KR100577296B1 - 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조는 게이트전극에 인가된 전압의 크기에 따라 전력공급선(13)으로부터 전기발광소자(EL)로 제공되는 전류의 양을 제어하는 구동용 박막트랜지스터(T_D)와, 각각의 게이트 전극이 동일한 게이트배선(11)에 연결되어 게이트배선(11)에 실린 주사전압의 유무에 따라 켜지거나 꺼짐으로써, 데이터배선(12)에 실린 데이터전압을 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전극에 선택적으로 전달하는 두 개 이상의 스위칭용 박막트랜지스터(T_S1,T_S2)를 포함하여 이루어진다. 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2})가 두 개 이상 형성되기 때문에, 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2})의 누설전류가 감소하며, 이에 따라, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압의 유지력이 향상된다. 따라서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 전력공급선(13)으로부터 전기발광소자(EL)로 제공되는 전류의 양을 안정되게 제어할 수 있다.

Description

능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조{ELECTRODE ARRAY FOR PIXEL REGION OF AN ACTIVE MATRIX ELECTROLUMINESCENT DISPLAY DEVICE}

도 1은 일반적인 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조를 나타낸 회로도이다.

도 2는 일반적인 능동형 전기발광 표시장치의 스위칭용 박막트랜지스터로 쓰이는 다결정 실리콘(poly-crystalline silicon) 박막트랜지스터의 게이트전압에 따른 드레인전류의 크기를 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치에서의 화소용 전극구조를 나타낸 회로도이다.

도 4는 본 발명(점선)과 종래기술(실선)의 누설전류에 대한 비교를 위한 도면으로서, 스위칭 박막트랜지스터의 게이트전압에 따른 드레인전류의 크기를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 가능한 구조를 나타낸 도면이다.

-도면의 참조부호에 대한 설명-

11: 게이트배선 12: 데이터배선 13: 전력공급선

V_D: 데이터전압 V_DD: 구동전압 EL: 전기발광소자

T_{S 1},T_{S 2}: 제1 및 제2 스위칭용 박막트랜지스터

T_D: 구동용 박막트랜지스터 C_ST: 저장용 축전기

본 발명은 능동형 전기발광 표시장치(active matrix eletroluminescent display device; AMELD)에 관한 것으로, 특히, 각 화소영역마다 형성되는 전극구조에 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(T_S)와 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 형성되고, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 드레인전극에 전기발광소자(EL)가 연결되며, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 소스전극에 구동전압(V_DD)을 인가하는 전력공급선(3)이 연결된다. 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 게이트전극에는 게이트배선(1)을 통해 전달되는 게이트전압(V_G)이 인가되며, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 소스전극에는 데이터배선(2)을 통해 전달되는 데이터전압(V_D)이 인가된다. 전력공급선(3)과 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 드레인전극 사이에 형성된 저장용 축전기(storage capacitor)(C_ST)는, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)가 꺼진 상태에서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전극에 인가되는 구동전압(V_2G)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

도 2는 일반적인 능동형 전기발광 표시장치의 스위칭용 박막트랜지스터로 쓰이는 다결정 실리콘(poly-crystalline silicon) 박막트랜지스터의 전기특성을 나타낸 그래프로서, X축은 게이트전극에 인가되는 게이트전압(V_G)을 나타낸 것이고, Y축은 소스전극과 드레인전극을 통해 흐르는 전류(I_d)의 양을 로그값(log I_d)으로 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 게이트전압(V_G)이 OV 이하일 경우에도 전류가 흐르는 현상이 발생한다. 이러한 전류를 소위 누설전류(leakage current)라 하며, 이러한 누설전류에 의해, 저장용 축전기(C_ST)를 형성함에도 불구하고, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)가 꺼진 상태에서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전극에 있는 전하가 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)를 통해 방전되게 되며, 구동용 박막트랜지스터의 게이트전압(V_2G)이 일정한 값을 유지하지 못하고 변하게 된다. 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압(V_2G)이 전기발광소자(EL)를 통해 흐르는 전류의 크기를 결정하고, 상기 전류의 크기에 따라 전기발광소자(EL)의 발광률이 결정되기 때문에, 누설전류에 의한 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압(V_2G)의 변화는 전기발광 표시장치의 성능을 저하시키는 원인이 된다.

구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압(V_2G)의 유지력을 향상시키기 위해서, 저장용 축전기(C_ST)의 용량을 증가시키는 방법도 있지만, 그러한 경우에는 축전기 형성 영역이 증가됨에 따라, 발광영역이 감소하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 스위칭용 박막트랜지스터의 누설전류가 감소하여 구동용 박막트랜지스터의 게이트전압 유지력이 향상된 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조를 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조는 게이트전극에 인가된 전압의 크기에 따라 전력공급선으로부터 전기발광소자로 제공되는 전류의 양을 제어하는 구동용 박막트랜지스터와,

각각의 게이트 전극이 동일한 게이트배선에 연결되어 상기 게이트배선에 실린 주사전압의 유무에 따라 켜지거나 꺼짐으로써, 데이터배선에 실린 데이터전압을 상기 구동용 박막트랜지스터의 게이트전극에 선택적으로 전달하는 두 개 이상의 스위칭용 박막트랜지스터를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 전기발광 표시장치는 스위칭용 박막트랜지스터가 두 개 이상 형성되기 때문에, 스위칭용 박막트랜지스터의 누설전류가 감소하며, 이에 따라, 구동용 박막트랜지스터의 게이트전압의 유지력이 향상된다. 따라서, 구동용 박막트랜지스터가 전력공급선으로부터 전기발광소자로 제공되는 전류의 양을 안정되게 제어할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조를 상세히 설명한다.

도 3은 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 제1 및 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2})와 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 형성되고, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 드레인전극에 전기발광소자(EL)가 연결되며, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 소스전극에 구동전압(V_DD)을 인가하는 전력공급선(13)이 연결된다.

제1 및 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2})의 게이트전극에는 게이트배선(11)을 통해 전달되는 주사전압(scanning voltage)으로서의 게이트전압(V_G)이 동시에 인가되며, 제1 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1})의 소스전극에는 데이터배선(12)을 통해 전달되는 데이터전압(V_D)이 인가된다. 제1 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1})의 드레인전극은 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_S2)의 소스전극에 연결되고, 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 2})의 드레인전극은 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전극에 연결된다. 따라서, 제1 및 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2})는 게이트배선(11)에 실린 주사전압의 유무에 따라 켜지거나 꺼짐으로써, 데이터배선(12)에 실린 데이터전압(V_D)을 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전극에 선택적으로 전달하는 역할을 하게 된다.

전력공급선(13)과 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전극 사이에 형성된 저장용 축전기(storage capacitor)(C_ST)는, 제1 및 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_S1,T_S2)가 꺼진 상태에서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압(V_2G)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

도 4는 본 발명과 종래기술의 누설전류에 대한 비교를 위한 도면으로서, 도 2에서와 같이, X축은 게이트전극에 인가되는 게이트전압(V_G)을 나타낸 것이고, Y축은 소스전극과 드레인전극을 통해 흐르는 드레인전류(I_d)의 양을 로그값(log I_d)으로 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 점선으로 나타낸 본 발명의 제1 및 제2 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2})의 게이트전압대 드레인전류의 특성은 게이트전압이 0V 보다 클 경우 실선으로 나타낸 종래의 것과 거의 비슷하며, 게이트전압이 OV 보다 작을 경우 종래의 것보다 크게 감소하게 된다. 즉, 본 발명의 이중 스위칭 박막트랜지스터는 온전류의 감소없이, 종래기술보다 누설전류가 큰 폭으로 감소하게 된다.

본 발명에서의 스위칭용 또는 구동용 박막트랜지스터는 NMOS 뿐만아니라 PMOS 박막트랜지스터로도 형성가능하며, 다결정 실리콘 박막트랜지스터 뿐만 아니라 비정질 실리콘 박막트랜지스터(amorphos silicon TFT)를 이용하는 것도 적용가능하다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 3중 스위칭용 박막트랜지스터(T_{S 1},T_{S 2},T_{S 3})를 이용하는 것도 가능하며, 3중 이상의 스위칭용 박막트랜지스터를 이용하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 전기발광 표시장치는 스위칭용 박막트랜지스터가 두 개 이상 형성되기 때문에, 스위칭용 박막트랜지스터의 누설전류가 감소하며, 이에 따라, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압의 유지력이 향상된다. 따라서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 전력공급선(13)으로부터 전기발광소자(EL)로 제공되는 전류의 양을 안정되게 제어할 수 있다.

Claims (4)

1. 게이트전극에 인가된 전압의 크기에 따라 전력공급선으로부터 전기발광소자로 제공되는 전류의 양을 제어하는 구동용 박막트랜지스터와,

   각각의 게이트 전극이 동일한 게이트배선에 연결되어 상기 게이트배선에 실린 주사전압의 유무에 따라 켜지거나 꺼짐으로써, 데이터배선에 실린 데이터전압을 상기 구동용 박막트랜지스터의 게이트전극에 선택적으로 전달하는 두 개 이상의 스위칭용 박막트랜지스터를 포함하여 이루어진 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동용 박막트랜지스터의 게이트전극과 소스전극 사이에 저장용 축전기가 형성된 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터들 중 하나 이상이 다결정 실리콘 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터들 중 하나 이상이 비정질 실리콘 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.

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