KR20220058220A - 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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이택모
장경운
허균
홍순민
황대석
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Abstract

개시된 발명의 일 측면은, 패널 기판에 실장된 무기 발광 소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터 회로를 별도의 칩에 마련함으로써 회로 검사와 교체 및 디스플레이 모듈 또는 디스플레이 장치의 제조 공정을 더 용이하게 할 수 있는 디스플레이 모듈, 디스플레이 장치 및 디스플레이 모듈의 제조 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이 모듈은, 제1기판; 상기 제1기판의 상면에 배치되는 복수의 무기 발광 소자; 상기 제1기판의 하면에 배치되는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러; 및 상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러에 구동 신호를 전송하는 드라이버 IC;를 포함하고, 상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 이루어지고, 상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀을 제어할 수 있다.

Description

디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치{DISPLAY MODULE AND DISPLAY APPARATUS}
무기 발광 소자를 이용하여 영상을 구현하는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 각각의 픽셀이 스스로 빛을 내는 자발광 디스플레이와 별도의 광원을 필요로 하는 수발광 디스플레이로 구분할 수 있다.
LCD(Liquid Crystal Display)는 대표적인 수발광 디스플레이로서, 디스플레이 패널의 후방에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛, 빛을 통과/차단시키는 스위치 역할을 하는 액정층, 공급된 빛을 원하는 색으로 바꿔주는 컬러필터 등을 필요로 하기 때문에 구조적으로 복잡하고 얇은 두께를 구현하는데 한계가 있다.
반면에, 픽셀마다 발광 소자를 구비하여 각각의 픽셀이 스스로 빛을 내는 자발광 디스플레이는 백라이트 유닛, 액정층 등의 구성요소가 필요 없고, 컬러 필터도 생략할 수 있기 때문에 구조적으로 단순하여 높은 설계 자유도를 가질 수 있다. 또한, 얇은 두께를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 명암비, 밝기 및 시야각을 구현할 수 있다.
자발광 디스플레이 중 마이크로 LED 디스플레이는 평판 디스플레이 중 하나로 크기가 100 마이크로미터 내외인 복수의 LED로 구성되어 있다. 백라이트가 필요한 LCD 에 비해 마이크로 LED 디스플레이는 우수한 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공할 수 있다.
또한, 무기 발광 소자인 마이크로 LED는 유기물을 보호하기 위해 별도의 봉지층(encapsulation layer)이 필요한 OLED보다 더 밝고 발광 효율이 우수하며 수명이 더 길다.
개시된 발명의 일 측면은, 패널 기판에 실장된 무기 발광 소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터 회로를 별도의 칩에 마련함으로써 회로 검사와 교체 및 디스플레이 모듈 또는 디스플레이 장치의 제조 공정을 더 용이하게 할 수 있는 디스플레이 모듈, 디스플레이 장치 및 디스플레이 모듈의 제조 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이 모듈은, 제1기판; 상기 제1기판의 상면에 배치되는 복수의 무기 발광 소자; 상기 제1기판의 하면에 배치되는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러; 및 상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러에 구동 신호를 전송하는 드라이버 IC;를 포함하고, 상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 이루어지고, 상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀을 제어할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 제2기판; 및 상기 제2기판에 배치된 적어도 하나의 박막 트랜지스터;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는, 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는, LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제1기판은, 유리 기판을 포함하고, 상기 제2기판은, 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
상기 복수의 픽셀 중에서 인접한 픽셀들 사이의 간격이 모두 동일하게 유지될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자의 적어도 일부와 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러의 적어도 일부가 상하 방향으로 서로 겹치게 배치될 수 있다.
상기 복수의 픽셀 각각은, 서로 다른 색상의 광을 출력하는 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 적색 무기 발광 소자, 녹색 무기 발광 소자 및 청색 무기 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 비아홀 배선 및 측면 배선 중 적어도 하나를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 2차원으로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 복수의 디스플레이 모듈; 및 상기 복수의 디스플레이 모듈을 지지하는 프레임;을 포함하고, 상기 복수의 디스플레이 모듈 각각은, 제1기판; 상기 제1기판의 상면에 배치되는 복수의 무기 발광 소자; 상기 제1기판의 하면에 배치되는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러; 및 상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러에 구동 신호를 전송하는 드라이버 IC;를 포함하고, 상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 이루어지고, 상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀을 제어할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 제2기판; 및 상기 제2기판에 배치된 적어도 하나의 박막 트랜지스터;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는, 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는, LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제1기판은, 유리 기판을 포함하고, 상기 제2기판은, 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
상기 복수의 픽셀 중에서 인접한 픽셀들 사이의 간격이 모두 동일하게 유지될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자의 적어도 일부와 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러의 적어도 일부가 상하 방향으로 서로 겹치게 배치될 수 있다.
상기 복수의 픽셀 각각은, 서로 다른 색상의 광을 출력하는 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 적색 무기 발광 소자, 녹색 무기 발광 소자 및 청색 무기 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은, 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 비아홀 배선 및 측면 배선 중 적어도 하나를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 프레임은, 상기 복수의 디스플레이 모듈 각각의 테두리를 하부에서 지지하고, 상기 복수의 디스플레이 모듈 각각의 테두리 내부에 대응되는 영역은 개방되어 있다.
상기 제1기판의 하면에 배치된 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러는, 상기 프레임의 개방된 영역에 위치할 수 있다.
상기 복수의 디스플레이 모듈에 타이밍 제어 신호를 전송하는 구동 보드;를 더 포함하고, 상기 구동 보드는, 상기 프레임의 하부에 배치되고, 상기 프레임의 개방된 영역을 통해 상기 복수의 디스플레이 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 의하면, 패널 기판에 실장된 무기 발광 소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터 회로를 별도의 칩으로 마련함으로써 회로 검사와 교체 및 디스플레이 모듈 또는 디스플레이 장치의 제조 공정을 더 용이하게 할 수 있다.
도 1 은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 예시를 나타낸 사시도이다.
도 2 는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단위 모듈을 구성하는 픽셀 배열의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함되는 디스플레이 모듈의 구성이 구체화된 제어 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 각각의 픽셀이 구동되는 방식을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 단일 서브 픽셀을 제어하는 픽셀 회로를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 마이크로 픽셀 컨트롤러와 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 픽셀의 관계를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 8및 도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 일부를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 상면을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 하면을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 비아홀을 통해 연결되는 경우의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 비아홀을 통해 연결되는 경우의 상면을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소 자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 비아홀을 통해 연결되는 경우의 하면을 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 측면 배선을 통해 연결되는 경우의 상면을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 측면 배선을 통해 연결되는 경우의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 측면 배선을 통해 연결되는 경우의 하면을 나타낸 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 디스플레이 패널과 드라이버 IC를 전기적으로 연결하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 19 및 도 20은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 타일링된 복수의 디스플레이 모듈에 전달되는 신호의 예시를 나타낸 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서 복수의 디스플레이 모듈이 하우징에 결합되는 방식의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 디스플레이 모듈에 수행되는 BM 처리의 예시를 나타낸 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 24 내지 도 30은 도 23에 도시된 일부 단계들에 의해 제조되는 디스플레이 모듈을 나타낸 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 다른 구성요소와 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것 또는 배선, 솔더링 등에 의해 전기적으로 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 신호 또는 데이터를 전달 또는 전송한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 존재하여 이 구성요소를 통해 전달 또는 전송하는 것을 배제하지 않는다.
명세서 전체에서, "제1", "제2"와 같은 서수의 표현은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되는 것으로서, 사용된 서수가 구성요소들 간의 배치 순서, 제조 순서나 중요도 등을 나타내는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별 부호는 각 단계들을 지칭하기 위해 사용되는 것으로 이 식별 부호가 각 단계들의 순서를 한정하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 일 측면에 따른 디스플레이 모듈, 디스플레이 장치 및 그 제조방법의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 예시를 나타낸 사시도이고, 도 2 는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단위 모듈을 구성하는 픽셀 배열의 예시를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 픽셀마다 발광 소자가 배치되어 각각의 픽셀이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정 디스플레이 장치와 달리 백라이트 유닛, 액정층 등의 구성요소를 필요로 하지 않기 때문에 얇은 두께를 구현할 수 있고, 구조가 단순하여 다양한 설계의 변경이 가능하다.
또한, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 각각의 픽셀에 배치되는 발광 소자로 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode)와 같은 무기 발광 소자를 채용할 수 있다. 무기 발광 소자는 OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 유기 발광 소자에 비해 반응속도가 빠르며, 저전력으로 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 수분과 산소의 노출에 취약하여 봉지 공정을 필요로 하고 내구성이 약한 유기 발광 소자와 달리 봉지 공정을 필요로 하지 않고 내구성도 강하다. 이하, 후술하는 실시예에서 언급되는 무기 발광 소자는 무기 발광 다이오드를 의미하는 것으로 한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 채용되는 무기 발광 소자는 짧은 변의 길이가 100 ㎛ 내외의 크기를 갖는 마이크로 LED일 수 있다. 이와 같이, 마이크로 단위의 LED를 채용함으로써, 픽셀 사이즈를 줄이고 동일한 화면 크기 내에서도 고해상도를 구현할 수 있다.
또한, LED 칩을 마이크로 단위의 크기로 제조하면, 무기물 재료의 특성 상 휘어질 때 깨지는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 마이크로 LED 칩을 플렉서블 기판에 전사했을 때 기판이 휘어지더라도 LED 칩이 깨지지 않으므로, 플렉서블한 디스플레이 장치도 구현이 가능하게 된다.
마이크로 LED를 채용한 디스플레이 장치는 초소형의 픽셀 크기와 얇은 두께를 이용하여 다양한 분야에 응용될 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED가 전사된 복수의 디스플레이 모듈(10)을 타일링하여 하우징(20)에 고정함으로써 대면적 화면을 구현할 수 있고, 이러한 대면적 화면의 디스플레이 장치는 사이니지(signage), 전광판 등으로 사용될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 XYZ축의 3차원 좌표계는 디스플레이 장치(1)를 기준으로 한 것으로서, 디스플레이 장치(1)의 화면이 위치하는 평면은 XZ 평면이고, 영상이 출력되는 방향 또는 무기 발광 소자의 발광 방향은 +Y방향이다. 좌표계가 디스플레이 장치(1)를 기준으로 한 것이므로, 디스플레이 장치(1)가 누워 있는 경우와 세워져 있는 경우 모두 동일한 좌표계가 적용될 수 있다.
일반적으로 디스플레이 장치(1)는 세워진 상태에서 사용되고, 사용자는 디스플레이 장치(1)의 전면에서 영상을 시청하게 되므로 영상이 출력되는 +Y 방향을 전방이라 하고, 그 반대 방향을 후방이라 할 수 있다.
또한, 일반적으로 디스플레이 장치(1)는 누운 상태에서 제조된다. 따라서, 디스플레이 장치(1)의 -Y 방향을 하부 방향이라 하고, +Y방향을 상부 방향이라 하는 것도 가능하다. 즉, 후술하는 실시예에서는 +Y 방향을 상부 방향이라 할 수도 있고 전방이라 할 수도 있으며, -Y 방향을 하부 방향이라 할 수도 있고 후방이라 할 수도 있다.
평판 형태의 디스플레이 장치(1) 또는 디스플레이 모듈(10)의 상면과 하면을 제외한 나머지 네 면은 디스플레이 장치(1)나 디스플레이 모듈(10)의 자세에 상관없이 모두 측면이라 하기로 한다.
도 1의 예시에서는 디스플레이 장치(1)가 복수의 디스플레이 모듈을 포함하여 대면적 화면을 구현하는 경우를 도시하였으나, 디스플레이 장치(1)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치(1)가 단일 디스플레이 모듈(10)을 포함하여 TV, 웨어러블 디바이스, 휴대용 디바이스, PC용 모니터 등으로 구현되는 것도 가능하다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 모듈(10)은 M x N(M, N은 2 이상의 정수) 배열의 픽셀, 즉 2차원으로 배열된 복수의 픽셀을 포함할 수 있다. 도 2는 픽셀 배열을 개념적으로 도시한 것으로서, 디스플레이 모듈(10)에 픽셀이 배열되는 액티브 영역 외에 영상이 표시되지 않는 베젤 영역이나 배선 영역 등도 위치할 수 있음은 물론이다.
당해 실시예에서 어떤 구성요소들이 2차원으로 배열되었다는 것은 해당 구성요소들이 동일한 평면 상에 배치되는 경우뿐만 아니라, 서로 평행한 다른 평면 상에 배치되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 해당 구성요소들이 동일한 평면 상에 배치되는 경우는, 배치된 구성요소들의 상단까지 반드시 동일한 평면 상에 위치해야 하는 것은 아니며 배치된 구성요소들의 상단은 서로 평행한 다른 평면 상에 위치하는 경우도 포함할 수 있다.
픽셀(P)은 서로 다른 색상의 광을 출력하는 적어도 3개의 서브 픽셀로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 픽셀(P)은 R, G, B에 각각 대응되는 세 개의 서브 픽셀(SP(R), SP(G), SP(B))로 이루어질 수 있다. 여기서, 적색 서브 픽셀(SP(R))은 적색광을 출력할 수 있고, 녹색 서브 픽셀(SP(G))은 녹색광을 출력할 수 있으며, 청색 서브 픽셀(SP(B))은 청색광을 출력할 수 있다.
다만, 도 2의 픽셀 배열은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10) 및 디스플레이 장치(1)에 적용될 수 있는 예시에 불과하며, 서브 픽셀들이 Z축 방향을 따라 배열되는 것도 가능하고, 일렬로 배열되지 않는 것도 가능하며, 서브 픽셀들의 사이즈가 서로 다르게 구현되는 것도 가능하다. 픽셀이 다양한 색상을 구현하기 위해 복수의 서브 픽셀을 포함하기만 하면 되고, 각각의 서브 픽셀의 사이즈나 배열 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
또한, 픽셀(P)이 반드시 적색광을 출력하는 적색 서브 픽셀(SP(R)), 녹색광을 출력하는 녹색 서브 픽셀(SP(G)), 청색광을 출력하는 청색 서브 픽셀(SP(B))로 구성되어야 하는 것은 아니며, 황색광이나 백색광을 출력하는 서브 픽셀이 포함되는 것도 가능하다. 즉, 각각의 서브 픽셀에서 출력되는 광의 색상이나 종류, 서브 픽셀의 개수에 대해서는 제한을 두지 않는다.
다만, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해, 픽셀(P)이 적색 서브 픽셀(SP(R)), 녹색 서브 픽셀(SP(G)), 및 청색 서브 픽셀(SP(B))로 구성되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)과 디스플레이 장치(1)는 각각의 픽셀이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 디스플레이 장치이다. 따라서, 각각의 서브 픽셀에는 서로 다른 색상의 광을 방출하는 무기 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 적색 서브 픽셀(SP(R))에는 적색 무기 발광 소자가 배치될 수 있고, 녹색 서브 픽셀(SP(G))에는 녹색 무기 발광 소자가 배치될 수 있으며, 청색 서브 픽셀(SP(B))에는 청색 무기 발광 소자가 배치될 수 있다.
따라서, 당해 실시예에서 픽셀(P)은 적색 무기 발광 소자, 녹색 무기 발광 소자 및 청색 무기 발광 소자를 포함하는 클러스터(cluster)를 나타낼 수 있고, 서브 픽셀은 각각의 무기 발광 소자를 나타낼 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n, n은 2 이상의 정수)을 포함할 수 있고, 복수의 디스플레이 모듈(10)을 제어하는 메인 제어부(300)와 타이밍 제어부(500), 외부 기기와 통신하는 통신부(430), 소스 영상을 입력 받는 소스 입력부(440), 음향을 출력하는 스피커(410) 및 사용자로부터 디스플레이 장치(1)를 제어하기 위한 명령을 입력 받는 입력부(420)를 포함할 수 있다.
입력부(420)는 디스플레이 장치(1)의 일 영역에 마련되는 버튼이나 터치 패드를 포함할 수도 있고, 디스플레이 패널(100, 도 4참조)이 터치 스크린으로 구현되는 경우에는 입력부(420)가 디스플레이 패널(100)의 전면에 마련된 터치 패드를 포함할 수 있다. 또한, 입력부(420)는 리모트 컨트롤러를 포함하는 것도 가능하다.
입력부(420)는 사용자로부터 디스플레이 장치(1)의 전원 온/오프, 볼륨 조정, 채널 조정, 화면 조정, 각종 설정 변경 등 디스플레이 장치(1)를 제어하기 위한 다양한 명령을 수신할 수 있다.
스피커(410)는 본체(20)의 일 영역에 마련될 수도 있고, 하우징(20)과 물리적으로 분리된 별도의 스피커 모듈이 더 마련되는 것도 가능하다.
통신부(430)는 중계 서버 또는 다른 전자 장치와 통신을 수행하여 필요한 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(430)는 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 무선 통신 방식 중 적어도 하나를 채용할 수 있다. 또한, PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등의 유선 통신 방식을 채용하는 것도 가능하다.
소스 입력부(440)는 셋탑 박스, USB, 안테나 등으로부터 입력되는 소스 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 소스 입력부(440)는 HDMI 케이블 포트, USB 포트, 안테나 등을 포함하는 소스 입력 인터페이스의 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
소스 입력부(440)가 수신한 소스 신호는 메인 제어부(300)에서 처리되어 디스플레이 패널(100)과 스피커(410)에서 출력 가능한 형태로 변환될 수 있다.
메인 제어부(300)와 타이밍 제어부(500)는 후술하는 동작을 수행하기 위한 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 적어도 하나의 메모리와 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
메인 제어부(300)는 소스 입력부(440)를 통해 입력된 소스 신호를 처리하여 입력된 소스 신호에 대응되는 영상 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(300)는 소스 디코더, 스케일러, 이미지 인헨서(Image Enhancer) 및 그래픽 프로세서를 포함할 수 있다. 소스 디코더는 MPEG 등의 형식으로 압축되어 있는 소스 신호를 디코딩할 수 있고, 스케일러는 해상도 변환을 통해 원하는 해상도의 영상 데이터를 출력할 수 있다.
이미지 인헨서는 다양한 기법의 보정을 적용하여 영상 데이터의 화질을 개선할 수 있다. 그래픽 프로세서는 영상 데이터의 픽셀을 RGB 데이터로 구분하고, 디스플레이 패널(100)에서의 디스플레이 타이밍을 위한 syncing 신호 등의 제어 신호와 함께 출력할 수 있다. 즉, 메인 제어부(300)는 소스 신호에 대응되는 영상 데이터와 제어 신호를 출력할 수 있다.
전술한 메인 제어부(300)의 동작은 디스플레이 장치(1)에 적용 가능한 예시에 불과하고, 다른 동작을 더 수행하거나 전술한 동작 중 일부를 생략하는 것도 가능함은 물론이다.
메인 제어부(300)에서 출력하는 영상 데이터와 제어 신호는 타이밍 제어부(500)로 전달될 수 있다.
타이밍 제어부(500)는 메인 제어부(300)로부터 전달된 영상 데이터를 드라이버 IC(200, 도 4 참조)에서 처리 가능한 형태의 영상 데이터로 변환하고 영상 데이터를 디스플레이 패널(100)에 표시하기 위해 필요한 타이밍 제어 신호 등의 각종 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)가 반드시 복수의 디스플레이 모듈(10)을 포함해야 하는 것은 아니나, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 복수의 디스플레이 모듈(10)을 포함하는 디스플레이 장치(1)를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함되는 디스플레이 모듈의 구성이 구체화된 제어 블록도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 각각의 픽셀이 구동되는 방식을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4 를 참조하면, 복수의 디스플레이 모듈 각각(10-1, 10-2, ..., 10-n)은 영상을 표시하는 디스플레이 패널(100)과 디스플레이 패널(100)을 구동하는 드라이버 IC(200)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 전술한 바와 같이 2차원으로 배열되는 복수의 픽셀을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀은 다양한 색상을 구현하기 위해 복수의 서브 픽셀로 구성될 수 있다.
또한, 앞서 언급한 바와 같이, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 각각의 픽셀이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 디스플레이 장치이다. 따라서, 각각의 서브 픽셀에는 무기 발광 소자(120)가 배치될 수 있다. 즉, 복수의 픽셀 각각은 2 이상의 무기 발광 소자(120)로 이루어질 수 있다.
각각의 무기 발광 소자(120)는 AM(Active Matrix) 방식 또는 PM(Passive Matrix) 방식에 의해 구동될 수 있으나, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 무기 발광 소자(120)가 AM 방식에 의해 구동되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)에서는 각각의 무기 발광 소자(120)가 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 의해 개별적으로 제어될 수 있고, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 드라이버 IC(200)로부터 출력되는 구동 신호에 기초하여 동작할 수 있다.
도 5를 함께 참조하면, 드라이버 IC(200)는 스캔 드라이버(210)와 데이터 드라이버(220)를 포함할 수 있다. 스캔 드라이버(210)는 서브 픽셀을 온/오프하기 위한 게이트 신호를 출력할 수 있고, 데이터 드라이버(220)는 영상을 구현하기 위한 데이터 신호를 출력할 수 있다. 다만, 다양한 설계 변경에 따라, 드라이버 IC(200)의 동작 중 일부를 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에서 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 스캔 드라이버(210)의 동작을 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에서 수행할 수도 있는바, 이러한 경우에는 드라이버 IC(200)가 스캔 드라이버(210)를 포함하지 않는 것도 가능하다. 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 드라이버 IC(200)가 스캔 드라이버(210)와 데이터 드라이버(220)를 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
스캔 드라이버(210)는 타이밍 제어부(500)로부터 전달된 제어 신호에 기초하여 게이트 신호를 생성할 수 있고, 데이터 드라이버(220)는 타이밍 제어부(500)로부터 전달된 영상 데이터에 기초하여 데이터 신호를 생성할 수 있다.
마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 각각의 무기 발광 소자(120)를 개별적으로 제어하기 위한 픽셀 회로(131)를 포함할 수 있고, 스캔 드라이버(210)에서 출력되는 게이트 신호와 데이터 드라이버(220)에서 출력되는 데이터 신호는 픽셀 회로(131)에 입력될 수 있다.
예를 들어, 픽셀 회로(131)에 게이트 전압(VGATE), 데이터 전압(VDATA) 및 전원 전압(VDD)이 입력되면, 픽셀 회로(131)는 무기 발광 소자(120)를 구동하기 위한 구동 전류(CD)를 출력할 수 있다.
픽셀 회로(131)로부터 출력된 구동 전류(CD)는 무기 발광 소자(120)에 입력될 수 있고, 무기 발광 소자(120)는 입력된 구동 전류(CD)에 의해 발광하여 영상을 구현할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 단일 서브 픽셀을 제어하는 픽셀 회로를 간략하게 도시한 회로도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 마이크로 픽셀 컨트롤러와 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 픽셀의 관계를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6의 예시를 참조하면, 픽셀 회로(131)는 무기 발광 소자(120)를 스위칭하거나 구동하는 박막 트랜지스터(TR1, TR2)와 캐패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 무기 발광 소자(130)는 마이크로 LED일 수 있다.
일 예로, 박막 트랜지스터(TR1, TR2)는 스위칭 트랜지스터(TR1)와 구동 트랜지스터(TR2)를 포함할 수 있고, 스위칭 트랜지스터(TR1)와 구동 트랜지스터(TR2)는 PMOS타입 트랜지스터로 구현될 수 있다. 다만, 디스플레이 모듈(10) 및 디스플레이 장치(1)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 스위칭 트랜지스터(TR1)와 구동 트랜지스터(TR2)가 NMOS타입 트랜지스터로 구현되는 것도 가능함은 물론이다.
스위칭 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극은 스캔 드라이버(210)에 연결되고, 소스 전극은 데이터 드라이버(220)에 연결되며, 드레인 전극은 캐패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극에 연결된다. 캐패시터(Cst)의 타단은 제1전원(510)에 연결될 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(TR2)의 소스 전극이 전원 전압(VDD)을 공급하는 제1전원(610)에 연결되고, 드레인 전극은 무기 발광 소자(120)의 애노드에 연결된다. 무기 발광 소자(120)의 캐소드는 기준 전압(VSS)을 공급하는 제2전원(620)에 연결될 수 있다. 기준 전압(VSS)은 전원 전압(VDD)보다 낮은 레벨의 전압으로서, 그라운드 전압 등이 사용되어 접지를 제공할 수 있다.
전술한 구조의 픽셀 회로(131)는 다음과 같이 동작할 수 있다. 먼저, 스캔 드라이버(210)로부터 게이트 전압(VGATE)이 인가되어 스위칭 트랜지스터(TR1)가 온 되면, 데이터 드라이버(220)로부터 인가되는 데이터 전압(VDATA)이 캐패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극에 전달될 수 있다.
캐패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(TR2)의 게이트-소스 전압(VGS)에 대응되는 전압이 일정 시간 유지될 수 있다. 구동 트랜지스터(TR2)는 게이트-소스 전압(VGS)에 대응하는 구동 전류(CD)를 무기 발광 소자(120)의 애노드에 인가함으로써 무기 발광 소자(120)를 발광시킬 수 있다.
다만, 전술한 픽셀 회로(131)의 구조는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)에 적용 가능한 예시에 불과하고, 전술한 예시 외에도 복수의 무기 발광 소자(120)를 스위칭 및 구동하기 위한 다양한 회로 구조가 적용될 수 있다.
또한, 당해 실시예에서는 무기 발광 소자(120)의 밝기 제어 방식에 대해 제한을 두지 않는다. PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식, PWM(Pulse Width Modulation) 방식 및 PAM 방식과 PWM 방식을 결합한 하이브리드 방식 등 다양한 방식 중 하나에 의해 무기 발광 소자(120)의 밝기를 제어할 수 있다.
한편, 디스플레이 모듈(10)의 일 실시예에 따르면, 하나의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 복수의 픽셀을 제어할 수 있다. 픽셀을 제어하는 것은, 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자(120)를 제어하는 것을 의미할 수 있다.
일 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 네 개의 픽셀(P1, P2, P3, P4)을 제어할 수 있다. 이를 위해, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 제2기판(132)에는 네 개의 픽셀(P1, P2, P3, P4)을 구성하는 무기 발광 소자들(120)을 제어하기 위한 복수의 픽셀 회로(131)가 마련될 수 있다.
마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 의해 제어되는 무기 발광 소자(120)의 개수만큼 픽셀 회로(131)가 마련되는 것도 가능하고, 하나의 픽셀 회로(131)가 2 이상의 무기 발광 소자(120)를 제어할 수 있도록 구현하는 것도 가능하다.
제2기판(132)은 실리콘 기판일 수도 있고, 유리 기판일 수도 있으며, 플라스틱 기판일 수도 있다. 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에는 무기 발광 소자와 같은 발열원이 없으므로, 재료의 내열성에 따른 제한없이 기판의 종류를 선택할 수 있다.
제2기판(132)에 형성되는 박막 트랜지스터는 LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터일 수도 있고, Oxide 박막 트랜지스터일 수도 있다. 또한, 박막 트랜지스터가 a-Si 박막 트랜지스터나 단일 결정 박막 트랜지스터인 것도 가능하다. 다만, 당해 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 박막 트랜지스터가 LTPS 박막 트랜지스터인 경우를 예로 들어 설명한다.
전술한 바와 같이, 제2기판(132)은 실리콘 기판으로 구현되는 것이 가능하다. 실리콘 기판은 유리 기판에 비해 전자 이동도에 제약이 없기 때문에, 제2기판(132)이 실리콘 기판으로 구현되면 LTPS 박막 트랜지스터의 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 디스플레이 모듈(10)의 실시예에 따르면, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)마다 개별적으로 회로 검사를 수행할 수 있고, 회로 검사에 의해 양품으로 판정된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)만을 디스플레이 모듈(10)에 장착하는 것이 가능하다. 따라서, 모듈 기판(후술하는 제1기판)에 직접 박막 트랜지스터 회로를 실장하는 경우와 비교하여 회로 검사 및 불량품의 교체가 용이하다.
도 8및 도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 무기 발광 소자(120)는 제1기판(110)의 상면에 배치되고, 복수의 무기 발광 소자(120)를 제어하는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 제1기판(110)의 하면에 배치될 수 있다. 당해 실시예에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 상면 또는 하면에 배치된다는 것은 어떤 구성 요소가 다른 구성요소의 상면 또는 하면에 직접 배치되는 경우뿐만 아니라, 구성요소들 사이에 다른 층 또는 또 다른 구성요소가 배치되는 경우도 포함할 수 있다.
복수의 무기 발광 소자(120)는 제1기판(110)의 상면에 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 제1기판(110)의 하면에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1기판(110)은 유리 기판일 수도 있고, 플라스틱 기판일 수도 있다. 제1기판(110)의 종류에 대해서는 제한을 두지 않으나, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 제1기판(110)이 유리 기판으로 구현되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 9에는 단일 픽셀(P)을 구성하는 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B) 중 일 예로 적색 무기 발광 소자(120R)가 확대되어 있고, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 일부가 확대되어 있다. 편의를 위해 적색 무기 발광 소자(120R)만을 확대하였으나, 나머지 무기 발광 소자들(120G, 120B) 역시 동일한 방식으로 제1기판(110)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9를 참조하면, 당해 실시예에서 무기 발광 소자(120)는 한 쌍의 전극(121, 122)이 다이오드(123)의 발광면의 반대면에 배치되는 플립칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
한 쌍의 전극(121, 122)은 애노드(121)와 캐소드(122)를 포함할 수 있다. 일 예로, 애노드(121)와 캐소드(122)는 무기 발광 소자(120)의 길이 방향(세로 방향)의 양 단에 각각 마련될 수 있다. 도 9의 도면은 무기 발광 소자(120)를 길이가 짧은 면에서 바라본 것으로서 하나의 전극만이 도시되어 있다. 도시된 전극은 애노드(121)일 수도 있고, 캐소드(122)일 수도 있다.
무기 발광 소자(120)는 발광면이 상측 방향(+Y 방향)을 향하도록 배치되고, 발광면의 반대면에 마련된 전극(121, 122)은 제1기판(110)의 상면에 마련된 상부 전극 패드(111)에 전기적으로 연결될 수 있다.
당해 실시예에서 두 구성요소가 전기적으로 연결된다는 것은, 전기가 통하는 도전성 물질들이 직접 솔더링되는 경우 뿐만 아니라, 별도의 배선을 통해 연결되는 경우 또는 전도성 접착제를 이용하는 경우도 포함할 수 있다. 연결된 두 구성요소 사이에 전류가 흐르기만 하면 되고 구체적인 연결 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
예를 들어, 두 구성요소를 솔더링하는 경우에는 Au-In 접합, Au-Sn 접합, Cu pillar/SnAg bump 접합, Ni pillar/SnAg bump 접합, SnAgCu, SnBi, SnAg 솔더볼 접합 등을 이용할 수 있다.
또한, 전도성 접착체를 이용하는 경우에는 이방성 전도 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 전도 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등의 전도성 접착제를 두 구성요소 사이에 배치하고 압력을 가하여 압력이 가해진 방향으로 전류가 흐르도록 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 무기 발광 소자(120)를 스위칭 및 구동하기 위한 픽셀 회로(131)는 제1기판(110)이 아닌 별도의 제2기판(132)에 마련되어 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 구성할 수 있다.
제2기판(132)의 상면에는 제1기판(110)과의 전기적 연결을 위한 접속 핀(135)이 마련될 수 있고, 접속 핀(135)은 제1기판(110)의 하면에 마련된 하부 전극 패드(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
디스플레이 모듈(10)의 실시예에 따르면, 복수의 무기 발광 소자(120)를 스위칭 및 구동하기 위한 박막 트랜지스터 등의 회로 소자들이 제1기판(110)이 아닌 별도의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 마련되기 때문에, 제1기판(110)에는 전극 패드(111, 112)나 배선 외에 박막 트랜지스터 등의 회로 소자를 형성하지 않아도 된다. 따라서, 제1기판(110)을 무기 발광 소자(120)의 발열에 대한 내구성이 우수한 유리 기판으로 구현할 수 있고, 제1기판(110)을 유리 기판으로 구현하더라도 박막 트랜지스터의 성능에 영향을 주지 않는다.
또한, 제1기판(110)의 절단 및 배선 형성 과정 또는 무기 발광 소자(130)의 교체 과정에서 회로 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있고, 디스플레이 모듈(10)의 제조 공정이 난이도를 낮출 수 있다.
또한, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 제1기판(110)의 하면, 즉 무기 발광 소자(120)가 배치된 면의 반대면에 배치되기 때문에, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 무기 발광 소자(120)를 측면에서 가려 시야각이 감소되는 문제를 방지할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 상면을 나타낸 도면이며, 도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 하면을 나타낸 도면이다.
일 예로, 하나의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 2xn 배열 또는 nx2 배열(n은 1 이상의 정수)로 배치된 픽셀들을 제어할 수 있다. 도 10 및 도 11의 예시에서는 하나의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 2x2 배열로 배치된 네 개의 픽셀(P1, P2, P3, P4)을 제어하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 제1기판(110)의 하면에 배치되기 때문에 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)를 제1기판(110)의 상면에 배치함에 있어서 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 위치나 크기의 영향을 받지 않는다. 또한, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130) 역시 픽셀(P)들 사이의 공간에 관계없이 원하는 크기로 구현하여 원하는 위치에 배치할 수 있다.
예를 들어, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 크기가 픽셀들(P1, P2, P3, P4) 사이의 공간의 크기보다 크더라도 인접한 픽셀들 간의 픽셀 간격(PP)을 늘릴 필요가 없고, 상하방향(Y축 방향)을 따라 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 적어도 일부와 픽셀들(P1, P2, P3, P4)의 적어도 일부가 겹치게 배치될 수 있다.
즉, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 직육면체로 구현되어 그 상면과 하면이 직사각형의 형상을 갖는 경우, 상면 또는 하면의 짧은 변의 길이가 인접한 픽셀(P)들의 경계선 사이의 거리보다 길게 마련되어도 픽셀 간격(PP)에 영향을 주지 않고 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 배치할 수 있다. 여기서, 인접한 픽셀(P)들의 경계선 사이의 거리는 서로 인접하는 무기 발광 소자(120) 중 서로 다른 픽셀(P)에 포함되는 무기 발광 소자(120) 사이의 거리를 의미할 수 있다.
따라서, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)로 인한 제약없이 픽셀 간격(PP)을 최소화할 수 있고, 픽셀 간격(PP)을 최소화하면 동일한 면적 내에서 고해상도를 구현할 수 있게 된다. 또한, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130) 역시 픽셀 간격(PP)으로 인한 크기의 제약없이 필요한 부품들을 탑재할 수 있다.
또한, 하나의 픽셀을 기준으로 상하좌우에 각각 위치하는 인접한 픽셀들 간의 픽셀 간격(PP)을 모두 동일하게 유지할 수 있다. 당해 실시예에서 어떤 값들이 동일하다는 것은 해당 값들이 완전하게 일치하는 경우뿐만 아니라, 일정 오차 범위 내에서 일치하는 경우까지 포함할 수 있다.
픽셀 간격(PP)은 픽셀 피치(Pixel Pitch)라 지칭될 수 있으며, 당해 실시예에서는 픽셀 간격(PP)을 하나의 픽셀의 중심으로부터 인접한 픽셀의 중심까지의 거리를 나타내는 것으로 정의한다. 다만, 디스플레이 모듈(10)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아닌바, 픽셀 간격(PP)에 대한 다른 정의가 적용되는 것도 가능하다.
또한, 도 10 및 도 11의 예시에 따르면, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 자신이 제어하는 4개의 픽셀(P1, P2, P3, P4)에 대응되는 위치의 제1기판(110)의 하면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 자신이 제어하는 4개의 픽셀(P1, P2, P3, P4)의 픽셀 영역(PA1, PA2, PA3, PA4)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 당해 실시예에서 픽셀 영역은 각각의 픽셀이 위치하는 영역으로서, 디스플레이 패널(100)의 액티브 영역을 픽셀의 배열과 동일한 배열(MxN)로 구획했을 때 각각의 픽셀이 포함되는 영역을 해당 픽셀의 픽셀 영역으로 정의할 수 있다.
더 구체적인 예로, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 자신이 제어하는 4개의 픽셀(P1, P2, P3, P4)의 픽셀 영역(PA1, PA2, PA3, PA4)을 합친 일 영역, 즉 전체 픽셀 영역(PW)의 하부에 배치될 수 있다.
또한, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 전체 픽셀 영역(PW)의 중심에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 이와 같이 배치되면, 발광 소자(120)와 이를 제어하는 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 비아홀(via hole) 배선을 통해 전기적으로 연결할 때 배선 길이를 최소화할 수 있다.
다만, 도 10 및 도 11에 도시된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 배치는 디스플레이 모듈(10)에 적용 가능한 일 예시에 불과하고, 하나의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 제어하는 픽셀의 개수와 제1기판(110)의 하면에서 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 배치되는 위치에 대해서는 다양한 변형예가 적용 가능하다.
도 12는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 비아홀을 통해 연결되는 경우의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 13은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 비아홀을 통해 연결되는 경우의 상면을 나타낸 도면이며, 도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소 자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 비아홀을 통해 연결되는 경우의 하면을 나타낸 도면이다. 도 12에 도시된 측단면은 도 13에 도시된 B-B'에 따른 수직 단면이다.
도 12를 참조하면, 제1기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)와 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 전기적으로 연결하기 위한 예로, 비아홀(VIA hole: Vertical Interconnect Access hole)을 통한 접속 방식을 채용할 수 있다.
제1기판(110)이 유리 기판인 경우에는 TGV(Through-Glass Via) 기술을 적용하여 제1기판(110)에 비아홀을 형성하고, 형성된 비아홀의 내벽을 구리와 같은 전도성 물질(113a)로 도금한 후 비아홀을 필링 물질(113b)로 채워주는 비아 필링(VIA filling)을 통해 제1기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)와 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 비아(113)를 형성할 수 있다.
비아홀에 채워지는 필링 물질(113b)은 도전성 물질일 수도 있고, 비도전성 물질일 수도 있다. 후술하는 실시예에서는 제1기판(110)을 관통하여 형성된 비아(113)를 비아홀 배선(113)이라 지칭하기로 한다.
도 13은 제1기판(110)의 상면 배선 구조의 예시이다. 도 13의 예시를 참조하면, 제1기판(110)의 상면에 배치된 적색 무기 발광 소자(120R)의 애노드(121)를 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결하기 위한 비아홀 배선(113R), 제1기판(110)의 상면에 배치된 녹색 무기 발광 소자(120G)의 애노드(121)를 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결하기 위한 비아홀 배선(113G) 및 제1기판(110)의 상면에 배치된 청색 무기 발광 소자(120B)의 애노드(121)를 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결하기 위한 비아홀 배선(113B)이 제1기판(110)에 형성될 수 있다.
제1기판(110)의 상면에 형성되는 상부 전극 패드(111) 중 각각의 무기 발광 소자(120)의 애노드(121)와 접속되는 애노드 패드(111A)는 제1기판(110)의 상부 배선 중 애노드 배선(114)에 의해 비아홀 배선(113R, 113G, 113B)에 연결될 수 있다.
복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 캐소드(122)에는 공통의 기준 전압(Vss)이 인가될 수 있다. 캐소드(122)에 공통의 기준 전압(Vss)을 인가하기 위한 비아홀 배선(113C)이 제1기판(110)에 형성될 수 있고, 각각의 무기 발광 소자(120)의 캐소드(122)와 접속되는 캐소드 패드(111C)는 제1기판(110)의 상부 배선 중 캐소드 배선(115)에 의해 비아홀 배선(113C)에 연결될 수 있다.
도 14는 제1기판(110)의 하면 배선 구조의 예시이다. 도 14를 참조하면, 제1기판(110)을 관통한 비아홀 배선(113)은 제1기판(110)의 하면에 형성된 하부 배선을 통해 마이크로 픽셀 컨트롤러(130) 또는 전원 공급을 위한 FPCB에 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 애노드(121)와 연결된 비아홀 배선(113R, 113G, 113B)은 하부 배선(117)을 통해 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 전기적으로 연결될 수 있다.
마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에서 생성된 구동 전류(CD)는 하부 배선(117), 비아홀 배선(113R, 113G, 113B) 및 애노드 배선(114)을 통해 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 애노드(121)에 각각 인가될 수 있다.
무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 캐소드(122)와 연결된 비아홀 배선(113C)은 하부 배선을 통해 전원 공급을 위한 FPCB에 전기적으로 연결되어 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 캐소드(122)에 기준 전압(Vss)을 인가할 수 있다.
또한, 제1기판(110)의 하면에는 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 게이트 신호와 데이터 신호를 인가하거나 전원 전압(VDD)을 인가하기 위한 하부 배선(116)도 형성될 수 있다.
전술한 도 12 내지 도 14에 도시된 배선 구조는 디스플레이 모듈(10)에 적용 가능한 일 예시에 불과하다. 따라서, 전술한 배선 구조 외에 다양한 배선 구조가 디스플레이 모듈(10)의 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 제1기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)와 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 전기적으로 연결하기 위한 다른 예로, 측면 배선을 통한 접속 방식을 채용하는 것도 가능하다.
도 15는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 측면 배선을 통해 연결되는 경우의 상면을 나타낸 도면이고, 도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 측면 배선을 통해 연결되는 경우의 측단면을 나타낸 도면이며, 도 17은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 컨트롤러가 측면 배선을 통해 연결되는 경우의 하면을 나타낸 도면이다. 도 16에 도시된 측단면은 도 15에 도시된 A-A'에 따른 수직 단면이다.
도 15 내지 도 17을 함께 참조하면, 제1기판(110)의 상부 배선과 하부 배선을 연결하기 위해 제1기판(110)의 일 측면에 측면 배선(150)이 형성될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 각각의 픽셀(P)로부터 연장되는 상부 배선은 제1기판(110)의 상면 테두리 영역에 마련된 상부 연결 패드(141)를 통해 측면 배선(150)과 전기적으로 연결되고, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)로부터 연장되는 하부 배선은 제1기판(110)의 하면 테두리 영역에 마련된 하부 연결 패드(142)를 통해 측면 배선(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 제1기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120)는 상부 배선, 상부 연결 패드(141), 측면 배선(150), 하부 연결 패드(142) 및 하부 배선을 통해, 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 무기 발광 소자(120)의 애노드(121)는 측면 배선(150)을 통해 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)로부터 구동 전류(CD)를 공급받을 수 있고, 무기 발광 소자(120)의 캐소드(122)는 측면 배선(150)을 통해 전원 공급을 위한 FPCB로부터 기준 전압(Vss)을 인가받을 수 있다.
측면 배선(150)은 제1기판(110)의 네 개의 측면 중 적어도 일 측면에 마련될 수 있고, 멀티플렉서(MUX)를 사용하여 측면 배선(150)의 개수를 줄일 수 있다.
측면 배선(150)은 제1기판(110)의 측면에 도전성 물질을 도포하는 방식으로 형성될 수 있으며, 도전성 물질을 도포하는 방식으로는 잉크 젯 방식, 스탬핑 방식, 스크린 인쇄 방식, 금속 증착 방식, 테이프를 이용한 접착 방식, 에칭 방식 등의 다양한 방식 중 하나를 채용할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 디스플레이 패널과 드라이버 IC를 전기적으로 연결하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
드라이버 IC(200)는 COF(Chip on Film) 또는 FOG(Film on Glass) 본딩, COG(Chip on Glass) 본딩, TAB(Tape Automated Bonding) 등 다양한 본딩 방식 중 하나를 채용하여 디스플레이 패널(100)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 예로, COF 본딩을 채용하는 경우, 도 18에 도시된 바와 같이, 필름(201) 상에 드라이버 IC(200)를 실장하고, 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)의 일 단을 제1기판(110)에, 타 단을 FPCB(205)에 전기적으로 연결할 수 있다.
드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)의 일 단은 제1기판(110)의 하면에 마련된 하부 전극 패드(112) 중 하나와 전기적으로 연결될 수 있고, 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)과 전기적으로 연결된 하부 전극 패드(112)는 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)로부터 연장된 하부 배선과 접속될 수 있다. 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 해당 하부 배선을 통해 드라이버 IC(200)로부터 게이트 신호와 데이터 신호를 인가받을 수 있다.
도 19 및 도 20은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 타일링된 복수의 디스플레이 모듈에 전달되는 신호의 예시를 나타낸 도면이다.
도 19 를 참조하면, 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)이 타일링되어 대면적 화면을 갖는 디스플레이 장치(1)를 구현할 수 있다. 도 19 및 도 20은 XY 평면 상의 디스플레이 장치(1)를 도시한 도면이므로 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-P)의 1차원 배열만 나타나 있으나, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)이 2차원으로 배열되는 것도 가능함은 물론이다.
앞서 설명한 도 18을 다시 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)을 통해 FPCB(205)와 연결될 수 있다. FPCB(205)는 구동 보드(501)와 접속되어 디스플레이 모듈(10)을 구동 보드(501)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.
구동 보드(501)에는 타이밍 제어부(500)가 마련될 수 있다. 따라서, 구동 보드(501)는 티콘(T-con) 보드라 지칭될 수도 있다. 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)은 구동 보드(501)로부터 영상 데이터, 타이밍 제어 신호 등을 공급받을 수 있다.
도 20을 참조하면, 디스플레이 장치(1)에는 메인 보드(301)와 전원보드(601)가 더 포함될 수 있다. 메인 보드(301)에는 전술한 메인 제어부(300)가 마련되고, 전원 보드(601)에는 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)에 전원을 공급하기 위해 필요한 전원 회로가 마련될 수 있다.
전원 보드(601)는 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)과 FPCB를 통해 전기적으로 연결될 수 있고, FPCB를 통해 연결된 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)에 전원 전압(VDD), 기준 전압(Vss) 등을 공급할 수 있다.
예를 들어, 전원 보드(601)로부터 공급된 전원 전압(VDD)은 하부 배선을 통해 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 컨트롤러(130)에 인가될 수 있고, 기준 전압(Vss)은 비아홀 배선(113) 또는 측면 배선(150)을 통해 제1기판(110)의 상면에 배치된 무기 발광 소자(120)에 인가될 수 있다.
전술한 예시에서는 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-P)이 구동 보드(501)를 공유하는 것으로 설명하였으나, 개별 디스플레이 모듈(10)마다 별도의 구동 보드(501)가 연결되는 것도 가능하다. 또는, 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-P)을 그룹화하고, 그룹 당 하나의 구동 보드(501)를 연결하는 것도 가능하다.
도 21은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서 복수의 디스플레이 모듈이 하우징에 결합되는 방식의 일 예를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 복수의 디스플레이 모듈(10)은 2차원 매트릭스 형태로 배열되어 하우징(20)에 고정될 수 있다. 도 21의 예시를 참조하면, 복수의 디스플레이 모듈(10)은 그 하부에 위치하는 프레임(21)에 설치될 수 있고, 프레임(21)은 복수의 디스플레이 모듈(10)에 대응되는 일부 영역이 개방된 2차원 메쉬(mesh) 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 프레임(21)에는 디스플레이 모듈(10)의 개수만큼의 개구(21H)가 형성될 수 있고, 개구(21H)는 복수의 디스플레이 모듈(10)과 동일한 배열을 가질 수 있다.
또한, 개구(21H)의 크기는 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 위치, 크기 및 개수에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 개구(21H)는 제1기판(110)의 하면에 배치된 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 모두 노출시킬 수 있는 크기를 가질 수 있다.
복수의 디스플레이 모듈(10) 각각은 그 하면의 테두리 영역이 프레임(21)에 장착될 수 있다. 프레임(21)이 장착되는 테두리 영역은 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)가 배치되지 않은 영역이다.
한편, 복수의 디스플레이 모듈(10)은 자석에 의한 자력을 이용하거나, 기구적인 구조물에 의해 결합되거나, 접착제에 의해 접착되는 방식으로 프레임(21)에 장착될 수 있다. 디스플레이 모듈(10)이 프레임(21)에 장착되는 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
복수의 디스플레이 모듈(10)이 도 21에 도시된 바와 같은 메쉬 구조를 갖는 프레임(21)에 장착되면, 제1기판(110)의 하면에 배치된 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 개구(21H)를 통해 노출되기 때문에 프레임(21)과의 충돌이나 접촉으로 인한 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)의 손상을 방지할 수 있다.
구동 보드(501), 메인 보드(301) 및 전원 보드(601)는 프레임(21)의 하부에 배치될 수 있고, 프레임(21)에 형성된 개구(21H)를 통해 복수의 디스플레이 모듈(10)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
프레임(21)의 하부에는 하부 커버(22)가 결합되며, 하부 커버(22)는 디스플레이 장치(1)의 하면 외관을 형성할 수 있다.
전술한 예시에서는 디스플레이 모듈(10)이 2차원으로 배열되는 경우를 예로 들었으나, 디스플레이 모듈(10)이 1차원으로 배열되는 것도 가능함은 물론이며, 이 경우 프레임(21)의 구조 역시 1차원 메쉬 구조로 변형할 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 디스플레이 모듈에 수행되는 BM 처리의 예시를 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, 각각의 디스플레이 모듈(10-1~10-6)에는 영상 구현을 위해 필요한 광을 제외한 불필요한 광을 차단하고 픽셀 간 간극에서 광이 난반사되는 것을 방지하며 콘트라스트를 향상시키기 위해 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM) 처리가 수행될 수 있다.
예를 들어, 제1기판(110)의 상면에 블랙 잉크를 인쇄하거나, 블랙 감광성 재료를 이용한 패터닝을 수행하거나, 무기 발광 소자(120)를 제1기판(110)에 실장할 때 블랙 ACF를 이용하는 등 다양한 BM 처리 방식 중 하나를 적용하여 제1기판(110)의 상면에 블랙 매트릭스 층을 형성할 수 있다.
또한, 복수의 디스플레이 모듈(10) 사이의 공간에 대해서도 BM 처리를 수행하여 모듈 간 간극에서 광이 난반사되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법을 설명한다. 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법에 의하면, 전술한 디스플레이 모듈(10)이 제조될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한 내용은 별도의 언급이 없더라도 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 23은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법에 대한 순서도이고, 도 24 내지 도 30은 도 23에 도시된 일부 단계들에 의해 제조되는 디스플레이 모듈을 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 모듈 기판에 배선 및 전극 패드를 형성한다(1010).
모듈 기판은 앞서 설명한 제1기판(110)을 의미하고, 배선 및 전극 패드는 제1기판(110)의 상면과 하면에 모두 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1기판(110)의 상면에 구리와 같은 금속 물질 층을 형성하고, 감광성 물질의 도포, 노광, 현상 등의 과정을 포함하는 포토리소그래피(Photolithography) 공정과 불필요한 부분을 선택적으로 제거하는 식각(Etching) 공정을 거쳐 제1기판(110)에 배선과 전극 패드를 형성할 수 있다.
도 24는 전극 패드가 형성된 제1기판(110)의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 25는 배선과 전극 패드가 형성된 제1기판(110)의 상면을 나타낸 도면이며, 도 26은 배선과 전극 패드가 형성된 제1기판(110)의 하면을 나타낸 도면이다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 전술한 과정에 의해 제1기판(110)의 상면에 상부 배선(미도시)과 상부 전극 패드(111)를 형성하고, 제1기판(110)의 하면에 하부 배선(미도시)과 하부 전극 패드(112)를 형성할 수 있다.
또한, 제1기판(110)의 상면에 형성된 상부 배선과 제1기판(110)의 하면에 형성된 하부 배선을 전기적으로 연결하기 위해, 비아홀 배선(113) 또는 측면 배선(150)을 형성할 수 있다.
도 25 및 도 26은 비아홀 배선이 형성된 경우의 예시이다. 비아홀 배선(113)을 형성하는 경우, 제1기판(110)에 비아홀을 형성하고, 형성된 비아홀의 내벽을 구리와 같은 전도성 물질(113a)로 도금한 후 비아 필링(VIA filling)을 통해 비아홀을 필링 물질(113b)로 채워줄 수 있다. 이와 같은 방식으로, 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)에 대응되는 비아홀 배선(113R, 113G, 113B)을 형성할 수 있다.
전술한 과정에 의해 형성된 배선과 전극 패드 및 비아홀 배선의 구조를 구체적으로 설명하면, 도 25에 도시된 바와 같이, 제1기판(110)의 상면에 복수의 무기 발광 소자(120)의 애노드(121)와 연결되는 애노드 패드(111A) 및 복수의 무기 발광 소자(120)의 캐소드(122)와 연결되는 캐소드 패드(111C)가 배치될 수 있다.
애노드 패드(111A)는 제1기판(110)의 상부 배선 중 애노드 배선(114)에 의해 비아홀 배선(113R, 113G, 113B)에 연결될 수 있다. 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에서 공급되는 구동 전류는 애노드 배선(114)과 연결된 비아홀 배선(113R, 113G, 113B)을 통해 애노드(121)에 공급될 수 있다.
캐소드(122)에 공통의 기준 전압(Vss)을 인가하기 위한 비아홀 배선(113C)이 제1기판(110)에 형성될 수 있고, 각각의 무기 발광 소자(120)의 캐소드(122)와 접속되는 캐소드 패드(111C)는 제1기판(110)의 상부 배선 중 캐소드 배선(115)에 의해 비아홀 배선(113C)에 연결될 수 있다. 전원 보드(601)로부터 공급되는 기준 전압(Vss)은 캐소드 배선(115)과 연결된 비아홀 배선(113C)을 통해 캐소드(122)에 공급될 수 있다.
도 26을 참조하면, 제1기판(110)의 하면에는 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 애노드(121)와 연결된 비아홀 배선(113R, 113G, 113B)을 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 전기적으로 연결하기 위한 하부 배선(117A)과 하부 전극 패드(112)가 형성될 수 있다.
또한, 제1기판(110)의 하면에는 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)의 캐소드(122)와 연결된 비아홀 배선(113C)을 전원 공급을 위한 FPCB에 전기적으로 연결하기 위한 하부 배선(117C)이 형성될 수 있다.
또한, 제1기판(110)의 하면에는 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 게이트 신호나 데이터 신호를 인가하기 위한 하부 배선(116S) 또는 전원 전압(VDD)을 인가하기 위한 하부 배선(116P)도 형성될 수 있다. 이들 하부 배선(116S, 116P)은 FPCB를 통해 구동 보드(501) 또는 전원 보드(601)에 전기적으로 연결될 수 있다.
측면 배선(150)을 형성하는 경우에는, 제1기판(110)의 상면 테두리 영역에 상부 연결 패드(141)를 형성하고 제1기판(110)의 하면 테두리 영역에 하부 연결 패드(142)를 형성할 수 있다. 상부 연결 패드(141) 및 하부 연결 패드(142)와 인접한 제1기판(110)의 일 측면에 잉크 젯 방식, 스탬핑 방식, 스크린 인쇄 방식, 금속 증착 방식, 테이프를 이용한 접착 방식, 에칭 방식 등을 채용하여 도전성 물질을 도포함으로써 측면 배선(150)을 형성할 수 있다.
따라서, 제1기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120)는 상부 배선, 상부 연결 패드(141), 측면 배선(150), 하부 연결 패드(142) 및 하부 배선을 통해, 제1기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 23을 참조하면, 배선 및 전극 패드가 형성된 모듈 기판의 상면에 무기 발광 소자를 전사한다(1020).
전술한 바와 같이, 무기 발광 소자(120)는 마이크로 LED일 수 있다. 웨이퍼 또는 임시 기판 상의 마이크로 LED를 이송 기구에 의해 픽업 후 이송하여 제1기판(110) 상에 전사할 수 있다. 이 때, 무기 발광 소자(120)는 애노드(121)와 캐소드(122)가 제1기판(110)의 상면을 향하도록 전사될 수 있다. 전사 방식은 레이저를 이용한 방식, 스탬프를 이용한 방식, 롤러를 이용한 방식 등 공지된 기술 중 어느 것을 채용해도 무방하다.
또한, 무기 발광 소자(120)와 상부 전극 패드(111)의 접속 방식에 따라 제1기판(110)의 상면에 형성된 애노드 패드(111A) 및 캐소드 패드(111C) 상에 솔더링 물질 또는 전도성 접착제를 배치 또는 도포할 수 있다.
도 27은 무기 발광 소자가 전사된 제1기판(110)의 측단면을 나타낸 도면이다. 솔더링 물질 또는 전도성 접착제가 배치 또는 도포된 제1기판(110)의 상면에 무기 발광 소자(120)를 전사함으로써, 도 27에 도시된 바와 같이 무기 발광 소자(120)의 애노드(121)와 애노드 패드(111A)를 전기적으로 접속시키고 무기 발광 소자(120)의 캐소드(122)와 캐소드 패드(111C)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
다시 도 23을 참조하면, 배선 및 전극 패드가 형성된 모듈 기판의 하면에 마이크로 픽셀 컨트롤러를 배치한다(1030).
마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 제2기판(132) 상에 무기 발광 소자(120)를 제어하기 위한 픽셀 회로(131)가 형성된 것으로서, 그 구조 및 동작에 관한 설명은 앞서 디스플레이 모듈(10)의 실시예에서 설명한 바와 동일하다.
한편, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 제1기판(110)에 실장하기에 앞서, 개별적으로 회로 검사를 수행할 수 있고, 회로 검사에 의해 양품으로 판정된 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)만을 제1기판(110)에 실장하는 것이 가능하다. 따라서, 모듈 기판에 직접 박막 트랜지스터 회로를 실장하는 경우와 비교하여 회로 검사 및 불량품의 교체가 용이하다.
도 28은 마이크로 픽셀 컨트롤러가 배치된 제1기판(110)의 측단면을 나타낸 도면이다. 도 28에 도시된 바와 같이, 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)에 마련된 접속 핀(135)과 제1기판(110)의 하면에 형성된 하부 전극 패드(112)를 전기적으로 접속시킴으로써 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)를 제1기판(110)에 배치할 수 있다. 예를 들어, 접속 핀(135)과 하부 전극 패드(112)는 솔더링 또는 전도성 접착체에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
다시 도 23을 참조하면, 모듈 기판에 드라이버 IC를 연결한다(1040).
드라이버 IC(200)는 COF(Chip on Film) 또는 FOG(Film on Glass) 본딩, COG(Chip on Glass) 본딩, TAB(Tape Automated Bonding) 등 다양한 본딩 방식 중 하나를 채용하여 제1기판(110)에 연결될 수 있다.
도 29는 드라이버 IC(200)가 연결된 제1기판(110)의 측단면을 나타낸 도면이다. 일 예로, COF 본딩을 채용하는 경우, 도 29에 도시된 바와 같이, 필름(201) 상에 드라이버 IC(200)를 실장하고, 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)의 일 단을 제1기판(110)에 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)의 일 단은 제1기판(110)의 하면에 마련된 하부 전극 패드(112)와 전기적으로 연결될 수 있고, 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)과 전기적으로 연결된 하부 전극 패드(112)는 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)로부터 연장된 하부 배선과 접속될 수 있다. 마이크로 픽셀 컨트롤러(130)는 해당 하부 배선을 통해 드라이버 IC(200)로부터 게이트 신호와 데이터 신호를 인가받을 수 있다.
다시 도 23을 참조하면, 모듈 기판에 FPCB를 연결한다(1050).
도 30은 FPCB(205)가 연결된 제1기판(110)의 측단면을 나타낸 도면이다. 전술한 예시와 같이, COF 본딩을 채용하는 경우, 도 30에 도시된 바와 같이, 드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)의 타 단을 FPCB(205)에 전기적으로 연결할 수 있다.
드라이버 IC(200)가 실장된 필름(201)과 연결된 FPCB(205)는 구동 보드(501)와 전기적으로 연결되어 구동 보드(501)로부터 출력되는 타이밍 제어 신호, 영상 데이터 등을 드라이버 IC(200)에 전달할 수 있다.
또한, 제1기판(110)은 전원을 공급받기 위한 FPCB와도 연결될 수 있고, 전원 공급을 위한 FPCB는 전원 보드(601)와 전기적으로 연결되어 전원 전압(VDD) 또는 기준 전압(Vss)을 마이크로 픽셀 컨트롤러(130) 또는 무기 발광 소자(120)에 공급할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법은 전술한 공정을 모두 포함하는 것 뿐만 아니라, 일부 공정만을 포함하는 것도 가능하다. 또는, 다른 공정이 더 추가되는 것도 가능하다.
예를 들어, 모듈 기판에 배선 및 전극패드를 형성(1010)하는 공정이 제외되는 것도 가능하고, 모듈 기판에 배선 및 전극 패드를 형성(1010)하는 공정과 모듈 기판에 무기 발광 소자를 전사(1020)하는 공정이 제외되는 것도 가능하며, 드라이버 IC를 연결(1040)하고, PCB를 연결(1050)하는 공정이 제외되는 것도 가능하다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 디스플레이 장치
10: 디스플레이 모듈
100: 디스플레이 패널
110: 제1기판
120: 무기 발광 소자
130: 마이크로 픽셀 컨트롤러
200: 드라이버 IC

Claims (30)

  1. 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이 모듈에 있어서,
    제1기판;
    상기 제1기판의 상면에 배치되는 복수의 무기 발광 소자;
    상기 제1기판의 하면에 배치되는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러; 및
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러에 구동 신호를 전송하는 드라이버 IC;를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 이루어지고,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀을 제어하는 디스플레이 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 디스플레이 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    제2기판; 및
    상기 제2기판에 배치된 적어도 하나의 박막 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는,
    상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 디스플레이 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는,
    LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1기판은,
    유리 기판을 포함하고,
    상기 제2기판은,
    실리콘 기판을 포함하는 디스플레이 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 중에서 인접한 픽셀들 사이의 간격이 모두 동일한 디스플레이 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자의 적어도 일부와 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러의 적어도 일부가 상하 방향으로 서로 겹치게 배치되는 디스플레이 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    서로 다른 색상의 광을 출력하는 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함하는 디스플레이 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자 중 적색 무기 발광 소자, 녹색 무기 발광 소자 및 청색 무기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 디스플레이 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 비아홀 배선 및 측면 배선 중 적어도 하나를 통해 전기적으로 연결되는 디스플레이 모듈.
  12. 2차원으로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 복수의 디스플레이 모듈; 및
    상기 복수의 디스플레이 모듈을 지지하는 프레임;을 포함하고,
    상기 복수의 디스플레이 모듈 각각은,
    제1기판;
    상기 제1기판의 상면에 배치되는 복수의 무기 발광 소자;
    상기 제1기판의 하면에 배치되는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러; 및
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러에 구동 신호를 전송하는 드라이버 IC;를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 이루어지고,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀을 제어하는 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 디스플레이 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    제2기판; 및
    상기 제2기판에 배치된 적어도 하나의 박막 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는,
    상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자를 스위칭하고 상기 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 박막 트랜지스터는,
    LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 박막 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1기판은,
    유리 기판을 포함하고,
    상기 제2기판은,
    실리콘 기판을 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 중에서 인접한 픽셀들 사이의 간격이 모두 동일한 디스플레이 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자의 적어도 일부와 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러의 적어도 일부가 상하 방향으로 서로 겹치게 배치되는 디스플레이 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    서로 다른 색상의 광을 출력하는 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자 중 적색 무기 발광 소자, 녹색 무기 발광 소자 및 청색 무기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 마이크로 픽셀 컨트롤러에 의해 제어되는 2 이상의 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자와 비아홀 배선 및 측면 배선 중 적어도 하나를 통해 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 복수의 디스플레이 모듈 각각의 테두리를 하부에서 지지하고, 상기 복수의 디스플레이 모듈 각각의 테두리 내부에 대응되는 영역은 개방되어 있는 디스플레이 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1기판의 하면에 배치된 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러는,
    상기 프레임의 개방된 영역에 위치하는 디스플레이 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 모듈에 타이밍 제어 신호를 전송하는 구동 보드;를 더 포함하고,
    상기 구동 보드는,
    상기 프레임의 하부에 배치되고, 상기 프레임의 개방된 영역을 통해 상기 복수의 디스플레이 모듈과 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  26. 제1기판;
    상기 제1기판의 상면에 2차원의 배열로 배치되는 복수의 픽셀; 및
    상기 제1기판의 하면에 배치되는 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 복수의 픽셀 중 n x 2의 배열 또는 2 x n의 배열(n은 2 이상의 정수)로 배치된 픽셀들을 제어하고,
    상기 제어되는 픽셀들의 픽셀 영역들에 대응되는 위치에 배치되는 디스플레이 모듈.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 픽셀 영역들을 포함하는 일 영역의 하부에 배치되는 디스플레이 모듈.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 각각은,
    상기 픽셀 영역들을 합친 일 영역의 중심에 대응되는 위치에 배치되는 디스플레이 모듈.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 중 적어도 하나는,
    상기 제어되는 픽셀들의 적어도 일부와 상기 마이크로 픽셀 컨트롤러의 적어도 일부가 상하 방향으로 서로 겹치게 배치되는 디스플레이 모듈.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    서로 다른 색상의 광을 방출하는 복수의 무기 발광 소자를 포함하고,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 컨트롤러 중 적어도 하나는,
    짧은 변의 길이가, 상기 제어되는 픽셀들에 포함되는 복수의 무기 발광 소자 중 서로 다른 픽셀에 포함되는 인접한 무기 발광 소자 사이의 거리보다 길게 마련되는 디스플레이 모듈.
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