JP2022165932A - 発光ダイオードコンポーネント及び発光ダイオード回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】基体と複数のＰ－Ｎダイオード構造とを含む、発光ダイオードコンポーネントを提供する。【解決手段】Ｐ－Ｎダイオード構造は、直列に結合され、基体上に集積される。Ｐ－Ｎダイオード構造は、複数のｐ型ドーピング層と、複数のｎ型ドーピング層とを含む。Ｐ－Ｎダイオード構造における第１のＰ－Ｎダイオード構造のｐ型ドーピング層は、Ｐ－Ｎダイオード構造における第２のＰ－Ｎダイオード構造のｎ型ドーピング層に電気的に結合される。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年４月２０日付けで出願された米国仮特許出願第６３／１７７，３４５号及び２０２２年３月３０日付けで出願された台湾特許出願第１１１１１２３０６号の優先権を主張し、これらは、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）コンポーネント及びＬＥＤ回路に関する。より詳細には、本開示は、複数のＰ－Ｎダイオード構造を含むＬＥＤコンポーネント及びＬＥＤ回路に関する。
ほとんどのアクティブマトリクス型のマイクロＬＥＤディスプレイは、駆動回路又はトランジスタを用いて、それぞれが１つのダイオード構造しか持たないＬＥＤコンポーネントを駆動するが、かかる駆動手法は、大きな電力消費に帰着し得る。さらに、ダイオード構造に欠陥が生じた場合には、ＬＥＤコンポーネントの全体を交換する必要があり、したがってディスプレイの製造者又は消費者が追加的なコストを負担することになり得る。
本開示は、基体と複数のＰ－Ｎダイオード構造とを含む、発光ダイオードコンポーネントを提供する。前記Ｐ－Ｎダイオード構造は、互いに直列に結合され、互いに横方向に隣接して配置され、且つ前記基体上に集積される。前記Ｐ－Ｎダイオード構造は、複数のｐ型ドーピング層と複数のｎ型ドーピング層とを有し、前記ｐ型ドーピング層及び前記ｎ型ドーピング層は、対応して前記基体上に配置される。前記Ｐ－Ｎダイオード構造のうちの第１のＰ－Ｎダイオード構造の前記ｐ型ドーピング層は、前記Ｐ－Ｎダイオード構造のうちの第２のＰ－Ｎダイオード構造の前記ｎ型ドーピング層に電気的に結合され、前記第２のＰ－Ｎダイオード構造は、前記第１のＰ－Ｎダイオード構造に隣接する。
本開示はまた、複数のトランジスタと発光ダイオードコンポーネントとを含む、表示装置における発光ダイオード回路を提供する。前記トランジスタの第１の端子は、互いに電気的に結合され、第１の基準電圧を受けるよう構成される。前記発光ダイオードコンポーネントは、前記トランジスタと第２の基準電圧との間に電気的に結合される。前記発光ダイオードコンポーネントは、複数のＰ－Ｎダイオードを有し、前記Ｐ－Ｎダイオードは、互いに直列に結合され、且つ単一のチップ上に集積される。前記トランジスタは、前記発光ダイオードコンポーネントを駆動して発光させるよう構成され、前記トランジスタのうちのそれぞれの第２の端子は、前記Ｐ－Ｎダイオードのうちの対応する１つの陽極に電気的に結合される。
添付の図面を参照して以下の実施形態の詳細な説明を読むことにより、本発明をより完全に理解することができる。
本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤ回路の図である。 本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤコンポーネントの構造の図である。 本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤコンポーネントの図である。 本開示の幾つかの実施形態による、図３ＡにおけるＬＥＤコンポーネントの断面図である。 本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤコンポーネントの図である。 本開示の幾つかの実施形態による、図４ＡにおけるＬＥＤコンポーネントの断面図である。 本開示の幾つかの実施形態による表示装置におけるＬＥＤ回路の図である。 本開示の幾つかの実施形態による、図５におけるＬＥＤ回路の一部の図である。 本開示の幾つかの実施形態による、発光期間中に動作する図５におけるＬＥＤ回路の図である。 本開示の幾つかの実施形態による、発光期間中に動作する図５におけるＬＥＤ回路の図である。
以下、本開示の実施形態が詳細に参照され、その例が本明細書で記載され、添付図面に示される。本開示は実施形態と関連して説明されるが、本開示をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことは理解されよう。反対に本開示は、添付される請求項により定義される本開示の趣旨及び範囲に含まれ得る代替形態、変更形態及び等価形態をも包含することが意図されている。当業界における標準的な慣行に従って、図面は単に理解のために用いられるものであり、定縮尺で描かれてはいないことに留意されたい。それゆえ、図面は本開示の実際の実施形態を制限するものではない。実際には、種々の特徴の寸法は、議論を明確にするために、任意に増大又は縮小させられたものであり得る。理解をより適切にするために、図面及び説明において、同一の又は同様の部分を参照するために、可能な限り、同じ参照番号が使用される。
本明細書において使用される用語は一般に、本発明の文脈内で、また各用語が使用される特定の文脈において、当該分野における通常の意味を持つ。
本開示で使用される「有する（comprising）」、「含む（including）」、「持つ（having）」、「包含する（containing）」、「伴う（involving）」等の用語は、制約するものではないと理解されるべきであり、すなわち、含むがそれに限定するものではないことを意味すると理解されるべきである。加えて、本開示で使用される用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目の１つ以上のいずれか及び全ての組み合わせを含む。さらに、種々の要素を説明するために「第１の」、「第２の」等の用語が本明細書で使用され得るが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことは理解されよう。これらの用語は、或る要素を別の要素から区別するために使用されるものである。
ほとんどのアクティブマトリクス型マイクロＬＥＤディスプレイは、駆動回路又はトランジスタを用いて、それぞれが１つのダイオード構造しか持たないＬＥＤコンポーネントを駆動するが、かかる駆動手法は、大きな電力消費に帰着し得る。本開示の一実施形態は、複数のＰ－Ｎダイオード構造を集積するＬＥＤコンポーネントを提供する。ここで図１を参照されたい。図１は、本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤ回路の図である。図１に示されるＬＥＤ回路は、トランジスタｔ１を用いてＬＥＤコンポーネント１２０を駆動する。トランジスタｔ１は、基準電圧ＶＤＤを受け、ＬＥＤコンポーネント１２０に電気的に結合されており、ＬＥＤコンポーネント１２０は、基準電圧ＶＳＳに電気的に結合される。ＬＥＤコンポーネント１２０は、互いに直列に結合された２つのＰ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２を含み、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２は、ＬＥＤコンポーネント１２０として集積される。
動作時には、トランジスタｔ１の第１の端子は基準電圧ＶＤＤを受け、トランジスタｔ１のゲート端子がゲート駆動信号を受信してトランジスタｔ１がオンにされたことに応答して、トランジスタｔ１は基準電圧ＶＤＤをＬＥＤコンポーネント１２０に伝達する。ＬＥＤコンポーネント１２０の両端間の電圧差が、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２の合わせた順方向電圧よりも大きい場合、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２は導通され、電流ｉ１がＰ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２を通過する。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１とｄ２とは、同一の構造、物理的特性及び／又は順方向電圧を持つ。代替の実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１とｄ２とは、異なる構造、物理的特性及び／又は順方向電圧を持つ。
図１におけるＬＥＤコンポーネント１２０は、２つのＰ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２を含むため、それぞれが１つのダイオード構造しか持たないＬＥＤコンポーネントをトランジスタを用いて駆動する上述した駆動手法と比較すると、図１におけるＬＥＤ回路は、同じ明るさを実現するために、より小さい電流を使用することができる。電流ｉ１が小さいため、図１に示されるＬＥＤ回路の電力消費は小さい。
ここで図２を参照されたい。図２は、本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤコンポーネント２２０の構造の図である。幾つかの実施形態においては、図１におけるＬＥＤコンポーネント１２０は、図２に示されるＬＥＤコンポーネント２２０の構造と類似する構造を持つ。ＬＥＤコンポーネント２２０は、図１に示されるＰ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２に対応する、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２を含む。
図２に示されるように、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２のそれぞれは、Ｐ－Ｎダイオードの一般的な構造を持つ。例えば、幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１は、基体２２１と、ｐ型ドーパント（複数の場合もある）を含むｐ型ドーピング層２２２と、複数の量子井戸（ＭＱＷ）の構造を持つ活性層と、ｎ型ドーパント（複数の場合もある）を含むｎ型ドーピング層２２３と、電極Ｐとを含む。同様に、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ２は、基体２２１と、ｐ型ドーピング層２２４と、活性層と、ｎ型ドーピング層２２５と、電極Ｎとを含む。Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２は、ともに基体２２１上に集積される。幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２は、導電性の相互接続構造２２６を通して、互いと電気的に結合される。例えば、図２に示されるように、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１のｎ型ドーピング層２２３は、相互接続構造２２６を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ２のｐ型ドーピング層２２４に電気的に結合され、これにより、Ｐ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２は、互いに直列に結合されることとなり、図１に示されるＬＥＤ回路におけるＬＥＤコンポーネント１２０として使用することができる。
図１におけるＬＥＤコンポーネント１２０及び図２におけるＬＥＤコンポーネント２２０においては、２つのＰ－Ｎダイオード構造ｄ１及びｄ２のみが、互いに直列に結合されている。本開示の一実施形態は、直列に結合された更なるＰ－Ｎダイオード構造を含むＬＥＤコンポーネントを提供する。ここで図３Ａを参照されたい。図３Ａは、本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤコンポーネント３２０の図である。ＬＥＤコンポーネント３２０は、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎを含む。Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎは、互いに直列に結合され、互いに横方向に隣接して配置され、単一の構造として集積される。例えば、図３Ａに示されるように、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのそれぞれは、水平方向（例えば図３ＡにおけるＸ方向）に沿って延在し、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎは、該水平方向を横切る方向（例えば図３ＡにおけるＹ方向）に沿って横方向に互いに隣接するよう配置される。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのそれぞれは、対応する電極パッドに電気的に結合される。具体的には、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１は、電極パッドＰ１（図の明確さのため図３Ａには示されていない）及びＮ１に電気的に結合され、電極Ｎ１は、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１の底部の相対的に右側の部分に配置され、電極Ｐ１は、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１の底部の相対的に左側の部分に配置される。同様に、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２～Ｄｎは、対応する電極パッドＰ２～Ｐｎ及びＮ２～Ｎｎに電気的に結合される。
幾つかの実施形態においては、電極パッドＰ１～Ｐｎは、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの陽極として使用され、電極パッドＮ１～Ｎｎは、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの陰極として使用され、ここで該陽極は、比較的高い電圧を受けるよう構成され、該陰極は、比較的低い電圧を受けるよう構成される。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１の電極パッドＮ１は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２の電極パッドＰ２（図の明確さのため図３Ａには示されていない）に電気的に結合され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２の電極パッドＮ２は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ３の電極パッドＰ３（図の明確さのため図３Ａには示されていない）に電気的に結合され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ３の電極パッドＮ３は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ４の電極パッドＰ４（図の明確さのため図３Ａには示されていない）に電気的に結合される等する。最後に、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ（ｎ－１）の電極パッドＮ（ｎ－１）は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎの電極パッドＰｎに電気的に結合される。これらの結合／接続関係に基づいて、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎが、互いに直列に結合される。Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの該直列接続は、図６を通して、後の段落において、更に議論される。
幾つかの実施形態においては、電極パッドは、互いから約３μｍ～３００μｍだけ離隔される。例えば、図３Ａにおいて、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ（ｎ－１）の電極パッドＮ（ｎ－１）とＰ－Ｎダイオード構造Ｄｎの電極パッドＮｎとの間の距離ＤＩＳは、約３μｍ～３００μｍである。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎは、同一の基体上に集積される。ここで図３Ｂを参照されたい。図３Ｂは、本開示の幾つかの実施形態による、図３ＡにおけるＬＥＤコンポーネント３２０の断面図である。図３Ｂに示されるように、図３ＡにおけるＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのそれぞれは、ｐ型ドーピング層３２４と、活性層３２６と、ｎ型ドーピング層３２８とを含む。これら３つの層は、１つのＰ－Ｎダイオード構造として配置されるよう、対応して配置される。換言すれば、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのそれぞれは、ｐ型ドーピング層３２４と、活性層３２６と、ｎ型ドーピング層３２８とを含み、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのｐ型ドーピング層３２４と、活性層３２６と、ｎ型ドーピング層３２８とは、同一の基体３２２上に集積される。
図３Ｂに示された実施形態においては、ｐ型ドーピング層３２４は、ｎ型ドーピング層３２８と基体３２２との間に配置される。幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのうちの隣接する２つのＰ－Ｎダイオード構造の一方のｐ型ドーピング層３２４は、相互接続構造（例えば後の段落において更に議論される図６における相互接続構造ＣＯＮ）を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのうちの当該隣接する２つのＰ－Ｎダイオード構造の他方のｎ型ドーピング層３２８に、電気的に結合される。
幾つかの実施形態においては、図３Ａにおける電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎは、図３Ｂに示された構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎに電気的に結合される。具体的には、図３Ｂに示されるように、電極パッドＰｎは、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎのｐ型ドーピング層３２４に電気的に結合され、電極パッドＮｎは、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎのｎ型ドーピング層３２８に電気的に結合される。幾つかの実施形態においては、電極パッドＰ１～Ｐ（ｎ－１）は、同様の態様で、対応するＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄ（ｎ－１）のｐ型ドーピング層３２４に電気的に結合され、電極パッドＮ１～Ｎ（ｎ－１）は、同様の態様で、対応するＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄ（ｎ－１）のｎ型ドーピング層３２８に電気的に結合される。
幾つかの実施形態においては、動作時に、電極パッドＰｎが比較的高い電圧を受け、電極パッドＮｎが比較的低い電圧を受けると、電流が形成されて電極パッドＰｎからｐ型ドーピング層３２４、活性層３２６、ｎ型ドーピング層３２８、次いで電極パッドＮｎへと流れる。該電流が活性層３２６を通過するとき、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎが発光する。
幾つかの実施形態においては、電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎは、全て独立した電極として露出する。したがって、ＬＥＤコンポーネント３２０が回路で使用される場合、電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎは、独立した電極として使用することができ、異なるピン、回路若しくは電気的なコンポーネントに電気的に結合するように構成されてもよいし、又は異なる信号を受信するよう構成されてもよい。
図３Ａ及び図３Ｂの実施形態は単なる例であることは、留意されるべきである。幾つかの実施形態においては、直列に結合された複数のＰ－Ｎダイオード構造を含むＬＥＤコンポーネントは、図４Ａ又は図４Ｂに示されたＬＥＤコンポーネントの構造を持ってもよい。ここで図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。図４Ａは、本開示の幾つかの実施形態によるＬＥＤコンポーネント４２０の図である。図４Ｂは、本開示の幾つかの実施形態による図４ＡにおけるＬＥＤコンポーネント４２０の断面図である。図４Ａにおいても、ＬＥＤコンポーネント４２０は、直列に結合されたＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎを持つ。しかしながら、図３Ａの実施形態とは異なり、電極Ｎ１～Ｎｎが、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの底部の相対的に左側の部分に配置され、電極Ｐ１～Ｐｎが、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの底部の相対的に右側の部分に配置されている。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１の電極パッドＮ１（図の明確さのため図４Ａには示されていない）は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２の電極パッドＰ２に電気的に結合され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２の電極パッドＮ２（図の明確さのため図４Ａには示されていない）は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ３の電極パッドＰ３に電気的に結合され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ３の電極パッドＮ３（図の明確さのため図４Ａには示されていない）は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ４の電極パッドＰ４に電気的に結合される等する。最後に、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ（ｎ－１）の電極パッドＮ（ｎ－１）（図の明確さのため図４Ａには示されていない）は、相互接続構造を通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎの電極パッドＰｎに電気的に結合される。これらの結合／接続関係により、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎは、互いに直列に結合される。
幾つかの実施形態においては、図４ＡにおけるＬＥＤコンポーネント４２０は、図４Ｂに示されたＬＥＤコンポーネントのような構造を持つ。Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのそれぞれは、ｎ型ドーピング層４２４と、活性層４２６と、ｐ型ドーピング層４２８とを持ち、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎは、ともに同一の基体４２２上に集積される。図４Ｂに示されるように、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎの電極パッドＰｎは、ｐ型ドーピング層４２８に電気的に結合され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄｎの電極パッドＮｎは、ｎ型ドーピング層４２４に電気的に結合され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄ（ｎ－１）の電極パッドＰ１～Ｐ（ｎ－１）及びＮ１～Ｎ（ｎ－１）が、同様の接続関係を通して、ｐ型ドーピング層４２８及びｎ型ドーピング層４２４に電気的に結合される。動作時には、電極パッドＰ１～Ｐｎが比較的高い電圧を受け、電極パッドＮ１～Ｎｎが比較的低い電圧を受けると、電流が電極パッドＰ１～Ｐｎからｐ型ドーピング層４２８、活性層４２６、ｎ型ドーピング層４２４、次いで電極パッドＮ１～Ｎｎへと流れることとなる。
以上に説明されたように、図３Ａ～図４ＢにおけるＬＥＤコンポーネントはいずれも、互いに直列に結合された複数のＰ－Ｎダイオード構造を持つ。本開示はまた、表示装置におけるＬＥＤ回路を提供し、該ＬＥＤ回路は、かかるＬＥＤコンポーネントを含む。ここで図５を参照されたい。図５は、本開示の幾つかの実施形態による、表示装置におけるＬＥＤ回路５００の図である。ＬＥＤ回路５００は、トランジスタＴ１～Ｔｎと、ＬＥＤコンポーネント５２０とを含む。トランジスタＴ１～Ｔｎの第１の端子は、互いに電気的に結合され、基準電圧ＶＤＤを受けるよう構成され、トランジスタＴ１～Ｔｎの第２の端子は、ＬＥＤコンポーネント５２０を駆動して発光させるよう構成される。ＬＥＤコンポーネント５２０は、トランジスタＴ１～Ｔｎと基準電圧ＶＳＳとの間に電気的に結合される。
ＬＥＤコンポーネント５２０は、複数のＰ－ＮダイオードＤ１～Ｄｎを含み、Ｐ－ＮダイオードＤ１～Ｄｎは、互いに直列に結合されて単一のチップ上に集積される。換言すれば、ＬＥＤコンポーネント５２０は、ＬＥＤ回路５００における単一のチップであり、ＬＥＤ回路５００は、トランジスタＴ１～Ｔｎを用いて、当該チップを駆動して発光させる。
幾つかの実施形態においては、図５に示されるように、ＬＥＤコンポーネント５２０は、電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎを含み、電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎのそれぞれは、Ｐ－ＮダイオードＤ１～Ｄｎの対応する１つとトランジスタＴ１～Ｔｎの対応する１つとの間に電気的に結合される。具体的には、電極Ｐ１は、Ｐ－ＮダイオードＤ１の陽極とトランジスタＴ１との間に電気的に結合され、電極Ｎ１は、Ｐ－ＮダイオードＤ１の陰極とトランジスタＴ２との間に電気的に結合され、電極Ｐ２は、Ｐ－ＮダイオードＤ２の陽極とトランジスタＴ２との間に電気的に結合され、電極Ｎ２は、Ｐ－ＮダイオードＤ２の陰極とトランジスタＴ３との間に電気的に結合される等する。最後に、電極Ｐｎは、Ｐ－ＮダイオードＤｎの陽極とトランジスタＴｎとの間に電気的に結合され、電極Ｎｎは、Ｐ－ＮダイオードＤｎの陰極と基準電圧ＶＳＳとの間に電気的に結合される。
幾つかの実施形態においては、ＬＥＤコンポーネント５２０の電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎは、独立した電極として露出しており、それによりトランジスタＴ１～Ｔｎは、導電線を通して、電極パッドＰ１～Ｐｎ及びＮ１～Ｎｎに電気的に結合され得る。
幾つかの実施形態においては、ＬＥＤコンポーネント５２０は、図３Ａに示されるＬＥＤコンポーネントの構造を持ち、ＬＥＤ回路５００は、トランジスタＴ１～Ｔｎを通して、ＬＥＤコンポーネント３２０のようなＬＥＤコンポーネントを駆動するよう構成される。ここで図６を参照されたい。図６は、本開示の幾つかの実施形態による、図５におけるＬＥＤ回路５００の一部の図である。図６におけるＬＥＤ回路６２０は、図５におけるＬＥＤコンポーネント５２０に対応し、図３ＡにおけるＬＥＤコンポーネント３２０の構造に類似する構造を持つ。図６においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎは、ＬＥＤコンポーネント６２０として集積され、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのそれぞれは、対応する電極パッドに電気的に結合される。例えば、図６に示されるように、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１は、電極パッドＰ１及びＮ１に電気的に結合される。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１の電極パッドＮ１は、相互接続構造ＣＯＮを通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２の電極パッドＰ２に電気的に結合され、それによりＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１とＤ２とが、互いに直列に結合される。同様に、図６に示されるように、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２～Ｄｎの電極パッドが、相互接続構造ＣＯＮを通して電気的に結合され、それによりＰ－Ｎダイオード構造Ｄ２～Ｄｎも、互いに直列に結合される。
幾つかの実施形態においては、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの隣接する２つのＰ－Ｎダイオード構造の一方のｎ型ドーピング層は、相互接続構造ＣＯＮを通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの当該隣接する２つのＰ－Ｎダイオード構造の他方のｐ型ドーピング層に電気的に結合される。例えば、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１のｎ型ドーピング層は、相互接続構造ＣＯＮを通して、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２のｐ型ドーピング層に電気的に結合される。
ここで図７Ａを参照されたい。図７Ａは、本開示の幾つかの実施形態による、発光期間中に動作する、図５におけるＬＥＤ回路５００の図である。図７Ａの実施形態においては、トランジスタＴ１のゲート端子がゲート駆動信号を受信し、トランジスタＴ１がオンにされて、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１に基準電圧ＶＤＤを伝達する。Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎが互いに直列に結合されているため、電流Ｉ１がトランジスタＴ１、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１、Ｄ２、．．．を通過し、最後にＰ－Ｎダイオード構造Ｄｎを通過することとなる。かくして、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの全てが、発光することとなる。換言すれば、図７Ａの実施形態においては、ＬＥＤコンポーネント５２０におけるＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの全てを駆動して発光させるためには、トランジスタＴ１のみがオンにされるだけでよい。
幾つかの実施形態においては、トランジスタＴ１のゲート端子が受信するゲート駆動信号は、ゲート駆動回路により供給される。幾つかの実施形態においては、ＬＥＤ回路５００は、トランジスタＴ１～Ｔｎのゲート端子に電気的に結合されたゲート駆動回路を更に含み、該ゲート駆動回路は、トランジスタＴ１～Ｔｎにゲート駆動信号を供給して、トランジスタＴ１～Ｔｎの１つ以上をオンにするよう構成される。
一方、ＬＥＤコンポーネント５２０におけるＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの１つに欠陥が生じた場合、ＬＥＤ回路５００は、欠陥が生じていないＰ－Ｎダイオード構造を導通させるために、どのトランジスタがオンにされるべきかを決定することができ、ＬＥＤコンポーネント５２０全体を交換する必要はない。ここで図７Ｂを参照されたい。図７Ｂは、本開示の幾つかの実施形態による、発光期間中に動作する、図５におけるＬＥＤ回路５００の図である。図７Ｂの実施形態において、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１に欠陥があると仮定した場合、ゲート駆動信号はトランジスタＴ２のゲート端子に供給され、トランジスタＴ２がオンにされて、基準電圧ＶＤＤをＰ－Ｎダイオード構造Ｄ２に伝達する。Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２～Ｄｎの直列接続のため、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ２～Ｄｎが発光することとなる。換言すれば、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～ＤｎのうちのＰ－Ｎダイオード構造Ｄｍ（すなわちＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎのうちのｍ番目のＰ－Ｎダイオード構造）に欠陥がある場合、トランジスタＴ（ｍ＋１）（すなわちトランジスタＴ１～Ｔｎのうちの（ｍ＋１）番目のトランジスタ）のゲート端子にゲート駆動信号が供給され、トランジスタＴ（ｍ＋１）がＰ－ＮダイオードＤ（ｍ＋１）に基準電圧ＶＤＤを伝達し、それによりＰ－Ｎダイオード構造Ｄ（ｍ＋１）～Ｄｎが発光することとなる。換言すれば、ＬＥＤ回路５００は、欠陥があるＰ－Ｎダイオード構造（複数の場合もある）を回避または迂回し、欠陥がないＰ－Ｎダイオード構造（複数の場合もある）が発光するよう駆動することができる。
幾つかの実施形態においては、ＬＥＤ回路５００は、ＬＥＤコンポーネント５２０を通過する電流があるか否かを検出するよう構成された検出回路を更に含む。かかる検出回路を利用することにより、欠陥を生じたＰ－Ｎダイオード構造がＬＥＤコンポーネント５２０中にあるか否かを確認することができる。例えば、トランジスタＴ１のゲート端子がゲート駆動信号を受信したが、該検出回路がＬＥＤコンポーネント５２０を通過する電流を検出しない場合には、トランジスタＴ１に電気的に結合されたＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１に欠陥が生じていることが確認される。
幾つかの実施形態においては、ＬＥＤ回路５００におけるトランジスタＴ１～Ｔｎは、Ｐ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎの少なくとも１つが発光するまで、順次にオンにされる（すなわちトランジスタＴ１～Ｔｎが１つずつオンにされる）。かかる実施形態においては、トランジスタＴ１～Ｔｎのゲート端子が、順次にゲート駆動信号を受信し、トランジスタＴ１～Ｔｎがそれぞれオンにされて、ＬＥＤコンポーネント５２０を駆動して発光させる。
幾つかの実施形態においては、ＬＥＤ回路５００は、基準電圧ＶＤＤの大きさに応じて、又はＬＥＤ回路５００の仕様若しくは電力消費に応じて、トランジスタＴ１～Ｔｎのうちどれがオンにされるべきかを決定してもよい。例えば、ＬＥＤ回路５００の設計者が、高い輝度を実現しつつ可能な限り最小の電力消費となるよう意図する場合には、小さな電流を用いて、多くのｎ個のＰ－Ｎダイオード構造Ｄ１～Ｄｎを駆動して発光させることができ、かかる手法はＬＥＤ回路５００の電力消費を小さくすることを支援し得る。
結論として、本開示の種々の実施形態において、複数の直列に結合されたＰ－Ｎダイオード構造が、単一のＬＥＤコンポーネントとして集積され、かかるＬＥＤコンポーネントは、発光しつつ電力消費を抑えるよう、ＬＥＤ回路内で利用することができる。さらに、複数のトランジスタが、かかるＬＥＤコンポーネントの対応するＰ－Ｎダイオード構造の電極に電気的に結合された場合、該Ｐ－Ｎダイオード構造のうち１つ以上は、オンにされるよう選択することができる。それゆえ、或るＰ－Ｎダイオード構造に欠陥が生じた場合、欠陥が生じていない他のＰ－Ｎダイオード構造が選択されて、発光するようオンにすることができ、ＬＥＤコンポーネント全体が交換される必要はない。
本発明をその或る特定の実施形態を参照してかなり詳細に説明してきたが、他の実施形態が可能である。したがって、添付の請求項の趣旨及び範囲は、本明細書に含まれる実施形態の記載に限定されるべきではない。本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本発明の構造に様々な変更及び変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。上記に鑑みて、添付の請求項の範囲内に入ることを条件として、本発明は、本発明の変更形態及び変形形態を包含することが意図される。

Claims (20)

  1. 基体と、
    複数のＰ－Ｎダイオード構造であって、互いに直列に結合され、互いに横方向に隣接して配置され、且つ前記基体上に集積される、複数のＰ－Ｎダイオード構造と、
    を有する、発光ダイオードコンポーネントであって、
    前記複数のＰ－Ｎダイオード構造は、複数のｐ型ドーピング層と複数のｎ型ドーピング層とを有し、前記複数のｐ型ドーピング層及び前記複数のｎ型ドーピング層は、対応して前記基体上に配置され、
    前記複数のＰ－Ｎダイオード構造のうちの第１のＰ－Ｎダイオード構造は、前記複数のｐ型ドーピング層のうちの１つのｐ型ドーピング層を含み、前記複数のＰ－Ｎダイオード構造のうちの第２のＰ－Ｎダイオード構造は、前記複数のｐ型ドーピング層のうちの１つのｎ型ドーピング層を含み、前記第１のＰ－Ｎダイオード構造の前記ｐ型ドーピング層は、前記第２のＰ－Ｎダイオード構造の前記ｎ型ドーピング層に電気的に結合され、前記第２のＰ－Ｎダイオードは、前記第１のＰ－Ｎダイオードに隣接する、発光ダイオードコンポーネント。
  2. 前記複数のＰ－Ｎダイオード構造における対応するｐ型ドーピング層に電気的に結合される、複数の第１の電極パッドと、
    前記複数のＰ－Ｎダイオード構造における対応するｎ型ドーピング層に電気的に結合される、複数の第２の電極パッドと、
    を更に有する、請求項１に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  3. 前記複数の第２の電極パッドのｍ番目の第２の電極パッドは、前記複数の第１の電極パッドの（ｍ＋１）番目の第１の電極パッドに電気的に結合され、ここでｍは１よりも大きな整数である、請求項２に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  4. 前記複数の第２の電極パッドの前記ｍ番目の第２の電極パッドは、相互接続構造を通して、前記複数の第１の電極パッドの前記（ｍ＋１）番目の第１の電極パッドに電気的に結合された、請求項３に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  5. 前記複数の第１の電極パッドのうちの隣接する２つの第１の電極パッドは、互いから約３μｍ～３００μｍだけ離隔され、前記複数の第２の電極パッドのうちの隣接する２つの第２の電極パッドは、互いから約３μｍ～３００μｍだけ離隔される、請求項２に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  6. 前記複数の第１の電極パッド及び前記複数の第２の電極パッドは、全て独立した電極として露出している、請求項２に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  7. 前記複数の第１の電極パッドのそれぞれは、複数のトランジスタのうちの１つに電気的に結合される、請求項２に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  8. 前記複数の第１の電極パッドの１つは、前記複数のトランジスタの対応する１つから基準電圧を受けるよう構成される、請求項７に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  9. 前記複数の第１の電極パッドのｍ番目の第１の電極パッドが、前記複数のトランジスタのうちの対応する１つから基準電圧を受けたことに応答して、前記複数のＰ－Ｎダイオード構造の、ｍ番目のＰ－Ｎダイオード構造からｎ番目のＰ－Ｎダイオード構造までが導通し、発光するよう構成され、
    ｍ及びｎは１よりも大きい整数であり、ｍはｎ以下である、請求項７に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  10. 前記複数のｐ型ドーピング層は、前記複数のｎ型ドーピング層と前記基体との間に配置され、前記複数のＰ－Ｎダイオード構造のうちの隣接する２つのＰ－Ｎダイオード構造のうちの一方の前記ｐ型ドーピング層は、相互接続構造を通して、前記複数のＰ－Ｎダイオード構造のうちの前記隣接する２つのＰ－Ｎダイオード構造のうちの他方の前記ｎ型ドーピング層に電気的に結合される、請求項２に記載の発光ダイオードコンポーネント。
  11. 表示装置における発光ダイオード回路であって、
    複数のトランジスタであって、該複数のトランジスタの第１の端子が、互いに電気的に結合され、第１の基準電圧を受けるよう構成される、複数のトランジスタと、
    前記複数のトランジスタと第２の基準電圧との間に電気的に結合される、発光ダイオードコンポーネントであって、複数のＰ－Ｎダイオードを有し、前記複数のＰ－Ｎダイオードは、互いに直列に結合され、且つ単一のチップ上に集積される、発光ダイオードコンポーネントと、
    を有し、
    前記複数のトランジスタは、前記発光ダイオードコンポーネントを駆動して発光させるよう構成され、前記複数のトランジスタのうちのそれぞれの第２の端子は、前記複数のＰ－Ｎダイオードのうちの対応する１つの陽極に電気的に結合される、発光ダイオード回路。
  12. 前記複数のトランジスタのｍ番目のトランジスタのゲート端子が、ゲート駆動信号を受信したことに応答して、前記ｍ番目のトランジスタが、前記複数のＰ－Ｎダイオードのｍ番目のＰ－Ｎダイオードに前記第１の基準電圧を伝達して、前記複数のＰ－Ｎダイオードの前記ｍ番目のＰ－Ｎダイオードからｎ番目のＰ－Ｎダイオードまでを駆動して発光させるよう構成され、ここでｍ及びｎは１よりも大きい整数であり、ｍはｎ以下である、請求項１１に記載の発光ダイオード回路。
  13. 前記複数のＰ－Ｎダイオードのｍ番目のＰ－Ｎダイオードに欠陥が生じたことに応答して、前記複数のトランジスタの（ｍ＋１）番目のトランジスタのゲート端子が、ゲート駆動信号を受信するよう構成され、前記（ｍ＋１）番目のトランジスタが、前記複数のＰ－Ｎダイオードの（ｍ＋１）番目のＰ－Ｎダイオードに前記第１の基準電圧を伝達するよう構成される、請求項１１に記載の発光ダイオード回路。
  14. 前記複数のトランジスタは、複数の異なるゲート駆動信号に応答して順次にオンにされ、前記複数のＰ－Ｎダイオードのうち少なくとも１つを駆動して発光させるよう構成される、請求項１１に記載の発光ダイオード回路。
  15. 前記発光ダイオードコンポーネントは、複数の電極パッドを有し、前記複数の電極パッドのそれぞれは、前記複数のＰ－Ｎダイオードのうちの対応する１つの陰極又は陽極と、前記複数のトランジスタの対応する１つとの間に電気的に結合され、前記複数の電極パッドは、独立した電極として露出している、請求項１１に記載の発光ダイオード回路。
  16. 前記発光ダイオードコンポーネントは、少なくとも１つの相互接続構造を更に有し、前記複数の電極パッドのうち少なくとも２つは、前記少なくとも１つの相互接続構造を通して直列に結合される、請求項１５に記載の発光ダイオード回路。
  17. 前記発光ダイオードコンポーネントは、基体を更に有し、前記発光ダイオードコンポーネントの前記複数のＰ－Ｎダイオードは、前記基体上に集積される、請求項１１に記載の発光ダイオード回路。
  18. 前記複数のＰ－Ｎダイオードは、複数のｐ型ドーピング層と複数のｎ型ドーピング層とを有し、前記複数のｐ型ドーピング層及び前記複数のｎ型ドーピング層は、対応して前記基体上に配置される、請求項１７に記載の発光ダイオード回路。
  19. 前記複数のＰ－Ｎダイオードのうちの第１のＰ－Ｎダイオードの前記ｐ型ドーピング層は、前記複数のＰ－Ｎダイオードのうちの第２のＰ－Ｎダイオードの前記ｎ型ドーピング層に電気的に結合され、前記第２のＰ－Ｎダイオードは、前記第１のＰ－Ｎダイオードに隣接する、請求項１８に記載の発光ダイオード回路。
  20. 前記発光ダイオードコンポーネントは、
    前記複数のＰ－Ｎダイオードにおける対応するｐ型ドーピング層に電気的に結合される、複数の第１の電極パッドと、
    前記複数のＰ－Ｎダイオードにおける対応するｎ型ドーピング層に電気的に結合される、複数の第２の電極パッドと、
    を更に有する、請求項１８に記載の発光ダイオード回路。
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