KR100339333B1 - 능동형 전기발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치에서는 각 화소영역마다 형성되는 스위칭용 및 구동용 박막트랜지스터(TS,TD)가 다결정 실리콘이 아닌 비정질 실리콘(amorphous silicon) 박막트랜지스터로 형성되기 때문에, 소자의 안정성이 향상되며 제조공정이 안정된다. 그리고, 비정질 실리콘 박막트랜지스터를 P형 박막트랜지스터로 제작함으로써, 전기발광소자(EL)의 양단 간에 걸리는 전압에 무관하게 구동전압(VGS)이 일정하므로 구동용 박막트랜지스터(TD)의 구동전압(VGS) 대 출력전류(IDS)의 특성곡선이 변하지 않게 되며, 이에 따라 N형 박막트랜지스터를 이용할 때보다 구동전압(VGS)을 낮출 수 있다.

Description

능동형 전기발광 표시장치{ACTIVE MATRIX ELECTROLUMINESCENT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전기발광 표시장치(electroluminescent display device; ELD)에 관한 것으로, 특히, 각 화소영역마다 스위칭용 및 구동용 박막트랜지스터가 형성되는 능동형 전기발광 표시장치(active matrix electroluminescent display device; AMELD)에 관한 것이다.
평판표시장치로서 능동형 전기발광 표시장치는, 일반적인 액정표시장치(LCD)와 달리, 후면광원(backlight)을 필요로 하지 않기 때문에, 경량화가 가능하고, 전력소비량이 적어서, 차세대 표시장치로서 관심이 집중되고 있다.
도 1은 일반적인 능동형 전기발광 표시장치의 전극구조를 나타낸 것으로, 서로 교차하도록 형성된 복수의 게이트배선(1)과 데이터배선(2)에 의해 복수의 화소영역이 정의되며, 각 화소영역마다 스위칭용 박막트랜지스터(TS)와 구동용 박막트랜지스터(TD)가 형성되고, 구동용 박막트랜지스터(TD)의 출력단자에 전기발광소자(EL)가 연결되며, 구동용 박막트랜지스터(TD)의 입력단자에 전압(VDD)을 인가하는 전력공급선(3)이 연결된다.
스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 게이트단자에는 게이트배선(1)을 통해 전달되는 게이트전압(VG)이 인가되며, 스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 입력단자에는 데이터배선(2)을 통해 전달되는 데이터전압(VD)이 인가된다.
전력공급선(3)과 스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 출력단자 사이에 형성된 저장용 축전기(storage capacitor)(CST)는, 스위칭용 박막트랜지스터(TS)가 꺼진 상태에서, 구동용 박막트랜지스터(TD)의 게이트전압(V2G)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
전기발광소자(EL)는 다이오드와 같은 전압 대 전류 특성을 갖기 때문에, 도면에 전기발광소자(EL)를 다이오드처럼 나타내었다.
이러한 능동형 전기발광 표시장치가 미국특허(5,550,066) 등에 개시되어 있다. 상기 미국특허에서는, 일반적인 능동형 전기발광 표시장치와 마찬가지로, 다결정 실리콘(poly-crystalline silicon) 박막트랜지스터를 스위칭용 및 구동용 박막트랜지스터로서 이용한다. 하지만, 이러한 다결정 실리콘 박막트랜지스터는 소자의 안정성이 떨어짐으로서 화질의 균일도(uniformity)가 낮으며, 제조공정이 안정되지 못한 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 화질의 균일도가 향상되며, 공정이 안정되고, 구동용 박막트랜지스터의 게이트단자와 소스단자 사이에 인가되는 구동전압이 감소한 능동형 전기발광 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기발광 표시장치는 스위칭용 박막트랜지스터와 구동용 박막트랜지스터가 화소영역 마다 형성된 능동형 전기발광 표시장치로서, 상기 두 박막트랜지스터가 비정질 실리콘 박막트랜지스터이며, 상기구동용 박막트랜지스터가 P형 박막트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치에서의 화소용 전극구조를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 비교예로서 구동용 박막트랜지스터를 N형 박막트랜지스터터로 형성한 화소용 전극구조를 나타낸 회로도이다.
도 4는 상기 비교예에서 구동용 박막트랜지스터(TD)의 구동전압(VGS) 대 출력전류(IDS)의 특성곡선을 나타낸 그래프이다.
-도면의 참조부호에 대한 설명-
11: 게이트배선 12: 데이터배선 13: 전력공급선
VD: 데이터전압 EL: 전기발광소자 CST: 저장용 축전기
TS: 스위칭용 박막트랜지스터 TD: 구동용 박막트랜지스터
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치에서의 화소마다 형성되는 전극구조를 나타낸 회로도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 서로 교차하도록 형성된 복수의 게이트배선(11)과 데이터배선(12)에 의해 복수의 화소영역이 정의되며, 각 화소영역마다 P형의 스위칭용 박막트랜지스터(TS)와 P형의 구동용 박막트랜지스터(TD)가 형성되고, 구동용 박막트랜지스터(TD)의 드레인단자(D)에 전기발광소자(EL)가 연결되며, 구동용 박막트랜지스터(TD)의 소스단자(S)에 전압(VDD)을 인가하는 전력공급선(13)이 연결된다.
스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 게이트단자에는 게이트배선(11)을 통해 전달되는 게이트전압(VG), 즉 주사전압이 인가되며, 스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 소스단자에는 데이터배선(12)을 통해 전달되는 데이터전압(VD)이 인가된다.
스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 드레인단자는 구동용 박막트랜지스터(TD)의 게이트단자에 연결된다. 따라서, 상기 주사전압의 인가 여부에 따라 상기 데이터전압이 상기 스위칭 박막트랜지스터(TS)의 소스 및 드레인단자를 통해 구동용 박막트랜지스터(TD)의 게이트단자에 전달된다.
전력공급선(13)과 스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 드레인단자(D) 사이에 형성된 저장용 축전기(storage capacitor)(CST)는, 스위칭용 박막트랜지스터(TS)가 꺼진 상태에서, 구동용 박막트랜지스터(TD)의 게이트전압(V2G)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
본 발명은 스위칭용 및 구동용 박막트랜지스터(TS,TD)가 다결정 실리콘이 아닌 비정질 실리콘(amorphous silicon) 박막트랜지스터인 것이 특징으로서, 소자의 안정성이 향상되며 제조공정이 안정된 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 상기 구동용 박막트랜지스터(TD)를 N형이 아닌 P형 박막트랜지스터로 형성하는 것이다. 스위칭용 박막트랜지스터(TS)는 P형 뿐만아니라 N형 박막트랜지스터를 이용할 수 있으며, 구동용 박막트랜지스터(TD)를 P형 박막트랜지스터로 형성하기 때문에, 공정상 스위칭 박막트랜지스터(TS)도 P형 박막트랜지스터로 형성하는 것이 유리하다.
본 발명에서 구동용 박막트랜지스터(TD)를 N형이 아닌 P형 박막트랜지스터로 형성함에 따른 장점을 설명하면 다음과 같다.
구동용 박막트랜지스터(TD)의 게이트단자와 소스단자(S) 사이의 전압차로서정의되는 구동전압(VGS)에 의해 드레인단자(D)로부터 소스단자(S)로 흐르는 출력전류(IDS)를 제어함으로써 전기발광소자(EL)의 발광률을 제어하는데, 구동용 박막트랜지스터(TD)를, 도 3에 나타낸 것처럼, N형 박막트랜지스터로 형성할 경우, 전기발광소자(EL)의 특성상 드레인단자(D)에서 소스단자(S)로 흐르는 출력전류(IDS)가 전기발광소자에 축적되게 되며, 이에 따라 구동용 박막트랜지스터의 소스단자(S)의 전압이 바뀌게 되어 구동전압(VGS)이 바뀌게 된다. 즉, 도 4에 나타낸 것처럼 구동용 박막트랜지스터의 구동전압(VGS) 대 출력전류(IDS)의 특성곡선(transfer curve)이 오른쪽으로 이동하게 되며, 원하는 출력전류(IDS)를 얻기 위해 필요한 구동전압(VGS)이 높아지게 된다. 도면에서 출력전류(IDS)는 편의상 로그 단위(log scale)로 나타낸다.
본 발명에서는 P형 박막트랜지스터로 구동용 박막트랜지스터(TD)를 형성하기 때문에, 전기발광소자(EL)의 양단 간에 걸리는 전압과 무관하게 구동전압(VGS)이 일정하므로 구동용 박막트랜지스터(TD)의 구동전압(VGS) 대 출력전류(IDS)의 특성곡선이 변하지 않게 되며, 이에 따라 N형 박막트랜지스터를 이용할 때보다 구동전압(VGS)을 낮출 수 있다.
본 발명에서는 스위칭용 및 구동용 박막트랜지스터(TS,TD)가 다결정 실리콘이 아닌 비정질 실리콘(amorphous silicon) 박막트랜지스터로 형성되기 때문에, 소자의 안정성이 향상되며 제조공정이 안정된 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 N형이 아닌 P형 박막트랜지스터로 구동용 박막트랜지스터(TD)를 형성하기 때문에, 전기발광소자(EL)의 양단 간에 걸리는 전압과 무관하게 구동전압이 일정하므로 구동용 박막트랜지스터(TD)의 구동전압(VGS) 대 출력전류(IDS)의 특성곡선이 변하지 않게 되며, 이에 따라 N형 박막트랜지스터를 이용할 때보다 구동전압(VGS)을 낮출 수 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 화소영역이 정의되어 각 화소영역에 선택적으로 데이터를 기입하는 스위칭용 박막트랜지스터와, 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 저장용 축전기와, 상기 스위칭용 박막트랜지스터와 저장용 축전기 사이에 연결된 구동용 박막트랜지스터와, 상기 구동용 박막트랜지스터에 연결되어 발광이 제어되는 전기발광소자가 형성된 능동형 전기발광 표시장치로서,
    상기 두 박막트랜지스터가 비정질 실리콘 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭용 박막트랜지스터와 상기 구동용 박막트랜지스터가 P형 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동용 박막트랜스터의 드레인단자에 전기발광소자가 연결되며,
    그 소스단자에 전력공급선이 연결되어, 그 게이트단자와 상기 소스단자 사이에 걸린 구동전압의 크기에 따라 상기 소스단자로부터 상기 드레인단자로 흐르는 출력전류가 결정되는 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트단자에 게이트배선을 통해 주사전압이 인가되며,
    그 소스단자에 데이터배선을 통해 데이터전압이 인가되고,
    그 드레인단자와 상기 구동용 박막트랜지스터의 게이트단자가 연결되어, 상기 주사전압이 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트단자에 인가되었을 경우 상기 데이터전압이 상기 스위칭 박막트랜지스터의 소스 및 드레인단자를 통해 상기 구동용 박막트랜지스터의 게이트단자에 전달되는 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치.
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