디스플레이 응용을 위한 능동제어형 전계 에미터 어레이의 회로모델링 및 시뮬레이션 = Circuit modeling and simulation of active controlled field emitter array for display

차세대 디스플레이로서 가능성을 인정 받고있는 전계방출 디스플레이의 실용적 활용을 위해서 반드시 해결되어야 할 문제점인 전류 방출 특성의 안정화와 저전압 구동, 화소 고립등을 가능하게 하기 위한 방법으로서 수소화 된 비정질 박막 트랜지스터를 능동소자로 사용한 능동제어형 전계방출 에미터 어레이가 전계방출 디스플레이의 전자공급원으로 제작되었다. 또한 시스템 설계를 위한 시험 제작에서 발생하는 시간적 경제적 비용을 줄이기 위해 SPICE와 같은 회로 시뮬레이션에 적용할 수 있도록 능동제어형 전계방출 에미터 어레이 단위 소자의 등가회로 모델을 제안하였다. 단위 소자내의 비정질 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 측정하고 측정값으로부터 RPI level 15의 모델변수를 추출하였고 전계방출 에미터 어레이를 측정하고 Fowler-Nordheim plot으로 변환한 후 기울기와 절편으로부터 모델변수를 추출하였다. 제안된 능동제어형 전계방출 어레이 등가회로 모델과 추출된 모델 변수를 사용하여 SPICE를 이용한 회로 시뮬레이션을 행하였다. DC시뮬레이션 결과, 전계방출 에미터 게이트 전극의 전압은 박막 트랜지스터가 포화영역에 진입할 때의 값을 채택하여야 높은 on/off비를 얻을 수 있었고 이 때의 전계방출 에미터 게이트 전압은 비정질 박막 트랜지스터의 게이트 구동전압 25V일 때 60 V전후에서 결정되었다. 또한 제작된ACFEA의 전기적 측정값과 시뮬레이션 값을 비교하였을 때 두 값이 상당히 일치함을 확인할 수 있었다. Transient 시뮬레이션을 결과 FEA 게이트 커패시턴스와 TFT게이트의 구동능력이 디스플레이의 반응시간에 가장 큰 영향을 주는 성분으로 확인되었다. 제작된 능동제어형 전계방출 에미터 어레이는 1.28pF의 FEA 게이트 커패시턴스를 가지므로 Pulse Width Modulation 으로 구동하는 경우 이 값에서 15$\mus$의 펄스 폭 이하의 신호는 전달이 불가능했으며 $64\times64$ lines의 디스플레이로서 활용될 경우 4 bit/color의 색상을 구현할 수 있음을 확인하였다. 반응시간을 줄이기 위해서는 게이트 절연막의 물질이나 면적, 두께를 조절하여 FEA게이트 커패시턴스 값을 줄이고 TFT의 공정조건이나 구조를 개선하여 구동능력을 늘리는 것이 매우 중요하다. 화면의 밝기를 향상시키는 방법으로 신호저장 커패시터를 사용하여 한 프레임동안 계속하여 전류를 방출할 수 있는 신호저장 능동제어형 전계방출 어레이의 등가회로 모델을 제안하고 Transient 시뮬레이션 한 결과 박막 트랜지스터의 소오스에서 전달된 데이터 신호는 저장 커패시턴스에 의해 박막 트랜지스터의 게이트가 꺼진 이후에도 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었다. 검증된 단위화소의 회로모델을 사용하여 디스플레이 시스템을 설계할 경우 시험제작에 드는 시간적, 경제적 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 전망된다.
Advisors
유형준researcherYoo, Hyung-Jounresearcher
Publisher
한국정보통신대학원대학교
Issue Date
2000
Identifier
391973/225023 / 000983901
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국정보통신대학원대학교 : 공학부, 2000, [ iv, 66 p. ]

Keywords

modeling; emitter; simulation; 시뮬레이션; 전계; 에미터

URI
http://hdl.handle.net/10203/54659
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=391973&flag=t
Appears in Collection
School of Engineering-Theses_Master(공학부 석사논문)
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