KR20110011044A - 플렉시블 ｌｅｄ 조명용 모듈 및 평판 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로, 플렉시블한 기판에 다수개의 고체발광소자인 LED(GaN LED계열;이하 발광 다이오드)를 구현함에 따라, 기존의 유기 발광소자(OLED)를 사용한 플렉시블 평판 디스플레이에 비하여 휘도가 높고 내구성이 향상된 평판 디스플레이를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 다수개의 발광 다이오드를 하나의 플렉시블 기판에 형성함에 따라 보관성 및 휴대성이 향상되며, 상하부 기판에 형성한 전기적 패턴에 의해 터치 구현에 의한 동작도 가능하다. 게다가, 서로 다른 광원인 R/G/B 발광 다이오드를 사용하여 백색광을 구현하거나, 청색 발광 다이오드에 형광물질을 도포하여 백색광을 구현하여 플렉서블한 형태가 구현 가능한 조명용 모듈을 구현할 수 있다.
발광 다이오드, 플렉서블 평판 디스플레이, 백색광, 터치, 조명용 모듈
Description
본 발명은 화합물 반도체 GaN계 발광 다이오드를 광원으로 사용하며, 투명하고 전도성을 가지는 플렉서블한 두 장의 기판을 사용하여 높은 휘도를 나타내는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래의 평판 디스플레이 장치에 광원으로 사용되는 유기 발광 소자는 광이 방출되는 유리기판을 구비하고, 유리기판의 일면에 양의 전압이 인가되는 투명전극인 양전극, 양단에 인가되는 전압에 의하여 발광이 발생되는 유기 발광층, 음의 전압이 인가되는 음전극이 적층되어 형성된다.
이때, 유기 발광 소자가 구비되는 유리기판은, 전극 생성이나 평판 디스플레이 제조 등의 공정상에 안정성이 있다는 장점이 있지만, 무겁고 단단하기 때문에 두루마리 디스플레이나 이동통신용 차세대 디스플레이로 플렉시블한 디스플레이에는 적합하지 않다.
따라서, 근래에는 플렉시블한 디스플레이에 적용하기 위해서는 유리기판 대신 투명하고 유연한 플라스틱 기판을 사용하여 제작하였다.
하지만, 플라스틱 기판에 유기 발광 소자를 구비하여 형성함에 따라 열처리가 용이하지 않으며, 열팽창에 따라 기판의 변형을 초래되어 휘도가 낮고 내구성에 문제가 발생하게 된다.
또한 플렉시블한 기판에 실장된 발광 다이오드를 이용한 조명용 모듈을 구현하고자 하는 경우, 기존 방식에 따르면 발광 다이오드 패키지가 적용되는 방법, 발광 다이오드 소자로 접합하여 금 접합선으로 연결한 후 플라스틱 몰딩 또는 플라스틱 형광체로 구현하는 방식으로 구현되는 방법, 또는 플립칩 형태로 본딩하여 금 접합선을 제거하는 평태로 구현하는 방식으로 구현되는 방법으로 제작하였다.
하지만, 위와 같은 방식 패키지를 적용하거나, 소자로 접합한 후 금 접합선으로 연결하는 경우 플렉시블한 기판의 열전도 성능의 저하에 따른 발광 다이오드 소자의 온도 상승으로 인한 제품의 성능저하가 발생하고 적용된 다이오드 및 소자 그리고 금 접합선에 의한 제품 두께가 두꺼워지는 문제가 발생한다.
또한, 플립칩 형태로 접합하는 경우 개별 발광 다이오드에 대하여 형광체를 도포하여 백색광을 구현하는 경우 조명용 모듈의 발광면에 있어서 발광 불균일도를 가져오게 된다.
따라서, 플렉시블 디스플레이 구현시 유기 발광 소자에 비해 높은 휘도를 가지면, 우수한 내구성을 나타내는 플렉시블 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 소자의 두께와 기판의 상하면 두께와 같이 얇은 플렉시블한 조명용 모듈이 요구된다.
본 발명은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 플렉시블한 기판의 상부에 분리되어 있는 다수개의 발광소자(GaN계열의 화합물 반도체 발광 소자)를 접합하고, 상면의기판에 투명하며 전기전도도가 높은 기판을 형성하여, 두 장의 기판을 바로 정렬 후 접합이 가능하도록 하면서 높은 휘도를 갖는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발광소자를 청색 계열(그린)로 형성한 후 발광소자와 동일한 형태의 형광체 물질로 도포하여 상부기판과의 전기적 연력을 위해 전기적 연결부위를 제거하고, 플렉시블 필름(투명하고 플렉시블한 기판)의 상부에 형광체 물질을 도포하여 백색광 구현이 가능한 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치는 하부에 사용하는 플렉시블한 기판 위에 전기적 패턴을 증착하고, 다양한 색을 나타내는 다수개의 발광 다이오드(화합물 반도체 발광 소자)를 전기적으로 접합한다. 그리고, 이와 유사한 상부에 사용되어지는 플렉시블한 기판(플렉시블 필름)에 투명하고 전기전도도가 높은 물질을 증착하여 이를 발광 다이오드 상부에 결합함으로써 상하부의 플렉시블한 기판과 필름을 접합한다.
이를 구현하기 위하여 하부에 사용되는 플렉시블한 기판에 전기적으로 연결이 가능한 물질을 증착하고 다수개의 발광 다이오드를 전기적으로 접합하며, 상부에 사용되는 플렉시블 필름 위에 투명하고 전기전도도가 높은 ITO를 증착한 후 Ti/Ni의 배리어층(barrier layer)을 증착한다. 그리고 접합에 사용되는 솔더 레이어로서 AuSn layer를 증착할 수 있다.
이렇게 제작된 하부에 발광 다이오드가 접합된 플렉시블 기판과 상부로 사용하고자 하는 플렉시블 필름은 광학적으로 정렬한 후 하중과 열을 가하여 접합함으로써 두 기판이 전기적으로 연결할 수 있다.
이를 구현하기 위해서는 사용되어지는 발광 다이오드는 P/N 전극의 위치가 상/하로 분리되어지는 소자를 사용할 수 있으며, 이렇게 형성된 디스플레이 모듈에 전기적 신호가 결합된 커넥터를 적용하면 디스플레이에 전기적 신호가 인가되어 디스플레이가 구현되며, 발광 다이오드 소자의 특성 상 높은 휘도와 습도의 부식에 강하며 신뢰도 및 수명이 큰 플렉시블 LED 디스플레이용 광원 패널을 제공할 수 있다.
본 발명은 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로 플렉시블 인쇄 회로 기판의 상부에 형성되는 다수의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 발광 다이오드의 상부에 적층되는 연결용 전극을 포함한다. 그리고, 상기 다수의 연결용 전극의 상부에 형성되며, 전기적 패턴을 구현하는 투명전극을 포함하며, 상기 투명전극의 상부에 형성되며, 상기 투명전극과 전기적으로 연결되는 플렉시블 필름을 포함 할 수 있다.
본 발명에서 상기 발광 다이오드는 레드, 블루, 및 그린 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 발광 다이오드가 모두 그린일 경우 상기 발광 다이오드와 연결용 전극이 접합하는 부분을 제외한 부분의 발광 다이오드에 도포되는 형광체를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 발광 다이오드가 모두 그린일 경우 상기 플렉시블 필름의 상부에 형광체를 도포할 수 있다.
본 발명에서 상기 플렉시블 필름은, 폴리염화비닐(PVC), 폴리클로라이드(PC), 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 투명전극은 탄소나노튜브(CNT), 투명전극필름(ITO), 및 산화아연(ZnO) 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 인쇄회로기판과 상기 플렉시블 필름의 말단은 접착제에 의해 부착하여 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 플렉시블 필름과 상기 플렉시블 인쇄 회로기판에 전기적 패턴을 구현함에 따라 디스플레이 장치의 터치스크린을 가능하게 한다.
본 발명에 의하면 고체 발광 소자인 화합물 반도체 발광 다이오드를 광원으 로 사용함에 따라 기존의 유기발광소자를 광원으로 사용했을 때에 비하여 높은 휘도를 가지고 높은 해상도를 구현하며, 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 투명하고 플렉시블한 필름(상부기판)에 전극(연결용 전극)을 패턴화 시킴으로써 터치스크린 등의 컨트롤이 가능한 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 청색 계열의 발광소자에 형광체 물질을 도포하거나, 플렉시블 필름(상부기판)의 상부에 형광체 물질을 적층하여 백색광을 구현하는 효과가 있다.
게다가, 본 발명은 플렉시블한 기판, 즉 굴곡성이 우수한 기판에 분리되어 있는 다수개의 발광 다이오드를 사용함에 따라 디스플레이의 보관성 및 휴대성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 나타낸 도면으로 도 1a는 단면도이고, 도 1b는 상부면도를 나타낸다.
도 1a를 참조하면, 플렉시블 인쇄 회로 기판(110), 발광 다이오드(120), 연결용 전극(130), 투명 전극(140), 및 플렉시블 필름(150) 등을 포함한다.
플렉시블 인쇄 회로 기판(110)은 평판 디스플레이의 하부 기판으로 굴곡성이 우수하며, 전기 배선이 패턴화되어 형성된다.
발광 다이오드(120)는 제 1반도체층, 활성층, 및 제 2반도체층을 기본으로 한 언플렉시블한 화합물 반도체 발광 다이오드(GaN계 LED)로서, 한정되는 것은 아니나 n-GaN층, 활성층, 및 p-GaN층으로 형성할 수 있다.
본 발명에서는 플렉시블 인쇄 회로 기판(하부 기판, 110)의 상부에 고체 발광소자인 발광 다이오드(120)를 형성하여 굴곡성을 유지하기 위해 하나의 플렉시블 인쇄 회로 기판(110)의 상부에 크기가 작은 다수개의 발광 다이오드(120)를 형성함으로써 인쇄 회로 기판의 굴곡성을 유지함으로써 전체적으로 플렉시블한 평판 디스플레이를 제작할 수 있다.
그리고 본 발명은 발광 다이오드(120)는 Red(122), Green(124), 및 Blue(126) 등의 광을 방출하는 소자가 순차적으로 형성되며, 각각의 R,G,B 발광 다이오드(122, 124, 126)는 광이 방출되면서 혼합되어 백색광을 구현할 수 있으며, 세 가지의 R,G,B 발광 다이오드(122, 124, 126) 중 선택하여 하나의 색으로 구현할 수도 있다.
연결용 전극(130)은 각각의 R,G,B 발광 다이오드(122, 124, 126)의 상부에 형성되며, 좀더 정확하게 발광 다이오드의 상면에 형성되는 전극 부분에 형성되어, 전극과 투명전극(140)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
이에 사용되는 전극의 재료는 TCNQ(Tetracyanoquinonedimethance)계 혹은 Polyaniline계 전도성 유기 화합물을 적용한 투명 전도성 고분자 접합제가 사용될 수 있다.
투명전극(140)은 상기 다수개의 연결용 전극(130)이 하나의 플렉시블 필름(140)에 전기적으로 연결되도록 전기적인 패턴을 구현하여 형성할 수 있다. 그리고, 투명전극(140)은 전기전도성이 우수한 물질로 형성되며 기존에 사용되는 니켈/금(Ni/Au), 투명전극필름(Indium-Tin-Oxide; ITO), 및 산화아연(ZnO)뿐만 아니라 탄소나노튜브(CNT)를 사용할 수 있다.
플렉시블 필름(150)은 빛이 투과되는 재질의 플렉시블한 기판(상부 기판)으로서 패턴화된 투명전극(140)을 포함하며, 사용자가 보는 화면을 형성한다.
그리고, 플렉시블 필름(150)의 말단과 플렉시블 인쇄 회로 기판(110)의 말단은 서로 필름 접착제(160)에 의해 연결되어, 발광 다이오드(120) 및 연결용 전극(130)이 외부 물질에 의해 손실 되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 필름 접착제(160)는 광원(발광 다이오드)이 접합된 바닥면인 플렉시블 인쇄 회로기판과 투명전극이 패턴화된 상면의 기판(플렉시블 필름)과의 접합을 하여 광원을 보호하고 내구성을 증가시킨다.
커넥터(170)는 플렉시블 인쇄 회로 기판(110)의 일단에 형성되며, 플렉시블 인쇄 회로 기판(110)에 전기를 공급함으로써 전체적인 평판 디스플레이를 구현할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 도 1a에 의해 구현된 플렉시블 LED 평판 디스플레이의 상 면도로서, R,G,B 발광 다이오드(122, 124, 126)가 하나의 패키지 형식으로 이루어진 발광 다이오드(120)를 디스플레이에 다수개 구비하고, 각각의 발광 다이오드(120)를 투명 전극(140)으로 연결한다.
한정되는 것은 아니지만, 플렉시블 인쇄 회로 기판에 발광 다이오드의 p type부분을 접합하고, 이를 점등 및 컨트롤하기 위하여 상면의 n 타입의 전극 부분을 투명전극(140)과 접합시킨다.
그리고, 투명전극(140)을 패턴화하여 전기적으로 배선을 형성하고 패턴화된 투명전극(140)의 상부에 화면으로 사용되는 플렉시블 필름(150)을 형성함으로써, 터치 스크린과 같은 컨트롤을 구현할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백색광을 구현하는 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 나타낸 도면으로 도 2a는 청색 계통의 발광 소자를 형광체로 도포하여 백색광을 구현하는 평판 디스플레이 장치의 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 상부면도이다.
도 2a를 참조하면, 상기의 도 1의 구성과 유사하나 R,G,B 세가지 발광 다이오드를 사용하여 백색광을 구현하는 대신, 청색 발광 다이오드를 형광체로 도포하여 백생광을 구현한다.
도 2a를 참조하면, 플렉시블 인쇄 회로 기판(110)의 상부에 소정의 패턴을 갖는 다수개의 발광 다이오드(120)를 형성한 후, 발광 다이오드(120)를 형광체(200)로 감싸서 형성한다.
형광체(200)는 YAG계, TAG계, Sillicate계, Sulfide계, 및 Nitride계 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성될 수 있으며, 상기 발광 다이오드의 상면 및 측면에 모두 도포되어 형성된다. 그리고, 발광 다이오드(120)를 형성하는 상면의 전극(도 1a의 발광 다이오드 설명 시 n-type 전극)의 소정부분이 노출되도록 형광체(200)의 소정부분을 식각하여 발광 다이오드(120)의 전극 부분을 노출시킨다.
노출된 전극은 연결용 전극(130)과 접합되면, 연결용 전극(130)을 매개로 투명 전극(140)과 전기적으로 연결된다.
그 외, 플렉시블 필름(150), 필름 접찹제(160), 및 커넥터(170)은 도 1a와 동일하게 형성한다.
도 2b를 참조하면, 도 2a에서 구현된 평판 디스플레이 장치의 상부면을 나타낸 도면으로, 형광체를 포함하지 않고 R,G,B 발광 다이오드를 사용한 도 1b의 상부면도와 달리 하나의 발광 다이오드(120)가 형광체(200)로 감싸서 형성되며, 발광 다이오드(120)의 상부면에 형광체를 식각하여 노출된 전극과 연결용 전극(130)을 접합하고, 연결용 전극(130)이 패턴화된 투명 전극(140)과 연결되는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백색광을 구현하는 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 2a의 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치에서 형광체(200)를 발광 다이오드(120)를 감싸서 형성하는 것이 아니라, 플렉시블 필름(상 부 기판,150)의 상부에 적층하여 백색광을 구현할 수 있다. 이에 상부에 사용된 기판에 패턴화된 투명전극(140)을 증착하여 연결하여 구현하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의하면 기존의 유기 발광 소자(OLED)로 구현되는 디스플레이의 장점인 휘어짐 기능등의 장점을 보유하면서도 습도에 취약하거나 급격한 휘어짐에 유기 발광 소자가 파괴되는 등의 단점을 보안할 수 있는 플렉시블 LED 디스플레이 장치로서, 고체 발광 소자인 LED를 사용함으로써 휘도의 비약적인 향상은 물론, 현재 칩 크기에서 수 마이크로 크기의 광원도 개발할 수 있다.
또한, 도면(도 1a ~ 도 3)에서와 같이 상/하면 플렉시블 기판(플렉시블 인쇄 회로 기판과 플렉시블 필름)에 발광 다이오드를 접합하여 사용하기 때문에 디스플레이 제작시 디스플레이의 시인성, 선명도, 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 나타낸 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백색광을 구현하는 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백색광을 구현하는 플렉시블 LED 평판 디스플레이 장치를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 플렉시블 인쇄 회로 기판(하부기판) 120 : 발광 다이오드
122 : R 발광 다이오드 124 : G 발광 다이오드
126 : B 발광 다이오드 130 : 연결용 전극
140 : 투명전극 150 : 플렉시블 필름(상부기판)
160 : 필름 접착제 170 : 커넥터
200 : 형광체
Claims (7)
- 플렉시블 인쇄 회로 기판의 상부에 형성되는 다수의 발광 다이오드;상기 발광 다이오드의 상부에 적층되는 연결용 전극;상기 다수의 연결용 전극의 상부에 형성되며, 전기적 패턴을 구현하는 투명전극; 및상기 투명전극의 상부에 형성되며, 상기 투명전극과 전기적으로 연결되는 플렉시블 필름;을 포함하는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 발광 다이오드는 레드, 블루, 및 그린 중 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 발광 다이오드가 모두 그린일 경우,상기 발광 다이오드와 연결용 전극이 접합하는 부분을 제외한 부분의 발광 다이오드에 도포되는 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 LED 조명 용 모듈 및 디스플레이 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 발광 다이오드가 모두 그린일 경우,상기 플렉시블 필름의 상부에 형광체를 도포하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 플렉시블 필름은,폴리염화비닐(PVC), 폴리클로라이드(PC), 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 투명전극은,탄소나노튜브(CNT), 투명전극필름(ITO), 및 산화아연(ZnO) 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판과 상기 플렉시블 필름의 말단은 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 LED 조명용 모듈 및 디스플레이 장치.
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