイ上へのＬＥＤ材料の堆積を含む。

図１は、本発明と共に使用するために好適なＯ−ＬＥＤ製造の典型的な例示を示す。図１を参照すると、第１に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）といった透明伝導電極が、堆積され、またパターン形成される。これに、ホール輸送層、ドープされた放出層、及びＡｌＯ₃の背面層の堆積が引き続く。アレイは、図１に示されるＯ−ＬＥＤの「スタック（stack、積層）」に帰着するＭｇＡｇ上部電極の堆積で完成される。

本発明のために、一覧表１はＯ−ＬＥＤスタックの各層のための典型的な厚さを示す。
（一覧表１）
層 厚さ
透明伝導電極 約７５０オングストローム
輸送層 約８００オングストローム
ドープされた放出層 約４００オングストローム
背面層 約４００オングストローム
上部電極 約２０００オングストローム

最後に、表示器はパッケージされ、そしてテストされる。示されてはいないけれども、パッケージングは、表示器の機械的支持、外部電気回路への信頼できる接続を作るための手段、及び被覆保護膜を含む。

Ｏ−ＬＥＤは、著しい効率を実証した。発光効率は、１５ｌ／ｗもある。２０００ｃｄ／ｍ²の輝度の値が、１０ボルトより下の動作電圧で且つ２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で達成された。より高い輝度の大きさのオーダが、より高い電流密度において測定された。

図２は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第１の典型的な具体例の回路図を示す。所与のピクセルのアレイ（例えば１０２４×１２８０）における各ピクセル構造は同一であると予期されるので、ひとつのピクセル構造だけが記述される。図２に示されたピクセルの構成は、電流でプログラム可能であり、そしてＯ−ＬＥＤの遷移電圧又はトランジスタのスレッショルド電圧のシフトのいずれかと独立である。

図２に示されるように、ピクセル構造２００は、Ｏ−ＬＥＤ２１０と、２つのトランジスタＴ１及びＴ２と、データ方向に走る２つのラインＤ１及びＤ２と、セレクト方向に走る２つのラインＳ１及びＳ２とを含む。加えて、ピクセル構造２００は、キャパシタＣ１を含む。典型的な具体例では、各トランジスタは、ソース、ゲート、及びドレインと、対応する電極とを含む。

詳細には、第１のトランジスタＴ１のソース電極は、データ電圧ラインＤ１へ接続されている。第２のトランジスタＴ２のソース電極は、データ電流ラインＤ２へ接続されている。第１のトランジスタＴ１のゲート電極は、第１のセレクトラインＳ１へ接続されている。第２のトランジスタＴ２のゲート電極は、キャパシタＣ１を経由して第２のセレクトラインＳ２へ接続されている。第１のトランジスタＴ１のドレイン電極は、格納キャパシタ（Ｃ１）へ接続されているだけでなく第２のトランジスタＴ２のゲート電極へも接続されている。

上述したように、データライン及びセレクトラインの組合わせは、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードを含む、ピクセル２００のマルチモード動作を提供する。そのモードの各々は、以下に図２及び図３を参照して記述される。ここで図３は、図２のＯ−ＬＥＤピクセルとともに使用される典型的な動作のモードに関するタイミング図を示す。

第１に書込み選択モードに目を向けると、所定の電流レベル（Ｉ１）、そしてこれ故、ピクセル内へ輝度レベル、を書込むために、トランジスタＴ１はセレクトラインＳ１を経由して導通される。結果として、第１のデータラインＤ１上の電圧が、トランジスタＴ１を通して、トランジスタＴ２のゲートに加えられる。トランジスタＴ２のゲートに加えられた電圧が増加されると、トランジスタＴ２が導通し、そしてその内部インピーダンスは、データ電流ラインＤ２において電流レベルＩ１に到達するまで、継続的に減少して、電流レベルＩ１がＯ−ＬＥＤ２１０に加えられることを許容する。

書込み選択モード中には、セレクト信号Ｓ２が論理ハイの電位に保持される。

データ電流ラインＤ２は、トランジスタＴ２を通してＯ−ＬＥＤ２１０に接続されており、従って、達成された電流レベルＩ１はトランジスタＴ２及びＯ−ＬＥＤの両方を通って流れる。トランジスタＴ２のスレッショルド電圧又はＯ−ＬＥＤ２１０の遷移電圧のシフトが存在するならば、シフトはキャパシタＣ１の両端に蓄積され且つトランジスタＴ２のゲートに加えられた電圧の増加又は減少によって補償される。このやり方で、Ｏ−ＬＥＤ若しくはトランジスタＴ２のいずれか又は双方の動作特性におけるいかなるシフトも、存在したとしても、Ｏ−ＬＥＤを通る電流に、これ故にピクセルの輝度に、不十分な影響しかもたない。

書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードのための詳細なタイミングが、図３に図示されている。図３を参照すると、タイミング図上の３番目の期間である書込み選択モードは、両方のセレクトラインが論理ハイであることを要求する。すなわち、第１のセレクトラインＳ１が論理ハイになりトランジスタＴ１を導通して、そしてほかならぬその行（that particular row）のための第２のセレクトラインＳ２もまた、論理ハイ（すなわち書込み選択モード）になり、これがトランジスタＴ２を導通することを許容する。

しかしながら、書込み非選択モードに関しては、すべての他の行のための第２のセレクトラインＳ２が、論理ロウ（Low）（すなわち書込み非選択モード）になされる。このやり方で、第２のセレクトラインＳ２は、データが書込まれていない、アレイの行上のすべてのＴ２トランジスタを非導通にするために使用される。図２に示されるように、これは、キャパシタＣ１を通して第２のセレクトラインＳ２を蓄積端子に結合することによって達成される。セレクトラインＳ２が論理ロウであるとき、書込み非選択モードに対しては、キャパシタＣ１に蓄積された電位に関わりなく、トランジスタＴ２のゲートの信号は論理ロウになり、電流がトランジスタＴ２又はＯ−ＬＥＤ２１０を通して通過しないことを確実にする。従って、データ電流ラインＤ２上において検出されている電流は、選択されたＯ−ＬＥＤだけに流入していて、列に沿った他のピクセルには流入していない。

図３に示されるように、発光モード中は、第１のセレクトラインＳ１が論理ロウになされ、それによってトランジスタＴ１を非導通にする。同時に、第２のセレクトラインＳ２が、論理ハイになされる。セレクトラインＳ２上の論理ハイ電位とキャパシタＣ１上の格納された電位との組合わせが、トランジスタＴ２のゲートをその調整された（programmed）レベルに駆動する。このやり方で、Ｏ−ＬＥＤはそのプログラムされた（programmed）電流レベルで（すなわち、書込み選択モード中にプログラムされたように）又は輝度で発光する。また、発光モード中は、以下に図４を参照して記述されるように、データラインＤ２の一定の制御が実行される。

ピクセル構造２００は特定の電流レベルでプログラムされることを必要とするので、独特な電流発生回路が典型的なピクセル構造とつなぎ合わせる（interface、インタフェィスする）ために開発されてきた。図４は、図２のＯ−ＬＥＤピクセル構造とともに使用するのが好適な典型的な電流発生回路４００の回路図を示す。

図４を参照すると、データラインＤ１及びＤ２は、図２に示されたものと同一のデータラインである。示されているように、図４の電流発生回路４００から図２のピクセル構造のデータラインへデータラインＤ１及びＤ２を結合することによって、選択された行のピクセルを含む閉じた定電流ループが形成されることができる。

図４に見られるように、トランジスタＴ３〜Ｔ５が並列に結合されている。プログラムされたデジタル電圧レベルをひとまとめにして（collectively）表すトランジスタの各々は、そのゲート上に入力を受ける。しかしながら、トランジスタの各々は、要望されたプログラム可能な電流値を発生するために適切に重みづけられたキャパシタと直列してそれぞれ結合されている。キャパシタ（Ｃ２、０．５Ｃ２、及び０．２５Ｃ２）の組み合わされた出力は、トランジスタＴ６のゲートだけでなくトランジスタＴ８のソースにも結合される。トランジスタＴ８は、発光モード中にデータ電流ラインＤ２上の電圧を制御するために使用される。Ｔ６への接続が閉ループを完成させるために採用され、そうしてデータ電流ラインＤ２上に供給された電流を制御できる。

詳細には、ピクセルにデータを書込むために、プログラム・デジタル電圧レベルＧ１〜Ｇ３がトランジスタＴ３〜Ｔ５に与えられ、そして負電圧の傾斜（ramp）（Ｒ１）がトランジスタＴ３〜Ｔ５のソースに接続される。傾斜Ｒ１に関して時間に対する電圧の変化の速度は、実効容量倍（Ｃ^*×ｄＶ／ｄＴ）されて、Ｄ２に結合された独特の電流レベルを設定する。有効容量は、それぞれのトランジスタを経由して結合された各キャパシタのひとまとまりの容量値（すなわちＣ２、０．５Ｃ２、及び０．２５Ｃ２）に基づいていることが注記される。理想的には、データ電流ラインＤ２上の電圧レベルは、接地電位に近く維持されるであろう。なぜならこれがデータ電流ラインＤ２上の発光電圧レベルになるであろうからである。（発光モードでは、論理ハイの信号Ｌ１が、トランジスタＴ８を通してデータ電流ラインＤ２を接地電位に結合する）。

データ電圧ラインＤ１に関しては、トランジスタＴ６およびトランジスタＴ７は、インバータを形成しデータ電流ラインＤ２上の電流源によって提供された電圧を増幅して、またこの反転された電圧レベルはデータ電圧ラインＤ１に接続される。データ電圧ラインＤ１上の電圧は、さらに、正の電圧の傾斜Ｒ２とキャパシタＣ３の「ブートストラップ」効果を通して増加される。この回路は、信号Ｇ１、Ｇ２及びＧ３によって規定されプログラムされた電流によってＯ−ＬＥＤ２１０が駆動される平衡条件に達する。

上述したように、発光モード中に、データラインＤ２の一定の制御が実行される。詳細には、発光モード中に、データ電流ラインＤ２を接地電位にもっていくために、トランジスタＴ８は導通される。トランジスタＴ８は特定のデータラインに接続されたＯ−ＬＥＤのすべてを通る全電流を取扱うために、トランジスタＴ８が比較的大きなトランジスタであることが注記される。

図４に示された例によれば、動作中に、書込みモード中にＤ２上の典型的な電流は、１マイクロアンペアであり、発光モード中には１ｍＡである。また、Ｔ８のソースにおける電圧は、１ボルトである。Ｄ１上における典型的な電圧は、書込みモード中には８ｖであり、発光モードには「関心なし（don't care）」である。

ピクセル構造２００と電流発生回路４００との組合わせは、良好なグレースケール均一性とＬＥＤ又はＴＦＴのいずれかの不安定性にもかかわらず長い寿命とを持つ高品位Ｏ−ＬＥＤ表示器を設計することを可能にする。回路４００は、ポリシリコン及びアモルファスシリコンＡＭＯＬＥＤ表示器を駆動するために特に良く適していることが注記される。

図５は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル要素の第２の典型的な実施例の回路図を示す。図５に示されたピクセル構造５００は、図２に示された構造と類似して、マルチモード動作を含んでいる。しかしながら、予測されるように、ピクセル構造２００とピクセル構造５００との間にはいくつかの相違点が存在する。例えば、図２のデータライン及びセレクトラインの対は、図５に示されたピクセル構造において単一のデータライン及び単一のセレクトラインに置換えられた。

図５に目を向けると、ピクセル構造５００は、Ｏ−ＬＥＤ５１０と、２つのトランジスタＴ１及びＴ２と、データ方向に走る１本のラインＤ１と、セレクト方向に走る１本のラインＳ１とを含む。典型的な具体例では、各トランジスタはソース、ゲート、及びドレインと、対応する電極とを含む。加えて、そしてピクセル構造２００に類似して、ピクセル構造５００は、ピクセルの発光レベルを決定する電位のレベルが格納されるキャパシタＣ１を含む。第１のトランジスタＴ１のソースは、データラインＤ１に接続されている。第２のトランジスタＴ２のソース電極は、データラインＤ１に接続されている。第１のトランジスタＴ１のゲート電極は、セレクトラインＳ１に接続されている。第２のトランジスタＴ２のゲート電極は、キャパシタＣ１を経由してセレクトラインＳ１に接続されている。第１のトランジスタＴ１のドレイン電極は、蓄積キャパシタＣ１に接続されるだけでなく第２のトランジスタＴ２のゲート電極にも接続されている。さらに、スイッチングパワーラインが、トランジスタＴ２のゲート、トランジスタＴ１のドレイン、及びキャパシタＣ１に、すべてキャパシタＣ２を通して結合されている。

ピクセル構造２００の動作のように、データライン及びセレクトラインの組合わせが、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードを含むピクセル５００のマルチモード動作を提供する。

書込み選択モードに関しては、ピクセル構造２００は両方のセレクトラインが論理ハイになされることを要求したのに対して、ピクセル構造５００では、単一のセレクトラインを論理ハイにする。そのようすると、ピクセル構造２００内の両セレクトラインを論理ハイにするのと類似して、キャパシタＣ１の端子が論理ハイに結合する。そして、また、そのようにすると、トランジスタＴ１が導通し、ピクセル構造５００を書込み選択モードに置く。この点で、望まれる電流が、ピクセル５１０を駆動しようと試みに際し、データラインＤ１上に印加される。しかしながら、トランジスタＴ２が十分に導通するまで、データラインＤ１からの電流は、トランジスタＴ１を通ってトランジスタＴ２のゲートへ通過する。トランジスタＴ２のゲートが十分な電圧に達し、トランジスタＴ２を介して望まれる電流を通す平衡点に速やかに到達する。この点に到達すると、そのとき、ピクセル構造５００は、望まれる電流レベルにプログラムされる。なぜなら、セレクトラインＳ１上とキャパシタＣ１上との組み合わされた電位が、プログラムされた電流を伝導するために十分な電位にトランジスタＴ２のゲートを保持するからである。

書込み非選択モードに関しては、セレクトラインＳ１が論理ロウになされるとき、トランジスタＴ１は非導通にされ、ピクセル構造２００において生じたのと同じ負の偏移がＣ１上に生じて、どの選択されていないピクセルをも無条件にスイッチオフにする。

発光モードに関しては、セレクトラインＳ１が論理ハイになされ、またＤ１が論理ロウになされる。加えて、スイッチングパルスが電流源に分路をつくり、データラインを動作電位源に結合させる。同時に、スイッチングパルスは、動作電位源をキャパシタＣ２に接続する。キャパシタＣ１とＣ２の接合点に蓄積された電荷およびセレクトラインＳ１上の論理ハイレベルは、トランジスタＴ２がプログラムされた電流だけをＯ−ＬＥＤ５１０を通して伝導するようにさせる。Ｔ２のゲートは、それによって、書込み選択モード中にプログラムされた電流に近い値に戻される。

図５に示された例によれば、動作中に、書込みモード中の典型的なＤ１上の電流は１マイクロアンペアであり、発光モード中は１ｍＡである。再び、Ｄ１上の典型的な電圧は、書込みモード中では８Ｖである。

詳細には記述されていないけれども、代替的なピクセル構造の追加的な予期される実施例が、図６〜図９に示されている。本開示を手にした当業者は、図２及び図５に関連して述べられた実施例の記述された動作と図４の電流発生回路とが与えられると、どのように各々の典型的な具体例が動作するかを認識するだろう。特定の実施例に依存して、電流発生源４００は、相互接続とタイミングの必要性の便宜をはかるために些細な変形を必要とするかもしれない。

詳細には、図６は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル要素の第３の典型的な実施例の回路図を示す。端的には、データライン及びセレクトラインは、プログラムされた電流レベルに関連した電位をＣ１上に設置するために操作される。その後、発光モード中には、格納された電位がトランジスタＴ２のゲートを適正なレベルに駆動し、電流の適正量がＯ−ＬＥＤ６１０を通過することを許容する。

図７は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル要素の第４の典型的な実施例の回路図を示す。端的には、図７に見られるように、トランジスタＴ１、Ｔ２及びＴ３はＰＭＯＳ技術を使用して製造される。データラインだけでなく、セレクトラインおよび電流源も、プログラムされた電流レベルに関連した電位をＣ１上に設定するために操作される。発光モード中には、格納された負の電位が、トランジスタＴ２のゲートを適正なレベルに駆動し、電流の適正量がＯ−ＬＥＤ７１０に通過することを許容する。加えて、ピクセル構造７００は、Ｔ３の形式でのリセット機構を含み、この機構は、導通されたときに、Ｃ１上に格納された電位が放電することをを引き起こす。

図８は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第５の典型的な実施例の回路図を示す。第５の典型的な実施例は、類似したやり方でプログラムを行う。しかしながら、この実施例は、フレーム蓄積を含まず、従ってより小さな表示器に対してのみ好適である。

図９は、本発明に従ったＯ−ＬＥＤピクセル構造の第６の典型的な実施例の回路図を示す。図７の実施例と類似して、本実施例はＰＭＯＳトランジスタを採用する。端的には、データライン及びセレクトラインは、プログラムされた電流レベルに関連した電位を、本実施例においては一電極が接地されているＣ１上に設定すべく動作される。その後、発光モード中には、格納された電位はトランジスタＴ２のゲートを適正なレベルに駆動し、電流の適正量がＶｄｄからＯ−ＬＥＤ９１０を通過することを許容する。

本発明は特定の実施例を参照してここで図示され記述されたけれども、本発明は示された詳細に制限されるべきことを意図されていない。むしろ、本発明の精神から離れることなく、そして請求項の均等物の領域および範囲内において詳細には様々な変形がなされる可能性がある。

２００…ピクセル構造、
２１０…Ｏ−ＬＥＤ、
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７，Ｔ８…トランジスタ、
Ｄ１、Ｄ２…データライン、
Ｓ１、Ｓ２…セレクトライン、
４００…電流発生回路、
５００…ピクセル構造、
５１０…Ｏ−ＬＥＤ、
６００…ピクセル構造、
６１０…Ｏ−ＬＥＤ、
７００…ピクセル構造、
７１０…Ｏ−ＬＥＤ、
８００…ピクセル構造、
８１０…Ｏ−ＬＥＤ、
９００…ピクセル構造、
９１０…Ｏ−ＬＥＤ

Claims (13)

1. 表示器に使用するためのピクセル構造であって、
   発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、
   データ電圧が該ピクセル構造に書込まれることができるように、該ピクセル構造が選択されることを引き起こすための手段を備え、前記データはＬＥＤに与えられるべきプログラムされた電流レベルを表し、
   異なる行にあるピクセル構造がそれに書込まれたデータを持っているとき、該ピクセル構造が非選択にされることを引き起こすための手段を備え、
   ＬＥＤを発光させるために、該プログラムされた電流レベルをＬＥＤに加えるための手段を備える、ピクセル構造。
2. 書込みプログラミング中にＬＥＤに流れる該電流を監視するための手段と、書込みプログラミング中にデータ電圧を調節し、望まれる電流を得るためのフィードバック手段と、を、更に備える請求項１に記載のピクセル構造。
3. ピクセル構造が非選択にされることを引き起こすための前記手段は、他のピクセル構造を書込みプログラミングしている間、該ＬＥＤに通して流れる電流を選択的に遮断する、請求項１に記載のピクセル構造。
4. ピクセル構造が選択されることを引き起こすための前記手段は、独立して制御される２本のセレクトラインと１つのトランジスタとを含む、請求項１に記載のピクセル構造。
5. ピクセル構造が非選択されることを引き起こすための前記手段は、２本の独立して制御されるセレクトラインと１つのトランジスタとを含む、請求項１に記載のピクセル構造。
6. 加えるための前記手段は、キャパシタとトランジスタとを含む、請求項１に記載のピクセル構造。
7. デジタル電流源に結合されたピクセル構造のアレイであって、各ピクセル構造は、
   第１及び第２のデータラインと、
   第１及び第２のセレクトラインと、
   第１及び第２のトランジスタであって、各トランジスタは、ソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極を有し、
   プログラムされた電流レベルを表す電位を格納するためのキャパシタと、
   有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）と、を備え、
   該第１のトランジスタのソース電極は該第１のデータラインに結合され、該第２のトランジスタのソース電極は該第２のデータラインに結合され、該第１のトランジスタのゲート電極は該第１のセレクトラインに結合され、該第２のトランジスタのゲート電極は該キャパシタを経由して該第２のセレクトラインと該第１のトランジスタのドレイン電極とに結合され、該第２のトランジスタのドレインは該Ｏ−ＬＥＤに結合されている、ピクセル構造のアレイ。
8. 該第１及び第２のデータラインに結合され、該アレイ内の各ピクセル構造を、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードを含む３つのモードで駆動するための手段を、更に備える請求項７に記載のピクセル構造のアレイ。
9. デジタル電流源に結合されたピクセル構造のアレイであって、各ピクセル構造は、
   第１及び第２のデータラインを備え、
   第１及び第２のセレクトラインを備え、
   第１及び第２のトランジスタを備え、各トランジスタはソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極を有し、
   キャパシタを備え、
   有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）を備え、
   該第１のトランジスタのソース電極は該第１のデータラインに結合され、該第２のトランジスタのソース電極は該第２のデータラインに結合され、該第１のトランジスタのゲート電極は該第１のセレクトラインに結合され、該第２のトランジスタのゲート電極は該キャパシタを経由して該第２のセレクトラインと該第１のトランジスタのドレイン電極とに結合され、該第２のトランジスタのドレイン電極は該Ｏ−ＬＥＤに結合され、
   該第１及び第２のデータラインに結合され、書込み選択モード、書込み非選択モード、及び発光モードを含む３つのモードでアレイ内の各ピクセル構造を駆動するための手段を備え、該書込み選択モードは、プログラムされた電流レベルが該ピクセル構造内に達成されるように、該ピクセル構造が選択されることを引き起し、前記プログラムされた電流レベルは該Ｏ−ＬＥＤ上に表示されるべき望まれる輝度を表し、該書込み非選択モードは、異なる行にあるピクセル構造がそれに書込まれたデータを持っているとき、該ピクセル構造が非選択されることを引き起して、該発光モードは該Ｏ−ＬＥＤが該プログラムされた電流レベルで駆動されることを引き起し、該ピクセルを該発光させる、ピクセル構造のアレイ。
10. 有機発光ダイオード（Ｏ−ＬＥＤ）を含み、表示器として使用するためのピクセル構造を駆動するための方法であって、
    データを該ピクセル構造に書込むことができるように、該ピクセル構造が書込み選択されることを引き起こし、前記データは該Ｏ−ＬＥＤに加えられるべきプログラムされた電流レベルを表していて、
    異なる行にあるピクセル構造がそれに書込まれたデータを持っているとき、該ピクセル構造が書込み非選択にされることを引き起こし、
    該プログラムされた電流レベルを該Ｏ−ＬＥＤに加え、該Ｏ−ＬＥＤが発光することを引き起す、方法。
11. 該ピクセル構造は２本のセレクトラインを含み、両セレクトラインは該ピクセル構造が書込み選択されるとき論理ハイになされる、請求項１０に記載の方法。
12. 該ピクセル構造は２本のセレクトラインを含み、両セレクトラインは該ピクセル構造が書込み非選択されるとき論理ロウになされる、請求項１０に記載の方法。
13. 該ピクセル構造は２本のセレクトラインを含み、該ピクセル構造が発光されるとき一方のセレクトラインは論理ロウになされる一方で、他のセレクトラインは論理ハイになされる、請求項１０に記載の方法。

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