KR20160077253A - 유기전계 발광소자 - Google Patents

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이영신
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Abstract

실시예에 따른 유기전계 발광소자는 화상을 표시하는 표시패널과, 게이트 구동신호, 소스 구동신호 및 계조 전압을 공급하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 게이트 구동신호 및 소스 구동신호를 상기 표시패널에 제공하는 게이트 구동부 및 소스 구동부와, 상기 소스 구동부에 제1 전압을 공급하는 전원 공급부와, 상기 제1 전압을 계조 전압에 대응되는 제2 전압으로 가변시켜 상기 제2 전압을 소스 구동부에 제공하도록 전원 공급부를 제어하는 계조전압 제어부를 포함할 수 있다.
실시예는 소스 구동부 및 계조전압 제어부로 공급되는 구동 전압을 제어함으로써, 소스 구동부 및 계조전압 제어부의 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있다.

Description

유기전계 발광소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
실시에는 유기전계 발광소자의 발열 및 소비전력을 저감시키기 위한 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
최근에는 정보 통신 발달과 함께 표시장치가 급격하게 발전해오고 있다. 유기전계 발광소자는 자발광 소자로써, 별도의 백라이트 유닛을 구비하지 않아도 되므로, 다른 표시장치에 비해 얇게 형성하며 낮은 소비전력을 가질 수 있다.
유기전계 발광소자의 OLED 발광셀을 구동하는 방식으로는 단순 매트릭스형(Passive Matrix) 유기전계 발광소자(PMOLED)와 TFT를 이용한 액티브 매트릭스형(Active Matrix) 유기전계 발광소자(AMOLED)로 나눌 수 있다.
단순 매트릭스형 유기전계 발광소자(PMOLED)는 양극과 음극을 직교하도록 형성하고, 라인을 선택하여 구동하는데 비해, 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자(AMOLED)는 TFT와 캐패시터를 각 화소전극에 접속하여 캐패시터 용량에 의해 전압을 유지하는 구동방식이다.
유기전계 발광소자는 구동 트랜지스터의 구동 전압을 제어하여 영상을 표시하고 있으며, 구동 전압은 계조전압과 소스 구동부에 의해 결정된다.
하지만, 소스 구동부에는 영상 데이터에 관계없이 항상 일정한 전압을 고정값으로 사용하고 있다. 이로 인해 소스 구동부와 구동 전압 과의 전압차에 의해 소스 구동부의 발열 및 소비전력이 증가되는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 발열 및 소비전력을 저감시키기 위한 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 화상을 표시하는 표시패널과, 게이트 구동신호, 소스 구동신호 및 계조 전압을 공급하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 게이트 구동신호 및 소스 구동신호를 상기 표시패널에 제공하는 게이트 구동부 및 소스 구동부와, 상기 소스 구동부에 제1 전압을 공급하는 전원 공급부와, 상기 제1 전압을 계조 전압에 대응되는 제2 전압으로 가변시켜 상기 제2 전압을 소스 구동부에 제공하도록 전원 공급부를 제어하는 계조전압 제어부를 포함할 수 있다.
실시예는 소스 구동부 및 계조전압 제어부로 공급되는 구동 전압을 제어함으로써, 소스 구동부 및 계조전압 제어부의 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 실시예는 모든 계조 전압들에 대한 전압을 고려하여 구동 전압을 가변시킴으로써, 보다 효과적으로 소스 구동부 및 계조전압 제어부의 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 타이밍 컨트롤러의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 계조전압 제어부의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 첫번째 계조 전압과 AVDD의 전압을 나타낸 그래프이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 소비전력을 나타낸 그래프이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 블럭도이다.
도 7은 제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 블럭도이다.
도 8은 제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 계조전압과 구동전압을 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 타이밍 컨트롤러의 구성을 나타낸 블럭도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 계조전압 제어부의 구성을 나타낸 블럭도이고, 도 4는 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 계조 전압과 AVDD의 전압을 나타낸 그래프이고, 도 5는 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 첫번째 계조 전압과 AVDD의 전압을 나타낸 그래프이고, 도 6은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 소비전력을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 화상을 표시하는 표시패널(100)과, 게이트 구동신호, 소스 구동신호 및 계조 전압을 공급하는 타이밍 컨트롤러(200)와, 상기 게이트 구동신호 및 소스 구동신호를 상기 표시패널(100)에 제공하는 게이트 구동부(300) 및 소스 구동부(400)와, 제1 전압을 발생시키는 전원 공급부(600)와, 상기 제1 전압을 계조 전압에 대응되는 제2 전압으로 가변시켜 상기 제2 전압을 소스 구동부(400)에 제공하도록 전원 공급부(600)를 제어하는 계조전압 제어부(500)를 포함할 수 있다.
표시패널(100)은 패널 구동부, 예컨대, 게이트 구동부(300)와 소스 구동부(400)로부터 공급되는 데이터 전압(Vdata)에 따라 단위 화소를 구성하는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소(P) 각각의 유기 발광 소자(OLED)가 발광함으로써 각 단위 화소로부터 방출되는 광을 통해 영상을 표시한다. 이를 위해, 표시패널(100)은 서로 교차하도록 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수의 소스 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(SL), 복수의 소스 라인(DL)에 나란하게 형성된 복수의 제 1 전원 라인(PL1), 및 복수의 제1 전원 라인(PL1)에 교차하도록 형성된 복수의 제 2 전원 라인(PL2)을 포함하여 구성된다.
복수의 소스 라인(DL)은 제 1 방향을 따라 일정한 간격으로 형성되고, 복수의 게이트 라인(SL)은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된다. 그리고, 제 1 전원 라인(PL1)은 복수의 소스 라인(DL) 각각에 인접하도록 나란하게 형성되어 외부로부터 제 1 구동 전원을 공급받는다.
복수의 제 2 전원 라인(PL2) 각각은 복수의 제 1 전원 라인(PL1)에 교차하도록 형성되어 외부로부터 제 2 구동 전원을 공급받는다. 이때, 상기 제 2 구동 전원은 제 1 구동 전원보다 낮은 저전위 전압 레벨을 가지거나, 접지(또는 그라운드)전압 레벨을 가질 수 있다.
상기 표시패널(100)은 상기 복수의 제 2 전원 라인(PL2) 대신에 공통 캐소드 전극을 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 공통 캐소드 전극은 상기 표시패널(100)의 표시 영역 전체에 형성되어 외부로부터 제 2 구동 전원을 공급받을 수 있다.
상기 부화소(P)는 유기 발광 소자(OLED), 및 화소 회로(PC)를 포함하여 구성된다. 상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 화소 회로(PC)와 상기 제 2 전원 라인(PL2) 사이에 접속되어 상기 화소 회로(PC)로부터 공급되는 데이터 전류 량에 비례하여 발광함으로써 소정의 컬러 광을 방출한다.
유기 발광 소자(OLED)는 상기 화소 회로(PC)에 접속된 애노드 전극(또는 화소 전극), 제 2 구동 전원 라인(PL2)에 접속된 캐소드 전극(또는 반사 전극), 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되어 적색, 녹색, 청색, 및 백색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 유기 발광셀(미도시)을 포함하여 구성된다.
유기 발광셀은 정공 수송층/유기 발광층/전자 수송층의 구조 또는 정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 나아가, 상기 유기 발광셀에는 상기 유기 발광층의 발광 효율 및/또는 수명 등을 향상시키기 위한 기능층이 추가로 형성될 수 있다.
상기 화소 회로(PC)는 패널 구동부로부터 게이트 라인(SL)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 패널 구동부로부터 소스 라인(DL)에 공급되는 소스 전압(Vdata)에 대응되는 소스 전류가 유기 발광 소자(OLED)에 흐르도록 한다.
이를 위해, 상기 화소 회로(PC)는 박막 트랜지스터 형성 공정에 의해 기판 상에 형성되는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하여 구성된다.
상기 스위칭 트랜지스터는 게이트 라인(SL)에 공급되는 주사 신호에 따라 스위칭되어 소스 라인(DL)으로부터 공급되는 데이터 전압을 구동 트랜지스터에 공급한다. 상기 구동 트랜지스터는 스위칭 트랜지스터로부터 공급되는 소스 전압에 따라 스위칭되어 소스 전압에 기초한 소스 전류를 생성하여 유기 발광 소자(OLED)에 공급함으로써 데이터 전류 량에 비례하도록 유기 발광 소자(OLED)를 발광시킨다. 상기 적어도 하나의 커패시터는 구동 트랜지스터에 공급되는 소스 전압을 한 프레임 동안 유지시킨다.
게이트 구동부(300)는 다수의 게이트 드라이브 IC를 포함할 수 있다. 게이트 구동부(300)는 게이트 신호들을 표시패널(100) 상에 배열되어 있는 게이트 라인(SL)에 인가한다.
타이밍 컨트롤러(200)는 외부의 시스템 본체(미도시) 또는 그래픽 카드(미도시)로부터 입력되는 타이밍 동기 신호에 따라 게이트 구동부와 데이터 구동부 각각의 구동 타이밍을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 소스 인에이블 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 동기 신호에 기초하여 게이트 제어 신호 및 소스 제어 신호를 생성하고, 게이트 제어 신호를 통해 게이트 구동부(300)의 구동 타이밍을 제어함과 동기되도록 소스 제어 신호를 통해 소스 구동부(400)의 구동 타이밍을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(200)는 입력 영상을 평균화상레벨(Average Picture Level, APL)을 분석하여 계조 전압을 결정한다. 이를 위해 타이밍 컨트롤러(200)에는 휘도와 관련된 정극성과 부극성의 게조전압들(GMA)을 발생시키는 계조전압 발생부를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(200)는 APL 검출부(210)와, 계조전압 설정부(230)를 포함할 수 있다.
APL 검출부(210)는 입력된 영상 데이터를 프레임 단위로 분석하여 APL을 산출할 수 있다. APL 검출부(210)가 APL을 산출하는 방법은 이미 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 계조전압 설정부(230)는 APL 검출부(210)로부터 산출된 값에 따라 전압을 결정할 수 있다. 계조전압 설정부(230)는 APL에 따라 프레임별로 피크 휘도를 설정하고 피크 휘도에 따라 전압을 가변하게 된다.
도 1로 돌아가서, 소스 구동부(400)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함할 수 있다. 소스 구동부(400)는 소스 신호들을 표시패널(100) 상에 배열되어 있는 소스 라인에 인가한다. 도시하지는 않았으나, 소스 드라이브 IC는 출력 채널별로 접속된 디지털-아날로그 컨버터와, 출력 채널별로 접속된 샘플링 및 홀딩 회로와, 샘플링 및 홀링 회로의 출력단에 접속된 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 이로 인해, 소스 구동부(400)는 타이밍 컨트롤러(200)로부터 수신된 계조전압을 표시패널(100)에 제공할 수 있다.
전원 공급부(600)는 소스 구동부(400)와 이후 설명될 계조전압 제어부(500)에 전압을 공급하는 역할을 한다. 전원 공급부(600)는 계조 전압에 대응되는 전압을 소스 구동부 및 계조전압 제어부에 공급할 수 있다. 종래에는 소스 구동부와 계조전압 제어부에 일정 전압 예컨대, 14V의 전압을 고정 공급하여 소스 구동부 및 계조전압 제어부에 발열 및 소비전력을 증가시키는 문제점이 있다. 하지만, 실시예에서는 소스 구동부(400) 및 계조전압 제어부(500)에 공급되는 전압을 계조전압에 따라 제어함으로써, 소스 구동부(400) 및 계조전압 제어부(500)에 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있다.
계조전압 제어부(500)는 계조 전압을 모니터링하여 전원 공급부(600)에서 공급되는 구동 전압 예컨대, 제1 전압을 가변시키는 역할을 한다. 계조전압 전압부(600)는 계조전압들 중 첫 번째 계조전압을 이용할 수 있다. 계조전압들 중 첫 번째 계조전압은 다른 계조전압들 보다 높은 전압값을 가지기 때문에 첫 번째 계조전압을 이용하게 되면 효과적으로 구동 전압을 가변시킬 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 계조전압 제어부(500)는 D/A 컨버터(210)와, 출력버퍼(260)를 포함할 수 있다. D/A 컨버터(210)는 계조전압 예컨대, 계조전압들중 첫 번째 계조전압을 수신하여 아날로그 신호로 변환시킨다. 아날로그 신호로 변환된 계조전압은 출력버퍼(530)를 통해 전원 공급부(600)로 공급될 수 있다.
전원 공급부(600)는 계조전압에 대응되는 구동 신호 예컨대, 제2 전압을 계조전압 제어부(500)로 공급하게 된다. 이때, D/A 컨버터(510)에는 기준전압(Ref,H,L)값을 공급하여 구동 전압보다 높은 전압을 공급할 수 있다. 즉, 기준전압은 출력 버퍼(530)를 지나면서 일정 수준의 전압이 소비될 수 있기 때문에 일정 기준 전압을 제공함으로써, 구동에 필요한 전력을 안정적으로 공급할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(600)로부터 소스 구동부 및 계조전압 제어부에 공급되는 제2 전압(AVDD)은 첫번째 계조전압(1st TAP) 보다 높은 전압이 공급될 수 있다. 예컨대, 제2 전압은 계조전압 보다 2V 높은 수준의 전압이 공급될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 가변된 구동 전력에 따른 소비 전력을 살펴보게 되면, 종래 고정된 구동 전압을 제공하는 것에 비해 약 25%의 누적 소비전력이 감소됨을 알 수 있다.
도 6은 제2 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 화상을 표시하는 표시패널과, 게이트 구동신호, 소스 구동신호 및 계조 전압을 공급하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 게이트 구동신호 및 소스 구동신호를 상기 표시패널에 제공하는 게이트 구동부 및 소스 구동부와, 제1 전압을 발생시키는 전원 공급부와, 상기 제1 전압을 계조 전압에 대응되는 제2 전압으로 가변시켜 상기 제2 전압을 소스 구동부에 제공하도록 전원 공급부를 제어하는 계조전압 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 계조전압 제어부(700)를 제외한 구성은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 동일하므로 생략한다.
계조전압 제어부(700)는 연산부(750)와, D/A 컨버터(710)와, 출력버퍼(730)를 포함할 수 있다. 연산부(750)는 계조전압과 제1 전압을 연산할 수 있다. 연산부는 제1 전압이 가변에 의한 D/A 컨버터(710)의 변화를 연산하는 역할을 한다. 이를 위해 연산부(750)는 계조전압 예컨대, 계조전압들 중 첫번째 탭의 계조전압과 전원 공급부로부터의 제1 전압을 제공받을 수 있다.
D/A 컨버터(710)는 연산부(750)로부터 수신된 신호를 아날로그 신호 예컨대, 제2 전압으로 변환시키는 역할을 한다. D/A 컨버터(710)로부터 변환된 제2 전압 신호는 출력 버퍼(730)를 통해 출력될 수 있다.
제2 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 소스 구동부 및 계조전압 제어부로 공급되는 구동 전압을 제어함으로써, 소스 구동부 및 계조전압 제어부의 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있다.
특히, 제2 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 연산부를 구비함으로써, 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 따른 별도의 기준전압이 필요없게 된다.
도 7은 제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 화상을 표시하는 표시패널과, 게이트 구동신호, 소스 구동신호 및 계조 전압을 공급하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 게이트 구동신호 및 소스 구동신호를 상기 표시패널에 제공하는 게이트 구동부 및 소스 구동부와, 제1 전압을 발생시키는 전원 공급부와, 상기 제1 전압을 계조 전압에 대응되는 제2 전압으로 가변시켜 상기 제2 전압을 소스 구동부에 제공하도록 전원 공급부를 제어하는 계조전압 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 계조전압 제어부(800)를 제외한 구성은 제1 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 동일하므로 생략한다.
계조전압 제어부(800)는 비교기(810)를 포함할 수 있다. 비교기(810)는 계조전압들을 순차적으로 입력받아 제1 전압과 비교하고, 계조전압과 제1 전압의 차에 의해 제1 전압을 가변시켜 제2 전압을 발생시킬 수 있다. 이를 위해 비교기(810)에는 전원 공급부(600)로부터 공급되는 제1 전압을 수집할 수 있다. 비교기(810)에는 계조전압에 따른 전압들을 순차적으로 수집하기 위해 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 연결될 수 있다.
전원 공급부(600)에 의해 계조전압 제어부(800)는 제2 전압에 의해 동작될 수 있다. 전원 공급부(600)에서 발생된 제2 전압은 소스 구동부(400)로 인가되어 소스 구동부(400)도 제2 전압에 의해 구동될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 계조 전압들이 바뀜에 따라 실시간으로 제1 전압을 제2 전압으로 가변시킬 수 있는 효과가 있다. 여기서, 제2 전압은 제1 전압과 비교기의 마진을 고려하여 제1 전압보다 약 2V 높은 전압일 수 있다.
제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 소스 구동부 및 계조전압 제어부로 공급되는 구동 전압을 제어함으로써, 소스 구동부 및 계조전압 제어부의 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 제3 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 모든 계조 전압들에 대한 전압을 고려하여 제2 전압이 가변되기 때문에 보다 효과적으로 발열 및 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 표시패널 200: 타이밍 컨트롤러
300: 게이트 구동부 400: 소스 구동부
500: 계조전압 제어부 600: 전원 공급부

Claims (7)

  1. 화상을 표시하는 표시패널;
    소스 구동신호 및 계조 전압을 공급하는 타이밍 컨트롤러;
    상기 소스 구동신호를 상기 표시패널에 제공하는 소스 구동부;
    제1 전압을 발생시키는 전원 공급부; 및
    상기 제1 전압을 계조 전압에 대응되는 제2 전압으로 가변시키고 상기 제2 전압을 소스 구동부에 제공하도록 전원 공급부를 제어하는 계조전압 제어부;를 포함하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조전압 제어부는 상기 계조 전압을 수신하여 제2 전압을 발생시키는 D/A 컨버터와, 상기 D/A 컨버터로부터 출력된 제2 전압 신호를 출력하여 상기 전원 공급부를 제어하는 출력버퍼를 포함하는 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조전압 제어부는 상기 계조전압과 제1 전압을 연산하는 연산부와, 상기 연산에 의해 결정된 값에 따른 제2 전압을 발생시키는 D/A 컨버터와, 상기 D/A 컨버터로부터 출력된 제2 전압 신호를 출력하여 상기 전원 공급부를 제어하는 출력버퍼를 포함하는 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계조전압은 첫 번째 입력되는 계조전압인 유기전계 발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 첫 번째 입력되는 계조전압 보다 크게 설정된 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조전압 제어부는 계조전압들을 순차적으로 입력받아 제1 전압과 비교하여 두 전압 차이에 의해 계조전압들에 대응되는 제2 전압들을 발생시키는 비교기를 포함하는 유기전계 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 평균화상레벨을 산출하는 APL 검출부와, 상기 APL 검출부로부터 산출된 값에 따라 전압을 결정하는 계조전압 설정부를 포함하는 유기전계 발광소자.
KR1020140185806A 2014-12-22 2014-12-22 유기전계 발광소자 KR102359723B1 (ko)

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