KR100428527B1 - 디스플레이를제어하기위한방법및회로 - Google Patents

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Abstract

디스플레이(10)는 열들(21, 22) 및 행들(26, 27, 28, 29)로 편성된 픽셀들을 갖는다. 열들(21, 22)은 행들(26, 27, 28, 29) 각각을 인에이블하기 전에 기준 전압으로 프리차지된다. 기준 전압은 기준 발생기(45) 및 버퍼(46)를 이용하여 발생된다.

Description

디스플레이를 제어하기 위한 방법 및 회로
본 발명은 일반적으로 디스플레이 디바이스들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 디스플레이를 제어하는 방법에 관한 것이다.
과거에는, 매트릭스 방식으로 어드레스된 디스플레이(matrix addressed display)들을 제어하기 위해 다양한 기술들이 사용되었다. 이러한 디스플레이들은 전형적으로 복수의 행(row)들과 열(column)들로 편성된 복수의 픽셀 요소들을 구비한다. 디스플레이될 정보가 전형적으로 열들에 인가될 그룹들의 데이터로 분할되고, 여기서 각 그룹의 데이터는 디스플레이의 행에 대응한다. 대응하는 행이 인에이블되는 동안 각 그룹의 데이터는 열들에 인가된다. 다음에 후속의 행이 인에이블되는 동안 후속의 행에 대응하는 다른 그룹의 데이터가 열들에 인가된다. 이 시퀀스는 모든 정보가 디스플레이될 때까지 반복된다.
이 기술이 갖는 한가지 문제점은 행이 인에이블될 때마다 구동되어야 하는 큰 열 용량이다. 열들은 전형적으로 매우 큰 기생 용량을 가지며, 그 결과 열들에 대한 충전 시간들은 매우 길다. 긴 충전 시간은 비선형 디스플레이를 발생시키는데, 이는 라인 시간의 큰 부분이 열들의 기생 용량을 충전시키는데 소비되기 때문이다.
따라서, 열들을 충전하기 위해 디스플레이 시간의 큰 부분을 이용하지 않고, 선형 디스플레이를 제공하는 디스플레이 제어 구성을 갖는 것이 바람직하다.
제 1 도는 전계 방출 디바이스 디스플레이(10)의 일부분을 개략적으로 도시한다. 디스플레이(10)는 제 1 열(21)로 편성되어 있는 전계 방출 에미터들(11, 12, 13, 14)을 포함하는 제 1 복수의 전계 방출 에미터들과, 제 2 열(22)로 편성되어 있는 전계 방출 에미터들(16, 17, 18, 19)을 포함하는 제 2 복수의 전계 방출 에미터들을 포함한다. 디스플레이(10)의 애노드(23)는 에미터들(11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19)을 오버레이하고(overlay), 제 1 및 제 2 복수의 전계 방출 에미터들과 대면하는 측 상에 형광 코팅을 가져서, 에미터들(11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19) 각각이 디스플레이(10)의 픽셀로서 기능하도록 한다. 디스플레이(10)는 또한 에미터들(11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19)을 매트릭스로 편성하고, 제 1 및 제 2 복수의 전계 방출 에미터들로부터 방출 전류를 자극하는데(stimulate) 사용되는 제 1 방출 게이트 또는 행(26), 제 2 방출 게이트 또는 행(27), 제 3 방출 게이트 또는 행(28), 및 제 4 방출 게이트 또는 행(29)을 포함한다. 행들(26, 27, 28, 29)은 전압원들(31, 32, 33, 34)의 출력에 각각 연결되며, 따라서 행들(26, 27, 28, 29)은 전압원들(31, 32, 33, 34)에 의해 각각 인에이블된다. 매트릭스 방식으로 어드레스된 전계 방출 디바이스 디스플레이의 예는 1992년 8월 25일, Robert C. Kane에 의해 발행된 미국 특허 번호 제 5,142,184호에 기재되어 있다.
양호한 디스플레이 선형성을 제공하고 열들(21, 22)과 연관된 기생 용량들을 신속하게 충전하기 위해서, 디스플레이(10)는 행들(26, 27, 28, 29)을 인에이블하기 전에 기준 전압으로 열들(21, 22)을 프리차지한다. 점선으로 된 박스로 도시된 전압 팔로워(follower) 또는 버퍼(46)는 기준 전압을 발생시키고, 열들(21, 22)을 충전시키는데 이용된다. 버퍼(46)는 입력(48)상에서 점선으로 된 박스로 도시된 기준 발생기(45)로부터 입력 전압을 수신하고, 그 출력(47)상에서 기준 전압을 생성한다. 버퍼(46)는 발생기(45)를 방해하는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 100MΩ(mega-ohms)을 초과하는 높은 입력 임피던스를 가지며, 요구된 시간 내에서 모든 열들을 구동시키는데 충분한, 예를 들어 10Ω보다 작은, 매우 낮은 출력 임피던스를 갖는다. 입력(48)이 제 1 기준 전계 방출 에미터(36), 제 2 기준 전계 방출 에미터(37), 제 3 기준 전계 방출 에미터(38), 제 4 기준 전계 방출 에미터(39)의 입력(44)에 접속된다. 에미터들(36, 37, 38 및 39)은 에미터들(11, 12, 13, 14,16, 17, 18, 19)과 유사하게 형성된다. 디스플레이(10) 상에서 빛을 생성시키는 것을 방지하기 위해, 에미터들(36, 37, 38, 39)은 전형적으로 애노드(23)의 오버레이 부분(overlying portion)을 갖지 않는다. 그러나, 에미터들(36, 37, 38 및 39)이 비가시적인 조도(non-visible illumination)를 생성하기 위해 바이어스되면, 애노드(23)는 에미터들(36, 37, 38 및 39)을 오버레이할 수 있다.
전압원(42)은 행들(26, 27, 28, 29)에 의해 열들(21, 22)에 인가되는 조건들과 정합시키기 위해, 전압원들(31, 32, 33, 34) 각각에 의해 인가되는 전압과 대략 동일한 전압을 기준 방출 게이트 또는 행(41)에 인가한다. 기준 전류원(43)은 에미터들(36, 37, 38, 39)을 위한 구동 전류를 제공하기 위하여 입력(44)에 접속된 출력을 갖는다. 기준 전류원(43)은 에미터들(36, 37, 38, 39)로부터 비가시적인 방출 전류, 즉 디스플레이(10)의 비가시적인 조도를 생성하는 방출 전류를 생성하는데 충분한 구동 전류 값을 제공한다. 그 결과, 입력(44)은 이러한 비가시적인 방출 전류를 제공하는데 충분한 비가시적인 조도 전압 값으로 충전한다. 입력(44)에서의 이러한 비가시적인 조도 전압 값은 버퍼(46)에 의해 수신되며, 이 버퍼(46)는 그 출력(47)에서 대응하는 전압 또는 기준 전압을 생성한다.
동작에 있어서, 행(26 또는 27 또는 28 또는 29)과 같은 행을 인에이블하기 전에, 출력(47)에서의 기준 전압 값은 열들(21, 22) 둘 다에 연결된다. 열들(21, 22)은 프리차지 커플러(precharge coupler)(51) 및 프리차지 커플러(52)에 의해 출력(47)에 각각 연결되는 입력(24, 25)을 각각 갖는다. 충전이 완료된 후, 커플러들(51 및 52)은 버퍼(46)로부터 열들(21, 22)을 분리시키기 위해디스에이블(disable)된다. 그 후, 행들(26, 27, 28 또는 29) 중 하나는 에미터들(11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19)을 원하는 방출 전류로 구동시키기 위해, 에미터 전류원들(56, 57)을 열들(21, 22)에 각각 연결하도록 열 구동 커플러들(53, 54)을 인에이블하기 직전에 또는 동시에 또는 직후에 인에이블된다.
발생기(45)가 복수의 에미터들(36, 37, 38, 39)을 갖는 것으로 도시되었지만, 발생기(45)는 단일 에미터를 가질 수 있다. 그러나, 발생기(45)내에 복수의 에미터들을 사용하는 것은 다수의 에미터들과 연관된 제조상의 변동들에 대해 기준 전압을 보상한다. 부가적으로, 디스플레이(10)는 하나보다 많은 버퍼(46)를 가질 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들어, 각 열은 별개의 버퍼(separate buffer)(46)를 가질 수 있다. 기준 전압은 또한 다른 값들을 가질 수 있다. 그러나, 보다 낮은 값들은 디스플레이 시간 동안 열 용량을 충전하게 하며, 보다 높은 값들은 열용량을 방전하는 동안 어떠한 데이터도 디스플레이되지 않는다면(즉 어떠한 조도도 없는 경우) 잘못된 디스플레이를 생성할 수 있다. 대안적으로, 보다 높은 기준 전압 값들에 대해서는, 어떠한 데이터도 디스플레이되지 않을 경우에 충전이 금지될 수 있다.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 디스플레이(10)를 동작시키는데 사용되는 타이밍을 도시한 타이밍도이다. 시간 기준선은 제 2 도의 좌측에서 우측으로 증가하는 시간을 나타낸다. 시간(t0)에서, 열 구동 커플러들(53, 54)은 열 구동 신호(61)로 표시된 바와 같이 디스에이블되며, 프리차지 커플러들(51, 52)은 프리차지 커플러신호(62)로 표시된 바와 같이 디스에이블된다. 또한, 행 전압원(31)(제 1 도)은 행 전압원 신호(63)로 도시된 바와 같이 디스에이블된다. 열 전압 신호(64)는 열(21) 또는 열(22)(제 1 도)상의 전압을 나타낸다. 전압원(31)이 디스에이블되기 때문에, 열 전압 신호(64)는 제 1 및 제 2 복수의 에미터들이 행들(26, 27, 28, 29)(제 1 도)을 인에이블하기 전에 디스에이블됨을 보장하기 위해 낮은 전압에서 시작한다. 시간(t1)에서, 프리차지 커플러들(51, 52)(제 1 도)은 신호(62)로 도시된 바와 같이, 출력(47)상의 기준 전압을 열들(21, 22)에 인가하도록 인에이블된다. t1과 t2사이의 열 전압 신호(64)에 의해 도시된 바와 같이, 열들(21, 22)의 전압은 신호(64)상에 점(66)으로 표시된 기준 전압으로 충전되며, 그것에 의해 제 1 및 제 2 복수의 에미터들로부터 비가시적인 조도를 제공한다. 시간(t2)에서, 커플러들(51, 52)은 신호(62)에 의해 도시된 바와 같이 디스에이블된다. 시간(t3)에서, 구동 전류 커플러들(53, 54)은 신호(61)로 도시된 바와 같이, 전류원들(56, 57)(제 1 도)을 열들(21, 22)에 각각 인가하도록 인에이블된다. 또한, 행 전압원(31)은 에미터들(11, 16)로부터 방출 또는 가시적인 조도를 자극하기 위해 인에이블된다.
열(21) 또는 열(22)상에 디스플레이되어야 할 데이터가 존재하는 경우, 구동 전류가 대응하는 열에 인가되며, 열의 전압은 t3과 t4사이의 열 전압 신호(64)의 실선 부분으로 도시된 바와 같이 가시적인 조도를 자극하는 값으로 구동된다. 디스플레이될 데이터가 존재하지 않는 경우, 구동 전류는 인가되지 않으며, 열은 전형적으로 t3과 t4사이의 신호(64)의 점선 부분으로 도시된 것과 같이 어떠한 방출 전류도 생성하지 않음을 보장하는 전압까지(도시되지 않은 회로에 의해) 구동된다. 시간(t4)에서, 커플러들(53, 54)은 디스에이블되며, 열들(21, 22)과 함께 행들(26, 27, 28, 29)은 디스플레이(10)의 어떠한 조도도 보장하지 않도록 회로에 의해(도시되지 않음) 제로(zero)까지 구동된다. 그 후, 커플러들(51, 52)은 행(27)을 인에이블하기 전에 열들(21, 22)을 기준 전압으로 다시 한번 프리차지하기 위해 인에이블된다(도시되지 않음).
예를 들면, 하나의 특정한 디스플레이는 전압원들(31, 32, 33, 34, 42)의 각각에 대해 대략 100 볼트(volt)를 사용하며, 전류원들(43, 56, 57) 각각에 대해 대략 2μA(microamp)를 사용한다. 그 결과 버퍼(46)의 출력(47)상의 기준 전압은 대략 80 볼트(volts)이다.
디스플레이의 행을 인에이블하기 전에 열 용량을 충전하는 기술은 펄스 폭 변조(pulse width modulation)와 같은 다른 구동 구성들로 사용될 수 있다. 펄스 폭 변조에 대해, 프리차징은 특정 행을 인에이블하기 전에 그 특정 행에 대해 열에 디스플레이될 데이터가 존재하는 경우에만 발생할 것이다. 부가적으로, 기준 전압은 펄스 폭 변조 동안 열을 구동하는데 사용된 동작 열 전압과 동일할 것이다. 이러한 경우에, 애노드(23)는 가시적인 조도를 생성하는 것을 방지하기 위해 에미터들(36, 37, 38, 39)에 오버레이되지 않는다.
지금까지 디스플레이를 제어하기 위한 새로운 회로 및 방법이 제공되었음을인식해야 한다. 인에이블링 행들 간의 개재(intervening) 시간에서 열들을 프리차지함으로써, 활성 디스플레이 시간 동안, 열들의 기생 용량을 충전할 필요가 없다. 그 결과, 보다 많은 활성 디스플레이 시간이 가시적인 조도를 생성하는데 유용하다. 이로 인해 보다 작은 왜곡과 보다 많은 사용 가능한 그레이 레벨들을 갖는 보다 선형인 디스플레이가 얻어진다. 또한 연관된 피크 용량 전력 소비가 저감되기 때문에 보다 큰 디스플레이들이 생성될 수 있다.
제 1 도는 본 발명에 따른 전계 방출 디스플레이의 일부를 개략적으로 도시한 도면.
제 2 도는 본 발명에 따른 제 1 도의 디스플레이의 일부분에 대한 동작을 도시하는 타이밍도.
♠ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♠
31, 32, 33, 34 : 전압원
11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19 : 에미터
43, 56, 57 : 전류원 46 : 버퍼

Claims (3)

  1. 디스플레이(10)를 제어하는 방법에 있어서,
    복수의 픽셀들(11-19)을 복수의 열(column)들(21,22)로 편성(organizing)하는 단계와,
    기준 전계 방출 에미터(36-39) 및 기준 방출 게이트(41)를 포함하는 기준 발생기(45)를 제공하는 단계와,
    전압원(42)으로부터 기준 방출 게이트(41)로 전압을 제공하는 단계로서, 상기 전압은 전압원(31-34)에 의해 인가된 전압과 동일한, 상기 전압 제공 단계와,
    비가시 조도의 결과를 가져오는 에미터(36-39)로부터의 비가시 방출 전류를 발생하기 위해 구동 전류를 제공하기 위한 기준 전류원(43)을 제공하고, 이에 의해 버퍼(46)의 출력(47) 상에서 기준 전압을 상기 버퍼(46)에 제공하고, 이에 의해 디스플레이(10)의 행(26-29)을 인에이블하기 전에 상기 기준 전압값으로 복수의 열들(21,22)의 프리차지를 인에이블하는 단계를 포함하는, 디스플레이 제어 방법.
  2. 디스플레이(10)를 제어하는 방법으로서,
    상기 디스플레이(10)의 가시적인 조도(visible illumination)를 자극하기 전에 상기 디스플레이의 비가시적인 조도를 제공하는 기준 전압 값으로 상기 디스플레이의 복수의 열들(21, 22)을 프리차지하는 단계를 포함하는, 상기 디스플레이 제어 방법에 있어서,
    상기 디스플레이(10)의 상기 복수의 열들(21, 22)을 상기 기준 전압 값으로 프리차지하는 상기 단계는,
    기준 전계 방출 에미터(36-39) 및 기준 방출 게이트(41)를 포함하는 기준 발생기(45)를 제공하는 단계와,
    전압원(42)으로부터 기준 방출 게이트(41)에 전압을 제공하는 단계로서, 상기 전압은 전압원(31-34)에 의해 인가된 전압과 동일한, 상기 전압 제공 단계와,
    비가시 조도의 결과를 가져오는 전계 방출 에미터(36-39)로부터의 비가시 방출 전류를 자극하기 위해 구동 전류를 제공하기 위한 기준 전류원(43)을 제공하고, 이에 의해 버퍼(46)의 출력(47) 상에서 기준 전압을 상기 버퍼(46)에 제공하는 단계와,
    상기 버퍼(46)의 출력(47)을 복수의 열들(21,22)에 결합하는 단계에 의해 상기 기준 전압을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 제어 방법
  3. 전계 방출 디스플레이 제어 회로에 있어서,
    입력(44)을 갖는 기준 전계 방출 에미터(36 내지 39)와,
    상기 기준 전계 방출 에미터(36 내지 39)의 상기 입력에 연결된 기준 전류원(43)과,
    기준 전압 값으로 프리차지된 복수의 열들(21, 22)로서 편성된 복수의 전계 방출 에미터들(11 내지 19)과,
    상기 기준 전계 방출 에미터(36 내지 39)의 상기 입력에 연결된 입력과, 상기 복수의 열들(21, 22)의 각각의 열에 연결된 출력을 갖는 전압 팔로워(46)로서, 상기 기준 전압은 기준 전계 방출 에미터(36 내지 39)로부터의 비가시적인 조도를 자극함으로써 형성되는, 상기 전압 팔로워(46)와,
    상기 복수의 전계 방출 에미터들(11 내지 19)에 연결된 복수의 에미터 전류원들(56, 57)을 포함하는, 전계 방출 디스플레이 제어 회로.
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