KR20230100381A - 정전기 방전 보호 배선을 구비한 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

정전기 방전 보호 배선을 구비한 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

ESD(electrostatic discharge) 보호 배선을 포함하는 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 디스플레이 모듈은, 전면(front surface)에 복수의 제1 전극 패드가 배열된 기판과, 전면(front surface)에 복수의 발광 다이오드가 실장되고 배면(rear surface)에 복수의 제1 전극 패드에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극 패드가 배열된 복수의 발광 다이오드 패키지와, 기판의 전면(front surface)에 기판의 제1 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD 보호 배선을 포함할 수 있다.

Description

정전기 방전 보호 배선을 구비한 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{DISPLAY MODULE HAVING ELECTROSTATIC DISCHARGE PROTECTION WIRING AND DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 개시는 ESD(electrostatic discharge) 보호 구조를 가지는 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 모듈에는 구동 IC 칩 마다 채널 및 공통 라인 별로 연결된 복수의 ESD 보호 소자를 구비하고 있다. 디스플레이 모듈은 복수의 ESD 보호 소자를 이용하여 내부 회로로 ESD로부터 보호한다. 또한, 디스플레이 모듈의 기판에 비전도성 물질을 부착하여 디스플레이 모듈의 내부 회로로 ESD가 침투 하지 못하도록 방어하고 있다.
디스플레이 모듈에 구비된 ESD 보호 소자의 개수는 디스플레이 모듈에 실장되는 픽셀의 개수에 대응하는 개수가 실장된다. 이 경우, 마이크로 LED와 같은 초소형 발광 다이오드가 실장되는 경우 이에 따라, 디스플레이 모듈에 복수의 ESD 보호 소자를 실장하기 위한 공간 확보가 어렵고 공정 시간이 증가하게 된다. 또한, 디스플레이 모듈에 부착한 비전도성 물질과 기판 사이에 형성되는 미세한 틈으로 유입되는 ESD를 방어하지 못하는 문제가 있다.
본 개시의 목적은 디스플레이 모듈의 상측과 하측을 따라 ESD 보호 배선을 배치하여 ESD로부터 디스플레이 모듈의 내부 회로를 보호하는 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 개시는, 전면(front surface)에 복수의 제1 전극 패드가 배열된 기판; 전면(front surface)에 복수의 발광 다이오드가 실장되고 배면(rear surface)에 상기 복수의 제1 전극 패드에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극 패드가 배열된 복수의 발광 다이오드 패키지; 및 상기 기판의 전면(front surface)에 상기 기판의 제1 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD(electrostatic discharge) 보호 배선을 포함하는 디스플레이 모듈을 제공한다.
상기 기판의 전면(front surface)은 절연층으로 덮이고, 상기 절연층은 상기 복수의 제1 전극 패드를 노출하는 복수의 제1 개구와 상기 제1 ESD 보호 배선의 일부를 노출하는 복수의 제2 개구가 마련될 수 있다.
상기 제1 ESD 보호 배선은, 중앙부가 상기 복수의 제1 전극 패드 중 하나에 전기적으로 연결되고, 양단부가 상기 전기적으로 접속된 제1 전극 패드의 양 측에 각각 이격 배치된 다른 제1 전극 패드들에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1 ESD 보호 배선은 양단부가 상기 복수의 제2 개구에 의해 노출될 수 있다.
상기 제1 ESD 보호 배선은 상기 복수의 제1 전극 패드 중에서 상기 기판의 제1 측에 가장 가깝게 배치된 제1 전극 패드들보다 상기 기판의 제1 측에 더 가깝게 배치될 수 있다.
상기 복수의 제2 개구는 은선(hidden line) 패턴을 가질 수 있다.
상기 디스플레이 모듈은 상기 기판의 제1 측의 반대 편에 위치한 상기 기판의 제2 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제2 ESD 보호 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 제2 ESD 보호 배선의 양단부를 노출하는 복수의 제3 개구가 마련될 수 있다.
각 마이크로 발광 다이오드 패키지는, 상기 복수의 마이크로 발광 다이오드의 구동을 제어하는 마이크로 IC(micro　integrated circuit)를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시에서는, 기판; 상기 기판의 일면에 격자 배열되는 복수의 마이크로 발광 다이오드 패키지; 및 상기 기판의 일면에 상기 기판의 양 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD 보호 배선과 제2 ESD 보호 배선을 포함하는 디스플레이 모듈을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 기판의 일면은 절연층으로 덮이고, 상기 절연층은 상기 제1 ESD 보호 배선의 일부와 상기 제2 ESD 보호 배선의 일부를 노출하는 복수의 개구가 마련될 수 있다. 상기 복수의 개구는 은선(hidden line) 패턴을 가지는 디스플레이 모듈.
또한, 본 개시에서는, 제1 기판; 상기 제1 기판에 격자 배열되는 복수의 디스플레이 모듈; 및 상기 복수의 디스플레이 모듈의 구동을 제어하는 프로세서;를 포함하며, 각 디스플레이 모듈은, 제2 기판; 상기 제2 기판의 일면에 격자 배열되는 복수의 마이크로 발광 다이오드 패키지; 상기 제2 기판의 일면에 상기 기판의 양 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD 보호 배선과 제1 ESD 보호 배선; 및 상기 제2 기판의 일면을 덮고, 상기 제1 ESD 보호 배선의 일부와 상기 제2 ESD 보호 배선의 일부를 노출하는 복수의 개구를 가지는 절연층;을 포함하는 디스플레이 장치를 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 복수의 개구는 은선 패턴을 가질 수 있다.
상기 제2 기판의 일면에는 상기 복수의 마이크로 발광 다이오드 패키지가 전기적으로 접속되는 복수의 전극 패드가 마련되고, 상기 제1 ESD 보호 배선은 상기 기판의 일 측과 상기 기판의 일 측에 가장 인접한 복수의 전극 패드 사이에 위치하고, 상기 제2 ESD 보호 배선은 상기 기판의 타 측과 상기 기판의 타 측에 가장 인접한 복수의 전극 패드 사이에 배치될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 디스플레이 모듈이 격자 배열된 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 모듈의 A부분을 확대한 도면이다.
도 4는 발광 다이오드 패키지의 배면을 나타낸 도면이다.
도 5는 디스플레이 기판의 전면에 제공된 ESD 보호 배선의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6은 패키지 기판의 복수의 픽셀이 연결되는 복수의 채널 라인과 복수의 공통 스캔 라인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 디스플레이 기판에 복수의 발광 다이오드 패키지가 격자 배열된 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 기판의 B부분을 확대한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 기판의 C부분을 확대한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 개시에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서, "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈은 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함할 수 있다. 복수의 발광 다이오드 패키지는 각각 복수의 무기 발광 다이오드(inorganic LED)가 배열될 수 있다. 무기 발광 다이오드는 100㎛ 이하의 사이즈를 가지는 마이크로 LED일 수 있다. 복수의 마이크로 LED를 포함한 디스플레이 모듈은 백 라이트가 필요한 LCD(liquid crystal display) 패널에 비해 더 나은 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공한다. OLED(organic light emitting diode)와 마이크로 LED는 모두 에너지 효율이 좋지만 마이크로 LED는 OLED보다 밝기, 발광 효율, 수명이 길다. 마이크로 LED는 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 발산할 수 있는 반도체 칩일 수 있다. 마이크로 LED는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있다. 구체적으로, 마이크로 LED는 LCD 또는 OLED에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 즉, 기존 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높다. 이에 따라 마이크로 LED는 LED(100㎛를 초과하는 사이즈를 가진다) 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다. 이외에도 마이크로 LED는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며, 햇빛이 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 그리고 마이크로 LED는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다.
마이크로 LED는 애노드 및 캐소드 전극 단자가 동일한 제1 면에 형성되고 발광면이 상기 전극 단자들이 형성된 제1 면의 반대 측에 위치한 제2 면에 형성된 플립칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
디스플레이 모듈은 기판과, 기판의 전면(front surface)에 복수의 LED 패키지가 격자 배열(grid array)로 전사될 수 있다. 각 LED 패키지는 멀티 레이어로 이루어진 패키지 기판과, 패키지 기판의 전면(front surface)에 실장된 복수의 마이크로 LED와, 패키지 기판의 내부에 배치된 구동 IC와, 픽셀 구동을 위한 마이크로 IC와, 기판의 배면(rear surface)에 배열된 다수의 패키지 전극 패드를 포함할 수 있다.
디스플레이 모듈의 픽셀 구동 방식은 AM(Active Matrix) 구동 방식 또는 PM(Passive Matrix) 구동 방식일 수 있다. 디스플레이 모듈은 AM 구동 방식 또는 PM 구동 방식에 따라 각 마이크로 LED가 전기적으로 접속되는 배선의 패턴을 형성할 수 있다. 하나의 픽셀 영역에는 복수의 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 제어 회로가 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀 영역에 배치된 각 서브 픽셀은 대응하는 PAM 제어 회로에 의해 제어될 수 있다. 또한, 하나의 픽셀 영역에는 복수의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 회로가 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀 영역에 배치된 각 서브 픽셀은 대응하는 PWM 제어 회로에 의해 제어될 수 있다.
디스플레이 모듈은 단일 단위로 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및/또는 각종 디스플레이가 필요가 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있다.
디스플레이 장치는 백 플레이트와, 백 플레이트의 전면에 (front surface) 격자 배열로 조립된 복수의 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치는 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV 및 사이니지(signage)(또는, 디지털 사이니지(digital signage)), 전광판(electronic display) 등으로 활용될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 본 개시에서, '동일하다'는 표현은 완전하게 일치하는 것뿐만 아니라, 가공 오차 범위를 감안한 정도의 상이함을 포함하는 것을 의미한다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 블록도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 디스플레이 모듈이 격자 배열된 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(1)는 복수의 디스플레이 모듈(100, 100-1, ?? , 100-n)과 프로세서(5)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 디스플레이 모듈(100)은 백 플레이트(30)에 격자 배열로 배치되며 하나의 스크린을 이룰 수 있다. 복수의 디스플레이 모듈(100)은 다양한 영상을 표시할 수 있다. 여기에서, 영상은 정지 영상 및/또는 동영상을 포함하는 개념이다. 복수의 디스플레이 모듈(100)은 방송 콘텐츠, 멀티미디어 콘텐츠 등과 같은 다양한 영상을 표시할 수 있다. 또한, 복수의 디스플레이 모듈(100)은 유저 인터페이스(UI) 및 아이콘을 표시할 수도 있다.
각 디스플레이 모듈(100)은 복수의 발광 다이오드 패키지(120, 120-1, 120-2, 120-3, 도 3 참조)와, 복수의 발광 다이오드 패키지(120, 120-1, 120-2, 120-3)를 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(DDI, display driver IC)(7)를 포함할 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 디스플레이 기판(110, 도 3 참조)의 배면(rear surface)에 실장될 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 인터페이스 모듈(7a), 메모리(7b)(예: 버퍼 메모리), 이미지 처리 모듈(7c), 및/또는 맵핑 모듈(7d)을 포함할 수 있다. 디스플레이 드라이버 IC(7)는, 예를 들면, 영상 데이터, 또는 상기 영상 데이터를 제어하기 위한 명령에 대응하는 영상 제어 신호를 포함하는 영상 정보를 인터페이스 모듈(7a)을 통해 디스플레이 장치(1)의 다른 구성요소로부터 수신할 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 영상 정보는 프로세서(5)(예: 메인 프로세서(예: 어플리케이션 프로세서) 또는 메인 프로세서의 기능과 독립적으로 운영되는 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치)로부터 수신될 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 상기 수신된 영상 정보 중 적어도 일부를 메모리(7b)에, 예를 들면, 프레임 단위로 저장할 수 있다. 이미지 처리 모듈(7c)은, 예를 들면, 상기 영상 데이터의 적어도 일부를 상기 영상 데이터의 특성 또는 디스플레이 모듈(100)의 특성에 기반하여 전처리 또는 후처리(예: 해상도, 밝기, 또는 크기 조정)를 수행할 수 있다. 맵핑 모듈(7d)은 이미지 처리 모듈(7c)을 통해 전처리 또는 후처리 된 상기 영상 데이터에 대응하는 전압 값 또는 전류 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전압 값 또는 전류 값의 생성은 예를 들면, 발광 다이오드 패키지(120, 120-1, 120-2, 120-3)에 실장된 픽셀들의 속성(예: 픽셀들의 배열(RGB stripe 또는 pentile 구조), 또는 서브 픽셀들 각각의 크기)에 적어도 일부 기반하여 수행될 수 있다. 발광 다이오드 패키지(120, 120-1, 120-2, 120-3)의 적어도 일부 픽셀들은, 예를 들면, 상기 전압 값 또는 전류 값에 적어도 일부 기반하여 구동됨으로써 상기 영상 데이터에 대응하는 시각적 정보(예: 텍스트, 이미지, 또는 아이콘)가 디스플레이 모듈(100)을 통해 표시될 수 있다.
복수의 디스플레이 모듈 각각에 포함된 디스플레이 드라이버 IC(7)는, 프로세서(5)로부터 수신된 영상 정보에 기반하여, 대응되는 디스플레이 모듈(100, 100-1, ?? , 100-n)로 구동 신호(예: 드라이버 구동 신호, 게이트 구동 신호 등)를 전송할 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 프로세서(5)로부터 수신된 영상 신호에 기초하여 영상을 표시할 수 있다. 일 예로, 디스플레이 드라이버 IC(7)는 프로세서(5)로부터 수신된 영상 신호에 기초하여 복수의 서브 픽셀들의 구동 신호를 생성하고, 구동 신호에 기초하여 다수의 서브 픽셀의 발광을 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
디스플레이 모듈(100)은 터치 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 터치 회로는 터치 센서 및 이를 제어하기 위한 터치 센서 IC를 포함할 수 있다. 터치 센서 IC는, 예를 들면, 디스플레이 모듈(100)의 지정된 위치에 대한 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지하기 위해 터치 센서를 제어할 수 있다. 예를 들면, 터치 센서 IC는 디스플레이 모듈(100)의 지정된 위치에 대한 신호(예: 전압, 광량, 저항, 또는 전하량)의 변화를 측정함으로써 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지할 수 있다. 터치 센서 IC는 감지된 터치 입력 또는 호버링 입력에 관한 정보(예: 위치, 면적, 압력, 또는 시간)를 프로세서(5)에 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 터치 회로의 적어도 일부(예: 터치 센서 IC)는 디스플레이 드라이버 IC(7), 또는 디스플레이 모듈(100)의 일부로, 또는 디스플레이 모듈(100)의 외부에 배치된 다른 구성요소(예: 보조 프로세서)의 일부로 포함될 수 있다.
프로세서(5)는 디지털 영상 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), GPU(graphics processing unit), AI(artificial intelligence) 프로세서, NPU (neural processing unit), TCON(time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(micro controller unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(5)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(system on chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.
프로세서(5)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(5)에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(5)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 디스플레이 모듈(100)에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 모듈의 A부분을 확대한 도면이고, 도 4는 발광 다이오드 패키지의 배면을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 기판(110)과, 디스플레이 기판(110)에 전면(front surface)에 격자 배열된 복수의 발광 다이오드 패키지(120, 120-1, 120-2, 120-3)를 포함할 수 있다.
복수의 발광 다이오드 패키지(120, 120-1, 120-2, 120-3)는 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 하나의 발광 다이오드 패키지(120)에 대해서만 설명한다.
발광 다이오드 패키지(120)는 패키지 기판(121)과, 패키지 기판(121)의 전면(front surface)에 일정한 픽셀 피치(또는 디스플레이 피치)로 배열되는 픽셀들이 실장될 수 있다.
하나의 픽셀(130)은 서로 다른 색상의 파장 대역의 광을 방출하는 복수의 서브 픽셀들(130R, 130G, 130B)로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하나의 픽셀(130)은 적색 파장 대역의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(130R)과, 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀(130G)과, 청색 파장 대역의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(130B)을 포함할 수 있다.
복수의 서브 픽셀(130R, 130G, 130B)은 무기 발광 다이오드로 100㎛ 이하의 사이즈를 가지는 마이크로 LED일 수 있다. 각 서브 픽셀은 에피 기판에서 성장한 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층(active layer)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층은 예를 들어, p형 반도체층(anode, 산화 전극)을 포함할 수 있다. p형 반도체층은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층(cathode, 환원 전극)을 포함할 수 있다. n형 반도체층은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
활성층은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층은 반도체 물질, 예컨대 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있으며, 단일 양자 우물(SQW: single quantum well) 구조 또는 다중 양자 우물(MQW: multi quantum well) 구조로 형성될 수 있다.
각 서브 픽셀의 에피 성장된 부분은 전술한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 각 서브 픽셀은 제1 반도체층이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
패키지 기판(121)은 멀티 레이어로 이루어질 수 있다. 패키지 기판(121)의 내측에는 각 서브 픽셀의 구동을 제어하기 위한 디지털 구동 방식의 마이크로 IC가 배치될 수 있다. 이에 따라 디스플레이 기판(110)은 픽셀 구동을 위한 복수의 TFT가 생략될 수 있다. 한편, 패키지 기판(121)에 마이크로 IC가 생략되는 경우, 디스플레이 기판(110)에는 복수의 TFT 회로가 제공될 수 있다.
패키지 기판(121)은 내측에 마이크로 IC와 각 서브 픽셀을 전기적으로 연결하는 배선과 공통 전극 배선이 제공될 수 있다.
도 4를 참조하면, 패키지 기판(121)의 배면에는 마이크로 IC와 배선을 통해 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극 패드(125)가 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극 패드(125)는 디스플레이 기판(110)의 전면에 배열된 복수의 제2 전극 패드(115, 도 8 참조)에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 5는 디스플레이 기판의 전면에 제공된 ESD 보호 배선의 패턴을 나타낸 도면이고, 도 6은 패키지 기판의 픽셀에 연결된 복수의 채널 라인과 복수의 공통 스캔 라인을 개략적으로 나타내는 회로도이고, 도 7은 디스플레이 기판에 복수의 발광 다이오드 패키지가 격자 배열된 도면이고, 도 8은 도 5에 도시된 디스플레이 기판의 B부분을 확대한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 디스플레이 기판의 C부분을 확대한 도면이다.
도 5에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 기판(110)의 전면에 배열된 복수의 제2 전극 패드(115)와 ESD 보호 배선(170)은 도시를 생략한다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 기판(110)은 전면에 소정 두께를 가지는 절연층(150)이 적층될 수 있다. 절연층(150)은 비전도성 몰딩재(예: PSR(photo solder resist))로 형성될 수 있다.
절연층(150)은 디스플레이 기판(110)의 전면으로 유입되는 ESD를 차단할 수 있다. 이 경우, ESD는 디스플레이 모듈(100)의 측단(side end)으로 유입될 수 있다. 즉, 디스플레이 기판(110)의 전면과 절연층(150)의 물리적으로 완전하게 밀착되지 않아 디스플레이 기판(110)의 전면과 절연층(150) 사이에 미세한 틈이 형성될 수 있다. ESD는 이러한 틈을 통해 디스플레이 모듈(100)의 내부로 유입될 가능성이 있다.
디스플레이 기판(110)은 디스플레이 모듈(100)의 상측, 하측, 좌측 및 우측으로 유입되는 ESD(electrostatic discharge)로부터 디스플레이 픽셀 구동 회로(마이크로 IC)를 보호하기 위해 복수의 ESD 보호 회로(예: TVS(transient voltage suppressor) 다이오드)가 제공된다.
복수의 ESD 보호 회로는 디스플레이 기판(110)의 상측, 하측, 좌측 및 우측에 인접한 베젤 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 기판(110)에 적용되는 매트릭스 구동 방식(PM(passive matrix) 또는 AM(active matrix))과 발광 다이오드 패키지(120)의 복수의 제1 전극 패드(125)의 배치로 인해 디스플레이 기판(110)의 상측 및 하측 영역에는 다수의 제1 TVS 다이오드가 조밀하게 배치되고 디스플레이 기판(110)의 좌측 및 우측 영역에는 제1 TVS 다이오드의 개수보다 적은 수의 제2 TVS 다이오드가 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(120)의 패키지 기판(121)에는 제1 방향(예: 패키지 기판의 가로 방향)으로 복수의 공통 스캔 라인(common scan lines)이 배치되고, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 복수의 채널 라인(channel lines)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 하나의 패키지 기판(121)에 실장된 복수의 픽셀이 N(N은 2 이상의 자연수)개의 열 및 M(M은 2 이상의 자연수)개의 행으로 격자 배열될 수 있다. 이 경우 각 픽셀은 3개의 서브 픽셀로 이루어질 수 있다. 이때, 복수의 채널 라인은 N×3개 이고, 복수의 공통 스캔 라인은 M개 일 수 있다. N×3개의 채널 라인은 각각 N×3개의 제1 TVS 다이오드에 의해 보호되고, M개의 공통 스캔 라인은 각각에 연결된 M개의 제2 TVS 다이오드에 의해 보호될 수 있다.
하나의 발광 다이오드 패키지(120)에 대응하여 N×3개의 제1 TVS 다이오드와 M개의 제2 TVS 다이오드가 요구될 수 있다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 기판(110)에 복수의 발광 다이오드 패키지(120)가 P(P는 2 이상의 자연수)개의 열 및 Q(Q는 2 이상의 자연수)개의 행으로 격자 배열되는 경우, 디스플레이 기판(110)에는 (N×3)×P개의 제1 TVS 다이오드와 M×Q개의 제2 TVS 다이오드가 배치될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 기판(110)에는 제1 TVS 다이오드의 개수가 제2 TVS 다이오드의 개수보다 더 많이 배치될 수 있다.
복수의 제1 TVS 다이오드와 복수의 제2 TVS 다이오드는 디스플레이 기판(110)의 최외곽(디스플레이 기판(110)의 상측(111), 하측(112), 좌측(113) 및 우측(114))에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 제1 TVS 다이오드는 복수의 채널 라인의 배치 방향에 따라 디스플레이 기판(110)의 상측(111) 및 하측(112)에 인접하게 배치될 수 있고, 복수의 제2 TVS 다이오드는 복수의 공통 스캔 라인의 배치 방향에 따라 디스플레이 기판(110)의 좌측(113) 및 우측(114)에 인접하게 배치될 수 있다.
ESD는 절연층(150)에 의해 덮인 디스플레이 기판(110)의 전면으로 유입되지 않는다. ESD는 주로 디스플레이 기판(110)과 디스플레이 기판(110)의 전면을 덮는 절연층(150) 사이의 미세한 틈이 형성되는 디스플레이 기판(110)의 최외곽으로 유입된다.
디스플레이 기판(110)의 최외곽으로 유입되는 ESD는 디스플레이 기판(110)의 최외곽을 따라 배치되는 복수의 제1 TVS 다이오드와 복수의 제2 TVS 다이오드로 흡수되고, 일부는 디스플레이 기판(110)의 상측(111) 및 하측(112)을 따라 배치되는 복수의 ESD 보호 배선(170)으로 흡수될 수 있다. 이때, 복수의 ESD 보호 배선(170)은 각각 제1 TVS 다이오드가 전기적으로 연결된 기판 전극 패드(115-1, 도 9 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다.절연층(150)은 디스플레이 기판(110)의 상측(111)과 하측(112)을 따라 복수의 배선용 개구(153)가 형성될 수 있다. 복수의 배선용 개구(153)는 대략 은선(hidden line) 패턴으로 나타날 수 있다.
복수의 배선용 개구(153)는 디스플레이 기판(110)의 전면에 형성된 ESD 보호 배선(170)의 일부를 노출한다. 이에 따라, 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 모듈(100)의 상측 및 하측이 제1 TVS 다이오드와 디스플레이 기판(110)의 상측(111)과 하측(112)을 따라 배치된 ESD 보호 배선(170)에 의해 ESD로부터 보호될 수 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 기판(110)의 전면에는 각 발광 다이오드 패키지(120, 120-1. 120-2, 120-3)가 실장되는 영역에 각각 복수의 제2 전극 패드(115)가 배치될 수 있다.
절연층(150)에는 복수의 제2 전극 패드(115)가 노출되도록 복수의 제2 전극 패드(115)에 대응하는 부분에 복수의 패드용 개구(151)가 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, ESD 보호 배선(170)은 디스플레이 기판(110)의 전면에 형성될 수 있다. ESD 보호 배선(170)은 소정 길이를 가지는 구리 박막일 수 있다.
ESD 보호 배선(170)은 복수의 제2 전극 패드(115) 중에서 디스플레이 기판(100)의 상측(111)에 가장 가깝게 배치된 복수의 제2 전극 패드(115-1, 115-2, 115-3)와 디스플레이 기판의 상측(111) 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, ESD 보호 배선(170)은 발광 다이오드 패키지(120)가 디스플레이 기판(110)에 전사되면 발광 다이오드 패키지(120)에 의해 덮이는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, ESD 보호 배선(170)은 사용자가 디스플레이 모듈(100)의 전면을 바라볼 때 발광 다이오드 패키지(120)에 의해 가려지므로 시인되지 않는다.
ESD 보호 배선(170)은 복수의 제2 전극 패드(115-1, 115-2, 115-3) 중에서 하나의 제2 전극 패드(115-1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
ESD 보호 배선(170)은 양단부에 해당하는 제1 부분(171) 및 제4 부분(174)과, 제1 부분(171)에 연장되고 제2 전극 패드(115-1)에 전기적으로 연결되는 제2 부분(172)과, 제4 부분(174)에 연장되고 제2 전극 패드(115-1)에 전기적으로 연결되는 제3 부분(173)을 포함할 수 있다.
ESD 보호 배선(170)의 제1 부분(171)은 제2 전극 패드(115-2)와 디스플레이 기판(110)의 상측(111) 사이에 배치된다. 즉, ESD 보호 배선(170)의 제1 부분(171)은 제2 전극 패드(115-2)보다 디스플레이 기판(110)의 상측(111)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 마찬가지로, ESD 보호 배선(170)의 제4 부분(174)은 제2 전극 패드(115-3)와 디스플레이 기판(110)의 상측(111) 사이에 배치된다. 즉, ESD 보호 배선(170)의 제4 부분(174)은 제2 전극 패드(115-3)보다 디스플레이 기판(110)의 상측(111)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
이 경우, ESD 보호 배선(170)의 제1 부분(171)은 배선용 개구(153a)에 의해 노출될 수 있다. 또한, ESD 보호 배선(170)의 제4 부분(174)은 다른 배선용 개구(153b)에 의해 노출될 수 있다. 디스플레이 기판(110)의 상측(111)으로 유입되는 정전기는 배선용 개구(153a)에 의해 노출된 ESD 보호 배선(170)의 제1 부분(171) 및/또는 제4 부분(174)으로 흡수된다. 따라서, 제2 전극 패드(115-1)에 접속된 제1 TVS 다이오드에 의해 발광 다이오드 패키지(120)는 ESD로부터 보호될 수 있다.
본 개시에서는, ESD 보호 배선(170)을 구비함으로써 제2 전극 패드(115-1)의 좌측 및 우측에 각각 인접하게 배치된 제2 전극 패드들(115-2, 115-3)에는 별도의 제1 TVS 다이오드가 접속되지 않아도 무방하므로, 디스플레이 기판(110)의 상측 영역에 배치되는 제1 TVS 다이오드의 개수를 줄일 수 있다. 이와 동일한 이유로, 디스플레이 기판(110)의 하측 영역에 배치되는 제2 TVS 다이오드의 개수를 줄일 수 있다.
따라서, 본 개시에서는 디스플레이 기판(110)의 상측 영역 및 하측 영역에 제1 및 제2 TVS 다이오드의 실장 공간을 확보할 수 있고 디스플레이 기판의 생산 비용을 줄일 수 있으며 공정 시간을 단축할 수 있다.
ESD 보호 배선(170)은 디스플레이 기판(110)의 상측(111)과 하측(112)에 각각 인접하게 배열된 2개 행의 발광 다이오드 패키지(120)에 대응하는 개수로 마련될 수 있다. 이 경우, 복수의 ESD 보호 배선(170)은 디스플레이 기판(110)의 상측(111) 및 하측(112)을 따라 불연속적으로 배치될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1)는 전술한 복수의 디스플레이 모듈(100)이 백 플레이트(30) 일면에 격자 배열될 수 있다. 이 경우, 복수의 디스플레이 모듈(100)은 백 플레이트(30)에 분리 가능하게 조립될 수 있다.
디스플레이 장치(1)는 각 디스플레이 모듈(100)에 구비된 ESD 보호 배선(170)에 의해 상하로 인접한 디스플레이 모듈들(100) 사이로 유입되는 ESD로부터 보호될 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(1)는 각 디스플레이 모듈(100)에 구비된 복수의 TSV 다이오드에 의해 좌우로 인접한 디스플레이 모듈들(100) 사이로 유입되는 ESD로부터 보호될 수 있다.
또한, ESD 보호를 위한 ESD 보호 배선(170)이 복수의 발광 다이오드 패키지(120)에 의해 가려질 수 있다. 이에 따라, ESD 보호 배선(170)은 디스플레이 장치(1)를 통해 영상을 시청하는 사용자에 의해 시인되지 않을 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 본 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안될 것이다.
1: 디스플레이 장치
100: 디스플레이 모듈
110: 디스플레이 기판
120: 발광 다이오드 패키지
130: 발광 다이오드
150: 절연층
153: 배선용 개구
170: ESD 보호 배선

Claims (15)

  1. 디스플레이 모듈에 있어서,
    전면(front surface)에 복수의 제1 전극 패드가 배열된 기판;
    전면(front surface)에 복수의 발광 다이오드가 실장되고 배면(rear surface)에 상기 복수의 제1 전극 패드에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 전극 패드가 배열된 복수의 발광 다이오드 패키지; 및
    상기 기판의 전면(front surface)에 상기 기판의 제1 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD(electrostatic discharge) 보호 배선;을 포함하는 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 전면(front surface)은 절연층으로 덮이고,
    상기 절연층은 상기 복수의 제1 전극 패드를 노출하는 복수의 제1 개구와 상기 제1 ESD 보호 배선의 일부를 노출하는 복수의 제2 개구가 마련된 디스플레이 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 ESD 보호 배선은,
    중앙부가 상기 복수의 제1 전극 패드 중 하나에 전기적으로 연결되고,
    양단부가 상기 전기적으로 접속된 제1 전극 패드의 양 측에 각각 이격 배치된 다른 제1 전극 패드들에 인접하게 배치되는 디스플레이 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 ESD 보호 배선은 양단부가 상기 복수의 제2 개구에 의해 노출되는 디스플레이 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 ESD 보호 배선은 상기 복수의 제1 전극 패드 중에서 상기 기판의 제1 측에 가장 가깝게 배치된 제1 전극 패드들보다 상기 기판의 제1 측에 더 가깝게 배치되는 디스플레이 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2 개구는 은선(hidden line) 패턴을 가지는 디스플레이 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 제1 측의 반대 편에 위치한 상기 기판의 제2 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제2 ESD 보호 배선을 더 포함하는 디스플레이 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제2 ESD 보호 배선의 양단부를 노출하는 복수의 제3 개구가 마련된 디스플레이 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    각 마이크로 발광 다이오드 패키지는,
    상기 복수의 마이크로 발광 다이오드의 구동을 제어하는 마이크로 IC 칩(micro　integrated circuit chip)을 포함하는 디스플레이 모듈.
  10. 디스플레이 모듈에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 일면에 격자 배열되는 복수의 마이크로 발광 다이오드 패키지; 및
    상기 기판의 일면에 상기 기판의 양 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD 보호 배선과 제2 ESD 보호 배선;을 포함하는 디스플레이 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 일면은 절연층으로 덮이고,
    상기 절연층은 상기 제1 ESD 보호 배선의 일부와 상기 제2 ESD 보호 배선의 일부를 노출하는 복수의 개구를 가지는 디스플레이 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 개구는 은선(hidden line) 패턴을 가지는 디스플레이 모듈.
  13. 디스플레이 장치에 있어서,
    제1 기판;
    상기 제1 기판에 격자 배열되는 복수의 디스플레이 모듈; 및
    상기 복수의 디스플레이 모듈의 구동을 제어하는 프로세서;를 포함하며,
    각 디스플레이 모듈은,
    제2 기판;
    상기 제2 기판의 일면에 격자 배열되는 복수의 마이크로 발광 다이오드 패키지;
    상기 제2 기판의 일면에 상기 기판의 양 측을 따라 불연속적으로 배치되는 제1 ESD 보호 배선과 제1 ESD 보호 배선; 및
    상기 제2 기판의 일면을 덮고, 상기 제1 ESD 보호 배선의 일부와 상기 제2 ESD 보호 배선의 일부를 노출하는 복수의 개구가 마련되는 절연층;을 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 개구는 은선 패턴을 가지는 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 기판의 일면에는 상기 복수의 마이크로 발광 다이오드 패키지가 전기적으로 접속되는 복수의 전극 패드가 마련되고,
    상기 제1 ESD 보호 배선은 상기 기판의 일 측과 상기 기판의 일 측에 가장 인접한 복수의 전극 패드 사이에 위치하고,
    상기 제2 ESD 보호 배선은 상기 기판의 타 측과 상기 기판의 타 측에 가장 인접한 복수의 전극 패드 사이에 배치되는 디스플레이 장치.
KR1020210190192A 2021-12-28 2021-12-28 정전기 방전 보호 배선을 구비한 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 KR20230100381A (ko)

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