KR20060123355A - 능동 매트릭스 상에 이미지를 디스플레이하는 디바이스 - Google Patents

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KR20060123355A
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필립 르 로이
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톰슨 라이센싱
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Abstract

본 발명은 각각 전력 공급 수단(Vdd)에 의해 공급되는 광 방출기(2)의 네트워크, 트립 임계 전압을 가지고 단자 중 하나에 로그인(logging) 데이터(Uc, Idata)를 인가함으로써 어드레스 지정 가능하며, 상기 방출기(2)를 제어하기 위해 드레인 전류(Id)에 의해 교차하는 전류 변조기(14) 및 프로그래밍 단계 동안 드레인 전류(Id) 값과 로그인 데이터(Uc)를 비교하기 위한 수단(28)을 포함하는 트립 임계 전압 보상 수단(12)으로 이루어지는 능동 매트릭스 상에 이미지를 디스플레이하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 상기 방출기 전력 공급 수단(Vdd)은 프로그래밍 단계 동안에 방출기에 전력을 공급한다.

Description

능동 매트릭스 상에 이미지를 디스플레이하는 디바이스{DEVICE FOR DISPLAYING IMAGES ON AN ACTIVE MATRIX}
본 발명은 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
평판 디스플레이는 자동차 디스플레이 디바이스, 디지털 카메라 또는 이동 전화와 같은 모든 종류의 애플리케이션에서 그 사용이 증가하고 있다. 광 방출기가 OLED(유기 발광 다이오드)와 같은 유기 전자발광 셀로 형성되는 디스플레이가 알려져 있다.
특히, 수동 매트릭스 OLED형 디스플레이는 이미 상업적으로 널리 이용 가능하게 되어 있다. 하지만, 그러한 디스플레이는 많은 양의 전기 에너지를 소비하고 짧은 수명을 가진다.
능동 매트릭스 OLED 디스플레이는 내장 전자 장치를 포함하고, 전력 소비가 적으며, 높은 해상도를 가지고, 비디오 레이트(rate)와의 적합성(compatibility) 및 수동 매트릭스 OLED 디스플레이보다 긴 수명과 같은 많은 장점을 가진다.
일반적으로 디스플레이 디바이스는, 특히 광 방출기의 배열에 의해 형성된 디스플레이 패널을 포함한다. 각 광 방출기는 하나의 픽셀과 연관되고, 디스플레이될 이미지의 서브 픽셀과 연관되며, 어드레스 회로를 거쳐, 열 전극의 배열과 행 전극의 배열에 의해 어드레스 지정된다.
특히, 어드레스 회로는 방출기를 통과하는 전류를 제어하고, 그로 인해 디스플레이 패널의 각 서브 픽셀의 휘도를 제어할 수 있는 전류 변조기를 포함한다.
능동 매트릭스에서, 이들 변조기는 LTPS(저온 폴리실리콘) 기술을 사용하여 다결정 실리콘에서 제조된 박막 트랜지스터 즉, TFT이다. 하지만, 이 기술은 박막 트랜지스터의 트립 임계 전압에서의 국부적인 공간 변동을 일으킨다. 이들 변동은 폴리실리콘 입자의 경계와 크기가, 폴리실리콘이라고 부르는 다결정 실리콘으로, 비정질 실리콘을 결정화하는 단계 동안 충분히 제어될 수 없다는 사실이 기인한다. 그러므로 주어진 디스플레이 패널을 구성하는 TFT트랜지스터는 상이한 트립 임계 전압을 가진다.
따라서, 동일한 공급 전압이 공급되고, 동일한 데이터 전압 또는 전류에 의해 구동된 TFT 트랜지스터는, 상이한 강도의 전류를 생성한다.
이제, 방출기가 일반적으로 방출기를 통과하는 전류에 정비례하는 강도를 가진 광을 방출할 때, 폴리실리콘 트랜지스터의 트립 임계 전압의 불균일성(heterogeneity)은 그러한 트랜지스터의 매트릭스에 의해 형성된 디스플레이의 밝기 비균일성을 초래한다. 이는 휘도 레벨 사이의 차이가 생기게 하고, 사용자에게는 보는 데 있어 명백한 불편함이 생기게 한다.
능동 매트릭스의 TFT 트랜지스터의 트립 임계 전압을 보상하기 위해서는, 예컨대 미국 특허문서 6433488호에서 구동 회로를 프로그래밍하는 단계 동안에 기준 전류와 변조기를 통과하는 드레인 전류(Id)를 비교할 수 있는 비교기를 포함하는 방출기 구동 회로를 사용하는 것이 알려져 있다. 하지만 이 회로는 방출기의 프로그래밍 단계와 방출 단계 사이에서 방출기에 관한 공급원을 스위칭하기 위해, 방출기마다 하나의 스위칭 유닛을 이식(implantation)할 것을 요구한다. 이 스위칭 유닛은 2개의 박막 트랜지스터와 하나의 반전 증폭기를 포함한다. 이 회로는 제작하기가 어렵고 비용이 많이 든다.
OLED 방출기, 방출기에 전력을 공급하기 위한 수단, 변조기 및 변조기의 트립 임계 전압을 보상하기 위한 수단을 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스가, 예컨대 EP 1381019호로부터 알려져 있다. 이 보상 수단은 선택된 방출기를 통과하는 드레인 전류와 디스플레이 설정점을 비교하기 위한 수단을 포함한다.
하지만, 이들 디스플레이 디바이스에서는 그러한 방출기가 프로그래밍 단계와 이미지 디스플레이용의 후속 방출 단계 모두에서 동일한 공급 수단에 의해 전력이 공급되지 않아서, 각 전력 공급 모드에 관해 특정 배열의 전극을 요구하게 된다.
OLED 방출기, 방출기에 전력을 공급하기 위한 수단, 변조기 및 변조기의 트립 임계 전압을 보상하기 위한 수단을 포함하는 디스플레이 디바이스는, 예컨대 JP-2002/278513호로부터 알려져 있다. 이 방출기는 프로그래밍 단계 동안과 이어지는 이미지 디스플레이를 위한 방출 단계 모두에서 동일한 전력 공급 수단에 의해 전력이 공급되지만, 임계 전압은 이미지 디스플레이 전에 교정 단계 동안에 보상된 다. 보상 수단은 선택된 방출기를 통과하는 드레인 전류를 측정하기 위한 수단과, 이 드레인 전류와 방출기에 관한 교정 설정점을 비교하는 비교기를 포함한다. 그러므로 이들 보상 수단은 이미지 디스플레이 단계 동안에 나타나는 임계 트립 전압에서의 변동의 보상을 허용하지 않는다.
OLED 방출기, 변조기 및 변조기의 트립 임계 전압을 보상하기 위한 수단을 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스는, 예컨대 문서 JP-2002/091377, US-2003/001832 및 WO-2004/034364에서 알려져 있다. 보상 수단은 선택된 방출기를 통과하는 드레인 전류를 측정하기 위한 수단과, 이 드레인 전류를 디스플레이 설정점과 비교하는 비교기를 포함한다. 하지만, 드레인 전류를 측정하는 수단은 한 열의 각 방출기에 특정된다. 예컨대, 문서 WO-2004/034364에서 그것들은 한 열의 각 방출기에 관해 저항기, 2개의 전극 및 2개의 스위치를 포함한다. 따라서 이러한 구성은 복잡하고 비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 덜 복잡하고, 따라서 비용이 덜 드는 구동 회로를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명의 주제는 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스로서, 이는
- 행과 열로 분배된 방출기의 배열을 형성하는 여러 개의 광 방출기,
- 방출 단계와 광 방출기를 프로그래밍하는 단계 동안에, 한 열의 모든 광 방출기에 동시에 전류를 공급할 수 있는 전력 공급 수단,
- 광 방출기의 방출을 제어하는 수단으로서,
- 배열의 각 광 방출기에 관해, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하는 전류 변조기로서, 트립 임계 전압 이상인, 드레인 또는 소스와 게이트 사이의 전압을 상기 광 방출기에 공급하기 위해, 드레인 전류가 상기 변조기를 통과할 수 있는, 전류 변조기,
- 광 방출기의 각 열에 관해, 데이터 설정점을 나타내는 값을 프로그래밍 단계 동안 광 방출기를 활성화시키기 위해 광 방출기와 연관된 변조기의 게이트 전극에 인가함으로써, 방출기의 열의 각 광 방출기를 연속으로 어드레스 지정할 수 있는 열 어드레스 수단,
- 방출기의 각 행에 관해, 프로그래밍 단계 동안 방출기의 각 행의 광 방출기를 연속해서 선택할 수 있는 행 선택 수단 및
- 각 변조기에 관해, 변조기의 게이트 전극에서 전하를 저장할 수 있는 저장 수단을 포함하는 제어 수단; 및
- 선택된 방출기를 프로그래밍하는 단계 동안, 선택된 방출기에 공급되는 드레인 전류를 나타내는 값과, 저장 수단에 저장된 전하의 양을 제어하기 위한 데이터 설정점을 나타내는 값을 비교할 수 있는 비교기를 포함하는 트립-임계 전압 보상 수단을 포함하는 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스에 있어서,
보상 수단은 방출기의 각 열에 관해, 열의 모든 방출기에 공급하기 위한 전류의 대표값의 측정치에 기초하여 선택된 방출기에 공급되는 드레인 전류의 대표값을 결정하기 위한 단일 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특정 실시예에 따르면, 본 발명의 디스플레이 디바이스는 하나 이상의 다음 특징을 포함하고, 이러한 특징은 다음과 같다.
- 방출기를 위한 전력 공급 수단이 제어 수단의 각 변조기에 직접 연결된다.
- 방출기를 위한 전력 공급 수단이 한 열의 각 방출기에 직접 연결된다.
- 방출기를 위한 전력 공급 수단은 한 열의 모든 방출기에 전력을 공급할 수 있는 전압 공급 생성기를 포함하고, 보상 수단은 한 열의 모든 방출기의 각 변조기의 트립 임계 전압을 연속해서 보상할 수 있다.
- 이러한 보상 수단은 또한
- 상기 변조기의 게이트에 인가된 구동 신호를 생성할 수 있는 구동 생성기와,
- 데이터 설정점의 값과 트립-임계 전압의 값에 따라 상기 구동 신호의 지속 시간을 변조하기 위한 수단을 포함한다.
- 데이터 설정점은 데이터 전압이고, 비교기는 드레인 전류의 강도를 나타내는 전압이 상기 데이터 전압의 수배와 같을 때, 경고 신호를 방출할 수 있다.
- 구동 신호의 지속 시간을 변조하기 위한 수단은
- 구동 생성기와 직렬로 연결된 스위치와,
- 한편으로 데이터 설정점이 수신될 때, 다른 한편으로는 경고 신호가 수신될 때, 상기 스위치를 스위칭할 수 있는 제어 유닛을 포함한다.
- 구동 생성기에 의해 생성된 구동 신호는 데이터 설정점의 값에 따라 진폭 변조된다.
- 구동 생성기는 전류 생성기이고, 변조기는 전류 제어될 수 있다.
- 구동 생성기는 램프(ramp) 전압 생성기이고, 변조기는 전압 제어될 수 있다.
- 보상 수단은 전류의 강도를 측정하고, 프로그래밍 단계 동안에 선택된 방출기를 통과하는 드레인 전류의 강도를 측정할 수 있는 유닛을 더 포함한다.
- 전력 공급 수단은 측정 유닛이 직접 연결되는 라인을 포함한다.
- 저장 수단은 변조기의 게이트와 소스에 연결된 적어도 하나의 저장 커패시터를 포함하고, 보상 수단은 저장 커패시터를 방전하기 위해 상기 커패시터에 전압 펄스를 인가할 수 있는 리셋 수단을 더 포함한다.
첨부된 도면을 참조하여, 본 발명은 제한적이지 않은 예에 의해 주어지는 이어지는 상세한 설명을 읽음으로써 더 명확히 이해된다.
도 1은 본 발명에 따른 방출기용 구동/ 전력 공급 회로의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전류 측정 유닛의 전형적인 실시예의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 디바이스에 의해 수행된 과정 중에 다양한 전압과 전류의 시간에 따른 변화를 보여주는 그래프로서,
·(a)는 선택 전극에 인가된 선택 전압을 보여주는 그래프,
·(b)는 리셋 수단에 의해 어드레스 전극에 인가된 전압을 보여주는 그래프,
·(c)는 비교기에 의해 생성된 경고 신호를 보여주는 그래프,
·(d)는 드레인 전류와 구동 전류에서의 변화를 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어드레스 회로의 블록도.
도 1은 본 발명에 따른 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스를 도시한다. 그러한 디바이스는 행과 열의 배열을 형성하는 복수의 광 방출기(2), 광 방출기(2)를 위한 전력 공급 수단(Vdd) 및 광 방출기(2)를 위한 방출 제어 수단(3)을 포함한다. 하지만, 간단하게 하기 위해, 하나의 방출기와 하나의 전력 공급 수단만이 도 1에 도시되었다.
디스플레이 패널의 광 방출기(2)는 유기 발광 다이오드이다. 이들은 애노드와 캐소드를 포함한다. 각 다이오드는 디스플레이가 단색 디스플레이인 경우에는 하나의 픽셀과, 디스플레이 패널이 다색 디스플레이인 경우에는 하나의 서브 픽셀과 연관된다. 이들은 그것들을 통과하는 전류에 정비례하는 강도를 가진 광을 방출한다.
광 방출기(2)를 위한 전력 공급 수단(Vdd)은 방출기(2)의 열마다 하나의 DC 전압 생성기를 포함한다. 이 생성기(Vdd)는 이 열의 모든 광 방출기(2)가 연결되는 라인(4)에 전력을 공급한다.
디스플레이 디바이스를 위한 구동 수단(3)은 각 방출기를 위한 어드레스 회로(6), 행 선택(8)과 열 어드레스(10) 전극의 배열 및 변조기의 트립 임계치(trip threshold)를 보상하기 위한 보상 수단(12)을 포함한다.
어드레스 회로(6)는 디스플레이 패널의 각 방출기(2)에 연결된다. 도 1에 도 시된 어드레스 회로는 종래 기술의 구조를 가진 회로이다. 이러한 유형의 회로에서는, 방출기의 애노드가 능동 매트릭스와의 인터페이스를 형성하고, 방출기의 캐소드는 접지 전극이나 음의 전압에 연결된다.
어드레스 회로(6)는 전류 변조기(14), 스위치(16) 및 저장 커패시터(18)를 포함한다.
전류 변조기(14)는 유리 기판 위에 박막으로서 증착된 다결정 실리콘(poly-Si)이나 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 기술에 기초한 트랜지스터이다. 그러한 구성 성분은 3개의 전극, 즉 드레인 전극, 소스 전극 및 게이트 전극을 포함하는데, 드레인 전극과 소스 전극 사이에는 변조된 전류가 흐르고, 게이트 전극에는 데이터 구동 전류(I데이터)가 인가된다.
박막 트랜지스터는 n형이거나 p형이다. 도 1에 도시된 변조기(14)는 p형이다. 변조기의 소스는 전력 공급 전극(Vdd)에 직접 연결되고, 변조기의 드레인은 방출기(2)의 애노드에 직접 연결되어, 작동시, 변조된 전류가 소스와 드레인 사이에 흐르게 된다. 대안적으로, 변조기(14)가 n형일 때는, 드레인이 전력 공급 전극(Vdd)에 연결되고, 그 후 변조된 전류가 드레인과 소스 사이에서 흐르게 된다.
전력 공급 생성기(Vdd)는, 이미지 프레임 방출 공정에서의 단계에 관계없이, 선택되고 어드레스 지정된 방출기(2)에 항상 전력을 공급할 수 있도록, 열의 방출기를 위한 모든 구동 변조기(14)에 직접 연결된다. 그러므로, 열의 변조기(14)가 턴 온 되자마자, 어드레스 및 선택 전압을 인가함으로써, 대응하는 방출기에는 단 지 전력 공급 생성기(Vdd)에 의해 전력이 공급된다.
스위치(16)는 또한 박막으로서 적층된 다결정 실리콘(poly-Si)이나 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 기술에 기초한 트랜지스터이다. 그러한 트랜지스터의 전극 중 하나(드레인 또는 소스)는 어드레스 전극(10)에 연결되고, 나머지 전극(드레인 또는 소스)은 변조기(14)의 게이트에 연결된다. 그러한 트랜지스터의 게이트는 행 선택 전극(8)에 연결된다.
저장 커패시터(18)는 프레임 이미지 지속 시간에 걸쳐 방출기(2)의 밝기를 유지하기 위해 변조기(14)의 게이트와 소스 사이에 놓인다. 이 커패시터는 변조기(14)의 게이트 상의 전압을, 한 프레임의 지속 시간에 대응하는 시간 구간에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지하도록 설계된다.
선택 전극(8)과 어드레스 전극(10)의 배열은 디스플레이 패널의 방출기 세트 중에서 특정 방출기를 선택하고 어드레스 지정하기 위해 사용된다.
각 선택 전극(8)은 한 행의 스위치(16)의 게이트에 연결되고, 선택 전압(V선택)을 이 행의 모든 방출기(2)에 전송할 수 있다. 선택 전압(V선택)은 방출기를 선택하기 위한 논리 데이터 신호이다.
각 어드레스 전극(10)은 한 열의 스위치(16)의 소스 또는 드레인에 연결되고, 데이터 설정점(Uc)에 따른 데이터 구동 전류(I데이터)를 가지고 이 열의 모든 어드레스 회로(6)의 변조기(14)의 게이트를 어드레스 지정할 수 있다. 도 1에 도시된 본 발명의 전형적인 실시예에서, 방출기를 통과하는 전류는 전극(10)에 인가된 전 류(I데이터)의 진폭에 비례한다.
선택 전극(8)과 어드레스 전극(10)은 선택 전압(V선택)과 데이터 설정점(Uc)을 방출기에 인가하기 위해 대응하는 구동기(20, 22)에 의해 각각 제어된다. 그러므로, 디스플레이의 단일 행 전극(8)을 선택하고, 이 행에 대응하는 구동기(20)만을 활성화하며, 구동 전류(I데이터)를 변조기(14)에 인가하기에 적합한 이러한 디스플레이의 열 전극(10)에 데이터 설정점(Uc)을 인가함으로써, 이 행(8)의 전극과 이 열의 전극(10) 사이의 교차부에 있는 단일 방출기가 광을 방출할 수 있다.
트립 임계치 보상 수단(12)은 이 열의 어드레스 전극(10)에 의해 어드레스 지정된 모든 변조기(14)의 트립 임계 전압(Vth)을 보상할 수 있다.
이들은 방출기의 열마다 하나의 외부 제어기(24)를 포함한다. 이 제어기는 측정 유닛(26), 비교기(28), 구동 생성기(30), 스위치(32), 제어 유닛(34) 및 이 열의 어드레스 회로(6)를 리셋하기 위한 수단(36)을 포함한다.
측정 유닛(26)이 한 열의 모든 방출기의 전력 공급 전극(4)에 연결된다. 이 측정 유닛(26)은 선택 전극(8)에 의해 선택된 변조기(14)의 드레인 전류(Id)를 나타내는 값을 측정할 수 있고, 이러한 변조기의 게이트에는 구동 전류(I데이터)가 인가된다.
더 자세히 기술하면, 유닛(26)의 역할은 라인(4)에서 측정된 전류의 합으로부터, 그것의 프로그래밍 단계 동안에 변조기(14)의 전류만을 추출하는 것이다. 측 정 유닛(26)의 일 실시예는 도 2와 연계하여 아래에서 설명된다.
비교기(28)는 구동기(22)에 의해 어드레스 지정된 데이터 설정점(Uc)과 측정 유닛(26)에 의해 측정된 드레인 전류(Id)의 대표값을 수신하도록 설계된 2개의 입력 단자를 가진다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에서, 데이터 설정점(Uc)은 데이터 전압이다. 비교기(28)는 드레인 전류(Id)를 나타내는 전압의 진폭과, 소위 어드레스 회로(6)를 프로그래밍하기 위한 소위 단계(C) 동안에 데이터 전압(Uc)의 진폭을 비교하도록 설계된다.
또한, 비교기(28)는 드레인 전류(Id)의 강도를 나타내는 전압의 진폭과, 데이터 전압(Uc)의 진폭이 비례도(proportionality)(k)의 미리 결정된 계수를 통해 관련될 때, 경고 신호(S)를 전송할 수 있는 출력 단자를 가진다. 경고 신호(S)는 제어 유닛(34)에 보내진 논리 신호이다.
일 변형예로서, 데이터 설정점은 디지털 데이터 신호이거나 데이터 전류이다.
구동 생성기(30)는 이 생성기에 인가된 데이터 설정점(Uc)에 의존하는 구동 전류(I데이터)를 전달하도록 설계된 DC 생성기이다. 이 구동 생성기(30)는 어드레스 전극(10)에 직렬로 연결된다. 이 구동 생성기(30)는 열 구동기(22)에 의해 어드레 스 지정된 데이터 전압(Uc)을 수신하고, 구동 전류(I데이터)를 생성할 수 있으며, 이러한 구동 전류(I데이터)의 진폭은 데이터 전압(Uc)의 진폭에 따라 변조된다.
스위치(32)는 구동 생성기(30)의 출력과 직렬로 연결된다. 구동 전류(I데이터)가 열의 모든 어드레스 회로(6)의 어드레스 전극(10)에 공급되는 닫힌 위치와, 어드레스 회로(6)가 어드레스 지정되지 않는 열린 위치 사이에서 스위칭이 가능하다.
제어 유닛(34)은, 데이터 전압(Uc)와 경고 신호(S)를 수신하고, 스위치(32)가 스위칭할 수 있도록, 구동기(22), 비교기(28)의 출력 및 스위치(32)에 연결된다. 제어 유닛(34)은 데이터 전압(Uc)을 수신할 때 스위치(32)를 닫을 수 있고, 경고 신호(S)를 수신할 때 이 스위치를 열 수 있다. 그러므로, 생성된 구동 전류(I데이터)의 지속 시간은 아래에 설명되는 바와 같이, 각 변조기(14)에 특정된 트립 임계 전압(Vth)에 따라 변조된다.
어드레스 회로(6)를 리셋하기 위한 수단(36)은 생성기(30)에 병렬로 연결되어, 한 프레임의 이미지는 다음 프레임의 이미지에 의해 영향을 받지 않는다. 이들은 저장 커패시터(18)와, 디스플레이 패널에 의해 유도된 기생 커패시터를 방전하기 위해 구형파 전압을 전송할 수 있다. 이들은 DC 생성기(38)와 스위치(40)를 포함한다. 스위치(40)는 제어 유닛(34)에 연결된다. 제어 유닛(34)은 선택 전압(V선택)을 수신하면 스위치(40)를 닫기 위해 구동기(20)에 연결된다.
대안적으로, 어드레스 회로(6)는 저장 커패시터(18)를 분로(shunt)하기 위한 스위치를 포함한다.
도 2는 구동 회로의 변조기(14)를 통과하는 드레인 전류(Id)를 나타내는 값을 측정하기 위한 유닛(26)의 일 실시예를 도시하는 것으로 이러한 구동 회로를 위해 프로그래밍 단계가 시작한다.
그러한 측정 유닛(26)은 열의 방출기(2)에 관한 전력 공급 라인(4)에 연결된다. 측정 유닛(26)은 드레인 전류(Id)를 결정하기 위한 유닛(41), 저역 필터(42), 차동 유닛(43) 및 증폭기(44)를 포함한다.
결정 유닛(41)은 방출기에 관한 전력 공급 라인(4)에 직렬로 연결된 저항기(45), 예컨대 1 내지 10㏀ 저항기 및 정밀 작동 증폭기(46)를 포함하고, 증폭기(46)의 단자는 저항기(45)의 어느 한쪽에 있는 전력 공급 라인(4)에 연결된다. 증폭기(46)의 출력은 한편으로는 차동 유닛(43)의 증폭기(47)의 음의 단자에 자체적으로 연결되는 저역 필터(42)에 연결되고, 다른 한편으로는, 이 증폭기(47)의 양의 단자에 연결된다.
차동 유닛(43)은 차동 구성으로 된 증폭기(47)과, 동일한 값을 가진 4개의 저항기의 네트워크를 포함한다. 제 1 저항기(R1)는 증폭기(47)의 양의 입력과 접지 전극 사이에 연결된다. 제 2 저항기(R2)는 증폭기(47)의 양의 입력과 증폭기(46)의 출력 사이에 연결된다. 제 3 저항기(R3)는 증폭기(47)의 음의 입력과 저역 필터(42)의 출력 사이에 연결된다. 마지막으로, 저 4 저항기(R4)는 증폭기(47)의 음 의 입력과 그것의 출력 단자 사이에 연결된다. 또한, 차동 유닛(43)의 출력은 고이득(high-gain) 증폭기(44)에 연결된다.
결정 유닛(41)은 한 열의 모든 방출기에 공급하는 총 전류를 측정할 수 있는데, 이 총 전류는 프로그래밍 동안에 변조기(14)를 통과하는 드레인 전류를 포함한다. 그러므로, 이러한 드레인 전류는 전류 펄스의 형태로 저항기(45)의 단자에서 나타난다. 결정 유닛(41)의 출력 전압을 라인(4)을 따라 흐르는 총 전류에 비례한다. 이러한 전압은 저역 필터(42)의 단자에 인가되고, 이 필터는 그로부터 고주파 성분을 제거한다. 이러한 고주파 성분은 변조기(14)에 의해 생성된 전류 펄스에 대응하고, 이 전류 펄스는 라인(4)을 거쳐 공급되며, 프로그래밍 단계를 거치게 된다.
차동 유닛의 증폭기(47)는, 변조기(14)를 통과하는 드레인 전류에 대응하는 성분을 제외하고는 증폭기(47)의 음의 입력에서 라인(4)의 총 공급 전류에 비례하는 전압을 수신하고, 증폭기(47)의 양의 입력에서는 라인(4) 상의 총 전류에 비례하는 전압을 수신한다. 저항기(R1, R2, R3, R4)가 동일한 값을 가지기 때문에, 차동 유닛(43)의 출력 전압(V차이)은 프로그래밍 단계를 거치는 변조기(14)의 드레인 전류를 곱한 저항기(45)의 저항과 같다. 이 전압은 증폭기(44)에 의해 증폭되고, 그 후 전술한 바와 같이 비교기(28)에서 데이터 전압(Uc)과 비교된다.
본 발명의 대안적인 일 실시예에서는, 이미지 디스플레이 디바이스가 변조기를 위한 전압 제어 회로이다. DC 생성기(38)는 그 후 전압 공급 생성기로 대체되 고, 바람직하게는 램프 전압 생성기로 대체된다.
이 경우, 전술한 바와 같은 변조기를 위한 전류 제어 회로의 경우에서와 같이, 램프 전압의 진폭은 데이터 설정점의 진폭에 따라 변조되고, 열 구동기(22)에 의해 전송된다. 어드레스 회로(6)에 어드레스 지정된 램프 전압의 지속 시간은 또한 비교기(28)와 제어 유닛(34)에 의해 트립 임계 전압(Vth)에 따라 변조된다.
도 3의 (a) 내지 (d)의 4개의 그래프는 후자가 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스에 의해 만들어질 때 방출기에 관한 어드레스 단계들을 도시한다.
이들 단계는 어드레스 회로(6)를 리셋하는 단계(A), 중간 단계(B), 어드레스 회로를 프로그래밍하는 단계(C) 및 프로그래밍된 구동 전류(I데이터)에 비례하는 광을 방출하는 단계(D)를 포함한다.
리셋 단계(A) 동안, 행 구동기(20)는 전압(V선택)을 선택된 행의 전극(8)에 인가한다. 이 전압은 스위치(16)의 게이트에 인가되고, 상기 게이트는 행 전극(8)에 연결된다. 동시에, 한 열의 외부 제어기(24)의 제어 유닛(34)은 스위치(40)를 닫고, 생성기(38)에 의해 생성된 전압(V리셋)이 이 열의 어드레스 전극(10)에 인가된다. 전압(V리셋)이 저장 커패시터(18)를 방전하기 위해 저장 커패시터(18)의 한 단자에 인가되고, 스위치(16)는 닫힌다.
중간 단계(B)는 지속 시간이 짧고, 임의의 단락 회로를 회피하도록, 프로그래밍 단계로부터 리셋 단계를 분리하기 위해 데드(dead) 시간을 생성하는 단독 기 능을 가진다.
프로그래밍 단계(C) 동안, 열 구동기(22)는 데이터 전압(Uc)을 전송하고, 제어 유닛(34)은 스위치(32)를 닫으며, 구동 생성기(30)는 구동 전류(I데이터)를 생성한다. 스위치(16)가 닫히기 때문에, 구동 전류(I데이터)는 변조기(14)의 게이트와 소스 사이에 전위차를 생성한다.
이러한 전위차는 변조기(14)의 트립 임계 전압(Vth)보다 크고, 드레인 전류(Id)가 변조기의 드레인과 소스 사이에서 흐른다.
라인(4)에서 흐르는 전류의 부분에 대응하는 이러한 드레인 전류(Id)의 강도는 측정 유닛(26)에 의해 측정되고, 이러한 드레인 전류를 나타내는 전압은 구동기(22)에 의해 어드레스 지정된 데이터 전압(Uc)과 비교된다. 일 변형예로서, 데이터 설정점이 전류일 때, 이 전류의 진폭은 드레인 전류의 진폭과 비교된다.
생성된 드레인 전류는 방출기(2)를 통과하게 되어 방출기(2)가 조명하게 된다. 생성기(Vdd)는 방출기(2)에 전력을 공급한다.
비교기(28)는 데이터 전압(Uc)을 드레인 전류(Id)의 진폭을 나타내는 전압과 비교한다. 도 3의 (d)에서 볼 수 있듯이, 드레인 전류의 진폭은 변조기의 게이트와 소스 사이의 전압을 가지고 2차 함수적으로 증가한다. 조금씩 생성기(30)에 의해 생성된 구동 전류(I데이터)는 전하가 변조기(14)의 게이트에 연결된 저장 커패시 터(18)에 저장되게 한다. 이러한 전하 저장은 변조기(14)의 게이트와 소스 사이의 전압(Vgs)이 증가하게 하고, 그 결과 드레인 전류(Id)가 점진적으로 증가하게 한다.
드레인 전류(Id)를 나타내는 전압이 데이터 전압(Uc)에 비례할 때, 더 정확하게는 Id = I데이터/k이고, 여기서 k>1일 때, 비교기(28)는 제어 유닛(34)에 경고 신호(S)를 보내고, 제어 유닛(34)은 그 회답으로 스위치(32)를 닫는다. 프로그래밍 단계가 완료된다.
프로그래밍 단계의 지속 시간은 열의 각 전류 변조기의 트립 임계치에 따라 변하고 그러한 트립 임계치에 의존할 수 있다. 그러므로 각 방출기에 관한 어드레스 신호는 트립 임계 전압에 따른 지속 시간에 관하여 변조된다.
실제로는, 저장 커패시터(18)와 디스플레이 패널의 구조에 의해 생성된 기생 커패시턴스가 신속하게 충전되도록, 전류(I데이터)는 대략 수 마이크로암페어의 크기를 가진다. 전류(I데이터)가 드레인 전류(Id)보다 약 4배 크기 때문에, 프로그래밍 시간은 대략 수 마이크로초(㎲)의 크기로 짧다.
프로그래밍 단계(C) 동안, 저장 커패시터(18)는 방출기(2)에 관해 충분히 충전되어 어드레스 지정된 후, 생성기(Vdd)로부터 여전히 전력이 공급되면서, 이미지 프레임의 지속 시간에 걸쳐 계속해서 방출한다.
스위치(32)가 닫혀있는 동안의 시간에 대응하는 구동 전류(I데이터)에 관한 어드레스 시간은, 선택된 변조기(14)의 트립 임계 전압(Vth)과 설정점의 값(I데이터) 모 두에 의존한다. 그러므로, 트립 임계 보상 수단(12)이 방출기의 열의 각 변조기에 관해 차례차례 구동 신호(I데이터)의 지속 시간을 변조할 수 있다.
단계(D)는 프로그래밍 단계의 끝에서 시작되고, 행(8) 선택을 끝으로 하여 완료된다. 이 단계(D) 동안, 방출기(2)가 여전히 선택되지만, 그것의 프로그래밍은 완료되고, 커패시터(18)의 단자 양단에 걸쳐 저장된 전압 덕분에 이러한 프로그래밍에 따른 방출은 계속된다. 나머지 이미지 프레임 동안에 그리고, 새로운 프레임에 대응하는 또 다른 프로그래밍 단계 전에, 저장 커패시터(18)의 단자 양단에 걸쳐 저장된 전압이 이러한 어드레스 회로를 리셋하는 새로운 단계(A) 동안 방전될 때까지, 드레인 전류(Id)는 계속해서 변조기(14)와 방출기(2)를 통해 흐르게 된다.
제 1 방출기(2)와 연관된 어드레스 회로를 프로그래밍하는 단계(C)가 완료되지마자, 구동기(20, 22)와 보상 수단(12)이 동일한 열의 제 2 방출기와 연관된 또 다른 어드레스 회로를 프로그래밍하기 위해 사용된다. 제 2 방출기와 연관된 어드레스 회로를 리셋하는 단계(A) 동안, 제 1 방출기(2)는 계속해서 방출한다. 프로그래밍 단계(C) 동안 전력을 방출기(2)에 공급한 생성기(Vdd)는, 변조기(14)의 게이트 전압이 그것의 트립 임계 전압 이상인 한, 계속해서 전력을 공급한다.
도 4는 도 1에 도시된 것과 동일한 구동 수단(3)을 가지는 본 발명의 대안적인 일 실시예를 도시한다. 하지만, 종래의 구조에서 광 방출기(2)를 구동하는 어드레스 회로(6)는 거꾸로 된 구조를 가진 광 방출기를 구동하는 어드레스 회로(66)로 대체된다.
이러한 유형의 회로에서, 방출기(52)의 캐소드는 능동 매트릭스와의 인터페이스를 형성하고, 방출기(52)의 애노드는 전력 공급 생성기(Vdd)에 연결된다. 변조기(54)의 소스는 접지나 음의 전압 생성기에 연결된다. 방출기(52)의 캐소드는 변조기(54)의 드레인에 연결된다. 저장 커패시터(58)는 변조기(54)의 게이트와 소스 사이에 연결된다. 스위치(56)는 어드레스 전극(60)을 거쳐 전류(I데이터)를 사용하여 어드레스 지정되고, 선택 전극(68)을 거쳐 선택된다.
전력 공급 생성기(Vdd)는 스위칭 유닛의 삽입 없이, 모든 열의 모든 방출기(52)에 직접 연결된다. 그 결과, 이 전력 공급 생성기(Vdd)는 프로그래밍 단계(C) 동안 그리고 단계(D) 동안 이미지 프레임의 전체 지속 시간에 걸쳐 모든 방출기(52)에 전력을 공급한다. 그 결과, 보상 수단(12)에 개별적으로 연결되는 것은 전력 공급 수단(Vss)이다.
전력 공급 수단이 각 변조기에 직접 연결되거나 열의 각 방출기에 직접 연결되므로, 디스플레이 디바이스의 회로도는 단순화되고, 기술적으로 제작하기가 더 쉬워진다.
각 전력 공급 생성기(Vss)가 한 열의 모든 방출기(2)에 전력을 공급할 수 있을 때, 그리고 각 어드레스 전극(60)이 또한 한 열의 모든 방출기(2)를 어드레스 지정할 수 있으므로, 보상 수단(12)은 한 열의 모든 변조기(14)의 트립 임계 전압(Vth)을 연속해서 보상할 수 있게 된다.
게다가, 보상 수단(12)이 각 프레임 전에 신호의 지속 시간을 결정하므로, 변조기의 노화로 인한 트립 임계 전압의 변동은 자동으로 보상된다.
유리하게, 어떠한 스위칭 유닛도 프로그래밍 과정 동안과 방출기에 의한 방출 동안 방출기에 관한 2개의 전력 공급원 사이에서 스위칭을 위해, 생성기(Vdd 또는 Vss)와 변조기(14) 또는 방출기(52) 사이에 삽입되지 않는다. 그 결과, 픽셀의 유용한 광 방출 영역은 증가된다.
디지털이 아닌 아날로그인 전류 또는 전압에 의해 어드레스 회로가 어드레스 지정되므로, 제어 수단은 단순화되고 그것들의 구현은 용이하게 된다.
유리하게, 모든 열에 관한 보상 수단은 능동 매트릭스 디스플레이에 관한 구동기의 변조기의 트립 임계 전압에서의 분산을 보상한다.
유리하게, 프로그래밍 단계(C) 동안 변조기를 통해 흐르는 전류를 측정하기 위한 유닛(26)은, 각 방출기와 연관된 스위칭 유닛을 필요 없게 하는 것을 가능하게 한다.
유리하게, 구동 전류(I데이터)의 강도가 높기 때문에 디스플레이 패널의 어드레스 열에 의해 생성된 기생 커패시터는 신속하게 충전된다. 그 결과, 디스플레이 디바이스는 즉시 어드레스 지정된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 덜 복잡하고, 따라서 비용이 덜 드는 구동 회로를 필요로 하는 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스 제작에 이용 가능하 다.

Claims (13)

  1. 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스로서,
    - 행과 열로 분배된 방출기의 배열을 형성하는 여러 개의 광 방출기(2; 52),
    - 방출 단계와 상기 광 방출기(2; 52)를 프로그래밍하는 단계 동안에, 한 열의 모든 광 방출기(2; 52)에 동시에 전류를 공급할 수 있는 전력 공급 수단(Vdd),
    - 상기 광 방출기(2; 52)의 방출을 제어하는 수단(3)으로서,
    - 상기 배열의 각 광 방출기(2; 52)에 관해, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하는 전류 변조기(14; 54)로서, 트립 임계 전압(Vth) 이상인, 드레인 또는 소스와 게이트 사이의 전압을 상기 광 방출기(2; 52)에 공급하기 위해, 드레인 전류(Id)가 상기 변조기를 통과할 수 있는, 전류 변조기(14; 54),
    - 광 방출기(2; 52)의 각 열에 관해, 데이터 설정점(Uc)을 나타내는 값(I데이터, V데이터)을 프로그래밍 단계 동안 광 방출기(2; 52)를 활성화시키기 위해 광 방출기(2; 52)와 연관된 변조기(14; 54)의 게이트 전극에 인가함으로써, 방출기의 상기 열의 각 광 방출기(2; 52)를 연속으로 어드레스 지정할 수 있는 열 어드레스 수단(10; 60),
    - 상기 광 방출기(2; 52)의 각 행에 관해, 상기 프로그래밍 단계 동안 방출기의 각 행의 광 방출기(2; 52)을 연속해서 선택할 수 있는 행 선택 수단(8; 68) 및
    - 각 변조기(14; 54)에 관해, 상기 변조기(14; 54)의 게이트 전극에서 전하를 저장할 수 있는 저장 수단(18)을 포함하는 제어 수단(3); 및
    - 선택된 방출기(2; 52)를 프로그래밍하는 단계 동안, 선택된 방출기에 공급되는 드레인 전류(Id)를 나타내는 값과, 저장 수단(18)에 저장된 전하의 양을 제어하기 위한 데이터 설정점(Uc)을 나타내는 값(I데이터, V데이터)을 비교할 수 있는 비교기(28)를 포함하는 트립-임계 전압 보상 수단(12)을 포함하는 방출 제어 수단(3)을 포함하는 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스에 있어서,
    상기 보상 수단(12)은 방출기(2; 52)의 각 열에 관해, 열의 모든 방출기(2; 52)에 공급하기 위한 전류의 대표값의 측정치에 기초하여 선택된 방출기(2; 52)에 공급하는 드레인 전류(Id)의 대표값을 결정하기 위한 단일 유닛(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 방출기를 위한 전력 공급 수단(Vdd)은 제어 수단의 각 변조기(14)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 방출기를 위한 전력 공급 수단(Vdd)은 한 열의 각 방출 기(2)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 방출기에 관한 전력 공급 수단(Vdd)은 한 열의 모든 방출기에 공급할 수 있는 전압 공급 생성기를 포함하고, 상기 보상 수단(12)은 한 열의 모든 방출기의 각 변조기(14; 54)의 트립 임계 전압(Vth)을 연속해서 보상할 수 있는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 수단(12)은
    - 상기 변조기(14; 54)의 게이트에 인가된 구동 신호(I데이터)를 생성할 수 있는 구동 생성기(30)와,
    - 데이터 설정점(Uc)의 값과 트립-임계 전압(Vth)의 값에 따라 상기 구동 신호(I데이터)의 지속 시간을 변조하기 위한 수단(28, 34)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 설정점(Uc)은 데이터 전압이고, 상기 비교기(28)는 상기 드레인 전류(Id)의 강도를 나타내는 전압이 상기 데이터 전압의 수배와 같을 때, 경고 신호(S)를 방출할 수 있는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 구동 신호(I데이터)의 지속 시간을 변조하기 위한 수단은
    - 상기 구동 생성기(30)와 직렬로 연결된 스위치(32)와,
    - 한편으로 상기 데이터 설정점(Uc)이 수신될 때, 다른 한편으로는 상기 경고 신호(S)가 수신될 때, 상기 스위치(32)를 스위칭할 수 있는 제어 유닛(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 생성기(30)에 의해 생성된 구동 신호(I데이터)는 상기 데이터 설정점(Uc)의 값에 따라 진폭 변조되는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  9. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 생성기(30)는 전류 생성기이고, 상기 변조기(14; 54)는 전류 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  10. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 생성기(30)는 램 프(ramp) 전압 생성기이고, 상기 변조기(14; 54)는 전압 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 수단(12)은 전류의 강도를 측정하고, 상기 프로그래밍 단계(C) 동안에 선택된 방출기(2)를 통과하는 드레인 전류(Id)의 강도를 측정할 수 있는 유닛(26)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 공급 수단은 상기 측정 유닛(26)이 직접 연결되는 라인(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장 수단은 변조기(14)의 게이트와 소스에 연결된 적어도 하나의 저장 커패시터(18)를 포함하고, 상기 보상 수단(12)은 상기 저장 커패시터(18)를 방전하기 위해 상기 저장 커패시터(18)에 전압 펄스를 인가할 수 있는 리셋 수단(36)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동 매트릭스 이미지 디스플레이 디바이스.
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