KR20040107596A - 수동 매트릭스 유기 ｌｅｄ 디스플레이의 구동방법 - Google Patents

수동 매트릭스 유기 ｌｅｄ 디스플레이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 관한 것으로, 선택된 스캔 신호선에 로우(Low) 신호를 인가하고, 선택되지 않은 스캔 신호선에 하이 임피던스(High impedance) 상태를 만들어 주는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 데이터 구동 회로부의 실질적인 부하 캐패시턴스를 감소시켜 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

수동 매트릭스 유기 ＬＥＤ 디스플레이의 구동방법 {Method of driving passive type matrix organic ＬＥＤ display}
본 발명은 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터 구동 회로부의 실질적인 부하 캐패시턴스를 감소시켜 소비 전력을 감소시킬 수 있는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)(이하, '유기 LED'라 칭함.)는 현재, 가장 널리 사용되는 평판 디스플레이 소자인 LCD에 비하여 넓은 시야각, 빠른 응답 속도 등 여러 장점으로 인해 차세대 디스플레이 소자로 많은 주목을 받고 있다.
도 1은 일반적인 유기 LED 디스플레이의 등가 회로도로서, 유기 LED 디스플레이의 등가 회로 모델은 하나의 다이오드와 이에 병렬로 연결된 캐패시턴스로 나타낼 수 있고, 전압-전류 특성 곡선은 도 2에 도시된 바와 같이, 다이오드(OLED) 애노드와 캐소드 사이에 인가된 전압 'VD'가 다이오드의 문턱전압 'VT'보다 클 경우, 다이오드에는 전류가 흐르며, 유기 전계 발광 디스플레이는 이 전류에 비례하는 빛을 발하게 된다.
따라서, 다이오드에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 빛의 양을 조절할 수 있게 된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 유기 LED를 매트릭스 형태로 구성하여 유기 LED디스플레이를 구현하고, 데이터 구동 회로부(10)와 스캔 구동 회로부(20)에서 OLED에 원하는 양의 전류를 흘리면, 유기 LED 디스플레이는 원하는 영상을 표시할 수 있다.
이처럼, 매트릭스 형태의 유기 LED에 원하는 전류를 흐를 수 있도록 하기 위해서는 데이터 신호선을 구동하기 위한 데이터 구동 회로부(10)와 스캔 신호선을 구동하기 위한 스캔 구동 회로부(20)가 필요하다.
한편, 유기 LED 디스플레이는 수동 타입과 능동 타입으로 구분할 수 있다.
수동 타입 유기 LED 디스플레이는 도 3a에 도시된 바와 같이, 각 화소에 트랜지스터가 없이, 단순히 행과 열에 인가되는 전압을 이용해서 다이오드에 흐르는 전류를 조절하는 방식이다.
그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 스캔 신호선을 선택할 때는 로우 레벨 전압을, 비선택 구간에는 하이 레벨 전압을 인가한다.
그러면, 각각의 스캔 신호선이 선택된 동안에(로우 레벨인 동안) 각 데이터 신호선에 문턱전압 이상의 전압을 인가하면, 다이오드는 빛을 발하게 된다.
이는 도 3b에서, 다이오드의 양단에 걸리는 전압 D1-S1,D1-S2... 파형을 통해 알 수 있다.
이에 반하여, 능동 타입 유기 LED는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 각 화소에 스위칭 트랜지스터 T1, 구동 트랜지스터 T2및 저장 캐패시턴스 CST가 형성되어 있다.
도 4b에서와 같이 스캔 신호선의 선택 구간에 턴온 신호를 인가하면, 이를 통하여 데이터 신호 전압이 저장 캐패시턴스 CST에 전달되고, 이 전압에 의해 트랜지스터 T2의 VGS이 결정되고, 이에 해당하는 전류가 다이오드에 흘러 빛을 내게 된다.
한편, 유기 LED의 소비 전력은 AC소비전력과 DC소비전력으로 구분된다.
AC소비전력은 데이터 신호선의 캐패시턴스(주로 다이오드 캐패시턴스)를 충전 및 방전할 때 발생하는 소비전력이고, DC소비전력은 빛을 내기 위하여 다이오드를 통하여 흐르는 전류에 의한 소비 전력이다.
능동 타입의 유기 LED 디스플레이에서는 DC 소비전력이 큰 비중을 차지하는 반면, 수동 타입의 유기 LED 디스플레이의 경우, 일반적으로 AC 소비전력이 DC 소비전력보다 더 크며, 해상도와 하면의 크기가 커질수록 이러한 경향은 더욱 심해진다.
능동 타입의 유기 LED에서는 도 4a에 도시된 바와 같이, 화소마다 스위치가 있고, 데이터 구동회로가 데이터 신호선을 충전 및 방전할 때, 하나의 스캔 신호선에 연결된 스위치만 턴온되기 때문에, 하나의 다이오드의 캐패시턴스와 저장 캐패시턴스에 대해서만 충전 및 방전이 이루어진다.
그러나, 수동 타입의 유기 LED의 경우에는 도 3a에 도시된 바와 같이, 별도로 스위치가 존재하지 않기 때문에, 비록 하나의 스캔 신호선만 선택되더라도, 모든 스캔 신호선에 연결된 다이오드의 캐패시턴스에 충전 및 방전이 이루어진다.
따라서, M(행) X N(열) 매트릭스의 경우, 수동 타입의 유기 LED의 AC 소비전력이 능동에 비하여, M배 더 크다.
따라서, AC 소비전력을 감소시킬 수 있는 구동 방식의 개발은 수동타입의 유기 LED의 전체 소비전력의 절감을 위해 매우 중요하다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 데이터 구동 회로부의 실질적인 부하 캐패시턴스를 감소시켜 소비 전력을 감소시킬 수 있는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 데이터 신호를 각 픽셀의 데이터 신호선에 인가하고, 스캔 신호를 각 픽셀의 스캔 신호선에 인가하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 있어서,
상기 선택된 스캔 신호선에 로우(Low) 신호를 인가하고, 비선택된 스캔 신호선에 하이 임피던스(High impedance) 상태를 만들어 주는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 캐패시터와 유기 LED가 병렬로 연결되어 이루어진 픽셀이 열과 행으로 복수개 배열된 유기 LED 디스플레이에 데이터 신호를 상기 픽셀들 각각에 있는 유기 LED의 애노드로 인가시키고, 선택 및 비선택 신호를 갖는 스캔 신호를 유기 LED의 캐소드로 인가시키는 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 있어서,
상기 선택된 신호선에 연결된 캐패시터와 유기 LED는 동작시키고, 상기 선택되지 않은 신호선에 연결된 캐패시터와 유기 LED는 전기적으로 플로팅(Floating)시키는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법이 제공된다.
도 1은 일반적인 유기 LED 디스플레이의 등가 회로도
도 2는 도 1의 전압-전류 특성 곡선도
도 3a와 3b는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 회로도 및 구동 파형도
도 4a와 4b는 능동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 회로도 및 구동 파형도
도 5a와 5b는 본 발명에 따른 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동 파형도
도 6은 일반적인 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이에서 기생 캐패시턴스가 발생된 상태를 도시한 회로도
도 7은 본 발명의 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 다른 구동 파형도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 데이터 구동 회로부 20 : 스캔 구동 회로부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
종래의 수동 타입 유기 LED 구동에서는, 데이터 구동 회로부가 화소에 데이터를 기입할 때, 모든 스캔 신호선에 연결된 다이오드의 캐패시턴스에서 충전이 일어나고, 이로 인해 매우 큰 AC 소비 전력이 발생하게 된다.
그러나, 본 발명에서는 데이터 구동 회로부의 실질적인 부하 캐패시턴스를 감소시키기 위하여 도 5a와 5b 같은 스캔 구동 파형을 제안한다.
도 5a와 5b는 본 발명에 따른 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동 파형도이다.
종래의 스캔 구동 방식에서는 선택된 스캔 신호선에 로우(Low)신호를, 비선택된 스캔 신호선에는 하이(High) 신호를 인가하는데 반하여, 본 발명의 스캔 구동 방식에서는 비선택(선택되지 않은) 스캔 신호선을 전기적으로 플로팅(Floating) 상태로 만든다.
즉, 비선택 스캔 신호선에 연결된 스캔 구동 회로부는, 도 5a에 도시된 바와같이, 하이 임피던스를 출력한다.
도 5a에서 음영 사각형으로 표시된 부분이 스캔 구동 회로부의 하이 임피던스 출력을 나타내고, 굵은 실선은 선택된 스캔 신호선에 인가되는 로우신호를 나타낸다.
그리고, 비선택 스캔 신호선에 연결된 다이오드들이 턴온(Turn on)되지 않도록 하기 위하여, 종래와 같이 스캔 신호선에 하이 신호를 인가하지 않고, 플로팅상태로 하여도 유기 LED를 통하여 전류가 흐를 수 있는 경로가 없으므로, 유기 LED는 턴온되지 않는다.
한편, 플로팅 상태인 캐패시턴스 단자들의 전압은 도 5a에 점선으로 도시된 바와 같이, 데이터 신호선에 연결된 단자의 전압을 따르게 된다.
이 때, 유기 LED의 양단에 걸리는 전압인 D1-S1, D2-S2 등을 살펴보면, 도 5b에서처럼, 선택된 신호선의 다이오드에서만 발광이 이루어짐을 알 수 있다.
종래의 구동 방식에서는 모든 스캔 신호선에 연결된 캐패시턴스에 충전이 일어남으로써, 소비전력이 발생하는데 반하여, 본 발명에서는 비선택된 스캔 신호선의 캐패시턴스들의 한쪽 단자가 전기적으로 플로팅이기 때문에, 충전이 일어나지 않고, AC 소비전력이 감소하게 된다는 점이다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 상기 선택된 스캔 신호선에 로우(Low) 신호를 인가하고, 비선택된 스캔 신호선에 하이 임피던스(High impedance) 상태를 만들어 주어 동작시키는 것이며, 상기 선택된 신호선에 연결된 캐패시터와 유기 LED는 동작시키고, 상기 비선택된 신호선에 연결된 캐패시터와 유기 LED는 전기적으로 플로팅(Floating)시키는 것이다.
이와 같은 구동 방식은, 도 3a와 같은 종래의 수동타입 유기 LED 디스플레이에 그대로 적용할 수 있고, 도 3b에서 데이터 구동회로로부터 패널에 인가되는 신호 D1은 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래와 동일하기 때문에, 데이터 구동 회로 역시 종래의 것을 그대로 사용할 수 있다.
도 6은 일반적인 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이에서 기생 캐패시턴스가 발생된 상태를 도시한 회로도로서, 실제의 수동 유기 LED 패널에서는 실제 다이오드와 병렬로 연결된 캐패시턴스(CLED) 외에도 많은 기생 캐패시턴스들이 존재한다.
그 중, 도 6과 같이 모델링할 수 있는 스캔 신호선의 기생 캐패시턴스(CD)가 상당히 큰 값일 경우, 다이오드의 캐소드가 플로팅일지라도 순간적으로 다이오드에 전류가 흐를 수 있다.
즉, 도 7에서 T=T1인 순간에 스캔 신호선 S2,S3 등은 비선택이지만, 만일 그들의 기생 캐패시턴스의 전위가 0V 등으로 매우 낮은 상태일 경우, 다이오드를 통해 전류가 흘러 기생 캐패시턴스들의 충전이 이루어진다.
물론, 충전이 이루어지면, 캐소드의 전위가 높아져 곧 다이오드는 턴오프되고, 전류는 더 이상 흐르지 않게 된다.
이처럼, 스캔 신호선의 기생 캐패시턴스로 인해 흐를 수 있는 과도 전류(Transient current)는 화면의 블랙 상태가 밝아짐으로써 대비비(Contrast ratio)를 떨어뜨릴 수 있다.
이와 같은 현상을 방지하기 위하여, 도 7에 도시된 본 발명의 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 다른 구동 파형은 도 5a의 구동 파형에서 상기 하이 임피던스 상태가 되기 직전에 하이 신호를 더 인가하는 것이다.
즉, 과도 전류가 흐르게 되는 조건은, 비선택된 스캔 신호선의 전위가 낮을 때이므로, 자신의 선택 기간이 종료되기 직전에 도 7에서처럼 스캔 신호선에 하이신호를 인가한 후, 비선택 기간에 하이 임피던스 상태로 들어가게 되면, 다음, 프레임까지 스캔 신호선의 전위는 하이를 유지하게 된다.
따라서, 유기 LED에 흐르는 과도전류를 막을 수 있다.
단, 이처럼 스캔 신호선에 하이를 인가하는 구간과, 데이터 구동 회로가 데이터 신호선에 데이터를 인가하는 구간을 분리되어야 AC소비전력 감소 효과를 기대할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 데이터 구동 회로부의 실질적인 부하 캐패시턴스를 감소시켜 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 구동 방법을 적용할 시, TFT-LCD나 능동 유기 LED 디스플레이에 비하여 단점이었던 소비 전력면에서 경쟁력을 확보할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 데이터 신호를 각 픽셀의 데이터 신호선에 인가하고, 스캔 신호를 각 픽셀의 스캔 신호선에 인가하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 있어서,
    상기 선택된 스캔 신호선에 로우(Low) 신호를 인가하고, 선택되지 않은 스캔 신호선을 하이 임피던스(High impedance) 상태로 만들어 주는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이 임피던스 상태가 되기 직전에 하이 신호를 더 인가하는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법.
  3. 캐패시터와 유기 LED가 병렬로 연결되어 이루어진 픽셀이 열과 행으로 복수개 배열된 유기 LED 디스플레이에 데이터 신호를 상기 픽셀들 각각에 있는 유기 LED의 애노드로 인가시키고, 선택 및 비선택 신호를 갖는 스캔 신호를 유기 LED의 캐소드로 인가시키는 유기 LED 디스플레이의 구동방법에 있어서,
    상기 선택된 신호선에 연결된 캐패시터와 유기 LED는 동작시키고, 상기 비선택된 신호선에 연결된 캐패시터와 유기 LED는 전기적으로 플로팅(Floating)시키는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 LED가 동작시에는, 캐소드 단자에 로우신호를 인가하고, 전기적 플로팅 상태시에는 캐소소드 단자를 하이 임피던스 상태로 만드는 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 LED 디스플레이는,
    수동 매트릭스 유기 LED 디스플레인 것을 특징으로 하는 수동 매트릭스 유기 LED 디스플레이의 구동방법.
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KR101108149B1 (ko) * 2005-05-14 2012-01-31 삼성모바일디스플레이주식회사 패시브 매트릭스형 유기전계 발광표시장치 및 그의구동방법

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