KR102010353B1 - 리던던트 발광 장치를 가지는 디스플레이 - Google Patents

Abstract

일실시예에서 능동 매트릭스 디스플레이의 각 셀이: 데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 셀에 배치된 발광 장치에 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로, 드라이브 회로에 연결된 제1 발광 장치 위치 및 제1 발광 장치 위치와 직렬로 연결된 제2 발광 장치를 포함한다. 제1 TFT(thin-film transistor)가 제1 발광 장치 위치와 병렬로 연결되고 제2 TFT가 제2 발광 장치 위치와 병렬로 연결되고 그 게이트 노드는 제1 TFT의 게이트 노드와 연결된다. 제3 TFT의 한 단자는 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드와 연결되고 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 및 제2 TFT에 선택적으로 제어 신호를 연결한다. 제어 신호는 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 셀에 배치된 제1 또는 제2 발광 장치 중 어떤 것이 발광할지 결정한다.

Description

리던던트 발광 장치를 가지는 디스플레이

본 발명은 디스플레이 및 디스플레이 드라이브 방법에 관한 것이다.

디스플레이는 유비쿼터스이며 모든 웨어러블 디바이스, 스마트폰, 태블릿, 랩탑, 데스크탑, TV 또는 디스플레이 시스템의 코어 컴포넌트이다. 오늘날의 일반적인 디스플레이 기술은 액정 크리스탈 디스플레이(LCD)에서 더욱 최근의 OLED(Organic Light Emitting Diode Display)에 이르기까지 다양하다.

이제 도 1을 참조하면, 디스플레이를 위한 능동 드라이브 매트릭스가 도시되어 있다. 매트릭스는 M열로 나뉘어진 N행의 셀을 포함한다. 각 셀은 단색 디스플레이용 픽셀 또는 컬러 디스플레이 내의 적색, 녹색 또는 청색 서브픽셀 중 하나 중 하나에 대응하는 발광 장치를 포함한다. 컬러 디스플레이의 경우, 상이한 색상의 서브픽셀은 매트릭스의 행을 따라 인터리브되거나, 매트릭스의 각 행은 주어진 색상의 서브픽셀만 포함할 수 있다.

복수의 주변 드라이브 블록은 다음을 포함한다:

스캔 드라이버 - 매트릭스의 각 행이 후속 프레임이나 서브 프레임을 위해 프로그래밍되도록 활성화하는 펄스 신호 S1...Sn을 생성한다.

데이터 드라이버 - 스캔 드라이버에 의해 활성화된 행의 개별 셀을 프로그래밍하기 위한 데이터 출력 D1...Dm을 출력한다 - 이들 신호는 스캔 라인에서 스캔 라인으로 각 프레임이나 서브 프레임을 위해 업데이트된다.

일부 매트릭스에서, 일정 공급 전압(Vdd)이 매트릭스의 각 셀에 제공되어 셀 프로그래밍에 따른 프레임 동안 발광 장치를 드라이브한다. 일반적으로, 일정 공급 전압(Vdd) 구현의 경우, 데이터 드라이버가 후속 프레임을 위한 셀의 밝기를 결정하는 아날로그 출력을 제공한다.

도 1의 매트릭스에서, PWM(Pulse Width Modulation) 드라이버는 그 프로그래밍에 따라 서브 프레임 동안 셀이 발광하거나 하지 않도록 활성화하는 프로그래밍되는 셀을 바이어스하는데 사용되는 PWM 펄스를 생성한다. (용어 “PWM”이 본 명세서에서 행 내의 셀을 활성화하기 위한 펄스 신호와 관련되어 사용됨을 유의하여야 한다 - 이러한 펄스는 예컨대 WO2010/014991에 서술된 종래의 PWM 접근 방식 또는 예컨대 WO2014/012247에 서술된 컬러 순차 방식의 일부로 채용될 수 있다) PWM의 경우, 데이터 드라이버는 일반적으로 디지털 출력을 제공하고 PWM 드라이버는 서브 프레임을 위한 셀 프로그래밍과 조합하여 프레임을 위한 셀의 밝기를 결정하는 가편 폭 펄스를 제공한다.

2016년 3월 21일자로 출원된 영국 특허출원 제1604699.7호(참조번호: I35-1702-01GB)는 데이터 드라이버가 PWM 드라이버가 요구하는 스위치 주파수를 제한하는 아날로그 및 디지털 출력의 조합을 제공하는 하이브리드 방식을 개시하고, 2016년 4월 14일자로 출원된 영국 특허출원 제1606517.9호(참조번호: I35-1702-02GB)는 전압 임계치 보상을 제공하는 능동 드라이브 매트릭스를 위한 셀을 개시한다.

도 1에서, 두 동기 블록이 채용된다: 하나는 요구되는 데이터 신호가 스캔 펄스가 행에 적용된 후 전달됨을 보장하기 위하여 스캔 드라이버와 데이터 드라이버 사이에 위치하고, 두번째는 데이터 로딩이 완료될 때 PWM 펄스가 적용됨을 보장하기 위하여 데이터와 PWM 드라이버 사이에 위치한다.

매트릭스 내의 각 행은 디스플레이의 각 행이 후속 프레임이나 서브 프레임에 대해 데이터 드라이버에 의해 어드레싱(또는 프로그래밍)될 때 하이가 되거나 어서트되는(asserted) 각 스캔 라인 S1...Sn으로 어드레싱된다. PWM의 경우, 주어진 프레임 동안, 각 행에 대해, PWM 드라이버는 각 PWM 신호 P1...Pn을 사용하여 드라이브 펄스의 시퀀스를 제공한다. 각 신호 P는 스캔 라인 신호 S1...Sn 및 데이터 드라이버 신호 D1...Dm과 동기화된 인접 PWM 신호의 타임 시프트된 버전일 수 있다.

예를 들어, WO2010/119113에 기술된 능동 매트릭스 회로는 TFT(thin film transistor) 기술을 사용하는데, 셀은 비정질, 산화물 또는 다결정 실리콘 기술에 기반하여 유리 기판 상에서 제조된 30cm x 40cm 내지 최신 세대(GEN10으로 알려짐)의 2.88m x 3.15m의 범위의 크기인 트랜지스터를 포함한다. TFT는 전압 스위치 또는 전류원으로 사용되어 각 셀 내에서 발광 장치의 동작을 제어한다.

대부분의 휴대용, 일반적으로 배터리가 전원을 공급하는 디바이스에서 디스플레이는 이용가능한 대부분의 전원을 사용한다. 휴대용 디바이스에 대한 가장 일반적인 사용자 불만은 불충분한 디스플레이 밝기이다. 배터리 수명을 연장하고 밝기 레벨을 향상시키기 위해서는 전력 소비를 줄이고 광원으로부터의 더 높은 휘도 방출을 생성하는 새로운 디스플레이 기술을 개발할 필요가 있다.

WO2013/121051은 디스플레이를 위한, 기판 상에 위치한 광 생성 층을 포함하는 반도체 물질을 가지는 기판을 포함하는, 집적 또는 무기 LED(iLED)로 불리는 향상된 발광 장치를 개시한다. 반도체 물질 및/또는 기판은 iLED의 발광 표면으로부터 준-시준된 광을 출력하기 위하여 내부적으로 광을 제어하도록 구성된다. iLED는 발광 표면에 위치하고 발광 표면을 빠져나가는 준-시준된 광을 수신하고 준-시준된 광의 적어도 일부의 하나 이상의 광학 성질을 변경하도록 구성된 광학 컴포넌트를 포함한다.

OLED 셀이 두 유리판 사이에 끼인 유기 또는 폴리머 물질을 통해 전류를 통과시킴으로써 동작하여 광을 생성하는 반면, iLED 디스플레이는 OLED 물질을 디스플레이의 각 셀에 배치된 별도의 LED 다이(무기 물질로 이루어진)로 대체한다.

표준(즉, 무기) LED 디바이스들은 수년 동안 주위에 있어왔고 그들의 성능(효율, 휘도, 신뢰성 및 수명)은 LED 산업이 다수의 상업적 기회를 추구하면서 오랜 기간 최적화되었다 - 특히, LED 기술 개발의 과제는 일반적인 광 활용에 대해 표준 백열 전구를 대체하는 것을 가능하게 하였고, 즉 무기 LED들은 새롭고 덜 개발된 OLED 재료들보다 상당히 더 효율적이고, 밝고 신뢰성이 있다.

디스플레이의 각 픽셀에서 개별적으로 스위칭가능한 표준 LED 다이(R, G &B)의 개념도 알려져 있다. 이 접근은 대형 정보 디스플레이에 대해 널리 사용된다. 하지만, 표준 LED들은 전형적으로 설계상 평면이고 발광 방향 제어에 있어서 비효율적이기 때문에 이러한 방식을 더 작은 디스플레이로 스케일 다운하는 것이 오늘날까지 가능하지 않았다. 추가로, 랩탑이나 스마트폰 디스플레이를 위해 필요한 수백만개의 픽셀의 어셈블리는 일반 어셈블리 제조 기술을 사용하여서는 가능하지 않다.

제1 양태에 따르면 청구항 1, 8 또는 16에 따른 디스플레이가 제공된다.

이 양태는 높지만 완벽하지 않은 정도의 신뢰도를 가지는 개별 발광 장치를 포함하는 디스플레이를 위한 리던던시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 내의 iLED와 같은 장치의 초기 픽-앤-플레이스 이후, 그 수율은 90% 이상이지만 99% 미만일 것으로 기대되고, 즉 최대 10%의 장치가 결함일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 디스플레이의 채용은 적은 수의 발광 장치만이 검사되고 가장 높은 수준의 수율로 디스플레이를 생산할 수 있음이 알려지게 할 수 있다.

디스플레이를 위한 셀 디자인은 레이저 오프닝 또는 디스플레이에 결함 장치의 연결 단락의 필요를 피한다.

일부 실시예에서, 배치되는 발광 장치는 셀당 오직 한 장치만 구동되도록 자동으로 제어된다.

대안적인 실시예에서, 적어도 두 장치가 각 셀 내에 배치되고 이들은 디스플레이가 구동 모드, 예컨대 광각 및 협각 디스플레이 간에 스위치할 수 있도록 선택적으로 구동된다.

제2 양태에서, 청구항 22에 따른 디스플레이가 제공된다.

이 양태에서, 공유되는 드라이브 회로는 높은 픽셀 밀도로 이어지는 픽셀을 위해 요구되는 기판 영역을 감소시킨다. 이것은 각 픽셀이 각각이 한 색상(적색, 녹색 및 청색)을 나타내고, 각각이 필요한 바이어스 전류를 생성하는 드라이브 회로를 요구하는 세 서브픽셀로 나누어지는 능동 드라이브 매트릭스와 대조된다.

이 양태에 따르면, 모든 발광 장치는 동일 전류로 바이어스되고, 픽셀당 하나를 넘는 드라이브 회로가 필요하지 않다는 것을 의미한다. 색상은 어떤 발광 장치가 얼마나 길게 발광하는지를 제어함으로써 픽셀에서 직접 생성된다.

본 발명에 따른 실시예들은 특히 시스템 및 방법에 관한 첨부된 청구항들에 개시되며, 가령 시스템과 같은 하나의 청구항 카테고리에 언급되는 임의의 특징은 또한 가령 방법, 저장 매체나 컴퓨터 프로그램 제품과 같은 다른 청구항 카테고리로 청구될 수 있다. 첨부된 청구항의 인용 또는 참조는 형식상의 이유를 위해 선택되었을 뿐이다. 하지만 임의의 선행 청구항으로의 의도적인 참조(특히 다중 인용)에서 야기되는 임의의 주제 또한 청구될 수 있어, 청구항 및 그 특징의 임의의 조합이 첨부된 청구항에서 선택된 인용에 관계 없이 개시되고 청구될 수 있다. 청구될 수 있는 주제는 첨부된 청구항에 나타난 바와 같은 특징의 조합뿐만 아니라 청구항의 특징의 다른 임의의 조합을 포함하는데, 청구항에 언급된 각 특징은 청구항의 임의의 다른 특징 또는 다른 특징의 조합과 조합될 수 있다. 나아가, 임의의 실시예와 본 명세서에 서술되거나 도시된 특징은 별개의 청구항 및/또는 임의의 실시예나 본 명세서에 서술되거나 도시된 특징과의 또는 첨부된 청구항의 임의의 특징과의 조합에 청구될 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 디스플레이는:

셀의 복수의 M 열로 나누어진 복수의 N 행을 포함하는 매트릭스;

매트릭스의 각 행으로 복수의 N 스캔 라인 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 및

매트릭스의 각 열로 복수의 M 가변 레벨 데이터 신호를 제공하는 데이터 드라이버를 포함할 수 있고,

각 셀은 적어도 두 발광 장치까지를 수용하도록 배열되고,

복수의 N 스캔 라인 신호 각각은 픽셀 값으로 프로그래밍되는 매트릭스의 각 행을 선택하기 위한 것이고,

복수의 M 가변 레벨 데이터 신호 각각은 픽셀 값으로 매트릭스의 선택된 행 내의 각 픽셀을 프로그래밍하기 위한 것이고,

각 셀은:

데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 셀에 배치된 발광 장치로 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로,

드라이브 회로에 연결된 제1 발광 장치 위치,

제1 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제1 TFT(thin-film transistor),

제1 발광 장치 위치와 직렬로 연결된 제2 발광 장치 위치,

제2 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제2 TFT, 및

한 단자는 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드에 연결되고 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 및 제2 TFT로 제어 신호를 선택적으로 연결하는 제3 TFT를 더 포함하고,

제2 TFT의 게이트 노드는 제1 TFT의 게이트 노드와 연결되고,

제어 신호는 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 셀에 배치된 제1 또는 제2 발광 장치 중 어떤 것이 발광할지 결정한다.

각 셀은 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드에 연결된 커패시턴스를 더 포함할 수 있다.

제1 및 제2 TFT 각각은 반대로 도핑될 수 있다.

제2 발광 장치는 제1 발광 장치 위치의 제1 발광 장치가 결함인 것으로 결정됐을 때만 제2 발광 장치 위치에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 디스플레이는 결함 있는 발광 장치를 포함하는 매트릭스 내의 제1 발광 장치 위치를 저장하는 메모리를 포함할 수 있고, 데이터 드라이버는 작동하는 발광 장치를 포함하는 제1 발광 장치 위치가 있는 셀과 비교할 때 위치를 위하여 반대 극성의 제어 신호를 제공하도록 배열된다.

제1 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치에 배치될 수 있고, 제2 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제2 발광 장치 위치에 배치될 수 있다.

제어 신호는 매트릭스에 공통일 수 있고, 공통 제어 신호값은 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치 또는 제2 발광 장치 위치의 발광 장치를 드라이브하도록 선택된다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 방법은:

셀의 복수의 M 열로 나누어진 복수의 N 행을 포함하는 매트릭스; 및

매트릭스의 각 열로 복수의 M 가변 레벨 데이터 신호를 제공하는 데이터 드라이버를 포함할 수 있고,

각 셀은 적어도 두 발광 장치까지를 수용하도록 배열되고,

복수의 M 가변 레벨 데이터 신호 각각은 픽셀 값으로 매트릭스의 선택된 행 내의 각 픽셀을 프로그래밍하기 위한 것이고,

각 셀은:

데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 셀에 배치된 발광 장치로 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로,

드라이브 회로에 연결된 제1 발광 장치 위치,

제1 발광 장치 위치와 직렬로 연결된 제2 발광 장치 위치,

제2 발광 장치 위치와 직렬로 연결된 제3 발광 장치 위치,

제1 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제1 TFT(thin-film transistor),

제1 TFT의 게이트 노드에 연결된 제1 제어 신호,

제1 및 제2 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제2 TFT,

제2 TFT의 게이트 노드에 연결된 제2 제어 신호,

제1 및 제2 발광 장치 위치를 연결하는 노드에 연결된 제3 TFT,

제3 TFT의 게이트 노드에 연결된 제3 제어 신호,

제3 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제4 TFT,

제1 제어 신호는 제4 TFT의 게이트 노드에 연결되고, 제1, 제2 및 제3 제어 신호의 값은 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 셀에 배치된 제1, 제2 또는 제3 발광 장치 중 어떤 임의의 것이 발광할지 여부를 결정한다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 디스플레이는: 매트릭스의 각 행에 복수의 N 스캔 라인 신호를 제공하는 스캔 드라이버를 포함할 수 있고, 복수의 N 스캔 라인 신호 각각은 픽셀 값으로 프로그래밍되는 매트릭스의 각 행을 선택하기 위한 것이고, 각 제어 신호는 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 각 TFT를 통해 제1 내지 제4 TFT에 선택적으로 연결된다.

TFT는 n 타입 또는 p 타입 중 하나일 수 있다.

제2 발광 장치는 제1 발광 장치 위치의 제1 발광 장치가 결함인 것으로 결정됐을 때만 제2 발광 장치 위치에 배치될 수 있다.

제3 발광 장치는 제2 발광 장치 위치의 제2 발광 장치가 결함인 것으로 결정됐을 때만 제3 발광 장치 위치에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 디스플레이는 결함 있는 발광 장치를 포함하는 매트릭스 내의 제1, 제2 또는 제3 발광 장치 위치를 저장하는 메모리를 포함할 수 있고, 데이터 드라이버는 셀에 배치된 발광 장치의 결함 상태에 따라 각 셀로 상대적인 값의 제어 신호를 제공하도록 배열된다.

제1 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치에 배치될 수 있고, 제2 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제2 발광 장치 위치에 배치될 수 있고, 제3 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제3 발광 장치 위치에 배치될 수 있다.

제어 신호는 매트릭스에 공통일 수 있고, 공통 제어 신호값은 매트릭스에 걸쳐 제1, 제2 또는 제3 발광 장치 위치의 발광 장치를 드라이브하도록 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 디스플레이는:

셀의 복수의 M 열로 나누어진 복수의 N 행을 포함하는 매트릭스;

매트릭스의 각 행으로 복수의 N 스캔 라인 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 및

매트릭스의 각 열로 복수의 M 가변 레벨 데이터 신호를 제공하는 데이터 드라이버를 포함할 수 있고,

각 셀은 적어도 두 발광 장치까지를 수용하도록 배열되고,

복수의 N 스캔 라인 신호 각각은 픽셀 값으로 프로그래밍되는 매트릭스의 각 행을 선택하기 위한 것이고,

복수의 M 가변 레벨 데이터 신호 각각은 픽셀 값으로 매트릭스의 선택된 행 내의 각 픽셀을 프로그래밍하기 위한 것이고,

각 셀은:

데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 셀에 배치된 발광 장치로 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로,

제1 TFT(thin-film transistor)를 통하여 드라이브 회로에 연결된 제1 발광 장치 위치,

직렬로 연결된 제2 및 제3 TFT를 통하여 드라이브 회로에 연결된 제2 발광 장치 위치,

제3 TFT와 직렬로 연결된 제4 TFT를 통하여 드라이브 회로에 연결된 제3 발광 장치 위치,

한 단자는 제2 및 제3 TFT의 게이트 노드에 연결되고 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 및 제2 TFT로 제1 제어 신호를 선택적으로 연결하는 제5 TFT, 및

한 단자는 제1 TFT의 게이트 노드에 연결되고 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 및 제2 TFT로 제2 제어 신호를 선택적으로 연결하는 제6 TFT를 더 포함하고,

제2 TFT는 제3 TFT와 병렬로 연결되고 제1 TFT는 제2 내지 제4 TFT와 병렬로 연결되고,

제어 신호는 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 셀에 배치된 제1, 제2 또는 제3 발광 장치 중 어떤 것이 발광할지 결정한다.

제2 및 제3 TFT 각각은 반대로 도핑될 수 있다.

제1 타입의 발광 장치는 좁은 빔으로 발광할 수 있고 제2 타입의 발광 장치는 더 넓은 빔을 발산할 수 있다.

발광 장치는 개별 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 특히 본 명세서에 서술되거나 도시된 임의의 실시예에 따른 디스플레이를 실장하는 방법은:

매트릭스 내의 제1 발광 장치 위치에 제1 개별 발광 장치를 배치하는 단계;

결함 있는 제1 발광 장치를 포함하는 하나 이상의 제1 셀을 결정하기 위하여 디스플레이를 검사하는 단계; 및

결함 있는 제1 발광 장치를 포함하는 것으로 결정된 하나 이상의 제1 셀 내의 제2 발광 장치 위치에 제2 개별 발광 장치를 배치하는 단계를 포함할 수 있고,

매트릭스는 각각이 적어도 두 발광 장치를 수용하도록 배열되는 복수의 셀을 포함한다.

본 발명에 따른 일실시예에서 방법은:

제2 발광 장치 위치에 제2 개별 발광 장치를 배치하는 단계 이후에, 두 결함 있는 발광 장치를 포함하는 하나 이상의 제2 셀을 결정하기 위하여 디스플레이를 검사하는 단계; 및

하나 이상의 제1 셀 및 하나 이상의 제2 셀의 위치를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 일실시예에서, 특히 본 명세서에 서술되거나 도시된 임의의 실시예에 따른 디스플레이를 실장하는 방법은:

상기 매트릭스 내의 제1 발광 장치 위치에 제1 개별 발광 장치를 배치하는 단계;

결함 있는 발광 장치를 포함하는 셀을 결정하기 위하여 디스플레이를 시각적으로 검사하는 단계;

상기 디스플레이에 접근 가능한 메모리에 상기 셀의 위치를 저장하는 단계; 및

결함 있는 발광 장치를 포함하는 것으로 결정된 셀 내의 제2 발광 장치 위치에 개별 발광 장치를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서 방법은:

두 결함 있는 발광 장치를 포함하는 셀을 결정하기 위하여 디스플레이를 시각적으로 더 검사하는 단계; 및

상기 디스플레이에 접근 가능한 메모리에 상기 셀의 위치를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예에서 디스플레이는:

셀의 복수의 M 열로 나누어진 복수의 N 행을 포함하는 매트릭스;

매트릭스의 각 행으로 복수의 N 스캔 라인 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 및

매트릭스의 각 열로 복수의 M 가변 레벨 데이터 신호를 제공하는 데이터 드라이버를 포함할 수 있고,

복수의 N 스캔 라인 신호 각각은 픽셀 값으로 프로그래밍되는 매트릭스의 각 행을 선택하기 위한 것이고,

복수의 M 가변 레벨 데이터 신호 각각은 픽셀 값으로 매트릭스의 선택된 행 내의 각 픽셀을 프로그래밍하기 위한 것이고,

각 셀은:

셀에 배치된 발광 장치로 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로,

적어도 하나의 픽셀로서:

제1 색상의 광을 발산하기 위하여 드라이브 회로에 연결된 제1 발광 장치,

제1 발광 장치와 병렬로 연결된 제1 TFT(thin-film transistor),

스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 TFT의 게이트 노드에 선택적으로 연결되는 제1 데이터 드라이버 신호,

제2 색상의 광을 발산하기 위하여 제1 발광 장치와 직렬로 연결된 제2 발광 장치,

제1 발광 장치와 병렬로 연결된 제2 TFT,

스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제2 TFT의 게이트 노드에 선택적으로 연결되는 제2 데이터 드라이버 신호,

제3 색상의 광을 발산하기 위하여 제2 발광 장치와 직렬로 연결된 제3 발광 장치,

제3 발광 장치와 병렬로 연결된 제3 TFT, 및

스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제3 TFT의 게이트 노드에 선택적으로 연결되는 제3 데이터 드라이버 신호를 포함하는 픽셀을 더 포함하고,

제1, 제2 및 제3 데이터 드라이버 신호값은 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 제1, 제2 및 제3 발광 장치 중 어떤 것이 발광할지 결정한다.

드라이브 회로는 제4 데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 선택적으로 전력 공급에 연결될 수 있고, 제4 데이터 드라이버 신호는 제1 내지 제3 발광 장치 중 임의의 것이 프레임 동안 발광하여야 하는지 여부를 결정할 수 있다.

각 셀은 n개까지의 직렬 연결된 픽셀을 포함할 수 있고, Vdd>

이고, 이 때 Vdd는 드라이브 회로를 위한 공급 전력이고, ΔV_{driving,circuit}은 필수적인

을 생성하는 동안 드라이브 회로에 걸친 전압 강하이고, Vthi는 드라이브 회로에 연결된 픽셀 i 내의 발광 장치의 조합된 임계 전압이다.

드라이브 회로는 셀에 전류의 펄스를 제공할 수 있고, 각 펄스는 이미지를 위한 서브 프레임에 대응한다.

본 발명에 따른 실시예로, 하나 이상의 컴퓨터-판독가능한 비-일시적 저장매체는 본 발명 또는 상술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 실행시 동작가능한 소프트웨어를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로, 시스템은 하나 이상의 프로세서; 및 프로세서에 결합되며 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함할 수 있으며, 상기 프로세서는 명령어들을 실행시 본 발명 또는 상술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 동작가능하다.

본 발명에 따른 실시예로, 바람직하게는 컴퓨터-판독가능한 비-일시적 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 데이터 처리 시스템에서 실행시 본 발명 또는 상술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 동작가능할 수 있다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예가, 예시의 방식으로, 첨부되는 다음 도면을 참조하여 서술된다.
도 1은 종래 타입의 능동 매트릭스 디스플레이를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 내의 발광 장치를 위한 배치 방법을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 능동 매트릭스 디스플레이를 위한 셀 디자인을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직렬로 연결되고 n 타입 TFT에 의해 제어되는 세 발광 장치를 가지는 셀 디자인을 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가 실시예에 따른 직렬로 연결되고 CMOS TFT에 의해 제어되는 세 발광 장치를 가지는 셀 디자인을 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따른 병렬로 연결된 세 발광 장치를 가지는 셀 디자인을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직렬로 연결된 세 상이한 색상의 발광 장치를 가지는 픽셀 디자인을 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따른 직렬로 연결된 도 7에 도시된 것과 같은 세 픽셀을 도시한다.

도 2를 참조하면, 상기 언급된 iLED와 같은 발광 장치가 초기에 기판에 배치될 때, 그 수율은 고성능 디스플레이를 위해 허용 가능한 수율보다 낮은 90~95% 사이로 예상된다. 이것은 만약 디스플레이가 배송된다면 이들 장치를 포함하는 셀이 수리될 필요가 있다는 뜻이다. 이렇게 하는 한 방법은 제2 발광 장치를 결함 있는 제1 장치를 포함하는 셀에 배치하고 레이저를 사용하여 퓨즈를 개방 또는 용융시켜 제1 장치를 제2 장치가 연결된 셀 드라이브 회로로부터 단락시키는 것을 포함한다. 동일한 절차가 제3 또는 제4 장치가 셀에 배치되는 경우에도 사용될 수 있다. 이 “물리적” 해결책은 특수 장비가 필요하고 처리 시간을 증가시켜, 적용 범위가 제한(디스플레이당 5 내지 10 픽셀)됨을 이해하여야 한다.

이들 문제를 극복하기 위하여, 본 발명의 실시예는 발광 장치가 배치될 수 있는 복수의 장소를 포함하는 셀을 제공한다. 셀 디자인의 예시는 후술되지만, 가장 먼저 세 발광 장치를 수용할 수 있는 셀 디자인에 기반한 디스플레이를 위한 배치 방법을 설명하는 것으로 시작한다.

먼저, 개별 상기 언급한 iLED와 같은 발광 장치가 디스플레이 패널의 모든 셀의 각 제1 위치에 배치된다 - 이것은 일반적으로 발광 장치가 직렬 또는 병렬로 배치될 쉬 d는 픽-앤-플레이스 기술을 사용하여 수행된다. 픽-앤-플레이스가 완료되면, 패널은 시각적 검사를 통해 테스트된다. 구동하지 않는 장치를 포함하는 셀이 인식된다. 이들 결함 셀의 위치는 매트릭스 컨트롤러(미도시)가 사용할 수 있는 메모리 요소에 저장될 수 있고, 이 방식으로 디스플레이 내의 결함 셀의 맵이 생성된다. 이 패널 맵은 디스플레이 프로그래밍을 위해 나중에 사용될 수 있다.

제2 픽-앤-플레이스 단계가 이제 결함 장치를 포함하는 것으로 이전에 식별된 셀의 제2 위치에 장치를 배치한다. 제2 픽-앤-플레이스 단계는 알려진 양호한 발광 장치를 채용할 수 있고 이들 장치의 자연 수율이 높은 경우 적은 수의 이러한 장치만이 양호한 것으로 알려지기 위해 검사될 필요가 있음을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 특히 각 셀이 두 장치 이상을 위한 위치를 포함하는 경우, 이 검사는 불필요하다.

제2 픽-앤-플레이스 후, 다른 시각적 검사가 일어난다. 제대로 작동하는 것으로 식별된 임의의 제2 배치된 장치에 대하여, 픽셀의 프로그래밍은 전과 같이 유지되어 제2 배치된 장치가 패널 맵에 따라 작동할 수 있다. 만약 임의의 제2 배치된 장치가 작동하지 않는 것으로 식별되면, 제3 발광 장치가 셀에 배치될 수 있다. 다시, 이들 장치는 양호한 것으로 알려진 장치일 수 있고 만약 이들 장치만이 검사된다면, 극도로 작은 수의 이러한 검사만이 수행될 필요가 있음을 이해할 것이다. 작동하지 않는 제2 배치된 장치의 위치는 다시 메모리에, 디스플레이를 프로그래밍하기 위해 사용될 수 있는 제2 패널 맵에 저장될 수 있다.

이해되는 바와 같이, 이 프로세스는 임의의 잠재적으로 결함이 있는 셀이 수용될 수 있는 만큼 많은 장치에 대해 반복될 수 있다. 배치되는 장치의 신뢰성에 따라, 둘, 셋 또는 그 이상의 장치의 배치가 허용 가능한 수율을 달성하기 위해 필요할 수 있다.

셀이 수용할 수 있는 장치의 수가 증가함에 따라, 더 복잡한 회로가 제어에 필요할 것임을 이해할 것이다. 장치의 최대 수는 TFT 프로세스, 사용 가능한 픽셀 영역 및 발광 장치 제조와 조립 방법에 의해 결정된다.

도 2의 방법에 따라 채워지는 디스플레이에 채용될 수 있는 셀 디자인의 예시로 넘어간다.

도 3은 능동 드라이브 매트릭스 내에 채용될 수 있는 셀 디자인을 도시하는데, 최대 두 배치된 발광 장치, 이 경우 ILED1과 ILED2를 위한 위치는 병렬로 연결된다. 제어 회로는 3개의 TFT T1...T3과 전하 저장 커패시턴스를 포함한다. 도 1의 D1...Dm과 같은 셀을 위한 데이터 드라이버 신호는 데이터 드라이버에 의해 셀로 다른 종래의 전압 임계치 보상 및 드라이브 회로를 통해 제공된다. 대안적으로, 2016년 4월 14일자로 출원된 영국 특허출원 제1606517.9호(참조 번호: I35-1702-02GB)에 개시된 바와 같은 전압 임계치 보상과 드라이브 회로가 채용될 수 있다. 종래의 2T1C 셀 디자인과 비교하여, 추가 제어 신호가 필요하고 디스플레이를 위한 패널 맵의 값에 따라 어서트된다(또는 되지 않는다). 실제로 제어 신호 상태는 패널 맵의 셀을 위한 값이 변하지 않는 한 본질적으로 영구적이다.

만약 ILED1이 정상 동작하는 것으로 검사됐다면, 도 1의 S1...Sn과 같은 스캔 드라이버 신호가 어서트될 때 프레임 프로그래밍 동안, 서브픽셀의 제어 신호는 높은 “1” 값을 가질 것이고, T2를 ON으로 켜고 ILED1를 접지에 연결하여 데이터 드라이버 신호에 따라 발광할 것이다.

ILED1이 결함으로 식별되었기 때문에 ILED2가 배치된 경우, 제어 신호는 T2가 OFF로 꺼지고 T1을 ON으로 켬을 의미하는 낮은 “0” 값을 가질 것이고, ILED1는 단락되고 ILED2가 드라이브 회로로 직접 연결된다. 따라서, ILED1는 발광하지 않을 것이고 ILED2만 발광할 것이다. 이 상황을 위한 진리표가 표 1에 도시된다.

직렬 구성에서 연결된 두 ILED를 위한 진리표

제어	ILED
0	ILED2
1	ILED1

도 3의 셀 디자인의 변형에서, 특히 높은 리프레시 속도를 가지는 디스플레이의 경우 별개의 저장 커패시터가 필요하지 않을 수 있고, T1과 T2의 게이트에서 전압은 커패시턴스 필요 없이 충분히 안정적으로 유지된다. 일부 구현에서, 드라이브 회로를 통해 제공되는 데이터 드라이버 신호(미도시)는 완전한 프레임을 위해 어서트될 수 있다. 이 경우, 스캔 신호는 데이터 드라이버 신호와 동일한 타이밍을 가질 수 있고 다시 커패시턴스는 필요하지 않다.

전술한 바와 같이, 만약 원하는 수율이 두 발광 장치를 배치할 수 있는 셀 디자인으로 달성될 수 없다면, 제3의 것이 배치될 수 있다. 세 장치의 경우, 셀 디자인의 복잡도가 증가된다.

그럼에도 불구하고, 채용되는 TFT 프로세스에 따라 상이한 구성이 가능한데, 예컨대 만약 n 타입 TFT만이 가능하거나(비정질 실리콘 TFT 및 IGZO(indium-Gallium-Zinc-Oxide) TFT), p 타입 TFT만이 가능하거나(LTPS(Low Temperature polycrystalline Silicon)) 만약 CMOS 장치가 사용 가능하다(LTPS).

이제 도 4를 참조하면, n 타입 TFT T1...T4만으로 구현되는 셀 디자인이 도시되는 반면, 도 5의 셀 디자인은 CMOS TFT T1...T4로 구현된다. p 타입 TFT만의 구성은 모든 n 타입 TFT가 p 타입 TFT로 대체된 도 4와 동일할 것이다.

이들 경우 모두, 일정 공급 전압 Vdd가 구동 회로를 통해 제공되거나, 구동 회로가 PWM 타입 펄스 신호를 사용하여 스위치된다.

도 4 및 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 세 제어 신호(A, B 및 C)뿐만 아니라 이들 제어 신호를 전달하는 추가 회로도 필요하다. 따라서 도 3의 셀 디자인을 위한 단일 비트 데이터 라인 대신 3비트를 포함할 수 있다. 하지만, 디스플레이를 위한 리던던시 방식을 구현할 때, 이들 3비트의 상대적 값이 디스플레이 수명 동안 일정하게 유지되고, 각 3비트 조합은 셀을 위한 패널 맵 값에 따라 셀에 특정적이다.

도 4 및 5 각각에서 결함 발광 장치가 배치되면, 대응하는 TFT에 의해 단락될 것이고 동시에 후속 기능하는 iLED가 발광할 수 있도록 접지에 연결되어야 한다. 따라서, ILED1이 발광해야 할 때, T3을 통해 접지에 연결되는 반면, 발광하지 않을 때 T1에 의해 단락된다. TFT 프로세스의 각 구성에 대해, 대응하는 ILED가 발광하도록 추가 회로가 프로그래밍되어야 하는 방식을 설명하는 진리표가 존재한다. 각 경우를 위한 진리표는 아래 도시된다.

n 타입 TFT로만 구현된 도 4를 위한 진리표

A	B	C	ILED
0	0	0	전부
0	0	1	ILED2
0	1	0	ILED1
0	1	1	없음(수리)
1	0	0	ILED3
1	0	1	없음(수리)
1	1	0	ILED3
1	1	1	없음(수리)

p 타입 TFT로만 구현된 도 4를 위한 진리표

A	B	C	ILED
0	0	0	없음(수리)
0	0	1	ILED3
0	1	0	없음(수리)
0	1	1	ILED3
1	0	0	없음(수리)
1	0	1	ILED1
1	1	0	ILED2
1	1	1	전부

CMOS TFT로 구현된 도 5를 위한 진리표

A	B	C	ILED
0	0	0	ILED2
0	0	1	전부
0	1	0	없음(수리)
0	1	1	ILED3
1	0	0	없음(수리)
1	0	1	ILED1
1	1	0	없음(수리)
1	1	1	IELD1

진리표에서 알 수 있듯이, “모든” 발광 장치가 발광을 위해 바이어스될 수 있는 상태가 있다. 이것이 유용할 수 있는 응용이 있을 수 있지만, 모든 배치된 장치를 드라이브하는 시도를 수반하는 응용은 셀이 잠재적으로 제어되지 않는 방식으로 드라이브되는 오작동 장치를 포함할 수 있도록 야기할 수 있음을 이해할 것이다.

장치가 발광하지 않는 상태도 있는데, 전부가 TFT에 의해 단락되고, 이것은 수리 방법으로 사용될 수 있기 때문이다. 따라서, 만약 배치된 제3(또는 마지막) ILED가 제대로 동작하지 않는다면, 셀을 제어되지 않는 방식으로 드라이브하지 않고, 셀을 포함하는 픽셀을 “흑색” 픽셀로 취급하고 광을 방출하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 이 경우, 픽셀을 위한 TFT는 픽셀의 모든 장치가 발광하지 않는 것을 보장하기 위하여 단락되는 방식으로 프로그래밍된다.

도 4 및 5의 회로에서, 스캔 드라이버 신호는 도시되지 않았지만, 제어 신호 A, B 및 C 각각은 TFT T1...T4의 게이트에 도 3의 회로에서와 같은 스캔 드라이버 신호에 의해 제어되는 각 추가 TFT(도시되지 않음)을 통해 연결될 수 있다.

도 3-5의 구성은 공통 드라이브 회로 및 전압 임계치 보상 회로에 직렬로 연결되는 발광 장치를 가진다.

도 6은 세 ILED가 병렬로 연결되는 셀 디자인을 도시한다. 도 6의 회로는 반대로 도핑된 TFT가 필요하기 때문에 CMOS TFT 프로세스로 구현될 수 있다. 도 6에서, 만약 ILED1이 배치되면, 제어 신호 A는 T2가 ON으로 켜지게 하는 낮은 0 값을 가진다. ILED1은 드라이브 회로에 직접 연결되어 발광한다. 제어 신호 A가 높은 “1” 값을 가질 때, T2는 ON으로 켜지고 ILED1는 단락되고 제어 신호 B가 ILED2 또는 ILED3으로부터 발광할지 결정할 것이다. 만약 제어 신호 B가 낮은 “0” 값을 가지면, ILED2는 발광할 것이고 만약 제어 신호 B가 높은 “1” 값을 가지면, ILED3은 점등할 것이다. 대응하는 진리표는 아래 도시된다.

CMOS TFT로 구현된 도 6을 위한 진리표

A	B	ILED
0	X	ILED1
1	0	ILED2
1	1	ILED3

X: "1" 또는 "0"

도 6의 병렬 구성의 한 문제는 드라이브 회로와 선택된 발광 장치 사이의 TFT의 수의 변화, 특히 ILED3이 발광해야 할 때 중간 TFT의 수이다. 이것은 전력 공급 전압이 모든 TFT가 포화 영역에서 동작함을 보장하기 위해 증가해야 하고 ILED 애노드에서의 전압이 그 임계 전압보다 큼을 의미한다. 또한, 병렬로 연결된 ILED 및 제어 신호 A, B, C만으로 한 ILED가 항상 발광할 것이고, 도 4 및 5의 구현에서와 같이 “수리” 구성이 존재하지 않음을 의미한다.

일반적으로 상술한 예시에서, 디스플레이의 동작 동안 셀 내의 선택된 한 발광 장치만 드라이브하는 것이 바람직하다.

하지만, 셀 내에 하나 이상의 발광 장치를 배치하고 선택적으로 드라이브하는 것이 유용할 수 있는 응용이 있다.

이러한 한 응용은 동적 시야각을 가지는 디스플레이를 제공한다. 이 응용에 따르면, 좁은 빔을 가지는 한 ILED와 넓은 빔을 가지는 다른 ILED가 디스플레이의 모든 셀의 각 위치 내에 픽-앤-플레이스된다(또는 적어도 이들의 모드가 변경된다). 요구되는 디스플레이 모드에 따라, 대응하는 ILED가 상술한 대로 바이어스될 것이다. 예를 들어, 한 사용자만이 디스플레이를 보고 있으면, 좁은 빔(좁은 시야각) 장치가 동작할 것이고 만약 둘 이상의 사용자가 디스플레이를 보고 있으면, 넓은 빔(넓은 시야각)이 사용될 것이다. (이 기술은 물론 세 상이한 타입의 발광 장치가 각 셀에 배치되고 요구되는 디스플레이 모드에 따라 선택되는 것을 커버하도록 확장될 수 있다. )

멀티 디스플레이 모드의 경우, 제어 신호의 값이나 신호 A, B, C의 상대적 값이 패널 맵에 따라 디스플레이의 수명 동안 영구적이지 않고, 디스플레이를 위해 요구되는 디스플레이 모드에 따라 동적으로 스위치된다. 또한, 셀 단위 제어 신호 또는 신호들 A, B, C를 제공하지 않고, 제어나 A, B, C 신호는 전역으로 전체 매트릭스에 적용될 것이다. 리던던시가 제공되지 않는 멀티 디스플레이 모드의 경우, 패널 맵이 필요가 없다.

모드 간의 스와핑은 사용자 구동일 수 있거나 시청 조건에 응답하여 자동일 수 있다(예를 들어, 만약 디스플레이 컨트롤러가 디스플레이를 보는 사람의 수를 감지한다면).

다른 추가 응용에서, 다시 둘 이상의 상이한 세트의 발광 장치가 배치되고 이들은 2D 디스플레이 모드 또는 3D 디스플레이 모드 중 하나로 선택적으로 동작할 수 있는 디스플레이를 제공하기 위하여 선택적으로 드라이브될 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, iLED와 같은 상이한 색상의 개별 발광 장치는 적색, 녹색 및 청색 개별 발광 장치의 효율이 높고 유사할 수 있는 유사한 제한 전류 영역이 있어 OLED와는 다르게 행동한다.

도 7의 셀 디자인에서, 동일 색상이나 타입의 발광 장치만이 직렬로 연결되는 것이 아니고, 셀의 서브 픽셀을 위한 발광 장치가 직렬로 연결되고 공통 전압 임계 보상 및 드라이브 회로로부터 드라이브된다. 적색, 녹색 및 청색 발광 장치가 직렬로 연결되기 때문에, 오직 한 드라이브 회로만이 필요하고, 기판 상의 픽셀의 영역 효율이 증가하여 높은 디스플레이 해상도를 가능하게 함을 의미한다.

도 7에서 각각이 두 TFT를 포함하는 세 동일 회로가 각 ILED에 적용된다. 한 TFT(T2, T4 및 T6)이 각 ILED에 병렬로 연결되고 제2 TFT(T1, T3 및 T5)가 개별 제어 신호 적색 데이터(RD), 녹색 데이터(GD) 및 청색 데이터(BD)에 연결된다. 프레임 프로그래밍 동안, 스캔 드라이버 펄스는 “1”로 높아지고, T1, T3 및 T5는 ON으로 켜진다. RGB ILED가 ON으로 켜지거나 OFF로 꺼지는지의 여부는 RD, BD, GD 값에 의해 결정된다. 만약 RD가 “1”로 높다면, T2는 ON으로 켜지고 적색 ILED는 단락되어 발광하지 않을 것이다. 반면, 만약 RD가 “0”으로 낮다면, T2는 OFF로 유지될 것이고, 적색 ILED는 드라이브 회로에 의해 생성된 전류로 바이어스될 것이고 발광할 것이다. 동일 프로시저가 녹색 ILED(T4와 GD) 및 청색 ILED(T6와 BD)에 대해서도 일어난다.

도 7의 회로에서, IELD는 프레임 프로그래밍 기간 동안 RD, BD 및 GD를 어서트함으로써 OFF로 꺼질 수 있다. 하지만, 이것은 이 시간 동안 전력이 T2, T4 및 T6을 통해 뽑힘을 의미한다. 따라서, 도 7의 회로에서 추가 제어 신호 흑색 데이터(BLD)가 드라이브 회로로의 전력을 제어한다. BLD가 어서트될 때, 전력이 픽셀로 흐르지 않는다. BLD 제어 라인의 스위치 주파수는 일반적으로 다른 데이터 라인 RD, BD, GD와 비교하면 크게 작은데 이것은 완전히 흑색 픽셀을 위해서만 활성화되기 때문이다. 나아가, BLD 사용은 픽셀의 명암비를 향상시키는데 이 방식으로 모든 전류가 차단되어, 훨씬 깊은 검정 색상을 낳기 때문이다.

잘 알 수 있는 바와 같이, 프레임을 위해 요구되는 그레이 스케일 및 색 영역을 생성하기 위하여 도 7의 iLED 전부가 동시에 또는 같은 크기로 발광하여야 하는 것은 아니다. 이상적으로, 최적의 구동 전류에서 스위치될 때 각 iLED가 동작함을 보장하기 위하여 셀을 드라이브하는 제어 신호는 디지털일 것이다.

따라서, 도 7의 픽셀 디자인을 통합한 디스플레이는 상술한 PWM(Pulse-Width Modulation) 또는 컬러 시퀀셜 방식 타입을 사용하여 드라이브된다.

이 경우, 일정 Vdd 대신, PWM 신호가 도 1에 도시된 바와 같은 PWM 드라이버로부터 제공된다. BLD, RD, GD 및 BD 제어 신호가 주어진 서브 프레임에 대해 픽셀의 요구되는 상태에 따라 어서트되고, 각 서브 프레임은 길이가 변한다. 두 경우 모두, 만약 8비트 그레이 스케일이 필요하면, 프레임 시간은 8 서브 프레임으로 분할되고, 각각 상이한 길이를 가진다. 그레이 스케일의 MSB(Most significant Bit)는 가장 긴 펄스를 가지는 반면 LSB(Least Significant Bit)는 가장 좁은 펄스를 가질 것이다. PWM과 컬러 시퀀스 간의 차이는, PWM의 경우 모든 ILED가 한 서브 프레임 동안 동시에 발광하는 반면 컬러 시퀀스의 경우 각 서브 프레임은 적색, 녹색 및 청색 기간으로 더 분할되는데 주어진 서브 프레임 기간 동안 적색 ILED만 전체 패널에 걸쳐 발광하고, 그 후 녹색만 및 마지막으로 청색만 발광함을 의미한다.

차이점은 컬러 시퀀스 방식이 스위치 주파수보다 높은 적어도 세 기간을 필요로 하도록 야기하는데, 동일 서브 프레임 동안, 각 색상당 한번씩 세 번 스위치해야 하기 때문이다. 두 드라이브 방식 모두 특수한 드라이브 방식을 사용하여 해결될 수 있는 상이한 시각적 결과로 어려움을 겪는다. 두 방식에 있어 가장 중요한 기준은 그 주파수가 충분히 높아서 ILED ON/OFF 전환이 인간의 눈에 띄지 않는다는 점이다.

도 7의 회로에서, 최대 주파수는 모든 데이터 경로 상의 저장 커패시턴스의 부족으로 달성될 수 있는 반면, 다른 디자인에서 게이트 전압이 서브 프레임 기간 동안 일정하게 유지하기 위하여 저장 커패시턴스는 드라이브 TFT의 게이트 노드에서 연결될 수 있다.

도 7에서, 제어 신호는 만약 병렬 연결된 TFT가 ON이거나 OFF인지 결정한다. 이것은 TFT가 ON으로 켜짐을 보장하는 한 그 게이트 전압이 프레임 기간 동안 변화할 수 있음을 의미한다. 저장 커패시턴스의 부족도 디스플레이에서 가장 높은 데이터 열 전력 소비를 감소시킨다.

한편, 만약 저장 커패시턴스가 각 서브픽셀에 제공되고 아날로그 또는 디지털 출력을 제공할 수 있는 데이터 드라이버가 채용된다면, 2016년 3월 21일자로 출원된 영국 특허출원 제1604699.7호(참조번호: I35-1702-01GB)에 서술된 하이브리드 드라이브 방식이 PWM 드라이버가 필요로 하는 스위치 주파수를 제한하기 위하여 사용될 수 있다.

마지막으로, iLED와 같은 반도체 발광 장치가 발광할 때, 그 단자 사이에 임계 전압으로 지칭되는 전압 강하가 있음을 이해할 것이다. 발광 장치가 직렬로 연결된 경우, 드라이브 회로의 출력과 접지 사이의 전체 전압차는 적어도 그 임계 전압, 예컨대 도 7에서 적색, 녹색 및 청색 ILED의 임계 전압의 합계여야 한다. 이것은 모든 장치가 발광할 수 있음을 보장하기 위하여 높은 공급 전압(Vdd)(또는 펄스화된 PWM 신호 전압)이 오직 한 발광 장치만 드라이브하는 회로와 비교하면 더 높을 것임을 의미한다. 공급 전압 Vdd가 도 7에서 증가될 것임에도 불구하고, 전체 전력 소비는 동일하게 유지될 것인데 발광 장치간의 전류 공유 때문에 전체 ILED 바이어스 전류가 오직 한 발광 장치만 드라이브하는 회로의 1/3이기 때문이다.

이제 도 8을 참조하면, 충분히 높은 공급 전압이 사용 가능한 일부 응용에서, 하나 이상의 픽셀이 드라이브 회로를 공유할 수 있다. 모든 ILED의 드라이브 조건이 동일하기 때문에, 필요한 바이어스 전류를 생성하는 드라이브 회로가 하나 이상의 픽셀 간에 공유될 수 있다. 드라이브 회로를 공유할 수 있는 회로의 수의 유일한 제한은 공급 전압이 얼마나 높은지이다. 충족되어야 하는 조건은 다음과 같다.

ΔV_{driving,circuit}이 필요한

를 생성하는 동안 드라이브 회로에 걸친 전압 강하일 때, Vth_i는 접지 경로 대 드라이브 회로 상에 존재하는 픽셀 i 내의 발광 장치의 조합된 임계 전압이고 n은 픽셀의 최대 수이다.

상술한 바와 같이, 도 3-8에 도시된 전압 임계치 및 드라이브 회로는 TFT 임계 전압 변화에 내성이 있는 정확한 바이어스 전류를 생성하는 임의의 적절한 디자인일 수 있다. 나아가, 드라이브 회로는 모든 프레임이나 서브 프레임 동안 프로그래밍될 수 있음을 의미하는 동적이거나 DC(오직 한번만 프로그래밍됨)나 FR(frame rate)보다 훨씬 낮은 주파수로 주기적으로 프로그래밍될 수 있다. DC나 주기적 프로그래밍되는 경우, 임의의 존재하는 전류원이 사용 가능한 픽셀 영역에서 구현될 수 있다면 사용될 수 있다.

도 1의 매트릭스에서, 데이터 드라이버가 단일 유닛으로 도시되어 있지만, 본 발명의 실시예에서 데이터 드라이버(및 사실 다른 주변 컴포넌트)의 기능은 하나 이상의 유닛, 예컨대 데이터 신호를 제공하는 유닛과 제어 신호를 제공하는 다른 유닛으로 분할될 수 있다.

상술한 실시예의 특징은 주어진 디스플레이 내에서 조합되어 또는 개별적으로 사용될 수 있다. 각 경우, 실시예는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디스플레이나 큰 패널 디스플레이에 적합하다.

Claims (25)

1. 셀의 복수의 M 열로 나누어진 복수의 N 행을 포함하는 매트릭스;
   매트릭스의 각 행으로 복수의 N 스캔 라인 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 및
   매트릭스의 각 열로 복수의 M 가변 레벨 데이터 신호를 제공하는 데이터 드라이버를 포함하고,
   각 셀은 적어도 두 발광 장치까지를 수용하도록 배열되고,
   복수의 N 스캔 라인 신호 각각은 픽셀 값으로 프로그래밍되는 매트릭스의 각 행을 선택하기 위한 것이고,
   복수의 M 가변 레벨 데이터 신호 각각은 픽셀 값으로 매트릭스의 선택된 행 내의 각 픽셀을 프로그래밍하기 위한 것이고,
   각 셀은:
   데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 셀에 배치된 발광 장치로 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로,
   드라이브 회로에 연결된 제1 발광 장치 위치,
   제1 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제1 TFT(thin-film transistor),
   제1 발광 장치 위치와 직렬로 연결된 제2 발광 장치 위치,
   제2 발광 장치 위치와 병렬로 연결된 제2 TFT, 및
   한 단자는 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드에 연결되고 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 및 제2 TFT로 제어 신호를 선택적으로 연결하는 제3 TFT를 더 포함하고,
   제2 TFT의 게이트 노드는 제1 TFT의 게이트 노드와 연결되고,
   제어 신호는 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 셀에 배치된 제1 또는 제2 발광 장치 중 어떤 것이 발광할지 결정하고,
   제2 발광 장치는 제1 발광 장치 위치의 제1 발광 장치가 결함이 있는 것으로 결정됐을 때만 제2 발광 장치 위치에 배치되는 디스플레이.
2. 청구항 1에 있어서,
   각 셀은 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드에 연결된 커패시턴스를 더 포함하는 디스플레이.
3. 청구항 1에 있어서,
   제1 및 제2 TFT 각각은 반대로 도핑되는 디스플레이.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   결함 있는 발광 장치를 포함하는 매트릭스 내의 제1 발광 장치 위치를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 데이터 드라이버는 결함 있는 발광 장치를 포함하는 제1 발광 장치 위치를 위하여 작동하는 발광 장치를 포함하는 제1 발광 장치 위치가 있는 셀과 비교할 때 반대 극성의 제어 신호를 제공하도록 배열되는 디스플레이.
6. 청구항 1에 있어서,
   제1 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치에 배치되고, 제2 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제2 발광 장치 위치에 배치되는 디스플레이.
7. 청구항 6에 있어서,
   제어 신호는 매트릭스에 공통이고, 공통된 제어 신호의 값은 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치 또는 제2 발광 장치 위치의 발광 장치를 드라이브하도록 선택되는 디스플레이.
8. 셀의 복수의 M 열로 나누어진 복수의 N 행을 포함하는 매트릭스;
   매트릭스의 각 행으로 복수의 N 스캔 라인 신호를 제공하는 스캔 드라이버; 및
   매트릭스의 각 열로 복수의 M 가변 레벨 데이터 신호를 제공하는 데이터 드라이버를 포함하고,
   각 셀은 적어도 두 발광 장치까지를 수용하도록 배열되고,
   복수의 N 스캔 라인 신호 각각은 픽셀 값으로 프로그래밍되는 매트릭스의 각 행을 선택하기 위한 것이고,
   복수의 M 가변 레벨 데이터 신호 각각은 픽셀 값으로 매트릭스의 선택된 행 내의 각 픽셀을 프로그래밍하기 위한 것이고,
   복수의 셀 중 적어도 하나의 셀은:
   데이터 드라이버 신호의 제어 하에서 셀에 배치된 발광 장치로 전류를 제공하기 위한 드라이브 회로,
   드라이브 회로에 직접 연결된 제1 발광 장치,
   제1 발광 장치와 병렬로 직접 연결된 제1 TFT(thin-film transistor),
   제1 발광 장치에 직렬로 직접 연결된 제2 발광 장치,
   제2 발광 장치와 병렬로 직접 연결된 제2 TFT, 및
   한 단자는 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드에 직접 연결되고 스캔 드라이버 신호의 제어 하에서 제1 및 제2 TFT로 제어 신호를 선택적으로 연결하는 제3 TFT를 더 포함하고,
   제2 TFT의 게이트 노드는 제1 TFT의 게이트 노드에 직접 연결되고,
   제어 신호는 드라이브 회로가 전류를 제공할 때 셀에 배치된 제1 또는 제2 발광 장치 중 어떤 것이 발광할지 결정하는 디스플레이.
9. 청구항 8에 있어서,
   적어도 하나의 셀은 제1 및 제2 TFT의 게이트 노드에 연결된 커패시턴스를 더 포함하는 디스플레이.
10. 청구항 8에 있어서,
    제1 및 제2 TFT 각각은 반대로 도핑되는 디스플레이.
11. 청구항 8에 있어서,
    제1 발광 장치는 결함인 디스플레이.
12. 청구항 8에 있어서,
    결함 있는 발광 장치를 포함하는 매트릭스 내의 제1 발광 장치 위치를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 데이터 드라이버는 결함 있는 발광 장치를 포함하는 제1 발광 장치 위치를 위하여 작동하는 발광 장치를 포함하는 제1 발광 장치 위치가 있는 셀과 비교할 때 반대 극성의 제어 신호를 제공하도록 배열되는 디스플레이.
13. 청구항 8에 있어서,
    제1 발광 장치를 포함하는 제1 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치에 있고, 제2 발광 장치를 포함하는 제2 타입의 발광 장치가 매트릭스에 걸쳐 제2 발광 장치 위치에 있는 디스플레이.
14. 청구항 13에 있어서,
    제어 신호는 매트릭스에 공통이고, 공통된 제어 신호의 값은 매트릭스에 걸쳐 제1 발광 장치 위치 또는 제2 발광 장치 위치의 발광 장치를 드라이브하도록 선택되는 디스플레이.
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