KR100967191B1 - 디스플레이 드라이버 회로 - Google Patents
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Abstract
Description
보다 상세하게, 전원(202,204), 컬럼 데이터(210), 및 로우 셀렉트(206) 라인은 도1b의 전압-제어식 픽셀 드라이버를 참조하여 설명한 바와 같이 제공된다. 또한, 반전 로우 셀렉트 라인(208)도 제공되고, 반전 로우 셀렉트 라인은 로우 셀렉트 라인(206)이 로우인 경우 반대로 하이로된다. 구동 트랜지스터(212)는 게이트 커넥션에 연결된 스토리지 캐패시터(218)를 갖는다. 이는 원하는 전류를 통과시키도록 구동 트랜지스터를 구동하기 위한 게이트 전압을 저장하기 위한 것이다. 구동 트랜지스터(212) 및 유기 발광 다이오드(216)는 전원(202)과 그라운드(204) 라인 사이에 직렬로 접속되고, 또한 다른 스위칭 트랜지스터(214)가 구동 트랜지스터(212)와 유기 발광 다이오드(216) 사이에 접속되고, 트랜지스터(214)는 반전 로우 셀렉트 라인(208)에 결합된 게이트 커넥션을 갖는다. 또한, 2개의 스위칭 트랜지스터(220, 222)가 로우 셀렉트 라인(206)의 제어를 받는다.
도2a에 도시된 전류-제어식 픽셀 드라이버 회로(200)의 실시예에서, 모든 트랜지스터는, 핫 일렉트론 이펙트(hot electron effect)에 대해 높은 안정성과, 양호한 내성으로 인해 바람직한 PMOS이다. 그러나, NMOS가 이용될 수 있다.
도2a의 회로에서, 트랜지스터의 소스 커넥션은 GND를 향하고, 유기 발광 다이오드 장치에서, Vss는 일반적으로 -6V 정도이다. 로우가 활성되면, 로우 셀렉트 라인(206)은 보다 음성인 전압(대략 -20V까지)에서 구동되고, 반전 로우 셀렉트 라인(208)은 0V에서 구동된다.
로우 셀렉트가 활성되면, 트랜지스터(220,222)는 on으로 되고, 트랜지스터(214)는 off로 된다. 회로가 일단 정상 상태(steady state)에 도달하고 나면, 전류 싱크(224)로의 기준 전류 Icol은 트랜지스터(222)와 트랜지스터(212)(높은 임피던스를 나타내는 212의 게이트)를 통해 흐른다. 따라서, 트랜지스터(212)의 드레인-소스 전류는 전류 싱크(224)에 의해 설정된 기준 전류와 실질적으로 동일하게 되고, 이 드레인-소스 전류에 대해 요구되는 게이트 전압은 캐패시터(218) 상에 저장된다. 이어서, 로우 셀텍트가 정지되면, 트랜지스터(220,222)는 off로 되고, 트랜지스터(214)는 on으로 되어, 이 동일한 전류가 트랜지스터(212), 트랜지스터(214), 및 유기 발광 다이오드(216)를 통해 흐른다. 따라서, 유기 발광 다이오드를 통한 전류는 기준 전류 싱크(224)에 의해 설정된 전류와 실질적으로 동일하게 되도록 제어된다.
정상 상태에 도달되기 이전에는 캐패시터(218) 상의 전압은 요구된 전압과 일반적으로 상이하므로, 트랜지스터(212)는 기준 싱크(224)에 의해 설정된 전류 Icol과 동일한 드레인-소스 전류를 통과시키지 않는다. 이러한 미스매치가 존재하면, 기준 전류와 트랜지스터(212)의 드레인-소스 전류 사이의 차와 동일한 전류가 트랜지스터(220)를 통해 캐패시터(218) 상으로 흐르거나 플로우 오프되어 트랜지스터(212)의 게이트 전압을 변화시킨다. 게이트 전압은 트랜지스터(212)의 드레인-소스 전류가 싱크(224)에 의해 설정된 기준 전류와 동일하게 될 때 까지 변화되고, 그 때, 미스매치가 제거되어 트랜지스터(220)를 통해 어떤 전류도 흐르지 않게 된다.
도2a의 회로에서, 최대(최대 음성) 게이트 구동 전압은 Vss이다. 큰(더 음성인) 구동 전압을 허용하기 위해, 전압 기준 싱크(224)는 Vss보다 더 음성인 구동 전압 Vdrive에 접속될 수 있다.
도2a의 회로는, 유기 발광 다이오드(216)를 통한 전류가 픽셀 구동 트랜지스터(212)의 특성 변동과는 상관없이 설정되기에, 도1b의 전압-제어식 회로와 관련된 일부 문제를 해결한다. 그러나, 여전히 픽셀 사이와, 능동 매트릭스 디스플레이 소자 사이의 유기 발광 다이오드(216)의 특성이 온도와 시간에 의해 변동되기 쉽다.
이런 이유로, 모두 동일한 기본 기술을 채용하고 있는 WO 01/20591호, EP 0,923,067A호, EP 1,096,466A호, 및 JP 5-035,207호에 기재된 바와 같이, 유기 발광 다이오드의 전류를 제어하기 위해 광 피드백(optical feedback)이 채용될 수 있다. WO 01/20591호에서 가져온 도2b는 스토리지 캐패시터의 맞은편에 광다이오드를 접속시킨 기술을 도시한다.
도2b는 광 피드백(252)을 갖는 전압-제어식 픽셀 드라이버 회로(250)를 도시한다. 도2b의 드라이버 회로(250)의 주요 구성요소는 도1b의 회로(150)의 구성요소에 대응하고, 즉, 유기 발광 다이오드(254)는 그 게이트 커넥션에 결합된 스토리지 캐패시터(258)를 갖는 구동 트랜지스터(256)에 직렬로 접속된다. 도시된 바와 같이, 픽셀 드라이버 회로는 양극 전원(positive supply)(VD)과 그라운드에 각각 접속된 커넥션(251,253)을 갖는다. 그리고 구동 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이다. 당업자라면 이 회로가 PMOS 구동 트랜지스터와 음극 전원을 채용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
스위칭 트랜지스터(260)는 로우 컨덕터(row conductor)(262)에 의해 제어되고, on으로 스위치되면, 캐패시터(258) 상의 전압은, 전압 신호를 컬럼 컨덕터(264)에 인가하거나, 캐패시터로 주입되는 소정 전하에 의해 설정될 수 있다. 또한, 그러나, 광다이오드(266)는 역방향 바이어스되도록 스토리지 캐패시터(258)에 접속된다. 따라서, 광다이오드(266)는 본질적으로 어두운 곳에서는 전도되지 않고(non-conducting), 조도에 따라 작은 역방향 컨덕턴스(small reverse conductance)를 띠게 된다. 픽셀의 물리적 구조는 유기 발광 다이오드(254)가 광다이오드(266)를 조명하도록 배치되고, 따라서 광 피드백 경로(252)를 제공한다.
광다이오드(266)를 통한 광전류(photocurrent)는 유기 발광 다이오드(254)로부터의 순간 광 출력 레벨(instantaneous light output level)에 거의 선형적으로 비례한다. 따라서, 캐패시터(258) 상에 저장된 전하와 이에 의한 캐패시터(258) 양단의 전압 및 유기 발광 다이오드(254)의 밝기는 시간의 경과에 따라 거의 지수적으로 감소된다. 유기 발광 다이오드(254)로부터 출력된 집적광(integrated light)은, 캐패시터(258)상에 저장된 초기 전하에 의해 대체적으로 결정된다. 여기서 집적광은 방사된 광자(photon)의 총수이고, 따라서 유기 발광 다이오드 픽셀의 인지된 밝기(perceived brightness)이다.
디스플레이의 모든 픽셀이 프레임마다 리플레시되어야 하는 도2b의 회로의 개선된 것이 2001년 10월 31일 출원된, 현재 출원 계류중인 영국 UK 특허 출원 0126120.5호 및 0126122.1호에 기재되어 있다.
도3a는 전술한 특허 출원 0126120.5호에 기재된 바에 따른 광 피드백을 갖는 전류-제어식 유기 발광 다이오드 능동 매트릭스 픽셀 드라이버 회로(300)를 도시한다. 도3a의 회로 및 후술하는 회로에서, 능동 매트릭스 픽셀의 트랜지스터는 PMOS인 것이 바람직하다.
능동 매트릭스 디스플레이에서, 일반적으로 각 픽셀에는 이러한 픽셀 드라이버 회로가 제공된다. 또한, 드라이버 회로(도3a에서는 도시하지 않음)는 픽셀을 로우별로 어드레스하고, 각 로우를 소정 밝기로 설정하기 위해 제공된다. 픽셀 드라이버 회로에 전원을 공급하고 제어하기 위해, 능동 매트릭스 디스플레이 등의 유기 발광 다이오드 디스플레이 구성요소에는 도3a에 도시한 바와 같이 그라운드(GND) 라인(302), 전원 또는 Vss 라인(306), 로우 셀렉트 라인(306) 및 컬럼 데이터 라인(308)을 포함하는 전극의 그리드가 제공된다. 각 컬럼 데이터 라인은 프로그램가능한 콘택 전류기준 소스(또는 싱크)(324)로 접속된다. 이는 각 픽셀에 제공된 드라이버 회로의 부분은 아니고, 대신에 각 컬럼에 제공된 디스플레이 드라이버 회로의 부분으로 포함된다. 기준 전류 생성기(324)는, 이하에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 픽셀 밝기를 설정하기 위해 소정 레벨로 조정될 수 있도록 프로그램가능하다.
픽셀 드라이버 회로(300)는 GND(302)와 Vss(304) 라인 사이에서 유기 발광 다이오드 디스플레이 소자(312)에 직렬로 접속된 구동 트랜지스터(310)를 포함한다. 트랜지스터(310)의 게이트에 집적될 수 있는 스토리지 캐패시터(314)는 유기 발광 다이오드 소자(312)를 통해 구동 전류를 제어하도록 기억된 게이트 전압에 대응하는 전하를 저장한다. 드라이버용 제어 회로는 공통 게이트 커넥션이 로우 셀렉트 라인(306)에 결합된 2개의 스위칭 트랜지스터(320,322)를 포함한다. 로우 셀렉트 라인(306)이 활성되면, 이들 2개의 스위칭 트랜지스터는 on으로 되고, 즉 이들 스위치가 닫혀(closde), 라인(315,317,308) 사이에 비교적 낮은 임피던스 커넥션이 존재하게 된다. 로우 셀렉트 라인(306)이 비활성이 되면, 트랜지스터(320,322)는 off로 스위칭되고, 캐패시터(314) 및 트랜지스터(310)의 게이트는 사실상 절연되고, 캐패시터(314)상에 설정된 어떤 전압도 기억된다.
광다이오드(316)는 역방향 바이어스되도록 GND 라인(302)과 라인(317) 사이에 결합된다. 광다이오드는, 유기 발광 다이오드(312)와 광다이오드(316) 사이에 광 피드백 경로(318)가 존재하도록 유기 발광 다이오드 디스플레이 소자(312)에 대하여 물리적으로 배치된다. 즉, 유기 발광 다이오드(312)는 광다이오드(316)를 조명하고, 이는 조명-종속 전류(illumination-dependent current)로 하여금 광다이오드(316)을 통해 역방향으로, 즉 GND 라인(302)으로부터 Vss를 향하여 흐르게 한다. 당업자라면 알 수 있듯이, 대체적으로 각각의 광자는 광다이오드(316) 내에서 광전류에 기여할 수 있는 전자를 생성한다.
컬럼 데이터 라인(308)은 컬럼의 단부에서 프로그램가능한 기준 전류 생성기(324)에 결합된다. 이러한 시도는 Icol로서 참조되는 기준 전류로 하여금 off-픽셀 Vss 커넥션(326)으로 흐르게 한다. 라인(317)은 전류 감지 라인(current sense line)으로 불리기도 하는데, 전류 Isense가 통과한다. 라인(315)는 제어라인(control line)으로 불리기도 하는데, 유기 발광 다이오드(312)를 제어하기 위해 캐패시터(314) 상의 전압을 설정하기 위한 전류 Ierror가 통과한다. 로우 셀렉트 라인(306)이 활성되어 트랜지스터(320,322)가 on으로 되면, Icol=Isense+Ierror이 되고, 따라서, 전류 Ierror는 Isense=Icol이 되도록 유기 발광 다이오드(312)가 광다이오드(316)를 조명할 때 까지 캐패시터(314) 상으로 흐르거나 플로우 오프된다. 이 때, 로우 셀렉트 라인(306)은 비활성으로 될 수 있고, 이 레벨의 밝기에 필요한 전압은 캐패시터(314)에 기억된다.
도2a와 동일하게, 트랜지스터(310)에 대한 최대(최대 음성) 게이트 구동 전압은 Vss이고, 보다 큰(보다 음성인) 구동 전압을 허용하기 위해, 오프-픽셀 커넥션(326)이 Vss보다 음성인 구동 전압 Vdrive에 접속될 수 있다.
캐패시터(314) 상의 전압이 안정되기까지의 필요한 시간은 여러 요인에 의해 결정되는데, 이는 원하는 소자 특성에 따라 다양할 수 있으며, 수 마이크로초일 수 있다. 대체적으로 통상의 유기 발광 다이오드 구동 전류는 대략 1㎂인 반면, 통상의 광전류는 이의 0.1% 정도, 또는 대략 1nA(부분적으로 광다이오드 면적에 의존한다)이다. 따라서, 트랜지스터(320,322)의 파워 조작 요구사항은 비교적 큰 구동 트랜지스터(310)의 것과 비교하여 무시할 수 있는 것으로 여겨질 수 있다. 회로의 설정 시간을 빠르게하기 위해, 캐패시터(314)에 대해서는 비교적 작은값을 이용하고, 광전류를 증가시키도록 비교적 큰 면적의 광다이오드를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 또한 컬럼 데이터 라인(308) 상의 부유(stay) 또는 기생(parastic) 캐패시턴스와 연관된 낮은 밝기 레벨에서의 노이즈 및 안정성의 리스크를 감소시킨다.
도3b 및 도3c는 도3a의 스위칭 트랜지스터(320,322)에 대응하는 스위칭 트랜지스터의 다른 이용가능한 구성을 도시한다. 트랜지스터(320,322)의 목적은, 로우 셀렉트 라인(306)이 활성될 때 라인(315,317,308)을 결합하는데 있고, 2개의 제어가능한 스위치를 이용하여 3개의 노드를 접속하는데는 3가지 상이한 방식이 있다는 것은 명백하다.
도3b에서, 제1 스위칭 트랜지스터(350)는 라인(308)과 라인(315) 사이에 접속되고, 제2 스위칭 트랜지스터(352)는 라인(315)와 라인(317) 사이에 접속된다. 트랜지스터(350,352) 모두 로우 셀렉트 라인(306)에 의해 제어된다. 도3c에서, 제1 스위칭 트랜지스터(360)는 라인(308)과 라인(315) 사이에 접속되고, 제2 스위칭 트랜지스터(362)는 라인(308)과 라인(317) 사이에 접속된다. 부가적으로, 제3 스위칭 트랜지스터(364)가 라인(315)과 라인(317) 사이에 접속될 수 있다. 2개(또는 3개)의 스위칭 트랜지스터는 모두 로우 셀렉트 라인(306)에 의해 제어된다.
바람직한 광센서는, TFT 기술에서의 PN 다이오드를 포함하고, 결정 실리콘(crystalline syllicon)에서의 PIN을 포함하는 광다이오드이다. 그러나, 광전류가 그 조명 레벨에 따르는 특성을 갖는 한, 포토레지스터와 같은 다른 감광 소자(photosensitive device)와, 감광 바이폴라 트랜지스터 및 FET가 채용될 수 있다.
전술한 바와 같은 능동 매트릭스 픽셀 회로는 PMOS 트랜지스터를 이용하지만, 회로를 반전하여 NMOS를 채용할 수 있고, 또는 대안적으로 PMOS와 NMOS 트랜지스터의 조합, 또는 바이폴라 트랜지스터가 이용될 수 있다. 트랜지스터는 유리 또는 플라스틱 기판상에 비결정질 또는 폴리실리콘으로 제조된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함할 수 있고, 종래 CMOS 회로가 이용될 수 있다. 대안적으로, WO 99/54936호에 기재된 바와 같은 플라스틱 트랜지스터가 채용될 수 있고, 광다이오드는 전체 회로가 플라스틱으로부터 제조되도록 역방향 바이어스된 OLED를 포함할 수 있다. PMOS가 비결정질 픽셀 구동 트랜지스터에 바람직하지만, 종래의 실리콘 상에 제조된 외부 집적 드라이버는 NMOS 트랜지스터를 채용할 수 있다.
이제 도4를 참조하면, 도4는, UK 특허 출원 제0126211.1호에 기재된 바와 같이, 복수의 상이한 모드로 동작할 수 있는 유기 발광 다이오드 능동 매트릭스 픽셀 드라이버 회로(400)를 도시한다.
도시된 바와 같이, 픽셀 드라이버 회로에는 그라운드(GND) 라인(402), 전원 또는 Vss 라인(404), 로우 셀렉트 라인(406,407), 및 컬럼 데이터 라인(408)이 제공된다. 기준 전류 소스(또는 싱크)(424), 즉 바람직하게는 프로그램가능한 정전류(constant current) 생성기는 컬럼 데이터 라인(408) 내의 전류가 픽셀의 밝기를 설정하기 위해 소정 레벨로 조종되는 것을 허용한다. 그러나 다른 배치에서는 전류 생성기(424)가 드라이버 회로를 다른 모드들에서도 동작하도록 하기 위해, 프로그램 가능한 전압 생성기가 추가적 또는 대안적으로 이용될 수 있다. 로우 드라이버 회로(432)는 제1 및 제2 로우 셀렉트 라인(406,407)을 픽셀 드라이버회로의 동작 모드에 따라 제어한다.
픽셀 드라이버 회로(400)는 GND(402)와 Vss(404) 사이에서 유기 발광 다이오드 디스플레이 소자(412)와 직렬로 접속된 구동 트랜지스터(410)를 포함한다. 트랜지스터(410)의 게이트에 집적될 수 있는 스토리지 캐패시터(414)는 유기 발광 다이오드 소자(412)를 통한 구동 전류를 제어하기 위해 기억된 게이트 전압에대응하는 전하를 저장한다.
픽셀 드라이버용 제어 회로는, 독립적으로 제어가능한 게이트 커넥션이 제1 및 제2 셀렉트 라인(406,407)에 각각 결합되어 있는, 분리된 2개의 스위칭 트랜지스터(420,422)를 포함한다. 광다이오드(416)는 트랜지스터(420,422) 사이의 노드(417)에 결합된다. 트랜지스터(420)는 노드(417)의 스위칭 커넥션을 컬럼 데이터 라인(408)에 제공한다. 트랜지스터(422)는 스토리지 캐패시터(414)와 트랜지스터(410)의 게이트에 접속되는 노드(415)에 노드(417)의 스위칭 커넥션을 제공한다. 또한, 픽셀 드라이버의 모든 트랜지스터는 PMOS인 것이 바람직하다.
이전과 동일하게, 광다이오드(416)는 역방향 바이어스되도록 GND 라인(402)과 라인(417) 사이에 결합된다. 광다이오드는 광-종속 전류가 광다이오드(416)를 통해 역방향으로, 즉 GND 라인(402)으로부터 Vss를 향해 흐르도록 광 피드백 경로(418)를 제공하기 위해 유기 발광 다이오드 디스플레이 소자(412)에 대하여 물리적으로 배치된다.
제1 셀렉트 라인(406)이 활성되면, 트랜지스터(420)는 on으로 되고, 즉 스위치는 닫히고, 컬럼 데이터 라인(408)과 노드(417) 사이에는 비교적 낮은 임피던스 커넥션이 존재하게 된다. 제1 셀렉트 라인(406)이 비활성되면, 트랜지스터(420)는 off로 스위칭되고, 광다이오드(416)는 컬럼 데이터 라인(408)으로부터 사실상 절연된다. 제2 셀렉트 라인(407)이 활성되면, 트랜지스터(422)는 on으로 스위칭되고, 노드(415,417)는 연결된다. 제2 셀렉트 라인(407)이 비활성되면, 트랜지스터(422)는 off로 스위칭되고, 노드(415)는 노드(417)로부터 사실상 절연된다.
이들 트랜지스터(420,422)가 모두 off로 스위칭되면(제1 및 제2 셀렉트 라인(406,407)이 모두 비활성되면), 광다이오드(416)는 드라이버 회로의 나머지 부분으로부터 사실상 절연됨을 알 수 있다. 유사하게, 트랜지스터(422)가 off로 되고(제2 셀렉트 라인(407)이 비활성되고), 트랜지스터(420)가 on으로 되면(제1 셀렉트 라인(406)이 활성되면), 광다이오드(416)는 그라운드(GND) 라인(402)과 컬럼 데이터 라인(408) 사이에 사실상 접속된다. 이런 방식으로, 광다이오드(416)는 드라이버 회로의 나머지 부분과 절연되고, 센서로서 이용될 수 있다.
능동 매트릭스 픽셀 드라이버 회로(400)는 광 피드백을 갖는 전류-제어식 모드에서 동작될 수 있고, 광 피드백이 없는 전압-제어식 모드에서 동작될 수 있다. 이들 모드들 중 어떤 모드 또는 모든 모드는, 데이터가 픽셀에 기록되기 전에 주변광(ambient) 측정을 수행하기 위해, 또는 데이터가 픽셀에 기록된 후에 이미지를 입력하기 위해 광 측정 모드에 의해 채용될 수 있다.
픽셀 드라이버 회로는 전술한 바와 같은 동작의 제1 모드를 갖는다. 이 모드에서, 제1 및 제2 셀렉트 라인(406,407)은, 회로가 광 피드백을 갖는 전류-제어식 드라이버로서 동작하도록 함께 접속되거나 로우 드라이버(432)에 의해 함께 구동된다. 이전과 동일하게, 프로그램가능한 기준 전류 생성기(424)는 기준 전류 Icol이 오프-픽셀 Vss 커넥션(426)으로 흐르도록 시도한다. 또한, 오프-픽셀 커넥션(426)은 트랜지스터(410)의 게이트에 더 큰(보다 음성인) 구동 전압이 허용되도록 Vss보다 더 음성인 구동 전압 Vdrive에 접속될 수 있다.
제1 모드에서, 라인(417)은 전류 감지 라인이라 불리기도 하며, 전류 Isense를 통과시킨다. 라인(415)는 제어 라인이라고 불리기도 하며, 유기 발광 다이오드(412)를 제어하기 휘해 캐패시터 상의 전압을 설정하기 위한 전류 Ierror를 통과시킨다. 이전과 동일하게, 제1 및 제2 로우 셀렉트 라인(406,407)이 활성되면, 트랜지스터(420,422)가 on으로 되고, Icol=Isense+Ierror로 되고, 따라서, 전류 Ierror는 Isense=Icol이 되도록 OLED(412)가 광다이오드(416)를 조명할 때 까지 캐패시터(414) 상으로 흐르거나 플로우 오프된다. 이 때, 제1 및 제2 로우 셀렉트 라인(406,407)은 비활성으로 될 수 있고, 이 레벨의 밝기에 필요한 전압은 캐패시터(414)에 기억된다.
제2 모드에서, 픽셀 드라이버 회로(400)는 전압 제어되고, 도1b의 광 피드백이 없는 종래 회로와 동일한 방식으로 동작한다. 동작의 제1 모드에서와 같이, 제1 및 제2 셀렉트 라인(406,407)은 상호 접속되거나 로우 드라이버(432)에 의해 함께 구동된다. 하지만 컬럼 데이터 라인(408)은 기준 전류 생성기(424)에 의해 구동되는 것 대신에, 픽셀 밝기를 조절하기 위해 프로그램 가능한 전압 기준 소스에 의해 구동된다. 바람직하게 전압 소스는 정전압 소스에 근접하는 낮은 내부 저항을 가진다.
이 제2모드의 동작에서 제1 및 제2셀렉트 라인(406,407)이 활성화되면 캐패시터(414)는 컬럼 데이터 라인(408)에 결합되고, 이에 의해 기준전압 생성기에 의해 출력된 전압으로 충전된다. 유기 발광 다이오드(412)의 조명에 의한 광다이오드(416)를 통한 작은 역방향 전류는 전압 소스의 낮은 내부 저항으로 인해 라인(408)상의 전압에 영향을 주지 않는다. 일단 캐패시터(414)가 요구되는 전압까지 충전되면 트랜지스터(420,422)는 제1 및 제2셀렉트 라인(406,407)의 디저팅에 의해 off로 스위칭되고, 이에 의해 캐패시터(414)는 광다이오드(416)를 통해 방전되지 않는다. 이 모드의 동작에서 트랜지스터쌍(420,422)은 도1b의 트랜지스터(162)와 사실상 동일한 기능을 수행한다.
동작의 제3 모드에서, 회로는 프로그램가능한 기준 전압 소스에 의해 다시 구동되지만, 제2 셀렉트 라인은 유기 발광 다이오드(412)가 on인 동안 항상 활성이 되도록(따라서 트랜지스터(422)는 항상 on임) 제어된다. 이런 방식으로, 광다이오드(416)는 회로가 전술한 도2b의 회로와 실질적으로 동일한 방식으로 동작되도록 스토리지 캐패시터(414)에 접속된다. 간단한 실시예에서, 제2 셀렉트 라인(407)은 이 라인이 항상 활성으로되는 것을 보장하기 위해 고정 전압 전원에 접속될 수 있다. 그러나, 트랜지스터(422)는 캐패시터(414)가 방전하는데 충분한 시간을 갖는 것을 보장하기에 충분한 시간만큼 턴온될 것 만이 요구되고, 따라서 이 모드에서는 광다이오드(416)가 트랜지스터(420)에 의해 라인(402)과 라인(408) 사이에 접속되는 것을 허용하는 시간에서 트랜지스터(422)를 off로 스위칭할 수 있으며, 센서로서 사용할 수 있다.
이 모드의 동작의 개선에 있어서, 광다이오드(416)가 캐패시터(414)에 접속될 때, 유기 발광 다이오드(412)의 외견상 밝기를 결정하는 것은 전압 자체보다는 캐패시터(414) 상의 전하이기 때문에 프로그램가능한 기준 전압 소스는 소정 전하를 캐패시터(414)로 전달하기 위해 배치될 수 있다. 캐패시터를 기준 전압으로 충전하기 보다는 소정 전하를 캐패시터(414)로 전달하는 것이 캐패시터의 전하-전압 특성에서의 비-선형성 효과를 감소시킨다.
픽셀 드라이버 회로(400)는 픽셀 조명 데이터가 회로에 기록되기 전에 유기 발광 다이오드(412)의 밝기를 설정하기 위해 픽셀조명 데이터가 기록되기 전에 측정 사이클(measurement cycle)을 제공하도록 제어될 수 있다. 전술한 모드에서, 제1 셀렉트 라인(406)은 사실상 로우 셀렉트 라인으로서 동작하는 반면 제2 셀렉트 라인(407)은 합동 모드(combined mode) 및 로우 셀렉트 라인으로서 동작함을 알 수 있다. 따라서, 예를 들면, 선택된 로우에 대해 블랙 기록(write black) - 측정(measure) - 레벨 기록(write level) 사이클을 수행하기 위해서는, 제1 셀렉트 라인(406)은 활성으로 유지되는 반면, 제2 셀렉트 라인(407)은 기록 사이클 동안 활성화되었다가 비활성으로 토글되거나, 측정 사이클 동안 디저트된다.
도5(스케일로 도시하지 않음)는 광 피드백을 포함하는 유기 발광 다이오드 픽셀 드라이버 회로에 대한 2개의 대안적인 물리적 구조를 도시한다. 도5a는 하부-방사 구조(500)를 도시하고, 도5b는 상부-방사(top-emitter)를 도시한다.
도5a에서, 유기 발광 다이오드 구조물(506)는 유리 기판(502) 상의 폴리실리콘 픽셀 드라이버 회로(504)와 나란히 증착된다. 드라이버 회로(504)는 유기 발광 다이오드 구조물(506)의 일측에 광다이오드(508)를 내포한다. 빛(510)은 구조물의 하부(에노드)를 통해 방사된다.
도5b는 그 상부(캐서드)면으로부터 빛(560)을 방사하는 대안적인 구조물(550)의 단면도를 도시한다. 유리 기판(552)은 광다이오드(558)를 포함하고 드라이버 회로를 구성하는 제1 층(554)을 지지한다. 그 다음, 유기 발광 다이오드 픽셀 구조물(556)은 드라이버 회로(554) 상에 증착된다. 패시베이션 또는 정지층이 층(554)과 층(556) 사이에 포함될 수 있다. 픽셀 드라이버 회로가 폴리실리콘이나 비결정질 실리콘 보다는 (결정질)실리콘을 이용하여 제조되는 경우에, 도5b에 도시한 타입의 구조가 요구되며, 기판(552)은 실리콘 기판이다.
도5a 및 도5b의 구조에서, 픽셀 드라이버 회로는 종래 방법에 의해 제조될 수 있다. 유기 LED는 폴리머-기반 물질을 증착하기 위해 EP 880303호에 기재된 바와 같은 잉크젯 증착 기술(ink jet depositon techniques)이나, 소분자 물질을 증착하기 위해 증발 증착 기술(evaporative deposition techniques) 중 하나를 이용하여 제조될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도5b에 도시된 타입의 구조를 갖는 소위 마이크로-디스플레이는 COMS 픽셀 드라이버가 이전에 제조되어 있는 종래 실리콘 기판 상에 OLED 물질을 잉크젯 프린팅함으로써 제조될 수 있다.
그러나, 이런 모든 배치에 의하면, 이는 일반적으로 능동 매트릭스 디스플레이, 보다 구체적으로는 디스플레이와 그 드라이버 회로(일반적으로 외부 드라이버 회로)의 조합의 전력 소모를 감소시키기 위해 바람직하다. 또한, 디스플레이와 드라이버 조합에 대한 최대 필요 공급 전원을 감소시키기 위해 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따르면, 전계발광(electroluminescent) 디스플레이용 디스플레이 드라이버가 제공되고, 상기 디스플레이는 각각 디스플레이 소자 드라이버 회로와 연관된 복수의 전계발광 디스플레이 소자를 포함하고, 각각의 상기 디스플레이 소자 드라이버 회로는 제어 커넥션 상의 전압에 따라 연관된 디스플레이 소자를 구동하기 위한 제어 커넥션을 갖는 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 디스플레이 드라이버는, 상기 제어 커넥션을 구동하도록 출력을 제공하여 상기 디스플레이 소자로부터 출력된 전계발광을 제어하기 위한 적어도 하나의 디스플레이 소자 밝기 제어기; 상기 제어 커넥션 상의 전압을 감지하기 위한 전압 센서; 및 상기 디스플레이 소자를 구동하는 상기 구동 트랜지스터에 전원을 공급하기 위해, 조정가능한 전압을 상기 전계발광 디스플레이에 제공하는 조정가능한 전원 공급기(power supply)를 제어하기 위한 전원 제어기를 포함하고, 여기서 상기 전원 제어기는 상기 감지된 전압에 응답하여 상기 전원 공급 전압을 조절하기 위한 제어 신호를 제공하도록 구성된다.
구동 트랜지스터 제어 커넥션 상의 전압의 감지는 구동의 강도를 측정할 수 있게 해주고, 따라서 조정에 의해 구동 트랜지스터에서의 과도한 전력 소모가 감소되고, 따라서 전원 공급의 전력 소모를 바람직하게 감소시킨다. 보다 구체적으로, 제어 커넥션 상의 전압이 이용가능한 최대값보다 작으면, 제어 커넥션 상의 전압은 증가될 수 있고, 따라서 전계발광 디스플레이 소자 및 그와 연관된 구동 트랜지스터에 대한 전원 공급 전압을 감소시킬 수 있다. 상기 제어 커넥션 상의 전압은, 능동 매트릭스 디스플레이의 컬럼(또는 로우) 제어 라인과 같은 디스플레이의 제어 라인 상의 전압을 감지함으로써 간접적으로 감지될 수 있다. 디스플레이에 대한 구동 타입에 따라, 즉 전압 구동이 채용되었는지 또는 전류 구동이 채용되었는지에 따라, 전원 공급 전압에 대한 조정은 구동 트랜지스터 제어 커넥션 상의 전압을 자동 조정으로 될 수 있다.
단계 S904에서 전원제어기(860)는 최대 Vg가 최대로 가능한 Vg(도 8의 라인(844)과 같은 컬럼 구동 라인에 제공되는 최대 전압)값보다 작은지 아닌지를 판단한다. 만약 Vg가 최대로 가능한 값보다 작지 않으면 가장 밝은 픽셀의 밝기를 줄이지 않고는 파워 서플라이 전압을 줄일 수가 없다. 더욱 상세하게, 만약 Vg가 최대로 가능한 구동전압보다 작지 않으면 파워 서플라이 전압 Vss는 부족한 것이므로, 단계 S901에 의해 증가된다. 디스플레이를 다시 스캔(rescan)하여 픽셀 밝기의 변화가 감지되는지를 확인하기 위해 동작단계는 다시 단계 S900으로 돌아간다. 필요하다면, Vss를 증가시키거나 감소시키기 위한 Vg의 임계값은 Vss를 제어하는데에 있어서의 이력현상(hysteresis)에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, Vss를 줄이기 위한 임계값을 Vss를 증가시키기 위한 임계값보다 크게 할 수 있다.
Claims (30)
- 전계발광 디스플레이용의 디스플레이 드라이버에 있어서,상기 디스플레이는 각각 디스플레이 소자 드라이버 회로와 연관된 복수의 전계발광 디스플레이 소자를 포함하고, 각각의 상기 디스플레이 소자 드라이버 회로는 제어 커넥션 상의 전압에 따라 연관된 디스플레이 소자를 구동하기 위한 제어 커넥션을 갖는 구동 트랜지스터를 포함하고,상기 디스플레이 드라이버는,상기 제어 커넥션을 구동하도록 출력을 제공하여 상기 디스플레이 소자로부터 출력된 전계발광을 제어하기 위한 적어도 하나의 디스플레이 소자 밝기 제어기;상기 제어 커넥션 상의 전압을 감지하기 위한 전압 센서; 및상기 디스플레이 소자를 구동하는 상기 구동 트랜지스터에 전원을 공급하기 위해, 조정가능한 전압을 상기 전계발광 디스플레이에 제공하는 조정가능한 전원 공급기(power supply)를 제어하기 위한 전원 제어기를 포함하고,상기 전원 제어기는 상기 감지 전압에 응답하여 상기 전원 공급 전압을 조정하기 위해 제어 신호를 제공하도록 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제1항에 있어서,상기 구동 트랜지스터는 FET 트랜지스터를 포함하고, 여기서 상기 제어 커넥션은 게이트 커넥션을 포함하는디스플레이 드라이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 디스플레이는 상기 제어 커넥션을 구동하기 위한 복수의 제어 라인을 갖는 능동 매트릭스 디스플레이를 포함하고, 여기서 상기 밝기 제어기는 상기 제어 라인을 구동하도록 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제3항에 있어서,상기 전압 센서는 상기 제어 라인 상의 전압을 감지함으로써 상기 제어 커넥션 상의 전압을 감지하도록 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제1항에 있어서,상기 밝기 제어기는 정전류(constant current) 생성기를 포함하는디스플레이 드라이버.
- 제5항에 있어서,상기 제어 커넥션 상의 전압은 상기 정전류 생성기의 전류 레벨에 의해 결정되는디스플레이 드라이버.
- 제 6항에 있어서,상기 디스플레이 소자 드라이버 회로는 광다이오드를 포함하고, 여기서 상기 광다이오드를 통한 광전류(photocurrent)는 상기 전계발광 디스플레이 소자로부터의 광피드백에 의해 결정되고,상기 디스플레이 소자 드라이버 회로는 캐패시터를 포함하고,상기 캐패시터는 상기 구동 트랜지스터 제어 커넥션과 연결되고, 상기 정전류 생성기로부터의 전류를 전달받도록 연결되며,상기 정전류 생성기의 전류 레벨이 상기 디스플레이 소자의 밝기를 결정하는디스플레이 드라이버.
- 제5항에 있어서,상기 전원 제어기는, 상기 제어 커넥션 상의 감지 전압(sensed voltage)이 임계 전압보다 작은 경우, 상기 전원 공급 전압(power supply voltage)을 감소시키도록 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제8항에 있어서,상기 임계 전압은, 상기 밝기 제어기로부터 상기 디스플레이로 출력하는 최대로 가능한 전압과 동일한디스플레이 드라이버.
- 제8항에 있어서,상기 감지 전압은, 다른 디스플레이 소자에 비해 최대 밝기를 갖는 디스플레이 소자의 제어 커넥션 상의 전압을 포함하는디스플레이 드라이버.
- 제1항에 있어서,상기 전원 제어기는, 가장 밝게 조명된 디스플레이 소자가 필요로 하는 전압보다 크지 않게 상기 전원 공급 전압을 감소시키도록 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제11항에 있어서,상기 디스플레이 소자 드라이버 회로는 연관된 디스플레이 소자의 밝기에 따라 상기 제어 커넥션 전압을 감소시키기 위한 광다이오드를 포함하고, 여기서 상기 전원 제어기는, 가장 밝게 조명된 디스플레이 소자의 제어 커넥션 전압이 소정 간격(predetermined interval) 이후 제1 임계값보다 작게 감소된 경우, 상기 전원 공급 전압을 감소시키도록 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제12항에 있어서,상기 전원 제어기는, 가장 밝게 조명된 디스플레이 소자의 상기 제어 커넥션 전압이 상기 소정 간격 이후 제2 임계값보다 작게 감소되지 않은 경우, 상기 전원 공급 전압을 증가시키도록 더 구성되는디스플레이 드라이버.
- 제1항에 있어서,상기 조정가능한 전원 공급기를 더 포함하는 디스플레이 드라이버.
- 전계발광 디스플레이의 디스플레이 드라이버용 전원 제어기에 있어서,상기 디스플레이는 각각 디스플레이 소자 드라이버 회로와 연관된 복수의 전계발광 디스플레이 소자를 포함하고, 각각의 상기 디스플레이 소자 드라이버 회로는 제어 커넥션 상의 전압에 따라 연관된 디스플레이 소자를 구동하기 위한 제어 커넥션을 갖는 구동 트랜지스터를 포함하고,상기 전원 제어기는,프로세서 제어 코드를 저장하는 메모리;상기 메모리에 결합되고, 상기 프로세서 제어 코드를 실행하기 위한 프로세서;상기 제어 커넥션 상의 전압을 감지하기 위한 감지 전압 입력(sensed voltage input); 및상기 디스플레이 소자를 구동하는 상기 구동 트랜지스터에 전원을 공급하도록, 상기 전계발광 디스플레이에 조정가능한 전압을 제공하는 조정가능한 전원 공급기를 제어하기 위한 제어 신호 출력(control signal output)을 포함하고,상기 프로세서 제어 코드는, 상기 감지 전압에 응답하여 상기 전원 공급기를 조정하기 위해, 상기 감지 전압 입력을 판독하고, 제어 신호를 출력하도록 상기 프로세서를 제어하기 위한 명령어를 포함하는전원 제어기.
- 제15항의 프로세서 제어 코드를 포함하는컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
- 능동 매트릭스 전계발광 디스플레이를 동작시키기 위한 방법에 있어서,상기 디스플레이는 각각 픽셀 드라이버와 연관된 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 디스플레이는 전원 공급기 및 각 픽셀의 밝기를 설정하기 위한 복수의 제어 라인을 포함하고, 상기 방법은,상기 제어 라인을 이용하여 상기 디스플레이의 픽셀 밝기를 설정하는 단계;상기 디스플레이의 제어 라인을 모니터링하는 단계; 및상기 모니터링에 응답하여 상기 전원 공급을 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제17항에 있어서,상기 각 디스플레이 픽셀과 연관된 상기 픽셀 드라이버는 전계발광 디스플레이 소자를 구동하기 위한 구동 트랜지스터를 포함하고, 여기서 상기 모니터링 단계는, 상기 제어 라인을 모니터링함으로써 상기 구동 트랜지스터의 제어 전압을 모니터링하는 단계를 포함하는방법.
- 제18항에 있어서,상기 구동 트랜지스터는 FET 트랜지스터를 포함하고, 상기 제어 전압은 상기 FET 트랜지스터의 게이트 전압을 포함하는방법.
- 제17항에 있어서,상기 모니터링 단계는 최대 픽셀 밝기를 판정하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 감소시키는 단계는 상기 최대 픽셀 밝기에 의해 요구되는 것보다 크지 않도록 상기 전원 공급을 감소시키는 단계를 포함하는방법.
- 제17항에 있어서,상기 감소시키는 단계는 상기 제어 전압이 최대로 가능한 제어 전압에 도달할 때 까지 상기 전원 공급을 감소시키는 단계를 포함하는방법.
- 제17항에 있어서,상기 디스플레이의 픽셀의 밝기를 설정하는 단계는 상기 제어 라인 상의 전류를 설정하는 단계를 포함하는방법.
- 제22항에 있어서,상기 픽셀 드라이버는 광다이오드를 포함하고, 상기 전류는 상기 광다이오드를 통한 전류를 포함하는방법.
- 제18항에 있어서,상기 디스플레이의 픽셀의 밝기를 설정하는 단계는 상기 제어 라인 상의 픽셀 밝기 전압을 설정하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 픽셀 드라이버는 연관된 픽셀의 밝기에 따라 시간이 지날수록 픽셀 밝기 전압을 감쇠시키도록 구성된 광다이오드를 포함하고, 상기 제어전압은 상기 감쇠된 픽셀 밝기 전압을 포함하는방법.
- 제24항에 있어서,상기 전원 공급을 감소시키는 단계는 픽셀의 상기 감쇠된 픽셀 밝기 전압이 제1 임계 전압보다 작게 감쇠되었는지를 확인하는 상기 모니터링에 응답하는방법.
- 제25항에 있어서,픽셀의 상기 감쇠된 픽셀 밝기 전압이 제2 임계 전압보다 작게 감쇠되지 않았는지를 확인하는 상기 모니터링에 응답하여 상기 전원 공급을 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제17항에 따라 동작하도록 구성된능동 매트릭스 디스플레이 드라이버.
- 제1항에 있어서,상기 전계발광 디스플레이는 유기 발광 다이오드 디스플레이를 포함하는디스플레이 드라이버.
- 제15항에 있어서,상기 전계발광 디스플레이는 유기 발광 다이오드 디스플레이를 포함하는전원 제어기.
- 제 17항에 있어서,상기 전계발광 디스플레이는 유기 발광 다이오드 디스플레이를 포함하는방법.
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