KR102232760B1 - 초광폭의 색영역을 갖는 풀 칼라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이에 사용될 수 있는 특정 형태의 픽셀에 기반한 풀 칼라 모듈에 관한 것이다. 상기 풀 칼라 모듈은 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원들로 구성된 RGCB-pixel에 기반하고, 630~655nm 피크 파장의 적색광원; 515~555nm 피크 파장의 녹색광원; 490~505nm 피크 파장의 청녹색광원; 및 455~470nm 피크 파장의 청색광원;을 포함한다. 이 경우, 상기 녹색광원은 520~535nm 피크 파장을 갖는 1개의 광원으로 이루어지거나, 또는 515~530nm 피크 파장과 540~555nm 피크 파장을 갖는 2개의 광원으로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 풀 칼라 모듈은 UWCG의 색영역에서의 풍푸한 색조를 표시할 수 있고, 우수한 발광효율 및 내구성을 가지며 또한 LED 어레이 자체의 집적도가 개선되어 높은 해상도 구현에 유리하다.

Description

초광폭의 색영역을 갖는 풀 칼라 모듈{FULL COLOR MODULE WITH ULTRA WIDE COLOR GAMUT}
본 발명은 디스플레이에 사용될 수 있는 특정 형태의 픽셀 (pixel)에 기반한 풀 칼라 모듈에 관한 것으로, 특히 LED 어레이 (Array)를 이용한 풀 칼라 모듈에 관한 것이다.
최근 고품질의 박막 성장기술과 소자 공정기술이 향상되어 다양한 크기의 발광소자를 제작할 수 있게 되었다. 특히 100μm 이하의 청색광(B), 녹색광(G)과 적색광(R)의 마이크로 LED들을 이용하여 빛의 삼원색을 직접 조함으로써 LCD 없이 풀칼라 이미지를 재현하는 마이크로 LED 디스플레이 장치가 활발히 개발되고 있다.
전통적으로 마이크로 LED 기반의 디스플레이 제조기술은 RGB-pixel을 구성하는 방법에 따라 크게 두 가지로 구별되고 있다. 첫째는 독립된 각각의 청색광, 녹색광 그리고 적색광의 마이크로 LED들을 결합하여 RGB-pixel을 구성하는 방법이고, 둘째는 청색광 마이크로 LED와, 녹색광과 적색광 형광체들로 감싸인 청색광 마이크로 LED들을 결합하여 RGB-pixel을 구성하는 방법이다. 후자의 경우와 비슷하게 UV광 마이크로 LED들을 청색광, 녹색광 그리고 적색광 형광체들로 감싼 형태로 RGB-pixel을 만들 수 있다.
전자의 경우 개별 적색광, 녹색광, 그리고 청색광 마이크로 LED들을 RGB- pixel을 구성하기 위해 디스플레이 기판으로 전사시켜 조립하는 과정의 어려움으로 생산성과 수율이 높지 않다. 또한 녹색광 마이크로 LED의 경우 청색광과 적색광 마이크로 LED에 비해 발광효율이 매우 낮아 RGB-pixel의 전체 효율을 저하시키고, 적색광 마이크로 LED 경우 비질화물 반도체라 질화물 반도체로 만들어져 청색광과 녹색광 마이크로 LED에 비해서 열적으로 불안정하여 발광 파장이 주변온도의 영향으로 쉽게 변할 수 있어 재현된 색의 안정성을 확립하기 쉽지 않다.
후자의 경우 모노리식 칩 공정에 따라 기본적으로 청색광 마이크로 LED 어레이에 기초하되 특정한 위치에 청색광 마이크로 LED들을 녹색광과 적색광 형광체로 감싸 RGB-pixel을 구성하기 때문에, 전자에 비해 생산성이 우수하다. 하지만, 어레이를 구성하는 마이크로 LED들의 성능을 균일하게 만드는 것이 쉽지 않고 또한 형광체들의 변환 효율이 서로 다르고 높지 않기 때문에, 전자의 경우에 비해 디스플레이 효율이 낮은 편이다.
따라서 마이크로 LED 디스플레이의 성능과 제작비용을 낮추기 위해 마이크로 LED의 성능을 향상시키는 것과 동시에, BT. 2020의 WCG(Wide Color Gamut) 이상의 색을 재현할 수 있는 새로운 픽셀 기반의 풀 칼라 모듈 및 그 제조방법을 개발할 필요가 있다.
- Output power enhancement of GaN light emitting diodes with p-type ZnO hole injection layer, B. J. Kim et al., Applied Physics Letters 94 (2009), Page 103506 - Effect of a p-ZnO insertion layer on the external quantum efficiency of GaInN light-emitting diodes, Guan-Bo Lin et al., Applied Physics Express 8 (2015), Page 092102
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, BT 2020 WCG 급 이상의, UWCG (Ultra Wide Color Gamut)의 색영역에서의 풍부한 색조를 표시할 수 있는 새로운 픽셀 기반의 풀 칼라 모듈을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 풀 칼라 모듈의 픽셀을 LED 어레이로 구현하되, 각 픽셀을 이루는 LED가 우수한 발광효율을 갖고 낮은 누설전류로 인해 우수한 내구성을 가지며 또한 LED 어레이 자체의 집적도가 개선되어 해상도에 유리한 풀 칼라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과 이루어진 것으로, 그 요지는 특허청구범위에 기재한 바와 동일한 아래의 내용이다.
본 발명에 따른 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈은 디스플레이 패널에 적용되어 UWCG (Ultra Wide Color Gamut)의 색영역에서 색재현성을 구현하기 위해 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원들로 구성된 RGCB-pixel에 기초한 풀 칼라 모듈로서, 630~655nm 피크 파장의 적색광원; 515~555nm 피크 파장의 녹색광원; 490~505nm 피크 파장의 청녹색광원; 및 455~470nm 피크 파장의 청색광원;을 포함할 수 있다.
상기 녹색광원은 520~535nm 피크 파장을 갖는 제1 녹색광원 1개로 이루어질 수 있다.
상기 녹색광원은 515~530nm 피크 파장의 제2 녹색광원과 540~555nm 피크 파장의 제3 녹색광원 2개로 이루어질 수 있다.
상기 청색광원은 GaN로 이루어진 청색광 LED이거나, p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 청색광 하이브리드 LED일 수 있다.
상기 청녹색광원은 GaN로 이루어진 청녹색광 LED이거나, p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 청녹색광 하이브리드 LED일 수 있다.
상기 제1 녹색광원은 청색광 LED에 제1 녹색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 제1 녹색광 형광체가 청색광을 해당 피크 파장의 녹색광으로 전환시키는 것일 수 있다.
상기 상기 제2 녹색광원 및 제3 녹색광원 각각은 청색광 LED에 제2 녹색광 형광체 및 제3 녹색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 제2 녹색광 형광체 및 제3 녹색광 형광체 각각이 청색광을 각각의 해당 피크 파장의 녹색광으로 전환시키는 것일 수 있다.
상기 적색광원은 청녹색광 LED에 적색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청녹색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 적색광 형광체가 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키는 것일 수 있다.
또는 상기 적색광원은 청색광 LED에 적색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 적색광 형광체가 청색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키는 것일 수 있다.
상기 색광원들은 LED 어레이로 구성하고, 상기 LED 어레이 층은 TFT 층에 적층되어 전극이 연결된 구조인 것일 수 있다.
상기 LED 어레이의 단위 픽셀은 2개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 2개의 청색광 LED 중 어느 하나에는 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체가 결합되고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 적색광 형광체가 결합된 것일 수 있다.
상기 LED 어레이의 단위 픽셀은 3개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 3개의 청색광 LED 중 2개 각각에는 청색광을 515~530nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제2 녹색광 형광체와 청색광을 540~555nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제3 녹색광 형광체가 각각 결합하고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 적색광 형광체가 결합된 것일 수 있다.
상기 LED 어레이의 단위 픽셀은 3개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 3개의 청색광 LED 중 2개 각각에는 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체와 청색광을 해당 피크 파장의 적생광으로 전환시키기 적색광 형광체가 각각 결합하고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 다른 적색광 형광체가 결합된 것일 수 있다.
상기 LED 어레이 층 및 TFT 층으로 이루어진 레이어 쌍이 상하로 복수로 적층된 구조이되, RGCB-pixel 패턴은 정렬 적층된 복수의 LED 어레이 층 각각의 pixel 패턴을 정투영하여 조합되는 패턴인 것일 수 있다.
상기 복수의 LED 어레이 층은 LED들이 BG-pixel 패턴 또는 BGR-pixel 패턴에 따라 배열된 청색광 LED 어레이 층; 및 LED들이 RC-pixel 패턴에 따라 배열된 청녹색광 LED 어레이 층;으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 LED 어레이 층의 발광면 측에 제공되는 광학필름을 더 포함하고, 상기 광학필름에는 관련 LED 어레이 층의 pixel에 대응하는 pixel 패턴을 제외하고 가시광이 불투명인 것일 수 있다.
상기 광학필름의 pixel 패턴 일부에는 청색광을 녹색광으로 전환시키기 위한 형광체나, 청색광 또는 청녹색광을 적색광으로 전환시키기 위한 형광체가 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 특정 파장대의 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원을 이용한 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈로 디스플레이 패널을 구성하면 BT. 2020 WCG의 색영역보다 넓은 UWCG 색영역의 풍부한 색들을 재현할 수 있다. 또한 이러한 풀 칼라 모듈은 모노리식으로 제작되는 하나 이상의 LED 어레이를 이용함으로써 다양한 사이즈의 UWCG급 LED 디스플레이 패녈을 높은 생산속도로 제작할 수 있다. 이 경우, 하이브리드 LED를 적용하면 발광효율이 높고 누설전류로 인한 발열현상이 감소되어 내구성이 향상될 수 있고, 또한 복수의 LED 어레이를 상하로 수직 적층하는 경우 집적도를 높힐 수 있어 밝기와 색감뿐만 아니라 해상도도 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UWCG 색영역 구현에 필요한 광원들의 파장대를 나타낸 색채도형(Color Chromatic Diagram).
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 이용해 LED 디스플레이 패널을 제작하는 과정에 대한 모식도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 LED의 에피층에 대한 수직 단면 구조도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 UWCG-1 및 UWCG-2 색영역 각각을 재현하기 위한 RGCB-pixel의 평면 패턴도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 UWCG-1 색영역 및 UWCG-2 색영역 각각을 재현하기 위해 복수의 LED 어레이 층을 상하 방향으로 적층된 형태의 풀 칼라 모듈의 단면 구조도 및 각 레이어에서의 출사광 패턴의 평면 모식도.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다. 도면에서 본 발명의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다. 기타 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
먼저, 본 발명에 따른 풀 칼라 모듈은 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원들로 구성된 RGCB-pixel에 기초하며, 이러한 4종 색광원들을 특정 파장대로 선택함으로써 종래 WCG 색영역을 넘어서는 UWCG 색영역의 색들을 재현하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 UWCG 색영역과 그 영역의 색들을 재현하는 데 필요한 광원들을 나타낸 색채도형(Color Chromatic Diagram)이며, UWCG 색영역에 관한 실시예로 UWCG-1 색영역과 UWCG-2 색영역이 예시되어 있다.
도 1을 참조할 때, 상기 UWCG 색영역을 구현하기 위한 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원의 파장대와 관련하여, 630~655nm 피크 파장의 적색광원; 515~555nm 피크 파장의 녹색광원; 490~505nm 피크 파장의 청녹색광원; 및 455~470nm 피크 파장의 청색광원;을 포함한다. 이 경우 좀 더 바람직하게는, 상기 적색광원의 피크 파장은 645~655nm이고, 상기 청녹색광원의 피크 파장은 495~500nm이고, 상기 청색광원의 피크 파장은 460~465nm이다.
여기서, 녹색광원의 파장대는 UWCG-1 색영역과 UWCG-2 색영역에 따라 달리 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 UWCG-1 색영역은 제1 녹색광원 1 개로 이루어지며, 제1 녹색광원의 피크 파장은 520~535nm 좀 더 바람직하게는 530~535nm이다. 이 경우 풀 칼라 구현에 필요한 화소 단위의 pixel은 광원의 개수를 기준으로 RGCB-pixel이다. 이에 대해 상기 UWCG-2 색영역은 제2 녹색광원 및 제3 녹색광원 2개로 이루어지며, 제2 녹색광원의 피크 파장은 515~530nm 좀 더 바람직하게는 520~525nm이고, 제3 녹색광원의 피크 파장은 540~555nm 좀 더 바람직하게는 545~550nm이다. 이 경우 풀 칼라 구현에 필요한 화소 단위의 pixel은 광원의 개수를 기준으로 RGGCB-pixel이다. 한편 본 발명에서 풀 칼라 구현에 필요한 화소 단위의 pixel을 언급할 때, 일반적으로 색깔의 종류를 기준으로 하여 UWCG-1 색영역과 UWCG-2 색영역 모두에서 RGCB-pixel로 통칭하기로 하고, 경우에 따라 광원의 개수를 기준으로 하여 상술한 바와 같이 RGCB-pixel 또는 RGGCB-pixel로 구분하여 칭하는 것으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 색광원들은 LED 어레이(10)로 구성되며, 도 2는 이러한 LED 어레이(10)를 이용해 풀 칼라 모듈(100) 및 LED 디스플레이 패널(1000)을 순차 제작하는 과정에 대한 모식도를 나타낸다. 상기 LED 어레이(10)은 구동 스위칭 소자로서 TFT에 접합되는 것을 예정하며, 도 2에 도시된 바와 같이 LED 어레이(10) 기반으로 풀 칼라 모듈(100)과 이를 이용한 다양한 크기의 디스플레이 패널(1000)이 제작될 수 있다. 실시예에 따르면 LED 어레이(10)를 구성하는 발광소자로서 LED(11)는 청색광 LED와 청녹색광 LED의 2종으로서, UWCG급 풀 칼라 모듈(100)을 제작을 위해서는 후술하는 바와 같이 특히 '하이브리드 LED'로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 LED(11)는 그 크기가 해상도 측면에서 가능한 한 작게 형성되어야 하고, 바람직하게는 1~50μm, 더 바람직하게는 5~30μm의 '마이크로 LED'이다. 이러한 '하이브리드 마이크로 LED'(11)로 LED 어레이(10)의 발광소자로 채택하여 UWCG 색영역의 색들을 재현할 수 있는 RGCB-pixel(111) 기반의 풀 칼라 모듈(100)을 제작하는 과정을 보다 구체적으로 요약하면, 먼저 p형 층이 ZnO-기반의 산화물 반도체와 GaN-기반의 질화물 반도체로 이루어진 발광소자 구조의 에피 웨이퍼를 이용하여 490~505nm 피크 파장의 청녹색광, 그리고 455~470nm 피크 파장의 청색광을 발광하는 1~50μm, 바람직하게는 5~30μm 크기의 하이브리드 마이크로 LED 어레이(10)들을 통상적인 반도체 모노리식 집적화 공정을 통해 제작할 수 있다.
한편 LED 어레이(10)를 구성하는 발광소자로서 LED(11)를 청색광 LED와 청녹색광 LED의 2종으로 하는 경우에 있어서, 상기 청색광원은 청색광 LED 자체로 이루어지고, 상기 녹색광원은 청색광 LED와 녹색광 형광체로 이루어지고, 상기 청녹색광원은 청녹색광 LED 자체로 이루어지고, 상기 적색광원은 청녹색광 LED와 적색광 형광체로 이루어진다. 이 경우 상기 청색광 LED 및 청녹색광 LED 각각은 상술한 풀 칼라 구현에 필요한 피크 파장의 청색광 및 청녹색광을 발광하며, 상기 녹색광 형광체는 청색광을 상술한 풀 칼라 구현에 필요한 피크 파장의 녹색광으로 전환시키며, 상기 적색광 형광체는 청녹색광을 상술한 풀 칼라 구현에 필요한 피크 파장의 적색광으로 전환시킨다. 이 경우, UWCG급 풀 칼라 구현을 위해 상기 상술한 청색광 LED, 청녹색광 LED, 녹색광 형광체 그리고 적색광 형광체에 기반하여 풀 칼라 픽셀을 구현하면, 독립된 각각의 청색광, 청녹색광, 녹색광과 적색광 LED들로 구성된 풀 칼라 픽셀 제작시 발생하는 기술적인 어려움을 극복할 수 있고, 또한 종래 방식에 따라 청색광 LED와 특정 색의 형광체를 결합시켜 색구현을 하는 경우에 있어서의 기술적 한계 중 하나로 청색광을 청녹색광으로 변환시킬 수 있는 청녹색광 형광체가 존재하지 않는 문제를 극복할 수 있다.
상기 청색광 LED와 청녹색광 LED는 GaN 기반의 질화물 반도체로 이루어질 수 있으나 이러한 통상의 GaN에 기반하여 상기한 '마이크로 LED'와 같이 작은 칩 크기로 LED를 제작하면 소자성능이 현격히 저하되는 경향이 있기 때문에, 이를 보완하기 위해 특히 '하이브리드 LED'로 이루어지는 것이 바람직하다. 하이브리드 LED는 p형 층이 GaN 기반의 질화물 반도체와 ZnO 기반의 산화물 반도체로 이루어진 구조이고, 내부발광효율(IQE)을 높이고 표면 누설전류로 인한 발열현상을 감소시킴으로써 내구성이 향상될 수 있는 것으로 알려져 있다 (Output power enhancement of GaN light emitting diodes with p-type ZnO hole injection layer, 저자 - B. J. Kim 등, Applied Physics Letters 94 (2009), Page 103506 // Effect of a p-ZnO insertion layer on the external quantum efficiency of GaInN light-emitting diodes, 저자 - Guan-Bo Lin 등, Applied Physics Express 8 (2015), Page 092102). 이러한 하이드리드 LED를 픽셀 구성을 위한 마이크로 LED로 활용하면 종래 발광소자 효율과 관련된 문제점들을 해결할 수 있으며, 상기 인용문헌에 기재된 사항들은 본 발명의 일부로서 일체로 참조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 마이크로 LED(11)의 에피층에 대한 수직 단면 구조도를 나타낸다. 도 3의 하이브리드 마이크로 LED(11)는 상술한 바와 같이 1~50μm, 바람직하게는 5~30μm의 칩 사이즈로 제작되어 455~470nm 피크 파장의 청색광을 또는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광을 발광할 수 있으며, GaN 기반의 질화물 반도체와 ZnO 기반의 산화물 반도체로 이루어진 발광소자 구조의 에피 웨이퍼를 통상적인 반도체 공정으로 제조된다.
구체적으로 상기 하이브리드 마이크로 LED(11)는 기판(35) 상부에 에피택시 적층되어 전자(electron)를 제공하는 n형 질화물 반도체 층(40), 상기 n형 질화물 반도체 층(40) 상부에 에피택시 적층되어 빛을 생성하는 활성층(50), 상기 활성층(50)의 상부에 에피택시 적층되어 정공(hole)을 제공하는 p형 질화물 반도체 층(60-1), 상기 p형 질화물 반도체 층(60-1)의 상부에 에피택시 적층된 p형 산화물 반도체 층(60-2)을 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 p형 질화물 반도체 층(60-1) 상부에 에피택시 적층된 p 형 산화물 반도체 층(60-2)은 As 도핑된 p-type ZnO층이 증착된 박막 구조로 형성될 수 있다. 상기 p형 ZnO층(60-2)은 전자 입자들에 비해 상대적으로 부족한 정공 입자들을 상기 활성층(50)에 제공하여 광출력을 높이는 역할을 한다.
상기 하이브리드 마이크로 LED(11)의 p형 층은 상기 p형 질화물 반도체 층(60-1) 상부에 상기 p형 ZnO층(60-2)이 에피택시 단결정 성장방법으로 증착된 구조의 p형 이종물질 반도체 층들로 구성되는 것을 특징으로 한다. 앞서 인용문헌들에 상술되어 있는 바와 같이 하이브리드 마이크로 LED(11)는 질화물 반도체 층들로만 구성된 통상의 마이크로 LED에 비해 광효율이 높아, 이러한 하이브리드 마이크로 LED(11)를 광원으로 사용하면 고효율의 디스플레이 패널을 개발할 수 있다.
상기 하이브리드 마이크로 LED(11) 칩 공정은 반사도가 좋은 메탈로 이루어진 p 전극(25-1)과 n 전극(25-2)을 형성하고 절연성 패시베이션 층(15)을 형성하는 것으로 완성된다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 UWCG 색영역을 재현할 수 있는 풀 칼라 모듈(100)과, 특히 이러한 풀 칼라 모듈(100)의 RGCB-pixel(도 2의 111)의 제작 방법을 그 종류에 따라 보다 상세히 설명하도록 한다. 이 경우 상술한 바와 같이, 풀 칼라 구현에 필요한 화소 단위의 pixel을 언급할 때, 일반적으로 색깔의 종류를 기준으로 하여 UWCG-1 색영역과 UWCG-2 색영역 모두에서 RGCB-pixel로 통칭하기로 하고, 경우에 따라 광원의 개수를 기준으로 하여 RGCB-pixel 또는 RGGCB-pixel로 구분하여 칭한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 UWCG 색영역 각각을 재현하기 위한 종류별 RGCB-pixel(111; 111-1, 111-2))에 대한 평면 패턴도이다. 도 4의 (a)는 도 1의 UWCG-1 색영역 재현을 위한 풀 칼라 모듈(100)에서 4개의 색광원으로 이루어진 RGCB-pixel(111-1)을 나타내고, 도 4의 (b)는 도 1의 UWCG-2 색영역 재현을 위한 풀 칼라 모듈(100)에서 5개의 색광원으로 이루어진 RGCB-pixel(111-2)을 각각 나타낸다. 상술한 바와 같이 LED 어레이(10)를 청색광 LED와 청녹색광 LED의 2종으로 하고 청색광원 및 청녹색광원은 LED 자체로 광원을 구성하며 적색광원 및 녹색광원은 LED와 형광체를 조합해 구성하는 경우에 있어, UWCG-1 및 UWCG-2 색영역을 위한 풀 칼라 모듈(100) 각각의 RGCB-pixel(111; 111-1, 111-2)을 구성하는 형태는 보다 구체적으로 아래와 같다.
도 4의 (a)의 RGCB-pixel(111-1)의 경우, 2개의 455~470nm 피크 파장의 청색광 LED와 2개의 490~505nm 피크 파장의 청녹색광 LED를 실시예와 같이 평면 사각형 형태로 배열하여 단위 LED 어레이(10)를 구성하고, 2개의 청색광 LED 중 어느 하나에는 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체가 결합되고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 적색광 형광체가 결합됨으로써 R, G1, C 및 B 4개의 광원으로 이루어진 RGCB-pixel(111-1)을 구현하게 된다.
도 4의 (b)의 RGGCB-pixel(111-2)의 경우, 3개의 455~470nm 피크 파장의 청색광 LED와 2개의 490~505nm 피크 파장의 청녹색광 LED를 실시예와 같이 평면 오각형 형태로 배열하여 단위 LED 어레이(10)를 구성하고, 3개의 청색광 LED 중 2개 각각에는 515~530nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제2 녹색광 형광체와 540~555nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제3 녹색광 형광체가 각각 결합하고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 적색광 형광체가 결합됨으로써 R, G2, G3, C 및 B 5개의 광원으로 이루어진 RGGCB-pixel(111-2)을 구현하게 된다.
상기 풀 칼라 모듈(100)를 실제 제작하는 경우에 있어, 풀 칼라 모듈(100)에 이용되는 LED 어레이(10) 층은 상술한 바와 같이 구동 스위칭 소자로서 TFT 층에 적층되어 전극이 연결된 구조로 제공되는 것이 바람직하다. 또한 풀 칼라 모듈(100)은 LED 어레이 층의 발광면 측에 제공되는 광학필름을 선택적으로 더 포함할 수 있고, 이러한 광학필름은 기본적으로 관련 LED 어레이 층의 pixel에 대응하는 pixel 패턴을 제외하고 가시광이 투과되는 것을 억제하는 역할을 한다. 이에 따라 광학필름의 pixel 패턴은 가시광이 투과되는 것을 예정하지만, 그 일부에는 LED의 청색광 또는 청녹색광을 녹색광 또는 적색광으로 전환시키기 위한 형광체가 선택적으로 형성되어 칼라 필터 기능을 겸할 수도 있다. 한편 상기 LED 어레이(10) 층은 관련된 모든 LED들이 동일한 층에 구비될 수도 있지만, 이하의 도 5 및 도 6의 실시예와 같이 풀 칼라 모듈을 대량 생산하는 제조 공정, 집적화에 따른 기술적 어려움, 제조 비용의 관점에서 LED 소자들이 종류별로 서로 다른 층에 구비되어 상호 적층된 구조가 바람직하다. 이 경우 TFT 층과 광학필름도 각 LED 어레이(10) 층과 쌍을 이루어 별도로 제공되는 것이 바람직하다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 UWCG-1 색영역 및 UWCG-2 색영역 각각을 재현하기 위해 복수의 LED 어레이 층을 상하 방향으로 적층된 형태의 풀 칼라 모듈의 단면 구조도 및 각 레이어에서의 출사광 패턴의 평면 모식도를 나타낸다. 도 5 및 도 6에서 각각의 풀 칼라 모듈에서 LED 어레이 층의 개수는 사용되는 LED 종류 개수에 따라 결정될 수 있으며, 도 5 및 도 6의 실시예에서는 청색광 LED와 청녹색광 LED의 2종으로 하는 경우를 예정하여 LED 어레이 층의 총 개수 2개로 예시되어 있다. 즉, 상단에는 청색광 LED가 본 발명의 RGCB-pixel(111; 111-1, 111-2)를 구성하는 BG-pixel OR BGG-pixel 패턴(이하, BG-pixel로 통칭함)에 따라 배열된 청색광 LED 어레이 층(이하, 'B-Array'로 약칭함)이 배치되고, 하단에는 청녹색광 LED가 본 발명의 RGCB-pixel(111; 111-1, 111-2)를 구성하는 RC-pixel 패턴에 따라 배열된 청녹색광 LED 어레이 층(이하, 'C-Array'로 약칭함)이 각각 배치된다. 아래의 설명에서 BG-pixel은 B-Array pixel로, RC-pixel은 C-Array pixel로 각각 표시하였다. 이에 따라 풀 칼라 모듈의 최종 RGCB-pixel 패턴은 정렬 적층된 복수의 LED 어레이 층인 B-Array와 C-Array 각각의 pixel 패턴을 정투영하여 조합되는 패턴에 해당 된다. 이 경우, B-Array와 C-Array의 상하 배열은 반대일 수 있다. 또한 TFT 층과 광학필름도 각 LED 어레이 층과 쌍을 이루어 별도로 제공되어 있다.
도 5를 참조할 때, 본 발명의 일실시예에 따른 UWCG-1 색영역을 재현할 수 있는 RGCB-pixel(111-1) 기반의 풀 칼라 모듈(100A, 100A')을 제작하기 위해, 하단의 C-Array(110)의 경우는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광 하이브리드 마이크로 LED 2개로 이루어진 C-Array pixel을 기본 형태로 모노리식 공정방식으로 만들고, B-Array(210)의 경우 455~470nm 피크 파장의 청색광 하이브리드 마이크로 LED 2개로 이루어진 B-Array pixel을 기본 형태로 모노리식 공정방식으로 만든다. 이 경우, C-Array pixel과 B-Array pixel의 크기가 비슷하며 각각을 하단과 상단으로 2단 적층 시 하이브리드 마이크로 LED들의 발광면이 수직방향으로 상호 겹치지 않게 배열됨으로써, 풀 칼라 모듈(100A, 100A')에 의한 최종 RGCB-pixel(111-1)은 B-Array와 C-Array 각각의 pixel 패턴을 정투영하여 조합되는 패턴이 된다.
상기 C-Array(110)와 B-Array(210)을 구성하는 하이브리드 마이크로 LED(11)에서, 통상적인 플립칩 본딩을 적용하기 위해 p-전극(125-1/225-1)은 메사 표면에, n-전극(125-2/225-2)은 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체의 표면에 각각 증착된다. 이 경우, 2단 적층시 상단의 B-Array pixel의 n-전극 메탈에 의해 하단의 C-Array pixel에서 발광되어 진행되는 빛을 방해하지 않기 위해 C-Array pixel의 마이크로 LED(11) 중심축과 일치하는 일정한 크기의 지역, 바람직하게는 C-Array pixel의 하이브리드 마이크로 LED(11)와 비슷한 모양으로 지역(227)에는 n-전극 메탈(225-2)이 증착되지 않는다.
상기 하이브리드 마이크로 LED(11)는, 플립칩 본딩으로 연결될 전극의 일부 표면을 제외하고 표면 절연을 위해 패시베이션 층(115/215)을 증착한다.
상기 C-Array(110)와 B-Array(210)를 구성하는 하이브리드 마이크로 LED(11) 각각을 전기적으로 조절하기 위해, 통상적인 TFT-backplane(105/205)에 플립칩 본딩 기법으로 전극을 연결한다. 이 경우 상단의 B-Array(210)와 연결되는 TFT-backplane(205)은 하단의 C-Array pixel에서 발광하는 빛이 잘 통과하게 투명한 재질로 구성된다.
상기 풀 칼라 모듈(100A, 100A')에는, 상기 하이브리드 마이크로 LED(11)에서 발광하는 빛을 수직방향으로 진행하는 빛만 통과시키는 기능을 하는 광학필름(145/245, 145a/245a)이 투명기판(135/235)에 적층되어 제공된다. 이 경우 완성된 광학필름 (145/245, 145a/245a)을 lamination 공정기술로 정렬하여 적층할 수도 있고, 미세공정을 통해 사파이어 기판(135/235) 표면에 직접 가공 제작하여 적층할 수 있다. 하단 광학필름(145, 145a)은 C-Array pixel용으로 픽셀화된 광학필름이고, 상단 광학필름(245, 245a)은 B-Array pixel용으로 픽셀화된 광학필름이다. 이 경우, 각각의 광학 필름은 '관련 LED 어레이 층'의 pixel에 대응하는 pixeld 패턴을 갖는다. 예컨대, 하단 광학필름(145, 145a)의 pixel 패턴 형성과 관련된 LED 어레이 층은 그 아래쪽에 있는 C-Aarray 단독이고 하단 광학필름(145, 145a)의 pixel은 C-Aarray pixel과 동일한 패턴으로 대응되어 2개이지만, 상단 광학필름(245, 245a)의 pixel 패턴 형성과 관련된 LED 어레이 층은 그 아래쪽에 있는 B-Array 및 C-Aarray 2개이고 이에 따라 상단 광학필름(245, 245a)의 pixel은 B-Array pixel에 그 아래쪽에서 정투영되는 C-Array pixel이 조합되어 총 4개이다. 상단 및 하단 광학 필름에 구비되는 pixel은 B-Array 및 C-Array pixel의 하이브리드 마이크로 LED(11)와 중심축이 일치하는 영역에서 비슷한 크기와 모양으로 형성되는 것을 예정한다. 광학필름에서 pixel은 투명하게 형성되거나 적색광 형광체 또는 녹색광 형광체로 형성되지만, 그 외는 가시광 불투명 영역으로 할당된다.
구체적으로 도 5(a)의 풀 칼라 모듈(100A)에 따른 하단 광학필름(145)의 경우, 총 2개의 pixel이 형성되며, 이 중 하나의 pixel은 C-Array pixel로부터 발광되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광이 흡수없이 통과되도록 투명하게 형성되고, 다른 pixel은 490~505nm 피크 파장의 청녹색광을 630~655nm 피크 파장의 적색광으로 변환시킬 수 있는 적색광 형광체로 형성된다. 이에 대해 도 5(b)의 풀 칼라 모듈(100A')에 따른 하단 광학필름(145a)의 경우, 마찬가지로 총 2개의 pixel이 형성되며, 2개의 pixel 모두 C-Array pixel로부터 발광되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광을 흡수없이 그대로 통과되도록 투명하게 형성된다.
한편 상단 광학필름(245, 245a)의 형태는 하단 광학필름 형태(145, 145a)에 따라 결정된다. 즉, 하단 광학필름이 145 형태이면 상단 광학필름은 245 형태로, 하단 광학필름이 145a 형태이면 상단 광학필름은 245a 형태로 각각 결정된다.
구체적으로, 도 5(a)의 풀 칼라 모듈(100A)에 따른 상단 광학필름(245)의 경우, 총 4개의 pixel이 형성되며, 이 중 3개의 pixel은 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광, 적색광 형광체에 의해 전환되어 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 630~655nm 피크 파장의 적색광, 그리고 B-Array pixel로부터 발광되는 455~470nm 피크 파장의 청색광을 흡수없이 통과되도록 투명하게 형성되고, 나머지 1개의 pixel은 455~470nm 피크 파장의 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 변환시킬 수 있는 제1 녹색광 형광체로 형성된다. 이에 대해, 도 5(b)의 풀 칼라 모듈(100A')에 따른 상단 광학필름(245a)의 경우, 마찬가지로 총 4개의 pixel이 형성되며, 이 중 2개의 pixel은 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광과 상단 B-Array pixel에서 발광하는 455~470nm 피크 파장의 청색광을 흡수없이 통과되도록 투명하게 형성되고, 다른 1개의 pixel은 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광을 630~655nm 피크 파장의 적색광으로 변환시키는 적색광 형광체로 형성되고, 나머지 1개의 pixel은 상단 B-Array pixel에서 발광하는 455~470nm 피크 파장의 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 변환시키는 제1 녹색광 형광체로 형성된다.
도 6을 참조할 때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 UWCG-2 색영역을 재현할 수 있는 RGGCB-pixel(111-2) 기반의 풀 칼라 모듈(100B, 100B')을 제작하기 위해, 하단의 C-Array(310)의 경우는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광 하이브리드 마이크로 LED 2개로 이루어진 C-Array pixel을 기본 형태로 모노리식 공정방식으로 만들고, B-Array(410)의 경우 455~470nm 피크 파장의 청색광 하이브리드 마이크로 LED 3개로 이루어진 B-Array pixel을 기본 형태로 모노리식 공정방식으로 만든다. 이 경우, C-Array pixel과 B-Array pixel의 크기가 비슷하며 각각을 하단과 상단으로 2단 적층 시 하이브리드 마이크로 LED들의 발광면이 수직방향으로 상호 겹치지 않게 배열됨으로써, 풀 칼라 모듈(100B, 100B')에 의한 최종 RGGCB-pixel(111-2)는 B-Array와 C-Array 각각의 pixel 패턴을 정투영하여 조합되는 패턴이 된다.
한편 도 6의 실시예에 따른 풀 칼라 모듈(100B, 100B')에서 p-전극(325-1/425-1), n-전극(325-2/425-2), n-전극 메탈 제외 지역(427), 패시베이션 층(315/415) 및 TFT-backplane(405)에 앞서 도 5에서 설명한 것과 동일하다. 또한 도 6의 실시예에 따른 풀 칼라 모듈(100B, 100B')에서 광학필름(345/445, 345a/445a) 및 기판(335/435)에 관한 구성도 기본적으로 동일하다. 즉, 하단 광학필름(345, 345a)은 C-Array pixel용으로 픽셀화된 광학필름이고, 상단 광학필름(445, 445a)은 B-Array pixel용으로 픽셀화된 광학필름인 점에서 기본적으로 동일하다. 또한 도 6의 하단 광학필름(345, 345a)에서 2개의 pixel에 대한 픽셀화 방식과 상단 광학필름(445, 445a)의 형태가 하단 광학필름(345, 345a)의 형태에 의존하는 점도 도 5의 실시예와 동일하지만, 도 6의 상단 광학필름(445, 445a) 5개의 pixel에 대한 픽셀화의 세부 방식은 그 개수가 달라짐에 따라 아래에서 설명하는 바와 같이 약간의 차이가 있다.
도 6(a)의 풀 칼라 모듈(100B)에 따른 상단 광학필름(445)의 경우, 총 5개의 pixel이 형성되며, 이 중 3개의 pixel은 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광, 적색광 형광체에 의해 전환되어 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 630~655nm 피크 파장의 적색광, 그리고 B-Array pixel로부터 발광되는 455~470nm 피크 파장의 청색광을 흡수없이 통과되도록 투명하게 형성되고, 나머지 2개의 pixel은 455~470nm 피크 파장의 청색광을 각각 515~530nm 피크 파장의 녹색광과 540~555nm 피크 파장의 녹색광으로 변환시키는 두 종류의 제2 녹색광 형광체와 제3 녹색광 형광체로 형성된다. 이에 대해, 도 6(b)의 풀 칼라 모듈(100B')에 따른 상단 광학필름(445a)의 경우, 마찬가지로 총 5개의 pixel이 형성되며, 이 중 2개의 pixel은 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광과 상단 B-Array pixel에서 발광하는 455~470nm 피크 파장의 청색광을 흡수없이 통과되도록 투명하게 형성되고, 다른 1개의 pixel은 하단 C-Array pixel로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광을 630~655nm 피크 파장의 적색광으로 변환시키는 적색광 형광체로 형성되고, 나머지 2개의 pixel은 앞서 도 6(a)와 마찬가지로 455~470nm 피크 파장의 청색광을 각각 515~530nm 피크 파장의 녹색광과 540~555nm 피크 파장의 녹색광으로 변환시키는 두 종류의 제2 녹색광 형광체와 제3 녹색광 형광체로 형성된다.
상기 5와 6의 실시예에 따라 하이브리드 마이크로 LED 어레이(110/210, 310/410)를 이용해 제작된 RGCB-pixel(111-1) 또는 RGGCB-pixel(111-2) 기반의 풀 칼라 모듈(100)을 제작하고, 이러한 모듈들을 정렬시켜 확장시킴으로써 크기와 형태의 UWCG급 마이크로 LED 디스플레이 패널(1000)을 완성하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 특정 파장대의 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원을 이용한 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈(100)로 디스플레이 패널을 구성하면 BT. 2020 WCG의 색영역보다 넓은 UWCG 색영역의 풍부한 색들을 재현할 수 있다. 또한 이러한 풀 칼라 모듈은 모노리식으로 제작되는 하나 이상의 LED 어레이를 이용함으로써 다양한 사이즈의 UWCG급 LED 디스플레이 패녈을 높은 생산속도로 제작할 수 있다. 이 경우, 하이브리드 LED를 적용하면 발광효율이 높고 누설전류로 인한 발열현상이 감소되어 내구성이 향상될 수 있고, 또한 복수의 LED 어레이를 상하로 수직 적층함으로써 집적도를 높힐 수 있어 밝기와 색감뿐만 아니라 해상도도 향상될 수 있다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
구체적으로 UWCG (Ultra Wide Color Gamut)의 색영역을 구현할 수 있는 LED 어레이를 이용한 RGCB-pixel은 도 4 내지 도 6의 실시예 외에 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 나아가 경우에 따라 동일 파장대의 색광원에 대한 광량을 보강하거나 하는 등의 다른 목적으로 RGCB-pixel에서 특정 색광원의 개수 내지 픽셀의 형태를 변경시킬 수도 있다.
예컨대, 상기 도 4의 (a) 및 도 5에서와 같이 UWCG-1 색영역을 구현하면서도 부족한 적색광의 광량을 중가시키기 위한 예로, LED 어레이의 단위 픽셀은 3개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 3개의 청색광 LED 중 2개 각각에는 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체와 청색광을 해당 피크 파장의 적생광으로 전환시키기 적색광 형광체가 각각 결합하고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 다른 적색광 형광체가 결합된 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈이 본 발명의 범위에서 변형 가능한 일예로 제시될 수 있다.
또한 이러한 변형예를 B-Array와 C-Array의 다단 LED 어레이 층으로 구성하는 경우, 도 5의 실시예에서와 마찬가지로 각 색광원에 대한 파장대는 UWCG-1 색영역으로 하면서도 광원의 개수 및 픽셀의 평면 형태에 있어서는 도 4의 (b) 및 도 6에 유사하게 구현된 것으로 볼 수 있다. 이 경우 광원 개수를 기준으로 픽셀은 RRGCB-pixel 구조이며, B-Array에서 LED들은 도 5의 BG-pixel 패턴 또는 도 6의 BGG-pixel 패턴과는 달리 BGR-pixel 패턴을 따라 배열된다.
이러한 변형예에서 B-Array와 C-Array 각각에 대해 제공되는 광학필름의 경우, 하단 광학필름에 대한 구성은 도 6의 경우와 동일한 방식일 수 있으며, 상단 광학필름의 경우 총 5개의 pixel이 형성되며 도 6에서와 마찬가지로 하단 광학필름의 형태에 의존하게 된다. 구체적으로, (i) 도 6의 (a)와 같은 하단 광학필름에 대해서는, 상단 광학 필름의 3개 pixel은 투명하게 형성되고, 나머지 2개의 pixel은 455~470nm 피크 파장의 청색광을 각각 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체와 630~655nm 피크 파장의 적색광으로 변환시키는 적색광 형광체로 형성되며, (ii) 도 6의 (b)와 같은 하단 광학필름에 대해서는, 상단 광학 필름의 2개 pixel은 투명하게 형성되고, 2개의 pixel은 455~470nm 피크 파장의 청색광을 각각 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체와 630~655nm 피크 파장의 적색광으로 변환시키는 적색광 형광체로 형성되며, 나머지 1개의 pixel은 하단 C-Array로부터 전달되는 490~505nm 피크 파장의 청녹색광을 630~655nm 피크 파장의 적색광으로 변환시키는 다른 적색광 형광체로 형성된다.
따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
10: LED 어레이
11: 하이브리드 마이크로 LED
15: 패시베이션 층
25-1: p 전극
25-2: n 전극
35: 사파이어 투명기판
40: n형 층
50: 활성층
60-1: p형 질하물 반도체 층
60-2: p형 산화물 반도체 층
100, 100A, 100A', 100B, 100B': 풀 칼라 모듈
111-1: RGCB-pixel
111-2: RGGCB-pixel
105, 205: TFT 층
110/210: C-Array/B-Array
115/215: 패시베이션 층
125-1/225-1: p 전극
125-2/225-2: n 전극
135/235: 투명기판
145/145a: C-Array pixel용 광학필름
245/245a: B-Array pixel용 광학필름
227: n-전극 메탈 제외 지역
305/405: TFT기반의 backplane
310/410: C-Array/B-Array
315/415: 패시베이션 층
325-1/425-1: p 전극
325-2/425-2: n 전극
335/435: 투명기판
345/345a: C-Array pixel용 광학필름
445/445a: B-Array pixel용 광학필름
427: n-전극 메탈 제외 지역
1000: 디스플레이 패널

Claims (17)

  1. 디스플레이 패널에 적용되어 UWCG (Ultra Wide Color Gamut)의 색영역에서 색재현성을 구현하기 위해 적색(R), 녹색(G), 청녹색(C) 및 청색(B)의 4종의 색광원들로 구성된 RGCB-pixel에 기초한 풀 칼라 모듈로서, 630~655nm 피크 파장의 적색광원; 515~555nm 피크 파장의 녹색광원; 490~505nm 피크 파장의 청녹색광원; 및 455~470nm 피크 파장의 청색광원;을 포함하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 녹색광원은 520~535nm 피크 파장을 갖는 제1 녹색광원 1개로 이루어진 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 녹색광원은 515~530nm 피크 파장의 제2 녹색광원과 540~555nm 피크 파장의 제3 녹색광원 2개로 이루어진 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 청색광원은 GaN로 이루어진 청색광 LED이거나, p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 청색광 하이브리드 LED인 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 청녹색광원은 GaN로 이루어진 청녹색광 LED이거나, p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 청녹색광 하이브리드 LED인 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 녹색광원은 청색광 LED에 제1 녹색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 제1 녹색광 형광체가 청색광을 해당 피크 파장의 녹색광으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제2 녹색광원 및 제3 녹색광원 각각은 청색광 LED에 제2 녹색광 형광체 및 제3 녹색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 제2 녹색광 형광체 및 제3 녹색광 형광체 각각이 청색광을 각각의 해당 피크 파장의 녹색광으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적색광원은 청녹색광 LED에 적색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청녹색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 적색광 형광체가 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적색광원은 청색광 LED에 적색광 형광체를 결합하여 구성하고, 상기 청색광 LED는 GaN로 이루어진 LED이거나 또는 p형 층이 ZnO와 GaN로 이루어진 하이브리드 LED이고, 상기 적색광 형광체가 청색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 색광원들은 LED 어레이로 구성하고, 상기 LED 어레이 층은 TFT 층에 적층되어 전극이 연결된 구조인 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 LED 어레이의 단위 픽셀은 2개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 2개의 청색광 LED 중 어느 하나에는 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체가 결합되고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 적색광 형광체가 결합된 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  12. 제10항에 있어서, 상기 LED 어레이의 단위 픽셀은 3개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 3개의 청색광 LED 중 2개 각각에는 청색광을 515~530nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제2 녹색광 형광체와 청색광을 540~555nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제3 녹색광 형광체가 각각 결합하고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 적색광 형광체가 결합된 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  13. 제10항에 있어서, 상기 LED 어레이의 단위 픽셀은 3개의 청색광 LED와 2개의 청녹색광 LED로 이루어지고, 3개의 청색광 LED 중 2개 각각에는 청색광을 520~535nm 피크 파장의 녹색광으로 전환시키기 위한 제1 녹색광 형광체와 청색광을 해당 피크 파장의 적생광으로 전환시키기 적색광 형광체가 각각 결합하고, 2개의 청녹색광 LED 중 어느 하나에는 청녹색광을 해당 피크 파장의 적색광으로 전환시키기 위한 다른 적색광 형광체가 결합된 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  14. 제10항에 있어서, 상기 LED 어레이 층 및 TFT 층으로 이루어진 레이어 쌍이 상하로 복수로 적층된 구조이되, RGCB-pixel 패턴은 정렬 적층된 복수의 LED 어레이 층 각각의 pixel 패턴을 정투영하여 조합되는 패턴인 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 LED 어레이 층은 LED들이 BG-pixel 패턴 또는 BGR-pixel 패턴에 따라 배열된 청색광 LED 어레이 층; 및 LED들이 RC-pixel 패턴에 따라 배열된 청녹색광 LED 어레이 층;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 어레이 층의 발광면 측에 제공되는 광학필름을 더 포함하고, 상기 광학필름에는 관련 LED 어레이 층의 pixel에 대응하는 pixel 패턴을 제외하고 가시광이 불투명인 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광학필름의 pixel 패턴 일부에는 청색광을 녹색광으로 전환시키기 위한 형광체나, 청색광 또는 청녹색광을 적색광으로 전환시키기 위한 형광체가 형성된 것을 특징으로 하는 RGCB-pixel 기반의 풀 칼라 모듈.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116741761B (zh) * 2023-08-14 2024-04-19 深圳市迈科光电有限公司 一种高压五色led灯珠

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008300350A (ja) * 2007-05-02 2008-12-11 Cree Inc Ｃｒｉの高い暖色系白色光を供給するマルチチップ発光デバイスランプおよびこれを含む照明器具
JP2016035806A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 シャープ株式会社 バックライト装置およびそれを備えた液晶表示装置
JP2017069284A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置及び照明装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101226475B1 (ko) * 2011-05-26 2013-01-25 주식회사 루멘스 백색 ｌｅｄ 패키지
KR20190075869A (ko) * 2019-06-11 2019-07-01 엘지전자 주식회사 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008300350A (ja) * 2007-05-02 2008-12-11 Cree Inc Ｃｒｉの高い暖色系白色光を供給するマルチチップ発光デバイスランプおよびこれを含む照明器具
JP2016035806A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 シャープ株式会社 バックライト装置およびそれを備えた液晶表示装置
JP2017069284A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置及び照明装置

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