JPH09281902A - 有機発光ダイオード・アレイ駆動装置 - Google Patents

有機発光ダイオード・アレイ駆動装置

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JPH09281902A
JPH09281902A JP9013130A JP1313097A JPH09281902A JP H09281902 A JPH09281902 A JP H09281902A JP 9013130 A JP9013130 A JP 9013130A JP 1313097 A JP1313097 A JP 1313097A JP H09281902 A JPH09281902 A JP H09281902A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質の画像が得られ、比較的安価に製造で
き、比較的一定な光を生成し、比較的寿命が長い、有機
ＬＥＤアレイおよび駆動装置を提供する。 【解決手段】 有機ＬＥＤアレイ（１０）用駆動装置
（１２）は、電流源（３７）または残余電位（３８）と
の間で接続可能な第１スイッチ（３５）と、電源（４
５）に接続可能な第２スイッチ（４０）と、各ＬＥＤが
第１スイッチ（３５）の１つに接続され第２接点（１
３）が第２スイッチ（４０）の１つに接続されたＬＥＤ
のアレイ（１０）と、第１スイッチの内選択されたスイ
ッチを電流源（３７）に接続し、第１スイッチ（３５）
の残りのスイッチ全てを残余電位（３８）に接続した状
態で保持し、更に第２スイッチの内選択されたスイッチ
を、一度に１つずつ周期的に電源（４５）に接続し、ア
レイ（１０）上に所望の画像を発生する制御装置（２
６）とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード・
アレイ用駆動装置に関し、更に特定すれば、有機発光ダ
イオード・アレイ用駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイは、直
視表示装置および虚像表示装置双方において、画像源と
して増々普及しつつある。この理由の１つに、ＬＥＤは
比較的大量の光（高い輝度）を発生可能であるという事
実がある。これは、ＬＥＤアレイを組み込んだ表示装置
は、増々広範囲の周囲条件において使用可能であるとい
うことを意味する。例えば、反射型ＬＣＤは、それらの
光を周囲光から得ているので、即ち、周囲光がＬＣＤに
よって反射されるので、周囲光が多い条件でないと使用
することができない。反射式ＬＣＤの中には、透過モー
ドで動作するように設計され、周囲光が不十分なときに
使用するためのバックライト構成(backlighting arrang
ement)を組み込んだものもある。加えて、透過式表示装
置には、ある視覚上の趣向(visualaspect)があり、ユー
ザによっては明るい発光型表示装置を好む場合もある。
しかしながら、これらのタイプの表示装置は、通常、超
小型装置に実際に使用するには大き過ぎる。
【０００３】また、有機ＬＥＤアレイは、小型製品、特
に、ページャ、セルラおよび携帯用電話機、双方向無線
機、データ・バンク等のような小型携帯用電子装置にお
ける使用に、潜在的に実行可能な設計の選択肢として注
目されつつある。有機ＬＥＤアレイは、様々な周囲光の
条件下（周囲光が非常に少ないまたは周囲光がない状態
から周囲光が明るい状態まで）における表示に使用する
際にも十分な光を発生することができる。更に、有機Ｌ
ＥＤは、比較的安価に、しかも超小型（直径１／１０ミ
リメートル未満）から比較的大型（１インチ以上）まで
の様々なサイズに製造することができるので、有機ＬＥ
Ｄは種々のサイズに製造可能である。また、ＬＥＤに
は、それらの発光動作によって非常に広い視覚角度が得
られるという、別の利点もある。
【０００４】通常、有機ＬＥＤは、第１導電層（または
第１接点）、電子搬送および放出層、ホール搬送層なら
びに第２導電層（または第２接点）を含む。光はいずれ
の方向にも透過可能であるが、導電層の一方を通過して
放出しなければならない。光の放出のために導電層の一
方を変更する方法は数多くあるが、通常、殆どの効率的
なＬＥＤは放出される光に対して透明な導電層を１枚含
んでいることがわかっている。また、広く用いられてい
る殆どの透明材料の１つはインディウム−錫−酸化物
（ＩＴＯ）であり、通常、これをガラス板のような透明
基板上に、層状に堆積する。
【０００５】導電性透明層を用いた有機ＬＥＤに伴う主
要な問題点は、その材料の抵抗率が高いことである。例
えば、ＩＴＯの抵抗率は、約５０オーム／スクエア（７
５ないし数百オーム／スクエア）である。この問題を更
に重大にするのは、有機ＬＥＤは、ＬＣＤのような電圧
駆動素子と反対に、電流駆動素子である（即ち、それら
を通過する電流によって放出する）という事実である。
したがって、有機ＬＥＤの接点の抵抗率が高い接点ため
に、有機ＬＥＤを大型アレイに採用しようとする試み
は、事実上不可能同然になる。
【０００６】有機ＬＥＤに多発する別の問題に、使用効
率の低下があげられる。その根拠となる理論は、有機層
内の粒子はＬＥＤ使用の間電流と共に移動する傾向があ
るというものである。この移動が有機ＬＥＤの効率を低
下させるため、放出される光が少なくなるか、あるいは
一定量の光を生成するためにはより多くの電流を供給し
なければならず、究極的には有機ＬＥＤの故障に至るこ
とになる。より高い電流を得るためには、より大きな電
圧を素子間に供給する必要があり、消費電力が増大する
ことを意味する。この問題を解決するためにいくつかの
試みがなされている。主な試みは、不使用期間の間ダイ
オードに逆バイアスを印加するというものである。この
解決案は、逆バイアスを供給するために別の電源を必要
とするため、それ自体の問題を生じてしまう。電源の追
加によって、表示装置のサイズ、重量、およびコストに
かなりの増大を招くことになる。
【０００７】したがって、これらの問題を克服する有機
ＬＥＤアレイおよび駆動装置を提供することができれば
有益であろう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
で改良された有機ＬＥＤアレイおよび駆動装置を提供す
ることである。
【０００９】本発明の他の目的は、列電荷を素速く除去
することによって高画質の画像が得られる、新規で改良
された有機ＬＥＤアレイおよび駆動装置を提供すること
である。
【００１０】本発明の他の目的は、製造および動作が比
較的安価な、新規で改良された有機ＬＥＤアレイおよび
駆動装置を提供することである。
【００１１】本発明の更に他の目的は、比較的一定な光
を生成する、新規で改良された有機ＬＥＤアレイおよび
駆動装置を提供することである。
【００１２】本発明の更に別の目的は、比較的寿命が長
い、新規で改良された有機ＬＥＤアレイおよび駆動装置
を提供することである。
【００１３】本発明の更にまた別の目的は、電源の追加
を必要とせず、しかも６００Ｆｌを越える明るさ、また
はフィルタ処理後に２００ｆＬを越える明るさが得られ
る、新規で改良された有機ＬＥＤアレイおよび駆動装置
を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述のおよびその他の問
題の少なくとも部分的な解決、ならびに上述のおよびそ
の他の目的の実現は、ＬＥＤアレイ用駆動装置において
達成される。このＬＥＤアレイ用駆動装置は、各々電流
源および残余電位の一方との間に接続可能な複数の第１
スイッチと、各々電源に接続可能な複数の第２スイッチ
と、行および列に接続されたＬＥＤのアレイであって、
各ＬＥＤは、複数の第１スイッチの１つに接続された第
１接点と、複数の第２スイッチの１つに接続された第２
接点とを有する前記アレイと、複数の第１および第２ス
イッチに接続され、複数の第１スイッチの内選択された
スイッチを定電流源に接続し、複数の第１スイッチの残
りのスイッチ全てを残余電位に接続された状態で保持
し、複数の第２スイッチの内選択されたスイッチを電源
に接続する制御装置とを含む。
【００１５】また、上述のおよびその他の問題の少なく
とも部分的な解決、ならびに上述のおよびその他の目的
の実現は、ＬＥＤアレイ用駆動方法によって達成され
る。この方法は、各ＬＥＤが第１および第２接点を有
し、第１接点が複数の列に接続され、第２接点が複数の
行に接続された、ＬＥＤアレイを用意する段階と、第１
ＬＥＤ接点の選択された列を個々の電流源に接続し、第
２ＬＥＤ接点の第１の行を電源に接続することによっ
て、電流を第１ＬＥＤ接点の選択された列内に導入し第
２ＬＥＤ接点の第１の行から出力させ、第１ＬＥＤ端子
の選択されていない列を複数のＬＥＤの個々のＬＥＤが
オンするレベルより低い列残余電位に接続し、複数の行
の残りの行を、列残余電位と同一であってもまたは同一
でなくてもよい、行残余電位に接続する段階と、残りの
複数のＬＥＤの行の各行を電源のようなアクティブ・プ
ルダウン(activepulldown)に一度に１つずつ周期的に接
続し、各周期の間ＬＥＤの選択された列を個々の電流源
に接続して、所望の画像をアレイ上に生成し、同時に第
１ＬＥＤ接点の選択されていない列を列残余電位に保持
し、複数の行の内残りの行を行残余電位に接続された状
態で保持する段階とを含む。行および列に対するオフ状
態電位は、オフ状態の間有機材料を最適に扱うため、な
らびに行および列の充電状態を制御するための設計パラ
メータとなる。
【００１６】ＬＥＤの第１接点を電流源に接続し、第２
接点を電源に接続することによって、第１接点を通じて
ＬＥＤに電流が導入される。発光ダイオードの選択され
ていない列上に残余電位を配し、発光ダイオードの選択
されていない行を行残余電位に接続することによって、
オフ・モードにあるＬＥＤから電流を放逐し、移動する
キャリアをそれらの元の位置に向けて逆駆動するため、
ＬＥＤの効率向上および超寿命化が図られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】具体的に図１を参照すると、本発
明による発光ダイオード・アレイ１０とそれに接続され
た駆動装置１２の簡略ブロック図が示されている。この
特定実施例において、アレイ１０は、３２行および６４
列に接続された、複数の有機発光ダイオード（ＬＥＤ）
を含む。３２個の行端子１３は、図１のアレイ１０の右
側に示されており、６４個の列端子１４は、上側に示さ
れている。通常、ＬＥＤの大きなアレイを製造するとき
は、端子を１つ置きにアレイの逆側に配置することによ
って、ピッチ（隣接する端子間の距離）を大きくする、
即ち、抵抗を１／２に低下させるのが一般的な実施形態
である。しかしながら、図面の簡略化のために、ここで
は全ての端子を同一側に示すことにする。ＬＥＤの行お
よび列はいかなる数のものでも供給可能であり、本例は
例示の目的で使用するに過ぎないことは、勿論理解され
よう。
【００１８】典型的な有機ＬＥＤ１５を、図２の簡略断
面図に示す。通常、ＬＥＤのアノード（正電気接点）ま
たはカソード（負電気接点）のいずれかは、光学的に透
過性とし、放出した光がそれを通過可能としなくてはな
らない。本実施例では、ＬＥＤ１５は、ガラス、クオー
ツ、または強化プラスチック等のような透過性材料で形
成された基板１７を含む。半導体材料の中にも光に対し
て透過性があるものもあり、それを基板１７として利用
してもよい。その場合、電子部品のあるものは直接基板
上に集積することも可能である。基板１７の上面上で、
例えば、フォトレジスト等を用いて、多くの既知の手順
のいずれかにおいて、正導電層１８にパターニングを行
う。導電層１８をパターニングして、平行に離間され、
端子１４（図１）にて終端する複数の列を形成する。こ
の特定実施例では、導電層１８は、ＩＴＯの層として設
けられる。
【００１９】正孔搬送層１９を、層１８の上面上に配置
する。通常、アレイ１０の製造に便宜を図るために、層
１９は層１８の上面および基板１７のあらゆる露出面上
のブランケット堆積物として堆積する。その理由は、層
１８を覆う層１９の一部のみが活性化されるに過ぎない
からである。層１９の上面上に、電子搬送および光放出
層２０を配置する。現在有機ダイオードは１ないし数層
の有機層で作成され、有機ＬＥＤ１５はこの説明の目的
のためのみに図示したものであることは理解されよう。
また、電子搬送層を組み込んでいない実施例において必
要とされる電位を低下させるために、通常、カソードは
低仕事関数の金属／導体、または少なくとも一方が典型
的に低仕事関数を有する金属／導体の組み合わせで形成
される。本実施例では、カソード（層２２）は、一般的
に使用されているリチウムまたはマグネシウムのような
低仕事関数材料で形成される。あるいは、カソードは、
セシウム、カルシウム等を添合した導電性金属としても
よい。
【００２０】次に、上述の有機ＬＥＤの有機層または層
群（例えば、１９，２０）のために可能な材料の例を纏
めておく。有機単一層としてあげられる例は、ポリ（ｐ
−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−フェニ
レン）（ＰＰＰ）、およびポリ［２−メトキシ，５−
（２’−エチルヘキソキシ）１，４−フェニレンビニレ
ン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）である。正孔搬送層、即ち、先
に掲示した単一層有機物の１つと低仕事関数金属カソー
ドとの間の電子搬送エレクトロルミネセンス層としてあ
げられる例は、８−ヒドロキシキノリン・アルミニウム
（ＡＬＱ）である。電子搬送材料としてあげられる例
は、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（ｐ
−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾル（ｂｕ
ｔｙｌ−ＰＢＤ）である。正孔搬送材料としてあげられ
る例は、４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（３−メ
チルフェニル）アミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）、および
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリアミノフェニル）シク
ロヘキサンである。単一層として、即ち、有機電荷搬送
層へのドーパントとして使用可能な蛍光剤の一例として
は、クマリン５４０(coumarin 540)、および様々な蛍光
染料がある。低仕事関数金属の例には、Ｍｇ：Ｉｎ，Ｃ
ａ，Ｍｇ：Ａｇが含まれる。
【００２１】アレイ１０（図１）は、画像の各画素毎に
１つの有機ＬＥＤを有するものとして説明したが、明る
さまたは冗長度を追加するために追加のＬＥＤを平行に
接続可能であることは理解されよう。また、多数のＬＥ
Ｄを単一画素に組み込んで、マルチ・カラーまたはフル
・カラーを生成する例が、１９９５年６月１３日に特許
された"Integrated Multicolor Organic LEDArray"と題
する米国特許番号第５，４２４，５６０号に開示されて
いる。この特許の内容は本願においても使用可能であ
る。
【００２２】アレイ１０内の各ＬＥＤは、通常、先に述
べたような１層以上のポリマまたは低分子重量有機化合
物(low molecular weight organiccompound)の層を含
む。以後、この明細書の簡略化のために、有機／ポリマ
という用語を「有機」と短縮することにするが、この用
語は全てのポリマまたは低分子重量有機化合物を含むこ
とを意図するものであることは理解されよう。層１９，
２０を形成する有機材料は、その電気的特性、蛍光特性
および色特性の組み合わせを考慮して選択され、正孔注
入、正孔搬送、電子注入、電子搬送、蛍光および放出材
料の様々な組み合わせを使用することができる。
【００２３】通常、有機エレクトロルミネセンス即ちＬ
ＥＤ素子においては、有機層１９，２０は電子の導通性
がよくなく、電子抵抗率（例えば、約１０ｅ-7）は同一
物質における正孔抵抗率（例えば、約１０ｅ-3）よりも
大幅に高いことは理解されよう。また、電子搬送層２０
は、電子の導通は比較的よいが、正孔の導通はよくな
く、したがって、正孔遮断層として考えることができ
る。更に、通常、光または光子は、電子と正孔とが結合
したときに発生することは理解されよう。したがって、
正孔は有機層１９，２０を容易に通過して搬送され、電
子は電子搬送層２０を容易に通過して搬送されるので、
正孔および電子の実質的に全ての再結合は、層１９，２
０の接合部およびその近傍で行われるが、通常は層２０
内行われる。層１９，２０の材料が経年変化するにつれ
（電流がそれを通過する）、材料内で種々の粒子や欠陥
が移動する傾向があり、光の放出が拡散し、材料の効率
が低下することになる。この現象は、ＬＥＤ間に印加す
る電位を周期的に逆転することによって、克服即ち逆転
可能であることが発見されている。本発明においてこの
構造を達成する方法について、次に述べる。
【００２４】再び図１を参照する。駆動装置１２は、ア
レイ１０の３２本の行を周期的に巡回する回路を含む。
図１の簡略ブロック図では、この回路は、３２ビット・
シフト・レジスタ（および行ドライバ）２５として図示
されている。シフト・レジスタ２５はコントローラ２６
に接続され、コントローラ２６がクロック・パルスおよ
び必要なその他のあらゆる駆動情報を供給する。６４ビ
ット列ドライバ２７が列端子１４に接続され、画像デー
タをそれに供給する。概略的に、列ドライバ２７は、各
列端子１４毎に別個のドライバと、画像情報１行分を記
憶するためのバッファ等とを含む。列ドライバ２７はコ
ントローラ２６に接続され、そこから新たな画像情報の
各行を受信する。
【００２５】コントローラ２６は、列ドライバ２７に画
像データを供給し、外部データ入力３０からのビデオま
たは画像データを光学的に受ける、直列インターフェー
ス２８を含む。直列インターフェース２８は、ＲＡＭ／
ＲＯＭメモリ３２、および中央演算装置（ＣＰＵ）３３
等にも接続されている。ＣＰＵ３３は、列ドライバ２７
とシフト・レジスタ２５双方を制御し、メモリ３２を用
いてアレイ１０上に画像を発生する。シフト・レジスタ
２５および列ドライバ２７と共に、様々な回路を用いて
アレイ１０およびコントローラ２６の制御が可能であ
り、これらは本発明を説明する目的に利用する一実施例
に過ぎないことは、当業者には当然理解されよう。
【００２６】次に図３を参照すると、図１の構造の部分
的構成図が示されている。アレイ１０がより詳細に図示
されており、各列導体（端子１４）と各行導体（１３）
との各交差点にダイオード（例えば、ダイオード１５）
が接続されている。基板１７上で導体層１８にパターニ
ングを行い、列導体および端子１４を形成する。層２２
にパターニングを行い、行導体および端子１３を形成す
る。先に説明したように、導体層１８はダイオードが発
生する光に対して透過性でなければならないので、一般
的に、その抵抗は比較的高い。更に、行は、一度に１行
ずつ巡回的にオンになるので、一度に１つの列において
導通するダイオードの最大数は１である。したがって、
列導体の各々は、１つのＬＥＤ１５によって導通される
電流に等しい最大電流を搬送することになる（例えば、
約１ないし２ｍＡ）。
【００２７】例えば、ＩＴＯを使用して列導体を形成
し、抵抗率は約７．５オーム／スクエアないし４００オ
ーム／スクエアの範囲と仮定する。抵抗率は、列導体の
厚さを増大することによって低下させることができる
が、ＩＴＯの均一性に関する問題があり、導体を厚くす
ると素子の欠陥発生に至る可能性がある。したがって、
ＩＴＯによって形成される典型的な列導体は、約５０オ
ーム／スクエアである。また、隣接する行間の列導体に
沿った抵抗は、約８０オームである。８０オーム／行の
場合、３０本の行全体では、列内の最初のＬＥＤと最後
のＬＥＤとの間の全抵抗は２．４キロオームに達する。
１つのＬＥＤは約１ないし２ｍＡの電流を引き込むの
で、列内の最後のＬＥＤから最初のＬＥＤまでに同一電
流を導入すると、２ないし５ボルトの差が生じる。ＬＥ
Ｄが電圧駆動型の場合、１列全体でこの電圧変動が生じ
る場合、アレイ１０全体にわたってＬＥＤの明るさを均
一にするには、補償回路の追加が必要となることを意味
する。ＬＥＤが電流駆動型の場合、この電圧変動は問題
にならない。
【００２８】各列に接続されているゼロから全てまでの
いずれかの数のＬＥＤを同時に導通させる可能性がある
ので（画像によって左右される）、各行導体（層２２）
は全ダイオードの電流を搬送しなければならない場合も
ある（例えば、６４ｘ約１ないし２ｍＡ）。したがっ
て、行導体は、実用的な低い抵抗を有する金属で形成す
る。しかしながら、アレイ１０における長く薄い行のた
めに、１つの行導体の抵抗はそれでもせいぜい５オーム
程度である。例えば、１本の行において十分なＬＥＤが
導通し、１００ｍＡの電流を引く場合、この５オームの
抵抗は、当該行の一端から他端までで０．５ボルトの電
圧降下を生じることになる。したがって、各行の抵抗
は、行導体に厚さを加えることによって、および／また
は金のような導体を加えることによって（かかる材料が
実用的であるならば）、実用的なレベルにまで低下させ
なければならないことは明白である。適用が可能である
場合、導体は追加しない方がよいが、その理由は、追加
プロセス工程を製造プロセスに組み込まなければなら
ず、そのために費用の増大を招くからである。
【００２９】各列端子１４にはスイッチ３５が取り付け
られており、図では、便宜上単投二極スイッチとして示
されている。別の様々なスイッチも使用可能であり、通
常、必要とされる速度およびサイズのためには、当技術
では既知の様々な半導体スイッチのいずれかが各スイッ
チ３５に相応しいことは理解されよう。各スイッチ３５
は、電流源３７に接続された第１端子即ち入力３６と、
ＶC と表記されている列残余電位(column restpotentia
l)に接続された第２端子即ち入力３８とを有するので、
各スイッチ３５は、電流源３７と列残余電位ＶC の一方
との間で接続可能となっている。各スイッチ３５は、発
生される画像のタイプおよびアドレシング方式に応じ
て、ＣＰＵ３３および／または直列インターフェース２
８からのデータによって制御される。
【００３０】各行端子１３にはスイッチ４０が取り付け
られており、図では、便宜上単投二極スイッチとして示
されている。先に説明したように、別の様々なスイッチ
も使用可能であり、通常、必要とされる速度およびサイ
ズのためには、当技術では既知の様々な半導体スイッチ
のいずれかが各スイッチ４０には相応しいことは理解さ
れよう。各スイッチ４０は、電流源４５に接続された第
１端子即ち入力４２と、列残余電位と同一であっても同
一でなくてもよい、および開放端子（即ち、不接続）で
もよい行残余電位(row rest potential)ＶR 、に接続さ
れた第２端子即ち入力４３とを有するので、各スイッチ
４０は、電流源４５と開放回路または行列残余電位の一
方との間で接続可能となっている。この具体例では、各
スイッチ４０は、ＣＰＵ３３によって制御されるシフト
・レジスタ２５の１段である。しかしながら、電源を回
路内および回路外に切り換え可能な他の多くのタイプの
スイッチも、スイッチ４０として使用可能であること
は、当業者には理解されよう。
【００３１】電源４５は、例えば、電池、太陽電池、こ
れら２つの様々な組み合わせ等のような、必要な電力量
を供給可能な電源であれば、いずれでもよい。また、電
流源３７は、当業者に既知の多くの電流源のいずれでも
よい。列導体はアレイ１０内のＬＥＤ１５の正端子（層
１８）であり、行導体は負端子（層２２）であるので、
電源４５の負端子４６は各スイッチ４０の第１端子４２
に接続され、電源４５の正端子４７は各電流源３７に接
続されることによって、アレイ１０全体に回路が完成す
る。また、この特定実施例では、列残余電位ＶC は電源
４５から取られるが、これから説明するように、列残余
電位ＶC （行残余電位と結合したもの）は、アレイ１０
の個々のＬＥＤがオンになるレベル未満のいずれかの電
位とすることができる。電源４５をＶC として、即ち、
負端子４８から取り出される低い電位として用いること
により、電源の追加が不要となり、最終製品も大幅に小
型化され、より明るくなり、しかも費用が少なくて済
む。
【００３２】ここで理解すべきは、図３の構成図は、実
際には、有機ＬＥＤアレイと共に用いるためのドライバ
群を表わすということである。例えば、図示の実施例
は、各列毎の電流源を用いて列に電流を導入するが、列
上の電圧または列に入力される電流のいずれかを制御す
ることによって電流を列に導入することも可能であり、
後者の方が好ましい。また、行スイッチを開放して行残
余電位として利用すればよいが、事実上あらゆる好都合
な行残余電位を使用することができる。通常、行残余電
位は、列残余電位よりも高いので、各ダイオードは、逆
バイアス状態となる期間がある。また、列残余電位を発
生する回路は、比較的インピーダンスが低く、電流搬送
能力がなければならないので、アレイの列回路内に蓄積
される列電荷は、素速く散逸即ち放電することができ
る。
【００３３】図３に示した発光ダイオード・アレイ１０
および駆動装置１２の動作について、これより例示の目
的で説明する。先に説明したように、シフト・レジスタ
２５は、選択された行のスイッチ４０を電源４５（第１
入力４２）との接点に移動させ、残りの３１本の行の各
々のスイッチ４０を第２入力４３との接点および行残余
電位に維持することによって、３２本の行の各々を一度
に１本ずつ巡回させる。各特定の行が選択されると、列
ドライバ２７は、当該行中の６４個のＬＥＤのどれをオ
ンにして、各対応する列のスイッチ３５を、連動する電
流源３７に接続するのかを決定する。図３では、例え
ば、行＃２と列＃２との接合点にあるＬＥＤ１５のみを
電流源３７および電源４５に接続する。３２本の行の各
々では、ゼロから６４個までのＬＥＤがオンに切り換え
られ、所望の画像をアレイ１０上に発生する。オンにさ
れていないＬＥＤに接続されている列端子１４は、列残
余電位ＶC に接続されたままである。このように、連動
する電流源３７によって、各列内の各選択されたＬＥＤ
１５の正端子に電流が導入される。更に、各ＬＥＤ１５
はそれに連動する電流源３７によって駆動されるので、
それらの列内での位置や、当該行および列の交点におい
てＬＥＤが必要とする特定の電圧には無関係に、１列中
の３２個のＬＥＤは各々、同一量の電流によって駆動さ
れる。尚、ＬＥＤが必要とする電圧はかなり変動し得る
ものである。アレイ１０に伴う問題の１つに、列導体の
抵抗が高いことが上げられる。これは、システム内に固
有の様々な容量と共に、ＲＣ時定数が比較的高くなる原
因となり、その結果通常動作の間に多量の電荷が集結し
蓄積される。この電荷の集結は、以前に動作したＬＥＤ
上に残っている電荷のために、陰が画像変化として発生
する可能性がある。
【００３４】本発明はこの問題を克服するにあたって、
選択された行内の選択されていないＬＥＤ、および選択
されていない行内の選択されていないＬＥＤを、列残余
電位ＶCおよび行残余電位ＶRに接続する。列残余電位Ｖ
Cと行残余電位Ｖ Rとの組み合わせは、特定の実施形態
による所望レベルで、選択されていない行および列にお
けるＬＥＤに逆バイアスをかけることになり、選択され
ていないＬＥＤ内のあらゆる電荷の集結が移動、即ち、
ＬＥＤ外に放逐される。選択されていない行は、連動す
るスイッチ４０によって行残余電位ＶR に接続されるの
で、選択されていない行は所望レベルに駆動される。少
なくともいくつかのスイッチ３５は常に列残余電位ＶC
に接続されているので、浮遊状態の選択されていない行
の電位は、列残余電位ＶCに向かって移動する。具体例
では、Ｖ Cが−３３ボルトで、選択されていない行（図
３における行＃１，＃３ないし＃３２）は、オンのＬＥ
Ｄよりも約８ボルト低い電位に駆動即ちドリフト(drif
t) される。これによって、選択されていない行および
列導体上には、電源４５の端子４６における電位に対し
て、逆のバイアスが生じることになる。選択されていな
い列端子１４を列残余電位ＶC に接続し、選択されてい
ない行端子１３を列残余電位ＶR に接続することの正味
の結果は、オフされているＬＥＤ上に逆バイアスを生成
し、これにより、電荷の集結をＬＥＤから放逐し、ＬＥ
Ｄ間に電位を生成して、リフレッシュ(reflesh) を行
う。即ち、元の位置に向かって戻る粒子の移動を起こさ
せる。したがって、アレイ１０内のＬＥＤは全て不規則
な間隔（生成される画像によって異なる）でリフレッシ
ュされ、通常粒子の移動によって生じるＬＥＤの劣化
は、停止、逆転および／または緩和される。この構造の
ために、特定の材料に応じて、アレイ１０内のＬＥＤの
寿命は大幅に延長し、効率は比較的一定を保ち、輝度も
比較的一定を保つ。また、逆バイアスおよびＬＥＤから
電荷の集結を放逐する構造は、電源の追加またはその他
の出費や空間を消費する素子を必要とせずに達成され
る。
【００３５】以上のように、製造および動作が比較的安
価な、新規で改良された有機ＬＥＤアレイおよび駆動装
置が開示された。更に、この新規で改良された有機ＬＥ
Ｄアレイおよび駆動装置は、比較的一定な光を生成し、
しかも寿命も比較的長い。アレイの長寿命化は、通常動
作の間個々の素子に印加される新規な逆バイアスによっ
て得られるものである。また、新規で改良された有機Ｌ
ＥＤアレイおよび駆動装置は、６００ｆＬを越える明る
さを生成する。この明るさのために、有機ＬＥＤアレイ
および駆動装置は、周囲光が少ないおよび多い条件を含
む事実上あらゆる用途のための表示装置に組み込むこと
ができる。更に、サイズ、多様性、および有機ＬＥＤア
レイおよび駆動装置を製造するコストは、ＬＣＤ等のよ
うな他の表示装置に対する競合力を高めるものである。
【００３６】以上本発明の特定実施例について示しかつ
説明したが、それ以外の変更やかいりょうも当業者には
想起されよう。したがって、本発明はここに示した特定
形態には限定されるものではないと理解されることを望
み、本発明の精神および範囲から逸脱しない全ての変更
は特許請求の範囲に含まれることを意図するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発光ダイオード・アレイとそれに
接続された駆動装置とを示す簡略ブロック図。
【図２】典型的な有機発光ダイオードの簡略断面図。
【図３】図１に示した構造の部分を示す構成図。
【符号の説明】
１０ 発光ダイオード・アレイ １２ 駆動装置 １３ 行端子 １４ 列端子 １５ 有機ＬＥＤ １７ 基板 １８ 正導電層 １９ 正孔搬送層 ２０ 電子搬送および光放出層 ２５ ３２ビット・シフト・レジスタ ２６ コントローラ ２７ ６４ビット列ドライバ ２８ 直列インターフェース ３０ 外部データ入力 ３２ ＲＡＭ／ＲＯＭメモリ ３３ 中央演算装置（ＣＰＵ） ３５ スイッチ ３６ 第１端子 ３７ 電流源 ３８ 第２端子 ４０ スイッチ ４２ 第１端子 ４３ 第２端子 ４５ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・ダブリュー・ライン アメリカ合衆国アリゾナ州スコッツデー ル、イースト・ミネゾナ・アベニュー8719 (72)発明者 ワレン・エル・ウィリアムソン アメリカ合衆国アリゾナ州メサ、イース ト・ヘイル4229

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光ダイオード・アレイ（１０）用駆動装
    置（１２）であって：各々電流源（３７）および残余電
    位（３８）の一方との間に接続可能な複数の第１スイッ
    チ（３５）；各々電源（４５）に接続可能な複数の第２
    スイッチ（４０）；発光ダイオードの行（１３）と発光
    ダイオードの列（１４）に接続された複数の発光ダイオ
    ードを含むアレイ（１０）であって、各発光ダイオード
    は、前記複数の第１スイッチ（３５）の１つに接続され
    た第１接点（１４）と、前記複数の第２スイッチ（４
    ０）の１つに接続された第２接点（１３）とを有する前
    記アレイ（１０）；および前記複数の第１および第２ス
    イッチ（３５，４０）に接続され、前記複数の第１スイ
    ッチ（３５）の内選択されたスイッチを電流源（３７）
    に接続し、前記複数の第１スイッチ（３５）の残りのス
    イッチ全てを前記残余電位（３８）に接続された状態で
    保持し、前記複数の第２スイッチ（４０）の内選択され
    たスイッチを前記電源（４５）に接続する制御装置（２
    ６）；から成ることを特徴とする駆動装置（１２）。
  2. 【請求項２】有機発光ダイオード・アレイ用駆動装置で
    あって：各々個々の電源が結合された第１入力および列
    残余電位が結合された第２入力の一方との間で接続可能
    な複数の第１スイッチであって、前記列残余電位は前記
    複数の発光ダイオードの個々の発光ダイオードがオンす
    るレベルより低い、前記複数の第１スイッチ；各々電源
    が結合された第１入力および行残余電位に接続された第
    ２入力との間で接続可能な複数の第２スイッチ；有機発
    光ダイオードの行と有機発光ダイオードの列に接続され
    た複数の発光ダイオードを含むアレイであって、各有機
    発光ダイオードは前記複数の第２スイッチの１つに接続
    された透明導電性材料で形成された第１接点と、前記複
    数の第２スイッチの１つに接続された第２接点とを有す
    る前記アレイ；および前記複数の第１および第２スイッ
    チに接続され、前記複数の第１スイッチの内選択された
    スイッチを電流源に接続し、前記複数の第１スイッチの
    内残りのスイッチ全てを前記列残余電位に接続された状
    態で保持し、前記複数の第２スイッチの各スイッチを、
    周期的に一度に１つずつ前記電源に接続し、前記複数の
    第２スイッチの内残りのスイッチ全てを前記行残余電位
    に接続された状態で保持する制御装置；から成ることを
    特徴とする駆動装置。
  3. 【請求項３】発光ダイオード・アレイを駆動する方法で
    あって：各発光ダイオードが第１（１４）および第２
    （１３）接点を有し、前記第１接点（１４）が複数の列
    （１４）に接続され、前記第２接点（１３）が複数の行
    （１３）に接続された、発光ダイオード・アレイ（１
    ０）を用意する段階；第１発光ダイオード接点の選択さ
    れた列（１４）を個々の電流源（３７）に接続し、第２
    発光ダイオード接点の第１の行（１３）を電源（４５）
    に接続することによって、電流を第１発光ダイオード接
    点の選択された列（１４）に導入し第２発光ダイオード
    接点の第１の行（１３）から出力させ、第１発光ダイオ
    ード接点の選択されていない列（１４）を、前記複数の
    発光ダイオードの個々の発光ダイオードがオンするレベ
    ルより低い列残余電位（３８）に接続し、前記複数の行
    （１３）の残りの行を行残余電位（４３）に接続する段
    階；および前記残りの複数の発光ダイオードの行の各行
    （１３）を電源（４５）に一度に１つずつ周期的に接続
    し、各周期の間発光ダイオードの選択された列（１４）
    を個々の電流源（３７）に接続して、所望の画像をアレ
    イ（１０）上に生成し、同時に第１発光ダイオード接点
    の選択されていない列（１４）を前記列残余電位（３
    ８）に保持し、前記複数の行（１３）の内前記残りの行
    （１３）を前記行残余電位（４３）に接続された状態で
    保持する段階；から成ることを特徴とする方法。
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