KR20170059068A - 광원 모듈, 디스플레이 패널 및 이를 구비한 디스플레이 장치 - Google Patents

광원 모듈, 디스플레이 패널 및 이를 구비한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 복수의 칩 탑재 영역을 가지며 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판과, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트와, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되어 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 가지며 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩을 포함하는 광원 모듈을 제공한다.

Description

광원 모듈, 디스플레이 패널 및 이를 구비한 디스플레이 장치{LIGHTING SOURCE MODULE, DISPLAY PANEL AND DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 광원 모듈, 구체적으로 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
반도체 발광다이오드(LED) 소자는 조명 장치용 광원뿐만 아니라, 다양한 전자 제품의 광원으로 사용되고 있다. 특히, TV, 휴대폰, PC, 노트북 PC, PDA 등과 같은 각종 디스플레이 장치들을 위한 광원으로 널리 사용되고 있다.
종래의 디스플레이 장치는 주로 액정 디스플레이(LCD)로 구성된 디스플레이 패널과 백라이트로 구성되었으나, 최근에는 LED 소자를 그대로 하나의 픽셀로서 사용하여 백라이트가 별도로 요구되지 않는 형태로 개발되고 있다. 이러한 디스플레이 장치는 컴팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 LCD에 비해 광효율도 우수한 고휘도 디스플레이를 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 화면의 종횡비를 자유롭게 바꾸고 대면적으로 구현할 수 있으므로 다양한 형태의 대형 디스플레이로 제공할 수 있다
이러한 LED 디스플레이 패널의 제조시에는, LED 칩을 매트릭스(회로기판)에 정렬하는 과정이 요구되나, 정확한 정렬이 어려운 문제가 있다. 특히, LED 칩이 마이크로 LED 칩으로 소형화됨에 따라 이러한 정렬로 인한 불량이나 트랜스퍼 공정 시간이 길어지는 문제가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 회로 기판 상에 LED 칩을 정렬할 때에 위치 정밀도를 개선할 수 있는 광원 모듈, 디스플레이 패널 및 이를 구비한 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 복수의 칩 탑재 영역을 가지며 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판과, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트와, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되어 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 가지며 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩을 포함하는 광원 모듈을 제공한다.
일 예에서, 상기 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트는 볼록한 형상을 가지며, 상기 복수의 LED 칩은 각각 상기 정렬용 컴포넌트에 결합되는 정렬용 홈을 가질 수 있다.
일 예에서, 상기 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트는 상기 복수의 칩 탑재 영역의 가장자리에 배치될 수 있다.
일 예에서, 상기 복수의 LED 칩은 각각 광투과성 기판과 상기 광투과성 기판 상에 배치된 반도체 적층체를 포함하며, 상기 정렬용 홈은 상기 반도체 적층체로부터 상기 광투과성 기판에 이르도록 형성될 수 있다.
일 예에서, 상기 복수의 LED 칩은 상기 홈에 배치된 정렬용 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 정렬용 컴포넌트와 상기 정렬용 패드 중 적어도 하나는 자성체를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 접속 패드와 상기 LED 칩의 전극 중 적어도 하나는 자성체를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 회로 기판 상에 배치되며, 상기 복수의 칩을 둘러싸는 반사성 가이드층을 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 복수의 LED 칩은 각각 200㎛2 이하의 칩 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 복수의 픽셀 영역을 배열되며, 상기 각 픽셀 영역은 복수의 칩 탑재 영역을 가지며, 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판과, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트와, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되어 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 가지며 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩을 포함하는 LED 디스플레이 패널을 제공한다.
일 예에서, 상기 칩 탑재 영역에 배치된 상기 접속 패드는 각각 제1 및 제2 접속 패드를 포함하며, 상기 복수의 LED 칩의 전극은 상기 회로 기판에 탑재되는 면에 배치되며 상기 제1 및 제2 접속 패드에 각각 연결된 제1 및 제2 전극을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 복수의 LED 칩은 상기 회로 기판에 탑재되는 제1 면에 배치되며 상기 접속 패드에 연결된 제1 전극과 상기 제1 면의 반대에 위치한 제2 면 배치된 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 LED 칩의 제2 전극을 연결하는 전극 배선층을 더 포함할 수 있다.
상기 회로 기판 상에 배치되며 상기 복수의 칩을 둘러싸는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다. 상기 회로 기판은 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 TFT 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, LED 디스플레이 패널과, 상기 LED 디스플레이 패널을 구동하기 위한 패널 구동부와, 상기 패널 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 LED 디스플레이 패널은, 복수의 픽셀 영역을 배열되며, 상기 각 픽셀 영역은 복수의 칩 탑재 영역을 가지며, 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판과, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트와, 상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되어 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 가지며 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩을 포함하는 LED 디스플레이 장치를 제공한다.
회로 기판의 칩 탑재 영역에 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 정렬용 컴포넌트를 배치함으로써 LED 칩의 탑재 공정시에 칩의 정렬을 정밀하고도 신속하게 수행할 수 있다. LED 칩과 회로 기판 중 적어도 일 측에 자성체를 적용함으로써 자가 정렬 효과를 증대시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 나타내는 단면도이다.
도2는 도1에 도시된 광원 모듈에 채용된 회로 기판을 나타내는 상부 평면도이다.
도3a 및 도3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈에 채용가능한 LED 칩과 회로 기판을 나타내는 사시도이다.
도4a 및 도4b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈에 채용가능한 LED 칩과 회로 기판을 나타내는 사시도이다.
도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈에 채용가능한 LED 칩과 회로 기판을 나타내는 사시도이다.
도6 및 도7은 본 발명의 일 실시예에 채용가능한 다양한 구조의 LED 칩을 나타내는 단면도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 개략사시도이다.
도9은 도8에 도시된 디스플레이 패널의 일 픽셀영역을 절개해 본 측단면도이다.
도10은 도8에 도시된 디스플레이 패널의 일 픽셀영역의 회로 구성의 예를 도시한다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도12a 내지 도12c는 도8에 도시된 디스플레이 패널의 제조과정을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 픽셀영역을 절개해 본 측단면도이다.
도14는 도13에 도시된 디스플레이 패널의 일 픽셀영역을 나타내는 평면도이다.
도15는 도14에 도시된 디스플레이 패널에 채용된 LED 칩의 구조를 나타낸다.
도16a 내지 도16e는 도13에 도시된 디스플레이 패널의 제조과정을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 채용가능한 평판 조명 장치의 사시도이다.
도18은 본 발명의 일 실시예들에 따른 광원 모듈을 채용할 수 있는 실내용 조명제어 네트워크 시스템이다.
도19는 본 발명의 일 실시예들에 따른 광원 모듈을 채용할 수 있는 개방형 네트워크 시스템이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
본 실시예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 본 명세서에서, '상부', '상면', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 나타내는 단면도이며, 도2는 도1에 도시된 광원 모듈에 채용된 회로 기판을 나타내는 상부 평면도이다.
도1을 참조하면, 본 실시예에 따른 광원 모듈(100)은 회로 기판(101)과 상기 회로 기판(101) 상에 탑재된 복수의 LED 칩(10)을 포함한다.
상기 회로 기판(101)은, 도2에 도시된 바와 같이, 복수의 칩 탑재 영역(M)이 배열된 상면을 갖는다. 각 칩 탑재 영역(M)에는 탑재될 LED 칩(10)의 전극에 접속하기 위한 제1 및 제2 접속 패드(107,108)가 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(100)은 상기 제1 및 제2 접속 패드(107,108)에 연결되어 복수의 LED 칩(10)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 회로 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회로 기판(101)은 에폭시, 트리아진, 실리콘, 및 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재를 포함하는 기판일 수 있다. 특정 예에서, 상기 인쇄회로기판은 FR4 타입의 인쇄회로기판(PCB) 또는 변형이 쉬운 플렉서블(flexible) 인쇄회로기판일 수 있다. 이와 달리, 상기 회로 기판(101)은 실리콘 나이트라이드, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재, 또는 MCPCB, MCCL 등과 같이 금속 및 금속화합물을 포함한 기판일 수 있다.
상기 복수의 칩 탑재 영역(M)에는 복수의 정렬용 컴포넌트(P)가 배치될 수 있다. 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 볼록한 포스트(post) 구조일 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 상기 칩 탑재 영역(M)의 가장자리, 즉 4개의 코너에 각각 배치될 수 있다. 상기 복수의 LED 칩(10)은 상기 정렬용 컴포넌트(P)와 결합된 구조를 가질 수 있다. 상기 복수의 LED 칩(10)의 결합 구조는 정렬용 홈(g)으로 제공될 수 있다. 본 실시예에 채용된 LED 칩(10)과 칩 탑재 영역(M)은 각각 도3a 및 도3b에 더욱 자세히 도시되어 있다.
도3a을 참조하면, 상기 LED 칩(10)은 광투과성 기판(11)과 상기 광투과성 기판(11) 상에 배치된 반도체 적층체(15)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 적층체(15)는 제1 도전형 반도체층(15a), 활성층(15b) 및 제2 도전형 반도체층(15c)을 포함할 수 있다. 각 층에 대한 자세한 설명은 도6 및 도7의 설명을 참조하여 이해할 수 있다. 상기 LED 칩(10)은 상기 회로 기판(101)에 탑재되는 면에 배치된 제1 및 제2 전극(17,18)을 포함할 수 있다.
상기 정렬용 홈(g)은 상기 반도체 적층체(15)로부터 상기 광투과성 기판(11)에 이르도록 형성될 수 있다. 상기 정렬용 홈(g)은 아이솔레이션 과정에서 형성될 수 있다. 아이솔레이션 공정은 웨이퍼 레벨에서 개별 소자 단위로 분리하기 위해서 반도체 적층체(15)를 선택적으로 제거하는 공정을 말한다. 본 공정에 사용되는 마스크 패턴을 정렬용 홈(g) 영역이 개방되도록 제작함으로써 원하는 정렬용 홈(g)을 형성할 수 있다.
상기 정렬용 홈(g)과 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 서로 결합가능하도록 구성될 수 있다. 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 상기 탑재될 LED 칩(10)의 정렬용 홈(g)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 도3b에 도시된 바와 같이, 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 상기 칩 탑재 영역(M)의 4개의 코너에 상기 정렬용 홈(g)의 간격과 실질적으로 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 정렬용 홈(g)과 정렬용 컴포넌트(P)의 결합이 원활하게 이루어지도록 상기 정렬용 컴포넌트(P)와 상기 정렬용 홈(g)의 서로 접하는 부분은 실질적으로 동일한 형상(예, 유사한 곡률의 곡면)을 가질 수 있다.
상기 LED 칩(10)을 탑재하는 과정에서, 상기 정렬용 홈(g)은 상기 정렬용 컴포넌트(P)과 결합되고, 이러한 결합에 의해 상기 LED 칩(10)은 원하는 위치에 정확히 안내되어 탑재될 수 있다. 이러한 탑재 과정에서, 상기 LED 칩(10)의 제1 및 제2 전극(17,18)은 칩 탑재 영역(M)의 제1 및 제2 접속 패드(107,108)에 정확하게 배치될 수 있다. 이로써, 후속 본딩 과정에서 오정렬로 인한 접속 불량을 방지할 수 있다. 본 실시예는 정확한 정렬이 어려운 마이크로 LED 칩에 유익하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 200㎛2 이하의 칩면적을 갖는 마이크로 LED 칩에 유익하게 적용될 수 있다.
본 실시예에서 정렬용 컴포넌트(P)는 포스트로 예시되어 있으나, 양한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 정렬용 컴포넌트(P)를 오목한 구조로 형성하고, LED 칩의 정렬용 결합 구조를 상기 오목한 구조에 대응되는 볼록한 구조로 제공할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 정렬용 컴포넌트(P) 및 정렬용 홈(g)은 각각 4개로 예시되어 있으나, 필요에 따라 하나 또는 다른 수로 채용될 수 있다. 예를 들어, 정렬용 컴포넌트(P) 및 정렬용 홈(g)을 각각 1개씩 채용할 경우에 홈 구조를 LED 칩의 모서리가 아니라, 탑재될 면의 내부에 배치할 수도 있다. 앞선 실시예와 상이한 정렬용 결합방식을 채용한 예를 도4 및 도5에 도시하였다. 도4 및 도5에 도시된 예는 도1에 도시된 광원 모듈에 채용될 수 있는 예로 이해될 수 있다.
우선, 도4a 및 도4b을 참조하면, 칩 탑재 영역(M)에는 2개의 정렬용 컴포넌트(P)가 대각선 방향으로 배치된다. 상기 LED 칩(10')은 2개의 정렬용 컴포넌트(P)와 대응되는 위치에 2개의 정렬용 홈(g)을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩(10')에 채용된 제2 전극(18')은 앞선 실시예와 달리, 자성체를 포함할 수 있다. 자성체로는 Fe, Ni 및 Cr 중 적어도 하나로 이루어진 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(18')은 Ni층을 포함할 수 있다.
LED 칩(10') 탑재시에, 자화 처리를 통해서 제2 전극(18')은 자성을 갖게 되고, 상기 회로 기판(101)의 제2 접속 패드(108)와 용이하게 접합될 수 있다. 이러한 제2 전극(18')의 자성에 의한 접합과정에서 상기 정렬용 컴포넌트(P)와 상기 정렬용 홈(g)은 상기 LED 칩(10')이 더욱 정확한 위치에 배치될 수 있도록 안내할 수 있고, 그 결과, LED 칩(10')의 자기 정렬을 구현할 수 있다.
따라서, 픽 앤 플래스(pick and place)와 같은 진공 척(vacuum chuck)에 의한 개별 칩의 트랜스퍼 공정 없이도, LED 칩들을 회로 기판에 배치한 후에 소프트 롤러와 같은 수단으로 회로 기판 상에 이동시켜 자성에 의한 접합을 유도할 수 있으며, 이 과정에서 LED 칩을 탑재 위치에 정확히 정렬시킬 수 있다.
본 실시예에서는, LED 칩(10')의 제2 전극(18')이 자성체를 포함하는 것으로만 예시하였으나, 제2 전극(18')을 대신하여 회로 기판(101)의 제2 접속 패드(108)가 자성체을 갖거나 둘 다 자성체를 가질 수 있다. 또한, 제1 전극(17)과 제1 접속 패드(107) 중 적어도 일 측에 자성체를 포함할 수 있다.
정렬에 필요한 자성을 전극 및 접속 패드에 구현하는 예를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 칩 및 회로 기판의 다른 영역에 자성체를 부가하여 정확한 정렬을 도모할 수 있다. 대표적인 예로서, 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 정렬용 컴포넌트와 정렬용 홈구조에 자성을 부여하는 방안을 이용할 수 있다.
도5a를 참조하면, 칩 탑재 영역(M)에는 2개의 정렬용 컴포넌트(P)가 대각선 방향으로 배치된다. 상기 LED 칩(10')은 2개의 정렬용 컴포넌트(P)와 대응되는 위치에 2개의 정렬용 홈(g)을 포함하며, 정렬용 홈에 노출된 부분에 정렬용 패드(19)가 배치될 수 있다. 앞선 실시예와 달리, 자성체는 정렬용 패드(19) 및 정렬용 컴포넌트(P) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
LED 칩(10') 탑재시에, 자력에 의해 상기 정렬용 컴포넌트(P)가 정렬용 패드(19)에 접합되면서 상기 정렬용 홈(g)에 상기 정렬용 컴포넌트(P)가 더욱 용이하게 안내될 수 있다.
앞선 실시예들에 예시된 LED 칩 외에도 다양한 구조의 LED 칩이 채용될 수 있다. 도6 및 도7은 본 발명의 일 실시예에 채용가능한 다양한 구조의 LED 칩을 나타내는 단면도이다.
도6에 도시된 LED 칩은, 광투과성 기판(21)과, 상기 광투과성 기판(21) 상에 배치된 반도체 적층체(25)를 포함할 수 있다.
상기 광투과성 기판(21)은 사파이어와 같은 절연성 기판일 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 상기 기판(21)은 절연성 기판 외에도 광투과성을 보장할 수 있는 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 상기 기판(21)의 상면에는 요철(C)이 형성될 수 있다. 상기 요철(C)은 광추출효율을 개선하면서 성장되는 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 반도체 적층체(25)는 상기 광투광성 기판(21) 상에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(25a), 활성층(25b) 및 제2 도전형 반도체층(25c)을 포함할 수 있다. 상기 광투과성 기판(21)과 상기 제1 도전형 반도체층(25a) 사이에 버퍼층(22)을 배치시킬 수 있다.
상기 버퍼층(22)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1)일수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(22)는 GaN, AlN, AlGaN, InGaN일 수 있다. 필요에 따라, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(25a)은 n형 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, n형 불순물은 Si일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(25a)은 n형 GaN을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(25c)은 p형 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체층일 수 있으며, p형 불순물은 Mg일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(25c)은 단층 구조로 구현될 수도 있으나, 본 예와 같이, 서로 다른 조성을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 상기 활성층(25b)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자우물층과 양자장벽층은 서로 다른 조성을 갖는 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)일 수 있다. 특정 예에서, 상기 양자우물층은 InxGa1 - xN (0<x≤1)이며, 상기 양자장벽층은 GaN 또는 AlGaN일 수 있다. 상기 활성층(25)은 다중양자우물구조에 한정되지 않고, 단일양자우물 구조일 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(27,28)은, 동일한 면(제1 면)에 위치하도록, 상기 제1 도전형 반도체층(25a)의 메사 에칭된 영역과 상기 제2 도전형 반도체층(25c)에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(27)은 Al, Au, Cr, Ni, Ti, Sn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(28)은 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(28)은 Ag, Ni, Al, Cr, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 2층 이상의 구조로 채용될 수 있다.
도7에 도시된 LED 칩(30)은 광투과성 기판(31)의 일면에 배치된 반도체 적층체(35)을 포함한다. 상기 반도체 적층체(35)는 제1 도전형 반도체층(35a), 활성층(35b) 및 제2 도전형 반도체층(35c)을 포함할 수 있다.
상기 LED 칩(30)은 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(35a,35c)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(37, 38)을 포함한다. 상기 제1 전극(37)은 제2 도전형 반도체층(35c) 및 활성층(35b)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(35a)과 접속된 도전성 비아와 같은 연결 전극(37a)과, 상기 연결 전극(37a)에 연결된 제1 전극 패드(37b)를 포함할 수 있다.
상기 연결 전극(37a)은 절연부(33)에 의하여 둘러싸여 활성층(35b) 및 제2 도전형 반도체층(35c)과 전기적으로 분리될 수 있다. 상기 연결 전극(37a)은 반도체 적층체(S)이 식각된 영역에 배치될 수 있다. 상기 연결 전극(37a)은 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치 또는 제1 도전형 반도체층(35a)과의 접촉 면적 등을 적절히 설계할 수 있다. 또한, 연결 전극(35a)은 반도체 적층체(25) 상에 행과 열을 이루도록 배열됨으로써 전류 흐름을 개선시킬 수 있다. 상기 제2 전극(38)은 제2 도전형 반도체층(35c) 상의 오믹 콘택층(38a) 및 제2 전극 패드(38b)를 포함할 수 있다.
상기 연결 전극(37a) 및 오믹 콘택층(38a)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(35a,35b)과 오믹 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, Ag, Al, Ni, Cr, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착하거나 스퍼터링하는 등의 공정으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극 패드(37b, 38b)는 각각 상기 연결 전극(37a) 및 오믹 콘택층(38a)에 각각 접속되어 상기 LED 칩(30)의 외부 단자로 기능할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 패드(37b, 38b)는 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, NiSn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속을 포함할 수 있다. 상기 절연부(33)은 예를 들어, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 절연부(33)는 높은 반사율을 확보하기 위해서, 광투과성 물질 내에 광 반사성 필러를 분산시키거나 DBR 구조를 도입할 수 있다.
본 실시예에 따른 광원 모듈은 디스플레이 패널에 유익하게 적용될 수 있다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 개략 사시도이다.
도8에 도시된 디스플레이 패널(200)은 회로 기판(201)과 상기 회로 기판(201) 상에 배치된 복수의 LED 칩(50)을 포함한다. 상기 디스플레이 패널(200)은 상기 회로 기판(201) 상에 배치되며 상기 복수의 LED 칩(50)을 둘러싸는 블랙 매트릭스(black matrix, 210)를 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(210)는 블랙(black) 색상에 한정되는 것은 아니며 제품의 용도 및 사용처 등에 따라 백색(white) 매트릭스 또는 녹색(green) 등 다른 색깔로도 사용할 수 있으며 필요에 따라서는 투명 재질의 매트릭스를 사용할 수도 있다. 상기 백색 매트릭스는 반사 물질 또는 산란물질을 더 포함할 수 있다.
블랙 매트릭스(210) 또는 유사한 물질을 함유한 가이드층이 도1에 도시된 광원 모듈(100)에도 적용될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(210)는 수지를 포함하는 폴리머, 세라믹, 반도체 또는 금속과 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 LED 칩(50)은 각각 R(Red), G(Green), B(Blue)를 포함하는 복수의 서브 픽셀을 구성할 수 있다. R(Red), G(Green), B(Blue)의 3개의 서브 픽셀은 하나의 픽셀(PA)을 이루고, 이러한 픽셀(PA)이 연속적으로 배열될 수 있다.
상기 LED 칩(50)은 형광체와 같은 파장변환물질과 결합하여 청색 광, 녹색 광 또는 적색 광을 발광할 수 있으며, 백색 광, 자외 광 등을 발광할 수도 있다. 상기 형광체는 광투과성 기판(51) 또는 LED 칩(50)의 적어도 일면에 적층되거나 또는 코팅될 수 있다.
상기 형광체는 상기 LED 칩(50)의 반도체 적층체(55)에서 발생된 광에 의해 여기되어 다른 파장의 광을 방출하는 파장변환물질로 적어도 1종 이상 함유될 수 있다. 이를 통해 다양한 색상의 광이 방출될 수 있도록 조절할 수 있다.
예를 들어, 반도체 적층체(55)가 청색 광을 발광하는 경우, 황색, 녹색, 적색 및/또는 오랜지색의 형광체를 조합하여 백색 광을 발광하도록 할 수 있다. 또한, 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선을 발광하는 반도체 적층체(55)를 더 포함하게 구성할 수도 있다. 이 경우, LED 칩(50)은 연색성(CRI)을 '40'에서 '100' 수준으로 조절할 수 있으며, 또한, 색온도를 대략 2000K에서 20000K 수준으로 다양한 백색 광을 발생시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오랜지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 색을 조정할 수 있다. 또한, 식물 성장을 촉진할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.
청색 LED 칩에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색 LED 칩과 적색 LED 칩의 조합으로 만들어지는 백색 광은 2개 이상의 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 형광체는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 La3Si6N11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (단, 여기서 Ln은 Ⅲa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소일 수 있음)
플루오라이드(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4+, K3SiF7:Mn4 +
본 실시예에서는, 하나의 픽셀(PA)에 3개의 서브 픽셀(R,G,B)이 한 방향으로 나란히 배열되었으나, 필요에 따라 다양한 배열을 가질 수 있다. 예를 들어, 3개의 서브 픽셀(R,G,B)는 3각형의 배열을 가질 수 있다. 서브 픽셀(R,G,B)이 각각 종횡으로 12개(4개의 픽셀)로 배열된 형태를 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 실제로는 필요한 해상도에 따른 픽셀 수(예, 1,024×768)로 배열될 수 있다.
상기 회로 기판(201)은 각 픽셀(PA)의 서브 픽셀(R,G,B)을 독립적으로 구동하도록 구성된 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회로 기판(201)은 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 TFT 기판일 수 있다.
도9는 도8에 도시된 디스플레이 패널의 일 픽셀영역을 절개해 본 측단면도이다.
도9를 참조하면, 복수의 LED 칩(50)은 제1 및 제2 전극(57,58)이 제1 및 제2 접속 패드(207,208)에 각각 접속되도록 상기 회로 기판(201) 상에 탑재된다.
상기 회로 기판(201) 상에 탑재된 LED 칩(50)은 광투과성 기판(51)과 상기 광투과성 기판(51) 상에 배치된 반도체 적층체(55)를 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 도6 및 도7에 도시된 LED 칩과 유사한 구조로 이해될 수 있다. 본 실시예에 채용된 LED 칩(50)은 상기 반도체 적층체(55)로부터 상기 광투과성 기판(51)에 이르는 정렬용 홈(g)을 포함한다.
각 LED 칩(50)이 탑재된 영역에는 복수의 정렬용 컴포넌트(P)가 배치되고, 상기 LED 칩(50)의 정렬용 홈(g)은 상기 정렬용 컴포넌트(P)와 결합될 수 있다.
상기 정렬용 컴포넌트(P)는 상기 LED 칩(50)의 정렬용 홈(g)과 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 상기 LED 칩(50)을 탑재하는 과정에서, 상기 정렬용 홈(g)은 상기 정렬용 컴포넌트(P)와 결합되고, 이러한 결합에 의해 상기 LED 칩(50)은 원하는 위치에 정확히 안내되어 탑재될 수 있다. 필요에 따라, 상기 LED 칩(50)의제1 및 제2 전극(57,58)과 제1 및 제2 접속 패드(207,208) 중 적어도 하나에 Ni과 같은 자성체층을 도입할 수 있다. 예를 들어, 상기 LED 칩(50)의 제1 및 제2 전극(57,58)을 다층으로 형성할 경우에, 그 중 하나의 층을 Ni과 같은 자성체층으로 구현할 수 있다.
회로 기판(201) 상에 상기 복수의 LED 칩(50)을 둘러싸도록 상기 블랙 매트릭스(210)에 배치할 수 있다. 블랙 매트릭스(201)는 서브 픽셀(R,G,B)을 구성하는 LED 칩(50)으로부터 빛샘을 방지하는 역할을 한다. 상기 블랙 매트릭스(210)는 CrO과 같은 금속 화합물 또는 Cr과 같은 금속을 포함할 수 있다.
도10은 도8에 도시된 디스플레이 패널(200)의 일 픽셀(PA)의 회로 구성의 예를 도시한다. R, G, B로 표시된 LED는 도8에 도시된 디스플레이 패널(200)에 배열되어 서브 픽셀을 구성하는 LED 칩(50)으로 이해될 수 있다.
서브 픽셀을 구성하는 각 LED(R,G,B)는 독립적으로 구동되도록 다양한 회로 연결 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도10에 도시된 바와 같이, LED(R,G,B)의 양극(P0)은 동일한 행에 위치한 다른 셀의 LED(R,G,B)의 양극과 함께 P-MOS의 드레인에 연결되고, LED(R,G,B)의 음극(N1,N2,N3)은 동일한 열에서 각 색별로 LED 구동회로의 정전류 입력단자에 연결될 수 있다. P-MOS의 소스는 전원공급단자에 연결되고, 게이트는 행 전원공급 제어포트에 연결될 수 있다. 제어부를 통하여 하나의 P-MOS의 드레인을 턴 온하여 그 행의 LED의 양극에 전원 공급하고 동시에, 정전류 제어 신호 출력 포트가 LED 구동회로를 제어함으로써, 전원이 공급된 LED를 점등시킬 수 있다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도11을 참조하면, 도8에 도시된 디스플레이 패널(200)은 패널 구동부(220) 및 제어부(250)와 함께 디스플레이 장치를 구성할 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치는 TV, 전자 칠판, 전자 테이블, LFD(Large Format Display), 스마트폰, 태블릿, 데스크탑 PC, 노트북 등과 같은 다양한 전자 장치의 디스플레이로 구현될 수 있다.
패널 구동부(220)는 디스플레이 패널(200)을 구동할 수 있으며, 제어부(250)는 상기 패널 구동부(220)를 제어될 수 있다. 상기 제어부(250)를 통해 제어되는 상기 패널 구동부(220)는 R(Red),G(Green), B(Blue)를 포함하는 복수의 서브 픽셀 각각이 독립적으로 턴 온/오프 되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 패널 구동부(220)는 복수의 서브 픽셀 각각에 상기 특정한 구동 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하여 복수의 서브 픽셀 각각을 턴 온/오프 시킬 수 있다. 상기 제어부(250)는 입력된 영상 신호에 따라 복수의 서브 픽셀이 설정된 그룹 단위로 턴 온 되도록 상기 패널 구동부(220)를 제어함으로써 원하는 영상을 디스플레이 패널(200)에 표시할 수 있다.
도12a 내지 도12c는 도8에 도시된 디스플레이 패널의 제조과정을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도12a에 도시된 바와 같이, 회로 기판(201)의 칩 탑재 영역, 즉 서브 픽셀 영역에 각각 제1 및 제2 접속 패드(207,208)를 형성할 수 있다. 추가적으로, 서브 픽셀 영역의 가장자리에 정렬용 컴포넌트(P)를 형성할 수 있다. 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 마이크로 사이즈의 구조물일 수 있으며, 반도체 공정을 이용하여 증착가능한 물질로 형성될 수 있다. 상기 정렬용 컴포넌트(P)는 필요에 따라 자화 가능한 자성체로 형성될 수도 있다.
도12b에 도시된 바와 같이, LED 칩(50)을 칩 탑재 영역에 정렬할 수 있다. LED 칩(50)의 정렬용 홈(g)을 정렬용 컴포넌트(P)에 결합시킴으로써 LED 칩의 제1 및 제2 전극을 제1 및 제2 접속 패드 상에 정확히 정렬시킬 수 있다. 특히, 칩 면적이 200㎛2 이하, 나아가 150㎛2 이하인 마이크로 LED 칩인 경우에 접속패드의 사이즈가 50㎛ 이하이므로, 정렬 및 본딩 과정에서 접속 불량이 발생될 가능성이 커질 수 있다. 본 실시예에 따른 정렬용 컴포넌트(P) 및 정렬용 홈(g)을 이용하여 마이크로 LED 칩(50)의 정확한 정렬을 보장하고 상술된 접속 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.
도12c에 도시된 바와 같이, 회로 기판(201) 상에 상기 복수의 LED 칩(50)을 둘러싸도록 상기 블랙 매트릭스(210)을 형성할 수 있다. 예를 들어, CrO과 같은 금속 화합물 또는 Cr과 같은 금속을 이용하여 증착하고, 연마공정 등을 이용하여 LED 칩(50)을 노출시킴으로써 원하는 블랙 매트릭스(210)를 형성될 수 있다. 필요에 따라, 블랙 매트릭스 형성공정은 LED 칩의 정렬 전에 수행할 수 있다(도16 참조).
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 픽셀영역을 절개해 본 측단면도이다.
도13을 참조하면, 디스플레이 패널(300)은 회로 기판(301)과 상기 회로 기판(301) 상에 배치된 복수의 LED 칩(60)을 포함한다.
상기 복수의 LED 칩(60)은 도8과 유사하게 배열된 것으로 이해할 수 있다. 상기 각각의 LED 칩(60)은 R(Red), G(Green), B(Blue)를 포함하는 복수의 서브 픽셀을 구성할 수 있다. R(Red), G(Green), B(Blue)인 3개의 서브 픽셀은 하나의 픽셀을 이루며, 이러한 픽셀(PA)이 연속적으로 배치될 수 있다.
상기 디스플레이 패널(300)은 상기 회로 기판(301) 상에 배치되며 상기 복수의 LED 칩(60)을 둘러싸는 블랙 매트릭스(310)를 더 포함할 수 있다. 도14에 도시된 바와 같이, LED 칩(60)을 탑재하기 전에 블랙 매트릭스(310)를 회로 기판(301) 상에 형성하되, 칩 탑재 공간(S)이 개방시킬 수 있다. 칩 탑재공간(S)은 LED 칩(60)을 정렬하기 위한 공간으로 활용될 수 있다. 이에 대해서는 도16c에서 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 채용된 LED 칩(60)은 도15에 도시된 바와 같이, 수직 구조일 수 있다. 상기 LED 칩(60)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(65a,65c)과 그 사이에 배치된 활성층(65b)을 갖는 반도체 적층체(65)를 포함한다. 상기 LED 칩의 제1 및 제2 전극(67,68)은 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(65a,65c)에 각각 접속되도록 반도체 적층체(65)의 반대면에 각각 배치된다. 상기 제1 전극(67)은 LED 칩(60)을 탑재할 때에 상기 회로 기판(301)에 위치한 접속 패드(307)에 연결될 수 있다. 상기 LED 칩(60)의 제2 전극(68)은 전극 배선층(308)에 의해 연결될 수 있다. 상기 전극 배선층(308)은 제1 절연층(321) 상에 형성된다. 예를 들어, 상기 전극 배선층(308)은 ITO와 같은 투명 전극을 포함할 수 있다. 상기 전극 배선층(308)은 제2 절연층(322)에 커버되고, 필요에 따라 제2 절연층(322)의 상면은 평탄화될 수 있다.
도16a 내지 도16e는 도13에 도시된 디스플레이 패널의 제조과정을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도16a에 도시된 바와 같이, 회로 기판(301)에 접속 패드(307)를 형성할 수 있다. 상기 회로 기판(301)은 탑재될 LED 칩을 연결할 회로 배선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한 TFT 기판일 수 있다.
도16b에 도시된 바와 같이, 칩 탑재 공간(S)을 갖도록 블랙 매트릭스(310)를 형성할 수 있다. 상기 칩 탑재 공간(S)은 서브 픽셀영역을 정의하며, 상기 칩 탑재 공간(S)을 통해 상기 접속 패드(307)가 노출될 수 있다.
도16c에 도시된 바와 같이, 회로 기판(301)의 칩 탑재 공간(S)은 상기 LED 칩(60)의 폭(w2)과 대응되는 하단 폭(w1)을 가질 수 있다. 이 경우에, LED 칩(60)의 탑재와 함께 원하는 영역에 정확히 정렬될 수 있다. 이러한 정렬과정에서 상기 LED 칩(60)의 제1 전극(67)과 접속 패드(307)는 서로 정확히 접속될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 상기 블랙 매트릭스(310)에 의해 마련된 오목한 공간(S)이 정렬용 컴포넌트와 유사한 요소로 작용할 수 있다.
도16d에 도시된 바와 같이, 탑재된 각 LED 칩(60)의 제2 전극(68)을 노출하는 오픈영역(H)을 갖도록 제1 절연층(321)을 형성할 수 있다. 이어, 도16e에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연층(321)의 오픈영역(H)에 노출된 제2 전극(68)과 접속되도록 전극 배선층(308)을 형성하여 원하는 LED 칩(60)의 연결을 구현할 수 있다.
도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 채용가능한 평판 조명 장치의 사시도이다.
도17을 참조하면, 평판 조명 장치(1000)는 광원 모듈(1010), 전원공급장치(1020) 및 케이스(1030)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원 모듈(1010)은 도1에 도시된 광원 모듈(100)을 포함할 수 있다. 전원공급장치(1020)는 광원 모듈 구동부를 포함할 수 있다.
광원 모듈(1010)은 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원 모듈은 복수의 반도체 발광소자 및 이의 구동정보를 저장하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
전원공급장치(1020)는 광원 모듈(1010)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 케이스(1030)는 광원 모듈(1010) 및 전원공급장치(1020)가 내부에 수용되도록 수용 공간이 형성될 수 있고, 일측면에 개방된 육면체 형상으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 광원 모듈(1010)은 케이스(1030)의 개방된 일측면으로 빛을 발광하도록 배치될 수 있다.
도18은 본 발명의 일 실시예들에 따른 광원 모듈을 채용할 수 있는 실내용 조명제어 네트워크 시스템이다.
본 실시예에 따른 네트워크 시스템(2000)은 LED 등의 반도체 발광소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 조명-네트워크 시스템일 수 있다. 네트워크 시스템(2000)은, 다양한 조명 장치 및 유무선 통신 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 센서, 컨트롤러, 통신수단, 네트워크 제어 및 유지 관리 등을 위한 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(2000)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(2000)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다. 이때, 네트워크 시스템(2000)에 포함되는 LED 램프(2200)는, 도1에 도시된 광원 모듈을 포함할 수 있다. 상기 LED 램프(2200)는 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(2100)로부터 수신하여 LED 램프(2200) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(2200)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(2300~2800)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다.
도18을 참조하면, 네트워크 시스템(2000)은, 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(2100), 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결되며 LED를 광원으로 포함하는 LED 램프(2200), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(2300~2800)를 포함할 수 있다. 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템(2000)을 구현하기 위해, LED 램프(2200)를 비롯한 각 장치(2300~2800)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(2200)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(2210)을 가질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(2000)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(2000)이 가정에 적용되는 경우, 네트워크 시스템(2000)에 포함되며 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(2300~2800)는 가전 제품(2300), 디지털 도어록(2400), 차고 도어록(2500), 벽 등에 설치되는 조명용 스위치(2600), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(2700) 및 스마트 폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(2800) 등을 포함할 수 있다.
네트워크 시스템(2000)에서, LED 램프(2200)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(2300~2800)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(2200) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(2200)는 LED 램프(2200)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi(LED WiFi) 통신을 이용하여 네트워크 시스템(2000)에 포함되는 장치들(2300~2800)을 컨트롤할 수도 있다.
우선, LED 램프(2200)는 램프용 통신 모듈(2210)을 통해 게이트웨이(2100)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(2200)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(2200)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 텔레비전(2310)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(2200)의 조명 밝기는 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(2200)는 게이트웨이(6100)와 연결된 램프용 통신 모듈(2210)로부터 텔레비전(2310)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(2210)은 LED 램프(2200)에 포함되는 센서 및/또는 컨트롤러와 일체형으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, TV 프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 설정된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 12,000 K 이하의 색 온도로(예를 들면 6,000 K로) 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그 프로그램인 경우, 조명도 설정값에 따라 색 온도가 6,000 K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 네트워크 시스템(2000)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(2400)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(2200)를 모두 턴-오프시켜 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(2800) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(2400)이 잠기면, LED 램프(2200)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(2200)의 동작은, 네트워크 시스템(2000)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 네트워크 시스템(2000)이 건물 내에 구현되는 경우, 빌딩 내에서 조명과 위치센서와 통신모듈을 결합하고, 건물 내 사람들의 위치정보를 수집하여 조명을 턴-온 또는 턴-오프하거나 수집한 정보를 실시간으로 제공하여 시설관리나 유휴공간의 효율적 활용을 가능케 할 수 있다. 일반적으로 LED 램프(2200)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(2200)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(2200)는 이미지센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(2210) 등과 결합하여, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어 LED 램프(2200)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 조명의 밝기를 조절, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
도19는 본 발명의 일 실시예들에 따른 광원 모듈을 채용할 수 있는 개방형 네트워크 시스템이다.
도19를 참조하면, 본 실시예에 따른 네트워크 시스템(2000')은 통신 연결 장치(2100'), 소정의 간격마다 설치되어 통신 연결 장치(2100')와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 조명 기구(2200', 2300'), 서버(2400'), 서버(2400')를 관리하기 위한 컴퓨터(2500'), 통신 기지국(2600'), 통신 가능한 상기 장비들을 연결하는 통신망(2700'), 및 모바일 기기(2800') 등을 포함할 수 있다.
거리 또는 공원 등의 개방적인 외부 공간에 설치되는 복수의 조명 기구(2200', 2300') 각각은 도1에 도시된 광원 모듈과 함께 스마트 엔진(2210', 2310')을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(2210', 2310')은 빛을 내기 위한 반도체 발광소자, 반도체 발광소자를 구동하기 위한 구동 드라이버 외에 주변 환경의 정보를 수집하는 센서, 및 통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 상기 통신 모듈에 의해 스마트 엔진(2210', 2310')은 WiFi, Zigbee, LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다.
일례로, 하나의 스마트 엔진(2210')은 다른 스마트 엔진(2310')과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 스마트 엔진(2210', 2310') 상호 간의 통신에는 WiFi 확장 기술(WiFi Mesh)이 적용될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 엔진(2210')은 통신망(2700')에 연결되는 통신 연결 장치(2100')와 유/무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 통신의 효율을 높이기 위해, 몇 개의 스마트 엔진(2210', 2310')을 하나의 그룹으로 묶어 하나의 통신 연결 장치(2100')와 연결할 수 있다.
통신 연결 장치(2100')는 유/무선 통신이 가능한 액세스 포인트(access point, AP)로서, 통신망(2700')과 다른 장비 사이의 통신을 중개할 수 있다. 통신 연결 장치(6100')는 유/무선 방식 중 적어도 하나에 의해 통신망(2700')과 연결될 수 있으며, 일례로 조명 기구(2200', 2300') 중 어느 하나의 내부에 기구적으로 수납될 수 있다.
통신 연결 장치(2100')는 WiFi 등의 통신 프로토콜을 통해 모바일 기기(2800')와 연결될 수 있다. 모바일 기기(2800')의 사용자는 인접한 주변의 조명 기구(2200')의 스마트 엔진(2210')과 연결된 통신 연결 장치(2100')를 통해, 복수의 스마트 엔진(2210', 2310')이 수집한 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 주변 환경 정보는 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 포함할 수 있다. 모바일 기기(2800')는 통신 기지국(2600')을 통해 3G 또는 4G 등의 무선 셀룰러 통신 방식으로 통신망(2700')에 연결될 수도 있다.
한편, 통신망(2700')에 연결되는 서버(2400')는, 각 조명 기구(2200', 2300')에 장착된 스마트 엔진(2210', 2310')이 수집하는 정보를 수신함과 동시에, 각 조명 기구(2200', 2300')의 동작 상태 등을 모니터링 할 수 있다. 각 조명 기구(2200', 2300')의 동작 상태의 모니터링 결과에 기초하여 각 조명 기구(2200', 2300')를 관리하기 위해, 서버(2400')는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(2500')와 연결될 수 있다. 컴퓨터(2500')는 각 조명 기구(2200', 2300'), 특히 스마트 엔진(2210', 2310')의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 칩 탑재 영역을 가지며 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판;
    상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트; 및
    상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되어 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 가지며, 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩;을 포함하는 광원 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트는 볼록한 형상을 가지며
    상기 복수의 LED 칩은 각각 상기 정렬용 컴포넌트에 결합되는 정렬용 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트는 상기 복수의 칩 탑재 영역의 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 각각 광투과성 기판과 상기 광투과성 기판 상에 배치된 반도체 적층체를 포함하며,
    상기 정렬용 홈은 상기 반도체 적층체로부터 상기 광투과성 기판에 이르도록 형성된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 홈에 배치된 정렬용 패드를 더 포함하는 LED 광원 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정렬용 컴포넌트와 상기 정렬용 패드 중 적어도 하나는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접속 패드와 상기 LED 칩의 전극 중 적어도 하나는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 각각 200㎛2 이하의 칩 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  9. 복수의 픽셀 영역을 배열되며, 상기 각 픽셀 영역은 복수의 칩 탑재 영역을 가지며, 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판;
    상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트; 및
    상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되어 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 구비하며, 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩;을 포함하는 LED 디스플레이 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트는 상기 칩 탑재 영역의 가장자리에 배치된 정렬용 기둥 구조이며,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 정렬용 기둥 구조에 결합되는 정렬용 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 각각 광투과성 기판과 상기 광투과성 기판 상에 배치된 반도체 적층체를 포함하며,
    상기 정렬용 홈은 상기 반도체 적층체로부터 상기 광투과성 기판에 이르도록 형성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 패널.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 홈에 배치된 정렬용 패드를 더 포함하며,
    상기 정렬용 컴포넌트와 상기 정렬용 패드 중 적어도 하나는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 패널.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 접속 패드 및 상기 LED 칩의 전극 중 적어도 하나는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 패널.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 LED 칩의 전극은 전도성 자성체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 패널.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 칩 탑재 영역에 배치된 상기 접속 패드는 각각 제1 및 제2 접속 패드를 포함하며,
    상기 복수의 LED 칩의 전극은 상기 회로 기판에 탑재되는 면에 배치되며 상기 제1 및 제2 접속 패드에 각각 연결된 제1 및 제2 전극을 포함하는 LED 디스플레이 패널.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 상기 회로 기판에 탑재되는 제1 면에 배치되며 상기 접속 패드에 연결된 제1 전극과 상기 제1 면의 반대에 위치한 제2 면 배치된 제2 전극을 포함하는 LED 디스플레이 패널.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩의 제2 전극을 연결하는 전극 배선층을 더 포함하는 LED 디스플레이 패널.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 회로 기판 상에 배치되며 상기 복수의 LED 칩을 둘러싸는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 LED 디스플레이 패널.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 회로 기판은 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 패널.
  20. LED 디스플레이 패널;
    상기 LED 디스플레이 패널을 구동하기 위한 패널 구동부; 및
    상기 패널 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 LED 디스플레이 패널은,
    복수의 픽셀 영역을 배열되며, 상기 각 픽셀 영역은 복수의 칩 탑재 영역을 가지며, 상기 각 칩 탑재 영역에 적어도 하나의 접속 패드가 배치된 회로 기판과,
    상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 배치되며 볼록하거나 오목한 형상을 갖는 적어도 하나의 정렬용 컴포넌트와,
    상기 복수의 칩 탑재 영역에 각각 탑재되며, 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 전극을 가지며, 상기 정렬용 컴포넌트와 결합된 구조를 갖는 복수의 LED 칩을 포함하는 LED 디스플레이 장치.
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