JP2024038157A - 有機発光ダイオード表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、有機発光表示装置に関する。【解決手段】有機発光表示装置は、基板と、基板上の第1電圧線及び第2電圧線と、基板上に平面視で順に設けた第1スキャン線及び第2スキャン線と、第1スキャン線及び第2スキャン線と交差するデータ線と、第2スキャン線及びデータ線と連結され第2スキャン線の周辺の第1薄膜トランジスタと、第1薄膜トランジスタに連結された第2薄膜トランジスタと、第1電圧線及び第2薄膜トランジスタと連結されたOLEDと、第2薄膜トランジスタとOLEDと第2スキャン線に連結され第2スキャン線の周辺の第3薄膜トランジスタと、第2薄膜トランジスタ及び第3薄膜トランジスタに連結され第1スキャン線の周辺の第4薄膜トランジスタと、第2薄膜トランジスタに連結され第2スキャン線に対して第1スキャン線の反対側のストレージキャパシタ素子とを含む。【選択図】図3
Description
本発明は、有機発光表示装置に関する。
有機発光表示装置は、2つの電極とその間に位置する有機発光層を含み、1つの電極から注入された電子(electron)と他の電極から注入された正孔(hole)が有機発光層で結合して励起子(exciton)を形成し、励起子がエネルギーを放出しながら発光する。
このような有機発光表示装置は、自発光素子である有機発光ダイオードを含む複数の画素を含み、各画素には有機発光ダイオードを駆動するための複数の薄膜トランジスタおよびキャパシタ(Capacitor)が形成されている。複数の薄膜トランジスタは、基本的にはスイッチング薄膜トランジスタおよび駆動薄膜トランジスタを含む。
スイッチング薄膜トランジスタは、迅速なスイッチング動作のために、ゲート電極と半導体層の間に薄い厚さのゲート絶縁膜を形成する。このとき、スイッチング薄膜トランジスタと同じ層に形成される駆動薄膜トランジスタのゲート絶縁膜の厚さも薄くなるため、駆動薄膜トランジスタのゲート電極に印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)は狭まるようになる。したがって、駆動薄膜トランジスタのゲート電圧(Vgs)の大きさを調節して豊富な階調を有するように制御することは困難である。
本発明は、上述したような背景技術の問題点を解決するために案出されたものであって、駆動薄膜トランジスタの駆動範囲を広げて豊富な階調を表現することができる有機発光表示装置に関する。
本発明の一実施形態に係る有機発光表示装置は、基板、前記基板上に形成されていてスキャン信号を伝達するスキャン線、前記スキャン線と交差してデータ信号および駆動電圧をそれぞれ伝達するデータ線および駆動電圧線、前記スキャン線および前記データ線と連結しているスイッチング薄膜トランジスタ、前記スイッチング薄膜トランジスタのスイッチングドレイン電極と連結している駆動薄膜トランジスタ、前記駆動薄膜トランジスタの駆動ドレイン電極に連結している有機発光ダイオードを含み、前記駆動薄膜トランジスタの駆動半導体層は屈曲していてもよい。
前記駆動半導体層を覆っている第1ゲート絶縁膜、前記第1ゲート絶縁膜上に形成されていて前記駆動半導体層と重畳しているストレージキャパシタをさらに含んでもよい。
前記ストレージキャパシタは、前記第1ゲート絶縁膜上に形成されていて前記駆動半導体層と重畳している第1ストレージ蓄電板、前記第1ストレージ蓄電板を覆っている第2ゲート絶縁膜、前記第2ゲート絶縁膜上に形成されていて前記第1ストレージ蓄電板と重畳している第2ストレージ蓄電板を含んでもよい。
前記駆動半導体層は、複数の屈曲部を含んでもよい。
前記駆動半導体層は、第1方向に延長している複数の第1延長部と、前記第1方向と異なる第2方向に延長している複数の第2延長部を含み、前記屈曲部は前記第1延長部と前記第2延長部を連結してもよい。
前記駆動薄膜トランジスタの閾値電圧を補償し、前記駆動薄膜トランジスタに連結している補償薄膜トランジスタをさらに含んでもよい。
発光制御線によって伝達された発光制御信号によってターンオンして駆動電圧を前記駆動薄膜トランジスタから前記有機発光ダイオードに伝達する発光制御薄膜トランジスタをさらに含み、前記発光制御薄膜トランジスタは、前記駆動薄膜トランジスタの駆動ドレイン電極と前記有機発光ダイオードの間に位置してもよい。
前記補償薄膜トランジスタの補償ソース電極と前記発光制御薄膜トランジスタの発光制御ソース電極はトランジスタ連結部を通じて連結しており、前記ストレージキャパシタは延長して前記トランジスタ連結部と重畳していてもよい。
前記駆動半導体層は延長して前記トランジスタ連結部と重畳していてもよい。
前記トランジスタ連結部は前記データ線と同じ層に形成されており、前記層間絶縁膜に形成された接触孔を通じて前記補償ソース電極と前記発光制御ソース電極と連結していてもよい。
前記駆動半導体層は、前記屈曲部から分岐する分岐部をさらに含んでもよい。
前記ストレージキャパシタは延長して前記分岐部と重畳していてもよい。
前記駆動半導体層は、前記補償薄膜トランジスタと連結する第1経路半導体層、前記発光制御薄膜トランジスタと連結する第2経路半導体層を含み、前記第1経路半導体層の長さは前記第2経路半導体層の長さよりも短くてもよい。
前記ストレージキャパシタは延長して前記第1経路半導体層および前記第2経路半導体層と重畳していてもよい。
前記第2ストレージ蓄電板を覆っている層間絶縁膜、前記層間絶縁膜上に形成されており、前記第2ゲート絶縁膜および前記層間絶縁膜に形成された接触孔を通じて前記第1ストレージ蓄電板と連結している連結部材、前記層間絶縁膜および前記連結部材を覆っている保護膜をさらに含み、前記連結部材は前記補償薄膜トランジスタの補償ドレイン電極と連結していてもよい。
前記スキャン線は前記第1ストレージ蓄電板と同じ層に形成されており、前記データ線および駆動電圧線は前記連結部材と同じ層に形成されていてもよい。
前記駆動電圧線は、前記層間絶縁膜に形成された接触孔を通じて前記第2ストレージ蓄電板と連結していてもよい。
前記発光制御線によって伝達された発光制御信号によってターンオンして前記駆動電圧を前記駆動薄膜トランジスタに伝達する動作制御薄膜トランジスタをさらに含み、前記動作制御薄膜トランジスタは、前記駆動電圧線と前記駆動薄膜トランジスタの駆動ソース電極の間に位置してもよい。
以前にスキャン線を通じて伝達された以前スキャン信号によってターンオンして初期化電圧線を通じて伝達される初期化電圧を前記駆動薄膜トランジスタの駆動ゲート電極に伝達する初期化薄膜トランジスタをさらに含み、前記初期化薄膜トランジスタは、前記初期化電圧線と前記駆動薄膜トランジスタの駆動ゲート電極の間に位置してもよい。
バイパス制御線によって伝達されたバイパス制御信号によって前記駆動薄膜トランジスタが伝達する駆動電流の一部をバイパスさせるバイパス薄膜トランジスタをさらに含み、前記バイパス薄膜トランジスタは、前記初期化電圧線と前記発光制御薄膜トランジスタの発光制御ドレイン電極の間に位置してもよい。
本発明の他の実施形態に係る有機発光表示装置は、基板、前記基板上に形成されていてスキャン信号および初期化電圧をそれぞれ伝達するスキャン線および初期化電圧線、前記スキャン線と交差してデータ信号および駆動電圧をそれぞれ伝達するデータ線および駆動電圧線、前記スキャン線および前記データ線と連結しているスイッチング薄膜トランジスタ、前記スイッチング薄膜トランジスタのスイッチングドレイン電極と連結している駆動薄膜トランジスタ、前記駆動薄膜トランジスタの駆動ドレイン電極と連結している有機発光ダイオード、前記駆動薄膜トランジスタの駆動ドレイン電極と前記有機発光ダイオードとの間に位置する発光制御薄膜トランジスタ、前記初期化電圧線と前記発光制御薄膜トランジスタの発光制御ドレイン電極との間に位置するバイパス薄膜トランジスタ、を含み、前記バイパス薄膜トランジスタは、バイパス制御線によって伝達されたバイパス制御信号により、前記駆動薄膜トランジスタが伝達する駆動電流の一部をバイパスさせてもよい。
前記駆動薄膜トランジスタの駆動半導体層は、屈曲していてもよい。
前記駆動半導体層を覆っている第1ゲート絶縁膜、前記第1ゲート絶縁膜上に形成されていて前記駆動半導体層と重畳しているストレージキャパシタをさらに含んでもよい。
前記ストレージキャパシタは、前記第1ゲート絶縁膜上に形成されていて前記駆動半導体層と重畳している第1ストレージ蓄電板、前記第1ストレージ蓄電板を覆っている第2ゲート絶縁膜、前記第2ゲート絶縁膜上に形成されていて前記第1ストレージ蓄電板と重畳している第2ストレージ蓄電板を含んでもよい。
前記駆動半導体層は、複数の屈曲部を含んでもよく、前記駆動半導体層は、第1方向に延長している複数の第1延長部と、前記第1方向と異なる第2方向に延長している複数の第2延長部とを含み、前記屈曲部は、前記第1延長部と前記第2延長部を連結してもよい。
前記駆動薄膜トランジスタの閾値電圧を補償し、前記駆動薄膜トランジスタに連結されている補償薄膜トランジスタをさらに含んでもよい。
前記第2ストレージ蓄電板を覆っている層間絶縁膜、前記層間絶縁膜上に形成されていて前記第2ゲート絶縁膜および前記層間絶縁膜に形成された接触孔を通じて前記第1ストレージ蓄電板と連結している連結部材、前記層間絶縁膜および前記連結部材を覆っている保護膜、をさらに含み、前記連結部材は前記補償薄膜トランジスタの補償ドレイン電極と連結していてもよい。
前記スキャン線は前記第1ストレージ蓄電板と同じ層に形成されており、前記データ線および駆動電圧線は、前記連結部材と同じ層に形成されていてもよい。
前記駆動電圧線は、前記層間絶縁膜に形成された接触孔を通じて前記第2ストレージ蓄電板と連結していてもよい。
本発明によれば、複数の屈曲部を含む駆動半導体層を形成することによって駆動半導体層の駆動チャネル領域を長く形成することができるため、駆動ゲート電極に印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)を広げることができる。
したがって、ゲート電圧の駆動範囲が広いためゲート電圧の大きさを変化させ、有機発光ダイオード(OLED)から放出される光の階調をより精密に制御することができ、この結果、有機発光表示装置の解像度を高めて表示品質を向上させることができる。
また、屈曲部を有する駆動半導体層によって減少したストレージキャパシタの領域を確保するために駆動半導体層と重畳してストレージキャパシタを形成することにより、高解像度でもストレージキャパシタンスを十分に確保することができる。
さらに、補償薄膜トランジスタと連結する第1経路半導体層の長さを発光制御薄膜トランジスタと連結する第2経路半導体層の長さよりも短く形成することにより、低階調ムラを防ぐことができる。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の多様な実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は多様に相違した形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されることはない。
本発明を明確に説明するために説明上で不必要な部分は省略し、明細書全体に渡って同一または類似する構成要素については同一する参照符号を付与する。
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したものであり、本発明が必ずしも示されたものに限定されることはない。
図面において、多様な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。また、図面において、説明の便宜のために、一部層および領域の厚さを誇張するように示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは他の部分の「直ぐ上」にある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分が存在する場合も含む。
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。さらに、明細書全体で、「~上に」という記載は、対象部分の上または下に位置することを意味するものであり、必ずしも重力方向を基準として上側に位置することを意味するのではない。
以下、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置について、図1~図5を参照しながら詳しく説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の1つの画素の等価回路図である。
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の1つの画素は、複数の信号線121、122、123、124、171、172、複数の信号線に連結している複数の薄膜トランジスタ(T1、T2、T3、T4、T5、T6)、ストレージキャパシタ(storage capacitor:Cst)、および有機発光ダイオード(organic light emitting diode:OLED)を含む。
薄膜トランジスタは、駆動薄膜トランジスタ(driving thin film transistor)(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(switching thin film transistor)(T2)、補償薄膜トランジスタ(T3)、初期化薄膜トランジスタ(T4)、動作制御薄膜トランジスタ(T5)、および発光制御薄膜トランジスタ(T6)を含む。
信号線は、スキャン信号(Sn)を伝達するスキャン線121、初期化薄膜トランジスタ(T4)に以前スキャン信号(Sn-1)を伝達する以前スキャン線122、動作制御薄膜トランジスタ(T5)および発光制御薄膜トランジスタ(T6)に発光制御信号(En)を伝達する発光制御線123、スキャン線121と交差してデータ信号(Dm)を伝達するデータ線171、駆動電圧(ELVDD)を伝達してデータ線171とほぼ平行に形成されている駆動電圧線172、駆動薄膜トランジスタ(T1)を初期化する初期化電圧(Vint)を伝達する初期化電圧線124を含む。
駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)はストレージキャパシタ(Cst)の一端(Cst1)と連結しており、駆動薄膜トランジスタ(T1)のソース電極(S1)は動作制御薄膜トランジスタ(T5)を経由して駆動電圧線172と連結しており、駆動薄膜トランジスタ(T1)のドレイン電極(D1)は発光制御薄膜トランジスタ(T6)を経由して有機発光ダイオード(OLED)のアノード(anode)と電気的に連結している。駆動薄膜トランジスタ(T1)は、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のスイッチング動作によってデータ信号(Dm)が伝達され、有機発光ダイオード(OLED)に駆動電流(Id)を供給する。
スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のゲート電極(G2)はスキャン線121と連結しており、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のソース電極(S2)はデータ線171と連結しており、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のドレイン電極(D2)は駆動薄膜トランジスタ(T1)のソース電極(S1)と連結しながら動作制御薄膜トランジスタ(T5)を経由して駆動電圧線172と連結している。このようなスイッチング薄膜トランジスタ(T2)は、スキャン線121を通じて伝達されたスキャン信号(Sn)によってターンオンし、データ線171に伝達されたデータ信号(Dm)を駆動薄膜トランジスタ(T1)のソース電極に伝達するスイッチング動作を行う。
補償薄膜トランジスタ(T3)のゲート電極(G3)はスキャン線121に連結しており、補償薄膜トランジスタ(T3)のソース電極(S3)は駆動薄膜トランジスタ(T1)のドレイン電極(D1)と連結しながら発光制御薄膜トランジスタ(T6)を経由して有機発光ダイオード(OLED)のアノード(anode)と連結し、補償薄膜トランジスタ(T3)ドレイン電極(D3)ストレージキャパシタ(Cst)の一端(Cst1)、初期化薄膜トランジスタ(T4)のドレイン電極(D4)、および駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)と共に連結している。このような補償薄膜トランジスタ(T3)は、スキャン線121を通じて伝達されたスキャン信号(Sn)によってターンオンして駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)とドレイン電極(D1)を互いに連結し、駆動薄膜トランジスタ(T1)をダイオード連結させる。
初期化薄膜トランジスタ(T4)のゲート電極(G4)は以前スキャン線122と連結しており、初期化薄膜トランジスタ(T4)のソース電極(S4)は初期化電圧線124と連結しており、初期化薄膜トランジスタ(T4)のドレイン電極(D4)はストレージキャパシタ(Cst)の一端(Cst1)、補償薄膜トランジスタ(T3)のドレイン電極(D3)、および駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)と共に連結している。このような初期化薄膜トランジスタ(T4)は、以前スキャン線122を通じて伝達された以前スキャン信号(Sn-1)によってターンオンして初期化電圧(Vint)を駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)に伝達し、駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)の電圧を初期化させる初期化動作を行う。
動作制御薄膜トランジスタ(T5)のゲート電極(G5)は発光制御線123と連結しており、動作制御薄膜トランジスタ(T5)のソース電極(S5)は駆動電圧線172と連結しており、動作制御薄膜トランジスタ(T5)のドレイン電極(D5)は駆動薄膜トランジスタ(T1)のソース電極(S1)およびスイッチング薄膜トランジスタ(T2)のドレイン電極(S2)と連結している。
発光制御薄膜トランジスタ(T6)のゲート電極(G6)は発光制御線123と連結しており、発光制御薄膜トランジスタ(T6)のソース電極(S6)は駆動薄膜トランジスタ(T1)のドレイン電極(D1)および補償薄膜トランジスタ(T3)のソース電極(S3)と連結しており、発光制御薄膜トランジスタ(T6)のドレイン電極(D6)は有機発光ダイオード(OLED)のアノード(anode)と電気的に連結している。このような動作制御薄膜トランジスタ(T5)および発光制御薄膜トランジスタ(T6)は、発光制御線123を通じて伝達された発光制御信号(En)によって同時にターンオンして駆動電圧(ELVDD)が有機発光ダイオード(OLED)に伝達され、有機発光ダイオード(OLED)に駆動電流(Id)が流れるようになる。
ストレージキャパシタ(Cst)の他端(Cst2)は駆動電圧線172と連結しており、有機発光ダイオード(OLED)のカソード(cathode)は共通電圧(ELVSS)と連結している。これにより、有機発光ダイオード(OLED)は、駆動薄膜トランジスタ(T1)から駆動電流(Id)が伝達されて発光することによって画像を表示する。
以下、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の一画素の具体的な動作過程について詳しく説明する。
まず、初期化期間に、以前スキャン線122を通じてローレベル(low level)の以前スキャン信号(Sn-1)が供給される。以下、ローレベルの以前スキャン信号(Sn-1)に対応して初期化薄膜トランジスタ(T4)がターンオン(Turn on)し、初期化電圧線124から初期化薄膜トランジスタ(T4)を通じて初期化電圧(Vint)が駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極に連結し、初期化電圧(Vint)によって駆動薄膜トランジスタ(T1)が初期化される。
この後、データプログラミング期間中に、スキャン線121を通じてローレベルのスキャン信号(Sn)が供給される。これにより、ローレベルのスキャン信号(Sn)に対応してスイッチング薄膜トランジスタ(T2)および補償薄膜トランジスタ(T3)がターンオンする。
このとき、駆動薄膜トランジスタ(T1)は、ターンオンした補償薄膜トランジスタ(T3)によってダイオード連結し、順方向にバイアスされる。
それでは、データ線171から供給されたデータ信号(Dm)で駆動薄膜トランジスタ(T1)の閾値電圧(Threshold voltage:Vth)だけ減少した補償電圧(Dm+Vth、Vthは(-)の値)が駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極に印加される。
ストレージキャパシタ(Cst)の両端には駆動電圧(ELVDD)と補償電圧(Dm+Vth)が印加され、ストレージキャパシタ(Cst)には両端電圧差に対応する電荷が保存される。この後、発光期間に発光制御線123から供給される発光制御信号(En)がハイレバルからローレベルに変更する。これにより、発光期間に、ローレベルの発光制御信号(En)によって動作制御薄膜トランジスタ(T5)および発光制御薄膜トランジスタ(T6)がターンオンする。
以降、駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極の電圧と駆動電圧(ELVDD)の間の電圧差による駆動電流(Id)が発生し、発光制御薄膜トランジスタ(T6)を通じて駆動電流(Id)が有機発光ダイオード(OLED)に供給される。発光期間に、ストレージキャパシタ(Cst)によって駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート-ソース電圧(Vgs)は「(Dm+Vth)-ELVDD」で維持され、駆動薄膜トランジスタ(T1)の電流-電圧関係によれば、駆動電流(Id)はソース-ゲート電圧から閾値電圧を差し引いた値の二乗「(Dm-ELVDD)2」に比例する。したがって、駆動電流(Id)は、駆動薄膜トランジスタ(T1)の閾値電圧(Vth)に関係なく決定される。
それでは、図1に示した有機発光表示装置の画素の詳細構造について、図2~図5を図1と共に参照しながら詳しく説明する。
図2は、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の複数の薄膜トランジスタおよびキャパシタの位置を概略的に示す図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の1つの画素の具体的な配置図である。図4は、図3の有機発光表示装置をIV-IV線に沿って切断した断面図である。図5は、図3の有機発光表示装置をV-V線に沿って切断した断面図である。
図2~図5に示すように、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の画素は、スキャン信号(Sn)、以前スキャン信号(Sn-1)、発光制御信号(En)、および初期化電圧(Vint)をそれぞれ印加し、行方向に沿って形成されているスキャン線121、以前スキャン線122、発光制御線123、および初期化電圧線124を含み、スキャン線121、以前スキャン線122、発光制御線123、および初期化電圧線124すべてと交差しており、画素にデータ信号(Dm)および駆動電圧(ELVDD)をそれぞれ印加するデータ線171および駆動電圧線172を含む。
また、画素には、駆動薄膜トランジスタ(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)、補償薄膜トランジスタ(T3)、初期化薄膜トランジスタ(T4)、動作制御薄膜トランジスタ(T5)、発光制御薄膜トランジスタ(T6)、ストレージキャパシタ(Cst)、または有機発光ダイオード(OLED)70が形成されている。
駆動薄膜トランジスタ(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)、補償薄膜トランジスタ(T3)、初期化薄膜トランジスタ(T4)、動作制御薄膜トランジスタ(T5)、および発光制御薄膜トランジスタ(T6)は半導体層131に沿って形成されており、半導体層131は多様な形状に屈曲して形成されている。このような半導体層131はポリシリコンからなり、不純物がドーピングされないチャネル領域と、チャネル領域の両側に不純物がドーピングされて形成されたソース領域およびドレイン領域を含む。ここで、このような不純物は薄膜トランジスタの種類によって異なるが、N型不純物またはP型不純物が可能である。このような半導体層は、駆動薄膜トランジスタ(T1)に形成される駆動半導体層131a、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)に形成されるスイッチング半導体層131b、補償薄膜トランジスタ(T3)に形成される補償半導体層131c、初期化薄膜トランジスタ(T4)に形成される初期化半導体層131d、動作制御薄膜トランジスタ(T5)に形成される動作制御半導体層131e、および発光制御薄膜トランジスタ(T6)に形成される発光制御半導体層131fを含む。
駆動薄膜トランジスタ(T1)は、駆動半導体層131a、駆動ゲート電極125a、駆動ソース電極176a、および駆動ドレイン電極177aを含む。駆動半導体層131aは屈曲している。駆動半導体層131aは、第1方向に延長している複数の第1延長部31、第1方向と異なる第2方向に延長している複数の第2延長部32、および第1延長部31と第2延長部32を連結する複数の屈曲部33を含む。したがって、駆動半導体層131aは、ジグザグ形状に配置されてもよい。図2および図3に示した駆動半導体層131aは、3つの第1延長部31、2つの第2延長部32、および4つの屈曲部33を含む。したがって、駆動半導体層131aは、「己」字形状に長く配置されている。
このように、複数の屈曲部33を含む駆動半導体層131aを形成することにより、狭い空間内に長く駆動半導体層131aを形成することができる。したがって、駆動半導体層131aの駆動チャネル領域131a1を長く形成することができるため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)は広くなる。したがって、ゲート電圧の駆動範囲が広いためゲート電圧の大きさを変化させ、有機発光ダイオード(OLED)から放出される光の階調をより精密に制御することができ、その結果、有機発光表示装置の解像度を高めて表示品質を向上させることができる。
このような駆動半導体層131aは、第1延長部31、第2延長部32、および屈曲部33を多様に配置して「S」、「M」、「W」などの多様な実施形態が可能である。
図6は、本発明の第2実施形態に係る有機発光表示装置の駆動薄膜トランジスタの拡大配置図である。
図6に示すように、駆動半導体層131aは「S」形状に配置されてもよい。
一方、駆動ソース電極176aは、駆動半導体層131aで不純物がドーピングされた駆動ソース領域176aに該当し、駆動ドレイン電極177aは、駆動半導体層131aで不純物がドーピングされた駆動ドレイン領域177aに該当する。駆動ゲート電極125aと重畳して上にストレージキャパシタ(Cst)が形成されている。
ストレージキャパシタ(Cst)は、第2ゲート絶縁膜142を間において配置される第1ストレージ蓄電板125aと第2ストレージ蓄電板127を含む。ここで、駆動ゲート電極125aは、第1ストレージ蓄電板125aの役割も同時に行い、第2ゲート絶縁膜142は誘電体となり、ストレージキャパシタ(Cst)で蓄電された電荷と両蓄電板125a、127の間の電圧によってストレージキャパシタンス(Storage Capacitance)が決定される。
第1ストレージ蓄電板125aは、隣接した画素と分離して四角形状に形成されており、スキャン線121、以前スキャン線122、発光制御線123、スイッチングゲート電極125b、補償ゲート電極125c、動作制御ゲート電極125e、発光制御ゲート電極125fと同じ物質で同じ層に形成されている。
第2ストレージ蓄電板127は隣接した画素と連結しており、初期化電圧線124と同じ物質で同じ層に形成されている。
このように、屈曲部を有する駆動半導体層131aによって減少したストレージキャパシタの領域を確保するために、駆動半導体層131aと重畳してストレージキャパシタを形成することにより、高解像度でもストレージキャパシタンスの確保が可能となる。
スイッチング薄膜トランジスタ(T2)は、スイッチング半導体層131b、スイッチングゲート電極125b、スイッチングソース電極176b、およびスイッチングドレイン電極177bを含む。スイッチングソース電極176bはデータ線171から突出した部分であり、スイッチングドレイン電極177bはスイッチング半導体層131bで不純物がドーピングされたスイッチングドレイン領域177bに該当する。
補償薄膜トランジスタ(T3)は、補償半導体層131c、補償ゲート電極125c、補償ソース電極176c、および補償ドレイン電極177cを含み、補償ソース電極176cは補償半導体層131cで不純物がドーピングされた補償ソース領域176cに該当し、補償ドレイン電極177cは補償半導体層131cで不純物がドーピングされた補償ドレイン領域177cに該当する。補償ゲート電極125cは別途のデュアルゲート電極25を形成し、漏洩電流(leakage current)を防ぐ。
初期化薄膜トランジスタ(T4)は、初期化半導体層131d、初期化ゲート電極125d、初期化ソース電極176d、および初期化ドレイン電極177dを含む。初期化ドレイン電極177dは、初期化半導体層131dで不純物がドーピングされた初期化ドレイン領域177dに該当する。初期化ソース電極176dは、初期化連結線78を通じて初期化電圧線124と連結している。初期化連結線78の一端は、第2ゲート絶縁膜142および層間絶縁膜160に形成された接触孔161を通じて初期化電圧線124と連結しており、初期化連結線78の他端は、ゲート絶縁膜141、第2ゲート絶縁膜142、および層間絶縁膜160に形成された接触孔161を通じて初期化ソース電極176dと連結している。
動作制御薄膜トランジスタ(T5)は、動作制御半導体層131e、動作制御ゲート電極125e、動作制御ソース電極176e、および動作制御ドレイン電極177eを含む。動作制御ソース電極176eは駆動電圧線172の一部分であり、動作制御ドレイン電極177eは動作制御半導体層131eで不純物がドーピングされた動作制御ドレイン領域177eに該当する。
発光制御薄膜トランジスタ(T6)は、発光制御半導体層131f、発光制御ゲート電極125f、発光制御ソース電極176f、および発光制御ドレイン電極177fを含む。発光制御ソース電極176fは、発光制御半導体層131fで不純物がドーピングされた発光制御ソース領域176fに該当する。
駆動薄膜トランジスタ(T1)の駆動半導体層131aの一端はスイッチング半導体層131bおよび補償半導体層131cと連結しており、駆動半導体層131aの他端は動作制御半導体層131eおよび発光制御半導体層131fと連結している。したがって、駆動ソース電極176aはスイッチングドレイン電極177bおよび動作制御ドレイン電極177eと連結し、駆動ドレイン電極177aは補償ソース電極176cおよび発光制御ソース電極176fと連結する。
ストレージキャパシタ(Cst)の第1ストレージ蓄電板125aは、連結部材174を通じて補償ドレイン電極177cおよび初期化ドレイン電極177dと共に連結している。このような連結部材174はデータ線171と同じ層に形成されており、連結部材174の一端は、第1ゲート絶縁膜141、第2ゲート絶縁膜142、および層間絶縁膜160に形成された接触孔166を通じて補償ドレイン電極177cおよび初期化ドレイン電極177dと連結し、連結部材174の他端は、第2ゲート絶縁膜142および層間絶縁膜160に形成された接触孔167を通じて第1ストレージ蓄電板125aと連結する。このとき、第2ストレージ蓄電板127に形成されたストレージ開口部27を通じ、連結部材174の他端は第1ストレージ蓄電板125aと連結する。
ストレージキャパシタ(Cst)の第2ストレージ蓄電板127は、層間絶縁膜160に形成された接触孔168を通じて共通電圧線172と連結している。
一方、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)は、発光させようとする画素を選択するスイッチング素子として使用される。スイッチングゲート電極125bはスキャン線121に連結しており、スイッチングソース電極176bはデータ線171に連結しており、スイッチングドレイン電極177bは駆動薄膜トランジスタ(T1)および動作制御薄膜トランジスタ(T5)と連結している。また、発光制御薄膜トランジスタ(T6)の発光制御ドレイン電極177fは、保護膜180に形成された接触孔181を通じて有機発光ダイオード70の画素電極191と直接連結している。
以下、図4および図5を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る有機発光表示装置の構造について積層順にしたがって具体的に説明する。
このとき、駆動薄膜トランジスタ(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)、および発光制御薄膜トランジスタ(T6)を中心に薄膜トランジスタの構造について説明する。また、残りの薄膜トランジスタ(T3、T4、T5)は、駆動薄膜トランジスタ(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)、および発光制御薄膜トランジスタ(T6)の積層構造と大部分同じであるため、詳細な説明は省略する。
基板110上にはバッファ層111が形成されており、基板110はガラス、石英、セラミック、プラスチックなどからなる絶縁性基板で形成されている。
バッファ層111上には駆動半導体層131a、スイッチング半導体層131b、発光制御半導体層131fが形成されている。駆動半導体層131aは、駆動チャネル領域131a1および駆動チャネル領域131a1を間において互いに対向する駆動ソース領域176aおよび駆動ドレイン領域177aを含み、スイッチング半導体層131bは、スイッチングチャネル領域131b1およびスイッチングチャネル領域131b1を間において互いに対向するスイッチングソース領域132bおよびスイッチングドレイン領域177bを含み、発光制御薄膜トランジスタ(T6)は発光制御チャネル領域131f1、発光制御ソース領域176f、および発光制御ドレイン領域133fを含む。
駆動半導体層131aは複数の屈曲部33を含み、ジグザグ形状、具体的には「己」字形状で形成されるため、狭い空間内に長く形成することができる。したがって、駆動半導体・BR>W131aの駆動チャネル領域131a1を長く形成することができるため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)は広くなる。
スイッチング半導体層131a、駆動半導体層131b、発光制御半導体層131f上には、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO2)などで形成された第1ゲート絶縁膜141が形成されている。
第1ゲート絶縁膜141上には、駆動ゲート電極125a、スイッチングゲート電極125b、および補償ゲート電極125cを含むスキャン線121、初期化ゲート電極125dを含む以前スキャン線122、動作制御ゲート電極125eおよび発光制御ゲート電極125fを含む発光制御線123を含む第1ゲート配線が形成されている。
駆動ゲート電極125aはスキャン線121と分離しており、フローティングゲート電極25は駆動半導体層131aの駆動チャネル領域131a1と重畳している。また、スイッチングゲート電極125aはスキャン線121に連結しており、スイッチングゲート電極125bはスイッチング半導体層131bのスイッチングチャネル領域131b1と重畳している。また、発光制御ゲート電極125fは、発光制御半導体層131fの発光制御チャネル領域131f1と重畳している。
このとき、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)は、スイッチングゲート電極125bとスイッチング半導体層131bの間に第1ゲート絶縁膜141だけが形成されるため迅速なスイッチング動作が可能となり、駆動薄膜トランジスタ(T1)は、駆動ゲート電極125aと駆動半導体層131aの間に第1ゲート絶縁膜141だけが形成されてはいるが、駆動半導体層131aの駆動チャネル領域131a1の長さが長いため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)は広くなり、有機発光ダイオード(OLED)から放出される光の階調をより精密に制御することができる。
第1ゲート配線125a、125b、125c、125d、125e、125f、121、122、123および第1ゲート絶縁膜141は、第2ゲート絶縁膜142が覆っている。第2ゲート絶縁膜142は、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO2)などで形成されている。
第2ゲート絶縁膜142上には、第2ストレージ蓄電板127および初期化電圧線124を含む第2ゲート配線が形成されている。第2ストレージ蓄電板127は、第1ストレージ蓄電板125aと重畳してストレージキャパシタ(Cst)を形成しており、第1ストレージ蓄電板125aは駆動半導体層131aと重畳している。このように、駆動半導体層131aと重畳してストレージキャパシタ(Cst)を形成することにより、屈曲部33を有する駆動半導体層131aによって減少したストレージキャパシタ(Cst)の領域を確保し、画素の大きさが減少する高解像度でもストレージキャパシタンスの確保が可能となる。
一方、第2ゲート絶縁膜142、第2ストレージ蓄電板127、および初期化電圧線124上には層間絶縁膜160が形成されている。第1ゲート絶縁膜141、第2ゲート絶縁膜142、および層間絶縁膜160は、発光制御半導体層131fの発光制御ドレイン領域131f1を露出する接触孔163を共に有する。層間絶縁膜160は、第1ゲート絶縁膜141、第2ゲート絶縁膜142と同様に、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO2)などのセラミック(ceramic)系列の素材を使用して生成される。
層間絶縁膜160上には、スイッチングソース電極176bを含むデータ線171、駆動電圧線172、連結部材174、発光制御ドレイン電極177fを含むデータ配線が形成されている。
また、スイッチングソース電極176bと発光制御ドレイン電極177fはそれぞれ、層間絶縁膜160、第1ゲート絶縁膜141、および第2ゲート絶縁膜142に形成された接触孔162、163を通じ、それぞれスイッチング半導体層131bのスイッチングソース領域131b1、発光制御半導体層131fの発光制御ドレイン領域131f1と連結する。
層間絶縁膜160上にはデータ配線171、172、174、177fを覆う保護膜180が形成されており、保護膜180の上には画素電極191が形成されている。保護膜180に形成された接触孔181を通じ、画素電極191は発光制御ドレイン電極177fと連結する。
画素電極191の周縁および保護膜180上には隔壁350が形成されており、隔壁350は画素電極191を露出する隔壁開口部351を有する。隔壁350は、ポリアクリル系樹脂(polyacrylates resin)およびポリイミド系(polyimides)などの樹脂またはシリカ系列の無機物などで生成されてもよい。
隔壁開口部351に露出した画素電極191上には有機発光層370が形成され、有機発光層370上には共通電極270が形成される。このように、画素電極191、有機発光層370、および共通電極270を含む有機発光ダイオード70が形成される。
ここで、画素電極191は正孔注入電極のアノードであり、共通電極270は電子注入電極のカソードとなる。しかし、本発明に係る一実施形態が必ずしもこれに限定されることはなく、有機発光表示装置の駆動方法によっては画素電極191がカソードとなり、共通電極270がアノードとなってもよい。画素電極191および共通電極270からそれぞれ正孔と電子が有機発光層370内部に注入され、注入された正孔と電子が結合したエキシトン(exiton)が励起状態から基底状態に落ちるときに発光がなされる。
有機発光層370は、低分子有機物またはPEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene)などの高分子有機物からなる。また、有機発光層370は、発光層と、正孔注入層(hole injection layer:HIL)、正孔輸送層(hole transporting layer:HTL)、電子輸送層(electron transporting layer:ETL)、および電子注入層(electron injection layer:EIL)のうちの1つ以上を含む多重膜で形成されてもよい。これらすべてを含む場合、正孔注入層が正極の画素電極710上に配置され、その上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順に積層される。共通電極270は反射型導電性物質で形成されるため、背面発光型の有機発光表示装置となる。反射型物質としては、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、フルオロ化リチウム/カルシウム(LiF/Ca)、フルオロ化リチウム/アルミニウム(LiF/Al)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、または金(Au)などの物質を使用してもよい。
一方、前記第1実施形態では第1ストレージ蓄電板125aが四角形状であったが、第1ストレージ蓄電板125aの一部を拡張してストレージキャパシタンスを増加させる第3実施形態も可能である。
以下、図7を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る有機発光表示装置について詳しく説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る有機発光表示装置の配置図である。
第3実施形態は、図1~図5に示した第1実施形態と比較し、駆動半導体層およびストレージキャパシタだけを除いては実質的に同じであるため、繰り返される説明は省略する。
図7に示すように、本発明の第3実施形態に係る有機発光表示装置の駆動薄膜トランジスタ(T1)は、駆動半導体層131a、駆動ゲート電極125a、駆動ソース電極176a、および駆動ドレイン電極177aを含む。駆動半導体層131aは屈曲している。駆動半導体層131aは、第1方向に延長している複数の第1延長部31、第1方向と異なる第2方向に延長している複数の第2延長部32、および第1延長部31と第2延長部32を連結する複数の屈曲部33を含む。
このような駆動半導体層131aは、側面に延長してデータ線171と隣接してもよい。したがって、駆動半導体層131aの長さが長くなるため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)をさらに広げることができる。
このとき、補償薄膜トランジスタ(T3)の補償ソース電極176cと発光制御薄膜トランジスタ(T6)の発光制御ソース電極176fは同じ層に形成されているが、駆動半導体層131aと重畳しないように、補償ソース電極176cと発光制御ソース電極176fは離隔部(d)を置いて互いに分離している。
延長した駆動半導体層131aと重畳するように、駆動ゲート電極125a、すなわち第1ストレージ蓄電板125aは側面に延長しており、第1ストレージ蓄電板125aは離隔部(d)と一部重畳している。また、第1ストレージ蓄電板125aと重畳するように第2ストレージ蓄電板127も延長しており、第2ストレージ蓄電板127は離隔部(d)と一部重畳している。
互いに分離した補償ソース電極176cと発光制御ソース電極176fは、データ線171と同じ層に形成されているトランジスタ連結部71を通じて連結している。トランジスタ連結部71の一端部は、第1ゲート絶縁膜141、第2ゲート絶縁膜142、および層間絶縁膜160に形成された接触孔61を通じて補償ソース電極176cと連結しており、トランジスタ連結部71の他端部は、第1ゲート絶縁膜141、第2ゲート絶縁膜142、および層間絶縁膜160に形成された接触孔62を通じて発光制御ソース電極176fと連結している。したがって、ストレージキャパシタ(Cct)は延長してトランジスタ連結部71と重畳しており、駆動半導体層131aは延長してトランジスタ連結部71と重畳している。
このように、トランジスタ連結部71を通じて補償ソース電極176cと発光制御ソース電極176fを連結することにより、補償ソース電極176cと発光制御ソース電極176fの間の離隔部(d)まで駆動半導体層131a、第1ストレージ蓄電板125a、および第2ストレージ蓄電板127を延長することができるため、ストレージキャパシタ(Cst)をさらに拡張させることができる。
一方、前記第1実施形態において、駆動半導体層は屈曲部で直接補償ソース電極に連結しないが、屈曲部で直接補償ソース電極に分岐する分岐部をさらに含む第4実施形態も可能である。
以下、図8を参照しながら、本発明の第4実施形態に係る有機発光表示装置について詳しく説明する。
図8は、本発明の第4実施形態に係る有機発光表示装置の駆動薄膜トランジスタの拡大配置図である。
第4実施形態は、図1~図5に示された第1実施形態と比較し、駆動半導体層およびストレージキャパシタだけを除いては実質的に同じであるため、繰り返される説明は省略する。
図8に示すように、本発明の第4実施形態に係る有機発光表示装置の駆動薄膜トランジスタ(T1)は、駆動半導体層131a、駆動ゲート電極125a、駆動ソース電極176a、および駆動ドレイン電極177aを含む。駆動半導体層131aは屈曲している。駆動半導体層131aは、第1方向に延長している第1延長部31、第1方向と異なる第2方向に延長している第2延長部32、および第1延長部31と第2延長部32を連結する屈曲部33、および屈曲部で直接補償ソース電極176cに分岐する分岐部34を含む。このような駆動半導体層131aは全体的に「┤」形状(「ト」字の反対形状)を有する。したがって、駆動半導体層131aの長さが長くなるため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)をさらに広げることができる。
分岐部34は補償薄膜トランジスタ(T3)と連結する第1経路半導体層(CH1)に該当し、第2延長部32は発光制御薄膜トランジスタ(T6)と連結する第2経路半導体層(CH2)に該当する。また、駆動ゲート電極、すなわち、第1ストレージ蓄電板125aは、駆動半導体層131aの第1経路半導体層(CH1)および第2経路半導体層(CH2)と重畳し、第2ストレージ蓄電板127は第1ストレージ蓄電板125aと重畳している。したがって、ストレージキャパシタ(Cst)の面積が広くなるため、高解像度でもストレージキャパシタンスを容易に確保することができる。
一方、前記第4実施形態において、第1経路半導体層(CH1)と第2経路半導体層(CH2)の長さが互いに同じであったが、第1経路半導体層(CH1)と第2経路半導体層(CH2)の長さが互いに異なる第5実施形態も可能である。
以下、図9を参照しながら、本発明の第5実施形態に係る有機発光表示装置について詳しく説明する。
図9は、本発明の第5実施形態に係る有機発光表示装置の駆動薄膜トランジスタの拡大配置図である。
第5実施形態は、図8に示された第4実施形態と比較し、駆動半導体層およびストレージキャパシタだけを除いては実質的に同じであるため、繰り返される説明は省略する。
図9に示すように、本発明の第5実施形態に係る有機発光表示装置の駆動薄膜トランジスタ(T1)は、駆動半導体層131a、駆動ゲート電極125a、駆動ソース電極176a、および駆動ドレイン電極177aを含む。駆動半導体層131aは屈曲している。駆動半導体層131aは、第1方向に延長している第1延長部31、第1方向と異なる第2方向に延長している第2延長部32、および第1延長部31と第2延長部32を連結する屈曲部33、および屈曲部で直接補償ソース電極176cに分岐する分岐部34を含む。したがって、駆動半導体層131aの長さが長くなるため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)をさらに広げることができる。
分岐部34は補償薄膜トランジスタ(T3)と連結する第1経路半導体層(CH1)に該当し、第1延長部31、第2延長部32、および屈曲部33を含むジグザグ部30は発光制御薄膜トランジスタ(T6)と連結する第2経路半導体層(CH2)に該当する。また、駆動ゲート電極、すなわち第1ストレージ蓄電板125aは駆動半導体層131aの第1経路半導体層(CH1)および第2経路半導体層(CH2)と重畳し、第2ストレージ蓄電板127は第1ストレージ蓄電板125aと重畳している。したがって、ストレージキャパシタ(Cst)の面積が広くなるため、高解像度でもストレージキャパシタンスを容易に確保することができる。
また、第1経路半導体層(CH1)の長さは、第2経路半導体層(CH2)の長さよりも短く形成されている。このような構造をショートパスダイオード(short pass diode)構造とし、第1経路半導体層(CH1)の長さと第2経路半導体層(CH2)の長さが互いに異なるため、互いに異なる大きさの電流が同時に流れるようになる。第1経路半導体層(CH1)の長さは短いため比較的大きい電流が流れるようになり、第2経路半導体層(CH2)の長さは長いため比較的小さい電流が同時に流れるようになる。このように、1つの駆動薄膜トランジスタに大きさが互いに異なる電流を同時に提供することができる特徴を利用することにより、閾値電圧を急速に補償すると同時に有機発光ダイオードに一定の電流を提供して特性偏差を有する駆動薄膜トランジスタ間の電流偏差を減少させることによって電流の大きさの差によるムラを防ぐことができるが、このような駆動動作について以下で詳しく説明する。
駆動薄膜トランジスタ(T1)は、スキャン信号(Sn)によってデータ信号(Dm)に対応する電圧をストレージキャパシタ(Cst)に充電し、ストレージキャパシタ(Cst)に充電された電圧に対応する電流を有機発光ダイオード(OLED)に提供する。このとき、駆動薄膜トランジスタ(T1)は、時間の経過によって閾値電圧が変化することがあるため、補償薄膜トランジスタ(T3)はスキャン信号(Sn)によって駆動薄膜トランジスタ(T1)をダイオード連結させ、駆動薄膜トランジスタ(T1)の閾値電圧(Vth)を補償する。
したがって、データ信号(Dm)が伝達される間、第1経路半導体層(CH1)を通じて流れる比較的大きい電流が補償薄膜トランジスタ(T3)を通じてストレージキャパシタ(Cst)を所定電圧(補償電圧)まで迅速に充電させることができるため、閾値電圧(Vth)補償が迅速かつ容易に行われるようになる。
また、第2経路半導体層(CH2)を通じて流れた比較的小さい電流が発光制御薄膜トランジスタ(T6)を通じて有機発光ダイオード(OLED)に提供されているため、ムラを防ぐことができる。すなわち、駆動薄膜トランジスタ(T1)の駆動ゲート電極に印加される電圧の変化による電流の変化率が小さいため電流制御電圧幅(data swingrange)を増加させることができ、これによってガンマ(gamma)を表現するデータ電圧の範囲が増加することができ、特性偏差(散布)を有する駆動薄膜トランジスタ間の電流偏差が減少することによって電流の大きさ差によるムラを防ぐことができる。
従来の駆動薄膜トランジスタは、駆動半導体層131aを通じて1つの大きさの電流だけを流すようにするため、補償薄膜トランジスタ(T3)および発光制御薄膜トランジスタ(T6)に同じ大きさの電流を提供するようになる。このとき、駆動薄膜トランジスタ(T1)の閾値電圧(Vth)を迅速に補償するように駆動薄膜トランジスタ(T1)の駆動半導体層131aの長さを短く形成する場合、トランジスタ特性曲線(transfer curve)のs-ファクタ(factor)が減少し、駆動ゲート電極に印加される電圧の変化による電流の変化率が大きくなるため、有機発光ダイオード(OLED)に大きい電流が提供されてムラが発生するようになる。
反対に、ムラを防ぐように駆動薄膜トランジスタ(T1)の駆動半導体層131aの長さを長く形成する場合、小さい電流によって駆動薄膜トランジスタの閾値電圧(Vth)の補償が遅れるため、低階調補償が行われずにムラが発生するようになる。このような問題点は、解像度が増加するほど深刻に現れる。すなわち、解像度が増加するほどデータ信号(Dm)が印加される時間が減少するため、閾値電圧(Vth)が完全に補償される前に有機発光ダイオード(OLED)に電流が流れるが、これは電流偏差を誘発してムラが発生するようになる。
したがって、補償薄膜トランジスタ(T3)と連結する第1経路半導体層(CH1)の長さを発光制御薄膜トランジスタ(T6)と連結する第2経路半導体層(CH2)の長さよりも短く形成することにより、低階調ムラを防ぐことができる。
一方、前記第1実施形態は、6つの薄膜トランジスタと1つのストレージキャパシタからなる6tr 1capの構造で駆動薄膜トランジスタの駆動半導体層が屈曲した構造であるが、7つの薄膜トランジスタと1つのストレージキャパシタからなる7tr 1capの構造で駆動薄膜トランジスタの駆動半導体層が屈曲した構造である第6実施形態も可能である。
以下、図10および図11を参照しながら、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置について詳しく説明する。
図10は、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置の1つの画素の等価回路図である。図11は、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置の配置図である。
第6実施形態は、図1~図5に示された第1実施形態と比較し、電流制御薄膜トランジスタが追加されたことだけを除いては実質的に同じであるため、繰り返される説明は省略する。
図10および図11に示すように、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置の1つの画素は、複数の信号線121、122、123、124、128、171、172、複数の信号線に連結している複数の薄膜トランジスタ(T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7)、ストレージキャパシタ(storage capacitor:Cst)、および有機発光ダイオード(organic light emitting diode:OLED)を含む。
薄膜トランジスタは、駆動薄膜トランジスタ(driving thin film transistor)(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(switching thin film transistor)(T2)、補償薄膜トランジスタ(T3)、初期化薄膜トランジスタ(T4)、動作制御薄膜トランジスタ(T5)、発光制御薄膜トランジスタ(T6)、および電流制御薄膜トランジスタ(T7)を含む。
信号線は、スキャン信号(Sn)を伝達するスキャン線121、初期化薄膜トランジスタ(T4)に以前スキャン信号(Sn-1)を伝達する以前スキャン線122、動作制御薄膜トランジスタ(T5)および発光制御薄膜トランジスタ(T6)に発光制御信号(En)を伝達する発光制御線123、スキャン線121と交差してデータ信号(Dm)を伝達するデータ線171、駆動電圧(ELVDD)を伝達してデータ線171とほぼ平行に形成されている駆動電圧線172、駆動薄膜トランジスタ(T1)を初期化する初期化電圧(Vint)を伝達する初期化電圧線124、およびバイパス薄膜トランジスタ(T7)にバイパス信号(BP)を伝達するバイパス制御線128を含む。
駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)はストレージキャパシタ(Cst)の一端(Cst1)と連結しており、駆動薄膜トランジスタ(T1)のソース電極(S1)は動作制御薄膜トランジスタ(T5)を経由して駆動電圧線172と連結しており、駆動薄膜トランジスタ(T1)のドレイン電極(D1)は発光制御薄膜トランジスタ(T6)を経由して有機発光ダイオード(OLED)のアノード(anode)と電気的に連結している。
スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のゲート電極(G2)はスキャン線121と連結しており、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のソース電極(S2)はデータ線171と連結しており、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)のドレイン電極(D2)は駆動薄膜トランジスタ(T1)のソース電極(S1)と連結していながら、動作制御薄膜トランジスタ(T5)を経由して駆動電圧線172と連結している。
初期化薄膜トランジスタ(T4)のゲート電極(G4)は以前スキャン線122と連結しており、初期化薄膜トランジスタ(T4)のソース電極(S4)は初期化電圧線124と連結しており、初期化薄膜トランジスタ(T4)のドレイン電極(D4)はストレージキャパシタ(Cst)の一端(Cst1)、補償薄膜トランジスタ(T3)のドレイン電極(D3)、および駆動薄膜トランジスタ(T1)のゲート電極(G1)と共に連結している。
バイパス薄膜トランジスタ(T7)のゲート電極(G7)はバイパス制御線128と連結しており、バイパス薄膜トランジスタ(T7)のソース電極(S7)は発光制御薄膜トランジスタ(T6)のドレイン電極(D6)および有機発光ダイオード(OLED)のアノードと共に連結しており、バイパス薄膜トランジスタ(T7)のドレイン電極(D7)は初期化電圧線124および初期化薄膜トランジスタ(T4)のソース電極(S4)に共に連結している。
以下、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置のバイパス薄膜トランジスタ(T7)の具体的な動作過程について詳しく説明する。
バイパス薄膜トランジスタ(T7)は、バイパス制御線128からバイパス信号(BP)が伝達される。バイパス信号(BP)はバイパス薄膜トランジスタ(T7)を常にオフにさせることができる所定レベルの電圧であって、バイパス薄膜トランジスタ(T7)はトランジスタオフレベルの電圧がゲート電極(G7)に伝達されるようになることによってバイパストランジスタ(T7)が常にオフされ、オフした状態で駆動電流(Id)の一部はバイパス電流(Ibp)としてバイパストランジスタ(T7)を通じて抜け出るようにする。
ブラック映像を表示する駆動薄膜トランジスタの最小電流が駆動電流として流れる場合にも、有機発光ダイオード(OLED)が発光するようになれば適切にブラック映像が表示されない。したがって、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置のバイパス薄膜トランジスタ(T7)は、駆動薄膜トランジスタ(T1)の最小電流の一部をバイパス電流(Ibp)として有機発光ダイオード側の電流経路以外の他の電流経路に分散させるようになる。ここで、駆動薄膜トランジスタの最小電流とは、駆動薄膜トランジスタのゲート-ソース電圧(Vgs)が閾値電圧(Vth)よりも小さく、駆動薄膜トランジスタがオフする条件における電流を意味する。このように、駆動薄膜トランジスタをオフさせる条件における最小駆動電流(例えば、10pA以下の電流)が有機発光ダイオードに伝達され、ブラック輝度の映像として表現される。
ブラック映像を表示する最小駆動電流が流れる場合、バイパス電流(Ibp)の右回り伝達の影響が大きい反面、一般映像またはホワイト映像のような映像を表示する大きい駆動電流が流れる場合には、バイパス電流(Ibp)の影響が殆どないと言える。したがって、ブラック映像を表示する駆動電流が流れる場合に、駆動電流(Id)からバイパス薄膜トランジスタ(T7)を通じて抜け出たバイパス電流(Ibp)の電流量だけ減少した有機発光ダイオードの発光電流(Ioled)は、ブラック映像を確実に表現することができる水準で最小の電流量を有するようになる。
したがって、バイパス薄膜トランジスタを利用して正確なブラック輝度映像を実現し、コントラスト比を向上させることができる。
以下、図10に示された有機発光表示装置の画素の詳細構造について、図11を図10および図3と共に詳しく説明する。
図11は、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置の配置図である。
図10および図11に示すように、本発明の第6実施形態に係る有機発光表示装置の画素は、スキャン信号(Sn)、以前スキャン信号(Sn-1)、発光制御信号(En)、および初期化電圧(Vint)をそれぞれ印加し、行方向に沿って形成されているスキャン線121、以前スキャン線122、発光制御線123、初期化電圧線124、およびバイパス制御線128を含み、スキャン線121、以前スキャン線122、発光制御線123、初期化電圧線124、およびバイパス制御線128すべてと交差しており、画素にデータ信号(Dm)および駆動電圧(ELVDD)をそれぞれ印加するデータ線171および駆動電圧線172を含む。
また、画素には、駆動薄膜トランジスタ(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)、補償薄膜トランジスタ(T3)、初期化薄膜トランジスタ(T4)、動作制御薄膜トランジスタ(T5)、発光制御薄膜トランジスタ(T6)、バイパス薄膜トランジスタ(T7)、ストレージキャパシタ(Cst)、または有機発光ダイオード(OLED)70が形成されている。
駆動薄膜トランジスタ(T1)、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)、補償薄膜トランジスタ(T3)、初期化薄膜トランジスタ(T4)、動作制御薄膜トランジスタ(T5)、発光制御薄膜トランジスタ(T6)、およびバイパス薄膜トランジスタ(T7)は半導体層131に沿って形成されており、半導体層131は多様な形状に屈曲して形成されている。このような半導体層131はポリシリコンからなり、不純物がドーピングされないチャネル領域と、チャネル領域の両側に不純物がドーピングされて形成されたソース領域およびドレイン領域を含む。ここで、このような不純物は、薄膜トランジスタの種類によって異なるが、N型不純物またはP型不純物が可能である。このような半導体層は、駆動薄膜トランジスタ(T1)に形成される駆動半導体層131a、スイッチング薄膜トランジスタ(T2)に形成されるスイッチング半導体層131b、補償薄膜トランジスタ(T3)に形成される補償半導体層131c、初期化薄膜トランジスタ(T4)に形成される初期化半導体層131d、動作制御薄膜トランジスタ(T5)に形成される動作制御半導体層131e、発光制御薄膜トランジスタ(T6)に形成される発光制御半導体層131f、およびバイパス薄膜トランジスタ(T7)に形成されるバイパス半導体層131gを含む。
駆動薄膜トランジスタ(T1)は、駆動半導体層131a、駆動ゲート電極125a、駆動ソース電極176a、および駆動ドレイン電極177aを含む。駆動半導体層131aは屈曲している。駆動半導体層131aは、第1方向に延長している複数の第1延長部31、第1方向と異なる第2方向に延長している複数の第2延長部32、および第1延長部31と第2延長部32を連結する複数の屈曲部33を含む。したがって、駆動半導体層131aはジグザグ形状に配置される。図2および図3に示した駆動半導体層131aは、3つの第1延長部31、2つの第2延長部32、および4つの屈曲部33を含む。したがって、駆動半導体層131aは、「己」字形状に長く配置されている。
このように、複数の屈曲部33を含む駆動半導体層131aを形成することにより、狭い空間内に長く駆動半導体層131aを形成することができる。したがって、駆動半導体層131aの駆動チャネル領域131a1を長く形成することができるため、駆動ゲート電極125aに印加されるゲート電圧の駆動範囲(driving range)は広くなる。したがって、ゲート電圧の駆動範囲が広いためゲート電圧の大きさを変化させ、有機発光ダイオード(OLED)から放出される光の階調をより精密に制御することができ、その結果、有機発光表示装置の解像度を高めて表示品質を向上させることができる。
バイパス薄膜トランジスタ(T7)は、バイパス半導体層131g、バイパスゲート電極125g、バイパスソース電極176g、およびバイパスドレイン電極177gを含む。バイパスソース電極176gはバイパス半導体層131gで不純物がドーピングされたバイパスドレイン領域177gに該当し、バイパスドレイン電極177gはバイパス半導体層131gで不純物がドーピングされたバイパスドレイン領域177gに該当する。バイパスソース電極176gは、発光制御ドレイン領域133fと直接連結している。
バイパス半導体層131gは、駆動半導体層131a、スイッチング半導体層131b、発光制御半導体層131fなどと同じ層に形成されており、バイパス半導体層131g上には第1ゲート絶縁膜141が形成されている。第1ゲート絶縁膜141上にはバイパス制御線128の一部であるバイパスゲート電極125gが形成されており、バイパスゲート電極125gおよび第1ゲート絶縁膜141上には第2ゲート絶縁膜142が形成されている。
したがって、バイパス薄膜トランジスタ(T7)は、バイパス制御線128からバイパス信号(BP)が伝達されてバイパストランジスタ(T7)が常にオフされ、オフした状態で駆動電流(Id)の一部がバイパス電流(Ibp)にバイパストランジスタ(T7)を通じて抜け出るようにする。したがって、ブラック映像を表示する駆動電流が流れる場合に正確なブラック輝度映像を実現し、コントラスト比を向上させることができる。
本発明を上述したような好ましい実施形態を参照しながら説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、添付する特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り、多様な修正および変形が可能であるということは、本発明が属する技術分野に従事する者は容易に理解することができる。
31:第1延長部
32:第2延長部
33:屈曲部
110:基板
121:スキャン線
122:以前スキャン線
123:発光制御線
124:初期化電圧線
125a:駆動ゲート電極
125b:スイッチングゲート電極
131a:駆動半導体層
132b:スイッチング半導体層
141:第1ゲート絶縁膜
142:第2ゲート絶縁膜
171:データ線
172:駆動電圧線
32:第2延長部
33:屈曲部
110:基板
121:スキャン線
122:以前スキャン線
123:発光制御線
124:初期化電圧線
125a:駆動ゲート電極
125b:スイッチングゲート電極
131a:駆動半導体層
132b:スイッチング半導体層
141:第1ゲート絶縁膜
142:第2ゲート絶縁膜
171:データ線
172:駆動電圧線
Claims (30)
- 非導電性基板と、
複数の第1電圧線と、
複数のスキャン線と、
複数のデータ線と、
前記非導電性基板上に設けられた複数の駆動回路と、
複数の有機発光ダイオードと、
を含み、
前記複数の有機発光ダイオードのそれぞれは、前記複数の駆動回路のそれぞれ1つに電気的に接続され、
前記複数の駆動回路のそれぞれは、第1薄膜トランジスタと、第2薄膜トランジスタと、ストレージキャパシタと、第3薄膜トランジスタと、第4薄膜トランジスタと、を含み、
前記第1薄膜トランジスタは、前記非導電性基板上に配置された半導体層の第1の部分に実装され、前記複数の走査線のうちの1本及び前記複数のデータ線のうちの1本に接続され、
前記第2薄膜トランジスタは、前記半導体層の第2の部分に実装され、前記半導体層は前記第2薄膜トランジスタを前記第1薄膜トランジスタに接続し、前記半導体層の第2の部分は少なくとも1つの屈曲部分を有し、
前記ストレージキャパシタは、前記第2薄膜トランジスタのゲート電極として動作するように構成されている第1の蓄電板と、前記複数の第1電圧線のうちの1つに電気的に接続され前記第1の蓄電板と重なる第2の蓄電板と、前記第1の蓄電板と前記第2の蓄電板との間の絶縁層と、を含み、
前記第3薄膜トランジスタは、前記半導体層の第3の部分に実装され、前記半導体層を介して前記複数の第1電圧線のうちの1つに電気的に接続され、前記半導体層は前記第3薄膜トランジスタを前記第1薄膜トランジスタ及び前記第2薄膜トランジスタに接続し、
前記第4薄膜トランジスタは、前記半導体層の第4の部分に実装され、前記半導体層を介してそれぞれの有機発光ダイオードに電気的に接続され、前記半導体層は前記第4薄膜トランジスタを前記第2薄膜トランジスタに接続し、
前記半導体層の第2の部分の屈曲部分は、前記第1の蓄電板の下に設けられる、
有機発光ダイオード表示装置。 - 平面視において、前記第2の蓄電板の周縁部は、前記第1の蓄電板の周縁部を完全に取り囲んでいる、請求項1に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 複数の第2電圧線と、第5薄膜トランジスタと、第6薄膜トランジスタと、をさらに含み、
前記第5薄膜トランジスタは前記第1の蓄電板に電気的に接続され、
前記第6薄膜トランジスタは、前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び前記第1の蓄電板に電気的に接続されると共に、前記第5薄膜トランジスタに接続される、請求項2に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の層に設けられる、請求項3に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の物質を含む、請求項4に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第5薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの1つに接続され、
前記第6薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの他の1つに接続される、請求項4に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 第7薄膜トランジスタをさらに含み、
前記第7薄膜トランジスタは、前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び前記それぞれの有機発光ダイオードに電気的に接続されると共に、前記第4薄膜トランジスタに接続される、請求項4に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記複数のスキャン線は第1の金属層に配置され、前記複数の第2電圧線は第2の金属層に配置され、前記複数のデータ線及び前記複数の第1電圧線は第3の金属層に配置され、
前記第1の蓄電板は前記第1の金属層に配置され、前記第2の蓄電板は前記第2の金属層に配置される、請求項4に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記第5薄膜トランジスタ及び前記第6薄膜トランジスタは、前記第2の蓄電板を貫通する開口部を通じて前記第1の蓄電板に電気的に接続される、請求項3に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 複数の第2電圧線と、第5薄膜トランジスタと、第6薄膜トランジスタと、をさらに含み、
前記第5薄膜トランジスタは、前記半導体層の第5の部分に実装され、前記半導体は前記第5薄膜トランジスタを前記第2薄膜トランジスタに接続し、
前記第6薄膜トランジスタは、前記半導体層の第6の部分に実装され、前記半導体層を介して前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び第1の蓄電板に電気的に接続され、前記半導体は前記第6薄膜トランジスタを前記第5薄膜トランジスタに接続する、請求項2に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の層に設けられる、請求項10に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の物質を含む、請求項11に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第5薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの1つに接続され、
前記第6薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの他の1つに接続される、請求項11に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 第7薄膜トランジスタをさらに含み、
前記第7薄膜トランジスタは、前記半導体層の第6の部分に実装され、前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び前記半導体層を介して前記それぞれの有機発光ダイオードに電気的に接続され、
前記半導体層は前記第7薄膜トランジスタを前記第4薄膜トランジスタに接続する、請求項11に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記複数のスキャン線は第1の金属層に配置され、前記複数の第2電圧線は第2の金属層に配置され、前記複数のデータ線及び前記複数の第1電圧線は第3の金属層に配置され、
前記第1の蓄電板は前記第1の金属層に配置され、前記第2の蓄電板は前記第2の金属層に配置される、請求項11に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 平面視において、前記第1の蓄電板の周縁部は、前記第2の蓄電板の周縁部を完全に取り囲んでいる、請求項1に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 複数の第2電圧線と、第5薄膜トランジスタと、第6薄膜トランジスタと、をさらに含み、
前記第5薄膜トランジスタは前記第1の蓄電板に電気的に接続され、
前記第6薄膜トランジスタは、前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び前記第1の蓄電板に電気的に接続されると共に、前記第5薄膜トランジスタに接続される、請求項1に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の層に設けられる、請求項17に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の物質を含む、請求項18に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第5薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの1つに接続され、
前記第6薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの他の1つに接続される、請求項18に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 第7薄膜トランジスタをさらに含み、
前記第7薄膜トランジスタは、前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び前記それぞれの有機発光ダイオードに電気的に接続されると共に、前記第4薄膜トランジスタに接続される、請求項18に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記複数のスキャン線は第1の金属層に配置され、前記複数の第2電圧線は第2の金属層に配置され、前記複数のデータ線及び前記複数の第1電圧線は第3の金属層に配置され、
前記第1の蓄電板は前記第1の金属層に配置され、前記第2の蓄電板は前記第2の金属層に配置される、請求項18に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 複数の第2電圧線と、第5薄膜トランジスタと、第6薄膜トランジスタと、をさらに含み、
前記第5薄膜トランジスタは、前記半導体層の第5の部分に実装され、前記半導体は前記第5薄膜トランジスタを前記第2薄膜トランジスタに接続し、
前記第6薄膜トランジスタは、前記半導体層の第6の部分に実装され、前記半導体層を介して前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び第1の蓄電板に電気的に接続され、前記半導体は前記第6薄膜トランジスタを前記第5薄膜トランジスタに接続する、請求項1に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の層に設けられる、請求項23に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第1の蓄電板と前記複数のスキャン線とは同一の物質を含む、請求項24に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 前記第5薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの1つに接続され、
前記第6薄膜トランジスタは前記複数のスキャン線のうちの他の1つに接続される、請求項24に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 第7薄膜トランジスタをさらに含み、
前記第7薄膜トランジスタは、前記半導体層の第6の部分に実装され、前記複数の第2電圧線のうちの1つ及び前記半導体層を介して前記それぞれの有機発光ダイオードに電気的に接続され、
前記半導体層は前記第7薄膜トランジスタを前記第4薄膜トランジスタに接続する、請求項24に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記複数のスキャン線は第1の金属層に配置され、前記複数の第2電圧線は第2の金属層に配置され、前記複数のデータ線及び前記複数の第1電圧線は第3の金属層に配置され、
前記第1の蓄電板は前記第1の金属層に配置され、前記第2の蓄電板は前記第2の金属層に配置される、請求項24に記載の有機発光ダイオード表示装置。 - 前記第5薄膜トランジスタ及び前記第6薄膜トランジスタは、前記第2の蓄電板を貫通する開口部を通じて前記第1の蓄電板に電気的に接続される、請求項24に記載の有機発光ダイオード表示装置。
- 平面視において、前記第2の蓄電板の周縁部は、前記第1の蓄電板の周縁部を完全に取り囲んでいる、請求項29に記載の有機発光ダイオード表示装置。
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