KR20020033826A - 전자 발광 디스플레이의 주소 지정 - Google Patents

전자 발광 디스플레이의 주소 지정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 발광 디바이스를 조명하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 각 데이터 프레임에 복수의 서브 프레임 시간 기간을 배분하는 단계와, 플라즈마 디스플레이 드라이버를 이용하여 각 서브 프레임 시간 기간에 조명 펄스를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

전자 발광 디스플레이의 주소 지정{ADDRESSING OF ELECTROLUMINESCENT DISPLAYS}
전자 발광 디바이스는 전형적으로, 행 메탈 전극과 열 메탈 전극 사이에, 유전체 안에 넣어진, 하나 이상의 형광체 층으로 형성된 픽셀의 어레이를 포함한다. 행은 순차적으로 주소 지정되는데, 이는 "한 번에 라인을(line at a time)" 주소 지정하는 것으로 알려져 있으며, 적당한 열을 주소 지정함으로써 픽셀이 선택된다. 전형적으로, 약 150 볼트의 전압 펄스가 홀수 프레임의 행 전극에 인가되고 음의 펄스는 짝수 프레임의 행 전극에 인가된다. 이는 픽셀을 조명하기 위한 임계값에 해당한다. 열은 홀의 프레임에서 음의 펄스로 주소 지정되고 짝수 프레임에서 양의 펄스로 주소 지정된다(상기 펄스는 0 볼트와 50 볼트 사이에서 변조된다). DC 구동 디바이스에서, 펄스의 극성은 바뀌지는 않으나, 행의 극성 및 열의 극성이 다르게 된다. 이 같은 조합은 적당한 픽셀을 조명하여 원하는 디스플레이를 실행(effect)한다. 인가된 전압이 높을 수록, 형광체의 휘도가 높아지며 픽셀이 더 밝아진다.따라서, 그레이 스케일은 인가된 전압 값으로 결정된다. 256 개의 그레이 스케일 값을 얻기 위해서는, 픽셀을 조명하기 위한 임계 전압과, 인가된 최대 전압 사이에, 다시 말하면, 150 볼트와 200 볼트 사이에 256 개의 전압 값이 선택될 필요가 있다. 그러나, 휘도와 인가된 전압 간의 관계는 항상 선형적이지는 않으며, 픽셀 간의 전압 연결(coupling) 때문에 그 이상의 부정확성이 발생한다. 덧붙여, 디스플레이 내에서의 그레이 스케일 생성에는 아날로그 신호가 디지털 신호로부터 전개(develope)되는 것이 필요한데, 여기에는 고가이며 만족스럽지 않은 수준의 신뢰성을 보이기 쉬운 복잡한 드라이버가 필요하다.
플라즈마 디스플레이는 원하는 범위의 그레이 스케일을 상대적으로 쉽사리 생성하는데, 그 이유는 플라즈마 매체가 본래의(inherent) 메모리를 구비하고 있으며, 전압 펄스가 지속(sustaining) 레벨의 적당한 주파수와 함께 사용되어 플라즈마 픽셀로 하여금 원하는 레벨의 휘도를 내게 하기 때문이다. 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel) 드라이버는 굉장히 다양한 규격 및 출력으로 시장에서 유용한 기성품(off-the-shelf)이며, 상대적으로 저렴하다. 그러나, 플라즈마 디스플레이 드라이버는 플라즈마와 비교해서 본래부터 메모리의 부족으로 전자 발광(EL: Electro-Luminescent) 디바이스에 쉽게 적용할 수 없다. 플라즈마 드라이버 적용에 있어서의 어려움은 US 5 652 600에서 논의된다.
US 5 652 600은 그레이 스케일 디스플레이를 제공하기 위하여 박막 전자-발광(TFEL: Thin Film electro-luminescent) 디바이스를 위한 변조 방법을 제안한다. 능동 매트릭스 전자 발광 디바이스는 각 데이터 프레임을 서브 프레임 시간기간(time period)으로 나눔으로써, 그리고 각 서브 프레임 동안에 픽셀을 선택적으로 조명하는 동안 서브 프레임으로부터 서브 프레임까지 조명 신호의 미리 결정된 특징(이를테면, 주파수, 진폭, 파형 또는 지속 시간)을 달리(alter)하여 픽셀의 조명을 제어함으로써 조명된다. 조명 신호의 특징에 있어서의 차이는 픽셀 휘도 레벨에 있어서의 차이를 제공한다.
본 발명은 전자 발광 디스플레이를 주소 지정하는 방법에 관한 것으로, AC-구동 또는 DC-구동 후막(thick film) 또는 박막(thin film) 전자 발광 디바이스에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AC 구동 후막(thick-film) 전자 발광 구조의 3차원 횡단면도.
도 2는 전자 발광 구조에 대한 전형적인 전압-휘도 특징의 선형 부분을 도시한 그래프.
도 3은 라인을 한 번에 주소 지정하는 원리를 개략적으로 예시하는 도면.
도 4는 본 발명의 주소 지정 방법에 적용된 펄스 극성 스위칭의 일 실시예를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 주소 지정 방법에 적용된 펄스 극성 스위칭의 제 2 실시예를 예시한 도면.
도 6은 도 5의 펄스가 어떻게 적용될 수 있는 지를 실제 실현한 것을 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 방법에서 추가의 개량을 예시하는 흐름도.
본 발명은 전자 발광 디바이스를 조명하는 향상된 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양상에 따라, 전자 발광 디바이스를 조명하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 복수의 서브 프레임 시간 기간을 각 데이터 프레임에 할당하는 단계와, 디스플레이 드라이버를 이용하여 각 서브 프레임 시간 기간에 조명 펄스를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 디스플레이 드라이버는 플라즈마 디스플레이 드라이버로 잘 알려지는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은 수동적(passive)이며, 라인 주소 지정을 한 번에 수행하므로, 더 적은 수의 드라이버 스위치를 필요로 하며, 그리하여, 능동 매트릭스 주소 지정 보다 더 가격 효율적이다. 예를 들면, N x M 개 셀의 어레이에 대하여, 능동 주소 지정에 대해 N x M 개 드라이버 스위치가 필요하지만, 수동적 주소 지정에 대해서는 단 N + M 개 드라이버 스위치만이 필요하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 각 플라즈마 디스플레이 패널 드라이버는 푸시-풀(push-pull) MOSFET 쌍을 포함하며, 두 개의 미리 결정된 전압 레벨 사이에서 스위칭 가능한 출력을 지닌다. 상기 디스플레이의 행은 라인이 한 번에 주소 지정되며, 행 펄스 및 열 펄스는 상반되는 극성을 가진다. 각 행 펄스 및 열 펄스의 극성은 매 프레임 뒤에 바뀔 수 있고, 혹은 대신에, (각 서브 프레임 펄스 뒤에) 계속 바뀔 수 있다. 각 서브 프레임 펄스 뒤에 극성을 바꾸는 일은 바람직한 실시예이며, 그 이유는 특정 상황 하에서, 극성이 매 프레임 뒤에 바뀔 때에, 상기 프레임에서 제 1 펄스가 다른 펄스들 보다 더 많은 광(light)을 생산해 내는 일이 일어날 수 있다.
장점으로는, PDP 드라이버의 그 이상의 특징, 예컨대 감마 보정, 디서링(dithering) 또는 오류 확산(diffusion), 펄스 콘트라스팅 및 모션 추산이 사용될 수 있다. 이들 특징들은 PDP 성능을 향상시키는 방법으로 알려져 있지만, 이전에는 앞서 알려져 있는 디스플레이에서 그레이 스케일 생성에 대한 고유의 아날로그 성질 때문에 EL 디스플레이에는 적용할 수가 없었다.
각 데이터 프레임에는 16 개 이상의 서브 프레임 시간 기간이 존재하는 것이 바람직하다. 종종 16 개라는 숫자는 서브 프레임에 대해 최대로 유용한 개수인데, 특히 Zns, Mn, SrS, Ce와 같은 전통적인 형광체를 사용할 때 그러하다. 이는, 이러한 형광체의 전형적인 감쇠 시간이 1-2ms이고, 전형적인 프레임 속도는 50-60Hz이고, 형광체의 포화(saturation)가 약 1 KHz에서 발생하기 때문이다. 그러나, 만약 더 빠른 감쇠 시간이나 더 긴 프레임 시간을 지닌 형광체가 사용된다면, 서브 프레임 속도(rate)는 그에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 제 2 양상에 따라, 비록 PDP 드라이버가 대개 양의 펄스를 전달만할지라도, AC 구동 전자 발광 디바이스를 위해 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel) 드라이버를 사용하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 PDP 드라이버를 사용해 제로 볼트 또는 제 1의 미리 결정된 전압(예컨대 50 V)의 양의 극성의 펄스 중 어느 하나를 인가하는 단계와, 상기 제 1의 미리 결정된 전압보다 더 큰 크기의 오프셋 음 전압(예컨대, 150V의 전압)을 행에 인가될 신호에 인가하는 단계와, PDP 드라이버를 사용해 제로 볼트 또는 상기 오프셋 전압의 크기 보다 더 크고 상기 제 1의 미리 결정된 전압 보다 더 큰 크기의 제 2의 미리 결정된 양의 펄스 중 어느 하나를 전달하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 상기 제 1의 미리 결정된 전압은 50V일 수 있으며, 상기 오프셋 전압은 -150V일 수 있고, 상기 제 2의 미리 결정된 전압은 +350V일 수 있다. 그리고 나서, 행 드라이버 전압은 -150V와 +200V 사이에서 변경하여, 상기 디바이스에 걸쳐 150V 또는 200V의 절대값 차이(absolute difference)를 제공하는 반면, 상기 EL 디바이스에 걸린 극성은 각 펄스 뒤에도 여전히 변경된다. 만약 행 드라이버에 200V이 걸려 있다면, 열 드라이버 펄스는 역전될 수 있다{50V=저(low), 0V=고(high)}. 휘도는 전압 차가 (마찬가지로 사용될 수 있는)포화 영역에 이르도록 증가함에 따라 높아진다(나중에 도 2에 도시됨).
본 발명의 방법은 라인을 한 번에 주소 지정하여 임의의 다른 고속 스위칭 디스플레이에도 적용될 수 있다. 매우 빠른 스위칭 LCD 디스플레이 또한 이와 같이 구동될 수 있다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 그리고 본 발명이 어떻게 실행될 수 있는지를 보이기 위해, 이제 첨부된 도면을 참조하기로 한다.
도 1에서는, MOD 평탄화(planarization)(2)를 코팅하고 후막 필름 유전체(3)와 박막 필름 유전체(4) 사이에 끼워지고, 메탈 전극(5 및 6) 사이에 위치되고, 알루미나 기판(7) 상에 장착된 형광체 층(1)으로 형성된 후막 전자 발광 구조를 볼 수 있다.
전극에 전압이 인가되어, 조명될 시점에, 행(Ri)과 열 전극(Cj)의 접점, 즉특정 픽셀에 있는(도 3 참조) 형광체 층에 의해 통상 150V와 200V 사이의 전압이 걸리게 된다. 전압(V)의 레벨은 휘도(L)의 레벨, 즉 밝기를 결정하며, 이론상으로 이러한 관계는 도 2의 그래프로 도시된 바와 같이 직접 비례하는 관계식이다. 따라서, 전통적인 그레이 스케일 레벨은 150V 내지 200V의 범위에서 선택될 수 있는 이산 전압 값의 수로써 결정된다. 우수한 디스플레이 정의를 위해서는 전형적으로 256 개의 값은 필수적이다. 도 3의 모눈으로 예시된 바와 같이, 전압 펄스는 행(Ri)에 순차적으로, 즉 라인이 한 번에 인가되며, 행 펄스 및 열 펄스는 상반되는 극성을 가진다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 두 개의 서로 다른 실시예에 따른 픽셀화 된(pixilated) 디스플레이에 인가된 전압 펄스를 도시한다.
각 프레임(F)은 예시된 바와 같이 16개의 서브 프레임 또는 필드로 분할된다. 상기 16개의 각 서브 프레임은 픽셀을 조명할 수 있다. 도 4 및 도 5의 상부 라인에는 값(8)이 열에서 턴 온(turn on) 되고, 바닥 라인에서는 값(3)이 턴 온 된다. 서브 프레임 펄스는 프레임 가운데에서 점화(fire)된다. 라벨(F1, R1)은 프레임 1, 행 1을 표시하며, 라벨(F2, R1)은 프레임 2, 행 1을 표시하고, 기타 이와 같이 계속된다.
도 4에서, 전압 펄스의 극성은 각 프레임 뒤에 바뀌는 반면, 도 5에서 극성은 각 서브 프레임 펄스 뒤에 바뀌는데, 이는 더욱 일정한 출력을 제공하기 쉬우므로 바람직한 실시예이다. 극성을 단 한 번 바꾸어서 각 프레임은 프레임 안의 제 1 펄스로부터 다른 데에서 보다 더 많은 광이 생성되게 할 수 있다.
도시된 펄스는 디스플레이가 활성화되는 유효 시간과 극성을 예시한다.
도 6은 인가된 펄스의 실제로 실현한 것을 예시한다. 행 펄스(RP)와 열 펄스(CP)의 전압 레벨이 표시되어 있다. 최저의 펄스는 행 펄스(RP)와 열 펄스(CP) 사이의 전압 차(VD)를 도시한다.
도 7은 펄스 신호의 가능한 처리 순서를 예시한다. 60Hz에서의 RGB 신호 RGBi는 일반적으로 (10)으로 표시되는 프로세서에, 8 비트 신호로 입력된다. 이 신호는 감마 보정 회로(11)로 보정되는 첫번째 감마이며, 그 출력은 10 비트의 신호 RGBo이다.
그리고 나서, 상기 오류가 다른 픽셀 쪽으로 확산되면서, 에러 확산이 (12)에서 실행되어서 960 Hz의 서브 프레임 속도로 16 개의 펄스(4 비트)를 생성하여 충분한 그레이 스케일 레벨을 생성한다. 오류 확산기(12)는 예컨대 플로이드-스타인버그(Floyd-Steinberg) 원칙으로 작동할 수 있다. 펄스 집중화기(centraliser)(13)는 모션 결함을 제한하기 위해 시간과 관련하여 펄스(OP)가 프레임 가운데에서 확실히 점화되게 한다.
모션 추산 보상 회로(14)는 디스플레이 될 이미지 내의 대상의 속도를 결정하는 데에 그리고 픽셀의 시간 및 위치 이동(shift)을 더 보정하는 데에 사용될 수 있다.
PDP 드라이버가 AC 구동 전자 발광 디바이스에 사용되면, 행 드라이버 오프셋이 -150V으로 도입되어, -150V와 +200V 사이에서 바뀌는 순(net) 행 드라이버 전압을 제공하는 0V 또는 350V 펄스 중의 어느 하나를 생성한다. 따라서, 절대값 차이는 전자 발광 디바이스에 걸린 150V 또는 200V 중의 어느 하나이다. 극성은 각 펄스마다 변경된다.
만약 행 드라이버에 200V가 걸려 있다면, 열 드라이버의 펄스는 역전되어 낮은 상태에서는 50V를 그리고 높은 상태에서는 제로 볼트를 생성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 전자 발광 디스플레이를 주소 지정하는 방법에 관한 것으로, AC-구동 또는 DC-구동 후막(thick film) 또는 박막(thin film) 전자 발광 디바이스에 적용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 전자 발광 디바이스를 조명하는 방법으로서, 상기 방법은
    각 데이터 프레임에 복수의 서브 프레임 시간 기간을 할당하는 단계와,
    디스플레이 드라이버를 이용해서 각 서브 프레임 시간 기간에 조명 펄스를 생성하는 단계를
    포함하는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 디스플레이 드라이버는 푸시-풀(push-pull) MOSFET 쌍을 포함하며, 두 개의 미리 결정된 전압 레벨 사이에서 스위칭 가능한 출력을 지닌, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디스플레이의 행은 라인이 한 번에 주소 지정되며 행 펄스 및 열 펄스는 상반되는 극성을 가지는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 행 펄스 및 상기 열 펄스 각각의 극성은 각 프레임 뒤에 바뀌는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 행 펄스 각각의 극성은각 서브 프레임 펄스 뒤에 바뀌는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 감마 보정, 디서링(dithering), 오류 확산, 펄스 콘트라스팅 및 모션 추산이라는 특징 중 어느 하나 이상을 사용하는 단계를 더 포함하는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 데이터 프레임에 16 개 이상의 서브 프레임 시간 기간이 있는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 드라이버는 플라즈마 디스플레이 드라이버를 포함하는, 전자 발광 디바이스 조명 방법.
  9. AC 구동 전자 발광 디바이스에 대해 디스플레이 패널(DP: Display Panel) 드라이버를 사용하는 방법으로서, 상기 방법은
    DP 드라이버를 사용하여 제로 볼트나 제 1의 미리 결정된 전압(예컨대 50V)의 양의 극성의 펄스 중 어느 하나를 인가하는 단계와, 상기 제 1의 미리 결정된 전압 보다 더 큰 크기의 오프셋 음의 전압을 상기 행에 인가될 신호에 인가하는 단계와, 제로 볼트 또는, 상기 오프셋 전압의 크기 보다 더 크고 상기 제 1의 미리 결정된 전압 보다 더 큰 크기의 제 2의 미리 결정된 양의 펄스 중 어느 하나를 전달하는 드라이버를 사용하는 단계를 포함하는, 디스플레이 패널 드라이버를 사용하는 방법.
  10. 전자 발광 디스플레이 디바이스를 구동하는 장치로서, 상기 장치는
    각 데이터 프레임 내에서 각 복수의 서브 프레임 시간 기간에 조명 펄스를 생성하도록 배열된 디스플레이 드라이버를 포함하는, 전자 발광 디스플레이 디바이스 구동 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 형광체로 형성된 발광 픽셀을 포함하는, 전자 발광 디스플레이 디바이스 구동 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 형광체는 Zns, Mn, SrS, Ce로 구성된 그룹에서 취해지는, 전자 발광 디스플레이 디바이스 구동 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 디스플레이 드라이버는 플라즈마 디스플레이 드라이버를 포함하는, 전자 발광 디스플레이 디바이스 구동 장치.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 포함하는 고속 스위칭 디스플레이.
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