KR100370034B1 - 표시소자의 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전류원을 이용하여 구동되는 디스플레이 소자의 응답 특성 개선과 소자 구동 전력의 최소화를 동시에 만족시킬 수 있도록 구동 회로를 구현하기 위한 것으로서, 애노드선과 캐소드선의 선저항 및 물질의 특성에 따라 달라지는 구동 전압에 상응하도록 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 출력하는 애노드 회로와, 상기 캐소드선의 양 끝단에 연결되어 동일한 신호를 출력하는 캐소드 회로와, 인가되는 구동전압의 특성에 따라 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭이 조절된 디스플레이부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

표시소자의 구동회로{driving circuit for display device}

본 발명은 평면 표시 소자에 관한 것으로, 특히 전류로 제어하는 유기 발광 소자의 구동회로에 관한 것이다.

최근 평면 디스플레이 분야에서는 비약적인 발전이 이루어지고 있다.

특히 LED(Light Emitting Device) 어레이(array)는 직접적인 디스플레이 또는 가상 디스플레이에서 이미지 소스로서 점점 각광을 받고 있다.

LED는 상대적으로 많은 양의 빛을 발생시킬 수 있는데, 이는 LED 어레이로 된 디스플레이가 다양한 주변의 조건에서 사용할 수 있음을 말한다.

즉, 유기 LED 어레이는 빛의 양이 없거나 작은 환경에서 밝은 빛의 환경에 이르는 다양한 주변 빛의 조건에서 디스플레이로 사용하기에 충분한 빛을 발생시킬 수 있다.

또한 값싸게 제조될 수 있으며, 매우 작은 사이즈(1인치 이하)에서 상당히 큰 사이즈(수십 인치)에까지 다양하게 적용될 수 있다.

그리고 매우 넓은 영역의 시야 각을 제공해 준다.

유기 LED 어레이의 작은 사이즈 제품으로 무선호출기(pager), 무선단말기(cellular) 및 휴대폰(portable phone)등과 같은 휴대용 전자 제품에 적용되고 있다.

이와 같은 유기 LED는 일반적으로 1차 전극층, 전자 수송층, 발광층, 홀 수송층, 2차 전극층으로 이루어져 있다.

그리고 빛은 전극의 양방향으로 또는 한 방향으로 방출할 수 있으며 가장 효율적인 LED는 빛이 방출되는 쪽이 투명한 하나의 전극층을 가진다.

가장 널리 사용되는 투명 전극 중에 하나가 인듐(indium) 주석(Tin) 산화물(oxide)(ITO)이며, 이것은 유리판과 같은 투명한 기판 위에 증착 된다.

그러나 LED, 특히 유기 LED가 가지고 있는 주요 문제점은 연결 커패시턴스로, 이는 물질과 전극으로 구성되는 소자내부의 커패시턴스와 어레이 구조에서의 열과 행 전극에 의한 커패시턴스이다.

즉, 유기 EL 소자는 LCD와 같이 전압으로 구동되는 것이 아니라 전류로 구동되는 소자이므로, 어레이 구조로 유기 EL 소자를 구동할 경우, 공급되는 초기 전류는 연결 커패시턴스를 충전하기 위해 사용된다.

따라서 어레이가 많아지거나 또는 소자가 커짐에 따라 연결 커패시턴스가 증가하면, 더 많은 전류가 초기 충전을 위해 공급되어야 한다.

또한 어레이 구조에서 애노드(anode)선과 캐소드(cathode)선의 저항은 소자의 응답 특성뿐만 아니라, 전체 전력에 중요한 영향을 주게 된다.

즉, 커패시턴스의 충전시간(RC 시간)은 커패시턴스의 크기뿐만 아니라 커패시턴스에 연결된 저항에도 영향을 받으므로, 소자의 응답 속도는 애노드선과 캐소드선의 저항 크기가 커짐에 따라서도 상당한 영향을 받게 된다.

그리고 투명 전극층은 높은 저항을 가지는 물질로 위와 같은 문제를 더욱 증가시킨다.

따라서 유기 LED의 높은 저항을 가지는 전극층과 연결 커패시턴스에 의해 유기 LED를 큰 어레이 구조로 만드는 것에 장애가 된다.

이의 영향을 줄이기 위해 애노드(anode)선과 캐소드(cathode)선에 전도성이 좋고 저항이 작은 금속 물질을 만들어 애노드선과 캐소드선에서의 선저항을 줄여 소자의 응답 특성을 개선하는 동시에, 선저항에서의 전압 손실을 줄여 구동 전압을 낮추고 전력의 소모를 줄일 수 있다.

그러나 이와 같은 선저항은 델타(delta)형의 어레이 구조에서 가는 애노드선에 의해서 더 큰 장애가 될 수 있다.

즉, 풀 칼라(full color)소자 구조에서는 흰색(white)을 표현하기 위한 RGB 각각의 픽셀(pixel)의 전압과 전류가 R:G:B = 3:6:1로 서로 다르다.

따라서 G(Green)의 경우가 B(Blue)의 경우보다 동일한 휘도를 나타내고자 할 때, 더 적은 전압 및 전류값을 필요로 한다.

도 1 은 종래의 RGB 줄무늬(stripe)형의 픽셀의 구조와 RGB 중 하나의 물질 A의 a, a', a" 위치 및 다른 물질 B의 b, b', b"에서의 전류 전압 특성을 보여준다.

여기서 보듯이 RGB 각각의 물질의 특성이 다르므로, 이 경우 전류 및 전압특성도 다르게 된다.

도 1에서는 물질 B의 전류 전압 특성이 물질 A의 전류 전압 특성에 비하여 좋은 경우를 나타낸다.

실 예로 A 물질은 R(Red)로 볼 수 있으며, B 물질은 G(Green)또는 B(Blue)로 생각할 수 있다.

이것은 물질의 특성에 따라 변할 수 있으며, 특성이 가장 나쁜 경우를 A 물질이라고 생각할 수 있을 것이다.

또한 각 물질의 전류 전압 특성을 보면, 소자가 어레이 구조로 되어있는 경우 애노드선을 따라 나타나는 선저항과, 캐소드선을 따라 나타나는 선저항의 효과 때문에 동일한 물질의 경우에도 a, a'와 a', a"처럼 전류 전압 특성에 차이가 난다.

이와 같이 물질의 특성에 따라 b, b', b"와 a, a', a"처럼 애노드와 캐소드의 선저항에 걸리는 전압이 증가하여 구동 전압의 상승을 가져온다.

특히 전류 전압 특성이 나쁜 A 물질(예로서 R)의 경우 흰색(white)을 구현하기 위해 더 높은 전류를 요구하므로 선저항에 의한 전압 강하가 더욱 문제가 된다.

이때 RGB 각각의 전원이 분리되어 있지 않다면, 가장 전류 전압 특성이 나쁜 물질에 맞추어 구동 전압을 결정해야 하므로 전압이 덜 나쁜 물질에서의 구동 전압이 올라가서 전체적으로 전력의 손실을 가져올 수 있다.

실제 회로를 구동할 때는 가장 전압이 높게 걸리는 픽셀에 맞추어 구동전압을 결정하게 되는데, G(Green) 소자의 경우 휘도 대 전류의 특성이 R(Red)에 비해서 두 배 이상 좋다고 가정하면, 구동 전압은 R(Red)에 맞추어 주어야 하므로 R(Red)의 구동 전압이 G(Green)에 비해서 증가하게 되어 전력의 손실을 가져오게 되는 것이다.

이런 경우의 해결 방법으로, 현재 주로 사용되고 있는 방법으로는 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 하여 전력의 소모를 줄이는 방법이 사용되고 있다.

그러나, RGB 각각의 전압을 다르게 주는 경우는 유기 LED의 특성상 누화(crosstalk)를 막기 위해 역전압을 인가해 주어야 하는데, 이것은 적어도 발광되지 않는 소자에 인가되는 전압이 문턱전압(threshold) 이상의 양전압이 인가되지 않도록 역전압을 인가해 주어야 한다.

따라서 R(Red) 소자의 구동전압이 가장 높다면 이에 맞추어 역전압을 인가하여주므로, R(Red) 소자의 구동 전압이 올라 갈수록 높은 역전압이 걸려져야만 하기 때문에 역전압을 이용하는 방법에는 많은 어려움이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전류원을 이용하여 구동되는 디스플레이 소자의 응답 특성 개선과 소자 구동 전력의 최소화를 동시에 만족시킬 수 있도록 구동 회로를 구현하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 전류원을 이용하여 구동되는 디스플레이 소자에서 흰색(white)을 구현하기 위해 정전류가 RGB 어레이 구조로된 소자에 주입될 때, 애노드선과 캐소드선에서의 선저항의 효과에 의한 영향을 줄여 소자의 응답특성을 빠르게 제어하는 동시에 소자의 면적비를 조절하여 RGB 각각의 구동전압을 비슷하게 하고, 구동전압을 낮추어 전력의 손실을 최소화 할 수 있도록 하는데 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 줄무늬(stripe)형의 어레이 구조로 된 소자의 발광 위치에 따라 전류-대-전압 특성을 나타낸 도면

도 2 는 본 발명에 따른 어레이 구조의 RGB 소자를 나타낸 도면

도 3 은 도 1의 구조에서 캐소드의 선저항에 걸리는 전압을 줄여주는 구동방법을 나타낸 도면

도 4 는 도 2의 구조에서 캐소드의 선저항에 걸리는 전압을 줄여주는 구동전압을 낮추어 전력의 소모를 줄이기 위한 구동방법을 나타낸 도면

도 5 는 도 4의 다른 실시 예를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 10' : 애노드 회로 20, 20' : 캐소드 회로

30 : 디스플레이부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시소자의 구동회로의 특징은 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭을 선저항 및 물질의 특성에 의해 달라지는 구동 전압에 상응하도록 조절하는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 애노드선과 캐소드선으로 구성된 표시소자의 구동회로에 있어서, 상기 애노드선과 캐소드선의 선저항 및 물질의 특성에 따라 달라지는 구동 전압에 상응하도록 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 출력하는 애노드 회로와, 상기 캐소드선의 양 끝단에 연결되어 동일한 신호를 출력하는 캐소드 회로와, 인가되는 구동전압의 특성에 따라 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭이 조절된 디스플레이부를 포함하여 구성되는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 표시소자의 구동회로의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 어레이 구조의 RGB 소자를 나타낸 도면을 나타내고 있다.

도 2를 보면, 일정한 구동전압을 RGB 각 소자에 인가하는 애노드 회로(10')와, 회로적으로 캐소드선의 양 끝단이 연결된 캐소드선에 스캔신호를 출력하는 캐소드 회로(20)와, RGB 각 소자마다 인가되는 구동전압의 특성에 따라 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭이 조절되어 데이터신호와 스캔신호에 의해 디스플레이되는 디스플레이부(30)로 구성된다.

전류로 구동되는 LED 소자를 도 1에서 나타내고 있는 종래 기술과 본 발명에 따른 도 2를 비교하여 설명하도록 한다.

도 1에 나타내고 있는 종래의 회로와 같이 애노드 회로(10)에서 출력되는 RGB 각각에 대한 구동 전압을 다르게 하면, RGB 각각의 전원 전압에 따른 전력 소모만을 고려해도 되므로 전력 소모를 다소 줄일 수 있다.

하지만 이 경우 LED소자의 특성상 생길 수 있는 누설(crosstalk)을 막기 위한 역전압은 가장 구동 전압이 높은 A 물질에 맞추어서 어레이 구조내에서 A 물질에 걸리는 전압이 문턱전압(threshold)을 넘지 않도록 역전압을 가해 주어야 하므로 A 물질의 구동 전압이 올라갈수록 높은 역전압이 걸려져야만 하는 문제가 발생하였다.

따라서 본 발명은 도 2에 나타내고 있는 회로와 같이 최대한 비슷한 구동 전압에서 흰색(white)을 내도록 RGB 각 소자의 면적비와, 애노드선의 폭을 조절하여, 전체적으로 최대 구동 전압을 낮추어 전력 소모를 줄이고, 누설을 막기 위한 역전압도 낮출 수 있다.

좀더 상세히 설명하면, A 물질의 경우가 흰색(white)을 내기 위해 가장 큰 전류가 요구된다면, 발광하는 A 소자의 면적을 증가시켜 흰색(white)을 내기 위한 A 물질의 구동 전압을 낮추어 전체적인 구동 전압을 감소시킨다.

또한, 면적의 증가에 따른 A 물질의 애노드쪽 배선 폭의 증가에 따라 선저항이 감소되어 애노드 선저항에 걸리는 전압 또한 줄어든다.

그리고 A 물질이외의 다른 물질의 경우는 전류 대 전압 특성이 A 물질보다 좋으므로 흰색(white)을 내기 위한 전류의 양이 작아도 되므로, 면적을 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 선저항에서의 전압의 손실을 줄일 수 있다.

이와 같이 RGB 각 소자의 면적비와, 애노드선의 폭을 조절하므로서 문제가 되는 선저항을 줄이는 효과와 전체 구동 전압을 낮추는 두 가지 효과를 나타낸다.

도 3 은 도 1의 구조에서 캐소드의 선저항에 걸리는 전압을 줄여주는 구동방법을 나타낸 도면이다.

도 3을 보면, 애노드선과 캐소드선의 선저항 및 물질의 특성에 따라 달라지는 구동 전압에 상응하도록 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 출력하는 애노드 회로(10)와, 상기 캐소드선의 양 끝단을 연결하여 양 끝단에 동일한 신호를 출력하는 캐소드 회로(20)와, 일정한 면적비와 애노드선을 갖는 RGB 각 소자로 구성되어 인가되는 데이터신호와 스캔신호에 의해 디스플레이되는 디스플레이부(30)로 구성된다.

전류로 구동되는 LED 소자를 도 1에서 나타내고 있는 종래 기술과 본 발명에 따른 도 3을 비교하여 설명하도록 한다.

도 1에서 나타내고 있는 종래의 어레이 구조는 구동시 소자의 애노드에서 흐르는 RGB 각각의 전류가 캐소드를 통해서 흐르므로, 캐소드 선저항에 의해 전압 상승을 가져온다.

특히 높은 휘도를 내기 위해 보다 큰 전류가 소자에 필요로 할 경우, 캐소드 선저항에 걸리는 전압의 크기는 더욱 증가할 것이다.

이때 도 1과 같이 하나의 캐소드선이 캐소드 회로(circuit)(20)와 한쪽단만 연결되는 경우는 캐소드 회로(20)와 가까이 연결된 캐소드선과 멀리 연결된 캐소드선 사이에는 서로 다른 선저항이 발생하게된다.

즉, 캐소드 회로(20)와 멀리 연결된 부분의 RGB 소자에 걸리는 선저항이 커지게 된다.

이에 대한 문제점을 줄여주기 위해 도 3과 같이 캐소드선의 한 끝과 다른 한 끝을 회로적으로같이 묶어서 구동한다면, 캐소드 선저항에 걸리는 전압을 반으로 줄여줄 수 있다.

즉, 캐소드선의 중앙에서 전압이 가장 높으며, 양끝으로 갈수록 낮아지게 되므로, 도 1에서처럼 하나의 끝에서 다른 끝까지 가는 경우와 비교해보면 캐소드선에 흐르는 전류가 같다면 캐소드선의 선저항에 걸리는 전압을 반으로 줄여줄 수가 있다.

도 4 는 도 2의 구조에서 캐소드선에서의 전압상승을 막기 위해 도 3에서와 같이 캐소드의 양끝을 회로적으로같이 묶어서 구동하는 것을 나타낸 도면으로, 애노드선과 캐소드선의 선저항 및 물질의 특성에 따라 달라지는 구동 전압에 상응하도록 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 출력하는 애노드 회로(10)와, 회로적으로 캐소드선의 양 끝단이 연결된 캐소드선에 스캔신호를 출력하는 캐소드 회로(20)와, RGB 각 소자마다 인가되는 구동전압의 특성에 따라 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭이 조절되어 데이터신호와 스캔신호에 의해 디스플레이되는 디스플레이부(30)로 구성된다.

그리고 도 5 는 본 발명의 다른 실시 예로서, 애노드선과 캐소드선의 선저항 및 물질의 특성에 따라 달라지는 구동 전압에 상응하도록 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 출력하는 애노드 회로(10)와, 캐소드선의 양 끝단에 위치하여 캐소드선 양 끝단에 스캔신호를 출력하는 캐소드 회로(20)와, RGB 각 소자마다 인가되는 구동전압의 특성에 따라 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭이 조절되어 데이터신호와 스캔신호에 의해 디스플레이되는 디스플레이부(30)로 구성된다.

도 5와 도 4의 차이를 보면, 도 4 는 회로적으로 캐소드선의 양끝을 묶어서 캐소드선 양끝에 스캔신호를 인가하고, 도 5 는 캐소드 회로를 두 개로 만들어 캐소드선의 양끝에 같은 스캔신호를 인가해 주어서 캐소드선에서의 전류에 따른 전압상승을 막아준다.

이와 같은 도 4와 도 5는 위에서 설명한 도 2와 도 3을 통해 설명이 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 표시소자의 구동회로는 풀 칼라(full color)인 흰색(white)을 구현하기 위해 정전류가 RGB 어레이 구조로 된 소자에 주입될 때 애노드선과 캐소드선에서의 선저항의 효과에 의한 영향을 줄여 선저항에 걸리는 전압 손실을 막는 동시에 소자의 면적비를 조절하여 흰색(white)을 내기 위한 RGB 각각의 구동 전압을 비슷하게 하여 전력의 손실을 최소화하는 효과를 볼 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 애노드선과 캐소드선으로 구성된 표시소자의 구동회로에 있어서,

   상기 애노드선과 캐소드선의 선저항 및 물질의 특성에 따라 달라지는 구동 전압에 상응하도록 RGB 각각의 구동 전압을 다르게 출력하는 애노드 회로와,

   상기 캐소드 선의 양끝단을 서로 연결하고 상기 캐소드선의 양 끝단에 동일한 신호를 출력하는 캐소드 회로와,

   인가되는 구동전압의 특성에 따라 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭이 조절된 디스플레이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표시소자의 구동회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐소드 회로는 캐소드선 양쪽에 구성되어 동일한 신호를 디스플레이부에 인가하는 것을 특징으로 하는 표시소자의 구동회로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 RGB 각 소자의 면적비는 3:6:1 인 것을 특징으로 하는 표시소자의 구동회로.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 애노드 회로는 흰색을 내기 위해 가장 큰 전류를 요구하는 물질의 구동 전압을 낮추어 RGB 각 소자에 일정하게 공급하고,

   상기 디스플레이부는 비슷한 RGB 구동 전압에서 흰색(white)을 내도록 RGB 각 소자의 면적비와 애노드선의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 표시소자의 구동회로.