KR20050017857A - 박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치 - Google Patents
박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치Info
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Abstract
본 발명은 TFT의 문턱전압을 보상하여 고계조를 표현함과 동시에 화이트 밸런스를 맞추고, TFT의 문턱전압의 변화에 따라 색좌표 균일도를 향상시키기 위한 것으로, 자발광 소자를 구비한 복수개의 부화소를 포함하는 화소들과, 소정의 데이터 신호에 따라 상기 각 부화소의 자발광 소자를 구동하기 위한 구동 박막 트랜지스터와, 상기 데이터 신호에 문턱전압을 보상하기 위해 그 게이트가 상기 구동 박막 트랜지스터의 게이트 및 캐패시터에 연결된 미러 박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치에 있어서, 상기 부화소들은 적어도 두 개의 서로 다른 색상을 가지며, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터는 모두 동일한 크기를 가지고, 상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터는 상기 각 부화소별로 그 크기가 서로 다르게 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터를 구비한 액티브 매트릭스형 평판표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 표시화소별로 구동 박막 트랜지스터와 미러 박막 트랜지스터의 크기를 달리한 박막 트랜지스터를 구비한 평판 표시장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 발광 디스플레이 소자 또는 무기 전계 발광 디스플레이 소자 등 평판 표시장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)는 각 픽셀의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 픽셀을 구동시키는 구동 소자로 사용된다.
이러한 박막 트랜지스터는 기판 상에 고농도의 불순물로 도핑된 드레인 영역과 소스 영역 및 상기 드래인 영역과 소스 영역의 사이에 형성된 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 가지며, 이 반도체 활성층 상에 형성된 게이트 절연막 및 활성층의 채널영역 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극으로 구성되는 데, 상기 반도체 활성층은 실리콘의 결정 상태에 따라 비정질 실리콘과 다결정질 실리콘으로 구분된다.
비정질 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터는 저온 증착이 가능하다는 장점이 있으나, 전기적 특성과 신뢰성이 저하되고, 표시소자의 대면적화가 어려워 최근에는 다결정질 실리콘을 많이 사용하고 있다. 다결정질 실리콘은 수십 내지 수백 ㎠/V.s의 높은 전류 이동도를 갖고, 고주파 동작 특성 및 누설 전류치가 낮아 고정세 및 대면적의 평판표시장치에 사용하기에 매우 적합하다.
한편, 상기와 같은 박막 트랜지스터는 전술한 바와 같이, 평판 표시장치에 있어 스위칭 소자나 화소의 구동소자로 사용되는 데, 능동 구동방식의 액티브 매트릭스(Active Matrix: AM)형 유기 전계 발광 표시장치는 각 화소당 적어도 2개의 박막 트랜지스터(이하, "TFT"라 함)를 구비한다.
상기 유기 전계 발광 소자는 애노우드 전극과 캐소오드 전극의 사이에 유기물로 이루어진 발광층을 갖는다. 이 유기 전계 발광 소자는 이들 전극들에 양극 및 음극 전압이 각각 인가됨에 따라 애노우드 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 정공 수송층을 경유하여 발광층으로 이동되고, 전자는 캐소오드 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층으로 주입되어, 이 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상을 형성한다. 풀컬러 유기 전계 발광 표시장치의 경우에는 상기 유기 전계 발광 소자로서 적(R), 녹(G), 청(B)의 삼색을 발광하는 화소를 구비토록 함으로써 풀컬러를 구현한다.
그런데, 상기와 같은 유기 전계 발광 표시장치에 있어서, 각 색채를 발광하는 적, 녹, 청 각 발광층의 발광효율이 색채별로 서로 다르다. 동일한 전류를 인가하였을 경우 발광효율에 따라 어떤 색은 발광 휘도가 떨어지고, 어떤 색은 발광 휘도가 증대되어 적정도의 색 밸런스 또는 화이트 밸런스(white balance)를 얻기 어렵다. 예컨대, 녹색 발광층의 발광 효율이 적색 발광층 및 청색 발광층에 비해 3 내지 6배 높기 때문에 화이트 밸런스를 맞추기 위해서는 적색 및 청색 발광층에 그만큼 더 많은 전류를 흘려줘야 하는 것이다.
이렇듯, 화이트 밸런스를 맞추기 위한 종래의 방법으로, 일본 특허 특개평5-107561호에는 구동라인을 통해 공급되는 전압, 즉, Vdd 값을 각 화소별로 다르게 인가하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 특개2001-290441호에는 각 화소를 다른 크기로 형성함으로써 화이트 밸런스를 맞추는 방법이 개시되어 있다. 즉, 발광효율이 가장 높은 녹색 발광영역의 발광면적을 적색 및 청색 발광영역의 발광면적에 비해 가장 작게 형성하여 화이트 밸런스와 장수명화를 도모하는 것이다. 이러한 발광면적의 차이는 애노우드 전극의 면적으로서 가능케 할 수 있다.
이 밖에도 데이터 라인을 통해 인가되는 전압 범위를 적, 녹, 청색 각 화소별로 달리 하여 전류량을 제어함으로써 휘도를 조절하는 방법이 알려져 있다.
또한, 일본 특허 특개2001-109399호에는 구동 TFT의 사이즈를 조절함으로써 화이트 밸런스를 맞추는 방법이 개시되어 있다. 즉, 구동 TFT의 채널 영역의 채널 폭을 W라 하고, 채널 길이를 L이라 할 때, 그 비인 W/L을 적, 녹, 청색의 각 화소별로 다르게 설계하여 적, 녹, 청색의 각 유기 전계 발광 소자에 흐르는 전류 양을 조절하는 것이다.
그런데, 상기와 같은 방법들은 TFT의 문턱전압(Vth)의 불규칙성으로 인해 고계조를 얻기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, TFT의 문턱전압을 보상하여 고계조를 표현함과 동시에 화이트 밸런스를 맞출 수 있는 평판표시장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 TFT의 문턱전압의 변화에 따라 색좌표 균일도를 향상시킬 수 있는 평판표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자발광 소자를 구비한 복수개의 부화소를 포함하는 화소들과, 소정의 데이터 신호에 따라 상기 각 부화소의 자발광 소자를 구동하기 위한 구동 박막 트랜지스터와, 상기 데이터 신호에 문턱전압을 보상하기 위해 그 게이트가 상기 구동 박막 트랜지스터의 게이트 및 캐패시터에 연결된 미러 박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치에 있어서,
상기 부화소들은 적어도 두 개의 서로 다른 색상을 가지며, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터는 모두 동일한 크기를 가지고, 상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터는 상기 각 부화소별로 그 크기가 서로 다르게 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기는 상기 각 부화소의 색상별로 서로 다르게 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기는 상기 각 부화소들의 화이트 밸런스를 맞추기 위해 상기 각 부화소의 자발광 소자가 필요로 하는 전류값에 따라 서로 다르게 되도록 결정될 수 있다.
이 때, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 높은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가, 낮은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크도록 할 수 있다.
또한, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 높은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가, 다른 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크도록 할 수 있으며, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 낮은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가, 다른 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작도록 할 수 있다.
그리고, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 각 자발광 소자가 필요로 하는 전류값이 낮아짐에 따라, 이에 대응되는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 순차적 작아지도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기는 상기 각 부화소의 자발광 소자의 발광 효율에 따라 서로 다르게 되도록 결정될 수 있다.
이 때, 발광 효율이 높은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 발광 효율이 낮은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작게 할 수 있다.
또한, 발광 효율이 가장 높은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 발광 효율의 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작게 할 수 있으며, 발광 효율이 가장 낮은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 발광 효율의 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크게 할 수 있다.
그리고, 자발광 소자의 발광 효율이 낮아짐에 따라, 이에 대응되는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 순차적 커지도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 녹색 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 적색 또는 청색 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 각 구동 박막 트랜지스터의 크기는 적색, 청색 및 녹색 자발광 소자를 갖는 부화소들의 순으로, 또는 청색, 적색 및 녹색 자발광 소자를 갖는 부화소들의 순으로 작아지도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 상기 구동 박막 트랜지스터 중 가장 큰 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 높은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 발광효율이 가장 낮은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 적색 또는 청색 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일하도록 할 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 자발광 소자는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 평판표시장치는 각 부화소가 자발광 소자로서 유기 전계 발광 소자(이하, "EL소자"라 함)를 구비하고 있는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치에 적용 가능한 것으로, 이하에서는 이를 중심으로 설명한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 구동 박막 트랜지스터(이하, "TFT"라 함)와 이의 미러 TFT를 구비한 화소 구조를 갖도록 함으로써 문턱전압(Vth)의 불규칙에도 불구하고 고계조를 얻을 수 있다.
즉, 도 1에서 볼 수 있듯이, 제 1 TFT(T1)는 그 게이트가 선택 신호선인 n번째 스캔 라인(Scan[n])에 연결되고, 소스에는 데이터 라인(Data[m])이 연결되어 선택 신호에 따라 제 1 TFT(T1)가 선택되면 데이터 신호를 드레인측으로 전달하는 스위칭 기능을 수행한다.
제 2 TFT(T2)는 구동TFT인 제 4 TFT(T4)의 미러TFT에 해당하는 것으로, 그 소스가 제 1 TFT(T1)의 드레인에 연결되고, 게이트와 소스측이 서로 연결되어 다이오드 기능을 수행하며, 노드 A에서 데이터신호에 포함되는 문턱전압을 보상한다.
제 3 TFT(T3)는 게이트에 이전 라인의 선택신호선인 n-1번째 스캔 라인(Scan[n-1])이 연결되고, 소스가 노드 A와 연결되며, 드레인이 접지되어 리셋(Reset) 신호나 이전 라인의 선택신호에 따라 노드 A를 초기화한다.
캐패시터(C)는 구동라인(Vdd)과 노드 A 사이에 연결되어 노드 A의 데이터 신호 전압을 일정기간 유지하고, 구동 TFT인 제 4 TFT(T4)는 게이트가 노드 A에 연결되어 데이터 신호의 크기에 비례하는 전류를 구동 라인(Vdd)으로부터 EL소자(OLED)로 흐르게 하여, 이에 따라 EL소자가 발광하게 한다. 이러한 구동 TFT인 제 4 TFT(T4)는 제 5 TFT(T5)를 거쳐 자발광 소자인 EL소자(OLED)에 연결된다. 제 5 TFT(T5)는 제 3 TFT(T3)를 통해 캐패시터(C)에 저장된 전 신호를 초기화할 때 EL소자(OLED)에 흐르는 전류를 차단하여 원하지 않는 발광을 막는 기능을 하는 것으로, 이러한 제 5 TFT(T5) 없이 제 4 TFT(T4)가 직접 EL소자(OLED)에 연결될 수도 있다.
상기와 같은 화소 구조에서는 제 1 TFT(T1)가 데이터 신호를 샘플링하고, n-1 선택신호에 의해 캐패시터(C)의 전압은 초기화된다. 그리고, 미러 TFT인 제 2 TFT(T2)는 다이오드 구조가 되므로, 문턱 전압이 보상되며, 이 보상된 데이터 전압이 1프레임의 시간동안 캐패시터(C)에 저장되면서 제 4 TFT(T4)를 구동하여 EL소자(OLED)에 전류를 공급한다.
이처럼, 도 1과 같은 화소 구조에 따라 TFT의 문턱 전압(Vth)이 보상되므로, 고계조를 표현할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 도 1과 같은 구조의 각 부화소들에 있어서, EL소자들이 각 부화소마다 서로 다른 색상을 갖도록 하며, 이 때, 색상은 적어도 두 개의 서로 다른 색상으로 구비되도록 한다. 본 발명에 있어서, 색상은 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼색을 기본으로 하였다.
도 2에서 볼 때, 각 화소들은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 부화소들이 종방향(도 1에서 상하방향)으로 반복하여 배치되도록 구비되어 있다. 그러나, 이러한 화소들의 구성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각 색상의 부화소들이 모자이크상, 격자상 등 다양한 패턴으로 배열되어 화소를 구성할 수 있으며, 그 색상도 서로 다른 적어도 둘 이상의 색상으로 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.
이러한 유기 전계 발광 표시장치는 복수개의 게이트 라인(41)이 횡방향(도 1에서 좌우방향)으로 배설되고, 복수개의 데이터 라인(42)이 종방향으로 배설되어 있다. 그리고, 전력을 공급하기 위한 구동 라인(43)이 역시 종방향으로 배설되어 있다. 이들 게이트 라인(51), 데이터 라인(52) 및 구동 라인(53)은 하나의 부화소를 둘러싸도록 구비된다.
이러한 적(R), 녹(G), 청(B)색의 각 부화소는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같은 TFT 구조와 자발광 소자인 EL소자(OLED)를 갖는다. 도 5에 도시된 TFT는 도 1에서 제 4 TFT(T4) 또는 제 5 TFT(T5)가 될 수 있는 것으로, 도 5에서는 이를 특별히 한정한 것은 아니며, TFT의 구조를 설명하기 위한 것이다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 글라스재의 절연기판(10)상에 SiO2 등으로 버퍼층(11)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(11) 상부로 전술한 TFT가 구비된다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 TFT는 버퍼층(11) 상에 형성된 활성층(20)과, 이 활성층(20)의 상부에 형성된 게이트 절연막(12)과, 게이트 절연막(12) 상부의 게이트 전극(21)을 갖는다.
상기 활성층(20)은 비정질 실리콘 박막 또는 다결정질 실리콘 박막으로 형성될 수 있다. 이 반도체 활성층은 N형 또는 P형 불순물이 고농도로 도핑된 소스 및 드레인 영역을 갖는다.
상기 활성층(20)의 상부에는 SiO2 등에 의해 게이트 절연막(12)이 구비되고, 게이트 절연막(12) 상부의 소정 영역에는 MoW, Al/Cu 등의 도전막으로 게이트 전극(21)이 형성된다. 상기 게이트 전극(21)은 TFT 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인과 연결되어 있다. 그리고, 상기 게이트 전극(21)이 형성되는 영역은 활성층(20)의 채널 영역에 대응된다.
상기 게이트 전극(21)의 상부로는 층간 절연막(inter-insulator:13)이 형성되고, 컨택 홀을 통해 소스 전극(22)과 드레인 전극(23)이 각각 활성층(20)의 소스 영역 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다.
소스 및 드레인 전극(22)(23) 상부로는 SiO2 등으로 이루어진 패시베이션막(14)이 형성되고, 이 패시베이션 막(14)의 상부에는 아크릴, 폴리 이미드 등에 의한 평탄화막(15)이 형성되어 있다.
한편, 상기 TFT가 도 1의 제 5 TFT(T5)일 경우에는 그 드레인 전극(23)에 EL 소자(OLED)가 연결되는 데, EL소자(OLED)의 어느 한 전극이 되는 애노우드 전극(30)에 연결된다. 상기 애노우드 전극(30)은 패시베이션 막(14)의 상부에 형성되어 있고, 그 상부로는 절연성 평탄화막(15)이 형성되어 있으며, 이 평탄화막(15)에 소정의 개구부(33)를 형성한 후, EL 소자(OLED)를 형성한다.
상기 EL 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, TFT의 드레인 전극(23)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 애노우드 전극(30)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 캐소오드 전극(32), 및 이들 애노우드 전극(30)과 캐소오드 전극(32)의 사이에 배치되어 발광하는 유기 발광막(31)으로 구성된다.
애노우드 전극(30)은 ITO 등의 투명 전극으로 형성될 수 있고, 캐소오드 전극(32)은 기판(10)쪽으로 발광하는 배면발광형인 경우 Al/Ca 등으로 전면 증착하여 형성하고, 밀봉용 글라스 기판 쪽으로 발광하는 전면발광형인 경우에는 Mg-Ag 등의 금속에 의해 얇은 반투과성 박막을 형성한 후, 그 위로 투명한 ITO를 증착하여 형성할 수 있다. 상기 캐소오드 전극(32)은 반드시 전면 증착될 필요는 없으며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 애노우드 전극(30)과 캐소오드 전극(32)은 서로 위치가 반대로 적층될 수도 있음은 물론이다.
유기막(31)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기막을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 유기 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다.
고분자 유기막의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 반드시 상술한 바에 한정되는 것은 아니고, 이와 다른 어떠한 구조도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명에 있어서는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 각 부화소의 미러 TFT인 제 2 TFT(T2r)(T2g)(T2b)를 모두 동일한 크기로 하고, 각 부화소의 구동 TFT인 제 4 TFT(T4r)(T4g)(T4b)는 각 부화소별로 그 크기가 서로 다르게 구비되도록 하였다. 이 때, 상기 제 4 TFT(T4r)(T4g)(T4b)의 크기는 각 부화소의 색상별로, 즉, 적(R), 녹(G) 및 청(B)색의 부화소별로 다르게 되도록 하였다.
본 발명에 있어서, 상기 TFT의 크기는 TFT의 활성층의 채널 영역의 폭(W)과 채널 영역의 길이(L)의 비인 W/L로 한다. 이렇게 본 발명에 있어 각 부화소의 미러 TFT와 구동 TFT의 크기를 조절하는 것은 근본적으로 각 부화소에 구비된 자발광 소자인 EL 소자의 발광 효율에 차이가 나기 때문으로, 이하에서는 이를 보다 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 유기 전계 발광표시장치에 있어서는 적, 녹, 청색의 각 EL소자가 그 발광층의 발광 효율이 차이가 남으로 인하여 휘도에 차이가 나고, 이에 따라 동일 전류값에 대해서는 화이트 밸런스를 맞출 수가 없었다. 현재 많이 사용되는 적, 녹, 청색의 각 EL소자의 유기 발광층의 발광 효율은 녹색 부화소의 EL소자의 발광 재료가 가장 높고, 적색 및 청색의 순으로 낮다. 그리고, 화이트 밸런스를 만족하기 위해 적, 녹, 청색의 각 EL소자에 흘려줘야 할 전류값은 녹색 부화소가 가장 작고, 청색 부화소가 그 다음이며, 적색 부화소가 가장 많은 전류가 흘러야 한다. 이렇게 발광 효율과 화이트 밸런스를 맞추기 위해 흘러야 하는 전류 값은 발광 재료에 따라 차이가 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 각 부화소에 있어, 미러 TFT인 제 2 TFT(T2r)(T2g)(T2b)의 크기는 모두 동일하게 하였다. 즉, W2r/L2r = W2g/L2g = W2b/L2b 가 되도록 하였다.
그리고, 구동 TFT인 제 4 TFT(T4r)(T4g)(T4b)는 화이트 밸런스를 맞추기 위해 각 자발광 소자가 필요로 하는 전류값에 따라 서로 다르게 되도록 하였다. 즉, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 낮은 전류값을 필요로 하는 녹색 부화소(G)의 제 4 TFT(T4g)의 크기(W4g/L4g)를 가장 작게 하고, 이보다 높은 전류값을 필요로 하는 청색 부화소(B)의 제 4 TFT(T4b)의 크기(W4b/L4b)를 이보다 크게 하며, 가장 높은 전류값을 필요로 하는 적색 부화소(R)의 제 4 TFT(T4r)의 크기(W4r/L4r)를 가장 크게 하였다.
이러한 적, 녹, 척색 부화소의 제 4 TFT의 크기는 이처럼 순차적으로 달리할 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 낮은 전류값을 필요로 하는 녹색 부화소(G)의 제 4 TFT(T4g)의 크기(W4g/L4g)만 가장 작게 하고, 나머지 적색 및 청색 부화소(R)(B)의 제 4 TFT(T4r)(T4b)의 크기(W4r/L4r)(W4b/L4b)는 동일하게 할 수도 있고, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 높은 전류값을 필요로 하는 적색 부화소(R)의 제 4 TFT(T4r)의 크기(W4r/L4r)만 가장 크게 하고, 나머지 녹색 및 청색 부화소(G)(B)의 제 4 TFT(T4g)(T4b)의 크기(W4g/L4g)(W4b/L4b)는 동일하게 할 수도 있다.
이 때, 상기 미러 TFT(T2r)(T2g)(T2b)의 크기는 상기 제 4 TFT들 중 가장 큰 것의 크기와 동일하게 하였다. 즉, 도 2에서 볼 때, 적색 부화소(R)의 제 4 TFT(T4r)와 동일한 크기로 하였다.
이러한 크기인 W/L은 도 2에서 볼 수 있듯이, 채널 영역의 길이(L)는 일정하게 한 상태에서, 채널 영역의 폭(W)을 달리하도록 할 수 있다.
이렇게 본 발명에 있어 구동 TFT의 크기를 각 부화소의 EL소자를 흐르는 전류값에 따라 달리 함으로써, 각 EL소자에는 화이트 밸런스를 맞출 수 있는 적정 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 화이트 밸런스를 맞출 수 있게 되는 것이다.
뿐만 아니라, 구동 TFT의 미러 TFT를 그 크기를 변형시키지 않고 일정하게 함으로써 문턱전압(Vth)이 변화되어도 EL소자에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜줄 수 있게 되고, 결과적으로 색좌표 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 있어서, 각 부화소의 구동 TFT의 크기를 각 부화소의 자발광 소자의 발광 재료의 발광 효율에 따라 달라지도록 함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 발광 효율이 가장 높은 자발광 소자를 갖는 녹색 부화소(G)의 제 4 TFT(T4g)의 크기(W4g/L4g)를 가장 작게 하고, 이보다 낮은 발광 효율의 자발광 소자를 갖는 적색 부화소(R)의 제 4 TFT(T4r)의 크기(W4r/L4r)를 이보다 크게 하며, 가장 낮은 발광 효율의 자발광 소자를 갖는 청색 부화소(B)의 제 4 TFT(T4b)의 크기(W4b/L4b)를 가장 크게 하는 것이다.
이 때에도 전술한 바와 동일하게 적, 녹, 척색 부화소의 제 4 TFT의 크기를 순차적으로 달리할 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 가장 발광 효율이 높은 녹색 부화소(G)의 제 4 TFT(T4g)의 크기(W4g/L4g)만 가장 작게 하고, 나머지 적색 및 청색 부화소(R)(B)의 제 4 TFT(T4r)(T4b)의 크기(W4r/L4r)(W4b/L4b)는 동일하게 할 수도 있고, 가장 발광 효율이 낮은 청색 부화소(B)의 제 4 TFT(T4b)의 크기(W4b/L4b)만 가장 크게 하고, 나머지 녹색 및 적색 부화소(G)(R)의 제 4 TFT(T4g)(T4r)의 크기(W4g/L4g)(W4r/L4r)는 동일하게 할 수도 있다.
이 때, 상기 미러 TFT(T2r)(T2g)(T2b)의 크기는 상기 제 4 TFT들 중 가장 큰 청색 부화소(B)의 제 4 TFT(T4b)와 동일한 크기로 한다.
이렇게 각 구동 TFT의 크기를 그 부화소의 자발광 소자의 발광효율에 따라 달리 설정함으로써, 구동전원(Vdd)으로부터 공급되는 전압을 각 색상의 부화소마다 다르게 할 수 있고, 자발광 소자의 전류치를 제어할 수 있어 화이트 밸런스를 맞출 수 있다.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 구동 TFT의 미러 TFT를 그 크기를 변형시키지 않고 일정하게 함으로써 문턱전압(Vth)이 변화되어도 EL소자에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜줄 수 있게 되고, 결과적으로 색좌표 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 3 및 도 4에는 이렇게 미러 TFT인 제 2 TFT의 크기를 각 부화소에서 동일하도록 하고, 구동 TFT인 제 4 TFT의 크기만을 각 부화소의 EL 소자의 전류치 또는 발광 효율에 따라 달리 하여, 각 부화소에서 문턱 전압(Vth)의 변화에 따른 색좌표의 의존성을 나타내었다. 각 그래프에서 x축은 구동 TFT의 문턱 전압(Vth)의 변화를 나타내고, y축은 발광 효율이 높은 녹색 EL 소자의 전류값(IEL(G))에 대한 적색 및 청색 EL 소자의 전류값(IEL(R))(IEL(B))의 비를 나타낸다.
도 3 및 도 4에서, "Ⅰ"는 본 발명과 같이, 제 2 TFT는 동일한 크기로 하고, 제 4 TFT의 크기만을 가변시킨 경우 문턱 전압(Vth)의 변화에 따른 적색 및 청색 부화소(R)(B)에서의 EL소자의 전류값을 녹색(G) 부화소의 EL소자의 전류값으로 나눈 경우를 나타낸 것이고, "Ⅱ"는 제 2 TFT와 제 4 TFT를 기존의 미러 TFT 구조와 같이 동일한 크기로 한 경우를 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명과 같이, 미러 TFT인 제 2 TFT를 동일한 크기로 한 상태에서, 구동 TFT인 제 4 TFT를 변경한 경우(Ⅰ)에는 문턱 전압(Vth)의 변화에도 불구하고 대략 일정한 전류값을 나타냄을 알 수 있다. 이에 반해, 미러 TFT와 구동 TFT를 동일한 크기로 한 경우(Ⅱ)에는 문턱 전압(Vth)의 변화에 따른 전류값의 가변이 매우 심함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 화이트 밸런스를 맞춤과 동시에 문턱 전압의 변화에 따른 색좌표 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 회로 구성을 복잡하게 하지 않고도, 각 부화소의 전류치를 조절해 화이트 밸런스를 맞출 수 있다.
둘째, 부화소별로 적정한 전류를 공급하므로, 적정 휘도를 얻을 수 있고, 수명 열화를 방지할 수 있다.
셋째, 구동 TFT의 문턱전압(Vth)을 보상해 줄 수 있어, 고계조를 이룰 수 있다.
넷째, 문턱전압(Vth) 변화에 따른 전류값의 변화를 줄여 색좌표 균일도를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 미러 TFT를 구비한 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치의 화소 구조를 개략적으로 도시한 회로도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 미러 TFT와 구동 TFT의 크기를 형성한 상태를 개략적으로 나타내는 평면도,
도 3 및 도 4는 문턱 전압(Vth)에 따른 적색 및 청색 부화소에 있어, 녹색 부화소에 흐르는 전류에 대한 상대적인 전류 변화를 나타내는 그래프,
도 5는 TFT 및 EL소자를 나타내는 단면도.
Claims (20)
- 자발광 소자를 구비한 복수개의 부화소를 포함하는 화소들과, 소정의 데이터 신호에 따라 상기 각 부화소의 자발광 소자를 구동하기 위한 구동 박막 트랜지스터와, 상기 데이터 신호에 문턱전압을 보상하기 위해 그 게이트가 상기 구동 박막 트랜지스터의 게이트 및 캐패시터에 연결된 미러 박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치에 있어서,상기 부화소들은 적어도 두 개의 서로 다른 색상을 가지며, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터는 모두 동일한 크기를 가지고, 상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터는 상기 각 부화소별로 그 크기가 서로 다르게 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제1항에 있어서,상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기는 상기 각 부화소의 색상별로 서로 다르게 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제2항에 있어서,상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기는 상기 각 부화소들의 화이트 밸런스를 맞추기 위해 상기 각 부화소의 자발광 소자가 필요로 하는 전류값에 따라 서로 다르게 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제3항에 있어서,화이트 밸런스를 맞추기 위해 높은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가, 낮은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크도록 한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제3항에 있어서,화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 높은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가, 다른 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크도록 한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제3항에 있어서,화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 낮은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가, 다른 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작도록 한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제3항에 있어서,화이트 밸런스를 맞추기 위해 각 자발광 소자가 필요로 하는 전류값이 낮아짐에 따라, 이에 대응되는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 순차적 작아지는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제2항에 있어서,상기 각 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기는 상기 각 부화소의 자발광 소자의 발광 효율에 따라 서로 다르게 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제8항에 있어서,발광 효율이 높은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 발광 효율이 낮은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작게 한 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제8항에 있어서,발광 효율이 가장 높은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 발광 효율의 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작게 한 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제8항에 있어서,발광 효율이 가장 낮은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 발광 효율의 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크게 한 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
- 제8항에 있어서,자발광 소자의 발광 효율이 낮아짐에 따라, 이에 대응되는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 순차적 커지는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제2항에 있어서,상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 녹색 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 작도록 한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제2항에 있어서,상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 적색 또는 청색 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기가 다른 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기보다 크도록 한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제2항에 있어서,상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 각 구동 박막 트랜지스터의 크기는 적색, 청색 및 녹색 자발광 소자를 갖는 부화소들의 순으로 작아지거나, 청색, 적색 및 녹색 자발광 소자를 갖는 부화소들의 순으로 작아지도록 한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 상기 구동 박막 트랜지스터 중 가장 큰 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제16항에 있어서,상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 화이트 밸런스를 맞추기 위해 가장 높은 전류값을 필요로 하는 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제16항에 있어서,상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 발광효율이 가장 낮은 자발광 소자를 갖는 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제16항에 있어서,상기 화소는 적색, 녹색, 청색의 자발광 소자를 갖는 부화소들을 구비하고, 상기 각 부화소의 미러 박막 트랜지스터의 크기는 적색 또는 청색 부화소의 구동 박막 트랜지스터의 크기와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 자발광 소자는 유기 전계 발광 소자인 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
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