KR101035106B1 - 디스플레이 디바이스 - Google Patents

Abstract

발광 디스플레이를 위한 드라이버에서, 드라이버 회로의 동작 전압은 드라이버 회로의 개방 출력 접속(28)으로 인한 추가 전력 소비를 방지하도록 모니터된다. 이 모니터는 또한 전력 소비를 최소화하는데 사용된다.

Description

디스플레이 디바이스{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 적어도 하나의 화상 요소를 포함하는 디스플레이 디바이스 및 상기 화상 요소와 직렬 연결된 구동 트랜지스터를 구비하는 디스플레이 드라이버 디바이스에 관한 것이다.

그러한 디스플레이 디바이스는, 또한 발광 다이오드(polyLED 또는 OLED)라고 알려져 있는, 전자발광 반도체 유기 재료에 점차 기초를 두고 있다. 이 디스플레이 디바이스는 단편화된 픽셀(또는 고정된 패턴)을 통해 발광할 수도 있으나 매트릭스 패턴에 의한 디스플레이 또한 가능하다. 일반적으로 다이오드 전류를 조정하는 것에 의해 상기 픽셀에서 방출되는 광의 세기가 결정된다.

디스플레이 디바이스의 적절한 응용 분야는, 예를 들어, 모바일 전화, 오거나이저(organizer) 등이다.

개시 문단에서 서술된 타입의 디스플레이 디바이스는 USP 6,014,119에 기술되어 있다. 상기 문헌에서, LED를 통과하는 전류는 전류 제어기에 의하여 조정된다. 발광 픽셀 매트릭스 내의 각 픽셀 열에는, 바이폴러 트랜지스터와 저항을 포함하는 전류 드라이버가 구동 회로의 일부로 제공된다. 바이폴러 트랜지스터 대신에 MOS- 또는 TFT- 트랜지스터가 사용될 수 있다.

재현가능한 그레이 스케일을 얻기 위해, 특정 그레이 값에 대한 전류는 실질적으로 일정하여야 한다. 그 이유는 트랜지스터가 일반적으로 일정한 전류 영역에서 사용되기 때문이다. 이 경우에, 높은 드레인-소스 전압(또는 바이폴러 트랜지스터의 경우에 에미터-콜렉터 전압)이 사용된다. 이것은, 예를 들어 드라이버의 공급 전압 또는 픽셀 다이오드의 순방향 특성의 변화로 인해 드레인 전압의 변화에 트랜지스터의 바이어스가 덜 민감하게 만든다.

그러나, 디스플레이 디바이스와 디스플레이 드라이버 회로의 대량 생산시에는 문제가 발생하는데, 이는 드라이버 회로의 출력의 수는 구동 전류가 제공되는 열의 수보다 더 많을 수 있기 때문이다. 이들 출력 드라이버는 예를 들어 구동 회로(예를 들어, 디스플레이의 에지에 있는 열)에 공급되는 정보가 화상을 적절히 디스플레이 하는데 필수적이지 않거나 또는 디스플레이 내 열의 수가 드라이버 회로에 이용가능한 열 드라이버 출력의 수보다 더 적을 때에 배치될 수 있다. 출력 드라이버가 전류 소스로서 작용하기 때문에, 그 출력 노드의 전압은 급속히 증가(또는 감소)하며, 이 증가는 공급 전압에 의해 제한된다. 열 접속이 파괴된 경우에도 유사한 증가가 발생한다. 출력 노드에서의 전압은 특정 작업 영역 내로 전류 공급을 유지하도록 출력 노드와 공급 노드 사이에 특정 전압 값을 유지하도록 모니터된다. 이제, 출력 노드 중 하나의 전압이 증가하는 경우, 공급 노드 전압이 또한 증가하여, 출력 노드 등을 증가하게 한다.

이것은 디스플레이 디바이스와 디스플레이 드라이버 회로에서 모두 과도한 전력 소비를 초래한다.

이와는 별도로, 출력 전류(또는 출력 노드 전압)는 온도 변화로 인해 변할 수 있는 반면, 다른 열 드라이버(및 또한 다른 열)도 또한 그 거동에 있어 달라질 수 있다.

본 발명의 목적은, 특히 출력 노드 전압의 변동 및 전력 소비에 있어서의 변동이 최소화되며 특히 개방 드라이버 출력 노드로 인한 추가 전력 소비가 가능한 한 방지되는, 개시 문단에서 서술된 타입의 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명의 구성요소에 따른 디스플레이 디바이스에서 디스플레이 드라이버 디바이스는 디스플레이 드라이버 디바이스의 출력 전압을 모니터하는 (예를 들어 임계 전압에 도달하는 출력 전압의 값을 신호 출력하는) 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 바람직한 실시예는 디스플레이 드라이버 디바이스의 기준 전압을 제어하는 피드백 메커니즘을 포함한다. 이 기준 전압은 일반적으로 공급 노드 전압일 수 있으나, 또한 이것은 상기 공급 노드 전압이나 임의의 다른 적절한 전압 노드를 직접 또는 간접으로 결정하는 전압일 수 있다. 피드백 메커니즘을 통해, 공급 노드와 출력 노드 사이의 전압 값은, 이 전압 값을 과도하게 높은 값으로 제공하지 않고 {전류 공급이 특정 작업 영역(일정한 전류 영역)에 유지되도록 하는 값으로) 거의 일정하게 유지된다. 이를 위해, 피드백 메커니즘은 화상 요소에 대한 디스플레이 드라이버 디바이스의 출력 전압과 임계 전압 아래에 있는 기준 전압 사이의 차이를 신호 출력하는 제어 회로를 바람직하게 포함한다. 개방 드라이버 출력 노드로 인한 추가 전력 소비를 방지하기 위해, 디스플레이 드라이버 디바이스는 차이를 신호 출력한 후에 디스플레이 드라이버 디바이스의 개방 출력을 검출하는 수단을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 디스플레이 드라이버 디바이스의 개방 출력을 검출하는 수단은 출력 전압을 모니터하는 수단의 일부를 포함하는 전류 경로를 포함한다. 상기 검출 수단은 디스플레이 드라이버 디바이스의 출력과 기준 전압 사이의 전류 경로에 스위치를 포함하거나 또는 디스플레이 드라이버 디바이스의 출력과 기준 전압 사이에 전류 경로의 퓨즈(fuse)를 포함할 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 측면은 이하 서술되는 실시예로부터 명백하며 이들 실시예를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 도 1의 실시예에서 사용되는 트랜지스터의 트랜지스터 특성을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예를 도시하는 도면.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 드라이버 회로의 다른 실시예를 도시하는 도면.

본 도면들은 개략적인 것이며, 여기서 대응하는 구성요소는 일반적으로 동일한 참조 부호에 의해 지시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스(1)의 일부의 등가 회로도를 개 략적으로 도시한다. 이 디스플레이 디바이스는, m개의 행(1,2,...m)과 n개의 열(1,2,...n)을 갖는 (P) LED 또는 (O) LED(4) 매트릭스를 포함한다. 이 디바이스는 행 선택 회로(6)와 데이터 레지스터(5)를 더 포함한다. 외부에서 제공되는 정보(7), 예를 들어, 비디오 신호는 처리 유닛(8)에서 처리되며, 이 처리 유닛(8)은 디스플레이될 정보에 따라, 라인(9)을 통해 데이터 레지스터(5)의 개별 부분(5-1,...,5-n)을 충전시킨다.

행의 선택은, 라인(3)을 통해 행 선택 회로(6)에 의하여, 이 예에서는, 요구되는 선택 전압을 라인에 제공하는 것(수동 어드레싱)에 의하여, 일어난다.

선택 동안, 이상적인 전류 소스인 것으로 간주될 수 있는 전류 소스(10)가 예를 들어 스위치(미도시)를 통해 데이터 레지스터(5)에 의하여 스위칭온 될 때, 데이터의 쓰기가 일어난다. 전류의 값은 데이터 레지스터의 내용에 의하여 결정되며, 데이터 라인(2)을 통해 LED(4)에 전압 공급 라인(11)을 거쳐 공급된다. 이 전압 공급 라인(11)은 외부에서 제공될 수도 있고 또는 처리 유닛(8) 내의 전압으로부터 유도될 수 있다.

전류 스위치(10)는 각각 하나의 트랜지스터와 하나의 저항만을 포함하는 간단한 타입일 수 있다. 도입부에서 설명된 바와 같이, 트랜지스터의 바이어스가, 예를 들어, 드라이버의 공급 전압이나 픽셀 다이오드의 순방향 특성의 변화로 인해 드레인 전압의 변화에 덜 민감하게 하기 위하여, 트랜지스터는 일반적으로 일정한 전류 영역에서 사용된다. 그러나, 이때 요구되는 높은 드레인-소스는 특히 그 구동 거동이 여러 열마다 달라지는 경우에 전력 소비를 증가시킨다. 후자에 해당하는 열 마다 다른 구동 거동은 또한 균일치 않은 발광 거동을 초래한다.

본 발명의 제 1 측면에 따라, {이 예에서, 행 선택 회로(6), 데이터 레지스터(5), 처리 유닛(8), 및 전류 드라이버(10)를 포함하는} 디스플레이 드라이버 디바이스는 또한 모니터 회로, 이 예에서 그 출력 전압을 모니터하며 디스플레이 드라이버 디바이스의 기준 전압을 피드백 메커니즘을 통해 제어하는 연산 증폭기(13)를 더 포함한다. 비록 별도의 구성요소로 도시되어 있지만, 이 연산 증폭기(13)는 일반적으로 처리 유닛(8)의 일부를 형성한다. 이 동작 전압의 값(V_op)은 상호 접속 라인(12)에 의하여 모니터된다. 드라이버 내의 전력 소비를 낮은 레벨로 유지하기 위해, V_ds 값은 이 V_ds 값에서 I₀에 대해 (최대) 값을 허용하는 포인트 x에서 바이어스된다(도 2 참조). 연산 증폭기를 통해, 전압 공급 라인(11)에서의 전압(V_supply)은 V_op + V_ds에 유지된다. 전압(V_op)이 일부 변동을 나타낼 수 있으므로, 처리 유닛(8)은 전압 라인(11)이 V_op,max + V_ds에 유지하도록 하여, 동작 포인트 x가 도 2에서 화살표 14로 표시된 바와 같이 더 높은 전압으로 유동할 수 있다. 이것은, 프로세서(8)에서의 기준 전압과 V_op,max를 단순 비교하는 것에 의해 디스플레이(또는 디스플레이 드라이버 디바이스)의 활성 종료(end of life)를 검출하는데 사용될 수 있다. 이 기준 전압은 프로세서(8) 내에서 생성될 수도 있고 또는 외부에서 공급될 수도 있다. V_op가 특정 임계값을 지났는지를 검출한 후에, 프로세서(8)는 활성 종료 신호를 생성한다.

단순히 활성 종료 신호를 생성하는 대신에, 이 모니터링은, 출력 드라이버{전류 소스(10)}의 수가 열(2)의 수를 초과하는 경우, 바람직하게는 디스플레이 디바이스(1)에 디스플레이 드라이버 디바이스를 적응시키는데, 사용된다. 전류 소스(10) 중 하나가 {도 1의 예에서 이것은 열(n)에 대해 도시되어 있다} 하나의 열에 접속되지 않고 유지되는 경우 그 전류는 제로(0)이며, 그래서 V_ds 값은 포인트 O에서 바이어스 될 수 있으며 V_op 는 값 V_supply에 바이어스된다. 연산 증폭기(13)를 통해, 전압 공급 라인(11)은 양의 피드백 메커니즘을 통해 이제 한정없이 증가할 수 있다(비록 이 증가가 외부에서 제공되는 전압에 의해 제한되긴 하지만).

그러나, 본 발명에 따라, 전술된 바와 유사한 검출 메커니즘이 프로세서(8)에 포함되며, 이 프로세서(8)는 특정 임계값에서 V_op의 추가 증가를 중지시킨다(예를 들어, V_{op, max}가 값 V_supply - V_{ds, min}에 접근할 때).

도 3은 2개의 전류 소스(10), 구체적으로 LED(4)에 상호 접속된 하나의 전류 소스와, (개방) 출력(28)을 가지는 다른 전류 소스를 구비하는 보다 상세한 실시예를 도시한다. 각 전류 소스는 직렬 연결된 트랜지스터(21)와 2개의 저항(22, 23)을 포함하며, 그 2개의 저항 사이의 공통점은 검출 회로(24, 24')에 상호 접속되어, 검출 회로(24, 24')에 입력 전압(V_in)을 제공한다. 검출 회로(24, 24')에서, 전류 소스를 통한 전류가 모니터되며 전술된 바와 같은 특정 임계값과 비교된다. 상호 접속 라인(12)은 트랜지스터(27 및 26, 26')를 통해 제어 라인(11)을 제어하여 V_{op, max} + V_ds에 유지되도록 한다. 개방 출력의 경우에, 명백한 것은 전류 소스를 통한 전류는 제로(0)이며, 그 결과 V_in = V_supply 또는 V_in = V_source가 되도록 한다. 예를 들어, 개방 출력(28)에 대응하는 검출 회로(24')에서 이것을 검출할 때, 스위치(26')는 개방되며, 제어 메커니즘은 중단되며, 그래서 이 개방 출력(28)은 더 이상 전술된 바와 같은 피드백 메커니즘으로 동작하지 못한다.

개방 출력은 예를 들어 도 4의 회로에 의하여 검출되며, 여기서 검출 회로(24)는 전류 소스(30)를 가지는 차동 증폭기, 2개의 트랜지스터(31)와 이 예에서 값 R을 갖는 2개의 저항(32)을 포함한다. 만약 트랜지스터(21)에 전류가 흐르지 않는 경우, 2개의 트랜지스터(22, 23)의 공통점은 전압 공급 라인(11)에서의 전압과 동일한 전압을 가지며, 그래서 두 트랜지스터(31)에서 전류(I₃₀)의 절반만이 흘러, 출력(33)에서 전압 V_op,max + V_ds - 1/2 I₃₀·R을 유도한다. 이 전압은 대응하는 스위치(26')가 개방되도록 하는 값을 가지도록 선택된다.

적절한 전압에 접속된 드레인 단자를 가지고 다른 모든 트랜지스터(21)를 오프로 유지하면서 그 게이트 단자를 통해 트랜지스터(21)를 후속적으로 선택하는 것에 의해, 열의 출력에는 모든 열의 출력을 테스트하도록 특정 전류(I)(바람직하게는 I_max에 근접한)가 후속적으로 공급될 수도 있다.

특히 다수 개의 열이 사용되지 않고 다른 수의 열을 갖는 드라이버가 임의의 (다른) 용도로 사용되지 않는 경우에, 트랜지스터(21)와 출력(28) 사이에 퓨즈(40)를 도입하는 것만으로도 충분할 수 있다(도 5). 대응하는 트랜지스터(21)를 선택하고 적절한 전압을 그 대응하는 상호 접속 라인(12)과 전압 공급 라인(11)에 공급하는 것에 의해 여분의 수의 출력이 제거될 수 있다.

본 발명의 보호 범위는 서술된 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명은 능동 및 수동 디바이스, 매트릭스 및 단편화된 디스플레이 디바이스에 모두 적용가능하다. 드라이버 디바이스가 여러 종류의 디스플레이 디바이스(사이즈, 전력 소비, 전압)에 사용될 수 있으므로, 모니터되는 기준 전압이나 전압 차이는 프로그래밍될 수 있다. 본 발명은 또한 전계 발광 디바이스와 전류 구동에 기초한 다른 디바이스에도 적용가능하다.

본 발명은 각 그리고 모든 새로운 특성의 특징과 이들 특징의 각 그리고 모든 조합에 있다. 청구항에 있는 참조 부호는 이들 청구항의 보호 범위를 제한하지 않는다. "포함하는"이라는 동사와 그 활용어의 사용은 청구항에 언급된 요소 이외의 다른 요소의 존재를 배제하지 않는다. 어느 구성요소 앞에 있는 단수를 언급하는 용어의 사용은 그러한 요소의 복수의 존재를 배제하지 않는다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 디스플레이 디바이스 등에 이용가능하다.

Claims (16)

1. 디스플레이 디바이스에 있어서,

   화상 요소(4)와,

   전압 공급 라인(11)에 연결된 입력 노드와, 상기 화상 요소(4)와 상호 접속 라인(12)에 연결된 출력 노드와, 상기 전압 공급 라인(11)에 연결된 입력 노드와 상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 출력 노드 사이의 전류의 흐름을 제어하기 위해 데이터 레지스터(5)에 연결된 제어 연결부를 구비하는 전류 소스(10)와,

   상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 상기 전류 소스(10)의 출력 노드에서의 출력 전압을 모니터링하기 위해 상기 전류 소스(10)의 출력 노드에 연결된 상호 접속 라인(12)에 연결된 입력과, 상기 데이터 레지스터(5)에 연결된 제 1 출력과, 상기 전압 공급 라인(11)에 연결된 제 2 출력을 구비하는 처리 유닛(8)으로서, 상기 처리 유닛(8)은 상기 전류 소스(10)의 출력 노드에서의 출력 전압에 응답 (response)하여 상기 전류 소스(10)의 기준 전압을 제어하고 상기 전압 공급 라인(11)에 연결된 상기 전류 소스(10)의 입력 노드와 상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 상기 전류 소스(10)의 출력 노드 사이의 전압 값을 일정하게 유지하도록 동작하게 구성된 처리 유닛(8)과,

   상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 상기 전류 소스(10)의 하나 이상의 출력 노드들이 0의 전류를 갖는 개방 출력에 있는지를 검출하는 검출 회로(24, 24')와,

   상기 검출 회로(24, 24')가 상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 상기 전류 소스(10)의 하나 이상의 출력 노드들이 0의 전류를 갖는 개방 출력에 있다고 검출하면, 이 개방 출력을 가지며 상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 상기 전류 소스(10)의 하나 이상의 출력 노드에서의 출력 전압에 상기 처리 유닛(8)이 응답(response)하지 못하게 하는 스위치(26, 26')

   를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 유닛(8)은 상기 화상 요소(4)에 연결된 출력 노드에서의 출력 전압과 상기 전류 소스(10)의 기준 전압 사이의 차이가 임계 전압 이하에 있을 때 신호 출력하는 제어 회로를 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 전압이 임계 전압에 도달하면 신호 출력하는 수단을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 개방 출력을 검출하는 검출 회로(24, 24')는 신호 출력 후에 검출 동작을 수행하도록 구성된, 디스플레이 디바이스.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 검출 회로(24, 24')는 상기 전압 공급 라인(11)에 연결된 입력 노드와 상기 상호 접속 라인(12)에 연결된 출력 노드 사이에 차동 증폭기를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 소스(10)는 트랜지스터와 저항으로 구성된, 디스플레이 디바이스.
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