KR102485573B1 - 구동회로가 집적된 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동회로가 집적된 발광소자에 관한 것으로써, 마이크로 LED의 배선과 소자의 수에 따른 보상회로의 면적을 줄이기 위해 구동회로가 집적된 발광소자에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따른 구동회로가 집적된 발광소자는 기판 상에 데이터 라인과 Select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 제1 Pixel circuit 영역; 및 상기 제1 Pixel circuit 영역 상에 적층되어 발광소자를 점등시키는 일부 구동회로를 발광소자와 원칩 소자로 집적하는 제2 Pixel circuit 영역;을 포함하여 구동회로(Pixel circuit)의 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

구동회로가 집적된 발광소자{Light-emitting device with integrated driving circuit}
본 발명은 구동회로가 집적된 발광소자에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 마이크로 LED의 배선과 소자의 수에 따른 보상회로의 면적을 줄이기 위해 구동회로가 집적된 발광소자에 관한 것이다.
현재 OLED TV의 3T1C는 외부보상, Mobile OLED 7T1C는 내부보상을 사용하고 있다. 모바일 기기에서는 베젤문제로 인해 내부 보상회로를 사용하는 것이 효율적이다.
하지만, 마이크로 LED는 OLED에 비해 더 정교한 구동 회로가 필요하다. 이를 위해서는 트랜지스터와 축전기를 더 많이 사용하여야 한다. 마이크로 LED의 경우 OLED에 비해 크기가 매우 작지만, 보상 회로의 면적은 넓어지는 문제가 발생한다. 선이 많아질수록, 소자가 많아질수록 구동회로(Pixel circuit)의 면적은 넓어지게 되고, 이로써, 발광소자와 발광소자 간의 간격이 넓어지게 된다.
기존 OLED 디스플레이 또는 마이크로 LED 디스플레이의 경우, TFT층과 발광소자를 독립적으로 제작한 후 집적하게 된다. 이때, 2D 구조의 TFT층은 넓은 면적의 pixel circuit을 가질 수 밖에 없다. 또한 마이크로 LED의 경우 추가적인 보상회로가 필요함으로, 외부보상회로로 인한 추가 공간을 필요로 한다.
마이크로 LED의 이점을 가지고 디스플레이를 소형기기에서 구동하기 위해서는 Pixel circuit의 면적을 줄이기 위해 회로 일부를 LED칩에 집적시킬 필요가 있다.
(특허문헌1)공개특허 10-2016-0070601(2016.06.20.)
본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 고안한 것으로, Pixel circuit의 면적을 줄이기 위해 회로 일부를 LED칩에 집적시킨 원칩소자를 제작함으로써, 구동회로가 집적된 발광소자를 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 구동회로가 집적된 발광소자는 기판 상에 데이터 라인과 Select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 제1 Pixel circuit 영역; 및 상기 제1 Pixel circuit 영역 상에 적층되어 발광소자를 점등시키는 일부 구동회로를 발광소자와 원칩 소자로 집적하는 제2 Pixel circuit 영역;을 포함한다.
바람직하게 제1 Pixel circuit 영역은 기판 상에 데이터 라인(Vdata)이 형성되는 제1 영역; 상기 제1 영역 상에 적층되어 전원라인(Vdd), Select 배선이 형성되는 제2 영역; 상기 제2 영역 상에 적층되어 그라운드 배선이 형성되는 제3 영역; 상기 데이터 라인과 Select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 제1 박막 트랜지스터(TFT);를 포함한다.
바람직하게 제2 Pixel circuit 영역은 상기 제1 Pixel circuit 영역의 전원라인과 제1 박막 트랜지스터 및 그라운드 배선에 연결되는 제2 박막 트랜지스터(TFT);를 포함하는 구동회로 영역과 발광소자 영역을 원칩소자로 집적한 것이다.
바람직하게 발광소자는 마이크로 LED 또는 LET(Light Emitting Transister)이고, 원칩 소자는 mini-LED급 크기이다.
바람직하게 원칩 소자에 적어도 두 개 이상의 발광소자 및 해당 구동회로를 포함한다.
바람직하게 발광소자를 점등시키는 일부 구동회로는 스위칭 동작하는 제1 Pixel circuit 영역과 결합하여 전원라인을 연결하는 캡부재를 포함한다.
바람직하게 제2 Pixel circuit 영역은 기판에 GaN을 채널로 하는 TFT 및 발광소자와 연결하는 구동회로의 일부를 발광소자와 집적하는 원칩 소자이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자에 의하면, 구동회로(Pixel circuit)의 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 종래의 마이크로 LED의 전사 문제를 OLED에 적용되는 전사기술을 통해 해결할 수 있고, 종래의 마이크로 LED repair 문제 또한 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 구동회로 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 원칩소자 형태의 절단면을 간략히 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 트랜지스터 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 원칩 소자 형태를 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 원칩소자(a)는 nmos 형태이고, (b)는 pmos 형태이다.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자(10)를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자(10)는 구동회로 영역(110)과 발광소자 영역(120)을 포함하는 원칩소자로 집적한 것이다.
본 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자는 기판 상에 데이터 라인과 Select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 제1 Pixel circuit 영역 및 상기 제1 Pixel circuit 영역 상에 적층되어 발광소자를 점등시키는 일부 구동회로를 발광소자와 원칩 소자로 집적하는 제2 Pixel circuit 영역을 포함한다.
제1 Pixel circuit 영역은 기판 상에 데이터 라인(Vdata)이 형성되는 제1 영역; 상기 제1 영역 상에 적층되어 전원라인(Vdd), Select 배선이 형성되는 제2 영역; 상기 제2 영역 상에 적층되어 그라운드 배선이 형성되는 제3 영역; 상기 데이터 라인과 Select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 제1 박막 트랜지스터(TFT);를 포함한다.
제2 Pixel circuit 영역은 상기 제1 Pixel circuit 영역의 전원라인과 제1 박막 트랜지스터 및 그라운드 배선에 연결되는 제2 박막 트랜지스터(TFT);를 포함하는 구동회로 영역과 발광소자 영역을 원칩소자로 집적한 형태이다. 이러한 제2 Pixel circuit 영역은 기판에 GaN을 채널로 하는 TFT 및 발광소자와 연결하는 구동회로의 일부를 발광소자와 집적하는 원칩 소자이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 세부 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 구동회로 영역(110)은 제1 영역(111), 제2 영역(112), 제3 영역(113), 제1 박막 트랜지스터(114), 제2 박막 트랜지스터(115), 캡부재(116)를 포함한다.
제1 영역(111)은 기판 상에 데이터 라인(Vdata)이 형성된다. 이러한 제1 영역의 데이터 라인은 구동회로 영역과 발광소자 영역이 연결된다. 원칩소자의 커패시터와 제1 박막 트랜지스터의 일부분(n-mos에서는 Source, p-mos에서는 Drain )과 적층된다.
제2 영역(112)은 제1 영역 상에 적층되어 전원라인(Vdd), Select 배선이 형성된다. TFT array의 VDD와 원칩소자의 Vdd선과 적층 연결된다.
제3 영역(113)은 제2 영역 상에 적층되어 그라운드 배선이 형성된다. 이러한 제3 영역의 그라운드 배선은 구동회로 영역과 발광소자 영역이 연결된다. 또한 제3 영역은 전원라인(Vdd)와 제2 박막 트랜지스터를 연결하고, 캡부재와 연결되어 제1 박막 트랜지스터를 연결한다. 제 3영역은 TFT의 GND와 원칩소자 내의 GND와 적층되어 연결된다.
제1 박막 트랜지스터(114)는 제1 영역의 데이터 라인과 제2 영역의 Select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 스위칭 박막 트랜지스터(TFT)이다.
제2 박막 트랜지스터(115)는 제2 영역의 전원라인과 제1 트랜지스터 및 제3 영역의 그라운드 배선에 연결되어 발광소자를 점등시키는 구동 박막 트랜지스터(TFT)이다. 본 실시예에 따른 구동회로 영역에서, 제2 박막 트랜지스터가 GaN을 이용한 3D 적층 구조이다. 이러한 적층구조(3D 구조)로 인해 구동회로(Pixel circuit)의 면적을 줄일 수 있다. 이로써 마이크로 LED 디스플레이의 해상도를 높일 수 있다. 즉, 원칩소자와 TFT array 와 적층하여 pixel circuit의 면적을 줄여 해상도를 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 구동회로 영역을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 박막 트랜지스터(114)와 제2 박막 트랜지스터(115)는 원칩소자를 제작할 때, p-GaN을 이용한 트랜지스터로, 제1 박막 트랜지스터(114)의 게이트는 Select 배선에 연결되고, 드레인이 데이터 라인(Vdata)에 연결되며, 소스는 제2 박막 트랜지스터의 게이트와 연결된다.
도 3의 제2 박막 트랜지스터(115)는 nmos 또는 pmos 형태에 따라 소스와 드레인의 연결형태가 달라지게 되는데, 도 6에 도시된 바와 같이 소스 또는 드레인은 발광소자와 연결되고, 소스 또는 드레인은 전원라인(Vdd)과 연결된다. 이때, 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터의 게이트 사이 단에 전원라인(Vdd) 또는 LED/LET에 연결되는 커패시터를 포함한다.
본 실시예에서는 제1 박막 트랜지스터는 스위칭 기능을 위한 구성이고, 제2 박막 트랜지스터는 구동을 위한 구성으로 연결관계를 언급하였지만, 이에 한정되는 되는 것은 아닌 바, 그 연결관계에 있어서, 제2 박막 트랜지스터를 스위칭 기능으로 구성할 수 있고, 제1 박막 트랜지스터를 구동을 위한 구성으로 변경할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 상황에 따라 n-GaN 채널을 이용한 N MOS회로 또는 p-GaN 채널을 이용한 P MOS회로일 수도 있다.
캡부재(116)는 제1 영역(111), 제2 영역(112), 제3 영역(113), 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터를 결합하여 전원라인을 연결하는 구성이다. 도 2의 1, 2, 3번을 통해 TFT array와 원칩소자가 적층되어, 회로가 구성된다. 캡부재의 위치는 회로상의 커패시터를 원칩소자내에 집적한 위치이다.
도 2의 좌측에 원칩소자(1,2,3)을 설명하면, 원칩소자의 (1) 위치는 커패시터의 위치이고, 원칩소자의 (2)는 VDD, (3)은 GND이고, 우측은 적층된 구조를 2d형태로 나타낸 것이다.
발광소자 영역(120)은 마이크로 LED 또는 LET(Light Emitting Transister)로, 발광소자의 크기는 마이크로 LED크기를 유지하면서, 원칩소자는 mini-LED급 크기이므로 마이크로 LED 디스플레이에서의 전사문제를 해결할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 원칩소자에 적어도 두 개 이상의 발광소자 및 해당 구동회로를 활용할 수 있고, repair 공정에도 쉽게 활용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자는 2T1C pixel circuit 뿐만 아니라, 6T1C, 6T2C, 7T1C 등 다양한 보상회로를 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 원칩소자 형태의 절단면을 간략히 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 nmos 채널형성을 위한 형태이고, (b)는 pmos 채널 형성을 위한 구조이다. 즉, 본 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자는 원칩소자로 제작할 때, GaN을 이용하여 트랜지스터를 만들어 기판에 GaN을 채널로 하는 TFT 및 발광소자와 연결하는 구동회로의 일부를 발광소자와 집적하는 원칩 소자이다. 도 5의 MQW는 Multi Quantum Wells 발광층으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 트랜지스터 회로를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, M1, M2소자가 있는 부분이 nmos회로이고, M3, M4 소자가 있는 부분이 pmos회로이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 집적된 발광소자의 원칩 소자 형태를 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 원칩소자(a)는 nmos 형태이고, (b)는 pmos 형태이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.
110 : 구동회로 영역
111 : 제1 영역
112 : 제2 영역
113 : 제3 영역
114 : 제1 박막 트랜지스터
115 : 제2 박막 트랜지스터
116 : 캡부재
120 : 발광소자 영역

Claims (8)

  1. 기판 상에 데이터 라인이 형성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역 상에 적층되어 전원라인(Vdd), Select 배선이 형성되는 제2 영역, 상기 제2 영역 상에 적층되어 그라운드 배선이 형성되는 제3 영역, 상기 데이터 라인과 select 배선이 연결되어 스위칭 동작하는 제1 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 제1Pixel circuit 영역; 및
    상기 제1 Pixel circuit 영역 상에 적층되어 상기 제1 Pixel circuit 영역의 전원라인과 제1 박막 트랜지스터 및 그라운드 배선에 연결되는 제2 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 제2 Pixel circuit 영역;을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 영역, 제1 박막 트랜지스터(TFT)와 제2 박막 트랜지스터(TFT)를 결합하여 전원라인을 연결하는 캡부재를 포함하고,
    상기 제2 영역은 TFT array의 Vdd와 원칩소자의 Vdd선과 적층 연결되며,
    상기 제3 영역은 전원라인(Vdd)와 제2 박막 트랜지스터(TFT)를 연결하고, 상기 캡부재와 연결되어 제1 박막 트랜지스터(TFT)를 연결하되, TFT의 GND와 원칩소자 내의 GND와 적층되어 연결되어 발광소자를 점등시키는 일부 구동회로를 발광소자와 원칩 소자로 집적하는 것을 특징으로 하는 구동회로가 집적된 발광소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 마이크로 LED 또는 LET(Light Emitting Transister)인 것을 특징으로 하는 구동회로가 집적된 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원칩 소자는 mini-LED급 크기인 것을 특징으로 하는 구동회로가 집적된 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원칩 소자에 적어도 두 개 이상의 발광소자 및 해당 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동회로가 집적된 발광소자.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 Pixel circuit 영역은
    기판에 GaN을 채널로 하는 TFT 및 발광소자와 연결하는 구동회로의 일부를 발광소자와 집적하는 원칩 소자인 것을 특징으로 하는 구동회로가 집적된 발광소자.
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KR102648463B1 (ko) * 2017-11-07 2024-03-19 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자, 디스플레이 집적 회로 및 마이크로 디스플레이 장치

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