KR20010102377A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20010102377A
KR20010102377A KR1020017010788A KR20017010788A KR20010102377A KR 20010102377 A KR20010102377 A KR 20010102377A KR 1020017010788 A KR1020017010788 A KR 1020017010788A KR 20017010788 A KR20017010788 A KR 20017010788A KR 20010102377 A KR20010102377 A KR 20010102377A
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fibers
electrical
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KR1020017010788A
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윌리엄 로날드 로아츠
바와 싱흐
사탐 쿠우데리 체루쿠리
질란 센
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윌리암 제이. 버크
사르노프 코포레이션
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Abstract

이미지 및/또는 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이는 화면을 구성하기 위하여 나란히 배치되는 다수의 섬유(100)를 포함한다. 각 섬유는 그 길이 방향을 따라서 배치되는 다수의 발광 소자를 포함하고, 각 발광 소자는 2개의 전극을 구비하는데, 상기 2개의 전극 사이에 발광 소자가 광을 발산하도록 전기 신호가 인가되어 이미지 및/또는 정보의 픽셀 또는 서브-픽셀을 디스플레이한다. 각 섬유는 그 길이 방향을 따라서 배치되어 제 1 전극으로써 역할하는 전기 전도체, 그 위의 발광 물질층, 그리고 발광 물질층 위에 배치되어 발광 소자의 제 2 전극으로써 역할하는 다수의 전기 콘택을 포함한다. 전도체, 발광 물질층, 그리고 다수의 전기 콘택은 투명 섬유가 전기 전도체, 발광 물질층, 그리고 다수의 전기 콘택을 수용하는 다수의 처리 챔버를 통해서 이동하는 연속적인 공정에서 형성되는 것이 바람직하다.

Description

디스플레이 장치 {DISPLAY DEVICE}
대형 디스플레이에 대한 욕구는, 스크린의 대각선 길이가 약 90 내지 100cm(약 36 내지 40inch)를 초과하는 경우에는 디스플레이관의 무게 및 깊이가 과다하기 때문에 종래의 음극선관(CRT) 기술의 한계에 직면하게 된다. 비록 후방 프로젝션 및 전방 프로젝션 디스플레이가 대각선 길이가 약 90 내지 150cm (약 36 내지 60inch) 범위의 대형 디스플레이에 대한 욕구를 적어도 일시적으로는 충족시키지만, 이러한 프로젝션 디스플레이도 또한 후방 프로젝션 디스플레이에 있어서는 스크린 후방에서 그리고 전방 프로젝션 디스플레이에 있어서는 프로젝터에서 프로젝션 광학 장치(projection optics)를 수용하기 위해서는 너무 멀고, 또한 광학적 정렬과 이미지 레지스트레이션을 이루고 유지하기가 매우 어려웠다.
그리고, 플라즈마 디스플레이 및 활성 메트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)와 같은 다른 기술들이 비교적 얇은 대형 스크린 디스플레이에 적용하기 위하여 고려되어 왔지만, 이는 생산 수율과 비용면에 있어서 상당한 문제점이 있다. 이러한 문제점은 디스플레이 스크린의 대각선 길이가 증가할수록 디스플레이에서 화상 소자 또는 픽셀(pixel)의 수는 대각선 길이 증가의 제곱, 즉 면적에 비례하여 증가한다는 사실에 기인하고, 따라서 디스플레이가 결함있는 픽셀을 구비할 가능성이 증가한다. 그러므로, 스크린의 대각선 길이가 약 20% 증가하면 스크린의 면적 및 픽셀 소자의 수가 약 44% 증가하게 되고, 따라서 대형 구조체에 대한 제작상의 어려움이 증가하는 것은 별도로 하더라도 결함있는 픽셀이 발생할 가능성도 약 44% 증가하게 된다. 예를 들면, 대각선 길이가 50cm(약 20inch)의 디스플레이를 생산하는데 약 90%의 수율을 갖는 공정은 대각선 길이가 125cm(약 50inch)의 디스플레이에 대하여 약 40%의 수율을, 그리고 대각선 길이가 150cm(약 60inch)의 디스플레이에 대하여 약 10%의 수율을 가지게 된다. 결함있는 픽셀을 구비한 디스플레이는 일반적으로 수리를 할 수 없기 때문에 폐기해야 한다 - 어떤 눈에 띠는 결함은 전체 디스플레이 패널을 폐기하게 할 수 있으며, 이러한 결함은 고비용의 패널 처리가 끝난 후에 검출될 수 있으므로 비용의 낭비를 초래하게 된다. 또한, 리소그래피와 같은 정밀한 공정이 필요하기 때문에 1대당 공정비용이 매우 높으므로, 이러한 대형 디스플레이를 생산할 수 있는 공정 설비 자금은 매우 높다. 이러한 점이 상기 기술의 큰 단점이다.
종래 기술의 또 다른 단점은 각 디스플레이 장치의 크기 및 구성이 특별 설계되어야 하고 특별 제작되어야 한다는 것인데, 이를 위해서는 상당한 시간 및 자원이 필요하다. 이러한 특별 설계는 피하는 것이 바람직하다.
또한, 벽 크기의 디스플레이, 초대형 스크린 텔레비젼 디스플레이, 광고 게시판(billboard), 스코어보드(scoreboard), 고속도로나 다른 종류의 신호기 등의 경우와 같이 종래의 디스플레이 기술에서 단일 구조체로 구현될 수 있는 것보다 디스플레이 스크린 크기가 더 큰 경우, 다수의 디스플레이 섹션(section)을 나란히 배열(또는 "타일(tile)")하여 보다 큰 디스플레이 스크린을 형성하는 것이 요구되는데, 이에 의해서 타일형 섹션 사이에 보기 싫은 선을 만드는 층이 형성되고 디스플레이된 합성 이미지에 왜곡을 일으킨다.
따라서, 대형 디스플레이에 적합하고 비용이 너무 높지 않은 디스플레이 장치가 요구된다. 이는 또한 디스플레이가 대형 디스플레이를 형성하기 위하여 타일되지 않으며, 결함 비율이 스크린의 크기 증가의 제곱에 비례하여 증가하지 않는 것이 바람직하다.
본 출원은 미국 가출원 제 60/121,258호 (1999. 2. 23), 제 60/137,378호 (1999. 6. 3), 제 60/137,380호 (1999. 6. 3)의 우선권을 주장한다.
본 발명은 디스플레이, 특히 다수의 발광 섬유를 포함하는 패널 디스플레이와 관련된 것이다.
도 1a은 1b는 대형 플랫 패널 디스플레이를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이의 바람직한 실시예로서 부분적으로 절단된 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 디스플레이 실시예의 측 단면도이다.
도 4는 도 2의 디스플레이에 사용되는 예시적인 상호 접속 회로 보드의 상면과 하면을 도시한 정면도이다.
도 5는 도 2의 디스플레이의 일부를 분리한 분리 사시도이다.
도 6은 도 2의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 발광 섬유의 실시예 일부의 사시도이다.
도 7a는 도 6의 섬유를 길이 방향으로 절단한 단면도이고, 도 7b는 도 6의 섬유를 뒤집어서 본 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디스플레이의 또 다른 실시예의 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 분리 사시도이고, 도 9c는 도 8의 디스플레이 실시예의 각 섹션에 대한 또 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 10은 도 8의 디스플레이 실시예와 관련하여 사용될 수 있는 본 발명에 따른 제작 시퀀스(sequence)를 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 발광 섬유를 제조하는데 사용되는 본 발명에 따른 제조 장치 실시예의 정면도이다.
도 12는 도 11의 장치의 예시적인 스테이션(station)의 단면도이다.
도 13은 도 11의 장치에 사용되는 예시적인 제조 장치의 평면도이다.
도 14는 도 11의 장치에 사용되는 예시적인 플라즈마 소스(plasma source)의 단면도이다.
도 15a 및 도 15b는 도 2 및 도 8의 디스플레이 실시예의 대안적인 배향(orientation)을 나타내는 디스플레이의 일부를 도시한 것이다.
상기 목적을 위하여, 본 발명에 따른 디스플레이는 디스플레이의 화면을 구성하기 위하여 나란히 배열되어 위치하는 다수의 섬유; 광을 발산하기 위하여 전기 신호가 인가될 적어도 제 1 전극을 각각 구비하며, 디스플레이의 화면에 대향하여 상기 다수의 섬유 표면을 따라서 배치되는 다수의 발광 소자; 그리고 디스플레이될 정보를 표현하는 적어도 제 1 전기 신호를 인가하기 위하여 상기 다수의 발광 소자의 제 1 전극과 연결되는 다수의 적어도 제 1 전기 전도체를 포함하며, 이에 의하여 상기 발광 소자가 광을 발산하여 화면에 정보를 디스플레이한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 이미지 또는 정보가 디스플레이되는 대형 플랫 패널 디스플레이(10)를 도시한 것이다. 여기에서 사용되는 것처럼, 이미지 및/또는 정보는 디스플레이 장치에 디스플레이되는 것에 대하여 교체되어 사용될 수 있으며, 시각적 이미지 및 그림은 정지하는 것인지 또는 움직이는 것인지, 카메라나 컴퓨터 또는 다른 종류의 소스에 의하여 생성된 것인지, 사실적인 것인지 상징적인 것인지 또는 추상적인 것인지 그렇지 않으면 독단적인 것인지, 알파뉴메릭(alphanumeric) 문자나 수학적 기호 등의 심볼 또는 문자를 포함하는 것인지 그렇지 않으면 포함하지 않는 것인지, 흑백인지 단색인지 다색인지 아니면 천연색인지에 상관없이 사용자가 원하는 다양한 디스플레이의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 대형 디스플레이(10)는 정보를 직접 보여주고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 디스플레이(10)는 얇고 평평한 평면 디스플레이(10a)이거나 굴곡이 있는 원통형의 비평면 디스플레이(10b)일 수 있다. 디스플레이(10,10a,10b)는 종래 텔레비젼 CRT에서의 컬러 인광 스트라이프(colored phosphor stripes)와 유사하게 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 발광 스트라이프(12R,12G,12B)가 반복적 시퀀스로 형성된 3개의 개별 컬러로 이미지 정보를 제공하는 인접한 픽셀 그룹을 활성화시킴으로써 컬러 이미지 및/또는 정보를 디스플레이한다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이(10) 실시예의 평면도를 도시한 것이고, 도 3은 측단면도를 도시한 것이다. 디스플레이(10)는 실질적으로 디스플레이(10) 전체 크기에 확장되어 디스플레이(10)의 "스크린" 또는 화면(viewing surface; 20)을 구성하는 수평으로 나란히 배치된, 특히 실질적으로 평행하게 나란히 배치된 다수의 발광 섬유(100)를 포함한다. 하기에서 상세히 설명하겠지만, 각각의 발광 섬유(100)는 광 투과성 투명 섬유 또는 리본("섬유")의 길이 방향을 따라서 배치된 다수의 발광 소자(150)를 구비하여 발광 소자(150)의 선형 어레이를 형성한다. 다수의 발광 섬유(100)가 나란히 배치될 경우, 상기 다수의 발광 섬유(100)는 발광 소자(150)의 2차원 배열을 형성한다. 만약, 상기 배열이 N개의 섬유(100)를 가지며 또한 각 섬유(100)가 M개의 발광 소자(150)를 가진다면, M ×N개의 소자를 구비하는 디스플레이가 화면(20)으로 형성된다.
컬러 이미지를 디스플레이하기 위한 컬러 디스플레이(10)에 있어서, 발광 섬유(100)는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광을 발산하는 단일 컬러 섬유의 반복적 시퀀스로 나란히 배치되어 인접하는 R, G, B 섬유(100)상의 인접하는 R, G, B 픽셀 각 그룹이 컬러 픽셀을 제공하고, 디스플레이(10)는 컬러 이미지를 디스플레이한다. 노란색, 마젠타색, 청록색 등의 다른 컬러들도 사용될 수 있다. 도 6과 관련하여 하기에서 상세히 설명하겠지만, 발광 섬유(100)로부터의 발광은 발광 섬유(100)의 픽셀 구조를 형성하는 다수의 금속 콘택(140)과 투명 섬유(110)의 표면과 접해 있는 투명한 전도성 전극(120) 사이에 위치한 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode; OLED)에서 나온다. 발광 섬유(100)에서 발산된 광은 투명 전극(120) 및 투명 섬유(110)를 통과하여 OLED 픽셀에 존재하게 된다.
발광 섬유(100)는 하기에서 설명되는 바와 같이 디스플레이(10)의 상호 접속 구조체(200)에 장착되며 전기적으로 연결된다. 구조체(200)는 일반적으로 평평한 회로 기판(210)을 포함하며, 상기 회로 기판(210)은 절연 물질과 패턴화된 전기 전도체(220)가 교차된 다수의 층으로 형성되는 것이 바람직하다. 기판(210)은 구조체(200)의 다양한 소자와 발광 섬유(100)의 패널에 장착되는 전기 장치(240,250)를 상호 접속하기 위하여 다수의 패턴화된 전기 전도체(220)를 포함한다. 특히, 섬유(100)의 발광 소자(150)의 각 제 2 전극에의 콘택(140)은 땜납 또는 전기 전도성 프릿(frit) 또는 접착제 등이 될 수 있는 전도성 범프(232)에 의해서 기판(210) 상면(212)의 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)에 각각 연결된다. 마찬가지로, 섬유(100)의 발광 소자(150)의 제 1 전극(120)은 전도성 범프(234)에 의해서 선택 라인 전도체(228)에 각각 연결된다. 발광 소자(150)는 각 섬유(100) 및 데이타 라인 세그먼트(230)의 교차점에 위치하는 것이 바람직하다.
회로 기판(210)에 장착된 전기 장치(240,250)는 발광 섬유(100)상의 발광 소자(150)의 각 전극에 전기 신호를 인가하여 디스플레이(10)의 화면(20)에 이미지 또는 정보를 디스플레이한다. 선택 라인 구동 회로(240)가 전기 장치로서 바람직하게는 기판(210)의 상면(212)에 장착되며, 디스플레이(10)상에 디스플레이되는 이미지 및 정보를 표현하는 전기 신호를 수신하고, 이에 상응하여, 선택 라인전도체(228), 전도성 범프(234) 및 전도체(120)를 통하여 섬유(100)의 적절한 발광 소자(150)의 제 1 전극에 인가되는 화상 소자 선택 신호를 생성한다. 도 2 및 도 3의 실시예에서, 선택 라인 드라이버(240)는 발광 섬유(100)을 따라서 행 구동 신호를 픽셀(150)의 행에 제공한다.
마찬가지로, 데이타 라인 구동 회로(250)가 전기 장치로서 바람직하게는 기판(210)의 하면(214)에 장착되며, 디스플레이(10)상에 디스플레이되는 이미지 및 정보를 표현하는 전기 신호를 수신하고, 이에 상응하여, 데이타 라인 전도체(226), 다양한 전도체(220), 데이타 라인 세그먼트(230), 전도성 범프(232), 섬유(100)의 발광 소자(150) 제 1 전극 콘택(140)을 통하여 섬유(100)의 적절한 발광 소자(150)의 제 2 전극에 인가되는 화상 소자 데이타 신호를 생성한다. 도 2 및 도 3의 실시예에서, 데이타 라인 드라이버(240)는 인접하는 발광 섬유(100) 각각에 대하여 열 구동 신호를 상응하는 픽셀(150)의 수직 열에 제공한다.
기판(210)의 전도체(220)는 기판(210)의 보드 표면에 일반적으로 평행한 내부 전도체(222), 보드 표면(212,214)상의 전도체(226,228,230), 그리고 기판(210) 내부층의 전도체(222)와 보드 표면(212,214)상의 전도체(226,228,230) 사이를 횡단하여 전기적 연결을 제공하는 전도체(224)를 포함한다. 편리하게도, 디스플레이될 이미지 또는 정보를 표현하는 전기 신호는 에지 부분의 커넥터(260,270)를 통해서 기판(210)과 연결되며, 상기 커넥터(260,270)는 상응하는 기판(210)상의 콘택(262,272)과 전기적으로 접촉하고, 상기 콘택(262,272)은 선택 라인 구동 회로(240) 및 데이타 라인 구동 회로(250)와 각각 연결된다. 도 2에서 알수 있는바와 같이, 디스플레이(10) 하부 가장자리 근처에 위치한 다수의 섬유(100)는 기판(210)상의 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)를 도시하기 위하여 도시되지 않았으며, 몇몇 에지 커넥터(260,270)는 기판(210)과 분리되어 도시되어 있거나 도시되지 않았다.
나란히 배열된 디스플레이(10)의 발광 섬유(100)는 원하는 크기나 종횡비를 구비하는 디스플레이(10) 양식으로 제작될 수 있는 장점을 지닌다. 모든 섬유(100)는 바람직하게도 동일한 형태이며 어떤 원하는 크기로 절단될 수 있어, 섬유(100)는 디스플레이의 크기 또는 형상을 제한하지 않는다. 디스플레이(10)의 높이(즉, 도 2의 디스플레이 방향을 기초로 할 때 상부에서 하부까지의 길이)는 나란히 배열되는 발광 섬유(100)의 수를 변화시킴으로써 쉽게 변화될 수 있다. 디스플레이(10)의 폭(즉, 도 2의 디스플레이 방향을 기초로 할 때 양 측면 사이의 길이)은 원하는 길이로 섬유(100)를 절단하여 나란히 배열된 발광 섬유(100)의 길이를 변화시킴으로써 쉽게 변화될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배치의 장점은 선택 라인 구동 회로(240) 및 데이타 라인 구동 회로(250)가 기판(210)에 부착되기 전에 테스트 될 수 있으며, 상기 기판(210)도 또한 구동 회로(240,250)가 조립되기 전 테스트 될 수 있다는 것이다. 이에 의하여, 수리를 요하는 결점이 있는 상호 접속 구조체(200)의 생산 가능성을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상호 접속 구조체(200)의 에지를 따라서 에지 커넥터(260,270)를 사용함으로써 디스플레이(10)를 최종 제품에 용이하게 조립할 수 있으며, 서비스 또는 수리가 필요한 특별한 경우에는 쉽게 분해할 수 있다.
도 4는 도 2의 디스플레이(10)에 사용되는 회로 기판(210)을 포함하는 예시적인 상호 접속 구조체(200)의 상면과 하면을 도시한 것으로, 실질적으로 시간 및 자원을 낭비하지 않고 디스플레이(10)의 크기 및/또는 애스펙트비를 용이하게 변화시킬 수 있는 구조체(200)의 전도체 패턴 배치의 반복성을 설명한다. 예를 들어, 기판(210)의 전면 또는 상면(212)은 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)의 패턴이다. 각 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)는 인접하는 다수의 수평 섬유(100) 각각에 대하여, 예컨대 인접하는 32개 섬유의 서브셋(subset)에 대하여 하나의 발광 소자(150)를 접촉시키기 위하여 수직으로 배치되고, 각 섬유의 발광 소자(150)는 기판(210)의 짧은 에지에 대하여 동일하게 위치한다.
기판(210)의 배면 또는 하면(214)에는 데이타 라인 구동 회로(250)(집적회로가 바람직하다)가 배열되며, 데이타 라인 구동 회로(250)는 디스플레이될 정보를 표현하는 전기 신호를 인가하기 위하여 전도체(220)(미도시)를 통해서 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)와 연결된다. 바람직하게도, 각 데이타 라인 구동 회로(250)는 인접해 있는 다수의 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)와 하나의 수평 열로 연결된다. 각 데이타 라인 구동 회로(250)는 전도체(220)(미도시)를 통해서 디스플레이될 정보를 표현하는 전기 신호를 수신하는데, 상기 신호는 기판(210) 하면의 대향하는 긴 에지를 따라서 위치한 에지 콘택(262)에서 수신된다.
기판(210)의 전면 또는 상면(214)에는 선택 라인 구동 회로(240)(집적회로가 바람직하다)가 배열되며, 선택 라인 구동 회로(240)는 디스플레이될 정보를 표현하는 전기 신호를 인가하기 위하여 선택 라인 전도체(228)와 연결되어 발광섬유(100)에 연결된다. 바람직하게도, 각 선택 라인 구동 회로(240)는 인접해 있는 다수의 선택 라인 섬유 전도체(228)와 연결된다. 각 선택 라인 구동 회로(240)는 전도체(272)를 통해서 디스플레이될 정보를 표현하는 전기 신호를 수신하는데, 상기 신호는 기판(210) 상면의 대향하는 짧은 에지를 따라서 위치한 에지 콘택(272)에서 수신된다. 발광 섬유(100)는 섬유(100)의 일단부에 위치하는 하나의 선택 라인 구동 회로(240)에 의해서 구동되거나 또는 섬유(100)의 대향하는 양 단부에 위치하는 2개의 선택 라인 구동 회로(240)에 의해서 구동된다.
어떤 적절한 수의 선택 라인 전도체(226)가 각 선택 라인 구동 회로(240)에 의해서 구동될 수 있으며, 원하는 높이의 디스플레이(10)를 얻기 위해 나란히 배치될 수 있다. 마찬가지로, 어떤 적절한 수의 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)가 원하는 폭의 디스플레이(10)를 얻기 위해 나란히 배치될 수 있으며, 어떤 적절한 수의 섬유(100) 열이 원하는 높이의 디스플레이(10)를 얻기 위해 수직의 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)에 연결될 수 있다. 일반적으로, 데이타 라인 세그먼트 및 선택 라인 세그먼트의 수는 상기 라인에 어드레싱하는 디지털 신호 비트의 효과적인 사용을 위하여 2n개가 편리하다. 그러나, 각 선택 라인 구동 회로(240)에 의해 구동되는 발광 섬유(100)의 수와 관련해서는, 디지털 신호 용량의 편리한 사용 외에도 3개의 인접하는 섬유의 서브셋이 하나의 컬러를 함께 형성하는 3개의 인접하는 서브-픽셀을 제공하는 사실을 고려하여야 한다. 비록 더 많은 수의 섬유가 각 선택 라인 구동 회로(240)에 의해 구동될 수 있지만(예컨대 28= 256 픽셀), 각선택 라인 구동 회로(240)는 25= 32 픽셀까지 구동하는 것이 바람직하며, 따라서 30개의 섬유 그룹이 각 선택 라인 구동 회로(240)에 의해서 구동된다. 비록 더 많은 수의 데이타 라인이 구동될 수도 있지만, 각 데이타 라인 구동 회로(250)는 25= 32 데이타 라인 세그먼트(230)를 구동하는 것이 바람직하고, 각 선택 라인 구동 회로(240)에 의해서 예컨대 30개의 섬유(100)가 구동되는 것과 마찬가지로 각 데이타 라인 세그먼트(230)는 동일한 수의 섬유(100)와 연결된다.
따라서, 데이타 라인 구동 회로(250) 및 선택 라인 구동 회로(240)의 반복성과 상기 회로의 배치, 그리고 상기 회로에 연결되는 전도체(220)는 행과 열로 배치되는 셀을 정의한다. 이러한 반복적인 셀의 배치는 개별 픽셀의 직접적인 다중 어드레싱에 유용하다. 이는 또한 상기 셀의 행 또는 열을 부가하거나 제거함으로써 실질적으로 비용을 들이지 않고 신속하게 기판(210) 및 상호 접속 구조체(200)를 수평 또는 수직으로 그 크기를 확장 또는 축소시킬 수 있다. 더욱이, 상기 배치는 다른 어드레싱 구조(scheme)와 관련하여 비용 및 복잡성을 부가하지 않으면서, 에지 콘택(262)을 통해서 디스플레이 화상 소자의 직접적인 다중 어드레싱을 가능하게 한다. 어떤 경우에 있어서든, 예컨대 현재 이용될 수 있는 450 MHz - 500 MHz 펜티엄 프로세서나 다른 종류의 마이크로프로세서와 같이 이미지 데이타를 처리할 수 있는 풍부하고 비용이 저렴한 집적회로에 의해서, 섬유(100)를 수평에서 수직 방향으로 재배치시키는 것과 같이 특정 디스플레이에 대하여 이미지 데이타를 포맷팅(formatting)하거나 리포맷팅(reformatting)하는 것이 쉽고 저비용으로 수행될수 있다.
기판(210)은 종래의 다층 인쇄 회로 기판으로 형성되거나 또는 금속 기본판에 엷은 판으로 적층된 저온 가열된 세라믹 재료 구조체(LTCC-M 기판)와 같은 다층 세라믹 기판으로 형성된다. LTCC-M 기판은 전형적으로 열 팽창 계수가 세라믹층과 매우 비슷하고 강도가 있는 금속 기본판, 예컨대 티타늄판과 같은 금속 기본판을 구비한다. 기판(210)의 세라믹층은 아연-마그네슘-보로실리케이트 유리 및 마그네슘 알루미노실리케이트 유리와 같은 토지 분말 유리의 슬러그, 무기물 필터, 유기물 바인더, 수지, 계면 활성제 및 용매 등에 의해 형성된 푸른 세라믹 재료의 테이프 또는 판으로부터 절단되어 얻어진다. 전기 전도체(220)는 전형적으로 세라믹층이 금속판에 엷은 판으로 적층되어 가열되기 전에, 종래의 전기 전도성 두꺼운 필름 잉크의 패턴을 세라믹층에 증착함으로써 형성된다. 이러한 기판은 가열되기 전에 특정의 적용을 위하여 편리함 또는 원하는 바에 따라서 굴곡이 있거나 또는 다른 형상으로 형성될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 이러한 기판은, 예컨대 1999년 7월 15일에 출원된 미국 특허출원 제 09/354,516호 "FIELD EMISSION DISPLAY WITH MULTI-LAYER CO-FIRED CERAMIC SUBSTRATE", 1998년 6월 1일에 출원된 미국 특허출원 제 09/088,501호 "BACK PANEL FOR A PLASMA DISPLAY DEVICE", 그리고 1998년 3월 13일 출원된 미국 특허출원 제 09/042,076호 "PLASMA DISPLAY DEVICE"에 개시되어 있으며, 본 명세서에 의해 참조되어 결합된다.
도 5는 도2의 예시적인 디스플레이(10)의 일부를 분리한 사시도로서, 발광 섬유(100)를 기판(210)에 부착하여 상호 접속 구조체(200)를 형성하는 것을 보여준다. 다수의 전도성 범프(232), 예컨대 4개의 전도성 범프가 기판(210)상의 각 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)에 형성되어 있다. 전도성 범프(232)는 Nevada Reno에 위치한 ELform Corporation에서 생산되는 AECT-F 접착제 형태를 포함하는, 이방성 또는 등방성의 전기 전도성 접착제로 형성되는 것이 바람직하다. 발광 섬유(100)는 가늘고 길며, 하기에 설명되는 바와 같이 발광 물질로 형성된 다수의 발광 장치를 구비한다. 섬유(100)의 각 발광 장치(150)는 발광 섬유(100)의 한 쪽 표면을 따라서 연결될 수 있는 전기 콘택(140)을 구비하고, LED 콘택(140)의 거리(즉, 중심에서 중심 사이의 거리)는 실질적으로 데이타 라인 세그먼트 전도체(226)의 거리와 동일하다. 그 결과, 발광 섬유(100)는 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)의 긴 방향에 대하여 수직인 방향으로 기판(210) 위에 위치되며, 기판(210)에 압력을 가하여 콘택 범프(232)를 통해서 각 LED 콘택(140)과 관련 데이타 라인 세그먼트 전도체(230)를 전기적으로 접촉시킨다.
상기 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 디스플레이(10)의 조립체는 보다 복잡한 서브-조립체로 되는, 그리고 최종적으로는 디스플레이(10)로 되는 간단한 컴포넌트와 소자의 조립 단계를 포함한다. 상기 장치의 한 가지 중요한 장점은 각 조립 단계에서 컴포넌트와 소자를 테스트할 수 있으며, 만약 필요하다면 수리할 수도 있다는 것이다. 예를 들면, 상호 접속 구조체(100)와 관련하여: 기판(210), 선택 라인 구동 회로(240) 및 데이타 라인 구동 회로(250)는 일체로 조립되기 전에 각각 별도로 테스트될 수 있다. 단지 수리될 수 없는 결함이 있는 부품만이 교체되어 복잡성이 최소화되며; 다른 모든 부품들은 수리될 수 있다. 마찬가지로, 각 발광섬유(100)는 기판(210)(이는 조립되기 전에 자체로서 테스트될 수 있다)에 부착되기 전에 테스트될 수 있으며, 디스플레이(10)를 제조하기 위하여 기판(210)에 조립되는 동안 손상된 섬유(만약 존재한다면)만이 제거되고 교체된다. 따라서, 쉽게 수리될 수 없는 결함 있는 디스플레이(10)는 거의 발생하지 않는다.
섬유의 수율 특성으로부터 또 다른 장점을 가진다. 예를 들면, 대각선의 길이가 50 cm(약 20 inch)인 종래의 디스플레이를 생산하기 위하여 90%의 수율을 가지며 대각선 길이가 125 cm(약 50 inch)인 종래의 디스플레이를 생산하기 위하여 단지 약 40%의 수율을 가지는 공정은, 0.5 mm(약 0.020 inch)의 폭과 100 cm(약 40 inch)의 길이를 가지는 섬유(100)로 구성된 100 cm(약 40 inch) ×75 cm(약 30 inch)의 대각선 길이가 125 cm(약 50 inch)인 디스플레이를 생산하는데 약 99.6%의 수율을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 장점은 종래의 디스플레이에 대한 수율은 디스플레이의 면적, 즉 디스플레이의 대각선 길이의 제곱에 반비례하는 반면, 본 발명의 경우에는 수율이 섬유 길이에 반비례한다는 사실에 기인한다. 또한, 개별 섬유는 디스플레이로 조립되기 전에 바람직하게도 테스트될 수 있기 때문에, 비록 상당한 수의 섬유가 결함이 있어서 버려지더라도 섬유가 상대적으로 저렴하므로 디스플레이(10)의 전체 비용에 대한 영향은 상대적으로 최소화된다.
따라서, 본 발명에 따른 디스플레이는 몇몇 컴포넌트 또는 소자가 결함이 있어 파기되어야 하기 때문에 낭비가 심하고 높은 비용이 드는 종래 디스플레이의 문제점을 극복할 수 있다.
도 6은 도 2의 디스플레이에서 사용되는 발광 섬유(100) 실시예의 일부를 도시한 사시도이다. 발광 섬유(100)는 섬유의 한 쪽 표면에 상당한 수(가령, 수 백 또는 수 천)의 발광 소자 또는 픽셀(150)이 선형으로 배열되며 길이가 길게 구성된다. 각 픽셀은 서로 극성이 다른 전극(120,140) 사이에서 인가되는 전위에 상응하여 빛을 발산하며, 상기 전극 중 하나(120)는 투명하며 다른 하나(140)는 패턴화되어 있거나 세그먼트로 되어 있어 픽셀을 정의한다. 발광 소자(150)에 의해 발생된 빛은 투명 섬유(110)를 통과하여 발광 소자(150)가 있는 표면의 반대측에 위치한 화면을 통하여 발산된다. 도 6은 4개의 발광 소자(150)를 구비하는 발광 섬유의 짧은 세그먼트를 도시한 것이다.
도 7a의 길이방향으로 도시된 정면도 및 이와 반대 방향으로 도시된 도 7b의 단면도와 관련하여 도 6를 고려하면 더욱 잘 이해되겠지만, 발광 섬유(100)의 코어는 예컨대 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 원, 반원 또는 "D" 형상 등 편리한 단면의 형상을 구비하는 긴 유리 또는 플라스틱 투명 섬유 이다. 예컨대 인듐산화주석(ITO), 산화주석, 산화아연, 유기 전도성 재료 또는 다른 광 투과성의 전기 전도성 재료 등과 같은 길이가 긴 광 투과성 전도체(120)는 스퍼터링(sputtering) 등에 의해서 섬유(110)의 한 쪽 표면을 따라서 형성되어, 발광 섬유(100)의 각 발광 소자(150)를 위한 콘택이나 또는 홀이 주입된 제 1 전극으로써 역할한다. 유기 발광 장치(OLED) 물질이나 무기 전계 발광(EL) 물질 등의, 발광 물질(130)층이 ITO 전도체층(120) 위에 형성된다. 통상 약 500Å의 두께를 갖는 OLED 중합체 재료가 바람직하다. 발광 물질(130)이 긴 연속적인 스트립(strip)으로 증착되거나 또는 섬유(100)를 따라서 일정 간격을 유지하는 세그먼트화된 발광 물질 영역의 패턴으로 증착된다. 세그먼트화된 전자 주입된 전극 또는 콘택(140)의 패턴이 발광 물질(130) 위에 형성되어, 발광 섬유(100)의 각 발광 소자(150)에 제 2 전극 또는 콘택(140)을 제공한다. OLED 물질에 의한 습기의 흡수 및 반응 기체의 침투를 감소시키기 위하여, 콘택(140) 외에 적어도 픽셀 소자 영역을, 예컨대 실리콘 니트라이드, 다이아몬드형 탄소 또는 에폭시, 실리콘 카바이드, 상기 물질의 서브-옥사이드, 상기 물질의 옥시-카바이드, 또는 상기 물질 중 일부와 플라즈마 화학적 기상 증착에서 발생된 수소를 포함하는 화합물 등으로 코팅하는 것이 바람직하다.
특히, 세그먼트화된 콘택(140)은 섬유(100)로부터 떨어져서 약 1000Å 내지 2000Å의 두께를 갖는 예컨대 마그네슘, 마그네슘/은, 칼슘 또는 칼슘/알루미늄 (또는 낮은 일함수를 갖는 금속을 포함하는 다른 종류의 물질) 등의 캐소드 물질로 형성된 다수의 전자 주입된 캐소드 전극(142)을 포함하며, 각각은 발광 섬유(100)의 발광 소자(150)에 대응한다. 각 캐소드 전극(142)은 약 1000Å의 두께로 은, 금 또는 다른 적절한 물질의 전도성 물질(144)층으로 코팅되며, 이는 외부 회로와의 전기적 연결을 용이하게 한다. 마그네슘/은 전극(142) 및 은 콘택(144)은 바람직하게도 OLED 층(130) 위로 증발된다. 동작을 살펴보면, 데이타 전위가 데이타 라인 구동 회로(250)에 의하여 데이타 라인 전도체 세그먼트(226,220,230) 및 다른 전도체(200)를 통해서 발광 섬유(100)의 콘택(140)에 인가되고, 이는 데이타 전위값에 상응하는 광을 발생시키기 위하여 선택 라인 구동 회로(240)에 의해 선택된 발광 소자(150)가 전도체(228,234)를 통해서 발광 섬유(100)의전도체(120,160,162)로 선택 전위를 인가하게 되며, 이에 의해서 발광 섬유(100)의 많은 발광 소자(150)에 의해 형성된 디스플레이(10)가 이미지를 디스플레이한다.
바람직하게는, 약 10000Å에서 약 100㎛의 두께를 갖는 예컨대 알루미늄, 금, 은, 구리, 크롬, 니켈, 또는 다른 종류의 금속 전도체와 같은 금속 전도체(160,162)가 ITO 전도체(120)가 형성되어 있는 표면에 인접한 투명 섬유(110)의 긴 표면의 일측 또는 양측을 따라서 형성된다. 이는 충분히 빛을 투과시키기 위하여 단지 약 1200Å의 두께를 갖는 스퍼터링된 ITO 층이 저항이 커서 긴 발광 섬유(100)의 길이를 따라서 양호한 전도체가 되지 못하기 때문에 바람직하다. 전도체(160,162)는 섬유(110)의 코너를 따라서 얇은 광 투과성 ITO 전도체(120)에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 섬유(110)는 ITO 층(120)에 평행으로 저항이 작은 전도체를 제공하기 위하여 ITO 층(120)이 전도체(160,162)와 접촉하는 부분에서 비스듬히 되어 있거나 둥글게 되어 있으며, 그 결과 ITO 전도체(120)의 저항으로 인한 과다한 전위 손실을 초래하지 않으면서 (선택 라인 전도체(228)를 통해서) 선택 라인 구동 회로(240)에서 발광 섬유(100)를 따라 형성되어 있는 발광 장치(150)의 제 1 콘택(120)에 선택 전위를 인가한다. 전도체(160,162)의 또 다른 장점은 투명 섬유(110)의 측면을 통해서 OLED(130)에 의해 생성된 광을 반사하여 광 손실을 감소시킨다는 것이다.
도 7b에서는 컬러 디스플레이 경우이므로 3개의 상이한 섬유(100R)(100G)(100B)가 도시되어 있다. 이러한 섬유는 동일한 구조이지만, 발광 물질이 다르며, 즉 적색 발광 섬유(100R)는 적색 발광 OLED 물질층(130R)을, 녹색 발광 섬유(100G)는 녹색 발광 OLED 물질층(130G)을, 그리고 청색 발광 섬유(100B)는 청색 발광 OLED 물질층(130B)을 구비한다.
적절한 투명 섬유(110)는 보로실리케이트 또는 소다-석회 유리, 석영, 사파이어, 또는 다른 적당한 유리 물질과 같은 유리 섬유, 폴리메틸-메타크레이트(PMMA), 폴리카보네이트, 아크릴, 마일라, 폴리에스테르, 폴리이미드 또는 다른 종류의 적당한 플라스틱 물질과 같은 플라스틱 섬유를 포함한다. 0.5mm의 폭과 0.5mm의 높이를 갖는 정사각형의 투명 섬유(110) 또는 0.5mm의 폭과 0.75mm의 높이를 갖는 직사각형의 투명 섬유(110)가 적당하고 융통성이 많으며, 여기서 약 0.5mm ×1.5mm 의 픽셀(화상 소자)을 형성하는 LED 소자가 상기 0.5mm의 폭을 갖는 표면에 형성된다. 각 픽셀(150)의 3 대 1의 종횡비와 비교적 큰 픽셀 크기는 발광 섬유(100)가 디스플레이(10)로 쉽게 정렬되게 한다.
상기 도 6, 도 7a 및 도 7b의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 섬유(110)는 투명하며, 그 표면에 발광 소자(150)를 구비하고, 또한 섬유(110)와 접촉하여 위치되어 있는 투명 전극(120) 및 발광 소자(130)의 상부에 위치해 있는 대향하는 불투명 전극(140)을 구비한다. 그러나, 또한 이용될 수 있는 섬유(100)의 대안적인배치는 불투명 섬유(110)를 사용하며, 여기서 전극(120)은 발광 섬유(130)와 접촉해 있으며 발광 물질(130)의 상부에 있는 전극(140)은 투명하다. 이 경우 광은 상부 전극(140)을 통해서 발산되므로, 그 결과 섬유(110)는 투명할 필요가 없으며 금속과 같은 불투명한 물질로 제작될 수 있다.
특히 컬러 디스플레이(10)에서는, 각각 0.5mm ×1.5mm의 서로 다른 컬러를갖는 단색 픽셀을 형성하는 3개의 인접한 발광 섬유(110)가 함께 1.5mm ×1.5mm의 컬러 픽셀을 형성한다(예컨대, 디스플레이(10)는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광을 발산하는 단일 컬러 섬유(100)의 반복적 시퀀스로 나란히 배열된 발광 섬유(100)를 구비하며, 그 결과 인접하는 R, G, B 픽셀의 각 그룹이 하나의 컬러 픽셀을 제공한다). 하나의 특정 컬러를 발산하는 섬유(100)는 다양한 형식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 3개의 상이한 형태의 발광 섬유(100R,100G,100B)는 3개의 원하는 컬러(R, G, B) 중 하나의 색조를 띠는 각각의 컬러 투명 섬유(110R,110G,110B)상에 동일한 광대역(즉, 다중 컬러) 발광 물질(130)을 사용하여 제조됨으로써, 각각 3개의 컬러(R, G, B)를 발산하는 발광 섬유(100R,100G,100B)를 제공한다. 대안으로서, 3개의 원하는 컬러(R, G, B) 중 하나를 각각 발산하는 3개의 상이한 협대역(즉, 단일 컬러) 발광 물질(130R,130G,130B)이 각 투명 섬유(110)에 증착되어, 각각 3개의 컬러(R, G, B)를 발산하는 발광 섬유(100R,100G,100B)를 제공할 수 있다. 더 나아가, 3개의 컬러(R, G, B) 중 하나을 발산하는 각 발광 물질(130R,130G,130B)이 각 상응하는 색조를 띠는 투명 섬유(110R,110G,110B)에 증착되어 각각 R, G, B 의 발광 섬유(100R,100G,100B)를 제공할 수 있다. 색조를 띠는 투명 섬유(110)를 사용함으로써 유리하게도 OLED 물질에 의한 주위의 광을 반사하는 것을 감소시켜서 디스플레이(10')의 콘트라스트 비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있다.
단색 디스플레이(10,10')가 필요한 경우에는, 원하는 컬러 또는 2개의 컬러를 발하는 발광 물질(130)로서 원하는 컬러의 색조를 띠는 투명 섬유(110)를 사용하여 원하는 컬러를 얻을 수 있다. 맑은 투명 섬유(110)는 또한 "백색광" 또는 백색광에 근접한 광을 발하는 광대역 발광 물질(130)에 사용될 수 있다.
적절한 작은 분자의 OLED 구조는 홀 주입기(injector)로서 ITO를, 홀 전도층으로서 나프티닐 치환된 벤지딘 유도체(naththyl-substituted benzidine derivative)로부터 제조된 녹색광을 발산하는 OLED를, 전자 전도층으로서 트리스-(8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum; Alq3)을, 캐소드로서 마그네슘/은을 포함한다. 상기 구조는 1998년 9월 14일부터 17일 까지 개최된 "Extended Abstracts of The Fourth International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors & 9th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence"에서 E. W. Forsythe 등에 의해 53페이지에 개시되어 있으며, Wisconsin Milwaukee에 위치한 Aldrich Chemical Company등에서 생산되고 있다.
적색 발광은 1998년 9월 14일부터 17일 까지 개최된 "Extended Abstracts of The Fourth International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors & 9th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence"에서 D. F. O'Brien 등에 의해 37페이지 이하에서 개시된 바와 같이, 6% 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸(octaethyl)-21H,23H-포르핀(porphine) 플라티늄(platinum)(II)으로 도핑된 상기 OLED 구조에 Alq3층을 도핑함으로써 얻을 수 있다. 청색 발광은 부가적인 층을 포함하는 상기 OLED 구조에서 얻을 수 있다.이러한 OLED 구조는 1998년 9월 14일부터 17일 까지 개최된 "Extended Abstracts of The Fourth International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors & 9th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence"에서 Frank Weissortel 등에 의해 5페이지 이하에서 개시된 바와 같이, 홀 전도층으로서 스피로-링크된 TAD(spiro-TAD)를, 청색 발광층으로서 스피로-링크된 헥시피닐(spiro-6Φ)을, 그리고 전자 전도층으로서 Alq3를 포함한다.
작은 분자의 OLED 물질은 증발에 의해서 인가되고, 중합체 OLED 물질은 예컨대 잉크 제트 프린트, 롤러 코팅, 스크린 인쇄 등을 사용하여 단량체로서 증착되어, OLED 물질 및 기존의 적절한 용매의 혼합물을 증착할 수 있으며, 그 후에 가열에 의하여 단량체를 중합시키고 용매를 증발시킨다.
중량체 OLED 구조를 위하여, 홀 주입층으로서 ITO를, 홀 전도층으로서 독일 Ludwigshafen에 위치한 Bayer A.G에서 생산되는 PEDOT로 알려진 폴리스티렌 술폰산(PEDOT:SS)이 도핑된 폴리에틸렌 디옥시티펜(polyethylene dioxythipene) 또는 Aldrich Chemicals에서 생산되는 PVK 폴리-N-카바졸(poly-N-carbazole)을 사용할 수 있다. 1998년 9월 14일부터 17일 까지 개최된 "Extended Abstracts of The Fourth International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors & 9th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence"에서 J. H Burroughes 등에 의해 133페이지 이하에서 개시된 바와 같이, 전자 전도층/발산층은 녹색 발광을 위하여 폴리(플루오린)에 기초한 중합체를, 적색 또는 청색 발광을 위하여 다른 종류의 중합체를 사용한다.
이러한 녹색 발광 OLED 물질은 통상 약 100cd/m2의 광도를 제공하며, R, G, B 물질에 대하여 각각 약 1, 11, 5 lumens/watt의 전력 효율을 나타낸다.
상술한 바와 같이 1.5mm ×1.5mm의 컬러 픽셀을 제공하기 위하여 0.5mm ×1.5mm의 단색 R, G, B 서브-픽셀을 구비하는 디스플레이(10)는, 예컨대 대각선 길이가 약 125cm(약 50inch)인 640 ×480 픽셀 포맷을 갖는 디스플레이 또는 대각선 길이가 약 190cm(약 75inch)인 1000 ×750 픽셀 포맷을 갖는 디스플레이를 제공하는데 적합하다. 또한, 2.7m(폭) ×1.6m(높이)(약 9feet ×5.3feet)의 1920 ×1080 픽셀 포맷을 갖는 디스플레이의 경우 고화질 텔레비젼(HDTV) 이미지의 디스플레이에 알맞으며, 이는 3개의 컬러(R, G, B) 그룹이 수직 방향으로 1080개의 컬러 픽셀을 제공하는 3240개의 수평 섬유를 포함한다. 후자의 예에서는, 108개의 선택 라인 구동 회로(240)가 30개의 섬유(100) 그룹 108개를 각각 구동하며, 60개의 데이타 라인 구동 회로(250)가 30개의 인접한 섬유에 각각 연결된 32개의 평행한 데이타 라인 세그먼트(226)를 구동하는 것이 바람직하다.
콘택(140)과 OLED 층(130)의 세그먼트 위치에서 발생할 수 있는 공차로 인하여 OLED 층(130)의 에지 주위에서 ITO 층(120)으로의 원하지 않는 전도를 피하기 위하여, OLED 층(130)은 예컨대 0.5mm ×1.5mm로 세그먼트화 되고 OLED 층(130) 위에 형성되는 콘택(140)은 약간 작게 예컨대 0.4mm ×1.4mm로 형성되는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 디스플레이(10')의 또 다른 실시예의 사시도를 도시한 것으로, 여기서 다수의 발광섬유(100)는 화면(20)으로서의 역할을 할 수 있는 선택적으로 투명한 전면판(faceplate; 22)에 배치된다. 상기에서 설명한 바와 같이 발광 섬유(100)는 전면판(22)에 대하여 화면(22)에 나란히 배치되며, 발광 소자(150)를 구비하는 표면은 전면판(22)으로부터 나와 있어 콘택(140)이 노출되어 있다. 발광 섬유(100)의 그룹, 예컨대 상기에 설명된 섬유 수의 그룹은 각각 유연성 회로 보드(370)에 장착된 각 선택 라인 또는 열 구동 회로(240)로부터 선택 신호를 수신한다. 회로 보드(370)는 발광 섬유(100)의 단부에 인접한 디스플레이(10')의 에지를 따라서 장착되며, 디스플레이(10')에 의해서 디스플레이될 정보를 표현하는 전기 신호를 제공하기 위하여 에지 커넥터가 연결되는 에지 콘택(372)을 구비하고, 투명 전도체(120)에 선택 신호를 인가하기 위하여 발광 섬유(100)의 각 전도체(160,162)에 연결되는 선택 라인 전도체(328)를 구비한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 디스플레이(10')의 섬유(100)를 겹쳐 놓음으로써 인접하는 발광 섬유(100)와 관련하여 다수의 유연성 회로 보드(360) 각각이 디스플레이 모듈(310)을 형성한다. 사실, 다수의 디스플레이 모듈(310)은 인접하는 발광 섬유(100)의 각 그룹과 관련하여 다수의 유연성 회로 보드(360)에 의해서 형성된다. 도 9a에 도시된 디스플레이(10') 섹션에 대한 사시도에 의해서 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 유연성 회로 보드(360)는 발광 섬유(100)와 대향하는 표면에 다수의 데이타 라인 전도체(326)를 구비한다. 데이타 라인 전도체(326)의 피치는 섬유(100)의 노출된 콘택(140)의 피치와 동일하며, 따라서 서로 수직인전도체(326) 및 섬유(100)의 길이 방향 각각에 대하여 전기적 연결을 용이하게 한다. 콘택(140)및 이에 상응하는 데이타 라인 전도체(326) 사이의 전기적 연결은 전기 전도성 에폭시나 다른 전기 전도성 접착제, 납땜, 또는 다른 적절한 물질로 이루어진다. 회로 보드(360)의 일 단부는 굽어서 섬유(100)로부터 연장되어 있고, 에지 커넥터를 통해서 디스플레이되는 정보를 표현하는 전기 신호를 수신하기 위하여 에지 콘택(362)을 구비한다. 회로 보드(360)로부터 굽어 있으므로써 에지 콘택(362)으로부터 전기 신호를 수신하기 위해 데이타 라인 또는 열 구동 회로(250)가 장착되는 위치를 제공하고, 예컨대 상기에서 설명된 각 섬유(100)의 인접하는 발광 소자(150) 그룹을 구동시키기 위하여 데이타 라인 전도체(326)를 통해서 데이타 라인 드라이브 신호를 전송하고, 이에 의해서 각 픽셀에 대하여 어드레싱이 이루어진다.
섬유(100) 및 픽셀(150)의 그룹에서 각각 선택 라인 구동 회로(240) 및 데이타 라인 구동 회로(150)에 의해서 구동되는 디스플레이(10')의 행과 열은 디스플레이(10)와 관련하여 상기에서 설명된 것(예컨대, 각각 30 및 32의 그룹)과 유사한 수를 가진다. 이러한 배치는 픽셀 서브셋의 직접적인 다중 어드레싱을 용이하게 하여 디스플레이(10')의 크기, 즉 폭이나 높이 또는 양쪽 모두에 있어서 확장이나 축소를 용이하게 한다.
그 결과, 디스플레이(10')는 에지 커넥터를 통해서 에지 콘택(362,372)에 쉽게 연결되거나 분리될 수 있으며, 이에 의해서 디스플레이(10')를 다른 장치에 용이하게 조립 또는 해체할 수 있다. 또한, 디스플레이(10')는 더 비싼 서브조립체나 조립체로 조립되기 전에 중간 공정의 조립체의 컴포넌트 및 소자를 테스트 할 수 있으며, 경우에 따라서는 수리할 수도 있는 장점을 제공한다. 예를 들면, 발광 섬유(100)는 투명 전면판(22)에 장착되기 전에 테스트될 수 있으며, 선택 라인 구동 회로(240) 및 데이타 라인 구동 회로(250)는 각각 회로 보드(370,360)에 장착되기 전에 테스트될 수 있다. 마찬가지로, 회로 보드(360,370)는 섬유(100)의 그룹 등에 조립되기 전에 그 위에 장착될 구동 회로(250,240)와 함께 테스트 될 수 있다. 따라서, 어떤 결함이 있거나 불완전한 컴포넌트 또는 소자는 확인될 수 있고, 최소의 비용으로 대체되거나 수리될 수 있다.
이러한 예시적인 조립 시퀀스가 도 10에 도시되어 있으며, 여기서는 왼쪽에서 오른쪽으로 진행된다. 투명 섬유(110)는 스퍼터링된 ITO 전도체층(120) 또는 금속 전도체(160)를 수용한다. OLED 층(130)이 ITO 층(120)위에 코팅되고, 세그먼트화된 콘택(140)이 마그네슘(142) 및 은(144)의 증발 증착에 의해서 그 위에 형성되며, 이에 의해서 투명 섬유(110)을 따라서 발광 소자(150)가 형성된다. 다수의 발광 소자 섬유(100)가 좁은 간격으로 나란히 배치되어 디스플레이(10')에 조립되며, 다수의 유연성 회로(360)가 그곳에 연결되어 도시된 디스플레이(10') 부분의 디스플레이 모듈(310)을 형성한다. 이러한 조립 공정은 본 발명에 따른 디스플레이의 조립 비용을 감소시키기 위하여 자동적으로 이루어진다. 따라서 상당한 수의 디스플레이 모듈(310)이 최소의 간격으로 나란하게 배치되어 형성된다. 좁은 간격으로 형성된 발광 섬유(100)를 좁은 간격으로 형성된 발광 소자(150)에 결합함으로써 경계선이 없으며 또한 동작되지 않는 부분이 없는 대형 디스플레이(10,10')를생산할 수 있으며, 좁은 간격의 디스플레이 모듈(310)에 의해 제공되는 모률 구조와 과련되는 장점을 가진다.
대안으로서, 디스플레이(10')는 모듈 양식으로 조립될 수 있으며, 결합이 있는 컴포넌트 또는 조립체를 버리는 것을 최소화한다. 이 경우에는, 적절한 수의 발광 섬유(100) 그룹(예컨대, 30개의 인접한 섬유(100)의 2개 그룹)이 각각 하나의 선택 라인 구동 회로(240)를 포함하는 사전에 테스트된 2개의 회로 보드(370)와 함께 서브 조립체로 조립된다. 이러한 서브 조립체는 발광 섬유(100)의 길이에 의해서 정의되는 바와 같이 디스플레이(10')의 전체 폭으로 확장되는 60개의 섬유이다. 2n개의 평행한 픽셀의 서브셋(예컨대, 32개 픽셀의 서브셋)을 각각 어드레싱하는 데이타 라인 구동 회로(250)를 포함하는 사전에 테스트된 회로 보드(360)는 상기 서브 조립체에 조립되어 60개의 섬유 높이 및 디스플레이(10') 전체 폭의 "서브 패널(sub-panal)"을 형성한다.
이러한 서브 패널은 다수의 서브 패널이 서로 인접하게 위치하여 디스플레이(10')를 형성하기 전에 테스트된다. 섬유(100)는 디스플레이(10')의 폭 또는 높이 중 편리한 하나의 방향으로 나란히 배치되며, 여기에 데이타 라인 (326)이 수직으로 배치된다.
비록 발광 섬유(100)를 구동하는 전기 회로가 디스플레이(10') 어드레싱을 위하여 모듈 양식으로 디스플레이 모듈(310)로 제공됨으로써 전기적으로 타일(tiled)되지만, 전술한 바와 같이 디스플레이(10')는 광학적으로 단일 또는 하나의 이미지를 디스플레이한다. "Society for Information Display International Symposium"의 Digest of Technical Papers(1999년 5월)(SID 99 Digest) 430-433쪽에서 Y. Fukuda 등에 의해 보고된 다중화된 패널 디스플레이의 동작 연구 보고서에 의하면, 디스플레이(10')는 높은 발광 효율(예를 들면, 120개의 선택 라인이 하나의 선택 라인 구동 회로(240)에 의하여 구동되는 그룹으로서 다중화된 경우 0.6Lm/W에서 약 150Cd/m2, 30개의 선택 라인이 하나의 선택 라인 구동 회로(240)에 의하여 구동되는 그룹으로서 다중화된 경우 2.4Lm/W에서 약 600Cd/m2), 고해상도(예컨대, 32 lines/cm 또는 80 lines/cm), 그리고 CRT에 필적하는 컬러 범위로서 높은 광도를 제공하기 위한 전위를 가지며, 모든 면에 있어서 실질적으로 CRT보다 향상되어 있다. 통상, 투명 전면판(22)은 약 1.5mm(0.060inch)의 두께를 가지며, 0.5mm ×0.5mm(약 0.020inch ×0.020inch)의 투명 섬유(110)가 자동화된 및/또는 로보틱 장비에 의하여 투명 전면판(220) 위에 장착된다. 유연성 회로 보드(360,360)는 약 50㎛(약 0.002inch) 두께의 폴리이미드, 폴리에스테르, FR4, 또는 다른 적절한 물질로 형성되며, 자동화된 및/또는 로보틱 장비에 의하여 배치되는 것이 바람직하다.
대안으로서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 발광 섬유(100) 서브셋이 투명 전면판(22)에 배치된 후에, 유연성 회로(360)의 데이타 세그먼트(326)의 균등물이 종래의 증착 기술을 사용하여 제자리에 위치될 수 있다. 전도성 에폭시 범프는 스크린 인쇄 등에 의해서 발광 섬유(100)의 콘택(140) 위에 증착될 수 있으며, 그 후에 데이타 라인 세그먼트 버스(326')의 증착이 콘택(140)의 선택된 그룹을 연결한다. 그리고, 증착된 데이타 버스(326')와의 스크린 인쇄된 전도성 에폭시 커넥션에 의하여, 데이타 라인 구동 회로(250)를 포함하는 유연성 회로 보드(360)가 부착된다. 경우에 따라서는, 투명 전면판(22)이 도시된 바와 같이 제거될 수도 있다.
도 9a 및 도 9b에 따른 장치의 조립시에, 데이타 라인 전도체(326)는 섬유(100)(예컨대 R, G, B 섬유(100R,100G,100B))의 콘택(140)에 적절한 전도성 접착 범프가 접촉되도록 위치되며, 전도성 접착 스트라이프(326')는 적절한 콘택(140)에 겹쳐져 놓이도록 위치된다. 대형 디스플레이(10')를 대하여, 섬유(100)의 팽창 또는 공차의 확대는 본 발명에 따른 장치의 조립을 어렵게 할 수도 있다. 전도체(326)를 섬유(100)의 발광 소자(150)의 콘택에 대하여 정확히 위치시킬 필요성을 줄이기 위하여, 섬유(100)상의 전체 픽셀을 표현하는 큰 콘택(140)이 섬유(100)의 OLED 물질(130)의 표면상에 퍼져 있는 작은 콘택(140')들의 배열로 대체된다. 콘택(140')의 일부는 하기의 설명에서 (140")로 표시된다. 각 작은 콘택(140')이 작은 발광 소자(서브-서브-픽셀)를 구성하는 한편, 콘택(140')은 섬유로서 단독으로 존재하는 섬유(100)의 특정 픽셀(150)(즉, 컬러 픽셀의 서브-픽셀)과는 관련되어 있지 않다. 각 콘택(140')은 예컨대 균일한 필름 또는 범프로서 그 위에 증착되는 이방성의 전기 전도성 접착제를 구비한다.
회로 보드(370)의 데이타 라인 전도체(326)가 섬유(100)에 결합될 때, 각각은 전도성 에폭시에 의해서 콘택(140')의 그룹에 전기적으로 연결된다.전도체(326)와 전기적으로 연결되는 콘택(140')은 도 9c에서 (140")으로 지시되어 있다. 따라서, 각 섬유(100)에 의해 제공되는 서브-픽셀(150)은 조립 후에 전도체(326)가 연결되는 콘택(140")(서브-서브-픽셀)에 의해서 정의되며, 섬유(100)의 길이 또는 그것의 상대적인 길이 방향으로에서 위치와 관계되는 공차에 영향을 받지 않는다. 사이에 위치하는 콘택(140')의 관련된 서브-픽셀은 전도체(326)와 연결되어 있지 않으며, 전력이 공급되지 않아 동작하지 않는다. 콘택(140')의 바로 밑에 위치하지 않은 OLED 물질(130)의 부분에 의해서 광이 발산될 수 없기 때문에 광 출력에 대한 다소의 손실이 발생하는 한편, 이는 각 픽셀의 주변에서 필드의 강도가 증가한 결과로서 OLED 물질부터의 발산이 증가되어 상쇄될 수 있다.
예컨대 0.75mm ×0.25mm의 서브-픽셀을 구비하는 전형적인 예로서의 섬유에 대하여, 0.075mm ×0.025mm의 콘택(140') 배열이 하기에 설명될 연속적인 공정에서 메쉬 스크린 마스크 증착과 일치되어 사용될 수 있다. 서브-서브-픽셀 콘택(140')의 배열 위의 임의적인 전도체(326) 위치에 기인하여 60개의 픽셀 중 약 1개의 픽셀의 양자화 에러가 발생할 수 있지만, 이는 더 정밀한 증착 기술을 사용하여 서브-서브-픽셀 콘택(140')의 크기를 줄이거나 또는 서브-픽셀의 크기를 증가시키므로써 감소될 수 있다. 상기 장치의 한 가지 장점은 종래의 강체 인쇄 회로 보드가 모듈(310) 또는 완성된 디스플레이(10')를 위하여 회로 보드(360)로서 사용될 수 있는 것처럼 디스플레이(10')의 "블라인드(blind)" 조립체가 계속 사용될 수 있다는 점이다.
각각 디스플레이(10,10')의 특정 영역에서 픽셀 그룹에 대한 이미지 표현 신호를 처리하는 다수의 디스플레이 모듈을 구비하는 장치의 또 다른 장점은, 이러한 픽셀 그룹으로의 데이타 신호는 다양한 디스플레이 모듈(310)에서 병렬 처리되어 신속히 리프레시(refresh)될 수 있으며, 그 결과 전체 컬러로서 완전하게 동작하는 비디오 이미지를 디스플레이하는 디스플레이를 제공한다는 것이다. 각 픽셀(150)을 구동하기 위하여 필요한 약 10volt 이하의 작은 전위는 쉽게 공급될 수 있다. OLED는 실질적으로 전기 다이오드이므로, 100 이상의 콘트라스트 비는 OLED 소자의 직접적인 다중 어드레싱으로 쉽게 얻어질 수 있다.
발광 섬유(100) 및 유연성 회로 보드(360,370)가 또한 여러 곳에서 사용될 수 있으므로, 투명 전면판(22)은 예컨대 도 1a 및 도 1b에 도시된 굴곡이 있는 디스플레이와 같이 디스플레이(10')가 다양항 형상이 될 수 있도록 유연성 투명 물질로 구성될 수 있다. 투명 전면판(22)은 섬유(100)가 원하는 위치에 일시적으로 부착되었다가 디스플레이(10')의 조립 후에 제거될 수 있는 조립체로서 사용될 수 있으며, 디스플레이되는 정보는 디스플레이(10')를 포함하는 발광 섬유의 노출된 표면상에 직접 나타날 수 있다.
상기에 설명한 디스플레이(10,10')의 중요한 측면은 여기에 사용되는 발광 섬유(100)이다. 발광 섬유(100)는 다양한 방식으로 제조될 수 있지만, 도 11-14의 장치와 관련하여 하기의 방법에 따라서 제조되는 것이 바람직하다. 본 방법에서는, 가상의 원하는 길이의 선형 섬유가 큰 영역의 진공 환경이나 큰 영역의 세척 공간을 필요로하지 않으면서 작은 구멍이 있는 장치(small-bore apparatus)를 사용하여 연속적인 공정으로 제조될 수 있다. 또한, 이 방법은 간단한 기계적 마스크를 사용할 수 있어, 이에 의하여 예컨대 다중 마스크에 기초한 리소그래피 또는 포토리소그래피 등의 복잡하고 비용이 높은 종래의 공정을 피할 수 있다. 상기 공정을 피함으로써, 발광 섬유(100) 및 디스플레이(10,10')가 동일한 것을 사용하여, 전체 전면판과 새도우 마스크가 각각 하나의 동작에서 제조되는 CRT에 대하여 요구되는 것과 같은 고비용의 대형 공정에 대한 요구는 합리적인 비용으로 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 11에서, 장치(400)는 분리되어 있는 다수의 프로세싱 챔버(405,410,415,420,425,430,435,440,450,455,460,465)를 포함하는데, 투명 섬유는 공급 리일(402)로부터 상기 프로세싱 챔버를 통하여 수용 리일(406)의 경로로 이동한다. 이 일렬 처리 배치에서, 가이드 롤러(404a, 404b)에 의해 가이드된 투명 섬유(11)는 "에어 로크(air lock)"와 유사한 절연 로크로서 기능하는 길고 얇은 경로를 통해 각각의 챔버(405-465)로 들어가고 배출된다. 각 분리 로크(412a, 412b, ... , 412m)는 통과하는 투명 섬유(110,110')의 단면 크기 및 형상에 거의 일치하는 작은 보어 입출구 개구(bore entrance and exit opening)를 가지며, 서로에 대해 처리 챔버(405-465)들 중 하나를 어셈블링하는데 편리한 플랜지를 가질 수도 있으며 그안에 부분적인 진공을 유지하기 위해 펌핑될 수도 있다. 그러므로 복수의 작은 분리된 처리 챔버(405-465) 또는 "세척 공간"이 형성되며, 그 각각은 바람직하게는 진공 상태하에서 발광 섬유(100)를 제조하기 위한 방법의 일련의 단계들중 상이한 단계를 수행하기 위한 것이다. 챔버들(405-465)은 예를 들면벤치(bench; 408)로 배열될 수 있다.
초기에 투명 섬유(110)의 수백 또는 수천미터를 포함할 수 있는, 공급 리일(402)로부터 처리되지 않은 투명 섬유(110)는 섬유(110)상에 다양한 물질의 연속적인 증착을 준비하기 위해 산소(O2) 플라즈마와 같은 플라즈마에 노출됨으로써 플라즈마 세척 챔버 또는 세척 스테이션(410)에서 세척된다. 이어서, ITO와 같은 얇은 광투명 도전층(120)이 ITP 스퍼터 증착 챔버(420)를 통과하면서 진공 스퍼터링 등에 의해 세척된 섬유(110)의 일 면이나 표면상에 증착되고, 그것에 의해 발광 섬유(100)의 투명 전극 전도체(120)를 형성하게 된다. 알루미늄과 같은 도전성 금속층이 그안에 전도체(160 및/또는 162)를 형성하기 위하여 부분적으로 처리된 섬유(110')의 측면을 따라 증발이나 스퍼터링 등에 의해 증착된다. 금속 전도체(160, 162)는 ITO층(120)의 증착 전후에, 그러나 바람직하게는 OLED 물질의 증착 전에 예를 들면 스퍼터 증착 챔버(430)에서 스퍼터링함으로써 발광 섬유(100)내로 투명 섬유(110)의 처리시에 임의의 위치에 형성될 수 있다. 이어서, OLED 물질과 같은 발광 물질층의 스택이 섬유(100)의 발광 소자(150)를 부분적으로 형성하기 위하여 증착 챔버(440)를 통과할 때 증발 등에 의해 부분적으로 처리된 섬유(110')상에 증착된다. 이어, 섬유(110')가 처리 챔버(450)를 통과할 때, 세그먼트되고 패턴화된 마그네슘(또는 칼슘)층이 발광 소자(150)의 제2 전극(142)을 형성하기 위해 증발 등에 의해 OLED 물질층 상에 증착되고 전도성 금속(마그네슘 상의 은, 또는 칼슘 상의 알루미늄)이 증발 등에 의해 세그먼트된 전극(142) 위에 놓이는 유사하게 세그먼트된 패턴화된 층(144)에 증착되며, 그것에 의해 콘택(140)이 형성된다. 처리 챔버(144)에서, 실리콘 니트로나이드나 다이아몬드형 탄소와 같은 물질을 제공하는 절연 습기 장벽은 OLED 물질 전부를 커버하도록 증착되지만, 예를 들면 도13을 참조하여 상세하게 기술되는 바와 같이 플라즈마 화학적 기상 증착(CVD)등에 의해 노출된 콘택(140)의 적어도 중앙부는 남겨둔다.
처리 챔버(450) 전과 처리 챔버(410과 420), (420과 430), (430과 440), (450과 460), 그리고 다음 처리 챔버(460)는 각각 처리 분리 챔버(405, 415, 425, 435, 455 및 465)이다. 각 처리 분리 챔버(405, 415, 425, 435, 455 및 465)는 진공 상태하에서 유지되며, 선행하는 처리 챔버의 반응 대기가 연속 처리 챔버를 통과하여 그안에 형성될 반응물을 오염시키거나 또는 외부 대기로 벗어나는 것을 방지하기 위하여 질소 퍼지와 같은 불활성 가스 퍼지를 포함할 수 있다. 이 배열의 이점은 처리 라인의 전체 길이가 비교적 짧고 처리 챔버의 부피와 그것을 획득하고 유지하기 위한 비용을 최소화한다는 것이다. 처리 챔버(405-465)들은 편리한 바와 같이 벤치(408)로 일렬로 또는 꾸불꾸불하거나 다른 레이아웃으로 배열될 수 있으며, 기술된 장치 및 배열들은 고부피, 저비용의, 연속적이고 자동화된 발광 섬유(100)의 처리를 제공한다.
섬유(110)는 편리한 바와 같이 연속적인 움직임이나 또는 단계적이고 반복적인 움직임에 의해 공급 리일(402)로부터 테이크업 리일(406)로 이동될 수 있다. 선택적인 장치 배열이 적합할 수도 있다. 예를 들면, 공급 리일(402) 상에 투명 섬유(110)가 그 제조동안, 예를 들면, 석영 섬유가 성장된 바로 직후에,ITO층(120), 및/또는 전도체(160,162), 또는 다른 적당한 층으로 코팅된 사전처리된 석영 섬유인 경우, 처리 챔버(420) 및 (425)에서 수행된 단계들은 제거될 수 있다. 처리는 단계들중 여러 단계들이 편리한 바와 같이 상이한 시간이나 상이한 위치에서 수행되도록 분할되어 있다.
예시적인 처리 챔버 예를 들면 처리 챔버(450)의 내부 배열은 도12에 단면도로 도시되어 있다. 부분적으로 처리된 투명 섬유(110')는 로크(412i)의 작은 보어 개구를 통해 진공 챔버(450)로 들어가고 로크(412j)의 작은 보어 개구를 통해 배출된다. 진공 처리 챔버(450) 내에는, 마스크 표면이 섬유(110')에 행한 것과 동일한 속도로 이동할 수 있도록 하는 비율로 회전되는 회전가능한 원통형 마스크(472)와 같은 이동 마스크의 표면에 맞게 되어 있다. 섬유(110')는 롤러(474a)에 의해 원통형 마스크(472)상에 가이드되고 롤러(474b)에 의해 원통형 마스크(472)로부터 빠져나온다. 원통형 마스크(472) 및 롤러(472a, 472b)는 아이들러 일 수 있으며, 또는 움직임을 이동 마스크(472) 및 섬유(110')에 제공하기 위하여 서보 제어식 드라이브 등에 의해 구동될 수 있다. 동일한 마스크 패턴이 OLED층(130) 상에는 전극(142)을 전극(142) 상에는 금속 콘택(144)을 증착하는데 사용되기 때문에, 하나의 원통형 마스크(472)는 모든 증착을 달성하기 위하여 보수의 증착 소스에 사용된다.
그 때문에, 복수의 증착 스테이션은 원통형 마스크(472)에 대해 중앙인 처리 챔버(450) 내에, 즉 부분적으로 처리된 섬유(110')로부터 원통형 마스크(472)의 반대측 상에 위치되어 있다. 섬유(110')는 전극(142) 및 금속 콘택(144)의 패턴을수용하기 위하여 원통형 마스크(472)에 대항 접촉하여 OLED층(130)을 가지는 표면에 지향되어 있다. 각 증착 스테이션은 전극(142)에 대한 마그네슘(또는 칼슘)의 증발 소스(476a), 전이층에 대한 은과 마그네슘(또는 칼슘과 칼슘 상의 알루미늄의)의 혼합물의 증발 소스(476b), 및 콘택에 대한 은(또는 칼슘/알루미늄 상의 알루미늄)의 증발 소스(476c)와 같은 증착될 물질의 각 소스(476a, 476b, 476c)를 포함한다. 각 소스(476a, 476b, 476c)는 원통형 마스크(472)의 내면에 근접하여 연장하는 각각의 처리 밀봉부 또는 구획(478a, 478b, 478c)에 의해 둘러써여 있으며, 그로인해 각각의 증발된 물질들은 그것에 대한 각각의 증발 소스(476a, 476b, 476c)를 통과하는 마스크(472)의 부분에 대해서만 원통형 마스크(472)를 통해 증착된다. 그러므로, 3개(또는 다른 편리한 수)의 호환가능 증착은 단일 이동 마스크를 이용하여 하나의 처리 챔버내에서 수행될 수 있다. 그 결과, 발광 섬유(100) 상의 발광 소자(150)의 구조는 섬유(100)가 처리 챔버(450)를 여기시킬 때 완료된다.
ITO층(120), OLED층(130) 및 전도체(160,162)는 튜명 섬유(110)를 따라 모두 연속적이기 때문에, 각 이동 마스크 즉 그것을 통과하는 투명 섬유(110,110')와 관련한 별도의 처리 챔버(420,430,440,450 및 460)내에 사용된 회전 원통형 마스크의 각진 위치를 동기하거나 정렬시킬 필요가 없다. 그러나, 처리 챔버(420-460)내의 이동 마스크의 움직임 비율, 즉 원통형 마스크의 회전율은 처리동안에 섬유(110, 110')상에 비교적 균일한 응력을 유지하기 위하여 제어되는 것이 바람직하다.
처리 단계들은 처리 라인에 처리 스테이션 및/또는 처리 챔버들을 부가하거나 또는 그것으로부터 처리 스테이션 및/또는 처리 챔버들을 제거함으로써 간단하게 도11의 처리 배열로부터 부가되거나 제거될 수 있다. 예를 들면, 각 픽셀의 테스트는 처리 챔버(450)에 연속하는 위치에서 콘택(140)과 전도체(160,162)에 대한 전기 테스트 전위를 접촉하고 인가하기 위하여 섬유(100)에서와 같은 속도로 이동하는 콘택을 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 더욱이, 개시된 배열은 투명 섬유(110)의 긴 길이의 연속적인 고속 처리를 제공하며 그것에 의해 픽셀 소자(150)의 균일성을 조장하는 경향이 있다.
그외에도, 현재 이용가능한 중합체 OLED 물질이 습기없는 불활성 가스환경에서 15,000 시간의 수명을 나타내기 때문에, 습기나 반응 가스들이 존재할 때 OLED 물질의 비교가능한 수명을 얻는 것이 바람직하다. 그러므로, 습기나 반응 가스 침입을 방지하거나 최소한 감소시키기 위하여, 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물, 다이아몬드형 탄소, 비정질-실리케이트 유리 또는 다른 적당한 코팅과 같은 장벽 코팅으로 발광 섬유(100)의 OLED층(130)을 코팅(즉, OLED층(130)의 노출된 부분은 콘택(140)에 의해 커버되지 않음)하는 것이 바람직할 수 있다. 이 부가적인 코팅을 적용하기 위하여, 처리 챔버(460)는 증발이나 스퍼터링과 같은 코팅 물질의 증착을 위해 처리 챔버(440)(465) 사이에 삽입된다. 코팅 물질이 OLED 물질층(130)을 커버하도록 증착되기 때문에, 단일의 저렴하고 간단한 원통형 마스크가 사용될 수 없다. 코팅 물질은 바람직하게는 콘택(140)과 금속 전도체(160,162)가 형성된 후에 증착되는 것이 바람직하지만, 형성 전에 증착될 수도 있다. 전기 접속이콘택(140)에 연속적으로 행해지는 전기 전도성 에폭시는 습기나 반응가스에 대하여 콘택(140)에서 OLED 물질(130)의 상부 영역을 더욱 밀봉한다. 콘택(140)을 커버하는 마스크의 복수 부분을 가지는 합성의 3차원 회전가능한 원통형 마스크가 사용될 수 있으나, 이러한 마스크는 제조하기가 아주 복잡하고 따라서 아주 비싸다.
도 13에 도시한 덜 비싸고 더 간단한 이동 마스크 배열은 코팅 물질의 두개의 각각의 연속적인 증착동안 연속적으로 사용되는 두개의 간단한 이동 마스크(462a, 462b)를 사용한다. 회전가능한 원통형 마스크일 수 있는 이동 마스크(462a, 462b)의 각각은 각각 콘택(140)의 중앙 영역에 의해 점유된 OLED층(130)상의 영역을 커버하기 위하여 크기설정되고 형상설정되고 위치설정되는 마스크 특성부(463a, 463b)를 갖는다. 제1 마스크 특성부(463a)는 일방향으로부터 부분적으로 처리된 섬유(110')위로 횡단하여 연장하는 제1 마스크 구조(464a)에 의해 지지되며 다른 마스크 특성부(463b)는 반대방향으로부터 섬유(110')위로 횡단하여 연장하는 마스크 구조(464b)에 의해 지지된다. 그러므로, 이동 마스크(462a)를 이용하는 제1 증착은 각각의 콘택(140) 위치를 에워싸는 OLED층(130)상에 마스크 특성부(463a)에 의해 한정된 코팅 물질의 "" 형상 영역을 증착하며 이동 마스크(462b)를 이용하는 제2 증착은 각 콘택(140) 위치를 에워싸는 OLED층(130)상에 마스크 특성부(463b)에 의해 한정된 코팅 물질의 "" 형상 영역을 증착하며, 그들의 조합은 각 콘택(140) 위치를 에워싸는 코팅 물질의 인접한 " □" 형상 영역을 형성하기 위해 결합하며 전기 접촉을 하기 위해 노출된 각 콘택(140)의 중앙 영역(140')을 남겨둔다.
다양한 금속, 절연체 및 OLED층의 증착은 병렬판 RF 여기 플라즈마 소스 또는 원통형 마그네트론 플라즈마 소스와 같은 적당한 플라즈마 소스를 이용하여, 증발, 스퍼터링, 화학적 기상 증착(CVD) 또는 다른 적당한 수단에 의해 수행될 수 있다. 도14는 고속 CVD 및 스퍼터 증착을 위해 이로운 강하고 균일한 플라즈마를 제공하는 예시적인 원통형 마그네트론 플라즈마 소스(500)의 단면도이다. 섬유(110)는 복수의 축방향으로 위치된 원통형 소자를 포함하는 원통형 마그네트론 플라즈마 소스(500)의 중앙 캐비티에 플라즈마를 통해 축방향으로 이동한다. 플라즈마(510)는 원통형 애노드 전극과 원통형 흑연 타겟 또는 캐소드 전극(530) 사이에 인가된 전위에 응답하는 전계에 응답하여 발생되며, 자계 라인 화살표 B에 의해 나타난 자계의 동작에 의해 원통형 마그네트론(500)의 중앙 캐비티에 한정된다. 흑연 타겟(530)은 플라즈마(510)를 포함하며 섬유(110)상에 증착되는 물질의 소스이다. 자계는 원통형 영구자석(540)에 의해 마그네트론(500)의 중앙 캐비티에서 형성된다. 접지된 금속 커버(550)는 상기 소자를 에워싸며 원통형 절연체(560)에 의해 애노드 전극으로부터 분리되어 있다. 마그네트론(500)은 그것으로붙 열을 제거하기 위하여 흑연 타겟(530)을 에워싸는 원통형 냉각 채널(570)을 포함한다. 냉각 채널(570)은 관이나 파이프(580)을 통해 제공되는 냉각제 바람직하게는 흐르는 유체 냉각제로 채워진다. 관(580)은 RF 도파관이며 이 도파관을 통해 RF 에너지가 플라즈마(510)를 여기시키기 위해 제공된다. 적당한 냉각제는 물, 소금물, 에틸렌글리콜 용액 및 다른 종래의 냉각제들을 포함한다.
긴 길이의 투명 섬유(110)가 각 단계가 타이트하게 제어되는 연속 처리 동작으로 처리되고 전체 길이의 투명 섬유(110)가 실질적으로 동일한 조건, 즉 변하지 않는 조건하에서 동일한 장치에 의해 처리되기 때문에, 전체 길이의 발광 섬유(100)를 따라 형성된 발광 소자(150)는 균일한 밝기와 같은 전자광학 성능 특성에 있어서 아주 균일하게 나타나도록 예상되어진다. 그러므로, 동일한 처리 동작이나 거의 동시적인 처리 동작으로부터 발광 섬유(100)로 이루어진 디스플레이(10 또는 10')는 전체 디스플레이 화면 위로 균일한 밝기, 그러나 변화할 경우 시청자가 인식하지 않도록 하기 위해 화면 위로 점진적으로 변화하는 최소한 밝기를 나타내는 디스플레이(10,10')를 생성하여야 한다. 이것은 각 디스플레이 모듈의 스크린을 가로질러 허용가능한 밝기 균일성을 나타내면서 그들의 에지가 인접한 불만족스러운 가시 밝기 차이를 나타내는, CRT나 액정 디스플레이와 같은 개별 디스플레이 모듈의 사이드-바이-사이드 어레이로 형성된 종래의 타일형 디스플레이와 구별된다.
단지 설명을 위하여, 섬유(100)는 가끔 본 발명을 포함하는 디스플레이(10)의 어떤 특정 인가시에 어떤 원하는 방향에 놓여 있을 지라도 그 길이가 수평방향으로 놓이도록 위치설정되게 도시되어 있다. 도15a에서, 예를 들면, 섬유(100), 그위의 전도체(160)(162) 및 선택 라인 전도체(328)는 수직방향에 있으며 데이터 라인 전도체(326)는 수평방향에 있다. 도15b에서, 예를 들면, 섬유(100), 전도체(160)(162) 및 선택 라인 전도체(328)는 수평방향에 있으며 데이터 라인 전도체(326)는 수직방향에 있다. 그러므로, 픽셀 소자의 그룹은 발광 섬유(100)를 구동하기 위한 전기회로의 배열이 교환될지라도 디스플레이(10)의 "로우"나 "칼럼"으로서 인용될 수 있으며, 그것에 의해 로우와 칼럼이라 불리우는 것들이 교환된다. 그와 유사하게, 디스플레이(10)는 어떤 애스펙트비, 즉 수직 디멘죤에 대한 수평 디멘죤의 비, 다양한 곡률반경 및 형상이 본 발명을 포함하는 디스플레이(10)의 어떤 특정 인가시에 사용될 수 있을 지라도, 텔레비젼 및 시네마 스크린에 대해 관습적인 바와 같이, 비교적 긴 수평 길이와 비교적 짧은 수직 길이를 가지며 대체로 평평한 화면(20)을 갖는다. 그외에도, 수평 또는 수직으로서 기술된 아이템의 실제 방향은 수평방향이거나 수직방향일 필요는 없다. 발광 섬유(100)는 편리한 바와 같이 디스플레이(10)의 폭을 따라 수평으로 또는 그 높이를 따라 수직으로 연장할 수 잇으며, 그것에 의해 가시적으로 "경계선이 없는(seamless)" 큰 영역 디스플레이(10), 즉 더 큰 디스플레이를 형성하기 위하여 매트릭스로 스택되거나 타일형을 이룬 인접한 디스플레이 장치의 에지에 경계선 또는 비-이미지 영역을 갖지않는 디스플레이를 생성한다.
여기에 개시된 배열의 이점들중에서, 종래의 비싸고 소모적인 대영역 디스플레이를 피하는 저비용의 모듈 방법을 이용하여 대영역, 고광도, 고해상도, 풀-칼라 디스플레이를 제공하는 능력이 있다. 본 발명에 따른 디스플레이는 디스플레이 세그먼트의 타일링을 필요로하지 않으며 그래서 고아학적으로 이음매가 없고 디스플레이나 지지 전자회로의 전기 동작이 모듈형이거나 타일형일 지라도 개선된 디스플레이 밝기 균일성을 제공하려는 경향이 있다. 150cm×150cm(약 60inch×60inch) 및 250cm×250cm(약 100inch×100inch)보다 더 큰 디스플레이, 예를 들면, 3.6-3.7m(약 12피트)보다 더큰 대각선을 가지는 디스플레이가 실용적이며 이는 1000픽셀×1000픽셀 이상의 포맷을 가지는 디스플레이이다. 일측상의 150-250cm의 디스플레이 패널은 원격지간 회의 스크린, 광고 게시판 및/또는 스코어보드 디스플레이와 같은 대형 디스플레이를 형성하기 위하여 사이드-바이-사이드 어레이로 편리하게 배열될 수 있다. 그럼에도불구하고, 상기 배열은 약 75mm(약 30inch) 길이의 약 1000 섬유를 사용하여 75cm×100cm(약 30inch×40inch)의 소형 디스플레이에 유리하다. 그러나, 소형 디스플레이 및/또는 고해상도 디스플레이가 적정할 경우, 이러한 배열은 소형 픽셀를 한정하기 위하여 리소그래피 기술을 사용함으로써 본 발명에 따라 행해질 수 있다.
더욱이, 비교적 대영역 픽셀(예를 들면, 0.5mm×1.5mm)는 리소그래피와 같은 비싼 정밀 처리의 필요성이 없이 순차적인 층 형성 기술에 의해 제조가능하며, 그것에 대한 접속을 용이하게 할 수 있도록 하기에 충분히 크다. 비싼 종래의 인쇄회로기판 및 간단하고 저렴한 발광 소자의 직접 어드레싱이 사용될 수 있다.
게다가, 본 발명을 포함하는 디스플레이는 얇을 수도 있으며 편평하거나, 굽어지거나 또는 편평하지 않을 수도 있으며, 견고하거나 가요적일 수 있다. 가요성은 사용될 수 있는 가요성 회로기판과 얇은 광학 발광 섬유의 가요성의 결과로서 얻어질 수 있으며, 발광 섬유의 가요성이 제한될지라도, 디스플레이는 발광 섬유가 놓여있는 방향에 평행한 축 주위로 가요될 것이다. 이러한 가요성은 디스플레이가 굽어지도록 하는데 사용되지 않을지라도, 디스플레이가 덜 파손되게 하려는 경향이 있다. 더욱이, 디스플레이가 많은 독립적인 발광 섬유를 따라 다수의 독립적인 발광 소자로 형성되고 많은 별도의 전기 회로 보드 및 전기 구동 회로를 사용하기 때문에, 가별고 아주 견고하려는 경향이 있으며 예를 들면 개별 픽셀 또는 섬유들 또는 픽셀나 섬유 그룹의 결함을 초래하는 투사체에 의한 충격, 진동 및/또는 천공으 포함하는 심각판 필드 조건하에서 유용하게 되기 쉽다.
본 발명이 예시적인 실시예를 기초로 개시되었지만, 본 발명의 정신 및 범위내에서의 변형이 다음 청구범위에의해 한정되는 바와 같이 당업자에게 명백해질 것이다. 예를 들면, OLED 물질이 바람직한 반면, 무기 전자형광(EL) 물질과 같은 다른 발광 물질이 사용될 수도 있다. 발광 섬유(100)의 픽셀들의 어드레싱은 여기에 개시된 바와 같은 어드레싱을 사용할 수도 있고 또는 각 소자(150)의 직접 어드레싱을 사용할 수도 있다.
이와 유사하게, 여기에 개시된 것과는 다른 접속 배열이 사용될 수도 있으며, 발광 섬유(100)의 선택 라인에 대한 접속은 섬유(100)의 어느 한쪽 단부나 양 단부에서 ITO 전극(120) 또는 금속 전도체(160 및/또는 162)에 대한 접속에 의해 행해질 수 있으며, 또는 섬유(100)의 양 단부 또는 일 단부에 형성된 특정 단부 콘택에 대한 접속이 이루어질 수 있고, 단부 콘택은 금속 전도체(160 및/또는 162)가 형성됨과 동시에 형성될 수 있다.
종래의 인쇄 기록회로기판과, 견고하고 가요적이며 유리, 플라스틱, 세라믹 또는 세라믹-온-금속기판(ceramic-on-metal substrate)상의 박막회로와 같은 선택적인 기판들이 사용될 수도 있다. 가요성 디스플레이가 적정할 경우, 디스플레이 발광 섬유의 어드레싱은 발광 섬유(100)의 직접 어드레싱을 실시하기 위한 비직조(non-woven) 섬유 광학 데이터 전도체를 사용할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 디스플레이의 화면을 구성하기 위하여 나란히 배열되어 위치하는 다수의 섬유;
    광을 발산하기 위하여 전기 신호가 인가될 적어도 제 1 전극을 각각 구비하며, 디스플레이의 화면에 대향하여 상기 다수의 섬유 표면을 따라서 배치되는 다수의 발광 소자; 그리고
    디스플레이될 정보를 표현하는 적어도 제 1 전기 신호를 인가하기 위하여 상기 다수의 발광 소자의 제 1 전극과 연결되는 다수의 적어도 제 1 전기 전도체를 포함하며,
    이에 의하여 상기 발광 소자가 광을 발산하여 화면에 정보를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    정보를 표현하는 상기 제 1 신호를 제공하기 위하여 제 1 전기 구동 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 소자는 디스플레이의 화면에 대향하는 상기 다수의 섬유 각각의 표면에 배치되는 발광 물질층을 포함하고; 그리고
    상기 다수의 발광 소자의 제 1 전극이 상기 발광 물질층에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 소자는 상기 발광 물질층과 전기적으로 접촉하는 제 2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다수의 적어도 제 1 전기 전도체는 디스플레이될 정보를 표현하는 제 2 전기 신호를 상기 다수의 발광 소자의 제 2 전극에 결합시키는 제 2 전도체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    정보를 표현하는 상기 제 2 신호를 제공하기 위하여 제 2 전기 구동 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 적어도 제 1 전기 전도체는 다수의 제 1 전기 전도체 및 이와 상응하는 다수의 발광 소자의 각 제 1 전극 사이에 각각 결합되는 다수의 전기 상호 접속 및 다수의 제 1 전기 전도체를 포함하는 전기 회로 보드를 구비하는 것을것을 특징으로 하는 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 회로 보드는 단단한 회로 보드 물질, 세라믹 회로 보드 물질, 금속을 기초로 하는 세라믹 회로 보드 물질, 유연성 회로 보드 물질, 그리고 투명한 회로 보드 물질 중에서 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 전기 상호 접속은 전기 전도성 접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 전기 상호 접속은 섬유의 일단부 또는 양단부에서 상기 상응하는 다수의 발광 소자의 각 제 1 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
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