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KR102517336B1 - 디스플레이 패널 및 이를 구비한 멀티비전 장치 - Google Patents

디스플레이 패널 및 이를 구비한 멀티비전 장치 Download PDF

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KR102517336B1
KR102517336B1 KR1020160037812A KR20160037812A KR102517336B1 KR 102517336 B1 KR102517336 B1 KR 102517336B1 KR 1020160037812 A KR1020160037812 A KR 1020160037812A KR 20160037812 A KR20160037812 A KR 20160037812A KR 102517336 B1 KR102517336 B1 KR 102517336B1
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KR
South Korea
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area
disposed
display panel
color filter
pixels
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KR1020160037812A
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금현성
김준연
박영환
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치되는 복수의 제1 픽셀을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역의 주변에서 상기 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치되는 복수의 제2 픽셀을 포함하며, 상기 제1 영역보다 작은 면적을 갖는 제2 영역; 을 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 하나의 화면을 표시하며, 상기 복수의 제1 픽셀과 상기 복수의 제2 픽셀은 서로 다른 구조를 갖는 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

디스플레이 패널 및 이를 구비한 멀티비전 장치{DISPLAY PANEL AND MULTI-VISION APPARATUS}
본 발명은 디스플레이 패널 및 멀티 비전 디스플레이 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치에 대한 기술이 진보함에 따라, 평판 디스플레이 장치의 적용범위가 점차 확대되고 있다. 따라서, 최근에는 초대면적 디스플레이를 구현하는 것이 요구되고 있다.
하지만, 기술적 및 비용적 문제로 인해, 100인치 이상의 초대면적 화면을 하나의 디스플레이 패널로 구현하는 것은 불가능한 실정이다.
따라서, 이에 대한 대안으로 복수의 디스플레이 패널을 이용한 멀티 비전 장치가 개발되고 있다. 멀티 비전 장치는, 복수의 표시패널들을 연이어 배치하여 대면적의 화면을 구현한 표시장치이다. 이와 같은 멀티 비전 장치는 각 단위 디스플레이 패널에 서로 다른 화면을 표시하거나, 하나의 화면을 각각의 단위 디스플레이 패널에 분할하여 표시한다.
하지만, 이와 같은 멀티 비전 디스플레이의 경우, 각각의 단위 디스플레이 패널의 가장자리 영역에 존재하는 비 표시 영역으로 인해, 단위 디스플레이 패널의 경계에서 이질감이 생겨, 이질감 없는 하나의 화면을 표시하는 단일 디스플레이와는 큰 시각적 품질 차이가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 비 표시 영역이 제거된 디스플레이 패널 및 이를 구비한 멀티비전 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열을 따라 배치되는 복수의 제1 픽셀을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역의 주변에서 상기 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열을 따라 배치되는 복수의 제2 픽셀을 포함하며, 상기 제1 영역보다 작은 면적을 갖는 제2 영역; 을 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 하나의 화면을 표시하며, 상기 복수의 제1 픽셀 각각은 적어도 하나의 스위치 소자와 적어도 하나의 커패시턴스(capacitance) 소자를 갖는 제1 픽셀 회로를 포함하고, 상기 복수의 제2 픽셀 각각은 상기 제1 픽셀 회로와 서로 다른 구조를 갖는 제2 픽셀 회로를 포함하는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 행과 열을 따라 서로 인접하도록 배치되는 복수의 제1 영역; 및 상기 복수의 제1 영역 사이에 배치되며, 상기 복수의 제1 영역과 하나의 화면을 표시하는 복수의 제2 영역; 을 포함하고, 상기 복수의 제2 영역 각각은, 인접한 상기 제1 영역과 동일한 하나의 디스플레이 패널에 포함되는 멀티비전 장치를 제공한다.
단위 디스플레이 패널의 비 표시 영역에 LED를 실장함으로써, 단위 디스플레이 패널의 경계에서의 이질감이 제거된 디스플레이 패널 및 멀티비전 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티비전 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 멀티비전 장치 중 단위 디스플레이 패널을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분의 확대도이다.
도 4는 도 3의 B부분의 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 제1 및 제2 픽셀에 각각 포함된 제1 및 제2 픽셀 회로를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 단위 디스플레이 패널을 I-I'선을 따라 절개하여 본 측 단면도이다.
도 7a는 도 6의 제2 픽셀의 확대도이다.
도 7b는 도 7a의 제2 픽셀의 변형예이다.
도 8a 및 도 8b는 도 본 발명의 일 실시예에 채용가능한 다양한 구조의 LED를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈에 채용 가능한 파장 변환 물질을 설명하기 위한 CIE 1931 좌표계이다.
도 10은 일 실시예에 따른 단위 디스플레이 패널의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 단위 디스플레이 패널을 결합하여 멀티비전 장치를 구성하는 과정을 도시한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11의 커넥터가 결합하는 과정을 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 의한 단위 디스플레이 패널을 결합하여 구성한 멀티비전 장치의 픽셀 배열을 도시한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 멀티비전 장치의 측 단면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 단위 디스플레이 패널의 측 단면도이다.
도 16 내지 도 19는 도 6의 단위 디스플레이 패널의 주요 제조공정을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 채용할 수 있는 실내용 네트워크 시스템이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
본 실시예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 본 명세서에서, '상부', '상면', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티비전 장치를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 멀티비전 장치 중 단위 디스플레이 패널을 나타내는 개략적인 사시도이다. 도 3은 도 2의 A부분의 확대도이고, 도 4는 도 3의 B부분의 확대도이다. 도 5a 및 도 5b는 도 4의 제1 및 제2 픽셀에 각각 포함된 제1 및 제2 픽셀 회로를 도시한 도면이고, 도 6는 도 2에 도시된 단위 디스플레이 패널을 I-I'선을 따라 절개하여 본 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 멀티비전 장치(10)는, 화면을 표시하는 제1 내지 제9 단위 디스플레이 패널(11~19)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 단위 디스플레이 패널(11~19)의 개수와 배열은 변경될 수 있다. 멀티비전 장치(10)는 제1 내지 제9 단위 디스플레이 패널(11~19)에 각각 서로 다른 화면을 표시하거나, 하나의 화면을 각 단위 디스플레이 패널(11~19)에 분할하여 표시할 수 있다. 멀티비전 장치(10)을 구성하는 각 단위 디스플레이 패널(11~19)의 크기는 서로 동일할 수 있으나, 실시예에 따라서는 크기가 상이한 단위 디스플레이 패널들로 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 단위 디스플레이 패널(11)은 화면부(100) 및 커넥터(200)를 포함할 수 있다.
화면부(100)는 단위 디스플레이 패널(11)의 전면을 모두 덮도록 배치될 수 있다. 따라서, 화면부(100)에 표시되는 화면은 단위 디스플레이 패널(11)의 전면을 가득 채우도록 표시될 수 있다. 화면부(100)는 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)을 포함할 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)은 각각 하나의 화면의 일부 영역을 표시할 수 있다.
도 1과 같이, 복수개의 단위 디스플레이 패널(11~19)이 연이어 배치된 경우에는, 제2 영역(120)이 그와 인접한 제1 영역(110) 중 어느 하나와 단일(single)의 디스플레이 패널에 포함될 수 있으며, 제2 영역(120)은 제1 영역(110)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제1 영역(110)은 단위 디스플레이 패널(11)의 중앙영역에 배치될 수 있으며, 복수의 제1 픽셀(MPA)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 픽셀(MPA)은 행과 열을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 배열로 배치될 수 있다. 제1 영역(110)은 LCD(Liquid Crystal Display) 디스플레이, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 레이저(Laser) 디스플레이 중 하나를 포함할 수 있다.
제2 영역(120)은 제1 영역(110)의 주변에 배치될 수 있으며, 복수의 제2 픽셀(SPA)이 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치될 수 있다. 복수의 제2 픽셀(SPA)이 이루는 복수의 행과 복수의 열은 복수의 제1 픽셀(MPA)이 이루는 복수의 행과 복수의 열에서 연장된 것일 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 픽셀(MPA, SPA)은 서로 동일한 복수의 행과 복수의 열을 따라 배치될 수 있다.
제2 영역(120)은, 단위 디스플레이 패널(11~19)의 가장자리 영역에 존재하는 비 표시 영역(베젤 영역)에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 영역(120)은 화면부(100)의 가장자리 영역을 따라, 제1 영역(110)과 인접하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 영역(120)은 제1 영역(110)보다 작은 면적을 가질 수 있으며, 제1 영역(110)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2 영역(120)에 포함되는 복수의 제2 픽셀(MPA)은 제1 영역(110)에 포함되는 복수의 제1 픽셀(MPA)과 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 제1 및 제2 픽셀(MPA, SPA)이 서로 다른 구조를 갖는다는 것은, 제1 및 제2 픽셀(MPA, SPA)이 각각 LCD 디스플레이, OLED 디스플레이, 레이저 디스플레이 및 LED 디스플레이와 같이 서로 다른 물리적 회로 구조를 갖는 디스플레이 중 하나로 구성된 것을 의미한다.
일 실시예에서, 제1 영역(110)이 LCD 디스플레이를 포함하는 경우, 제1 영역(110)은 서로 마주보는 TFT 기판과 컬러필터 기판, 그 사이에 배치되는 액정층, 및 TFT 기판 하부에 마련되는 백라이트 유닛 등을 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 제1 픽셀(MPA) 각각은, 상기 TFT 기판 상에 구현되는 픽셀 회로와, 그 상부에 마련되는 액정층과 컬러필터 기판, 및 상기 TFT 기판에서 광원으로 동작하는 백라이트 유닛 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 제2 영역(120)은 복수의 LED(Light Emitting Diode)를 갖는 디스플레이로 구현될 수 있다. 즉, 제2 픽셀(SPA) 각각은 적어도 하나 이상의 행 또는 적어도 하나 이상의 열로 구성된 복수의 LED와, 이러한 하나의 LED를 구동하기 위한 회로 등을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 픽셀(SPA)은, 광원으로 동작하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛에서 방출되는 빛의 투과량을 조절하기 위한 액정층 등을 포함하는 제1 픽셀(MPA)과 서로 다른 물리적 회로 구조를 가질 수 있다.
도 4 및 도 7a를 참조하면, 복수의 제2 픽셀(SPA)은 각각 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)을 적어도 하나씩 포함할 수 있으며, 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)은 각각 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 방출할 수 있다.
제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)의 둘레에는 각 LED셀에서 방출되는 광이 서로 간섭되지 않도록 격벽(154)이 배치될 수 있다. 격벽(154)은 광차단 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 블랙 매트릭스(black matrix) 수지를 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스 수지는 블랙(black) 색상에 한정되는 것은 아니며 제품의 용도 및 사용처 등에 따라 백색(white) 매트릭스 또는 녹색(green) 등 다른 색깔로도 사용할 수 있으며 필요에 따라서는 투명 재질의 매트릭스를 사용할 수도 있다. 상기 백색 매트릭스는 반사 물질 또는 산란물질을 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스는 수지를 포함하는 폴리머, 세라믹, 반도체 또는 금속과 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
격벽(154)은 제2 픽셀(SPA)의 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3) 사이의 간격(d1)이 균일하도록 일정한 두께로 배치될 수 있다. 또한, 격벽(154) 중 제2 픽셀(SPA)의 둘레 부분의 간격(d2, d4)은 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3) 사이의 간격(d1)의 약 1/2의 두께로 형성되어, 인접한 복수의 제2 픽셀(SPA)에 배치된 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)의 간격이 균일하도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 영역(120)의 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)의 간격은 제1 영역(110)을 구성하는 제1 픽셀(MPA)의 제1 내지 제3 서브 픽셀(CM1, CM2, CM3) 사이의 간격과 같도록 배치되어, 제1 영역(110)의 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)과 제2 영역(120)의 제1 내지 제3 서브 픽셀(CM1, CM2, CM3)의 거리가 모두 균일하게 배치될 수 있다.
제1 및 제2 영역(110, 120)의 측 단면도를 참조하여, 제1 및 제2 영역(MPA, SPA)에 대해 자세하게 설명한다. 도 6은 도 3에 도시된 단위 디스플레이 패널을 I-I'선을 따라 절개하여 본 측 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 제1 영역(110)은 LCD 디스플레이로 구성될 수 있으며, TFT(Thin Film Transistor) 기판(162), TFT 기판(162)과 마주보는 컬러필터 기판(165), 및 TFT 기판(162)과 컬러필터 기판(165) 사이에 마련되는 액정층(163)을 포함할 수 있다. TFT 기판(162)의 하부와 컬러필터 기판(165)의 상부에는 각각 제1 및 제2 편광판(162, 166)이 배치될 수 있으며, 제1 편광판(161)의 하부에는 백라이트 유닛(150)이 배치될 수 있다.
액정층(163)은, 예를 들면, 액정에 가해지는 전기 자극에 따라 백라이트 유닛(150)으로부터 조사되는 광의 투과 양상을 변화시켜 원하는 화상을 표시할 수 있다.
TFT 기판(162)은, 예를 들면, 복수의 매트릭스 형태로 형성된 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인을 포함할 수 있다. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인의 교차점 각각에는 픽셀 전극 및 박막 트랜지스터가 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터를 통해 인가된 신호 전압은 화소 전극에 의해 액정층(163)에 가해지며, 액정층(163)은 신호 전압에 따라 정렬되어 광 투과율을 정할 수 있다. TFT 기판(162)에는 각각의 제1 픽셀(MPA)을 동작시키기 위한 복수의 제1 픽셀 회로(MPAC)가 포함될 수 있다. 제1 픽셀 회로(MPAC)는 제1 픽셀(MPA)을 구성하는 제1 내지 제3 서브 픽셀(CM1, CM2, CM3)을 제어하기 위해, 서브 픽셀의 개수만큼 구비될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제1 픽셀 회로(MPAC)는 TFT 기판(162)의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 각각 게이트 및 소스 전극이 연결되는 스위치 소자(TR1)를 포함할 수 있다. 상기 스위치 소자(TR1)는 트랜지스터일 수 있으며, 스위치 소자(TR1)의 드레인 전극에는 픽셀 커패시터(Cp)가 연결될 수 있다. 이러한 픽셀 커패시터(Cp)는 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다. LCD 장치의 경우, 픽셀 커패시터(Cp)가 액정 커패시터를 더 포함할 수도 있다. 제1 영역(110)을 OLED로 구성한 경우, 픽셀 커패시터(Cp)는 각 픽셀에 포함되는 유기전계발광소자에 전류를 공급하기 위한 전류원으로 이용될 수 있다. 한편, 제1 픽셀 회로(MPAC)는 도 5a에 도시한 실시예와 다른 형태로도 구현될 수 있다.
컬러필터 기판(162)은, 예를 들면, TFT 기판(162)과 대향하는 형태로 배치될 수 있으며, 광이 투과하면서 색이 발현되는 RGB 화소(165a, 165b, 165c)로 이루어진 컬러필터와 투명 공통 전극(Indium Tin Oxide; ITO)을 포함할 수 있다. RGB 화소(165a, 165b, 165c)의 주변에는 격벽(165d)이 배치될 수 있으며, 격벽(165d)은 블랙 매트릭스(black matrix) 수지를 포함할 수 있다.
제1 편광판(161)과 TFT 기판(162)은 제2 영역(120)까지 연장될 수 있다.
제2 영역(120)은 복수의 제2 픽셀(SPA)이 배치된 영역으로, 복수의 제2 픽셀(SPA)은 회로 기판(170) 상에 실장될 수 있다. 회로 기판(170)은 제1 영역(110)의 액정층(163)을 밀봉하는 실링부(164) 상에 배치될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 회로 기판(170)에는 각각의 제2 픽셀(SPA)을 동작시키기 위한 복수의 제2 픽셀 회로(SPAC)가 포함될 수 있다. 제2 픽셀 회로(SPAC)는 도 5a의 제1 픽셀 회로(MPAC)와 다른 구조를 가진다. 예를 들어, 제2 픽셀 회로(SPAC)는 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)에 전원을 공급하는 전원 공급 회로(PSC), 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)의 온/오프를 제어하는 구동 회로(DC) 및, 구동 회로(DC)와 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)에 각각 베이스 전극과 컬렉터 전극이 연결되는 스위치 소자(TR2)를 포함할 수 있다. 상기 스위치 소자(TR2)는 트랜지스터일 수 있으며, 스위치 소자(TR2)의 이미터 전극에는 픽셀 저항(Rp)이 연결될 수 있다. 한편, 제2 픽셀 회로(SPAC)는 도 5b에 도시한 실시예와 다른 형태로도 구현될 수 있다.
복수의 제2 픽셀(SPA)은 LCD 디스플레이 패널 중 화면을 표시하지 않는 영역(비 표시 영역)에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 제2 픽셀(SPA)은 제1 영역(110)의 컬러필터 기판(165)과 동일한 층에 배치될 수 있으며, 비 표시 영역에서 컬러필터 기판(165)의 블랙 매트릭스 수지를 제거한 영역에 마련될 수 있다.
한편, 일 실시예에서, 복수의 제2 픽셀(SPA)의 상면은 컬러필터 기판(165)의 상면과 동일한 평면(S)을 갖도록 배치되어, 제1 픽셀(MPA)과 제2 픽셀(SPA)에 각각 표시되는 화면이 이질감 없이 하나의 화면을 이루도록 표시될 수 있다. 실시예에 따라서는 제2 영역(120) 중 백라이트 유닛(150)과 접하는 영역에 각각의 단위 디스플레이 패널(11~19)을 제어하는 패널구동부(140)가 배치될 수 있으며, 패널구동부(140)는 GIP(Gate drive In Panel)일 수 있다. 제2 픽셀(SPA) 및 제2 편광판(166)의 상부에는 보호층(180)이 형성되어, 제1 및 제2 픽셀(MPA, SPA) 및 제2 편광판(166)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2 픽셀(SPA)은, 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)을 포함한다. 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3) 상에는 제1 내지 제3 광조정부(151,152,153)가 배치될 수 있으며, 제1 내지 제3 광조정부(151,152,153) 사이에는 격벽(154)이 마련될 수 있다. 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)은 하나의 패키지에 포함되어 하나의 픽셀이 하나의 패키지를 가질 수 있으며, 실시예에 따라서는 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)이 각각 별개의 패키지로 제공될 수도 있다. 본 실시예에서는 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)이 하나의 패키지 내에 포함되는 경우를 예를 들어 설명한다.
LED(130)는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층과 같은 에피택셜층들을 포함한다. 이러한 에피택셜층들은 하나의 웨이퍼에서 동일한 공정에 의해 성장될 수 있다. LED(130)의 활성층은 동일한 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 활성층은 청색 광(예, 440㎚∼460㎚) 또는 자외선 광(예, 380㎚∼440㎚)을 방출할 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하여, LED(130)에 대해 구체적으로 설명한다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 채용가능한 다양한 구조의 LED를 나타내는 단면도이다.
도 8a에 도시된 LED(130)는, 광투과성 기판(131)과, 광투과성 기판(131) 상에 배치된 반도체 적층체(133)를 포함할 수 있다.
광투과성 기판(131)은 사파이어와 같은 절연성 기판일 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 광투과성 기판(131)은 절연성 기판 외에도 광투과성을 보장할 수 있는 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 광투과성 기판(131)의 일면에는 요철(D)이 형성될 수 있다. 요철(D)은 광추출효율을 개선하면서 성장되는 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다.
반도체 적층체(133)는 광투광성 기판(131) 상에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(133a), 활성층(133b) 및 제2 도전형 반도체층(133c)을 포함할 수 있다. 광투과성 기판(131)과 제1 도전형 반도체층(133a) 사이에 버퍼층(132)을 배치시킬 수 있다.
버퍼층(132)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1)일수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(132)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN일 수 있다. 필요에 따라, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(133a)은 n형 InxAlyGa1-x-yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, n형 불순물은 Si일 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(133a)은 n형 GaN을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(133c)은 p형 InxAlyGa1-x-yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체층일 수 있으며, p형 불순물은 Mg일 수 있다. 예를 들어, 제2 도전형 반도체층(133c)은 단층 구조로 구현될 수도 있으나, 본 예와 같이, 서로 다른 조성을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 활성층(133b)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자우물층과 양자장벽층은 서로 다른 조성을 갖는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)일 수 있다. 특정 예에서, 상기 양자우물층은 InxGa1-xN (0<x≤1)이며, 상기 양자장벽층은 GaN 또는 AlGaN일 수 있다. 활성층(125)은 다중양자우물구조에 한정되지 않고, 단일양자우물 구조일 수 있다.
제1 및 제2 전극(134,135)은, 동일한 면(제1 면)에 위치하도록, 제1 도전형 반도체층(133a)의 메사 에칭된 영역과 제2 도전형 반도체층(133c)에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(134)은 Al, Au, Cr, Ni, Ti, Sn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 전극(135)은 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(135)은 Ag, Ni, Al, Cr, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 2층 이상의 구조로 채용될 수 있다.
도 8b에 도시된 LED(230)는 광투과성 기판(231)의 일면에 배치된 반도체 적층체(233)를 포함한다. 반도체 적층체(233)는 제1 도전형 반도체층(233a), 활성층(233b) 및 제2 도전형 반도체층(233c)을 포함할 수 있다.
LED(230)는 제1 및 제2 도전형 반도체층(233a, 233c)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(237, 238)을 포함한다. 제1 전극(237)은 제2 도전형 반도체층(233c) 및 활성층(233b)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(233a)과 접속된 도전성 비아와 같은 연결 전극(237a)과, 연결 전극(237a)에 연결된 제1 전극 패드(237b)를 포함할 수 있다.
연결 전극(237a)은 절연부(234)에 의하여 둘러싸여 활성층(233b) 및 제2 도전형 반도체층(233c)과 전기적으로 분리될 수 있다. 연결 전극(237a)은 반도체 적층체(233)가 식각된 영역에 배치될 수 있다. 연결 전극(237a)은 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치 또는 제1 도전형 반도체층(233a)과의 접촉 면적 등을 적절히 설계할 수 있다. 또한, 연결 전극(237a)은 반도체 적층체(233) 상에 행과 열을 이루도록 배열됨으로써 전류 흐름을 개선시킬 수 있다. 제2 전극(238)은 제2 도전형 반도체층(233c) 상의 오믹 콘택층(238a) 및 제2 전극 패드(238b)를 포함할 수 있다.
연결 전극(237a) 및 오믹 콘택층(238a)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(233a, 233c)과 오믹 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, Ag, Al, Ni, Cr, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착하거나 스퍼터링하는 등의 공정으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(237b, 238b)는 각각 연결 전극(237a) 및 오믹 콘택층(238a)에 각각 접속되어 LED(230)의 외부 단자로 기능할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 패드(237b, 238b)는 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, NiSn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속을 포함할 수 있다. 절연부(234)는 예를 들어, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 절연부(234)는 높은 반사율을 확보하기 위해서, 광투과성 물질 내에 광 반사성 필러를 분산시키거나 DBR 구조를 도입할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 제2 픽셀(SPA)은 LED(130)를 포장하면서 제1 전극(134)과 제2 전극(135)을 노출시키는 인캡슐레이션(160)을 포함할 수 있다. 인캡슐레이션(160)은 제2 픽셀(SPA)을 견고하게 지지하기 위해서 높은 영률(Young's Modulus)을 가질 수 있다. 또한, 인캡슐레이션(160)은 LED(130)에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위하여 높은 열 전도도를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인캡슐레이션(160)은 에폭시 수지 또는 실리콘(silicone) 수지일 수 있다. 또한, 인캡슐레이션(160)은 빛을 반사시키기 위한 광반사성 입자를 포함할 수 있다. 상기 광반사성 입자로는 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
격벽(154)은 LED(130)에 대응되는 위치에 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)을 갖는다. 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)은 각각 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)을 형성하기 위한 공간으로 제공될 수 있다. 격벽(154)은 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)를 투과하는 광이 서로 간섭하지 않도록 광차단 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격벽(154)은 블랙 매트릭스(black matrix) 수지를 포함할 수 있다.
격벽(154)은 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)를 분리하도록, 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)의 측면을 둘러싸도록 배치된다. 격벽(154)은 인캡슐레이션(160)과 서로 연결되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 격벽(154)과 인캡슐레이션(160)은 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)사이에서부터 각각의 LED(130) 사이까지 연장된 구조로 제공함으로써 전체 광 경로에서 제1 내지 제3 LED셀(CS1, CS2, CS3)간의 광간섭을 효과적으로 차단할 수 있다.
제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)는 LED(130)로부터 방출되는 광을 조정하여 각각 서로 다른 색의 광으로 변환시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)는 각각 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 실시예와 같이, LED(130)가 청색 광을 방출하는 경우에, 제1 및 제2 광조정부(151, 152)는 각각 적색 및 녹색 형광체(P1, P2)를 갖는 제1 및 제2 파장 변환부(151a, 152a)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 파장 변환부(151a, 152a)는 적색 또는 녹색 형광체(P1, P2)와 같은 파장변환물질이 혼합된 광투과성 액상 수지를 제1 및 제2 광방출창(W1, W2)에 디스펜싱함으로써 형성될 수 있으나, 다른 다양한 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 파장변환 필름으로 제공될 수 있다.
필요에 따라, 상기 제1 및 제2 광조정부(151, 152)는 각각 제1 및 제2 파장 변환부(151a, 152a) 상에 배치되며 청색 광을 선택적으로 차단하는 광 필터층(151b, 152b)을 더 포함할 수 있다. 광 필터층(151b, 152b)을 이용함으로써 제1 및 제2 광방출창(W1, W2)에서는 원하는 적색 광 및 녹색 광만을 제공할 수 있다.
본 실시예와 같이, LED(130)가 청색 광을 방출하는 경우에, 상기 제3 광조정부(153)는 형광체가 포함되지 않을 수 있다. 따라서, 제3 광조정부(153)는 LED(130)에서 방출된 청색 광과 동일한 청색 광을 제공할 수 있다.
제3 광조정부(153)는 형광체가 혼합되지 않은 광투과성 액상 수지를 디스펜싱함으로써 형성될 수 있다. 실시예에 따라서는, 제3 광조정부(153)에 청색 광의 색좌표를 조절하기 위한 청색 또는 청록색(예, 480㎚∼520㎚) 파장변환물질을 포함할 수 있다. 이러한 파장변환물질은 제3 광조정부(153)에 의해 제공될 청색 광의 색좌표를 조절하는 목적으로 채용되므로, 다른 색으로 변환하기 위한 다른 파장 변환부(151a, 152a)에서 사용되는 파장변환물질의 함량보다는 적은 함량의 형광체를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 광조정부(151, 152)에 채용 가능한 파장변환물질을 설명하기 위한 CIE 1931 좌표계이다.
도 9에 도시된 CIE 1931 좌표계를 참조하면, 청색 발광소자에 황색, 녹색 및 적색 형광체를 조합하거나 청색 발광소자에 녹색 발광소자 및 적색 발광소자의 조합으로 만들어지는 백색 광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며, CIE 1931 좌표계의 (x, y) 좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는, 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 상기 백색 광의 색 온도는 2,000 K ∼ 20,000 K 사이에 해당한다. 도 9에서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 점E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광은 상대적으로 황색계열 성분의 광이 약해진 상태로 사람이 육안으로 느끼기에는 보다 선명한 느낌 또는 신선한 느낌을 가질 수 있는 영역의 조명 광원으로 사용될 수 있다. 따라서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광을 이용한 조명 제품은 식료품, 의류 등을 판매하는 상가용 조명으로 효과가 좋다.
본 실시예에 채용된 LED으로부터 방출되는 광의 파장을 변환하기 위한 물질로서, 형광체 및/또는 양자점과 같은 다양한 물질이 사용될 수 있다
형광체로는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 La3Si6N11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu, Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4)(여기에서, Ln은 Ⅲa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소일 수 있다.)
플루오라이드(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4+, K2TiF6:Mn4+, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4+, K3SiF7:Mn4+
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(Ⅱ)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
특히, 불화물계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 불화물계 적색 형광체의 경우, 기타 형광체와 달리 40 ㎚ 이하의 협반치폭(narrow FWHM)을 구현할 수 있기 때문에, UHD TV와 같은 고해상도 TV에 활용될 수 있다.
아래 표 1은 청색 LED(440㎚∼460㎚) 또는 UV LED(380㎚∼440㎚)을 위한 응용분야별 형광체 종류이다.
용도 형광체
LED TV BLU β-SiAlON:Eu2 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4+, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
조명 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
Side View
(Mobile, Note PC)		 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:Eu2 +, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
전장
(Head Lamp, etc.)		 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
또한, 파장 변환부는 형광체를 대체하거나 형광체와 혼합하여 양자점(Quantum Dot, QD)과 같은 파장변환물질들이 사용될 수 있다.
도 7b는 제2 픽셀(SPA)의 격벽을 변형한 실시예이다. 도 7b의 제2 픽셀(SPA)은 도 7a의 제2 픽셀(SPA)에 비해 격벽(154')이 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)의 두께에 비해 d6만큼 더 두껍게 배치된 차이점이 있다. 다른 구성은 도 7a에서 설명한 구성과 동일하다.
격벽(154')이 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)보다 더 두껍게 배치되므로, 제1 내지 제3 광조정부(151, 152, 153)에서 방출되는 광의 조사각은 앞선 실시예에 비해 더 좁아질 수 있다. 본 실시예의 제1 영역(110)과 제2 영역(120)은 서로 이종의 디스플레이로 형성되므로, 제1 픽셀(MPA)과 제2 픽셀(SPA)에서 각각 방출되는 광의 조사각이 다르게될 수 있다. 이와 같이, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)에서 방출되는 광의 조사각이 다르게 되면, 디스플레이 패널을 보는 사용자가 위치하는 장소에 따라 디스플레이의 제1 영역과 제2 영역에 표시되는 화면의 휘도 또는 색상 등이 다르게 보이는 왜곡이 발생할 수 있다. 본 실시예는 격벽(154')의 두께를 제1 및 제2 광조정부(151, 152,153)위 두께보다 d6만큼 높게 형성하여, 제1 영역과 제2 영역에서 방출되는 광의 조사각을 균일하게 조정할 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널을 보는 사용자의 위치에 관계없이 왜곡 없는 화면을 제공할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 단위 디스플레이 패널(11)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
단위 디스플레이 패널(11)은 화면부(100), 화면조정부(400), 제어부(300) 및, 커넥터(200)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 화면부(100)는 하나의 화면을 나누어 표시하되, 서로 다른 화면 구현 방식을 갖는 이종의 디스플레이인 제1 영역(110) 및 제 2 영역(120)을 포함할 수 있다.
화면조정부(400)는, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)의 화면 구현 방식 차이에 의해 제1 영역(110)과 제2 영역(120)에 표시되는 화면의 휘도가 차이나는 것을 방지하기 위해, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)에 전송되는 영상 신호의 휘도값을 조정하는 캘리브레이션(calibration) 회로를 포함할 수 있다.
제어부(300)는 입력된 영상신호(data rx)에서 단위 디스플레이 패널(11)의 화면부(100)에서 표시될 영상신호를 추출하고, 인접한 단위 디스플레이 패널에 영상신호(data tx)를 전송하는 개별적인 이미지 프로세서(image processor)를 포함할 수 있다.
제어부(300)는 복수의 단위 디스플레이 패널을 인접하여 구성되는 멀티 비전 장치에서 각 단위 디스플레이 패널(11)이 표시해야할 화면을 구성할 수 있다. 이를 위해, 각 제어부(300)는 인접한 단위 디스플레이 패널의 제어부와 통신하여 각각의 단위 디스플레이 패널간의 배치 구조를 파악하고, 입력된 영상신호에 각각의 단위 디스플레이 패널의 배치 구조를 매핑하여, 제어부(300)가 포함된 단위 디스플레이 패널(11)이 표시할 영상신호를 추출할 수 있다. 따라서, 멀티 비전 장치의 단위 디스플레이 패널에 표시될 영상을 분배하기 위한 별도의 허브가 필요치 않는 정점이 있다. 일반적인 멀티 비전 장치는, 단위 디스플레이 패널에 표시되는 화면을 별도의 제어장치에서 연산한 후, 허브(hub)를 통해 각각의 단위 디스플레이 패널에 분배하였다. 반면에 본 실시예의 멀티 비전 장치는, 각각의 단위 디스플레이 패널의 제어부(300)에서 영상신호를 추출하므로 별도의 제어장치나 허브가 필요가 없는 장점이 있다.
커넥터(200)는 단위 디스플레이 패널의 영상신호(data rx, data tx)를 송수신할 수 있다. 커넥터(200)는 마그네틱 커넥터(magnetic connect)일 수 있으며, 멀티 비전 장치를 이루는 복수의 단위 디스플레이 패널 각각은, 인접한 단위 디스플레이 패널과 마그네틱 커넥터의 자력에 의해 결속될 수 있다. 도 11, 도 12a 및 도 12b를 참조하여 이에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 단위 디스플레이 패널(11)은 측면에 배치된 커넥터(200)를 통해 인접한 단위 디스플레이 패널(12)과 접속될 수 있다. 도 12a를 참조하면, 커넥터(200)는 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b')를 포함할 수 있다. 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b')는 서로 다른 자성을 갖는 자석으로 형성되거나, 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b') 중 어느 하나는 자석이고, 다른 하나는 자석에 붙는 금속재질로 형성될 수 있다. 따라서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b')는 서로 인접하게 되면, 자력에 의해 견인되어 도 12b와 같이 결속될 수 있다. 커넥터(200)는 영상 신호를 송수신하는 단자를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 단위 디스플레이 패널(11)에 전원을 공급하는 전원공급단자를 포함할 수 있다. 따라서, 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b')에는 각각 영상 신호 또는 전력을 송수신하기 위한 케이블(210a, 210b)이 연장되어, 커넥터(200)를 통해 접속된 단위 디스플레이 패널들(11, 12) 사이에 영상 신호 또는 전력이 송수신될 수 있다.
도 13은 도 12b와 같이, 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b')가 접속되었을 때에, 단위 디스플레이 패널들(11, 12)의 제2 영역들(120a, 120b)을 구성하는 제2 픽셀들(SPAa, SPAb)의 배치를 도시한 것이다. 어느 한 단위 디스플레이 패널(11)의 제2 픽셀(SPAa)이 배치된 행과 열이, 이웃한 다른 단위 디스플레이 패널(12)의 제2 픽셀(SPAb)이 배치된 행과 열과 동일한 배열을 갖도록 구성될 수 있다. 어느 한 단위 디스플레이 패널(11)의 제2 픽셀을 구성하는 제1 내지 제3 LED셀(CS1a, CS2a, CS3a) 사이의 간격(d7, d8)과, 제3 LED셀(CS3a)과 인접한 단위 디스플레이 패널(12)의 제1 LED셀(CS1b)과의 간격(d9)을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 암커넥터(210a')와 수커넥터(210b')가 접속되면, 인접한 단위 디스플레이 패널들(11, 12)의 픽셀들이 동일한 행과 열로 배치되어, 단위 디스플레이 패널들(11, 12)의 경계면에서 이질감 없이 연결된 화면이 표시될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 의한 멀티비전 장치(20)의 측단면도이다. 본 실시예의 멀티비전 장치(20)는, 앞서 설명한 실시예와 비교할 때, 어느 한 단위 디스플레이 패널(21)의 회로 기판(170')이 다른 디스플레이 패널(22)까지 연장된 점에서 차이가 있다. 다른 구성은 앞서 설명한 도 6의 디스플레이 패널과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략한다.
회로 기판(170')은 플렉시블한(flexible) 회로 기판으로 구성될 수 있으며, 단위 디스플레이 패널(21, 22)의 측면에서 돌출되도록 배치되어 인접한 단위 디스플레이 패널(21, 22) 사이를 유연하게 연결할 수 있다. 또한, 회로 기판(170')의 표면에는 플렉시블한 물질로 구성된 보호층(180')이 배치될 수 있다. 따라서, 동일 평면 상에서 단위 디스플레이 패널을 연이어 배치하는 앞서 설명한 실시예와 달리, 본 실시예는 복수의 단위 디스플에이 패널(21, 22)이 서로 다른 평면 상에 위치하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 단위 디스플레이 패널(21, 22)이 벽(Wa)의 각 면에 배치되도록 할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 멀티비전 장치(20)는 벽(Wa)의 각 면을 끊김 없이 덮을 수 있으므로, 디스플레이 패널에 표시되는 화면이 벽(Wa)의 모서리에서도 끊김 없이 출력되도록 할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 의한 단위 디스플레이 패널의 측 단면도이다. 본 실시예의 단위 디스플레이 패널은 앞서 설명한 도 6의 디스플레이 패널과 비교할 때에, 제1 영역(110')을 구성하는 디스플레이 패널이 OLED 디스플레이인 차이점이 있다. 다른 구성은 앞서 설명한 도 6의 디스플레이 패널과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략한다.
본 실시예의 제1 영역(110')은 OLED 디스플레이로 구성될 수 있으며, TFT 기판(150'), TFT 기판(150')과 마주보는 컬러필터 기판(165'), 및 TFT 기판(150')과 컬러필터 기판(165') 사이에 마련되는 유기발광층(163')을 포함할 수 있다. 유기발광층(163')은 한쌍의 기판 사이에 유기발광물질을 인입하고 한쌍의 기판의 단부에 실링부(164')를 형성하여 구성할 수 있다. 유기발광층(163')은 제2 영역(120')까지 연장될 수 있다.
컬러필터 기판(165')은, 예를 들면, TFT 기판(150')과 대향하는 형태로 배치될 수 있으며, 광이 투과하면서 색이 발현되는 RGB 화소(165a', 165b', 165c')로 이루어진 컬러필터와 투명 공통 전극(Indium Tin Oxide; ITO)를 포함할 수 있다. RGB 화소(165a', 165b', 165c')의 주변에는 격벽(165d')이 배치될 수 있으며, 격벽(165d')은 블랙 매트릭스(black matrix) 수지를 포함할 수 있다.
제2 영역(120')은 LED소자로 이루어진 복수의 제2 픽셀이 배치된 영역으로, 복수의 제2 픽셀이 실장되는 회로 기판(170')을 포함할 수 있다. 회로 기판(170')은 제1 영역(110')의 유기발광층(163')을 밀봉하는 실링부(164')의 상부에 배치될 수 있다. 복수의 제2 픽셀(SPA')은 OLED 디스플레이 중 화면을 표시하지 않는 비 표시 영역(베젤 영역)을 제거한 부분에 배치될 수 있다. 복수의 제2 픽셀은 제1 영역(110')의 컬러필터 기판(165')과 동일한 층에 배치될 수 있다. 복수의 제2 픽셀(SPA')의 상면은 컬러필터 기판(165)의 상면과 동일한 평면을 갖도록 배치되어, 제1 픽셀(MPA')과 제2 픽셀에 각각 표시되는 화면이 이질감 없이 하나의 화면을 이루도록 표시될 수 있다. 실시예에 따라서는 제2 영역(120') 중 TFT 기판(150')과 접하는 영역에 단위 디스플레이 패널을 제어하는 패널구동부(140')가 배치될 수 있으며, 패널구동부(140')는 GIP(Gate drive In Panel)일 수 있다.
도 16 내지 도 19는 도 6의 단위 디스플레이 패널의 주요 제조공정을 개략적으로 도시한 측단면도이다.
먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, LCD 디스플레이 패널(11a)을 준비한다.
본 실시예의 LCD 디스플레이 패널(11a)은, TFT(Thin Film Transistor) 기판(162), TFT 기판(162)과 마주보는 컬러필터 기판(165), 및 TFT 기판(162)과 컬러필터 기판(165) 사이에 마련되는 액정층(163)을 포함할 수 있으며, 액정층(163)의 단부는 실링부(164)에 의해 봉지될 수 있다.
TFT 기판(162)의 하부와 컬러필터 기판(165)의 상부에는 각각 제1 및 제2 편광판(162, 166)이 배치될 수 있으며, 제1 편광판(161)의 하부에는 패널구동부(140) 및 백라이트 유닛(150)이 배치될 수 있다.
다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판(165) 중 제2 영역(120)에 배치된 영역을 제거하여, 하부의 실링부(164)를 노출시킬 수 있다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 실링부(164)의 상면에 회로 기판(170)을 배치한 후, 도 19에 도시된 바와 같이, 회로 기판(170)에 복수의 제2 픽셀(SPA)을 실장할 수 있다. 실시예에 따라서는, 복수의 제2 픽셀(SPA)이 회로 기판(170)에 실장된 상태로 배치할 수도 있다.
다음으로, 복수의 제1 픽셀(SPA) 및 제2 편광판(166)을 덮도록 보호층을 형성하면 도 6의 단위 디스플레이 패널(11)을 제조할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예들에 따른 디스플레이 패널을 채용할 수 있는 실내용 스마트 네트워크 시스템이다.
본 실시예에 따른 네트워크 시스템(1000)은 LED 등의 반도체 발광소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 네트워크 시스템일 수 있다. 네트워크 시스템(1000)은, 다양한 디스플레이 패널, 조명 장치 및 유무선 통신 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 센서, 컨트롤러, 통신수단, 네트워크 제어 및 유지 관리 등을 위한 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(1000)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(1000)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다. 이때, 네트워크 시스템(1000)에 포함되는 LED 램프(1200)는, 도1에 도시된 광원 모듈을 포함할 수 있다. LED 램프(1200)는 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(1100)로부터 수신하여 LED 램프(1200) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(1200)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(1300~1800)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다.
도 20을 참조하면, 네트워크 시스템(1000)은, 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(1100), 게이트웨이(1100)와 통신 가능하도록 연결되며 LED를 광원으로 포함하는 LED 램프(1200), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(1100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(1300~1800)를 포함할 수 있다. 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템(1000)을 구현하기 위해, LED 램프(1200)를 비롯한 각 장치(1300~1800)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(1200)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(1100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(1210)을 가질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(1000)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(1000)이 가정에 적용되는 경우, 네트워크 시스템(1000)에 포함되며 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트웨이(1100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(1300~1800)는 가전 제품(1300), 디지털 도어록(1400), 차고 도어록(1500), 벽 등에 설치되는 조명용 스위치(1600), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(1700) 및 스마트 폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(1800) 등을 포함할 수 있다.
네트워크 시스템(1000)에서, LED 램프(1200)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(1300~1800)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(1200) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(1200)는 LED 램프(1200)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi(LED WiFi) 통신을 이용하여 네트워크 시스템(1000)에 포함되는 장치들(1300~1800)을 컨트롤할 수도 있다.
우선, LED 램프(1200)는 램프용 통신 모듈(1210)을 통해 게이트웨이(1100)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(1200)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(1200)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 2의 디스플레이 패널을 채용한 텔레비전(1310)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(1200)의 조명 밝기는 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(1200)는 게이트웨이(1100)와 연결된 램프용 통신 모듈(1210)로부터 텔레비전(1310)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(1210)은 LED 램프(1200)에 포함되는 센서 및/또는 컨트롤러와 일체형으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, TV 프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 설정된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 12,000 K 이하의 색 온도로(예를 들면 6,000 K로) 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그 프로그램인 경우, 조명도 설정값에 따라 색 온도가 6,000 K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 네트워크 시스템(1000)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(1400)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(1200)를 모두 턴-오프시켜 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(1800) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(1400)이 잠기면, LED 램프(1200)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(1200)의 동작은, 네트워크 시스템(1000)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 네트워크 시스템(1000)이 건물 내에 구현되는 경우, 빌딩 내에서 조명과 위치센서와 통신모듈을 결합하고, 건물 내 사람들의 위치정보를 수집하여 조명을 턴-온 또는 턴-오프하거나 수집한 정보를 실시간으로 제공하여 시설관리나 유휴공간의 효율적 활용을 가능케 할 수 있다. 일반적으로 LED 램프(1200)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(1200)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(1200)는 이미지센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(1210) 등과 결합하여, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어 LED 램프(1200)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 조명의 밝기를 조절, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10, 20: 멀티비전 장치
11~19: 단위 디스플레이 패널
100: 화면부
110: 제1 영역
120: 제2 영역
200: 커넥터
MPA: 제1 픽셀
SPA: 제2 픽셀

Claims (10)

  1. 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열을 따라 배치되는 복수의 제1 픽셀을 포함하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역의 주변에서 상기 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열을 따라 배치되는 복수의 제2 픽셀을 포함하며, 상기 제1 영역보다 작은 면적을 갖는 제2 영역; 을 포함하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 하나의 화면을 표시하며,
    상기 제1 영역은 서로 마주보는 TFT 기판과 컬러필터 기판을 포함하고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 상기 TFT 기판과 상기 컬러필터 기판의 사이에 대응되는 공간을 밀봉하는 실링부와, 상기 실링부 상에 상기 제1 영역의 상기 컬러필터 기판과 대응되도록 배치되며 상기 복수의 제2 픽셀이 실장되는 회로 기판을 포함하고,
    상기 회로 기판은 상기 제1 영역의 상기 컬러필터 기판과 대응되는 위치에 배치되는 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 회로 기판 상에 실장되며 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 복수의 LED셀을 더 포함하고,
    상기 복수의 제2 픽셀은 각각 상기 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 LED셀을 적어도 하나씩 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 픽셀 각각은,
    제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 제1 내지 제3 LED를 포함하며, 제1 면 및 상기 제1 면과 반대에 위치하는 제2 면을 갖는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이의 제1 면에 배치되며, 상기 제1 내지 제3 LED가 선택적으로 구동 가능하도록 상기 제1 내지 제3 LED에 전기적으로 연결된 전극부;
    상기 제1 내지 제3 LED에 각각 대응되도록 상기 LED 어레이의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 내지 제3 LED로부터 방출되는 광을 조정하여 각각 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 제공하도록 구성된 제1 내지 제3 광조정부; 및
    상기 제1 내지 제3 광조정부가 서로 분리되도록 상기 제1 내지 제3 광조정부 사이에 배치된 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격벽의 두께는 상기 제1 내지 제3 광조정부의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 LCD, OLED 및 레이저 디스플레이(Laser Display) 중 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 TFT 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 마련되는 액정층을 더 포함하며,
    상기 TFT 기판은 적어도 하나의 스위치 소자와 적어도 하나의 커패시턴스(capacitance) 소자를 갖는 제1 픽셀 회로를 포함하며,
    상기 복수의 제2 픽셀은 상기 컬러필터 기판과 동일한 층에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 TFT 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 마련되는 유기발광층을 더 포함하며,
    상기 TFT 기판은 적어도 하나의 스위치 소자와 적어도 하나의 커패시턴스(capacitance) 소자를 갖는 제1 픽셀 회로를 포함하며,
    상기 복수의 제2 픽셀은 상기 컬러필터 기판과 동일한 층에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  8. 복수의 단위 디스플레이 패널을 포함하며,
    상기 복수의 단위 디스플레이 패널 각각은,
    하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열을 따라 배치되는 복수의 제1 픽셀을 포함하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역의 주변에서 상기 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열을 따라 배치되는 복수의 제2 픽셀을 포함하는 제2 영역; 을 포함하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 하나의 화면을 표시하며,
    상기 제1 영역은 서로 마주보는 TFT 기판과 컬러필터 기판을 포함하고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 상기 TFT 기판과 상기 컬러필터 기판의 사이에 대응되는 공간을 밀봉하는 실링부와, 상기 실링부 상에 상기 제1 영역의 상기 컬러필터 기판과 대응되도록 배치되며 상기 복수의 제2 픽셀이 실장되는 회로 기판을 포함하고,
    상기 회로 기판은 상기 제1 영역의 상기 컬러필터 기판과 대응되는 위치에 배치되는멀티비전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 단위 디스플레이 패널 각각은,
    인접한 다른 단위 디스플레이 패널과 마주하는 면에 배치되어 화면신호와 전력을 공급하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티비전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 커넥터는 마그네틱 커넥터(magnetic connect)이며, 상기 복수의 단위 디스플레이 패널 각각은, 상기 인접한 다른 단위 디스플레이 패널과 상기 마그네틱 커넥터의 자력에 의해 결속되는 멀티비전 장치.
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