WO2019093533A1 - 복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 및 그것을 갖는 디스플레이 장치 - Google Patents

복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 및 그것을 갖는 디스플레이 장치 Download PDF

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채종현
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting diode for a next generation display and a display device having the same.
  • Light emitting diodes are used as inorganic light sources in various fields such as display devices, automotive lamps, and general lighting. Light emitting diodes are rapidly replacing existing light sources because they have a long lifetime, low power consumption, and fast response time.
  • the conventional light emitting diode has been mainly used as a backlight light source in a display device.
  • micro LEDs have been developed as a next generation display that implements direct images using light emitting diodes.
  • Display devices generally utilize mixed colors of blue, green, and red to implement various colors.
  • Each pixel of the display device has blue, green, and red subpixels, and the color of a particular pixel is determined through the color of these subpixels, and the image is implemented by a combination of these pixels.
  • micro LEDs are arranged corresponding to each sub pixel, so that a large number of micro LEDs need to be arranged on one substrate.
  • the size of the micro LED is very small, which is less than 200 micrometers and less than 100 micrometers, and this small size causes various problems. Particularly, it is difficult to handle a light emitting diode of a small size, so it is not easy to mount a light emitting diode on a display panel, and it is also difficult to replace a defective LED among mounted micro LEDs with a good LED.
  • the light emitting diode generally emits ultraviolet light or blue light, and can realize green light and red light in combination with the phosphor.
  • a color filter is used for each subpixel. Accordingly, even when the same light emitting diode is operated and light of the same intensity is emitted, a difference in light intensity between the blue subpixel, the green subpixel and the red subpixel is generated. In order to overcome such a difference, it is possible to change the operating current density of each light emitting diode. However, the light emitting efficiency of the light emitting diode may be reduced according to the change of the current density.
  • a problem to be solved by the present invention is to provide a display-use light emitting diode for easy mounting and replacement and a display device having the same.
  • Another object of the present invention is to provide a display light emitting diode capable of operating the light emitting diodes of each subpixel with optimal luminous efficiency and a display device having the same.
  • a light emitting diode unit for a display includes a plurality of pixels. Further, each pixel includes a first light emitting cell, a second light emitting cell, and a third light emitting cell each including a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer; Pads electrically connected to the first through third light emitting cells to independently drive the first through third light emitting cells; A second wavelength converter for converting a wavelength of light emitted from the second light emitting cell; And a third wavelength converter for converting a wavelength of light emitted from the third light emitting cell, wherein the third wavelength converter converts the wavelength of light to a wavelength longer than that of the second wavelength converter,
  • the third light emitting cell has a larger area than the first light emitting cell, and the third light emitting cell has a larger area than the second light emitting cell.
  • a display device includes a circuit board and a plurality of light emitting diode units arranged on the circuit board, wherein each of the plurality of light emitting diode units includes a light emitting element for display It is a diode unit.
  • a plurality of pixels including sub-pixels including first to third light emitting cells and emitting light of different colors can be disposed in one light emitting diode unit, It is possible to provide a light emitting diode unit for an easy display. Furthermore, by varying the areas of the first to third light emitting cells, the light emitting cells of each sub pixel can be operated with the optimal light emitting efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode unit for a display according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing an enlarged view of pixels in the display light-emitting diode unit of Fig.
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the perforated line A-A of Fig. 3;
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a pixel in a light emitting diode unit for display according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a pixel in a light emitting diode unit for display according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a pixel in a light emitting diode unit for display according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a pixel in a light emitting diode unit for display according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode unit for a display according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode unit for a display according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode unit for a display according to an embodiment of the present invention.
  • 18A and 18B are cross-sectional views illustrating a film including a wavelength converter.
  • a light emitting diode unit for a display includes a plurality of pixels. Further, each pixel includes a first light emitting cell, a second light emitting cell, and a third light emitting cell each including a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer; Pads electrically connected to the first through third light emitting cells to independently drive the first through third light emitting cells; A second wavelength converter for converting a wavelength of light emitted from the second light emitting cell; And a third wavelength converter for converting a wavelength of light emitted from the third light emitting cell, wherein the third wavelength converter converts the wavelength of light to a wavelength longer than that of the second wavelength converter,
  • the third light emitting cell has a larger area than the first light emitting cell, and the third light emitting cell has a larger area than the second light emitting cell.
  • a plurality of pixels are arranged in one light emitting diode unit and three light emitting cells are arranged in each pixel to implement light of different colors in each pixel. Accordingly, one light emitting diode unit can be used to form a plurality of pixels including three subpixels. Therefore, the size of the LED unit is relatively increased as compared with the conventional micro LED, so that the mounting and replacement becomes easy. Furthermore, by making the areas of the light emitting cells different from each other in consideration of the conversion efficiency of the wavelength converter, the light emitting cells can be operated under the optimum light emitting efficiency condition.
  • light emitting diode unit in this specification refers to a unit of a light emitting diode mounted on a circuit board.
  • the pixels in one light emitting diode unit are physically connected to each other so that the pixels in the light emitting diode unit are mounted or replaced together. Therefore, the pixels in one light emitting diode unit are not used separately and separately.
  • one light emitting diode unit includes a component that interconnects the pixels inside thereof, and this component is spaced apart from the other light emitting diode units.
  • the first through third light emitting cells emit blue light
  • the second wavelength converter converts the blue light into green light
  • the third wavelength converter converts the blue light into red light.
  • the blue light emitted from the first light emitting cell is used without wavelength conversion.
  • the area ratio of the second light emitting cell and the third light emitting cell to the first light emitting cell may be set in consideration of the light conversion efficiency of the second wavelength converter and the light conversion efficiency of the third wavelength converter, respectively. Particularly, the lower the light conversion efficiency of the wavelength converter, the larger the area of the light emitting cell.
  • the area ratio of the second light emitting cell and the third light emitting cell to the first light emitting cell may be inversely proportional to the light conversion efficiency of the second wavelength converter and the light conversion efficiency of the third wavelength converter, respectively.
  • the display light-emitting diode further includes a first wavelength converter for converting a wavelength of light emitted from the first light-emitting cell to light of a first wavelength, wherein the first wavelength converter converts the second wavelength The wavelength of the light is changed to a shorter wavelength than the converter, and the first to third light emitting cells can emit ultraviolet rays.
  • the first wavelength converter converts ultraviolet light into blue light
  • the second wavelength converter converts the ultraviolet light into green light
  • the third wavelength converter converts the ultraviolet light into red light
  • the area ratio of the second light emitting cell and the third light emitting cell to the first light emitting cell may be set in consideration of the light conversion efficiency of the first wavelength converter, the second wavelength converter, and the third wavelength converter.
  • the area ratios of the second light emitting cell and the third light emitting cell with respect to the first light emitting cell may be set such that the light conversion efficiency ratio of the second wavelength converter to the first wavelength converter, It can be inversely proportional to the ratio.
  • the light emitting diode for display may include a second color filter disposed on the second wavelength converter; And a third color filter disposed on the third wavelength converter.
  • the second color filter filters light other than green light, and the third color filter filters light other than red light.
  • the display light-emitting diode may further include a first color filter disposed on the first wavelength converter, and the first color filter filters light other than blue light.
  • the area ratio of the first light emitting cell, the second light emitting cell, and the third light emitting cell may be 1: 2: 7.
  • the first to third light emitting cells of each pixel may share the first conductivity type semiconductor layer. Further, at least two pixels may share the first conductivity type semiconductor layer.
  • the light emitting cells or pixels can share the first conductive type semiconductor layer, thereby providing a light emitting diode unit having a simple manufacturing process and structure.
  • At least one pad may be electrically connected to the first conductive semiconductor layer or the second conductive semiconductor layer of the first, second, and third light emitting cells. Therefore, the number of required pads can be reduced.
  • the light emitting diode unit comprises: ohmic reflective layers disposed on the second conductivity type semiconductor layers of the first to third light emitting cells; And a lower insulating layer covering at least one of the first through third light emitting cells of the plurality of pixels, the at least one first opening exposing the first conductive type semiconductor layer and the second opening exposing the ohmic reflective layers .
  • the light emitting diode unit may include: a first pad electrode disposed on the lower insulating layer and electrically connected to the first conductive semiconductor layer through a first opening of the lower insulating layer; A second pad electrode spaced from the first pad electrode and disposed on the lower insulating layer and electrically connected to the ohmic reflective layer through the second opening; And an upper insulating layer covering the first and second pad electrodes.
  • the pads may be connected to the first and second pad electrodes through openings of the upper insulating layer.
  • the lower insulating layer may comprise a distributed Bragg reflector.
  • the lower insulating layer may cover the side surfaces of the light emitting cells, thereby preventing optical interference between the light emitting cells.
  • the pads include a first pad commonly connected to the first conductive semiconductor layers of the first through third light emitting cells, and three second pads connected to the second conductive semiconductor layers, Pads. Furthermore, the one first pad may be connected to the first conductive semiconductor layers of at least two pixels in common.
  • the pads may include first pads connected to the first conductive semiconductor layers of the first through third light emitting cells, and one second pads commonly connected to the second conductive semiconductor layers, Pad. Furthermore, the one second pad may be connected in common to the second conductivity type semiconductor layers of at least two pixels.
  • a display device including: a circuit board; And a plurality of light emitting diode units arranged on the circuit board, wherein each of the plurality of light emitting diode units is the above-described light emitting diode unit for display.
  • first to third light emitting cells may be driven in a passive matrix or an active matrix manner.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode unit for a display according to an embodiment of the present invention
  • 2 is an enlarged plan view of a pixel in the display light-emitting diode unit of Fig. 2
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the tear line AA of Fig.
  • a display device includes a circuit board 100 and a light emitting diode unit 200 for a display.
  • the display device according to the present embodiment is described in which a plurality of light emitting diode units 200 are arranged on the circuit board 100.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and a single light emitting diode unit 200 Or may be disposed on the circuit board 100.
  • the circuit board 100 includes circuitry for driving the light emitting cells in the light emitting diode unit 200 in a passive matrix or active matrix manner.
  • the retroreflective substrate 100 may be a printed circuit board including passive elements such as resistors.
  • the circuit board 100 may include active elements such as thin film transistors.
  • the display light emitting diode unit 200 includes a plurality of pixels F1, F2, F3, and F4 as shown in FIG. Although four pixels are shown here, the number of pixels arranged in one light emitting diode unit 200 may be two or three, or five or more.
  • Each pixel F1, F2, F3, or F4 includes three light emitting cells, and wavelength converters are disposed on each light emitting cell to realize blue, green, and red light.
  • the structures of the pixels F1, F2, F3 and F4 are substantially the same or similar.
  • the pixel F1 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the pixel F1 includes a substrate 21, first to third light emitting cells 30a, 30b and 30c, an ohmic reflective layer 31, a lower insulating layer 33, The first wavelength converter 51a, the second wavelength converter 51b, the third wavelength converter 51c, the first color filter 53a, the second color converter 51b, A filter 53b, a third color filter 53c, and a light blocking material layer 55 (or a partition wall).
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b and 30c include a first conductive semiconductor layer 23, an active layer 25 and a second conductive semiconductor layer 27, respectively.
  • the pixel F1 includes the subpixels 10B, 10G and 10R and the subpixels 10B, 10G and 10R respectively correspond to the light emitting cells 30, the wavelength converters 51a, 51b and 51c, Filters 53a, 53b, and 53c.
  • the substrate 21 is not particularly limited as long as it is a substrate capable of growing a gallium nitride-based semiconductor layer.
  • the substrate 21 include a sapphire substrate, a gallium nitride substrate, a SiC substrate, and the like, and may be a patterned sapphire substrate.
  • a plurality of pixels F1, F2, F3, and F4 are provided on one substrate 21 and the substrate 21 may have a rectangular or square shape. However, the present invention is not limited thereto.
  • the overall size of the substrate 21 may vary depending on the number of pixels.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c are spaced apart from each other.
  • the spacing between the light emitting cells in the pixel F1 may be less than the spacing between the pixels F1, F2, F3, F4, but may be the same.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c have different areas.
  • the second light emitting cell 30b has a larger area than the first light emitting cell 30a and the third light emitting cell 30c has a larger area than the second light emitting cell 30b.
  • the areas of the first to third light emitting cells 30a, 30b and 30c can be determined in consideration of the light conversion efficiency of the wavelength converters 51a, 51b and 51c, which will be described later.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c may be disposed adjacent to each other. That is, the first light emitting cell 30a is adjacent to the second and third light emitting cells 30b and 30c, the second light emitting cell 30b is adjacent to the first and third light emitting cells 30a and 30c, The third light emitting cell 30c may be adjacent to the first light emitting cell 30a and the second light emitting cell 30b. As shown in FIG. 3, the first and second light emitting cells 30a and 30b may be arranged along the long axis of the third light emitting cell 30c. However, the present invention is not limited thereto, and may be variously arranged in other forms. For example, one light emitting cell may be disposed between two different light emitting cells. Also, the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c may have a rectangular shape, but are not limited thereto and may have various shapes.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b and 30c include a first conductive semiconductor layer 23, an active layer 25 and a second conductive semiconductor layer 27, respectively.
  • the first conductivity type semiconductor layer 23 is disposed under the substrate 21.
  • the first conductivity type semiconductor layer 23 may be a layer grown on the substrate 21 and may be a gallium nitride based semiconductor layer doped with an impurity such as Si.
  • the active layer 25 and the second conductivity type semiconductor layer 27 are disposed on the first conductivity type semiconductor layer 23.
  • the active layer 25 is disposed between the first conductivity type semiconductor layer 23 and the second conductivity type semiconductor layer 27.
  • the active layer 25 and the second conductivity type semiconductor layer 27 may have a smaller area than the first conductivity type semiconductor layer 23.
  • the active layer 25 and the second conductivity type semiconductor layer 27 may be partially removed and a portion of the first conductivity type semiconductor layer 23 may be exposed. As shown in FIG. 4, through holes may be formed through the active layer 25 and the second conductivity type semiconductor layer 27 to expose the first conductivity type semiconductor layer 23.
  • the active layer 25 and the second conductivity type semiconductor layer 27 may be formed in a mesa shape, and the first conductivity type semiconductor layer 23 around the mesa may be exposed.
  • the active layer 25 may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
  • the composition and thickness of the well layer in the active layer 25 determine the wavelength of the generated light.
  • by controlling the composition of the well layer it is possible to provide an active layer that generates ultraviolet light or blue light.
  • the active layers 25 of the first, second and third light emitting cells 30a, 30b and 30c are grown on the same substrate 21 under the same conditions, And thus, emits light of the same wavelength.
  • the second conductivity type semiconductor layer 27 may be a p-type impurity, for example, a gallium nitride based semiconductor layer doped with Mg.
  • the first conductive semiconductor layer 23 and the second conductive semiconductor layer 27 may each be a single layer, the present invention is not limited thereto, and may be a multiple layer or a superlattice layer.
  • the first conductivity type semiconductor layer 23, the active layer 25 and the second conductivity type semiconductor layer 27 are formed by a known method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE) And may be formed on the substrate 21 by growing.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • the ohmic reflective layer 31 makes ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer 27 of each of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c.
  • the ohmic reflective layer 31 may include an ohmic layer and a reflective layer, for example, an ohmic layer such as Ni or ITO, and a reflective layer such as Ag or Al.
  • the ohmic reflective layer 31 may also include an insulating layer such as SiO2 between the transparent oxide layer such as ITO and the reflective layer, and the reflective layer may be connected to the transparent oxide layer through the insulating layer.
  • the lower insulating layer 33 covers the side surfaces of the exposed second conductive semiconductor layer 27 and the active layer 25 while covering the light emitting cells 30a, 30b and 30c.
  • the lower insulating layer 33 has openings for exposing the first conductive type semiconductor layer 23 and the ohmic reflective layer 31.
  • the lower insulating layer 33 may be formed of a single layer such as SiO2 or Si3N4, but it is not limited thereto and may be formed in multiple layers.
  • the lower insulating layer 33 may comprise a distributed Bragg reflector.
  • the first pad electrode 35a and the second pad electrode 35b are disposed on the lower insulating layer 33.
  • the first pad electrode 35a and the second pad electrode 35b are disposed on each light emitting cell and the first pad electrode 35a is electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer 23,
  • the electrode 35b is electrically connected to the ohmic reflective layer 31.
  • the first pad electrode 35a and the second pad electrode 35b may be formed together in the same process and may therefore be located at the same level.
  • the second pad electrode 35b may be omitted.
  • the first pad electrode 35a may be disposed so as to surround the second pad electrode 35b.
  • the pad electrodes 35a and 35b of one subpixel may be spaced apart from the pad electrodes 35a and 35b of neighboring subpixels. Accordingly, the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c are electrically isolated from each other in the light emitting diode unit 200.
  • the pad electrodes 35a and 35b in the pixel F1 are spaced apart from the pad electrodes 35a and 35b in the other pixels F2, F3 and F4.
  • the present invention is not limited thereto, and various embodiments are possible in which the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are electrically connected to each other, and the light emitting cells are electrically connected between the pixels. This will be described in detail in other embodiments.
  • the upper insulating layer 37 covers the first and second pad electrodes 35a and 35b and has openings for exposing the first and second pad electrodes 35a and 35b.
  • the upper insulating layer 37 may be formed of a single layer such as SiO 2 or Si 3 N 4, but it is not limited thereto and may be formed in multiple layers.
  • the lower insulating layer 33 may comprise a distributed Bragg reflector.
  • the first and second bump pads 43a and 43b are formed on the respective light emitting cells 30a and 30b and 30c and are electrically connected to the first and second pad electrodes 35a, 35b. Specifically, the first bump pad 43a is connected to the first pad electrode 35a, and the second bump pad 43b is connected to the second pad electrode 35b. Two bump pads 43a and 43b are provided for each light emitting cell 30a, 30b and 30c.
  • the bump pads 43a and 43b occupy a relatively large area, and the maximum width of the bump pads 43a and 43b may exceed at least half of the minimum width of the light emitting cells.
  • the bump pads 43a and 43b may have a rectangular shape as shown, but not limited thereto, and may have a circular or elliptical shape.
  • the bump pads 43a and 43b may be used to mount the light emitting diode unit 200 to the circuit board 100 and may include Au or AuSn, for example.
  • a dummy bump pad (not shown) may be disposed on at least one light emitting cell.
  • the dummy bump pads can be disposed on the light emitting cells 30b or 30c having a relatively large area.
  • the dummy bump pads may be disposed on the top insulating layer 37 and electrically isolated from the bump pads 43a 43b.
  • the dummy bump pad can be used as a heat dissipation path for emitting heat generated in the light emitting cells, thereby improving the light efficiency of the light emitting diode unit 200.
  • the support member 45 can cover the side surfaces of the bump pads 43a and 43b.
  • the support member 45 may also cover the sides of the dummy bump pads.
  • the support member 45 may be formed of a thermosetting or thermoplastic resin.
  • the first to third wavelength converters 51a, 51b and 51c are arranged on the substrate 21 in opposition to the light emitting cells 30a, 30b and 30c.
  • the first wavelength converter 51a is disposed on the first light emitting cell 30a and the second wavelength converter 51b is disposed on the second light emitting cell 30b and the third wavelength converter 51c is disposed on the third Emitting cell 30c.
  • the first wavelength converter 51a converts the wavelength of the light emitted from the first light emitting cell 30a and the second wavelength converter 51b converts the wavelength of the light emitted from the second light emitting cell 30b,
  • the converter 51c converts the wavelength of the light emitted from the third light emitting cell 30c.
  • the second wavelength converter 51b converts light to a wavelength longer than that of the first wavelength converter 51a
  • the third wavelength converter 51c converts light to a wavelength longer than that of the second wavelength converter 51b.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c may emit ultraviolet rays.
  • the first wavelength converter 51a converts ultraviolet light into blue light
  • the second wavelength converter 51b The ultraviolet light is converted into green light
  • the third wavelength converter 51c is capable of converting ultraviolet light into red light.
  • the first to third wavelength converters 51a, 51b and 51c are arranged so that the first color filter 53a, the second color filter 53b and the third color filter 53c are respectively emitted from the wavelength converter And filters the light.
  • the first color filter 53a filters light other than blue light
  • the second color filter 53b filters light other than green light
  • the third color filter 53c filters light other than red light do.
  • the active layer 25 emits ultraviolet rays.
  • the active layer 25 may emit blue light.
  • the first wavelength converter 51a may be omitted, and a transparent resin may be disposed instead of the first wavelength converter 51a.
  • the second wavelength converter 51b converts blue light into green light
  • the third wavelength converter 51c converts blue light into red light.
  • the light blocking material layer 55 may be disposed between the wavelength converters 51a, 51b, and 51c.
  • the light blocking material layer 55 prevents the light from proceeding from one wavelength converter to another wavelength converter to prevent optical interference between the subpixels 10B, 10G and 10R.
  • the light blocking material layer 55 may be formed of a white resin or PSR capable of reflecting light.
  • the lower insulating layer 33 may include a distributed Bragg reflector or the first pad electrode 235a and / or the second pad electrode 235b may be disposed to cover the sidewalls of the light emitting cells. 30b, and 30c is prevented.
  • the pixel F1 of this embodiment has three sub-pixels 10B, 10G and 10R, and these sub-pixels are fixed on the substrate 21.
  • the subpixel 10B implements blue light by the light emitting cell 10a or by the combination of the first light emitting cell 10a and the first wavelength converter 51a
  • the subpixel 10G implements the second
  • the green light is realized by the combination of the light emitting cell 10b and the second wavelength converter 51b and the sub pixel 10R realizes the red light by the combination of the third light emitting cell 10c and the third wavelength converter 51c .
  • the pixels F2, F3, and F3 include subpixels having the same structure as the pixel F1. Further, the substrate, the lower insulating layer 33, and the upper insulating layer 37 can be continuously formed over all of the pixels F1, F2, F3, and F4.
  • the light emitting diode unit 200 having the light emitting cells of the flip-type structure, thereby improving the luminous efficiency of each light emitting cell.
  • a plurality of pixels F1, F2, F3, and F4 together with the substrate 21 can be mounted on the circuit board 100 together.
  • the conventional micro LED since the individual sub-pixels are mounted, the number of steps is large and the mounting process is difficult to perform.
  • one light emitting diode unit since one light emitting diode unit includes a plurality of pixels F1, F2, F3, and F4, the size of the light emitting diode unit is relatively larger than that of the micro LED, , The mounting becomes easy.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c occupy different areas.
  • the wavelength converters 51a, 51b, and 51c disposed on these light emitting cells occupy different areas.
  • the relative area of the light emitting cells is closely related to the light conversion efficiency of the wavelength converters, and furthermore the color filtering efficiency of the color filters 53a, 53b, 53c may also be related.
  • Wavelength converters may generally include phosphors.
  • beta sialon SiAlON
  • CASN CaAlSiN based phosphor
  • the phosphor does not convert all blue light into green light or red light, and has a constant light conversion efficiency depending on each phosphor.
  • a red phosphor that converts ultraviolet light or blue light of the same wavelength to red light has a smaller light conversion efficiency than a green phosphor that converts green light.
  • the second light emitting cell 30b of the subpixel 10G that emits green light must also be driven at a higher current density than the first light emitting cell 30a. That is, the current density required for a typical image is different for each light emitting cell, and thus the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c can not be driven with optimal light emitting efficiency conditions Lt; / RTI >
  • the current density for driving the light emitting cells is the same or similar to that of the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c to drive the light emitting cells with optimal light emitting efficiency conditions .
  • the relative area of the first through third light emitting cells 30a, 30b, and 30c may be determined in consideration of the relative photo-conversion efficiency of the first through third wavelength converters 51a, 51b, and 51c. The smaller the light conversion efficiency of the wavelength converter, the larger the area of the corresponding light emitting cell.
  • the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c emit blue light
  • the first wavelength converter 51a is omitted
  • the second light emitting cells 30a The area ratio of the third light emitting cell 30b and the third light emitting cell 30c may be inversely proportional to the light conversion efficiency of the second wavelength converter 51b and the light conversion efficiency of the third wavelength converter 51c.
  • the second wavelength converter 51b includes beta sialon
  • the third wavelength converter includes CASN
  • the first light emitting cell 30a, the second light emitting cell 30b, (30c) may be 1: 2: 7.
  • the area ratio of the second light emitting cell 30b and the third light emitting cell 30c to the first light emitting cell 30a May be inversely proportional to the light conversion efficiency ratio of the second wavelength converter 51b and the light conversion efficiency ratio of the third wavelength converter 51c to the first wavelength converter 51a.
  • the area of the light emitting cells is determined in consideration of the light conversion efficiency of the wavelength converters.
  • the filtering efficiencies of the first to third color filters 53a, 53b, and 53c are different from each other, It is possible to determine the area of the light emitting cells.
  • the areas of the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c are different from each other, and these light emitting cells can be driven under the same current density. Therefore, the current density for driving the light emitting cells can be set to the optimal condition, and the luminous efficiency can be improved.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a pixel for explaining a light emitting diode unit according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode unit according to this embodiment is substantially similar to the light emitting diode unit described with reference to FIGS. 3 and 4, except that the substrate 21 is omitted.
  • the first to third wavelength converters 51a, 51b and 51c are arranged on the light emitting cells 30a, 30b and 30c instead of being disposed on the substrate 21.
  • the substrate 21 may be removed using a technique such as laser lift-off, and a roughness may be formed on the surface of the exposed first conductivity type semiconductor layer 23.
  • light can be transmitted in the lateral direction through the substrate 21 to be generated between adjacent sub-pixels and between adjacent pixels F1, F2, F3, F4
  • the optical interference can be further suppressed.
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the area indicated by the bold line represents a pixel having three light emitting cells.
  • a plurality of light emitting diode units may be arranged on a circuit board (100 in FIG. 1), so that the light emitting cells may be arranged in a matrix form.
  • the pixels F1, F2, F3 and F4 in one light emitting diode unit 200 can be connected to a scan line and a data line as shown in FIG.
  • the scan lines and the data lines may be provided in the circuit board 100 and the circuit as shown in Fig. 6 may be formed by bonding the pads 35a and 35b on the circuit board 100.
  • the three light emitting cells in the pixel F1 and the three light emitting cells in the pixel F3 are commonly connected to the data line Vdata1, and the cathodes are connected to different scan lines Vscan1, Vscan2, Vscan3, Vscan4, Vscan5, Vscan6).
  • the three light emitting cells in the pixel F2 and the three anode cells in the pixel F4 are connected in common to the data line Vdata2 and the cathodes are connected to different scan lines Vscan1, Vscan2, Vscan3, Vscan4, Vscan5, Vscan6).
  • the cathode of each light emitting cell of the pixel F1 and the cathode of each light emitting cell of the pixel F2 are connected to the same scan line.
  • Subpixels that emit light by the scan lines and the data lines may be selected and images may be implemented by selecting subpixels that are sequentially driven.
  • the luminance emitted from one sub-pixel can be adjusted by using a pulse width modulation (PWM) method or by varying the voltage (or current) between the data line and the scanning line.
  • PWM pulse width modulation
  • FIG. 7 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • the anodes of the light emitting cells in one pixel are connected to the same data line and the cathodes are connected to different scan lines.
  • the anodes are connected to different data lines, and the cathodes are connected to the same scan line.
  • the pixels F1, F2, F3, and F4 in the light emitting diode unit are arranged in a matrix form in the driving circuit.
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • the pixels F1, F2, F3, and F4 are arranged in a matrix in the driving circuit.
  • the pixels F1, F2, F3 and F4 can be arranged in a matrix on the substrate 21, the electrical connection between the pixels F1, F2, F3 and F4 and the circuit board 100 8 can be formed.
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • the anodes of all the light emitting cells of the pixels F1, F2, F3 and F4 are connected to the same data line. However, in the present embodiment, And the cathodes are connected to the same scan line.
  • FIG. 10 is a schematic circuit diagram for explaining driving of a display device according to another embodiment of the present invention. While the previous embodiments are for passive matrix driving, this embodiment is for active matrix driving.
  • the driving circuit includes two or more transistors Tr1 and Tr2 and a capacitor. Power is connected to the selection lines Vrow1 to Vrow3, and when a data voltage is applied to the data lines Vdata1 to Vdata3, a voltage is applied to the corresponding light emitting cells. Further, charges are charged in the capacitors in accordance with the values of Vdata1 to Vdata3.
  • the turn-on state of Tr2 can be maintained by the charge voltage of the capacitor, so that the voltage of the capacitor can be maintained and the voltage can be applied to the light emitting cells LED1 to LED3 even if the power supply to Vrow1 is cut off. Further, it is possible to change the currents flowing through LED1 to LED3 according to the values of Vdata1 to Vdata3. Current can always be supplied through Vdd, thereby enabling continuous light emission.
  • the transistors Tr1 and Tr2 and the capacitor may be formed in the circuit board 100.
  • a thin film transistor formed on a silicon substrate can be used for active matrix driving.
  • the anodes of the light emitting cells are connected to the transistor Tr2 and the cathodes are grounded.
  • one embodiment for active matrix driving is illustrated, but other circuits can be used.
  • the anodes of the light emitting cells are connected to different transistors Tr2 and the cathodes are described as being grounded, the anodes of the plurality of light emitting cells are connected to the same common current supply Vdd, Lt; / RTI >
  • the anodes or cathodes of the light emitting cells can be electrically connected in common.
  • the first to third light emitting cells 30a to 30c of the light emitting diode unit 200 described above are electrically separated from each other in the light emitting diode unit 200 and electrically connected to each other through the circuit board 100 do.
  • some or all of the light emitting cells in the light emitting diode unit 200 may be electrically connected to each other in the light emitting diode unit, and their electrical connections will be described below.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a pixel F1 in a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • the pixel F1 according to the present embodiment is substantially similar to the pixel described with reference to FIG. 4, except that the first conductivity type semiconductor layers 23 of the light emitting cells 30a, 30b, And they are connected to each other by the first electrode pad 35a.
  • a single first electrode pad 35a is formed over the light emitting cells 30a, 30b, and 30c, and is electrically connected to the first conductivity type semiconductor layers 23 in each light emitting cell region. Accordingly, the cathodes of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are electrically connected to each other.
  • the bump pads 43a are disposed on the respective light emitting cells And it is possible to supply a current to each of the light emitting cells 30a, 30b and 30c by using one bump pad 43a.
  • the cathodes of the light emitting cells in at least two of the pixels F1, F2, F3 and F4 can be connected to each other by the first electrode pads 35a, The number of the bump pads 43a can be further reduced.
  • the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are disposed under the substrate 21, but the substrate 21 may be omitted as described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a pixel in a light emitting diode unit for display according to another embodiment of the present invention.
  • the first electrode pad 35a can be connected to the first conductive semiconductor layer 23 at an arbitrary position .
  • the first electrode pad 35a may be connected to the first conductivity type semiconductor layer 23 through a through hole as shown in FIG. 11, and the light emitting cells 30a and 30b , 30c and the first conductivity type semiconductor layer 23 in the region around the light emitting cells 30a, 30b, 30c.
  • the connection region of the first electrode pad 35a can be variously selected, The light emitting area of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c in the unit 200 can be increased.
  • the pixels F1, F2, F3, and F4 may also share the first conductive semiconductor layer 23, which will be described in detail later with reference to FIGS. 14 to 17.
  • the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are disposed under the substrate 21, but the substrate 21 may be omitted as described with reference to FIG.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a pixel F1 in a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • the cathodes of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are electrically connected to each other.
  • the cathodes of the light emitting cells 30a, 30b, Are electrically connected to each other.
  • the second conductivity type semiconductor layers 27 of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are electrically connected to each other by the second electrode pad 35b.
  • the first conductivity type semiconductor layers 23 of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are electrically isolated from each other.
  • the second electrode pad 35b may be continuously formed over the first to third light emitting cells 30a, 30b, and 30c and may be electrically connected to the ohmic reflective layers 31 on the light emitting cells . Also, in this embodiment, the second electrode pad 35b may surround the first electrode pads 35a.
  • the bump pads 43b are disposed on the respective light emitting cells And the current can be supplied to each of the light emitting cells 30a, 30b, and 30c using one bump pad 43b.
  • the anodes of the light-emitting cells in at least two of the pixels F1, F2, F3, and F4 can be connected to each other by the second electrode pad 35b, The number of the bump pads 43b can be further reduced.
  • the light emitting cells 30a, 30b, and 30c are disposed under the substrate 21, but the substrate 21 may be omitted as described with reference to FIG.
  • FIG. 14 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting cells 30a, 30b, and 30c in the respective pixels F1, F2, F3, and F4 may share the first conductivity type semiconductor layer 23, as described above with reference to FIG. However, as shown, the first conductivity type semiconductor layers may be spaced from each other between the pixels.
  • the cathodes of the light emitting cells in one pixel are connected to each other, a circuit for connecting them does not need to be provided in the circuit board 100, and the number of the bump pads 43a can be reduced . That is, one bump pad 43a and three bump pads 43b may be disposed for each pixel.
  • the cathodes of the light emitting cells in the same pixel will be connected to the same data line or scan line. Further, for active matrix driving, the cathodes of the light emitting cells in the same pixel will be grounded.
  • the pixels F1, F2, F3, and F4 are electrically spaced from each other, these pixels can be arranged in various ways within the driving circuit.
  • 15 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • the pixel F1 and the pixel F3 share the first conductive semiconductor layer 23, and the pixel F2 and the pixel F4 also share the first conductive semiconductor layer 23, (23).
  • the bump pad 43a common to the pixel F1 and the pixel F3 can be disposed
  • the bump pad 43a common to the pixel F2 and the pixel F4 can be disposed
  • the number of the bump pads 43a can be further reduced as compared with the embodiment of Figs.
  • the cathodes of the light emitting cells in the pixel F1 and the pixel F3 will all be connected to the same data line or scan line, and the cathodes of the light emitting cells in the pixel F2 and the pixel F4 All connected to the same data line or scan line. Further, for active matrix driving, the cathodes of the light emitting cells in the pixels F1, F2, F3, and F4 will be grounded.
  • 16 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • the pixel F1 and the pixel F2 share the first conductive semiconductor layer 23, and the pixel F3 and the pixel F4 also share the first conductive semiconductor layer 23, (23). Accordingly, the common bump pad 43a can be disposed in the pixel F1 and the common bus bump pad 43a can be disposed in the pixel F4 and the pixel F4, The number of the bump pads 43a can be further reduced as compared with the embodiment of Figs.
  • the cathodes of the light emitting cells in the pixel F1 and the pixel F2 will all be connected to the same data line or scan line, and the cathodes of the light emitting cells in the pixel F3 and the pixel F4 All connected to the same data line or scan line. Further, for active matrix driving, the cathodes of the light emitting cells in the pixels F1, F2, F3, and F4 will be grounded.
  • 17 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode unit for a display according to another embodiment of the present invention.
  • all the pixels F1, F2, F3, and F4 in the light emitting diode unit 200 may share the first conductive type semiconductor layer. Accordingly, the common bump pad 43a can be disposed in the pixels F1, F2, F3, and F4, so that the number of the bump pads 43a can be further reduced compared to the embodiments of Figs. 15 and 16 have.
  • 18A and 18B are cross-sectional views illustrating a film including a wavelength converter.
  • the first through third wavelength converters 51a, 51b, and 51c are spaced apart from each other and attached to the light emitting cells 30a, 30b, and 30c, respectively, However, in this embodiment, the first to third wavelength converters 51a, 51b and 51c are arranged in one layer in one film.
  • Transparent or opaque resin 151 may be disposed in the region between the wavelength converters 51a 51b and 51c. The opaque resin 151 can function as the light blocking layer 55.
  • the first wavelength converter 51a when the light emitting cells emit blue light, the first wavelength converter 51a may be omitted.
  • the transparent resin 151 may be located at the position of the first wavelength converter 51a have.
  • a film including the wavelength converters 51a, 51b, and 51c may be disposed for each pixel, and one film may cover two or more pixels.
  • the film according to the present embodiment is a laminated film of several layers.
  • the first layer 151a includes a first wavelength converter 51a
  • the second layer 151b includes a second wavelength Converter 51b
  • the third layer 151c may include a third wavelength converter 51c.
  • Each of the first to third layers may be composed of a combination of a transparent resin 151 and a wavelength converter.
  • the first layer 151a may be omitted.
  • a laminated film may be disposed for each pixel, and one laminated film may cover a plurality of pixels.

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Abstract

일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛은, 복수의 픽셀들을 포함하며, 각각의 픽셀은, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀; 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들; 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 제3 파장변환기는 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고, 제2 발광셀은 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며, 제3 발광셀은 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가진다. 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 사용함으로써 회로 기판 상에 발광셀들을 쉽게 실장할 수 있다.

Description

복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 및 그것을 갖는 디스플레이 장치
본 발명은 차세대 디스플레이용 발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 무기 광원으로서, 디스플레이 장치, 차량용 램프, 일반 조명과 같은 여러 분야에 다양하게 이용되고 있다. 발광 다이오드는 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 응답속도가 빠른 장점이 있어 기존 광원을 빠르게 대체하고 있다.
한편, 종래의 발광 다이오드는 디스플레이 장치에서 백라이트 광원으로 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 발광 다이오드를 이용하여 직접 이미지를 구현하는 차세대 디스플레이로서 마이크로 LED가 개발되고 있다.
디스플레이 장치는 일반적으로 청색, 녹색 및 적색의 혼합색을 이용하여 다양한 색상을 구현한다. 디스플레이 장치의 각 픽셀은 청색, 녹색 및 적색의 서브 픽셀을 구비하며, 이들 서브 픽셀들의 색상을 통해 특정 픽셀의 색상이 정해지고, 이들 픽셀들의 조합에 의해 이미지가 구현된다.
마이크로 LED 디스플레이의 경우, 각 서브 픽셀에 대응하여 마이크로 LED가 배치되며, 이에 따라, 하나의 기판 상에 수많은 개수의 마이크로 LED가 배치될 필요가 있다. 그런데 마이크로 LED는 그 크기가 200 마이크로미터 이하 나아가 100 마이크로 이하의 크기로 대단히 작으며, 이러한 작은 크기로 인해 다양한 문제점이 발생된다. 특히, 작은 크기의 발광 다이오드를 핸들링하는 것이 어려워 디스플레이용 패널 상에 발광 다이오드를 실장하는 것이 용이하지 않으며, 또한, 실장된 마이크로 LED들 중 불량 LED를 양품의 LED로 교체하는 것도 어렵다.
한편, 발광 다이오드는 일반적으로 자외선 또는 청색광을 방출하며, 형광체와 조합하여 녹색광 및 적색광을 구현할 수 있다. 또한, 각 색상의 순도를 향상시키기 위해 서브 픽셀마다 색 필터가 사용되는데, 색 필터도 필터 효율에 차이가 있다. 이에 따라, 동일한 발광 다이오드를 동작하여 동일한 세기의 광을 방출하더라도 청색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 적색 서브 픽셀의 광 세기에 차이가 발생된다. 이러한 차이를 극복하기 위해 각 발광 다이오드의 동작 전류 밀도를 변화시킬 수 있으나, 전류 밀도 변화에 따른 발광 다이오드의 발광 효율 감소가 발생될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실장 및 교체가 용이한 디스플레이용 발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 각 서브 픽셀의 발광 다이오드들을 최적의 발광 효율로 동작할 수 있는 디스플레이용 발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛은, 복수의 픽셀들을 포함한다. 나아가, 각각의 픽셀은, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀; 상기 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들; 상기 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및 상기 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 상기 제3 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고, 상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며, 상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는 회로 기판, 및 상기 회로 기판 상에 배열된 복수의 발광 다이오드 유닛을 포함하되, 상기 복수의 발광 다이오드 유닛 각각은 앞의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 내지 제3 발광셀을 포함하여 서로 다른 색상의 광을 방출하는 서브 픽셀들을 포함하는 복수의 픽셀들을 하나의 발광 다이오드 유닛 내에 배치할 수 있어 실장 및 교체가 용이한 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 제공할 수 있다. 나아가, 제1 내지 제3 발광셀의 면적을 다르게 함으로써 각 서브 픽셀의 발광셀들을 최적의 발광 효율로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들에 대해서는 이하 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀을 확대 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀의 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀의 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 18a 및 도 18b는 파장변환기를 포함하는 필름을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛은, 복수의 픽셀들을 포함한다. 나아가, 각각의 픽셀은, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀; 상기 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들; 상기 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및 상기 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 상기 제3 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고, 상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며, 상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가진다.
하나의 발광 다이오드 유닛 내에 복수의 픽셀들을 배치하고 각 픽셀 내에 3개의 발광셀들을 배치하여 각 픽셀 내에서 서로 다른 색상의 광을 구현한다. 이에 따라, 하나의 발광 다이오드 유닛을 이용하여 3개의 서브 픽셀들을 포함하는 복수의 픽셀들을 형성할 수 있다. 따라서, 종래의 마이크로 LED에 비해 발광 다이오드유닛의 크기가 상대적으로 증가하므로 실장 및 교체가 쉬워진다. 나아가, 파장변환기의 변환 효율 등을 고려하여 발광셀들의 면적을 서로 다르게 함으로써 발광셀들을 최적의 발광 효율 조건하에서 동작시킬 수 있다.
본 명세서에서 "발광 다이오드 유닛"은 회로 기판에 실장되는 발광 다이오드의 단위를 나타낸다. 하나의 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀들은 서로 물리적으로 연결되며 따라서 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀들이 함께 실장되거나 교체된다. 따라서, 하나의 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀들은 개별적으로 분리되어 사용되지 않는다. 따라서, 하나의 발광 다이오드 유닛은 내부의 픽셀들을 서로 연결하는 구성 요소를 포함하며, 이 구성 요소는 다른 발광 다이오드 유닛으로부터 이격된다.
특정 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 발광셀은 청색광을 방출하며, 상기 제2 파장변환기는 상기 청색광을 녹색광으로 변환하고, 상기 제3 파장변환기는 상기 청색광을 적색광으로 변환할 수 있다. 상기 제1 발광셀에서 방출된 청색광은 파장변환 없이 사용된다.
한편, 상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율을 고려하여 설정될 수 있다. 특히, 파장변환기의 광 변환 효율이 낮을수록 해당 발광셀의 면적이 커진다. 일 예로, 상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율에 반비례할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 디스플레이용 발광 다이오드는, 상기 제1 발광셀에서 방출된 광의 파장을 제1 파장의 광으로 변환하는 제1 파장변환기를 더 포함하되, 상기 제1 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 단파장으로 광의 파장을 변환하고, 상기 제1 내지 제3 발광셀은 자외선을 방출할 수 있다.
특히, 상기 제1 파장변환기는 자외선을 청색광으로 변환하고, 상기 제2 파장변환기는 상기 자외선을 녹색광으로 변환하고, 상기 제3 파장변환기는 상기 자외선을 적색광으로 변환할 수 있다.
또한, 상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 제1 파장변환기, 제2 파장변환기 및 제3 파장변환기의 광 변환 효율을 고려하여 설정될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는각각 상기 제1 파장변환기에 대한 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율비 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율비에 반비례할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이용 발광 다이오드는 상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 색필터; 및 상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 색필터를 더 포함할 수 있다. 제2 색필터는 녹색광 이외의 광을 필터링하고, 제3 색필터는 적색광 이외의 광을 필터링할 수 있다. 나아가, 상기 디스플레이용 발광 다이오드는 상기 제1 파장변환기 상에 배치된 제1 색필터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 색필터는 청색광 이외의 광을 필터링한다.
특정 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적 비는 1:2:7일 수 있다.
한편, 상기 각 픽셀의 제1 내지 제3 발광셀은 제1 도전형 반도체층을 공유할 수 있다. 나아가, 적어도 두 개의 픽셀이 제1 도전형 반도체층을 공유할 수 있다. 발광셀들 또는 픽셀들이 제1 도전형 반도체층을 공유함으로써 제조 공정 및 구조가 단순한 발광 다이오드 유닛을 제공할 수 있다.
한편, 적어도 하나의 패드는 제1 내지 제3 발광셀의 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 공통 접속될 수 있다. 따라서, 필요한 패드 수를 감소시킬 수 있다.
상기 발광 다이오드 유닛은, 상기 제1 내지 제3 발광셀들의 제2 도전형 반도체층들 상에 배치된 오믹 반사층들; 및 상기 복수의 픽셀들의 상기 제1 내지 제3 발광셀들을 덮되 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 적어도 하나의 제1 개구부 및 상기 오믹 반사층들을 노출시키는 제2 개구부들을 가지는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 발광 다이오드 유닛은, 상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 하부 절연층의 제1 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속하는 제1 패드 전극; 상기 제1 패드 전극으로부터 이격되어 상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 제2 개구부를 통해 상기 오믹 반사층에 전기적으로 접속하는 제2 패드 전극; 및 상기 제1 및 제2 패드 전극들을 덮는 상부 절연층을 더 포함할 수 있으며, 상기 패드들은 상기 상부 절연층의 개구부들을 통해 상기 제1 및 제2 패드 전극들에 접속할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 하부 절연층은 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 상기 하부 절연층은 발광셀들의 측면을 덮을 수 있으며, 따라서, 발광셀들 간의 광 간섭을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 패드들은 상기 제1 내지 제3 발광셀들의 제1 도전형 반도체층들에 공통으로 접속하는 하나의 제1 패드와 제2 도전형 반도체층들에 각각 접속하는 3개의 제2 패드들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 하나의 제1 패드는 적어도 두 개의 픽셀들의 제1 도전형 반도체층들에 공통으로 접속할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 패드들은 상기 제1 내지 제3 발광셀들의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속하는 제1 패드들과 상기 제2 도전형 반도체층들에 공통으로 접속하는 1개의 제2 패드를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 하나의 제2 패드는 적어도 두 개의 픽셀들의 제2 도전형 반도체층들에 공통으로 접속할 수 있다.
본 발명의 도 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 회로기판; 및 상기 회로 기판 상에 배열된 복수의 발광 다이오드 유닛을 포함하되, 상기 복수의 발광 다이오드 유닛 각각은 앞에서 설명한 디스플레이용 발광 다이오드 유닛이다.
나아가, 제1 내지 제3 발광셀들은 수동 매트릭스 또는 능동 매트릭스 방식으로 구동될 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2의 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀을 확대 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
우선, 도 1을 참조하면, 디스플레이 장치는 회로 기판(100) 및 디스플레이용 발광 다이오드 유닛(200)을 포함한다. 본 실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 발광 다이오드 유닛(200)이 회로 기판(100) 상에 배열되는 것에 대해 설명하지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 단일의 발광 다이오드 유닛(200)이 회로 기판(100) 상에 배치될 수도 있다.
회로 기판(100)은 수동 매트릭스 또는 능동 매트릭스 방식으로 발광 다이오드 유닛(200) 내의 발광셀들을 구동하기 위한 회로를 포함한다. 예를 들어 수동 매트릭스 방식으로 구동하기 위해, 회고 기판(100)은 저항 등의 수동 소자를 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 이와 달리, 능동 매트릭스 방식으로 구동하기 위해, 회로 기판(100)은 박막 트랜지스터와 같은 능동 소자를 포함할 수 있다.
디스플레이용 발광 다이오드 유닛(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 픽셀들(F1, F2, F3, F4)를 포함한다. 여기서 4개의 픽셀들이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 발광 다이오드 유닛(200) 내에 배치되는 픽셀의 개수는 2개 또는 3개 일 수도 있고, 5개 이상일 수도 있다. 각 픽셀(F1, F2, F3 또는 F4)은 3개의 발광셀들을 포함하며, 각 발광셀들 상에 파장변환기들이 배치되어 청색, 녹색 및 적색광을 구현한다. 픽셀들(F1, F2, F3, F4)의 구조는 대체로 동일하거나 유사하다. 이하에서 도 3 및 도 4를 참조하여 대표적으로 픽셀(F1)에 대해 자세하게 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 픽셀(F1)은 기판(21), 제1 내지 제3 발광셀(30; 30a, 30b, 30c), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(33), 패드전극들(35a, 35b), 상부 절연층(37), 제1 파장변환기(51a), 제2 파장변환기(51b), 제3 파장변환기(51c), 제1 색필터(53a), 제2 색필터(53b), 제3 색필터(53c) 및 광 차단 물질층(55, 또는 격벽)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 각각 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 또한, 픽셀(F1)은 서브 픽셀들(10B, 10G, 10R)을 포함하는데, 서브 픽셀들(10B, 10G, 10R)은 각각 발광셀(30), 파장변환기(51a, 51b, 51c) 및 색필터(53a, 53b, 53c)를 포함한다.
기판(21)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판이면 특별히 제한되지 않는다. 기판(21)의 예로는 사파이어 기판, 질화갈륨 기판, SiC 기판 등 다양할 수 있으며, 패터닝된 사파이어 기판일 수 있다. 하나의 기판(21)에 복수의 픽셀들(F1, F2, F3, F4)이 마련되며, 기판(21)은 직사각형 또는 정사각형의 외형을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(21)의 전체 크기는 픽셀 수에 따라 달라질 수 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 이격되어 배치된다. 픽셀(F1) 내의 발광셀들 사이의 간격은 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 사이의 간격보다 작을 수 있으나, 같을 수도 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 다른 면적을 가진다. 제2 발광셀(30b)은 제1 발광셀(30a)보다 더 큰 면적을 가지며, 제3 발광셀(30c)은 제2 발광셀(30b)보다 더 큰 면적을 가진다. 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 면적은 파장변환기들(51a, 51b, 51c)의 광 변환 효율을 고려하여 결정될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
한편, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 이웃하여 배치될 수 있다. 즉, 제1 발광셀(30a)은 제2 및 제3 발광셀(30b, 30c)에 이웃하고, 제2 발광셀(30b)은 제1 및 제3 발광셀(30a, 30c)에 이웃하며, 제3 발광셀(30c)은 제1 발광셀 및 제2 발광셀(30a, 30b)에 이웃할 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제3 발광셀(30c)의 장축을 따라 제1 및 제2 발광셀들(30a, 30b)이 배열될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형태로 다양하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나의 발광셀이 다른 두 개의 발광셀들 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 직사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 각각 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21) 하부에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21) 상에서 성장된 층으로, 불순물, 예컨대 Si이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23) 상에 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 배치된다. 활성층(25)은 제1 도전형 반도체층(23)과 제2 도전형 반도체층(27) 사이에 배치된다. 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 제1 도전형 반도체층(23)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(23)의 일부가 노출될 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 관통홀이 형성될 수 있다. 이와 달리, 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 메사 형상으로 형성되고, 메사 주위의 제1 도전형 반도체층(23)이 노출될 수도 있다.
활성층(25)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다. 활성층(25) 내에서 우물층의 조성 및 두께는 생성되는 광의 파장을 결정한다. 특히, 우물층의 조성을 조절함으로써 자외선 또는 청색광을 생성하는 활성층을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 발광셀(30a), 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 활성층들(25)은 모두 동일 조건하에서 동일 기판(21) 상에서 성장된 것으로 동일 조성 및 두께를 가지며, 이에 따라 동일한 파장의 광을 방출한다.
한편, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 불순물, 예컨대 Mg이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 각각 단일층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층일 수도 있으며, 초격자층을 포함할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 금속유기화학 기상 성장법(MOCVD) 또는 분자선 에피택시(MBE)와 같은 공지의 방법을 이용하여 챔버 내에서 기판(21) 상에 성장되어 형성될 수 있다.
오믹 반사층(31)은 각 발광셀(30a, 30b, 30c)의 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 콘택한다. 오믹 반사층(31)은 오믹층과 반사층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, Ni이나 ITO와 같은 오믹층 및 Ag나 Al과 같은 반사층을 포함할 수 있다. 오믹 반사층(31)은 또한 ITO와 같은 투명 산화물층과 반사층 사이에 SiO2와 같은 절연층을 포함할 수 있으며, 반사층은 절연층을 통해 투명 산화물층에 접속할 수 있다.
하부 절연층(33)은 발광셀들(30a, 30b, 30c)을 덮으며, 노출된 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)의 측면을 덮는다. 하부 절연층(33)은 제1 도전형 반도체층(23) 및 오믹 반사층(31)을 노출시키는 개구부들을 가진다. 하부 절연층(33)은 SiO2나 Si3N4와 같은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층으로 형성될 수도 있다. 특히, 하부 절연층(33)은 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
제1 패드 전극(35a) 및 제2 패드 전극(35b)이 하부 절연층(33) 상에 배치된다. 제1 패드 전극(35a) 및 제2 패드 전극(35b)은 각 발광셀 상에 배치되며, 제1 패드 전극(35a)은 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속하고, 제2 패드 전극(35b)은 오믹 반사층(31)에 전기적으로 접속한다. 제1 패드 전극(35a) 및 제2 패드 전극(35b)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 따라서 동일 레벨에 위치할 수 있다. 제2 패드 전극(35b)은 생략될 수도 있다.
본 실시예에서, 제1 패드 전극(35a)은 제2 패드 전극(35b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또한, 하나의 서브 픽셀의 패드 전극들(35a, 35b)은 이웃하는 서브 픽셀의 패드 전극들(35a, 35b)로부터 이격될 수 있다. 따라서, 발광 다이오드 유닛(200) 내에서 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 전기적으로 이격된다. 나아가, 픽셀(F1) 내의 패드 전극들(35a, 35b)는 다른 픽셀들(F2, F3, F4) 내의 패드 전극들(35a, 35b)로부터도 이격된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 서로 전기적으로 연결되는 다양한 실시예가 가능하며 또한 픽셀들 사이에서 발광셀들이 전기적으로 연결되는 다양한 실시예가 가능하다. 이에 대해서는 다른 실시예들에서 상세하게 설명될 것이다.
한편, 상부 절연층(37)은 제1 및 제2 패드 전극들(35a, 35b)을 덮되, 이들을 노출시키는 개구부들을 가진다. 상부 절연층(37)은 SiO2나 Si3N4와 같은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층으로 형성될 수도 있다. 특히, 하부 절연층(33)은 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 범프 패드들(43a, 43b)이 각 발광셀(30a, 30b, 30c) 상에 형성되며, 상부 절연층(37)의 개구부들을 통해 제1 및 제2 패드전극들(35a, 35b)에 접속된다. 구체적으로, 제1 범프 패드(43a)는 제1 패드전극(35a)에 접속하며, 제2 범프 패드(43b)는 제2 패드 전극(35b)에 접속한다. 각 발광셀(30a, 30b, 30c)마다 2개의 범프 패드들(43a, 43b)이 제공된다.
범프 패드들(43a, 43b)은 상대적으로 넓은 면적을 차지하는데, 범프 패드들(43a, 43b)의 최대 폭은 적어도 발광셀의 최소 폭의 1/2을 초과할 수 있다. 범프 패드들(43a, 43b)은 도시한 바와 같이 직사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형 또는 타원형 형상을 가질 수도 있다. 범프 패드들(43a, 43b)은 발광 다이오드 유닛(200)을 회로 기판(100)에 실장하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어 Au 또는 AuSn을 포함할 수 있다.
한편, 범프 패드들(43a, 43b) 이외에 더미 범프 패드(도시하지 않음)가 적어도 하나의 발광셀 상에 배치될 수 있다. 특히, 발광셀들은 서로 다른 면적을 가지므로, 상대적으로 넓은 면적을 가지는 발광셀들(30b 또는 30c) 상에 더미 범프 패드가 배치될 수 있다. 더미 범프 패드는 상부 절연층(37) 상에 배치되어 범프 패드들(43a 43b)로부터 전기적으로 고립될 수 있다. 더미 범프 패드는 발광셀들에서 생성된 열을 방출하기 위한 방열 통로로 이용될 수 있어 발광 다이오드 유닛(200)의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
지지 부재(45)가 범프 패드들(43a, 43b)의 측면을 덮을 수 있다. 지지 부재(45)는 또한 더미 범프 패드의 측면을 덮을 수도 있다. 지지 부재(45)는 열경화성 또는 열가소성 수지로 형성될 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 발광셀들(30a, 30b, 30c)에 대향하여 기판(21) 상에 배치된다. 제1 파장변환기(51a)는 제1 발광셀(30a) 상부에 배치되고, 제2 파장변환기(51b)는 제2 발광셀(30b) 상부에 배치되며, 제3 파장변환기(51c)는 제3 발광셀(30c) 상부에 배치된다.
제1 파장변환기(51a)는 제1 발광셀(30a)에서 방출되는 광의 파장을 변환하며, 제2 파장변환기(51b)는 제2 발광셀(30b)에서 방출되는 광의 파장을 변환하고 제3 파장변환기(51c)는 제3 발광셀(30c)에서 방출되는 광의 파장을 변환한다. 여기서, 제2 파장변환기(51b)는 제1 파장변환기(51a)보다 더 장파장으로 광을 변환하며, 제3 파장변환기(51c)는 제2 파장변환기(51b)보다 더 장파장으로 광을 변환한다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 자외선을 방출할 수 있으며, 제1 파장변환기(51a)는 자외선을 청색광으로 변환하고, 제2 파장변환기(51b)는 자외선을 녹색광으로 변환하고, 제3 파장변환기(51c)는 자외선을 적색광으로 변환할 수 있다.
한편, 제1 색필터(53a), 제2 색필터(53b) 및 제3 색필터(53c)가 각각 제1 내지 제3 파장변환기(51a, 51b, 51c) 상에 배치되어 파장변환기에서 방출되는 광을 필터링한다. 예를 들어, 제1 색필터(53a)는 청색광 이외의 광을 필터링하고, 제2 색필터(53b)는 녹색광 이외의 광을 필터링하며, 제3 색필터(53c)는 적색광 이외의 광을 필터링한다. 상기 제1 내지 제3 색필터(53a, 53b, 53c)를 사용함으로써 청색광, 녹색광 및 적색광의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 활성층(25)이 자외선을 방출하는 것을 예로 설명하지만, 상기 활성층(25)은 청색광을 방출할 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 파장변환기(51a)는 생략될 수 있으며, 투명 수지가 제1 파장변환기(51a) 대신 배치될 수 있다. 한편, 제2 파장변환기(51b)는 청색광을 녹색광으로 변환하고, 제3 파장변환기(51c)는 청색광을 적색광으로 변환한다.
한편, 광 차단 물질층(55)은 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 사이에 배치될 수 있다. 광 차단 물질층(55)은 하나의 파장변환기에서 다른 파장변환기로 광이 진행하는 것을 차단하여 서브 픽셀들(10B, 10G, 10R) 간의 광 간섭을 방지한다. 광 차단 물질층(55)은 광을 반사시킬 수 있는 백색 수지 또는 PSR로 형성될 수 있다. 한편, 하부 절연층(33)이 분포 브래그 반사기를 포함하거나, 제1 패드 전극(235a) 및/또는 제2 패드 전극(235b)이 발광셀들의 측벽을 덮도록 배치됨으로써, 발광셀들(30a, 30b, 30c) 사이의 광 간섭이 방지된다.
본 실시예의 픽셀(F1)은 3개의 서브 픽셀(10B, 10G, 10R)을 가지며, 이들 서브 픽셀이 기판(21) 상에 고정된다. 예를 들어, 서브 픽셀(10B)은 발광셀(10a)에 의해 또는 제1 발광셀(10a)과 제1 파장변환기(51a)의 조합에 의해 청색광을 구현하고, 서브 픽셀(10G)은 제2 발광셀(10b)과 제2 파장변환기(51b)의 조합에 의해 녹색광을 구현하며, 서브 픽셀(10R)은 제3 발광셀(10c)과 제3 파장변환기(51c)의 조합에 의해 적색광을 구현할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 픽셀들(F2, F3 및 F3)는 픽셀(F1)과 동일한 구조의 서브 픽셀들을 포함한다. 또한, 기판, 하부 절연층(33) 및 상부 절연층(37)은 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 모두에 걸쳐서 연속적으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 플립형 구조의 발광셀들을 가지는 발광 다이오드 유닛(200)을 제공할 수 있으며, 따라서, 각 발광셀들의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판(21)과 함께 복수의 픽셀들(F1, F2, F3, F4)이 함께 회로 기판(100) 상에 실장될 수 있다. 종래 마이크로 LED의 경우, 개별 서브 픽셀을 실장하기 때문에 공정 수가 많고 실장 공정을 수행하기 어렵다. 이에 반해, 본 실시예에서는 하나의 발광 다이오드 유닛이 복수의 픽셀들(F1, F2, F3, F4)을 포함하기 때문에 발광 다이오드 유닛의 크기가 마이크로 LED에 비해 상대적으로 더 크게 되고 따라서 실장 공정 수가 줄고, 실장이 쉬워진다.
한편, 본 실시예에서 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 다른 면적을 점유한다. 또한, 이들 발광셀들 상에 배치되는 파장변환기(51a, 51b, 51c)도 서로 다른 면적을 점유한다. 발광셀들의 상대적인 면적은 파장변환기들의 광 변환 효율과 밀접하게 관련되며, 나아가 색필터들(53a, 53b, 53c)의 색 필터링 효율도 관련될 수 있다.
파장변환기들은 일반적으로 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베타 사이알론(SiAlON)은 녹색광을 방출하기에 적합하며, CASN (CaAlSiN) 계열의 형광체는 적색광을 방출하기에 적합하다.
그런데 형광체는 모든 청색광을 녹색광 또는 적색광으로 변환시키지 못하며 각 형광체에 따라 일정한 광 변환 효율이 있다. 특히, 동일 파장의 자외선 또는 청색광을 적색광으로 변환시키는 적색 형광체는 녹색광으로 변환시키는 녹색 형광체에 비해 광 변환 효율이 작다. 더욱이, 적색광은 녹색광에 비해 시감도 또한 낮다. 그러므로, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)을 동일 면적으로 형성할 경우, 적색광을 구현하는 서브 픽셀(10R)의 제3 발광셀(30c)은 다른 서브 픽셀들(10B 또는 10G)과 유사한 세기의 감도를 구현하기 위해 더 높은 전류 밀도하에서 구동되어야 한다. 녹색광을 구현하는 서브 픽셀(10G)의 제2 발광셀(30b) 또한 제1 발광셀(30a)보다 더 높은 전류 밀도하에서 구동되어야 한다. 즉, 통상적인 이미지 구현을 위해 필요한 전류 밀도가 각 발광셀마다 차이가 있으며, 이에 따라, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)을 최적의 발광 효율 조건으로 구동할 수 없는 문제가 발생한다.
본 실시에에서는, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 면적을 다르게 하여 발광셀들을 구동하기 위한 전류 밀도를 동일하거나 유사하게 하여 발광셀들을 최적의 발광 효율 조건으로 구동할 수 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 상대적인 면적은 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)의 상대적인 광 변환 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 파장변환기의 광 변환 효율이 작을수록 대응하는 발광셀의 면적을 크게 한다.
예를 들어, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 청색광을 방출하는 경우, 제1 파장변환기(51a)는 생략되며, 제1 발광셀(30a)에 대한 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 면적비는 각각 제2 파장변환기(51b)의 광 변환 효율 및 제3 파장변환기(51c)의 광 변환 효율에 반비례할 수 있다. 특정 예에서, 제2 파장변환기(51b)가 베타 사이알론을 포함하고, 제3 파장변환기가 CASN을 포함할 경우, 제1 발광셀(30a), 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 상대적인 면적비는 1:2:7일 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 자외선을 방출하는 경우, 제1 발광셀(30a)에 대한 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 면적비는 각각 제1 파장변환기(51a)에 대한 상기 제2 파장변환기(51b)의 광 변환 효율비 및 제3 파장변환기(51c)의 광 변환 효율비에 반비례할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 파장변환기들의 광 변환 효율을 고려하여 발광셀들의 면적을 결정하는 것에 대해 설명하지만, 제1 내지 제3 색필터(53a, 53b, 53c)의 필터링 효율이 서로 다를 경우, 이들의 효율 차이 또한 고려하여 발광셀들의 면적을 결정할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 면적을 서로 다르게 하여 이들 발광셀들이 동일한 전류 밀도하에서 구동될 수 있다. 따라서, 발광셀들을 구동하는 전류 밀도를 최적 조건으로 설정할 수 있어 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 픽셀의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드 유닛과 대체로 유사하나, 기판(21)이 생략된 것에 차이가 있다. 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 기판(21) 상에 배치되는 대신 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 배치된다. 기판(21)은 레이저 리프트 오프 등의 기술을 이용하여 제거될 수 있으며, 노출된 제1 도전형 반도체층(23)의 표면에 러프니스가 형성될 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 기판(21)을 제거함으로써 기판(21)을 통해 광이 측면 방향으로 전달되어 인접한 서브 픽셀들 사이 및 인접한 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 사이에서 발생될 수 있는 광 간섭을 더욱 억제할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다. 여기서, 굵은 선으로 표시한 영역은 세 개의 발광셀들을 가지는 픽셀을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 회로 기판(도 1의 100) 상에 복수의 발광 다이오드 유닛들이 배열될 수 있으며, 이에 따라, 발광셀들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 하나의 발광 다이오드 유닛(200) 내의 픽셀들(F1, F2, F3, F4)은 도 6에 도시한 바와 같이, 주사 라인(scan line)과 데이터 라인(data line)에 연결될 수 있다. 주사 라인과 데이터 라인은 회로 기판(100) 내에 제공될 수 있으며, 패드들(35a, 35b)이 회로 기판(100) 상에 본딩됨으로써 도 6과 같은 회로가 형성될 수 있다. 즉, 픽셀(F1) 내의 3개의 발광셀들과 픽셀(F3) 내의 3개의 발광셀들의 애노드들은 데이터 라인(Vdata1)에 공통으로 연결되며, 캐소드들은 서로 다른 주사 라인들(Vscan1, Vscan2, Vscan3, Vscan4, Vscan5, Vscan6))에 연결된다. 또한, 픽셀(F2) 내의 3개의 발광셀들과 픽셀(F4) 내의 3개의 발광셀들의 애노드들은 데이터 라인(Vdata2)에 공통으로 연결되며, 캐소드들은 서로 다른 주사 라인들(Vscan1, Vscan2, Vscan3, Vscan4, Vscan5, Vscan6))에 연결된다. 도시한 바와 같이, 픽셀(F1)의 각 발광셀의 캐소드는 및 픽셀(F2)의 각 발광셀의 캐소드와 함께 동일한 주사 라인에 연결된다.
주사 라인과 데이터 라인에 의해 광을 방출하는 서브 픽셀이 선택될 수 있으며, 순차적으로 구동되는 서브 픽셀을 선택하여 이미지를 구현할 수 있다. 또한, 하나의 서브 픽셀에서 방출되는 광도는 펄스폭 변조(PWM) 방식을 이용하거나 데이터 라인과 주사 라인 사이의 전압(또는 전류)을 변화시켜 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 7을 참조하면, 앞의 실시예에서는 하나의 픽셀 내의 발광셀들의 애노드들이 동일한 데이터 라인에 연결되고 캐소드들이 서로 다른 주사 라인에 연결되는 것으로 설명하였지만, 본 실시예에서는 하나의 픽셀 내의 발광셀들의 애노드들이 서로 다른 데이터 라인에 연결되고, 캐소드들이 동일한 주사 라인에 연결된다. 또한, 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀들(F1, F2, F3, F4)은 구동 회로 내에서 매트릭스 형태로 배열된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 8을 참조하면, 도 6 및 도 7의 실시예에서는 픽셀들(F1, F2, F3, F4)이 구동 회로 내에서 매트릭스 형태로 배열되지만, 본 실시예에서는 모든 발광셀들의 애노드들이 동일 데이터 라인에 연결된다. 픽셀들(F1, F2, F3, F4)은 기판(21) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있지만, 픽셀들(F1, F2, F3, F4)과 회로 기판(100) 사이의 전기적 연결을 통해 도 8과 같은 회로를 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 9를 참조하면, 도 8의 실시예에서는 픽셀들(F1, F2, F3, F4)의 모든 발광셀들의 애노드들이 동일 데이터 라인에 연결되지만, 본 실시예에서는 모든 발광셀들의 애노드들이 구도 회로 내에서 서로 다른 데이터 라인에 연결되고, 캐소드들이 동일 주사 라인에 연결된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동을 설명하기 위한 개략적인 회로도이다. 앞의 실시예들은 수동 매트릭스(Passive matrix) 구동에 대한 것인데 반해, 본 실시예는 능동 매트릭스(Active matrix) 구동에 대한 것이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동 회로는 2개 이상의 트랜지스터(Tr1, Tr2) 및 커패시터를 포함한다. 선택 라인(Vrow1~Vrow3)에 전원이 연결되고, 데이터 라인(Vdata1~Vdata3)에 데이터 전압이 인가되면 해당 발광셀에 전압이 인가된다. 또한, Vdata1 내지 Vdata3의 값에 따라 해당 커패시터에 전하가 충전된다. 커패시터의 충전 전압에 의해 Tr2의 턴온 상태를 유지할 수 있으므로, Vrow1에 전원이 차단되더라도 커패시터의 전압이 유지되고 발광셀(LED1 내지 LED3)에 전압이 인가될 수 있다. 또한, Vdata1 내지 Vdata3의 값에 따라 LED1 내지 LED3에 흐르는 전류를 변화시킬 수 있다. Vdd를 통해 항상 전류가 공급될 수 있으며, 이에 따라 연속 발광이 가능하다.
트랜지스터들(Tr1, Tr2) 및 커패시터는 회로 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터가 능동 매트릭스 구동을 위해 사용될 수 있다.
한편, 발광셀들의 애노드들은 트랜지스터(Tr2)에 연결되고 캐소드들은 접지된다.
본 실시예에서, 능동 매트릭스 구동을 위한 하나의 실시예를 예시하나, 다른 회로가 사용될 수 있다. 또한, 발광셀들의 애노드들이 서로 다른 트랜지스터들(Tr2)에 연결되고 캐소드들이 접지된 것으로 설명하지만, 복수의 발광셀들의 애노드들이 동일한 공통 전류 공급기(Vdd)에 연결되고, 캐소드들이 서로 다른 트랜지스터들에 연결될 수도 있다.
이상에서 수동 매트릭스 구동 및 능동 매트릭스 구동을 위한 다양한 회로에 대해 설명하였다. 이들 회로들에서 발광셀들의 애노드들 또는 캐소드들은 공통으로 전기적으로 연결될 수 있다. 앞서 설명한 발광 다이오드 유닛(200)의 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 발광 다이오드 유닛(200) 내에서 서로 전기적으로 이격되며, 회로 기판(100)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 그러나 발광 다이오드 유닛(200) 내의 발광셀들은 그 일부 또는 전부가 발광 다이오드 유닛 내에서 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 이하에서는 이들의 전기적 연결에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀(F1)의 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 픽셀(F1)은 도 4를 참조하여 설명한 픽셀과 대체로 유사하나, 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제1 도전형 반도체층들(23)이 제1 전극 패드(35a)에 의해 서로 연결된 것에 차이가 있다.
즉, 단일의 제1 전극 패드(35a)가 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 걸쳐서 형성되며, 각 발광셀 영역의 제1 도전형 반도체층들(23)에 전기적으로 접속한다. 이에 따라, 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 캐소드들이 서로 전기적으로 연결된다.
한편, 제1 전극 패드(35a)에 의해 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제1 도전형 반도체층들(23)이 서로 연결되므로, 각 발광셀들 상에 범프 패드(43a)를 배치할 필요가 없으며, 하나의 범프 패드(43a)를 이용하여 각 발광셀들(30a, 30b, 30c)에 전류를 공급할 수 있다.
더욱이, 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 중 적어도 두개의 픽셀들 내의 발광셀들의 캐소드들이 제1 전극 패드(35a)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 따라서, 발광 다이오드 유닛(200) 내에 요구되는 범프 패드(43a)의 개수를 더욱 줄일 수 있다.
범프 패드(43a)의 개수를 감소시킬 수 있어, 발광 다이오드 유닛(200)을 회로 기판(100)에 실장할 때, 실장 불량이 발생할 가능성을 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에서 기판(21) 하부에 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 배치된 것을 도시 및 설명하나, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 기판(21)은 생략될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀의 개략적인 단면도이다.
도 12를 참조하면, 도 11 실시예에서는 제1 전극 패드(35a)를 이용하여 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제1 도전형 반도체층들(23)을 전기적으로 연결하는 것에 대해 설명하였지만, 본 실시예에서는 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 제1 도전형 반도체층(23)을 공유한다. 즉, 도 11의 실시예에서는 제1 도전형 반도체층들(23)이 서로 이격되며, 제1 전극 패드(35a)가 제1 도전형 반도체층들(23)을 전기적으로 연결하나, 본 실시예에서는 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 제1 도전형 반도체층(23)을 공유하므로, 제1 전극 패드(35a)는 임의의 곳에서 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수 있다. 예컨대, 제1 전극 패드(35a)는 도 11에 도시한 바와 같이 관통홀을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수도 있고, 도 12에 도시한 바와 같이, 발광셀들(30a, 30b, 30c) 사이의 영역이나 발광셀들(30a, 30b, 30c) 주위의 영역에서 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 제1 도전형 반도체층(23)을 공유하므로, 제1 전극 패드(35a)의 접속 영역을 다양하게 선택할 수 있어, 제한된 발광 다이오드 유닛(200) 내에서 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 발광 면적을 증가시킬 수 있다.
픽셀들(F1, F2, F3, F4) 또한 제1 도전형 반도체층(23)을 공유할 수 있는데, 이에 대해서는 도 14 내지 17을 참조하여 뒤에서 상세히 설명된다.
한편, 본 실시예에서 기판(21) 하부에 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 배치된 것을 도시 및 설명하나, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 기판(21)은 생략될 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛 내의 픽셀(F1)의 개략적인 단면도이다.
도 13을 참조하면, 앞의 실시예들은 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 캐소드들이 서로 전기적으로 연결되는 것에 대해 설명하였지만, 본 실시예에서는 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 애노드들이 서로 전기적으로 연결되는 것에 차이가 있다.
즉, 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제2 도전형 반도체층들(27)이 제2 전극 패드(35b)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 이에 반해, 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제1 도전형 반도체층들(23)은 서로 전기적으로 이격된다.
제2 전극 패드(35b)는 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 걸쳐서 연속적으로 형성될 수 있으며, 각 발광셀 상의 오믹 반사층들(31)에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 제2 전극 패드(35b)는 제1 전극 패드들(35a)을 둘러쌀 수 있다.
한편, 제2 전극 패드(35b)에 의해 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제2 도전형 반도체층들(27)이 서로 연결되므로, 각 발광셀 상에 범프 패드(43b)를 배치할 필요가 없으며, 하나의 범프 패드(43b)를 이용하여 각 발광셀들(30a, 30b, 30c)에 전류를 공급할 수 있다.
더욱이, 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 중 적어도 두개의 픽셀들 내의 발광셀들의 애노드들이 제2 전극 패드(35b)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 따라서, 발광 다이오드 유닛(200) 내에 요구되는 범프 패드(43b)의 개수를 더욱 줄일 수 있다.
범프 패드(43b)의 개수를 감소시킬 수 있어, 발광 다이오드 유닛(200)을 회로 기판(100)에 실장할 때, 실장 불량이 발생할 가능성을 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에서 기판(21) 하부에 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 배치된 것을 도시 및 설명하나, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 기판(21)은 생략될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
앞서 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 각 픽셀(F1, F2, F3, F4) 내의 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 제1 도전형 반도체층(23)을 공유할 수 있다. 다만, 도시한 바와 같이, 픽셀들 사이에서 제1 도전형 반도체층들을 서로 이격될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 하나의 픽셀 내의 발광셀들의 캐소드들이 서로 연결되므로, 이들을 연결하기 위한 회로가 회로 기판(100) 내에 마련될 필요가 없으며, 또한 범프 패드(43a)의 개수를 감소시킬 수 있다. 즉, 각 픽셀마다 하나의 범프 패드(43a)와 3개의 범프 패드들(43b)이 배치될 수 있다.
한편, 수동 매트릭스 구동을 위해, 동일한 픽셀 내의 발광셀들의 캐소드들은 동일한 데이터 라인 또는 주사 라인에 연결될 것이다. 또한, 능동 매트릭스 구동을 위해, 동일한 픽셀 내의 발광셀들의 캐소드들은 접지될 것이다.
한편, 픽셀들(F1, F2, F3, F4)은 서로 전기적으로 이격되므로, 이들 픽셀들은 구동 회로 내에서 다양하게 배열될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에서, 픽셀(F1)과 픽셀(F3)은 제1 도전형 반도체층(23)을 공유하며, 픽셀(F2)과 픽셀(F4)도 제1 도전형 반도체층(23)을 공유한다. 이에 따라, 픽셀(F1)과 픽셀(F3)에 공통의 범프 패드(43a)가 배치될 수 있고, 픽셀(F2)와 픽셀(F4)에 공통의 범프 패드(43a)가 배치될 수 있어, 도 14의 실시예에 비해 범프 패드(43a)의 개수를 더욱 줄일 수 있다.
한편, 수동 매트릭스 구동을 위해, 픽셀(F1)과 픽셀(F3) 내의 발광셀들의 캐소드들은 모두 동일한 데이터 라인 또는 주사 라인에 연결될 것이며, 픽셀(F2)과 픽셀(F4) 내의 발광셀들의 캐소드들도 모두 동일한 데이터 라인 또는 주사 라인에 연결될 것이다. 또한, 능동 매트릭스 구동을 위해, 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 내의 발광셀들의 캐소드들은 접지될 것이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에서, 픽셀(F1)과 픽셀(F2)이 제1 도전형 반도체층(23)을 공유하며, 픽셀(F3)과 픽셀(F4)도 제1 도전형 반도체층(23)을 공유한다. 이에 따라, 픽셀(F1)과 픽셀(F2)에 공통의 범프 패드(43a)가 배치될 수 있고, 픽셀(F3)와 픽셀(F4)에 공통의 범프 패드(43a)가 배치될 수 있어, 도 14의 실시예에 비해 범프 패드(43a)의 개수를 더욱 줄일 수 있다.
한편, 수동 매트릭스 구동을 위해, 픽셀(F1)과 픽셀(F2) 내의 발광셀들의 캐소드들은 모두 동일한 데이터 라인 또는 주사 라인에 연결될 것이며, 픽셀(F3)과 픽셀(F4) 내의 발광셀들의 캐소드들도 모두 동일한 데이터 라인 또는 주사 라인에 연결될 것이다. 또한, 능동 매트릭스 구동을 위해, 픽셀들(F1, F2, F3, F4) 내의 발광셀들의 캐소드들은 접지될 것이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 발광 다이오드 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 17을 참조하면, 발광 다이오드 유닛(200) 내의 모든 픽셀들(F1, F2, F3, F4)이 제1 도전형 반도체층을 공유할 수 있다. 이에 따라, 픽셀들(F1, F2, F3, F4)에 공통의 범프 패드(43a)가 배치될 수 있어, 도 15 및 도 16의 실시예들에 비해 범프 패드(43a)의 개수를 더욱 줄일 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 파장변환기를 포함하는 필름을 설명하기 위한 단면도들이다.
우선 도 18a를 참조하면, 앞의 실시예들에 있어서, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 서로 이격되어 개별적으로 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 부착 또는 형성될 수 있으나, 본 실시예에 있어서, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 하나의 필름 내에서 하나의 층 내에 배열되어 있다. 파장변환기들(51a 51b, 51c) 사이의 영역에는 투명 또는 불투명 수지(151)가 배치될 수 있다. 불투명 수지(151)는 광 차단층(55)으로서 기능할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 발광셀들이 청색광을 방출하는 경우, 제1 파장변환기(51a)는 생략될 수도 있으며, 이 경우, 제1 파장변환기(51a)의 위치에는 투명 수지(151)가 위치할 수 있다.
한편, 각 픽셀마다 파장변환기들(51a, 51b, 51c)을 포함하는 필름이 배치될 수도 있고, 하나의 필름이 두 개 이상의 픽셀들을 커버할 수도 있다.
도 18b를 참조하면, 본 실시예에 따른 필름은 여러 층의 적층 필름으로, 예컨대, 제1 층(151a)은 제1 파장변환기(51a)를 포함하고, 제2 층(151b)은 제2 파장변환기(51b)를 포함하며, 제3 층(151c)은 제3 파장변환기(51c)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3층은 각각 투명 수지(151)와 파장변환기의 조합으로 구성될 수 있다. 한편, 발광셀들이 청색광을 방출하는 경우, 제1층(151a)은 생략될 수 있다.
한편, 각 픽셀마다 적층 필름이 배치될 수도 있고, 하나의 적층 필름이 복수의 픽셀을 커버할 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 몇몇 예들을 설명하지만, 이외에도 다양한 구조의 필름이 사용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나의 실시예에 대해서 설명한 사항이나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 픽셀들을 포함하되,
    각각의 픽셀은,
    각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀;
    상기 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들;
    상기 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및
    상기 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 상기 제3 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고,
    상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며,
    상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가지는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀은 청색광을 방출하며,
    상기 제2 파장변환기는 상기 청색광을 녹색광으로 변환하고,
    상기 제3 파장변환기는 상기 청색광을 적색광으로 변환하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율에 반비례하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광셀에서 방출된 광의 파장을 제1 파장의 광으로 변환하는 제1 파장변환기를 더 포함하되, 상기 제1 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 단파장으로 광의 파장을 변환하고,
    상기 제1 내지 제3 발광셀은 자외선을 방출하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 파장변환기는 자외선을 청색광으로 변환하고,
    상기 제2 파장변환기는 상기 자외선을 녹색광으로 변환하고,
    상기 제3 파장변환기는 상기 자외선을 적색광으로 변환하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제1 파장변환기에 대한 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율비 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율비에 반비례하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 파장변환기 상에 배치된 제1 색필터;
    상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 색필터; 및
    상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 색필터를 더 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 색필터; 및
    상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 색필터를 더 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적 비는 1:2:7인 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 픽셀의 제1 내지 제3 발광셀은 제1 도전형 반도체층을 공유하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    적어도 두 개의 픽셀은 제1 도전형 반도체층을 공유하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  12. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 패드는 제1 내지 제3 발광셀의 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 공통 접속된 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀들의 제2 도전형 반도체층들 상에 배치된 오믹 반사층들;
    상기 복수의 픽셀들의 상기 제1 내지 제3 발광셀들을 덮되 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 적어도 하나의 제1 개구부 및 상기 오믹 반사층들을 노출시키는 제2 개구부들을 가지는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 하부 절연층의 제1 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속하는 제1 패드 전극;
    상기 제1 패드 전극으로부터 이격되어 상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 제2 개구부를 통해 상기 오믹 반사층에 전기적으로 접속하는 제2 패드 전극; 및
    상기 제1 및 제2 패드 전극들을 덮는 상부 절연층을 더 포함하고,
    상기 패드들은 상기 상부 절연층의 개구부들을 통해 상기 제1 및 제2 패드 전극들에 접속하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 하부 절연층은 분포 브래그 반사기를 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 패드들은 상기 제1 내지 제3 발광셀들의 제1 도전형 반도체층들에 공통으로 접속하는 하나의 제1 패드와 제2 도전형 반도체층들에 각각 접속하는 3개의 제2 패드들을 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 하나의 제1 패드는 적어도 두 개의 픽셀들의 제1 도전형 반도체층들에 공통으로 접속하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 패드들은 상기 제1 내지 제3 발광셀들의 제1 도전형 반도체층들에 각각 접속하는 제1 패드들과 상기 제2 도전형 반도체층들에 공통으로 접속하는 1개의 제2 패드를 포함하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 하나의 제2 패드는 적어도 두 개의 픽셀들의 제2 도전형 반도체층들에 공통으로 접속하는 디스플레이용 발광 다이오드 유닛.
  19. 회로기판; 및
    상기 회로 기판 상에 배열된 복수의 발광 다이오드 유닛을 포함하되,
    상기 복수의 발광 다이오드 유닛 각각은 청구항 1 내지 청구항 18의 어느 한 항의 디스플레이용 발광 다이오드 유닛인 디스플레이 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀들은 수동 매트릭스 또는 능동 매트릭스 방식으로 구동되는 디스플레이 장치.
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