KR102353484B1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이부, 상기 복수의 반도체 발광 소자들과 중첩하도록 배치되며, 터치입력을 감지하도록 서로 교차하게 배열되는 터치센싱 라인들을 구비하는 터치 센서부 및 터치입력을 센싱하도록 상기 터치 센서부를 구동하고, 상기 반도체 발광소자들을 제어하여 상기 디스플레이부를 구동하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 디스플레이부 및 상기 터치 센서부를 순차적으로 구동하며, 상기 터치 센서부의 구동 모드는 상기 터치센싱 라인들 중 일부가 온(on)되는 제1 구동모드와, 상기 제1 구동모드에서 상기 터치입력이 센싱되면, 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인들 중 적어도 일부가 추가로 온(on)되는 제2 구동모드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다. 그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 플렉서블의 정도가 약하다는 취약점이 존재한다.

한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.

또한, 이러한 디스플레이 장치에는, 슬림화(slim化)가 가속되면서 박막 디스플레이 기술 개발이 중요한 부분이 되었다. 더불어 디스플레이 화면에서 손가락 또는 펜 등을 이용해 제어가 가능한 터치스크린 개발 또한 현대 산업에 중요한 부분이다. 한편, 보편적인 터치 스크린 구동은, 디스플레이 구동시간과 터치 구동시간을 나누어 구동하는데, 디스플레이 구동시간 중에는 디스플레이 패널 노이즈가 터치센서로 유기되어 터치 인식 시 실패할 확률이 높기 때문에 터치회로는 구동하지 않는다. 그리고 터치구동 시간에는 터치인식을 하기 위해 디스플레이 구동을 하지 않는다. 그러나 이러한 시분할의 경우 터치구동시간에 디스플레이가 발광하지 못하기 때문에 단위 프레임내 발광시간이 감소하게 되며 디스플레이 최대 휘도가 감소한다. 나아가, 디스플레이 패널의 해상도가 늘어날 수록, 이에 비례하여 터치 센싱 시간 또한 늘어나게 되므로, 단위 프레임 내에서, 디스플레이 패널과 터치 센서의 구동 구간을 적절하게 배분하는 것이 매우 중요해지고 있다.

본 발명의 일 목적은, 단위 프레임 내에서 터치 센싱 시간을 최소화할 수 있는 새로운 방식의 터치 센서 구동 방식을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 디스플레이 패널의 구동 구간을 최대한 확보하여 디스플레이 패널의 휘도를 증가시킬 수 있는 디스플레이 패널 및 터치 센서에 대한 새로운 구동 방식을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이부, 상기 복수의 반도체 발광 소자들과 중첩하도록 배치되며, 터치입력을 감지하도록 서로 교차하게 배열되는 터치센싱 라인들을 구비하는 터치 센서부 및 터치입력을 센싱하도록 상기 터치 센서부를 구동하고, 상기 반도체 발광소자들을 제어하여 상기 디스플레이부를 구동하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 디스플레이부 및 상기 터치 센서부를 순차적으로 구동하며, 상기 터치 센서부의 구동 모드는 상기 터치센싱 라인들 중 일부가 온(on)되는 제1 구동모드와, 상기 제1 구동모드에서 상기 터치입력이 센싱되면, 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인들 중 적어도 일부가 추가로 온(on)되는 제2 구동모드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 터치 센서부는, 복수의 센싱 영역을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 구동모드에서 온(on)된, 상기 일부의 터치센싱 라인을 이용하여, 상기 복수의 센싱 영역 중 터치 입력이 가해진 센싱 영역을 검출하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제2 구동모드에서는, 상기 검출된 센싱 영역에 포함된 터치센싱 라인 중 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인이 추가로 온(on)되고, 상기 제어부는, 상기 제2 구동모드에서 상기 검출된 센싱 영역에 포함된 터치센싱 라인을 통해 센싱된 센싱 정보에 근거하여, 상기 검출된 센싱 영역에 가해진 상기 터치 입력의 터치좌표를 검출하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 터치 센서부는, 상기 검출된 센싱 영역에 가해진 상기 터치 입력에 대응되는 터치 좌표의 검출이 완료되는 경우, 상기 제2 구동모드에 따른 구동을 종료하고, 상기 제1 구동모드로 구동되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 센싱 영역은 각각 복수의 터치 센싱 라인들을 포함하고, 상기 터치 센서부의 제1 구동모드에서는, 상기 복수의 센싱 영역 각각에 포함된 상기 터치 센싱 라인들 중 일부가 온(on)되고, 다른 일부가 오프(off)되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제2 구동모드에서는, 상기 복수의 센싱 영역 중 상기 터치 입력이 가해진 센싱 영역에 포함된 터치 센싱 라인들이 모두 온(on) 상태로 구동되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 구동모드에서는, 상기 터치 입력이 가해진 센싱 영역을 제외한 나머지 센싱 영역에 가해지는 터치입력이 센싱되도록, 상기 나머지 센싱 영역에 각각 포함된 터치 센싱 라인들 중 상기 제1 구동모드에서 온상태로 구동된 일부의 터치 센싱 라인들을 계속하여 온 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 터치 센서부는, 상기 제1 구동모드에서 온(on)된 상기 일부의 터치센싱 라인을 통해 상기 터치 입력이 센싱되기 전까지는, 상기 일부의 터치센싱 라인만 온(on) 상태로 구동되는 상기 제1 구동모드로 계속하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 프레임 단위로 제1 구간에서는 상기 터치 센서부를 온(on) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 오프(off) 상태로 구동하며, 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에서는 상기 터치 센서부를 오프(off) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 온(on) 상태로 구동하며, 상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 상기 터치입력이 센싱되면, 상기 터치입력이 센싱된 제1 프레임을 뒤따르는 제2 프레임의 제1 구간에서 상기 터치 센서부를 제2 구동모드로 구동하여, 상기 터치입력의 터치 좌표를 검출하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 터치 입력이 센싱되지 않는 경우, 상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부를 계속하여 상기 제1 구동모드로 구동하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 프레임 단위로 제1 구간에서는 상기 터치 센서부를 온(on) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 오프(off) 상태로 구동하며, 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에서는 상기 터치 센서부를 오프(off) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 온(on) 상태로 구동하며, 상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 상기 터치입력이 센싱되면, 상기 터치입력이 센싱된 프레임의 제2 구간에서 상기 터치입력의 터치 좌표가 검출되도록 상기 터치 센서부를 상기 제2 구동모드로 구동하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 구간에서 상기 터치 센서부가 온 상태로 구동되는 동안, 상기 디스플레이부를 오프 상태로 구동하고, 상기 제2 구간에서 상기 터치 좌표의 검출이 완료된 경우, 상기 터치 센서부를 오프 상태로 전환하고, 상기 디스플레이부를 다시 온 상태로 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 터치 센서부의 터치센싱 라인들 중 일부 터치 센싱 라인들만 온 되는 제1 구동모드와, 터치 입력이 감지되면, 터치 입력의 터치 좌표를 검출하기 위하여, 터치 입력이 감지된 영역에 대응되는 부분의 터치 센싱 라인들을 모두 온 시키는 제2 구동모드를 구비한다. 따라서, 터치 센서부가 제1 구동모드로 동작하는 동안에는, 터치 센싱 라인들의 일부만 온 상태로 구동되므로, 이때의 터치 센싱 시간은, 터치 센싱 라인들 모두를 온 상태로 구동할때의 터치 센싱 시간보다 줄어들게 된다. 따라서, 터치 센싱 시간이 줄어든 만큼, 디스플레이부를 온 상태로 구동하는 시간이 늘어나게 되므로, 디스플레이부의 휘도를 증가시킬 수 있다.

또한, 이와 같이, 터치 센싱 라인들의 일부만 온 상태로 구동하는 경우, 상대적으로 터치 센싱 시간이 줄어들게 되므로, 디스플레이 패널의 해상도가 증가하는 것에 비례하여 터치 센싱 시간이 증가하는 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10 및 도 11은 터치센서가 더 구비된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 개념도들이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 복수의 터치 센서 영역을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 13, 도 14, 도 15a, 도 15b, 도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 디스플레 장치에서 터치센서 구동방식을 설명하기 위한 개념도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.

도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.

플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.

상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 R,G, B의 조합에 의해 형성되는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.

상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.

이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3은 도 2의 라인 B-B를 따라 취한 단면도이며, 도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.

도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.

상기 디스플레이 장치(100)는 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.

기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.

상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.

도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.

보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.

본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.

상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.

이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).

상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.

또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.

다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.

도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.

다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.

이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.

다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.

절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.

도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.

예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.

다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.

보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.

또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.

발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 조합(또는 그룹화)되어 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.

도시에 의하면, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 반도체 발광 소자들을 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.

또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.

다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.

형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.

즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(151)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.

다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.

또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.

다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.

이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.

도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.

본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.

또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.

상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.

상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.

다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.

이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.

상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.

그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.

그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.

마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.

또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.

이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.

또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.

도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.

본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.

기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.

제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.

전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.

기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 구획된다.

또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.

이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.

상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.

수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.

도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.

다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.

즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.

다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.

다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.

개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.

제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.

도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.

만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.

도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.

또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.

다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.

만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.

상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 반도체 발광소자들이 단위 화소(또는 픽셀)를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.

한편, 상기에서 살펴본, 디스플레이 장치는 디스플레이 장치에 가해지는 터치 동작을 감지하기 위한 터치센서가 더 구비될 수 있다.

터치센서가 구비된 디스플레이 장치는, 디스플레이부(또는 디스플레이 모듈) 및 터치 센서부의 구성을 포함하며, 출력 장치 이외에 입력장치로도 사용될 수 있다.

터치센서는, 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 디스플레이 장치에 대한 터치를 감지하는 것이 가능하다. 이하에서는, 특히, 정전용량 방식으로 터치를 감지하는 터치센서가 구비된 디스플레이 장치의 구조에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명의 터치센서 구조는 정전용량 방식에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터치 센서가 하나의 자기장 코일을 구비하는 자기장 방식 등이 적용될 수 있다.

정전용량 방식으로 터치를 감지하는 터치센서는 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이 모듈의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 이러한, 터치센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)은, 디스플레이 장치의 제어부에 의해 처리될 수 있고, 처리된 신호들은 그에 상응하는 데이터로 변환될 수 있다. 이하에서는, 이러한 정전용량 방식이 구비된 디스플레이 장치에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 및 도 11은 터치센서가 더 구비된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 개념도들이다.

먼저, 도 10의 도시에 의하면, 디스플레이 장치(1000)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다. 플렉서블 디스플레이에 대한 설명은, 도 1의 설명으로 갈음한다.

도시된 것과 같이, 플렉서블 디스플레이로 이루어진 디스플레이 장치(1000)에는 터치센서가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 10의 (a)에 도시된 것과 같이, 디스플레이장치(1000)에 대하여 터치입력이 가해지면, 제어부(미도시됨)는 이러한 터치입력을 처리하여, 처리된 터치입력에 상응하는 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 10의 (a)에서, 임의의 아이콘(1001)에 대해서 터치입력이 가해지면, 제어부는 도 10의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 터치입력을 처리하여, 그에 상응하는 화면정보를 디스플레이 장치(1000)에 출력할 수 있다. 이 경우에, 상기 플렉서블 디스플레이가 휘어진 상태에서 터치입력이 가해질 수 있으며, 터치센서는 이 상태에서 가해지는 터치입력을 감지하도록 이루어진다.

한편, 플렉서블 디스플레이로 이루어진 디스플레이 장치(1000)의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본, 전면 및 후면 터치가 가능한 디스플레이 장치의 구조를, 도 11과 함께 개략적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는, 기판(1120), 터치 센서부(1110), 투명접합부(1130) 및 디스플레이부(1150)를 포함하도록 이루어질 수 있다.

상기 디스플레이부(1150)에는, 앞서 도 2를 참조하여 살펴본 것과 같이, 단위화소를 구현하는, 복수의 반도체 발광소자들이 배치될 수 있다. 터치 센서부(1110)는 디스플레이부(1150)와 중첩하도록 이루어진다. 터치 센서부(1110)와 디스플레이부(1150)는 투명 접합부(1130)를 사이에 두고 중첩될 수 있다. 상기 터치 센서부(1110)는, 상기 복수의 반도체 발광소자들을 기준으로, 일측 및 타측 중 어느 한쪽에 배치되어, 디스플레이부(1500)에 대한 터치를 센싱하도록 이루어진다. 즉, 터치 센서부(1110)는, 디스플레이부(1500)의 일면 및 타면 중 어느 하나의 면 상에 배치될 수 있다.

또한, 상기 터치 센서부(1110) 상에는, 강화유리 또는 폴리이미드(Polyimide) 재질의 기판, 1120)이 적층될 수 있다.

본 발명에서, 디스플레이부(1150)는 반도체 발광소자들로 이루어짐으로써, 매우 얇은 두께를 갖는 박막 디스플레이를 구현가능하다. 이에, 본 발명에 다른 터치 센서부(1110)는, 디스플레이의 두께를 고려하여, 얇은 구조 및 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 센서부(1110)는, 정전용량방식(Capacitive Touch)을 갖으며, 강화유리 또는 폴리이미드(Polyimide) 재질의 기판에 형성되는 터치 전극으로 이루어질 수 있다.

한편, 플렉서블 디스플레이부에 적합하게 가장 얇은 터치스크린을 구현하기 위하여, 상기 터치 전극은, 단일 층(또는 단일 레이어)로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 터치 센서부(1110)는, 투명 접합부(1130)를 통해, 상기 디스플레이부(1500)에 접합될 수 있으며, 이를 통해, 본 발명에 의하면, 플렉서블 터치 스크린이 구현될 수 있다.

이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현되고, 터치센서를 구비한 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 복수의 터치 센서 영역을 설명하기 위한 개념도들이다.

한편, 도 12a 및 도 12b를 설명하는데 있어서, 앞서 살펴본 디스플레이 장치(1000) 구조를 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 반도체 발광 소자는 제1전극(120, 220) 및 제2전극(140, 240, 이상 도 2, 도 3a, 도 7 및 도 8 참조)과 전기적으로 연결된다. 이 경우에, 제1전극(120, 220)은 데이터 구동신호를 전달하는 데이터 라인이고, 상기 제2전극(140, 240)은 스캔 구동신호를 전달하는 스캔 라인이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 데이터 라인들에서 하나의 라인은 단일 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 하나의 스캔 라인을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 발광되도록 반도체 발광소자 또는 형광체가 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 복수의 스캔 라인 및 복수의 데이터 라인이 구비되며, 각각의 스캔 라인을 따라 복수의 반도체 발광소자들이 배치된다.

나아가, 도시와 같이, 본 발명에 따른 터치 센서부(1110)는, 복수의 터치 센싱 라인을 구비할 수 있다. 복수의 터치 센싱 라인은, 스캔 라인과 평행한 행방향과, 데이터 라인과 평행한 열방향을 따라 서로 교차하도록 이루어질 수 있다.

여기에서, 행방향으로 배열된 터치 센싱 라인은, X 터치 전극(또는 X 전극)으로 명명될 수 있고, 열 방향으로 배열된 터치 센싱 라인은, Y 터치 전극(또는 Y 전극)으로 명명될 수 있다.

한편, 터치의 센싱은, 행 방향으로의 터치 센싱 라인(또는 X 터치 전극(1111)) 및 열 방향으로의 터치 센싱 라인(또는, Y 터치 전극(1112))이 교차된 지점(1111a)에서 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 프레임(frame) 단위로, 디스플레이 장치를 구동할 수 있다. 즉, 제어부는, 프레임 단위로, 디스플레이부(1150) 및 터치 센서부(1110)를 구동할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 매 프레임 마다 디스플레이 장치에 구비된 스캔 라인에 순차적으로 전류를 공급할 수 있다. 따라서, 각각 스캔 라인에 대응되도록 배치된 반도체 발광소자들은, 각 스캔 라인에 순차적으로 전류가 공급됨에 따라, 각 스캔라인을 따라 순차적으로 점등될 수 있다. 한편, 각 스캔라인을 따라 순차적으로 전류가 공급되더라도, 제어부의 제어 하에 데이터 라인에 전류가 공급되지 않는 경우라면, 전류가 공급되지 않은 데이터 라인에 해당하는 반도체 발광 소자는 점등되지 않음은 당업자에게 자명하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

나아가, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 디스플레이 장치에 가해지는 터치를 센싱하기 위하여, 프레임 단위로, 행방향 및 열방향으로 각각 배열된 복수의 터치 센싱 라인들에 순차적으로 전류가 공급되도록 터치 센서부(1100)를 구동할 수 있다. 한편, 터치 센서부(1110)는, 행방향으로의 터치 센싱 라인과, 열 방향으로의 터치 센싱 라인을 함께 구동하여, 행방향으로의 터치 센싱 라인과, 열 방향으로의 터치 센싱 라인의 교차지점에서 터치가 센싱되도록 구현된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 프레임 단위로, 디스플레이부(1150) 및 터치 센서부(1110)가 구동되며, 디스플레이부(1150)가 구동되는 구간에서는, 터치 센서부(1110)가 구동되지 않으며, 이와 반대로, 터치 센서부(1110)가 구동되는 구간에서는, 디스플레이부(1150)가 구동되지 않는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 디스플레이부가 구동되지 않는 구간, 즉, 화면이 켜지지 않는 Blank 시간에 터치 센싱 구간을 할당하여, 터치 센싱 시 디스플레이 노이즈의 영향을 적게 받을 수 있다.

한편, 본 발명에서 "프레임 단위"라는 표현은, 하나의 프레임을 구현하기 위하여 소요되는 시간 단위를 의미한다. 예를 들어, 하나의 프레임을 구현하기 위하여, 0.001초의 시간이 소요되는 경우, 디스플레이부(1150) 및 터치 센서부(111)는 0.001초 내에서, 교차하여 온 상태로 구동될 수 있다.

디스플레이부(11150)는 0.001초 중 제1 시간 동안 온 상태로 구동되고, 터치 센서부(1110)는 0.001초 중 상기 제1 시간을 제외한 제2 시간 동안 온 상태로 구동된다.

보다 구체적으로, 하나의 프레임이 가지는 시간은, 1초/프레임 수로 정해진다. 예를 들어, 초당 60 프레임(60Hz)를 출력하는 디스플레이부는, 1프레임당 약 16.6 미리세크(미리 초, ms)의 시간을 갖을 수 있다.

이하에서는, 디스플레이부(1150) 및 터치 센서부(1110)의 구동방식을 설명하는데 있어서, 설명의 편의를 위하여, 도 12a 및 도 12b에 도시된 것과 같이, 8개의 스캔 라인과(scan1 ~ scan8)과 8개의 데이터 라인(data1 ~ data8)을 구비한 디스플레이부(1150)를 가정하여 설명하고, 8개의 행 방향으로의 터치 센싱 라인과, 8개의 열 방향으로의 터치 센싱 라인을 구비한 터치 센서부(1110)를 가정하여 설명한다.

도시와 같이, 디스플레이부(1150)는 복수의 스캔 라인에 전기적으로 연결되도록 배열된 복수의 반도체 발광소자들을 포함한다. 복수의 반도체 발광소자들은, 각각의 스캔 라인을 따라, 복수의 반도체 발광소자 어레이를 형성할 수 있다.

예를 들어, 도시와 같이, 복수의 스캔 라인(scan1 ~ scan8)을 따라, 복수의 반도체 발광소자 어레이(1150a, 1150b, 1150c, 1150d, 1150e, 1150f, 1150g, 1150h)가 형성될 수 있다. 이러한, 반도체 발광소자 어레이들(1150a, 1150b, 1150c, 1150d, 1150e, 1150f, 1150g, 1150h)은, 복수의 스캔 라인(scan1 ~ scan8)에 순차적으로 전류가 공급되는 것에 대응되어, 어레이 단위로 순차적으로 점등될 수 있다. 한편, 도시와 같이, 터치 센서부(1110)는, 디스플레이부(1150)에 구비된 반도체 발광소자들과 중첩되도록 배치된다.

터치 센서부(1110)는, 복수의 센싱 영역(1110a, 1110b, 1110c, 1110d)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 센싱 영역(1110a, 1110b, 1110c, 1110d)의 경계는, 다양하게 이루어질 수 있다. 한편, 센싱 영역의 크기는, 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 복수의 센싱 영역(1110a, 1110b, 1110c, 1110d)을 포함하는, 터치 센서부를 통해, 디스플레이 장치에 대한 터치를 센싱할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 디스플레이부(1150)의 구동과, 터치 센서부(1110)의 구동을 서로 다른 구간에서 수행할 수 있다. 즉, 제어부는, 디스플레이부(1150)를 점등하기 위하여 복수의 스캔라인(scan 1 ~ scan 8)에 순차적으로 전류를 공급하는 것이 종료되면, 터치 센서부(1110)에 포함된 복수의 터치 센싱 라인에 전류를 공급할 수 있다.

이하에서는, 위에서 살펴본 구조를 참조하여, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 디스플레이부 및 터치 센서부 구동방식에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 13, 도 14, 도 15a, 도 15b, 도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 디스플레 장치에서 터치센서 구동방식을 설명하기 위한 개념도들이다.

본 발명에 따른, 디스플레이 장치에서 제어부는, 매 프레임 마다, 제1 구간(a)에서는, 터치 센서부(1110)를 구동하고, 제2 구간(b)에서는, 디스플레이부(1150)를 구동하는데, 디스플레이부 구동 구간에서는, 복수의 스캔 라인에 순차적으로 전류를 공급하여, 각 스캔 라인에 대응되도록 배치된 반도체 발광 소자 어레이에 포함된 반도체 발광소자들을 점등시킨다.

한편, 도 13에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서, 터치 센서부(1110)는 복수의 모드로 구동된다.

터치 센서부(1110)는, 도 13의 (a)에 도시된 것과 같이, 터치 센서부에 구비된 터치 센싱 라인들 중 일부의 터치 센싱 라인들(1111-1, 1111-3, 1111-3, 11114)이 온(on)되는 제1 구동모드와, 도 13의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 제1 구동모드에서 상기 터치입력이 센싱되면, 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인들 중 적어도 일부의 터치 센싱 라인(1111-5, 1111-6, 1111-7, 1111-8)이 추가로 온(on)되는 제2 구동모드로 구동된다.

즉, 터치 센서부(11110)는, 도 13 및 도 14에 도시된 것과 같이, 터치 센서부(1110)가 구돈되는 구동 구간(a)에서, 터치 센서부(1110)에 구비된 모든 터치 센싱 라인을 순차적으로 온 시키는 것이 아니라, 일부에 대해서만, 온 시킴으로써, 종래, 터치 센서부(1110)에 구비된 모든 터치 센싱 라인을 온시키는 시간보다, 터치 센싱 시간을 줄일 수 있다.

이 경우, 터치 센싱 시간이 상대적으로 줄어들고, 디스플레이부를 온 상태로 구동할 수 있는 시간이 상대적으로 늘어나게 되어, 결과적으로는 디스플레이부의 g휘도가 증가할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 터치 센서부(1110)의 구동 모드 중 제1 구동모드에서, 일부의 터치 센싱 라인을 통해, 터치 입력의 유무를 판단한 뒤, 터치 입력이 존재하는 경우, 상기 터치 입력의 정확한 터치 좌표를 검출하기 위하여, 상기 터치 입력이 센싱된 터치 센서 구동 구간에서 오프되었던 터치 센싱 라인의 적어도 일부를 추가적으로 온시킴으로써, 상기 터치 입력의 터치 좌표를 검출한다.

이와 같이, 본 발명에 따른, 터치 센서부는, 터치입력의 유무를 판단하는, 제1 구동모드(또는, Rough Scan Mode, 대기 구동 모드) 와, 상기 제1 구동모드를 통해 센싱된 터치 입력의 터치 좌표를 인식하는 제2 구동모드(또는, Fine Scan Mode)로 구동될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 터치 센서 구동 구간은(또는, 제1 구간(a))에서는, 터치 센서부(1110)에 구비된 모든 터치 센싱 라인들에 대하여 순차적으로 전류를 공급하는 것이 아니라, 상황에 따라, 터치 센서부(1110)에 구비된 터치 센싱 라인들 중 일부의 터치 센싱 라인에만 전류를 공급할 수 있다.

한편, 제1 구동모드에서, 터치입력이 센싱된 경우, 제어부는, 터치 센서부에 구비된 모든 터치 센싱 라인들을 온 상태로 구동하여, 상기 터치 입력의 정확한 터치 좌표를 검출할 수 있다. 나아가, 본 발명에서는, 터치 센서부의 구비된 모든 터치 센싱 라인들을 온 상태로 구동하는 방법 외에, 터치 센서부에 포함된, 복수의 센싱 영역(1110a, 1110b, 1110c, 1110d) 중 제1 구동모드에서 센싱된 터치 입력이 가해진 센싱 영역에 포함된 터치 센싱 라인들만 온 상태로 구동함으로써, 터치 좌표를 검출할 수 있다.

도 13에 도시된 것과 같이, 제어부는, 제1 구동모드에서, 복수의 센싱 영역(1110a, 1110b, 1110c, 1110d) 각각에 포함된 터치 센싱 라인들 중 일부(1111-1, 1111-2, 1111-3, 1111-4)를 온 상태로 구동시켜, 복수의 센싱 영역 중 어느 영역에 터치 입력이 가해졌는지 판단한다.

한편, 상기 복수의 센싱 영역 각각은, 3X3의 터치 센싱 라인으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 각각의 센싱 영역은, 행방향으로 3개의 터치 센싱 라인과 열 방향으로 3개의 터치 센싱 라인을 포함하도록 이루어질 수 있다.

한편, 비록 도시되지는 않았으나, 각각의 센싱 영역들 사이에는, 적어도 하나의 터치 센싱 라인이 배치될 수 있다. 즉, 각각의 센싱 영역들 사이에는, 근접한 센싱 영역에 포함되지 않는 터치 센싱 라인이 배치될 수 있다. 상기 센싱 영역들 사이에 배치된 터치 센싱 라인(이하, "유휴 터치 센싱 라인"으로 명명함)은, 터치 센싱 동작을 수행하지 않을 수 있다.

이는, 터치 센서 각각의 크기가, 디스플레이부의 단위 픽셀의 크기보다 크기 때문에, 터치 센서 자체가 화면 해상도 만큼의 해상도를 갖지않는다. 따라서, 본 발명에서는, 이를 극복하기 위해, 주변의 센서들과 터치 센싱 양을 고려하여, 실제로 존재하지 않는 가상의 화소를 생성하는 보간법(Interpolation)을 수행한다. 이때, 유휴 터치 센싱 라인이 존재하지 않으면, 보간법이 수행될 경우, 터치 구간을 정확히 판단되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명에서는, 상기 유휴 터치 센싱 라인을 통해, 보간법이 수행되는 경우, 각각의 터치 센싱 영역에 대한 터치 정확도를 높일 수 있다.

한편, 상기 유휴 터치 센싱 라인의 존재는, Mutual 방식이 적용된 디스플레이 장치에서, 터치 센서와 IC가 연결된 핀에 대한 신호가, 주기적으로 들어오는지 여부에 근거하여 확인될 수 있다.

상기 센싱 영역들 사이에 배치된 터치 센싱 라인, 동작하지 터치 센싱 동작을 수행하지 않을 수 있는데, 이러한 보간법을 활용하는 경우, 터치 센싱이 보다 정확하게 이루어질 수 있다.

한편, 제어부는, 제1 구동모드에서,터치 입력이 가해졌다고 판단되면, 터치 센서부를, 제2 구동모드로 구동하여, 복수의 센싱 영역(1110a, 1110b, 1110c, 1110d)중 상기 터치 입력이 가해진 센싱 영역(1110a)에 구비된 터치 센싱 라인들(1111-1, 1111-3, 1111-5, 1111-6, 1111-7, 1111-8)을 모두 온 상태로 구동하여, 상기 터치 입력의 터치 좌표를 검출할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 터치를 센싱하기 위하여, 터치 센서부에 구비된 모든 터치 센싱 라인들을 온 상태로 구동하지 않고, 부분적으로 구동함으로써, 터치 센싱 시간을 줄일 수 있다. 따라서, 도 14에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따르면, 터치 센싱 라인을 모두 온 상태로 구동하는 기존의 구동방식 보다, 터치 센싱 시간을 줄임으로써, 상대적으로, 디스플레이부(1150)의 구동시간을 확보할 수 있다.

이와 같이, 터치 센서부(1110)의 제2 구동모드에서는, 상기 검출된 센싱 영역에 포함된 터치센싱 라인 중 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인이 추가로 온(on)된다. 그리고, 제어부는, 상기 제2 구동모드에서 상기 검출된 센싱 영역에 포함된 터치센싱 라인을 통해 센싱된 센싱 정보에 근거하여, 상기 검출된 센싱 영역에 가해진 상기 터치 입력의 터치좌표를 검출한다.

한편, 제어부는, 상기 검출된 센싱 영역에 가해진 상기 터치 입력에 대응되는 터치 좌표의 검출이 완료되는 경우, 상기 터치 센서부(1110)를 상기 터치 입력이 가해진 센싱 영역을 제2 구동모드로 구동시키는 것을 종료하고, 다시 일부의 터치 센싱 라인만 온 상태로 구동되는 제1 구동모드로 구동할 수 있다.

한편, 제어부는, 상기 제2 구동모드가 실행되는 중에는, 상기 제2 구동모드가 구동되고 있는 센싱 영역을 제외한 나머지 센싱 영역에 대한 터치를 처리하지 않을 수 있다. 나머지 센싱 영역에 대한 터치를 처리하지 않는 것은, 알고리즘 적으로 설계되어 디스플레이 장치 상에 프로그램 코드가 존재할 수 있다. 한편, 나머지 센싱 영역에 대한 터치를 처리하지 않는 것은, 터치 센싱 시간을 줄이기 위함이다.

한편, 제어부는, 도 13의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 터치 센서부(1110) 중 제1 구동모드에서 터치 입력이 가해진 센싱 영역(1110a)이 제2 구동모드로 구동되는 것과 독립적으로, 나머지 센싱 영역(1110b, 1110c, 1110d)에서도 터치 입력이 센싱될 수 있도록, 나머지 센싱 영역(1110b, 1110c, 1110d)을 계속하여, 제1 구동모드로 구동할 수 있다. 즉, 제어부는, 나머지 센싱 영역(1110b, 1110c, 1110d)에 각각 포함된 터치 센싱 라인들 중 터치 센싱 라인들을 계속하여 온 상태로 유지시킴으로써, 나머지 센싱 영역에 대한 터치 유무를 판단할 수 있다.

한편, 터치 센서부(1110)는, 제1 구동모드에서 온(on)된 상기 일부의 터치센싱 라인을 통해 상기 터치 입력이 센싱되기 전까지는, 상기 일부의 터치센싱 라인만 온(on) 상태로 구동되는 상기 제1 구동모드로 계속하여 동작한다. 즉, 제2 구동모드는, 복수의 센싱 영역 중 적어도 하나의 영역에 대한 터치입력이 가재진 경우에만, 실행된다. 한편, 제어부는, 제1 구동모드에서, 복수의 센싱 영역에 대하여 터치입력이 감지된 경우, 복수의 센싱 영역 모두를 제2 구동모드로 동작시킨다. 이때, 복수의 센싱 영역에 각각 포함된 터치 센싱 라인들은 모두 온 상태로 구동될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 크게 두가지 방식으로 터치 센서부를 제1 구동모드 및 제2 구동모드로 동작시킬 수 있다.

먼저, 제1 방식에 의하면, 도 15a 및 도 15b에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 구동모드를, 서로 다른 프레임에서 각각 실행할 수 있다.

예를 들어, 도 15a에 도시된 것과 같이, 디스플레이 장치는, 터치 센서부(1110)가 구동되는 제1 구간(a) 및 디스플레이부(1150)가 구동되는 제2 구간(b)을 포함하고, 상기 터치 센서부(1110)는 매 프레임의 제1 구간(a)에 구동될 수 있다. 그리고, 터치 센서부(1110)는 터치 입력이 감지되기 전까지, 매 프레임의 제1 구간(a)에서 제1 구동모드로 구동될 수 있다. 나아가, 터치 센서부(1110)가 상기 제1 구동모드로 구동되고 있던 중 복수의 센싱 영역 중 적어도 하나의 센싱 영역에 대하여 터치입력이 감지되면, 제어부(180)는 도 15b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 구동모드로 동작한 제1 프레임을 뒤따르는, 제2 프레임 프레임에서, 터치 센서부를, 제2 구동모드로 구동시킬 수 있다. 이때, 제어부는, 상기 복수의 센싱 영역 중 터치입력이 감지된 센싱 영역을 제2 구동모드로 구동할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 터치 입력이 감지된 센싱 영역을 제외한 센싱 영역은 계속하여 제1 구동모드로 구동됨으로써, 터치 센싱 시간이 줄어들 수 있다.

한편, 터치 입력이 감지된 센싱 영역은, 제1 구동모드에서, 온 상태로 구동된 터치 센싱 라인들을 통한 센싱 정보를 통해, 인식될 수 있다.

이와 같이, 제1 방식에 의하면, 제어부는, 프레임 단위로 제1 구간(a)에서는 상기 터치 센서부를 온(on) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 오프(off) 상태로 구동하며, 상기 제1 구간(a)과 다른 제2 구간(b)에서는 상기 터치 센서부를 오프(off) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 온(on) 상태로 구동한다. 그리고, 제어부는, 상기 제1 구간(a)에서 상기 터치 센서부가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 상기 터치입력이 센싱되면,상기 터치입력이 센싱된 제1 프레임을 뒤따르는 제2 프레임의 제1 구간에서 상기 터치 센서부를 제2 구동모드로 구동하여, 상기 터치입력의 터치 좌표를 검출한다. 제2 구동모드에서는, 복수의 센싱 영역 중, 터치 입력이 센싱된 센싱 영역에 포함된 터치 센싱 라인들이 모두 온상태로 구동되고, 터치 입력이 센싱되지 않은 센싱 영역에 포함된 터치 센싱 라인들은 일부만 온상태로 구동된다.

한편, 제2 프레임에서, 상기 터치 센서부는, 제2 구동모드로만 동작하며, 이 경우, 제2 프레임에서, 터치 센서부는, 제1 구동모드는 동작하지 않을 수 있다.

따라서, 이 경우, 두개의 프레임당 하나의 터치에 대한 정보가 획득될 수 있다. 즉, 하나의 터치는 두개의 프레임에 걸쳐 정확한 터치 좌표가 산출될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 프레임에서는, 터치가 인가된 영역에 대한 정보가 획득되고, 제2 프레임에서는, 상기 터치의 터치 좌표 정보가 획득될 수 있다.

상기 제2 구동모드가 실행 중인 상태에서, 나머지 센싱 영역에서는, 터치가 처리되지 않을 수 있다.

한편, 터치 센서부에, 터치 입력이 센싱되지 않는 경우, 제어부는, 도 15a에 도시된 것과 같이, 제1 구간(a)에서 상기 터치 센서부를 계속하여 상기 제1 구동모드로 구동한다.

다음으로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는,도 16a 및 도 16b에 따른, 제2 방식으로, 터치 센서부를 제1 구동모드 및 제2 구동모드로 동작시킬 수 있다.

제2 방식에 의하면, 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 구동모드를, 하나의 프레임 내에서 실행할 수 있다.

먼저, 제어부는, 프레임 단위로 제1 구간(a)에서는 터치 센서부(1110)를 온(on) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부(1150)를 오프(off) 상태로 구동하고, 상기 제1 구간(a)과 다른 제2 구간(b)에서는 상기 터치 센서부를 오프(off) 상태로 구동하고, 상기 디스플레이부를 온(on) 상태로 구동할 수 있다. 도 16a에 도시된 것과 같이, 제1 구간(a)에서, 터치 입력이 센싱되기 전까지는, 디스플레이 장치는, 제1 및 제2 구간(a, b)에서 각각 순차적으로 온상태로 구동된다. 그리고, 상기 제1 구간(a)에서 상기 터치 센서부(1110)가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 터치입력이 센싱되면, 제어부는, 터치입력이 센싱된 프레임 중, 디스플레이부(1150)가 구동되는 제2 구간에서 상기 터치입력의 터치 좌표가 검출되도록 상기 터치 센서부(1110) 및 디스플레이부(1150)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부는, 제1 구간(a)에서 터치입력이 센싱되면, 센싱된 터치입력의 터치 좌표를, 상기 터치입력이 센싱된 프레임 내에서 검출하도록, 디스플레이부(1150)의 구동구간인, 제2 구간(b)를 활용한다. 이때, 제어부는, 도 16b에 도시된 것과 같이, 제2 구간(b)에서 디스플레이부(1150)의 구동을 중단하고, 제2 구간(b)의 일부 구간(c)에서 터치 센서부(1110)를 제2 구동모드로 구동시켜, 상기 터치 입력의 터치 좌표를 검출한다. 그리고, 제어부는, 상기 터치 좌표의 검출이 종료된 후 제2 구간(b)의 나머지 구간(d)에서, 상기 디스플레이부(1150)를 다시 구동시킨다. 나머지 구간(d)에서는, 터치 센서부(1110)는 오프 상태로 구동된다.

즉, 제어부는, 상기 제2 구간(b)에서 상기 터치 센서부(1110)가 온 상태로 구동되는 동안(c), 상기 디스플레이부(1150)를 오프 상태로 구동하고, 상기 제2 구간(b)에서 상기 터치 좌표의 검출이 완료된 경우, 제2 구간(b)의 나머지 구간(d)에서 상기 터치 센서부(1110)를 오프 상태로 전환하고, 상기 디스플레이부(1150)를 다시 온 상태로 구동한다. 이와 같이, 한 프레임 내에서, 터치 입력의 검출 및 터치 좌표의 검출이 한번에 이루어지는 경우, 터치 반응 속도가 향상될 수 있다.

한편, 상기 프레임을 뒤따르는 프레임에서는, 터치입력이 센싱되지 않는 경우, 도 16a에서 살펴본 것과 같이, 디스플레이부(1150) 및 터치 센서부(1110)가 구동될 수 있다.

이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 터치 센서부의 터치센싱 라인들 중 일부 터치 센싱 라인들만 온 되는 제1 구동모드와, 터치 입력이 감지되면, 터치 입력의 터치 좌표를 검출하기 위하여, 터치 입력이 감지된 영역에 대응되는 부분의 터치 센싱 라인들을 모두 온 시키는 제2 구동모드를 구비한다. 따라서, 터치 센서부가 제1 구동모드로 동작하는 동안에는, 터치 센싱 라인들의 일부만 온 상태로 구동되므로, 이때의 터치 센싱 시간은, 터치 센싱 라인들 모두를 온 상태로 구동할때의 터치 센싱 시간보다 줄어들게 된다. 따라서, 터치 센싱 시간이 줄어든 만큼, 디스플레이부를 온 상태로 구동하는 시간이 늘어나게 되므로, 디스플레이부의 휘도를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 의하는 경우, 종래의 터치 센싱 방식에 따른 터치 센싱 시간보다 최대 1/8 정도의 터치 센싱 시간이 소요될 수 있다.

또한, 이와 같이, 터치 센싱 라인들의 일부만 온 상태로 구동하는 경우, 상대적으로 터치 센싱 시간이 줄어들게 되므로, 디스플레이 패널의 해상도가 증가하는 것에 비례하여 터치 센싱 시간이 증가하는 문제점을 해결할 수 있다.

Claims (12)

1. 복수의 반도체 발광 소자들을 포함하며, 상기 복수의 반도체 발광 소자들을 제어하도록 구동되는 디스플레이부;
   상기 복수의 반도체 발광 소자들과 중첩하도록 배치되며, 서로 교차하게 배열되는 터치센싱 라인들을 구비하고, 터치입력을 센싱하도록 구동되는 터치 센서부; 및
   상기 디스플레이부 및 상기 터치 센서부를 프레임 단위로 구동하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 제1 구간에서는 상기 터치 센서부를 온(on) 상태, 상기 디스플레이부를 오프(off) 상태로 구동하고, 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에서는 상기 터치 센서부를 오프(off) 상태, 상기 디스플레이부를 온(on) 상태로 구동하며,
   상기 터치 센서부의 구동 모드는
   상기 터치센싱 라인들 중 일부가 온(on)되고 나머지는 오프(off)되는 제1 구동모드와,
   상기 제1 구동모드에서 상기 터치입력이 센싱되면, 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인들 중 적어도 일부가 추가로 온(on)되는 제2 구동모드를 구비하며, 상기 제1 구동모드 및 상기 제2 구동모드 중 어느 하나의 구동모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 터치 센서부는, 복수의 센싱 영역을 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 구동모드에서 온(on)된, 상기 일부의 터치센싱 라인을 이용하여, 상기 복수의 센싱 영역 중 터치 입력이 가해진 센싱 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 구동모드에서는, 상기 검출된 센싱 영역에 포함된 터치센싱 라인 중 상기 제1 구동모드에서 오프(off)된 터치센싱 라인이 추가로 온(on)되고,
   상기 제어부는,
   상기 제2 구동모드에서 상기 검출된 센싱 영역에 포함된 터치센싱 라인을 통해 센싱된 센싱 정보에 근거하여,
   상기 검출된 센싱 영역에 가해진 상기 터치 입력의 터치좌표를 검출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 터치 센서부는, 상기 검출된 센싱 영역에 가해진 상기 터치 입력에 대응되는 터치 좌표의 검출이 완료되는 경우, 상기 제2 구동모드에 따른 구동을 종료하고, 상기 제1 구동모드로 구동되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 센싱 영역은 각각 복수의 터치 센싱 라인들을 포함하고,
   상기 터치 센서부의 제1 구동모드에서는,
   상기 복수의 센싱 영역 각각에 포함된 상기 터치 센싱 라인들 중 일부가 온(on)되고, 다른 일부가 오프(off)되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 구동모드에서는,
   상기 복수의 센싱 영역 중 상기 터치 입력이 가해진 센싱 영역에 포함된 터치 센싱 라인들이 모두 온(on) 상태로 구동되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 제2 구동모드에서는, 상기 터치 입력이 가해진 센싱 영역을 제외한 나머지 센싱 영역에 가해지는 터치입력이 센싱되도록,
   상기 나머지 센싱 영역에 각각 포함된 터치 센싱 라인들 중 상기 제1 구동모드에서 온상태로 구동된 일부의 터치 센싱 라인들을 계속하여 온 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 터치 센서부는,
   상기 제1 구동모드에서 온(on)된 상기 일부의 터치센싱 라인을 통해 상기 터치 입력이 센싱되기 전까지는, 상기 일부의 터치센싱 라인만 온(on) 상태로 구동되는 상기 제1 구동모드로 계속하여 동작하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 상기 터치입력이 센싱되면,
   상기 터치입력이 센싱된 제1 프레임을 뒤따르는 제2 프레임의 제1 구간에서 상기 터치 센서부를 제2 구동모드로 구동하여, 상기 터치입력의 터치 좌표를 검출하고,
   상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 상기 터치입력이 센싱되지 않는 경우, 상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부를 계속하여 상기 제1 구동모드로 구동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 구간에서 상기 터치 센서부가 상기 제1 구동모드로 구동되던 중에 상기 터치입력이 센싱되면,
    상기 터치입력이 센싱된 프레임의 제2 구간에서 상기 터치입력의 터치 좌표가 검출되도록 상기 터치 센서부를 상기 제2 구동모드로 구동하고,
    상기 제2 구간에서 상기 터치 센서부가 온 상태로 구동되는 동안, 상기 디스플레이부를 오프 상태로 구동하고,
    상기 제2 구간에서 상기 터치 좌표의 검출이 완료된 경우, 상기 터치 센서부를 오프 상태로 전환하고, 상기 디스플레이부를 다시 온 상태로 구동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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