KR102651999B1 - 다이오드 어레이를 작동시키기 위한 어레인지먼트 및 방법 - Google Patents

다이오드 어레이를 작동시키기 위한 어레인지먼트 및 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 LED(D)를 포함하는 다이오드 어레이(diode array)(10)를 작동시키기 위한 어레인지먼트(1)가 제안된다. 각각의 LED(D)에는 각각 하나의 센서 소자(sensor element)(F)가 할당되어 있고, 상기 센서 소자는 개별적인 LED(D)의 광속(luminous flux)을 나타내는 특성값을 검출하도록 설계되어 있다. 상기 어레인지먼트는, 개별적인 LED(D)를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 제공하기 위한 각각 하나의 공급 입력부(supply input)(E) 및 입력측에서 개별적인 공급 입력부(E) 및 개별적인 센서 소자(F)와 결합하고 출력측에서 개별적인 LED(D)와 결합하며, 개별적인 LED(D)를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 상응하는 특성값에 따라 제어하도록 설계되어 있는 각각 하나의 제어 유닛(control unit)(S)을 포함한다. 더 나아가 다이오드 어레이(10)를 작동시키기 위한 방법이 제안된다.

Description

다이오드 어레이를 작동시키기 위한 어레인지먼트 및 방법
본 발명은 다이오드 어레이(diode array)를 작동시키기 위한 어레인지먼트 및 방법에 관한 것이다.
본 특허 출원서는 독일 특허 출원서 102019125364.0의 우선권을 청구하며, 그에 따라 상기 출원서의 공개 내용은 인용의 방식으로 본 출원서에 수용된다.
다이오드 어레이에서는 단일 이미지 소자(image element)(“픽셀(pixel)”)에 전력을 공급하는 것이 문제가 된다. 이와 같은 방식으로 다이오드 어레이의 발광 이미지(luminous image)는 무엇보다 결정적으로, 이미지 소자들을 각각 형성하는 단일 발광 다이오드들(LEDs)이 상응하는 드라이버(driver)-전류원에 의해 얼마나 균일하게 전력을 공급 받는지(소위 “매칭(matching)”)에 의존한다. 이와 같은 이유에서 대부분, 전류 기준(current reference)에 의해 작동하는 고정밀한, 특히 조절된 전류원들이 이용된다. 조절된 전류원들은, 예를 들어 피드백(feedback)에 기인하는 상승한 출력 저항을 갖고, 이와 같은 방식으로 거의 부하에 의존하지 않는 일정한 전류를 제공한다.
그러나 예를 들어 픽셀 셀들(pixel cells) 및 LED 자체의 전류원의 미스매치(mismatch)에 의해, 그리고 LED들 사이의 온도차에 의해 발생하는 광학적 출력 전력의 편차는 실시된 조절에 의해 보상될 수 없다. 드라이버가 거의 완벽한 정확성을 갖는 경우에도, 바로 이러한 편차가 다이오드 어레이에서 결정적으로 불균일한 발광 이미지를 제공할 수 있다.
본 발명의 기초가 되는 과제는, 전술된 미스매치를 저지하고, 다이오드 어레이의 균일한 발광 이미지를 제공하는 어레인지먼트 및 대응하는 방법을 제시하는 것이다.
상기 과제는 독립 특허 청구항들에 의해 해결된다. 바람직한 설계예들은 종속 청구항들에 특징화되어 있다.
제1 양상에 따르면, 본 발명은 복수의 LED를 포함하는 다이오드 어레이를 작동시키기 위한 어레인지먼트에 관한 것이다.
다이오드 어레이로는 예를 들어 측면으로 나란히 배치된 LED들의 복합체가 고려된다. LED들은 다이오드 어레이의 행과 열을 따라서 특히 매트릭스(matrix) 형태로 배치되어 있다. 이 경우, 다이오드 어레이의 각각 하나의 이미지 소자는 각각 하나의 또는 복수의 LED에 의해 형성될 수 있다. 이와 같은 맥락에서 LED들은 μLED들로도 지칭될 수 있다.
하나의 실시 변형예에서 다이오드 어레이의 LED들로는 오로지 하나의 색상의 LED들, 특히 청색 LED들이 고려된다. 대안적인 하나의 실시 변형예에서 다이오드 어레이는 서로 다른 색상들의 LED들을 포함한다. 특히 모노리스(monolith)의 적색, 녹색 및 청색 LED가 각각 픽셀 정밀 변환에 의해 다이오드 어레이의 개별적인 이미지 소자를 형성할 수 있다.
LED들은 다이오드 어레이 내에서 특히, 상기 LED들의 개별적인 주 방사 방향이 서로에 대해 실질적으로 평행하게 일치하고 상기 다이오드 어레이의 주 방사 방향과도 실질적으로 평행하게 일치하도록, 정렬되어 배치되어 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 각각의 LED에는 각각 하나의 센서 소자(sensor element)가 할당되어 있고, 상기 센서 소자는 개별적인 LED의 광속(luminous flux)을 나타내는 특성값을 검출하도록 설계되어 있다.
이 경우, 센서 소자로서 특히 다이오드들이 고려되는데, 예를 들어 포토다이오드들(photodiodes) 또는 센서로서 작동하는 LED들이 고려된다. 이 경우에 특성값으로는, 입사 광속에 의존하는, 다이오드로서 형성된 센서 소자의 상응하는 출력 전류가 고려된다.
개별적인 센서 소자는 LED의 광학 경로 내에 배치되어 있다. 바람직하게 개별적인 센서 소자는 상응하게 할당된 LED를 기준으로 공간적으로 바로 근처에 배치되어 있는데, 예를 들어 10 ㎛ 내지(경계 포함) 15 ㎛, 바람직하게 40 ㎛의 간격을 두고 배치되어 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 어레인지먼트는 LED당 각각 개별적인 LED를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 제공하기 위한 공급 입력부(supply input)를 포함한다.
예시적으로 공급 입력부는 전류 기준과 결합한다. 특히 공급 입력부를 통해 소정의 전류가 제공될 수 있는데, 상기 전류는 LED의 소정의 광 출력에 대응한다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 어레인지먼트는 LED당 각각 하나의 제어 유닛(control unit)을 포함한다. 개별적인 제어 유닛은 입력측에서 개별적인 공급 입력부 및 개별적인 센서 소자와 결합하고 출력측에서 개별적인 LED와 결합한다. 개별적인 제어 유닛은 개별적인 LED를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 상응하는 특성값에 따라 제어하도록 설계되어 있다.
특히 개별적인 제어 유닛은 개별적인 LED들 중 하나의 LED에 실제로 제공된 작동 전류를 개별적인 센서 소자를 통한 광학 피드백에 의해 조정하도록 설계되어 있다.
개별적인 제어 유닛은 이와 같은 맥락에서 드라이버로도 지칭될 수 있다. 예시적으로 어레인지먼트의 복수의 제어 유닛이 하나의 복합체 내에 통합 회로(“integrated circuit”, IC)로서 배치되어 있다. 특히 어레인지먼트의 모든 제어 유닛들은 드라이버-IC로서 형성될 수 있다.
개별적인 제어 유닛은 개별적인 LED와 전기적으로 그리고 기계적으로 결합할 수 있다. 특히 다이오드 어레이는 드라이버-IC 상에 배치될 수 있다. 드라이버-IC는 이와 같은 맥락에서 캐리어(carrier)로서 기능할 수 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 다이오드 어레이를 작동시키기 위한 어레인지먼트는 복수의 LED를 포함하고, 이때 각각의 LED에 각각 하나의 센서 소자가 할당되어 있다. 개별적인 센서 소자는 개별적인 LED의 광속을 나타내는 특성값을 검출하도록 설계되어 있다. 더 나아가 어레인지먼트는 개별적인 LED를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 제공하기 위한 각각 하나의 공급 입력부를 포함한다. 또한, 어레인지먼트는, 입력측에서 개별적인 공급 입력부 및 개별적인 센서 소자와 결합하고 출력측에서 개별적인 LED와 결합하며, 개별적인 LED를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 상응하는 특성값에 따라 제어하도록 설계되어 있는 각각 하나의 제어 유닛을 포함한다.
광학 피드백에 의해 다이오드 어레이의 모든 LED들이 바람직한 방식으로 동일한 광 출력으로 조절될 수 있다. 이와 같은 방식으로 바람직하게 LED들의 미스매치가 저지될 수 있고, 다이오드 어레이의 발광 이미지가 실질적으로 더 균일하게 구현될 수 있다.
특히 이와 같은 맥락에서, PWM 엔진들(PWM engines)에 의해 개별적인 LED들의 휘도를 제어하는 조절된 전류원들이 생략될 수 있다. LED들의 미스매치 및 국부적인 온도차들을 보상하기 위해, 휘도값들의 온도 및 픽셀에 따른 복잡한 보정(calibration)이 단지 선택적이다.
다른 말로 하면, 전기적 도메인(domain)으로부터 광학적 도메인으로 드라이버 피드백의 변위가 이루어진다. 다시 말해 드라이버 전류는 작동할 LED의 실제로 방출된 광 출력에 따라 조절된다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 개별적인 센서 소자는 상응하는 특성값에 따라 출력 전류를 제공하도록 설계되어 있다.
개별적인 제어 유닛은 드레인 전극(drain electrode), 제어 전극 및 소스 전극(source electrode)을 구비한 출력 트랜지스터(output transistor)를 포함한다. 또한, 개별적인 제어 유닛은 입력 전극 및 출력 전극을 구비한 조절 유닛(regulating unit)을 포함한다.
출력 트랜지스터는 소스 전극을 통해 개별적인 공급 입력부와 결합한다. 또한, 출력 트랜지스터는 제어 전극을 통해 조절 유닛의 출력 전극과 결합한다. 더 나아가 출력 트랜지스터는 드레인 전극을 통해 개별적인 LED와 결합한다.
조절 유닛은 개별적인 센서 소자의 출력 전류를 수용하기 위해 입력 전극을 통해 상기 개별적인 센서 소자와 결합한다. 또한, 조절 유닛은 출력 전극을 통해 출력 트랜지스터의 제어 전극과 결합한다. 조절 유닛은 개별적인 센서 소자의 출력 전류를 기준 전류와 비교하고 비교에 따라 출력 트랜지스터를 스위치(switch) 하도록 설계되어 있다.
센서 소자가 다이오드인 경우, 출력 전류는 광전류에 상응한다.
출력 트랜지스터는 특히 LED의 작동 전류를 조절하도록 설계되어 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 “스위치”는 예를 들어 “제어”, “구동 제어”, “조절” 또는 “설정”을 의미한다. 조절 유닛은 개별적인 센서 소자의 출력 전류를 기준 전류와 비교하고 비교에 따라 출력 트랜지스터를 설정하도록 설계되어 있다. 이 경우, 출력 트랜지스터의 제어된 구간의 저항값이 설정된다. 이 경우, 제어된 구간은 조절 유닛에 의해 완전 전도하도록, 또는 차단되도록 설정되거나, 또는 완전 전도와 차단 사이의 저항값들로 설정될 수 있다. 조절 유닛은 출력 트랜지스터를 통해 흐르는 작동 전류의 크기를 서로 다른 값들(두 개 이상의 값)로 설정할 수 있다. 대안적으로 “스위치”는 “스위치 온(switch on) 또는 스위치 오프(switch off)”를 의미할 수 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 조절 유닛은 전류 미러 회로(current mirror circuit), 제1 저항, 제2 저항, 기준 전류원 및 연산 증폭기(operational amplifier)를 포함한다. 연산 증폭기는 제1 조절 입력부, 제2 조절 입력부 및 조절 유닛의 출력 전극을 포함한다.
전류 미러 회로는 입력측에서 개별적인 센서 소자와 결합한다. 또한, 전류 미러 회로는 개별적인 센서 소자의 출력 전류를 증폭하도록 설계되어 있다. 더 나아가 전류 미러 회로는 출력측에서 제1 저항 및 제1 조절 입력부와 결합한다.
기준 전류원은 출력측에서 제2 저항 및 제2 조절 입력부와 결합한다.
전류 미러 회로는 특히 하나 또는 복수의 전류 미러를 포함한다. 전류 미러 회로에 의해 증폭된 출력 전류는 특히 제1 저항에 인가됨으로써, 결과적으로 연산 증폭기에 공급되는 전압이 상기 제1 저항을 통해 강하한다.
기준 전류원에 의해 제공된 기준 전류는 특히 제2 저항에 인가됨으로써, 결과적으로 연산 증폭기에 공급되는 전압이 상기 제2 저항을 통해 강하한다.
연산 증폭기는 특히, 공급된 두 개의 전압에 따라 출력 트랜지스터를 제어하도록 설계되어 있음으로써, 결과적으로 LED의 작동 전류가 조절될 수 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 어레인지먼트는 다이오드 어레이의 의도한 작동 시 LED들을 연속적으로 발광하도록 작동시키기 위해 설계되어 있다. 작동은 각각의 LED가 교대로 발광하는 제1 작동 상태 및 발광하지 않는 제2 작동 상태로 스위치 될 수 있는 방식으로 이루어진다. 제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED에는 제2 작동 상태에 있는 각각 하나의 이웃한 LED가 센서 소자로서 할당되어 있다.
다른 말로 하면, 다이오드 어레이의 각각의 LED는 연속적으로 발광하도록 작동하고(“스위치 온”), 그동안 각각의 다른 LED들에는 작동 전류가 공급되지 않는데(“스위치 오프”), 이때 스위치 오프 된 이웃한 LED는 스위치 온 된 LED에 대해 센서 소자로서 기능한다. 단일 LED들은 특히 펄스 폭 변조되어(pulse width modulated, PWM) 작동한다.
바람직한 방식으로 상기 유형의 구성에 의해 광학 피드백에 의한 드라이버-IC의 트랜지스터들의 간섭이 방지될 수 있다. 동시에 상기 유형의 어레인지먼트는 비교적 적은 구조적 조치들에 의해 비용 저렴하게 구현될 수 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED에는 제2 작동 상태에 있는 동일한 색상의 각각 하나의 이웃한 LED가 센서 소자로서 할당되어 있다. 바람직한 방식으로 동일한 색상의 LED들에 의해 특히 효율적인 광학 피드백 및 그에 따라 LED들의 작동 전류의 정밀한 조절이 달성될 수 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 어레인지먼트는 제1 스위치, 제2 스위치 및 버퍼 커패시터(buffer capacitor)를 포함한다.
제1 스위치는 개별적인 LED의 제1 작동 상태에서 개별적인 센서 소자를 조절 유닛의 입력 전극과 결합하도록 제어 가능하게 설계되어 있다. 또한, 제1 스위치는 개별적인 LED의 제2 작동 상태에서 개별적인 센서 소자를 조절 유닛의 입력 전극으로부터 분리하도록 제어 가능하게 설계되어 있다.
제2 스위치는 개별적인 LED의 제1 작동 상태에서 출력 트랜지스터를 조절 유닛의 출력 전극과 결합하도록 제어 가능하게 설계되어 있다. 또한, 제2 스위치는 개별적인 LED의 제2 작동 상태에서 출력 트랜지스터를 조절 유닛의 출력 전극으로부터 분리하도록 제어 가능하게 설계되어 있다.
버퍼 커패시터는 하나의 전극을 통해 출력 트랜지스터의 소스 전극과 결합하고 또 다른 하나의 전극을 통해 출력 트랜지스터의 제어 전극과 결합한다. 또한, 버퍼 커패시터는, 개별적인 LED의 제1 작동 상태에서 소스 전극과 제어 전극 사이에 인가되는 전압을 개별적인 LED의 제2 작동 상태 동안 유지하도록 설계되어 있다.
바람직한 방식으로 센서 소자는 이와 같이 직접 발광하는 제1 작동 상태로 전환할 수 있다. 이 경우, 버퍼 커패시터에 의해, 연산 증폭기의 출력 전극 또는 출력 트랜지스터의 제어 전극에 인가되는 전압 형태의, 광학 피드백에 의해 결정된 LED에 대한 보정이 스위치에 의한 분리 이후에도 이용될 수 있도록 보장될 수 있다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 개별적인 LED에 각각 하나의 포토다이오드가 센서 소자로서 할당되어 있다.
특히 이 경우, LED의 광학 경로 내에 배치되어 있는, LED당 각각 하나의 전용 포토다이오드가 고려된다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 어레인지먼트는 미러층(mirror layer)을 포함한다. 미러층은, 의도한 작동 시 다이오드 어레이의 발광측을 등지는 다이오드 어레이의 측면을 따라서 뻗는다.
개별적인 센서 소자는 다이오드 어레이를 등지는 미러층의 측면에 배치되어 있다.
미러층은 각각 하나의 개구를 포함한다. 개구는, 예를 들어 IC 내부의 픽셀 셀 내부에서 개별적인 LED 및 상응하는 센서 소자에 할당되어 있다. 개구는 다이오드 어레이를 향해 있는 미러층의 측면으로부터 개별적인 센서 소자를 향해 있는 미러층의 측면까지 미러층을 통해 완전히 뻗는다.
미러층은 후면 미러로도 지칭될 수 있다. 개구로서 예를 들어 슬롯(slot)이 고려된다.
바람직한 방식으로 이와 같이, 전술된 광학 피드백 및 조절을 허용하는 LED와 센서 소자 사이의 광학 경로를 포함하는 콤팩트(compact)한 부품이 구현된다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 어레인지먼트는 하나 또는 복수의 금속층을 포함한다.
하나 또는 복수의 금속층은 다이오드 어레이를 등지는 미러층의 측면에 배치되어 있다.
제어 유닛은 다이오드 어레이를 등지는 하나 또는 복수의 금속층의 측면에 배치되어 있다.
바람직한 방식으로 이와 같이 드라이버-IC의 활성 부분이 간섭들로부터 보호될 수 있다. 이 경우, 금속층들은 특히, 개구와 센서 소자 사이의 광학 경로가 차단되지 않도록 형성되어 있다. 이를 위해, 예를 들어 금속층들도 마찬가지로 개구들 또는 리세스들(recesses)을 포함한다.
제1 양상에 따른 하나의 설계예에서 LED들은 청색 광을 방출하도록 형성되어 있다. 바람직한 방식으로 청색 광에 대해 실리콘(silicon)의 감도가 상대적으로 낮음으로써, 결과적으로 드라이버-IC의 트랜지스터들 등은 광학 피드백에 의해 전반적으로 간섭을 받지 않는다.
제2 양상에 따르면, 본 발명은 제1 양상에 따른 어레인지먼트를 구비한 다이오드 어레이를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
각각의 LED가 교대로 발광하는 제1 작동 상태 및 발광하지 않는 제2 작동 상태에 있도록, LED들은 연속적으로 발광하도록 작동한다.
제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED를 작동시키기 위한 소정의 전류는 개별적인 공급 입력부를 통해 제공된다.
제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED의 광속을 나타내는 특성값은 센서 소자에 의해 검출되고 제어 유닛에 전달된다.
개별적인 LED의 광속이 소정의 기준 광속에 가까워지도록, 개별적인 LED에 실제로 공급된 작동 전류는 제어 유닛에 의해 특성값에 따라 조정된다.
제2 양상에 따른 하나의 설계예에서 각각의 LED에 동일한 기준 광속이 할당되어 있다. 이를 위해, 특히 개별적인 기준 전류원에 의해 제공된 기준 전류가 각각의 LED에 대해 동일하게 선택될 수 있다. 바람직한 방식으로 이와 같이 다이오드 어레이의 균일한 발광 이미지가 제공된다.
본 발명의 실시예들은 다음에서 개략적인 도면들에 의해 더 상세하게 설명되어 있다.
도 1은 예시적인 하나의 다이오드 어레이를 보여주고;
도 2 내지 도 5는 다이오드 어레이의 LED를 작동시키기 위한 회로의 제1 실시예를 보여주며;
도 6은 도 2 내지 도 5에 따른 회로를 구비한 다이오드 어레이의 일부를 단면도로 보여주고;
도 7은 다이오드 어레이의 LED를 작동시키기 위한 회로의 제2 실시예를 보여준다.
동일한 구성 또는 기능의 소자들에는 모든 도면들에서 동일한 도면 부호들이 제공되어 있다.
도 1은 매트릭스 형태로 n개의 열과 m개의 행으로 배치되어 있는 복수의 이미지 소자(5a, 5b)를 구비한 다이오드 어레이(10)를 보여준다. 상기 이미지 소자들(5a, 5b)은 각각 하나 또는 복수의 발광 다이오드(LED)(D)에 의해 형성된다.
단일 이미지 소자들(5a, 5b) 또는 LED들(D)의 전력 공급은 통상적으로 전류 기준에 의해 이루어진다. 이를 위해, 다이오드 어레이(10)에 기준 전류원(20)이 할당될 수 있고, 상기 기준 전류원은 상기 다이오드 어레이(10)의 각각의 이미지 소자(5a, 5b)에 대해 출력 라인(output line)(8)을 포함한다. 이 경우, 각각의 LED(D)에는 전류 기준에 의해 작동하는 드라이버(T)가 할당되어 있다. 상기 LED들(D) 또는 상기 다이오드 어레이(10)의 구동 제어는 상기 드라이버(T)에 의해 이루어진다. 상기 드라이버의 전류들은 고정밀하게 조절될 수 있지만, 이와 같은 조절은 상기 LED들(D)의 작동 전류에만 작용하고, 상기 LED들(D) 서로의 미스매치에는 작용하지 않고, 단일 LED들(D) 사이의 국부적인 온도차들을 고려하지 않는다.
그러나 특히 온도차들에 의해서 상기 다이오드 어레이(10)의 불균일한 발광 이미지가 생성될 수 있는데, 상기 불균일한 발광 이미지는 상기 드라이버(T)의 복잡한 조절 및 고정밀한 작동에 의해서도 해결되지 않는다.
도 2 내지 도 5에 의해 다이오드 어레이(10)를 작동시키기 위한 어레인지먼트(1)의 제1 실시예가 기술되는데, 상기 제1 실시예에 의해 상기 다이오드 어레이(10)의 균일한 발광 이미지가 제공될 수 있다. 이 경우, 개관의 명료함을 위해, 상기 다이오드 어레이(10)의 단 하나의 LED(D)를 위한 단 하나의 회로만이 상기 어레인지먼트(1)의 컷아웃(cutout)으로서 도시되어 있다.
이 경우, 각각의 LED(D)에는 도시된 것처럼, 각각 하나의 센서 소자(F)가 할당되어 있고, 상기 센서 소자는 개별적인 LED(D)의 광속을 나타내는 특성값을 검출하도록 설계되어 있다. 제1 실시예에 따르면, 센서 소자(F)로 포토다이오드가 고려되고, 상기 포토다이오드는 개별적인 LED(D)와 경로(R)를 통해 광학적으로 결합한다(광학 피드백). 이와 같은 경우에 상기 특성값은 광속에 의해 야기된 광전류에 상응한다.
더 나아가 각각의 LED(D)에는 각각 하나의 공급 입력부(E) 및 각각 하나의 제어 유닛(S)이 할당되어 있다. 개별적인 제어 유닛(S)은 입력측에서 개별적인 공급 입력부(E) 및 개별적인 센서 소자(F)와 연결되어 있다. 개별적인 제어 유닛(S)은 출력측에서 개별적인 LED(D)와 연결되어 있고 상기 개별적인 LED(D)의 작동 전류를 광전류에 따라 제어한다.
개별적인 제어 유닛(S)은 광전류를 검출하고 그에 상응하게 개별적인 LED(D)의 작동 전류를 조정한다. 도 3에 의해 도시된 것처럼, 개별적인 LED(D)에는 이를 위해 조절 유닛(K)이 할당되어 있고, 상기 조절 유닛은 조절 입력부(iin)에서 광전류를 수용한다. 또한, 개별적인 LED(D) 앞에는 출력 트랜지스터(TA)가 접속되어 있는데, 상기 출력 트랜지스터는 상기 개별적인 LED(D)를 위한 작동 전류를 자체 드레인 전극(TA_d)을 통해 제공하도록 자체 제어 전극(TA_g) 및 조절 출력부(vout)를 통해 조절될 수 있다.
이 경우, 센서 소자(F)의 광전류는 우선 전류 미러 회로(V)(PMOS 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4)을 구비한 도 5의 회로도 참조) 등을 통해 증폭될 수 있고 제1 저항(R1)에 의해, 연산 증폭기(O)의 제1 조절 입력부(vin_p)에 인가되는 전압으로 변환될 수 있다. 상기 연산 증폭기(O)는 이와 같은 전압을 상기 연산 증폭기(O)의 제2 조절 입력부(vin_n)에 공급된 기준 전압과 비교한다. 상기 기준 전압은, 기준 전류원(I)의 기준 전류가 인가되는 기준 분기(reference branch)에 있는 제2 저항(R2)을 통해 강하한다. 상기 연산 증폭기(O)는 두 가지 전압이 동일하도록 출력 트랜지스터(TA)를 조절한다. 이 경우, 기준 전류는, 전류 미러 비율 및 광전류에 대한 LED(D)의 작동 전류의 비율에 상응하게 의도한 작동 전류가 LED(D)를 통해 흐르도록 선택된다. 야기된 광전류에 대한 LED(D)의 광 강도의 광학 피드백(R)을 통해 이와 같은 방식으로 네거티브 피드백(negative feedback)이 발생한다. 더 효율적인 LED의 경우, 동일한 작동 전류가 더 높은 광전류를 야기하기 때문에, 어레인지먼트는 LED(D)를 통해 흐르는 작동 전류를 다시 감소시킬 것이다. 이와 같은 방식으로 이웃한 LED들(D) 사이의 미스매치는 중요하지 않고, 오히려 센서 소자들(F)의 매칭만이 중요한데, 이는 일반적으로 현저히 더 낫다. 계속해서 이와 같은 원리는, 일정하게 조절된 전류원들에서 볼 수 있는, 서로 다른 온도들에서 두 개의 LED(D)의 휘도 변경을 저지한다.
광전류에 대한 LED(D)의 작동 전류의 커플링 팩터(coupling factor)의 변경 시 시뮬레이션(simulation)에서 작동 전류의 선형 변경이 야기된다. 이 경우, 더 높은 커플링 팩터는 시뮬레이션에서 더 효율적인 LED에 상응하며, 상기 더 효율적인 LED는 동일한 전류에서 더 밝게 발광하는데, 그 이유는 포토다이오드가 LED(D)의 동일한 작동 전류에서 더 많은 전류를 발생하기 때문이다. 다시 말해 작동 전류는 감소해야 하는데, 회로는 의도적으로 상기 작동 전류를 감소시킨다. 그에 따라, 자체 효율 또는 온도와 관계없이, LED(D)의 광 강도는 일정하게 유지된다.
도 6에 의해 도 2 내지 도 5에 설명된 LED(D)를 위한 어레인지먼트(1)를 구비한 다이오드 어레이(10)의 일부가 단면도로 도시되어 있다.
이 경우, 상기 다이오드 어레이(10)는 실리콘 드라이버-IC(본 도면에서 개략적으로 비아들(vias)(15)을 구비한 기판(16)상의 제어 유닛(S)에 의해 도시됨) 상에 남땜되어 있고 칩(chip)을 형성한다. LED의 후면에는 특히 금속화 형태의 미러층(11)이 위치하는데, 상기 미러층은 LED들(D)의 방출된 광이 반사되고 개별적인 LED(D)의 표면에서 배출되도록 한다(소위 후면 미러). 계속해서 상기 칩은 예시적으로 땜납층(12), 하나 또는 복수의 IC 금속층(13) 및 각각 그 사이에 배치된 IMD(inter-metal dielectric)-층을 포함한다. 예를 들어 작은 슬롯으로서 형성된 상기 미러층(11) 내 개구(11a)는 광의 일부가 실리콘 칩 내부로 침투하도록 한다. 그곳에서 광은 센서 소자(F)로서 포토다이오드 상에 입사한다. 이와 같은 맥락에서 특히 개별적인 LED(D)와 개별적인 센서 소자(F) 사이의 광학 경로를 차단하는 또 다른 층들은 슬롯을 포함하도록 구현되거나, 또는 상기 땜납층(12) 및 금속층들(13)에 의해 개략적으로 제시된 것처럼 이와 같은 영역 내에서 리세스를 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 센서 소자(F)는 이와 같은 방식으로 개별적인 LED(D)의 광 출력을 측정할 수 있음으로써, 결과적으로 LED(D)의 작동 전류는 그에 상응하게 조절될 수 있다. 이 경우, IC의 나머지 활성 부분은 도시된 것처럼, 그 위에 놓인 금속층들(13)에 의해 덮여 있음으로써, 결과적으로 이와 같은 나머지 활성 부분은 영향을 받지 않는다.
이와 같은 방법의 장점은, LED들(D)이 이와 같은 방식으로, 최대한 정밀한 드라이버 전류 대신에 동일한 광 출력에 대해 조절된다는 것이다. 이와 같은 방식으로 상기 LED들(D)의 미스매치가 저지될 수 있고, 상기 다이오드 어레이(10)의 발광 이미지가 훨씬 더 균일하게 구현될 수 있다.
도 7에 의해 다이오드 어레이(10)를 작동시키기 위한 어레인지먼트(1)의 제2 실시예가 기술되는데, 상기 제2 실시예에 의해 상기 다이오드 어레이(10)의 균일한 발광 이미지가 제공될 수 있다. 이 경우에도 개관의 명료함을 위해, 상기 다이오드 어레이(10)의 단 하나의 LED(D)를 위한 단 하나의 회로만이 상기 어레인지먼트(1)의 컷아웃으로서 도시되어 있다.
제1 실시예에서와 같이 전용 포토다이오드를 제공하는 대신에, 본 도면에서는 상기 다이오드 어레이(10)의 작동할 LED(D)를 기준으로 이웃한 LED가 센서 소자(F)로서 이용된다. 다른 말로 하면, LED(D)의 광 출력을 측정하기 위해, 이웃한 LED들 사이의 광 결합이 이용된다.
이를 위해, 우선 직접 발광하지 않는 “측정-”LED가 센서 소자(F)로서 선택되고 “반대” 작동 시 회로의 측정 경로 내로 통합된다. 이를 위해, “측정-”LED의 작동 상태에 따라 이와 같은 “측정-”LED를 차단 방향으로 이웃한 LED(D)의 측정 경로로 스위치 하거나(스위치 S1, S3 폐쇄), 또는 흐름 방향으로 "측정-”LED를 발광하도록 작동시키는(스위치 S1, S3 개방) 제1 스위치(S1, S3)가 제공되어 있다. 이 경우, 발광하도록 작동시키기 위한 “측정-”LED의 회로는 LED(D)의 도시된 변형예에 상응하며; 조합된 도면은 개관상의 이유들로 생략되었다.
더 나아가 제2 스위치(S2)에 의해 연산 증폭기(O)가 제어 전극(TA_g)으로부터 분리될 수도 있다.
다이오드 어레이(10)에서 통상적인 LED들(D)의 PMW-작동에 의해 위에 언급된 스위칭 프로세스들(switching processes)이 다이오드 어레이(10)의 전체 작동 단계(소위 “프레임(frame)”) 내에서 문제없이 가능하다. 나머지 작동 단계, 다시 말해 (조절이 이루어지지 않는) 나머지 프레임을 위해, 출력 트랜지스터(TA)의 게이트 소스 전압(gate-source voltage)이 커패시터(capacitor)에 저장된다. 이를 위해, 상기 출력 트랜지스터(TA)의 제어 전극(TA_g) 및 소스 전극(TA_s)은 버퍼 커패시터(P)의 두 개의 전극(P1, P2) 중 각각 하나의 전극과 연결되어 있다.
다시 말해, 대등한 조절에 도달하기 위해, 전용 포토다이오드 대신에 오로지 상기 스위치들(S1-S3) 및 상기 버퍼 커패시터(P)만이 필요하다.
전술된 실시예들은 특히 LED들, 소위 적층 칩들(stacked chips) 및 μLED들의 적용을 위해 적합하다.
요약하면, 전기적 도메인으로부터 광학적 도메인으로 드라이버 피드백의 변위 및 드라이버 전류의 조절은 작동할 LED의 실제로 방출된 광 출력에 따라, 제1 실시예에 의해 기술된 것처럼, 광의 일부를 실리콘 다이오드 상으로 비추는 작은 후면 슬롯을 통해 이루어질 수 있다. 이에 대해 대안적으로 제1 실시예에 의해 기술된 것처럼, 기생(parasitic) 광 결합의 이용하에 비활성 이웃-LED에 의한 측정도 가능하다.
바람직한 방식으로 제안된 어레인지먼트들에 의해 복잡한, 픽셀 정밀한, 그리고/또는 온도 의존적인 보정 없이도 다이오드 어레이(10)의 균일한 발광 이미지가 달성될 수 있다.
보정 데이터(calibration data)는 통상적으로 광 제품 검사에서 비로소 픽셀 단위로 생성된다. 대형 다이오드 어레이의 경우, 이는 최종 제품에 대해 매우 긴 추가 시간 및 높은 비용을 나타낸다.
또한, 실시간으로(on the fly) PWM 보정을 실시하기 위한 다이오드 어레이(10)의 작동 시 단일 LED들(D)과 관련한 국부적인 온도 측정이 생략될 수 있다.
본 발명은 실시예들을 참조한 설명에 의해 제한되어 있지 않다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각각의 조합을 포함하며, 이는 비록 이와 같은 특징 또는 이와 같은 조합 자체가 명시적으로 특허 청구항들 또는 실시예들에 제시되어 있지 않더라도, 특히 특징들의 각각의 조합이 특허 청구항들 내에 포함된다는 사실을 의미한다.
m 행
n 열
5a, 5b 이미지 소자
8 출력 라인
20 전류 기준
T 드라이버
D LED
vdd 공급 전압
gnd 대지
TA 출력 트랜지스터
TA_s 소스 전극
TA_d 드레인 전극
TA_g 제어 전극
K 조절 유닛
vout 출력 전극
inn 입력 전극
E 공급 입력부
S 제어 유닛
F 센서 소자
R 피드백
V 전류 미러 회로
R1, R2 저항
I 기준 전류원
O 연산 증폭기
vin_p 조절 입력부
vin_n 조절 입력부
v1, v2 공급 입력부
T1-T4 트랜지스터
P 버퍼 커패시터
P1, P2 커패시터 전극
S1-S3 스위치
10 다이오드 어레이
11 미러층
12 땜납층
13 금속층
14 IMD-층
15 비아
16 기판

Claims (11)

  1. 다이오드 어레이(diode array)(10)를 작동시키기 위한 어레인지먼트(1)로서,
    - 복수의 발광 다이오드(LED(D))들을 포함하고, 각각의 LED(D)에는 각각 하나의 센서 소자(sensor element)(F)가 할당되어 있고, 상기 센서 소자는 개별적인 LED(D)의 광속(luminous flux)을 나타내는 특성값을 검출하도록 설계되어 있고,
    - 개별적인 LED(D)를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 제공하기 위한 각각 하나의 공급 입력부(supply input)(E)를 포함하고,
    - 입력측에서 개별적인 공급 입력부(E) 및 개별적인 센서 소자(F)와 결합하고 출력측에서 개별적인 LED(D)와 결합하며, 개별적인 LED(D)를 발광하도록 작동시키기 위한 전류를 상응하는 특성값에 따라 제어하도록 설계되어 있는 각각 하나의 제어 유닛(control unit)(S)을 포함하고,
    - 개별적인 센서 소자(F)는 상응하는 특성값에 따라 출력 전류를 제공하도록 설계되어 있고,
    - 개별적인 제어 유닛(S)은 드레인 전극(drain electrode)(TA_d), 제어 전극(TA_g) 및 소스 전극(source electrode)(TA_s)을 구비한 출력 트랜지스터(output transistor)(TA) 및 입력 전극(iin) 및 출력 전극(vout)을 구비한 조절 유닛(regulating unit)(K)을 포함하며,
    - 상기 출력 트랜지스터(TA)는 상기 소스 전극(TA_s)을 통해 개별적인 공급 입력부(E)와 결합하고, 상기 제어 전극(TA_g)을 통해 상기 조절 유닛(K)의 출력 전극(vout)과 결합하며, 그리고 상기 드레인 전극(TA_d)을 통해 개별적인 LED(D)와 결합하고,
    - 상기 조절 유닛(K)은 출력 전류를 수용하기 위해 상기 입력 전극(iin)을 통해 개별적인 센서 소자(F)와 결합하고, 상기 출력 전극(vout)을 통해 상기 출력 트랜지스터(TA)의 제어 전극(TA_g)과 결합하며, 상기 조절 유닛(K)은 상기 출력 전류를 기준 전류와 비교하고 비교에 따라 상기 출력 트랜지스터(TA)를 스위치(switch) 하도록 설계되어 있고,
    - 각각의 LED(D)가 교대로, 발광하는 제1 작동 상태 및 발광하지 않는 제2 작동 상태에 있도록, 상기 어레인지먼트(1)는 상기 다이오드 어레이(10)의 의도한 작동시 LED(D)들을 연속적으로 발광하도록 작동시키기 위해 설계되어 있고, 그리고 제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED(D)에는 제2 작동 상태에 있는 각각 하나의 이웃한 LED(D)가 센서 소자(F)로서 할당되어 있고,
    - 상기 어레인지먼트(1)는 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 및 버퍼 커패시터(buffer capacitor)(P)를 더 포함하고,
    - 상기 제1 스위치(S1)는 개별적인 LED(D)의 제1 작동 상태에서 개별적인 센서 소자(F)를 조절 유닛(K)의 입력 전극(iin)과 결합하도록, 그리고 개별적인 LED(D)의 제2 작동 상태에서 개별적인 센서 소자(F)를 조절 유닛(K)의 입력 전극(iin)으로부터 분리하도록 제어 가능하게 설계되어 있고,
    - 상기 제2 스위치(S2)는 개별적인 LED(D)의 제1 작동 상태에서 출력 트랜지스터(TA)를 조절 유닛(K)의 출력 전극(vout)과 결합하도록, 그리고 개별적인 LED(D)의 제2 작동 상태에서 출력 트랜지스터(TA)를 조절 유닛(K)의 출력 전극(vout)으로부터 분리하도록 제어 가능하게 설계되어 있으며, 그리고
    - 상기 버퍼 커패시터(P)는 하나의 전극을 통해 상기 출력 트랜지스터(TA)의 소스 전극(TA_s)과 결합하고 또 다른 하나의 전극을 통해 상기 출력 트랜지스터(TA)의 제어 전극(TA_s)과 결합하고, 개별적인 LED(D)의 제1 작동 상태에서 상기 소스 전극(TA_s)과 상기 제어 전극(TA_g) 사이에 인가되는 전압을 개별적인 LED(D)의 제2 작동 상태 동안 유지하도록 설계되어 있는, 어레인지먼트.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 조절 유닛(K)은 전류 미러 회로(current mirror circuit)(V), 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 기준 전류원(I) 및 제1 조절 입력부(vin_p), 제2 조절 입력부(vin_n) 및 상기 출력 전극(vout)을 구비한 연산 증폭기(operational amplifier)(O)를 포함하고,
    - 상기 전류 미러 회로(V)는 입력측에서 개별적인 센서 소자(F)와 결합하고, 상기 출력 전류를 증폭하도록 설계되어 있으며, 출력측에서 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 조절 입력부(vin_p)와 결합하고, 그리고
    - 상기 기준 전류원(I)은 출력측에서 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제2 조절 입력부(vin_n)와 결합하는, 어레인지먼트.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED(D)에는 제2 작동 상태에 있는 동일한 색상의 각각 하나의 이웃한 LED가 센서 소자로서 할당되어 있는, 어레인지먼트.
  4. 제1항에 있어서,
    개별적인 LED(D)에 각각 하나의 포토다이오드(photodiode)가 센서 소자로서 할당되어 있는, 어레인지먼트.
  5. 제4항에 있어서,
    미러층(mirror layer)(11)을 더 포함하고, 상기 미러층은, 의도한 작동시 다이오드 어레이(10)의 발광측을 등지는 다이오드 어레이(10)의 측면을 따라서 뻗고,
    - 개별적인 센서 소자(F)는 상기 다이오드 어레이(10)를 등지는 상기 미러층(11)의 측면에 배치되어 있으며, 그리고
    - 상기 미러층(11)은 각각 하나의 개구(11a)를 포함하고, 상기 개구는 개별적인 LED(D) 및 상응하는 센서 소자(F)에 할당되어 있고, 상기 다이오드 어레이(10)를 향해 있는 상기 미러층(11)의 측면으로부터 개별적인 센서 소자(F)를 향해 있는 상기 미러층(11)의 측면까지 상기 미러층(11)을 통해 완전히 뻗는, 어레인지먼트.
  6. 제5항에 있어서,
    하나 또는 복수의 금속층(12, 13)을 더 포함하고,
    - 상기 하나 또는 복수의 금속층(12, 13)은 상기 다이오드 어레이(10)를 등지는 상기 미러층(11)의 측면에 배치되어 있고, 그리고
    - 개별적인 제어 유닛(S)은 상기 다이오드 어레이(10)를 등지는 상기 하나 또는 복수의 금속층(12, 13)의 측면에 배치되어 있는, 어레인지먼트.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 LED(D)들은 청색 광을 방출하도록 형성되어 있는, 어레인지먼트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 어레인지먼트(1)를 구비한 다이오드 어레이(10)를 작동시키기 위한 방법으로서,
    - 각각의 LED(D)가 교대로 발광하는 제1 작동 상태 및 발광하지 않는 제2 작동 상태에 있도록, LED(D)들은 연속적으로 발광하도록 작동하고,
    - 제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED(D)를 작동시키기 위한 소정의 전류는 공급 입력부(E)를 통해 제공되고,
    - 제1 작동 상태에 있는 개별적인 LED(D)의 광속을 나타내는 특성값은 개별적인 센서 소자(F)에 의해 검출되고 개별적인 제어 유닛(S)에 전달되며, 그리고
    - 개별적인 LED(D)의 광속이 소정의 기준 광속에 가까워지도록, 개별적인 LED(D)에 실제로 공급된 작동 전류는 개별적인 제어 유닛(S)에 의해 특성값에 따라 조정되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 LED(D)에 동일한 기준 광속이 할당되어 있는, 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140253539A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 International Business Machines Corporation Systems and methods for displaying images
CN106782319A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 京东方科技集团股份有限公司 一种像素电路、像素驱动方法、显示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7348946B2 (en) * 2001-12-31 2008-03-25 Intel Corporation Energy sensing light emitting diode display
GB2389951A (en) 2002-06-18 2003-12-24 Cambridge Display Tech Ltd Display driver circuits for active matrix OLED displays
KR20070004742A (ko) 2004-03-24 2007-01-09 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 전계 발광 디스플레이 디바이스
JP4007336B2 (ja) * 2004-04-12 2007-11-14 セイコーエプソン株式会社 画素回路の駆動方法、画素回路、電気光学装置および電子機器
WO2007057822A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting device
KR100968401B1 (ko) * 2008-10-16 2010-07-07 한국과학기술원 디스플레이 구동장치
US8658958B2 (en) * 2009-04-06 2014-02-25 Himax Display, Inc. Light sensing circuit having programmable current source and method thereof
DE102011015408B4 (de) * 2011-03-29 2022-10-06 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Bauelements
DE102016112104A1 (de) * 2016-07-01 2018-01-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Modulares modul
CN106531081B (zh) * 2017-01-23 2019-06-07 武汉华星光电技术有限公司 一种显示模块驱动装置及方法
EP3393206A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-24 Infineon Technologies AG Pixel selection method for a light-source matrix driver

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140253539A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 International Business Machines Corporation Systems and methods for displaying images
CN106782319A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 京东方科技集团股份有限公司 一种像素电路、像素驱动方法、显示装置

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