WO2023132394A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2023132394A1
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color
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백승미
홍근영
유영길
김민성
김경필
강보경
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention is applicable to a display device-related technical field, and relates to, for example, a display device using a micro LED (Light Emitting Diode).
  • a micro LED Light Emitting Diode
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light Emitting Diode
  • GaAsP compound semiconductors in 1962, along with GaP:N series green LEDs, It has been used as a light source for display images of electronic devices including information communication devices.
  • LEDs light emitting diodes
  • micro LED technology shows characteristics of low power, high luminance, and high reliability compared to other display devices/panels, and can be applied to flexible devices. Therefore, in recent years, research institutes and companies have been actively researching.
  • a display device using an LED may have a unit pixel area of a normal rectangular shape.
  • a display device using an LED may have a honeycomb unit pixel area.
  • a technical problem to be solved by the present invention is to provide a display device using a semiconductor light emitting device capable of preventing overlapping of color-converted light generated from each light emitting device.
  • the present invention a substrate; barrier ribs positioned on the substrate to define a plurality of hexagonal unit pixel areas forming a honeycomb shape; a semiconductor light emitting element installed in the unit pixel area to form each unit pixel; a color conversion layer that converts the light emitted from the semiconductor light emitting device into a color corresponding to each unit pixel area; a porous layer located on the barrier rib and having a plurality of through holes; and a color filter layer positioned on the porous layer.
  • each unit pixel area having a predetermined area may be partitioned by the barrier rib.
  • the color conversion layer may be positioned within the partitioned unit pixel area.
  • the color conversion layer may be positioned at a predetermined distance from the semiconductor light emitting device on the barrier rib.
  • the barrier rib may act as a black matrix.
  • the porous layer may prevent mixing of light emitted from each of the unit pixel areas.
  • the through hole of the porous layer may be formed in a direction connecting the unit pixel area and the color filter.
  • the porous layer may be an anodized aluminum oxide (AAO) layer.
  • AAO anodized aluminum oxide
  • the color filter layer may include a color filter corresponding to a color of each unit pixel area.
  • the color filter layer may include a yellow filter corresponding to a part of a color area of a unit pixel area.
  • the yellow filter may be positioned on a red pixel area and a green pixel area of the unit pixel area.
  • the present invention provides a wiring board; barrier ribs positioned on the substrate to define a plurality of hexagonal unit pixel areas; a semiconductor light emitting element installed in the unit pixel area to form each unit pixel; a porous layer positioned on the barrier rib and preventing mixing of light emitted from each of the unit pixel areas; a color conversion layer positioned between the barrier rib and the porous layer to convert light emitted from the semiconductor light emitting device into a color corresponding to each unit pixel area; and a color filter layer positioned on the porous layer.
  • the porous layer may include a plurality of through holes formed in a direction connecting the unit pixel area and the color filter.
  • the plurality of hexagonal unit pixel areas may form a honeycomb shape.
  • the pixel structure defined by the barrier ribs that can act as a black matrix is arranged in a honeycomb shape, overlapping of color-converted light generated from each light emitting element can be prevented. Yes (to prevent crosstalk).
  • the linearity of light emitted from each unit pixel area is improved so that the light emitted from each light emitting device is localized and reaches the color filter layer without being mixed with each other, so color purity can be improved.
  • the dielectric or black matrix material for forming the barrier ribs can be saved. Therefore, the number of processes and material costs can be greatly reduced.
  • the pixel structure is such a honeycomb structure, light uniformity within the same space can be further improved.
  • a honeycomb structure may have better light uniformity than a square structure.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating unit pixel regions of a display device using a semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display device using a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • 3 to 5 are conceptual views illustrating characteristics of a hexagonal unit pixel area of a display device using a semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a first arrangement example of a barrier rib of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining a second arrangement example of a barrier rib of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of a porous layer of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a photograph showing an example of a porous layer of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a display device using a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a display device using a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a light conversion process of a display device using a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • the display device described in this specification is a concept including all display devices that display information in unit pixels or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied not only to finished products but also to parts.
  • a panel corresponding to one part of a digital TV independently corresponds to a display device in this specification.
  • the finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, PDA (personal digital assistants), PMP (portable multimedia player), navigation, Slate PC, Tablet PC, 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 plan view illustrating unit pixel regions of a display device using a semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a display device using a semiconductor light emitting device may have a pixel structure 100 including a plurality of hexagonal unit pixel regions 102 , 103 , and 104 .
  • unit pixel areas 102 , 103 , and 104 may be partitioned by partition walls 110 .
  • the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 may include a red pixel area 102 , a green pixel area 103 , and a blue pixel area 104 .
  • the red pixel region 102 may emit red light as a sub-pixel.
  • the green pixel region 103 may emit green light as a sub-pixel.
  • the blue pixel region 104 may emit blue light as a sub-pixel.
  • the unit pixel areas 102, 103, and 104 of each color may be partitioned by being arranged in one direction.
  • the red pixel area 102 , the green pixel area 103 , and the blue pixel area 104 may be arranged parallel to each other.
  • these unit pixel regions 102, 103, and 104 may have a plurality of regular hexagonal shapes densely packed with each other.
  • the unit pixel areas 102, 103, and 104 may form a honeycomb.
  • the plurality of hexagonal unit pixel areas 102 , 103 , and 104 may be formed by the barrier rib 110 . That is, the barrier rib 110 may define a plurality of hexagonal unit pixel areas forming a honeycomb shape. In this way, each unit pixel area 102 , 103 , and 104 having a certain area may be partitioned by the barrier rib 110 .
  • the characteristics of the hexagonal unit pixel areas 102, 103, and 104 described with reference to FIG. 1 may be equally applied to each of the following embodiments.
  • detailed characteristics of the honeycomb-shaped unit pixel regions 102, 103, and 104 will be described later.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display device using a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • the display device 10 includes a substrate 150, barrier ribs 110 defining a plurality of hexagonal unit pixel areas 102, 103, and 104 on the substrate 150; And the pixel structure 100 including the light emitting element 120 installed in each of the unit pixel regions 102 , 103 , and 104 may be constituted.
  • the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 may include a red pixel area 102 , a green pixel area 103 , and a blue pixel area 104 .
  • the light emitting device 120 may be a semiconductor light emitting diode (LED).
  • a light emitting element 120 emitting blue light or ultraviolet light may be installed in each of the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • blue light emitting elements 121 , 122 , and 123 may be installed in each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • Color conversion layers 130 , 140 , and 101 are positioned on the blue light emitting elements 121 , 122 , and 123 to convert colors corresponding to the respective unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • the semiconductor light emitting devices 121, 122, and 123 constituting such a unit pixel may be micro LEDs having a size of several to hundreds of microns.
  • the semiconductor light emitting devices 121, 122, and 123 may be mini LEDs having a size several tens of times larger than micro LEDs.
  • the mini LED may be different from the micro LED in size and stacked structure.
  • the mini LED may further include a growth substrate for growing a semiconductor layer.
  • the micro LED When a micro LED is used as the semiconductor light emitting devices 121 , 122 , and 123 , the micro LED may have a size of approximately 20 ⁇ m or less.
  • the red light emitting device 121 may be installed in the red pixel area 102
  • the green light emitting device 122 may be installed in the green pixel area 103
  • the blue pixel area 104 A blue light emitting element 123 may be installed.
  • the display device 10 may include the light emitting elements 120 (121, 122, and 123) installed in the unit pixel areas 102, 103, and 104 to form each unit pixel.
  • the substrate 150 may be a wiring substrate on which wiring electrodes (not shown) are arranged.
  • each of the light emitting elements 121, 122, and 123 may be electrically connected to the wiring electrode.
  • each of the light emitting elements 121, 122, and 123 is electrically connected to the common electrode and can be turned on by current/voltage applied through the wiring electrode and the common electrode.
  • a thin film transistor is connected to the wiring electrode to implement an active matrix (AM) type display device 10 .
  • the substrate 150 may be a TFT substrate.
  • the substrate 150 may be a passive matrix (PM) type substrate.
  • FIG. 2 the structure of the substrate 150 is simplified and briefly shown. Hereinafter, a detailed description of the configuration of the substrate 150 will be omitted.
  • Each unit pixel area 102, 103, 104 includes a color conversion layer (color conversion layer) for converting light emitted from each light emitting element 121, 122, 123 into a color corresponding to each unit pixel area 102, 103, 104.
  • a conversion (color conversion) layer; 130, 140) may be provided.
  • the color conversion layers 130 and 140 may be provided in at least a portion of the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • the red color conversion layer 130 may be positioned in the red pixel area 102
  • the green color conversion layer 140 may be positioned in the green pixel area 103
  • a light diffusing agent 101 may be provided in the blue pixel region 104 .
  • the light diffusing agent 101 may also be a type of color conversion layer. That is, the color conversion layers 130 , 140 , and 101 may be located in each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the red color conversion layer 130 includes a red inorganic phosphor or a red QD (Quantum Dot) that converts blue light corresponding to a wavelength of 400 to 480 nm into a main wavelength band of 600 to 750 nm.
  • a red inorganic phosphor or a red QD (Quantum Dot) that converts blue light corresponding to a wavelength of 400 to 480 nm into a main wavelength band of 600 to 750 nm.
  • the green color conversion layer 140 includes a green inorganic phosphor or a green QD (Quantum Dot) that converts blue light corresponding to a wavelength of 00 to 480 nm into a main wavelength band of 490 to 600 nm.
  • a green inorganic phosphor or a green QD Quantum Dot
  • the light diffusing agent 101 in the blue pixel region 104 may include a metal oxide, for example, TiO 2 .
  • the color conversion layers 130, 140, and 101 show an example in which each unit pixel area 102, 103, and 104 is filled.
  • the color conversion layers 130, 140, and 101 may be positioned to cover the respective semiconductor light emitting elements 121, 122, and 123 in the unit pixel areas 102, 103, and 104 partitioned by the barrier rib 110.
  • a porous layer 200 having a plurality of through holes may be positioned on the barrier rib 110 defining the unit pixel regions 102 , 103 , and 104 .
  • the porous layer 200 may prevent mixing of light emitted from each unit pixel area 102 , 103 , and 104 . That is, the porous layer 200 can prevent crosstalk, a phenomenon in which light emitted from adjacent unit pixel areas is mixed with each other.
  • Light emitted from the semiconductor light emitting device 120 is generally radiated in all directions. However, in this embodiment, since each of the light emitting elements 121, 122, and 123 is located within the barrier rib 110, light emitted from the light emitting element 120 is emitted through an area defined by the angle of the barrier rib 110. It can be. That is, light emitted from the light emitting device 120 may be emitted through a specific region partitioned by the barrier rib 110 .
  • a crosstalk phenomenon may occur in which light emitted from each of the light emitting devices 121, 122, and 123 is mixed with each other with respect to the unit pixel areas 102, 103, and 104 adjacent to each other through the specific area partitioned by the barrier rib 110. there is.
  • the porous layer 200 can prevent crosstalk, a phenomenon in which light emitted from adjacent unit pixel areas is mixed with each other.
  • the porous layer 200 may improve linearity of light emitted from each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the porous layer 200 may include a plurality of through holes 220 (see FIG. 8 ) formed in a light emission direction.
  • the through hole 220 may be formed in a cylindrical shape, for example. Light emitted from each of the light emitting devices 121, 122, and 123 through the plurality of through holes 220 may be emitted to a limited area, thereby preventing a crosstalk phenomenon.
  • the porous layer 200 may be an anodized aluminum oxide (AAO) layer.
  • AAO anodized aluminum oxide
  • FIG. 2 a state in which light emitted from each of the light emitting elements 121 , 122 , and 123 is localized and emitted without being mixed with each other due to the porous layer 200 is shown. A description of this porous layer 200 will be described later in detail.
  • a color filter layer 300 may be positioned on the porous layer 200 .
  • the color filter layer 300 may improve color purity of light emitted from each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the color filter layer 300 may include color filters 310 , 320 , and 330 corresponding to the color of each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • a red color filter 310 may be positioned on the red pixel area 102
  • a green color filter 320 may be positioned on the green pixel area 103
  • a blue color filter 320 may be positioned on the blue pixel area 104 .
  • a filter 330 may be located.
  • the through hole 221 of the porous layer 200 may be formed in a direction connecting the unit pixel regions 102 , 103 , and 104 and the color filters 310 , 320 , and 330 .
  • the porous layer 200 can improve the linearity of light emitted from each unit pixel area 102, 103, and 104, and the light emitted from each unit pixel area 102, 103, and 104
  • Each of the color filters 310, 320, and 330 of the color filter layer 300 can be efficiently reached without overlapping each other.
  • the light emitted from the unit pixel areas 102, 103, and 104 can be converted into each color (R, G, and B) by the color conversion layers 130, 140, and 101, and the light converted into each color , and , do not overlap each other and reach each color filter 310 , 320 , 330 of the color filter layer 300 , so that efficient pixel (pixel) spatial arrangement can be achieved.
  • the barrier rib 110 may act as a black matrix.
  • the barrier rib 110 may be formed of a dark-colored material such as black or may include a dark-colored material layer.
  • the unit pixel areas 102, 103, and 104 may form a honeycomb shape in which hexagonal shapes are repeated.
  • the embodiment of the present invention can be said to be an embodiment focusing on the straightness of light reaching the color filter layer 300 .
  • each unit pixel area 102, 103, and 104 since the linearity of light emitted from each unit pixel area 102, 103, and 104 is improved, the light emitted from each light emitting element 121, 122, and 123 is localized and emitted without being mixed with each other, so that the color filter layer ( 300), the color purity can be improved.
  • 3 to 5 are conceptual views illustrating characteristics of a hexagonal unit pixel area of a display device using a semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the unit pixel areas 102, 103, and 104 may form a honeycomb shape in which hexagonal shapes are repeated.
  • the area of the corresponding area becomes 25x2 .
  • the length of one side of a unit pixel area constituting a regular hexagon applied to an embodiment of the present invention is 3.1x
  • the area of the corresponding area may be approximately 25x2 .
  • the length of the barrier rib 110 may correspond to 20x in the case of a square arrangement and 18.6x in the case of a regular hexagonal arrangement. Accordingly, dielectric or black matrix material for forming the barrier rib 110 may be reduced. Considering that a display generally includes a very large number of unit pixel areas, this difference may correspond to a large difference. Therefore, the number of processes and material costs can be greatly reduced.
  • the pixel structure 100 has such a honeycomb structure, light uniformity within the same space can be further improved.
  • a honeycomb structure may have better light uniformity than a square structure.
  • the farthest distance from the light source corresponds to X 1 at the corner, and the closest distance from the light source corresponds to X 2 , which is the distance to the center of the side.
  • the farthest distance from the light source is X' 1 at the corner, and the closest distance from the light source corresponds to X' 2 , which is the distance from the center of the side.
  • the area with low light density at each corner is reduced by 2/3 in the structure of FIG. 4(B) compared to the structure in FIG. 4(A), so that the light uniformity of FIG. It can be seen that the structure is better.
  • the light uniformity of individual light sources (light emitting elements) 120 is excellent, and optically more efficient spatial arrangement can be achieved in the honeycomb pixel structure 100. means there is
  • such a regular hexagonal unit pixel may be expressed as a unit pixel area having a side having a length d and a width D centered on the light emitting element 121 as a light source.
  • D is the width between sides, not the width between corners, that is, the width of the smallest size (d ) may correspond to
  • d and D when the light emitting element 121 as a light source is a micro LED, considering the size range of the micro LED and the size range of a unit pixel area using the micro LED, d and D may satisfy the following conditions, respectively. there is.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a first arrangement example of a barrier rib of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a conceptual diagram for explaining a second arrangement example of a barrier rib of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the barrier rib 110 may form a predetermined angle ⁇ with the main plane of the substrate 150 .
  • the corresponding angle corresponds to an angle formed between the plane of the substrate 150 and the plane of the barrier rib 110 inside the unit device area.
  • the height of the barrier rib 110 is X 2
  • the distance between the top of the barrier rib 110 and the structure on the barrier 110, for example, the color filter layer 300 is X 1
  • the long width of the barrier 110 is 2y
  • the angle ⁇ c of the barrier rib 110 may satisfy a specific condition.
  • tan ⁇ c 2 y/(X 1 +X 2 -h) ( ⁇ c at this time may be expressed as ⁇ c 2 ), 90 - ⁇ c 2 ⁇ ⁇ may be satisfied. (Condition 3).
  • the thickness of the light emitting element 120 may be referred to as h.
  • ⁇ c (or ⁇ c 2 ) of the angle of the barrier rib 110 is an aperture area influence factor, and luminance improvement management is possible through adjustment of ⁇ c (or ⁇ c 2 ) (condition 4).
  • the thickness H of the barrier rib 110 is preferably greater than the thickness h of the light emitting element 120. (H > h; condition 5).
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of a porous layer of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a photograph showing an example of a porous layer of a display device using a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the porous layer 200 having a plurality of through holes may be positioned on the barrier rib 110 defining the unit pixel regions 102 , 103 , and 104 .
  • This porous layer 200 may include a matrix 210 and a plurality of through holes 220 formed parallel to each other in the emission direction of light within the matrix 210 .
  • the through hole 220 may be formed in a cylindrical shape, for example.
  • the through hole 220 may include a circular opening 221 .
  • Light emitted from each of the light emitting devices 121, 122, and 123 through the plurality of through holes 220 may be emitted to a limited area, thereby preventing a crosstalk phenomenon.
  • the porous layer 200 may be an anodized aluminum oxide (AAO) layer.
  • the thickness of the porous layer 200 may have a thickness within 1 ⁇ m.
  • Such an AAO layer has a nanoporous surface and changes the effective refractive index between the nanoporous structure and air to reduce reflection and induce straightness of light.
  • an anti-reflection effect can be obtained by using the barrier rib 110 capable of performing a black matrix function.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a display device using a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • a pixel structure 100 and a color conversion layer (color conversion layer) 160 are mainly illustrated.
  • the display device includes a substrate 150, barrier ribs 110 defining a plurality of hexagonal unit pixel areas 102, 103, and 104 on the substrate 150, and each unit
  • the pixel structure 100 including the light emitting device 120 installed in the pixel areas 102 , 103 , and 104 may be configured.
  • the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 may include a red pixel area 102 , a green pixel area 103 , and a blue pixel area 104 .
  • the light emitting device 120 may be a semiconductor light emitting diode (LED). Blue light emitting elements 121 , 122 , and 123 may be installed in each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the pixel structure 100 of the display device according to the second embodiment may be substantially the same as the pixel structure 100 of the display device according to the first embodiment described above with reference to FIG. 2 . Therefore, overlapping descriptions will be omitted below.
  • a color conversion layer (color A color conversion layer 160) may be provided.
  • the color conversion layer 160 may be positioned on the barrier rib 110 at a predetermined distance from the semiconductor light emitting devices 121 , 122 , and 123 . That is, the color conversion layer 160 may be positioned as a layer on top of the barrier rib 110 .
  • the color conversion layer 160 may include color conversion units 161 , 162 , and 163 corresponding to each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the red color conversion unit 161 may be located on the red pixel area 102
  • the green color conversion unit 162 may be located on the green pixel area 103
  • a light diffusing portion 163 may be provided on the blue pixel region 104
  • the light diffusion unit 163 may also be a type of color conversion unit. That is, the color conversion units 161 , 162 , and 163 may be located on the respective unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • the red color conversion unit 161 converts blue light corresponding to a wavelength of 400 to 480 nm into a main wavelength band of 600 to 750 nm using a red inorganic phosphor or a red Quantum Dot (QD).
  • QD Quantum Dot
  • the green color conversion unit 162 converts blue light corresponding to a wavelength of 00 to 480 nm into a main wavelength band of 490 to 600 nm using a green inorganic phosphor or a green quantum dot (QD).
  • QD green quantum dot
  • the light diffusing part 163 may include a metal oxide, for example, TiO 2 .
  • each of the color conversion units 161 , 162 , and 163 may be positioned to cover each unit pixel area defined by the barrier rib 110 .
  • 11 is a schematic cross-sectional view of a display device using a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • 12 is a conceptual diagram illustrating a light conversion process of a display device using a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • the display device 10 includes a substrate 150, barrier ribs 110 defining a plurality of hexagonal unit pixel areas 102, 103, and 104 on the substrate 150; And the pixel structure 100 including the light emitting element 120 installed in each of the unit pixel regions 102 , 103 , and 104 may be constituted.
  • the pixel structure 100 may be substantially the same as the display device 10 according to the first embodiment described above with reference to FIG. 2 . Therefore, the description of the first embodiment may be equally applied to parts not separately described herein.
  • the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 may include a red pixel area 102 , a green pixel area 103 , and a blue pixel area 104 .
  • the light emitting device 120 may be a semiconductor light emitting diode (LED).
  • a light emitting element 120 emitting blue light or ultraviolet light may be installed in each of the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • blue light emitting elements 121 , 122 , and 123 may be installed in each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • Color conversion layers 130 , 140 , and 101 are positioned on the blue light emitting elements 121 , 122 , and 123 to convert colors corresponding to the respective unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • the display device 10 may include the light emitting elements 120 (121, 122, and 123) installed in the unit pixel areas 102, 103, and 104 to form each unit pixel.
  • the substrate 150 may be a wiring substrate on which wiring electrodes (not shown) are arranged.
  • each of the light emitting elements 121, 122, and 123 may be electrically connected to the wiring electrode.
  • each of the light emitting elements 121, 122, and 123 is electrically connected to the common electrode and can be turned on by current/voltage applied through the wiring electrode and the common electrode.
  • a thin film transistor is connected to the wiring electrode to implement an active matrix (AM) type display device 10 .
  • the substrate 150 may include a TFT substrate 152 on the base substrate 151 .
  • the substrate 150 may be a passive matrix (PM) type substrate.
  • the description of the substrate 150 described here may be equally applied to the first and second embodiments described above.
  • Each unit pixel area 102, 103, 104 includes a color conversion layer (color conversion layer) for converting light emitted from each light emitting element 121, 122, 123 into a color corresponding to each unit pixel area 102, 103, 104.
  • a conversion (color conversion) layer; 130, 140, 101) may be provided.
  • the red color conversion layer 130 may be positioned in the red pixel area 102
  • the green color conversion layer 140 may be positioned in the green pixel area 103
  • a light diffusing agent 101 may be provided in the blue pixel region 104 .
  • the light diffusing agent 101 may also be a type of color conversion layer. That is, the color conversion layers 130 , 140 , and 101 may be located in each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the color conversion layers 130 , 140 , and 101 show an example in which each unit pixel area 102 , 103 , and 104 is filled.
  • the color conversion layers 130, 140, and 101 may be positioned to cover the respective semiconductor light emitting elements 121, 122, and 123 in the unit pixel areas 102, 103, and 104 partitioned by the barrier rib 110.
  • a porous layer 200 having a plurality of through holes may be positioned on the barrier rib 110 defining the unit pixel regions 102 , 103 , and 104 .
  • the porous layer 200 may prevent mixing of light emitted from each unit pixel area 102 , 103 , and 104 . That is, the porous layer 200 can prevent crosstalk, a phenomenon in which light emitted from adjacent unit pixel areas is mixed with each other.
  • a color filter layer 300 may be positioned on the porous layer 200 .
  • the color filter layer 300 may improve color purity of light emitted from each unit pixel area 102 , 103 , and 104 .
  • the color filter layer 300 may include a yellow filter 340 corresponding to a part of a color area of a unit pixel area.
  • the yellow filter 340 may be positioned on the red pixel area 102 and the green pixel area 103 of the unit pixel areas 102 , 103 , and 104 .
  • a blue color filter 330 may be positioned on the blue pixel region 104 .
  • the yellow filter 340 may include a yellow inorganic phosphor or a yellow quantum dot (QD) that converts blue light corresponding to a wavelength of 400 to 480 nm into a main wavelength band of 570 to 630 nm.
  • QD yellow quantum dot
  • the yellow filter 340 may include a yellow dye (pigment).
  • yellow dyes include monoazo, pyrazolone azo, diazo, azomethine, anthraquinone, isoindolinone, quinoline, quinophthalone, polycyclic, dioxime, and benzimidazolone. It is possible to use at least any one of pigments based on pigments, heterocyclic pigments, ferionic pigments, inorganic pigments, and cyanine pigments.
  • the yellow filter 340 may be a color filter that transmits red light and green light and blocks blue light.
  • light color-converted in the red pixel area 102 may include red light and blue light (R+B).
  • the yellow filter 340 of the color filter layer 300 transmits red light and blocks blue light ((B) cutting) to improve the color purity of red light.
  • light color-converted in the green pixel area 103 may include green light and blue light (G+B).
  • the yellow filter 340 of the color filter layer 300 transmits green light and blocks blue light ((B) cutting) to improve the color purity of green light.
  • a display device using a semiconductor light emitting device such as a micro LED.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 위치하여 벌집 형태를 이루는 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역을 정의하는 격벽; 상기 단위 화소 영역 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자; 상기 반도체 발광 소자에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층; 상기 격벽 상에 위치하고 다수의 관통홀이 형성된 다공성층; 및 상기 다공성층 상에 위치하는 컬러필터층을 포함할 수 있다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술 분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 것으로 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.
최근, 이러한 발광 다이오드(LED)는 점차 소형화되어 마이크로미터 크기의 LED로 제작되어 디스플레이 장치의 화소로 이용되고 있다.
이와 같은 마이크로 LED 기술은 다른 디스플레이 소자/패널에 비해 저 전력, 고휘도, 고 신뢰성의 특성을 보이고, 유연 소자에도 적용 가능하다. 따라서, 최근 들어 연구 기관 및 업체에서 활발히 연구 되고 있다.
한편, LED를 이용한 디스플레이 장치는 보통 사각형의 단위 화소 영역을 가질 수 있다. 경우에 따라, LED를 이용한 디스플레이 장치는 벌집 구조(honeycomb)의 단위 화소 영역을 가질 수 있다.
그러나 이러한 종래의 LED를 이용한 벌집 구조(honeycomb)의 단위 화소 영역 상에는 보통 확산층이 배치되어 LED에서 방출되는 빛의 크로스토크가 발생하여 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치에 벌집 구조(honeycomb)의 단위 화소 영역을 적용하면서 효율이 높은 디스플레이 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는, 각 발광 소자에서 발생하여 컬러 컨버전된 광의 겹침을 방지할 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 각 단위 화소 영역에서 방출되는 빛의 색순도를 향상시킬 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 공정 수 및 재료비를 절감할 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 우수한 광 균일성을 가질 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 벌집 형태(honeycomb)의 화소 구조에서 우수한 휘도가 발휘될 수 있는 최적의 조건을 제공할 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 위치하여 벌집 형태를 이루는 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역을 정의하는 격벽; 상기 단위 화소 영역 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자; 상기 반도체 발광 소자에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층; 상기 격벽 상에 위치하고 다수의 관통홀이 형성된 다공성층; 및 상기 다공성층 상에 위치하는 컬러필터층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 격벽에 의하여 일정 영역을 가지는 상기 각 단위 화소 영역이 구획될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 색변환층은 상기 구획된 단위 화소 영역 내에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 색변환층은 상기 격벽 상에서 상기 반도체 발광 소자와 일정 거리를 두고 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 격벽은 블랙 매트릭스로 작용할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 다공성층은 상기 각 단위 화소 영역에서 방출되는 빛의 섞임을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 다공성층의 관통홀은 상기 단위 화소 영역과 상기 컬러 필터 사이를 연결하는 방향으로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 다공성층은 양극 산화 알루미늄(anodized aluminum oxide; AAO) 층일 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 컬러필터층은 각 단위 화소 영역의 컬러에 대응되는 컬러필터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 컬러필터층은 단위 화소 영역 중 일부의 컬러의 영역에 대응되는 황색필터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 황색필터는 상기 단위 화소 영역 중 적색 화소 영역 및 녹색 화소 영역 상에 위치할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 배선기판; 상기 기판 상에 위치하여 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역을 정의하는 격벽; 상기 단위 화소 영역 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자; 상기 격벽 상에 위치하고 상기 각 단위 화소 영역에서 방출되는 빛의 섞임을 방지하는 다공성층; 상기 격벽과 상기 다공성층 사이에 위치하여 상기 반도체 발광 소자에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층; 및 상기 다공성층 상에 위치하는 컬러필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
예시적인 실시예로서, 상기 다공성층은 상기 단위 화소 영역과 상기 컬러 필터 사이를 연결하는 방향으로 형성된 다수의 관통홀을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역은 벌집 형태를 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 블랙 매트릭스로 작용할 수 있는 격벽에 의하여 정의되는 화소 구조가 벌집 형태(honeycomb)로 배치되어 있기 때문에 각 발광 소자에서 발생하여 컬러 컨버전된 광의 겹침을 방지할 수 있다(crosstalk 방지).
또한, 각 단위 화소 영역에서 방출되는 빛의 직진성이 향상되어 각 발광 소자에서 방출되는 빛이 서로 섞이지 않고 지역화(localized)되어 방출되어 컬러필터층에 도달하게 되므로 색순도가 향상될 수 있다.
또한, 격벽을 형성하기 위한 유전체 또는 블랙 매트릭스 재료가 절감될 수 있다. 따라서 공정 수 및 재료비가 크게 절감될 수 있다.
또한, 화소 구조가 이와 같은 벌집 형태(honeycomb) 구조일 때, 동일 공간 내 광 균일성(light uniformity)이 더 향상될 수 있다.
이와 같이, 동일 크기 광원, 동일 면적을 차지할 때, 벌집 형태(honeycomb) 구조는 정사각형 구조보다 우수한 광 균일성을 가질 수 있다.
또한, 벌집 형태(honeycomb)의 화소 구조에서 최적의 휘도가 발휘될 수 있는 최적의 조건을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단위 화소 영역들을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단면 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 육각형 형상의 단위 화소 영역의 특징을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 격벽의 제1 배치 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 격벽의 제2 배치 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다공성층의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다공성층의 일례를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단면 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단면 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 광 변환 과정을 나타내는 개념도이다.
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 화소 또는 단위 화소의 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 형태이라도, 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 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단위 화소 영역들을 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)를 포함하는 화소 구조(100)를 가질 수 있다.
이러한 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 격벽(110)에 의하여 구획될 수 있다. 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 적색 화소 영역(102), 녹색 화소 영역(103), 및 청색 화소 영역(104)을 포함할 수 있다.
적색 화소 영역(102)은 단위 화소(sub-pixel)로서 적색 광을 방출할 수 있다. 녹색 화소 영역(103)은 단위 화소(sub-pixel)로서 녹색 광을 방출할 수 있다. 마찬가지로 청색 화소 영역(104)은 단위 화소(sub-pixel)로서 청색 광을 방출할 수 있다.
이와 같은 각 색상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 일방향으로 배열되어 구획될 수 있다. 일례로 적색 화소 영역(102), 녹색 화소 영역(103), 및 청색 화소 영역(104)은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 또한, 이들 단위 화소 영역(102, 103, 104)들은 서로 밀집되는 다수의 정육각형 형상을 가질 수 있다. 일례로, 이러한 단위 화소 영역(102, 103, 104)들은 벌집 형태(honeycomb)를 이룰 수 있다.
이러한 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 격벽(110)에 의하여 형성될 수 있다. 즉, 격벽(110)은 벌집 형태를 이루는 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역을 정의할 수 있다. 이와 같이, 격벽(110)에 의하여 일정 영역을 가지는 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)이 구획될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 육각형 형상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 대한 특징은 아래의 각 실시예에 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 이러한 벌집 형태의 단위 화소 영역(102, 103, 104)의 세부적인 특징은 자세히 후술한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단면 개략도이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치(10)는 기판(150), 이 기판(150) 상에 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)을 정의하는 격벽(110), 및 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 설치되는 발광 소자(120)를 포함하는 화소 구조(100)를 구성할 수 있다.
즉, 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 적색 화소 영역(102), 녹색 화소 영역(103), 및 청색 화소 영역(104)을 포함할 수 있다. 발광 소자(120)는 반도체 발광 소자(light emitting diode; LED)일 수 있다.
각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 청색광 또는 자외선을 방출하는 발광 소자(120)가 설치될 수 있다. 일례로, 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 청색 발광 소자(121, 122, 123)가 설치될 수 있다. 이러한 청색 발광 소자(121, 122, 123) 상에는 색변환층(130, 140, 101)이 위치하여 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 해당하는 색으로 변환될 수 있다.
이러한 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자(121, 122, 123)는 수 내지 수백 마이크로 크기를 가지는 마이크로 LED일 수 있다. 경우에 따라서, 반도체 발광 소자(121, 122, 123)는 마이크로 LED의 수십 배의 크기를 가지는 미니 LED일 수 있다. 여기서, 미니 LED는 마이크로 LED와 크기 외 적층 구조가 상이할 수 있다. 구체적으로, 미니 LED는 반도체 층을 성장하기 위한 성장 기판을 더 포함할 수 있다.
반도체 발광 소자(121, 122, 123)로서 마이크로 LED가 이용되는 경우 마이클로 LED의 크기는 대략 20 ㎛ 이내의 크기를 가질 수 있다.
한편, 다른 예로, 적색 화소 영역(102)에는 적색 발광 소자(121)가 설치될 수 있고, 녹색 화소 영역(103)에는 녹색 발광 소자(122)가 설치될 수 있으며, 및 청색 화소 영역(104)에는 청색 발광 소자(123)가 설치될 수도 있다.
이와 같이, 디스플레이 장치(10)는 단위 화소 영역(102, 103, 104) 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 발광 소자(120; 121, 122, 123)를 포함할 수 있다.
여기서, 기판(150)은 배선전극(도시되지 않음)이 배열된 배선기판일 수 있다. 이때, 각 발광 소자(121, 122, 123)는 이러한 배선전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 각 발광 소자(121, 122, 123)는 공통전극과 전기적으로 연결되어 배선전극과 공통전극을 통하여 인가되는 전류/전압에 의하여 점등될 수 있다.
배선전극에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 연결되어 액티브 매트릭스(Active Matrix; AM)형 디스플레이 장치(10)를 구현할 수 있다. 일례로, 기판(150)는 TFT 기판일 수 있다. 다른 예로, 기판(150)은 패시브 매트릭스(Passive Matrix; PM) 형태의 기판일 수도 있다.
도 2에서, 기판(150)의 구조는 단순화되어 간략하게 도시되어 있다. 이하, 이러한 기판(150)의 구체적인 구성에 대한 설명은 생략한다.
각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층(컬러 컨버전(color conversion)층; 130, 140)이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 색변환층(130, 140)은 단위 화소 영역(102, 103, 104) 중 적어도 일부의 영역 내에 구비될 수 있다.
예를 들어, 적색 화소 영역(102)에는 적색 색변환층(130)이 위치할 수 있고, 녹색 화소 영역(103)에는 녹색 색변환층(140)이 위치할 수 있다. 한편, 청색 화소 영역(104)에는 광 확산제(101)가 구비될 수 있다. 이러한 광 확산제(101) 또한 색변환층의 일종일 수 있다. 즉, 색변환층(130, 140, 101)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 적색 색변환층(130)은 400 내지 480 nm의 파장에 해당하는 청색 광을 600 내지 750 nm의 주 파장 대역으로 변환하는 적색 무기형광체 또는 적색 QD(Quantum Dot; 양자점)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 녹색 색변환층(140)은 00 내지 480 nm의 파장에 해당하는 청색 광을 490 내지 600 nm의 주 파장 대역으로 변환하는 녹색 무기형광체 또는 녹색 QD(Quantum Dot; 양자점)를 포함할 수 있다.
청색 화소 영역(104)에는 광 확산제(101)는 금속 산화물, 예를 들어, TiO2를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 색변환층(130, 140, 101)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 채워진 예를 나타내고 있다. 일례로, 격벽(110)에 의하여 구획되는 단위 화소 영역(102, 103, 104) 내에서 색변환층(130, 140, 101)은 각 반도체 발광 소자(121, 122, 123)를 덮도록 위치할 수 있다.
단위 화소 영역(102, 103, 104)을 정의하는 격벽(110) 상에는 다수의 관통홀이 형성된 다공성층(200)이 위치할 수 있다.
이러한 다공성층(200)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 섞임을 방지할 수 있다. 즉, 다공성층(200)은 이웃하는 단위 화소 영역에서 방출되는 빛이 서로 섞이는 현상인 크로스토크(crosstalk)를 방지할 수 있다.
반도체 발광 소자(120)에서 방출되는 빛은 일반적으로 사방으로 방사된다. 그러나, 본 실시예의 경우, 각 발광 소자(121, 122, 123)는 격벽(110) 내에 위치하므로, 발광 소자(120)에서 방출되는 빛은 격벽(110)의 각도에 의하여 정의되는 영역을 통하여 방출될 수 있다. 즉, 발광 소자(120)에서 방출되는 빛은 격벽(110)에 의하여 구획되는 특정 영역을 통하여 방출될 수 있다.
이러한 격벽(110)에 의하여 구획되는 특정 영역을 통하여 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출되는 빛은 이웃하는 단위 화소 영역(102, 103, 104)에대하여 서로 섞이는 크로스토크 현상이 발생할 수 있다.
이때, 다공성층(200)은 이웃하는 단위 화소 영역에서 방출되는 빛이 서로 섞이는 현상인 크로스토크(crosstalk)를 방지할 수 있다. 또한, 다공성층(200)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 직진성을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예로서, 다공성층(200)은 빛의 방출 방향으로 형성되는 다수의 관통홀(220; 도 8 참조)을 포함할 수 있다. 이러한 관통홀(220)은 일례로 실린더형으로 형성될 수 있다. 이러한 다수의 관통홀(220)을 통하여 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출되는 빛은 제한된 영역으로 방출될 수 있어, 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 다공성층(200)은 양극 산화 알루미늄(anodized aluminum oxide; AAO) 층일 수 있다.
도 2를 참조하면, 이러한 다공성층(200)으로 인하여 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출되는 빛이 서로 섞이지 않고 지역화(localized)되어 방출되는 상태가 도시되어 있다. 이러한 다공성층(200)에 대한 설명은 자세히 후술한다.
다공성층(200) 상에는 컬러필터층(300)이 위치할 수 있다. 이러한 컬러필터층(300)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 색순도를 향상시킬 수 있다.
컬러필터층(300)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)의 컬러에 대응되는 컬러필터(310, 320, 330)를 포함할 수 있다. 일례로, 적색 화소 영역(102) 상에는 적색 컬러필터(310)가 위치할 수 있고, 녹색 화소 영역(103) 상에는 녹색 컬러필터(320)가 위치할 수 있고, 청색 화소 영역(104) 상에는 청색 컬러필터(330)가 위치할 수 있다.
도 2를 참조하면, 다공성층(200)의 관통홀(221)은 단위 화소 영역(102, 103, 104)과 컬러필터(310, 320, 330) 사이를 연결하는 방향으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 다공성층(200)에 의하여 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 직진성을 향상시킬 수 있고, 이렇게 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛은 서로 겹치지 않고 효율적으로 컬러필터층(300)의 각 컬러필터(310, 320, 330)에 도달할 수 있다.
따라서, 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출된 빛은 색변환층(130, 140, 101)에 의하여 각 색상(R, G, B)으로 변환될 수 있고, 이러한 각 색상으로 변환된 및은 서로 겹치지 않고 컬러필터층(300)의 각 컬러필터(310, 320, 330)에 도달하여 효율적인 화소(픽셀) 공간 배치를 이룰 수 있다.
예시적인 실시예로서, 격벽(110)은 블랙 매트릭스로 작용할 수 있다. 일례로, 격벽(110)은 흑색과 같이 어두운 색상의 물질로 형성되거나, 어두운 색상의 물질층을 포함할 수 있다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이, 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 육각형 형상이 반복되는 벌집 형태(honeycomb)를 이룰 수 있다.
이와 같이, 블랙 매트릭스로 작용할 수 있는 격벽(110)에 의하여 정의되는 화소 구조(100)가 벌집 형태(honeycomb)로 배치되어 있기 때문에 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 발생하여 컬러 컨버전된 광의 겹침을 방지할 수 있고(crosstalk 방지), 통상의 정사각 배치 구조의 화소 구조보다 효율적인 화소 공간 배치가 가능하다. 말하자면, 따라서 본 발명의 실시예는 컬러필터층(300)까지 도달하는 광의 직진성에 포커싱한 실시예라고 할 수 있다.
또한, 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 직진성이 향상되어 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출되는 빛이 서로 섞이지 않고 지역화(localized)되어 방출되어 컬러필터층(300)에 도달하게 되므로 색순도가 향상될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 육각형 형상의 단위 화소 영역의 특징을 설명하기 위한 개념도이다.
위에서 설명한 바와 같이, 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 육각형 형상이 반복되는 벌집 형태(honeycomb)를 이룰 수 있다.
도 3을 참조하면, 단위 화소 영역이 정사각형 배치를 이룰 때, 한 변의 길이가 5x일 때, 해당 영역의 면적은 25x2이 된다. 반면, 본 발명의 실시예에 적용된 정육각형을 이루는 단위 화소 영역은 한 변의 길이가 3.1x일 때 해당 영역의 면적은 대략 25x2 될 수 있다.
따라서 동일 크기의 광원을 적용할 때, 격벽(110)의 길이는 정사각형 배치의 경우 20x에 해당하고, 정육각형 배치의 경우 18.6x에 해당할 수 있다. 따라서 격벽(110)을 형성하기 위한 유전체 또는 블랙 매트릭스 재료가 절감될 수 있다. 일반적으로 디스플레이는 매우 많은 수의 단위 화소 영역을 포함함을 고려하면 이러한 차이는 큰 차이에 해당할 수 있다. 따라서 공정 수 및 재료비가 크게 절감될 수 있다.
또한, 화소 구조(100)가 이와 같은 벌집 형태(honeycomb) 구조일 때, 동일 공간 내 광 균일성(light uniformity)이 더 향상될 수 있다.
이와 같이, 동일 크기 광원, 동일 면적을 차지할 때, 벌집 형태(honeycomb) 구조는 정사각형 구조보다 우수한 광 균일성을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 일반적으로 광원이 공간의 중심에 위치할 때 단위 화소 영역의 각 모서리에서 광 밀도(light density) 가 가장 낮아지게 된다.
이때, 도 4(A)에서 표현된 정사각형 구조에서는 광원으로부터 가장 먼 거리가 모서리에 있는 X1이고, 광원에서 가장 가까운 거리가 변의 중심까지의 거리인 X2에 해당한다. 한편, 도 4(B)에서 표현된 정육각형 구조에서는 광원으로부터 가장 먼 거리가 모서리에 있는 X'1이고, 광원에서 가장 가까운 거리가 변의 중심과의 거리인 X'2의에 해당한다. 이때, X'1과 X'2의 차이는 X1과 X2의 차이에 비하여 실질적으로 감소함을 알 수 있다.
또한, 도 4(A)에서 표현된 정사각형 구조에서는 모서리가 4개, 도 4(B)에서 표현된 정육각형 구조에서는 모서리가 6개이므로, 광이 퍼지는 효율이 정육각형 구조에서 더 우수할 수 있다. 따라서 광 균일성이 도 4(B)에서 표현된 정육각형 구조에서 더 우수할 수 있는 것이다.
이를 수학적으로 풀이하면, 동일 면적인 25x2에서 일정 휘도 이상에 도달하는 광면적이 19.6x2 일 때, 구간 내 광 밀도(light density) 가 낮은 영역은 5.4x2 이다. 이때 도 4(A)의 구조에서는 각 모서리에 해당되는 영역이 1.35x2 (= 5.4x2/4)이고, 도 4(B)의 구조에서 각 모서리에 해당되는 영역이 0.9x2 (= 5.4x2/6)이다.
즉, 각 모서리에서 광 밀도가 낮은 영역은 도 4(A)의 구조에 비해 도 4(B)의 구조가 2/3만큼 더 감소하게 되어 광 균일성(light uniformity)이 도 4(B)의 구조에서 더 우수한 것을 알 수 있다.
다시 말하면, ΔX = │X1-X2│> ΔX'= │X'1-X'2│ 이고, Δ값이 작을수록 화소(pixel)내 변환광 편차가 작아진다. 즉, 광 균일성은 도 4(B)의 구조에서 더 우수할 수 있는 것이다.
이와 같이, 도 4(B)의 구조에서 개별 광원(발광 소자; 120)의 광 균일성이 우수하다는 특징은 벌집 형태(honeycomb) 구조의 화소 구조(100)에서 광적으로 더 효율적인 공간 배치가 이루어질 수 있음을 의미한다.
도 5를 참조하면, 이러한 정육각형 형태의 단위 화소는 광원인 발광 소자(121)를 중심으로 한 변의 길이가 d이고 폭이 D인 단위 화소 영역으로 표현될 수 있다. 이때, D는 모서리와 모서리 사이의 폭이 아닌 변과 변 사이의 폭, 즉, 가장 작은 크기의 폭(d
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)에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 광원인 발광 소자(121)가 마이크로 LED인 경우에 마이크로 LED의 크기 범위 및 이를 이용하는 단위 화소 영역의 크기의 범위를 고려하면 d 및 D는 각각 하기의 조건을 만족할 수 있다.
(조건 1) 1 ㎛ ≤ D ≤ 200 ㎛
(조건 2) 0.58 ㎛ ≤ d ≤ 115.47 ㎛
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 격벽의 제1 배치 예를 설명하기 위한 개념도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 격벽의 제2 배치 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 격벽(110)은 기판(150)의 주 평면과 일정 각도(θ)를 이룰 수 있다. 여기서 해당 각도는 단위 소자 영역 내부의 격벽(110) 면과 기판(150)의 평면과 이루는 각도에 해당한다.
또한, 격벽(110)의 높이는 X2, 격벽(110)의 상단과 격벽(110) 상에 있는 구조, 일례로 컬러필터층(300) 사이의 거리를 X1이고, 격벽(110)의 장폭을 2y이고, 기판(150)의 수직면에 대한 격벽(110)의 각도를 θc라고 할 때, 격벽(110)의 각도(θc)는 특정 조건을 만족할 수 있다.
예시적인 실시예로서, tan θc = (X1+X2)/y이면, θ > θc를 만족할 수 있다.
한편, 예시적인 실시예로서, tan θc2 = y/(X1+X2-h)이면(이때의 θc는 θc2라 표기할 수 있다.), 90 - θc2 < θ를 만족할 수 있다(조건 3). 여기서 발광 소자(120)의 두께를 h라 할 수 있다.
여기서, 격벽(110)의 각도를 θc(또는 θc2)는 개구 면적 영향 인자로서 θc(또는 θc2)의 조절을 통하여 휘도 향상 관리가 가능하다(조건 4).
또한, 도 7을 참조하면, 발광 소자(120)의 두께를 h라하고 격벽(110)의 높이를 H라 할 때, 이때, 격벽의 높이인 H가 발광 소자(120)의 두께인 h에 가까울수록 청색 광의 투과량이 증가할 수 있다
이때, 청색 광의 투과를 막기 위한 청색 차폐층을 구비하거나 두께(H) 증가가 요구될 수 있으므로, 격벽(110)의 두께(H)는 발광 소자(120)의 두께(h)보다 큰 것이 바람직하다(H > h; 조건 5).
위에서 설명한 바와 같은 기판(150) 및 격벽(110)를 포함하는 구조를 가지는 벌집 형태(honeycomb)의 화소 구조(100)에서 위의 조건 3 내지 조건 5 중 적어도 어느 하나 이상을 만족하는 경우에 최적의 휘도가 발휘될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다공성층의 일례를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다공성층의 일례를 나타내는 사진이다.
위에서 설명한 바와 같이, 단위 화소 영역(102, 103, 104)을 정의하는 격벽(110) 상에는 다수의 관통홀이 형성된 다공성층(200)이 위치할 수 있다.
이러한 다공성층(200)은 모체(210)와, 이 모체(210) 내에 빛의 방출 방향으로 서로 평행하게 형성되는 다수의 관통홀(220)을 포함할 수 있다. 이러한 관통홀(220)은 일례로 실린더형으로 형성될 수 있다. 또한, 관통홀(220)은 원형의 개구부(221)를 포함할 수 있다.
이러한 다수의 관통홀(220)을 통하여 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출되는 빛은 제한된 영역으로 방출될 수 있어, 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 다공성층(200)은 양극 산화 알루미늄(anodized aluminum oxide; AAO) 층일 수 있다. 이러한 다공성층(200)의 두께는 1㎛ 이내의 두께를 가질 수 있다.
이와 같은 AAO 층은 나노 다공성 표면을 지녀 나노 다공성 구조와 공기 사이의 유효 굴절률을 변화시켜 반사를 감소시키고 빛의 직진성을 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 블랙 매트릭스 기능을 수행할 수 있는 격벽(110)을 이용하여 반사 방지(Anti-reflection) 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 AAO 층으로 구현되는 다공성층(200)을 통해 빛의 직진성을 유도하여 크로스토크(crosstalk)를 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단면 개략도이다.
도 10을 참조하면, 화소 구조(100)와 색변환층(컬러 컨버전(color conversion)층; 160)을 주로 도시하고 있다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치는 기판(150), 이 기판(150) 상에 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)을 정의하는 격벽(110), 및 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 설치되는 발광 소자(120)를 포함하는 화소 구조(100)를 구성할 수 있다.
즉, 단위 화소 영역(102, 103, 104)은 적색 화소 영역(102), 녹색 화소 영역(103), 및 청색 화소 영역(104)을 포함할 수 있다. 발광 소자(120)는 반도체 발광 소자(light emitting diode; LED)일 수 있다. 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 청색 발광 소자(121, 122, 123)가 설치될 수 있다.
제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 화소 구조(100)는 위에서 도 2를 참조하여 설명한 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 화소 구조(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 이하 중복되는 설명은 생략한다.
각 단위 화소 영역(102, 103, 104) 상에는 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층(컬러 컨버전(color conversion)층; 160)이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 이러한 색변환층(160)은 격벽(110) 상에서 반도체 발광 소자(121, 122, 123)와 일정 거리를 두고 위치할 수 있다. 즉, 색변환층(160)은 격벽(110)의 상부에 층을 이루어 위치할 수 있다.
이러한 색변환층(160)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 대응되는 색변환부(161, 162, 163)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 적색 화소 영역(102) 상에는 적색 색변환부(161)가 위치할 수 있고, 녹색 화소 영역(103) 상에는 녹색 색변환부(162)이 위치할 수 있다. 한편, 청색 화소 영역(104) 상에는 광 확산부(163)가 구비될 수 있다. 이러한 광 확산부(163) 또한 색변환부의 일종일 수 있다. 즉, 색변환부(161, 162, 163)는 각 단위 화소 영역(102, 103, 104) 상에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 적색 색변환부(161)는 400 내지 480 nm의 파장에 해당하는 청색 광을 600 내지 750 nm의 주 파장 대역으로 변환하는 적색 무기형광체 또는 적색 QD(Quantum Dot; 양자점)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 녹색 색변환부(162)은 00 내지 480 nm의 파장에 해당하는 청색 광을 490 내지 600 nm의 주 파장 대역으로 변환하는 녹색 무기형광체 또는 녹색 QD(Quantum Dot; 양자점)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 광 확산부(163)는 금속 산화물, 예를 들어, TiO2를 포함할 수 있다.
이때, 각 색변환부(161, 162, 163)는 격벽(110)에 의하여 정의되는 각 단위 화소 영역을 덮도록 위치할 수 있다.
그 외의 설명은 도 2를 참조하여 설명한 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치에 대한 설명과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단면 개략도이다. 또한, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 광 변환 과정을 나타내는 개념도이다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 디스플레이 장치(10)는 기판(150), 이 기판(150) 상에 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역(102, 103, 104)을 정의하는 격벽(110), 및 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 설치되는 발광 소자(120)를 포함하는 화소 구조(100)를 구성할 수 있다.
이러한 화소 구조(100)는 위에서 도 2를 참조하여 설명한 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치(10)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 여기서 별도로 설명되지 않은 부분은 제1 실시예에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
단위 화소 영역(102, 103, 104)은 적색 화소 영역(102), 녹색 화소 영역(103), 및 청색 화소 영역(104)을 포함할 수 있다. 발광 소자(120)는 반도체 발광 소자(light emitting diode; LED)일 수 있다.
각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 청색광 또는 자외선을 방출하는 발광 소자(120)가 설치될 수 있다. 일례로, 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 청색 발광 소자(121, 122, 123)가 설치될 수 있다. 이러한 청색 발광 소자(121, 122, 123) 상에는 색변환층(130, 140, 101)이 위치하여 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 해당하는 색으로 변환될 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 장치(10)는 단위 화소 영역(102, 103, 104) 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 발광 소자(120; 121, 122, 123)를 포함할 수 있다.
여기서, 기판(150)은 배선전극(도시되지 않음)이 배열된 배선기판일 수 있다. 이때, 각 발광 소자(121, 122, 123)는 이러한 배선전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 각 발광 소자(121, 122, 123)는 공통전극과 전기적으로 연결되어 배선전극과 공통전극을 통하여 인가되는 전류/전압에 의하여 점등될 수 있다.
배선전극에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 연결되어 액티브 매트릭스(Active Matrix; AM)형 디스플레이 장치(10)를 구현할 수 있다. 일례로, 기판(150)는 베이스 기판(151) 상에 TFT 기판(152)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 기판(150)은 패시브 매트릭스(Passive Matrix; PM) 형태의 기판일 수도 있다.
여기서 설명한 기판(150)의 설명이 위에서 설명한 제1 실시예 및 제2 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.
각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에는 각 발광 소자(121, 122, 123)에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층(컬러 컨버전(color conversion)층; 130, 140, 101)이 구비될 수 있다.
예를 들어, 적색 화소 영역(102)에는 적색 색변환층(130)이 위치할 수 있고, 녹색 화소 영역(103)에는 녹색 색변환층(140)이 위치할 수 있다. 한편, 청색 화소 영역(104)에는 광 확산제(101)가 구비될 수 있다. 이러한 광 확산제(101) 또한 색변환층의 일종일 수 있다. 즉, 색변환층(130, 140, 101)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 위치할 수 있다.
본 실시예에서, 도 1 실시예와 마찬가지로, 색변환층(130, 140, 101)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에 채워진 예를 나타내고 있다. 일례로, 격벽(110)에 의하여 구획되는 단위 화소 영역(102, 103, 104) 내에서 색변환층(130, 140, 101)은 각 반도체 발광 소자(121, 122, 123)를 덮도록 위치할 수 있다.
단위 화소 영역(102, 103, 104)을 정의하는 격벽(110) 상에는 다수의 관통홀이 형성된 다공성층(200)이 위치할 수 있다.
이러한 다공성층(200)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 섞임을 방지할 수 있다. 즉, 다공성층(200)은 이웃하는 단위 화소 영역에서 방출되는 빛이 서로 섞이는 현상인 크로스토크(crosstalk)를 방지할 수 있다.
다공성층(200) 상에는 컬러필터층(300)이 위치할 수 있다. 이러한 컬러필터층(300)은 각 단위 화소 영역(102, 103, 104)에서 방출되는 빛의 색순도를 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예로서, 이러한 컬러필터층(300)은 단위 화소 영역 중 일부의 컬러의 영역에 대응되는 황색필터(340)를 포함할 수 있다. 이러한 황색필터(340)는 단위 화소 영역(102, 103, 104) 중 적색 화소 영역(102) 및 녹색 화소 영역(103) 상에 위치할 수 있다. 청색 화소 영역(104) 상에는 청색 컬러필터(330)가 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 황색필터(340)는 400 내지 480 nm의 파장에 해당하는 청색 광을 570 내지 630 nm의 주 파장 대역으로 변환하는 황색 무기형광체 또는 황색 QD(Quantum Dot; 양자점)를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 황색필터(340)는 황색 염료(안료)를 포함할 수 있다. 이러한 황색 염료는 모노아조계, 피라졸론 아조계, 디아조계, 아조메틴계, 안트라퀴논계, 이소인돌리논계, 퀴놀린계, 퀴노프탈론계, 플리사이클릭계, 디옥심계, 벤즈이미다졸론계, 헤테로사이클릭계, 페리온계, 무기안료, 및 시아닌계 안료 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.
이러한 황색필터(340)는 적색 광과 녹색 광은 투과하고, 청색광을 차단하는 컬러 필터일 수 있다.
즉, 도 12를 참조하면, 적색 화소 영역(102)에서 컬러 컨버전된 광은 적색 광과 청색 광을 포함(R+B)할 수 있다. 이때, 컬러필터층(300)의 황색필터(340)는 적색 광을 투과하고 청색 광을 차단하여((B) cutting) 적색 광의 색순도를 향상시킬 수 있다.
마찬가지로, 녹색 화소 영역(103)에서 컬러 컨버전된 광은 녹색 광과 청색 광을 포함(G+B)할 수 있다. 이때, 컬러필터층(300)의 황색필터(340)는 녹색 광을 투과하고 청색 광을 차단하여((B) cutting) 녹색 광의 색순도를 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 마이크로 LED와 같은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하여 벌집 형태를 이루는 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역을 정의하는 격벽;
    상기 단위 화소 영역 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자;
    상기 반도체 발광 소자에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층;
    상기 격벽 상에 위치하고 다수의 관통홀이 형성된 다공성층; 및
    상기 다공성층 상에 위치하는 컬러필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격벽에 의하여 일정 영역을 가지는 상기 각 단위 화소 영역이 구획되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 색변환층은 상기 구획된 단위 화소 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 색변환층은 상기 격벽 상에서 상기 반도체 발광 소자와 일정 거리를 두고 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 블랙 매트릭스로 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다공성층은 상기 각 단위 화소 영역에서 방출되는 빛의 섞임을 방지하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다공성층의 관통홀은 상기 단위 화소 영역과 상기 컬러 필터 사이를 연결하는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다공성층은 양극 산화 알루미늄(anodized aluminum oxide; AAO) 층인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 컬러필터층은 각 단위 화소 영역의 컬러에 대응되는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 컬러필터층은 단위 화소 영역 중 일부의 컬러의 영역에 대응되는 황색필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 황색필터는 상기 단위 화소 영역 중 적색 화소 영역 및 녹색 화소 영역 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  12. 배선기판;
    상기 기판 상에 위치하여 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역을 정의하는 격벽;
    상기 단위 화소 영역 내에서 설치되어 각 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자;
    상기 격벽 상에 위치하고 상기 각 단위 화소 영역에서 방출되는 빛의 섞임을 방지하는 다공성층;
    상기 격벽과 상기 다공성층 사이에 위치하여 상기 반도체 발광 소자에서 방출된 광을 각 단위 화소 영역에 해당하는 색으로 변환하는 색변환층; 및
    상기 다공성층 상에 위치하는 컬러필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다공성층은 상기 단위 화소 영역과 상기 컬러 필터 사이를 연결하는 방향으로 형성된 다수의 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 다수의 육각형 형상의 단위 화소 영역은 벌집 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 격벽에 의하여 일정 영역을 가지는 상기 각 단위 화소 영역이 구획되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 색변환층은 상기 구획된 단위 화소 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 격벽은 블랙 매트릭스로 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 다공성층은 양극 산화 알루미늄(anodized aluminum oxide; AAO) 층인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 컬러필터층은 각 단위 화소 영역의 컬러에 대응되는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  20. 제12항에 있어서, 상기 컬러필터층은 단위 화소 영역 중 일부의 컬러의 영역에 대응되는 황색필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063470A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Crf Soc Consortile Per Azioni 多孔質アルミナを含む発光デバイスとその製造方法
KR102110871B1 (ko) * 2018-07-04 2020-05-14 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
WO2020151603A1 (zh) * 2019-01-24 2020-07-30 深圳光峰科技股份有限公司 Led显示屏及其制备方法
JP2021131527A (ja) * 2019-08-07 2021-09-09 シャープ福山セミコンダクター株式会社 画像表示素子
CN113437109A (zh) * 2021-08-30 2021-09-24 深圳市思坦科技有限公司 柔性led器件及其制造方法以及显示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063470A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Crf Soc Consortile Per Azioni 多孔質アルミナを含む発光デバイスとその製造方法
KR102110871B1 (ko) * 2018-07-04 2020-05-14 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
WO2020151603A1 (zh) * 2019-01-24 2020-07-30 深圳光峰科技股份有限公司 Led显示屏及其制备方法
JP2021131527A (ja) * 2019-08-07 2021-09-09 シャープ福山セミコンダクター株式会社 画像表示素子
CN113437109A (zh) * 2021-08-30 2021-09-24 深圳市思坦科技有限公司 柔性led器件及其制造方法以及显示装置

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