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유기발광 디스플레이 장치 및 구동방법 document_id A220623071215

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문맥 (context)
AMOLED 디스플레이는 LCD에 비해 매우 빠른 응답성과 넓은 시야각 등의 잇점을 가진다. 이러한 AMOLED 디스플레이는 각 픽셀에서 전류에 의해 발광하는 유기 발광 다이오드(다이오드) 및 이를 구동하는 구동부를 가진다. 기본적으로 구동부는 화소를 스위칭하는 트랜지스터와 유기 발광 다이오드(OLED)에 전류를 공급하는 드라이빙 트랜지스터를 구비한다. 이러한 AMOLED 디스플레이의 화소는 기본적으로 아날로그 화상 신호를 샘플링하는 스위칭(샘플링) 트랜지스터, 화상 신호를 유지하는 메모리 커패시터(memory capacitor) 및, 메모리 커패시터에 축적된 화상 신호 전압에 따라 OLED에 공급되는 전류를 제어하는 구동(드라이빙) 트랜지스터를 갖춘다. 일반적으로 스위칭 트랜지스터와 드라이빙 트랜지스터의 채널은 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 형성된다. 스위칭 트랜지스터는 데이터 전압을 드라이빙 트랜지스터으로의 공급을 허용하는 스위칭 소자이므로 낮은 누설 전류 및 빠른 응답성이 요구된다. 그리고 드라이빙 트랜지스터는 전자발광 다이오드에 전류를 공급하기 때문에 장시간 대전류에 대해 높은 신뢰성이 요구된다. 비정질 실리콘은 우수한 균일도(uniformity)의 구현이 용이한 반면, 전압 스트레스에 의한 열화가 빠르게 나타나 문턱전압이 변화되는 결점이 있다. 다결정 실리콘은 이동도가 높고 광안정성이 우수하다. 또한 전압 스트레스에 의한 열화가 비정질 실리콘에 비해 느리게 나타나기 때문에 신뢰성이 높다. 이러한 다결정 실리콘은 비정질 실리콘을 다양한 방법에 의해 결정화함으로써 얻어진다. 다결정 실리콘이 가지는 단점들 중의 하나는 결정경계(grain boundary)를 통한 전류 누설로서 큰 오프 커런트(off-current)가 발생하는 점이다. 또한, 다결정 실리콘의 다른 단점은 비정질 실리콘에 비해 균일도가 떨어지며 따라서 화소별 균일한 동작 특성을 얻기 어렵다는 점이다. 다결정 실리콘의 균일도의 약점을 보상하기 위한 방법으로 자기 보상 전압 프로그램 방식, 전류 프로그램 방식 등의 다양한 방법에 제안되고 있다. 이러한 보상 회로는 화소의 유효 면적을 잠식함으로써 개구율을 감소시키고 그리고 전력 소모 가중시키는 새로운 결점을 낳는다. 이런 단점을 보완한 구동방식으로, 유기발광다이오드에 흘러 들어가는 전류의 크기는 일정하지만, 한 프레임 동안 흐르는 전류의 시간을 조절함으로써 표시장치에 표현되는 색과 밝기를 조절하는 방식이 제안되었다(참조 : Yoshifumi Tanada et al., SID'04 Digest, p1398-1400 (2004). 이 방식은 전류의 레벨을 조절하는 것이 아니라, 흐르는 시간을 조절하기 때문에, 발광 다이오드를 구동(driving)하는 드라이빙 트랜지스터는 선형 구간(linear region)에서 작동하며 따라서 단순한 스위치로서 역할한다. 따라서 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압의 이동 및 문턱 전압의 화소간 편차로 인한 신뢰성 악화가 감소될 수 있고, 특히, 많은 트랜지스터와 커패시터를 요구하는 추가적인 보상회로가 필요없기 때문에 보상 회로에 의한 개구율의 감소가 없다. 이와 같이 흐르는 전류의 시간을 조절하는 구동 방식에서, 한 프레임은 여러 서브 프레임으로 나뉘게 된다. 예를 들어, 6 bit 의 그레이스케일을 표현한다면 한 프레임 내에 6개의 서브프레임이 있게 되며, 각 서브프레임은 어드레싱 구간과 발광 구간으로 나뉘게 된다. 이러한 구동 방식에서, 고해상도를 표현하기 위해서는 어드레싱 해야 하는 화소 수가 상당히 증가해야 하는데, 이에 따르면 프레임 내의 어드레싱 구간의 상당한 증가가 불가피하며, 결과적으로 발광 시간은 감소하게 된다. 이와 같이 프레임 시간은 일정한데, 어드레싱 구간이 증가하면 그 만큼 발광 구간이 상대적으로 짧아지게 되어 결과적으로 화면이 어두워지게 된다. 또한, 더욱 많은 그레이스케일을 표현하기 위해서는 비트 수를 증가시켜야 하는데, 증가한 비트 수만큼 서브 프레임이 증가하게 되는데 이것 또한 전체 발광 시간을 감소시켜 어두운 화면의 원인이 될 수 있다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
유기발광다이오드에 흐르는 전류의 크기는 일정하게 유지하면서 전류의 시간을 조절하여 색과 밝기를 조절하는 구동 방식의 목적은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    전류의 시간을 조절하는 구동 방식이 제공하는 기술적 이점과 목적을 파악해야 한다.

    • 이런 단점을 보완한 구동방식으로, 유기발광다이오드에 흘러 들어가는 전류의 크기는 일정하지만, 한 프레임 동안 흐르는 전류의 시간을 조절함으로써 표시장치에 표현되는 색과 밝기를 조절하는 방식이 제안되었다
  2. 2정보 추출information_extraction

    해당 구동 방식이 해결하고자 하는 기존의 문제점(단점)과 그에 따른 효과를 추출한다.

    • 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압의 이동 및 문턱 전압의 화소간 편차로 인한 신뢰성 악화가 감소될 수 있고, 특히, 많은 트랜지스터와 커패시터를 요구하는 추가적인 보상회로가 필요없기 때문에 보상 회로에 의한 개구율의 감소가 없다.
  3. 3근거 선택evidence_selection

    신뢰성 개선 및 개구율 감소 방지라는 두 가지 핵심 목적을 선별한다.

    • 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압의 이동 및 문턱 전압의 화소간 편차로 인한 신뢰성 악화가 감소될 수 있고
    • 보상 회로에 의한 개구율의 감소가 없다.
  4. 4논리 통합logical_integration

    기존 보상 회로의 단점(개구율 감소, 추가 소자 필요)을 해결하면서 트랜지스터의 신뢰성 문제를 완화하는 것이 목적임을 통합한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압 변화로 인한 신뢰성 악화를 감소시키고, 추가적인 보상 회로 없이도 개구율 감소 문제를 해결하기 위함이다.

    • 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압의 이동 및 문턱 전압의 화소간 편차로 인한 신뢰성 악화가 감소될 수 있고, 특히, 많은 트랜지스터와 커패시터를 요구하는 추가적인 보상회로가 필요없기 때문에 보상 회로에 의한 개구율의 감소가 없다.
  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 대해 기술적 목적을 명확히 기술한다.

    • 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압의 이동 및 문턱 전압의 화소간 편차로 인한 신뢰성 악화가 감소될 수 있고, 특히, 많은 트랜지스터와 커패시터를 요구하는 추가적인 보상회로가 필요없기 때문에 보상 회로에 의한 개구율의 감소가 없다.
최종 답변 (final_answer)
드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압 이동 및 화소 간 편차로 인한 신뢰성 악화를 감소시키고, 추가적인 보상 회로를 필요로 하지 않음으로써 보상 회로에 의한 개구율 감소 문제를 해결하기 위함이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
전류 시간 조절 구동 방식은 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압 편차로 인한 신뢰성 악화를 감소시키고 추가적인 보상 회로를 없애어 개구율 감소를 방지하는 목적을 가진다.