WO2022097767A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2022097767A1
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voltage
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장재원
김수현
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엘지전자 주식회사
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
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Definitions

  • the present invention relates to a display device using a semiconductor light emitting device. Specifically, it is applicable to the technical field of improving the luminance non-uniformity between semiconductor light emitting devices.
  • LED Light Emitting Diode
  • GaAsP compound semiconductor in 1962, it communicates information with GaP:N series green LED. It has been used as a light source for display images of electronic devices including devices.
  • the semiconductor light emitting device has various advantages, such as a long lifespan, low power consumption, excellent initial driving characteristics, and high vibration resistance, compared to a filament-based light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device may be classified into a mini LED and a micro LED according to the size.
  • the mini LED has a size of several hundred micrometers
  • the micro LED is referred to as an LED having a size of several to several tens of micrometers.
  • semiconductor light emitting devices are miniaturized, there is a problem in that a luminance difference between the semiconductor light emitting devices produced is large.
  • the difference in luminance between the semiconductor light emitting devices included in the display device may be a problem in image realization.
  • semiconductor light emitting devices are selected and assembled.
  • the operation of selecting semiconductor light emitting devices having the same luminance increases process time, and semiconductor light emitting devices with low luminance cannot be applied to products, thereby increasing the process cost.
  • An embodiment of the present invention provides an active matrix (AM) driving display device.
  • AM active matrix
  • An embodiment of the present invention aims to improve luminance imbalance even when performances of semiconductor light emitting devices included in a display device are different.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to solve various problems not mentioned herein. Those skilled in the art can understand through the whole spirit of the specification and drawings.
  • An embodiment of the present invention for achieving the above object is a display device using a semiconductor light emitting device driven by an active matrix (AM), comprising the semiconductor light emitting device and a driving circuit connected to one end of the semiconductor light emitting device a unit light emitting area, a row driver providing a scan signal to the driving circuit, a column driver providing a data signal to the driving circuit, and applying a first fixed voltage to the other end of the semiconductor light emitting device and applying a second voltage to the driving circuit
  • a power supply unit that applies a fixed voltage and forms a potential difference in the semiconductor light emitting device in response to the scan signal and the data signal, and receives a feedback signal from the unit light emitting area and corresponds to the first fixed voltage or It may include a voltage variable circuit for varying the second fixed voltage.
  • the voltage variable circuit receives a first converter boosting or reducing the first fixed voltage or the second fixed voltage, and the feedback signal, and in response to the feedback signal, the first converter It may include a second converter for applying a driving signal to the.
  • the power supply unit applies the first fixed voltage higher than the second fixed voltage to the other end of the semiconductor light emitting device, and the first converter boosts the first fixed voltage or the The second fixed voltage may be reduced.
  • the power supply unit applies the first fixed voltage lower than the second fixed voltage to the other end of the semiconductor light emitting device, and the first converter reduces the first fixed voltage,
  • the second fixed voltage may be boosted.
  • the second converter generates the driving signal when a difference value between the feedback voltage generated by the feedback signal and the comparison voltage sensed at one node of the first converter is out of a preset range.
  • the driving signal may be changed in response to the difference value.
  • the second converter when the second converter variably controls the first fixed voltage, the second converter receives a current value of a node to which the second fixed voltage is applied as the feedback signal, and receives the second fixed voltage.
  • a current value of a node to which the first fixed voltage is applied may be received as the feedback signal.
  • the second converter may receive a current value of a node positioned between the semiconductor light emitting device and the driving circuit as the feedback signal.
  • the voltage variable circuit applies the first fixed voltage and the second fixed voltage to each column or row in the plurality of unit light emitting areas arranged along columns and rows, and applies the first fixed voltage and the second fixed voltage to each column.
  • the feedback signal may be received for each row.
  • the voltage variable circuit may receive the feedback signal for one frame, and may vary the first fixed voltage and the second fixed voltage applied to a subsequent frame.
  • the display device using the semiconductor light emitting device may vary the first fixed voltage and the second fixed voltage in response to a voltage adjustment command.
  • the display device may be a flat backlight unit (BLU) for supplying the liquid crystal panel.
  • BLU flat backlight unit
  • Another embodiment of the present invention for achieving the above object is a method for controlling an active matrix (AM) driving display device, the unit including a semiconductor light emitting device and a driving circuit connected in series to one end of the semiconductor light emitting device In the light emitting area, applying a first fixed voltage to the other end of the semiconductor light emitting device, applying a second fixed voltage to the driving circuit, applying a scan signal and a data signal to the driving circuit, the unit light emitting area receiving a feedback signal from, varying the first fixed voltage or the second fixed voltage in response to the feedback signal, and applying the changed first fixed voltage or the second fixed voltage can do.
  • AM active matrix
  • the varying the first fixed voltage or the second fixed voltage may include boosting the first fixed voltage or the second fixed voltage when the first fixed voltage is higher than the second fixed voltage.
  • the first fixed voltage may be reduced or the second fixed voltage may be boosted.
  • the varying the first fixed voltage or the second fixed voltage may increase or decrease the first fixed voltage or the second fixed voltage in response to the magnitude of the feedback signal.
  • the receiving of the feedback signal includes receiving a current value of a node to which the second fixed voltage is applied and varying the second fixed voltage when the first fixed voltage is varied.
  • the current value of the node to which the first fixed voltage is applied may be received.
  • the method of controlling a display using the semiconductor light emitting device further includes receiving a voltage adjustment command, and in response to the voltage adjustment command, setting the first fixed voltage or the second fixed voltage can be variable.
  • the display control method using the semiconductor light emitting device may further include applying light to the liquid crystal panel by applying the first and second variable voltages.
  • a display device using a semiconductor light emitting device may output an image by driving an active matrix (AM), or may perform local dimming by applying a backlight to a liquid crystal panel.
  • AM active matrix
  • a display device using a semiconductor light emitting device may improve luminance imbalance even if the provided semiconductor light emitting devices have different performances.
  • 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 .
  • 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C in 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 views 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 a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using a 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 is a structural diagram of a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a unit light emitting area according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a structural diagram of a voltage variable circuit included in the display device.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a voltage variable circuit according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a graph illustrating a fixed voltage applied to a display device for each column in order to improve luminance imbalance of the entire image.
  • FIG. 15 is a structural diagram of a display device according to another exemplary embodiment.
  • 16 is a circuit diagram of a unit light emitting area according to another exemplary embodiment.
  • 17 is a flowchart illustrating a processor that varies a fixed voltage applied to a display device in order to improve luminance imbalance.
  • FIG. 18 is a flowchart for explaining a step of FIG. 17 .
  • the display device described herein is a concept including all display devices that display information in a unit pixel or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied not only to the finished product but also to parts. For example, a panel corresponding to a part of a digital TV also independently corresponds to a display device in the present specification.
  • the finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDA), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, slate PCs, Tablet PCs, Ultra Books, digital TVs, desktop computers, etc. may be included.
  • the semiconductor light emitting device mentioned in this specification is a concept including an LED, a micro LED, and the like, and may be used interchangeably.
  • 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 a controller (not shown) of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • the flexible display includes, for example, a display that can be bent, bent, or twisted, or folded or rolled by an external force.
  • the flexible display may be, for example, 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 a curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means, for example, a minimum unit for implementing 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 .
  • 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C in 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 views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • the display device 100 using a semiconductor light emitting device As shown in FIGS. 2, 3A, and 3B , as the display device 100 using a semiconductor light emitting device, the display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified. However, the examples described below are also applicable to an active matrix (AM) type semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 shown in FIG. 1 includes a substrate 110 , a first electrode 120 , a conductive adhesive layer 130 , a second electrode 140 , and at least one semiconductor light emitting device as shown in FIG. 2 . (150).
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the 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 substrate 110 may be made of either a transparent material or an opaque material.
  • the 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 substrate 110 .
  • the insulating layer 160 may be disposed on the 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 substrate 110 may be a single wiring board.
  • 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 substrate 110 to form a single substrate.
  • 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 necessarily 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 substrate 110 without the insulating layer 160 .
  • 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 flexibility, 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 passing 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 may be applied in order for the anisotropic conductive film to have partial conductivity.
  • the other method described above may be, for example, only one of the heat and pressure is applied or UV curing.
  • 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 as a whole to the anisotropic conductive film, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by the height difference of an object 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 (compressed) 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 portion of the insulating base member, and when heat and pressure are applied to the base member, it is deformed together with the conductive balls. Accordingly, 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 nanoparticles.
  • the second electrode 140 is positioned on the insulating layer 160 to be spaced apart from the auxiliary electrode 170 . 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 , 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 as shown in FIG. 3
  • the n-type electrode 152 is electrically connected to the second electrode 140 . can be connected to
  • 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, a portion between the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 . And, only the portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 has conductivity, and there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device in the remaining portion, so that it 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 in 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 barrier rib 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 barrier rib.
  • 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 rib of the white insulator is used, it is possible to increase reflectivity, and when the barrier rib of the black insulator is used, it is possible to have reflective properties and increase the 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 functions to convert the blue (B) light into a 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 at a position constituting a unit pixel of red color, and at a position constituting a unit pixel of green color, blue light
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • only the blue semiconductor light emitting device 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). there is.
  • 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 semiconductor light emitting device 150 has gallium nitride (GaN) as a main material, and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit a variety of light including blue. It may be implemented as a light emitting 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 arranged, and unit pixels of red, green, and blue colors 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 150a may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each individual 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 by using a color filter in which red, green, and blue are repeated on the white light emitting device W. As shown in FIG.
  • 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 the form of 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 is positioned on the conductive adhesive layer to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 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 be, for example, 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 20 X 80 ⁇ m or less.
  • a 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.
  • 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 a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • a 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 stacked on a wiring board 110 , and a first electrode 120 , an auxiliary electrode 170 , and a second electrode 140 are disposed on the wiring board 110 .
  • the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the wiring board 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 positioned.
  • a temporary substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrode 170 and the second electrodes 140 and on which a plurality of semiconductor light emitting devices 150 constituting individual pixels are located is formed with the semiconductor light emitting device 150 .
  • ) is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 .
  • the temporary 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 units of wafers, 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 temporary board 112 are thermocompressed.
  • the wiring board and the temporary board 112 may be thermocompressed by applying an ACF press head.
  • the wiring board and the temporary board 112 are bonded by the thermal compression. Due to the properties of the anisotropic conductive film having conductivity by thermal compression, 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, and through this, a barrier rib may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the temporary substrate 112 is removed.
  • the temporary 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 or green phosphor for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is the blue semiconductor light emitting device.
  • 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.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using a 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 vertical type semiconductor light emitting device of FIG. It is a conceptual diagram.
  • 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 at least one semiconductor light emitting device 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 positioned 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 becomes 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, when heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, it partially has conductivity in the thickness direction. Accordingly, the anisotropic conductive film is divided into a conductive portion and a non-conductive portion 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 such an individual semiconductor light emitting device 250 may be, for example, a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangular shape, for example, it may have a size of 20 X 80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 disposed in a direction crossing the longitudinal direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250 are positioned between the vertical semiconductor light emitting devices.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 includes a p-type electrode 256 , a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256 , and a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type semiconductor layer 255 . It includes an active layer 254 , 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 it is possible to reduce the chip size 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 that emits blue (B) light, and 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 an individual pixel.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device at a position constituting a unit pixel of red color, and at a position constituting a unit pixel of green color, blue light
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • only the blue semiconductor light emitting device 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 implementing blue, red, and green colors 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 positioned 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 limited by the 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 . In this case, the barrier rib 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 by 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 to improve contrast. That is, the black matrix 291 may improve contrast of light and dark.
  • FIG. 10 is a structural diagram of a display device according to an exemplary embodiment.
  • 11 is a circuit diagram of a unit light emitting area according to an exemplary embodiment. Specifically, the circuit diagram of FIG. 11 has been described with an enlarged area E of FIG. 10 .
  • the display apparatus 300 may be a display apparatus 300 using a semiconductor light emitting device LD. Also, the display device 300 may be a device that outputs an image by driving an active matrix (AM) or a flat lighting unit (BLU) capable of locally dimming by driving an AM.
  • AM active matrix
  • BLU flat lighting unit
  • the display apparatus 300 may include an image output panel 310 that outputs an image and a controller that provides a signal to the image output panel 310 .
  • a plurality of unit light-emitting areas E are arranged along rows and columns, and each stage may emit light for each light-emitting area E.
  • the control unit that provides the signal to the image output panel 310 may include a row dryer 320 , a column driver 330 , a timing controller 340 , and a power supply unit 350 .
  • the unit light emitting area E may include at least one semiconductor light emitting device LD and a driving circuit DC driving the semiconductor light emitting device LD.
  • the driving circuit DC is basically a 2T1C driving circuit for AM driving and may be connected in series to one end of the semiconductor light emitting device LD.
  • the semiconductor light emitting device LD may be a mini LED or a micro LED.
  • the mini LED may be an LED having a size of several hundred micrometers
  • the micro LED may be an LED having a size of several to several tens of micrometers.
  • the mini LED may be an LED including a growth substrate
  • the micro LED may be an LED from which the growth substrate is removed.
  • the driving circuit DC may be divided into a switching unit and a driving unit.
  • the switching unit may include a first transistor T1 that turns on or off the semiconductor light emitting device LD.
  • the scan line Si is connected to the gate terminal of the first transistor T1 to receive a scan signal through the row driver 320 .
  • the data line Dj may be connected to a drain terminal of the first transistor T1 , and a source terminal may be connected to a gate terminal of the second transistor T2 included in the driver.
  • the configuration connected to the drain terminal and the source terminal may be reversed.
  • the driving unit may include a second transistor T2 and a capacitor Cst.
  • the driver may be connected in series to the semiconductor light emitting device LD.
  • the semiconductor light emitting device LD may be connected to the drain or source terminal of the second transistor T2 .
  • the capacitor Cst may be connected to a drain or source terminal to which the gate terminal of the second transistor T2 and the semiconductor light emitting device LD are not connected.
  • the semiconductor light emitting device LD is connected to the source terminal of the second transistor T2
  • the capacitor Cst is connected between the gate terminal and the drain terminal of the second transistor T2 . Examples are shown.
  • 11B illustrates an embodiment in which the semiconductor light emitting element LE is connected to the drain terminal of the second transistor T2 and the capacitor Cst is connected between the gate terminal and the source terminal of the second transistor T2. is showing
  • the first fixed voltage and the second fixed voltage applied from the power supply unit 350 may be applied to the driver and the other end of the semiconductor light emitting device LD.
  • the first fixed voltage may be applied to the other end of the semiconductor light emitting device LD, and the second fixed voltage may be applied from the second transistor T2 to a drain or a source to which the semiconductor light emitting device LD is not connected.
  • the first fixed voltage may be VDD
  • the second fixed voltage may be VSS.
  • the first fixed voltage may be VSS and the second fixed voltage may be VDD.
  • the first fixed voltage applied to the other end of the semiconductor light emitting device LD is VSS, and is applied to the drain terminal to which the semiconductor light emitting device LD is not connected in the second transistor T2.
  • An embodiment in which the second fixed voltage to be used is VDD is shown.
  • 11B shows a first fixed voltage applied to the other end of the semiconductor light emitting device LE is VDD, and a second voltage applied to a source terminal to which the semiconductor light emitting device LD is not connected in the second transistor T2 is shown.
  • An embodiment in which the fixed voltage is VSS is shown.
  • the power supply 350 may apply the first fixed voltage or the second fixed voltage by boosting or reducing the voltage. In this regard, it will be described in detail with the voltage variable circuit 360 below.
  • the image output panel 310 may include a plurality of unit emission areas E along rows and columns, and the row driver 320 sequentially provides scan signals to the scan lines S1 to Sn provided for each row. can do. Specifically, the scan signal may be sequentially provided to the scan lines S1 to Sn during one frame.
  • the column driver 330 may provide a data signal to the column lines D1 to Dm provided for each column. Specifically, the data signal may be simultaneously provided for each column line D1 to Dm during one frame.
  • the timing controller 340 may receive input image data Data and an input control signal for controlling display thereof from an external graphic controller (not shown).
  • the input control signal may include, for example, a horizontal synchronization signal Hsync, a vertical synchronization signal Vsync, and a main clock signal MCLK.
  • the timing controller 340 transmits the input image data Data to the column driver 330 , and generates a scan control signal CONT1 and a data control signal CONT2 to generate a row driver 320 and a column driver 330 , respectively.
  • the scan control signal CONT1 includes a scan start signal SSP instructing a scan start and at least one clock signal SCLK
  • the data control signal CONT2 is input image data for a pixel P in one row. It may include a horizontal synchronization start signal STH instructing the transfer of , and at least one clock signal DCLK.
  • the power supply unit 350 may apply the first fixed voltage and the second fixed voltage to the unit light emitting area E .
  • the power supply unit 350 may apply the first fixed voltage and the second fixed voltage to each unit light emitting area E.
  • the circuit may become complicated.
  • the power supply 350 may apply the first fixed voltage and the second fixed voltage to the unit light emitting area E for each column or row.
  • the power supply unit 350 may include power supply lines (1st line, 2nd line) providing a first fixed voltage and a second fixed voltage for each column.
  • the first power supply line 1st line may be connected to the other end of the semiconductor light emitting device LD to apply a first fixed voltage.
  • the second power supply line 2nd line may be connected to the second transistor T2 to apply a second fixed voltage.
  • the power supply unit 350 may provide a first fixed voltage and a second fixed voltage for each row.
  • the first fixed voltage and the second fixed voltage applied from the power supply unit 350 may form a potential difference across the semiconductor light emitting device LD in response to the scan signal and the data signal.
  • the first fixed voltage and the second fixed voltage provided from the power supply unit 350 may be varied through the voltage variable circuit 360 .
  • the voltage variable circuit 360 may be a component included in the power supply unit 350 .
  • the voltage variable circuit 360 may receive a feedback signal from the unit light emitting area E, and may vary the first fixed voltage or the second fixed voltage in response to the feedback signal.
  • the feedback signal may be received according to a method of applying the first fixed voltage and the second fixed voltage.
  • a feedback signal may be received for each unit light emitting area E.
  • a feedback signal may be received for each column of the unit light emitting area E.
  • a feedback signal may be received for each row of the unit light emitting area E.
  • FIGS. 10 and 11 show an embodiment in which a feedback signal is received for each column constituting the unit light emitting area E. As shown in FIG.
  • the feedback signal may correspond to a feedback current flowing through a node to which the first high voltage or the second fixed voltage is applied.
  • the voltage variable circuit 360 may vary the second fixed voltage in response to a feedback current flowing from a node to which the first fixed voltage is applied.
  • the voltage variable circuit 360 may vary the first fixed voltage in response to a feedback current flowing from a node to which the second fixed voltage is applied.
  • a processor in which the voltage variable circuit 360 varies the first fixed voltage or the second fixed voltage in response to the feedback current will be described in detail.
  • FIG. 12 is a structural diagram of a voltage variable circuit included in the display device.
  • 13 is a circuit diagram of a voltage variable circuit according to an embodiment.
  • the voltage variable circuit 360 receives the first converter 361 for boosting or reducing the first fixed voltage or the second fixed voltage, and a feedback signal (Feedback Current) to the first converter 361 in response to the feedback signal.
  • a second converter 362 for applying a driving signal (control signal) may be included.
  • the input voltage Vinput input to the first converter 361 may be a first fixed voltage or a second fixed voltage.
  • the output voltage Voutput output from the first converter 361 may be a boosted or reduced first fixed voltage or a second fixed voltage.
  • the output voltage Voutput may be applied to the unit light emitting area.
  • the output voltage Voutput may be the same voltage as the input voltage Vinput, or may be a boosted or reduced voltage.
  • the second converter 362 receives the feedback signal, generates a feedback voltage corresponding to the feedback signal through the reference voltage Vref, and generates a comparison voltage Vsense sensed at one node of the first converter 360 and The feedback voltages may be compared, and a driving signal for driving the first converter 361 may be generated in response to the comparison result, or the driving signal may be changed in response to the comparison result.
  • the embodiment of FIG. 13 discloses a circuit configuration for boosting and outputting the input voltage Vinput.
  • the first converter 361 may provide an on or off signal at a preset cycle to the third transistor T3 serving as a switch, and output a voltage boosted higher than the input voltage Vinput through the booster inductor Lboost. .
  • the boosted magnitude may be controlled by a driving signal applied to the third transistor T3 . When the cycle of the driving signal is fast or the magnitude is large, the step-up magnitude may be large.
  • the second converter 362 may receive a feedback signal (Current feedback) and control the driving signal applied to the first converter 361 . Specifically, the second converter 362 generates a feedback voltage V'ref using the feedback signal and the reference voltage Vref, and generates a feedback voltage V'ref at one node of the feedback voltage V'ref and the first converter 361 .
  • a comparison voltage Vcomp may be generated based on the difference from the acquired sense voltage Vsense.
  • the sense voltage Vsense may be a voltage applied to a node positioned between the first resistor R1 and the second resistor R2.
  • the first resistor R1 and the second resistor R2 may be resistors that bisect the voltage applied to both ends of the capacitance Cload in which the energy charged in the booster inductor Lboost is stored by a resistance ratio. That is, the magnitude of the boosted voltage may be recognized through the sensing voltage Vsense.
  • the driving signal applied to the first converter 361 may be generated or changed using the comparison voltage Vcomp and the sensing current Isense.
  • the sensing current Isense may be a current applied to the drain terminal of the third transistor T3 .
  • the sensing current Isense may be amplified in the RAMP and applied to the S terminal of the driving signal generator SG through the oscillator.
  • the signal applied to the S terminal may be used to adjust the period of the driving signal generated by the driving signal generator SG.
  • the comparison voltage Vcomp may be divided into a magnitude voltage having one polarity using the sensing current Isense, and may be applied to the R terminal of the driving signal generator SG.
  • Coral applied to the R terminal may be used to adjust the magnitude and period of the driving signal generated by the driving signal generator SG.
  • the driving signal generator SG may generate a driving signal for boosting the input voltage Vinput in the first converter 361 .
  • FIG. 13 discloses an embodiment in which the input signal Vinput is boosted, the first converter 361 may include a circuit capable of reducing the input signal Vinput or performing both the boosting and the decreasing.
  • the first supply voltage supplied to the first power supply line (1 st line) is boosted or reduced, or the second supply voltage supplied to the second power supply line ( 2nd line) is increased.
  • the supply voltage can be step-up or step-down.
  • the first converter 361 reduces the first fixed voltage or the second fixed voltage.
  • a fixed voltage can be boosted.
  • the first converter 261 increases the potential difference across both ends of the semiconductor light emitting device LD by boosting the first fixed voltage or reducing the second fixed voltage, thereby increasing the low luminance of the semiconductor light emitting device LD. can be compensated
  • This embodiment may correspond to the circuit configuration of FIG. 11( a ).
  • the first converter 361 boosts the first fixed voltage or the second fixed voltage A fixed voltage can be reduced.
  • the first converter 261 increases the potential difference across both ends of the semiconductor light emitting device LD by boosting the first fixed voltage or reducing the second fixed voltage, thereby increasing the low luminance of the semiconductor light emitting device LD. can be compensated
  • This embodiment may correspond to the circuit configuration of FIG. 11( b ).
  • the feedback signal (Feedback Current) sensed by the second converter 362 may correspond to a current value passing through the first power supply line (1 st line) or the second power supply line (2 nd line).
  • the second converter 362 may detect a current value passing through the first power supply line 1st line as a feedback signal. This embodiment may correspond to FIG. 11( a ).
  • the second converter 362 may sense a current value passing through the second power supply line 2nd line. This embodiment may correspond to FIG. 11(b).
  • the power supply unit 350 When the power supply unit 350 applies a fixed voltage for each unit light emitting area E, it may receive a feedback signal for each unit light emitting area E to adjust the fixed voltage. However, in this case, there is a problem in that the line becomes complicated. In order to prevent the circuit from being complicated, the power supply unit 350 applies a fixed voltage for each column or row of the unit light emitting area E, and receives a feedback signal for each column or row of the unit light emitting area E. can
  • the voltage variable circuit may receive a feedback signal for each column or row of the unit light emitting area E, and apply a fixed voltage that is varied for each column or row of the unit light emitting area E. For example, when the average luminance of the semiconductor light emitting devices LD provided in the second column is lower than the average luminance of the semiconductor light emitting devices LD provided in the first column in response to the applied fixed voltage and signal, the first The fixed voltage applied to the second column may be varied to increase the average luminance of the semiconductor light emitting devices LD provided in the second column.
  • a processor for improving luminance imbalance for each column will be described in detail with reference to FIG. 14 .
  • FIG. 14 is a graph illustrating a fixed voltage applied to a display device for each column in order to improve luminance imbalance of the entire image.
  • the input signal Vinput shown in FIG. 14 may be a voltage input to the first converter 361 , and the output signal Voutput may be a voltage output from the first converter 361 .
  • the first converter 361 corresponding to FIG. 14 may be a step-up converter.
  • the fixed voltage measured in FIG. 14 may correspond to the first fixed voltage or the second fixed voltage.
  • FIG. 14 shows an embodiment in which a fixed voltage is applied for each column. Specifically, FIG. 14 shows an embodiment in which the average luminance of the semiconductor light emitting device LD is matched for each column by boosting the fixed voltage applied to each column.
  • the first column, the third column, and the m-th column may correspond to a case in which the average luminance of the semiconductor light emitting device LD meets the product production standard and is uniform.
  • the second column and the m-1 th column may correspond to a case in which the average luminance of the semiconductor light emitting device LD is insufficient for the production standard.
  • the average luminance of the semiconductor light emitting devices LD provided in the m-1 th column may be lower than the average luminance of the semiconductor light emitting devices LD of the second column.
  • the boost magnitude ⁇ V2 of the fixed voltage applied to the m ⁇ 1th column may be smaller than the boost magnitude ⁇ V1 of the fixed voltage applied to the second column.
  • the fixed voltage applied to the first column, the third column, and the m-th column is applied without boosting, and the fixed voltage applied to the m-1 column is further boosted than the fixed voltage applied to the second column, so that the average luminance for each column is averaged. can match.
  • 15 is a structural diagram of a display device according to another exemplary embodiment.
  • 16 is a circuit diagram of a unit light emitting area according to another exemplary embodiment.
  • the voltage variable circuit 360 does not receive a current value flowing in the first power supply line (1 st line) or the second power supply line (2 nd line) as a feedback signal (Feedback Current), and the semiconductor light emitting device (LD) A current value may be received from a node between and the driving circuit DC.
  • a third line ( 3rd line) connected to the node between the semiconductor light emitting device LD and the driving circuit DC may be required to receive the feedback signal.
  • the deviation between the driving circuits DC is offset and the luminance deviation of the semiconductor light emitting device LD is offset.
  • a fixed voltage can be applied.
  • the received current is the semiconductor light emitting device LD and the second transistor T2 It may be a current passing through That is, the value of the received current may be affected by the performance of the second transistor T2 in addition to the performance of the semiconductor light emitting device LD. Accordingly, in order to offset a deviation due to a performance difference of the second transistor T2 , feedback may be received from a node between the semiconductor light emitting device LD and the driving circuit DC.
  • the first fixed voltage or the second fixed voltage applied from the power supply unit 350 may be adjusted in response to a voltage adjustment command. That is, the first fixed voltage or the second fixed voltage is not adjusted in real time, but is adjusted in response to the voltage adjustment command, and the applied state of the adjusted first fixed voltage or the second fixed voltage may be maintained after the voltage adjustment command. .
  • the first fixed voltage or the second fixed voltage may be adjusted by a voltage adjustment command before the product is marketed. After the product is completed, the first fixed voltage or the second fixed voltage may be adjusted to improve luminance non-uniformity and then be marketed.
  • the user may apply a voltage adjustment command in the middle of use to readjust the first fixed voltage or the second fixed voltage, and adjust the luminance non-uniformity once again. In the following, a specific processor will be looked at.
  • 17 is a flowchart illustrating a processor that varies a fixed voltage applied to a display device in order to improve luminance imbalance.
  • 18 is a flowchart for explaining a step of FIG. 17 .
  • the display apparatus 300 may include receiving a voltage adjustment command ( S410 ).
  • the voltage adjustment command may be received through an external signal input interface of the display apparatus 300 , and the display apparatus 300 may be controlled in response to the voltage adjustment command through an internal control unit.
  • the display apparatus 300 may include applying the first driving voltage and the second driving voltage to the unit light emitting area E ( S420 ).
  • the first driving voltage and the second driving voltage may correspond to VDD and VSS applied from the power supply unit 350 .
  • the method may include applying a scan signal and a data signal to the unit light emitting area E ( S420 ).
  • the applied scan signal and data signal may correspond to a signal preset to detect the luminance imbalance of the semiconductor light emitting device LD.
  • the display apparatus 300 may receive a feedback signal from the unit light emitting area E for one frame.
  • the feedback signal may be received from the unit light emitting area E for a plurality of frames.
  • the feedback signal may be received for each column or row of the unit light emitting area E. In some cases, the feedback signal may be received for each unit light emitting area E.
  • the display device may vary the first driving voltage or the second driving voltage in response to the feedback signal.
  • a potential difference applied to both ends of the semiconductor light emitting device may be adjusted in response to the feedback signal. Specifically, a potential difference may be increased in a semiconductor light emitting device having low luminance, and a potential difference may be maintained in a semiconductor light emitting device having a normal luminance.
  • the feedback signal may be received for each column.
  • the feedback signal may correspond to an average of the potential difference applied to both ends of the semiconductor light emitting device for each column.
  • the first driving voltage or the second driving voltage may be varied in a column having a low average potential difference to increase the average potential difference, and the first driving voltage and the second driving voltage may be maintained in a column having an average potential difference within a normal range.
  • the display apparatus 300 may compare the feedback signal received for each column with a reference value.
  • the reference value may correspond to a feedback signal received when the first fixed voltage and the second fixed voltage are applied to the semiconductor light emitting device having a normal luminance.
  • the first driving voltage or the second driving voltage applied to the column (adjustment column) deviating from the reference value may be adjusted (S453).
  • applied to the adjustment column The difference between the first driving voltage and the second driving voltage may be largely adjusted in response to the extent to which the feedback signal deviates from the reference value.
  • the adjusted first driving voltage and the second driving voltage may be applied to the corresponding adjustment column from the frame. (S454) That is, the adjusted first driving voltage and the second driving voltage may be applied until there is a subsequent voltage adjustment command.
  • the first driving voltage and the second driving voltage applied to the column (reference column) maintaining the reference value may not be adjusted.
  • the first driving voltage and the second driving voltage applied to the subsequent frame may be maintained to be the same as the first driving voltage and the second driving voltage provided to the previous frame.
  • the adjusted first driving voltage and the second driving voltage may be applied.

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Abstract

본 발명은, AM(Active Matrix) 구동하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 장치를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자간 휘도 불균일을 개선하는데 목적이 있다. 이를 위해, 일 실시예에 따른, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는, 상기 반도체 발광 소자 및 상기 반도체 발광 소자의 일 단부에 연결되는 구동 회로를 포함하는 단위 발광 영역, 상기 구동 회로에 스캔 신호를 제공하는 로우 드라이버, 상기 구동 회로에 데이터 신호를 제공하는 컬럼 드라이버, 상기 반도체 발광 소자의 타 단부에 제1 고정 전압을 인가하고 상기 구동 회로에 제2 고정 전압을 인가하고 상기 스캔 신호 및 상기 데티어 신호에 대응하여 사이 반도체 발광 소자에 전위차를 형성하는 전력 공급부, 및 상기 단위 발광 영역으로부터 피드백 신호를 수신하고, 상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압을 가변하는 전압가변회로를 포함할 수 있다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
본 발명은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 반도체 발광 소자 간 휘도 불균일을 개선하는 기술 분야에 적용 가능하다.
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. 상기 반도체 발광 소자는 필라멘트 기반의 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 갖는다.
반도체 발광 소자는 최근 소형화 되어 제작되어, 플렉서블 디스플레이 및 스트레쳐블 디스플레이에 널리 적용되고 있는 실정이다. 반도체 발광 소자는 크기에 따라 미니 LED와 마이크로 LED로 분류될 수 있는데, 편의상 미니 LED는 수백 마이크로 미터의 크기를 가지고, 마이크로 LED는 수 내지 수십 마이크로 크기를 가지는 LED로 지칭되고 있는 실정이다.
반도체 발광 소자가 소형화 됨에 따라, 생산되는 반도체 발광 소자간 휘도 차가 많이 발생하는 문제가 있다. 디스플레이 장치에 구비된 반도체 발광 소자간 휘도 차이는 영상 구현에 문제가 될 수 있다. 이러한 문제에 대응하여 반도체 발광 소자를 선별하여 조립하고 있는 실정이다. 다만, 휘도가 동일한 반도체 발광 소자를 선별하는 작업은 공정 시간을 증가하는 문제가 있으며, 휘도가 낮은 반도체 발광 소자는 제품에 적용될 수 없어 공정 비용이 상승하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는, AM(Active Matrix) 구동하는 디스플레이 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 디스플레이 장치에 구비된 반도체 발광 소자간 퍼포먼스가 상이하더라도 휘도 불균형를 개선하는데 목적이 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예의 또 다른 목적은, 여기에서 언급하지 않은 다양한 문제점들도 해결하고자 한다. 당업자는 명세서 및 도면의 전 취지를 통해 이해할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, AM(Active Matrix) 구동하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 반도체 발광 소자 및 상기 반도체 발광 소자의 일 단부에 연결되는 구동 회로를 포함하는 단위 발광 영역, 상기 구동 회로에 스캔 신호를 제공하는 로우 드라이버, 상기 구동 회로에 데이터 신호를 제공하는 컬럼 드라이버, 상기 반도체 발광 소자의 타 단부에 제1 고정 전압을 인가하고 상기 구동 회로에 제2 고정 전압을 인가하고 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호에 대응하여 상기 반도체 발광 소자에 전위차를 형성하는 전력 공급부, 및 상기 단위 발광 영역으로부터 피드백 신호를 수신하고 상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압을 가변하는 전압가변회로를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 전압가변회로는 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 승압 또는 감압하는 제1 컨버터, 및 상기 피드백 신호을 수신하고, 상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 컨버터에 구동 신호를 인가하는 제2 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 전력 공급부는 상기 제2 고정 전압 보다 높은 상기 제1 고정 전압을 상기 반도체 발광 소자의 타 단부에 인가하고, 상기 제1 컨버터는 상기 제1 고정 전압을 승압하거나 상기 제2 고정 전압을 감압할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 전력 공급부는 상기 제2 고정 전압 보다 낮은 상기 제1 고정 전압을 상기 반도체 발광 소자의 타 단부에 인가하고, 상기 제1 컨버터는 상기 제1 고정 전압을 감압하거나, 상기 제2 고정 전압을 승압할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 제2 컨버터는 상기 피드백 신호로 생성된 피드백 전압과 상기 제1 컨버터의 일 노드에서 감지된 비교 전압의 차이 값이 기 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 구동 신호를 생성하거나, 상기 차이 값에 대응하여 상기 구동 신호를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 제2 컨버터는 상기 제1 고정 전압을 가변 제어하는 경우, 상기 제2 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호로 수신하고, 상기 제2 고정 전압을 가변 제어하는 경우, 상기 제1 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호로 수신할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 제2 컨버터는 상기 반도체 발광 소자와 상기 구동 회로 사이에 위치하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호로 수신할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 전압가변회로는 컬럼 및 로우를 따라 배열된 복수의 상기 단위 발광 영역에서, 컬럼별 또는 로우별로 상기 제1 고정 전압 및 상기 제2 고정 전압을 인가하고, 컬럼별 또는 로우별로 상기 피드백 신호를 수신할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 전압가변회로는 일 프레임 동안 상기 피드백 신호를 수신하고, 이후 프레임에 인가되는 상기 제1 고정 전압 및 상기 제2 고정 전압을 가변할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 전압 조정 명령에 대응하여, 상기 제1 고정 전압 및 상기 제2 고정 전압을 가변할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 디스플레이 장치는 액정 패널에 공급하기 위한 평면 조명 장치(Back light unit, BLU)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, AM(Active Matrix) 구동하는 디스플레이 장치를 제어하는 방법에 있어서, 반도체 발광 소자 및 상기 반도체 발광 소자의 일단에 직렬 연결되는 구동 회로를 포함하는 단위 발광 영역에서, 상기 반도체 발광 소자의 타단에 제1 고정전압을 인가하고, 상기 구동 회로에 제2 고정전압을 인가하는 단계, 상기 구동 회로에 스캔 신호 및 데이터 신호를 인가하는 단계, 상기 단위 발광 영역으로부터 피드백 신호를 수신하는 단계, 상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 단계, 및 가변된 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따라, 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 단계는 상기 제1 고정 전압이 상기 제2 고정 전압 보다 높은 경우, 상기 제1 고정 전압을 승압하거나, 상기 제2 고정 전압을 감압하고, 상기 제1 고정 전압이 상기 제2 고정 전압 보다 낮은 경우, 상기 제1 고정 전압을 감압하거나, 상기 제2 고정 전압을 승압할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따라, 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 단계는 상기 피드백 신호의 크기에 대응하여, 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 승압 또는 감압할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따라, 상기 피드백 신호를 수신하는 단계는 상기 제1 고정 전압을 가변하는 경우, 상기 제2 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 수신하고, 상기 제2 고정 전압을 가변하는 경우, 상기 제1 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 수신할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따라, 상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법은 전압 조정 명령을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 전압 조정 명령에 대응하여, 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따라, 상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법은 가변된 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 인가하여, 액정 패널에 광을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는, AM(Active Matrix) 구동하여, 영상을 출력하거나, 액정 패널에 백라이트을 인가하여 로컬 디밍할 수 있다.
일 실시예에 따른 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는, 구비된 반도체 발광 소자간 퍼포먼스가 상이하더라도 휘도 불균형을 개선할 수 있다.
더 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 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도 이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 절단된 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 단위 발광 영역의 회로도이다.
도 12는 디스플레이 장치에 포함된 전압가변회로의 구조도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전압가변회로의 회로도이다.
도 14는 영상 전체의 휘도 불균형을 개선하기 위해 컬럼별로 디스플레이의 장치에 인가되는 고정 전압을 표시한 그래프이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조도이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 단위 발광 영역의 회로도이다.
도 17은 휘도 불균형을 개선하기 위해, 디스플레이 장치에 인가되는 고정 전압을 가변하는 프로세서를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18은 도 17의 일 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
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.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치는 단위 픽셀 또는 단위 픽셀의 집합으로 정보를 표시하는 모든 디스플레이 장치를 포함하는 개념이다. 따라서 완성품에 한정하지 않고 부품에도 적용될 수 있다. 예를 들어 디지털 TV의 일 부품에 해당하는 패널도 독자적으로 본 명세서 상의 디스플레이 장치에 해당한다. 완성품으로는 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, 데스크 탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품 형태라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 마이크로 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일실시예를 나타내는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)의 제어부(미도시)에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 또는 구부러질 수 있는, 또는 비틀어질 수 있는, 또는 접힐 수 있는, 또는 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다.
나아가, 플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 또는 구부리거나, 또는 접을 수 있거나 또는 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 곡률 반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 픽셀(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 픽셀은, 예를 들어 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 픽셀은 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 픽셀의 역할을 할 수 있게 된다.
상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여, 이하 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도 이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
도 1에 도시된 디스플레이 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 적어도 하나의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
도 2 또는 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기 절연성을 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 방법이 적용될 수도 있다. 전술한 다른 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. 예를 들어, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 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 높이 차에 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.
상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스 부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스 부재의 바닥 부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스 부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직 방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스 부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합 형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 파티클 혹은 나노 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도3a를 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chiptype)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 도3에 도시된, 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p 형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도 값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 픽셀을 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 픽셀을 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 픽셀의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 픽셀을 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 픽셀을 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 픽셀을 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 픽셀을 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 픽셀들이 하나의 픽셀을 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 픽셀이 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 픽셀들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주재료로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 픽셀(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 픽셀들이 하나의 픽셀(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자(150a)는 황색 형광체층이 개별 소자 마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 픽셀을 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 픽셀을 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(150b) 상에 적색 형광체층(184), 녹색 형광체층(185), 및 청색 형광체층(186)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전 영역에 사용 가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용 가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자는 전도성 접착층 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 픽셀을 구성한다. 반도체 발광 소자는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20 X 80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 픽셀로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다.
따라서, 단위 픽셀의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한 변이 300㎛인 직사각형 픽셀인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다.
따라서, 이러한 경우, HD화질 이상의 고화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 배선기판(110)에 절연층(160)이 적층되며, 상기 배선기판(110)에는 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 배선기판(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 픽셀을 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 임시기판(112)을, 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 마주하도록 배치한다.
이 경우에, 임시기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 임시기판(112)을 열 압착한다. 예를 들어, 배선기판과 임시기판(112)은 ACF 프레스 헤드를 적용하여 열 압착할 수 있다. 상기 열 압착에 의하여 배선기판과 임시기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열 압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광 소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 임시기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 임시기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 임시기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일 면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 이러한 청색(B) 광을 단위 픽셀의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법이나 구조는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 적어도 하나의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(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(Anisotropy Conductive Film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께 방향으로 전도성을 가지는 부분과 전도성을 가지지 않는 부분으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 픽셀을 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 예를 들어, 20 X 80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 픽셀의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 픽셀을 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 픽셀을 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 픽셀을 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 픽셀을 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 픽셀들이 하나의 픽셀을 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 픽셀을 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 픽셀을 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 픽셀을 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도8에 도시된 바와 같이, 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.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조도이다. 도 11은 일 실시예에 따른 단위 발광 영역의 회로도이다. 구체적으로, 도 11의 회로도는 도 10의 E 영역을 확대하여 설명하고 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 반도체 발광 소자(LD)을 이용한 디스플레이 장치(300)일 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(300)는 AM(Active Matrix) 구동하여 영상을 출력하는 장치이거나, AM 구동하여 로컬 디밍할 수 있는 평면 조명 장치(Back Light Unit, BLU)일 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 영상을 출력하는 영상 출력 패널(310) 및 영상 출력 패널(310)에 신호를 제공하는 제어부를 포함할 수 있다. 영상 출력 패널(310)에는 복수의 단위 발광 영역(E)이 로우 및 컬럼을 따라 배열되어, 단이 발광 영역(E) 별로 발광할 수 있다. 영상 출력 패널(310)에 신호를 제공하는 제어부로는, 로우 드라이어(320), 컬럼 드라이버(330) 및 타이밍 컨트롤러(340) 및 전원 공급부(350)를 포함할 수 있다.
단위 발광 영역(E)은 적어도 하나의 반도체 발광 소자(LD)와 반도체 발광 소자(LD)를 구동하는 구동 회로(DC)를 포함할 수 있다. 구동 회로(DC)는 기본적으로 AM구동하기 위한 2T1C의 구동 회로로 반도체 발광 소자(LD)의 일 단부에 직렬 연결될 수 있다.
반도체 발광 소자(LD)은 미니 LED 또는 마이크로 LED일 수 있다. 여기서, 미니 LED는 수백 마이크로의 크기를 가지는 LED이고, 마이크로 LED는 수에서 수십 마이크로 크기를 가지는 LED일 수 있다. 미니 LED는 성장 기판을 포함하는 LED이고, 마이크로 LED는 성장 기판이 제거된 LED일 수 있다.
구동 회로(DC)은 스위칭부와 구동부로 구분될 수 있다.
스위칭부는 반도체 발광 소자(LD)를 온 또는 오프 구동하는 제1 트렌지스터(T1)를 포함할 수 있다. 제1 트렌지스터(T1)은 게이트 단자에 스캔 라인(Si)이 연결되어 로우 드라이버(320)를 통해 스캔 신호를 인가 받을 수 있다. 또한, 제1 트렌지스터(T1)는 드라인 단자에 데이터 라인(Dj)이 연결되고, 구동부에 포함되는 제2 트렌지스터(T2)의 게이트 단자에 소스 단자가 연결될 수 있다. 제1 트렌지스터(T1)의 종류에 따라서, 드레인 단자와 소스 단자에 연결된 구성이 반대될 수 있다.
구동부는 제2 트렌지스터(T2) 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 구동부는 반도체 발광 소자(LD)에 직렬연결 될 수 있다. 구체적으로, 반도체 발광 소자(LD)은 제2 트레지스터(T2)의 드레인 또는 소스 단자에 연결될 수 있다. 커패시터(Cst)는 제2 트렌지스터(T2)의 게이트 단자와 반도체 발광 소자(LD)가 연결되지 않은 드레인 또는 소스 단자에 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 11(a)는 반도체 발광 소자(LD)가 제2 트렌지스터(T2)의 소스 단자에 연결되고, 커패시터(Cst)가 제2 트렌지스터(T2)의 게이트 단자와 드레인 단자 사이에 연결되는 실시예를 도시하고 있다. 도 11(b)는 반도체 발광 소자(LE)가 제2 트렌지스터(T2)의 드레인 단자에 연결되고, 커패시터(Cst)가 제2 트렌지스터(T2)의 게이트 단자와 소스 단자 사이에 연결되는 실시예를 도시하고 있다.
전력 공급부(350)에서 인가되는 제1 고정 전압과 제2 고정 전압은 구동부와 반도체 발광 소자(LD)의 타 단으로 인가될 수 있다. 제1 고정 전압은 반도체 발광 소자(LD)의 타단으로 인가되고, 제2 고정 전압은 제2 트렌지스터(T2)에서 반도체 발광 소자(LD)가 연결되지 않은 드레인 또는 소스로 인가될 수 있다. 여기서, 제1 고정 전압은 VDD이고, 제2 고정 전압은 VSS일 수 있다. 경우에 따라서, 제1 고정 전압이 VSS이고, 제2 고정 전압이 VDD일 수 있다. 구체적으로, 도 11(a)는 반도체 발광 소자(LD)의 타 단부에 인가되는 제1 고정 전압이 VSS이고, 제2 트렌지스터(T2)에서 반도체 발광 소자(LD)가 연결되지 않은 드레인 단자에 인가되는 제2 고정 전압이 VDD인 실시예를 도시하고 있다. 도 11(b)는 반도체 발광 소자(LE)의 타 단부에 인가되는 제1 고정 전압이 VDD이고, 제2 트렌지스터(T2)에서 반도체 발광 소자(LD)가 연결되지 않은 소스 단자에 인가되는 제2 고정 전압이 VSS인 실시예를 도시하고 있다. 전력 공급부(350)는 반도체 발광 소자(LD)간 휘도 불균형을 개선하기 위해, 전력 공급부는 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압을 승압 또는 감압하여 인가할 수 있다. 이와 관련하여서는, 이하 전압가변회로(360)와 함께 구체적으로 설명한다.
영상 출력 패널(310)은 단위 발광 영역(E)을 로우 및 컬럼을 따라 복수 개 포함할 수 있으며, 로우 드라이버(320)는 로우별로 구비된 스캔 라인(S1 내지 Sn)에 순차적으로 스캔 신호를 제공할 수 있다. 구체적으로, 스캔 신호는 일 프레임 동안 스캔 라인(S1 내지 Sn)에 순차적으로 제공될 수 있다. 컬럼 드라이버(330)은 컬럼별로 구비된 컬럼 라인(D1 내지 Dm)에 데이터 신호를 제공할 수 있다. 구체적으로, 데이터 신호는 일 프레임 동안 컬럼 라인(D1 내지 Dm) 별로 동시에 제공될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(340)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 입력 영상 데이터(Data) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 제공받을 수 있다. 입력 제어 신호에는 예를 들어 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클러(MCLK)이 있을 수 있다. 타이밍 컨트롤러(340)는 입력 영상 데이터(Data)를 컬럼 드라이버(330)로 전달하고, 스캔 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 생성하여 각각 로우 드라이버(320) 및 컬럼 드라이버(330)로 전달할 수 있다. 스캔 제어 신호(CONT1)는 스캔 시작을 지시하는 스캔 시작 신호(SSP)와 적어도 하나의 클럭 신호(SCLK)를 포함하며, 데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 픽셀(P)에 대한 입력 영상 데이터의 전달을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 적어도 하나의 클럭 신호(DCLK)를 포함할 수 있다.
전력 공급부(350)는 단위 발광 영역(E)에 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 인가할 수 있다. 전력 공급부(350)는 단위 발광 영역(E) 별로 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 인가할 수 있다. 다만 이 경우, 회선이 복잡해 질 수 있다. 이를 방지 하기 위해, 전력 공급부(350)는 컬럼별 또는 로우별로 단위 발광 영역(E)에 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 인가할 수 있다. 구체적으로, 전력 공급부(350)부는 컬럼별로 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 제공하는 전력 공급 라인(1st line, 2nd line)을 포함할 수 있다. 제1 전력 공급 라인(1 st line)은 반도체 발광 소자(LD)의 타단에 연결되어 제1 고정 전압을 인가할 수 있다. 제2 전력 공급 라인(2 nd line)은 제2 트렌지스터(T2)에 연결되어 제2 고정 전압을 인가할 수 있다. 경우에 따라서, 전력 공급부(350)는 로우별로 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 제공할 수 있다. 전력 공급부(350)에서 인가된 제1 고정 전압과 제2 고정 전압은 스캔 신호 및 데이터 신호에 대응하여 반도체 발광 소자(LD) 양단에 전위차를 형성할 수 있다.
전력 공급부(350)에서 제공되는 제1 고정 전압과 제2 고정 전압은 전압가변회로(360)를 통해 가변될 수 있다. 전압가변회로(360)는 전력 공급부(350)에 포함되는 구성일 수 있다. 전압가변회로(360)는 단위 발광 영역(E)으로부터 피드백 신호를 수신하고, 피드백 신호에 대응하여 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압을 가변할 수 있다.
피드백 신호는 제1 고정 전압과 제2 고정 전압을 인가하는 방식에 따라서 수신할 수 있다. 제1 고정 전압과 제2 고정 전압을 단위 발광 영역(E) 별로 제공하는 경우, 단위 발광 영역(E) 별로 피드백 신호를 수신할 수 있다. 제1 고정 전압과 제2 고정 전압을 단위 발광 영역(E)이 구성하는 컬럼별로 제공하는 경우, 단위 발광 영역(E)이 구성하는 컬럼별로 피드백 신호를 수신할 수 있다. 제1 고정 전압과 제2 고정 전압을 단위 발광 영역(E)이 구성하는 로우별로 제공하는, 경우, 단위 발광 영역(E)이 구성하는 로우별로 피드백 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 도 10 및 도 11은 단위 발광 영역(E)이 구성하는 컬럼별로 피드백 신호를 수신하는 실시예를 도시하고 있다.
피드백 신호는 제1 고전 전압 또는 제2 고정 전압을 인가하는 노드에 흐르는 피드백 전류에 대응될 수 있다. 구체적으로, 전압가변회로(360)는 제1 고정 전압을 인가하는 노드에서 흐르는 피드백 전류에 대응하여 제2 고정 전압을 가변할 수 있다. 반대로 전압가변회로(360)는 제2 고정 전압을 인가하는 노드에서 흐르는 피드백 전류에 대응하여 제1 고정 전압을 가변할 수 있다. 이하에서 전압가변회로(360)가 피드백 전류에 대응하여 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전알을 가변하는 프로세서를 구체적으로 살펴본다.
도 12는 디스플레이 장치에 포함된 전압가변회로의 구조도이다. 도 13은 일 실시예에 따른 전압가변회로의 회로도이다.
전압가변회로(360)는 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압을 승압 또는 감압하는 제1 컨버터(361), 및 피드백 신호(Feedback Current)를 수신하고 피드백 신호에 대응하여 제1 컨버터(361)에 구동 신호(control signal)인가하는 제2 컨버터(362)를 포함할 수 있다.
제1 컨버터(361)에 입력되는 입력 전압(Vinput)은 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압일 수 있다. 제1 컨버터(361)에서 출력되는 출력 전압(Voutput)은 승압 또는 감압된 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압일 수 있다. 출력 전압(Voutput)이 단위 발광 영역으로 인가될 수 있다. 출력 전압(Voutput)은 입력 전압(Vinput)과 동일 전압이거나, 승압 또는 감압된 전압일 수 있다.
제2 컨버터(362)는, 피드백 신호를 수신하고, 기준 전압(Vref)를 통해 피드백 신호에 대응되는 피드백 전압을 생성하고, 제1 컨버터(360)의 일 노드에서 감지된 비교 전압(Vsense)와 피드백 전압을 비교하고, 비교 결과에 대응하여, 제1 컨버터(361)를 구동하는 구동 신호를 생성하거나, 비교 결과에 대응하여 구동 신호를 변경할 수 있다.
도 13의 실시예를 통해, 전압가변회로(360)의 구체적 구동 프로세스를 살펴본다. 도 13의 실시예는 입력 전압(Vinput)을 승압하여 출력하는 회로 구성을 개시하고 있다.
제1 컨버터(361)는 스위치 역할을 하는 제3 트렌지스터(T3)에 기 설정 주기로 온 또는 오프 신호를 제공하여, 부스터 인덕터(Lboost)을 통해 입력 전압 (Vinput) 보다 승압된 전압을 출력할 수 있다. 승압된 크기는 제3 트렌지스터(T3)에 인가된 구동 신호로 제어될 수 있다. 구동 신호의 주기가 빠르거나, 크기가 큰 경우 승압 크기가 클 수 있다.
제2 컨버터(362)는 피드백 신호(Current feedback)를 수신하여 제1 컨터버(361)에 인가되는 구동 신호를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제2 컨버터(362)는 피드백 신호와 기준 전압(Vref)을 이용하여 피드백 전압(V'ref)을 생헝하고, 피드백 전압(V'ref)와 제1 컨버터(361)의 일 노드에서 획득한 감지전압(Vsense)과 차를 통해 비교 전압(Vcomp)을 생성할 수 있다. 여기서, 감지전압(Vsense)는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이에 위치하는 노드에 걸리는 전압일 수 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 부스터 인덕터(Lboost)에 충전된 에너지가 저장되는 커패시턴스(Cload)의 양단에 걸리는 전압을 저항 비로 양분하는 저항일 수 있다. 즉, 감지 전압(Vsense)을 통해 승압되는 전압의 크기를 인지할 수 있다.
비교 전압(Vcomp)과 감지 전류(Isense)를 이용하여 제1 컨버터(361)에 인가되는 구동신호를 생성 또는 변경할 수 있다. 구체적으로, 감지 전류(Isense)는 제3 트렌지스터(T3)의 드레인 단자로 인가되는 전류일 수 있다. 감지 전류(Isense)은 RAMP에서 증폭되고, 오실레이터를 지나 구동 신호 발생기(SG)의 S단자로 인가될 수 있다. S단자로 인가된 신호는 구동 신호 발생기(SG)에서 발생하는 구동 신호의 주기를 조정하는데 이용될 수 있다. 비교 전압(Vcomp)은 감지 전류(Isense)를 이용하여 일 극성을 가지는 크기 전압으로 분별되고, 구동 신호 발생기(SG)의 R단자로 인가될 수 있다. R 단자로 인가된 산호는 구동 신호 발생기(SG)에서 발생하는 구동 신호의 크기 및 주기를 조정하는데 이용될 있다.
피드백 신호(Current feedback)에 대응하여 구동 신호 발생기(SG)는 제1 컨버터(361)에서 입력 전압(Vinput)을 승압하기 위한 구동 신호를 발생할 수 있다. 도 13은 입력 신호(Vinput)을 승압하는 실시예를 개시하고 있지만, 제1 컨버터(361)는 입력 신호(Vinput)을 감압하거나, 승압과 감압을 모두 수행할 수 있는 회로를 포함할 수 있다.
도 12 의 전압가변회로(360)를 이용하여 제1 전력 공급 라인(1 st line)에 공급되는 제1 공급 전압을 승압 또는 감압하거나, 제2 전력 공급 라인(2 nd line)에 공급되는 제2 공급 전압을 승압 또는 감압할 수 있다.
전력 공급부(350)가 제1 고정 전압을 저전압으로 제2 고정 전압을 고전압으로 단위 발광 영역(E)에 인가하는 경우, 제1컨버터(361)은 상기 제1 고정 전압을 감압하거나, 상기 제2 고정 전압을 승압할 수 있다. 제1 컨버터(261)은 제1 고정 전압을 승압하거나, 상기 제2 고정 전압을 감압함으로써, 반도체 발광 소자(LD)의 양 단에 걸리는 전위차를 크게 하고, 반도체 발광 소자(LD)의 낮은 휘도를 보상할 수 있다. 본 실시예는 도 11(a)의 회로 구성에 대응될 수 있다.
전력 공급부(350)가 제1 고정 전압을 고전압으로 제2 고정 전압을 저전압으로 단위 발광 영역(E)에 인가하는 경우, 제1컨버터(361)은 상기 제1 고정 전압을 승압하거나, 상기 제2 고정 전압을 감압할 수 있다. 제1 컨버터(261)은 제1 고정 전압을 승압하거나, 상기 제2 고정 전압을 감압함으로써, 반도체 발광 소자(LD)의 양 단에 걸리는 전위차를 크게 하고, 반도체 발광 소자(LD)의 낮은 휘도를 보상할 수 있다. 본 실시예는 도 11(b)의 회로 구성에 대응될 수 있다.
제2 컨버터(362)가 감지하는 피드백 신호(Feedback Current)는 제1 전력 공급 라인(1 st line) 또는 제2 전력 공급 라인(2 nd line)을 지나는 전류 값에 대응될 수 있다. 제2 고정 전압을 승압 도는 강압하는 경우, 제2 컨버터(362)는 제1 전력 공급 라인(1 st line)을 지나는 전류 값을 피드백 신호(Feedback Current)로 감지할 수 있다. 본 실시예는 도 11(a)에 대응될 수 있다. 반대로, 제1 고정 전압을 승압 또는 감압 제어하는 경우, 제2 컨버터(362)는 제2 전력 공급 라인(2 nd line)을 지나는 전류 값을 감지할 수 있다. 본 실시예는 도 11(b)에 대응될 수 있다.
전력 공급부(350)가 단위 발광 영역(E) 별로 고정 전압을 인가는 경우, 단위 발광 영역(E) 별로 피드백 신호를 받아 고정 전압을 조정할 수 있다. 다만, 이러한 경우, 회선이 복잡해지는 문제가 있다. 회선이 복잡해지는 것을 방지 하기 위해, 전력 공급부(350)는 단위 발광 영역(E)의 컬럼별 또는 로우별로 고정 전압을 인가하고, 단위 발광 영역(E)의 컬럼별 또는 로우별로 피드백 신호를 인가 받을 수 있다.
전압가변회로는, 단위 발광 영역(E)의 컬럼별 또는 로우별로 피드백 신호를 수신하고, 단위 발광 영역(E)의 컬럼별 또는 로우별로 가변된 고정 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 인가된 고정 전압 및 신호에 대응하여 제2 컬럼에 구비된 반도체 발광 소자(LD)들의 평균 휘도가 제1컬럼에 구비된 반도체 발광 소자(LD)등의 평균 휘도 보다 떨어지는 경우, 제2 컬럼에 구비된 반도체 발광 소자(LD)들의 평균 휘도를 높일 수 있도록 제2 컬럼으로 인가되는 고정 전압을 가변할 수 있다. 이하 도 14를 통해 컬럼별로 휘도 불균형을 개선하는 프로세서를 구체적으로 살펴본다.
도 14는 영상 전체의 휘도 불균형을 개선하기 위해 컬럼별로 디스플레이의 장치에 인가되는 고정 전압을 표시한 그래프이다.
도 14에서 표시된 입력 신호(Vinput)은 제1 컨버터(361)에 입력되는 전압이고, 출력 신호(Voutput)은 제1 컨버터(361)에서 출력되는 전압일 수 있다. 도 14에 대응되는 제1 컨버터(361)는 승압 컨버터일 수 있다. 도 14에서 측정된 고정 전압은 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압에 대응될 수 있다.
도 14는 컬럼별로 고정 전압을 인가하는 실시예를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 14는 컬럼별로 인가되는 고정 전압을 승압하여 컬럼별로 반도체 발광 소자(LD)의 휘도 평균을 일치시키는 실시예를 도시하고 있다. 제1 컬럼 및 제3 컬럼과 m번째 컬럼은 반도체 발광 소자(LD)의 휘도 평균이 제품 생산 기준에 맞고, 균일한 경우에 대응될 수 있다. 반면, 제2 컬럼 및 제m-1 번째 컬럼은 반도체 발광 소자(LD)의 휘도 평균이 제품 생간 기준에 미흡한 경우에 대응될 수 있다. 이 중, 제m-1 컬럼에 구비된 반도체 발광 소자(LD)의 휘도 평균이 제2번째 컬럼의 반도체 발광 소자(LD)휘도 평균 보다 낮을 수 있다. 이 경우, 제m-1 컬럼에 인가되는 고정 전압의 승압 크기(ΔV2)는 제2 컬럼에 인가되는 고정 전압의 승압 크기(ΔV1) 보다 작을 수 있다. 제1 컬럼 및 제3 컬럼과 m번째 컬럼에 인가되는 고정 전압은 승압 없이 인가되고, 제m-1 컬럼에 인가되는 고정 전압은 제2 컬럼에 인가되는 고정 전압 보다 좀더 승압하여 전체 컬럼별 휘도 평균을 일치시킬 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조도이다. 도 16은 다른 실시예에 따른 단위 발광 영역의 회로도이다.
전압가변회로(360)는 피드백 신호(Feedback Current)로 제1 전력 공급 라인(1 st line) 또는 제2 전력 공급 라인(2 nd line)에 흐르는 전류 값을 수신하지 않고, 반도체 발광 소자(LD)과 구동회로(DC) 사이 노드로부터 전류 값을 수신할 수 있다. 이 경우, 피드백 신호 수신을 위해 반도체 발광 소자(LD)과 구동회로(DC) 사이 노드에 연결된 제3 라인(3 rd line)이 필요할 수 있다.
제3 라인(3 rd line)을 통해 피드백 신호를 수신하는 경우, 회로 복잡도 면에서 불리함이 있을 수 있지만, 구동회로(DC)간 편차를 상쇄하고, 반도체 발광 소자(LD)의 휘도 편차에 대응하는 고정 전압을 인가할 수 있다는 장점이 있다.
구체적으로, 제1 전력 공급 라인(1 st line) 또는 제2 전력 공급 라인(2 nd line)을 통해 피드백 신호를 수신하는 경우, 수신된 전류는 반도체 발광 소자(LD)와 제2 트렌지스터(T2)를 지나는 전류일 수 있다. 즉, 수신된 전류의 값는 반도체 발광 소자(LD)의 퍼포먼스 외에도 제2 트렌지스터(T2)의 퍼포먼스에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제2 트렌지스터(T2)의 퍼포먼스 차이로 인한 편차를 상쇄하기 위해, 반도체 발광 소자(LD)와 구동 회로 (DC) 사이의 노드로부터 피드백을 수신할 수 있다.
전력 공급부(350)에서 인가되는 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압은 전압 조정 명령에 대응하여 조정될 수 있다. 즉, 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압은 실시간으로 조정되지는 않고, 전압 조정 명령에 대응하여 조정되며, 전압 조정 명령 후 조정된 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압의 인가 상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압은 제품 시판 전에 전압 조정 명령에 의해 조정될 수 있다. 제품 완성 후 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압은 휘도 불균일을 개선하기 위해 조정된 후 시판될 수 있다. 또한, 사용자는 사용 중간에 전압 조정 명령을 인가하여, 제1 고정 전압 또는 제2 고정 전압을 재조정하고, 휘도 불균일을 다시 한번 조정할 수 있다. 이하에서, 구제적인 프로세서를 살펴본다.
도 17은 휘도 불균형을 개선하기 위해, 디스플레이 장치에 인가되는 고정 전압을 가변하는 프로세서를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 18은 도 17의 일 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)는 전압 조정 명령을 수신하는 단계(S410)를 포함할 수 있다. 전압 조정 명령은 디스플레이 장치(300)의 외부 신호 입력 인터페이스를 통해 수신할 수 있으며, 디스플레이 장치(300)는 내부에 제어부를 통해 전압 조정 명령에 대응하여 제어될 수 있다.
전압 조정 명령에 대응하여, 디스플레이 장치(300)는 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 단위 발광 영역(E)에 인가하는 단계(S420)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압은 전력 공급부(350)에서 인가되는 VDD 및 VSS에 대응될 수 있다.
제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 인가한 후, 단위 발광 영역(E)에 스캔 신호 및 데이터 신호를 인가하는 단계(S420)를 포함할 수 있다. 인가되는 스캔 신호 및 데이터 신호는 반도체 발광 소자(LD)의 휘도 불균형을 감지하기 위해 기 설정된 신호에 대응될 수 있다.
디스플레이 장치(300)는 일 프레임 동안 단위 발광 영역(E)으로부터 피드백 신호를 수신할 수 있다. (S440) 경우에 따라서, 피드백 신호의 평균값을 획득하기 위해, 복수의 프레임 동안 단위 발광 영역(E)으로부터 피드백 신호를 수신할 수 있다. 피드백 신호는 단위 발광 영역(E)의 컬럼별 또는 로우별로 수신할 수 있다. 경우에 따라서, 피드백 신호는 단위 발광 영역(E) 별로 수신할 수 있다.
디스플레이 장치는 피드백 신호에 대응하여 제1 구동 전압 또는 제2 구동 전압을 가변할 수 있다. (S450) 추제적으로, 피드백 신호에 대응하여 반도체 발광 소자의 양단에 인가되는 전위차를 조정할 수 있다. 구체적으로, 휘도가 떨어지는 반도체 발광 소자에는 전위차를 키우고, 휘도가 정상 범위를 유지하는 반도체 발광 소자에는 전위차를 유지할 수 있다. 피드백 신호는 컬럼별로 수신할 수 있다. 피드백 신호는 컬럼별로 반도체 발광 소자의의 양단에 걸리는 전위차 평균에 대응될 수 있다. 전위차 평균이 낮은 컬럼에는 전위차 평균을 높일 수 있도록 제1 구동 전압 또는 제2 구동 전압을 가변하고, 전위차 평균이 정상 범위에 포함되는 컬럼에는 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 유지할 수 있다.
이하, 제1 구동 전압 또는 제2 구동 전압을 컬럼 별로 가변하는 단계(S450)를 도 18을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
디스플레이 장치(300)는 컬럼 별로 수신된 피드백 신호와 기준 값을 비교할 수 있다. (S451) 여기서 기준 값은 정상 휘도를 가지는 반도체 발광 소자에 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압이 인가되는 경우 수신되는 피드백 신호에 대응될 수 있다.
피드백 신호가 기준 값을 벗어나는 경우(S452, Yes), 기준 값을 벗어나는 컬럼(조정 컬럼)에 인가되는 제1 구동 전압 또는 제2 구동 전압을 조정할 수 있다.(S453) 구체적으로, 조정 컬럼에 인가되는 제1 구동 전압과 제2 구동 전압의 차를, 피드백 신호가 기준 값을 벗어난 정도에 대응하여 크게 조정할 수 있다.
조정 컬럼에 인가되는 제1 구동 전압과 제2 구종 전압을 조정한 이후 프레임부터는 해당 조정 컬럼에 조정된 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 인가할 수 있다. (S454) 즉, 이후 전압 조정 명령이 있기 전까지 조정된 제1 구동 전압과 제2 구동 전압을 인가할 수 있다.
피드백 신호가 기준 값을 벗어나지 않는 경우(S452, No), 기준 값을 유지하는 컬럼(기준 컬럼)에 인가되는 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압에 대하여 조정하지 않을 수 있다. (S455) 즉, 이후 프레임에 제공되는 제1 구동 전압과 제2 구동 전압이 이전 프레임에 제공되던 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압과 동일하게 유지할 수 있다. (S456) 다만, 기준 컬럼이 이후 전압 조정 명령에 대응하여 조정 컬럼으로 판단된 경우, 조정된 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압이 인가될 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.

Claims (18)

  1. AM(Active Matrix) 구동하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자 및 상기 반도체 발광 소자의 일 단부에 직렬 연결되는 구동 회로를 포함하는 단위 발광 영역;
    상기 구동 회로에 스캔 신호를 제공하는 로우 드라이버;
    상기 구동 회로에 데이터 신호를 제공하는 컬럼 드라이버;
    상기 반도체 발광 소자의 타 단부에 제1 고정 전압을 인가하고, 상기 구동 회로에 제2 고정 전압을 인가하고, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호에 대응하여 상기 반도체 발광 소자에 전위차를 형성하는 전력 공급부; 및
    상기 단위 발광 영역으로부터 피드백 신호를 수신하고, 상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 전압가변회로;를 포함하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압가변회로는
    상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 승압 또는 감압하는 제1 컨버터; 및
    상기 피드백 신호를 수신하고, 상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 컨버터에 구동 신호를 인가하는 제2 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 공급부는
    상기 제1 고정 전압을 고전압으로 상기 제2 고정 전압을 저전압으로 상기 단위 발광 영역에 인가하고,
    상기 제1 컨버터는
    상기 제1 고정 전압을 승압하거나, 상기 제2 고정 전압을 감압하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전력 공급부는
    상기 제1 고정 전압을 저전압으로, 상기 제1 고정 전압을 고전압으로 상기 단위 발광 영역에 인가하고,
    상기 제1 컨버터는
    상기 제1 고정 전압을 감압하거나, 상기 제2 고정 전압을 승압하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 컨버터는
    상기 피드백 신호로 생성된 피드백 전압과 상기 제1 컨버터의 일 노드에서 감지된 비교 전압의 차이 값이 기 설정 범위를 벗어나는 경우,
    상기 구동 신호를 생성하거나 상기 차이 값에 대응하여 상기 구동 신호를 변경하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 컨버터는
    상기 제1 고정 전압을 가변 제어하는 경우, 상기 제2 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호로 수신하고,
    상기 제2 고정 전압을 가변 제어하는 경우, 상기 제1 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호롤 수신하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 컨버터는
    상기 반도체 발광 소자와 상기 구동 회로 사이에 위치하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호로 수신하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전압가변회로는
    컬럼 및 로우를 따라 배열된 복수의 상기 단위 발광 영역에서, 컬럼별 또는 로우별로 상기 제1 고정 전압 및 상기 제2 고정 전압을 인가하고,
    컬럼별 또는 로우별로 상기 피드백 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전압가변회로는,
    일 프레임 동안 상기 피드백 신호를 수신하고, 이후 프레임에 인가되는 상기 제1 고정 전압 및 상기 제2 고정 전압을 가변하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는,
    전압 조정 명령에 대응하여, 상기 제1 고정 전압 및 상기 제2 고정 전압을 가변하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는,
    액정 패널에 광을 공급하기 위한 평면 조명 장치(Back light unit, BLU)인 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  12. AM(Active Matrix) 구동하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자 및 상기 반도체 발광 소자의 일 단부에 직렬 연결되는 구동 회로를 포함하는 단위 발광 영역에서, 상기 반도체 발광 소자의 타 단부에 제1 고정 전압을 인가하고, 상기 구동 회로에 제2 고정 전압을 인가하는 단계;
    상기 구동 회로에 스캔 신호 및 데이터 신호를 인가하는 단계;
    상기 단위 발광 영역으로부터 피드백 신호를 수신하는 단계;
    상기 피드백 신호에 대응하여 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 단계; 및
    가변된 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 인가하는 단계;를 포함하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 단계는
    상기 제1 고정 전압이 상기 제2 고정 전압 보다 높은 경우, 상기 제1 고정 전압을 승압하거나 상기 제2 고정 전압을 감압하고,
    상기 제1 고정 전압이 상기 제2 고정 전압 보다 낮은 경우, 상기 제1 고정 전압을 감압하거나, 상기 제2 고정 전압을 승압하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 단계는
    상기 피드백 신호의 크기에 대응하여, 상기 제1 고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 승압 또는 감압하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 피드백 신호를 수신하는 단계는,
    상기 제1 고정 전압을 가변하는 경우, 상기 제2 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 수신하고,
    상기 제2 고정 전압을 가변하는 경우, 상기 제1 고정 전압을 인가하는 노드의 전류 값을 수신하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 피드백 신호를 수신하는 단계는,
    상기 반도체 발광 소자와 상기 구동 회로 사이에 위치하는 노드의 전류 값을 상기 피드백 신호로 수신하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법은,
    전압 조정 명령을 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 전압 조정 명령에 대응하여 상기 제1고정 전압 또는 상기 제2 고정 전압을 가변하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법은,
    가변된 제1 고정 전압 및 제2 고정 전압을 인가하여, 액정 패널에 광을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 제어 방법.
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