KR20010080746A - Ｌｅｄ 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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귄놀레 체. 엠. 실베스트레
아드리아누스 셈펠
마르크 테. 욘손
코르넬리스 하. 반베르켈
구이도 플랑거
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 디스플레이 요소가 발광 다이오드를 포함하는 하나 이상의 디스플레이 요소, 및 하나 이상의 디스플레이 요소를 구동시키기 위한 구동 유닛을 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 구동 유닛은, 발광 다이오드의 양단간의 전압을 측정하기 위한 수단과, 상기 측정된 전압에 따라 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함한다.

Description

ＬＥＤ 디스플레이 디바이스{LED DISPLAY DEVICE}
그러한 디스플레이 디바이스는, 예를 들어 국제 특허 출원{PCT/US98/08367(공개 번호 WO 98/48403)}에서 알려져 있다. 상기 특허는, 행렬로 배열되는 복수의 화상 또는 디스플레이 요소를 포함하는 매트릭스 디스플레이를 설명한다. 상기 디스플레이는 열의 데이터 생성기 및 행의 선택 생성기를 병합한다. 동작시, 각 행은, 대응하는 열의 라인을 사용하여 대응하는 픽셀이 활성화되는 행의 라인을 거쳐 순차적으로 활성화된다. 수동 매트릭스 디스플레이에서, 픽셀의 각 행은 순차적으로 하나씩 커지는 반면, 능동 매트릭스 디스플레이에서, 각 픽셀은 메모리를 포함하고, 픽셀의 각 행은 순차적으로 데이터로 로딩(loaded)된다.
디스플레이를 포함하는 전자 디바이스, 예를 들어, 랩탑 컴퓨터, 이동 전화, 등을 광범위하게 나누어 사용하면서, 다양한 디스플레이 기술은 예를 들어 액정 디스플레이(LCD: liquid crystal display) 및 발광 다이오드(LED: light-emitting diode) 디스플레이에 사용되어 왔다. 이러한 2개의 기술 사이의 중요한 차이점은,LED가, LCD와 같은 비방출(non-emissive) 디바이스에 비해 전력에 효과적인 장점을 갖는 방출 디바이스라는 점이다. LCD에서, 디스플레이의 전체 사용 기간 동안 일반적으로 턴 온(turned on)되어, 오프-상태(off-state)에 있는 픽셀에 대해서조차 전력이 손실되는 형광 백라이트(fluorescent backlight)가 제공된다. 이와 반대로, 매트릭스 LED 디스플레이는 활성화되는 그러한 픽셀만을 켜지게 하고, 이에 따라, 오프-상태에 있는 픽셀에 대해서 어떠한 전력도 손실되지 않는다. 따라서, LED 픽셀 구조를 사용하는 디스플레이는 전력 소비를 감소시킬 수 있는데, 이것은, 특히 전원과 같은 배터리에 의존하는 휴대용 전자 디바이스에 사용하는데 유리하다.
그러나, LED 픽셀 구조를 사용하는 디스플레이가 전력 소비를 감소시킬 수 있을지라도, 그러한 픽셀 구조는 세기 면에서 비균일성(non-uniformity)을 나타낼 수 있는데, 상기 비균일성은 많은 원인에 기인하며, 그 원인 중 2가지 원인, 즉 제조로 인한 구동 트랜지스터의 임계 전압 변동(drift) 및 트랜지스터의 비균일성은 WO 98/48403에서 알려져 있다. 픽셀 구조의 "구동 트랜지스터"에서의 전류의 비균일성 및 임계 전압 변동을 감소시키는 LED 픽셀 구조에 전류 소스를 병합시킴으로써, 세기 면에서의 상기 비균일성은 또한 감소된다.
그러나, 다른 현상은 세기 면에서의 비균일성을 발생시킬 수 있다. 특히, 디스플레이에 포함되는 LED는, LED를 사용할 동안 디스플레이될 정보에 따라 상이한 전류를 수용한다. 이것은 허용할 수 없는 레벨이 되는 디스플레이의 비균일한(non-homogeneous) 번-인(burn-in)을 초래하는데, 여기서 광 출력의 변화, 주로 감소는 대략 2 내지 3%를 초과한다.
본 발명은, 적어도 하나의 디스플레이 요소가 발광(light-emitting) 다이오드를 포함하는 하나 이상의 디스플레이 요소와, 하나 이상의 디스플레이 요소를 구동하기 위한 구동 유닛을 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전계 발광 디스플레이 디바이스의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 등가 회로도.
도 3 내지 도 5는 도 1 및 도 2에 따른 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 구동 신호의 예를 도시한 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 LED 픽셀의 전기적 구성을 도시한 도면.
일반적으로, 발광 다이오드의 광 출력에 대한 효과적인 제어를 얻는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 목적은, 불충분한 제어 및/또는 광 출력의 변화의 결점이 제거되거나, 적어도 실질적으로 감소되는 전술한 유형의 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.
이 때문에, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는, 구동 유닛이 발광 다이오드 양단간의 전압을 측정하기 위한 수단과, 그 측정된 전압에 따라 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 디스플레이 디바이스가 그 측정된 전압으로부터 광 출력 변화를 결정하기 위한 수단을 포함하고, 및/또는 디스플레이 디바이스가 그 측정된 값, 또는 상기 값으로부터 유도된 값을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것이 바람직하다.
LED의 광 출력(일반적으로 Cd/m2로 표현되는)은 전류와 거의 비례하고, 시간 함수인 효율과 전류의 곱으로 한정된다. 일정한 전류에서의 동작 동안, 전압 증가는 광 출력의 감소와 함께 측정되었다. 이러한 전압 증가 및 광 출력 감소가 상관(correlated)된다는 것을 알게 되었다. 전압을 측정한 후에, 즉, 전압 증가와 광 출력의 감소 사이의 관계에 대한 분석식(analytical expression), 또는 시간상에서(in time) 샘플링되는 소위 룩업 테이블(LUT: Look-Up-Table)은, 예를 들어 아직까지 사용되지 않은 LED에 관해 (실질적으로) 일정한 광 출력을 유지시키기 위해 특정 LED에 주입될 추가 전하를 결정하는데 사용될 수 있다. 그 후에, 펄스 시퀀스동안 주입되는 전하의 총계는 광 출력 저하(degradation)를 보상하도록 변경된다.
본 발명이, 광의 특정한 양을 시종일관 방출해야 하는, 교정된 광 소스 및 경고등과 같은 단일 발광 다이오드로 장착된 디바이스에 확실히 유용할 수 있을지라도, 세그먼트(segments) 또는 픽셀과 같은 복수의 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 디바이스에 특히 유용하다. 그러한 LED 디스플레이에서, 본 발명은, 구동 신호(전류인 것이 바람직함) 및 하나 이상의 LED, 바람직하게는 모든 LED의 광 출력을, 예를 들어 아직까지 사용되지 않은 LED의 미리 결정된 레벨로 조정함으로써 디스플레이의 비균일한 번-인에 대한 영향을 감소시키거나 제거한다. 본 발명의 장점은 소위 유기 및 중합체 LED에서 특히 현저한데, 그 이유는, 비균일한 번-인이 지금까지 소위 유기 및 중합체 LED의 실질적인 사용에 대해 절박한 어려움이었기 때문이다.
디스플레이 응용에서, 다이오드는 행렬 매트릭스에 배열되고, 디스플레이 디바이스는 열의 구동기(때때로 또한 '데이터 생성기'로 언급됨) 및 행의 구동기(때때로 또한 '선택 생성기'로 언급됨)를 더 포함한다. 상기 메모리가, 전체 행 또는 열의 측정된 값, 또는 전체 디스플레이의 측정된 값을 저장할만큼 충분히 큰 것이 바람직하다.
발광 다이오드에 대한 구동 신호는 진폭 변조(AM: amplitude modulation) 및/또는 펄스 폭 변조(PWM: pulse width modulation)를 통해 조정되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 AM 및 PWM은, 예컨대 디스플레이 요소의 그레이(grey) 또는 밝기(brightness)의 세이드(shades)를 제어하도록 일반적으로 이미 사용된 AM 및PWM에 추가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는, 발광 다이오드의 임계 전압을 측정하는 수단과, 그 측정된 임계 전압에 따라 상기 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. LED의 특성 중 하나는, 발광 다이오드의 양단간의 전압이 임계 전압보다 더 높을 때, 광 방출이 시작하는 것이다. 번-인으로 인해 이러한 임계 전압의 증가, 및 광 방출의 감소가 상관된다는 것을 알게 된다. 임계 전압을 측정한 후에, 즉, 임계 전압의 증가와 광 출력의 감소 사이의 관계에 대한 분석식, 또는 시간상에서 샘플링되는 LUT는, 예를 들어 아직까지 사용되지 않은 LED에 관해 (실질적으로) 일정한 광 출력을 유지시키기 위해 특정 LED에 주입될 추가 전하를 결정하는데 사용될 수 있다. 그 후에, 펄스 시퀀스 동안 주입되는 전하의 총계는 광 출력 저하를 보상하도록 변경된다. 임계 전압은, LED가 스위치 온(switched on)될 때 예를 들어 LED를 통하는 전류를 감시함으로써 결정될 수 있다. LED를 통하는 전류는, LED의 양단간의 전압이 임계 전압보다 더 크게 될 때 급격한 증가를 보여준다. 대안적으로, 광 방출의 개시(onset)는 감시될 수 있다.
행 및 열의 저항성 로드(resistive load)는 전압 강하를 야기하며, 전압 강하는, 방출하는 픽셀의 양단간의 전압 값을 정확히 측정하고자 한다면 고려되어야만 한다는 것을 주의해야 한다. 약간 예기치 못한 상황이 픽셀에서 발생할 때, 예컨대, 픽셀 결함 즉, 소위 블랙 스폿(black spot)의 증가시 과도한 보상을 피하기 위해, 필요한 경우 보상이 디스에이블(disabled)될 수 있도록, 보정 인자를 시간에대해 적분하고, 그 평균값을 감시하는 것이 바람직하다.
디스플레이 디바이스의 수명을 연장시키기 위해, 상기 디스플레이 디바이스의 수명 동안 디스플레이의 밝기를 점차 어둡게 할 수 있다. 예를 들어, 일단 (평균) AM/PWM 보정이 특정한 한계에 도달하면, 디스플레이가 어두워지는 상태는, 다음 번 디스플레이가 사용될 때(또는 스크린세이버가 턴 오프된 이후에) 구현될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 광 출력의 온도 의존성은, 온도 센서를 사용하고, 온도에 의존적인 어두워지거나 밝아지는 상태를 구현함으로써 상당히 감소될 수 있다.
전류 구동이 일반적으로 더 강력한 것으로 고려될 지라도, 전압 구동이 사용되는 경우 보정을 수행하는 것이 또한 가능하다. 그러한 경우에, 전류 측정 회로는 병합되어야 한다.
일본 특허 공고 번호(제 07226536호)가, 정밀한 '칼라 수식'을 나타내는 것으로 알려진 LED 칼라 정보 디스플레이 보드를 개시하는 것을 주목해야 한다. 이러한 정밀한 칼라 수식은, 하나의 픽셀에 포함되는 세 개의 LED 중 하나의 LED의 양단간의 순방향 전압을 측정함으로써 달성된다. 그 측정된 값은 프로그래밍가능한 일정한 전류 회로에 입력되고, 적색의 LED에 인가된 전류의 값은 이 측정된 값에 따라 제어된다. 달리 말하면, 상기 특허 공보에 따른 기술은, 하나의 픽셀에 포함되는 각 LED에서의 저하율(rate of degradation)이 동일하다는 가정에 기초한다. 이와 반대로, 본 발명은 특정한 LED의 양단간의 전압을 측정하고, 그 후에 동일한LED를 통하는 조정된 전류를 제공한다.
본 발명은, 본 발명의 디스플레이 디바이스의 일실시예가 개략적으로 도시되는 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능하면 도면과 공통인 동일한 요소를 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용되었다.
도 1은 구동 수단(1) 및 활성 또는 방출 층(2)을 포함하는 전계 발광 디스플레이 디바이스의 부분을 도시하는데, 상기 활성 또는 방출 층(2)은, 예를 들어, 전기 전도 물질의 2개 패터닝된(patterned) 전극 층, 즉, 열 즉 데이터 전극(3) 및 행 즉 선택 전극(4) 사이에 배열되는, 콘주게이팅된(conjugated) 중합체형의 PPV{폴리(p-페닐렌 비닐렌(p-phenylene vinylene))} 또는 PPV-유도체를 포함한다. 따라서, 발광 다이오드(LEDs)의 매트릭스는, 중간 활성 물질로 형성된다. 적어도 하나의 전극 패턴은 활성 층(2)에서 방출된 광에 투과된다.
동작할 동안, 열의 전극(3)은, 열의 전극이 활성 층(2)에 정공(holes)을 주입하기 위해 행의 전극(4)에 관해 충분히 높은 양(positive)의 전압에 있을 때와 같은 방식으로 구동된다. 열의 전극(3)의 물질은, 일반적으로 인듐 산화물 또는 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명 전도성 산화물(TCO)이다. ITO는, 가시 스펙트럼에서 양호한 일함수, 높은 전기 전도성 및 높은 투명성을 갖는다는 점에서 특히 적합하다.
선택 전극(4)은, 활성 층(2)에서 전자를 주입하기 위해 음의 전극의 역할을 한다{전극(3)에 관해}. 선택 전극(4)에 대한 물질은, 예를 들어, 인듐 또는 마그네슘과 같은, 낮은 일함수를 갖는 물질 또는 알루미늄일 수 있다.
도 2는 n개의 행 및 m개의 열을 갖는 그러한 LED의 매트릭스의 일부분에 대한 등가 회로도를 개략적으로 도시한다. 이 도면은, 구동 수단(1)이 행의 선택 회로(5)(예를 들어, 멀티플렉스 회로) 및 데이터 레지스터(6)를 포함한다는 것을 보여준다. 외부로부터 제공되는 정보, 예를 들어 비디오 신호는, 디스플레이될 정보에 따라 데이터 레지스터(6)의 각 부품을 로딩하는 제어 유닛(7)에서 처리된다. 행-선택 전압은 행-선택 회로(5)에 의해 제공된다. 행의 선택과, 열의 전극(4)으로의 전압의 제공 사이의 상호 동기화는 제어 라인(8 및 9)을 거쳐 제어 유닛(7)에 의해 발생한다.
전술한 전극, 활성 또는 방출 층에 사용하는데 적합한 콘주게이팅된 중합체, 이들 층의 두께, 및 LED 구조용 기판에 대한 세부 사항에 대해, 국제 특허 출원{PCT/IB96/00414(공개 번호 WO 96/36959)}을 참조할 수 있다. 본 발명의 장점은 유기 및 중합체 발광 다이오드에서 특히 현저하다.
실시예 1: 시간 어드레싱에서의 픽셀
도 2는 각 전류 소스(11) 뒤의 전압을 검사하는, 각 열 상의 전압 측정 능력(10)을 포함한다. 이러한 제 1 실시예에서, 각 행의 라인(41..4n)에서의 LED(12)는 한번에 하나씩 어드레싱되고, 그 구동 구성은 도 3에 도시된다.
행의 선택에 대한 하나의 가능한 예에 있어서, 시간(t=0)에서, 인가된 행의 전압이 선택되지 않은 전압(V선택되지 않음)으로부터 선택 전압(V선택)으로 감소되기 때문에, 어드레싱을 위해 하나의 라인이 선택된다. 그 다음에, 전류는 tp(tp는 열의 수, 즉 m으로 나누어진 라인 시간이다)의 기간 동안 순차적으로 각 LED에 인가된다. 각 열에서의 전압(V측정)은 진폭(I측정)으로 단락 시험 전류 펄스 동안 먼저 검사된다. 이 V측정값은 데이터 레지스터(6)로 전달되고, 메모리(14)에 저장된다. 여기서, 다이오드의 전압은 다음과 같이 계산되고,
VLED=V측정-V선택-I측정*(R행+R열)
여기서, R행(R열)은 구동기로부터 어드레싱될 실제 픽셀로의 행(열) 전극의 저항이다. VLED의 실제 값은 LED의 저하, 및 이에 따른 광 방출 효율에 대한 측정치이다. VLED에 따라, 구동 전류(I구동)는 LED의 저하를 보상하도록 변경된다. 전류 보정의 양은, 예컨대 도표화된 룩업 테이블 즉 LUT(13)를 참조하여 결정될 수 있거나, 분석식을 사용함으로써 계산될 수 있다.
분석식 및 LUT는, 예를 들어 일정한 구동 전류에서 특정한 유형의 LED의 전압 및 광 출력을 측정함으로써 확립될 수 있다. 측정된 값은, 분석식(예컨대, 지수 방정식 또는 다항식)을 취하도록 곡선에 적합(curve-fitted)할 수 있거나, LUT에 입력될 수 있다.
전술한 바와 같이, 보상은, 펄스 폭(펄스 폭 변조 구성에서- 도 3에 실선으로 도시됨), 또는 전류 진폭(진폭 변조 구성에서- 도 3에 점선으로 도시됨)에서의 변형의 형태를 취할 수 있다. 라인 시간의 종단에서, 행의 전압은 V선택되지 않음으로 역변환되고, 이후의 행은 동일한 방식으로 어드레싱된다.
이러한 실시예의 장점은, 메모리(14)가 단지 작은 하나의 픽셀 메모리일 필요가 있다는 점이다. 이 방법은, 디스플레이 세그먼트(픽셀)의 수는 적고, 이에 따라 tp는 큰, 세그먼트된 디스플레이를 구동하는데 사용되는 것이 유리할 수 있다.
실시예 2: 라인 메모리를 사용하는 시간 어드레싱에서의 라인
이 실시예에서, 한 라인의 모든 픽셀은 동시에 어드레싱된다. 구동 구성은 도 4에 개략적으로 도시된다. 다시 한번, 행은 행의 전압을 V선택으로 감소시킴으로써 선택된다. 그러나, 이제 행의 라인에 있는 모든 픽셀은 모든 전류 소스에 의해 동시에 어드레싱된다. 그 결과, 픽셀은 총 라인 시간(t라인)에 가깝게 모두 어드레싱되는데, 이것은, 이 방법을 더 커다란 디스플레이를 구동하는데 또한 적합하게 한다.
각 픽셀 전압의 결정은 실시예 1과 유사하게 처리하며, 전압 검사를 사용하여 V측정을 측정하기 위해 진폭(I측정)의 작은 측정 전류 펄스를 사용한다. 다시 한번, 픽셀에서의 전압은, 실시예 1의 경우에서와 같이, 행과 열 모두에 따라 저항의 전압 손실을 보정함으로써 결정되어야 한다. 이러한 보정을 수행함에 있어서, 모든 LED가 동시에 검사됨에 따라, 행에 따르는 전류가 구동기로부터 더 멀리 이동하면서 이제 변경된다는 것을 이해할 수 있다. 모든 이러한 픽셀 전압은 뒤이어 이러한 경우에 라인 메모리인 메모리(14)에 저장되고, 연관된 픽셀 저하를 보상하는데 필요한 구동 전류(I구동)에서의 변경을 결정하는데 사용된다. 다시, LUT 또는 분석적 기능은, 구동 전류의 펄스 폭 또는 진폭에서의 변화로서 실행될 수 있다.
라인 시간의 종단에서, 행의 전압은 V선택되지 않음으로 역변환되고, 그 이후의 행은 동일한 방식으로 어드레싱될 수 있다.
실시예 1 및 2에서, 저하의 보상은 동적으로 수행되고 있다(예컨대, 픽셀이 구동되기 바로 전에). 많은 경우에, 픽셀 저하는 다소 점진적이고, 상기 픽셀 저하는, 픽셀 전압을 주기적으로 검사하고 나서, 더 긴 시간 기간 동안, 아마 수 시간까지 동일한 보상 값을 사용하는 것이 오직 필요할 수 있다. 이것은 프레임 메모리(14)를 필요로 한다.
실시예 3: 프레임 메모리를 사용하는 시간 구동에서의 라인
이 실시예에서, 메모리(14)는, 디스플레이의 모든 픽셀의 측정 전압을 저장하는데 사용되는 프레임 메모리이다. 구동 구성은 도 5에 도시된다. 제 1 프레임에서, 디스플레이의 모든 픽셀은 측정 전류(I측정)로 어드레싱되고, 실시예 2와 유사한 방식으로 측정된 픽셀 전압은 프레임 메모리(14)에 저장된다. 제 2 및 그 이후의 프레임에서, 구동 전류는 프레임 메모리(14)의 내용에 따라 변경된다. 다시 한번, LUT 또는 분석적 기능은 변경된 전류를 결정하는데 사용될 수 있고, 그 변경은 구동 전류의 펄스 폭 또는 진폭에서의 변화로 실행될 수 있다.
디스플레이는 미리 결정된 시간 기간 동안 동일한 보상으로 계속해서 구동되는데, 이 점에서, 프레임 메모리(14)는 새로운 픽셀 전압으로 다시 보충되고, 보상 값의 새로운 세트가 결정된다. 프레임 메모리(14)의 이후의 보충(filling) 사이의 시간은 고정된 간격일 수 있거나, 디스플레이의 시작, 또는 디스플레이를 동작의 또 다른 모드(스크린세이버가 동작가능하게 될 때와 같은)로의 스위칭과 연관될 수 있다.
본 발명은, 본 발명의 범주 내의 다수의 방식으로 변경될 수 있는 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
요약하면, 본 발명은 하나 이상의 디스플레이 요소를 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것으로, 상기 적어도 하나의 디스플레이 요소는 발광 다이오드, 및 하나 이상의 디스플레이 요소를 구동하기 위한 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은, 발광 다이오드의 양단간의 전압을 측정하기 위한 수단, 및 그 측정된 전압에 따라 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함한다.
실시예 4: 픽셀 동작 전압과 비례하는 픽셀 구동
이 실시예에서, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는 발광 다이오드 양단간의 전압을 측정하기 위한 수단, 및 그 측정된 전압에 따라 상기 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함한다. 더 구체적으로, 디스플레이 디바이스는 펄스 폭 변조를 통해 구동 신호를 조정하는 수단을 포함한다. 구동 유닛은, 상기 발광 다이오드의 양단간의 동작 전압에 따른 양만큼 발광 다이오드에 대한 구동 신호의 펄스 폭을 증가시키기 위한 수단을 포함한다. 동작 전압은, 상기 발광 다이오드를 통하는 프로그래밍된 전류를 산출하는 발광 다이오드의 양단간의 전압이다:
- 전류 펄스는 시간(T온)에서 스위치 온된다.
- 스위치-오프 시간(T오프)은 번-인으로 인해 발광 다이오드의 양단간의 동작 전압(△V픽셀)의 변화에 대한 함수와 거의 근사치이다:
T오프'=T오프+(αㆍ△V픽셀)
여기서, T오프는 번-인이 없는 픽셀에 대한 스위치-오프 시간이고, α는 비례 상수이다. 번-인의 경우에, LED의 양단간의 동작 전압은 V픽셀'=V픽셀+△V픽셀인데, 여기서 V픽셀은 번-인이 없는 LED의 양단간의 동작 전압이다. 따라서:
T오프'=T오프-(αㆍV픽셀)+(αㆍV픽셀')가 된다.
(αㆍV픽셀)이 번-인과 상관없고, (αㆍV픽셀)이 LED가 일정한 전류 진폭으로구동될 때 일정하다는 것을 주의해야 한다. 이 경우에:
T오프'=상수+(αㆍV픽셀')가 된다.
따라서, 스위치-오프 시간(T오프')은 LED의 양단간의 동작 전압에 따르는 선형임을 보여준다.
스위치 오프 시간은 독자적으로 각 픽셀에 대해 지연될 수 있다. 펄스 동안 LED의 양단간의 전압(V픽셀')이 더 높아질수록, 전류가 스위치 오프될 때까지 지연은 더 커진다. 비례 상수(α)는, 지연된 스위치-오프 시간이 LED 번-인의 영향을 보상하도록 선택될 수 있다.
전류 펄스의 펄스 폭 변조가 그레이 스케일링(gray scaling)에 사용되는 경우에, 전류 펄스(T온)의 시작이 그레이 스케일링에 따라 변조되는 것이 바람직하다. 이것은, 스위치-오프 시간(T오프')이 단지 픽셀 전압(V픽셀')의 함수이므로, 그레이 스케일링에 따르지 않음을 허용한다.
전류의 진폭 변조가 그레이 스케일링에 사용될 때, 또한 전류의 진폭이 변한다면 V픽셀은 변할 것이다. 따라서, 전류의 진폭에서의 변화는 스위치-오프 시간(T오프')에 또한 영향을 줄 수 있다. 이러한 효과는, 적절한 비례 상수(α)를 선택함으로써 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 이 실시예의 구현을 도시한다. 하나의 세그먼트 구동기를 위한 하드웨어는 도 6a에 도시되는데, 이 하드웨어는 지연된 스위치 오프를 고려한다. 디스플레이 구동의 시퀀스는 도 6b에 나타난다.
- 각 전류 펄스(T온에서)의 시작시, 전압(V오프)은 0으로 설정되고, 바이패스(bypass) 트랜지스터(20)는 디스에이블된다. 모든 프로그래밍된 전류는 LED를 통해 강제된다(forced).
- 특정한 시간{이 예에서 시간(T오프)}에서, 전압(V오프)은 선형적으로 증가하기 시작한다. 이 V오프가 관련 다이오드의 동작 전압(V픽셀')과 동일하자마자, 바이패스 트랜지스터는 활성화되고, 프로그래밍된 전류를 단락할 것이다. 이것은, 전류가 LED를 통해 흐르지 못하게 할 것이고, LED는 광 방출과 함께 정지할 것이다.
- 마침내, 새로운 행이 어드레싱되고, V오프는 0으로 다시 설정되고, 전류는 멀티플렉스 시퀀스에서 그 다음으로 선택되는 픽셀에 대해 다시 프로그래밍된다.
이 실시예는, 하드웨어를 광범위하게 사용하지 않으면서, 구동기 IC에서 저가의 구현을 허용한다. 실제 V픽셀'과 V오프를 비교하기 위해 간단한 비교기가 세그먼트당 필요하게 된다. 더욱이, V픽셀의 측정의 결과를 저장하거나, LUT를 저장하기 위해 어떠한 메모리도 필요하지 않다. 그 결과, 측정된 V픽셀'를 상이한 전류 진폭 또는 펄스 폭으로 변환하는 어떠한 복잡한 '결정 논리'도 필요하지 않다.
이 실시예의 또 다른 중요한 장점은, 펄스를 측정하는 것이 필요하지 않다는 것이다(도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이). 이것은, 또한 교정 대신에 디스플레이를 위해 이용가능한 시간을 전부 사용하게 한다.
실시예 5: 픽셀 임계 전압과 비례하는 픽셀 구동
이 실시예에서, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는, 발광 다이오드의 임계 전압을 측정하기 위한 수단, 및 그 임계 전압에 따라 상기 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함한다. 더 구체적으로, 디스플레이 디바이스는 펄스 폭 변조를 통해 구동 신호를 조정하는 수단을 포함한다. 구동 유닛은, 상기 발광 다이오드의 임계 전압에 따른 양만큼 발광 다이오드에 대한 구동 신호의 펄스 폭을 증가시키기 위한 수단을 포함한다:
- 전류 펄스는 시간(T온)에 스위치 온된다.
- 스위치-오프 시간(T오프')은 번-인으로 인해 발광 다이오드의 양단간의 임계 전압(△V임계)의 변화에 대한 함수와 거의 근사치이다:
T오프'=T오프+(α×△V임계)
여기서, T오프는 번-인이 없는 픽셀에 대한 스위치-오프 시간이고, α는 비례 상수이다. 번-인의 경우에, LED의 양단간의 임계 전압은 V임계'=V임계+△V임계인데, 여기서 V임계는 번-인이 없는 LED의 양단간의 임계 전압이다. 따라서:
T오프'=T오프-(α×V임계)+(α×V임계')가 된다.
(α×V임계)가 번-인과 상관없고, LED가 구동되는 전류 진폭과 상관없는 것을 주의해야 한다. 이 경우에:
T오프'=상수+(α×V임계')가 된다.
따라서, 스위치-오프 시간(T오프')은 LED의 양단간의 임계 전압에 따르는 선형임을 보여준다.
스위치 오프 시간은 독자적으로 각 픽셀에 대해 지연될 수 있다. 펄스 동안 LED의 양단간의 임계 전압(V임계')이 더 높아질수록, 전류가 스위치 오프될 때까지 지연은 더 커진다. 비례 상수(α)는, 지연된 스위치-오프 시간이 LED 번-인의 영향을 보상하도록 선택될 수 있다.
전류 펄스의 펄스 폭 변조가 그레이 스케일링에 사용되는 경우에, 전류 펄스(T온)의 시작이 그레이 스케일링에 따라 변조되는 것이 바람직하다. 이것은, 스위치-오프 시간(T오프')가 단지 픽셀 임계 전압(V임계')의 함수이므로, 그레이 스케일링에 따르지 않음을 허용한다.
LED의 번-인이, 다른 LED 사이에서 상기 LED의 임계 전압의 증가를 야기한다고 생각된다. LED 디스플레이 픽셀의 전기적 구성은 2개의 전극 사이에 있는 병렬의 커패시턴스와 함께 다이오드로서 주어질 수 있다. 2개의 전극 사이에 있는 커패시턴스의 조합과 전류 구동으로 인해, 광 방출의 개시가 지연된다: 전류 펄스의 시작시, LED의 양단간의 전압이 상기 LED의 임계 전압보다 더 낮은 한, 일정한 전류는, 광을 생성시키는 것 대신, 커패시턴스(C픽셀)를 충전하는데 사용된다(도 7을 참조). 전류 펄스의 종료시(전류가 0으로 될 때), 커패시턴스의 전하는 제거된다.
발광 다이오드(12)의 양단간의 전압이 상기 다이오드(12)의 임계 전압보다 더 낮아지는 한, 커패시턴스(C픽셀)는 충전된다. 다이오드 임계 전압이 더 높을수록, 더 많은 전류가 광 방출 대신에 커패시턴스(C픽셀)를 충전하는데 사용된다. 이러한 임계 전압은 디스플레이 디바이스의 상이한 픽셀에 대해서도 동일하지 않다: 종종 스위치 온되는 픽셀은 좀처럼 사용되지 않는 픽셀보다 더 높은 임계 전압을 보여준다. 그러므로, 상이한 임계 전압을 갖는 2개의 디스플레이 픽셀(그 외에, 픽셀은 동일함)은 디스플레이 디바이스에 어드레싱되는 경우 동일한 밝기를 보여주지 않을 것이다. 더 자주 사용되는 픽셀은 거의 드물게 사용되는 픽셀보다 밝기가 더 떨어질 것이다. 예를 들어:
- 초당 80 프레임을 갖는 디스플레이를 가정해보자. 이것은, 각 디스플레이 픽셀이 초당 80번까지 어드레싱될 수 있으므로, 초당 80번까지 광 펄스를 방출하는 것을 의미한다.
- 1:100 멀티플렉싱된 디스플레이를 가정해보자. 이것은, 이 디스플레이 디바이스가 동일한 전극을 갖는 100개의 상이한 픽셀을 어드레싱하는 것을 허용함을 의미한다. 이것은, 초당 8000번의 펄스의 최대치(80×100)를 발생하게 된다.
- LED 픽셀이 약 0.25nF의 커패시컨스(C픽셀), 및 픽셀의 총 조도(illumination)에 대해 20mA의 전류를 갖는다고 가정해보자. 하나의 전극의 전류 펄스로, 이 전극에 연결된 모든 픽셀 커패시턴스는 충전되고 방전될 필요가 있다. 이 경우에, 100×0.25nF=25nF는 초당 8000번의 주파수(f)로 충전되고 방전되어야 한다.
- 디스플레이가, 자주 사용되는 약간의 픽셀, 및 자주 사용되지 않는 약간의 픽셀을 포함한다고 가정해보자. 그러한 경우에, 임계 전압(△V)에서의 차이는 약 3V일 수 있다.
그러므로, 충전하고 방전하는데 사용되는 전류(I)는 다음과 같다:
I=△V×C×f
I=3V×25nF×8000Hz
I=0.6mA.
따라서, 이 예에서, 20mA-0.6mA=19.4mA는 조도에 이용가능하다. 달리 말하면, 자주 사용되는 픽셀은 약 3%의 방출 감소를 가질 것이다. 이것은 몇몇 종류의 번-인 효과로 보여질 수 있다. 이러한 번-인 효과는, 상기 발광 다이오드의 임계 전압에 따른 양만큼 발광 다이오드에 대한 구동 신호의 펄스 폭을 증가시키기 위한 수단을 포함하는 구동 유닛에 의해 보상될 수 있다.
본 발명이 본 발명의 특정한 실시예와 관련하여 설명되었을지라도, 많은 대안, 변형 및 변경이 당업자에게 명백할 것임이 분명하다. 따라서, 본 명세서에 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 한정되지 않게 설명되고자 한다. 이후의 청구항에 한정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고도 다양한 변화가 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 적어도 하나의 디스플레이 요소가발광(light-emitting) 다이오드를 포함하는 하나 이상의 디스플레이 요소와, 하나 이상의 디스플레이 요소를 구동하기 위한 구동 유닛을 포함하는 디스플레이 디바이스에 이용된다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나가 발광 다이오드를 포함하는 하나 이상의 디스플레이 요소와, 하나 이상의 상기 디스플레이 요소를 구동시키기 위한 구동 유닛을 포함하는 디스플레이 디바이스로서,
    상기 구동 유닛은, 상기 발광 다이오드의 양단간의 전압 및/또는 상기 발광 다이오드를 통하는 전류를 측정하기 위한 수단과, 상기 측정된 전압 및/또는 전류에 따라 상기 발광 다이오드에 대한 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 상기 측정된 전압으로부터 광 출력의 변화를 결정하기 위한 수단을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 상기 측정된 값, 또는 상기 값으로부터 유도된 값을 저장하기 위한 메모리를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이는, 적어도 하나의 전류 소스와, 상기 전류 소스와 적어도 하나의 상기 다이오드 사이의 전압을 검사하기 위한 전압 측정 능력을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제 3항에 있어서, 행렬로 배열되는 다수의 다이오드를 포함하며, 여기서 상기 메모리는, 전체 행 또는 열의 상기 측정된 값, 또는 상기 값으로부터 유도된 값을 저장할만큼 충분히 큰, 디스플레이 디바이스.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 메모리는, 상기 디스플레이에 포함되는 상기 각 다이오드의 상기 측정된 값, 또는 상기 값으로부터 유도된 값을 저장할만큼 충분히 큰, 디스플레이 디바이스.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 측정된 전압으로부터 광 출력의 변화를 결정하기 위한 수단은, 상기 발광 다이오드의 양단간의 전압의 변화에 대한 함수로서 광 출력의 변화를 포함하는 분석식(analytical expression), 또는 룩-업-테이블(Look-Up-Table)을 사용하는, 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이의 밝아지거나(enhancing) 희미해지는(dimming) 상태는, 온도 변동을 보상하고, 및/또는 상기 디스플레이 디바이스의 수명을 연장시키도록 구현되는, 디스플레이 디바이스.
  9. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치한 전계 발광 물질의 활성 층을 포함하고, 적어도 하나의 상기 전극은 상기 활성 층에 의해 방출될 광으로 투과되고, 상기 전극 중 하나는 전하 캐리어(carriers)를 주입하는데 적합하게 사용될 수 있는 물질을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는, 상기 발광 다이오드의 임계 전압을 측정하기 위한 수단과, 상기 측정된 임계 전압에 따라 상기 발광 다이오드에 대한 상기 구동 신호를 조정하기 위한 수단을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 펄스 폭 변조를 통해 상기 구동 신호를 조정하는 수단을 포함하고, 상기 구동 유닛은, 상기 발광 다이오드의 상기 임계 전압과 비례하는 양만큼 상기 발광 다이오드에 대한 상기 구동 신호의 상기 펄스 폭을 증가시키기 위한 수단을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  12. 제 1항에 기재된 디스플레이 디바이스를 포함하는 전자 디바이스.
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