KR20190135230A - 마이크로 엘이디 모듈 - Google Patents

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KR20190135230A
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주식회사 루멘스
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Abstract

개시되는 마이크로 엘이디 모듈은, 마운트 기판과 상기 마운트 기판 상에 배열되는 복수 개의 픽셀 유닛들을 포함하는 마이크로 엘이디 모듈이며, 여기서 픽셀 유닛들 각각은, 상면이 이등변삼각형인 제1 마이크로 엘이디 칩, 상면이 이등변삼각형인 제2 마이크로 엘이디 칩, 상면이 이등변삼각형인 제3 마이크로 엘이디 칩, 상면이 이등변삼각형이며 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면과 공통으로 전기적으로 연결되는 공통 전극;을 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통 전극이 소정 간격으로 이격되어 서로 이웃하게 배치되어, 상기 픽셀 유닛들 각각의 상면이 전체적으로 정사각형 구조를 가지며, 상기 공통 전극을 통하여 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각이 개별 제어된다.

Description

마이크로 엘이디 모듈{MICRO LED MODULE}
본 발명은 마이크로 엘이디 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 마이크로 엘이디 디스플레이(Micro LED Display)를 구현하기 위한 마이크로 엘이디 모듈에서 하나의 픽셀을 구성하는 복수 개의 마이크로 엘이디 칩들이 삼각기둥 형상으로 형성되는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 풀-컬러 엘이디 디스플레이 장치를 구현하기 위해, 디스플레이 장치 내 각 픽셀은 적색 엘이디, 녹색 엘이디 및 청색 엘이디로 구성되거나, 적색 엘이디, 녹색 엘이디, 청색 엘이디 및 백색 엘이디로 구성된다.
풀-컬러 엘이디 디스플레이 장치를 제작함에 있어서 픽셀들을 구현하는 기술로서 패키지온 모듈(Package On Module) 기술과 칩온 모듈(Chip On Module) 기술이 있다. 전자의 경우, 청색 엘이디 패키지, 녹색 엘이디 패키지 및 적색 엘이디 패키지를 모듈화하여 이를 엘이디 디스플레이 장치에 적용하는 것이므로, 디스플레이 장치의 해상도를 높이거나 작은 싸이즈의 디스플레이 장치에서 일정 수준 이상의 해상도를 확보하기에는 한계가 있다. 후자의 경우, 청색 엘이디 칩, 녹섹 엘이디 칩 및 적색 엘이디 칩을 패키지화 하지 않고 기판에 직접 실장하여 모듈을 구성하는 기술로서, 전자에 비해 픽셀의 싸이즈를 줄일 수 있으므로 디스플레이 장치의 해상도를 높일 수 있다.
하지만, 이러한 칩온 모듈 기술에서의 엘이디 칩들의 구조는 종래에는 상부 또는 하부 일측에 모두 전극이 위치하는 수평형(lateral type) 또는 플립형(flip type)이므로, 해상도를 높이기 위해 픽셀을 소형화함에 있어서 여전히 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 한정된 디스플레이 면적에 많은 픽셀 유닛들을 실장함으로써 높은 해상도의 디스플레이를 구현하기에 적합하도록 단면이 이등변삼각형인 삼각기둥 형상으로 형성된 마이크로 엘이디 칩들로 구성된 픽셀 유닛들을 포함하는 마이크로 엘이디 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 엘이디 모듈은, 마운트 기판과 상기 마운트 기판 상에 배열되는 복수 개의 픽셀 유닛들을 포함하는 마이크로 엘이디 모듈이며, 여기서 픽셀 유닛들 각각은, 상면이 이등변삼각형인 제1 마이크로 엘이디 칩, 상면이 이등변삼각형인 제2 마이크로 엘이디 칩, 상면이 이등변삼각형인 제3 마이크로 엘이디 칩, 상면이 이등변삼각형이며 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면과 공통으로 전기적으로 연결되는 공통 전극;을 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통 전극이 소정 간격으로 이격되어 서로 이웃하게 배치되어, 상기 픽셀 유닛들 각각의 상면이 전체적으로 정사각형 구조를 가지며, 상기 공통 전극을 통하여 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각이 개별 제어된다.
일 실시예에 따라, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각의 하면에 각각의 하부 전극이 독립적으로 형성되고, 동작시, 상기 공통 전극이 입력단이 되고 상기 각각의 하부 전극이 출력단이 되어, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩이 개별 제어된다.
일 실시예에 따라, 상기 이등변삼각형은 직각 이등변삼각형이다.
일 실시예에 따라, 상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통 전극은 등변의 교점이 마주보도록 배치되어 상기 픽셀 유닛들 각각을 형성한다.
일 실시예에 따라, 상기 정사각형 구조의 픽셀 유닛들 각각은, 상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통전극의 등변의 교점에서 상기 픽셀 유닛들 각각의 정사각형의 엣지(Edge)로 뻗은 가지(Stem) 형상으로 소정의 간격이 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 정사각형 구조의 픽셀 유닛들 각각의 상기 소정의 간격은 X 형상으로 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 마이크로 엘이디 칩의 상면에 형성되는 제1 공통 전극 연결부, 상기 제2 마이크로 엘이디 칩의 상면에 형성되는 제2 공통 전극 연결부, 및 상기 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면에 형성되는 제3 공통 전극 연결부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 공통 전극 연결부, 상기 제2 공통 전극 연결부, 및 상기 제3 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 공통 전극 배선부는, 상기 제1 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 직접 연결하는 제1 배선부, 상기 제2 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 직접 연결하는 제2 배선부, 상기 제3 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 직접 연결하는 제3 배선부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 공통 전극 배선부는, 하나의 픽셀 유닛 내에서 서로 이웃하는 마이크로 엘이디 칩들의 상면에 형성되어 상기 서로 이웃하는 마이크로 엘이디 칩들 간을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 연결부들을 전기적으로 연결시키는 제4 배선부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 제1 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제1 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치한다.
일 실시예에 따라, 제2 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제2 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치한다.
일 실시예에 따라, 제3 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제1 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 상기 직선의 길이 중, 상기 등변의 교점에서 상기 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제2 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 상기 직선의 길이 중, 상기 등변의 교점에서 상기 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 제3 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 상기 직선의 길이 중, 상기 등변의 교점에서 상기 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩은 각각 서로 다른 파장의 광을 발광한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각의 상부에 서로 다른 파장의 광을 얻기 위한 각각의 색변환층이 형성된다.
본 발명은 단면이 이등변삼각형인 삼각기둥 형상으로 형성된 마이크로 엘이디 칩들로 구성된 픽셀 유닛들을 포함하는 마이크로 엘이디 모듈을 제공함으로써, 한정된 디스플레이 면적에 많은 픽셀 유닛들을 실장할 수 있도록 하여, 높은 해상도의 마이크로 엘이디 디스플레이를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은, 수직형 마이크로 엘이디 칩들을 단면이 이등변삼각형인 삼각기둥 형상으로 형성하고, 전류 확산층(current-spreading layer)을 이용하여 마이크로 엘이디 칩의 전체 면적이 발광하도록 하여 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈에서 하나의 픽셀 유닛의 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 도 2에서 하나의 픽셀 유닛 내 마이크로 엘이디 칩들 간 또는 하나의 마이크로 엘이디 칩과 공통 전극 간의 이격 거리(d1)를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 2의 픽셀 유닛 내 마이크로 엘이디 칩들 각각과 각각의 상부에 형성된 제1 내지 제3 공통 전극 연결부의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 2의 마이크로 엘이디 칩들과 비교하기 위한 종래의 정사각형 단면을 갖는 직육면체 형상의 마이크로 엘이디 칩들로 구성된 픽셀의 특징을 나타낸 도면이고,
도 6은 도 2의 픽셀 유닛 내 마이크로 엘이디 칩들과는 다르게 이등변삼각형이 아닌 삼각형(직각 삼각형)의 단면을 갖는 삼각기둥 형상으로 형성된 마이크로 엘이디 칩들로 구성된 픽셀의 특징을 나타낸 도면이고,
도 7 및 도 8은 마이크로 엘이디 칩들의 단면이 직각인 도 2의 실시예와는 달리 직각이 아닌 경우로서, 도 7은 예각 이등변삼각형의 단면을 갖는 경우이고, 도 8은 둔각 이등변삼각형의 단면을 갖는 경우이며,
도 9는 도 2의 픽셀 유닛 내 마이크로 엘이디 칩들 각각의 상부에 공통 전극 연결부가 형성되고, 그 상부에 공통 전극과 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부가 형성된 상태를 나타낸 도면으로서, 공통 전극 배선부의 일 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 10 및 도 11은 도 9의 도면에 대응되는 사시도로서, 도 10은 패시베이션층(170)을 고려하지 않은 도면이고, 도 11은 패시베이션층을 고려한 도면이며,
도 12는 도 9의 I-I 선을 따라 절취한 단면도의 일 예이고,
도 13은 도 2의 픽셀 유닛 내 마이크로 엘이디 칩들 각각의 상부에 공통 전극 연결부가 형성되고, 그 상부에 공통 전극과 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부가 형성된 상태를 나타낸 도면으로서, 공통 전극 배선부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 14 및 도 15는 도 13의 도면에 대응되는 사시도로서, 도 14는 패시베이션층(170)을 고려하지 않은 도면이고, 도 15는 패시베이션층을 고려한 도면이며,
도 16은 도 13의 II-II 선, III-III 선, 및 IV-IV 선을 따라 절취한 단면도의 일 예이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것이므로, 첨부된 도면들 및 실시예들이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈에서 하나의 픽셀 유닛의 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈(MLD)은 마운트 기판(MS)과 마운트 기판(MS) 상에 배열되는 복수 개의 픽셀 유닛들(PX)을 포함한다. 도 1에서 'MLD'는 하나의 마이크로 엘이디 모듈일 수도 있고, 복수 개의 마이크로 엘이디 모듈이 배열되어 전체 마이크로 엘이디 디스플레이에 대응되는 크기의 마이크로 엘이디 모듈들의 어레이일 수도 있다.
마이크로 엘이디 모듈(MLD)에서 픽셀 유닛들(PX) 각각은, 제1 마이크로 엘이디 칩(110), 제2 마이크로 엘이디 칩(120), 및 제3 마이크로 엘이디 칩(130)을 포함한다. 풀-컬러의 구현을 위해, 제1 마이크로 엘이디 칩(110), 제2 마이크로 엘이디 칩(120), 및 제3 마이크로 엘이디 칩(130)은 각각 서로 다른 파장의 광을 발광한다. 구체적인 예로서, 하나의 픽셀 유닛(PX) 구현을 위해 사용되는 3개의 마이크로 엘이디 칩들은, 서로 다른 파장의 광을 발광하는 마이크로 엘이디 칩들을 사용할 수도 있고, 동일한 파장의 광을 발광하는 마이크로 엘이디 칩들을 사용하며, 그 상부에 서로 다른 파장의 광을 최종적으로 출력하도록 각각의 색변환층을 형성할 수도 있다. 이하에서는, 편의상 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 각각을 차례대로, 적색 마이크로 엘이디 칩, 녹색 마이크로 엘이디 칩 및 청색 마이크로 엘이디 칩인 경우를 예로 들어 설명한다.
마이크로 엘이디 모듈(MLD)에서 픽셀 유닛들(PX) 각각은, 풀-컬러 구현을 위해, 적색 마이크로 엘이디 칩(110), 녹색 마이크로 엘이디 칩(120), 및 청색 마이크로 엘이디 칩(130)을 포함한다. 그리고, 하나의 공통 전극(140)을 더 포함하며, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내에서 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)의 상면의 크기와 하나의 공통 전극(140)의 상면의 크기는 대체로 동일하다. 또한, 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 및 공통전극의 전체적인 입체구조는, 픽셀 유닛의 3차원 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록, 삼각기둥 형성으로 형성된다. 따라서, 삼각기둥의 단면의 형상은 상면의 형상과 동일하게 형성된다. 여기서의 단면은 수평으로 자른 면(평단면)을 의미한다.
도 1에서 확대도 'A'로 나타낸 바와 같이, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내에서 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 및 공통 전극(140)은 모두 그 단면이 이등변삼각형인 삼각기둥 형상을 갖도록 형성된다.
마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)은 상부 전극(예컨대, 도 12의 115, 125, 135)과 하부 전극(예컨대, 도 12의 111, 121, 131)이 상측과 하측으로 개별적으로 형성되는 수직형 마이크로 엘이디 칩들이다. 상부 전극은 이후에 설명되는 공통 전극 연결부에 대응되는 구성요소일 수도 있고, 공통 전극 연결부의 하부에 형성되는 별도의 전극층(미도시)일 수도 있다.
공통 전극(140)은 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)의 상면과 공통으로 전기적으로 연결된다. 구체적으로는, 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)의 상면에 위치한 상부 전극들(예컨대, 도 12의 115, 125, 135 또는 공통 전극 연결부의 하부에 형성되는 별도의 전극층(미도시))이 공통 전극(140)에 모두 전기적으로 연결된다.
하나의 픽셀 유닛(PX)은 이와 같이, 적색 마이크로 엘이디 칩(110), 녹색 마이크로 엘이디 칩(120), 청색 마이크로 엘이디 칩(130) 및 공통 전극(140)이 소정 간격으로 이격되어 서로 이웃하게 배치되며, 전체적으로는 단면이 대체로 정사각형 구조를 갖도록 형성된다. 앞서 언급한 바와 같이, 여기서의 단면은 수평으로 자른 단면(평단면)을 의미한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 픽셀 유닛(PX)의 단면에서, 적색 마이크로 엘이디 칩(110), 녹색 마이크로 엘이디 칩(120), 청색 마이크로 엘이디 칩(130) 및 공통 전극(140) 각각의 단면은 이등변삼각형이고, 특히 직각 이등변삼각형인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 공통 전극(140)을 통해 전류가 입력되어 하나의 픽셀 유닛(PX) 내 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)이 개별적으로 제어된다. 개별 제어를 위해, 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 각각의 하부에는, 하부 전극(도 12의 111, 121, 131 참조)이 형성된다. 하부 전극(도 12의 111, 121, 131)은 서로 독립적으로 형성되며, 픽셀 유닛(PX)의 동작시, 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)의 애노드 단자들이 공통 전극(140) 측과 연결되고, 하부 전극(도 12의 111, 121, 131)이 각각의 캐소드 단자가 되도록 연결된다. 등가 회로를 고려하여 보면, 전류 흐름 관점에서, 공통 전극(140)이 입력단이 되고, 하부 전극(도 12의 111, 121, 131)이 출력단이 된다.
또한, 도 2에서, 마이크로 엘이디 칩들 사이, 그리고 마이크로 엘이디 칩과 공통 전극 사이에 형성된, 소정의 간격은, X자 형상으로 형성된다. 이러한 소정의 간격은, 전체적으로 정사각형 구조로 형성된 픽셀 유닛에서 정사각형의 중심, 즉, 마이크로 엘이디 칩들 각각의 등변의 교점, 그리고 공통전극의 등변의 교점 부근에서 정사각형의 엣지(Edge) 방향, 즉 정사각형의 꼭짓점 방향으로 뻗은 가지(Stem) 형상으로 형성되어 있다.
도 3과 도 5를 더 참조하여, 하나의 픽셀 내에서 종래의 정사각형 구조의 단면을 갖는 픽셀 유닛(도 5의 11, 12, 13) 및 공통 전극(14)과 본 발명을 비교하여 설명한다. 도 3은 도 2에서 하나의 픽셀 유닛 내 마이크로 엘이디 칩들 간 또는 하나의 마이크로 엘이디 칩과 공통 전극 간의 이격 거리(d1)를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2의 마이크로 엘이디 칩들과 비교하기 위한 종래의 정사각형 단면을 갖는 직육면체 형상의 마이크로 엘이디 칩들로 구성된 픽셀의 특징을 나타낸 도면이다.
칩 간 이격 거리 면에서, 도 5의 정사각형 단면 구조인 경우, 칩 간 이격 거리는, 도 5의 정사각형 단면 구조에서는 d2(세로 방향(Y축 방향)으로의 이격 거리와 가로 방향(X축 방향)으로의 이격 거리가 동일하고 이를 d2라 가정함)인 반면, 본 발명의 픽셀 유닛(도 2 및 도 3)에서는 d1이 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 픽셀 유닛에서는 대각선 방향으로의 거리인 d1이 칩간 이격 거리이므로, 세로와 가로 방향으로 각각 1/
Figure pat00001
배씩만 이격되면 되므로 픽셀 유닛(PX)의 크기를 줄일 수 있게 된다. 다시 말해, 하부 전극들 간의 단락(short) 방지 등을 위해, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내에서 마이크로 엘이디 칩들 간의 적절한 간격 유지가 요구되는데, 이를 위해, 칩간 이격 거리를 가로 방향으로 x1으로 이격시키고, 세로 방향으로 y1으로 이격시키는 경우, 도 5와 같이 정사각형 단면 구조에서는 그대로 가로 방향이 x1, 세로 방향이 y1으로 이격되나, 도 3과 같이 본 발명의 픽셀 유닛(PX)에서는 가로 및 세로 방향으로는 동일하게 이격시키더라도 실제 칩 간 간격은 대각선 방향(Δd)이므로, 칩 간 간격을 더 크게 확보할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 픽셀 유닛(PX)의 한 변의 길이를 고려해 보면, 도 5와 같이 정사각형 단면 구조인 경우, 픽셀의 한 변의 길이는 최소 w2 + d2 + α(여기서 α는 픽셀 유닛 간의 간격 확보를 위한 마진으로서 대체로 d2와 동일함)이어야 하므로, 하나의 마이크로 엘이디 칩의 한 변의 길이가 예컨대 80㎛인 경우, 하나의 픽셀 유닛의 한 변의 길이는 대체로 200㎛ 이상의 길이가 된다. 하지만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 픽셀 유닛(PX) 내의 하나의 마이크로 엘이디 칩의 한 변의 길이가 w1인 경우, 하나의 픽셀 유닛의 한 변의 길이는 대체로 w1 + α 정도밖에 되지 않으므로, 마이크로 엘이디 디스플레이 모듈을 구현함에 있어서, 한정된 면적에 많은 마이크로 엘이디 칩을 실장할 수 있어, 더 높은 해상도의 구현이 가능해진다.
또 다른 비교 예로서, 도 6에서는 하나의 픽셀 유닛 내 복수 개의 마이크로 엘이디 칩들(21, 22, 23) 및 공통 전극(24)의 단면이 모두 이등변삼각형이 아닌 직각삼각형을 갖는 삼각기둥 형상으로 형성되는 경우를 도시하였다. 도 6에 도시된 직각삼각형의 단면을 갖는 삼각기둥 형상으로 칩들(21, 22, 23) 및 공통 전극(24)이 형성되는 경우, 본 발명에 비해, 하나의 픽셀 유닛의 전체 면적을 효율적으로 활용할 수 없으며, 픽셀 유닛의 한 변의 크기를 줄이는 효과를 볼 수 없을 뿐 아니라, 이후에 설명될 공통 전극 배선부들(예컨대, 도 9의 150a, 150b, 150c, 150d)의 경로가 길어지는 문제가 있다. 따라서, 도 6에 도시된 비교 예에서와 같이 이등변삼각형이 아니면서 직각삼각형의 단면을 갖는 삼각기둥 형상으로 픽셀 유닛 내의 마이크로 엘이디 칩들을 형성하는 것은 바람직하지 않다.
또 다른 비교 예로서, 도 7 및 도 8에서는 하나의 픽셀 유닛(PX) 내 마이크로 엘이디 칩들이 직각 삼각형이 아닌 이등변 삼각형의 단면을 갖는 삼각기둥 형상으로 형성된 경우를 나타내었다. 도 7은 등변의 교점이 예각인 예각 이등변삼각형인 경우이고, 도 8은 등변의 교점이 둔각인 둔각 이등변삼각형인 경우이다. 이와 같이, 직각 이등변삼각형이 아닌 이등변삼각형인 경우, 칩들간의 간격이 일정하지 않은 단점이 있으므로, 하나의 픽셀 유닛의 구현을 위한 칩들의 배치에 있어서도 도 2에 도시된 예와 같은 직각 이등변삼각형에 비해 불량이 나올 가능성이 높으므로 도 2에 도시된 것보다는 상대적으로 바람직하지 않다. 다만, 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 마이크로 엘이디 칩을 예각 이등변삼각형의 단면을 갖는 삼각기둥 형상으로 형성하는 경우에는 하나의 픽셀 면적을 효율적으로 활용할 수 있으므로, 도 8에 도시된 둔각 이등변삼각형의 단면을 갖는 삼각기둥 형상보다는 더 선호될 수 있다.
도 4는 도 2의 픽셀 유닛(PX) 내 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 각각과 각각의 상부에 형성된 제1 내지 제3 공통 전극 연결부(도 12의 115, 125, 135 참조)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 12를 함께 참조하면, 본 발명의 마이크로 엘이디 모듈(MLD) 내 하나의 픽셀 유닛(PX)은 공통 전극 연결부들(115, 125, 135)을 포함한다. 즉, 하나의 픽셀 유닛(PX)에서, 적색 마이크로 엘이디 칩(110)의 상면에 형성되는 제1 공통 전극 연결부(115), 녹색 마이크로 엘이디 칩(120)의 상면에 형성되는 제2 공통 전극 연결부(125), 및 청색 마이크로 엘이디 칩(130)의 상면에 형성되는 제3 공통 전극 연결부(135)를 포함한다. 참조부호 145는 각각의 엘이디 칩들(110, 120, 130)에 대응되게 형성된 공통 전극 연결부들(115, 125, 135)과 공통 전극(140)을 공통으로 전기적으로 연결하기 위한 연결부이다.
적색 마이크로 엘이디 칩(110)의 상면에 형성되는 제1 공통 전극 연결부(115)의 위치는 적색 마이크로 엘이디 칩(110)의 상면 어디에나 위치할 수 있고, 마찬가지로 녹색 마이크로 엘이디 칩(120)의 상면에 형성되는 제2 공통 전극 연결부(125)의 위치 및 청색 마이크로 엘이디 칩(130)의 상면에 형성되는 제3 공통 전극 연결부(135)의 위치도 또한 각각의 상면에서 임의의 위치에 형성될 수 있다.
다만, 전류확산(current-spreading)을 고려할 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 공통 전극 연결부(115)의 중심은 적색 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변(대각변)의 중점(E)과 등변의 교점(A)을 잇는 직선(L1) 상에 위치하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 도시하지는 않았으나, 제2 공통 전극 연결부(125)의 중심도 녹색 마이크로 엘이디 칩(120)의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치하는 것이 바람직하고, 제3 공통 전극 연결부(135)의 중심도 청색 마이크로 엘이디 칩(130)의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 픽셀 유닛(PX) 내 하나의 마이크로 엘이디 칩의 단면 내에서 공통 전극 연결부가 대체로 중심 부분에 배치하는 것이 전류 확산에 가장 유리하므로, 직선 L1을 따라 배치하되 대체로 이등변삼각형의 중심 부분인 B ~ D 사이의 범위에 공통 전극 연결부의 중심이 위치하도록 배치하는 것이 가장 바람직하다. 여기서, B는 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선(L1) 상에서, 이 직선(L1)의 전체 길이 중, 등변의 교점에서 대각변의 중점 방향으로 1/4인 지점이고, C는 직선(L1)의 중점(2/4인 지점)이고, D는 직선(L1)의 3/4인 지점이다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 공통 전극 연결부(115)의 중심은 적색 마이크로 엘이디 칩(110)의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변(대각변)의 중점(E)과 등변의 교점(A)을 잇는 직선(L1) 상에 위치하되, 특히, 이 직선(L1)의 전체 길이 중, 등변의 교점(A)에서 대각변의 중점(E) 방향으로 1/4인 지점(B)에서부터 3/4인 지점(D) 사이에 위치하는 것이 가장 바람직하다. 도 4에 직접 도시하지는 않았으나, 제2 공통 전극 연결부(125)의 중심도 또한, 이와 동일하게, 녹색 마이크로 엘이디 칩(120)의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 이 직선의 전체 길이 중, 등변의 교점에서 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치하는 것이 가장 바람직하며, 제3 공통 전극 연결부(135)의 중심도 또한, 이와 동일하게 청색 마이크로 엘이디 칩(130)의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 이 직선의 전체 길이 중, 등변의 교점에서 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 마이크로 엘이디 모듈 내 하나의 픽셀(PX)에서 공통 전극 연결부들과 공통 전극간을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부에 관하여는 도 9 내지 도 16에 도시된 픽셀 유닛(PX)의 예들에 관한 설명에서 함께 설명된다.
도 9는 도 2의 픽셀 유닛(PX) 내 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 각각의 상부에 공통 전극 연결부(115, 125, 135)가 형성되고, 그 상부에 공통 전극(140)과 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부(150a, 150b, 150c, 150d)가 형성된 상태를 나타낸 도면으로서, 공통 전극 배선부(150a, 150b, 150c, 150d)의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 10 및 도 11은 도 9의 도면에 대응되는 사시도로서, 도 10은 패시베이션층(170)을 고려하지 않은 도면이고, 도 11은 패시베이션층을 고려한 도면이며, 도 12는 도 9의 I-I 선을 따라 절취한 단면도의 일 예이다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 하나의 픽셀 유닛(PX)은 제1 공통 전극 연결부(115), 제2 공통 전극 연결부(125), 및 제3 공통 전극 연결부(135)와 공통 전극(140)을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부(150a, 150b, 150c, 150d)를 포함한다. 공통 전극 배선부(150a, 150b, 150c, 150d)는 제2 공통 전극 연결부(125)와 공통 전극(140)을 직접 연결하는 배선부(150a)(편의상 이를 제1 배선부(150a)라 함) 및 제3 공통 전극 연결부(135)와 공통 전극(140)을 직접 연결하는 배선부(150b)(편의상 이를 제2 배선부(150b)라 함), 그리고, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내에서 서로 이웃하는 마이크로 엘이디 칩들(도 9에서 참조부호 110과 120, 또는 110과 130)의 상면에 형성되어 서로 이웃하는 마이크로 엘이디 칩들(110과 120, 또는 110과 130) 간을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 연결부들(115와 125, 또는 115와 135)을 전기적으로 연결시키는 배선부(150c, 150d)(편의상 이를 제4 배선부(150c, 150d)라 함)을 포함한다. 제4 배선부(150c, 150d)는 둘 중 어느 하나만 있어도 무방하다.
도 10 내지 도 12를 참조하여 픽셀 유닛(PX)의 수직 구조에 대해 살펴보면, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내 적색 마이크로 엘이디 칩(110), 녹색 마이크로 엘이디 칩(120), 및 청색 마이크로 엘이디 칩(130) 각각의 하부에는 하부 전극(111, 121, 131)이 형성된다. 하부 전극(111, 121, 131)은 서로 독립적으로 형성되어, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내에서 개별적으로 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)을 제어하여, 전체적으로 풀-컬러 디스플레이를 구현할 수 있게 된다. 또한, 각각의 마이크로 엘이디 칩은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 포함한다. 이에 관하여는, 도면들에서 녹색 마이크로 엘이디 칩(130)에 대하여만 참조부호 132, 133, 134로 부호를 병기하였으나, 적색 마이크로 엘이디 칩(110) 및 청색 마이크로 엘이디 칩(120)의 경우도 이와 유사하다.
도 11 및 도 12에서 패시베이션층(170)은, 마이크로 엘이디 칩들 간을 절연시키고, 픽셀 유닛들 간을 절연시키며, 공통 전극 배선부의 하부에서 공통 전극 연결부 이외의 마이크로 엘이디 칩의 상면과 공통 전극 배선부 간을 절연시킬 뿐 아니라, 픽셀 유닛의 형상을 육면체 형상으로 유지시켜주는 역할을 한다.
도 13은 도 2의 픽셀 유닛(PX) 내 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130) 각각의 상부에 공통 전극 연결부(115, 125, 135)가 형성되고, 그 상부에 공통 전극(140)과 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부(160a, 160b, 160c)가 형성된 상태를 나타낸 도면으로서, 공통 전극 배선부(160a, 160b, 160c)의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 14 및 도 15는 도 13의 도면에 대응되는 사시도로서, 도 14는 패시베이션층(170)을 고려하지 않은 도면이고, 도 15는 패시베이션층을 고려한 도면이며, 도 16은 도 13의 II-II 선, III-III 선, 및 IV-IV 선을 따라 절취한 단면도의 일 예이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 하나의 픽셀 유닛(PX)은 제1 공통 전극 연결부(115), 제2 공통 전극 연결부(125), 및 제3 공통 전극 연결부(135)와 공통 전극(140)을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부(160a, 160b, 160c)를 포함한다. 공통 전극 배선부(160a, 160b, 160c)는 제1 공통 전극 연결부(115)와 공통 전극(140)을 직접 연결하는 배선부(160a)(편의상 이를 제1 배선부(160a)라 함) 및 제2 공통 전극 연결부(125)와 공통 전극(140)을 직접 연결하는 배선부(150b)(편의상 이를 제2 배선부(150b)라 함), 그리고, 제3 공통 전극 연결부(135)와 공통 전극(140)을 직접 연결하는 배선부(150c)(편의상 이를 제3 배선부(150c)라 함)를 포함한다. 여기서는, 앞서 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명한 실시예와는 달리, 제4 배선부를 포함하지 않으며, 모든 공통 전극 연결부들(115, 125, 135)이 각각에 대응되는 공통 전극 배선부들(160a, 160b, 160c)을 통해 공통 전극(140)과 직접적으로 연결된다.
도 14 내지 도 16을 참조하여 픽셀 유닛(PX)의 수직 구조에 대해 살펴보면, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내 적색 마이크로 엘이디 칩(110), 녹색 마이크로 엘이디 칩(120), 및 청색 마이크로 엘이디 칩(130) 각각의 하부에는 하부 전극(111, 121, 131)이 형성된다. 하부 전극(111, 121, 131)은 서로 독립적으로 형성되어, 하나의 픽셀 유닛(PX) 내에서 개별적으로 마이크로 엘이디 칩들(110, 120, 130)을 제어하여, 전체적으로 풀-컬러 디스플레이를 구현할 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈에서 픽셀 유닛의 구조에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이러한 설명으로 정해지는 것이 아니라 이하의 청구항들에 의해 정해지는 것임에 유의하여야 할 것이다.
MLD : 마이크로 엘이디 디스플레이, 마이크로 엘이디 모듈
MS : 마운트 기판 PX : 픽셀 유닛
110, 120, 130 : 마이크로 엘이디 칩
140 : 공통 전극
115, 125, 135 : 공통 전극 연결부
150a, 150b, 150c, 150d, 160a, 160b, 160c : 공통 전극 배선부
170 : 패시베이션층

Claims (18)

  1. 마운트 기판과 상기 마운트 기판 상에 배열되는 복수 개의 픽셀 유닛들을 포함하는 마이크로 엘이디 모듈로서,
    상기 픽셀 유닛들 각각은,
    상면이 이등변삼각형인 제1 마이크로 엘이디 칩;
    상면이 이등변삼각형인 제2 마이크로 엘이디 칩;
    상면이 이등변삼각형인 제3 마이크로 엘이디 칩; 및
    상면이 이등변삼각형이며 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면과 공통으로 전기적으로 연결되는 공통 전극;을 포함하며,
    상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통 전극이 소정 간격으로 이격되어 서로 이웃하게 배치되어, 상기 픽셀 유닛들 각각의 상면이 전체적으로 정사각형 구조를 가지며,
    상기 공통 전극을 통하여 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각이 개별 제어되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각의 하면에 각각의 하부 전극이 독립적으로 형성되고, 동작시, 상기 공통 전극이 입력단이 되고 상기 각각의 하부 전극이 출력단이 되어, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩이 개별 제어되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 이등변삼각형은 직각 이등변삼각형인 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통 전극은 등변의 교점이 마주보도록 배치되어 상기 픽셀 유닛들 각각을 형성하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 정사각형 구조의 픽셀 유닛들 각각은, 상기 제1, 제2, 제3 마이크로 엘이디 칩 및 상기 공통전극의 등변의 교점에서 상기 픽셀 유닛들 각각의 정사각형의 엣지(Edge)로 뻗은 가지(Stem) 형상으로 소정의 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 정사각형 구조의 픽셀 유닛들 각각의 상기 소정의 간격은 X 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 마이크로 엘이디 칩의 상면에 형성되는 제1 공통 전극 연결부, 상기 제2 마이크로 엘이디 칩의 상면에 형성되는 제2 공통 전극 연결부, 및 상기 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면에 형성되는 제3 공통 전극 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 공통 전극 연결부, 상기 제2 공통 전극 연결부, 및 상기 제3 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 배선부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 공통 전극 배선부는, 상기 제1 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 직접 연결하는 제1 배선부, 상기 제2 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 직접 연결하는 제2 배선부, 상기 제3 공통 전극 연결부와 상기 공통 전극을 직접 연결하는 제3 배선부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 공통 전극 배선부는, 하나의 픽셀 유닛 내에서 서로 이웃하는 마이크로 엘이디 칩들의 상면에 형성되어 상기 서로 이웃하는 마이크로 엘이디 칩들 간을 전기적으로 연결하기 위한 공통 전극 연결부들을 전기적으로 연결시키는 제4 배선부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  11. 청구항 3에 있어서, 제1 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제1 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  12. 청구항 3에 있어서, 제2 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제2 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  13. 청구항 3에 있어서, 제3 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 제1 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제1 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 상기 직선의 길이 중, 상기 등변의 교점에서 상기 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 제2 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제2 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 상기 직선의 길이 중, 상기 등변의 교점에서 상기 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 제3 공통 전극 연결부의 중심은 상기 제3 마이크로 엘이디 칩의 상면에서 등변이 아닌 나머지 변의 중점과 등변의 교점을 잇는 직선 상에서, 상기 직선의 길이 중, 상기 등변의 교점에서 상기 나머지 변의 중점 방향으로 1/4 지점에서부터 3/4 지점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩은 각각 서로 다른 파장의 광을 발광하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 엘이디 칩 각각의 상부에 서로 다른 파장의 광을 얻기 위한 각각의 색변환층이 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로 엘이디 모듈.
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