KR102367462B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 스캔 신호를 전달하는 스캔선, 상기 스캔선과 교차하며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 상기 스캔선과 교차하며 구동 전압을 전달하는 구동 전압선, 상기 스캔선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있으며 구동 게이트 전극, 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 다이오드를 포함하고, 상기 구동 소스 전극은 상기 구동 전압선과 중첩하여 보조 커패시터를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 유기 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 자발광 소자인 유기 발광 다이오드를 포함하는 복수의 화소를 포함하며, 각 화소에는 유기 발광 다이오드를 구동하기 위한 복수의 트랜지스터 및 하나 이상의 커패시터(Capacitor)가 형성되어 있다. 복수의 트랜지스터는 기본적으로 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함한다.
이러한 유기 발광 표시 장치가 스크롤 화면을 표시하거나 동영상을 표시할 때 블랙 계조를 표시하던 화소가 화이트 계조를 표시하도록 변경되는 과정에서 원하는 휘도까지 도달하지 못하면서 화면 중첩이나 끌림 현상이 나타나는 문제점이 있다. 이는, 초기화 단계에서 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시턴스로 인해 소스 전극의 전압이 변화되기 때문에 발생하는 현상이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 화면 중첩이나 끌림 현상을 개선할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 스캔 신호를 전달하는 스캔선, 상기 스캔선과 교차하며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 상기 스캔선과 교차하며 구동 전압을 전달하는 구동 전압선, 상기 스캔선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있으며 구동 게이트 전극, 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 다이오드를 포함하고, 상기 구동 소스 전극은 상기 구동 전압선과 중첩하여 보조 커패시터를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 커패시터의 용량은 상기 구동 게이트 전극과 상기 구동 소스 전극 사이에 형성되는 기생 커패시터의 용량보다 클 수 있다.
상기 구동 전압선은 평면 상에서 상기 구동 소스 전극과 중첩하는 부분의 폭이 상기 구동 소스 전극과 중첩하지 않는 부분의 폭보다 클 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터는 스위칭 게이트 전극, 스위칭 소스 전극, 및 스위칭 드레인 전극을 포함하고, 상기 스위칭 소스 전극, 상기 스위칭 드레인 전극, 및 상기 구동 소스 전극은 상기 구동 전압선과 나란한 방향으로 뻗어 동일선상에 위치하고, 상기 구동 소스 전극의 폭은 상기 스위칭 소스 전극의 폭보다 클 수 있다.
상기 구동 전압선은 상기 데이터선과 평행한 제1 구동 전압선, 상기 데이터선과 교차하는 제2 구동 전압선을 포함하고, 상기 구동 소스 전극은 상기 제1 구동 전압선과 중첩할 수 있다.
상기 제1 구동 전압선은 상기 데이터선과 동일한 층에 형성되어 있고, 상기 제2 구동 전압선은 상기 스캔선과 동일한 층에 형성될 수 있다.
상기 유기 발광 다이오드는 상기 구동 트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하고, 상기 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며 상기 구동 트랜지스터를 초기화시키는 초기화 전압을 전달하는 초기화 전압선을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 스캔 신호를 전달하는 스캔선, 상기 스캔선과 교차하며 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 상기 스캔선과 교차하며 구동 전압을 전달하는 구동 전압선, 상기 스캔선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있으며 구동 게이트 전극, 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 다이오드를 포함하고, 상기 구동 소스 전극은 상기 데이터선과 중첩하여 보조 커패시터를 형성할 수 있다.
상기 보조 커패시터의 용량은 상기 구동 게이트 전극과 상기 구동 소스 전극 사이에 형성되는 기생 커패시터의 용량보다 클 수 있다.
평면상에서 상기 구동 소스 전극의 폭은 상기 데이터선의 폭보다 클 수 있다.
상기 유기 발광 다이오드는 상기 구동 트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하고, 상기 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며 상기 구동 트랜지스터를 초기화시키는 초기화 전압을 전달하는 초기화 전압선을 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 구동 트랜지스터의 기생 커패시턴드에 의한 소스 전극의 전압 변화를 방지함으로써, 화면 중첩이나 끌림 현상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소에 인가되는 신호의 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 구체적인 배치도이다.
도 5는 도 4의 유기 발광 표시 장치를 V-V선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4의 유기 발광 표시 장치를 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 4의 유기 발광 표시 장치를 VII-VII선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 구체적인 배치도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 도 12의 구체적인 배치도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
또한, 첨부 도면에서 도시된 개수의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 커패시터(capacitor)에 한정되지 않으며, 유기 발광 표시 장치는 하나의 화소에 복수의 트랜지스터와 하나 이상의 커패시터를 구비할 수 있으며, 별도의 배선이 더 형성되거나 기존의 배선이 생략되어 다양한 구조를 갖도록 형성할 수도 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들을 통해 화상을 표시한다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 8을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소(1)는 복수의 신호선(121, 122, 123, 128, 171, 172, 192), 복수의 신호선에 연결되어 있는 복수의 트랜지스터(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7), 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst) 및 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)를 포함한다.
트랜지스터(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7)는 구동 트랜지스터(driving transistor)(T1), 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(T2), 보상 트랜지스터(compensation transistor)(T3), 초기화 트랜지스터(initialization transistor)(T4), 동작 제어 트랜지스터(operation control transistor)(T5), 발광 제어 트랜지스터(light emission control transistor)(T6) 및 바이패스 트랜지스터(bypass transistor)(T7)를 포함한다.
신호선(121, 122, 123, 128, 171, 172, 192)은 스캔 신호(Sn)를 전달하는 스캔선(121), 초기화 트랜지스터(T4)에 전단 스캔 신호(Sn-1)를 전달하는 전단 스캔선(122), 동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)에 발광 제어 신호(EM)를 전달하는 발광 제어선(123), 바이패스 트랜지스터(T7)에 바이패스 신호(BP)를 전달하는 바이패스 제어선(128), 스캔선(121)과 교차하며 데이터 신호(Dm)를 전달하는 데이터선(171), 구동 전압(ELVDD)을 전달하며 데이터선(171)과 거의 평행하게 형성되어 있는 구동 전압선(172), 구동 트랜지스터(T1)를 초기화하는 초기화 전압(Vint)을 전달하는 초기화 전압선(192)을 포함한다.
구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)은 스토리지 커패시터(Cst)의 일단(Cst1)과 연결되어 있고, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)은 동작 제어 트랜지스터(T5)를 경유하여 구동 전압선(172)과 연결되어 있으며, 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1)은 발광 제어 트랜지스터(T6)를 경유하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(anode)와 전기적으로 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(T1)는 스위칭 트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 데이터 신호(Dm)를 전달받아 유기 발광 다이오드(OLED)에 구동 전류(Id)를 공급한다.
스위칭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(G2)은 스캔선(121)과 연결되어 있고, 스위칭 트랜지스터(T2)의 소스 전극(S2)은 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 스위칭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(D2)은 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 연결되어 있으면서 동작 제어 트랜지스터(T5)을 경유하여 구동 전압선(172)과 연결되어 있다. 이러한 스위칭 트랜지스터(T2)는 스캔선(121)을 통해 전달받은 스캔 신호(Sn)에 따라 턴 온되어 데이터선(171)으로 전달된 데이터 신호(Dm)을 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 전달하는 스위칭 동작을 수행한다.
보상 트랜지스터(T3)의 게이트 전극(G3)은 스캔선(121)에 연결되어 있고, 보상 트랜지스터(T3)의 소스 전극(S3)은 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1)과 연결되어 있으면서 발광 제어 트랜지스터(T6)를 경유하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(anode)와 연결되어 있으며, 보상 트랜지스터(T3)의 드레인 전극(D3)은 초기화 트랜지스터(T4)의 드레인 전극(D4), 스토리지 커패시터(Cst)의 일단(Cst1) 및 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 함께 연결되어 있다. 이러한 보상 트랜지스터(T3)는 스캔선(121)을 통해 전달받은 스캔 신호(Sn)에 따라 턴 온되어 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)과 드레인 전극(D1)을 서로 연결하여 구동 트랜지스터(T1)를 다이오드 연결시킨다.
초기화 트랜지스터(T4)의 게이트 전극(G4)은 전단 스캔선(122)과 연결되어 있고, 초기화 트랜지스터(T4)의 소스 전극(S4)은 초기화 전압선(192)과 연결되어 있으며, 초기화 트랜지스터(T4)의 드레인 전극(D4)은 보상 트랜지스터(T3)의 드레인 전극(D3)을 거쳐 스토리지 커패시터(Cst)의 일단(Cst1) 및 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 함께 연결되어 있다. 이러한 초기화 트랜지스터(T4)는 전단 스캔선(122)을 통해 전달받은 전단 스캔 신호(Sn-1)에 따라 턴 온되어 초기화 전압(Vint)을 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 전달하여 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)의 게이트 전압을 초기화시키는 초기화 동작을 수행한다.
동작 제어 트랜지스터(T5)의 게이트 전극(G5)은 발광 제어선(123)과 연결되어 있으며, 동작 제어 트랜지스터(T5)의 소스 전극(S5)은 구동 전압선(172)와 연결되어 있고, 동작 제어 트랜지스터(T5)의 드레인 전극(D5)은 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1) 및 스위칭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(S2)에 연결되어 있다.
발광 제어 트랜지스터(T6)의 게이트 전극(G6)은 발광 제어선(123)과 연결되어 있으며, 발광 제어 트랜지스터(T6)의 소스 전극(S6)은 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1) 및 보상 트랜지스터(T3)의 소스 전극(S3)과 연결되어 있고, 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극(D6)은 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(anode)와 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)는 발광 제어선(123)을 통해 전달받은 발광 제어 신호(EM)에 따라 동시에 턴 온되고 이를 통해 구동 전압(ELVDD)이 다이오드 연결된 구동 트랜지스터(T1)를 통해 보상되어 유기 발광 다이오드(OLED)에 전달된다.
바이패스 트랜지스터(T7)의 게이트 전극(G7)은 바이패스 제어선(128)과 연결되어 있고, 바이패스 트랜지스터(T7)의 소스 전극(S7)은 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극(D6) 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드에 함께 연결되어 있고, 바이패스 트랜지스터(T7)의 드레인 전극(D7)은 초기화 전압선(192) 및 초기화 박막 트랜지스터(T4)의 소스 전극(S4)에 함께 연결되어 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 타단(Cst2)은 구동 전압선(172)과 연결되어 있으며, 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드(cathode)는 공통 전압(ELVSS)을 전달하는 공통 전압선(741)과 연결되어 있다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 구체적인 동작 과정을 도 2를 참고하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소에 인가되는 신호의 타이밍도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 우선, 초기화 기간 동안 전단 스캔선(122)을 통해 로우 레벨(low level)의 전단 스캔 신호(Sn-1)가 공급된다. 이 때, 이미 로우 레벨(low level)의 발광 제어 신호(EM)가 발광 제어선(123)을 통하여 인가되고 있다. 그러면, 로우 레벨의 전단 스캔 신호(Sn-1)에 대응하여 초기화 트랜지스터(T4)가 턴 온(Turn on)되며, 초기화 전압선(192)으로부터 초기화 트랜지스터(T4)를 통해 초기화 전압(Vint)이 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결되고, 초기화 전압(Vint)에 의해 구동 트랜지스터(T1)가 초기화된다.
이 후, 데이터 프로그래밍 기간 중 스캔선(121)을 통해 로우 레벨의 스캔 신호(Sn)가 공급된다. 그러면, 로우 레벨의 스캔 신호(Sn)에 대응하여 스위칭 트랜지스터(T2) 및 보상 트랜지스터(T3)가 턴 온된다. 이 때, 구동 트랜지스터(T1)는 턴 온된 보상 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결되고, 순방향으로 바이어스 된다.
그러면, 데이터선(171)으로부터 공급된 데이터 신호(Dm)에서 구동 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Threshold voltage, Vth)만큼 감소한 보상 전압(Dm+Vth, Vth는 (-)의 값)이 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 인가된다. 스토리지 커패시터(Cst)의 양단에는 구동 전압(ELVDD)과 보상 전압(Dm+Vth)이 인가되고, 스토리지 커패시터(Cst)에는 양단 전압 차에 대응하는 전하가 저장된다.
이 후, 발광 기간 동안 발광 제어선(123)으로부터 공급되는 발광 제어 신호(EM)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경된다. 그러면, 발광 기간 동안 로우 레벨의 발광 제어 신호(EM)에 의해 동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)가 턴 온된다.
그러면, 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)의 게이트 전압과 구동 전압(ELVDD) 간의 전압차에 따르는 구동 전류(Id)가 발생하고, 발광 제어 트랜지스터(T6)를 통해 구동 전류(Id)가 유기 발광 다이오드(OLED)에 공급된다. 발광 기간동안 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(T1)의 게이트-소스 전압(Vgs)은 '(Dm+Vth)-ELVDD'으로 유지되고, 구동 트랜지스터(T1)의 전류-전압 관계에 따르면, 구동 전류(Id)는 소스-게이트 전압에서 문턱 전압을 차감한 값의 제곱 '(Dm-ELVDD)2'에 비례한다. 따라서 구동 전류(Id)는 구동 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)에 관계 없이 결정된다.
이 때, 바이패스 트랜지스터(T7)는 바이패스 제어선(128)으로부터 바이패스 신호(BP)를 전달받는다. 바이패스 신호(BP)는 바이패스 트랜지스터(T7)를 항상 오프시킬 수 있는 소정 레벨의 전압으로서, 바이패스 트랜지스터(T7)는 트랜지스터 오프 레벨의 전압을 게이트 전극(G7)에 전달받게 됨으로써, 바이패스 트랜지스터(T7)가 항상 오프되고, 오프된 상태에서 구동 전류(Id)의 일부는 바이패스 전류(Ibp)로 바이패스 트랜지스터(T7)를 통해 빠져나가게 한다.
블랙 영상을 표시하는 구동 트랜지스터(T1)의 최소 전류가 구동 전류로 흐를 경우에도 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하게 된다면 제대로 블랙 영상이 표시되지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 바이패스 트랜지스터(T7)는 구동 트랜지스터(T1)의 최소 전류의 일부를 바이패스 전류(Ibp)로서 유기 발광 다이오드 쪽의 전류 경로 외의 다른 전류 경로로 분산시킬 수 있다. 여기서 구동 트랜지스터(T1)의 최소 전류란 구동 트랜지스터(T1)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 문턱 전압(Vth)보다 작아서 구동 트랜지스터(T1)가 오프되는 조건에서의 전류를 의미한다. 이렇게 구동 트랜지스터(T1)를 오프시키는 조건에서의 최소 구동 전류(예를 들어 10pA 이하의 전류)가 유기 발광 다이오드(OLED)에 전달되어 블랙 휘도의 영상으로 표현된다. 블랙 영상을 표시하는 최소 구동 전류가 흐르는 경우 바이패스 전류(Ibp)의 우회 전달의 영향이 큰 반면, 일반 영상 또는 화이트 영상과 같은 영상을 표시하는 큰 구동 전류가 흐를 경우에는 바이패스 전류(Ibp)의 영향이 거의 없다고 할 수 있다. 따라서, 블랙 영상을 표시하는 구동 전류가 흐를 경우에 구동 전류(Id)로부터 바이패스 트랜지스터(T7)를 통해 빠져나온 바이패스 전류(Ibp)의 전류량만큼 감소된 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광 전류(Ioled)는 블랙 영상을 확실하게 표현할 수 있는 수준으로 최소의 전류량을 가지게 된다. 따라서, 바이패스 트랜지스터(T7)를 이용하여 정확한 블랙 휘도 영상을 구현하여 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 도 2에서는 바이패스 신호(BP)는 후단 스캔 신호(Sn+1)와 동일하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 바이패스 트랜지스터(T7)를 포함하는 7 트랜지스터 1 커패시터 구조를 도시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 트랜지스터의 수와 커패시터의 수는 다양하게 변형 가능하다.
그러면 도 1에 도시한 유기 발광 표시 장치의 화소의 상세 구조에 대하여 도 3 내지 도 7을 도 1과 함께 참고하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 구체적인 배치도이고, 도 5는 도 4의 유기 발광 표시 장치를 V-V선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 4의 유기 발광 표시 장치를 VI-VI선을 따라 자른 단면도이고, 도 7은 도 4의 유기 발광 표시 장치를 VII-VII선을 따라 자른 단면도이다.
이하에서 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구체적인 평면상 구조에 대해 우선 설명하고, 도 5 내지 도 7을 참고하여 구체적인 단면상 구조에 대해 설명한다.
우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 스캔 신호(Sn), 전단 스캔 신호(Sn-1), 발광 제어 신호(EM) 및 바이패스 신호(BP)를 각각 인가하며 행 방향을 따라 형성되어 있는 스캔선(121), 전단 스캔선(122), 발광 제어선(123) 및 바이패스 제어선(128)을 포함하고, 화소에 데이터 신호(Dm) 및 구동 전압(ELVDD)을 각각 인가하는 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)을 포함한다. 데이터선(171)은 스캔선(121), 전단 스캔선(122), 발광 제어선(123) 및 바이패스 제어선(128)과 교차할 수 있다. 초기화 전압(Vint)은 초기화 전압선(192)을 통해 보상 트랜지스터(T3)로 전달된다. 구동 전압선(172)은 데이터선(171)에 평행한 제1 구동 전압선(172a)과 스캔선(121)에 평행한 제2 구동 전압선(172b)으로 이루어져 있다. 제1 구동 전압선(172a)과 제2 구동 전압선(172b)은 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 화소에는 구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6), 바이패스 트랜지스터(T7), 스토리지 커패시터(Cst), 그리고 화소 전극(191), 유기 발광층(370) 및 공통 전극(270)으로 이루어진 유기 발광 다이오드(OLED)가 형성되어 있다. 이 때, 보상 트랜지스터(T3)와 초기화 트랜지스터(T4)는 누설 전류를 차단하기 위해 듀얼 게이트(dual gate) 구조의 트랜지스터로 구성되어 있다.
구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6) 및 바이패스 트랜지스터(T7)의 각각의 채널(channel)은 연결되어 있는 하나의 반도체(130)의 내부에 형성되어 있으며, 반도체(130)는 다양한 형상으로 굴곡되어 형성될 수 있다. 이러한 반도체(130)는 다결정 반도체 물질 또는 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 산화물 반도체 물질은 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 이들의 복합 산화물인 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(Zn-In-O), 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O), 인듐-갈륨 산화물 (In-Ga-O), 인듐-주석 산화물(In-Sn-O), 인듐-지르코늄 산화물(In-Zr-O), 인듐-지르코늄-아연 산화물(In-Zr-Zn-O), 인듐-지르코늄-주석 산화물(In-Zr-Sn-O), 인듐-지르코늄-갈륨 산화물(In-Zr-Ga-O), 인듐-알루미늄 산화물(In-Al-O), 인듐-아연-알루미늄 산화물(In-Zn-Al-O), 인듐-주석-알루미늄 산화물(In-Sn-Al-O), 인듐-알루미늄-갈륨 산화물(In-Al-Ga-O), 인듐-탄탈륨 산화물(In-Ta-O), 인듐-탄탈륨-아연 산화물(In-Ta-Zn-O), 인듐-탄탈륨-주석 산화물(In-Ta-Sn-O), 인듐-탄탈륨-갈륨 산화물(In-Ta-Ga-O), 인듐-게르마늄 산화물(In-Ge-O), 인듐-게르마늄-아연 산화물(In-Ge-Zn-O), 인듐-게르마늄-주석 산화물(In-Ge-Sn-O), 인듐-게르마늄-갈륨 산화물(In-Ge-Ga-O), 티타늄-인듐-아연 산화물(Ti-In-Zn-O), 하프늄-인듐-아연 산화물(Hf-In-Zn-O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 반도체(130)가 산화물 반도체 물질로 이루어지는 경우에는 고온 등의 외부 환경에 취약한 산화물 반도체 물질를 보호하기 위해 별도의 보호층이 추가될 수 있다.
반도체(130)는 N형 불순물 또는 P형 불순물로 채널 도핑이 되어 있는 채널 (channel)(131)과, 채널의 양 옆에 형성되어 있으며 채널에 도핑된 도핑 불순물과 반대 타입의 도핑 불순물이 도핑되어 형성된 소스 도핑부 및 드레인 도핑부를 포함한다. 본 실시예에서 소스 도핑부 및 드레인 도핑부는 각각 소스 전극 및 드레인 전극에 해당한다. 반도체(130)에 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극은 해당 영역만 도핑하여 형성할 수 있다. 또한, 반도체(130)에서 서로 다른 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극의 사이 영역도 도핑되어 소스 전극과 드레인 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 채널(131)은 구동 트랜지스터(T1)에 형성되는 구동 채널(131a), 스위칭 트랜지스터(T2)에 형성되는 스위칭 채널(131b), 보상 트랜지스터(T3)에 형성되는 보상 채널(131c), 초기화 트랜지스터(T4)에 형성되는 초기화 채널(131d), 동작 제어 트랜지스터(T5)에 형성되는 동작 제어 채널(131e), 발광 제어 트랜지스터(T6)에 형성되는 발광 제어 채널(131f) 및 바이패스 트랜지스터(T7)에 형성되는 바이패스 채널(131g)을 포함한다.
구동 트랜지스터(T1)는 구동 채널(131a), 구동 게이트 전극(155a), 구동 소스 전극(136a) 및 구동 드레인 전극(137a)을 포함한다. 구동 채널(131a)은 굴곡되어 있으며, 사행 형상 또는 지그재그 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 굴곡된 형상의 구동 채널(131a)을 형성함으로써, 좁은 공간 내에 길게 구동 채널(131a)을 형성할 수 있다. 따라서, 길게 형성된 구동 채널(131a)에 의해 구동 게이트 전극(155a)에 인가되는 게이트 전압의 구동 범위(driving range)는 넓어지게 된다. 게이트 전압의 구동 범위가 넓으므로 게이트 전압의 크기를 변화시켜 유기 발광 다이오드(OLED)에서 방출되는 빛의 계조를 보다 세밀하게 제어할 수 있으며, 그 결과 유기 발광 표시 장치의 해상도를 높이고 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 구동 채널(131a)의 형상을 다양하게 변형하여 '역S', 'S', 'M', 'W' 등의 다양한 실시예가 가능하다.
구동 게이트 전극(155a)은 구동 채널(131a)과 중첩하고 있으며, 구동 소스 전극(136a) 및 구동 드레인 전극(137a)은 구동 채널(131a)과 중첩하지 않는다.
구동 소스 전극(136a)은 구동 전압선(172)과 중첩한다. 특히, 구동 소스 전극(136a)은 제1 구동 전압선(172a)과 중첩한다. 구동 소스 전극(136a)과 구동 전압선(172)이 중첩하여 보조 커패시터(Cse)를 형성한다. 즉, 보조 커패시터(Cse)의 일단은 구동 소스 전극(136a)의 일부이고, 보조 커패시터(Cse)의 타단은 구동 전압선(172)의 일부이다. 이때, 보조 커패시터(Cse)의 용량은 구동 소스 전극(136a)과 구동 전압선(172)의 중첩 면적 등에 의해 결정된다.
구동 게이트 전극(155a)과 구동 소스 전극(136a) 사이에는 기생 커패시터(Cgs)가 형성된다. 이때, 기생 커패시터(Cgs)의 용량은 구동 게이트 전극(155a)과 구동 소스 전극(136a) 사이의 거리 등에 의해 결정된다.
보조 커패시터(Cse)의 용량은 기생 커패시터(Cgs)의 용량보다 큰 것이 바람직하다.
스위칭 트랜지스터(T2)는 스위칭 채널(131b), 스위칭 게이트 전극(155b), 스위칭 소스 전극(136b) 및 스위칭 드레인 전극(137b)을 포함한다. 스캔선(121)에서 아래쪽으로 확장된 일부인 스위칭 게이트 전극(155b)은 스위칭 채널(131b)과 중첩하고 있으며, 스위칭 소스 전극(136b) 및 스위칭 드레인 전극(137b)은 스위칭 채널(131b)과 중첩하지 않는다. 스위칭 소스 전극(136b)은 접촉 구멍(62)을 통해 데이터선(171)과 연결되어 있다.
스위칭 소스 전극(136b), 스위칭 드레인 전극(137b), 및 구동 소스 전극(136a)은 평면 상에서 제1 구동 전압선(172a)과 나란한 방향으로 뻗어 동일선상에 위치한다. 이때, 구동 소스 전극(136a)의 폭(w1)은 스위칭 소스 전극(136b)의 폭(w2)보다 크다.
또한, 제1 구동 전압선(172a)은 평면 상에서 구동 소스 전극(136a)과 중첩하는 부분의 폭(w3)이 구동 소스 전극(136a)과 중첩하지 않는 부분의 폭(w4)보다 크다.
이처럼 구동 소스 전극(136a) 및 제1 구동 전압선(172a)의 중첩 면적을 최대화할 수 있도록 구동 소스 전극(136a) 및 제1 구동 전압선(172a)의 폭을 설계할 수 있다.
보상 트랜지스터(T3)는 누설 전류 방지를 위해 2개가 형성되어 있으며 서로 인접하고 있는 제1 보상 트랜지스터(T3-1) 및 제2 보상 트랜지스터(T3-2)를 포함한다. 제1 보상 트랜지스터(T3-1)는 스캔선(121)을 중심으로 위치하고 있으며, 제2 보상 트랜지스터(T3-2)는 스캔선(121)의 돌출부를 중심으로 위치하고 있다. 제1 보상 트랜지스터(T3-1)는 제1 보상 채널(131c1), 제1 보상 게이트 전극(155c1), 제1 보상 소스 전극(136c1) 및 제1 보상 드레인 전극(137c1)을 포함하고, 제2 보상 트랜지스터(T3-2)는 제2 보상 채널(131c2), 제2 보상 게이트 전극(155c2), 제2 보상 소스 전극(136c2) 및 제2 보상 드레인 전극(137c2)을 포함한다.
스캔선(121)의 일부인 제1 보상 게이트 전극(155c1)은 제1 보상 채널(131c1)과 중첩하고 있으며, 제1 보상 소스 전극(136c1) 및 제1 보상 드레인 전극(137c1)은 제1 보상 채널(131c1)과 중첩하지 않는다. 제1 보상 소스 전극(136c1)은 발광 제어 소스 전극(136f) 및 구동 드레인 전극(137a)과 연결되어 있으며, 제1 보상 드레인 전극(137c1)은 제2 보상 소스 전극(136c2)과 연결되어 있다.
스캔선(121)에서 위쪽으로 돌출된 돌출부인 제2 보상 게이트 전극(155c2)은 제2 보상 채널(131c2)과 중첩하고 있으며, 제2 보상 소스 전극(136c2) 및 제2 보상 드레인 전극(137c2)은 제2 보상 채널(131c2)과 중첩하지 않는다. 제2 보상 드레인 전극(137c2)은 접촉 구멍(63)을 통해 제1 데이터 연결 부재(174)와 연결되어 있다.
초기화 트랜지스터(T4)는 누설 전류 방지를 위해 2개가 형성되어 있으며 서로 인접하고 있는 제1 초기화 트랜지스터(T4-1) 및 제2 초기화 트랜지스터(T4-2)를 포함한다. 제1 초기화 트랜지스터(T4-1)는 전단 스캔선(122)을 중심으로 위치하고 있으며, 제2 초기화 트랜지스터(T4-2)는 전단 스캔선(122)의 돌출부를 중심으로 위치하고 있다. 제1 초기화 트랜지스터(T4-1)는 제1 초기화 채널(131d1), 제1 초기화 게이트 전극(155d1), 제1 초기화 소스 전극(136d1) 및 제1 초기화 드레인 전극(137d1)을 포함하고, 제2 초기화 트랜지스터(T4-2)는 제2 초기화 채널(131d2), 제2 초기화 게이트 전극(155d2), 제2 초기화 소스 전극(136d2) 및 제2 초기화 드레인 전극(137d2)을 포함한다.
전단 스캔선(122)의 일부인 제1 초기화 게이트 전극(155d1)은 제1 초기화 채널(131d1)과 중첩하고 있으며, 제1 초기화 소스 전극(136d1) 및 제1 초기화 드레인 전극(137d1)은 제1 초기화 채널(131d1)과 중첩하지 않는다. 제1 초기화 소스 전극(136d1)은 접촉 구멍(64)을 통해 제2 데이터 연결 부재(175)와 연결되어 있으며, 제1 초기화 드레인 전극(137d1)은 제2 초기화 소스 전극(136d2)과 연결되어 있다.
전단 스캔선(122)에서 아래쪽으로 돌출된 돌출부인 제2 초기화 게이트 전극(155d2)은 제2 초기화 채널(131d2)과 중첩하고 있으며, 제2 초기화 소스 전극(136d2) 및 제2 초기화 드레인 전극(137d2)은 제2 초기화 채널(131c2)과 중첩하지 않는다. 제2 초기화 드레인 전극(137d2)은 접촉 구멍(63)을 통해 제1 데이터 연결 부재(174)와 연결되어 있다.
이와 같이, 보상 트랜지스터(T3)는 제1 보상 트랜지스터(T3-1) 및 제2 보상 트랜지스터(T3-2)로 2개를 형성하고, 초기화 트랜지스터(T4)는 제1 초기화 트랜지스터(T4-1) 및 제2 초기화 트랜지스터(T4-2)로 2개를 형성함으로써, 오프 상태에서 반도체(130)의 전자 이동 경로를 차단하여 누설 전류가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
동작 제어 트랜지스터(T5)는 동작 제어 채널(131e), 동작 제어 게이트 전극(155e), 동작 제어 소스 전극(136e) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)을 포함한다. 발광 제어선(123)의 일부인 동작 제어 게이트 전극(155e)은 동작 제어 채널(131e)과 중첩하고 있으며, 동작 제어 소스 전극(136e) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)과 중첩하지 않는다. 동작 제어 소스 전극(136e)은 접촉 구멍(65)을 통해 구동 전압선(172)의 일부와 연결되어 있다.
발광 제어 트랜지스터(T6)는 발광 제어 채널(131f), 발광 제어 게이트 전극(155f), 발광 제어 소스 전극(136f) 및 발광 제어 드레인 전극(137f)을 포함한다. 발광 제어선(123)의 일부인 발광 제어 게이트 전극(155f)은 발광 제어 채널(131f)과 중첩하고 있으며, 발광 제어 소스 전극(136f) 및 발광 제어 드레인 전극(137f)과 중첩하지 않는다. 발광 제어 드레인 전극(137f)은 접촉 구멍(66)을 통해 제3 데이터 연결 부재(179)와 연결되어 있다.
바이패스 박막 트랜지스터(T7)는 바이패스 채널(131g), 바이패스 게이트 전극(155g), 바이패스 소스 전극(136g) 및 바이패스 드레인 전극(137g)을 포함한다. 바이패스 제어선(128)의 일부인 바이패스 게이트 전극(155g)은 바이패스 채널(131g)과 중첩하고 있으며, 바이패스 소스 전극(136g) 및 바이패스 드레인 전극(137g)과 중첩하지 않는다. 바이패스 소스 전극(136g)은 발광 제어 드레인 전극(137f)과 직접 연결되어 있고, 바이패스 드레인 전극(137g)은 접촉 구멍(82)을 통해 제2 데이터 연결 부재(175)와 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 구동 채널(131a)의 일단은 스위칭 드레인 전극(137b) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)과 연결되어 있으며, 구동 채널(131a)의 타단은 보상 소스 전극(136c) 및 발광 제어 소스 전극(136f)과 연결되어 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제2 절연막(160)을 사이에 두고 배치되는 제1 스토리지 전극(155a)과 제2 스토리지 전극(178)을 포함한다. 제1 스토리지 전극(155a)은 구동 게이트 전극(155a)에 해당하고, 제2 스토리지 전극(178)은 제1 구동 전압선(172a)의 확장 영역이며 하나의 화소마다 하나식 형성되어 있다. 여기서, 제2 절연막(160)은 유전체가 되며, 스토리지 커패시터(Cst)에서 축전된 전하와 양 전극(155a, 178) 사이의 전압에 의해 스토리지 커패시턴스(Storage Capacitance)가 결정된다. 이와 같이, 구동 게이트 전극(155a)을 제1 스토리지 전극(155a)으로 사용함으로써, 화소 내에서 큰 면적을 차지하는 구동 채널(131a)에 의해 좁아진 공간에서 스토리지 커패시터를 형성할 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
구동 게이트 전극(155a)인 제1 스토리지 전극(155a)은 접촉 구멍(61)을 통하여 제1 데이터 연결 부재(174)와 연결되어 있다. 제1 데이터 연결 부재(174)는 데이터선(171)과 거의 평행하게 동일한 층에 형성되어 있으며 구동 게이트 전극(155a)과 제2 보상 트랜지스터(T3-2)의 제2 보상 드레인 전극(137c2) 및 제2 초기화 트랜지스터(T4-2)의 제2 초기화 드레인 전극(137d2)을 서로 연결하고 있다.
따라서, 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 구동 전압선(172a)을 통해 제2 스토리지 전극(178)에 전달된 구동 전압(ELVDD)과 구동 게이트 전극(155a)의 게이트 전압간의 차에 대응하는 스토리지 커패시턴스를 저장한다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면상 구조에 대해 적층 순서에 따라 구체적으로 설명한다.
이 때, 동작 제어 트랜지스터(T5)는 발광 제어 트랜지스터(T6)의 적층 구조와 대부분 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
기판(110) 위에는 버퍼층(120)이 형성될 수 있다. 기판(110)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성될 수 있고, 버퍼층(120)은 다결정 반도체를 형성하기 위한 결정화 공정 시 기판(110)으로부터 불순물을 차단하여 다결정 반도체의 특성을 향상시키고, 기판(110)이 받는 스트레스를 줄이는 역할을 할 수 있다.
버퍼층(120) 위에는 구동 채널(131a), 스위칭 채널(131b), 보상 채널(131c), 초기화 채널(131d), 동작 제어 채널(131e) 및 발광 제어 채널(131f)을 포함하는 반도체(130)가 형성되어 있다. 반도체(130) 중 구동 채널(131a)의 양 옆에는 구동 소스 전극(136a) 및 구동 드레인 전극(137a)이 형성되어 있고, 스위칭 채널(131b)의 양 옆에는 스위칭 소스 전극(136b) 및 스위칭 드레인 전극(137b)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 보상 채널(131c1)의 양 옆에는 제1 보상 소스 전극(136c1) 및 제1 보상 드레인 전극(137c1)이 형성되어 있고, 제2 보상 채널(131c2)의 양 옆에는 제2 보상 소스 전극(136c2) 및 제2 보상 드레인 전극(137c2)이 형성되어 있고, 제1 초기화 채널(131d1)의 양 옆에는 제1 초기화 소스 전극(136d1) 및 제1 초기화 드레인 전극(137d1)이 형성되어 있고, 제2 초기화 채널(131d2)의 양 옆에는 제2 초기화 소스 전극(136d2) 및 제2 초기화 드레인 전극(137d2)이 형성되어 있다. 그리고, 동작 제어 채널(131e)의 양 옆에는 동작 제어 소스 전극(136e) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)이 형성되어 있고, 발광 제어 채널(131f)의 양 옆에는 발광 제어 소스 전극(136f) 및 발광 제어 드레인 전극(137f)이 형성되어 있다. 그리고, 바이패스 채널(131g)의 양 옆에는 바이패스 소스 전극(136g) 및 바이패스 드레인 전극(137g)이 형성되어 있다.
반도체(130) 위에는 이를 덮는 제1 절연막(140)이 형성되어 있다. 제1 절연막(140) 위에는 스위칭 게이트 전극(155b), 제1 보상 게이트 전극(155c1) 및 제2 보상 게이트 전극(155c2)을 포함하는 스캔선(121), 제1 초기화 게이트 전극(155d1) 및 제2 초기화 게이트 전극(155d2)을 포함하는 전단 스캔선(122), 동작 제어 게이트 전극(155e) 및 발광 제어 게이트 전극(155f)을 포함하는 발광 제어선(123), 구동 게이트 전극(제1 스토리지 전극)(155a), 그리고 제2 구동 전압선(172b)을 포함하는 게이트 배선(121, 122, 123, 155a, 155b, 155c1, 155c2, 155d1, 155d2, 155e, 155f, 172b)이 형성되어 있다.
게이트 배선(121, 122, 123, 155a, 155b, 155c1, 155c2, 155d1, 155d2, 155e, 155f, 172b) 및 제1 절연막(140) 위에는 이를 덮는 제2 절연막(160)이 형성되어 있다. 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2) 따위로 형성되어 있다.
제2 절연막(160) 위에는 데이터선(171), 제2 스토리지 전극(178)을 포함하는 제1 구동 전압선(172a), 제1 데이터 연결 부재(174), 제2 데이터 연결 부재(175), 그리고 제3 데이터 연결 부재(179)를 포함하는 데이터 배선(171, 172a, 174, 175, 178, 179)이 형성되어 있다.
이와 같이, 제2 스토리지 전극(178)을 제1 구동 전압선(172a) 및 데이터선(171)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성하므로 별도의 층에 별도의 금속으로 제2 스토리지 전극을 형성할 필요가 없어, 제조시 사용되는 마스크의 수를 줄일 수 있다.
제1 구동 전압선(172a)은 구동 소스 전극(136a)과 중첩하여 보조 커패시터(Cse)를 형성한다. 또한, 구동 게이트 전극(155a)과 구동 소스 전극(136a) 사이에는 기생 커패시터(Cgs)가 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 구동 소스 전극(136a) 및 제1 구동 전압선(172a)의 중첩 면적을 조절하여 보조 커패시터(Cse)의 용량이 기생 커패시터(Cgs)의 용량보다 크게 할 수 있다.
데이터선(171)은 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(62)을 통해 스위칭 소스 전극(136b)와 연결되어 있으며, 제1 데이터 연결 부재(174)의 일단은 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(61)을 통하여 제1 스토리지 전극(155a)과 연결되어 있고, 제1 데이터 연결 부재(174)의 타단은 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(63)을 통해 제2 보상 드레인 전극(137c2) 및 제2 초기화 드레인 전극(137d2)와 연결되어 있다.
제2 데이터 연결 부재(175)는 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(64)을 통해 제1 초기화 소스 전극(136d1)과 연결되어 있고, 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(67)을 통해 바이 패스 드레인 전극(137g)과 연결되어 있다. 바이 패스 드레인 전극(137g)과 제1 초기화 소스 전극(136d1)을 직접 연결하지 않고, 제2 데이터 연결 부재(175)를 통해 간접적으로 서로 연결함으로써 제2 구동 전압선(172b) 주변에서 트랜지스터가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 사각 형상의 제3 데이터 연결 부재(179)는 제1 절연막(140) 및 제2 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍(66)을 통해 발광 제어 드레인 전극(137f)과 연결되어 있다.
데이터 배선(171, 172a, 174, 175, 178, 179) 및 제2 절연막(160) 위에는 이를 덮는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기막으로 형성될 수 있다. 보호막(180) 위에는 화소 전극(191) 및 초기화 전압선(192)이 형성되어 있다. 제3 데이터 연결 부재(179)는 보호막(180)에 형성된 접촉 구멍(81)을 통해 화소 전극(191)과 연결되어 있고, 제2 데이터 연결 부재(175)는 보호막(180)에 형성된 접촉 구멍(82)을 통해 초기화 전압선(192)과 연결되어 있다.
보호막(180), 초기화 전압선(192) 및 화소 전극(191)의 가장자리 위에는 이를 덮는 화소 정의막(Pixel Defined Layer, PDL)(350)이 형성되어 있고, 화소 정의막(350)은 화소 전극(191)을 드러내는 화소 개구부(351)를 가진다. 화소 정의막(350)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지 또는 실리카 계열의 무기물 등으로 만들 수 있다.
화소 개구부(351)에 의해 노출된 화소 전극(191) 위에는 유기 발광층(370)이 형성되고, 유기 발광층(370) 상에는 공통 전극(270)이 형성된다. 이와 같이, 화소 전극(191), 유기 발광층(370) 및 공통 전극(270)을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 형성된다.
여기서, 화소 전극(191)은 정공 주입 전극인 애노드이며, 공통 전극(270)은 전자 주입 전극인 캐소드가 된다. 그러나 본 발명에 따른 일 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 표시 장치의 구동 방법에 따라 화소 전극(191)이 캐소드가 되고, 공통 전극(270)이 애노드가 될 수도 있다. 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)으로부터 각각 정공과 전자가 유기 발광층(370) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
유기 발광층(370)은 저분자 유기물 또는 PEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene) 등의 고분자 유기물로 이루어진다. 또한, 유기 발광층(370)은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 이들 모두를 포함할 경우, 정공 주입층이 양극인 화소 전극(191) 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층된다.
유기 발광층(370)은 적색을 발광하는 적색 유기 발광층, 녹색을 발광하는 녹색 유기 발광층 및 청색을 발광하는 청색 유기 발광층을 포함할 수 있으며, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층은 각각 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 형성되어 컬러 화상을 구현하게 된다.
또한, 유기 발광층(370)은 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 모두 함께 적층하고, 각 화소별로 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수 있다. 다른 예로, 백색을 발광하는 백색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 모두에 형성하고, 각 화소별로 각각 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수도 있다. 백색 유기 발광층과 색필터를 이용하여 컬러 화상을 구현하는 경우, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 각각의 개별 화소 즉, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 증착하기 위한 증착 마스크를 사용하지 않아도 된다.
다른 예에서 설명한 백색 유기 발광층은 하나의 유기 발광층으로 형성될 수 있음은 물론이고, 복수 개의 유기 발광층을 적층하여 백색을 발광할 수 있도록 한 구성까지 포함한다. 예로, 적어도 하나의 옐로우 유기 발광층과 적어도 하나의 청색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 시안 유기 발광층과 적어도 하나의 적색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 마젠타 유기 발광층과 적어도 하나의 녹색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성 등도 포함할 수 있다.
공통 전극(270) 상에는 유기 발광 다이오드(OLED)를 보호하는 봉지 부재(도시하지 않음)가 형성될 수 있으며, 봉지 부재는 실런트에 의해 기판(110)에 밀봉될 수 있으며, 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱, 및 금속 등 다양한 소재로 형성될 수 있다. 한편, 실런트를 사용하지 않고 공통 전극(270) 상에 무기막과 유기막을 증착하여 박막 봉지층을 형성할 수도 있다.
이하에서 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치에서 구동 트랜지스터의 소스 전극의 전압 변화를 줄이는 원리에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 일부를 나타낸 등가 회로도이다. 도 8은 구동 트랜지스터 주변의 등가 회로를 나타내고 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 구동 전압선(172) 사이에는 보조 커패시터(Cse)가 형성되어 있고, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 게이트 전극(G1) 사이에는 기생 커패시터(Cgs)가 형성되어 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)의 게이트 전압을 초기화시키는 초기화 단계에서 게이트 전극(G1)의 전압 변화가 발생한다. 이때, 기생 커패시터(Cgs)로 인해 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압도 함께 변화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 DC 전원이 인가되는 구동 전압선(172) 사이에 보조 커패시터(Cse)가 형성되어 있으므로, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압이 변하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 보조 커패시터(Cse)의 용량이 기생 커패시터(Cgs)의 용량보다 크게 하여, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압 변화를 효과적으로 방지할 수 있다.
다음으로, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 도 1 내지 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 구동 소스 전극과 구동 전압선이 거의 중첩하지 않는다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 구체적인 배치도이다.
본 실시예에서는 앞선 실시예와 달리 구동 소스 전극(136a)이 구동 전압선(172)과 거의 중첩하지 않는다. 구동 소스 전극(136a)은 스위칭 소스 전극(136b)과 동일한 폭으로 이루어진다. 또한, 제1 구동 전압선(172a)은 일정한 폭으로 이루어진다.
구동 소스 전극(136a)은 데이터선(171)과 일부 중첩하도록 함으로써, 구동 소스 전극(136a)과 구동 게이트 전극(155a) 사이의 거리를 늘릴 수 있다. 또한, 구동 게이트 전극(155a)의 크기를 줄임으로써, 구동 소스 전극(136a)과 구동 게이트 전극(155a) 사이의 거리를 늘릴 수 있다. 이로 인해 구동 소스 전극(136a)과 구동 게이트 전극(155a) 사이의 기생 커패시터(Cgs)의 용량을 줄일 수 있다.
이하에서 도 11을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치에서 구동 트랜지스터의 소스 전극의 전압 변화를 줄이는 원리에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 일부를 나타낸 등가 회로도이다. 도 11은 구동 트랜지스터 주변의 등가 회로를 나타내고 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 게이트 전극(G1) 사이에는 기생 커패시터(Cgs)가 형성되어 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)의 게이트 전압을 초기화시키는 초기화 단계에서 게이트 전극(G1)의 전압 변화가 발생한다. 이때, 기생 커패시터(Cgs)로 인해 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압도 함께 변화할 수 있다. 기생 커패시터(Cgs)의 용량은 소스 전극(S1)과 게이트 전극(G1) 사이의 거리에 따라 달라진다. 본 실시예에서는 소스 전극(S1)과 게이트 전극(G1) 사이의 거리를 늘림으로써, 기생 커패시터(Cgs)의 용량을 최소화하여 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압이 변하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 12 내지 도 14에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치는 도 1 내지 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 구동 소스 전극과 데이터선이 중첩한다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 13은 도 12의 구체적인 배치도이다.
본 실시예에서는 구동 소스 전극(136a)이 데이터선(171)과 중첩하여 보조 커패시터(Csk)를 형성한다. 즉, 보조 커패시터(Csk)의 일단은 구동 소스 전극(136a)이고, 보조 커패시터(Csk)의 타단은 데이터선(171)이다. 이때, 보조 커패시터(Csk)의 용량은 구동 소스 전극(136a)과 데이터선(171)의 중첩 면적 등에 의해 결정된다.
구동 소스 전극(136a)의 폭(w5)은 데이터선(171)의 폭(w6)보다 크다. 구동 소스 전극(136a)은 데이터선(171)과 중첩하는 부분에서 데이터선(171)의 전체를 덮도록 형성되어 있다. 이때, 구동 소스 전극(136a)과 데이터선(171)의 중첩 면적을 늘림으로써, 보조 커패시터(Csk)의 용량을 늘릴 수 있다. 본 실시예에서는 구동 소스 전극(136a)과 데이터선(171)의 중첩 면적을 조절하여 보조 커패시터(Csk)의 용량이 기생 커패시터(Cgs)의 용량보다 크게 할 수 있다.
이하에서 도 14를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치에서 구동 트랜지스터의 소스 전극의 전압 변화를 줄이는 원리에 대해 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 일부를 나타낸 등가 회로도이다. 도 14는 구동 트랜지스터 주변의 등가 회로를 나타내고 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 데이터선(171) 사이에는 보조 커패시터(Csk)가 형성되어 있고, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 게이트 전극(G1) 사이에는 기생 커패시터(Cgs)가 형성되어 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)의 게이트 전압을 초기화시키는 초기화 단계에서 게이트 전극(G1)의 전압 변화가 발생한다. 이때, 기생 커패시터(Cgs)로 인해 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압도 함께 변화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 DC 전원이 인가되는 데이터선(171) 사이에 보조 커패시터(Csk)가 형성되어 있으므로, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압이 변하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 보조 커패시터(Csk)의 용량이 기생 커패시터(Cgs)의 용량보다 크게 하여, 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)의 전압 변화를 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 기판 121: 스캔선
122: 전단 스캔선 123: 발광 제어선
136a: 구동 소스 전극 136b: 스위칭 소스 전극
137a: 구동 드레인 전극 137b: 스위칭 드레인 전극
155a: 구동 게이트 전극 155b: 스위칭 게이트 전극
171: 데이터선 172: 구동 전압선
172a: 제1 구동 전압선 172b: 제2 구동 전압선
191: 화소 전극 192: 초기화 전압선
270: 공통 전극 370: 유기 발광층

Claims (11)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 스캔 신호를 전달하는 스캔선,
    상기 스캔선과 교차하며 데이터 전압을 전달하는 데이터선,
    상기 스캔선과 교차하며 구동 전압을 전달하는 구동 전압선,
    상기 스캔선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터,
    상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있으며 구동 게이트 전극, 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 및
    상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 구동 소스 전극은 상기 구동 전압선과 중첩하여 보조 커패시터를 형성하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보조 커패시터의 용량은 상기 구동 게이트 전극과 상기 구동 소스 전극 사이에 형성되는 기생 커패시터의 용량보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 전압선은 평면 상에서 상기 구동 소스 전극과 중첩하는 부분의 폭이 상기 구동 소스 전극과 중첩하지 않는 부분의 폭보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터는 스위칭 게이트 전극, 스위칭 소스 전극, 및 스위칭 드레인 전극을 포함하고,
    상기 스위칭 소스 전극, 상기 스위칭 드레인 전극, 및 상기 구동 소스 전극은 상기 구동 전압선과 나란한 방향으로 뻗어 동일선상에 위치하고,
    상기 구동 소스 전극의 폭은 상기 스위칭 소스 전극의 폭보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 구동 전압선은 상기 데이터선과 평행한 제1 구동 전압선, 상기 데이터선과 교차하는 제2 구동 전압선을 포함하고,
    상기 구동 소스 전극은 상기 제1 구동 전압선과 중첩하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 구동 전압선은 상기 데이터선과 동일한 층에 형성되어 있고, 상기 제2 구동 전압선은 상기 스캔선과 동일한 층에 형성되어 있는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유기 발광 다이오드는
    상기 구동 트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 유기 발광층, 및
    상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 공통 전극
    을 포함하고,
    상기 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며 상기 구동 트랜지스터를 초기화시키는 초기화 전압을 전달하는 초기화 전압선
    을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  8. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 스캔 신호를 전달하는 스캔선,
    상기 스캔선과 교차하며 데이터 전압을 전달하는 데이터선,
    상기 스캔선과 교차하며 구동 전압을 전달하는 구동 전압선,
    상기 스캔선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터,
    상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있으며 구동 게이트 전극, 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 및
    상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 구동 소스 전극은 상기 데이터선과 중첩하여 보조 커패시터를 형성하고,
    평면상에서 상기 구동 소스 전극의 폭은 상기 데이터선의 폭보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 보조 커패시터의 용량은 상기 구동 게이트 전극과 상기 구동 소스 전극 사이에 형성되는 기생 커패시터의 용량보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  10. 삭제
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 유기 발광 다이오드는
    상기 구동 트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 유기 발광층, 및
    상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 공통 전극
    을 포함하고,
    상기 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며 상기 구동 트랜지스터를 초기화시키는 초기화 전압을 전달하는 초기화 전압선
    을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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