KR100835888B1 - 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법 - Google Patents

유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무수히 많은 유기이엘 화소들로 이루어진 유기이엘 디스플레이 시트에 공급되는 전압 파형의 크기를 조절하여 디스플레이의 효율을 향상시킬 수 있는 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유기이엘 디스플레이에 설치된 화소의 펄스폭조절(pulse width modulation, PWM) 또는 펄스높이조절(pulse amplitude modulation, PAM) 구동에서 데이터전극의 소광전압(VdL) 크기를 0V 초과에서부터 문턱전압(Vth) 미만까지의 범위에서 선정하여 구동시키는 단계와 주사전극의 비선택 주사전압(VsH) 크기를 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압(VsH)을 뺐을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만까지의 범위에서 선정하여 구동시키는 단계를 포함하여서 된 것이다.
유기이엘, 디스플레이, 효율, 구동, 화소, 문턱전압

Description

유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법{Organic Electro Luminescence Display Efficient Drive Method}
도1은 일반적인 유기이엘 디스플레이의 구조를 나타낸 회로도.
도2는 유기이엘 디스플레이에 인가되는 종래의 전압 파형을 나타낸 타이밍도.
도3은 도2에 나타낸 전압 파형의 크기에 따른 유기이엘 화소의 휘도 변화를 나타낸 그래프.
도4는 양의 최대전압은 일정하게 유지시키고, 최소전압 크기를 변화시켜 유기이엘 화소에 공급할 구동파형을 나타낸 타이밍도.
도5는 도4의 구동파형을 유기이엘 디스플레이 화소에 인가하였을 때의 전력효율 변화를 나타낸 그래프.
도6은 본 발명 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법에 의하여 인가되는 구동파형의 타이밍도.
본 발명은 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무수히 많은 유기이엘 화소들로 이루어진 유기이엘 디스플레이 시트에 공급되는 전압 파형의 크기를 조절하여 디스플레이의 효율을 향상시킬 수 있는 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치에는 빛이 발생되는 조명수단이 구비되어 있다.
이러한 조명수단은 별도의 전원을 공급받아 점등되는 것이며, 상기 조명수단에서 발생된 빛은 그 전면에 설치된 표시수단(엘이디 패널 등)의 후방에서 전방으로 조사되도록 되어 있다.
이와 같이 빛이 발생되지 않는 표시수단에는 별도의 조명수단이 반드시 설치하여야 한다.
한편, 최근에는 별도의 조명수단을 사용하지 않고도 사용할 수 있도록 자체 발광 가능한 유기이엘 디스플레이가 개발되어 사용되고 있다.
상기 유기이엘 디스플레이는 무수히 많은 유기이엘 화소들로 구성되어 있으며, 이들 각각은 가로 주사전극과 세로 데이터전극에 연결되어 있다.
유기이엘 화소의 발광(發光) 또는 소광(消光)은 주사전극에 인가된 주사전압과 데이터전극에 인가된 데이터전압에 따라 결정된다.
상기 유기이엘 화소의 동작을 설명하면 다음과 같다.
수직 동기신호에 따라 프레임이 시작되면 도1에 나타낸 바와 같이 첫 번째 주사전극이 선택되어 주사전압이 VsH(10V)에서 VsL(0V)로 변화되어 일정시간 동안 유지한다.
그러는 동안에 데이터전극들은 발광 또는 소광 데이터에 따라 발광전압(VdH) 10V 또는 소광전압(VdL) 0V를 인가한다.
상기 주사전극에 가해지는 선택 주사전압 0V를 유지하고 있는 상태에서 데이터전극에 10V의 전압을 인가하면 유기이엘 화소에는 10V가 공급되어 빛이 발생되고, 데이터전극에 0V의 전압을 인가하면 유기이엘 화소에는 0V가 공급되어 소광된다.
한편, 선택되지 않은 주사전극 화소들은 비선택 주사전압 10V를 유지하고 있는 상태에서 데이터전극에 10V 또는 0V를 공급하고 있기 때문에 유기이엘 화소의 두 전극 전압은 0 V가 되거나 -10V가 되어 항상 소광 상태를 유지하게 된다.
첫 번째 주사전극의 선택시간이 끝나면 주사전압은 0V에서 다시 처음의 10V로 증가된다. 화소에 인가되는 전압은 주사전극과 데이터전극에 인가된 전압에 의해 결정되고 선택기간과 비선택기간을 합하여 시간 축에 표현하면 도2와 같은 양의 전압과 음의 전압 크기가 유사한 구형파 형태의 구동전압이 된다.
두 번째 주사전극이 선택되면 두 번째 주사전극은 10V에서 0V로 내려와 일정시간 동안 유지하고, 화소들은 데이터전극에 인가된 전압 10V 또는 0V에 따라 발광하거나 소광한다. 이와 같은 방법으로 마지막 주사전극까지 주사가 끝나면 1 프레임이 완료되고 다시 처음 주사전극으로 돌아가서 주사를 반복하게 된다.
현재 주사전극과 데이터전극에 인가되는 VsH와 VdH는 각각 10V 내외를 사용하고 서로 비슷한 값을 갖기 때문에 위에서 설명한 10V는 대표적인 전압이다.
유기이엘 디스플레이의 밝기는 선택시간 내에서 구동펄스의 펄스폭을 조절(PWM : pulse width modulation)하거나, 구동펄스의 크기를 조절(PAM : pulse amplitude modulation)하여 조정한다.
한편, 상기 유기이엘 화소는 내부에 커패시터와 저항 성분을 동시에 다 가지고 있으므로, 구동전압의 최대크기와 최소크기 차이가 클수록 내부 커패시터 성분에 의해 구동전압이 변화되는 순간에 큰 전류가 흐르고 그에 따라 저항에서의 소비전력은 증가하게 되는 것으로서, 종래의 구동방법은 유기이엘 디스플레이의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 비선택 주사전압과 소광전압의 범위를 변경하여 발광에서 소광 또는 소광에서 발광으로 변화되는데 필요한 전압변화의 폭을 감소시켜 흐르는 전류를 감소시키고 소비전력을 감소시킬 수 있는 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법은 유기이엘 디스플레이에 설치된 화소의 펄스폭조절(pulse width modulation, PWM) 또는 펄스높이조절(pulse amplitude modulation, PAM) 구동에서 데이터전극의 소광전압(VdL) 크기를 0V 초과 에서부터 문턱전압(Vth) 미만까지의 범위에서 선정하여 구동시키는 단계와 주사전극의 비선택 주사전압(VsH) 크기를 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압(VsH)을 뺐을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만까지의 범위에서 선정하여 구동시키는 단계를 포함하여서 된 것이다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도4는 양의 최대전압은 일정하게 유지시키고, 최소전압 크기를 변화시켜 유기이엘 화소에 공급할 구동파형을 나타낸 타이밍도이고, 도5는 도4의 구동파형을 유기이엘 디스플레이 화소에 인가하였을 때의 전력효율 변화를 나타낸 그래프이며, 도6은 본 발명의 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법에 의하여 인가되는 구동파형의 타이밍도이다.
여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 선택기간에 소광전압 크기(VdL)를 0V 초과에서부터 문턱전압 미만이 되도록, 또한 비선택기간에는 비선택 주사전압 크기(VsH)를 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압을 빼냈을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만이 되도록 규정하고 있다.
그렇게 될 경우에 발광에서 소광 또는 소광에서 발광으로 변화되는데 필요한 전압변화의 폭을 감소시켜 흐르는 전류를 감소시키고 소비전력을 감소시킬 수 있다.
즉, 본 발명을 구현하기 위해서는 주사전극의 비선택 주사전압(VsH)으로 10V 내외의 전압을 공급하였던 것을 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압(VsH)을 빼냈을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만까지의 전압을 선정하여 공급하고, 데이터전극에는 소광전압(VdL)으로 0V를 공급하던 것을 0V 초과에서부터 문턱전압 (Vth) 미만까지의 전압을 선정하여 공급하는 것이다.
유기이엘 화소는 도3에 나타낸 바와 같이 인가되는 전압이 문턱전압(threshold voltage, Vth) 이상일 때에만 빛이 방출하기 때문에 상기와 같이 비선택 주사전압(VsH)과 소광전압(VdL)을 선정하여도 화질에 영양을 주지 않는다.
이러한 화소에 현재까지는 도2에 나타낸 바와 같이 양의 전압과 음의 전압 크기가 유사한 구형파 형태의 구동전원을 인가하여 발광시키고 있다.
이때 구동전원에서 양의 최대전압 크기는 원하는 밝기를 얻을 수 있는 크기로 선정하여 공급하는 것이 당연하겠지만, 음의 최소전압 크기는 빛이 방출되지 않는 문턱전압(Vth) 이하면 된다. 그렇게 되어야만 유기이엘 디스플레이의 명암비가 저하되지 않기 때문이다.
도5는 도4의 구동파형을 유기이엘 디스플레이 화소에 인가하였을 때의 전력효율 변화를 나타낸 그래프이다.
여기에서 참조되는 바와 같이 최대전압 크기는 일정하게 유지시키고 최소전압 크기를 -11.7V에서 +3.7V로 증가시킬 경우의 전력효율 변화를 나타내고 있으며, 최소전압의 크기가 클수록 높은 전력효율을 나타낸다.
이것은 공급전압의 변화에 따라 우선적으로 화소 내부 커패시터가 충·방전이 이루어져야 하고, 그에 따라 저항에서 전력이 추가로 소모된다.
또한 충전되는 동안에는 지연시간(delay time)과 상승시간(rise time)을 수반하기 때문에 빛이 방출되는 시점이 늦어진다. 이러한 원인들로 인하여 전력효율은 최소전압 크기가 작아질수록 감소하는 것이다.
도4와 도5는 상기 설명을 증명하는 실험 결과이다. 즉, 구형파 펄스 최대전압 크기를 11.7V로 유지시키고 최소전압 크기를 -11.7V에서부터 +3.7V까지 변화시킨 결과, 전력효율이 0.388lm/W에서 0.406lm/W로 증가하여 약 4.6% 증가하였다.
고효율 구동파형을 공급할 경우의 작용은 다음과 같다.
먼저, 도1에 나타낸 바와 같이 가로 주사전극에는 0V 선택 주사전압(VsL)과 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압(VsH)을 뺐을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만이 되는 비선택 주사전압(VsH)을 공급하고, 세로 데이터전극에는 0V 초과에서부터 문턱전압 미만의 소광전압(VdL)과 발광전압(VdH)을 공급한다.
수직 동기신호에 따라 프레임이 시작되면 첫 번째 주사전극은 선택되어 비선택 주사전압(VsH)에서 선택 주사전압(VsL) 0V로 변화되어 일정시간 동안 유지한다.
그러는 동안에 데이터전극들은 발광 또는 소광 데이터에 따라 발광전압(VdH) 또는 소광전압(VdL)을 인가한다. 주사전극이 0V를 유지하고 있는 상태에서 데이터전극에 발광전압을 인가하면 유기이엘 화소는 빛이 발생되고, 데이터전극에 소광전 압(VdL)을 인가하면 유기이엘 화소는 소광한다.
선택되지 않은 주사전극 화소들은 비선택 주사전압(VsH)을 유지하고 있는 상태에서 데이터전극에 발광전압(VdH) 또는 소광전압(VdL)을 공급하기 때문에 유기이엘 화소의 두 전극 전압은 VdH - VsH가 되거나 VdL - VsH가 되어 문턱전압보다 작고 항상 소광 상태를 유지하게 된다.
첫 번째 주사전극의 선택시간이 끝나면 선택 주사전압(VsL) 0V에서 다시 처음의 비선택 주사전압(VsH)로 증가된다. 화소에 인가되는 전압은 주사전극과 데이터전극에 인가된 전압에 의해 결정되고 선택기간과 비선택기간을 합하여 시간 축에 표현하면 도6에 나타낸 바와 같이 양의 전압과 음의 전압 크기가 전혀 다른 구형파 형태의 구동전압이 된다.
두 번째 주사전극이 선택되면 두 번째 주사전극은 비선택 주사전압(VsH)에서 선택 주사전압(VsL) 0V로 내려와 일정시간 동안 유지하고, 화소들은 데이터전극에 인가된 발광전압(VdH) 또는 소광전압(VdL)에 따라 발광하거나 소광한다. 이와 같은 방법으로 마지막 주사전극까지 주사가 끝나면 1프레임이 완료되어 다시 처음의 주사전극으로 돌아가서 주사를 반복하게 된다.
이와 같이 본 발명은 유기이엘 화소에 고효율 구동파형 전원을 인가하게 되 므로, 기존 구동파형보다 더욱 큰 발광효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
구동파형의 최대전압과 최소전압 차이가 작게 되므로 소광에서 발광 또는 발광에서 소광으로 변화될 때 작은 전류가 흐르게 되어 동일한 밝기의 빛이 방출될 경우 소모 전력이 감소되는 특유의 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 유기이엘 디스플레이에 설치된 화소의 펄스폭조절(pulse width modulation, PWM) 구동에서 데이터전극의 소광전압(VdL) 크기를 0V 초과에서부터 문턱전압(Vth) 미만까지의 범위에서 선정하고,
    상기 유기이엘 디스플레이에 설치된 화소의 펄스폭조절(pulse width modulation, PWM) 구동에서 주사전극의 비선택 주사전압(VsH) 크기를 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압(VsH)을 뺐을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만까지의 범위에서 선정하여 구동함을 특징으로 하는 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법.
  2. 삭제
  3. 유기이엘 디스플레이에 설치된 화소의 펄스높이조절(pulse amplitude modulation, PAM) 구동에서 데이터전극의 소광전압(VdL) 크기를 0V 초과에서부터 문턱전압(Vth) 미만까지의 범위에서 선정하고,
    상기 유기이엘 디스플레이에 설치된 화소의 펄스높이조절(pulse amplitude modulation, PAM) 구동에서 주사전극의 비선택 주사전압(VsH) 크기를 최대 발광전압(VdH)에서 비선택 주사전압(VsH)을 뺐을 때 0V 초과에서부터 문턱전압 미만까지의 범위에서 선정하여 구동함을 특징으로 하는 유기이엘 디스플레이의 고효율 구동방법.
  4. 삭제
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