JP2020502556A - Ｌｅｄパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

ＬＥＤパネル及びその製造方法が提供される。ＬＥＤパネルは、基板と、基板上部に形成される複数のサブピクセル領域とを含み、複数のサブピクセル領域のそれぞれは、相互離隔している複数のピクセル電極と、複数のピクセル電極上部に形成された少なくとも一つの発光ダイオードと、複数のピクセル電極のうち少なくとも一つを制御するように、複数のピクセル電極のうち少なくとも一つの一側に配置された少なくとも一つのトランジスタとを含む。

Description

本発明は、ディスプレイパネル及びその製造方法に関し、より詳細には、発光ダイオードを用いたＬＥＤディスプレイパネル及びその製造方法に関する。

従来は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いるディスプレイ装置の場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれから構成されたＬＥＤを３つ使って１つのピクセルを構成する。３つのＬＥＤは、それぞれ異なる方式で製作されることから、３つのＬＥＤを別々に製造し、１つに合わせなければならないため、製造工程に関連する動作が多くなり、温度及び環境に応じた色の偏差が多く発生するようになる。

なお、赤及び緑のＬＥＤは、青のＬＥＤと赤及び緑のそれぞれに対応するＱｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔの入ったＧｌａｓｓパッケージと組み合わせて製造される。即ち、赤及び緑のＬＥＤは、Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ及びその上にＧｌａｓｓを覆って縫い合わせる方式で製造され、下部から放出する青色光をＱｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔが波長を変換し、それぞれ赤及び緑を表現するようになる。このとき、ＬＥＤは、基板上にボンディングされ、Ｇｏｌｄ Ｗｉｒｅで電極と接続され、その周辺をプラスチックモールドで覆う形状を有するようになる。

製造工程上としても、一つのウェハ上にアレイで製作されたＬＥＤを一つずつ分離し、プラスチックモールドで覆っている構造物と連結されたＰＣＢ上に一つずつボンディングし、それぞれの＋、−電極をＧｏｌｄ Ｗｉｒｅを用いてパッドで連結し、その上にＱｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔが入っているＧｌａｓｓパッケージと接合するステップを経る。

ただ、ＬＥＤ上にＱｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔを接合するようになると、熱に弱いＱｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔが劣化し、光変換特性が急激に低下する問題があった。なお、それぞれのウェハでＬＥＤを製作、分離してパッケージングするなどの過程が必要であり、工程が複雑になり、材料コストがかさむという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＬＥＤ実装工程を省くことで、製造工程が改善されたＬＥＤパネル及びその製造方法、駆動方法を提供することにある。

以上のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルは、基板と、前記基板上部に形成される複数のサブピクセル領域とを含み、前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、相互離隔している複数のピクセル電極と、前記複数のピクセル電極上部に積層された少なくとも一つの発光ダイオードと、前記複数のピクセル電極のうち少なくとも一つを制御するように、前記複数のピクセル電極のうち少なくとも一つの一側に配置された少なくとも一つのトランジスタとを含む。

ここで、前記少なくとも一つのトランジスタは、前記複数のピクセル電極と同じ平面上に配置されるか、前記複数のピクセル電極下部に配置されてよい。

なお、前記少なくとも一つの発光ダイオードは、Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現され、前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、前記少なくとも一つの発光ダイオード上部に形成され、前記少なくとも一つの発光ダイオードと離隔するように形成された光変換層と、前記光変換層を支持するガラス層とを更に含んでよい。

なお、前記光変換層は、クァンタムドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）及び蛍光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）のうち、少なくとも一方で実現されてよい。

なお、前記トランジスタ上部に形成され、前記トランジスタと離隔して前記トランジスタに対応する領域をカバーするカバー層を更に含み、前記ガラス層は、前記光変換層及び前記カバー層を支持してよい。

なお、前記光変換層上部に積層され、前記光変換層に対応するディメンション（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を有するカラーフィルタ層を更に含んでよい。

なお、前記少なくとも一つの発光ダイオードは、Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現され、前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、前記複数のピクセル電極上部に塗布された光変換物質を更に含んでよい。

なお、前記トランジスタ上部に積層されたカバー層を更に含んでよい。

なお、前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、前記基板下部に積層されるブラックマトリックス層を更に含んでよい。

または、前記少なくとも一つの発光ダイオードは、それぞれ、Ｒｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ及びＢｌｕｅ ＬＥＤを含み、前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、前記トランジスタ上部に形成され、前記トランジスタと離隔して前記トランジスタに対応する領域をカバーするカバー層と、前記カバー層を支持するガラス層とを更に含んでよい。

なお、前記少なくとも一つの発光ダイオードは、それぞれ、Ｒｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ及びＢｌｕｅ ＬＥＤを含み、前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、前記トランジスタ上部に積層されたカバー層を更に含んでよい。

この場合、前記複数のピクセル電極のそれぞれは、予め設定された間隔で離隔しており、前記予め設定された間隔は、前記少なくとも一つの発光ダイオードの長辺の長さより短く、前記少なくとも一つの発光ダイオードの片方の極性の長さより長い間隔であってよい。

なお、前記少なくとも一つの発光ダイオードは、複数のナノＬＥＤを含み、前記複数のナノＬＥＤは、相互異なる極性が前記複数のピクセル電極のそれぞれに接触するように長手方向に整列されてよい。

または、前記少なくとも一つの発光ダイオードは、内部に複数のナノＬＥＤを含む透明カプセル状を含んでよい。

この場合、前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、長手方向に金属性物質が付着されてよい。

なお、前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、前記金属性物質によってショートされ、前記複数の電極に電圧が印加されることにより発生する電場によって起電力が発生することで発光してよい。

なお、前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、前記複数のピクセル電極に印加されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の周波数及びパルス幅のうち、少なくとも一つに基づいて輝度が調整されてよい。

一方、本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの製造方法は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＴＦＴパネルを形成するステップと、ＴＦＴ工程を通じて、複数のサブピクセル領域で前記ＴＦＴ基板または前記ＴＦＴパネルを区分するステップと、前記少なくとも一つの複数のサブピクセル領域に相互離隔している複数のピクセル電極を形成するステップと、前記複数のピクセル電極上部に少なくとも一つの発光ダイオードを積層するステップとを含み、前記複数のピクセル電極のうち少なくとも一つは、前記サブピクセル領域に含まれた少なくとも一つのＴＦＴと接続するように形成されてよい。

この場合、前記少なくとも一つの発光ダイオードを積層するステップは、複数のナノＬＥＤを前記複数のピクセル電極上部に塗布するステップと、前記複数のピクセル電極に電圧を印加し、前記複数のナノＬＥＤを長手方向に整列させるステップと、金属性物質を用いて前記整列された複数のナノＬＥＤのそれぞれの相互異なる極性が前記複数のピクセル電極に接触するように付着させるステップとを含んでよい。

なお、前記少なくとも一つの発光ダイオードを積層するステップは、内部に複数のナノＬＥＤを含む透明カプセルを前記複数のピクセル電極に付着するステップを含んでよい。

この場合、前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、長手方向に金属性物質が付着されてよい。

なお、前記複数のピクセル電極のそれぞれは、予め設定された間隔で離隔しており、前記予め設定された間隔は、前記少なくとも一つの発光ダイオードの長辺の長さより短く、前記少なくとも一つの発光ダイオードの片方の極性の長さより長い間隔であってよい。

以上説明したように、本発明によれば、従来の方式であるパッケージＬＥＤ工程において発生する工程の複雑性を軽減させ、ＬＥＤ実装工程を省くことで製造単価を下げることができるようになる。

なお、従来のＬＣＤ／ＯＬＥＤの工程をそのまま利用することができるＬＥＤパネル製造方法を提供するため、効率性が向上する。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルのピクセル構造を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルのピクセル構造を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＴＦＴ構造を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの基本構造を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。 本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。 本発明の更に別の実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。 本発明の更に別の実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係るナノＬＥＤカプセルの発光原理を説明するための図である。 本発明の一実施形態によってＴＦＴ基板を製造する工程を概略に示す図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパターニング方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパターニング方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパターニング方法を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係るＬＥＤパターニング方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルを駆動するための回路を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの駆動方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの駆動方法を説明するための図である。

以下、本発明の多様な実施形態について、添付の図を参照して説明する。本明細書に記載された内容は、本発明の範囲を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、実施形態の多様な変更（Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）、均等物（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓ）、及び／または代替物（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ）を含むものとして理解されるべきである。図面の説明に関し、類似する構成要素に対しては、同一または類似の参照符号が使用されてよい。

なお、本明細書で一つの構成要素（例えば、第１構成要素）が別の構成要素（例えば、第２構成要素）に機能的または通信的に（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｏｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ）連結（Ｃｏｕｐｌｅｄ）されているか、接続されて（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）いると言及することは、各構成要素が直接接続されたり、別の構成要素（例えば、第３構成要素）を介して間接的に接続される場合まで含むものとして理解すべきである。一方で、或る構成要素（例えば、第１構成要素）が別の構成要素（例えば、第２構成要素）に「直接連結されて」いるか、「直接接続されて」いると言及されたときには、或る構成要素と別の構成要素との間に別の構成要素（例えば、第３構成要素）が存在しないものとして理解されてよい。

本明細書で使用される用語は、任意に実施形態を説明するために使用されたものとして、別の実施形態の範囲を限定しようとする意図ではなくてよい。なお、本明細書では、説明の便宜上、単数の表現を使用してよいが、それは文脈上明白に明かす場合を除いて、複数の表現まで含む意味として解釈されてよい。なお、本明細書で使用される用語は、当該技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有してよい。本明細書に使用された用語のうち、通常の辞書にて定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と同様または類似する意味で解釈されてよく、本明細書で明白に定義されていない限り、理想的か、または過度に形式的な意味で解釈されてはならない。場合によっては、本明細書で定義された用語であっても、本明細書の実施形態を排除するように解釈されてはならない。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルのピクセル構造を説明するための図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本発明の一実施形態によると、ＬＥＤパネル１００は、ゲートライン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３…）及びデータライン（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…）によって定義される複数のピクセル領域１１０、１２０、１３０が碁盤状に配列された構造を有する。ここで、複数のピクセル領域１１０、１２０、１３０は、それぞれＲまたはＧまたはＢサブピクセル領域であってよい。

各ピクセル領域１１０、１２０、１３０に少なくとも一つのトランジスタ１１１及び複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）が備えられてよい。この場合、少なくとも一つのトランジスタ１１１及び複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）は、図示のように、同じ平面上に形成されてよい。ただ、本発明の別の実施形態によると、トランジスタ１１１は、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）は、下部に形成されてよい。

一方、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）上には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）が置かれてピクセルを形成するようになり、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）のうち、少なくとも一つに電源が供給され、ＬＥＤが発光する構造であってよい。

ここで、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）は、一つの電源電極と一つの共通電極を含むか、二つの電源電極を含んでよい。

一例として、図１Ａは、複数のピクセル電極１１２、１１３が電源電極１１２及び共通電極１１３で実現される場合として、一つのトランジスタ１１１が電源電極１１２側にのみ備えられる。

別の例として、図１Ｂは、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１が二つの電源電極で実現される場合として、二つのトランジスタ１１１は、二つの電源電極１１２−１、１１３−１の各側に備えられてよい。

一方、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）間の間隔は、上段に置かれるＬＥＤの長さによる。例えば、ＬＥＤの長さが長くなるにつれ、間隔は広くなる。即ち、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）間の間隔は、発光ダイオードの長辺の長さより短く、発光ダイオードの片方の極性の長さより長い間隔で行われてよい。

例えば、本発明の一実施形態に係るＬＥＤは、ナノ棒構造のナノロッド（nano rods）ＬＥＤで実現されてよいが、ナノロッドＬＥＤは、長手方向に複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）を接続するように置かれてよい。それにより、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）間の間隔は、ナノロッドＬＥＤの長さより短くなるように実現されてよい。なお、ナノロッドＬＥＤが、各極性、即ち、Ｐ型部分及びＮ型部分が、それぞれ複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）に置かれてよい。それにより、複数のピクセル電極１１２、１１３（または１１２−１、１１３−１）間の間隔は、発光ダイオードの片方の極性の長さより長い間隔で実現されてよい。

各ピクセル領域に設けられたトランジスタ１１１は、各ピクセルを制御する、一種のスイッチの役割を担う半導体素子である。例えば、トランジスタ１１１は、ＬＥＤに電源を供給する際、供給時間、供給間隔、及び電位差などを調整する役割を担うようになる。

トランジスタ１１１は、従来のＴＦＴ工程によって作られるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で実現されてよい。ＴＦＴは、トランジスタ機能をする電極を極めて薄い膜状に作られたものであり、例えば、図２に示すような構造を有するようになる。

基板１１１−１（例えば、ガラス、ポリイミド）上に形成されたゲート（Ｇａｔｅ）電極１１１−２は、活性層１１１−６の電流を流すか、流さないように調節する機能をし、ゲート絶縁膜１１１−３は、ゲート電極１１１−２と活性層１１１−６とを分離させる機能をする。

なお、ソース電極１１１−４及びドレイン（Ｄｒａｉｎ）電極１１１−５は、電子を供給し、受ける役割をするデータ電極の機能をする。

保護膜１１１−７は、工程中の基盤の移動中に生じる傷や水分浸透で発生する損傷を防止する機能をする。

このような形態のＴＦＴ基板（または、ＴＦＴアレイ基板またはＴＦＴパネル）は、基板（例えば、ガラス）上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜及び半導体膜を形成した後、データ電極を形成し、保護膜を形成する順から構成されるＴＦＴ工程によって作られてよい。ここで、ＴＦＴは、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ
Ｓｉｌｉｃｏｎ）、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ））及び酸化物（Ｏｘｉｄｅ）のうち、少なくとも一つの材料からなってよい。

一方、複数のピクセル電極１１２、１１３または１１２−１、１１３−１は、ＴＦＴ工程上で一緒に形成されてよい。例えば、ピクセル電極１１２、１１３または１１２−１、１１３−１は、保護膜１１１−７が形成された後に保護膜１１１−７上に積層（または、蒸着）される形態で形成されてよい。

ただ、図２においては、Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ構造のＴＦＴを一例として示しているが、それに限定されるものではない。別の例として、Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ構造、Ｃｏｐｌａｎａ構造、Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｃｏｐｌａｎａｒ構造などのＴＦＴが用いられることも可能である。

図３は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの基本構造を説明するための図である。図３によると、ＬＥＤパネルを構成する1つのピクセル領域３００は、基板３１０及び基板３１０上部に形成される複数のサブピクセル領域１１０、１２０、１３０を含んでよい。ここで、基板３１０は、図２のＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）に含まれた基板１１１−１であってよいが、その他の別途の更なる基板で実現されることも可能である。基板３１０は、ガラスで実現されてよいが、場合によっては、ポリイミド、ＰＥＴなどが用いられてよい。ただ、以下では、基板３１０がＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）に含まれた基板１１１−１で実現される場合を想定して説明する。

各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０は、予め設定された間隔で離隔している複数のピクセル電極１１２、１１３、１２２、１２３、１３２、１３３、複数のピクセル電極上部に形成された発光ダイオード３０、複数のピクセル電極のうち少なくとも一つの一側に配置された少なくとも一つのトランジスタ１１１、１２１、１３１を含んでよい。

例えば、第１サブピクセル領域１１０は、予め設定された間隔で離隔している複数のピクセル電極１１２、１１３、複数のピクセル電極１１２、１１３上段で複数のピクセル電極１１２、１１３を接続するように形成された発光ダイオード３０及び複数のピクセル電極１１２、１１３のうちの一方１１２のの一側に配置されたトランジスタ１１１を含んでよい。

なお、第２サブピクセル領域１２０は、予め設定された間隔で離隔している複数のピクセル電極１２２、１２３、複数のピクセル電極１２２、１２３上段で複数のピクセル電極１２２、１２３を接続するように形成された発光ダイオード３０及び複数のピクセル電極１２２、１２３のうちの一方１２２のの一側に配置されたトランジスタ１２１を含んでよい。

なお、第３サブピクセル領域１３０は、予め設定された間隔で離隔している複数のピクセル電極１３２、１３３、複数のピクセル電極１３２、１３３上段で複数のピクセル電極１３２、１３３を接続するように形成された発光ダイオード３０及び複数のピクセル電極１３２、１３３のうちの一方１３２のの一側に配置されたトランジスタ１３１を含んでよい。

一実施形態によると、第１ないし第３サブピクセル領域１１０、１２０、１３０は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂサブピクセルに対応してよい。ただ、後述する光変換物質などを用いずに、図３の構造を単色の照明パネルとして利用することも可能である。

図４Ａないし図４Ｅは、本発明の多様な実施形態に係るＬＥＤパネル構造を説明するための図である。

図４Ａに示すＬＥＤパネル構造は、図３の構造において各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０に配置されたＬＥＤ３０は、同じ色を発光する同じタイプのＬＥＤで実現されてよい。

例えば、各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０に配置されたＬＥＤ３０は、Ｂｌｕｅ ＬＥＤ（青色ＬＥＤ）で実現されてよい。Ｂｌｕｅ ＬＥＤを光変換物質で通過させると、光変換物質の特性によって肉眼に見える色が変わるようになる。図４Ａに示す実施形態は、このような原理を用いたものとして、図示のように、ＬＥＤ３０上部に各サブピクセル、即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂサブピクセルに対応する光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３が設けられてよい。

例えば、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３は、発光ダイオード上部２０で発光ダイオード３０と離隔しており、ＬＥＤ発光領域に対応するように形成されてよい。例えば、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３は、各ピクセル領域１１０、１２０、１３０に設けられた複数のピクセル電極１１２、１１３に対応するように形成されてよい。ただ、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３が必ずしも複数のピクセル電極１１２、１１３に対応するように形成される必要はなく、ＬＥＤ発光領域をカバーする臨界範囲内で形成されてよい。

この場合、スペーサを用いて離隔間隔を保持させることができ、スペーサの材料としては、Ｓｉｌｉｃａまたは染料粒などが用いられてよい。

光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３は、発光素材の一種として、エネルギーを吸収して特定の光、例えば、赤、緑、青などの光を発する機能をする。例えば、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３は、蛍光体、クァンタムドットなどで実現されてよい。

一実施形態によって、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３がクァンタムドットで実現される場合、Ｂｌｕｅ ＬＥＤをクァンタムドットで実現されたナノシートで通過させると、クァンタムドットの大きさに応じて肉眼には異なる色に見えるようになる。クァンタムドットは、粒子が小さいほど短い波長（青色）の光、粒子が大きいほど長い波長（赤）の光を帯びる特性を有しており、それを用いて、Ｂｌｕｅ ＬＥＤのみでＲｅｄ ＬＥＤ及びＧｒｅｅｎ ＬＥＤの色を実現することができるようになる。クァンタムドットは、約２〜１０ｎｍ（ナノメートル）の大きさの中心体（Ｃｏｒｅ）と殻（Ｓｈｅｌｌ）で構成されたナノ素材として、中心体はＣｄＳｅ（セレン化カドミウム）、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、非カドミウム系列金属などで実現されてよく、殻はＺｎＳ（硫化亜鉛）などで実現されてよい。

別の実施形態によって、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３が蛍光体で実現される場合、各サブピクセルに対応する異なる色の蛍光体で実現されてよい。

一方、トランジスタ１１上部には、ブラックマトリックス層（または、ブラックマスク層）１１５が形成されてよい。ブラックマトリックス層１１５は、光変換層１１４と同様に、トランジスタ１１１と離隔しており、トランジスタ１１１に対応するように形成されてよい。ただ、ブラックマトリックス層１１５が必ずしもトランジスタ１１１にぴったり対応するように形成される必要はない。例えば、トランジスタ１１１を塞ぎつつＬＥＤ発光領域を覆わない適切な臨界範囲内で形成されてよい。

ここで、ブラックマトリックス層１１５は、各サブピクセル間に形成される光遮光膜の機能をする。具体的に、ブラックマトリックス層１１５は、ピクセル電極が形成されていない部分と、ピクセル電極周辺部に形成される逆傾斜を遮蔽させる機能をする。

なお、ブラックマトリックス層１１５は、トランジスタ１１１の直接的な光照射を遮断し、トランジスタ１１１の漏洩電流の増加を防止することもできる。ブラックマトリックス層１１５は、例えば、クロムのような無機物で実現されてよいが、それに限定されるものではなく、有機物または別の無機物で実現されてよい。

なお、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３及びブラックマトリックス層１１５上部には、それらを支持するガラス層１１６が設けられてよい。

ガラス層（または、保護層）１１６は、酸素、湿気などから光変換層１１４を保護することができる。一方、ガラス層１１６は、一実施形態に過ぎず、ポリアミド、ＰＥＴなどが用いられてよい。場合によって、ガラス層１１６には、多様なセンサ、例えば、タッチセンサ、照度センサなどが設けられることも可能である。

ガラス層１１６及び光変換層１１４の接合には、縫合剤としてブラックシーラント（ｓｅａｌａｎｔ）（図示せず）が用いられてよい。ブラックシーラントは、紫外線（ＵＶ）に反応して接合が行われ、ガラス層１１６及び光変換層１１４を接合させる。場合によっては、ブラックマトリックス層１１５の接合に用いられたり、ブラックマトリックス層１１５そのものがブラックシーラントで実現されることも可能である。

一方、光変換層１１４、ブラックマトリックス層１１５及びガラス層１１６を含む上部基板（または、上部パネル）は、図３に示すような下部基板（または、上部パネル）と別途に製造された後、図３に示すような下部基板と合体（または、合着）されてよい。

例えば、上部基板は、ガラス層１１６上にブラックマトリックス層１１５及びガラス層１１６を積層する形態で製造されてよい。その後、光変換層１１４、ブラックマトリックス層１１５及びガラス層１１６を含む上部基板は、図３に示すような下部基板とスペーサとを用いて予め設定された離隔間隔を保持するように合体（合着）されてよい。

図４Ｂは、図４Ａに示すパネル構造でカラーフィルタが追加されたＬＥＤパネル構造を示す図である。

図示のように、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３上部の対応する領域に、各サブピクセルに対応するカラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３が設けられ、ブラックマトリックス層１１５上部の対応する領域には、ブラックマトリックス層１１５が重複して設けられてよい。

即ち、図４Ｂによると、上部基板は、ガラス層１１６上にブラックマトリックス層１１５及びカラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３が積層され、カラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３上に光変換層１１４が積層される形態で製造されてよい。この場合、ブラックマトリックス層１１５は、カラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３及び光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３を合わせた高さの分だけ形成されてよい。

例えば、ガラス層１１６上にブラックマトリックスパターンを形成し、ブラックマトリックスパターン、即ち、ブラックマトリックス層１１５の間に光変換層１１４を形成することができる。具体的に、蒸着→洗浄→ＰＲコーティング→露光→現像→エッチング→剥離の順に、ブラックマトリックスパターンを形成し、ブラックマトリックスパターン上で露光、現像などの工程を経て光変換層１１５を形成することができる。

カラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３は、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３の上部で各サブピクセルに対応する波長の光のみを通過させる機能をする。即ち、カラーフィルタ層１１７は、通過させる光以外には、残りの光は吸収する機能をする。

例えば、Ｒサブピクセルに対応するカラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３は赤色波長の光のみを通過させ、Ｇサブピクセルに対応するカラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３は、緑色波長の光のみを通過させるように実現されてよい。

ただ、Ｂサブピクセルの場合、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３を含まなくてよく、この場合にも、Ｂサブピクセルに対応するカラーフィルタ層は、Ｂｌｕｅ ＬＥＤから発せられる青色波長の光のみを通過させることができる。この場合、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３に該当する空間は、空いていてよい。

ここで、カラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３は、Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒで実現されてよく、光学的な損失なしに色純度を高める機能をする。

一方、発光ダイオード３０に電圧が印加されていない場合、外部から入射されてから再び反射される光によって各サブピクセルが暗いブラックに見えずに、明るいブラック（例えば、グレイ）に見えることもある。この場合、カラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３は、外部から入射される光及び再び反射される光をフィルタリングし、発光ダイオード３０に電圧が印加されていない場合にも、各サブピクセルが暗いブラックに見えるようにすることができる。

本発明の別の実施形態に係る図４Ｃに示すＬＥＤパネル構造は、図３の構造で各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０に配置されたＬＥＤ３０がＢｌｕｅ ＬＥＤで実現された形態になってよい。Ｂｌｕｅ ＬＥＤを光変換物質で通過させると、光変換物質の特性によって肉眼に見える色が変わるようになる。図３に示す実施形態は、このような原理を用いたものとして、図示のように、ＬＥＤ３０は、光変換物質５１、５２、５３で塗布された状態になってよい。

ここで、光変換物質５１、５２、５３は、発光素材の一種としてエネルギーを吸収して赤、緑、青などの光を放出する物質として、蛍光体、クァンタムドットなどで実現されてよい。

図４Ｃに示す実施形態では、図４Ａに示す実施形態で光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３のように、レイヤ形態で積層されるのではなく、ＬＥＤ３０に各サブピクセルに対応する光変換物質５１、５２、５３が塗布（または、コーティング）される方式という点において相違している。一例によって光変換物質５１、５２、５３は、スパッタリング技法、プラズマ化学蒸着技法などを通じて、複数のナノＬＥＤ上部に蒸着されて塗布されてよい。

例えば、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ３０は、複数のナノＬＥＤが塗布される形態になってよいが、光変換物質５１、５２、５３は、このようなナノＬＥＤ上部を塗布するだけでなく、ナノＬＥＤ間を充填することができる。例えば、Ｂｌｕｅ ＬＥＤに各サブピクセルに対応する光変換物質５１、５２、５３が塗布されてＲ、Ｇ、Ｂ ＬＥＤと同様の機能をするようになる。この場合、Ｂサブピクセルの場合にも、発光色を向上させる光転換物質が塗布されてよいが、Ｂｌｕｅ ＬＥＤが青色を発光するため、別途の光変換物質５３が塗布されないことも可能である。

トランジスタ１１１上部には、ブラックマトリック層１１５が形成されてよい。ブラックマトリックス層１１５は、図４Ａに示す実施形態と違って、トランジスタ１１１上部に直接蒸着（または、積層）される形態であってよい。ブラックマトリックス層１１５は、ＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）工程過程で一緒に製造されてよい。

一方、基板１１１下部には、ブラックマトリックス層１１８が更に設けられてよい。追加で設けられたブラックマトリックス層１１８は、ＬＥＤが発光しない際、ブラックを表現する機能をする。

本発明の更に別の実施形態に係る図４Ｄに示すＬＥＤパネル構造は、図３の構造で各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０に配置されたＬＥＤ６１、６２、６３がＲｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ、Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現された形態であってよい。例えば、ＬＥＤ６１、６２、６３は、直径が異なるナノＬＥＤで実現され、相互異なる色、即ち、赤、緑、青を発光するように実現されてよい。

図４Ｄに示す構成は、図４Ａに示す構成と類似するが、各ＬＥＤ６１、６２、６３は、対応する色を発光するようになるため、図４Ａに示すような光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３を含まない。

それにより、図４Ａに示す構成で光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３に対応する領域が空いた空間で残るようになる。ただ、別の実施形態によると、光変換層１１４−１、１１４−２、１１４−３に対応する領域に、図４Ｂで説明したようなカラーフィルタ層が設けられることも可能である。

残りの構成は、図４Ａ、図４Ｂまたは図４Ｃに示す構成と類似している。例えば、図４Ｂに示すようなカラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３をガラス層１１６上部に更に含むか、図４Ｃに示すように、基板１１１−１下部に更なるブラックマトリックス層１１８を更に含んでよい。

本発明の更に別の実施形態に係る図４Ｅに示すＬＥＤパネル構造は、図３の構造で各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０に配置されたＬＥＤ６１、６２、６３がＲｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ、Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現された形態であってよい。

図４Ｅに示す構成は、図４Ｃに示す構成と類似しているが、各ＬＥＤ６１、６２、６３は対応する色を発光するようになるため、図４Ｃに示すような光変換物質５１、５２、５３を含まない。

残りの構成は、図４Ａ、図４Ｂまたは図４Ｃに示す構成と類似している。例えば、図４Ｂに示すようなカラーフィルタ層１１７−１、１１７−２、１１７−３をガラス層１１６上部に更に含むか、図４Ｃに示すように、基板１１１−１下部に更なるブラックマトリックス層１１８を更に含んでよい。

図５は、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤパネルの基本構造を説明するための図である。図５によると、ＬＥＤパネルの一つのピクセル領域６００は、基板６１１−１及び基板６１１−１上部に形成される複数のサブピクセル領域６１０、６２０、６３０を含んでよい。ここで、基板６１１−１は、図２のＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）に含まれた基板１１１−１になってよい。

各サブピクセル領域６１０、６２０、６３０には、トランジスタ６１１、６２１、６３１がそれぞれ設けられ、トランジスタ６１１、６２１、６３１上部に複数のピクセル電極６１２、６１３、６２２、６２３、６３２、６３３が設けられる。即ち、図３で説明した実施形態と比較し、トランジスタ６１１、６２１、６３１及びピクセル電極６１２、６１３、６２２、６２３、６３２、６３３が相互異なる平面上に形成されたことにより、トランジスタ１１１、１２１、１３１及びピクセル電極１１２、１１３、１２２、１２３、１３２、１３３が同じ平面上に形成される場合と比較し、ＬＥＤの表面積が更に広くなる。ただ、各サブピクセル領域６１０、６２０、６３０の面積は、図３に示す各サブピクセル領域１１０、１２０、１３０の面積と同一であってよい。

なお、トランジスタ６１１は、基板６１１−１（例えば、ガラス、ポリイミド）上部に形成されるゲート電極６１１−２を含み、活性層６１１−６の電流が流れるか否かを制御し、ゲート絶縁膜６１１−３はゲート電極６１１−２と活性層６１１−６とを分離することができる。なお、ソース電極６１１−４及びドレイン電極６１１−５は、電子の供給及び受信を担うデータ電極として機能することができる。

トランジスタ６１１とＬＥＤ３０との間には、絶縁層６１９が設けられてよい。絶縁層６１９は、ポリイミド、ＳｉＮｘなどで行われてよい。

複数のピクセル電極６１２、６１３上には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）が置かれてピクセルを形成するようになり、複数のピクセル電極６１２、６１３のうち、少なくとも一方に電源が供給され、ＬＥＤが発光する構造であってよい。

ここで、複数のピクセル電極６１２、６１３は、一つの電源電極と一つの共通電極を含むか、２つの電源電極を含んでよい。この場合、ＬＥＤの表面積が広くなって高解像度に有利になる。

図６Ａないし図６Ｄは、本発明の更に別の実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。

図６Ａに示すＬＥＤパネル構造は、図３の構造で各サブピクセル領域６１０、６２０、６３０に配置されたＬＥＤ３０は同じ色を発光する同じタイプのＬＥＤで実現されてよい。

この場合、ＬＥＤ３０上部に各サブピクセル、即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂサブピクセルに対応する光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３が発光領域に対応するように設けられてよい。

光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３上部には、ガラス層６１６が設けられ、酸素、湿気などから光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３を保護することができる。その他に、構成は、図４Ａに示す構成と類似している。場合によって、図６Ａに示すように、光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３及びガラス層６１６の間には、カラーフィルタ層が設けられてよい。

図６Ｂに示す実施形態においては、図６Ａに示す実施形態における光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３のようにレイヤ形態で積層するのではなく、ＬＥＤ３０に各サブピクセルに対応する光変換物質５１、５２、５３が塗布（または、コーティング）する方式である点において相違している。一例として、光変換物質５１、５２、５３は、スパッタリング技法、プラズマ化学蒸着技法などを通じて、複数のナノＬＥＤ上部に蒸着されて塗布されてよい。

図６Ｃに示す実施形態は、図６Ａに示す構成と類似しているが、各サブピクセル領域６１０、６２０、６３０に配置されたＬＥＤ６１、６２、６３がＲｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ、Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現された形態であってよい。

この場合、各ＬＥＤ６１、６２、６３は、各サブピクセルに対応する色を発光するようになるため、図６Ａに示すような光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３を含まない。

それにより、図６Ａに示す構成において、光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３に対応する領域が空いた空間として残るようになる。ただ、別の実施形態によると、光変換層６１４−１、６１４−２、６１４−３に対応する領域に、図４Ｂで説明したようなカラーフィルタ層が設けられることも可能である。なお、図６Ａに示すように、基板６１１−１下部に更なるブラックマトリックス層を更に含んでよい。

図６Ｄに示す実施形態は、図６Ｃに示す実施形態でガラス層６１６のない構造を示す。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の更に別の実施形態に係るＬＥＤパネルの構造を示す図である。

図７Ａ及び図７Ｂにおいては、複数のピクセル電極１１２、１１３（または、６１２、６１３）が上下方向に対向するように備えられてよい。

即ち、図示のように、第１電極１１２、６１２がＬＥＤ３０下部に形成され、第２電極１１３、６１３はＬＥＤ３０上部に形成されてよい。

図７Ａ及び図７Ｂにおいては、図６Ａに示す実施形態と類似するように、複数のピクセル電極が上下方向に備えられた場合を示している。

図８Ａないし図８Ｃは、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。

図８Ａに示すように、本発明の一実施形態に係るＬＥＤは、ナノＬＥＤ８０で実現されてよい。

ナノＬＥＤ８０は、ナノインプリント工程またはコロイド磁気組立てパターン工程によって生成されてよい。ナノインプリント工程では、スタンプの形状及び大きさによって、線、点、及びホールパターンなど、多様なパターンが可能である。コロイドパターニング工程では、球形の粒子を使用するため、パターン模様には、制約が伴い、粒子の大きさを調節して大きさ及びパターン間隔などを調節することができる。

ナノＬＥＤ８０は、電気エネルギーを光エネルギーに変換させる発光素子として、性質が異なる２つのＰ型半導体とＮ型化合物半導体とのＰ−Ｎ接合で電子と正孔とが結合し直しながら光を発生させる。ナノＬＥＤ８０内部に電圧が印加されると、電子と正孔とが相互反対方向に移動する過程で活性層である量子井戸と合って再結合をしながら、励起エネルギーを光子エネルギーとして放出し、このとき、ナノＬＥＤ８０から放出される光の波長は、活性層の固有エネルギーギャップによって決定され、化合物半導体の造成比を調節することで、多様な色の実現が可能である。

例えば、ナノＬＥＤ８０は、ナノサイズの小さい円筒型構造からなるナノロッドＬＥＤ、ワイヤ型のナノワイヤＬＥＤなどで実現されてよいが、それに限定されるものではない。例えば、ナノロッドＬＥＤは、数十μmから数百μmまでの長さになってよい。

ナノＬＥＤ８０は、上述のように、Ｐ型及びＮ型が接合された構造として、Ｐ型とＮ型とが垂直に配列された構造であってよいが、それに限定されるものではない。例えば、Ｐ型とＮ型とがコアセル状に配列された構造であってよい。

図８Ａに示すように、ナノＬＥＤ８０が円筒型構造のナノＬＥＤで実現される場合、複数のナノＬＥＤ８０をサブピクセル領域に設けられた複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１の上に落として複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１に数十ボルトの電源を印加すると、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１上にフィールドが形成され、複数のナノＬＥＤ８０は、そのフィールドに応じて電極に整列される。このような整列させた複数のナノＬＥＤ８０上に金属性物質を蒸着（例えば、スパッタリング技法を用いる）させると、その金属が複数のナノＬＥＤ８０と電極との間を短絡させるようになる。このような過程で、ＬＥＤパネルが製造され、その後、ピクセル電極に電源が印加されると、複数のナノＬＥＤ８０は発光する形態でＬＥＤパネルが動作するようになる。

図８Ｂは、図１Ｂに示すように、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１が二つの電源電極で実現される場合、図８Ａに示すようなナノＬＥＤ８０の発光原理を説明するための図である。

図８Ａに示すように、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１上に複数のナノＬＥＤ８０を落として、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１に数十ボルトの電源を印加すると、フィールドが形成され、複数のナノＬＥＤ８０はそのフィールドに応じて電極に整列される。

しかし、複数のナノＬＥＤ８０のＰＮ極性は、相互対応するように整列されるものではなく、それにより、図８Ｂに示すように、複数のナノＬＥＤ８０のＰ型半導体部分及びＮ型半導体部分は、ＰＮ極性が混合された状態で整列されるようになる。

ただ、図１Ｂに示すように、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１を二つの電源電極で実現し、各ピクセル電極にトランジスタ１１１を備える場合、双方向電流制御が可能になる。

それにより、第１電源電極１１２−１に電源を印加すると、電流の流れに順方向に配置されたナノＬＥＤ８１、８２、８４、８６が発光し、第２電源電極１１３−１に電源を印加すると、電流の流れに順方向に配置されたナノＬＥＤ８３、８５が発光するようになる。即ち、第１電源電極１１２−１及び第２電源電極１１３−１に順次に素早く電源を印加すると、当該ピクセル領域１１０に配置された全てのナノＬＥＤ８１ないし８６を発光させることができるようになる。

図８Ｃは、ピクセル電極１１２、１１３が電源電極１１２及び共通電極１１３で実現される場合として、一つのトランジスタ１１１が電源電極１１２側のみに備えられた場合、ナノＬＥＤ８０の発光原理を説明するための図である。

図８Ｃのような電極構造では、複数のナノＬＥＤ８１ないし８６の極性が全ての電極構造に対応するように配置されることが求められる。即ち、図８Ｃに示すように、複数のナノＬＥＤ８０のＰ型半導体部分が電源電極１１２側に配置されるべきである。この場合、電源電極１１２に電源を印加すると、複数のナノＬＥＤ８１ないし８６が全ての電流の流れに順方向になるため、複数のナノＬＥＤ８１ないし８６が全て発光するようになる。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤ構造及び発光原理を説明するための図である。

図９Ａに示すように、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤは、図８Ａに示すように、ナノＬＥＤ９０で実現されるが、ナノＬＥＤ９０の長手方向に、ＰＮ極性をショートさせるための金属性物質９１（例えば、アルミニウム）が蒸着された形態であってよい。ここで、金属は、アルミニウムで実現されてよいが、それに限定されるものではない。

この場合、サブピクセル領域に設けられた複数の電極１１２−１、１１３−２上に置かれるＬＥＤ９１０は、複数のナノＬＥＤ９０をカプセル状の透明な絶縁膜で覆った構造であってよい。ここで、透明な絶縁膜は、接着力のある材料として、カプセル構造のＬＥＤ９１０を複数の電極１１２−１、１１３−１上に接着させることができるように実現されてよい。

一例によって、透明カプセルに含まれた水分が蒸発することで蒸着が行われる水分蒸発蒸着方法を用いて、ナノＬＥＤカプセル９１０を複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１上に蒸着させることもできるが、それに限定されるものではなく、多様な付着方式が用いられてよい。

一方、このように、ナノＬＥＤカプセル９１０は、各ピクセルで電源が印加されると、発生するＥ−ｆｉｅｌｄによって起電力が発生し、それによって発光するようになる。

図９Ｂは、図９Ａに示す形態のナノＬＥＤカプセル９１０の発光原理を説明するための図である。

図９Ａによると、ナノＬＥＤカプセル９１０に含まれたナノＬＥＤ９０は、ピクセル電極に直接接触しないため、配線を介して電気が通らなくなる。それにより、電界（または、電場）による起電力を用いてＬＥＤが発光するようにすることができる。図９Ｂに示すように、左右方向の電界が発生するようになる。即ち、図３などに示すように、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１が左右方向に配置される場合、左右方向の電界が発生するようになる。

具体的に、ナノＬＥＤ９０を構成する電子と正孔（または、陽電子）の位相差によって起電力が発生することができる。ここで、ナノＬＥＤの発光のために、ナノＬＥＤのＰ／Ｎ接合を金属、例えば、Ａｌを用いてショートさせる。即ち、ナノＬＥＤ９０に付着されたＡｌは、アンテナのような役割をして起電力を発生させるようになる。

この場合、ナノＬＥＤ９０は、Ａｌによって閉ループが形成され、外部電場に反応できるようになる。複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１に電圧を印加すると、それによって発生する電場によってカプセル内部のＬＥＤ内部、即ち、ＬＥＤそのもので共振による起電力が発生することで発光するようになる。

図１０は、本発明の別の実施形態に係るナノＬＥＤカプセル９１０の発光原理を説明するための図である。図１０によると、図９Ｂにおいて左右方向に電界が印加されるものとは違って、上下方向に電界が印加されるようになる。即ち、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、複数のピクセル電極１１２−１、１１３−１が上下方向に対向するように備えられた場合、上下方向に電界が印加されるようになる。

ナノＬＥＤカプセル９１０に含まれたナノＬＥＤ９０に起電力が発生して発光する原理は、図９Ｂと同様であるため、詳細な説明は省略する。

以下では、本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの製造方法について説明する。

以下で使用する「蒸着」、「成長」、「積層」などの用語は、半導体物質層を形成するという意味と同様または類似する意味で使われるものであり、本発明の多様な実施形態を通じて形成される層或いは薄膜は、有機金属気相蒸着（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈａｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法、または分子線成長（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法を用いて、成長用チェンバ（Ｃｈａｍｂｅｒ）内で成長されてよく、その他にも、ＰＥＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＵＨＣＶＤ、ＰＶＤ、電子ビーム方式、抵抗加熱方式など、多様な方式によって蒸着されて形成されてよい。

まず、本発明の一実施形態に係るＴＦＴ工程を通じてＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）を製造する。

図１１は、本発明の一実施形態に係るＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）を製造する工程を概略に示す図である。図１１に示すように、ＴＦＴ工程によって製造されたＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）は、基板（例えば、ガラス）上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜及び半導体膜を形成した後、データ電極を形成し、保護膜を形成することができる。ただ、各サブピクセル領域に含まれる複数個の電極もＴＦＴ工程によって作ることができ、図示のように、最後の工程を通じてピクセル電極を作ることができる。

この場合、材料の蒸着工程において、金属材料である場合には、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）技法を、半導体や絶縁膜の場合には、プラズマ化学蒸着技（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）技法を用いることができる。その後、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ）をコーティングし、所望のパターン模様のマスクを覆った後、露光過程、ＰＲ剥離過程を通じてＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）製造することができる。

図１２Ａないし図１２Ｃは、本発明の一実施形態に係るＬＥＤパターニング方法を説明するための図である。

図１１に示す方法でピクセル電極を含むＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）が製造されると、各サブピクセル領域に含まれた複数のピクセル電極上に複数個のナノＬＥＤを塗布して下部基板を製造することができる。

一例として、図１２Ａに示すように、ナノＬＥＤを溶媒に入れてスプレイ１２２０を用いてＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）１２１０全面に溶媒を噴霧することで、ナノＬＥＤを塗布することができる。この場合、ＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）とスプレイ開口間の間隔などを適切に調整し、ナノＬＥＤなどが複数のピクセル電極上部に塗布されるようにすることができる。

別の例として、図１２Ｂに示すように、マスク１２３０を用いてナノＬＥＤを複数のピクセル電極上部に塗布することができる。例えば、ピクセル電極領域に対応する開口部を有するマスクを用いて、ナノＬＥＤを複数のピクセル電極上部に塗布することができる。

更に別の例として、図１２Ｃに示すように、スリット状のノズル１２４０及びマスク１２３０を用いて、ナノＬＥＤを塗布することができる。または、スリットノズル１２４０のみを用いてナノＬＥＤを直接塗布することも可能である。この場合、スリットノズル１２４０の幅は、複数のピクセル電極間の間隔を考慮して適切な幅をもつことができる。

上述の方法で、ナノＬＥＤが複数のピクセル電極上に塗布されると、ナノＬＥＤを整列させる作業を行う。例えば、上述のように、複数のピクセル電極に数十ボルトの電源を印加すると、フィールドが形成されてナノＬＥＤが複数のピクセル電極上に整列されてよい。

次いで、ピクセル電極上に整列されたナノＬＥＤを金属を用いてピクセル電極上に付着させることができる。例えば、Ａｌのような金属をスパッタリングしてナノＬＥＤをピクセル電極上に付着させる。

図１３は、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤパターニング方法を説明するための図である。図１３によると、一実施形態に係るＬＥＤパターニング方法は、チェンバ１３００内にＴＦＴ基板（または、ＴＦＴパネル）１２１０を配置し、ＴＦＴ基板１２１０上のピクセル領域に設けられたピクセル電極にそれぞれ高周波電源を印加し、Ｎ２ガス及びナノＬＥＤを吹き付ける方式を含んでよい。

この場合、集塵効果によってナノＬＥＤは、電界がかかっている側に付くようになり、電界のないところには付かなくなる。即ち、ピクセル領域にナノＬＥＤが付くようになる。

このように、一定時間塗布した後、上段ノズルでＮ２ガスのみを吹き付け、下段に備えられた開口１３１０を開くと、電界によって付かないＬＥＤは、気圧差によって全て抜け出るようになる。このように捕集されたＬＥＤは、再び再活用して再利用することができるようになる。

図１４及び図１５Ａ、図１５Ｂは、本発明の一実施形態に係るＬＥＤパネルの駆動方法を説明するための図である。

図１４によると、ＬＥＤパネル１１０を駆動するためのＬＥＤ駆動モジュール３００は、データドライバＩＣ３１０、ゲートドライバＩＣ３２０及び制御ＩＣ３３０を含む。

ＬＥＤパネル１００は、行方向に形成されてゲート信号を伝達するｎ個のゲートラインＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎと、列方向に形成されてデータ信号を伝達するｍ個のデータラインＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｍが配列される形態であってよい。しかし、図１４においては、説明の便宜上、６つのゲートラインと６つのデータラインの配列された形態を示している。ゲートラインとデータラインとによって定義された複数の領域は、それぞれサブピクセル領域であってよく、各サブピクセル領域には複数のピクセル電極とＴＦＴなどが設けられてよい。ここで、ＴＦＴは、それぞれのゲートラインからのスキャンパルスに応答し、それぞれのデータラインからのデータ信号をピクセル電極に供給する。

ＬＥＤ駆動モジュール３００は、プロセッサ（図示せず）から入力される制御信号に対応するようにＬＥＤパネル１００に駆動電流を供給し、ＬＥＤパネル１００を駆動する。具体的に、ＬＥＤ駆動モジュール３００は、ＬＥＤパネル１００に供給される駆動電流の供給時間、供給強度、供給間隔などを調節して出力する。

データドライバＩＣ３１０は、データ線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｍと連結され、制御ＩＣ３３０から伝達されたデータ信号をＬＥＤパネル１００に印加する。

ゲートドライバＩＣ３２０は、制御ＩＣ３３０から伝達されたゲート制御信号によってゲート信号を生成する。ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートラインＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎに連結してゲート信号をＬＥＤパネル１００の特定の行に伝達する。ゲート信号が伝達されたピクセルには、データドライバＩＣ３１０から出力されたデータ信号が伝達されるようになる。

制御ＩＣ３３０は、プロセッサ（図示せず）から入力信号（ＩＳ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及びメインクロック信号（ＭＣＬＫ）などを入力され、映像データ信号、ゲート制御信号、データ制御信号、発光制御信号などを生成し、ＬＥＤパネル１００、データドライバＩＣ３１０、ゲートドライバＩＣ３２０などに提供することができる。

特に、制御ＩＣ３３０は、入力信号（ＩＳ）に基づいてＬＥＤを駆動させるための駆動信号を生成する。例えば、制御ＩＣ３３０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式でモジュレーションされた駆動信号を生成することができる。ＰＷＭは、パルス変調方式の一つとして、変調信号の大きさに応じてパルスの幅を変化させて変調する方式である。例えば、信号波の振幅が大きいときは、パルスの幅が広くなり、振幅が小さいときは、パルスの幅が狭くなる。

例えば、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、ピクセル電極に接触させて電流を流すＬＥＤ構造の場合、調光（Ｄｉｍｍｉｎｇ）方式を用いて映像の多様な階調を表現することができる。即ち、ＰＷＭ信号（または、交流駆動信号）のパルス幅（または、周波数幅）、即ち、ターンオン時間を調整してＬＥＤの輝度、即ち、映像の階調を調整することができる。

ただ、図１０に示すカプセル状のＬＥＤ構造の場合、ＬＥＤに直接電流が流れるものではないため、ＰＷＭ信号の周波数を調整してＬＥＤの輝度を調整することができる。ただ、更にＰＷＭ信号のパルス幅、即ち、ターンオン時間を調整することもできる。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、ＬＥＤパネルが図１０に示すナノＬＥＤカプセルで実現される場合の駆動方法を説明するための図である。

図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係るＬＥＤがナノＬＥＤカプセル９１０で実現される場合、映像の階調に応じてＰＷＭクロック周波数の大きさを可変させてＬＥＤの輝度を調整することができる。

上述のように、ナノＬＥＤカプセル９１０に含まれたナノＬＥＤ９０は、ピクセル電極に直接接触しないため、電流が流れないようになる。それにより、電場による起電力を用いてＬＥＤが発光するようにすることができる。具体的に、ナノＬＥＤ９０を構成する電子と正孔（または陽電子）の位相差によって起電力が発生することができる。ここで、ナノＬＥＤ９０に付着された金属、例えば、Ａｌはアンテナのような役割をして起電力を発生させるようになる。

一実施形態によって、図１５Ａに示すように、映像の階調がＡからＢ（Ａ＞Ｂ）に変化する場合、それに対応するように、ＰＷＭクロック周波数の大きさを可変させてＬＥＤの輝度を調整することができる。

例えば、図示のように、階調Ａに対応する輝度を表現しようとする場合、当該階調に対応するピクセル領域の各ピクセルラインに該当するナノＬＥＤカプセル９１０を周波数２００ｋＨｚのＰＷＭ信号で駆動することができる。ここで、２００ｋＨｚは、共振周波数として、カプセルに含まれたナノＬＥＤの大きさ、長さなどに基づいて決定されてよい。例えば、実験によって適切な値に決定されてよい。

当該ピクセル領域に表示される映像の階調がＡより低いＢに変更される場合、当該ピクセル領域の各ピクセルラインの周波数の差を隔て、ＬＥＤの輝度を調整することができる。例えば、第１ラインに該当するナノＬＥＤカプセル９１０に対しては５００ｋＨｚ、即ち、クロック周波数を高めてより密にＰＷＭ波形を生成し、第２ラインに該当するナノＬＥＤカプセル９１０に対しては１００ｋＨｚ、即ち、クロック周波数を下げてより疎らにＰＷＭ波形を生成する場合、共振を起こして発光するＬＥＤの数が減るようになるため、輝度が低くなる。または、図１５Ｂに示すように、映像の階調がＡからＢ（Ａ＞Ｂ）に変化する場合、ＰＷＭクロック周波数の大きさ及び周波数幅を同時に可変させてＬＥＤの輝度を調整することができる。この場合、ＬＥＤカプセルの発光のための各階調別共振周波数、即ち、ＰＷＭクロック周波数及び周波数幅は、カプセルに含まれたナノＬＥＤの大きさ、長さなどに基づいて決定されてよい。

上述のような多様な実施形態によると、従来の方式であるパッケージＬＥＤ工程で発生する工程の複雑性を軽減させ、ＬＥＤ実装工程を省き、製品の製造単価を下げることができるようになる。

なお、従来のＬＣＤ／ＯＬＥＤの工程をそのまま利用することができるＬＥＤパネル製造方法を提供するため、効率性が向上する。

なお、ピクセル電極を電源を印加する方式で使用することができ、ナノＬＥＤの整列のための電極として使用することができるため、分離／実装する工程を省くことができることで、実装で発生する部品間の最小間隔の制限による高解像度の限界を克服することができるようになる。

なお、以上では、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブピクセルを含むディスプレイを製造するものとして説明したが、それに限るものではない。例えば、蛍光体を使用せずに単色の照明装置で製造することもできる。

一方、このような本発明の多様な実施形態に係る方法は、プログラミングされて各種保存媒体に保存されてよい。それにより、保存媒体を実行する多様な電子装置で上述の多様な実施形態に係る方法が実現されてよい。

具体的には、上述の制御方法を順次に行うプログラムが保存された非一時的な読み取り可能な媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）が提供されてよい。

非一時的な読み取り可能な媒体とは、レジスタやキャッシュ、メモリ等のような短い間データを保存する媒体ではなく、半永久的にデータを保存し、機器によって読み取り（Ｒｅａｄｉｎｇ）が可能な媒体を意味する。具体的には、上述の多様なアプリケーションまたはプログラムは、ＣＤやＤＶＤ、ハードディスク、ブルーレイディスク、ＵＳＢ、メモリカード、ＲＯＭ等のような非一時的な読み取り可能な媒体に保存されて提供されてよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的趣旨の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims (15)

1. 基板と、
   前記基板上部に形成される複数のサブピクセル領域と
   を含み、
   前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、
   相互離隔している複数のピクセル電極と、
   前記複数のピクセル電極上部に形成された少なくとも一つの発光ダイオードと、
   前記複数のピクセル電極のうち少なくとも一つを制御するように、前記複数のピクセル電極のうち少なくとも一つの一側に配置された少なくとも一つのトランジスタと
   を含むＬＥＤパネル。
2. 前記少なくとも一つのトランジスタは、
   前記複数のピクセル電極と同じ平面上に配置されるか、前記複数のピクセル電極下部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパネル。
3. 前記少なくとも一つの発光ダイオードは、Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現され、
   前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、
   前記少なくとも一つの発光ダイオード上部に形成され、前記少なくとも一つの発光ダイオードと離隔するように形成された光変換層と、
   前記光変換層を支持するガラス層と
   を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤパネル。
4. 前記トランジスタ上部に形成され、前記トランジスタと離隔して前記トランジスタに対応する領域をカバーするカバー層を更に含み、
   前記ガラス層は、
   前記光変換層及び前記カバー層を支持することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤパネル。
5. 前記光変換層上部に積層され、前記光変換層に対応するディメンション（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を有するカラーフィルタ層を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤパネル。
6. 前記少なくとも一つの発光ダイオードは、
   Ｂｌｕｅ ＬＥＤで実現され、
   前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、
   前記複数のピクセル電極上部に塗布された光変換物質を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパネル。
7. 前記少なくとも一つの発光ダイオードは、
   それぞれ、Ｒｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ及びＢｌｕｅ ＬＥＤを含み、
   前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、
   前記トランジスタ上部に形成され、前記トランジスタと離隔して前記トランジスタに対応する領域をカバーするカバー層と、
   前記カバー層を支持するガラス層と
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパネル。
8. 前記少なくとも一つの発光ダイオードは、
   それぞれ、Ｒｅｄ ＬＥＤ、Ｇｒｅｅｎ ＬＥＤ及びＢｌｕｅ ＬＥＤを含み、
   前記複数のサブピクセル領域のそれぞれは、
   前記トランジスタ上部に積層されたカバー層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパネル。
9. 前記複数のピクセル電極のそれぞれは、予め設定された間隔で離隔しており、
   前記予め設定された間隔は、前記少なくとも一つの発光ダイオードの長辺の長さより短く、前記少なくとも一つの発光ダイオードの片方の極性の長さより長い間隔であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパネル。
10. 前記少なくとも一つの発光ダイオードは、
    複数のナノＬＥＤを含み、
    前記複数のナノＬＥＤは、
    相互異なる極性が前記複数のピクセル電極のそれぞれに接触するように長手方向に整列されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパネル。
11. 前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、長手方向に金属性物質が付着されることを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤパネル。
12. 前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、前記金属性物質によってショートされ、
    前記複数の電極に電圧が印加されることにより発生する電場によって起電力が発生することで発光することを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤパネル。
13. ＬＥＤパネルの製造方法において、
    ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＴＦＴパネルを形成するステップと、
    ＴＦＴ工程を通じて、複数のサブピクセル領域で前記ＴＦＴ基板または前記ＴＦＴパネルを区分するステップと、
    前記少なくとも一つの複数のサブピクセル領域に相互離隔している複数のピクセル電極を形成するステップと、
    前記複数のピクセル電極上部に少なくとも一つの発光ダイオードを形成するステップと
    を含み、
    前記複数のピクセル電極のうち少なくとも一つは、前記サブピクセル領域に含まれた少なくとも一つのＴＦＴと接続するように形成される製造方法。
14. 前記少なくとも一つの発光ダイオードを形成するステップは、
    複数のナノＬＥＤを前記複数のピクセル電極上部に塗布するステップと、
    前記複数のピクセル電極に電圧を印加し、前記複数のナノＬＥＤを長手方向に整列させるステップと、
    金属性物質を用いて前記整列された複数のナノＬＥＤのそれぞれの相互異なる極性が前記複数のピクセル電極に接触するように付着させるステップと
    を含むことを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
15. 前記少なくとも一つの発光ダイオードを形成するステップは、
    内部に複数のナノＬＥＤを含む透明カプセルを前記複数のピクセル電極に付着するステップを含み、
    前記透明カプセルに含まれた前記複数のナノＬＥＤは、長手方向に金属性物質が付着されることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の製造方法。

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