[논문]고 개구율 화소보상회로를 갖는 저전력 LTPS AMOLED 패널 설계

강홍석; 우두형

초록
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본 연구를 통해서 대 면적, 저 전력 AMOLED 용용에 적합한 고 개구율 픽셀 보상회로와 이에 대한 구동회로를 제안하였다. 균일도는 다소 떨어지지만 안정성과 이동도가 뛰어난 저온 다결정 실리콘(LTPS) 박막 트랜지스터(TFT)를 기반으로 설계했다. 픽셀의 불량률을 낮추고 배면발광방식에 적합하도록 픽셀 보상회로를 보다 간단하게 개선하여 고 개구율 특성을 갖도록 했다. 제안하는 고 개구율 픽셀 보상회로는 일반적인 구동방식을 사용할 경우 명암비에서 큰 손해를 볼 수가 있으므로, 명암비를 높게 유지하기 위한 구동방식 및 구동회로를 제안하여 검증하였다. 이와 더불어 동영상 특성을 개선하기 위해 black data insertion 방식을 구현할 수 있도록 설계했다. 배면발광방식의 19.6" WXGA AMOLED 패널에 대해 설계했으며, 픽셀의 평균 개구율은 41.9%로 기존에 비해 8.9% 증가했다. TFT의 $V_{TH}$ 편차가 ${\pm}0.2\;V$일 때, 패널의 불균일도와 명암비는 각각 6% 이하와 10만:1 이상으로 예측되었다.

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We proposed the new pixel compensation circuit with high aperture ratio and the driving method for the large-area, low-power AMOLED applications in this study. We designed with the low-temperature poly-silicon(LTPS) thin film transistors(TFTs) that has poor uniformity but good mobility and stability...

We proposed the new pixel compensation circuit with high aperture ratio and the driving method for the large-area, low-power AMOLED applications in this study. We designed with the low-temperature poly-silicon(LTPS) thin film transistors(TFTs) that has poor uniformity but good mobility and stability. To lower the error rate of the pixel circuit and to improve the aperture ratio for bottom emission method, we simplified the pixel compensation circuit. Because the proposed pixel compensation circuit with high aperture ratio has very low contrast ratio for conventional driving methods, we proposed the new driving method and circuit for high contrast ratio. Black data insertion was introduced to improve the characteristics for moving images. The pixel circuit was designed for 19.6" WXGA bottom-emission AMOLED panel, and the average aperture ratio of the pixel circuit is improved from 33.0% to 41.9%. For the TFT's $V_{TH}$ variation of ${\pm}0.2\;V$, the non-uniformity and contrast ratio of the designed panel was estimated under 6% and over 100000:1 respectively.

주제어

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문제 정의

제안하는 방식은 그림 3에 나타낸 회로뿐만 아니라 reset 스위치를 별도로 사용하는 모든 픽셀 보상회로에 적용이 가능하며, TFT의 특성 편차가 개선될수록 그 장점이 극대화될 수 있다. 본 논문에서는 픽셀 보상회로를 스키메틱과 레이아웃 측면에서 함께 검증했으며, 이를 위한 구동회로와 전체 AMOLED 패널을 설계함으로써 실제 제품에 웅용할 수 있는 가능성을 제시하였다.
본 연구에서는 LTPS TFT를 이용하여 배면발광 방식의 AMOLED 패널을 설계했고, 이에 적합한 높은 개구율을 갖는 픽셀 보상회로를 제안하였다.

제안 방법

표 1에 제시한 R/G/B 휘도의 기준값, 픽셀 회로의 개구율, OLED의 발광 시간 비율, OLED의 발광 효율 등을 고려하여 각 sub-dot의 전류 값을 결정하고, 여기에 LTPS TFT의 특성을 반영하여 각 sub-dot의 구동 TFT에 대한 W/L 을 결정한다. OLED 와 LTPS TFT의 특성을 고려하여 제안하는 픽셀 보상회로의 동작에 적합하도록 각 전원의 전압 레벨을 결정했다.
대 면적, 저 전력 AMOLED 응용에 적합한 고 개구율 픽셀 보상회로와 이에 대한 구동 회로를 제안하고 검증했다. 제안하는 픽셀 보상회로는 LTPS TFT를 기반으로 하는 배면발광 방식에 적합하며, AMOLED 응용에서 높은 개구율을 확보하면서 명암비 특성을 높게 유지할 수 있는 장점을 가진다.
6로의 이차원 배열이 디스플레이 영역을 결정하며, 픽셀 제어 신호의 RC 지연을 최소화하기 위해서 디스플레이영역 양 옆으로 스캔 구동 회로를 각각 하나 씩 두었다. 배면발광방식이므로 ELVSS 전원 라인의 전압 강하는 문제가 되지 않으며, ELVDD 전원 라인의 전압 강하를 최소화하기 위해 패널의 위와 아래에서 최대한 많은 패드를 이용하여 외부와 연결되도록 하였다.
화면 전체가 white일 때 하나의 픽셀이 낼 수 있는 최대 white 휘도는 200 nit이며, 이때 R/G/B 픽셀은 각각 1501/69 nit의 휘도를 가져야 한다. 표 1에 제시한 R/G/B 휘도의 기준값, 픽셀 회로의 개구율, OLED의 발광 시간 비율, OLED의 발광 효율 등을 고려하여 각 sub-dot의 전류 값을 결정하고, 여기에 LTPS TFT의 특성을 반영하여 각 sub-dot의 구동 TFT에 대한 W/L 을 결정한다. OLED 와 LTPS TFT의 특성을 고려하여 제안하는 픽셀 보상회로의 동작에 적합하도록 각 전원의 전압 레벨을 결정했다.
AMOLED 패널을 구현한 것이다. 픽셀 회 1** 9.6로의 이차원 배열이 디스플레이 영역을 결정하며, 픽셀 제어 신호의 RC 지연을 최소화하기 위해서 디스플레이영역 양 옆으로 스캔 구동 회로를 각각 하나 씩 두었다. 배면발광방식이므로 ELVSS 전원 라인의 전압 강하는 문제가 되지 않으며, ELVDD 전원 라인의 전압 강하를 최소화하기 위해 패널의 위와 아래에서 최대한 많은 패드를 이용하여 외부와 연결되도록 하였다.

대상 데이터

19.6“ AMOLED 패널을 설계하기 위해 top gate 방식의 1-poly 1-metal LTPS TFT 공정을 사용했다. TFT의 최소 게이트 길이는 4pm이며, 표 1에 패널 설계에 필요한 주요 파라미터를 요약했다.
그림 2에 나타내었다. 전류 구동을 위한 TFT(TO), 데이터를 픽셀에 전달하기 위한 TFT(Tl)와 데이터를 저장하기 위한 캐패시터(Cstg)가 필수적으로 필요하며, VTH 보상을 위해 네 개의 TFT(T2, T3, T4, T5)가 추가되었다. 이때, T2는 VTH 보상 시에 T0를 diode comected TFT로 만들기 위해 사용되었고, T3는 VTH 보상 시에 OLED로 전류가 흐르는 것을 막아준다.

데이터처리

제안하는 고 개구율 픽셀 보상회로의 성능을 검증하기 위해 표 1에 제시한 설계 파라미터를 이용하여 HSPICE 시뮬레이션을 수행하였다. 그림 11은 OLED 전류에 따른 패널의 불균일 도를 나타낸 것으로, '가'는 그림 1 과 같이 아무런 보상을 하지 않은 경우를 나타내고, '나'는 그림 3의 회로와 타이밍도를 적용한 결과이다.

성능/효과

그림 3 의 픽셀 보상회로는 그림 2의 회로에 비해 TFT, scan line 및 power line이 각각 하나씩 없으므로 개구율이 크게 향상된다. 또한, Cstg의 a 단자에 연결된 스위치 가두 개에서 하나로 줄어들면서, 누설전류가 감소하여 데이터 유지 시간이 두 배 정도 증가한다. 그러나 그림 3 과 같이 OLED를 이용한 reset 방법에는 치명적인 약점이 따른다.
제안하는 픽셀 보상회로는 LTPS TFT를 기반으로 하는 배면발광 방식에 적합하며, AMOLED 응용에서 높은 개구율을 확보하면서 명암비 특성을 높게 유지할 수 있는 장점을 가진다. 제안하는 방식은 그림 3에 나타낸 회로뿐만 아니라 reset 스위치를 별도로 사용하는 모든 픽셀 보상회로에 적용이 가능하며, TFT의 특성 편차가 개선될수록 그 장점이 극대화될 수 있다. 본 논문에서는 픽셀 보상회로를 스키메틱과 레이아웃 측면에서 함께 검증했으며, 이를 위한 구동회로와 전체 AMOLED 패널을 설계함으로써 실제 제품에 웅용할 수 있는 가능성을 제시하였다.
제안하는 픽셀 보상회로는 LTPS TFT를 기반으로 하는 배면발광 방식에 적합하며, AMOLED 응용에서 높은 개구율을 확보하면서 명암비 특성을 높게 유지할 수 있는 장점을 가진다. 제안하는 방식은 그림 3에 나타낸 회로뿐만 아니라 reset 스위치를 별도로 사용하는 모든 픽셀 보상회로에 적용이 가능하며, TFT의 특성 편차가 개선될수록 그 장점이 극대화될 수 있다.

참고문헌 (10)

M. Stewart, R. S. Howell, L. Pires, M. K. Hatalis, W. Howard, and O. Parche, "Polysilicon VGA active matrix OLED displays-Technology and performance", IEDM Tech. Digest, pp.871-874, 1998.
R. M. A. Dawson, et al, "The impact of the transient response of organic light emitting diodes on the design of active matrix OLED displays", IEDM Tech. Digest, pp.875-878, 1998.
A. Nathan, G. R. Chaji, and S. J. Ashtiani, " Driving schemes for a-Si and LTPS AMOLED displays", Journal of Display Tech., Vol. 1, No. 2, pp.267-277, 2005.

상세보기
Y. Lin, and H. P. D. Shieh, "A novel current memory circuit for AMOLEDs", IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 51, No. 6, pp.1037-1040, 2004.

상세보기
J. L. Sanford, and F. R. Libsch, "TFT AMOLED pixel circuits and driving methods", Dig. of Tech. Papers, SID Int. Symp., pp.10-13, 2003.
J. C. Goh, J. Jang, K. S. Cho, and C. K. Kim, "A new a-Si:H thin-film transistor pixel circuit for active-matrix organic light-emitting diodes", IEEE Electron Device Lett., Vol. 24, No. 9, pp.583-585, 2003.

상세보기
S. W. Tam, et al, "Poly-Si driving circuits for organic EL displays", Proc. SPIE, Vol. 4295, pp.125-133, 2001.
S. H. Jung, W. J. Nam, and M. K. Han, "A new voltage-modulated AMOLED pixel design compensating for thresold voltage variation in poly-Si TFTs", IEEE Electron Device Lett., Vol. 25, No. 10, pp.690-692, 2004.

상세보기
K. C. Park, J. H. Jeon, Y. I. Kim, J. B. Choi, Y. J. Chang, Z. F. Zhan, C. W. Kim, "A poly-Si AMOLED display with high uniformity", Solid-State Electronics, Vol. 52, No. 11, pp. 1691-1693, Nov., 2008.

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J. H. Souk, and J. Lee, "Recent picture quality enhancement technology based on human visual perception in LCD TVs", Journal of Display Tech.., Vol. 3, No. 4, pp.371-376, 2007.

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