KR101335004B1 - 멀티­라인 어드레싱 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 멀티 라인 어드레싱 기술을 이용하여 방출형의, 특히 유기발광다이오드의 디스플레이를 구동하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 구현예들은 특히 소위 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이라 불리는 것에 사용되기에 적합하다. 방출형 디스플레이의 구동방법으로서, 상기 디스플레이는 행전극과 열전극에 의하여 각각 어드레싱될 수 있는 다수의 화소들을 포함하고, 상기 방법은: 제1 열 구동 신호 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하는 단계; 및 상기 열 구동 신호로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 제1 순바이어스 행 구동 신호 세트로 상기 행전극들의 둘 이상을 구동하는 단계; 후, 제2 열 구동 신호 및 후속하는 열 구동 신호 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하는 단계; 및 상기 제2 열 구동 신호로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 제2 순바이어스 행 구동 신호 및 후속하는 순바이어스 행 구동 신호 세트로 상기 둘 이상의 행전극들을 구동하는 단계;를 포함한다.

Description

멀티­라인 어드레싱 방법 및 장치{Multi-line addressing methods and apparatus}
이 발명은 방출형 디스플레이(emissive display), 특히 멀티 라인 어드레싱(Multi-line addressing; MLA) 기술을 이용한 유기발광다이오드(organic light emitting diodes; OLED) 디스플레이를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 구현예들은 특히 소위 수동 매트릭스(passive matrix) 유기발광다이오드 디스플레이에 사용되기에 적합하다. 이 출원은 동일한 우선권 일자를 갖는 관련된 세 개의 출원들 중의 하나이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD)를 위한 멀티 라인 어드레싱 기술은 예를 들어 US2004/150608, US2002/158832 및 US2002/083655 에 개시되어 있는데, 이는 소비전력 감소와 상대적으로 느린 LCD의 응답속도를 증가시키기 위한 것이다. 그러나 이 기술들은 유기발광다이오드 디스플레이에는 적합하지 않은데, 이것은 유기발광다이오드는 방출 기술에 관한 것이고 LCD 는 변조기(modulator)의 형태라는 점에서 이들 간에 존재하는 기본적인 차이로부터 기인하는 상이함 때문이다. 또한 유기발광다이오드는 가해지는 전류에 실질적으로 선형적인 응답을 제공함에 반하여, LCD 셀은 가해진 전압의 제곱평균값(root-mean-square; RMS)에 따라 변화하는 비선형적인 응답을 갖는다.
유기발광다이오드를 이용하여 제조된 디스플레이는 LCD 및 다른 평판(flat panel) 기술에 비하여 많은 장점을 갖는다. 그들은 밝고, 색조가 좋으며, (LCD에 비하여) 신속히 전환되고, 넓은 시야각을 제공하며, 다양한 기판에 제조하기가 쉽고 저렴하다. 유기(organic; 여기서는 유기금속(organometallic)을 포함한다) LED는 폴리머(polymers), 미립자(small molecules), 및 덴드리머(dendrimers)를 포함하는 재료를 이용하여, 채택되는 재료에 따른 범위의 색상으로 제조될 수 있다. 폴리머 기반의 유기 LED의 예는 WO 90/13148, WO 95/06400, 및 WO 99/48160에 기술되어 있고, 덴드리머 기반의 재료들은 WO 99/21935 및 WO 02/067343 에 기술되어 있으며, 소위 미립자 기반의 장치의 예들은 US 4,539,507에 기술되어 있다. 전형적인 유기발광다이오드 장치는 두 개의 유기재료층을 포함하는데, 그 중의 하나는 발광 폴리머(light emitting polymer; LEP), 올리고머(oligomer), 또는 발광 저분자량 재료와 같은 발광재료의 층이고, 다른 하나는 폴리디오펜 유도체(polythiophene derivative) 또는 폴리아닐린 유도체(polyaniline derivative)와 같은 정공수송재료의 층이다.
유기 LED는 단일 또는 다중(multi)의 색상으로 화소화된 디스플레이를 형성하는 화소들의 매트릭스(matrix: 행렬) 형태로 기판 상에 적층될 수 있다. 다중 색상을 갖는 디스플레이는 적색, 녹색, 및 청색을 발하는 화소들의 군을 이용하여 구성된다. 소위 능동 매트릭스 디스플레이(active matrix display)는 각 픽셀과 연계되고 전형적으로는 트랜지스터 및 저장 커패시터(storage capacitor)인 기억 요소(memory element)를 갖는 반면에, 수동 매트릭스 디스플레이(passive matrix display)는 그러한 기억 요소를 가지지 않고, 대신에 반복적으로 스캔(scan)되어 안정적인 이미지(image)의 인상을 준다. 다른 수동형 디스플레이로서는 세그먼트화된 디스플레이(segmented display)가 있는데, 여기서는 다수의 세그먼트들이 공통의 전극을 공유하며, 일 세그먼트는 다른 전극에 대해 전압을 인가함으로써 점광(lit)될 수 있다. 단순하게 세그먼트화된 디스플레이는 스캔될 필요가 없으나, 복수의 세그먼트 영역을 갖는 디스플레이에서는 그 전극들이 (그 수를 줄이기 위해) 다중화(multiplex)되어 스캔될 수 있다.
도 1a 는 유기발광다이오드 장치(100)의 일 예의 수직단면이다. 능동 매트릭스 디스플레이에서 일 픽셀영역의 일부분은 관련된 구동 회로(도 1a 에 도시되지 않음)에 의하여 차지된다. 상기 장치의 구조는 예시 목적을 위하여 어느 정도 단순화된 것이다.
상기 유기발광다이오드(100)는 기판(102)를 포함하는데, 이는 전형적으로는 0.7 mm 또는 1.1 mm 의 유리이지만, 선택적으로는 투명 플라스틱 또는 다른 실질적으로 투명한 재료일 수 있다. 양극층(104)은 상기 기판 상에 적층되고, 전형적으로 대략 150nm 두께의 ITO(indium tin oxide)를 포함하는데, 그 위에는 금속접촉층이 제공된다. 전형적으로는, 상기 접촉층은 대략 500nm 의 알루미늄 또는 크롬층들 사이에 개재된 알루미늄층을 포함하고, 이는 종종 양극 금속으로 불린다. ITO 및 접촉금속으로 코팅된 유리 기판은 미국의 코닝(Corning) 사에서 구할 수 있다. 상기 ITO 상의 접촉 금속은, 상기 양극 연결이 특히 상기 장치에의 외부 접촉을 위 하여 투명할 필요가 없는 경우에 감소된 저항 경로를 제공하는 것을 돕는다. 상기 접촉 금속은 요구되지 않는 곳에서는 ITO로부터 제거되는데, 특히 그렇게 되지 않으면 상기 디스플레이를 흐릿하게 하는 곳에서 제거되며, 이는 에칭에 뒤따르는 표준적인 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의하여 수행된다.
실질적으로 투명한 정공수송층(hole transport layer; 106)은 상기 양극층 상에 적층되고, 이는 전계발광층(electroluminescent layer; 108)과 음극(110)에 의하여 뒤이어진다. 상기 전계발광층(108)은 예를 들어 PPV(poly(p-phenylenevinylene))를 포함할 수 있고, 전계발광층(108)과 양극층(104) 간의 정공 에너지 레벨을 맞추는 것을 돕는 정공수송층(106)은 예를 들어 독일 베이어 에이지(Bayer AG) 사의 PEDOT:PSS(polystyrene-sulphonate-doped polyethylene-dioxythiophene)와 같은 도전성 투명 폴리머를 포함할 수 있다. 전형적인 폴리머 기반의 장치에서, 상기 정공수송층(106)은 대략 200nm 의 PEDOT 를 포함할 수 있고, 발광폴리머층(108)은 전형적으로 70nm 의 두께를 갖는다. 이 유기층들은 스핀 코팅(spin coating)(후에, 요망되지 않는 영역으로부터 재료를 플라즈마 에칭 또는 레이저 절삭(ablation)에 의하여 제거함) 또는 잉크젯 프린팅에 의하여 적층될 수 있다. 후자의 경우에, 예를 들어 포토레지스트(photoresist)를 이용하여 상기 기판 상에 둑(bank; 112)이 형성될 수 있는데, 이로써 상기 유기층들이 적층되는 구덩이(well)가 한정된다. 상기 구덩이는 상기 디스플레이의 화소 또는 발광 영역을 한정한다.
음극층(110)은 전형적으로 칼슘 또는 바륨과 같은 낮은 일함수(work function)의 금속(예를 들어 물리적 증착에 의하여 적층됨)을 포함하는데, 이는 알루미늄으로 된 두꺼운 덮는 층에 의하여 덮인다. 선택적으로는, 향상된 전자 에너지 레벨 매칭(electron energy level matching)을 위하여, 리튬 플루오라이드 층과 같은 전계발광층에 바로 인접하여 추가적 층이 제공될 수 있다. 음극라인(cathode line)들 상호 간의 전기적 고립은 음극 분리자(separator; 도 1a 에 도시되지 않음)의 이용을 통하여 달성 또는 개선될 수 있다.
미립자와 덴드리머 장치에 대하여도 동일한 기본 구조가 채택될 수 있다. 전형적으로 다수의 디스플레이들은 단일의 기판 상에 제조되고, 그 제조 공정의 끝에서 그 기판에 라인이 그어지며(scribed), 상기 디스플레이들은 산화와 습기 칩임을 방지하기 위하여 그 각각에 대해 봉지캔(encapsulating can)이 부착되기 전에 분리된다.
유기발광다이오드를 발광시키기 위하여 상기 양극과 음극 간에 전력이 인가되는데, 이는 도 1a 에서 배터리(118)에 의하여 대표되었다. 상기 도 1a 에 도시된 예에서, 빛은 투명한 양극(104)과 기판(102)을 통하여 방출되고, 상기 음극은 일반적으로 반사적(reflective)인데, 이러한 장치는 "하방 발광장치(bottom emitter)"라고 불린다. 상기 음극을 통하여 방출하는 장치("상방 발광장치(top emitter)")도 구성될 수 있는데, 예를 들어 음극층(110)의 두께를 대략 50 내지 100 nm 보다 낮게 유지함으로써 그 음극은 실질적으로 투명하게 된다.
유기 LED 들은 기판 상에 화소의 매트릭스로 적층되어 단일 또는 다중 색상의 화소화된 디스플레이를 형성한다. 다중 색상(multi-colour)의 디스플레이는 적 색, 녹색, 및 청색의 발광 화소들 그룹을 이용하여 구성될 수 있다. 그러한 디스플레이에서 각 개별 요소들은 일반적으로 행(row)(또는 열(column))의 라인들을 작동시킴에 의하여 어드레싱되어 화소들의 행(또는 열)들이 쓰여져서(written) 화상을 구현한다. 소위 능동 매트릭스 디스플레이들은, 각 화소와 연관되고 전형적으로 트랜지스터 및 저장 커패시터인 기억 요소를 갖는 반면에, 수동 매트릭스 디스플레이는 그러한 기억 요소가 없고, 대신에 TV 화면에 어느 정도 유사하게 반복적으로 스캔되어 안정적인 이미지의 인상을 준다.
이제 도 1b 를 참조하면, 이는 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이 장치(150)을 통하는 단순화된 단면을 도시하는데, 여기서 도 1a 의 요소들과 유사한 요소들은 유사한 참조번호로서 표시되었다. 도시된 바와 같이, 상기 정공수송층(106) 및 전계발광층(108)은 서로 직교하고 양극금속층(104) 및 음극층(110) 각각에서 한정되는 양극라인과 음극라인의 교차지점에서 다수의 화소(152)들로 세분화된다. 상기 도면에서, 상기 음극층(110)에 한정된 도선(154)은 지면 속으로 지나가고, 상기 음극라인들에 대해 직각으로 지나가는 다수의 양극라인(158)들 중의 하나의 단면이 도시되어 있다. 일 음극라인과 양극라인의 교차지점에 있는 전계발광화소(152)는 상기 상응하는 라인들 간에 전압을 인가함으로써 어드레싱될 수 있다. 상기 양극금속층(104)은 상기 디스플레이(150)에 대한 외부 접촉선을 제공하고, (상기 음극층 패턴을 양극금속 리드아웃(lead-out) 위로 지나가게 함으로써) 유기발광다이오드에 대한 양극 연결과 음극 연결 모두를 위해 사용될 수도 있다. 위에서 언급된 유기발광다이오드 재료, 특히 상기 발광 폴리머와 음극은 산화와 습 기에 민감하고, 따라서 상기 장치는 금속캔(111)에 봉지되는데, 이는 양극금속층(104) 상의 자외선경화 에폭시 접착제(UV-curable epoxy glue; 113)에 의하여 부착되며, 상기 접착제 내의 소형 유리 구슬들은 상기 금속이 접촉선들과 접촉하여 그들을 단락시키는 것을 방지한다. 이제 도 2 를 참조하면, 이것은 도 1b 에 도시된 형태의 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이(350) 용의 구동구조를 개념적으로 도시한다. 다수의 정전류 발생기(constant current generator; 200)가 제공되는데, 그 각각은 공급선(202) 및 다수의 열 라인(column line; 204)들 중의 하나에 연결되는데, 명확성을 위하여 그 중 하나만이 도시되었다. (하나만이 도시된) 다수의 행 라인(row line; 206)들 또한 제공되며, 이들 각각은 스위치 연결(210)에 의하여 접지선(208)에 선택적으로 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이 라인(202)에 양의 공급전압이 인가되면 열 라인(204)들은 양극 연결(158)들을 포함하고 행 라인(206)들은 음극 연결(354)들을 포함하지만, 상기 전력공급선(202)이 접지선(208)에 대해 음의 값을 가지면 그 연결은 뒤바뀐다.
도시된 바와 같이, 상기 디스플레이의 화소(212)는 그에 인가된 전력을 가지고, 따라서 발광된다. 화상을 구현하기 위하여, 상기 열 라인들 각각이 순차적으로 활성화됨에 따라 전체 행이 어드레싱될 때까지 행을 위한 연결(210)은 유지되며, 그 후 다음 행이 선택되어 상기 과정이 반복된다. 그러나 개별 화소들이 보다 길게 유지되는 것을 가능하게 하고 이로써 전체적인 구동 레벨이 저감되도록 하기 위해서는, 행이 선택되고 모든 열들이 병렬로 쓰여지는 것이 바람직한데, 이것은 상기 열 라인들 각각에 구동되는 전류가 한 행에 있는 각 화소들을 요망되는 휘도 로 동시에 발광시키는 것이다. 일 열에 있는 각 화소는 다음 열이 어드레싱되기 전에 순차적으로 어드레싱될 수 있지만, 이것은 특히 열의 커패시턴스 효과(effect of row capacitance) 때문에 바람직하지 않다.
본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이에서 어느 전극이 행전극(row electrode)로 정해지고 어느 전극이 열전극(column electrode)으로 정해지는가는 임의적이라는 것을 이해할 것이고, 이 명세서에서는 "행"과 "열" 이 교환가능하게 사용된다.
유기발광다이오드에는 전압제어식 구동보다는 전류구동식 구동을 제공하는 것이 일반적인데, 이는 유기발광다이오드의 휘도가 그 장치를 통해 흐르는 전류에 의하여 결정되기 때문이며, 이것은 그것이 생성하는 광자의 수를 결정한다. 전압제어식 구성에서는 상기 휘도가 디스플레이 영역에 걸쳐서 시간, 온도, 및 사용시간(age)에 따라 변화하므로, 주어진 전압에 의하여 구동될 때 얼마나 밝은 화소가 나타날 것인가를 예견하는 것이 곤란하다. 컬러 디스플레이에서 색표현의 정확성도 영향을 받는다. 화소 휘도를 변화시키는 종래의 방법은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; PWM)를 이용하여 시간에 맞게 화소를 변화시키는 것이다. 종래의 펄스폭변조 구성에 있어서는 일 화소가 완전히 켜지거나 또는 완전히 꺼지는데, 화소의 휘도는 관찰자의 육안 내에서의 통합(integration)에 의하여 분명히 변화하게 된다. 대체적인(alternative) 방법은 열(column) 구동 전류를 변화시키는 것이다.
도 3 은 종래 기술에 따른 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이를 위 한 일반적인 구동 회로의 개략도(300)를 도시한다. 상기 유기발광다이오드 디스플레이는 점선(302)에 의하여 표시되고, 각각 대응하는 행전극 접촉(302)을 갖는 다수(n)의 행 라인(304)들 및 대응하는 다수의 열전극 접촉(310)을 갖는 다수(m)의 열 라인(308)들을 포함한다. 유기발광다이오드는 행 라인과 열 라인의 각 쌍 사이에 연결되는데, 도시된 구성에서 그 양극은 상기 열 라인에 연결된다. Y-구동기(314)는 열 라인(308)들을 일정한 전류로 구동하고, X-구동기(316)는 상기 행 라인들을 선택적으로 접지시키면서 행 라인(304)들을 구동한다. 상기 Y-구동기(314) 및 X-구동기는 전형적으로 둘 다 처리장치(318)의 제어 하에 있다. 전원공급기(320)는 상기 회로, 특히 Y-구동기(314)에 전력을 제공한다.
유기발광다이오드 디스플레이 구동기의 일부 예들은 US 6,014,119, US 6,201,520, US 6,332,661, EP 1 ,079,361 A, 및 EP 1,091 ,339A 에 기술되어 있고, 펄스폭변조를 채택하는 유기발광다이오드 디스플레이 구동 집적회로는 미국 매사추세츠 베벌리에 있는 클레어 마이크로닉스 오브 클레어(Clare Micronix of Clare, Inc.)에 의하여 판매된다. 개선된 유기발광다이오드 디스플레이 구동기들의 일부 예들은 본 출원인의 함께 출원 중인 국제출원 WO 03/079322 및 WO 03/091983 에 기술되어 있다. 특히, 그 전체가 참조로서 여기에 포함되는 WO 03/079322 에는 개선된 컴플라이언스(compliance)를 가지는 것으로서 디지털방식으로 제어가능하고 프로그램가능한 전류 발생기가 기술되어 있다.
유기발광다이오드 디스플레이의 수명을 개선시킬 수 있는 기술에 대한 지속적인 요구가 있다. 수동 매트릭스 디스플레이는 능동 매트릭스 디스플레이보다 제 조비용이 훨씬 저렴하기 때문에, 수동 매트릭스 디스플레이에 적용가능한 기술에 대한 특별한 요구가 있다. 유기발광다이오드의 구동 레벨을 저감시키면 (그리고 따라서 휘도를 저감시키면) 그 장치의 수명을 현저히 개선시킬 수 있다 - 예를 들어 상기 유기발광다이오드의 구동/휘도를 절반으로 하면 그 수명은 대략 네 배가 된다. 발명자들은 멀티 라인 어드레싱 기술이 채택됨으로써, 특히 수동 매트릭스 유기발광 다이오드 디스플레이에 있어서 최고 디스플레이 구동 레벨(peak display drive level)을 저감시킬 수 있고, 따라서 디스플레이의 수명을 증가시킬 수 있다는 것을 인식했다.
그러므로, 본 발명의 제1 형태에 따라서, 특히 방출형 디스플레이를 구동하는 방법으로서, 상기 디스플레이는 행전극 및 열전극에 의하여 각각 어드레싱될 수 있는 다수의 화소들을 포함하고, 상기 방법은: 제1 열 구동 신호 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하는 단계; 및 상기 열 구동 신호로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 제1 행 구동 신호 세트로 상기 행전극들의 둘 이상을 구동하는 단계; 후, 제2 열 구동 신호 세트 (및 선택적인 후속의 세트들)로 상기 다수의 열전극들을 구동하는 단계; 및 상기 제2 (및 선택적인 후속의) 열 구동 신호로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 제2 행 구동 신호 세트 (및 선택적인 후속의 세트들)로 상기 둘 이상의 행전극들을 구동하는 단계;를 포함하는 방출형 디스플레이의 구동방법이 제공된다.
이 방법의 구현예들은, 상기 디스플레이의 둘 이상의 행들 각각 내의 다수의 화소들로 하여금 동시에 광(光)을 방출하게 함으로써, 상기 디스플레이의 유기발광다이오드 화소들의 최고 휘도의 저감을 가능하게 하여, 상기 디스플레이의 수명을 연장시킨다. 또한 구동 전압의 저감 및 용량성 손실(capacitive loss)의 저감에 기인하여 소비전력의 감소도 이루어진다.
대체적으로 말해서, 행들 및 열들의 그룹들을 종래의 구동 방식에 따라 순차적으로 구동하기 보다는 이들을 동시에 구동함에 의하여, 단일 라인 스캔 기간(single line scan period)의 일 임펄스(impulse)로서 보다는 다수의 라인 스캔 기간들에 걸쳐서 각 행(라인)의 요망되는 휘도 프로파일(profile)이 쌓인다 (다만 구현예들에 있어서는, 라인 스캔 기간들의 동일한 총 수(total number)가 채택될 수 있다 - 예를 들어 세 개의 라인들을 위한 세 개의 기간들).
다수의 라인 스캔 기간들에 걸쳐서 휘도 프로파일들을 쌓음에 의하여, 각 라인 스캔 기간 동안의 화소 구동이 저감될 수 있다. 저감의 정도는 함께 구동되는 라인들의 그룹들 간의 상호관계에 의존하고, 그러므로 둘 이상의 행들(라인들)의 그룹들이 그들의 상호관계 또는 예상되는 상호관계에 기초하여 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들어 "윈도우즈(Windows)"(상표) 형태의 디스플레이에서는 많은 라인들이 상호관계된 값들을 갖는데; 이는 글자(text)를 구성하는 화소들의 선들에 관하여도 동일하게 진실인 것이다(예를 들어, 글자 "A" 내의 대각선 획(stroke)을 고려해보라).
다른 구성에 있어서, 함께 그룹화되고 동시에 구동되는 행전극들은 색상 화소들을 갖는 디스플레이의 프라이머리(primary) 색상 부화소들의 전극들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 색상 화소의 말하자면 적색, 녹색, 및 청색 부화소들 간에는 상대적으로 높은 상호관계가 있는데, 이는 그들 모두가 그 색상 화소의 전체적인 휘도에 기여하기 때문이다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 열 구동 신호들과 상기 제1 및 제2 행 구동 신호들은, 상기 행전극들과 열전극들에 의하여 구동되는 상기 유기발광다이오드 화소들(또는 부화소들)의 요망되는 휘도가 상기 제1 행 및 열 구동 신호에 의하여 결정되는 휘도와 상기 제2 행 및 열 구동 신호에 의하여 결정되는 휘도의 실질적으로 선형적인 합(linear sum)에 의하여 얻어지도록 선택된다. 세 개의 행전극들이 함께 구동되는 경우, 상기 방법은 제1, 제2, 및 제3 행/열 구동 신호 세트들 각각으로 행전극들 및 열전극들을 구동하는 세 단계들을 포함한다.
행전극들과 열전극들에 의하여 구동되는 유기발광다이오드 화소들의 전체적인 요망되는 휘도에 대한 행 구동 신호 세트의 기여가 작은 경우, 즉 전술된 선형적인 합에 대한 행/열 구동 신호 세트의 기여가 작은 경우에, 그 기여는 무시될 수 있고 대응되는 행/열 구동 단계가 생략된다. 이 방식으로, 유효 프레임 레이트(effective frame rate)는 증가될 수 있고(라인 스캔 기간들의 총 수가 감소되기 때문), 따라서 (통합하는) 육안(human eye)에 대한 디스플레이의 분명한 휘도를 증가시키고, 최고 구동 신호에서의 추가적인 저감을 가능하게 한다. 이것은, 전술된 선형적인 합을 위한 행 및 열 구동 신호를 결정할 때 고려될 수 있다.
마찬가지로, 화소들의 둘 이상의 행들이 그 행들에 있는 모든 또는 대부분의 화소들에 대해 실질적으로 동일한 요망되는 휘도를 갖는 경우, 하나의 공통적인 행 구동 신호 세트만이 인가될 필요가 있고, 둘 이상의 행들에 대한 제2 행 및 열 구동 신호 세트는 생략될 수 있다; 또한 이것은 프레임 레이트의 증가, 또는 동등하게는, 동일한 전체적인 프레임 레이트를 위한 라인 기간의 연장을 가능하게 하는 효과가 있다. 유기발광다이오드는 전류 구동에 대해 실질적으로 선형적인 응답을 가지므로, 제1 및 제2 의 행 및 열 구동 신호는 전류 구동 신호를 포함하는 것이 바람직한데, 이는 둘 이상의 행들이 함께 구동될 때 적합한 행 및 열 구동 신호의 결정을 용이하게 한다. 그러한 전류 구동 신호는 전류소스 또는 전류싱크를 포함할 수 있는 (제어가능한) 정전류 발생기(constant current generator)에 의하여 편리하게 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로(alternatively), 제1 및 제2 의 행 및 열 구동 신호는 펄스폭변조된 구동 신호를 포함할 수 있다; 일반적으로 유기발광다이오드 휘도를 변화시킬 수 있는 임의의 변수가 행/열 구동을 변경하기 위하여 채택될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 구현예들에 있어서는 제1 및 제2 의 행 및 열 구동 신호들이, 구동되는 화소의 최고 휘도가 행전극들이 개별적으로 구동되었을 때의 그 값보다 낮게 되도록 선택된다. 동시에 구동되는 화소 행들은 디스플레이 상의 화소들의 인접한 라인들을 포함하거나, 또는 서로 간에 상대적으로 증가된 상호관계 때문에 둘, 셋, 또는 그 이상의 그룹으로 그룹화된 행들을 포함할 수 있다. 예를 들어 디더링(dithering)이 자주 사용되는 경우에는 둘 이상의 교호적인 행들의 세트가 동시에 어드레싱될 수 있다.
동영상의 경우, 상기 원칙은 시간 도메인(time domain)에 있는 그룹 행들에 연장될 수 있고, 추가적으로 또는 대체적으로 공간 도메인(spatial domain)에 연장될 수 있다 - 말하자면, 그룹화된 행들은 연속적으로 표시되는 이미지 프레임들에 있는 동일한 행을 포함할 수 있어서, 다수의 연속적인 프레임들에 걸쳐서 요망되는 휘도 프로파일을 쌓을 수 있다.
펄스폭변조된 그리고/또는 가변의 전류 구동이 채택되든 그렇지 않든, 둘 이상의 행전극들을 행 구동 신호 세트로 구동함과 동시에 열전극 세트를 구동하는 효과는 행 구동 신호에 의하여 정의된 비율에 따라 행들 간에 열 구동을 분리하는 것이다. 다시 말하면, 각 행에 인가된 구동 신호의 비율(proportion)은 각 행이 받는 공통의 열 구동 신호의 비율들을 결정한다.
위에서 설명된 방법에서, 행 및 열 구동 신호의 역할이 교환될 수 있음이 이해될 것이다. 상기 방법의 구현예들은 특히 수동 매트릭스 디스플레이에 유용하지만, 이는 능동 매트릭스 디스플레이에도 채택될 수 있다.
또한 본 발명은 위에서 설명된 방법의 구현예를 가능하게 하는 수단을 포함하는 방출형의, 특히 유기발광다이오드의 디스플레이 구동기를 제공한다. 그러한 수단은 개별 부품 및/또는 하나 이상의 집적화된 회로들, 또는 ASIC (Applications Specific Integrated Circuits) 또는 FPGA (Field Programmable Gate Array), 또는 적당한 처리장치 제어 코드(또는 마이크로코드(microcode))를 갖는 전용의 처리장치 또는 이들의 임의적 조합을 포함할 수 있다.
따라서 본 발명은, 행전극과 열전극에 의하여 각각 어드레싱될 수 있는 다수의 화소들을 포함하는 방출형 디스플레이를 구동하기 위한 방출형의, 특히 유기발광다이오드의 디스플레이 구동기로서, 제1 열 구동 신호 세트로 다수의 상기 열전극들을 구동하기 위한 수단; 상기 제1 열 구동 신호로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 제1 행 구동 신호 세트로 상기 행전극들의 둘 이상을 구동하기 위한 수단; 제2 열 구동 신호 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하기 위한 수단; 및 상기 제2 열 구동 신호로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 제2 행 구동 신호 세트로 상기 둘 이상의 행전극들을 구동하기 위한 수단;을 포함하는 방출형 디스플레이 구동기도 제공한다.
또한 본 발명은 방출형의, 특히 유기발광다이오드의 디스플레이를 구동하기 위한 방출형의, 특히 유기발광다이오드의 디스플레이 구동기 회로로서, 상기 디스플레이의 화소들(유기발광다이오드들)은 행전극들 및 대응하는 열전극들에 의하여 어드레스되고, 상기 디스플레이 구동기는: 상기 열전극들의 다수를 동시에 구동하는 하나 이상의 열 구동기; 및 상기 열전극 구동과 동시에 상기 열전극들에 대응하는 상기 행전극들의 다수를 동시에 구동하여 상기 열전극을 위한 구동이 상기 행 구동기들의 다수 간에 공유되게 하는 하나 이상의 행 구동기;를 포함하는 방출형 디스플레이 구동기 회로를 제공한다.
바람직하게는 행 및 열 구동기들은 실질적으로 일정한 전류의 발생기들(소스들 또는 싱크들)을 포함한다; 이들은 디지털 대 아날로그 변환기를 수단으로 하여 프로그램가능한 것이거나 또는 제어가능한 것일 수 있다.
본 발명은 처리장치 제어 코드, 및 전술된 방법들과 디스플레이 구동기들을 실현하는 코드를 소지하는 캐리어 매체(carrier medium)를 더 제공한다. 이 코드는 예를 들어 디지털 신호 처리장치(digital signal processor; DSP)를 위한 종래의 프로그램 코드, 또는 마이크로코드, 또는 ASIC 나 FPGA 를 설정 또는 제어하기 위한 코드, 또는 베리로그("VeriLog"(상표))와 같은 하드웨어 기술 언어(hardware description language)를 위한 코드를 포함할 수 있다; 그러한 코드는 다수의 결합된 부품들 간에 배분될 수 있다. 상기 캐리어 매체는 펌웨어(firmware)와 같은 프로그램된 메모리 또는 디스크(disk)와 같은 임의의 종래 저장 매체, 또는 광학식 또는 전기식 신호 캐리어와 같은 데이터 캐리어를 포함할 수 있다.
다른 형태에 있어서, 본 발명은, 유기발광다이오드 디스플레이의 다수의 전극들을 동시에 구동하도록 구성된 다수의 구동기들, 및 상기 다수의 전극들을 위한 구동 신호를 결정하도록 구성된 디스플레이 구동 처리 회로를 포함하는 집적회로 다이 칩(integrated circuit die chip)으로서, 상기 다이는 길이 대 폭이 10 대 1 을 초과하는, 바람직하게는 15:1 보다 큰, 종횡비를 갖는 집적회로 다이 칩을 제공한다.
본 발명자들은 디스플레이 구동 처리 회로가 종래의 구동기 칩(driver chip) 내에 실리콘 영역(silicon area)의 증가가 전혀 또는 거의 없도록 포함될 수 있다는 것을 인지했다. 이것은 구동기 칩들이 일반적으로는 실질적으로 동일한 구동기들의 긴 선으로서 물리적으로 구성되지만서도, 칩이 절단(dice)될 수 있는 최소의 물리적인 폭이 있어서, 상당히 크고 사실상 사용되지 않는 무의미한 공간이 종종 존재하기 때문이다. 예를 들어 구동기 칩을 위한 다이는 20mm 의 길이와 대략 1mm 의 최소 폭을 가질 수 있다. 본 발명자들은 그러한 길고 얇은 물리적 구성을 갖는 구동기 칩에 있어서 이 공간은 전술된 방법의 실현을 수행하는 것을 도울 수 있는 처리 회로를 구현하기 위하여 효율적으로 사용될 수 있다는 것을 인지했다.
후술되겠지만, 보다 특정화하여 말하면, 상기 방법의 바람직한 구현예들은 매트릭스(행렬) 계산에 관계된 계산을 수단으로 하여 실행될 수 있다. 그러한 매트릭스 계산은 "지적 재산(intellectual property)"으로서 일반적으로 알려진 것의 적합한 라이브러리(library)로부터의 종래의 신호 처리 블럭들을 수단으로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 방식으로 구현될 수 있는데, 이것은 상기 구동기 집적 회로 다이의 일측 또는 양측 에지를 이용함으로써 가능하며, 요구되는 추가적인 실리콘이 가용한 "무의미한 공간"을 초과하지 않는다면 칩 제조 비용에 전혀 또는 거의 부담을 주지 않는다. 이것은 상기 방법이 실현된 구현예들의 동시 구동 행들의 수를 2 및 4, 또는 말하자면 6 보다 크지 않게 제한함으로써 용이하게 될 수 있다.
본 발명의 형태에 따른 다중 색상 디스플레이는 색상 필터(colour filter)를 구비하고 백색-발광 부화소들을 채택한 것으로서도 제공될 수 있다.
또한 본 발명은 화소들의 매트릭스를 포함하는 다중-색상 유기전계발광 디스플레이를 제공하는데, 그 화소들 각각은 적어도 세 개의 부화소들을 가지고, 제1 부화소는 제1 색상의 부화소를 이루며, 제2 부화소는 제2 색상의 부화소를 이루고, 제3 부화소는 상기 제1 색상과 제2 색상과 오버랩(overlap: 적어도 부분적으로 겹쳐짐(중복됨))하거나, 또는 상기 제1 색상, 제2 색상, 및 선택적인 추가 색상의 혼합색상을 포함하는 제3 색상의 부화소를 이룬다.
바람직하게는 상기 제3 부화소는 제1 및 제2 의 부화소들의 전 범위(gamut) 내에서 빛을 방출하도록 구성된 부화소를 이룬다. 제4 색상(예를 들어, 상기 제1 색상, 제2 색상, 제3 색상, 및 선택적인 추가 색상의 혼합색상)의 제4 부화소도 포함될 수 있다. 상기 제3 부화소는 백색의 부화소를 포함할 수 있고 그리고/또는 제1, 제2, 및 제4 의 부화소들의 전 범위 내에서 빛을 방출하도록 구성될 수 있다 (즉, 상기 제3 부화소는 제1 색상, 제2 색상, 및 제4 색상과 오버랩하는 색상을 가질 수 있고 그리고/또는 제1 부화소, 제2 부화소, 및 제4 부화소에 의하여 방출되는 파장과 오버랩하는 파장으로 방출할 수 있다). 모든 부화소들은 실질적으로 동일한 면적을 가지거나, 또는 제3 부화소는 다른 부화소들 보다 큰 면적을 가질 수 있다.
또한 본 발명은 증가된 수명을 갖는 다중-색상 유기전계발광 디스플레이를 제공하는 방법을 제공하는데, 상기 디스플레이는 화소들의 매트릭스를 포함하고, 각 화소는 적어도 세 개의 부화소들을 가지며, 제1 부화소는 제1 색상의 부화소를 이루고, 제2 부화소는 제2 색상의 부화소를 이루며, 제3 화소는 상기 제1 색상 및 제2 색상과 오버랩(overlap)하거나 또는 제1 색상, 제2 색상, 및 선택적인 추가 색상의 혼합색상을 포함하는 제3 색상의 부화소를 이루고, 상기 방법은 제1 부화소의 광출력 성분과 제2 부화소의 광출력 성분으로서 상기 제3 부화소의 광출력을 결정하는 단계, 상기 제3 부화소를 이용하여 주어진 색상을 위해 방출할 수 있는 광출력의 최대 부분량을 결정하는 단계, 및 상기 제1 부화소 광출력 및 제2 부화소 광출력으로부터 대응되는 광출력 성분을 감하는 단계를 포함한다.
전술된 디스플레이 및 방법의 구현예들은, 색상을 갖는 각 화소에 색상을 갖는 추가적인 부화소들을 통합시킴에 의하여, 향상된 수명, 증가된 색상 범위, 및 저감된 소비전력의 조합을 가능하게 한다. 특히 백색 화소의 통합은, 지배적으로 백색인 배경이 표시되는 때에 (가장 짧은 수명을 갖는) 청색 화소들에 대한 요구를 현저히 저감시킨다. 백색을 방출하는 유기발광다이오드는 그와 동일한 백색의 밝기(휘도)를 생성하는 동등한 광출력의 청색 유기발광다이오드보다 상당히 긴 수명을 가질 수 있기 때문에, 위와 같은 사항은 디스플레이 수명의 증가를 가능하게 한다. 구현예들에서 다른 색상, 예를 들어 시안(cyan)색, 마그네타(magenta)색, 및/또는 황색(yellow)의 부화소들을 통합시키는 것은, 접근될 수 있는 색상 범위(gamut)가 넓어지는 것을 가능하게 한다. 이것은, 예를 들어 그래픽 예술의 분야에서 채택되는 것과 같은 전문가용 디스플레이에서 유리한 것이다.
이제 본 발명의 상기 형태들과 다른 형태들은 하기의 첨부 도면을 참조로 하여 예시의 수단으로서 더 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b 는 각각 유기발광다이오드 장치의 수직 단면 및 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이의 단순화된 단면을 도시하고;
도 2 는 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이를 위한 구동 구조를 개념적으로 도시하며;
도 3 은 공지된 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이 구동기의 블록도를 도시하고;
도 4a 내지 4c 는 컬러컬러발광다이오드 디스플레이를 위한 멀티 라인 어드 레싱 어드레싱 구조를 구현하기 위한 디스플레이 구동기 하드웨어의 제1 예와 제2 예의 블록도(block diagram)와, 그러한 구조를 위한 타이밍도(timing diagram)를 각각 도시하며;
도 5a 내지 5g 는 본 발명의 일 형태를 구현하는 디스플레이 구동기; 열 및 행 구동기, 도 5a 의 디스플레이 구동기를 위한 디지털 대 아날로그 전류 컨버터(digital-to-analogue current converter)의 일 예, 본 발명의 일 형태를 구현하는 프로그램가능한 전류미러(current mirror), 본 발명의 일 형태를 구현하는 두 번째 프로그램가능한 전류미러, 및 종래기술에 따른 전류미러의 블록도를 각각 도시하고;
도 6 은 멀티 라인 어드레싱 디스플레이 신호처리 회로 및 구동기 회로를 통합하는 집적회로 다이(integrated circuit die)의 배치를 도시하며;
도 7 은 펄스폭변조 멀티 라인 어드레싱 구동 방식의 개략도를 도시하고;
도 8a 내지 8d 는 종래의 구동 방식 및 멀티 라인 어드레싱 구동 방식 각각을 위한 행, 열, 및 이미지 매트릭스들과, 전형적인 화소에 대한 일 프레임 구간에 걸친 대응 휘도 곡선을 도시하며;
도 9a 및 9b 는 각각 이미지 매트릭스의 SVD 및 NMF 분해(factorisation)를 도시하고;
도 10 은 도 9 의 매트릭스들을 이용하는 디스플레이를 구동하기 위한 열 및 행 구동 구조의 예를 도시하며;
도 11 은 이미지 매트릭스 분해를 이용한 디스플레이 구동 방법을 위한 흐름 도를 도시하고;
도 12 는 이미지 매트릭스 분해를 이용하여 얻어진 표시된 이미지를 예를 도시한다.
제1 행(A)과 제2 행(B)을 포함하는 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이의 행쌍(pair of rows)을 생각해 본다. 종래의 수동 매트릭스 구동방식에서 상기 행들은 하기 표 1 에 보이는 바와 같이 구동되는데, 각 행은 완전히 켜진 상태(1.0) 또는 완전히 꺼진 상태(0.0)이다.
표 1

A

B

켜짐 (1.0)
꺼짐 (0.0)

꺼짐 (0.0)
켜짐 (1.0)
비율 A / (A + B) 을 생각해 보면; 표 1 의 예에서 이는 0 또는 1 이지만, 상기 두 행들에 있는 동일 열에 있는 화소가 두 행들 모두에서 완전히 켜진 상태가 아니라면, 요망되는 화소 휘도를 제공하면서도 이 비율은 감소될 수 있다. 이런 방식으로 상기 최고 구동 레벨은 감소될 수 있고 화소 수명이 증가될 수 있다.
첫번째 라인(line)의 스캔에 있어서 상기 휘도는 아래와 같을 수 있다:
제1 기간
0.0 0.361 0.650 0.954 0.0
0.0 0.015 0.027 0.039 0.0
제2 기간
0.2 0.139 0.050 0.046 0.0
0.7 0.485 0.173 0.161 0.0
아래와 같은 사항을 알 수 있다:
1. 단일 스캔 기간에서 상기 두 행들 간의 비율들은 같다(제1 스캔 기간에 대해서는 0.96, 제2 스캔 기간에 대해서는 0.222)
2. 상기 두 행들 간의 휘도는 필요한 값까지 더해진다.
3. 최고 휘도는 표준 스캔 중의 최고 휘도 이하이다.
상기 예는 단순한 두 라인(two line)의 경우에서의 상기 기술을 예시한다. 만일 상기 휘도 데이터에서의 비율들이 두 라인들 간에 유사하다면, 더 많은 잇점이 얻어진다. 이미지 데이터에 대한 계산 형태에 따라서, 휘도는 평균 30% 이상 감소될 수 있는데, 이는 화소 수명에 현저히 유리한 효과를 갖는다. 상기 기술을 확장하여 더 많은 행들을 고려하면 보다 큰 효과를 제공할 수 있다.
아래에는 SVD 이미지 매트릭스 분해를 이용하는 멀티 라인 어드레싱의 예가 있다.
우리는 상기 구동 시스템을 매트릭스 곱으로서 기술하는데, 여기서 I 는 이미지 매트릭스(비트맵 파일)이고, D 는 표시되는 이미지(I 와 같아야 한다)이며, R 은 행 구동 매트릭스이고, C 는 열 구동 매트릭스이다. 상기 R 의 열들은 '라인 기간들(line periods)'에서의 행들에 대한 구동을 기술하고, R 의 행들은 구동되는 행들을 나타낸다. 따라서 일 시간계(time system)에서 하나의 행은 단위 매트릭스매트릭스ntity matrix)이다. 6 x 4 디스플레이 체크 보드 디스플레이(6 x 4 display chequer board display)에서:
Figure 112007032092041-pct00001
인데, 이는 이미지와 동일하다.
이제 2프레임 구동 방법을 이용하여 고려하면:
Figure 112007032092041-pct00002
이고, 이것도 상기 이미지 매트릭스와 동일하다.
상기 구동 매트릭스는 다음과 같은 특이값분해(Singular Value Decomposition)를 이용하여 계산될 수 있다(매쓰캐드 명명법(MathCad nomenclature) 이용).
X := svd(IT) (U와 V를 준다)
Y := svds(IT) (S를 대각요소(diagonal element)의 벡터로 준다)
Y 가 두 개의 요소, 즉 2 프레임만을 갖는다는 점에 유의:
Figure 112007032092041-pct00003
D 를 체크:
Figure 112007032092041-pct00004
(빈(empty) 마지막 2 열에 유의)
Figure 112007032092041-pct00005
(우리가 R 을 줄인 바와 같이, C 가 상측 행들만으로 줄여진다)
Figure 112007032092041-pct00006
이것은 요망되는 이미지와 동일하다.
이제 보다 일반적인 경우인 "A" 글자의 이미지를 고려해본다:
Figure 112007032092041-pct00007
(Y 가 두 개의 요소, 즉 3 프레임만을 갖는다는 점에 유의)
Figure 112007032092041-pct00008
(D 를 체크)
Figure 112007032092041-pct00009
(빈 마지막 열에 유의).
Figure 112007032092041-pct00010
(우리가 R 을 줄인 바와 같이, C 가 상측 행들만으로 줄여진다)
이것은 요망되는 이미지와 동일하다.
이 경우 R 과 C 에는 음의 수가 있는데, 이는 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이를 구동하는데에 바람직하지 않다. 검토에 의하면 양의 분해가 가능하다는 것을 알 수 있다.
Figure 112007032092041-pct00012
비음 매트릭스 인자분해(Non-negative matrix factorization: NMF)는 일반적인 경우에 있어서 이를 달성하기 위한 방법을 제공한다. 비음 매트릭스 인자분해에서, 상기 이미지 매트릭스 I 는 다음과 같이 인자분해된다:
I = W.H (등식 3)
비음 매트릭스 인자분해 기술의 일부 예들은 다음의 참조문헌에 기술되어 있는바, 이들 모두는 참조로서 여기에 포함된다:
디. 디. 리(D. D. Lee), 에이치. 에스. 승(H. S. Seung). 비음 매트릭스 인자분해를 위한 알고리즘(Algorithms for non-negative matrix factorization); 피. 파아테로(P. Paatero), 유. 태퍼(U. Tapper). 강건한 비음 인자 해석의 최소 제곱 공식(Least squares formulation of robust non-negative factor analysis). 체모메트르(Chemometr). 인텔(Intell). 랩(Lab). 37 (1997), 23-35; 피. 파아테로(P. Paatero). 3-방식 '파라팩(PARAFAC)' 인자 해석을 위한 가중된 비음 최소 제곱 알고리즘(A weighted non-negative least squares algorithm for three-way 'PARAFAC factor analysis). 체모메트르(Chemometr). 인텔(Intell). 랩(Lab). 38 (1997), 223-242; 피. 파아테로(P. Paatero), 피. 케이. 홉케(P. K. Hopke) 등. 인자 해석 모델의 회전의 이해 및 제어(Understanding and controlling rotations in factor analytic models). 체모메트르(Chemometr). 인텔(Intell). 랩(Lab). 60 (2002), 253-264; 제이. 데블유. 뎀멜(J. W. Demmel). 응용 수학 선형 대수(Applied numerical linear algebra). 산업용 및 응용 수학을 위한 모임(Society for Industrial and Applied Mathematics), 필라델피아(Philadelphia). 1997; 에스. 준토(S. Juntto), 피. 파아테로(P. Paatero). 양의 매트릭스 분해에 의한 일별 강수 데이터 해석(Analysis of daily precipitation data by positive matrix factorization). 인바이런매트릭스(Environmetrics), 5 (1994), 127-144; 피. 파아테로(P. Paatero), 유. 태퍼(U. Tapper). 양의 매트릭스 분해: 데이터 값의 오류 평가가 최적으로 이용된 비음 인자 모델(Positive matrix factorization: a non-negative factor model with optimal utilization of error estimates of data values). 인바이런매트릭스(Environmetrics), 5 (1994), 111-126; 씨. 엘. 로손(C. L. Lawson), 알. 제이. 한슨(R. J. Hanson). 최소 제곱 문제의 해결(Solving least squares problems). 프렌티스-홀(Prentice-Hall), 이글우드 클리프스(Englewood Cliffs), 뉴져지(NJ), 1974; 비음 매트릭스 인자분해를 위한 알고리즘(Algorithms for Non-negative Matrix Factorization), 다니엘 디. 리(Daniel D. Lee), 에이치. 세바스찬 승(H. Sebastian Seung), 556-562 쪽, 신경 정보 처리 시스템의 진보(Advances in Neural Information Processing Systems) 13, 신경 정보 처리 시스템(NIPS)의 논문 2000, 덴버(Denver), 코(CO), 미국(USA). 엠아이티 출판(MIT Press) 2001; 및 웬구오 류(Wenguo Liu)와 지안리앙 이(Jianliang Yi)에 의한 비음 매트릭스 인자분해를 위한 현존하는 새로운 알고리즘(Existing and New Algorithms for Non-negative Matrix Factorization) (www.dcfl.gov/DCCI/rdwg/nmf.pdf; 여기에서 설명되는 알고리즘을 위한 소스코드(source code)는 http://www.cs.utexas.edu/users/liuwg/383CProject/CS_383C_Project.htm 에서 볼 수 있음)
상기 비음 매트릭스 인자분해 과정은 도 9b 에 도식적으로 예시되어 있다.
일단 위에 기술된 기본적인 방식이 구현되면 다른 기술들이 추가적인 장점을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 화소들의 이중 행들(윈도우즈(상표) 형태의 어플리케이션(application)들에서는 일반적이지 않음)은, 라인 기간(line period)의 수를 감소시키기 위해 동시에 쓰여질(기록될) 수 있고, 이로써 프레임 기간(frame period)을 짧게 하고 동일한 통합 휘도를 위해 필요한 최고 밝기가 감소된다.
일단 SVD 분해가 얻어지면, 낮은 (구동) 값들을 갖는 하측 행들은 무시될 수 있는데, 이는 그들의 최종 이미지의 품질에 대한 중요성이 낮기 때문이다. 전술된 바와 같이, 전술된 멀티 라인 어드레싱 기술은 단일하게 표시된 프레임(single displayed frame) 내에서 적용되지만, 하나 이상의 행들의 휘도 프로파일(luminescence profile)이 공간 차원(spatial dimension)에 대해 추가적으로 또는 변형적으로 시간 차원(time dimension)의 위로 쌓일 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이것은 프레임간 시간 보간법(between-frame time interpolation)이 채택된 동영상 압축기술에 의하여 용이하게 될 수 있다.
상기 멀티 라인 어드레싱 기술의 구현예는 특히 컬러 유기발광다이오드 디스플레이에서 유용한데, 이 경우 상기 기술은 적색(R), 녹색(G), 및 청색(G)의 부화소(sub-pixel) 그룹에 대해서 채택되는 것이 바람직할 뿐만 아니라, 선택적으로는 화소 행들 간에 채택되는 것도 바람직하다. 이것은 이미지가 유사한 색상의 블록(block)들을 포함하는 경향이 있고, R, G, B 부화소 구동 간의 상호관계가 종종 개별 화소들 간보다 높기 때문이다. 따라서 상기 방안의 구현예에서는, 하나의 완전한 화소를 형성하는 세 행들에서 멀티 라인 어드레싱을 위한 행들이 R, G, B 행으로 그룹지어지고, 이미지는 상기 R, G, B 행의 조합을 동시에 선택함으로써 형성된다(쌓인다). 예를 들어, 표시될 이미지의 중요 영역이 백색이라면, 상기 이미지는 상기 열 구동기들에 적당한 신호를 인가하는 중에 먼저 R, G, B 행들의 그룹을 함께 선택함에 의하여 구현될 수 있다.
컬러 디스플레이에 대한 상기 멀티 라인 어드레싱 방식의 적용은 더한 장점을 갖는다. 종래의 컬러 유기발광다이오드 디스플레이에서, 화소들로 이루어진 하나의 행은 "RGBRGB...."의 패턴을 가져서, 그 행이 작동되는 때에 분리된 열 구동기들은 동시에 R, G, 및 B 부화소들을 구동하여 완전히 컬러로 발광하는 화소를 제 공할 수 있다. 그러나 상기 세개의 행들은 "RRRR....", "GGGG....", "BBBB...."의 구성을 가질 수도 있는데, 여기서는 단일의 열이 R, G, 및 B 부화소들을 어드레싱한다. 이 구성은 유기발광다이오드 디스플레이의 적용을 단순화시키는데, 이는 예를 들어 적색 화소들로 이루어지는 하나의 행이, 각 행 내에 서로 다른 세 개의 색상 재료를 위한 영역을 한정하는데에 필요한 개별적인 "구덩이(well)들"이 아니라, (잉크젯에 의해) 단일의 긴 홈(trough)으로 (음극 분리자(separator)에 의해 인접한 홈으로부터 분리되어) 인쇄될 수 있기 때문이다. 이것은 제조 단계의 제거를 가능하게 할 뿐만 아니라, 화소 개구(aperture) 비율 (이는 능동 화소에 의하여 차지되는 표시 영역의 백분율임)을 증가시킨다. 따라서 본 발명의 추가적 형태에서는 이 형태의 디스플레이를 제공한다.
도 4a 는 그러한 방식을 위한 예시적인 디스플레이/구동기 하드웨어 구성(400)의 블록도를 도시한다. 보이는 바와 같이, 단일 열 구동기(402)는 적색 화소(404)들, 녹색 화소(406)들, 및 청색 화소(408)들의 행들을 어드레싱한다. 적색 행들, 녹색 행들, 청색 행들의 변경(permutation)은 행 선택기(selector)/다중화기(multiplexer) (410), 또는 변형적으로는 후술되는 바와 같이 각 행을 제어하는 전류싱크(current sink)에 의하여 어드레스될 수 있다. 도 4a 로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구성은 적색 부화소들, 녹색 부화소들, 및 청색 부화소들이 (구덩이가 아니라) 선형의 홈에 인쇄되는 것을 가능하게 하여, 그 각각이 공통의 전극을 공동사용할 수 있게 된다. 이것은 기판 패터닝과 인쇄의 복잡성을 감소시키고, 개구 비율을 증가시킨다 (그리고, 상기 감소된 필요 구동을 통하여 수명을 간접적으 로 증가시킨다). 도 4a 의 물리적인 장치 구성으로서, 다수의 또는 다양한 멀티 라인 어드레싱 구동 방식이 구현될 수 있다.
첫 번째 예시적인 구동 방식에서, 이미지는 행들의 그룹을 아래와 같은 순서대로 어드레싱함에 의하여 구현된다.
1. 백색 요소: R(적색), G(녹색), 및 B(청색) 가 선택되고 함께 구동된다.
2. 적색 + 청색 함께 구동
3. 청색 + 녹색 함께 구동
4. 적색 + 녹색 함께 구동
5. 적색 만
6. 청색 만
7. 녹색 만
상기 이미지를 구현하기 위하여, 최소한의 색상 조합 수를 이용하여 필요한 색상 단계만이 수행된다. 상기 조합은 상기 적용의 요구조건에 따라 수명 증가 및/또는 소비전력 저감을 위하여 최적화될 수 있다.
변형적인 컬러 멀티 라인 어드레싱 방식에 있어서, 상기 RGB 행들의 구동은 세 개의 라인 스캔 기간(line scan period)으로 구분되는데, 각 라인 기간은 하나의 프라이머리(primary)를 구동한다. 상기 프라이머리는 색상의 전 범위(gamut)를 형성할 수 있도록 선택된 R, G, B 의 조합인데, 이는 상기 디스플레이의 하나의 라 인 또는 행을 따라 있는 요망되는 색상 모두를 포괄한다:
일 방법에서, 상기 프라이머리는 R + aG = aB, G + bR + bB, B + cR + cG 인데, 여기서 0 >= a,b,c >= l 이고 a, b, 및 c 는 그들의 색상 범위 내의 모든 요망되는 색을 포괄하면서도 최대의 가능한 값이 되도록 (a + b + c = 최대) 선택된다.
다른 방법에서, a, b, 및 c 는 상기 디스플레이의 전반적인 성능을 가장 잘 향상시키는 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 만일 청색의 수명이 제한적인 요소라면 a 및 b 가 c 의 희생을 무릅쓰고 최대화될 수 있고; 적색의 소비전력이 문제라면 b 및 c 가 최대화될 수 있다. 이는 전체 방출되는 밝기가 고정된 값과 같아야 하기 때문이다. b = c = O 인 예를 생각해보자. 이 경우에서, 상기 적색 밝기는 상기 첫 번째 스캔 기간에서 완전히 달성되어야 한다. 그러나 b, c > 0 이면, 상기 적색 밝기는 멀티 스캔 기간들에 걸쳐서 보다 점진적으로 증가되고, 따라서 최고 밝기는 감소되며 상기 적색 부화소의 수명과 효율은 증가된다.
다른 변형예에서, 수명 또는 소비전력을 최적화하기 위하여(예를 들어 증가된 스캔 시간을 제공하기 위하여), 개별적인 스캔 기간의 길이가 조정될 수 있다.
또 다른 변형예에서, 상기 프라이머리들은 임의적으로 선택될 수 있지만, 최소의 가능한 색상 범위를 한정하는데, 이는 여전히 상기 디스플레이의 하나의 라인 상에 모든 색상을 포괄한다. 예를 들어 극단적인 경우에, 재생산가능한 색상 범위 상에 녹색의 그림자들만이 있다면.
도 4b 는 디스플레이 구동기 하드웨어(450)의 두번째 예를 도시하는데, 여기서 도 4a 의 요소들과 유사한 요소들은 유사한 참조번호로 표시되었다. 도 4b 에 서, 상기 디스플레이는 추가적인 백색(W) 화소들의 행(412)들을 포함하는데, 이들은 세 개의 프라이머리들과 조합되어 구동될 때 컬러 이미지를 구현함에 있어서도 사용될 수 있다.
폭넓게 말하면, 백색 부화소들의 포함으로 인하여 청색 화소들에 대한 요구가 감소되고, 따라서 디스플레이의 수명이 증가된다; 변형적으로는, 상기 구동 방식에 따라서, 주어진 색상의 디스플레이를 위한 소비전력이 저감될 수 있다. 백색이 아닌 색상, 예를 들어 마그네타(magenta)색, 시안(cyan)색, 및/또는 황(yellow)색을 방출하는 부화소들이 포함될 수 있는데, 이로써 예를 들어 상기 색상 범위가 증가될 수 있다. 상기 상이한 색상의 부화소들은 동일한 면적을 가질 필요가 없다.
도 4b 에 도시된 바와 같이, 각 행은 도 4a 를 참조로 설명된 것과 같이 단일 색상의 부화소들을 포함하지만, 각 행을 따라 R, G, B, 및 W 화소들이 연속적으로 채택되는 종래의 화소 배치도 채택될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이 경우 상기 열들은 네 개의 개별적인 열 구동기들에 의하여 구동되는데, 이들은 상기 네 개의 색상 각각에 대응된다. 전술된 멀티 라인 어드레싱 방식은 도 4b 의 디스플레이/구동기 구조와 연결되어 채택될 수 있다는 것이 이해될 것인데, 여기서 R, G, B, 및 W 행들의 조합은 상이한 순서 및/또는 상이한 구동 비율로 어드레스되거나, 또는 각 라인을 위한 전류싱크(current sink)나 (도시된) 행 다중화기가 이용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이미지는 행들의 상이한 조합들을 연속적으로 구동함에 의하여 구현될 수 있다.
위에서 개관되고 아래에서 보다 설명되는 바와 같이, 일부 바람직한 구동 기술은 상기 유기발광다이오드 디스플레이 화소들에 대해 가변 전류 구동을 채택한다. 그러나, 행 전류미러(row current mirror)에 대한 필요가 없는 보다 단순한 구동 방식은, 상기 디스플레이의 행들을 단일하게 그리고 위에서 주어진 첫 번째 예시적인 컬러 디스플레이 구동 방식에 따른 조합으로 선택하는 하나 이상의 선택기/다중화기를 이용함으로써 구현될 수 있다.
도 4c 에는 그러한 방식의 행 선택 타이밍(timing)이 도시되어 있다. 첫 번째 기간(460)에서 백색, 적색, 녹색, 및 청색 행들은 함께 선택 및 구동되고; 두 번째 기간(470)에서 백색만이 구동되며, 세 번째 기간(480)에서는 적색만이 구동되는데, 모두 펄스폭변조 구동 타이밍에 따른 것이다.
다음으로 도 5a 를 참조하면, 이것은 수동 매트릭스 유기발광다이오드 구동기(500)의 일 구현예의 개략도를 도시하는데, 이는 전술된 멀티 라인 어드레싱 방식이 구현된 것이다.
도 5a 에서, 도 3 을 참조하여 설명된 것에 유사한 수동 매트릭스 유기발광다이오드 디스플레이는 행 구동기 회로(512)에 의하여 구동되는 행 전극(306)들 및 열 구동기(510)에 의하여 구동되는 열 전극(310)들을 갖는다. 이 행 구동기들과 열 구동기들의 상세는 도 5b 에 도시되어 있다. 열 구동기(510)들은 상기 열 전극들 중의 하나 이상에 전류 구동을 설정하기 위한 열 데이터 입력(509)을 가지고; 유사하게 행 구동기(512)들은 상기 행들 중의 둘 이상에 전류 구동 비율을 설정하기 위한 행 데이터 입력(511)을 갖는다. 바람직하게는 입력들(509, 511)은 인터페 이스(interface)의 편의를 위하여 디지털 입력이고; 바람직하게는 열 데이터 입력(509)은 디스플레이(302)의 m 열들 모두를 위한 전류 구동을 설정한다. 디스플레이를 위한 데이터는 데이터 및 제어 버스(data and control bus; 502)에 의하여 제공되는데, 이는 직렬 또는 병렬의 것일 수 있다. 버스(502)는 상기 디스플레이의 각 화소를 위한 휘도 데이터(또는 컬러 디스플레이에서는, 각 부화소를 위한 휘도 정보)(이것은 개별적인 RGB 색상 신호, 또는 휘도 및 색차(chrominance)의 신호, 또는 다른 어떤 방식으로서 부호화될 수 있다)를 저장하는 프레임 저장 메모리(frame store memory; 503)에의 입력을 제공한다. 프레임 메모리(503)에 저장되는 데이터는 상기 디스플레이를 위한 각 화소(또는 부화소)에 대한 요망되는 분명한 밝기를 결정하고, 이 정보는 제2 의 독출 버스(read bus; 505)가 이용되어 디스플레이 구동 처리장치(506)에 의하여 독출될 수 있다(구현예에서 버스(505)가 생략되고 버스(502)가 대신 사용될 수 있다).
디스플레이 구동 처리장치(506)는, 완전히 하드웨어로 구현되거나, 또는 디지털 신호 처리 코어(digital signal processing core)와 같은 소프트웨어로 구현되거나, 또는 상기 두 가지가 조합되어, 예를 들어 매트릭스 연산을 가속하기 위한 전용 하드웨어를 채택하는 형태로 구현될 수 있다. 그러나, 일반적으로 디스플레이 구동 처리장치(506)는, 클럭(clock; 508)의 제어 하에서 그리고 작업 메모리(working memory; 504)와 관련하여 작동하는 프로그램 메모리(program memory; 507) 내에 저장된 저장 프로그램 코드(stored program code) 또는 마이크로 코드(micro code)에 의하여 적어도 부분적으로 구현될 것이다. 프로그램 메모 리(507) 내의 코드는 데이터 캐리어(data carrier) 또는 제거가능한 저장장치(507a)에 의해 제공될 수 있다.
상기 프로그램 메모리(507) 내의 코드는 종래의 프로그래밍 기술을 이용하여 하나 이상의 상기 전술된 멀티 라인 어드레싱 방법을 구현하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 이 방법들은 임의의 종래 프로그래밍 언어로 작동하는 코드 및 표준 디지털 신호 처리장치가 이용되어 구현될 수 있다. 그러한 경우, 예를 들어 특이값분해(singular value decomposition; SVD)를 구현하기 위하여 DSP 루틴(DSP routine)들의 종래 라이브러리가 채택되거나, 또는 이 목적을 위하여 전용의 코드가 쓰여지거나, 또는 컬러 디스플레이를 구동함에 관하여 전술된 기술과 같이 특이값분해 를 채택하지 않는 다른 구현예가 구현될 수 있다.
이제 도 5b 를 참조하면, 이것은 도 5a 의 열 구동기(510)와 행 구동기(512)의 상세를 도시한다. 상기 열 구동기 회로(510)는 다수의 제어가능한 기준 전류소스(reference current source; 516)들을 포함하는데, 그들 중 하나는 각 열 라인(column line)을 위한 것이고, 그 각각은 해당하는 디지털 대 아날로그 컨버터(digital-to-analogue converter; 514)의 제어 하에 있다. 이들의 예시적인 구현예의 상세는 도 5c 에 도시되어 있는데, 여기서 제어가능한 전류소스(516)은 전류미러(current mirror) 구성 내의 전원선(518)에 연결된 트랜지스터들(522, 524)의 쌍을 포함한다는 것을 알 수 있다. 이 예에서 상기 열 구동기들은 전류소스들을 포함하기 때문에, 이들은 양의 공급선에 연결된 PNP 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)들이고; 전류싱크(current sink)를 제공하기 위하여 접지에 연결된 NPN 트랜지스터들이 채택되며, 다른 구성에서는 MOS 트랜지스터들이 사용된다. 상기 디지털 대 아날로그 컨버터(514) 각각은 다수(이 경우에서는 세 개)의 FET 스위치들(528, 530, 532)을 포함하는데, 이들 각각은 각각의 전원공급기(534, 536, 538)에 연결된다. 게이트 연결(529, 531, 533)은 상기 전원공급기 각각을 대응하는 전류 설정 저항기(current set resistor; 540, 542, 544)으로 전환(switching)하는 디지털 입력을 제공하는데, 상기 저항 각각은 전류미러(516)의 전류 입력(526)에 연결된다. 상기 전원공급기들은 2 제곱(powers of two)으로 스케일된 전압을 갖는데, 이는 Vgs 강하를 뺀 다음의 최저 전원공급기의 그것의 각 두 배이고, 상기 FET 게이트 연결의 디지털 값은 그에 대응하는 라인(526)의 전류로 변환되며; 변형적으로는 상기 전원공급기들이 동일한 전압을 가지고 상기 저항기들(540, 542, 544)이 스케일될 수 있다. 또한 도 5c 는 변형적인 디지털/아날로그로 제어되는 전류소스/전류싱크(546)을 도시한다; 다중의 트랜지스터들이 도시된 이 구성에서는 단일의 적당한 치수를 갖는 큰 트랜지스터가 대신 채택될 수 있다.
또한 상기 행 구동기(512)들은 두 개(또는 그 이상)의 디지털방식으로 제어가능한 전류소스(515, 517)를 통합하고, 이들은 도 5c 에 도시된 것들과 유사한 구성을 이용하고 전류소스 미러보다는 전류싱크를 채택함으로써 구현될 수 있다. 이 방식에서, 제어가능한 전류싱크(517)는 전류를 행 구동 레벨의 비율(또는 비율들)에 대응하는 요망되는 비율(또는 비율들)로 싱크(sink)시키도록 프로그램될 수 있다. 제어가능한 전류싱크(517)는 이렇게 비율제어 전류미러(550)에 결합되는데, 이 전류미러는 제1의 기준 전류를 받는 입력(552) 및 하나 이상의 (음의) 출력 전류를 받는 (싱크시키는) 하나 이상의 출력(554)들을 가지며, 상기 입력 전류에 대한 출력 전류의 비율은 라인(509) 상의 행 데이터에 따라 제어가능한 전류 발생기(517)에 의하여 정의되는 제어 입력의 비율에 의하여 결정된다. 두 개의 행 전극 다중화기들(556a, 556b)가 제공되어, 기준 전류를 제공하는 하나의 행 전극과 "출력" 전류를 제공하는 다른 행 전극의 선택을 가능하게 하며; 선택적으로는 추가적인 선택기들/다중화기들(556b)과 550 으로부터의 미러 출력이 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 행 구동기(512)는 네 개의 행 전극들의 블럭으로부터 동시 구동을 위한 두 개의 행의 선택을 가능하게 하지만, 실제에 있어서는 변형적인 선택 형태가 채택될 수 있다 - 예를 들어 일 구현예에서는 12 개의 64웨이(way) 다중화기들에 의하여 64 행 전극들로부터 12 행들(하나는 기준이고, 열 한 개는 미러)이 선택되고; 다른 형태에서는 상기 64 행들이, 동시 구동을 위한 복수의 행들을 선택할 수 있는 관련된 하나의 행 구동기를 각각 갖는 수 개의 블럭들로 나누어질 수 있다.
도 5d 는 도 5b 의 프로그램가능한 비율제어 전류미러(550)의 구현예의 상세가 도시되어 있다. 이 예시적인 구현예에서는, 소위 베타 헬퍼(beta helper; Q5)라 불리는 바이폴라 전류미러가 채택되지만, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전류미러 회로의 다른 수많은 형태도 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 5d 의 회로에서, V1 은 전형적으로 대략 3V 의 전원공급기이고, I1 및 I2 는 Q1 및 Q2 의 수집기들에서의 전류의 비율을 정의한다. 상기 두 라인들(552, 554)에서의 전류들은 I2 에 대한 I1 의 비율에 따르고, 따라서 주어진 열 전류의 총합(total column current)은 이 비율로 상기 선택된 두 행들로 배분된다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 점선(558) 내에 상기 회로의 반복적 구현을 제공함에 의하여 임의의 갯수의 미러화된(mirrored) 행들로 연장될 수 있음을 이해할 것이다.
도 5e 는 도 5b 의 행 구동기(512)를 위한 프로그램가능한 전류미러의 대체적인(alternative) 구현예를 도시한다. 이 대체적인 구현예에서, 각 행에는 도 5d 의 점선(558) 내에 있는 그것에 대응하는 회로가 제공되는데, 그것은 전류미러 출력 스테이지(stage)와 함께이며, 그리고 하나 이상의 행 선택기는 이 전류미러 출력 스테이지들 중에서 선택된 것들을 하나 이상의 각각 프로그램가능한 기준 전류공급기(소스 또는 싱크)에 연결한다. 다른 선택기는 상기 전류미러에 기준 입력으로서 사용될 행을 선택한다.
위에서 설명된 구현예에서, 행 구동기의 행 선택은 채택될 필요가 없는데, 이는 상기 전체 디스플레이의 각 행마다 또는 상기 디스플레이의 행들 블럭의 각 행마다 개별적인 전류미러 출력이 제공되기 때문이다. 행 선택이 채택되는 경우, 행들은 블럭으로 그룹화된다 - 예를 들어 세 개의 출력을 갖는 전류미러에 예를 들어 12 행들의 그룹에 대한 선택적인 연결이 제공되는 경우, 세 개의 연속적인 행들의 세트(set)들이 순차적으로 선택되어 상기 12행들에 대한 3 라인의 멀티 라인 어드레싱을 제공할 수 있다. 대체적으로, 행들은 표시될 라인 이미지(line image)에 관련된 추측적인 지식을 이용하여 그룹화될 수 있는데, 예를 들어 표시되는 데이터의 특성(행들 간의 현저한 상호관계) 때문에 상기 이미지의 특정 부-부분(sub- section)이 멀티 라인 어드레싱으로부터 혜택을 받을 것인가가 알려진 경우가 있다. 도 5f 및 5g 에는 각각 접지 기준과 양의 공급 기준을 갖는 종래기술에 따른 전류미러의 구성이 도시되어 있는데, 이는 상기 입력 및 출력 전류의 방향을 보인다. 이 전류들은 양의 값 또는 음의 값일 수 있지만, 둘 다 같은 방향임을 알 수 있다.
도 6 에는 도 5a 의 디스플레이 구동 처리장치(506) 및 행 구동기(512)를 조합하는 집적회로 다이(integrated circuit die; 600)의 배치가 도시되어 있다. 상기 다이는 예를 들어 20mm x 1mm 의 연장된 직사각형 형상을 갖는데, 구동기 회로의 긴 라인을 위한 제1 영역(602)은 실질적으로 동일한 소자 세트(set of devices)의 반복된 구현을 포함하고, 인접한 영역(604)은 상기 멀티 라인 어드레싱 디스플레이 처리 회로를 구현하는데에 사용된다. 그렇지 않다면 상기 영역(604)는 사용되지 않는 공간일 수 있는데, 이는 칩(chip)이 절단될 수 있는 최소한의 물리적인 폭이 있기 때문이다.
위에서 설명된 멀티 라인 어드레싱 디스플레이 구동기는 유기발광다이오드 휘도를 제어하기 위하여 가변 전류 구동을 채택하지만, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 유기발광다이오드 화소에 대한 구동을 변화시킬 수 있는 다른 수단, 특히 펄스폭변조가 추가적으로 또는 대체적으로 채택될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 7 은 멀티 라인 어드레싱을 위한 펄스폭변조 구동방식의 개략적 예시가 도시되어 있다. 도 7 에서 열 전극(700)에는 요망되는 휘도 패턴을 달성하기 위하 여 둘 이상의 행 전극들(702)과 함께 펄스폭변조되는 구동이 제공된다. 도 7 의 예에서, 도시된 0 의 값은 상기 둘 째 행 펄스를 추후 시간으로 점진적으로 이동(shifting)시킴에 의하여 0.5 까지 매끄럽게 변화될 수 있다; 일반적으로 일 화소에 대한 가변 구동은 행 펄스와 열 펄스의 교차 정도를 제어함에 의하여 적용될 수 있다.
매트릭스 분해를 채택하는 일부 바람직한 멀티 라인 어드레싱 방법이 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 8a 를 참조하면, 이것은 한 번에 하나의 행이 구동되는 종래의 구동방식을 위한 행 매트릭스(R), 열 매트릭스(C), 이미지 매트릭스(I)를 도시한다. 도 8b 에는 멀티 라인 어드레싱 방식을 위한 행 매트릭스, 열 매트릭스, 이미지 매트릭스를 도시한다. 도 8c 및 8d 는 표시된 이미지의 전형적인 화소에 관하여, 일 프레임 기간 동안의 그 화소의 밝기, 또는 동등하게는 그 화소에 대한 구동을 도시하는데, 이는 멀티 라인 어드레싱을 통해 달성되는 최고 화소 구동에서의 저감을 보이고 있다.
도 9a 는 하기의 등식 2 에 따른 이미지 매트릭스(I)의 특이값합성(singular value composition; SVD)을 도식적으로 도시한다:
I = U x S x V
m x n m x p p x p p x n
등식 2
상기 디스플레이는 U, S, 및 V의 임의적 조합에 의하여 구동될 수 있는데, 예를 들어 행들을 US 로 그리고 열들을 V 로 구동하거나, 또는 행들을 U√S 로 그리고 열들을 √S.V 로 구동할 수 있고, QR 분해와 LU 분해와 같은 다른 관련된 기술도 채택될 수 있다. 적합한 수리적 기술은, 예를 들어 "씨(C) 로 된 수리적 처방: 과학 계산의 기술(Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing)", 캠브리지 대학 출판사(Cambridge University Press) 1992 에 기술되어 있고; 프로그램 코드 모듈(program code module)들의 많은 라이브러리도 적합한 루틴들을 포함한다.
도 10 에는 인자분해된 이미지 매트릭스로 디스플레이를 구동하기에 적합하고 도 5b 내지 도 5e 를 참조하여 설명된 것들과 유사한 행 구동기와 열 구동기가 도시되어 있다. 상기 열 구동기(1000)는 조정가능하고 실질적으로 일정한 전류소스(1002)들의 일 세트(set)를 포함하는데, 상기 전류소스들은 함께 무리를 이루고 상기 전류를 각 열 전극에 설정하기 위한 가변 기준 전류(variable reference current; Iref)를 제공받는다. 이 기준 전류는 도 9b 의 매트릭스 H 의 행 p i 와 같은 인자 매트릭스(factor matrix)의 행으로부터 유도된 각 열을 위한 상이한 값에 의하여 펄스폭변조된다. 행 구동(1010)은, 도 5e 에 도시된 것과 유사하지만 바람직하게는 상기 디스플레이의 각 행 또는 동시구동되는 행들의 일 블럭의 각 행을 위한 하나의 출력을 갖는 프로그램가능한 전류미러(1012)를 포함한다. 상기 행 구동 신호는 도 9b 의 매트릭스 W 의 열 p i 와 같은 인자 매트릭스의 열로부터 유도된 다.
도 11 은 비음 매트릭스 인자분해와 같은 매트릭스 분해를 이용하여 이미지를 표시하기 위한 예시적인 과정의 흐름도이고, 이것은 도 5a 의 디스플레이 구동 처리장치(506)의 프로그램 메모리(507) 내에 저장된 프로그램 코드로 구현될 수 있다. 도 11 에서 상기 과정은 먼저 프레임 이미지 매트릭스 I 를 독출하고(S1100 단계), 그 후 이 이미지 매트릭스를 비음 매트릭스 인자분해를 이용하여 인자 매트릭스들 W 및 H 로, 또는 (특이값분해를 채택하는 때에는) 예를 들어 U, S, 및 V 와 같은 다른 인자 매트릭스들로 인자분해된다(S1102 단계). 이 분해는 먼저의 프레임의 표시 중에 계산될 수 있다. 그 후 상기 과정은 1104 단계에서 p 서브프레임(subframe)들을 갖는 디스플레이를 구동한다. 1106 단계는 상기 서브프레임 구동 과정을 나타낸다.
상기 서브프레임 과정은 W-열 p i → R 로 설정하여 행 벡터 R 을 형성한다. 이것은 도 10 의 행 구동기 구조에 의하여 자동으로 1 로 표준화되고, 그러므로 스케일 인자 x, R ← x R 는 요소들의 합이 1 이 되도록 R 을 표준화시킴에 의하여 유도된다. H 에 관하여 유사하게, 행 p i → C 에 의해 열 벡터 C 를 형성한다. 이것은 최대 요소 값이 1 이 되도록 스케일(scale)되어, 스케일 인자 y, C ← y C 를 준다. 프레임 스케일 인자 f = p / m 가 결정되고 상기 기준 전류는 I ref = I 0 .f / xy 에 의해 설정되는데, I0 는 시간계(time system)에서 통상적으로 스캔되는 라인에서의 충만한 휘도를 위해 필요한 전류에 대응된다. 상기 x 및 y 인자들은 상기 구동 구조에 의하여 도입되는 스케일 효과(scaling effects)를 보상한다(다른 구동 구조에서는 이들 중의 하나 또는 둘 다가 생략될 수 있다).
뒤이어, S1108 단계에서, 도 10 에 도시된 디스플레이 구동기는 총 프레임 기간의 1/p 동안 상기 디스플레이의 열들을 C 로, 그리고 상기 디스플레이의 행들을 R 로 구동한다. 이것은 각 서브프레임에 대해 반복되고, 다음 프레임을 위한 서브프레임 데이터가 출력된다.
도 12 는 위에서 설명된 방법의 구현예에 따라 구성된 이미지의 예를 도시하는데; 그 포맷은 도 9b 의 그것에 대응한다. 도 12 의 이미지는 50 x 50 이미지 매트릭스에 의하여 형성되는데, 이 예에서 그것은 15 서브프레임들(p = 15)을 이용하여 표시된다. 상기 서브프레임들의 수는 표시되는 이미지의 특성에 따라 미리 결정되거나 또는 변경될 수 있다.
수행되는 상기 이미지 조작(manipulation) 계산은, 그 일반적인 성격상 디지털 카메라와 같은 소비자용 전자 이미지 장치에 의하여 수행되는 작업과 상이하지 아니하고, 그 방법의 구현예들은 그러한 장치에 용이하게 구현될 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 방법은 전용 집적회로에, 또는 게이트 어레이(gate array)에 의하여, 또는 디지털 신호 처리장치 상의 소프트웨어에서, 또는 이들의 조합에 의하여 구현될 수 있다.
위에서 설명된 기술은 유기발광다이오드 및 무기발광다이오드 기반의 디스플레이들 모두에 적용가능하다. 설명된 TMA 방식은 일 축 상에 펄스폭변조된 열 구동(시간 제어)와, 타 축 상에 전류 배분 비율(전류 제어)을 갖는다. 무기발광다이 오드에 있어서, 전압은 대수 전류(logarithm current)에 비례하지만(그래서 전압들의 곱은 상기 대수 전류의 합에 의하여 주어진다), 유기발광다이오드에 있어서는 2차의 전류-전압 의존성(quadratic current-voltage dependence)이 있다. 따라서 위에서 설명된 기술이 유기발광다이오드를 구동하는데에 사용되는 때에는, 펄스폭변조가 채택되는 것이 중요하다. 이것은, 전류 제어에 있어서도 주어진 전류에 필요한 화소를 가로지르는 전압을 형성하는 특성이 있고, 전류 제어에 있어서만은 서브프레임의 각 화소를 위한 정확한 전압이 필수적으로 인가될 수 없기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 설명된 TMA 방식은 유기발광다이오드에 있어서 정확하게 작동하는데, 이것은 행들이 요구되는 전류를 달성하도록 구동되고 열들이 펄스폭변조 시간에 따라 구동됨으로써 실제적으로 열 구동과 행 구동이 분리되어, 두 개의 개별적인 제어 변수들을 제공함에 의하여 전압 변수와 전류 변수를 분리하기 때문이다.
다시 이미지 매트릭스의 비음 매트릭스 인자분해를 검토하면, 특히 바람직한 고속의 비음 매트릭스 인자분해 기술이 2004년 12월 23일자로 출원된 본 출원인의 영국 특허출원 제0428191.1호에 설명되어 있는데, 그 내용은 전체가 참조로서 여기에 포함된다.
몇몇 추가적인 최적화 사항들은 다음과 같다:
전류가 행들간에 배분되기 때문에, 하나의 행에서의 전류가 증가하면 나머지 행들에서의 전류는 저감되므로, 바람직하게는(그러나 필수적인 것은 아님) 상기 기준 전류와 서브프레임 시간은 보상하도록 스케일된다. 예를 들어, 상기 서브프레 임 시간들은 각 서브프레임에서의 최고 화소 휘도가 동등하게 되는 것(또한 최악의 경우/최고의 휘도 노화(aging)를 저감시키는 것)을 목적으로 하여 조정될 수 있다. 실제에 있어서, 이것은 최단의 선택가능한 서브프레임 시간 및 최대 열 구동 전류에 의하여 제한되지만, 상기 조정은 단지 2차의 최적화(second order optimisation)이므로, 이것은 문제가 되지 않는다.
추후의 서브프레임들은 순차적으로 작은 보정들을 적용하고, 따라서 그들은 이전의 서브프레임들이 밝은 경향이 있음에 반하여 전체적으로 밝지 않은 경향이 있다. 펄스폭변조 구동에 있어서, 언제나 사이클의 "켜짐(on)" 부분으로 펄스폭변조 사이클을 시작하기 보다는, 펄스폭변조 사이클의 시작을 무작위로 디더링(dithering)시킴에 의하여 상기 최고 전류가 저감될 수 있다. 직접적인 실제의 구현에 있어서는, 꺼짐-시간(off time)이 50% 보다 큰 경우, 가용 기간의 끝에서 상기 펄스폭변조 사이클의 절반을 위한 시간동안 "켜짐" 부분을 시작함에 의하여 유사한 효과가 덜 복잡하게 달성될 수 있다.
적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 (부)화소들을 포함하는 행들(즉, RGB, RGB, RGB 행 패턴)에 있어서, 각 (부)화소는 상이한 특성을 갖기 때문에, 일 행에 인가되는 주어진 전압은 각각 상이한 색상을 갖는 유기발광다이오드 (부)화소에 정확하게 바람직한 구동 전류를 달성하지 못할 수 있다. 그러므로, 적색, 녹색, 및 청색의 (부)화소들로 구성되고 개별적으로 구동될 수 있는 행들(즉, 각각 RRRR..., GGGG..., 및 BBBB...의 패턴을 갖는 세 개의 행들의 그룹들)을 갖는 유기발광다이오드 디스플레이를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 구성의 제조 편의성과 관련 된 장점은 위에서 이미 언급되었다.
본 발명의 구현예들은 유기발광다이오드 기반의 디스플레이를 특히 참조하여 설명되었다. 그러나 여기에서 설명된 기술들은 진공형광 디스플레이(vacuum fluorescent display; VFD) 및 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP)을 포함하되 이에 한정되지 않는 다른 방출형 디스플레이와, 예를 들어 후형(thick) 및 박형(thin) 필름 전계발광 디스플레이(TFEL), 예를 들어 아이파이어(iFire) (RTM) 디스플레이, 대형 무기 디스플레이(large scale inorganic display), 및 수동 매트릭스 구동형 디스플레이와 같은 다른 전계발광 디스플레이에도 일반적으로 적용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 그 밖의 많은 효과적인 변형예들이 생각될 수 있음은 물론이다. 본 발명은 상기 설명된 구현예들에 한정되는 것이 아니고, 여기에 첨부된 청구범위와 정신 내에 있는 것으로서 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 변형예들도 포함한다는 것이 이해될 것이다.
본 발명은 방출형 디스플레이, 특히 유기발광다이오드 디스플레이에 이용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 행전극 및 열전극에 의하여 각각 어드레싱될 수 있는 다수의 화소들을 포함하는 방출형 디스플레이의 구동방법으로서,
    열 구동 신호들의 제1 세트로 다수의 열전극들을 구동하는 단계; 및
    상기 열 구동 신호들로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 순바이어스(forward bias) 행 구동 신호들의 제1 세트로 상기 행전극의 둘 이상으로 이루어진 제1 그룹을 구동하는 단계; 후,
    열 구동 신호들의 제2 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하는 단계; 및
    상기 열 구동 신호들의 제2 세트로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 순바이어스 행 구동 신호들의 제2 세트로 둘 이상의 행전극들로 이루어진 제2 그룹을 구동하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 그룹 중의 상기 행전극들은 이미지 데이터(image data)의 행들 간의 상호관계 또는 예상되는 상호관계에 기초하여 선택되고, 상기 제2 그룹 중의 상기 행전극들은 이미지 데이터의 행들 간의 상호관계 또는 예상되는 상호관계에 기초하여 선택되며,
    상기 화소들은 유기발광다이오드 화소들이고, 열 구동 신호들의 상기 제1 세트 및 제2 세트 중에서의 상기 열 구동 신호들 선택과 그리고 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 중에서의 상기 행전극들의 상기 선택은, 상기 행전극들 및 열전극들에 의하여 구동되는 상기 유기발광다이오드 화소들의 요망되는 휘도가 상기 순바이어스 행 구동 신호들의 제1 세트 및 상기 열 구동 신호들의 제1 세트에 의하여 결정되는 휘도와 상기 순바이어스 행 구동 신호들의 제2 세트 및 상기 열 구동 신호들의 제2 세트에 의하여 결정되는 휘도들의 선형적인 합(linear sum)에 의하여 얻어짐으로써 복수의 행 스캔 기간들에 걸쳐서 상기 행의 휘도 프로파일이 쌓이도록 수행되며,
    순바이어스 행 구동 신호들의 상기 제1 세트 및 제2 세트 중의 행 구동 신호들 그리고 상기 열 구동 신호들의 제1 세트 및 제2 세트는 전류 구동 신호들을 포함하고,
    상기 방출형 디스플레이의 구동방법은, 제어가능한 전류 배분기를 이용하여 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 중의 상기 행전극들을 구동하여, 순바이어스 행 구동 신호들의 상기 제1 세트에 따라 상기 둘 이상의 행들 간에 상기 제1 열 전류 구동 신호들을 배분하고 그리고 순바이어스 행 구동 신호들의 상기 제2 세트에 따라 상기 둘 이상의 행들 간에 상기 제2 열 전류 구동 신호들을 배분하는 단계를 더 포함하며, 그리고
    상기 제1 열 전류 구동 신호들의 상기 배분은 순바이어스 행 구동 신호들의 상게 제1 세트에 의해 제어되는 제어가능한 비율에 따르고, 상기 제2 열 전류 구동 신호들의 상기 배분은 순바이어스 행 구동 신호들의 상기 제2 세트에 의해 제어되는 제어가능한 비율에 따르는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    열 구동 신호들의 제1 세트 및 제2 세트와 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 중의 상기 행전극들은, 상기 행전극들과 열전극들에 의하여 구동되는 상기 화소의 최고 휘도가 상기 행전극들이 개별적으로 구동된다면 얻어질 최고 휘도보다 작게 되도록 선택되는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동일하고 요망되는 휘도를 갖는 상기 화소들의 둘 이상의 행들에 관해 상기 행 구동 신호들의 제2 세트 및 상기 열 구동 신호들의 제2 세트로 구동함을 생략하는 단계를 더 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 행전극들은 상기 화소들의 인접한 행들을 구동하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 행전극들은 상기 화소들의 개별적인 행들 또는 교호적인 행들을 구동하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    행 구동 신호들의 제2 세트가 문턱 구동 값(threshold drive value) 미만인 때에 상기 둘 이상의 행전극들을 구동하는 것을 생략하는 단계를 더 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    행 구동 신호들의 제1 세트 및 제2 세트가 펄스폭변조된 구동 신호들을 포함하고, 열 구동 신호의 제1 세트 및 제2 세트가 펄스폭변조된 구동 신호들을 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 각각은 적어도 두 가지의 상이한 색상의 적어도 두 개의 부화소들을 포함하고, 각 부화소는 상기 행전극 및 열전극에 의하여 어드레싱될 수 있으며, 상기 둘 이상의 행전극들을 구동하는 상기 단계는 공통 화소의 둘 이상의 부화소들의 행전극들을 구동하는 단계를 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 각각은 적어도 두 가지의 상이한 색상의 적어도 두 개의 부화소들을 포함하고, 각 부화소는 상기 행전극 및 열전극에 의하여 어드레싱될 수 있으며, 상기 둘 이상의 행전극들을 구동하는 상기 단계는 동일 색상의 부화소들의 행전극들을 구동하는 단계를 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    셋 이상의 인접한 행전극들로 이루어진 그룹 내의 행전극들 중에서 상기 둘 이상의 행전극들을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 행전극의 구동은 행 구동 신호들의 제1 세트 및 제2 세트들로 상기 행전극들의 셋 이상을 구동하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 열 구동 신호의 제3 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하는 단계 및 그와 동시에 행 구동 신호의 제3 세트로 상기 셋 이상의 행전극들을 구동하는 단계를 더 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방출형 디스플레이는 유기발광다이오드 디스플레이인, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방출형 디스플레이의 구동방법이 구현되어 있는, 컴퓨터에 의해 독출가능한 저장 매체.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방출형 디스플레이의 구동방법을 구현하는 수단을 포함하는, 유기발광다이오드 디스플레이 구동기.
  15. 행전극과 열전극에 의하여 각각 어드레싱될 수 있는 다수의 유기발광다이오드 화소들을 포함하는 방출형 디스플레이를 구동하기 위한 방출형 디스플레이 구동기로서,
    열 구동 신호의 제1 세트로 다수의 상기 열전극들을 구동하기 위한 수단;
    열 구동 신호의 상기 제1 세트로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 순바이어스 행 구동 신호의 제1 세트로 상기 행전극들의 둘 이상으로 이루어진 제1 그룹을 구동하기 위한 수단;
    열 구동 신호의 제2 세트로 상기 다수의 열전극들을 구동하기 위한 수단; 및
    열 구동 신호의 상기 제2 세트로 상기 열전극이 구동됨과 동시에 순바이어스 행 구동 신호의 제2 세트로 둘 이상의 행전극들로 이루어진 제2 그룹을 구동하기 위한 수단; 및
    이미지 데이터의 행들 간의 상호관계 또는 예상되는 상호관계에 기초하여 둘 이상의 행전극들로 이루어진 상기 제1 그룹 중에서 행전극들을 선택하고, 이미지 데이터의 행들 간의 상호관계 또는 예상되는 상호관계에 기초하여 행전극들로 이루어진 상기 제2 그룹 중에서 행전극들을 선택하기 위한 수단;을 포함하고,
    상기 선택하기 위한 수단에 의한, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 중 상기 행전극들과 상기 열 구동 신호들의 제1 세트와 제2 세트의 선택은, 상기 행전극들 및 열전극들에 의하여 구동되는 상기 유기발광다이오드 화소들의 요망되는 휘도가 상기 순바이어스 행 구동 신호들의 제1 세트 및 상기 열 구동 신호들의 제1 세트에 의하여 결정되는 휘도들과 상기 순바이어스 행 구동 신호들의 제2 세트 및 상기 열 구동 신호들의 제2 세트에 의하여 결정되는 휘도들의 선형적인 합에 의하여 얻어짐으로써 복수의 행 스캔 기간들에 걸쳐서 상기 행의 휘도 프로파일이 쌓이도록 이루어지는, 방출형 디스플레이 구동기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 디스플레이의 화소들은 행전극들 및 대응하는 열전극들에 의하여 어드레스되고, 상기 방출형 디스플레이 구동기는:
    상기 열전극들의 다수를 동시에 구동하는 하나 이상의 열 구동기; 및
    상기 열전극 구동과 동시에 상기 열전극들에 대응하는 상기 행전극들의 다수를 동시에 구동하는 하나 이상의 행 구동기로서, 상기 열전극을 위한 구동이 상기 행 구동기들의 다수 간에 공유되게 하는, 하나 이상의 행 구동기;를 포함하는, 방출형 디스플레이 구동기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 행 구동기 및 상기 열 구동기는, 제어가능하고 일정한 전류를 제공하는 회로를 포함하는, 방출형 디스플레이 구동기.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출형 디스플레이는 유기발광다이오드 디스플레이인, 방출형 디스플레이 구동기.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출형 디스플레이의 구동방법은 증가된 수명을 갖는 다중-색상 유기전계발광 디스플레이를 제공하는 제1 방법을 포함하고, 상기 디스플레이는 화소들의 매트릭스를 포함하고, 각 화소는 적어도 세 개의 부화소들을 가지며, 제1 부화소는 제1 색상의 부화소를 이루고, 제2 부화소는 제2 색상의 부화소를 이루며, 제3 화소는 상기 제1 색상 및 제2 색상과 오버랩(overlap)하는 제3 색상의 부화소를 이루고, 상기 방법은 제1 부화소의 광출력 성분과 제2 부화소의 광출력 성분으로서 상기 제3 부화소의 광출력을 결정하는 단계, 상기 제3 부화소를 이용하여 주어진 색상을 위해 방출할 수 있는 광출력의 최대 부분량을 결정하는 단계, 및 상기 제1 부화소 광출력 및 제2 부화소 광출력으로부터 대응되는 광출력 성분을 감하는 단계를 포함하는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상호관계 또는 예상되는 상호관계에 기초하여 상기 제1 그룹 중의 상기 행전극들을 선택하는 것은 비음 매트릭스 인자분해를 이용하여 실행되고 그리고 상기 제2 그룹 중의 상기 행전극들을 선택하는 것은 비음 매트릭스 인자분해를 이용하여 실행되는, 방출형 디스플레이의 구동방법.
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