KR20150057110A - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 터치 센서부 및 상기 터치 센서부를 통해 감지되는 터치입력을 근거로 제어되는 디스플레이부를 포함하는 디스플레이 장치에서, 상기 디스플레이부는, 전도성 접착층 및 상기 전도성 접착층에 결합되며, 복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자들을 포함하고, 상기 터치 센서부는, 상기 디스플레이부에서 상기 복수의 열들의 사이에 배치되는 제1전극 및 상기 제1 전극과 조합되어 터치입력을 감지하도록 형성되는 제2 전극을 포함한다.

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, 터치센서가 구비될 수 있는데, 디스플레이 장치의 두께를 줄일 수 있는 터치센서의 구조가 착안될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 플렉서블이 가능한 종래와 다른 새로운 형태의 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 디스플레이 장치의 두께를 줄일 수 있는 터치센서의 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 터치 센서부 및 상기 터치 센서부를 통해 감지되는 터치입력을 근거로 제어되는 디스플레이부를 포함하는 디스플레이 장치에서, 상기 디스플레이부는, 전도성 접착층 및 상기 전도성 접착층에 결합되며, 복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자들을 포함하고, 상기 터치 센서부는, 상기 디스플레이부에서 상기 복수의 열들의 사이에 배치되는 X 전극 및 상기 X 전극과 조합되어 터치입력을 감지하도록 형성되는 Y 전극을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이에서 상기 X 전극을 덮도록 배치되는 블랙 매트릭스를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 일면 상에는 형광체층들이 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 및 상기 X 전극은 각각 상기 형광체층들의 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 X 전극은 상기 전도성 접착층과 상기 블랙 매트릭스의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 X 전극 및 상기 블랙 매트릭스는 서로 다른 저항값을 가지는 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 X 전극은 상기 디스플레이부에 구비되는 형광체들의 사이에서 반사를 완화하도록 블랙으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 X 전극은 상기 형광체들의 사이에서 단일층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 X 전극은 상기 디스플레이부의 내부에 배치되고, 상기 Y 전극은 상기 복수의 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛이 투과되도록 광투과성 재질로 이루어지는 전극막에 형성되며, 상기 전극막은 디스플레이부의 외부에서 상기 복수의 반도체 발광소자들에 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 X 및 Y 전극을 이격시키면서 상기 반도체 발광소자의 빛을 투과하도록, 상기 전극막과 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이에는 광투과성 부재가 배치되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디스플레이부는, 상기 복수의 발광소자들과 전기적으로 연결되는 복수의 수평 전극라인들 및 상기 복수의 수평 전극 라인들과 교차하는 방향으로 배열되며, 상기 X 전극과 평행하게 배치되는 복수의 수직 전극라인들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 수평 전극라인들과 상기 복수의 수직 전극라인들은 상기 전도성 접착층에 의하여 덮이는 배선기판상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디스플레이부는, 상기 복수의 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되며, 서로 교차하는 방향으로 배열되는 수직 전극 및 수평 전극을 포함하고, 상기 수직 전극 및 수평 전극 중 어느 하나가 상기 터치 센서부의 Y 전극이 되도록, 상기 수직 전극 및 수평 전극 중 어느 하나는 상기 X 전극과 전위차를 가지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 터치 센서부는, 상기 수직 전극 및 수평 전극 중 어느 하나와 상기 X 전극 사이에 형성되는 신호전달라인을 통하여 상기 터치입력을 센싱하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 제1 및 제2 전극, 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 전도성 접착층, 상기 전도성 접착층에 결합되는 반도체 발광소자, 터치 입력을 감지하도록 상기 제1 및 제2 전극 중 어느 하나와 전위차를 형성하는 제3전극 및 상기 제1 및 제2 전극이 형성하는 제1신호전달라인을 통하여 상기 반도체 발광소자를 제어하고, 상기 어느 하나와 상기 제3전극이 형성하는 제2신호전달라인을 통하여 감지된 상기 터치 입력을 처리하는 제어부를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 반도체 발광소자의 구동신호는 상기 제1 및 제2 전극 사이에 제1 전위차의 발생에 의하여 생성되며, 터치 입력의 감지를 위하여 상기 어느 하나와 상기 제3 전극 사이에 형성되는 제2 전위차는 상기 제1전위차보다 큰 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2전위차에 상기 제1전위차의 발생이 미치는 영향은 상기 터치 입력의 감지에서 노이즈 처리되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 중 상기 어느 하나와 다른 하나에 인가되는 전압의 크기는, 상기 제3 전극에 인가되는 전압의 크기보다 작은 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 반도체 발광소자는, 상기 어느 하나의 전위가 변경되어 형성되는 상기 제1 및 제2 전극 사이의 전위차에 근거하여 점등하고, 터치입력을 감지하기 위한 전위차가 유지되도록, 상기 제1 및 제2 전극 중 어느 하나의 전위가 변경되는 것에 대응하여 상기 제3 전극의 전위가 변경되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 어느 하나의 전위 변경과 상기 제3 전극의 전위 변경은 각각 펄스형태로 발생하며, 상기 전위 변경들은 동일한 시점 및 크기로 발생하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제3 전극은 상기 반도체 발광소자에서 발광되는 빛이 투과되도록 광투과성 재질로 이루어지는 전극막에 형성되며, 상기 전극막은 상기 반도체 발광소자에 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제3 전극은, 복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자들 사이에 배치되어, 상기 어느 하나와 조합되어 터치입력을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 터치센서를 구성하는 복수의 전극 중 적어도 하나를 디스플레이부에 배치시킴으로써, 전극이 차지하는 공간을 줄일 수 있다. 따라서, 보다 얇은 디스플레이 장치를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들.
도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도.
도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도.
도 10은 터치센서가 더 구비된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 개념도.
도 11은 도 10의 A부분의 확대도이고, 도 12a 및 도 12b는, 도 11의 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들.
도 13a 및 도 13b는 터치센서와 관련하여 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면도들.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태 및 터치센서를 구현하기 위한 여러가지 형태의 적층구조를 나타내는 개념도들.
도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d는 터치센서의 전극이 블랙매트릭스에 배치되는 다양한 형태를 나타내는 개념도들.
도 16은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도.
도 17은 도 16의 라인 C-C를 따라 취한 단면도.
도 18은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도.
도 19a 및 도 19b는, 도 18의 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들.
도 20 및 도 21은 도 18에 따른 디스플레이 장치에서 반도체 발광소자 및 터치센서의 구동을 설명하기 위한 신호처리들을 나타내는 개념도들.
도 22a, 도 22b 및 도 22c는 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태 및 터치센서를 구현하기 위한 여러가지 형태의 적층구조를 나타내는 개념도들.
도 23은 도 18에서 살펴본 디스플레이 장치에서, 터치센서의 전극을 더 배치시킨 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 24는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도.
도 25는 도 16의 라인 C-C를 따라 취한 단면도.
도 26은 도 24에서 살펴본 디스플레이 장치의 디스플레이부 상에 터치센서의 전극을 배치시킨 구조를 설명하기 위한 단면도.
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.
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 터치센서의 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. 이 경우에, 정전용량 방식의 X전극 및 Y전극 중 어느 하나의 전극이 자기장 코일이 되고, 다른 하나는 없어질 수 있다.
정전용량 방식으로 터치를 감지하는 터치센서는 의 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 10은 터치센서가 더 구비된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 개념도이다.
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.
이와 같이, 플렉서블 디스플레이로 이루어진 디스플레이 장치(1000)는 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 구현되고, 터치센서를 구비한 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 11은 도 10의 A부분의 확대도이며, 도 12a 및 도 12b는, 도 11의 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 11, 도 12a 및 도 12b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(1000)는 R, G, B를 발광함으로써 화면정보를 구현하는 디스플레이부(1000a) 및 상기 디스플레이 장치(1000)에 대한 터치입력을 센싱하는 터치센서(1100)를 포함할 수 있다. 이하, 설명되는 각 구성에 대한 실시 예 또는 변형예에서는 앞서 동일 또는 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
디스플레이부(1000a)는 기판(1010), 제1전극(1020), 전도성 접착층(1030), 제2전극(1040) 및 복수의 반도체 발광 소자(1050)를 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1020) 및 제2 전극(1040)은 각각 복수의 전극 라인들을 포함할 수 있다.
상기 기판(1010)은 제1전극(1020)에 포함된 복수의 전극라인들이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(1020)은 기판(1010) 상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 기판(1010) 상에는 제2전극(1040)이 배치된다. 예를 들어, 상기 기판(1010)은 복수의 레이어를 구비하는 배선기판이 되며, 상기 제1전극(1020)과 제2전극(1040)이 복수의 레이어에 각각 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 배선기판은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 디스플레이 장치에서 기판(110)과 절연층(160)이 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로 일체로 구성된 기판이 될 수 있다.
도시에 의하면 상기 제1전극(1020) 및 제2전극(1030)이 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된다. 이 경우에, 상기 제1전극(1020)은 제2전극과 동일평면상에 배치되는 보조전극(1070)을 매개로 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 연결될 수 있다. 상기 제1전극(1020) 및 제2전극(1040)과 복수의 반도체 발광 소자(1050)의 전기적 연결은 상기 기판(1010)의 일면에 배치되는 전도성 접착층(1030)에 의하여 이루어진다.
상기 전도성 접착층(1030)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(1030)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(1030)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(1030)은 전술한 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 기판(1010)에 보조전극(1070)과 제2전극(1040)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(1030)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(1050)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(1050)는 제1전극(1020) 및 제2전극(1040)과 전기적으로 연결된다.
이와 같이, 복수의 반도체 발광 소자(1050)는 전도성 접착층에 결합되어, 복수의 전극라인들 중 적어도 하나를 따라 복수의 열들을 형성한다.
도시와 같이, 복수의 반도체 발광소자(1050)는 제1 전극(1020)에 구비되는 복수의 전극라인들과 나란한 방향으로 복수의 열들을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 반도체 발광소자(1050)는 제2전극(1040)을 따라 복수의 열들을 형성할 수 있다.
나아가, 디스플레이부(1000a)는, 복수의 반도체 발광소자(1050)의 일면에 형성되는 형광체층(1080)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(1080)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(1080)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(1081) 또는 녹색 형광체(1082)가 될 수 있다. 즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(1051) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(1081)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(1051) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(1051)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(1020)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(1040)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.
한편, 이러한 형광체층(1080)의 대비비(Contrast) 향상을 위하여 디스플레이부(1000a)는 각각의 형광체들의 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(1091)는 형광체 도트 사이에 갭을 만들고, 흑색 물질이 상기 갭을 채우는 형태로 형성될 수 있다. 이를 통하여 블랙 매트릭스(1091)는 외광반사를 흡수함과 동시에 명암의 대조를 향상시킬 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는, 형광체층(1080)이 적층된 방향인 제1 전극(1020)을 따라 각각의 형광체층들의 사이에 위치한다. 이 경우에, 청색 반도체 발광 소자(1051)에 해당하는 위치에는 형광체층이 형성되지 않으나, 블랙 매트릭스는 상기 형광체층이 없는 공간을 사이에 두고(또는 청색 반도체 발광 소자(1051)를 사이에 두고) 양측에 각각 형성될 수 있다.
위에서 살펴본 구성을 포함하는 디스플레이부(1000a)와 서로 연동하여 동작하는 터치센서(1100)는, 상기 디스플레이부(1000a)에서 형성되는 X 전극(1110), 디스플레이부 상에 적층되는 Y 전극(1130) 및 이러한, X 및 Y 전극(1110, 1130)이 상호 이격되도록 하는 이격부재(1120)를 포함한다. X 및 Y 전극(1110, 1130)은 서로 교차되는 방향으로 배열되어, 전원 공급부(미도시됨)로부터 전하를 공급받는다. 따라서, X 및 Y 전극(1110, 1130) 사이에 전위차가 형성된 상태에서, 디스플레이 장치(1000)를 도전체, 예를 들어, 사용자의 손가락 등으로 터치하면, X 및 Y 전극(1110, 1130)에 충전된 전하량이 각각 변하게 된다. 이러한, 전하량의 변화에 의해 제어부(미도시됨)는 터치가 가해진, X 축, Y 축의 위치를 계산할 수 있고, 계산값에 의하여 터치되는 입력 점이 특정될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 X 전극 및 Y 전극은, 용어가 갖는 일반적인 의미가 아니라, 상대적인 개념이다. 따라서, X 전극이 반드시 X 축 방향과, 그리고, Y 전극이 반드시 Y 축 방향과 일치해야 하는 것이 아니다. 즉, X 전극 및 Y 전극 중 어느 하나가 X 축 방향이면, 다른 하나는 Y 축 방향이면 된다.
디스플레이 장치(1000)에서 터치센서(1100)의 X 전극(1110) 및 Y 전극(1130)의 위치에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면, 도시된 것과 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)은, 디스플레이부(1000a)에서 복수의 열들을 형성하는 반도체 발광소자(1050) 사이에 배치된다. 보다 구체적으로, X 전극(1110)은, 도 12b에 도시된 것과 같이, 전도성 접착층(1030) 상에서 상기 복수의 열들 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이, 상기 복수의 열들 사이가 복수의 평행한 라인들을 형성하기에, 상기 X 전극(1110)은 디스플레이부(1000a)의 적층 구조 안으로 삽입될 수 있으며, 이를 통하여 보다 터치감이 좋으면서도 두께가 얇은 터치 스크린이 구현될 수 있다.
보다 구체적 예로서, X 전극(1110)은 복수의 전극라인들을 포함하고, 이러한 X 전극(1110)의 복수의 전극라인들은, 상기 복수의 열들을 이루는 반도체 발광소자(1050)들 사이에서 수평방향으로 서로 이격되게 배치된다. 따라서, X 전극(1110)은 블랙 매트릭스(1091)의 자리(형광체층들의 사이 또는 반도체 발광소자들 사이)에 위치할 수 있다. X 전극(1110)이 블랙 매트릭스(1091)의 자리에 배치되는 경우, X 전극(1110)은 블랙 매트릭스(1091)에 덮이거나 덮도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 전극(1110)과 블랙 매트릭스(1091)가 서로 오버랩되기에, 상기 블랙 매트릭스(1091) 및 상기 X 전극(1110)은 상기 형광체층들의 사이에 함께 위치할 수 있다.
나아가, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)은 디스플레이부(1000a)의 내부에 위치하는 반면, 터치센서(1100)의 Y 전극(1130)은, 디스플레이부(1000a)의 외부에 위치할 수 있다. 도시와 같이, Y 전극(1130)은, 디스플레이부(1000a) 외부에서 상기 복수의 반도체 발광소자(1050)에 중첩되도록 배치되어, 상기 X 전극(1110)과 조합되어 터치입력을 감지하도록 형성된다. 이러한 Y 전극(1130)은, 상기 복수의 반도체 발광소자(1050)에서 발광되는 빛이 투과되도록 광투과성 재질로 이루어지는 전극막(1140)에 형성될 수 있다. 도시와 같이, Y 전극(1130)은 전극막(1140)의 일면에서 돌출되어 형성될 수 있고, 전극막(1140) 내부에 형성될 수 있다. Y 전극(1130)이 전극막(1140) 내부에 형성되는 경우, 전극막(1140)은 복수의 레이어로 이루어질 수 있다.
터치센서(1100)의 이격부재(1120)는 전술한 바와 같이, X 전극(1110)과 Y 전극(1130)을 디스플레이 장치의 두께방향으로 이격시키는 역할을 하게 된다. 다만, 본 발명의 이격부재(1120)의 기능은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이격부재(1120)는 X 전극(1110)과 Y 전극(1130)의 이격공간을 채우는 기능을 하는 것으로 해석될 수 있다.
상기 이격부재(1120)는, 상기 복수의 반도체 발광소자(1050)에서 발광되는 빛을 투과하도록, 광투과성 부재로 형성될 수 있다. 이러한 이격부재(1120)는, 상기 전극막(1140)과 상기 복수의 반도체 발광소자(1050)의 사이에 배치된다. 상기 이격부재(1120)는, 예를 들어, 광학 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA, 또는 광학 투명 접착필름) 및 무반사 필름(또는 저반사 필름) 등이 될 수 있다.
이격부재(1120)가 광학 투명 접착제인 경우에, 전극막(1140)과 블랙 매트릭스는 상기 이격부재(1120)에 의하여 서로 결합될 수 있다.
다른 예로서, 상기 이격부재(1120)가 무반사 필름인 경우에, 상기 디스플레이 장치에서 빛이 반사되어 복수의 반도체 발광소자(1050)의 광학적 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이 경우에 상기 이격부재(1120)는 디스플레이부의 구성요소가 될 수 있다.
다른 예로서, 이격부재(1120)는 광학 투명 접착제 및 무반사 필름이 서로 적층되는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 이 경우에는 무반사 필름의 접착이 광학 투명 접착제에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 예시를 종합하면, 상기 이격부재(1120)는 X 전극(1110)과 Y 전극(1130)의 이격공간에 배치되어, 터치센서의 구성요소가 되거나 디스플레이부의 구성요소가 되는 부재로 정의될 수 있다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)에서는, 터치센서(1100)를 형성하는 X 전극(1110) 및 Y 전극(1120) 중 어느 하나를 디스플레이부(1000a)에 위치시킴으로써, 터치센서(1100)의 Z 축 방향으로의 두께를 줄일 수 있다.
한편, 위에서 살펴본, 블랙 매트릭스(1091)는 상기 X 전극(1110)과 서로 다른 저항값을 가지며, 흑색 물질을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(1091)는 도전성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 도 13a 및 도 13b에 도시된 것과 같이, 앞서 도 11, 도 12a 및 도 12b를 참조하여 설명한 X 전극(1110)과 블랙 매트릭스(1091)는 상호 대응되는 위치에서 적층되어 형성되는 구조와 다른 구조도 가능하다.
예를 들어, 블랙 매트릭스(1091)가 도전성을 갖는 흑색 물질을 포함하며, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)을 형성할 수 있도록 적절한 저항값을 가진 재질이라면, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)과 블랙 매트릭스(1091)는 단일층으로 형성될 수 있다. 이 경우, X 전극(1110)은 상기 디스플레이부(1000a)에 구비되는 형광체들(1080)의 사이에서 반사를 완화하도록 블랙으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 X전극(1110)은 상기 형광체들(1080)의 사이에서 단일층으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)은, 전극의 역할을 하면서 동시에 블랙 매트릭스(1091)의 역할을 수행하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 경우, 블랙 매트릭스(1091)는 디스플레이부(1000a)의 구성요소임과 동시에, 터치센서(1100)의 구성요소일 수 있다.
이상에서는, 디스플레이부(1000a)가 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자를 포함하는 경우에 대하여 살펴보았으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다. 도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태 및 터치센서를 구현하기 위한 여러가지 형태의 적층구조를 나타내는 개념도들이다.
도 14a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(1050)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(1050)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. 이러한 반도체 발광소자들은, 복수의 열을 형성하는 어레이 구조를 이룰 수 있다. 이 때, 동일한 색을 발광하는 반도체 발광소자들은 동일한 열에 해당하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자들은, 복수의 제1 전극 라인(1020)을 따라 수 열로 배치되며, 각 열에는 동일한 색을 발광하는 반도체 발광소자들로 구성될 수 있다.
이와 같이, 반도체 발광 소자들이 독자적으로 R, G, B를 구현하는 경우에는 별도의 형광체층이 구비되지 않을 수 있다. 한편, 이러한 경우에도, 대비비(Contrast) 향상 및 외광 반사를 위하여, 디스플레이부(1000a)는 반도체 발광 소자들로 구성되는 복수의 열들 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 도시된 것과 같이, 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 수평방향으로 서로 이격 되도록 배치될 수 있다. 나아가, 이와 같은 구조에서도, 앞서 살펴본 것과 마찬가지로, 블랙 매트릭스(1091)가 배치되는 자리에, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)이 배치될 수 있다. 즉, 도시된 것과 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)은, 디스플레이부(1000a)에서 복수의 열들을 형성하는 반도체 발광소자(1050) 사이, 특히, 블랙 매트릭스(1091)가 배치되는 곳에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(1091) 자리에, X 전극이 배치되는 구조는 도 12a, 도 12b에 도시된 구조가 적용될 수 있으며, 이에 대한 보다 구체적인 설명은, 도 12a, 도 12b의 설명으로 갈음한다.
한편, 비록 도시되지는 않았지만, 블랙 매트릭스(1091)가 도전성을 갖는 흑색 물질로 이루어지고, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)을 형성할 수 있도록 적절한 저항값을 가진 재질이라면, 도 13a 및 도 13b에서 살펴본 것과 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)과 블랙 매트릭스(1091)는 단일층으로 형성될 수 있다.
이격부재(1120a)는 X 전극(1110)과 Y 전극(1130)의 이격공간을 채우기 위하여, 투명 수지를 포함할 수 있다. 이러한 예로서, 상기 투명 수지는 PET 필름이 될 수 있다. 다른 예로서, 다른 예로서, 이격부재(1120a)는 광학 투명 접착제 및 투명 수지가 서로 적층되는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 이 경우에, 블랙 매트릭스 상에 광학 투명 접착제가 적층되고, 상기 광학 투명 접착제 상에 PET 필름이 적층될 수 있다. 이와 같이, 이격부재(1120a)의 적층구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 따라서, 본 예시에서 이격부재(1120a)는 도 12a 및 도 12b에 도시된 이격부재(1120)와 상호 치환가능하다. 나아가, 본 명세서에서 설명되는 이격부재의 여러가지 변형예들은 특별히 치환이 불가능한 경우가 아니라면 상호 치환가능하다.
또 다른 예로서, 도 14b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는 백색 발광 소자(W)의 상면에는 인광물질(Phosphor)층이 형성될 수 있다. 또한, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1083), 및 청색 형광체층(1083)이 구비될 수 있다.
또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
한편, 이러한 경우에도, 대비비(Contrast) 향상 및 외광 반사를 위하여, 디스플레이부(1000a)는 반도체 발광 소자들로 구성되는 복수의 열들 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)들 사이에 배치될 수 있으며, 이와 같은 구조에서도, 앞서 살펴본 것과 마찬가지로, 블랙 매트릭스(1091)가 배치되는 자리에, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)이 배치될 수 있다. 따라서, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)은, 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)들 사이에 위치할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 블랙 매트릭스(1091)가 도전성을 갖는 흑색 물질로 이루어지고, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)을 형성할 수 있도록 적절한 저항값을 가진 재질이라면, 도 13a 및 도 13b에서 살펴본 것과 같이, 블랙 매트릭스(1091)와 X 전극(1110)은 단일층으로 형성되어, 블랙 매트릭스(1091)가 X 전극의 역할을 대체할 수 있다.
또 다른 예로서, 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.
한편, 이러한 경우에도, 대비비(Contrast) 향상 및 외광 반사를 위하여, 디스플레이부(1000a)는 반도체 발광 소자들로 구성되는 복수의 열들 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)들 사이에 배치될 수 있으며, 이와 같은 구조에서도, 앞서 살펴본 것과 마찬가지로, 블랙 매트릭스(1091)가 배치되는 자리에, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)이 배치될 수 있다. 따라서, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)은, 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)들 사이에 위치할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 블랙 매트릭스(1091)가 도전성을 갖는 흑색 물질로 이루어지고, 터치센서(1100)의 X 전극(1110)을 형성할 수 있도록 적절한 저항값을 가진 재질이라면, 도 13a 및 도 13b에서 살펴본 것과 같이, 블랙 매트릭스(1091)와 X 전극(1110)은 단일층으로 형성되어, 블랙 매트릭스(1091)가 X 전극의 역할을 대체할 수 있다.
이하에서는, 디스플레이부(1000a)에서 터치센서의 일 전극의 다양한 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d는 터치센서의 전극이 블랙 매트릭스에 배치되는 다양한 형태(또는 전극의 다양한 구조)를 나타내는 개념도들이다.
일 예로서, 도 15a에 도시된 것과 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110a)의 일면은 전도성 접착층(1030)과 마주보도록, 상기 전도성 접착층(1030) 상에 적층될 수 있다. 이 경우, 블랙 매트릭스(1091a)는 상기 X 전극(1110a)의 일면(블랙 매트릭스와 X 전극이 접촉하는 접촉면)을 제외한 다른 면들을 감싸도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 상기 X 전극(1110a)은 형광체들과 접촉하지 않게 된다. 이 경우, 블랙 매트릭스(1091a)의 폭은, X 전극(1110a)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. X 전극(1110a)은, 블랙 매트릭스(1091a)에 의해 덮이며, 이 경우, X 전극(1110a)은 외부로 노출되지 않는다.
다른 예로서, 도 15b에 도시된 것과 같이, 하나의 블랙 매트릭스(1091b)에는, 복수의 X 전극(1110b, 1110b')이 구비될 수 있다. 즉, 복수의 X 전극(1110b, 1110b')에 해당하는 전극라인들은, 하나의 블랙 매트릭스(1091b)에 함께 배치될 수 있다. 도시된 것과 같이, 복수의 X 전극들(1110b, 1110b')은 하나의 블랙 매트릭스(1091b)의 양단에 각각 배치되며, 상기 복수의 X 전극들(1110b, 1110b')의 사이는 블랙 매트릭스(1091b)에 의하여 채워진다. 또한, 상기 복수의 X 전극들(1110b, 1110b')은 각각 블랙 매트릭스(1091b)에 의하여 덮이게 된다. 이러한 구조를 위하여 블랙 매트릭스(1091b)는 폭이 다른 2개의 층을 가진 형상으로 이루어진다.
보다 구체적인 형상으로, 복수의 X 전극들(1110b, 1110b')의 각 일면은, 전도성 접착층(1030)과 마주보도록 형성되고, 상기 일면과 수직하는 면들 중 하나는 형광체들(1080)과 각각 마주보며, 나머지 면들은, 블랙 매트릭스(1091b)에 의해 덮일 수 있다. 이 경우, 블랙 매트릭스(1091b)의 일면은 일 부분은 전도성 접착층(1030)과 결합될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스(1091b)의 일면의 상기 일 부분을 제외한 나머지 부분은 X 전극(1110b, 1110b')과 맞닿도록 이루어질 수 있다. 도시와 같이, 상기 블랙 매트릭스(1091b)의 일면의 양 끝에 X 전극(1110b, 1110b')이 각각 위치할 수 있다.
또 다른 예로서, 도 15c에 도시된 것과 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110c)은 블랙 매트릭스(1091c)의 상측에 배치될 수 있다. 보다 구체적 예로서, 블랙 매트릭스(1091c)의 상면에는 배선기판을 향하여 리세스되는 홈이 형성되고, 상기 홈에 상기 X 전극(1110c)이 수용될 수 있다. 상기 홈은 블랙 매트릭스(1091c)의 중앙부분에 형성되며, 따라서 X 전극(1110c)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(1091c)보다 작아지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 홈은 상기 블랙 매트릭스(1091c)의 어느 하나의 가장자리 부분 또는 양 가장자리 부분에 형성될 수 있다. 상기 홈이 상기 양 가장자리 부분에 형성되며, 상기 X 전극(1110c)은 하나의 블랙 매트릭스(1091c)의 라인에 복수로 적층될 수 있다.
상기 X 전극(1110c)이 상기 홈에 수용되므로, 상기 X 전극(1110c)이 블랙 매트릭스(1091c)의 상측에 배치되어도, 즉, 상기 X 전극(1110c)의 일면이 외부를 향하더라도, 디스플레이 장치에서 외광반사가 크지 않게 된다.
또 다른 예로서, 도 15d에 도시된 것과 같이, 터치센서(1100)의 X 전극(1110d)이 블랙 매트릭스(1091d)의 상측에 배치되나, 상기 X 전극(1110d)이 상기 블랙 매트릭스(1091d)에 의하여 감싸지지 않는 구조도 가능하다. 보다 구체적으로, X 전극(1110d)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(1091d)보다 작으며, 상기 X 전극(1110d)의 형상은 상기 블랙 매트릭스(1091d)의 상면에서 라인을 형성한다. 상기 구조에서는 블랙 매트릭스(1091d)의 상면에 상기 X 전극(1110d)이 도금, 증착, 인쇄 등에 의하여 형성되는 제조공법이 적용될 수 있다.
다른 예로서, 상기 X 전극(1110d)은 이격부재(1120d)의 하면에 형성될 수 있다. 즉, 이격부재(1120d)의 하면에 X 전극(1110d)이 형성되어 전극막을 이루고, 상기 전극막이 상기 디스플레이부의 상면을 덮도록 이루어진다. 이 경우에, 이격부재(1120d)가 X 전극의 전극막으로서 Y 전극(1130)을 구비하는 전극막(1140)과 적층된다. 이를 위하여 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(1091d)는 형광체층보다 디스플레이 장치의 두께방향으로 높이가 낮도록 이루어지며, 상기 X 전극의 전극막은 상기 높이차에 의하여 생기는 공간에 X 전극(1110d)을 수용하도록 형성될 수 있다.
상기에서 설명된 디스플레이 장치의 구조는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 16 및 도 17을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다. 도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 17은 도 16의 C-C를 따라 취한 단면도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치(1600)는 R, G, B를 발광함으로써 화면정보를 구현하는 디스플레이부(1600a) 및 상기 디스플레이 장치(1600)에 대한 터치입력을 센싱하는 터치센서(1700)를 포함할 수 있다. 이하, 설명되는 각 구성에 대한 실시 예 또는 변형예에서는 앞서 동일 또는 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
상기 디스플레이 장치(1600)는 기판(1610), 전도성 접착층(1630) 및 복수의 반도체 발광 소자(1650)를 포함한다. 이하, 도 7 내지 도 9에 개시된 예시와 동일 또는 유사한 구성에 대해서 본 예시의 설명은 처음 설명으로 갈음되며, 본 예시의 내용은 앞선 예시와 달라지는 부분을 중심으로 설명된다.
기판(1610)은 배선기판으로서, 플렉서블한 PI(Polyimide), PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 기판 중 어느 하나가 될 수 있다. 또한, 상기 기판(1610)에는 앞선 예시와 같이 제1전극(1620)이 형성된다. 전도성 접착층(1630)은 제1전극(1620)이 위치하는 평면 상에 형성된다. 전도성 접착층(1630)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있으나, 이하 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(1630)이 구현되는 경우를 예시한다.
상기 반도체 발광 소자(1650)는 수직형 구조가 될 수 있으며, 상기 전도성 접착층(1630)에 결합된다. 상기 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(1620)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 반도체 발광 소자(1650)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(1640)이 위치한다. 이 경우에, 상기 제2전극(1640)은 상기 전도성 접착층(1630)에 배치된다.
예를 들어, 제1전극(1620)과 제2전극(1640)은 서로 교차하는 방향으로 배치되며, 앞선 실시예와 같이, 상기 제1전극(1620)은 수직전극이 되며, 상기 제2전극(1640)은 수평전극이 될 수 있다.
도시에 의하면, 복수의 반도체 발광 소자(1650)는 복수의 전극라인들을(1621) 따라 반도체 발광 소자 어레이(array)를 구성한다. 또한, 이러한 복수의 전극라인들 각각을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1620)에서 하나의 전극라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 그러므로, 제2전극(1640)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소(또는 단위 픽셀)가 구현될 수 있다.
복수의 반도체 발광 소자(1650)는 전도성 접착층에 결합되어, 복수의 전극라인들 중 적어도 하나를 따라 복수의 열들을 형성한다.
도시와 같이, 복수의 반도체 발광소자(1650)는 제1 전극(1620)에 구비되는 복수의 전극라인들과 나란한 방향으로 복수의 열들을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 디스플레이부(1600a)는, 복수의 반도체 발광소자(1650)의 일면에 형성되는 형광체층(1680)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1650)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(1680)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(1680)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(1681) 또는 녹색 형광체(1682)가 될 수 있다. 즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(1651) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(1681)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(1651) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(1682)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(1651)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(1620)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1620)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(1650)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.
한편, 이러한 형광체층(1680)의 대비비(Contrast) 향상을 위하여 디스플레이부(1600a)는 각각의 형광체층들의 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1691)를 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1691)는 외광반사를 흡수함과 동시에 명암의 대조를 향상시킬 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1691)는, 형광체층(1680)이 적층된 방향인 제1 전극(1620)을 따라 각각의 형광체층들 사이에 위치한다.
위에서 살펴본 구성을 포함하는 디스플레이부(1600a)와 서로 연동하여 동작하는 터치센서(1700)는, 디스플레이부(1600a)에서 형성되는 X 전극(1710), 디스플레이부 상에 적층되는 Y 전극(1730) 및 이러한, X 및 Y 전극(1710, 1730)이 상호 이격되도록 하는 이격부재(1720)를 포함한다. X 및 Y 전극(1710, 1730)은 서로 교차되는 방향으로 배열되어, 전원 공급부(미도시됨)로부터 전하를 공급받는다. 따라서, X 및 Y 전극(1710, 1730) 사이에 전위차가 형성된 상태에서, 디스플레이 장치(1600)를 도전체, 예를 들어, 사용자의 손가락 등으로 터치하면, X 및 Y 전극(1710, 1730)에 충전된 전하량이 각각 변하게 된다. 이러한, 전하량의 변화에 의해 제어부(미도시됨)는 터치가 가해진, X축, Y축의 위치를 계산할 수 있고, 계산값에 의하여 터치되는 입력 점이 특정될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 X 전극 및 Y 전극은, 용어가 갖는 일반적인 의미가 아니라, 상대적인 개념이다. 따라서, X 전극이 반드시 X 축 방향과, 그리고, Y 전극이 반드시 Y 축 방향과 일치해야 하는 것이 아니다. 즉, X 전극 및 Y 전극 중 어느 하나가 X 축 방향이면, 다른 하나는 Y 축 방향이면 된다.
디스플레이 장치(1600) 상에서의 터치센서(1700)의 X 전극(1710) 및 Y 전극(1730)의 위치에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면, 도시된 것과 같이, 터치센서(1700)의 X 전극(1710)은, 디스플레이부(1600a)에서 제1 전극(1610)을 따라 복수의 열들을 형성하는 반도체 발광소자(1650) 사이에 배치된다. 보다 구체적으로, X 전극(1610)은, 도 17에 도시된 것과 같이, 전도성 접착층(1630) 상에서 상기 복수의 열들 사이에 배치될 수 있다.
X 전극(1710)은 복수의 전극라인들을 포함하고, 이러한 X 전극(1710)의 복수의 전극라인들은, 상기 복수의 열들을 이루는 반도체 발광소자(1650)들 사이에서 수평방향으로 서로 이격되게 배치된다. 따라서, 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서도 X 전극(1710)은 블랙 매트릭스(1691)의 자리(형광체층들의 사이 또는 반도체 발광소자들 사이)에 위치할 수 있다. X 전극(1710)이 블랙 매트릭스(1691) 자리에 배치되는 경우, X 전극(1610)은 블랙 매트릭스(1691)에 덮이거나 덮도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 전극(1110)과 블랙 매트릭스(1091)가 서로 오버랩되기에, 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서도 상기 블랙 매트릭스(1091) 및 상기 X 전극(1110)은 상기 형광체층들의 사이에 함께 위치할 수 있다.
또한, 터치센서(1700)의 X 전극(1710)은 디스플레이부(1600a)의 내부에 위치하는 반면, 터치센서(1700)의 Y 전극(1730)은, 디스플레이부(1600a)의 외부에 위치할 수 있다. 본 예시에서 터치센서(1700)의 X 전극(1710) 및 Y 전극(1730), 전극막(1740) 및 이격부재(1720)의 위치나 형상, 기능 및 구조는 도 12a 및 도 12b를 참조하여 설명한 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서의 X 전극(1110) 및 Y 전극(1130), 전극막(1140) 및 이격부재(1120)가 적용되며, 이에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1600)에서는, 터치센서(1700)를 형성하는 X 전극(1710) 및 Y 전극(1720) 중 어느 하나를 디스플레이부(1600a)에 위치시킴으로써, 터치센서(1700)의 Z 축 방향으로의 두께를 줄일 수 있다.
한편, 위에서 살펴본, 블랙 매트릭스(1691)는 상기 X 전극(1710)과 서로 다른 저항값을 가지며, 흑색 물질을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(1091)는 도전성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스(1691)가, 터치센서(1700)의 일 전극과 다른 저항값을 가지는 경우에는, 도 16 및 도 17의 도시와 같이, X 전극(1710)과 블랙 매트릭스(1691)는 상호 대응되는 위치에서 적층되어 형성될 수 있다.
한편, 블랙 매트릭스(1691)가 도전성을 갖는 흑색 물질을 포함하며, 터치센서(1700)의 X 전극(1710)을 형성할 수 있도록 적절한 저항값을 가진 재질이라면, 앞서 도 13a 및 도 13b에 도시된 것과 같이, 터치센서의 X 전극과 블랙 매트릭스는 단일층으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 터치센서의 일 전극은, 전극의 역할을 하면서 동시에 블랙 매트릭스의 역할을 수행하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 경우, 블랙 매트릭스는 디스플레이부의 구성요소임과 동시에, 터치센서의 구성요소일 수 있다.
이하에서는, 디스플레이부에 배치되는 터치센서의 구조의 다른 예에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 18은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 19a 및 도 19b는, 도 18의 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 18, 도 19a 및 도 19b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1800)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(1800)는 R, G, B를 발광함으로써 화면정보를 구현하는 디스플레이부(1800a) 및 상기 디스플레이 장치(1800)에 대한 터치입력을 센싱하는 터치센서(1900)를 포함할 수 있다. 이하, 설명되는 각 구성에 대한 실시 예 또는 변형예에서는 앞서 동일 또는 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
디스플레이부(1000a)는 기판(1810), 제1전극(1820), 전도성 접착층(1830), 제2전극(1840) 및 복수의 반도체 발광 소자(1850)를 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840)은 각각 복수의 전극 라인들을 포함할 수 있다.
상기 기판(1710)은 제1전극(1820)에 포함된 복수의 전극라인들이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(1820)은 기판(1810) 상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 기판(1810) 상에는 제2전극(1840)이 배치된다. 예를 들어, 상기 기판(1810)은 복수의 레이어를 구비하는 배선기판이 되며, 상기 제1전극(1820)과 제2전극(1840)이 복수의 레이어에 각각 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 배선기판은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 디스플레이 장치에서 기판(110)과 절연층(160)이 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로 일체로 구성된 기판이 될 수 있다.
도시에 의하면 상기 제1전극(1820) 및 제2전극(1830)이 복수의 반도체 발광 소자(1850)와 전기적으로 연결된다. 이 경우에, 상기 제1전극(1820)은 제2전극과 동일평면상에 배치되는 보조전극(1870)을 매개로 상기 복수의 반도체 발광 소자(1850)와 연결될 수 있다. 상기 제1전극(1820) 및 제2전극(1840)과 복수의 반도체 발광 소자(1850)의 전기적 연결은 상기 기판(1810)의 일면에 배치되는 전도성 접착층(1830)에 의하여 이루어진다.
상기 전도성 접착층(1830)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(1830)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(1830)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다. 기판(1810)에 보조전극(1870)과 제2전극(1840)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(1830)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(1850)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(1850)는 제1전극(1820) 및 제2전극(1840)과 전기적으로 연결된다.
이와 같이, 복수의 반도체 발광 소자(1850)는 전도성 접착층에 결합되어, 복수의 전극라인들 중 적어도 하나를 따라 복수의 열들을 형성한다. 도시와 같이, 복수의 반도체 발광소자(1850)는 제1 전극(1820)에 구비되는 복수의 전극라인들과 나란한 방향으로 복수의 열들을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 반도체 발광소자(1850)는 제2전극(1840)을 따라 복수의 열들을 형성할 수 있다.
나아가, 디스플레이부(1800a)는, 복수의 반도체 발광소자(1850)의 일면에 형성되는 형광체층(1880)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1850)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(1880)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(1880)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(1881) 또는 녹색 형광체(1882)가 될 수 있다. 즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(1851) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(1881)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(1851) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(1882)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(1851)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(1820)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(1840)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.
한편, 이러한 형광체층(1080)의 대비비(Contrast) 향상을 위하여 디스플레이부(1000a)는 각각의 형광체층들의 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1891)를 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1891)는 외광반사를 흡수함과 동시에 명암의 대조를 향상시킬 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1891)는, 형광체층(1080)이 적층된 방향인 제1 전극(1020)을 따라 각각의 형광체층들 사이에 위치한다.
본 발명에 따르면, 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나가 터치센서(1900)의 X 전극 또는 Y 전극이 될 수 있다. 예를 들어, 터치센서(1900)는, 상기 디스플레이부(1800a)의 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나를 X 전극으로 활용할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 X 전극이 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나로 활용되는 것을 예시하나, 상기 Y 전극이 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나가 되는 것도 가능하다.
이러한 터치센서(1900)는 상기 디스플레이부 상에 적층되는 Y 전극(1130) 및 이격부재(1920)를 포함한다. 따라서, 상기 Y 전극(1930)은 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나의 전극과 교차되는 방향으로 배열될 수 있다. 도시에 의하면, 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 제1 전극(1820)이 터치센서(1900)의 X 전극으로 활용된다.
따라서, 터치센서(1900)는, 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나(즉, 제1 전극)와 상기 Y 전극(1130) 사이의 전하량 변화에 근거하여 터치입력를 감지할 수 있다.
이에 따르면, 디스플레이 장치(1800)의 제어부(미도시됨)는 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840)이 형성하는 제1신호전달라인을 통하여 상기 반도체 발광소자(1850)를 제어하고, 상기 제1 전극(1820)과 상기 Y 전극(1930)이 형성하는 제2신호전달라인을 통하여 감지된 상기 터치 입력을 처리한다. 즉, 상기 반도체 발광소자(1850)의 구동신호는 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 사이에 제1 전위차의 발생에 의하여 생성되며, 터치센서(1900)에 의한 터치 입력의 감지는, 상기 제1 전극(1820)과 상기 Y 전극(1930)이 형성하는 제2신호전달라인을 통해 형성되는 제2 전위차의 변화에 의하여 생성될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제2신호전달라인은 상기 제2 전극(1840)과 상기 Y 전극(1930)가 조합되어 형성되는 신호전달라인이 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 터치센서(1900)의 일 전극을 디스플레이부(1800a)의 내부에 위치시킴으로써, 터치센서(1900) 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 터치센서(1900)의 Y 전극(1930)은, 디스플레이부(1800a)의 외부에 위치할 수 있다. 도시와 같이, Y 전극(1930)은, 디스플레이부(1800a) 외부에서 상기 복수의 반도체 발광소자(1850)에 중첩되도록 배치되어, 상기 제1 전극(1820)과 조합되어 터치입력을 감지하도록 형성된다.
이러한 Y 전극(1930)은, 상기 복수의 반도체 발광소자(1850)에서 발광되는 빛이 투과되도록 광투과성 재질로 이루어지는 전극막(1940)에 형성될 수 있다. 도시와 같이, Y 전극(1130)은 전극막(1940)의 일면에서 돌출되어 형성될 수 있고, 전극막(1140) 내부에 형성될 수 있다. Y 전극(1930)이 전극막(1940) 내부에 형성되는 경우, 전극막(1940)은 복수의 레이어로 이루어질 수 있다.
터치센서(1900)의 이격부재(1920)는, 상기 복수의 반도체 발광소자(1850)에서 발광되는 빛을 투과하도록, 광투과성 부재로 형성될 수 있다. 이러한 이격부재(1920)는, 상기 전극막(1940)과 상기 복수의 반도체 발광소자(1850)의 사이에 배치된다. 상기 이격부재(1920)는, 도 12a 및 도 12b에 개시된 이격부재 또는 도 14a에 개시된 이격부재와 같이, 광학 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA, 또는 광학 투명 접착필름), 무반사 필름(또는 저반사 필름), 투명 수지 등이 될 수 있다. 또한, 광학 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA, 또는 광학 투명 접착필름), 무반사 필름(또는 저반사 필름), 투명 수지 중 적어도 한쌍이 서로 적층되는 구조가 될 수 있다. 상기 이격부재(1920)에 대한 설명은, 앞서 도 12a 및 도 12b에 개시된 이격부재 또는 도 14a에 개시된 이격부재에 대한 설명으로 갈음한다.
한편, 제어부는, 반도체 발광소자(1850)와 터치센서(1900)가 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나를 공유하더라도, 반도체 발광소자(1850)를 구동하기 위한 구동신호와, 터치센서(1900)에 대한 터치입력의 전하량 변화에 상호 영향이 미치지 않도록 적절한 신호처리를 수행할 수 있다.
일 예로서, 도 20과 함께, 터치센서(1900)의 Y 전극(1930)이, 디스플레이부(1800a)의 제2 전극(1820)과 제2신호전달라인을 형성하는 경우를 살펴본다. 여기에서, 제1 전극(1820)은 데이터 전극이고, 제2 전극(1840)은 스캔 전극이 될 수 있다. 또한, Vd는 제1 전극(1820)의 전압에 대응하고, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn은 제2 전극(1840)에 포함된 복수의 전극라인들에 가해지는 전압들에 각각 대응된다. 디스플레이부(1800a)에 구비된 반도체 발광소자는 Vd와 Vs1 와 Vs1, Vd와 Vs2,, Vs3, …, Vn 사이에 전위차가 형성되는 것에 근거하여 점등된다.
예를 들어, Vd와 Vs1 사이에 모두 △V 전압이 가해진 상태에서는, Vd와 Vs1는 전위차를 가지 않으므로, Vd에 및 Vs1에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자는 점등되지 않는다. 그리고, Vd와 Vs1가 'a'구간에서와 같이, 전위차를 갖는 경우, Vd와 Vs1의 사이에서 전위차가 형성되므로, Vd에 및 Vs1에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자는 점등된다. 따라서, 도시와 같이, 'a' 구간에서는, Vd 및 Vs1에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가 발광되고, 'b' 구간에서는, Vd 및 Vs2에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가 발광되며, 'c' 구간에서는, Vd 및 Vs3에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가, 그리고, 'd' 구간에서는, Vd 및 Vsn에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가 발광된다.
한편, 이와 같이, Vd와 Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn 사이에 형성되는 전위차에 영향을 받지않도록, 터치센서(1900)는 Vd와 Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn의 사이에서 형성될 기준전위인 0 ~ △V 사이의 전위차 변화에 반응하지 않도록 설계될 수 있다. 즉, 터치센서는, △V보다 큰 전위가 감지될 때, 터치입력을 인식하도록 설계될 수 있다. 이를 위하여, Y전극에는 △V의 크기보다 큰 전압이 인가될 수 있고, Vd와 Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn 사이에 형성되는 전위차의 발생이 미치는 영향은, 터치입력의 감지에 있어서, 노이즈 처리될 수 있다.
따라서, 디스플레이장치(1800)는, 반도체 발광소자(1850)의 구동과 관련된 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 사이의 제1 전위차는, 터치 입력의 감지를 위하여 상기 제2 전극(1840)과 상기 Y 전극 사이에 형성되는 제2 전위차보다 작도록 설계될 수 있다. 이를 통하여, 제2전위차에 상기 제1전위차의 발생이 미치는 영향(예를 들어, 제2전위차가 제1전위차만큼 감소 또는 증가하는 것)은 상기 터치 입력의 감지에서 노이즈 처리될 수 있다.
이에 따르면, 제1 및 제2 전극(1820, 1840)에 인가되는 전압의 크기는, 상기 Y 전극(1930)에 인가되는 전압의 크기보다 작을 수 있다.
또 다른 예로서, 도 21과 함께, 반도체 발광소자(1850)와 터치센서(1900)가 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나를 공유하더라도, 반도체 발광소자(1850)를 구동하기 위한 구동신호와, 터치센서(1900)에 대한 터치입력의 전하량 변화에 상호 영향이 미치지 않도록 적절한 신호처리를 수행하는 방법에 대하여 살펴본다.
여기에서, Vd는 제1 전극(1820)에 가해지는 전압에 대응하고, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn은 제2 전극(1840)에 포함된 복수의 전극라인들에 가해지는 전압들에 각각 대응된다. 디스플레이부(1800a)에 구비된 반도체 발광소자는 Vd와 Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn 사이에 전위차가 형성되는 것에 근거하여 점등된다. 예를 들어, Vd에 일정크기의 전압이 가해지진 상태에서, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn 중 어느 하나가, △V의 전위를 갖도록, 상기 어느 하나에 마이너스 전압이 가해진 경우, 상기 Vd 및 상기 어느 하나에 전기적으로 연결된 반도체 발광소자는 점등될 수 있다. 이 경우에, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn에는 전압이 가해지지 않는 상태(0 V 의 전압이 걸린 상태)에서 마이너스 전압이 가해짐에 따라서, △V가 발생할 수 있다.
이와 같이, Vs1에 △V의 전압이 가해지는 'a'구간에서는, Vd 및 Vs1에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가 발광되고, 'b' 구간에서는, Vd 및 Vs2에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가 발광되며, 'c' 구간에서는, Vd 및 Vs3에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가, 그리고, 'd' 구간에서는, Vd 및 Vsn에 대응되는 전극들과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자가 발광된다.
한편, 터치센서(1900)는, 제2 전극(1840), 즉, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn에 전압이 가해짐으로써, Vd와의 전위차 형성에 영향을 받지 않도록, Y 전극의 전위가, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn 전극의 전위와 동일하게 변경되도록 설계될 수 있다. 즉, 터치센서(1900)는, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn와 Y 전극(1930) 사이의 전위차가 유지되도록, 제2 전극(1840)의 전위가 변경되는 것에 대응하여, 상기 Y 전극(1930)의 전위를 변경하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도시와 같이, 제2 전극(1840), 즉, Vs1, Vs2, Vs3, …, Vn과 Y 전극의 전위 변경은 각각 펄스형태로 발생하며, 상기 펄스의 발생 시점 및 크기는 터치센서 및 디스플레이부에서 동일하게 발생할 수 있다. 따라서, 제2 전극(1840) 및 Y 전극(1930)의 전위 변경들은 동일한 시점 및 크기로 발생할 수 있다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따르면, 디스플레이부의 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나를, 터치센서의 전극으로 활용함으로써, 터치센서의 두께를 줄일 수 있다.
이상에서는, 디스플레이부(1800a)가 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자를 포함하는 경우에 대하여 살펴보았으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다. 도 22a, 도 22b 및 도 22c는 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태 및 터치센서를 구현하기 위한 여러가지 형태의 적층구조를 나타내는 개념도들이다.
도 22a, 도 22b 및 도 22c에 도시된 디스플레이부(1800a)의 구성은, 앞서 도 5a, 도 5b 및 도 5c의 설명으로 갈음한다. 도시와 같이, 디스플레이 장치(1800)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자와 다른 반도체 발광 소자로 구성된 디스플레이부(1800a)의 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840) 중 어느 하나를, 터치센서(1900)의 전극으로 활용할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치(1800)에서 터치센서(1900)는 Y 전극(1130) 및 이격부재(1920)를 포함하고, 상기 이격부재(1920)는 디스플레이부(1800a) 상에 또는 형광체층 상에 적층될 수 있다. 따라서, 터치센서(1900)는, 상기 제1 및 제2 전극(1820, 1840) 중 어느 하나와 상기 Y 전극(1930) 사이의 전하량 변화에 근거하여 터치입력을 감지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 디스플레이부의 제1 및 제2 전극 중 어느 하나를 터치센서의 X 전극으로 활용하고, 터치센서의 Y 전극은, 복수의 열을 형성하는 반도체 발광 소자들 사이에 위치시킴으로써, 터치센서의 X 및 Y 전극을 모두 디스플레이부에 위치시킬 수 있다.
도 23은 도 18에서 살펴본 디스플레이 장치의 디스플레이부 상에 터치센서의 전극을 배치시킨 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도시와 같이, 디스플레이부(1800a)는, 복수의 반도체 발광소자들(1850)과 전기적으로 연결되며, 서로 교차하는 방향으로 배열되는 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840)을 포함하고, 상기 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840) 중 어느 하나는 상기 터치센서(1900)의 X 전극이 되도록, 상기 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840) 중 어느 하나는 상기 Y 전극(1930)과 전위차를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 Y 전극(1930)은 복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자(1850)들 사이에 배치되어, 상기 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840) 중 어느 하나와 조합되어 터치입력을 감지하도록 이루어질 수 있다.
상기 Y 전극(1930)은, 블랙 매트릭스(1891)가 배치되는 위치에서, 상기 블랙 매트릭스(1891)와 적층되어 형성될 수 있다. 이러한 Y 전극(1930)은, 전도성 접착층(1830) 층과 맞닿도록 적층될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스(1891)에 의해 덮일수 있다. 한편, 블랙 매트릭스(1891)와 터치센서(1900)의 전극 구조는 여러가지 형태로 조합되어 구성될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은, 앞서 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d의 설명으로 갈음한다. 또한, 이와 같이, 터치센서(1900)의 X 전극 및 Y 전극(1930)이 디스플레이부(1800a)에 모두 위치하는 경우, X 전극 및 Y 전극(1930)은, 디스플레이부(1800a)의 전도성 접착층(1830) 및 절연층(1860) 중 적어도 하나에 의해 이격될 수 있다.
제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840) 중 어느 하나가 상기 터치센서(1900)의 X 전극이 되므로, 터치센서(1900)의 Y 전극(1930)이, 제1 전극(1820) 및 제2 전극(1840) 중 어느 하나와 터치감지를 위한 제2신호전달라인을 형성하게 된다. 이 경우에, 신호처리는 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한 신호처리 방식이 적용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 도 20 및 도 21의 설명으로 갈음한다.
따라서, 이 경우, 터치센서(1900)를 구현하기 위한 구성요소들은, 디스플레이부(1800a) 상에 모두 위치할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 Z 축 방향의 두께가 현저히 줄어들 수 있다.
이하에서는, 디스플레이부에 배치되는 터치센서의 구조의 다른 예에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 24는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 25는 도 12의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이며, 도 26은 도 24에서 살펴본 디스플레이 장치의 디스플레이부 상에 터치센서의 전극을 배치시킨 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도 24 및 도 25의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(2400)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1800)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
도 24 및 도 25에 도시된 디스플레이부(1800a)의 구성 및 구조는, 앞서 살펴본, 도 16 및 도 17의 설명으로 갈음한다.
도시와 같이, 디스플레이 장치(2400)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 사용하는 경우에도, 디스플레이 장치(2400)에 포함된 제1 및 제2 전극(2420, 2440) 중 어느 하나를 터치센서(2500)의 X 전극으로 활용할 수 있다. 이러한 터치센서(2500)는 상기 디스플레이부(2400a) 상에 적층되는 Y 전극(2530) 및 이격부재(2520)를 포함한다. 따라서, 상기 Y 전극(2530)은 제1 및 제2 전극(2420, 2440) 중 어느 하나의 전극과 교차되는 방향으로 배열될 수 있다. 도시에 의하면, 제1 및 제2 전극(2420, 2440) 중 제1 전극(2420)이 터치센서(2500)의 X 전극으로 활용된다.
따라서, 터치센서(2500)는, 상기 제1 및 제2 전극(2420, 2440) 중 어느 하나와 상기 Y 전극(2530) 사이의 전하량 변화에 근거하여 터치입력를 감지할 수 있다. 디스플레이부(2400a)의 전극들 중 어느 하나를 터치센서(2500)의 전극으로 사용하는 경우, 디스플레이부(2400a)와 터치센서(2500)의 신호처리 및 제어는, 앞서 살펴본, 도 18, 도 19a, 도 19b, 도 21 및 도 22의 설명으로 갈음한다.
한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 도 26과 같이 디스플레이부의 제1 및 제2 전극 중 어느 하나를 터치센서의 X 전극으로 활용하고, 터치센서의 Y 전극은, 복수의 열을 형성하는 수직형 반도체 발광 소자들 사이에 위치시킴으로써, 터치센서의 X 및 Y 전극을 모두 디스플레이부에 위치시킬 수 있다.
도 26은 도 24에서 살펴본 디스플레이 장치의 디스플레이부 상에 터치센서의 전극을 배치시킨 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도시와 같이, 디스플레이부(2400a)는, 복수의 반도체 발광소자들(2450)과 전기적으로 연결되며, 서로 교차하는 방향으로 배열되는 제1 전극(2420) 및 제2 전극(2440)을 포함하고, 상기 제1 전극(2420) 및 제2 전극(2440) 중 어느 하나는 상기 터치센서(2500)의 X 전극이 되도록, 상기 제1 전극(2420) 및 제2 전극(2440) 중 어느 하나는 상기 Y 전극(2530)과 전위차를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 Y 전극(2530)은 복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자(2450)들 사이에 배치되어, 상기 제1 전극(2420) 및 제2 전극(2440) 중 어느 하나와 조합되어 터치입력을 감지하도록 이루어질 수 있다. 상기 Y 전극(2530)은, 블랙 매트릭스(2491)가 배치되는 위치에서, 상기 블랙 매트릭스(2491)와 적층되어 형성될 수 있다. 한편, 블랙 매트릭스(2491)와 터치센서(2500)의 전극 구조는 여러가지 형태로 조합되어 구성될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은, 앞서 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d의 설명으로 갈음한다. 또한, 이 경우에 터치감지를 위한 신호처리 및 제어는 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한 신호처리 방식이 적용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 도 20 및 도 21의 설명으로 갈음한다.
또한, 이와 같이, 터치센서(2500)의 X 전극 및 Y 전극(2530)이 디스플레이부(2400a)에 모두 위치하는 경우, X 전극 및 Y 전극(2530)은, 디스플레이부(2400a)의 전도성 접착층(2430) 및 절연층(2460) 중 적어도 하나에 의해 이격될 수 있다. 따라서, 이 경우, 터치센서(2500)를 구현하기 위한 구성요소들은, 디스플레이부(2400a) 상에 모두 위치할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 Z 축 방향의 두께가 현저히 줄어들 수 있다.
또한, 터치센서의 X 전극 및 Y 전극이 ITO 필름과 같은 전극막 상에 형성되지 않기에, 플렉서블 디스플레이 장치가 휘어지는 경우에 터치센서에서 전극막들이 훼손되는 것이 방지 또는 완화될 수 있다.
이상에서 설명한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 터치 센서부 및 상기 터치 센서부를 통해 감지되는 터치입력을 근거로 제어되는 디스플레이부를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    전도성 접착층; 및
    상기 전도성 접착층에 결합되며, 복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자들을 포함하고,
    상기 터치 센서부는,
    상기 디스플레이부에서 상기 복수의 열들의 사이에 배치되는 X 전극; 및
    상기 X 전극과 조합되어 터치입력을 감지하도록 형성되는 Y 전극을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이에서 상기 X 전극을 덮도록 배치되는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들의 일면 상에는 형광체층들이 형성되고,
    상기 블랙 매트릭스 및 상기 X 전극은 각각 상기 형광체층들의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 X 전극은 상기 전도성 접착층과 상기 블랙 매트릭스의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 X 전극 및 상기 블랙 매트릭스는 서로 다른 저항값을 가지는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 X 전극은 상기 디스플레이부에 구비되는 형광체들의 사이에서 반사를 완화하도록 블랙으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 재6항에 있어서,
    상기 X 전극은 상기 형광체들의 사이에서 단일층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 X 전극은 상기 디스플레이부의 내부에 배치되고,
    상기 Y 전극은 상기 복수의 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛이 투과되도록 광투과성 재질로 이루어지는 전극막에 형성되며,
    상기 전극막은 디스플레이부의 외부에서 상기 복수의 반도체 발광소자들에 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 X 및 Y 전극을 이격시키면서 상기 반도체 발광소자의 빛을 투과하도록, 상기 전극막과 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이에는 광투과성 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 복수의 발광소자들과 전기적으로 연결되는 복수의 수평 전극라인들; 및
    상기 복수의 수평 전극 라인들과 교차하는 방향으로 배열되며, 상기 X 전극과 평행하게 배치되는 복수의 수직 전극라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 수평 전극라인들과 상기 복수의 수직 전극라인들은 상기 전도성 접착층에 의하여 덮이는 배선기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 복수의 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되며, 서로 교차하는 방향으로 배열되는 수직 전극 및 수평 전극을 포함하고,
    상기 수직 전극 및 수평 전극 중 어느 하나가 상기 터치 센서부의 Y 전극이 되도록, 상기 수직 전극 및 수평 전극 중 어느 하나는 상기 X 전극과 전위차를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 센서부는,
    상기 수직 전극 및 수평 전극 중 어느 하나와 상기 X 전극 사이에 형성되는 신호전달라인을 통하여 상기 터치입력을 센싱하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 전도성 접착층;
    상기 전도성 접착층에 결합되는 반도체 발광소자;
    터치 입력을 감지하도록 상기 제1 및 제2 전극 중 어느 하나와 전위차를 형성하는 제3전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극이 형성하는 제1신호전달라인을 통하여 상기 반도체 발광소자를 제어하고, 상기 어느 하나와 상기 제3전극이 형성하는 제2신호전달라인을 통하여 감지된 상기 터치 입력을 처리하는 제어부를 포함하는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자의 구동신호는 상기 제1 및 제2 전극 사이에 제1 전위차의 발생에 의하여 생성되며,
    터치 입력의 감지를 위하여 상기 어느 하나와 상기 제3 전극 사이에 형성되는 제2 전위차는 상기 제1전위차보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2전위차에 상기 제1전위차의 발생이 미치는 영향은 상기 터치 입력의 감지에서 노이즈 처리되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 중 상기 어느 하나와 다른 하나에 인가되는 전압의 크기는, 상기 제3 전극에 인가되는 전압의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는,
    상기 어느 하나의 전위가 변경되어 형성되는 상기 제1 및 제2 전극 사이의 전위차에 근거하여 점등하고,
    터치입력을 감지하기 위한 전위차가 유지되도록, 상기 제1 및 제2 전극 중 어느 하나의 전위가 변경되는 것에 대응하여 상기 제3 전극의 전위가 변경되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 어느 하나의 전위 변경과 상기 제3 전극의 전위 변경은 각각 펄스형태로 발생하며, 상기 전위 변경들은 동일한 시점 및 크기로 발생하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제3 전극은 상기 반도체 발광소자에서 발광되는 빛이 투과되도록 광투과성 재질로 이루어지는 전극막에 형성되며, 상기 전극막은 상기 반도체 발광소자에 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 제3 전극은,
    복수의 열들을 형성하도록 배열되는 복수의 반도체 발광소자들 사이에 배치되어, 상기 어느 하나와 조합되어 터치입력을 감지하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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