JP2019091000A - Ledディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これらのそれぞれはサブピクセルと称される。
最近では、赤色LED、緑色LED及び青色LEDに加えて、白色LEDが各ピクセル内に追加されることも提案されている。
前者は、青色LEDパッケージ、緑色LEDパッケージ及び赤色LEDパッケージをモジュール化し、モジュール化された各パッケージをLEDディスプレイ装置に適用するものであって、モジュール化された各パッケージの基本的なフットプリントによって小さい大きさのディスプレイ装置に利用されるには限界があり、製作されるディスプレイ装置の解像度を高めることも難しい。
後者は、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、及び青色LEDチップをパッケージングすることなく基板上に直接実装する技術であって、パッケージオンモジュール技術に比べて相対的に小さい大きさで具現可能であるので、製作されるディスプレイ装置の解像度及び色再現性を向上させるのに有利である。
このように印刷回路基板を使用する場合、駆動回路を含む各種チップを印刷回路基板の背面に実装し、ビアを介した各種配線を形成することにおいて技術的に多くの困難が伴い、配線間の短絡や開放不良も頻繁に発生するだけでなく、印刷回路基板の厚さも一定の厚さ以上に確保しなければならないという問題点が発生する。
従って、このような問題点を解決できる方案が当該技術分野において要求されている。
前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットのそれぞれと、前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップとを電気的に接続するよう前記第1電極と接続される第1電極用電極パッドを含むことが好ましい。
前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続されるよう前記各LEDチップに対応する第2電極用光透過電極パターンを含むことが好ましい。
前記TFT基板は、前記各LEDチップの第2電極が共通して接続される第2電極共通ラインを含むことが好ましい。
前記第2電極共通ラインと前記各LEDチップの第2電極とを電気的に接続するよう前記光透過板と前記TFT基板との間に配置される導電体を有することが好ましい。
前記導電体は、前記各LEDチップのアレイの外郭に配置され、前記第2電極共通ラインは前記各LED駆動ユニットのアレイの外郭に配置されることが好ましい。
前記各LEDチップの内、一つのピクセルをなす三つのLEDチップのそれぞれは、赤色、緑色、及び青色を発光し、一つのピクセルをなす三つのLEDチップは互いに隣接することが好ましい。
前記一つのピクセル内の三つのLEDチップのそれぞれの第2電極と前記TFT基板とを電気的に接続するよう前記一つのピクセルのそれぞれに対応して前記光透過板と前記TFT基板との間に配置される導電体有することが好ましい。
前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続される第2電極用光透過電極パターンを含むパターン基板と、前記パターン基板の上部に付着した偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に付着したタッチフィルムとを含むことが好ましい。
前記各LED駆動ユニットのそれぞれは、スイッチングトランジスタ、駆動トランジスタ、及びストレージキャパシタを含み、前記スイッチングトランジスタのゲート端子は一つのスキャンラインに接続され、前記スイッチングトランジスタのドレイン端子は一つのデータラインに接続され、前記駆動トランジスタのゲート端子は前記スイッチングトランジスタのソース端子に接続され、前記駆動トランジスタのドレイン端子は前記電源ラインに接続され、前記駆動トランジスタのソース端子は対応するLEDチップの第1電極に接続され、前記ストレージキャパシタは前記駆動トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続され、前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップの第2電極は前記導電体を介して前記第2電極共通ラインに接続されることが好ましい。
前記TFT基板の一側面で前記第2方向に配置され、前記各データラインのそれぞれに対応する複数のデータ駆動ICと、前記TFT基板の他側面で前記第1方向に配置され、前記各スキャンラインのそれぞれに対応する複数のライン駆動ICとを含むことが好ましい。
前記TFT基板の一側面で前記第2方向に配線され、前記各電源ラインが共通して接続されるグローバル電源ラインと、前記グローバル電源ラインと平行に前記第2方向に配線され、前記第2電極共通ラインと接続されるグローバル第2電極共通ラインと、前記グローバル電源ライン及び前記グローバル第2電極共通ラインに接続されるタイムコントロール部とを含むことが好ましい。
前記各電源ラインは、第1電源ライン及び第2電源ラインを含む電源ラインペアを含み、前記各スキャンラインの個数が2n(nは自然数)個である場合、前記各スキャンラインのうち1番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうちn番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは第1電源ラインを介してLED動作電圧が供給され、前記各スキャンラインのうち(n+1)番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうち2n番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは第2電源ラインを介してLED動作電圧が供給されることが好ましい。
前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットのそれぞれと、前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップとを電気的に接続するよう前記各LEDチップのそれぞれの第1電極と接続される第1電極用電極パッドと、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と接続される第2電極用電極パッドとを含むことが好ましい。
前記光透過板は、前記各LEDチップの上部に付着した偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に付着したタッチフィルムとを含むことが好ましい。
前記TFT基板は、前記複数の電源ラインと平行に前記第1方向に配線される複数の第2電極共通ラインを含むことが好ましい。
前記第2電極共通ラインは、一つの電源ラインに接続された複数のLED駆動ユニットに対応する各LEDチップの第2電極とそれぞれ接続された第2電極用電極パッドが共通して接続されることが好ましい。
前記TFT基板の一側面で前記第2方向に配線され、前記各電源ラインが共通して接続されるグローバル電源ラインと、前記グローバル電源ラインと平行に前記第2方向に配線され、前記第2電極共通ラインが共通して接続されるグローバル第2電極共通ラインと、前記グローバル電源ライン及び前記グローバル第2電極共通ラインに接続されるタイムコントロール部とを含むことが好ましい。
前記各電源ラインは、第1電源ライン及び第2電源ラインを含む電源ラインペアを含み、前記各スキャンラインの個数が2n(nは自然数)個である場合、前記各スキャンラインのうち1番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうちn番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは前記第1電源ラインを介してLED動作電圧が供給され、前記各スキャンラインのうち(n+1)番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうち2n番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは前記第2電源ラインを介してLED動作電圧が供給されることが好ましい。
前記第2電極共通ライン及び前記電源ラインの線幅は、20μmであることが好ましい。
各LED駆動ユニット(DU)のそれぞれは複数のトランジスタを含む。
LED駆動ユニット(DU)の例は、図16を参照して後で説明する。
そして、TFT基板100は、各LED駆動ユニット(DU)のそれぞれと、各LED駆動ユニット(DU)のそれぞれに対応するLEDチップとを電気的に接続するために、第1電極(図5の210、310、410参照)と接続される第1電極用電極パッド(図5の110、120、130、140参照)を含む。
これらの第1電極と第1電極用電極パッドとの間の接続関係は、図5を参照して後で説明する。
各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれは、該当LED駆動ユニット(DU)によって駆動する場合、互いに異なる波長の光を出力する。
例えば、LEDチップ200は赤色光を出力し、LEDチップ300は緑色光を出力し、LEDチップ400は青色光を出力する。
そして、これらの三つのLEDチップ(200、300、400)は、一つのピクセルを構成する。
すなわち、これらの三つのLEDチップ(200、300、400)は、フルカラーLEDディスプレイ装置においてR、G、Bを含む基本的な一つのピクセルと定義される(個々のチップはサブピクセルと定義される)。
図1には、一番左側のピクセル及び一番右側のピクセルのみを示し、図6に例示したように、一つのピクセル内での各サブピクセル間の間隔よりも、隣り合う各ピクセル間の間隔が少し広くなり得る。
各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれは、TFT基板100側に向かう第1電極(図5の210、310、410参照)と、光透過板500側に向かう第2電極(図5の250、350、450参照)とを含む。
TFT基板100と第1電極との間の接続関係の例、及び、光透過板500と第2電極との間の接続関係の例は、図5を参照して後で具体的に説明する。
各LEDチップ(200、300、400)の上部は、図面上での位置を考慮して定義されたものであって、各LEDチップ(200、300、400)の上部電極の上部、すなわち、第2電極の上部を意味する。
光透過板500は、各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれの第2電極と電気的に接続されるように、各LEDチップ(200、300、400)に対応する第2電極用光透過電極パターン510を含む。
また、光透過板500は、図1に示したように、タッチパッド用として適用できるように、第2電極用光透過電極パターン510が形成されたパターン基板520、パターン基板の上部に付着した偏光フィルム530、及び偏光フィルム530の上部に付着したタッチフィルム540を含み得る。
以下の説明において、光透過板500はパターン基板520のみを称することもある。
放熱板700は、TFT基板100で各LEDチップ(200、300、400)が付着する面の反対面に付着し、熱が円滑に放出されるように熱導電性の良い金属材料で製作される。
放熱板700は、例えば、アルミニウム(Al)材質であり得る。
そして、LEDディスプレイ装置は、光透過板500とTFT基板100との間に位置する導電体600を含む。
導電体600は、第2電極共通ライン(CCL)と各LEDチップ(200、300、400)の第2電極(図5の250、350、450)とを電気的に接続させる役割をする。
導電体600は、第2電極共通ライン(CCL)及び第2電極用光透過電極パターン510と直接接続される。
導電体600は、図1に示したように、各LEDチップ(200、300、400)のアレイの外郭に配置され得る。
図1、図2、及び図8は、このように、導電体600が各LEDチップ(200、300、400)のアレイの外郭に配置され、第2電極共通ライン(CCL)もTFT基板100上で各LED駆動ユニット(DU)のアレイの外郭に配置される例を示す図である。
図4〜図7に示した例において、導電体600の個数はピクセルの個数と同一になり得る。
また、図4〜図7に示した例では、導電体600に対応してTFT基板100上に形成された第2電極共通ライン(CCL)を具体的に示していないが、図2の第2電極共通ライン(CCL)と同様に、各LED駆動ユニット(DU)のアレイの外郭に配置されず、各ピクセルのアレイの上部で各ピクセルに対応して配線され得る。
TFT基板100は、複数の電源ライン(VL)、複数のスキャンライン(SL)、及び複数のデータライン(DL)を含む。
図2では、便宜上、一つの電源ライン(VL)、一つのスキャンライン(SL)、及び一つのデータライン(DL)のみを示したが、実際には、これらは行と列の個数に対応して配線される。
各電源ライン(VL)は、それぞれに接続された各LED駆動ユニット(DU)の駆動トランジスタ(図16のDT)のターンオン時、駆動トランジスタ(DT)を介して各LEDチップ(200、300、400)にLED動作電圧を供給する。
各スキャンライン(SL)は、各電源ライン(VL)が配線された方向と交差する方向である第2方向に配線される。
各スキャンライン(SL)は、それぞれに接続された各LED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタ(図16のST)のゲート端子と接続される。
各データライン(DL)は、各電源ライン(VL)と平行に第1方向に配線され、それぞれに接続された各LED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタ(図16のST)のドレイン端子と接続される。
これと異なり、第1金属層で各電源ライン(VL)及び各データライン(DL)を配線し、その上部に絶縁されるように第2金属層で各スキャンライン(SL)を配線する方式で製作してもよい。
さらに、各スキャンラインSL、各電源ライン(VL)、及び各データライン(DL)を全て互いに異なる金属層で配線する方式で製作してもよい。
スキャンライン(SL)、データライン(DL)及び電源ライン(VL)の個数は、製作されるLEDディスプレイ装置のサイズや解像度などに応じて多様になり得る。
各データ駆動IC(DDIC)は、TFT基板100の一側面で各スキャンライン(SL)が配線された方向である第2方向に一列に配置され、各データライン(DL)のそれぞれに対応して配置され、ピクセル制御信号によってそれぞれに接続されたデータライン(DL)にスイッチ信号を提供する。
スキャンライン(SL)を介したスキャン信号の印加によってLED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタがターンオンされた場合、スイッチ信号は、データライン(DL)を介してスイッチングトランジスタのドレイン端子に伝達され、駆動トランジスタを制御するようになる。
各ライン駆動IC(LDIC)は、TFT基板100の他側面で第1方向に一列に配置され、これらのそれぞれには各スキャンライン(SL)が接続され、各スキャンライン(SL)を介してLED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタのゲート端子にスキャン信号を提供することによってスイッチングトランジスタを制御する。
各データ駆動IC(DDIC)及び各ライン駆動IC(LDIC)は、図示したように、それぞれ各データライン(DL)の一端及び各スキャンライン(SL)の一端と接続されるようにTFT基板100の一側面及び他側面に付着する。
これと異なり、各データ駆動IC(DDIC)及び各ライン駆動IC(LDIC)は、各グローバルライン(GVL、GCCL)と共に別途の印刷基板アセンブリの形態に製作されてTFT基板と結合されてもよい。
グローバル電源ライン(GVL)は、TFT基板100の一側面で各データ駆動IC(DDIC)の配列方向と平行に第2方向に配線される。
グローバル電源ライン(GVL)には、第1方向に配線された各電源ライン(VL)が共通して接続される。
グローバル第2電極共通ライン(GCCL)には、第1方向に配線された第2電極共通ライン(CCL)が接続される。
図2に示したように、グローバル第2電極共通ライン(GCCL)が各LED駆動ユニット(DU)のアレイの外郭の両側に配置された場合、両側の第2電極共通ライン(CCL)がグローバル第2電極共通ライン(GCCL)に共通して接続される。
そして、グローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)は、タイムコントロール部800に接続される。
タイムコントロール部800は、スケーラー、タイムコントロールIC、及びメモリなどを含んで印刷基板アセンブリの形態に製作され、グローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)と接続される。
また、グローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)の線幅は、電源ライン(VL)及び第2電極共通ライン(CCL)の線幅より広くなるように配線される。
図2及び図3に示すように、TFT基板100の一側面には、各データ駆動IC(DDIC)とグローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)とが相互間に干渉しないように適切な形態に配置され得る。
図4、図5及び図6の垂直構造では、便宜上、図1に示した放熱板700を省略して示したが、TFT基板100の下部に放熱板700がさらに付着した構造と考慮され得る。
ここで、各LEDチップ(200、300、400)は、下側及び上側のそれぞれに第1電極及び第2電極が一つずつ形成されたバーチカルタイプのLEDである。
TFT基板100は、各LEDチップ(200、300、400)をそれぞれ個別的に制御するための各LED駆動ユニット(DU;図2参照)がTFT工程によって長方形に形成され、光透過板500は、TFT基板と概して同一の形状及び面積を有してTFT基板100の上部に離隔して配置される。
そして、TFT基板100と光透過板500との間に位置してマトリックス状に配列される各LEDチップ(200、300、400)を含む。
すなわち、一つのピクセル内には各LEDチップ(200、300、400)が含まれ、複数のピクセルがマトリックス状に配列され、全体的には図6に示した所定サイズのLEDディスプレイ装置を構成する。
一つのピクセルは、各LEDチップ(200、300、400)のみならず、導電体600を含む。
このように、図4〜図7に示した例では、一つのピクセルが三つのLEDチップ(200、300、400)及び一つの導電体600を含んで四角形をなして配置される。
一つのピクセル2に対応する各電極パッド(110、120、130、140)は、便宜上、パッドグループ(図7の符号G)として定義される。
よって、一つのパッドグループG内には四つの電極パッド、すなわち、第1電極パッド110、第2電極パッド120、第3電極パッド130、及び第4電極パッド140が存在し、第1電極パッド110、第2電極パッド120、及び第3電極パッド130は、ピクセル2をなす三つのLEDチップ(200、300、400)のそれぞれの第1電極(210、310、410)と接続される一方、第4電極パッド140は導電体600と接続される。
複数の第2電極用光透過電極パターン510は、複数のピクセル2の配列、そして、複数のパッドグループの配列とずれないように配列される。
また、光透過板500は、フレキシブルディスプレイの具現に適するように高分子プラスチック材質で構成されてもよく、透明/不透明材質で構成してもよい。
また、第1LEDチップ200は、第2電極250と第1電極210との間に第1電極210から第2電極250に向かって順次形成されたp型半導体層220、活性層230及びn型半導体層240を含む。
また、第2LEDチップ300は、第2電極350と第1電極310との間に第1電極310から第2電極350に向かって順次形成されたp型半導体層320、活性層330及びn型半導体層340を含む。
また、第3LEDチップ400は、第2電極450と第1電極410との間に第1電極410から第2電極450に向かって順次形成されたp型半導体層420、活性層430及びn型半導体層440を含む。
また、第2電極(250、350、450)及び第1電極(210、310、410)は省略されてもよい。
これらが省略される場合、半導体層又はオーミック接触層が該当のLEDチップの上部電極又は下部電極としての役割をするようになる。
第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400のそれぞれの第1電極(210、310、410)を各電極パッド(110、120、130)のそれぞれに付着させるために導電性接着物質bが用いられる。
導電体600と第4電極パッド140との間の付着のためにも、導電性接着物質bが用いられる。
第2電極用光透過電極パターン510は互いに離隔して配置される。
そして、一つのピクセル2内の第1LEDチップ200の第2電極250、第2LEDチップ300の第2電極350、第3LEDチップ400の第2電極450、及び導電体600の上端が該当の第2電極用光透過電極パターン510に接続されるように、光透過板500が第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400の上部及び導電体600の上端に載せられて結合される。
光透過板500を各LEDチップ(200、300、400)の上部及び導電体600の上端に載せて付着させるにおいても、導電性接着物質bが用いられる。
それによって、該当のピクセル2内の第1電極パッド110、第2電極パッド120、及び第3電極パッド130は、第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400の駆動のための個別電極パッドとしての役割をし、第4電極パッド140は共通電極パッドとしての役割をするので、一つのピクセル2内の第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400が個別的に制御される。
よって、このように一つのピクセル2内で第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400が個別的に制御されることによって、一つのピクセル2から出る光が多様な色に変化可能であり、結果的にフルカラーディスプレイの具現が可能になる。
また、TFT基板100と光透過板500との間には、第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400などを外部から保護するための電気絶縁性アンダーフィル(図4の900)が充填され得る。
また、色変換効率を増加できるように、各LEDチップ(200、300、400)の側面にブラック又はホワイト材料のモールディング材を形成することができる。
図8に示すLEDディスプレイ装置は、全体のディスプレイ装置の一部分、すなわち、左側に位置した二つのピクセルのみを示したものである。
図4〜図7を参照して説明したLEDディスプレイ装置の一実施形態では、一つのピクセル2が三つのLEDチップ(200、300、400)及び一つの導電体600を含み、一つのピクセル2が正方形をなして形成された構造である一方、図8の実施形態では、導電体600が各LEDチップ(200、300、400)のアレイの外郭にのみ配置され、一つのピクセルは三つのLEDチップ(200、300、400)が一列に配置された構造である。
便宜上、図8でも、図1に示した放熱板700を省略して示したが、TFT基板100の下部に放熱板700がさらに付着した構造と考慮され得る。
TFT基板100は、ガラス材質であってもよく、フレキシブルディスプレイの具現に適するように高分子プラスチック材質であってもよく、透明/不透明材質であってもよい。
各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれと各電極パッド(110、120、130)のそれぞれとの付着は、図4〜図7を参照して説明した実施形態と実質的に同一である。
第4電極パッド140には導電体600が付着する。
図1において、各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれの上部(第2電極)をカソード端子と仮定し、下部(第1電極)をアノード端子と仮定すると、図9に示したように、電流が下側から上側に向かうように描かれる。
導電体600は、光透過板500に形成された第2電極用光透過電極パターン(510;図5参照)を介して各LEDチップ(200、300、400)のカソード端子と接続され、TFT基板100側では第2電極共通ライン(CCL;図2参照)と接続される。
以上では、一つのピクセルを構成する各LEDチップ(200、300、400)が垂直型である実施形態を説明した。
図10は、本発明の他の実施形態に係るLEDディスプレイ装置の垂直構造を説明するための概略断面図であり、図11は、図10のLEDディスプレイ装置の水平構造を説明するための略回路図であり、図12は、図10のLEDディスプレイ装置において、タイムコントロール印刷基板アセンブリ及びデータライン印刷基板アセンブリを共に示した図であり、図13は、図10のLEDディスプレイ装置の一例として、一つのピクセル内に三つのLEDチップ(それぞれ赤色、緑色、及び青色を発光する)が一列に配列された構造を示す分解斜視図であり、図14は、図13のピクセル構造を基本にして構成されたLEDディスプレイ装置の簡略な等価回路図である。
よって、各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれの第1電極及び第2電極が全て電気的に接続され、TFT基板100の上部にマウントされるようにするための第1電極用電極パッド及び第2電極用電極パッドが全て形成されていなければならない。
一つのピクセルを構成する各LEDチップ(200、300、400)、及びこれらの第1電極及び第2電極と各電極パッドとの間の接続関係に関しては、図13を参照してより詳細に説明する。
ピクセルを構成する各LEDチップ(200、300、400)がフリップチップであるので、垂直型の場合と異なり、光透過板500には、第2電極用光透過電極パターンが形成されたパターン基板(図1の520)は必要でなく、偏光フィルム530及びその上部のタッチフィルム540が接着剤を用いて各LEDチップ(200、300、400)のアレイ上に順次付着される。
図11には、便宜上、一つの電源ライン(VL)、一つのスキャンライン(SL)、及び一つのデータライン(DL)のみを示したが、実際には、これらは行と列の個数に対応して配線される。
各電源ライン(VL)は、各LED駆動ユニット(DU)の上部で第2電極共通ライン(CCL)と平行な方向である第1方向に配線される。
各電源ライン(VL)は、それぞれに接続された各LED駆動ユニット(DU)の駆動トランジスタ(図16のDT)のターンオン時、駆動トランジスタ(DT)を介して各LEDチップ(200、300、400)にLED動作電圧を供給する。
各スキャンライン(SL)は、それぞれに接続された各LED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタ(図16のST)のゲート端子と接続される。
各データライン(DL)は、各電源ライン(VL)と平行に第1方向に配線され、それぞれに接続された各LED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタ(図16のST)のドレイン端子と接続される。
さらに、各スキャンライン(SL)、各電源ライン(VL)、及び各データライン(DL)を全て互いに異なる金属層で配線する方式で製作してもよい。
スキャンライン(SL)、データライン(DL)、及び電源ライン(VL)の個数は、製作されるLEDディスプレイ装置のサイズや解像度などに応じて多様になり得る。
各データ駆動IC(DDIC)は、TFT基板100の一側面で各スキャンライン(SL)が配線された方向である第2方向に一列に配置され、各データライン(DL)のそれぞれに対応して配置され、ピクセル制御信号によってそれぞれに接続されたデータライン(DL)にスイッチ信号を提供する。
スキャンライン(SL)を介したスキャン信号の印加によってLED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタがターンオンされた場合、スイッチ信号は、データライン(DL)を介してスイッチングトランジスタのドレイン端子に伝達され、駆動トランジスタを制御するようになる。
各ライン駆動IC(LDIC)はTFT基板100の他側面で第1方向に配置され、これらのそれぞれには各スキャンライン(SL)が接続され、各スキャンライン(SL)を介してLED駆動ユニット(DU)のスイッチングトランジスタのゲート端子にスキャン信号を提供することによってスイッチングトランジスタを制御する。
各データ駆動IC(DDIC)及び各ライン駆動IC(LDIC)は、図に示したように、それぞれ各データライン(DL)の一端及び各スキャンライン(SL)の一端と接続されるようにTFT基板100の一側面及び他側面に付着する。
これとは異なり、各データ駆動IC(DDIC)及び各ライン駆動IC(LDIC)は、各グローバルライン(GVL、GCCL)と共に、別途の印刷基板アセンブリの形態に製作されてTFT基板と結合させることもできる。
第2電極共通ライン(CCL)には、一つの電源ライン(VL)に接続された複数のLED駆動ユニット(DU)に対応する各LEDチップ(200、300、400)の第2電極とそれぞれ接続された第2電極用電極パッド(111、121、131)が共通して接続される。
すなわち、各LEDチップ(200、300、400)の第2電極をカソード端子と仮定すると、各LEDチップ(200、300、400)のカソード端子以降の電流経路が第2電極共通ライン(CCL)になる。
第2電極共通ライン(CCL)の個数は電源ライン(VL)の個数と同一になるように配線され得る。
グローバル電源ライン(GVL)は、TFT基板100の一側面で各データ駆動IC(DDIC)の配列方向と平行に第2方向に配線される。
グローバル電源ライン(GVL)には第1方向に配線された各電源ライン(VL)が共通して接続される。
グローバル第2電極共通ライン(GCCL)はグローバル電源ライン(GVL)と平行に第2方向に配線される。
グローバル第2電極共通ライン(GCCL)には、第1方向に配線された第2電極共通ライン(CCL)が接続される。
タイムコントロール部800は、スケーラー、タイムコントロールIC、及びメモリなどを含んで印刷基板アセンブリの形態に製作され、グローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)と接続され得る。
本実施形態において、電源ライン(VL)及び第2電極共通ライン(CCL)の線幅は、概して20μmであり得る。
また、グローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)の線幅は、電源ライン(VL)及び第2電極共通ライン(CCL)の線幅より広くなるように配線される。
図11及び図12に示すように、TFT基板100の一側面には、各データ駆動IC(DDIC)、グローバル電源ライン(GVL)及びグローバル第2電極共通ライン(GCCL)が相互間に干渉しないように適切な形態に配置され得る。
図13を参照すると、LEDディスプレイ装置は、TFT基板100、各フリップチップ型のLEDチップ(200、300、400)、及び光透過板500を含む。
TFT基板100は、各LEDチップ(200、300、400)をそれぞれ個別的に制御するための各LED駆動ユニット(DU;図11参照)がTFT工程によって長方形に形成され、光透過板500は、TFT基板と概して同一の形状及び面積を有してTFT基板100の上部に離隔して配置される。
各LEDチップ(200、300、400)は、TFT基板100と光透過板500との間に位置してマトリックス状に配列される。
各LEDチップ(200、300、400)はピクセルをなす。
すなわち、一つのピクセル内には各LEDチップ(200、300、400)が含まれ、複数のピクセルがマトリックス状に配列され、全体的には所定サイズのLEDディスプレイ装置をなすようになる。
符号(110、120、130)は第1電極用電極パッドで、符号(111、121、131)は第2電極用電極パッドである。
第1電極用電極パッド(110、120、130)は、各LEDチップ(200、300、400)の第1電極と接続されるパッドで、第2電極用電極パッド(111、121、131)は各LEDチップ(200、300、400)の第2電極と接続されるパッドである。
光透過板500と各LEDチップ(200、300、400)の上部は接着剤を用いて接着させる。
各LEDチップのうち第1LEDチップ200は、赤色光を発するガリウムアーセナイド系列半導体チップであって、第2電極250及び第1電極210を含む。
また、第1LEDチップ200は、第2電極250と第1電極210との間に第1電極210から第2電極250に向かって順次形成されたp型半導体層220、活性層230、及びn型半導体層240を含む。
また、第2LEDチップ300は、第2電極350と第1電極310との間に第1電極310から第2電極350に向かって順次形成されたp型半導体層320、活性層330及びn型半導体層340を含む。
各LEDチップのうち第3LEDチップ400は、青色光を発する窒化ガリウム系列半導体チップであって、第2電極450及び第1電極410を含む。また、第3LEDチップ400は、第2電極450と第1電極410との間に第1電極410から第2電極450に向かって順次形成されたp型半導体層420、活性層430及びn型半導体層440を含む。
第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400のそれぞれの第1電極(210、310、410)を各電極パッド(110、120、130)のそれぞれに付着させるために、上述した垂直型LEDチップを用いた実施形態と同様に導電性接着物質(図示せず)が用いられる。
また、各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれの第2電極(250、350、450)は第2電極用電極パターン(111、121、131)にそれぞれマウントされ、図11を参照して説明したように、第2電極用電極パターン(111、121、131)は第2電極共通ライン(CCL)に共通して接続される。
また、TFT基板100と光透過板500との間には、第1LEDチップ200、第2LEDチップ300、及び第3LEDチップ400などを外部から保護するための電気絶縁性アンダーフィル(図示せず)が充填され得る。
また、色変換効率を増加できるように、各LEDチップ(200、300、400)の側面にブラック又はホワイト材料のモールディング材を形成することができる。
また、上記各実施形態において、一つのピクセルは、三つのLEDチップ、すなわち、赤色LED、緑色LED、及び青色LEDを含み、これらのそれぞれが赤色、緑色、及び青色波長帯の光を発することに対してのみ例示しているが、さらに、青色LEDチップ、UV LEDチップ、色変換シート又は蛍光体を用いて、赤色、緑色、及び青色波長帯の光を発するように具現してもよい。
図10〜図14を共に参照すると、一つのピクセル内の各LEDチップ(200、300、400)はそれぞれに接続されたLED駆動ユニット(DU)によって制御され、発光のためにそれぞれに接続された電源ライン(VL)から電源を受ける。
各LEDチップ(200、300、400)のそれぞれの第2電極をカソード端子と仮定し、第1電極をアノード端子と仮定すると、図14に示すように、各LEDチップ(200、300、400)は電流が下側から上側に向かうものと見なすことができ、一つの電源ライン(VL)に接続された各LEDチップにおいて、カソード端子は全て一つの第2電極共通ライン(CCL)に接続される形態であり得る。
図15を参照すると、各LED駆動ユニットがTFT工程によってマトリックス状に配列されるように形成された後、その上部に各スキャンライン(SL)、各データライン(DL)及び各電源ライン(VL)が配線される。
一つのデータライン(DL)と一つのスキャンライン(SL)との交差部分に一つのLED駆動ユニットが位置する構造であり、一つのLED駆動ユニットに一つのLEDチップが接続されている。
上述したように、各データライン(DL)、各電源ライン(VL)、及び各スキャンライン(SL)は電気的に絶縁されなければならないので、同一層内で適切に絶縁されるように配線されたり、互いに異なる垂直層の構造で絶縁されるように配線されなければならない。
また、図15には示していないが、第2電極共通ライン(図2又は図11のCCL)が第1方向に配線される。
図16を参照すると、LED駆動ユニット(DU)は、2T1C(2個のトランジスタと1個のキャパシタ)構造であって、スイッチングトランジスタ(ST)、駆動トランジスタ(DT)及びストレージキャパシタ(Cst)を含む。
スイッチングトランジスタ(ST)のゲート端子は、一つのスキャンライン(SL)に接続され、ドレイン端子は一つのデータライン(DL)に接続され、ソース端子は駆動トランジスタ(DT)のゲート端子と接続される。
ストレージキャパシタ(Cst)の一端は、スイッチングトランジスタ(ST)のソース端子と駆動トランジスタ(DT)のゲート端子との間に接続され、他端は、対応するLEDチップの第1電極(アノード端子)に接続される。
結果的に、ストレージキャパシタ(Cst)は、駆動トランジスタ(DT)のゲート端子とソース端子との間に接続される。
図2又は図11から分かるように、LEDチップの第2電極は第2電極共通ライン(CCL)に接続される。
特に、図2の実施形態では、LEDチップの第2電極は導電体600を介して第2電極共通ライン(CCL)に接続される。
このとき、ストレージキャパシタ(Cst)は、データ信号によってLEDチップにLED動作電圧が一定に提供されるように、所定の区間の間に電圧を維持させる役割をする。
図17を参照すると、図15に示した配線構造と異なり、各電源ラインがそれぞれ第1電源ライン(VL1)及び第2電源ライン(VL2)を含む電源ラインペアとして配線される場合を説明するための図である。
よって、図15に示した配線構造の場合、一つの電源ライン(VL)に接続されるピクセル(又はサブピクセル)が合計2160個であって、一つの電源ライン(VL)のみでLED動作電圧を提供する場合、電圧降下問題が発生する。
以下では、図18を参照して簡単に説明する。
(数1)
Vdrop=Ipixel×Rpixel+Ipixel×2Rpixel+…+Ipixel×(n−1)Rpixel+Ipixel×(n)Rpixel
=Ipixel×Rpixel(1+2+…+(n−1)+(n))
=Ipixel×Rpixel(n(n+1)/2)
・・・数式1
結局、一番最後に接続されたピクセルの場合、LED動作電圧(VLED)の降下がIpixel×(n)Rpixelと最も大きく現れており、その結果、一番最後の段のピクセル(Worst Case Pixel)に接続されたLEDチップの場合、光出力が弱くなるか、正常なカラーを出力しにくいという問題が発生する可能性がある。
したがって、このような電圧降下問題を解決するために、図17に示したように、各電源ラインがそれぞれ第1電源ライン(VL1)及び第2電源ライン(VL2)を含む電源ラインペアとして配線することができる。
このように、一つの電源ラインに接続された各ピクセルの個数を半分に減少させることによって、一つの電源ラインに接続されたLED駆動ユニット及びデータライン側に起因した寄生抵抗によって発生する電圧降下の問題を減少できる。
図19を参照して、本発明の一実施形態に係るLEDディスプレイ装置の製作工程を説明すると、薄膜トランジスタ(TFT)製造工程を通じて製作されたTFT基板を準備する(ステップS10)。
この段階で、TFT基板上にはデータライン、電源ライン、スキャンライン、及び第2電極共通ラインを含む各種ラインの配線が完了した状態で、ピクセルの構成のための各LEDチップがマウントされる各電極パッドも全て形成された状態である。
この段階で、第2電極共通ラインと電気的に接続するための導電体も付着する。
その後、第2電極用光透過電極パターンを含む光透過板を製作し、これを各LEDチップの上部に付着させる(ステップS30)。
上述した各実施形態では、光透過板に偏光フィルム及びタッチフィルムが全て含まれることで説明したが、ステップS30段階での光透過板はパターン基板に限定される。
その後、各ライン駆動IC(LDIC)を付着させ(ステップS50)、各データ駆動IC(DDIC)を付着させる(ステップS60)。
その後、偏光フィルムの上部にタッチフィルムを付着させ(ステップS70)、最後に、タッチ回路を付着させる(ステップS80)。
110、120、130、140 第1電極用電極パッド(第1〜第4電極パッド)
111、121、131 第2電極用電極パッド
200、300、400 (第1〜第3)LEDチップ
210、310、410 第1電極
220、320、420 p型半導体層
230、330、430 活性層
240、340、440 n型半導体層
250、350、450 第2電極
500 光透過板
510 第2電極用光透過電極パターン
520 パターン基板
530 偏光フィルム
540 タッチフィルム
600 導電体
700 放熱板
800 タイムコントロール部(タイムコントロール印刷基板アセンブリ)
850 データライン印刷基板アセンブリ
前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットのそれぞれと、前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップとを電気的に接続するよう前記第1電極と接続される第1電極用電極パッドを含むことが好ましい。
前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続されるよう前記各LEDチップに対応する第2電極用光透過電極パターンを含むことが好ましい。
前記TFT基板は、前記各LEDチップの第2電極が共通して接続される第2電極共通ラインを含むことが好ましい。
前記導電体によって前記第2電極共通ラインと前記各LEDチップの第2電極とが電気的に接続されることが好ましい。
前記導電体は、前記各LEDチップのアレイの外郭に配置され、前記第2電極共通ラインは前記各LED駆動ユニットのアレイの外郭に配置されることが好ましい。
前記各LEDチップの内、一つのピクセルをなす三つのLEDチップのそれぞれは、赤色、緑色、及び青色を発光し、一つのピクセルをなす三つのLEDチップは互いに隣接することが好ましい。
前記導電体は、前記一つのピクセル内の三つのLEDチップのそれぞれの第2電極と前記TFT基板とを電気的に接続するよう前記一つのピクセルのそれぞれに対応して形成されることが好ましい。
前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続される第2電極用光透過電極パターンを含むパターン基板と、前記パターン基板の上部に付着した偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に付着したタッチフィルムとを含むことが好ましい。
前記導電体によって前記第2電極共通ラインと前記各LEDチップの第2電極とが電気的に接続されることが好ましい。
前記導電体は、前記各LEDチップのアレイの外郭に配置され、前記第2電極共通ラインは前記各LED駆動ユニットのアレイの外郭に配置されることが好ましい。
前記各LEDチップの内、一つのピクセルをなす三つのLEDチップのそれぞれは、赤色、緑色、及び青色を発光し、一つのピクセルをなす三つのLEDチップは互いに隣接することが好ましい。
前記導電体は、前記一つのピクセル内の三つのLEDチップのそれぞれの第2電極と前記TFT基板とを電気的に接続するよう前記一つのピクセルのそれぞれに対応して形成されることが好ましい。
前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続される前記第2電極用光透過電極パターンが形成され、下面全体が平面であり前記光透過板の下面をなすパターン基板と、前記パターン基板の上部に付着した偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に付着したタッチフィルムと、を含み、前記光透過板の下面と前記パターン基板の下面に形成される前記第2電極用光透過電極パターンとは平行をなし、前記第2電極用光透過電極パターンと前記TFT基板の複数の第1電極用電極パッドの上面も平行をなすことが好ましい。
Claims (24)
- マトリックス状に配列される複数のLED駆動ユニットを含み、前記各LED駆動ユニットのそれぞれは複数のトランジスタを含むTFT基板と、
前記各LED駆動ユニットのそれぞれによって駆動され、前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応して付着する複数のLEDチップと、
前記各LEDチップの上部に付着し、前記各LEDチップから出る光を透過させる光透過板と、
前記各LEDチップで発生する熱を放出させるために前記TFT基板に付着された放熱板と、を有することを特徴とするLEDディスプレイ装置。 - 前記各LEDチップのそれぞれは、前記TFT基板側に向かう第1電極と、前記光透過板側に向かう第2電極と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットのそれぞれと前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップとを電気的に接続するよう前記第1電極と接続される第1電極用電極パッドを含むことを特徴とする請求項2に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続されるよう前記各LEDチップに対応する第2電極用光透過電極パターンを含むことを特徴とする請求項2に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記TFT基板は、前記各LEDチップの第2電極が共通して接続される第2電極共通ラインを含むことを特徴とする請求項2に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記第2電極共通ラインと前記各LEDチップの第2電極とを電気的に接続するよう前記光透過板と前記TFT基板との間に配置される導電体を有することを特徴とする請求項5に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記導電体は、前記各LEDチップのアレイの外郭に配置され、
前記第2電極共通ラインは、前記各LED駆動ユニットのアレイの外郭に配置されることを特徴とする請求項6に記載のLEDディスプレイ装置。 - 前記各LEDチップの内、一つのピクセルをなす三つのLEDチップのそれぞれは、赤色、緑色、及び青色を発光し、一つのピクセルをなす三つのLEDチップは互いに隣接することを特徴とする請求項2に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記一つのピクセル内の三つのLEDチップのそれぞれの第2電極と前記TFT基板とを電気的に接続するよう、前記一つのピクセルのそれぞれに対応して前記光透過板と前記TFT基板との間に配置される導電体を有す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。
- 前記光透過板は、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と電気的に接続される第2電極用光透過電極パターンを含むパターン基板と、
前記パターン基板の上部に付着した偏光フィルムと、
前記偏光フィルムの上部に付着したタッチフィルムと、を含むことを特徴とする請求項2に記載のLEDディスプレイ装置。 - 前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットの上部で前記第2電極共通ラインと平行な方向である第1方向に配線される複数の電源ラインと、
前記各電源ラインと電気的に絶縁され、前記第1方向と交差する第2方向に配線される複数のスキャンラインと、
前記各電源ライン及び前記各スキャンラインと電気的に絶縁され、前記各電源ラインと平行に前記第1方向に配線される複数のデータラインと、を含むことを特徴とする請求項5に記載のLEDディスプレイ装置。 - 前記各LED駆動ユニットのそれぞれは、スイッチングトランジスタ、駆動トランジスタ、及びストレージキャパシタを含み、
前記スイッチングトランジスタのゲート端子は一つのスキャンラインに接続され、前記スイッチングトランジスタのドレイン端子は一つのデータラインに接続され、
前記駆動トランジスタのゲート端子は前記スイッチングトランジスタのソース端子に接続され、前記駆動トランジスタのドレイン端子は前記電源ラインに接続され、前記駆動トランジスタのソース端子は対応するLEDチップの第1電極に接続され、
前記ストレージキャパシタは、前記駆動トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続され、
前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップの第2電極は、前記導電体を介して前記第2電極共通ラインに接続される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。 - 前記TFT基板の一側面で前記第2方向に配置され、前記各データラインのそれぞれに対応する複数のデータ駆動ICと、
前記TFT基板の他側面で前記第1方向に配置され、前記各スキャンラインのそれぞれに対応する複数のライン駆動ICと、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。 - 前記TFT基板の一側面で前記第2方向に配線され、前記各電源ラインが共通して接続されるグローバル電源ラインと、
前記グローバル電源ラインと平行に前記第2方向に配線され、前記第2電極共通ラインと接続されるグローバル第2電極共通ラインと、
前記グローバル電源ライン及び前記グローバル第2電極共通ラインに接続されるタイムコントロール部と、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。 - 前記各電源ラインは、第1電源ライン及び第2電源ラインを含む電源ラインペアを含み、前記各スキャンラインの個数が2n(nは自然数)個である場合、
前記各スキャンラインのうち1番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうちn番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは第1電源ラインを介してLED動作電圧が供給され、
前記各スキャンラインのうち(n+1)番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうち2n番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは第2電源ラインを介してLED動作電圧が供給される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。 - 前記各LEDチップのそれぞれは、第1電極及び第2電極が全て前記TFT基板側に向かうフリップチップであることを特徴とする請求項1に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットのそれぞれと、前記各LED駆動ユニットのそれぞれに対応するLEDチップとを電気的に接続するよう前記各LEDチップのそれぞれの第1電極と接続される第1電極用電極パッドと、前記各LEDチップのそれぞれの第2電極と接続される第2電極用電極パッドと、を含むことを特徴とする請求項16に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記光透過板は、前記各LEDチップの上部に付着した偏光フィルムと、前記偏光フィルムの上部に付着したタッチフィルムと、を含むことを特徴とする請求項16に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記TFT基板は、前記各LED駆動ユニットの上部で第1方向に配線される複数の電源ラインと、
前記各電源ラインと電気的に絶縁され、前記第1方向と交差する第2方向に配線される複数のスキャンラインと、
前記各電源ライン及び前記各スキャンラインと電気的に絶縁され、前記各電源ラインと平行に前記第1方向に配線される複数のデータラインと、を含むことを特徴とする請求項16に記載のLEDディスプレイ装置。 - 前記TFT基板は、前記複数の電源ラインと平行に前記第1方向に配線される複数の第2電極共通ラインを含むことを特徴とする請求項19に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記第2電極共通ラインには、一つの電源ラインに接続された複数のLED駆動ユニットに対応する各LEDチップの第2電極とそれぞれ接続された第2電極用電極パッドが共通して接続されることを特徴とする請求項20に記載のLEDディスプレイ装置。
- 前記TFT基板の一側面で前記第2方向に配線され、前記各電源ラインが共通して接続されるグローバル電源ラインと、
前記グローバル電源ラインと平行に前記第2方向に配線され、前記第2電極共通ラインが共通して接続されるグローバル第2電極共通ラインと、
前記グローバル電源ライン及び前記グローバル第2電極共通ラインに接続されるタイムコントロール部と、を含むことを特徴とする請求項21に記載のLEDディスプレイ装置。 - 前記各電源ラインは、第1電源ライン及び第2電源ラインを含む電源ラインペアを含み、前記各スキャンラインの個数が2n(nは自然数)個である場合、
前記各スキャンラインのうち1番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうちn番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは前記第1電源ラインを介してLED動作電圧が供給され、
前記各スキャンラインのうち(n+1)番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットから、前記各スキャンラインのうち2n番目のスキャンラインに接続されたLED駆動ユニットまでは前記第2電源ラインを介してLED動作電圧が供給されることを特徴とする請求項19に記載のLEDディスプレイ装置。 - 前記第2電極共通ライン及び前記電源ラインの線幅は、20μmであることを特徴とする請求項20に記載のLEDディスプレイ装置。
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