KR100807269B1 - 발광 다이오드 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

각각의 열이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있고 각각의 행이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있는 동안, 각각의 행과 열을 그들의 상태에 대하여 구동되도록 하기 위해, 행과 열로 배열된 복수의 발광 다이오드의 매트릭스를 전력 절감이 가능하고 효율적으로 구동하는 방법은, (A) 활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지, 프리차지, 커런트 온 및 디스차지의 단계를 실행하는 스텝과; (B) 비활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지, 플로팅, 디스차지 및 디스차지의 단계를 실행하는 스텝과; (C) 활성 열에 대하여 연속적으로 커런트 싱크, 커런트 싱크, 커런트 싱크, 및 커런트 싱크의 단계를 실행하는 스텝과; (D) 비활성 열에 대하여 연속적으로 플로팅, 플로팅, 리버스 바이어스 및 플로팅의 단계를 실행하는 스텝을 포함한다.
유기 발광 다이오드(OLED), 전계 발광(EL), 차지 펌프, 스캔 듀티, 패시브-매트릭스 LED

Description

발광 다이오드 구동 방법{DRIVING METHOD OF LIGHT EMITTING DIODE}
도 1a는 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 활성 행을 구동하기 위한 3개의 단계를 예시하는 도면.
도 1b는 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 비활성 행을 구동하기 위한 3개의 단계를 예시하는 도면.
도 1c는 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 활성 열을 구동하기 위한 3개의 단계를 예시하는 도면.
도 1d는 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 비활성 열을 구동하기 위한 3개의 단계를 예시하는 도면.
도 2a는 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 2b는 스캔 듀티 동안의 디스차지 단계에서의 행 S1과 같은 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 2c는 스캔 듀티 동안의 프리차지 단계에서의 행 S1과 같은 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 2d는 스캔 듀티 동안의 커런트 온 단계에서의 행 S1과 같은 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 3a는 커패시터가 도 2d의 커런트 온 단계의 초기 상황에 있을 때의 패시 브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 커패시터를 예시하는 도면.
도 3b는 커패시터가 도 2d의 커런트 온 단계의 제2 상태에 있는 한편 Vcon≤Vrev 일 때의 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 커패시터를 예시하는 도면.
도 3c는 커패시터가 디스차지 후의 도 2d의 커런트 온 단계의 제3 상황에 있을 때의 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널의 커패시터를 예시하는 도면.
도 4는 각각 본 발명에 따른 활성 행의 단계, 비활성 행의 단계, 활성 열의 단계 및 비활성 열의 단계를 예시하는 도면.
도 5a는 패시브-매트릭스 LED 패널의 행과 열이 본 발명에 따라 자신들의 제1 단계에 의해 구동될 때의 패시브-매트릭스 LED의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 5b는 패시브-매트릭스 LED 패널의 행과 열이 본 발명에 따라 자신들의 제2 단계에 의해 구동될 때의 패시브-매트릭스 LED의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 5c는 패시브-매트릭스 LED 패널의 행과 열이 본 발명에 따라 자신들의 제3 단계에 의해 구동될 때의 패시브-매트릭스 LED의 패널을 도시하고 있는 개략도.
도 5d는 커런트 온 단계에 진입하기 전의 C2-1 및 C3-1의 상태를 예시하는 도면.
도 5e는 커런트 온 단계에 진입한 후의 C2-1 및 C3-1의 상태를 예시하는 도면.
도 5f는 패시브-매트릭스 LED 패널의 행과 열이 본 발명에 따라 자신들의 제4 단계에 의해 구동될 때의 패시브-매트릭스 LED의 패널을 도시하고 있는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 디스차지 단계
52 : 프리차지 단계
53 : 커런트 온 단계
54 : 디스차지 단계
55 : 디스차지 단계
56 : 플로팅 단계
57 : 디스차지 단계
58 : 디스차지 단계
59 : 커런트 싱크 단계
60 : 커런트 싱크 단계
61 : 커런트 싱크 단계
62 : 커런트 싱크 단계
63 : 플로팅 단계
64 : 플로팅 단계
65 : 리버스 바이어스 단계
66 : 플로팅 단계
본 발명은 어레이로 배열된 발광 다이오드(LED)를 순차적으로 구동하기 위한 파워 절감이 가능하면서 효율적인 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 디스차지(Dis-charge), 프리차지(Pre-Charge), 리버스 바이어스(Reverse Bias), 플로팅(Floating), 커런트 온(Current On) 및 커런트 싱크(Current Sink) 단계 간의 스위칭을 위해 각각의 행과 열이 선택될 때에 패시브-매트릭스 LED의 대응 행과 열의 단계를 매칭시킴으로써 패시브-매트릭스 LED의 패널의 성능을 최적화시킬 수 있는 구동 방법에 관한 것이다.
전자 산업의 발전과 함께 이미지화 장치의 진보로, 더욱 진보된 디스플레이 장치에 대한 요구가 증대되고 있고, 평판 이동 디스플레이 산업은 이 산업 분야에 커다란 변혁을 불러일으킬 만한 디스플레이 기술을 찾고 있는 중이다.
경량이면서 전력소비가 적고 밝기가 높은 동시에 내구성이 강한 디스플레이 장치에 대한 요구에 의해 디스플레이 산업은 현재의 평판형 디지탈 디스플레이 기술을 제고하고 있다. 다른 디스플레이 기술과 비교하면, LED 디스플레이 장치는 자체 발광, 초박형 외형, 높은 밝기, 높은 휘도 효율, 짧은 응답 시간, 전력소비 절감, 넓은 온도 허용범위, 가요성 패널 등과 같은 장점을 갖는다. 따라서, LED 디스플레이 장치는 다음 세대를 위한 디스플레이 마켓의 주된 추세가 될 것으로 생각된다.
일반적으로, 3-단계 구동 방법을 적용한 로우 스캔 기술(row scan technology)을 이용함으로써 OLED 디스플레이를 구동하는 것이 보편적이다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 각각의 행에 대해서는 디스차지, 프리차지 및 커런트 온의 단계가 존재하며, 각각의 열에 대해서는 리버스 바이어스 및 커런트 싱크의 단계가 존재한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 활성 행의 연속적인 단계는 다음과 같이 순차적으로 어드레스된다:
디스차지 단계(11) : 이전에 활성 행의 LED에 저장된 전기를 제거하기 위한 단계;
프리차지 단계(12) : LED가 프리차지 단계(12)에 연속하는 커런트 온 단계(13)에 대해 바람직한 초기값을 갖도록 하기 위해 LED의 기생 커패시턴스를 보상하기 위한 단계;
커런트 온 단계(13) : LED에 전기 전류를 도통시키기 위한 단계.
도 1b에 도시된 바와 같이, 비활성 행의 연속적인 단계는 디스차지 단계(14), 디스차지 단계(15) 및 디스차지 단계(16)로 순차적으로 어드레스되며, 이 동안에는 LED가 활성화되지 않기 때문에 비활성 행의 LED의 애노드가 접지된다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 활성 열의 연속적인 단계는 커런트 싱크 단계(17), 커런트 싱크 단계(18) 및 커런트 싱크 단계(19)로 순차적으로 어드레스되며, 이 동안에는 활성 열의 LED의 캐소드가 접지되어 그 LED에 순방향 바이어스 전류를 도통시키게 된다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 비활성 열의 연속적인 단계는 리버스 바이어스 단계(20), 리버스 바이어스 단계(21) 및 리버스 바이어스 단계(22)로 순차적으로 어드레스되며, 이 동안에는 전류의 도통을 방지하고 LED가 더 장시간의 동작을 견뎌내도록 하기 위해 비활성 열의 LED의 각각에 역바이어스가 제공된다.
도 2a는 패시브-매트릭스 LED의 패널의 개략적인 아키텍쳐를 예시하며, 이 아키텍쳐는 기생 커패시턴스의 영향에 의해 역으로 영향받게 된다. 패시브-매트릭스 LED의 패널이 최초로 활성화될 때, 드라이버는 패시브-매트릭스 LED를 구동하여 자신의 제1 단계, 즉 활성 행 및 비활성 행에 대해 디스차지 단계로 진입시키며, 그와 동시에, 행 S1∼S4는 접지되는 한편, 열 R1은 활성 열이 되고, 열 R2, R3는 도 2b에 도시된 바와 같이 Vrev의 역전위에 접속되는 비활성 열이 된다. 즉, 도 2b에 도시된 순간에, 열 R2, R3는 스캔되고 있지 않지만, 여전히 2개의 열 R2, R3의 LED는 Vrev의 역전위에 의해 충전되고 있다. 그 점에서, Vrev의 역전위의 이용은 이들 비활성 LED를 충전시키기 위한 에너지의 낭비로써 생각된다.
열 S1이 활성 행이며 행 S2, S3 및 S4가 비활성 행이고 이들 모두가 도 2c에 도시된 바와 같이 자신의 제2 단계로 진입하도록 구동되는 것으로 가정하면, 행 S1은 프리차지 단계로 진입하도록 되는 한편, 열 R1은 접지되고, 열 R2, R3는 Vrev의 역전위에 접속된다. 따라서, R1과 S1의 교차점에서의 LED는 Vpre의 프리차지 전위로 충전되는 한편, R1 이외의 다른 열의 행 S1 상의 LED도 또한 충전되고 있다. 즉, 행 S1에 접속된 Vpre도 또한 R2, S1 및 R3, S2의 교차점에서의 LED의 커패시터를 충전시키며, 이들 커패시터는 C2-1 및 C3-1로써 나타내어져 있다. 그러나, C2-1 및 C3-1 양자가 Vrev의 역전위를 갖기 때문에, 프리차지 단계를 완료하기 위해 더 긴 충전 시간 또는 더 높은 전압을 요구하며, 더욱이 더 많은 열이 패널에 존재할 때에, 기생 커패시턴스의 영향이 더 많아지게 되어, 프리차지 회로의 탑재가 증가되고 있어 더 많은 파워가 소비된다.
열 S1이 도 2d에 도시된 바와 같이 커런트 온 단계에 진입할 때, 활성 행으로서 동작하는 행 S1은 전류를 패시브-매트릭스 LED의 패널에 도통시키는 한편, 행 S2, S3 및 S4와 열 R1은 여전히 접지되고, 열 R2, R3는 여전히 Vrev의 역전위에 접속된다. 행 S1의 커패시터를 Vcon의 전위로 충전시킬 수 있는 커런트 온 단계의 순간에, Vcon≤Vrev 인 경우, C2-1 및 C3-1의 전위는 Vrev - Vcon이 될 것이어서, R2 및 R3의 종단에서의 전위, 즉 Vr2 및 Vr3는 차지 펌프 효과에 의해 증가되어, Vr2 및 Vr3 양자가 Vrev 보다 커지게 된다. 그럼에도 불구하고, 이들 잉여 전위(surplus potentials)는 R2 및 R3의 종단에서의 전위가 Vrev로 복구되도록 구동 회로에 설치된 ESD 보호 다이오드에 의해 방전될 것이다. 그러므로, 전위의 증가와 아울러 연속적인 ESD 방전은 에너지 낭비라는 점에 주목하여야 한다.
커런트 온 단계가 완료된 후, 현재의 스캔 듀티(scan duty)가 완료되고, 다음 스캔 듀티가 개시되어, 열 R2가 열 R1 대신에 스캔되고 있으며, 즉 행 S1, S2 및 S3와 열 R2가 접지되는 한편, 열 R1, R3가 Vrev에 접속되며, 여기서 패시브-매트릭스 LED의 커패시터의 전이(transition)가 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 연속적으로 도시되어 있다. 유사하게, 차지 펌프 효과 또한 다음 스캔 듀티에서 에너지 낭비를 초래한다.
상기의 설명으로부터, 패시브-매트릭스 LED의 종래의 패널에 대한 향상이 상당히 필요하다는 점을 알 수 있다.
본 발명의 1차적인 목적은 패시브-매트릭스 LED 패널의 각각의 행과 열이 커 패시턴스의 분포 효과 분석에 따라 디스차지, 프리차지, 리버스 바이어스, 플로팅, 커런트 온 및 커런트 싱크 단계 간에 스위치하도록 선택될 때 패시브-매트릭스 LED 패널의 대응하는 열과 행의 단계를 매칭시킴으로써 패시브-매트릭스 LED의 패널의 성능을 최적화할 수 있는, 전력을 절감할 수 있는 동시에 효율적인 구동 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 각각의 열이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있고 각각의 행이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있는 동안, 각각의 행과 열을 그들의 상태에 대하여 구동되도록 하기 위해, 행과 열로 배열된 복수의 발광 다이오드의 매트릭스를 전력 절감이 가능하고 효율적으로 구동하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 다음의 스텝을 포함한다;
(A) 활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지, 프리차지, 커런트 온 및 디스차지의 단계를 실행하는 스텝;
(B) 비활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지, 플로팅, 디스차지 및 디스차지의 단계를 실행하는 스텝;
(C) 활성 열에 대하여 연속적으로 커런트 싱크, 커런트 싱크, 커런트 싱크, 및 커런트 싱크의 단계를 실행하는 스텝; 및
(D) 비활성 열에 대하여 연속적으로 플로팅, 플로팅, 리버스 바이어스 및 플로팅의 단계를 실행하는 스텝.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 상태는 4개의 단계를 포함하는 한편, 스텝 (A), (B) 및 (D)의 단계들은 각각 상대적으로 짧은 기간을 지속하고, 스텝 (C)의 단계들은 각각 상대적으로 긴 기간을 지속한다.
본 발명의 이러한 목적, 특징 및 장점과 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 고려할 시에 더욱 명백해지게 될 것이다.
본 발명의 수행된 기능 및 구성적인 특징을 추가로 이해하기 위해, 상세한 설명과 관련한 약간의 바람직한 실시예가 다음과 같이 제공된다.
본 발명에 따라 활성 행의 단계, 비활성 행의 단계, 활성 열의 단계 및 비활성 열의 단계를 각각 예시하는 도 4를 참조하기 바란다. 본 발명은 주로 전계 발광(EL : Electro Luminescence) 소자를 구동하기 위해 적용되지만, 본 발명의 방법은 LED, OLED 등을 구동하기 위해서도 적용될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주요 특징은 종래의 3-단계 구동 방법을 대체하기 위해 4-단계 구동 방법을 이용하는 것이며, 여기서 새로이 추가된 플로팅 단계는 다른 단계의 효율을 향상시키는데 도움을 주고 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 각각의 열이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있고 각각의 행이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있는 동안, 각각의 행과 열을 그들의 상태에 대하여 구동되도록 하기 위해, 행과 열로 배열된 복수의 발광 다이오드의 매트릭스를 전력 절감이 가능하고 효율적으로 구동하는 방법을 제공하며, 더욱이 각각의 상태는 4개의 단계를 포함하는 한편, 스텝 (A), (B) 및 (D)의 단계들은 각각 상대적으로 짧은 기간을 지속하고, 스텝 (C)의 단계들은 상대적으로 긴 기간을 지속한다. 상기 방법은 다음의 스텝을 포함한다:
(A) 활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지(51), 프리차지(52), 커런트 온(53) 및 디스차지(54)의 단계를 실행하는 스텝;
(B) 비활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지(55), 플로팅(56), 디스차지(57) 및 디스차지(58)의 단계를 실행하는 스텝;
(C) 활성 열에 대하여 연속적으로 커런트 싱크(59), 커런트 싱크(60), 커런트 싱크(61), 및 커런트 싱크(62)의 단계를 실행하는 스텝; 및
(D) 비활성 열에 대하여 연속적으로 플로팅(63), 플로팅(64), 리버스 바이어스(65) 및 플로팅(66)의 단계를 실행하는 스텝.
도 2a에 도시된 것과 유사한 도 5a에서, 패시브-매트릭스 LED의 패널이 최초로 활성화될 때, 드라이버는 패시브-매트릭스 LED를 자신의 최초의 단계, 즉 활성 행에 대해서는 디스차지 단계(51) 그리고 비활성 행에 대해서는 디스차지 단계(55)에 진입하도록 구동한다. 활성 행에 대해, 최초 단계에 연속하여 수행될 단계는 프리차지 단계(52), 커런트 온 단계(53) 및 디스차지 단계(54)이며, 이 디스차지 단계(54)가 도 1a에 도시된 종래 기술에 추가된 것이다. 비활성 행에 대해, 최초의 단계에 연속하여 실행될 단계는 플로팅 단계(56), 디스차지 단계(57) 및 디스차지 단계(58)이며, 플로팅 단계(56)가 도 1b에 도시된 종래 기술의 단계에 추가되어 역전위 Vrev가 이 행에 접속된 LED를 충전시키는 것을 방지하여 전력 소비를 절감한다.
열 S1이 활성 상태이고, 행 S2, S3 및 S4가 비활성 상태이고, 열 R1이 활성 상태이고 열 R2, R3가 비활성 상태인 한편, 이들 모두가 도 5b에 도시된 바와 같이 자신의 제2 단계에 진입하도록 구동되는 것으로 가정하면, 행 S2, S3, S4 및 열 R2, R3가 모두 자신의 플로팅 단계에 있기 때문에 Vpre는 C1-1을 유일하게 충전시킬 것이다. 즉, Vpre는 충전되도록 제안되지 않은 어떠한 LED도 충전하기 위해 사용되지 않을 것이며, 이에 따라 전력이 낭비되지 않는다.
열 S1이 도 5c에 도시된 바와 같이 커런트 온 단계에 진입할 때, 활성 행으로서 동작하는 행 S1은 전류 소스에 접속되는 한편, 행 S2, S3 및 S4는 접지되고, 활성 열으로서 동작하는 열 R1은 여전히 제3 단계, 즉 커런트 싱크 단계에 있게 되며, 열 R2, R3는 역전위 Vrev에 접속된다. 도 5d 및 도 5e에 도시된 바와 같이, C2-1의 R2단과 C3-1의 R3단이 Vre에 접속되기 때문에, 그 양측 S1 단의 전압은 차지 펌프 효과에 의해 상승되며, 전류를 상승시키기 위해 요구된 시간이 단축되어 LED의 휘도 효율이 증가된다. 이에 의해, 도 5e에 도시된 바와 같이, Vcon의 값이 거의 Vre의 값만큼 커지게 되기 때문에, 커패시터에 충전될 필요가 있는 전기의 양은 Vrev - Vcon이 되며, 이것은 최소의 것이어서 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 충전 및 방전될 필요가 있는 종래 기술의 잉여 전위가 도 5e에 도시된 전위보다 더 커지게 된다. 그러므로, 커런트 온 단계와 리버스 바이어스 단계의 협동에 의해 C2-1 및 C3-1 상에서 더 적은 전력이 소비되게 된다.
커런트 온 단계(53)가 완료된 후, 행 S1이 디스차지 단계(54)에 진입하고, 행 S1, S2, S3, S4 및 열 R1이 접지되며, 열 R2, R3가 플로팅된다. 이와 같이, 행 S1이 Vcon에서 접지시의 0로 전이되는 동안, C2-1 및 C3-1의 전압은 더 이상 강하되지 않아, Vrev로 재충전될 필요가 없으며, 이것은 본 발명이 종래 기술보다 더욱 전력을 절감하고 있다는 것을 입증한다.
전술한 설명으로부터, 본 발명은 패시브-매트릭스 LED 패널의 각각의 행과 열이 커패시턴스의 분포 효과 분석에 따라 디스차지, 프리차지, 리버스 바이어스, 플로팅, 커런트 온 및 커런트 싱크 단계 간에 스위치하도록 선택될 때 패시브-매트릭스 LED 패널의 대응하는 열과 행의 단계를 매칭시킴으로써 패시브-매트릭스 LED의 패널의 성능을 최적화할 수 있는, 전력 절감이 가능하고 효율적인 구동 방법을 제공할 수 있다는 점에 유의하기 바란다.
본 발명의 바람직한 실시예가 설명을 목적으로 제공되어 있지만, 본 발명의 예시 실시예 및 다른 실시예에 대한 수정이 본 기술분야에 익숙한 사람에 의해 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 기술사상 및 정신을 일탈하지 않는 모든 실시예를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (4)

  1. 각각의 열이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있고 각각의 행이 활성 상태와 비활성 상태로 이루어진 군에서 선택된 상태에 있는 동안, 각각의 행과 열을 그들의 상태에 대하여 구동되도록 하기 위해, 행과 열로 배열된 복수의 발광 다이오드의 매트릭스를 전력 절감이 가능하고 효율적으로 구동하는 방법에 있어서,
    (A) 활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지, 프리차지, 커런트 온 및 디스차지의 단계를 실행하는 스텝과;
    (B) 비활성 행에 대하여 연속적으로 디스차지, 플로팅, 디스차지 및 디스차지의 단계를 실행하는 스텝과;
    (C) 활성 열에 대하여 연속적으로 커런트 싱크, 커런트 싱크, 커런트 싱크, 및 커런트 싱크의 단계를 실행하는 스텝과;
    (D) 비활성 열에 대하여 연속적으로 플로팅, 플로팅, 리버스 바이어스 및 플로팅의 단계를 실행하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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