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JP7675796B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description

本明細書は、表示装置に関し、より詳細には、輝点不良を改善した表示装置に関する。
コンピュータのモニタやTV、携帯電話等に使用される表示装置には、自ら光を発光する有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display;OLED)等と、別途の光源を要する液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)等がある。
表示装置は、コンピュータのモニタ及びTVだけではなく、個人携帯機器までその適用範囲が多様になっており、広い表示面積を有しながらも減少した体積及び重さを有する表示装置についての研究が進行している。
一方、表示装置は、画面を構成する最小単位である複数のサブ画素を含み、複数のサブ画素は、発光素子及び発光素子を駆動するための駆動トランジスタを含む。ただし、複数のサブ画素それぞれの駆動トランジスタの特性偏差が存在するか、発光素子の劣化等によってサブ画素間の輝度が不均一であり得る。そこで、複数のサブ画素それぞれに複数のトランジスタ及びキャパシタを追加してサブ画素間の偏差を内部的にセンシング及び補償することができる。
本明細書が解決しようとする課題は、スイッチングトランジスタのターン-オフ時、キックバック現象により駆動トランジスタのソース電極とドレイン電極との間のノード電圧の変動を低減した表示装置を提供することである。
本明細書が解決しようとする他の課題は、保持期間であるとき、キックバック現象により駆動トランジスタのゲート-ソース間電圧が変動することを最小化した表示装置を提供することである。
本明細書が解決しようとするまた他の課題は、保持期間であるとき、駆動トランジスタから漏れ電流を低減した表示装置を提供することである。
本明細書が解決しようとするまた他の課題は、駆動トランジスタのゲート電極の電圧変動及びそれによる輝点不良を低減した表示装置を提供することである。
本明細書の課題は、以上において言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
前述したような課題を解決するために、本明細書の一実施例に係る表示装置は、基板と、前記基板上の複数のサブ画素と、前記複数のサブ画素のうちの1つのサブピクセル上の発光素子と、前記サブ画素上に設けられ、前記発光素子を駆動する画素回路とを含み、前記画素回路は、デュアルゲート構造を有するゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を含み、高電位電源配線及び前記発光素子の間に接続された駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間のノードと前記高電位電源配線との間に接続されたキャパシタとを含む。従って、第5ノードの電圧変動を緩衝するキャパシタを形成して、駆動トランジスタのゲート-ソース間電圧変動を低減することができる。
一実施形態では、表示装置は、基板と、基板上の複数のサブ画素と、複数のサブ画素のうちのサブ画素上の発光素子と、サブ画素上に設けられ、発光素子を動作させるように構成された画素回路とを備え、画素回路は、アクティブ層と、アクティブ層上のゲート電極と、アクティブ層に電気的に接続されるソース電極とドレイン電極とを含む駆動トランジスタであって、高電位電源線と発光素子との間に接続される駆動トランジスタと、高電位電源線に接続される第1のキャパシタ電極と、駆動トランジスタのソース電極とドレイン電極との間のノードに接続される第2のキャパシタ電極とを含むキャパシタであって、第1のキャパシタ電極はアクティブ層の一部と重なる、キャパシタとを備える。
その他の実施例の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本明細書は、スイッチングトランジスタがターン-オフされるとき、キックバック現象により駆動トランジスタのゲート電極の電圧の変動を低減することができる。
本明細書は、駆動トランジスタから発光素子に供給される駆動電流の変動を低減することができる。
本明細書は、保持期間中、駆動トランジスタのゲート-ソース間電圧変動を低減することができる。
本明細書は、保持期間中、駆動トランジスタのゲート電極の電圧の減少を低減することができる。
本明細書は、保持期間中、駆動トランジスタのゲート電極の電圧変動を低減し、発光期間で輝点不良を低減することができる。
本明細書に係る効果は、以上において例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
本明細書の一実施例に係る表示装置の平面図である。 本明細書の一実施例に係る表示装置のサブ画素の回路図である。 本明細書の一実施例に係る表示装置のサブ画素の駆動タイミングダイアグラムである。 シングルゲート構造のトランジスタとデュアルゲート構造のトランジスタのオフ電流を比較したグラフである。 本明細書の一実施例に係る表示装置の概略的な断面図である。 比較例に係る表示装置の概略的な断面図である。 比較例及び本明細書の一実施例に係る表示装置の第5ノードの電圧変化を示した波形図である。 比較例及び本明細書の一実施例に係る表示装置の第2ノードの電圧変化を示した波形図である。
本明細書の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると、明確になるだろう。しかし、本明細書は、以下において開示される実施例に制限されるものではなく、互いに異なる多様な形状に具現され、単に、本実施例は、本明細書の開示が完全なものとなるようにし、本明細書の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
本明細書の実施例を説明するための図面に開示された形状、面積、比率、角度、個数等は、例示的なものであるので、本明細書が図示された事項に制限されるものではない。明細書全体にわたって、同じ参照符号は、同じ構成要素を指す。また、本明細書を説明するにあたって、関連した公知技術についての具体的な説明が本明細書の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本明細書上において言及された「含む」、「有する」、「なされる」等が使用される場合、「~だけ」が使用されない以上、他の部分が加えられ得る。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
構成要素を解釈するにあたって、別途の明示的な記載がなくても誤差範囲を含むものと解釈する。
位置関係についての説明である場合、例えば、「~上に」、「~上部に」、「~下部に」、「~隣に」等と二部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」が使用されない以上、二部分の間に一つ以上の他の部分が位置してもよい。
素子または層が他の素子または層の「上(on)」と称されるものは、他の素子のすぐ上または中間に他の層または他の素子を介在した場合をいずれも含む。
また、第1、第2等が多様な構成要素を述べるために使用されるが、これらの構成要素は、これらの用語により制限されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。従って、以下において言及される第1構成要素は、本明細書の技術的思想内で第2構成要素であってもよい。
明細書全体にわたって、同じ参照符号は、同じ構成要素を指す。
図面で示された各構成の面積及び厚さは、説明の便宜のために示されたものであり、本明細書は、示された構成の面積及び厚さに必ずしも限定されるものではない。
本明細書の様々な実施例のそれぞれの特徴は、部分的または全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、技術的に多様な連動及び駆動が可能であり、各実施例が互いに対して独立して実施可能であってもよく、関連関係で共に実施してもよい。
以下においては、添付の図面を参照して、本明細書の多様な実施例を詳細に説明する。
図1は、本明細書の一実施例に係る表示装置の平面図である。図1においては、説明の便宜のために、表示装置100の多様な構成要素のうち基板110及び複数のサブ画素SPだけを示した。
基板110は、表示装置100に含まれた多様な構成要素を支持するための構成であり、絶縁物質からなり得る。例えば、基板110は、ガラスまたは樹脂等からなり得る。また、基板110は、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリスルホン(PSF)、あるいはシクロオレフィンコポリマー、環状オレフィンコポリマー(COC)、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリビニルアルコール(PVA)フィルム、ポリスチレン(PS)などのように高分子またはプラスチックを含んでなってもよく、フレキシビリティ(flexibility)を有する物質からなってもよい。
基板110は、表示領域AA及び非表示領域NAを含む。
表示領域AAは、複数のサブ画素SPが配置され、映像が表示される領域である。複数のサブ画素SPそれぞれは、光を発光する個別単位であり、複数のサブ画素SPそれぞれには、発光素子及び画素回路が形成され得る。発光素子は、表示装置100の種類によって変わり得る。例えば、表示装置100が有機発光表示装置である場合、発光素子は、アノード、有機層及びカソードを含む有機発光素子であってよい。その他にも、発光素子として、マイクロLED(light-emitting diode)、量子ドット(Quantum dot、QD)が含まれた量子ドット発光素子(Quantum dot light-emitting diode、QLED)等がさらに使用されてもよい。発光素子は、無機発光ダイオードによって構成されてもよい。
非表示領域NAは、映像が表示されない領域である。非表示領域NAは、表示領域AAに隣接している。より具体的には、非表示領域NAは、表示領域AAを囲むように表示領域AAに隣接している。表示領域AAに配置されたサブ画素SPを駆動するための多様な配線、駆動IC等が配置される領域である。例えば、非表示領域NAには、ゲートドライバIC、データドライバICのような多様なIC及び駆動回路等が配置され得る。一方、非表示領域NAは、基板110の背面、即ち、サブ画素SPがない面に位置されるか省略されてもよく、図面に示されたものに制限されない。
以下においては、図2及び図3を参照して、複数のサブ画素SPについてより詳細に説明する。
図2は、本明細書の一実施例に係る表示装置のサブ画素の回路図である。図3は、本明細書の一実施例に係る表示装置のサブ画素の駆動タイミングダイアグラムである。
図2を参照すると、複数のサブ画素SPそれぞれは、発光素子ELと発光素子ELを駆動する画素回路を含む。画素回路は、第1トランジスタT1、第2トランジスタT2、第3トランジスタT3、第4トランジスタT4、第5トランジスタT5、駆動トランジスタDT、第1キャパシタC1及び第2キャパシタC2を含むみ。これは、6個のトランジスタと2個のキャパシタが含まれるため、「6T2C」構造と呼ぶことができる。本開示の実施形態はこれに限定されない。例えば、より多くのトランジスタやキャパシタが含まれてもよいし、一部のトランジスタやキャパシタが省略され、または、他のトランジスタやキャパシタと組み合わされてもよい。
そして、複数のサブ画素SPそれぞれは、第1スキャン信号Scan1を供給する第1スキャン配線、第2スキャン信号Scan2を供給する第2スキャン配線、データ電圧Vdataを供給するデータ配線、発光制御信号EMを供給する発光制御配線、基準電圧Vrefを供給する基準配線、初期化電圧Viniを供給する初期化配線、高電位電源電圧VDDを供給する高電位電源配線、及び低電位電源電圧VSSを供給する低電位電源配線に接続されている。
一方、複数のサブ画素SPの複数のトランジスタは、互いに異なるタイプのトランジスタからなり得る。例えば、複数のトランジスタのうち一つのトランジスタは、酸化物半導体をアクティブ層とするトランジスタであってよい。酸化物半導体物質は、オフ電流(off-current)が低いのでターン-オン(turn on)時間が短く、ターン-オフ(turn off)時間を長く維持するスイッチングトランジスタに適している。
他の例を挙げて、複数のトランジスタのうち他の一つのトランジスタは、低温ポリシリコン(Low Temperature Poly-Silicon、LTPS)をアクティブ層とするトランジスタであってよい。ポリシリコン物質は、移動度が高くて、消費電力が低く信頼性に優れるので、駆動トランジスタ等に適し得る。
そして、複数のトランジスタは、NタイプのトランジスタまたはPタイプのトランジスタであってよい。Nタイプのトランジスタは、キャリアが電子であるので、ソース電極からドレイン電極に電子が流れることができ、電流は、ドレイン電極からソース電極に流れることができる。Pタイプのトランジスタは、キャリアが正孔であるので、ソース電極からドレイン電極に正孔が流れることができ、電流は、ソース電極からドレイン電極に流れることができる。例えば、複数のトランジスタのうち一つのトランジスタは、Nタイプのトランジスタであってよく、複数のトランジスタのうち他の一つのトランジスタは、Pタイプのトランジスタであってよい。
以下においては、複数のトランジスタがPタイプのトランジスタであるものと仮定して説明するが、これに制限されるものではない。
まず、第1トランジスタT1は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。第1トランジスタT1のゲート電極は、第1スキャン配線に接続され、ソース電極とドレイン電極は、データ配線と第1ノードN1との間に接続される。第1トランジスタT1は、ローレベルの第1スキャン信号Scan1によりターン-オンされ、データ電圧Vdataを第1ノードN1に伝達できる。
第2トランジスタT2は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。第2トランジスタT2のゲート電極は、第2スキャン配線に接続され、ソース電極及びドレイン電極は、第2ノードN2と第3ノードN3にそれぞれ接続される。一実施形態では、図2に示すように、第2トランジスタT2はデュアルゲート構造を有する。第2トランジスタT2は、ローレベルの第2スキャン信号Scan2によりターン-オンされ、第2ノードN2と第3ノードN3を一緒に電気的に接続できる。そこで、駆動トランジスタDTは、ターン-オンされた第2トランジスタT2によりダイオードコネクションされ得、駆動トランジスタDTの閾値電圧をセンシングできる。
第3トランジスタT3は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。第3トランジスタT3のゲート電極は、発光制御配線(例えば発光配線)に接続され、ソース電極及びドレイン電極は、基準配線と第1ノードN1に接続される。第3トランジスタT3は、ローレベルの発光制御信号EMによりターン-オンされ、基準電圧Vrefを第1ノードN1に伝達できる。
第4トランジスタT4は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。第4トランジスタT4のゲート電極は、発光制御配線に接続され、ソース電極は、第3ノードN3に接続され、ドレイン電極は、第4ノードN4に接続される。第4トランジスタT4は、ローレベルの発光制御信号EMによりターン-オンされ、第3ノードN3と第4ノードN4を電気的に接続でき、駆動電流を発光素子EL側に伝達できる。
第5トランジスタT5は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。第5トランジスタT5のゲート電極は、第2スキャン配線に接続され、ソース電極は、初期化配線に接続され、ドレイン電極は、第4ノードN4に接続される。第5トランジスタT5は、ローレベルの第2スキャン信号Scan2によりターン-オンされ、初期化電圧Viniを第4ノードN4に伝達できる。
駆動トランジスタDTは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。第1駆動トランジスタDTのゲート電極は、第2ノードN2に接続され、ソース電極は、高電位電源配線に接続され、ドレイン電極は、第3ノードN3に接続される。一実施形態では、図2に示すように、第1駆動トランジスタDTはデュアルゲート構造を有する。駆動トランジスタDTは、ゲート-ソース間電圧Vgsによって発光素子に印加される駆動電流を制御できる。
第1キャパシタC1は、複数の第1キャパシタ電極を含む。1つの第1キャパシタ電極は、第1ノードN1に接続され、他の第1キャパシタ電極は、駆動トランジスタDTのゲート電極であり第2ノードN2に電気的に接続され得る。第1キャパシタC1には、駆動トランジスタDTの閾値電圧が反映されたデータ電圧Vdataが充電され、駆動トランジスタDTのゲート電極の電圧を一フレームの間一定に維持させることができる。
第2キャパシタC2は、複数の第2キャパシタ電極を含む。1つの第2キャパシタ電極は、高電位電源配線に接続され、他の第2キャパシタ電極は、第5ノードN5に接続される。第2キャパシタは、第2トランジスタT2のターン-オフまたはターン-オン動作時、駆動トランジスタDTのゲート電極の電圧の変動を低減でき、より詳細な説明は、図5乃至図7bを参照して後述する。
発光素子ELは、アノード及びカソードを含む。発光素子ELのアノードは、第4ノードN4に接続され、カソードは、低電位電源電圧VSSが供給される低電位電源配線に接続される。従って、発光素子ELは、駆動トランジスタDTからアノードに伝達された駆動電流に基づいて発光できる。
図3を参照すると、サブ画素SPは、第1期間Δt1、第2期間Δt2、第3期間Δt3及び第4期間Δt4の順に動作できる。第1期間Δt1は初期化期間であり、第2期間Δt2は初期化期間の後のサンプリング期間であり、第3期間Δt3はサンプリング期間の後の維持期間であり、第4期間Δt4はサンプリング期間の後の発光期間であってよい。
まず、初期化期間である第1期間Δt1であるとき、発光制御配線でローレベルの発光制御信号EMが出力され、ハイレベルの第1スキャン信号Scan1が第1スキャン配線に出力され、第2スキャン配線にローレベルの第2スキャン信号Scan2が出力されて、第2トランジスタT2、第3トランジスタT3、第4トランジスタT4及び第5トランジスタT5がターン-オンされ、第1トランジスタがターン-オフされる。ターン-オンされた第3トランジスタT3を通して第1ノードN1は基準電圧Vrefに初期化され得、ターン-オンされた第5トランジスタT5を通して第4ノードN4は初期化電圧Viniに初期化され得る。そして、第4ノードN4に伝達された初期化電圧Viniは、ターン-オンされた第4トランジスタT4及び第2トランジスタT2を通して第3ノードN3及び第2ノードN2に伝達され、第3ノードN3及び第2ノードN2もまた初期化電圧Viniに初期化され得る。従って、第1期間Δt1の間、各ノードの電圧を初期化できる。
次いで、サンプリング期間である第2期間Δt2であるとき、第1スキャン配線にローレベルの第1スキャン信号Scan1が出力され、発光制御配線にハイレベルの発光制御信号EMが出力される、ローレベルの第2スキャン信号Scan2が第2スキャン配線に出力される。ローレベルの第1スキャン信号Scan1により第1トランジスタT1がターン-オンされ、データ電圧Vdataが第1ノードN1に伝達され得る。そして、ハイレベルの発光制御信号EMが出力され、第3トランジスタT3及び第4トランジスタT4はターン-オフされ得る。最後に、ターン-オンされた第2トランジスタT2により駆動トランジスタDTはダイオードコネクション状態となり得、高電位電源電圧VDDと閾値電圧の差電圧がサンプリングされて第2ノードN2に供給され得る。従って、第2期間Δt2の間、駆動トランジスタDTの閾値電圧をセンシングし、第5トランジスタT5はターン-オンされ、発光素子ELを初期化できる。
次に、維持期間である第3期間Δt3であるとき、第1スキャン配線にハイレベルの第1スキャン信号Scan1が出力され、第2スキャン配線にもハイレベルの第2スキャン信号Scan2が出力されて、第1トランジスタT1、第2トランジスタT2及び第5トランジスタT5はターン-オフされ、ハイレベルの発光制御信号ENが発光制御線に出力され、第3トランジスタT3及び第4トランジスタT4がターン-オフされ得る。第3期間Δt3であるストレージキャパシタにより以前の第2期間Δt2の間入力されたデータ電圧Vdataが維持され得る。第3期間Δt3は、第2期間Δt2と発光期間である第4期間Δt4との間に時間差を置いて第2期間Δt2と第4期間Δt4が重ならないようにする期間である。
最後に、発光期間である第4期間Δt4であるとき、発光制御配線にローレベルの発光制御信号EMが出力される。ターン-オンされた第3トランジスタT3を通して第1ノードN1に基準電圧Vrefが印加され、第1ノードN1の電圧が基準電圧Vrefとデータ電圧Vdataの差電圧となり、第2ノードN2は第1キャパシタC1を介して第1ノードN1に接続され、このような電圧変動が第2ノードN2にも反映され得る。第4期間Δt4であるとき、駆動トランジスタDTのゲート-ソース間電圧Vgsが、データ電圧Vdataから基準電圧Vrefを引いて、閾値電圧Vthを足した値(Vdata-Vref+Vth)に設定され、駆動電流を制御できる。そして、ターン-オンされた第4トランジスタT4を通して駆動トランジスタDTから駆動電流を発光素子ELに供給して発光素子ELが発光できる。
一方、本明細書の一実施例に係る表示装置100においては、駆動トランジスタDTをデュアルゲート(dual gate)構造のトランジスタに構成し、一対のゲートがアクティブ層ACT上に配置され、駆動トランジスタDTでオフ電流(off-current)による輝点不良を最小化することができる。
図4は、シングルゲート構造のトランジスタとデュアルゲート構造のトランジスタのオフ電流を比較したグラフである。
まず、ターン-オフ状態のトランジスタでも微細に電流が流れ得る。即ち、トランジスタは、ターン-オフ状態であるとき、オフ電流が流れ得る。このようなオフ電流によってサブ画素SPで表示しようとする輝度よりさらに高い輝度で映像が表示されるか、発光すべきでないサブ画素SPが発光する輝点不良が発生し得る。
図4を参照すると、トランジスタが約-2V付近でオフされる場合、-2Vより低い電圧領域でも微細に電流が流れることを確認することができる。そして、ゲート電極を一つだけ有するシングルゲート構造のトランジスタよりゲート電極を二つ有するデュアルゲート構造のトランジスタでのオフ電流が全般的にさらに低いことを確認することができる。
デュアルゲート構造のトランジスタでは、二つのゲート電極で電流を制御するため、一つのゲート電極だけで電流を制御するシングルゲート構造のトランジスタより電流の流れをより容易に制御できる。また、デュアルゲート構造のトランジスタでは、アクティブ層に一対のチャネルが形成され、ジャンクション(junction)部、即ち、アクティブ層のソース領域及びドレイン領域とチャネル領域の接合面であるジャンクション部の個数が増加し得る。例えば、ソース電極とドレイン電極との間でアクティブ層にドーピングされていない領域とドーピングされた領域の接合がさらに形成され、ジャンクション部の個数が増加し得る。このとき、漏れ電流は、ジャンクション部にかかる電場により生成される欠乏領域が大きくなりながらトンネリングされるキャリアにより発生し得る。そこで、デュアルゲート構造のトランジスタでは、ジャンクション部の個数が増加してジャンクション部それぞれにかかる電場の強度が弱化し得、特に、ドレイン電極が接続されるドレイン領域のジャンクション部にかかる電場の強度を弱化させて欠乏領域を減少させることができ、キャリアのトンネリングによる漏れ電流を低減できる。従って、シングルゲート構造のトランジスタと比較すると、デュアルゲート構造のトランジスタでは、オフ電流が減少し得る。
従って、本明細書の一実施例に係る表示装置100においては、駆動トランジスタDTをデュアルゲート構造のトランジスタに構成して漏れ電流を低減し、輝点不良を最小化することができる。
一方、駆動トランジスタDTがデュアルゲート構造に構成されることで、駆動トランジスタDTのソース電極及びドレイン電極の間に第5ノードN5が形成され得る。ただし、第2トランジスタT2のターン-オフ時、キックバック(Kick-back)現象で第2トランジスタT2の周辺の電圧が変動し得、例えば、駆動トランジスタDTのソース電極とドレイン電極との間の第5ノードN5の電圧が変動し得る。例えば、第2トランジスタT2がPタイプのトランジスタである場合、第2トランジスタT2のターン-オフ時、周辺電圧は上昇する方向に変動し得る。そして、第5ノードN5に隣接した第2ノードN2は、第5ノードN5とカップリングされて電圧が変動し得、これによって漏れ電流が流れる問題点が発生した。そこで、本明細書の一実施例に係る表示装置100においては、第2キャパシタC2を追加して第5ノードN5の電圧と第2ノードN2の電圧が変動することを最小化することができる。
図5は、本明細書の一実施例に係る表示装置の概略的な断面図である。図6は、比較例に係る表示装置の概略的な断面図である。図7aは、比較例及び本明細書の一実施例に係る表示装置の第5ノードの電圧変化を示した波形図である。図7bは、比較例及び本明細書の一実施例に係る表示装置の第2ノードの電圧変化を示した波形図である。図5及び図6においては、説明の便宜のために、駆動トランジスタDTの概略的な断面構造を示している。
比較例に係る表示装置10は、本明細書の一実施例に係る表示装置100と比較して、第2キャパシタC2を除く残りの構成を同一に含む。即ち、比較例に係る表示装置10のサブ画素SPは、第2キャパシタC2を含まず、第1トランジスタT1、第2トランジスタT2、第3トランジスタT3、第4トランジスタT4、第5トランジスタT5、駆動トランジスタDT、第1キャパシタC1及び発光素子ELを含む。
まず、図5を参照すると、本明細書の一実施例に係る表示装置100は、基板110、バッファ層111、ゲート絶縁層112、層間絶縁層113、駆動トランジスタDT及び第2キャパシタC2を含む。
基板110上にバッファ層111が配置される。バッファ層111は、基板110を通した水分または不純物の浸透を低減できる。バッファ層111は、例えば、シリコン酸化物(SiOx)またはシリコン窒化物(SiNx)の単一層または複層で構成され得るが、これに制限されない。ただし、バッファ層111は、基板110の種類やトランジスタの種類によって省略されてもよく、これに制限されない。
バッファ層111上に駆動トランジスタDTが配置される。駆動トランジスタDTは、アクティブ層ACT、一対のゲート電極GE(例えば複数のゲート電極)、ソース電極SE及びドレイン電極DEを含む。
バッファ層111上にアクティブ層ACTが配置される。アクティブ層ACTは、酸化物半導体、非晶質シリコンまたはポリシリコンのような半導体物質からなり得る。酸化物半導体は、リーク電流を防止する効果に優れ、製造コストが比較的安価な材料とすることができる。酸化物半導体は、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、チタン(Ti)等の金属酸化物や、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、チタン(Ti)等の金属とその酸化物との組合せを用いることができる。具体的には、酸化物半導体としては、酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛-酸化スズ(ZTO)、酸化亜鉛-酸化インジウム(ZIO)、酸化インジウム(InO)、酸化チタン(TiO)、インジウム-ガリウム-酸化亜鉛(IGZO)、インジウム-亜鉛-酸化スズ(IZTO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、インジウムガリウム-酸化スズ(IGTO)、インジウムガリウム酸化物(IGO)などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。本発明の多結晶半導体材料は、電子や正孔などのキャリアの移動速度が速いため移動度が高く、消費電力が低く信頼性に優れる。また、非晶質半導体は、アモルファスシリコン(Si)であってもよい。しかしながら、本開示は、これらに制限されない。
アクティブ層ACT上にゲート絶縁層112が配置される。ゲート絶縁層112は、アクティブ層ACTとゲート電極GEを絶縁させるための絶縁層であり、シリコン酸化物(SiOx)、シリコン窒化物(SiNx)、またはシリコンオキシナイトライド(SiONx)の単一層または複層で構成され得るが、これに制限されない。ソース電極SEとドレイン電極DEとの間に接続されたアクティブ層ACTは、第5ノードN5に対応し得る。
ゲート絶縁層112上に一対のゲート電極GEが配置される。一対のゲート電極GEは、図5に示すように、互いに間隔をあけて配置されている。一対のゲート電極GEは、導電性物質、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、クロム(Cr)またはこれに対する合金で構成され得るが、これに制限されない。一対のゲート電極GEは、第2ノードN2に対応し得る。
一対のゲート電極GE上に層間絶縁層113が配置される。層間絶縁層113には、ソース電極SE及びドレイン電極DEそれぞれがアクティブ層ACTに接続するためのコンタクトホールが形成される。層間絶縁層113は、層間絶縁層113の下部の構成を保護するための絶縁層であり、シリコン酸化物(SiOx)、シリコン窒化物(SiNx)またはシリコンオキシナイトライド(SiONx)の単一層または複層で構成され得るが、これに制限されない。
層間絶縁層113上にアクティブ層ACTと電気的に接続されるソース電極SE及びドレイン電極DEが配置される。ソース電極SE及びドレイン電極DEは、導電性物質、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、クロム(Cr)またはこれに対する合金で構成され得るが、これに制限されない。このとき、図面に示されてはいないが、ソース電極SEは、高電位電源配線と電気的に接続され得る。
基板110上に第2キャパシタC2が配置される。第2キャパシタC2は、基板110とバッファ層111との間に配置された第2-1キャパシタ電極C2a及びバッファ層111上に配置された第2-2キャパシタ電極C2bを含む。第2-1キャパシタ電極C2aは、基板110とバッファ層111との間に配置され、高電位電源配線と電気的に接続され得る。第2-2キャパシタ電極C2bは、駆動トランジスタDTのソース電極SEとドレイン電極DEとの間のアクティブ層ACTの一部分であり、一対のゲート電極GEの間の領域に重畳し得る。即ち、第2-2キャパシタ電極C2bは、アクティブ層ACTと一体になされ得る。従って、第2-2キャパシタ電極C2bを構成するアクティブ層ACTの部分は、一対のゲート電極GEと重ならない。第2-1キャパシタ電極C2aは、バッファ層111を挟んで第2-2キャパシタ電極C2b(例えば、アクティブ層ACTの一部)と重畳して第2キャパシタC2をなすことができる。
図6を参照すると、比較例に係る表示装置10は、本明細書の一実施例に係る表示装置100と比較して第2キャパシタC2を含まない点を除けば、他の構成は実質的に同一である。比較例に係る表示装置10は、基板110、バッファ層111、ゲート絶縁層112、層間絶縁層113及び駆動トランジスタDTを含み、基板110とバッファ層111との間に配置された別途のキャパシタ電極は含まない。
一方、第2トランジスタT2のようなスイッチングトランジスタは、ターン-オフ時、周囲ノードの電圧が歪んでターゲット輝度を出力できないキックバック現象が発生し得る。例えば、第2トランジスタT2がターン-オン状態からターン-オフ状態になる第3期間Δt3となるとき、キックバック現象により駆動トランジスタDTのゲート電極GEの電圧が変動する問題点が発生した。具体的に、第2トランジスタT2がターン-オフ状態になる瞬間、駆動トランジスタDTのソース電極SEとドレイン電極DEとの間の第5ノードN5の電圧が瞬間的に高電位電源電圧VDDより高い電圧に上昇し得る。
この場合、第5ノードN5の電圧が高電位電源電圧VDDより高くなり、第5ノードN5から高電位電源配線側に向かって漏れ電流が流れるようになって、また第5ノードN5の電圧が減少する方向に変動し得る。このような漏れ電流によりソース電極側の電圧が上昇して駆動トランジスタDTのゲート-ソース間電圧Vgsが増加し、結局、輝点不良が発生し得る。
そして、第5ノードN5、即ち、駆動トランジスタDTのソース電極SEとドレイン電極DEとの間の領域は、駆動トランジスタDTのゲート電極GEと隣接した領域であるので、ゲート電極GEであり第2ノードN2の電圧が共に変動し得る。第5ノードN5と第2ノードN2が互いに隣接するように配置されて一種のキャパシタをなすことができ、第5ノードN5と第2ノードN2がカップリングされて第5ノードN5の電圧変動に従って第2ノードN2の電圧が変動し得る。
このような第5ノードN5の電圧変動が発生する第3期間Δt3は、以前の第2期間Δt2に印加されたデータ電圧Vdataを維持すべき期間である。しかし、第5ノードN5の電圧変動及び第5ノードN5にカップリングされた第2ノードN2の電圧変動によりサブ画素SPで発光される光の輝度が設計とは異なり高くなるか、発光すべきでないサブ画素SPで光を発光する輝点不良が発生し得る。
図7aを参照すると、比較例に係る表示装置10においては、第2トランジスタT2がターン-オフされる第3期間Δt3が始まる瞬間、キックバック現象により第5ノードN5の電圧が上昇し得る。そして、瞬間的に高電位電源電圧VDDより高い電圧を有するようになった第5ノードN5から高電位電源配線側に漏れ電流が流れて第5ノードN5の電圧が次第に減少し得る。従って、キックバック現象により第5ノードN5の電圧は瞬間的に上昇してから次第に減少し得、最終的には第5ノードN5の電圧が減少し得る。
図7bを参照すると、第5ノードN5と隣接した第2ノードN2は、第5ノードN5とカップリングされて第2ノードN2の電圧もまた第3期間Δt3が始まるとき、瞬間的に上昇してから減少し得る。従って、第2トランジスタT2がターン-オフされるとき、キックバック現象により第5ノードN5の電圧が変動し、第2ノードN2の電圧も第5ノードN5とカップリングされて変動し、第4期間Δt4で最終的に流れる駆動電流もまた変わるようになる。
従って、第5ノードN5の電圧及び第5ノードN5にカップリングされた第2ノードN2の電圧が減少して駆動トランジスタDTのゲート-ソース間電圧Vgsが増加し得、第4期間Δt4で発光素子ELに供給される駆動電流が既存に設計した駆動電流より増加して発光素子ELで発光される光の輝度が実際に表示しようとするものより増加するか、低階調を表示するサブ画素SPで低階調の表現が難しくなって全体的な表示品質が低下し得る。
これに対して、本明細書の一実施例に係る表示装置100においては、第5ノードN5に第2キャパシタC2が接続され、キックバック現象により第5ノードN5の電圧が変動することを低減できる。第2キャパシタC2は、安定した直流電源である高電位電源配線と第5ノードN5を接続して、キックバック現象により第5ノードN5の電圧が変動することを緩衝できる。即ち、第5ノードN5に接続された第2キャパシタC2は、第5ノードN5の電圧を維持するように機能できる。そこで、第2キャパシタC2は、第3期間Δt3で駆動トランジスタDTのゲート-ソース間電圧Vgsがキックバック現象により上昇せず一定に維持されるようにすることができる。
比較例に係る表示装置10と比較したとき、本明細書の一実施例に係る表示装置100においては、第2トランジスタT2がターン-オフされる第3期間Δt3が始まる瞬間、第5ノードN5の電圧変動幅が減少したことを確認することができる。そして、第5ノードN5の電圧変動幅が減少し、第2ノードN2の電圧変動幅もまた減少し得る。そこで、本明細書の一実施例に係る表示装置100においては、駆動トランジスタDTのゲート-ソース間電圧Vgsの変動が低減されて発光素子ELに既存に供給しようとした駆動電流をそのまま供給できる。従って、本明細書の一実施例に係る表示装置100は、第5ノードN5の電圧変動を低減するように構成された第2キャパシタC2を含んでキックバック現象により駆動トランジスタDTのゲート-ソース間電圧Vgsが上昇すること及びそれによる輝点不良を最小化することができる。
本明細書の実施例に係る表示装置は、下記のように説明され得る。
本明細書の一実施例に係る表示装置は、複数のサブ画素が定義された基板、複数のサブ画素それぞれに配置された発光素子、及び複数のサブ画素それぞれに配置され、発光素子を駆動する画素回路を含み、画素回路は、高電位電源配線と発光素子との間に接続されたデュアルゲート構造の駆動トランジスタ、及び駆動トランジスタのソース電極とドレイン電極との間の第5ノードと高電位電源配線との間に接続された第2キャパシタを含む。
本明細書の他の特徴によれば、画素回路は、データ配線と第1ノードとの間に接続された第1トランジスタ、駆動トランジスタのゲート電極と接続された第2ノードと第1ノードとの間に接続された第1キャパシタ、駆動トランジスタのドレイン電極と接続された第3ノードと第2ノードとの間に接続された第2トランジスタ、第1ノードと基準配線との間に接続された第3トランジスタ、発光素子のアノードと接続された第4ノードと第3ノードとの間に接続された第4トランジスタ、及び第4ノードと初期化配線との間に接続された第5トランジスタをさらに含むことができる。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2トランジスタ及び駆動トランジスタは、Pタイプのトランジスタであってよい。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2ノード及び第5ノードはカップリングされ、第5ノードの電圧変動によって第2ノードの電圧が変動するように構成され得る。
本明細書のまた他の特徴によれば、画素回路は、初期化期間、サンプリング期間、保持期間及び発光期間の順に駆動されるように構成され、第2トランジスタは、サンプリング期間でターン-オンされ、保持期間でターン-オフされ得る。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2キャパシタは、保持期間で第2トランジスタのターン-オフ時、キックバック(Kick-back)による第5ノードの電圧変動を低減するように構成され得る。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2キャパシタは、保持期間の間、第2ノードの電圧変動を低減するように構成され得る。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2キャパシタは、保持期間の間、駆動トランジスタのゲート-ソース間電圧Vgsを一定に維持するように構成され得る。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2キャパシタは、互いに重畳する第2-1キャパシタ電極及び第2-2キャパシタ電極を含み、駆動トランジスタは、アクティブ層、アクティブ層上に配置された一対のゲート電極、一対のゲート電極上に配置され、アクティブ層と電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極を含み、第2-1キャパシタ電極は、高電位電源配線に電気的に接続され、第2-2キャパシタ電極は、アクティブ層に電気的に接続され得る。
本明細書のまた他の特徴によれば、第2-1キャパシタ電極と駆動トランジスタのアクティブ層との間に配置されたバッファ層、及び駆動トランジスタのアクティブ層と駆動トランジスタの一対のゲート電極との間に配置されたゲート絶縁層をさらに含み、第2-2キャパシタ電極は、アクティブ層中、駆動トランジスタのゲート電極の間の領域に重畳するアクティブ層の一部分であり、第2-2キャパシタ電極は、バッファ層を挟んで第2-1キャパシタ電極と重畳して第2キャパシタをなすことができる。
本明細書のまた他の特徴によれば、一対のゲート電極は、第2ノードに対応し、アクティブ層は、第5ノードに対応し得る。
以上、添付の図面を参照して、本明細書の実施例をさらに詳細に説明したが、本明細書は、必ずしもこのような実施例に限定されるものではなく、本明細書の技術思想を外れない範囲内で多様に変形実施され得る。従って、本明細書に開示された実施例は、本明細書の技術思想を制限するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本明細書の技術思想の範囲が制限されるものではない。それゆえ、以上において記述した実施例は、全ての面で例示的なものであり、制限的ではないものと理解すべきである。
100 表示装置
110 基板
C1 第1キャパシタ
C2 第2キャパシタ

Claims (22)

  1. 基板と、
    前記基板上の複数のサブ画素と、
    前記複数のサブ画素のうちの1つのサブ画素上の発光素子と、
    前記サブ画素上に設けられ、前記発光素子を駆動する画素回路とを含み、
    前記画素回路は、
    アクティブ層、前記アクティブ層上の一対のゲート電極、及前記一対のゲート電極上に設けられ前記アクティブ層と電気的に接続されたソース及びドレイン電極を含み、高電位電源配線及び前記発光素子の間に接続された駆動トランジスタと、
    前記駆動トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間のノードと前記高電位電源配線との間に接続されたキャパシタとを含む、表示装置。
  2. 前記画素回路は、
    データ配線線と第1ノードとの間に接続された第1トランジスタと、
    前記第1ノードと第2ノードとの間に接続され、前記駆動トランジスタの前記ゲート電極が前記第2ノードに接続された他のキャパシタと、
    前記第2ノードと第3ノードとの間に接続され、前記駆動トランジスタの前記ドレイン電極が前記第3ノードに接続された第2トランジスタと、
    前記第1ノードと基準配線との間に接続された第3トランジスタと、
    前記第3ノードと第4ノードとの間に接続され、前記発光素子のアノードが前記第4ノードに接続された第4トランジスタと、
    第4のノードと初期化配線との間に接続された第5トランジスタとを含む、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記画素回路は、
    前記第1トランジスタは第1スキャン配線に接続されたゲート電極を有し、前記第2トランジスタは第2スキャン配線に接続されたゲート電極を有し、前記第3トランジスタは発光制御配線に接続されたゲート電極を有し、前記第4トランジスタは前記発光制御配線に接続されたゲート電極を有し、前記第5トランジスタは前記第2スキャン配線に接続されたゲート電極を有する請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第2トランジスタ及び前記駆動トランジスタのそれぞれは、Pタイプのトランジスタである、請求項2に記載の表示装置。
  5. 前記第2ノード及び前記ノードは容量結合され、前記ノードの電圧変動によって前記第2ノードの電圧が変動する、請求項3に記載の表示装置。
  6. 前記画素回路は、初期化期間、前記初期化期間の後のサンプリング期間、前記サンプリング期間の後の保持期間及び前記サンプリング期間の後の発光期間の順に駆動されるように構成され、
    前記第2トランジスタは、前記サンプリング期間でターン-オンされ、前記保持期間でターン-オフされる、請求項4に記載の表示装置。
  7. 前記初期化期間において、前記第1ノードの電圧は前記基準配線を介して供給される電圧として初期化され、前記第2ノード、前記第3ノード及び前記第4ノードのそれぞれの電圧は初期化配線を介して供給される電圧として初期化され、
    前記サンプリング期間において、前記駆動トランジスタの閾値電圧をサンプリングし、前記発光素子を初期化し、
    保持期間において、前記他のキャパシタは、データ配線を介して供給されるデータ電圧を保持し、
    発光期間において、ターン-オンである前記第4トランジスタを介して前記発光素子に駆動電流が流される、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記キャパシタは、前記保持期間で前記第2トランジスタのターン-オフ時、キックバック(Kick-back)による前記ノードの電圧変動を低減する、請求項6に記載の表示装置。
  9. 前記キャパシタは、前記保持期間の間、前記第2ノードの電圧変動を低減する、請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記キャパシタは、前記保持期間の間、前記駆動トランジスタのゲート-ソース間電圧を一定に維持する、請求項8に記載の表示装置。
  11. 前記キャパシタは、互いに重畳する第1キャパシタ電極及び第2キャパシタ電極を含み
    記第1キャパシタ電極は、前記高電位電源配線に電気的に接続され、前記第2キャパシタ電極は、前記アクティブ層に電気的に接続される、請求項2に記載の表示装置。
  12. 前記第1キャパシタ電極及び前記駆動トランジスタの前記アクティブ層の間のバッファ層と、
    前記駆動トランジスタの前記アクティブ層及び前記駆動トランジスタの前記一対のゲート電極の間のゲート絶縁層とをさらに含み、
    前記第2キャパシタ電極は、前記アクティブ層中、前記一対の駆動トランジスタのゲート電極に重畳しない前記アクティブ層の一部分であり、
    前記キャパシタは、前記バッファ層を挟んで前記第1キャパシタ電極と重畳する前記第2キャパシタ電極及び前記第1キャパシタ電極を含む、請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記一対のゲート電極は、前記第2ノードに対応し、
    前記アクティブ層は、前記ノードに対応する、請求項12に記載の表示装置。
  14. 基板と、
    前記基板上の複数のサブ画素と、
    前記複数のサブ画素のうちの1つのサブ画素に設けられる発光素子と、
    前記サブ画素上に設けられ、前記発光素子を駆動する画素回路とを含み、
    前記画素回路は、
    アクティブ層と、前記アクティブ層上の一対のゲート電極と、前記一対のゲート電極上に設けられ前記アクティブ層に電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極とを有し、高電位電源配線及び前記発光素子の間に接続された駆動トランジスタと、
    前記高電位電源配線に接続された第1キャパシタ電極と、前記駆動トランジスタのソース電極及びドレイン電極の間のノードに接続された第2キャパシタ電極とを有し、前記第1キャパシタ電極は前記アクティブ層の一部と重なるキャパシタとを含む、表示装置。
  15. 前記一対のゲート電極の前記ゲート電極は互いに離間し、前記第2キャパシタ電極は前記アクティブ層のうち前記第1キャパシタ電極に重なる部分である、請求項14に記載の表示装置。
  16. 前記第1キャパシタ電極に重なる前記アクティブ層の部分は、前記一対のゲート電極と重ならない、請求項15に記載の表示装置。
  17. 前記アクティブ層の一部は前記駆動トランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極との間のノードである、請求項16に記載の表示装置。
  18. 前記キャパシタの前記第1キャパシタ電極と前記駆動トランジスタの前記アクティブ層との間のバッファ層と、
    前記駆動トランジスタの前記アクティブ層と前記一対のゲート電極との間のゲート絶縁層とをさらに含む、請求項16に記載の表示装置。
  19. 前記画素回路は、さらに、
    データ配線に接続されたソース電極、第1ノードに接続されたドレイン電極、第1スキャン信号を供給する第1スキャン配線に接続されるゲート電極を有する第1トランジスタと、
    前記第1ノードに接続された第1キャパシタ電極、第2ノードに接続された第2キャパシタ電極を含み、前記駆動トランジスタの前記ゲート電極は前記第2ノードにおいて前記第2キャパシタ電極に接続された他のキャパシタと、
    前記他のキャパシタの前記第2キャパシタ電極及び前記第2ノードにおいて前記駆動トランジスタの前記ゲート電極に接続されたソース電極、第3ノードにおいて前記駆動トランジスタの前記ドレイン電極に接続されたドレイン電極、第2スキャン信号を供給する第2スキャン配線に接続されたゲート電極を有する第2トランジスタと、
    前記第1ノードにおいて前記第1トランジスタの前記ドレイン電極及び前記他のキャパシタの前記第1キャパシタ電極に接続されたソース電極、基準電圧を供給する基準配線に接続されたドレイン電極、発光信号を供給する発光配線に接続されたゲート電極を含む第3トランジスタと、
    前記第3ノードにおいて前記第2トランジスタの前記ドレイン電極及び前記駆動トランジスタの前記ドレイン電極に接続されたソース電極、第4ノードにおいて前記発光素子のアノード電極に接続されたドレイン電極、前記第3トランジスタの前記ゲート電極及び前記発光配線に接続されたゲート電極を有する第4トランジスタと、
    前記第4トランジスタの前記ドレイン電極及び前記第4ノードの前記発光素子の前記アノード電極に接続されたソース電極、初期化電圧を供給する初期化配線に接続されたドレイン電極、前記第2トランジスタの前記ゲート電極及び前記第2スキャン配線に接続されたゲート電極を有する第5トランジスタとを含む請求項14に記載の表示装置。
  20. 前記第2トランジスタ及び前記駆動トランジスタは、P型トランジスタである請求項19に記載の表示装置。
  21. 前記画素回路は、初期化期間、前記初期化期間の後のサンプリング期間、前記サンプリング期間の後の保持期間、前記サンプリング期間の後の発光期間の順に動作るように構成され、
    前記サンプリング期間において前記第2トランジスタがターン-オンし、前記保持期間において前記第2トランジスタがターン-オフする請求項19に記載の表示装置。
  22. 前記キャパシタは、前記保持期間において前記第2トランジスタがターン-オフとなることに応じて、前記駆動トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間の前記ノードの電圧の変動を低減する請求項21に記載の表示装置。
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