KR20190068112A

KR20190068112A - 베젤리스 마이크로led 표시장치

Info

Publication number: KR20190068112A
Application number: KR1020170168187A
Authority: KR
Inventors: 김한석; 손현호; 이동훈; 이승철; 박준영; 박진우
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-18
Also published as: KR102569728B1

Abstract

본 발명은 베젤을 최소화할 수 있는 마이크로LED 표시장치에 관한 것으로, 상면에 박막트랜지스터가 배치되고 배면에 회로모듈이 구비된 기판과, 상기 기판 상부에 구비된 복수의 마이크로LED(Light Emitting Device)와, 상기 기판에 형성된 복수의 관통홀과, 상기 관통홀 내부의 적어도 내주표면에 형성된 링크라인으로 구성된다.

Description

베젤리스 마이크로LED 표시장치{MICRO LED DISPLAY DEVICE WHITOUT BEZZEL}

본 발명은 베젤을 최소화할 수 있는 마이크로LED 표시장치에 관한 것이다.

공액고분자(conjugate polymer)의 하나인 폴리(p-페닐린비닐린)(PPV)을 이용한 유기전계 발광소자가 개발된 이래 전도성을 지닌 공액고분자와 같은 유기물에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 유기물을 박막트랜지스터(Thin Film Transistor), 센서, 레이저, 광전소자 등에 응용하기 위한 연구도 계속 진행되고 있으며, 그 중에서도 유기전계발광 표시장치에 대한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다.

인광물질(phosphors) 계통의 무기물로 이루어진 전계발광소자의 경우 작동전압이 교류 200V 이상 필요하고 소자의 제작 공정이 진공증착으로 이루어지기 때문에 대형화가 어렵고 특히 청색발광이 어려울 뿐만 아니라 제조가격이 높다는 단점이 있다. 그러나, 유기물로 이루어진 전계발광소자는 뛰어난 발광효율, 대면적화의 용이화, 공정의 간편성, 특히 청색발광을 용이하게 얻을 수 있다는 장점과 함께 휠 수 있는 전계발광소자의 개발이 가능하다는 점등에 의하여 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

현재에는 액정표시장치와 마찬가지로 각 화소(pixel)에 능동형 구동소자를 구비한 액티브 매트릭스(Active Matrix) 유기전계발광 표시장치가 평판표시장치(Flat Panel Display)로서 활발히 연구되고 있다.

그러나, 이러한 유기전계발광 표시장치는 다음과 같은 문제가 있다.

일반적으로 유기전계발광 표시장치는 미세한 금속 섀도우마스크를 이용하여 기판상에 유기발광층을 증착한다. 그러나, 이러한 금속 섀도우마스크를 이용한 공정에서는 대면적 유기전계발광 표시장치를 형성하는 데에 한계가 있었다. 또한, 고해상도의 표시장치의 경우 금속 섀도우마스크를 고해상도로 제작해야 하지만, 이 금속 섀도우마스크의 제작에도 한계가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 백색 발광소자와 컬러필터를 조합한 유기전계발광 표시장치가 제안되고 있다. 이러한 백색 유기전계발광 표시장치에서는 유기물질의 사용량이 적고 공정시간이 짧으며 수율이 높고 비용이 절감된다는 장점이 있다. 그러나, 백색 유기전계발광 표시장치에서는 컬러필터에 의한 광흡수로 인해 휘도가 저하되며 색순도가 저하되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 여전히 대면적 크기의 표시장치를 제작하는데에는 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 베젤면적을 최소화할 수 있는 마이크로LED 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 부피 및 무게를 최소화할 수 있는 마이크로LED 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 화면상에 심(seam) 불량이 발생하지 않는 타일링 마이크로LED 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 상면에 박막트랜지스터가 배치되고 배면에 회로모듈이 구비된 기판과, 상기 기판 상부에 구비된 복수의 마이크로LED(Light Emitting Device)와, 상기 기판에 형성된 복수의 관통홀과, 상기 관통홀 내부의 적어도 내주표면에 형성된 링크라인으로 구성된다.

상기 링크라인은 관통홀 내주 표면에 형성되고 관통홀 내부에 구비되어 링크라인을 덮는 절연층을 추가로 포함한다. 상기 기판의 상면 및 하면에 형성된 제1패드 및 제2패드가 구비되어 상기 링크라인에 의해 전기적으로 접속된다.

상기 기판상에는 별도의 보호기판을 추가로 배치되어 하부의 구조물을 보호하는데, 이때, 보호기판은 유리, 금속 또는 플라스틱으로 구성될 수 있다. 상기 보호기판에는 마이크로LED가 배치되며, 보호기판에 형성된 컨택홀을 통해 기판의 박막트랜지스터와 전기적으로 접속된다.

또한, 상기 기판은 상면에 상기 박막트랜지스터가 배치된 제1기판과, 상기 제1기판과 합착되고 배면에 상기 회로모듈이 배치된 제2기판을 포함할 수 있으며, 이때 광통홀은 제1기판 및 제2기판에 형성된다.

본 발명의 마이크로LED 표시장치에서는 링크라인이 기판의 측면에 배치되어 기판 상면의 패드와 기판 배면의 신호모듈이 접속되므로, FPCB 등과 같은 연결수단의 배치공간이 필요없게 되어 베젤을 대폭 감소할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명에서는 기판에 복수의 관통홀을 형성하여 상기 관통홀 내부에 링크라인을 형성함으로써 베젤을 더욱 감소할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 1매의 기판의 상면과 배면 상에 박막트랜지스터와 회로모듈 및 각종 배선을 구비할 수 있게 되므로, 제조비용이 절감되고 무게 및 부피를 감소시킬 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에서는 마이크로LED를 박막트랜지스터 기판과는 다른 기판에 전사함으로써 복수의 마이크로LED 표시패널의 조립시 조립불량에 의해 화면상에 심이 표시되는 불량을 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로LED 표시장치를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명 제1실시예에 따른 마이크로LED 표시장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로LED의 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로LED 표시장치의 배면을 나타내는 부분 확대도.
도 5는 본 발명이 제2실시예에 따른 복수의 마이크로LED 표시패널로 이루어진 타일링 마이크로LED 표시장치를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 6은 제1기판의 측면 및 배면에 홈이 형성되지 않는 구조의 마이크로LED 표시패널의 부분 단면도.
도 7a는 제1기판에 관통홀이 형성되지 않는 구조의 마이크로LED 표시패널이 타일링된 구조를 나타내는 도면.
도 7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로LED 표시패널이 타일링된 구조를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로LED 표시장치의 단면도.
도 9a 및 도 9b는 발명의 제4실시예에 따른 마이크로LED 표시장치의 단면도.
도 10a 및 도 10b는 발명의 제5실시예에 따른 마이크로LED 표시장치의 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로LED 표시장치를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로LED 표시장치(100)는 기판(110)과, 상기 기판(110)상에 실장된 복수의 마이크로LED(140)로 구성된다.

상기 기판(110)은 유리와 같이 투명한 물질로 구성될 수 있으며, 복수의 화소영역(P)이 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 기판(110)은 TFT어레이기판으로서, 상면의 화소영역(P)에는 상기 마이크로LED(140)를 구동하기 위한 박막트랜지스터와 각종 배선들이 형성된다. 상기 박막트랜지스터가 온(on)되면, 상기 배선을 통해 외부로부터 입력된 구동신호가 마이크로 LED(140)에 인가되어 상기 마이크로LED(140)가 발광하게 되어 화상을 구현한다.

이때, 기판(110)의 각각의 화소영역(P)에는 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 3개의 마이크로LED(140R,140G,140B)가 실장되므로, 외부로부터의 신호인가에 의해 R,G,B용 마이크로LED(140R,140G,140B)로부터 R,G,B컬러의 광이 발광되어 화상을 표시할 수 있게 된다.

상기 마이크로LED(140R,140G,140B)는 기판(110)의 TFT어레이공정과는 별개의 공정에 의해 제작된다. 일반적인 유기전계발광 표시장치에서는 TFT어레이공정과 유기발광층이 모두 포토공정에 의해 형성되는 반면에, 본 발명의 마이크로LED 표시장치에서는 기판(110)상에 배치되는 박막트랜지스터와 각종 배선은 포토공정에 의해 형성되지만, 마이크로LED(140R,140G,140B)는 별도의 공정에 의해 제작되며, 별도로 제작된 마이크로LED(140R,140G,140B)를 기판(110) 상에 전사(transfer)함으로써 표시장치가 제작된다.

마이크로LED(140)는 10-100㎛ 크기의 LED로서, Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물재료를 사파이어기판 또는 실리콘기판 위에 복수 개 박막 성장시킨 후, 상기 사파이어기판 또는 실리콘기판을 절단 분리함으로써 형성될 수 있다. 이와 같이, 마이크로LED(140)는 미세한 크기로 형성되므로, 플라스틱과 같이 플렉서블한 기판에 전사할 수 있게 되어 플렉서블한 표시장치의 제작이 가능하게 된다. 또한, 마이크로LED(140)는 유기발광층과는 달리 무기물질을 박막성장시켜 형성하므로, 제조공정이 단순하고 수율이 향상된다. 그리고, 낱개로 분리된 마이크로LED(140)를 대면적 기판(110)상에 단순히 전사하므로, 대면적 표시장치의 제작이 가능하게 된다. 더욱이, 무기물재료로 이루어진 마이크로LED(140)는 유기발광물질에 의해 제작된 LED에 비해 휘도가 높고 수명이 길며, 단가가 낮다는 장점이 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 기판(110)에는 복수의 게이트 라인과 이터라인이 수직 및 수평방향으로 배치되어 매트릭스형상의 복수의 화소영역(P)을 정의한다. 이때, 상기 게이트라인 및 데이터라인은 마이크로LED(140)와 접속되며, 상기 게이트라인 및 데이터라인의 단부에는 각각 외부와 연결되는 게이트패드 및 데이터패드가 구비되어, 외부의 신호가 상기 게이트라인 및 데이터라인을 통해 마이크로LED(140)에 인가됨으로써 상기 마이크로LED(140)가 동작하여 발광하게 된다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로LED 표시장치(100)의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도이다. 이때, 도면에는 설명의 편의를 위해 마이크로LED 표시장치(100)의 최외곽 서브화소영역(sub-pixel)만을 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 표시영역에는 박막트랜지스터(TFT)가 배치되고 패드영역에는 제1패드(152)가 배치된다. 상기 기판(110)은 제1기판(110a) 및 제2기판(110a)을 구성되며, 접착제(111)에 의해 서로 합착된다. 이때, 상기 제1기판(110a) 및 제2기판(110a)은 유리와 같이 투명한 물질로 구성되지만, 이에 한정되는 것이 아니라 투명한 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1기판(110a) 및 제2기판(110b)은 플렉서블한 투명물질로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 제1기판(110a) 및 제2기판(110a)은 서로 동일한 물질로 구성될 수도 있고 다른 물질로 구성될 수도 있다.

상기 박막트랜지스터(TFT)는 제1기판(110b) 상에 형성된 게이트전극(101)과, 상기 기판(110) 전체 영역에 걸쳐 형성되어 게이트전극(101)을 덮는 게이트절연층(112)과, 상기 게이트절연층(112) 위에 형성된 반도체층(103)과, 상기 반도체층(103) 위에 형성된 소스전극(105) 및 드레인전극(107)으로 구성된다.

상기 게이트전극(101)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 게이트절연층(112)은 SiOx 또는 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiOx 및 SiNx으로 이루어진 복수의 층으로 이루어질 수 있다.

반도체층(103)은 비정질실리콘과 같은 비정질반도체로 구성될 수도 있고, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), TiO2, ZnO, WO3, SnO2와 같은 산화물반도체로 구성될 수 있다. 산화물반도체로 반도체층(103)을 형성하는 경우, 박막트랜지스터(TFT)의 크기를 감소시킬 수 있고 구동전력을 감소시킬 수 있고 전기이동도를 향상시킬 수 있게 된다. 물론, 본 발명에서는 박막트랜지스터의 반도체층이 특정 물질에 한정되는 것이 아니라, 현재 박막트랜지스터에 사용되는 모든 종류의 반도체물질을 사용할 수 있을 것이다.

상기 소스전극(105) 및 드레인전극(107)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, Al합금 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 드레인전극(107)은 마이크로LED에 신호를 인가하는 제1전극으로 작용한다.

한편, 도면에서는 박막트랜지스터(TFT)가 바텀게이크(bottom gate)방식 박막트랜지스터지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 박막트랜지스터에 한정되는 것이 아니라 탑게이트(top gate)방식 박막트랜지스터와 같이 다양한 구조의 박막트랜지터가 적용될 수 있을 것이다.

상기 패드영역에 배치되는 제1패드(152)는 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 이때 상기 제1패드(152)는 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(101)과 다른 공정에 의해 형성될 수 있지만, 공정의 단순화를 위해서는 상기 제1패드(152)를 게이트전극(101)과 동일한 공정에서 형성하는 것이 바람직할 것이다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1패드(152)는 게이트절연층(112) 위에 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1패드는 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극(105) 및 드레인전극(107)과 다른 공정에 의해 형성될 수 있지만, 공정의 단순화를 위해서는 상기 제1패드(152)를 소스전극(105) 및 드레인전극(107)과 동일한 공정에서 형성하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 표시영역의 게이트절연층(114) 위에는 제2전극(109)이 형성된다. 이때, 상기 제2전극(109)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 박막트랜지스터의 드레인전극(즉, 제1전극(107))과 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.

상기 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 제2기판(110b) 위에는 제1절연층(114)이 형성되며, 표시영역의 상기 제1절연층(114) 위에 마이크로LED(140)가 배치된다. 이때, 도면에서는 상기 제1절연층(114)의 일부가 제거되고 상기 제거된 영역에 마이크로LED(140)가 배치되지만, 상기 제1절연층(114)은 제거되지 않을 수도 있다. 상기 제1절연층(114)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층으로 구성될 수도 있으며 무기층/유기층/무기층으로 구성될 수도 있다.

상기 마이크로LED(140)는 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체물질을 주로 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 마이크로LED(140)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로LED(140)는 도핑되지 않은 GaN층(144), 상기 GaN층(144) 위에 배치된 n-형 GaN층(145), 상기 n-형 GaN층(145) 위에 배치된 다중양자우물(Multi-Quantum-Well: MQW) 구조를 가진 활성층(146), 상기 활성층(145) 위에 배치된 p-형 GaN층(147), 투명도전성물질로 형성되어 상기 p-형 GaN층(147) 위에 배치되는 오믹접촉층(148), 상기 오믹접촉층(148)의 일부와 접촉되는 p-형 전극(141), 상기 활성층(146), p-형 GaN층(147) 및 오믹접촉층(148)의 일부를 식각하여 노출되는 n-형 GaN층(145)의 일부와 접촉되는 n-형 전극(143)으로 구성된다.

상기 n-형 GaN층(145)은 활성층(146)에 전자를 공급하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Si와 같은 n-형 불순물을 도핑함으로써 형성된다.

상기 활성층(146)은 주입되는 전자와 정공이 결합되어 광을 발산하는 층이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 활성층(146)의 다중양자우물구조는 복수의 장벽층과 우물층이 교대로 배치되며, 상기 우물층은 InGaN층으로 구성되고 장벽층은 GaN으로 구성되지만 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 p-형 GaN층(147)은 활성층(146)에 정공을 주입하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Mg, Zn 및 Be와 같은 p-형 불순물이 도핑되어 형성된다.

상기 오믹접촉층(148)은 p-형 GaN층(147)과 p-형 전극(141)을 오믹접촉(ohmic contact)시키기 위한 것으로, ITO(Indium Tin Oxide), IGZO(Indium Galium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물을 사용할 수 있다.

상기 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)은 Ni, Au, Pt, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.

이러한 구조의 마이크로LED(140)에서 p-형 전극(141) 및 n-형 전극(143)에 전압이 인가됨에 따라 n-형 GaN층(145) 및 p-형 GaN층(147)으로부터 활성층(145)으로 각각 전자 및 정공이 주입되면, 상기 활성층(146)내에는 여기자(exciton)가 생성되며 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부로 발산하게 된다.

이때, 마이크로LED(140)에서 발광하는 광의 파장은 활성층(146)의 다중양자우물구조의 장벽층의 두께를 조절함으로써 조절할 수 있게 된다.

상기 마이크로LED(140)는 약 10-100㎛ 크기로 형성된다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 마이크로LED(140)는 기판 위에 버퍼층을 형성하고 상기 버퍼층 위에 GaN 박막을 성장함으로써 제작된다. 이때, GaN 박막의 성장을 위한 기판으로는 사파이어(sapphire), 실리콘(si), GaN, 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.

또한, 버퍼층은 GaN 박막성장용 기판이 GaN기판이 아닌 다른 물질로 이루어진 경우, 기판상에 에피(Epi)층인 n-GaN층(120)을 직접 성장시킬 때 발생하는 격자부정합에 의한 품질저하를 방지하기 위한 것으로, AlN 또는 GaN 등이 사용될 수 있다.

상기 n-형 GaN층(145)은 불순물이 도핑되지 않은 GaN층(144)을 성장시킨 후, 상기 도핑되지 않은 박막의 상부에 Si와 같은 n형 불순물을 도핑함으로써 형성될 수 있다. 또한, p-형 GaN층(147)은 도핑되지 않은 GaN박막을 성장시킨 후 Mg, Zn, Be 등의 p-형 불순물을 도핑함으로써 형성할 수 있다.

도면에서는 특정 구조의 마이크로LED(140)가 제1절연층(114) 위에 배치되지만, 본 발명이 이러한 특정구조의 마이크로LED(140)만 한정되는 것이 아니라 수직구조 마이크로LED 및 수평구조 마이크로LED와 같이 다양한 구조의 마이크로LED를 적용할 수 있을 것이다.

다시, 도 2를 참조하면, 상기 마이크로LED(140)가 실장된 제1절연층(114) 위에는 제2절연층(116)이 형성된다. 이때, 상기 제2절연층(116)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층으로 구성될 수도 있으며 무기층/유기층/무기층으로 구성될 수도 있으며, 마이크로LED(140)의 상부 영역을 덮는다.

상기 박막트랜지스터(TFT)와 제2전극(109) 상부의 제1절연층(114) 및 제2절연층(116)에는 각각 제1컨택홀(114a) 및 제2컨택홀(114b)이 형성되어 박막트랜지스터(TFT)의 드레인전극(107)과 제2전극(119)이 각각 외부로 노출된다. 또한, 상기 마이크로LED(140)의 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143) 상부의 제2절연층(116)에는 각각 제3컨택홀(116a) 및 제4컨택홀(116b)이 형성되어 상기 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)이 외부로 노출된다.

상기 제2절연층(116)의 상부에는 ITO, IGZO나 IGO와 같은 투명한 금속산화물로 구성된 제1연결전극(117a) 및 제2연결전극(117b)이 형성되어, 상기 제1컨택홀(114a) 및 제3컨택홀(116a)을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 드레인전극(107)과 마이크로LED(140)의 p-형 전극(141)이 상기 제1연결전극(117a)에 의해 전기적으로 접속되며, 제2컨택홀(114b) 및 제4컨택홀(116b)을 통해 제2전극(109)과 마이크로LED(140)의 n-형 전극(143)이 상기 제2연결전극(117b)에 의해 전기적으로 접속된다.

패드영역의 제2기판(110b) 하면에는 신호모듈(170)이 배치된다. 상기 신호모듈(170)은 타이밍 콘트롤러, EEPROM 등의 메모리, 마이크로LED(140)를 구동하기 위한 전압원 등의 회로와 각종 배선이 형성된 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있으며, 게이트라인과 데이터라인에 각각 주사신호 및 영상신호를 인가하는 게이트구동부 및 데이터구동부기 형성된 PCB일 수도 있다. 또한, 상기 제2기판(110b) 하면에는 신호배선(151)이 형성되어 상기 제2패드(153)와 신호모듈(170)과 전기적으로 접속한다.

제1기판(110a)에는 상면과 하면을 관통하는 복수의 제1관통홀(113a)이 형성되고 제2기판(110b)에는 상면과 하면을 관통하는 복수의 제2관통홀(113b)이 형성된다. 도면에서는 상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)이 동일한 위치에 형성되지만, 상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)은 각각 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 그러나, 상기 제1관통홀(113a)은 제1패드(152)가 배치된 영역에 형성되고 제2관통홀(113b)은 제2패드(153)가 배치된 영역에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)의 내부에는 링크라인(154)이 형성된다. 상기 링크라인(154)은 제1패드(152)와 제2패드(153)를 전기적으로 연결하여, 상기 신호모듈(170)에서 출력된 신호를 제2패드(153) 및 링크라인(154)을 통해 제1기판(110a) 상면의 제1패드(152)에 인가한 후, 게이트라인 및 데이터라인을 통해 신호를 공급하여 박막트랜지스터(TFT)를 턴온시킨다. 상기 박막트랜지스터(TFT)가 턴온됨에 따라 박막트랜지스터(TFT) 및 제2전극(109)을 통해 마이크로LED(140)에 신호가 공급됨으로써 마이크로LED(140)가 발광하게 된다.

제1기판(110a)과 제2기판(110b) 사이에는 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)에 형성된 링크라인(154)을 연결하는 연결패턴(154a)이 형성될 수 있다. 상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)이 동일한 위치에 형성되는 경우, 상기 연결패턴(154a)은 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)에 형성된 링크라인(154)을 단순히 연결하지만, 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)이 다른 위치에 형성되는 경우 연결패턴(154a)은 제1기판(110a)과 제2기판(110b) 사이에서 일정 길이로 형성되는 배선형상으로 구성되어 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)에 형성된 링크라인(154)을 연결한다.

이때, 상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)은 각각 복수개 형성되어 제1기판(110a)의 상면에 배치된 복수의 게이트패드 및 데이터패드와 일대일로 연결된다.

상기 링크라인(154)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti 또는 Al 등의 금속 또는 이들의 합금을 스퍼터링(sputtering)법에 의해 적층하고 에칭함으로써 형성될 수도 있고 점도가 있는 액상 Ag 등을 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b) 내부에 도포함으로써 형성될 수도 있다.

이때, 상기 링크라인(154)은 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)의 전체를 채울 수도 있고, 원주 내면의 표면에 일정 두께로 도포될 수도 있다. 상기 링크라인(154)이 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)의 원주 내면의 표면에만 형성되는 경우, 상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)의 내부는 무기물이나 유기물 등의 절연물질이 채워질 수 있다.

또한, 상기 제1기판(110a) 상면에는 무기물질 또/및 유기물질로 이루어진 버퍼층(118)이 형성되어 상기 마이크로LED(140) 및 제1기판(110a) 상면의 제1패드(152)를 덮을 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 마이크로LED 표시장치의 측면 및 배면을 나타내는 부분 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2기판(110b)의 배면에는 신호모듈(170), 복수의 신호배선(151) 및 제2패드(153)가 배치된다. 상기 신호모듈(170)에는 내부에 형성되는 각종 배선과 접속되는 패드부(172)가 형성되며, 상기 패드부(172)는 신호배선(151)을 통해 제2패드(153)와 일대일로 접속된다.

이때, 상기 신호모듈 패드부(172)의 폭은 기판(110)의 폭보다 작고 제2패드(153)는 제2기판(110b)의 배면의 폭 전체 영역에 걸쳐 배치되므로, 상기 신호배선(151)은 신호모듈(170)의 패드부(172) 측에서 제2기판(110b)의 측면측으로 부채꼴 형상으로 배치된다.

또한, 상기 제2홀(113b)은 제2패드(153)가 배치된 영역에 형성되어 상기 제2홀(113b) 내부의 링크라인(154)이 제2패드(153)와 신호배선(151)을 통해 신호모듈 패드부(172)에 전기적으로 접속되며 상기 신호모듈(170)의 신호가 제1기판(110a) 상면의 마이크로LED(140)에 인가된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 링크라인(154)이 제1기판(110a) 및 제2기판(110b)에 각각 형성된 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)에 형성되어 마이크로LED(140)를 신호모듈(170)과 연결되므로, 표시장치의 베젤면적을 최소화할 수 있게 된다.

종래의 유기전계발광 표시소자의 경우, 패드영역에 각종 배선이 형성된 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 부착된 후, 상기 FPCB가 후면으로 접혀져 후면의 신호모듈과 접속되었다. 따라서, 종래 유기전계발광 표시소자의 경우 FPCB가 접착되는 영역이 필요하게 되어 패드영역의 면적이 증가하게 되고 FPCB가 후방으로 접혀지는 공간이 필요하게 되므로, 표시영역 외곽에는 설정된 면적의 베젤영역를 확보해야만 한다.

그러나, 본 발명의 마이크로LED 표시장치에서는 FPCB없이 제1기판(110a) 및 제2기판(110b)에 각각 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b)을 형성하고 상기 제1관통홀(113a) 및 제2관통홀(113b) 내부에 링크라인(154)을 형성하여 제1기판(110a) 상면의 제1패드(152)와 제2기판(110b) 배면의 제2패드(153)가 접속되므로, FPCB의 부착영역 및 접히는 공간이 필요없게 되어 베젤을 대폭 감소할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로LED 표시장치를 나타내는 도면이다. 이 실시예의 마이크로LED 표시장치는 복수의 마이크로LED 표시패널(200)이 타일링(tiling)된 표시장치이다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 4개의 마이크로LED 표시패널(200)이 타일링되어 있지만, 상기 마이크로LED 표시패널(200)이 6개, 8개 또는 그 이상이 타일링되어 마이크로LED 표시장치를 형성할 수 있다.

이때, 상기 마이크로LED 표시장치를 구성하기 위해 타일링되는 마이크로LED 표시패널(200)은 도 1에 도시된 마이크로LED 표시장치(100)와 동일한 구조로 구성된다. 도 1에 도시된 실시예에서는 하나의 마이크로LED 표시패널이 마이크로LED 표시장치를 구성하며, 도 5에 도시된 실시예에서는 복수의 마이크로LED 표시패널이 마이크로LED 표시장치를 구성한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 복수의 마이크로LED 표시패널(200)이 타일링되어 구성된다. 이때, 마이크로LED 표시패널(200) 각각은 복수의 화소영역(P)을 포함하며, 각각의 화소영역(P)에는 R,G,B 마이크로LED(240R,240B,240G)가 나란히 배열된다.

복수의 마이크로LED 표시패널(200)은 설정된 간격(d)으로 타일링되도록 설계된다. 실제 타일링된 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격(d1)이 설정된 간격(d)보다 큰 경우(d1>d), 마이크로LED 표시패널(200) 사이에 화상이 구현되지 않은 심(seam)영역이 사용자에게 인식되며, 특히 상기 심영역이 광이 출사되지 않아 암선으로 표시된다.

마이크로LED 표시패널(200) 내부의 하나의 화소영역(P)내에 구비되는 마이크로LED(240G)와 인접하는 화소영역(P) 내에 구비되는 마이크로LED(240R)는 ℓ1의 간격으로 배치되며, 서로 인접하게 타일링되는 2개의 마이크로LED 표시패널(200)의 최인접 화소영역(P) 내의 마이크로LED(240G,240R)은ℓ2의 간격으로 배치된다.

이때, ℓ1의 간격은 하나의 마이크로LED 표시패널(200)내에 배치되어 화상을 구현하기 위한 최적의 간격으로서, 이 간격(ℓ1) 보다 큰 간격으로 마이크로LED(240G,240R)가 배치되면 화질이 저하된다. 또한, 마이크로LED(240G,240R) 사이의 간격이 증가하여 실제 간격이 설정 간격의 설정 범위(α)를 초과하여 마이크로LED(240G,240R)가 배치되면 두개의 마이크로LED(240G,240R) 사이의 심영역은 암선으로 표시된다.

복수의 마이크로LED 표시패널(200)을 타일링할 때, 인접하는 마이크로LED 표시패널(200)의 간격(d1)이 설정된 간격을 초과하면(d1>d), 서로 인접하는 마이크로LED 표시패널(200)의 최인접 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ2)이 하나의 마이크로LED 표시패널(200) 내부의 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ1)을 초과하여(ℓ2>ℓ1) 마이크로LED 표시패널(200)의 경계영역에서 화질이 저하된다.

특히, 인접하는 마이크로LED 표시패널(200)의 최인접 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ2)이 하나의 마이크로LED 표시패널(200) 내부의 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ1)보다 설정 범위(α)를 넘어 초과할 때(ℓ2>ℓ1+α), 인접하는 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 심영역이 암선으로 표시된다.

마이크로LED 표시패널(200)의 전면의 마이크로LED(240)와 후면의 회로모듈(도면표시하지 않음)을 연결하는 링크라인을 기판 측면의 표면에 형성하는 경우, 측면에는 링크라인뿐만 아니라 링크라인을 보호하기 위한 보호층이 형성되므로, 인접하는 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격(d1)을 설정된 간격(d)으로 형성하기가 어려웠다.

이러한 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격 증가에 의한 문제를 해결하기 위해, 인접하는 화소의 R,G,B 마이크로LED(240R,240B,240G)의 배치를 다른 화소의 R,G,B 마이크로LED(240R,240B,240G)의 배치와 다르게 하여(즉, 화소영역(P) 내에서의 위치를 다르게 하여) , 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격 증가에 따른 마이크로LED 표시패널(200)의 최인접 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ2)을 감소시킬 수 있게 된다. 그러나, 이 경우, 다른 화소와의 R,G,B 마이크로LED(240R,240B,240G)의 배치차이로 인해, 제조공정이 복잡해지고 수율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명에서는 마이크로LED 표시패널(200)의 전면의 마이크로LED(240)와 후면의 회로모듈(도면표시하지 않음)을 연결하는 링크라인을 기판에 형성된 관통홀 내부에 배치함으로써 타일링 마이크로LED 표시장치의 인접하는 마이크로LED 표시패널(200)의 간격을 최소화할 수 있으므로, 최인접 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ2)과 하나의 마이크로LED 표시패널(200) 내부의 마이크로LED(240G,240R)의 간격(ℓ1) 사이의 거리를 최소화할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 타일링 마이크로LED 표시장치가 암선을 제거할 수 있는 구성임을 좀더 구체적으로 설명한다.

도 6은 기판에 관통홀이 형성되지 않고 링크라인이 기판의 측면에 배치되는 마이크로LED 표시패널(300)의 외곽영역의 일부 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이 구조의 마이크로LED 표시패널(300)에서는 이 제1기판(310a)과 제2기판(310b)이 접착제(311)에 의해 서로 합착되며, 제1기판(310a)의 상면과 제2기판(310b)의 하면에 각각 형성된 제1패드(352) 및 제2패드(353)는 제1기판(310a)과 제2기판(310b)의 측면에 형성된 링크라인(354)에 의해 연결된다. 이때, 제1기판(310a)의 상면과 제2기판(310b)의 하면에 각각 형성된 제1패드(352) 및 제2패드(353)는 제1기판(310a)과 제2기판(310b)의 측면에 형성된 링크라인(354)과는 서로 다른 물질 및 구조로 형성될 수 있지만, 동일 물질로 일체로 형성될 수도 있다.

상기 제1기판(310a)의 상면과 제2기판(310b)의 하면, 제1기판(310a)과 제2기판(310b)의 측면에는 버퍼층(318)이 형성되어 외부로 노출되는 링크라인(354)을 보호하여 상기 링크라인(354)이 파손되거나 부식되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 제1기판(310a)과 제2기판(310b)의 측면에 형성된 링크라인(354)은 t1의 두께로 형성되고 버퍼층(318)은 t2의 두께로 형성된다.

도 7a 및 도 7b는 각각 도 6에 도시된 구조의 마이크로LED 표시패널과 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로LED 표시패널이 각각 타일링된 구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 이 구조의 마이크로LED 표시장치에서는 서로 타일링되는 마이크로LED 표시패널(300)의 제1기판(310a) 및 제2기판(310b)의 측면에는 링크라인(354)과 버퍼층(318)이 형성되므로, 서로 타일링되는 마이크로LED 표시패널(300) 사이에는 2층의 링크라인(354)과 버퍼층(318)이 형성되어, 상기 마이크로LED 표시패널(300) 사이의 간격(d2)이 d2=2t1+2t2+β(여기서, β는 타일링 마이크로LED 표시장치의 조립공차)가 된다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로LED 표시장치에서는 제1기판(210a) 및 제2기판(210b)의 가장자리영역에 제1관통홀(213a) 및 제2관통홀(213b)이 형성되며, 상기 제1관통홀(213a) 및 제2관통홀(213b) 내부에 링크라인(254)이 형성된다. 또한, 버퍼층(218)은 제1기판(210a)의 상면에만 형성되고 제1기판(210a) 및 제2기판(210b)의 측면에는 형성되지 않는다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로LED 표시장치에서는 마이크로LED 표시패널(200)의 측면에 링크라인(254)과 버퍼층(218)이 형성되지 않으므로, 인접하는 마이크로LED 표시패널(200) 사이에는 어떠한 층이 존재하지 않게 된다. 따라서, 인접하는 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격(d1)는 실질적으로 타일링 마이크로LED 표시장치의 타일링공차(β)와 동일하게 된다(d1=β).

다시 말해서, 본 발명의 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격(d1)이 도 6에 도시된 구조의 마이크로LED 표시패널(300) 사이의 간격(d2)에 비해 작게 형성된다(d1<d2). 이와 같이, 본 발명의 타일링 마이크로LED 표시장치는 마이크로LED 표시패널(200) 사이의 간격을 최소화할 수 있게 되어, 마이크로LED 표시패널(200) 사이에 심영역이 암선으로 표시되는 발생하는 불량을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 타일링 마이크로LED 표시장치에서는 타일링시 마이크로LED 표시패널의 설정 간격(d)을 타일링공차와 유사할 정도로 작게 설계할 수 있게 되므로, 마이크로LED 표시패널 사이에 암선이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 설정 간격(d)을 최소화할 수 있으므로, 인접하게 타일링되는 2개의 마이크로LED 표시패널(200)의 최인접 마이크로LED(240G,240R) 사이의 간격(ℓ2)을 한 마이크로LED 표시패널(200)내의 인접하는 화소영역(P)의 최인접 마이크로LED(240G,240R) 사이의 간격(ℓ1)과 유사하게 설정할 수 있으므로, 마이크로LED 표시패널 사이 영역에서 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들을 설명한다. 이때, 이하의 실시예의 마이크로LED 표시장치는 도 2에 도시된 제1실시예와는 그 구조가 유사하므로, 비록 도면부호가 다르더라도 동일한 구조에 대해서는 설명을 간단하게 하거나 생략하고 다른 구조에 대해서만 자세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로LED 표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 제1기판(410a) 및 제2기판(410b)은 접착제(411)에 의해 합착되며, 제1기판(410a)의 상면에는 박막트랜지스터(TFT) 및 마이크LED(440)가 배치되며, 제2기판(410b)의 배면에는 회로모듈(470)이 배치된다.

또한, 상기 제1기판(410a)의 상면 및 제2기판(410b)의 배면에는 각각 제1패드(452) 및 제2패드(453)가 배치되어, 링크라인(454)을 통해 서로 전기적으로 접속된다.

상기 링크라인(454)은 제1기판(410a)에 형성되는 제1링크라인(454a) 및 제2기판(410b)에 형성되는 제2링크라인(454b)으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1링크라인(454a) 및 제2기판(410b)은 동일한 물질로 동일한 공정에 의해 형성될 수도 있고 서로 다른 물질로 다른 공정에 의해 형성될 수 있다.

제1링크라인(454a)은 제1기판(410a)의 측면에 배치되며, 제2링크라인(454b)은 제2기판(410b)에 형성된 관통홀(413) 내부에 배치된다. 이때, 상기 제1링크라인(454a)은 제1기판(410a)의 배면으로 연장되어 제1기판(410a)과 제2기판(410b) 사이 영역에서 상기 제2링크라인(454b)과 전기적으로 접속된다.

한편, 상기 제1기판(410a)의 상면에는 유기막 및/또는 무기막으로 구성된 버퍼층(118)이 형성되어 상기 박막트랜지스터(TFT) 및 마이크로LED(140)를 덮고 있으며, 이때 상기 버퍼층(118)은 제1기판(410a)의 측면으로 연장되어, 외부로 노출되는 제1링크라인(454a)을 덮게 된다.

도 9a는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로LED 표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 마이크로LED 표시장치에서는 제1기판(510)의 상면에는 박막트랜지스터(TFT) 및 마이크로LED(140)가 배치되고 배면에는 회로모듈(570)이 배치되어, 외부의 신호를 상기 박막트랜지스터(TFT) 및 마이크로LED(140)에 인가한다.

제1기판(510)의 상면 및 하면에는 각각 복수의 제1패드(552) 및 제2패드(553)가 형성된다. 또한, 제1기판(510)의 외곽 가장자리영역에는 복수의 관통홀(513)이 형성되고 그 관통홀(513)의 내부에 링크라인(554)이 형성되어, 상기 제1패드(552) 및 제2패드(553)가 링크라인(554)에 의해 전기적으로 접속된다. 도면에서는 상기 관통홀(513)이 제1패드(552) 및 제2패드(553)가 형성된 영역에 배치되지만, 상기 관통홀(513)이 제1패드(552) 및 제2패드(553)로부터 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다.

상기 제1기판(510)의 상부 영역에는 접착층(518)이 형성되고 그 위에 제2기판(560)이 배치되어 상기 접착층(518)에 의해 상기 제2기판(560)이 부착된다.

이 실시예에서는 상기 제1기판(510)은 박막트랜지스터가 형성되는 TFT어레이기판임과 동시에 회로모듈이 배치되는 기판이다. 즉, 이 실시예에서는 2매의 기판이 아니라 1매의 기판(510)에 의해 박막트랜지스터와 마이크로LED(140) 및 회로모듈(170)을 구비한다. 이때, 상기 제2기판(560)은 단순히 제1기판(510)에 형성되는 박막트랜지스터와 각종 배선을 보호하기 위해 배치되는데, 그 이유는 다음과 같다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 제1기판(510) 상면에 배치되는 박막트랜지스터 및 각종 배선과 하면에 배치되는 각종 배선은 모두 사진식각공정(photolithography process)에서 형성되며, 이들 사진식각공정은 진공챔버내에 배치된 공정테이블에 기판을 올려 놓은 후 금속과 절연물질 등을 증착하고 식각함으로써 진행된다.

따라서, 제1기판(510)의 상면에 박막트랜지스터와 각종 배선을 형성한 후 배면에 사진식각공정을 진행하기 위해서는, 제1기판(510)을 반전하여 박막트랜지스터와 각종 배선이 형성된 상면을 공정테이블에 접촉하도록 공정테이블에 올려 놓고 배면을 상부방향을 향하도록 배치한 상태에서 신호배선(551)과 같은 각종 배선을 형성하기 위한 사진식각공정을 진행해야만 한다. 따라서, 배면의 증착공정중 원하지 않는 금속이나 절연층이 제1기판(510) 상면에 증착되어 상기 TFT의 전극이나 각종 신호배선이 단락되거나 식각공정중 에천트가 상면의 전극과 배선을 식각하여 전극 및 배선이 단선되는 등의 불량이 발생하게 된다.

또한, 기판(510)의 상면에 형성된 전극과 배선 및 절연층 등의 각종 층들이 공정테이블과 접촉하여 상면 구조물에 불량이 발생하게 된다.

이러한 불량을 방지하기 위해, 이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 제1기판(510)의 상부에 제2기판(560)을 배치하여 상기 제2기판(560) 및 접착층(518)에 의해 제1기판(510)의 상부영역을 밀봉함으로써, 제1기판(510)의 하면의 사진식각공정시 증착물질이나 에천트가 제1기판(510)의 상면으로 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.

이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 제2기판(560)은 각종 소자가 형성되는 베이스기판으로의 역할을 하는 것이 아니라 단순히 공정중 구조물을 보호하기 위한 역할을 한다. 따라서, 실시예의 마이크로LED 표시장치는 실질적으로 1매의 기판(510)으로 구성되며, 제작된 마이크로LED 표시장치의 상부에 단순히 보호기판을 구비한다고 할 수 있다.

상기 제2기판(560)은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2기판(560)은 유리로 구성될 수도 있고 금속으로 구성될 수도 있다. 또한, PET(polyethylene terephthalate)과 같은 플라스틱재료로 구성될 수 있다.

도 9b는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로LED 표시장치의 다른 구조를 나타내는 단면도이다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 이 구조의 마이크로LED 표시장치는 도 9a의 구조에서 제2기판(560)을 제거한 구성으로 이루어진다. 즉, 제1판(510)의 상면에 박막트랜지스터(TFT)와 각종 배선 및 마이크로LED를 배치하고 그 위에 보호기판인 제2기판(560)을 배치한 후, 기판(510)을 반전하여 제1판(510)의 배면에 신호배선(551)과 같은 각종 배선을 형성하여 마이크로LED 표시장치를 제작하며, 제작된 마이크로LED 표시장치로부터 제2기판(560)을 제거함으로써 구성된다.

또한, 이 구조의 마이크로LED 표시장치는 제2기판(560)이 아니라 별도의 보호층을 형성하여 제1판(510)의 배면에 사진식각공정을 진행한 후, 상기 보호층을 제거함으로써 제작될 수 있다.

상술한 바와 같이, 이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서도 기판(510)의 상면과 배면을 연결하는 별도의 FPCB가 필요없으므로, FPCB의 부착영역 및 접히는 공간이 필요없게 되어 베젤을 대폭 감소할 수 있게 된다. 또한, 이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 기판이 측면에 별도의 링크라인 및 버퍼층을 배치하지 않으므로, 베젤을 더욱 감소할 수 있게 된다.

또한, 이 실시예에서는 1매의 기판(510)의 상면 및 하면에 박막트랜지스터(TFT) 및 각종 배선을 형성하므로, 2매의 기판을 사용하는 마이크로LED 표시장치에 비해 무게를 감소시킬 수 있고 부피를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 고가의 기판의 감소에 따라 제조비용도 절감할 수 있게 된다.

도 10a는 본 발명의 제4실시예에 따른 마이크로LED 표시장치를 나타내는 단면도이다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 마이크로LED 표시장치에서는 제1기판(610)의 상면에 박막트랜지스터(TFT)가 배치되고 배면에 회로모듈(670)이 배치된다. 또한, 제1기판(610)의 상면에는 복수의 제1패드(652)가 배치되어 박막트랜지스터(TFT) 및 제2전극(609)과 전기적으로 접속되며, 제1기판(610)의 배면에는 복수의 제2패드(653)가 배치되어 신호배선(651)에 의해 상기 신호모듈(670)가 전기적으로 접속된다.

또한, 제1기판(610)에는 복수의 제1관통홀(613)이 형성되고 그 내부에 링크라인(654)이 형성되어 상기 제1패드(652) 및 제2패드(653)를 전기적으로 접속한다. 상기 제1기판(610)의 상부에는 제2기판(660)이 배치되어 도전성 접착층(618)에 의해 제1기판(610)과 합착된다. 상기 제2기판(660)은 제1기판(610)의 배면에 각종 배선을 형성하는 공정시 상면에 형성되는 박막트랜지스터(TFT) 및 배선을 보호하기 위한 보호기판(660)으로서, 유리, 금속 또는 플라스틱 등의 물질로 구성될 수 있다.

상기 제2기판(660)에는 접착제(도면표시하지 않음) 등에 의해 마이크로LED(640)가 부착된다.

박막트랜지스터(TFT)를 덮는 절연층(614) 위에는 제1연결전극(615a) 및 제2연결전극(615b)이 형성되어, 상기 절연층(614)에 형성된 제1컨택홀(614a) 및 제2컨택홀(614b)을 통해 각각 박막트랜지스터(TFT)의 드레인전극(607) 및 제2전극(609)과 전기적으로 접속된다.

상기 제2기판(660)에는 제3컨택홀(662a)과 제4컨택홀(662b) 및 제3연결전극(664a)과 제4연결전극(664b)이 형성된다. 상기 제3연결전극(664a)은 제3컨택홀(662a)을 통해 마이크로LED의 p-형 전극(641)을 제1연결패턴(615a)에 접속되며 제4연결전극(664b)은 제4컨택홀(662b)을 통해 마이크로LED의 n-형 전극(643)을 제2연결패턴(615b)에 접속된다. 따라서, 마이크로LED의 p-형 전극(641)은 제1연결패턴(615a) 및 제3연결패턴(664a)을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 드레인전극(607)과 접속되고 n-형 전극(643)은 제2연결패턴(615b) 및 제4연결패턴(664b)을 통해 제2전극(609)과 접속된다.

도면에서는 상기 제1연결전극(615a) 및 제3연결전극(664a)이 직접 접촉되어 접속되고 상기 제2연결전극(615b) 및 제4연결전극(664b)이 직접 접촉되어 접속되지만, 도전성 접착제(618)를 통해 제1연결전극(615a) 및 제3연결전극(664a)이 접속되고 상기 제2연결전극(615b) 및 제4연결전극(664b)이 접속될 수 있다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 마이크로LED(640)가 부착된 상기 제2기판(660)의 상부에는 마이크로LED(640)를 덮도록 보호층이 형성되어 상기 마이크로LED(640)를 밀봉하여 외부로부터 마이크로LED(640)를 보호할 수 있다. 이때, 상기 보호층으로는 유기막 또는/및 무기층으로 구성될 수 있고 수지 등으로 구성될 수도 있다.

이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 상기 마이크로LED(640)가 제1기판(610)에 형성된 박막트랜지스터(TFT)의 상부에 전사되는 것이 아니라 제2기판(660)에 전사될 수 있다. 즉, 진공하에서 제1기판(610)에 사진식각공정을 진행하여 박막트랜지스터(TFT), 각종 신호배선 및 절연층을 형성한 후 형성된 각종 구조물 상부에 마이크로LED(640)를 전사하는 것이 아니라, 사진식각공정과는 별개의 공정에서 제2기판(660) 상면에 마이크로LED(640)를 전사하여 부착한 후, 제1기판(610)과 제2기판(660)을 전도성 접착제(618)에 의해 단순히 합착함으로써 마이크로LED 표시장치를 제작할 수 있게 된다.

따라서, 복잡하고 충격에 약하며 전기 등에 의해 영향을 받는 각종 소자가 형성된 제1기판(610)이 아니라 어떠한 소자도 형성되지 않은 더미기판인 제2기판(660) 상에 마이크로LED(640)를 전사하므로, 다양하고 간단한 방법에 의해 마이크로LED(640)의 전사가 가능하게 된다.

이 실시예의 마이크로LED 표시장치에서는 제1기판(610)의 상면 및 배면에 박막트랜지스터(TFT) 및 각종 배선을 형성하며, 제1기판(610)의 상부에는 배면의 공정시 상면을 보호하는 보호기판(660)이 배치된다. 따라서, 1매의 기판에 의해 마이크로LED 표시장치를 제작가능하게 되므로, 무게 및 부피를 감소하게 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

또한, 제1기판(610)에 관통홀(613)을 형성하여 그 내부의 링크라인(653)에 의해 제1기판(610) 상면의 박막트랜지스터(TFT)와 배면의 회로모듈(670)을 전기적으로 연결하므로, 마이크로LED 표시장치의 베젤을 감소시킬 수 있게 된다.

도 10b는 도 10a에 도시된 구조의 마이크로LED 표시패널(600a,600b)이 복수개 타일링된 마이크로LED 표시장치를 나타내는 도면이다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 이 구조의 마이크로LED 표시장치의 마이크로LED 표시패널(600) 각각은 도 10a에 도시된 마이크로LED 표시패널의 구조와 동일하다.

상기 마이크로LED 표시패널(600)의 제2기판(660)은 제1기판(610) 보다 더 넓은 면적으로 구성되어, 제2기판(660)의 4변이 제1기판(610)의 4변으로부터 일정 거리(a1) 돌출된다. 따라서, 복수의 마이크로LED 표시패널(600)을 타일링할 때 복수의 제2기판(660)이 서로 접촉하도록 조립한다.

타일링 마이크로LED 표시장치의 복수의 마이크로LED 표시패널(600)은 설정된 간격(d)으로 타일링되도록 설계되며, 실제 타일링된 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 간격(d1)이 설정된 간격(d)보다 큰 경우(d1>d), 복수의 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 경계영역에는 심이 표시되어 타일링 마이크로LED 표시장치가 불량으로 된다.

복수의 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 설정된 간격(d)은 타일링 마이크로LED 표시장치를 제작하는 각종 공차를 감안하여 설계된다. 예를 들어, 박막트랜지스터 및 각종 배선의 형성공차, 제1기판(610)에 구성되는 관통홀(613)의 형성공차, 마이크로LED(640)의 전사공차, 복수의 마이크로LED 표시패널(600)의 타일링공차 등과 같은 각종 공차에 의해 결정된다.

이와 같이, 수많은 공차를 감안하여 제작되기 때문에, 설정된 간격(d)으로 타일링 마이크로LED 표시표시장치를 제작하기 위해서는 각 공정의 공차가 타이트하게 관리되어야 한다. 또한, 복수의 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 간격(d1)의 설정 범위(α)(즉, 설계된 간격(d)를 초과해도 심이 나타나지 않는 오차범위)가 매우 작기 때문에, 불량률이 증가하게 된다.

한편, 복수의 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 경계영역에 표시되는 심은 주로 마이크로LED(140)의 위치에 기인한다. 따라서, 이 실시예의 타일링 마이크로LED 표시장치에서는 마이크로LED(140)가 박막트랜지스터(TFT)와 각종 배선의 형성되는 기판과는 다른 기판에 형성되기 때문에, 제1기판(610)에서 진행되는 공정의 공차는 마이크로LED(140)의 위치와는 무관하게 된다.

다시 말해서, 이 실시예의 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 설정된 간격(d)은 제2기판(660)의 마이크로LED(140)의 전사공차 및 제2기판(660)의 조립공차에만 영향을 받고 박막트랜지스터(TFT) 및 각종 배선의 형성공차와 관통홀(613)의 형성공차에는 영향을 받지 않는다. 따라서, 이 실시예의 타일링 마이크로LED 표시장치에서는 복수의 마이크로LED 표시패널(600) 사이의 간격(d1)의 설정 범위(α)가 증가하므로 경계영역에는 심이 표시되는 불량을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 박막트랜지스터 및 각종 배선의 형성공차, 제1기판(610)에 구성되는 관통홀(613)의 형성공차, 마이크로LED(640)의 전사공차, 복수의 마이크로LED 표시패널(600)의 타일링공차 등과 같은 각종 공차 등을 여유있게 관리할 수 있게 되어 불량률을 감소시킬 수 있게 된다.

상술한 상세한 설명에서는 본 발명을 특정구조로 구체적으로 설명하고 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 구조에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 상술한 설명에서는 특정 구조의 마이크로LED가 사용되고 있지만 다양한 구조의 마이크로LED도 사용될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 설명에서는 마이크로LED가 제1절연층 위에 전사되지만, 마이크로LED의 전사 위치가 이러한 위치에 특정되는 것이 아니라 다양한 층 위에 전사될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100: 마이크로LED 표시장치 110a,110b: 기판
113a,113b: 관통홀 140: 마이크로LED
151: 연결배선 152,153: 패드
154: 링크라인 162,164: 홈
170: 회로모듈

Claims

상면에 박막트랜지스터가 배치되고 배면에 회로모듈이 구비된 기판;
상기 기판 상부에 구비된 복수의 마이크로LED(Light Emitting Device);
상기 기판에 형성된 복수의 관통홀; 및
상기 관통홀 내부의 적어도 내주표면에 형성된 링크라인으로 구성된 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 마이크로LED는 10-100㎛의 크기인 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 링크라인은 관통홀 내부 전체에 형성되는 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 링크라인은 관통홀 내주 표면에 형성되는 마이크로LED 표시패널.
제4항에 있어서, 상기 관통홀 내부에 구비되어 링크라인을 덮는 절연층을 추가로 포함하는 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 기판의 하면에 배치되어 기판 상면의 마이크로LED에 신호를 공급하는 신호모듈; 및
상기 기판의 상면 및 하면에 형성된 제1패드 및 제2패드를 추가로 포함하는 마이크로LED 표시패널.
제6항에 있어서, 상기 관통홀은 상기 제1패드 및 제2패드의 배치영역에 형성되는 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 박막트랜지스터 위에 구비되어 마이크로LED가 배치되는 제1절연층;
상기 마이크로LED가 배치된 제1절연층 위에 구비된 제2절연층;
상기 제2절연층에 형성되어 마이크로LED를 박막트랜지스터 및 전극과 접속시키는 제1연결전극 및 제2연결전극; 및
상기 기판 상면에 형성되어 상면의 링크라인을 덮은 버퍼층을 추가로 포함하는 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 기판상에 배치된 보호기판을 추가로 포함하는 마이크로LED 표시패널.
제9항에 있어서, 상기 보호기판은 유리, 금속 또는 플라스틱으로 구성된 마이크로LED 표시패널.
제9항에 있어서, 상기 마이크로LED는 상기 보호기판의 상면에 배치되는 마이크로LED 표시패널.
제11항에 있어서, 상기 보호기판에는 컨택홀이 형성되어 상기 마이크로LED가 상기 컨택홀을 통해 기판의 박막트랜지스터와 전기적으로 접속되는 마이크로LED 표시패널.
제11항에 있어서, 상기 보호기판에 형성되어 마이크로LED를 덮는 보호층을 추가로 포함하는 마이크로LED 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 기판은,
상면에 상기 박막트랜지스터가 배치된 제1기판; 및
상기 제1기판과 합착되며, 배면에 상기 회로모듈이 배치된 제2기판을 포함하는 마이크로LED 표시패널.
제14항에 있어서, 제1기판 및 제2기판에는 링크라인이 배치되는 복수의 관통홀이 각각 구비된 마이크로LED 표시패널.
제14항에 있어서, 제2기판에는 복수의 관통홀이 형성되어, 상기 링크라인이 제1기판의 측면 및 제2기판의 관통홀 내부에 배치되는 마이크로LED 표시패널.
제1항 내지 제16항에 기재된 구조의 마이크로LED 표시패널이 복수개 타일링되어 구성되며,
상기 인접하는 마이크로LED 표시패널의 기판 측면이 조립 공차의 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 타일링 마이크로LED 표시장치.