KR20210023763A - 분산 드라이버 회로들을 갖는 디스플레이 디바이스 내의 전력 라인 통신 - Google Patents

분산 드라이버 회로들을 갖는 디스플레이 디바이스 내의 전력 라인 통신 Download PDF

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KR20210023763A
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치-창 웨이
쥔-룽 린
융-팅 천
리-룬 치
쥔제 정
리차드 란드리 그레이
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화위안 세미컨덕터 (선전) 리미티드 컴퍼니
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Abstract

실시예들은 제어 회로, 발광 다이오드(LED) 구역들의 어레이, 및 디스플레이 영역 내에 분산된 드라이버 회로들의 어레이를 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 집적된 LED 및 드라이버 회로는 단일 패키지 내에서 기판 상에 집적되는 LED 구역의 하나 이상의 LED 및 하나 이상의 드라이버 회로를 포함하며, LED 및 드라이버 회로는 기판 위에 수직으로 적층된다. 어드레싱 방식은 인접한 드라이버 회로들 사이를 접속하는 어드레스 라인들을 사용하여 드라이버 회로들의 어드레스들을 구성한다. 제어 데이터는 공급 전압 및 공급 전압 상에 변조된 디지털 데이터 둘 다를 제공하는 전력 라인 통신 신호를 통해 드라이버 회로들에 제공된다.

Description

분산 드라이버 회로들을 갖는 디스플레이 디바이스 내의 전력 라인 통신{POWER LINE COMMUNICATION IN A DISPLAY DEVICE WITH DISTRIBUTED DRIVER CIRCUITS}
[관련 출원들에 대한 상호 참조]
본 출원은 2019년 8월 24일자로 출원된 미국 가출원 제62/891,285호 및 2019년 9월 29일자로 출원된 미국 가출원 제62/907,657호의 이익을 주장하며, 그들의 전체 내용은 참조에 의해 포함된다.
[기술분야]
본 개시내용은 일반적으로 디스플레이를 위한 발광 다이오드들(LED) 및 LED 드라이버 회로에 관한 것이고, 더 구체적으로는 분산 드라이버 회로들을 갖는 디스플레이 아키텍처에 관한 것이다.
LED들은 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰, 프로젝션 시스템 및 헤드 마운트 디바이스와 같은 다수의 전자 디스플레이 디바이스에서 사용된다. 최신 디스플레이들은 디스플레이 영역에서 행과 열로 배열될 수 있는 천만 개 이상의 개별 LED를 포함할 수 있다. 각각의 LED를 구동하기 위해, 현재의 방법들은 디스플레이 디바이스의 크기에 영향을 미치는 상당한 양의 외부 칩 영역을 요구하는 드라이버 회로를 사용한다.
실시예들은 단일 패키지에 집적된 LED 및 드라이버 회로를 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 디스플레이 디바이스는 제어 회로, 디바이스의 디스플레이 영역 내에 분산된 드라이버 회로들의 어레이, 및 LED 구역들의 어레이를 포함한다. 각각의 LED 구역은 각자의 드라이버 전류들에 응답하여 광을 발생시키는 하나 이상의 LED를 포함한다. 드라이버 회로들의 어레이는 제어 회로로부터의 드라이버 제어 신호들에 응답하여 LED 구역들 내의 LED들을 통한 각자의 드라이버 전류를 제어함으로써 LED 구역들 중 하나 이상을 각각 구동한다. LED 구역 내의 하나 이상의 LED, 및 LED 구역 내의 하나 이상의 LED를 구동하는 드라이버 회로는 집적된 패키지 내에서 기판 위에 집적되고 수직으로 적층된다.
실시예들은 또한 디스플레이 디바이스를 위한 집적된 LED 및 드라이버 회로에 관한 것이다. 집적된 LED 및 드라이버 회로는 기판, 드라이버 회로 층 내의 하나 이상의 드라이버 회로, 및 LED 층 내의 하나 이상의 LED를 포함한다. LED는 드라이버 전류에 응답하여 광을 발생시킨다. 드라이버 회로는 드라이버 제어 신호에 응답하여 드라이버 전류를 제어함으로써 LED를 구동한다. 드라이버 회로 층과 LED 층 사이의 전도성 재분배 층(conductive redistribution layer)은 드라이버 전류를 공급하기 위해 LED를 드라이버 회로에 전기적으로 접속한다. LED 층 및 전도성 재분배 층은 드라이버 회로 층 위에 수직으로 적층된다.
실시예들은 또한 디스플레이 영역 내에 분산된 드라이버들을 이용하는 디스플레이 디바이스를 위한 드라이버 회로에 관한 것이다. 드라이버 회로는 적어도 어드레싱 모드 및 동작 모드에서 동작하기 위한 제어 로직을 포함한다. 동작 모드에서, 제어 로직은 전력 라인 통신 신호로부터 드라이버 제어 신호를 획득하고, 드라이버 제어 신호에 기초하여 드라이버 전류를 제어한다. 어드레싱 모드에서, 제어 로직은 착신 어드레싱 신호를 획득하고, 착신 어드레싱 신호에 기초하여 드라이버 회로에 대한 어드레스를 저장하고, 착신 어드레싱 신호에 기초하여 발신 어드레싱 신호를 생성한다. 데이터 입력 핀은 어드레싱 모드 동안 착신 어드레싱 신호를 수신한다. 동작 모드에서, 전력 라인 통신 입력 핀은 드라이버 제어 신호를 인코딩하도록 변조된 공급 전압을 포함하는 전력 라인 통신 신호를 수신한다. 출력 핀은 동작 모드 동안 드라이버 전류를 싱크(sink)하고 어드레싱 모드 동안 발신 어드레싱 신호를 출력한다. 드라이버 회로는 접지로의 경로를 제공하기 위한 접지 핀을 더 포함한다.
실시예들은 또한 전력 라인 통신 기술을 사용하여 동작하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 디스플레이 디바이스는 각자의 드라이버 전류에 응답하여 광을 생성하는 하나 이상의 LED를 각각 포함하는 LED 구역들의 어레이를 포함한다. 디스플레이 디바이스는 드라이버 제어 신호들에 응답하여 각자의 드라이버 전류들을 제어함으로써 LED 구역들 중 적어도 하나를 각각 구동하기 위한 드라이버 회로들의 그룹을 더 포함한다. 각각의 드라이버 회로는 전력 라인 통신 신호를 수신하기 위한 전력 라인 통신 입력 핀을 포함한다. 전력 라인 통신 신호는 드라이버 회로에 전력을 공급하고, 드라이버 제어 신호들 중 하나를 공급 전압 상에 변조된 디지털 데이터로서 인코딩한다. 디스플레이 디바이스는 드라이버 회로들의 그룹 내의 드라이버 회로들 각각의 전력 라인 통신 입력 핀에 전력 라인 통신 신호를 제공하는 전력 통신 라인을 더 포함한다. 디스플레이 디바이스는 전력 라인 통신 신호를 생성하고 전력 통신 라인 상에 전력 라인 통신 신호를 제공하여 드라이버 회로들의 그룹에 전력을 공급하고 드라이버 제어 신호들을 통해 디스플레이 디바이스를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함한다.
실시예들은 또한 전력 라인 통신 기술에 따라 동작하는 디스플레이 디바이스를 위한 드라이버 회로에 관한 것이다. 드라이버 회로는 전력 라인 통신 신호를 수신하도록 구성된 전력 라인 통신 입력 핀을 포함한다. 드라이버 회로는 전력 라인 통신 신호의 직류 전류 성분에 기초하여 공급 전압을 생성하고 전력 라인 통신 신호의 변조된 성분에 기초하여 드라이버 제어 신호를 생성하기 위한 전력 조정 회로를 더 포함한다. 드라이버 회로는 드라이버 제어 신호를 수신하고 드라이버 제어 신호에 기초하여 출력 핀을 통해 LED 구역을 통한 드라이버 전류를 제어하기 위한 전류 제어 신호를 발생시키기 위해 공급 전압에 의해 전력을 공급받는 제어 로직을 더 포함한다.
실시예들은 또한 전력 라인 통신 기술을 사용하여 디스플레이 디바이스를 위한 드라이버 회로를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 전력 라인 통신 신호는 전력 라인 통신 입력 핀에서 수신된다. 전력 조정 회로는 전력 라인 통신 신호의 직류 전류 성분에 기초하여 공급 전압을 생성하고 전력 라인 통신 신호의 변조된 성분에 기초하여 드라이버 제어 신호를 생성한다. 제어 로직은 공급 전압에 의해 전력을 제공받는다. 제어 로직은 드라이버 제어 신호를 수신하고, 드라이버 제어 신호에 기초하여 디스플레이 디바이스의 LED 구역을 통한 드라이버 전류를 제어하기 위한 전류 제어 신호를 생성한다.
실시예들은 또한 공유 제어 데이터 라인에 결합된 드라이버 회로들에 어드레스들을 제공하기 위해 체인화된 어드레싱 방식을 이용하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 디스플레이 디바이스는 디스플레이 디바이스의 어드레싱 모드 동안 어드레스 통신 신호를 생성하고 디스플레이 디바이스의 동작 모드 동안 드라이버 제어 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함한다. 디스플레이 디바이스는 각자의 드라이버 전류들에 응답하여 광을 발생시키는 하나 이상의 LED를 각각 포함하는 LED 구역들의 어레이를 더 포함한다. 드라이버 회로들의 그룹은 드라이버 제어 신호들에 응답하여 각자의 드라이버 전류들을 제어함으로써 동작 모드에서 각자의 LED 구역들을 각각 구동한다. 어드레싱 모드에서 동작할 때, 드라이버 회로들의 그룹 내의 드라이버 회로들 각각은 데이터 입력 핀을 통해 착신 어드레싱 신호를 수신하고, 착신 어드레싱 신호에 기초하여 어드레스를 저장하며, 출력 핀을 통해 출력하기 위한 발신 어드레싱 신호를 생성한다. 어드레스 통신 라인들의 세트는 드라이버 회로들의 그룹 내의 인접한 드라이버 회로들의 출력 핀들과 데이터 입력 핀들 사이에 결합된다.
또한, 실시예들은 공유 제어 데이터 라인에 결합된 드라이버 회로들에 어드레스들을 제공하기 위해 체인화된 어드레싱 방식을 이용하여 디스플레이 디바이스의 LED 구역을 구동하기 위한 드라이버 회로에 관한 것이다. 드라이버 회로는 어드레싱 모드 동안 어드레스 통신 신호를 수신하도록 구성된 데이터 입력 핀을 포함한다. 제어 로직은 어드레싱 모드 동안 어드레스 통신 신호에 기초하여 어드레스를 저장하고 (예를 들어, 어드레스를 증분시킴으로써) 발신 어드레스 신호를 생성하고, 동작 모드 동안 드라이버 제어 신호에 기초하여 LED 구역을 통한 드라이버 전류를 제어하기 위한 전류 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 출력 핀은 드라이버 회로의 어드레싱 모드 동안 발신 어드레스 신호를 디지털 데이터로서 연속적인 드라이버 회로에 제공하고, 동작 모드 동안 LED 구역을 통해 드라이버 전류를 싱크한다. 드라이버 회로는 드라이버 전류를 위한 접지로의 경로를 제공하도록 구성된 접지 핀을 더 포함한다.
또한, 실시예들은 공유 제어 데이터 라인에 결합된 드라이버 회로들에 어드레스들을 제공하기 위해 체인화된 어드레싱 방식을 이용하여 디스플레이 디바이스의 LED 구역을 구동하기 위한 드라이버 회로를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 드라이버 회로는 어드레싱 모드 동안 어드레스 드라이버를 인에이블하기 위해 인에이블 신호를 활성화한다. 드라이버 회로는 어드레싱 모드 동안 데이터 입력 핀에서 어드레스 정보를 디지털 데이터로서 제공하는 어드레스 통신 신호를 수신한다. 드라이버 회로는 어드레스 정보에 기초한 어드레스를 저장 매체에 저장하고, (예를 들어, 저장된 어드레스를 증분시킴으로써) 발신 어드레스 정보를 생성하고, 발신 어드레스 정보를 출력 핀에서 연속적인 드라이버 회로에 제공한다. 드라이버 회로는 동작 모드 동안 어드레스 드라이버를 디스에이블하고 드라이버 회로가 출력 핀을 통해 LED 구역을 구동할 수 있도록 하기 위해, 인에이블 신호를 비활성화한다.
본 발명의 실시예들의 교시들은 첨부 도면들과 함께 이하의 상세한 설명을 고려함으로써 쉽게 이해될 수 있다.
도(도면) 1a는 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스의 회로도이다.
도 1b는 일 실시예에 따른 전력 라인 통신 신호의 예시적인 파형을 예시하는 파형도이다.
도 1c는 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스의 동작 모드들을 예시하는 파형도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스를 위한 제어 회로의 예시적인 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스를 위한 드라이버 회로의 예시적인 회로도이다.
도 4a는 디스플레이 디바이스에서 이용될 수 있는 LED 및 드라이버 회로의 제1 실시예의 단면도이다.
도 4b는 디스플레이 디바이스에서 이용될 수 있는 LED 및 드라이버 회로의 제2 실시예의 단면도이다.
도 4c는 디스플레이 디바이스에서 이용될 수 있는 LED 및 드라이버 회로의 제3 실시예의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 LED 및 드라이버 회로를 사용하는 디스플레이 디바이스의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스를 위한 LED 및 드라이버 회로의 몇몇 층의 개략도를 예시한다.
본 명세서에 설명된 특징들 및 장점들은 모두를 포함하는 것은 아니며, 특히 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 많은 추가의 특징 및 장점이 도면, 명세서 및 청구항들을 고려하여 명백할 것이다. 더욱이, 본 명세서에서 사용된 언어는 원칙적으로 가독성 및 교육적 목적을 위해 선택되었으며, 본 발명의 양태를 설명하거나 제한하기 위해 선택된 것이 아님에 유의해야 한다.
도면(도)들 및 이하의 설명은 단지 예시로서 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 것이다. 이하의 논의로부터, 본 명세서에 개시된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시예들은 본 개시내용의 원리들을 벗어나지 않고서 이용될 수 있는 실행가능한 대안들로서 용이하게 인식될 것이다.
이하에서, 본 발명(들)의 몇몇 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 이들의 예는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 실제적인 유사하거나 비슷한 참조번호들이 도면들에서 사용될 수 있고, 유사하거나 비슷한 기능을 나타낼 수 있음에 유의한다. 도면들은 단지 예시의 목적으로 본 발명의 실시예들을 도시한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이하의 설명으로부터, 본 명세서에 설명된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시예들이 본 명세서에 설명된 개시내용의 원리를 벗어나지 않고서 이용될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다.
도(도면) 1a는 일 실시예에 따른 이미지들 또는 비디오를 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스(100)의 회로도이다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이 디바이스(100)는 컴퓨터 디스플레이 패널, 텔레비전, 모바일 디바이스, 광고판 등을 위한 디스플레이 스크린을 포함하는 임의의 적합한 폼팩터로 구현될 수 있다. 디스플레이 디바이스(100)는 액정 디스플레이(LCD) 디바이스 또는 LED 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다. LCD 디스플레이 디바이스에서, LED들은 디스플레이의 개별 픽셀들의 색상을 제어하는 액정 컬러 필터들을 통과하는 백색광 백라이팅을 제공한다. LED 디스플레이 디바이스에서, LED들은 디스플레이의 각각의 픽셀에 대응하는 컬러 광을 방출하도록 직접 제어된다. 디스플레이 디바이스(100)는 디스플레이 영역(105), 드라이버 제어 라인들(115), 및 제어 회로(110)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이 디바이스(100)는 추가의, 더 적은, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
디스플레이 영역(105)은 제어 회로(110)로부터 수신된 데이터에 기초하여 이미지들을 디스플레이하기 위한 픽셀들의 어레이를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이 영역(105)은 LED 구역들(130), 분산 드라이버 회로들(120)의 세트, VLED 라인들(예를 들어, VLED_1, ... VLED_M) 및 접지(GND) 라인들을 포함하는 전력 공급 라인들, 및 다양한 시그널링 라인들(예를 들어, 인접한 드라이버 회로들(120)과 전력 통신 라인들(Pwr)을 접속하는 어드레스 통신 라인들(Int Addr)의 세트)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이 영역(105)은 추가의, 더 적은 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. VLED 라인들은 (예를 들어, LED 구역들(130)에서 LED들의 애노드에 전력을 공급함으로써) LED 구역들(130)에 전력을 공급한다. GND 라인들은 LED 구역들(130) 및 드라이버 회로들(120)을 위한 접지 경로를 제공한다.
아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 디스플레이 영역(105)은 LED 구역들(130)이 드라이버 회로(120) 위에 적층되도록 물리적으로 구성될 수 있다. 즉, LED 구역들(130)의 어레이는 제1 x-y 평면에 배열되고, 드라이버 회로들(120)의 어레이는 제1 x-y 평면에 평행한 제2 x-y 평면에 배열된다. 일 구성에서, 각각의 LED 구역(130)은 그것을 구동하는 대응하는 드라이버 회로(120) 위에(즉, z 방향으로) 적층된다. 또한, 디스플레이 영역(105)의 컴포넌트들(예를 들어, LED 구역들(130) 및 드라이버 회로들(120))은 도 4a 내지 도 4c에 추가로 설명된 바와 같이 동일한 기판 상에서 동일한 패키지 내에 집적될 수 있다. 이러한 구조는 드라이버 회로들(120)이 디스플레이 영역(105) 내에 분산되는 디스플레이 디바이스(100)를 인에이블하고, 따라서 드라이버 회로들(120)이 디스플레이 영역(105) 외부에 있는 디바이스들보다 더 컴팩트한 디스플레이 디바이스(100)를 인에이블한다.
LED 구역들(130)은 2차원 어레이로(예를 들어, 행들 및 열들로) 배열될 수 있다. LED 구역들(130)은 그 각자의 드라이버 전류들(125)에 의존하는 밝기를 갖는 광을 각각 생성하는 하나 이상의 LED를 각각 포함한다. LCD 디스플레이에서, LED 구역(130)은 픽셀들의 일차원 또는 이차원 어레이를 포함할 수 있는 백라이팅 구역에 대한 백라이팅을 제공하는 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. LED 디스플레이에서, LED 구역(130)은 디스플레이 디바이스(100)의 단일 픽셀에 대응하는 하나 이상의 LED를 포함할 수 있거나, 픽셀들의 어레이(예를 들어, 하나 이상의 열 또는 행)에 대응하는 LED들의 1차원 어레이 또는 2차원 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, LED 구역(130)은 픽셀의 서브픽셀에 각각 대응하는 하나 이상의 적색, 녹색 및 청색 LED 그룹을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, LED 구역(130)은 서브픽셀들의 열 또는 부분 열, 또는 서브픽셀들의 행 또는 부분 행에 대응하는 하나 이상의 적색, 녹색 및 청색 LED 스트링 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 구역(130)은 적색 서브픽셀 세트, 녹색 서브픽셀 세트, 또는 청색 서브픽셀 세트를 포함할 수 있다.
LED들은 유기 발광 다이오드(OLED), 무기 발광 다이오드(ILED), 미니 발광 다이오드(미니 LED)(예를 들어, 100 내지 300 마이크로미터의 크기 범위를 가짐), 마이크로 발광 다이오드(마이크로 LED)(예를 들어, 100 마이크로미터 미만의 크기를 가짐), 백색 발광 다이오드(WLED), 능동 매트릭스 OLED(AMOLED), 투명 OLED(TOLED), 또는 소정의 다른 유형의 LED일 수 있다.
드라이버 회로들(120)은 드라이버 제어 신호들에 응답하여 LED 구역들(130)에 대한 각자의 드라이버 전류들(125)을 제어함으로써 LED 구역들(130)을 구동한다. 일 실시예에서, 드라이버 회로들(120)은 디스플레이 영역(105) 내에 분산되고 LED 구역들(130)에 대응하여 2차원 어레이로(예를 들어, 행들 및 열들로) 배열된다. 실시예에서, 드라이버 회로(120)는 드라이버 제어 신호들에 기초하여 하나의 LED 구역(130)의 밝기를 제어하기 위해, 출력 핀(126)을 통해 VLED에 의해 공급되는 드라이버 전류(125)를 제어한다. 예를 들어, 일반적으로 드라이버 전류(125)가 증가함에 따라 LED 구역(130)의 밝기가 증가한다.
실시예에서, 드라이버 회로들(120)은 드라이버 제어 라인들(115), VLED 라인들 및 GND 라인들의 공통 세트를 공유하는 그룹들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 그룹 내의 드라이버 회로들(120)은 공통 전력 통신 라인(Pwr)에 결합되고, (이하에 더 상세히 설명될 바와 같이) 공통 어드레스 통신 라인(Addr)에 의해 간접적으로 각각 제어된다. 예시적인 실시예에서, 하나의 그룹 내의 드라이버 회로들(120)은(예를 들어, 하나의 드라이버 회로(120)의 출력 핀(126)으로부터 다음 드라이버 회로(120)의 데이터 입력 핀(122)으로) 인접한 드라이버 회로들(120)을 접속하는 어드레스 통신 라인들의 세트를 통해 함께 데이지 체인 연결된다. 도 1a의 예시된 실시예에서, 디스플레이 디바이스의 각각의 행은 공통 드라이버 제어 라인들(115), VLED 라인들 및 GND 라인들을 공유하는 드라이버 회로들(120)의 그룹에 대응한다. 다른 실시예들에서, 드라이버 회로들(120)의 그룹은 디스플레이 영역(105)의 부분 행 또는 디스플레이 영역(105)의 전체 또는 부분 열에 대응할 수 있다. 다른 실시예에서, 드라이버 회로들(120)의 그룹은 복수의 행 및 열에 걸쳐있을 수 있는 인접한 드라이버 회로들(120)의 블록에 대응할 수 있다.
드라이버 회로들(120)은 어드레싱 모드, 구성 모드 및 동작 모드를 적어도 포함하는 다양한 모드들로 동작할 수 있다. 어드레싱 모드 동안, 제어 회로(110)는 구성 및 동작 모드들에서 추가의 커맨드들 및 데이터를 브로드캐스팅하기 위해 이용되는 그룹 내의 드라이버 회로들(120) 각각에 고유 어드레스를 할당한다. 구성 모드 동안, 제어 회로(110)는 하나 이상의 동작 파라미터(예를 들어, 과전류 임계값들, 과전압 임계값들, 클록 분할 비율들 및/또는 슬루율 제어)로 드라이버 회로들(120)을 구성한다. 동작 모드 동안, 제어 회로(110)는 드라이버 회로들(120)로 하여금 LED 구역들(130)에 대한 각자의 드라이버 전류들(125)을 제어함으로써 밝기를 제어하게 하는 제어 데이터를 드라이버 회로(120)에 제공한다. 다른 실시예들에서, 디스플레이 디바이스(100)의 동작 모드들은 추가의, 더 적은 또는 상이한 동작 모드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 모드들은 초기화 모드 및 오프 모드를 포함할 수 있다.
드라이버 회로(120)는 도 1의 실례에 도시된 바와 같이 4핀 구성을 포함할 수 있다. 4핀 구성에서, 드라이버 회로(120)는 데이터 입력 핀(Di)(122), 전력 라인 통신 입력 핀(PLCi)(124), 출력 핀(Out)(126) 및 접지 핀(Gnd)(128)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 출력(126)은 LED 구역(130)의 복수의 채널을 제어하기 위한 핀들의 세트를 대신 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력(126)은 LED 구역들(130)의 적색, 녹색 및 청색 채널들을 제어하기 위한 3개의 핀을 포함할 수 있다.
데이터 입력 핀(122)은 어드레싱 모드에서 (각각의 그룹 내의 제1 드라이버 회로(120)의 경우에서) 제어 회로(110)로부터 공통 어드레스 통신 라인들(예를 들어, Addr1, Addr2, ... AddrN) 중 하나를 통해, 또는 (제어 회로(110)에 직접 결합되지 않은 각각의 그룹 내의 나머지 드라이버 회로들(120)의 경우에서) 인접 드라이버 회로들(120)을 결합하는 어드레스 통신 라인들(Int Addr) 중 하나를 통해 착신 어드레싱 신호를 수신하기 위해 사용된다. 착신 어드레싱 신호는 아래에 더 상세하게 설명될 바와 같이 각자의 드라이버 회로(120) 각각의 어드레스를 제어하는 디지털 신호일 수 있다. 각각의 그룹 내의 제1 드라이버 회로(120)는 착신 어드레싱 신호에 기초하여 어드레스를 저장하고, 출력 핀(126)을 통해 출력하기 위한 발신 어드레싱 신호를 생성한다. 예를 들어, 드라이버 회로(120)는 어드레스를 수신하고, 어드레스를 저장하고, 1 또는 다른 고정량만큼 어드레스를 증분시키고, 증분된 어드레스를 발신 어드레싱 신호로서 그룹 내의 다음 드라이버 회로(120)의 데이터 입력 핀(122)에 송신할 수 있다. 대안적으로, 드라이버 회로(120)는 이전 드라이버 회로의 어드레스를 수신하고, 어드레스를 증분시키고, 증분된 어드레스를 저장하고, 증분된 어드레스를 다음 드라이버 회로에 송신할 수 있다. 다른 실시예에서, 드라이버 회로(120)는 상이한 기능에 따라 착신 어드레스 신호에 기초하여 어드레스를 생성할 수 있다. 어드레싱 방식을 예시하는 파형들은 도 1c에 더 상세하게 설명된다.
출력 핀(126)은 동작 모드에 의존하는 이중 목적을 제공한다. 디스플레이 디바이스(100)의 어드레싱 모드에서, 출력 핀(126)은 위에서 설명된 바와 같이 드라이버 회로들(120)의 그룹 내의 다음 드라이버 회로(120)에 발신 어드레싱 신호를 제공한다. 디스플레이 디바이스(100)의 동작 모드에서, 출력 핀(126)은 드라이버 전류(125)의 공급을 제어하기 위해 대응하는 LED 구역(130)으로부터 전류를 싱크하도록 결합된다. 일 실시예에서, 드라이버 회로(120)는 하나보다 많은 출력 핀(126)을 포함한다. 예를 들어, LED 디스플레이에서, LED 구역(130)은 3개의 서브픽셀(예를 들어, 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀)에 대응하는 3개 이상의 LED 또는 LED 스트링을 포함할 수 있고, 드라이버 회로(120)는 각각의 컬러 채널마다 하나씩, 3개의 출력 핀(126)을 포함할 수 있다.
전력 라인 통신 입력 핀(124)은 각각의 그룹에 대한 공통 전력 통신 라인들(예를 들어, Pwr1, Pwr2, ... PwrM)을 통해 제어 회로(110)로부터 전력 라인 통신 신호를 수신하도록 구성된다. 전력 라인 통신 신호는 드라이버 제어 신호 또는 다른 제어 정보를 디지털 데이터로서 인코딩하도록 변조될 수 있는 공급 전압을 포함한다. 예를 들어, 전력 라인 통신 신호는 드라이버 회로(120)를 동작시키기 위한 동작 파라미터 정보 또는 제어 데이터 정보를 인코딩할 수 있다. 구체적으로, 구성 모드 동안, 전력 라인 통신 신호는 디지털 데이터로서, 하나 이상의 동작 파라미터(예를 들어, LED들을 오버스트레스로부터 보호하기 위한 다양한 과전류 임계값 또는 과전압 임계값, 상이한 클록 분할 비율들, 및 드라이버 전류(125)의 슬루율 제어)를 제공한다. 동작 모드 동안, 전력 라인 통신 신호는 LED 구역들(130)에 대한 제어 데이터(예를 들어, 밝기 제어 정보)를 제공한다. 밝기 제어 정보는 드라이버 회로들(120)의 그룹 내에서 드라이버 회로(120)를 식별하기 위한 하나 이상의 어드레스 워드, 및 식별된 드라이버 회로(120)의 드라이버 전류(125)를 제어함으로써 LED 구역(130)의 밝기를 제어하기 위한 하나 이상의 데이터 워드를 포함할 수 있다. 도 1b 및 도 1c는 전력 라인 통신 신호에 연관된 예시적인 파형들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 전력 라인 통신 신호는 공급 전압에 대해 3 내지 12 볼트의 직류 전류 전압을 공급한다. 일 실시예에서, 전력 라인 통신 신호는 4.5 볼트 초과의 전력 공급 전압을 제공할 수 있고, 디지털 데이터 신호는 0.5 피크-대-피크 전압 신호와 함께 최대 2 메가헤르츠(MHz)의 최대 데이터 레이트를 갖는다.
접지 핀(128)은 대응하는 LED 구역(130)에 공통일 수 있는 드라이버 회로(120)를 위한 접지 라인으로의 경로를 제공하도록 구성된다.
도 1a에 예시된 제어 회로(110)는 (위에서 더 상세하게 설명된 바와 같이) 어드레스 통신 신호 및 전력 라인 통신 신호를 생성하여 공통 드라이버 제어 라인들(115)을 통해 디스플레이 영역(105)을 제어한다. 하나의 예시적인 구현에서, 공통 전력 통신 라인들의 수(M)와 공통 어드레스 통신 라인들의 수(N)는 동일하다(예를 들어, M = N).
다른 실시예에서, 공유 전력 라인은 드라이버 회로들(120) 및 LED 구역들(130) 둘 다에 전력을 제공한다. 전력 라인 통신을 사용하는 대신에, 디지털 신호는 클록리스 시프트 레지스터들(clock-less shift registers)을 사용하여 데이터를 드라이버 회로들(120) 내로 직렬로 시프트시킨다. 클록리스 시프트 레지스터는 다수의 방식으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 클록을 추출하고 데이터를 드라이버 회로들(120) 내로 시프트시키기 위해 2상 마크 코드 인코딩(biphase mark code encoding)이 사용된다. 데이터는 또한 직렬 체인 내의 드라이버 회로들(120) 각각을 통해 계속하여 시프트될 수 있고, 다음으로 에러 검출을 위해 사용되도록 다시 시프트 아웃될 수 있다. 이 실시예에서, 데이터는 밝기 제어 신호가 변경될 때마다 모든 드라이버 회로들(120)에 기입된다. 이 실시예에서, 드라이버 회로들(120)은 반드시 개별적으로 어드레스가능할 필요는 없다.
도 1b는 일 실시예에 따른 전력 라인 통신 신호의 예시적인 파형을 나타내는 파형도이다. 전력 라인 통신 신호는 대략 V_avg의 평균 전압을 초래하는 디지털 데이터(예를 들어, 동작 파라미터들 또는 밝기 제어 정보)를 인코딩하기 위해 높은 데이터 전압들(V_high)과 낮은 데이터 전압들(V_low) 사이를 스위칭한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 높은 데이터 전압(V_high)은 5.5 볼트이고, 낮은 데이터 전압(V_low)은 4.5 볼트이며, 평균 전압(V_avg)은 5 볼트이다. 디지털 데이터는 2상 마크 코드 인코딩을 사용하여 인코딩될 수 있다. 이러한 인코딩 방식에서, 로직 값들은 각각의 주기에서 천이들의 존재 또는 부재에 의해 표현된다. 예를 들어, 천이를 포함하는 기간들은 로직 하이 값들을 나타낼 수 있고, 천이가 없는 기간은 로직 로우 값들을 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 인코딩에서, 신호는 또한 각각의 주기 사이에서 로직 레벨들 사이에서 천이된다. 이러한 인코딩 방식은 드라이버 회로들(120)에 전력을 공급하기 위해 전력 라인 통신 신호로부터 추출될 수 있는 비교적 안정적인 직류 전류 공급 전압을 제공하기 위해 전력 라인 통신 신호가 로직 레벨들 사이의 중간 점에 매우 가까운 평균 전압(V_avg)를 유지하는 것을 유리하게 보장한다. 이러한 방식의 다른 장점은, 그것이 별도의 클록 신호를 요구하지 않고 단일 와이어 상에서 구현될 수 있다는 점이다.
도 1c는 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스(100)의 동작 모드들을 나타내는 파형도이다. 디스플레이 디바이스(100)의 3가지 동작 모드(즉, 어드레싱 모드(150), 구성 모드(160) 및 동작 모드(170))가 오프 모드(180)와 함께 도시되어 있다. 도 1c는 다양한 동작 모드 동안 드라이버 회로들(120)의 그룹 내의 드라이버 회로들(120)의 출력 핀들(126)(예를 들어, Out_0, Out_1, ... Out_m-1)에 의해 제공되는 어드레스 통신 신호들, 전력 라인 통신 입력 핀(PLCi)(124)에서 수신되는 전력 라인 통신 신호, 데이터 입력 핀들(122)에서 수신되는 어드레스 통신 신호들(예를 들어, Di_0, Di_1, ... Di_m)을 도시한다.
어드레싱 모드(150)의 동작 동안, 전력 라인 통신 입력 핀(124)에서 수신된 전력 라인 통신 신호는 어드레싱 모드(150)의 시작에서 로우로부터 하이로 천이한다(즉, 드라이버 회로들(120)은 공급 전압을 수신하기 시작한다). 어드레스 통신 신호들은 드라이버 회로들(120)에 각자의 어드레스들을 할당하기 위해 드라이버 회로들(120)의 데이터 입력 핀들(122) 및 출력 핀들(126)을 통해 전파된다. 예를 들어, 제어 회로(110)는 그룹(n)에 대한 공통 어드레스 통신 라인(Addrn) 상에서 로직 하이 신호를 출력하고, 드라이버 회로들(120)의 그룹(n) 내의 제1 드라이버 회로(120)는 자신의 데이터 입력 핀(122)(즉, Di_0)에서 착신 어드레싱 신호로서 하이 신호를 수신한다. Di_0에서 하이 신호를 검출한 것에 응답하여, 드라이버 회로는 자신의 어드레스를 초기 어드레스 값(예를 들어, 0000)으로 설정한다. 제1 드라이버 회로(120)는 어드레스를 저장하고, 어드레스 값을 증분시키고(즉, 어드레스 값을 1만큼 증분시킴), 증분된 어드레스(예를 들어, 0001)를 출력 핀(126)(즉, Out_0) 및 어드레스 통신 라인(Int Addr)을 통해 발신 어드레싱 신호로서 제공한다. 그룹(n) 내의 다음의(연속적인) 드라이버 회로(120)는 자신의 데이터 입력 핀(122)(즉, Di_1)에서 증분된 어드레스(즉, 0001)를 착신 어드레싱 신호로서 수신한다. 드라이버 회로(120)는 마찬가지로 어드레스(0001)를 저장하고, 어드레스를 증분시키고, 증분된 어드레스(예를 들어, 0010)를 출력 핀(126)(즉, Out_1) 및 어드레스 통신 라인(Int Addr)을 통해 그룹(n)의 다음 드라이버 회로(120)에 발신 어드레싱 신호로서 제공한다. 어드레스를 수신 및 저장하고, 어드레스를 증분시키고, 증분된 어드레스를 다음 드라이버 회로(120)에 송신하는 과정은 어드레싱 모드가 완료될 때까지(즉, 드라이버 회로들(120)의 그룹 내의 모든 드라이버 회로들(120)에 어드레스가 할당될 때까지) 계속된다. 일부 실시예들에서, 드라이버 회로(120)는 착신 어드레스를 저장하기 전에 대신 수정할 수 있다. 예를 들어, 드라이버 회로는 어드레스를 수신하고, 어드레스를 증분시키고, 증분된 어드레스를 저장 및 출력한다. 다른 대안적인 실시예들에서, 각각의 드라이버 회로(120)가 반드시 증분되는 것은 아닌 소정의 다른 함수에 따라 다음 어드레스를 생성할 수 있는 상이한 임의적 어드레싱 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 드라이버 회로들(120)은 어드레스를 감소시키거나, 랜덤 어드레스들을 생성하거나, 또는 소정의 다른 임의적 함수를 적용하여 새로운 어드레스들을 생성할 수 있다.
구성 모드(160) 동안, 전력 라인 통신 입력 핀(124)에서 수신된 전력 라인 통신 신호는 전력 라인 통신 입력 핀(124) 상에서 디지털 데이터로서 다양한 동작 파라미터들(Op Params)을 제공한다.
동작 모드(170) 동안, 전력 라인 통신 신호는 공급 전압 상에 변조된 디지털 데이터로서 제어 데이터(Con Data)를 제공한다. Con Data는 각각의 이미지 프레임 또는 비디오 프레임으로 업데이트될 수 있다. 동작 모드(170)는, 드라이버 회로(120)가 턴 오프되는 시점인 전력 라인 통신 신호가 하이로부터 로우로 천이될 때까지(즉, 드라이버 회로(120)가 더 이상 공급 전압을 수신하지 않을 때까지) 계속된다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어 회로(110)의 예시적인 회로도이다. 제어 회로(110)는 디스플레이 디바이스(예를 들어, 디스플레이 디바이스(100))를 제어하기 위해 어드레스 통신 신호(Addr) 및 전력 라인 통신 신호(Pwr)를 생성하고, 드라이버 제어 라인들(115)을 통해 신호들을 드라이버 회로들(120)에 제공한다. 제어 회로(110)는 타이밍 제어기(210) 및 브리지(220)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제어 회로(110)는 추가의, 더 적은, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제어 회로(110)는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 및/또는 PHY 블록을 사용하여 구현될 수 있다. 제어 회로(110)는 입력 전압(VCC)에 의해 전력을 공급받고 접지(GND)에 접속된다. 제어 회로(110)는 능동 매트릭스(AM) 또는 수동 매트릭스(PM) 구동 방법들 중 어느 하나를 사용하여 디스플레이 디바이스를 제어할 수 있다.
타이밍 제어기(210)는 디스플레이 디바이스(100)의 픽셀들을 구동하기 위한 값들 및 픽셀들을 구동하기 위한 타이밍을 나타내는 이미지 제어 신호(215)를 생성한다. 예를 들어, 타이밍 제어기(210)는 이미지 프레임들 또는 비디오 프레임들의 타이밍을 제어하고, 이미지 프레임 또는 비디오 프레임 내에서 LED 구역들(130) 각각을 구동하는 타이밍을 제어한다. 또한, 타이밍 제어기(210)는 주어진 이미지 프레임 또는 비디오 프레임 동안 LED 구역들(130) 각각을 구동하기 위한 밝기를 제어한다. 이미지 제어 신호(215)는 타이밍 제어기(210)에 의해 브리지(220)에 제공된다.
브리지(220)는 이미지 제어 신호(215)를 전력 라인 통신 신호(Pwr)의 드라이버 제어 신호들 및 어드레스 통신 신호(Addr)로 변환한다. 예를 들어, 브리지(220)는 위에서 설명된 제어 방식에 따라 어드레싱 모드 동안 드라이버 회로들(120)의 그룹 내의 제1 드라이버 회로(120)에 대한 어드레스 통신 신호(Addr)를 생성할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 드라이버 회로(120)의 예시적인 회로도이다. 드라이버 회로(120)는 전압 조정 회로(310), Rx_PHY(320), 로우 드롭아웃 레귤레이터(low-dropout regulator)(LDO_D)(330), 발진기(OSC)(340), 제어 로직(350), 어드레스 드라이버(360), 펄스 폭 변조(pulse width modulation)(PWM) 디밍 회로(370), 트랜지스터(375), 및 밝기 제어 회로(380)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 드라이버 회로(120)는 추가의, 더 적은, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
전압 조정 회로(310)는 전력 라인 통신 입력 핀(124)에서 수신된 전력 라인 통신 신호를 공급 전압 및 디지털 데이터로 복조한다. 공급 전압은 전력 라인 통신 신호의 직류 전류 성분을 나타내는 한편, 디지털 데이터는 전력 라인 통신 신호의 변조된 성분을 나타낸다. 예시적인 실시예에서, 전압 조정 회로(310)는 1차 RC 필터, 및 그에 후속하는 소스 팔로워를 포함한다. 디지털 데이터(예를 들어, 드라이버 제어 신호)는 Rx_PHY(320)에 제공된다. Rx_PHY(320)는 전압 조정 회로(310)와 제어 로직(350) 사이의 접속을 제공하는 물리 계층이다. 예시적인 실시예에서, Rx_PHY(320)는 36 스테이지의 캐스케이드와 함께, 최대 대역폭 2MHz로의 접속을 제공한다. 공급 전압은 LDO_D(330)에 제공된다. LDO_D(330)는 공급 전압을 발진기(OSC)(340), 제어 로직(350) 및 다른 컴포넌트들(도시되지 않음)에 전력을 공급하기 위해 사용되는 정상 직류 전류 전압(전압을 강하시킬 수 있음)으로 변환한다. 예시적인 실시예에서, 정상 직류 전류 전압은 1.8 볼트일 수 있다. 발진기(OSC)(340)는 클록 신호를 제공한다. 예시적인 실시예에서, 클록 신호의 최대 주파수는 대략 10.7MHz이다.
제어 로직(350)은 Rx_PHY(320)로부터의 드라이버 제어 신호, LDO_D(330)로부터의 직류 전류 전압, 및 발진기(OSC)(340)로부터의 클록 신호를 수신한다. 디스플레이 디바이스의 동작 모드에 따라, 제어 로직(350)은 데이터 입력 핀(122)에서 수신된 착신 어드레싱 신호로부터의 디지털 데이터를 또한 수신할 수 있다. 동작 모드에 따라, 제어 로직(350)은 인에이블 신호(352), 증분된 데이터 신호(Inc_data(354)), PWM 클록 선택 신호(PWMCLK_sel)(356), 및 최대 전류 신호(Max. Current)(358)를 출력할 수 있다. 어드레싱 모드 동안, 제어 로직(350)은 어드레스 드라이버(360)를 인에이블하기 위해 인에이블 신호(352)를 활성화한다. 제어 로직(350)은 데이터 입력 핀(122)을 통해 착신 어드레스 신호를 수신하고, 어드레스를 저장하고, 어드레스 드라이버(360)에의 발신 어드레스를 나타내는 증분된 데이터 신호(Inc_data)(354)를 제공한다. 어드레싱 모드 동안 인에이블 신호(352)가 활성화될 때, 어드레스 드라이버(360)는 증분된 데이터 신호(Inc_data)(354)를 출력 핀(126)에 버퍼링한다. 제어 로직(350)은 어드레싱 모드 동안 LED들로부터의 전류 경로를 효과적으로 차단하기 위해 PWM 디밍 회로(370)를 제어하여 트랜지스터(375)를 턴 오프할 수 있다.
동작 모드 및 구성 모드들 동안, 제어 로직은 인에이블 신호(352)를 비활성화하고, 어드레스 드라이버(360)의 출력은 그것을 출력 핀(126)으로부터 효과적으로 분리하기 위해 3-상태로 된다(tri-stated). 동작 모드 동안, PWM 클록 선택 신호(PWMCLK_sel)(356)는 PWM 디밍 회로(370)에 의해 PWM 디밍을 제어하기 위한 듀티 사이클을 지정한다. 선택된 듀티 사이클에 기초하여, PWM 디밍 회로(370)는 트랜지스터(375)의 온 상태 및 오프 상태의 타이밍을 제어한다. 트랜지스터(375)의 온 상태 동안, 출력 핀(126)(LED 구역들(130)에 결합됨)으로부터 트랜지스터(375)를 통해 접지 핀(128)까지의 전류 경로가 확립되고, 밝기 제어 회로(380)는 LED 구역들(130)의 LED들을 통해 드라이버 전류를 싱크한다. 트랜지스터(375)의 오프 상태 동안, 전류 경로는 전류가 LED 구역들(130)을 통해 흐르는 것을 막기 위해 차단된다. 밝기 제어 회로(380)는 최대 전류 신호(Max)를 수신한다. 제어 로직(350)으로부터의 전류(358)는 트랜지스터(375)가 온 상태에 있을 때 LED들을 통해 (출력 핀(126)으로부터 접지 핀(128)으로) 흐르는 전류 레벨을 제어한다. 동작 모드 동안, 제어 로직(350)은 LED 구역들(130)을 요구되는 밝기로 설정하기 위해, PWM 디밍 회로(370)의 듀티 사이클 및 밝기 제어 회로(380)의 최대 전류(Max.Currnet)(358)를 제어한다.
도 4a는 집적된 LED 및 드라이버 회로(405)를 포함하는 디스플레이 디바이스(400)의 제1 실시예의 단면도이다.
도 4a에 도시된 예에서, 디스플레이 디바이스(400)는 인쇄 회로 보드(PCB)(410), PCB 상호접속 층(420), 및 기판(430), 드라이버 회로 층(440), 상호접속 층(450), 전도성 재분배 층(460), 및 LED 층(470)을 포함하는 집적된 LED 및 드라이버 회로(405)를 포함한다. 본딩된 와이어들(455)은 PCB 상호접속 층(420)과 집적된 LED 및 드라이버 회로(405) 사이의 접속들을 위해 포함될 수 있다. PCB(410)는 집적된 LED 및 드라이버 회로(405), 제어 회로(110) 및 다양한 다른 지원 전자장치들을 장착하기 위한 지지 보드를 포함한다. PCB(410)는 전자장치들 사이에 전기적 접속들을 제공하는 내부 전기 트레이스들 및/또는 비아들을 포함할 수 있다. PCB 상호접속 층(420)은 PCB(410)의 표면 상에 형성될 수 있다. PCB 상호접속 층(420)은 다양한 전자장치들을 장착하기 위한 패드들, 및 이들을 접속하기 위한 트레이스들을 포함한다.
집적된 LED 및 드라이버 회로(405)는 PCB 상호접속 층(420)의 표면 상에 장착가능한 기판(430)을 포함한다. 기판(430)은 예를 들어 실리콘(Si) 기판일 수 있다. 다른 실시예들에서, 기판(430)은 갈륨 비소(GaAs), 인듐 인화물(InP), 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 질화물(AlN), 사파이어, 규소 탄화물(SiC) 등과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다.
드라이버 회로 층(440)은 실리콘 트랜지스터 프로세스들(예를 들어, BCD 처리)을 사용하여 기판(430)의 표면 상에 제조될 수 있다. 드라이버 회로 층(440)은 하나 이상의 드라이버 회로(120)(예를 들어, 단일 드라이버 회로(120) 또는 어레이로 배열된 드라이버 회로들(120)의 그룹)를 포함할 수 있다. 상호접속 층(450)은 드라이버 회로 층(440)의 표면 상에 형성될 수 있다. 상호접속 층(450)은 Al, Ag, Au, Pt, Ti, Cu 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 금속 또는 금속 합금 재료를 포함할 수 있다. 상호접속 층(450)은 드라이버 회로 층(440) 내의 드라이버 회로들(120)을 와이어 본드들(455)에 전기적으로 접속하기 위한 전기적 트레이스들을 포함할 수 있으며, 와이어 본드들은 결국 PCB(410) 상의 제어 회로(110)에 접속된다. 실시예에서, 각각의 와이어 본드(455)는 전기 접속을 제공한다. 예를 들어, 집적된 LED 및 드라이버 회로(405)는 PCB(410) 상의 제어 회로(110)로부터 드라이버 회로 층(440) 상의 하나 이상의 드라이버 회로(120)에 드라이버 제어 신호를 제공하기 위한 제1 와이어, 드라이버 회로 층(440)에 착신 어드레스 신호를 제공하기 위한 제2 와이어, 드라이버 회로 층(440)으로부터의 발신 어드레스 신호를 제공하기 위한 제3 와이어, LED 층(470) 상의 LED 구역(130) 내의 LED들에 공급 전압(예를 들어, VLED)을 제공하기 위한 제4 와이어, 및 회로 접지(GND)로의 경로를 제공하기 위한 제5 와이어를 포함하는 5개의 와이어를 본드를 포함할 수 있다. 추가로, 상호접속 층(450)은 드라이버 회로 층(440)과 전도성 재분배 층(460) 사이에 드라이버 전류를 공급하기 위한 전기적 접속들을 제공할 수 있다.
실시예에서, 상호접속 층(450)은 드라이버 회로 층(440)과 반드시 구별될 필요는 없으며, 이러한 층들(440, 450)은 단일 프로세스로 형성될 수 있고, 여기서 상호접속 층(450)은 드라이버 층(440)의 최상부면을 나타낸다.
전도성 재분배 층(460)은 상호접속 층(450)의 표면 상에 형성될 수 있다. 전도성 재분배 층(460)은 Cu, Ag, Au, Al 등과 같은 전도성 재료로 이루어진 금속 그리드를 포함할 수 있다. LED 층(470)은 전도성 재분배 층(460)의 표면 상에 있는 LED들을 포함한다. LED 층(470)은 위에서 설명된 바와 같이 LED 구역들(130) 내로 배열된 LED들의 어레이들을 포함할 수 있다. 전도성 재분배 층(460)은 드라이버 전류를 공급하기 위해 LED 층(470) 내의 LED들과 드라이버 회로 층(440)의 하나 이상의 드라이버 회로 사이에 전기적 접속을 제공하고, LED 층(470) 및 전도성 재분배 층(460)이 드라이버 회로 층(440) 위에 수직으로 적층되도록 기판(430) 위에 LED들을 고정시키는 기계적 접속을 제공한다.
따라서, 도시된 회로(405)에서, 하나 이상의 드라이버 회로(120) 및 LED들을 포함하는 LED 구역(130)은 드라이버 회로 층(440) 내의 드라이버 회로들(120) 위에 적층된 LED 층(470) 내의 LED들을 갖는 기판(430)을 포함하는 단일 패키지에 집적된다. 이러한 방식으로 드라이버 회로 층(440) 위에 LED 층(470)을 적층함으로써, 드라이버 회로들(120)은 디스플레이 디바이스(100)의 디스플레이 영역(105) 내에 분산될 수 있다.
도 4b는 일 실시예에 따른 집적된 LED 및 드라이버 회로(485)를 포함하는 디스플레이 디바이스(480)의 제2 실시예의 단면도이다. 디바이스(480)는 도 4a에서 설명된 디바이스(400)와 실질적으로 유사하지만, 와이어들(455)을 대신하여, 비아들(432) 및 대응하는 접속된 솔더 볼들(434)을 이용하여, 드라이버 회로 층(440)과 PCB(410) 사이를 전기적으로 접속한다. 여기서, 비아들(432)은 기판 층(430)을 완전히 통과하는 도금된 수직 전기 접속부들이다. 일 실시예에서, 기판 층(430)은 Si 기판이고, 관통 칩 비아들(432)은 TSV(Through Silicon Vias)이다. 관통 칩 비아들(432)은 제조 동안 기판 층(430) 내로 그리고 기판 층을 통해 에칭되고, 텅스텐(W), 구리(C)와 같은 금속, 또는 다른 전도성 재료로 채워질 수 있다. 솔더 볼들(434)은 PCB 상호접속 층(420) 상의 비아들(432) 및 전기적 트레이스들의 도금에 대한 전기적 및 기계적 접속을 제공하는 전도성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 비아(432)는 PCB(410) 상의 제어 회로(110)로부터의 드라이버 제어 신호와 같은 신호들을 드라이버 회로 층(440) 상의 드라이버 회로들(120)의 그룹에 제공하기 위한 전기적 접속을 제공한다. 비아들(432)은 또한 착신 및 발신 어드레싱 신호들, LED 층(470) 상의 LED 구역(130) 내의 LED들에의 공급 전압(예를 들어, VLED), 회로 접지(GND)로의 경로를 위한 접속들을 또한 제공할 수 있다. 예를 들어, 이러한 접속들을 제공하기 위해 5개 이상의 비아(432)가 이용될 수 있다.
도 4c는 집적된 LED 및 드라이버 회로(495)를 포함하는 디스플레이 디바이스(490)의 제3 실시예의 단면도이다. 디바이스(490)는 도 4b에 설명된 디바이스(480)와 실질적으로 유사하지만, 전도성 재분배 층(460) 및 LED 층(470)으로부터 반대되는 기판(430)의 면에 드라이버 회로 층(440) 및 상호접속 층(450)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 상호접속 층(450) 및 드라이버 회로 층(440)은 하부 전도성 재분배 층(465)과 솔더 볼들(434)을 통해 PCB(410)에 전기적으로 접속된다. 하부 전도성 재분배 층(465) 및 솔더 볼들(434)은 드라이버 회로 층(440)과 PCB 상호접속 층(420) 사이에 (예를 들어, 드라이버 제어 신호들을 위해) 기계적 및 전기적 접속을 제공한다. 드라이버 회로 층(440) 및 상호접속 층(450)은 기판(430)을 경유하여 하나 이상의 도금된 비아(432)를 통해 전도성 재분배 층(460) 및 LED 층(470)의 LED들에 전기적으로 접속된다. 도 4c에 보여지는 하나 이상의 비아(432)는 드라이버 회로 층(440) 내의 드라이버 회로들로부터 LED 층(470) 내의 LED들 및 위에서 설명된 다른 신호들에 드라이버 전류들을 제공하기 위해 이용될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 집적된 드라이버 및 LED 회로들(405, 485, 495)은 PCB(410)를 대신하여 유리 베이스와 같은 상이한 베이스에 장착될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 집적된 LED 및 드라이버 회로(500)를 사용하는 디스플레이 디바이스의 평면도이다. 회로(500)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 집적된 LED 및 드라이버 회로들(405, 485, 495) 중 임의의 것의 평면도에 대응할 수 있다. 복수의 LED(510)는 도 5에서 행들 및 열들(예를 들어, C1, C2, C3, ... Cn-1, Cn)로 배열된다. 수동 매트릭스 아키텍처들에 대해, LED들(510)의 각각의 행은 전도성 재분배 층(520)에 의해 복수의 VLED 신호(즉, VLED_1 ... VLED_M)를 출력하는 디멀티플렉서에 접속된다. VLED 신호들은 전도성 재분배 층(520)을 통해 대응하는 행의 LED들(510)에 전력(즉, 공급 전압)을 제공한다.
도 6은 일 실시예에 따른, 집적된 LED 및 드라이버 회로를 갖는 디스플레이 디바이스(600)의 몇 개의 층의 개략도를 도시한다. 개략도는 도 4a 내지 도 4c에 설명된 PCB(410), 드라이버 회로 층(440), 전도성 재분배 층(460), 및 LED 층(470)을 포함한다. 도 6의 개략도는 도 4a 내지 도 4c의 회로들(405, 485, 495)에 대한 회로 접속들을 도시하지만 물리적 레이아웃을 반영하지는 않는다. 위에서 설명된 바와 같이, 물리적 레이아웃에서, LED 층(470)은 전도성 재분배 층(460)의 최상부에위치된다(즉, 수직으로 적층됨). 전도성 재분배 층(460)은 드라이버 회로 층(440)의 최상부에 위치되고, 드라이버 회로 층(440)은 PCB(410)의 최상부에 위치된다.
PCB(410)는 제어 신호를 생성하기 위한 제어 회로, 포괄적 I/O 접속들, 접지(GND) 접속, 및 LED들에 전력(예를 들어, VLED)을 공급하는 전원에의 접속을 포함한다. 드라이버 회로 층(440)은 복수의 드라이버 회로(예를 들어, DC1, DC2, ... DCn) 및 디멀티플렉서(DeMux)를 포함한다. 전도성 재분배 층(460)은 드라이버 회로 층(440) 내의 드라이버 회로들 및 디멀티플렉서(DeMux)와 LED 층(470) 내의 복수의 LED로의 전기적 접속을 제공한다. LED 층(470)은 행들 및 열들로 배열된 복수의 LED를 포함한다. 이 예시적인 구현에서, LED들의 각각의 열은 전도성 재분배 층(460)을 통해 드라이버 회로 층(440) 내의 하나의 드라이버 회로에 전기적으로 접속된다. 각각의 드라이버 회로와 그 각자의 LED 열 사이에 확립된 전기 접속은 드라이버 회로로부터의 열로의 드라이버 전류의 공급을 제어한다. 본 실시예에서, LED 층에 도시된 각각의 다이오드는 LED 구역에 대응한다. LED들의 각각의 행은 전도성 재분배 층(460)을 통해 드라이버 회로 층(440) 내의 디멀티플렉서(DeMux)의 하나의 출력(예를 들어, VLED_1, VLED_2, ... VLED_M)에 전기적으로 접속된다. 드라이버 회로 층(440) 내의 디멀티플렉서(DeMux)는 PCB(410)로부터의 전력 공급(VLED) 및 제어 신호에 접속된다. 제어 신호는 디멀티플렉서(DeMux)에게 VLED 라인들을 사용하여 어느 행 또는 어느 행들의 LED가 인에이블되고 전력을 공급받을 것인지를 지시한다. 따라서, LED 층(470) 내의 특정 LED는 전력(VLED)이 그것의 연관된 행에 공급되고 드라이버 전류가 그것의 연관된 열에 공급될 때 활성화된다.
본 개시내용을 읽을 때, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 개시된 원리를 통해 또 다른 추가의 대안적인 실시예들을 이해할 것이다. 따라서, 특정 실시예들 및 응용들이 도시되고 설명되었지만, 개시된 실시예들은 본 명세서에 개시된 정확한 구성 및 컴포넌트들로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 여기에 설명된 사상 및 범위를 벗어나지 않고서, 본 기술분야의 통상의 기술에게 명백할 다양한 수정, 변경 및 변형이 여기에 개시된 방법 및 장치의 배열, 동작 및 세부 사항에 대해 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 디바이스로서,
    각자의 드라이버 전류들에 응답하여 광을 발생시키는 하나 이상의 발광 다이오드를 각각 포함하는 발광 다이오드 구역들의 어레이;
    드라이버 제어 신호들에 응답하여 상기 각자의 드라이버 전류들을 제어함으로써 상기 발광 다이오드 구역들 중 적어도 하나를 각각 구동하기 위한 드라이버 회로들의 그룹 - 각각의 드라이버 회로는 드라이버 회로에 전력을 공급하고 공급 전압 상에 변조된 디지털 데이터로서 상기 드라이버 제어 신호들 중 하나를 인코딩하는 전력 라인 통신 신호를 수신하기 위한 전력 라인 통신 입력 핀을 포함함 -;
    상기 드라이버 회로들의 그룹 내의 상기 드라이버 회로들 각각의 상기 전력 라인 통신 입력 핀에 상기 전력 라인 통신 신호를 제공하는 전력 통신 라인; 및
    상기 드라이버 회로들의 그룹에 전력을 공급하고 상기 드라이버 제어 신호들을 통해 상기 디스플레이 디바이스를 제어하기 위해, 상기 전력 라인 통신 신호를 생성하고 상기 전력 통신 라인 상에 상기 전력 라인 통신 신호를 제공하기 위한 제어 회로
    를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 라인 통신 신호는 3 내지 12 볼트의 직류 전류 전압을 공급하는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 드라이버 회로들의 그룹은 상기 디스플레이 디바이스의 디스플레이 영역 내의 분산된 위치들에 위치되는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 드라이버 회로들의 그룹의 드라이버 회로는:
    상기 전력 라인 통신 입력 핀;
    적어도 어드레싱 모드 및 동작 모드에서 동작하기 위한 제어 로직 - 상기 동작 모드에서, 상기 제어 로직은 상기 전력 라인 통신 신호로부터 상기 드라이버 제어 신호를 획득하고, 상기 드라이버 제어 신호에 기초하여 상기 드라이버 전류를 제어하며, 상기 어드레싱 모드에서, 상기 제어 로직은 착신 어드레싱 신호를 획득하고, 상기 착신 어드레싱 신호에 기초하여 상기 드라이버 회로에 대한 어드레스를 저장하고, 상기 착신 어드레싱 신호에 기초하여 발신 어드레싱 신호를 생성함 -;
    상기 어드레싱 모드 동안 상기 착신 어드레싱 신호를 수신하기 위한 데이터 입력 핀;
    상기 동작 모드 동안 상기 드라이버 전류를 싱크하고, 상기 어드레싱 모드 동안 상기 발신 어드레싱 신호를 출력하기 위한 출력 핀; 및
    회로 접지에 결합하기 위한 접지 핀
    을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 발광 다이오드 구역 내의 상기 하나 이상의 발광 다이오드는 상기 발광 다이오드 구역 내의 상기 하나 이상의 발광 다이오드를 구동하는 드라이버 회로와 동일한 기판 상에 수직으로 적층되고 집적되는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 드라이버 회로들의 그룹은 하나의 드라이버 회로 위에 수직으로 적층된 하나의 발광 다이오드 구역을 갖는 어레이로 배열되는, 디스플레이 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는:
    상기 디스플레이 디바이스의 픽셀들을 구동하기 위한 값들 및 상기 픽셀들을 구동하기 위한 타이밍을 나타내는 이미지 제어 신호를 생성하기 위한 타이밍 제어기; 및
    상기 이미지 제어 신호를 상기 드라이버 제어 신호들로 변환하고 상기 전력 라인 통신 신호를 상기 드라이버 제어 신호들로 인코딩하기 위한 브리지
    를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전력 라인 통신 신호는 구성 모드 동안 하나 이상의 동작 파라미터를 디지털 데이터로서 제공하는, 디스플레이 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 동작 파라미터들은 과전류 임계값들, 과전압 임계값들, 클록 분할 비율들, 및 슬루율 제어 중 하나 이상을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전력 라인 통신 신호는 어드레싱되는 드라이버 회로를 식별하기 위한 하나 이상의 어드레스 워드 및 식별된 드라이버 회로에 의해 구동되는 상기 발광 다이오드 구역의 밝기를 제어하기 위한 하나 이상의 데이터 워드를 디지털 데이터로서 제공하는, 디스플레이 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전력 라인 통신 신호는 임의의 임의적 입력 디지털 데이터에 대해 대략 동일한 양의 높은 데이터 전압들 및 낮은 데이터 전압들을 갖는 인코딩된 신호를 생성하는 인코딩 방식을 사용하여 상기 드라이버 제어 신호들을 인코딩하는, 디스플레이 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전력 라인 통신 신호는 2상 마크 코드 인코딩(biphase mark code encoding)을 사용하여 상기 드라이버 제어 신호들을 인코딩하는, 디스플레이 디바이스.
  13. 디스플레이 디바이스를 위한 드라이버 회로로서,
    전력 라인 통신 신호를 수신하도록 구성되는 전력 라인 통신 입력 핀;
    상기 전력 라인 통신 신호의 직류 전류 성분에 기초하여 공급 전압을 생성하고, 상기 전력 라인 통신 신호의 변조된 성분에 기초하여 드라이버 제어 신호를 생성하기 위한 전력 조정 회로;
    상기 드라이버 제어 신호를 수신하고, 상기 드라이버 제어 신호에 기초하여 발광 다이오드 구역을 통한 드라이버 전류를 제어하기 위한 하나 이상의 밝기 제어 신호를 생성하기 위한, 상기 공급 전압에 의해 전력을 공급받는 제어 로직; 및
    상기 발광 다이오드 구역에 결합되고, 상기 밝기 제어 신호들에 따라 상기 발광 다이오드 구역을 통한 상기 드라이버 전류를 싱크하기 위한 출력 핀
    을 포함하는, 드라이버 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    회로 접지에 결합하기 위한 접지 핀; 및
    상기 출력 핀과 상기 접지 핀 사이의 전류 경로를 제공하는 트랜지스터 - 상기 트랜지스터의 스위칭은 상기 하나 이상의 밝기 제어 신호에 의해 제어됨 -
    를 더 포함하는, 드라이버 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 하나 이상의 밝기 제어 신호를 상기 트랜지스터의 스위칭을 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호, 및 상기 트랜지스터가 턴온될 때 상기 트랜지스터를 통한 전류 레벨을 제어하기 위한 전류 제어 신호로서 생성하고, 상기 드라이버 회로는:
    상기 전류 제어 신호에 따라 상기 트랜지스터를 통한 전류 레벨을 제어하기 위한 전류 제어 회로를 더 포함하는, 드라이버 회로.
  16. 제13항에 있어서, 상기 전력 라인 통신 신호는 상기 드라이버 회로의 구성 모드 동안 하나 이상의 동작 파라미터를 디지털 데이터로서 제공하는, 드라이버 회로.
  17. 제13항에 있어서, 상기 전력 라인 통신 신호는 어드레싱되는 드라이버 회로를 식별하기 위한 하나 이상의 어드레스 워드, 및 식별된 드라이버 회로에 의해 구동되는 발광 다이오드 구역의 밝기를 제어하기 위한 하나 이상의 데이터 워드를 제공하는, 드라이버 회로.
  18. 디스플레이 디바이스를 위한 드라이버 회로를 제어하기 위한 방법으로서,
    전력 라인 통신 입력 핀에서 전력 라인 통신 신호를 수신하는 단계;
    전력 조정 회로에 의해, 상기 전력 라인 통신 신호의 직류 전류 성분에 기초하는 공급 전압 및 상기 전력 라인 통신 신호의 변조된 성분에 기초하는 드라이버 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 공급 전압에 의해 제어 로직에 전력을 공급하는 단계;
    상기 제어 로직에 의해 상기 드라이버 제어 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제어 로직에 의해, 상기 드라이버 제어 신호에 기초하여 상기 디스플레이 디바이스의 발광 다이오드 구역을 통한 드라이버 전류를 제어하기 위한 하나 이상의 밝기 제어 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 밝기 제어 신호를 생성하는 단계는:
    상기 제어 로직에 의해, 상기 드라이버 전류를 제어하는 트랜지스터를 구동하는 펄스 폭 변조 회로의 펄스 폭을 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제어 로직에 의해, 상기 트랜지스터가 온 상태일 때 상기 트랜지스터를 통한 전류를 설정하는 전류 제어 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 전력 라인 통신 신호는 2상 마크 코드 인코딩을 사용하여 상기 드라이버 제어 신호를 인코딩하는, 방법.
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