KR102663898B1 - 백라이트 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 백라이트 장치와 표시 장치가 제공된다. 상기 백라이트 장치는 기판, 및 상기 기판 상에 배열되는 복수의 발광부들을 포함한다. 상기 복수의 발광부들 각각은 상기 기판 상에 배치되고, 발광 전류를 생성하는 휘도 제어부, 및 상기 기판 상에 배치되고, 상기 발광 전류에 의해 발광하는 발광 소자가 실장되기 위한 패드부를 포함한다.

Description

백라이트 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{Backlight device and display apparatus including the same}
실시예들은 백라이트 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소형 발광 소자(mini LED, mini Light Emitting Diode)를 포함하는 백라이트 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
사용자 인터페이스의 하나로서 전자 장치에 표시 장치를 탑재하는 것은 필수가 되고 있으며, 전자 장치의 경박단소화와 저전력 소모를 위하여 평판 표시 장치가 많이 사용되고 있다.
평판 표시 장치 중 하나인 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 장치이므로, 액정 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백라이트 램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit, BLU)이 필요하다.
최근에는 저전력, 친환경 및 슬림형 디자인의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 광원으로 널리 사용되고 있다. 그러나 LED는 표시 장치의 전면적에 걸쳐 휘도와 색의 균일성을 유지하는데 어려움이 있으며, LED 전류의 순간적인 제어를 위해 고도의 기술이 요구된다.
실시예들은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 휘도 균일성 및 수명이 개선된 백라이트 장치를 제공한다.
실시예들은 구동 박막 트랜지스터의 문턱 전압의 편차를 보상할 수 있는 백라이트 장치를 제공한다.
실시예들은 전술한 백라이트 장치를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 백라이트 장치는 기판, 및 상기 기판 상에 배열되는 복수의 발광부들을 포함한다. 상기 복수의 발광부들 각각은 상기 기판 상에 배치되고, 발광 전류를 생성하는 휘도 제어부, 및 상기 기판 상에 배치되고, 상기 발광 전류에 의해 발광하는 발광 소자가 실장되기 위한 패드부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 백라이트 장치는 기판, 상기 기판 상에 배치되고 제1 영역과 제2 영역을 갖는 반도체 층, 상기 반도체 층과 적어도 부분적으로 중첩하는 게이트 전극, 상기 제1 영역에 전기적으로 연결되는 제1 연결 전극, 및 상기 제2 영역에 전기적으로 연결되는 제2 연결 전극을 포함하는 박막 트랜지스터, 제1 패드와 상기 제1 연결 전극에 연결되는 제2 패드를 포함하는 패드부, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 게이트 전극에 데이터 전압을 전달하는 데이터 라인, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 패드에 제1 구동 전압을 전달하는 제1 전원 라인, 및 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제2 연결 전극에 연결되는 제2 전원 라인를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 표시 장치는 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛 상에 배치되고, 복수의 화소들이 배열되는 표시 패널을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은 기판, 및 상기 기판 상에 배열되는 복수의 발광부들을 포함한다. 상기 복수의 발광부들 각각은 상기 기판 상에 배치되고, 발광 전류를 생성하는 박막 트랜지스터, 상기 기판 상의 적어도 한 쌍의 패드들, 및 상기 적어도 한 쌍의 패드들 상에 실장되고, 상기 박막 트랜지스터와 직렬로 연결되어 상기 발광 전류에 의해 발광하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 아래의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
다양한 실시예들에 따르면, 발광 소자가 실장될 수 있는 패드들과 발광 소자의 휘도를 제어할 수 있는 박막 트랜지스터를 글래스 기판 상에 직접 형성함으로써, 제조 단가를 낮출 수 있으며, 제품 신뢰도 및 수명을 개선할 수 있다. 배선 길이에 따른 전압 강하의 편차 및 박막 트랜지스터의 문턱 전압 편차를 보상할 수 있기 때문에, 백라이트 장치의 휘도 균일성이 향상될 수 있다. 다양한 실시예들에 따라서 휘도 균일성이 개선된 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치는 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 발광부의 개략적인 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광부의 예시적인 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 6은 도 5의 표시 장치의 일부를 나타낸 개략적인 단면도를 도시한다.
본 발명은 다양하게 변형되고 여러 가지 실시예를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 도시하고 상세한 설명을 통해 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 특징, 및 효과, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 아래에서 상세하게 기술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에 개시되는 실시예들로 한정되지 않으며, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세히 설명된다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 선택되었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 형태로 한정되지 않는다.
이하의 실시예들에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다.
이하의 실시예들에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. 명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 제1 구성요소가 제2 구성요소를 포함한다 또는 가진다라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 제2 구성요소 외의 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "대응하는" 또는 "대응하게"라는 용어는 문맥에 따라서 동일한 열 및/또는 행에 배치된다 또는 연결된다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 부재가 복수의 제2 부재들 중에서 "대응하는" 제2 부재에 연결된다는 것은 제1 부재가 제1 부재와 동일 열 및/또는 동일 행에 배치된 제2 부재에 연결된다는 것을 의미한다. 예를 들면, 복수의 픽셀 회로들과 복수의 발광 소자들이 각각 기판 상에 행 방향과 열 방향으로 배열되는 경우, 발광 소자가 대응하는 픽셀 회로에 연결된다는 것은 복수의 픽셀 회로들 중에서 동일 행과 동일 열에 위치한 픽셀 회로에 연결된다는 것을 의미한다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 백라이트 장치는 기판(110) 및 기판(110) 상에 배열되는 복수의 발광부들(120)을 포함한다.
기판(110)은 실리콘 산화물(SiO2)을 주성분으로 하는 투명 재질의 유리 물질, 또는 투명한 플라스틱 물질로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 기판(110)은 글래스 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 다른 예에 따르면, 기판(110)은 박막 금속 물질로 이루어진 도전성 기판일 수 있다. 기판(110)은 플렉서블 기판 또는 리지드 기판일 수 있다.
기판(110) 상에는 불순물 이온의 확산 및 수분이나 외기의 침투를 방지하고, 평탄화된 표면을 제공하기 위한 버퍼층(미 도시)이 배치될 수 있다. 버퍼층은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층은 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기 절연 물질을 함유할 수도 있고, 예시한 물질들의 적층체 또는 유기 절연 물질과 무기 절연 물질의 적층체로 형성될 수 있다.
발광부들(120)은 기판(110) 상에 배열될 수 있다. 발광부들(120)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 발광부들(120)은 행 방향과 열 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 배열될 수 있다.
발광부들(120)의 개수는 본 발명을 한정하지 않지만, 적게는 수천개에서 많게는 수십만개에 이를 수 있다. 일 실시예에 따른 백라이트 장치가 표시 패널에 백라이트를 제공하는 경우, 발광부들(120) 각각이 수십 내지 수백 개의 화소들에 광을 조명하도록 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 발광부들(120) 각각은 휘도 제어부와 패드부를 포함할 수 있다. 발광부(120)에 대하여 도 2를 참조하여 더욱 자세히 설명한다.
기판(110) 상에는 데이터 라인들(DL), 제1 전원 라인들(PL1) 및 제2 전원 라인들(PL2)이 배치될 수 있으며, 발광부들(120)은 데이터 라인들(DL), 제1 전원 라인들(PL1) 및 제2 전원 라인들(PL2)에 각각 연결될 수 있다. 예를 들면, 하나의 발광부(120)에 하나의 데이터 라인(DL), 하나의 제1 전원 라인(PL1) 및 하나의 제2 전원 라인(PL2)이 연결될 수 있다. 발광부(120)에 연결되는 데이터 라인(DL), 제1 전원 라인(PL1) 및 제2 전원 라인(PL2)은 각각 복수의 데이터 라인(DL) 중 대응하는 데이터 라인(DL), 복수의 제1 전원 라인(PL1) 중 대응하는 제1 전원 라인(PL1), 및 복수의 제2 전원 라인(PL2) 중 대응하는 제2 전원 라인(PL2)이라고 지칭될 수 있다. 데이터 라인들(DL), 제1 전원 라인들(PL1) 및 제2 전원 라인들(PL2) 각각의 개수는 발광부(120)의 개수와 동일할 수 있다.
데이터 라인(DL)은 발광부(120)에서 방출되는 광의 휘도를 제어하기 위한 데이터 전압을 전달할 수 있다. 제1 전원 라인(PL1)은 제1 구동 전압을 발광부(120)에 전달하고, 제2 전원 라인(PL2)은 제2 구동 전압을 발광부(120)에 전달할 수 있다. 일 예에 따르면, 제1 구동 전압의 레벨은 제2 구동 전압의 레벨보다 높을 수 있다. 그러나, 이는 예시적이고, 제2 구동 전압의 레벨이 제1 구동 전압의 레벨보다 높을 수 있다. 아래에서는 제1 구동 전압의 레벨이 제2 구동 전압의 레벨보다 높은 예에 대하여 설명한다. 이 경우, 제1 구동 전압은 예컨대 VDD로 표시되고, 제2 구동 전압은 예컨대 VSS로 표시될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 백라이트 장치는 구동 보드(130)를 더 포함할 수 있다. 구동 보드(130)는 기판(110)에 연결되고, 데이터 라인들(DL)에 데이터 전압들을 출력하고, 제1 및 제2 전원 라인들(PL1, PL2)에 제1 및 제2 구동 전압을 각각 공급할 수 있다. 구동 보드(130)는 연성회로기판일 수 있다. 구동 보드(130) 상에는 데이터 라인들(DL)에 데이터 전압들을 출력하는 소스 집적회로(Source IC) 칩들이 실장될 수 있다. 구동 보드(130) 상에는 제1 및 제2 구동 전압을 외부로부터 인가받는 전원 패드들, 및 전원 패드들로부터 제1 및 제2 전원 라인들(PL1, PL2)에 연결하는 배선들이 배치될 수 있다. 구동 보드(130) 상에는 표시 패널을 구동하기 위한 마이크로 컨트롤러 또는 타이밍 컨트롤러 등이 실장될 수도 있다.
구동 보드(130)는 발광부들(120)을 구동하기 위해 기판(110)에 연결되는 적어도 하나의 외부 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 구동 보드(130)는 데이터 라인들(DL)에 데이터 전압들을 출력하는 소스 집적회로(Source IC) 칩들이 실장되는 제1 구동 보드와 제1 및 제2 구동 전압을 생성하는 전원 칩이 실장되는 제2 구동 보드를 포함할 수 있다. 다른 예에 따르면, 구동 보드(130)는 발광부들(120) 각각에 흐르는 구동 전류의 크기를 센싱하기 위한 센싱부를 포함하는 제3 구동 보드를 포함할 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 발광부의 개략적인 회로도이다.
도 2를 참조하면, 발광부(120)는 휘도 제어부(121) 및 발광 소자(LED)가 실장되기 위한 패드부(122)를 포함할 수 있다. 발광부(120)에는 데이터 라인(DL), 제1 전원 라인(PL1) 및 제2 전원 라인(PL2)이 연결될 수 있다. 도 2에 도시되는 발광부(120)는 기판(110) 상에 배치되는 부분을 나타낸 것이며, 기판(110) 상의 다른 발광부들(120)도 도 2와 동일한 회로 구성을 가질 수 있다.
휘도 제어부(121)는 데이터 라인(DL)을 통해 게이트 전극(GE)에 인가되는 데이터 전압을 기초로 드레인 전극(DE)에서 소스 전극(SE)으로 흐르는 발광 전류를 생성하는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE)에 인가되는 데이터 전압의 레벨에 대응하는 크기를 갖는 발광 전류를 생성할 수 있다. 게이트 전극(GE)에 인가되는 데이터 전압의 레벨이 높아질수록 큰 크기의 발광 전류가 생성될 수 있다. 발광 전류는 제1 전원 라인(PL1)에서 발광 소자들(LED)을 통해 제2 전원 라인(PL2)으로 흐를 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(GE)은 대응하는 데이터 라인(DL)에 연결되어 데이터 전압을 수신할 수 있다. 드레인 전극(DE)은 도 2에 도시된 바와 같이 발광 소자(LED)의 캐소드에 연결될 수 있다. 발광 소자(LED)의 캐소드는 제2 전극으로 지칭될 수 있다. 소스 전극(SE)은 대응하는 제2 전원 라인(PL2)에 연결될 수 있다. 발광 소자(LED)의 애노드는 제1 전극으로 지칭될 수 있으며, 대응하는 제1 전원 라인(PL1)에 연결될 수 있다. 드레인 전극(DE)은 제1 연결 전극으로 지칭되고, 소스 전극(SE)은 제2 연결 전극으로 지칭될 수 있다.
발광 소자(LED)는 박막 트랜지스터(TFT)와 직렬로 연결되며, 휘도 제어부(121)의 박막 트랜지스터(TFT)에서 생성된 구동 전류에 의해 발광한다. 발광 소자(LED)는 도 2에 도시된 바와 같이 직렬로 연결되는 복수의 발광 소자들(LED)로 구성될 수 있다. 도 2에서는 2개의 발광 소자들(LED)이 직렬로 연결되는 것으로 되어 있지만, 이는 예시적이며, 하나의 발광 소자(LED) 또는 3개 이상의 발광 소자들(LED)이 박막 트랜지스터(TFT)에 직렬로 연결될 수도 있다. 아래에서는 예시적으로 2개의 발광 소자들(LED)이 도시된다. 하나의 발광 소자(LED)에 포함되는 발광 소자들(LED)의 개수는 발광 소자들(LED)의 휘도, 박막 트랜지스터(TFT)의 구동 능력, 및 백라이트 장치의 방열 구조를 고려하여 설계될 수 있다.
패드부(122)는 발광 소자(LED)가 실장되기 위한 패드들을 포함할 수 있다. 패드부(122)는 발광 소자(LED)의 제1 전극이 연결되는 제1 패드와 발광 소자(LED)의 제2 전극이 연결되는 제2 패드를 포함하는 한 쌍의 패드들을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 발광 소자들(LED)이 실장되기 위하여, 패드부(122)는 두 쌍의 패드들을 포함할 수 있다. 각 쌍의 패드들은 열 발산을 위해 서로 이격될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)는 n형 MOSFET으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며, p형 MOSFET으로 구현될 수 있다. 이 경우, 제2 구동 전압의 레벨이 제1 구동 전압의 레벨보다 높을 수 있다. 또한, 발광 소자(LED)의 반대로 연결될 수 있다. 즉, 발광 소자(LED)의 애노드가 드레인 전극(DE)에 연결되고, 발광 소자(LED)의 캐소드가 제1 전원 라인(PL1)에 연결될 수 있다. 이 경우, p형 MOSFET으로 구현되는 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE)에 인가되는 데이터 전압의 레벨이 낮아질수록 큰 크기의 발광 전류를 생성할 수 있다. 발광 전류는 소스 전극(SE)에서 드레인 전극(DE)으로 발광 소자들(LED)을 통해 흐른다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광부의 예시적인 단면도이다.
도 2와 함께 도 3을 참조하면, 발광부(120)는 휘도 제어부(121), 발광 소자들(LED), 및 발광 소자들(LED)이 실장되는 패드들(PAD)을 포함한다.
휘도 제어부(121)는 기판(101), 기판(101) 상의 반도체 층(102), 게이트 전극(104), 제1 연결 전극(106c) 및 제2 연결 전극(106d)을 포함할 수 있다.
기판(101)은 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 휘도 제어부(121) 및 패드부(122)가 반도체 공정에 의해 형성될 수 있는 베이스 기판일 수 있다. 기판(101) 상에는 버퍼층이 적층될 수도 있다.
반도체 층(102)은 불순물이 도핑되어 도전성을 갖는 소스 영역(SR)과 드레인 영역(DR)을 포함한다. 반도체 층(SL)은 소스 영역(SR)과 드레인 영역(DR) 사이를 연결하는 활성 영역(Act)을 포함한다. 드레인 영역(DR)은 제1 영역으로 지칭되고, 소스 영역(SR)은 제2 영역으로 지칭될 수 있다.
기판(101) 상부에 반도체 물질층(미 도시), 예컨대, 비정질 실리콘 층을 먼저 증착한 후 이를 결정화함으로써 폴리실리콘 층(미 도시)이 형성될 수 있다. 비정질 실리콘은 RTA(rapid thermal annealing)법, SPC(solid phase crystallzation)법, ELA(excimer laser annealing)법, MIC(metal induced crystallzation)법, MILC(metal induced lateral crystallzation)법, SLS(sequential lateral solidification)법 등 다양한 방법에 의해 결정화될 수 있다. 이와 같이 형성된 폴리실리콘 층은 포토리소그래피 공정에 의해 액티브 패턴으로 패터닝될 수 있다. 다른 예에 따르면, 비정질 실리콘 층을 먼저 패터닝한 후 결정화함으로써, 액티브 패턴이 형성될 수도 있다. 소스 영역(SR)과 드레인 영역(DR)에는 선택적인 이온 주입 공정이 수행되어 불순물이 주입될 수 있으며, 그 결과 액티브 패턴에는 소스 영역(SR), 활성 영역(Act), 및 드레인 영역(DR)이 형성될 수 있다.
반도체 층(102)은 실리콘 기반의 원소 반도체로 형성될 수도 있지만, 다른 예들에 따르면 반도체 층(102)은 화합물 반도체, 예컨대, 산화물 반도체나 유기물 반도체로 형성될 수도 있다.
반도체 층(102) 상에는 게이트 절연막(103)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(103)은 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(103) 상에는 반도체 층(102)의 활성 영역(Act)와 적어도 일부가 중첩하는 게이트 전극(104)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(103) 상에 도전성 물질층(미 도시)이 적층되고, 상기 도전성 물질층은 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 게이트 전극(104)으로 패터닝될 수 있다. 게이트 전극(104)은 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 텅스텐(MoW), 알루미늄(Al)계 합금 등과 같은 금속 또는 금속들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 게이트 전극(104)은 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo)의 적층 구조를 가질 수도 있다.
게이트 전극(104)은 소스 영역(SR)과 드레인 영역(DR)에 불순물을 주입하는 공정에서 마스크로 기능할 수 있다. 활성 영역(Act)은 소스 영역(SR)과 드레인 영역(DR) 사이의 반도체 층(102)으로서 게이트 전극(104)과 중첩하는 부분으로 정의될 수 있다.
게이트 전극(104) 상에는 층간 절연막(105)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(103)과 층간 절연막(105)에는 반도체 층(102)의 소스 영역(SR)과 드레인 영역(SR)을 각각 노출하는 콘택 홀들이 형성될 수 있다.
층간 절연막(105) 상에는 전극 물질층이 적층될 수 있다. 전극 물질층은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd), 티타늄(Ti), 몰리브덴텅스텐(MoW) 및 알루미늄(Al)과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
전극 물질층은 제1 배선(106a), 제2 배선(106b), 제1 연결 전극(106c) 및 제2 연결 전극(106d)으로 패터닝될 수 있다. 제1 연결 전극(106c)과 제2 연결 전극(106d)은 게이트 절연막(103)과 층간 절연막(105)에 형성된 콘택 홀들을 통해 각각 드레인 영역(DR)과 소스 영역(SR)에 연결될 수 있다.
제1 배선(106a)의 일 단부와 제2 배선(106b)의 일 단부는 발광 소자(LED)가 실장될 수 있는 한 쌍의 패드(PAD)를 형성할 수 있다. 제1 배선(106a)의 일 단부는 제1 패드로 지칭되고, 제2 배선(106b)의 일 단부는 제2 패드로 지칭될 수 있다. 제2 배선(106b)의 다른 단부와 제1 연결 전극(106c)의 일 단부 역시 발광 소자(LED)가 실장될 수 있는 한 쌍의 패드(PAD)를 형성할 수 있다. 제2 배선(106b)의 다른 단부는 제1 패드로 지칭되고, 제1 연결 전극(106c)의 일 단부는 제2 패드로 지칭될 수 있다. 제1 연결 전극(106c)은 제2 패드와 드레인 영역(DR)을 연결할 수 있다. 제1 패드 상에는 발광 소자(LED)의 제1 전극, 예컨대 애노드 전극이 연결되고, 제2 패드 상에는 발광 소자(LED)의 제 전극, 예컨대, 캐소드 전극이 연결될 수 있다.
보호층(107)은 패드들(PAD)을 노출하도록 제1 배선(106a), 제2 배선(106b), 제1 연결 전극(106c) 및 제2 연결 전극(106d) 상에 배치될 수 있다. 보호층(107)은 평탄화층, 패시베이션층 등과 같은 명칭으로 지칭될 수 있으며, 무기 저련 물질 또는 유기 절연 물질을 포함함할 수 있다.
한 쌍의 패드들(PAD) 상에 발광 소자들(LED)이 실장될 수 있다. 발광 소자(LED)는 소형 발광 다이오드일 수 있다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 제1 배선(106a)은 제1 전원 라인(PL1)에 연결되고, 제2 연결 전극(106d)은 제2 전원 라인(PL2)에 연결될 수 있다. 게이트 전극(104)은 데이터 라인(DL)에 연결될 수 있다.
도 3에 도시되지 않았지만, 제1 배선(106a)과 제2 배선(106b)의 아래에 게이트 전극(104)와 동일 층에 배치되는 보조 배선들이 배치될 수 있으며, 보조 배선들은 제1 배선(106a) 및 제2 배선(106b)과 콘택 플러그를 통해 연결될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 장치는 기판(110), 기판(110) 상의 발광부(120), 및 구동 보드(130)를 포함한다. 도 4에는 기판(110) 상에 배치된 하나의 발광부(120)만이 도시되지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 복수의 발광부들(120)이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 발광부(120)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조로 앞에서 설명하였으므로 반복하여 설명하지 않는다. 도 4에는 기판(110) 상에 배치되고 발광부(120)에 연결되는 하나의 데이터 라인(DL), 하나의 제1 전원 라인(PL1), 및 하나의 제2 전원 라인(PL2)이 도시되지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 발광부들(120)에 각각 연결되는 복수의 데이터 라인(DL), 복수의 제1 전원 라인(PL1) 및 복수의 제2 전원 라인(PL2)이 배치된다.
구동 보드(130)는 전압 제어부(132), 전원 공급부(131), 및 센싱부(133)를 포함할 수 있다. 구동 보드(130)는 제2 전원 라인(PL2)과 전원 공급부(131) 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 포함한다. 제2 전원 라인(PL2)이 복수 개로 존재하므로, 구동 보드(130)는 복수의 제1 저항(R1)과 복수의 제2 저항(R2)을 포함한다.
전원 공급부(131)는 제1 전원 라인들(PL1)에 제1 구동 전압(VDD)을 공급하고, 제2 전원 라인들(PL2)에 제2 구동 전압(VSS)을 공급할 수 있다. 전원 공급부(131)는 제1 구동 전압(VDD)과 제2 구동 전압(VSS)을 생성할 수 있다. 다른 예에 따르면, 전원 공급부(131)는 외부로부터 제1 구동 전압(VDD)과 제2 구동 전압(VSS)을 수신하여 제1 전원 라인들(PL1)과 제2 전원 라인들(PL2)에 전달할 수 있다.
전압 제어부(132)는 데이터 라인들(DL) 각각에 데이터 전압을 출력할 수 있다. 전압 제어부(132)는 데이터 전압의 레벨을 통해 발광부(120)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 표시 패널의 일부 영역이 풀 블랙을 표시해야 할 수 있다. 이 때, 전압 제어부는 풀 블랙을 표시해야 할 일부 영역을 조명하는 발광부들(120)에 비발광 데이터 전압을 공급함으로써, 일부 영역이 빛샘 없이 완전한 블랙을 표시할 수 있도록 할 수 있다.
제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 센싱 노드(Ns)의 전압은 센싱부(133)에 의해 감지될 수 있다. 센싱 노드(Ns)의 전압은 박막 트랜지스터(TFT)가 생성한 구동 전류와 제2 저항(R2)의 저항값의 곱에 해당하는 전압 강하가 반영된다. 센싱부(133)는 센싱 노드(Ns)의 전압을 기초로 구동 전류의 크기를 감지할 수 있다. 센싱부(133)는 감지한 센싱 노드(Ns)의 전압 또는 구동 전류의 크기에 관한 정보를 전압 제어부(132)에 제공할 수 있다. 전압 제어부(132)는 수신된 센싱 노드(Ns)의 전압 또는 구동 전류의 크기에 관한 정보를 기초로 데이터 전압의 레벨을 조정할 수 있다.
예를 들면, 전압 제어부(132)가 데이터 전압(예컨대, 5V)를 발광부(120)에 인가할 때, 발광부(120)가 100의 밝기로 발광해야 하는데, 센싱부(133)에 의해 감지된 구동 전류의 크기가 90의 밝기에 대응하는 전류 크기인 경우, 전압 제어부(132)는 발광부(120)가 100의 밝기로 발광하도록 발광부(120)에 인가하는 데이터 전압의 크기를 증가시킬 수 있다. 이러한 과정은 실시간으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 전압 제어부(132)는 센싱부9133)에 의해 감지된 구동 전류의 크기가 목표한 밝기에 대응하는 전류 크기가 될 때까지 데이터 전압을 증감시킬 수 있다. 전압 제어부(132)는 복수의 데이터 전압들을 복수의 데이터 라인들(DL)에 출력할 수 있도록 복수의 채널을 갖는 소스 집적 회로(Source IC)로 구현될 수 있다.
박막 트랜지스터들(TFT)은 제조 공차 등의 이유로 서로 다른 문턱 전압을 가질 수 있으며, 열화에 의해 문턱 전압의 크기도 시간에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 생성되는 구동 전류의 크기를 감지하고, 이를 기초로 데이터 전압을 조절할 수 있으므로, 발광부(120)가 원하는 밝기로 정확하게 발광할 수 있게 할 수 있다. 이를 위하여, 제2 저항들(R2)의 저항값은 모두 동일할 수 있다.
제1 저항들(R1)의 저항값은 서로 다를 수 있다. 기판(110) 상의 발광부(120)의 위치에 따라 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2)의 길이는 달라진다. 발광부(120)가 구동 보드(130)에 인접하게 위치하는 경우, 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2)의 길이는 짧을 것이므로, 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2)의 선저항 합은 작을 것이다. 그러나, 발광부(1200가 구동 보드(130)로부터 멀리 위치하는 경우, 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2)의 길이는 길 것이므로, 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2)의 선 저항 합은 클 것이다. 제1 저항들(R1)은 이러한 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2)의 선저항 합을 보상하기 위한 저항 값들을 가질 수 있다.
발광부(120)의 위치가 달라지더라도, 제1 전원 라인(PL1)의 저항값, 제2 전원 라인(PL2)의 저항값, 및 제1 저항(R1)의 저항 값의 합이 일정하도록, 제1 저항(R1)의 저항값이 설계될 수 있다. 따라서, 센싱부(133)가 감지하는 센싱 노드(Ns)의 전압은 모든 발광부(120)들에 흐르는 구동 전류를 정확하게 반영할 수 있다. 다른 예에 따르면, 발광부(120)의 위치에 달라지더라도, 제1 전원 라인(PL1)의 저항값과 제2 전원 라인(PL2)의 저항값이 일정하도록, 제1 전원 라인(PL1)의 길이와 제2 전원 라인(PL2)의 길이의 합이 일정하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 제1 전원 라인(PL1)과 제2 전원 라인(PL2) 중 적어도 하나는 저항값을 증가시키기 위해 지그재그 형상을 가질 수도 있다.
도 4에서 전원 공급부(131), 전압 제어부(132) 및 센싱부(133)가 하나의 구동 보드(130)에 탑재 또는 포함되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이다. 구동 보드(130) 상에는 전압 제어부(132)가 탑재되지만, 제1 및 제2 구동 전압(VDD, VSS)을 생성하는 전원 생성부 및 센싱부(133)는 표시 패널을 구동하는 구동 보드에 탑재될 수도 있다. 백라이트 장치를 구성하는 구동 보드와 표시 패널을 구동하는 구동 보드는 하나의 구동 보드로 통합될 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 5를 참조하면, 표시 장치는 백라이트 유닛(100) 및 표시 패널(200)을 포함한다. 표시 패널(200)은 백라이트 유닛(100) 상에 배치되고, 표시 패널(200) 상에는 복수의 화소들이 배열될 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 도 1 내지 도 4에 도시된 백라이트 장치에 대응할 수 있다. 백라이트 유닛(100)은 기판과 기판 상에 배열되는 복수의 발광부들을 포함한다.
발광부들 각각은 기판 상에 배치되고, 발광 전류를 생성하는 박막 트랜지스터, 기판 상의 적어도 한 쌍의 패드들, 및 적어도 한 쌍의 패드들 상에 실장되고 박막 트랜지스터와 직렬로 연결되어 발광 전류에 의해 발광하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함한다.
표시 패널(200)은 백라이트 유닛(100)의 발광부들로부터 방출되는 광이 조사되고, 수신되는 영상 데이터에 따라 화소들의 광 투과도를 조절함으로써 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(200)은 액정층을 포함하는 액정 표시 패널일 수 있다.
컨트롤러(300)는 백라이트 유닛(100)과 표시 패널(200)을 구동할 수 있다. 컨트롤러(300)는 도 4에 도시된 바와 같은 전압 제어부(132) 및 센싱부(133)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(300)는 표시 패널(200)을 구동하기 위한 타이밍 컨트롤러(미 도시), 주사 구동부, 및 데이터 구동부 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(300)는 도 4에 도시된 바와 같은 전원 공급부(131)를 포함할 수 있다.
도 6은 도 5의 표시 장치의 일부를 나타낸 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5와 함께 도 6을 참조하면, 표시 장치(1000)는 백라이트 유닛(100), 및 백라이트 유닛(100) 상의 액정 표시 패널(200)를 포함한다. 표시 장치(1000)는 백라이트 유닛(100)과 액정 표시 패널(200) 사이에 배치되거나, 액정 표시 패널(200) 상에 배치되는 컬러 필터(미 도시)를 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(100)는 액정 표시 패널(200)에 화상을 형성하기 위한 광(L)을 제공할 수 있다. 백라이트 유닛(100)는 기판(110)과 기판(110) 상에 배열되는 복수의 발광부들(120)을 포함한다. 발광부들(120)은 광(L)을 방출하는 발광 소자(LED), 발광 소자(LED)가 실장되는 패드부(122) 및 발광 소자(LED)의 휘도를 제어하는 휘도 제어부(121)를 각각 포함한다.
액정 표시 패널(200)은 하부 기판(210), 하부 기판(210) 상에 배치되는 화소 회로부(220), 화소 전극(230), 액정층(240), 및 공통 전극(250)을 포함한다. 화소 회로부(220)는 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)을 포함한다. 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)은 각각의 상부에 위치하는 화소 전극(230)을 각각 제어한다.
하부 기판(210)은 글래스 또는 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 하부 기판(210)의 하면에는 백라이트 유닛(100)로부터 방출된 광 중에서 특정 편광의 광만을 투과시키기 위한 하부 편광부(미 도시)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부 편광부는 제1 방향으로 선편광된 광을 투과시키는 편광판일 수 있다.
화소 회로부(220)는 다수의 박막 트랜지스터(미 도시), 다수의 박막 트랜지스터 각각에 게이트 신호, 데이터 신호를 각각 인가하기 위한 게이트 배선, 데이터 배선을 포함할 수 있다.
화소 전극(230)은 화소 회로부(220)에 형성된 박막 트랜지스터의 소스 또는 드레인 전극과 연결되어 데이터 전압을 인가받을 수 있다.
공통 전극(250)이 형성될 수 있다. 공통 전극(250) 상에는 상부 편광부(미 도시)가 배치될 수 있다. 상부 편광부는 하부 편광부가 투과시키는 제1 방향의 선편광과 수직인, 제2 방향의 선편광의 광을 투과시키는 편광판일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 상부 편광부와 하부 편광부는 모두 동일한 편광의 광을 투과시키도록 구성될 수도 있다.
액정층(240)은 화소 전극(230)과 공통 전극(250) 사이에 배치되며, 화소 전극(230)과 공통 전극(250) 간에 인가되는 전압에 따라 액정층(240)에 포함된 액정 분자의 배열이 조절된다. 즉, 화소 전극(230)과 공통 전극(250 사이에 인가되는 전압에 따라 화소 전극(230)과 공통 전극(250) 사이의 액정층(240) 영역이 제어되어 입사광의 편광을 변화시키는 모드(on), 입사광의 편광을 변화시키지 않는 모드(off)로 제어된다. 또한, 입사광의 편광을 변화시키는 정도가 조절되어 중간 계조 표현이 가능하다.
제1 화소(PX1) 상부의 액정층(240)에 의해 제어된 광(L)은 제1 컬러 필터층을 통과하면서, 제1 컬러(예컨대, 적색)의 광으로 표시된다. 제2 화소(PX2) 상부의 액정층(240)에 의해 제어된 광(L)은 제2 컬러 필터층을 통과하면서, 제2 컬러(예컨대, 녹색)의 광으로 표시된다. 제3 화소(PX3) 상부의 액정층(240)에 의해 제어된 광(L)은 제3 컬러 필터층을 통과하면서, 제3 컬러(예컨대, 청색)의 광으로 표시된다.
백라이트 유닛(100)에서 방출된 광(L)이 액정 표시 패널(200)을 지나며, 화상 정보에 알맞게 화소 영역에 따라 온(on)/오프(off)되어 컬러 필터에 입사된다. 컬러 필터는 액정 표시 패널(200)을 통과한 광(L)을 화소들(PX1, PX2, PX3)에 따라 일부 색상만을 통과시킴으로써, 컬러 영상이 표시될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 데이터 라인;
    상기 기판 상의 제1 전원 라인;
    상기 기판 상의 제2 전원 라인;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 데이터 라인을 통해 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압의 레벨에 대응하는 크기를 갖는 발광 전류가 상기 제1 전원 라인과 상기 제2 전원 라인 사이에 흐르게 하는 박막 트랜지스터;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전원 라인과 상기 박막 트랜지스터 사이에 연결되고, 상기 발광 전류에 의해 발광하는 적어도 하나의 발광 소자; 및
    상기 기판에 연결되는 구동 보드를 포함하고,
    상기 구동 보드는,
    상기 제1 전원 라인에 연결되는 제1 핀과 상기 제2 전원 라인에 연결되는 제2 핀 사이에 구동 전압을 출력하는 전원 공급부;
    상기 제2 전원 라인과 상기 제2 핀 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항;
    상기 제2 저항 양단의 센싱 전압을 감지하는 센싱부; 및
    상기 센싱 전압에 기초하여 상기 데이터 전압의 레벨을 조절하여 상기 데이터 라인에 출력하는 전압 제어부를 포함하는 백라이트 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는,
    상기 기판 상에 배치되는 반도체 층;
    상기 반도체 층과 적어도 부분적으로 중첩하는 상기 게이트 전극;
    상기 적어도 하나의 발광 소자를 통해 상기 제1 전원 라인에 연결되는 제1 연결 전극; 및
    상기 제2 전원 라인에 연결되는 제2 연결 전극을 포함하는 백라이트 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 저항은 상기 제1 전원 라인 및 제2 전원 라인의 길이가 길어질수록 작은 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 상기 제1 전원 라인에 제1 구동 전압을 출력하고 상기 제2 전원 라인에 제2 구동 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 소자가 표면 실장되는 제1 패드와 제2 패드를 더 포함하는 백라이트 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 소자는 복수 개이고,
    상기 복수의 발광 소자는 상기 제1 전원 라인과 상기 박막 트랜지스터 사이에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자가 표면 실장되는 복수의 패드들을 더 포함하는 백라이트 장치.
  8. 기판, 상기 기판 상의 데이터 라인, 제1 전원 라인 및 제2 전원 라인, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 데이터 라인을 통해 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압의 레벨에 대응하는 크기를 갖는 발광 전류가 상기 제1 전원 라인과 상기 제2 전원 라인 사이에 흐르게 하는 박막 트랜지스터, 및 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전원 라인과 상기 박막 트랜지스터 사이에 연결되고, 상기 발광 전류에 의해 발광하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상에 배치되고, 복수의 화소들이 배열되는 표시 패널;
    상기 백라이트 유닛에 연결되는 연결되는 구동 보드를 포함하고,
    상기 구동 보드는,
    상기 제1 전원 라인에 연결되는 제1 핀과 상기 제2 전원 라인에 연결되는 제2 핀 사이에 구동 전압을 출력하는 전원 공급부;
    상기 제2 전원 라인과 상기 제2 핀 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항과 제2 저항;
    상기 제2 저항 양단의 센싱 전압을 감지하는 센싱부; 및
    상기 센싱 전압에 기초하여 상기 데이터 전압의 레벨을 조절하여 상기 데이터 라인에 출력하는 전압 제어부를 포함하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는,
    상기 기판 상에 배치되는 반도체 층;
    상기 반도체 층과 적어도 부분적으로 중첩하는 상기 게이트 전극;
    상기 적어도 하나의 발광 소자를 통해 상기 제1 전원 라인에 연결되는 제1 연결 전극; 및
    상기 제2 전원 라인에 연결되는 제2 연결 전극을 포함하는 표시 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 저항은 상기 제1 전원 라인 및 제2 전원 라인의 길이가 길어질수록 작은 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 소자가 표면 실장되는 제1 패드와 제2 패드를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 기판 상에 배열되는 복수의 발광부를 더 포함하고,
    상기 복수의 발광부 각각은 상기 박막 트랜지스터 및 상기 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

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