KR100504474B1 - 유기 ｅｌ 소자의 절전 회로 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 EL 소자의 구동 회로에 관한 것으로, 특히 저소비 전력을 통해 소자를 구동하는 유기 EL 소자의 절전 회로 및 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 유기 EL과, 상기 유기 EL의 애노드 라인에 전원을 인가하는 제 1 정전류원과, 상기 유기 EL을 발광시키기 위하여 유기EL의 캐소드 라인을 로우(low) 레벨로 연결하는 트랜지스터와, 상기 유기 EL의 캐소드 라인에 역전압을 인가하는 제 2 정전류원으로 구성된다.
Description
본 발명은 유기 EL 소자의 구동 회로에 관한 것으로, 특히 저소비 전력을 통해 소자를 구동하는 유기 EL 소자의 절전 회로 및 방법에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이 분야에서는 비약적인 발전이 이루어지고 있다.
특히 LCD(Liquide Crystal Display)를 선두로 하여 등장하기 시작한 전류 구동형 평면 디스플레이는 수 십년간 디스플레이 분야에서 가장 많이 사용되어 온 CRT(Cathod Ray Tube)를 추월하여 최근에는 PDP(Plasma Display Panel), VFD(Visual Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), LED(Light Emitting Diode), EL(Electroluminescence) 등 많은 발전이 이루어지고 있다.
이와 같은 전류 구동형 디스플레이 소자는 시인성 및 색감이 좋을 뿐만 아니라 제조 공정도 간단하기 때문에 많은 부분에서 응용분야를 넓혀가고 있다.
그러나 상기 전류 구동형 디스플레이 소자들은 디스플레이 패널의 크기가 커질수록 디스플레이와 구동회로에서 더욱 더 많은 전류를 소모하게 된다. 또한 해상도가 높아질수록 디스플레이에서 물리적인 양으로 인하여 구동에 필요한 시간이 적어지기 때문에 원하는 휘도를 얻기 위해서는 더욱 많은 전류를 필요로 하게 된다.
현재 휴대용 정보 기기에서 가장 많이 사용하고 있는 LCD는 응답시간, 시야각, 그리고 색감 등에 불리한 특성을 가지고 있으면서도 널리 사용되고 있는 가장 큰 이유는 파워(power) 소모가 아주 작다는 장점을 가지고 있기 때문이다.
물론 LCD의 백 라이트(back light)의 사용을 고려하면 파워의 소모가 작은 것은 아니지만, 근래에는 백 라이트가 거의 사용되지 않아도 가능한 트랜스플랙터브(transflective) 타입 혹은 리플랙티브(reflective) 타입의 LCD가 사용되고 있다.
그리고, 최근에는 표시장치의 대형화에 따른 공간 점유가 적은 평판 디스플레이 패널로 유기 EL 디스플레이 패널이 주목되고 있다.
상기 유기 EL 디스플레이 패널은 매트릭스 형태로 데이터 라인과 스캔 라인이 서로 교차되어 있으며, 교차되는 각 픽셀에 발광층이 형성되어 있다. 즉, 유기 EL 디스플레이 패널은 상기 데이터 라인과 스캔 라인에 인가되는 전압에 따라서 발광 상태가 결정되는 표시 장치이다.
그리고, 각 픽셀의 발광은 스캔 구동부를 통해 한 프레임 동안 스캔 라인의 첫 번째 라인부터 마지막 라인까지 순차적으로 전원이 선택되어지고, 동일한 프레임 동안 데이터 구동부를 통해 데이터 라인에 선택적으로 전원을 입력하여 스캔 라인과 데이터 라인이 교차하는 픽셀을 발광시킨다.
이러한 유기 EL 디스플레이 패널의 전류-발광 특성은 온도 의존도가 거의 없지만, 전류-전압 특성은 온도가 낮아지면 높은 전압쪽으로 이동해간다. 따라서, 유기 EL 소자를 전압 구동하면 안정된 동작을 얻기가 어렵기 때문에 유기 EL 소자의 구동에는 정전류 구동 방식을 채택한다.
유기 EL 디스플레이 장치는 구동 방식에 따라 패시브 매트릭스(passive matrix) 및 액티브 매트릭스(active matrix)로 나눌 수 있는데, 구동 방식의 가장 큰 차이는 유기 EL 소자의 발광시간 차이에 있다.
상기 패시브 매트릭스 유기 EL 디스플레이 패널에서는 액티브 매트릭스 패널보다 라인 캐패시터의 영향으로 인하여 응답 시간(responce time)이 길어지고 이로 인하여 전력 손실이 많아진다.
따라서 구동을 할 때 라인 캐패시터의 영향을 최소한으로 줄여주기 위하여 많은 방법들이 동원되고 있다.
대표적인 방법으로 프리-차아지(pre-charge) 구간을 두고 이때에 많은 전류를 흘려주어서 응답 시간을 줄여주는 방법이 있다.
그러나, 이 방법은 프리-차아지(pre-charge) 시간동안에 많은 전류가 필요하기 때문에, 전체 전력을 줄여주는 효과가 있지만 순간적으로 많은 전류를 필요로 하기 때문에 DC-DC의 용량에 제한을 받게 된다.
또한, 구동회로에서 프리-차아지를 위한 별도의 전류원이 필요하고 컬러를 표현할 경우 각 컬러별로 프리-차아지 레벨을 다르게 설정해 주어야 하는 문제점이 생기게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 EL 구동 회로를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 유기 EL 구동 회로를 사용한 구동 파형을 나타낸 도면이다.
도 1을 보면, 데이터 IC에서 유기 EL의 애노드 라인으로 전원을 공급하는 부분에 정전류원(CCS1)을 설치해 놓고, 스캔 IC에서 유기 EL의 캐소드 라인을 그라운드로 연결하기 위한 부분은 싱크용 IC(Q1)가 있으며, 캐소드 라인을 하이 레벨로 만들기 위해서 PMOS를 이용한 리벌스(reverse) 전원 공급부(Q2)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 유기 EL 구동 회로의 구동 방법은 각각의 스캔 드라이버용 IC 출력은 선택된 하나의 라인을 제외하고는 모두 하이 레벨로 되어 있으며, 선택된 스캔 라인과 그때 선택된 데이터 드라이버 IC의 정전류원에서 공급되는 전류에 의하여 원하는 픽셀을 구동한다.
그러나, 도 2와 같이 데이터 드라이버 IC 정전류원에서는 패널의 라인 캐패시터를 모두 충전해야 하기 때문에 상승 응답 시간(rising responce time)(T1)이 늦어진다.
이와 같이 종래의 유기 EL 구동은 상승 응답 시간이 늦어짐으로 인해 원하는 휘도를 얻기 위해서 더 많은 전류가 필요하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 유기 EL의 응답을 빠르게 하여 소비전력을 줄이는 유기 EL의 소자의 절전회로 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 유기 EL과, 상기 유기 EL의 애노드 라인에 전원을 인가하는 제 1 정전류원과, 상기 유기 EL을 발광시키기 위하여 유기 EL의 캐소드 라인을 로우(low) 레벨로 연결하는 트랜지스터와, 상기 유기 EL의 캐소드 라인에 역전압을 인가하는 제 2 정전류원을 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 제 2 정전류원은 커런트 미러 타입(current mirror type) 또는 전류 조절을 위한 PMOS의 게이트에 인가하는 전압을 조절하는 스캔 드라이버 IC이다.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 스캔 드라이버의 출력이 스캔 라인이 바뀔 때마다 그라운드 레벨로 떨어졌다가 선택된 하나의 스캔 라인을 제외하고 다른 모든 스캔 라인은 다시 하이 레벨로 올라오도록 하는 단계, 상기 다른 모든 스캔 라인들이 하이 레벨로 올라올 때 데이터 드라이버의 상승 시간과 스캔 드라이버의 상승 시간을 동일하게 맞추는 단계로 이루어진다.
바람직하게, 상기 데이터 드라이버의 상승 시간과 스캔 드라이버의 상승 시간을 동일하게 맞추는 것은 스캔 드라이버 정전류원의 전류량을 제어하므로 이루어진다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 절전 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 3을 보면, 유기 EL과 이 유기 EL의 애노드 라인에 전원을 인가하는 제 1 정전류원과, 상기 유기 EL의 캐소드 라인을 발광시키기 위한 로우 레벨로 연결하는 싱크용 트랜지스터와, 캐소드 라인에 역전압을 인가하는 제 2 정전류원으로 구성되는데, 상기 유기 EL 패널의 애노드에는 제 1 정전류원을 통해 구동 전류가 공급되고, 상기 제 1 정전류원은 유기 EL 패널의 애노드로 흘러 들어가는 전류의 양을 제어한다.
그리고, scan 신호에 의해 구동되는 싱크용 트랜지스터는 유기 EL 패널의 캐소드에 연결되고, 소오스는 보통 그라운드와 직접 연결된다. 또한, 이네이블 신호에 의해 캐소드 라인을 하이 레벨(high level)로 만들기 위한 제 2 정전류원은 역전압인 Vpp 전원이 연결되어 유기 EL 패널의 캐소드에 연결된다.
상기 제 2 정전류원은 커런트 미러 타입(current mirror type) 혹은 전류 조절을 위하여 PMOS의 게이트에 인가하는 전압을 조절할 수 있는 스캔 드라이버 IC를 사용한다.
그리고, 상기 제 1 정전류원에서의 상승 응답 시간(rising responce time)과, 제 2 정전류원의 상승 응답 시간(rising responce time)이 동일하게 되도록 제 2 정전류원의 전류를 조절한다.
도 4는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 구동 파형을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 스캔 라인은 매 주기마다 그라운드 레벨로 떨어졌다가 선택되어진 하나의 라인을 제외하고 다른 모든 라인들은 다시 하이 레벨로 올라가는 구동파형을 이루고 있으며, 또한, 하이 레벨로 올라갈 때 종래에는 PMOS를 이용해서 전류의 제한을 두지 않았지만, 본 발명에서는 PMOS의 전류 레벨을 조절하거나 커런트 미러를 이용하여 제 1 정전류원에서의 상승 시간과 동일하게 조절 할 수 있도록 구성하였다.
이로 인하여, 제 1 정전류원의 출력과 제 2 정전류원의 출력이 같은 응답 시간(T4)을 가지고 동작을 한다.이처럼, 제 1 정전류원에서의 상승 응답 시간과 제 2 정전류원의 상승 응답 시간이 같으면, 유기 EL 패널의 캐패시터(capacitor) 성분을 중화시킬 수 있으며, 이는 전체 패널의 캐패시터 성분을 없애주거나 줄여주는 효과로 나타나게 된다. 따라서, 작은 전류로 원하는 휘도를 확보할 수 있기 때문에 구동 측면에서 효율이 상승되게 된다.또한, 제 1 정전류원과 제 2 정전류원의 전압을 같은 전압으로 하면, 유기 El 패널의 캐패시터가 모두 중화되기 때문에 캐패시터 영향을 없애게 되어 전체 전력의 약 50% 이상을 절약할 수 있게 된다.더우기, 점차 고해상도와 큰 화면이 요구되어지는 유기 EL 패널의 응용 방향에 있어서는, 상기 캐패시터에 의한 아날로그 전력이 높게 요구되기 때문에 전력 절감의 효과는 더욱 커지게 된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 제 1 정전류원의 출력이 스캔 라인이 바뀔 때마다 항상 그라운드 레벨로 떨어졌다가 선택된 하나의 스캔 라인을 제외하고 다른 모든 스캔 라인은 다시 하이 레벨로 올라오도록 구동을 하며, 스캔 라인을 하이 레벨로 보낼 때 정전류원을 사용하여 제 1 정전류원에서의 상승 시간과 제 2 정전류원에서의 상승 시간을 동일하게 맞추도록 제 1 정전류원과 제 2 정전류원에서의 상승 시간을 전류량을 이용하여 제어하므로 전체 파워 소모를 최소화하는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.
도 1은 종래의 유기 EL 소자의 구동 회로를 나타낸 도면
도 2는 도 1에 따른 유기 EL 구동 회로를 사용한 구동 파형을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 절전 구동회로를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 구동 파형을 나타낸 도면
Claims (4)
- 유기 EL과;상기 유기 EL의 애노드 라인에 전원을 인가하는 제 1 정전류원과;상기 유기 EL를 발광시키기 위하여 유기 EL의 캐소드 라인을 로우(low) 레벨로 연결하는 트랜지스터와;상기 제 1 정전류원의 상승 시간과 동일하도록 유기 EL의 캐소드 라인에 역전압을 인가하는 제 2 정전류원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 절전 회로
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 정전류원은 커런트 미러 타입(current mirror type) 또는 전류 조절을 위한 PMOS의 게이트에 인가하는 전압을 조절하는 스캔 드라이버 IC인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 절전 회로
- 스캔 드라이버의 출력이 스캔 라인이 바뀔때마다 그라운드 레벨로 떨어졌다가 선택된 하나의 스캔 라인을 제외하고 다른 모든 스캔 라인은 다시 하이 레벨로 올라오도록 하는 단계;상기 다른 모든 스캔 라인들이 하이 레벨로 올라올 때 데이터 드라이버의 상승 시간과 스캔 드라이버의 상승 시간을 동일하게 맞추는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 절전 방법
- 제 3항에 있어서상기 데이터 드라이버의 상승 시간과 스캔 드라이버의 상승 시간을 동일하게 맞추는 것은 스캔 드라이버 정전류원의 전류량을 제어하므로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 절전 방법.
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