KR100577297B1

KR100577297B1 - 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조

Info

Publication number: KR100577297B1
Application number: KR1019990034135A
Authority: KR
Inventors: 박재용; 배성준
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2006-05-10
Also published as: KR20010018261A

Abstract

본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조에서는 양의 구동전압과 음의 구동전압이 교대로 바뀌는 구형파의 교류구동전압이 전력공급선(13)으로부터 제공되며, PMOS 박막트랜지스터 및 NMOS 박막트랜지스터로 이루어진 CMOS 형의 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 구성되어, 양의 구동전압이 인가된 동안 전기발광소자(EL)에 순방향 바이어스(forward bias)가 걸려 축적되었던 전하가 음의 구동전압이 인가된 동안 전기발광소자(EL)에 걸린 역방향 바이어스(reverse bias)에 의해 제거된다. 따라서, 전기발광소자의 신뢰성 및 안정성이 향상된다.

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 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치에서의 화소용 전극구조를 나타낸 회로도이다.

도 3은 본 발명에서 전력공급선에 의해 제공되는 교류 구동전압을 나타낸 도면이다.

-도면의 참조부호에 대한 설명-

11: 게이트배선 12: 데이터배선 13: 전력공급선

V_D: 데이터전압 V_DD: 구동전압 EL: 전기발광소자

T_S: 스위칭용 박막트랜지스터 I: 입력단자 O: 출력단자

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 드레인단자에 전기발광소자(EL)가 연결되며, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 소스단자에 직류인 구동전압(V_DD)을 인가하는 전력공급선(3)이 연결된다.

스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 게이트단자에는 게이트배선(1)을 통해 전달되는 게이트전압(V_G)이 인가되며, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 소스단자에는 데이터배선(2)을 통해 전달되는 데이터전압(V_D)이 인가된다.

전력공급선(3)과 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 드레인단자 사이에 형성된 저장용 축전기(storage capacitor)(C_ST)는, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)가 꺼진 상 태에서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트단자에 인가되는 구동전압(V_2G)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

전기발광소자(EL)는 다이오드와 같은 전압대 전류 특성을 갖기 때문에, 도면에 전기발광소자(EL)를 다이오드처럼 나타내었다.

상기한 일반적인 능동형 전기발광 표시장치의 전극구조는 다음과 같은 문제점이 있다. 직류로 인가되는 구동전압에 의해 전기발광소자에 순방향 바이어스(forward bias)만 걸리게 되어, 전기발광소자(EL)에 축적된 전하가 제거되지 않게 되며, 이에 따라 전기발광소자의 신뢰도가 저하되게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 구동전압을 교류로 하여 전기발광소자의 양단에 순방향 바이어스와 역방향 바이어스를 교대로 인가함으로써, 상기 소자에 축적된 전하를 반복적으로 제거하며, 이에 따라, 상기 소자의 안정성 및 신뢰성을 향상시킨 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조를 제공하는 것이 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조는 양의 전압과 음의 전압이 교대로 바뀌는 교류형태의 구동전압을 제공하는 전력공급선에 연결된 입력단자와, 전기발광소자에 연결된 출력단자와, 게이트단자를 가지며,

상기 구동전압이 양일 경우에는, 상기 게이트단자에 인가된 게이트전압의 크기에 따라 상기 입력단자로부터 상기 출력단자를 통해 상기 전기발광소자로 제공되 는 전류의 양을 제어하여, 그에 따라 상기 전기발광소자의 발광률을 제어하며,

상기 구동전압이 음일 경우에는 상기 전기발광소자에 역방향 바이어스를 걸어서 상기 전기발광소자에 쌓인 전하를 제거하도록 구성된 구동용 박막트랜지스터를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따라, 상기 구동용 박막트랜지스터를 N형 박막트랜지스터와 P형 박막트랜지스터를 포함하는 CMOS 형의 박막트랜지스터로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 상기 구동전압이 양일 경우에 상기 N형 박막트랜지스터가 꺼지고, 상기 P형 박막트랜지스터가 켜지며, 상기 구동전압이 음일 경우에 상기 P형 박막트랜지스터가 꺼지고, 상기 N형 박막트랜지스터가 켜지도록 상기 CMOS 형의 박막트랜지스터를 구성하는 것도 가능하다.

종래기술에서는 전기발광소자에 순방향 바이어스만 걸리므로 전하가 축적되어 전기발광소자의 특성이 저하되는 문제점이 있지만, 본 발명에서는 양의 구동전압과 음의 구동전압이 교대로 바뀌는 교류형태의 구동전압이 인가되며, PMOS 박막트랜지스터 및 NMOS 박막트랜지스터로 이루어진 CMOS 형의 구동용 박막트랜지스터가 구성되어, 양의 구동전압이 인가된 동안 전기발광소자에 순방향 바이어스가 걸려 축적되었던 전하가 음의 구동전압이 인가된 동안 전기발광소자에 걸린 역방향 바이어스에 의해 제거된다. 따라서, 전기발광소자의 신뢰성 및 안정성이 향상된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조를 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 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)와, N형 박막트랜지스터(n)와 P형 박막트랜지스터(p)를 포함하는 CMOS 형의 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 형성되고, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 출력단자(O)에 전기발광소자(EL)의 한쪽 단자가 같은 전압으로 연결되며, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 입력단자에 교류형태의 구동전압(V_DD)을 인가하는 전력공급선(13)이 같은 전압으로 연결된다.

스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 게이트단자에는 게이트배선(11)을 통해 전달되는 주사전압(scanning voltage)으로서의 게이트전압(V_G)이 인가되며, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 소스단자에는 데이터배선(12)을 통해 전달되는 데이터전압(V_D)이 인가된다. 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)의 드레인단자는 구동용 박막트랜지스터(T_D)를 이루는 N형 박막트랜지스터(n) 및 P형 박막트랜지스터(p)의 게이트단자에 같은 전압으로 연결된다. 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)는 게이트배선(11)에 실린 주사전압의 유무에 따라 켜지거나 꺼짐으로써, 데이터배선(12)에 실린 데이터전압(V_D)을 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트단자에 선택적으로 전달하는 스위칭 역할을 한다.

구동용 박막트랜지스터(T_D)의 입력단자(I)와 게이트단자 사이에 형성된 저장용 축전기(storage capacitor)(C_ST)는, 스위칭용 박막트랜지스터(T_S)가 꺼진 상태에서, 구동용 박막트랜지스터(T_D)의 게이트전압(V_2G)을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

전력공급선으로부터 제공되는 구동전압(V_DD)은 도 3과 같은 구형파의 교류전압으로 인가된다. 이때, 양의 구동전압은 전기발광소자(EL)에 전류를 제공하여 발광하게 하기 위한 것이고, 음의 구동전압은 전기발광소자에 축적된 전하를 제거하기 위한 것이다. 따라서, 음의 구동전압이 걸리는 시간을 양의 구동전압이 걸리는 시간에 비해 충분히 작도록 설정한다. 그 동작을 세부적으로 설명하면 다음과 같다.

구동전압(V_DD)이 양(+5V)일 경우, N형 박막트랜지스터는 꺼지고 P형 박막트랜지스터가 켜지게 되며, P형 박막트랜지스터를 통해 전기발광소자(EL)에 순방향 바이어스가 걸리게 된다. 이때, 전력공급선으로부터 P형 박막트랜지스터를 통해 전기발광소자에 제공되는 전류의 양은 구동용 박막트랜지스터의 게이트전압(V_2G)에 의해 제어되며, 제공된 전류의 양에 비례한 밝기로 전기발광소자(EL)가 발광하게 된다. 그 동안, 전기발광소자(EL)에 제공된 전하의 대부분은 전기발광소자를 통해 접지단자로 빠져나가게 되고, 전기발광소자(EL)의 특성상 그 일부분의 전하는 전기발광소자에 축적된다.

구동전압이 음(-5V)이 되면, P형 박막트랜지스터는 꺼지게 되고, N형 박막트랜지스터가 켜지게 되며, N형 박막트랜지스터를 통해 전기발광소자(EL)에 역방향 바이어스가 걸리게 된다. 이 역방향 바이어스에 의해, 전기발광소자(EL)에 순방향 바이어스가 걸린 동안 축적되었던 전하가 제거된다. 따라서, 전기발광소자의 신뢰성 및 안정성이 향상된다.

본 발명에서의 구동전압은 교류라면 구형파 이외에 어떠한 형태도 가능하며, 그 일례로 사인 및 코사인과 같은 정현파도 가능하다.

또한, 본 발명에서의 스위칭용 박막트랜지스터는 NMOS 뿐만아니라 PMOS 박막트랜지스터로도 형성가능하다.

종래기술에서는 전기발광소자에 순방향 바이어스만 걸리므로 전하가 축적되어 전기발광소자(EL)의 특성이 저하되는 문제점이 있지만, 본 발명에서는 양의 구동전압과 음의 구동전압이 교대로 바뀌는 교류형태의 구동전압이 인가되며, PMOS 박막트랜지스터 및 NMOS 박막트랜지스터로 이루어진 CMOS 형의 구동용 박막트랜지스터(T_D)가 구성되어, 양의 구동전압이 인가된 동안 전기발광소자(EL)에 순방향 바이어스가 걸려 축적되었던 전하가 음의 구동전압이 인가된 동안 전기발광소자(EL)에 걸린 역방향 바이어스에 의해 제거된다. 따라서, 전기발광소자의 신뢰성 및 안정성이 향상된다.

Claims

양의 전압과 음의 전압이 교대로 바뀌는 교류형태의 구동전압을 제공하는 전력공급선에 연결된 입력단자와, 전기발광소자에 연결된 출력단자와, 게이트단자를 가지며,

상기 구동전압이 양일 경우에는, 상기 게이트단자에 인가된 게이트전압의 크기에 따라 상기 입력단자로부터 상기 출력단자를 통해 상기 전기발광소자로 제공되는 전류의 양을 제어하여, 상기 전류의 양에 따라 변하는 상기 전기발광소자의 발광률을 제어하며,

상기 구동전압이 음일 경우에는 상기 전기발광소자에 역방향 바이어스를 걸어서 상기 전기발광소자에 쌓인 전하를 제거하도록 구성된 구동용 박막트랜지스터를 포함하여 이루어진 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제1항에 있어서, 상기 구동용 박막트랜지스터가 N형 박막트랜지스터와 P형 박막트랜지스터를 포함하는 CMOS 형의 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제2항에 있어서, 상기한 N형 박막트랜지스터의 게이트단자와 P형 박막트랜지스터의 게이트단자가 서로 같은 전압으로 연결된 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제2항에 있어서, 상기 구동전압이 양일 경우에 상기 N형 박막트랜지스터가 꺼지고, 상기 P형 박막트랜지스터가 켜지며,

상기 구동전압이 음일 경우에 상기 P형 박막트랜지스터가 꺼지고, 상기 N형 박막트랜지스터가 켜지도록 상기 CMOS 형의 박막트랜지스터가 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제1항에 있어서, 상기 양의 전압이 걸리는 시간이 상기 음의 전압이 걸리는 시간보다 큰 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제1항에 있어서, 상기 구동전압이 구형파 형태의 교류전압인 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제1항에 있어서, 상기 구동용 박막트랜지스터의 입력단자와 게이트단자 사이에 저장용 축전기가 형성된 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.
제1항에 있어서, 게이트배선에 연결된 게이트단자를 가져서 상기한 게이트배선에 실린 주사전압의 유무에 따라 켜지거나 꺼짐으로써, 데이터배선에 실린 데이터전압을 상기한 구동용 박막트랜지스터의 게이트단자에 선택적으로 전달하는 스위 칭용 박막트랜지스터가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 능동형 전기발광 표시장치의 화소용 전극구조.