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KR100816471B1 - 능동구동형 표시장치의 화소구조 - Google Patents

능동구동형 표시장치의 화소구조 Download PDF

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KR100816471B1
KR100816471B1 KR1020060086208A KR20060086208A KR100816471B1 KR 100816471 B1 KR100816471 B1 KR 100816471B1 KR 1020060086208 A KR1020060086208 A KR 1020060086208A KR 20060086208 A KR20060086208 A KR 20060086208A KR 100816471 B1 KR100816471 B1 KR 100816471B1
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터를 이용한 표시장치에 관한 것으로, 특히 화소 내의 스위칭 트랜지스터의 누설전류로 인한 휘도의 변화, 줄무늬, 크로스토크 등의 화질 저하 현상을 최소화하기 위한 화소 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 능동구동형 표시장치의 화소구조는, 데이터 라인과 스캔 라인에 의해 정의되는 단위 화소를 선택하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 화소 전압에 따라 해당 전하를 저장하는 저장용 커패시터를 적어도 구비하는 화소구조에 있어서, 상기 스위칭 트랜지스터가 오프 상태일 때 상기 스위칭 트랜지스터의 누설전류로 인해 누출되는 전하를 공급하는 쉴드 커패시터를 더 포함함을 특징으로 한다.
화소, 유기발광소자, 누설전류, 쉴드 커패시터, 스위칭 트랜지스터

Description

능동구동형 표시장치의 화소구조{PIXEL STRUCTURE FOR ACTIVE MATRIX DEVICE}
도 1은 종래 능동구동형 유기발광 표시장치의 단위 화소 회로도,
도 2는 종래 능동구동형 액정 표시장치의 단위 화소 회로도,
도 3은 박막트랜지스터의 전압에 따른 누설전류 특성의 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 능동구동형 유기발광 표시장치의 제1 실시예의 구성을 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 스위칭 트랜지스터가 오프 상태일 때 누설전류의 시간적 변화의 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 능동구동형 유기발광 표시장치의 제2 실시예의 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 능동구동형 유기발광 표시장치의 제3 실시예의 구성을 나타낸 도면,
도 8는 본 발명에 따른 능동구동형 액정 표시장치의 제1 실시예의 구성을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 능동구동형 액정 표시장치의 제2 실시예의 구성을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 능동구동형 액정 표시장치의 제3 실시예의 구성을 나타낸 도면.
본 발명은 박막 트랜지스터를 이용한 능동구동형 유기발광 표시장치 및 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 화소 내의 스위칭 트랜지스터의 누설전류로 인한 휘도의 변화, 줄무늬, 크로스토크 등의 화질 저하 현상을 최소화하기 위한 화소 구조에 관한 것이다.
디스플레이의 대형화 및 고해상도 추세에 따라 액정 표시장치 및 유기발광 표시장치는 능동구동 방식을 채택하고 있다.
이를 위하여 액정 표시장치의 단위화소는 액정 및 이를 제어하는 데이터 전압을 저장하는 저장용 커패시터, 그리고 데이터 전압을 전달하기 위한 스위칭용 박막트랜지스터를 구비한다.
또한, 유기발광 표시장치의 단위화소는 유기발광다이오드 및 이를 구동하는 구동용 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)와, 구동용 박막트랜지스터를 제어하는 데이터 전압을 저장하는 저장용 커패시터 및 데이터 전압을 전달하기 위한 스위칭용 박막트랜지스터를 구비한다.
박막트랜지스터는 활성층(Active Layer)의 종류에 따라 크게 다결정실리콘 박막트랜지스터와 비정질실리콘 박막트랜지스터로 구분된다. 다결정실리콘 박막트랜지스터의 경우, 레이저를 이용하여 결정화하는 방법이 보편적으로 사용되고 있으며, 이렇게 제작된 박막트랜지스터는 비정질실리콘 트랜지스터에 비해 전자 이동도가 높고, 광안정성 및 소자의 신뢰성이 우수하다.
반면 레이저 조사의 특성상의 한계로 인하여 넓은 면적에 걸쳐 균일한 소자의 특성을 확보하기가 어렵고, 제조 공정이 복잡하다는 단점이 있다.
상기 단점들은 저온 공정, 원가 절감 등의 이유로 반드시 극복되어야 할 문제로 인식되고 있으며, 이를 해결하기 위하여 다양한 결정화 방법이 제안되고 있다. 그러나 새롭게 제안되는 방법은 대부분의 경우, 트랜지스터의 누설전류가 매우 높다는 약점을 가지고 있으며, 이로 인하여 실질적으로 제품에 적용하는 데에는 많은 어려움을 겪고 있다.
능동구동형 표시장치의 화소회로에 사용되는 스위칭 박막트랜지스터는 데이터 전압을 저장한 후 새로운 데이터를 전달하기 전까지 한 프레임 동안 해당 전압을 유지하여야 하는데, 이 때 스위칭 박막트랜지스터의 누설전류는 드레인에 인가되는 데이터 신호에 의해 변화될 수 있다.
이렇게 야기된 누설전류의 변화는 동일한 화소 신호가 인가되더라도 화소 간의 누설전류의 차이로 인하여 휘도의 변화, 크로스토크 현상 등 표시장치의 화질 불량을 초래하게 된다.
도 1은 종래의 전압기입방식 능동구동형 유기발광 표시장치의 단위 화소의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 능동구동형 유기발광 표시장치의 단위 화소는, 스위칭 트랜지스터(MSW)와, 구동용 트랜지스터(MDRV)와, 커패시터(CST)와, 유기발광소자(OLED)를 구비한다.
스위칭 트랜지스터(MSW)는 드레인 영역이 데이터 라인(VDATA)에 접속되고, 소스 영역이 구동용 트랜지스터의 게이트(VG)에 접속되어, 화상 신호라인을 통하여 인가되는 데이터전압(VDATA)을 게이트 신호라인을 통하여 인가되는 게이트 신호(VSCAN)에 의해 구동용 트랜지스터(MDRV)와 커패시터(CST)로 전달 또는 차단하는 역할을 한다.
구동용 트랜지스터(MDRV)는 전류원 소자로서 스위칭 트랜지스터(MSW)를 통하여 전달된 화상신호(VDATA)에 따라 해당 전류를 유기발광다이오드(OLED)에 공급하는 역할을 한다.
커패시터(CST)는 스위칭 트랜지스터(MSW)가 차단되었을 때에도 구동용 트랜지스터(MDRV)가 전류원으로서의 동작을 유지할 수 있도록 구동용 트랜지스터(MDRV)의 게이트 단에 인가되는 바이어스 전압을 저장하는 역할을 한다.
구동용 트랜지스터(MDRV)의 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류 ID는 다음과 같다.
ID = 1/2 * k * (VGS-VTH)2
(포화영역에서의 전류-전압 관계식 k = μ * COX * W/L이며, 여기서, μ는 전계효과 이동도, COX는 절연층의 커패시턴스, W는 박막트랜지스터의 채널 폭, L은 박막트랜지스터의 채널 길이를 각각 나타낸다)
도 2는 종래의 능동구동형 액정 표시장치의 단위 화소의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 능동구동형 액정 표시장치의 단위 화소는, 스위칭 트랜지스터(MSW)와, 저장용 커패시터(CST)와, 액정(CLC)의 반전 구동을 위한 기준 전압인 공통전극(VCOM)을 구비하며, 최종 화소 회로는 여기에 추가적으로 액정 커패시터(CLC)가 저장용 커패시터의 양단간에 병렬 연결된 형태로 모델링 할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(MSW)는 드레인 영역이 데이터 라인(VDATA)에 접속되고, 소스 영역이 저장용 커패시터(CST)의 일측 단자에 접속되어, 게이트 신호라인을 통하여 인가되는 게이트 신호(VSCAN)에 따라 화상 신호라인을 통하여 인가되는 데이터전압 (VDATA)을 저장용 커패시터(CST)와 액정(CLC)으로 전달 또는 차단하는 역할을 한다.
공통전극(VCOM)은 액정(CLC)의 반전 구동을 위한 기준 전압으로서 스위칭 트랜지스터(MSW)를 통하여 전달된 화상신호(VDATA)는 공통 전극의 전위를 기준으로 양의 값과 음의 값을 갖도록 주기적으로 반전되어 인가된다.
저장용 커패시터(CST)는 스위칭 트랜지스터(MSW)가 차단되었을 때에도 액정에 인가되는 전압이 일정하게 유지될 수 있도록 데이터 전압을 저장하는 역할을 한다.
도 3은 박막트랜지스터의 전압에 따른 누설전류 특성을 나타낸 것으로, 박막 트랜지스터(MSW)의 누설전류는 드레인-소스 사이의 전압(VDS)이 높을수록 증가하고, 게이트-소스 사이의 전압(VGS)이 높을수록 증가하는 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
따라서 도 2의 기본 화소구조에서, 스위칭 트랜지스터(MSW)의 드레인-소스 전압은 한 프레임 내에서 데이터 전압(VDATA)의 변화에 따라 시간적으로 변화할 뿐만 아니라, 화상이 위치한 곳에 따라 서로 다른 드레인-소스 전압을 경험하게 된다. 이렇게 각 화소마다 서로 다른 드레인-소스 전압이 인가될 경우, 한 프레임 당 발생하는 평균 누설전류에 편차가 발생하게 되며, 이는 저장용 커패시터(CST)에 충전된 전하의 방전을 의미하므로 게이트에 인가되는 바이어스 전압이 변화하게 된다. 결국, 각 화소간의 출력 전류 및 휘도의 편차를 심화시켜 결국 줄무늬 얼룩, 크로스토크 현상 등 화질열화를 초래할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 박막 트랜지스터의 누설전류로 인한 화질열화를 방지할 수 있는 능동구동형 표지장치의 화소구조를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 능동구동형 표시장치의 화소구조는, 데이터 라인과 스캔 라인에 의해 정의되는 단위 화소를 선택하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 화소 전압에 따라 해당 전하를 저장하는 저장용 커패시터를 적어도 구비하는 화소구조에 있어서, 상기 스위칭 트랜지스터가 오프 상태일 때 상기 스위칭 트랜지스터의 누설전류로 인해 누출되는 전하를 공급하는 쉴드 커패시터를 더 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 유기발광소자와; 데이터 라인과 스캔 라인에 의해 정의되는 단위 화소를 선택하는 제1 스위칭 트랜지스터와; 상기 제1 스위칭 트랜지스터를 통하여 전달된 데이터전압을 게이트로 수신하여 해당 전류를 상기 유기발광소자에 공급하는 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 인가되는 데이터전압을 저장하는 캐패시터와; 스캔 신호에 의해 제어되며, 상기 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제2 스위칭 트랜지스터와; 상기 제1 스위칭 트랜지스터와 제2 스위칭 트랜지스터의 접속노드와 전원공급원 사이에 접속되며, 상기 제1 스위칭 트랜지스터와 제2 스위칭 트랜지스터의 누설전류로 인해 누출되는 전하를 공급하는 쉴드 커패시터를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른, 박막트랜지스터를 이용한 능동구동형 유기발광 표시장치의 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 화소 구조는 데이터 라인(VDATA)과 스캔 라인(VSCAN)에 의해 정의되는 각 화소를 선택하는 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)와; 상기 데이터 라인으로 인가되는 화소 전압에 따라 해당 전하를 저장하는 저장용 커패시터(CST)와; 스위칭 트랜지스터(MSW1, MSW2)의 누설전류에 의해 누출되는 전하를 우선적으로 공급하기 위한 쉴드 커패시터(CSHIELD)와; 상기 스캔 라인을 통해 전원전압을 수신하며, 상기 스위칭 트랜지스터(MSW1, MSW2)를 통하여 전달된 화상신호에 따라 해당 전류가 도통되는 구동용 트랜지스터(MDRV)와; 상기 구동용 트랜지스터(MDRV)에 도통되는 전류에 의해 발광하는 유기발광소자(OLED)를 포함한다.
제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)는 드레인-소스 전류통로가 데이터 라인(VDATA) 또는 그에 상응하는 노드와 쉴드 커패시터(CSHIELD)의 한쪽 노드(VX)와 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스 전류통로와의 사이에 접속되고, 게이트가 게이트 신호라인(VSCAN)에 접속된다.
제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)는 드레인-소스 전류통로가 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 전류통로 및 쉴드 커패시터(CSHIELD)의 일측 노드(VX)와 저장용 커패시터(CST)의 일측 노드(VG)와의 사이에 접속되고, 게이트가 게이트 신호라 인(VSCAN)에 접속된다.
상기 구성을 갖는 본 실시예의 능동구동형 유기발광 표시장치의 단위 화소의 동작은 다음과 같다.
다시 도 4를 참조하면, 게이트 라인을 통해 인가되는 게이트 신호(VSCAN)의 온(ON) 구간 동안, 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)는 도통되며 데이터 라인을 통해 인가되는 화상 신호(VDATA)는 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)를 통하여 쉴드 커패시터(CSHIELD)와 저장용 커패시터(CST)에 동일한 전압이 저장된다.
이후 게이트 신호(VSCAN)가 오프(OFF)되면 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스 전류통로는 전하의 흐름이 차단된다. 그러나 스위칭 트랜지스터가 도 3에 상응하는 누설전류 특성을 가지게 될 경우, 전하의 흐름을 완전하게 차단하지 못하고 인가되는 드레인-소스 사이의 전압에 따라 화소마다 한 프레임당 각기 다른 량의 누설전류를 발생하게 된다.
박막트랜지스터의 누설전류 특성은 도 3에 도시된 바와 같다. 즉, 박막트랜지스터들은 게이트-소스 간의 전압(VGS)이 증가할수록 누설전류가 증가하는 경향을 보이고, 드레인-소스 간 전압(VDS)이 작을수록 누설전류가 감소하게 된다. 특히 후자의 경우, 전위차가 없으면 전류가 발생하지 않으며, 드레인-소스 사이의 전압(VDS)이 작을수록 오프 저항이 증가하는 특성이 있다.
추가된 쉴드 커패시터(CSHIELD)와 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)는 외부 전압에 의한 누설전류를 공급하는 역할을 하며, 이에 의해 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스의 양단에 걸리는 전압을 최소화하고, 따라서 저장용 커패시터에 의한 누설전류를 최소화하게 된다.
또한, 드레인-소스의 양단에 걸리는 전압이 감소함에 따라 추가적으로 제2 스위칭 트랜지스터의 오프 저항이 증가하여 제2 스위칭 트랜지스터에 의한 누설전류가 감소하는 효과가 있다.
따라서 커패시터의 용량을 적절하게 선택할 경우, 구동 트랜지스터의 게이트 노드(VG)의 전위는 한 프레임 동안 온전하게 유지될 수 있다.
도 5는 도 4의 화소구조에서, 스위칭 트랜지스터가 오프 상태일 때 누설전류의 시간적 변화를 예로써 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 데이터 전압에 의해 유발되는 누설전류는 쉴드 커패시터(CSHIELD)의 경우 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)만을 거치면 유입되거나 유출될 수 있는 반면, 저장용 커패시터(CST)의 경우 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)와 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 오프 저항을 모두 거쳐야만 화소의 누설전류로서 나타난다.
따라서 초기에는 전하를 공급하기 용이한 쉴드 커패시터(CSHIELD)로부터 누설전류가 발생하게 되며 쉴드 커패시터(CSHIELD) 내의 전하가 충분히 소진 또는 축적되기 시작한 후 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)를 통하여 저장용 커패시터(CST)로 유출 또는 유입된다.
한 프레임 주기는 쉴드 커패시터가 대부분의 누설전류을 감당할 정도로 충분히 짧은 시간이며, 누설전류의 특성에 따라 쉴드 커패시터(CSHIELD)의 용량과 저장용 커패시터(CST)의 용량 비율을 가감할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른, 능동구동형 유기발광 표시장치의 제2 실시예의 단위 화소구조를 나타낸 회로도이다. 본 실시예의 화소구조는 도 4의 일실시예에서 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)를 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)의 드레인-소스 영역에 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하여 오프 저항을 증가시킴으로써 외부 전압에 의한 누설전류의 편차를 추가적으로 억제하도록 구성한 것이다.
쉴드 커패시터와 데이터 라인의 트랜지스터를 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하는 경우, 도 4의 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)에 걸리던 드레인-소스 전압(VDS)인 VDATA-VX를 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)로 분배함으로써 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)에 걸리는 드레인-소스 전압(VDS)을 VY-VX로 낮출 수 있고, 따라서 도 3에 예시한 바와 같이 쉴드 커패시터로부터 유출되는 누설 전류가 추가적으로 감소되는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예의 구성은, 최종 누설전류 경로의 저항을 추가하였으므로 한 프레임 정도의 충분히 짧은 구간 동안 발생하는 총 누설전류는 도 4의 경우에 비해 감소하게 되며, 결국 한 프레임 동안의 구동 트랜지스터의 게이트 바이어스인 VG의 변화량 역시 줄어들게 된다.
도 7은 본 발명에 따른, 능동구동형 유기발광 소자를 이용한 표시장치의 제3 실시예의 단위 화소구조를 나타낸 회로도이다. 본 실시예의 화소구조는 도 4의 일실시예에서 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)를 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스 영역에 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하여 오프 저항을 증가시킴으로써 외부 전압에 의한 누설 전류의 편차를 추가적으로 억제하도록 구성한 것이다.
저장용 커패시터와 쉴드 커패시터의 트랜지스터를 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하는 경우, 도 4의 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)에 걸리던 드레인-소스 전압((VDS)인 VG-VX를 제2 트랜지스터(MSW2) 및 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)로 분배함으로써 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)에 걸리는 드레인-소스 전압(VDS)을 VY-VX로 낮출 수 있고, 따라서 VY 전위의 하강에 의해 저장용 커패시턴스로부터 유출되는 누설 전류가 추가적으로 감소되어, 결국 한 프레임 동안의 구동 트랜지스터의 게이트 바이어스인 VG의 변화량 역시 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 쉴드 커패시터의 구성은 능동구동형 액정 표시장치에도 적용할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른, 능동구동형 액정 표시장치의 제1 실시예의 단위 화소구조를 나타낸 회로도로써, 본 실시예의 화소구조는 도 4에 도시된 일실시예의 화소 구조에서 유기발광소자 및 구동 트랜지스터 대신 액정과 커패시터를 채용하여 구성한 것이다.
도 8을 참조하면, 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)는 드레인-소스 영역이 데이터 라인(VDATA) 혹은 그에 상응하는 노드에 접속되고, 드레인-소스 영역이 쉴드 커 패시터(CSHIELD)의 한쪽 노드(VX)와 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스 영역에 접속되고, 게이트 영역이 게이트 신호라인(VSCAN)에 접속된다.
제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)는 드레인-소스 영역이 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)의 드레인-소스 영역과 쉴드 커패시터(CSHIELD)의 한쪽 노드(VX)에 접속되고, 드레인-소스 영역이 저장용 커패시터(CST)의 한쪽 노드(VG)에 접속되고, 게이트 영역이 게이트 신호라인(VSCAN)에 접속된다.
상기 구성을 갖는 본 실시예의 액정 표시장치의 단위화소의 동작은 다음과 같다.
게이트 라인을 통해 인가되는 게이트 신호(VSCAN)의 온(ON) 구간 동안, 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)는 도통되며 데이터 라인을 통해 인가되는 화상 신호(VDATA)는 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)를 통하여 쉴드 커패시터(CSHIELD)와 저장용 커패시터(CST)에 동일한 전압이 저장된다.
이후 게이트신호(VSCAN)가 오프(OFF)되면 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스 단자는 전하의 흐름이 차단된다. 그러나 스위칭 트랜지스터(MSW1, MSW2)가 도 3에 상응하는 누설전류 특성을 가지게 될 경우, 전하의 흐름을 완전하게 차단하지 못하고 인가되는 드레인-소스 양단의 전압에 따라 화소마다 한 프레임 당 각기 다른 량의 누설전류를 발생하게 된다.
이때 본 실시예의 화소구조에서는, 전술한 도 4의 구조에서와 마찬가지로 대 부분의 누설전류는 쉴드 커패시터(CSHIELD)에 의해 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)를 통하여 공급되며, 액정 커패시터(CLC) 및 저장용 커패시터(CST)에 저장된 전압(VP)은 한 프레임 동안 온전하게 유지된다.
도 9는 본 발명에 따른, 능동구동형 액정 표시장치의 제2 실시예의 단위 화소구조를 나타낸 회로도이다. 본 실시예의 화소구조는 도 8에 도시된 화소구조에서 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)를 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)의 드레인-소스 영역에 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하여 오프 저항을 증가시킴으로써 외부 전압에 의한 누설전류의 편차를 추가적으로 억제하도록 구성한 것이다.
쉴드 커패시터와 데이터 라인의 트랜지스터를 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하는 경우, 도 8의 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)에 걸리던 드레인-소스 전압(VDS)인 VDATA-VX를 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)로 분배함으로써 제1 스위칭 트랜지스터(MSW1)에 걸리는 드레인-소스 전압(VDS)을 VY-VX로 낮출 수 있고, 따라서 도 3에 예시한 바와 같이 쉴드 커패시터로부터 유출되는 누설 전류가 추가적으로 감소되는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예의 구성은, 최종 누설전류 경로의 저항을 추가하였으므로 한 프레임 정도의 충분히 짧은 구간 동안 발생하는 총 누설전류는 도 8의 경우에 비해 감소하게 되며, 결국 한 프레임 동안의 구동 트랜지스터의 게이트 바이어스인 VG의 변화량 역시 줄어들게 된다.
도 10은 본 발명에 따른, 능동구동형 액정 표시장치의 제3 실시예의 단위 화 소구조를 나타낸 회로도이다. 본 실시예의 화소구조는 도 8의 일실시예에서 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)를 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)의 드레인-소스 영역에 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하여 오프 저항을 증가시킴으로써 외부 전압에 의한 누설 전류의 편차를 추가적으로 억제하도록 구성한 것이다.
저장용 커패시터와 쉴드 커패시터의 트랜지스터를 캐스코드(CASCODE) 형태로 접속하는 경우, 도 8의 제2 스위칭 트랜지스터(MSW2)에 걸리던 드레인-소스 전압((VDS)인 VG-VX를 제2 트랜지스터(MSW2) 및 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)로 분배함으로써 제3 스위칭 트랜지스터(MSW3)에 걸리는 드레인-소스 전압(VDS)을 VY-VX로 낮출 수 있고, 따라서 VY 전위의 하강에 의해 저장용 커패시턴스로부터 유출되는 누설 전류가 추가적으로 감소되어, 결국 한 프레임 동안의 구동 트랜지스터의 게이트 바이어스인 VG의 변화량 역시 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 능동구동형 유기발광 소자를 이용한 표시장치 및 능동구동형 액정 표시장치의 화소구조는 스위칭 박막트랜지스터의 누설전류가 높을 경우에도, 쉴드 커패시터에 저장된 전하에 의해 누설전류의 대부분을 유출 혹은 유입되게 함으로써 화소 전압을 프레임 구간동안 유지할 수 있다. 따라서, 누설전류로 인하여 발생하는 휘도의 변화, 줄무늬, 크로스토크 등의 화질저하현상을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치의 화소구조는 본 발명에 개시된 실시예 외에도 다양한 문턱전압 보상 화소회로에 적용할 수 있다. 이때 화소 내에 추가의 배선이 필요치 않으며, 스위칭 트랜지스터와 쉴드 커패시터만을 부가함으로써 화질이 뛰어난 표시장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 소자의 오프 특성에 대한 민감성을 대폭 완화시킬 수 있으며, 따라서 공정 조건의 변경이나 불안정성에 의한 편차의 발생에도 큰 영향을 받지 않고 휘도의 변화 등 불량현상을 극복할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 유기발광소자와;
    데이터 라인과 스캔 라인에 의해 정의되는 단위 화소를 선택하는 제1 스위칭 트랜지스터와;
    상기 제1 스위칭 트랜지스터를 통하여 전달된 데이터전압을 게이트로 수신하여 해당 전류를 상기 유기발광소자에 공급하는 구동 트랜지스터와;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트에 인가되는 데이터전압을 저장하는 캐패시터와;
    스캔 신호에 의해 제어되며, 상기 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제2 스위칭 트랜지스터와;
    상기 제1 스위칭 트랜지스터와 제2 스위칭 트랜지스터의 접속노드와 전원공 급원 사이에 접속되며, 상기 제1 스위칭 트랜지스터와 제2 스위칭 트랜지스터의 누설전류로 인해 누출되는 전하를 공급하는 쉴드 커패시터를 포함함을 특징으로 하는 표시장치의 화소구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제3 스위칭 트랜지스터를 더 포함함을 특징으로 하는 표시장치의 화소구조.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제4 스위칭 트랜지스터를 더 포함함을 특징으로 하는 표시장치의 화소구조.
  5. 데이터 라인과 스캔 라인에 의해 정의되는 단위 화소를 선택하는 제1 스위칭 트랜지스터와;
    상기 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 전류통로와 전원공급원 사이에 접속되어 데이터 라인으로부터 인가되는 화소전압에 따라 해당 전하를 저장하는 저장용 커패시터와;
    상기 저장용 커패시터에 저장된 전압에 의해 투과율이 조절되는 액정과;
    스캔 신호에 의해 제어되며, 상기 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제2 스위칭 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 표시장치의 화소구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제3 스위칭 트랜지스터를 더 포함함을 특징으로 하는 표시장치의 화소구조.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 트랜지스터의 드레인-소스 영역에 캐스코드 형태로 접속된 제4 스위칭 트랜지스터를 더 포함함을 특징으로 하는 표시장치의 화소구조.
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