KR20230166831A - 디스플레이 모듈을 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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김은혜
박상무
구자명
권세라
이병훈
이윤석
정창규
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삼성전자주식회사
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Abstract

디스플레이 모듈은, 복수의 무기 발광 소자와, 상기 복수의 무기 발광 소자가 실장되는 실장면을 포함하는 기판 및 상기 복수의 무기 발광 소자를 상기 기판에 접합시키도록 상기 기판 상에 마련되는 비전도성 필름(Non-Conductive Film)을 포함할 수 있다. 상기 비전도성 필름은, 상기 복수의 무기 발광 소자들에서 조사된 빛이 상기 기판에서 반사된 후 서로 간섭함으로써 발생하는 크로스톡(cross-talk)을 저감시키도록 블랙(black) 계열의 색상을 갖도록 구성될 수 있다.

Description

디스플레이 모듈을 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY APPARTUS HAVING DISPLAY MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
개시된 발명은 무기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 문자, 도형 등의 데이터 정보 및 영상 등을 시각적으로 표시하는 출력 장치의 일종이다.
마이크로 발광 다이오드 디스플레이 패널(이하, 마이크로 엘이디 패널)은 각각 100 마이크로미터 이하인 복수의 무기 발광 다이오드(inorganic LED)를 포함하여 구성된다. 마이크로 엘이디 패널은 자발광 패널로서, 백라이트를 필요로 하지 않는다. 또한, 마이크로 엘이디 패널은 번인(burn-in)에 강하고, 휘도, 해상도, 소비 전력, 내구성이 우수하다.
마이크로 엘이디 패널에 포함되는 무기 발광 소자의 크기가 매우 작기 때문에, 무기 발광 소자의 전극과 기판의 전극 사이의 전기적 연결이 불안정할 수 있다.
화면의 선명도를 향상시키기 위해, 마이크로 엘이디 패널은 블랙 매트릭스층을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스층은 무기 발광 소자가 통과하도록 마련되는 홀을 포함할 수 있다. 상기 홀은 무기 발광 소자 보다 크게 마련되어야 하고, 이로 인해 무기 발광 소자의 주변에는 블랙 매트릭스층이 마련되지 않는 영역이 생길 수 있다. 블랙 매트릭스층이 무기 발광 소자가 배치되는 영역을 제외한 기판의 전(全) 영역에 마련되지 않아 화면의 콘트라스트 또는 선명도를 향상시키는 데에 제약이 따를 수 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 무기 발광 소자의 전극과 기판의 전극 사이의 연결이 안정화 된 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은, 무기 발광 소자에서 서브 픽셀 사이의 크로스톡(cross-talk)을 저감시켜 광학 특성이 개선된 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 모듈은, 복수의 무기 발광 소자와, 상기 복수의 무기 발광 소자가 실장되는 실장면을 포함하는 기판 및 상기 복수의 무기 발광 소자를 상기 기판에 접합시키도록 상기 기판 상에 마련되는 비전도성 필름(Non-Conductive Film)을 포함할 수 있다. 상기 비전도성 필름은, 상기 복수의 무기 발광 소자들에서 조사된 빛이 상기 기판에서 반사된 후 서로 간섭함으로써 발생하는 크로스톡(cross-talk)을 저감시키도록 블랙(black) 계열의 색상을 갖도록 구성될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 무기 발광 소자의 전극과 기판의 전극 사이의 연결이 안정화 된 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 무기 발광 소자에서 서브 픽셀 사이의 크로스톡(cross-talk)을 저감시켜 광학 특성이 개선된 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 주요 구성을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 일부 구성을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 기판의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 기판 상에 비전도성 필름을 부착한 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 비전도성 필름 상에 무기 발광 소자를 전사한 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 비전도성 필름 상에 전사된 무기 발광 소자에 열과 압력을 가해 무기 발광 소자와 기판을 전기적으로 연결하는 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법에 따라 제조된 디스플레이 모듈의 일부 구성을 도시한 단면도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는”이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "전방", "후방", "좌측", "우측", "상방" 및 "후방"등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따른 디스플레이 모듈은, 복수의 무기 발광 소자와, 상기 복수의 무기 발광 소자가 실장되는 실장면을 포함하는 기판 및 상기 복수의 무기 발광 소자를 상기 기판에 접합시키도록 상기 기판 상에 마련되는 비전도성 필름(Non-Conductive Film)을 포함할 수 있다. 상기 비전도성 필름은, 상기 복수의 무기 발광 소자들에서 조사된 빛이 상기 기판에서 반사된 후 서로 간섭함으로써 발생하는 크로스톡(cross-talk)을 저감시키도록 블랙(black) 계열의 색상을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 비전도성 필름은 상기 기판의 상기 실장면 전체를 커버하도록 상기 기판의 상기 실장면에 부착될 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자는, 상기 실장면 전체를 커버하는 상기 비전도성 필름 상에 배치됨으로써 상기 복수의 무기 발광 소자와 상기 비전도성 필름 사이에는 이격된 영역이 마련되지 않을 수 있다.
상기 기판은 상기 실장면 상에 마련되는 패드 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자 각각은, 상기 패드 전극과 전기적으로 연결되도록 마련되는 컨택 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자는, 상기 컨택 전극과 상기 패드 전극이 서로 대응되게 위치하도록 상기 비전도성 필름 상에 전사될 수 있다.
상기 비전도성 필름 상에 전사된 상기 복수의 무기 발광 소자에 열과 압력이 가해짐으로써, 상기 컨택 전극과 상기 패드 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 비전도성 필름은 플럭스(flux)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자에 열과 압력이 가해지는 열압착 공정에 의해, 상기 컨택 전극 또는 상기 패드 전극에 도포된 범프(bump)가 용융되고, 상기 컨택 전극과 상기 패드 전극은 용융된 상기 범프를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 범프의 용융 시 생성되는 산화막은 상기 플럭스에 의해 제거될 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자는, 하나의 픽셀(pixel)을 형성하는 레드 서브 픽셀과, 그린 서브 픽셀과, 블루 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
상기 비전도성 필름은, 상기 레드 서브 픽셀과, 상기 그린 서브 픽셀과, 상기 블루 서브 픽셀 중 일부의 서브 픽셀로부터 조사된 빛이 상기 기판에서 반사됨으로써 나머지 서브 픽셀에서 조사된 빛과 간섭하는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.
상기 비전도성 필름은 블랙 계열의 색상을 가지도록 블랙 계열의 안료를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 주요 구성을 분해하여 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 일부 구성을 확대하여 도시한 단면도이다.
도면에 복수의 무기 발광 소자들(50)을 비롯한 디스플레이 장치(1)의 일부 구성들은 수 μm 내지 수백 μm 크기를 가지는 마이크로 단위의 구성으로 설명의 편의상 일부 구성들(예를 들면, 복수의 무기 발광 소자들(50))의 스케일을 과장하여 도시하였다.
디스플레이 장치(1)는 정보, 자료, 데이터 등을 문자, 도형, 그래프, 영상 등으로 표시하여 주는 장치로서, TV, PC, 모바일, 디지털 사이니지(signage) 등이 디스플레이 장치(1)로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(1)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(20)과, 디스플레이 패널(20)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치(미도시)와, 디스플레이 패널(20)의 전체적인 동작을 제어하는 메인 보드(25)와, 디스플레이 패널(20)을 지지하는 프레임(15)과, 프레임(15)의 후면을 커버하는 후방 커버(10)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(20)은 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)과, 각각의 디스플레이 모듈들(30A-30P)을 구동하는 구동 보드(미도시)와, 각각의 디스플레이 모듈들(30A-30P)의 제어에 필요한 타이밍 신호를 생성하는 TCON 보드(Timing controller board)를 포함할 수 있다.
후방 커버(10)는 디스플레이 패널(20)을 지지할 수 있다. 후방 커버(10)는 스탠드(미도시)를 통해 바닥 위에 설치되거나, 또는 행어(미도시) 등을 통해 벽에 설치될 수 있다.
복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 서로 인접하도록 상하 좌우로 배열될 수 있다. 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 M * N 의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 본 실시예에서 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 16개가 마련되고, 4 * 4 의 매트릭스 형태로 배열되고 있으나, 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)의 개수 및 배열 방식에 제한은 없다.
복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 프레임(15)에 설치될 수 있다. 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 마그넷을 이용한 자력이나, 기계적인 끼움 구조 등 공지된 다양한 방법을 통해 프레임(15)에 설치될 수 있다. 프레임(15)의 후방에는 후방 커버(10)가 결합되며, 후방 커버(10)는 디스플레이 장치(1)의 후면 외관을 형성할 수 있다.
후방 커버(10)는 금속 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P) 및 프레임(15)에서 발생된 열이 용이하게 후방 커버(10)로 전도되어 디스플레이 장치(1)의 방열 효율을 상승시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)을 타일링하여 대화면을 구현할 수 있다.
상기한 실시예와 달리, 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)에 있어서 단일개의 디스플레이 모듈 각각은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 디스플레이 모듈(30A-30P)은 단일 단위로 wearable device, portable device, handheld device 및 각종 디스플레이가 필요가 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있다. 또한, 상기한 실시예와 같이, 매트릭스 타입으로 복수의 조립 배치를 통해 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV 및 사이니지, 전광판(electronic display) 등과 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 서로 동일한 구성을 가질 수 있다. 따라서, 이하에 기재된 어느 하나의 디스플레이 모듈에 대한 설명은 다른 모든 디스플레이 모듈들에 동일하게 적용될 수 있다.
이하에서는 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P) 모두 동일하게 형성되는 바 각각의 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)에 대하여는 제1디스플레이 모듈(30A)을 기준으로 설명한다.
중복되는 설명을 피하기 위해 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)의 구성은 디스플레이 모듈(30), 기판(40)으로 대표하여 설명한다.
복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P) 중 제1디스플레이 모듈(30A)을 일 예로 제1디스플레이 모듈(30A)은 사각형(Quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 제1디스플레이 모듈(30A)은 직사각형(Rectangle type) 형상 또는 정사각형(Square type) 형상으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 제1디스플레이 모듈(30A)은 전방인 제1방향(X)을 기준으로 상하 좌우 방향에 형성되는 테두리(edge)(31,32,33,34)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 각각 기판(40)과, 기판(40) 위에 실장된 복수의 무기 발광 소자들(50)을 포함할 수 있다. 복수의 무기 발광 소자들(50)은 제1방향(X)으로 향하는 기판(40)의 실장면(41)에 실장될 수 있다.
기판(40)은 사각형(Quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 복수의 디스플레이 모듈들(30A-30P)은 각각 사각형 형상으로 마련될 수 있고, 기판(40)은 이와 대응되도록 사각형으로 형성될 수 있다. 기판(40)은 직사각형(Rectangle type) 형상 또는 정사각형(Square type) 형상으로 마련될 수 있다.
기판(40)은 기판 바디(42)와, 기판 바디(42)의 일면을 형성하는 실장면(41)과 기판 바디(42)의 타면을 형성하고 실장면(41)과 반대측에 배치되는 후면(43)을 포함할 수 있다.
기판(40)은 무기 발광 소자들(50)을 구동하도록 기판 바디(42)에 상에 형성되는 TFT층(Thin Film Transistor, 44)을 포함할 수 있다. 기판 바디(42)는 유리 기판(glass substrate)을 포함할 수 있다. 기판(40)은 COG(Chip on Glass) 타입의 기판을 포함할 수 있다. 기판(40)은 무기 발광 소자들(50)이 TFT층(44)과 전기적으로 연결되도록 마련되는 제1패드 전극(44a)과, 제2패드 전극(44b)을 포함할 수 있다.
TFT층(44)을 구성하는 TFT(Thin Film Transistor)는 특정 구조나 타입으로 한정되지 않고, 다양한 실시예로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 TFT층(44)의 TFT는 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT, oxide TFT, Si(poly silicon, 또는 a-silicon) TFT 뿐만 아니라, 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수 있다.
또한, TFT층(44)은 기판(40)의 기판 바디(42)가 실리콘 웨이퍼로 마련될 시, CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 타입 또는 n-type MOSFET 또는 p-type MOSFET 트랜지스터로 대체될 수 있다.
복수의 무기 발광 소자(50)는 무기물(無機物) 재질로 형성되며, 가로, 세로 및 높이가 각각 수 μm 내지 수십 μm 크기를 갖는 무기 발광 소자를 포함할 수 있다. 마이크로 무기 발광 소자는 가로, 세로, 및 높이 중 단변의 길이가 100μm 이하의 크기일 수 있다. 즉, 무기 발광 소자(50)는 사파이어 또는 실리콘 웨이퍼에서 픽업되어 직접 기판(40) 위에 직접 전사될 수 있다. 복수의 무기 발광 소자들(50)은 정전 헤드(Electrostatic Head)를 사용하는 정전기 방식 또는 PDMS 나 실리콘 등의 탄성이 있는 고분자 물질을 헤드로 사용하는 스탬프 방식 등을 통해 픽업 및 이송될 수 있다.
복수의 무기 발광 소자들(50)은 n형 반도체(58a), 활성층(58c), p형 반도체(58b), 제1컨택 전극(57a), 제2컨택 전극(57b)을 포함하는 발광 구조물일 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제1컨택 전극(57a)과 제2컨택 전극(58b) 중 어느 하나는 n형 반도체(58a)와 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 p형 반도체(58b)와 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있다.
제1컨택 전극(57a) 및 제2컨택 전극(57b)은 수평적으로 배치되며 같은 방향(발광 방향의 반대 방향)을 향해 배치되는 플립칩(Flip chip) 형태일 수 있다.
무기 발광 소자(50)는 실장면(41)에 실장될 시, 제1방향(X)을 향해 배치되는 발광면(54)과, 측면(55)과, 발광면(54)의 반대측에 배치되는 바닥면(56)을 가질 수 있다. 제1컨택 전극(57a)과, 제2컨택 전극(57b)은 무기 발광 소자(50)의 바닥면(56)에 형성될 수 있다.
무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)은 발광면(54)의 반대측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 광이 조사되는 방향의 반대측에 배치될 수 있다.
컨택 전극(57a, 57b)은 실장면(41)과 마주 보게 배치되고, TFT 층(43)과 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있다. 컨택 전극(57a, 57b)이 배치되는 방향과 반대 방향으로 광을 조사하는 발광면(54)이 배치될 수 있다.
상기한 배치에 의해, 활성층(58c)에서 발생되는 광이 발광면(54)을 통해 제1방향(X)으로 조사될 시, 광은 제1컨택 전극(57a) 또는 제2컨택 전극(57b)의 간섭 없이 제1방향(X)을 향해 조사될 수 있다.
제1컨택 전극(57a) 및 제2컨택 전극(57b)은 기판(40)의 실장면(41) 측에 형성된 제1패드 전극(44a) 및 제2패드 전극(44b)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 무기 발광 소자들(50)은 적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53)를 포함할 수 있다. 발광 소자들(50)은 일련의 적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53)를 하나의 단위로 하여 기판(40)의 실장면(41) 상에 실장될 수 있다. 일련의 적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53)는 하나의 픽셀(pixel)을 형성할 수 있다. 이때, 적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53)는 각각 서브 픽셀(sub pixel)을 형성할 수 있다.
적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일렬로 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53)는 삼각형 형태 등 이와 다른 형태로도 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 무기 발광 소자(50)는 비전도성 필름(Non-Conductive Film, NCF)(100)을 통해 기판(40)에 결합될 수 있다. 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)은, 열압착 공정에 의해, 패드 전극(44a, 44b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 비전도성 필름(100)은 무기 발광 소자(50)를 기판(40)에 물리적으로 결합시킬 뿐만 아니라, 무기 발광 소자(50)와 기판(40)을 전기적으로 연결시키도록 마련될 수 있다.
비전도성 필름(100)은 플러스(flux, 미도시)를 포함할 수 있다. 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b) 및/또는 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)에는 범프(bump, 미도시)가 도포될 수 있다. 비전도성 필름(100) 상에 전사된 무기 발광 소자(50)에 열과 압력을 가하면, 상기한 범프가 용융되고, 용융된 범프를 통해 컨택 전극(57a, 57b)과 패드 전극(44a, 44b)이 전기적으로 연결될 수 있다. 범프의 용융 시 생성되는 산화막은 상기한 플럭스에 의해 제거될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 비전도성 필름(100)은 블랙 계열의 컬러를 갖도록 마련될 수 있다. 예를 들면, 비전도성 필름(100)은 블랙 계열의 안료를 포함함으로써 블랙 계열의 컬러를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 비전도성 필름(100)은 다양한 방법을 통해 블랙 계열의 색상을 가질 수 있다.
비전도성 필름(100)은 검은색을 가질 수 있다. 비전도성 필름(100)이 검은색을 가짐으로써, 무기 발광 소자(50) 발광 시, 서브 픽셀 간의 빛 간섭을 방지할 수 있다. 구체적으로, 적색(Red) 발광 소자(51)와, 녹색(Green) 발광 소자(52)와, 청색(Blue) 발광 소자(53) 중 일부의 서브 픽셀로부터 조사된 빛이 상기 기판(40)에서 반사됨으로써 나머지 서브 픽셀에서 조사된 빛과 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 달리 표현하면, 무기 발광 소자(50) 발광 시, 크로스(cross-talk) 현상을 저감시키거나 제거할 수 있고, 이를 통해 디스플레이 장치(1)의 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
비전도성 필름(100)이 투명하게 마련되거나 빛이 투과되는 색상으로 마련될 경우, 서브 픽셀들 사이에 광 간섭이 발생할 수 있다. 예를 들면, 적색(Red) 발광 소자(51)에서 조사된 광이, 기판(40)에서 반사되어 녹색(Green) 발광 소자(52) 및/또는 청색(Blue) 발광 소자(53)에서 조사되는 광과 간섭을 일으킬 수 있다. 마찬가지로, 녹색(Green) 발광 소자(52)에서 조사된 광이, 기판(40)에서 반사되어 적색(Red) 발광 소자(51) 및/또는 청색(Blue) 발광 소자(53)에서 조사되는 광과 간섭을 일으킬 수 있고, 청색(Blue) 발광 소자(53)에서 조사된 광이, 기판(40)에서 반사되어 적색(Red) 발광 소자(51) 및/또는 녹색(Green) 발광 소자(52)에서 조사되는 광과 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 광 간섭을 크로스톡이라 하며, 크로스톡은 디스플레이 장치(1)의 화질의 선명도를 저하시킨다.
상기한 바와 같이, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에서는 검은색으로 마련되는 비전도성 필름(100)을 통해 무기 발광 소자(50)를 기판(40)에 결합시킬 수 있다. 비전도성 필름(100)이 검은색으로 마련됨으로써 상기한 크로스톡을 저감시키거나 제거할 수 있다. 또한, 비전도성 필름(100)은 무기 발광 소자(50)를 기판(40)에 결합시키는 접착제로 기능할 수 있다.
종래에는 무기 발광 소자(50)를 기판(40)에 접합시키기 위해 이방성 도전층(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 사용하였다. 이방성 도전층은 이방성 도전 접착제가 보호용 필름 위에 부착된 것으로서 도전성 볼이 접착성 수지에 산포된 구조를 가진다. 도전성 볼은 얇은 절연막으로 둘러싸인 도전성 구체로서 압력에 의해 절연막이 깨지면서 도체와 도체를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
다만, 이방성 도전층을 사용할 경우, 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)과 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)의 전기적 연결이 불안정할 수 있다. 이방성 도전층 내에는 도전성 볼이 불규칙하게 산재해 있는데, 컨택 전극(57a, 57b)과 패드 전극(44a, 44b) 사이에 도전성 볼의 개수가 충분히 위치하지 않으면, 컨택 전극(57a, 57b)과 패드 전극(44a, 44b)이 전기적으로 연결되지 않기 때문이다. 무기 발광 소자(50)는 그 크기가 매우 작고, 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)은 그보다 더 작기 때문에 종래와 같이 이방성 도전층을 사용해 무기 발광 소자(50)와 기판(40)을 접합하면, 무기 발광 소자(50)와 기판(40)의 전기적 연결이 불안정해질 수 있다.
또한, 종래에는 이방성 도전층을 사용해 무기 발광 소자를 기판에 접합한 이후, 기판 상에 블랙 매트릭스(black matrix)층을 추가로 배치하였다. 블랙 매트릭스층은 기판의 실장면을 전체적으로 커버하도록 마련되는 구성이며, 무기 발광 소자가 관통할 수 있는 복수의 홀을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스층은 외광을 흡수하여 기판이 블랙으로 보이게 함으로써, 화면의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
블랙 매트릭스층이 무기 발광 소자를 커버하면 무기 발광 소자에서 조사되는 광이 블랙 매트릭스층에 의해 흡수되기 때문에, 블랙 매트릭스층은 무기 발광 소자의 크기 및 위치와 대응되는 복수의 홀을 포함한다. 상기 복수의 홀 각각의 크기가 무기 발광 소자의 크기보다 커야만 무기 발광 소자가 상기 홀을 통과할 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스층에 마련되는 홀의 크기가 작아지는 데에는 한계가 있다. 이상적으로는 블랙 매트릭스층에 마련되는 홀의 크기와 무기 발광 소자의 크기가 정확히 일치해야 하는데, 실제로는 홀의 크기가 무기 발광 소자보다는 커야 하기 때문이다.
블랙 매트릭스층은 상기한 크로스톡을 저감시키기 위한 구성이다. 블랙 매트릭스층에 마련되는 홀의 크기가 무기 발광 소자보다 클 경우, 무기 발광 소자의 주변에는 블랙 매트릭스층이 마련되지 않는 영역이 생긴다. 이 영역을 통해 서브 픽셀(51, 52, 53) 간에 빛 간섭이 발생할 수 있다. 달리 표현하면, 크로스톡이 발생할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 블랙 색상으로 마련되는 비전도성 필름(100)을 기판(40) 상에 도포한 후, 무기 발광 소자(50)를 비전도성 필름(100) 상에 전사시킬 수 있다. 또한, 비전도성 필름(100) 상에 전사된 무기 발광 소자(50)에 열과 압력을 가해 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)과 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 비전도성 필름(100)은 무기 발광 소자(50)와 기판(40)을 물리적으로 결합시킬 뿐만 아니라, 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 비전도성 필름(100)은 블랙 색상으로 마련됨으로써 상기한 블랙 매트릭스층의 기능을 할 수 있다. 비전도성 필름(100)은 서브 픽셀들(51, 52, 53) 간의 빛 간섭을 제거하거나 저하시킴으로써 화면의 콘트라스트 또는 선명도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 비전도성 필름(100)은 무기 발광 소자(50)가 관통하기 위한 복수의 홀을 포함하지 않기 때문에, 무기 발광 소자(50)와 이격된 영역 없이 기판(40)의 실장면(41) 측 전체를 커버할 수 있다. 비전도성 필름(100)은 무기 발광 소자(50)가 배치된 영역을 제외한 기판(40)의 전(全) 영역에 마련될 수 있다. 상기한 바와 같이, 블랙 매트릭스층으로 기능하는 비전도성 필름(100)은, 무기 발광 소자(50)와 이격되는 영역 없이 기판(40) 전체를 커버할 수 있고, 이를 통해 서브 픽셀(51, 52, 53) 간의 크로스톡을 제거하거나 줄일 수 있다.
기판(40)은 외광을 흡수하여 콘트라스트를 향상시키도록 광흡수층(light absorbing layer)(44c)을 더 포함할 수 있다. 광흡수층(44c)은 기판(40)의 전체 실장면(41) 측에 형성될 수 있다. 광흡수층(44c)은 TFT층(43)과 비전도성 필름(100) 사이에 형성될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 기판의 단면도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 기판 상에 비전도성 필름을 부착한 단면도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 비전도성 필름 상에 무기 발광 소자를 전사한 단면도이다. 도 8은 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 비전도성 필름 상에 전사된 무기 발광 소자에 열과 압력을 가해 무기 발광 소자와 기판을 전기적으로 연결하는 모습을 도시한 도면이다. 도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법에 따라 제조된 디스플레이 모듈의 일부 구성을 도시한 단면도이다.
이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법은, 기판(40) 상에 비전도성 필름(100)을 부착하고(S210), 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)과 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)이 대응되도록 무기 발광 소자(50)를 비전도성 필름(100) 상에 전사하고(S220), 무기 발광 소자(50)에 열과 압력을 가해 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)과 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)을 전기적으로 연결(S230)할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기판(40)의 TFT층(44) 상에는 패드 전극(44a, 44b)이 형성될 수 있다. 기판(40)의 TFT층(44) 상에 비전도성 필름(100)을 부착할 수 있다. 비전도성 필름(100)은 블랙 색상을 갖도록 마련될 수 있다. 비전도성 필름(100)은 기판(40)의 실장면(41) 측 전체를 커버하도록 기판(40)에 부착될 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(40) 상에 비전도성 필름(100)을 부착한 후, 비전도성 필름(100) 상에 무기 발광 소자(50)를 전사(transfer)할 수 있다. 보다 구체적으로, 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)과 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)이 서로 대응되도록 무기 발광 소자(50)를 비전도성 필름(100) 상에 전사할 수 있다.
무기 발광 소자(50)는 사파이어 또는 실리콘 웨이퍼에서 픽업되어 직접 비전도성 필름(100) 위에 직접 전사될 수 있다. 복수의 무기 발광 소자들(50)은 정전 헤드(Electrostatic Head)를 사용하는 정전기 방식 또는 PDMS 나 실리콘 등의 탄성이 있는 고분자 물질을 헤드로 사용하는 스탬프 방식 등을 통해 픽업 및 이송될 수 있다. 복수의 무기 발광 소자들(50)은 상기한 방식 외에 다양한 방식으로 기판(40)에 부착된 비전도성 필름(100) 상에 전사될 수 있다.
도 8을 참조하면, 비전도성 필름(100) 상에 전사된 복수의 무기 발광 소자들(50)에 열과 압력을 가함으로써 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)과 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)을 전기적으로 연결할 수 있다. 무기 발광 소자(50)에 열과 압력을 가하기 위한 구성으로서, ETFE(Ethylene-Tetrafluoroethylene Copolymer) 필름(110)을 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. ETFE 필름이 아닌 다른 필름을 사용하여 무기 발광 소자(50)에 열과 압력을 가할 수 있다. 예를 들면, 테프론, 폴리이미드, 폴리올레핀 등의 폴리머 중 적어도 하나를 포함하는 필름을 사용할 수 있다.
무기 발광 소자(50)에 열과 압력을 가하는 열압착 공정에 의해, 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b) 및/또는 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)에 도포된 범프가 용융될 수 있다. 범프가 용융되면, 무기 발광 소자(50)의 컨택 전극(57a, 57b)과, 기판(40)의 패드 전극(44a, 44b)이 전기적으로 연결될 수 있다. 범프의 용융 시 생성되는 산화막은 비전도성 필름(100)에 포함된 플럭스에 의해 제거될 수 있다.
도 9를 참조하면, 열압착 공정 이후, ETFE 필름(110)을 무기 발광 소자(50)로부터 제거할 수 있다. 상기한 바와 같이, 열압착 공정에 의해 무기 발광 소자(50)는 기판(40)과 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 상기한 과정을 통해, 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 제조할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1 : 디스플레이 장치
20 : 디스플레이 패널
30, 30A - 30P : 디스플레이 모듈
40 : 기판
41 : 실장면
42 : 기판 바디
44a, 44b : 패드 전극
50 : 무기 발광 소자
57a, 57b : 컨택 전극
100 : 비전도성 필름
110 : ETFE 필름

Claims (10)

  1. 복수의 무기 발광 소자;
    상기 복수의 무기 발광 소자가 실장되는 실장면을 포함하는 기판; 및
    상기 복수의 무기 발광 소자를 상기 기판에 접합시키도록 상기 기판 상에 마련되는 비전도성 필름(Non-Conductive Film); 을 포함하고,
    상기 비전도성 필름은,
    상기 복수의 무기 발광 소자들에서 조사된 빛이 상기 기판에서 반사된 후 서로 간섭함으로써 발생하는 크로스톡(cross-talk)을 저감시키도록 블랙(black) 계열의 색상을 갖도록 구성되는 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비전도성 필름은 상기 기판의 상기 실장면 전체를 커버하도록 상기 기판의 상기 실장면에 부착되는 디스플레이 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 무기 발광 소자는, 상기 실장면 전체를 커버하는 상기 비전도성 필름 상에 배치됨으로써 상기 복수의 무기 발광 소자와 상기 비전도성 필름 사이에는 이격된 영역이 마련되지 않는 디스플레이 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 실장면 상에 마련되는 패드 전극을 포함하고,
    상기 복수의 무기 발광 소자 각각은, 상기 패드 전극과 전기적으로 연결되도록 마련되는 컨택 전극을 포함하는 디스플레이 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 무기 발광 소자는, 상기 컨택 전극과 상기 패드 전극이 서로 대응되게 위치하도록 상기 비전도성 필름 상에 전사되는 디스플레이 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비전도성 필름 상에 전사된 상기 복수의 무기 발광 소자에 열과 압력이 가해짐으로써, 상기 컨택 전극과 상기 패드 전극이 전기적으로 연결되는 디스플레이 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비전도성 필름은 플럭스(flux)를 포함하고,
    상기 복수의 무기 발광 소자에 열과 압력이 가해지는 열압착 공정에 의해, 상기 컨택 전극 또는 상기 패드 전극에 도포된 범프(bump)가 용융되고, 상기 컨택 전극과 상기 패드 전극은 용융된 상기 범프를 통해 전기적으로 연결되는 디스플레이 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 범프의 용융 시 생성되는 산화막은 상기 플럭스에 의해 제거되는 디스플레이 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 무기 발광 소자는, 하나의 픽셀(pixel)을 형성하는 레드 서브 픽셀과, 그린 서브 픽셀과, 블루 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 비전도성 필름은,
    상기 레드 서브 픽셀과, 상기 그린 서브 픽셀과, 상기 블루 서브 픽셀 중 일부의 서브 픽셀로부터 조사된 빛이 상기 기판에서 반사됨으로써 나머지 서브 픽셀에서 조사된 빛과 간섭하는 것을 방지하도록 마련되는 디스플레이 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비전도성 필름은 블랙 계열의 색상을 가지도록 블랙 계열의 안료를 포함하여 구성되는 디스플레이 모듈.
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