KR20010102489A - 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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KR20010102489A
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스티븐제이 바떼르스비
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

능동 매트릭스 전기발광 디스플레이(electroluminescent display) 디바이스(2)는 행(6)과 열(8)로 배열된 디스플레이 픽셀(4) 어레이를 포함한다. 각 픽셀(4)은 전류-구동형 전기발광 디스플레이 요소(10)를 포함한다. 픽셀들(4)의 각각의 행(6)은 하나의 공통라인(20)을 공유하며, 한 픽셀 행(6)의 디스플레이 요소(10)를 통하는 전류는 해당 공통라인(20)을 통과한다. 각 공통라인(20)의 폭은 일단부(20a)에서 타단부(20b)까지 점점 좁아지며, 상기 공통라인(20)은 넓은 단부(20a)쪽에서 행 구동회로에 연결된다. 따라서 공통라인의 저항은 행 구동회로에 가까운 공통라인의 단부에서 감소되고, 여기서 행 내의 모든 픽셀들로부터 전류 흐름이 유도된다. 이에 따라 본 발명은 공통라인을 따라 상기 행 내의 픽셀들 사이에 크로스토크를 발생시키는 전압 강하를 감소시킨다.

Description

능동 매트릭스 전기발광 디스플레이 디바이스{Active Matrix Electroluminescent Display Device}
전기발광, 광-방출, 디스플레이 요소(display elements)를 채용하는 매트릭스 디스플레이 디바이스는 잘 알려져 있다. 상기 디스플레이 요소는 예컨대 폴리머 물질을 사용하는 유기 박막 전기발광 요소나 또는 전통적인 3-5족 반도체 화합물을 사용하는 다른 발광 다이오드(LEDs; light emitting diodes)를 포함할 수 있다. 유기 전기발광 물질 특히 폴리머 물질에 대한 최근의 발전은 그 물질들이 영상 디스플레이 디바이스들을 위해 실질적으로 사용될 수 있음을 보여왔다. 이들 물질들은 일반적으로 한쌍의 전극 사이에 낀 하나이상의 반도체 공액 폴리머(semiconducting conjugated polymer) 층을 포함하며, 상기 전극중 하나는 투명하고 다른 하나는 상기 폴리머 층으로 정공(hole)이나 전자들을 주입하기에 적절한 물질로 이루어진다.이러한 예의 하나가 응용물리학회지(Applied Physics Letters) 58(18) p.p. 1982-1984 (1991.5.6)에서 D.Braun 및 A.J.Heeger가 쓴 글에 기술되어 있다.
폴리머 물질은 CVD 프로세스를 이용하거나, 또는 단순하게는 용해가능한 공액 폴리머 용액을 사용한 회전 코팅술(spin coating technique)에 의해 제조될 수 있다.
유기 전기발광 물질은 다이오드와 유사한 전류-전압 성질을 보이므로, 디스플레이 기능 및 스위칭 기능 모두를 제공할 수 있고, 따라서 수동형 디스플레이에서 사용될 수 있다.
그런데, 본 발명은 각 픽셀이 디스플레이 요소 및 상기 디스플레이 요소를 통하는 전류를 제어하기 위한 스위칭 디바이스를 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 능동 매트릭스 전기발광 디바이스의 예들이 EP-A-0653741 및 US 5670792에 기술되어 있는데, 그 내용은 참조로서 본 명세서에 병합되어 있다.
이러한 유형의 디스플레이스 디바이스에 있어서는 그것들이 전류 구동형 디스플레이 요소를 구비한다는 사실로부터 문제가 발생한다. 본 발명이 관련된 유형의 디스플레이 디바이스들은 하나의 행내의 모든 픽셀들로부터의 전류가 통과하는 공통라인을 포함한다. 하나의 행 내의 픽셀들로부터의 합성된 전류는 상기 공통라인을 따라 서로 다른 전압들을 야기한다. 이들 전압들은 상기 행내의 모든 픽셀들을 통해 흐르는 전류들에 의존하는데, 이 전류들이 모두 상기 공통라인을 통과하기 때문이다. 이 서로다른 전압들은 디스플레이 픽셀들로부터의 출력에 원하지 않는변화를 야기하는데, 이는 상기 행에 인가된 전체 신호 세트의 함수에 따라 변동한다. 결과적으로 상기 행 내의 픽셀들 사이에 크로스토크(cross-talk)가 존재한다.
본 발명은 행과 열로 배열된 전기발광 디스플레이 픽셀 어레이를 포함하는 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이(electroluminescent display) 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 특히 공통라인을 픽셀 행들이 공유하며, 상기 행의 디스플레이 요소를 통한 전류는 상기 공통라인을 따라 흐르는 디스플레이 디바이스와 관련된다.
도 1은 본 발명이 응용될 수 있는 전기발광 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스의 일부를 보여주는 개략도.
도 2는 공통 신호 라인으로부터 야기된 크로스토크를 예시하기 위하여, 전기발광 디스플레이 픽셀의 한 행 내의 전류흐름을 도식적으로 예시하는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스를 보여주는 개략도.
본 발명에 따라, 행과 열로 배열된 디스플레이 픽셀 어레이를 포함하는 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이(electroluminescent display) 디바이스로서, 각 픽셀은 하나의 전기발광 디스플레이 요소 및 해당 픽셀에 인가되는 신호 전압에 기초하여 상기 디스플레이 요소를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 스위칭 수단을 포함하며, 각각의 픽셀행은 하나의 공통라인을 공유하며, 한 픽셀행의 디스플레이 요소를 통하는 전류는 해당 공통라인을 통해 흐르며, 여기서 각 공통라인의 폭은 일단부에서 타단부까지 점점 좁아지며, 상기 공통라인은 넓은 단부쪽에서 행 구동회로에 연결되는, 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이 디바이스가 제공된다.
상기 공통라인을 쐐기형(wedge-shaped)으로 만듦으로서, 공통라인의 저항이 상기 행 구동회로에 가까운 상기 공통라인의 단부측에서 크게 감소될 수 있다. 상기 행 내의 모든 픽셀들로부터 전류 흐름이 유도되며, 그러므로 전압강하가 가장 큰 곳은 공통라인의 이 단부측에서이다.
바람직하게는, 교호되는 행들의 해당 공통라인들은 서로 반대방향으로 점점 폭이 좁아지며, 그럼으로써 쐐기형 공통라인들의 교차하는 패턴이 한정된다. 이 경우에, 제1 및 제2 행 구동회로가 상기 픽셀 행들의 대향하는 단부들에 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 공통라인은 기판위에 배열되며, 상기 디스플레이 픽셀은상기 공통라인 위에 배열되며, 여기서 상기 디스플레이 픽셀은 기판으로부터 멀리 광을 방출한다. 따라서 상기 점점 좁아지는 형태의 공통라인은 디스플레이 이미지에 어떠한 눈에 보이는 구조를 야기하지 않으며, 상기 픽셀들은 동일한 크기의 픽셀들로 이루어진 통상적인 어레이로서 구성될 수 있다.
본 발명은 이제 첨부된 도면에 도시된 바를 참조하여 예를 드는 방식으로 설명될 것이다.
도 1은 전기발광 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스를 위한 알려진 픽셀 구성을 보여준다. 전류-제어형 전기발광디바이스 또는 발광다이오드 디스플레이 요소들을 이용하는 다양한 유형의 전기발광 디스플레이 디바이스들이 알려져 있다. 그러한 디스플레이 구조의 일예가 US 5670792 에 상세하게 기술되어 있다.
도 1에 도식적으로 보여진 바와 같이, 디스플레이 디바이스(2)는 행(6)과 열(8)로 배열된 픽셀(4) 어레이를 포함한다. 각 픽셀(4)은 디스플레이 요소(10) 및 박막 트랜지스터 형태의 스위칭 요소(12)를 포함하는데, 이 스위칭 요소는 픽셀(4)에 인가된 신호 전압에 기초하여 상기 디스플레이 요소(10)의 동작을 제어한다. 일례로서, 디스플레이 요소(10)는 그 사이에 하나 이상의 유기 전기발광 물질의 발광층(active layer)이 끼어 있는 한 쌍의 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드를 포함한다. 전극들 중 적어도 하나는 ITO와 같은 투명 물질로 형성된다. 예컨대 EP-A-0717446에 기술된 바와 같은 다양한 전기발광 물질이 이용가능하다.
한 픽셀을 위한 신호 전압은 각 픽셀열(8) 사이에 공유되는 제어 신호 라인(14)을 통해 공급된다. 제어 신호 라인(14)은 어드레스 트랜지스터(16)를 통해 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트에 연결된다. 하나의 픽셀행(6)의 어드레스 트랜지스터(16)들을 위한 게이트들은 공통 어드레스 라인(18)에 함께 연결된다.
또한 픽셀(4)의 각 행(6)은 보통 모든 픽셀들을 아우르는 연속 공통 전극으로서 제공되는 공통 전압 공급 라인(20), 그리고 공통라인(22)을 공유한다. 디스플레이 요소(10)와 스위칭 요소(12)는 전압 공급 라인(20)과 공통 신호 라인(22) 사이에 직렬로 배열되며, 상기 공통 신호 라인은 화살표(24)로 표시된 바와 같이 디스플레이 요소(10)를 통하는 전류 흐름을 위해 전류 배출부의 역할을 한다. 디스플레이 요소(10)를 통하는 전류 흐름은 스위칭 요소(12)에 의해 제어되며, 그 트랜지스터(12) 상의 게이트 전압의 함수인데, 이 게이트 전압은 제어 신호 라인(14)에 공급된 제어 신호에 의존한다.
각각의 픽셀행을 위한 어드레스 트랜지스터(16)를 스위치 온(switch on)하는 어드레스 라인(18)에 선택 펄스를 인가함으로써 한 픽셀행이 선택된다. 영상 정보로부터 유도된 전압 레벨이 제어 신호 라인(14)에 인가되고 어드레스트랜지스터(16)에 의하여 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트로 운반된다. 한 픽셀행이 어드레스 라인(18)에 의해 어드레스되지 않고 있는 기간 동안에, 어드레스 트랜지스터(12)는 턴 오프(turn off)되지만, 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트 상의 전압은 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트와 공통 라인(22) 사이에 연결되어 있는 픽셀 저장 캐패시터(26)에 의해 유지된다. 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트와 공통라인(22) 사이의 전압은 픽셀(4)의 디스플레이 요소(10)을 통해 흐르는 전류를 결정한다. 따라서, 디스플레이 요소를 통해 흐르는 전류는 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트-소스 전압의 함수이다{트랜지스터(12)의 소스는 공통라인(22)에 연결되며, 트랜지스터(12)의 드레인은 디스플레이 요소(10)에 연결된다}. 이 전류는 차례로 픽셀의 광출력을 제어한다.
스위칭 트랜지스터(12)는 포화상태(saturation)에서 동작하도록 배열되어 있어, 드레인-소스 전압에 관계없이, 게이트-소스 전압이 상기 트랜지스터를 통해 흐르는 전류를 조절한다. 결과적으로, 드레인 전압의 미소한 변화는 디스플레이 요소(10)를 통해 흐르는 전류에 영향을 미치지 않는다. 그러므로 전압 공급 라인(20) 상의 전압은 픽셀의 정확한 동작에 중요하지 않다. 그러나, 스위칭 트랜지스터(12)의 소스들이 함께 연결되어 있는 공통라인(22) 상의 전압 변동은, 제어 신호 라인(14) 상의 주어진 제어 전압에 대하여 디스플레이 요소(10)을 통해 흐르는 전류에 영향을 끼칠 것이다.
그러므로, 공통라인(22)의 저항이 그 라인을 따라 전압 강하를 야기한다는 문제가 발생하며, 상기 전압 강하는 개별 픽셀(10)들로부터 상기 라인상으로 공급되는 전류의 함수이다. 서로 다른 픽셀 위치에서 공통 신호 라인(22) 상의 전압은 해당 행 내의 픽셀 모두에 의해 통과된 전류에 복잡한 방식으로 의존할 것이다. 스위칭 트랜지스터(12)의 게이트-소스 전압은 그 픽셀의 위치에서 공통 신호 라인(22) 상의 전압에 의존할 것이므로, 이들 전압 변동은 픽셀의 휘도(brightness)에 영향을 미칠 것이다. 그 결과로 디스플레이 상에 보여지는 화상 정보의 비-균일성 및 수평 크로스토크가 존재한다. 이것은 도 2를 참조하여 더 설명된다.
도 2는 도시된 픽셀들에 연관된 전류 i1, i2, ... in와 함께 공통라인(22)을 보여준다. 이들 전류는 픽셀을 통해 흐르는 전류이다. 도시된 바와 같이 각 픽셀 위치에서 전류 합이 발생되며, 인접한 픽셀들 사이의 공통라인(22)의 각 부분을 따르는 전압 강하는 그 부분에서 흐르는 전류의 함수이다.
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스를 보여준다. 픽셀(4)들의 각 행(6)은 픽셀행(6)의 디스플레이 요소를 통해 흐른 전류가 통과하는 대응하는 공통 라인(20)을 구비한다. 각 공통라인(20)의 폭은 일단부(20a)에서 다른 단부(20b)까지 점점 좁아진다. 각 행의 공통라인(20)은 넓은 쪽 단부(20a)에서 행 구동회로에 연결된다.
아래에서는 상기 공통라인(20)을 행 전도체라고 지칭한다. 본 발명의 점점 좁아지는 행 전도체 구성은 행 전도체의 넓은 단부에서 저항을 감소시킨다. 행 전도체가 넓은 단부에서 행 구동회로에 연결될 때, 그 단부는 가장 높은 전류가 흐르는 곳인데, 상기 행 구동회로는 두 개의 공통라인{20 및 (도 1의)22}을 사용하여구동 전류를 공급하고 배출하기 때문이다.
도 3에서, 교호하는 행들의 행 전도체들은 반대방향으로 점점 좁아져있다. 이것은 제1 및 제2 행 구동회로가 픽셀행들의 반대 단부들에 제공되어야할 것을 요구하는데, 왜냐하면 행 구동회로는 행 전도체(20)의 넓은 단부(20a)에 연결되기 때문이다.
점점 좁아지는 형태가 교호하는 것은 행 전도체가 기판 영역의 큰 비율을 차지할 수 있게 한다. 행 전도체에는 원하는 연결만이 이루어지는 것이 보장되는 것이 필수적이며, 이 목적을 위하여 접촉점(30)이 각 픽셀(4) 및 행 전도체(20) 사이에서 도 3에서 도식적으로 표시된다. 본 기술분야의 통상의 기술자가 알 수 있듯이, 접촉점은 행 전도체(20)를 한정하는 전도체층 위에 놓인 절연층내로 에칭되어 들어간 우물들의 어레이로서 구현될 수 있다.
따라서 공통라인은 디스플레이 픽셀의 구성요소 밑에서, 공통 기판 위에 배열될 수 있다. 그 후 디스플레이 픽셀이 기판으로부터 멀리 빛을 방출하도록 배열될 수 있다. 이것은 점점 좁아지는 행 전도체 구성으로 하여금 디스플레이된 이미지에 어떠한 왜곡도 야기하지 않는다는 것을 보장한다. 그러나, 투명한 행 전도체를 제공하고 기판을 통과하여 빛을 방출하도록 디스플레이 픽셀을 배열하는 것도 동일하게 가능하다.
만약 픽셀 구성요소가 행 전도체를 오버랩하는 경우라면, 큰 행 전도체의 사용은 종래에 사용되었던 것에 층을 추가할 것을 요구한다. 그러나, 본 발명은 또한 예컨대 행 전도체에 좁은 단부 폭의 2배가 되는 넓은 단부 폭을 제공하는 것과 같이 상대적으로 작은 점점 좁아지는 각도의 이점을 제공할 것이다. 이것은 종래의 픽셀 구성에 사용되는 층 및 프로세싱 단계에 큰 수정없이, 그리고 임의의 전기발광 디스플레이 요소의 면적에 있어서 어떠한 큰 감소를 요구하지 않으면서도 구현될 수 있다.
각 픽셀(4)은 도 3에서 도식적인 박스로서 표시된다. 각 픽셀(4)은 도 1을 참조하여 기술된 바와 같은 동일한 구성요소를 포함하고 있다는 것이 이해될 것이다. 명료하게 하기 위하여, 다른 제어 라인들(18, 22)은 도 3에 표시되지 않았으나, 그것들은 도 1의 픽셀 구성에 대해 동일하게 요구될 것이다. 물론, 본 기술분야의 기술자에게는 수많은 다른 픽셀 구성들이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 본 발명의 행 전도체 구성은 각 픽셀행이 그 행내의 모든 픽셀로부터의 전류를 운반하는 공통 신호 라인을 공유하는 어떠한 픽셀 구성에도 유용할 것이다.
전기발광 픽셀을 이용하여 디스플레이 디바이스를 생산하기 위한 정확한 설계 및 프로세싱 요구사항에 대한 상세한 설명은 기술되지 않았다. 본 발명은 알려진 프로세스에 사소한 수정으로 구현될 수 있으며, 현장에 본 발명을 응용하기 위하여 기존의 픽셀 구성에 요구되는 수정사항은 어떤 것이라도 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 행과 열로 배열된 전기발광 디스플레이 픽셀 어레이를 포함하는 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이(electroluminescent display) 디바이스에

Claims (4)

  1. 행과 열로 배열된 디스플레이 픽셀 어레이를 포함하는 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이(electroluminescent display) 디바이스로서, 각 픽셀은 하나의 전기발광 디스플레이 요소 및 상기 픽셀에 인가되는 신호 전압에 기초하여 상기 디스플레이 요소를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 스위칭 수단을 포함하며, 각각의 픽셀 행은 하나의 공통라인을 공유하며, 한 픽셀 행의 상기 디스플레이 요소를 통하는 전류는 상기 공통라인을 통해 흐르며, 여기서 각 공통라인의 폭은 일단부에서 타단부까지 점점 좁아지며, 상기 공통라인은 상기 넓은 단부쪽에서 행 구동회로에 연결되는, 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 교호되는 행들의 상기 공통라인들은 서로 반대방향으로 점점 폭이 좁아지는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 제1 및 제2 행 구동회로들은 상기 픽셀 행들의 대향하는 단부들에 제공되는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통라인들은 기판위에 배열되며, 상기 디스플레이 픽셀들은 상기 공통라인들 위에 배열되며, 상기 디스플레이 픽셀들은 상기 기판으로부터 멀리 광을 방출하는, 디스플레이 디바이스.
KR1020017011241A 2000-01-07 2000-12-18 능동 매트릭스 전기발광 디스플레이 디바이스 KR20010102489A (ko)

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