JP2014039035A - Ｌｅｄディスプレイパネルおよびｌｅｄディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】リフローはんだ付け工程のための配置配列を容易にし、欠陥画素が生じる可能性を低減させることができるＬＥＤディスプレイパネル等を提供する。
【解決手段】ＬＥＤディスプレイパネル（２）は、上面（２１１）を有する半導体ウエハー（２１）と、半導体ウエハー（２１）の上面（２１１）に配置され電極接点（３２１、３３１、３４１）を備えた複数のＬＥＤ素子（３）と、半導体ウエハー（２１）中に形成された複数の駆動回路（２２）を含む。駆動回路（２２）は、半導体ウエハー（２１）の上面に配置された電極接続接点（２２１）を有し、各電極接続接点（２２１）は、それぞれ対応するＬＥＤ素子（３）の電極接点（３２１、３３１、３４１）に接合されている。
【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年８月１７日に出願された台湾特許出願第１０１１２９９６５号について、優先権を主張する。
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイパネルおよびそれを含んだＬＥＤディスプレイ装置に関し、特に半導体ウエハーを有するＬＥＤディスプレイパネルとＬＥＤ素子および半導体ウエハー中に形成された駆動回路に関する。
図1は、プリント基板（ＰＣＢ）１１と、ＰＣＢ１１上面にリフローはんだ付け技術によって表面実装されアレイ状に配置された複数のＬＥＤ素子１２と、ＰＣＢ１１底面にリフローはんだ付け技術によって表面実装された複数のチップスケール駆動回路１３を備える従来のＬＥＤディスプレイパネルを示している。
ＰＣＢ１１は絶縁基板１１１と複数の伝送線路群１１２を含む。
伝送線路群１１２は絶縁基板１１１の中に形成され、各ＬＥＤ素子１２を各駆動回路装置１３へ電気的に接続している。各ＬＥＤ素子１２は、少なくとも１つのＬＥＤチップ１２１と、ＬＥＤチップ１２１を囲うＬＥＤ包囲部１２２を含む。ＬＥＤチップ１２１は伝送線路群１１２のうちの対応する１本の伝送線路を介して、対応する駆動回路装置１３に電気的に接続されている。従来技術のＬＥＤディスプレイパネルの画素は、各ＬＥＤ素子１２によって画定される。
各駆動回路装置１３は半導体チップ１３１と、半導体チップ１３１を囲う回路包囲部１３２と、回路包囲部１３２の中を延び伝送線路群１１２のうち隣接する2本に電気的に接続された２つのリードピン１３３を含む。半導体チップ１３１は集積回路ウエハーから切り出された半導体ダイス（不図示）中に構築された駆動回路（不図示）を有する。
ＬＥＤ素子１２の回路状態（オン／オフ）は駆動回路装置１３から出力される制御信号によって制御されている。
従来のＬＥＤディスプレイパネルには解像度（ドット・パー・インチ（ｄｐｉ））を高くすると、すなわちＬＥＤ素子１２と駆動回路装置１３の密集度が高くなると、製造上の問題が生じるという欠点がある。つまり、画素間の間隔がかなり狭くなるので、駆動回路装置１３のリードピン１３３と伝送線路群１１２をそれに応じて細くすることが求められる。その結果、その後のリフローはんだ付け工程のためのリードピン１３３と伝送線路群１１２の配置配列が困難になり、欠陥画素を生じる可能性が高くなる。
特開２００１−３５６７１２号公報
したがって、本発明の目的は、前述のような従来技術に関する欠点を解消することができるＬＥＤディスプレイパネルを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、前記ＬＥＤディスプレイパネルを含むＬＥＤディスプレイ装置を提供することである。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤディスプレイパネルは、上面を有する半導体ウエハーと、半導体ウエハーの上面に配置され、それぞれ電極接点を有する複数のＬＥＤ素子と、半導体ウエハー中に形成された複数の駆動回路から構成されている。各駆動回路は、半導体ウエハー上面に配置され、対応するＬＥＤ素子に接合された電極接続接点を有する。
本発明のもう一つの実施形態に係るＬＥＤディスプレイパネル装置は、実装面を備えた筐体と、ＬＥＤディスプレイパネルから構成されている。ＬＥＤディスプレイパネルは、上面を有し筐体の実装面に密閉接合されて筐体中に組み込まれた半導体ウエハーと、半導体ウエハー上面に配置され、それぞれ電極接点を有する複数のＬＥＤ素子と、半導体ウエハー中に形成された複数の駆動回路から成る。各駆動回路は、半導体ウエハー上面に配置され、対応するＬＥＤ素子の電極接点に接合された電極接続接点を有する。
従来のＬＥＤディスプレイ装置の模式断面図 本発明の第１の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネルの部分斜視図 第１の好ましい実施形態における直列接続された駆動回路のアレイ配置を示す図 本発明の第２の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネルの直列接続された駆動回路のアレイ配置を示す図 本発明の第３の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネルの部分模式上面図 本発明の第４の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネルのＬＥＤ素子の一部断面図 第２の好ましい実施形態におけるＬＥＤディスプレイパネルを含むＬＥＤディスプレイ装置の一部断面図
本発明に付随する好ましい実施形態に関連してより詳細に説明する前に、ここで、本開示の全体を通して類似の構成要素は同じ参照符号によって示されることに留意されたい。
図２および図３は、本発明のＬＥＤディスプレイパネル２の第１の好ましい実施形態を示している。ＬＥＤディスプレイパネル２はＬＥＤディスプレイパネル２に入力された画像入力信号に基づいて、画像を表示することができる。ＬＥＤディスプレイパネル２は、半導体ウエハー２１と、複数のＬＥＤ素子３と、複数の駆動回路２２と、複数の伝送線路群２３を含む。各ＬＥＤ素子３は対応する駆動回路２２とともに、ＬＥＤディスプレイパネル２の画素を画定する。
半導体ウエハー２１は上面２１１を有し、上面２１１は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム、または３−５族半導体材料のいずれかから選ばれた材料で作られている。半導体ウエハー２１の材料は、駆動回路２２が果たす機能に基づいて選ばれる。
ＬＥＤ素子３は半導体ウエハー２１の上面２１１にアレイ状に配置されている。各ＬＥＤ素子３は、１組の電極接点３２１（それぞれ陽極と陰極として機能する）を有し、駆動時に赤色光を放出する赤色ＬＥＤチップ３２と、１組の電極接点３３１を有し、駆動時に緑色光を放出する緑色ＬＥＤチップ３３と、１組の電極接点３４１を有し、駆動時に青色光を放出する青色ＬＥＤチップ３４とを含む。
なお、各ＬＥＤ素子３は、実際の必要に応じて単一のＬＥＤチップを含んでも良いし、また４つ以上の様々な色のＬＥＤチップを含んでも良い。例えば、ＬＥＤ素子３はさらにもう一つの青色ＬＥＤチップあるいは紫色ＬＥＤチップを含んでいても良い。
本実施形態では各ＬＥＤ素子３のＬＥＤチップ３２、３３、３４は直線上に配置されているが、各ＬＥＤ素子３のＬＥＤチップ３２、３３、３４は三角形や他の形状で配置されていてもかまわない。ＬＥＤ素子３のＬＥＤチップ３２、３３、３４は直列、並列、または直並列によって電気的に接続されている。
駆動回路２２は半導体ウエハー２１中に形成され、ＬＥＤ素子３に対応するようにアレイ状に配置されている。各駆動回路２２は３組の電極接続接点２２１を含む。各駆動回路２２の電極接続接点２２１は半導体ウエハー２１の上面に配置され、対応するＬＥＤ素子３の電極接点３２１、３３１、３４１にそれぞれ接合されている。
本実施形態では、各駆動回路２２（ただし、外部電源から制御入力が入力される最初の又は最端の駆動回路２２を除く）は前の駆動回路２２より直列データ（ＳＤＩ）およびクロック（ＣＫＩ）を含む制御入力を受けとり、その制御入力から演算直列データ（ＳＤＯ）と演算クロック（ＣＫＯ）を計算して演算制御信号を生成し、次の駆動回路２２に送る。このようにして、対応する駆動回路２２へ制御入力を入力することによって、各ＬＥＤ素子３の動作を制御できる。駆動回路２２の等価回路としては、例えば、ＩＣ ＭＢＩ６０２０ＧＰや、変調抵抗器、コンデンサー、ツェナーダイオードが含まれる。ＩＣ ＭＢＩ６０２０ＧＰは、主にシフトレジスター、制御ユニット、コンパレーター、およびカウンターを含む。
伝送線路群２３は半導体ウエハー２１中に形成されており、駆動回路２２へ接続されている。これにより、制御入力の駆動回路２２への伝送が可能となる。本実施形態では、駆動回路２２は伝送線路群２３を介して、互いに電気的に直列に接続されている。なお、各行、または各列の駆動回路２２は伝送線路群２３を介して電気的に並列に接続されていてもよい。
駆動回路２２と伝送線路群２３はどちらもリソグラフィー処理、エッチング処理、薄膜形成処理、拡散処理を含む半導体処理技術を経て、半導体ウエハー２１中に形成されている。
図４は、本発明の第２の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネル２を示している。第２の好ましい実施形態は、ＬＥＤディスプレイパネル２が半導体ウエハー２１中に形成された入力回路２４をさらに含む点で、前述の実施形態と異なっている。入力回路２４はアレイ状に並んだ駆動回路２２の最初の列の最端の駆動回路に接続され、アレイ状に並んだ駆動回路２２の最初の列の最端の駆動回路に制御入力信号を生成して送るように構成されている。伝送線路群２３は駆動回路２２が伝送線路群２３を介して相互に電気的に直列接続されるように、隣接した２つの駆動回路間に配置されている。
図５は、本発明の第３の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネル２を示している。第３の好ましい実施形態は、ＬＥＤディスプレイパネル２の各駆動回路２２を複数のＬＥＤ素子３に接続して制御する点と、対応する各ＬＥＤ素子３の電極接点３２１、３３１、３４１にそれぞれ接続されている複数の電極接続接点２２１を含む点で第１の実施形態と異なる。
図６は、本発明の第４の好ましい実施形態によるＬＥＤディスプレイパネル２を示している。第４の実施形態は、対応するＬＥＤ素子３の赤色ＬＥＤチップ３２と、緑色ＬＥＤチップ３３と、青色ＬＥＤチップ３４を囲う包囲部３５をさらに含む点で、前述の実施形態とは異なっている。包囲部３５の上部は透明であり、ＬＥＤチップ３２、３３、３４から放出された光が透過できるようになっている。
図７は、筐体４と第２の好ましい実施形態と同様の構造を有するＬＥＤディスプレイパネル２とを含むＬＥＤディスプレイ装置を示す。筐体４は、実装面４１を備える。ＬＥＤディスプレイパネル２の半導体ウエハー２１は、実装面４１に密閉接合されて筐体４中に組み込まれており、半導体ウエハー２１の環境老化を防ぐことができる。
駆動回路２２と伝送線路群２３がともに同じ半導体ウエハー２１の中に形成されていることで、前述した従来のＬＥＤディスプレイパネルにおいて解像度（すなわち、ｄｐｉ）が高くなることにより生じていた部品の配置に関する問題を解消することができる。さらに、ＬＥＤ素子３を直接半導体ウエハー２１上に搭載することができるので、従来技術のＬＥＤディスプレイパネルで使われていたＰＣＢが必要なくなり、従来技術のＬＥＤディスプレイパネルと比較すると、本発明のＬＥＤディスプレイパネルは全体的にすっきりとした構造にすることができる。
最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な変更並びに同等な変更を包含するように意図されていることを理解されたい。

Claims (12)

  1. 上面（２１１）を有する半導体ウエハー（２１）と、
    前記半導体ウエハー（２１）の前記上面（２１１）に配置され、それぞれが電極接点（３２１、３３１、３４１）を有する複数のＬＥＤ素子（３）と、
    前記半導体ウエハー（２１）中に形成され、前記半導体ウエハー（２１）の前記上面（２１１）に配置された電極接続接点（２２１）を有し、各電極接続接点（２２１）が対応する前記ＬＥＤ素子（３）の電極接点（３２１、３３１、３４１）に接合された複数の駆動回路（２２）と、
    を備えることを特徴とするＬＥＤディスプレイパネル（２）。
  2. 前記ＬＥＤ素子（３）と前記駆動回路（２２）がアレイ状に配置され、前記ＬＥＤ素子（３）の各々が対応する前記各駆動回路（２２）とともに前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）の画素を画定することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイパネル（２）。
  3. 前記半導体ウエハー（２１）中に伝送線路群（２３）が形成されており、前記伝送線路群（２３）は前記駆動回路（２２）に接続して、制御入力を前記駆動回路（２２）へ前記伝送線路群（２３）を介して送ることができることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤディスプレイパネル（２）。
  4. 前記半導体ウエハー（２１）中に形成され、アレイ状に並んだ前記駆動回路（２２）の最初の列の最端の前記駆動回路に接続され、アレイ状に並んだ前記駆動回路（２２）の最初の列の最端の前記駆動回路に前記制御入力を生成して送るように構成されている入力回路（２４）を含み、各前記伝送線路群（２３）は、前記駆動回路（２２）が前記伝送線路群（２３）により電気的に相互に直列接続されるように、隣接した２つの前記駆動回路（２２）間に該隣接した２つの前記駆動回路（２２）を連結するよう配置されていることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤディスプレイパネル（２）。
  5. 前記ＬＥＤ素子（３）はそれぞれ赤色ＬＥＤチップ（３２）、緑色ＬＥＤチップ（３３）、青色ＬＥＤチップ（３４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイパネル（２）。
  6. 前記ＬＥＤ素子（３）は、前記赤色ＬＥＤチップ（３２）、前記緑色ＬＥＤチップ（３３）、前記青色ＬＥＤチップ（３４）を囲う包囲部（３５）を含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤディスプレイパネル（２）。
  7. 実装面（４１）を備えた筐体（４）と、
    前記筺体（４）の前記実装面（４１）に密閉接合されて、前記筐体（４）に搭載され、上面（２１１）を有する半導体ウエハー（２１）と、
    前記半導体ウエハー（２１）の前記上面（２１１）に配置され、電極接点（３２１、３３１、３４１）を備えた複数のＬＥＤ素子（３）と、
    前記半導体ウエハー（２１）中に形成され、前記半導体ウエハーの前記上面に配置された電極接続接点（２２１）を有し、各前記電極接続接点（２２１）がそれぞれ対応する前記ＬＥＤ素子（３）の前記電極接点（３２１、３３１、３４１）に接合された複数の駆動回路（２２）と、を含むＬＥＤディスプレイパネル（２）と、
    を備えることを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。
  8. 前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）の前記ＬＥＤ素子（３）と前記駆動回路（２２）がアレイ状に配置され、前記ＬＥＤ素子（３）の各々が対応する前記各駆動回路（２２）とともに前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）の画素を画定することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤディスプレイ装置。
  9. 前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）は、前記半導体ウエハー（２１）中に伝送線路群（２３）が形成されており、前記伝送線路群（２３）は前記駆動回路（２２）に接続して、制御入力を前記駆動回路（２２）へ前記伝送線路群（２３）を介して送ることができることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤディスプレイ装置。
  10. 前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）は、前記半導体ウエハー（２１）中に形成され、アレイ状に並んだ前記駆動回路（２２）の最初の列の最端の前記駆動回路に接続され、アレイ状に並んだ前記駆動回路（２２）の最初の列の最端の前記駆動回路に前記制御入力を生成して送るように構成されている入力回路（２４）を含み、各前記伝送線路群（２３）は、前記駆動回路（２２）が前記伝送線路群（２３）により電気的に相互に直列接続されるように、隣接した２つの前記駆動回路（２２）間に該隣接した２つの前記駆動回路（２２）を連結するよう配置されていることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤディスプレイ装置。
  11. 前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）の前記ＬＥＤ素子（３）はそれぞれ赤色ＬＥＤチップ（３２）、緑色ＬＥＤチップ（３３）、青色ＬＥＤチップ（３４）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤディスプレイ装置。
  12. 前記ＬＥＤディスプレイパネル（２）の前記ＬＥＤ素子（３）は前記赤色ＬＥＤチップ（３２）、前記緑色ＬＥＤチップ（３３）、前記青色ＬＥＤチップ（３４）を囲う包囲部（３５）を含むことを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。
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