KR20160075689A - 디스플레이 모듈 및 시스템 응용 - Google Patents

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카필 브이. 사카리야
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럭스뷰 테크놀로지 코포레이션
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Abstract

디스플레이 모듈(201) 및 디스플레이 모듈을 포함하는 시스템 응용이 개시된다. 디스플레이 모듈은 전방 면(203), 후방 면(205), 및 전방 면 상의 디스플레이 영역(201)을 포함하는 디스플레이 기판(202)을 포함할 수 있다. 복수의 상호연결부(204, 206)가 디스플레이 기판을 통해 전방 면에서 후방 면까지 연장된다. 발광 다이오드(LED)들의 어레이(214)가 디스플레이 영역 내에 있고, 복수의 상호연결부와 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 드라이버 회로(230, 234)가 디스플레이 기판의 후방 면 상에 있다. 예시적 시스템 응용들은 웨어러블(wearable), 두루마리식(rollable) 및 접힘식(foldable) 디스플레이들을 포함한다.

Description

디스플레이 모듈 및 시스템 응용{DISPLAY MODULE AND SYSTEM APPLICATIONS}
본 발명은 디스플레이 모듈에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 본 발명의 실시예들은 디스플레이 모듈 패키지 및 그 시스템 응용에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)들이 기존 광원들에 대한 대체 기술로서 점차 많이 고려되고 있다. 예를 들어, LED들은 사이니지, 교통 신호, 차량용 미등, 휴대용 전자 디스플레이 및 텔레비전에서 발견된다. 몇몇 특정 휴대용 전자 장치들은 예컨대 스마트폰, 스마트워치 등처럼 피처폰 또는 시계에 비해 보다 진보된 계산 능력을 포함하는 스마트 전자 디바이스들이다. 보다 얇고 경량이며, 보다 낮은 비용이면서 보다 높은 해상도와 큰 터치 스크린을 구비한 스마트 전자 디바이스들에 대한 수요가 증가하고 있다. 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 및 액정 디스플레이(LCD)는 현재의 스마트 전자 디바이스에서 가장 널리 채택되는 두 가지 디스플레이 기술이다.
OLED 기술은 일반적으로 픽셀 영역 내의 유기 화합물 층 및 각각의 개별 픽셀을 스위치 온 또는 오프하기 위한 박막 트랜지스터 백플레인(TFT backplane)을 포함한다. OLED 디스플레이는 백라이트 없이 작동하며 깊은 블랙 레벨(black level)을 디스플레이할 수 있다. 유기 화합물층은 디스플레이의 열화에 이르게 할 수 있는 공기와 습기에 예민하다. OLED 디스플레이들은 공기와 습기로부터 유기 화합물을 보호하기 위해 전형적으로 강성 유리 커버로 봉지(encapsulate)된다.
LED 기술은 일반적으로 액정으로 채워진 픽셀 및 각각의 개별 픽셀을 스위치 온 또는 오프하기 위한 박막 트랜지스터(TFT) 백플레인을 포함한다. 액정들은 자체적으로 빛을 생성하지 않기 때문에 디스플레이 패널 뒤 또는 옆에서 백라이트 조명을 필요로 한다.
OLED 또는 LCD에 기초한 디스플레이 모듈의 패키지 방식으로 널리 채택되고 있는 두 방식으로 칩-온-글래스(COG) 패키징 및 칩-온-필름(COF) 패키징이 있다. 도 1a 및 도 1b는 COG 패키징된 디스플레이 모듈의 예시적인 개략적 측단면도 및 개략적 전면도이다. 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(100)은 플렉시블 인쇄 회로(FPC)(108)에 의해 인쇄 회로 기판(PCB)(106)에 연결되는 디스플레이 패널(115)을 포함한다. 디스플레이 패널(115)은 OLED 또는 LCD 디스플레이 기술로 형성된 디스플레이 기판(120), 디스플레이 기판(102) 상에 장착된 하나 이상의 드라이버 IC(110), 및 디스플레이 기판 위의 커버(114)를 포함한다. 커버(114)를 부착하고 공기와 습기로부터 디스플레이 영역(101)을 밀폐하기 위해 디스플레이 기판의 디스플레이 영역(101)을 씰링 링(113)이 둘러쌀 수 있다. 스마트 전자 디바이스들에서, 디스플레이 기판(102)은 디스플레이 영역(101) 내의 터치 스크린을 추가적으로 포함할 수 있다. 대안적으로 터치 스크린은 디스플레이 기판(102) 위에 형성될 수 있다. LCD 디스플레이 기술의 경우, 백라이트(105)가 디스플레이 기판의 뒤에 위치한다.
추가적 디바이스들 및 디스플레이 모듈(100)을 작동시키기 위한 IC 칩들(104)이 PCB(106) 상의 디스플레이 기판(102)에서 이격되어 위치된다. 예를 들어, IC 칩들(104)은 전력 관리 IC, 프로세서, 타이밍 제어기, 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC, 등을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, PCB(106)는 FPC(108)를 이용하여, 디스플레이 기판(102) 및 PCB(106)의 표면에 접합된 FPC(108)의 컨택트 영역(107)을 이용하여 디스플레이 기판(102)에 연결된다. 도 1a 및 도 1b를 모두 참조하면, 하나 이상의 드라이버 IC(110) 및 컨택트 영역(107)을 위해 디스플레이 기판 상에 예약된 영역을 컨택트 레지(contact ledge)(111)라고 칭한다. PCB(106)는 디스플레이 기판(102)에서 측방향으로 연장되거나, 대안적으로는 도시된 바와 같이 디스플레이 기판 뒤에 랩핑될(wrapped) 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 심지어 디스플레이 기판(102) 뒤에 PCB(106)가 랩핑된 경우라 할지라도, FPC(108)의 측방향 연장 길이(109)는 디스플레이 모듈의 FPC(108)와 연관될 수 있다. 또한 배터리(112)는 PCB(106)를 이용하여 디스플레이 기판의 뒤에 위치될 수 있다.
COF 패키징은 COG 패키징과 유사하되, 하나 이상의 드라이버 IC(110)가 디스플레이 기판(102)에서 FPC(108) 상으로 이동되었다는 주요 차이점이 하나 있다. 이러한 응용들에서, 컨택트 레지는 COG 패키징에 비해 공간을 보다 덜 요구할 수 있다.
디스플레이 모듈 패키지 및 그 시스템 응용이 개시된다. 일 실시예에서, 디스플레이 모듈은 전방 면, 후방 면 및 전방 면 상의 디스플레이 영역을 구비한 디스플레이 기판을 포함한다. 복수의 상호연결부가 디스플레이 기판을 통해 전방 면에서 후방 면까지 연장되며, LED들의 어레이가 디스플레이 영역에 있으면서 복수의 상호연결부와 전기적으로 연결된다. 디스플레이 기판의 전방 면 또는 후방 면 상에 하나 이상의 드라이버 회로가 있다. 일 실시예에서, 복수의 상호연결부는 디스플레이 기판을 통해 전방 면에서 디스플레이 영역 바로 뒤의 후방 면까지 연장되며, 하나 이상의 드라이버 회로는 디스플레이 기판의 후방 면 상에 있다. 일 실시예에서, 플렉시블 인쇄 회로는 하나 이상의 드라이버 회로를 디스플레이 기판에 연결하지 않는다.
복수의 상호연결부는 전방 면에서 후방 면으로 디스플레이 기판을 통해 연장되는 관통 비아들(through vias)일 수 있다. 상호연결부들은 예를 들어 그라운드 비아와 같은 다양한 응용들에 사용될 수 있다. 다양한 디바이스들이 디스플레이 기판의 전방 면 또는 후방 면들 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 배터리가 디스플레이 기판의 후방 면 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 칩들의 어레이가 디스플레이 기판의 전방 면 상과 디스플레이 영역 내부에 위치된다. 마이크로 칩들의 어레이는 복수의 상호연결부와 LED들의 어레이와 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로 칩들의 어레이는 복수의 상호연결부와 중첩된다. 다른 실시예들에서, 마이크로 칩들의 어레이는 복수의 상호연결부와 중첩되지 않는다. 일 실시예에서, 마이크로 칩들의 어레이는 주변 광 센서들의 어레이를 포함한다. 마이크로 칩들의 어레이 내에 주변 광 센서들의 균일한 분포가 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 디스플레이 모듈이 예를 들어 스마트워치와 같은 웨어러블 전자 디바이스 내에 통합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 디스플레이 기판의 디스플레이 영역은 스마트워치의 시계 화면(watch face)과 밴드에 걸쳐 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이 기판이 스풀(spool)에 고정된다. 이러한 실시예에서, 스풀은 복수의 상호연결부와 전기적으로 접촉된 하나 이상의 드라이버 회로를 포함할 수 있다. 일 응용예에서, 디스플레이 모듈이 텔레비전에 통합될 수 있다.
일 실시예에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 명령어들을 저장하며, 프로세서에 의해 실행될 경우 명령어들은 프로세서로 하여금 웨어러블 전자 디바이스의 디스플레이 영역을 위한 디스플레이 데이터를 조정하기 위한 동작들을 수행하게 한다. 동작들은 제어 디바이스로부터 입력을 수신하는 것을 포함하며, 여기서 입력은 웨어러블 전자 디바이스의 디스플레이 영역을 위한 데이터를 포함한다. 입력은 디스플레이용 데이터의 추출을 위해 파싱되고, 추출된 데이터는 디스플레이 영역 상에 디스플레이되며, 여기서 디스플레이 영역은 웨어러블 전자 디바이스의 화면과 밴드에 걸쳐 이어지는 플렉시블 디스플레이 기판 상에 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 디바이스는 스마트워치일 수 있다. 일 실시예에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 시계 화면 및 밴드의 디스플레이 영역의 구성을 수신하는 것, 추출된 데이터로부터 시계 화면 및 시계 밴드를 포함하는 디자인을 수신하는 것과 수신된 디자인을 이용하여 디스플레이 영역을 업데이트하는 것을 포함하는 추가적 작동들을 수행하게 하는 추가적 명령어들을 저장한다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 디바이스를 위한 디스플레이 모듈은 웨어러블 전자 디바이스의 화면과 밴드에 걸쳐 이어지는 플렉시블 디스플레이 기판을 포함한다. 디스플레이 기판에는 디스플레이 모듈에 통신가능하게 결합된 제어 디바이스로부터 입력을 수신하도록 액세서리 관리자가 결합된다. 디스플레이 모듈은 디스플레이 기판 상에 디스플레이된 정보를 제어하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 관리자를 추가적으로 포함하며, 디스플레이 기판은 웨어러블 전자 디바이스의 화면과 연관된 제1 디스플레이 영역 및 웨어러블 전자 디바이스의 밴드와 연관된 제2 디스플레이 영역을 포함한다. 일 실시예에서, GUI 관리자는 제1 디스플레이 영역에 시계 화면 디자인과 제2 디스플레이 영역에 시계 밴드 디자인을 추가적으로 제공하기 위함이다. 일 실시예에서, 액세서리 관리자는 통신 모듈을 통해 GUI 관리자를 위한 구성 데이터를 포함하는 입력 데이터를 제어 디바이스로부터 추가적으로 수신하기 위함이다.
도 1a는 COG 패키징된 디스플레이 모듈의 예시적인 개략적 측단면도이다.
도 1b는 COG 패키징된 디스플레이 모듈의 예시적인 개략적 전면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 상호연결부를 포함하는 디스플레이 기판을 예시한 개략적 측단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 관통 비아를 포함하는 디스플레이 기판을 예시한 개략적 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 기판의 전방 면 상의 디스플레이 영역 내에 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이를 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역 바로 뒤의 디스플레이 기판의 후방 면 상에 하나 이상의 드라이버 회로를 포함하는 디스플레이 모듈의 개략적 측단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역 내의 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이와 디스플레이 영역 바로 밑의 복수의 관통 비아를 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 전면도로서, 마이크로 칩들의 어레이가 복수의 관통 비아와 중첩되어 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 기판의 후방 면 상에 하나 이상의 드라이버 회로와 디스플레이 영역 바로 뒤에 복수의 관통 비아를 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 배면도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역 내의 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이와 디스플레이 영역 바로 밑의 복수의 관통 비아를 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 전면도로서, 마이크로 칩들의 어레이가 복수의 관통 비아와 중첩되지 않고 있다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역 내의 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이와 디스플레이 영역 외부의 복수의 관통 비아를 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 전면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 하나 이상의 관통 비아를 포함하는 TFT 디스플레이 기판의 개략적 측단면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역 내의 LED들의 어레이와 디스플레이 영역 외부의 하나 이상의 관통 비아를 포함하는 TFT 디스플레이 기판 및 디스플레이 모듈의 개략적 측단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따라 디스플레이 영역 외부에서 하나 이상의 관통 비아와 접촉된 하나 이상의 드라이버 회로를 포함하는 TFT 기판 및 디스플레이 모듈의 개략적 전면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 LED들의 어레이 및 복수의 관통 비아를 포함하는 TFT 디스플레이 기판 및 디스플레이 모듈의 개략적 전면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 패널을 포함하는 웨어러블 전자 디바이스의 개략적 전면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 디스플레이 이미지를 디스플레이하는 웨어러블 전자 디바이스의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 패널을 포함하는 웨어러블 전자 디바이스의 개략적 전면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 스풀에 고정된 플렉시블 디스플레이 패널을 포함하는 시스템의 개략적 측단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 기판의 전방 면 상의 디스플레이 영역 내에 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 패널의 개략적 측단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 상이한 레벨의 주변광에 노출된 마이크로 칩들의 두 영역을 포함하는 플렉시블 디스플레이 패널의 개략적 전면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 플렉시블 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 시스템의 시스템도이다.
본 발명의 실시예들은 디스플레이 모듈 패키징 구성 및 그 시스템 응용들을 기술한다. 일 실시예에서, 디스플레이 모듈은 전방 면, 후방 면 및 전방 면 상의 디스플레이 영역을 구비한 디스플레이 기판을 포함하는 디스플레이 모듈을 포함한다. 복수의 상호연결부가 디스플레이 기판을 통해 전방 면에서 후방 면까지 연장되며, 디스플레이 기판의 전방 면 상에 있는 LED들의 어레이와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 각각의 상호연결부는 단일의 관통 비아이거나, 일련의 상호연결 라인 및 다층 관통의 비아일 수 있다. 디스플레이 기판의 전방 면 또는 후방 면 상에 하나 이상의 드라이버 회로가 위치되어 복수의 상호연결부와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 회로는 디스플레이 기판의 후방 면 상에 위치된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 드라이버 회로는 디스플레이 기판의 전방 면 상의 디스플레이 영역 바로 뒤의 디스플레이 기판의 후방 면 상에 위치된다.
다양한 실시예에서, 도면을 참조하여 설명이 이루어진다. 그러나, 소정 실시예들은 이들 특정 세부 사항 중 하나 이상 없이, 또는 다른 알려진 방법들 및 구성들과 조합되어 실시될 수 있다. 하기의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성들, 치수들 및 공정들 등과 같은 많은 특정 세부 사항이 언급된다. 다른 경우에서, 잘 알려진 반도체 공정들 및 제조 기술들은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 특별히 상세히 기술되지 않았다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예"에 대한 언급은 그러한 실시예와 관련되어 기술되는 특정한 특징, 구조, 구성 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 어구 "일 실시예에서"의 언급은 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 가리키지는 않는다. 또한, 특정 특징들, 구조들, 구성들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "걸쳐 이어지는", "위에", "~에", "사이에" 및 "상에"는 하나의 층의 다른 층에 대한 상대 위치를 가리킬 수 있다. 다른 층에 "걸쳐 이어지는", 그 "위에" 또는 그 "상에" 있는, 또는 다른 층"에" 접합되거나 "접촉"되는 하나의 층은 다른 층과 직접 접촉할 수 있거나, 하나 이상의 개재하는 층을 가질 수 있다. 층들 "사이의" 하나의 층은 그러한 층들과 직접 접촉할 수 있거나, 하나 이상의 개재하는 층을 가질 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 COG 및 COF 디스플레이 모듈 패키징 구성에 비해 저감된 x-y 및 z 방향 폼 팩터를 가진 디스플레이 패널 및 디스플레이 모듈의 제조를 가능하게 한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 드라이버 회로를 FPC가 아닌, 예를 들어 관통 비아들과 같이 디스플레이 기판을 통해 전방 면에서 후방 면까지 연장된 상호 연결부들에 연결함으로써 COG 및 COF 디스플레이 모듈 패키징 구성들에 비해 x-y 및 z 폼 팩터가 저감된다. 더 나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 패키징 접근법들은 컴포넌트들 사이의 짧은 상호연결부들로 인한 시스템 성능을 개선할 수 있다.
일 실시예에서, 그렇지 않으면 디스플레이 기판의 디스플레이 영역 상의 하나 이상의 드라이버 IC(110), FPC와 디스플레이 기판과의 컨택트 영역, 및/또는 디스플레이 기판(102)에 대해 측방향으로 위치되거나 디스플레이 기판을 둘러 아래로 래핑된 경우라면 FPC와 연관된 측방향 연장 길이를 위해 예약되었을 컨택트 레지 영역을 제거 또는 감소시킴으로써 COG 및COF 디스플레이 모듈 패키징 구성들에 비해 x-y 폼 팩터(예컨대 길이-폭)가 감소된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 이러한 x-y 폼 팩터의 감소는 또한 디스플레이 기판 상의 디스플레이 영역의 증가된 할당을 허용할 수 있다. 예를 들어, 드라이버 IC들 및 FPC 컨택트 영역을 할당하기 위해 COG 패키징은 적어도 4-5 mm의 컨택트 레지를 필요로 한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 드라이버 IC들 및 FPC를 위한 공간의 할당이 요구되지 않는다. 이러한 방식으로 디스플레이 영역을 두른 면취폭(bevel width)이 예를 들어 0.5 mm와 같이 1 mm 미만으로 감소될 수 있다.
일 실시예에서, FPC 및 PCB를 제거함으로써 COG 및COF 디스플레이 모듈 패키징 구성들에 비해 z 폼 팩터(예컨대, 두께)가 감소된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 상호연결부, 예를 들어, 관통 비아들이 디스플레이 기판을 통해 전방 면에서 후방 면까지 연장됨으로써 드라이버 IC들 및 전력 관리 IC, 프로세서, 타이밍 제어기, 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC 등을 포함하는 임의의 추가적 IC 칩들을 연결한다. 이러한 방식으로, 디스플레이 패널 및 모듈을 작동시키기 위한 칩들과 회로들이 디스플레이 기판의 후방 면 상에 위치되어 PCB의 두께를 제거할 수 있게 된다. 많은 실시예들에서, 드라이버 IC들과 추가적 IC 칩들이 디스플레이 영역 바로 뒤에 위치된다.
일부 실시예들에서, 디스플레이 패널은 디스플레이 영역 내에 복수의 반도체-기반 LED를 포함한다. 이러한 구성은 광범위하게 채택되고 있는 LCD 또는 OLED 디스플레이 기술에 있어서, 그렇지 않으면 문제가 될 수 있는 상호연결부나 관통 비아들의 사용을 가능케 할 수 있다. 예를 들어, 관통 비아 및 디스플레이 기판의 후방 면 상에 IC들을 배치하는 것은 디스플레이 영역 내에 액정을 포함하여 백라이트의 사용을 필요로 하는 종래의 LCD 기술에서는 특히 문제시될 수 있다. 관통 비아들은 또한 관통 비아들이 잠재적으로 공기 또는 습기 노출로 이어질 수 있는 기존의 OLED 디스플레이 기술들에서 특히 문제시될 수 있다. 다만 본 발명의 일부 실시예들이 OLED 디스플레이 기술과 호환가능할 수 있음은 이해해야 할 것이다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다양한 응용들에 통합될 수 있는 플렉시블 디스플레이 모듈 내의 플렉시블 디스플레이 패널 패키징 구성들을 개시한다. 일 응용에서, 본 발명의 실시예들은 플렉시블 디스플레이 패널 및 플렉시블 디스플레이 모듈을 포함하는 웨어러블 전자 디바이스, 예컨대, 스마트워치를 개시한다. 이러한 방식으로, 스마트워치의 디스플레이 영역은 강성 시계 화면 영역으로 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 스마트워치는 플렉시블 시계 밴드 내부에 통합되는 플렉시블 디스플레이 패널을 포함한다. 따라서, 시계 화면 영역과 밴드 모두에서 플렉시블 디스플레이 패널의 곡률은 사용자의 손목 크기에 부합하도록 조정될 수 있다. 추가적으로, 디스플레이 기판의 디스플레이 영역 측에 부착된 FPC를 포함하도록 요구되는 것은 아니다. 이러한 방식으로, 플렉시블 디스플레이 패널의 디스플레이 영역이 스마트워치의 시계 화면 영역과 밴드 상에 보다 많은 유용 공간을 커버할 수 있게 된다.
웨어러블 전자 디바이스는 제어 디바이스에서 사용자 입력을 수신하고 웨어러블 전자 디바이스의 디스플레이 영역을 위한 디스플레이 데이터를 조정하기 위한 컴퓨터 코드를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 응용에서, 사용자는 스마트워치의 시계 화면 및 밴드에 걸쳐 이어지는 스마트워치의 디스플레이 패널 상에 디스플레이되기 위한 특정 시계 디자인을 선택할 수 있다. 컴퓨터 또는 스마트폰과 같은 휴대용 전자 디바이스와 같은 제어 디바이스로부터 사용자 입력을 수신함에 따라, 웨어러블 전자 디바이스의 디스플레이 영역을 위한 디스플레이 데이터가 조정된다.
다른 응용에서, 플렉시블 디스플레이 패널은 두루마리식(rollable)이다. 예를 들어, 디스플레이 패널은 하우징 내부 또는 외부로 말리거나 접힘 가능한(foldable) 텔레비전 디스플레이 내에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 플렉시블 텔레비전 디스플레이 패널은 스풀에 결합되며, 디스플레이 패널은 스풀 상에 말리거나 접힘 가능하다. 일 실시예에서, 플렉시블 텔레비전 디스플레이 패널의 후방 면 상의 재분배 층을 이용하여 드라이버 IC들 및/또는 전력 관리 IC, 프로세서, 타이밍 제어기, 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC 등을 포함하는 임의의 추가적 IC 칩들이 스풀에 재위치되고 플렉시블 텔레비전 디스플레이 패널과 전기적으로 연결될 수 있다. 드라이버 IC들과 임의의 추가적 IC 칩들은 디스플레이 패널의 후방 면 상에 대안적으로 위치될 수 있다. 다른 응용에서, 플렉시블 디스플레이 패널은 접이식이다. 예를 들어, 디스플레이 패널은 스마트폰 또는 태블릿 내로 통합되어 다양한 구성들로 접혀질 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 상호연결부를 포함하는 디스플레이 기판을 예시한 개략적 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 디스플레이 기판(202)은 전방 면(203), 후방 면(205), 및 전방 면 상의 디스플레이 영역(201)을 포함할 수 있다. 복수의 상호연결부(204, 206)는 디스플레이 기판을 통해 전방 면(203)에서 디스플레이 영역(201) 바로 뒤의 후방 면(205)까지 연장된다. 도시된 바와 같이, 각각의 상호연결부(204, 206)는 다층 디스플레이 기판(202)의 다수의 층들을 통과하는 일련의 상호연결 라인들(207A) 및 비아들(207B)일 수 있다. 도 2b를 참조하여, 각각의 상호연결부(204, 206)는 단일층 또는 다층 디스플레이 기판(202)일 수 있는 디스플레이 기판(202)을 통해 형성된 단일의 관통 비아일 수 있다. 간결성을 위해, 이하 설명과 도면들에서 상호연결 특징부들(204, 206)을 관통 비아들로서 설명한다. 그러나 이러한 구성은 일 실시예를 참조한 것이며, 관통 비아들(204, 206)을 참조할 경우 이들은 다층 디스플레이 기판의 다수 층들을 통과하는 일련의 상호연결 라인들 및 비아들을 포함하는 상호연결부들에 의해 대체될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 관통 비아들(204, 206)은 화학적 에칭 또는 레이저 드릴링을 포함하는 다양한 기법들을 이용하여 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
디스플레이 기판(202)은 유리, 비정질 실리콘, 폴리실리콘, 단결정 실리콘, 금속 호일, 유전체로 감싸진 금속 포일, 또는 폴리머, 예컨대 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르술폰(PES), 방향족 불소-함유 폴리아릴레이트(PAR), 폴리시클릭 올레핀(PCO), 및 폴리이미드(PI)를 포함하는 다양한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 기판은 폴리머-실리콘 스택을 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 기판(202)은 플렉시블 유리 기판이다. 예를 들어, 디스플레이 기판(202)은 플렉시블 보로-실리케이트 유리 기판일 수 있다. 플렉시블 유리 기판의 한 예로 뉴욕 코닝주에 위치한 코닝 인코포레이티드(Corning Incorporated)에 의해 WILLOW (TM) 유리라는 상표명으로 제조된 것이 있다.
도시된 실시예들에서, 재배선층(208)이 디스플레이 기판의 후방 면(205) 상에 형성된다. 재배선층은 단일 층 또는 배선(210A, 210B)을 포함하는 복수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 관통 비아(204)를 구비한 디스플레이 기판(202)의 상부 면(203) 상에 형성된 LED들의 어레이와의 전기적 접촉을 위해 배선(210A)이 이용될 수 있는 반면, 하나 이상의 관통 비아(206)와의 Vss 연결에 배선(210B)이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 관통 비아(204, 206)는 디스플레이 영역(201) 바로 뒤에 있다. 하나 이상의 관통 비아(204, 206)는 또한 디스플레이 영역(201)의 외부, 예컨대, 디스플레이 기판(202)의 상부 면(203) 상의 디스플레이 영역(201)의 둘레를 따라 위치될 수 있다.
배선층(212) 역시 복수의 관통 비아들(204)과 전기적으로 접촉되어 디스플레이 기판(202)의 상부 면(203) 상에 위치될 수 있다. 배선층들(212, 210A, 210B) 및 비아들(204, 206)은 금속 박막, 전도성 폴리머, 전도성 산화물 등을 포함하는 패키징 응용예들에 이용되는 임의의 적합한 전기 전도성 재료로 형성될 수 있다. 이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라, LED 디바이스들(214) 및 선택적으로 마이크로 칩들(216)의 어레이가 이송되어 디스플레이 기판(202)에 접합될 수 있다. 예를 들어, LED 디바이스들(214) 및 마이크로 칩들(216)의 어레이는 복수의 관통 비아들(204)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, LED 디바이스들(214)은 두 개의 도핑된 반도체 클래딩 층들 사이에 하나 이상의 활성층(예컨대, 양자 우물층)을 포함하는 반도체-기반 LED 디바이스들이다. 도시된 특정 실시예들에서, LED 디바이스들(214)은 층들이 수평이고 층들이 수직으로 적층된 수직 LED 디바이스들이다. 상부 및 하부 전도성 컨택트들이 수직 LED 디바이스들 상에 형성됨으로써 도 4를 참조하여 이하 추가로 상세히 설명할 상부 컨택트층들(220) 및 배선층(212)과 전기적 컨택트를 각각 형성한다. 다른 실시예에서, LED 디바이스들(214)은 수평 LED 디바이스들로서, 도핑된 클래딩 층들과의 컨택트들이 LED 디바이스의 하부 면 상에 둘 다 형성됨으로써 배선층(212)과 전기적 컨택트를 형성하게 된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 마이크로 칩들(216)이 종래의 활성 매트릭스 디스플레이의 TFT 층을 대체하여 하나 이상의 LED 디바이스(214)를 스위칭 및 구동한다. 일 실시예에서, 각각의 마이크로 칩(216)은 상이한 색의 빛을 방출하는 하나 이상의 적, 녹, 청 LED 디바이스(214)와 결합한다. 이러한 예시적 적-녹-청(RGB) 서브-픽셀 배열에서, 각각의 픽셀이 적, 녹, 청색 광을 방출하는 세 개의 서브-픽셀들을 포함한다. RGB 배열은 예시적이고 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 예를 들어, 대안적 서브-픽셀 배열들은 적-녹-청-황(RGBY), 적-녹-청-황-시안(RBGYC), 적-녹-청-백(RGBW), 또는 픽셀들이 상이한 수의 서브-픽셀을 갖는 다른 서브-픽셀 매트릭스 스킴들, 예컨대 PenTile(RTM)이라는 상표명으로 제조된 디스플레이들을 포함한다. 이하 기술된 내용에 도시된 예시적 실시예들에서, 단일 마이크로 칩(216)이 두 개의 픽셀을 제어하는 것으로 예시되고 있다. 이러한 구성 역시 예시적이고 실시예들은 그렇게 제한되지 않음을 이해할 것이다. 예를 들어, 각각의 마이크로 칩(216)이 직렬, 병렬, 또는 이 둘의 조합으로 배치된 하나 이상의 LED 디바이스(214)를 스위칭 및 구동할 수 있으므로, 다수의 LED 디바이스들이 동일한 제어 신호에 따라 구동된다. 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 대안적 구성들이 고려된다. 다른 실시예들에서, 터치 센서 또는 광센서들과 같은 센서들이 마이크로 칩들과 유사한 디스플레이 영역 내부의 디스플레이 기판의 전방 면 상에 또한 위치될 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 마이크로 LED 디바이스들 및/또는 마이크로 칩들이 정전 이송 헤드 어셈블리를 이용하여 이송되고 배선(212)에 접합되는 디스플레이 패널 및 디스플레이 모듈 패키징 구성들을 기술한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 마이크로 LED 디바이스 또는 마이크로 칩 상에 파지 압력(grip pressure)을 생성하기 위해 정전 이송 헤드에 풀인 전압(pull-in voltage)이 인가된다. 마이크로 디바이스 크기가 진공 척킹 기구의 특정 임계 치수 이하, 예컨대 대략 300 μm 이하, 또는 보다 상세하게는 대략 100 μm 이하로 감소된 경우, 마이크로 디바이스들을 진공 척킹 기구로 픽업하기에 충분한 파지 압력을 생성하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있다는 것이 관찰되었다. 더 나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 이송 헤드들을 이용하여 진공 척킹 기구와 연관된 1 atm 압력 보다 훨씬 큰 파지 압력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따라 2 atm 이상, 또는 심지어 20 atm 이상의 파지 압력이 이용될 수 있다. 따라서, 일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 현존의 진공 척킹 기구와 통합이 불가능한 응용들 내로 LED 디바이스들 및 마이크로 칩들의 어레이를 이송하여 통합하는 능력을 제공한다. 일부 실시예들에서, "마이크로" 칩, "마이크로" LED 디바이스, 또는 다른 "마이크로" 구조물과 같은 표현은 특정 디바이스들 또는 구조물들의 서술적 크기, 예를 들어, 길이 또는 폭을 지칭할 수 있다. 일부 실시예들에서, "마이크로" 칩들 또는 "마이크로" LED 디바이스들은 많은 응용예들에서 1 μm 에서 대략 300 μm 이하, 또는 100 μm 이하의 스케일 상에 있을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 반드시 그렇게 제한되지는 않으며, 실시예들의 소정의 측면들이 더 큰 마이크로 디바이스들 또는 구조물들, 그리고 가능하게는 더 작은 크기의 스케일로 적용가능할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, LED들(216) 및 마이크로 칩들(216)의 어레이의 이송 및 접합에 이어 패시베이션 층(218)이 LED들(216) 사이에 제공되어 배선층(212)을 커버할 수 있으며, 이어서 상부 컨택트층(220)의 침착(deposition)이 뒤따른다. 일 실시예에서, 상부 컨택트층(220)은 예를 들어 하나 이상의 관통 비아(206)와 전기적으로 연결될 수 있는 Vss 라인 또는 Vss 평면과 전기적 컨택트를 이룰 수 있다. 대안적으로 Vss 라인 또는 Vss 평면은 디스플레이 기판(202)의 상부 면(203) 상에 위치될 수 있다. 상부 층(220)의 형성에 뒤이어, 봉지층(encapsulation layer)(222)이 디스플레이 기판 위에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 봉지층(222)은 플렉시블 봉지층일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 패시베이션 층(218)은 최종 시스템의 광 추출 효율을 현저하게 감소시키지 않도록 가시 파장 스펙트럼에 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 패시베이션 층(218)은 에폭시, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 및 폴리에스테르와 같은 다양한 재료들로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 패시베이션 층(218)은 LED들(214)을 둘러 잉크젯에 의해 형성된다.
구체적인 응용에 따라, 상부 컨택트층(220)은 가시 파장에 대하여 불투명, 반사성, 투명, 또는 반투명할 수 있다. 예를 들어, 상부 방출 시스템들에서 상부 컨택트층(220)은 투명할 수 있고, 하부 방출 시스템에서 상부 전도성 컨택트는 반사성일 수 있다. 예시적인 투명 전도성 재료는 아몰퍼스 규소, 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어, 인듐-주석-산화물(ITO) 및 인듐-아연-산화물(IZO), 탄소 나노튜브 필름, 또는 투명 전도성 중합체, 예를 들어, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)(PEDOT), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 및 폴리티오펜을 포함한다. 일 실시예에서 상부 전도성 컨택트층(220)은 두께가 대략 50 nm 내지 1 μm인 ITO-은-ITO 스택이다. 일 실시예에서, 상부 전도성 컨택트층(220)은 나노입자, 예컨대, 은, 금, 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, ITO, 및 IZO를 포함한다. 특정 실시예에서, 상부 전도성 컨택트층(220)은 잉크젯에 의해 형성된다. 다른 형성 방법들로는 화학 증착법(CVD), 물리 증착법(PVD), 스핑 코팅을 포함할 수 있다.
상부 전도성층(220)이 투명한 실시예들에서, 상부 봉지층(222)은 또한 시스템의 광 추출 효율을 감소시키지 않도록 투명하거나 반투명할 수 있다. 상부 봉지층(222)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiNx), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조시클로부텐(BCB), 폴리이미드, 및 폴리에스테르와 같은 다양한 재료들로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 화학 증착법(CVD), 물리 증착법(PVD), 스핀 코팅을 포함하는 다양한 방법들에 의해 형성될 수 있다.
여전히 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따라 드라이버 IC들(230) 및 디스플레이 모듈(200)을 작동시키기 위한 추가적 디바이스들 및 IC 칩들(234)이 디스플레이 패널(215)의 디스플레이 기판(102)의 후방 면(205) 상에 위치된다. 예를 들어, IC 칩들(234)은 전력 관리 IC, 프로세서, 메모리, 타이밍 제어기, 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC, 등을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 드라이버 IC들(230)과 추가적 IC 칩들(234)은 디스플레이 영역(201) 바로 뒤의 디스플레이 기판의 후방 면 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(238)가 후방 면(205) 상의 RDL(208) 상에 또한 형성될 수 있으며, 또는 대안적으로, 박막 배터리(238)가 IC 칩들(230, 234)의 어레이 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 드라이버 IC들(230)이 RDL(208) 내 배선(210A)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 배선(210A)은 디스플레이 기판(202)의 전방 면과 후방 면 사이에 연장된 관통 비아들(204)로서 예시된 상호연결부들과 전기적으로 연결되며, 상호연결부들은 디스플레이 기판(202)의 상부 면 상의 배선층(212)과 전기적으로 연결되고, 배선층(212)은 LED들(214) 및 선택적 마이크로 칩들(216)과 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 배선층(212)은 하나 이상의 스캔 드라이버 IC(230)에 결합된 스캔 라인들(scan lines), 및 디스플레이 기판(202)의 후방 면(204) 상에 위치된 하나 이상의 데이터 드라이버 IC(230)와 관통 비아들(204)을 통해 결합된 데이터 라인들을 포함한다. LED들(214)은 각각 관통 비아(206) 또는 복수의 관통 비아들(216)을 통해 공통 Vss 에 결합될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역 내의 LED들(214) 및 마이크로 칩들(216)의 어레이와 디스플레이 영역 바로 밑의 복수의 관통 비아들(204, 206)을 포함하는 디스플레이 기판(202)의 개략적 전면도로서, 마이크로 칩들의 어레이가 복수의 관통 비아와 중첩되어 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역(201)은 디스플레이 기판(202)의 전체 표면, 또는 적어도 LED들과 마이크로 칩들의 배치를 위해 가능한 최대량의 표면을 포함할 수 있다. 관통 비아들(204)은 디스플레이 기판(202)의 후방 면상의 칩들(230, 234) 중 임의의 것에 연결될 수 있다. 예를 들어, 관통 비아들(204)은 마이크로 칩(216)과 데이터 라인, 스캔 라인, Vdd, 클럭, 등을 연결할 수 있다. 도시된 특정 실시예에서, 관통 비아들(204)이 마이크로 칩들(216)의 어레이 바로 아래에 있으며, Vss 관통 비아들(206)이 마이크로 칩들(216) 사이의 디스플레이 영역을 통해 산재(interperse)된다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 기판의 후방 면 상에 하나 이상의 드라이버 회로(230)와 디스플레이 영역 바로 뒤에 복수의 관통 비아들(204, 206)를 포함하는 디스플레이 기판(202)의 개략적 배면도이다. 도시된 바와 같이, 다수의 추가적 IC 칩들(234)과 배터리(238)가 디스플레이 영역 바로 뒤에 또한 위치될 수 있다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역(201) 내의 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이, 및 디스플레이 영역(201) 바로 밑의 복수의 관통 비아의 대안적 배열을 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 전면도로서, 마이크로 칩들(216)의 어레이가 복수의 관통 비아들(204, 206)과 중첩되지 않고 있다. 예를 들어, 복수의 관통 비아들(204, 206)은 도 5c에 도시된 바와 같이 마이크로 칩들(216) 사이에 산재되어 있을 수 있다. 도 5c에 도시된 예시적 실시예에서, 배선(212)이 관통 비아들(204)과 LED들(214)을 마이크로 칩들(216)의 어레이와 연결하고 있는 것으로 도시되어 있다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 영역(201) 내에 LED들 및 마이크로 칩들의 어레이를, 디스플레이 영역(201) 외부에 복수의 관통 비아를 포함하는 디스플레이 기판의 개략적 전면도이다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역(201)은 디스플레이 기판(202)의 전방 면보다 작을 수 있으며, 복수의 관통 비아들(204, 206)은 디스플레이 영역(201) 외부의 디스플레이 기판(202)의 둘레를 둘러 위치된다. 도 5d에 도시된 예시적 실시예에서, 배선(212)이 복수의 관통 비아들(204)과 마이크로 칩들(216)을 연결하는 것으로 도시되어 있지 않으며, 이는 도시를 흐리지 않기 위함이다.
이제 도 6a 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 패키징 구성들이 기존의 LED 디스플레이 패널(315)에 적용되어 디스플레이 모듈(300)을 형성하고 있다. 도 6a에 도시된 실시예에서, 디스플레이 기판(302)은 작동 회로(316) 및 유기 LED들(314)을 포함하는 TFT 백플레인이다. 예시적 TFT 작동 회로들(316)은 비정질-실리콘 기반, 폴리-실리콘 기반, 및 인듐-갈륨-아연-산화물 기반 기술들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 관통 비아들(304)은 종래기술에서 드라이버 IC들과 FPC를 위해 예약된 컨택트 레지 영역(311) 내에서 디스플레이 기판을 통해 형성될 수 있다. 이제 도 6b를 참조하면, 위에 설명되고 도시된 실시예들과 유사하게, 디스플레이 모듈(300)을 작동시키기 위한 추가적 디바이스들 및 IC 칩들(334)이 디스플레이 기판(302)의 후방 면(305) 상에 위치된다. 예를 들어, IC 칩들(334)은 전력 관리 IC, 프로세서, 메모리, 타이밍 제어기, 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC, 등을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 추가적 IC 칩들(334)은 디스플레이 영역(301) 바로 뒤의 디스플레이 기판의 후방 면 상에 위치될 수 있다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 드라이버 IC(330)가 디스플레이 기판(302)의 전방 면(303) 상에 위치된다. 드라이버 IC(330)는 관통 비아들(330)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이는 다시 디스플레이 기판(302)의 후방 면(305) 상의 RDL(308) 내의 배선(310)과 전기적으로 연통된다. 도 7b에 도시된 실시예에서, 드라이버 IC(330)가 관통 비아들(304)과 전기적으로 연통되게 디스플레이 기판(302)의 후방 면(305) 상에 위치된다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 드라이버 IC(330)는 컨택트 레지(311)를 위해 예약된 디스플레이 기판(302)의 상부 면 상에 형성된다. 도 7b에 도시된 실시예에서, 드라이버 IC(330)는 디스플레이 영역(301) 바로 뒤에 적어도 부분적으로 위치된다. 다른 구성에서, 드라이버 IC(330)는 종래의 OLED 디스플레이에서와 유사하게 작동 회로(316)와 연통된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 LED들의 어레이 및 복수의 관통 비아를 포함하는 TFT 디스플레이 기판 및 디스플레이 모듈의 개략적 전면도이다. 도 8에 도시된 특정 실시예는 위에서 도 4에 도시된 것과 유사하며, 다만 TFT 디스플레이 기판이 마이크로 칩들(216)을 대신하여 작동 회로(316)를 포함하고 있다. 일 실시예에서, 관통 비아들(304)이 디스플레이 영역(301) 바로 뒤의 디스플레이 기판을 통해 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 패널을 포함하는 웨어러블 전자 디바이스의 개략적 전면도이다. 웨어러블 전자 디바이스(400)는 디스플레이 패널(215, 315), 특히, 플렉시블 디스플레이 패널(215, 315)을 포함하는 다수의 웨어러블 액세서리 제품들 중 임의의 것일 수 있다. 플렉시블 디스플레이 패널(215, 315)은 전술된 디스플레이 모듈 중 임의의 디스플레이 모듈 내에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 플렉시블 디스플레이 패널(215, 315)은 컨택트 레지(111)를 포함하지 않으므로 디스플레이 영역(201)에 증가된 허용 공간을 허용할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 디바이스는 시계 화면(402), 밴드(404) 및 클래스프(clasp)(406)를 포함하는 스마트워치이다. 플렉시블 디스플레이 패널(215, 315)은 스마트워치 내로 통합되어 시계 화면과 밴드 모두에 걸쳐 이어질 수 있다. 이러한 방식으로, 플렉시블 디스플레이 패널(215, 315)은 사용자의 팔의 윤곽에 따라 조정될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 디스플레이 패널(215, 315)을 감싸는 베젤(410)의 폭은 예를 들어 4 내지 5 mm 이하, 또는 심지어 1 mm 미만, 0.5 mm 미만으로 최소화되거나, 제거될 수 있다. 따라서, 스마트워치의 베젤(210)의 디자인은 컨택트 레지를 위한 공간을 허용해야 한다는 요구로서가 아니라 미적인 고려로서 디자인될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 디스플레이 이미지를 디스플레이하는 웨어러블 전자 디바이스의 사시도이다. 도 10에 도시된 실시예에서, 웨어러블 전자 디바이스(400)는 디스플레이 패널(215, 315)의 디스플레이 영역이 검게 도시되어 있다. 예를 들어, 이는 디스플레이 패널이 꺼진 상태를 나타낼 수 있다. 도 11 및 도 12는 디스플레이 패널이 상이한 이미지를 디스플레이하고 있는 상태들을 도시한다. 예를 들어, 도 11은 시계 화면 및 밴드를 포함하는 시계 디자인 A를 디스플레이할 수 있으며, 도 12는 시계 화면 및 밴드를 포함하는 시계 디자인 B를 디스플레이할 수 있다. 임의의 수의 이미지의 디스플레이가 가능하다.
도 13은 웨어러블 디스플레이 모듈(1300)의 실시예의 시스템도를 나타낸다. 예를 들어, 웨어러블 디스플레이 모듈(1300)은 도 10 내지 도 12의 웨어러블 전자 디바이스들 내로 통합될 수 있고, 내부에 전술된 플렉시블 디스플레이 패널들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 모듈(1300)은 웨어러블 전자 디바이스의 관리 및 웨어러블 전자 디바이스의 명령어 및 명령들의 실행 또는 해석을 위해 프로세서(1302) 및 메모리(1303)를 포함한다. 프로세서(1302)는 범용 프로세서이거나 웨어러블 전자 디바이스의 제어를 위한 마이크로컨트롤러일 수 있다. 메모리(1303)는 프로세서(1302) 내부로 통합되거나, 메모리 버스를 통해 프로세서(1302)에 결합될 수 있다. 메모리(1303)는 비휘발성 저장장치, 예컨대, 플래시 메모리를 포함하고, ROM(read only memory) 및 휘발성 RAM(random access memory)의 형태를 추가적으로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1302)는 플렉시블 디스플레이 패널(1304)를 통해 인코딩된 컨텐츠를 디스플레이하기 위해 미디어 디코딩 능력을 포함한다. 일 실시예에서, 모듈(1300)은 플렉시블 디스플레이 패널(1304)에 제공되고 그 상에 디스플레이된 정보를 제어하기 위해 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 관리자(1306)를 포함한다.
모듈(1300)은 또한 모듈(1300)과 다른 전자기기 사이의 통신을 용이하게 하는 통신 모듈(1308)을 포함한다. 일 실시예에서, 통신 모듈(1308)은 USB(universal serial bus)를 통한 접속(connectivity)을 제공하기 위한 모듈을 포함한다. 통신 모듈(1308)은 블루투스 또는 WLAN 접속을 위한 무선 트랜시버들을 추가로 포함할 수 있고, 셀룰러 데이터 네트워크를 포함한 광역 네트워크와의 통신을 위한 하나 이상의 WWAN 트랜시버를 추가적으로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 모듈(1300)은 모듈(1300)에 결합될 수 있는 추가적 전자 디바이스로부터의 데이터를 인증하고 획득하도록 동작하는 액세서리 관리자(1310)를 포함한다. 일 실시예에서, 모듈(1300)은 1차 디스플레이 디바이스의 액세서리이며, 액세서리 관리자(1310)는 추가적 전자 디바이스와 모듈(1300)의 연결을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 모듈(1300)은 액세서리 디바이스와의 데이터 송수신을 용이하게 하는 액세서리 관리자(1310)에 의해 관리되는 액세서리 디바이스들을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 메모리(1303)는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하며, 프로세서(1320)에 의해 실행될 경우 명령어들은 프로세서로 하여금 모듈(1300)의 플렉시블 디스플레이 패널(1304)을 위한 디스플레이 데이터를 조정하기 위한 동작들을 수행하게 한다. 일 실시예에서, 동작들은 제어 디바이스로부터 플렉시블 디스플레이 패널을 위한 데이터를 포함한 입력을 수신하고, 디스플레이를 위한 데이터를 추출하기 위해 입력을 파싱하고, 플렉시블 디스플레이 패널 상에 추출된 데이터를 디스플레이하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 동작들은 시계 화면 및 밴드의 플렉시블 디스플레이 패널의 구성을 수신하는 것, 추출된 데이터에서 디자인(예컨대, 시계 화면 및 밴드를 포함하는 시계 디자인 유형)을 수신하는 것, 및 수신된 디자인을 이용하여 시계 화면 및 시계 밴드에 걸쳐 이어지는 플렉시블 디스플레이 패널을 업데이트하는 것을 추가적으로 포함한다.
일 실시예에서, 모듈(1300)에 통신가능하게 결합된 제어 디바이스로부터 입력을 수신하도록 액세서리 관리자가 플렉시블 디스플레이 기판(1304)에 결합된다. 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 관리자는 디스플레이 기판에 결합되어 디스플레이 기판 상에 디스플레이된 정보를 제어하며, 디스플레이 기판은 웨어러블 전자 디바이스의 화면과 연관된 제1 디스플레이 영역 및 웨어러블 전자 디바이스의 밴드와 연관된 제2 디스플레이 영역을 포함한다. 일 실시예에서, GUI 관리자는 제1 디스플레이 영역에 시계 화면 디자인과 제2 디스플레이 영역에 시계 밴드 디자인을 제공한다. 일 실시예에서, 액세서리 관리자는 제어 디바이스로부터 통신 모듈을 통해 GUI 관리자를 위한 구성 데이터를 포함하는 입력 데이터를 수신한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 스풀(1410)에 고정된 플렉시블 디스플레이 패널(1500)을 포함하는 시스템(1400)의 개략적 측단면도이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 기판(202)의 전방 면(203) 상의 디스플레이 영역 내에 LED들(214) 및 마이크로 칩들(216)의 어레이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 패널(1500)의 개략적 측단면도이다. 도 14 및 도 15에 도시된 디스플레이 패널(1500)은 위에 전술된 디스플레이 패널들 중 임의의 것과 유사할 수 있다. 도 14 및 도 15에 도시된 실시예에서, 플렉시블 디스플레이 패널(1500)은 하우징(1420) 내외로 말림 가능하다. 이러한 실시예에서, 드라이버 IC들(1430), 추가적 IC 칩들(1434) 및 배터리(1438)를 디스플레이 기판(202)의 후방 면(205) 상에 위치시키는 대신, 이러한 컴포넌트들의 임의의 조합이 스풀(1410)과 같은 하우징(1420) 내부에 위치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 이러한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트는 디스플레이 기판의 후방 면(205) 상에 또한 위치될 수 있다. 예를 들어, 박막 배터리(1438)가 후방 면 상에 위치되거나, 복수의 배터리들(1438)이 후방 면 상에 위치될 수 있다. 이와 유사하게, 하나 이상의 드라이버 IC(1430)가 후방 면 상에 위치되어 마이크로 칩들(216)까지의 전송 라인 거리를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로 칩들(216)은 플렉시블 디스플레이 패널(1500)의 디스플레이 영역에 부딪히는 주변광을 측정하기 위한 주변광 센서들을 포함할 수 있다. 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 상이한 레벨의 주변광에 노출된 마이크로 칩들의 두 영역(216A, 216B)을 포함하는 플렉시블 디스플레이 패널(1500)의 개략적 전면도가 제공된다. 일 실시예에서, 마이크로 칩들(216)의 영역(216B)은 영역(216A)에 비해 보다 많은 양의 광, 예를 들어, 디스플레이 룸 내부 창의 휘광(glare)에 노출된다. 이러한 실시예에서, 주변광을 보상하기 위해 시스템(1400)의 프로세서 또는 주변광 제어기가 영역(216B) 내의 마이크로 칩들(216)에 의해 작동되는 LED들(214)에서 방출되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.
도 17은 본 발명에서 설명된 플렉시블 디스플레이 패널(1710)을 포함하는 디스플레이 시스템(예컨대, 텔레비전)의 일 실시예의 시스템도(1700)를 도시하며, 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한 시스템 및 디스플레이 패널들이 포함된다. 디스플레이 시스템(1700)은 시스템의 관리 및 명령어들의 실행을 위한 프로세서(1720) 및 메모리(1704)를 포함한다. 메모리는 비휘발성 메모리, 예컨대 플래시 메모리를 포함하며, 휘발성 메모리, 예컨대, 정적 또는 동적 RAM을 추가적으로 포함할 수 있다. 메모리(1704)는 펌웨어 및 구성 유틸리티들을 저장하기 위한 ROM 전용 부분을 추가적으로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1720)는 센서 제어기(1770)로부터의 광 센서 데이터에 기초하여 광 출력이 조정되는 곳인 LED 디바이스들(214)에 대한 각각의 마이크로 칩(216) 출력을 제어함으로써 플렉시블 디스플레이 패널(1710)의 주변광 보정을 관리한다. 대안적으로, 이러한 주변광 보정 모듈(1705)은 디스플레이 패널(1710) 내부의 각각의 마이크로 칩들(214) 상에 위치될 수 있다.
시스템은 또한 전력 모듈(1780)(예컨대, 플렉시블 배터리들, 유선 또는 무선 충전 회로들, 등), 주변장치 인터페이스(1708), 및 하나 이상의 외부 포트(1790)(예컨대, USB, HDMI, 디스플레이 포트, 및/또는 그 외)를 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 시스템(1700)은 하나 이상의 외부 포트(1790)와 인터페이싱하도록 구성된 통신 모듈(1712)을 포함한다. 예를 들어, 통신 모듈(1712)은 IEEE 표준, 3GPP 표준, 또는 다른 통신 표준들에 따라 기능하는 하나 이상의 트랜시버를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 외부 포트(1790)를 통해 데이터를 수신 및 송신하도록 구성된다. 통신 모듈(1712)은 디스플레이 시스템(1700)과 추가적 디바이스들 또는 컴포넌트들을 통신가능하게 연결하기 위한 하나 이상의 셀룰러 타워(cellular towers) 또는 기지국을 포함하는 광역 네트워크와 통신하도록 구성된 하나 이상의 WWAN 트랜시버를 추가적으로 포함할 수 있다. 또한, 통신 모듈(1712)은 전자 디바이스(1700)와 로컬 영역 네트워크 및/또는 블루투스 네트워크와 같은 개인 영역 네트워크를 연결하도록 구성된 하나 이상의 WLAN 및/또는 WPAN 트랜시버들을 포함할 수 있다.
디스플레이 시스템(1700)은 예를 들어 근접 센서들, 주변광 센서들, 또는 적외선 트랜시버들과 같은 하나 이상의 센서로부터의 입력을 관리하기 위한 센서 제어기(1770)를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 패널 상의 마이크로 칩들(216)의 어레이는 센서 제어기와 통신하는 광센서들의 어레이를 포함한다. 각각의 마이크로 칩(216)은 광센서를 포함할 수 있으며, 또는 마이크로 칩들의 어레이의 일부만이 광센서들을 포함한다. 예를 들어, 광 센서들의 어레이가 마이크로 칩들의 어레이 내에 균일하게 분포될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 오디오 출력을 위한 하나 이상의 스피커(1734) 및 오디오 수신을 위한 하나 이상의 마이크로폰(1732)을 포함하는 오디오 모듈(1731)을 포함한다. 실시예들에서, 스피커(1734)와 마이크로폰(1732)은 압전 컴포넌트들일 수 있다. 전자 디바이스(1700)는 입출력(I/O) 제어기(1722), 디스플레이 스크린(1710), 및 추가적 I/O 컴포넌트들(1718)(예컨대, 키, 버튼, 빛, LED, 커서 제어 디바이스, 햅틱 디바이스, 및 그 외)을 추가로 포함한다. 디스플레이 디바이스/스크린(1710) 및 추가적 I/O 컴포넌트들(1718)은 사용자 인터페이스(예컨대, 사용자에게 정보를 제공하고/하거나 사용자로부터 입력을 수신하는 것과 연관된 디스플레이 시스템(1700)의 부분들)의 부분들을 형성하는 것으로 고려될 수 있다.
본 발명의 다양한 측면들을 활용하는 데 있어서, 플렉시블 디스플레이 패널들 및 플렉시블 디스플레이 패널들을 포함하는 시스템 응용을 형성하기 위해 위의 실시예들의 조합 또는 변형이 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명이 구조적 특징 및/또는 방법론적 동작에 대해 특정한 표현으로 기술되어 있지만 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명은 반드시 기술된 구체적 특징 또는 동작으로 제한되지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 대신에, 개시된 특정 특징들 및 동작들은 본 발명을 예시하는 데 유용한, 청구된 발명의 특히 적절한 구현들로서 이해되어야 한다.

Claims (24)

  1. 전방 면, 후방 면, 및 상기 전방 면 상의 디스플레이 영역을 포함하는 디스플레이 기판;
    상기 디스플레이 기판을 통해 상기 전방 면에서 상기 후방 면까지 연장되는 복수의 상호연결부;
    상기 디스플레이 영역 내에서 상기 복수의 상호연결부와 전기적으로 연결되는 발광 다이오드(LED)들의 어레이; 및
    상기 디스플레이 기판의 상기 전방 면 또는 상기 후방 면 상의 하나 이상의 드라이버 회로를 포함하는, 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 상호연결부는 상기 디스플레이 기판을 통해 상기 전방 면에서 상기 디스플레이 영역 바로 뒤의 상기 후방 면까지 연장되며, 상기 하나 이상의 드라이버 회로는 상기 디스플레이 기판의 상기 후방 면 상에 있는, 디스플레이 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 상호연결부는 상기 디스플레이 기판을 통해 상기 전방 면에서 상기 후방 면까지 연장되는 관통 비아들(through vias)인, 디스플레이 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 기판의 상기 후방 면 상의 배터리를 추가로 포함하는, 디스플레이 모듈.
  5. 제2항에 있어서, 플렉시블 인쇄 회로가 상기 하나 이상의 드라이버 회로를 상기 디스플레이 기판에 연결하지 않는, 디스플레이 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 기판을 통과하는 접지 비아(ground via)를 추가로 포함하는, 디스플레이 모듈.
  7. 제2항에 있어서, 상기 디스플레이 기판의 상기 전방 면 상과 상기 디스플레이 영역 내부의 마이크로 칩들의 어레이를 추가로 포함하는, 디스플레이 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 마이크로 칩들의 어레이는 상기 복수의 상호연결부와 상기 LED들의 어레이와 전기적으로 연결되는, 디스플레이 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 마이크로 칩들의 어레이는 상기 복수의 상호연결부와 중첩되는, 디스플레이 모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 마이크로 칩들의 어레이는 상기 복수의 상호연결부와 중첩되지 않는, 디스플레이 모듈.
  11. 제8항에 있어서, 상기 마이크로 칩들의 어레이는 주변광 센서들의 어레이를 포함하는, 디스플레이 모듈.
  12. 제8항에 있어서, 상기 마이크로 칩들의 어레이 내의 주변광 센서들의 균일한 분포를 추가로 포함하는, 디스플레이 모듈.
  13. 제2항에 있어서, 상기 디스플레이 모듈은 웨어러블 전자 디바이스들 내에 통합되는, 디스플레이 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 웨어러블 전자 디바이스는 스마트워치(smartwatch)인, 디스플레이 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 디스플레이 기판의 상기 디스플레이 영역은 상기 스마트워치의 시계 화면(watch face)과 밴드에 걸쳐 이어지는, 디스플레이 모듈.
  16. 제2항에 있어서, 상기 디스플레이 기판은 스풀(spool)에 고정되는, 디스플레이 모듈.
  17. 제16항에 있어서, 상기 스풀은 상기 복수의 상호연결부와 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 드라이버 회로를 포함하는, 디스플레이 모듈.
  18. 제17항에 있어서, 상기 디스플레이 모듈은 텔레비전 내에 통합되는, 디스플레이 모듈.
  19. 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 프로세서에 의해 실행될 경우 상기 명령어들은 상기 프로세서로 하여금 웨어러블 전자 디바이스의 디스플레이 영역을 위한 디스플레이 데이터를 조정하기 위한 동작들을 수행하게 하고, 상기 동작들은
    제어 디바이스로부터 입력을 수신하는 것 - 상기 입력은 상기 웨어러블 전자 디바이스의 상기 디스플레이 영역을 위한 데이터를 포함함 -;
    상기 입력을 파싱하여 디스플레이를 위한 상기 데이터를 추출하는 것; 및
    상기 추출된 데이터를 상기 디스플레이 영역 상에 디스플레이하는 것을 포함하며, 상기 디스플레이 영역은 상기 웨어러블 전자 디바이스의 화면(face)과 밴드에 걸쳐 이어지는 플렉시블 디스플레이 기판 상에 있는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 웨어러블 전자 디바이스는 스마트워치인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  21. 제20항에 있어서, 추가적 동작들을 수행하기 위한 명령어들을 추가로 포함하며, 상기 추가적 동작들은:
    상기 시계 화면 및 밴드의 상기 디스플레이 영역의 구성을 수신하는 것;
    상기 추출된 데이터에서 디자인을 수신하는 것 - 상기 디자인은 시계 화면 및 시계 밴드를 포함함 -; 및
    상기 수신된 디자인을 이용하여 상기 디스플레이 영역을 업데이트하는 것을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  22. 웨어러블 전자 디바이스를 위한 디스플레이 모듈로서,
    상기 웨어러블 전자 디바이스의 화면과 밴드에 걸쳐 이어지는 플렉시블 디스플레이 기판;
    상기 디스플레이 기판에 결합되어 상기 디스플레이 모듈에 통신가능하게 결합된 제어 디바이스로부터 입력을 수신하기 위한 액세서리 관리자; 및
    상기 디스플레이 기판 상에 디스플레이된 정보를 제어하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 관리자를 포함하며, 상기 디스플레이 기판은 상기 웨어러블 전자 디바이스의 화면과 연관된 제1 디스플레이 영역 및 상기 웨어러블 전자 디바이스의 밴드와 연관된 제2 디스플레이 영역을 포함하는, 디스플레이 모듈.
  23. 제22항에 있어서, 상기 GUI 관리자는 상기 제1 디스플레이 영역에 시계 화면 디자인과 상기 제2 디스플레이 영역에 시계 밴드 디자인을 추가적으로 제공하기 위한, 디스플레이 모듈.
  24. 제23항에 있어서, 상기 액세서리 관리자는 추가적으로 통신 모듈을 통해 제어 디바이스로부터 입력 데이터를 수신하기 위한 것이며, 상기 입력 데이터는 상기 GUI 관리자를 위한 구성 데이터를 포함하는, 디스플레이 모듈.
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