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유기 발광 다이오드 (OLED)는 매우 얇고, 시야각에 자유로우며, 빠른 응답속도와 생생한 색 재생력 등의 장점으로 인해 디스플레이 소자로서 주목 받아 왔으며, 디스플레이용 소자로 꾸준히 개발 되어왔다. 능동형 OLED (AMOLED) 디스플레이의 능동 소자로는 주로 탈수소 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 (a-Si:H TFT)와 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 (poly-Si TFT) 가 사용되는데, a-Si:H TFT 는 반복되는 gate 단의 stress 전압에 의해 소자의 문턱전압이 변하며, poly-Si TFT 는 결정화 작업에서 불규칙적으로 생성되는 grain boundary 에 의해 위치마다 소자의 전기적 특성이 다른 특징이 있다. OLED 는 발광하는 빛의 휘도가 흐르는 전류에 비례하기 때문에, 이러한 TFT 소자의 전기적 특성 변화나 편차는 AMOLED 디스플레이의불 균일한 휘도 편차를 야기 시킨다.

기존 AMOLED 구동방식과 화소 구조는 화소 내부에 여러 가지 보상기능을 수행하는 TFT 들을 추가하여, 전류를 생성시키는 구동 TFT 의 특성 편차를 보상하는 방식이 주를 이루어 왔다. 그러나 TFT 의 전기적 특성을 모두 보상할 수 있다고 하더라도 OLED 물질 자체의 열화로 인한 휘도 저하로 인해 광 효율이 감소하기 때문에 오랫동안 고정적인 이미지를 표시할 시 이미지의 잔상이 화면에 남는 image sticking등의 문제를 야기 시킬 수 있다. 또한, TFT 의 개수 증가는 panel 의 수율을 감소시키고, 화소의 개구율을 감소시키며, 요구되는 발광 전류량을 증가시켜 OLED 의 열화를 가속화 시킨다. 이러한 복합적인 문제점들은 기존의 내부보상 방식만을 사용해서는 해결할 수 없다.

이에 따라 본 논문에서는 LTPS 기반의 소면적 고해상도부터 대면적 고화질 디스플레이뿐만 아니라 저가격을 위한 a-Si:H TFT 기반의 AMOLED 디스플레이를 구현하기 위한 다양한 형태의 새로운 외부보상 구동 방식들을 제안하였으며, 이를 구현하기 위한 새로운 구동 드라이버 IC 를 설계하였다. 휘도 보정 방식(luminance adjusting method)은 스마트폰과 같은 소면적 AMOLED 디스플레이를 위해 제안 되었다. 휘도 보정 방식은 광 센싱 스캐너를 이용하여 화소당 두 개의 휘도를 센싱 하여 저장하여 두었다가 이를 이용하여 구동 TFT 의 전기적 특성 편차와 OLED의 초기 광학 편차를 보상하는 방식이다. 제안 된 휘도 보정 방식은 3.7 인치 wide videographics array (WVGA) 해상도의 AMOLED 패널을 통해 검증하였으며 패널의 휘도 편차가 7.01 LSB 에서 1.81 LSB 로 향상 되는 결과를 얻었다.

전기적 특성 센싱 및 보상 방식 (electrical characteristic sensing and compensation method)은 노트북이나 모니터와 같은 중대면적 AMOLED 디스플레이를 위해 제안 되었다. 전기적 특성 센싱 및 보상 방식은 구동 TFT 와 OLED 의 전기적 특성을 센싱 하여 저장해 두었다가 이를 이용하여 구동 TFT 의 전기적 특성 편차와 OLED 의 열화를 보상하는 방식이다. 제안 된 전기적 특성 센싱 및 보상 방식은14.1 인치 high definition (HD) 해상도의 AMOLED 패널을 통해 검증하였으며, -1.1% 에서 1.2% 사이의 매우 좋은 휘도 편차를 얻었다.

소자 특성 조절 방식(device characteristic adjusting method)은 a-Si:H TFT기반의 대면적 AMOLED 디스플레이를 위해 제안 되었다. 소자 특성 조절 방식은 모든 화소 내 a-Si:H TFT 의 문턱전압을 같은 값으로 조절함으로써, 발광 전류의 균일도를 향상 시키고, a-Si:H TFT 의 문턱전압 변화 문제를 해결하려는 방식이다. 제안된 전기적 특성 센싱 및 보상 방식은 a-Si:H TFT 기반의 테스트 화소 들을 이용하여 검증하였으며, 초기 전류 편차가 -16.3% 에서 8.6% 사이를 가지던 것이 -0.5%에서 0.8% 사이의 편차로 향상 되는 결과를 보였다.

이러한 제안 된 외부보상 AMOLED 구동 방식들은 고속구동 가능성과 간단한 화소 구조로 인한 panel 의 수율 향상, 그리고 고화질 저가격 디스플레이의 구현 가능성으로 인해 앞으로 다양한 형태의 AMOLED 디스플레이 panel 에 응용되어 사용 될 것으로 기대된다.

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