JPH1063228A - Ledアレイのスマート・ドライバ - Google Patents
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Abstract
カラム・ドライバ42と、発光デバイス43の他方の端
子に結合されたロウ・ドライバ45とを含むLED43
と組み合わせ、アドレス指定された回路40を形成する
スマート・ドライバを提供する。 【解決手段】 制御可能な電源47’は、カラムおよび
ロウ・ドライバ(42,45)に結合された端子と、供
給される制御信号に応答して両端子間で印加される電力
を制御すべく接続された制御端子48’とを有する。制
御回路49’は、アドレス指定された回路40を制御端
子48’に結合し、そこに固有の制御信号を供給して、
それにより固有の量の電力がアドレス指定された回路4
0に印加される。
Description
に関し、さらに詳しくは、アレイをアドレス指定し、駆
動する装置に関する。
などにおけるディスプレイとして普及している。有機発
光デバイスのアレイは、作製しやすいので特に望まし
い。また、有機発光デバイスは比較的明るく、所望のカ
ラーのすべてまたはほとんどは比較的実現しやすく、作
製および動作コストは比較的低い。しかし、有機発光デ
バイスを作製するためには、光を発光させるための少な
くとも一つの透明な導電性端子を形成する必要がある。
一般に、導電性端子は、発光された光が基板を介して出
るように、可視光に対して実質的に透明な導電性ポリア
ニリン(PANI)または酸化インジウム錫(ITO:
indium-tin-oxide)などの有機または非有機導体からな
る。コンタクトが形成される透明な導電性材料、すなわ
ち酸化インジウム錫(ITO)などは比較的高い抵抗を
有し、そのためアレイのロウ(row) およびカラム導体に
形成すると、カラム・ドライバと、アドレス指定された
発光デバイスと、ロウ・ドライバとの間の抵抗が大幅に
増加する。例えば、カラムがITOからなり、ドライバ
を各カラムに接続される場合、第1のロウ交点における
発光デバイスはカラム・ドライバとの間で1ユニットの
抵抗を有する。第2のロウ交点における発光デバイス
は、カラム・ドライバとの間で2ユニットの抵抗を有す
る。さらに、n番目のロウ交点における発光デバイス
は、カラム・ドライバとの間でnユニットの抵抗を有す
る。従って、カラムにおける各個別の発光デバイス両端
で低下する電圧は変化する。また、経時変化,使用など
も均等な明るさを維持するために必要な電流(または印
加電圧)の量を変化させる傾向がある。
デバイスのアレイ用の新規な改善されたスマート・ドラ
イバを提供することである。
光デバイスの明るさを比較的一定に維持できる、発光デ
バイスのアレイ用の新規な改善されたスマート・ドライ
バを提供することである。
どによる発光デバイスおよび関連回路の変化を補償でき
る、発光デバイスのアレイ用の新規な改善されたスマー
ト・ドライバを提供することである。
よび第2端子を有する発光デバイスならびに関連抵抗と
組み合わせたスマート・ドライバにおいて実質的に解決
され、上記の目的等は実現される。カラム・ドライバは
発光デバイスの第1端子に結合され、ロウ・ドライバ
は、発光デバイスの第2端子に結合され、関連抵抗を有
するアドレス指定された回路を形成する。制御可能な電
源は、カラム・ドライバに結合された第1電力端子と、
ロウ・ドライバに結合された第2電力端子と、制御端子
に供給される制御信号に応答して第1電力端子と第2電
力端子との間に印加される電力を制御すべく接続された
制御端子とを有する。発光デバイスおよび関連抵抗は、
カラム・ドライバおよびロウ・ドライバと共にアドレス
指定された回路を形成する。制御回路は、アドレス指定
された回路を制御可能な電源の制御端子に結合し、固有
の制御信号は電源の制御端子に供給され、それにより固
有の量の電力がアドレス指定された回路に供給される。
続された発光デバイス・アレイ10の簡略ブロック図を
示す。この特定の実施例において、アレイ10は、32
個のロウと64個のカラムとに接続された複数の有機発
光デバイス(LED)を含む。32個のロウ端子13
は、図1においてアレイ10の左側に図示され、64個
のカラム端子は上に図示される。新規な抵抗問題のた
め、本明細書における説明のほとんどは有機LEDアレ
イに関するが、他の種類のアレイ(すなわち、半導体L
ED、LCD,半導体レーザ・アレイなど)も同様な問
題を有することがあり、その場合、本発明はこれらの用
途に対しても有用であることが理解される。一般に、L
EDの大きなアレイを作製するとき、ピッチ(隣接端子
間の距離)を増加するため、あるいは抵抗を2分の1に
するため、一つおきの端子をアレイの反対側に配置する
のが一般的である。しかし、この場合、図面を簡単にす
るため、すべての端子は同一面上に図示されている。も
ちろん、LEDの任意の数のロウおよびカラムを設ける
ことができ、また本例は説明のために過ぎないことが理
解される。
図に示す。一般に、有機LEDのアノード(正電気コン
タクト)またはカソード(負電気コンタクト)のいずれ
かは、それを介して発光ができるように光学的に透明で
なければならない。本実施例では、有機LED15は、
ガラス,水晶または硬質プラスチックなどの透明な材料
からなる基板17を含む。一部の半導体材料も光に対し
て透明であり、基板17として利用でき、その場合、電
子部品の一部を基板上に直接集積できる。正導電層18
は、多くの周知な方法、例えば、フォトレジストなどを
利用して、基板17の上面でパターニングされる。導電
層18は、端子14(図1)で終端する複数の並列で離
間したカラムにパターニングされる。導電層18は、可
視光に対して実質的に透明な導電性ポリアニリン(PA
NI)または酸化インジウム錫など任意の有機または非
有機導体で形成できるが、この特定の実施例では、導電
層18はITOの層として設けられる。
は、層18の上面に配置される。一般に、アレイ10の
製造上の便宜上、層18の上にある層19の一部のみが
活性化されるので、層19は層18の上面および基板1
7の露出部分の上のブランケット被着として被着され
る。電子輸送および発光層20は、層19の上面に配置
される。ここでは有機デバイスは一つまたは複数の有機
層で作製され、有機LED15はこの説明のためにのみ
図示されることを理解されたい。また、電子輸送層を内
蔵しない実施例において必要な電位を低減するため、一
般にカソードは低仕事関数の金属/導体または少なくと
もその一部が低仕事関数を有する金属/導体の組み合わ
せの層22からなる。本実施例では、カソード(層2
2)は、一般に用いられるリチウムまたはマグネシウム
など低仕事関数の材料からなり、またカソードはセシウ
ム,カルシウムなどを含有する導電性金属でもよい。
9,20)の可能な材料の例のリストは以下の通りであ
る。有機物の単一の層としての例には、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(ethylhexoxy) )1,4−フェニレン
ビニレン](MEH−PPV)がある。正孔輸送層また
は上記の単一層有機物のうちの一つと、低仕事関数の金
属カソードとの間の電子輸送エレクトロルミネセンス層
としての例には、8−ヒドロキノリン・アルミニウム(8
-hydroxquinolinealuminum)(ALQ)がある。電子輸
送材料の例としては、2−(4−t−ブチルフェニル)
−5−(p−ビフェニルリル(biphenylyl))−1、3、
4−オキサジアゾール(oxadiazole)(ブチル−PBD)
がある。正孔輸送材料としての例には、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)シクロヘキサンがある。単一層
としてあるいは有機電荷輸送層に対するドーパントして
利用できる蛍光体の例としては、クマリン540や、さ
まざまな蛍光染料がある。低仕事関数金属の例として
は、MG:In,CaおよびMg:Agがある。アレイ
10(図1)は画像の各ピクセルについて一つの有機L
EDを有するものとして説明したが、明るさまたは冗長
性を増加するために追加LEDを並列に接続できること
が理解される。また、複数のカラーまたはフルカラーを
作り出すために一つのピクセルに複数のLEDを組み込
む例については、1995年6月13日に発行され、同
じ譲受人に譲渡された米国特許第5,424,560号
"Integrated Multicolor Organic LED Array"において
開示される。
で説明したようなポリマまたは低分子量の有機化合物の
一つまたはそれ以上の層を含む。以下では、説明を簡単
にするため、有機/ポリマという用語は「有機」と短縮
するが、この用語はすべてのポリマまたは低分子量有機
化合物を網羅するものとする。層19,20を形成する
有機材料は、電気特性,発光特性およびカラー特性の組
み合わせについて選択され、正孔注入材料,正孔輸送材
料,電子注入材料,電子輸送材料および発光材料のさま
ざまな組み合わせが利用できる。
はLEDデバイスでは、有機層19,20は電子を十分
に伝達せず、電子抵抗率(例えば、約10e-7)は同じ
材料の正孔抵抗率(例えば、約10e-3)よりもはるか
に高いことが理解される。また、電子輸送層20は電子
を比較的よく伝達するが、正孔をあまり伝達せず、その
ため正孔遮断層と考えることができる。さらに、一般に
光または光子は、電子および正孔が結合したときに生成
されることが理解される。従って、正孔は有機層19,
20において容易に輸送され、かつ電子は電子輸送層2
0において容易に輸送されるので、正孔および電子の実
質的にすべての再結合は、一般に層20ではなく、層1
9,20の接合部またはその付近で生じる。層19,2
0の材料は経時変化する(電流がそこに流れる)ので、
材料内にさまざまな粒子または欠陥が移動する傾向があ
り、それにより発光があまり効率的でない材料内に拡散
する。
12は、アレイ10の32個のロウを周期的にサイクル
するための回路を含む。図1の簡略ブロック図におい
て、この回路は32ビット・シフト・レジスタ・ロウ・
ドライバ25として図示される。シフト・レジスタ・ロ
ウ・ドライバ25は、必要なクロック・パルスおよび他
の駆動情報を供給するコントローラ26に接続される。
64ビット・カラム・ドライバ27はカラム端子14に
接続され、画像データをそこに供給する。一般に、カラ
ム・ドライバ27は、各カラム端子14の個別のドライ
バと、完全なロウの画像情報を格納するためのバッファ
などを含む。カラム・ドライバ27は、各新たなロウの
画像情報を受信するためにコントローラ26に接続され
る。
・ドライバ27に供給し、かつ外部データ入力30から
ビデオまたは画像データを任意で受信するシリアル・イ
ンタフェース28を含む。また、シリアル・インタフェ
ース28は、RAM/ROMメモリ32と、中央処理ユ
ニット(CPU)33などに接続される。CPU33
は、カラム・ドライバ27およびシフト・レジスタ25
の両方を制御し、メモリ32を利用して、アレイ10上
で画像を生成する。もちろん、アレイ10を制御するた
めにさまざまな回路を利用でき、またシフト・レジス
タ,ロウ・ドライバ25およびカラム・ドライバ27と
共に、コントローラ26は説明のために用いられる一実
施例に過ぎないことが理解される。
指定されたドライブ回路40のブロック模式図を示す。
アドレス指定されたドライブ回路40は、図1のカラム
・ドライバからの一つの選択されたまたはアドレス指定
されたドライバである一つのカラム・ドライバ42を含
む。カラム・ドライバ42は、関連抵抗44(これはこ
の説明ではピクセル43の一部とみなされる)を介して
ピクセル43(一つの発光ダイオードとして表される)
の発光デバイスに接続される。関連抵抗44は、アレイ
10のカラム導体ならびにロウ導体の抵抗およびLED
自体の抵抗を表す。
導体(端子14)および各ロウ導体(端子13)の各交
点間で接続された発光デバイス(例えば、デバイス1
5)で構成されると仮定する。導電層18は基板17上
でパターニングされ、カラム導体および端子14を形成
する。層22はパターニングされ、ロウ導体および端子
13を形成する。上で説明したように、導電層18はデ
バイスによって生成される光に対して透明でなければな
らないので、比較的高い抵抗を一般に有する。さらに、
一度に一つのロウがサイクルONされるので、一度にカ
ラムで導通するデバイスの最大数は1である。従って、
各カラム導体は、一つのLED15によって導通される
電流に等しい最大電流(例えば、約1〜2mA)を伝達
する。
Oを利用する場合、抵抗率は約7.5オーム/平方〜4
00オーム/平方の範囲である。カラム導体の厚さを増
すことにより抵抗率を低減できるが、ITOの不均等性
の問題があり、導体を厚くすると、デバイス欠陥が生じ
ることがある。そのため、ITOからなる一般的なカラ
ム導体は約50オーム/平方である。そのとき、隣接す
るロウ間のカラム導体における抵抗は約80オームであ
る。80オーム/ロウの、30個以上のロウでは、カラ
ムにおける最初のLEDと最後のLEDとの間の抵抗は
全部で2.4キロオーム以上になる。一つのLEDは約
1〜2mAの電流を流すので、カラムの最初のLEDに
対し、最後のLEDに同じ電流を駆動するためには、2
〜5ボルト差となる。LEDが電圧駆動の場合、カラム
の長さにおけるこの電圧の差は、アレイ10全体でLE
Dの均等な明るさを提供するためには追加の補償回路が
必要になることを意味する。
の任意の数のデバイスは、(画像に応じて)同時に導通
することがあり、そのため各ロウ導体(層22)はすべ
てのデバイスの電流(例えば、64X約1〜2mA)を
伝達する必要がある。従って、ロウ導体は一般にできる
だけ低い抵抗を有する金属からなる。しかし、アレイ1
0における長く薄いロウのため、ロウ導体の抵抗は5オ
ームにもなることがある。例えば、十分なLEDがロウ
において導通し、100mAの電流を流す場合、この5
オームの抵抗はロウ導体の一端から他端まで0.5ボル
トの電圧降下を生じさせる。従って、アレイ10におけ
る各ピクセル(ダイオード43)の抵抗器44はその位
置,経時変化,使用などに応じて変化することが明白で
ある。
図1のシフト・レジスタ・ロウ・ドライバ25からの一
つの選択されたまたはアドレス指定されたドライバであ
る一つのロウ・ドライバ45をさらに含む。ロウ・ドラ
イバ45は、ピクセル43の第2端子に接続され、アド
レス指定された回路40を完成する。回路40がアドレ
ス指定されると、電源47は、図3に示すように、カラ
ム・ドライバ42に接続された一方の端子と、ロウ・ド
ライバ45に接続された他方の端子とを有する。アレイ
10における各ピクセルは、特定のカラム・ドライバお
よびロウ・ドライバによって定められる固有のアドレス
を有し、カラム・ドライバ,ピクセルおよびロウ・ドラ
イバの組み合わせは、アドレス指定された回路を形成
し、この回路はアドレス指定することにより電源47に
接続されることが当業者に理解される。
め、各アドレス指定されたアレイの消費電力は異なる。
消費電力について説明するために図3があり、この図は
アレイ10のすべてあるいは任意のピクセルを表す。ア
ドレス指定された回路40の消費電力は次式によって求
められる:
回路40に流れる電流であり;Vd1は、カラム・ドライ
バ42両端で降下した電圧であり;Vd2は、ロウ・ドラ
イバ45両端で降下した電圧であり; VD は、ピ
クセル43両端で降下した電圧であり;Vppは、電源4
7によって供給される電圧である。従って、電源47に
よって供給される電圧Vppは、ピクセルの消費電力と直
接関係することが分かる。
ライバ42,ピクセル(抵抗44および発光デバイスを
含む)および一つのロウ・ドライバ45を含むアドレス
指定された回路40を示す。図3の電源47の代わり
に、制御可能なあるいはスイッチング電源47’があ
り、この電源47’は、図4に示すように、カラム・ド
ライバ42に接続された一方の端子と、ロウ・ドライバ
45に接続された他方の端子とを有する。また、スイッ
チング電源47’は、スイッチング電源47’の出力電
力を制御するため制御信号を受信するように適応された
制御端子48’を有する。この例では、ピクセル43で
導通される電流「I」は一定の発光を達成するために実
質的に一定なので、出力電源制御はVppを制御すること
によって行われる。
路40と、スイッチング電源47’の制御端子48’と
の間に接続される。本実施例では、他の電圧降下は実質
的に一定なので、抵抗44両端の電圧降下の変化を検出
するため、制御回路49’はカラム・ドライバ42に接
続される。ただし、アドレス指定された回路40の他の
点も利用でき、他の検出デバイスも利用でき、例えば、
電流センサをアドレス指定された回路40に組み込める
ことが理解される。カラム・ドライバ42における電圧
降下が変化すると、制御回路49’は、出力電力(電
圧)を変化させて、カラム・ドライバ42における電圧
降下を実質的に一定に維持するため、制御信号を制御端
子48’において与える。制御回路49’は、固有の制
御信号を制御可能な電源47’の制御端子48’に与
え、それにより固有の量の電力がアレイ10の各アドレ
ス指定された回路に印加される。
回路をさらに詳しく示す簡略ブロック模式図を示す。図
4に示すように、各カラム・ドライバ42(便宜上、2
つのみを図示)はITOカラム導体(抵抗器44)によ
って発光デバイス43の一方側に接続され、その他方側
はロウ・ドライバ45を介して電気リターンに接続され
る。さらに、制御可能な電源47’は、各アドレス指定
されたドライバを介して発光デバイス43に電力を供給
するために接続される。この特定の実施例では、制御可
能な電源47’は、パルス幅変調電圧レギュレータ5
0’などの定電力源と、電圧または電力出力を制御する
ために接続された比較器51’とを含む。この特定の実
施例における各制御回路49’は、比較器51’の一方
の入力と関連したカラム・ドライバ42の出力との間に
接続されたダイオード55’を含む。実質的には、アド
レス指定された回路40の両端で降下した電圧は、比較
器51’の入力に印加される。基準電圧は、比較器5
1’の第2入力に印加され、もしアドレス指定された回
路40の両端で降下した電圧がこの基準電圧を超える、
すなわち、固有の制御信号が電圧レギュレータ50’の
制御端子48’に印加されると、電圧レギュレータ5
0’によって供給される電圧はそれに応じて調整され、
それにより固有の量の電力がアレイ10の各アドレス指
定された回路に印加される。
定された回路から制御可能な電源47’までのフィード
バック補償によって、制御可能な電源の出力電力または
電圧をダイナミックに制御する。このフィードバック補
償は、ドライバ消費電力を低減する最適化された電圧を
各アドレス指定された回路に与える。また、ドライバ電
圧は高効率な制御可能な電源47’によって調整される
ので、全消費電力も節減される。わずかな最適化された
消費電力のため、発光デバイスのアレイと組み合わせた
本開示のスマート・ドライバは、携帯電子装置のディス
プレイにおいて極めて有効である。
してきたが、更なる修正および改善は当業者に想起され
る。従って、本発明は図示の特定の形式に制限されず、
特許請求の範囲は本発明の精神および範囲から逸脱しな
いあらゆる修正を網羅するものとする。
イの簡略ブロック図である。
る。
ック模式図である。
ブ回路のブロック模式図である。
略模式ブロック図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 発光デバイスと組み合わせたスマート・
ドライバであって:第1および第2端子を有する発光デ
バイス(43)ならびに関連抵抗(44);前記関連抵
抗(44)を含むアドレス指定された回路(40)を形
成するため、前記発光デバイス(43)の前記第1端子
に結合されたカラム・ドライバ(42)と、前記発光デ
バイス(43)の前記第2端子に結合されたロウ・ドラ
イバ(45);前記カラム・ドライバ(42)に結合さ
れた第1電力端子と、前記ロウ・ドライバ(45)に結
合された第2電力端子と、制御端子(48’)に印加さ
れる制御信号に応答して前記第1電力端子と前記第2電
力端子との間に印加される電力を制御すべく接続された
制御端子(48’)とを有する制御可能な電源(4
7’)であって、前記発光デバイス(43)および前記
関連抵抗(44)は、前記カラム・ドライバ(42)お
よび前記ロウ・ドライバ(45)と共にアドレス指定さ
れた回路(40)を形成する、制御可能な電源(4
7’);および前記アドレス指定された回路(40)を
前記制御可能な電源(47’)の前記制御端子(4
8’)に結合し、かつ固有の制御信号を前記電源(4
7’)の前記制御端子(48’)に供給し、それにより
固有の量の電力が前記アドレス指定された回路(40)
に印加される、制御回路(49’);によって構成され
ることを特徴とする発光デバイスと組み合わせたスマー
ト・ドライバ。 - 【請求項2】 前記発光デバイス(43)は、有機発光
デバイスを含むことを特徴とする請求項1記載の発光デ
バイスと組み合わせたスマート・ドライバ。 - 【請求項3】 発光デバイスのアレイと組み合わせたス
マート・ドライバであって:ピクセル(43)のカラム
(14)およびロウ(13)のアレイで配列された複数
の発光デバイス(43)であって、各ピクセル(43)
は関連抵抗(44)および電流条件を有する、複数の発
光デバイス(43);ピクセル(43)のカラム(1
4)およびロウ(13)にそれぞれ結合された複数のカ
ラム・ドライバ(42)および複数のロウ・ドライバ
(45);前記複数(27)のカラム・ドライバ(4
2)のそれぞれに結合された第1電力端子と、前記複数
(25)のロウ・ドライバ(45)のそれぞれに結合さ
れた第2電力端子と、制御端子(48’)に供給される
制御信号に応答して前記第1電力端子と前記第2電力端
子との間に印加される電力を制御すべく接続された制御
端子(48’)とを有する制御可能な電源(47’)で
あって、各ピクセル(43)および前記関連抵抗(4
4)は、結合されたカラム・ドライバ(42)およびロ
ウ・ドライバ(45)の固有の組み合わせと共にアドレ
ス指定された回路(40)を形成する、制御可能な電源
(47’);および各アドレス指定された回路(40)
を前記制御可能な電源(47’)の前記制御端子に結合
し、かつ各アドレス指定された回路について、固有の制
御信号を前記電源(47’)の前記制御端子(48’)
に供給し、それにより固有の量の電力が各アドレス指定
された回路(40)に印加される、制御回路(4
9’);によって構成されることを特徴とする発光デバ
イスのアレイと組み合わせたスマート・ドライバ。 - 【請求項4】 ピクセル(43)のカラム(14)およ
びロウ(13)のアレイ(10)で配列された前記複数
の発光デバイス(43)は光透過基板(17)を含み、
ピクセル(43)の前記カラム(14)は、前記基板
(17)上に形成された光導電性の透明な材料(18)
のストリップによって画定され、前記複数の発光デバイ
ス(43)は、前記光導電性の透明な材料(18)が前
記複数の発光デバイス(43)のそれぞれの第1端子を
画定するように、前記光導電性の透明な材料(18)上
に形成され、それにより前記光導電性の透明な材料(1
8)のストリップが各ピクセル(43)の前記関連抵抗
(44)の実質的な部分を形成することを特徴とする請
求項3記載の発光デバイスのアレイと組み合わせたスマ
ート・ドライバ。 - 【請求項5】 発光デバイスのアレイに電力を供給する
方法であって:ピクセル(43)のカラム(14)およ
びロウ(13)のアレイで配列された複数の発光デバイ
ス(43)を設ける段階であって、各ピクセルが関連抵
抗(44)および電流条件を有する、段階;ピクセル
(43)の前記カラム(14)およびロウ(13)にぞ
れぞれ結合された複数(27)のカラム・ドライバ(4
2)および複数(25)のロウ・ドライバ(45)を設
ける段階;特定のピクセル(43)および前記関連抵抗
(44)を選択し、前記選択されたピクセル(43)に
結合された固有のカラム・ドライバ(42)および固有
のロウ・ドライバ(45)と共にアドレス指定された回
路(40)を形成する段階;前記固有のカラム・ドライ
バ(42)に結合された第1電力端子と、前記固有のロ
ウ・ドライバ(45)に結合された第2電力端子と、制
御端子(48’)に供給される制御信号に応答して前記
第1電力端子と前記第2電力端子との間に印加される電
力を制御すべく接続された制御端子(48’)とを有す
る制御可能な電源(47’)を設ける段階;および前記
制御可能な電源(47’)を制御して、固有の制御信号
を前記電源(47’)の前記制御端子(48’)に供給
し、それにより固有の量の電力を前記アドレス指定され
た回路(40)に印加する段階;によって構成されるこ
とを特徴とする方法。
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