WO2021162154A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021162154A1
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signal
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박병훈
김성환
이홍규
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly, to an image processing method using a flip-flop.
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • a light emitting diode (Light Emitting Diode: LED) is a well-known semiconductor light emitting device that converts electric current into light. It has been used as a light source for display images of electronic devices including communication devices. Accordingly, a method for solving the above problems by implementing a display using the semiconductor light emitting device may be proposed.
  • the currently commercialized active matrix type display requires a micro IC.
  • the semiconductor light emitting device must be physically bonded to the substrate on which the micro IC is disposed, but it is very difficult to bond the micro semiconductor light emitting device at an accurate position.
  • One object of the present invention is to minimize a time (sleep time) during which all semiconductor light emitting devices included in a display device are collectively turned off.
  • a display device includes a substrate, a plurality of semiconductor light emitting devices formed on the substrate, and flip-flops for applying an electrical signal to the semiconductor light emitting device so that the semiconductor light emitting devices maintain a light emitting state for a predetermined time; scan electrodes and data electrodes electrically connected to each of the flip-flops, generate a frame synchronization signal and a subfield signal, receive a data packet based on the subfield signal, and scan electrodes based on the data packet and a driver for applying a voltage to the data electrode, wherein the driver generates the subfield signal when the frame synchronization signal is generated during a time from when the subfield signal is generated to when the next subfield signal is generated. It is characterized in that the voltage is not applied to the data electrodes for a period of time from when the next subfield signal is generated to when the next subfield signal is generated.
  • the number of subfield signals generated during a time interval from the time when the first frame synchronization signal is generated to the time when the next frame synchronization signal is generated and the time when the second frame synchronization signal is generated to the next frame synchronization may be different from each other.
  • the driver may generate the frame synchronization signal and the subfield signal out of synchronization with each other.
  • the time interval at which the subfield signal is generated may be the same within a predetermined error range.
  • the driving unit receives a data packet for a time from when the sub-field signal is generated to when the next sub-field signal is generated, and applies the data packet to the scan electrode and the data electrode based on the data packet. voltage can be applied.
  • the data packet includes a block related to a data electrode and a block related to a scan electrode, and the driver may sequentially receive a block related to the data electrode and a block related to the scan electrode.
  • the driving unit applies a voltage to at least some of the scan electrodes based on the block related to the scan electrode while applying a voltage to at least some of the data electrodes based on the block related to the data electrode. can be authorized
  • the data packet input to the driving unit includes first and second data packets, and from a time point when the first data packet is inputted, the driving unit is based on the first data packet.
  • a time interval from when the light emitting device is turned on and a time interval from when the second data packet is started to when the driver turns on the semiconductor light emitting device based on the second data packet may be different from each other.
  • one frame is time-divided into a plurality of subfields and driven.
  • Such a driving method may be implemented only with flip-flops.
  • the flip-flop is smaller in size than the micro IC, and stable operation is possible in the saturation region of the MOSFET.
  • the display device according to the present invention does not require a capacitor existing in the conventional active matrix driving method, high-speed operation is possible.
  • the present invention can minimize the time (sleep time) in which all semiconductor light emitting devices included in the display device are turned off at once by controlling the lighting of the semiconductor light emitting devices based on the subfield signal that is not synchronized with the frame synchronization signal. be able to
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3 .
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • Fig. 8 is a cross-sectional view taken along line D-D of Fig. 7;
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8 .
  • FIG. 10 schematically shows a circuit diagram of a display device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a structure of a D flip-flop and a driving signal.
  • 12 and 13 are conceptual views illustrating a display device implemented with four flip-flops.
  • 14 and 15 are circuit diagrams illustrating an embodiment of connecting a semiconductor light emitting device and a flip-flop.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an image processing signal of a display device according to the present invention.
  • 17 is a timing diagram illustrating a state in which data is applied for one subfield time.
  • FIG. 18 is a block diagram of a display device according to the present invention.
  • 19 is a graph showing signals generated by the display device according to the present invention.
  • the display device described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC. , Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC Ultra Book
  • digital TV desktop computer
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • information processed by the control unit of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • the flexible display includes a display that can be bent, bent, twisted, folded, or rolled by an external force.
  • the flexible display may be a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be a curved surface.
  • the information displayed in the second state may be visual information output on the curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling the light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means a minimum unit for realizing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed to have a small size, so that it can serve as a unit pixel even in the second state.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines BB and CC of FIG. 2
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip-chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3A
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • the display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified as the display device 100 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 includes a first substrate 110 , a first electrode 120 , a conductive adhesive layer 130 , a second electrode 140 , and a plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • the first substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the first substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it has insulating properties and is flexible.
  • the first substrate 110 may be made of either a transparent material or an opaque material.
  • the first substrate 110 may be a wiring substrate on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be located on the first substrate 110 .
  • the insulating layer 160 may be disposed on the first substrate 110 on which the first electrode 120 is positioned, and the auxiliary electrode 170 may be positioned on the insulating layer 160 .
  • a state in which the insulating layer 160 is laminated on the first substrate 110 may be a single wiring substrate.
  • the insulating layer 160 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI, Polyimide), PET, PEN, etc., and is integrally formed with the first substrate 110 to form one substrate. have.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150 , is located on the insulating layer 160 , and is disposed to correspond to the position of the first electrode 120 .
  • the auxiliary electrode 170 may have a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 penetrating the insulating layer 160 .
  • the electrode hole 171 may be formed by filling the via hole with a conductive material.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160 , but the present invention is not limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130 , or the conductive adhesive layer 130 is disposed on the first substrate 110 without the insulating layer 160 .
  • structure is also possible.
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesiveness and conductivity, and for this purpose, a material having conductivity and a material having adhesiveness may be mixed in the conductive adhesive layer 130 .
  • the conductive adhesive layer 130 has ductility, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, a solution containing conductive particles, or the like.
  • the conductive adhesive layer 130 may be configured as a layer that allows electrical interconnection in the Z direction penetrating through the thickness, but has electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Accordingly, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a 'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, but other methods are also possible in order for the anisotropic conductive film to have partial conductivity. In this method, for example, only one of the heat and pressure may be applied or UV curing may be performed.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the conductive balls.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which the core of the conductive material contains a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material. . At this time, the shape of the core may be deformed to form a layer in contact with each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film as a whole, and electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by the height difference of the counterpart adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which an insulating core contains a plurality of particles coated with a conductive material.
  • the conductive material is deformed (pressed) in the portion to which heat and pressure are applied, so that it has conductivity in the thickness direction of the film.
  • a form in which the conductive material penetrates the insulating base member in the Z-axis direction to have conductivity in the thickness direction of the film is also possible.
  • the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (ACF) in which conductive balls are inserted into one surface of the insulating base member.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the insulating base member is formed of a material having an adhesive property, and the conductive balls are intensively disposed on the bottom of the insulating base member, and when heat and pressure are applied from the base member, it is deformed together with the conductive balls. It has conductivity in the vertical direction.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member, or is composed of a plurality of layers and conductive balls are arranged on one layer (double- ACF) are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which a conductive ball is mixed with an insulating and adhesive base material. Also, a solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nano particles.
  • the second electrode 140 is spaced apart from the auxiliary electrode 170 and is positioned on the insulating layer 160 . That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 in which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip-chip form by applying heat and pressure. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140 .
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156 , a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155 , and an active layer ( It includes an n-type semiconductor layer 153 formed on the 154 , and an n-type electrode 152 spaced apart from the p-type electrode 156 in the horizontal direction on the n-type semiconductor layer 153 .
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130
  • the n-type electrode 152 may be electrically connected to the second electrode 140 .
  • the auxiliary electrode 170 is formed to be elongated in one direction, so that one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • p-type electrodes of left and right semiconductor light emitting devices with respect to the auxiliary electrode may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is press-fitted into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, and through this, between the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 . Only a portion and a portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 have conductivity, and there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device in the remaining portion, so that the semiconductor light emitting device does not have conductivity.
  • the conductive adhesive layer 130 not only interconnects the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and between the semiconductor light emitting device 150 and the second electrode 140 , but also forms an electrical connection.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute a light emitting device array
  • the phosphor layer 180 is formed on the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel and is electrically connected to the first electrode 120 .
  • the semiconductor light emitting devices may be arranged in, for example, several columns, and the semiconductor light emitting devices of each column may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices are connected in a flip-chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • a barrier rib 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the partition wall 190 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130 .
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the barrier rib 190 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided as the barrier rib 190 .
  • the barrier rib 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device. When the barrier ribs made of a white insulator are used, reflectivity may be increased, and when the barrier ribs made of a black insulator are used, it is possible to have reflective properties and increase contrast.
  • the phosphor layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light
  • the phosphor layer 180 performs a function of converting the blue (B) light into the color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting an individual pixel.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 at a position forming a unit pixel of red color, and a position constituting a unit pixel of green color
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 .
  • only the blue semiconductor light emitting device 151 may be used alone in the portion constituting the blue unit pixel.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • a phosphor of one color may be stacked along each line of the first electrode 120 . Accordingly, one line in the first electrode 120 may be an electrode for controlling one color. That is, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 140 , thereby realizing a unit pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and instead of the phosphor, the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) are combined to implement unit pixels of red (R), green (G), and blue (B). have.
  • a black matrix 191 may be disposed between each of the phosphor layers to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of light and dark.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • each of the semiconductor light emitting devices 150 mainly uses gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit a variety of light including blue light. It can be implemented as a device.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the semiconductor light emitting device 150 may be a red, green, and blue semiconductor light emitting device to form a sub-pixel, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, and B are alternately disposed, and unit pixels of red, green, and blue are formed by the red, green and blue semiconductor light emitting devices.
  • the pixels form one pixel, through which a full-color display can be realized.
  • the semiconductor light emitting device may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each device.
  • a red phosphor layer 181 , a green phosphor layer 182 , and a blue phosphor layer 183 may be provided on the white light emitting device W to form a unit pixel.
  • a unit pixel may be formed on the white light emitting device W by using a color filter in which red, green, and blue are repeated.
  • the semiconductor light emitting device can be used in the entire region not only for visible light but also for ultraviolet (UV) light, and can be extended to form a semiconductor light emitting device in which ultraviolet (UV) can be used as an excitation source of the upper phosphor. .
  • UV ultraviolet
  • the semiconductor light emitting device 150 is positioned on the conductive adhesive layer 130 to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 150 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • a square semiconductor light emitting device 150 having a side length of 10 ⁇ m is used as a unit pixel, sufficient brightness to form a display device appears. Accordingly, for example, when the unit pixel is a rectangular pixel having one side of 600 ⁇ m and the other side of 300 ⁇ m, the distance between the semiconductor light emitting devices is relatively large. Accordingly, in this case, it is possible to implement a flexible display device having HD image quality.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above can be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are positioned.
  • An insulating layer 160 is laminated on the first substrate 110 to form one substrate (or wiring board), and the wiring substrate includes a first electrode 120 , an auxiliary electrode 170 , and a second electrode 140 . this is placed In this case, the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the first substrate 110 and the insulating layer 160 may each include glass or polyimide (PI).
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film, and for this purpose, the anisotropic conductive film may be applied to the substrate on which the insulating layer 160 is located.
  • the second substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrode 170 and the second electrodes 140 and on which the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constituting individual pixels are located is formed with the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 .
  • the second substrate 112 is a growth substrate on which the semiconductor light emitting device 150 is grown, and may be a sapphire substrate or a silicon substrate.
  • the semiconductor light emitting device When the semiconductor light emitting device is formed in a wafer unit, the semiconductor light emitting device can be effectively used in a display device by having an interval and a size that can form a display device.
  • the wiring board and the second board 112 are thermocompression-bonded.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 may be thermocompression-bonded by applying an ACF press head.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 are bonded by the thermocompression bonding. Due to the properties of the anisotropic conductive film having conductivity by thermocompression bonding, only the portion between the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 has conductivity, and through this, the electrodes and the semiconductor light emission.
  • the device 150 may be electrically connected. At this time, the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, through which a barrier rib may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the second substrate 112 is removed.
  • the second substrate 112 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method.
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • a transparent insulating layer may be formed by coating silicon oxide (SiOx) or the like on the wiring board to which the semiconductor light emitting device 150 is coupled.
  • the method may further include forming a phosphor layer on one surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and a red phosphor or a green phosphor for converting the blue (B) light into the color of the unit pixel is the blue semiconductor light.
  • a layer may be formed on one surface of the device.
  • the manufacturing method or structure of the display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • a vertical structure will be described with reference to FIGS. 5 and 6 .
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 7
  • FIG. 9 is a conceptual view showing the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8 . am.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210 , a first electrode 220 , a conductive adhesive layer 230 , a second electrode 240 , and a plurality of semiconductor light emitting devices 250 .
  • the substrate 210 is a wiring substrate on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that has insulating properties and is flexible may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as a bar-shaped electrode long in one direction.
  • the first electrode 220 may serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is positioned.
  • the conductive adhesive layer 230 is an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, and a solution containing conductive particles. ), and so on.
  • ACF anisotropic conductive film
  • anisotropic conductive paste an anisotropic conductive paste
  • solution containing conductive particles a solution containing conductive particles.
  • the semiconductor light emitting device 250 After the anisotropic conductive film is placed on the substrate 210 in a state where the first electrode 220 is positioned, when the semiconductor light emitting device 250 is connected by applying heat and pressure, the semiconductor light emitting device 250 is the first It is electrically connected to the electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed on the first electrode 220 .
  • the electrical connection is created because, as described above, the anisotropic conductive film has conductivity in the thickness direction when heat and pressure are applied in part. Accordingly, the anisotropic conductive film is divided into a conductive portion 231 and a non-conductive portion 232 in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements not only electrical connection but also mechanical bonding between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230 and constitutes individual pixels in the display device through this. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 250 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangular shape, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 are disposed between the vertical semiconductor light emitting devices in a direction crossing the longitudinal direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250 .
  • the vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 256 , a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256 , and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255 . ), an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254 , and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253 .
  • the lower p-type electrode 256 may be electrically connected to the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230
  • the upper n-type electrode 252 may be a second electrode 240 to be described later.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 has a great advantage in that the size of the chip can be reduced because electrodes can be arranged up and down.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 emitting blue (B) light
  • a phosphor layer 280 for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is provided.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251 at a position constituting a unit pixel of red color, and a position constituting a unit pixel of green color
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251 .
  • only the blue semiconductor light emitting device 251 may be used alone in the portion constituting the blue unit pixel. In this case, unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied, other structures for realizing blue, red, and green may be applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting devices 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the semiconductor light emitting devices 250 may be arranged in a plurality of columns, and the second electrode 240 may be located between the columns of the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the second electrode 240 may be formed as a bar-shaped electrode long in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected to each other by a connection electrode protruding from the second electrode 240 .
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or deposition. Through this, the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230 .
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • the present invention has the advantage of not using a transparent electrode such as ITO by locating the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250 . Therefore, it is possible to improve light extraction efficiency by using a conductive material having good adhesion to the n-type semiconductor layer as a horizontal electrode without being constrained by selection of a transparent material.
  • a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO)
  • a barrier rib 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 . That is, in order to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels, a barrier rib 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 .
  • the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230 . For example, by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the barrier rib 290 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided.
  • the barrier rib 290 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • individual unit pixels can be configured with a small size using the semiconductor light emitting device 250 , and the distance between the semiconductor light emitting devices 250 is relatively large enough to connect the second electrode 240 to the semiconductor light emitting device 250 . ), and there is an effect of realizing a flexible display device having HD picture quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor in order to improve a contrast ratio. That is, the black matrix 291 may improve contrast of light and dark.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230 and constitutes individual pixels in the display device through this. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size. Accordingly, a full-color display in which unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) constitute one pixel can be implemented by the semiconductor light emitting device.
  • the present invention implements an active matrix type display device using a flip-flop.
  • the present invention provides an image processing method for controlling the contrast of a semiconductor light emitting device by time-dividing one frame into a plurality of subfields in implementing a display device using a flip-flop.
  • FIG. 10 is a schematic circuit diagram of a display device according to the present invention
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a structure and a driving signal of a D flip-flop
  • FIGS. 12 and 13 are conceptual diagrams illustrating a display device implemented with four flip-flops. am.
  • a display device includes a substrate, a plurality of semiconductor light emitting devices, a plurality of flip-flops, a plurality of scan electrodes, and data electrodes, and is configured to control light emission of the semiconductor light emitting devices. includes a driving unit.
  • the flip-flop applies an electric signal to the semiconductor light emitting device so that the semiconductor light emitting device maintains a light emitting state for a predetermined time.
  • the flip-flop may include a data input unit, a clock input unit, and at least one output unit.
  • the flip-flop may be a D-flip-flop.
  • One scan electrode and one data electrode are connected to one flip-flop. Specifically, the scan electrode is connected to the clock input unit of the flip-flop, and the data electrode is connected to the data input unit.
  • a semiconductor light emitting device is connected to the output unit of the flip-flop, and whether the semiconductor light emitting device emits light is determined according to an electrical signal output from the output unit of the flip-flop. Since the electrical signal output from the flip-flop is maintained until a new electrical signal is applied to the clock input unit, when it is determined whether the semiconductor light emitting device emits light, the semiconductor light emitting device determines whether it emits light or does not emit light for a certain period of time.
  • a signal applied to the data input unit D is transmitted to the output unit Q.
  • the timing at which the signal applied to the data input unit is transmitted to the output unit may be immediately after the clock input is activated, or may be when the clock input is deactivated. This is not specifically limited. By utilizing the characteristics of the flip-flop, it is possible to apply the same signal to the semiconductor light emitting device for a predetermined period of time.
  • two scan electrodes are arranged side by side, and two data electrodes are arranged side by side in a direction crossing the scan electrodes.
  • a flip-flop and a semiconductor light emitting device are disposed at a position where the scan electrode and the data electrode cross each other.
  • a scan signal is applied to each scan electrode at a constant cycle, and the scan signal is transmitted to a clock input unit of a flip-flop connected to the scan electrode.
  • the scan signals are sequentially applied to the scan electrodes arranged in parallel with each other. After a scan signal is applied to all the scan electrodes, after a predetermined time passes, the scan signal is sequentially applied to the scan electrodes again. As a result, a scan signal is applied to one scan electrode at a constant period, and a scan signal is applied to different scan electrodes with a constant time difference.
  • a data signal is applied to the data electrode at a predetermined timing.
  • the data signal may be a signal corresponding to 0 or 1.
  • the data signal has a certain effective range. Only when the edge of the clock signal is located in the effective range of the data signal can the data signal be transferred to the output unit of the flip-flop.
  • the effective range is within a predetermined time from the point in time when the data signal is applied to the data electrode, and the effective range should not exceed the width of the pulse of the scan signal.
  • the data signal may be synchronized with the unwanted scan signal and output to the output unit of the undesired flip-flop.
  • a scan signal is applied to the first scan electrode and the second scan electrode with a predetermined time difference.
  • the data signal applied to the data input unit of the flip-flop is transferred to the output unit.
  • the data signal is applied to each of the first and second data electrodes with a predetermined time difference.
  • the data signal synchronized with the scan signal is transmitted to the output unit of the flip-flop, and the transmitted data signal is output from the output unit of the flip-flop until the next scan signal is applied.
  • Whether the semiconductor light emitting device emits light is determined according to a signal output from the output unit of the flip-floc.
  • the semiconductor light emitting device when a semiconductor light emitting device emits light by a data signal synchronized with a first scan signal applied to the first scan electrode, the semiconductor light emitting device emits light until a second scan signal is applied to the first scan electrode keep the status
  • the semiconductor light emitting device may receive a second scan signal to the second scan electrode. It remains in a state of not emitting light until
  • the flip-flop maintains a state in which light is emitted or does not emit light for a predetermined time for each semiconductor light emitting device.
  • the output unit of the flip-flop may be connected to the semiconductor light emitting device through a separate switch or may be directly connected to the semiconductor light emitting device as shown in FIG. 15 .
  • FIGS. 14 and 15 are only examples of connecting the semiconductor light emitting device and the flip-flop, and the present specification does not specifically limit the method of connecting the semiconductor light emitting device and the flip-flop.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an image processing signal of a display device according to the present invention.
  • the driver included in the display device generates a frame synchronization signal vsync at predetermined time intervals. Accordingly, the time for each frame is determined from the generation of the frame synchronization signal until the generation of the next frame synchronization signal. Meanwhile, the driver generates the subfield signal ssync separately from the frame synchronization signal.
  • the frame synchronization signal and the subfield signal ssyn are generated out of synchronization with each other.
  • the sub-field signal ssyn may be generated N times or N+1 times during a time from when one frame synchronization signal is generated to a point in time when the next frame signal is generated (hereinafter, one frame time).
  • the sub-field signal ssyn is generated at regular time intervals, but since it is not synchronized with the frame synchronization signal, a different number of sub-field signals ssyn may be generated within one frame time.
  • data corresponding to one frame is applied for a period of time N times the time from when the sub-field signal ssyn is generated to the time when the next sub-field signal ssyn is generated (hereinafter, 1 sub-field time). do.
  • the driver When N+1 sub-field signals are generated within one frame time, there is no data to be applied. Accordingly, when the frame synchronization signal is generated during a time from when a sub-field signal is generated to when the next sub-field signal is generated, the driver generates the next sub-field signal from the time when the sub-field signal is generated. A voltage is not applied to the data electrodes for a period of time until the time point. Referring to FIG. 16 , the driver separately allocates an extra bit so that no voltage is applied to all data electrodes during the time X1. Accordingly, all pixels are turned off during the time X1.
  • all sub-field signals are generated at regular time intervals, and data and scan signals are applied based on the sub-field signals. Specifically, a total of n data packets are applied during one sub-field time.
  • one data packet may be divided into a total of 8 blocks.
  • Each block may consist of 32 bits.
  • the eight blocks are two blocks (R1 and R2) related to a red semiconductor light emitting device, two blocks (G1 and G2) related to a green semiconductor light emitting device, two blocks (B1 and B2) related to a blue semiconductor light emitting device, scan It contains two blocks (SCAN1 and SCAN2) associated with the line.
  • Each of the blocks related to the red, green, and blue semiconductor light emitting devices includes information related to a data line to which a voltage is to be applied, and a block related to the scan line includes information related to a scan line to which a voltage is to be applied.
  • the driver applies a voltage to the scan line and the data line using the data packet.
  • the driver applies a voltage to the scan line using two blocks SCAN1 and SCAN2 related to the scan line included in one data packet.
  • each of the two blocks SCAN1 and SCAN2 related to the scan line consists of 32 bits, and each bit indicates whether a voltage is applied to the scan line.
  • a total of 32 scan lines can be controlled by utilizing a block of 32 bits related to scan lines.
  • a total of 64 scan lines can be controlled.
  • the driver applies a voltage to the data line using R1, R2, G1, G2, B1, and B2.
  • R1, R2, G1, G2, B1, and B2 As shown in FIG. 16, when two blocks (SCAN1 and SCAN2) related to a scan line are disposed at the end of a data packet, in a state in which voltage is applied to the data line by blocks R1, R2, G1, G2, B1, and B2 A voltage is applied to a specific scan electrode. Accordingly, the semiconductor light emitting device indicated by the data packet is turned on. At this time, the driver applies a voltage to the scan line in a state in which only one of the two blocks SCAN1 and SCAN2 related to the scan line is applied, or applies a voltage to the scan line in a state in which both blocks are applied. can do.
  • the semiconductor light emitting device When the voltage application signal is included in the first applied block SCAN1 among the two blocks SCAN1 and SCAN2 related to the scan line, the semiconductor light emitting device is turned on as SCAN1 is applied. When the voltage application signal is included in the later applied block SCAN2 among the two blocks SCAN1 and SCAN2 related to the scan line, the semiconductor light emitting device is turned on as SCAN2 is applied. For the above reasons, a delay X2 may occur when a next data packet is applied after a data packet including a voltage application signal for a specific scan line is applied.
  • a time interval from when a data packet including a voltage application signal for the 32nd scan line is applied until the semiconductor light emitting device is turned on and the 33rd scan line A time interval from a time when a data packet including a voltage application signal is applied to when the semiconductor light emitting device is turned on differs by the time when one block related to the scan line is applied.
  • the above-described delay is generated for every sub-field period.
  • 17 is a timing diagram illustrating a state in which data is applied for one subfield time.
  • a data packet is applied 190 ns after the sub-field signal sfs is applied.
  • the data packet is applied for 28.8 ⁇ s.
  • One subfield time is 32.55 ⁇ s.
  • the light emitting state according to the applied data packet is maintained for the remaining 1 sub-field time.
  • the generation timing of the sub-field signal is generated out of synchronization with the frame synchronization signal.
  • FIG. 18 is a block diagram of a display device according to the present invention.
  • a subfield signal is generated by sfsgen, and sfsync_cnt counts the generated subfield signal.
  • scan cnt is synchronized with the subfield signal to count the timing for data packet application.
  • the address of the data packet is determined according to the count result of sfsync_cnt and scan cnt.
  • a data packet corresponding to the address (rd_addr) of the data packet is applied (64 bit subit ⁇ 4).
  • the data packet may be data newly mapped to 16-bit RGB data according to a predetermined rule.
  • the data mapping rule may vary according to one sub-field time.
  • one frame may be divided into 512 subfields.
  • 16-bit RGB data may be mapped using 9-bit mapping data.
  • one frame may be divided into 1024 subfields.
  • 16-bit RGB data may be mapped using 10-bit mapping data. Since the data mapping rule can be set arbitrarily, it is not specifically limited.
  • the subfield signal is generated by the internal counter instead of the external TCON signal.
  • the display device according to the present invention since the display device according to the present invention is not driven by an external signal, noise can be reduced.
  • the refresh rate of the signal is high. That is, according to the present invention, flicker can be reduced.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment may be selectively combined so that various modifications may be made. may be

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Abstract

본 발명의 디스플레이 장치는 기판, 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들, 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들, 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들, 및 구동부를 포함하고, 구동부는 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간 중 프레임 동기신호가 발생되는 경우, 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간동안 데이터 전극들에 전압이 인가되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 플립플롭을 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
한편, 현재 상용화된 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이는 마이크로 IC를 필요로한다. 이 경우, 반도체 발광소자는 마이크로 IC가 배치된 기판위에 물리적으로 본딩되어야 하는데, 마이크로 단위의 반도체 발광소자를 정확한 위치에 본딩 시키는 것은 매우 어렵다는 문제가 있다. 또한, 상술한 방식에 따르면, 반도체 발광소자의 본딩이후, 결함을 검사하거나 수리하는 과정이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 별도의 마이크로 IC 없이, 플립플롭만을 이용하여 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이 장치를 구현하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 디스플레이 장치에 구비된 모든 반도체 발광소자가 일괄적으로 오프되는 시간(sleep 시간)을 최소화하는 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들, 상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들, 상기 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들 및 프레임 동기신호 및 서브필드 신호를 발생시키고, 상기 서브필드 신호를 기준으로 데이터 패킷을 입력 받고, 상기 데이터 패킷에 근거하여 스캔 전극 및 데이터 전극에 전압을 인가하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간 중 상기 프레임 동기신호가 발생되는 경우, 상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간동안 상기 데이터 전극들에 전압이 인가되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 제1프레임 동기신호가 발생된 시점부터 상기 다음 프레임 동기신호가 발생된 시점까지 시간 간격동안 발생되는 서브필드 신호의 횟수와 제2프레임 동기신호가 발생된 시점부터 다음 프레임 동기신호가 발생된 시점까지 시간 간격동안 발생되는 서브필드 신호의 횟수는 서로 다를 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 상기 프레임 동기신호와 상기 서브필드 신호를 서로 동기화되지 않은 상태로 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 서브필드 신호가 발생되는 시간 간격은 소정 오차범위 내에서 동일할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지의 시간동안 데이터 패킷을 입력받고, 상기 데이터 패킷에 근거하여 상기 스캔 전극 및 상기 데이터 전극에 전압을 인가할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 데이터 패킷은 데이터 전극과 관련된 블록 및 스캔 전극과 관련된 블록을 포함하고, 상기 구동부는 데이터 전극과 관련된 블록 및 스캔 전극과 관련된 블록을 순차적으로 입력 받을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 상기 데이터 전극과 관련된 블록에 근거하여 상기 데이터 전극 중 적어도 일부에 전압을 인가한 상태에서, 상기 스캔 전극과 관련된 블록에 근거하여 상기 스캔 전극 중 적어도 일부에 전압을 인가할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부로 입력되는 데이터 패킷은 제1 및 제2데이터 패킷을 구비하고, 상기 제1데이터 패킷이 입력되기 시작한 시점부터 상기 구동부가 상기 제1데이터 패킷에 근거하여 반도체 발광소자를 점등시키는 시점까지의 시간간격과 상기 제2데이터 패킷이 입력되기 시작한 시점부터 상기 구동부가 상기 제2데이터 패킷에 근거하여 반도체 발광소자를 점등시키는 시점까지의 시간간격은 서로 다를 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 구동한다. 이러한, 구동 방식은 플립플롭 만으로 구현될 수 있다. 상기 플립플롭은 마이크로 IC 보다 사이즈가 작고, MOSFET의 포화영역에서 안정적 동작이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 종래 액티브 매트릭스 구동 방식에 존재하는 캐패시터가 불필요하기 때문에, 고속 동작이 가능하다.
한편, 본 발명은 프레임 동기 신호와 동기화되지 않은 서브필드 신호를 기준으로 반도체 발광소자의 점등을 제어함으로써, 디스플레이 장치에 구비된 모든 반도체 발광소자가 일괄적으로 오프되는 시간(sleep 시간)을 최소화 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 회로도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 11은 D 플립플롭의 구조 및 구동 신호를 나타내는 개념도이다.
도 12 및 13은 네 개의 플립플롭으로 구현된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
도 14 및 15는 반도체 발광소자와 플립플롭을 연결하는 일 실시 예를 나타내는 회로도이다.
도 16은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 영상처리 신호를 나타내는 개념도이다.
도 17은 1 서브 필드 시간 동안 데이터가 인가되는 모습을 나타내는 타이밍도이다.
도 18은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 19는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 발생되는 신호들을 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 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 제1기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광소자(150)를 포함한다.
제1기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 제1기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 제1기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 제1기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 제1기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 제1기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 제1기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광소자일 수 있다. 반도체 발광소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자고이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광소자(151) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광소자(151) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광소자(151)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)과 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광소자(150)를 성장시키는 성장기판으로서, 사파이어(sapphire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자고이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
한편, 본 발명은 플립플롭을 이용하여 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이 장치를 구현한다. 또한, 본 발명은 플립플롭을 이용한 디스플레이 장치를 구현함에 있어서, 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 반도체 발광소자의 명암을 조절하는 영상처리 방법을 제시한다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 회로도를 간략하게 나타낸 것이고, 도 11은 D 플립플롭의 구조 및 구동 신호를 나타내는 개념도이고, 도 12 및 13은 네 개의 플립플롭으로 구현된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 기판, 복수의 반도체 발광소자들, 복수의 플립플롭들, 복수의 스캔 전극들 및 데이터 전극들을 포함하며, 상기 반도체 발광소자들의 발광을 제어하는 구동부를 포함한다.
상기 기판 및 반도체 발광소자는 도 1 내지 9에서 설명한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 플립플롭은 상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 플립플롭은 상기 플립플롭은 데이터 입력부, 클록 입력부, 적어도 하나의 출력부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 플립플롭은 D-플립플롭일 수 있다.
하나의 플립플롭에는 하나의 스캔 전극 및 하나의 데이터 전극이 연결된다. 구체적으로, 플립플롭의 클록 입력부에는 상기 스캔 전극이 연결되고, 상기 데이터 입력부에는 데이터 전극이 연결된다.
상기 플립플롭의 출력부에는 반도체 발광소자가 연결되며, 상기 플립플롭의 출력부에서 출력되는 전기신호에 따라 반도체 발광소자의 발광여부가 결정된다. 상기 플립플롭에서 출력되는 전기신호는 상기 클록 입력부에 새로운 전기신호가 인가될 때까지 유지되기 때문에, 반도체 발광소자의 발광여부가 결정된 경우, 반도체 발광소자는 일정시간 동안 발광 상태 또는 발광하지 않는 상태를 유지한다.
구체적으로, 도 11을 참조하여, 플립플롭에 인가되는 신호에 따른 출력신호에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 11을 참조하면, 클록 입력(C)이 활성화 되면, 데이터 입력부(D)로 인가되는 신호가 출력부(Q)로 전달된다. 상기 데이터 입력부로 인가된 신호가 출력부로 전달되는 타이밍은 클록 입력이 활성화되는 즉시 일 수 있고, 클록 입력이 비활성화될 때 일 수 있다. 이에 대하여는 별도로 한정하지 않는다. 이러한 플립플롭의 특성을 활용하면, 반도체 발광소자에 일정시간동안 동일한 신호를 인가할 수 있게 된다.
도 12 및 13을 참조하여 네 개의 플립플롭을 통해 네 개의 반도체 발광소자의 발광을 제어하는 일 실시 예에 대하여 설명한다.
도 12를 참조하면, 두 개의 스캔 전극은 서로 나란하게 배치되며, 두 개의 데이터 전극은 상기 스캔 전극들과 교차하는 방향으로 서로 나란하게 배치된다. 스캔 전극과 데이터 전극이 서로 교차하는 위치에 플립플롭과 반도체 발광소자가 배치된다.
각각의 스캔 전극에는 일정한 주기로 스캔 신호가 인가되며, 상기 스캔 신호는 스캔 전극에 연결된 플립플롭의 클록 입력부로 전달된다. 상기 스캔 신호는 서로 나란하게 배치된 스캔 전극에 순차적으로 인가된다. 모든 스캔 전극에 스캔 신호가 인가된 후, 일정시간이 지나면 또다시 스캔 전극에 스캔 신호가 순차적으로 인가된다. 결과적으로, 하나의 스캔 전극에는 일정한 주기로 스캔 신호가 인가되며, 서로 다른 스캔 전극에는 일정한 시간차를 두고 스캔 신호가 인가된다.
한편, 데이터 전극에는 정해진 타이밍에 데이터 신호가 인가된다. 상기 데이터 신호는 0 또는 1에 대응하는 신호일 수 있다. 상기 데이터 신호는 일정한 유효범위를 가진다. 상기 데이터 신호의 유효 범위에 클록 신호의 엣지가 위치하여야만 상기 데이터 신호가 플립플롭의 출력부로 전달될 수 있다.
상기 유효 범위는 데이터 신호가 데이터 전극에 인가된 시점부터 일정 시간 내인데, 상기 유효 범위는 스캔 신호의 펄스의 폭을 넘지 않아야 한다. 상기 유효 범위가 스캔 신호의 펄스의 폭을 넘을 경우, 데이터 신호가 원하지 않는 스캔 신호와 동기화되어 원하지 않는 플립플롭의 출력부로 출력될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1스캔 전극과 제2스캔 전극에는 일정한 시간차를 두고 스캔 신호가 인가된다. 스캔 신호가 활성화 되는 즉시, 플립플롭의 데이터 입력부에 인가되는 데이터 신호가 출력부로 전달된다. 한편, 스캔 신호와의 동기화를 위해, 제1 및 제2데이터 전극 각각에는 일정한 시간차를 두고 데이터 신호가 인가된다.
한편, 스캔 신호와 동기화된 데이터 신호는 플립플롭의 출력부로 전달되고, 플립플롭의 출력부에서는 다음 스캔 신호가 인가될 때까지 전달된 데이터 신호가 출력된다. 상기 플립플록의 출력부에서 출력되는 신호에 따라 반도체 발광소자의 발광여부가 결정된다.
예를 들어, 제1스캔 전극에 인가된 첫번째 스캔 신호와 동기화된 데이터 신호에 의해 반도체 발광소자가 발광하는 경우, 상기 반도체 발광소자는 상기 제1스캔 전극에 두 번째 스캔 신호가 인가될 때까지 발광상태를 유지한다. 다른 예를 들어, 제2스캔 전극에 인가된 첫 번째 스캔 신호와 동기화된 데이터 신호에 의해 반도체 발광소자가 발광하지 않는 경우, 상기 반도체 발광소자는 상기 제2스캔 전극에 두 번째 스캔 신호가 인가될 때까지 발광되지 않는 상태를 유지한다.
상술한 바와 같이, 플립플롭은 반도체 발광소자별로 일정 시간동안 발광 또는 발광되지 않는 상태를 유지하도록 한다.
일 실시 예에 있어서, 도 14와 같이, 플립플롭의 출력부는 별도의 스위치를 통해 반도체 발광소자와 연결되거나, 도 15와 같이, 곧바로 반도체 발광소자와 연결될 수 있다. 다만, 도 14 및 15는 반도체 발광소자와 플립플롭을 연결하는 일 실시 예일 뿐이며, 본 명세서는 반도체 발광소자와 플립플롭을 연결하는 방식을 별도로 한정하지 않는다.
이하에서는, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 한 프레임의 영상을 처리하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 16은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 영상처리 신호를 나타내는 개념도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 포함된 구동부는 소정 시간 간격으로 프레임 동기신호(vsync)를 발생시킨다. 이에 따라, 프레임별 시간은 프레임 동기신호가 발생된 시점부터 다음 프레임 동기신호가 발생될 때까지로 결정된다. 한편, 구동부는 상기 프레임 동기신호와는 별개로 서브필드 신호(ssync)를 발생시킨다.
상기 프레임 동기신호와 상기 서브필드 신호(ssyn)는 서로 동기화되지 않은 상태로 발생된다. 하나의 프레임 동기신호가 발생된 시점부터 다음 프레임 신호가 발생된 시점까지의 시간(이하, 1프레임 시간)동안 상기 서브 필드 신호(ssyn)는 N회 또는 N+1회 발생될 수 있다. 이에 대하여 구체적으로 설명하면, 서브 필드 신호(ssyn)는 일정한 시간간격으로 발생되지만, 상기 프레임 동기신호와 동기화가 되어있지 않기 때문에, 1프레임 시간내에 서로 다른 횟수의 서브 필드 신호(ssyn)가 발생될 수 있다.
한편, 한 프레임에 해당하는 데이터는 서브 필드 신호(ssyn)가 발생한 시점부터 다음 서브 필드 신호(ssyn)가 발생된 시점까지의 시간(이하, 1서브 필드 시간)의 N배에 해당하는 시간동안 인가된다.
1프레임 시간내에 N+1회의 서브 필드 신호가 발생되는 경우, 인가될 데이터가 존재하지 않는다. 따라서, 상기 구동부는 어느 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간 중 상기 프레임 동기신호가 발생되는 경우, 상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간동안 상기 데이터 전극들에 전압이 인가되지 않도록 한다. 도 16을 참조하면, 구동부는 Extra bit를 별도로 할당하여, 상기 시간(X1)동안 모든 데이터 전극들에 전압이 인가되지 않도록 한다. 이에 따라, 상기 시간(X1)동안에는 모든 픽셀이 off 상태가 된다.
한편, 모든 서브 필드 신호는 일정한 시간 간격으로 발생되며, 상기 서브 필드 신호를 기준으로 데이터 및 스캔신호가 인가된다. 구체적으로, 1서브 필드 시간동안 총 n개의 데이터 패킷이 인가된다.
일 실시 예에 있어서, 하나의 데이터 패킷은 총 8개의 블록으로 구분될 수 있다. 각 블록은 32비트로 이루어질 수 있다. 8개의 블록은 적색 반도체 발광소자와 관련된 두 개의 블록(R1 및 R2), 녹색 반도체 발광소자와 관련된 두 개의 블록(G1 및 G2), 청색 반도체 발광소자와 관련된 두 개의 블록(B1 및 B2), 스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2)를 포함한다.
적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자와 관련된 블록 각각은 전압이 인가될 데이터 라인과 관련된 정보를 포함하고, 스캔 라인과 관련된 블록은 전압이 인가될 스캔 라인과 관련된 정보를 포함한다. 구동부는 상기 데이터 패킷을 이용하여 스캔 라인 및 데이터 라인에 전압을 인가한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 어느 하나의 데이터 패킷에 포함된 스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2)을 이용하여 스캔 라인에 전압을 인가한다. 예를 들어, 스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2) 각각은 32비트로 이루어지고, 각각의 비트는 스캔 라인의 전압 인가 여부를 나타낸다. 스캔 라인과 관련된, 32비트의 블록을 활용하면 총 32개의 스캔 라인을 제어할 수 있다. 또한 두 개의 블록을 활용하는 경우, 총 64개의 스캔 라인을 제어할 수 있다.
한편, 상기 구동부는 R1, R2, G1, G2, B1 및 B2를 이용하여 데이터 라인에 전압을 인가한다. 도 16과 같이 스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2)이 데이터 패킷의 끝 부분에 배치되는 경우, R1, R2, G1, G2, B1 및 B2 블록에 의해 데이터 라인에 전압이 인가된 상태에서 특정 스캔 전극에 전압이 인가된다. 이에 따라, 데이터 패킷에서 지시하는 반도체 발광소자가 점등된다. 이 때, 구동부는 스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2) 중 어느 하나의 블록만 인가된 상태에서 스캔 라인에 전압을 인가하거나, 두 개의 블록이 모두 인가된 상태에서 스캔 라인에 전압을 인가할 수 있다.
스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2) 중 먼저 인가된 블록(SCAN1)에 전압 인가 신호가 포함된 경우, SCAN1이 인가됨에 따라 반도체 발광소자가 점등된다. 스캔 라인과 관련된 두 개의 블록(SCAN1 및 SCAN2) 중 나중에 인가된 블록(SCAN2)에 전압 인가 신호가 포함된 경우, SCAN2이 인가됨에 따라 반도체 발광소자가 점등된다. 상술한 이유로, 특정 스캔 라인에 대한 전압 인가 신호를 포함하는 데이터 패킷이 인가된 후 다음 데이터 패킷이 인가될 때 딜레이(X2)가 발생될 수 있다.
예를 들어, SCAN1 및 SCAN2이 각가 32비트로 이루어지는 경우, 32번째 스캔 라인에 대한 전압 인가 신호를 포함하는 데이터 패킷이 인가되기 시작한 시점부터 반도체 발광소자가 점등될 때까지의 시간 간격과 33번째 스캔 라인에 대한 전압 인가 신호를 포함하는 데이터 패킷이 인가되기 시작한 시점부터 반도체 발광소자가 점등될 때까지의 시간 간격은 스캔 라인과 관련된 하나의 블록이 인가되는 시간만큼 차이가 생긴다. 상술한 딜레이는 모든 서브 필드 구간마다 발생된다.
한편, 1 서브 필드 시간과 1 데이터 패킷이 인가되는 시간은 정확히 일치하지 않는다.
도 17은 1 서브 필드 시간 동안 데이터가 인가되는 모습을 나타내는 타이밍도이다.
도 17을 참조하면, 서브 필드 신호(sfs)가 인가된 후 190ns 후에 데이터 패킷이 인가된다. 상기 데이터 패킷은 28.8㎲동안 인가된다. 1 서브 필드 시간은 32.55㎲이다. 데이터 패킷이 완전히 인가된 후 남은 1 서브 필드 시간동안 인가된 데이터 패킷에 따른 발광상태가 유지된다.
한편, 서브 필드 신호의 발생 타이밍은 프레임 동기신호와 동기화 되지 않은 상태로 발생된다.
도 18은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 18을 참조하면, sfsgen에 의해 서브 필드 신호가 발생되고, sfsync_cnt는 발생된 서브 필드 신호를 카운드한다. 또한, scan cnt가 서브 필드 신호와 동기화 되어 데이터 패킷 인가를 위한 타이밍을 카운드한다. sfsync_cnt 및 scan cnt의 카운트 결과에 따라 데이터 패킷의 주소가 결정된다. 이후, 데이터 패킷의 주소(rd_addr)에 대응하는 데이터 패킷이 인가(64bit subit×4)된다. 상기 데이터 패킷은 16bit RGB 데이터를 소정 규칙에 따라 새롭게 매핑한 데이터일 수 있다. 데이터 매핑 규칙은 1서브 필드 시간에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 1서브 필드 시간을 32.66㎲로 설정하는 경우, 한 프레임이 512개의 서브 필드로 구분될 수 있다. 이 경우, 16bit RGB 데이터는 9bit의 매핑 데이터를 활용하여 매핑 될 수 있다. 이와 달리, 서브 필드 시간을 16.33㎲로 설정하는 경우, 한 프레임이 1024개의 서브 필드로 구분될 수 있다. 이 경우, 16bit RGB 데이터는 10bit의 매핑 데이터를 활용하여 매핑 될 수 있다. 데이터 매핑 규칙은 임의로 설정될 수 있는 것이므로, 별도로 한정하지 않는다.
한편, 도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 서브 필드 신호가 외부 TCON 신호가 아닌 내부 카운터에 의해 생성된다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 외부 신호에 의해 구동되지 않기 때문에, 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 신호의 refresh rate가 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 플리커가 감소될 수 있다.
이상에서 설명한 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들;
    상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들;
    상기 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들; 및
    프레임 동기신호 및 서브필드 신호를 발생시키고,
    상기 서브필드 신호를 기준으로 데이터 패킷을 입력 받고, 상기 데이터 패킷에 근거하여 스캔 전극 및 데이터 전극에 전압을 인가하는 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간 중 상기 프레임 동기신호가 발생되는 경우, 상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지 시간동안 상기 데이터 전극들에 전압이 인가되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1프레임 동기신호가 발생된 시점부터 상기 다음 프레임 동기신호가 발생된 시점까지 시간 간격동안 발생되는 서브필드 신호의 횟수와 제2프레임 동기신호가 발생된 시점부터 다음 프레임 동기신호가 발생된 시점까지 시간 간격동안 발생되는 서브필드 신호의 횟수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 프레임 동기신호와 상기 서브필드 신호를 서로 동기화되지 않은 상태로 발생시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서브필드 신호가 발생되는 시간 간격은 소정 오차범위 내에서 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 서브필드 신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 신호가 발생된 시점까지의 시간동안 데이터 패킷을 입력받고,
    상기 데이터 패킷에 근거하여 상기 스캔 전극 및 상기 데이터 전극에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 데이터 전극과 관련된 블록 및 스캔 전극과 관련된 블록을 포함하고,
    상기 구동부는 데이터 전극과 관련된 블록 및 스캔 전극과 관련된 블록을 순차적으로 입력 받는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 데이터 전극과 관련된 블록에 근거하여 상기 데이터 전극 중 적어도 일부에 전압을 인가한 상태에서,
    상기 스캔 전극과 관련된 블록에 근거하여 상기 스캔 전극 중 적어도 일부에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동부로 입력되는 데이터 패킷은,
    제1 및 제2데이터 패킷을 구비하고,
    상기 제1데이터 패킷이 입력되기 시작한 시점부터 상기 구동부가 상기 제1데이터 패킷에 근거하여 반도체 발광소자를 점등시키는 시점까지의 시간간격과 상기 제2데이터 패킷이 입력되기 시작한 시점부터 상기 구동부가 상기 제2데이터 패킷에 근거하여 반도체 발광소자를 점등시키는 시점까지의 시간간격은 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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