KR101132023B1 - Ｄｃ?ｄｃ 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치 - Google Patents

Ｄｃ?ｄｃ 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 구동전원의 전압을 조절하되, 급격하게 구동전원의 전압이 변경되는 것을 방지하는 DC-DC 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 제 1 전압과 상기 제 1 전압보다 낮은 전압인 제 2 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터에 있어서, 입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함으로써 상기 제 1 전압을 생성하는 제 1 전압발생부; 입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함을써 상기 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압발생부; 상기 제 1 전압발생부와 상기 제 2 전압발생부의 스위칭 타임을 조절하는 PWM 제어부; 및 상기 제 2 전압의 전압레벨을 가변하고 가변시간을 조절하는 전압조절부를 포함하는 DC-DC 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치를 제공하는 것이다.

Description

ＤＣ?ＤＣ 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치{DC-DC CONVERTER AND ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 DC-DC 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치에 관한 것으로, 가변하는 구동전압에 대응하여 슬루레이트를 조절하여 화면의 노이즈 발생을 억제하는 DC-DC 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 및 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display) 등이 있다.
평판표시장치 중 유기전계발광표시장치는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)를 이용하여 화상을 표시한다.
유기발광다이오드는 애노드 전극, 캐소드 전극 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하며 애노드 전극에서 캐소드 전극 방향으로 전류가 흐르게 되면 빛을 발광하여 색을 표현할 수 있다.
이와 같은 상기 유기전계발광표시장치는 자발광소자인 유기발광다이오드를 채용함으로써 색 재현성의 뛰어남과 얇은 두께 등의 여러 가지 이점으로 인해 응용분야에서 휴대폰용 이외에도 PDA, MP3 플레이어 등으로 시장이 크게 확대되고 있다.
도 1은 유기발광다이오드의 전류량 변화에 따른 포화 지점의 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 유기발광다이오드의 캐소드 전극에 연결되어 있는 기저전원의 전압을 나타내고 세로축은 유기발광다이오드의 애노드 전극에서 캐소드 전극방향으로 흐르는 전류의 양을 나타낸다. 도 1을 참조하여 설명하면,
포화전류가 150 ㎃ 인 경우 포화 영역에 도달하는 지점에서의 캐소드 전극의 전압은 0V에서 -1V 사이의 전압을 갖게 되고, 포화전류가 200 ㎃ 인 경우 포화영역에 도달하는 지점에서의 캐소드 전극의 전압은 -1V에서 -2V 사이의 전압을 갖게 된다. 또한, 포화전류가 250 ㎃인 경우포화영역에 도달하는 지점에서의 캐소드 전극의 전압은 -2V보다 낮은 전압이 된다.
즉, 포화전류의 양에 따라 캐소드 전극의 전압이 달라지게 된다. 하지만, 일반적으로 유기전계발광표시장치에서 캐소드 전극의 전압은 포화전류가 가장 큰 경우에 해당하는 전압으로 고정된다. 즉, 유기전계발광표시장치에서 표현되는 화상이 모두 최고계조로 표시되는 경우가 적음에도 불구하고 포화전류가 가장 큰 경우에 해당하는 전압으로 고정된다. 이에 의해 구동전압의 낭비, 즉 소비전력이 커지게 되는 문제점이 있다.
또한, 구동전압이 변화할 때 급격히 변하게 되면 구동전압 변화에 따른 노이즈가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 구동전원의 전압을 조절하되, 급격하게 구동전원의 전압이 변경되는 것을 방지하는 DC-DC 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 제 1 전압과 상기 제 1 전압보다 낮은 전압인 제 2 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터에 있어서, 입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함으로써 상기 제 1 전압을 생성하는 제 1 전압발생부; 입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함을써 상기 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압발생부; 상기 제 1 전압발생부와 상기 제 2 전압발생부의 스위칭 타임을 조절하는 PWM 제어부; 및 상기 제 2 전압의 전압레벨을 가변하고 가변시간을 조절하는 전압조절부를 포함하는 DC-DC 컨버터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 측면은, 데이터신호, 주사신호, 제 1 전압 및 제 2 전압에 대응하여 화상을 표현하는 화소부; 상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부; 상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부; 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 생성하여 상기 화소부에 전달하는 DC-DC 컨버터; 상기 제 2 전압의 전압레벨을 조절하는 전압조절부; 및 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어부를 포함하되, 입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함으로써 상기 제 1 전압을 생성하는 제 1 전압발생부; 입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함을써 상기 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압발생부; 상기 제 1 전압발생부와 상기 제 2 전압발생부의 스위칭 타임을 조절하는 PWM 제어부; 및 상기 제 2 전압의 전압레벨을 가변하고 전압레벨의 가변시간을 조절하는 전압조절부를 포함하는 유기전계발광표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 및 그를 이용한 유기전계발광표시장치에 의하면, 화면의 휘도 또는 크기에 따라 변하는 구동전류의 크기에 대응하여 제 2 전압의 전압을 조절함으로써 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 제 2 전압을 가변함에 있어서 급격하게 변화되는 것을 방지하여 노이즈를 감소시킨다.
도 1은 유기발광다이오드의 전류량 변화에 따른 포화 지점의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전원공급부의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전압조절부의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 5a는 제 2 전압의 전압레벨의 변화의 제 1 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 제 2 전압의 전압레벨의 변화의 제 2 실시예를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 유기전계발광표시장치는 화소부(100), 주사구동부(300), 데이터구동부(200), DC-DC 컨버터(400), 전압조절부(500) 및 제어부(600)을 포함한다.
화소부(100)에는 복수의 화소(101)가 배열되고 각 화소(101)는 전류의 흐름에 대응하여 빛을 발광하는 유기발광다이오드(미도시)를 포함한다. 그리고, 화소부(100)는 행방향으로 형성되며 주사신호를 전달하는 n 개의 주사선(S1,S2...Sn-1,Sn)과 열방향으로 형성되며 데이터신호를 전달하는 m 개의 데이터선(D1,D2...Dm-1,Dm)이 배열된다.
또한, 화소부(100)는 제 1 전압(ELVDD)과 제 2 전압(ELVSS)을 전달받아 구동한다. 따라서, 화소부(100)는 주사신호, 데이터신호, 제 1 전압(ELVDD) 및 제 2 전압(ELVSS) 등에 의해 유기발광다이오드에 전류가 흐르게 됨으로써 발광하여 영상을 표시한다.
데이터구동부(200)는 데이터신호(data signal)를 생성하는 수단으로, 적색, 청색, 녹색의 성분을 갖는 영상신호(R,G,B data)를 이용하여 데이터신호(data signal)를 생성한다. 그리고, 데이터구동부(200)는 화소부(100)의 데이터선을 통해 생성된 데이터 신호를 화소부(100)에 인가한다. 또한, 데이터구동부(200)은 한 프레임과 다음 프레임 사이에 데이터신호가 전달되지 않는 데이터블랭킹구간과 한 프레임의 구간에서 데이터신호가 전달되는 데이터표시구간을 설정한다. 데이터신호가 전달되지 않는 구간에서는 이전에 전달된 데이터에 의해 화상이 표현된다.
주사구동부(300)는 주사신호(Scan signal)를 생성하는 수단으로, 주사선을 통해 주사신호를 화소부(100)의 특정한 행에 전달한다. 주사신호가 전달된 화소(101)에는 데이터구동부(200)에서 출력된 데이터신호가 전달되어 데이터신호에 대응되는 전압이 화소(101)에 전달되게 된다.
DC-DC 컨버터(400)는 외부에서 입력전압를 전달받아 화소부(100)의 구동전압인 제 1 전압(ELVDD) 및 제 2 전압(ELVSS)를 생성한다. DC-DC 컨버터(400)는 전압조절부(500)으로부터 커맨드 신호(Command signal)을 전달받아 제 2 전압의 전압레벨을 조절한다. 그리고, 제 2 전압의 전압레벨은 블랭킹 구간에서 변화하게 된다. 따라서, 제 2 전압의 전압레벨의 변화가 조절되어 화면에 제 2 전압의 전압 변화에 따른 노이즈 발생이 억제된다. 하지만, 제 2 전압의 전압레벨이 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 변화될 때 제 1 레벨과 제 2 레벨의 차이가 크면 하나의 블랭킹 구간에서 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 변화하지 못하고 복수의 블랭킹 구간을 통해 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 변화하게 된다. 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 전압이 시간에 대응하여 변하는 비율을 슬루레이트(Slew Rate)라고 한다. 하지만, 제 2 전압의 전압레벨의 슬루레이트는 조절할 수 있 제 2 전압의 전압레벨이 급격히 변할 수 있게 되면 하나의 블랭킹 구간에서 제 2 전압의 전압레벨이 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 변할 수 있게 된다. 따라서, 노이즈의 발생이 더 적게 나타나게 된다.
전압조절부(500)는 전원공급부의 동작을 제어하여 구동전류의 크기에 따라 DC-DC 컨버터(400)에서 출력되는 구동전압의 크기를 조절할 수 있도록 한다. 이때, 화소부(100)의 발광면적, 휘도 등에 대응되는 부하의 크기에 따라 구동전압의 상승 하강 시간 즉 슬루레이트(Slew rate)가 변하게 된다. 여기서 화소부(100)의 발광면적은 화면비에 따라 화상이 표현되는 부분과 표현되지 않는 부분이 있으며, 화상이 표현되는 부분의 면적을 의미한다.
따라서, DC-DC 컨버터(400)에서 출력되는 구동전압부하의 크기에 따라 제 2 전압의 전압레벨이 제 1 레벨에서 제 2 레벨 또는 제 2 레벨에서 제 1 레벨로 도달되는 시간이 변하게 된다. 이렇게 슬루레이트가 변하게 되면 제 1 레벨에서 제 2 레벨의 차이가 크고 슬루레이트가 크면 제 2 전압의 전압레벨은 데이터 블랭킹 구간에서 충분히 변하지 못하게 된다. 즉, 제 2 전압은 데이터블랭킹 구간과 데이터 표시구간 내에서 변하게 된다. 이렇게 제 2 전압이 데이터 표시구간에서도 변하게 되면 노이즈로 나타나게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 전압조절부는 가변 캐패시터를 이용하여 슬루레이트를 조절하도록 한다. 즉, 제 1 레벨과 제 2 레벨의 차이가 큰 경우에는 슬루레이트의 크기를 크게 하여 제 1 레벨에서 제 2 레벨로의 도달시간을 짧게 하고 제 1 레벨에서 제 2 레벨의 차이가 적은 경우에는 슬루레이트의 크기를 작게 하여 즉 제 1 레벨에서 제 2 레벨로의 도달시간을 길게 한다.
제어부(600)는 화소부의 휘도, 발광면적을 파악하여 전압조절부(500)로 커맨드신호(C.S)를 전달한다. 전압조절부(500)는 커맨드신호(C.S))에 의해 전압변경여부와 변경될 전압의 레벨을 파악한다.
도 3은 도 2에 도시된 전원공급부의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 전원공급부(400)는 제 1 전압발생부(410)와 제 2 전압발생부(420) 및 PWM 제어부(430)를 포함한다.
제 1 전압발생부(410)는 입력전압(Vin)을 입력받아 제 1 전압(ELVDD)을 생성한다. 제 1 전압발생부(410)는 입력전압(Vin)을 부스팅하여 제 1 전압(ELVDD)를 출력하는데, 보다 구체적으로 설명하면, 입력전압(Vin)을 스위칭하여 코일(미도시)에 기전력을 축적함으로써 제 1 전압(ELVDD)의 전압레벨을 결정한다. 제 1 전압발생부(410)는 부스트회로를 이용한다.
제 2 전압발생부(420)는 입력전압(Vin)을 입력받아 제 2 전압(ELVSS)을 생성한다. 제 2 전압발생부(420)는 입력전압(Vin) 인버팅하여 제 2 전압(ELVSS)를 출력하는데,보다 구체적으로 설명하면, 입력전압(Vin)을 스위칭하여 코일(미도시)에 기전력을 축적한 후 인버팅하여 제 2 전압(ELVSS)를 출력한다. 또한, 제 2 전압발생부(420)는 벅부스트 회로(buck boost circuit)를 이용한다.
PWM 제어부(430)는 제 1 전압발생부(410)과 제 2 전압발생부(420)의 스위칭동작을 제어한다. PWM 제어부(430)의 스위칭동작은 입력되는 제어신호에 의해 결정된다. 그리고, 스위칭 동작에 의해 제 1 전압발생부(410)과 제 2 전압발생부(420)에 입력전압이 전달되는 시간을 조절함으로써 코일에 기전력이 축적됨으로써 제 1 전압발생부(410)에서는 제 1 전압(ELVDD)를 출력하고 제 2 전압발생부(420)에서는 제 2 전압(ELVSS)를 출력한다.
도 4는 도 2에 도시된 전압조절부의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 전압조절부는 기준전압선택부(510), 로직부(520), 비교부(530) 및 캐패시터(C)를 포함한다.
기준전압선택부(510)는 복수의 기준전압 중 하나의 기준전압을 선택하여 선택된 전압이 제 2 전압생성부에서 출력될 수 있도록 한다. 기준전압선택부(510)는 로직부(520)로부터 선택신호를 전달받는데, 선택신호에 의해 복수의 기준전압 중 하나의 기준전압을 선택하여 출력하도록 한다.
로직부(520)는 제어부(600)로부터 커맨드신호(C.S)가 입력되면 커맨드신호(C.S)를 파악하여 기준전압선택부(510)의 선택신호를 생성한다. 선택신호는 커맨드신호(C.S)를 통해 전달되는 화소부(100)의 휘도, 화소부(100)의 발광면적 등의 정보를 포함하며 상기 정보에 대응하여 선택신호를 출력한다. 로직부(520)는 선택신호를 한 프레임과 다음 프레임 사이에서 한번 출력할 수 있고 여러 번 출력할 수도 있다. 로직부에서 선택신호를 한 프레임과 다음 프레임 사이에서 한번 출력하게 되면 제 2 전압의 전압레벨이 도 5a에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 한번에 변동되게 되지만 선택신호를 한 프레임과 다음 프레임 사이에서 여러 번 출력하게 되면 도 5b에 도시되어 있는 것과 같이 제 2 전압의 전압레벨이 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 변할 때 단계적으로 변하게 된다.
비교부(530)는 기준전압선택부(510)에서 출력된 기준전압과 제 2 전압생성부(420)에서 출력되는 전압을 비교하여 제 2 전압의 전압레벨의 오차를 줄일 수 있도록 한다. 그리고, 비교부(530)에서 출력된 신호가 PWM 제어부(430)로 전달되어 PWM 제어부에서 비교부의 출력을 이용하여 PWM 제어부(430)의 출력신호의 펄스폭을 조절한다.
캐패시터(C)는 정전용량이 가변되어 제 2 전압의 전압레벨이 제 1 레벨에서 제 2 레벨로 변경되는 슬루레이트를 조절할 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
100: 화소부 101: 화소
200: 데이터구동부 300: 주사구동부
400: DC-DC 컨버터 410: 제 1 전압발생부
410: 제 2 전압발생부 410: PWM 제어부
500: 전압조절부 600: 제어부

Claims (12)

  1. 제 1 전압과 상기 제 1 전압보다 낮은 전압인 제 2 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터에 있어서,
    입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함으로써 상기 제 1 전압을 생성하는 제 1 전압발생부;
    입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함을써 상기 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압발생부;
    상기 제 1 전압발생부와 상기 제 2 전압발생부의 스위칭 타임을 조절하는 PWM 제어부; 및
    상기 제 2 전압의 전압레벨을 가변하고 가변시간을 조절하는 전압조절부를 포함하는 DC-DC 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압조절부는
    선택신호에 대응하여 복수의 기준전압 중 하나의 기준전압을 선택하여 출력하는 기준전압선택부;
    상기 선택신호를 생성하는 로직부;
    상기 선택된 기준전압과 상기 제 2 전압생성부에서 출력되는 제 2 전압을 피드백받아 출력신호를 결정하는 비교부; 및
    정전용량을 조절함으로써 이전 기준전압과 상기 선택된 기준전압 사이의 전압레벨의 상기 가변시간을 가변하는 캐패시터를 포함하는 DC-DC 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PWM 제어부는 상기 비교부의 출력신호에 대응하여 상기 스위칭 타이밍을 조절하는 DC-DC 컨버터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 정전용량이 크면 상기 가변시간이 짧아지고 상기 정전용량이 작으면 상기 가변시간은 길어지는 DC-DC 컨버터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    데이터신호는 데이터블랭킹 구간과 데이터표시구간으로 구분되며, 상기 제 2 전압의 전압변동은 상기 데이터 블랭킹 구간에서 발생하는 DC-DC 컨버터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    한 프레임과 다음 프레임 사이에 발생되는 선택신호의 수에 대응하여 상기 제 2 전압의 전압레벨이 변동되는 단계의 수가 결정되는 DC-DC 컨버터.
  7. 데이터신호, 주사신호, 제 1 전압 및 제 2 전압에 대응하여 화상을 표현하는 화소부;
    상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부;
    상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부;
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 생성하여 상기 화소부에 전달하는 DC-DC 컨버터;
    상기 제 2 전압의 전압레벨을 조절하는 전압조절부; 및
    상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어부를 포함하되,
    입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함으로써 상기 제 1 전압을 생성하는 제 1 전압발생부;
    입력전압을 스위칭하여 코일에 기전력을 충전함으로써 상기 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압발생부;
    상기 제 1 전압발생부와 상기 제 2 전압발생부의 스위칭 타임을 조절하는 PWM 제어부; 및
    상기 제 2 전압의 전압레벨을 가변하고 전압레벨의 가변시간을 조절하는 전압조절부를 포함하는 유기전계발광표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압조절부는
    선택신호에 대응하여 복수의 기준전압 중 하나의 기준전압을 선택하여 출력하는 기준전압선택부;
    상기 화소부의 부하에 대응하여 선택신호를 생성하는 로직부;
    상기 선택된 기준전압과 상기 제 2 전압생성부에서 출력되는 제 2 전압을 피드백받아 출력신호를 결정하는 비교부; 및
    정전용량을 조절함으로써 이전 기준전압과 상기 선택된 기준전압 사이의 전압레벨의 상기 가변시간을 가변하는 캐패시터를 포함하는 유기전계발광표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 PWM 제어부는 상기 비교부의 출력신호에 대응하여 상기 스위칭 타이밍을 조절하는 유기전계발광표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전용량이 크면 상기 가변시간이 짧아지고 상기 정전용량이 작으면 상기 가변시간은 길어지는 유기전계발광표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터신호는 데이터블랭킹 구간과 데이터표시구간으로 구분되며, 상기 제 2 전압의 전압변동은 상기 데이터 블랭킹 구간에서 발생하는 유기전계발광표시장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    한 프레임과 다음 프레임 사이에 발생되는 선택신호의 수에 대응하여 상기 제 2 전압의 전압레벨이 변동되는 단계의 수가 결정되는 유기전계발광표시장치.
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