KR100469254B1 - 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법 - Google Patents

Abstract

프리차아지 전류 레벨과 시간을 조절해서 제한된 베터리 파워를 넘지 않는 범위에서 프리차아지 동작하도록 하여 휴대용 기기에 응용시키기에 알맞은 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 프리차아지 구동회로는 칼럼 라인(column line)으로 흐르는 전류의 온/오프(ON/OFF)를 제어하도록 복수개의 스위치소자로 구성된 제1스위치부와, 바이어스 신호의 제어를 받아서 원하는 휘도에 따라 상기 칼럼라인의 전류 양을 조절하는 전류 제어부와, 상기 제1스위치부의 각 스위치소자의 일단에 공통 접속되어 상기 칼럼라인으로 전류를 전달하는 커런트 미러부로 구성된 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스와; 외부 프리차아지 컨트롤 신호의 제어를 받아서 프리차아지에 필요한 전류의 온/오프를 제어하는 제2스위치부로 구성된 프리차아지용 정전류 소오스를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법{circuit for driving Precharge and method for driving the same}

본 발명은 프리차아지 회로에 대한 것으로, 특히 휴대용 기기에 적용하기에 적합한 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법에 관한 것이다.

휴대용 기기의 표시 장치 중 하나로 유기 전자 발광식 소자가 사용된다. 상기 유기 전자 발광식 표시 장치는 구동방식에 따라 수동 매트릭스(passive matrix) 및 능동 매트릭스(active matrix)로 나눌 수 있다. 상기 두 구동 방식의 가장 큰 차이는 유기 전자 발광식 소자의 발광 시간의 차이에 있다.상기 수동 유기 전자 발광식 소자는 선택된 시간 동안에만 발광을 하는 구동 방식인데 비해, 능동 유기 전자 발광식 소자는 선택된 시간 이외에도 계속 발광하는 구동 방식이다.이러한 유기 전자 발광식 표시장치는 N개의 스캔 라인을 순차적으로 선택하는 신호를 출력하는 스캔 전극 구동부, M개의 칼럼 전극 라인에 일정한 전류를 공급해주는 칼럼 전극 구동부, 및 빛을 내는 유기 EL 소자들로 구성된다. 즉 N개의 스캔 라인과 M개의 칼럼 전극 라인은 매트릭스 형태로 서로 교차되어 있으며, 교차되는 각 픽셀에 유기 EL 소자의 발광층이 형성되어 있다.이때 상기 수동 유기 전자 발광식 표시장치를 이용해서 원하는 밝기를 내기 위해서는 일정한 양의 전류가 반드시 필요하다.그리고 한 스캔 라인 동안에 원하는 빛을 내고 또한 원하는 그레이 스케일(gray scale)을 만들기 위해서는 전류를 제어할 필요가 있다.상기 수동 유기 전자 발광식 표시장치의 경우 디스플레이의 균일성을 위하여 정전류 소오스(constant current source)를 이용한 전류 구동방식을 이용하여 구동을 할 경우에는 칼럼 라인(column line)에 존재하는 기생 캐패시턴스의 부하용량이 매우 크기 때문에 매우 긴 상승시간이 필요하게 된다.상기 문제를 해결하고 원하는 그레이 스케일(Gray scale)을 얻기 위해서는 데이터 어드레싱 타임의 초기에만 많은 양의 전류를 흘려주는 프리차아지(Pre-charge) 방식을 사용한다.첨부 도면을 참조하여 종래 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

종래의 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법은 미국 특허 5,723,950에 기술되어 있는 것으로, 프리차아지 회로(10)는 도1에 도시된 바와 같이 칼럼 로직 신호 입력단(IN1)과 출력단(OUT1) 사이에 구성되어 있다.

그리고 상기 프리차아지 회로(10)를 제외한 도 1에 도시된 구성은 전류 컨트롤 신호 입력단(IN2)과 외부 컨트롤 신호 입력단(IN3)의 신호 제어에 따라서 전류를 공급하는 전류 공급부(12)와, 상기 전류 공급부(12)로부터 공급된 전류를 LED(14) 및 이에 병렬연결된 커패시터(C2)에 공급하는 역할을 하는 구동부(13)를 포함하여 구성되었다.

상기와 같이 구성된 종래 프리차아지 회로의 구동 파형은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 칼럼 로직의 입력단(IN1)으로 (a)와 같은 포지티브 로직 스퀘어 파형이 입력될 때, 프리차아지 회로(10)의 C1과 OP앰프(11)의 출력값에 의해서 (b)와 같이 프리차아지 전압이 초기에 상승하게 되고, (c)와 같이 전류공급부(12)로 초기에 전류가 급격히 상승하게 되며, C2로 (d)와 같은 전류가 차아지 되어 LED(14)로 (e)와 같은 스퀘어 파형의 프리차아지 전류가 공급된다.

그러나 상기에 설명된 바와 같이 종래에는 매우 짧은 시간 동안 프리차아지를 하게 되므로 순간적으로 많은 양의 전류가 필요하게 된다.

상기와 같은 이유로 수동 유기 전자 발광식 표시장치를 이용한 프리차아지 구동회로가 휴대형 정보기기에 사용될 경우, 상기와 같은 종래 프리차아지 방식을 사용하게 되면 베터리 파워의 제한으로 인하여 원하는 전압 레벨까지 프리차아지를 올려주지 못하는 결과를 초래하게 되어서 프리차아지의 효과가 반감되는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 프리차아지 전류 레벨과 시간을 조절해서 제한된 베터리 파워를 넘지 않는 범위에서 프리차아지 동작하도록 하여 휴대용 기기에 응용시키기에 알맞은 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 프리차아지 구동회로를 나타낸 회로도

도 2는 도 1의 프리차아지 구동 파형도

도 3은 본 발명에 따른 프리차아지 구동회로도

도 4는 본 발명에 따른 라이징 동기(riging synchronous)를 나타낸 파형도

도 5는 본 발명에 따른 폴링 동기(falling synchronous)를 나타낸 파형도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 제1스위치부 31 : 커런트 미러부

32 : 제2스위치부 33 : 전류 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 프리차아지 구동회로는 칼럼 라인(column line)으로 흐르는 전류의 온/오프(ON/OFF)를 제어하도록 복수개의 스위치소자로 구성된 제1스위치부와, 바이어스 신호의 제어를 받아서 원하는 휘도에 따라 상기 칼럼라인의 전류 양을 조절하는 전류 제어부와, 상기 제1스위치부의 각 스위치소자의 일단에 공통 접속되어 상기 칼럼라인으로 전류를 전달하는 커런트 미러부로 구성된 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스와; 외부 프리차아지 컨트롤 신호의 제어를 받아서 프리차아지에 필요한 전류의 온/오프를 제어하는 제2스위치부로 구성된 프리차아지용 정전류 소오스를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 프리차아지 구동방법은 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스와 프리차아지용 정전류 소오스가 구비된 프리차아지 구동회로에 있어서, 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스의 바이어스 신호를 제어하여 프리차아지 전류 레벨을 설정하고, 바이어스 신호를 제어함과 동시에 상기 프리차아지용 정전류 소오스에 외부 프리차아지 컨트롤 신호를 인가하여 전체 프리차아지 시간을 설정하여프리차아지 전류의 합이 베터리의 최대 파워보다 낮게 설정되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명은 프리차아지 방식을 이용한 구동회로로써, 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스외에 프리차아지용 전류 소오스를 따로 구비하여 구성한 것에 구성적 특징이 있는 것이고, 또한 프리차아지 컨트롤 신호와 바이어스 신호를 조절해서 배터리의 전체 용량 한계를 넘지 않도록 프리차아지용 전류와 시간을 설정하는 방법에 특징이 있는 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 프리차아지 구동회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 라이징 동기(riging synchronous)를 나타낸 파형도이며, 도 5는 본 발명에 따른 폴링 동기(falling synchronous)를 나타낸 파형도이다.

본 발명에 따른 프리차아지 구동회로는 도 3에 도시한 바와 같이 복수개의 스위치 소자로 구성되고 각 스위치 소자의 온/오프에 의해 그레이를 표현하기 위한 전류를 각 칼럼 라인(column line)에 제공하는 제1스위치부(30)와, 프리차아지에 필요한 전류의 온/오프를 제어하는 제2스위치부(32)와, 각각의 원하는 휘도에 따라 전류 양을 조절하는 전류 제어부(33)와, 상기 제1스위치부(30)의 각 스위치소자의 일단에 연결되어 각 칼럼 라인으로 전류를 전달하는 커런트 미러부(31)로 구성되어 있다.

상기에서 제1스위치부(30)와 커런트 미러(31)와 전류 제어부(33)는 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스이고, 제2스위치부(32)는 프리차아지용 정전류 소오스이다.

상기에서 제1스위치부(30)를 구성하는 복수개의 스위치 소자는 각각 앤모스 트랜지스터로 구성되었고, 각 앤모스 트랜지스터의 드레인단은 커런트 미러(31)에 공통 접속되어 있다. 이때 상기 복수개의 스위치 소자는 각각의 제어 신호(D₁~D_N)에 따라 온/오프가 결정되는데, 이 온/오프는 상기 칼럼 라인에 연결된 픽셀에 표현될 계조(즉 그레이 레벨)에 의해 결정된다. 예를 들어 최대 표현 가능한 계조가 256이고, 현재 표현할 계조가 128이라고 가정하면 상기 복수개의 스위치 소자는 8개로 구성되고, 최상위 스위치 소자를 제외한 나머지 스위치 소자는 각각의 제어 신호(D₁~D₇)에 의해 모두 온이 된다.

또한 프리차아지에 필요한 전류의 온/오프를 제어하는 제2스위치부(32)도 앤모스 트랜지스터로 구성되었는데, 이때 제2스위치부(32)의 앤모스 트랜지스터는 외부의 프리차아지 컨트롤신호(D_pre)의 제어를 받아 구동한다. 즉 상기 프리차아지 컨트롤 신호(D_pre)의 온 구간이 프리차아지 시간이 된다.본 발명에서는 모든 프리차아지부의 전류의 합이 배터리의 최대 파워보다 낮게 설정하여서 휴대용 기기로의 응용에서도 최대의 성능을 발휘하도록 실험을 통하여 설정되고 또한, 이를 위하여 프리차아지 시간의 조절이 가능하도록 구동 파형을 만들어준다. 이 구동 파형이 프리차아지 컨트롤신호(D_pre)이다.

또한 각각의 원하는 휘도에 따라 전류 양을 조절하는 전류 제어부(33)는 바이어스 신호(Vbias)를 공통으로 입력받아 구동하는 복수개의 앤모스 트랜지스터로 구성되었다.

이때 전류 제어부(33)를 구성하는 복수개의 앤모스 트랜지스터의 각 드레인단은 제1스위치부(30)의 스위치소자들의 소오스단과 제2스위치부(32)의 앤모스 트랜지스터의 소오스단에 각각 일대일 접속되어 있으며, 전류 제어부(33)를 구성하는 복수개의 앤모스 트랜지스터의 소오스단은 공통 접지되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 프리차아지 구동회로를 이용한 본 발명의 프리차아지 구동방법은 데이터의 구동 초기에 정해진 시간 동안 일정한 전류 레벨을 갖는 정전류를 칼럼 라인에 흘려주어 상기 칼럼 라인에 존재하는 기생 캐패시터를 미리 충전시킨다.이때 상기 프리차아지 구동회로의 전류 레벨은 전체 데이터 라인이 동시에 구동되는 조건에서 베터리 파워 한계를 넘지 않는 범위내에서 실험에 의해 결정되고, 또한 프리차아지 시간도 베터리 파워 한계를 넘지 않는 범위내에서 계산된 일정한 시간내에서 결정된다.상기 결정된 전류 레벨에 해당하는 바이어스 신호(Vbias)가 전류 제어부(33)로 공급되고, 결정된 시간 동안 제2스위치부(32)는 프리차아지 컨트롤신호(D_pre)에 의해 온이 된다.상기와 같이 베터리 파워 한계를 넘지 않는 범위내에서 프리차아지 전류 레벨과 시간을 조절하기 위한 본 발명의 프리차아지 구동방법은 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이 라이징 동기 방식이나 폴링 동기 방식을 이용할 수 있다.

상기에서 라이징 동기 방식에 의해서 구동할 경우에는 프리차아지 컨트롤 신호(D_pre)를 외부에서 공통으로 인가한다.

이때 라이징 동기 방식에 의한 구동은 각각의 그레이(Gray)를 표현하는 펄스가 제1스위치부(30)를 통해 칼럼라인으로 인가되는 것으로, 도 4에서와 같이 각각의 프리차아지 시작부분을 일치시킨다.

이렇게 구동시키면 프리차아지에서 필요로 하는 전류가 동시에 인가가 되기 때문에 평균적인 전체 프리차아지에 필요한 전류의 양은 거의 동일하게 최대로 필요하게 된다.

다음에 폴링 동기 방식에 의해서 구동하는 경우에 프리차아지 컨트롤 신호(D_pre)는 각 칼럼 라인에서 독자적으로 생성하고, 이를 위해 지연부(도면에는 도시되어 있지 않음)가 각 칼럼 라인마다 배치되게 된다.

이때 지연부는 RC 지연 또는 쉬프트 레지스터를 이용하여 구성할 수 있다.

상기와 같이 폴링 동기 방식에 의한 구동 파형은 도 5와 같이 나타나는데, 이때는 각각의 그레이의 끝부분을 일치시킨 것으로 즉, 각각의 프리차아지의 끝부분을 일치시킨 것이다.

이와 같은 폴리 동기 방식에 의해서 구동하면 프리차아지에 필요로 하는 전류가 불규칙적으로 필요하게 되고 또한 지연부가 부가적으로 필요하게 되는 반면에 프리차아지에서 필요로 하는 평균적인 전류의 양은 라이징 동기에 의해 구동할 때보다 줄어들게 된다.

상기 본 발명의 프리차아지 구동방법을 구현하기 위해서 본 발명은 프리차아지 컨트롤 신호(D_pre)를 이용해서 프리차아지 시간을 제어하고, 바이어스신호(Vbias)를 조절해서 프리차아지 전류 레벨을 조정한다.

이때 프리차아지 전류 레벨은 D₁~D_N의 제어에 따라서도 조절되는데 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

D₁의 제어를 받아 구동하는 앤모스 트랜지스터를 통해서 1만큼의 전류가 흐르고, D₂의 제어를 받아 구동하는 앤모스 트랜지스터를 통해서는 2만큼의 전류가 흐르고, D_N의 제어를 받아 구동하는 앤모스 트랜지스터를 통해서는 N만큼의 전류가 흐르도록 설정하였을 경우, D₁만 "하이"레벨이고 나머지 제어신호는 "로우"일 경우에는 1만큼의 전류만 커런트 미러를 통해서 칼럼라인으로 전달되고, D₁과 D₂가 모두 "하이"이고 나머지 제어신호가 "로우"레벨일 경우에는 3만큼의 전류가 커런트 미러를 통해 칼럼 라인으로 전달된다.

또한 상기와 같은 방법에 의해서 프리차아지 전류 레벨이 결정함과 동시에 전체 전류 합이 베터리의 최대 파워 즉, 베터리의 한계를 넘지 않는 범위에서 프리차아지 구동하도록 외부의 프리차아지 컨트롤 신호를 조정해서 프리차아지 시간을 설정한다.

상기와 같이 베터리의 최대 파워를 넘지 않도록 프리차아지 전류량과 시간을 설정하므로 이것을 휴대용 기기에 응용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명 프리차아지 구동회로 및 프리차아지 구동방법은 다음과같은 효과가 있다.

프리차아지 컨트롤 신호(Dpre)와 바이어스 신호(Vbias)를 조절해서 베터리의 최대 용량이 넘지 않도록 프리차아지 시간과 전류 레벨을 조절할 수 있으므로 휴대용 기기에 응용하기에 용이하다.

Claims (8)

1. 칼럼 라인(column line)에 연결된 픽셀의 계조에 따라 온/오프되어 상기 칼럼 라인에 전류를 공급하는 복수개의 스위치소자로 구성된 제1스위치부와, 바이어스 신호의 제어를 받아서 원하는 휘도에 따라 상기 제1스위치부의 온이 되는 스위치 소자를 통해 칼럼라인으로 제공되는 전류 양을 조절하는 전류 제어부와, 상기 제1스위치부의 각 스위치소자의 일단에 공통 접속되어 상기 제1스위치부에서 제공되는 전류를 해당 칼럼라인으로 전달하는 커런트 미러부로 구성된 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스와;

   프리차아지 시간을 지시하는 외부 프리차아지 컨트롤 신호에 의해 온/오프되어 프리차아지에 필요한 전류를 해당 칼럼 라인으로 제공하는 제2스위치부로 구성된 프리차아지용 정전류 소오스를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 프리차아지 구동회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1스위치부를 구성하는 복수개의 스위치소자는 각각 제1 내지 제N 제어신호(D1~DN)를 받아 턴온되거나 턴오프되며, 드레인단이 상기 커런트 미러부에 공통 접속되어 있는 앤모스 트랜지스터로 구성되었음을 특징으로 하는 프리차아지 구동회로.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2스위치부는 외부 프리차아지 컨트롤 신호를 받아 턴온/턴오프하는 앤모스 트랜지스터로 구성되었음을 특징으로 하는 프리차아지 구동회로.
4. 제1항에 있어서,

   상기 전류제어부는 바이어스 신호를 공통으로 입력받아 동작하며 상기 제1, 제2스위치부의 일단과 접지전압단의 사이에 구성된 복수개의 앤모스 트랜지스터들로 구성되었음을 특징으로 하는 프리차아지 구동회로.
5. 제1항에 있어서,

   상기 프리차아지 구동회로를 폴링 동기 방식으로 구동할 경우에 상기 각 칼럼 라인마다 RC 회로나 쉬프트 레지스터로 구성된 지연부를 더 구비하는 것을 포함함을 특징으로 하는 프리차아지 구동회로.
6. 계조를 표현하기 위한 정전류 소오스와 프리차아지용 정전류 소오스가 구비된 프리차아지 구동 회로의 프리차아지 구동 방법에 있어서,

   계조를 표현하기 위한 정전류 소오스의 바이어스 신호를 제어하여 프리차아지 전류 레벨을 설정하고,

   바이어스 신호를 제어함과 동시에 상기 프리차아지용 정전류 소오스에 외부 프리차아지 컨트롤 신호를 인가하여 전체 프리차아지 시간을 설정하여 프리차아지 전류의 합이 베터리의 최대 파워보다 낮게 설정되도록 함을 특징으로 하는 프리차아지 구동방법.
7. 제6항에 있어서,

   프리차아지 시간 설정은 프리차아지의 시작 부분을 일치시키는 라이징 동기 방식을 이용하는 것을 포함함을 특징으로 하는 프리차아지 구동방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 프리차아지 시간 설정은 프리차아지를 끝마치는 부분을 일치시키는 폴링 동기 방식을 이용하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 프리차아지 구동방법.