JP4875113B2

JP4875113B2 - Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置

Info

Publication number: JP4875113B2
Application number: JP2009004031A
Authority: JP
Inventors: 星千朴
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: JP2010041909A; EP2151912A1; CN101645652A; KR100952834B1; ATE507603T1; EP2151912B1; KR20100018254A; US20100033467A1; DE602009001156D1; CN101645652B

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置に関し、より詳細には、高効率のＤＣ−ＤＣコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置に関する。

近年、陰極線管（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）の短所である重量及び体積を低減することのできる各種平板表示装置が開発されている。平板表示装置には、液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙＤｅｖｉｃｅ）、電界放出表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙＤｅｖｉｃｅ）、プラズマ表示パネル（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、及び有機電界発光表示装置（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｓｐｌａｙＤｅｖｉｃｅ）などがある。

平板表示装置のうち、有機電界発光表示装置は、電流の流れに対応して発生する電子と正孔との再結合により光を発生する有機発光ダイオード（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）を用いて画像を表示する。

このような有機電界発光表示装置は、優れた色再現性や薄さなどの様々な利点により、応用分野において、携帯電話用のほか、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤーなどに市場が大きく拡大している。

図１は、一般的な有機電界発光表示装置に採用された画素の回路図である。同図に示すように、画素は、データ線Ｄｍと走査線Ｓｎとに接続され、第１トランジスタＭ１と、第２トランジスタＭ２と、キャパシタＣｓｔと、有機発光ダイオードＯＬＥＤとを備える。

第１トランジスタＭ１は、ソースが第１電源ＥＬＶＤＤに接続され、ドレインが有機発光ダイオードＯＬＥＤのアノード電極に接続され、ゲートが第１ノードＮ１に接続される。第２トランジスタＭ２は、ソースがデータ線Ｄｍに接続され、ドレインが第１ノードＮ１に接続され、ゲートが走査線Ｓｎに接続される。キャパシタＣｓｔは、第１電極が第１電源ＥＬＶＤＤに接続され、第２電極が第１ノードＮ１に接続される。そして、有機発光ダイオードＯＬＥＤは、アノード電極が第１トランジスタＭ１のドレインに接続され、カソード電極が第２電源ＥＬＶＳＳに接続される。

このように構成された画素は、データ線Ｄｍを介して伝達されるデータ信号に対応して第１ノードＮ１の電圧が決定され、第１ノードＮ１の電圧により、第１トランジスタＭ１は、第１電源ＥＬＶＤＤから第２電源ＥＬＶＳＳの方向に電流が流れるようにする。この動作により、有機発光ダイオードＯＬＥＤが発光する。

画素に伝達される第１電源ＥＬＶＤＤ及び第２電源ＥＬＶＳＳは、それぞれブースタ回路及びインバータ回路によって生成されるが、ブースタ回路及びインバータ回路は、入力電圧と出力電圧との差が大きければ、効率が低下するという特性がある。そのため、バッテリから伝達される入力電流の電圧が所定値以下に下がると、効率が低下し、ブースタ回路及びインバータ回路の動作が停止し、バッテリの使用時間が短くなるという問題があった。

韓国特許出願公開第２００７−０１０１４７６号公報韓国特許出願公開第２００６−００６８４２７号公報韓国特許出願公開第２００５−００５６０９４号公報

そこで、本発明の目的は、有機発光ダイオードに伝達される基底電源の電圧を変化させることにより効率を高めたＤＣ−ＤＣコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の第１の形態は、入力電圧の電圧レベルを検出する電圧検出部と、前記入力電圧を受けて昇圧し、第１電源を生成して出力するブースタ回路と、前記入力電圧を受けて反転し、第２電源を生成して出力するが、前記電圧検出部で検出された前記入力電圧の電圧レベルに対応して、前記第２電源の電圧レベルを調整して出力するインバータ回路とを備えるＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。

上記の目的を達成するために、本発明の第２の形態は、データ信号、走査信号、第１電源及び第２電源に対応して画像を表現する画素部と、前記データ信号を生成して出力するデータ駆動部と、前記走査信号を生成して出力する走査駆動部と、前記第１電源及び前記第２電源を生成して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとを備えるが、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、入力電圧の電圧レベルを検出する電圧検出部と、前記入力電圧を受けて昇圧し、前記第１電源を生成して出力するブースタ回路と、前記入力電圧を受けて反転し、前記第２電源を生成して出力するが、前記電圧検出部で検出された前記入力電圧の電圧レベルに対応して、前記第２電源の電圧レベルを調整して出力するインバータ回路とを備える有機電界発光表示装置を提供する。

本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される第２電源の電圧が、バッテリから出力される入力電圧に対応して調整され、有機電界発光表示装置の消費電力が低減する。

図１は、一般的な有機電界発光表示装置に採用された画素の回路図である。図２は、本発明に係る有機電界発光表示装置の構造を示す構造図である。図３は、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構造を示す構造図である。図４は、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図２は、本発明に係る有機電界発光表示装置の構造を示す構造図である。同図に示すように、有機電界発光表示装置は、画素部１００と、データ駆動部２００と、走査駆動部３００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００とを備える。

画素部１００には、複数の画素１０１が配列され、各画素１０１は、電流の流れに対応して光を発光する有機発光ダイオード（図示せず）を備える。そして、画素部１００は、行方向に形成され、走査信号を伝達するｎ個の走査線Ｓ１，Ｓ２，...Ｓｎ−１，Ｓｎと、列方向に形成され、データ信号を伝達するｍ個のデータ線Ｄ１，Ｄ２，...Ｄｍ−１，Ｄｍとが配列される。

また、画素部１００は、第１電源ＥＬＶＤＤ及び第２電源ＥＬＶＳＳを受けて駆動する。したがって、画素部１００は、走査信号、データ信号、第１電源ＥＬＶＤＤ及び第２電源ＥＬＶＳＳにより、有機発光ダイオードに電流が流れることによって発光して映像を表示する。

データ駆動部２００は、データ信号を生成する手段であり、赤色、青色、緑色の成分を有する映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂｄａｔａ）を用いてデータ信号を生成する。そして、データ駆動部２００は、画素部１００のデータ線Ｄ１，Ｄ２，...Ｄｍ−１，Ｄｍに接続され、生成されたデータ信号を画素部１００に印加する。

走査駆動部３００は、走査信号を生成する手段であり、走査線Ｓ１，Ｓ２，...Ｓｎ−１，Ｓｎに接続され、走査信号を画素部１００の特定の行に伝達する。走査信号が伝達された画素１０１には、データ駆動部２００から出力されたデータ信号が伝達され、データ信号に対応する電圧が画素１０１に伝達される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、バッテリから入力電流を受けて第１電源ＥＬＶＤＤ及び第２電源ＥＬＶＳＳを生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、ブースタ回路及びインバータ回路を備え、ブースタ回路で入力電圧を昇圧して第１電源ＥＬＶＤＤを生成し、インバータ回路で入力電圧を反転して第２電源ＥＬＶＳＳを生成する。ブースタ回路及びインバータ回路は、入力電圧と出力電圧との差が小さいほど効率が高まるが、一般的に、バッテリから出力される入力電圧は、時間経過に応じて順次に低くなる。その理由は、バッテリに充電された電流がバッテリの使用によって出力されるため、電圧が低くなるからである。したがって、入力電圧が低くなると、ブースタ回路及びインバータ回路は、その効率が低下する。

上記の問題を解決するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００に、入力電圧の電圧レベルを検出する電圧検出部４１０をさらに備える。電圧検出部４１０で入力電圧の電圧レベルを検出し、検出された電圧レベルに対応して、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルを調整する。すなわち、インバータ回路の入力電圧に対応して出力電圧が調整されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の効率が高まる。

また、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧は、有機発光ダイオードが飽和領域で駆動できるようにする電圧であり、飽和領域は、有機発光ダイオードの有機膜の材質や第１トランジスタの特性によって変化可能である。そのため、有機電界発光表示装置の設計時において、悪条件でも十分に所望の画像を表現できるようにするため、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧は、約２〜３Ｖの電圧レベルのマージンを有するように設計される。したがって、有機電界発光表示装置の設計時において、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧を固定すると、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルの絶対値が大きくなるように設計する。このように、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルの絶対値が大きく設計される（例えば、−５．４Ｖ）と、バッテリから出力される入力電流の電圧レベルが大きく設定されなければならない。しかし、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルの絶対値が小さく設計される（例えば、−３．４Ｖ）と、バッテリから出力される入力電流の電圧レベルを低く設定し、バッテリに充電された電源の消耗を低減することができる。そのため、入力電流の電圧レベルを低く設定した後、時間経過に応じて第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルを調整すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の効率が高まる。

図３は、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構造を示す構造図である。同図に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、電圧検出部４１０と、ブースタ回路４２０と、インバータ回路４３０とを備える。

電圧検出部４１０は、バッテリから出力される入力電流を受けて入力電流の電圧レベルを測定する。ブースタ回路４２０は、バッテリから出力される入力電流の電圧レベルを昇圧して第１電源ＥＬＶＤＤを生成する。そして、インバータ回路４３０は、バッテリから出力される入力電流の電圧レベルを反転して第２電源ＥＬＶＳＳを生成する。また、インバータ回路４３０は、電圧検出部４１０で検出された入力電流の電圧レベルに対応して、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧を調整する。すなわち、インバータ回路４３０は、測定された入力電流の電圧レベルが高ければ、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルの絶対値が大きくなるようにし、測定された入力電流の電圧レベルが低ければ、第２電源ＥＬＶＳＳの電圧レベルの絶対値が小さくなるようにする。

図４は、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。同図に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、入力電流を充電して所定の電圧が充電されるようにするキャパシタＣと、入力電流の電圧レベルを把握する電圧検出部４１０と、入力電流の増加に応じて起電力を発生して入力電流の電圧レベルを昇圧する第１コイルＬ１と、第１コイルＬ１に入力電流を伝達または遮断して第１コイルＬ１で起電力が発生するようにする第１スイッチング素子Ｔ１と、第１スイッチング素子Ｔ１に並列に接続され、第１コイルＬ１を介して伝達される入力電流の流れを伝達または遮断する第２スイッチング素子Ｔ２と、第２スイッチング素子Ｔ２に直列に接続され、第２スイッチング素子Ｔ２を介して伝達される入力電流の伝達または遮断により起電力を発生する第２コイルＬ２と、参照電圧Ｖｒｅｆを変化させるＶｒｅｆ可変回路４４０と、Ｖｒｅｆ可変回路４４０と第２コイルＬ２との間に接続され、電圧分配して第２電源ＥＬＶＳＳを生成する第１及び第２抵抗Ｒ１，Ｒ２と、第１及び第２スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２のスイッチング動作を制御するＰＷＭコントローラ４５０とを備える。ＰＷＭコントローラ４５０は、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２との間に接続され、分配された電圧のフィードバックを受けてＶｒｅｆ可変回路４４０で参照電圧Ｖｒｅｆの電圧を調整する。

Ｖｒｅｆ可変回路４４０は、所定の電圧を受けてその電圧レベルを変化させるものであり、電圧分配などによって電圧レベルを変化させる方式などを一例として挙げることができる。

また、ＰＷＭコントローラ４５０は、下記表１に示すように、入力電流の電圧レベルに対応する参照電圧の電圧補正範囲が指定されているルックアップテーブル（図示せず）を備える。そのため、ＰＷＭコントローラ４５０は、電圧検出部４１０で検出された入力電流の電圧レベルが把握されると、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧をルックアップテーブルを用いて補正する。したがって、補正された参照電圧Ｖｒｅｆにより第２電源ＥＬＶＳＳの電圧が決定される。

１００画素部
１０１画素
２００データ駆動部
３００走査駆動部
４００ＤＣ−ＤＣコンバータ
４１０電圧検出部
４２０ブースタ回路
４３０インバータ回路
４４０Ｖｒｅｆ可変回路
４５０ＰＷＭコントローラ

Claims

入力電圧の電圧レベルを検出する電圧検出部と、
前記入力電圧を受けて昇圧し、第１電源を生成して出力するブースタ回路と、
前記入力電圧を受けて反転し、第２電源を生成して出力するが、前記電圧検出部で検出された前記入力電圧の電圧レベルに対応して、前記第２電源の電圧レベルを調整して出力するインバータ回路と、
を備え、
前記ブースタ回路は、
前記入力電圧が伝達される入力端に接続される第１コイルと、
前記入力電圧の電圧レベルに対応してスイッチング動作を行い、前記第１コイルに前記入力電圧を伝達または遮断して前記第１コイルで前記第１電源が生成されるようにする第１スイッチング素子と、
を備え、
前記インバータ回路は、
前記入力電圧の電圧レベルに対応して、前記第１コイルを介して伝達される入力電圧をスイッチングする第２スイッチング素子と、
該第２スイッチング素子のスイッチング動作により前記入力電圧が伝達または遮断される第２コイルと、
参照電圧を変化させる参照電圧可変回路と、
前記参照電圧可変回路と前記第２コイルとの間に接続され、電圧分配して前記第２電源を生成する第１及び第２抵抗と、
を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に接続され、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を制御するＰＷＭコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記インバータ回路は、
参照電圧の電圧レベルを変化させて前記ＰＷＭコントローラの出力信号のパルス幅を決定する参照電圧可変回路をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記入力電圧は、バッテリから伝達されることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記ＰＷＭコントローラは、入力電圧に対応する参照電圧の変化値を格納するルックアップテーブルをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
データ信号、走査信号、第１電源及び第２電源に対応して画像を表現する画素部と、
前記データ信号を生成して出力するデータ駆動部と、
前記走査信号を生成して出力する走査駆動部と、
前記第１電源及び前記第２電源を生成して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとを備え、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
入力電圧の電圧レベルを検出する電圧検出部と、
前記入力電圧を受けて昇圧し、前記第１電源を生成して出力するブースタ回路と、
前記入力電圧を受けて反転し、前記第２電源を生成して出力するが、前記電圧検出部で検出された前記入力電圧の電圧レベルに対応して、前記第２電源の電圧レベルを調整して出力するインバータ回路と、
を備え、
前記ブースタ回路は、
前記入力電圧が伝達される入力端に接続される第１コイルと、
前記入力電圧の電圧レベルに対応してスイッチング動作を行い、前記第１コイルに前記入力電圧を伝達または遮断する第１スイッチング素子と、
を備え、
前記インバータ回路は、
前記入力電圧の電圧レベルに対応して、前記第１コイルを介して伝達される入力電圧をスイッチングする第２スイッチング素子と、
該第２スイッチング素子のスイッチング動作により前記入力電圧が伝達または遮断される第２コイルと、
参照電圧を変化させる参照電圧可変回路と、
前記参照電圧可変回路と前記第２コイルとの間に接続され、電圧分配して前記第２電源を生成する第１及び第２抵抗と、
を備えることを特徴とする有機電界発光表示装置。
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に接続され、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を制御するＰＷＭコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光表示装置。
前記インバータ回路は、
参照電圧の電圧レベルを変化させて前記ＰＷＭコントローラの出力信号のパルス幅を決定する参照電圧可変回路をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
前記入力電圧は、バッテリから伝達されることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光表示装置。
前記ＰＷＭコントローラは、入力電圧に対応する参照電圧の変化値を格納するルックアップテーブルをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。