기계적 스트레스에 강인한 플렉시블 디스플레이용 산화물 게이트 구동회로

Abstract

본 논문에서 플렉시블 디스플레이를 위한 기계적 스트레스에 강인한 캐리타입 게이트 구동회로를 제안하였다. a-IGZO(Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide) TFT(Thin Film Transistor)는 LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) TFT보다 공정 온도가 낮고, a-Si (Amorphous Silicon) TFT보다 이동성과 신뢰성이 높아서 플렉시블 디스플레이용 backplane 기술로 적합하다. 하지만, a-IGZO TFT는 물리적 변형으로 인한 기계적 스트레스에 의해 소자의 열화가 발생하기 때문에 소자에 대한 기계적 신뢰성 향상 연구가 다양하게 진행되었다[2]–[8]. 그러나, 대부분 소자 및 공정에 관한 연구이고 회로적 관점에서의 연구는 초기 단계인 상황이다. 디스플레이 패널에 내장된 게이트 구동회로는 기본적으로 신호를 순차적으로 출력하는 시프트 레지스터 동작을 한다. 대부분의 게이트 구동회로는 이전 단의 출력 신호를 다음 단의 구동 TFT의 게이트 노드를 프리차지하는 캐리 신호로 사용한다. 스트레스가 인가되는 상황에서 게이트 구동회로 가 정상 동작을 하기 위해선 캐리 신호가 정상적으로 전달되어야 한다. 이전 연구에서 스트레스 상황에서 프리차지가 원활하게 이루어질 수 있도록 프리차지 시간을 늘리는 회로가 제안되었지만, 고해상도 및 고 주사율 디스플레이에서 시간제한 문제가 발생한다. 본 논문에서는 프리차지 능력을 향상시키기 위해 듀얼-부트스트랩 구조를 제안하였다. |A carry-type gate driver with improved robustness against mechanical stress is proposed for flexible displays. Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide (a-IGZO) TFTs are very promising as the backplane technology for flexible displays, because they have a lower process temperature than LTPS TFTs and have higher mobility and reliability than ta-Si TFTs. However, degradation of a-IGZO TFTs caused by mechanical stress when a display panel is bent is a very serious issue. Many research results on this issue have been reported, most of which have approached the issue from the side of material, process or device technologies, but research from the circuit side is in the early stage. The gate drive circuit of a display panel basically operates as a shift register that sequentially outputs signals. In most gate driver circuits the output signal of the previous stage is used as a carry signal to pre-charge the input node of the driving TFT in the next stage. This signal is very important for the gate driver to properly operate, especially under the mechanical stress condition. In a previous study, a circuit technique to elongate the pre-charging time for better pre-charging was proposed, but it faces the time limitation in high-resolution and high refresh rate displays. In this paper a dual-bootstrap structure is proposed to improve the pre-charging capability