KR20180095183A - Led 디스플레이 모듈 - Google Patents

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KR20180095183A
KR20180095183A KR1020170021349A KR20170021349A KR20180095183A KR 20180095183 A KR20180095183 A KR 20180095183A KR 1020170021349 A KR1020170021349 A KR 1020170021349A KR 20170021349 A KR20170021349 A KR 20170021349A KR 20180095183 A KR20180095183 A KR 20180095183A
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김진모
김근오
임준형
노희경
윤성복
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주식회사 루멘스
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Abstract

LED 디스플레이 모듈이 개시된다. 상기 LED 디스플레이 모듈은, 행 방향 및 열 방향을 갖는 매트릭스 형태로 배열되는 복수 개의 픽셀들을 포함하고 상기 픽셀들 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하는 마이크로 LED 어레이, 상기 픽셀들이 배치되는 기판, 상기 기판 상에 형성되는 복수 개의 공통전극패드들 - 상기 공통전극패드들 각각은 상기 픽셀들 각각에 대응됨 - 과, 상기 기판 상에 형성되는 복수 개의 비공통전극패드들 - 상기 비공통전극패드들 각각은 상기 픽셀들 각각에 대응되고 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드를 포함함 - 을 포함하고, 상기 공통전극패드들 각각에는 대응되는 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 애노드 단자가 공통으로 연결되고, 상기 공통전극패드들 중 행 방향으로 이웃하는 공통전극패드들은 공통의 행 방향 배선을 통해 스캔 신호를 인가받으며, 하나의 비공통전극패드 내의 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드는 행 방향으로 배열되고, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들은 공통의 열 방향 배선을 통해 연결된다.

Description

LED 디스플레이 모듈{LED DISPLAY MODULE}
본 발명은 LED 디스플레이 모듈에 관한 것이며, 구체적으로는 풀-컬러 LED 디스플레이 장치의 구현을 위해 픽셀들 각각에 서로 다른 파장의 광을 발하는 LED들이 마운팅된 LED 디스플레이 모듈로서, 이러한 LED 디스플레이 모듈의 기판을 구성하는 레이어의 수를 줄이고, 라우팅을 간결하게 할 수 있을 뿐만 아니라 픽셀들 간의 간격을 줄일 수 있는 LED 디스플레이 모듈에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)를 백라이트 광원으로 사용하는 디스플레이 장치 대신에 서로 다른 파장의 광을 발하는 LED들이 그룹화되어 픽셀을 구성하는 풀-컬러 LED 디스플레이 장치가 제안된 바 있고, 여기서 각 픽셀은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED로 구성되거나, 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED 및 백색 LED로 구성되어 있다. 이러한 LED 디스플레이 장치에 있어서, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각이 패키지 구조로 제작되어 기판상에 실장되는데, 이 경우 각 픽셀을 구성하는 LED들 사이가 일정 간격 이상으로 멀어지게 되면 고품질의 해상도를 얻기 어렵다.
한편, 하나의 패키지 내에 하나의 픽셀을 구성하는 칩 단위의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 실장한 단일 픽셀 LED 패키지, 또는 하나의 픽셀이 아니라 여러 개의 픽셀을 실장한 멀티 픽셀 LED 패키지가 제안된 바 있다. 이러한 단일 픽셀 LED 패키지 또는 멀티 픽셀 LED 패키지는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED들을 개별 구동시키기 위해 많은 수의 단자들을 구비해야 하였다. 이와 같이 많은 수의 단자들로 인해 라우팅에 제약이 많이 따르게 되고, 쇼트 불량 가능성도 높아질 뿐만 아니라, LED 패키지가 실장되는 PCB의 회로 설계의 제약을 초래하게 된다.
도 1 및 도 2에는 위와 같은 종래의 LED 디스플레이 장치의 제작에 사용되는 LED 패키지(멀티 픽셀 패키지로서, 이하에서는 이를 'LED 디스플레이 모듈'로도 칭함)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 픽셀을 구현하기 위해 LED 칩들을 종 방향으로 배열하는 경우, 적절한 라우팅을 위해 구현된 멀티 레이어의 기판의 수직 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 (a) 내지 (d)는 LED 디스플레이 모듈에서 LED 칩들이 마운팅되는 기판이 멀티층으로 제작된 경우로서, 기판은 위에서부터 차례대로 탑 레이어(a), 제1 레이어(b), 제2 레이어(c) 및 제3 레이어(d)를 포함한다. 탑 레이어(a)에는 복수 개의 픽셀들(픽셀들 각각은 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 및 청색 LED 칩을 포함함)이 배치된다. 탑 레이어(a)에는 복수 개의 공통전극패드들(C1, C2, C3)과 비공통전극패드들(S1, S2, S3)이 형성되어 있다. 공통전극패드들(C1, C2, C3)은 스캔 신호를 인가받는 전극패드들로서, 각각의 픽셀을 구성하는 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED 각각의 애노드 단자가 공통으로 연결되는 부분이다. 비공통전극패드들(S1, S2, S3)은 구동 IC(미도시) 측으로 커런트 싱킹(current sinking)을 위한 배선이 이뤄지는 부분으로서, 비공통전극패드들(S1, S2, S3) 각각의 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED 각각의 캐소드 단자가 연결되는 부분이다. 예컨대, 비공통전극패드 S1의 R 전극패드(R1)에는 적색 LED의 캐소드 단자가 연결되고, G 전극패드(G1)에는 녹색 LED의 캐소드 단자가 연결되고, B 전극패드(B1)에는 청색 LED의 캐소드 단자가 연결되고, 그에 따라, 픽셀 드라이버 IC(미도시)에 의해 독립적으로 제어된다.
탑 레이어(a)의 하부에는 제1 레이어(b)가 위치하며, 제1 레이어(b)에는 탑 레이어의 B 전극패드들(B1, B2, B3) 각각에 대응되는 위치에 B 컨택부들(BC1, BC2, BC3)과 이들 B 컨택부들(BC1, BC2, BC3)을 연결하기 위한 B 배선(11)이 형성된다. B 컨택부들(BC1, BC2, BC3) 각각과 이에 대응되는 B 전극패드들(B1, B2, B3) 각각은 B 비아(BV1, 도 2의 (b))를 통해 연결된다. 제1 레이어(b)의 하부에는 제2 레이어(c)가 위치하며, 제2 레이어(c)에는 탑 레이어의 G 전극패드들(G1, G2, G3) 각각에 대응되는 위치에 G 컨택부들(GC1, GC2, GC3)과 이들 G 컨택부들(GC1, GC2, GC3)을 연결하기 위한 G 배선(12)이 형성된다. G 컨택부들(GC1, GC2, GC3) 각각과 이에 대응되는 G 전극패드들(G1, G2, G3) 각각은 G 비아(GV1, 도 2의 (b))를 통해 연결된다. 제2 레이어(c)의 하부에는 제3 레이어(d)가 위치하며, 제3 레이어(d)에는 탑 레이어의 R 전극패드들(R1, R2, R3) 각각에 대응되는 위치에 R 컨택부들(RC1, RC2, RC3)과 이들 R 컨택부들(RC1, RC2, RC3)을 연결하기 위한 R 배선(13)이 형성된다. R 컨택부들(RC1, RC2, RC3) 각각과 이에 대응되는 R 전극패드들(R1, R2, R3) 각각은 R 비아(RV1, 도 2의 (b))를 통해 연결된다. 그리고, 공통전극패드들(C1, C2, C3)은 별도의 레이어 또는 제1 레이어 내지 제3 레이어 중 어느 하나의 레이어에 형성된 행 방향 배선(미도시)을 통해 각 행별로 스캔 신호를 인가받도록 형성되어 있다.
이와 같이, 종래의 LED 디스플레이 모듈의 비공통전극패드들에서 각각의 비공통전극패드 내의 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드가 종방향으로 배열되고, 각각에 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED의 캐소드 단자가 연결되도록 마운팅되는 구조에 있어서는, 종방향으로 인접한 R 전극패드들, G 전극패드들 및 B 전극패드들을 서로 독립적으로 연결하여야 하므로, 한정된 배선 영역, 배선 간의 간격 제약으로 인해 배선 간의 쇼트 방지나 고품질의 해상도 구현을 위해서는 적어도 4개 이상의 레이어들(TOP, Layer1, Layer2, Layer3)이 필요하게 될 뿐만 아니라, 비아들을 사용한 수직 연결도 함께 고려하여야 하므로 라우팅이 상당히 복잡해지게 되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 방안이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.
본 발명은 풀-컬러 LED 디스플레이 장치의 제작에 사용되는 LED 디스플레이 모듈에서 하나의 픽셀을 구성하기 위한 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED의 캐소드 단자가 연결되는 비공통전극패드에서 전극패드들이 종방향으로 배열됨으로 인해 고품질의 해상도를 구현하고자 할 때 배선 간의 쇼트 가능성이 증가하고, 기판을 구성하는 레이어의 수가 많아질 뿐만 아니라, 라우팅이 복잡해지는 문제점들을 해결할 수 있고 픽셀들 간의 간격을 줄일 수 있는 LED 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 LED 디스플레이 모듈은, 행 방향 및 열 방향을 갖는 매트릭스 형태로 배열되는 복수 개의 픽셀들을 포함하고 상기 픽셀들 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하는 마이크로 LED 어레이와, 상기 픽셀들이 배치되는 기판과, 상기 기판 상에 형성되는 복수 개의 공통전극패드들 - 상기 공통전극패드들 각각은 상기 픽셀들 각각에 대응됨 - 과, 상기 기판 상에 형성되는 복수 개의 비공통전극패드들 - 상기 비공통전극패드들 각각은 상기 픽셀들 각각에 대응되고 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드를 포함함 - ;을 포함하며, 상기 공통전극패드들 각각에는 상기 공통전극패드들 각각에 대응되는 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 애노드 단자가 공통으로 연결되고, 상기 공통전극패드들 중 행 방향으로 이웃하는 공통전극패드들은 공통의 행 방향 배선을 통해 스캔 신호를 인가받으며, 하나의 비공통전극패드 내의 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드는 행 방향으로 배열되고, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들은 공통의 열 방향 배선을 통해 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 R 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 G 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 B 전극패드들 간은 열 방향으로 선 정렬된다.
일 실시예에 따라, 상기 공통의 행 방향 배선은 행의 개수에 대응되게 복수 개이다.
일 실시예에 따라, 상기 공통의 행 방향 배선 각각으로 소정의 스캔 주기에 따라서 순차적으로 스캔 신호를 인가받는다.
일 실시예에 따라, 상기 공통의 열 방향 배선은 열의 개수에 대응되게 복수 개이다.
일 실시예에 따라, 상기 공통의 열 방향 배선 각각은 3개의 서브 라인들 - 상기 3개의 서브 라인들은 R 라인, G 라인 및 B 라인임 - 을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 R 라인에는 열 방향으로 이웃하는 R 전극패드들이 연결되고, 상기 G 라인에는 열 방향으로 이웃하는 G 전극패드들이 연결되고, 상기 B 라인에는 열 방향으로 이웃하는 B 전극패드들이 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 기판은 상기 픽셀들이 배치되는 탑 레이어, 상기 탑 레이어의 하부에 위치하는 제1 레이어, 및 상기 제1 레이어의 하부에 위치하는 제2 레이어를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 행 방향 배선은 상기 제1 레이어에 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 행 방향 배선과 상기 공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제1 비아들(first vias)을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 열 방향 배선은 상기 제2 레이어에 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 열 방향 배선과 상기 비공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제2 비아를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 LED 디스플레이 모듈은, 행 방향 및 열 방향을 갖는 매트릭스 형태로 배열되는 복수 개의 픽셀들을 포함하고 상기 픽셀들 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하는 마이크로 LED 어레이와, 상기 픽셀들이 배치되고, 하나의 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 애노드 단자가 공통으로 연결되는 공통전극패드가 복수 개로 형성되고, 하나의 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 캐소드 단자가 연결되는 비공통전극패드 - 상기 비공통전극패드는, 하나의 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 캐소드 단자가 독립적으로 연결되도록, R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드를 포함함 - 가 복수 개로 형성되는, 탑 레이어(Top Layer)와, 상기 탑 레이어의 하부에 위치하고, 상기 복수 개의 공통전극패드들 중 행 방향으로 이웃하는 공통전극패드들에 공통의 스캔 신호를 인가하기 위한 행 방향 배선이 행의 개수에 대응되는 개수로 형성되는, 제1 레이어(First Layer)와, 상기 제1 레이어의 하부에 위치하고, 상기 복수 개의 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들을 연결하기 위한 열 방향 배선이 열의 개수에 대응되는 개수로 형성되는, 제2 레이어(Second Layer)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 R 전극패드, 상기 G 전극패드 및 상기 B 전극패드는 행 방향으로 배열된다.
일 실시예에 따라, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 R 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 G 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 B 전극패드들 간은 열 방향으로 선 정렬된다.
일 실시예에 따라, 상기 복수 개의 행 방향 배선들 각각으로 소정의 스캔 주기에 따라서 순차적으로 스캔 신호를 인가받는다.
일 실시예에 따라, 상기 복수 개의 열 방향 배선들 각각은 3개의 서브 라인들 - 상기 3개의 서브 라인들은 R 라인, G 라인 및 B 라인임 - 을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 R 라인에는 열 방향으로 이웃하는 R 전극패드들이 연결되고, 상기 G 라인에는 열 방향으로 이웃하는 G 전극패드들이 연결되고, 상기 B 라인에는 열 방향으로 이웃하는 B 전극패드들이 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 행 방향 배선과 상기 복수 개의 공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제1 비아를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 열 방향 배선과 상기 복수 개의 비공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제2 비아를 포함한다.
본 발명은 비공통전극패드를 행 방향으로 배열한 LED 디스플레이 모듈을 제공함으로써, 풀-컬러 LED 디스플레이 장치의 제작에 사용되는 종래의 LED 디스플레이 모듈에서 하나의 픽셀을 구성하기 위한 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED의 캐소드 단자가 연결되는 비공통전극패드에서 전극패드들이 종방향으로 배열되는 구조의 LED 디스플레이 모듈과 대비할 경우, 고품질의 해상도 구현에 용이하고, 배선 간의 쇼트 가능성도 줄일 수 있으며, 레이어의 수도 또한 줄일 수 있고 라우팅도 더욱 간결해지는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 LED 디스플레이 모듈의 일 예의 구조를 설명하기 위해 각 레이어 별로 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 수직 구조의 일 예를 간략히 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 모듈을 설명하기 위해 각 레이어 별로 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 수직 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 관하여 설명한다. 첨부된 도면들 및 설명되는 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람으로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 모듈을 설명하기 위해 각 레이어 별로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 수직 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 LED 디스플레이 모듈은, 마이크로 LED 어레이, 픽셀들이 배치되는 기판, 기판 상에 배치되는 복수 개의 공통전극패드들 및 복수 개의 비공통전극패드들을 포함한다.
마이크로 LED 어레이는, 행 방향(D1) 및 열 방향(D2)을 갖는 매트릭스 형태로 배열되는 복수 개의 픽셀들을 포함하고, 픽셀들 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함한다. LED들은 도면 상에 직접적으로 표현하지는 않았으나, 도 3에서 비공통전극패드들(S11, S21, S31) 각각에 LED들의 캐소드가 위치하고 공통전극패드들(C11, C12, C13) 각각에 LED들의 애노드가 위치하도록 실장된다. 예컨대 1행 1열의 픽셀인 경우, 적색 LED가 비공통전극패드(S11)의 R 전극패드(R11)와 공통전극패드(C11)에, 녹색 LED가 비공통전극패드(S11)의 G 전극패드(G11)와 공통전극패드(C11)에, 그리고 청색 LED가 비공통전극패드(S11)의 B 전극패드(B11)와 공통전극패드(C11)에 연결된다. 이 경우, LED 각각의 캐소드는 비공통전극패드 측에 연결되고, LED 각각의 애노드는 공통전극패드(C11) 측에 공통으로 연결된다.
본 명세서 내에서 행 방향(D1)은 행 단위로 스캔하는 경우 스캔 신호가 공통으로 인가되도록 연결된 하나의 단위이고, 열 방향(D2)은 커런트 싱킹을 위한 하나의 단위를 의미한다. 특히 행 방향(D1)은 픽셀 단위로 연결되고, 열 방향은 픽셀 내의 LED들 별로 각각 연결된다. 또한, 본 명세서 내에서 어느 하나의 구성요소와 다른 구성요소가 연결된다는 표현은, 두 개의 구성요소가 서로 직접적으로(directly) 그리고 전기적으로(electrically) 연결된다는 의미로 사용된다. 또한, 본 발명의 LED 디스플레이 모듈에서 하나의 픽셀을 구성하는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED는 모두 플립 본딩(flip bonding)되는 것이 바람직하다.
복수 개의 픽셀들 단위의 LED들이 행 방향(D1)과 열 방향(D2)으로 마운팅되는 기판은, 탑 레이어(TOP), 탑 레이어(TOP) 하부의 제1 레이어(Layer1, L10), 그리고 제1 레이어(L10) 하부의 제2 레이어(Layer2, L20)를 포함하며, 각각을 도 3의 (a), (b), 및 (c)에 나타내었다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 레이어(L20)의 하부에 또 다른 레이어를 더 포함할 수도 있다.
최종적으로 제작되는 풀-컬러 LED 디스플레이 장치를 고려할 때, 도 1에서 행 방향(D1)으로는 소정의 스캔 주기에 따라서 행 단위로 스캔 신호를 인가받기 위해 행 단위로 공통으로 연결되고, 열 방향(D2)으로는 커런트 싱킹을 위해 드라이버 IC(미도시) 측과 연결되는데, 열 방향(D2)으로의 연결은 하나의 픽셀 내에서 LED들을 각각 제어할 수 있도록 각각 독립적으로 연결된다. 물론, 행 방향(D2)으로도 이웃하는 LED들의 캐소드가 마운팅되는 전극패드들(예컨대, R11, R21 및 R31)은 서로 공통으로 배선된다. 이와 같이 구성됨으로써, 풀-컬러 LED 디스플레이 장치는 소정의 스캔 주기에 따라서 행 단위로 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 스캔 신호를 받게 되고, 열 방향으로는 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각이 독립적으로 커런트 싱킹할 수 있도록 하여 색상 또는 밝기를 조절할 수 있도록 구현된다.
레이어 단위로 상세히 살펴보면, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 공통전극패드들(C11, C21, C31, ...) 및 복수 개의 비공통전극패드들(S11, S21, S31, ...)이 기판의 탑 레이어(TOP) 상에 형성된다. 하나의 픽셀(즉, 하나의 픽셀을 구성하는 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED)에는, 대응되는 하나의 공통전극패드(예컨대, C11)와 하나의 비공통전극패드(S11)가 존재하며, 하나의 비공통전극패드(S11) 내에는 R 전극패드(R11), G 전극패드(G11) 및 B 전극패드(B11)가 존재한다. 하나의 픽셀에서 LED들의 캐소드 단자는 R 전극패드(R11), G 전극패드(G11) 및 B 전극패드(B11) 각각에 연결되고, LED들의 애노드 단자는 공통전극패드(C11)에 공통으로 연결된다. 공통전극패드들 중 행 방향(D1) 방향으로 이웃하는 공통전극패드들(예컨대, C11, C12)은 행 방향 배선((b)의 30)을 통해 공통의 스캔 신호를 인가받는다. 그리고, 하나의 픽셀을 구성하는 LED들 각각의 캐소드 단자가 연결될 하나의 비공통전극패드(예컨대, S11)에서, R 전극패드(R11), G 전극패드(G11) 및 B 전극패드(B11)는 행 방향(D1)으로 배열된다. 나아가, 비공통전극패드들 중 열 방향(D2)으로 이웃하는 비공통전극패드들(예컨대, S11, S21)은 공통의 열 방향 배선((c)의 31R, 31G, 31B)을 통해 연결된다.
이렇듯, 하나의 픽셀 내에서 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED가 행 방향(D1)으로 배열될 수 있도록, 하나의 공통전극패드(예컨대, C11)에 대응되는 하나의 비공통전극패드(S11)의 R 전극패드(R11), G 전극패드(G11) 및 B 전극패드(B11)가 행 방향으로 배열되도록 형성된다. 또한, 픽셀의 개수를 m * n(m은 열의 개수, n은 행의 개수)으로 표현하면, 행 방향 배선(도 3의 (b)에서 참조부호 30a, 30b, 30c)의 개수는 n 개이고, 열 방향 배선(도 3의 (c)에서 참조부호 31R, 31G, 31B, ...)의 개수는 3m 개이다.
탑 레이어(TOP)의 하부에 위치하는 제1 레이어(L10)와, 제1 레이어(L10)의 하부에 위치하는 제2 레이어(L20)에서 행 방향 배선(30) 및 열 방향 배선(31R, 31G, 31B)을 간결하게 하기 위해, 행 방향(D1)으로 이웃하는 공통전극패드들(예컨대, C11, C12)은 선 정렬되고, 비공통전극패드들 중 열 방향(D2)으로 이웃하는 비공통전극패드들의 R 전극패드들(예컨대, R11, R21)은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향(D2)으로 이웃하는 비공통전극패드들의 G 전극패드들(예컨대, G11, G21)도 열 방향(D2)으로 선 정렬되고, 열 방향(D2)으로 이웃하는 비공통전극패드들의 B 전극패드들(예컨대, B11, B21)도 열 방향(D2)으로 선 정렬되는 것이 바람직하다.
도 3의 (b)에는 탑 레이어(TOP)의 하부에 위치하는 제1 레이어(L10)가 도시되어 있다. 제1 레이어(L10)에는, 행의 개수에 대응되게 행 방향 배선(30)이 형성되어 있다. 행 방향 배선(30)을 통해 행 단위로 소정의 스캔 주기에 따라서 스캔 신호가 인가되어 각 픽셀로 동작 전압을 공급하게 된다. 제1 레이어(L10)의 행 방향 배선(30)은 상부에 위치하는 탑 레이어(TOP)의 공통전극패드들과 행 단위로 연결된다. 탑 레이어(TOP)에 형성된 공통전극패드들(예컨대, C21)과 제1 레이어에 형성된 행 방향 배선(예컨대, 30b)은 비아들(CV21)을 통해 연결된다(도 4의 (c) III-III 단면 참조). 비아들(CV21)은 하나로만 도시되어 있으나, 공통전극패드들 각각을 제1 레이어(L10)의 행 방향 배선과 연결시켜야 하므로, 공통전극패드들 각각의 위치에 대응되게 구비된다.
또한, 제1 레이어(L10)에는 하부의 제2 레이어(L20)에 형성되는 열 방향 배선(예컨대, 31R, 31G, 31B)과 상부의 탑 레이어(TOP)에 형성되는 비공통전극패드들(S11, S21, S31) 간을 연결하기 위한 비아들(도 4의 (b) RV11, GV11, BV11)이 관통할 수 있도록 비아홀들(VH)이 형성되어 있다.
도 3의 (c)에는 제1 레이어(L10)의 하부에 위치하는 제2 레이어(L20)가 도시되어 있다. 제2 레이어(L20)에는, 열 방향 배선(31R, 31G, 31B, 32R, 32G, 32B, ...)이 형성되어 있다. 열 방향 배선은 픽셀의 열의 개수(m 개)에 대응되게 복수 개로 형성될 수 있다. 그 대응관계는 픽셀의 열의 개수에 일대일 대응관계는 아니고, 하나의 픽셀 내의 LED들이 각각 독립적으로 제어될 수 있도록 3m개로 형성되어 있다. 예컨대, 참조부호 31R, 31G 및 31B로 표시된 한 세트의 열 배선 라인들이 m 개의 세트로 형성된다. 한 세트의 열 배선 라인들에서, 각각의 열 배선 라인은 세 개의 서브 라인들, 즉 R 라인(예컨대, 31R), G 라인(31G) 및 B 라인(31B)을 포함한다. 예를 들어 R 라인(31R)에는 열 방향으로 이웃하는 R 전극패드들(R11, R21, R31)이 연결되고, G 라인(31G)에는 열 방향으로 이웃하는 G 전극패드들(G11, G21, G31)이 연결되고, B 라인(31B)에는 열 방향으로 이웃하는 B 전극패드들(B11, B21, B31)이 연결된다.
또한, 열 배선 라인들(예컨대, 31R)에서 비아들(도 4 (b)의 RV11)를 통한 탑 레이어(TOP)의 비공통전극패드들(R11)과의 전기적 연결이 원활할 수 있도록, 열 배선 라인(31R)에서 배선폭이 상대적으로 넓게 형성된 컨택부들(RC11)이 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 탑 레이어(TOP), 제1 레이어(L10) 및 제2 레이어(L20) 간의 배선 관계를 더 설명한다.
도 4의 (b)는 (a)에서의 비공통전극패드들(R11, G11, B11) 간의 수직 구조를 설명하기 위해 II-II의 단면을 도시한 것이고, 도 4의 (c)는 (a)에서의 공통전극패드(C21)와 비공통전극패드(B21) 간의 수직 구조를 설명하기 위해 III-III 단면을 도시한 것이다.
II-II 단면(도 4의 (b))에서 보여지는 바와 같이, 비공통전극패드들(R11, G11, B11)은 각각에 대응되는 제2 레이어(L20)에 형성된 열 방향 배선(도 3의 31R, 31G, 31B) 내의 컨택부들(RC11, GC11, BC11)과 연결된다. 상기 컨택부들(RC11, GC11, BC11)과 비공통전극패드들(R11, G11, B11)은 제1 레이어(L10)에 형성된 비아홀(도 3의 VH)을 관통하여 형성된 제2 비아들(RV11, GV11, BV11)을 통해 연결된다. 즉, 하나의 픽셀을 구성하기 위해, 적색 LED가 연결되는 R 전극패드(R11)는 제2 비아들 중 RV11을 통해 제2 레이어(L20)에 형성된 열 방향 배선 31R 내의 컨택부(RC11)와 연결되고, 녹색 LED가 연결되는 G 전극패드(G11)는 제2 비아들 중 GV11을 통해 제2 레이어(L20)에 형성된 열 방향 배선 31G 내의 컨택부 GC11와 연결되고, 청색 LED가 연결되는 B 전극패드(B11)는 제2 비아들 중 BV11을 통해 제2 레이어(L20)에 형성된 열 방향 배선 31B 내의 컨택부 BC11과 연결된다.
또한, III-III 단면(도 4의 (c))에서 보여지는 바와 같이, 앞서 설명된 비공통전극패드((c)에서의 B21)는 제2 레이어(L20)에 형성된 열 방향 배선(31B) 내의 컨택부(BC21)과 연결됨에 비해, 공통전극패드(C21)는 제1 비아(CV21)를 통해 제1 레이어(L10)에 형성된 행 방향 배선(30b)과 연결된다. 공통전극패드 중 C21에 대하여만 단면을 보였으나, 모든 공통전극패드들에 대하여 이러한 연결 형태가 적용될 수 있다. 따라서, 모든 공통전극패드들은 제1 비아들을 통해 제1 레이어(L10)에 형성된 행 방향 배선과 연결된다. 그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 행 단위로 인가되는 스캔 신호는 제1 레이어(L10)에 형성된 행 방향 배선(도 3의 30a, 30b, 30c)을 통해 인가된다.
도면들에서 탑 레이어(TOP)의 공통전극패드들의 개수, 비공통전극패드들의 개수, 제1 레이어(L10)에 형성된 행 방향 배선의 개수, 그리고 제2 레이어에 형성된 열 방향 배선의 개수는, 차례대로 각각 3 * 3, 9 개(R 전극패드, G 전극패드, B 전극패드, 각각 9개씩), 3 개, 그리고 3 세트(각각의 서브 라인이 3개씩임)으로 예시되었으나, 이러한 개수로 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 개수(m * n 개)로 사용될 수 있다.
예컨대, LED 디스플레이 모듈 내에 배치되는 픽셀들의 개수를 2 * 2, 즉 네 개로 구현하는 경우를 가정하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 이하와 같다.
픽셀들을 제1 픽셀, 제2 픽셀, 제3 픽셀 및 제4 픽셀로 구분하고, 제1 픽셀과 제2 픽셀은 행 방향(D1)으로 인접하며, 제3 픽셀과 제4 픽셀도 행 방향(D1)으로 인접한다. 그리고, 제1 픽셀과 제3 픽셀은 열 방향(D2)으로 인접하고, 제2 픽셀과 제4 픽셀도 열 방향(D2)으로 인접한다.
제1 내지 제4 픽셀을 구성하는 LED들이 마운팅되기 위한 탑 레이어(TOP)에는, 제1 픽셀에 대응되는 제1 공통전극패드(C11), 제2 픽셀에 대응되는 제2 공통전극패드(C12), 제3 픽셀에 대응되는 제3 공통전극패드(C21), 그리고 제4 픽셀에 대응되는 제4 공통전극패드(C22)가 형성된다. 그리고, 탑 레이어(TOP)에는 제1 픽셀에 대응되는 제1 비공통전극패드(S11), 제2 픽셀에 대응되는 제2 비공통전극패드(S12), 제3 픽셀에 대응되는 제3 비공통전극패드(S21), 제4 픽셀에 대응되는 제4 비공통전극패드(S22)가 형성된다. 제1 내지 제4 비공통전극패드(S11, S12, S21, S22) 각각은 R 전극패드, G 전극패드, 및 B 전극패드를 포함한다. 즉, 제1 비공통전극패드(S11)는 제1 R 전극패드(R11), 제1 G 전극패드(G11) 및 제1 B 전극패드(B11)를 포함하고, 제2 비공통전극패드(S12)는 제2 R 전극패드(R12), 제2 G 전극패드(G12) 및 제2 B 전극패드(B12)를 포함하고, 제3 비공통전극패드(S21)는 제3 R 전극패드(R31), 제3 G 전극패드(G21) 및 제3 B 전극패드(B21)를 포함하고, 제4 비공통전극패드(S22)는 제4 R 전극패드(R22), 제4 G 전극패드(G22) 및 제4 B 전극패드(B22)를 포함한다. 각각의 R 전극패드에는 적색 LED의 캐소드 단자가 연결되고, 각각의 G 전극패드에는 녹색 LED의 캐소드 단자가 연결되고, 각각의 B 전극패드에는 청색 LED의 캐소드 단자가 연결된다. 그리고, 공통전극패드들 각각에는 각 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED의 애노드 단자가 공통으로 연결된다. 이와 같이 각각의 픽셀 내에서 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 행 방향(D1)으로 배열한다.
제1 레이어(L10)에는, 제1 공통전극패드(C11)와 제2 공통전극패드(C12)를 연결하기 위한 제1 행 방향 배선(30a) 및 제2 행 방향 배선(30b)이 형성된다. 뿐만 아니라, 제1 레이어(L10)를 관통하여 비공통전극패드들과 제2 레이어(20)에 형성된 열 방향 배선(31R, 31G, 31B, 32R, 32G, 32B) 간을 연결하기 위한 비아홀들(VH)이 형성된다. 상기 공통전극패드들과 행 방향 배선들 간의 연결은 제1 비아들(도 4의 (c)의 CV21)을 통해 연결된다.
제2 레이어(L20)에는, 제1 열 방향 배선(31R, 31G, 31B) 및 제2 열 방향 배선(32R, 32G, 32B)이 형성된다. 제1 열 방향 배선(31R, 31G, 31B)은 제1 R 배선(31R), 제1 G 배선(31G), 및 제1 B 배선(31B)을 포함하고, 제2 열 방향 배선(32R, 32G, 32B)은 제2 R 배선(32R), 제2 G 배선(32G), 및 제2 B 배선(32B)을 포함한다. 열 방향 배선에서 탑 레이어의 비공통전극패드들 각각에 대응되는 위치에는 열 방향 배선에서의 다른 부분에 비해 넓은 폭을 갖도록 형성된 컨택부들(RC11, RC21, GC11, GC21, RC11, GC21, RC12, GC12, BC12, RC22, GC22, BC22)이 형성된다. 그리고 상기 컨택부들과 비공통전극패드들은 제2 비아들(도 4의 (b)의 RV11, GV11, BV11)를 통해 연결된다.
이렇듯, 본 발명의 LED 디스플레이 모듈은 하나의 픽셀 내에서 LED들의 캐소드 단자들이 독립적으로 연결되는 비공통전극패드들을 행 방향으로 배열함으로써, 라우팅을 간결하게 할 수 있고, 픽셀 간격을 줄일 수 있게 된다.
TOP : 탑 레이어 L10 : 제1 레이어
L20 : 제2 레이어
D1 : 행 방향 D2 : 열 방향
C11, C21, C12, C22 : 공통전극패드
S11, S21, S12, S22 : 비공통전극패드
R11, R21, R12, R22 : R 전극패드
G11, G21, G12, G22 : G 전극패드
B11, B21, B12, B22 : B 전극패드
30, 30a, 30b, 30c : 행 방향 배선
31R, 31G, 31B, 32R, 32G, 32B : 열 방향 배선
VH : 비아 홀
CV21 : 제1 비아
RV11, GV11, BV11 : 제2 비아

Claims (20)

  1. 행 방향 및 열 방향을 갖는 매트릭스 형태로 배열되는 복수 개의 픽셀들을 포함하고 상기 픽셀들 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하는, 마이크로 LED 어레이;
    상기 픽셀들이 배치되는 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 복수 개의 공통전극패드들 - 상기 공통전극패드들 각각은 상기 픽셀들 각각에 대응됨 - ; 및
    상기 기판 상에 형성되는 복수 개의 비공통전극패드들 - 상기 비공통전극패드들 각각은 상기 픽셀들 각각에 대응되고 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드를 포함함 - ;을 포함하고,
    상기 공통전극패드들 각각에는 대응되는 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 애노드 단자가 공통으로 연결되고, 상기 공통전극패드들 중 행 방향으로 이웃하는 공통전극패드들은 공통의 행 방향 배선을 통해 스캔 신호를 인가받으며, 하나의 비공통전극패드 내의 R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드는 행 방향으로 배열되고, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들은 공통의 열 방향 배선을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 R 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 G 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 B 전극패드들 간은 열 방향으로 선 정렬되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 공통의 행 방향 배선은 행의 개수에 대응되게 복수 개인 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 공통의 행 방향 배선 각각으로 소정의 스캔 주기에 따라서 순차적으로 스캔 신호를 인가받는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 공통의 열 방향 배선은 열의 개수에 대응되게 복수 개인 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 공통의 열 방향 배선 각각은 3개의 서브 라인들 - 상기 3개의 서브 라인들은 R 라인, G 라인 및 B 라인임 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 R 라인에는 열 방향으로 이웃하는 R 전극패드들이 연결되고, 상기 G 라인에는 열 방향으로 이웃하는 G 전극패드들이 연결되고, 상기 B 라인에는 열 방향으로 이웃하는 B 전극패드들이 연결되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 상기 픽셀들이 배치되는 탑 레이어, 상기 탑 레이어의 하부에 위치하는 제1 레이어, 및 상기 제1 레이어의 하부에 위치하는 제2 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 행 방향 배선은 상기 제1 레이어에 형성되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 행 방향 배선과 상기 공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제1 비아들을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 열 방향 배선은 상기 제2 레이어에 형성되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 열 방향 배선과 상기 비공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제2 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  13. 행 방향 및 열 방향을 갖는 매트릭스 형태로 배열되는 복수 개의 픽셀들을 포함하고 상기 픽셀들 각각은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하는, 마이크로 LED 어레이;
    상기 픽셀들이 배치되고, 하나의 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 애노드 단자가 공통으로 연결되는 공통전극패드가 복수 개로 형성되고, 하나의 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 캐소드 단자가 연결되는 비공통전극패드 - 상기 비공통전극패드는, 하나의 픽셀 내의 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각의 캐소드 단자가 독립적으로 연결되도록, R 전극패드, G 전극패드 및 B 전극패드를 포함함 - 가 복수 개로 형성되는, 탑 레이어(Top Layer);
    상기 탑 레이어의 하부에 위치하고, 상기 복수 개의 공통전극패드들 중 행 방향으로 이웃하는 공통전극패드들에 공통의 스캔 신호를 인가하기 위한 행 방향 배선이 행의 개수에 대응되는 개수로 형성되는, 제1 레이어(First Layer); 및
    상기 제1 레이어의 하부에 위치하고, 상기 복수 개의 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들을 연결하기 위한 열 방향 배선이 열의 개수에 대응되는 개수로 형성되는, 제2 레이어(Second Layer);를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 R 전극패드, 상기 G 전극패드 및 상기 B 전극패드는 행 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 비공통전극패드들 중 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 R 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 G 전극패드들은 열 방향으로 선 정렬되고, 열 방향으로 이웃하는 비공통전극패드들의 B 전극패드들 간은 열 방향으로 선 정렬되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 복수 개의 행 방향 배선들 각각으로 소정의 스캔 주기에 따라서 순차적으로 스캔 신호를 인가받는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  17. 청구항 13에 있어서, 상기 복수 개의 열 방향 배선들 각각은 3개의 서브 라인들 - 상기 3개의 서브 라인들은 R 라인, G 라인 및 B 라인임 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 R 라인에는 열 방향으로 이웃하는 R 전극패드들이 연결되고, 상기 G 라인에는 열 방향으로 이웃하는 G 전극패드들이 연결되고, 상기 B 라인에는 열 방향으로 이웃하는 B 전극패드들이 연결되는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  19. 청구항 13에 있어서, 상기 행 방향 배선과 상기 복수 개의 공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제1 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
  20. 청구항 13에 있어서, 상기 열 방향 배선과 상기 복수 개의 비공통전극패드들 간을 연결하기 위한 제2 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 디스플레이 모듈.
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