발광 디스플레이를 구동하기 위한 회로와 방법 document_id A220623030793

전류가 흐르는 발광 요소를 사용해서 광을 생성하는 발광 디스플레이는 적절한 배열의 다수의 발광 요소를 포함한다. 이 상황에서, 발광 요소는 그들을 통해 흐르는 전류에 의존하는 발광 플럭스(luminous flux)를 생성한다. 발광 플럭스란 용어는 광원의 전체 방사력(radiative power)을 말한다. 아래의 텍스트는 전기적 흐름(electrical current)을 표현하기 위해서 전류(current)란 용어를 사용한다. 복수의 발광 요소를 포함하는 매트릭스 배열의 경우에, 단색(monochromic) 또는 다색의(polychromic) 영상들은 복수의 픽셀로 표현된다. 단색 영상의 경우, 영상은 픽셀을 위한 개별적인 그레이스케일 값들로 결정된다. 이런 맥락에서, 그레이스케일 값들은 다른 발광 플럭스 값들이다. 다른 발광 플럭스 값들은 발광 요소를 통과하는 대응 전류에 의해 생성된다. 다색의 발광 디스플레이의 경우에는, 복수의 다른 색의 발광 요소는 일반적으로 상호작용한다. 각각의 픽셀에 대해서 부가적인 색의 혼합을 사용하여, 발광 요소의 원래의 색과 상이한 색들을 생성하는 것이 가능하다. 발광요소들은 특히 발광 다이오드를 포함한다. 발광 다이오드는 반도체 물질(예를 들어 실리콘, 게르마늄)을 기초로 해서 생성될 수 있다. 하지만 유기 물질(OLED, "유기 발광 다이오드")에 기초한 발광 다이오드 또한 이용가능 하다. 모든 이러한 발광다이오드의 공통적 특징은 출력인 발광 플럭스가 발광 요소를 통과하는 전류에 의존적이라는 것이다. 특히 유기 발광 다이오드(OLED)의 경우에, 전류/전압 특성은 생성되는 동안 프로세스 파라미터(process parameters)와 노화(ageing)에 매우 의존적이다. 유기 발광 다이오드에서, 빛은 유기 발광 물질을 통해 직류를 전달함으로써 생성된다. 이런 경우, 유기 발광 다이오드는 순방향 바이어스(forward-biased)된다. OLED의 순방향 전압은 픽셀마다 달라질 수 있고, 시간에 따라 증가한다는 것이 발견되었다. 특별한 발광 플럭스를 발생하기 위한 전류는 시간에 따라 비교적으로 안정된다는 것 역시 발견되었다. 따라서, 제어 전압이 구동을 위해 사용될 때, OLED의 순방향 전압에서 노화-관련된 변경을 고려하는 것이 필수적이다. 유기 발광 다이오드를 위한 일정한 생성 방법의 경우, 개별적인 발광 요소의 전기-광학적 특성들은 일정 영역에 걸쳐 본질적으로 동일하다. 이런 맥락에서, 전기-광학적 특성이란 용어는 전류/전압 특성 및 연관된 발광 플럭스에 관련된다. 생성 방법에 대한 적절한 제어는 이러한 본질적으로 똑같은 전기-광학적인 특성 영역들이 형성되게 해서 이러한 영역들이 행 그리고/또는 열로 배열되는 발광 요소에 연장된다. 구동 방식은 따라서 각각의 본질적으로 동일한 전기-광학적 특성의 영역을 위해 제공되는 보정된 값을 포함한다. 시간 의존적인 전기-광학적인 특성들을 보상하기 위한 또 다른 방법은 제어 전류를 사용하여 수행되는 구동을 포함한다. 이런 목적을 위해서, 각각의 발광 요소, 즉 각각의 유기 발광 다이오드는, 예를 들어, 그것의 상방에 연결된 제1 전류 제어 수단을 가진다. 제1 전류 제어 수단은 전류 미러 회로가 얻어지는 방식으로 제2 전류 제어 수단에 연결된다. 전류 미러 회로의 경우, 제2 전류 제어 수단은 그것을 통해 흐르는 기준 전류를 가지며, 대응 제어 신호는 제2 전류 신호 수단 상의 제어 전극에 만들어진다. 이러한 제어 신호는 제1 전류 제어 신호 수단의 제어 전극에 제공된다. 만일 제1 및 제2 전류 제어 수단이 본질적으로 같은 특성을 가지면, 제1 전류 제어 수단을 통해 전류는 제2 전류 수단을 통해 흐르는 전류에 대응된다. 두 전류 제어 수단의 동일한 특성은 열적인(thermal), 생성-관련 그리고 노화-관련 변화를 보상한다. 전류미러의 또 다른 실시 예에서, 미러링된(mirrored) 전류가 특정 비율로 기준 전류에 인가되는 것이 가능하다. 이런 전류 미러의 실시 예는 도 4에 대하여 설명되어 질 것이다. 도 4는 그것을 통해 흐르는 기준전류(iref)를 가지는 전류 제어 수단(2)을 도시한다. 전류 제어 수단(2)의 제어 전극은 추가 전류 제어 수단들(4, 4'', 4")의 제어 전극들에 연결된다. 추가적인 전류 제어 수단(4, 4'', 4")을 통해서 흐르는 반사된 전류들은 도면에서 참조 기호(im, im'', im")에 의해서 표시된다. 추가의 전류 제어 수단(4, 4'', 4")이 동일하다면, 그들을 통해 흐르는 전류 또한 똑같이 동일하다. 만일 전류 제어 수단(2)이 추가적인 전류 제어 수단과 똑같이 동일하다면, 모든 전류는 동일하다. 요구되는 미러링된 전류는 미러링된 전류를 추가함으로써 설정될 수 있다. 전류 미러의 추가적인 실시 예에서, 전류 제어 수단(2)의 특성과 전류 제어 수단(4,4'',4")의 특성은 전류(iref, im, im'', 및 im")가 서로에 대해서 특정 비율을 갖도록 선택된다. 적절한 전류 미러의 사용은 제어를 위해 요구되는 전류 및 발광 요소들을 통해 흐르는 전류가 서로에 독립적으로 선택되게 한다. 이런 식으로, 예에 의해서, 발광 요소를 통해 흐르는 전류가 유리한 범위에 있는 동안에 제어를 위해 요구되는 전류를 증가시키는 것이 가능하다. 추가로, 이것은 요구되는 제어 전류의 범위가 제한되도록, 그럼 에도 불구하고 모든 요소가 완전히 구동될 수 있도록 다른 전기-광학적 특성들을 가진 영역들이 개별적으로 설정되도록 한다. 예를 들어 텔레비젼 세트에서와 같은 대형-영역의 영상을 만들기 위한 발광 디스플레이의 경우에, 영상들은 비-비월 또는 비월 포맷으로 생성된다. 비-비월 또는 비월 영상들은 또한 각각 "프레임" 및 "필드"라 불린다. 이 경우, 영상 영역은 가상적으로 및 물리적으로 열 그리고/또는 행으로 분할된다. 비월영상을 사용하는 영상 렌디션의 경우, 예에 의해서 전체 영상의 단지 홀수 라인 또는 단지 짝수 라인을 포함하는 부분 영상이 우선 렌더링된다. 그 다음에, 나머지 비월 영상이 렌더링된다. 비-비월 영상 렌디션의 경우, 전체 영상이 설정된다. 비월 렌디션은 또한 "비월 주사"라 불리고, 비-비월 렌디션은 "순차 주사(progressive scan)"이라 불린다. 동영상을 렌더링할 때, 디스플레이는 또한 결과적으로 유체 이동 효과를 만들기 위해서 변경된 영상 콘텐츠를 가지는 각각의 다른 영상들에 의해서 규칙적인 간격으로 대체될 수 있다. 이 경우에는, 프레임 주파수는 예를 들어 각각의 텔레비젼 표준(standards)에 의존한다. 매트릭스 배열로 배열되고 개별적인 전류 제어 수단을 가지는 발광 요소를 포함하는 오늘날의 발광 디스플레이에서, 개별적인 발광 요소들은 행 또는 열로 연속적으로 구동된다. 그러한 구동을 위한 발광 요소가 도 1에 도시된다. 전류 제어 수단(4)은 작동 전압(VDD)과 접지 사이에서 발광 요소(8)와 함께 직렬로 연결된다. 제어신호는 스위치(12)를 통해서 전류 제어 수단(4)의 제어 입력에 공급된다. 이런 경우, 제어신호는 제어 전압(Uset)이다. 스위치(12)는 이 예에서 발광 요소의 배열에서 단지 유일한 발광 요소가 개별적으로 구동되도록 제어된다. 이러한 회로에 대해서 요구되는 구동 방식에서, 발광 다이오드가 빛을 발하는 시간 주기는 비교적 짧다. 얼마나 많은 발광요소가 발광 디스플레이의 배열에 존재하는 지에 의존하여 작동 시간의 주기가 감소 된다. 인간의 눈은 저역-통과 필터 응답을 가진 자연 시스템이기 때문에, 작동 시간 주기 동안 발광 플럭스를 적절히 증가시키는 것에 의해서 짧은 작동 시간 주기를 보상하는 것이 가능하다. 각각의 전류 제어 수단이 제어신호를 사용하여 영구히 활성화되는 발광 디스플레이를 가지는 것이 인식 가능하다. 이때, 스위치(12)는 필요 없게 될 수 있다. 하지만, 요구되는 복수의 제어 선들은 광이 스크린에 나타나도록 이용가능한 영역을 감소시킨다. 도 2에 도시된 발광 요소의 경우에서, 신호 유지 수단(6)이 전류 제어 수단(4)의 제어 전극과 작동 전압(VDD) 사이에서 위에서 기술된 회로에 추가된다. 스위치(12)가 닫힐 때 인가된 제어 신호(Uset)가 새로운 제어 신호 Uset가 인가될 때까지 스위치가 열려있을 때 신호 유지 수단(6)에 의해서 일정하게 유지된다. 이것은 발광요소가(8) 빛을 방사하는 동안의 작동 시간 주기(active period of time)를 연장하는 것을 가능하게 한다. 작동 시간 주기는 이제 영상이 설정되는 동안 거의 전체 주기 동안에 걸쳐서 연장한다. 이것은 작동 시간 주기 동안 방사되어야만 하는 요구되는 발광 플럭스를 감소시킨다. 관찰자의 눈이 이제 더욱더 긴 시간 주기 동안 더욱더 적은 발광 플럭스를 통합할 수 있기 때문에, 같은 양의 빛이 수집되고, 도 1을 참조하여 기술된 것과 같은 동일한 영상효과가 얻어질 수 있다. 도 3은 도 2에 기술된 것과 같은 발광 디스플레이의 요소를 도시한다. 요소는 점선으로 된 프레임(1)에 의해 표시된다. 이 예에서, 제어 신호(S)는 전류 제어 수단(2)의 제어 전극으로부터 취해진다. 스위치(12)가 닫힐 때, 전류 제어 수단(2)은 요소(1)의 전류 제어 수단(4)을 가지는 전류 미러 회로를 형성한다. 그리드 배열의 복수의 요소(1)를 포함하는 발광 디스플레이에서, 각각의 요소(1)는 영상 콘텐츠에 의존하는 개별적인 제어 신호를 공급받는다. 이를 위해서, 각각의 제어 전류(iprog)는 전류제어수단(2)에 인가된다. 도 3에 도시되지 않은 제어 회로는 발광 디스플레이의 다양한 요소(1)의 스위치(12)를 연속적으로 활성화한다. 현재, 위에서 기술된 형태의 발광 요소들을 가지는 발광 디스플레이의 구동을 단순화시키는 것이 바람직하다. 발광 요소들을 구동하기 위한 개선된 제어 신호를 상술하는 것 또한 바람직하다. 마지막으로, 발광요소를 구동하기 위한 개선된 방법을 설명하는 것이 바람직하다.