KR20210044055A - 발광 다이오드 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20210044055A
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신상민
김진호
정철규
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Abstract

본 발명은 팬 아웃 배선 및 절연층을 이용하여 발광 다이오드 모듈의 자유로운 구조 설계가 가능한 발광 다이오드 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈은, 복수의 층 구조를 갖는 발광 다이오드 모듈에 있어서, 기판; 상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향해 빛을 발산하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드의 상부에 위치하며 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극; 상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 마련되는 상부 절연층; 상기 상부 절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및 상기 복수의 상부 전극과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그 전극과 연결되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함한다.

Description

발광 다이오드 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{LIGHT EMITTING DIODE MODULE AND DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 발광 다이오드 모듈, 디스플레이 장치에 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.
본 발명은 팬 아웃 배선 및 절연층을 이용하여 발광 다이오드 모듈의 자유로운 구조 설계가 가능한 발광 다이오드 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈은, 복수의 층 구조를 갖는 발광 다이오드 모듈에 있어서, 기판; 상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향해 빛을 발산하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드의 상부에 위치하며 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극; 상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 마련되는 상부 절연층; 상기 상부 절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및 상기 복수의 상부 전극과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그 전극과 연결되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함한다.
상기 상부 절연층은, 상기 발광 다이오드가 실장된 층과 다른 층으로 마련될 수 있다.
상기 상부 절연층은, 상기 포그 전극과 상기 발광 다이오드 사이에 마련되어 상기 발광 다이오드를 보호하도록 마련될 수 있다.
상기 상부 절연층은, 상기 상부 전극에 대응되는 비아 홀; 포함할 수 있다.
상기 펜 아웃 배선은; 상기 발광 다이오드에 연결되는 배선 구조와 독립적으로 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈은, 상기 기판 상에 배치되며, 게이트를 갖는 박막 트랜지스터;를 더 포함하고, 상기 복수의 상부 전극은, 상기 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 신호 전극 및 상기 게이트와 연결된 게이트 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
상기 포그 전극은, 상기 신호 전극 및 상기 게이트 전극과 각각 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결될 수 있다.
상기 복수의 상부 전극은, 상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 전압 전극 및 상기 발광 다이오드의 캐소드에 연결되는 기준 전압 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
상기 포그 전극은, 상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결될 수 있다.
상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극과 각각 연결된 팬 아웃 배선은 상기 포그 전극을 기준으로 대칭 구조를 형성하여 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 층 구조를 갖는 발광 다이오드 모듈; 및 상기 발광 다이오드 모듈을 구동하는 드라이버 IC; 상기 드라이버 IC와 연결되도록 상기 발광 다이오드 모듈 상에 마련되는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및 상기 드라이버 IC를 통하여 상기 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제어부;를 포함하고,
상기 발광 다이오드 모듈은, 기판; 상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향해 빛을 발산하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드의 상부에 위치하며 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극; 상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 마련되는 상부 절연층; 상기 상부 절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및 상기 복수의 상부 전극과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그 전극과 연결되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함한다.
상기 상부 절연층은, 상기 복수의 층 중 상기 발광 다이오드가 실장된 층과 다른 층으로 마련될 수 있다.
상기 상부 절연층은, 상기 포그 전극과 상기 발광 다이오드 사이에 마련되어 상기 발광 다이오드를 보호하도록 마련될 수 있다.
상기 상부 절연층은, 상기 복수의 상부 전극 각각에 대응되는 비아 홀; 포함할 수 있다.
상기 팬 아웃 배선은; 상기 발광 다이오드에 연결되는 배선 구조와 독립적으로 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 상기 기판 상에 배치되며, 게이트를 갖는 박막 트랜지스터;를 더 포함하고, 상기 복수의 상부 전극은, 상기 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 신호 전극 및 상기 게이트와 연결된 게이트 전극 각각과 연결되도록 마련되고, 상기 포그 전극은, 상기 신호 전극 및 상기 게이트 전극과 각각 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결될 수 있다.
상기 복수의 상부 전극은, 상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 전압 전극 및 상기 발광 다이오드의 캐소드에 연결되는 기준 전압 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
상기 포그 전극은, 상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결될 수 있다.
상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극과 각각 연결된 팬 아웃 배선은 상기 포그 전극을 기준으로 대칭 구조를 형성하여 연결될 수 있다.
상기 펜 아웃 배선은, 상기 포그 전극을 기준으로 대칭 구조를 형성하고,
상기 드라이버 IC는, 상기 포그 전극을 통하여 상기 발광 다이오드에 전원을 공급할 수 있다.
상기 복수의 상부 전극은, 상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결되도록 마련되고, 상기 포그 전극은, 상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결될 수 있다.
상기 드라이버 IC는, 상기 펜 아웃 배선을 통하여, 상기 발광 다이오드에 실질적으로 균일하게 전원을 공급할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1절연층; 상기 제1절연층 상에 배치되는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드를 둘러싸도록 상기 제1절연층 상에 배치되는 제2절연층; 상기 제2절연층 상에 마련되고 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극; 상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 상기 제2절연층 상에 마련되는 상부 절연층; 상기 상부 절연층 상에 마련된 제3절연층; 상기 제3절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및 상기 복수의 상부 전극 각각과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그(FOG, film on glass) 전극과 연결되도록 마련되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치 제조 방법은 팬 아웃 배선 및 절연층을 이용하여 발광 다이오드 모듈의 자유로운 구조 설계가 가능하다.
도1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어블럭도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 도 3의 발광 다이오드 모듈의 서브 화소 영역에 마련된 서브 화소 회로의 회로도를 예시한 도면이다.
도5는 일 실시예에 따른 상부 전극(500)이 발광 다이오드에 연결되는 배선 구조와 독립적으로 마련되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도6a 내지 도6e는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조 방법을 단계적으로 나타낸 도면이다.
도7a 및 도7b는 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 탑뷰(Top view)를 나타낸 도면이다.
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.
도1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다. 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어블럭도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 도 3의 발광 다이오드 모듈의 서브 화소 영역에 마련된 서브 화소 회로의 회로도를 예시한 도면이다. 디스플레이 장치(1)는 외부로부터 수신한 전기적 신호를 영상으로 표시할 수 있다.
구체적으로, 디스플레이 장치(1)는 미리 정해진 표시 영역 내의 복수의 화소 각각의 색을 제어하여, 사용자가 표시 영역을 하나의 영상으로 인식하게 할 수 있다.
도1a에는 서로 수직한 X축, Y축, Z축 방향이 표시되어 있으며, X축 방향은 좌우 방향을 의미하고, Y축 방향은 상하 방향을 의미하며, Z축 방향은 전후 방향을 의미한다.
디스플레이 장치(1)는 정보, 자료, 데이터 등을 문자, 도형, 그래프, 영상 등으로 표시하여 주는 장치로서, 광고판, 전광판, 스크린, 텔레비전, 모니터 등이 디스플레이 장치(1)로 구현될 수 있다. 디스플레이 장치는 벽 또는 천장에 설치되거나, 스탠드(미도시)에 의해 실내 또는 실외 그라운드 위에 설치될 수 있다.
디스플레이 장치(1)는 화면을 표시하는 발광 다이오드 모듈(110)과, 발광 다이오드 모듈(110)을 지지하도록 발광 다이오드 모듈(110)의 후방에 결합되는 프레임(20)을 포함할 수 있다.
도1b를 참고하면, 도1b는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1) 제어블럭도이다.
전자 장치의 일 예시인 디스플레이 장치(1)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1)는 모니터(Monitor), 휴대용 멀티미디어 장치 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
디스플레이 장치(1)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 사용자로부터 제어 명령을 수신하는 입력부(710), 외부 장치로부터 영상 및 음향을 포함하는 컨텐츠를 수신하는 컨텐츠 수신부(720), 컨텐츠에 포함된 영상 데이터를 처리하는 영상 처리부(730), 컨텐츠에 포함된 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시하는 표시부(100), 컨텐츠에 포함된 음향 데이터에 대응하는 음향을 출력하는 음향 출력부(750) 및 디스플레이 장치(1)의 동작을 총괄 제어하는 메인 제어부(790)를 포함한다.
여기서, 입력부(710)는 사용자로부터 각종 제어 명령을 입력 받는 버튼 그룹(711)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 버튼 그룹(711)은 음향 출력부(750)로부터 출력되는 음향의 크기를 조절하는 볼륨 버튼, 컨텐츠 수신부(720) 에 의해 수신하는 통신 채널을 변경하는 채널 버튼, 디스플레이 장치(1)의 전원을 온/오프하는 전원 버튼 등을 포함할 수 있다.이외에도, 입력부(710)는 전술한 버튼 그룹(711)을 통해 디스플레이 장치(1), 사물인터넷 기기의 동작과 관련된 각종 제어 명령을 사용자로부터 입력 받을 수 있으며, 제한은 없다.
한편, 버튼 그룹(711)에 포함된 각종 버튼은 사용자의 가압을 감지하는 푸시 스위치(push switch)와 멤브레인 스위치(membrane) 또는 사용자의 신체 일부의 접촉을 감지하는 터치 스위치(touch switch) 등을 채용할 수 있다.다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 버튼 그룹(711)은 사용자의 특정한 동작에 대응하여 전기적 신호를 출력할 수 있는 다양한 입력 수단을 채용할 수 있다.
또한, 입력부(710)는 원격에서 사용자로부터 제어 명령을 입력 받고, 입력 받는 사용자 제어 명령을 디스플레이 장치(1)에 전송하는 원격 컨트롤러를 포함할 수 있다.이외에도, 입력부(710)는 사용자로부터 제어 명령을 입력 받을 수 있는 기 공지된 다양한 구성 요소를 포함한다.또한, 발광 다이오드 모듈(110)가 터치 스크린 타입으로 구현된 경우, 발광 다이오드 모듈(110)가 입력부(710)의 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 입력부(710)는 전술한 버튼 그룹(711) 또는 원격 컨트롤러, 터치 스크린 타입으로 구현된 디스플레이 등을 통해 사용자로부터 사물인터넷 기기에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있다.이에 따라, 입력부(710)는 제어 신호를 통해 사물인터넷 기기에 관한 제어 명령을 제어부(790)에 전달할 수 있다.
컨텐츠 수신부(720)는 다양한 외부 장치로부터 각종 컨텐츠를 수신할 수 있다.예를 들어, 컨텐츠 수신부(730)는 무선으로 방송 신호를 수신하는 안테나, 유선 또는 무선으로 방송 신호를 수신하고, 수신된 방송 신호를 적절히 변환하는 셋톱 박스(set top box), 멀티 미디어 저장 매체에 저장된 컨텐츠를 재생하는 멀티 미디어 재생 장치(예를 들어, DVD 플레이어, CD 플레이어, 블루레이 플레이어 등) 등으로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다.
구체적으로, 컨텐츠 수신부(720)는 외부 장치와 연결되는 복수의 커넥터(721), 복수의 커넥터(721) 가운데 컨텐츠를 수신할 경로를 선택하는 수신 경로 선택부(723), 방송 신호를 수신함에 있어 방송 신호를 수신하기 위한 채널(또는 주파수)을 선택하는 튜너(tuner, 735) 등을 포함할 수 있다.
커넥터(721)는 안테나로부터 컨텐츠가 포함된 방송 신호를 수신하는 동축 케이블 커넥터(RF coaxial cable connector), 셋톱 박스 또는 멀티 미디어 재생 장치로부터 컨텐츠를 수신하는 고선명 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface:HDMI) 커넥터, 컴포넌트 비디오 커넥터(component video connector), 컴포지트 비디오 커넥터(composite video connector), 디-서브(D-sub) 커넥터 등을 포함할 수 있다.
수신 경로 선택부(733)는 전술한 복수의 커넥터(721) 가운데 컨텐츠를 수신할 커넥터를 선택한다.예를 들어, 수신 경로 선택부(723)는 컨텐츠가 수신된 커넥터(733)를 자동으로 선택하거나, 사용자의 제어 명령에 따라 컨텐츠를 수신할 커넥터(733)를 수동으로 선택할 수 있다.
튜너(725)는 방송 신호를 수신하는 경우 안테나 등을 통해 수신되는 각종 신호 가운데 특정한 주파수(채널)의 전송 신호를 추출한다. 다시 말해, 튜너(725)는 사용자의 채널 선택 명령에 따라 컨텐츠를 수신하기 위한 채널(또는 주파수)을 선택할 수 있다.
한편 도 1b를 참조하면, 디스플레이 장치(1)에는 영상 처리부(730)가 마련될 수 있다.영상 처리부(730)는 컨텐츠 수신부(720)가 수신한 컨텐츠 가운데 영상 컨텐츠를 처리하고, 처리된 영상 데이터를 표시부(100)에 제공할 수 있다.
이때, 영상 처리부(730)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 그래픽 프로세서(731)와 그래픽 메모리(733)를 포함할 수 있다.그래픽 프로세서(731)와 그래픽 메모리(733)를 단일 칩으로 각각 구현될 수 있다.그러나, 그래픽 프로세서(731)와 그래픽 메모리(733)가 각각 단일 칩으로 구현되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 그래픽 프로세서(731)와 그래픽 메모리(733)가 단일의 칩에 집적되어 구현될 수도 있다.
그래픽 프로세서(731)는 그래픽 메모리(733)에 기억된 영상 처리 프로그램에 따라 그래픽 메모리(733)에 기억된 영상 데이터를 처리할 수 있다.또한, 그래픽 메모리(733)는 영상 처리를 위한 영상 처리 프로그램 및 영상처리 정보를 기억하거나, 그래픽 프로세서(731)가 출력하는 영상정보 또는 컨텐츠 수신부(720)로부터 수신된 영상정보를 임시로 기억할 수 있다.
한편 도 1b를 참조하면, 디스플레이 장치(1)에는 표시부(100)가 마련될 수 있다.표시부(100)는 영상을 시각적으로 표시하는 발광 다이오드 모듈(110), 발광 다이오드 모듈(110)을 구동하는 드라이버 IC(900)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(110)는 영상을 표시하는 단위가 되는 화소(pixel)을 포함할 수 있다. 각각의 화소는 영상 데이터를 나타내는 전기적 신호를 수신하고, 수신된 전기적 신호에 대응하는 광학 신호를 출력할 수 있다.이처럼, 발광 다이오드 모듈(110)에 포함된 복수의 화소가 출력하는 광학 신호가 조합되어 하나의 영상이 발광 다이오드 모듈(110)에 표시된다.
또한, 발광 다이오드 모듈(110)는 각각의 화소가 광학 신호를 출력하는 방식에 따라 여러 종류로 구분될 수 있다.예를 들어, 발광 다이오드 모듈(110)는 화소 스스로 광을 방출하는 발광 디스플레이, 백 라이트 등으로부터 방출된 광을 차단하거나 투과시키는 투과형 디스플레이, 외부 광원으로부터 입사된 광을 반사시키거나 흡수하는 반사형 디스플레이로 구분될 수 있다.
여기서, 발광 다이오드 모듈(110)는 음극선관(CRT, Cathode Ray Tube) 디스플레이 패널, 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 패널, 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 패널, 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP, Plasma Display Panel), 전계 방출 디스플레이(FED, Field Emission Display) 패널 등으로 구현될 수 있으며, 제한은 없다.
다만, 발광 다이오드 모듈(110)는 이에 한정되지 않으며, 영상 데이터에 대응하는 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 다양한 표시 수단을 채용할 수 있다.한편 디스플레이 패널(20)은 디스플레이라고 생략해서 지칭하기도 한다.
드라이버 IC(900)는 제어부(790)의 제어 신호에 따라 영상 처리부(730)로부터 영상 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 대응하는 영상을 표시하도록 발광 다이오드 모듈(110)을 구동할 수 있다. 일 실시예에 따르면 드라이버 IC는 후술하는 포그 전극과 연결되어 발광 다이오드 모듈을 구동할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(1)에는 음향 출력부(750)가 마련될 수 있다.
음향 출력부(750)는 메인 제어부(790)의 제어 신호에 따라 컨텐츠 수신부(720)로부터 음향정보를 전달 받아, 음향을 출력할 수 있다. 이때, 음향 출력부(750)는 전기적 신호를 음향 신호로 변환하는 하나 또는 2이상의 스피커(751)를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(1)에는 적외선 수광부(760)가 마련될 수 있다.
적외선 수광부(160)는 적외선 신호를 수신할 수 있다.예를 들어, 원격 컨트롤러에는 적외선 발광부가 마련될 수 있다.원격 컨트롤러는 사용자로부터 제어 명령을 입력 받으면, 적외선 발광부를 통해 이를 적외선 신호로 변환하여 송신할 수 있다.이에 따라, 적외선 수광부(160)는 적외선 신호를 수신하고, 수신한 적외선 신호로부터 제어 명령을 파악할 수 있다.여기서, 적외선 수광부(160)는 당업자에게 기 공지된 다양한 방식을 통해 구현될 수 있으며, 제한은 없다.
한편, 디스플레이 장치(1)에는 도 1b에 도시된 바와 같이 통신부(770)가 마련될 수 있다.통신부(770)는 무선 통신방식을 지원하는 무선 통신모듈(771), 및 유선 통신방식을 지원하는 유선 통신모듈(774)을 포함하여, 다양한 통신방식을 지원할 수 있다.
통신부(770)는 중개 서버 및 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 통신부(770)가 중개 서버와 다른 전자 장치로부터 송수신하는 데이터는 일반적인 장치 각각의 제어를 위한 데이터와 각 전자 장치의 암호 키를 포함할 수 있다.
통신방식은 무선 통신방식과 유선 통신방식이 있다.여기서, 무선 통신방식은 데이터가 포함된 신호를 무선으로 주고 받을 수 있는 통신방식을 의미한다.이때, 무선통신방식에는 3G(3Generation), 4G(4Generation), 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(Ultra wideband), 적외선 통신(IrDA; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), 지웨이브(Z-Wave) 등의 다양한 통신방식이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 유선 통신방식은 데이터가 포함된 신호를 유선으로 주고 받을 수 있는 통신방식을 의미한다.예를 들어, 유선 통신방식에는 PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 통신부(770)는 3G(3Generation), 4G(4Generation) 등과 같은 통신방식을 통해 기지국을 거쳐 사물인터넷 기기와 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 이외에도 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지웨이브(Z-wave), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(Ultra wideband), 적외선 통신(IrDA; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등과 같은 다양한 무선통신방식을 통해 소정 거리 이내의 기기와 데이터가 포함된 무선 신호를 송수신할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 무선 통신모듈(771)은 와이파이 통신방식을 지원하는 와이파이 통신모듈(772), 및 블루투스 통신방식을 지원하는 블루투스 통신모듈(773)을 포함한다.또한, 유선 통신모듈(774)은 USB(Universe Serial Bus) 통신방식을 지원하는 USB 통신모듈(775)을 포함한다.
한편, 이외에도 통신부(770)는 전술한 통신방식을 지원하는 적어도 하나의 통신모듈을 포함할 수 있으며, 도면에 도시된 바로 한정되는 것은 아니다.이때, 각각의 통신모듈은 통신방식마다 각각 단일의 칩으로 구현될 수 있다.다만, 복수 개의 통신모듈이 단일의 칩으로 집적되어 구현될 수 있는 등 제한은 없다.
또한, 디스플레이 장치(1)에는 도 1b에 도시된 바와 같이 전원부(780)가 마련될 수 있다.
전원부(780)는 디스플레이 장치(1)의 각 구성요소에 전원을 공급하여, 디스플레이 장치(1)가 구동되게끔 한다.전원부(780)는 디스플레이 장치(1)가 활성화시키기 위해 각 구성요소의 구동에 요구되는 전원을 공급할 수 있다.
한편, 전원부(780)는 디스플레이 장치(1)의 구성요소 중 일부에 대기전원을 공급할 수 있다.여기서, 대기전원은 전원을 끈 상태에서도 기기에서 소비되는 전원을 의미한다.다시 말해서, 대기전원은 기기의 동작과 관계없이, 기기의 플러그를 콘센트에 꽂아놓기만 해도 기기 내로 공급되는 전기 에너지를 의미한다.
한편, 대기전원은 국가 별로 다르며, 기기 별로 다르다.예를 들어, 디스플레이 장치(1)의 대기전원은 0.5W, 식기 세척기의 대기전원은 0.5W, 전기밥솥의 대기전원은 2W일 수 있는 등 기기 별로 기준이 정해져 있을 수 있으며, 국가 별로 기준이 정해져 있을 수 있다.
디스플레이 장치(1)의 메인 전원이 오프 상태더라도, 전원부(780)는 전술한 대기전원을 디스플레이 장치(1) 중의 일부 구성요소에 공급함으로써, 상시 활성화시킬 수 있다.
예를 들어, 전원부(780)는 대기 전원을 통해 적외선 수광부(160)를 활성화시킬 수 있다.이에 따라, 디스플레이 장치(1)가 오프(off) 상태라도, 즉 비활성화 상태더라도, 적외선 수광부(160)는 원격 컨트롤러에서 송신된 적외선 신호를 수신하여, 디스플레이 장치(1)의 전원을 온(on) 시킬 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1)에는 제어부(790)가 마련될 수 있다.
제어부(790)는 드라이버 IC를 통하여 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급할 수 있다.
제어부(790)는 도 1b에 도시된 바와 같이 프로세서(791), 메모리(793), 및 마이컴(795)을 포함한다.여기서, 프로세서(791), 메모리(793), 및 마이컴(795) 중 적어도 하나는 디스플레이 장치(1)에 내장된 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)에 집적될 수 있다.다만, 디스플레이 장치(1)에 내장된 시스템 온 칩이 하나만 존재하는 것은 아닐 수 있으므로, 하나의 시스템 온 칩에 집적되는 것으로 한정되는 것은 아니다.
메모리(793)는 디스플레이 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 기억할 수 있으며, 입력부(710)를 통하여 입력 받은 제어 명령 또는 프로세서(791)가 출력하는 제어 신호를 임시로 기억할 수 있다.
한편, 메모리(793)에는 유저 인터페이스를 구현하는 방법이 알고리즘 또는 프로그램으로 구현되어 저장될 수 있다.이에 따라, 프로세서(791)는 메모리(793)에 저장된 데이터를 이용하여 유저 인터페이스를 생성할 수 있다.
프로세서(791)는 디스플레이 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.예를 들어, 프로세서(791)는 디스플레이 장치(1)의 구성 요소들을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각 구성 요소의 동작을 제어할 수 있다.
프로세서(711)는 입력부(710)를 통해 입력 받은 음향 조절 명령에 따라 음향 출력부(750)에 제어 신호를 전달하여, 스피커(751)를 통해 출력되는 음향의 크기가 조절되도록 할 수 있다.또 다른 일 실시예로, 프로세서(791)는 컨텐츠 수신부(720)로부터 수신한 영상정보를 영상 처리하도록 영상 처리부(730)를 제어하고, 영상 처리된 영상 데이터를 표시하도록 표시부(100)를 제어할 수 있다.
일 실시예로, 프로세서(791)에는 그래픽 프로세서가 포함되어, 발광 다이오드 모듈(110) 상에 표시될 수 있게끔 전술한 그래픽 유저 인터페이스를 구현할 수 있다.
전원부(780)는 대기 전원을 이용하여 적외선 수광부(160), 및 블루투스 통신모듈(773)을 활성화시킴으로써, 디스플레이 장치(1)에 메인 전원이 공급되지 않는 상태에서도 동작할 수 있다.이에 따라, 적외선 수광부(160), 및 블루투스 통신모듈(773) 중 적어도 하나로부터 전원 온 신호를 입력 받으면, 마이컴(795)은 디스플레이 장치(1)에 메인 전원이 공급되도록 한다.
일 실시예로, 디스플레이 장치(1)의 전원이 오프 상태인 경우, 사용자는 원격 컨트롤러에 부착된 전원 버튼을 클릭할 수 있다.그러면, 원격 컨트롤러는 적외선 신호를 통해 디스플레이 장치(1)의 전원의 온을 요청할 수 있다.이에 따라, 적외선 수광부(160)는 적외선 신호를 수신하고, 마이컴(795)의 인터럽트 포트에 전원 온 신호를 입력할 수 있다.마이컴(795)은 프로세서(791)를 활성화시켜, 디스플레이 장치(1)가 활성화되도록, 즉 전원이 온이 되게끔 한다.
도2를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 발광 다이오드 모듈(110), 지지부재(150), 섀시(160), 하우징(170)을 포함할 수 있다.
하우징(170)은 디스플레이 장치(1)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 발광 다이오드 모듈(110), 지지부재(150) 및 섀시(160) 등이 배치될 수 있다.
지지부재(150)는 베젤(171)과 커버(172) 사이에 배치된 발광 다이오드 모듈(110) 및 섀시(160)를 지지할 수 있다. 이를 위해, 지지부재(150)는 베젤(171)에 분리 가능하게 결합되어 발광 다이오드 모듈(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.
발광 다이오드 모듈(110)은 사용자가 영상을 시각적으로 인식할 수 있도록 한다. 발광 다이오드 모듈(110)은 외부로부터 수신하거나 또는 디스플레이 장치(1) 내부에서 생성된 영상 신호에 대응되는 주파수의 광을 방출하는 패널을 의미할 수 있다.
도3을 참조하면, 발광 다이오드 모듈(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 발광 다이오드 모듈의 기판(111)의 상부에 장착될 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드 모듈(110)의 베젤(화소 영역을 감싸는 측 방향의 폭)이 최소화되거나, 아예 생략되어 발광 다이오드 모듈(110)의 전면 전체가 화소 영역이 될 수 있다.
도4는 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.
도4를 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.
도5는 일 실시예에 따른 상부 전극(500)이 발광 다이오드에 연결되는 배선 구조(T)와 독립적으로 마련되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도5를 참고하면, 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(110)은 발광 다이오드(380), 발광 다이오드를 연결하는 배선 구조(T) 및 상부 전극(500), 팬 아웃 배선(F) 및 포그 전극(800)을 제시하고 있다.
배선구조는 발광 다이오드를 구동하는데 필요한 발광 다이오드 모듈의 배선을 의미할 수 있다.
상부 전극은 후술하는 바와 같이 발광 다이오드 모듈 내 신호 및 전원을 공급하는 전극이 특정 층에 마련된 전극을 의미할 수 있다.
팬 아웃 배선(F)은 상부 전극(500)과 연결되어 상부 전극(500)을 포그 전극(800)과 연결하는 배선 구조를 의미할 수 있다.
발광 다이오드 모듈의 구동에 있어서 팬 아웃 배선을 통하여 드라이버 IC 및 포그 전극의 사용 개수를 줄일 수 있다.
한편 다수의 상부 전극, 기판과 발광 다이오드 접속에 사용 되는 배선은 발광 다이오드의 각 픽셀에 존재해야 하기 때문에, 팬아웃 배선의 구조를 위해서는 후술하는 바와 같이 상부 절연층 구조가 요구된다. 이와 관련된 자세한 설명은 해당 부분에서 자세히 설명한다.
또한, 팬아웃 배선(F), 포그 전극(800) 및 다이오드(380)를 연결하는 배선 구조(T)를 같은 층에 형성하면 서로 교차될 수 있어 별개의 층 구조가 요구된다.
따라서 후술하는 바와 같이 상부 절연층 및, 상부 절연층에 형성되는 팬아웃 배선을 통하여 포그 전극에 연결된다면 포그 전극 위치의 자유도를 확보할 수 있다.
아래에서는 상술한 상부 전극 및 배선 구조가 상부 절연층을 통하여 포그 전극에 연결되는 발광 다이오드 모듈에 대한 구조를 상세하게 설명한다.
도6a 내지 도6e는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조 방법을 단계적으로 나타낸 도면이다.
도 6a에 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 발광 다이오드 모듈(110)은 배면 발광형(Bottom Emission)으로서, 기판(111)은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
기판(111)은 발광 다이오드(380)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 흡수층이 형성될 수 있다.
한편 상술한 발광 다이오드는 무기 발광 다이오드로 마련될 수 있다.
구체적으로 발광 다이오드(380)는 10-100㎛ 크기의LED로서, Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물재료를 사파이어기판 또는 실리콘기판 위에 복수개 박막성장 시킨 후, 상기 사파이어기판 또는 실리콘기판을 절단 분리함으로써 형성될 수 있다.
광 흡수층은 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.
도6a에 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.
도6b를 참고하면, 버퍼층(113) 상에 박막 트랜지스터(200) 및 발광 다이오드(380)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. 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.
도 6b에 도시된 바와 같이, 제1절연층(117)에 발광 다이오드(380)가 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 다이오드(380)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(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(380)는 자외광으로부터 가시광까지의 파장 영역에 속하는 소정 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(380)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(380)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(380)의 상면에 위치할 수 있다. 반대로 발광 다이오드(380)의 발광면은 발광 다이오드(380)의 저면에 위치할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(380)의 발광면(380)이 제1절연층(117) 상에 접촉되고, 발광 다이오드(380)는 기판(111)을 향해 빛을 발산할 수 있다.
제1절연층(117)에는 게이트 전극(220), 데이터 전극(250)이 마련될 수 있다. 한편 게이트 전극(220), 데이터 전극(250)과 발광 다이오드가 연결되는 배선 구조는 제1절연층(117) 및 제2절연층(118)상에 마련될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 발광 다이오드(380)는 배면 발광형(Bottom Emission)일 수 있다. 발광 다이오드(380)가 배면 발광형이므로, 박막 트랜지스터(200) 등의 화소 회로 소자와 발광 다이오드(380)는 서로 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 이러한 발광 다이오드(380)는 점착제 코팅에 의해 제1절연층(117) 상에 고정될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(380)를 둘러싸도록 제1절연층(117) 상에는 제2절연층(118)이 마련될 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.
상부 전극(220s, 250s, 240s, Vss)은 발광 다이오드 모듈(110)을 구동하기 위한 각종 드라이버 IC(900)을 화소 회로에 연결시킬 수 있다.
예를 들면, 상부 전극(220s, 250s, 240s, Vss)은 전원 전압 전극(240), 데이터 신호 전극(250), 게이트 전극(220), 기준 전압(VSS)과 연결되어 마련될 수 있다.
상부 전극(220s, 250s, 240s, Vss)은 발광 다이오드(380)에 데이터 신호를 인가하도록 박막 트랜지스터(200)의 드레인 전극(230b)와 발광 다이오드(380)의 애노드(310)를 연결하는 신호 전극(510)과, 발광 다이오드(380)에 접지를 제공하도록 발광 다이오드(380)의 캐소드(320)와 기준 전압(VSS, 554)을 연결하는 공통 접지 전극(530)을 포함할 수 있다.
발광 다이오드(380)가 배면 발광형이기 때문에, 전술한 제1절연층(117), 층간 절연층(115), 게이트 절연층(114), 버퍼층(113) 등은 모두 투명한 재질로 형성될 수 있다.
한편 도6b에서는 발광 다이오드를 전사 하고 제2절연층을 형성한 것을 나타내고 있으나, 도6c는 제2절연층을 형성하고 발광 다이오드를 전사한 형태를 나타내고 있다. 제2절연체와 발광 다이오드를 기판에 형성하는데 있어 그 순서는 달라질 수 있으며 순서에 따라서 배선 형태도 달라질 수 있다.
도6d를 참고하면 상부 절연층(119)에는 상술한 상부 전극이 마련될 수 있으며, 상부 전극과 연결된 팬 아웃 배선(220-F, 250-F, 240-F, Vss-F)을 더 포함할 수 있다.
한편 상부 절연층(119)은 다이오드와 연결된 배선 구조와 팬 배선(220-F, 250-F, 240-F, Vss-F)을 다른 층 구조로 형성함과 동시에 발광 다이오드를 보호할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한 상부 절연층(119)에는 팬 아웃 배선 형성을 위한, 각각의 상부 전극과 대응되는 비아 홀(H,Via hole)을 형성할 수 있다.
도6e를 참고하면 상부 절연층(119)상에는 제3절연층(120)이 마련되어 팬 아웃 배선과 캐핑 도체(capping metal, 121)을 통하여 포그 전극과 연결될 수 있다. 한편 일 실시예에 따르면 캐핑 도체는 ITO(Indium Tin Oxide)로 마련될 수 있다.
캐핑 도체(400)는 ACF 본딩(600)을 통하여 포그 전극(800)에 연결될 수 있다.
ACF(Anisotropic Conductive Film)는 이방성 전도 필름을 의미할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(110)을 구동하기 위한 각종 드라이버 IC칩, 예를 들면, 파워 라인, 데이터 IC, 게이트 IC, 터치 감지IC, 무선 제어기, 통신 IC 등은 포그 전극(800)과 연결될 수 있다.
포그 전극(800)은 ACF 본딩(600)에 의해 팬 아웃 배선(220F, 250F, 240F, VssF)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기와 같은 구조에 따라, 드라이버 IC(900)은 기판(111)의 발광면의 뒷면 측에 배치될 수 있다.
한편 도6a 내지 도6e에서 설명한 층에는 적어도 하나의 광 흡수층(black matrix)가 마련되어 픽셀간 분리를 통한 화면 출력의 균일도과 색 분리를 향상 시킬 수 있다.
한편 도6a 내지 도6e에서 설명한 실시예는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 발광 다이오드 모듈이 구현되는 형태는 플립 형태(Flip chip)와 수직 형태(Vertical chip)로 구현될 수 있고 발광 다이오드가 형성될 수 있는 형태의 제한은 없다.
도7a 및 도7b는 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(110)의 탑뷰(Top view)를 나타낸 도면이다.
도7a를 참고하면, 발광 다이오드 모듈(110)상에는 상부 전극과 연결된 팬 배선(F)이 마련될 수 있다. 팬 배선 각각은 게이트 전극(220S), 신호 전극(250S) 및 전원 전극(240S), 기준 전압 전극(Vss)에 연결된 상부 전극에 대응하여 연결될 수 있다.
한편 해당 상부 전극은 팬 배선을 통하여 포그 전극(800-1, 800-2)과 연결될 수 있다. 한편 일 실시예에 따르면 발광 다이오드의 신호 전달에 관여하는 전극(220S, 250S)과 전원 공급에 관여하는 상부 전극(Vss, 240S)은 각각 다른 포그 전극과 연결될 수 있다.
구체적으로 게이트 전극(220S), 신호 전극(250S)은 상부 전극과 연결되어 팬 아웃 배선(F)을 통하여 신호 포그 전극(800-1)에 연결될 수 있다.
또한 전원 전압 전극(240S), 기준 전압 전극(Vss)과 연결된 상부 전극은 연결되어 팬 아웃 배선(F)을 통하여 전원 포그 전극(800-2)에 연결될 수 있다.
한편 도7b를 참고하면, 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 신호 전달에 관여하는 전극(220S, 250S)과 전원 공급에 관여하는 상부 전극(Vss, 240S)은 같은 포그 전극(800)과 연결될 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면 전원 전압 전극 및 기준 전압 전극과 각각 연결된 팬 아웃 배선은 포그 전극을 기준(CL)으로 대칭 구조를 형성하여 연결될 수 있다.
이러한 연결을 기초로 발광 다이오드 모듈은 상술한 포그 전극을 이용하여 패널 가운데서 전원을 공급하여 균일한 방사형의 휘도 분포를 제공할 수 있다.
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.
1 : 디스플레이 장치 110 : 발광 다이오드 모듈
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 118 : 제2절연층
119 : 상부 절연층F : 팬 아웃 배선
800 : 포그(FOG) 전극900 : 드라이버 IC

Claims (20)

  1. 복수의 층 구조를 갖는 발광 다이오드 모듈에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향해 빛을 발산하는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드의 상부에 위치하며 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극;
    상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 마련되는 상부 절연층;
    상기 상부 절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및
    상기 복수의 상부 전극과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그 전극과 연결되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 절연층은,
    상기 발광 다이오드가 실장된 층과 다른 층으로 마련되는 발광 다이오드 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 절연층은,
    상기 포그 전극과 상기 발광 다이오드 사이에 마련되어 상기 발광 다이오드를 보호하도록 마련되는 발광 다이오드 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 절연층은,
    상기 상부 전극에 대응되는 비아 홀; 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펜 아웃 배선은;
    상기 발광 다이오드에 연결되는 배선 구조와 독립적으로 마련되는 발광 다이오드 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되며, 게이트를 갖는 박막 트랜지스터;를 더 포함하고,
    상기 복수의 상부 전극은,
    상기 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 신호 전극 및 상기 게이트와 연결된 게이트 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
    상기 포그 전극은,
    상기 신호 전극 및 상기 게이트 전극과 각각 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결되는 발광 다이오드 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 상부 전극은,
    상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 전압 전극 및 상기 발광 다이오드의 캐소드에 연결되는 기준 전압 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
    상기 포그 전극은,
    상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결되는 발광 다이오드 모듈.
  8. 제7항에 있어서
    상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극과 각각 연결된 팬 아웃 배선은 상기 포그 전극을 기준으로 대칭 구조를 형성하여 연결되는 발광 다이오드 모듈.
  9. 복수의 층 구조를 갖는 발광 다이오드 모듈; 및
    상기 발광 다이오드 모듈을 구동하는 드라이버 IC;
    상기 드라이버 IC와 연결되도록 상기 발광 다이오드 모듈 상에 마련되는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및
    상기 드라이버 IC를 통하여 상기 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제어부;를 포함하고,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    기판;
    상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향해 빛을 발산하는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드의 상부에 위치하며 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극;
    상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 마련되는 상부 절연층;
    상기 상부 절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및
    상기 복수의 상부 전극과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그 전극과 연결되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 절연층은,
    상기 복수의 층 중 상기 발광 다이오드가 실장된 층과 다른 층으로 마련되는 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 상부 절연층은,
    상기 포그 전극과 상기 발광 다이오드 사이에 마련되어 상기 발광 다이오드를 보호하도록 마련되는 디스플레이 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상부 절연층은,
    상기 복수의 상부 전극 각각에 대응되는 비아 홀; 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 팬 아웃 배선은;
    상기 발광 다이오드에 연결되는 배선 구조와 독립적으로 마련되는 디스플레이 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되며, 게이트를 갖는 박막 트랜지스터;를 더 포함하고,
    상기 복수의 상부 전극은,
    상기 발광 다이오드에 상기 데이터 신호를 공급하도록 마련되는 신호 전극 및 상기 게이트와 연결된 게이트 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
    상기 포그 전극은,
    상기 신호 전극 및 상기 게이트 전극과 각각 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결되는 디스플레이 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 상부 전극은,
    상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 전압 전극 및 상기 발광 다이오드의 캐소드에 연결되는 기준 전압 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
    상기 포그 전극은,
    상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결되는 발광 다이오드 모듈.
  16. 제15항에 있어서
    상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극과 각각 연결된 팬 아웃 배선은 상기 포그 전극을 기준으로 대칭 구조를 형성하여 연결되는 디스플레이 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 펜 아웃 배선은,
    상기 포그 전극을 기준으로 대칭 구조를 형성하고,
    상기 드라이버 IC는,
    상기 포그 전극을 통하여 상기 발광 다이오드에 전원을 공급하는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 상부 전극은,
    상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결되도록 마련되고,
    상기 포그 전극은,
    상기 전원 전압 전극 및 상기 기준 전압 전극 각각과 연결된 상기 복수의 상부 전극이 상기 팬 아웃 배선을 통하여 연결되는 디스플레이 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 드라이버 IC는,
    상기 펜 아웃 배선을 통하여,
    상기 발광 다이오드에 실질적으로 균일하게 전원을 공급하는 디스플레이 장치.
  20. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1절연층;
    상기 제1절연층 상에 배치되는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드를 둘러싸도록 상기 제1절연층 상에 배치되는 제2절연층;
    상기 제2절연층 상에 마련되고 상기 발광 다이오드와 연결되는 복수의 상부 전극;
    상기 복수의 상부 전극을 둘러싸도록 상기 제2절연층 상에 마련되는 상부 절연층;
    상기 상부 절연층 상에 마련된 제3절연층;
    상기 제3절연층 상부에 위치하는 포그(FOG, film on glass) 전극; 및
    상기 복수의 상부 전극 각각과 연결되고, 상기 상부 절연층을 통하여 상기 포그(FOG, film on glass) 전극과 연결되도록 마련되는 펜 아웃(fan out)배선;을 포함하는 발광 다이오드 모듈.
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