2014년 10월 18일 토요일

5T1C CMOS TFT Vth OLED vth ELVSS IR DROP compensation circuit US20120242712A1

5T1C CMOS TFT Vth OLED vth ELVSS IR DROP compensation circuit US20120242712A1

아래의 회로는 T1만 N type로 구성하고 나머지는 P type으로 구성한 T51C 회로이다.
특징은 TFT Vth OLED vth ELVSS IR DROP을 모두 보상하려고 한 것이다.





1. 초기화 구간
초기화 구간에서는 EM이 계속 켜진상태에서
DATA전압에 충분히 초기화 할수 있는 전압을 가한다.
A,B node에는 VDD
C node에는 초기화 전압 또는 VSS? 어떻게 될까?
(데이터 전압을 충분히 낮은 전압으로 해야할듯)
사실 이 구간 동안 데이터 선과 VSS 가 short 되므로 적당히 짧게 해야 한다.
(이러한 단점을 극복하기 위해서 추가적인 TR이 필요하지 않을까?)

2. 데이터 라이팅 구간 및 Vth 보상
EM이 꺼지면서 데이터 라인에는 실제로 쓰고 싶은 전압이 들어온다.
B node에 충분히 높은 전압 (VDD)였다가 T1을 통과하여 OLED를 통과하면서
T1 vth와 OLED vth로 수렴한다.
C node에는 원하는 데이터 전압을 가하게 된다.

Cc사이에 걸리는 전압은 B-C 로 할수 있고 데이터 전압과 T1 vth + OLED vth 전압 차가 저장된다.

3. 발광구간
발광구간에서는 EM이 다시켜지면서 T5가 켜지면서 VSS 전압을 C node를 대체하게 된다.
이때 T1이 구동되는 Vgs에는 Vss 전압이 영향을 준다 Vss 전압의 IR-DROP에 의하여 AMOLED패널의 위치마다 또는 화면에 보이는 컨텐츠에 따라서 달라지게 되는데,
이러한 것을 보상하기 위해서 T5를 통하여 T1의 Vgs를 보상한다.

여러가지로 보아 좋은 회로이지만 CMOS말고 N mos only로 바꾸어서 사용해보면 어떨까 생각이 든다. (아마 있을듯)
(그러나 CMOS로 구성하는게 꼭 나쁜건 아니다.)

단점 :
1. 초기화구간에 전류 손실로 페널의 효율 감소
2. Vth 보상구간동안 소량의 전류가 OLED를 통과하여 C/R 확보 어려움 (구동 조건에 따라 다르고, 위치에 따른 Black 불균일. 그리고 저계조에서 휘도 균일도 걱정이 된다.)
3. OLED vth 보상이 꼭 정확한 OLED의 열화 보상을 보장하는 것은 아님.
  (이것도 논란의 여지가 있는데, 항상 그런건 아닐것)


구체적인 내용은 US20120242712A1 특허를 통해서 알아보면 좋겠다.

OLED Degradation compensation circuit (PMOS) for AMOLED US 8310417 B2

OLED Degradation compensation circuit (PMOS) for AMOLED US 8310417 B2

OLED 자체의 수명 감소를 보상하기 위한 회로이다.
여기서 소개하는 회로에서는 PMOS로 구성하되
Vth보상을 뺀 OLED의 효율 감소를 보상하는 부분만 명시되어 있다.

만일 실제로 사용하려면 Vth보상과 함께 혼합되어 사용되어야 한다.
회로의 구성은 일반적인 PMOS 구동과 아주 유사하나 다른점이 있다면 OLED의 Anode가 M2의 G node N1에 feedback을 전압을 가할수 있는 Cfb 캡이 있고.

VLn이라는 한줄마다 전압을 콘트롤할수 있는 전압이 있다. 이 전압은 Cst 전압의 다른 노드에 있다.


윗 그림에 보듯이 OLED열화가 되면서 효율이 감소하면 OLED의 Vth가 증가하는 것이 아니라, OLED의 IV curve가 눕는 것을 가정으로 하였다.

이때 IV curve가 눕는 것을 Detection하기 위한 방법으로 본 특허가 사용한 방식은 우선 I2라는 상대적으로 높은 전류를 흘렸다가 I1이란 약간 감소한 전류를 흘렸을 때 감소하는 전압 dV1 과 dV2중에 효율이 감소한 경우 dV1 < dV2 점을 착안하여, 이것을 M2의 Vgs 증가에 Feedback하는 원리를 사용하고 있다.



앞에서 말한 방법을 구현하기 위해서 본 발명자는 VLn 이라는 전압을 이용하여 I2 --> I1 으로 변할수 있도록 유도하였다.

T1 에서 스캔이 열리기 전에 우선 전압을 V3로 낮추었다가, 
T2 에서 스캔이 열리면서 데이터를 저장하고 (Cst)
T3 에서 M2에는 I2 전류 (상대적으로 높은 전류)가 흐른다.
T4 에서 VLn전압을 다시 V4 전압으로 상승하면서 
           M2에는 I1 전류 (상대적으로 낮은 전류)가 흐른다.

이때 Anode전압의 감소 dV1 또는 dV2 는 Cfb cap을 통하여 M2의 Gnode에 커플링 동작에 의하여 Feedback하게 되는데,

만일 열화가 적게 된 경우 G node의 절대 전압 감소량은 적고 |Vgs| 증가량도 작다 (전류 감소)
만일 열화가 많이 된 경우 G node의 절대 전압 감소량은 크고 |Vgs| 증가량도 크다 (전류증가)

OLED의 열화에 따는 효율감소와 Cst과 Cfb량을 잘 조절해야 하고
VLn의 전압 스윙량을 얼마나 정하느냐에 따라서도 보정량이 결정된다.

이러한 동작을 하여 보상할수 있는 것은 PMOS로 구성되고 OLED의 열화에 의해서 IV curve가 눕는 경우라고 할수 있겠다.


더욱더 상세한 내용은 아래의 미국 등록 특허를 활용 바란다.
US 8310417 B2