KR20050086574A - 디스플레이 디바이스, 그러한 디스플레이 디바이스를포함하는 전자 디바이스, 및, 디스플레이 디바이스를구동하기 위한 방법 - Google Patents

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KR20050086574A
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마크 티. 존슨
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 디스플레이 디바이스와 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법에 관한 것으로서, 상기 디스플레이는 복수의 발광 요소들과 구동 신호를 발광 요소들로 인가하는 수단을 포함한다. 디스플레이 디바이스는 발광 요소들 중 적어도 하나에 대해 구동 신호의 듀티 사이클과 크기를 조정하기 위한 제어 수단을 포함한다. 이런 식으로, 디스플레이의 밝기를 일정하게 유지하면서, 디스플레이의 균일성은 제어될 수 있다. 디스플레이의 균일성의 제어는, 예컨대, 디스플레이 디바이스의 전력 소비의 제어 또는 어두운 영상의 품질 향상에 관계되어 사용될 수 있다.

Description

디스플레이 디바이스, 그러한 디스플레이 디바이스를 포함하는 전자 디바이스, 및, 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 방법{DISPLAY DEVICE, ELECTRIC DEVICE COMPRISING SUCH A DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING A DISPLAY DEVICE}
본 발명은 복수의 발광 요소를 가지는 디스플레이와 구동 신호를 상기 발광 요소에 인가하는 수단를 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
기판에 또는 기판의 위에 발광 요소를 사용하는 디스플레이 디바이스는 점점 더 인기를 끌고 있다. 이러한 발광 요소는, 행 및 열의 매트릭스 안에 마련된 디스플레이 픽셀에 통합되거나 이를 형성하는 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 만약 전류가 특정 폴리머 재료(PLED) 또는 유기 재료(OLED)와 같은 이러한 재료를 통해 전달된다면, 그러한 LED에 사용되는 재료는 빛을 생성하는데 적절하다. 따라서, 전류의 흐름이 이러한 발광 재료를 구동시킬 수 있도록 LED는 마련되어야 한다. 전형적으로, 수동적 그리고 능동적으로 구동되는 매트릭스 디스플레이가 구분된다. 능동 매트릭스 디스플레이에 대해, 디스플레이 픽셀들 자체는 하나 이상의 트랜지스터와 같은 능동 회로를 포함한다.
능동 매트릭스 디스플레이를 구동하는 일반적인 방법에 있어서, 모든 픽셀들은 어드레스 지정되었을 때 연속적으로 빛을 방출한다. 이 상태는 100% 듀티 사이클이라고 지칭되고, 상기 듀티 사이클은 디스플레이, 또는 그것의 발광 요소가 프레임 기간동안에 빛을 제공하는 시간의 백분율로 정의된다. 이 구동 방법은 낮은 평균 전류가 디스플레이 픽셀의 구동 트랜지스터를 통과한다는 단점을 가지며, 이것은 디스플레이 균일성에 부정적인 영향을 미친다. 균일성은 동일한 크기의 구동 전류로 구동되었을 때 다른 발광 요소들 사이의 밝기 레벨의 변화로 정의된다. 추가로, 디스플레이는 예를 들어, 비디오 영상을 흐리게 할 수 있는 샘플/홀드(sample/hold) 효과를 겪는다. 모든 프레임 기간에 있어서, 프레임 기간(샘플)의 시작에서 새로운 영상이 디스플레이될 수 있는 반면, 나머지 프레임 기간(전형적으로 60Hz 동작에 대해 16msec)에서는 영상이 스크린 상에 가시 상태로 유지된다(홀드)는 사실에서 샘플/홀드 효과는 일어난다. 움직이는 영상에 대해서, 눈은 디스플레이에 걸쳐 영상을 따라가려고 노력하는 반면, 어드레싱의 샘플/홀드의 특성 때문에, 영상은 물리적으로 고정된다. 사용자는 이 효과를 흐려진 영상으로 해석한다.
이러한 문제들을 피하는 방법은, 프레임 기간의 부분적인 시간, 즉, 감소된 듀티 사이클동안에 디스플레이나 발광 요소가 빛을 방출하는, 펄스 모드(pulsed mode)에서 능동 매트릭스 디스플레이를 구동하는 것이다. 하지만, 펄스 모드에서 구동된, 그러한 능동 매트릭스 디스플레이는 전력 소모에서 증가를 가져오게 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 디바이스를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 능동 매트릭스 디스플레이에 대한 제 1 장치를 도시하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 전압으로 어드레스 지정된 능동 매트릭스 디스플레이에 대한 디스플레이 픽셀의 하나의 실시예 및 디스플레이 픽셀에 대한 다양한 그레이 레벨에서의 밝기 변화의 특성을 도시하는 도면.
도 4a 및 4 b는 전류로 어드레스된 능동 매트릭스 디스플레이에 대한 디스플레이 픽셀의 실시예 및 디스플레이 픽셀에 대한 다양한 그레이 레벨에서의 밝기 변화의 특성을 도시하는 도면.
도 5는 디스플레이 픽셀의 듀티 사이클을 조정하기 위한 다양한 대안들을 도시하는 능동 매트릭스 디스플레이에 대한 디스플레이 픽셀의 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동 매트릭스 디스플레이에 대한 제 2 장치를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 위에서 언급된 단점들 중 적어도 하나를 제거하거나 감소시키는 향상된 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.
이 목적은 상기 발광 요소 중 적어도 하나에 대한 듀티 사이클 및 상기 구동 신호의 크기를 조정하도록 적응된 제어 수단이 제공되는 디스플레이 디바이스를 사용함으로써 달성된다. 듀티 사이클을 적응시키고 그에 따라 구동 신호의 크기를 적응시키거나, 그 역순으로 적응시킴으로써, 디스플레이 또는 디스플레이 픽셀들의 균일성은 조정될 수 있다. 일반적으로 발광 요소에 대한 듀티 사이클과 발광 요소에 의해 전달되는 전류의 곱은 실질적으로 일정하고, 그 결과로, 원래 레벨에서의 발광 픽셀들의 평균적으로 인식되는 밝기를 유지하면서, 특정 구동 신호에서의 다른 발광 요소들 사이의 밝기 레벨의 변화는 조정될 수 있다는 것이 주지된다.
본 발명의 실시예에서, 제어 수단은 디스플레이 또는 디스플레이 픽셀들의 균일성에 관해 복수의 사용가능한 모드들 중 하나의 모드를 선택하도록 적응된다. 하나의 장점은 균일성에 대해 특정 모드를 선택함에 있어서, 디스플레이 디바이스의 전력 소비는 영향을 받을 수 있다는 것이다. 또 다른 장점은 디스플레이 상의 영상의 품질을 적응시키는데 있어서의 유연성에 연관되었다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 사용자에 의해 사용가능한 모드들 중 하나를 선택하기 위한 선택 수단을 포함한다. 디스플레이 디바이스의 사용자는, 원한다면, 영상의 균일성을 적응시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 균일성에 대한 하나의 모드는 디스플레이 디바이스를 포함하는 전자 디바이스에 대한 사용 가능한 또는 남아있는 전력에 따라 선택된다. 이 실시예의 장점은, 만약 디바이스에 대한 전력이 특정 레벨 이하로 내려간다면, 디스플레이 디바이스는 자동적으로 디스플레이에 대한 낮은 균일성으로 스위치하여, 디스플레이 디바이스가 사용될 수 있는 시간을 증가시킨다는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 하나의 모드는 디스플레이 상에 디스플레이될 및/또는 상기 디스플레이 디바이스 또는 전자 디바이스에 의해 수신될 데이터에 대응하여 선택된다. 이것은 디스플레이가 능동적으로 사용되는지 또는 이른바 대기 모드(stand by mode)로 사용되는지에 따라서, 디스플레이의 균일성이 자동적으로 조정되는 가능성을 제공한다. 더 나아가, 만약 디스플레이될 데이터가 그러한 조정에 대해 증가한다면, 예를 들어, 만약 디스플레이될 영상이 평균 어둡기 상태에 있다면, 디스플레이의 균일성 및/또는 전력 소비는 자동적으로 조정될 수 있다. 추가로, 만약 균일성이 증가되고 듀티 사이클이 그러한 어두운 영상에 대해 감소된다면, 그레이 레벨의 수, 즉, 가시적인 밝기 레벨은 동적으로 증가된다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이 상에 디스플레이될 데이터의 변화율에 따라서 하나의 모드가 선택된다. 이것은, 그레이 레벨을 증가시킴으로써, 디스플레이될 움직이는 영상에 대해 균일성이 자동적으로 증가될 수 있다는 장점을 제공한다. 추가로, 홀드 기간을 감소시키는 더 짧은 듀티 사이클이 움직이는 물체의 인지되는 더 뚜렷한 영상을 초래하기 때문에, 샘플/홀드 결점은 이 실시예에서 피해질 수 있다.
위에 제공된 실시예에 대해서 단일 모드가 사용자에 의해 또는 사용 가능한 모드로부터 자동적으로 및 동적으로 선택될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 결과적으로, 디스플레이 디바이스의 기능성이 향상된다.
위에서 논의된 실시예에서, 전체 디스플레이가 동일한 모드로 동작된다, 즉, 전체 디스플레이에 대해 동일한 균일성을 갖는다고 가정되었다. 하지만, 바람직한 실시예에서 디스플레이는 적어도 상기 사용가능한 모드의 제 1 모드에서 디스플레이되는 제 1 부분과 상기 사용가능한 모드의 제 2 모드에서 디스플레이되는 제 2 부분을 포함한다. 이것은 만약, 예를 들어, 다른 영상들이 디스플레이 상의 다른 부분에서 디스플레이된다면, 균일성에 대한 다른 모드들이 사용될 수 있다는 장점을 가진다.
실시예들 또는 그 양상들이 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명은 추가로 이전 문단에서 설명된 디스플레이 디바이스를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 그러한 전자 디바이스는 개인용 컴퓨터, 텔레비전 세트, 또는 예컨대 자동차의 계기판 상의 디스플레이와 같은 디바이스 뿐만 아니라, 이동 전화, 개인 휴대 단말기(PDA), 또는 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대 디바이스에 연관될 수 있다. 전력 소비의 문제는 특히 배터리로 작동되는 디바이스에 연관된다는 것이 주지된다.
본 발명은 추가로 구동 신호로 복수의 발광 요소를 갖는 디스플레이를 구동하는 방법으로서, 상기 발광 요소 중 적어도 하나에 대한 듀티 사이클과 상기 구동 신호의 크기를 서로에 따라 조정하는 단계를 포함하는, 디스플레이를 구동하는 방법에 관한 것이다. 이 방법이 PLED나 OLED 디바이스에만 적용되는 것이 아니라, 더 일반적으로, 특성이 트랜지스터마다 변할 수 있는 구동 트랜지스터에 의해 전달되는 전류에 의해 빛의 강도가 정의되는, 디바이스들에 적용된다는 것이 주지된다. 예들은 전계 발광 디스플레이 디바이스, 필드 방출 기술에 기초한 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스 및 전계 색차 또는 스위칭 거울 형태의 디스플레이를 포함한다.
WO 02/27700가 프레임 기간 동안에 픽셀의 온-상태의 듀티 사이클을 변조하는 구동기 회로를 포함하는 디스플레이 디바이스를 개시한다는 것이 주지된다. 하지만, 본 공개에서, 듀티 사이클은 펄스 폭 변조를 사용하여, 구동 신호의 크기를 변화시키지 않고, 특정 픽셀 밝기를 얻기 위해 조정된다. 디스플레이의 균일성은 본 공개에서의 관심 사항이 아니다.
미국 특허 US 2002/084463는, 휘도가 듀티 계수의 적용에 의해 제어되는, OLED 디스플레이에 대한 CMOS 구동 회로를 개시한다. 다시 구동은 디지털 펄스 폭 변조에 의해 수행되고, 그래서, 픽셀의 밝기를 변화시키는 수단은 개시되지 않았다. 추가로, CMOS 구동 디스플레이 디바이스에 대해서, 특성이 트랜지스터마다 상당히 변화하는, 폴리-실리콘(p-Si) 또는 무정형-실리콘(s-Si) 구동 트랜지스터를 적용하는 디스플레이 디바이스와는 대조적으로, 디스플레이의 균일성은 일반적으로 관심 사항이 아니다. 표준 CMOS-구동기는 일반적으로 마이크로-디스플레이에 적용되고 높은 전압을 쉽게 처리하지 못한다.
본 발명은, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도시하는, 첨부된 도면을 참조로 추가로 도시될 것이다. 본 발명에 따른 디바이스 및 방법은 어떠한 방식으로든 이 특정하고 바람직한 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
도 1은 행 및 열의 매트릭스로 마련된 복수의 디스플레이 픽셀(3)을 가지는 디스플레이(2)를 포함하는 전기 디바이스(1)를 도시한다. 디스플레이(2)는 주 디스플레이(2)에 비교하여 다른 종류 또는 형태의 정보나 데이터를 디스플레이하기 위한 창 또는 팝-업 스크린으로 디스플레이(2) 상에 나타나는 하나 이상의 부분(4, 5)를 포함할 수 있다. 부분(4)은, 예를 들어, 원격 제어기(미도시)를 통해 작동되는 메뉴 기능을 보여준다. 상기 메뉴 기능은 디스플레이(1)의 사용자에게 예를 들어 디스플레이(2)의 밝기 및/또는 콘트라스트를 조정하는 옵션을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서, 이 메뉴 기능은 상기 디스플레이(2) 또는 디스플레이 픽셀(3) 또는 디스플레이 부분(5)의 균일성을 조정하기 위한 옵션을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디스플레이(2) 또는 디스플레이 부분(4, 5)의 균일성을 조정하기 위해 상기 전기 디바이스(1)는 사용자에 의해 사용될 수 있는 제어 다이얼 또는 버튼(6)을 포함할 수 있다. 다른 균일성의 상기 디스플레이 부분(4, 5)은 단일 디스플레이로 제공되거나 사용자에 의해 요청될 수 있다. 하나의 디스플레이(2) 안의 복수의 균일성들은 다양한 듀티 사이클로 디스플레이(2)의 다양한 부분(4, 5)을 동작함으로써 달성될 수 있다. 디스플레이(2)의 나머지는 부분(4, 5)와는 다른 균일성을 가지는 제 3 모드로 동작할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 애플리케이션의 예는, 예를 들어, 정지 영상 부분이 더 높은 듀티 사이클에서 동작하는 반면, 비디오 영상 부분은 낮은 듀티 사이클에 종속되는, 텔레비전 스크린에 대한 멀티미디어 애플리케이션 또는 픽쳐-인-픽쳐(PIP) 안의 창들을 포함한다. 또 다른 예는 이동 전화에 관한 것이고, 여기서 디스플레이(2)의 제 1 부분(4)은 대기 상태에 있을 수 있고 디스플레이(2)의 제 2 부분(5)은 능동적으로 사용된다. 일반적으로 특정 단일 모드에서 동작하는 디스플레이(2)의 부분(4, 5)은 미리-정의될 필요가 없지만, 제어 수단(도 2 참조)에 의해 정의되는 것처럼 디스플레이(2) 상의 위치에 있어서 프레임마다 변화할 수 있다는 것이 주지된다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 같이 전기 디바이스(1)의 디스플레이(2)를 포함하는 디스플레이 디바이스(7)를 도시한다. 디스플레이(2)는 행 선택 회로(8) 및 데이터 레지스터(9)를 포함한다. (비디오)영상과 같은, 선(10)을 통해 수신되는 그리고 디스플레이(2) 상에 제공될 정보 또는 데이터는 정보나 데이터가 제어 유닛(11)에 의해 선(12)을 통해 데이터 레지스터(9)의 적절한 부분으로 후속적으로 전송되는 제어 유닛(11)에 입력된다. 디스플레이 픽셀(3)의 행의 선택은 행 선택 회로(8)에 의해 선(13)을 통해 수행된다. 데이터는 데이터 레지스터(9)로부터 선(14)을 통해 디스플레이 픽셀(3)에 쓰여진다.
도 3a는 어드레싱 트랜지스터(T1), 저장 캐패시터(C), 및, 발광 요소(15)에 구동 신호를 인가하기 위한 수단(T2)을 포함하는 디스플레이 픽셀(3)을 위한 알려진 장치를 도시한다. T2는 p-Si 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있고, 발광 요소(15)는, PLED 또는 OLED와 같은, 발광 다이오드일 수 있다. 캐패시터(C)의 플레이트 중 하나와 T2의 소스 전극은 전압 공급 선(16)에 연결되었다.
만약 T2가 포화상태에서 바이어스(biased)된다면, 이것은, VGS가 T2의 게이트-소스 전압이고, VT가 임계치 전압이고, μfe가 T2의 필드 효과 이동성인, μfe(VGS-VT)2에 비례하는 전류를 통과시키면서, 일정한 전류원으로 동작한다. 그러면, 이 일정한 전류는 T2에 연결된 LED(15)를 통해 구동된다. 그래서, 전류원은 T2의 게이트 상의 전압을 설정함으로써 프로그램된다. 이것은 선(13)을 통해 T1을 켬으로써 그리고 데이터 레지스터(9)로부터 T2의 게이트로 신호 전압을 전송함으로써, 예를 들어, 25μs의 짧은 어드레싱 시간 도중에 달성된다. 그러면, T1은 스위치 오프되고, 프로그램된 전압은 나머지 프레임 시간동안 T2의 게이트 상에서 유지된다. 저장 캐패시터(C)는 T1을 통한 누설에 의한 이 노드의 상당한 방출을 방지하고, 그래서, 디스플레이(2)의 다른 행들이 순차적으로 선택되는 동안, 연속적인 LED 전류를 허용하기 위해 메모리를 형성한다. 이 어드레싱 방법은 잘 동작하지만, 전류가 (VGS-VT)2와 μfe둘 다에 비례하기 때문에, 실질적으로 디스플레이(2) 안의 각각의 디스플레이 픽셀(3)에 대해 T2의 특성에서의 매우 높은 균일성을 요구한다. 회로는 또한 어느 정도의 2차 수평 크로스-토크 효과에 치우치는 경향이 있다. 어드레싱 기간 동안에 T2 및 LED15을 통해 흐르는 전류가 존재하기 때문에, 그리고, 전류 전송 행 전극들이 유한한 저항을 가지기 때문에, 이러한 것이 일어난다. 그래서, 전류 전송 행을 따라서 전압 강하가 존재하고, T2의 소스 전압은 더 이상 잘 한정되지 않고, 그래서, VGS의 값들은 오류가 존재한다. 도 3a에 도시된 장치에 있어서, n-채널 트랜지스터(T3)는 전류원(T2) 및 PLED15와 직렬로 추가된다. 트랜지스터(T3)는, 위에 설명된 전압 프로그래밍 오류를 감소시키는, 어드레싱 기간 도중 전류 흐름을 스위치 오프한다.
구동 트랜지스터(T2)에 대해서, 5-10% 범위의 μfe 및 VT에 대한 변화는 전형적으로 관찰된다. 도 3b는 도 3a에 도시된 디스플레이 픽셀(3)을 포함하는 디스플레이(2)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하고, 여기서, 그레이 레벨(GL)의 퍼센트로서의 다른 디스플레이 픽셀(3) 사이의 밝기 변화(BV)의 거동이 LED15의 다양한 그레이 레벨에 대해 얻어졌다. 그레이 레벨 또는 밝기 레벨은 LED15에 의해 전송되는 전류의 양에 대한 측정이다. 하지만, 이것은 꼭 선형 관계에 있지는 않다. 도 3b에 제공된 시뮬레이션 결과로부터 다른 디스플레이 픽셀(3) 사이의 밝기의 상당한 변화가, 특히, 5-10%의 범위에서의 μfe 및 VT에 대한 변화에 대해, 일어날 수 있다는 것은 명백하다. 예로서, 특정 전류 크기에 대응하는, 4의 그레이 레벨에서, 동일한 전류 크기로 구동되는 동안, LED15의 밝기는 인접한 LED15에 대해서 보다 80% 더 높을 수 있다{LED(15)에 대한 구동 트랜지스터(T2)의 특성이 10%의 범위에서 변화한다고 가정하는 점선을 참조하라}. 다른 디스플레이 픽셀들(3) 사이의 밝기 변화(BV)가 증가하는 그레이 레벨에 따라, 즉, 만약 LED(15)가 더 높은 전류, 즉, 더 높은 크기의 구동 신호를 전송한다면, 감소한다는 것이 주지된다.
도 4a에 도시된 것처럼, 전류 미러 픽셀 회로는, 아날로그 모드에서 여전히 작동하면서, T2에 대한 특성의 변화로부터 나오는 효과를 감소시킬 수 있다. 구동 트랜지스터(T2)는 디스플레이 픽셀(3)을 어드레싱하는데 그리고 LED(15)를 구동하는데 둘 다에 사용된다. 데이터 입력 신호는, 전류원(I)으로 나타나는, 선(14)위에서 전압보다는 전류로서 인가된다. 어드레싱 기간 도중, 구동 트랜지스터(T2)는 어드레싱 트랜지스터(T1)을 통해 트랜지스터(T4)에 의해 다이오드-연결되고, LED(15)는 트랜지스터(T3)에 의해 회로로부터 분리된다. 이 어드레싱 기간 도중, T2에 대한 연관된 게이트-소스 전압(VGS)에 도달하도록 캐패시터(C)가 충전되는 동안, 데이터 입력 전류는 T2를 통과하게 된다. 이제, T1과 T4를 개방하고 T3를 닫음으로써, 드레인 전류는 LED(15)으로 입력된다. 캐패시터(C)의 메모리 기능은 LED 전류가 선(14) 상에서 수신되는 데이터 입력 전류의 완벽한 복사가 되는 것을 보장한다.
이 설명은 도 4a에 도시된 것과 같은 디스플레이 픽셀(3)에 대한 이상적인 회로 동작에 대응한다. 실제로, 예를 들어, 어드레싱과 구동 도중의 구동 트랜지스터(T2)의 드레인-소스 전압의 차이에 연관된 문제는 오류가 일어날 가능성을 크게 하여, 구동 전류는 여전히 개별적인 트랜지스터(T2) 및 LED(15)의 특성에 대한 어느 정도의 의존성을 갖는다. 하지만, 이 의존성은 전류 소스 픽셀 회로의 경우에서 보다 훨씬 더 작은 것으로 나타난다. 전류 거울 회로의 주요 장점은 VT 및 μfe 스프래드의 감소된 영향이다. 도 4b는 계산된 밝기 변화를 도시한다. 도 3b에 비교해, 디스플레이(2) 상에서 밝기 변화(BV)에 있어서 크기 향상의 대략 하나의 차수가 관찰된다. 하지만, 더 높은 전류를 전송하는 디스플레이 픽셀(3)은 여전히 밝기에서 더 균일하다.
본 발명의 요지는 발광 요소(15)의 그레이 레벨(GL)과 함께 밝기 변화(BV)의 관찰된 거동을 사용한다는 것이다. 구동 신호의 크기를 조정함으로써, 원하는 또는 적당한 균일성에 대한 모드는 도 3b 또는 도 4b의 곡선 상의 지점에 대응하여 선택될 수 있다. 사실상, 상기 곡선은 균일성에 대해 사용가능한 모드를 나타내고, 이들 모드 중에서, 상황에 적절한 하나 이상의 단일 모드가 선택될 수 있거나 선택된다. 구동 신호가, 위에 논의된 것처럼, 특정 크기를 갖는 전류일 수 있지만, 또한, 발광 요소 자체에 의해 결정된 크기로 전류를 증가시키는 특정 크기의 전압 신호일 수 있다는 것이 주지된다. 예를 들어, 만약 T2가 개방 스위치로 동작한다면, 이 전압 신호는 달성된다. 발광 요소에 의해 전달되는 전류의 크기에 따라 듀티 사이클을 조정함으로써, 예를 들어, 전력 소비 및 영상 품질이 수동으로 또는 자동으로 제어될 수 있다.
도 5는 전압으로 어드레스 지정된 능동 매트릭스 구동 방식에 대해 듀티 사이클이 조정될 수 있는 몇 가지 방법을 도시한다. 듀티 사이클을 조정하는 하나의 방법은, 전압 소스(17)로 나타나는, 디스플레이 픽셀(3)의 LED(15)에 대한 프레임 기간의 특정 백분율 시간 동안 적절한 역 전압을 인가하는 것이다. 만약 전압 소스(17)가 예를 들어 프레임 기간의 20% 동안 LED(15)에 의해 전송될 전류를 방지한다면, 80%의 듀티 사이클이 얻어진다. 전압원(17)에 의해 예를 들어 디스플레이(2)의 모든 디스플레이 픽셀(3)로 역 전압이 인가되는 적절한 시간을 설정함으로써, 전체 디스플레이(2)에 대해 요구되는 듀티 사이클이 얻어질 수 있다. 비슷한 방식으로, 전력 선 전압(16)은 듀티 사이클을 한정하도록 조정될 수 있다.
대안적으로, 전력 트랜지스터와 같은 스위치(T5)는, LED(15)에 의해 전류가 전송되는 것을 방지하면서, 적용될 수 있다. 스위치(T5)는 제어 유닛(11)에 의해 제어되는 듀티 사이클 선택 선(18) 상에서 어드레스될 수 있다. 제어 유닛(11)을 통한 듀티 사이클의 적절한 어드레싱에 의해, 디스플레이(2)의 다른 부분들(4, 5)에 대한 다른 듀티 사이클이 얻어질 수 있다.
그러나 또 다른 대안적인 방법에서, 추가의 어드레싱 펄스는 프레임 기간으로 통합될 수 있다{예를 들어, 디스플레이(2)는 프레임 도중에 한번이 아닌 두 번 이상 어드레스될 수 있다}. 이런 식으로, 하부-프레임들이 생성된다. 몇몇 하부-프레임들에 대한 검은 픽셀과 연관된 그레이 레벨로 디스플레이(2), 또는 디스플레이(2)의 부분(4, 5)을 어드레싱함으로써, 디스플레이(2)에 대한 듀티 사이클을 조정하는 것이 가능하다.
듀티 사이클을 조정하는 다양한 다른 방법이 알려져 있다는 것이 주지된다. 본 발명은 듀티 사이클이 변화될 수 있는 방법에 의존하지 않는다.
디스플레이(2)의 균일성에 대한 모드의 선택은 디스플레이(2)의 듀티 사이클을 (자동적으로) 조정함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 만약 듀티 사이클이 감소되면, 구동 신호의 크기, 즉, 디스플레이 픽셀(3)에 대한 전류는 제어 수단(11)에 의해 자동으로 증가되어, 디스플레이(2) 또는 디스플레이 픽셀(3)의 인지되는 평균 밝기가 일정하게 유지될 수 있다. 전류의 크기에 있어서의 증가는 두 가지 효과를 가진다. 도 3b 및 도 4b에 도시된 것처럼, 곡선 상에서 더 높은 그레이 레벨로의 이동이 얻어지고, 이것의 결과로, 디스플레이(2)의 균일성은 증가된다. 더 나아가, 전류 크기가 증가되기 때문에, LED(15)에 대한 전력 소비도 일반적으로 증가한다. 이 메카니즘으로, 예를 들어, 두 개의 사용가능한 모드를 갖는 디스플레이(2)는 예상될 수 있다. 그 중 하나의 모드는 디스플레이에 대한 저 전력 소비 및 저 균일성에 연관되었고, 또 다른 하나의 모드는 디스플레이에 대한 고 전력 소비 및 고 균일성에 연관되었다. 일반적으로, 예를 들어 1-100%의 범위에서 연속적으로 조정될 수 있는 듀티 사이클은 균일성과 전력을 맞바꾸는 무한한 수의 사용가능한 모드를 초래할 것이다. 이러한 모드는 몇 가지 방식으로 사용자에 의해 선택될 수 있고, 이 중 몇 가지는 이미 도 1에서 논의되었다.
디스플레이(2)의 균일성과 전력 소비 사이의 관계에 대해, 디스플레이 디바이스(7)는 예를 들어, 저 듀티 사이클 및 고 전력 소비에 대응하는, 고 균일성 모드에서 디폴트(default)로 동작할 수 있다. 하지만, 만약 배터리 전력이, 사용자 정의될 수 있는, 특정 레벨 이하로 떨어지면, 디스플레이 디바이스(7)는, 예를 들어, 제어 수단(11)에 의해, 저 균일성 모드로 스위치 즉 기동할 수 있고, 이 결과로서, 전력 소비가 감소된다. 이것은, 특히 배터리 전원 전자 디바이스(1)에서 구현되었을 때, 상기 디바이스(1)의 전원이 떨어지기 전에 디스플레이 디바이스(7)가 더 긴 기간 동안 사용될 수 있다는 장점을 가진다.
균일성 모드는 대안적으로 또는 추가로 디스플레이(2)의 동작 상태에 연관될 수 있다. 만약 디스플레이(2)가 예를 들어 대기 상태에 있다면, 상기 디스플레이(2)의 균일성은 낮을 수 있고, 이 결과로서, 전력 소비가 감소한다. 만약 디스플레이(2)가 능동 상태로 스위치하면, 제어 수단(11)이 디스플레이(2)의 능동 상태에 대해 동작되는 경우, 듀티 사이클을 감소시키고 발광 요소를 통과하는 전류를 증가시킴으로써, 디스플레이 디바이스는 디스플레이(2)에 대해 증가된 균일성에 연관되는 또 다른 단일 모드로 스위치할 수 있다.
디스플레이(2)의 균일성에 대한 모드는, 선(10) 상에서 제어 수단(11)에 의해 수신되는, 데이터의 종류 또는 콘텐트에 대응하여 자동으로 선택될 수 있다. 만약 디스플레이될 영상이 평균 밝기를 갖는다면, 상기 제어 수단(11)에 의해 모드를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 이 때, 디스플레이(2)가 이미 적당한 균일성을 가지기 때문에, 듀티 사이클은 증가된다. 결과적으로, 그러한 데이터가 존재한다면, 전력은 절약될 수 있다. 하지만, 만약 디스플레이될 영상이 평균적인 어둡기를 갖는다면, 디스플레이(2)의 균일성이 증가되는 모드가 바람직하다. 이 모드는, 예컨대, 상기 제어 수단(11)으로 듀티 사이클을 감소시키고 구동 신호의 크기를 증가시킴으로서 선택된다. 이런 방식으로, 듀티 사이클은 또한 영상의 평균 밝기를 능동적으로 조정한다. 추가로, 이 감소된 듀티 사이클은, 디스플레이될 영상의 평균 밝기를 유지하면서, 어두운 영상에서 보일 수 있는 그레이 레벨의 수를 증가시킨다. 만약, 예컨대, 듀티 사이클이 10%로 감소된다면, 이러한 추가의 밝기 레벨을 포함하는 데이터가 사용가능한 경우, 본 발명은 어두운 영상에 대한 인지되는 밝기 레벨의 범위를 10배 더 작은 부분으로 나누는(세분하는) 것을 가능하게 한다. 이런 식으로, 어두운 영상 안에 더 많은 그레이 레벨들이 생성되고, 그래서, 영상의 품질이 상당하게 향상될 수 있다. 추가로, 선택된 하나의 모드는, 예컨대, 디스플레이될 코딩 포맷(예를 들어, MPEG 코딩)에 대한 데이터의 품질에 연관될 수 있다.
일반적으로, 만약 움직이는 영상들이 디스플레이될 것이라면, 디스플레이(2)의 균일성은 증가되어야 한다. 디스플레이될 데이터의 변화율을 감지하는 제어 수단(11)을 구비하고 균일성이 증가되도록 변화율에 따른 구동 신호의 듀티 사이클과 크기를 조정하게 함으로써 이 특성은 구현될 수 있다.
도 1에 대해 논의된 것처럼, 디스플레이(2)는 부분(4, 5)의 균일성에 대해 다른 모드가 선택될 수 있는 몇 가지 부분(4, 5)을 가질 수 있다. 이것은, 예컨대, 상기 제어 수단(11)으로부터의 다른 적절한 신호들을 듀티 사이클 선택 선(18)을 통해 부분(4, 5)을 구성하는 디스플레이 픽셀(3)을 위한 스위치(T5)로 전송함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 부분(5)은 컴퓨터 모니터(1)의 디스플레이(2) 상에 비디오를 보여주는 팝-업 창일 수 있다. 제어 수단(11)은 선(10) 상에서 수신되는 비디오 데이터를 감지하고 디스플레이 부분(5)을 구성하는 디스플레이 픽셀(3)이 듀티 사이클 선택 선(18)을 통해 낮은 듀티 사이클에서 그리고 구동 신호에 대해 더 높은 크기로 구동되도록 지시한다. 이런 방식으로, 나머지 디스플레이(2)가 낮은 균일성 모드로 동작하는 반면, 상기 부분(5)의 균일성은 향상된다.
도 6은 위에 설명된 것과 같은 기능을 수행하도록 적응된 디스플레이 디바이스(7)의 개략적인 예시를 도시한다. 상기 제어 수단(11)은, 예컨대, 듀티 사이클 선택 선(18)을 통해 디스플레이(2) 또는 디스플레이 픽셀(3)의 듀티 사이클을 제어하도록 적응된다. 이 듀티 사이클은, 예컨대, 제어 버튼(6)을 통해 사용자에 의해 조정될 수 있다. 위에서 언급된 것처럼, 듀티 사이클은, 예컨대, 선(10)으로 수신되는 데이터를 분석함으로써 다른 방식으로도 변화될 수 있다. 상기 제어 수단(11)은 조정된 듀티 사이클에 따라 선(14)으로 송신될 구동 신호의 크기를 조정하도록 적응된다. 일반적으로 듀티 사이클과 발광 요소에 의해 전송되는 전류의 곱이 실질적으로 일정할 수 있는 반면, 듀티 사이클과 발광 요소를 통한 전류 두 가지다 특정 애플리케이션에 대해 감소되거나 증가될 수 있다는 것이 배제되지 않는다는 것이 주지된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 복수의 발광 요소와 구동 신호를 상기 발광 요소에 인가하기 위한 수단을 가지는 디스플레이를 포함하는 디스플레이 디바이스에 응용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 복수의 발광 요소들과 상기 발광 요소로 구동 신호를 인가하는 수단을 갖는 디스플레이를 포함하는 디스플레이 디바이스로서, 상기 발광 요소들 중 적어도 하나에 대한 상기 구동 신호의 듀티 사이클과 크기를 조정하도록 적응된 제어 수단이 제공되는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이는 발광 다이오드를 포함하는 능동 매트릭스 발광 디스플레이이고, 구동 신호를 인가하는 상기 수단은 구동 트랜지스터이고, 각각의 구동 트랜지스터는 상기 발광 다이오드들 중 하나와 연관된, 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 디스플레이 또는 상기 발광 요소들의 균일성에 대해 복수의 사용가능한 모드들 중 하나의 모드를 선택하도록 적응된, 디스플레이 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는, 스위치, 다이얼 또는 메뉴 기능과 같은, 상기 디스플레이 디바이스의 사용자에 의해 상기 사용가능한 모드들 중 하나를 선택하기 위한 선택 수단을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스를 포함하는 전자 디바이스에 대한 사용가능하거나 남아있는 전력에 따라서 상기 하나의 모드가 선택되는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 디스플레이 상에 디스플레이될 및/또는 상기 디바이스에 의해 수신될 데이터에 대응하여 상기 하나의 모드가 선택되는, 디스플레이 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 듀티 사이클은 상기 디스플레이에 대한 평균 구동 신호를 동적으로 조정하는, 디스플레이 디바이스.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 하나의 모드는 상기 디스플레이 상에 디스플레이될 데이터의 변화 율에 따라서 선택되는, 디스플레이 디바이스.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 제어 수단은 적어도 상기 디스플레이의 제 1 부분을 위해 상기 사용가능한 모드들 중 제 1 모드와 상기 디스플레이의 제 2 부분에 대한 상기 사용가능한 모드들 중 제 2 모드를 선택하도록 적응되는, 디스플레이 디바이스.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 디스플레이 디바이스를 포함하는 전자 디바이스.
  11. 구동 신호로 복수의 발광 요소를 갖는 디스플레이를 구동하는 방법으로서, 상기 발광 요소들 중 적어도 하나에 대해 상기 구동 신호의 듀티 사이클과 크기를 서로에 따라서 조정하는 단계를 포함하는, 디스플레이를 구동하는 방법.
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