KR20240046228A - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20240046228A
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장명훈
김양현
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우상원
김진성
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 면광원 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 다수의 단위 픽셀 영역이 정의된 배선 기판; 상기 배선 기판 상에서 제1 픽셀 영역에 위치하는 제1 배선 전극과 제2 픽셀 영역에 위치하는 제2 배선 전극을 포함하는 배선 전극; 상기 제1 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제1 발광 소자; 및 상기 제2 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 측면이 일측으로 기울어진 틸트각을 가지고, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 틸트각에 대하여 대칭적으로 위치할 수 있다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술 분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 것으로 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.
최근, 이러한 발광 다이오드(LED)는 점차 소형화되어 마이크로미터 크기의 LED로 제작되어 디스플레이 장치의 화소나 평면 조명으로 이용되고 있다.
질화갈륨 계열 반도체가 성장되는 기판으로 사용되는 사파이어는 기울어진 결정면을 가진다. 일례로, R-면 (R-plane)은 m-축(m-axis)으로 기울어진 결정면을 가진다. 보통 사파이어는 R-면을 성장면으로 가질 수 있다. R-면은 육각기둥 결정 형상에 대하여 기울어진 면을 가지므로, 사파이어 기판 및 이 사파이어 기판의 결정면 상에서 성장되는 질화갈륨 계열의 반도체는 이와 같이 기울어진 틸트 각도를 가질 수 있다.
또한, 사파이어 기판 상에서 질화갈륨 계열 반도체로 발광 소자가 형성된 이후에 사파이어 기판의 결정면 방향으로 절단됨에 기인하여도 이와 같은 틸트 각도가 형성될 수 있다.
이에 따라, 발광 소자가 일반적인 배치에 의하여 배선 기판 상에 장착되어 발광할 경우, 하나의 발광 소자에 대하여 두 전극 패드를 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포를 가지는 상태로 개별 서브픽셀을 이루어 디스플레이 장치가 이루어질 수 있다.
이와 같이, 비대칭적인 광분포를 가지는 상태로 개별 서브픽셀을 이루어 디스플레이 장치가 이루어지면 외부에서 디스플레이 장치를 바라볼 때 보는 방향에 따라 색상이 다르게 보이는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 발광 소자의 신호전극/공통전극 사이의 극성 차이에 의하여 형성되는 전기장으로 인해 의도하지 않은 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)가 발생할 수 있다.
이로 인해, 전기장이 소멸되어도, 기생 캐패시턴스의 방전(discharge)이 정상적으로 이루어지지 않아서, 이웃 발광 소자가 의도하지 않게 켜지는 상황이 발생할 수 있다.
해당 영향은 디스플레이 장치에 사용되는 발광 소자 전체 개수만큼 누적될 수 있어, 최종적으로 디스플레이 제품 단위에 고스트(ghost) 현상이 나타날 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자의 결정성에서 기인하는 발광 소자의 치우쳐진 광분포를 상쇄시킬 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 외부에서 디스플레이 장치를 바라볼 때 보는 방향에 따라 색상이 다르게 보이는 문제점이 해소될 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 발광 소자들의 전기적 극성 차이에서 발생하는 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 발광 소자들의 전기적 극성 차이에서 발생하는 전기장을 상쇄시킬 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 일측 방향에서 디스플레이를 볼 때 색감이 약한 영역을 시각적으로 보강하여 좌/우측에서 느끼는 디스플레이의 색감 차이를 보정할 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 다수의 단위 픽셀 영역이 정의된 배선 기판; 상기 배선 기판 상에서 제1 픽셀 영역에 위치하는 제1 배선 전극과 제2 픽셀 영역에 위치하는 제2 배선 전극을 포함하는 배선 전극; 상기 제1 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제1 발광 소자; 및 상기 제2 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 측면이 일측으로 기울어진 틸트각을 가지고, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 틸트각에 대하여 대칭적으로 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 전극의 위치가 서로 대칭되도록 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 각 발광 소자는 제1형 전극 및 제2형 전극을 포함하고, 상기 제1형 전극과 상기 제2형 전극을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포를 가질 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자의 대칭적인 위치에 의하여 상기 비대칭적인 광분포를 상쇄시킬 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역 사이의 중심에 대하여 대칭적으로 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 동일 색상의 광을 발광할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 서로 쌍을 이루어 반복적으로 배치될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자의 틸트각은 상기 발광 소자의 반도체 물질의 결정성에 기인할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 단면 또는 측면이 평행사변형일 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 서로 멀어지는 틸트각 또는 서로 가까워지는 틸트각을 가질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 다수의 단위 픽셀 영역이 정의된 배선 기판; 상기 배선 기판 상에서 제1 픽셀 영역에 위치하는 제1 배선 전극과 제2 픽셀 영역에 위치하는 제2 배선 전극을 포함하는 배선 전극; 상기 제1 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제1 발광 소자; 및 상기 제2 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자는 각각 제1형 전극 및 제2형 전극을 포함하고, 상기 제1형 전극과 상기 제2형 전극을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포를 가지고, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 비대칭적인 광분포를 상쇄시키도록 서로 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 발광 소자의 결정성에서 기인하는 발광 소자의 치우쳐진 광분포가 서로 상쇄될 수 있다. 즉, 발광 소자들의 비대칭적인 광분포를 상쇄시킬 수 있다.
이에 따라, 외부에서 디스플레이 장치를 바라볼 때 보는 방향에 따라 색상이 다르게 보이는 문제점이 해소될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 발광 소자들의 전기적 극성 차이에서 발생하는 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있다.
또한, 이러한 기생 캐패시턴스에 의하여 발생할 수 있는 고스트(ghost) 현상을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 발광 소자들의 전기적 극성 차이에서 발생하는 전기장을 상쇄시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 일측 방향에서 디스플레이를 볼 때 색감이 약한 영역을 시각적으로 보강하여 좌/우측에서 느끼는 디스플레이의 색감 차이를 보정할 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 최종 제품단에서 색시야각이 증진되는 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전 취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치의 구체적인 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치의 구체적인 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 4은 도 2 및 도 4의 서브픽셀 배치를 도식적으로 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치에 의한 효과를 나타내는 개략도이다.
도 7은 도 2에 따른 서브픽셀 배치를 형성하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 개별 발광 소자를 나타내는 측면 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 개별 발광 소자의 틸트각을 나타내는 개략도이다.
도 10은 사파이어 결정면 및 결정방향을 도식적으로 나타내고 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 발광 소자들을 나타내는 측면 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 발광 소자들의 틸트각을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서 이용되는 발광 소자의 광분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서 이용되는 발광 소자의 광분포의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 15는 도 13 또는 도 14에 도시된 치우쳐진 광분포가 서로 상쇄되어 균일화된 광분포를 도시하고 있다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서 적층 단계에 따라 광분포가 점차 좌우대칭이 이루어지는 과정을 나타내는 그래프이다.
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 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 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.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
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.
당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 마이크로 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(10)는 배선 기판(100) 상에 개별 단위 픽셀 영역(101)이 구획되고, 이 단위 픽셀 영역(101) 내에 다수의 발광 소자(200: 210, 220, 230)가 설치되어 구성될 수 있다.
여기서, 단위 픽셀 영역(101)에 설치되는 개별 발광 소자(210, 220, 230)는 실질적으로 서브픽셀(subpixel)에 해당할 수 있다. 일례로, 세 개의 서브픽셀들이 모여서 하나의 픽셀(pixel)을 이룰 수 있다. 도 1에서 세 개의 발광 소자(210, 220, 230)는 각각 적색, 녹색 및 청색 발광 소자에 해당할 수 있다.
각 발광 소자(210, 220, 230)는 한 쌍의 전극 패드(130, 140/131, 141/132, 142)와 전기적으로 접속될 수 있다. 이 경우, 일례로, 도 1에서 일측 방향으로 배열된 전극 패드(130, 131, 132: 이하, 제1 전극 패드)는 제1 배선 전극(121, 122, 123; 신호 전극 또는 데이터 전극)과 연결될 수 있다.
또한, 타측 방향으로 배열된 전극 패드(140, 141, 142: 이하, 제2 전극 패드)는 제2 배선 전극(124; 공통 전극 또는 스캔 전극)과 연결될 수 있다. 그러나 그 반대의 경우도 가능함은 물론이다. 도 1에서, 전극 및 패드의 배치상, 신호 전극(121, 122, 123) 및 공통 전극(124)은 생략되어 있다.
한편, 경우에 따라, 제1 전극 패드(130, 131, 132)가 신호 전극(121, 122, 123)에 해당할 수 있고, 제2 전극 패드(140, 141, 142)가 공통 전극(124)에 해당할 수도 있다.
이하, 전극 패드와 배선 전극의 도면 부호는 혼용하여 설명한다. 즉, 전극 패드와 배선 전극은 동일한 도면 부호를 이용하여 설명할 수 있다.
이와 같이, 제1 배선 전극(121, 122, 123)과 제2 배선 전극(124)이 서로 교차하는 지점에서 단위 서브픽셀이 정의될 수 있다.
한편, 제1 배선 전극(121, 122, 123)이 신호 전극(또는 데이터 전극)일 경우에, 이러한 제1 배선 전극(121, 122, 123, 또는 제1 전극 패드(130, 131, 132))은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor(TFT))가 구비된 TFT 층(120)과 연결될 수 있다. 따라서, 이러한 TFT 층(120)에 의한 스위칭 구동에 의하여 각각의 발광 소자(210, 220, 230)가 구동될 수 있다.
도 1에서, TFT 층(120)은 간략하게 하나의 층으로 표시되어 있으나, TFT 층(120)은 스위칭 동작을 할 수 있는 다수의 TFT 영역을 포함할 수 있다. 일례로, 각 TFT 영역은 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 이들 사이에 위치하는 절연층, 제1 배선 전극(121, 122, 123, 또는 제1 전극 패드(130, 131, 132))과 연결될 수 있는 비아 전극 등을 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 이러한 각각의 TFT 영역은 각각의 발광 소자(210, 220, 230)와 연결될 수 있다.
이러한 배선 전극(121, 122, 123, 124) 상에 다수의 발광 소자(200; 210, 220, 230)가 전기적으로 연결되어 개별 서브픽셀을 이루어서 설치될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 이러한 발광 소자(200)는 적색 발광 소자(210), 녹색 발광 소자(220) 및 청색 발광 소자(230)를 포함할 수 있고, 이들 세 개의 발광 소자(210, 220, 230)가 개별 서브픽셀(subpixel)을 이루어 배선 기판(100) 상에 반복되어 위치할 수 있다. 이러한 발광 소자(210, 220, 230)는 유기 발광 소자 및 무기 발광 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 발광 소자(210, 220, 230)는 무기 반도체 발광 소자(Light Emmitting Diode; LED)일 수 있다.
이러한 반도체 발광 소자(LED; 200)는 마이크로미터(㎛) 단위의 크기를 가질 수 있다. 마이크로미터(㎛) 크기란 발광 소자(200)의 적어도 일면의 폭이 수 내지 수백 마이크로미터(㎛) 크기를 가짐을 의미할 수 있다.
TFT 층(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있고, TFT 층(120) 상에는 절연층(150)이 피복될 수 있다. 이러한 절연층(150)은 배선 전극(121, 122, 123, 124), 전극 패드(130, 131, 132/140, 141, 142)와 발광 소자(210, 220, 230) 사이의 연결 부분을 피복할 수 있다.
일례로, 개별 발광 소자(210, 220, 230)들은 격벽(160)에 의하여 서로 분리될 수 있다. 또한, 발광 소자(210, 220, 230) 및 격벽(160) 상에는 커버층(170)이 위치할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 발광 소자(210, 220, 230)는 개별 서브픽셀(subpixel)을 이루어 배선 기판(100) 상에 반복되어 위치할 수 있다. 일례로, 각 픽셀 영역(101)은 배선 기판(100) 상에 반복적으로 배치될 수 있다.
이때, 픽셀 영역(101)은 길이 방향으로 하나의 데이터 전극(121, 122, 123; 제1 배선 전극) 라인 또는 스캔 전극(124; 제2 배선 전극) 라인을 따라 반복적으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 좌우 방향을 따라 적색 발광 소자(210), 녹색 발광 소자(220), 및 청색 발광 소자(230)가 반복적으로 위치할 수 있다. 일례로, 청색 발광 소자(230)의 우측에는 이웃하는 픽셀 영역의 적색 발광 소자가 위치할 수 있다.
한편, 하나의 데이터 전극(제1 배선 전극) 라인 또는 스캔 전극(제2 배선 전극) 라인과 평행하게 이웃하는 다른 데이터 전극(제1 배선 전극) 라인 또는 스캔 전극(제2 배선 전극) 라인이 위치할 수 있다(도 8 참조). 이때, 이웃하는 데이터 전극(제1 배선 전극) 라인 또는 스캔 전극(제2 배선 전극) 라인에는 픽셀 영역(101)과 동일한 발광 소자(210, 220, 230)의 배치를 가지는 픽셀 영역(102; 도 8 참조)이 위치할 수 있다.
이러한 경우, 이웃하는 픽셀 영역에서 동일한 색상을 가지는 발광 소자가 이웃하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 데이터 전극(제1 배선 전극) 라인 또는 스캔 전극(제2 배선 전극) 라인을 따라서는 적색 발광 소자(210), 녹색 발광 소자(220), 및 청색 발광 소자(230)가 반복적으로 위치할 수 있으나, 이 데이터 전극(제1 배선 전극) 라인 또는 스캔 전극(제2 배선 전극) 라인에 수직한 방향으로는 동일한 색상을 가지는 발광 소자가 반복되어 위치할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 두 이웃하는 발광 소자는 서로 다른 배치를 가질 수 있다. 일례로, 도 1을 참조하면, 적색 발광 소자(210), 그리고 이 적색 발광 소자(210)와 이웃하는 녹색 발광 소자(220)는 서로 다른 배치를 가질 수 있다.
일례로, 적색 발광 소자(210)는 제1 배선 전극(130)에 제1형 전극, 예를 들어, N 전극이 위치할 수 있고, 녹색 발광 소자(220)는 제1 배선 전극(131)에 제2형 전극, 예를 들어, P 전극이 위치할 수 있다. 이러한 서로 다른 배치는 녹색 발광 소자(220)와 청색 발광 소자(230) 사이에도 이루어질 수 있다.
즉, 적색 발광 소자(210)와, 이 적색 발광 소자(210)와 이웃하는 녹색 발광 소자(220)는 각 발광 소자(210, 220)의 전극 위치에 대하여 서로 대칭되는 배치를 가질 수 있다.
한편, 하나의 픽셀 영역(101)에 위치하는 발광 소자(예를 들어, 적색 발광 소자(210))와 이웃하는 픽셀 영역(102)에 위치하는 발광 소자(예를 들어, 적색 발광 소자(210))는 이와 같이 전극 위치에 대하여 서로 대칭되는 배치를 가질 수 있다.
말하자면, 배선 기판(100) 상에는 제1 픽셀 영역(101)에 위치하고 제1 배치로 설치되는 제1 발광 소자(210)와, 이 제1 픽셀 영역(101)과 이웃하는 제2 픽셀 영역(102)에 위치하고, 제1 배치와 대칭되는 제2 배치로 설치되는 제2 발광 소자(210)가 위치할 수 있다.
이와 같은 발광 소자(210)들의 제1 배치 및 제2 배치에 의하여, 제1 발광 소자와 제2 발광 소자의 전기적 극성 차이에서 발생하는 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있다.
또한, 이러한 발광 소자(210)들의 제1 배치 및 제2 배치에 의하여, 제1 발광 소자와 제2 발광 소자의 전기적 극성 차이에서 발생하는 전기장을 상쇄시킬 수 있다.
이러한 서로 다른 배치를 가지는 발광 소자(210)들 및 그 효과에 대해서는 자세히 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치의 구체적인 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 배선 기판(100) 상에 발광 소자들(230a, 230b, 230c, 230d)이 서로 대칭적인 배치를 이루어 설치된 상태를 도시하고 있다. 이는 발광 소자의 배치가 일 방향으로 병렬적으로 이어진 상태에 해당할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 발광 소자들(230a, 230b, 230c, 230d)은 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포(a, b; 도 5 및 도 6 참조)를 가질 수 있다. 또한, 각 발광 소자들(230a, 230b, 230c, 230d)은 제1 전극 패드(132)와 제2 전극 패드(142)를 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포를 가질 수 있다.
예를 들면, 제1 발광 소자(230a) 및 제3 발광 소자(230c)는 좌측으로 치우친 광분포(a)를 가질 수 있다. 이는 제1 배치에 대응할 수 있다. 또한, 제1 발광 소자(230a) 및 제3 발광 소자(230c) 사이에 위치하는 제2 발광 소자(230b)와 제3 발광 소자(230c)의 우측에 위치하는 제4 발광 소자(230d)는 우측으로 치우친 광분포(b)를 가질 수 있다. 이는 제2 배치에 대응할 수 있다.
이는 기판(231)과 반도체층(232) 중 적어도 어느 하나가 가지는 물질적 특성에 기인한 결과일 수 있다. 예를 들어, 기판(231)과 반도체층(232) 중 적어도 어느 하나의 결정 구조가 기울어진 형상을 가지기 때문에 이와 같은 현상이 발생할 수 있다.
도 2에서는 이와 같이 각 발광 소자(230a, 230b, 230c, 230d)가 기울어진 결정 구조를 가지는 상태를 나타내고 있다. 특히, 이웃하는 두 픽셀이 쌍을 이루는 영역(이하, 제1 영역; 230)을 고려하면, 일측 픽셀의 제1 발광 소자(230a) 및 타측 픽셀의 제2 발광 소자(230b)는 서로 대칭되는 틸트각을 가질 수 있다. 일례로, 제1 발광 소자(230a)와 제2 발광 소자(230b)는 서로 멀어지는 방향으로 경사진 각도를 이룰 수 있다. 또한, 제1 영역(230)에 이웃하는 제2 영역(231)에서도 제3 발광 소자(230c) 및 타측 픽셀의 제4 발광 소자(230d)는 서로 대칭되는 틸트각을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치의 구체적인 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 배선 기판(100) 상에 발광 소자들(230e, 230f, 230g, 230h)이 서로 대칭적인 배치를 이루어 설치된 상태를 도시하고 있다. 이는 도 6에서 도시하는 발광 소자의 배치가 병렬적으로 이어진 상태에 해당할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 발광 소자들(230e, 230f, 230g, 230h)은 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포(a, b)를 가질 수 있다. 또한, 각 발광 소자들(230e, 230f, 230g, 230h)은 제1 전극 패드(132)와 제2 전극 패드(142)를 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포(a, b; 도 5 및 도 6 참조)를 가질 수 있다.
도 3에서는 이와 같이 각 발광 소자(230e, 230f, 230g, 230h)가 기울어진 결정 구조를 가지는 상태를 나타내고 있다. 특히, 이웃하는 두 픽셀이 쌍을 이루는 영역(이하, 제3 영역; 232)을 고려하면, 일측 픽셀의 제5 발광 소자(230e) 및 타측 픽셀의 제6 발광 소자(230f)는 서로 대칭되는 틸트각을 가질 수 있다. 일례로, 제5 발광 소자(230e)와 제6 발광 소자(230f)는 서로 가까워지는 방향으로 경사진 각도를 이룰 수 있다. 또한, 제3 영역(232)에 이웃하는 제4 영역(233)에서도 제7 발광 소자(230g) 및 타측 픽셀의 제8 발광 소자(230h)는 서로 대칭되는 틸트각을 가질 수 있다.
도 4는 도 2 및 도 3의 서브픽셀 배치를 도식적으로 나타내는 도이다.
도 4(a)는 도 2의 제1 영역(230)에서 제1 발광 소자(230a)와 제2 발광 소자(230b)의 쌍(pari)이 서로 멀어지는 방향으로 경사진 각도를 이루는 상태를 도식적으로 나타내고 있다. 즉, 제1 발광 소자(230a)와 제2 발광 소자(230b)의 하면에서 상면으로 갈수록 제1 발광 소자(230a)와 제2 발광 소자(230b) 사이의 거리는 점점 멀어질 수 있다.
또한, 도 4(b)는 도 10의 제3 영역(232)에서 제5 발광 소자(230e)와 제6 발광 소자(230f)의 쌍(pari)이 서로 가까워지는 방향으로 경사진 각도를 이루는 상태를 도식적으로 나타내고 있다. 즉, 제1 발광 소자(230a)와 제2 발광 소자(230b)의 하면에서 상면으로 갈수록 제1 발광 소자(230a)와 제2 발광 소자(230b) 사이의 거리는 점점 가까워질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 발광 소자들이 이웃하는 픽셀과 쌍을 이루어 대칭적으로 위치하면 발광 소자의 결정 구조에 기인하는 치우쳐진 광분포(a, b)가 서로 상쇄될 수 있다. 즉, 외부에서 디스플레이 장치를 바라볼 때 보는 방향에 따라 색상이 다르게 보이는 문제점이 해소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치를 나타내는 개략도이다.
도 5를 참조하면, 서로 이웃하는 제1 발광 소자(230a) 및 제2 발광 소자(230b)가 서로 다른 배치인 제1 배치 및 제2 배치를 가지고 위치하는 상태를 도시하고 있다. 또한, 제2 발광 소자(230b) 및 제3 발광 소자(230c)도 서로 다른 배치를 가지고 위치할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 소자(230a) 및 제3 발광 소자(230c)는 제1 배치를 가지고 위치할 수 있고, 제1 발광 소자(230a) 및 제3 발광 소자(230c) 사이에 위치하는 제2 발광 소자(230b)는 제2 배치를 가지고 위치할 수 있다.
이때, 제1 발광 소자(230a), 제2 발광 소자(230b) 및 제3 발광 소자(230c)는 모두 동일한 색상을 발광하는 발광 소자들일 수 있다. 일례로, 제1 발광 소자(230a), 제2 발광 소자(230b) 및 제3 발광 소자(230c)는 모두 청색 발광 소자들일 수 있다.
여기서 제1 배치는 도 5에서 좌측에 N 전극(235)이 위치하고 우측에 P 전극(237)이 위치하는 배치일 수 있다. 각 발광 소자(230a, 230b, 230c)에서 기판(231) 상에 반도체층(232)이 위치하고, 이 반도체층(232)과 접촉하는 제1형 전극, 예를 들어, N형 전극(235) 및 제2형 전극, 예를 들어, P형 전극(237)이 위치할 수 있다.
즉, 각 발광 소자(230a, 230b, 230c)는 기판(231), 반도체층(232), 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 포함할 수 있다. 이때, 각 발광 소자(230a, 230b, 230c)는 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 연결하는 방향에 대하여 서로 다른 배치를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 각 발광 소자(230a, 230b, 230c)는 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포(a, b)를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 발광 소자(230a) 및 제3 발광 소자(230c)는 좌측으로 치우친 광분포(a)를 가질 수 있다. 이는 제1 배치에 대응할 수 있다. 또한, 제1 발광 소자(230a) 및 제3 발광 소자(230c) 사이에 위치하는 제2 발광 소자(230b)는 우측으로 치우친 광분포(b)를 가질 수 있다. 이는 제2 배치에 대응할 수 있다.
이는 기판(231)과 반도체층(232) 중 적어도 어느 하나가 가지는 물질적 특성에 기인한 결과일 수 있다. 예를 들어, 기판(231)과 반도체층(232) 중 적어도 어느 하나의 결정 구조가 기울어진 형상을 가지기 때문에 이와 같은 현상이 발생할 수 있다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 서브픽셀 배치에 의한 효과를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 배선 기판(100) 상에 설치되어 서브픽셀을 이루는 발광 소자(230b, 230c)가 구비될 수 있다.
이때, 하측의 도 6(B)를 참조하면, 배선 기판(100)은 위에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 배선 기판(100) 상에 배열되는 제1 배선 전극(123)과 제2 배선 전극(124)을 포함하는 배선 전극(123, 124)을 포함하고, 각 단위 픽셀 영역에서 발광 소자(230b, 230c)는 제1 배선 전극(123)과 제2 배선 전극(124)에 전기적으로 접속되어 설치될 수 있다. 즉, 도 6의 서브픽셀 배치는 도 1의 청색 발광 소자(230)의 경우에 해당할 수 있다.
여기서, 도 6(A) 및 (B)를 함께 참조하면, 발광 소자(230b, 230c)는 제1 픽셀 영역에 위치하고 제1 배치로 설치되는 제1 발광 소자(230b) 및 제1 픽셀 영역과 이웃하는 제2 픽셀 영역에 위치하고, 제1 배치와 대칭되는 제2 배치로 설치되는 제2 발광 소자(230c)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 발광 소자(230b)와 제2 발광 소자(230c)는 기판(231), 반도체층(232), 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 발광 소자(230b)와 제2 발광 소자(230c)는 제1형 전극(235) 및 제2형 전극(237)을 연결하는 방향에 대하여 서로 다른 배치를 가질 수 있다.
이에 따라, 제1 배치에 의하여 일측으로 치우친 광분포(a)와 제2 배치에 의하여 타측으로 치우친 광분포(b)는 서로 합쳐져서 중앙측을 향한 치우치지 않은 광분포(c)를 가질 수 있다. 즉, 이러한 제1 발광 소자(230b)의 제1 배치와 제2 발광 소자(230c)의 제2 배치에 의하여 비대칭적인 광분포를 상쇄시킬 수 있다.
이때, 위에서 설명한 바와 같이, 제1 발광 소자(230b)와 제2 발광 소자(230c)는 서로 이웃하는 픽셀 영역에 위치하는 동일한 색상을 발광하는 발광 소자, 예를 들면, 청색 발광 소자일 수 있다.
PN 접합(junction) 구조로 되어있는 발광 다이오드(LED)에 정전압을 인가할 때 전하와 정공이 P-영역과 N-영역이 맞닿은 부근 영역에서 재결합하여 빛을 방출하게 된다. 이때, 가장 많은 빛이 발광하는 부분은 P-영역과 N-영역이 맞닿는 영역 한가운데가 아닌 다른 영역에 치우쳐 있다. 따라서, 이러한 LED로 디스플레이를 제작하면 디스플레이의 보는 방향에 따라 색감이 다르게 보일 수 있다.
그러나, 위에서 설명한 바와 같이, 제1 발광 소자(230b)의 제1 배치와 제2 발광 소자(230c)의 제2 배치를 대칭적으로 구성하면, 일측 방향에서 디스플레이를 볼 때 색감이 약한 영역을 시각적으로 보강하여 좌/우측에서 느끼는 디스플레이의 색감 차이를 보정할 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 최종 제품단에서 색시야각이 증진되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제1 발광 소자(230b)와 제2 발광 소자(230c)의 대칭적 배치에 의하여 발광 소자(230b, 230c)의 극성 차이에 의해 형성되는 전기장을 제거할 수 있어, 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 기생 캐패시턴스에 의하여 발생할 수 있는 고스트(ghost) 현상을 개선할 수 있다.
도 7은 도 2에 따른 서브픽셀 배치를 형성하는 과정을 나타내는 개략도이다.
이와 같이 발광 소자들이 서로 다른 배치를 가지도록 전사하는 방법의 일례를 도 7을 참조하여 간략히 설명한다.
예를 들면, 배선 기판의 홀수 열의 전극 패드(#1, #3, 등)에 발광 소자들(230a, 230c)을 먼저 전사하고, 이후, 발광 소자들의 위치를 180도 회전시킨 후 배선 기판의 짝수 열의 전극 패드(#2, #4, 등)에 발광 소자(230b, 230d)를 전사할 수 있다.
발광 소자들(230a 내지 230d)은 웨이퍼(500) 상에 위치하는 상태에서 전사 기판(410)으로 전사된 후에 배선 기판에 전사될 수 있다. 여기서 전사 기판(410)은 일례로 블루 테이프일 수 있다.
먼저, 상측의 ①과 같은 배치의 상태(웨이퍼(500)의 기준점 M이 좌측에 위치하는 상태)에서 발광 소자들(230a, 230c)이 전사 기판(410)에 전사될 수 있다.
이어서, 전사 기판(410)에 전사된 발광 소자들(230a, 230c)은 배선 기판의 홀수 열의 전극 패드(#1, #3, 등)에 전사될 수 있다.
이후, 하측의 ②과 같이 웨이퍼(500)를 180도 회전시킨 상태(웨이퍼(500)의 기준점 M이 우측에 위치하는 상태)에서 발광 소자들(230b, 230d)이 전사 기판(410)에 전사될 수 있다.
이어서, 전사 기판(410)에 전사된 발광 소자들(230b, 230d)은 배선 기판의 짝수 열의 전극 패드(#2, #4, 등)에 전사될 수 있다.
이와 같은 과정에 의하여, 도 2 내지 도 4에서 도시하는 바와 같은 배치를 가지는 발광 소자들(230a 내지 230h)을 배선 기판 상에 전사할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 개별 발광 소자를 나타내는 측면 사진이다. 또한, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 개별 발광 소자의 틸트각을 나타내는 개략도이다.
도 8은 청색 발광 소자(230)의 측면을 나타내는 확대 사진이다. 도 8은 이러한 청색 발광 소자(230)의 대부분의 두께를 이루는 사파이어 기판을 나타낼 수 있다. 도 9에서 나타내는 바와 같이, 청색 발광 소자(230)의 틸트 각도(α)는 대략 10도일 수 있다. 또한, 일례로, 청색 발광 소자(230)의 두께(t)는 80 ㎛일 수 있다.
그러나 사파이어 기판 상에 위치하는 질화갈륨 반도체층도 동일 또는 유사한 틸트 각도를 가질 수 있다. 경우에 따라, 발광 소자가 제작된 이후에 사파이어 기판이 제거되는 경우도 있으며, 이때, 발광 소자는 기판이 아닌 질화갈륨 계열 반도체층이 위와 같은 틸트 각도를 가질 수 있다.
이와 같이, 발광 소자(210, 220, 230)는 단면 또는 측면이 평행사변형으로 형성될 수 있다.
도 10은 사파이어 결정면 및 결정방향을 도식적으로 나타내고 있다. 사파이어는 질화갈륨 계열의 반도체로 이루어지는 발광 소자의 성장 기판으로 이용될 수 있다.
도시하는 바와 같이, 사파이어는 기울어진 결정면을 가진다. 일례로, R-면 (R-plane)은 m-축(m-axis)으로 기울어진 결정면을 가진다. 보통 사파이어는 R-면을 성장면으로 가질 수 있다. 도 10을 참조하면, R-면은 육각기둥 결정 형상에 대하여 기울어진 면을 가지므로, 사파이어 기판 및 이 사파이어 기판의 결정면 상에서 성장되는 질화갈륨 계열의 반도체는 이와 같이 기울어진 틸트 각도를 가질 수 있다.
또한, 사파이어 기판 상에서 질화갈륨 계열 반도체로 발광 소자가 형성된 이후에 사파이어 기판의 결정면 방향으로 절단됨에 기인하여도 이와 같은 틸트 각도가 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 발광 소자들을 나타내는 측면 사진이다. 또한, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 발광 소자들의 틸트각을 나타내는 개략도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 디스플레이에 이용될 수 있는 발광 소자들은 다양한 틸트 각도를 가질 수 있다. 일례로, 도 11(A) 및 도 12(A)에서 도시하는 발광 소자는 일측 방향으로 5도 이하의 틸트 각도를 가질 수 있다.
또한, 도 11(B) 및 도 12(B)에서 도시하는 발광 소자는 도 11(A) 및 도 12(A)에서 도시하는 발광 소자의 틸트각과 반대 방향으로 12도 이하의 틸트 각도를 가질 수 있다.
또한, 도 11(C) 및 도 12(C)에서 도시하는 발광 소자는 도 11(B) 및 도 12(B)에서 도시하는 발광 소자의 틸트각과 동일한 방향으로 10도 이하의 틸트 각도를 가질 수 있다.
이와 같이, 발광 소자는 측단면이 한쪽으로 기울어진 평행사변형체 구조를 가지게 되어, 위에서 설명한 바와 같이, 발광 방향이 면에 수직인 방향에 대하여 고르지 않고 한쪽으로 치우친 발광 패턴을 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서 이용되는 발광 소자의 광분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서 이용되는 발광 소자의 광분포의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 13 및 도 14는 모두 발광 소자의 장축(x-axis)에 따라 측정된 광도(Intensity)를 나타내고 있다. 즉, 장축의 중심부가 0도에 해당하고, 그 좌우측에 광도가 표현되어 있다.
도 13은 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 발광 소자에 대하여 각각 광분포를 나타내고 있다. 도시하는 바와 같이, 중심부의 좌우측으로 비대칭적인 광분포를 보이는 것을 알 수 있다.
도 13을 참조하면, 0도를 기준으로 우측 부분(A)에 더 큰 광도를 가지는 광분포를 보인다. 마찬가지로, 도 14를 참조하면 0도를 기준으로 우측 부분(B)에 더 큰 광도를 가지는 광분포를 보인다.
도 15는 도 13 또는 도 14에 도시된 치우쳐진 광분포가 서로 상쇄되어 균일화된 광분포를 도시하고 있다. 즉, 도 15를 참조하면, 도 13과 같은 광분포가 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 발광 소자의 배치에 따라 균일화된 것을 알 수 있다.
이와 같이, 발광 소자들이 이웃하는 픽셀과 쌍을 이루어 대칭적으로 위치하면 발광 소자의 결정 구조에 기인하는 치우쳐진 광분포(a, b)가 서로 상쇄되어 균일한 광분포를 이룰 수 있다.
이에 따라, 외부에서 디스플레이 장치를 바라볼 때 보는 방향에 따라 색상이 다르게 보이는 문제점 또한 해소될 수 있다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서 적층 단계에 따라 광분포가 점차 좌우대칭이 이루어지는 과정을 나타내는 그래프이다. 도 16 내지 도 18에서 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 광, 그리고 이들 광이 혼합된 백색 광의 스펙트럼의 구분은 도 19에 의하여 확인할 수 있다.
일례로, 도 16은 발광 소자 자체의 광분포(배광 분포)를 나타내는 그래프이다. 이러한 발광 소자의 배광 분포는 위에서 도 13 및 도 14의 상태와 실질적으로 동일할 수 있다.
즉, 도 16은 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 발광 소자에 대하여 각각 광분포를 나타내고 있다. 도시하는 바와 같이, 중심부의 좌우측으로 비대칭적인 광분포를 보이는 것을 알 수 있다.
도 17은 발광 소자가 위에서 설명한 바와 같이 배치된 상태로 배선 기판에 전사된 상태를 나타내는 그래프이다. 즉, 도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같은 배치에 의하여 발광 소자들이 배선 기판(100)에 전사된 상태에서 각 발광 소자의 배광 분포는 도 17과 같은 상태를 보일 수 있다.
이와 같이, 발광 소자의 대칭적인 배치에 따라 발광 소자의 비대칭적인 광분포가 대부분 해결된 것을 볼 수 있다. 즉, 도 16에서 나타나는 중심부(0도)의 좌우측으로 비대칭적인 광분포가 대칭적으로 변화한 것을 알 수 있다.
도 18은 발광 소자가 도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같은 배치에 의하여 배선 기판 상에 전사된 후, 발광 소자가 설치된 배선 기판의 설치면에 커버층을 코팅한 상태를 나타내고 있다. 즉, 도 1에서 도시하는 바와 같은 커버층(170)이 발광 소자들(210, 220, 230) 상에 형성된 상태에서 배광 분포를 나타내고 있다.
도 17의 상태에서는 적색 광의 광도(intensity)는 청색 광이나 녹색 광에 비하여 차이가 존재함을 알 수 있다. 그러나 커버층이 형성된 후에 이들 적색 광, 녹색 광 및 청색 광의 광도는 실질적으로 균일화되는 것을 확인할 수 있다.
도 19는 커버층 상에 커버 필름을 위치시킨 상태의 스펙트럼을 나타낸다. 이러한 커버 필름을 위치시킨 후 적색 광, 녹색 광 및 청색 광 사이에 미세하게 존재하던 광도의 차이가 더 줄어들어 균일한 광이 방출됨을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 마이크로 LED와 같은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 다수의 단위 픽셀 영역이 정의된 배선 기판;
    상기 배선 기판 상에서 제1 픽셀 영역에 위치하는 제1 배선 전극과 제2 픽셀 영역에 위치하는 제2 배선 전극을 포함하는 배선 전극;
    상기 제1 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제1 발광 소자; 및
    상기 제2 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 측면이 일측으로 기울어진 틸트각을 가지고,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 틸트각에 대하여 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 전극의 위치가 서로 대칭되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 발광 소자는 제1형 전극 및 제2형 전극을 포함하고, 상기 제1형 전극과 상기 제2형 전극을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자의 대칭적인 위치에 의하여 상기 비대칭적인 광분포를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역 사이의 중심에 대하여 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 동일 색상의 광을 발광하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 서로 쌍을 이루어 반복적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자의 틸트각은 상기 발광 소자의 반도체 물질의 결정성에 기인하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 단면 또는 측면이 평행사변형인 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 서로 멀어지는 틸트각 또는 서로 가까워지는 틸트각을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  11. 다수의 단위 픽셀 영역이 정의된 배선 기판;
    상기 배선 기판 상에서 제1 픽셀 영역에 위치하는 제1 배선 전극과 제2 픽셀 영역에 위치하는 제2 배선 전극을 포함하는 배선 전극;
    상기 제1 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제1 발광 소자; 및
    상기 제2 배선 전극에 전기적으로 연결되는 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자는 각각 제1형 전극 및 제2형 전극을 포함하고, 상기 제1형 전극과 상기 제2형 전극을 연결하는 방향에 대하여 비대칭적인 광분포를 가지고,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 비대칭적인 광분포를 상쇄시키도록 서로 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 측면이 일측으로 기울어진 틸트각을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 틸트각에 대하여 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자의 틸트각은 상기 발광 소자의 반도체 물질의 결정성에 기인하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 서로 멀어지는 틸트각 또는 서로 가까워지는 틸트각을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역 사이의 중심에 대하여 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 동일 색상의 광을 발광하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 서로 쌍을 이루어 반복적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231734A (ja) * 2001-02-06 2002-08-16 Oki Data Corp 基板ユニット、半導体素子、半導体素子の実装方法及びその製造方法
KR101941030B1 (ko) * 2011-08-24 2019-01-22 엘지이노텍 주식회사 발광소자 패키지
KR20130104611A (ko) * 2012-03-14 2013-09-25 서울바이오시스 주식회사 질화갈륨계 발광 다이오드 및 그것을 갖는 발광 장치
KR20140066397A (ko) * 2012-11-23 2014-06-02 서울바이오시스 주식회사 복수개의 단위 발광소자들을 갖는 발광다이오드
CN107408364B (zh) * 2015-03-20 2020-06-30 索尼半导体解决方案公司 显示装置、照明装置、发光元件以及半导体装置
KR102316325B1 (ko) * 2015-07-06 2021-10-22 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
CN113196366A (zh) * 2018-09-28 2021-07-30 株式会社半导体能源研究所 显示装置的制造方法、显示装置的制造装置

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