저온 Poly-Si TFT를 이용한 모바일 디스플레이용 저전력 P-Type 게이트 드라이버 설계

Abstract

현재 정보화 시대에 접어 들면서 시대에 맞추어 정보화 기기들도 날이 갈수록 발전하고 있다. 최근 들어 PMP, MP3, PDA, 휴대폰등과 같은 소형기기 시장이 급속히 성장하고 있다. 이러한 휴대용 정보 기기에 있어 최신 기술을 적용하는 것보다 더욱 중요한 것은 배터리의 지속 시간이다. 또한 대중성을 위한 낮은 가격과 내구성도 제품의 중요한 요소이다. 이러한 요소를 만족시키기 위해 휴대 기기는 저 소비 전력, 낮은 가격, 높은 안정성을 갖추어야 하며, 가벼운 디스플레이 시스템이 절실히 요구되고 있다. 이러한 이유로 저온 다결정 실리콘(LTPS)기술이 주목 받고 있다. 이 기술은 디스플레이 화소부, 게이트 드라이버, 소스 드라이버, 타이밍 콘트롤러 및 전압 제어 회로 같은 단위 회로들을 동일한 유리 기판 위에 집적함으로써 외부 구동 회로를 제거할 수 있다. 또한 생산 공정을 단순화시킬 수 있고, 전체적인 생산 비용을 절감할 수 있어 주목을 받고 있다. 특히, 패널 제작 시, 공정 수율 향상 및 공정 단가 감소를 위해 P-type TFT만을 이용한 구동 회로의 설계 및 집적에 대한 연구가 더욱 중요시되고 있다. 구동 회로에 집적 형태는 주로 CMOS 형태의 TFT를 사용하여 회로를 설계하기 때문에 구동 회로 집적 시 많은 수의 마스크를 사용하게 된다. N-type TFT와 P-type TFT의 공정이 필요하기 때문이다. 즉, P-type TFT만 사용한 경우보다 추가 공정이 필요한 것이다. 따라서, 공정 단가가 증가하게 되고 수율은 떨어지게 되며, 복잡한 회로의 구조로 인해 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. 일반적으로 N-type TFT는 P-type TFT에 비해 Hot carrier에 의한 특성 저하 등 소자 특성이 열세하다고 볼 수 있다. 그러므로 되도록이면 N-type TFT보다는 P-type TFT를 이용한 회로 설계의 연구가 필요하다. 본 논문은 저온 다결정 실리콘(LTPS)기술을 이용하여 P-type TFT만으로 구성이 가능한 게이트 드라이버를 제안하였다. 다음과 같이 구성된 게이트 드라이버는 글라스 위에 쉽게 회로를 내장할 수 있다는 장점이 있다. 기존에 발표된 P-type TFT 게이트 드라이버와 같은 성능을 발휘하면서도 전력 소모가 낮다. 특히 해상도 변화 시에, 본 논문에서 제안한 회로는 가장 작은 전력 소모를 나타내었다. 제안한 게이트 드라이버는 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증하였다. 시뮬레이션 결과는 다음과 같다. 기존 발표된 P-type TFT 게이트 드라버 회로는 0.363mW의 전력 소모를 나타내었으나, 제안한 회로는 0.275mW의 전력 소모를 나타내었다. 위와 같은 결과로 볼 때, 본 논문에서 제안한 P-type TFT 게이트 드라이버 회로는, 전력 소모 측면에서 기존 발표된 게이트 드라이버 회로 대비 전력 소모 면에서 24.2%의 감소 효과를 보이므로, 현 휴대 기기의 중요 요소로 부각된, 저 소비 전력 및 낮은 가격 조건을 만족시킬 수 있는 회로라고 볼 수 있다.