KR100692835B1 - 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 채널 내 및 채널간의 전류 오차를 크게 감소시켜 정확한 계조 표현이 가능한 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치에 관한 것이다. 그 장치는 패널 상의 각 단위 발광체를 전류 구동하기 위한 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치에 있어서, 제1 및 제2전류 미러를 포함하며, 상기 제1 또는 제2전류 미러는 바이어스 전류가 주전류 경로의 일측 및 신호 입력 경로에 인가되는 제1트랜지스터; 신호 입력 경로가 상기 제1트랜지스터의 신호 입력 경로와 공통 접속되는 제2트랜지스터; 상기 제2트랜지스터의 신호 입력 경로 및 주전류 경로의 일측 사이에 연결되는 커패시터; 주전류 경로의 일측이 상기 제2트랜지스터의 주전류 경로의 타측에 연결되고 신호 입력 경로에는 영상 신호가 인가되는 제3트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 제조 공정 상의 편차로 인한 트랜지스터의 전류 오차를 크게 감소시켜 정확한 계조 표현이 가능하다는 효과가 있다.

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Description

수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치{Data driver of passive matrix organic light emitting diode}

도 1은 일반적인 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 개략적인 구성 블록도이다.

도 2는 종래의 PM-OLED의 데이터 구동 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 전류 구동부의 한 채널 전류 구동 회로의 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 PM-OLED의 데이터 구동 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 전류 구동부의 한 채널 전류 구동 회로의 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 단위 발광체 10, 50: 패널

20: 스캔 구동부 30: 데이터 구동부

31, 41: 저장부 33, 42: 신호 처리부

35: 바이어스 전압 공급부 37, 44: 바이어스 전류 증폭부

39, 46: 전류 구동부 M1,M2,PM1~PM6: 피모스

43: 바이어스 전류 공급부 45: 스위칭부

본 발명은 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드(Passive Matrix Organic Light Emitting Diode: 이하, PM-OLED라 칭함)의 데이터 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 채널 내 및 채널간의 전류 오차를 크게 감소시켜 정확한 계조 표현이 가능한 PM-OLED의 데이터 구동 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 다양한 정보화 사회의 요구에 따라 전자 디스플레이도 다양한 형태로 개발 상용화되고 있다. 특히, OLED는 유기화합물을 사용해 자체 발광시키는 차세대 디스플레이로, 화질의 반응속도가 LCD(Liquid Crystal Display)에 비해 1000배 이상 빠르며, 15V 이하의 낮은 전압에서 구동이 가능하고 제품을 초박형으로 설계할 수 있다는 장점 때문에 PDP(Plasma Display Panel)와 함께 TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display)를 이을 차세대 평판 디스플레이로 각광을 받고 있다.

도 1은 일반적인 PM-OLED의 개략적인 구성 블록도를 도시한 것으로, 패널(10), 스캔 구동부(20) 및 데이터 구동부(30)로 구성된다.

먼저, 패널(10)에는 다수의 데이터 라인(3) 및 스캔 라인(5) 사이에 복수의 단위 발광체(1)가 매트릭스 구조로 배치되며, 단위 발광체(1)의 (+) 및 (-) 전극은 각기 데이터 라인 및 스캔 라인에 연결되며, 이때 스캔 구동부(20) 및 데이터 구동 부(30)를 통해 인가되는 전위차가 문턱 전압을 넘을 경우에 해당 단위 발광체(1)가 발광한다.

이때, 휘도는 각 단위 발광체(1)로 출력되는 전류의 양으로 조절된다. 이와 같은 전류 구동 방식은 실제 그 회로의 구현에 있어서, 문턱 전압, 채널 모듈레이션 등의 제조 공정상의 편차로 인하여 일정 이상의 전류 편차를 가지게 된다. 이러한 전류 편차가 심하면 실제 패널에 적용되어 구동될 때에는 이 채널간 전류 편차로 인해, 명선 혹은 암선의 형태의 무늬가 나타나게 된다.

도 3은 도 1에 도시된 데이터 구동부(30)의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.

그 구성을 살펴보면, 데이터 구동부(30)는 데이터를 일시 저장하기 위한 저장부(31), 데이터를 대응되는 펄스 폭 변조(Pulse width modulation: PWM) 신호로 변환 출력하는 신호 처리부(33), 바이어스 전압(Vbias)을 공급하는 바이어스 전압 공급부(35), 프리차지시, 출력 전류를 증폭하는 바이어스 전류 증폭부(37), 그리고 PWM 신호를 대응되는 전류로 변환하여 패널(10)을 구동하는 전류 구동부(39)로 구성된다. 이때, 전류 구동부(39)는 각 데이터 라인(또는 채널)마다 별도의 전류 구동하기 위한 다수의 전류 구동 회로를 포함한다.

도 4는 도 3에 도시된 전류 구동부(39)의 한 채널의 전류 구동 회로를 도시한 것으로, 바이어스 전압 공급부(35)로부터의 바이어스 전압(Vbias)과 대응되는 채널의 PWM 신호를 각각 게이트 입력으로 하는 직렬 연결된 두 개의 피모스(M1, M2)로 구성된다. 이때, 발생된 전류는 패널(10)의 하나의 단일 발광체(1)에 공급된 다.

일반적인 트랜지스터에 흐르는 전류는 다음 수학식 1과 같다.

이때, 트랜지스터에 대하여 각각

는 n채널 혹은 p채널의 이동도를,

는 커패시터의 용량을,

는 폭,

은 길이,

는 게이트-소스 간 전압,

은 문턱 전압,

는 채널 길이 모듈레이션 계수를 각각 나타낸 것이다.

상기 수학식 1에 따르면, 같은 조건의 입력 신호에 대하여 각 채널별 트랜지스터의 전류량을 동일하게 하기 위해서는 트랜지스터의 폭(

), 길이(

), 채널 길이 모듈레이션 계수(

) 등이 일치해야 함을 의미한다. 그러나 실제 제조 공정상에서는 이를 일치시킬 수 없으며 어느 정도의 오차를 수반한다. 따라서, 전류 구동형 PM-OLED에서는 이러한 전류 오차는 실제 계조를 정확히 표현할 수 없는 원인이 된다.

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 채널 내 및 채널간의 트랜지스터의 전류 오차를 크게 감소시켜 정확한 계조 표현이 가능한 PM-OLED의 데이터 구동 장치를 제공하는 데에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패널 상의 각 단위 발광체를 전류 구동하기 위한 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치에 있어서, 제1 및 제2전류 미러를 포함하며, 상기 제1 또는 제2전류 미러는 바이어스 전류가 주전류 경로의 일측 및 신호 입력 경로에 인가되는 제1트랜지스터; 신호 입력 경로가 상기 제1트랜지스터의 신호 입력 경로와 공통 접속되는 제2트랜지스터; 상기 제2트랜지스터의 신호 입력 경로 및 주전류 경로의 일측 사이에 연결되는 커패시터; 주전류 경로의 일측이 상기 제2트랜지스터의 주전류 경로의 타측에 연결되고 신호 입력 경로에는 영상 신호가 인가되는 제3트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 바이어스 전류를 공급하기 위한 바이어스 전류 공급부; 및

상기 바이어스 전류 공급부로부터의 상기 바이어스 전류를 선택적으로 상기 제1트랜지스터의 주전류 경로의 일측에 인가하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상 신호는 펄스폭 변조 신호이며, 상기 제1 및 제2전류 미러는 교번적으로 상기 단위 발광체를 구동하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명에 따른 PM-OLED의 데이터 구동 장치의 구성 블록도를 도시한 것이다.

그 구성을 살펴보면, PM-OLED의 데이터 구동 장치(또는 데이터 드라이버)(40)는 데이터를 일시 저장하기 위한 저장부(41), 영상 데이터를 대응되는 펄스 폭 변조(Pulse width modulation: PWM) 신호로 변환 출력하는 신호 처리부(42), 바이어스 전류(Ibias)을 공급하는 바이어스 전류 공급부(43), 프리차지시, 출력 전류를 증폭하는 바이어스 전류 증폭부(44), 바이어스 전류의 공급을 다수의 채널상에 선택적으로 인가하는 스위칭부(45), 그리고 PWM 신호를 대응되는 전류로 변환하여 패널(50)을 구동하는 전류 구동부(46)로 구성된다. 이때, 전류 구동부(46)는 각 데이터 라인(또는 채널)마다 별도의 전류 구동하기 위한 다수의 전류 구동 회로(60)를 포함한다.

도 5는 도 4에 도시된 전류 구동부(46)의 다수 채널중 한 채널의 전류 구동 회로(60)를 도시한 것으로, 제1 및 제2전류 미러(62, 64)로 구성된다.

먼저, 제1전류 미러(62)는 일반적인 전류 미러 구조에 전류 편차를 보상하기 위한 커패시터(C1) 및 스위치(SW1)가 추가된 구조를 가진다.

구체적으로 살펴보면, 제1 및 제2피모스(PM1, PM2)는 소오스가 전원 단자(VDD)에 공통 접속되고 게이트는 스위치(SW1)를 통해 공통 접속된다. 이때, 제1피모스는 드레인과 게이트가 공통 접속되며, 커패시터(C1)는 제2피모스(PM2)의 소오 스 및 게이트 사이에 연결된다. 또한, 도 5에 도시된 스위칭부(45)로부터의 바이어스 전류(Ibias1)는 제1피모스(PM1)의 드레인과 연결되며, 제3피모스(PM3)는 패널(50)의 단위 발광체(1)와 제2피모스(PM2)의 드레인 사이에 직렬 연결되고 게이트에는 신호 처리부(42)로부터의 펄스폭 변조신호(PWM1)가 입력된다.

또한, 제2전류 미러(64)는 제1전류(62)와 동일한 구조로 구성되며, 제4 및 제5피모스는 소오스가 전원 단자(VDD)에 공통 접속되고 게이트는 스위치(SW2)를 통해 공통 접속된다. 이때, 제4피모스는 드레인과 게이트가 공통 접속되며, 커패시터(C2)은 제5피모스(PM5)의 소오스 및 게이트 사이에 연결된다. 또한, 도 5에 도시된 스위칭부(45)로부터의 바이어스 전류(Ibias2)는 제4피모스(PM4)의 드레인과 연결되며, 제6피모스(PM6)는 패널(50)의 단위 발광체(1)와 제5피모스(PM5)의 드레인 사이에 직렬 연결되고 게이트에는 신호 처리부(42)로부터의 펄스폭 변조신호(PWM2)가 입력된다.

상기 구성에 따른 상세 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 6은 도 5에 도시된 채널 전류 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

제1전류 미러(62) 및 제2전류 미러(64)는 교대로 구동 전류를 단위 발광체(1)에 전달하며, 이는 커패시터(C1, C2)의 충방전을 이용하므로 상대적으로 응답 속도가 느린 것을 보상하기 위하여 두 개의 전류 미러(62, 64)를 이용한다. 즉, 제1전류 미러(62)에 의해 단위 발광체(1)를 구동하는 동안, 제2전류 미러(64)는 커패시터(C2)에 충전하여 다음 구동을 준비한다. 반대로, 제1전류 미러(62)가 충전하는 동안에는 제2전류 미러(64)는 단위 발광체(1)를 구동하게 된다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1전류 미러(62)는 스위칭부(45)로부터의 바이어스 전류(Ibias1)가 연결되고 스위치(SW1)가 닫히면 커패시터(C1)에는 제1피모스(PM1)의 게이트-소오스 간 전압이 충전된다. 이후, 스위치(SW1)가 오픈되면 커패시터(C1)에 의해 충전된 전압이 그대로 유지되므로 바이어스 전류(Ibias1)가 그대로 제2피모스(PM2)에 미러 된다. 제2전류 미러(64)도 동작 주기만 다르며 제1전류 미러(62)와 동일한 동작을 수행한다.

이때, 앞서 살펴본 바와 같이, 트랜지스터의 제조 공정상의 편차로 인하여 동일 크기의 전류를 미러 하지 못하고 트랜지스터 상호 간에 전류 오차를 가지게 된다. 따라서, 채널 내 또는 채널 상호 간의 트랜지스터의 전류 오차를 보상하기 위하여 제2 및 제5피모스(PM2, PM5)의 게이트와 소스 간에는 각각 커패시터(C1, C2)를 그리고 각 전류 경로에는 스위치(SW1, SW2)를 추가 연결한다. 이러한 구성을 통해 커패시터(C1, C2)에 의해 바이어스 전류를 샘플하고 홀드 함으로써, 균일한 전류 구동이 가능하게 된다. 즉, 각 트랜지스터의 제조 공정상의 편차로 인하여 문턱 전압

, 폭/길이(W/L), 이동도(

) 등이 서로 다른 값을 갖더라도 게이트와 소스 사이에 연결된 커패스터(C1, C2)에 충전되는 전압에 의해 이러한 전류 오차를 보상할 수 있게 된다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하 여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 PM-OLED의 데이터 구동 장치는 바이어스 전류를 샘플 및 홀드하느 커패시터 및 스위치를 부가하여 제조 공정 편차로 인한 트랜지스터 상호간의 전류 오차를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, PM-OLED의 정확한 계조 표현이 가능하다.

Claims (4)

1. 패널 상의 각 단위 발광체를 전류 구동하기 위한 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치에 있어서,

   제1 및 제2전류 미러를 포함하며,

   상기 제1 또는 제2전류 미러는 바이어스 전류가 주전류 경로의 일측 및 신호 입력 경로에 인가되는 제1트랜지스터;

   신호 입력 경로가 상기 제1트랜지스터의 신호 입력 경로와 공통 접속되는 제2트랜지스터;

   상기 제2트랜지스터의 신호 입력 경로 및 주전류 경로의 일측 사이에 연결되는 커패시터;

   주전류 경로의 일측이 상기 제2트랜지스터의 주전류 경로의 타측에 연결되고 신호 입력 경로에는 영상 신호가 인가되는 제3트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 바이어스 전류를 공급하기 위한 바이어스 전류 공급부; 및

   상기 바이어스 전류 공급부로부터의 상기 바이어스 전류를 선택적으로 상기 제1트랜지스터의 주전류 경로의 일측에 인가하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특 징으로 하는 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 영상 신호는 펄스폭 변조 신호인 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전류 미러는 교번적으로 상기 단위 발광체를 구동하는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 발광 다이오드의 데이터 구동 장치.

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