KR20190122156A - 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
전자 장치는 기판과, 이 기판의 표면상에 배치된 복수의 박막 트랜지스터와, 기판 상에 어레이 모양으로 배열된 복수의 발광 다이오드 소자를 포함한다. 박막 트랜지스터는 각각 소스, 게이트, 드레인 및 채널 영역을 포함하되, 채널 영역은 하나의 박막 트랜지스터의 드레인과 소스 사이에 배치되고 채널 길이 및 채널 폭을 가지며, 채널 폭이 채널 길이보다 크다. 발광 다이오드 소자는 박막 트랜지스터 중 적어도 하나에 전기적으로 각각 접속되고, 박막 트랜지스터는 전기적으로 접속된 발광 다이오드 소자의 구동 소자로 사용된다.
Description
관련 출원과 상호 참조
이 출원은, 2018년 4월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/660,212 호의 임시 출원으로서, 그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 통합된다.
기술의 분야
본 발명은, 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 다이오드(LED)를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED) 소자는 낮은 전력 소비, 긴 소자 수명 및 빠른 응답 속도의 이점을 갖는다. 게다가, 발광 다이오드 소자는 또한 소형화, 내진성, 양산성 및 소형 장치 또는 어레이 장치로서의 제조의 용이성 등의 이점을 가지므로, 정보, 통신 및 소비자 전자 제품 및 각종 디스플레이 장치에 광범위하게 적용된다. 제조업체의 연구 및 개발 측면 중 하나는 어레이 모양으로 배열된 발광 다이오드 소자를 개별적으로 제어하는 것이다. 그러나, 이 연구에서는, 전체 디스플레이 장치의 해상도 및 휘도 균일성에 영향을 미치지 않도록 하기 위한 동시에 발광 다이오드 소자의 배치 밀도를 고려하면서 제어 소자 및 소형 발광 다이오드 소자를 배치할 때 양호한 배치를 제공하는 것이 곤란하다는 문제에 직면하게 된다.
일 실시예에서, 본 발명은 기판, 복수의 박막 트랜지스터 및 복수의 발광 다이오드 소자를 포함하는 전자 장치를 제공한다. 박막 트랜지스터는 기판의 표면 상에 배치된다. 박막 트랜지스터는 각각 소스, 게이트, 드레인 및 채널 영역을 포함하되, 채널 영역은 드레인과 소스 사이에 배치되고 채널 길이 및 채널 폭을 가지며, 채널 폭은 채널 길이보다 크다. 복수의 발광 다이오드 소자는 기판 상에 배치되어 어레이 모양으로 배열되며, 발광 다이오드 소자는 박막 트랜지스터 중 적어도 하나에 전기적으로 각각 접속되고, 박막 트랜지스터는 전기적으로 접속된 발광 다이오드의 구동 소자로서 기능한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적은 다양한 도면 및 도면에 도시된 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 읽은 후에 당업자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 전자 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 발광 다이오드 소자 및 구동 회로의 부분적으로 확대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 구동회로의 개략적인 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 박막 트랜지스터의 개략적인 부분 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 소스로서 적용되는 전자 장치의 개략적인 단면도이다.
도 7∼도 9는 본 발명의 발광 다이오드 소자의 변형 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 발광 다이오드 소자의 또 다른 변형 구조의 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 장치의 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 발광 다이오드 소자 및 구동 회로의 부분적으로 확대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 구동회로의 개략적인 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 박막 트랜지스터의 개략적인 부분 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 소스로서 적용되는 전자 장치의 개략적인 단면도이다.
도 7∼도 9는 본 발명의 발광 다이오드 소자의 변형 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 발광 다이오드 소자의 또 다른 변형 구조의 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 장치의 등가 회로도이다.
본 발명은 이하에 설명되는 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 이해될 수 있다. 예시적인 명료성 및 독자에 의해 쉽게 이해될 수 있도록, 본 발명의 다양한 도면은 디스플레이 장치의 일부분을 도시하고, 다양한 도면에서의 특정 요소는 일정한 규모로 도시되지 않을 수 있음을 유의해야 한다. 또한, 도면에 도시된 각 장치의 개수 및 치수는 단지 예시적인 것일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
특정 용어가 상세한 설명 및 청구범위를 통해 특정 구성요소를 지칭하기 위해 사용된다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)가 이해할 수 있는 바와 같이, 전자 장비 제조업자는 상이한 이름으로 구성요소를 언급할 수 있다. 이 문서는 이름이 다르지만 기능하지 않는 구성요소들 사이에서 구별하려고 하지 않는다. 용어 "포함하다(include)", "구비하다(comprise)" 및/또는 "가지다(have)"가 본 발명의 설명에 사용되는 경우, 대응하는 특징, 영역, 단계, 동작 및/또는 구성요소는 대응하거나 다른 특징, 영역, 단계, 동작 및/또는 구성요소 중 하나 또는 복수의 존재를 의미한다. 층 또는 영역 등과 같은 대응하는 구성요소가 "다른 구성요소(또는 그 변형)" 또는 "다른 구성요소로 확장"으로 언급될 때, 이것은 다른 구성요소 상에 직접 존재하거나 다른 구성요소로 직접 확장되거나, 또는 다른 구성요소가 그것들 사이에 존재할 수 있다. 한편, 구성요소가 "다른 구성요소(또는 그 변형) 상에 직접 존재" 또는 "다른 구성요소로 직접 확장"으로 언급되는 경우, 어떤 구성요소는 그것들 사이에 존재하지 않는다. 또한, 구성요소가 "다른 구성요소(또는 그 변형)에 결합 또는 다른 구성요소(또는 그 변형)와 결합"으로 언급되는 경우, 이것은 다른 구성요소에 직접 연결될 수 있거나, 또는 다른 구성요소나 구성요소들을 통해 다른 구성요소에 (전기적으로 접속되는 등과 같이) 간접적으로 연결될 수도 있다.
다음에 설명하는 다른 실시예에서의 기술적 특징은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다른 실시예를 구성하도록 서로 대체, 재결합 또는 혼합될 수 있음을 유의해야 한다.
도 1∼도 6을 참조하면, 도 1은 본 발명의 전자 장치의 개략적인 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 발광 다이오드 소자 및 구동 회로의 부분적으로 확대한 개략도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 발광 다이오드의 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 구동 회로의 개략적인 등가 회로도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 장치의 박막 트랜지스터의 개략적인 부분 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 소스로서 적용되는 전자 장치의 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기판(SUB), 복수의 구동회로(DCT) 및 복수의 발광 다이오드 소자(LE)를 포함하는 전자 장치(electronic device, ED)를 제공한다. 기판(SUB)은 유리 기판, 석영 기판 및 사파이어 기판 등과 같은 임의의 적합한 고체 기판, 또는 폴리이미드(polyimide, PI) 재료, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 재료를 포함하는 임의의 가요성 기판일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이 실시예에서, 발광 다이오드 소자(LE)는 각각 약 100 마이크로미터(㎛) 내지 약 1000 ㎛일 수 있으나 이에 한정되지 않는 패키지 사이즈를 갖는 미니 발광 다이오드(mini LED)와 같은 적어도 하나의 LED 칩을 패키징하는 발광 다이오드 패키지를 나타낸다. 상술한 패키지 사이즈는 (X 방향과 같은) 방향으로의 발광 다이오드 소자(LE)의 사이즈 길이(S1)를 나타낸다. 이 실시예에서, 발광 다이오드 패키지는 봉입 접착제(encapsulation adhesive)가 LED 칩의 광 방출 측에 배치된다는 것을 나타낸다. 봉입 접착제는 LED 칩을 보호하거나 광 이용 효율을 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 다이오드 소자(LE)는 패키징되지 않은 LED 칩일 수 있다. 더욱 다른 실시예에서, 발광 다이오드 소자(LE)는 캐리어(carrier)로서 실리콘 웨이퍼를 포함하는 LED 모듈일 수 있다. 발광 다이오드 소자(LE)는 두 종류의 LED 칩을 하나 이상 포함할 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 이 실시예의 발광 다이오드 소자(LE)는 각각 다른 컬러 광을 생성할 수 있는 3개의 LED 칩(C1, C2, C3)을 포함할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 발광 다이오드 소자(LE)는 하나 또는 두 개의 LED 칩만을 패키징하거나 더 많은 LED 칩을 패키징할 수 있으며, 패키지된 LED 칩은 동일하거나 상이한 컬러 광을 생성할 수 있다. 이 실시예에서는, 예를 들어 LED 칩(C1, C2, C3)은 각각 적색 광, 청색 광 및 녹색 광을 생성할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 도 3에 도시된 발광 다이오드 소자(LE)의 개략적인 단면도를 참조하면, 하나의 LED 칩(C1)만이 설명을 위해 도 3에 도시되어 있다. 발광 다이오드 소자(LE)는 패키지 기판(102)을 포함할 수 있으며, 도전성 라인 층(104, 106)은 패키지 기판(102)의 표면 및/또는 내부에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, LED 칩(C1, C2, C3)은 패키지 기판(102) 상에 (도전성 패드가 아래로 향하는) 페이스-다운 방식(face-down way)으로 배치되고, 접속 패드(110), 땜납 볼 또는 다른 적절한 재료를 통해 패키지 기판(102) 표면의 도전성 라인 층(104, 106)에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 발광 다이오드 소자(LE)는 LED 칩(C1, C2, C3) 및 패키지 기판(102)의 표면을 덮는 봉입 재료(108)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉입 재료(108)의 재료는 에폭시계 수지 또는 실리콘을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 사용되는 발광 다이오드 소자(LE)는 도 2 및 도 3에 도시된 구조에 한정되는 것은 아니고, 임의의 다른 적절한 LED 패키지 구조가 본 발명에 적용될 수 있다. 이후 변형 실시예에서의 예를 제공하기 위해 다른 유형의 LED 패키지 구조가 도입된다.
다시 도 1 및 도 2를 도 4 및 도 5와 함께 참조하면, 이 실시예에서의 복수의 발광 다이오드 소자(LE)가 기판(SUB) 상에 어레이 모양으로 배치되고, 각각 접속 패드를 통해 기판(SUB)의 표면에 형성된 구동 회로(DCT)에 전기적으로 접속된다. 각 구동회로(DCT)는 기판(SUB)의 표면상에 형성되고 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하므로, 도 1 및 도 2의 구동 회로(DCT)는 박막 트랜지스터의 심벌로 표현된다. 그러나, 각 구동회로(DCT)는 하나 이상의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함할 수 있고, 캐패시터와 같은 다른 전기 소자를 포함할 수도 있다. 하나의 단일 발광 다이오드 소자(LE)는 하나 이상의 구동회로(DCT)에 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 하나의 발광 다이오드 소자(LE)는 일례로서 3개의 구동 회로(DCT)에 전기적으로 접속되어 있다. 각 발광 다이오드 소자(LE)가 구동회로(DCT) 내의 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)에 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 이 실시예의 전자 장치(ED)는 기판(SUB)의 표면상에 형성된 복수의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하고, 기판(SUB)은 박막 트랜지스터 기판(TFT 기판) 또는 액티브 기판(active substrate)으로 불릴 수 있다. 이러한 설계에서, 박막 트랜지스터(TFT)는 각각 그들의 전기적으로 접속된 발광 다이오드 소자(LE)의 구동 소자로서 기능한다. 즉, 어레이 모양으로 배열된 발광 다이오드 소자(LE)는 전기적으로 접속된 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 구동될 때 동시에 또는 다른 시간에 광을 생성하도록 전기적으로 접속된 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 각각 구동된다. 일부 실시예에서, 하나의 박막 트랜지스터(TFT) 또는 하나의 구동회로(DCT)는 둘 이상의 발광 다이오드 소자(LE)에 전기적으로 접속될 수 있고 전기적으로 접속된 복수의 발광 다이오드 소자(LE)를 동시에 제어할 수 있다. 더욱이, 이 실시예의 각각의 발광 다이오드 소자(LE)는 상이한 컬러 광을 생성하는 LED 칩(C1, C2, C3)을 포함하는바, 이로써 박막 트랜지스터(TFT)는 전기적으로 접속된 발광 다이오드 소자(LE)를 제어하여 각각 상이한 컬러 광을 생성하도록 할 수 있다. 이것은 하나의 박막 트랜지스터(TFT)가 상이한 LED 칩(C1, C2, C3)을 제어하여 광을 생성하도록 할 수 있다는 것을 의미한다. 박막 트랜지스터(TFT)의 구조와 관련하여, 각각의 박막 트랜지스터(TFT)는 각각 게이트(T1), 소스(T2), 드레인(T3), 채널 영역(T4) 및 박막층에 의해 형성되는 게이트 절연층을 포함한다. 예를 들어, 게이트(T1), 소스(T2) 및 드레인(T3)은 각각 Mg, Ca, Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti 또는 그 합금을 포함하는 금속층 또는 상기한 재료의 임의의 것의 멀티 층으로 구성될 수 있고; 채널 영역(T4)은 폴리실리콘, 비정질 실리콘, 단결정 실리콘, 산화물 반도체 또는 임의의 다른 적합한 반도체 재료를 포함하는 반도체 층으로 형성될 수 있다. 기판(SUB)의 표면에 평행한 제1 방향(D1)에서는, 채널 영역(T4)의 적어도 일부분이 소스(T2)와 드레인(T3) 사이에 배치되고, 소스(T2)와 드레인(T3) 사이의 가장 짧은 거리는 제1 방향(D1)의 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 길이(L1)로서 정의된다. 채널 길이(L1)의 방향(즉, 제1 방향(D1))에 수직한 제2 방향(D2)에서는, 소스(T2)와 드레인(T3)의 채널 영역(T4)과 겹치는 부분의 길이가 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 폭(W1)으로서 정의된다. 본 발명에 따르면, 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 길이(L1)에 대한 채널 폭(W1)의 비율은 폭-길이 비(R)로서 정의되고, 여기서 폭-길이 비(R)는 100%보다 큰바, 즉 본 발명의 각 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 폭(W1)은 대응하는 채널 길이(L1)보다 크다. 박막 트랜지스터(TFT)의 정전류 방정식은 다음과 같다:
여기서 "Id"는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전류를 나타내고, "Cox"는 산화물 층(oxide layer)의 조건에 의해 영향을 받는 트랜지스터 캐패시턴스를 나타내며, "u"는 반전층의 캐리어 이동도를 나타내고, "Vgs"는 게이트와 소스를 가로지르는 압력 강하(게이트/소스 압력 강하)를 나타내며, "Vth"는 임계 전압을 나타내고, "W/L"은 박막 트랜지스터(TFT)의 상술한 폭-길이 비(R)를 나타낸다. 본 발명에서의 박막 트랜지스터(TFT)의 폭-길이 비(R)는 100%보다 크기 때문에, 게이트/소스 압력 강하(Vgs)가 비교적 크지 않더라도 더 큰 드레인 전류(Id)가 얻어질 수 있다. 이러한 상황에서, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인/소스 압력 강하(Vds)는 공급 전압(VDD)에 대한 드레인/소스 압력 강하(Vds)의 비율 값을 더 작게 하는 등에 의해 더 작은 값을 갖도록 설계될 수 있다. 이상으로부터, 본 발명에 의하면, 박막 트랜지스터(TFT)의 전체의 성능 및/또는 효율을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 폭(W1)이 동일한 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 길이(L1)보다 더 커지도록 설계된다. 따라서, 게이트/소스 압력 강하(Vgs) 및 드레인/소스 압력 강하(Vds)가 모두 낮더라도, 전기적으로 접속된 발광 다이오드 소자(LE)가 더 큰 조명(illumination)을 갖는 광을 생성할 수 있도록, 상대적으로 더 큰 드레인 전류(Id)가 여전히 제공될 수 있다.
이 실시예에 따르면, 각 구동회로(DCT)는 신호 저장 소자(signal storage element, SST) 및 기판(SUB)의 표면상에 배치된 하나 이상의 보상 소자(compensation element)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 신호 저장 소자(SST)는 캐패시터 또는 다른 유형의 저장 소자일 수 있고 박막 트랜지스터(TFT) 중 하나의 게이트(T1)에 전기적으로 접속될 수 있다. 신호 저장 소자(SST)는 도전성 라인(Dd1, Dd2)을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호를 수신할 수 있다. 일례로서, 이 실시예의 구동회로(DCT)는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스(T2) 및 드레인(T3)에 각각 전기적으로 접속된 보상 소자(CE1, CE2)를 포함할 수 있다. 보상 소자(CE1, CE2)는 구동회로(DCT)의 박막 트랜지스터(TFT)의 최종 출력 전류 및/또는 전력을 조정하여 전체 기판(SUB)의 상이한 영역에서의 구동 회로(DCT)의 전류 및 전력의 균형을 맞추거나, 및/또는 상이한 발광 다이오드 소자(LE)의 발광 조명을 균일하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(SUB) 상의 상이한 구동회로(DCT)는 동일하지 않은 양의 보상 회로를 가지거나 회로 설계가 동일하지 않은 보상 회로를 가질 수 있고, 이들 보상 회로는 대응하는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스(T2) 또는 드레인(T3)에 전기적으로 접속되거나 또는 구동 회로(DCT)의 다른 소자에 전기적으로 각각 접속될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 각각의 박막 트랜지스터(TFT)는 2개의 인접한 발광 다이오드 소자(LE) 사이에 각각 배치된다. 기판(SUB)의 표면에 수직한 방향에서는, 박막 트랜지스터(TFT)의 적어도 일부분이 2개의 인접한 발광 다이오드 소자(LE) 사이에서 노출되는바, 즉 박막 트랜지스터(TFT)는 기판(SUB)의 표면에 수직한 방향으로 박막 트랜지스터(TFT)에 인접한 2개의 발광 다이오드 소자에 의해 완전히 덮이거나 차폐되지 않는다. X 방향에 있어서, 2개의 인접한 발광 다이오드 소자(LE) 사이의 거리는 간격 거리(spacing distance, S2)로서 정의되고, 발광 다이오드 소자(LE)의 X 방향에서의 사이즈 길이(S1)와 간격 거리(S2)의 합은 피치(pitch, PT)로서 정의되며, X 방향에서의 발광 다이오드 소자(LE)의 사이즈 길이(S1)는 피치(PT)의 0.9배 미만이다. 일부 실시예에서, X 방향에서의 발광 다이오드 소자(LE)의 사이즈 길이(S1)는 피치(PT)의 0.1배보다 더 클 수 있다. 일부 실시예에서, 다른 방향(Y)에서의 발광 다이오드 소자(LE)의 사이즈 길이는 또한 피치의 0.9배보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이 실시예의 피치(PT)는 약 0.1 밀리미터(mm) 내지 10 mm의 범위로 될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상술한 피치(PT) 및 사이즈 길이(S1)의 크기 및 거리 설계에 기초하여, 구동 회로(DCT)의 박막 트랜지스터(TFT)의 폭-길이 비(R)가 100%보다 더 커질 수 있고, 그에 따라 더 높은 효율을 갖는 박막 트랜지스터(TFT)가 그 안에 배치될 수 있도록, 하나 이상의 구동회로(DCT)를 배치하거나 박막 트랜지스터(TFT)를 배치하기 위한 2개의 인접한 발광 다이오드 소자(LE) 사이에 충분한 공간이 존재할 수 있다.
이 실시예의 전자 장치(ED)는 비자기 발광 디스플레이 장치 또는 비자기 발광 디스플레이 패널의 백라이트 소스로서 사용될 수 있다. 도 6을 참조하면, 예를 들어 전자 장치(ED)는 기판(SUB)의 표면상의 발광 다이오드 소자(LE)를 덮는 기판(SUB) 상에 배치된 확산기(diffuser, DF) 및 하나 이상의 광학 필름(optical film, OF)을 더 포함할 수 있다. 전자 장치(ED)는 하우징(housing, HUE)을 더 포함할 수 있으며, 기판(SUB)은 하우징(HUE) 내에 고정되고, 확산기(DF) 및 광학 필름(OF)은 하우징(HUE) 내부에 배치되거나 하우징(HUE) 위에 배치될 수 있다. 따라서, 전자 장치(ED)는 더 균일한 휘도를 갖는 백라이트 모듈로서 구성될 수 있다. 전자 장치(ED)가 디스플레이 장치(DP)에 적용될 때, 이미지를 디스플레이하기 위해 LCD 패널(LCC)에 백라이트 소스를 제공하도록 액정 디스플레이(LCD)의 광 입사 측에 배치되는 것과 같이 비자기 발광 디스플레이 패널의 광 입사 측에 배치될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 전자 장치(ED) 자체는 이미지를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 장치이고, 기판(SUB) 상에 배치되는 추가적인 디스플레이 패널은 필요치 않다.
본 발명의 전자 장치는 전술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니고, 다른 상이한 실시예 및 변형 실시예를 가질 수 있다. 설명을 단순화하기 위해, 이하의 실시예 및 변형 실시예의 각각에서 동일한 구성요소는 동일한 심벌로 표시되어 있다. 실시예들 및 변형 실시예들의 차이점을 비교하기 쉽게 하기 위해, 다음의 설명은 상이한 실시예들 및 변형 실시예들 사이의 차이점을 상세하게 설명할 것이고 동일한 특징들은 중복 설명하지 않을 것이다. 또한, 각각의 막 또는 층의 재료와 두께 및 본 발명의 관련 제조 공정 또는 조건은 제1 실시예를 참조할 수 있으며, 이는 반복되지 않을 것이다.
도 7∼도 10을 참조하며, 도 7∼도 10은 발광 다이오드 소자(LE)의 변형 구조를 나타내는 모식도이다. 본 발명에서 사용되는 발광 다이오드 소자(LE)의 구조는 도 2 및 도 3에 도시된 구조에 한정되지 않고, 다른 패키지 구조를 가질 수 있거나 및/또는 상이한 양의 LED 칩을 가질 수 있다. 도 7∼도 9는 단지 설명을 위해 패키지 구조 내의 하나의 LED 칩만을 도시하지만, 그것들은 LED 칩의 실제 패키지된 양을 제한하려는 것은 아니다. 도 7에 도시된 발광 다이오드 소자(LE1)는, 발광 다이오드 소자(LE1)의 LED 칩(C1)이 패키지 기판(102)에 (도전성 패드가 위로 향하는) 페이스 업 방식으로 배치되고, LED 칩(C1)의 표면상의 도전성 패드는 주로 도전성 라인(114)을 통해 패키지 기판(102)의 표면상의 도전성 라인 층(104, 106)에 전기적으로 각각 접속될 수 있는 도 3의 구조와는 다르다. 도 8을 참조하면, 발광 다이오드 소자(LE2)의 LED 칩(C1)은 지지 프레임(112)의 캐비티(cavity, 공동)에 배치될 수 있고, 도전성 라인(114)을 통해 지지 프레임(112)에 배치된 도전성 라인 층(104, 106)에 전기적으로 접속된다. 또한, LED 칩(C1)을 덮고 보호하기 위해, 지지 프레임(112)의 캐비티 내에 봉입 재료(108)가 배치될 수 있다. 도 9를 참조하면, LED 칩(C1)은 (도전성 패드가 아래를 향하는) 페이스 다운 방식으로 패키징되고, 봉입 재료(108)는 패키지 구조를 형성하기 위해 LED 칩(C1)을 직접 덮어 둘러 싸되, 접속 패드(110)는 봉입 재료(108)에 의해 노출되고 지지 프레임이나 패키지 기판은 필요치 않게 된다. 도 10을 참조하면, 발광 다이오드 소자의 또 다른 변형 구조의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 발광 다이오드 소자(LE4)의 패키지 구조는 2개의 LED 칩(C2, C3)을 포함하는바, LED 칩(C2)은 청색 광을 생성할 수 있고, LED 칩(C3)은 녹색 광을 생성할 수 있다. 발광 다이오드 소자(LE4)의 패키지 구조는 적색 인 분말과 같은 인 분말(phosphorous powder; 116)을 더 포함한다. 인 분말(116)이 청색 광 또는 녹색 광에 의해 조명될 때, 인 분말(116)은 청색 광 또는 녹색 광의 일부를 적색 광으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 발광 다이오드 소자(LE4)는 녹색 광, 청색 광 및 적색 광의 혼합체로 구성된 백색 광을 생성할 수 있다. 또 다른 변형 실시예에서, 본 발명의 발광 다이오드 소자는 하나의 단일 청색 광 LED 칩을 패키징할 수 있고, 발광 다이오드 소자도 또한 결국 백색 광을 생성할 수 있도록 그 패키지 구조 내에 황색 인 분말을 포함할 수 있다. 또 다른 변형 실시예에서, 본 발명의 발광 다이오드 소자는 하나의 단일 청색 광 LED 칩을 각각 패키징할 수 있고, 발광 다이오드 소자가 결국 다양한 컬러 광을 생성할 수 있도록, 즉 상이한 입자 직경을 갖는 양자점에 기인한 상이한 컬러 광을 생성할 수 있도록 패키지 구조 내에 상이한 입자 직경을 갖는 양자점을 포함할 수 있다. 더욱 다른 변형 실시예에서, 양자점은 본 발명의 발광 다이오드 소자의 발광 측에 배치될 수 있다. 발광 다이오드 소자 또는 다른 적절한 유형의 발광 다이오드 소자의 상술한 다양한 유형의 패키지 구조는 모두 본 발명의 각 실시예 및 변형 실시예에 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 장치의 등가 회로도이다. 도 11을 도 1과 함께 참조하면, 제2 실시예에서는, 본 발명의 전자 장치(ED) 자체는 디스플레이 장치이다. 발광 다이오드 소자(LE)는 대응하는 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 개별적으로 구동되어 상이한 시간에 상이한 컬러 광을 생성하므로, 각각의 발광 다이오드 소자(LE)는 디스플레이 장치의 화소 또는 서브화소의 발광 단위로서 기능할 수 있다. 이러한 설계에서, 전자 장치(ED)는 서로 교차하여 화소/서브화소를 정의하는 복수의 데이터 라인(DL) 및 복수의 스캔 라인(SL)을 더 포함할 수 있으며, 각각 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소/서브화소에서의 발광 다이오드 소자(LE)에 전기적으로 접속된다. 각 서브화소의 구동 회로(DCT)는 도 11을 참조할 수 있다. 구동회로(DCT)는 스위치 소자(ST) 및 저장 소자(CST)(또는 신호 저장 소자라고도 함)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치 소자(ST)는 스캔 라인(SL)에 전기적으로 접속된 게이트, 데이터 라인(DL)에 전기적으로 접속된 소스 및 저장 소자(CST) 및 구동 소자(DT)로서 기능하는 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트(T1)에 전기적으로 접속된 드레인을 갖춘 다른 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있다. 즉, 각 스위치 소자(ST)는 데이터 라인(DL) 중 하나, 스캔 라인(SL) 중 하나 및 발광 다이오드 소자(LE) 중 하나에 각각 전기적으로 접속된다. 저장 소자(CST)는, 예를 들어 캐패시터일 수 있고, 스위치 소자(ST) 및 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트(T1)에 전기적으로 접속된 일단 및 접지되어 있는 타단을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 전자 장치(ED)는 기판(SUB) 상에 형성된 발광 다이오드 소자(LE) 및 구동 회로(DCT)를 보호하기 위해 기판(SUB) 상에 배치된 추가 광학 필름, 마스크 또는 보호판을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
이상으로부터, 본 발명의 전자 장치의 발광 다이오드 소자는 TFT 기판 상에 배치되어 어레이 모양으로 배열되고, 각각의 발광 다이오드 소자는 하나 이상의 TFT 구동 소자에 전기적으로 접속되며, TFT 구동 소자의 채널의 폭-길이 비는 양호한 트랜지스터 효율을 제공하기 위해 100%보다 더 크다. 따라서, 발광 다이오드 소자는 비교적 낮은 공급 전압에서도 양호한 조명 효율을 가질 수 있다. 다른 국면에서는, 본 발명의 발광 다이오드 소자의 피치는 특정 비율 또는 규모를 갖도록 설계되므로, 박막 트랜지스터를 배치하기 위해 인접한 발광 다이오드 소자 사이에 더 많은 공간이 존재한다. 따라서, 발광 다이오드 소자들을 기판 상에 접합할 때 박막 트랜지스터들을 파쇄할 가능성이 감소될 수 있다. 박막 트랜지스터는 채널의 폭-길이 비가 증가될 수 있도록 더 큰 배치 공간으로 인해 더 큰 채널 폭을 가질 수 있다.
이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)는 본 발명의 교시(teaching)를 유지하면서 장치 및 방법의 많은 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상기의 발명은 첨부된 청구범위의 한계 및 범위에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (20)
- 기판;
상기 기판의 표면상에 배치되되, 각각이 소스, 게이트, 드레인 및 채널 영역을 포함하고, 채널 영역이 드레인과 소스 사이에 배치되며 채널 길이 및 채널 폭을 갖고, 채널 폭이 채널 길이보다 큰 복수의 박막 트랜지스터; 및
상기 기판 상에 어레이 모양으로 배치되되, 각각이 상기 박막 트랜지스터의 적어도 하나에 전기적으로 접속되는 복수의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 소자를 포함하되,
상기 박막 트랜지스터가 박막 트랜지스터에 의해 전기적으로 접속된 발광 다이오드 소자에 대한 구동 소자로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 중 하나가 상기 발광 다이오드 소자의 2개의 인접한 발광 다이오드 소자 사이에 배치되고, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 일부는 기판의 표면에 수직한 방향으로 그들 사이에서 상기 2개의 인접한 발광 다이오드 소자에 의해 노출되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 2개의 인접한 발광 다이오드 소자 사이의 거리는 간격 거리로서 정의되고, 그 방향에서의 상기 발광 다이오드 소자의 사이즈 길이와 상기 간격 거리의 합은 피치로서 정의되며, 그 방향에서의 상기 발광 다이오드 소자의 사이즈 길이는 피치의 0.9배 미만인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자의 상기 방향에서의 사이즈 길이는 상기 피치의 0.1배 이상인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 피치가 0.1 밀리미터(mm) 내지 10 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자 중 하나가 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하는 발광 다이오드 패키지인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자 중 하나가 상기 발광 다이오드 칩의 광 방출 측에 배치된 봉입 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자 중 하나가 인 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자 중 하나가 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자의 각각은, 상기 발광 다이오드 소자가 상기 박막 트랜지스터에 의해 구동될 때 동시에 또는 다른 시간에 광을 방출할 수 있도록 전기적으로 접속된 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자는 각각 2개 이상의 발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터는 각각 상이한 색을 갖는 광을 생성할 수 있도록 전기적으로 접속된 발광 다이오드 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 표면상에 배치된 복수의 신호 저장 소자를 더 포함하고, 상기 신호 저장 소자 중 하나가 상기 박막 트랜지스터 중 하나의 게이트에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 표면상에 배치된 복수의 보상 회로를 더 포함하고, 상기 보상 회로 중 하나가 상기 박막 트랜지스터 중 하나의 소스 또는 드레인에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 표면상에 배치된 복수의 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 스위치 소자 중 하나가 상기 박막 트랜지스터 중 하나의 게이트에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 표면상에 배치된 복수의 데이터 라인 및 스캔 라인을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드 소자가 상기 데이터 라인 및 상기 스캔 라인 중 하나에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 일 측면에 배치된 디스플레이 패널을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드 소자가 상기 디스플레이 패널의 백라이트 소스로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 배치된 확산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 배치된 광학 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판은 하우징 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드 소자는 100 마이크로미터(㎛) 내지 1000 ㎛ 범위에 있는 패키지 사이즈를 갖는 미니 LED 패키지인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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