KR102149546B1 - 광 발전 가능한 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 개시에 따르는 광 발전 가능한 발광소자 회로에 의하면, 제어 신호에 기초하여 발광소자를 전원부 및 충전부 중 어느 하나에 선택적으로 연결하여, 발광소자가 디스플레이 모드에 있는 경우, 발광소자가 전원부에 연결되어 광을 출력할 수 있고, 발광소자가 충전 모드에 있는 경우, 발광소자가 충전부에 연결되어 발광소자로부터 출력되는 전력을 충전부에 제공할 수 있다.

Description

광 발전 가능한 디스플레이{LIGHT HARVESTING DISPLAY}
본 발명은 광 발전 가능한 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 디스플레이의 각 LED 소자를 역으로 솔라셀로 이용하여 전력을 생산하는 것에 관한 것이다.
휴대형 기기의 사용에 있어 가장 큰 기술적 문제 중 하나는 배터리 수명이다. 예컨대, 스마트폰을 계속 사용하면 배터리가 하루를 넘기지 못해 중간에 배터리를 교체하거나 충전해주어야 하는 불편함이 있다.
특히, 스마트 시계와 같은 웨어러블 디바이스의 경우 신체에 착용하고 있어야 하는 제약이 있어 사용 도중에 배터리를 교체하거나 충전하는 것이 더욱 불편하게 된다. 이러한 충전의 불편함은 웨어러블 디바이스의 시장 확대에 가장 큰 걸림돌이 되고 있다.
종래의 전자 시계에서와 같은 단순 기능을 포함한 경우에는 배터리를 한 번 넣어 장시간 작동하도록 하는 것이 가능하였으나, 현재의 배터리 제조 기술로는 스마트폰이나 스마트 시계와 같은 다기능 휴대형 기기를 소형화된 배터리 크기로 장시간 구현하는데 어려움이 있다.
종래의 기계식 시계에서와 같이, 시계의 무브먼트를 이용하여 자동으로 태엽이 감기도록 하는 방식을 스마트 시계에 적용하는 방식을 시도할 수 있겠지만, 이러한 기계식 방법은 전력 생산 효율성 및 휴대성이 현격히 떨어진다.
또한, 일반 기계식 시계처럼 용두를 돌려 발전시켜 충전하는 방안, 예컨대, 발전기로서 진동 알림에 사용되는 모터를 거꾸로 발전기로 쓰는 방안을 고려해 볼 수 있겠으나, 이 역시 원하는 전력 생산 효율성을 내기에 턱없이 부족하며, 이러한 기계식 부품들은 고장이 잦아 휴대용 기기의 수명을 단축시킬 것이다. 따라서, 휴대형 기기의 충전은 기계식이 아니라 전자식으로 해결하는 것이 제품 고장 요인을 줄이고 수명을 늘리는 데에 이로울 것이다.
전자식 충전의 일예는 태양전지이다. 이를 이용한 전자기기는 수십년 전부터 상용화되었다. 태양전지가 붙어 있는 계산기와 전자시계가 가장 흔한 예로서, 계산기의 경우 태양전지만으로도 전력이 충분하여 배터리를 아예 넣지 않게 설계된 제품들도 있다.
기존의 전자 시계나 계산기는 전력소모량이 작아 좁은 면적의 태양전지만으로도 전력공급이 충분히 이루어질 수 있으나, 현재의 스마트폰과 스마트 시계와 같은 휴대형 기기는 전력소모가 높아 이러한 휴대형 기기의 충전을 위해서는 상당히 넓은 면적의 태양전지가 필요하여 휴대형 기기의 충전을 위한 바람직한 해결책이 될 수 없다. 상술한 배경기술은 공개특허공보 제10-1999-0060293호 등에 개시되어 있다.
이에, 본원에서는 광 발전이 가능한 디스플레이를 제공하여 상술한 문제점들을 해결하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 광 발전 가능한 발광소자 회로는, 전원부; 충전부; 발광소자(LED); 및 발광소자를 전원부 및 충전부 중 어느 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 제어부를 포함하고, 제어부는, 발광소자가 디스플레이 모드에 있는 경우, 발광소자가 전원부에 연결되어 광을 출력하도록 하고, 발광소자가 충전 모드에 있는 경우, 발광소자가 충전부에 연결되어 발광소자로부터 출력되는 전력을 충전부에 제공하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 발전 가능한 발광소자 회로의 발광소자는 AMOLED 발광소자일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 발전 가능한 발광소자 회로의 제어부는 제어 신호에 기초하여 동작하며, 제어 신호는 디스플레이 모드를 지시하는 제1 신호와 충전 모드를 지시하는 제2 신호를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광소자 디스플레이는, 전원부; 충전부; 복수의 발광소자(LED)들의 어레이; 및 복수의 발광소자들을 전원부 및 충전부 중 어느 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 제어부를 포함하고, 제어부는, 복수의 발광소자(LED)들 중 하나 이상의 제1 발광소자가 디스플레이 모드에 있는 경우, 하나 이상의 제1 발광소자를 전원부에 연결하여 광을 출력하도록 하고, 복수의 발광소자(LED)들 중 하나 이상의 제2 발광소자가 충전 모드에 있는 경우, 하나 이상의 제2 발광소자를 충전부에 연결하여 하나 이상의 제2 발광소자로부터 출력되는 전력을 충전부에 제공하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광소자 디스플레이의 복수의 발광소자들 각각은 AMOLED일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광소자 디스플레이는 하나 이상의 제1 발광소자 중 적어도 하나가 디스플레이 모드에 있는 동시에, 하나 이상의 제2 발광소자 중 적어도 하나가 충전 모드에 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력은 i) 발광소자 디스플레이 외부로부터의 광, 또는 ii) 하나 이상의 제1 발광소자 중 적어도 하나로부터 출력되는 광의 일부, 중 하나 이상에 기초하여 하나 이상의 제2 발광소자 중 적어도 하나로부터 출력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광소자 디스플레이의 복수의 발광소자들의 발광면 상에 투명 전극 또는 투명 기판 중 적어도 하나가 적층될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 발광소자들 중 제1 발광소자가 디스플레이 모드에 있도록 하는 제1 제어 신호의 제1 펄스와, 복수의 발광소자들 중 제2 발광소자가 디스플레이 모드에 있도록 하는 제2 제어 신호의 제2 펄스간의 시간 도메인에서의 중첩이 최소화되도록, 제1 펄스 또는 상기 제2 펄스 중 적어도 하나의 펄스가 각 제어 신호의 일 주기 내에서 시간 천이되고, 제1 발광소자로부터의 광의 일부는 투명 전극 또는 투명 기판 중 적어도 하나에 의해 전반사되어 제2 발광소자로 입사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충전 모드에 있는 발광소자들 중 동일한 색상의 발광소자들로부터 출력되는 전력들은 서로 결합되어 충전부에 제공되고, 충전 모드에 있는 발광소자들 중 상이한 색상의 발광소자들로부터 출력되는 전력들은 서로 전기적으로 분리된 상태로 충전부에 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 두 개 이상의 제2 발광소자들이 충전 모드에 있고, 제어부는 또한, 두 개 이상의 제2 발광소자들 중 적어도 두 개의 제2 발광소자들을 직렬로 연결하여 충전부에 증가된 전력을 제공하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 또한, 전원부가 오프될 때 복수의 발광소자(LED)들의 어레이를 충전부에 연결하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광소자 디스플레이를 구동하는 방법은, 발광소자(LED) 디스플레이에 포함된 복수의 발광소자들 각각이 디스플레이 모드 또는 충전 모드 중 어느 하나의 모드에 있어야 함을 지시하는 제어 신호를 수신하는 단계; 복수의 발광소자(LED)들 중 하나 이상의 제1 발광소자가 디스플레이 모드에 있는 경우, 하나 이상의 제1 발광소자를 전원부에 연결하여 하나 이상의 제1 발광소자로부터 광을 출력하는 단계; 복수의 발광소자(LED)들 중 하나 이상의 제2 발광소자가 충전 모드에 있는 경우, 하나 이상의 제2 발광소자를 충전부에 연결하여 하나 이상의 제2 발광소자로부터 출력되는 전력을 충전부에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광소자 디스플레이의 복수의 발광소자들 각각은 AMOLED 발광소자일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하나 이상의 제1 발광소자 중 적어도 하나가 디스플레이 모드에 있는 동시에, 하나 이상의 제2 발광소자 중 적어도 하나가 충전 모드에 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력은 i) 발광소자 디스플레이 외부로부터의 광, 또는 ii) 하나 이상의 제1 발광소자 중 적어도 하나로부터 출력되는 광의 일부, 중 하나 이상에 기초하여 하나 이상의 제2 발광소자 중 적어도 하나로부터 출력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 발광소자들의 발광면 상에 투명 전극 또는 투명 기판 중 적어도 하나가 적층될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 발광소자들 중 제1 발광소자가 디스플레이 모드에 있도록 하는 제1 제어 신호의 제1 펄스와, 복수의 발광소자들 중 제2 발광소자가 디스플레이 모드에 있도록 하는 제2 제어 신호의 제2 펄스간의 시간 도메인에서의 중첩이 최소화되도록, 제1 펄스 또는 제2 펄스 중 적어도 하나의 펄스가 각 제어 신호의 일 주기 내에서 시간 천이되고, 제1 발광소자로부터의 광의 일부는 투명 전극 또는 투명 기판 중 적어도 하나에 의해 전반사되어 제2 발광소자로 입사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충전 모드에 있는 발광소자들 중 동일한 색상의 발광소자들로부터 출력되는 전력들은 서로 결합되어 충전부에 제공되고, 충전 모드에 있는 발광소자들 중 상이한 색상의 발광소자들로부터 출력되는 전력들은 서로 전기적으로 분리된 상태로 상기 충전부에 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 두 개 이상의 제2 발광소자들이 충전 모드에 있고, 두 개 이상의 제2 발광소자들 중 적어도 두 개의 제2 발광소자들을 직렬로 연결하여 충전부에 증가된 전력을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따르는 LED 디스플레이의 충전 모드를 이용하면, 스마트 시계, 스마트폰, 태블릿, 노트북을 포함한 휴대형 기기의 가용 시간을 획기적으로 증가시킬 수 있으며, PC 모니터, TV의 디스플레이에서도 뛰어난 에너지 절감 효과를 얼을 수 있다.
도 1은 종래 기술의 LED 회로를 도시한다.
도 2a는 일 실시예에 따라 디스플레이 모드에 있는 LED 회로 블록도를 도시한다.
도 2b는 일 실시예에 따라 충전 모드에 있는 LED 회로 블록도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따라 충전 모드에 있는 LED 회로 블록도를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따르는 LED 디스플레이 블록도를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따르는 LED 회로를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따르는 LED 디스플레이의 적층 구조를 도시한다.
도 7a은 일 실시예에 따라 디스플레이 모드에 있는 LED 회로 블록도를 도시한다.
도 7b은 일 실시예에 따라 충전 모드에 있는 LED 회로들이 직렬로 연결되어 있는 블록도를 도시한다.
도 1을 참조하여 종래 기술의 LED 회로의 일반적인 구동 원리를 설명한다.
도 1에는 두 개의 트랜지스터(104, 106)와 한 개의 커패시터(108)가 하나의 LED(102)를 구동시키는 회로가 개시되어 있다. 도 1에서 트랜지스터(104)의 게이트 라인(112)에 인가된 신호가 트랜지스터(104)의 온/오프를 결정하고, 이 때 커패시터(108)에 어떠한 전압을 걸어줄 것인가는 트랜지스터(104)의 소스 라인(110)에 인가된 신호에 의해 결정된다. 커패시터(108)에 걸린 전압에 의해 트랜지스터(106)의 온/오프가 결정되고, 이에 따라 LED의 온/오프가 결정된다.
각 LED의 밝기를 256단계(8 비트)로 구분하고 60 프레임/초(frame per second)로 화면을 구동하길 원할 경우, 그에 해당하는 전류를 흐르게 하는 전압을 트랜지스터(104)의 소스 라인(110)을 통해 커패시터(108)에 충전시키고, 트랜지스터(104)의 게이트 라인(112)을 60 Hz로 액세스하면 된다.
또는, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 의할 경우, 최대 전류치를 낼 수 있는 전압을 트랜지스터(104)의 소스 라인(110)을 통해 커패시터(108)에 충전시키되, 트랜지스터(104)의 게이트 라인(112)을 256x60 = 15.36kHz로 액세스하면 된다.
도 2a를 참조하면, 본 개시의 일실시예에 따라 디스플레이 모드("Display Mode")에 있는 LED 회로 블록도가 개시된다. LED(202)를 디스플레이 모드에 놓기 위해, 제어부(204)는 제어 신호(예컨대, 제1 신호)에 기초하여 LED(202)를 전원부(206)에 연결하여 LED(202)가 광을 방출하도록 구성된다. 디스플레이 모드에서는 제어 신호에 의하여, 1) LED(202)에 흐르는 전류를 조절하거나, 2) LED(202)에 일정한 전류가 흐르게 하고 켜지는 시간을 펄스폭 변조(PWM)로 조절하여 LED(202)의 밝기를 조절할 수 있다.
다음으로, 도 2b를 참조하면, 본 개시의 일실시예에 따라 충전 모드("Solar Mode")에 있는 LED 회로 블록도가 개시된다. LED(202)를 충전 모드에 놓기 위해, 제어부(204)는 제어 신호(예컨대, 제2 신호)에 기초하여 LED(202)를 충전부(208)에 연결하여 LED(202)에 입력된 광에 의해 출력되는 전력을 충전부(208)에 제공하도록 구성된다. 충전 모드에서는 LED(202)로부터 출력되는 전력이 곧바로 전원부(206)에 제공되도록 구성될 수도 있고, 충전회로를 거쳐 별개의 배터리를 충전하도록 구성될 수도 있다. 충전 모드에서는 LED(202)로부터 출력된 전력을 충전부(208)에 손실 없이 보내기 위하여 제어 신호에 기초하여 제어부(204)가 항상 온 상태가 되도록 설정될 수 있다. 충전 모드에서 제어 신호는 디스플레이 모드에서의 화면을 백색으로 만드는 신호로 설정될 수 있다.
위에서는 발광소자로서 LED를 기술하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, OLED, AMOLED 또는 이에 상응하는 임의의 발광소자로 구성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따라 충전 모드에 있는 LED 회로 블록도를 도시한다. 구체적으로, 도 3a 내지 도 3c에서는 LED 디스플레이가 세 가지 색상의 LED들로 구성되어 있는 경우에, LED에서 만들어진 전력을 LED 색상별로 충전회로에 연결하기 위한 구성을 도시한다.
파장이 짧은 광(예를 들어, 청색광)을 내는 LED는 밴드갭이 큰 물질을 사용하고, 파장이 긴 광(예를 들어, 적색광)을 내는 LED는 밴드갭이 작은 물질을 사용한다. 밴드갭이 큰 LED를 구동시키기 위해서는 높은 전압이 요구되고, 밴드갭이 낮은 LED는 낮은 전압으로도 구동 가능하다. 각 색의 LED에서 밴드갭의 크기는 청색 LED > 녹색 LED > 적색 LED의 순이고, 이들을 구동할 때 필요한 순방향 전압의 크기도 같은 순서이다.
마찬가지로, 두 가지 이상의 색을 가진 LED가 태양광을 받아 전력을 생산할 때도 청색 LED > 녹색 LED > 적색 LED의 순서로 높은 전압이 만들어진다. 따라서, 광으로부터 각 색상의 LED가 전력을 생산할 때 LED들의 전력 출력부가 LED 색상에 무관하게 결합되어 있는 경우, 청색 LED에서 만들어진 전력이 녹색이나 적색 LED를 온시키는데 사용되고, 녹색에서 만들어진 전력이 적색 LED를 온시키는데 사용될 수 있어, 충전부에 에너지를 전달하는 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 충전부로의 에너지 전달 효율성을 높이기 위해 각 색상의 LED별로 전력 출력부를 결합하고 상이한 색상의 LED들간에는 전기적으로 분리된 상태로, LED들로부터 생산된 전력을 별개의 충전부에 각각 연결할 수 있다. 예컨대, 청색 LED들(302-1 내지 302-L)로부터 생산된 전력은 제어부(304-1 내지 304-L)를 거쳐 충전부(308)에 제공되고, 녹색 LED들(312-1 내지 312-M)로부터 생산된 전력은 제어부(314-1 내지 314-M)를 거쳐 충전부(318)에 제공되고, 적색 LED들(322-1 내지 322-N)로부터 생산된 전력은 제어부(324-1 내지 324-N)를 거쳐 충전부(328)에 제공될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따라 세 가지 색상의 LED들을 디스플레이 모드 또는 충전 모드 중 어느 하나에 두도록 구성된 LED 디스플레이 블록도를 도시한다.
LED 디스플레이(402)는 복수의 LED들을 포함하는 LED 어레이(404)와, 제어부(406)를 포함하고, 제어부(406)는 제어 신호에 기초하여, LED 어레이(404) 내의 LED들이 디스플레이 모드에 있도록 이 LED들을 전원부(408)에 연결하거나, 이 LED들이 충전 모드에 있도록 이 LED들을 충전부(410)에 연결하도록 구성될 수 있다. 충전 모드의 경우, 도 3a 내지 제3b에서 설명한 바와 같이, 각 색상의 LED별로 전력 출력부를 결합하고 상이한 색상의 LED들간에는 전기적으로 분리된 상태로, LED들로부터 생산된 전력을 별개의 충전부 또는 동일한 충전부 내의 별개의 단자들(Vout_B, Vout_G, Vout_R)에 각각 연결될 수 있다.
위에서는, 도 3a 내지 도 4를 참조하여, 세 가지 색상의 LED들에 대해 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 두 가지 색상의 LED들 또는 네 가지 이상의 색상의 LED들에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.
도 5는 본 개시에 따르는 일 실시예의 LED 회로를 도시한다. 도 5는 LED 회로(500)는 LED(502), 제어부(520), 전원부(512) 및 충전부(514)를 포함하며, 제어부(520)는 세 개의 트랜지스터(504, 506, 508)와 한 개의 커패시터(510)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(504)의 게이트 라인(518)에 인가된 신호가 트랜지스터(504)의 온/오프를 결정하고, 이 때 커패시터(510)에 어떠한 전압을 걸어줄 것인가는 트랜지스터(504)의 소스 라인(516)에 인가된 신호에 의해 결정될 수 있다. 커패시터(510)에 걸린 전압에 의해 트랜지스터(506)의 온/오프가 결정되고, 이에 따라 LED(502)의 온/오프가 결정될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 모드에서는, 커패시터(510) 양단에 제1 전압이 걸려 트랜지스터(506)가 온이 되는 상태에서 LED(502)가 발광하게 되며, 트랜지스터(508)는 오프 상태에 있게 된다. 충전 모드에서는, 커패시터(510) 양단에 제1 전압과는 상이한 제2 전압이 걸려 트랜지스터(506)가 오프가 되는 상태에서 트랜지스터(508)가 온 상태에 있게 되며, 이 때, LED(502)에 광이 입사되면 LED(502)에 전자-정공 쌍(electron-hole pair)이 생성되어, 이 전자-정공 쌍이 트랜지스터(508)를 통해 충전부(514)에 제공될 수 있다.
도 5에는, 트랜지스터(508)의 게이트가 커패시터(510)의 일단 및 트랜지스터(506)의 게이트에 연결되어 트랜지스터(506)와 배타적으로 온/오프되는 것을 도시하고 있으나, 또 다른 실시예로서, 트랜지스터(508)의 온/오프를 제어하기 위한 별개의 제어 라인(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다. 예컨대, 이러한 별개의 제어 라인을 구성하면, LED 디스플레이 장치가 오프 상태일 때에도, 트랜지스터(506) 및 커패시터(510) 등의 소자들의 구동없이 LED들로부터 생산된 전력을 충전부에 제공하는 충전 모드를 구현할 수 있다.
도 5에서 편의상 트랜지스터(504, 506)는 PMOS이고, 트랜지스터(508)는 NMOS인 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, LED(502)가 디스플레이 모드 또는 충전 모드 중 어느 하나의 모드에 있도록 하는 임의의 구성 내지 소자를 이용하여도 무방하다.
또한, 도 5의 LED 회로를 포함하는 LED 디스플레이 장치가 오프 상태일 때, 즉 디스플레이 기능을 수행하지 않을 때에, 해당 LED 디스플레이 장치가 광전지로 활용되도록 구성될 수도 있고, 이러한 LED 디스플레이 장치가 온 상태인 동안, 즉, 디스플레이 기능을 수행하고 있는 동안에도 해당 LED 디스플레이 장치가 광전지로 활용되도록 구성될 수도 있다. 예컨대, LED를 펄스폭 변조(PWM; pulse width modulation) 방식으로 밝기를 조절하는 경우 화면 전체를 최대 밝기의 백색으로 디스플레이 하지 않는 한, 각 픽셀을 이루는 R, B, G 각 색상의 LED가 디스플레이 중의 일부 시간에만 온 상태에 있을 수 있다. 따라서, 영상을 디스플레이하는 중에도 각 LED가 오프 상태에 있는 시간이 있으며, 이 오프 상태에 있는 LED를 충전 모드에 추가적으로 활용하는 것이 가능할 수 있다. 이는, 도 5에서, LED(502)가 디스플레이 모드에 있도록 온 상태에 있어야 하는 시간과, 오프 상태에 있는 시간에 따라, 트랜지스터(506) 및 트랜지스터(508)가 서로 배타적으로 온/오프 상태에 있도록 제어함으로써 구현될 수 있다. 이 경우에도, 앞서 도 3a 내지 4에서 설명한 바와 같이, R, G, B 색상 중 동일한 색상의 LED 끼리 출력을 결합하고 상이한 색상의 LED들은 서로 전기적으로 분리된 상태로 LED들로부터 생산된 전력이 충전부(514)에 제공될 수도 있다.
본 실시예는, 예컨대, 스마트 시계와 같은 휴대형 기기에서 LED 디스플레이가 온 상태에 있는 동안에도 LED 디스플레이 내의 오프 상태에 있는 LED를 충전 모드에 활용할 수 있도록 하므로, 배터리 사용시간을 현격히 증가시킬 수 있게 된다. 특히, 본 실시예의 LED 디스플레이는 디스플레이 화면과 광전지가 동일 소자에 의해 구현되기 때문에, 광전지를 위한 별도의 면적을 필요로 하지 않아 휴대형 기기의 크기나 디자인에 제약을 가하지 않는다. 또한, LED를 발광 및 광전지 양자를 위해 활용하기 때문에 광전지를 위한 추가의 비용이 소모되지 않는다.
비록, 도 5에서는 LED를 전압 구동하는 것에 기초하여 설명하고 있지만, LED를 전류 구동하는 경우에도 도 5에서와 유사한 방식으로 구현할 수도 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따르는 LED 디스플레이의 적층 구조를 도시한다. 예컨대, 일 실시예에서, LED 디스플레이(600)는 캐소드(602), 전자주입전극(604), 유기 발광층(606), 투명 전극인 ITO(608) 및 투명 기판(610)을 포함할 수 있다. 유기 발광층(606), 투명 전극 ITO(608), 및 투명 기판(610)은 굴절률의 차이로 인해(예컨대, 투명 기판(610)의 굴절율은 투명 전극 ITO(608)의 굴절율보다 작고, 트명 전극 ITO(608)의 굴절율은 유기 발광층(606)의 굴절율보다 클 수 있다), 도 6에 도시된 바와 같이, 유기 발광층(606)으로부터 출력된 광의 일부가 투명 전극 ITO(608) 내지는 투명 기판(610)으로부터 전반사되어 유기 발광층(606)의 다른 부분에 입사될 수 있으며, 이렇게, LED 디스플레이의 시야의 범주에 들지 못하고 다시 유기 발광층(606)에 입사되는 광을 활용하여 추가적인 전력을 생산할 수 있다.
특히, 펄스폭 변조(PWM) 방식으로 LED 디스플레이의 각 픽셀을 구동할 경우, 인접한 픽셀들의 펄스 시퀀스의 시간 도메인에서의 각 펄스가, 정해진 일 주기 내에서 서로 중첩되지 않도록 또는 중첩이 최소화되도록 하는 것이 바람직하다. 그렇게 해야, LED 디스플레이의 일 픽셀이 온 상태에 있을 때 인접한 다른 픽셀이 가능한 많은 시간 동안 오프 상태에 있도록 하여 인접한 픽셀로부터 전반사되어 입사된 광을 충전에 활용하여 충전 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있기 때문이다. 예컨대, 투명 전극 ITO(608) 내지는 투명 기판(610)과 같은 층들의 굴절율이 정해지면 이 층들로부터에서 전반사되어 입사되는 인접 LED 픽셀의 위치를 계산할 수 있다. 따라서, 이 계산된 위치에 기초하여 결정된 거리만큼 떨어진 LED 픽셀들을 구동시키기 위한 각 펄스 시퀀스의 펄스들의 시간 도메인에서의 시작 시점을 천이시킴으로써 각 펄스들이 서로 중첩되지 않도록 또는 중첩이 최소화되도록 할 수 있다.
도 7a 및 도 7b을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따라 출력 전압을 높이기 위하여 충전 모드에 있는 두 개 이상의 LED 회로들을 직렬로 연결하는 구성을 도시한다.
구체적으로, 도 7a는 2개의 LED 회로들이 각각 디스플레이 모드에서 별개로 동작하고 있는 상태를 도시하고, 도 7b는 충전 모드에 있는 두 개의 LED 회로들이 직렬로 연결된 상태를 도시한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 두 개의 LED 회로들이 각각 디스플레이 모드에 있는 경우, LED(702)는 제어 신호에 기초하여 제어부(704)를 통해 전원부(706)에 연결되고, LED(712)는 제어 신호에 기초하여 제어부(714)를 통해 전원부(716)에 연결될 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 두 개의 LED 회로들이 충전 모드에 있는 경우, LED(712)는 제어 신호에 기초하여 제어부(714)를 통해 LED(702)에 연결되고, LED(702)는 제어 신호에 기초하여 제어부(704)를 통해 충전부(708)에 연결될 수 있으며, 충전 모드에서 LED들(702, 712)의 직렬 연결을 통해 충전부(708)에 더 큰 전력을 제공하는 것이 가능하게 된다.
전술한 내용은 통상의 기술자가 본 개시의 양태를 더욱 잘 이해할 수 있도록 여러 개의 실시예들의 특징을 설명하고 있다. 통상의 기술자라면 본 명세서에서 개시된 실시예들과 동일한 목적 및/또는 동일한 이점을 달성하기 위해 본 개시를 이용하여 다른 프로세스 및 구조를 용이하게 설계 또는 수정할 수 있으며, 또한 이러한 균등한 구성이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 명세서에 다양한 변화, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (19)

  1. 광 발전 가능한 발광소자 회로에 있어서,
    전원부;
    충전부;
    상기 전원부 또는 상기 충전부에 접속되도록 구성되는 발광소자 - 상기 발광소자는 상기 전원부로부터 전력이 공급될 때 발광을 하는 디스플레이모드 또는 광이 수광될 때 상기 충전부에 공급하기 위한 전력을 생성하는 충전모드로 동작할 수 있음 - ; 그리고
    상기 발광소자와 상기 전원부 간의 접속 및 상기 발광소자와 상기 충전부 간의 접속을 각각 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 제어 신호를 수신하는 제어 신호 수신부와 상기 제어 신호에 기초하여 동작하는 스위칭부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 전원부 또는 상기 충전부에 접속하며,
    상기 발광소자는 상기 제어부를 통해 상기 전원부 또는 상기 충전부에 간접적으로 접속하며,
    상기 제어 신호 수신부가 상기 발광소자의 상기 디스플레이모드 동작을 위한 제1 제어 신호를 수신하였을 경우, 상기 제어부는 상기 스위칭부를 제어하여 상기 발광소자를 상기 전원부에 접속하여 상기 전원부가 상기 발광소자에 전력을 공급하여 상기 발광소자가 상기 발광을 하도록 구성되고;
    상기 제어 신호 수신부가 상기 발광소자의 상기 충전모드 동작을 위한 제2 제어 신호를 수신하였을 경우, 상기 제어부는 상기 스위칭부를 제어하여 상기 발광소자를 상기 충전부에 접속하여 상기 발광소자에서 생성된 전력을 상기 충전부로 공급하도록 구성되는, 광 발전 가능한 발광소자 회로.
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