Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

AMOLED Pixel Circuit with Electronic Compensation for Vth and Mobility Variation in LTPS TFTs

LTPS TFT의 Vth와 mobility 편차를 보상하기 위한 AMOLED 화소 회로

  • Woo, Doo-Hyung (School of Information, Communications & Electronic Engineering, The Catholic University of Korea)
  • 우두형 (가톨릭대학교 정보통신전자공학부)
  • Published : 2009.04.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We proposed a new pixel circuit and driving method for the large-area, high-luminance AMOLED applications in this study. We designed with the low-temperature poly-silicon(LTPS) thin film transistors(TFTs) that has poor uniformity but stable characteristic. To improve the uniformity of an image, the threshold voltage($V_{TH}$) and the mobility of the TFTs can be compensated together. The proposed method overcomes the previous methods for mobility compensation, and that is profitable for large-area applications. Black data insertion was introduced to improve the characteristics for moving images. AMOLED panel can operate in two compensation mode, so the luminance degradation by mobility compensation can be released. The scan driver for controlling the pixel circuits were optimized, and the compensation mode can be controlled simply by that. Final driving signal has large timing margin, and the panel operates stably. The pixel circuit was designed for 14.1" WXGA top-emission ANGLED panel. The non-uniformity of the designed panel was estimated under 5% for the mobility compensation time of 1us.

본 연구를 통해서 대 면적, 고 휘도 AMOLED 응용에 적합한 화소 회로와 이에 대한 구동 방식을 제안하였다. 균일도는 다소 떨어지지만 안정성이 뛰어난 저온 다결정 실리론(LTPS) 박막 트랜지스터(TFT)를 기반으로 설계했다. 영상 화소의 균일도를 향상시키기 위해, 화소 TFT의 $V_{TH}$와 이동도 편차를 함께 보상할 수 있도록 했다. 기존의 이동도 보상 회로가 갖는 문제점을 극복하여 대 면적 패널에 적합하도록 했고, 동영상 특성을 개선하기 위해 black data insertion 방식을 도입하였다. 이동도 보상 시 휘도가 떨어지는 문제를 개선하기 위해, 패널이 두 가지 보상 모드에서 동작할 수 있도록 하였다. 화소 회로를 제어하기 위한 스캔 구동 회로를 최적화하여, 이를 통해서 보정 모드를 쉽게 제어할 수 있었다. 최종 구동 타이밍은 여유 있는 마진으로 안정적인 동작이 가능하다. 14.1" WXGA top emission AMOLED 패널에 대해 설계했으며, 이동도 보상 시간을 1us로 했을 때 패널의 불균일도는 5% 이하로 예측되었다.

Keywords

References

  1. M. Stewart, R S. Howell, L. Pires, M. K. Hatalis, W. Howard, and O. Parche, "Polysilicon VGA active matrix OLED displays-Technology and perfonnance", IEDM Tech Digest, pp.871-874, 1998
  2. R. M. A. Dawson, et aI, "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
  3. A Nathan, G. R Chaji, and S. J. Ashtiani, "Driving schemes for a-Si and LTPS AMOLED displays", Journal cf Display Tech, Vol. 1, No. 2, pp.267-277, 2005 https://doi.org/10.1109/JDT.2005.858913
  4. 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 https://doi.org/10.1109/TED.2004.827371
  5. 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
  6. 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 https://doi.org/10.1109/LED.2003.816590
  7. S. W. Tam, et aI, "Poly-Si driving circuits for organic EL displays", Proc. SPIE, Vol. 4295, pp.125-133, 2001 https://doi.org/10.1117/12.424867
  8. 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.600-692, 2004
  9. T. Yamamoto 외, '표시장치 및 구동방법과 전자기기', 일본특허, JP2008-233652
  10. J. H. Souk, and J. Lee, "Recent picture quality enhancement technology based on hwnan visuaI perception in LCD TVs", Journal cf Display Tech., Vol. 3, No.4, pp.371-376, 2007 https://doi.org/10.1109/JDT.2007.909383