KR20060088082A - 전자 디바이스 - Google Patents

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KR20060088082A
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순페이 야마자키
준 코야마
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명의 목적은 가시성이 뛰어나고 전력 소모를 감소시킬 수 있는 발광 모듈(light emitting module)을 제공하는 것이다.
발광 모듈은 적어도 동일한 절연 본체에 형성된 픽셀부(pixel section)(101) 및 센서부(104)를 포함하는 발광 디바이스를 포함하고, 또한 센서부(104)로 사용 환경의 조도(illuminance)를 감지하고, 조도에 따라 발광 소자의 휘도(luminance)를 조절하여, 사용 환경의 조도에 대한 휘도의 비율을 일정한 값으로 유지하는 수단을 포함한다.
Figure 112006041010174-PAT00001
발광 모듈, 픽셀부, 센서부, 조도, 휘도

Description

전자 디바이스{Electronic device}
도 1a 내지 도 1c는 발광 모듈의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 정정 회로의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 정정 회로의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 발광 모듈의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 5a 내지 도 5e는 발광 모듈의 제작 처리를 도시하는 도면.
도 6은 발광 모듈의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 7은 발광 모듈의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 8은 발광 모듈의 구성을 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 광학 센서의 구성을 도시하는 도면.
도 10은 광학 센서의 구성을 도시하는 도면.
도 11a 및 도 11b는 발광 모듈의 픽셀부(pixel section)의 구성을 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 발광 모듈의 상부(top) 구조 및 단면 구조를 도시하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 구동 회로가 설립된 종류의 발광 모듈 구조를 도시하는 도면.
도 14a 및 도 14b는 외부 제어기를 갖는 발광 모듈의 구조를 도시하는 도면.
도 15a 내지 도 15f는 전기 기구의 특정한 예를 도시하는 도면.
도 16a 및 도 16b는 전기 기구의 특정한 예를 도시하는 도면.
도 17은 발광 모듈의 단면 구조를 도시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
101: 픽셀부 102: 데이터 신호측 구동 회로
103: 게이트 신호측 구동 회로 104: 센서부
105: 정정 회로
본 발명은 전극 사이에 발광 물질을 샌드위치형으로 포함하는 소자(이후 발광 소자라 칭하여지는)를 포함하는 디바이스(이후 발광 디바이스라 칭하여지는)를 포함한 모듈(이후 발광 모듈이라 칭하여지는)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 발광 물질로 EL(Electro Luminescence)을 만드는 화합물을 사용하는 발광 소자(이후 EL 소자라 칭하여지는)를 포함한 발광 모듈에 관한 것이다. 여기서는 본 발명에 따라 유기체 EL 디스플레이 및 유기체 발광 다이오드(이후 OLED(organic light emitting diode)라 칭하여지는)가 발광 디바이스에 포함된다.
또한, 본 발명에서 사용되는 발광 물질은 단일 여기(singlet excitation),삼중 여기(triplet excitation), 또는 이들 모두를 통해 빛(인광(phosphorescence) 및/또는 형광(fluorescence))을 조사하는 모든 물질을 포함한다.
최근에는 발광층으로 EL(Electro Luminescence)를 만드는 유기체 화합물(이후 유기체 EL막이라 칭하여지는)을 사용한 EL 소자의 개발이 진보되었고, 다양한 종류의 유기체 EL막을 사용하는 EL 소자가 제안되었다. 발광 소자로 이러한 EL 소자를 사용하는 평면 패널 디스플레이(flat panel display)가 개발되었다.
수동 매트릭스형(passive matrix type) 발광 디바이스 및 능동(active) 매트릭스형(active matrix type) 발광 디바이스는 EL 소자를 사용하는 발광 디바이스로 알려져 있다. 수동 매트릭스형 발광 디바이스는 직각으로 교차하도록 제공된 스트라이프(stripe)형 양극과 음극 사이에 EL 막이 샌드위치형으로 놓인 구조를 갖는 EL 소자를 사용하는 발광 디바이스이다. 또한, 능동 매트릭스형 발광 디바이스는 각 픽셀(pixel)이 박막 트랜지스터(이후 TFT(thin film transistor)라 칭하여지는)를 갖고 EL 소자의 음극 및 양극 중 하나에 접속된 TFT가 EL 소자를 통해 흐르는 전류를 제어하는 발광 디바이스이다.
수동 매트릭스형 발광 디바이스는 제작 비용을 감소시키는 간단한 구조를 갖는 이점이 있지만, 픽셀의 선명도(definition)가 더 높으므로(픽셀의 수가 증가되므로), EL 소자의 광도가 증가될 필요가 있다는, 즉 전력 소모의 증가 및 수명 감소로 인하여 더 큰 전류가 요구된다는 문제점을 갖는다.
한편, 능동 매트릭스형 발광 디바이스에서는 TFT에 의해 제어되고 EL 소자의 휘도가 픽셀수에 관계없이 일정하게 이루어질 수 있기 때문에 픽셀이 데이터를 유지시킬 수 있다: 즉, EL 소자의 휘도는 전력 소모의 증가 및 수명 감소를 방지하도 록 사용자가 볼 수 있는 한 최소로 감소될 수 있다.
상기 설명으로부터, 능동 매트릭스형 발광 디바이스는 더 적은 전력 소모를 갖는 것으로 생각된다. 그러나, 능동 매트릭스형 발광 디바이스는 전류에 의해 구동되기 때문에, 전력 소모를 감소시키도록 요구된다.
*본 발명의 한 목적은 작은 전력 소모 및 뛰어난 가시성을 갖는 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 작은 전력 소모 및 뛰어난 가시성을 갖고 이러한 발광 디바이스를 사용하는 디스플레이부를 갖는 전기 기구를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 발광 모듈은 발광 모듈이 사용되는 환경의 조도(illuminance)(이후 환경 조도라 칭하여지는)를 감지하는 센서부와, 환경 조도에 따라 발광 소자의 휘도(luminance)를 조절하고 환경 조도에 대한 발광 소자의 휘도의 비율(환경 조도와 발광 소자의 휘도 사이의 콘트라스트(contrast) 비율)을 일정한 값으로 유지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
환언하면, 본 발명에 따른 발광 모듈은 EL 소자의 휘도가 가시성을 개선하도록 밝은 사용 환경에서 증가될 수 있고, EL 소자의 휘도가 가시성을 저하시키지 않으면서 전력 소모를 감소시키도록 어두운 사용 환경에서 감소될 수 있는 것을 특징으로 한다.
환경 조도는 광학 센서에 의해 감지(모니터)되는 것이 권고된다. 본 발명은 또한 하나 또는 다수의 광학 센서(통상적으로, 포토다이오드(photodiode))를 포함하는 센서부와 영상을 디스플레이하기 위한 픽셀부(pixel section)가 동일한 절연 본체에 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 또한 광다이오드를 포함하는 센서부가 픽셀부에서의 EL 소자 및 트랜지스터(벌크 실리콘(bulk silicon)을 사용한 MOS 트랜지스터 및 박막 트랜지스터를 포함하는)와 동일한 처리로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광 모듈에서, 환경 조도는 발광 디바이스에 형성된 센서부에 의해 감지되고, EL 소자의 정확한 휘도 및 EL 소자의 정확한 휘도를 구하는데 필요한 정정 신호는 센서부의 출력 신호에 기초하여 정정 회로에 의해 계산된다. 이어서, EL 소자를 통해 흐르는 전류의 양은 환경 조도에 대한 EL 소자의 휘도의 비율(콘트라스트 비율)을 일정한 값으로 유지시키도록 정정 신호에 기초하여 정정된다.
본 발명에 따른 발광 모듈은 충분하게 밝은 디스플레이 때문에 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고, 양호한 가시성을 보장하면서 밝기를 최소로 감소시키는 것이 가능하기 때문에 어두운 환경에서 전력 소모를 감소시킨다. 그러므로, 본 발명에 따른 발광 모듈을 사용하는 전기 기구는 디스플레이부에서 뛰어난 가시성을 갖고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 양호한 실시예가 설명된다. 도 1a는 본 발명에 따른 발광 모듈의 회로 블록도이다. 발광 디바이스(100)는 픽셀부(pixel section)(101), 데 이터 신호(비디오 신호)측 구동 회로(102), 게이트 신호측 구동 회로(103), 및 센서부(104)를 포함하고, 정정 회로(105)는 발광 디바이스(100)에 접속된다. 정정 회로(105)는 센서부(104)에 의해 전송된 신호에 기초하여 픽셀부(101)의 발광 소자의 휘도(luminance)를 계산하는 연산(arithmetic) 회로를 갖는다.
정정 회로(105)로는 모놀리식(monolithic) IC, 하이브리드(hybrid) IC, 또는 MCM(Multi Chip Module)이 사용될 수 있다. 모놀리식 IC가 사용될 때, 이는 발광 디바이스(100)로 직접 패키지화(package)될 수 있고, TAB(Tape Automated Bonding) 테이프에 패키지화되어 TCP(Tape Carrier Package)로 발광 디바이스(100)에 접속될 수 있다. 또한, 하이브리드 IC 또는 MCM이 사용될 때는 TAB 테이프의 사용으로 발광 디바이스(100)에 접속되도록 권고된다.
다음에, 도 1b는 센서부(104)의 회로 구성에 대한 한 예를 도시한다. 여기서, 센서부(104)는 포토다이오드(photodiode)(106), 리셋 TFT(107), 버퍼 TFT(108), 및 정전류 TFT(109)를 포함한다.
리셋 TFT(107)는 초기 상태로 복귀(리셋)되도록 포토다이오드(106)에 역바이어스 전압을 인가하기 위한 TFT이고, 초기 상태로 복귀되는 타이밍은 게이트인 리셋 신호선(110)에 전송되는 신호에 의해 제어된다. 또한, 버퍼 TFT(108)는 포토다이오드(106)에 의해 감지되는 신호를 증폭하기 위한 TFT이고, 정전류 TFT(109)는 정전류 전원(power source)으로 동작하는 TFT이다. 여기서, 버퍼 TFT(108) 및 정전류 TFT(109)는 소스 폴로어(source follower)로서 동작하고, 출력 신호는 출력선(11)에 전송된다.
여기서, 정전압(V1 내지 V3)은 포토다이오드(106), 리셋 TFT(107), 버퍼 TFT(108), 및 정전류 TFT(109)에 인가된 고정 전압이다. 통상적으로, 전원 전압 또는 접지 전압은 고정 전압으로 사용된다.
여기서, 도 1b에 도시된 회로 구성은 한 예이고, 알려진 회로 구성은 그 회로 구성이 광학 센서로 동작하도록 제공되어 사용될 수 있다. 또한, 본 예에서는 TFT가 능동 디바이스로 사용되지만, 픽셀부가 MOS 트랜지스터(반도체 기판에 형성된 MOS 구조를 갖춘 트랜지스터)로 형성되는 경우에는 당연히 MOS 트랜지스터가 사용된다.
다음에, 도 1c는 픽셀부(101)의 회로 구성에 대한 한 예를 도시한다. 여기서, 픽셀부(101)는 EL 소자(112), 스위칭 TFT(113), 전류 제어 TFT(114), 및 캐패시터(115)를 포함한다.
스위칭 TFT(113)는 전류 제어 TFT(114)의 게이트를 제어하기 위한 TFT이고, 데이터선(비디오 선)(117)으로 전송된 신호를 게이트로서 게이트선(116)을 사용함으로써 전류 제어 TFT(114)의 게이트에 전송한다. 또한, 전류 제어 TFT(114)는 EL 소자(112)를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 TFT이고, 전류 공급선(118)으로 전송된 신호를 EL 소자(112)에 전송한다.
여기서, 도 1c에 도시된 회로 구성은 한 예이고, 회로 구성이 EL 소자의 발광을 제어할 수 있으면, 알려진 회로 구성이 사용될 수 있다. 또한, 본 예에서는 TFT가 능동 디바이스로 사용되지만, 픽셀부가 MOS 트랜지스터로 형성된 경우가 있을 수 있다.
다음에, 도 2 및 도 3에는 정정 회로(105)의 구성예가 도시된다. 여기서, 도 2는 발광 디바이스(100)가 아날로그 신호(아날로그 구동 시스템)에 의해 구동되는 경우이고, 도 3은 발광 디바이스(100)가 디지털 신호(디지털 구동 시스템)에 의해 구동되는 경우이다.
도 2에서, 정정 회로(105)는 A/D 변환 회로(A/D 변환기)(201), 연산 회로(202), 정정 메모리(203), 및 D/A 변환 회로(D/A 변환기)(204)를 포함한다. 여기서는 MCM이 데이터의 전송 속도를 증가시킬 수 있기 때문에 연산 회로(202) 및 정정 메모리(203)가 MCM으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 정정 메모리(203)는 환경 조도에 대한 휘도의 비율을 일정하게 만들도록 EL 소자의 휘도를 정정하기 위한 정정 데이터를 저장하는 메모리, 즉 환경 조도에 대한 휘도의 일정한 콘트라스트 비율을 보장하도록 환경 조도에 대응하는 휘도의 정확한 값의 데이터를 저장하는(기억하는) 메모리이다. 물론, 환경 조도에 대응하는 휘도의 정확한 값의 데이터를 미리 구해서 저장할 필요가 있다.
여기서는 도 2에 도시된 아날로그 구동 시스템의 경우에서 신호의 흐름이 설명된다. 아날로그 구동 시스템의 경우, EL 소자에 대한 전류량을 결정하는 신호는 도 1c에서 데이터선(117)에 전송되는 신호이다.
센서부(104)로부터 전송되는 환경 조도의 데이터(센서 출력 신호)는 A/D 변환 회로(201)에 의해 디지털 신호로 변환되고 연산 회로(202)로 입력된다. 연산 회로(202)는 입력된 센서 출력 신호 및 정정 메모리(203)에 저장된 데이터에 기초하여 환경 조도에 대해 정확한 휘도를 구하도록 데이터 신호(비디오 신호)의 정확 한 값을 계산한다.
상기 방식으로, 신호 발생기(205)로부터의 데이터 신호(비디오 신호)는 센서 출력 신호 및 정정 메모리(203)에 저장된 데이터에 기초하여 하여 정확한 값으로 정정되고, 정정된 데이터 신호는 다시 D/A 변환 회로(204)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 데이터 신호측 구동 회로(102)로 입력된다.
다음에는 도 3에 도시된 디지털 구동 시스템의 경우에서 신호의 흐름이 설명된다. 디지털 구동 시스템의 경우, EL 소자에 대한 전류량을 결정하는 신호는 도 1c에서 전류 공급선(118)에 전송된 신호이다.
센서부(104)로부터 전송되는 환경 조도의 데이터(센서 출력 신호)는 A/D 변환 회로(301)에 의해 디지털 신호로 변환되어 연산 회로(302)에 입력된다. 연산 회로(302)는 상기 입력된 센서 출력 신호 및 정정 메모리(303)에 저장된 데이터에 기초하여 환경 조도에 대해 정확한 휘도를 얻기 위해 필요한 전류량의 정확한 값을 계산하고, 그 정보를 가진 정정 신호가 출력된다.
상기 방식으로, 센서 출력 신호 및 정정 메모리(303)에 저장된 데이터에 기초하여 계산되는 정정 신호는 D/A 변환 회로(304)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 EL 구동 전원(305)에 입력된다. EL 구동 전원(305)는 픽셀부(101)의 전류 공급선에 전송된 신호(이후 전원 데이터 신호라 칭하여지는)의 전원이고, EL 소자에 흐르는 전류를 최종적으로 결정하기 위한 전원이다. 전압 변화 디바이스(306)는 EL 구동 전원(305)에 접속되고, 전원 데이터 신호는 정정 신호(105)로부터 전송된 정정 신호에 기초하여 정정되고, 정정된 전원 데이터 신호는 픽셀부(101)에 입력된 다.
상기 방식으로, 먼저, 발광 디바이스에 제공된 센서부(104)에 의해 환경 조도가 감지되고, 정정 회로(105)는 출력 신호(센서 출력 신호)에 기초하여 EL 소자의 정확한 휘도를 구하는데 필요한 정정 신호 또는 데이터 신호를 계산한다. 이어서, EL 소자에 흐르는 전류량은 정확한 콘트라스트 비율의 휘도를 산출하도록 이 데이터 신호 또는 정정 신호에 기초하여 정정된다.
본 발명에 따른 양호한 실시예에서 설명된 발광 모듈은 충분하게 밝은 디스플레이 때문에 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고, 양호한 가시성을 보장하면서 밝기를 최소로 감소시키는 것이 가능하기 때문에 어두운 환경에서 전력 소모를 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 발광 모듈을 사용하는 전자 기구에서, 디스플레이는 가시성이 뛰어나고 전력 소모가 감소된다.
(실시예들)
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명에 따라 발광 모듈에 포함된 단면 구조(봉합(sealing) 이전의 상태에서)가 설명된다. 본 실시예에서는 동일한 절연 본체위에 센서부, 픽셀부, 및 픽셀부를 구동하기 위한 구동 회로를 갖는 발광 디바이스(봉합 이전의 상태에서)의 한 예가 설명된다. 여기서, 센서부는 리셋 TFT 및 리셋 TFT에 접속된 포토다이오드를 도시하고, 구동 회로는 기본 유닛인 CMOS 회로를 도시하고, 픽셀부는 한 픽셀을 도시한다.
도 4에서, 참조 번호 400은 센서부, 구동 회로, 및 픽셀부가 형성된 절연 본 체(절연 기판, 절연막, 또는 표면상에 절연막을 갖는 기판으로 구성된)이다. 센서부에는 리셋 TFT(451) 및 포토다이오드(452)가 제공된다. 또한, 구동 회로는 CMOS 회로를 구성하는 n-채널형 TFT(453) 및 p-채널형 TFT(454)를 포함한다. 또한, 픽셀부는 스위칭 TFT(455), 전류 제어 TFT(456), 및 EL 소자(457)를 갖는다. 여기서, 각 TFT는 알려진 구조를 갖는 TFT가 될 수 있다. 본 실시예에서, 각 TFT는 하부(bottom) 게이트형 TFT(특별히, 역스태거형(inverse stagger type) TFT)이지만, 상부(top) 게이트형 TFT(통상적으로, 평면형(planar type) TFT)가 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 센서부의 회로 구성은 도 1b에 도시된 구조를 갖고, 픽셀부의 회로 구성은 도 1c에 도시된 구조를 갖는다. 그러나, 이러한 회로 구성뿐만 아니라 3개 이상의 TFT를 갖는 회로도 본 발명의 효과를 산출할 수 있다.
여기서는 절연 본체(400)상에 형성된 각 TFT의 구조가 설명된다. n-채널형 TFT(453)에서, 참조 번호 401은 게이트 전극을 나타내고, 402는 게이트 절연막을 나타내고, 403은 n-형 반도체 영역(이후 n-형 영역이라 칭하여지는)으로 구성된 소스 영역을 나타내고, 404는 n-형 영역으로 구성된 드레인 영역을 나타내고, 405a 및 405b는 LDD(light doped drain) 영역을 나타내고, 406은 채널 형성 영역을 나타내고, 407은 채널 보호 영역을 나타내고, 408은 제 1 층간 절연막을 나타내고, 409는 소스 배선을 나타내고, 또한 410은 드레인 배선을 나타낸다.
또한, p-채널형 TFT(454)에서, 참조 번호 411은 게이트 전극을 나타내고, 402는 게이트 절연막을 나타내고, 412는 p-형 반도체 영역(이후 p-형 영역이라 칭하여지는)으로 구성된 소스 영역을 나타내고, 413은 p-형 영역으로 구성된 드레인 영역을 나타내고, 414는 채널 형성 영역을 나타내고, 415는 채널 보호막을 나타내고, 408은 제 1 층간 절연막을 나타내고, 416은 소스 배선을 나타내고, 또한 410은 n-채널형 TFT(453)에 공통된 배선인 드레인 배선을 나타낸다.
또한, 기본적으로, 리셋 TFT(451)는 n-채널형 TFT(453)와 동일한 구조를 가지므로(소스 배선 또는 드레인 배선의 구조에서만 서로 다르다), 상세한 설명은 생략된다. 여기서는 또한 리셋 TFT(451)가 p-채널형 TFT(454)와 동일한 구조를 갖는 것이 가능하다. 리셋 TFT(451)의 경우에는 비정질 반도체막(통상적으로, 비정질 실리콘막)(419)이 n-형 영역으로 구성된 드레인 영역(417)과 p-형 영역(418) 사이에 형성되어 PIN 접합을 가진 포토다이오드(452)를 형성한다. 여기서, 참조 번호 420은 p-형 영역(418)에 전압을 인가하는 배선을 나타낸다.
또한, 기본적으로, 스위칭 TFT(455)는 n-채널형 TFT(453)와 동일한 구조를 가지므로, 상세한 설명이 생략된다. 여기서는 또한 스위칭 TFT(455)를 p-채널형 TFT(454)와 동일한 구조로 형성하는 것이 가능하다. 또한, 소스 영역과 드레인 영역 사이에 2개 이상의 채널 형성 영역을 갖는 구조(다중 게이트 구조)로 스위칭 TFT(455)를 형성하는 것이 가능하다.
또한, 기본적으로, 전류 제어 TFT(456)는 p-채널형 TFT(454)와 동일한 구조를 가지므로(드레인이 픽셀 전극(423)인 점에서 서로 다르다), 상세한 설명이 생략된다. 여기서는 또한 n-채널형 TFT(453)와 동일한 구조를 갖는 전류 제어 TFT(456)를 형성하는 것이 가능하다.
이어서, 리셋 TFT(451), 포토다이오드(452), n-채널형 TFT(453), p-채널형 TFT(454), 스위칭 TFT(455), 및 전류 제어 TFT(456)를 커버하는 제 2 층간 절연막(레벨링막(leveling film))(421)이 형성된다.
또한, 제 2 층간 절연막(421)은 전류 제어 TFT(456)의 드레인 영역(422)에 확장된 접촉 홀을 갖고, 픽셀 전극(423)은 드레인 영역(422)에 접속된다. 픽셀 전극(423)은 EL 소자의 양극으로 동작하고, 큰 일함수(work function)를 갖는 도전막, 통상적으로 산화 도전막으로 형성된다. 산화 도전막은 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 또는 그들의 화합물로 구성되도록 권고된다. 또한, 산화갈륨이 산화 도전막에 부가될 수 있다.
다음에, 참조 번호 424는 픽셀 전극(423)의 단부(end)를 커버하는 절연막을 나타내고, 본 명세서에서는 뱅크(bank)라 칭하여진다. 뱅크(424)는 실리콘을 포함하는 절연막 또는 수지막으로 형성되도록 권고된다. 수지막을 사용하는 경우, 수지막의 특정한 저항이 1 x 106 Ωm 내지 1 x 1012 Ωm(바람직하게 1 x 108 Ωm 내지 1 x 1010 Ωm)로 되도록 수지막에 탄소 입자나 금속 입자가 부가되면, 막형성시 유전 파괴(dielectric breakdown)가 방지될 수 있다.
다음에, 참조 번호 425는 EL층을 나타낸다. 이점에 있어서, 본 명세서에서는 홀 주입층, 홀 운송층, 홀 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층, 및 전자 방지층으로부터 선택된 층이 조합된 적층 본체가 발광층에 대한 EL층으로 정의된다. 발광층은 알려진 물질로 형성될 수 있고, 알려진 도펀트(dopant)(통상적으로, 형광 염료)가 발광층에 부가될 수 있다. 또한, 높은 발광 효율성이 주어질 수 있으므로, 삼 중 여기를 통해 빛을 조사하는 유기체 물질이 도펀트로 사용되는 것이 바람직하다.
다음에, 참조 번호 426은 EL 소자의 음극을 나타내고, 작은 일함수(work function)를 갖는 도전막으로 형성된다. 주기율표에서 제 1 또는 제 2 그룹에 속하는 원소를 포함하는 도전막이 작은 일함수를 갖는 도전막으로서 사용되도록 권고된다. 본 실시예에서는 리튬 및 알루미늄의 화합물로 구성된 도전막이 사용된다.
이에 관하여, 픽셀 전극(양극)(423), EL층(425), 및 음극(426)의 적층된(laminated) 본체(457)가 EL 소자이다. EL 소자(457)에 의해 발생된 빛은 절연 본체(400)에 발광된다(도 4에서 화살표로 도시된 방향으로). 또한, 본 실시예에서 설명된 바와 같이, p-채널형 TFT를 전류 제어 TFT로 사용하는 경우, EL 원소의 양극이 전류 제어 TFT의 드레인에 접속되는 것이 바람직하다.
이점에 있어서, 음극(426)이 형성된 이후에 EL 소자(457)를 완전히 커버하는 보호막(패시베이션 막(passivation film))(427)이 형성되는 것이 효과적이다. 탄소막, 질화실리콘막, 또는 질화산화실리콘막의 절연막의 단일층, 또는 상기 절연막들을 조합한 적층막이 보호막(427)으로서 사용된다.
여기서는 양호한 커버리지(coverage)를 갖는 막이 보호막으로서 사용되는 것이 바람직하고, 탄소막, 특히 DLC(diamond like carbon)막이 효과적으로 사용된다. DLC 막은 실온에서 100℃까지의 온도 범위에서 형성될 수 있으므로, 낮은 열저항을 갖는 EL층(425)상에도 쉽게 형성될 수 있다. 또한, DLC 막은 산소에 높은 블로킹(blocking) 효과를 갖고, EL층(425)의 산화를 효과적으로 방지하는 것이 가능하다. 따라서, DLC 막은 EL층(425)이 다음 봉합 처리 동안 산화되는 것을 방지할 수 있다.
여기서는 도 4에 도시된 구조를 산출하는 제작 처리가 도 5에 도시된다. 먼저, 게이트 전극(502 내지 506)이 유리 기판(501)상에 크롬막으로 형성되고, 게이트 절연막(507)은 질산화실리콘막(SiOXNY로 표시되는 절연막)으로 그 위에 형성된다. 비정질 실리콘막은 게이트 절연막(507)에 형성되고, 패턴화에 의해 결정화 실리콘의 반도체막(508 내지 513)을 형성하도록 레이저 어닐링(laser annealing)에 의해 결정화된다. 이 지점까지의 처리는 알려진 물질 및 기술을 사용하여 실행될 수 있다(도 5a 참조).
여기서, 반도체막(508)과 반도체막(509) 사이의 거리는 1 μm 이하, 바람직하게 0.3 μm 내지 0.5 μm이다.
다음에는 산화실리콘막으로 구성된 절연막(514 내지 519)이 반도체막(508 내지 513)상에 형성되고, 인 또는 비소가 알려진 방법으로 그에 부가된다. 이 방법으로, n-형 영역(520 내지 525)이 형성된다. n-형 영역(520 내지 525)은 1 x 1020 atoms/cm3 내지 1 x 1021 atoms/cm3의 농도로 인 또는 비소를 포함한다(도 5b 참조).
다음에는 절연막(514 내지 519)이 게이트 전극(502 내지 506)을 마스크로 사용하여 후면 리소그래피(back-surface lithography)에 의해 패턴화되어, 절연막(채널 보호막)(526 내지 530)을 형성한다. 이 상태에서, 인 또는 비소가 알려진 방법에 의해 그에 다시 부가된다. 이 방법으로, n-형 영역(531 내지 541)이 형성된다. n-형 영역(531 내지 541)은 1 x 1017 atoms/cm3 내지 1 x 1019 atoms/cm3의 농도로 인 또는 비소를 포함한다(도 5c 참조).
다음에는 레지스트막(resist film)(542 내지 544)이 형성되고, 알려진 방법에 의해 그에 붕소가 부가된다. 이 방법으로, p-형 영역(545 내지 549)이 형성된다. p-형 영역(545 내지 549)은 3 x 1020 atoms/cm3 내지 5 x 1021 atoms/cm3의 농도로 붕소를 포함한다. 여기서는 비록 인 또는 비소가 이미 p-형 영역(545 내지 549)에 부가되어 있지만, 붕소의 농도가 인 또는 비소의 농도의 3배 이상이므로, p-형 영역(545 내지 549)은 n형에서 p형으로 완전히 반전된다(도 5d 참조).
다음에는 레지스트막(542 내지 544)이 제거되고, 산화실리콘막 및 질산화실리콘막의 적층 구조를 갖는 제 1 층간 절연막(550)이 형성된다. 접촉 홀은 제 1 층간 절연막(550)에 만들어지고, 몰리브덴 및 텅스텐의 적층 구조를 갖는 배선(551 내지 558)이 형성된다. 이어서, 반도체막으로 구성된 변환층(559)이 형성된다. 변환층(559)은 빛을 흡수하고 포토다이오드에서 캐리어(carrier)를 발생하는 층으로, 태양 전지(solar cell)의 i-층(광전 변환층)에 대응한다(도 5e 참조).
이점에 있어서, PIN 접합을 갖는 알려진 층 구조가 변환층(559)으로 사용될 수 있다. 또한, 변환층(559)은 빛의 입사측에서 볼 때 PIN 접합 또는 NIP 접합을 가질 수 있다. 또한, 비정질 반도체막, 결정질 반도체막, 또는 미세결정질 반도체막이 변환층(559)의 물질로 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 층간 절연막(421), 픽셀 전극(423), 뱅 크(424), EL층(425), 음극(426), 및 보호막(427)은 도 4에 도시된 단면 구조를 갖는 발광 디바이스를 완성하도록 형성된다.
본 실시예의 단면 구조를 갖는 발광 디바이스가 사용되면, 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고 어두운 환경에서 전력 소모를 감소시키면서 양호한 가시성을 보장할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이 가능하다. 여기서, 본 실시예는 도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에 도시된 구성이 조합될 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 실시예 1과 다른 구조를 갖는 발광 디바이스의 예(그러나, 봉합 이전의 상태에서)가 설명된다. 본 실시예에서는 실시예 1과 다른 부분에 대해 설명이 이루어진다. 도 4의 부분과 동일한 참조 기호를 갖는 부분에 대해서는 실시예 1의 설명이 참고될 수 있다.
도 6에서, 센서부, 구동 회로, 및 픽셀부는 절연 본체(400)에 형성된다. 센서부는 리셋 TFT(451)와 포토다이오드(포토-센서)(601)를 포함하고, 구동 회로는 n-채널형 TFT(453)와 p-채널형 TFT(454)를 포함하는 CMOS 회로를 포함하고, 또한 픽셀부는 스위칭 TFT(455), 전류 제어 TFT(456), 및 EL 소자(457)를 포함한다.
본 실시예는 포토다이오드(601)의 구조에서 실시예 1과 다르다. 포토다이오드는 리셋 TFT(451)의 소스나 드레인이 되는 배선(603), 변환층(604), 및 반사측 전극(빛의 반사측에 있는 전극)(605)으로 형성된다. 또한, 본 실시예에서는 실리콘을 포함하는 절연막으로 구성된 버퍼층(606)이 제 2 층간 절연막(421)에 형성된다. 버퍼층(606)은 배선(603)을 제 2 층간 절연막(421)과 가깝게 접촉하여 놓고, 변환층(604)이 형성될 때 제 2 층간 절연막(421)이 에칭되는 것을 방지하도록 허용한다.
여기서는 배선(603)이 픽셀 전극(423)과 동일한 처리로 형성되기 때문에 가시광선에 대해 투명하다. 또한, 반사측 전극이 되는 도전막은 바람직하게 높은 반사도를 갖는 도전막이고, 주성분으로 알루미늄이나 은을 포함하는 도전막이 사용되도록 권고된다. 그러나, 산화 도전막이 변환층(604)과 반사측 전극(605) 사이에 버퍼층으로 형성되면, 변환층(604)이 반사측 전극(605)과 반응하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예의 단면 구조를 갖는 발광 디바이스가 사용되면, 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고 어두운 환경에서 전력 소모를 감소시키면서 양호한 가시성을 보장할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에 도시된 구성이 조합될 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 실시예 1과 다른 구조를 갖는 발광 디바이스의 예(그러나, 봉합 이전의 상태에서)가 설명된다. 본 실시예에서는 실시예 1과 다른 부분에 대해 설명이 이루어진다. 도 4의 부분과 동일한 참조 기호를 갖는 부분에 대해서는 실시예 1의 설명이 참고될 수 있다.
도 7에서, 센서부, 구동 회로, 및 픽셀부는 절연 본체(400)에 형성된다. 센서부는 리셋 TFT(701) 및 포토다이오드(포토-센서)(702)를 포함하고, 구동 회로는 n-채널형 TFT(703) 및 p-채널형 TFT(704)를 포함하는 CMOS 회로를 포함하고, 또한 픽셀부는 스위칭 TFT(705), 전류 제어 TFT(706), 및 EL 소자(457)를 포함한다.
먼저, 본 실시예는 각 TFT의 소스선 또는 드레인선이 채널 영역을 커버하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예의 구조는 누설 전류(leakage current)의 증가를 방지하도록 TFT의 채널 형성 영역에 직접 들어가는 빛을 저지하기 위해 도 7에 도시된 형상으로 형성된다.
또한, 본 실시예에서는 n-채널형 TFT가 전류 제어 TFT(706)로 사용된다. 여기서, 전류 제어 TFT(706)는 기본적으로 도 4에 도시된 n-채널형 TFT(453)와 동일한 구조를 가지므로(이들은 소스 전극의 형상에서만 서로 다르다), 상세한 설명이 생략된다. 여기서, 전류 제어 TFT(706)는 도 4에 도시된 p-채널형 TFT(454)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 실시예는 포토다이오드(702)의 구조에서 실시예 1과 다르고, 포토다이오드(702)는 리셋 TFT(701)의 소스나 드레인이 되는 배선(711), 변환층(712), 및 전송측 전극(빛이 전송하는 측에서의 전극)(713)으로 형성되고, 리더(leader)선(714)은 전송측 전극(713)에 접속된다. 변환층(712)은 실시예 2의 변환층(604)과 동일한 구성으로 형성될 수 있다. 또한, 전송측 전극(713)은 산화 도전막으로 형성되도록 권고된다.
픽셀부에서, 픽셀 전극(715)은 리더선(714)과 동일한 처리로 형성된다. 픽셀 전극(715)은 EL 소자(707)의 음극으로 동작하는 전극이고, 주기율표 중 제 1 그룹 또는 제 2 그룹에 속하는 원소를 포함하는 도전막으로 형성된다. 본 실시예에서는 리튬 및 알루미늄의 화합물로 구성된 도전막이 사용된다. 여기서, 음극이 본 실시예에서 설명된 바와 같이 전류 제어 TFT에 접속되는 경우, n-채널형 TFT는 전류 제어 TFT로 사용되는 것이 바람직하다.
픽셀 전극(715)이 형성된 이후, 절연막(뱅크)(424), EL층(716), 산화 도전막으로 구성된 양극(717), 및 보호막(718)은 도 7에 도시된 구조로 발광 디바이스(그러나, 봉합 이전의 상태에서)를 완성하도록 형성된다. EL층(716), 양극(717), 및 보호막(718)의 구조 및 물질은 실시예 1을 참고하도록 권고된다.
본 실시예의 단면 구조를 갖는 발광 디바이스가 사용되면, 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고 어두운 환경에서 전력 소모를 감소시키면서 양호한 가시성을 보장할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에 도시된 구성이 조합될 수 있다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 실시예 1과 다른 구조를 갖는 발광 디바이스의 예(그러나, 봉합 이전의 상태에서)가 설명된다. 본 실시예에서는 실시예 1과 다른 부분에 대해 설명이 이루어진다. 도 4의 부분과 동일한 참조 기호를 갖는 부분은 실시예 1의 설명이 참고될 수 있다.
도 17에서, 센서부 및 픽셀부는 절연 본체(400)에 형성된다. 여기서, 구동 회로는 실시예 2 또는 실시예 3과 동일한 절연 본체에 형성될 수 있다.
센서부는 리셋 TFT(1701)와 포토다이오드(포토-센서)(1702)를 포함하고, 픽셀부는 스위칭 TFT(1703), 전류 제어 TFT(1704), 및 EL 소자(1705)를 포함한다.
본 실시예에서는 p-채널형 TFT가 전류 제어 TFT(1704)로 사용된다. 여기서, 전류 제어 TFT(1704)는 기본적으로 도 4에 도시된 전류 제어 TFT(456)와 동일한 구조를 가지므로, 상세한 설명이 생략된다. 여기서, 전류 제어 TFT(1704)는 도 4에 도시된 n-채널형 TFT(455)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 실시예는 포토다이오드(1702)의 구조에서 실시예 1과 다르고, 포토다이오드(1702)는 리셋 TFT(1701)의 소스 또는 드레인이 되는 산화 도전층으로 구성된 배선(1711), n-형 반도체층(1712), 변환층(i-형 반도체층)(1713), p-형 반도체층(1714), 및 광수신측 전극(빛이 수신되는 측에서의 전극)(1715)으로 형성된다.
여기서, 배선(1711)은 픽셀 전극(EL 소자(1705)의 양극)(1716)과 동일한 처리로 형성된다. 또한, 광수신측 전극(1715)은 산화 도전막으로 형성될 수 있다. 픽셀부에서는 배선(1711)과 동일한 처리로 형성된 픽셀 전극(1716)이 전기적으로 전류 제어 TFT(1704)의 드레인에 접속된다.
픽셀 전극(1716)이 형성된 이후에, 절연막(뱅크)(424), EL층(425), 음극(426), 및 보호막(427)은 도 17에 도시된 구조로 발광 디바이스(그러나, 봉합 이전의 상태에서)를 완성하도록 형성된다. EL층(425), 음극(426), 및 보호막(427)의 구조는 실시예 1을 참고하도록 권고된다.
본 실시예의 단면 구조를 갖는 발광 디바이스가 사용되면, 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고 어두운 환경에서 전력 소모를 감소시키면서 양호한 가시성을 보장할 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에 도시된 구성이 조합될 수 있다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 센서부, 정정 회로, 구동 회로, 및 픽셀부가 동일한 절연 기판상에 형성된 발광 디바이스가 형성된다.
도 8에서, 참조 번호 800은 본 실시예의 발광 디바이스를 나타내고, 801은 픽셀부를 나타내고, 802는 데이터 신호측 구동 회로를 나타내고, 803은 게이트 신호측 구동 회로를 나타내고, 804는 센서부를 나타내고, 또한 805는 정정 회로를 나타낸다. 여기서는 픽셀부(801)의 구성이 도 1c를 참고하고, 센서부(804)의 구성이 도 1b를 참고하도록 권고된다.
본 실시예는 도 2 또는 도 3에 도시된 구성을 갖는 정정 회로(805)가 센서부, 구동 회로, 및 픽셀부와 동일한 절연 본체에 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시예의 발광 디바이스(800)에서, 정정된 데이터 신호는 픽셀부(801)의 휘도를 조절하여 강도를 정정하도록 센서부(804)에 의해 감지된 환경 조도에 기초하여 정정 회로(805)로부터 출력된다.
물론, 본 실시예의 구성에서, 정정 회로(805)는 트랜지스터(TFT 또는 MOS 트랜지스터)로만 형성된다. 여기서는 정정 회로가 도 4의 n-채널형 TFT(453) 및 p-채널형 TFT(454)를 포함하는 CMOS 회로를 기본부로 사용하여 설계되도록 권고된다.
이점에 대해, 본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 실시예 4 중 임의의 것으로 실행될 수 있다. 본 실시예의 발광 디바이스를 포함하는 발광 모듈이 내장 정정 회로를 가지므로, 도 1에 도시된 구조와 비교해 무게가 감소될 수 있고, 정정 회로를 구동 회로에 접속시키는데 필요한 핀의 수가 감소될 수 있다.
(실시예 6)
광학 센서(포토 센서)로 동작하는 회로가 본 발명의 발광 모듈에 포함된 센서부로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 능동형(active type) 광학 센서의 회로 구성예가 도 9a 및 도 9b에 도시된다.
도 9a에 도시된 광학 센서는 포토다이오드(901), 제 1 리셋 TFT(902), 버퍼 TFT(903), 부하 캐패시턴스(load capacitance)(904), 및 제 2 리셋 TFT(905)를 포함한다. 또한, 제 1 리셋 신호선(906)은 제 1 리셋 TFT(902)의 게이트에 접속되고, 제 2 리셋 신호선(907)은 제 2 리셋 TFT(905)의 게이트에 접속된다. 또한, 참조 번호 908은 출력선을 나타낸다.
또한, 도 9b에 도시된 광학 센서는 포토다이오드(911), 리셋 TFT(912), 버퍼 TFT(913), 및 부하 저항(load resistance)(또는 부하 캐패시턴스)(914)를 포함한다. 또한, 리셋 신호선(915)은 리셋 TFT(912)의 게이트에 접속된다. 또한, 참조 번호 916은 출력선을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b에서는 정전압들(V1, V2)이 포토다이오드, 리셋 TFT, 및 버퍼 TFT에 인가되는 고정 전압이다. 통상적으로, 전원 전압 또는 접지 전압이 고정 전압으로 사용된다.
본 발명에 따른 발광 모듈의 센서부에는 도 9a 또는 도 9b에 도시된 회로 구성을 갖는 하나 또는 다수의 광학 센서가 제공될 수 있다. 또한, 도 9a 및 도 9b에 도시된 회로 구성은 단순한 예이다. 여기서는 TFT가 능동 소자로 사용되지만, 픽셀부가 MOS 트랜지스터로 형성되는 경우에는 당연히 MOS 트랜지스터가 사용된다. 또한, TFT가 사용되는 경우에는 상부 게이트형 TFT 또는 하부 게이트형 TFT가 사용 될 수 있다.
이점에 있어서, 본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 실시예 5의 구성 중 임의의 것으로 실행될 수 있다.
(실시예 7)
광학 센서로 동작하는 회로는 본 발명의 발광 모듈에 포함된 센서부로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 수동형(passive type) 광학 센서의 회로 구성예가 도 10에 도시된다.
도 10에 도시된 광학 센서는 포토다이오드(1001)와 리셋 TFT(1002)를 포함한다. 또한, 리셋 신호선(1003)은 리셋 TFT(1002)의 게이트에 접속된다. 또한, 참조 번호 1004는 출력선을 나타낸다.
도 10에서는 정전압(V1)이 포토다이오드로 인가되는 고정 전압이다. 통상적으로, 전원 전압 또는 접지 전압이 고정 전압으로 사용된다.
도 10에 도시된 회로 구성을 갖는 하나 또는 다수의 광학 센서는 본 발명에 따른 발광 모듈의 센서부에 제공될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 회로 구성은 단순한 예이다. 여기서는 TFT가 능동 소자로 사용되지만, 픽셀부가 MOS 트랜지스터로 형성되는 경우에는 당연히 MOS 트랜지스터가 사용된다. 또한, TFT가 사용되는 경우에는 상부 게이트형 TFT 또는 하부 게이트형 TFT가 사용될 수 있다.
이점에 있어서, 본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 실시예 5의 구성 중 임의의 것으로 실행될 수 있다.
(실시예 8)
본 실시예에서는 픽셀부에서 픽셀의 구조가 도 1b와 다른 경우가 설명된다. 여기서는 도 1b와 동일한 참조 기호를 갖는 부분에 대해 도 1b의 설명이 참고될 수 있다.
도 11a에 도시된 구성은 삭제 TFT(1101)가 스위칭 TFT(113)와 전류 제어 TFT(114)의 게이트 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. 삭제 TFT(1101)는 전류 제어 TFT(114)에 인가되는 게이트 전압을 0 V로 강제 변환하기 위한 TFT이다. 삭제 TFT(1101)의 소스 및 드레인 중 하나는 전류 제어 TFT(114)의 게이트에 접속되고, 다른 하나는 전류 공급선(118)에 접속되고, 그 게이트는 삭제 TFT(1101)의 게이트가 되는 배선(삭제 게이트선)(1102)에 접속된다.
또한, 도 11b에 도시된 구성은 제 1 TFT(1103), 제 2 TFT(1104), 제 3 TFT(1105), 제 4 TFT(1106), 제 1 캐패시터(1107), 및 제 2 캐패시터(1108)가 제공되는 알려진 구성이다. 또한, 각 TFT에 신호를 전송하기 위해 도 11b에 도시된 바와 같이 데이터선(1109), 제 1 게이트선(1110), 제 2 게이트선(1111), 제 3 게이트선(1112), 및 전류 공급선(1113)이 제공된다.
도 11a 또는 도 11b에 도시된 회로 구성을 갖는 다수의 픽셀은 본 발명에 따른 발광 모듈의 픽셀부에 제공될 수 있다. 또한, 도 11a 및 도 11b에 도시된 회로 구성은 단순한 예이다. 여기서는 TFT가 능동 소자로 사용되지만, 픽셀부는 MOS 트랜지스터로 형성될 수 있다. 또한, 상부 게이트형 TFT 또는 하부 게이트형 TFT가 사용될 수 있다.
이점에 있어서, 본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 실시예 7의 구성 중 임의 의 것으로 실행될 수 있다.
(실시예 9)
본 발명에 따른 발광 모듈에서는 알려진 분할 구동 방법에 의해 감소된 동작 주파수가 데이터 신호측 구동 신호를 구동하게 할 수 있다. 분할 구동 방법은 도트 순차형(dot sequential type) 구동 방법에 의한 구동 방법을 실행하는 것과 동시에 다수의 픽셀에 데이터 신호를 기록함으로써 동작 주파수를 감소시키는 구동 방법이다.
이 경우에는 n회 분할에 의한 분할(split) 구동에 n개의 데이터 신호(비디오 신호)가 필요하다. 데이터 신호는 쉬프트 레지스터의 출력 타이밍과 동기화되어 n개의 픽셀들의 블록에 기록된다. 이 방식으로, 데이터 신호측 구동 회로의 동작 주파수는 1/n로 감소될 수 있다.
또한, 쉬프트 레지스터의 출력 타이밍과 동기화되어 모든 n개의 픽셀 마다 데이터 신호를 기록하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우에는 데이터 신호측 구동 회로의 동작 주파수도 1/n로 감소될 수 있다.
*이점에 있어서, 본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 실시예 7의 구성 중 임의의 것으로 실행될 수 있다.
(실시예 10)
본 실시예에서는 EL 소자를 보호하기 위한 봉합 처리 이후의 본 발명에 따른 발광 모듈이 도 12a 및 도 12b를 참고로 설명된다. 여기서, 본 실시예의 봉합 구 조는 실시예 1 내지 실시예 4에 도시된 구조에 적용될 수 있다. 도 4의 참조 기호는 필요한 경우 참고된다.
도 12a는 처리가 EL 소자를 봉합하는 단계로 진행된 상태를 도시하는 평면도이고, 도 12b는 도 12a에서 선 A-A'에서 취해진 단면도이다. 점선으로 나타내진 부분(1200)은 픽셀부이고, 부분(1201)은 소스 신호측 구동 회로이고, 부분(1202)은 게이트 신호측 구동 회로이고, 부분(1203)은 센서부이다. 또한, 참조 번호 1204는 커버링부(covering member)를 나타내고, 1205는 제 1 봉합부(sealing member)를 나타내고, 1206은 제 2 봉합부를 나타낸다.
또한, 참조 번호 1207은 외부 구동 회로 및 정정 회로로부터 비디오 신호 또는 클럭 신호를 수신하는 외부 입력 단자인 TAB 테이프를 나타낸다. 여기서는 TAB만이 도시되지만, TAB 테이프는 인쇄 배선 기판(PWB: printed wiring board)에 제공되거나 TCP가 될 수 있다.
다음에는 단면 구조가 도 12b를 참고로 설명된다. 절연 본체(400)에는 픽셀부(1200), 소스 신호측 구동 회로(1201), 및 센서부(1203)가 형성된다. 픽셀부(1200)는 각각이 전류 제어 TFT(456) 및 전류 제어 TFT(456)의 드레인에 전기적으로 접속된 픽셀 전극(423)을 포함하는 다수의 픽셀을 포함한다. 또한, 소스 신호측 구동 회로(1201)는 n-채널형 TFT(453) 및 p-채널형 TFT(454)의 조합으로 구성된 CMOS 회로를 포함한다. 또한, 센서부(1203)는 리셋 TFT(451)에 접속된 포토다이오드(452)를 포함한다. 여기서, 분극 플레이트(polarizing plate)(통상적으로, 원형 분극 플레이트)는 절연 본체(400)에 놓일 수 있다.
픽셀 전극(423)은 EL 소자의 양극으로 동작한다. 또한, 뱅크(424)는 픽셀 전극(423)의 양쪽 단부(end)에 형성되고, EL층(425) 및 EL 소자의 음극(426)은 픽셀 전극(423)에 형성된다. 음극(426)은 모든 픽셀에 공통된 배선으로 동작하고, 마지막으로 TAB 테이프(1207)에 전기적으로 접속된다. 또한, 픽셀부(1200), 소스 신호측 구동 회로(1201), 및 센서부(1203)에 포함된 모든 소자는 보호막(427)으로 커버된다.
또한, 커버링부(1204)는 제 1 봉합부(1205)와 함께 절연 본체(400)에 놓인다. 여기서는 커버링부(1204)와 EL 소자 사이에 갭(gap)을 보장하도록 스페이서(spacer)가 제공될 수 있다. 공간(space)(1208)은 제 1 봉합부(1205) 내부에 형성된다. 여기서, 제 1 봉합부(1205)는 습기나 산소가 통과되도록 허용하지 않는 물질로 구성된다. 또한, 습기를 흡수하거나 산화를 방지하는 효과를 갖는 물질이 공간(1208)에 배치되는 것이 효과적이다.
이점에 있어서, 커버링부(1204)의 관찰 표면 및 반대 표면에는 보호막으로 2 nm 내지 30 nm의 두께를 갖는 탄소막(특별히, 다이아몬드와 같은 탄소막)(1209a, 1209b)이 형성되도록 권고된다. 이러한 탄소막은 산소 및 물의 출입을 방지하고, 커버링부(1204)의 표면을 기계적으로 보호한다.
또한, 커버링부(1204)가 결합된 이후에, 제 2 봉합부(1206)는 제 1 봉합부(1205)의 노출 표면을 커버하도록 형성된다. 제 2 봉합부(1206)는 제 1 봉합부(1205)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상술된 구조로 EL 소자를 봉합함으로써, EL 소자는 외부로부터 완전히 차폐 되어, 습기 및 산소와 같이 산화에 의해 EL층을 저하시키는 물질이 외부로부터 들어오는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이는 높은 확실성을 갖는 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 동일한 절연 본체에 형성된 픽셀부, 구동 회로, 및 센서부를 갖고, 또한 TAB 테이프가 제공된 발광 모듈은 본 명세서에서 내장 구동 회로형(built-in driving circuit type)의 발광 모듈이라 칭하여진다.
(실시예 11)
실시예 10에서, 도 12a 및 도 12b에 도시된 내장 구동 회로형의 발광 모듈은 픽셀부 및 구동 회로가 동일한 절연 본체에 집적되어 형성되지만, 구동 회로가 외부 IC(integrated circuit)로 제공될 수 있는 예이다. 이 경우에, 그 구조는 도 13a에 도시된다.
도 13a에 도시된 모듈에서, TAB 테이프(14)는 TFT 및 EL 소자를 포함하는 픽셀부가 형성된 기판(능동 매트릭스 기판)(10)(픽셀부(11), 배선(12a, 12b), 및 센서부(13)를 포함하는)에 부착되고, 인쇄 배선 기판(15)는 TAB 테이프(14)를 통해 그에 접속된다. 여기서, 인쇄 배선 기판(15)의 회로 블록도는 도 13b에 도시된다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 인쇄 배선 기판(15)에는 적어도 I/O 포트(또한, 입력/출력부라 칭하여지는)(16, 19), 소스 신호측 구동 회로(17), 게이트 신호측 구동 회로(18), 및 정정 회로(20)로 동작하는 IC가 설치된다.
상술된 바와 같이, 동일한 절연 본체에 형성된 픽셀부 및 센서부를 갖는 기 판에 TAB 테이프가 제공되고 구동 회로로 동작하는 인쇄 배선 기판가 TAB 테이프를 통해 제공되는 구조를 갖는 모듈은 본 명세서에서 외부 구동 회로형(external driving circuit type)의 발광 모듈이라 칭하여진다.
또한, 도 14a에 도시된 모듈에서, 내장 구동 회로형(30)의 발광 모듈(픽셀부(31), 소스 신호측 구동 회로(32), 게이트 신호측 구동 회로(33), 배선(32a, 33a), 센서부(34), 및 TAB 테이프(35)를 포함하는)에는 TAB 테이프(35)를 통해 인쇄 배선 기판(36)가 제공된다. 여기서, 인쇄 배선 기판(36)의 회로 블록도는 도 14b에 도시된다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 인쇄 배선 기판(36)에는 적어도 I/O 포트(37, 40), 제어부(38), 및 메모리부(39)로 동작하는 IC가 제공된다. 여기서, 메모리부(39)는 도 2 또는 도 3에 도시된 정정 메모리로 동작하고, 휘도는 제어부(38)에 포함된 정정 회로에 의해 조정된다. 또한, 제어부(38)는 구동 회로로 전송되는 신호 또는 타이밍 신호와 같이 다양한 종류의 신호를 제어할 수 있다.
상술된 바와 같이, 동일한 절연 본체에 형성된 픽셀부, 구동 회로, 및 센서부를 갖는 내장 구동 회로형의 발광 모듈에 제어기로 동작하는 인쇄 배선 기판가 제공된 구조를 갖는 모듈은 외부 제어기형의 발광 모듈이라 언급된다.
(실시예 12)
본 발명을 사용하여 형성된 발광 모듈은 다양한 종류의 전기 기구에 적용되고, 픽셀부는 영상 디스플레이부로 사용된다. 본 발명에 따른 전기 기구는 비디오 카메라, 디지털 카메라, 오디오 유닛, 고글형(goggle) 디스플레이(헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display)), 네비게이션(navigation) 시스템, 오디오 유닛, 노트북형 개인용 컴퓨터, 게임 디바이스, 휴대용 디바이스(이동 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 게임 디바이스, 또는 전자 서적), 및 기록 매체가 제공된 영상 재생 디바이스를 포함한다. 도 15a 내지 도 16b에는 이러한 전기 기구의 특정한 예가 도시된다.
도 15a는 EL 디스플레이로, 박스(2001), 지지대(2002), 및 디스플레이부(2003)를 포함한다. 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2003)로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 발광 모듈을 디스플레이부로 적용함으로써, EL 디스플레이의 가시성을 개선하고 전력 소모를 줄이는 것이 가능하다.
도 15b는 비디오 카메라로, 메인 본체(2101), 디스플레이부(2102), 음성 입력부(2103), 동작 스위치(2104), 배터리(2105), 및 영상 수신부(2106)를 포함한다. 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2102)로 사용될 수 있다.
도 15c는 디지털 카메라로, 메인 본체(main body)((2201), 디스플레이부(2202), 접안부(2203), 및 동작 스위치(2204)를 포함한다. 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2202)로 사용될 수 있다.
도 15d는 기록 매체가 제공된 영상 재생 디바이스(특별히, DVD 재생 디바이스)로, 메인 본체(2301), 기록 매체(CD, LD, 또는 DVD)(2302), 동작 스위치(2303), 디스플레이부(a)(2304), 및 디스플레이부(b)(2305)를 포함한다. 디스플레이부(a)(2304)는 주로 영상 정보를 디스플레이하고, 디스플레이부(b)(2305)는 주로 텍스트 정보를 디스플레이하고, 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(a, b)로 사용될 수 있다. 여기서, 기록 매체가 제공된 영상 재생 디바이스는 CD 재생 디바이스, 게임 디바이스 등을 포함한다.
도 15e는 휴대용(이동) 컴퓨터이며, 메인 본체(2401), 디스플레이부(2402), 영상 수신부(2403), 동작 스위치(2404), 및 메모리 슬롯(memory slot)(2405)을 포함한다. 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2402)로 사용될 수 있다. 이 휴대용 컴퓨터는 플래쉬 메모리(flash memory) 및 비휘발성 메모리(non-volatile memory)가 집적된 기록 매체에 정보를 기록할 수 있고, 정보를 재생할 수 있다.
도 15f는 개인용 컴퓨터로, 메인 본체(2501), 박스(2502), 디스플레이부(2503), 및 키보드(2504)를 포함한다. 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2503)로 사용될 수 있다.
또한, 상술된 전기 기구가 인터넷, CATV(cable TV) 등과 같은 전자 통신선을 통해 할당된 정보를 디스플레이하는 경우, 특별히 그 기구가 이동 화상을 디스플레이하는 경우가 증가되고 있다. EL 소자를 사용하는 발광 모듈이 디스플레이부로 사용되는 경우, EL 소자가 매우 높은 응답 속도를 갖기 때문에, 이동 화상을 지연 없이 디스플레이하는 것이 가능하다.
또한, 발광 모듈에서 발광부가 전력을 소모하므로, 발광부가 가능한한 작게 정보를 디스플레이하는 것이 바람직하다. 따라서, 휴대용 정보 단자, 특히 휴대용 전화기, 오디오 유닛 등과 같이, 발광 모듈이 텍스트 정보를 주로 디스플레이하는 디스플레이부로 사용되는 경우, 텍스트 정보가 비발광부의 배경에 대해 발광부로 형성되는 방식으로 발광 모듈이 구동되는 것이 바람직하다.
여기서, 도 16a는 휴대용 전화기를 도시하고, 이는 키 동작부(동작부)(2601)와, 접속부(2603)로 동작부(2601)에 접속된 정보 디스플레이부(정보 디스플레이부(2602)를 갖는다. 또한, 동작부(2601)에는 음성 입력부(2604)와 동작키(2605)가 제공되고, 정보 디스플레이부(2602)에는 음성 출력부(2606)와 디스플레이부(2607)가 제공된다.
본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2607)로 사용될 수 있다. 이점에 있어서, 발광 모듈이 디스플레이부(2607)로 사용되는 경우, 흑색 배경에 대해 백색 문자를 디스플레이하면, 휴대용 전화기의 전력 소모가 감소될 수 있다.
도 16a에 도시된 휴대용 전화기의 경우, 디스플레이부(2604)로 사용되는 발광 모듈에 CMOS 회로로 구성된 센서(CMOS 센서)를 설립하여 지문이나 손바닥을 판독함으로써 사용자를 증명하는 증명 시스템 단자로 휴대용 전화기를 사용하는 것이 또한 가능하다. 또한, 외부의 밝기(조도)를 판독하여 정보가 설정된 대비로 디스플레이되도록 빛을 발광하는 것이 가능하다.
또한, 동작 스위치(2605)가 사용되고 있는 동안 디스플레이부(2604)의 휘도를 감소시키고 동작 스위치의 사용이 종료된 이후에는 휘도를 증가시킴으로써 휴대용 전화기의 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 신호가 수신될 때 디스플레이부(2604)의 휘도를 증가시키고 전화 통화중에는 휘도를 감소시킴으로써 휴대용 전화기의 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 연속적으로 사용되고 있는 동안 리셋되지 않으면 시간 제어에 의해 디스플레이를 off 상태로 만드는 기능을 제공함으로써 휴대용 전화기의 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하다. 여 기서, 이러한 기능은 수동적으로 제어될 수 있다.
또한, 도 16b는 차량에 설치된 오디오 유닛을 도시하고, 이는 박스(2701), 디스플레이부(2702), 및 동작 스위치(2703, 2704)를 포함한다. 본 발명에 따른 발광 모듈은 디스플레이부(2702)로서 사용될 수 있다. 차량에 설치된 오디오 유닛(자동차 오디오 유닛)이 본 실시예의 오디오 유닛에 대한 예로 도시되지만, 본 발명에 따라 발광 모듈은 가정에 설치된 오디오 유닛(오디오 컴포넌트)에 적용될 수 있다. 여기서, 발광 모듈이 디스플레이부(2704)로 사용되는 경우, 흑색 배경에 대해 백색 글씨를 디스플레이함으로써 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 넓은 적용 범위를 갖고, 다양한 종류의 전기 기구에 적용될 수 있다. 그 결과로, 전기 기구의 디스플레이부에서 가시성(visibility)을 개선하는 것이 가능하고, 밝은 환경에서 가시성이 뛰어나고 어두운 환경에서 전력 소모를 최소로 감소시킬 수 있는 발광 모듈을 사용함으로써 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 11의 구성 중 임의의 것을 포함하는 발광 모듈은 본 실시예의 전기 기구에 적용될 수 있다.
본 발명에 따라, 환경 조도(illuminance)는 발광 디바이스에 제공된 센서부에 의해 감지되고, EL 소자의 정확한 휘도(luminance) 및 정확한 휘도를 구하는데 필요한 정정 신호는 센서부의 출력 신호에 기초하여 정정 회로에 의해 계산된다. 이어서, EL 소자를 통해 흐르는 전류의 양은 정정 신호에 기초하여 정정되어, 환경 조도에 대한 EL 소자의 휘도의 비율을 일정한 값으로 유지한다.
그 결과로, 본 발명에 따라, 밝은 환경 및 어두운 환경에서 가시성이 뛰어나고 어두운 환경에서 전력 소모를 최소로 감소시킬 수 있는 발광 모듈을 구하는 것이 가능하다. 그러므로, 본 발명에 따른 발광 모듈을 사용하는 전기 기구는 디스플레이부에서 뛰어난 가시성을 갖고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 전자 디바이스에 있어서,
    발광 모듈로서,
    전류 제어 TFT, 및 상기 전류 제어 TFT 위에 전기적으로 접속된 발광 소자를 포함하는 픽셀부; 및
    리셋 TFT, 및 상기 리셋 TFT 위에 전기적으로 접속된 포토다이오드를 포함하는 센서부를 포함하는, 상기 발광 모듈; 및
    인쇄 배선 기판에 장착되고, 배선들을 통해 상기 픽셀부 및 상기 센서부에 전기적으로 접속된 정정 회로 및 구동기 회로를 포함하며,
    상기 정정 회로는, 상기 센서부에 의해 감지된 환경 조도(environmental illuminance)에 따라 상기 발광 소자의 휘도를 조절하고, 상기 정정 회로에 의해 상기 환경 조도에 대한 상기 휘도의 비율을 일정한 값으로 유지하고,
    상기 센서부는 상기 픽셀부 외부에 배치되는, 전자 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 박막 포토다이오드를 포함하는, 전자 디바이스.
  3. 전자 디바이스에 있어서,
    발광 모듈로서,
    전류 제어 TFT, 및 상기 전류 제어 TFT 위에 전기적으로 접속된 박막 발광 소자를 포함하는 픽셀부; 및
    리셋 TFT, 및 상기 리셋 TFT 위에 전기적으로 접속된 박막 포토다이오드를 포함하고, 환경 조도를 감지하는 센서부를 포함하는, 상기 발광 모듈; 및
    인쇄 배선 기판에 장착되고, 배선들을 통해 상기 픽셀부 및 상기 센서부에 전기적으로 접속된 정정 회로 및 구동기 회로를 포함하며,
    상기 센서부는 상기 픽셀부 외부에 배치되는, 전자 디바이스.
  4. 전자 디바이스,
    발광 모듈로서,
    전류 제어 TFT, 및 상기 전류 제어 TFT 위에 전기적으로 접속된 발광 소자를 포함하는 픽셀부;
    n-채널형 TFT 및 p-채널형 TFT를 포함하는 CMOS 회로를 포함하는 구동기 회로; 및
    리셋 TFT, 및 상기 리셋 TFT 위에 전기적으로 접속된 포토다이오드를 포함하는 센서부를 포함하는, 상기 발광 모듈; 및
    정정 회로, 및 인쇄 배선 기판에 장착되고, 배선들을 통해 상기 픽셀부, 상기 구동기 회로 및 상기 센서부에 전기적으로 접속된 메모리부를 포함하는 제어부를 포함하며,
    상기 정정 회로는, 상기 센서부에 의해 감지된 환경 조도에 따라 상기 발광 소자의 휘도를 조절하고, 상기 정정 회로에 의해 상기 환경 조도에 대한 상기 휘도의 비율을 일정한 값으로 유지하고,
    상기 센서부는 상기 픽셀부 외부에 배치되는, 전자 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 센서부는 박막 포토다이오드를 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 전자 디바이스에 있어서,
    발광 모듈로서,
    전류 제어 TFT, 및 상기 전류 제어 TFT 위에 전기적으로 접속된 박막 발광 소자를 포함하는 픽셀부;
    n-채널형 TFT 및 p-채널형 TFT를 포함하는 CMOS 회로를 포함하는 구동기 회로; 및
    리셋 TFT, 및 상기 리셋 TFT 위에 전기적으로 접속된 박막 포토다이오드를 포함하고, 환경 조도를 감지하는 센서부를 포함하는, 상기 발광 모듈; 및
    정정 회로, 및 인쇄 배선 기판에 장착되고, 배선들을 통해 상기 픽셀부, 상기 구동기 회로 및 상기 센서부에 전기적으로 접속된 메모리부를 포함하는 제어부를 포함하며,
    상기 센서부는 상기 픽셀부 외부에 배치되는, 전자 디바이스.
  7. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정정 회로는 상기 센서부로부터 전송된 신호에 기초하여 상기 발광 소자의 휘도를 계산하는 연산 회로(arithmetic circuit)를 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 및 상기 박막 다이오드는 트랜지스터에 전기적으로 접속된, 전자 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 트랜지스터는 하부 게이트형 박막 트랜지스터(bottom gate type thin film transistor)인, 전자 디바이스.
  10. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 EL 소자인, 전자 디바이스.
  11. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 휴대용 전화기, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 컴퓨터, 및 휴대용 전화기로 구성된 그룹으로부터 선택된 장치인, 전자 디바이스.
  12. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부는 포토다이오드, 제 1 리셋 TFT, 버퍼 TFT, 및 부하 캐패시턴스(load capacitance), 및 제 2 리셋 TFT를 포함하는 적어도 하나의 광학 센서를 포함하는, 전자 디바이스.
  13. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부는 포토다이오드, 리셋 TFT, 버퍼 TFT, 및 부하 저항(load resistance) 또는 부하 캐패시턴스를 포함하는 적어도 하나의 광학 센서를 포함하는, 전자 디바이스.
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