KR20190053500A - 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 사상에 따른 디스플레이 장치는 기판과, 상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 상에 배치되는 제1절연층과, 기판을 향해 빛을 발산하도록 제1절연층 상에 배치되는 발광 다이오드와, 발광 다이오드를 둘러싸도록 제1절연층 상에 배치되는 제2절연층과, 제2절연층 상에 배치되는 상부 전극과, 상부 전극에 연결되도록 상부 전극의 상부에 배치된 드라이버 IC칩을 포함한다. 이러한 구조에 따르면 드라이버 IC칩이 디스플레이 패널의 발광면의 뒷면에 배치되어 디스플레이 장치의 베젤이 최소화되거나 생략될 수 있고, 디스플레이 장치의 제조가 용이하며, 제조 비용이 절감될 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY APPARTUS AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 전기적 정보를 시각적 정보로 변환하여 표시하는 장치이다. 디스플레이 장치는 텔레비전, 모니터 뿐만 아니라, 노트북 피씨, 스마트 폰, 태블릿 피씨 등의 휴대용 기기도 포함할 수 있다.
디스플레이 장치는 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display)와 같은 수광 디스플레이 패널과, 데이터 신호에 대응되는 광을 생성하는 자발광 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
특히, 자발광 디스플레이 패널을 구현하기 위해 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기적 신호를 적외선, 가시광선 등의 빛의 형태로 변환시키는 소자로서, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 각종 자동화 기기 등에 사용될 뿐만 아니라, 소형의 핸드 헬드 전자 디바이스나 대형 표시장치까지 점차 그 사용 영역이 넓어지고 있다.
개시된 발명의 일 측면은 디스플레이 패널 가장자리에 위치한 드라이버 IC 영역을 디스플레이 패널의 발광면의 뒷면으로 이동하여 베젤을 최소화한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치는 기판;과, 상기 기판 상에 배치되며, 반도체 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터;와, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 배치되는 제1절연층;과, 상기 기판을 향해 빛을 발산하도록 상기 제1절연층 상에 배치되며, p-n 다이오드, 애노드 및 캐소드를 갖는 발광 다이오드;와, 상기 발광 다이오드를 둘러싸도록 상기 제1절연층 상에 배치되는 제2절연층;과, 상기 제2절연층 상에 배치되는 상부 전극; 및 상기 상부 전극에 연결되도록 상기 상부 전극의 상부에 배치된 드라이버 IC칩; 을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터와 상기 발광 다이오드는 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 기판은 상기 발광 다이오드가 배치된 발광 영역과 상기 박막 트랜지스터가 배치된 비발광 영역을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 상기 비발광 영역 상에 배치되는 광 흡수층을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극은 상기 반도체 활성층의 상부에 배치될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 개별적으로 또는 복수 개가 이송 기구에 의해 웨이퍼 상에서 픽업되어 상기 제1절연층 상에 전사될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 점착제 코팅에 의해 상기 제1절연층 상에 고정될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 발광면을 포함하고, 상기 발광면이 상기 제1절연층 상에 접촉될 수 있다.
상기 애노드 및 상기 캐소드는 상기 발광 다이오드의 상면에 위치할 수 있다.
상기 IC칩은 ACF 본딩에 의해 상기 상부 전극에 연결될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 상기 상부 전극 상에 배치되는 상부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 상기 발광 다이오드 하부에 배치되는 색변환층을 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치는 스캔 신호가 전송되도록 제1방향으로 배열되는 복수의 스캔 라인과, 데이터 신호가 전송되도록 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 배열되는 복수의 데이터 라인과, 상기 스캔 라인과 상기 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 서브 화소 영역이 일 면에 마련되는 기판; 및 상기 기판을 향해 빛을 발산하도록 상기 서브 화소 영역에 배치되며, p-n 다이오드, 애노드 및 캐소드를 갖는 발광 다이오드; 를 포함하고, 상기 서브 화소 영역은, 상기 발광 다이오드가 배치되는 배치 영역;과, 상기 발광 다이오드를 대체할 리페어 발광 다이오드가 배치되도록 마련되는 리페어 영역;과, 상기 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 신호 전극;과, 상기 발광 다이오드 및 상기 리페어 발광 다이오드에 접지를 제공하도록 마련되는 공통 접지 전극; 및 상기 리페어 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 리페어 신호 전극; 을 포함할 수 있다.
상기 리페어 발광 다이오드의 애노드와 상기 리페어 신호 전극이 메탈 잉크에 의해 연결될 수 있다.
상기 리페어 발광 다이오드의 캐소드와 상기 공통 접지 전극이 메탈 잉크에 의해 연결될 수 있다.
상기 공통 접지 전극은 상기 배치 영역과 상기 리페어 영역의 사이에 마련될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치의 제조 방법은 기판 상에 박막 트랜지스터를 포함하는 화소 회로를 형성하고, 상기 기판을 향해 빛을 발산하도록 상기 기판 상에 발광 다이오드를 배치하고, 상기 발광 다이오드에 데이터 신호를 공급할 신호 전극과, 상기 발광 다이오드 및 리페어 발광 다이오드에 접지를 제공할 공통 접지 전극과, 상기 리페어 발광 다이오드에 데이터 신호를 공급할 리페어 신호 전극을 형성하고, 상기 발광 다이오드의 점등 테스트를 실시하는 것을 포함한다.
상기 디스플레이 장치의 제조 방법은 상기 점등 테스트가 실패하면 상기 리페어 영역에 리페어 발광 다이오드를 배치하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제조 방법은 상기 리페어 발광 다이오드를 메탈 잉크를 통해 상기 리페어 신호 전극과 상기 공통 접지 전극에 연결하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제조 방법은 상기 점등 실패한 발광 다이오드의 애노드에 연결되는 신호 전극을 커팅하는 것을 더 포함할 수 있다.
개시된 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 기판의 발광면의 뒷면에 드라이버 IC칩이 배치되므로 베젤을 최소화 내지 생략 가능할 수 있다. 이에 따라 작은 사이즈의 모듈 디스플레이 패널을 타일링하여 대형 사이즈의 디스플레이 장치를 효과적으로 구성할 수 있다.
TGV(Through Glass Via) 기판 대신에 일반 기판을 사용하고, 통상의 TFT(Thin Film Transistor) 공정을 이용하므로 제조가 용이하고 제조 비용이 절감될 수 있다.
유기 발광 다이오드 대신에 마이크로 엘이디를 사용하여 디스플레이 장치의 내구성, 색 재현성, 휘도가 제고될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3의 디스플레이 패널의 서브 화소 영역에 마련된 서브 화소 회로의 회로도를 예시한 도면.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 서브 화소 영역의 단면도로서, 적층 순서에 따라 차례로 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 서브 화소 영역의 단면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 서브 화소 영역의 단면도.
도 13내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 영역을 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도로서, 제조 순서에 따라 차례로 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 또는 변형예들도 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
설명 중 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 뜻하지 않은 이상 복수의 표현을 포함할 수 있다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등의 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다. 도면에서 제시된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 상기 하나의 구성 요소들을 한정하지 않는다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 디스플레이 패널의 서브 화소 영역에 마련된 서브 화소 회로의 회로도를 예시한 도면이다. 도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 서브 화소 영역의 단면도로서, 적층 순서에 따라 차례로 도시한 도면이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 서브 화소 영역의 단면도이다.
디스플레이 장치(100)는 외부로부터 수신한 전기적 신호를 영상으로 표시할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 미리 정해진 표시 영역 내의 복수의 화소 각각의 색을 제어하여, 사용자가 표시 영역을 하나의 영상으로 인식하게 할 수 있다.
도 1에서는 디스플레이 장치(100)가 하단에 장착된 스탠드(102)에 의해 지지되는 경우를 예시한다. 이와는 달리, 디스플레이 장치(100)가 브라켓 등에 의해 벽에 설치되는 것도 가능하다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 지지부재(150), 섀시(160), 하우징(170)을 포함할 수 있다.
하우징(170)은 디스플레이 장치(100)의 외관을 형성하며, 베젤(171)과 커버(172)를 포함할 수 있다. 베젤(171)과 커버(172)는 상호 결합하여, 수용 공간을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 수용 공간 내에는 디스플레이 패널(110), 지지부재(150) 및 섀시(160) 등이 배치될 수 있다.
지지부재(150)는 베젤(171)과 커버(172) 사이에 배치된 디스플레이 패널(110) 및 섀시(160)를 지지할 수 있다. 이를 위해, 지지부재(150)는 베젤(171)에 분리 가능하게 결합되어 디스플레이 패널(110) 및 섀시(160)를 고정시킬 수 있다.
섀시(160)는 영상 표시 및 사운드 출력에 필요한 각종 부품을 연결할 수 있다. 즉, 섀시(160)에는 각종 인쇄 회로 기판, 입출력 장치 등이 마련될 수 있다. 섀시(160)는 방열과 강도가 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 사용자가 영상을 시각적으로 인식할 수 있도록 한다. 디스플레이 패널(110)은 외부로부터 수신하거나 또는 디스플레이 장치(100) 내부에서 생성된 영상 신호에 대응되는 주파수의 광을 방출하는 패널을 의미할 수 있다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 패널(110)의 일면에는 열 방향으로 배열되는 복수의 데이터 라인(D1-Dm)과, 행 방향으로 배열되는 복수의 스캔 라인(S1-Sn)과, 데이터 라인(D1-Dm)과 스캔 라인(S1-Sn)의 교차 지점에 인접하게 형성되는 복수의 서브 화소 영역(SP)이 마련될 수 있다. 각각의 서브 화소 영역(SP)에는 서브 화소 회로가 마련될 수 있다. 복수의 서브 화소 영역(SP) 중에 서로 인접하는 적어도 세 개의 복수의 서브 화소 영역(SP)은 화소 영역(P)을 구성할 수 있다.
데이터 라인(D1-Dm)은 영상 신호를 나타내는 데이터 신호를 서브 화소 영역(SP) 내의 서브 화소 회로로 전달하며, 스캔 라인(S1-Sn)은 스캔 신호를 서브 화소 영역(SP) 내의 서브 화소 회로로 전달할 수 있다.
각각의 스캔 라인(S1-Sn)에는 주사 구동부(130)에 의해 스캔 신호가 순차적으로 인가되고, 각각의 데이터 라인(D1-Dm)에는 데이터 구동부(140)에 의해 영상 신호에 대응되는 데이터 전압(VDATA)이 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 주사 구동부(130)와 데이터 구동부(140)는 디스플레이 패널의 기판(111)의 상부에 장착될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 패널(110)의 베젤(화소 영역을 감싸는 측 방향의 폭)이 최소화되거나, 아예 생략되어 디스플레이 패널(110)의 전면 전체가 화소 영역이 될 수 있다.
도 4는 도 3의 서브 화소 영역(SP) 내의 서브 화소 회로를 나타내는 등가 회로도이다. 구체적으로, 도 4는 첫 번째 스캔 라인(S1) 및 첫 번째 데이터 라인(D1)에 의해 구동되는 서브 화소 회로를 예시한다.
도 4를 참조하면, 서브 화소 회로는 발광 다이오드(LED), 2개의 트랜지스터(M1, M2) 및 캐패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 복수의 트랜지스터(M1, M2)는 PMOS형 트랜지스터로 구현될 수 있다. 다만, 이러한 회로 구성은 서브 화소 회로의 일 실시 예에 불과하며, 도 4의 회로 구성에 한정되는 것은 아니다.
스위칭 트랜지스터(M2)는 게이트 전극이 스캔 라인(Sn)에 연결되고, 소스 전극이 데이터 라인(Dm)에 연결되고, 드레인 전극은 캐패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 연결되며, 커패시터(Cst)의 타단은 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(M1)의 소스 전극이 전원 전압(VDD)에 연결되고, 드레인 전극은 발광 다이오드(LED)의 애노드(Anode, 310)에 연결되고, 발광 다이오드(LED)의 캐소드(Cathode, 320)는 기준 전압(VSS)에 연결되어, 구동 트랜지스터(M1)로부터 인가되는 전류에 기초하여 발광할 수 있다.
발광 다이오드(LED)의 캐소드(320)에 연결되는 기준 전압(VSS)은 전원 전압(VDD)보다 낮은 레벨의 전압으로서, 그라운드 전압 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 서브 화소 회로의 동작은 다음과 같다. 먼저, 스캔 라인(Sn)에 스캔 신호가 인가되어 스위칭 트랜지스터(M2)가 온(On)되면, 데이터 전압이 캐패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 전달될 수 있다. 그 결과, 캐패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(M1)의 게이트-소스 전압(VGS)은 일정 기간 유지될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(M1)가 게이트-소스 전압(VGS)에 대응하는 전류(ILED)를 발광 다이오드(LED)의 애노드(310)에 인가함으로써 발광 다이오드(LED)를 발광시킬 수 있다.
이 때, 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 높은 데이터 전압(VDATA)이 전달되면, 구동 트랜지스터(M1)의 게이트-소스 전압(VGS)이 낮아져 적은 량의 전류(ILED)가 발광 다이오드(LED)의 애노드(310)로 인가되어, 발광 다이오드(LED)가 적게 발광함으로써 낮은 계조를 표시할 수 있다. 반면, 낮은 데이터 전압(VDATA)이 전달되면 구동 트랜지스터(M1)의 게이트-소스 전압(VGS)이 높아져, 다량의 전류(ILED)가 발광 다이오드(LED)의 애노드(310)로 인가되고, 발광 다이오드(LED)는 많이 발광함으로써 높은 계조를 표시할 수 있다. 이처럼, 서브 화소 회로 각각에 인가되는 데이터 전압(VDATA)의 레벨은 표시될 영상에 기초하여 결정될 수 있다.
이와 같은 서브 화소 영역(P)은 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같은 방법으로 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기판(111)을 준비하고, 기판(111) 위에 광 흡수층(112)을 형성한다.
기판(111)은 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(111)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 기판(111)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성되어 가요성을 가질 수 있다. 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 디스플레이 패널(110)은 배면 발광형(Bottom Emission)으로서, 기판(111)은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
기판(111)은 발광 다이오드(300)가 배치되어 빛이 발산되는 발광 영역(L1)과, 박막 트랜지스터(200) 등 회로 소자가 배치되며 빛이 발산되지 않는 비발광 영역(L2)를 포함할 수 있다. 기판(111)의 비발광 영역(L2) 상에는 외광을 흡수하여 시인성을 향상하기 위한 광 흡수층(112)가 형성될 수 있다.
광 흡수층(112)은 빛의 흡수가 잘되는 검은색 무기물, 검은색 유기물 또는 검은색 금속 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 광흡수 물질은 카본 블랙(carbon black), 폴리엔(polyene)계 안료, 아조(azo)계 안료, 아조메틴(azomethine)계 안료, 디이모늄(diimmonium)계 안료, 프탈로시아닌(phthalocyanine)계 안료, 퀴논(quinone)계 안료, 인디고(indigo)계 안료, 티오인디고(thioindigo)계 안료, 디옥사딘(dioxadin)계 안료, 퀴나크리돈(quinacridone)계 안료, 이소인도리논(isoindolinone)계 안료, 금속 산화물, 금속 착물, 그 밖에 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbos) 등의 재질로 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판(111) 상에는 버퍼층(113)이 형성될 수 있다. 버퍼층(113)은 기판(111)의 상부에 평탄면을 제공할 수 있고, 이물 또는 습기가 기판(111)을 통하여 침투하는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(113)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
버퍼층(113) 상에 박막 트랜지스터(200) 및 발광 다이오드(300)가 구비될 수 있다.
트랜지스터(200)는 반도체 활성층(210), 게이트 전극(220), 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)을 포함할 수 있다. 반도체 활성층(210)은 반도체 물질을 포함할 수 있고, 소스 영역, 드레인 영역 및 소스 영역과 드레인 영역 사이의 채널 영역을 가질 수 있다. 게이트 전극(220)은 채널 영역에 대응하게 활성층(210) 상에 형성될 수 있다. 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)은 활성층(210)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
활성층(210)과 게이트 전극(220) 사이에는 게이트 절연층(114)이 배치될 수 있다. 게이트 절연층(114)은 무기 절연 물질로 형성될 수 있다.
게이트 전극(220)과 소스 전극(230a)의 사이, 게이트 전극(220)과 드레인 전극(230b)의 사이에는 층간 절연층(115)이 배치될 수 있다. 층간 절연층(115)은 유기 절연 물질, 또는 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 유기 절연 물질과 무기 절연 물질을 교번하여 형성할 수도 있다. 층간 절연층(155) 상에는 전원 전압(VDD, 240)가 배치될 수 있다.
소스 전극(230a)과 드레인 전극(230b) 상에는 평탄화막으로서 제1 절연층(117)이 배치된다. 제1 절연층(117)은 유기 절연 물질, 또는 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 유기 절연 물질과 무기 절연 물질을 교번하여 형성할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 트랜지스터(200)는 게이트 전극(220)이 반도체 활성층(210)의 상부에 배치된 탑 게이트 타입(Top Gate Type)으로 구현되는 경우를 예시하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 게이트 전극(220)은 반도체 활성층(210)의 하부에 배치될 수도 있다.
제1절연층(117)은 발광 다이오드(300)가 수용되도록 오목하게 형성된 오목부(117a)를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1절연층(117)은 오목부(117a)가 없도록 평탄하게 형성될 수 있다.
오목부(117a)의 깊이는 발광 다이오드(300)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 오목부(117a)는 대략 사각형 형상을 가도록 함몰 형성되고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 감각형, 원형, 원뿔형, 타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1절연층(117)의 오목부(117a)에 발광 다이오드(300)가 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 다이오드(300)는 마이크로 LED일 수 있다. 여기서 마이크로는 1 내지 100 ㎛ 의 크기를 가리킬 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 그보다 더 크거나 더 작은 크기의 발광 다이오드에도 적용될 수 있다.
마이크로 LED는 개별적으로 또는 복수 개가 이송 기구에 의해 웨이퍼 상에서 픽업(pick up)되어 기판(111)에 전사(傳寫, transfer)될 수 있다. 이러한 마이크로 LED는 무기물로 구성되므로, 유기 물질을 이용한 유기 발광 다이오드(OLED)에 비해 반응 속도가 빠르며, 낮은 전력, 높은 휘도를 지원할 수 있다. 또한, 유기 발광 다이오드는 수분과 산소 노출에 취약하여 봉지 공정이 필요하고 내구성이 좋지 않으나, 마이크로 LED는 봉지 공정 자체가 불필요하며 내구성이 뛰어나다.
발광 다이오드(300)는 자외광으로부터 가시광까지의 파장 영역에 속하는 소정 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(300)는 적색, 녹색, 청색, 백색 LED 또는 UV LED일 수 있다. 즉, 인접하는 서브 화소 영역(SP)에 각각 적색 LED, 녹색 LED , 청색 LED가 배치되고, 이 인접하는 세 개의 서브 화소 영역(SP)이 하나의 화소 영역(P)을 형성할 수 있다. 하나의 화소 영역(P)에서 발생되는 적색 광, 녹색 광, 청색 광을 혼합함으로써 하나의 색이 결정될 수 있다.
발광 다이오드(300)는 p-n 다이오드, 애노드(310) 및 캐소드(320)를 포함할 수 있다. 애노드(310) 및/또는 캐소드(320)는 금속, 전도성 산화물 및 전도성 중합체들을 포함한 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다. 애노드(310)는 신호 전극(510)과 전기적으로 연결되고, 캐소드(320)는 공통 접지 전극(530)과 전기적으로 연결될 수 있다. p-n 다이오드는 애노드(310) 측의 p-도핑부, 하나 이상의 양자 우물부 및 캐소드(320) 측의 n-도핑부를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 캐소드(320) 측의 도핑부가 p-도핑부이고, 애노드(310) 측의 도핑부가 n-도핑부일 수도 있다.
이러한 애노드(310) 및 캐소드(320)는 발광 다이오드(300)의 상면에 위치할 수 있다. 반대로 발광 다이오드(300)의 발광면(380)은 발광 다이오드(300)의 저면에 위치할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(300)의 발광면(380)이 제1절연층(117) 상에 접촉되고, 발광 다이오드(300)는 기판(111)을 향해 빛을 발산할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 발광 다이오드(300)는 배면 발광형(Bottom Emission)일 수 있다. 발광 다이오드(300)가 배면 발광형이므로, 박막 트랜지스터(200) 등의 화소 회로 소자와 발광 다이오드(300)는 서로 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 이러한 발광 다이오드(300)는 점착제 코팅에 의해 제1절연층(117) 상에 고정될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(300)를 둘러싸도록 제1절연층(117) 상에는 제2절연층(118)이 마련될 수 있다. 제2절연층(118)은 오목부(117a)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 제2절연층(118)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2절연층(118)은 아크릴, 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2절연층(118) 상에는 상부 전극(500)이 배치될 수 있다. 상부 전극(500)은 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 각종 드라이버 IC칩을 화소 회로에 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 드라이버 IC칩은 파워 라인(551), 데이터 IC(552), 게이트 IC(553), 기준 전압(VSS, 554), 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC 등을 포함할 수 있다. 상부 전극(500)은 오목부(117a)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
상부 전극(500)은 발광 다이오드(300)에 데이터 신호를 인가하도록 박막 트랜지스터(200)의 드레인 전극(230b)와 발광 다이오드(300)의 애노드(310)를 연결하는 신호 전극(510)과, 발광 다이오드(300)에 접지를 제공하도록 발광 다이오드(300)의 캐소드(320)와 기준 전압(VSS, 554)을 연결하는 공통 접지 전극(530)을 포함할 수 있다.
이와 같이 상부 전극(500)을 배치한 후에 발광 다이오드(300)의 점등 검사를 실시할 수 있으며, 발광 다이오드(300)의 점등이 실패하면 리페어 발광 다이오드(700, 도 16 및 도 17)를 리페어 영역에 배치할 수 있다. 리페어 발광 다이오드(700)의 배치에 대해서는 후술한다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 전극 상에 상부 절연층(119a)을 형성할 수 있다. 상부 절연층(119a)은 무기 절연 물질로 형성될 수 있다. 다만, 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 절연층(119b)을 유기 절연 물질로 형성하는 경우 상면을 평탄하게 형성할 수 있다.
디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 각종 드라이버 IC칩, 예를 들면, 파워 라인(551), 데이터 IC(552), 게이트 IC(553), 기준 전압(VSS, 554), 터치 감지 IC, 무선 제어기, 통신 IC 등은 상부 전극(500)의 상부에 배치되며, ACF(Anisotropic Conductive Film, 이방성 전도 필름) 본딩에 의해 상부 전극(500)에 전기적으로 연결될 수 있다.
ACF를 상부 전극(500) 상에 배치시킨 후에 드라이버 IC칩을 ACF에 밀착되고, 레이저 빔 등을 통해 ACF의 온도 및 점도를 변화시켜서 상부 전극(500)과 드라이버 IC칩을 본딩할 수 있다.
상기와 같은 구조에 따라, 기판(111)에 별도의 비아홀(Via Hole)을 형성하지 않고, 상부 전극(500)을 통해 화소 회로와 각종 드라이버 IC칩을 연결할 수 있으며, 드라이버 IC칩이 기판(111)의 발광면의 뒷면 측에 배치될 수 있다.
발광 다이오드(300)가 배면 발광형이기 때문에, 전술한 제1절연층(117), 층간 절연층(115), 게이트 절연층(114), 버퍼층(113) 등은 모두 투명한 재질로 형성되며, 각 층의 굴절률에 따라 각 층의 두께(D1, D2, D3, D4)를 적절히 설계하여 광투과 효율을 최대화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 일 서브 화소 영역의 단면도이다.
전술한 실시예와 달리, 각 서브 화소 영역(SP)에 배치된 발광 다이오드(300)는 동일한 칼라의 mono LED일 수 있으며, 디스플레이 패널(110)은 발광 다이오드(300)에서 발산된 빛의 색깔을 변환시킬 수 있는 색변환층(190)을 포함할 수 있다. 색변환층(190)은 층간 절연층(115) 상에 배치될 수 있다.
색변환층(190)은 발광 다이오드(300)에서 방출되는 빛을 다른 파장 영역의 빛으로 변환시키는 적어도 하나의 형광체를 함유할 수 있다.
도 13내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 영역을 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도로서, 제조 순서에 따라 차례로 도시한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 영역(P)은 인접하는 세 개의 서브 화소 영역(SP1, SP2, SP3)를 포함하고, 서브 화소 영역(SP1, SP2, SP3)은 각각 발광 다이오드가 배치되는 배치 영역(A1, A2, A3)과, 발광 다이오드의 점등 실패 시에 이를 대체할 발광 다이오드가 배치되는 리페어 영역(R1, R2, R3)을 포함할 수 있다. 배치 영역(A1, A2, A3)과 리페어 영역(R1, R2, R3)는 전술한 제1절연층(117)의 오목부(117a) 상에 형성될 수 있다.
세 개의 서브 화소 영역(SP1, SP2, SP3)은 제1방향으로 배열되고, 리페어 영역(R1, R2, R3)는 배치 영역(A1, A2, A3)에서 제1방향과 수직한 제2방향에 마련될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 세 개의 배치 영역(A1, A2, A3)에는 각각 적색 발광 다이오드(300R)와, 녹색 발광 다이오드(300G)와, 청색 발광 다이오드(300B)가 배치될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B)에 데이터 신호를 공급할 신호 전극(510)과, 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B) 및 리페어 발광 다이오드(700)에 접지를 제공할 공통 접지 전극(530)과, 리페어 발광 다이오드(700)에 신호를 공급할 리페어 신호 전극(550)이 제1절연층(117) 상에 배치될 수 있다. 또는, 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B)를 둘러싸도록 제1절연층(117) 상에 제2절연층(118, 도 10 등)이 배치되고, 제2절연층(118) 상에 신호 전극(510), 공통 접지 전극(530), 리페어 신호 전극(550)이 배치될 수도 있다.
배치 영역(A1, A2, A3)은 신호 전극(510)과 공통 접지 전극(530)의 사이에 마련되고, 리페어 영역(R1, R2, R3)은 공통 접지 전극(530)과 리페어 신호 전극(550)의 사이에 마련될 수 있다.
신호 전극(510)은 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B)의 애노드(310)에 연결되고, 공통 접지 전극(530)은 발광 다이오드(300R, 300G, 300B)의 캐소드(320)에 연결될 수 있다.
이와 같이, 신호 전극(510), 공통 접지 전극(530), 리페어 신호 전극(550)을 형성한 후에, 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B)의 점등 테스트를 실시할 수 있다.
만약 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B) 모두에서 정상적인 색의 광을 방출하여 점등 테스트가 성공한 경우, 상부 절연층(119a, 119b, 도 10 등)을 형성하고 드라이버 IC 칩을 본딩한다.
만약 배치된 발광 다이오드(300R, 300G, 300B) 중 적어도 어느 하나에서 정상적인 색의 광이 방출되지 못하여 점등 테스트가 실패한 경우, 불량 발광 다이오드를 대신할 리페어 발광 다이오드를 기판에 배치한다.
일례로, 도 16에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(300G)가 점등되지 않은 경우에, 리페어 영역(R2)에 리페어 발광 다이오드(700)을 배치한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 리페어 발광 다이오드(700)의 애노드(710)와 리페어 신호 전극(550) 사이에 메탈 잉크(800)를 충진하여 전기적으로 연결하고, 리페어 발광 다이오드(700)의 캐소드(720)와 공통 접지 전극(530) 사이에 메탈 잉크(800)를 충진하여 전기적으로 연결할 수 있다. 메탈 잉크(800)는 도전성 재료로서, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있다.
리페어 발광 다이오드(700)를 리페어 신호 전극(550)과 공통 접지 전극(530)에 연결한 후에 불량 발광 다이오드(300G)의 애노드(310)에 연결된 신호 전극(510)을 커팅하여 누설 전류 발생을 방지할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 18을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 간략히 설명한다.
기판(110) 상에 박막 트랜지스터(200)를 포함하는 화소 회로를 형성하고(910), 기판(110)을 향해 빛을 발산하는 바텀 이미션(bottom emission) 타입의 발광 다이오드(300)를 배치한다(920).
발광 다이오드(300) 상에 상부 전극(500)을 형성한다. 상부 전극(500)은 배치된 발광 다이오드(300)에 데이터 신호를 공급할 신호 전극(510)과, 배치된 발광 다이오드(300) 및 리페어 발광 다이오드(700)에 접지를 제공할 공통 접지 전극(530)과, 리페어 발광 다이오드(700)에 데이터 신호를 공급할 리페어 신호 전극(550)을 포함할 수 있다(930).
상부 전극(500)을 형성한 후에 배치된 발광 다이오드(300)의 점등 테스트를 실시한다(940).
점등 테스트가 성공한 경우 상부 전극(500) 상에 상부 절연층(119a, 119b)을 형성하고, 상부 전극(500) 상에 디스플레이 장치(100) 구동을 위한 드라이버 IC 칩을 본딩한다(980).
점등 테스트가 실패한 경우 리페어 영역(R1, R2, R3)에 리페어 발광 다이오드(700)를 배치하고(950), 메탈 잉크(800)를 충진하여 리페어 발광 다이오드(700)를 리페어 신호 전극(550)과 공통 접지 전극(530)에 연결한다(960).
누설 전류를 차단하도록 불량 발광 다이오드(300)의 애노드(310)에 연결된 신호 전극(510)을 커팅하고(970), 상부 전극(500) 상에 상부 절연층(119a, 119b)을 형성하고, 상부 전극(500) 상에 디스플레이 장치(100) 구동을 위한 드라이버 IC 칩을 본딩한다(980).
특정 실시예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
100 : 디스플레이 장치 110 : 디스플레이 패널
SP : 서브 화소 영역 P : 화소 영역
LED : 발광 다이오드 M1, M2 : 트랜지스터
Cst : 커패시터 VDD : 전원 전압
VSS : 기준 전압 L1 : 발광 영역
L2 : 비발광 영역 111 : 기판
112 : 광 흡수층 113 : 버퍼층
114 : 게이트 절연층 115 : 층간 절연층
117 : 제1절연층 117a : 오목부
118 : 제2절연층 119a, 119b : 상부 절연층
190 : 색변환층 200 : 박막 트랜지스터
210 : 반도체 활성층 220 : 게이트 전극
230a : 소스 전극 230b : 드레인 전극
300 : 발광 다이오드 310 : 애노드
320 : 캐소드 500 : 상부 전극
510 : 신호 전극 530 : 공통 접지 전극
550 : 리페어 신호 전극 550 : 드라이브 IC칩
600 : AFC 본딩 700 : 리페어 발광 다이오드
710 : 애노드 720 : 캐소드
800 : 메탈 잉크

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 반도체 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터;
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 배치되는 제1절연층;
    상기 기판을 향해 빛을 발산하도록 상기 제1절연층 상에 배치되며, p-n 다이오드, 애노드 및 캐소드를 갖는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드를 둘러싸도록 상기 제1절연층 상에 배치되는 제2절연층;
    상기 제2절연층 상에 배치되는 상부 전극; 및
    상기 상부 전극에 연결되도록 상기 상부 전극의 상부에 배치된 드라이버 IC칩; 을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터와 상기 발광 다이오드는 중첩되지 않도록 배치된 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 발광 다이오드가 배치된 발광 영역과 상기 박막 트랜지스터가 배치된 비발광 영역을 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비발광 영역 상에 배치되는 광 흡수층을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 상기 반도체 활성층의 상부에 배치된 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 개별적으로 또는 복수 개가 이송 기구에 의해 웨이퍼 상에서 픽업되어 상기 제1절연층 상에 전사되는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 점착제 코팅에 의해 상기 제1절연층 상에 고정되는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 발광면을 포함하고,
    상기 발광면이 상기 제1절연층 상에 접촉되는 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 및 상기 캐소드는 상기 발광 다이오드의 상면에 위치하는 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 IC칩은 ACF 본딩에 의해 상기 상부 전극에 연결되는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극 상에 배치되는 상부 절연층을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 하부에 배치되는 색변환층을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 스캔 신호가 전송되도록 제1방향으로 배열되는 복수의 스캔 라인과, 데이터 신호가 전송되도록 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 배열되는 복수의 데이터 라인과, 상기 스캔 라인과 상기 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 서브 화소 영역이 일 면에 마련되는 기판; 및
    상기 기판을 향해 빛을 발산하도록 상기 서브 화소 영역에 배치되며, p-n 다이오드, 애노드 및 캐소드를 갖는 발광 다이오드; 를 포함하고,
    상기 서브 화소 영역은,
    상기 발광 다이오드가 배치되는 배치 영역;
    상기 발광 다이오드를 대체할 리페어 발광 다이오드가 배치되도록 마련되는 리페어 영역;
    상기 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 신호 전극;
    상기 발광 다이오드 및 상기 리페어 발광 다이오드에 접지를 제공하도록 마련되는 공통 접지 전극; 및
    상기 리페어 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 리페어 신호 전극; 을 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 리페어 발광 다이오드의 애노드와 상기 리페어 신호 전극이 메탈 잉크에 의해 연결되는 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 리페어 발광 다이오드의 캐소드와 상기 공통 접지 전극이 메탈 잉크에 의해 연결된 디스플레이 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 공통 접지 전극은 상기 배치 영역과 상기 리페어 영역의 사이에 마련된 디스플레이 장치.
  17. 기판 상에 박막 트랜지스터를 포함하는 화소 회로를 형성하고,
    상기 기판을 향해 빛을 발산하도록 상기 기판 상에 발광 다이오드를 배치하고,
    상기 발광 다이오드에 데이터 신호를 공급할 신호 전극과, 상기 발광 다이오드 및 리페어 발광 다이오드에 접지를 제공할 공통 접지 전극과, 상기 리페어 발광 다이오드에 데이터 신호를 공급할 리페어 신호 전극을 형성하고,
    상기 발광 다이오드의 점등 테스트를 실시하는 것을 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 점등 테스트가 실패하면 상기 리페어 영역에 리페어 발광 다이오드를 배치하는 것을 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 리페어 발광 다이오드를 메탈 잉크를 통해 상기 리페어 신호 전극과 상기 공통 접지 전극에 연결하는 것을 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 점등 실패한 발광 다이오드의 애노드에 연결되는 신호 전극을 커팅하는 것을 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
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