KR100988430B1 - 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지전류 안정화 장치 - Google Patents

구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지전류 안정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치에 관한 것이다.
본 발명은 구동 제어부의 제어에 따라 유기 전계 발광 다이오드 디스플레이 패널을 전류 구동 방식에 의해 프리차지하는 데이터 구동회로를 갖는 유기 전계 발광 다이오드 패널 구동 장치에 있어서, 상기 데이터 구동 회로는 구동 주파수가 가변함에 따라 프리차지 전류의 크기를 가변하여 유기 전계 발광 다이오드 디스플레이 패널로 출력하는 장치를 구비하여 구성된다.
따라서, 본 발명은 데이터 구동회로 및 스캔 구동회로를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 전반적인 구동을 제어하는 구동 제어부를 갖는 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치에 있어서, 가변하는 구동 주파수에 따라 프리차지 전류를 가변하여 출력하고, 그에 따라 구동 주파수에 따라 프리차지를 위하여 1클럭이 점유하는 시간 동안 OLED로 공급되는 프리차지 전류의 크기를 조절함으로써, 구동 주파수에 따라 오버 프리차지(Over Precharge) 혹은 언더 프리차지(Under Precharge)가 발생하는 것을 방지하여, 전력 손실이나 OLED 디스플레이 패널의 출력 저하를 방지하는 효과가 있다.

Description

구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치{THE PRECHARGE CURRENT OF AN ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE STABILIZING APPARATUS ACCORDING TO DRIVING FREQUENCY}
도1은 종래 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치의 개략 블록 구성도.
도2는 본 발명 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치의 구성을 보인 블록도.
도3은 본 발명 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치에서, 프리차지 전류 생성부의 구성을 보인 블록도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
10 : 기준 주파수 발생부 20 : 주파수 분주기
30 : 구동 주파수 생성부 40 : 프리차지 기준전류 생성부
50 : 프리차지 전류 생성부 60 : OLED
70 : 구동 제어부
본 발명은 유기 전계 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 데이터 구동회로 및 스캔 구동회로를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 전반적인 구동을 제어하는 구동 제어부를 갖는 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치에 있어서, 가변하는 구동 주파수에 따라 프리차지 전류를 가변하여 출력하고, 그에 따라 구동 주파수에 따라 프리차지를 위하여 1클럭이 점유하는 시간 동안 OLED로 공급되는 프리차지 전류의 크기를 조절하는 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치에 관한 것이다.
최근에는 텔레비젼, 컴퓨터 또는 이동통신 단말기의 영상 표시 장치로 액정 디스플레이가 널리 사용되고 있는 바, 이러한 액정 디스플레이는 백라이트를 필요로 하기 때문에 무거울 뿐만 아니라, 두껍고 응답 속도가 느리다는 단점이 있다.
이러한 디스플레이를 대체하는 차세대 영상 표시 장치로 주목을 받는 것으로 유기 전계 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 패널(이하, 'OLED 패널'이라 함)이 있다.
OLED 패널은 0.1㎛ 이하의 극히 얇은 유기 박막을 포함하고 있어, 유기 박막에 전류를 흘리면 그 전자 수송층(Electron Transport Layer)과 정공 수송층(Hole Transport Layer)의 계면 근처에서 전자과 정공이 재결합하여 발광하게 되는데, 이 발광은 수 백 ㎱ 이하의 극히 빠른 응답 시간을 갖고 있다.
이와 같이, OLED는 애노드와 캐소드의 2극 구조로 이루어져, 패널을 구성하는 개별 OLED의 전압-전류 특성의 차이로 인해 전류 구동을 하게 된다.
도1은 종래 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치의 개략 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, OLED 패널(10)은 다수의 공통 애노드 라인(D1,...Dm)과 다수의 공통 캐소드 라인(S1,...,Sn)이 격자 형상으로 배치되고, 이러한 격자의 각 교차점에 R/G/B의 화소를 구성하는 OLED(12)가 배치되어 이루어진다. 또한, 공통 애노드 라인(D1,...Dm)에는 데이터 구동회로(20)가 연결되고, 공통 캐소드 라인(S1,...,Sn)에는 스캔 구동회로(30)가 연결되어 있다.
여기서, 상기 스캔 구동회로(30)는 구동 제어부(미도시)의 제어에 따라 공통 캐소드 라인(S1,...,Sn)을 고전압(예를 들어, 15V)단(VH)과 접지단(GND)에 미리 정해진 패턴으로 선택적으로 연결하는 스캔 출력부(31)를 포함하여 이루어지고, 상기 데이터 구동회로(20) 내 데이터 출력부(21) 역시 구동 제어부(미도시)의 제어에 따라 개개의 공통 애노드 라인(D1,...Dm)을 정전류원(CC) 또는 접지단(GND)에 선택적으로 연결한다.
상기와 같은 구성에서, 스캔 출력부(31)가 순차적으로 온(on) 혹은 오프(off)되면서 제1 열(S1)부터 제n 열(Sn)까지의 공통 캐소드 라인을 선택하면, 데이터 출력부(21)는 이에 동기하여 해당 화소, 즉 OLED(12)에 대한 계조(Gray Scale)에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 방식에 의해 달리 정해지는 시간폭 동안 공 통 애노드 라인(D1,...Dm)을 정전류원(CC) 측으로 연결하여 해당 OLED(12)에 전류를 인가함으로써 1개의 화면 프레임을 형성하게 된다.
한편, OLED(12)는 유기 박막으로 이루어져 있기 때문에 다이오드(D)의 애노드와 캐소드의 양단에 기생 캐패시터(C)가 존재하게 되는데, 이러한 기생 캐패시터(C)로 인해 낮은 계조 처리를 행하지 못하는 문제가 있어서, 공통 애노드 라인(D1,...Dm)에 PWM 전류를 인가하기 전에 다이오드(D)가 턴온될 수 있는 정도의 전압을 인가하여 상기 기생 캐패시터(C)를 미리 충전(Precharging)시키게 된다. 이를 위하여 데이터 출력부(21)에는 소정 레벨의 전류를 출력하는 프리차지 전류단(IPRE)이 더 구비된다.
따라서, OLED 디스플레이 패널은 정해진 시간 동안 모든 공통 애노드 라인(D1,...Dm)을 프리차지 전류단(IPRE)에 연결시켜서 OLED(12)의 기생 캐패시터(C)를 충전시키는 프리차지 구간(Precharge Period)과, 외부 제어신호(PWM)의 제어에 따라 데이터 출력부(21)가 각각의 공통 애노드 라인(D1,...Dm)을 여기에 연결된 OLED(12)의 화소 계조에 따라 정해진 PWM 시간 동안 정전류원(CC)에 연결시킴으로써 OLED(12)를 발광시키는 드라이빙 구간(Driving Period)과, 이후에 다시 데이터출력부(22)가 외부 제어신호(Reset)의 제어에 따라 상기 공통 애노드 라인(D1,...,Dm)을 접지단(GND)에 연결시킴으로써 기생 캐패시터(C)에 충전된 전압을 방전시키는 디스차지 구간(Discharge Period)으로 구분하여 구동된다.
한편, 데이터 구동회로(20) 및 스캔 구동회로(30)를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 구동을 제어하는 구동 제어부(미도시)는 60Hz, 90Hz, 120Hz 등으로 고정된 구동 주파수 혹은 60 내지 120Hz 범위에서 가변적인 구동 주파수를 제공하여, 해당 구동 주파수에 따라 OLED(12)의 기생 캐패시터를 프리차지하는 량을 조절하게 된다.
예를 들어, 구동 주파수가 90Hz인 경우, 동일한 열의 공통 캐소드 라인에 연결된 OLED(12) 기생 커패시터의 프리차지를 위하여 1클럭이 점유하는 시간이 대략 5㎲라면, 60Hz로 구동 주파수를 변경하면 1클럭이 점유하는 시간이 대략 10㎲ 정도로 더 길어지게 된다.
그러면, 구동 주파수 90Hz에 맞춰진 디스플레이 패널에 프리차지 기준전류 100㎂로 기생 커패시터를 프리차지하였던 것에 비하여, 구동 주파수 60Hz에서 1클럭이 점유하는 시간이 길어짐에도 프리차지 기준전류는 고정되어 있어 패널에 충전되는 전하량이 필요 이상으로 많아지게 되어, 결과적으로 디스플레이 패널 전체적인 전력 손실이 커지게 되는 문제점이 있었다.
또한, 구동 주파수 90Hz에 피하여 더 커져 구동 주파수가 120Hz가 되는 경우, 프리차지 기준전류가 고정되어 있는데 비해 프리차지를 위하여 1클럭이 점유하는 시간은 더 짧아지게 되어 패널에 충전되는 전하량이 부족한 언더 차지(Under Charge)가 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 데이터 구동회로 및 스캔 구동회로를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 전반적인 구동을 제어하는 구동 제어부를 갖는 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치에 있어서, 가변하는 구동 주파수에 따라 프리차지 전류를 가변하여 출력하고, 그에 따라 구동 주파수에 따라 프리차지를 위하여 1클럭이 점유하는 시간 동안 OLED로 공급되는 프리차지 전류의 크기를 조절하도록 하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 구동 제어부의 제어에 따라 유기 전계 발광 다이오드 디스플레이 패널을 전류 구동 방식에 의해 프리차지하는 데이터 구동회로를 갖는 유기 전계 발광 다이오드 패널 구동 장치에 있어서, 상기 데이터 구동 회로는 구동 주파수가 가변함에 따라 프리차지 전류의 크기를 가변하여 유기 전계 발광 다이오드 디스플레이 패널로 출력하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 구동 제어부(70)의 주파수 제어신호에 따라 주파수 분주기(20)를 통해 분주된 기준 주파수 발 생부(10)의 기준 주파수를 가변하여 다수의 구동 주파수를 갖는 펄스신호를 출력함과 아울러, 해당 주파수 레벨을 나타내는 주파수 선택신호를 출력하는 구동 주파수 생성부(30)와; 상기 주파수 선택신호에 따라 기설정된 레벨을 갖는 프리차지 기준전류를 생성하는 프리차지 기준전류 생성부(40)와; 구동 제어부(70)의 주파수 제어신호에 해당하는 주파수 레벨에 따라 상기 프리차지 기준전류를 증폭하여 프리차지 전류로 OLED(Organic Light Emitting Diode)(60)에 출력하는 프리차지 전류 생성부(50)로 구성한다.
본 발명은 데이터 구동회로 및 스캔 구동회로를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 전반적인 구동을 제어하는 구동 제어부(70)를 갖는 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치에 적용할 수 있으며, 특히 본 발명은 전류 구동 방식에 의해 프리차지하는 데이터 구동회로 내부에 장착되어, 가변하는 구동 주파수에 따라 프리차지 전류를 가변하여 출력함으로써, 구동 주파수에 따라 오버 프리차지(Over Precharge) 혹은 언더 프리차지(Under Precharge)가 발생하지 않도록 OLED(60)의 기생 캐패시터를 프리차지하는 량을 조절하게 된다.
OLED 패널 구동 장치에서 OLED(60)의 특성 혹은 구동 환경의 변화에 따라 상기 OLED(60) 기생 커패시터의 프리차지량을 변경할 필요가 발생하는 경우, 상기 OLED(60)와 데이터 구동회로(미도시) 및 스캔 구동회로(미도시)를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 전반적인 구동을 제어하는 구동 제어부(70)에서, 변경된 구동 주파수 레벨에 대한 정보를 포함하는 주파수 제어신호를 구동 주파수 생성부(30)와 프리차지 전류 생성부(50)로 출력한다.
상기 구동 주파수 생성부(30)는 LC, RC, 크리스탈 등으로 이루어진 발진기의 일종으로, 구동 제어부(70)의 주파수 제어신호에 따라 주파수 분주기(20)를 통해 분주된 기준 주파수 발생부(10)의 기준 주파수를 가변하여 다수의 구동 주파수를 갖는 펄스신호를 출력함과 아울러, 해당 주파수 레벨을 나타내는 주파수 선택신호를 프리차지 기준전류 생성부(40)로 출력한다.
이때, 상기 구동 제어부(70)는 60Hz 내지 120Hz 범위 내의 구동 주파수를 가변적으로 제공하도록 설계되어 있으므로, 상기 구동 제어부(70)의 주파수 제어신호에 의해 상기 구동 주파수 생성부(30)는 60Hz 내지 120Hz 범위의 클럭신호를 출력하여 OLED(60)의 기생 캐패시터를 프리차지하게 된다.
그리고, 프리차지 기준전류 생성부(40)는 상기 구동 주파수 생성부(30)의 주파수 선택신호에 따라 기설정된 레벨을 갖는 프리차지 기준전류를 생성하고, 이에 프리차지 전류 생성부(50)에서 구동 제어부(70)의 주파수 제어신호에 해당하는 주파수 레벨에 따라 상기 프리차지 기준전류를 증폭한 프리차지 전류를 OLED(60)로 출력한다.
여기서, 상기 프리차지 기준전류 생성부(40)는 정전류원과 다수의 전류미러 회로로 구성되고, 상기 전류미러 회로는 기설정된 레벨을 갖는 프리차지 기준전류를 출력하도록 각기 전압-전류 특성이 다른 PMOSFET을 쌍으로 이루어져, 주파수 선택 신호에 따라 선택된 전류미러 회로를 통해 기설정된 레벨을 갖는 프리차지 기준전류를 출력한다.
그리고, 도3과 같이 상기 프리차지 전류 생성부(50)는 전류미러 선택부(51)와 전류미러부(52)로 이루어지는데, 전류미러 선택부(51)에서 구동 제어부(70)의 주파수 제어신호에 포함된 주파수 레벨에 대한 정보에 따라 특정의 전류미러(52-1∼52-n)를 선택하고, 이에 전류미러부(52)에서 각기 다른 레벨의 전류값을 갖는 다수의 전류미러(52-1∼52-n) 중에서 상기 선택된 전류미러에 해당하는 전류값을 프리차지 전류로 하여 출력한다.
여기서, 상기 전류미러부(52)의 각 전류미러(52-1∼52-n)는 프리차지 기준전류를 증폭하여 기설정된 레벨을 갖는 프리차지 전류를 출력하도록 각기 전압-전류 특성이 다른 PMOSFET을 쌍으로 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 데이터 구동회로 및 스캔 구동회로를 비롯한 OLED 디스플레이 패널의 전반적인 구동을 제어하는 구동 제어부를 갖는 프리차지 방식의 OLED 패널 구동 장치에 있어서, 가변하는 구동 주파수에 따라 프리차지 전류를 가변하여 출력하고, 그에 따라 구동 주파수에 따라 프리차지를 위하여 1클럭이 점유하는 시간 동안 OLED로 공급되는 프리차지 전류의 크기를 조절함으로써, 구동 주파수에 따라 오버 프리차지(Over Precharge) 혹은 언더 프리차지(Under Precharge)가 발생하는 것을 방지하여, 전력 손실이나 OLED 디스플레이 패널의 출력 저하를 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 구동 제어부의 제어에 따라 유기 전계 발광 다이오드 디스플레이 패널을 전류 구동 방식에 의해 프리차지하는 데이터 구동회로를 갖는 유기 전계 발광 다이오드 패널 구동 장치에 있어서, 상기 데이터 구동 회로는 구동 주파수가 가변함에 따라 프리차지 전류의 크기를 가변하여 유기 전계 발광 다이오드 디스플레이 패널로 출력하는 것을 특징으로 하는 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 구동 회로는, 구동 제어부의 주파수 제어신호에 따라 다수의 구동 주파수를 갖는 펄스신호를 출력함과 아울러 해당 주파수 레벨을 나타내는 주파수 선택신호를 출력하는 구동 주파수 생성부와; 상기 주파수 선택신호에 따라 기설정된 레벨을 갖는 프리차지 기준전류를 생성하는 프리차지 기준전류 생성부와; 구동 제어부의 주파수 제어신호에 해당하는 주파수 레벨에 따라 상기 프리차지 기준전류를 증폭하여 프리차지 전류로 출력하는 프리차지 전류 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프리차지 전류 생성부는, 구동 제어부의 주파수 제어신호에 포함된 주파수 레벨에 대한 정보에 따라 특정의 전류미러를 선택하는 전류미러 선택부와; 각기 다른 레벨의 전류값을 출력하는 다수의 전류미러를 통해 프리차지 기준전류를 소정 레벨로 증폭하여 프리차지 전류로 출력하는 전류미러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전류미러부는, 각기 전압-전류 특성이 다른 PMOSFET을 쌍으로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지 전류 안정화 장치.
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