KR20050046927A - 전압 공급 장치 및 이를 이용한 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원 공급 장치 및 이를 이용한 발광 표시 장치에 관한 것이다.
구동 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 동작에 따라 발광하는 발광 소자를 포함하는 발광 표시 장치에서, 구동 트랜지스터와 상기 발광 소자로 각각 공급되는 제1 및 제2 전원 전압을 각각 생성하는 경우, 상기 제1 전원 전압의 절대값이 제2 전원 전압의 절대값보다 같거나 크도록 제1 및 제2 전원 전압을 설정한다. 이에 따라, 전력 소비를 보다 감소시켜 제1 및 제2 전원 전압을 생성하는 전압 구동 장치의 효율이 향상된다.

Description

전압 공급 장치 및 이를 이용한 발광 표시 장치{POWER SUPPLY AND LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE USING THE POWER SUPPLY}
본 발명은 전압 공급 장치 및 이를 이용한 발광 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 전압 공급 장치와 이를 이용한 유기 전계 발광(electroluminescent, 이하 EL이라 함) 발광 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 EL 표시 장치는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 표시 장치로서, M×N 개의 유기 발광셀들을 전압 구동 혹은 전류 구동하여 영상을 표현할 수 있도록 되어 있다. 이러한 유기 발광셀은 애노드(ITO), 유기 박막, 캐소드 레이어(metal)의 구조를 가지고 있다. 유기 박막은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emission layer, EML), 전자 수송층(electron transport layer, ETL) 및 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 포함한 다층 구조로 이루어지고, 또한 별도의 전자 주입층(electron injection layer, EIL)과 정공 주입층(hole injection layer, HIL)을 포함하고 있다.
이와 같이 이루어지는 유기 발광셀을 구동하는 방식에는 단순 매트릭스(passive matrix) 방식과 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이용한 능동 구동(active matrix) 방식이 있다. 단순 매트릭스 방식은 양극과 음극을 직교하도록 형성하고 라인을 선택하여 구동하는데 비해, 능동 구동 방식은 박막 트랜지스터를 각 ITO(indium tin oxide) 화소 전극에 접속하고 박막 트랜지스터의 게이트에 접속된 커패시터의 용량에 의해 전압을 유지하도록 하는 구동 방식이다. 이때, 커패시터에 전압을 설정하기 위해 인가되는 신호의 형태에 따라 능동 구동 방식은 전압 구동(voltage programming) 방식과 전류 구동(current programming) 방식으로 나누어진다.
전압 구동 방식이나 전류 구동 방식에서, 유기 발광셀은 일반적으로 유기 EL 소자와, 유기 EL 소자에 연결된 이것을 구동시키는 구동 트랜지스터를 포함한다. 이 경우, 구동 트랜지스터의 드레인으로 제1 전원 전압이 공급되고 유기 EL 소자(OLED)의 일측은 제2 전원 전압에 연결되어, 구동 트랜지스터의 동작에 따라 유기 EL 소자가 발광한다.
일반적으로, 제1 전원 전압으로 VDD가 공급되어 유기 EL 소자(OLED)의 애노드 전극으로 VDD 전압이 공급되고, 제2 전원 전압에는 VSS가 공급되어 유기 EL 소자(OLED)의 캐소드 전극으로 VSS 전압이 공급된다. 이와는 달리, 제2 전원 전압으로 접지 전압이 공급될 수도 있으며, 제1 전원 전압보다 낮은 전압이 공급될 수 있다. 이러한 유기 EL 소자(OLED)의 점등용 전압인 제1 및 제2 전원 전압간의 차이에 따라 유기 EL 소자의 발광 효율이 달라짐으로써, 적절한 점등용 전압이 공급되어야 한다.
그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 소자의 발광 효율성을 향상시킬 수 있는 점등용 전압을 공급하는 전압 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 전압 공급 장치의 구동 효율을 향상시키고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 전압 구동 장치를 이용하는 발광 효율이 향상된 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따른 전압 공급 장치는, 발광 표시 장치의 발광 소자의 양단에 점등용 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 공급하는 전압 공급 장치이며, 외부로부터의 전압을 입력받는 전압 입력부; 상기 입력 전압을 토대로 상기 제1 전원 전압을 생성하는 제1 전압 생성부; 상기 입력 전압을 토대로 상기 제2 전원 전압을 생성하는 제2 전압 생성부를 포함하며, 상기 제1 전원 전압의 절대값이 상기 제2 전원 전압의 절대값보다 같거나 크다 .
여기서, 상기 제2 전원 전압은 상기 제1 전원 전압의 반전 전압일 수 있으며, 또한, 상기 제1 전원 전압은 양극성 전원 전압이고, 상기 제2 전원 전압은 음극성 전원 전압일 수 있다. 이러한 전압 공급 장치는 스텝-업(step-up) DC/DC 컨버터일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 발광 표시 장치는, 데이터 신호를 전달하는 다수의 데이터선; 주사 신호를 각각 전달하며 상기 데이터선과 교차하고 있는 다수의 신호선; 상기 데이터선과 상기 신호선이 교차하여 이루는 영역에 각각 형성되어 있으며, 인가되는 데이터 신호에 따라 대응하는 화상을 표시하는 발광 소자를 포함하는 다수의 화소 회로; 및 상기 화소 회로의 발광 소자 양단에 점등용 제1 및 제2 전원 전압을 공급하는 전압 공급부를 포함하고, 상기 제1 전원 전압의 절대값이 상기 제2 전원 전압의 절대값보다 같거나 큰 발광 표시 장치. 상기 발광 소자는 유기 EL 소자일 수 있다.
한편, 상기 화소 회로는 소스 단자에 제1 전원 전압이 인가되는 구동 트랜지스터; 일측이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 타측에 상기 제2 전원 전압이 인가되는 발광 소자를 포함할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 이하에 기술되는 발광 표시 장치는 유기 발광셀을 가지는 유기 전계 발광 표시 장치이나, 본 발명에 따른 발광 표시 장치는 이에 한정되지 않는다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 발광 표시 장치에 대하여 자세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 표시 장치는 유기 EL 표시 패널(이하, 표시 패널이라고 함, 100), 데이터 구동부(200), 주사 구동부(300)및 전압 공급부(400)를 포함한다.
표시 패널(100)은 세로 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(Y1-Yn), 가로 방향으로 뻗어 있는 복수의 신호선 (X1-Xm) 및 복수의 화소 회로(110)를 포함한다. 그리고 데이터선(Y1-Yn)과 신호선 (X1-Xm)에 의해 정의되는 화소 영역에 화소 회로(110)가 형성되어 있다.
데이터 구동부(200)는 데이터선(Y1-Yn)에 데이터 전압(VDATA)를 인가하며, 주사 구동부(300)는 신호선(X1-Xm)에 화소 회로를 선택하기 위한 주사 신호를 순차적으로 인가한다. 그리고, 전압 공급부(400)는 각 화소 회로(110)로 점등용 전압을 공급한다.
데이터 구동부(200), 주사 구동부(300) 및 전압 공급부(400)는 표시 패널(100)에 전기적으로 연결될 수 있으며 또는 표시 패널(100)에 접착되어 전기적으로 연결되어 있는 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package, TCP)에 칩 등의 형태로 장착될 수 있다. 또는 표시 패널(100)에 접착되어 전기적으로 연결되어 있는 가요성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC) 또는 필름(film) 등에 칩 등의 형태로 장착될 수도 있으며, 이를 COF(chip on flexible board, chip on film) 방식이라 한다. 이와는 달리 데이터 구동부(200), 주사 구동부(300) 및 전압 공급부(400)는 표시 패널의 유리 기판 위에 직접 장착될 수도 있으며, 이를 COG(chip on glass) 방식이라 한다. 또한 유리 기판 위에 신호선, 데이터선 및 박막 트랜지스터와 동일한 층들로 형성되어 있는 구동 회로와 대체될 수도 있다.
도 2에 본 발명의 실시 예에 따른 화소 회로의 예가 도시되어 있다. 다. 도 2에 도시된 화소 회로는 본 발명의 실시 예에 따른 화소 회로를 설명하기 위하여 예시된 것으로 전압 구동 방식의 화소 회로이다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 화소 회로는 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어, 전류 구동 방식의 화소 회로도 사용될 수 있다.
도 2에서와 같이, 화소 회로는 유기 EL 소자(OLED), 신호선을 통하여 인가되는 주사 신호에 따라 구동되어 데이터선으로부터의 데이터 전압을 공급하는 스위칭 트랜지스터(M2), 데이터 전압을 충전하는 캐패시터(C1), 캐패시터(C1)에 충전된 전압에 대응하는 전류를 유기 EL 소자(OLED)로 공급하여 구동시키는 구동 트랜지스터(M1)를 포함한다. 여기서, 구동 트랜지스터(M1)의 소스에 제1 전원 전압(ELVDD)이 공급되며, 일측이 구동 트랜지스터(M1)의 드레인에 연결된 유기 EL 소자(OLED)의 타측에는 제2 전원 전압(ELVSS)이 공급된다. 이러한 유기 EL 소자(OLED) 점등용 전압 즉, 제1 및 제2 전원 전압(ELVDD,ELVSS)은 전압 공급부(400)로부터 제공된다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 공급부(400)는 DC/DC 컨버터로 이루어진다. 전압 공급부(400)는 배터리(도시하지 않음)로부터 입력되는 전압을 토대로 제1 및 제2 전원 전압을 생성하여 각 화소 회로로 공급한다.
유기 EL 소자(OLED)를 발광시키기 위한 제1 전원 전압과 제2 전원 전압에서, 제2 전원 전압은 표시 패널의 화이트 발란스(white balance)를 유지할 수 있도록 제1 전원 전압과 적당한 전압 차이를 가져야 한다. 본 발명의 실시 예에서는 특히, 전압 공급부의 구동 효율을 보다 향상시키기 위하여, 제1 전원 전압의 절대값이 제2 전원 전압의 절대값보다 같거나 크도록 제1 및 제2 전원 전압을 설정한다. 만약, 제1 전원 전압의 절대값이 제2 전원 전압의 절대값보다 작을 경우에는, 최대한으로 제1 전원 전압의 절대값이 제2 전원 전압의 절대값에 가깝도록 제1 전원 전압을 설정한다. 이러한 전압 설정에 따라 전압 공급부(400)의 구동 효율이 향상된다. 예를 들어, 제1 전원 전압이 +5V이고, 제2 전원 전압이 -6V로 전압간의 차이가 11V인 경우보다, 제1 전원 전압이 +5V이고, 제2 전원 전압이 -5V로 전압간의 차이가 10V인 경우가, 전력 손실이 감소되며, 이에 따라 전압 공급부(400)의 효율이 더 향상된다.
이러한 특징을 가지는 전압 공급부(400)에서, 제1 전원 전압이 입력전압보다 클 수 있다. 따라서, 전압 공급부(400)는 스텝업 DC/DC 컨버터가 사용될 수 있다. 이 때, 제1 전원 전압이 입력 전압에 최대한 가깝게 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 3V에서 6V로 승압하는 것보다는 3V에서 5V로 승압시키는 것이 효율이 더 좋기 때문이다. 본 실시 예에서는 스텝업 DC/DC 컨버터가 사용되었지만 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이러한 특징을 가지는 본 실시 예에서, 전압 공급부(400)는 도 4에 도시되어 있듯이, 입력되는 전압을 수신하는 전압 입력부(410), 입력된 전압을 승압시켜 제1 전원 전압을 생성하는 제1 전압 생성부(420), 및 상기 제1 전원 전압을 토대로 제2 전원 전압을 생성하는 제2 전압 생성부(430)를 포함한다. 여기서, 제2 전압 생성부(430)는 제1 전원 전압을 반전시켜 출력되는 반전 회로일 수 있다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 공급부에서, 입력 전압(Vin)이 3V인 경우 제1 전원 전압을 +5V에 가깝게 생성하고, 제2 전원 전압을 -7V에 가깝게 생성하였을 때, 표시 면적에 따른 효율 변화를 나타낸 표가 도 5에 도시되어 있으며, 도 6에 도 5의 표에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
또한, 입력 전압(Vin)이 3V인 경우 제1 전원 전압을 +5V에 가깝게 생성하고, 제2 전원 전압을 -5V에 가깝게 생성하였을 때, 표시 면적에 따른 효율 변화를 나타낸 표가 도 7에 도시되어 있으며, 도 8에 도 7의 표에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
첨부한 도 5 내지 도8을 참조하면, 도 5의 경우보다 도 7의 경우, 전압 구동부의 구동 효율이 보다 증가됨을 알 수 있다. 즉, 제1 전원 전압과 제2 전원 전압간의 차가 작아질수록 전력 소비가 그만큼 감소되어, 전압 공급부 즉, 전압 공급 장치의 전압 생성 효율이 더 향상되게 된다.
이러한 특징을 가지는 전압 공급부에서 각각 생성된 제1 전원 전압과 제2 전원 전압은 도 2에 도시된 화소 회로로 공급되며, 신호선으로부터 인가되는 주사 신호에 따라, 스위칭 트랜지스터(M2)가 턴온되면, 데이터선으로부터의 데이터 전압이 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가되어, 커패시터(C1)에 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(VGS)이 충전된다. 그리고, 이 전압(VGS)에 대응하여 트랜지스터(M1)에 전류(IIOLED)가 흐르고, 이 전류(IOLED)에 대응하여 유기 EL 소자(OLED)가 발광한다.
이때, 유기 EL 소자(OLED)에 흐르는 전류는 다음의 수학식 1과 같다.
여기서, IOLED는 유기 EL 소자(OLED)에 흐르는 전류, VGS는 트랜지스터(M1)의 게이트와 소스 사이의 전압, VTH는 트랜지스터(M1)의 문턱전압, VDATA는 데이터 전압, β는 상수 값을 나타낸다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 발광 표시 장치의 발광 소자를 점등시키기 위한 제1 및 제2 전원 전압간의 차이가 보다 감소되도록, 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 생성하여 공급함으로써, 전압 생성시의 전력 소비를 감소시켜 전압 생성 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 표시 장치의 화소 회로의 개략적인 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전압 공급부와 화소 회로간의 전원 전압 연결 상태를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 공급부의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 공급부의 전압 특성을 나타낸 도이다.
도 6은 도 5에 도시된 전압 특성에 따른 전압 구동부의 구동 효율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 공급부의 전압 특성을 나타낸 도이다.
도 8은 도 7에 도시된 전압 특성에 따른 전압 구동부의 구동 효율을 나타낸 그래프이다.

Claims (8)

  1. 발광 표시 장치의 발광 소자의 양단에 점등용 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 공급하는 전압 공급 장치에서,
    외부로부터의 전압을 입력받는 전압 입력부;
    상기 입력 전압을 토대로 상기 제1 전원 전압을 생성하는 제1 전압 생성부;
    상기 입력 전압을 토대로 상기 제2 전원 전압을 생성하는 제2 전압 생성부
    를 포함하며,
    상기 제1 전원 전압의 절대값이 상기 제2 전원 전압의 절대값보다 같거나 큰 전압 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 제2 전원 전압은 상기 제1 전원 전압의 반전 전압인 전압 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서
    상기 제1 전원 전압은 양극성 전원 전압이고, 상기 제2 전원 전압은 음극성 전원 전압인 전압 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서
    상기 전압 공급 장치는 스텝-업(step-up) DC/DC 컨버터인 전원 공급 장치.
  5. 데이터 신호를 전달하는 다수의 데이터선;
    주사 신호를 각각 전달하며 상기 데이터선과 교차하고 있는 다수의 신호선;
    상기 데이터선과 상기 신호선이 교차하여 이루는 영역에 각각 형성되어 있으며, 인가되는 데이터 신호에 따라 대응하는 화상을 표시하는 발광 소자를 포함하는 다수의 화소 회로; 및
    상기 화소 회로의 발광 소자 양단에 점등용 제1 및 제2 전원 전압을 공급하는 전압 공급부
    를 포함하고, 상기 제1 전원 전압의 절대값이 상기 제2 전원 전압의 절대값보다 같거나 큰 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서
    상기 발광 소자는 유기 EL 소자인 발광 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서
    상기 제2 전원 전압은 상기 제1 전원 전압의 반전 전압인 발광 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서
    상기 화소 회로는
    소스 단자에 제1 전원 전압이 인가되는 구동 트랜지스터;
    일측이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 타측에 상기 제2 전원 전압이 인가되는 발광 소자를 포함하는 발광 표시 장치.
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