KR101325979B1 - 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치에 관한 것으로서, 1차전원을 충전하는 인덕터와; 상기 인덕터로부터 출력되는 상기 1차전원을 입력단으로 공급받아 다수개의 서로 다른 전압레벨로 구성된 2차전원을 생성하여 다수의 출력단으로 출력하는 전원공급부와; 상기 입력단과 상기 다수의 출력단 중 하나의 출력단 사이에 구성되는 쇼트키 다이오드를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치로 제안되며, 비정상적인 고압 피크 전압의 발생을 억제하여 안정된 전원공급을 수행함과 더불어 소자의 수명 연장 및 화재와 같은 사고를 방지하는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치에 관한 것으로서, 특히 전원 생성시 발생되는 비정상적인 피크 전압에 의한 회로부의 파손 및 오동작 등의 문제점을 개선한 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치에 관한 것이다.
자체의 발광 특성이 없는 액티브 매트릭스 액정표시장치(AMLCD)의 단점을 해소하기 위해 제안된 디스플레이 장치가 액티브 매트릭스 유기전계 발광 디스플레이 장치(AMOLED)인데, 유기전계 발광 디스플레이 장치는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광성 디스플레이 장치로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 제조가 가능한 장점을 갖는다.
도 1은 종래기술에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광 디스플레이 장치의 화소구조를 나타내는 것으로, 2-트랜지스터 1-커패시터(2T-1C)의 화소 구조를 도시 하고 있다.
기판 상에 스캔라인(S)과 데이터라인(D) 및 스위칭 박막트랜지스터(SW), 커패시터(C), 구동 박막트랜지스터(DR) 및 유기전계 발광소자(OLED)를 구비하여 구성된다. 여기서 상기 각 박막트랜지스터(SW, DR)는 NMOS 채널타입의 박막트랜지스터(TFT)이다.
상기 스위칭 박막트랜지스터(SW)의 게이트는 스캔라인(S)에 연결되고, 소스는 데이터라인(D)에 연결되어 있다. 커패시터(C)의 일 측은 상기 스위칭 박막트랜지스터(SW)의 드레인에 연결되고 타 측은 기저전압(VSS)이 인가된다.
구동 박막트랜지스터(DR)의 드레인은 구동전압(VDD)이 인가되는 유기전계발광소자(OLED)의 캐소드와 연결되고, 게이트는 상기 스위칭 박막트랜지스터(SW)의 드레인에 연결되며, 소스는 접지(Ground) 전위 등의 기저전압(VSS)이 인가된다.
도 1에 나타낸 화소의 구동방법을 도 2의 신호타이밍도와 같이 설명하면 다음과 같다.
게이트구동IC(미도시함)로부터 스캔라인(S)으로 인가되는 포지티브 선택전압(Vgh)인 게이트구동신호에 의해서 스위칭 박막트랜지스터(SW)가 온(on)되면 데이터라인(D)으로 인가된 데이터전압(Vdata)에 의해서 커패시터(C)에 전하가 축적된다. 이때 상기 데이터전압(Vdata)은 상기 구동 박막트랜지스터(DR)의 채널타입이 NMOS-타입이므로 양극성 전압이다. 이후 상기 커패시터(C)에 충전된 전압과 상기 구동전압(VDD)과의 전위차에 따라 상기 구동 박막트랜지스터(DR)의 채널에 흐르는 전류의 양이 결정되며, 결정된 전류의 양에 의해서 발광량이 결정되어 상기 유기전 계 발광소자(OLED)가 발광된다.
그런데, 상기와 같이 구동되는 유기전계 발광 디스플레이 장치는 상기 구동 박막트랜지스터(DR)로 인가되는 아날로그 전압이 상기 유기전계 발광소자(OLED)의 발광을 위한 전류 흐름의 변동에 직접적으로 영향을 미치는데 이는 상기 구동 박막트랜지스터(DR)에서 발생되는 다양한 특성 변화에 기인한다.
이에 최근에는 상기한 문제점을 개선하기 위해 상기 구동 박막트랜지스터(DR)로 공급되는 구동전압(VDD)의 조절을 통해 유기전계 발광소자(OLED)의 발광을 위한 전류량을 제어하는 디지털 구동 방법이 제시되었으며, 이러한 디지털 구동을 위해서는 RGB 컬러별 화소를 위한 별도의 전원을 공급하기 위한 장치가 요구된다.
도 3은 종래 기술에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치에 적용된 전원공급장치(100)의 회로구성도로서, 인덕터(110)와 전원공급부(120)로 구성된다.
상기 인덕터(110)는 배터리 등 외부로부터 공급된 1차전원(Vbatt)을 입력받아 충전한다.
이어 상기 전원공급부(120)는 로직제어부(122)에 의해 스위칭 제어되는 메인스위치(mSW)의 동작에 따라 다수의 출력단으로 제1전원 내지 제4전원(V1 내지 V4)에 해당하는 2차전원을 출력한다. 이때 상기 로직제어부(122)는 외부제어신호(CS)에 의해 상기 메인스위치(mSW)의 스위칭을 제어한다.
아울러 도시된 제1스위치 내지 제4스위치(SW1 내지 SW4)는 각각 상기 1차전원(Vbatt)을 변압하여 상기 제1전원 내지 제4전원(V1 내지 V4)으로 출력하기 위한 부스트 컨버터(boost converter) 회로를 간략히 도시한 것이다.
이에 부스트 컨버터에 해당하는 상기 제1스위치 내지 제4스위치(SW1 내지 SW4)는 각각 제1제어신호 내지 제4제어신호(CS1 내지 CS4)에 의해 각각 그 출력 전압레벨이 조절될 수 있으며, 상기와 같이 출력된 제1전원 내지 제4전원(V1 내지 V4)은 각각 상기 스위칭 박막트랜지스터(도 1의 SW)의 온/오프 제어를 위한 게이트구동신호 및 RGB컬러별 화소의 구동전압(VDD)으로 제공된다. 이때 일반적으로 상기각 출력전원간 전원레벨은 제1전원(V1)의 전압레벨이 가장 높은 전압이다.
그런데, 상기한 구성과 동작을 통해 다수의 전원을 생성하는 상기 전원공급장치(100)는 상기 메인스위치(mSW)의 스위칭 동작시 그 연결 전원공급노드(ND)에 순간적으로 고압의 피크 전압이 발생되는 문제점이 발생되었다.
도 4의 신호파형도를 참조하면, 상기 메인스위치(mSW)의 스위칭이 발생되는 각 스위칭시점(S1, 내지 S3)에서 상기 인덕터(110)의 충전전압은 상기 전원공급부(120)로 제공되어 그 전압레벨이 감소되는 형태를 보이는데 이때 상기 각 스위칭시점(S1, 내지 S3)에서 상기 전원공급부(120)의 입력단인 전원공급노드(ND)에 약 27V 이상의 고압전압이 발생되는 것을 볼 수 있다.
이러한 고압 피크 전압의 발생 원인은 다양한데 상기 메인스위치(mSW)의 스위칭 순간에 표시패널과의 전기회로적 연결이 수행되면서 상기 표시패널이 부하(load)로 작용하는 것이 그 일 원인이다.
이에 상기 고압 피크 전압이 상기 메인스위치(mSW)의 내압전압(약 18V일경우)을 상회하는 전압일 경우 상기 메인스위치(mSW)의 파손 및 상기 파손에 따른 과 전류 소통으로 인한 화재의 위험까지 내재하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 비정상적인 고압 피크 전압의 발생을 억제하여 안정된 전원공급을 수행함과 더불어 소자의 수명 연장 및 화재와 같은 사고를 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 1차전원을 충전하는 인덕터와; 상기 인덕터로부터 출력되는 상기 1차전원을 입력단으로 공급받아 다수개의 서로 다른 전압레벨로 구성된 2차전원을 생성하여 다수의 출력단으로 출력하는 전원공급부와; 상기 입력단과 상기 다수의 출력단 중 하나의 출력단 사이에 구성되는 쇼트키 다이오드를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치를 제공한다.
상기 전원공급장치에서, 상기 전원공급부는 상기 1차전원을 입력받아 상기 2차전원으로 변환하여 출력하는 부스트 컨버터와; 외부제어신호에 따라 상기 1차전원을 상기 부스트 컨버터로 제공하는 메인스위치와; 상기 부스트 컨버터에서 생성된 상기 2차전원의 출력단을 결정하기 위한 다수의 스위치를 더욱 포함한다.
상기 전원공급장치에서, 상기 쇼트키 다이오드는 애노드가 상기 입력단에 연 결되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원공급장치에서, 상기 2차전원은 제1전원 내지 제4전원으로 구성되며, 상기 제1전원의 전압레벨이 가장 높은 것을 특징으로 한다.
상기 전원공급장치에서, 상기 쇼트키 다이오드는 캐소드가 상기 제1전원이 출력되는 출력단과 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기한 특징을 가지는 본 발명에 따르면, 전원공급장치 내부에 실장되는 메인스위치(mSW)의 파손 위험으로부터 자유로워져 안정된 전원공급을 수행함과 더불어 소자의 수명 연장 및 상기 메인스위치(mSW)의 파손에 따른 단락(short)으로 과전류가 흐를 경우 발생될 수 있는 화재의 위험까지 개선되는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치(200)를 도시한 회로구성도로서, 인덕터(210)와 전원공급부(220)와 쇼트키 다이오드(230)로 구성된다.
상기 인덕터(210)는 배터리 등 외부로부터 공급된 1차전원(Vbatt)을 충전하여 상기 전원공급부(220)로 제공한다.
상기 전원공급부(220)는 로직제어부(222)에 의해 스위칭 제어되는 메인스위 치(mSW)의 동작에 따라 다수의 출력단으로 제1전원 내지 제4전원(V1 내지 V4)에 해당하는 2차전원을 출력한다. 이때 상기 로직제어부(222)는 외부제어신호(CS)에 의해 상기 메인스위치(mSW)의 스위칭을 제어한다.
또한 상기 전원공급부(220)는 상기 1차전원(Vbatt)을 상이한 전압레벨의 2차전압으로 변환하기 위한 부스트 컨버터(boost converter) 회로를 내장하고 있으며, 이에 도시된 제1스위치 내지 제4스위치(SW1 내지 SW4)는 각각 상기 1차전원(Vbatt)을 변압하여 상기 제1전원 내지 제4전원(V1 내지 V4)으로 출력하기 위한 부스트 컨버터를 포함한 구성을 간략히 도시한 것이다.
이에 부스트 컨버터에 해당하는 상기 제1스위치 내지 제4스위치(SW1 내지 SW4)는 각각 제1제어신호 내지 제4제어신호(CS1 내지 CS4)에 의해 각각 그 출력 전압레벨이 조절될 수 있으며, 상기와 같이 출력된 제1전원 내지 제4전원(V1 내지 V4)은 각각 표시패널의 화소에 구성된 스위칭 박막트랜지스터(도 1의 SW)의 온/오프 제어를 위한 게이트구동신호 및 RGB컬러별 화소의 구동전압(VDD)으로 제공된다. 이때 상기 각 출력전원간 전원레벨은 제1전원(V1)의 전압레벨이 가장 높은 전압이며, 요구되는 전압레벨이 높은 상기 게이트구동신호의 생성에 사용되는 것이 바람직하다.
아울러 본 발명에 따른 전원공급장치(200)는 상기 쇼트키 다이오드(230)를 포함하여 구성되는데, 상기 쇼트키 다이오드(230)는 상기 전원공급부(220)의 입력단인 전원공급노드(ND)에 애노드가 연결되고 또한 캐소드는 상기 2차전원(V1 내지 V4)의 출력단 중 상기 제1전원(V1)의 출력단에 연결된다.
이와 같이 상기 쇼트키 다이오드(230)를 상기 전원공급장치(200)의 입력단과 출력단 사이에 구성할 경우 상기 쇼트키 다이오드(230)의 특성에 의해 상기 1차전원(Vbatt)이 "제1전원(V1)+0.2V"로 제한되기 때문에 상기 전원공급노드(ND)에 형성되는 피크 전압이 크게 제한되는 효과를 볼 수 있다.
이를 도 6의 신호파형도를 참조하면, 상기 메인스위치(mSW)의 스위칭이 발생되는 각 스위칭시점(S1, 내지 S3)에서 상기 인덕터(210)의 충전전압은 상기 전원공급부(220)로 제공되어 그 전압레벨이 감소되는 형태를 보이는데 이때 상기 각 스위칭시점(S1, 내지 S3)에서 상기 전원공급부(220)의 입력단인 전원공급노드(ND)는 상기 쇼트키 다이오드(230)에 의해 약 15V 정도로 피크 전압이 제한되는 것을 볼 수 있다.
이에 상기 메인스위치(mSW)의 최대 내압전압보다 비교적 낮은 전위로 피크 전압이 제한할 수 있어 상기 메인스위치(mSW)의 파손 위험으로부터 자유로워지며, 특히 상기 메인스위치(mSW)의 파손에 따른 단락(short)으로 과전류가 흐를 경우 발생될 수 있는 화재의 위험까지 개선되는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광 디스플레이 장치의 화소구조를 도시한 화소구조도
도 2는 도 1의 화소 구동을 위한 신호타이밍도
도 3은 종래 기술에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치에 적용된 전원공급장치(100)의 회로구성도
도 4는 도 3의 전원공급장치(100)의 동작시 발생되는 문제점을 설명하기 위한 신호파형도
도 5는 본 발명에 따른 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치(200)를 도시한 회로구성도
도 6은 본 발명에 따른 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치(200)의 개선된 효과를 설명하기 위한 신호파형도
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
200 : 전원공급장치 210 : 인덕터
220 : 전원공급부 230 : 쇼트키 다이오드
Claims (5)
1차전원을 충전하는 인덕터와;
상기 인덕터로부터 출력되는 상기 1차전원을 입력단으로 공급받아 다수개의 서로 다른 전압레벨로 구성된 2차전원을 생성하여 다수의 출력단으로 출력하는 전원공급부와;
상기 입력단과 상기 다수의 출력단 중 하나의 출력단 사이에 구성되는 쇼트키 다이오드
를 포함하며,
상기 전원공급부는, 상기 1차전원을 입력받아 상기 2차전원으로 변환하여 출력하는 부스트 컨버터와;
외부제어신호에 따라 상기 1차전원을 상기 부스트 컨버터로 제공하는 메인스위치와;
상기 부스트 컨버터에서 생성된 상기 2차전원의 출력단을 결정하기 위한 다수의 스위치와;
를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치
삭제
청구항 제 1 항에 있어서,
상기 쇼트키 다이오드는 애노드가 상기 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치
청구항 제 1 항에 있어서,
상기 2차전원은 제1전원 내지 제4전원으로 구성되며, 상기 제1전원의 전압레벨이 가장 높은 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치
청구항 제 4 항에 있어서,
상기 쇼트키 다이오드는 캐소드가 상기 제1전원이 출력되는 출력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이장치용 전원공급장치
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