KR101524726B1 - Led 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR101524726B1
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electrode
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김기중
허지호
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실리콘 디스플레이 (주)
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Abstract

본 발명은 LED 디스플레이 장치에 관한 것으로, 기판 상에 형성되는 LED; 상기 LED 상에 배치되어 상기 LED로부터 조사되는 빛을 녹색 파장의 빛으로 변환하는 그린 퀀텀 닷(green quantum dot); 상기 LED 상에 배치되어 상기 LED로부터 조사되는 빛을 적색 빛으로 변환하는 레드 퀀텀 닷(red quantum dot); 및 상기 기판 상의 박막트랜지스터;를 포함하고, 상기 LED의 전극과 상기 박막트랜지스터의 데이터 전극이 상호 연결된다.

Description

LED 디스플레이 장치{LED DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예는 LED 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 발광 디스플레이 소자 또는 무기 전계 발광 디스플레이 소자 등과 같은 평판 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)는 각 픽셀의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 픽셀을 구동시키는 구동 소자로 사용된다.
박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor), 상기 박막 트랜지스터를 구비한 액정 디스플레이 장치(LCD: liquid crystal display device) 및 전계발광 디스플레이 장치(ELD: electroluminescence display device) 등은 현재 평판 디스플레이 장치, 디지털 카메라나 비디오 카메라 또는 휴대정보단말기(PDA)나 휴대전화 등의 모바일 기기용 디스플레이 장치로 그 시장을 확대하고 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터는 고농도의 불순물로 도핑된 소스/드레인 영역과, 이 소스/드레인 영역의 사이에 형성된 채널 영역을 갖는 반도체층을 가지며, 이 반도체층과 절연되어 상기 채널 영역에 대응되는 영역에 위치하는 게이트 전극과, 상기 소스/드레인 영역에 각각 접촉되는 소스/드레인 전극을 갖는다.
그러나, 종래 기술에 따른 박막트랜지스터를 포함하는 디스플레이는 응답 속도가 느리고 시야각이 좁으며, 전력 소모가 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 박막트랜지스터를 이용하여 LED를 제어할 수 있는 픽셀 어레이를 구성하여, LCD 및 PDP와 같은 평판 디스플레이를 LED로 제조함으로써, 보다 빠른 응답 속도와 보다 넓은 시야각을 가질 수 있도록 할 수 있도록 하고, 보다 낮은 전력 소모로 에너지 절약 효과가 우수한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 기판 상에 형성되는 LED; 상기 LED 상에 배치되어 상기 LED로부터 조사되는 빛을 녹색 파장의 빛으로 변환하는 그린 퀀텀 닷(green quantum dot); 상기 LED 상에 배치되어 상기 LED로부터 조사되는 빛을 적색 빛으로 변환하는 레드 퀀텀 닷(red quantum dot); 및 상기 기판 상의 박막트랜지스터;를 포함하고, 상기 LED의 전극과 상기 박막트랜지스터의 데이터 전극이 상호 연결된다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 LED는 상기 기판 상의 제1 도전성 반도체 층; 상기 제1 도전성 반도체 층 상의 제1 전극; 상기 제1 도전성 반도체 층 상의 제1 활성층; 상기 제1 활성층 상의 제2 도전성 반도체 층; 상기 제2 도전성 반도체 층 상의 제2 전극; 및 상기 LED를 덮는 제1 보호층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 도전성 반도체 층 및 상기 제2 도전성 반도체 층은 p-GaN 또는 n-GaN 로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 그린 퀀텀 닷 및 상기 레드 퀀텀 닷은 상기 제2 전극과 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는 투명재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 박막트랜지스터는 상기 기판 상의 제1 보호층; 상기 제1 보호층 상의 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상의 제2 활성층; 상기 제2 활성층 상의 데이터 전극; 및 상기 박막트랜지스터를 덮는 제2 보호층;을 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 LED의 상기 제2 전극과 상기 박막트랜지스터의 상기 데이터 전극은 동일한 재료로 형성되어 상호 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 그린 퀀텀 닷 및 상기 레드 퀀텀 닷은, 상기 데이터 전극 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 활성층은 GaN으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 활성층은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 및 산화물 반도체 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 데이터 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는 투명재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 기판은 사파이어 기판으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 박막트랜지스터는 코플라나, 스태거드, 인버디트 코플라나 및 인버티드 스태거드 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 LED는 복수개가 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 박막트랜지스터를 이용하여 LED를 제어 할 수 있는 픽셀 어레이를 구성하여, LCD 및 PDP와 같은 평판 디스플레이를 LED로 제조함으로써, 보다 빠른 응답 속도와 보다 넓은 시야각을 가질 수 있도록 할 수 있으며, 보다 낮은 전력 소모로 에너지 절약 효과가 우수한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치의 개념도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치의 상면도이고,
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 기판(1) 상에 복수개의 LED(110, 120, 130)가 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 장치는 LED(110, 120, 130), 박막트랜지스터(200) 및 퀀텀 닷 층(310, 320)을 포함하여 구성된다.
복수개의 LED(110, 120, 130)는 기판(1) 상에 형성되며, 이때 상기 기판(1)은 사파이어 기판으로 형성될 수 있다.
또한, 기판(1) 상에는 박막트랜지스터(200)가 형성되며, 상기 각각의 LED(110, 120, 130)는 박막트랜지스터와 연결되어 있으며, 예를 들어 LED(130)의 전극(6)은 박막트랜지스터(200)의 데이터 전극(12)과 상호 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 박막트랜지스터(200)는 코플라나, 스태거드, 인버디트 코플라나 및 인버티드 스태거드 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
한편, 제1 LED(110)과 제2 LED(120) 상에는 각각 퀀텀 닷 층(310, 320)이 형성되고, 제3 LED(130)에는 퀀텀 닷 층이 형성되지 않는다.
LED(110, 120, 130)는 제1 도전성 반도체층(2), 제1 전극(5), 제1 활성층(3), 제2 도전성 반도체층(4), 제2 전극(6) 및 제1 보호층(7)을 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로, 제1 도전성 반도체층(2)은 기판(1) 상에 형성되고, 제1 전극(5)과 제1 활성층(3)은 상기 제1 도전성 반도체층(2) 상에 형성된다.
또한, 제2 도전성 반도체층(4)은 제1 활성층(3) 상에 형성되고, 상기 제2 도전성 반도체층(4) 상에는 제2 전극(6)이 형성된다.
이때, 상기 제1 활성층(3)은 GaN으로 구성되고, 상기 제1 도전성 반도체층(2)과 상기 제2 도전성 반도체층(4)은 p-GaN 로 되거나 또는 n-GaN 로 구성 될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(6)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 LED(110, 120, 130) 상에는 제1 보호층(7)이 형성될 수 있다.
한편, 박막트랜지스터(200)는 제 1 보호층(7), 게이트 전극(8), 게이트 절연막(9), 제2 활성층(11) 및 데이터 전극(12)을 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 제1 보호층(8)은 기판(1)상에 형성되고, 제 1보호층(7) 상에는 게이트 전극(8)이 형성된다.
또한, 게이트 전극(8) 상에는 게이트 절연막(9)이 형성되고, 게이트 절연막(9) 상에는 제2 활성층(11)이 형성되며, 제2 활성층(11) 상에는 데이터 전극(12)이 형성된다.
상기 제2 활성층(11)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 및 산화물 반도체 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 LED(110, 120, 130)의 제2 전극(6)과 상기 박막트랜지스터(200)의 상기 데이터 전극(12)은 전기적으로 연결되며, 동일한 재료로 형성될 수 있다.
이때, 상기 데이터 전극(12)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는 투명재료로 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 LED(110) 상에는 상기 제1 LED(110)로부터 조사되는 빛을 적색 빛으로 변환하는 레드 퀀텀 닷(red quantum dot: 310)이 형성되고, 상기 제2 LED(120) 상에는 상기 제2 LED(120)로부터 조사되는 빛을 녹색 파장의 빛으로 변환하는 그린 퀀텀 닷(green quantum dot: 320)이 형성되나, 제3 LED(130) 상에는 퀀텀 닷이 형성되지 않는다.
이는, 상기 사파이어로 구성된 기판(1) 상의 제1 도전성 반도체층(2)과 상기 제2 도전성 반도체층(4)은 p-GaN로 되거나 또는 n-GaN로 구성됨으로써, 청색 파장의 빛을 상부로 조사하기 때문에 별도의 청색 퀀텀 닷을 필요로 하지 않는다.
한편, 상기 그린 퀀텀 닷(320) 및 상기 레드 퀀텀 닷(310)은 상기 각각 제2 전극(6)과 연결되며, 상기 박막트랜지스터(200)의 데이터 전극(12) 상에 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 박막트랜지스터(200) 상에는 제2 보호층(13)이 형성되어 박막트랜지스터(200)를 보호할 수 있다.
그에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 R(Red: 210), G(Green: 220), B(Blue230)를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 퀀텀 닷에서의 빛의 파장의 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 퀀텀 닷의 크기에 따른 빛의 파장의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 LED로부터 조사된 청색 파장의 빛(201)이 그린 퀀텀 닷과 레드 퀀텀 닷에 의하여 각각 변화된다.
보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 사파이어 기판과 그 상부의 p-GaN 또는 n-GaN로 구성된 제1 도전성 반도체층의 구성으로 인하여 청색 파장의 빛(201)이 조사되고, 상기 청색 파장의 빛(201)이 그린 퀀텀 닷을 통과하면 녹색 파장의 빛(202)으로 변화하며, 이때 상기 녹색 파장의 빛(201)은 490 nm 내지 560 nm의 파장을 가질 수 있다.
또한, 상기 조사된 청색 파장의 빛(201)이 레드 퀀텀 닷을 통과하면 적색 파장의 빛(203)으로 변화하며, 이때 상기 적색 파장의 빛(203)은 590 nm 내지 660 nm의 파장을 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 퀀텀 닷은 그 크기에 따라 방출하는 빛의 색상을 조절할 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이 퀀텀 닷의 크기가 작을수록 파란색에 가까운 색을 구현할 수 있으며, 퀀텀 닷의 크기가 클수록 빨간색에 가까운 색을 구현할 수 있으며, 퀀텀 닷의 크기가 증가할수록 발광되는 빛의 에너지가 감소한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치의 개념도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 다수의 주사선(15)을 구동하는 주사선 구동회로(50), 및 다수의 디스플레이 데이터 입력선(16)을 구동하는 데이터 구동회로(60)를 포함한다.
LED 디스플레이 장치의 화소부(18)는 본 발명의 LED에 해당하며 각각 Red, Green, Blue로 구성되어 어레이(array) 형태로 배치될 수 있다.
또한 화소부(18)는 다수의 주사선(15)과 다수의 디스플레이 데이터 입력선(16)에 접속된다.
다수의 주사선(15)과 다수의 데이터 입력선(16)은 매트릭스(matrix) 형태로 구성되고, 주사선(15)과 데이터 입력선(16)이 교차하는 지점에는 화소부(18)가 각각 배치되며, 상기 화소부(180)에는 전원 인가선(17)을 통해 전원이 인가된다.
주사선 구동회로(50)는 주사선(15)을 선택적으로 구동하고, 데이터 구동회로(60)는 주사선(15)에 인가된 신호에 의해 구동된 화소부(18)의 신호를 데이터 입력선(16)을 통해 입력 받는다.본 발명에 따르면 박막트랜지스터를 이용하여 LED를 제어 할 수 있는 픽셀 어레이를 구성하여, LCD 및 PDP와 같은 평판 디스플레이를 LED로 제조함으로써, 보다 빠른 응답 속도와 보다 넓은 시야각을 가질 수 있도록 할 수 있으며, 보다 낮은 전력소모로 에너지 절약 효과가 우수한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 기판
2: 제1 도전성 반도체층
3: 제1 활성층
4: 제2 도전성 반도체층
5: 제1 전극
6: 제2 전극
7: 제1 보호층
8: 게이트 전극
9: 게이트 절연막
11: 제2 활성층
12: 데이터 전극
13: 제2 보호층
110, 120, 130: LED
200: 박막트랜지스터
310, 320: 퀀텀 닷

Claims (14)

  1. 기판 상에 형성되며, 상기 기판 상의 제1 도전성 반도체 층, 상기 제1 도전성 반도체 층 상의 제1 전극, 상기 제1 도전성 반도체 층 상의 제1 활성층, 상기 제1 활성층 상의 제2 도전성 반도체 층, 상기 제2 도전성 반도체 층 상의 제2 전극 및 LED를 덮는 제1 보호층을 포함하는 LED;
    상기 LED 상에 배치되어 상기 LED로부터 조사되는 빛을 녹색 파장의 빛으로 변환하는 그린 퀀텀 닷(green quantum dot);
    상기 LED 상에 배치되어 상기 LED로부터 조사되는 빛을 적색 빛으로 변환하는 레드 퀀텀 닷(red quantum dot); 및
    상기 기판 상에 형성되며, 상기 기판 상의 제 1 보호층, 상기 제 1보호층 상의 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상의 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상의 데이터 전극 및 상기 박막트랜지스터를 덮는 제2 보호층을 포함하는 박막트랜지스터;
    를 포함하고,
    상기 LED의 전극과 상기 박막트랜지스터의 데이터 전극이 상호 연결되는 LED 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전성 반도체 층 및 상기 제2 도전성 반도체 층은,
    p-GaN 또는 n-GaN 로 구성되는 LED 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 그린 퀀텀 닷 및 상기 레드 퀀텀 닷은,
    상기 제2 전극과 연결되는 LED 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극은,
    ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는 투명재료로 형성되는 LED 디스플레이 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED의 상기 제2 전극과 상기 박막트랜지스터의 상기 데이터 전극은 동일한 재료로 형성되어 상호 연결되는 LED 디스플레이 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 그린 퀀텀 닷 및 상기 레드 퀀텀 닷은,
    상기 데이터 전극 상에 형성되는 LED 디스플레이 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 활성층은,
    GaN으로 구성되는 LED 디스플레이 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 활성층은,
    비정질 실리콘, 다결정 실리콘 및 산화물 반도체 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 LED 디스플레이 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 전극은,
    ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는 투명재료로 형성되는 LED 디스플레이 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은,
    사파이어 기판인 LED 디스플레이 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는,
    코플라나, 스태거드, 인버디트 코플라나 및 인버티드 스태거드 구조 중 어느 하나로 구성되는 LED 디스플레이 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED는 복수개가 구비되는 LED 디스플레이 장치.
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