KR20050033146A - Oled driver ic for reducing channel variation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기EL 구동칩의 채널간의 전류변동을 줄이기 위한 구동장치에 관한 것으로, 특히 2개이상의 전원공급용 MOS를 구비하고, 아울러 상기 전원공급용 MOS를 구비토록 하여 픽셀을 점등하기 위한 구동IC에 적절한 전원공급이 이루어지도록 함으로써 신호왜곡이나 지연등을 막을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유기EL 구동칩의 채널간의 전류변동을 줄이기 위한 구동장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for reducing current fluctuations between channels of an organic EL driving chip, and more particularly, a driving IC having two or more power supply MOSs and a power supply MOS to turn on a pixel. The present invention relates to a driving device for reducing current fluctuations between channels of an organic EL driving chip, by which a proper power supply is provided to prevent signal distortion and delay.
일반적으로, EL은 Electro Luminescence의 약자로 ZnS, CaS, 등 반도체 재료에 전계를 가했을 경우 일어나는 발광상을 이용한 디스플레이 소자이며, In general, EL stands for Electro Luminescence and is a display device using a light emitting image generated when an electric field is applied to a semiconductor material such as ZnS, CaS, or the like.
유기 EL은 1987년 미국 이스트먼코닥사에 의해 개발된 것으로 전압을 가하면 스스로 발광하는 유기발광소자를 이용해 문자와 영상을 표시하는 디스플레이로 시야각이 넓고, 응답속도도 CRT와 거의 같은 수준을 보유하고 있어 고화질의 영상도 자연스럽게 처리할 수 있다. Organic EL was developed by Eastman Kodak in 1987. It is a display that displays characters and images using organic light emitting devices that emit light when voltage is applied. Its wide viewing angle and response speed are almost the same as that of CRT. The video can also be processed naturally.
또한 백라이트가 필요 없어 두께를 2mm정도로 얇게 할 수 있고 소비전력도 낮아 가장 유망한 차세대 디스플레이로 각광받고 있으며, 현재는 유기 EL의 특성상 이동전화 단말기, PDA, 카스테레오 액정화면 등 휴대용 기기의 디스플레이에만 응용되고 있지만, 대형화를 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있어 향후 PC 및 TV용 시장을 두고 TFT-LCD와 경쟁할 만큼의 높은 성장이 기대되고 있다.In addition, it is possible to make the thickness as thin as 2mm because it does not need a backlight, and it is attracting attention as the most promising next-generation display due to its low power consumption. As research and development is being actively conducted for large-sized, it is expected to grow high enough to compete with TFT-LCD for the PC and TV market in the future.
한편, 유기 EL 디스플레이는 자기발광형 디바이스로, 그 발광 메카니즘은 발광 다이오드와 유사한 캐리어주입형 디바이스로서, 유기 EL 구조는 유리기판 상의 양극(ITO) 상에 차례로, 홀수송층, 발광층, 전자수송층, 그리고 음극이 순차적층된 매우 단순한 구조이며, 그 특징으로는 자기발광 이외에 고휘도, 시야각 의존성 무, 고속응답성, 박형 경량 등을 들 수 있다. On the other hand, an organic EL display is a self-luminous device, and its light emitting mechanism is a carrier injection type device similar to a light emitting diode, and the organic EL structure is sequentially formed on an anode (ITO) on a glass substrate, and then a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and It is a very simple structure in which the cathode is sequentially layered, and its features include high luminance, no viewing angle dependence, high-speed response, thin weight, etc. in addition to self-luminescence.
한편, 전류의 양에 따라 각 유기 EL의 밝기가 다르게 때문에 유기EL 패널의 좋은 화질을 얻기 위해서 각 채널에 전류를 흘려주는 방법에 대한 연구가 진행되고 있는바, 문제는 5%이하로 전류의 균일성을 확보하는 것이 바람직한데 기존의 전류미러를 사용할 경우 5%이하의 정확한 전류의 균일성을 확보하기 매우 어려운 문제가 있었다. On the other hand, since the brightness of each organic EL varies depending on the amount of current, researches are conducted on the method of flowing the current through each channel to obtain a good image quality of the organic EL panel. It is desirable to ensure the properties, but when using the current current mirror there was a very difficult problem to ensure the accurate current uniformity of less than 5%.
또한, 보통의 경우 전류미러를 설계할 경우 PMOS의 채널 폭 변조효과나 짧은 채널 효과 및 갑작스러운 반동(snap back)현상으로 인하여, 이를 줄여주기 위하여 MOS의 세로폭을 키워주어 10um 이상의 사이즈가 큰 전류미러를 사용해야만 했는데, 이렇게 사이즈가 큰 폭의 트랜지스터를 만들면, 가로폭도 따라서 키워주어야 하며(W/L을 일정하게 유지하기 위하여), 이로 인하여 전류미러에 큰 정전용량이 추가되는 문제점이 있었다.In addition, in the case of designing current mirrors in general, due to the channel width modulation effect of PMOS, short channel effect, and sudden snap back phenomenon, in order to reduce the height, the current of large size of 10um or more is increased. The mirror had to be used, but if the transistor is made of such a large size, the width must be increased accordingly (to keep the W / L constant), which causes a problem of adding a large capacitance to the current mirror.
또한 스위치 온오프시 나타나는 충전의 영향 때문에 화질이 불량하게 되므로 인위적으로 디커플링 캐시시터를 달아주어야만 하며, 유기EL 드라이버 IC의 경우는 패널의 수명 연장을 위해서, 펄스 주파수 변조(PWM; Pulse Width Modulation)의 구동방식이 아닌 펄스 진폭 변조(PAM; Pulse Amplitude Modulation)의 구동방식이 사용되기도 하는데, 상기 펄스 진폭 변조 구동방식에 디커플링 캐패시터가 연결될 경우 큰 캐패시턴스 및 스위치의 온오프시 발생하는 충전으로 인하여 시간지연을 일으켜 프레임 비율을 제한되는 문제점이 있었다.In addition, since the image quality is poor due to the charging effect when the switch is turned on and off, it is necessary to attach a decoupling cacher artificially.In the case of the organic EL driver IC, the pulse width modulation (PWM) In addition to the driving method, a pulse amplitude modulation (PAM) driving method may be used. When the decoupling capacitor is connected to the pulse amplitude modulation driving method, a large capacitance and a charge generated when the switch is turned on or off may be delayed. There was a problem that the frame rate is limited.
특히 패널의 크기가 커질 때 이러한 문제는 더욱 크게 나타나게 된다.Especially when the size of the panel increases, this problem becomes even larger.
따라서, 각 채널의 균일성을 확보하면서 동시에 시간 지연을 줄이는 노력이 많이 이루어지고 있으며, 이러한 해결은 유기EL 구동칩에서 매우 중요한 연구과제이다.Therefore, many efforts have been made to reduce the time delay while ensuring uniformity of each channel, and this solution is a very important research subject in organic EL driving chips.
도 1은 기존의 유기EL 패널을 구동하는 도면을 보여준다.1 shows a diagram of driving a conventional organic EL panel.
도시한 바와 같이 데이터 칩(100)과 스캔 칩(200) 및 픽셀(300)로 이루어지고, 상기 데이터 칩(100)과 스캔 칩(200)에서 전원신호를 보내 픽셀(300)의 해당 발광체(310)를 점등하여 원하는 화면이 형성되도록 한다.As shown, the data chip 100, the scan chip 200, and the pixel 300 are formed, and the power emitter 310 of the pixel 300 sends power signals from the data chip 100 and the scan chip 200. ) To make the desired screen.
상기 데이터 칩(100)은 전원공급용 MOS(12)와 이에 따라 스위칭되는 출력용 MOS(14)로 이루어지는 전류미러(10)를 포함하여 이루어진다.The data chip 100 comprises a current mirror 10 comprising a power supply MOS 12 and thus an output MOS 14 switched accordingly.
상기와 같은 구조에서는 전원을 보낼 시에 선로저항으로 인해 IR 전압이 하강하고, 따라서 이러한 특성은 전원을 인가하지 않은 먼쪽의 출력전류가 매우 적어 같은색을 화면에 뿌렸을 때, 밝기 차이가 선형적으로 변하는 문제가 있다.In the above structure, IR voltage drops due to line resistance when power is being sent. Therefore, this characteristic is linear when the same color is sprayed on the screen because the output current of the far side without power is very small. There is a problem that turns into.
또한, 부적절한 연결을 줄이기 위하여, 세로폭을 상당히 키워 설계한 MOS의 경우 선로저항과 큰 캐패시턴스로 인하여 RC 신호지연으로 나타나 칩의 가장자리 맨끝에 있는 출력 채널의 경우는 RC 신호 지연 효과로 인하여 매우 취약하게 발광이 되며, 보통의 이 효과는 전류미러의 전류에 의해 이 모든 정전용량이 충전되기 때문에, RC 시간 지연뿐만 아니라, 공급 전류의 제한으로 인하여, 지연시간이 매우 길어지는 문제점이 있으며, 또한 전원의 안정적인 공급을 위해서 디커플링 캐패시터(decoupling capacitor)를 설치시에도 이를 충전하기 위해 신호지연을 일으키기 때문에, 안정적인 전원공급과 신호지연 방지라는 두가지 문제를 해결할 수 있는 전류미러를 고안하는 것이 매우 중요한 과제이다.In addition, in order to reduce improper connection, the MOS designed with a large vertical width exhibits an RC signal delay due to line resistance and large capacitance, so that the output channel at the edge of the chip is very vulnerable due to the RC signal delay effect. In general, this effect is that since all these capacitances are charged by the current mirror current, the delay time becomes very long due to the limitation of the supply current as well as the RC time delay. It is very important to design a current mirror that solves the two problems of stable power supply and signal delay prevention because it causes a signal delay to charge even when a decoupling capacitor is installed for stable supply.
도 2는 패널의 균일성이 감소하는 요인들의 영향을 표현한 것이다.2 illustrates the influence of factors that reduce the uniformity of the panel.
도시한 바와 같이 데이터 칩은 전류미러구조에 의해서 1개의 외부입력전원(VDDH)을 디지탈 아날로그 컨버터(20) 및 증폭기(30)를 통한 제어신호에 의해서 스위칭소자(18)가 작동하여 각 채널(14)을 구동하도록 설계되어 있는바, 상기와 같은 회로구성은 전원선로의 저항성분으로 인해 전압이 감소하는 효과가 있어 전원을 인가한 쪽에서 먼쪽(도 2에서 A부분)은 전류가 감소된 상태로 흐르는 단점이 있다.As shown in the drawing, the data chip operates one external input power supply (VDDH) by a current mirror structure, and the switching device 18 operates by a control signal through the digital analog converter 20 and the amplifier 30. Is designed to drive), the circuit configuration as described above has the effect of reducing the voltage due to the resistance component of the power supply line, so that the far side (part A in FIG. 2) from the power supply side flows with reduced current. There are disadvantages.
만약에 상기에서 유기EL의 채널이 384개일 경우, 정전용량은 384 * 캐패시터 개수가 되므로 공급해야할 전원용량을 무시할 수 없게 되며, 동시에 추가한 디커플링 캐패시터(16)도 충전해야할 대상이 되며, 이 두개의 패캐시터 및 선로 저항도 무시할 수 없을 만큼 크기 때문에 신호의 지연시간이 크게 된다.If the organic EL has 384 channels, the capacitance is 384 * the number of capacitors, so the power supply capacity to be supplied cannot be ignored, and at the same time, the added decoupling capacitor 16 is also subject to charge. Capacitor and line resistances are also negligible, resulting in large signal latency.
이로 인하여 나타나는 현상은 펄스 증폭 변조(PAM) 기법으로 구동시 신호지연에 크게 나타난다.The phenomena that occur due to this appear largely in the signal delay when driven by the pulse amplification modulation (PAM) technique.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 안정적인 전원충전이 이루어지고, 또한 신호의 지연시간을 줄이도록 하는 회로구성을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a circuit configuration for achieving stable power charging and reducing signal delay time.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,
본 발명은 외부 전원입력단과 디지탈 아날로그 컨버터를 구비하고, 디지탈 아날로그 컨버터를 이용하여 외부 전원입력단의 전원을 제어하여 출력채널을 선택함으로써 원하는 픽셀에 전원을 공급하여 디스플레이하는 구동장치에 있어서,The present invention relates to a driving apparatus including an external power input terminal and a digital analog converter, and supplying power to a desired pixel by selecting an output channel by controlling the power of the external power input terminal using a digital analog converter.
적어도 2개 이상의 외부 전원입력단과; 상기 외부 전원입력단으로부터 전원을 인가받아 출력용 MOS에 연결하는 2개이상의 전원공급용 MOS와; 상기 전원공급용 MOS를 스위칭하는 적어도 2개 이상의 스위칭 소자를 포함하는 것이 특징이다.At least two external power input terminals; Two or more power supply MOSs that receive power from the external power input terminal and are connected to an output MOS; At least two switching elements for switching the power supply MOS is characterized in that it comprises.
또한, 상기 출력용 MOS의 일단에는 디커플링 캐패시터를 더 부가한 것이 특징이다.In addition, a decoupling capacitor is further added to one end of the output MOS.
또한, 상기 출력용 MOS는 증폭기를 통해 전원이 공급되도록 각각의 전원공급용 MOS에 증폭기를 더 연결하여 구성함이 특징이다. In addition, the output MOS is characterized in that it is configured by further connecting the amplifier to each power supply MOS so that power is supplied through the amplifier.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 3은 펄스폭 변조로 구동할 경우 본 발명에서 제안하는 최적화된 유기EL 구동 IC 구조로써, 노이즈를 줄이기 위한 디커플링 캐패시터(16)가 연결되고, 다중 전원입력을 위한 전원접속구조를 갖는다.3 is an optimized organic EL driver IC structure proposed by the present invention when driving with pulse width modulation, and a decoupling capacitor 16 for reducing noise is connected and has a power connection structure for multiple power inputs.
상기 다중 전원입력을 위한 전원접속 구조는, 전원입력 단자(40)와 상기 전원입력단자(40)로부터 전원을 전달받아 출력채널용 MOS(14a, 14b)에 전원을 공급하는 전원공급용 MOS(12a, 12b, 12c)와, 상기 전원공급용 MOS(12a, 12b, 12c)를 스위칭하는 스위칭수단(18a)으로 이루어진다.The power connection structure for the multiple power input includes a power supply MOS 12a for receiving power from the power input terminal 40 and the power input terminal 40 to supply power to the output channel MOSs 14a and 14b. 12b, 12c, and switching means 18a for switching the power supply MOSs 12a, 12b, 12c.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 전원입력 단자(40)로부터 전원이 입력되어 전원공급용 MOS(12a, 12b, 12c)에 전달되면 이와 관련된 출력채널용 MOS(14a, 14b)에 전원이 연결되어 있으며, 따라서 디지탈 아날로그 컨버터(20)를 통한 제어신호에 따라서 스위칭 수단(18a)이 작동하고 이에 따라 상기 전원공급용 MOS(12a, 12b, 12c)를 스위칭하여 필요한 출력채널용 MOS(14a, 14b)를 구동한다.According to the present invention made as described above, when power is input from the power input terminal 40 and transferred to the power supply MOSs 12a, 12b, and 12c, the power is connected to the output channel MOSs 14a and 14b. Therefore, the switching means 18a operates according to the control signal through the digital analog converter 20, and accordingly switches the power supply MOSs 12a, 12b, and 12c to drive the required output channel MOSs 14a and 14b. do.
이때, 본 발명에서와 같이 3개의 전원입력 단자(40)를 통해 출력채널용 MOS(14a, 14b) 및 디커플링 캐패시터(16)에 전원이 입력되어 출력채널용 MOS(14a, 14b)에 전달되기 때문에 안정적인 전원공급이 이루어진다.At this time, since the power is input to the output channel MOS 14a, 14b and the decoupling capacitor 16 through the three power input terminals 40 as in the present invention, it is transmitted to the output channel MOS 14a, 14b. Stable power supply is achieved.
즉, 본 발명은 스위칭시 나타나는 노이즈를 줄이기 위하여 외부에 디커플링 캐패시터(16)를 달고, 전류를 단순히 직렬로 연결하는 것이 아닌 취약한 부분들에 새로운 전원공급용 MOS(12a, 12b, 12c)를 첨가하며 동시에 이들을 스위칭하기 위해 스위칭 단자(18a)를 구비하여, 전원공급이 모든 출력채널용 MOS(14a, 14b)에 고르게 전달토록 함으로써, 신호의 왜곡 현상 및 신호지연을 줄인다.That is, the present invention attaches a decoupling capacitor 16 to the outside in order to reduce noise appearing during switching, and adds new power supply MOSs 12a, 12b, and 12c to the vulnerable portions instead of simply connecting the current in series. At the same time, switching terminals 18a are provided to switch them, so that the power supply is evenly transmitted to all output channel MOSs 14a and 14b, thereby reducing signal distortion and signal delay.
한편, 이러한 구조는 펄스폭 변조(PWM) 방식에는 적합하지만, 펄스 증폭변조(PAM) 방식에는 적합하지 않는바, 이는 디커플링 캐패시터(16)로 인하여, 추가적인 신호지연이 나타나기 때문이며, 이에 따라 게이트 전압이 변하는 펄스 증폭변조(PAM) 방식에는 도 4와 같은 구조의 유기EL 구동방법을 적용한다.On the other hand, such a structure is suitable for the pulse width modulation (PWM) method, but not for the pulse amplification modulation (PAM) method, because the decoupling capacitor 16 causes additional signal delay, so that the gate voltage is An organic EL driving method having a structure as shown in FIG. 4 is applied to a variable pulse amplification modulation (PAM) method.
먼저, 전류미러에서 전원공급을 위한 전원입력단(40)을 3개로 나누며, 만약 이러한 방법으로도 미스매치(mismatch, 불일치)가 제한 안으로 들어오지 않는다면, 3개이상으로 나눌 수 있도록 하며, 이와 동시에 전류미러구조(10)에 의해서 큰 캐패시터(16)를 충전하는 것이 아닌 증폭기(19)를 이용하여 충전토록 함으로써, 신호 지연이 없어지도록 한다.First, divide the power input stage 40 for supplying power in the current mirror into three, and if the mismatch does not fall within the limit even in this way, it can be divided into three or more, and at the same time the current mirror The structure 10 eliminates the signal delay by charging using the amplifier 19 rather than charging the large capacitor 16.
즉, 디커플링 캐패시터(16) 및 출력채널용 MOS(19)는 증폭기(19)를 피드백 걸어 신호를 아날로그적으로 증폭하여 보내주어 신호 왜곡 시간을 줄이는 것이다.In other words, the decoupling capacitor 16 and the output channel MOS 19 feed the amplifier 19 to amplify the signal analogly and send it to reduce the signal distortion time.
도 5a, b는 기존의 전류미러로 캐패시터(16)를 충전할 때와 증폭기(19)를 사용하여 전류 구동능력을 높여서 충전하는 차이점을 보여준다.5A and 5B show the difference between charging the capacitor 16 with the existing current mirror and increasing the current driving capability by using the amplifier 19.
도 5a는 기존의 전류미러로 캐패시터를 충전할 때 전원공급용 MOS(12)에 의해서 캐패시터를 충전하는 전류는 Isource(I)에 의한 전류로 충전되지만,5A shows that the current charging the capacitor by the power supply MOS 12 when charging the capacitor with the existing current mirror is charged with the current by Isource (I),
본 발명에서 제시한 도 5b의 경우는 전원공급용 MOS(12)에 연결된 증폭기(19)의 전류 구동능력을 높였을 때 증폭기(19)의 구동능력에 의하여 캐패시터(16)가 충전되므로, 빠른 응답 속도를 얻을 수 있다.In the case of FIG. 5B, the capacitor 16 is charged by the driving capability of the amplifier 19 when the current driving capability of the amplifier 19 connected to the power supply MOS 12 is increased. You can get speed.
상술한 바와 같이 본 발명은 전류미러 회로에 다중 전원을 공급하고, 증폭기에 의해서 출력용 MOS에 전원이 전달되도록 함으로써 충전이 빠르게 진행되고 동시에 신호지연시간을 없애도록 하는 효과를 제공한다.As described above, the present invention provides the effect of supplying multiple power sources to the current mirror circuit and allowing power to be delivered to the output MOS by an amplifier so that charging can proceed quickly and at the same time eliminate signal delay time.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
도 1은 종래의 전류 미러를 사용한 구동 IC의 구조.1 is a structure of a drive IC using a conventional current mirror.
도 2는 종래의 전류 미러를 이용할 경우 기생 캐패시턴스와 저항으로 인하여 나타나는 현상을 설명하는 도면.2 is a view for explaining a phenomenon caused by parasitic capacitance and resistance when using a conventional current mirror.
도 3은 본 발명을 이용하여 펄스 폭 변조 구동을 할 경우 적용되는 구동IC의 구조.Figure 3 is a structure of a drive IC applied when the pulse width modulation drive using the present invention.
도 4는 본 발명을 이용하여 펄스 증폭 변조 구동을 할 경우 적용되는 구동IC의 구조.Figure 4 is a structure of a drive IC applied when the pulse amplification modulation drive using the present invention.
도 5a는 종래 전류소스에 의해서 캐패시터가 충전되는 것을 나타낸 도면.5A shows that a capacitor is charged by a conventional current source.
도 5b는 본 발명의 증폭기의 구동능력에 의해서 캐패시터가 충전되는 것을 나타낸 도면.Figure 5b is a view showing that the capacitor is charged by the driving capability of the amplifier of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 전류미러10: current mirror
12, 12a, 12b, 12c: 전원공급용 MOS12, 12a, 12b, 12c: power supply MOS
14, 14a, 14b: 채널용 MOS 16: 디커플링 캐패시터14, 14a, 14b: MOS 16: Decoupling Capacitors for Channels
18, 18a: 스위칭용 MOS 19: 증폭기18, 18a: switching MOS 19: amplifier
20: 디지탈 아날로그 컨버터 30: 증폭기20: digital to analog converter 30: amplifier
40: 전원입력단자 100: 데이터 칩40: power input terminal 100: data chip
200: 스캔 칩 300: 픽셀200: scan chip 300: pixel
310: 발광소자310: light emitting element
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