KR20170115142A - Led 광원 모듈 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 베이스 절연층과, 상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 가지며 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 구성된 제1 내지 제3 반도체 발광부와, 상기 제1 및 제2 반도체 발광부 사이에 배치된 제1 층간 절연층과, 상기 제2 및 제3 반도체 발광부 사이에 배치된 제2 층간 절연층;을 구비한 발광 적층체를 포함하며,상기 발광 적층체는, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하는 격벽 구조에 의해 정의되는 복수의 픽셀 영역으로 구분되며, 상기 복수의 픽셀 영역은 각각, 상기 베이스 절연층과 제1 및 제2 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속된 공통 전극과, 상기 베이스 절연층을 관통하며 상기 제1 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제1 개별 전극과, 상기 베이스 절연층과 상기 제1 반도체 발광부와 상기 제1 층간 절연층을 관통하며 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 개별 전극과, 상기 베이스 절연층과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와 상기 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제3 개별 전극을 포함하는 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

LED 광원 모듈 및 디스플레이 장치{LED LIGHTING SOURCE MODULE AND DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 LED 광원 모듈 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
반도체 발광다이오드(LED)는 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 형태로도 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.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 휘도를 강화할 수 있는 LED 광원 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 픽셀의 면적을 자유롭게 조절할 수 있는 디스플레이용 광원 모듈 및 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 베이스 절연층과, 상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 가지며 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 구성된 제1 내지 제3 반도체 발광부와, 상기 제1 및 제2 반도체 발광부 사이에 배치된 제1 층간 절연층과, 상기 제2 및 제3 반도체 발광부 사이에 배치된 제2 층간 절연층;을 구비한 발광 적층체를 포함하며,상기 발광 적층체는, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하는 격벽 구조에 의해 정의되는 복수의 픽셀 영역으로 구분되며, 상기 복수의 픽셀 영역은 각각, 상기 베이스 절연층과 제1 및 제2 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속된 공통 전극과, 상기 베이스 절연층을 관통하며 상기 제1 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제1 개별 전극과, 상기 베이스 절연층과 상기 제1 반도체 발광부와 상기 제1 층간 절연층을 관통하며 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 개별 전극과, 상기 베이스 절연층과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와 상기 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제3 개별 전극을 포함하는 LED 광원 모듈을 제공한다.
일 예에서, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 서로 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 각각 적색, 녹색, 청색의 광을 방출할 수 있다.
일 예에서, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부 중 적어도 2개의 반도체 발광부는 실질적으로 동일한 파장의 광을 방출하는 활성층을 포함하며, 상기 적어도 2개의 반도체 발광부 중 적어도 하나는 파장 변환부를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 자외선 광을 방출하며, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부는 그 상면에 각각 배치된 제1 내지 제3 파장 변환부를 더 포함하고, 상기 제1 내지 제3 파장 변환부는 자외선 광을 각각 적색, 녹색 및 청색의 광으로 변환할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 파장 변환부 상에 배치되며 자외선, 청색 및 녹색 광을 차단하기 위한 제1 광 필터층과, 상기 제2 파장 변환부 상에 배치되며 자외선 및 청색 광을 차단하기 위한 제2 광 필터층을 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 청색 광을 방출하며, 상기 제1 및 제2 반도체 발광부는 그 상면에 각각 배치된 제1 및 제2 파장 변환부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 파장 변환부는 청색의 광을 각각 적색 및 녹색의 광으로 변환할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 파장 변환부 상에 배치되며 청색 및 녹색 광을 차단하기 위한 제1 광 필터층과, 상기 제2 파장 변환부 상에 배치되며 청색 광을 차단하기 위한 제2 광 필터층을 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제3 반도체 발광부 상에는 방출되는 광을 확산시키기 위한 광확산층을 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 베이스 절연층은 반사성 물질을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 격벽 구조는 각각 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부를 관통하며 서로 연결된 제1 내지 제3 격벽을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 격벽 구조는 도전성 금속을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 격벽은 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와 전기적으로 절연될 수 있다.
일 예에서, 상기 제3 반도체 발광부 상에 배치된 외부 절연층을 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 공통 전극은, 상기 베이스 절연층 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층 상에 접속된 제1 전극과, 상기 제1 전극에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제1 반도체 발광부를 관통하는 제1 도전성 비아와, 상기 제1 도전성 비아와 접속되며 상기 제1 층간 절연부 내에서 상기 제2 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층에 접속된 제2 전극과, 상기 제2 전극에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제2 반도체 발광부를 관통하는 제2 도전성 비아와, 상기 제2 도전성 비아와 접속되며 상기 제2 층간 절연부 내에서 상기 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층에 접속된 제3 전극을 포함할 수 있다.
일 예에서, 제2 개별 전극은, 상기 베이스 절연층 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연된 제5 전극과, 상기 제5 전극에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제1 반도체 발광부를 관통하는 제3 도전성 비아와, 상기 제3 도전성 비아와 접속되며 상기 제1 층간 절연부 내에서 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제6 전극을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제3 개별 전극은, 상기 베이스 절연층 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연된 제7 전극과, 상기 제7 전극에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제1 반도체 발광부를 관통하는 제4 도전성 비아와, 상기 제4 도전성 비아와 접속되며 상기 제1 층간 절연부 내에서 상기 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연된 제8 전극과, 상기 제8 전극에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제2 반도체 발광부를 관통하는 제5 도전성 비아와, 상기 제5 도전성 비아와 접속되며 상기 제2 층간 절연부 내에서 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제9 전극을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 복수의 셀 영역은 상기 베이스 절연층 하면에 배치된 복수의 패드를 포함하며, 상기 복수의 패드는 상기 공통 전극에 연결된 공통 전극 패드와, 상기 제1 내지 제3 개별 전극에 연결된 개별 전극 패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 면 및 상기 제1 면과 반대에 위치한 제2 면과 그 사이에 위치한 측면을 갖는 발광 적층체와, 상기 발광 적층체의 적어도 일부를 관통하는 제1 및 제2 관통 전극 구조를 포함하며, 상기 발광 적층체는, 상기 발광 적층체의 제1 면을 제공하는 베이스 절연층과, 상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 갖는 복수의 반도체 발광부와, 상기 복수의 반도체 발광부 사이에 배치된 적어도 하나의 층간 절연층을 포함하며, 상기 제1 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속되도록 상기 베이스 절연층과 상기 복수의 반도체 발광부 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 층간 절연층을 관통하며, 상기 제2 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층들 중 적어도 하나에 접속되도록 적어도 상기 베이스 절연층을 관통하는 LED 광원 모듈을 제공한다.
일 예에서, 상기 제2 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층들에 각각 접속되도록 상기 복수의 반도체 발광부 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 층간 절연층을 관통하는 공통 전극을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제2 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층들에 선택적으로 연결되는 복수의 개별 전극을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 제1 및 제2 관통 전극 구조는 상기 베이스 절연층을 통해 노출되며, 상기 베이스 절연층 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 관통 전극 구조에 각각 접속된 제1 및 제2 전극 패드를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 발광 적층체의 제2 면 및 측면을 둘러싸는 인캡슐레이션부를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극 패드는 상기 인캡슐레이션부의 표면까지 연장되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 회로 기판과 상기 회로 기판 상에 배치된 LED 광원 모듈을 갖는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널을 구동하기 위한 패널 구동부와, 상기 패널 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 디스플레이 패널은, 베이스 절연층과, 상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며, 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 가지며 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 구성된 제1 내지 제3 반도체 발광부와, 상기 제1 및 제2 반도체 발광부 사이에 배치된 제1 층간 절연층과, 상기 제2 및 제3 반도체 발광부 사이에 배치된 제2 층간 절연층을 구비한 발광 적층체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 여기서, 상기 발광 적층체는, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하는 격벽 구조에 의해 정의되는 복수의 픽셀 영역으로 구분되며, 상기 복수의 픽셀 영역은 각각, 상기 베이스 절연층과 제1 및 제2 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속된 공통 전극과, 상기 베이스 절연층을 관통하며 상기 제1 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제1 개별 전극과, 상기 베이스 절연층과 상기 제1 반도체 발광부와 상기 제1 층간 절연층을 관통하며 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 개별 전극과, 상기 베이스 절연층과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와 상기 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제3 개별 전극을 포함할 수 있다.
복수의 반도체 발광부를 수직 방향으로 적층함으로써 단위 면적당 휘도가 향상된 LED 광원 모듈을 제공할 수 있다.
다른 색을 갖는 복수의 반도체 발광부를 수직 방향으로 적층함으로써 픽셀의 면적을 자유롭게 조절할 수 있으며, 나아가 픽셀의 면적을 크게 감소시킬 수 있는 LED 디스플레이 패널 및 이를 구비한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원 모듈을 갖는 디스플레이 패널의 개략 사시도이다.
도2 및 도3은 각각 도1에 도시된 LED 광원 모듈의 일부를 확대하여 나타낸 평면도 및 배면도이다.
도4는 도2에 도시된 LED 광원 모듈을 Ⅰ1-Ⅰ1'선을 따라 절개하여 본 측단면도이다.
도5는 도2에 도시된 LED 광원 모듈을 Ⅰ2-Ⅰ2'선을 따라 절개하여 본 측단면도이다.
도6은 도2에 도시된 LED 광원 모듈을 Ⅰ3-Ⅰ3'선을 따라 절개하여 본 측단면도이다.
도7은 도2에 도시된 LED 광원 모듈을 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절개하여 본 측단면도이다.
도8은 도2에 도시된 LED 광원 모듈의 일 픽셀영역의 회로 구성의 예를 도시한다.
도9 내지 도13은 도1에 도시된 LED 광원 모듈에 채용가능한 제1 반도체 발광부 형성공정을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도14 및 도15는 각각 도1에 도시된 LED 광원 모듈에 채용가능한 제2 및 제3 반도체 발광부의 측단면도이다.
도16 내지 도30은 도1에 도시된 LED 광원 모듈의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도31 내지 도36은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원 모듈 제조방법을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도37은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 측면도이다.
도38은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 측면도이다.
도39는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원 모듈을 나타내는 측면도이다.
도40은 도39에 도시된 LED 광원 모듈의 패드 배열을 나타내는 평면도이다.
도41은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원 모듈의 패드 배열을 나타내는 평면도이다.
도42는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에 채용 가능한 파장 변환 물질을 설명하기 위한 CIE 1931 좌표계이다.
도43은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도44는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 채용가능한 평판 조명 장치의 사시도이다.
도45는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 채용할 수 있는 실내용 조명제어 네트워크 시스템이다.
도46은 본 발명의 일 실시예에 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 LED 광원 모듈을 갖는 디스플레이 패널의 개략 사시도이다.
도1을 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 회로 기판(60)과 상기 회로 기판(60) 상에 배열된 LED 광원 모듈(50)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50)은 R(Red), G(Green), B(Blue)를 선택적으로 발광할 수 있는 복수의 픽셀(PA)을 포함한다. 복수의 픽셀(PA)은 패널영역에 연속적으로 배열될 수 있다. 본 실시예에서는, 15×15 픽셀들로 배열된 형태를 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 실제로는 필요한 해상도에 따른 더 많은 수의 픽셀들(예, 1,024×768)이 배열될 수 있다.
상기 LED 광원 모듈(50)의 각 픽셀(PA)에서, 서브 픽셀에 해당되는 R(Red), G(Green), B(Blue)의 광원은 두께방향으로 적층된 구조로 제공될 수 있다. 이에 대해서는, 도4 내지 도7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 회로 기판(50)은 각 픽셀의 서브 픽셀(R,G,B)을 독립적으로 구동하도록 구성된 회로를 포함할 수 있다(도8 참조). 예를 들어, 상기 회로 기판(50)은 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 TFT 기판일 수 있다.
필요에 따라, 상기 디스플레이 패널(100)은 상기 회로 기판(60) 상에 배치된 블랙 매트릭스(black matrix)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 블랙 매트릭스는 상기 회로 기판의 둘레에 배치되어 LED 광원모듈(50)의 탑재영역을 정의하는 가이드 라인으로서 역할을 할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스는 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. 상기 블랙 매트릭스는 수지를 포함하는 폴리머, 세라믹, 반도체 또는 금속과 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도2 및 도3은 도1에 도시된 디스플레이 패널, 특히 광원 모듈(50)의 "A"로 표시된 부분을 확대하여 나타낸 평면도 및 배면도이다.
도2 및 도3을 참조하면, 복수의 픽셀(PA)은 격벽 구조(46)에 의해 정해질 수 있다. 상기 격벽 구조(46)에 의해 둘러싸인 영역은 각각 픽셀(PA)로서 발광 영역(ACT)으로 제공되는 반면에, 격벽 구조의 외부는 비발광 영역(NON-ACT)일 수 있다. 상기 격벽 구조(46)는 서로 독립적으로 구동될 수 있도록 각 픽셀(PA)을 전기적으로 분리시킬 수 있다. 상기 각 픽셀(PA)의 하면에는 1개의 공통 전극패드(N0)와 3개의 개별 전극패드(P1,P2,P3)가 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 전극 패드(N0, P1-P3)의 배열은 사각배열을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도4 내지 도7은 도2에 도시된 디스플레이 패널을 각각 다른 방향으로 절개하여 본 측단면도들이다.
구체적으로, 도4 내지 도6은 하나의 픽셀에서는 서브 픽셀(적색, 녹색, 청색)을 선택적으로 구동하기 위한 전극 구조를 나타내는 측단면도이며, 도7은 도2에 도시된 디스플레이 패널을 Ⅱ-Ⅱ'로 절개하여 본 측단면도로서, 모든 관통 전극 구조들을 나타낸다.
도4 내지 도7을 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 회로 기판(60) 상에 배치된 LED 광원 모듈(50)을 포함한다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50)은 베이스 절연층(16)과 상기 베이스 절연층(16)에 순차적으로 적층된 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)를 갖는 발광 적층체를 포함한다. 상기 발광 적층체는 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20) 사이에 배치된 제1 층간 절연층(IL1)과, 상기 제2 및 제3 반도체 발광부(20,30) 사이에 배치된 제2 층간 절연층(IL2)을 포함한다.
상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)는 각각 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a) 및 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)과 그 사이에 위치한 활성층(10b,20b,30b)을 갖는다.
상기 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a) 및 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)은 각각 p형 반도체층 및 n형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 질화물 반도체일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 GaAs계 반도체나 GaP계 반도체도 사용될 수 있다. 상기 활성층(20b,30b,40b)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(10b,20b,30b)은 InGaN/GaN, GaN/AlGaN와 같은 질화물계 MQW일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 GaAs/AlGaAs 또는 InGaP/GaP, GaP/AlGaP와 같은 다른 반도체일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)는, 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 이러한 방출광 조건은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층(10b,20b,30b)은 서로 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층(10b,20b,30b)은 각각 적색, 녹색, 청색의 광을 방출할 수 있다. 이러한 배열에서는, 단파장의 광이 추출되는 과정에서 장파장을 위한 활성층에 흡수되는 광손실을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50)은 서브 픽셀에 해당되는 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)를 선택적으로 구동하기 위한 관통 전극 구조를 가질 수 있다. 이러한 관통 전극 구조는 적층 방향(즉, 수직)으로 형성될 수 있다.
도7에 도시된 바와 같이, 상기 LED 광원 모듈(50)은 각 픽셀을 위한 관통 전극 구조로서, 하나의 공통 전극(CE)과 제1 내지 제3 개별 전극(E1,E2,E3)을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 베이스 절연층(16)과 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20)와 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하면서 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)의 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a)들에 공통으로 접속될 수 있다.
도4 내지 도7에 도시된 바와 같이, 상기 공통 전극(CE)은, 상기 베이스 절연층(16) 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부(10)의 제1 도전형 반도체층(10a) 상에 접속된 제1 전극(12)과, 상기 제1 전극(12)에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부(10)를 관통하는 제1 도전성 비아(42a)와, 상기 제1 도전성 비아(42a)와 접속되며 상기 제1 층간 절연부(IL1) 내에서 상기 제2 반도체 발광부(20)의 제1 도전형 반도체층(20a)에 접속된 제2 전극(22)과, 상기 제2 전극(22)에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부(20)를 관통하는 제2 도전성 비아(42b)와, 상기 제2 도전성 비아(42b)와 접속되며 상기 제2 층간 절연부(IL2) 내에서 상기 제3 반도체 발광부(30)의 제1 도전형 반도체층(30a)에 접속된 제3 전극(32)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 전극(12,22,32)은 각각 콘택 전극(12a,22a,32a)과 상기 콘택 전극(12a,22a,32a) 상에 배치된 전극 포스트(12b,22b,32b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 전극의 콘택 전극(12a,22a,32a)은 각각 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a)과 접속하기 위해서, 활성층(10b,20b,30b)과 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)이 부분적으로 제거된 메사에칭영역에 배치될 수 있다. 상기 전극 포스트(12b,22b,32b)는 원하는 전극 높이를 얻기 위해서 채용될 수 있다.
상기 제1 도전성 비아(42a)는 상기 제1 반도체 발광부(10)를 관통하는 경로에서 상기 제1 반도체 발광부(10)와는 전기적으로 절연될 수 있다. 도4 내지 도7에 도시된 바와 같이, 이러한 절연은 상기 제1 층간 절연부(IL1)가 제1 홀(V1a)의 내벽을 따라 상기 제1 도전성 비아(42a) 주위로 연장됨으로써 구현될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제2 층간 절연부(IL2)도 상기 제2 도전성 비아(42b)가 제2 홀(V1b)의 내벽을 따라 상기 제2 반도체 발광부(20)와 전기적으로 절연되도록 상기 제2 도전성 비아(42b) 주위로 연장될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 개별 전극(E1,E2,E3)은 각각 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)의 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)에 개별적으로 접속될 수 있다.
상기 제1 개별 전극(E1)은 베이스 절연층(16)을 관통하며 상기 제1 반도체 발광부(10)의 제2 도전형 반도체층(10c)에 접속된 제3 전극(13)을 포함할 수 있다. 상기 제3 전극(13)은 상기 제1 및 제2 전극(12,22)과 유사하게, 콘택 전극(13a)과 전극 포스트(13b)을 포함할 수 있다.
상기 제2 개별 전극(E2)은 상기 베이스 절연층(16)과 상기 제1 반도체 발광부(10)와 상기 제1 층간 절연층(IL1)을 관통하며 상기 제2 반도체 발광부(20)의 제2 도전형 반도체층(20c)에 접속될 수 있다.
도5 및 도7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 개별 전극(E2)은, 상기 베이스 절연층(16) 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부(10)와 전기적으로 절연된 제5 전극(14)과, 상기 제5 전극(14)에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부(10)를 관통하는 제3 도전성 비아(44)와, 상기 제3 도전성 비아(44)와 접속되며 상기 제1 층간 절연부(IL1) 내에서 상기 제2 반도체 발광부(20)의 제2 도전형 반도체층(20c)에 접속된 제6 전극(24)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제6 전극(24)은 앞선 제1 내지 제3 전극(12,22,32)과 유사하게 콘택 전극(24a)과 상기 콘택 전극(24a) 상에 배치된 전극 포스트(24b)를 포함할 수 있다. 반면에, 상기 제5 전극(14)은 상기 제1 반도체 발광부(10)와 접속되지 않는 비콘택 전극(noncontact electrode, 14a)과 전극 포스트(14b)를 포함할 수 있다. 이러한 비콘택 전극(14a)은 본 실시예와 같이 제3 홀(V2)보다 작은 면적으로 형성함으로써 구현될 수 있다. 이와 달리, 비콘택 전극(14a) 형성시에 다른 절연층을 도입함으로써 구현될 수도 있다(도31 참조). 상기 제1 층간 절연부(IL1)는 상기 제3 도전성 비아(44)가 제3 홀(V2)의 내벽을 따라 상기 제1 반도체 발광부(10)와 전기적으로 절연되도록 상기 제3 도전성 비아(44) 주위로 연장될 수 있다.
상기 제3 개별 전극(E3)은 상기 베이스 절연층(16)과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20)와 상기 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부(30)의 제2 도전형 반도체층(30c)에 접속될 수 있다.
도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 상기 제3 개별 전극(E3)은 상기 베이스 절연층(16) 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부(10)와 전기적으로 절연된 제7 전극(15)과, 상기 제7 전극(15)에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부(10)를 관통하는 제4 도전성 비아(45a)와, 상기 제4 도전성 비아(45a)와 접속되며 상기 제1 층간 절연부(IL1) 내에서 상기 제2 반도체 발광부(20)와 전기적으로 절연된 제8 전극(25)과, 상기 제8 전극(25)에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부(20)를 관통하는 제5 도전성 비아(45b)와, 상기 제5 도전성 비아(45b)와 접속되며 상기 제2 층간 절연부(IL2) 내에서 상기 제3 반도체 발광부(30)의 제2 도전형 반도체층(30c)과 전기적으로 접속된 제9 전극(35)을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 제9 전극(35)은 앞선 제1 내지 제3 전극(12,22,32)과 유사하게 콘택 전극(35a)과 전극 포스트(35b)를 포함할 수 있다. 반면에, 상기 제7 및 제8 전극(15,25)은 상기 제1 반도체 발광부(10) 및 제2 반도체 발광부(20)와 접속되지 않는 비콘택 전극(15a,25a)과 전극 포스트(15b,25b)를 포함할 수 있다. 이러한 비콘택 전극(15a,25a)은 본 실시예와 같이 홀(V3a,V3b)의 면적보다 작게 형성하거나 추가적인 절연층을 도입함으로써 구현될 수 있다.
상기 제1 층간 절연부(IL1)는 상기 제4 도전성 비아(45a)가 제4 홀(V3a)의 내벽을 따라 상기 제1 반도체 발광부(10)와 전기적으로 절연되도록 상기 제4 도전성 비아(45a) 주위로 연장될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제5 도전성 비아(45b)도 상기 제5 홀(V3b)의 내벽을 따라 연장된 제2 층간 절연부(IL2)에 의해 상기 제2 반도체 발광부(20)와 전기적으로 절연될 수 있다.
본 실시예서, 제1 및 제2 층간 절연부(IL1,IL2)는 각각 인접한 2개의 반도체 발광부의 마주하는 면들에 제공된 2개의 절연층(17,26과, 27,36)으로 구성될 수 있다. 도4 내지 도7에 도시된 바와 같이, 제1 층간 절연부(IL1)는 제1 반도체 발광부(10)의 상면(즉, 전극들이 접속되지 않은 면)에 제공된 제1 절연층(17)과, 상기 제2 반도체 발광부(20)의 하면(즉, 전극들이 접속되는 면)에 제공되는 제2 절연층(26)을 포함한다. 이와 유사하게, 제2 층간 절연부(IL2)는 제2 반도체 발광부(20)의 상면에 제공된 제3 절연층(27)과, 상기 제3 반도체 발광부(30)의 하면에 제공되는 제4 절연층(36)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 내지 제4 절연층(17,26,27,36)은 각 반도체 발광부(10,20,30)를 위한 접합면으로 제공될 수 있다. 또한, 제2 및 제4 절연층(26,36)은 제2 및 제3 반도체 발광부(20,30)의 콘택 전극들을 보호하는 역할을 한다. 이에 대해서는 도16 내지 도30에서 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50)은 상기 제3 반도체 발광부(30) 상에 배치된 외부 절연층(37)을 더 포함할 수 있다. 상기 외부 절연층(37)은 제1 및 제3 절연층(17,27)과 유사하게 형성될 수 있다. 상기 베이스 절연층(16)은 광흡수성 또는 반사성 물질을 포함할 수 있다. 앞서 설명된 블랙 매트릭스와 같은 물질일 수 있다. 이와 달리, 상기 베이스 절연층(16)은 광반사성 입자를 함유한 절연성 수지일 수 있다. 이에 한정되는 것은 않으나, 예를 들어, 상기 절연성 수지로는 에폭시, 실리콘, 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리 아마이드(polyamide) 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)이 사용될 수 있다. 상기 광반사성 입자로는 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)이 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50)은 도7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)와 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하는 격벽 구조(46)를 포함한다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 격벽 구조(46)는 픽셀 영역을 정의하며, 복수의 픽셀(PA)을 구획한다.
이러한 격벽 구조(46)는 그 하부에는 광을 투과시키지 않는(예, 반사성인) 베이스 절연층(16)이 위치하므로, 상기 격벽 구조(46)에 의해 픽셀(PA) 간의 광간섭을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 실시예에서 채용된 격벽 구조(46)는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부를 각각 관통하는 제1 내지 제3 격벽(46a,46b,46c)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 격벽(46a,46b,46c)은 일체로 서로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 격벽(46a,46b,46c)은 본 실시예에서 채용된 도전성 비아들과 동일한 금속 물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 공통 전극(CE) 및 제1 내지 제3 개별 전극(E1,E2,E3)의 일단은 베이스 절연층(16) 하면에 배치된 공통 전극 패드(N0)와 제1 내지 제3 개별 전극 패드(P1-P3)에 각각 접속될 수 있다. 공통 전극 패드(N0)와 제1 내지 제3 개별 전극 패드(P1-P3)는 회로 기판(60) 내의 회로와 연결되며, 상기 회로 기판(60) 내의 회로는 각 픽셀(PA)의 서브 픽셀(즉, 반도체 발광부)이 선택적으로 구동될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 공통 전극 패드(NO)와 함께 제1 개별 전극 패드(P1)에 전압이 인가되면, 도4에 도시된 바와 같이, 해당 픽셀이 적색으로 발광할 수 있다. 공통 전극 패드(N0)와 함께 제2 개별 전극 패드(P2)에 전압이 인가되면, 도5에 도시된 바와 같이, 해당 픽셀이 녹색으로 발광할 수 있다. 또한, 공통 전극 패드(N0)와 함께 제3 개별 전극 패드(P3)에 전압이 인가되면, 도6에 도시된 바와 같이, 해당 픽셀이 청색으로 발광할 수 있다.
이와 같이, 서브 픽셀(R,G,B)을 구성하는 각 반도체 발광부(10,20,30)는 독립적으로 구동되도록 다양한 회로 연결 구성을 가질 수 있다.
도8은 도1에 도시된 디스플레이 패널(100)의 일 픽셀의 회로 구성의 예를 도시한다. 여기서, "R", "G", "B"는 도1에 도시된 픽셀(PA)에서 서브 픽셀을 나타내며, 각각 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)로 이해할 수 있다.
도8에 도시된 바와 같이, 반도체 발광부(10,20,30)의 음극(N0, 즉, 공통 전극 패드)은 동일한 행에 위치한 다른 픽셀의 반도체 발광부(10,20,30)의 음극과 연결되고, 반도체 발광부(10,20,30)의 양극(P1,P2,P3)은 동일한 열에서 각 색별로 LED 구동회로의 정전류 입력단자에 연결될 수 있다. 제어부를 통하여 특정 행의 LED의 음극에 전원 공급하고 동시에, LED 구동회로를 제어하여 원하는 색의 양극(P1,P2,P3)에 전원을 인가함으로써, 특정 픽셀의 원하는 서브 픽셀의 반도체 발광부를 점등시킬 수 있다.
이와 같이, 각 픽셀(PA)에서 원하는 색의 반도체 발광부(10,20,30)를 선택적으로 구동시켜 전체 디스플레이 패널에서 원하는 컬러 영상을 제공할 수 있다. 또한, 격벽 구조(46)에 의한 픽셀 면적과 수직 전극 구조의 배열을 적절히 조절함으로써 픽셀의 면적을 다양하게 조절할 수 있다.
도9 내지 도13은 도1에 도시된 디스플레이 패널에 채용가능한 제1 반도체 적층체 형성공정을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다. 본 공정도는 도2에 도시된 일 픽셀의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면으로 이해될 수 있다.
도9에 도시된 바와 같이, 성장용 기판(11) 상에 제1 반도체 발광부(10)를 형성할 수 있다.
상기 제1 반도체 발광부(10)는 제1 도전형 반도체층(10a), 활성층(10b) 및 제2 도전형 반도체층(10c)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 활성층(10b)는 적색의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 610㎚∼640㎚의 파장의 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 반도체 발광부(10)의 각 층은 이에 한정되지 않으나, 질화물 반도체일 수 있다. 상기 MOCVD, MBE, HVPE과 같은 공정을 이용하여 상기 성장용 기판(11) 상에 성장될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(10a)은 n형 AlxInyGa1 -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(10a)은 n형 GaN일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(10c)은 p형 AlxInyGa1 -x- yN을 만족하는 질화물 반도체층일 수 있으며, p형 불순물은 Mg일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(10c)은 p형 AlGaN/GaN일 수 있다. 상기 활성층(10b)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 질화물 반도체를 사용할 경우, 상기 활성층(10b)은 GaN/InGaN MQW 구조일 수 있다.
필요에 따라 상기 기판(11) 상에 버퍼층을 미리 형성할 수 있다. 상기 버퍼층은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1)일 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층는 AlN, AlGaN, InGaN일 수 있다.
이어, 도10에 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(10a)의 일부 영역이 노출되도록 상기 제1 반도체 발광부(10)을 메사 에칭할 수 있다.
본 에칭공정은 상기 제2 도전형 반도체층(10c)과 상기 활성층(10b)의 일부 영역을 제거하는 과정으로서 수행될 수 있다. 상기 메사 에칭된 영역(ME1)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(10a)의 영역은 전극을 형성할 수 있다.
다음으로, 도11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전형 반도체층(10a)의 노출 영역(ME1)과 상기 제2 도전형 반도체층(10c)의 일부 영역들에 전극층(12a,13a,14a,15a)를 형성할 수 있다.
상기 전극층(12a,13a,14a,15a)이 형성되는 위치는 앞선 실시예에 설명된 공통 전극(CE) 및 제1 내지 제3 개별 전극(E1,E2,E3)의 위치에 대응될 수 있다. 상기 전극층(12a,13a,14a,15a)은 각각 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 2층 이상의 구조일 수 있다. 이에 한정되지 않으나, 상기 전극층(12a,13a,14a,15a)은 단일한 전극형성공정으로 형성될 수 있으며, 이 경우에 동일한 전극물질이 사용될 수 있다.
전극층 중 일부, 즉 공통 전극(CE) 및 제1 개별 전극(E1)에 관련된 전극층(12a,13a)은 콘택 전극으로 사용될 수 있다. 이러한 콘택 전극(12a,13a)은 후속 공정(예, 비아 형성) 후에도 제1 및 제2 도전형 반도체층(10a,10c)에 각각 접속되도록 충분한 크기로 형성될 수 있다. 다른 일부는 제2 및 제3 개별 전극(E2,E3)에 관련된 전극층(14a,15a)은 비콘택 전극으로 사용될 수 있다. 이러한 비콘택 전극(14a,15a)은 작은 크기로 형성되어 후속 공정(예, 비아 형성)에서 제1 반도체 발광부(10)와 전기적으로 접속되지 않을 수 있다.
이어, 도12에 도시된 바와 같이, 콘택 전극(12a,13a) 및 비콘택 전극(14a,15a) 상에 전극 포스트(12b,13b,14b,15b)를 각각 형성한다. 이러한 전극 포스트(12b,13b,14b,15b)는 일정한 높이를 갖도록 형성된다. 본 포스트 형성 공정에 의해 후속되는 베이스 절연층 형성(도13 참조) 후에도 전극을 외부로 노출시킬 수 있다. 이러한 전극 포스트(12b,13b,14b,15b)는 Au, Cu, Ag, Al와 같은 금속 또는 합금일 수 있다.
다음으로, 도13에 도시된 바와 같이, 전극(12,13,14,15)이 노출되도록 베이스 절연층(16)을 형성한다.
본 공정은 절연 물질을 전극(12,13,14,15)이 덮이도록 충분한 두께로 형성한 후에 그라인딩 공정을 통해 전극(12,13,14,15)의 표면을 노출시킬 수 있다. 또한, 이러한 그라인딩 공정을 통해서 베이스 절연층(16)의 표면(16A)을 접합에 유리한 평탄한 면을 제공할 수 있다. 이러한 베이스 절연층(16)은 다양한 절연물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 베이스 절연층(16)은 광이 투과하지 않는 절연물질, 즉 광흡수성 또는 반사성 절연물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 절연층(16)은 앞서 설명된 블랙 매트릭스와 관련된 물질을 사용하거나, 광반사성 분말이 혼합된 절연성 수지를 사용할 수 있다. 상기 절연성 수지로는 에폭시, 실리콘, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리 아마이드 및 벤조사이클로부텐(BCB)이 사용될 수 있다. 상기 광반사성 입자로는 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널 또는 광원 모듈의 제조공정에 필요한 제2 및 제3 반도체 발광부도 앞선 공정과 유사한 공정에 의해 마련될 수 있다. 도14 및 도15는 각각 유사한 공정으로 마련된 제2 및 제3 반도체 발광부의 측단면도이다.
도14를 참조하면, 제2 반도체 발광부(20)는 성장용 기판(21) 상에 배치된다. 상기 제2 반도체 발광부(20)는 녹색의 광을 방출하는 활성층(20b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(20b)은 510㎚∼550㎚의 피크 파장을 가질 수 있다. 메사에칭 영역(ME2)에 노출된 제1 도전형 반도체층(20a)에 1개의 전극(22)이 배치되고, 제2 도전형 반도체층(20c) 상에는 2개의 전극(24,25)이 배치될 수 있다. 전극(22,24,25)이 노출되도록 평탄한 상면(26A)을 갖는 제1 절연층(26)을 형성할 수 있다. 상기 제1 절연층(26)은 광투과성 절연물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 절연층(26)은 에폭시, 실리콘, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리 아마이드 및 벤조사이클로부텐(BCB)이 사용될 수 있다.
상기 전극(22,24,25)은 각각 공통 전극(CE)과 제2 및 제3 개별 전극(P2,P3)에 해당되는 영역에 위치할 수 있다. 상기 전극(22,24)은 각각 콘택 전극(22a,24a)과 전극 포스트(22b,24b)를 포함하며, 여기서, 상기 콘택 전극(22a,24a)은 ITO와 같은 투명 전극일 수 있다. 따라서, 상기 콘택 전극(22a,24a)을 충분한 면적으로 형성하여도 큰 광손실을 방지할 수 있다. 상기 전극(25)은 비콘택 전극(25a)과 전극 포스트(25b)를 포함할 수 있다.
도15를 참조하면, 제3 반도체 발광부(30)는 성장용 기판(31) 상에 배치된다.상기 제2 반도체 발광부(30)는 청색의 광을 방출하는 활성층(30b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(30b)은 440㎚∼460㎚의 피크 파장을 가질 수 있다. 메사 에칭 영역(ME3)에 노출된 제1 도전형 반도체층(30a)에 1개의 전극(32)이 배치되고, 제2 도전형 반도체층(20c) 상에는 1개의 전극(35)이 배치될 수 있다. 전극(32,35)이 노출되도록 평탄한 상면(36A)을 갖는 제3 절연층(36)을 형성할 수 있다. 상기 제3 절연층(36)은 광투과성 절연물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 절연층(36)은 에폭시, 실리콘, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리 아마이드 및 벤조사이클로부텐(BCB)이 사용될 수 있다.
상기 전극(32,35)은 각각 공통 전극(CE)과 제3 개별 전극(P3)에 해당되는 영역에 위치할 수 있다. 상기 전극(32,35)은 각각 콘택 전극(32a,35a)과 전극 포스트(32b,35b)를 포함하며, 여기서, 제2 도전형 반도체층(30c) 상에 위치한 콘택 전극(32a)은 ITO와 같은 투명 전극일 수 있다.
도16 내지 도30은 도1에 도시된 디스플레이 패널의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다. 본 공정도에서는 도13 내지 도16에 도시된 반도체 발광부를 이용하는 디스플레이 패널(또는 광원 모듈)의 제조방법을 예시한다.
도16에 도시된 바와 같이, 지지 기판(41) 상에 도13에 도시된 제1 반도체 발광부(10)를 접합층(42)을 이용하여 임시 접합시킬 수 있다.
본 접합 공정은 전극(12,13,14,15)이 노출된 면(16A)이 상기 지지 기판(41)을 향하도록 수행될 수 있다.
이어, 도17에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 발광부(10)로부터 성장 기판(11)을 제거할 수 있다.
이러한 기판 제거 공정은 레이저 리프트 오프 및/또는 기계적/화학적 연마 공정을 이용하여 구현될 수 있다. 필요에 따라, 성장 기판(11)이 제거된 제1 반도체 발광부(10)의 표면에 추가적인 그라인딩 공정을 적용할 수 있다.
다음으로, 도18에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 발광부(10)에 전극구조 및 격벽구조를 형성하기 위한 홀들(V1a,V2,V3a,TH1)을 형성할 수 있다.
전극 구조를 위한 홀들(V1a,V2,V3a)은 공통 전극(CE)과 제2 및 제3 개별 전극(E2,E3)을 형성하기 위해서 상기 제1 반도체 발광부(10)의 전극(12,14,15)을 제2 반도체 발광부(20)과 연결하기 위한 수직 경로를 제공할 수 있다. 격벽구조를 형성하기 위한 홀(TH1)은 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 픽셀(PA)을 정의하도록 형성한다. 즉, 격벽구조를 형성하기 위한 홀(TH1)은 픽셀(PA)의 크기 및 형상, 나아가 복수의 픽셀의 배열을 결정할 수 있다.
이어, 도19에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 발광부(10) 상에 홀들(V1a,V2,V3a,TH1)이 충진되도록 제1 절연층(17)을 형성한다.
상기 제1 절연층(17)이 형성된 후에, 추가적인 연마공정을 통해서 표면을 평탄화시킬 수 있다. 상기 제1 절연층(17)은 광투과성 절연물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 절연층(17)은 앞서 설명된 광투과성 절연 수지뿐만 아니라, SiO2, Si3N4, HfO2, SiON, TiO2, Ta2O3 또는 SnO2이 사용될 수 있다.
상기 제1 절연층(17)은 제2 반도체 발광부(20)와 접합될 면을 제공할 뿐만 아니라, 홀들(V1a,V2,V3a) 내부에 배치되어 후속 공정에서 형성될 도전성 비아와 원하지 않는 접속을 방지하는 역할을 할 수 있다.
다음으로, 도20에 도시된 바와 같이, 홀들(V1a,V2,V3a,TH1)에 충진된 물질을 부분적으로 제거하여 2차 홀들(V1a',V2',V3a',TH1')을 마련한다.
이러한 2차 홀들(V1a',V2',V3a',TH1')은 그 내벽에 제2 절연층(17)의 물질이 잔류하여 후속 공정에서 형성될 도전성 비아 또는 격벽과, 제1 반도체 발광부(10)의 원하지 않는 접속을 방지할 수 있다.
이어, 도21에 도시된 바와 같이, 2차 홀들(V1a',V2',V3a',TH1')에 금속 물질을 충진하여 도전성 비아(42a,44a,45a) 및 제1 격벽(46a)을 형성할 수 있다.
본 공정에서 형성된 도전성 비아(42a,44a,45a)는 각각 제1 반도체 발광부(10)의 전극(12,14,15)과 접속될 수 있다. 상기 제1 격벽(46a)은 도전성 비아(42a,44a,45a)와 동일한 금속 물질로 형성될 수 있다. 금속 물질인 제1 격벽(46a)은 픽셀 간의 광 간섭을 효과적으로 방지할 수 있다.
도22에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 발광부(10) 상에 도14에 도시된 제2 반도체 발광부(20)를 접합시킨다.
본 접합 공정은 상기 제1 반도체 발광부(10)의 제1 절연층(17)과 상기 제2 반도체 발광부(20)의 제2 절연층(26)을 고온에서 압착시킴으로써 구현될 수 있다. 추가적인 접합용 수지를 사용하지 않고도 원하는 강도의 접합을 구현될 수 있다. 이러한 접합 과정에서 제2 반도체 발광부(20)의 전극(22,24,25)은 상기 제1 반도체 발광부(10)의 도전성 비아(42a,44a,45a)에 각각 접속될 수 있다.
이어, 도23에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 발광부(20)로부터 성장 기판(21)을 제거할 수 있다.
이러한 기판 제거 공정은 레이저 리프트 오프 및/또는 기계적/화학적 연마 공정을 이용하여 구현될 수 있다. 앞선 공정과 유사하게, 성장 기판(21)이 제거된 제2 반도체 발광부(20)의 표면에 추가적인 그라인딩 공정을 적용할 수 있다.
다음으로, 도24에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 발광부(20)에 전극구조 및 격벽구조를 형성하기 위한 홀들(V1b,V3b,TH2)을 형성하고, 제2 반도체 발광부(20) 상에 홀들(V1b,V3b,TH2)이 충진되도록 제3 절연층(27)을 형성할 수 있다.
전극 구조를 위한 홀들(V1b,V3b)은 공통 전극(CE)과 제3 개별 전극(E3)을 형성하기 위해서 상기 제2 반도체 발광부(20)의 전극(22,25)을 제2 반도체 발광부(20)과 연결하기 위한 수직 경로를 제공할 수 있다. 격벽구조를 형성하기 위한 홀(TH2)은 제1 격벽(46a)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
이어, 도25에 도시된 바와 같이, 홀들(V1b,V3b,TH2)에 충진된 물질을 부분적으로 제거하여 2차 홀들을 형성한 후에, 2차 홀들에 금속 물질을 충진하여 도전성 비아(42b,45b) 및 제2 격벽(46b)을 형성할 수 있다.
본 공정에 의해 도전성 비아(42b,45b) 및 제2 격벽(46b)은 그 주위에 제4 절연층(27)의 물질이 잔류하여 제2 반도체 발광부(20)의 원하지 않는 접속이 방지될 수 있다. 본 공정에서 형성된 도전성 비아(42b,45b)는 각각 제2 반도체 발광부(20)의 전극(22,25)과 접속될 수 있다. 상기 제2 격벽(46b)은 상기 제1 격벽(46a)과 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 제2 격벽(46b)은 도전성 비아(42b,45b)와 동일한 금속 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 도26에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 발광부(20) 상에 도15에 도시된 제3 반도체 발광부(30)를 접합시킨다.
본 접합 공정은 상기 제2 반도체 발광부(20)의 제3 절연층(27)과 상기 제3 반도체 발광부(30)의 제4 절연층(36)을 고온에서 압착시킴으로써 구현될 수 있다. 추가적인 접합용 수지를 사용하지 않고도 원하는 강도의 접합을 구현될 수 있다. 이러한 접합 과정에서 제3 반도체 발광부(30)의 전극(32,35)은 상기 제2 반도체 발광부(20)의 도전성 비아(42b,45b)에 각각 접속될 수 있다.
이어, 도27에 도시된 바와 같이, 제3 반도체 발광부(30)로부터 성장 기판(31)을 제거할 수 있다.
이러한 기판 제거 공정은 레이저 리프트 오프 및/또는 기계적/화학적 연마 공정을 이용하여 구현될 수 있다. 앞선 공정과 유사하게, 성장 기판(31)이 제거된 제3 반도체 발광부(30)의 표면에 추가적인 그라인딩 공정을 적용할 수 있다.
이와 같이, 상기 공통 전극(CE)은 베이스 절연층(16)과 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20)와 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하면서 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)의 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a)들에 공통으로 접속될 수 있다. 상기 제3 개별 전극(E3)은 상기 베이스 절연층(16)과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20)와 상기 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부(30)의 제2 도전형 반도체층(30c)에 접속될 수 있다.
다음으로, 도28에 도시된 바와 같이, 제3 반도체 발광부(30)에 격벽구조를 형성하기 위한 홀(TH3)을 형성하고, 제3 반도체 발광부(30) 상에 홀(TH3)이 충진되도록 외부 절연층(37)을 형성할 수 있다.
격벽구조를 형성하기 위한 홀(TH3)은 제2 격벽(46a)과 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 상기 외부 절연층(37)은 광투과성 보호층으로서 패널을 보호하는 역할을 할 수 있다.
이어, 도29에 도시된 바와 같이, 홀(TH3)에 충진된 물질을 부분적으로 제거하여 2차 홀을 형성한 후에, 2차 홀에 금속 물질을 충진하여 제2 격벽(46c)을 형성할 수 있다.
상기 제3 격벽(46c)은 상기 제2 격벽(46b)과 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 제3 격벽(46c)은 나란히 연결된 상기 제1 및 제2 격벽(46a,46b)와 함께 픽셀(PA) 영역을 정의하고 픽셀간의 광간섭을 방지하는 격벽 구조(46)를 제공할 수 있다.
다음으로, 도30에 도시된 바와 같이, 지지 기판(41)을 제거하고, 베이스 절연층(16) 하면에 노출된 전극(12,13,14,15)에 각각 공통 전극 패드(N0)와 제1 내지 제3 개별 전극 패드(P1,P2,P3)를 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 제조방법에서는, 반도체 발광부 간의 수직 연결을 위해서 적층된 상태에서 비아형성 공정이 수행될 수 있다. 이러한 비아형성 공정에서 다양한 목적을 위해서 에칭 스톱층이 채용될 수 있다.
도31 내지 도36은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널 제조방법을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다. 도31에 도시된 공정은 도10의 메사에칭 공정 후에 이어지는 공정으로 이해될 수 있다.
도31에 도시된 바와 같이, 도11에 도시된 공정과 유사하게 상기 제1 도전형 반도체층(10a)의 노출 영역(ME1)과 상기 제2 도전형 반도체층(10c)의 일부 영역들에 전극층(12a,13a,14a,15a)을 형성할 수 있다. 다만, 앞선 실시예와 달리, 전극층(14a,15a)을 형성하기 전에, 제2 도전형 반도체층(10c) 상에 에칭 스톱층(18b,18c)을 채용할 수 있다. 본 실시예에 채용된 에칭 스톱층(18b,18c)은 이에 한정되지는 않으나 절연물질층일 수 있다. 적어도 비콘택 전극(14a,15a)의 아래에는 절연물질인 에칭 스톱층(18b,18c)을 사용함으로써 제2 반도체 발광부(20)와 전기적인 절연을 안정적으로 보장할 수 있다. 추가적으로, 전극층(13a)을 형성하기 전에, 제2 도전형 반도체층(10c) 상에 에칭 스톱층(18b,18c)과 동일한 절연물질로 전류 차단층(18a)을 형성할 수 있다. 이러한 전류 차단층(18a)은 전극층(13a)을 통한 전류를 효과적으로 분산시킬 수 있다.
이어, 도32에 도시된 바와 같이, 전극층(12a,13a,14a,15a) 상에 각각 전극 포스트(12b,13b,14b,15b)를 형성하고, 전극(12,13,14,15)이 노출되도록 베이스 절연층(16)을 형성한다.
전극 포스트(12b,13b,14b,15b)는 콘택 전극(12a,13a) 및 비콘택 전극(14a,15a) 상에 일정한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 전극(12,13,14,15)을 덮도록 베이스 절연층(16)을 위한 절연 물질을 충분한 두께로 형성되고, 그라인딩 공정을 통해 전극(12,13,14,15)의 표면을 노출시킬 수 있다. 또한, 이러한 그라인딩 공정을 통해서 베이스 절연층(16)의 표면(16A)을 접합에 유리한 평탄한 면을 제공할 수 있다.
다음으로, 도33에 도시된 바와 같이, 앞선 실시예(도16 및 도17)와 유사하게, 상기 제1 반도체 발광부(60)를 지지 기판(41)에 접합시킨 후에 제1 반도체 발광부(10)로부터 성장 기판(11)을 제거할 수 있다.
이어, 도34에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 발광부(10)에 전극구조 및 격벽구조를 형성하기 위한 홀들(V1a,V2,V3a,TH1)을 형성할 수 있다. 본 에칭공정에서, 에칭 스톱층(18b,18c)은 에칭 깊이를 정확히 조절할 수 있다. 또한, 에칭 스톱층(18b,18c)은 후속 공정에서 다른 도전성 비아와 연결될 비콘택 전극(14a,15a)의 표면 손상을 방지할 수 있다. 특히, 상기 에칭 스톱층(18b,18c)이 절연물질인 경우에, 상기 에칭 스톱층(18b,18c)에 의해 비콘택 전극(14a,15a)이 상기 제1 반도체 발광부(10)와 일정한 간격으로 이격될 수 있으므로, 두 요소를 용이하게 서로 절연시킬 수 있다.
다음으로, 도35에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 발광부(10) 상에 홀들(V1a,V2,V3a,TH1)이 충진되도록 제2 절연층(17)을 형성하고, 홀들(V1a,V2,V3a,TH1)에 충진된 물질을 부분적으로 제거하여 2차 홀들(V1a',V2',V3a',TH1')을 형성할 수 있다.
상기 제1 절연층(17)이 형성된 후에, 추가적인 연마공정을 통해서 표면을 평탄화시킬 수 있다. 본 실시예에서, 2차 홀을 위한 에칭 공정에서, 비콘택 전극(14a,15a)이 노출되도록 에칭 스톱층(18b,18c)의 일부 영역을 함께 제거할 수 있다. 이러한 공정을 의해서 추가적인 공정 없이도 도36에 도시된 공정에서 형성된 도전성 비아(44a,45a)는 상기 비콘택 전극(14a,15a)과 용이하게 접속될 수 있다.
이와 같이, 에칭 스톱층(18b,18c)은 에칭 깊이 조절, 전극 표면 보호뿐만 아니라, 비콘택 전극(14a,15a)을 갖는 수직 연결 구조(예, 공통전극, 제2 및 제3 개별 전극)를 용이하게 형성할 수 있다.
도37은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 측면도이다.
도37을 참조하면, 디스플레이 패널(100A)은 회로 기판(60)과 상기 회로 기판 상에 배치된 LED 광원 모듈(50A)을 포함한다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50A)은 제1 내지 제3 반도체 발광부(10, 20,30)의 양 전극이 모두 공통 전극(CE1,CE2)으로 구성된 점을 제외하고 도4 내지 도7(특히, 도7)에 도시된 LED 광원 모듈(50)와 유사한 구조로 이해할 수 있다. 본 실시예의 구성요소는 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 도4 내지 도7에 도시된 LED 광원 모듈(50)의 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
본 실시예에 채용된 제1 및 제2 공통 전극(CE1,CE2)은 관통 전극 구조를 갖는다. 상기 제1 공통 전극(CE1)은 도7에 도시된 공통 전극(CE)과 유사하게, 베이스 절연층(16)과 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20)와 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하면서 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)의 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a)에 공통으로 접속될 수 있다.
본 실시예에서는, 앞선 실시예와 달리, 다른 극성의 제2 공통 전극(CE2)은 개별 전극이 아니라 베이스 절연층(16)과 제1 및 제2 반도체 발광부(10,20)와 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 관통하면서 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)의 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)에 공통으로 접속될 수 있다.
상기 제2 공통 전극(CE2)은, 상기 베이스 절연층(16) 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부(10)의 제2 도전형 반도체층(10c) 상에 접속된 제4 전극(15')과, 상기 제4 전극(15')에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부(10)를 관통하는 제3 도전성 비아(45a)와, 상기 제3 도전성 비아(45a)와 접속되며 상기 제1 층간 절연부(IL1) 내에서 상기 제2 반도체 발광부(20)의 제2 도전형 반도체층(20c)에 접속된 제5 전극(25')과, 상기 제5 전극(25')에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부(30)를 관통하는 제4 도전성 비아(45b)와, 상기 제4 도전성 비아(45b)와 접속되며 상기 제2 층간 절연부(IL2) 내에서 상기 제3 반도체 발광부(30)의 제2 도전형 반도체층(30c)에 접속된 제6 전극(35')을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제4 내지 제6 전극(15',25',35')은 각각 콘택 전극(15a',25a',35a')과 상기 콘택 전극(15a',25a',35a') 상에 배치된 전극 포스트(15b',25b',35b')를 포함할 수 있다.
이러한 제1 및 제2 공통 전극(CE1,CE2)과 접속되도록 상기 베이스 절연층(16) 하면에는 제1 및 제2 공통 전극 패드(N0,P0)가 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 공통 전극 패드(N0,P0)에 전압이 인가되면, 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)로부터 적색, 녹색 및 청색의 광이 방출되고, 이들이 조합되어 백색 광을 방출할 수 있다. 이와 같이, 상기 LED 광원 모듈(50A)은 백색광을 제공하도록 구성될 수 있다.
도38은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 측면도이다.
도38을 참조하면, 디스플레이 패널(100B)은 회로 기판(60)과 회로 기판(60) 상에 배치된 LED 광원 모듈(50B)을 포함한다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50B)은 제1 내지 제3 반도체 발광부(10, 20,30)가 동일한 파장의 광을 방출하면서 각각 다른 파장 변환부를 채용한 점을 제외하고 도4 내지 도7(특히, 도7)에 도시된 광원 모듈(50)과 유사한 구조로 이해할 수 있다. 본 실시예의 구성요소는 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 도4 내지 도7에 도시된 LED 광원 모듈(50)의 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)의 활성층(10b,20b,30b)은 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다. 본 실시예에서는 각 활성층(10b,20b,30b)은 자외선 광(예, 380㎚∼440㎚)을 방출할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)는 그 상면에 배치된 제1 내지 제3 광조정부(19,29,39)를 포함할 수 있다. 상기 제1 광조정부(19)는 자외선 광을 적색 광을 변환하는 파장변환물질(Pr)을 함유한 제1 파장 변환부(19a)를 포함할 수 있다. 상기 제2 광조정부(29)는 자외선 광을 녹색 광을 변환하는 파장변환물질(Pg)을 함유한 제2 파장 변환부(19b)를 포함할 수 있다. 상기 제3 광조정부(39)는 자외선 광을 청색 광을 변환하는 파장변환물질(Pb)을 함유한 제3 파장 변환부(39a)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 광조정부(19,29)는 각각 제1 및 제2 파장 변환부(19a,29a) 상에 배치된 제1 및 제2 광 필터층(19b,29b)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 광 필터층(19b,29b)은 상기 제2 또는 제3 반도체 발광부(20,30)에서 방출되는 광이 그 아래에 위치한 제1 및 제2 파장 변환부(19a,29a)에 흡수되어 원하지 않는 색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 광 필터층(19b)은 자외선, 청색 및 녹색 광을 차단하며, 상기 제2 광 필터층(29b)은 자외선 내지 청색 광을 차단할 수 있다. 본 실시예와 달리, 자외선 광을 차단하기 위한 광 필터층은 채용하지 않거나, 일부의 반도체 발광부에만 채용할 수 있다. 본 실시예와 같이, 상기 제3 파장 변환부(39a) 상에는 광확산층(39b)이 배치될 수 있다.
본 발명은 본 실시예에 한정되지 않으며, 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 청색 광을 방출하며, 상기 제1 및 제2 반도체 발광부는 그 상면에 각각 배치된 제1 및 제2 파장 변환부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 파장 변환부는 청색의 광을 각각 적색 및 녹색의 광으로 변환시킬 수 있다. 추가적으로, 상기 제1 반도체 발광부는 상기 제1 파장 변환부 상에 배치되며 청색 및 녹색 광을 차단하기 위한 제1 광 필터층를 더 포함하고, 상기 제2 반도체 발광부는 상기 제2 파장 변환부 상에 배치되며 청색 광을 차단하기 위한 제2 광 필터층을 더 포함할 수 있다.
이에 한정되지 않으며, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부 중 적어도 2개의 반도체 발광부는 실질적으로 동일한 파장의 광을 방출하는 활성층을 포함하며, 상기 적어도 2개의 반도체 발광부 중 적어도 하나는 파장 변환부를 포함할 수 있다.
앞선 실시예들에서는, 디스플레이 패널에 채용되는 LED 광원 모듈을 주로 설명하였으나, 본 실시예에 따른 LED 광원 모듈은 조명 장치와 같이 다양한 장치에 채용될 수도 있다.
도39는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원 모듈을 나타내는 측면도이다.
본 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50C)은 앞선 실시예들과 유사하게, 제1 면 및 상기 제1 면과 반대에 위치한 제2 면과 그 사이에 위치한 측면을 갖는 발광 적층체(EL)와, 상기 발광 적층체(EL)의 적어도 일부를 관통하는 제1 및 제2 관통 전극 구조(CE1,CE2)를 포함한다.
상기 LED 광원 모듈(50C)의 발광 적층체(EL)는 도37에 도시된 광원 모듈(50A)에 도시된 발광 적층체와 유사한 구조를 가지며, 본 실시예의 구성요소는 특별히 반대되는 설명이 없는 한, 도37에 도시된 LED 광원 모듈(50A)의 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
상기 발광 적층체(EL)는 상기 제1 면을 제공하는 베이스 절연층(16)과, 상기 베이스 절연층(16) 상에 순차적으로 적층된 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)와, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30) 사이에 배치된 제1 및 제2 층간 절연층(IL1,IL2)을 포함한다.
상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(10,20,30)는 각각 제1 도전형 반도체층(10a,20a,30a) 및 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)과 그 사이에 위치한 활성층(10b,20b,30b)을 가질 수 있다. 동일한 영역에 3개의 반도체 발광부가 중첩되어 적층되므로, 단위 면적당 휘도를 강화할 수 있다.
본 실시예에서는 3개의 반도체 발광부(10,20,30)가 적층된 형태를 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 2개 이상의 반도체 발광부를 채용할 수 있다. 또한, 3개의 반도체 발광부는 각각 다른 색의 광(예, 적색, 녹색, 청색)을 방출할 수 있으나, 이와 달리 동일한 색의 광 또는 백색 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
공통 전극인 제1 및 제2 관통 전극 구조(CE1,CE2)과 접속되도록 상기 발광 적층체(EL)의 제1 면, 즉 상기 베이스 절연층(16) 하면에는 제1 및 제2 전극 패드(39a,39b)가 제공될 수 있다.
상기 LED 광원 모듈(50C)은 상기 발광 적층체(EL)의 제2 면 및 측면을 둘러싸는 인캡슐레이션부(38)를 더 포함할 수 있다. 상기 인캡슐레이션부(38)는 광투과성 수지를 포함할 수 있다. 필요에 따라 상기 인캡슐레이션부(38)는 형광체와 같은 파장변환물질을 포함할 수 있다. 상기 인캡슐레이션부(38)는 상기 발광 적층체(EL)의 제1 면과 실질적으로 평탄한 공면인 표면을 갖는다. 이러한 표면의 면적은 인캡슐레이션부(38)의 두께(W)에 따라 적절히 조절될 수 있다. 도40에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 전극 패드(39a,39b)는 상기 인캡슐레이션부(38)의 표면까지 연장되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 발광 적층체(EL)가 작아서 전극 패드의 형성영역을 확보하기 어려운 경우에 인캡슐레이션부(38)를 이용하여 전극 패드의 형성영역을 충분히 확보할 수 있다.
본 실시예에서 채용된 제2 관통 전극 구조(CE2)는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층들(10c,20c,30c)에 모두 접속된 형태로 예시되어 있으나, 도7에 도시된 바와 같이, 제2 관통 전극 구조에 대응되는 개별 전극(E1,E2,E3)이 복수개이고, 각 반도체 발광부(10,20,30)의 제2 도전형 반도체층(10c,20c,30c)에 선택적으로 연결된 형태일 수 있다.
도41는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원 모듈(50D)의 전극 패드 배열을 나타내는 저면도이다.
도41에 도시된 LED 광원 모듈(50D)은 도7에 도시된 광원 모듈(50)과 유사한 관통 전극 구조, 즉 공통 전극과 제1 내지 제3 개별 전극을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 구체적으로 도41에 도시된 바와 같이, 공통 전극의 전극 부분(12)에 접속된 1개의 공통 전극패드(N0)와, 제1 내지 제3 개별 전극의 전극 부분(13,14,15)에 각각 접속된 3개의 개별 전극패드(P1,P2,P3)는 인캡슐레이션부(38)의 표면까지 연장되어 형성되어 충분한 면적을 가질 수 있다.
도42는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에 채용 가능한 파장 변환 물질을 설명하기 위한 CIE 1931 좌표계이다.
도42에 도시된 CIE 1931 좌표계를 참조하면, 청색 발광소자에 황색, 녹색 및 적색 형광체를 조합하거나 청색 발광소자에 녹색 발광소자 및 적색 발광소자의 조합으로 만들어지는 백색 광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며, CIE 1931 좌표계의 (x, y) 좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는, 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 상기 백색 광의 색 온도는 2,000 K ∼ 20,000 K 사이에 해당한다. 도42에서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 점E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광은 상대적으로 황색계열 성분의 광이 약해진 상태로 사람이 육안으로 느끼기에는 보다 선명한 느낌 또는 신선한 느낌을 가질 수 있는 영역의 조명 광원으로 사용 될 수 있다. 따라서, 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광을 이용한 조명 제품은 식료품, 의류 등을 판매하는 상가용 조명으로 효과가 좋다.
본 실시예에 채용된 LED 셀로부터 방출되는 광의 파장을 변환하기 위한 물질로서, 형광체 및/또는 양자점과 같은 다양한 물질이 사용될 수 있다
형광체로는 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)(여기에서, 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 있다.)
불화물(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4+, K3SiF7:Mn4 +
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(Ⅱ)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
특히, 불화물계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 불화물계 적색 형광체의 경우, 기타 형광체와 달리 40 ㎚ 이하의 협반치폭(narrow FWHM)을 구현할 수 있기 때문에, UHD TV와 같은 고해상도 TV에 활용될 수 있다.
아래 표1은 청색 LED 칩(440㎚∼460㎚) 또는 UV LED 칩(380㎚∼440㎚)을 위한 응용분야별 형광체 종류이다.
용도 형광체
LED TV BLU β-SiAlON:Eu2 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4+, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
조명 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
Side View
(Mobile, Note PC)		 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:Eu2 +, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
전장
(Head Lamp, etc.)		 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
또한, 파장 변환부는 형광체를 대체하거나 형광체와 혼합하여 양자점(Quantum Dot, QD)과 같은 파장변환물질들이 사용될 수 있다.
도43은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도43을 참조하면, 도8에 도시된 디스플레이 패널(100)은 패널 구동부(120) 및 제어부(150)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(120)는 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있으며, 제어부(150)는 상기 패널 구동부(120)를 제어될 수 있다. 상기 제어부(150)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(120)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(150)는 입력된 영상 신호에 따라 복수의 서브 픽셀이 설정된 그룹 단위로 턴 온 되도록 상기 패널 구동부(120)를 제어함으로써 원하는 영상을 디스플레이 패널(100)에 표시할 수 있다.
앞선 실시예들에서는 디스플레이 장치를 주된 응용예로 설명하였으나, 디스플레이 패널에 채용되는 LED 광원 모듈(50,50A,50B,50C)은 다양한 조명 장치의 광원 모듈로도 활용될 수 있다.
도44는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 채용가능한 평판 조명 장치의 사시도이다.
도44를 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 상술된 실시예들에 따른 LED 광원 모듈(50,50A,50B,50C)을 포함할 수 있다. 전원공급장치(1020)는 광원 모듈 구동부를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(1010)은 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원 모듈은 복수의 반도체 발광부의 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.
도45는 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, LED 광원 모듈(50,50A,50B,50C)을 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.
도45를 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(2100)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.
도46은 본 발명의 일 실시예들에 따른 광원 모듈을 채용할 수 있는 개방형 네트워크 시스템이다.
도46을 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 상술된 LED 광원 모듈(50,50A,50B,50C)과 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(2100')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. 베이스 절연층;
    상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며, 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 가지며, 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 구성된 제1 내지 제3 반도체 발광부;
    상기 제1 및 제2 반도체 발광부 사이에 배치된 제1 층간 절연층; 및
    상기 제2 및 제3 반도체 발광부 사이에 배치된 제2 층간 절연층;을 구비한 발광 적층체를 포함하며,
    상기 발광 적층체는, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하는 격벽 구조에 의해 정의되는 복수의 픽셀 영역으로 구분되며,
    상기 복수의 픽셀 영역은 각각,
    상기 베이스 절연층과 제1 및 제2 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속된 공통 전극과,
    상기 베이스 절연층을 관통하며 상기 제1 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제1 개별 전극과,
    상기 베이스 절연층과 상기 제1 반도체 발광부와 상기 제1 층간 절연층을 관통하며 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 개별 전극과,
    상기 베이스 절연층과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와 상기 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제3 개별 전극을 포함하는 LED 광원 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 각각 적색, 녹색 및 청색의 광을 방출하는 LED 광원 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 자외선 광을 방출하며,
    상기 제1 내지 제3 반도체 발광부는 그 상면에 각각 배치된 제1 내지 제3 파장 변환부를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 파장 변환부는 각각 자외선 광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 변환하는 LED 광원 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부 상에 배치되며 자외선, 청색 및 녹색 광을 차단하기 위한 제1 광 필터층과, 상기 제2 파장 변환부 상에 배치되며 자외선 및 청색 광을 차단하기 위한 제2 광 필터층을 더 포함하는 LED 광원 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 활성층은 청색 광을 방출하며,
    상기 제1 및 제2 반도체 발광부는 그 상면에 각각 배치된 제1 및 제2 파장 변환부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 파장 변환부는 청색의 광을 각각 적색 및 녹색의 광으로 변환하는 LED 광원 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부 상에 배치되며 청색 및 녹색 광을 차단하기 위한 제1 광 필터층과, 상기 제2 파장 변환부 상에 배치되며 청색 광을 차단하기 위한 제2 광 필터층을 더 포함하는 LED 광원 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 반도체 발광부 상에는 방출되는 광을 확산시키기 위한 광확산층을 더 포함하는 LED 광원 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 절연층은 반사성 물질을 포함하는 LED 광원 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 격벽 구조는 각각 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부를 관통하며 서로 연결된 제1 내지 제3 격벽을 포함하며,
    상기 격벽 구조는 도전성 금속을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 격벽은 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와는 전기적으로 절연되는 LED 광원 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제3 반도체 발광부 상에 배치된 외부 절연층을 더 포함하는 LED 광원 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 공통 전극은,
    상기 베이스 절연층 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층 상에 접속된 제1 전극과,
    상기 제1 전극에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제1 반도체 발광부를 관통하는 제1 도전성 비아와,
    상기 제1 도전성 비아와 접속되며 상기 제1 층간 절연부 내에서 상기 제2 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층에 접속된 제2 전극과,
    상기 제2 전극에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제2 반도체 발광부를 관통하는 제2 도전성 비아와,
    상기 제2 도전성 비아와 접속되며 상기 제2 층간 절연부 내에서 상기 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층에 접속된 제3 전극을 포함하는 LED 광원 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 층간 절연부는 각각 상기 제1 및 제2 도전성 비아가 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와는 전기적으로 절연되도록 상기 제1 및 제2 도전성 비아 주위로 연장되는 LED 광원 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 개별 전극은
    상기 베이스 절연층 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연된 제5 전극과,
    상기 제5 전극에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제1 반도체 발광부를 관통하는 제3 도전성 비아와,
    상기 제3 도전성 비아와 접속되며 상기 제1 층간 절연부 내에서 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제6 전극을 포함하는 LED 광원 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 층간 절연부는 상기 제2 개별 전극이 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제3 도전성 비아 주위로 연장되는 LED 광원 모듈.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제3 개별 전극은
    상기 베이스 절연층 내에 위치하며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연된 제7 전극과,
    상기 제7 전극에 접속되며 상기 제1 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제1 반도체 발광부를 관통하는 제4 도전성 비아와,
    상기 제4 도전성 비아와 접속되며 상기 제1 층간 절연부 내에서 상기 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연된 제8 전극과,
    상기 제8 전극에 접속되며 상기 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제2 반도체 발광부를 관통하는 제5 도전성 비아와,
    상기 제5 도전성 비아와 접속되며 상기 제2 층간 절연부 내에서 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제9 전극을 포함하는 LED 광원 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 층간 절연부는 각각 상기 제3 개별 전극이 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와 전기적으로 절연되도록 상기 제4 및 제5 도전성 비아 주위로 연장되는 LED 광원 모듈.
  17. 제1 면 및 상기 제1 면과 반대에 위치한 제2 면과 그 사이에 위치한 측면을 갖는 발광 적층체; 및
    상기 발광 적층체의 적어도 일부를 관통하는 제1 및 제2 관통 전극 구조를 포함하며,
    상기 발광 적층체는,
    상기 발광 적층체의 제1 면을 제공하는 베이스 절연층과,
    상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며, 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 갖는 복수의 반도체 발광부와,
    상기 복수의 반도체 발광부 사이에 배치된 적어도 하나의 층간 절연층을 포함하며,
    상기 제1 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속되도록 상기 베이스 절연층과 상기 복수의 반도체 발광부 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 층간 절연층을 관통하며,
    상기 제2 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층들 중 적어도 하나에 접속되도록 적어도 상기 베이스 절연층을 관통하는 LED 광원 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 관통 전극 구조는 상기 복수의 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층들에 선택적으로 연결되는 복수의 개별 전극을 포함하는 LED 광원 모듈.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통 전극 구조는 상기 베이스 절연층을 통해 노출되며,
    상기 베이스 절연층 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 관통 전극 구조에 각각 접속된 제1 및 제2 전극 패드와, 상기 발광 적층체의 제2 면 및 측면을 둘러싸는 인캡슐레이션부를 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2 전극 패드는 상기 인캡슐레이션부의 표면까지 연장되어 배치된 LED 광원 모듈.
  20. 회로 기판과 상기 회로 기판 상에 배치된 LED 광원 모듈을 갖는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널을 구동하기 위한 패널 구동부; 및
    상기 패널 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 LED 광원 모듈은,
    베이스 절연층과,
    상기 베이스 절연층 상에 순차적으로 적층되며, 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 가지며, 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 구성된 제1 내지 제3 반도체 발광부와,
    상기 제1 및 제2 반도체 발광부 사이에 배치된 제1 층간 절연층과,
    상기 제2 및 제3 반도체 발광부 사이에 배치된 제2 층간 절연층;을 구비한 발광 적층체를 포함하며,
    상기 발광 적층체는,
    상기 제1 내지 제3 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하는 격벽 구조에 의해 정의되는 복수의 픽셀 영역으로 구분되며,
    상기 복수의 픽셀 영역은 각각,
    상기 베이스 절연층과 제1 및 제2 반도체 발광부와 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속된 공통 전극과,
    상기 베이스 절연층을 관통하며 상기 제1 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제1 개별 전극과,
    상기 베이스 절연층과 상기 제1 반도체 발광부와 상기 제1 층간 절연층을 관통하며 상기 제2 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 개별 전극과,
    상기 베이스 절연층과 상기 제1 및 제2 반도체 발광부와 상기 제1 및 제2 층간 절연층을 관통하며 상기 제3 반도체 발광부의 제2 도전형 반도체층에 접속된 제3 개별 전극을 포함하는 디스플레이 장치.




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