KR20230008878A - 발광 다이오드들을 갖는 백라이트 및 드라이버 집적 회로들이 활성 영역에 있는 전자 디바이스 디스플레이 - Google Patents

발광 다이오드들을 갖는 백라이트 및 드라이버 집적 회로들이 활성 영역에 있는 전자 디바이스 디스플레이 Download PDF

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KR20230008878A
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징동 첸
밍시아 구
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경 욱 김
광 순 박
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애플 인크.
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Abstract

픽셀 어레이는 백라이트로부터의 백라이트 조명으로 조명될 수 있다. 백라이트는 발광 다이오드들의 2차원 어레이를 포함할 수 있고, 각각의 발광 다이오드는 각각의 셀에 배치된다. 상이한 발광 다이오드들이 주어진 디스플레이 프레임의 콘텐츠에 기초하여 고유한 휘도 크기들을 가질 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 원하는 휘도 레벨을 갖도록 하나 이상의 연관된 발광 다이오드들을 제어할 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 백라이트의 활성 영역에 형성될 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 서로 데이지 체인연결되는(daisy chained) 그룹들로 배열될 수 있다. (어드레싱 정보와 같은 정보를 포함하는) 디지털 신호가 드라이버 집적 회로들의 그룹을 통해 전파될 수 있다. 백라이트의 열 성능을 관리하기 위해, 백라이트는 열 전도성 층 및/또는 히트 싱크 구조체를 포함할 수 있다. 백라이트의 효율을 증가시키기 위해, 백라이트는 하나 이상의 반사 층들을 포함할 수 있다.

Description

발광 다이오드들을 갖는 백라이트 및 드라이버 집적 회로들이 활성 영역에 있는 전자 디바이스 디스플레이
본 출원은, 2021년 3월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/203,311호, 2021년 3월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/203,336호, 2021년 3월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/203,340호, 2020년 5월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/029,048호, 2020년 5월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/029,069호, 및 2020년 5월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/029,082호에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 이에 의해 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 대체적으로 디스플레이를 구비한 전자 디바이스에 관한 것으로, 더 상세하게는, 백라이트를 구비한 디스플레이에 관한 것이다.
컴퓨터 및 셀룰러 전화기와 같은 전자 디바이스는 디스플레이를 갖는다. 유기 발광 다이오드 디스플레이와 같은 일부 디스플레이들은 광을 생성하는 픽셀들의 어레이들을 갖는다. 이러한 유형의 디스플레이에서, 픽셀들 자체가 광을 생성하기 때문에 백라이트(backlighting)가 필요하지 않다. 다른 디스플레이들은, 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위해 디스플레이를 통해서 투과되는 광의 양을 변경할 수 있는 수동(passive) 픽셀들을 포함한다. 수동 픽셀들은 광 자체를 생성하지 않으므로 수동 픽셀을 갖는 디스플레이에 백라이트를 제공하는 것이 종종 바람직하다. 수동 픽셀들은 2개의 전극 층들과 2개의 편광기 층들 사이에 형성된 액정 재료의 층으로 형성될 수 있다.
디스플레이를 위한 전형적인 백라이트 어셈블리에서, 발광 다이오드 광원과 같은 광원에 의해 생성되는 백라이트를 분산시키기 위하여 에지형 도광판(edge-lit light guide plate)이 사용된다. 백라이트의 효율을 향상시키기 위하여 도광판 아래에 반사기가 형성될 수 있다.
종래의 백라이트 어셈블리들은 가시적인 아티팩트들을 야기할 수 있고, 강인하지 않을 수 있고, 전자 디바이스 내에서 바람직하지 않게 많은 양의 공간을 차지할 수 있다.
따라서, 디스플레이들에 개선된 백라이트를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
디스플레이는 관찰자(viewer)를 위한 이미지들을 표시하기 위한 픽셀들의 어레이를 가질 수 있다. 픽셀들의 어레이는 컬러 필터 층, 액정 층, 박막 트랜지스터 층, 상부 편광기 층, 및 하부 편광기 층과 같은 디스플레이 층들로 형성된 액정 픽셀들일 수 있다.
픽셀 어레이는 백라이트 유닛으로부터의 백라이트 조명으로 조명될 수 있다. 백라이트 유닛은 발광 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있고, 각각의 발광 다이오드는 각각의 셀에 배치된다. 각각의 발광 다이오드의 휘도는 디스플레이의 관찰을 최적화하기 위해 각각의 디스플레이 프레임에서 변경될 수 있다. 상이한 발광 다이오드들이 주어진 디스플레이 프레임의 콘텐츠에 기초하여 고유한 휘도 크기들을 가질 수 있다.
드라이버 집적 회로들이 백라이트의 발광 다이오드들을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 드라이버 집적 회로는 원하는 휘도 레벨을 갖도록 하나 이상의 연관된 발광 다이오드들을 제어할 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 백라이트의 활성 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드들은 유리 기판의 상부 표면에 장착될 수 있다. 드라이버 집적 회로들이 또한 유리 기판의 상부 표면에 장착될 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들 중에 산재될 수 있다.
드라이버 집적 회로들은 서로 데이지 체인연결되는(daisy chained) 그룹들로 배열될 수 있다. (어드레싱 정보와 같은 정보를 포함하는) 디지털 신호가 드라이버 집적 회로들의 그룹을 통해 전파될 수 있다. 각각의 드라이버 집적 회로는 최소의 복잡도를 위해 적은 수의 입력-출력 접점들(핀들)을 가질 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 4개의 핀들, 6개의 핀들, 또는 9개의 핀들을 예들로서 가질 수 있다.
백라이트의 열 성능을 관리하기 위해, 백라이트는 발광 다이오드들을 위한 유리 기판의 하부 표면에 부착되는 열 전도성 층을 포함할 수 있다. 유리 기판은 또한 추가 열 분산을 위한 히트 싱크들에 결합되는 노출된 전도성 층들을 가질 수 있다. 온도 센서들 및/또는 광학 센서들과 같은 센서들이 유리 기판의 상부 표면 상에 형성될 수 있다. 센서들은 타이밍 제어기와 같은 제어기에 실시간 측정치들을 제공할 수 있다. 이어서, 타이밍 제어기는 센서 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 백라이트 내의 발광 다이오드들의 동작을 제어할 수 있다.
백라이트의 효율을 증가시키기 위해, 유리 기판은 백색 확산 유리로 형성될 수 있다. 추가적으로, 반사 층이 유리 기판의 상부 표면 상에 형성될 수 있다. 반사 층은 또한 유리 기판의 하부 표면 상에 형성될 수 있다. 반사 층들은 드라이버 집적 회로들이 존재하는 디스플레이의 활성 영역에 음영이 나타나는 것을 방지하기 위해 드라이버 집적 회로들의 상단 표면들 상에 형성될 수 있다. 발광 다이오드들은 주기성을 감소시키고 무라(mura)를 방지하기 위해 비-정사각형 그리드 레이아웃(non-square-grid layout)으로 배열될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 예시적인 디스플레이의 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 백라이트 및 픽셀 어레이를 갖는 전자 디바이스 내의 예시적인 디스플레이의 측단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 각각의 셀들 내에 배열된 발광 다이오드들을 갖는 예시적인 백라이트의 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 디스플레이의 상이한 부분들이 어떻게 상이한 목표 휘도 레벨들을 갖는지를 보여주는 예시적인 디스플레이의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 기판의 상부 표면 상에 발광 다이오드(LED)들을 그리고 디스플레이의 비활성 영역에서 기판의 상부 표면 상에 LED 드라이버 집적 회로(IC)들을 갖는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 디스플레이의 활성 영역에서 기판의 상부 표면 상에 발광 다이오드(LED)들을 그리고 기판의 하부 표면 상에 LED 드라이버 집적 회로(IC)들을 갖는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 디스플레이의 활성 영역에서 기판의 상부 표면 상에 발광 다이오드(LED)들을 그리고 기판의 상부 표면 상에 LED 드라이버 집적 회로(IC)들을 갖는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 디스플레이의 활성 영역 전체에 걸쳐 분포된 드라이버 IC들을 포함하는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 활성 영역 내의 LED 드라이버 IC들에 신호들을 직접 제공하는 타이밍 제어기를 갖는 예시적인 디스플레이의 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 백라이트 제어기에 신호들을 제공하고 이어서 활성 영역 내의 LED 드라이버 IC들에 신호들을 직접 제공하는 타이밍 제어기를 갖는 예시적인 디스플레이의 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 6개의 핀들을 갖는 드라이버 IC들을 갖는 예시적인 LED 어레이의 개략도이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 상이한 LED 구역들을 독립적으로 제어하기 위한 9개의 핀들을 갖는 예시적인 드라이버 IC의 개략도이다.
도 14는 일 실시예에 따른, LED들 및 드라이버 IC들 모두가 유리 기판에 솔더링된 예시적인 LED 어레이의 측단면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 유리 기판 상의 전도성 층들이 어떻게 노출되어 히트 싱크들에 연결될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 평면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른, 도 15의 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 17은 일 실시예에 따른, 온도 및 광학 센서들이 어떻게 백라이트의 활성 영역에 걸쳐 분포될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 평면도이다.
도 18은 일 실시예에 따른, 반사 층이 어떻게 유리 LED 기판의 하부 표면에 부착될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 19는 일 실시예에 따른, 반사 층 및 별개의 열 전도성 층이 어떻게 유리 LED 기판의 하부 표면에 부착될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 20은 일 실시예에 따른, 반사 및 열 전도성 층이 어떻게 유리 LED 기판의 하부 표면에 부착될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 21은 일 실시예에 따른, 기판이 어떻게 백색 확산 유리로부터 형성될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 22는 일 실시예에 따른, 반사 층이 어떻게 LED 드라이버 IC의 상부 표면 상에 형성될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 측단면도이다.
도 23은 일 실시예에 따른, LED들이 어떻게 지그재그 패턴으로 배열될 수 있는지를 보여주는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다.
도 24는 일 실시예에 따른, LED들이 어떻게 증가된 구역 대 구역 간격을 갖는 지그재그 패턴으로 배열될 수 있는지를 보여주는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다.
도 25는 일 실시예에 따른, 백라이트 내의 LED 그룹들에 대한 예시적인 방출 프로파일의 그래프이다.
도 26은 일 실시예에 따른, 원하는 방출 프로파일을 달성하기 위해 중심 LED가 어떻게 주위의 주변 LED들보다 더 높은 전류로 구동될 수 있는지를 보여주는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다.
디스플레이가 제공될 수 있는 유형의 예시적인 전자 디바이스가 도 1에 도시되어 있다. 전자 디바이스(10)는 컴퓨팅 디바이스, 이를테면 랩톱 컴퓨터, 임베디드 컴퓨터를 포함한 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러폰, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스, 더 소형인 디바이스, 이를테면 손목 시계 디바이스, 펜던트 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스 디바이스, 사용자의 머리에 착용되는 안경 또는 다른 장비에 임베드되는(embedded) 디바이스, 또는 다른 웨어러블 또는 미니어처 디바이스, 디스플레이, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 디스플레이, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 내비게이션 디바이스, 임베디드 시스템, 이를테면 디스플레이를 갖는 전자 장비가 키오스크 또는 자동차에 장착되는 시스템, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 전자 디바이스(10)는 한 쌍의 안경(예컨대, 지지 프레임들)의 형상을 가질 수 있거나, 헬멧 형상을 갖는 하우징을 형성할 수 있거나, 또는 하나 이상의 디스플레이들의 컴포넌트들을 사용자의 헤드 상에 또는 눈 근처에 장착 및 고정시키는 것을 돕기 위한 다른 구성들을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 디바이스(10)의 동작을 지원하기 위한 제어 회로부(16)를 포함할 수 있다. 제어 회로부(16)는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적으로 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 제어 회로부(16) 내의 프로세싱 회로부는 디바이스(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서, 기저대역 프로세서, 전력 관리 유닛, 오디오 칩, 주문형 집적 회로 등에 기초할 수 있다.
입출력 디바이스들(12)과 같은, 디바이스(10) 내의 입출력 회로부는, 데이터가 디바이스(10)에 공급될 수 있게 하고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들에 제공될 수 있게 하는 데 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은 버튼, 조이스틱, 스크롤링 휠, 터치패드, 키패드, 키보드, 마이크로폰, 스피커, 톤 생성기, 진동기, 카메라, 센서, 발광 다이오드 및 기타 상태 표시기, 데이터 포트 등을 포함할 수 있다. 사용자는 입출력 디바이스들(12)의 입력 리소스들을 통해 커맨드들을 공급함으로써 디바이스(10)의 동작을 제어할 수 있고, 입출력 디바이스들(12)의 출력 리소스들을 사용하여 디바이스(10)로부터 상태 정보 및 기타 출력을 수신할 수 있다.
입출력 디바이스들(12)은 디스플레이(14)와 같은 하나 이상의 디스플레이들을 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 사용자로부터의 터치 입력을 수집하기 위한 터치 센서를 포함하는 터치스크린 디스플레이일 수 있거나, 또는 디스플레이(14)는 터치에 불감응형일 수 있다. 디스플레이(14)를 위한 터치 센서는 용량성 터치 센서 전극들의 어레이, 음향 터치 센서 구조체들, 저항성 터치 컴포넌트들, 힘 기반(force-based) 터치 센서 구조체들, 광 기반(light-based) 터치 센서, 또는 다른 적합한 터치 센서 배열체(arrangement)들에 기초할 수 있다. 디스플레이(14)를 위한 터치 센서는 디스플레이(14)의 디스플레이 픽셀들을 갖는 보편적인 디스플레이 기판 상에 형성되는 전극들로부터 형성될 수 있거나, 또는 디스플레이(14)의 픽셀들과 중첩되는 별개의 터치 센서 패널로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 디스플레이(14)는 터치에 불감응형일 수 있다(즉, 터치 센서가 생략될 수 있다). 전자 디바이스(10) 내의 디스플레이(14)는 사용자들이 전형적인 시점으로부터 시선을 돌릴 것을 요구함이 없이 관찰될 수 있는 헤드업(head-up) 디스플레이일 수 있거나, 또는 사용자의 머리에 착용되는 디바이스 내에 통합되는 머리 장착형 디스플레이일 수 있다. 원한다면, 디스플레이(14)는, 또한, 홀로그램들을 디스플레이하는 데 사용되는 홀로그래픽 디스플레이일 수 있다.
제어 회로부(16)는 운영 체제 코드 및 애플리케이션들과 같은 디바이스(10) 상의 소프트웨어를 실행하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(10)의 동작 동안, 제어 회로부(16) 상에서 실행되는 소프트웨어는 디스플레이(14) 상에 이미지들을 디스플레이할 수 있다.
입력-출력 디바이스들(12)은 또한 하나 이상의 센서들(13), 예컨대, 힘 센서들(예컨대, 변형 게이지, 용량성 힘 센서들, 저항성 힘 센서들 등), 마이크로폰과 같은 오디오 센서들, 터치 및/또는 용량성 센서들과 같은 근접 센서들(예컨대, 디스플레이와 연관된 2차원 용량성 터치 센서 및/또는 버튼, 트랙패드, 또는 디스플레이와 연관되지 않은 기타 입력 디바이스를 형성하는 터치 센서), 및 기타 센서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따라, 센서들(13)은 광학 센서들, 이를테면, 광을 방출 및 검출하는 광학 센서들(예컨대, 트랜스플렉티브(transreflective) 광학 근접 구조체와 같은 광학 근접 센서들), 초음파 센서들, 및/또는 다른 터치 센서들 및/또는 근접 센서들, 단색 및 색상 주변 광 센서들, 이미지 센서들, 지문 센서들, 온도 센서들, 3차원 비접촉 제스처들("공기 제스처들")을 측정하기 위한 센서 근접 및 다른 센서들, 압력 센서들, 위치, 배향 및/또는 모션을 검출하기 위한 센서들(예를 들어, 가속도계들, 자기 센서들, 이를테면, 나침반 센서들, 자이로스코프들, 및/또는 이들 센서들 중 일부 또는 전부를 포함하는 관성 측정 유닛들), 건강 센서들, 무선 주파수 센서들, 깊이 센서들(예를 들어, 스테레오 이미징 디바이스들에 기초한 구조화된 광 센서들 및/또는 깊이 센서들), 광학 센서들, 이를테면, 자체-혼합 센서들 및 비행 시간(time-of-flight) 측정들을 수집하는 광 검출 및 레인징(ranging)(라이다(lidar)) 센서들, 습도 센서들, 수분 센서들, 시선 추적 센서들 및/또는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(10)는 사용자 입력을 수집하기 위해 센서들(13) 및/또는 다른 입출력 디바이스들을 사용할 수 있다(예를 들어, 버튼들은 버튼 누르기 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 디스플레이들과 중첩되는 터치 센서들은 사용자 터치 스크린 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 터치 패드들은 터치 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 마이크로폰들은 오디오 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 가속도계들은 손가락이 입력 표면과 접촉할 때를 모니터링하는 데 사용될 수 있고, 그에 따라 손가락 누르기 입력을 수집하는 데 사용될 수 있는 식이다).
디스플레이(14)는 액정 디스플레이일 수 있거나, 다른 유형들의 디스플레이 기법에 기초한 디스플레이(예를 들어, 유기 발광 다이오드 디스플레이들)일 수 있다. 디스플레이(14)가 액정 디스플레이인 디바이스 구성들이 때때로 본 명세서에서 예로서 기술된다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 임의의 적합한 유형의 디스플레이가 사용될 수 있다. 일반적으로, 디스플레이(14)는 직사각형 형상을 가질 수 있거나(즉, 디스플레이(14)는 직사각형 풋프린트 및 직사각형 풋프린트 둘레에 이어지는 직사각형 주변 에지를 가질 수 있음) 또는 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 평면형일 수 있거나 또는 만곡형 프로파일을 가질 수 있다.
도 2는 디스플레이(14)가 어떻게 픽셀들(22)의 어레이를 갖는지를 보여주는 디스플레이(14)의 일부분의 평면도이다. 픽셀들(22)은 적색 컬러 필터 요소들(R), 녹색 컬러 필터 요소들(G), 및 청색 컬러 필터 요소들(B)과 같은 상이한 색상들의 컬러 필터 요소들을 가질 수 있다. 픽셀들(22)은 행(row)들 및 열(column)들로 배열될 수 있고 디스플레이(14)의 활성 영역(AA)을 형성할 수 있다. 픽셀들(22)은 일례로서 액정 디스플레이 층들로 형성될 수 있다. 도 2의 디스플레이(14) 및 활성 영역(AA)의 직사각형 형상은 단지 예시적이다. 원하는 경우, 활성 영역(AA)은 비-직사각형 형상(예를 들어, 하나 이상의 만곡된 부분들을 갖는 형상)을 가질 수 있다. 예를 들어, 활성 영역은 일례에서 둥근 코너들을 가질 수 있다.
디스플레이(14)의 측단면도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 픽셀 어레이(24)와 같은 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(24)는 도 2의 픽셀들(22)과 같은 픽셀들의 어레이(예를 들어, 픽셀들의 행들 및 열들을 갖는 픽셀들의 어레이)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(24)는 (때때로 액정 디스플레이 또는 액정 층들로 지칭되는) 액정 디스플레이 모듈 또는 다른 적합한 픽셀 어레이 구조체들로부터 형성될 수 있다.
디스플레이(14)의 동작 동안, 이미지들이 픽셀 어레이(24) 상에 디스플레이될 수 있다. 백라이트 유닛(42)(때때로 백라이트, 백라이트 층들, 백라이트 구조체들, 백라이트 모듈, 백라이트 시스템 등으로 지칭될 수 있음)은 픽셀 어레이(24)를 통과하는 백라이트 조명(44)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이는 픽셀 어레이(24) 상에, 방향(21)으로, 디스플레이(14)를 관찰하고 있는 관찰자(20)와 같은 관찰자에 의한 관찰을 위한 임의의 이미지들을 조명한다.
백라이트 유닛(42)은 광학 필름들(26), 광 확산기(광 확산기 층)(34)와 같은 광 확산기, 및 발광 다이오드(LED) 어레이(36)를 가질 수 있다. 발광 다이오드 어레이(36)는 백라이트 조명(44)을 생성하는 발광 다이오드들(38)과 같은 광원들의 2차원 어레이를 포함할 수 있다. 발광 다이오드들(38)은, 예로서, 행들 및 열들로 배열될 수 있고, 도 3의 X-Y 평면 내에 놓일 수 있다.
각각의 발광 다이오드(38)에 의해 생성된 광은 픽셀 어레이(24)를 통과하기 전에 광 확산기(34) 및 광학 필름들(26)을 통해 치수 Z를 따라 상향으로 이동할 수 있다. 광 확산기(34)는 발광 다이오드 어레이(36)로부터의 광을 확산시키고, 이에 의해 균일한 백라이트 조명(44)을 제공하도록 돕는 광산란 구조체들을 포함할 수 있다. 광학 필름들(26)은 필름들, 그 예로 이색 필터(32), 인광체 층(30), 및 필름들(28)을 포함할 수 있다. 필름들(28)은 광(44)을 시준하고 이에 의해 사용자(20)를 위한 디스플레이(14) 및/또는 다른 광학 필름들(예를 들어, 보상 필름들 등)의 휘도를 향상시키도록 돕는 휘도 향상 필름들을 포함할 수 있다.
발광 다이오드들(38)은 임의의 적합한 색상의 광을 방출할 수 있다. 하나의 예시적인 구성으로, 발광 다이오드들(38)은 청색 광을 방출한다. 이색 필터 층(32)은 발광 다이오드들(38)로부터의 청색 광을 통과시키면서, 다른 색상들의 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 발광 다이오드(38)들로부터의 청색 광은 인광체 층(30)과 같은 광발광 재료(예를 들어, 백색 인광체 재료 또는 청색 광을 백색 광으로 변환하는 다른 광발광 재료의 층)에 의해 백색 광으로 변환될 수 있다. 원한다면, 다른 광발광 재료들이 청색 광을 상이한 색들의 광(예를 들어, 적색 광, 녹색 광, 백색 광 등)으로 변환하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 층(30)(때때로 광발광 층 또는 색상 변환 층으로 지칭될 수 있음)은 (예컨대, 적색, 녹색 및 청색 성분들 등을 포함하는 백색 백라이트 조명을 생성하기 위해) 청색 광을 적색 및 녹색 광으로 변환하는 양자점들을 포함할 수 있다. (예를 들어, 원한다면, 층(30)이 생략될 수 있도록) 발광 다이오드들(38)이 백색 광을 방출하는 구성들이 또한 사용될 수 있다.
층(30)이 층(30) 내의 인광 재료에 의해 생성되는 백색 광과 같은 백색 광을 방출하는 구성들에서, 층(30)으로부터 하향(-Z) 방향으로 방출되는 백색 광은 이색 필터 층(32)에 의해 픽셀 어레이(24)를 통해 다시 상방으로 백라이트 조명으로서 반사될 수 있다(즉, 층(32)은 백라이트가 어레이(36)로부터 멀어지게 외향으로 반사시키도록 도울 수 있음). 예를 들어 층(30)이 적색 및 녹색 양자점들을 포함하는 구성들에서, 이색 필터(32)는 적색 및 녹색 양자점들로부터 적색 및 녹색 광을 각각 반사시켜 어레이(36)로부터 멀어지게 외향으로 백라이트를 반사시키는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 확산기 층(34) 위에 백라이트(42)의 광발광(photoluminescent) 재료(예를 들어, 층(30)의 재료)를 배치함으로써, 발광 다이오드들(38)은 어레이(36)의 발광 다이오드 셀들(타일들)의 에지들을 향하여 이들 셀들의 중심에서보다 더 많은 광을 방출함으로써, 백라이트 조명 균일성을 향상시키는 것을 돕도록 구성될 수 있다.
픽셀 어레이(24)가 액정 디스플레이를 사용하여 형성되는 구성에서, 픽셀 어레이(24)는 액정 층(52)과 같은 액정 층을 포함할 수 있다. 액정 층(52)은 디스플레이 층들(58, 56)과 같은 디스플레이 층들 사이에 샌드위치될 수 있다. 층들(56, 58)은 하부 편광기 층(60)과 상부 편광기 층(54) 사이에 개재될 수 있다. 원한다면, 픽셀 어레이(24)를 형성하는 데 다른 유형들의 액정 디스플레이 구조체들이 사용될 수 있다.
층들(56, 58)은 유리 또는 플라스틱의 투명 층들과 같은 투명 기판 층들로부터 형성될 수 있다. 층들(56, 58)은 박막 트랜지스터 층 및/또는 컬러 필터 층과 같은 층들일 수 있다. 전도성 트레이스, 컬러 필터 요소, 트랜지스터, 및 다른 회로들과 구조체들이 (예를 들어, 박막 트랜지스터 층 및/또는 컬러 필터 층을 형성하기 위해) 층들(58, 56)의 기판들 상에 형성될 수 있다. 터치 센서 전극들이 또한 층들(58, 56)과 같은 층들 내에 통합될 수 있고/있거나 터치 센서 전극들이 다른 기판들 상에 형성될 수 있다.
예시적인 일 구성에서, 층(58)은 액정 층(52)에 전기장을 인가함으로써 디스플레이(14) 상에 이미지들을 디스플레이하기 위한, 박막 트랜지스터들에 기초한 픽셀 회로들의 어레이 및 연관된 전극들(픽셀 전극들)을 포함하는 박막 트랜지스터 층일 수 있다. 층(56)은 디스플레이(14)에 컬러 이미지들을 디스플레이하는 능력을 제공하기 위한 컬러 필터 요소들의 어레이를 포함하는 컬러 필터 층일 수 있다. 원하는 경우, 층(58)은 컬러 필터 층일 수 있고, 층(56)은 박막 트랜지스터 층일 수 있다. 컬러 필터 요소들이 공통 기판 층 상의 박막 트랜지스터 구조체와 조합되는 구성이 또한 사용될 수 있다.
디바이스(10) 내의 디스플레이(14)의 동작 동안, 제어 회로부(예를 들어, 인쇄 회로 상의 하나 이상의 집적 회로들)는 디스플레이(14) 상에 디스플레이될 정보(예를 들어, 디스플레이 데이터)를 생성하는 데 사용될 수 있다. 디스플레이될 정보는 (예로서) 인쇄 회로(64)와 같은 강성 또는 가요성 인쇄 회로 내의 전도성 금속 트레이스들로 형성된 신호 경로와 같은 신호 경로를 이용하여 회로(62A 또는 62B)와 같은 디스플레이 드라이버 집적 회로로 전달될 수 있다. 집적 회로(62A)와 같은 집적 회로 및/또는 가요성 인쇄 회로(64)와 같은 가요성 인쇄 회로는 (예로서) 레지(ledge) 영역(66) 내의 기판(58)에 부착될 수 있다.
도 4는 백라이트(42)를 위한 예시적인 발광 다이오드 어레이의 평면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 어레이(36)는 발광 다이오드들(38)의 행들 및 열들을 포함할 수 있다. 각각의 발광 다이오드(38)는 개개의 셀(타일 구역)(38C)과 연관될 수 있다. 셀들(38C)의 에지들의 길이(D)는 2 mm, 18 mm, 1 내지 10 mm, 1 내지 4 mm, 10 내지 30 mm, 5 mm 초과, 10 mm 초과, 15 mm 초과, 20 mm 초과, 25 mm 미만, 20 mm 미만, 15 mm 미만, 10 mm 미만, 또는 다른 적합한 크기일 수 있다. 원한다면, 육각형 타일형 어레이들, 및 다른 적합한 어레이 패턴들로 조직화된 발광 다이오드들(38)을 갖는 어레이들이 사용될 수 있다. 직사각형 셀들을 갖는 어레이들에서, 각각의 셀은 동일한 길이의 측면들을 가질 수 있거나(예컨대, 각각의 셀은 4개의 동일-길이 셀 에지들이 개개의 발광 다이오드를 둘러싸는 정사각형 윤곽을 가질 수 있거나), 각각의 셀들은 상이한 길이들의 측면들(예컨대, 정사각형이 아닌 직사각형 형상)을 가질 수 있다. 발광 다이오드 어레이(36)가 셀들(38C)과 같은 정사각형 발광 다이오드 영역들(셀들(38C)의 2차원 어레이)의 행들 및 열들을 갖는 도 4의 구성은 단지 예시적이다.
일부 경우들에, 각각의 셀(38C)은 단일 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 대안적으로, 각각의 셀(38C)은 발광 다이오드 다이들(예컨대, 각각의 셀(38C) 내의 발광 다이오드들의 2x2 그룹 또는 발광 다이오드들의 3x3 그룹과 같은 어레이로 배열된 다수의 개별 발광 다이오드들(38))의 어레이로 형성된 광원을 가질 수 있다. 광원(38') 내의 다이오드들(38)은 공통 기판 상에 장착될 수 있거나, 어레이(36)에 걸쳐 연장되는 인쇄 회로 보드 기판 상에 장착될 수 있거나, 어레이(36)에 걸쳐 연장되는 유리 기판 상에 장착될 수 있거나, 다른 원하는 배열들을 사용하여 어레이(36) 내에 장착될 수 있다. 대체적으로, 각각의 셀(38C)은 단일 발광 다이오드, 한 쌍의 발광 다이오드들, 2 내지 20개의 발광 다이오드들, 적어도 2개의 발광 다이오드들, 적어도 4개의 발광 다이오드들, 적어도 8개의 발광 다이오드들, 5개 미만의 발광 다이오드들, 4 내지 12개의 발광 다이오드들, 8 내지 12개의 발광 다이오드들, 8 내지 10개의 발광 다이오드들, 9개의 발광 다이오드들, 또는 다른 원하는 수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
발광 다이오드들(38)은 디바이스(10) 내의 제어 회로부에 의해 조화하여(in unison) 제어될 수 있거나, 개별적으로 제어될 수 있다. 발광 다이오드들을 개별적으로 제어함으로써, 픽셀 어레이(24) 상에 디스플레이된 이미지들의 동적 범위를 개선하는 것을 돕고 백라이트의 전력 소비를 잠재적으로 감소시키는 로컬 디밍(local dimming) 방식을 전자 디바이스가 구현하는 것을 가능하게 할 수 있다. 디스플레이의 동적 범위는 디스플레이가 방출할 수 있는 가장 높은 세기의 광(예컨대, 가장 밝은 광)과 디스플레이가 방출할 수 있는 가장 낮은 세기의 광(예컨대, 가장 어두운 광) 사이의 비로 간주될 수 있다.
백라이트 유닛(42) 내의 발광 다이오드들 모두가 조화하여 제어되는 경우, 디스플레이의 동적 범위는 제한될 수 있다. 도 5에 도시된 예를 고려한다. 도 5에서, 객체들(72-1, 72-2)과 같은 객체들은 (때때로 스크린(14)으로 지칭되는) 디스플레이(14) 상에 디스플레이된다. 본 예에서, 객체(72-1)는 높은 휘도 레벨을 가질 수 있다. 객체(72-2)는 중간 휘도 레벨을 가질 수 있다. 디스플레이의 배경은 낮은 휘도 레벨을 가질 수 있다. 도 5에서 디스플레이(14)를 위해 백라이트를 제공하는 발광 다이오드들이 조화하여 제어되는 경우, 발광 다이오드들 모두는 객체(72-1)에 대해 최적화된 휘도로 설정될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 객체(72-1)는 그의 의도된 휘도로 디스플레이될 수 있다. 그러나, 디스플레이의 배경은 또한 객체(72-1)에 대해 최적화된 높은 휘도를 갖는 백라이트를 수용하고 있다. 따라서, 디스플레이의 배경은 디스플레이 한계들 예컨대 픽셀들을 통한 광 누설 또는 다른 한계들로 인해 원하는 것보다 밝게 보일 수 있고, 디스플레이의 동적 범위는 원하는 것보다 낮다. 대안적으로, 발광 다이오드들 모두는 디스플레이의 배경에 대해 최적화된 휘도로 설정될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 배경은 그의 의도된 휘도로 디스플레이될 수 있다. 그러나, 객체(72-1)는 또한 배경에 대해 최적화된 낮은 휘도로 백라이트를 수신하고 있다. 따라서, 객체(72-1)는 원하는 것보다 어둡게 보일 것이고 디스플레이의 동적 범위는 원하는 것보다 낮을 것이다. 또 다른 실시예에서, 발광 다이오드들 모두의 휘도는 객체(72-2)에 대해 최적화된 휘도로 설정될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 객체(72-1)는 원하는 것보다 어둡게 보일 것이고, 배경은 원하는 것보다 밝게 보일 것이다.
추가적으로, 백라이트 유닛(42) 내의 발광 다이오드들 모두를 조화하여 제어함으로써 전력 소비 한계들을 도입시킬 수 있다. 백라이트 유닛의 최대 허용가능 전력 소비는 발광 다이오드들 모두가 피크 휘도 레벨에서 동작되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드들 모두는 전력 소비 요건들을 충족하면서 밝은 객체(72-1)에 대해 원하는 휘도로 광을 방출하는 것이 가능하지 않을 수 있다.
요약하면, 백라이트 휘도가 디스플레이에 걸쳐 동일하도록 백라이트 내의 발광 다이오드들 모두를 조화하여 동작시킴으로써 디스플레이된 이미지의 심미감을 강제로 트레이드-오프(trade-off)한다. 디스플레이의 부분들은 원하는 것보다 어둡거나 원하는 것보다 밝을 수 있고, 디스플레이의 동적 범위는 원하는 것보다 낮을 것이다.
디스플레이의 동적 범위를 증가시키기 위해(그리고 전력 소비 요건을 초과하지 않고서 피크 휘도 레벨들을 허용하기 위해), 백라이트 유닛(42) 내의 발광 다이오드들은 개별적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이의 영역(14-1) 내의 발광 다이오드들은 객체(72-1)의 높은 휘도에 대해 최적화된 높은 휘도를 가질 수 있고, 디스플레이의 영역(14-2) 내의 발광 다이오드들은 객체(72-2)의 중간 휘도에 대해 최적화된 휘도를 가질 수 있고, 디스플레이의 영역(14-3) 내의 발광 다이오드들은 디스플레이의 배경의 낮은 휘도에 대해 최적화된 낮은 휘도를 가질 수 있다. 일례에서, 영역(14-1) 내의 발광 다이오드들이 최대 휘도에서 동작할 수 있는 반면, 배경 영역(14-3) 내의 발광 다이오드들은 턴 오프될 (예컨대, 최소 휘도로 동작할) 수 있다. 이러한 방식으로 디스플레이에 걸쳐 발광 다이오드들의 휘도를 변경함으로써 디스플레이의 동적 범위를 증가시킨다.
따라서, 백라이트 조명(44)을 생성하기 위한 발광 다이오드들(38)과 같은 독립적으로 제어가능한 광원들의 2차원 어레이를 가짐으로써 디스플레이의 동적 범위를 증가시킬 수 있다. 발광 다이오드들의 2차원 어레이들을 갖는 백라이트들은 때때로 2차원 백라이트들로 지칭될 수 있다. 이러한 유형들의 백라이트들은 또한 때때로 직하형 백라이트들로 지칭될 수 있다. 직하형 백라이트들은, (광이 픽셀 어레이의 평면에 평행하게 방출되고 도광판에 의해 픽셀 어레이를 향해 수직으로 방향전환되는) 에지형 도광판들을 갖는 백라이트들과는 대조적으로, 픽셀 어레이를 향해 수직으로 광을 방출한다.
구동 회로부가 백라이트(42) 내의 발광 다이오드들을 제어하기 위해 디스플레이(14)에 포함될 수 있다. LED들에 대한 구동 회로부가 집적 회로들, 박막 트랜지스터 회로들, 및/또는 다른 적합한 회로부로부터 형성될 수 있다. 일례에서, 구동 회로부는 강성 인쇄 회로 보드(예컨대, 전도성 층들 및 폴리이미드와 같은 유전체 재료의 복수의 층들을 갖는 인쇄 회로 보드) 상에 박막 트랜지스터 회로부로서 포함될 수 있다. 그러나, 이러한 배열과 연관된 비용은, 특히 많은 수의 발광 다이오드들을 갖는 백라이트들에서, 높을 수 있다. LED 구동 회로부에 대한 대안적인 배열은 (때때로 드라이버 IC들로 지칭되는) 드라이버 집적 회로들이 백라이트(42)에 포함되기 위한 것이다. 각각의 드라이버 IC는 하나 이상의 대응하는 발광 다이오드들을 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 발광 다이오드들은 백라이트에 걸쳐 다양한 휘도 크기들을 갖도록 제어될 수 있다. 드라이버 집적 회로들은 또한 일례에서 유리 기판과 조합하여 사용될 수 있다. 다시 말해서, 발광 다이오드들 및 드라이버 IC들이 (예컨대, 폴리이미드를 사용하여 형성된) 강성 인쇄 회로 보드 상에 장착되는 대신, 발광 다이오드들 및 드라이버 IC들은 유리 기판 상에 장착될 수 있다. 유리 기판은 필요에 따라 컴포넌트들 사이에서 신호들이 전달되게 하도록 전도성 트레이스들(예컨대, 구리 트레이스들)을 가질 수 있다.
기판 상에 LED들 및 대응하는 드라이버 IC들을 어떻게 장착하는지에 대해 많은 옵션들이 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, LED들(38)이 기판(84)의 상부 표면 상에 장착된다. 도 6의 배열에서, 드라이버 IC들(82)은 또한 비활성 영역(IA)에서 기판(84)의 상부 표면 상에 장착된다. LED들(38)을 갖는 백라이트의 영역은 디스플레이의 활성 영역(AA)(예컨대, 광을 방출하는 디스플레이의 영역)에 대응한다. 백라이트(42)는, 픽셀 어레이와 유사하게, 활성 영역 및 비활성 영역을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 백라이트의 활성 영역 및 픽셀 어레이의 활성 영역은 동일한 풋프린트를 가질 수 있다. 백라이트의 비활성 영역 및 픽셀 어레이의 비활성 영역은 동일한 풋프린트를 가질 수 있거나, 선택적으로는, 상이한 풋프린트들을 가질 수 있다. 백라이트 또는 픽셀 어레이의 활성 및 비활성 영역들은 때때로 단순히 디스플레이의 활성 및 비활성 영역들로 단순히 지칭될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 드라이버 IC(82)는 디스플레이의 비활성 영역(IA)에서 기판의 주변에 위치된다. 드라이버 IC들은 모두가 기판(84)의 주변에 위치될 수 있고, 각각이 발광 다이오드들의 대응하는 그룹을 제어할 수 있다. 그러나, 이러한 유형의 배열은 많은 한계들을 갖는다. 먼저, 비활성 영역의 크기를 최소화하는 것이, 대체적으로, 바람직하다. 비활성 영역은 디스플레이의 심미감에 기여하지 않으면서 전자 디바이스 내에서 가치 있는 공간을 차지한다. 디스플레이의 주변에 드라이버 IC들을 가짐으로써 디스플레이의 발광 영역을 증가시키지 않으면서 디스플레이의 풋프린트를 바람직하지 않게 증가시킨다. 추가적으로, 디스플레이의 비활성 영역에만 드라이버 IC들을 위치시킴으로써 백라이트 내의 LED들의 수를 증가시키는 것을 어렵게 만들 수 있다. 백라이트의 주변에만 드라이버 IC들을 가짐으로써, 각각의 드라이버 IC는 (주변 드라이버 IC들이 중심 LED들 및 주변 LED들 모두를 제어하여야 하기 때문에) 많은 수의 발광 다이오드들을 제어할 필요가 있을 수 있다.
백라이트에 대한 대안적인 배열이 도 7에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 배열에서 발광 다이오드들(38)이 기판(84)의 상부 표면 상에 위치되는 반면, 드라이버 IC(82)는 기판(84)의 하부 표면 상에 위치된다. 이러한 방식으로 하부 표면 상에 위치된 드라이버 IC를 가짐으로써 도 6의 큰 비활성 영역에 대한 필요성을 제거한다. 다시 말하면, 활성 영역은 사실상 기판(84)의 에지까지 연장될 수 있다. 그러나, 기판의 하부 표면 상에 드라이버 IC들을 위치시킴으로써 백라이트 유닛의 총 두께(86)를 증가시킨다. 추가적으로, 드라이버 IC(82)가 기판(84)의 반대편 면 상의 발광 다이오드들을 적절하게 제어하기 위해 (예컨대, 전도성 비아들을 이용한) 더 복잡한 전도성 루트설정이 요구될 수 있다.
도 8은 드라이버 IC들이 활성 영역 내에서 기판(84)의 상부 표면 상에 위치되는 다른 가능한 배열의 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 드라이버 IC들은 백라이트의 LED들 사이에 위치될 수 있다. 이러한 배열에 의해, 비활성 영역의 크기는 (드라이버 IC들이 비활성 영역의 크기를 증가시키지 않기 때문에) 최소화될 수 있다. 드라이버 IC들이 기판(84)의 상부 표면 상에 있기 때문에, 백라이트의 두께 및 복잡도가 완화될 수 있다. 추가적으로, 드라이버 IC들이 활성 영역 내에 위치되기 때문에, 각각의 LED는 대응하는 드라이버 IC를 가질 수 있다. 따라서, 드라이버 IC들은 (각각의 드라이버 IC가 작은 수의 LED들을 제어하기만 하면 되기 때문에) 낮은 복잡도 및 크기를 가질 수 있다. 낮은 복잡도 드라이버 IC들을 사용함으로써, 요구되는 상호연결부들의 수를 감소시키고 백라이트의 크기가 더 큰 크기(즉, 백라이트 내의 더 많은 수의 LED들)로 스케일링되게 한다.
디지털 신호들이 (때때로 LED 드라이버 IC들(82) 또는 백라이트 드라이버 IC들(82)로 지칭되는) 드라이버 IC들(82)을 제어하는 데 사용될 수 있다. 백라이트를 위한 디지털 제어 라인들을 사용함으로써 단일 기판 상의 더 큰 백라이트들을 가능하게 할 수 있고, 각각의 드라이버 IC에 대한 총 핀 카운트(pin count)를 감소시킬 수 있고, 백라이트 내의 상호연결부들의 수를 감소시킬 수 있고, 드라이버 IC들에 의해 가능하게 되는 드라이브 전류들의 크기를 증가시킬 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 기판(84)은 선택적으로 (예컨대, 폴리이미드와 같은 유전체 재료로 형성된 복수의 절연 층들을 갖는) 강성 인쇄 회로 보드일 수 있다. 대안적으로, LED 어레이의 제조 비용 및 복잡도를 감소시키기 위해, (때때로 LED 기판(84)으로 지칭되는) 기판(84)은 유리로 형성될 수 있다. 전도성 트레이스들(예컨대, 구리 트레이스들)은 유리 기판에 장착된 컴포넌트들 사이에 전기 접속부들을 허용하도록 유리 기판 상에 침착될 수 있다.
도 9는 디스플레이의 활성 영역 전체에 걸쳐 분포된 드라이버 IC들을 갖는 예시적인 발광 다이오드 어레이의 평면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 드라이버 IC(82)는 대응하는 LED 그룹(102)을 제어할 수 있다. (때때로 LED 구역(102)으로 지칭되는) 각각의 LED 그룹(102)은 하나 이상의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 발광 다이오드들은 전력 공급 라인(106)과 드라이버 IC 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 도 9의 예에서, 각각의 LED 구역(102)은 전력 공급 라인(106)과 드라이버 IC 사이에 직렬로 연결된 9개의 LED들을 포함한다.
본 명세서에서, 용어 LED 그룹(또는 LED 구역)은 LED들의 독립적으로 제어가능한 그룹을 지칭하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 별개로 제어되는 제1 및 제2 발광 다이오드들은 (그룹당 단지 하나의 LED만 존재하더라도) 제1 및 제2 고유 LED 그룹들로 지칭될 것이다. 대조적으로, 함께 제어되는 9개의 발광 다이오드들이 단일 LED 그룹으로 지칭된다. 각각의 LED 그룹은 그러한 LED 그룹과 연관된 발광 영역을 지칭할 수 있는 연관된 LED 셀을 갖는다. LED들이 (고도로 시준된 광과 대조적으로) 넓은 범위의 각도들에 걸친 광을 방출하기 때문에, 주어진 LED 그룹과 연관된 발광 영역의 풋프린트는 LED 그룹 자체의 풋프린트보다 클 것이다. 각각의 LED 그룹이 하나의 휘도 값을 갖도록 제어되기 때문에, 각각의 그룹과 연관된 LED 셀은 연관된 단일 휘도 값을 가질 수 있다. 다시 말하면, 휘도는 LED 셀에 걸쳐, 이상적으로, 균일할 수 있다. 실제로, LED 셀에 걸쳐 (예컨대, LED들 위의 핫스폿들에 의해 야기되는) 일부 불균일성들이 있을 수 있다. 도 3과 관련하여 논의된 필름들(26)은 각각의 LED 셀 내에서 광의 균일성을 증가시키도록 설계될 수 있다.
전력 공급 라인(106)이 LED 어레이에 걸쳐 전력 공급 전압(VLED)(예컨대, 양의 전력 공급 전압)을 제공할 수 있다. 각각의 LED 그룹은 전력 공급 라인에 결합된 제1 단자(예컨대, 애노드)를 갖는 발광 다이오드를 가질 수 있다. 이어서, 그러한 LED의 제2 단자(예컨대, 캐소드)는 후속 LED의 제1 단자에 연결된다. 이러한 체인은, 각각의 LED가 선행 LED의 제2 단자에 결합된 제1 단자 및 후속 LED의 제1 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 상태로, 계속될 수 있다. 도 9의 예에서, 각각의 LED는 선행 LED의 캐소드에 결합된 애노드 및 후속 LED의 애노드에 결합된 캐소드를 갖는다. 그룹 내의 첫 번째 LED는 공급 라인(106)에 결합된 애노드를 갖는다. 그룹 내의 마지막 LED는 드라이버 IC(82)에 결합된 캐소드를 갖는다.
이러한 배열은 원하는 경우에, 그룹 내의 첫 번째 LED가 공급 라인(예컨대, 접지 전력 공급 라인)에 결합된 캐소드를 갖고, 그룹 내의 마지막 LED가 드라이버 IC에 결합된 애노드를 갖고, 다른 LED들이 선행 LED의 애노드에 결합된 캐소드 및 후속 LED의 캐소드에 결합된 애노드를 갖는 상태로, 반전될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 드라이버 IC들은 선택적으로 행들 및 열들의 어레이로 배열될 수 있다. 드라이버 IC들의 각각의 행 및 열은 임의의 원하는 수의 드라이버 IC들을 포함할 수 있다. 각각의 드라이버 IC(82)는 핀들로 지칭되는 입력-출력 접점들을 갖는다. 핀들은 신호들을 송신 및 수신하기 위해 드라이버 IC에 의해 사용된다.
도 9에서, 각각의 드라이버 IC는 4개의 핀들(P1, P2, P3, P4)을 갖는다. 드라이버 IC들의 다양한 서브세트들은 직렬로 (예컨대, 데이지 체인형으로) 서로 체인연결될 수 있다. 도 9에서, 드라이버 IC들의 각각의 열은 서로 체인연결된다. 그러나, 원하는 경우에 드라이버 IC들의 더 작은 더 큰 그룹들이 서로 체인연결될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
핀(P4)은 때때로 입력 핀으로 지칭될 수 있고 핀(P1)은 때때로 출력 핀으로 지칭될 수 있다. 주어진 열 내의 드라이버 IC들 중 하나(예컨대, 도 9의 드라이버 IC(82-1))에 대한 핀(P4)은 제어 라인(108-1)으로부터 입력을 수신할 수 있다. 드라이버 IC(82-1) 상의 핀(P4)으로부터의 입력은 후속적으로 드라이버 IC(82-1) 상의 핀(P1)에서 출력될 수 있다. 이어서, 드라이버 IC(82-1)로부터의 출력은 드라이버 IC(82-2)(예컨대, 열 내의 다음 드라이버 IC)의 입력 핀(P4)에서 수신된다.
다시 말하면, 각각의 드라이버 IC의 출력은 체인 내의 (예컨대, 도 9의 열 내의) 다음 드라이버 IC에 대한 입력으로서 제공된다. 이는 각각의 드라이버 IC의 출력 핀(P1)이 인접한 드라이버 IC의 입력 핀(P4)에 전기적으로 연결되는 것을 의미한다. 따라서, 신호 라인(108-1)을 통해 제공된 정보는 주어진 열 내의 드라이버 IC들을 통해 전파될 수 있다. 일례에서, 신호 라인(108-1)은 초기화 정보(예컨대, 어드레스 정보)를 드라이버 IC들에 제공하도록 구성된 디지털 신호 라인이다. 초기화 정보는 신호 라인(108-1)에 의해 드라이버 IC(82-1)에 제공된다. 이어서, 드라이버 IC(82-1)는 다음 드라이버 IC(82-2)에 초기화 정보를 전달하고, 이는 다음 드라이버 IC에 초기화 정보를 전달하고, 등등이다.
드라이버 IC들의 각각의 열은 적어도 하나의 드라이버 IC의 입력 핀(P4)에 초기화 정보를 제공하기 위한 대응하는 디지털 신호 라인을 가질 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 드라이버 IC들의 제2 열은 드라이버 IC(82-3)의 핀(P4)에 정보를 제공하는 대응하는 디지털 신호 라인(108-2)을 가질 수 있다. 이어서, 드라이버 IC(82-3)는 다음 드라이버 IC(82-4)에 초기화 정보를 전달하고, 이는 다음 드라이버 IC에 초기화 정보를 전달하고, 등등이다.
각각의 드라이버 IC는 또한 각각의 신호 라인에 결합된 핀(P3)을 포함한다. 예를 들어, 드라이버 IC들(82-1, 82-2)의 핀(P3)은 신호 라인(104-1)에 결합된다. 드라이버 IC들(82-3, 82-4)의 핀(P3)은 신호 라인(104-2)에 결합된다. 다시 말하면, 드라이버 IC들의 각각의 열은 드라이버 IC들의 핀(P3)에 정보를 제공하는 데 사용되는 대응하는 신호 라인을 가질 수 있다. 본 예에서, 신호 라인(104-1)은 드라이버 IC들에 LED 휘도 값들을 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호 라인(104-1)은 드라이버 IC(82-1)에게 그의 대응하는 LED 그룹(102)의 휘도를 제1 주어진 크기로 업데이트하는 것을 나타내고, 드라이버 IC(82-2)에게 그의 대응하는 LED 그룹(102)의 휘도를 제2 주어진 크기로 업데이트하는 것을 나타내고, 등등이다. 신호 라인(104-2)은 드라이버 IC(82-3)에게 그의 대응하는 LED 그룹(102)의 휘도를 제3 주어진 크기로 업데이트하는 것을 나타내고, 드라이버 IC(82-4)에게 그의 대응하는 LED 그룹(102)의 휘도를 제4 주어진 크기로 업데이트하는 것을 나타내고, 등등이다.
신호 라인들(104, 108)은 디지털 신호들을 전달하는 데 사용되는 디지털 신호 라인들일 수 있다. 신호 라인들은 데이터, 명령어들, 또는 임의의 다른 원하는 정보를 전달하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 신호 라인들은 때때로 제어 라인들, 데이터 라인들 등으로 지칭될 수 있다. 다수의 신호 라인들은 단일 버스(110)의 일부일 수 있다. 도 9는 신호 라인들(104-1, 104-2, 108-1, 108-2)이 버스(110)의 일부인 예를 도시한다.
LED 어레이는 복수의 버스들을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 드라이버 IC 열들의 대응하는 서브세트에 신호들을 제공한다. 다시 말하면, LED 어레이는 주어진 수(x)의 버스들을 가질 수 있다. 이러한 버스들 각각은 주어진 수(y)의 드라이버 IC 열들에 하나 이상의 신호들을 제공할 수 있다. 각각의 드라이버 IC 열은 주어진 수(z)의 드라이버 IC들을 가질 수 있다. x, y, 및 z에 대해 임의의 원하는 값들이 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 24개의 버스들, 버스 당 2개의 드라이버 IC 열들, 및 열당 27개의 드라이버 IC들이 있을 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대체적으로, LED 어레이는 임의의 원하는 수(예컨대, 1개, 2개, 2개 초과, 5개 초과, 10개 초과, 20개 초과, 30개 초과, 50개 초과, 100개 초과, 500개 초과, 100개 미만, 40개 미만, 30개 미만, 20개 미만, 20 내지 30개, 20 내지 25개, 15 내지 50개 등)의 버스들을 포함할 수 있다. LED 어레이는 버스당 임의의 원하는 수(예컨대, 1개, 2개, 3개, 4개, 4개 초과, 8개 초과, 10개 미만, 5개 미만, 1 내지 4개 등)의 드라이버 IC 열들을 포함할 수 있다. LED 어레이는 드라이버 IC 열당 임의의 원하는 수(예컨대, 5개 초과, 10개 초과, 20개 초과, 30개 초과, 50개 초과, 100개 초과, 500개 초과, 100개 미만, 40개 미만, 30개 미만, 20개 미만, 20 내지 30개, 25 내지 30개, 20 내지 50개 등)의 드라이버 IC들을 포함할 수 있다. 버스들은 또한, 하나 이상의 열들의 일부만이 서로 체인연결되는 배열에서 드라이버 IC들의 부분 열들에 대해 신호들을 제공할 수 있다.
각각의 드라이버 IC 내의 핀(P2)은 접지(예컨대, 접지 전력 공급 전압)에 결합될 수 있다. 따라서, 도 9의 각각의 드라이버 IC는 그의 LED 그룹(102)을 통해 접지로 전류를 싱크한다. 도 9의 예에서, 각각의 드라이버 IC는 체인 내의 마지막 LED의 캐소드와 접지 사이에 결합된다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대안적인 배열에서, 각각의 드라이버 IC는 체인 내의 제1 LED의 애노드와 양의 전력 공급 라인(106) 사이에 결합될 수 있다.
도 9의 신호 라인들(예컨대, 104-1, 104-2, 108-1, 108-2, 106)은 LED 어레이의 연결 영역(104)에 결합될 수 있다. 연결 영역(105)은, 예를 들어, LED 기판에서 벗어난 제어기에 결합된 커넥터일 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대체적으로, 임의의 원하는 연결 방식이 신호 라인들에 원하는 신호들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
각각의 드라이버 IC는 길이(212) 및 폭(214)을 가질 수 있다. (예컨대, 단지 4개의 핀을 갖는 것, 각각의 드라이버 IC가 단지 1개의 LED 그룹만을 제어하게 하는 것, 등에 의해) 드라이버 IC의 복잡도를 감소시킴으로써 드라이버 IC의 길이 및 폭이 감소되게 할 수 있다. 드라이버 IC의 길이 및 폭은 임의의 원하는 각각의 거리들(예컨대, 0.5 밀리미터 미만, 1.0 밀리미터 미만, 0.4 밀리미터 미만, 0.3 밀리미터 미만, 0.2 밀리미터 미만, 0.1 밀리미터 초과, 0.2 밀리미터 초과, 0.3 밀리미터 초과, 0.2 내지 0.5 밀리미터, 0.30 내지 0.35 밀리미터 등)일 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 길이(212) 및 폭(214) 둘 모두는 0.5 밀리미터 미만일 수 있다. 길이(212) 및 폭(214) 둘 모두는 0.30 내지 0.35 밀리미터일 수 있다.
LED 어레이(36)의 동작 동안, 드라이버 IC들은 (때때로 초기화 페이즈(phase)로 지칭되는) 어드레싱 페이즈에서 동작가능할 수 있다. 어드레싱 페이즈 동안, 신호 라인들(108)은 (예컨대, 외부 제어기로부터) 드라이버 IC들로 어드레스들을 할당한다. 어드레스들은 주어진 열 내에서 드라이버 IC들을 통해 전파될 수 있다. 다시 말하면, 어드레싱 페이즈 동안 (체인 내의 마지막 드라이버 IC를 제외한) 각각의 드라이버 IC는 (예컨대, 핀들 사이에 결합된 디지털 신호 라인을 통해) 인접한 드라이버 IC 핀(P4)에 의해 수신된 핀(P1) 상에 출력을 제공한다. 일부 실시예들에서, 정보의 동일한 패킷이 드라이버 IC들을 통해 전달될 수 있다. 다른 실시예들에서, 패킷은 체인 내의 다음 드라이버 IC로 전달되기 전에 주어진 드라이버 IC에 의해 수정될 수 있다.
초기화 페이즈 동안, 휘도 값들이 신호 라인들(104)을 사용하여 드라이버 IC들에 제공될 수 있다. 휘도 값들은, 각각의 LED 구역(102)에 각각이 대응하는 복수의 휘도 값들을 포함할 수 있다. 드라이버 IC는 휘도 값들을 갖는 패킷을 수신할 수 있고, 패킷을 파싱(parsing)하여 그의 대응하는 휘도 값을 결정할 수 있고, 그의 목표 LED 휘도를 새롭게 수신된 휘도 값과 동일하도록 업데이트할 수 있다. 드라이버 IC는 신호 경로(108)를 통해 수신된 할당된 어드레스에 기초하여 패킷 내의 다수의 휘도 값들로부터 적절한 휘도 값을 선택할 수 있다. 휘도 값들을 갖는 단일 패킷이 전체 LED 픽셀 어레이에 제공될 수 있거나, 상이한 패킷들이 각각의 버스 상에 제공될 수 있거나, 상이한 패킷들이 각각의 디스플레이 IC 열에 제공될 수 있다. 더 고유한 패킷들을 가짐으로써 각각의 패킷에 포함될 필요가 있는 데이터의 양을 감소시킬 수 있다.
초기화가 완료된 후, 드라이버 IC는 초기화 모드로부터 (때때로 디스플레이 모드로 지칭되는) 정상 모드로 스위칭할 수 있다. 정상 모드 동안, 각각의 드라이버 IC는 그의 연관된 LED 구역(102)을 제어하여 핀(P3)에서 휘도 데이터를 통해 수신된 휘도로 광을 방출한다. LED 구역(102)의 휘도를 제어하기 위해, 디스플레이 IC는 전류의 주어진 양을 핀(P2)에서 접지로 싱크한다. 디스플레이 IC는, 예를 들어, 구역(102) 내의 LED들을 통과하도록 허용되는 전류의 양을 제어하고 따라서 LED들의 휘도를 제어하는 드라이브 트랜지스터를 포함할 수 있다.
도 9의 LED 어레이를 동작시키기 위해 많은 제어 방식들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 타이밍 제어기(TCON)가 LED 어레이를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도 10은 백라이트(42)의 LED 어레이(36)를 제어하는 타이밍 제어기를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 회로 보드(120)와 같은 기판 상에 타이밍 제어기(122)(TCON)를 포함할 수 있다. 회로 보드(120)는 가요성 인쇄 회로 보드 또는 강성 인쇄 회로 보드일 수 있다. 타이밍 제어기(122)는 메인 로직 보드(130) 상의 그래픽 프로세싱 유닛(132)(GPU)으로부터 정보를 수신할 수 있다. 메인 로직 보드(130)는 일례에서 강성 인쇄 회로 보드일 수 있다. GPU(132)는 디스플레이(14)에 대한 데이터를 타이밍 제어기(122)에 제공할 수 있다. 타이밍 제어기(122)는 데이터를 디스플레이하기 위해 (백라이트의) 픽셀 어레이(24) 및 LED 어레이(36)를 제어한다.
픽셀 어레이(24)를 제어하기 위해, 타이밍 제어기(122)는 디스플레이 드라이버 집적 회로들(128)을 사용할 수 있다. (도 3의 디스플레이 드라이버 집적 회로들(62A/62B)과 유사한) 디스플레이 드라이버 집적 회로들(128)은 픽셀 어레이(24)의 액정 디스플레이 픽셀들을 픽셀당 단위로 조정하도록 구성될 수 있다. 픽셀들은 원하는 픽셀당 투명도 및 대응하는 휘도를 달성하기 위해 상이한 양들의 광을 통과시키도록 조정될 수 있다. 각각의 디스플레이 드라이버 집적 회로(128)는 픽셀 어레이(24) 내의 픽셀들의 대응하는 서브세트를 제어할 수 있다.
각각의 디스플레이 드라이버 집적 회로는, 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 가요성 인쇄 회로(126) 상에 위치될 수 있다. 가요성 인쇄 회로들(126)과 회로 보드(120) 사이에 결합된 하나 이상의 선택적 도터(daughter) 보드들(124)이 있을 수 있다. 대체적으로, 도 10의 인쇄 회로들(126, 124)의 묘사는 단지 예시적이다. (예컨대, 임의의 원하는 수의 개재 회로 보드들, 커넥터들, 신호 라인들 등에 의한) 임의의 원하는 연결 방식이 픽셀 어레이(24)를 디스플레이 드라이버 집적 회로들(128)에 결합하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, (예컨대, 임의의 원하는 수의 개재 회로 보드들, 커넥터들, 신호 라인들 등에 의한) 임의의 원하는 연결 방식이 디스플레이 드라이버 집적 회로들(128)을 타이밍 제어기(122)에 결합하기 위해 사용될 수 있다.
타이밍 제어기(122)는 LED 어레이(36)를 픽셀 어레이(24)와 조화하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 이미지 데이터의 주어진 프레임에 대해, 타이밍 제어기(122)는 픽셀 값들을 픽셀 어레이(24)에 대한 디스플레이 드라이버 IC들(128)로 전송할 수 있고 LED 휘도 값들을 LED 구역들(102)에 대한 LED 드라이버 IC들(82)로 전송할 수 있다. 도 10에서, 타이밍 제어기(122)는 기판(84) 상의 드라이버 IC들(82)에 신호들을 직접 전송한다. 연결 구조체(예컨대, 가요성 인쇄 회로)(136)가 회로 보드(120)와 LED 기판(84) 사이에 결합될 수 있다. 연결 구조체는 타이밍 제어기(122)로부터 드라이버들(82)로 (그리고 선택적으로 드라이버들(82)로부터 다시 타이밍 제어기(122)로) 신호들을 전달할 수 있다.
도 10은 또한 메인 로직 보드(130)가 전력 공급 전압(예컨대, VLED)을 LED 어레이(36)로 제공하도록 구성된 부스트 변환기(134)를 어떻게 포함할 수 있는지를 도시한다. 도 10에 도시된 다양한 인쇄 회로들은 솔더, 신호 경로들, 비아들, 핀들 등을 사용하여 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 제어기(122)와 LED 어레이(36) 사이의 신호 라인들의 수는 LED 어레이 내에 포함된 드라이버 IC들의 수에 비례할 수 있다. LED 어레이의 크기 및 밀도가 증가함에 따라, 포함된 드라이버 IC들의 수는 증가할 수 있다. 드라이버 IC들의 수를 증가시키면 요구되는 신호 경로들의 수를 증가시킨다. 타이밍 제어기(122)와 드라이버 IC들 사이에서 높은 수의 신호 경로들을 루트설정함으로써 원하는 신호 경로들 모두를 포함하는 데 이용가능한 제한된 공간으로 인해 어려울 수 있다. LED 드라이버 IC들(82)의 수가 충분히 작을 때, 타이밍 제어기(122)는 여전히 드라이버 IC들에 신호들을 직접 전송할 수 있다. 그러나, LED 드라이버 IC들의 수가 증가함에 따라, LED 드라이버 IC들(82)을 제어하기 위한 전용 백라이트 제어기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 11은 백라이트(42)의 LED 어레이(36)를 제어하는 백라이트 제어기를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 개략도이다. 도 11의 배열은, 타이밍 제어기(122)와 LED 드라이버 IC들(82) 사이의 백라이트 제어기(138)(BCON)의 존재를 제외하고, 도 10에 이전에 도시된 것과 동일하다. 백라이트 제어기(138)는 연결 구조체(136)(예컨대, 가요성 인쇄 회로) 상에 장착될 수 있고, 타이밍 제어기(122)로부터 신호들을 수신할 수 있다. 타이밍 제어기(122)로부터의 신호들에 기초하여, 백라이트 제어기(138)는 드라이버 IC들(82)에 신호들을 제공한다.
백라이트 제어기(138)의 존재는 타이밍 제어기와 LED 드라이버 IC들(82) 사이의 신호 경로들의 수의 감소를 허용할 수 있다. 타이밍 제어기(122)와 백라이트 제어기(138) 사이에, 신호 경로들의 수는 감소될 수 있다. 백라이트 제어기(138)는, TCON으로부터의 신호들에 기초하여, 신호들의 전량(full complement)을 드라이버 IC들(82)에 제공할 수 있다. 그러나, 전체 신호 경로 루트설정은 (BCON과 드라이버 IC들 사이의) 단지 더 작은 영역에서만 요구된다. 이는 LED 어레이(36)와 타이밍 제어기(122) 사이의 루트설정 및 팬-아웃(fan-out) 문제들을 완화시킬 수 있다.
도 10 및 도 11의 구성은 단지 예시일 뿐이다. 대체적으로, LED 어레이(36), 픽셀 어레이(24), 및 대응하는 제어 회로부(예컨대, BCON(138), TCON(122), GPU(132), 부스트 변환기(134))의 컴포넌트들은 임의의 원하는 조합으로 임의의 원하는 수 및 유형의 기판들 상에 배열될 수 있다. 컴포넌트들은 솔더, 신호 경로들, 비아들, 핀들 등의 임의의 조합을 사용하여 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9의 예에서, 각각의 LED 드라이버 집적 회로는 4개의 핀들을 갖는다. 각각의 드라이버 IC 내의 핀들의 수를 최소화하면 LED 기판(84) 상의 루트설정을 유리하게 최소화할 수 있다. 드라이버 IC들 내의 더 적은 핀들은 또한 드라이버 IC들이 덜 복잡하고 그에 따라서 더 작고 제조하기에 덜 고가이도록 할 수 있다. 그러나, 원하는 경우, 각각의 드라이버 IC 내의 핀들의 수는 추가 기능을 위해 증가될 수 있다. 도 12는 각각의 드라이버 IC(82)가 6개의 핀들(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 갖는 LED 어레이의 예이다. 도 9에 도시된 바와 유사하게, 각각의 드라이버 IC는 연관된 LED 구역(102)의 휘도를 제어한다.
핀들(P1 내지 P4)의 기능은 도 9에서와 같이 도 12에서 유사할 수 있다. 핀(P1)은 다시 각각의 드라이버 IC(82)에 대한 출력 핀으로서 역할을 할 수 있다. 구역(102)의 발광 다이오드들은 전력 공급 라인(106)과 드라이버 IC의 핀(P1) 사이에 결합된다. 출력 핀(P1)은 또한, 도 9와 관련하여 논의된 바와 같이, 체인 내의 다음 드라이버 IC의 입력 핀(P4)에 결합된다. 핀(P2)은 접지에 결합될 수 있다. 핀(P4)은 제어기(138)로부터 (예컨대, 신호 라인(108)을 통해) 식별 정보(예컨대, 어드레싱 정보)를 수신할 수 있다. P3는 도 9와 관련하여 논의된 바와 유사한 휘도 값들을 수신할 수 있다. 백라이트 제어기(138)인 제어기의 도 12의 예는 단지 예시적이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 드라이버 IC들(82)은 그 대신, 원하는 경우, 타이밍 제어기(122)에 의해 직접 제어될 수 있다.
도 12에서, 드라이버 IC들은 또한 양방향 데이터 신호 라인에 결합된 핀(P5)을 갖는다. 양방향 데이터 신호 라인(142)은 제어기(138)로부터 드라이버 IC들로 제어 신호들 또는 데이터를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 양방향 데이터 신호 라인(142)은 드라이버 IC들로부터 제어기(138)로 피드백 정보를 전달하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 드라이버 IC들은 단락 회로의 존재를 나타내는 플래그, 드라이버 IC가 충분한 전압을 수신하고 있는지 여부의 상태 등과 같은 진단 정보를 제어기로 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(138)는 버스(142)를 통해 드라이버 IC들로 휘도 값들을 전달할 수 있다(예컨대, 휘도 값들은 핀(P3) 대신 핀(P5)에 제공될 수 있다). 이러한 유형의 배열에서, P3 핀은 선택적으로 생략될 수 있거나 상이한 유형의 신호를 수신하는 데 사용될 수 있다.
제어기(138)는 버스(142) 상에서의 전달 방향을 제어할 수 있다. 제어기(138)는, 예를 들어, 버스(및 저항기(148))와 바이어스 전압 공급 단자 사이에 결합된 스위치(146)를 사용하여 신호 전달 방향을 제어할 수 있다. 제어기(138)는 버스(142) 상에서의 신호 전달 방향을 제어하기 위해 스위치(146)의 상태를 제어할 수 있다.
도 12에서, 드라이버 IC들은 또한 신호 라인(144)에 결합된 핀(P6)을 갖는다. 신호 라인(144)은 LED 드라이버 IC들에 클록 신호들을 제공하는 데 사용되는 디지털 신호 라인일 수 있다. 클록 신호들은 드라이버 IC들의 동작의 타이밍을 제어하기 위해 제어기(138)에 의해 사용될 수 있다.
도 9 및 도 12의 드라이버 IC들은 각각 LED들을 제어하기 위한 하나의 출력 핀(핀(P1))을 갖는다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 드라이버 IC는 다수의 LED 구역들의 독립적인 제어를 허용하기 위해 추가 출력 핀들을 포함할 수 있다. 도 13은 다수의 LED 구역들의 제어를 위한 다수의 출력 핀들을 갖는 드라이버 IC의 개략도이다. 도시된 바와 같이, LED 드라이버 IC(82)는 9개의 핀들(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)을 포함한다. 핀들(P1, P2, P3, P4, P5, P6)은 도 9 및 도 12와 관련하여 논의된 바와 동일한 기능들을 가질 수 있다. 핀들(P7, P8, P9)은 추가 LED 구역들의 제어를 위한 추가 출력 핀들로서 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 출력 핀(P1)은 LED 구역(102-1)을 제어하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 전류는 구역(102-1) 내의 LED들을 통해 출력 핀(P1) 및 접지 핀(P2)을 통해 접지로 전달된다). 추가 출력 핀(P7)은 LED 구역(102-2)을 제어하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 전류는 구역(102-2) 내의 LED들을 통해 출력 핀(P7) 및 접지 핀(P2)을 통해 접지로 전달된다). 추가 출력 핀(P8)은 LED 구역(102-3)을 제어하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 전류는 구역(102-3) 내의 LED들을 통해 출력 핀(P8) 및 접지 핀(P2)을 통해 접지로 전달된다). 추가 출력 핀(P9)은 LED 구역(102-4)을 제어하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 전류는 구역(102-4) 내의 LED들을 통해 출력 핀(P9) 및 접지 핀(P2)을 통해 접지로 전달된다).
추가 출력 핀들을 포함함으로써, 단일 LED 드라이버 IC가 다수의 LED 구역들을 제어하여 상이한 휘도 값들을 갖는 것이 가능해진다. 예를 들어, 도 13에서, LED 구역들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)은 모두, 드라이버 IC(82)에 의해 제어되는 바와 같이, 고유한 휘도 크기들을 가질 수 있다. 이러한 방식으로 다중 구역 제어를 가능하게 함으로써 LED 어레이에 필요한 총 드라이버 IC들의 수를 줄일 수 있다. 그러나, 각각의 개별 드라이버 IC의 복잡도 및 크기는 증가할 것이다. 따라서, 디스플레이에서 LED 드라이버 IC들에 대해 선택된 핀들의 수는 그러한 디스플레이에 대한 특정 설계 제약들에 좌우될 수 있다.
9개의 LED들을 포함하는 각각의 LED 구역의 도 9 및 도 12의 예는 단지 예시적이다. 대체적으로, 각각의 LED 구역은 임의의 원하는 수의 LED들(예컨대, 단일 발광 다이오드, 한 쌍의 발광 다이오드들, 2 내지 20개의 발광 다이오드들, 적어도 2개의 발광 다이오드들, 적어도 4개의 발광 다이오드들, 적어도 8개의 발광 다이오드들, 5개 미만의 발광 다이오드들, 4 내지 12개의 발광 다이오드들, 8 내지 12개의 발광 다이오드들, 8 내지 10개의 발광 다이오드들, 9개의 발광 다이오드들, 또는 다른 원하는 수의 발광 다이오드들)을 포함할 수 있다. LED 구역 내의 LED들의 수와 관계없이, LED들은 도 9 및 도 12와 관련하여 도시되고 논의된 바와 같이 직렬로 연결될 수 있다.
도 14는 발광 다이오드들 및 드라이버 IC들이 어떻게 기판의 상부 표면에 장착될 수 있는지를 도시하는 측단면도이다. 도시된 바와 같이, LED 어레이(36)는 (예컨대, 유리로 형성된) 기판(84)을 포함한다. 기판(84)은 때때로 유리 기판(84) 또는 유리 층(84)으로 지칭될 수 있다. (때때로 박막 회로부로 지칭되는) 회로부 층들(150)은 유리 층(84) 상에 형성될 수 있다. 회로부 층들(150)은 유리 층(84) 상에 침착되는 하나 이상의 전도성 층들을 포함할 수 있다. 회로부 층들(150)은 (예컨대, 도 9에서와 같이 신호 라인들을 형성하기 위해) 원하는 경로들을 따르는 트레이스들을 형성하도록 패턴화될 수 있다. 일례에서, 회로부 층들(150)은 개재 절연 층을 갖는 제1 및 제2 전도성 층들을 포함한다. 유리 층(84) 및 회로부 층들(150)은 때때로는 집합적으로 박막 층(152), 박막 유리(152), 박막 회로부 층(152), 박막 회로부 유리(152), 유리 기판(152), LED 기판(152), 유리 LED 기판(152) 등으로 지칭될 수 있다. 다시 말하면, 용어 유리 기판은 유리 자체의 개별 층(예컨대, 유리 기판(84)) 및 LED들이 장착되는 유리 층과 전도성 층들의 집합적 조합(예컨대, 유리 기판(152))의 둘 모두를 지칭하는 데 사용될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 회로부 층들(150)은 (때때로 입력-출력 접점들(154), 솔더 패드들(154) 등으로 지칭되는) 접촉 패드들(154)을 포함할 수 있다. 접촉 패드들은 솔더(160)에 의해, 장착된 컴포넌트들에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(38)는 유리 기판(152) 상에 장착되고, 솔더(160)에 의해 접촉 패드들(154)에 전기적으로 연결된다. 특히, 발광 다이오드(38)는 솔더(160)에 의해 접촉 패드들(154)에 부착되는 입력-출력 접점들(156)(예컨대, 핀들, 솔더 패드들 등)을 갖는다. 드라이버 집적 회로(82)는 유리 기판(152) 상에 장착되고, 솔더(160)에 의해 접촉 패드들(154)에 전기적으로 연결된다. 특히, 드라이버 IC(82)는 솔더(160)에 의해 접촉 패드들(154)에 부착되는 입력-출력 접점들(158)(예컨대, 핀들, 솔더 패드들 등)을 갖는다. 도 14에 도시된 바와 같이, 드라이버 IC(82)는 디스플레이의 활성 영역 내의 LED들(38) 사이의 박막 회로부 유리(152)에 장착될 수 있다.
도 14의 예에서, LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)은 표면 장착 기법(surface mount technology, SMT) 컴포넌트들일 수 있다. 본 예는 단지 예시적이며, 다른 장착 기법들이 LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)을 박막 회로부 유리(152)에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 도 14의 배열의 한 가지 이점은 LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)이 단일 장착 단계로 박막 회로부 유리(152)에 부착될 수 있다는 것이다. 다시 말하면, LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)이 유사한 크기를 갖고 유사한 방식으로 박막 회로부 유리에 솔더링되기 때문에, LED들(38) 및 드라이버 IC들(82) 모두에 대한 부착 프로세스는 동시에 수행될 수 있다. 이는 LED 어레이와 연관된 제조 비용 및 복잡도를 감소시키는 데 유리하다.
백라이트의 효율을 개선하기 위해, 반사 층(162)이 박막 회로부 유리(152)의 상부 표면 상에 형성될 수 있다. 반사 층(162)은 LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)에 의해 이미 점유되지 않은 박막 회로부 유리(152)의 상부 표면의 부분들을 채우도록 패턴화될 수 있다. 달리 말하면, LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)은 반사 층(162) 내의 개구들 내에 형성된다.
반사 층(162)은 임의의 원하는 재료로 형성될 수 있다. 일례로서, 반사 층은 확산성 백색 재료(예컨대, 백색 잉크 스프레이 또는 백색 테이프)로 형성될 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대체적으로, 반사 층(162)은 확산 반사 및/또는 경면 반사를 야기할 수 있다. 확산 반사에서, 입사 광선은 임의의 방향으로 반사될 수 있다. 경면 반사에서, 입사 광선은 그것이 반사 재료에 부딪치는 동일한 각도로 반사될 것이다. 반사 층(162)은, 다른 예로서, 경면 반사를 야기하는 금속 코팅으로 형성할 수 있다. 반사 층(162)은 LED들(38)에 의해 방출된 광의 높은 (예컨대, 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 96% 초과, 99% 초과, 99% 미만 등의) 반사율을 가질 수 있다. 반사 층(162)은 (예컨대, 1 마이크로미터 초과, 2 마이크로미터 초과, 3 마이크로미터 초과, 5 마이크로미터 초과, 10 마이크로미터 초과, 25 마이크로미터 초과, 3 마이크로미터 미만, 5 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 25 마이크로미터 미만, 100 마이크로미터 미만, 3 내지 15 마이크로미터, 1 내지 25 마이크로미터 등의) 임의의 원하는 두께를 가질 수 있다. 반사 층(162)은 때때로 백색 오버코트 층(162)으로 지칭될 수 있다.
LED 어레이(36)를 갖는 백라이트(42)에서 열이 또한 고려될 수 있다. 특히, LED 어레이(36)의 컴포넌트들(예컨대, LED들(38) 및 드라이버 IC들(82))은 디스플레이의 동작 동안 열을 생성할 수 있다. 주의하지 않으면, 열 생성은 디스플레이의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 유리 기판(84)은 낮은 열 전도율을 가질 수 있다. 결과적으로, 컴포넌트들에 의해 생성된 열은 어레이에 걸쳐 균일하게 확산되지 않을 수 있다.
열이 백라이트에 걸쳐 확산되는 것을 촉진하기 위해, 열 전도성 층(164)이 기판(84)에 부착될 수 있다. 열 전도성 층(164)은 높은 열 전도율을 가질 수 있고, 따라서 백라이트에 걸쳐 열을 더 균일하게 확산시킬 수 있다. 열 전도성 층(164)은 임의의 원하는 재료로부터 형성될 수 있다. 열 전도성 층(164)은 100 W/mK 초과, 200 W/mK 초과, 300 W/mK 초과, 400 W/mK 초과, 100 W/mK 내지 400 W/mK의 열 전도율, 또는 다른 원하는 열 전도율을 가질 수 있다. (때때로 열 확산 층(164)으로 지칭되는) 열 전도성 층(164)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 재료의 예들은 금속(예컨대, 구리, 다른 금속들, 또는 구리와 다른 금속들의 조합), 탄소 나노튜브, 흑연, 또는 높은 열 전도율을 나타내는 다른 재료들을 포함한다. 원하는 경우, 열 확산 층(164)은 상이한 유형들의 2개 이상의 열 전도성 층들(예컨대, 흑연 층에 부착된 구리 층 등)로부터 형성될 수 있다. 중합체 캐리어 필름들이 또한 (예컨대, 흑연 층을 지지하기 위해) 층(164)에 포함될 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 열 확산 층(164)은 2개의 중합체 캐리어 필름들 사이에 개재된 흑연 층을 포함한다.
백라이트로부터 열을 분배하기 위한 추가 기법이 도 15 및 도 16에 도시되어 있다. 도 15는 노출된 전도성 층들을 갖는 예시적인 백라이트(42)의 평면도이다. 구체적으로, 반사 층(162)은 회로부 층들(150) 내의 아래에 놓인 전도성 층(150-1)을 노출시키기 위해 백라이트의 주변에서 에칭될 수 있다. LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)은 또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 반사 층(162) 내의 리세스들 내에 형성될 수 있다. 전도성 층(150-1)의 노출된 부분은 반사 층(162) 주위의 링으로 연장된다. 전도성 층(150-3)은 전도성 층(150-1)으로부터 절연 층(150-2)에 의해 분리될 수 있다. 전도성 층(150-1) 및 절연 층(150-2)은 아래에 놓인 전도성 층(150-3)을 노출시키기 위해 백라이트의 주변에서 에칭될 수 있다. 전도성 층(150-3)의 노출된 부분은 전도성 층(150-1) 및 반사 층(162) 주위의 링으로 연장된다.
전도성 층들(150-1, 150-3)의 노출된 부분들은 추가 열 분산을 위한 히트 싱크들에 결합될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 전도성 층(150-3)은 히트 싱크(166)에 결합되고, 전도성 층(150-1)은 히트 싱크(168)에 결합된다. 히트 싱크들(166, 168)은 임의의 원하는 재료 또는 컴포넌트(예컨대, 추가 기능을 제공하는 전자 디바이스의 컴포넌트, 예컨대, 금속 하우징 컴포넌트, 핀들을 갖는 전용 히트 싱크 등)로부터 형성될 수 있다. 히트 싱크들은, 일례에서, 전도성 층들(150-1, 150-3)에 열 전도성 페이스트로 부착될 수 있다. 히트 싱크들(166, 168)은 때때로 히트 싱크 구조체들로 지칭될 수 있다. 별개의 히트 싱크들에 연결된 전도성 층들(150-1, 150-3)을 갖는 도 15의 예는 단지 예시적이다. 다른 예에서, 박막 회로부 유리(152)의 노출된 전도성 층들(150-1, 150-3)은 단일 히트 싱크 구조체에 결합될 수 있다.
도 16은 도 15에 도시된 백라이트의 측단면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 전도성 층(150-3)은 유리 층(84)의 상부 표면 상에 침착된다. 절연 층(150-2)이 전도성 층(150-3) 상에 침착된다. 전도층(150-1)이 절연 층(150-2) 상에 침착된다. 반사 층(162)이 전도층(150-1) 상에 침착된다. 전도성 층(150-3)의 노출된 부분은 히트 싱크(168)에 결합되고, 전도성 층(150-1)의 노출된 부분은 히트 싱크(166)에 결합된다.
열 확산 및 분산을 촉진하기 위한 도 14 내지 도 16의 기법들에 더하여, 백라이트는 활성 온도 감지를 위한 온도 센서들을 포함할 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 온도 센서들(170)은 박막 회로부 유리(152) 상의 백라이트의 활성 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 온도 센서들은 신호 경로들(174)을 사용하여 온도 데이터를 백라이트 제어기(138)에 제공할 수 있다. 백라이트 제어기(138)는 온도 데이터를 타이밍 제어기(122)에 제공할 수 있다. 백라이트에 걸친 온도 센서들로부터의 온도 데이터는 2D 열 프로파일이 백라이트에 대해 결정되게 할 수 있다. 박막 회로부 유리(152)에 걸친 온도의 2D 열 프로파일은 온도에 기초한 실시간 광학 보상을 허용하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 백라이트(42) 내의 LED들(38) 및 픽셀 어레이(24) 내의 픽셀들의 성능은 동작 온도에 따라 좌우될 수 있다. 2D 열 프로파일로부터의 동작 온도를 사용하여, LED들 및 픽셀들은 실시간 온도 조건들에서 원하는 휘도 값들을 나타내도록 동작될 수 있다.
각각의 온도 센서는 임의의 원하는 기법을 사용하여 형성될 수 있다. 하나의 가능한 배열에서, 온도 센서(170)는 박막 회로부 유리(152) 상의 박막 트레이스들의 저항의 변화들에 기초하여 온도를 측정하는 4점 저항성 센서일 수 있다. 다시 말하면, 온도 센서는 유리 기판 상의 금속 트레이스들로부터 형성될 수 있다(예컨대, 물리적 증착 또는 다른 원하는 기법들을 사용하여 침착될 수 있다).
도 17의 예에서, 온도 센서(170)는 4개의 발광 다이오드들의 각각의 그룹 사이에 형성된다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대체적으로, 온도 센서들(170)은 임의의 원하는 패턴으로 LED 어레이에 걸쳐 분포될 수 있다. 온도 센서들은 어레이에 걸쳐 균일한 밀도로 또는 어레이에 걸쳐 불균일한 밀도로 분포될 수 있다. LED들 대 온도 센서들의 비는 (도 17에서와 같이) 4 대 1 또는 임의의 다른 원하는 비(예컨대, 1 대 1, 2 대 1, 3 대 1, 4 대 1 초과, 8 대 1 초과, 10 대 1 초과, 25 대 1 초과, 50 대 1 초과, 8 대 1 미만, 10 대 1 미만, 25 대 1 미만, 50 대 1 미만, 100 대 1 미만, 1 대 1 내지 10 대 1, 2 대 1 내지 5 대 1, 4 대 1 내지 100 대 1 등)일 수 있다.
백라이트는 또한 LED 휘도 및/또는 색상의 실시간 감지를 위한 광학 센서들을 포함할 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 광학 센서들(172)은 박막 회로부 유리(152) 상의 백라이트의 활성 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 광학 센서들은 신호 경로들(174)을 사용하여 광학 데이터를 백라이트 제어기(138)에 제공할 수 있다. 백라이트 제어기(138)는 광학 데이터를 타이밍 제어기(122)에 제공할 수 있다. 백라이트에 걸친 광학 센서들로부터의 광학 데이터는 휘도 및 색상의 2D 프로파일이 백라이트에 대해 결정되게 할 수 있다. 박막 회로부 유리(152)에 걸친 2D 광학 프로파일은 실시간 광학 보상을 허용하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, LED들 및 픽셀들의 동작은 실시간 광학 조건들을 고려할 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 광학 센서는 주어진 LED가 예상보다 낮은 휘도를 갖는다는 것을 나타내는 데이터를 제공할 수 있다. 타이밍 제어기는, 그에 응답하여, 목표 휘도 레벨에 도달할 때까지 그러한 LED의 휘도를 증가시킬 수 있다. 각각의 광학 센서는 휘도 레벨들을 측정하기 위한 임의의 원하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광학 센서는 다수의 색상 채널들을 가질 수 있고, 상이한 광학 센서들이 상이한 색상 채널들을 가질 수 있고, 광학 센서들 모두는 동일한 단일 색상 채널을 가질 수 있고, 등등이다.
도 17의 예에서, 광학 센서(172)는 4개의 발광 다이오드들의 각각의 그룹 사이에 형성된다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대체적으로, 광학 센서들(172)은 임의의 원하는 패턴으로 LED 어레이에 걸쳐 분포될 수 있다. 광학 센서들은 어레이에 걸쳐 균일한 밀도로 또는 어레이에 걸쳐 불균일한 밀도로 분포될 수 있다. LED들 대 광학 센서들의 비는 (도 17에서와 같이) 4 대 1 또는 임의의 다른 원하는 비(예컨대, 1 대 1, 2 대 1, 3 대 1, 4 대 1 초과, 8 대 1 초과, 10 대 1 초과, 25 대 1 초과, 50 대 1 초과, 8 대 1 미만, 10 대 1 미만, 25 대 1 미만, 50 대 1 미만, 100 대 1 미만, 1 대 1 내지 10 대 1, 2 대 1 내지 5 대 1, 4 대 1 내지 100 대 1 등)일 수 있다.
또한, 도 17에는, 동일한 수의 온도 센서들(170) 및 광학 센서들(172)이 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 대체적으로, 온도 및 광학 센서들의 수 및 위치는 독립적으로 선택될 수 있다. 따라서, 원하는 경우에 상이한 수의 온도 및 광학 센서들이 있을 수 있고, 온도 및 광학 센서들은 원하는 경우에 활성 영역에 걸쳐 상이한 패턴들로 위치될 수 있다.
박막 회로부 유리(152)의 상부 표면 상의 반사 층(162)에 더하여, 반사 층이 박막 회로부 유리(152)의 하부 표면 상에 포함될 수 있다. 도 18은 박막 회로부 유리의 하부 표면에 부착된 반사 층을 포함하는 예시적인 백라이트의 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 반사 층(176)은 박막 회로부 유리(152)의 하부 표면에 부착된다. 반사 층(176)은 발광 다이오드(38)로부터 광을 반사시킴으로써 백라이트의 효율을 증가시킬 수 있다.
도 14와 관련하여 이전에 논의된 바와 같이, LED(38)는 솔더(160)에 의해 회로부 층(150)에서 입력-출력 접점들(154)에 부착될 수 있다. LED(38)는 (예컨대, 픽셀 어레이(24)를 통해 관찰자를 향하는) 방향(182)으로 광을 방출할 수 있다. 그러나, LED(38)는 또한 (픽셀 어레이 및 관찰자로부터 멀어지는) 방향(184)으로 광을 방출할 수 있다. 반사 층(176)이 없는 경우, 방향(184)으로 방출되는 광은 전자 디바이스 내에서 손실되고 관찰자에 도달하지 못할 수 있다. 효율의 이러한 감소를 피하기 위해, 반사 층(176)은 픽셀 어레이를 통해 방향(182)으로 광을 다시 방향전환시키기 위해 존재할 수 있다. 반사 층(176)은 유리 기판(84)의, LED들(38) 및 드라이버 IC들(82)과 반대편 면에 부착된다.
반사 층(176)은 임의의 원하는 재료로 형성될 수 있다. 일례로서, 반사 층은 확산성 백색 재료(예컨대, 백색 잉크 스프레이 또는 백색 테이프)로 형성될 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 반사 층(176)은, 다른 예로서, 금속 코팅으로 형성될 수 있다. 대체적으로, 반사 층(176)은 확산 반사 및/또는 경면 반사를 야기할 수 있다. 반사 층(176)은 LED들(38)에 의해 방출된 광의 높은 (예컨대, 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 96% 초과, 99% 초과, 99% 미만 등의) 반사율을 가질 수 있다. 반사 층(176)은 (예컨대, 1 마이크로미터 초과, 2 마이크로미터 초과, 3 마이크로미터 초과, 5 마이크로미터 초과, 10 마이크로미터 초과, 25 마이크로미터 초과, 3 마이크로미터 미만, 5 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 25 마이크로미터 미만, 100 마이크로미터 미만, 3 내지 15 마이크로미터, 1 내지 25 마이크로미터, 1 내지 5 마이크로미터 등의) 임의의 원하는 두께를 가질 수 있다. 반사 층(176)은 코팅일 수 있거나 테이프 층일 수 있다. 반사 층(176)은 때때로 반사 코팅(176) 또는 반사 테이프(176)로서 설명될 수 있다.
도 19는 유리 기판의 하부 표면에 부착된 반사 층 및 열 전도성 층 둘 모두를 포함하는 백라이트의 측단면도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 반사 층(176)은 유리 기판(84)의 하부 표면에 부착될 수 있다. 반사 층(176)은 백라이트 유닛의 광학 효율을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, (도 14와 관련하여 논의된 바와 같은) 열 전도성 층(164)이 반사 층에 부착되어, 반사 층(176)이 유리 기판(84)의 하부 표면과 열 전도성 층(164) 사이에 개재되게 한다. 열 전도성 층(164)은 반사 층(176)으로부터의 효율 이점들에 더하여 열 확산 이점들을 제공할 수 있다.
도 20의 측단면도에 도시된 또 다른 예에서, (도 19에서와 같은 별개의 반사 층(176) 및 열 전도성 층(164) 대신) 단일 반사 및 열 전도성 층(178)이 유리 기판(84)의 하부 표면에 부착될 수 있다. 반사 및 열 전도성 층(178)은 백라이트의 효율을 증가시키기 위해 높은 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 반사 및 열 전도성 층(178)은 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 96% 초과, 99% 초과, 99% 미만 등의 반사율을 가질 수 있다. 추가적으로, 반사 및 열 전도성 층(178)은 열 확산 특성들을 달성하기 위해 높은 열 전도율을 가질 수 있다. 열 전도성 층(178)은 100 W/mK 초과, 200 W/mK 초과, 300 W/mK 초과, 400 W/mK 초과, 100 W/mK 내지 400 W/mK의 열 전도율, 또는 다른 원하는 열 전도율을 가질 수 있다.
도 21은 유리 기판이 어떻게 백색 확산 유리로부터 형성될 수 있는지를 보여주는 예시적인 백라이트의 측단면도이다. 높은 투명도를 갖는 투명 유리 대신, 백색 확산 유리(84W)가 박막 회로부 유리(152)를 위한 기판으로서 사용될 수 있다. 백색 확산 유리(84W)는 광의 원하는 확산을 달성하는 분산된 입자들(186)(예컨대, 산란 입자들)을 포함할 수 있다. 백색 확산 유리(84W)의 반사율은 20% 초과, 30% 초과, 40% 초과, 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 96% 초과, 99% 초과, 99% 미만 등일 수 있다.
LED 드라이버 집적 회로들(82)은 LED들(38) 사이의 백라이트의 활성 영역에 걸쳐 분포된다. 드라이버 IC들(82)은 광을 방출하지 않고 박막 회로부 유리(152)에 대한 다른 반사 처리들을 커버한다(예컨대, 드라이버 IC들(82)은 광이 반사 층(162), 반사 층(176) 등에 도달하는 것을 방지할 수 있다). 주의하지 않으면, 드라이버 IC들은 (예컨대, 순수 백색 이미지를 달리 원하는 경우에 디스플레이 상의 음영과 같이) 가시적일 수 있다. 드라이버 IC들이 디스플레이에서 가시적인 아티팩트들을 야기하는 것을 방지하고 백라이트의 효율을 증가시키기 위해, 드라이버 IC들은 상부 반사 표면을 가질 수 있다.
도 22는 상부 반사 표면을 갖는 드라이버 IC를 갖는 예시적인 백라이트의 측단면도이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 반사 층(180)은 드라이버 IC(82)의 상부 표면(188) 상에 형성될 수 있다. 반사 층(180)은 임의의 원하는 재료로 형성될 수 있다. 일례로서, 반사 층(180)은 확산성 백색 재료(예컨대, 백색 잉크 스프레이 또는 백색 테이프)로 형성될 수 있다. 반사 층(180)은, 다른 예로서, 금속 코팅일 수 있다. 대체적으로, 반사 층(180)은 확산 반사 및/또는 경면 반사를 야기할 수 있다. 반사 층(180)은 높은 (예컨대, 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 96% 초과, 99% 초과, 99% 미만 등의) 반사율을 가질 수 있다. 반사 층(180)은 (예컨대, 1 마이크로미터 초과, 2 마이크로미터 초과, 3 마이크로미터 초과, 5 마이크로미터 초과, 10 마이크로미터 초과, 25 마이크로미터 초과, 3 마이크로미터 미만, 5 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 25 마이크로미터 미만, 100 마이크로미터 미만, 3 내지 15 마이크로미터, 1 내지 25 마이크로미터 등의) 임의의 원하는 두께를 가질 수 있다.
드라이버 IC(82) 위에 형성되는 별개의 반사 층(180)의 도 22의 예는 단지 예시적이다. 다른 예시적인 예에서, IC의 상부 표면(188)은 그 자체가 상부 표면의 반사율을 증가시키기 위해 연마될 수 있다. 이러한 유형의 배열에서, 상부 표면(188)의 반사율은 50% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 96% 초과, 99% 초과, 99% 미만 등일 수 있다. 드라이버 IC(82)가 별개의 반사 층(180)을 갖는 경우, 반사 층(180)의 상부 표면은 (예컨대, 반사 층이 상부 표면을 효과적으로 형성하기 때문에) 드라이버 IC의 상부 표면인 것으로 간주될 수 있다.
도 23은 가능한 LED 레이아웃을 보여주는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다. 도시된 바와 같이, LED들(38)은, 균일한 정사각형 그리드 대신, 지그재그 그리드(예컨대, 비-정사각형 그리드)에 따라 배열될 수 있다. 균일한 정사각형 그리드에서, LED들은 (예를 들어, 도 4에 도시된 바와 유사하게) 직선의 열들과 행들로 배열될 수 있다. 그러나, 이러한 유형의 배열은 디스플레이의 동작 동안 그리드 무라와 같은 가시적인 아티팩트들을 초래할 수 있다. 가시적인 아티팩트들은 균일한 정사각형 그리드의 주기성에 의해 야기될 수 있다. 따라서, 도 23에서와 같이 비-정사각형 그리드로 LED들을 배열하면 주기성을 감소시킬 수 있고 가시적인 아티팩트들을 완화시킬 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, LED들은 지그재그 그리드 라인들(190)에 따라 배열될 수 있다. LED들은 다수의 행들('R') 및 열들('C')로 배열된다. 주어진 행 내에서, LED들의 배치를 한정하는 그리드 라인은 지그재그 패턴을 따를 수 있다(예컨대, 직선 대신, 그리드 라인은 서로에 대해 일정 각도들로 복수의 세그먼트들을 갖는다). LED들의 행들을 한정하는 그리드 라인들은 수평 그리드 라인들로 지칭될 수 있다. 유사하게, 주어진 열 내에서, LED들의 배치를 한정하는 그리드 라인은 지그재그 패턴을 따를 수 있다(예컨대, 직선 대신, 그리드 라인은 서로에 대해 일정 각도들로 복수의 세그먼트들을 갖는다). LED들의 열들을 한정하는 그리드 라인들은 수직 그리드 라인들로 지칭될 수 있다.
생성된 패턴은 서로에 대해 상이한 각도들로 교차하는 수평 및 수직 그리드 라인들을 갖는다. 예를 들어, 일부 지점들에서, 그리드 라인들은 서로에 대해 직각(예컨대, 각도(194))으로 있다. 그러나, 다른 지점들에서, 그리드 라인들은 서로에 대해 예각(예컨대, 예각(192))으로 있다. 다른 지점들에서, 그리드 라인들은 서로에 대해 둔각(예컨대, 둔각(196))으로 있다. 각도들(192, 196)은 보각들일 수 있다.
도 23에서, 수평 및 수직 그리드 라인들은 지그재그 패턴으로 있다. 따라서, LED들은 비-정사각형 그리드 또는 비-직사각형 그리드로 배열되는 것으로 언급될 수 있다(예컨대, 그리드 라인들은 직사각형들을 형성하지 않는다). 따라서, LED들의 행들은 지그재그 행들, 지그재그 패턴을 따르는 행들, 또는 비선형 행들로 지칭될 수 있다. 따라서, LED들의 열들은, 유사하게, 지그재그 열들, 지그재그 패턴을 따르는 열들, 또는 비선형 열들로 지칭될 수 있다. 도 23의 지그재그 패턴의 결과로서, 디스플레이 내의 인접한 LED들 사이의 많은 상이한 거리들이 있을 수 있다. 예를 들어, LED들 중 일부는 거리(D1)만큼 (예컨대, 바로 인접한 행 및 바로 인접한 열에서) 대각선으로 대향하는 LED에 의해 분리될 수 있다. 다른 LED들은 거리(D2 또는 D3)만큼 대각선으로 대향하는 LED들로부터 분리될 수 있다. D3가 D1보다 작을 수 있고, D1은 D2보다 작을 수 있다. 이는, 각각의 LED와 대각선으로 대향하는 LED 사이의 거리가 LED 어레이에 걸쳐 균일한 정사각형 그리드와 대조적이다.
주기성을 완화시키기 위한 도 23의 지그재그 그리드 라인들의 예는 단지 예시적이다. 원하는 경우, 그리드 라인들 및 LED들은 육각형 배열, 팔각형 배열, 또는 임의의 다른 원하는 배열을 가질 수 있다. 어레이에 걸쳐 LED들의 위치들에 변동(variance)을 추가하기 위해 디더링이 또한 사용될 수 있다.
도 24는 다른 가능한 LED 레이아웃을 갖는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다. 도 24에서, (때때로 LED 구역(102)으로 지칭되는) LED들의 각각의 3x3 그룹은 도 23에 비해 감소된 레이아웃 풋프린트를 갖는다. 도 23에서와 유사하게, 도 24의 그리드 라인들(190)은 수평 지그재그 그리드 라인들 및 수직 지그재그 그리드 라인들을 포함한다. 그러나, 도 23에서, LED들은 수평 지그재그 그리드 라인들과 수직 지그재그 그리드 라인들 사이의 교차점들에 위치된다. 도 24에서, 중심 LED(38C)만이 수평 지그재그 그리드 라인과 수직 지그재그 그리드 라인 사이의 교차점에 위치된다. 그룹(38P)의 주변 LED들은 그리드 라인 교차부로부터 중심 LED(38C)를 향하는 방향(198)으로 이동된다.
이러한 방식으로 LED들을 배열함으로써 각각의 LED 그룹의 풋프린트의 표면적을 효과적으로 감소시킨다. 결과적으로, 각각의 인접한 LED 그룹 사이의 거리(200)는 더 크다(예컨대, 그룹들 사이의 거리(200)가 도 23에서보다 도 24에서 더 크다). 더 작은 LED 구역들을 갖는 것은 할로(halo) 효과를 완화시킴으로써 백라이트 성능을 개선할 수 있다. 할로 효과는 디스플레이 상의 작은 영역이 높은 휘도를 갖고 낮은 휘도 영역에 의해 둘러싸이도록(예컨대, 밤하늘의 별) 의도될 때 발생하는 현상을 지칭할 수 있다. 이상적으로, 낮은 휘도 영역은 전체적으로 높은 휘도 영역과 독립적으로 제어가능할 것이다. 그러나, 의도된 높은 그리고 낮은 휘도 영역들 둘 모두가 하나의 LED 구역의 영역을 점유하는 경우, (LED 구역이 디스플레이 상의 높은 휘도 영역에 대해 높은 휘도로 설정되기 때문에) 의도된 낮은 휘도 영역에 밝은 '할로'가 있을 것이다. 각각의 LED 구역의 영역을 감소시킴으로써 (단지 의도된 영역들에서만 의도된 백라이트 휘도 레벨들을 갖는 더 높은 선명도가 있기 때문에) 이러한 할로 효과를 완화시킬 수 있다.
LED 어레이(36)의 LED 구역들은 목표 에너지 프로파일을 갖도록 최적화될 수 있다. 도 25는 2개의 LED 구역들에 대한 위치의 함수로서 휘도를 보여주는 예시적인 에너지 프로파일의 그래프이다. 도시된 바와 같이, 휘도는 각각의 대응하는 LED 구역에 대해 하나의 피크를 갖는 프로파일(202)을 따른다. 인접한 LED 구역들에 대한 피크들 사이의 거리는 피치(206)로 도시되어 있다. 프로파일의 다른 관련 특성은 거리(204)이며, 이는 (본 명세서에서 반치전폭 또는 FW로 지칭되는) 피크의 최대 휘도의 절반인 휘도에서의 피크의 폭이다. 피치(206)(P) 대 거리(204)(FW)의 비는 백라이트 내의 LED 구역들의 주요 특성일 수 있다. 백라이트(42) 내의 LED 구역들(예컨대, 도 9, 도 12, 도 23, 도 24 등의 구역들)에 대한 P/FW는 1.3 미만, 1.2 미만, 1.1 미만, 1 초과, 1.05 내지 1.2, 1.05 내지 1.15, 1.01 내지 1.2 등일 수 있다. 도 25에 도시된 프로파일 형상은 단지 예시적이다. 주어진 LED 구역의 휘도 프로파일은 임의의 원하는 형상을 따를 수 있다.
원하는 방출 프로파일을 달성하기 위해, 주어진 LED 구역의 중심 LED는 주변 LED들보다 더 많은 전류로 구동될 수 있다. 도 26은 제1 구역(102-A) 내의 제1 LED가 어떻게 제2 구역(102-B) 내의 LED들과는 상이한 전류로 구동될 수 있는지를 보여주는 예시적인 LED 어레이의 평면도이다. 중심 LED('A')가 더 높은 전류로 구동되게 함으로써 LED들의 3x3 그룹의 방출 프로파일을 최적화할 수 있다. 단일 드라이버 IC(82)가 구역들(102-A, 102-B) 둘 모두를 구동하는 데 사용될 수 있거나, 2개의 별개의 드라이버 IC들이 2개의 구역들을 구동하는 데 사용될 수 있다. 구역들(102-A, 102-B) 내의 LED들이 상이한 전류들로 구동되고 그에 따라서 상이한 구역들로 지칭될 수 있지만, LED들의 3x3 그룹은 원하는 방출 프로파일을 달성하기 위해 여전히 함께 동작하도록 설계될 수 있다. 따라서, 3x3 그룹은 여전히 단일 LED 그룹 또는 LED 셀로 지칭될 수 있다.
LED 구역들(102-A, 102-B)에 의해 형성된 LED 그룹에서, 주변 LED들('B')과 중심 LED('A') 사이의 전류의 비는 일정할 수 있다. 다시 말하면, LED 그룹은 여전히 단일 목표 휘도 값을 가질 수 있고, 드라이버 IC는 목표 휘도 및 최적화된 방출 프로파일을 달성하기 위해 미리결정된 비에 따라 전류들을 인가할 수 있다. 주변 LED들과는 상이한 전류(휘도)를 갖는 중심 LED의 도 26의 예는 단지 예시적이다. 대체적으로, 그룹 내의 LED들 중 임의의 것은 원하는 대로 방출 프로파일을 조정하는 것을 돕기 위해 고유한 휘도를 가질 수 있다.
본 명세서에서, 활성 영역 내에 드라이버 IC들을 갖는 LED 어레이는 픽셀 어레이(예컨대, 액정 픽셀 어레이)에 대한 백라이트로서 역할을 하는 것으로 설명된다. 원하는 경우, 본 명세서에 도시된 유형의 배열은 (예컨대, 외부 LCD 픽셀들이 없는) 독립형 디스플레이를 형성하는 데 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. LED들은 활성 영역 내의 드라이버 IC들에 의해 제어되는 디스플레이 픽셀들을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는 활성 영역을 갖고, 표면을 갖는 기판, 활성 영역에서 기판의 표면 상에 장착되고 복수의 픽셀들과 중첩되는 발광 다이오드들의 어레이, 및 활성 영역에서 기판의 표면 상에 장착된 복수의 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트의 휘도를 제어함 - 을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 기판은 유리 기판이다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 드라이버 집적 회로들은 하나 이상의 상호연결된 체인들로 배열된다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 상호연결된 체인 내에서, 각각의 드라이버 집적 회로로부터의 출력은 후속 드라이버 집적 회로에 대한 입력으로서 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로는 복수의 입력-출력 접점들을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 입력-출력 접점들 각각은 기판의 표면 상의 회로부 층에 솔더링된다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들 각각은 기판의 표면 상의 회로부 층에 솔더링되는 각각의 입력-출력 접점들을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 복수의 입력-출력 접점들은 디지털 어드레스 정보를 수신하도록 구성된 제1 입력-출력 접점을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 복수의 입력-출력 접점들은 디지털 발광 다이오드 휘도 정보를 수신하도록 구성된 제2 입력-출력 접점을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 복수의 입력-출력 접점들은 후속 드라이버 집적 회로에 대한 디지털 출력 어드레스 정보를 제공하도록 구성되고 그러한 드라이버 집적 회로에 대한 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트에 전기적으로 연결되는 제3 입력-출력 접점을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 복수의 입력-출력 접점들은 접지에 전기적으로 연결되는 제4 입력-출력 접점을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 복수의 입력-출력 접점들은 양방향 데이터 버스에 결합되는 제1 입력-출력 접점을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로는 하나의 출력 핀을 포함하고, 그러한 드라이버 집적 회로에 대한 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트 내의 발광 다이오드들은 출력 핀과 전력 공급 라인 사이에 직렬로 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로는 적어도 2개의 출력 핀들을 포함하고, 그러한 드라이버 집적 회로에 대한 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트 내의 발광 다이오드들은 적어도 2개의 출력 핀들의 각각의 출력 핀과 전력 공급 라인 사이에 각각 결합되는 발광 다이오드들의 적어도 제1 및 제2 그룹들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 픽셀들은 복수의 액정 디스플레이 픽셀들을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 유리 기판 상에 적어도 하나의 전도성 층을 포함하는 유리 박막 회로부 층, 유리 박막 회로부 층의 상부 표면 상에 장착되고 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되는 발광 다이오드들의 2차원 어레이, 및 유리 박막 회로부 층의 상부 표면 상에 장착되고 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재되는 드라이버 집적 회로들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 디지털 신호들을 드라이버 집적 회로들에 제공하도록 구성된 복수의 디지털 신호 라인들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 전력 공급 라인을 포함하고, 발광 다이오드들의 2차원 어레이는 복수의 발광 다이오드 그룹들로 배열되고, 각각의 발광 다이오드 그룹은 각각의 드라이버 집적 회로와 전력 공급 라인 사이에 결합된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 기판, 기판의 상부 표면 상에 장착된 발광 다이오드들의 2차원 어레이, 및 기판의 상부 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이에 의해 한정되는 풋프린트 내에 위치되고, 각각의 드라이버 집적 회로는 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어하고, 드라이버 집적 회로들은 복수의 데이지 체인형 그룹들로 배열됨 - 을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 기판은 유리 기판이다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 서로 반대편인 제1 및 제2 표면들을 갖는 유리 기판, 유리 기판의 제1 표면 상에 장착되고 복수의 픽셀들과 중첩되는 발광 다이오드들의 어레이, 유리 기판의 제1 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 발광 다이오드들의 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어함 -, 및 유리 기판의 제2 표면에 부착된 열 전도성 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 활성 영역을 갖고, 각각의 드라이버 집적 회로는 활성 영역 내에 위치된다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 어레이는 발광 다이오드들의 2차원 어레이를 포함하고, 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 디지털 신호들을 드라이버 집적 회로들에 제공하도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어기는 디지털 신호들을 드라이버 집적 회로들에 직접 제공하도록 구성된 타이밍 제어기이다.
다른 실시예에 따르면, 제어기는 백라이트 제어기이고, 전자 디바이스는 제어 신호들을 백라이트 제어기에 제공하도록 구성된 타이밍 제어기를 포함하고, 백라이트 제어기는 제어 신호들에 기초하여 디지털 신호들을 드라이버 집적 회로들에 직접 제공하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 열 전도성 층은 100 W/mK 초과의 열 전도율을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 열 전도성 층은 80% 초과의 반사율을 갖는 반사 및 열 전도성 층이다.
다른 실시예에 따르면, 열 전도성 층은 흑연을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 열 전도성 층과 유리 기판의 제2 표면 사이에 개재되는 반사 층을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 기판, 기판 상에 장착되고 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되는 발광 다이오드들의 2차원 어레이, 기판 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 적어도 하나의 셀을 제어함 -, 기판 상에 장착되고 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재되는 센서들, 및 센서들로부터의 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 발광 다이오드들의 2차원 어레이를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 활성 영역을 갖고, 각각의 드라이버 집적 회로는 활성 영역 내에 위치된다.
다른 실시예에 따르면, 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재된다.
다른 실시예에 따르면, 센서들은 백라이트의 적어도 일부분과 연관된 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 센서들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 광 출력을 측정하도록 구성된 광학 센서들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 센서들은 온도 센서들 및 광학 센서들을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 유리 기판 상에 전도성 층을 포함하는 유리 박막 회로부 층, 유리 박막 회로부 층의 상부 표면 상에 장착된 발광 다이오드들의 2차원 어레이, 유리 박막 회로부 층의 상부 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들, 및 열 전도성 층의 노출된 부분에 결합되는 히트 싱크 구조체를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전도성 층은 제1 전도성 층이고, 유리 박막 회로부 층은 제2 전도성 층 및 제1 전도성 층과 제2 전도성 층 사이에 개재된 절연 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제2 전도성 층의 노출된 부분은 추가 히트 싱크 구조체에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 상부 표면을 갖는 기판, 기판의 상부 표면 상에 형성되고 복수의 개구들을 갖는 반사 층, 기판의 상부 표면 상에 장착되고 복수의 픽셀들과 중첩되는 발광 다이오드들의 어레이, 및 기판의 상부 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 발광 다이오드들의 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어하고 각각의 발광 다이오드 및 각각의 드라이버 집적 회로는 복수의 개구들의 각각의 개구 내에 위치됨 - 을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 활성 영역을 갖고, 각각의 드라이버 집적 회로는 활성 영역 내에 위치된다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 어레이는 발광 다이오드들의 2차원 어레이를 포함하고, 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재된다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 기판의 하부 표면에 부착된 추가 반사 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 추가 반사 층에 부착된 열 전도성 층을 포함하고, 추가 반사 층은 기판의 하부 표면과 열 전도성 층 사이에 개재된다.
다른 실시예에 따르면, 추가 반사 층은 100 W/mK 초과의 열 전도율 및 80% 초과의 반사율을 갖는 반사 및 열 전도성 층이다.
다른 실시예에 따르면, 기판은 백색 확산 유리의 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로의 상부 표면은 80% 초과의 반사율을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 드라이버 집적 회로는 그러한 드라이버 집적 회로의 각각의 상단 표면을 덮는 추가 반사 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 어레이는 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되는 발광 다이오드들의 2차원 어레이이고, 각각의 셀은 다수의 발광 다이오드들을 포함하고, 주어진 셀 내의 인접한 발광 다이오드들 사이의 간격은 인접한 셀들 사이의 간격보다 작다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 어레이는 복수의 지그재그 열들 및 복수의 지그재그 행들로 배열되는 발광 다이오드들의 2차원 어레이이다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 기판, 기판 상에 장착되고 복수의 비선형 행들 및 복수의 비선형 열들을 포함하는 발광 다이오드들의 2차원 어레이, 및 기판 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어함 - 을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트는 활성 영역을 갖고, 각각의 드라이버 집적 회로는 활성 영역 내에 위치된다.
다른 실시예에 따르면, 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재된다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 비선형 행들은 복수의 지그재그 행들을 포함하고, 복수의 비선형 열들은 복수의 지그재그 열들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 2차원 어레이 내에서 대각선 방향으로 인접한 발광 다이오드들 사이에는 적어도 3개의 별개의 간격 크기들이 존재한다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 2차원 어레이는 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되고, 각각의 셀은 다수의 발광 다이오드들을 포함하고, 주어진 셀 내의 인접한 발광 다이오드들 사이의 간격은 인접한 셀들 사이의 간격보다 작다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드들의 2차원 어레이는 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되고, 각각의 셀은 다수의 발광 다이오드들을 3x3 배열로 포함하고, 각각의 셀의 중심 발광 다이오드는 그러한 셀 내의 주변 발광 다이오드들보다 높은 휘도로 구동되도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되는데, 전자 디바이스는 복수의 픽셀들, 및 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 백라이트는, 기판, 기판 상에 장착된 발광 다이오드들의 2차원 어레이, 기판 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어하고 각각의 상단 표면을 가짐 -, 및 각각의 드라이버 집적 회로의 상단 표면 상에 각각 형성된 복수의 반사 층들을 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 드라이버 집적 회로들은 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재된다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 당업자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (25)

  1. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는 활성 영역을 갖고,
    표면을 갖는 기판;
    상기 활성 영역에서 상기 기판의 표면 상에 장착되고 상기 복수의 픽셀들과 중첩되는 발광 다이오드들의 어레이; 및
    상기 활성 영역에서 상기 기판의 표면 상에 장착된 복수의 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트의 휘도를 제어함 - 을 포함하는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판이고, 상기 백라이트는,
    상기 유리 기판에 부착된 열 전도성 층; 및
    각각의 드라이버 집적 회로의 상단 표면 상에 각각 형성된 복수의 반사 층들을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 드라이버 집적 회로들은 하나 이상의 상호연결된 체인들로 배열되고, 각각의 상호연결된 체인 내에서, 각각의 드라이버 집적 회로로부터의 출력은 후속 드라이버 집적 회로에 대한 입력으로서 제공되는, 전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 드라이버 집적 회로는 복수의 입력-출력 접점들을 갖고, 상기 복수의 입력-출력 접점들 각각은 상기 기판의 표면 상의 회로부 층에 솔더링되고, 상기 발광 다이오드들 각각은 상기 기판의 표면 상의 상기 회로부 층에 솔더링되는 각각의 입력-출력 접점들을 갖는, 전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 드라이버 집적 회로는 복수의 입력-출력 접점들을 갖고, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 상기 복수의 입력-출력 접점들은,
    디지털 어드레스 정보를 수신하도록 구성된 제1 입력-출력 접점;
    디지털 발광 다이오드 휘도 정보를 수신하도록 구성된 제2 입력-출력 접점;
    후속 드라이버 집적 회로에 대한 디지털 출력 어드레스 정보를 제공하도록 구성되고 그러한 드라이버 집적 회로에 대한 상기 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트에 전기적으로 연결되는 제3 입력-출력 접점; 및
    접지에 전기적으로 연결되는 제4 입력-출력 접점을 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 드라이버 집적 회로는 복수의 입력-출력 접점들을 갖고, 각각의 드라이버 집적 회로에 대한 상기 복수의 입력-출력 접점들은,
    양방향 데이터 버스에 결합되는 제1 입력-출력 접점을 포함하는, 전자 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 드라이버 집적 회로는 하나의 출력 핀을 포함하고, 그러한 드라이버 집적 회로에 대한 상기 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트 내의 상기 발광 다이오드들은 상기 출력 핀과 전력 공급 라인 사이에 직렬로 결합되는, 전자 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 드라이버 집적 회로는 적어도 2개의 출력 핀들을 포함하고, 그러한 드라이버 집적 회로에 대한 상기 발광 다이오드들의 어레이의 각각의 서브세트 내의 상기 발광 다이오드들은 상기 적어도 2개의 출력 핀들의 각각의 출력 핀과 전력 공급 라인 사이에 각각 결합되는 발광 다이오드들의 적어도 제1 및 제2 그룹들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀들은 복수의 액정 디스플레이 픽셀들을 포함하는, 전자 디바이스.
  9. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는,
    유리 기판 상에 적어도 하나의 전도성 층을 포함하는 유리 박막 회로부 층;
    상기 유리 박막 회로부 층의 상부 표면 상에 장착되고 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되는 발광 다이오드들의 2차원 어레이; 및
    상기 유리 박막 회로부 층의 상부 표면 상에 장착되고 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재되는 드라이버 집적 회로들을 포함하는, 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 백라이트는,
    디지털 신호들을 상기 드라이버 집적 회로들에 제공하도록 구성된 복수의 디지털 신호 라인들을 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제9항에 있어서, 상기 백라이트는 전력 공급 라인을 추가로 포함하고, 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이는 복수의 발광 다이오드 그룹들로 배열되고, 각각의 발광 다이오드 그룹은 각각의 드라이버 집적 회로와 상기 전력 공급 라인 사이에 결합되는, 전자 디바이스.
  12. 전자 디바이스로서,
    기판;
    상기 기판의 상부 표면 상에 장착된 발광 다이오드들의 2차원 어레이; 및
    상기 기판의 상부 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 상기 드라이버 집적 회로들은 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이에 의해 한정되는 풋프린트 내에 위치되고, 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어하고, 상기 드라이버 집적 회로들은 복수의 데이지 체인형(daisy-chained) 그룹들로 배열됨 - 을 포함하는, 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판인, 전자 디바이스.
  14. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는,
    서로 반대편인 제1 및 제2 표면들을 갖는 유리 기판;
    상기 유리 기판의 제1 표면 상에 장착되고 상기 복수의 픽셀들과 중첩되는 발광 다이오드들의 어레이;
    상기 유리 기판의 제1 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 발광 다이오드들의 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어함 -; 및
    상기 유리 기판의 제2 표면에 부착된 열 전도성 층을 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 열 전도성 층은 100 W/mK 초과의 열 전도율을 갖는, 전자 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열 전도성 층은 80% 초과의 반사율을 갖는 반사 및 열 전도성 층인, 전자 디바이스.
  17. 제14항에 있어서, 상기 백라이트는,
    상기 열 전도성 층과 상기 유리 기판의 제2 표면 사이에 개재되는 반사 층을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는,
    기판;
    상기 기판 상에 장착되고 각각의 셀들의 2차원 어레이 내에 배열되는 발광 다이오드들의 2차원 어레이;
    상기 기판 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 적어도 하나의 셀을 제어함 -;
    상기 기판 상에 장착되고 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이 중에 산재되는 센서들; 및
    상기 센서들로부터의 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 전자 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 센서들은 상기 백라이트의 적어도 일부분과 연관된 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서들을 포함하는, 전자 디바이스.
  20. 제18항에 있어서, 상기 센서들은 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 광 출력을 측정하도록 구성된 광학 센서들을 포함하는, 전자 디바이스.
  21. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는,
    상부 표면을 갖는 기판;
    상기 기판의 상부 표면 상에 형성되고 복수의 개구들을 갖는 반사 층;
    상기 기판의 상부 표면 상에 장착되고 상기 복수의 픽셀들과 중첩되는 발광 다이오드들의 어레이; 및
    상기 기판의 상부 표면 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 발광 다이오드들의 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어하고, 각각의 발광 다이오드 및 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 복수의 개구들의 각각의 개구 내에 위치됨 - 을 포함하는, 전자 디바이스.
  22. 제21항에 있어서, 상기 기판은 백색 확산 유리의 층을 포함하는, 전자 디바이스.
  23. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는,
    기판;
    상기 기판 상에 장착되고 복수의 비선형 행(row)들 및 복수의 비선형 열(column)들을 포함하는 발광 다이오드들의 2차원 어레이; 및
    상기 기판 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어함 - 을 포함하는, 전자 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 복수의 비선형 행들은 복수의 지그재그 행들을 포함하고, 상기 복수의 비선형 열들은 복수의 지그재그 열들을 포함하는, 전자 디바이스.
  25. 전자 디바이스로서,
    복수의 픽셀들; 및
    상기 복수의 픽셀들에 대해 백라이트 조명을 생성하도록 구성된 백라이트를 포함하고, 상기 백라이트는,
    기판;
    상기 기판 상에 장착된 발광 다이오드들의 2차원 어레이;
    상기 기판 상에 장착된 드라이버 집적 회로들 - 각각의 드라이버 집적 회로는 상기 발광 다이오드들의 2차원 어레이의 적어도 하나의 발광 다이오드를 제어하고 각각의 상단 표면을 가짐 -; 및
    각각의 드라이버 집적 회로의 상단 표면 상에 각각 형성된 복수의 반사 층들을 포함하는, 전자 디바이스.
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