a-IGZO 트랜지스터를 이용한 디코더 타입 게이트 구동회로용 카운터 설계

Abstract

최근들어, 디스플레이 베젤을 줄이고 게이트 드라이버 IC 비용을 감소시키기 위해 평면 디스플레이용 패널 내장 게이트 드라이버가 널리 사용되고 있다. 다양한 패널 내장 게이트 드라이버가 제안되었으나, 이들은 공통적으로 이전 단과 다음 단 사이에 연결된 캐리 신호를 사용한다. 따라서, 기계적 혹은 전기적 스트레스로 인한 소자 성능 감소로 인해 이전 단 출력의 속도가 느려지면, 다음 단 부터 모든 게이트 드라이버가 영향을 받는다. 이러한 문제를 해결하기 위해 캐리 신호를 사용하지 않는 디코더 타입 게이트 드라이버가 제안되었다. 이 게이트 드라이버는 디코더가 각 스테이지마다 포함되어 있으며, 디코딩 신호를 사용해 구동되므로 전단 출력에 의존하지 않는 개별 구동이 가능하다. 따라서 디코더 타입 게이트 드라이버는 앞서 언급한 문제를 해결할 수 있다. 그러나 이 게이트 드라이버는 외부에서 인가되는 많은 수의 디코딩 신호가 필요하므로 디스플레이의 베젤 면적을 증가시킨다는 단점이 있다. 따라서 디코딩 신호를 내부 회로에서 생성한다면 디코더 타입 게이트 드라이버의 단점을 보완할 수 있다. 본 논문에서는, 디코더 타입 게이트 드라이버의 디코딩 신호를 회로 내부에서 생성할 수 있는 카운터 회로를 제안한다. 카운터 회로에 사용된 산화물 박막 트랜지스터(a-IGZO TFT)는 HSPICE의 LEVEL 61(RPI a-Si TFT model)을 사용하여 모델링 (Modeling) 하였으며, 회로 동작은 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 카운터는 25 kHz의 동작 주파수를 가지며, 9 비트까지 확장 가능하다. 이는 Full-HD의 해상도, 100 Hz의 프레임 주파수를 가지는 디스플레이를 구동하는 디코더 타입 게이트 드라이버의 디코딩 신호를 만들 수 있다. 카운터의 입력 및 출력 전압 범위는 -5 V∼25 V 이다. 카운터의 출력은 100 ns 미만의 상승 및 하강 시간을 가지며, 모든 동작 시에 정적 전류가 흐르지 않음을 확인했다. 제안하는 카운터를 적용한 게이트 드라이버 또한 HSPICE 시뮬레이션으로 검증하였다. 제안하는 9비트 카운터를 적용 시, 게이트 드라이버 외부 입력 신호의 수는 22개에서 4개로 82% 감소한다. 제안하는 카운터의 출력을 디코딩 신호로 사용하였을 때와 디코딩 입력 신호를 직접 인가했을 때의 게이트 드라이버 성능을 비교하였으며, 두 경우 모두 출력의 상승과 하강시간이 동일함을 확인하였다.