WO2020130665A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 영상처리 방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 영상처리 방법 Download PDF

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WO2020130665A1
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light emitting
semiconductor light
time
scan
signal
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PCT/KR2019/018083
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박병훈
김성환
이홍규
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엘지전자 주식회사
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
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    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays

Definitions

  • the present invention relates to a display device and an image processing method thereof, and more particularly, to an image processing method using a flip-flop.
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • a light emitting diode is a well-known semiconductor light emitting device that converts current into light, starting with the commercialization of red LEDs using 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 communication devices. Accordingly, a method of solving the above problems by implementing a display using the semiconductor light emitting device may be suggested.
  • One object of the present invention is to implement an active matrix display device using only flip-flops without a separate micro IC.
  • the display device includes: a substrate, a plurality of semiconductor light emitting elements formed on the substrate, flip-flops for applying an electrical signal to the semiconductor light emitting device so that the semiconductor light emitting devices maintain a light emitting state for a predetermined time,
  • the scan electrodes and the data electrodes electrically connected to each of the flip-flops and one frame are time-divided into a plurality of sub-fields to generate a plurality of sub-field synchronization signals during one frame, and the sub-field synchronization
  • a scan signal is sequentially applied to the scan electrodes based on a signal, and a voltage is applied to the data electrodes based on the subfield synchronization signal so that the semiconductor light emitting device emits light for a time corresponding to a time allocation value of the subfield.
  • the driving unit After applying the subfield synchronization signal, the driving unit includes a driving unit for applying a time from a time when a scan signal is applied to the first scan electrode to a time when a scan signal is applied to the last scan electrode in the one frame. It is characterized in that a scan signal is applied to be smaller than a minimum value among time allocation values of each of the included subfields.
  • the driving unit may generate the subfield synchronization signal so that time allocation values of a plurality of subfields included in the one frame are sequentially decreased.
  • the flip-flop may be a D-flip-flop including a data input unit, a clock input unit, and at least one output unit.
  • the scan electrode is connected to the clock input unit
  • the data electrode is connected to the data input unit
  • the semiconductor light emitting device can be connected to any one of the at least one output unit.
  • the substrate a plurality of semiconductor light-emitting elements formed on the substrate, the flip-flops for applying an electrical signal to the semiconductor light-emitting device, the flip-flop to maintain the light-emitting state for a predetermined period of time, the flip-flop It provides a method for processing an image of a display device including scan electrodes, data electrodes, and a driving unit electrically connected to each of them.
  • the present invention generates a plurality of subfield synchronization signals during one frame so that an image is displayed by time-dividing one frame into a plurality of subfields, each time the subfield synchronization signal is generated, the scan electrodes Sequentially applying a scan signal, and applying a voltage to the data electrodes whenever the subfield synchronization signal is generated such that the semiconductor light emitting device emits light for a time corresponding to a time allocation value of the subfield.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • 11 is a conceptual diagram showing the structure and driving signal of a D flip-flop.
  • 12 and 13 are conceptual views illustrating a display device implemented with four flip-flops.
  • Display devices described herein include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcast terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation, and slate PCs. , Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs.
  • Tablet PC Ultra Book
  • digital TV desktop computer.
  • the configuration according to the embodiment described in the present specification may be applied to a device capable of display, even in a new product form developed later.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • Flexible displays include bendable, bendable, warpable, collapsible, and rollable displays that can be bent by external forces.
  • the flexible display may be a display fabricated on a thin, flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like paper, while maintaining the display characteristics of conventional flat panel displays.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be curved in a state curved by an external force (for example, a state having a finite curvature radius, hereinafter referred to as a second state).
  • information displayed in the second state may be visual information output on a curved surface. This visual information is realized by independently controlling the light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel refers to a minimum unit for realizing one color.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines BB and CC of FIG. 2
  • FIG. 4 is a conceptual view showing the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3A
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating various forms of color in connection with a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • a display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is illustrated as the display device 100 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 includes a first substrate 110, a first electrode 120, a conductive adhesive layer 130, a second electrode 140, and a plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • the first substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the first substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • it is an insulating and flexible material, for example, any of PEN (Polyethylene Naphthalate) and PET (Polyethylene Terephthalate) can be used.
  • the first substrate 110 may be either a transparent material or an opaque material.
  • the first substrate 110 may be a wiring substrate on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be located on the first substrate 110.
  • the insulating layer 160 may be disposed on the first substrate 110 on which the first electrode 120 is located, and the auxiliary electrode 170 may be positioned on the insulating layer 160.
  • a state in which an insulating layer 160 is stacked on the first substrate 110 may be one wiring substrate.
  • the insulating layer 160 is an insulating and flexible material such as polyimide (PI, polyimide), PET, PEN, and the like, and is integrally formed with the first substrate 110 to form a single substrate. have.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150.
  • the auxiliary electrode 170 is positioned on the insulating layer 160 and is disposed corresponding to the position of the first electrode 120.
  • the auxiliary electrode 170 has a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 penetrating the insulating layer 160.
  • the electrode hole 171 may be formed by filling a via hole with a conductive material.
  • a conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160, but the present invention is not limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130, or the conductive adhesive layer 130 is disposed on the first substrate 110 without the insulating layer 160. It is also possible.
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesion and conductivity, and for this purpose, a material having conductivity and a material having adhesive properties may be mixed in the conductive adhesive layer 130.
  • the conductive adhesive layer 130 is flexible, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, or a solution containing conductive particles.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the conductive adhesive layer 130 allows electrical interconnection in the Z direction through the thickness, but may be configured as a layer having electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Therefore, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion is conductive by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film
  • other methods are also possible for the anisotropic conductive film to be partially conductive. Such a method may be, for example, only one of the heat and pressure applied, or UV curing.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which a conductive ball is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the conductive ball.
  • the core of the conductive material may be in a state containing a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material, and in this case, a portion where heat and pressure is applied is destroyed by the insulating film, so that the core has conductivity. .
  • the shape of the core is deformed to form a layer contacting each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film as a whole, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by a height difference of a counterpart adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may be a state in which the insulating core contains a plurality of particles coated with a conductive material. In this case, the portion where heat and pressure is applied is deformed (pressed) to become conductive in the thickness direction of the film.
  • a form in which the conductive material penetrates the insulating base member in the Z-axis direction and has conductivity in the thickness direction of the film is also possible. In this case, the conductive material can have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array ACF (arranged array anisotropic conductive film) composed of conductive balls inserted into one surface of an insulating base member.
  • the insulating base member is formed of an adhesive material, and the conductive balls are intensively disposed on the bottom portion of the insulating base member, and when heat and pressure are applied to the base member, the conductive ball is deformed together with the conductive ball. Therefore, it has conductivity in the vertical direction.
  • the anisotropic conductive film is a form in which a conductive ball is randomly mixed into an insulating base member, or is composed of a plurality of layers and a conductive ball is disposed in one layer (double- ACF).
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which conductive balls are mixed with insulating and adhesive base materials. Further, the solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nano particles.
  • the second electrode 140 is spaced apart from the auxiliary electrode 170 and positioned on the insulating layer 160. That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 After forming the conductive adhesive layer 130 in the state where the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are positioned on the insulating layer 160, the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip chip form by applying heat and pressure. In other words, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156, a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155, and an active layer ( And an n-type semiconductor layer 153 formed on 154 and an n-type electrode 152 spaced apart from the p-type electrode 156 on the n-type semiconductor layer 153.
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected by the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130
  • the n-type electrode 152 may be electrically connected by the second electrode 140.
  • the auxiliary electrode 170 is elongated in one direction, and one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • the p-type electrodes of the left and right semiconductor light emitting elements centering on the auxiliary electrode may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute an array of light emitting devices, and a phosphor layer 180 is formed on the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel, and is electrically connected to the first electrode 120.
  • a plurality of first electrodes 120 may be provided, and the semiconductor light emitting devices may be arranged in, for example, several columns, and the semiconductor light emitting devices of each column may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • the semiconductor light emitting elements are connected in the form of a flip chip, semiconductor light emitting elements grown on a transparent dielectric substrate can be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be nitride semiconductor light emitting devices, for example. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, it is possible to configure individual unit pixels even with a small size.
  • a partition wall 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150.
  • the partition wall 190 may serve to separate the individual unit pixels from each other, and may be formed integrally with the conductive adhesive layer 130.
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall by inserting the semiconductor light emitting device 150 into the anisotropic conductive film.
  • the contrast ratio can be increased while the partition 190 has reflective properties without a separate black insulator.
  • a reflective partition wall may be separately provided as the partition wall 190.
  • the partition wall 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the partition wall of the white insulator there may be an effect of increasing reflectivity, and when the partition wall of the black insulator is used, the contrast ratio may be increased while having reflective properties.
  • the phosphor layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150.
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light
  • the phosphor layer 180 functions to convert the blue (B) light into a color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 at a position forming a red unit pixel, and a position forming a green unit pixel
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151.
  • only the blue semiconductor light emitting device 151 may be used alone in a portion constituting a blue unit pixel.
  • red (R), green (G), and blue (B) unit pixels may form one pixel.
  • phosphors of one color may be stacked along each line of the first electrode 120. Therefore, one line in the first electrode 120 may be an electrode that controls one color. That is, along the second electrode 140, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially arranged, and through this, a unit pixel may be implemented.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and instead of the phosphor, the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) are combined to realize red (R), green (G), and blue (B) unit pixels. have.
  • a black matrix 191 may be disposed between each phosphor layer to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of contrast.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and other structures for implementing blue, red, and green may be applied.
  • each semiconductor light emitting device 150 mainly includes gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit a high output light emitting blue and various light. It can be implemented as a device.
  • the semiconductor light emitting devices 150 may be red, green, and blue semiconductor light emitting devices to form sub-pixels, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, B
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices provide red, green, and blue unit pixels. They form a single pixel, and a full color display can be realized through this.
  • the semiconductor light emitting device may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each individual device.
  • a red phosphor layer 181, a green phosphor layer 182, and a blue phosphor layer 183 may be provided on the white light emitting element W.
  • a unit pixel may be formed using a color filter in which red, green, and blue are repeated on the white light emitting element W.
  • a structure in which a red phosphor layer 181, a green phosphor layer 182, and a blue phosphor layer 183 is provided on an ultraviolet light emitting device (UV) is also possible.
  • the semiconductor light emitting device can be used not only for visible light but also for ultraviolet (UV) light in all areas, and the ultraviolet light (UV) can be extended to a form of a semiconductor light emitting device that can be used as an excitation source of an upper phosphor. .
  • the semiconductor light emitting device 150 is positioned on the conductive adhesive layer 130 to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, it is possible to configure individual unit pixels even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 150 may be 80 ⁇ m or less on one side, or may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • a square semiconductor light emitting device 150 having a side length of 10 ⁇ m is used as a unit pixel, sufficient brightness for forming a display device appears. Therefore, for example, when the size of the unit pixel is a rectangular pixel with one side of 600 ⁇ m and the other side of 300 ⁇ m, the distance of the semiconductor light emitting element is relatively sufficiently large. Accordingly, in this case, it is possible to implement a flexible display device having HD image quality.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above may be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film, and for this purpose, an anisotropic conductive film may be applied to the substrate on which the insulating layer 160 is positioned.
  • the second light emitting element 150 corresponding to the positions of the auxiliary electrodes 170 and the second electrodes 140 and on which the plurality of semiconductor light emitting elements 150 constituting individual pixels are located is positioned on the semiconductor light emitting element 150.
  • the second substrate 112 is a growth substrate for growing the semiconductor light emitting device 150, and may be a sapphire substrate or a silicon substrate.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 are thermocompressed.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 may be thermocompressed by applying an ACF press head.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 are bonded by the thermocompression bonding. Due to the properties of the anisotropic conductive film having conductivity by thermal compression, only a portion between the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 has conductivity, through which the electrodes and the semiconductor light emitting The device 150 may be electrically connected. At this time, the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, and through this, a partition wall may be formed between the semiconductor light emitting device 150.
  • the second substrate 112 is removed.
  • the second substrate 112 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method.
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • a transparent insulating layer may be formed by coating silicon oxide (SiOx) or the like on the wiring substrate to which the semiconductor light emitting device 150 is coupled.
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and a red phosphor or green phosphor for converting the blue (B) light into a color of a unit pixel emits the blue semiconductor.
  • a layer may be formed on one surface of the device.
  • the manufacturing method or structure of the display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • a vertical structure will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the substrate 210 is a wiring substrate on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any insulating and flexible material may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as an electrode in the form of a long bar in one direction.
  • the first electrode 220 may be formed to act as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is located.
  • the conductive adhesive layer 230 is an anisotropic conductive film (ACF), anisotropic conductive paste, and solution containing conductive particles (solution) ).
  • ACF anisotropic conductive film
  • anisotropic conductive paste anisotropic conductive paste
  • solution containing conductive particles solution
  • the present embodiment also illustrates a case in which the conductive adhesive layer 230 is implemented by the anisotropic conductive film.
  • the electrical connection is generated because heat and pressure are partially conductive in the thickness direction when anisotropic conductive film is applied. Therefore, in the anisotropic conductive film, it is divided into a portion 231 having conductivity in the thickness direction and a portion 232 having no conductivity.
  • the conductive adhesive layer 230 implements not only electrical connection between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220 but also mechanical bonding.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby configuring individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, it is possible to configure individual unit pixels even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 250 may be 80 ⁇ m or less in length on one side, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • the vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 256, a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256, and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255. ), an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254 and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253.
  • the p-type electrode 256 located at the lower side may be electrically connected by the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230, and the n-type electrode 252 positioned at the upper side is the second electrode 240 to be described later. ). Since the vertical type semiconductor light emitting device 250 can arrange electrodes up and down, it has a great advantage of reducing the chip size.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250.
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 emitting blue (B) light
  • a phosphor layer 280 for converting the blue (B) light into a color of a unit pixel is provided.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251 at a position forming a red unit pixel, and a position forming a green unit pixel
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251.
  • only the blue semiconductor light emitting device 251 may be used alone in a portion constituting a blue unit pixel. In this case, red (R), green (G), and blue (B) unit pixels may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied, other structures for implementing blue, red, and green may be applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting elements 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting elements 250.
  • the semiconductor light emitting elements 250 may be arranged in a plurality of columns, and the second electrode 240 may be positioned between the columns of the semiconductor light emitting elements 250.
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting elements 250.
  • the second electrode 240 may be formed as an electrode having a long bar shape in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected by a connecting electrode protruding from the second electrode 240.
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250.
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or deposition. Through this, the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230.
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • a partition wall 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250. That is, a partition wall 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels. In this case, the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230.
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film.
  • the contrast ratio can be increased while the partition wall 290 has reflective properties without a separate black insulator.
  • the partition wall 290 is between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240. Can be located between. Accordingly, individual unit pixels may be configured with a small size by using the semiconductor light emitting device 250, and the distance of the semiconductor light emitting device 250 is relatively large enough to replace the second electrode 240 with the semiconductor light emitting device 250. ), and has the effect of implementing a flexible display device having HD image quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor to improve contrast. That is, the black matrix 291 can improve contrast of contrast.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby configuring individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, it is possible to configure individual unit pixels even with a small size. Accordingly, a full color display in which unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) form one pixel may be implemented by the semiconductor light emitting device.
  • the present invention implements an active matrix display device using flip-flops.
  • the present invention proposes an image processing method for adjusting the contrast of a semiconductor light emitting device by time-dividing one frame into a plurality of subfields in implementing a display device using a flip-flop.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a circuit diagram of a display device according to the present invention
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing the structure and driving signal of a D flip-flop
  • FIGS. 12 and 13 are conceptual diagrams showing a display device implemented with four flip-flops to be.
  • a display device includes a substrate, a plurality of semiconductor light emitting elements, a plurality of flip-flops, a plurality of scan electrodes and data electrodes, and controls light emission of the semiconductor light emitting elements. It includes a driving unit.
  • the flip-flop applies an electric signal to the semiconductor light emitting device so that the semiconductor light emitting devices maintain a light emitting state for a predetermined time.
  • the flip-flop may include a data input unit, a clock input unit, and at least one output unit.
  • the flip-flop may be a D-flip-flop.
  • One scan electrode and one data electrode are connected to one flip-flop. Specifically, the scan electrode is connected to the clock input of the flip-flop, and a data electrode is connected to the data input.
  • a semiconductor light emitting element is connected to the output portion of the flip-flop, and whether the semiconductor light emitting element emits light is determined according to an electrical signal output from the output portion of the flip-flop. Since the electrical signal output from the flip-flop is maintained until a new electrical signal is applied to the clock input unit, when it is determined whether the semiconductor light emitting device emits light, the semiconductor light emitting device emits a light emitting state or a light emitting state for a certain period of time. To maintain.
  • a signal applied to the data input unit D is transmitted to the output unit Q.
  • the timing at which the signal applied to the data input unit is transmitted to the output unit may be as soon as the clock input is activated, or when the clock input is deactivated. It is not limited to this. By utilizing the characteristics of such a flip-flop, it is possible to apply the same signal to the semiconductor light emitting device for a certain period of time.
  • two scan electrodes are arranged parallel to each other, and two data electrodes are arranged parallel to each other in a direction crossing the scan electrodes.
  • a flip-flop and a semiconductor light emitting device are disposed at a position where the scan electrode and the data electrode cross each other.
  • a scan signal is applied to each scan electrode at regular intervals, and the scan signal is transmitted to a clock input of a flip-flop connected to the scan electrode.
  • the scan signals are sequentially applied to scan electrodes arranged side by side with each other. After a scan signal is applied to all of the scan electrodes, a scan signal is sequentially applied to the scan electrode again after a certain period of time. As a result, a scan signal is applied to one scan electrode at regular intervals, and a scan signal is applied to different scan electrodes at a constant time difference.
  • a data signal is applied to the data electrode at a predetermined timing.
  • the data signal may be a signal corresponding to 0 or 1.
  • the data signal has a certain effective range. The edge of the clock signal must be located in the effective range of the data signal so that the data signal can be transferred to the output of the flip-flop.
  • the effective range is within a predetermined time from the time the data signal is applied to the data electrode, but the effective range should not exceed the width of the pulse of the scan signal.
  • the data signal may be output to the output of the undesired flip-flop in synchronization with the undesired scan signal.
  • the data signal synchronized with the scan signal is transmitted to the output unit of the flip-flop, and the transferred data signal is output from the output unit of the flip-flop until the next scan signal is applied. Whether the semiconductor light emitting device emits light is determined according to the signal output from the flip flop output unit.
  • the semiconductor light emitting device when the semiconductor light emitting device emits light by a data signal synchronized with the first scan signal applied to the first scan electrode, the semiconductor light emitting device emits light until the second scan signal is applied to the first scan electrode. Maintain the state.
  • the semiconductor light emitting device when the semiconductor light emitting device does not emit light due to a data signal synchronized with the first scan signal applied to the second scan electrode, the semiconductor light emitting device may be applied with a second scan signal to the second scan electrode. It remains in a state that does not emit light until.
  • the flip-flop maintains a state in which light emission or no light emission is performed for a predetermined time for each semiconductor light emitting device.
  • the output portion of the flip-flop may be connected to the semiconductor light emitting device through a separate switch, or, as shown in FIG. 15, directly to the semiconductor light emitting device.
  • FIGS. 14 and 15 are only an example of connecting a semiconductor light emitting device and a flip-flop, and this specification does not specifically limit a method of connecting the semiconductor light emitting device and a flip-flop.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an image processing signal of a display device according to the present invention.
  • the driving unit included in the display device generates a frame synchronization signal at predetermined time intervals. Accordingly, the time for each frame is determined from the time the frame synchronization signal is generated until the next frame synchronization signal is generated.
  • 16 is a signal generated from a driver, a signal applied to a scan electrode and a data electrode, a signal output from a flip-flop, and a semiconductor from the time when the frame synchronization signal 510a is generated until the next frame synchronization signal 510b is generated.
  • the light emitting state of the light emitting element is shown.
  • the driver Based on the frame synchronization signal 510a, the driver generates a subfield synchronization signal.
  • the driving unit generates a plurality of subfield synchronization signals 520a to 520f during one frame so that an image is displayed by time division of one frame into a plurality of subfields.
  • 16 illustrates an embodiment in which six subfield synchronization signals are generated during one frame, but this is only an embodiment of the present invention and is not limited to the number of subfield synchronization signals during one frame.
  • each subfield has a time allocation value.
  • the time allocation value of the subfield means a time interval from the time at which the subfield synchronization signal is generated to the time at which the next subfield synchronization signal is generated.
  • the driving unit applies signals to the scan electrode and the data electrode based on the subfield synchronization signal.
  • the scan signal is applied to the first scan electrode (Scan #1) of the N scan electrodes based on the occurrence of the first subfield synchronization signal 520a.
  • the time point at which the scan signal is applied to the first scan electrode may be immediately after the subfield synchronization signal 520a is activated or at a time point when the pre-activated subfield synchronization signal 520a is deactivated.
  • the driving unit sequentially applies a scan signal to the N scan electrodes based on the subfield synchronization signal 520a.
  • a time interval exists between the time when the scan signal is applied to the first scan electrode and the time when the scan signal is applied to the Nth scan electrode (Scan #n).
  • a time interval between a time when a scan signal is applied to the first scan electrode and a time when a scan signal is applied to the Nth scan electrode (Scan #n) is referred to as a scan time.
  • the driving unit sequentially applies a scan signal to the N scan electrodes whenever a subfield synchronization signal is generated. For example, on the basis that the second subfield synchronization signal 520b is generated, the driver sequentially applies a scan signal to the N scan electrodes.
  • a scan signal is applied to the Nth scan electrode Scan #n after the scan time t2 has elapsed from the time when the scan signal is applied to the first scan electrode Scan #1.
  • the scan signal is applied based on the subfield synchronization signal, the scan signal is applied to one scan electrode at time intervals equal to the time allocation value of the subfield.
  • the time for maintaining the state in which the semiconductor light emitting device does not emit or emit light varies according to the interval of the scan signal applied to the scan electrode.
  • the semiconductor light emitting device maintains a state in which light emission or no light emission is performed as much as the time allocation value of the sub-field.
  • the scan time t2 is smaller than the minimum value t1 among the time allocation values of the plurality of subfields.
  • the driving unit applies a voltage to the data electrode based on the subfield synchronization signal so that the semiconductor light emitting device emits light for a time corresponding to the time allocation value of the subfield.
  • the data signal applied to the data electrode has a certain effective range. Only when the edge of the scan signal is located in the effective range of the data signal can the data signal be transferred to the output of the flip-flop.
  • the driving unit applies a data signal to the data electrode corresponding to the scan electrode before the scan signal is applied to the scan electrode.
  • the driving unit transmits a data signal to the first data electrode DATA #1 before the scan signal is applied to the first scan electrode Scan #1.
  • (d1) is applied.
  • the data signal d1 is applied to the first data electrode DATA #1
  • the first sub-field sync signal 520a is applied and the scan signal is applied to the first scan electrode Scan #1. It is the time between the points in time. Accordingly, the data signal d1 is synchronized with the scan signal at the first data electrode DATA #1, and the semiconductor light emitting device corresponding to the first data electrode is emitted by the time allocation value of the first subfield.
  • a time interval between a time when the data signal d1 is applied to the first data electrode DATA #1 and a time when the data signal d2 is applied to the second data electrode DATA #2 is a scan signal activated state. It should not exceed the time to maintain it. This is to prevent the data signal from being synchronized with the unwanted scan signal.
  • the driving unit After the synchronization signal 520f of the last subfield among the plurality of subfields included in one frame is generated, the driving unit generates an end synchronization signal 520' before the next frame synchronization signal 510b is generated. .
  • the driving unit is in a state in which all semiconductor light emitting devices do not emit light during a time period (t3, hereinafter referred to as a reset time) between the time when the end synchronization signal 520' is generated and the time when the next frame synchronization signal 510b is generated. . It is desirable to minimize the reset time, since it is in fact a waste of time. For example, the reset time may be shorter than the scan time.
  • the present invention controls the contrast of a semiconductor light emitting device by time-dividing one frame into a plurality of subfields.
  • a driving method can be implemented only with flip-flops.
  • the flip-flop is smaller in size than the micro IC, and is stable in the saturation region of the MOSFET.
  • the display device according to the present invention does not require a capacitor existing in the active matrix driving method, high-speed operation is possible.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, and the above embodiments may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made. It might be.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 및 그 영상처리 방법에 관한 것으로 특히, 플립플롭을 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 목적은 별도의 마이크로 IC 없이, 플립플롭만을 이용하여 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이 장치를 구현하는 것이다. 또한, 본 발명의 일 목적은 하나의 프레임을 시분할하여 반도체 발광소자의 명암을 조절할 수 있도록 하는 것이다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 영상처리 방법
본 발명은 디스플레이 장치 및 그 영상처리 방법에 관한 것으로 특히, 플립플롭을 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
한편, 현재 상용화된 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이는 마이크로 IC를 필요로한다. 이 경우, 반도체 발광소자는 마이크로 IC가 배치된 기판위에 물리적으로 본딩되어야 하는데, 마이크로 단위의 반도체 발광소자를 정확한 위치에 본딩 시키는 것은 매우 어렵다는 문제가 있다. 또한, 상술한 방식에 따르면, 반도체 발광소자의 본딩이후, 결함을 검사하거나 수리하는 과정이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 별도의 마이크로 IC 없이, 플립플롭만을 이용하여 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이 장치를 구현하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 하나의 프레임을 시분할하여 반도체 발광소자의 명암을 조절할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들, 상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들, 상기 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들 및 한 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 화상이 표시되도록, 한 프레임 동안 복수의 서브필드 동기신호를 발생시키고, 상기 서브필드 동기신호를 기준으로 상기 스캔 전극들에 순차적으로 스캔 신호를 인가하고, 서브필드의 시간 할당치에 해당하는 시간동안 반도체 발광소자가 발광 되도록, 상기 서브필드 동기신호를 기준으로 상기 데이터 전극들에 전압을 인가하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간이 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 각각의 시간 할당치 중 최소값보다 작도록, 스캔 신호를 인가하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들의 시간 할당치가 순차적으로 감소하도록, 상기 서브필드 동기신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 소정 시간 간격으로 프레임 동기신호를 발생시키고, 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 중 마지막 서브필드의 동기신호가 발생된 후, 다음 프레임 동기신호가 발생되기 전 종료 동기신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간은 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 중 마지막 서브필드의 동기신호가 발생된 후 상기 종료 동기신호가 발생되는 시점까지의 시간보다 짧을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 종료 동기신호가 발생되는 시점부터 다음 프레임 동기신호가 발생되기 전까지 시간은 상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간보다 짧을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플립플롭은 데이터 입력부, 클록 입력부, 적어도 하나의 출력부를 포함하는 D-플립플롭일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 스캔 전극은 상기 클록 입력부에 연결되고, 상기 데이터 전극은 상기 데이터 입력부에 연결되며, 상기 반도체 발광소자는 상기 적어도 하나의 출력부 중 어느 하나에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판, 상기 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들, 상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들, 상기 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들 및 구동부를 포함하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 한 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 화상이 표시되도록, 한 프레임 동안 복수의 서브필드 동기신호를 발생시키는 단계, 상기 서브필드 동기신호가 발생될 때마다, 상기 스캔 전극들에 순차적으로 스캔 신호를 인가하는 단계, 서브필드의 시간 할당치에 해당하는 시간동안 반도체 발광소자가 발광 되도록, 상기 서브필드 동기신호를 발생될 때마다, 상기 데이터 전극들에 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간이 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 각각의 시간 할당치 중 최소값보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 구동함으로써, 반도체 발광소자의 명암을 조절한다. 이러한, 구동 방식은 플립플롭 만으로 구현될 수 있다. 상기 플립플롭은 마이크로 IC 보다 사이즈가 작고, MOSFET의 포화영역에서 안정적 동작이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 종래 액티브 매트릭스 구동 방식에 존재하는 캐패시터가 불필요하기 때문에, 고속 동작이 가능하다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 회로도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 11은 D 플립플롭의 구조 및 구동 신호를 나타내는 개념도이다.
도 12 및 13은 네 개의 플립플롭으로 구현된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
도 14 및 15는 반도체 발광소자와 플립플롭을 연결하는 일 실시 예를 나타내는 회로도이다.
도 16은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 영상처리 신호를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 제1기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광소자(150)를 포함한다.
제1기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 제1기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 제1기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 제1기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 제1기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 제1기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 제1기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광소자일 수 있다. 반도체 발광소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자고이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광소자(151) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광소자(151) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광소자(151)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)과 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광소자(150)를 성장시키는 성장기판으로서, 사파이어(sapphire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자고이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
한편, 본 발명은 플립플롭을 이용하여 액티브 매트릭스 방식의 디스플레이 장치를 구현한다. 또한, 본 발명은 플립플롭을 이용한 디스플레이 장치를 구현함에 있어서, 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 반도체 발광소자의 명암을 조절하는 영상처리 방법을 제시한다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 회로도를 간략하게 나타낸 것이고, 도 11은 D 플립플롭의 구조 및 구동 신호를 나타내는 개념도이고, 도 12 및 13은 네 개의 플립플롭으로 구현된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 기판, 복수의 반도체 발광소자들, 복수의 플립플롭들, 복수의 스캔 전극들 및 데이터 전극들을 포함하며, 상기 반도체 발광소자들의 발광을 제어하는 구동부를 포함한다.
상기 기판 및 반도체 발광소자는 도 1 내지 9에서 설명한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 플립플롭은 상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 플립플롭은 상기 플립플롭은 데이터 입력부, 클록 입력부, 적어도 하나의 출력부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 플립플롭은 D-플립플롭일 수 있다.
하나의 플립플롭에는 하나의 스캔 전극 및 하나의 데이터 전극이 연결된다. 구체적으로, 플립플롭의 클록 입력부에는 상기 스캔 전극이 연결되고, 상기 데이터 입력부에는 데이터 전극이 연결된다.
상기 플립플롭의 출력부에는 반도체 발광소자가 연결되며, 상기 플립플롭의 출력부에서 출력되는 전기신호에 따라 반도체 발광소자의 발광여부가 결정된다. 상기 플립플롭에서 출력되는 전기신호는 상기 클록 입력부에 새로운 전기신호가 인가될 때까지 유지되기 때문에, 반도체 발광소자의 발광여부가 결정된 경우, 반도체 발광소자는 일정시간 동안 발광 상태 또는 발광하지 않는 상태를 유지한다.
구체적으로, 도 11을 참조하여, 플립플롭에 인가되는 신호에 따른 출력신호에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 11을 참조하면, 클록 입력(C)이 활성화 되면, 데이터 입력부(D)로 인가되는 신호가 출력부(Q)로 전달된다. 상기 데이터 입력부로 인가된 신호가 출력부로 전달되는 타이밍은 클록 입력이 활성화되는 즉시 일 수 있고, 클록 입력이 비활성화될 때 일 수 있다. 이에 대하여는 별도로 한정하지 않는다. 이러한 플립플롭의 특성을 활용하면, 반도체 발광소자에 일정시간동안 동일한 신호를 인가할 수 있게 된다.
도 12 및 13을 참조하여 네 개의 플립플롭을 통해 네 개의 반도체 발광소자의 발광을 제어하는 일 실시 예에 대하여 설명한다.
도 12를 참조하면, 두 개의 스캔 전극은 서로 나란하게 배치되며, 두 개의 데이터 전극은 상기 스캔 전극들과 교차하는 방향으로 서로 나란하게 배치된다. 스캔 전극과 데이터 전극이 서로 교차하는 위치에 플립플롭과 반도체 발광소자가 배치된다.
각각의 스캔 전극에는 일정한 주기로 스캔 신호가 인가되며, 상기 스캔 신호는 스캔 전극에 연결된 플립플롭의 클록 입력부로 전달된다. 상기 스캔 신호는 서로 나란하게 배치된 스캔 전극에 순차적으로 인가된다. 모든 스캔 전극에 스캔 신호가 인가된 후, 일정시간이 지나면 또다시 스캔 전극에 스캔 신호가 순차적으로 인가된다. 결과적으로, 하나의 스캔 전극에는 일정한 주기로 스캔 신호가 인가되며, 서로 다른 스캔 전극에는 일정한 시간차를 두고 스캔 신호가 인가된다.
한편, 데이터 전극에는 정해진 타이밍에 데이터 신호가 인가된다. 상기 데이터 신호는 0 또는 1에 대응하는 신호일 수 있다. 상기 데이터 신호는 일정한 유효범위를 가진다. 상기 데이터 신호의 유효 범위에 클록 신호의 엣지가 위치하여야만 상기 데이터 신호가 플립플롭의 출력부로 전달될 수 있다.
상기 유효 범위는 데이터 신호가 데이터 전극에 인가된 시점부터 일정 시간 내인데, 상기 유효 범위는 스캔 신호의 펄스의 폭을 넘지 않아야 한다. 상기 유효 범위가 스캔 신호의 펄스의 폭을 넘을 경우, 데이터 신호가 원하지 않는 스캔 신호와 동기화되어 원하지 않는 플립플롭의 출력부로 출력될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1스캔 전극과 제2스캔 전극에는 일정한 시간차를 두고 스캔 신호가 인가된다. 스캔 신호가 활성화 되는 즉시, 플립플롭의 데이터 입력부에 인가되는 데이터 신호가 출력부로 전달된다. 한편, 스캔 신호와의 동기화를 위해, 제1 및 제2데이터 전극 각각에는 일정한 시간차를 두고 데이터 신호가 인가된다.
한편, 스캔 신호와 동기화된 데이터 신호는 플립플롭의 출력부로 전달되고, 플립플롭의 출력부에서는 다음 스캔 신호가 인가될 때까지 전달된 데이터 신호가 출력된다. 상기 플립플록의 출력부에서 출력되는 신호에 따라 반도체 발광소자의 발광여부가 결정된다.
예를 들어, 제1스캔 전극에 인가된 첫번째 스캔 신호와 동기화된 데이터 신호에 의해 반도체 발광소자가 발광하는 경우, 상기 반도체 발광소자는 상기 제1스캔 전극에 두 번째 스캔 신호가 인가될 때까지 발광상태를 유지한다. 다른 예를 들어, 제2스캔 전극에 인가된 첫 번째 스캔 신호와 동기화된 데이터 신호에 의해 반도체 발광소자가 발광하지 않는 경우, 상기 반도체 발광소자는 상기 제2스캔 전극에 두 번째 스캔 신호가 인가될 때까지 발광되지 않는 상태를 유지한다.
상술한 바와 같이, 플립플롭은 반도체 발광소자별로 일정 시간동안 발광 또는 발광되지 않는 상태를 유지하도록 한다.
일 실시 예에 있어서, 도 14와 같이, 플립플롭의 출력부는 별도의 스위치를 통해 반도체 발광소자와 연결되거나, 도 15와 같이, 곧바로 반도체 발광소자와 연결될 수 있다. 다만, 도 14 및 15는 반도체 발광소자와 플립플롭을 연결하는 일 실시 예일 뿐이며, 본 명세서는 반도체 발광소자와 플립플롭을 연결하는 방식을 별도로 한정하지 않는다.
이하에서는, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 한 프레임의 영상을 처리하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 16은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 영상처리 신호를 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치에 포함된 구동부는 소정 시간 간격으로 프레임 동기신호를 발생시킨다. 이에 따라, 프레임별 시간은 프레임 동기신호가 발생된 시점부터 다음 프레임 동기신호가 발생될 때까지로 결정된다. 도 16은 프레임 동기신호(510a)가 발생된 시점부터 다음 프레임 동기신호(510b)가 발생될 때까지 구동부에서 발생되는 신호, 스캔 전극 및 데이터 전극에 인가되는 신호, 플립플롭에서 출력되는 신호 및 반도체 발광소자의 발광상태에 대하여 도시한다.
프레임 동기신호(510a)를 기준으로, 구동부는 서브필드 동기신호를 발생시킨다. 여기서, 구동부는 한 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 화상이 표시되도록, 한 프레임동안 복수의 서브필드 동기신호(520a 내지 520f)를 발생시킨다. 도 16에서는 한 프레임동안 6개의 서브필드 동기신호가 발생되는 실시 예에 대하여 설명하지만, 이는 본 발명의 일 실시 예일 뿐이며, 한 프레임동안 서브필드 동기신호 개수에 대하여 한정하는 것이 아니다.
한편, 각 서브필드는 시간 할당치를 가진다. 여기서, 서브필드의 시간 할당치란 서브필드 동기신호가 발생된 시점부터 다음 서브필드 동기신호가 발생된 시점까지의 시간 간격을 의미한다.
구동부는 상기 서브필드 동기신호를 기준으로 스캔 전극 및 데이터 전극에 신호를 인가한다.
먼저, 도 16을 참조하여, 서브필드 동기신호 발생 후, N개의 스캔 전극에 인가되는 스캔 신호에 대하여 설명한다.
첫 번째 서브필드 동기신호(520a)가 발생되는 것을 기준으로 N 개의 스캔 전극 중 첫 번째 스캔 전극(Scan #1)에 스캔 신호가 인가된다. 여기서, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점은 서브필드 동기신호(520a)가 활성화되는 즉시이거나, 기활성화된 서브필드 동기신호(520a)가 비활성화되는 시점일 수 있다.
상기 첫 번째 스캔 전극(Scan #1)에 인가된 스캔 신호가 비활성화되면 두 번째 스캔 전극(Scan #2)에 스캔 신호가 인가된다. 이에 따라, 첫 번째 스캔 전극과 두 번째 스캔 전극에는 일정한 시간 간격을 두고 스캔 신호가 인가된다.
구동부는 서브필드 동기신호(520a)를 기준으로, N개의 스캔 전극은 순차적으로 스캔 신호를 인가한다. 상술한 바에 따르면, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점과 N 번째 스캔 전극(Scan #n)에 스캔 신호가 인가되는 시점 사이에는 시간 간격이 존재하게 된다. 본 명세서에서는 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점과 N 번째 스캔 전극(Scan #n)에 스캔 신호가 인가되는 시점 간의 시간 간격을 스캔 시간이라 한다.
구동부는 서브필드 동기신호가 발생될 때마다, N개의 스캔 전극에 순차적으로 스캔 신호를 인가한다. 예를 들어, 두 번째 서브필드 동기신호(520b)가 발생되는 것을 기준으로, 구동부는 N개의 스캔 전극에 순차적으로 스캔 신호를 인가한다. 여기서, 첫 번째 스캔 전극(Scan #1)에 스캔 신호가 인가된 시점부터 스캔 시간(t2)이 지난 후, N 번째 스캔 전극(Scan #n)에 스캔 신호가 인가된다.
서브필드 동기신호를 기준으로 스캔 신호가 인가되기 때문에, 하나의 스캔 전극에는 서브필드의 시간 할당치 만큼의 시간 간격으로 스캔 신호가 인가된다. 도 12 및 13에서 설명한 바와 같이, 스캔 전극에 인가되는 스캔 신호의 간격에 따라, 반도체 발광소자가 발광 또는 발광되지 않는 상태를 유지하는 시간이 달라진다. 본 발명에 따르면, 반도체 발광소자는 서브 필드의 시간 할당치만큼 발광 또는 발광되지 않는 상태를 유지한다.
한편, 본 발명은 상기 스캔 시간(t2)이 복수의 서브필드들 각각의 시간 할당치 중 최소값(t1)보다 작도록 한다. 이를 통해, 본 발명은 서브필드마다 한 번의 스캔 신호가 스캔 전극에 인가될 수 있도록 한다.
다음으로, 첫 번째 서브필드 동기신호(520a) 발생 후, N개의 데이터 전극에 인가되는 데이터 신호에 대하여 설명한다.
구동부는 서브필드의 시간 할당치에 해당하는 시간동안 반도체 발광소자가 발광 되도록, 상기 서브필드 동기신호를 기준으로 데이터 전극에 전압을 인가한다. 구체적으로, 데이터 전극에 인가되는 데이터 신호는 일정한 유효범위를 가진다. 상기 데이터 신호의 유효 범위에 스캔 신호의 엣지가 위치하여야만 상기 데이터 신호가 플립플롭의 출력부로 전달될 수 있다.
구동부는 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되기 전에 해당 스캔 전극에 대응하는 데이터 전극에 데이터 신호를 인가한다.
예를 들어, 구동부는 첫 번째 서브 필드 동기신호(520a)가 인가되는 것을 기준으로, 첫 번째 스캔 전극(Scan #1)에 스캔 신호가 인가되기 전에 첫 번째 데이터 전극(DATA #1)에 데이터 신호(d1)를 인가한다. 여기서, 첫 번째 데이터 전극(DATA #1)에 데이터 신호(d1)가 인가되는 시점은 첫 번째 서브 필드 동기신호(520a)가 인가된 시점과 첫 번째 스캔 전극(Scan #1)에 스캔 신호가 인가되는 시점 사이의 시간이다. 이에 따라, 첫 번째 데이터 전극(DATA #1)에 데이터 신호(d1)가 스캔 신호와 동기화되고, 첫 번째 서브필드의 시간 할당치 만큼, 첫 번째 데이터 전극에 대응하는 반도체 발광소자가 발광된다.
다음으로, 구동부는 상기 첫 번째 데이터 전극(DATA #1)에 데이터 신호(d1)가 인가되는 시점부터 일정 시간이 지난 후, 두 번째 데이터 전극(DATA #2)에 데이터 신호(d2)를 인가한다. 이러한 방식으로 구동부는 N개의 데이터 전극에 데이터 신호를 인가한다.
상기 구동부는 서브필드 동기신호가 인가될 때마다, N개의 데이터 전극에 순차적으로 데이터 신호를 인가한다.
여기서, 첫 번째 데이터 전극(DATA #1)에 데이터 신호(d1)가 인가되는 시점과 두 번째 데이터 전극(DATA #2)에 데이터 신호(d2)를 인가하는 시점 간의 시간 간격은 스캔 신호가 활성화 상태를 유지하는 시간을 초과하여서는 안된다. 이는, 데이터 신호가 원하지 않는 스캔 신호와 동기화 되는 것을 방지하기 위함이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 서브필드 동기신호를 기준으로 스캔 전극 및 데이터 전극에 신호를 인가한다. 이를 통해, 본 발명은 한 프레임동안 서브필드 개수만큼 반도체 발광소자의 발광상태를 제어할 수 있게 된다. 본 발명은 한 프레임을 복수개의 서브필드로 시분할함으로써, 한 프레임동안 반도체 발광소자의 명암을 조절한다.
여기서, 본 발명은 반도체 발광소자의 명암을 보다 다양하게 조절하기 위해, 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들의 시간 할당치가 순차적으로 감소하도록, 서브필드 동기신호를 발생시킨다. 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드 각각의 시간 할당치가 서로 다른 경우, 한 프레임 동안 반도체 발광소자가 발광상태를 유지하는 시간이 다양해질 수 있으므로, 반도체 발광소자의 명암이 보다 다양하게 조절될 수 있다.
한편, 구동부는 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 중 마지막 서브필드의 동기신호(520f)가 발생된 후, 다음 프레임 동기신호(510b)가 발생되기 전 종료 동기신호(520')를 발생시킨다. 구동부는 종료 동기신호(520')가 발생된 시점부터 다음 프레임 동기신호(510b)가 발생된 시점 사이의 시간(t3, 이하 리셋 시간이라함.)동안 모든 반도체 발광소자는 발광되지 않는 상태가 된다. 상기 리셋 시간은 사실상 버려지는 시간이기 때문에, 최소화하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 리셋 시간은 상기 스캔 시간보다 짧을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 구동함으로써, 반도체 발광소자의 명암을 조절한다. 이러한, 구동 방식은 플립플롭 만으로 구현될 수 있다. 상기 플립플롭은 마이크로 IC 보다 사이즈가 작고, MOSFET의 포화영역에서 안정적 동작이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 종래 액티브 매트릭스 구동 방식에 존재하는 캐패시터가 불필요하기 때문에, 고속 동작이 가능하다.
이상에서 설명한 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들;
    상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들;
    상기 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들; 및
    한 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 화상이 표시되도록, 한 프레임 동안 복수의 서브필드 동기신호를 발생시키고,
    상기 서브필드 동기신호를 기준으로 상기 스캔 전극들에 순차적으로 스캔 신호를 인가하고,
    서브필드의 시간 할당치에 해당하는 시간동안 반도체 발광소자가 발광 되도록, 상기 서브필드 동기신호를 기준으로 상기 데이터 전극들에 전압을 인가하는 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간이 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 각각의 시간 할당치 중 최소값보다 작도록, 스캔 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들의 시간 할당치가 순차적으로 감소하도록, 상기 서브필드 동기신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는,
    소정 시간 간격으로 프레임 동기신호를 발생시키고,
    상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 중 마지막 서브필드의 동기신호가 발생된 후, 다음 프레임 동기신호가 발생되기 전 종료 동기신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간은 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 중 마지막 서브필드의 동기신호가 발생된 후 상기 종료 동기신호가 발생되는 시점까지의 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 종료 동기신호가 발생되는 시점부터 다음 프레임 동기신호가 발생되기 전까지 시간은 상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플립플롭은 데이터 입력부, 클록 입력부, 적어도 하나의 출력부를 포함하는 D-플립플롭인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스캔 전극은 상기 클록 입력부에 연결되고,
    상기 데이터 전극은 상기 데이터 입력부에 연결되며,
    상기 반도체 발광소자는 상기 적어도 하나의 출력부 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 기판, 상기 기판에 형성되는 복수의 반도체 발광소자들, 상기 반도체 발광소자들이 소정 시간동안 발광 상태를 유지하도록, 상기 반도체 발광소자에 전기 신호를 인가하는 플립플롭들, 상기 플립플롭들 각각과 전기적으로 연결되는 스캔 전극들 및 데이터 전극들 및 구동부를 포함하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법에 있어서,
    한 프레임을 복수의 서브필드로 시분할하여 화상이 표시되도록, 한 프레임 동안 복수의 서브필드 동기신호를 발생시키는 단계;
    상기 서브필드 동기신호가 발생될 때마다, 상기 스캔 전극들에 순차적으로 스캔 신호를 인가하는 단계;
    서브필드의 시간 할당치에 해당하는 시간동안 반도체 발광소자가 발광 되도록, 상기 서브필드 동기신호를 발생될 때마다, 상기 데이터 전극들에 전압을 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 서브필드 동기신호가 발생된 후, 첫 번째 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점부터 마지막 스캔 전극에 스캔 신호가 인가되는 시점까지의 시간이 상기 한 프레임에 포함된 복수의 서브필드들 각각의 시간 할당치 중 최소값보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법.
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