以下では、本発明の好適な実施形態に対して添付の図面を参照してさらに具体的に説明する。
図2は、本発明の第1実施形態に係る表示装置の発光モジュールを製造するためのベース基板の上面を示した平面図で、図3は、本発明の一実施形態に係る表示装置の発光モジュールを製造するための基板の下面を示した背面図である。そして、図4は、本発明の一実施形態に係る表示装置の発光モジュールを示した平面図である。
図2及び図3を参照すると、まず、本発明の第1実施形態に係る表示装置100を製造するときに用いられる発光モジュール110を製造するためのベース基板105を製造する。図2及び図3に示したベース基板105は、12個の発光モジュール110を製造できることを一形態として示したものであって、ベース基板105は、必要に応じて、さらに多くの発光モジュール110を製造できるように形成されてもよい。
ベース基板105は、上部に複数の発光ダイオードチップを支持するために備えられてもよい。ベース基板105は、通常、絶縁性素材を有してもよく、上部に導電型回路パターンなどが形成されてもよく、外部から供給される電力を各発光ダイオードチップに供給することができる。本実施形態において、ベース基板105としては、セラミック基板、PI基板、タップ(Tap)基板、ガラスウェハー(glass wafer)及びシリコンウェハー(silicon wafer)などが用いられてもよい。
このようなベース基板105に複数の信号線113及び複数の共通線115が配置されてもよく、図2及び図3に示したように、ベース基板105の上面105aには、複数の共通線115と電気的に接続された複数の上部共通線端子115a(115aa、115ab、115ac、115ad)が形成されてもよい。このとき、複数の信号線113及び複数の共通線115は、ベース基板105の上面105aに露出しなくてもよい。また、本実施形態において、ベース基板105の上面105aに、複数の信号線と電気的に接続された複数の上部信号線端子が形成されないことついて説明するが、必要に応じて複数の上部信号線端子が形成されてもよい。このとき、複数の上部共通線端子115aは、発
光モジュール110が分離されるベース基板105の縁部に位置するように形成されてもよい。
そして、発光モジュール110の内側位置には、複数の発光ダイオードチップ(例えば、青色発光ダイオードチップ、赤色発光ダイオードチップ及び緑色発光ダイオードチップ)が配置されるための各実装部が形成されてもよい。実装部は、発光モジュール110のベース基板105の縁部に形成された複数の上部共通線端子115aの内側に形成されてもよく、複数の信号線113及び複数の共通線115と電気的に接続されてもよい。
また、図3に示したように、ベース基板105の下面105bには、複数の信号線113及び複数の共通線115と電気的に接続された複数の下部信号線端子113b(113ba、113bb、113bc)及び複数の下部共通線端子115b(115ba、115bb、115bc、115bd)がそれぞれ形成される。このとき、ベース基板105の下面105bに形成された複数の下部共通線端子115bは、ベース基板105の上面105aに形成された複数の上部共通線端子115aにそれぞれ対応する位置に配置されてもよい。上部共通線端子115a及び下部共通線端子115bは共通線115によって電気的に接続されてもよい。
ここで、図2及び図3に示した複数の信号線113及び複数の共通線115のうちいずれか一つ以上は、ベース基板105の上面105aや下面105bに露出しなくてもよく
、絶縁層などによって覆われた状態であってもよい。
前記のような形状を有するベース基板105の上面105aには、複数の発光ダイオードチップ(例えば、青色発光ダイオードチップ、赤色発光ダイオードチップ及び緑色発光ダイオードチップ)がそれぞれ転写方式で1回の工程を通じて実装されてもよい。このように複数の発光ダイオードチップが実装された後、発光モジュール110単位でカッティングすることによって発光モジュール110を製作することができる。それによって、図4に示したように、基板111上に複数の青色発光ダイオードチップ122、複数の赤色発光ダイオードチップ124及び複数の緑色発光ダイオードチップ126が実装された発光モジュール110が製造され得る。
前記のような工程で製作された発光モジュール110は、図4に示した通りである。このとき、本実施形態において、説明の便宜上、図2~図4で複数の下部信号線端子113b及び複数の上部及び下部共通線端子115a、115bの大きさを相対的に大きく示したが、これは、必要に応じて小さく形成されてもよい。
それによって、一つの発光モジュール110内に配置された各発光ダイオードチップ122、124、126の間隔と、隣接した発光モジュール110の縁部に配置された各発光ダイオードチップ122、124、126の間隔とは同一であってもよい。
再び図4を参照して、各発光ダイオードチップ122、124、126が実装された発光モジュール110に対して説明すると、各発光ダイオードチップ122、124、126は、信号線113及び共通線115にそれぞれ電気的に接続された状態で基板111上に形成された実装部に配置される。そして、一つの青色発光ダイオードチップ122、一つの赤色発光ダイオードチップ124及び一つの緑色発光ダイオードチップ126が一つのピクセルPをなすことができる。本実施形態において、一つのピクセル内に一つの青色発光ダイオードチップ122、一つの赤色発光ダイオードチップ124及び一つの緑色発光ダイオードチップ126が含まれたことに対して説明するが、必要に応じて、それぞれ複数個が一つのピクセル内に含まれてもよい。
このとき、本実施形態において、各発光ダイオードチップ122、124、126は、それぞれ共通線115及び信号線113に電気的に接続されてもよい。すなわち、図4には上部信号線端子を示していないが、図3に示したベース基板105の下面105bを共に参照すると、一つのピクセルPに含まれた青色発光ダイオードチップ122は、第1信号線端子113ba及び第1共通線端子115aaに電気的に接続され、赤色発光ダイオードチップ124は、第2信号線端子113bb及び第1共通線端子115aaに電気的に接続される。そして、緑色発光ダイオードチップ126は、第3信号線端子113bc及び第1共通線端子115aaに電気的に接続される。
そして、図2及び図3に示したように、ベース基板105には、一つの発光モジュール110の縁部に沿って複数の上部共通線端子115a、下部信号線端子113b及び下部共通線端子115bが形成され、ベース基板105の上面105aに発光ダイオードチップ122、124、126が配置される。このとき、一つの信号線113の両側にそれぞれ下部信号線端子113bが形成され、一つの共通線115の両側にそれぞれ上部及び下部共通線端子115a、115bが形成されてもよい。
また、図2に示したベース基板105の上面105aに各発光ダイオードチップ122、124、126が配置された後、発光モジュール110別にテストが進められてもよい。このときのテストは、該当の発光モジュール110に実装された複数の発光ダイオードチップ122、124、126が正常に動作するかどうかを確認するテストである。この
ようなテストを通過した発光モジュール110のみをカッティングし、マザーボード130に結合することによって表示装置100を製造することができる。
次に、図5を参照して、マザーボード130に対して説明する。
図5は、本発明の第1実施形態に係る表示装置を製造するためのマザーボードの上面を示した平面図である。
本実施形態において、表示装置100を製造するためのマザーボード130は、図5に示した通りである。本実施形態において、マザーボード130は、12個の発光モジュール110が実装される大きさで示したが、実際のマザーボード130は、さらに大きくてもよく、製造しようとする表示装置100の大きさと同一の大きさを有してもよい。
本実施形態において、マザーボード130は、図5に示したように、ベース基板105の下面105bが図3に示したものと同一の形状を有してもよい。すなわち、マザーボード130には、ベース基板105と同様に、複数の信号線及び複数の共通線は形成されなくてもよく、複数のボード信号線端子132a及び複数のボード共通線端子134aのみが形成されてもよい。ここで、必要に応じて、複数のボード信号線(図示せず)及び複数のボード共通線(図示せず)が配置されてもよく、複数のボード信号線端子132a及び複数のボード共通線端子134aが形成されてもよい。
また、複数のボード信号線端子132a及び複数のボード共通線端子134aは、マザーボード130の縁部に沿って配置されてもよく、内側に配置されてもよい。それによって、複数のボード信号線端子132a及び複数のボード共通線端子134aを通じて、マザーボード130の上部に実装される複数の発光モジュール110に電源及び映像信号を伝達することができる。
図6は、本発明の第1実施形態に係る表示装置を製造する工程を説明するための図で、図7は、本発明の第1実施形態に係る表示装置のマザーボードに一部の発光モジュールが装着されたことを示した図である。そして、図8は、本発明の第1実施形態に係る表示装置の一部を示した断面図である。
図6~図8を参照して、マザーボード130に複数の発光モジュール110を結合することについて説明する。
まず、マザーボード130の上部に第1接着部142が配置されてもよい。第1接着部142は、マザーボード130と同一の大きさを有してもよく、必要に応じて、マザーボード130より小さくてもよい。本実施形態において、第1接着部142は、電気伝導性を有する接着物質を含んでもよく、異方性伝導フィルム(ACF、anisotropic conductive film)、異方性伝導ペースト(ACP、anisotropic conductive paste)、SAP(Self Assembly
Paste/Epoxy+Sn-Bi)、共晶、AuSn、AgSn、In及びソルダーペーストのうち一つであってもよく、伝導性及び接着性を同時に有する物質であればいずれも利用可能である。
このとき、異方性伝導フィルムには、絶縁性を有する接着性有機材料が含まれ、その内部には、電気的接続のための導電性粒子が均一に分散されて含まれる。それによって、異方性伝導フィルムは、一方向への圧力印加によって二つの物体が接着すると、圧力を受けた方向に導電性を有するが、面方向には絶縁性を有する性質がある接着剤である。
このようにマザーボード130上に第1接着部142が配置された状態で、複数の発光モジュール110がマザーボード130上に結合されてもよい。マザーボード130上に結合される複数の発光モジュール110は、規則的に隣接した発光モジュール110の一側が互いに当接するようにマザーボード130上に結合されてもよい。それによって、隣接した発光モジュール110に形成された各下部信号線端子113bは、マザーボード130上に形成されたボード信号線端子132a上にそれぞれ配置されてもよく、第1接着部142によって互いに電気的に接続されてもよい。すなわち、図8に示したように、第1接着部142によって一つの発光モジュール110の各下部信号線端子113bとマザーボード130の各ボード信号線端子132aとが電気的に接続され、隣接した発光モジュール110の各下部信号線端子113bとマザーボード130の各ボード信号線端子132aとが電気的に接続されることによって、隣接した発光モジュール110の下部信号線端子113b同士が電気的に接続され得る。
それによって、図7に示したように、マザーボード130上に発光モジュール110が配置されてもよく、発光モジュール110の下面に配置された各下部信号線端子113b及び各下部共通線端子115bがマザーボード上に配置された各ボード信号線端子132a及び各ボード共通線端子134aとそれぞれ当接することによって電気的に接続される。
前記のように、マザーボード130上に複数の発光モジュール110が互いに隣接するように配置されることによって、大型の表示装置100を製造するとき、大型の表示装置100とほぼ類似する大きさのマザーボード130を用いて、複数の発光モジュール110を互いに電気的に接続することによって複数の発光モジュール110が同時に駆動し得る。
図9は、本発明の第2実施形態に係る表示装置の発光モジュールを結合することを説明するための図である。
本実施形態において、第1実施形態と異なって、発光モジュール110の上面に複数の上部信号線端子113aが形成されたことに対して説明する。そして、説明の便宜上、発光モジュール110の上面に複数の信号線113及び複数の共通線115が露出したことに対して説明するが、これに限定されない。
図9を参照すると、本発明の第2実施形態に係る表示装置100を製造するとき、隣接した発光モジュール110を電気的に接続することに対して説明する。図示したように、二つ以上の発光モジュール110を互いに隣接するように配置し、隣接した発光モジュール110の各上部信号線端子113aをワイヤWを用いて電気的に接続してもよい。
このとき、全ての隣接するように当接した各発光モジュール110の上部信号線端子113a同士は、全てワイヤWを用いて電気的に接続してもよい。そして、これと同様に、全ての隣接するように当接した各発光モジュール110の上部共通線端子115a同士は、全てワイヤWを用いて電気的に接続してもよい。それによって、隣接した発光モジュール110同士が電気的に接続され、別途のコネクターを用いることなく、複数の発光モジュール110が互いに電気的に接続され得る。
ここで、本実施形態において、マザーボード130は、第1実施形態と異なって、複数の発光モジュール110を支持する役割をする。また、マザーボード130には、第1実施形態と異なって、複数のボード信号線端子132aや複数のボード共通線端子134aなどが形成されなくてもよい。また、発光モジュール110の下面に下部信号線端子113bや下部共通線端子115bが形成されなくてもよい。
本実施形態において、マザーボード130上への複数の発光モジュール110の結合は、電気伝導性のない接着部を用いて行ってもよい。
図10は、本発明の第3実施形態に係る表示装置の発光モジュールを結合することを説明するための図である。
図10を参照して、本発明の第3実施形態に係る表示装置100を製造するとき、隣接した発光モジュール110を電気的に接続することに対して説明する。図示したように、二つ以上の発光モジュール110を互いに隣接するように配置し、隣接した発光モジュール110の各上部信号線端子113aを、電気伝導性を有する第2接着部144を用いて電気的に接続してもよい。本実施形態において、発光モジュール110は、第2実施形態と同様に、上面に複数の上部信号線端子113aが形成されたことについて説明する。
このとき、第2接着部144は、異方性伝導ペースト(ACP、anisotropic conductive paste)、SAP(Self Assembly Paste/Epoxy+Sn-Bi)、共晶、AuSn、AgSn及びInであってもよく、必要に応じてソルダーペーストであってもよい。第2接着部144は、図10に示したように、隣接した発光モジュール110において当接した上部信号線端子113aの上面を接続して覆うように塗布されてもよい。このように伝導性を有する第2接着部144を用いて、隣接した発光モジュール110の上部信号線端子113a同士を電気的に接続することによって、隣接した発光モジュール110間の結合性を高めることができる。
そして、本実施形態において、全ての隣接するように当接した各発光モジュール110の上部信号線端子113a同士を、全て第2接着部144を用いて電気的に接続してもよい。また、これと同様に、全ての隣接するように当接した各発光モジュール110の上部共通線端子115a同士を、全て第2接着部144を用いて電気的に接続してもよい。それによって、隣接した発光モジュール110同士が電気的に接続され、別途のコネクターを用いることなく、複数の発光モジュール110を互いに電気的に接続することができる。
また、本実施形態においても、第2実施形態と同様に、マザーボード130は、複数の発光モジュール110を支持する役割のみをすることができ、各発光モジュール110の下面に下部信号線端子113bや下部共通線端子115bが形成されなくてもよい。そして、マザーボード130と複数の発光モジュール110との結合は、伝導性のない接着部を用いて行われてもよい。
図11は、本発明の第4実施形態に係る表示装置の発光モジュールを結合することを説明するための図である。
図11を参照して、本発明の第4実施形態に係る表示装置100を製造するとき、隣接した発光モジュール110を電気的に接続することに対して説明する。図示したように、二つ以上の発光モジュール110を互いに隣接するように配置し、隣接した発光モジュール110間に電気伝導性を有する第3接着部146を配置し、隣接した発光モジュール110の各上部信号線端子113aを電気的に接続してもよい。
このとき、第3接着部146としては、異方性伝導フィルム(ACF)、異方性伝導ペースト(ACP)、SAP(Self Assembly Paste/Epoxy+Sn-Bi)、共晶、AuSn、AgSn、In及びソルダーペーストなどが用いられてもよい。
本実施形態において、発光モジュール110には、下部信号線端子113bが形成される位置に溝又はビアホールが形成されてもよく、形成された溝又はビアホールを金属で充填し、発光モジュール110の側面に側面信号線端子113cを形成してもよい。このように発光モジュール110に形成された複数の下部信号線端子113bと電気的に接続された側面信号線端子113cを発光モジュール110の側面に形成する。また、発光モジュール110に形成された複数の上部共通線端子115aと電気的に接続された第3共通線端子を発光モジュール110の側面に形成する。
それによって、隣接した発光モジュール110に形成された側面信号線端子113cは、互いに当接した状態でマザーボード130上に配置され得る。そして、隣接した発光モジュール110間に電気伝導性を有する第3接着部146を配置し、隣接した発光モジュール110を互いに結合し、互いに当接した側面信号線端子113cを電気的に接続してもよく、これと同様に、互いに当接した第3共通線端子を電気的に接続してもよい。
このとき、本実施形態において、発光モジュール110は、第2実施形態と同様に、発光モジュール110の上面に複数の上部信号線端子113aが形成されたものを用いて説明したが、必要に応じて、第1実施形態と同様に、発光モジュール110の上面に複数の上部信号線端子が形成されなくてもよい。
また、本実施形態は、第2実施形態と同様に、マザーボード130は、複数の発光モジュール110を支持する役割のみをすることができ、各発光モジュール110の下面に下部信号線端子113bや下部共通線端子115bが形成されなくてもよい。そして、マザーボード130と複数の発光モジュール110との結合は、伝導性のない接着部を用いて行ってもよい。
図12は、本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の平面図で、図13は、図12のP1部分を示した拡大平面図である。
図12及び図13を参照すると、本実施形態に係る表示装置は、任意の視覚情報、例えば、テキスト、ビデオ、写真、2次元又は3次元映像などを表示する。表示装置は、前記映像が表示される表示領域PAと、前記表示領域PAの少なくとも一側に位置した周辺領域PPAとを含む。例えば、周辺領域PPAは、表示領域PAの一側にのみ設けられてもよく、表示領域PAを取り囲む形態で設けられてもよい。前記表示領域PAは、複数のピクセル510が設けられ、映像が表示される領域である。
表示装置は、映像を表示する表示部500と、表示部500を駆動するプリント回路基板200とを含む。表示部500は表示領域PAに設けられ、プリント回路基板200は、表示部500を除いた領域、すなわち、周辺領域PPAや表示部500の背面などに設けられる。
表示部500は、前記表示装置の形状に対応する形状で設けられてもよい。例えば、表示部500は、前記表示装置の形状と同様に、直線の辺を含む閉多角形、曲線からなる辺を含む円、楕円など、直線及び曲線からなる辺を含む半円、半楕円などの多様な形状で設けられ得る。本発明の一実施形態においては、前記表示部500が長方形状で設けられたことを示した。
表示領域PAは複数の領域に分割されてもよく、分割された領域のそれぞれには各ピクセルユニット501が配置される。すなわち、表示部500は、複数のピクセルユニット501を含む。各ピクセルユニット501のそれぞれには、映像が表示されるように少な
くとも一つのピクセル510が設けられる。
各ピクセルユニット501は、平面上で見るとき、多様な形状を有することができる。本発明の一実施形態において、各ピクセルユニット501は、長方形状を有してもよいが、これに限定されるのではなく、三角形、五角形、又は他の形状で設けられてもよい。
各ピクセルユニット501は、互いに同一の面積で設けられてもよく、互いに異なる面積で設けられてもよい。本発明の一実施形態において、各ピクセルユニット501が互いに異なる面積で設けられたことを示したが、これに限定されるのではなく、一部は同一の面積を有し、他の一部は互いに異なる面積を有して配置されるように多様に変更可能である。
各ピクセルユニット501は、互いに異なる個数のピクセル510を有してもよい。例えば、図12及び図13に示したように、一つのピクセルユニット501は、2×2個、すなわち、4個のピクセルを含み、他のピクセルユニット501は、2×3個、すなわち、6個のピクセルを含んでもよい。ピクセルユニット501が有する各ピクセル510は、ピクセルユニット501の面積、形状、解像度などを考慮した上で多様な個数で設けられ得る。
各ピクセルユニット501が表示領域PA上に配置されることによって全体の表示部500をなす。各ピクセルユニット501は、パッチワーク形態に組み合わされることによって全体の映像を表示することができる。
各ピクセルユニット501に設けられた各ピクセル510のそれぞれは、映像を表示する最小単位である。各ピクセル510は、白色光及び/又はカラー光を出すことができる。各ピクセル510は、一つのカラーを出す一つのピクセルを含んでもよいが、互いに異
なるカラーが組み合わされ、白色光及び/又はカラー光を出せるように互いに異なる複数のサブピクセルを含んでもよい。本発明の一実施形態において、各ピクセルは、赤色サブピクセルR(513)、緑色サブピクセルG(511)、及び青色サブピクセルB(515)を含んでもよい。しかし、各ピクセル510が含むサブピクセルはこれに限定されない。例えば、各ピクセル510は、シアンサブピクセル、マゼンタサブピクセル、イエローサブピクセルなどを含んでもよい。以下では、各ピクセルが赤色サブピクセルR、緑色サブピクセルG、及び青色サブピクセルBを含む場合を一例として説明する。
各ピクセルユニット501を含む表示部500において、各ピクセルユニット501に含まれた各ピクセル510及び/又は各サブピクセルは、最終的に表示領域PA内に略行列状に配置される。ここで、各ピクセル510及び/又は各サブピクセルが行列状に配列されることは、各ピクセル及び/又は各サブピクセルが行や列に沿って正確に一列に配列される場合のみを意味するのではなく、全体的には行や列に沿って配列されるが、細部的な位置は変わり得る場合も意味する。
図14は、本発明の一実施形態に係る表示装置を示す構造図である。
図14を参照すると、本実施形態に係る表示装置は、タイミング制御部350、走査駆動部310、データ駆動部330、配線部、及び各ピクセルを含む。ここで、各ピクセルが複数のサブピクセル511、513、515を含む場合、それぞれの各サブピクセル511、513、515は、個別的に配線部を介して走査駆動部310、データ駆動部330などに接続される。
タイミング制御部350は、外部(一例として、映像データを送信するシステム)から
表示部500の駆動に必要な各種制御信号及び映像データを受信する。このようなタイミング制御部350は、受信した映像データを再整列してデータ駆動部330に伝送する。また、タイミング制御部350は、走査駆動部310及びデータ駆動部330の駆動に必要な各走査制御信号及び各データ制御信号を生成し、生成された各走査制御信号及び各データ制御信号をそれぞれ走査駆動部310及びデータ駆動部330に伝送する。
走査駆動部310は、タイミング制御部350から走査制御信号を受け取り、これに対応して走査信号を生成する。
データ駆動部330は、タイミング制御部350からデータ制御信号及び映像データを受け取り、これに対応してデータ信号を生成する。
配線部は多数の信号配線を含む。具体的には、配線部は、走査駆動部310と各サブピクセル511、513、515とを接続する第1配線530と、データ駆動部330と各サブピクセル511、513、515とを接続する第2配線520とを含む。本発明の一実施形態において、第1配線530はスキャン配線であってもよく、第2配線520はデータ配線であってもよいので、以下では、第1配線530をスキャン配線とし、第2配線520をデータ配線として説明する。その他にも、配線部は、タイミング制御部350と走査駆動部310、タイミング制御部350とデータ駆動部330、又はその他の各構成要素間を接続し、該当の信号を伝達する各配線をさらに含む。
各スキャン配線530は、走査駆動部310で生成された走査信号を各サブピクセル511、513、515に提供する。データ駆動部330で生成されたデータ信号は各データ配線520に出力される。各データ配線520に出力されたデータ信号は、走査信号によって選択された水平ピクセルラインの各サブピクセル511、513、515に入力される。
各サブピクセル511、513、515は、各スキャン配線530及び各データ配線520に接続される。各サブピクセル511、513、515は、各スキャン配線530から走査信号が供給されるとき、各データ配線520から入力されるデータ信号に対応して選択的に発光する。一例として、各フレーム期間の間、それぞれの各サブピクセル511、513、515は、入力されたデータ信号に相応する輝度で発光する。ブラック輝度に相応する各データ信号を受け取った各サブピクセル511、513、515は、該当のフレーム期間の間に発光しないことによってブラックを表示する。
一方、表示部500がアクティブ型で駆動する場合、表示部500は、走査信号及びデータ信号の他にも、第1及び第2ピクセル電源をさらに受けて駆動してもよく、これに対しては後で説明する。
本発明の各実施形態において、各ピクセルは、パッシブ型で駆動してもよく、アクティブ型で駆動してもよい。
図15aは、ピクセルを示す回路図であって、パッシブ型表示装置を構成するピクセルの一例を示した回路図である。ここで、ピクセルは、各サブピクセルのうち一つ、例えば、赤色、緑色、及び青色サブピクセルのうち一つであってもよく、本実施形態では第1サブピクセル511を表示した。
図15aを参照すると、第1サブピクセル511は、スキャン配線530とデータ配線520との間に接続される発光素子LDを含む。発光素子LDは、第1及び第2端子を有する発光ダイオードであってもよい。第1及び第2端子は、発光素子内の第1電極(例え
ば、アノード)及び第2電極(例えば、カソード)にそれぞれ接続される。ここで、第1端子はスキャン配線530に接続され、第2端子はデータ配線520に接続されてもよく、これらがその反対に接続されてもよい。
発光素子LDは、第1電極と第2電極との間に閾値電圧以上の電圧が印加されるとき、印加された電圧の大きさに相応する輝度で発光する。すなわち、スキャン配線530に印加される走査信号及び/又はデータ配線520に印加されるデータ信号の電圧を調節することによって第1サブピクセル511の発光を制御することができる。
本発明の一実施形態において、発光素子LDがスキャン配線530とデータ配線520との間に一つのみ接続されたことを示したが、これに限定されない。発光素子LDは、スキャン配線530とデータ配線520との間に複数個で接続されてもよく、このとき、各発光素子LDは、並列又は直列に接続されてもよい。
図15bは、第1サブピクセル511を示す回路図であって、アクティブ型表示装置を構成するピクセルの一例を示した回路図である。表示装置がアクティブ型である場合、第1サブピクセル511は、走査信号及びデータ信号の他にも、第1及び第2ピクセル電源ELVDD、ELVSSをさらに受けて駆動してもよい。
図15bを参照すると、第1サブピクセル511は、一つ以上の発光素子LDと、これに接続されるトランジスタ部(T1、T2)とを含む。
発光素子LDの第1電極は、トランジスタ部を経由して第1ピクセル電源ELVDDに接続され、第2電極は第2ピクセル電源ELVSSに接続される。第1ピクセル電源ELVDD及び第2ピクセル電源ELVSSは、互いに異なる電位を有してもよい。一例として、第2ピクセル電源ELVSSは、第1ピクセル電源ELVDDの電位より発光素子の閾値電圧以上低い電位を有してもよい。このような発光素子のそれぞれは、トランジスタ部によって制御される駆動電流に相応する輝度で発光する。
本発明の一実施形態によると、トランジスタ部は、第1及び第2トランジスタT1、T2及びストレージキャパシタCstを含む。但し、トランジスタ部の構造が図15bに示した実施形態に限定されない。
第1トランジスタT1(スイッチングトランジスタ)のソース電極はデータ配線520に接続され、ドレイン電極は第1ノードN1に接続される。そして、第1トランジスタのゲート電極はスキャン配線530に接続される。このような第1トランジスタは、スキャン配線530から第1トランジスタT1がターンオンされ得る電圧の走査信号が供給されるときにターンオンされ、データ配線520と第1ノードN1とを電気的に接続する。このとき、データ配線520には該当のフレームのデータ信号が供給され、これによって第1ノードN1にデータ信号が伝達される。第1ノードN1に伝達されたデータ信号はストレージキャパシタCstに充電される。
第2トランジスタT2(駆動トランジスタ)のソース電極は第1ピクセル電源ELVDDに接続され、ドレイン電極は発光素子の第1電極に接続される。そして、第2トランジスタT2のゲート電極は第1ノードN1に接続される。このような第2トランジスタT2は、第1ノードN1の電圧に対応して発光素子に供給される駆動電流の量を制御する。
ストレージキャパシタCstの一つの電極は第1ピクセル電源ELVDDに接続され、他の電極は第1ノードN1に接続される。このようなストレージキャパシタCstは、第1ノードN1に供給されるデータ信号に対応する電圧を充電し、次のフレームのデータ信
号が供給されるまで充電された電圧を維持する。
説明の便宜上、図15bでは、二つのトランジスタを含むトランジスタ部を示した。しかし、本発明がこれに限定されるのではなく、トランジスタ部の構造は多様に変更して実施可能である。
上述したように、本発明の一実施形態に係る表示装置は、アクティブ型又はパッシブ型で駆動してもよいが、以下では、説明の便宜上、本発明に係る表示装置がパッシブ型で駆動することを一例として説明する。
図16aは、本発明の一実施形態に係る表示装置を示した斜視図で、図16bは、図16aのI-I’線断面図である。図16aで示した部分は、図12及び図13のP1に対応する部分である。図16aでは、説明の便宜上、一部の構成要素を省略して示した。
図16a及び図16bを参照すると、本発明の一実施形態に係る表示装置は、表示部500と、表示部500周辺のプリント回路基板200とを含む。
表示部500は、複数のピクセルユニット501を含む。各ピクセルユニット501は、互いに分離されており、プリント回路基板200上に配列される。
各ピクセルユニット501には少なくとも一つのピクセル510が設けられ、各ピクセル510は第1~第3サブピクセルを含んでもよい。第1~第3サブピクセルは、互いに異なる波長帯域を出射する第1~第3発光素子511、513、515として具現され得る。例えば、第1~第3発光素子511、513、515は、緑色、赤色、及び青色発光ダイオードとして具現され得る。しかし、第1~第3サブピクセルが緑色、赤色及び/又は青色を具現するために、必ず緑色、赤色及び青色発光ダイオードを使用すべきではなく、前記カラー以外の発光ダイオードを使用してもよい。例えば、赤色を具現するためには、赤色発光ダイオードを使用してもよいが、青色又は紫外線発光ダイオードを使用し、青色光又は紫外線を吸収した後、赤色を放出する蛍光体を用いてもよい。同一の方式で、緑色を具現するためには、緑色発光ダイオードを使用してもよいが、青色又は紫外線発光ダイオードを使用し、青色光又は紫外線を吸収した後、緑色を放出する蛍光体を用いてもよい。
本実施形態では、第1サブピクセルは緑色サブピクセルで、第2サブピクセルは赤色サブピクセルで、第3サブピクセルは青色サブピクセルであって、それぞれ第1~第3発光素子511、513、515として緑色、青色及び青色ダイオードを採用することによって具現することができる。ここで、本発明の一実施形態では、赤色を出すためには、第2発光素子513として青色発光ダイオードを使用してもよく、青色光を吸収した後、赤色光を放出する蛍光体519が追加的に配置されたことを示した。
プリント回路基板200は、タイミング制御部、走査駆動部、データ駆動部などの回路が実装されたものであって、表示部500を駆動するためのものである。プリント回路基板200には、前記各回路と各ピクセルユニット501の各配線とを接続するための接続配線が設けられる。
プリント回路基板200は、配線が両面に形成された両面プリント回路基板200であってもよく、この場合、接続配線は、プリント回路基板200の上面に設けられた各接続パッド230pと、プリント回路基板200の上・下面を貫通する貫通配線231とを含んでもよい。プリント回路基板200の下面には前記回路などが実装されてもよく、表示部の各配線は、貫通配線231を介してプリント回路基板200の下面の配線及び回路な
どに接続されてもよい。
本実施形態において、プリント回路基板200は、表示部500が挿入される載置溝201を有する板状で設けられる。挿入溝は、プリント回路基板200の上面から陥没した形態で設けられてもよい。プリント回路基板200は、表示部500より大きい面積を有してもよく、載置溝201は、平面上で見るとき、プリント回路基板200の内部に配置されてもよい。表示部500は、プリント回路基板200の載置溝201内に挿入され、表示部500がプリント回路基板200と重畳する。
互いに隣接した各ピクセルユニット501間、互いに隣接したピクセルユニット501とプリント回路基板200との間には、互いに隣接した各ピクセルユニット501間、及び互いに隣接したピクセルユニット501とプリント回路基板200との間の各配線を電気的に接続するための接続部320、330が設けられる。
接続部320、330は、互いに隣接した各ピクセルユニット501間及び互いに隣接したピクセルユニット501とプリント回路基板200との間のスキャン配線530を接続するためのスキャン配線接続部330、及び互いに隣接した各ピクセルユニット501間及び互いに隣接したピクセルユニット501とプリント回路基板200との間のデータ配線520を接続するためのデータ配線接続部320(321、323、325)を含む。
このために、各ピクセルユニット501及びプリント回路基板200には、接続部320、330に接続される各パッドが設けられる。本実施形態において、ピクセルユニット501は、スキャン配線530を接続するための各スキャン配線パッド530pと、データ配線520を接続するための各データ配線パッド520p(521p、523p、525p)とを含み、プリント回路基板200も、スキャン配線530を接続するための各スキャン配線パッド230pと、データ配線520を接続するための各データ配線パッド220p(221p、223p、225p)とを含む。
これによって、スキャン配線530において、互いに隣接した各ピクセルユニット501間、及び互いに隣接したピクセルユニット501とプリント回路基板200との間で互いに対向する各スキャン配線パッド530p、230pは、スキャン配線接続部330を介して接続される。データ配線520において、互いに隣接した各ピクセルユニット501間、及び互いに隣接したピクセルユニット501とプリント回路基板200との間で互いに対向する各データ配線パッド520p、220pは、データ配線接続部320を介して接続される。
本発明の一実施形態において、スキャン配線接続部330及びデータ配線接続部320は、ボンディングワイヤの形態で設けられてもよい。図示したように、ボンディングワイヤは、互いに隣接した二つのパッド間に設けられ、一側が二つのパッドのうち一つに接触し、他側が二つのパッドのうち残りの一つに接触する。
ここで、プリント回路基板200の上面と表示部500の上面は実質的に同一の平面上にあってもよい。プリント回路基板200の上面と表示部500の上面が同一の平面上にある場合、接続部の接続が容易である。
本発明の一実施形態において、各ピクセルユニット501は、多様な形態のピクセル及び配線構造を有することができる。図17aは、本発明の一実施形態に係る表示装置において、一つのピクセルユニット501が具体的に具現された形態を一例として示した平面図で、図17bは、図17aのII-II'線断面図である。以下では、図17a及び図
17bを参照して、まず、平面上での構成要素間の接続関係を説明し、次に、断面上での構成要素間の接続関係を説明する。
図17a及び図17bを参照すると、一つのピクセルには、各スキャン配線530、各データ配線520、及び第1~第3発光素子511、513、515が設けられる。
本実施形態において、一つのピクセルには、第1方向(例えば、横方向)に延長されたスキャン配線530と、第2方向(例えば、縦方向)に延長された3個のデータ配線が設けられる。3個のデータ配線は、それぞれ第1~第3発光素子511、513、515に対応する配線であって、以下では、第1~第3データ配線521、523、525と称する。
スキャン配線530は、互いに電気的に接続された第1~第3サブスキャン配線530a、530b、530cを含む。スキャン配線530は、概して第1方向に沿って延長され、第1方向の両端部にスキャン配線パッド530pを有する。ここで、スキャン配線パッド530pは、各ピクセルごとに設けられるものではなく、ピクセルユニット501の縁部に隣接したスキャン配線530の端部にのみ設けられる。すなわち、ピクセルユニット501内で互いに隣接した各ピクセル間ではスキャン配線パッド530pが設けられない。
第1データ配線521は、互いに電気的に接続された第1~第3サブデータ配線521a、521b、521cを含む。第1データ配線521は、概して第2方向に沿って延長され、ピクセルユニット501内で第2方向の両端部に第1データ配線パッド521pを有する。ここで、第1データ配線パッド521pは、各ピクセルごとに設けられるものではなく、ピクセルユニット501の縁部に隣接した第1データ配線521の端部にのみ設けられる。すなわち、ピクセルユニット501内で互いに隣接した各ピクセル間では第1データ配線パッド521pが設けられない。
同一の形態で、第2データ配線523も、互いに電気的に接続された第1~第3サブデータ配線523a、523b、523cを含み、第3データ配線525も、互いに電気的に接続された第1~第3サブデータ配線525a、525b、525cを含む。また、第2及び第3データ配線523、525は、概して第2方向に沿って延長され、それぞれピクセルユニット501内で第2方向の両端部に第2及び第3データ配線パッド523p、525pを有する。
第1発光素子511は、スキャン配線530及び第1データ配線521に接続され、第2発光素子513は、スキャン配線530及び第2データ配線523に接続され、第3発光素子515は、スキャン配線530及び第3データ配線525に接続される。ここで、同一の行の第1~第3発光素子511、513、515は同一のスキャン配線530を共有する。
より詳細には、スキャン配線530及び第1データ配線521は、平面上で見るとき、互いに向かい合いながら離隔した部分を有し、この部分に第1発光素子511が配置される。第1発光素子511は、第1及び第2端子のうち一つがスキャン配線530と重畳し、第1及び第2端子のうち残りの一つがデータ配線520に重畳するように配置される。同一の形態で、スキャン配線530及び第2データ配線523は、平面上で見るとき、互いに向かい合いながら離隔した部分に第2発光素子513が配置され、スキャン配線530及び第3データ配線525は、平面上で見るとき、互いに向かい合いながら離隔した部分に第3発光素子515が配置される。
次に、断面上でのピクセルユニット501を説明すると、各ピクセルユニット501はそれぞれベース基板50を有する。ベース基板50は、その上面にピクセルを形成するた
めのものである。ベース基板50は、ピクセルユニット501ごとに別個に設けられるので、それぞれのピクセルユニット501別に個別的に互いに分離されている。
ベース基板50は、多様な絶縁性材料からなり得る。例えば、基板は、ガラス、石英、有機高分子、金属、有無機複合材などからなってもよい。ここで、金属などの導電性材料がベース基板50として使用される場合、その上面に絶縁性膜が配置されることによって、電気的に絶縁された基板として使用され得る。ベース基板50は、硬い材料からなってもよいが、これに限定されるのではなく、可撓性材料からなってもよい。本発明の一実施形態に係る表示装置が曲がったり、又は曲がり可能な表示装置として具現される場合、ベース基板50が可撓性材料からなることが有利になり得る。
本発明の一実施形態において、基板がガラス、石英、金属などの材料からなる場合、有機高分子基板よりは相対的に高い耐熱性を有するので、その上面に多様な積層が可能であるという長所がある。基板がガラスや石英などの透明な材料からなる場合、前面や背面発光表示装置を製造するのに有利になり得る。基板が有機高分子や有無機複合材などからなる場合、相対的に高い可撓性を有することができ、曲面表示装置を製造するのに有利になり得る。
ベース基板50上には、第2サブデータ配線521b、523b、525bが配置される。第2サブデータ配線521b、523b、525bは、金属、金属酸化物、導電性高分子などの導電性材料からなってもよい。
第2サブデータ配線521b、523b、525b上には第1絶縁膜20が設けられる。第1絶縁膜20は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜であってもよい。有機絶縁膜の場合は、多様な種類の有機高分子が使用可能であり、無機絶縁膜の場合は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物などが使用可能である。
第1絶縁膜20上には第2サブスキャン配線530bが配置される。第2サブスキャン配線530bは、金属、金属酸化物、導電性高分子などの導電性材料からなってもよい。
第2サブスキャン配線530b上には第2絶縁膜30が設けられる。第2絶縁膜30は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜であってもよい。有機絶縁膜の場合は、多様な種類の有機高分子が使用可能であり、無機絶縁膜の場合は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物などが使用可能である。
第2絶縁膜30上には、第1及び第3サブスキャン配線530a、530c、及び第1及び第3サブデータ配線521a、523a、525a、521c、523c、525cが配置される。
ここで、第2絶縁膜30には、第2サブスキャン配線530bの上面一部を露出させる各コンタクトホールが設けられ、各コンタクトホールを介して第2サブスキャン配線530bの一端部が第1サブスキャン配線530aに接続され、第2サブスキャン配線530bの他端部が第3サブスキャン配線530cに接続される。
また、第1及び第2絶縁膜20、30には、第2サブデータ配線521b、523b、525bの上面一部を露出させる各コンタクトホールが設けられ、各コンタクトホールを介して第2サブデータ配線521b、523b、525bの一端部が第1サブデータ配線521a、523a、525aに接続され、第2サブデータ配線521b、523b、525bの他端部が第3サブデータ配線521c、523c、525cに接続される。
第1及び第3サブスキャン配線530a、530c、第1サブデータ配線521a、523a、525a及び第3サブデータ配線521c、523c、525c上には第3絶縁膜40が設けられる。本発明の一実施形態において、第3絶縁膜40は光遮断層として設けられてもよい。光遮断層は、発光素子からの光が反射又は透過されることを防止するためのものであって、黒色で設けられてもよい。光遮断層は、導電性のない絶縁材料からなってもよく、例えば、非導電性カーボンブラックなどの材料又はブラック有機高分子(例えば、ブラックレジスト)からなってもよい。
第3絶縁膜40は、スキャン配線530及び第1~第3データ配線521、523、525が平面上で見るとき、互いに向かい合いながら離隔した部分であって、第1~第3発光素子511、513、515が接続される部分を露出させる貫通ホールを有する。前記貫通ホールにはソルダー517が設けられてもよく、第1~第3発光素子511、513、515は、ソルダー517を介してスキャン配線530及び第1~第3データ配線521、523、525にそれぞれ接続される。
また、第3絶縁膜40は、各スキャン配線パッド530p及び各データ配線パッド520pを露出させる貫通ホールを有する。貫通ホールを介して露出した各スキャン配線パッド530p及び各データ配線パッド520pは、接続部320、330を用いて隣接したピクセルユニット501又は隣接したプリント回路基板200の上面に接続される。
第2発光素子513上には蛍光体519がさらに設けられる。蛍光体519は、第2発光素子513からの光の波長を吸収し、さらに長い波長の光を出射する。上述したように、本実施形態において、蛍光体519は、青色光を吸収した後、赤色光を出射することができる。蛍光体は、PDMS(polydimethylsiloxane)、PI(polyimide)、PMMA(Poly(methyl 2-methylpropenoate))、セラミックなどの透明又は半透明バインダーと共に混合された形態で設けられてもよい。
図示してはいないが、蛍光体519上には、カラーフィルター、例えば、赤色カラーフィルターがさらに設けられてもよい。カラーフィルターは、光の純度を高めるためのものであって、蛍光体によって完全に変換されていない青色光や紫外線光を遮断することができる。
第1~第3発光素子511、513、515及び蛍光体519上には封止膜550が設けられる。封止膜550は、第1~第3発光素子511、513、515、蛍光体519、及びスキャン配線パッド530pやデータ配線パッド520pの接続部上に設けられ、その下部の各構成要素をカバーする。
封止膜550は、透明絶縁膜として形成されてもよい。封止膜550の材料としては、有機高分子が使用されてもよく、特に、封止膜550は、エポキシ、ポリシロキサン、又はフォトソルダーレジストなどで形成されてもよい。例えば、ポリシロキサン材料としてはPDMS(polydimethylsiloxane)を挙げることができる。しかし、封止膜の材料は、これに限定されるのではなく、HSSQ(Hydrogen Silsesquioxane)、MSSQ(Methyksilsesquioxane)、ポリイミド、ジビニルシロキサン(Divinyl Siloxane)、DVS-BCS(bis-Benzocyclobutane)、PFCB(Perfluorocyclobutane)、PAE(Polyarylene Ether)などの材料であってもよい。
上述した形態で一つのピクセルユニット内にスキャン配線、データ配線、及び発光素子
が構成されてもよいが、これに限定されるのではなく、本発明の概念を満足する限度内でスキャン配線、データ配線及び発光素子が多様に変更可能であることは当然である。例えば、スキャン配線及び/又はデータ配線の接続関係や層別位置、絶縁膜の積層構造、発光素子の構造などは、上述した実施形態と異なる形態を有してもよい。
本発明の一実施形態において、第1~第3発光素子511、513、515としては、フリップチップタイプの発光ダイオードが採用可能であって、図18は、本発明の一実施形態に係る発光素子を簡略に示した断面図である。図18に示した発光素子は、第1~第3発光素子511、513、515のうちいずれか一つであってもよく、本実施形態では第1発光素子511を例として説明する。
図18を参照すると、第1発光素子511は、基板1101、第1導電型半導体層1110、活性層1112、第2導電型半導体層1114、第1コンタクト層1116、第2コンタクト層1118、絶縁層1120、第1端子1122、及び第2端子1124を含む。
基板1101は、III-V系列窒化物系半導体層を成長させるための成長基板であって、例えば、サファイア基板、特に、パターニングされたサファイア基板であってもよい。基板は、絶縁基板であることが好ましいが、絶縁基板に限定されない。基板1101は、レーザーリフトオフや研磨などの技術を用いて除去されてもよい。
基板1101上には、第1導電型半導体層1110、活性層1112、及び第2導電型半導体層1114が設けられる。第1導電型と第2導電型は互いに反対の極性であって、第1導電型がn型である場合は、第2導電型がp型になり、第1導電型がp型である場合は、第2導電型がn型になる。本発明の一実施形態では、基板1101上にn型半導体層1110、活性層1112及びp型半導体層1114が順次形成されたものを一例として説明する。
n型半導体層1110、活性層1112及びp型半導体層1114は、III-V系列窒化物系半導体、例えば、(Al,Ga,In)Nなどの窒化物系半導体で形成されてもよい。n型半導体層1110、活性層1112及びp型半導体層1114は、金属有機化学気相成長法(MOCVD)などの公知の方法を用いてチャンバー内で基板1101上に成長されて形成され得る。また、n型半導体層1110はn型不純物(例えば、Si、Ge、Sn)を含み、p型半導体層1114はp型不純物(例えば、Mg、Sr、Ba)を含む。例えば、一実施形態において、n型半導体層1110は、ドーパントとしてSiを含むGaN又はAlGaNを含んでもよく、p型半導体層1114は、ドーパントとしてMgを含むGaN又はAlGaNを含んでもよい。図面において、n型半導体層1110及びp型半導体層1114がそれぞれ単一層であることを示すが、これらの各層は、多重層であってもよく、超格子層を含んでもよい。活性層1112は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を含んでもよく、所望の波長を放出するように窒化物系半導体の組成比が調節される。例えば、活性層1112は青色光又は紫外線を放出することができる。
活性層1112及び第2導電型半導体層1114が設けられていない第1導電型半導体層1110上には第2コンタクト層1118が配置され、第2導電型半導体層1114上には第1コンタクト層1116が配置される。
第1及び/又は第2コンタクト層1116、1118は、単一層又は多重層金属からなってもよい。第1及び/又は第2コンタクト層1116、1118の材料としては、Al、Ti、Cr、Ni、Auなどの金属及びこれらの合金などが使用されてもよい。
第1及び第2コンタクト層1116、1118上には絶縁層1120が設けられ、絶縁
層1120上には、第1コンタクト層1116とコンタクトホールを介して接続された第1端子1122と、第2コンタクト層1118とコンタクトホールを介して接続された第2端子1124とが設けられる。
第1端子1122は、上述したスキャン配線及びデータ配線のうちいずれか一つに接続され、第2端子1124は、スキャン配線及びデータ配線のうち残りの一つに接続されてもよい。
第1及び/又は第2端子1122、1124は、単一層又は多重層金属からなってもよい。第1及び/又は第2端子1122、1124の材料としては、Al、Ti、Cr、Ni、Auなどの金属及びこれらの合金などが使用されてもよい。
本発明の一実施形態において、発光素子を簡単に図面と共に説明したが、発光素子は、上述した層以外にも、付加的な機能を有する層をさらに含んでもよい。例えば、発光素子には、光を反射する反射層、特定の構成要素を絶縁するための追加絶縁層、ソルダーの拡散を防止するソルダー防止層などの多様な層がさらに含まれてもよい。
また、フリップチップタイプの発光素子を形成するにおいて、多様な形態でメサを形成することができ、第1及び第2コンタクト電極や第1及び第2端子の位置や形状も多様に変更可能であることは当然である。
上述した構造を有する表示装置は、複数のピクセルユニットを用いることによって、多様な形状及び多様な面積の表示装置を容易に提供することができる。
既存の表示装置は、個別的な発光素子パッケージを形成し、発光素子パッケージを回路基板上にソルダーマウントすることによって発光素子モジュールを形成した後、再び各発光素子モジュールをコネクターなどによって駆動回路に接続する段階を経て製造された。このとき、各発光素子モジュールをコネクターなどに接続する場合、フレームなどの構造物が追加的に要求されていた。
しかし、本発明の一実施形態に係る表示装置は、複数のピクセルユニットを回路基板上に配置させ、各ピクセルユニットと回路基板とを接続するだけでも表示装置の製造が可能である。本発明の一実施形態では、プリント回路基板に各ピクセルユニットが載置されるので、別途のフレームが要求されない。
特に、本発明の一実施形態では、ピクセルユニットが多様な面積及び多様なピクセルの個数を有し得るので、最終的な表示装置の大きさ及び形状に対応して複数のピクセルユニットを多様な順序で組み立てることによって容易に表示装置を製造することができる。また、表示装置での領域によって互いに異なる解像度を有するように各ピクセルユニットを配置することによって、製造費用を低下させることもできる。さらに、硬性ベース基板を使用したとしても、各ピクセルユニットの大きさを調節することによって全体的に曲面状の表示装置を製造することができる。又は、軟性ベース基板を使用する場合は、各ピクセルユニットの大きさとは関係なく曲面状の表示装置を製造することができる。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、個別ピクセル及びピクセルユニットの大きさによって多様な種類の表示装置として使用可能であって、特に、広告板などの大面積表示装置として使用可能である。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、互いに接続された多数のピクセルユニットを含むので、ピクセルユニットに不良が発生したとしても容易にリペアすることができる。例
えば、特定のピクセルユニットに不良が発生した場合、そのピクセルユニットのみを分離して除去した後、不良が発生したピクセルユニットに対応するピクセルユニットを再び組み立てて接続させることによって不良を容易に直すことができる。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、本発明の概念を満足する限度内で多様な形態に変形可能であり、特に、表示部、接続部、及びプリント回路基板200は、上述した各実施形態と異なる多様な形態に変形可能である。図19a~図19eは、本発明の一実施形態に係る表示装置を示した断面図である。ここで、図19a~図19eは、図16aのI-I’線に対応する。
図16a及び図19aを参照すると、接続部は、ボンディングワイヤでない他の形態で設けられる。
本実施形態において、接続部430は、ソルダーペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストや導電性樹脂として設けられてもよい。
図19bを参照すると、ピクセルユニット501が載置されるプリント回路基板200上の載置溝201は多様な個数及び形態で設けられ得る。上述した実施形態では、載置溝201が表示領域に対応して一つ設けられ、一つの載置溝201内に各表示ユニット5
01が配置されたことを示したが、載置溝201の個数は、これと異なる個数に設定されてもよい。本実施形態によると、表示部が載置されるプリント回路基板200は、ピクセルユニット501に1対1で対応する載置溝201を有してもよい。表示部500に対応して多数の載置溝201が設けられる場合、表示部500とプリント回路基板200との間の接着力を安定的に確保することができる。
図19cを参照すると、プリント回路基板200は、表示装置の外側縁部に沿って各パッド230pが設けられることに加えて、ピクセルユニット501とピクセルユニット501との間にも各パッド230p及び貫通配線231が設けられてもよい。図19cを参照すると、互いに隣接した二つのピクセルユニット501間のプリント回路基板200上に追加されたパッド230pが形成されてもよく、プリント回路基板200上の追加パッド230pは、貫通電極231を介して下面の配線部に電気的に接続されてもよい。また、二つのピクセルユニット501の各パッド530pは、導電性ペースト430を介して互いに電気的に接続されてもよい。このように、プリント回路基板200に多数の貫通電極231が形成され、これを介して各ピクセルユニット501がパッド530pに接続される場合、周辺領域での配線の集中を緩和させると同時に、各ピクセルユニット501に印加される信号の遅延や電圧降下などが減少することによって安定的な信号伝達が具現され得る。
さらに、本発明の一実施形態によると、接続部は、必要に応じて多様な形態に組み合わせられる。図19cに示したように、周辺領域のプリント回路基板200とピクセルユニット501との間の接続部330はボンディングワイヤであって、ピクセルユニット501とピクセルユニット501との間の接続部430は導電性ペーストであってもよい。このように、接続部は、各構成要素の構造や工程の容易性などを考慮して選択され得る。
図19dを参照すると、ピクセルユニット501が載置されるプリント回路基板200は、載置溝のない形態で設けられてもよい。本実施形態において、プリント回路基板200は、平板状で設けられ、平らなプリント回路基板200上に表示部500が置かれる。この場合、表示部500の面積は、プリント回路基板200の面積より小さく形成され、表示部500とプリント回路基板200とが重畳していないプリント回路基板200の上面にパッド230pが設けられる。接続部330はボンディングワイヤとして設けられて
もよく、ボンディングワイヤの一端は、表示部500のパッド530pに接続され、他端はプリント回路基板200のパッドに接続されてもよい。本実施形態の場合、プリント回路基板200に載置部を形成する工程が省略されることによって、簡単な方法で本発明の一実施形態に係る表示装置を製造できるという長所がある。
図19eを参照すると、ピクセルユニット501とプリント回路基板200とを接続する接続部530は、ボンディングワイヤや導電性ペーストでない軟性回路基板(又はテープキャリアパッケージ)であってもよい。このとき、軟性回路基板の一端は表示部500のパッド530pに接続されてもよく、軟性回路基板の他端はプリント回路基板200の前面又は下面に形成されたパッド230pに接続されてもよい。軟性回路基板は、表示部500のパッド及び/又はプリント回路基板200のパッドに異方性導電フィルムを挟んで接続されてもよく、コネクターを介して接続されてもよい。軟性回路基板の場合、ドライバーICなどの回路が実装されてもよく、プリント回路基板200の厚さや大きさを減少させることができる。
本実施形態において、表示部500がプリント回路基板200上に配置され、これによって表示部500がプリント回路基板200と重畳することを主に説明したが、これに限定されない。表示部500の各ピクセルユニット501が安定的に固定され得る場合(この場合、必要に応じて別途の支持基板がさらに設けられてもよい)、プリント回路基板200は最小化又は省略されてもよい。
本発明の一実施形態によると、上述した実施形態に係る表示装置自体でも大面積表示装置を具現できるが、上述した各実施形態に係る表示装置を一つの表示モジュールとし、複数の表示モジュールを組み立てることによって、既存の発明に比べてさらに大面積の表示装置を具現することができる。図20は、本発明の一実施形態に係る大面積のマルチモジュール表示装置を示した斜視図である。
図20を参照すると、マルチモジュール表示装置1000は、複数の表示モジュールDMを含んでもよいが、図20では、4×4個の表示モジュールDMが一つのマルチモジュール表示装置をなすことを示した。ここで、前記各表示モジュールDMは、上述した各実施形態のうち少なくとも一つの構造を有するものであってもよい。例えば、各表示モジュールDMは、図20の1番目の列及び1番目の行に示した表示モジュールDMに示したように、表示部500及びプリント回路基板200を含み、互いに異なる面積を有する複数の表示ユニット501からなってもよい。
本実施形態において、複数の表示モジュールDMは、それぞれ又は少なくとも一部が独立的に駆動してもよく、少なくとも一部の表示モジュールDMが残りの他の表示モジュールDMと連動して従属的に駆動してもよい。複数の表示モジュールDMが連動して駆動する場合、図示したように一つの映像を表示することができる。
本実施形態において、複数の表示モジュールDMが全て同一の大きさで設けられたことを示したが、本発明がこれに限定されるのではなく、少なくとも一つの表示モジュールDMが残りの表示モジュールDMと互いに異なる大きさで設けられることも可能であることは当然である。また、少なくとも一つの表示モジュールDMが残りの表示モジュールDMと互いに異なるピクセルの個数を有してもよく、これによる解像度も互いに異なる値を有してもよい。さらに、全ての領域の解像度が同一である必要がない場合、互いに異なる解像度の表示モジュールDMを配列する方式でマルチモジュール表示装置を製造することができる。
上述した構造を有する表示装置は、次のような方法で製造されてもよい。図21a~図
21eは、本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を順次示した断面図である。以下の実施形態において、説明の便宜上、一部の構成要素は省略し、一部の構成要素は図示した。
まず、図21aを参照すると、ベースマザー基板50mが準備され、ベースマザー基板50m上には、スキャン配線及びデータ配線を含む配線部が形成される。
より詳細には、ベースマザー基板50m上には、複数のピクセルユニットに使用される配線部を形成する。さらに詳細には、ベースマザー基板50m上にスキャン配線、データ配線、第1~第3絶縁膜などを形成する。
ベースマザー基板50mは、一つのピクセルユニットに対するものであるというよりは、その後のカッティングを通じて複数のピクセルユニットに分離され得るように仮想のカッティングラインILを有する形態で準備される。すなわち、その後のピクセルユニットに対応する領域をピクセルユニット領域と称すると、仮想のカッティングラインはピクセルユニット501領域の縁部に沿って配置される。
スキャン配線及びデータ配線のうち一部は、その後の発光素子との電気的接続のために上面が露出し、他の一部はパッドに該当し、隣接したピクセルユニット及びプリント回路基板との接続のために上面が露出する。図21aでは、説明の便宜上、スキャン配線及びデータ配線のパッド部分をSLPと、発光素子が設けられる部分をSLと簡単に表示した。
本発明の一実施形態において、スキャン配線、データ配線、第1~第3絶縁膜などは、スパッタリング、蒸着、コーティング、モールディング、フォトリソグラフィなどの工程を用いて容易に製造され得る。特に、大面積のベースマザー基板50mを使用することによって、最小限の工程で多数のピクセル及びピクセルユニット用スキャン配線及びデータ配線を形成することができる。
本発明の一実施形態において、表示装置がアクティブタイプである場合、配線部の他にトランジスタが形成されてもよい。配線部及びトランジスタは、スパッタリング、蒸着、コーティング、モールディング、フォトリソグラフィなどの工程を用いて容易にベースマザー基板50m上に形成され得る。特に、ベースマザー基板50mが耐熱性を有する材料からなる場合、配線部及びトランジスタの形成時に高温工程が採用されてもよい。また、スキャン配線、データ配線、第1~第3絶縁膜などの形成工程時にフォトリソグラフィなどを用いる場合、小さい線幅の配線及びトランジスタの形成が可能である。
図21bを参照すると、配線部が形成されたベースマザー基板50m上に各発光素子LDが形成される。各発光素子LDは、パッドSLPには設けられなく、それぞれ対応するスキャン配線及びデータ配線に接触するように配置される。ここで、図示していないが、対応するスキャン配線及びデータ配線上には、発光素子が付着する位置にソルダーが設けられてもよい。
各発光素子LDは、転写法を用いてベースマザー基板50m上に形成されてもよい。すなわち、各発光素子LDは、別途の基板上で製造された後、ベースマザー基板50mに転写されてもよい。このとき、各発光素子の種類によって、同一種類の発光素子LDが単一段階を通じてベースマザー基板50mに転写されてもよい。
各発光素子LDが転写された後、封止膜の形成前に、蛍光体及びカラーフィルターが形
成される段階が選択的に追加されてもよい。上述した実施形態のように、青色や紫外線発光素子に蛍光体を用いて赤色ピクセルを具現する場合、赤色ピクセルに対応する発光素子上に蛍光体が形成されてもよい。
次に、図21cを参照すると、各発光素子が形成されたベースマザー基板50mが切断部材BLによってカッティングラインCLNに沿って切断され、切断された部分はそれぞれピクセルユニット501になる。ベースマザー基板50mは、レーザー、スクライビングなどの多様な方式で切断することができる。
その後、図21dを参照すると、載置溝を有するプリント回路基板200を準備した後、載置溝内に各ピクセルユニット501を配置して固定させる。図示していないが、プリント回路基板200と各ピクセルユニット501との間、及び互いに隣接したピクセルユニット501とピクセルユニット501との間には接着剤が設けられてもよく、前記接着剤によって各ピクセルユニット501がプリント回路基板200上に安定的に固定される。接着剤としては、例えば、エポキシ系又はシリコン系接着剤が使用されてもよい。しかし、接着剤は、各ピクセルユニット501をプリント回路基板200上に固定できるものであれば十分であって、特に限定されない。
次に、図21eを参照すると、互いに隣接した各ピクセルユニット501間及びプリント回路基板200と各ピクセルユニット501との間が接続部CLを介して接続される。接続部CLは、互いに隣接した各ピクセルユニット501間及びプリント回路基板200と各ピクセルユニット501との間を電気的に接続できるものであって、上述したように多様な方式のものが使用可能である。本実施形態では、接続部CLとしてボンディングワイヤを用いて、互いに隣接した各ピクセルユニット501間及びプリント回路基板200と各ピクセルユニット501との間を接続したことを示した。
その後、図示していないが、各ピクセルユニット及び接続部上に封止膜が形成されてもよい。封止膜は、各ピクセルユニット内の各発光素子、蛍光体、ワイヤなどを保護し、塗布及びモールディングを通じて形成されてもよい。
上述したように、本発明の一実施形態によると、ベースマザー基板上に多数のピクセルユニットに対応する配線部及び/又はトランジスタを一度に形成した後、これを切断することによって、互いに同一又は互いに異なる面積を有する複数のピクセルユニットを同時に形成することができる。前記複数のピクセルユニットを接続部を介して簡単に接続することによって、多様な面積及び多様な形状の表示装置を簡単に製造することができる。
以下では、本発明の更に他の実施形態に係る発光装置に対して説明する。
本明細書で意味する発光装置は、発光素子を含む表示装置及び/又は照明装置を含む。本発明の発光装置において、ピクセルユニットの各発光素子は、映像を表示するピクセルとして使用された場合は表示装置として使用されてもよい。表示装置は、テレビ、タブレット、電子書籍表示装置、コンピューターモニター、キオスク、デジタルカメラ、ゲームコンソール、大型屋外/屋内電光板などを含む。
照明装置は、表示装置に使用されるバックライトを含み、室内外照明、街路照明、自動車照明などであってもよい。
本発明の一実施形態に係る発光装置は、マイクロ発光素子を含む。マイクロ発光素子は、約1マイクロメートル~約800マイクロメートルのスケール、又は約1マイクロメートル~約500マイクロメートル又は約10マイクロメートル~約300マイクロメート
ルのスケールの幅や長さを有する各素子であってもよい。しかし、本発明の一実施形態に係る各マイクロ発光素子は、必ずしも前記範囲内の幅や長さを有する必要はなく、必要に応じてさらに小さくてもよく、さらに大きくてもよい。
図22は、本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の平面図で、図23は、図22のP1部分を示した拡大平面図である。
図22及び図23を参照すると、本発明の一実施形態に係る表示装置600は、任意の視覚情報、例えば、テキスト、ビデオ、写真、2次元又は3次元映像などを表示する。
表示装置600は、多様な形状で設けられ得るが、長方形などの直線の辺を含む閉多角形、曲線からなる辺を含む円、楕円など、直線及び曲線からなる辺を含む半円、半楕円などの多様な形状で設けられ得る。本発明の一実施形態においては、前記表示装置が長方形状で設けられたことを示した。
表示装置600は、映像を表示する複数のピクセルユニット610を有する。各ピクセルユニット610のそれぞれは、映像を表示する最小単位である。各ピクセルユニット610は、白色光及び/又はカラー光を出すことができる。各ピクセルユニット610は、一つのカラーを出す一つのピクセルを含んでもよいが、互いに異なるカラーが組み合わされ、白色光及び/又はカラー光を出せるように互いに異なる複数のピクセルを含んでもよい。例えば、各ピクセルユニット610は、第1~第3ピクセル611P、613P、615Pを含んでもよい。
本発明の一実施形態において、各ピクセルユニットは、緑色ピクセルG、赤色ピクセルR、及び青色ピクセルBを含んでもよく、第1~第3ピクセル611P、613P、615Pは、緑色ピクセルG、赤色ピクセルR、及び青色ピクセルBに対応し得る。しかし、各ピクセルユニット610が含むピクセルはこれに限定されない。例えば、各ピクセルユニット610は、シアンピクセル、マゼンタピクセル、イエローピクセルなどを含んでもよい。以下では、各ピクセルユニットが緑色ピクセルG、赤色ピクセルR、及び青色ピクセルBを含む場合を一例として説明する。
各ピクセルユニット610及び/又は各ピクセル611P、613P、615Pは行列状に配置される。ここで、各ピクセルユニット610及び/又は各ピクセル611P、613P、615Pが行列状に配列されることは、各ピクセルユニット610及び/又は各ピクセル611P、613P、615Pが行や列に沿って正確に一列に配列される場合のみを意味するのではなく、全体的に行や列に沿って配列されるが、ジグザグ状などに配列され、細部的な位置が変わり得る場合も意味する。
図24は、本発明の一実施形態に係る表示装置を示す構造図である。
図24を参照すると、本発明の一実施形態に係る表示装置600は、タイミング制御部350、走査駆動部310、データ駆動部330、配線部、及び各ピクセルユニットを含む。ここで、各ピクセルユニットが複数のピクセル611P、613P、615Pを含む場合、それぞれの各ピクセル611P、613P、615Pは、個別的に配線部を介して走査駆動部310、データ駆動部330などに接続される。
タイミング制御部350は、外部(一例として、映像データを送信するシステム)から表示装置の駆動に必要な各種制御信号及び映像データを受信する。このようなタイミング制御部350は、受信した映像データを再整列してデータ駆動部330に伝送する。また、タイミング制御部350は、走査駆動部310及びデータ駆動部330の駆動に必要な
各走査制御信号及び各データ制御信号を生成し、生成された各走査制御信号及び各データ制御信号をそれぞれ走査駆動部310及びデータ駆動部330に伝送する。
走査駆動部310は、タイミング制御部350から走査制御信号を受け取り、これに対応して走査信号を生成する。
データ駆動部330は、タイミング制御部350からデータ制御信号及び映像データを受け取り、これに対応してデータ信号を生成する。
配線部は、多数の信号配線を含む。配線部は、具体的に、走査駆動部310と各ピクセル611P、613P、615Pとを接続する第1配線630と、データ駆動部330と各ピクセル611P、613P、615Pとを接続する第2配線620とを含む。本発明の一実施形態において、第1配線630は各スキャン配線であってもよく、第2配線620は各データ配線であってもよいので、以下では、第1配線をスキャン配線とし、第2配線をデータ配線として説明する。その他にも、配線部は、タイミング制御部350と走査駆動部310、タイミング制御部350とデータ駆動部330、又はその他の各構成要素間を接続し、該当の信号を伝達する各配線をさらに含む。
各スキャン配線630は、走査駆動部310で生成された走査信号を各ピクセル611P、613P、615Pに提供する。データ駆動部330で生成されたデータ信号は、各データ配線620に出力される。各データ配線620に出力されたデータ信号は、走査信号によって選択された水平ピクセルユニットラインの各ピクセル611P、613P、615Pに入力される。
各ピクセル611P、613P、615Pは、各スキャン配線630及び各データ配線620に接続される。各ピクセル611P、613P、615Pは、各スキャン配線630から走査信号が供給されるとき、各データ配線620から入力されるデータ信号に対応して選択的に発光する。一例として、各フレーム期間の間、それぞれの各ピクセル611P、613P、615Pは、入力されたデータ信号に相応する輝度で発光する。ブラック輝度に相応するデータ信号を受け取った各ピクセル611P、613P、615Pは、該当のフレーム期間の間に発光しないことによってブラックを表示する。
本発明の一実施形態において、各ピクセルは、パッシブ型で駆動してもよく、アクティブ型で駆動してもよい。表示装置がアクティブ型で駆動する場合、表示装置は、走査信号及びデータ信号の他にも、第1及び第2ピクセル電源をさらに受けて駆動してもよい。
図25aは、一つのピクセルを示す回路図であって、パッシブ型表示装置を構成するピクセルの一例を示した回路図である。ここで、ピクセルは、各ピクセルのうち一つ、例えば、赤色ピクセル、緑色ピクセル、及び青色ピクセルのうち一つであってもよく、本実施形態では第1ピクセル611Pを表示した。
図25aを参照すると、第1ピクセル611Pは、スキャン配線630とデータ配線620との間に接続される発光素子LDを含む。発光素子LDは、第1及び第2端子を有する発光ダイオードであってもよい。第1及び第2端子は、発光素子内の第1電極(例えば、アノード)及び第2電極(例えば、カソード)にそれぞれ接続される。ここで、第1端子はスキャン配線630に接続され、第2端子はデータ配線620に接続されてもよく、これらがその反対に接続されてもよい。
発光素子LDは、第1電極と第2電極との間に閾値電圧以上の電圧が印加されるとき、印加された電圧の大きさに相応する輝度で発光する。すなわち、スキャン配線630に印
加される走査信号及び/又はデータ配線620に印加されるデータ信号の電圧を調節することによって第1ピクセル611Pの発光を制御することができる。
本発明の一実施形態において、発光素子LDがスキャン配線630とデータ配線620との間に一つのみ接続されたことを示したが、これに限定されない。発光素子LDは、スキャン配線630とデータ配線620との間に複数接続されてもよく、このとき、各発光素子LDは並列又は直列に接続されてもよい。
図25bは、第1ピクセル611Pを示す回路図であって、アクティブ型表示装置を構成するピクセルの一例を示した回路図である。表示装置がアクティブ型である場合、第1ピクセル611Pは、走査信号及びデータ信号の他にも、第1及び第2ピクセル電源ELVDD、ELVSSをさらに受けて駆動してもよい。
図25bを参照すると、第1ピクセル611Pは、一つ以上の発光素子LDと、これに接続されるトランジスタ部TFTとを含む。
発光素子LDの第1電極は、トランジスタ部TFTを経由して第1ピクセル電源ELVDDに接続され、第2電極は第2ピクセル電源ELVSSに接続される。第1ピクセル電源ELVDD及び第2ピクセル電源ELVSSは互いに異なる電位を有してもよい。一例として、第2ピクセル電源ELVSSは、第1ピクセル電源ELVDDの電位より発光素子の閾値電圧以上低い電位を有してもよい。このような発光素子のそれぞれは、トランジスタ部TFTによって制御される駆動電流に相応する輝度で発光する。
本発明の一実施形態によると、トランジスタ部TFTは、第1及び第2トランジスタT1、T2及びストレージキャパシタCstを含む。但し、トランジスタ部TFTの構造が図25bに示した実施形態に限定されない。
第1トランジスタT1(スイッチングトランジスタ)のソース電極はデータ配線620に接続され、ドレイン電極は第1ノードN1に接続される。そして、第1トランジスタのゲート電極はスキャン配線630に接続される。このような第1トランジスタは、スキャン配線630から第1トランジスタT1がターンオンされ得る電圧の走査信号が供給されるときにターンオンされ、データ配線620と第1ノードN1とを電気的に接続する。このとき、データ配線620には、該当のフレームのデータ信号が供給され、これによって第1ノードN1にデータ信号が伝達される。第1ノードN1に伝達されたデータ信号は、ストレージキャパシタCstに充電される。
第2トランジスタT2(駆動トランジスタ)のソース電極は第1ピクセル電源ELVDDに接続され、ドレイン電極は発光素子の第1電極に接続される。そして、第2トランジスタT2のゲート電極は第1ノードN1に接続される。このような第2トランジスタT2は、第1ノードN1の電圧に対応して発光素子に供給される駆動電流の量を制御する。
ストレージキャパシタCstの一つの電極は第1ピクセル電源ELVDDに接続され、他の電極は第1ノードN1に接続される。このようなストレージキャパシタCstは、第1ノードN1に供給されるデータ信号に対応する電圧を充電し、次のフレームのデータ信号が供給されるまで充電された電圧を維持する。
説明の便宜上、図25bは、二つのトランジスタを含むトランジスタ部TFTを示した。しかし、本発明がこれに限定されるのではなく、トランジスタ部TFTの構造は多様に変更して実施可能である。例えば、トランジスタ部は、さらに多くのトランジスタやキャパシタなどを含んでもよい。また、本実施形態において、第1及び第2トランジスタ、ス
トレージキャパシタ、及び各配線の具体的な構造は示していないが、第1及び第2トランジスタ、ストレージキャパシタ、及び各配線は、本発明の実施形態に係る回路を具現する限度内で多様な形態に設けられ得る。
図26は、本発明の一実施形態に係る表示装置を示した図であって、図23に対応する斜視図である。図27aは、図26に示した表示装置において、一つのピクセルユニットを示した平面図で、図27bは、図27aのIII-III'線断面図である。
図26、図27a及び図27bを参照すると、本発明の一実施形態に係る表示装置は、ベース基板700、及びベース基板700上に実装されたピクセルユニット610を含む。
ベース基板700は、ピクセルユニット610に電源及び信号を提供できるように配線部が含まれたものであってもよい。
図示していないが、ベース基板700上には、ピクセルユニットと接続される各スキャン配線及び各データ配線を含む配線部及び/又はトランジスタ部が形成されている。
本発明の一実施形態において、ベース基板700はプリント回路基板であってもよい。ベース基板700がプリント回路基板として設けられる場合、プリント回路基板には、ピクセルユニット610に接続される配線部のみならず、タイミング制御部、走査駆動部、データ駆動部などの回路が実装されてもよい。
プリント回路基板は、配線部が両面に形成された両面プリント回路基板であってもよく、この場合、配線部は、ピクセルユニット610と電気的に接続されるようにプリント回路基板の上面に設けられた各接続パッド、及びプリント回路基板の上・下面を貫通する貫通配線などを含んでもよい。プリント回路基板の下面には前記回路などが実装されてもよく、ピクセルユニット610の各配線は、各接続パッド及び各貫通配線などを介してプリント回路基板の下面の配線及び回路などに接続されてもよい。
しかし、ベース基板700としては、プリント回路基板の他にも、ピクセルユニット610が実装され得る他のものが設けられてもよい。例えば、ベース基板700は、ガラス、石英、プラスチックなどの絶縁基板上に配線部を形成したものであってもよい。この場合、タイミング制御部、走査駆動部、データ駆動部などの回路などは、絶縁基板上に直接形成されたり、別途のプリント回路基板などに設けられた後、絶縁基板の配線部に接続されてもよい。
ベース基板700は、硬い材料からなってもよいが、これに限定されるのではなく、可撓性材料からなってもよい。本発明の一実施形態に係る表示装置が曲がったり、曲がり可能な表示装置として具現される場合、ベース基板700が可撓性材料からなることが有利になり得る。本発明の一実施形態において、ベース基板700がガラス、石英などの材料からなる場合、有機高分子基板よりは相対的に高い耐熱性を有し、その上面に多様な積層が可能であるという長所がある。ベース基板700がガラスや石英などの透明な材料からなる場合、前面や背面発光表示装置を製造するのに有利になり得る。ベース基板700が有機高分子や有無機複合材などからなる場合、相対的に高い可撓性を有することができ、曲面表示装置を製造するのに有利になり得る。
ベース基板700には、第1導電性接着層661を挟んで少なくとも一つ以上のピクセルユニット610が実装される。表示装置において、ピクセルユニット610は、互いに分離されてベース基板700上に実装される最小単位に該当し、パッケージ形態で設けら
れ、ベース基板700のピクセル領域PAに実装される。
各ピクセルユニット610には少なくとも一つのピクセルが設けられ、各ピクセルは第1~第3ピクセルを含んでもよい。第1~第3ピクセル611P、613P、615Pは、互いに異なる波長帯域を出射する第1~第3発光素子611、613、615として具現され得る。すなわち、第1~第3ピクセル611P、613P、615Pが出射する光をそれぞれ第1~第3光と称すると、第1~第3光は互いに異なる波長帯域を有してもよい。本実施形態では、上述したように、第1~第3光はそれぞれ緑色、赤色、及び青色の波長帯域を有してもよく、このとき、第1~第3発光素子611、613、615は緑色、赤色、及び青色発光ダイオードとして具現され得る。
しかし、緑色、赤色、及び青色を具現するために第1~第3光がそれぞれ緑色、赤色、及び青色の波長帯域を有する必要はない。第1~第3光が同一の波長帯域を有するとしても、第1~第3光のうち少なくとも一部を他の波長帯域の光に変換する色変換器640を使用する場合、最終的な出射光のカラーを制御することができる。色変換器640は、所定波長の光を他の波長の光に変換する色変換層641を含む。
換言すると、第1~第3ピクセル611P、613P、615Pが緑色、赤色、及び/又は青色を具現するために、必ずしも緑色、赤色、青色発光ダイオードを使用する必要はなく、前記カラー以外の発光ダイオードを使用してもよい。例えば、赤色を具現するために赤色発光ダイオードを使用してもよいが、青色又は紫外線発光ダイオードを使用し、青色光又は紫外線を吸収した後、赤色を放出する色変換層641を用いてもよい。同一の方式で、緑色を具現するために緑色発光ダイオードを使用してもよいが、青色又は紫外線発光ダイオードを使用し、青色光又は紫外線を吸収した後、緑色を放出する色変換層641を用いてもよい。
色変換層641としては、所定波長の光を吸収した後、他の波長の光に変換して放出できる材料が選択的に使用されてもよい。例えば、色変換層641は、蛍光体、量子点などのナノ構造体、色変換可能な有機材料、又はこれらの組み合わせからなってもよい。色変換層641は、最終的に放出されるカラーの純度を高めるためにカラーフィルター層643を含んでもよい。
本実施形態では、それぞれ第1~第3発光素子611、613、615として緑色、青色、及び青色発光ダイオードを採用することによって具現することができる。ここで、本発明の一実施形態では、赤色を出すために第2発光素子613として青色発光ダイオードを使用し、色変換層641が青色光を吸収した後、赤色光を放出するように色変換層641に蛍光体が含まれてもよい。
上述したピクセルユニット610の構造を具体的に説明すると、ピクセルユニット610には、ベース基板700の配線部、すなわち、スキャン配線及びデータ配線にそれぞれ接続される各接続電極、例えば、第1~第4接続電極621、623、625、631が設けられる。第1~第4接続電極621、623、625、631は、ベース基板700上の配線部と第1導電性接着層661を挟んで電気的に接続される。
第1導電性接着層661は、電気的接続のためのものであって、ソルダーペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストや導電性樹脂で構成されてもよい。しかし、第1導電性接着層661の材料は特に限定されない。
第1~第4接続電極621、623、625、631は、一つのピクセル領域内で一方向(例えば、横方向)に延長された第4接続電極631と、第4接続電極631と離隔し
た第1~第3接続電極621、623、625とを含む。第4接続電極631は、ベース基板700のスキャン配線と接続される。第1~第3接続電極621、623、625は、発光素子の個数に対応して設けられるが、本実施形態では3個設けられ、ベース基板700のデータ配線と接続される。
第1~第4接続電極621、623、625、631上には光非透過層670が設けられる。
光非透過層670は非導電性材料からなる絶縁膜であって、光を透過させない層である。本発明の一実施形態において、光非透過層670は、光吸収物質からなってもよい。光非透過層670は、ブラックで設けられてもよく、例えば、表示装置などに使用されるブラックマトリックス材料からなってもよい。本実施形態において、光非透過層670は、特に、ブラック光感性レジストからなってもよい。光非透過層670がブラック光感性レジストからなる場合、フォトリソグラフィを用いたパターニングが容易になる。しかし、光非透過層670は、これに限定されるのではなく、多様な材料で構成され得る。
光非透過層670上には第2導電性接着層663が設けられる。光非透過層670には、その一部が除去され、接続電極の少なくとも一部を露出させる複数の貫通ホールTHが設けられる。貫通ホールTHは、第2導電性接着層663を介して第1~第3発光素子611、613、615を第1~第4接続電極621、623、625、631と電気的に接続させるために形成する。このために、貫通ホールTHは、第1~第3発光素子611、613、615が付着する領域に対応する領域に設けられる。
第2導電性接着層663は、光非透過層670に形成された複数の貫通ホールTHに設けられる。第2導電性接着層663は、後で発光素子が容易に付着し得るようにその上面が光非透過層670の上面より突出するように形成されてもよい。
第2導電性接着層663は、電気的接続のためのものであって、ソルダーペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストや導電性樹脂で構成されてもよい。しかし、第2導電性接着層663の材料は特に限定されない。
第2導電性接着層663上には第1~第3発光素子611、613、615が設けられる。第1~第3発光素子611、613、615のそれぞれは、第1端子及び第2端子を有する発光ダイオードであってもよい。図面では、第2発光素子613と第3発光素子615が同一の大きさであることを示したが、第1~第3発光素子611、613、615は、互いに同一の大きさであってもよく、互いに異なる大きさであってもよい。換言すると、第1~第3発光素子611、613、615のうち少なくとも一つは、残りのものと異なる高さで設けられてもよい。第1~第3発光素子611、613、615の高さは、第1~第3発光素子611、613、615をなす各材料や光特性によって変わり得る。例えば、緑色光を出射する第1発光素子611は、青色光を出射する第3発光素子615より大きい高さを有してもよい。第1及び第3発光素子611、615の内部構造に対しては後で説明する。
第2発光素子613上には色変換器640が設けられる。色変換器640は、色変換層641及びカラーフィルター層643を含んでもよい。
色変換層641は、上述したように、第2発光素子613からの光の波長を吸収し、他の波長の光を出射する。色変換層641は、特に、相対的に短波長の光を吸収した後、吸収した光の波長より長い波長の光を出射する。上述したように、本実施形態では、色変換層641として蛍光体が使用されてもよく、蛍光体は、青色光を吸収した後、赤色光を出
射することができる。蛍光体は、PDMS(polydimethylsiloxane)、PI(polyimide)、PMMA(Poly(methyl 2-methylpropenoate))、セラミックなどの透明又は半透明バインダーと共に混合された形態で設けられてもよい。
色変換層641上には、カラーフィルター、例えば、赤色カラーフィルター層643がさらに設けられてもよい。カラーフィルター層643は、光の純度を高めるためのものであって、蛍光体によって完全に変換されていない青色光や紫外線光を遮断することができる。また、隣接した第1及び第3発光素子611、615からの光を遮断することによって、第2発光素子613から出射される光の混色を防止する。カラーフィルター層643は省略されてもよく、カラーフィルター層643が設けられる場合、さらに高純度のカラーを具現することができる。
第1~第3発光素子611、613、615及びカラーフィルター層643上には封止膜650が設けられる。封止膜650は、第1~第3発光素子611、613、615、色変換層641及びカラーフィルター層643をカバーする。
封止膜650は、透明絶縁膜として形成されてもよい。封止膜650の材料としては、有機高分子が使用されてもよく、特に、封止膜650は、エポキシ、ポリシロキサン、又はフォトレジストなどで形成されてもよい。例えば、ポリシロキサン材料としては、PDMS(polydimethylsiloxane)を挙げることができる。しかし、封止膜650の材料は、これに限定されるのではなく、HSSQ(Hydrogen Silsesquioxane)、MSSQ(Methyksilsesquioxane)、ポリイミド、DVS-BCB(Divinyl Siloxane bis-Benzocyclobutane)、PFCB(Perfluorocyclobutane)、PAE(Polyarylene Ether)などの材料であってもよい。
本発明の一実施形態において、第1~第3発光素子611、613、615としてはフリップチップタイプの発光ダイオードが採用可能であり、図28は、本発明の一実施形態に係る発光素子を簡略に示した断面図である。図28に示した発光素子は、第1~第3発光素子611、613、615のうちいずれか一つであってもよく、本実施形態では第1発光素子611を例として説明する。
図28を参照すると、第1発光素子611は、第1導電型半導体層1110、活性層1112、第2導電型半導体層1114、第1コンタクト層1116、第2コンタクト層1118、絶縁層1120、第1端子1122、及び第2端子1124を含む。
第1導電型半導体層1110、活性層1112及び第2導電型半導体層1114は、図18を参照して説明したように基板1101上に成長されてもよい。基板1101は、例えば、III-V系列窒化物系半導体層を成長させるための成長基板であって、例えば、サファイア基板、特に、パターニングされたサファイア基板であってもよい。基板は、絶縁基板であることが好ましいが、絶縁基板に限定されない。
基板1101上には半導体層が設けられる。一実施形態において、緑色光を放出する発光素子の場合、半導体層は、インジウムガリウム窒化物(InGaN)、ガリウム窒化物(GaN)、ガリウムリン化物(GaP)、アルミニウムガリウムインジウムリン化物(AlGaInP)、及びアルミニウムガリウムリン化物(AlGaP)を含んでもよい。一実施形態において、赤色光を放出する発光素子の場合、半導体層は、ガリウムヒ素(aluminum gallium arsenide、AlGaAs)、ガリウムヒ素リン化物(gallium arsenide phosphide、GaAsP)、アル
ミニウムガリウムインジウムリン化物(aluminum gallium indium phosphide、AlGaInP)、及びガリウムリン化物(gallium phosphide、GaP)を含んでもよい。一実施形態において、青色光を放出する発光素子の場合、半導体層は、ガリウム窒化物(GaN)、インジウムガリウム窒化物(InGaN)、及び亜鉛セレン化物(zinc selenide、ZnSe)を含んでもよい。
基板1101は、レーザーリフトオフや研磨などの技術を用いて各半導体層1110、1112、1114から除去されてもよい。
半導体層は、具体的に、第1導電型半導体層1110、活性層1112、及び第2導電型半導体層1114を含む。第1導電型と第2導電型は互いに反対の極性であって、第1導電型がn型である場合は、第2導電型がp型になり、第1導電型がp型である場合は、第2導電型がn型になる。本発明の一実施形態では、基板1101上にn型半導体層1110、活性層1112及びp型半導体層1114が順次形成されたことを一例として説明する。
n型半導体層1110、活性層1112及びp型半導体層1114は、III-V系列窒化物系半導体、例えば、(Al,Ga,In)Nなどの窒化物系半導体で形成されてもよい。n型半導体層1110、活性層1112及びp型半導体層1114は、金属有機化学気相成長法(MOCVD)などの公知の方法を用いてチャンバー内で基板1101上に成長されて形成され得る。また、n型半導体層1110はn型不純物(例えば、Si、Ge、Sn)を含み、p型半導体層1114はp型不純物(例えば、Mg、Sr、Ba)を含む。一実施形態において、n型半導体層1110は、ドーパントとしてSiを含むGaN又はAlGaNを含んでもよく、p型半導体層1114は、ドーパントとしてMgを含むGaN又はAlGaNを含んでもよい。
図面において、n型半導体層1110及びp型半導体層1114がそれぞれ単一層であることを示すが、これらの各層は、多重層であってもよく、超格子層を含んでもよい。活性層1112は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を含んでもよく、所望の波長を放出するように窒化物系半導体の組成比が調節される。例えば、活性層1112は青色光又は紫外線を放出することができる。
活性層1112及び第2導電型半導体層1114が設けられていない第1導電型半導体層1110上には第2コンタクト層1118が配置され、第2導電型半導体層1114上には第1コンタクト層1116が配置される。
第1及び/又は第2コンタクト層1116、1118は単一層又は多重層金属からなってもよい。第1及び/又は第2コンタクト層1116、1118の材料としては、Al、Ti、Cr、Ni、Auなどの金属及びこれらの合金などが使用されてもよい。
第1及び第2コンタクト層1116、1118上には絶縁層1120が設けられ、絶縁層1120上には、第1コンタクト層1116とコンタクトホールを介して接続された第1端子1122と、第2コンタクト層1118とコンタクトホールを介して接続された第2端子1124とが設けられる。
第1端子1122は、第2導電性接着層663を介して第1接続電極621及び第2接続電極623のうち一つに接続され、第2端子1124は、第2導電性接着層663を介して第1接続電極621及び第2接続電極623のうち残りの一つに接続されてもよい。
第1及び/又は第2端子1122、1124は単一層又は多重層金属からなってもよい。第1及び/又は第2端子1122、1124の材料としては、Al、Ti、Cr、Ni、Auなどの金属及びこれらの合金などが使用されてもよい。
ここで、第1導電型半導体層1110の背面(すなわち、活性層1112が設けられる面の反対面)には、光出射効率を高めるための多数の突出部が設けられてもよい。突出部は、多角ピラミッド、半球、ランダムに配置され、粗さを有する面などの多様な形態で設けられてもよい。
本発明の一実施形態において、発光素子を簡単に図面と共に説明したが、発光素子は、上述した層以外にも、付加的な機能を有する層をさらに含んでもよい。例えば、発光素子には、光を反射する反射層、特定の構成要素を絶縁するための追加絶縁層、ソルダーの拡散を防止するソルダー防止層などの多様な層がさらに含まれてもよい。
また、フリップチップタイプの発光素子を形成する場合において、多様な形態でメサを形成することができ、第1及び第2コンタクト層1116、1118や第1及び第2端子1122、1124の位置や形状も多様に変更可能であることは当然である。
本発明の一実施形態に係る表示装置によると、色純度及び色再現性が向上する。
既存の発明において、発光素子を基板に装着することによってピクセルを形成する場合、基板上の透明絶縁膜上に発光素子が装着された。基板側に使用される絶縁膜が透明である場合、透明絶縁膜が導波路として使用されることによって、いずれか一つのピクセルから隣接した他のピクセルに光が伝播するという問題がある。例えば、赤色発光素子から赤色光が出射されるとき、赤色発光素子の側部に進行する光の一部は、透明絶縁膜の界面を介して透明絶縁膜の内部に進行することができる。内部に進入した光の一部は、透明絶縁膜の内部で反射及び屈折を経た後、隣接したピクセル、例えば、緑色ピクセル領域から出射されてもよい。この場合、緑色発光素子が設けられた領域では緑色光のみが出射されるべきであるにもかかわらず、透明絶縁膜を介して伝播された赤色光が緑色光と共に出射されることによって混色が起こったり、光干渉によって他の色が発現され得る。これによって、結果的に、赤色光の純度が低下し、色再現性が低下するという問題が発生する。
しかし、本発明の一実施形態によると、各ピクセル領域に光非透過層670が設けられることによって、絶縁膜が導波路として使用されない。特に、光非透過層670は、光を吸収するブラックカラーで設けられ得るが、隣接した発光素子から出射された光が側部や下部に進行する場合、その光が光非透過層670に吸収され、隣接したピクセルへの光の進行が防止される。これによって、互いに隣接したピクセル間の混色や光の干渉が防止され、最終的な色純度及び色再現性が高くなる。
また、ブラックで表示される面積が増加することによって、各発光素子から出射される光との間でのコントラスト比が大きくなるので、表示装置としての特性が向上する。
さらに、本発明の一実施形態によると、色変換層として、蛍光体に加えてカラーフィルター層が追加的に配置され得るが、前記カラーフィルター層によってさらに高い純度及び色再現性を得ることができる。色変換層内で完全に変換されていない光や、光非透過層にもかかわらず、隣接したピクセルから進行する光は、カラーフィルター層によって再び遮断されるという効果がある。
さらに、上述した構造を有する表示装置は、複数のピクセルユニットをベース基板上に容易に実装することによって、多様な形状及び多様な面積の表示装置を容易に提供するこ
とができる。
本発明の一実施形態によると、本発明の概念から逸脱しない限度内で、本発明の一実施形態に係る表示装置は多様な構成を有することができる。
図29は、本発明の他の一実施形態に係る表示装置の一つのピクセルユニットを示した断面図であって、図27aのIII-III'線に対応する断面図である。以下の実施形
態では、説明の重複を避けるために、上述した実施形態と異なる内容を中心に説明し、説明していない部分は上述した実施形態に従う。
上述した各実施形態及び図29を参照すると、光非透過層670は、ピクセルユニット610でなくベース基板700上に形成される。
より詳細に説明すると、表示装置は、ベース基板700及びピクセルユニット610を含む。
ベース基板700は、ピクセルユニット610に電源及び信号を提供できるように配線部を含み、ベース基板700の上面には光非透過層670が設けられる。図面には示していないが、ベース基板700の配線部と第1導電性接着層661とが接続され得るように、光非透過層670には多数の貫通ホールTHが設けられてもよい。貫通ホールTHには、別途の導電性接着層がさらに設けられてもよく、金属配線などがさらに設けられてもよい。
ベース基板700上には、第1導電性接着層661を挟んでピクセルユニット610が設けられる。
ピクセルユニット610の構造は、光非透過層670を除いて、上述した実施形態と類似している。すなわち、第1導電性接着層661には、ベース基板700上の配線部と接続される第1~第4接続電極621、623、625、631が設けられ、第1~第4接続電極621、623、625、631上には第2導電性接着層663が設けられる。第2導電性接着層663上には第1~第3発光素子611、613、615が設けられ、第1~第3発光素子611、613、615のそれぞれの第1及び第2端子は第1~第4接続電極621、623、625、631に電気的に接続される。第1~第3発光素子611、613、615上には、選択的に色変換層641及びカラーフィルター層643が設けられてもよい。第1~第3発光素子611、613、615上には封止膜650が設けられる。
本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、いずれか一つのピクセルから出射された光が隣接したピクセルに進行することによって発生し得る混色や干渉が最小化され得る。
図30は、本発明の更に他の一実施形態に係る表示装置の一つのピクセルユニットを示した断面図であって、図27aのIII-III'線に対応する断面図である。
上述した各実施形態及び図30を参照すると、色変換器640の位置は、上述した実施形態と異なってもよく、本実施形態では、色変換器640が封止膜650上に配置される。
より詳細に説明すると、表示装置は、ベース基板700、及びベース基板700上に実装されたピクセルユニット610を含む。
ピクセルユニット610の構造は、色変換器640を除いて、上述した図27bに示した実施形態と類似している。すなわち、第1~第3発光素子611、613、615上には色変換器640が備えられなく、封止膜650が備えられる。色変換器640は封止膜650上に設けられる。
本実施形態において、色変換器640は、蛍光体などを含む色変換層からなってもよく、カラーフィルターからなってもよく、色変換層及びカラーフィルターを全て含む二重膜として形成されてもよい。また、本実施形態の図面では、色変換器640が封止膜650上に形成され、封止膜650全体をカバーすることを示したが、これに限定されるのではなく、色変換器640は、第1~第3発光素子611、613、615のうち一部上にのみ設けられてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光装置は照明装置として使用されてもよく、この場合、各発光素子がそれぞれピクセルとして使用される必要はない。本実施形態において、発光装置が照明装置、特に、表示装置に使用されるバックライトとして使用される場合、複数の発光素子が並列又は直列に接続されてもよく、並列又は直列に接続された各発光素子が同時に駆動してもよい。
上述した各実施形態及び図31aは、本発明の一実施形態に係る照明装置として、並列に接続された各発光素子を含む照明ユニットを示した図であって、図31bは、図31aのIV-IV'線断面図である。図32は、本発明の一実施形態に係る照明装置として、
直列に接続された各発光素子を含む照明ユニットを示した図である。
上述した各実施形態、図31a及び図31bを参照すると、照明装置は、ベース基板700、及びベース基板700上に実装された照明ユニット610'を含む。
ベース基板700は、照明ユニット610'に電源及び信号を提供できるように配線部
を含む。
ベース基板700上には、第1導電性接着層661を挟んで照明ユニット610'が設
けられる。本実施形態において、照明ユニット610'は、並列に接続された複数の発光
素子を含む。
本実施形態において、照明ユニット610'は、上述した表示装置におけるピクセルユ
ニットと類似する構造を有する。すなわち、第1導電性接着層661には、ベース基板700上のスキャン配線及びデータ配線にそれぞれ接続される第1及び第2接続電極620'、630'が設けられ、第1及び第2接続電極620'、630'上には光非透過層670が設けられる。ここで、光非透過層670は、発光素子から出射された光の効率を最大化するために非導電性反射材料からなってもよい。非導電性反射材料としては、粒径が小さい無機充填剤が高分子樹脂と混合された形態で使用されてもよい。本発明の一実施形態において、無機充填剤としては、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、二酸化チタン、アルミナ、シリカ、タルク、ゼオライトなどを挙げることができるが、これに限定されない。
第1及び第2接続電極620'、630'は、互いに離隔して一方向に延長される。光非透過層670は貫通ホールTHを有し、貫通ホールTH内の第1及び第2接続電極620'、630'上には第2導電性接着層663が設けられる。第2導電性接着層663上には各発光素子が設けられる。各発光素子の一端部(例えば、第1端子部分)は、第1接続電
極620'と重畳するように配置され、第2導電性接着層663を介して第1接続電極6
20'に接続される。各発光素子の他端部(例えば、第2端子部分)は、第2接続電極6
30'と重畳するように配置され、第2導電性接着層663を介して第2接続電極630'に接続される。結果的に、各発光素子は、第1及び第2接続電極620'、630'間で並列に接続される。
各発光素子の上部には封止膜650が設けられる。
本実施形態では、別途の色変換器640を示していないが、各発光素子からの光の波長を変化させる必要がある場合、上述した各実施形態のように色変換器がさらに設けられてもよい。
本実施形態では、照明ユニットに光非透過層670として光反射層が採用されることによって、発光素子から出射された光の効率が高くなる。これによって、本照明ユニットが表示装置などのバックライトに採用される場合、別途の反射シートが必要でない。
図32は、直列に接続された各発光素子を含む照明ユニットを示した図であって、接続電極の形状の一部が図31aと異なる形態に形成されるという点、及び各発光素子の第1端子及び第2端子が設けられる両端部の接続関係が異なるという点を除いては、図31aに示したものと大きく相違していないので、それに対する説明は省略する。
上述した構造を有する発光装置は、初期基板上に各接続電極を形成し、接続電極上に光非透過層を形成し、光非透過層上に接続電極と接続された発光素子を形成し、発光素子上に封止膜を形成し、前記封止膜上に支持基板を配置し、初期基板を除去した後、回路基板の配線部に接続電極を接続し、前記支持基板を除去することによって製造され得る。
本発明の各実施形態において、表示装置と照明装置には一部の構造上の差があるが、実質的に同一の方式で製造され得るので、以下では、表示装置の製造方法を一例として説明する。
図33~図44は、本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を順次示した図であって、図33a、図34a、図35a、図36a、図37a、及び図38aは平面図で、図33b、図34b、図35b、図36b、図37b、図38b、及び図39~図44は断面図である。以下の実施形態において、説明の便宜上、一部の構成要素は省略し、一部の構成要素は示したが、説明していない部分は上述した実施形態及び図面に従う。
図33a及び図33bを参照すると、初期基板710上に第1~第4接続電極621、623、625、631が形成される。
初期基板710は、その上面にピクセルユニットを形成するための臨時基板であって、工程進行後に除去されるものである。また、本図面及び以下の各図面では、一つのピクセルユニットを基準にして示したが、大型の初期基板710を用いて多数のピクセルユニットを同時に初期基板710上に形成してもよく、後述する図42に示したように、以後の切断を通じて個別ピクセルユニットに分離してもよい。
初期基板710と第1~第4接続電極621、623、625、631との間には、後の初期基板710の除去が容易になるように一層以上の絶縁膜が介在してもよい。本発明の一実施形態において、絶縁膜は、第1及び第2絶縁膜720、730からなる二重膜であってもよく、第1絶縁膜720及び/又は第2絶縁膜730は、レーザーリフトオフ工程を通じて初期基板710を容易に除去できるようにする材料であってもよい。例えば、
第1絶縁膜720は、ITO(indium tin oxide)、GaNなどからなってもよく、第2絶縁膜730は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などからなってもよい。しかし、第1絶縁膜720及び/又は第2絶縁膜730の材料はこれに限定されない。
第1~第4接続電極621、623、625、631は、スパッタリング、蒸着、コーティング、モールディング、フォトリソグラフィなどの工程を用いて容易に製造され得る。
図34a及び図34bを参照すると、各接続電極621、623、625、631が形成された初期基板710の前面上に光非透過層670が形成される。光非透過層670には、パターニングを通じて各接続電極621、623、625、631の少なくとも一部を露出させる貫通ホールTHが形成されてもよい。光非透過層670に貫通ホールTHを形成する工程は、インプリンティングやフォトリソグラフィを用いる方式などの多様な方式で行われ得る。本発明の一実施形態において、光非透過層670は、ブラック感光性レジストからなってもよく、この場合、塗布後、フォトリソグラフィを用いて容易にパターニングすることが可能である。
貫通ホールTHは、第1~第4接続電極621、623、625、631の一部のみを露出させ得るが、実施形態によって第1~第4接続電極621、623、625、631の全部を露出させてもよい。貫通ホールTHの面積や形状は、後で実装する各発光素子によって異なる面積や形状に変更可能である。
図35a及び図35bを参照すると、貫通ホールTHに第2導電性接着層663が設けられる。第2導電性接着層663は、ソルダーペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストや導電性樹脂からなってもよい。第2導電性接着層663は、その後、その上面に発光素子の第1及び第2端子がうまく接続され得るように十分な量及び高さで設けられ得る。
図36a及び図36bを参照すると、第2導電性接着層663が設けられた初期基板710上に第1~第3発光素子611、613、615が実装される。第1~第3発光素子611、613、615のそれぞれは、第1端子及び第2端子が該当する接続電極に対応するように第2導電性接着層663上に配置される。第2導電性接着層663は、後で硬化されてもよい。
図37a及び図37bを参照すると、第1~第3発光素子611、613、615が設けられた初期基板710上に色変換層641が形成される。色変換層641は、多様な方式、例えば、フォトリソグラフィを用いたリフトオフ工程で形成され得る。
図38a及び図38bを参照すると、色変換層641上にカラーフィルター(643が形成される。カラーフィルター643は、フォトリソグラフィを用いて形成されてもよい。
本発明の一実施形態において、色変換層641やカラーフィルター643の形成工程は選択的なものであって、必要に応じて省略されてもよい。
図39を参照すると、色変換器640が形成された初期基板710上に封止膜650が形成される。封止膜650は、塗布及び/又はモールディングで形成されてもよい。
図40を参照すると、初期基板710が除去される。初期基板710を除去する前に、形成された構造物を支持及び移送するための第1支持基板711が封止膜650上に設け
られ、形成された構造物が第1支持基板711によって支持された状態で初期基板710が除去される。
初期基板710を除去する方法は、特に限定されるのではないが、レーザーリフトオフ方法で除去されてもよい。初期基板710が除去された後、第1~第4接続電極621、623、625、631の下部には第1及び第2絶縁膜720、730が残っている。
図41を参照すると、形成された構造物が第1支持基板711に支持された状態で第1~第4接続基板の下部の第1及び第2絶縁膜720、730が除去される。第1及び第2絶縁膜720、730は、多様な方法で除去され得るが、本発明の一実施形態では研磨を通じて除去されてもよい。第1及び第2絶縁膜720、730が除去されることによって、第1~第4接続電極621、623、625、631が外部に露出する。
図42を参照すると、露出した第1~第4接続電極621、623、625、631の下部に第2支持基板713が設けられ、第1支持基板711は除去される。その次に、形成された構造物がカッティングされることによって一つのピクセルユニットが形成される。
ここで、形成された構造物が第1支持基板711に支持された状態でカッティングが行われてもよく、図示したように、別途の第2支持基板713を準備し、形成された構造物を別途の第2支持基板713に移した後でカッティングが行われてもよい。形成された構造物をカッティングするときは、多様な種類のカッターCT、例えば、レーザー、ブレードなどが使用されてもよく、場合に応じてエッチング工程が用いられてもよい。
本発明の一実施形態において、形成された構造物は、一つのピクセルユニット単位でカッティングされてもよい。この場合、一つのピクセルユニットに第1~第3発光素子611、613、615が含まれてもよい。しかし、実施形態によって、形成された構造物のカッティング時、一つのピクセルユニットのみならず、2個以上のピクセルユニットが含まれるようにカッティングされてもよい。
図43を参照すると、カッティングによって形成されたピクセルユニットは、ピクセルユニットを移動させ得る装備、例えば、移動ホルダーHDによってピックアップされ、下部の第2支持基板713は除去される。
図44を参照すると、移動ホルダーHDによってピックアップされたピクセルユニットは、配線部及び第2導電性接着剤661が形成されたベース基板700上に載置されることによって最終的な表示装置が形成される。
上述したように、多数のピクセルユニットを同時に形成し、ベース基板上にピクセルユニットを配置して簡単に接続することによって、多様な面積及び多様な形状の表示装置を簡単に製造することができる。ここで、ピクセルユニットの形成時に簡単に光非透過層を形成することによって、色純度及び色再現性が向上した表示装置を簡単に製造することができる。
図45aは、本発明の更に他の実施形態に係る発光素子811を説明するための概略的な平面図で、図45bは、図45aのV-V'線に沿って切り取られた概略的な断面図で
ある。ここでは、ピクセルPに使用される各発光素子のうち一つの第1発光素子811を代表的に説明するが、後で説明する他の発光素子、例えば、第2及び第3発光素子813、815にも適用可能である。
図45a及び図45bを参照すると、第1発光素子811は、第1導電型半導体層2110、活性層2112、第2導電型半導体層2114、オーミックコンタクト層2116、絶縁層2120、第1端子2122、及び第2端子2124を含んでもよい。
第1導電型半導体層2110、活性層2112及び第2導電型半導体層2114は基板上に成長されてもよい。前記基板は、窒化ガリウム基板、GaAs基板、Si基板、サファイア基板、特に、パターニングされたサファイア基板などの半導体成長用に使用され得る多様な基板であってもよい。成長基板は、各半導体層から機械的研磨、レーザーリフトオフ、ケミカルリフトオフなどの技術を用いて分離されてもよい。但し、本発明がこれに限定されるのではなく、基板の一部が残留し、第1導電型半導体層2110の少なくとも一部を構成してもよい。
緑色光を放出する発光素子の場合、各半導体層は、インジウムガリウム窒化物(InGaN)、ガリウム窒化物(GaN)、ガリウムリン化物(GaP)、アルミニウムガリウムインジウムリン化物(AlGaInP)、又はアルミニウムガリウムリン化物(AlGaP)を含んでもよい。一実施形態において、赤色光を放出する発光素子の場合、各半導体層は、ガリウムヒ素(aluminum gallium arsenide、AlGaAs)、ガリウムヒ素リン化物(gallium arsenide phosphide、GaAsP)、アルミニウムガリウムインジウムリン化物(aluminum gallium indium phosphide、AlGaInP)、又はガリウムリン化物(gallium phosphide、GaP)を含んでもよい。一実施形態において、青色光を放出する発光素子の場合、半導体層は、ガリウム窒化物(GaN)、インジウムガリウム窒化物(InGaN)、又は亜鉛セレン化物(zinc selenide、ZnSe)を含んでもよい。
各半導体層は、具体的に、第1導電型半導体層2110、活性層2112、及び第2導電型半導体層2114を含む。第1導電型と第2導電型は互いに反対の極性であって、第1導電型がn型である場合は、第2導電型がp型になり、第1導電型がp型である場合は、第2導電型がn型になる。
第1導電型半導体層2110、活性層2112及び第2導電型半導体層2114は、金属有機化学気相成長法(MOCVD)などの公知の方法を用いてチャンバー内で基板上に成長され得る。また、第1導電型半導体層2110はn型不純物(例えば、Si、Ge、Sn)を含み、第2導電型半導体層2114はp型不純物(例えば、Mg、Sr、Ba)を含む。一実施形態において、第1導電型半導体層2110は、ドーパントとしてSiを含むGaN又はAlGaNを含んでもよく、第2導電型半導体層2114は、ドーパントとしてMgを含むGaN又はAlGaNを含んでもよい。
図面において、第1導電型半導体層2110及び第2導電型半導体層2114がそれぞれ単一層であることを示すが、これらの各層は、多重層であってもよく、超格子層を含んでもよい。活性層2112は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を含んでもよく、所望の波長を放出するように窒化物系半導体の組成比が調節される。例えば、活性層2112は、青色光、緑色光、赤色光又は紫外線を放出することができる。
第2導電型半導体層2114及び活性層2112は、メサM構造を有し、第1導電型半導体層2110上に配置される。メサMは、第2導電型半導体層2114及び活性層2112を含み、図45bに示したように、第1導電型半導体層2110の一部を含んでもよい。メサMが第1導電型半導体層2110の一部領域上に位置すると、メサMの周囲に第1導電型半導体層2110の上面が露出し得る。
また、前記メサMは、第1導電型半導体層2110を露出させる貫通ホール2114aを有してもよい。貫通ホール2114aは、メサMの一側縁部の近くに配置されてもよいが、これに限定されるのではなく、メサMの中央に配置されてもよい。
オーミックコンタクト層2116は、第2導電型半導体層2114上に配置され、第2導電型半導体層2114にオーミックコンタクトする。オーミックコンタクト層2116は、単一層又は多重層として形成されてもよく、透明導電性酸化膜又は金属膜として形成されてもよい。透明導電性酸化膜としては、例えば、ITO又はZnOなどを例として挙げることができ、金属膜としては、Al、Ti、Cr、Ni、Auなどの金属及びこれらの合金を例として挙げることができる。
絶縁層2120は、メサM及びオーミックコンタクト層2116を覆う。さらに、絶縁層2120は、メサMの周囲に露出した第1導電型半導体層2110の上面及び側面を覆うことができる。一方、絶縁層2120は、オーミックコンタクト層2116を露出させる開口部2120a、及び貫通ホール2114a内で第1導電型半導体層2110を露出させる開口部2120bを有してもよい。絶縁層2120は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の単一層又は多重層として形成されてもよい。また、絶縁層2120は、分布ブラッグ反射器などの絶縁反射器を含んでもよい。
第1端子2122及び第2端子2124は絶縁層2120上に配置される。第1端子2122は、開口部2120aを介してオーミックコンタクト層2116に電気的に接続されてもよく、第2端子2124は、開口部2120bを介して第1導電型半導体層2110に電気的に接続されてもよい。
第1及び/又は第2端子2122、2124は、単一層又は多重層金属からなってもよい。第1及び/又は第2端子2122、2124の材料としては、Al、Ti、Cr、Ni、Auなどの金属及びこれらの合金などが使用されてもよい。
本発明の一実施形態において、発光素子を簡単に図面と共に説明したが、発光素子は、上述した層以外にも、付加的な機能を有する層をさらに含んでもよい。例えば、発光素子には、光を反射する反射層、特定の構成要素を絶縁するための追加絶縁層、ソルダーの拡散を防止するソルダー防止層などの多様な層がさらに含まれてもよい。
また、フリップチップタイプの発光素子を形成するにおいて、多様な形態にメサを形成することができ、第1及び第2端子2122、2124の位置や形状も多様に変更可能であることは当然である。また、オーミックコンタクト層2116は省略されてもよく、第1端子2122が第2導電型半導体層2114に直接接触してもよい。また、上述した各発光素子511、611と同様に、第2コンタクト層が第1導電型半導体層2110上に形成され、第2端子2124が前記第2コンタクト層に接続してもよい。
図46aは、本発明の更に他の実施形態に係るピクセル領域Paを説明するための概略的な平面図で、図46bは、図46aのVI-VI'線に沿った概略的な断面図である。
ここで、前記ピクセルPaは、少なくとも一つのピクセルPを含む発光モジュール又はピクセルユニット内で一つのピクセルPが配置された領域を示す。
図46a及び図46bを参照すると、前記ピクセル領域Paは、ベース基板900、第1~第3発光素子811、813、815、各整列マーカー901、接着層903、段差調節層905、各接続層907a、907c、各バンプ921、923、925、930、及び保護層909を含んでもよい。
上述した各実施形態におけるベース基板(例えば、105)は、信号線113及び共通線115を含むが、本実施形態におけるベース基板900は回路を含まない。ベース基板900は、ガラス基板、クォーツ、サファイア基板などの光透過性基板である。
ここでは、一つのピクセル領域Paを示すが、一つのベース基板900上に複数のピクセルPが形成されてもよく、これに対する詳細な内容は後で説明する。
ベース基板900は、表示装置の光放出面に配置され、各発光素子811、813、815から放出された光は、ベース基板900を介して外部に放出される。ベース基板900は、光放出面に凹凸を含んでもよく、凹凸を通じて光放出効率を向上させることができ、さらに均一な光を放出することができる。ベース基板900は、例えば、50μm~500μmの厚さを有してもよい。
接着層903はベース基板900上に付着する。接着層903は、ベース基板900の前面に付着してもよく、各発光素子811、813、815を付着させるために使用される。
接着層903は、光透過性層であって、各発光素子811、813、815から放出された光を透過させる。接着層903は、光を拡散させるために、SiO2、TiO2、ZnOなどの拡散物質(diffuser)を含んでもよい。光拡散物質は、各発光素子811、813、815が光放出面から観察されることを防止する。また、接着層903は、カーボンブラックのように光を吸収する吸収物質を含んでもよい。光吸収物質は、各発光素子811、813、815で生成された光がベース基板900と各発光素子811、813、815との間の領域から側面側に漏れることを防止し、表示装置のコントラストを向上させる。
各整列マーカー901は、第1~第3発光素子811、813、815を配置するための位置を表示する(図46bでは省略される)。各整列マーカー901は、ベース基板900上に形成されてもよく、接着層903上に形成されてもよい。
一方、第1~第3発光素子811、813、815は、それぞれ各整列マーカー901によって形成された領域上に配置される。第1~第3発光素子811、813、815は、例えば、緑色発光素子、赤色発光素子、及び青色発光素子であってもよい。本実施形態においては、第1~第3発光素子811、813、815が三角形に配置されたことを示すが、これに限定されるのではなく、第1~第3発光素子811、813、815が一列に配置されてもよい。
第1~第3発光素子811、813、815は、上述した図45a及び図45bを参照して説明した通りであってもよいが、これに限定されるのではなく、水平型又はフリップチップ構造の多様な発光素子が使用され得る。
段差調節層905は、第1~第3発光素子811、813、815を覆う。段差調節層905は、各発光素子の第1及び第2端子2122、2124を露出させる各開口部905aを有する。段差調節層905は、バンプを形成するとき、バンプが形成される位置の高さを均一化するために形成されてもよい。段差調節層905は、例えば、ポリイミドで形成されてもよい。
各接続層907a、907cは段差調節層905上に形成される。各接続層907a、
907cは、段差調節層905の各開口部905aを介して第1~第3発光素子811、813、815の第1及び第2端子2122、2124に接続する。
例えば、各接続層907aは、第2発光素子813の第1導電型半導体層に電気的に接続し、接続層907cは、第1~第3発光素子811、813、815の第2導電型半導体層に電気的に共通に接続する。各接続層907a、907cは、段差調節層905上に共に形成されてもよく、例えば、Auを含んでもよい。
各バンプ921、923、925、930は、前記各接続層907a、907c上に形成される。例えば、第1バンプ921は、接続層907aを介して第1発光素子811の第1導電型半導体層に電気的に接続されてもよく、第2バンプ923は、接続層907aを介して第2発光素子813の第1導電型半導体層に電気的に接続されてもよく、第3バンプ925は、接続層907aを介して第3発光素子の第1導電型半導体層に電気的に接続されてもよい。一方、第4バンプ930は、接続層907cを介して第1~第3発光素子811、813、815の第2導電型半導体層に共通に接続されてもよい。各バンプ921、923、925、930は、例えば、ソルダーで形成されてもよい。
一方、保護層909は、各バンプ921、923、925、930の側面を覆い、段差調節層905を覆うことができる。また、保護層909は、段差調節層905の周囲に露出した接着層903を覆うことができる。保護層909は、例えば、光感応性ソルダーレジストPSRで形成されてもよい。よって、まず、保護層909を写真及び現像を通じてパターニングした後、ソルダーを用いて各バンプ921、923、925、930を形成してもよい。また、保護層909は、光の漏れを防止するために白色反射物質又は黒色エポキシなどの光吸収物質で形成されてもよい。
図47a、図47b及び図47cは、それぞれ本発明の更に他の実施形態に係る発光モジュール3110を説明するための概略的な平面図、背面図及び断面図である。ここでは、一つのベース基板900上に複数のピクセルPを含む発光モジュール3110を説明する。
図47a、図47b及び図47cを参照すると、発光モジュール3110は、一つのベース基板900上に複数のピクセルPを含む。各ピクセルは、図46a及び図46bを参照して説明したように、第1~第3発光素子811、813、815、すなわち、第1~第3サブピクセルを含み、また、各バンプ921、923、925、930を含む。
ベース基板900は、光放出面側に位置し、よって、図47aにおいて、第1~第3発光素子811、813、815の上部に配置される。上述したように、第1~第3発光素子811、813、815は、接着層903を介してベース基板900に付着してもよい。前記接着層903は、ベース基板900上に連続的な層として配置されてもよく、上述したように、光拡散物質及び/又は光吸収物質を含んでもよい。
各ピクセル領域Paは、図46a及び図46bを参照して説明した通りであるので、重複を避けるために、それに対する詳細な説明は省略する。一方、保護層909は、各ピクセル単位で互いに分離されてもよいが、必ずしもこれに限定されるのではなく、連続的に複数のピクセル領域に形成されてもよい。
本実施形態において、発光モジュール3110は、4個のピクセルPを含むことを示すが、これに限定されない。発光モジュール3110は、多様な個数のピクセルを含んでもよい。
図48a、図48b及び図48cは、本発明の各実施形態に係る多様な大きさの各発光モジュールを説明するための概略的な平面図である。
図48aを参照すると、本実施形態に係る発光モジュール3110aは、3×2行列で配列された6個のピクセルを含む。
図48bを参照すると、本実施形態に係る発光モジュール3110bは、2×3行列で配列された6個のピクセルを含む。
図48cを参照すると、本実施形態に係る発光モジュール3110cは、3×3行列で配列された9個のピクセルを含む。
図48a、図48b及び図48cは、多様な発光モジュールの大きさを説明するための例示であって、本発明がこれらの大きさに限定されない。発光モジュールは、例えば、単一のピクセルPを含んでもよく、さらに多い個数のピクセルを含んでもよい。
例えば、3インチ以上の相対的に大きいベース基板900上に多い個数のピクセルを形成した後、テストを通じて良好な各ピクセルを含む領域別にベース基板900を分割することによって多様な大きさの発光モジュールが設けられ得る。本発明は、このような多様な大きさの発光モジュールを用いて表示装置を提供することができる。
図49a及び図49bは、それぞれ本発明の更に他の実施形態に係る表示装置3100を説明するための概略的な平面図及び断面図である。
図49a及び図49bを参照すると、本実施形態に係る表示装置3100は、プリント回路基板3130、インターポーザ基板3120及び複数の発光モジュール3110、3110aを含み、さらに、ドライバーIC3150を含んでもよい。
各発光モジュール3110、3110aは上述した通りであるので、重複を避けるために、それに対する詳細な説明は省略する。また、本実施形態において、各発光モジュール3110、3110aが配置されたことを説明するが、異なる大きさの各発光モジュール(例えば、3110b、3110c)が共に配置されてもよい。
プリント回路基板3130は、各発光モジュール3110、3110aに信号電流を供給するための各回路3131を含む。プリント回路基板3130は、内部にインターポーザ基板3120を収容するための溝を含んでもよい。
各ドライバーIC3150は、プリント回路基板3130の背面に接続されてもよく、各発光モジュール3110、3110aを駆動するための回路を含む。
一方、各発光モジュール3110、3110aはインターポーザ基板3120上に実装される。一つのインターポーザ基板3120上に複数の発光モジュール3110、3110aが配置されてもよい。さらに、インターポーザ基板3120は、表示装置3100の全領域をカバーすることができ、よって、表示装置3100の製造工程を単純化することができる。
インターポーザ基板3120は、図50に示したように、上面に各信号線3125及び各共通線3123を含んでもよい。また、プリント回路基板3130の各パッドに電気的接続のための各パッド921b、923b、925b、930bを含んでもよい。これらの各パッド921b、923b、925b、930bは、各コネクター3133を介してプリント回路基板3130上の各パッドに電気的に接続されてもよい。コネクター3133は、例えば、異方性伝導性ペース、ソルダーペースト、ボンディングワイヤなどを含ん
でもよい。
図50は回路パターンのみを示すが、これらの各回路パターンは2層構造又は3層構造で形成されてもよく、これらの各層は絶縁層によって離隔してもよい。また、インターポーザ基板3120の表面には、発光モジュール3110、3110aの各バンプ921、923、925、930が接続され得る各接続パッド921a、923a、925a、930aが設けられ、各信号線3125及び各共通線3123は、これらの各接続パッド921a、923a、925a、930aに電気的に接続される。
インターポーザ基板3120を採択することによってプリント回路基板3130上に形成される各回路を広いピッチで形成することができ、一方、各信号線3125及び各共通線3123を微細な寸法でインターポーザ基板3120上に形成することができる。
図51a及び図51bは、本発明の更に他の実施形態に係る表示装置4100を説明するための概略的な平面図及び断面図である。
図51a及び図51bを参照すると、本実施形態に係る表示装置4100は、図49a及び図49bを参照して説明した表示装置3100とほぼ類似しているが、インターポーザ基板3120を省略し、各発光モジュール3110、3110aをプリント回路基板4130上に直接実装した点で相違している。プリント回路基板4130は、各信号線及び各共通線を含み、また、表面に各バンプ921、923、925、930が接続され得る各接続パッドを有してもよい。前記各接続パッドは、各ビア4131を介して各信号線及び各共通線に接続されてもよく、さらに、各ドライバーIC3150に電気的に接続されてもよい。
上述したように、本発明に対しては、添付の図面を参照した実施形態によって具体的に説明したが、上述した実施形態は、本発明の好適な形態を挙げて説明したものに過ぎないので、本発明が前記実施形態にのみ限定されると理解してはならない。該当の技術分野で熟練した当業者又は該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。特に、一つの実施形態で説明した構成要素は、その実施形態にのみ限定されるのではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、他の実施形態にも適用可能である。よって、本発明の権利範囲は、後述する特許請求の範囲及びその等価概念で理解すべきであろう。