KR102222092B1 - Led 픽셀 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 의한 다중 화소 패키지는 캐소드(cathode)가 공통으로 연결된 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) LED들을 포함하는 단위 픽셀을 각각 복수개 포함하는 복수의 픽셀 그룹들 및 픽셀 그룹에 속한 단위 픽셀들이 출력하는 광의 휘도를 제어하는 데이터 신호와, 활성화 신호와 복수의 펄스를 포함하는 펄스열이 임베드(embed)된 제어 신호를 제공받고 복수의 픽셀 그룹들을 제어하는 제어회로를 포함하되, 제어회로는: 활성화 신호와 펄스열을 분리하여 각각 출력하는 신호 분리부와, 활성화 신호에 의하여 활성화되고, 펄스열로부터 각각의 픽셀 그룹이 발광할 에너지를 충전하도록 제어하는 충전 신호 및 펄스열로부터 각각의 픽셀 그룹이 발광하도록 제어하는 에미션 신호(emission signal)를 출력하는 발광 제어부 및 충전 신호가 제공되어 데이터 신호로 제공된 에너지를 충전하며, 에미션 신호로 픽셀 그룹들이 발광하도록 제어하는 픽셀 그룹 제어부를 포함한다.

Description

LED 픽셀 패키지{LED PIXEL PACKAGE}
본 기술은 LED 픽셀 패키지에 관련된 것이다.
최근 상업용 실외 및 실내 전광판의 구현에 있어, 전광판 디스플레이 면적을 대형화하고, 디스플레이의 해상도를 높이는 추세로 발전하고 있다. 또한, 고휘도, 고명암비 및 양호한 색재현성을 구현하기 위하여 발광 소자로 LED를 채택한다.
LED를 이용한 디스플레이에도 액티브 매트릭스(Active Matrix)를 채택해야 하는 필요성이 대두되고 있다. 이 경우, 화소에 구성된 LED를 직접 제어하는 방식이 아닌, 능동소자를 이용하여 가로축과 세로축을 제어함으로써 제어핀이 패시브 매트릭스 방식에 대비하여 현격하게 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서, 구동을 위한 구동 회로가 매우 간략화 되어 화소 사이즈 및 화소 간격의 감소에 매우 유리하며, 전력 소모 역시 동시에 감소 가능하다.
LED 디스플레이는 개별 LED 간의 간격이 좁을수록 픽셀의 수가 보다 조밀하고, 개별 LED의 휘도를 증대시킬수록 전체 디스플레이의 선명도가 증대되어 화질이 개선되는데, 바람직하게는 LED 디스플레이를 액티브 매트릭스로 구현하는 경우 물리적 크기나 비용적인 측면에서 보다 효율적으로 LED 디스플레이를 구현할 수 있다.
이를 위해서는 LED 픽셀 패키지에 전원 제공, 데이터 입력, 접지 등을 위한 핀이 구성되어야 하며, 그 외에도 레드 LED, 그린 LED, 블루 LED 각각의 인에이블 및 에미션 동작을 위한 스위치 제어 핀 또한 LED 픽셀 패키지에 구성되어야 한다.
상기한 바와 같이 LED 픽셀 패키지가 구현되는 경우에는 그 크기가 과다하게 구성될 수 밖에 없어 액티브 매트릭스를 구현하기에는 물리적 크기와 비용적인 측면에서 효용성이 떨어지는 문제가 있다. 본 실시예로 해결하고자 하는 과제는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 LED 픽셀 패키지를 제공하는 것이다.
본 실시예에 의한 다중 화소 패키지는 캐소드(cathode)가 공통으로 연결된 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) LED들을 포함하는 단위 픽셀을 각각 복수개 포함하는 복수의 픽셀 그룹들 및 픽셀 그룹에 속한 단위 픽셀들이 출력하는 광의 휘도를 제어하는 데이터 신호와, 활성화 신호와 복수의 펄스를 포함하는 펄스열이 임베드(embed)된 제어 신호를 제공받고 복수의 픽셀 그룹들을 제어하는 제어회로를 포함하되, 제어회로는: 활성화 신호와 펄스열을 분리하여 각각 출력하는 신호 분리부와, 활성화 신호에 의하여 활성화되고, 펄스열로부터 각각의 픽셀 그룹이 발광할 에너지를 충전하도록 제어하는 충전 신호 및 펄스열로부터 각각의 픽셀 그룹이 발광하도록 제어하는 에미션 신호(emission signal)를 출력하는 발광 제어부 및 충전 신호가 제공되어 데이터 신호로 제공된 에너지를 충전하며, 에미션 신호로 픽셀 그룹들이 발광하도록 제어하는 픽셀 그룹 제어부를 포함한다.
본 기술의 한 모습에 의하면 제1 픽셀 그룹 및 제2 픽셀 그룹에 포함된 R LED들의 애노드(anode)는 서로 전기적으로 연결되어 R 제어 신호가 제공되고, G LED들의 애노드는 서로 전기적으로 연결되어 G 제어 신호가 제공되고, B LED들의 애노드는 서로 전기적으로 연결되어 B 제어 신호가 제공된다.
본 기술의 한 모습에 의하면 제어 신호는 제1 레벨과 제1 레벨보다 큰 제2 레벨 사이에서 스윙(swing)하는 활성화 신호와, 제2 레벨과 제2 레벨보다 큰 제3 레벨 사이에서 스윙하는 복수의 펄스열을 포함하는 펄스열이 임베드되어 있으며, 신호 분리부는, 제1 레벨과 제2 레벨 사이의 문턱 전압을 가지는 트랜지스터를 포함하여 활성화 신호를 분리하여 제1 레벨과 제3 레벨 사이에서 스윙하도록 출력하는 활성화 신호 분리 회로와, 제2 레벨과 제3 레벨 사이의 문턱 전압을 가지는 트랜지스터를 포함하여 펄스열를 분리하여 제1 레벨과 제3 레벨 사이에서 스윙하도록 출력하는 펄스열 분리 회로를 포함한다.
본 기술의 한 모습에 의하면 발광 제어부는, 활성화 신호에 의하여 활성화 되며, 펄스 신호에 포함된 펄스를 계수하여 출력하는 카운터(counter)와, 카운터 출력에 상응하여 복수의 픽셀 그룹들에 대한 충전 신호 및 에미션 신호를 형성하여 출력하는 인코더(encoder)를 포함한다.
본 기술의 한 모습에 의하면 픽셀 제어부는, 데이터 신호로 제공된 에너지를 저장하는 커패시터를 포함하며, 에미션 신호가 제공되면 픽셀이 발광하도록 커패시터에 충전된 전압을 저항에 제공하여 픽셀의 휘도를 제어하는 휘도 제어 신호를 형성하여 픽셀에 제공한다.
본 기술의 한 모습에 의하면 픽셀 제어부는, 데이터 신호로 제공된 에너지를 저장하는 커패시터와, 충전 신호로 제어되어 데이터 신호를 커패시터에 전기적으로 연결하는 충전 트랜지스터와, 일 입력으로 커패시터에 충전된 전압이 제공되고, 타 입력이 저항과 연결되어 저항을 통하여 충전 트랜지스터에 충전된 전압이 제공되는 연산 증폭기와, 에미션 신호로 제어되어 연산 증폭기의 출력을 접지와 차단하는 에미션 트랜지스터와, 연산 증폭기의 출력으로 제어되어 픽셀에 휘도 제어 신호를 제공하는 연결 트랜지스터를 포함한다.
본 기술의 한 모습에 의하면 다중 화소 패키지는 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호가 한 프레임 내에서 중첩되지 않고 균일한 시간으로 제공된다.
본 기술에 의한 다중 화소 패키지가 어레이로 배치된 다중 화소 패키지 어레이로, 다중 화소 패키지 어레이는: 다중 화소 패키지 어레이의 동일한 로우(row)에 연결된 다중 화소 패키지에는 동일한 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호가 제공되고, 다중 화소 패키지 어레이의 동일한 컬럼(row)에 연결된 다중 화소 패키지에는 동일한 데이터 신호가 제공된다.
본 기술의 한 모습에 의하면 다중 화소 패키지 어레이는, n 번째 로우(row)가 표시할 이미지에 대한 프로그램 후, n 번째 로우(row) 에미션을 수행하되, n 번째 로우 에미션과 n+1 번째 로우의 프로그램은 동시에 시작된다.
본 기술의 한 모습에 의하면 다중 화소 패키지는 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호가 한 프레임 내에서 중첩되지 않고 균일한 시간으로 제공된다.
본 기술의 한 모습에 의하면 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호는 다중 화소 패키지 어레이를 육안으로 관찰하여 R, G 및 B LED가 풀 컬러 이미지를 표시하는 것으로 인식될 정도의 주파수로 교번하여 제공된다.
본 기술에 의하면 복수의 단위 픽셀들과 제어 회로를 단일한 패키지로 형성할 수 있어 그 크기를 축소시킬 수 있다. 이로부터 물리적 크기와 비용적인 측면에서의 문제점을 극복하고 미세 픽셀 피치의 액티브 매트릭스를 구현할 수 있다는 장점이 제공된다.
도 1은 본 실시예에 의한 LED 픽셀 패키지의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 제어부의 개요를 도시한 도면이다.
도 3(A)는 신호 분리부의 개요적 회로도이며, 도 3(B)는 제어 신호와 신호 분리부가 출력하는 활성화 신호와 펄스열의 개요를 도시한 도면이다.
도 4(A)는 발광 제어부의 개요를 도시한 블록도이며, 도 4(B)는 발광 제어부에 입력되는 신호들과 출력되는 신호들의 개요적 타이밍도이다.
도 5는 하나의 픽셀 그룹 제어부의 개요를 도시한 회로도이다.
도 6은 도 2로 예시된 본 실시예에 의한 픽셀 그룹 제어부 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지들을 어레이로 배치하여 액티브 매트릭스로 구현한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 액티브 매트릭스로 구현된 다중 화소 패키지에 제공된 신호들의 타이밍 도이다.
도 9는 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지들을 어레이로 배치하여 컬러를 구현하는 경우의 예시적 타이밍도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 실시예에 의한 LED 픽셀 패키지의 개요를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 LED 픽셀 패키지(1)는 캐소드(cathode)가 공통으로 연결된 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) LED들을 포함하는 단위 픽셀(P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c)을 각각 복수개 포함하는 복수의 픽셀 그룹들(200a, 200b) 및 픽셀 그룹(200a, 200b)에 속한 단위 픽셀들(P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c)이 출력하는 광의 휘도를 제어하는 데이터 신호(D1, D2)와, 활성화 신호와 복수의 펄스를 포함하는 펄스열이 임베드(embed)된 제어 신호(S_SIG)를 제공받고 상기 복수의 픽셀 그룹들을 제어하는 제어부(100)를 포함하되, 제어부(100)는: 활성화 신호(ON)와 펄스열(S_OUT)을 분리하여 각각 출력하는 신호 분리부(110)와, 활성화 신호(ON)에 의하여 활성화되고, 펄스열(S_OUT)로부터 각각의 픽셀 그룹(200a, 200b)이 발광할 에너지를 충전하도록 제어하는 충전 신호(EN_1, EN_2, EN_3) 및 펄스열(S_OUT)로부터 각각의 픽셀 그룹(200a, 200b)이 발광하도록 제어하는 에미션 신호(emission signal)를 출력하는 발광 제어부(120) 및 충전 신호(EN_1, EN_2, EN_3)가 제공되어 데이터 신호(DATA1, DATA2)로 제공된 에너지를 충전하며, 에미션 신호(EMI)로 픽셀 그룹들이 발광하도록 제어하는 픽셀 그룹 제어부(130)를 포함한다.
단위 픽셀들(P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c)은 각각 R, G, B 색을 발광하는 LED를 포함하며, 단위 픽셀에 포함된 LED 들의 캐소드(cathode)들은 전기적으로 연결되어 제어부(100)에 연결된다. 후술할 바와 같이 단위 픽셀들에는 휘도 제어 신호(icon)가 제공되며, 휘도 제어 신호에 의하여 단위 픽셀들(P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c)이 출력할 광의 휘도가 제어된다.
단위 픽셀들(P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c)에 포함된 LED 들 중, R 색을 발광하는 LED 들(R1a, R1b, R1c, R2a, R2b, R2c)의 애노드들은 모두 전기적으로 연결되어 R 제어 신호(VLED_R)가 제공되며, G 색을 발광하는 LED 들(G1a, G1b, G1c, G2a, G2b, G2c)의 애노드들은 모두 전기적으로 연결되어 G 제어 신호(VLED_G)가 제공되며, B 색을 발광하는 LED 들(B1a, B1b, B1c, B2a, B2b, B2c)의 애노드들은 모두 전기적으로 연결되어 B 제어 신호(VLED_B)가 제공된다.
도 2는 제어부(100)의 개요를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 제어부(100)는 신호 분리부(110), 발광 제어부(120) 및 복수의 픽셀 그룹 제어부들(130a1, 130a2, 130a3, 130b1, 130b2, 130b3)를 포함한다. 도 3(A)는 신호 분리부(110)의 개요적 회로도이며, 도 3(B)는 제어 신호(S_SIG)와 신호 분리부(110)가 출력하는 활성화 신호(ON)과 펄스열(S_OUT)의 개요를 도시한 도면이다.
도 3(A)와 도 3(B)를 참조하면, 제어 신호(S_SIG)는 제1 레벨, 제2 레벨 및 제3 레벨 사이에서 스윙(swing)할 수 있다. 일 예로, 제1 레벨은 접지 전압 레벨일 수 있으며, 제3 레벨은 구동 전압(VCC) 레벨일 수 있으며, 제2 레벨은 신호 분리부(110)에 포함된 NMOS 트랜지스터의 문턱 전압에 비하여 크되, 제3 레벨보다 작고, NMOS 트랜지스터의 문턱 전압의 두 배 보다 작은 레벨일 수 있다.
제어 신호(S_SIG)는 접지 전압과 제2 레벨 사이에서 스윙하는 활성화 신호와 제2 레벨과 구동 전압(VCC)인 제3 레벨 사이에서 스윙하는 펄스를 포함하는 펄스열이 임베드된 신호이다.
신호 분리부(110)는 제어 신호(S_SIG)에서 활성화 신호(ON)를 분리하는 활성화 신호 분리 회로(112)와 제어 신호(S_SIG)에서 펄스열(S_OUT)을 분리하는 펄스열 분리 회로(114)를 포함한다.
활성화 신호 분리 회로(112)는 저항(Ra)와 제1 레벨과 제2 레벨 사이의 문턱 전압을 가지는 트랜지스터(N1)를 포함하는 인버터(I1)와, 슈미트 트리거(ST) 및 인버터 I2가 캐스케이드로 연결된다. 트랜지스터 N1의 문턱 전압은 제1 레벨보다 크나 제2 레벨 보다는 작다. 따라서, 인버터(I1)에 제1 레벨의 제어 신호(S_SIG)가 입력되면 트랜지스터 N1은 차단되어 제3 레벨의 논리 하이 신호를 출력한다. 그러나 트랜지스터 N1에 제2 레벨 또는 제3 레벨의 제어 신호(S_SIG)가 입력되면 도통된다. 따라서, 인버터(I1)은 제1 레벨의 논리 로우 신호를 출력한다.
슈미트 트리거(schmitt trigger)는 입력의 크기 및 방향에 따른 출력 응답이 이력 곡선의 특성을 가져서 순간적인 노이즈에 대한 응답은 하지 않는 회로로, 입력이 상승할 시에 출력의 응답은 비교적 높은 문턱전압을 갖고 입력이 하강할 시에는 출력의 응답은 비교적 낮은 문턱전압을 갖는 특징을 가진다.
슈미트 트리거(ST)의 출력은 인버터 I2에 제공되며, 인버터 I2는 제공된 입력을 반전한 신호로, 제1 레벨과 제3 레벨 사이에서 스윙하는 신호이다. 인버터 I2의 출력은 후속하는 발광 제어부(120)의 활성화를 제어하는 활성화 신호(ON)이다.
펄스열 분리 회로(114)는 캐스케이드로 연결된 인버터들(I3, I4)을 포함할 수 있으며, 최초 스테이지의 인버터(I3)는 접지 전압과 다이오드 결선된 NMOS 트랜지스터(N3)를 사이에 두고 연결된다. 인버터(I3)에 포함된 NMOS 트랜지스터(N4)는 다이오드 결선된 NMOS 트랜지스터 N3의 문턱 전압과 트랜지스터 N4의 문턱 전압이 더해진 전압에서 도통된다.
상술한 바와 같이 N3의 문턱 전압과 N4의 문턱 전압이 더해진 전압은 제2 레벨보다 크다. 따라서, 제1 및 제2 레벨을 가지는 제어 신호(S_SIG)가 인버터(I3)에 제공되면 NMOS 트랜지스터(N4) 도통되지 않아 인버터 I3는 제3 레벨의 논리 하이 신호를 출력한다. 그러나, 제3 레벨을 가지는 제어 신호(S_SIG)가 인버터(I3)에 제공되면 NMOS 트랜지스터(N4)는 도통되어 인버터 I3는 제1 레벨의 논리 로우 신호를 출력한다. 따라서, 제어 신호(S_SIG)에 임베드된 펄스열을 분리할 수 있다. 인버터 I4는 인버터 I3의 출력 신호를 반전하여 제1 레벨과 제3 레벨 사이에서 스윙하는 펄스열(S_OUT)로 출력한다.
도 4(A)는 발광 제어부(120)의 개요를 도시한 블록도이며, 도 4(B)는 발광 제어부(120)에 입력되는 신호들과 출력되는 신호들의 개요적 타이밍도이다. 도 4(A)와 도 4(B)를 참조하면, 발광 제어부(120)는 활성화 신호(ON)에 의하여 활성화 되며, 펄스열(S_OUT)에 포함된 펄스를 계수하여 출력하는 카운터(counter, 122)와, 카운터 출력에 상응하여 복수의 픽셀 그룹들(200a, 200b)에 대한 충전 신호(EN_1, EN_2, EN_3) 및 에미션 신호(emission signal, ~EMI)를 형성하여 출력하는 인코더(encoder, 124)를 포함한다.
일 실시예로, 카운터(122)는 활성화 신호(ON)가 논리 하이 상태일 때 활성화(active high)되어 제공된 펄스열(S_OUT)에 포함된 펄스의 개수를 계수하여 이진수로 출력하며, 활성화 신호(ON)이 논리 로우일 때에는 출력을 리셋한다. 도시된 실시예와 같이 카운터는 3 비트 카운터일 수 있으며, 논리 하이 상태의 활성화 신호(ON)에 의하여 활성화된 카운터(122)는 000에서 펄스 하나를 계수할 때마다 1씩 증가하여 001, 010, 011, 100, 101을 계수한 후 활성화 신호에 의하여 리셋될 수 있다.
일 예로, 펄스열(S_OUT)에는 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 개수 이상의 펄스를 포함할 수 있으며, 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 개수에 펄스열에 포함된 펄스의 개수가 달라질 수 있다.
인코더(124)는 카운터(122)의 출력을 제공받고, 순차적으로 단위 픽셀들의 충전 신호(EN_1, EN_2, EN_3) 및 에미션 신호(~EMI)를 형성하여 제공할 수 있다. 일 예로, 카운터의 출력은 3 비트이므로 인코더는 서로 다른 8 개의 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 1 개의 에미션 신호(~EMI)와 7 개의 충전 신호를 출력하여 7 개의 픽셀 그룹을 제어할 수 있다.
도시된 실시예에서, 에미션 신호(~EMI)는 인코더의 출력 신호를 반전한 것이다. 인코더(124)에 인버터를 포함하도록 회로를 설계하거나, 인코더(124)의 출력과 인버터를 연결하여 에미션 신호(~EMI)를 출력할 수 있다.
도 5는 하나의 픽셀 그룹 제어부(130)의 개요를 도시한 회로도이다. 도 5를 참조하면, 충전 트랜지스터(SWD)는 충전 신호(EN)에 의하여 도통되고, 커패시터(C)는 데이터 신호(D)로 제공된 에너지를 전압의 형태로 저장한다.
연산 증폭기의 비반전 입력은 커패시터와 연결되며, 커패시터(C)에 충전된 전압(Vc)이 비반전 입력(non-inverting input)으로 제공되고, 반전 입력(inverting input)이 저항과 연결된다. 커패시터(C)에 충전된 전압은 반전 입력으로 복제되고, 저항(R)의 일 전극으로 제공된다.
에미션 신호(~EMI)가 논리 하이 상태를 유지함에 따라 에미션 트랜지스터(SWE)는 도통된다. 따라서, 연산 증폭기의 출력은 접지 전위와 같고, 연결 트랜지스터(TR)은 차단된다. 그러나, 에미션 신호(~EMI)가 논리 로우 상태로 전환되면 에미션 트랜지스터(SWE)는 차단되고, 연결 트랜지스터(TR)는 도통된다. 또한, 커패시터(C)에 충전된 전압이 저항(R)의 일 전극으로 제공되므로 픽셀에는 픽셀의 휘도를 제어하는 휘도 제어 신호(icon)가 도통된 연결 트랜지스터(TR)을 통하여 제공된다.
휘도 제어 신호(icon)의 크기는 커패시터(C)에 충전된 전압에 상응하며, 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019013894290-pat00001
LED의 발광 휘도는 LED에 제공되는 전류 크기에 따라 결정되며, 상기한 수학식 1에 의하면 상기한 휘도 제어 신호(icon)의 크기는 커패시터에 충전된 전압(Vd)에 비례한다. 따라서, 커패시터에 제공되는 데이터 신호(D1) 전압 크기를 제어하여 픽셀의 발광 휘도를 제어할 수 있다.
도 6은 도 2로 예시된 본 실시예에 의한 픽셀 그룹 제어부(130)의 타이밍도이다. 도 2 및 도 6을 참조하여 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지의 실시예를 설명한다. 제어 신호(S_SIG)에 포함된 펄스열에 동기하여 픽셀 그룹에 속한 픽셀별로 데이터 신호들(D1, D2)를 제공한다.
발광 제어부(120)에서는 충전 신호(EN_1, EN_2, EN_3)를 출력하여 충전 트랜지스터를 도통시키고, 커패시터(C)에 데이터 신호에 상응하는 전압을 충전한다. 도시된 것과 같이 각 픽셀 그룹에 속하는 픽셀 별로 서로 다른 전압을 충전할 수 있다.
각 픽셀 그룹에 속하는 픽셀 별 충전이 완료되면 에미션 신호(~EMI)가 출력되어 각 픽셀 별로 휘도 제어 신호(icon)이 출력되고, 픽셀은 휘도 제어 신호(icon)에 상응하는 휘도로 발광한다.
도 7은 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지들을 어레이로 배치하여 액티브 매트릭스로 구현한 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 액티브 매트릭스로 구현된 다중 화소 패키지에 제공된 신호들의 타이밍 도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지 어레이는 동일한 R 제어 신호(VLED_R), 동일한 G 제어 신호(VLED_G) 및 동일한 B 제어 신호(VLED_B)가 제공된다.
또한 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지 어레이는 동일한 컬럼에 배치된 다중 화소 패키지들에는 동일한 제어 신호(S_SIG)와, 데이터 1 신호(DATA1) 및 동일한 데이터 2 신호(DATA 2)가 제공된다.
본 실시예에 따라 어레이로 배치된 다중 화소 패키지는 각 로우(row)별로 제어 신호 S_SIG[n]이 제공되고, 각 로우에 연결된 각 컬럼 별로 D11, D21, ..., D1n, D2n의 데이터 신호가 제공되어 커패시터에 에너지를 충전한다. 이어서, 인코더에서 제공된 에미션 신호에 의하여 첫번째 로우의 발광이 이루어짐과 동시에 두 번째 로우에 대한 프로그램이 수행된다. 즉, 프로그램된 n 번째 로우에 대한 발광과 동시에 n+1 번째 로우에 대한 프로그램을 수행한다.
따라서, 액티브 매트릭스로 구현된 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지 어레이는 제어 신호(S_SIG)와 데이터 1 신호(DATA1) 및 데이터 2 신호(DATA 2)를 제공하여 개별적으로 충전되어 동시에 발광하도록 제어될 수 있다.
도 9는 본 실시예에 의한 다중 화소 패키지들을 어레이로 배치하여 컬러를 구현하는 경우의 예시적 타이밍도이다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 각각의 다중 화소 패키지에 포함된 LED들은 표시하는 색 별로 애노드들이 전기적으로 연결되어 색별로 제어 신호가 제공된다.
따라서, 휘도 제어 신호(icon)가 제공된 상태에서 R 제어 신호(VLED_R)가 제공되면 다중 화소 패키지에 포함된 R LED들은 모두 발광하며, G 제어 신호(VLED_G)가 제공되면 다중 화소 패키지에 포함된 G LED들은 모두 발광하고, B 제어 신호(VLED_B)가 제공되면 다중 화소 패키지에 포함된 B LED들은 모두 발광한다.
따라서, R LED들과, G LED들 및 B LED들이 교번하여 발광하는 속도를 육안으로 인식하지 못할 정도로 R 제어 신호(VLED_R), G 제어 신호(VLED_G) 및 B 제어 신호(VLED_B)를 빠르게 교번하면, 인간은 이를 풀 컬러 이미지로 인식한다. 도 9로 도시된 예는 한 프레임을 3등분하여 구동하는 것을 예시하였으나, 이와 달리 한 프레임을 6등분 하거나, 9등분하여 구동하는 것도 가능하다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 제어부 200a, 200b: 픽셀 그룹
P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c: 단위 픽셀
110: 신호 분리부 112: 활성화 신호 분리 회로
114:펄스열 분리 회로 120: 발광 제어부
122: 카운터 124: 인코더
130, 130a1, 130a2, 130a3, 130b1, 130b2, 130b3: 픽셀 그룹 제어부

Claims (11)

  1. 캐소드(cathode)가 공통으로 연결된 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) LED들을 포함하는 단위 픽셀을 각각 복수개 포함하는 복수의 픽셀 그룹들 및
    픽셀 그룹에 속한 단위 픽셀들이 출력하는 광의 휘도를 제어하는 데이터 신호와, 활성화 신호와 복수의 펄스를 포함하는 펄스열이 임베드(embed)된 제어 신호를 제공받고 상기 복수의 픽셀 그룹들을 제어하는 제어회로를 포함하되,
    상기 제어회로는:
    상기 활성화 신호와 상기 펄스열을 분리하여 각각 출력하는 신호 분리부와,
    상기 활성화 신호에 의하여 활성화되고, 상기 펄스열로부터 각각의 상기 픽셀 그룹이 발광할 에너지를 충전하도록 제어하는 충전 신호 및 상기 펄스열로부터 각각의 상기 픽셀 그룹이 발광하도록 제어하는 에미션 신호(emission signal)를 출력하는 발광 제어부 및
    상기 충전 신호가 제공되어 상기 데이터 신호로 제공된 에너지를 충전하며, 상기 에미션 신호로 상기 픽셀 그룹들이 발광하도록 제어하는 픽셀 그룹 제어부를 포함하는 다중 화소 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 그룹들에 포함된 상기 R LED들의 애노드(anode)는 서로 전기적으로 연결되어 R 제어 신호가 제공되고, 상기 G LED들의 애노드는 서로 전기적으로 연결되어 G 제어 신호가 제공되고, 상기 B LED들의 애노드는 서로 전기적으로 연결되어 B 제어 신호가 제공되는 다중 화소 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호는 제1 레벨과 상기 제1 레벨보다 큰 제2 레벨 사이에서 스윙(swing)하는 상기 활성화 신호와,
    상기 제2 레벨과 상기 제2 레벨보다 큰 제3 레벨 사이에서 스윙하는 복수의 펄스를 포함하는 펄스열이 임베드되어 있으며,
    상기 신호 분리부는, 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨 사이의 문턱 전압을 가지는 트랜지스터를 포함하여 상기 활성화 신호를 분리하여 상기 제1 레벨과 상기 제3 레벨 사이에서 스윙하도록 출력하는 활성화 신호 분리 회로와,
    상기 제2 레벨과 상기 제3 레벨 사이의 문턱 전압을 가지는 트랜지스터를 포함하여 상기 펄스열을 분리하여 상기 제1 레벨과 상기 제3 레벨 사이에서 스윙하도록 출력하는 펄스열 분리 회로를 포함하는 다중 화소 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는,
    상기 활성화 신호에 의하여 활성화 되며, 상기 펄스열에 포함된 펄스를 계수하여 출력하는 카운터(counter)와,
    상기 카운터 출력에 상응하여 상기 복수의 픽셀 그룹들에 대한 상기 충전 신호 및 상기 에미션 신호를 형성하여 출력하는 인코더(encoder)를 포함하는 다중 화소 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 그룹 제어부는,
    상기 데이터 신호로 제공된 에너지를 저장하는 커패시터를 포함하며,
    상기 에미션 신호가 제공되면 상기 픽셀이 발광하도록 상기 커패시터에 충전된 전압을 저항에 제공하여 상기 픽셀의 휘도를 제어하는 휘도 제어 신호를 형성하여 상기 픽셀에 제공하는 다중 화소 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 픽셀 그룹 제어부는,
    상기 데이터 신호로 제공된 에너지를 저장하는 커패시터와,
    상기 충전 신호로 제어되어 상기 데이터 신호를 상기 커패시터에 전기적으로 연결하는 충전 트랜지스터와,
    일 입력으로 상기 커패시터에 충전된 전압이 제공되고, 타 입력이 저항과 연결되어 상기 저항을 통하여 상기 충전 트랜지스터에 충전된 전압이 제공되는 연산 증폭기와,
    상기 에미션 신호로 제어되어 상기 연산 증폭기의 출력을 접지와 차단하는 에미션 트랜지스터와,
    상기 연산 증폭기의 출력으로 제어되어 상기 픽셀에 상기 휘도 제어 신호를 제공하는 연결 트랜지스터를 포함하는 다중 화소 패키지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 다중 화소 패키지는
    상기 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호가 한 프레임 내에서 중첩되지 않고 균일한 시간으로 제공되는 다중 화소 패키지.
  8. 제1항의 다중 화소 패키지가 어레이로 배치된 다중 화소 패키지 어레이로서,
    상기 다중 화소 패키지 어레이의 동일한 로우(row)에 연결된 다중 화소 패키지에는 동일한 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호가 제공되고,
    상기 다중 화소 패키지 어레이의 동일한 컬럼(row)에 연결된 다중 화소 패키지에는 동일한 데이터 신호가 제공되는 다중 화소 패키지 어레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다중 화소 패키지 어레이는,
    n 번째 로우(row)가 표시할 이미지에 대한 프로그램 후, 상기 n 번째 로우(row) 에미션을 수행하되,
    상기 n 번째 로우 에미션과 n+1 번째 로우의 프로그램은 동시에 시작되는 다중 화소 패키지 어레이.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다중 화소 패키지 어레이는
    상기 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호가 한 프레임 내에서 중첩되지 않고 균일한 시간으로 제공되는 다중 화소 패키지 어레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 R 제어 신호, G 제어 신호 및 B 제어 신호는 상기 다중 화소 패키지 어레이를 육안으로 관찰하여 상기 R, G 및 B LED가 풀 컬러 이미지를 표시하는 것으로 인식될 정도의 주파수로 교번하여 제공되는 다중 화소 패키지 어레이.
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