In this thesis, pixel nonuniformity compensation method and high-speed driving method are introduced to overcome two main obstacles of AMOLED display driving: temporal and spatial variation of TFT, and data-line RC delay.
In Chapter 1, an active matrix organic light emitting diode (AMOLED) display driver IC, enabling real-time TFT non-uniformity compensation, is presented with a hybrid driving method to satisfy fast driving speed, high TFT current accuracy and a high aperture ratio. The proposed hybrid column driver IC drives a mobile UHD (3840x2160) AMOLED panel, with one horizontal time of 7.7$\mu$s at a scan frequency of 60Hz, and simultaneously senses the TFT current for back-end TFT variation compensation. Thanks to external compensation, a simple 3T1C pixel circuit is employed in each pixel. Accurate current sensing and high panel noise immunity is guaranteed by a proposed current sensing circuit. By reusing the hybrid column driver circuitries, the driver embodies an 8-bit current-mode ADC to measure OLED V-I transfer characteristic for OLED luminance degradation compensation. Measurement results show that the hybrid driving method reduces the maximum current error between two emulated TFTs with a 60mV threshold voltage difference under 1 gray-level error of 0.94 gray-level (37nA) in 8-bit gray scales from 12.82 gray-level (501nA). The circuit-reused current-mode ADC achieves 0.56LSB DNL and 0.75LSB INL.
Chapter 2 presents a load-aware pre-emphasis column driver for large-size and high-resolution flat panel displays. The column driver self-calibrates a pre-emphasis factor (K) in a column-parallel fashion to achieve fast driving speed under column-to-column panel-load RC variation. A manufactured prototype IC of the column driver drives panel load of 3.87k$\Omega$ and 150.6pF within 1.8$\mu$s, which is a 1-H time of UHD (3840x2160) display at a scan frequency of 240Hz, with less than 0.7% error under $\pm$18% panel RC variation.
본 논문에서는, 유기발광 디스플레이 구동의 2가지 장애물인 TFT의 시간적, 공간적 변이, 그리고 데이터 라인의 RC 딜레이를 극복하는 방법으로 픽셀 불균일성 보상 방법과 고속 구동 방법을 제안한다
1장에서는 하이브리드 구동 방식으로 빠른 구동 속도, 높은 TFT 전류 정밀도 그리고 높은 개구율을 동시에 만족시키는 실시간 TFT 불균일성 보상이 가능한 유기발광 디스플레이 구동 IC를 소개한다. 제안하는 하이브리드 컬럼 드라이버 IC는 모바일 UHD (3840 x 2160) AMOLED 패널은 60Hz의 스캔 주파수로 구동하는 동시에, TFT 변이 보상을 위해 TFT 전류를 측정할 수 있다. 이러한 외부 보상의 도움으로 각 픽셀은 간단한 3T1C 픽셀 회로로 구성하였다. 동시에, 고정밀 전류 측정 회로를 제안하여 정확한 전류 측정과 높은 패널 노이즈 둔감성을 가지고 전류를 측정할 수 있다. 이러한 하이브리드 구동 회로는 회로 구성을 그대로 재사용하여 8bit 전류모드 SAR 방식 아날로그-디지털 변환기로 사용할 수 있고, 이 변환기를 이용하여 OLED의 전압-전류 특성을 측정하여 OLED 휘도 열화를 보상하는데 사용 가능하다. 측정 결과, 하이브리드 구동 방식은 60mV의 문턱 전압 차이가 나는 두 개의 TFT 모델의 전류 차이를 500nA 이상에서 1 색상 개조 이하의 전류인 37nA 이하로 줄일 수 있었다. 그리고 전류 모드 아날로그-디지털 변환기가 0.56LSB의 DNL과 0.75LSB의 INL을 가져, 전류 측정 회로의 정밀도가 높음을 증명하였다.
2장에서는 대형 고해상도 평판 디스플레이를 위한 부하 측정 선강조 구동 회로를 제안한다. 제안하는 컬럼 드라이버는 패널 로드의 RC가 컬럼 간에 편차가 발생하는 환경 하에서도 빠른 구동 속도를 얻기 위해 모든 컬럼이 동시에 선강조 상수 (k)를 스스로 조정한다. 설계하고 제작된 구동 회로 IC는 3.87k$\Omega$의 패널 로드 저항과 150.6pF의 패널 로드 캐패시턴스를 가지는 데이터 라인 모델링을 이 RC 딜레이가 18% 변화하는 환경하에서도 UHD (3840x2160) 패널을 240Hz로 구동하기 위한 1-H 시간인 1.8 $\mu$s 안에 구동 전압의 0.7% 이내의 오차로 구동할 수 있음을 측정을 통해 확인하였다.
