WO2022004924A1 - 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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light emitting
connection
tft
electrode
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엄재광
이도형
이성국
박상대
여환국
이선주
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention is applicable to a display device related technical field, for example, relates to a display device using a micro LED (Light Emitting Diode).
  • a micro LED Light Emitting Diode
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • a light emitting diode (Light Emitting Diode: LED) is a well-known semiconductor light emitting device that converts electric current into light. It has been used as a light source for display images of electronic devices including communication devices. Accordingly, a method for solving the above-described problems by implementing a display using the semiconductor light emitting device may be proposed.
  • LED Light Emitting Diode
  • Such a light emitting diode (LED) has various advantages, such as a long lifespan, low power consumption, excellent initial driving characteristics, and high vibration resistance, compared to a filament-based light emitting device.
  • LEDs were mainly used for lighting or back light, and in this case, the light emitting action was central, so color clarity and diffuse reflection of the LED were not highlighted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional LED package-based display device.
  • a switching thin film transistor (TFT) 12 for driving a pixel unit is provided on a glass substrate 11 in units of sub-pixels. do.
  • An electrode 13 covered with an insulating layer 14 and an LED 15 connected to the electrode 13 are provided on the TFT 12 .
  • An insulating film, a phosphor, and other organic material layers are positioned on the LED 15 to form a composite layer 16 , and a planarization layer 17 for flattening these composite layers is provided.
  • the thickness a of the substrate 11 is about 500 ⁇ m
  • the thickness b of the TFT 12 is 2 ⁇ m
  • the thickness c of the insulating layer 14 is about 5 ⁇ m.
  • the thickness d2 is approximately 10 mu m
  • the thickness d1 of the other composite layer 16 reaches approximately 200 mu m. In this way, the sum of the thickness d of the LED 15 and the composite layer 16 reaches approximately 70 to 200 ⁇ m.
  • haze or image distortion may occur when viewing signage due to a high chip step.
  • distortion can be minimized from the front by using the flattening layer, but distortion of the image may appear depending on the viewing angle.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a display device using a micro LED capable of increasing color clarity by reducing the step difference in substrate thickness in realizing a display device using an LED package as a light source in units of pixels.
  • an object of the present invention is to provide a display device using a micro LED capable of preventing diffuse reflection and thereby increasing display visibility.
  • the present invention is to provide a display device using a micro LED that can improve the arrangement efficiency by optimizing the TFT arrangement structure and can mount an additional sensor auxiliary device on the TFT substrate.
  • a display device using a light emitting device comprising: a TFT substrate including a thin film transistor (TFT) for driving an active matrix and a connection pad connected to the thin film transistor; a unit pixel positioned on the TFT substrate and electrically connected to the connection pad, a transparent resin layer, a wiring layer positioned on the TFT substrate, and a transparent resin layer positioned between the TFT substrate and the transparent resin layer and electrically connected to the wiring layer a light emitting package including at least one light emitting device connected to each other to form sub-pixels; and a connection wiring electrically connecting the wiring layer and the connection pad to each other.
  • TFT thin film transistor
  • light emitting devices emitting red, green, and blue light may be attached on the transparent resin layer to be electrically connected to the wiring layer.
  • the thickness of the transparent resin layer may be smaller than the thickness of the light emitting device.
  • the TFT substrate may further include an insulating layer covering the thin film transistor, and an adhesive layer may be provided between the insulating layer and the wiring layer.
  • connection wiring may electrically connect the wiring layer and the connection pad.
  • the wiring layer may include: a first wiring layer connected to the connection pad and the first electrode of the light emitting device; and a second wiring layer connected to the second electrode of the light emitting device.
  • the second wiring layer may be connected to the common electrode.
  • the common electrode may be a transparent electrode positioned on the transparent resin layer.
  • the common electrode may be connected to the second electrode of the light emitting device through the transparent resin layer.
  • connection pads of the TFT substrate include four connection pads for each pixel, and the four connection pads include: three connection pads for connection of three sub-pixels; and one connection pad for connection of an additional sensor auxiliary device.
  • connection pads of the TFT substrate include four connection pads for each pixel, and the four connection pads include: three connection pads for connection of three sub-pixels; and one connection pad for connection of the common electrode.
  • the TFT may be positioned between the four connection pads.
  • the TFT may be positioned in a cross shape between the four connection pads.
  • pixel electrodes of each sub-pixel may be disposed along both sides of the cross-shaped TFT.
  • a reflective layer may be positioned under the light emitting device.
  • a TFT substrate including a thin film transistor (TFT) for driving an active matrix and a connection pad connected to the thin film transistor; a unit pixel positioned on the TFT substrate and electrically connected to the connection pad, a transparent resin layer, a wiring layer positioned on the TFT substrate, and a transparent resin layer positioned between the TFT substrate and the transparent resin layer and electrically connected to the wiring layer a light emitting package connected to each other to form sub-pixels and including at least one light emitting device including a first electrode and a second electrode; a connection line electrically connecting the first electrode and the connection pad to each other; and a transparent electrode electrically connected to the second electrode and positioned on the transparent resin layer.
  • TFT thin film transistor
  • the entire display device including the TFT substrate and the light emitting package may be planarized to a thickness of approximately 10 ⁇ m.
  • the thickness of the upper part of the LED is greatly reduced, so that color clarity when viewed from the outside can be improved.
  • color vividness may be increased by reducing the step difference in thickness of the display device.
  • sensor components such as an additional touch sensor and an illuminance sensor may be installed in the pixel by utilizing the pad position of the TFT substrate. Accordingly, the degree of freedom in installing parts can be greatly increased.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional LED package-based display device.
  • Fig. 2 is a schematic plan view showing a part of a TFT substrate of the display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A - A' of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B - B' of FIG. 5 .
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a display device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line C - C' of FIG. 11 .
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a display device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a display device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 15 and 16 are schematic diagrams showing the design of a general TFT substrate.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a design of a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for comparing area sizes in the arrangement of FIG. 17 .
  • FIG. 19 is a plan view specifically illustrating a design of a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing a design of a TFT substrate according to another embodiment of the present invention.
  • the display device described herein is a concept including all display devices that display information in a unit pixel or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied not only to the finished product but also to parts. For example, a panel corresponding to a part of a digital TV also independently corresponds to a display device in the present specification.
  • the finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDA), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, slate PCs, Tablet PCs, Ultra Books, digital TVs, desktop computers, etc. may be included.
  • the semiconductor light emitting device mentioned in this specification includes an LED, a micro LED, and the like.
  • Fig. 2 is a schematic plan view showing a part of a TFT substrate of the display device according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 is a plan view illustrating a display device according to a first embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line A - A' of FIG. 3 .
  • the configuration of the display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4 .
  • the pixel of the display device will be described as an example of a light emitting diode (LED).
  • connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 may be disposed on the base substrate 110 in the unit pixel area of the TFT substrate 100 .
  • a thin film transistor (TFT; see FIG. 4 ) for driving an active matrix may be disposed on the base substrate 110 .
  • connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 may be positioned at four corners of the unit pixel area forming a quadrangle.
  • connection pads are a first electrode (eg, a P electrode; 211) of a red LED (210; see FIG. 4) to which the first pad 101 is electrically connected, and a first electrode 221 of the green LED 220.
  • the second pad 102 electrically connected to the third pad 103 to which the first electrode 231 of the blue LED 230 is electrically connected, and the red LED 210 , the green LED 220 , and the blue color
  • the second electrode of the LED 230 (eg, an N electrode; 212 , 222 , 232 ) may include a fourth pad 104 connected in common.
  • the TFT substrate 100 is provided with the LEDs 210 , 220 , 230 , and the light emitting package 200 constituting individual pixels may be mounted thereon.
  • the individual light emitting package 200 may be equipped with a red LED 210 , a green LED 220 , and a blue LED 230 .
  • Each of these LEDs 210, 220, 230 constitutes a sub-pixel, and a pixel ( pixel) can be achieved.
  • the light emitting package 200 may be positioned on the transparent resin layer 250 in which the red LED 210 , the green LED 220 , and the blue LED 230 described above are attached.
  • the light emitting package 200 may be connected to the TFT substrate 100 by connecting wires 241 , 242 , 243 , and 244 . That is, the connection wires 241 , 242 , 243 , and 244 may be electrically connected to each connection pad 101 , 102 , 103 , and 104 of the TFT substrate 100 . Specifically, the connection wirings 241 , 242 , 243 , and 244 connect the wiring layers 270 and 271 (refer to FIG. 4 ) to which the LEDs 210 , 220 , 230 are mounted and the connection pads 101 , 102 , 103 and 104 to each other. It can be electrically connected.
  • a thin film transistor (TFT) 120 for driving an active matrix is disposed on the base substrate 110 .
  • TFT thin film transistor
  • a gate electrode G and an insulating layer I are positioned on a base substrate 110, a semiconductor layer is positioned on the insulating layer, and a source electrode S and a source electrode S are positioned on both sides of the semiconductor layer.
  • a drain electrode D may be positioned. Further description of the TFT 120 will be omitted here.
  • An insulating layer 130 covering and planarizing the TFT 120 may be positioned on the TFT 120 , and an adhesive layer 140 may be positioned on the insulating layer 130 .
  • the wiring layers 270 and 271 on which the LEDs 210 , 220 , and 230 are mounted may be arranged on the adhesive layer 140 .
  • the wiring layers 270 and 271 are a first wiring layer 270 connected to the first electrodes 211 , 221 , 231 of the LEDs 210 , 220 , 230 and a second electrode of the LEDs 210 , 220 , 230 .
  • a second wiring layer 271 connected to the 212 , 222 , and 232 may be included.
  • the first wiring layer 270 may be a pixel electrode (or a data electrode), and the second wiring layer 271 may be a common electrode.
  • the first wiring layer 270 and the second wiring layer 271 may be disposed to cross each other. As described above, a region where the first wiring layer 270 and the second wiring layer 271 cross each other may form one pixel.
  • the first wiring layer 270 may be electrically connected to the connection pads 101 , 102 , and 103 by the connection wirings 241 , 242 , and 243 .
  • the second wiring layer 271 may be electrically connected to the connection pad 104 by the connection wiring 244 .
  • FIG. 3 schematically represents the plane of the display device
  • the positions of the connection wiring 242 and the second pad 102 may not exactly match each other. It will be understood, however, that FIGS. 3 and 4 show inventive ideas in common with each other.
  • the first electrode 211 of the red LED 210 may be connected to the first wiring layer 270 and connected to the first pad 101 through the connection wiring 241
  • the green LED 220 may be
  • the first electrode 221 may be connected to the first wiring layer 270 and may be connected to the second pad 102 through the connection wiring 242
  • the first electrode 231 of the blue LED 230 may be connected to the first wiring layer. It may be connected to 270 and connected to the third pad 103 through a connection wire 243 .
  • the second electrodes 212 , 222 , and 232 of the LEDs 210 , 220 , and 230 may be connected to the second wiring layer 271 to be connected to the fourth pad 104 through the connection wiring 244 .
  • a black matrix 290 may be positioned between each of the LEDs 210 , 220 , and 230 .
  • the black matrix 290 may improve contrast of pixels.
  • each of the LEDs 210 , 220 , and 230 is positioned between the transparent resin layer 250 and the wiring layers 270 and 271 .
  • the thickness of the transparent resin layer 250 may be smaller than the thickness of the LEDs 210 , 220 , and 230 .
  • the LEDs 210 , 220 , and 230 constituting these sub-pixels may have a size of micrometers ( ⁇ m).
  • the micrometer ( ⁇ m) size may mean that the width of at least one surface of the light emitting devices 210 , 220 , 230 has a size of several to several hundred micrometers ( ⁇ m).
  • the thickness in the vertical direction may have a thickness of about 10 ⁇ m.
  • the thickness of the transparent resin layer 250 may be approximately 2 ⁇ m.
  • the thickness e of the base substrate 110 is about 500 ⁇ m
  • the thickness f of the insulating layer 130 including the TFT 120 is about 2 ⁇ m
  • the thickness g of the adhesive layer 140 is approximately 2 ⁇ m
  • the thickness h of the LEDs 210 , 220 , 230 is approximately 10 ⁇ m
  • the thickness of the transparent resin layer 250 ( i) may be approximately 2 ⁇ m.
  • the thickness of the upper side of the LED that is, the thickness of the LEDs 210 , 220 , 230 and the transparent resin layer 250 is added to be about 12 ⁇ m. It can be seen that this is a thickness significantly reduced from 70 to 200 ⁇ m, which is a general case described with reference to FIG. 1 .
  • the thickness of the transparent resin layer 250 is about 2 ⁇ m, the thickness of the upper portions of the LEDs 210 , 220 , and 230 may be greatly reduced.
  • the thickness difference between the thickness of the TFT substrate 100 and the light emitting package 200 is usually approximately 6 ⁇ m, the entire display device including the TFT substrate 100 and the light emitting package 200 is approximately 10 ⁇ m thick. It can be seen that flattening is possible.
  • the thickness of the upper portions of the LEDs 210 , 220 , 230 is greatly reduced, so that color clarity when viewed from the outside can be improved.
  • color vividness may be increased by reducing the step difference in thickness of the display device.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a display device according to a second embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along line B - B' of FIG. 5 .
  • the pixel of the display device is a light emitting diode (LED).
  • connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 may be disposed on the base substrate 110 in the unit pixel area of the TFT substrate 100 .
  • a thin film transistor (TFT) 121 for driving an active matrix may be disposed on the base substrate 110 .
  • connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 may be positioned at four corners of the unit pixel area forming a quadrangle.
  • the electrode of the LED is not specifically shown. However, it can be understood that there is a first electrode and a second electrode in the same manner as in the first embodiment.
  • the first electrode and the second electrode of the LED will be briefly described as one side portion and the other side portion, respectively.
  • connection pads 101, 102, 103, 104 are a first pad 101 electrically connected to one side of the red LED 310, and a second pad electrically connected to one side of the green LED 320 ( 102), a third pad 103 electrically connected to one side of the blue LED 330, and a third pad commonly connected to the other side of the red LED 310, the green LED 320, and the blue LED 330 4 pads 104 may be included.
  • the LEDs 310 , 320 , 330 are provided and the light emitting package 300 constituting individual pixels may be mounted.
  • the individual light emitting package 300 may be equipped with a red LED 310 , a green LED 320 , and a blue LED 330 .
  • Each of these LEDs 310, 320, 330 constitutes a sub-pixel, and a pixel ( pixel) can be achieved.
  • the light emitting package 200 may be positioned on the transparent resin layer 340 in which the red LED 310 , the green LED 320 , and the blue LED 330 are attached.
  • the light emitting package 300 may be connected to the TFT substrate 100 by connecting wires 351 , 352 , 353 , and 354 . That is, the connection wires 351 , 352 , 353 , and 354 may be electrically connected to each connection pad 101 , 102 , 103 , and 104 of the TFT substrate 100 . Specifically, the connection wirings 351, 352, 353, and 354 may electrically connect the wiring layers 360 and 361 on which the LEDs 310, 320, and 330 are mounted and the connection pads 101, 102, 103, and 104 to each other. have.
  • a thin film transistor (TFT) 121 for driving an active matrix is disposed on the base substrate 110 .
  • TFT thin film transistor
  • An adhesive layer 141 for covering the TFT 121 and attaching the light emitting package 300 may be positioned on the TFT 121 .
  • the wiring layers 360 and 361 on which the LEDs 310 , 320 , and 330 are mounted may be arranged on the adhesive layer 141 .
  • the wiring layers 360 and 361 include a first wiring layer 360 connected to one side of the LEDs 310, 320, and 330 and a second wiring layer 361 connected to the other side of the LEDs 310, 320, and 330. may include
  • the first wiring layer 360 may be a pixel electrode (or a data electrode), and the second wiring layer 361 may be a common electrode.
  • the first wiring layer 360 and the second wiring layer 361 may be disposed to cross each other. As described above, a region where the first wiring layer 360 and the second wiring layer 361 cross each other may form one pixel.
  • the first wiring layer 360 may be electrically connected to the connection pads 101 , 102 , and 103 by the connection wirings 351 , 352 , and 353 .
  • the second wiring layer 361 may be electrically connected to the connection pad 104 by the connection wiring 354 .
  • FIG. 5 schematically represents the plane of the display device, the positions of the respective components may not exactly match each other.
  • each of the LEDs 310 , 320 , and 330 is connected to the transparent resin layer 340 through the insulating layer 350 by the wiring layers 360 and 361 .
  • the connection wirings 351 , 352 , 353 , and 354 may pass through the transparent resin layer 340 to be connected to the wiring layers 360 and 361 .
  • each of the LEDs 310 , 320 , 330 and one side (the lower side of FIG. 6 ) of the wiring layers 360 and 361 penetrate into the adhesive layer 141 and are positioned. That is, when the LEDs 310 , 320 , 330 and the lower side of the wiring layers 360 and 361 are attached to the TFT substrate 100 by the adhesive layer 141 , they can be positioned and attached to the adhesive layer 141 .
  • the thickness of the transparent resin layer 340 may be smaller than the thickness of the LEDs 310 , 320 , and 330 .
  • the LEDs 310 , 320 , and 330 constituting these sub-pixels may have a size in micrometers ( ⁇ m).
  • the micrometer ( ⁇ m) size may mean that the width of at least one surface of the light emitting devices 310, 320, and 330 has a size of several to several hundred micrometers ( ⁇ m).
  • the thickness of the upper side of the LED that is, when the thickness of the LEDs 310 , 320 , 330 and the transparent resin layer 340 is added, it is about 12 ⁇ m.
  • the overall thickness may be smaller.
  • a thickness deviation may be absorbed while the LEDs 310 , 320 , and 330 are attached by the adhesive layer 141 .
  • the thickness of the transparent resin layer 340 is about 2 ⁇ m, the thickness of the upper portions of the LEDs 310 , 320 , and 330 may be greatly reduced.
  • the thickness difference between the thickness of the TFT substrate 100 and the light emitting package 300 is usually approximately 6 ⁇ m, the entire display device including the TFT substrate 100 and the light emitting package 300 is approximately 10 ⁇ m thick. It can be seen that flattening is possible.
  • the thickness of the upper portions of the LEDs 310 , 320 , 330 is greatly reduced, so that color clarity when viewed from the outside can be improved.
  • color vividness may be increased by reducing the step difference in thickness of the display device.
  • FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a display device according to a second embodiment of the present invention.
  • a manufacturing process of the display device according to the second embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 7 and 8 .
  • the state shown in FIG. 7 may be obtained.
  • the overall thickness may be smaller.
  • a thickness deviation may be absorbed while the LEDs 310 , 320 , and 330 are attached by the adhesive layer 141 .
  • connection wires 351 , 352 , 353 , and 354 may be formed to connect the connection wires 351 , 352 , 353 , and 354 .
  • a first through portion 341 for connecting one side of the red LED 310, a second through portion 342 for connecting one side of the green LED 320, and one side of the blue LED 330 are connected
  • a third through portion 343 for connecting the other side portions of the red LED 310 , the green LED 320 , and the blue LED 330 may be formed.
  • connection wires 351 , 352 , 353 , 354 are electrically connected to the respective connection pads 101 , 102 , 103 and 104 of the TFT substrate 100 through the through portions 341 , 342 , 343 , and 345 .
  • the connection wirings 351, 352, 353, and 354 may electrically connect the wiring layers 360 and 361 on which the LEDs 310, 320, and 330 are mounted and the connection pads 101, 102, 103, and 104 to each other. have.
  • FIGS. 9 and 10 show a modified example of the display device according to the second embodiment of the present invention. That is, FIGS. 9 and 10 show a modified embodiment for improving reflectivity in the display device according to the second embodiment of the present invention.
  • the reflective film 150 may be provided on one side (eg, the source S side) of the TFT 121 .
  • the wiring layers 360 and 361 may be formed of an electrode metal having high reflectivity.
  • the reflective film 150 may increase luminous efficiency by reflecting light emitted from the LEDs 310 , 320 , and 330 upward.
  • the reflective film 150 may prevent deterioration of TFT characteristics by preventing light emitted from the LEDs 310 , 320 , and 330 from directly being incident on the TFT 121 .
  • the reflective film 150 may be provided directly below the LEDs 310 , 320 , and 330 and on one side of the TFT 121 .
  • a black matrix 370 may be positioned between each of the LEDs 310 , 320 , and 330 .
  • the black matrix 370 may improve contrast of pixels.
  • the adhesive layer 142 may be an insulating layer.
  • the reflective film 151 may be positioned to block between the TFT 121 and the LEDs 310 , 320 , and 330 . That is, the reflective film 151 may increase luminous efficiency by reflecting light emitted from the LEDs 310 , 320 , and 330 upward. At the same time, the reflective film 151 prevents the light emitted from the LEDs 310 , 320 , and 330 from being directly incident on the TFT 121 , thereby preventing deterioration of TFT characteristics.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a display device according to a third embodiment of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view taken along line C - C' of FIG. 11 .
  • a configuration of a display device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12 .
  • the pixel of the display device will be described as an example of a light emitting diode (LED).
  • connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 may be disposed on the base substrate 110 in the unit pixel area of the TFT substrate 100 .
  • a thin film transistor (TFT) 120 for driving an active matrix may be disposed on the base substrate 110 .
  • connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 may be positioned at four corners of the unit pixel area forming a quadrangle.
  • connection pads are a first pad 101 to which the first electrode (eg, P electrode; 211) of the red LED 210 is electrically connected, and the first electrode 221 of the green LED 220 is electrically connected to each other.
  • a fourth pad 104 to which the second electrode (eg, an N electrode; 212 , 222 , 232 ) is commonly connected may be included.
  • these LEDs 210 , 220 , and 230 are provided on the TFT substrate 100 , and the light emitting package 200 constituting individual pixels may be mounted thereon.
  • the individual light emitting package 200 may be equipped with a red LED 210 , a green LED 220 , and a blue LED 230 .
  • Each of these LEDs 210, 220, 230 constitutes a sub-pixel, and a pixel ( pixel) can be achieved.
  • the light emitting package 200 may be positioned on the transparent resin layer 251 in which the red LED 210 , the green LED 220 , and the blue LED 230 described above are attached.
  • the light emitting package 200 may be connected to the TFT substrate 100 by a connection wire 150 . That is, the connection wiring 150 may be electrically connected to each connection pad 101 , 102 , and 103 of the TFT substrate 100 . Specifically, the connection wiring 150 may electrically connect the first wiring layer 272 to which the LEDs 210 , 220 , and 230 are mounted and the connection pads 101 , 102 and 103 to each other.
  • the second wiring layer 273 is formed by the transparent electrode 280 and the second electrodes 212 and 222 of the LEDs 210 , 220 , 230 by the curved connection portions 281 , 282 , and 283 of the transparent electrode 280 . , 232) may be electrically connected.
  • a thin film transistor (TFT) 120 for driving an active matrix is disposed on the base substrate 110 .
  • TFT 120 for driving an active matrix
  • An insulating layer 131 covering the TFT 120 may be positioned on the TFT 120 .
  • Wiring layers 272 and 273 on which the LEDs 210 , 220 , and 230 are mounted may be arranged on the insulating layer 131 .
  • the wiring layers 272 and 273 include a first wiring layer 272 connected to the first electrodes 211 , 221 , 231 of the LEDs 210 , 220 , 230 and a second electrode of the LEDs 210 , 220 , 230 .
  • a second wiring layer 273 connected to the 212 , 222 , and 232 may be included.
  • the first wiring layer 272 may be a pixel electrode (or a data electrode), and the second wiring layer 273 may be a common electrode.
  • the first wiring layer 272 and the second wiring layer 273 may be disposed to cross each other. As described above, a region where the first wiring layer 272 and the second wiring layer 273 cross each other may form one pixel.
  • first wiring layer 272 and the second wiring layer 273 may be connected to the connection wiring 150 by solder or a bonding metal 274 .
  • connection line 150 may be connected to the drain (D) electrode of the TFT 120 .
  • the transparent electrode 280 may be positioned on the transparent resin layer 251 .
  • Connection portions 281 , 282 , and 283 that pass through the light emitting package 200 and are connected to the connection wiring 150 may be integrally connected to the transparent electrode 280 .
  • connection wiring 150 may be electrically connected to the second wiring layer 273 and the second electrodes 212 , 222 , 232 of the LEDs 210 , 220 , 230 by solder or a bonding metal 274 .
  • the transparent electrode 280 may form a common electrode and may be electrically connected to the second electrodes 212 , 222 , and 232 of the LEDs 210 , 220 , and 230 .
  • the thickness of the transparent resin layer 340 may be smaller than the thickness of the LEDs 210 , 220 , and 230 .
  • the LEDs 210 , 220 , and 230 constituting these sub-pixels may have a size of micrometers ( ⁇ m).
  • the thickness of the upper side of the LED that is, the thickness of the LEDs 210 , 220 , 230 and the transparent resin layer 251 is added to approximately 12 ⁇ m.
  • the thickness of the transparent resin layer 251 is about 2 ⁇ m, the thickness of the upper portions of the LEDs 210 , 220 , and 230 may be greatly reduced.
  • the thickness difference between the thickness of the TFT substrate 100 and the light emitting package 200 is usually approximately 6 ⁇ m, the entire display device including the TFT substrate 100 and the light emitting package 200 is approximately 10 ⁇ m thick. It can be seen that flattening is possible.
  • the thickness of the upper portions of the LEDs 210 , 220 , 230 is greatly reduced, so that color clarity when viewed from the outside can be improved.
  • color vividness may be increased by reducing the step difference in thickness of the display device.
  • the transparent electrode 280 can be used as a common electrode, the second electrode ( For example, the fourth pad 104 to which the N electrodes 212 , 222 , and 232 are commonly connected may not be necessary.
  • sensor components such as an additional touch sensor and an illuminance sensor required in the pixel may be installed at the position of the fourth pad 104 .
  • the space is very narrow, which may become more severe as the resolution increases. Accordingly, when the pad is removed as described above, the degree of freedom in component installation can be greatly increased.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a display device according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13 , it can be seen that, although similar to the third embodiment, the structure of the connection with the transparent electrode 280 is simplified by reversing the position of the LED.
  • the LEDs 210 , 220 , and 230 are provided on the TFT substrate 100 , and the light emitting package 200 constituting individual pixels may be mounted thereon.
  • the individual light emitting package 200 may be equipped with a red LED 210 , a green LED 220 , and a blue LED 230 .
  • a red LED 210 , a green LED 220 , and a blue LED 230 may be attached and positioned within the transparent resin layer 252 .
  • the red LED 210 , the green LED 220 , and the blue LED 230 may be installed by flip-chip bonding upward.
  • the light emitting package 200 may be connected to the TFT substrate 100 by a connection line 161 . That is, the connection wiring 161 may be electrically connected to each connection pad 101 , 102 , 103 of the TFT substrate 100 .
  • An insulating layer 131 covering the TFT 120 may be positioned on the TFT 120 .
  • a reflective film 152 may be positioned below a position where the LEDs 210 , 220 , and 230 are mounted.
  • the first electrodes 211 , 221 , and 231 of the LEDs 210 , 220 , and 230 may be electrically connected to the respective connection pads 101 , 102 , 103 through the connection wire 161 .
  • the transparent electrode 280 may be positioned on the transparent resin layer 251 .
  • Connection portions 281 , 282 , and 283 that pass through the light emitting package 200 and are connected to the connection wiring 150 may be integrally connected to the transparent electrode 280 .
  • the transparent electrode 280 may form a common electrode and may be electrically connected to the second electrodes 212 , 222 , and 232 of the LEDs 210 , 220 , and 230 .
  • a black matrix may be positioned between each of the LEDs 210 , 220 , and 230 and just below the transparent electrode 280 .
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a display device according to a fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 14 , it is similar to the fourth embodiment, except that a vertical LED is used.
  • the LEDs 210 , 220 , and 230 are provided on the TFT substrate 100 , and the light emitting package 200 constituting individual pixels may be mounted thereon.
  • the individual light emitting package 200 may be equipped with a red LED 210 , a green LED 220 , and a blue LED 230 .
  • the light emitting package 200 may be positioned inside the transparent resin layer 252 in which a vertical red LED 210 , a green LED 220 , and a blue LED 230 are attached from above. At this time, in the vertical red LED 210 , the green LED 220 , and the blue LED 230 , a first electrode (lower electrode; not shown) is connected to the wiring layer 292 , and a second electrode (upper electrode 213 , 223 and 233 ) may be connected to the transparent electrode 280 .
  • a first electrode lower electrode; not shown
  • a second electrode upper electrode 213 , 223 and 233
  • the light emitting package 200 may be connected to the TFT substrate 100 by a connection line 162 . That is, the connection wiring 162 may be electrically connected to each connection pad 101 , 102 , 103 of the TFT substrate 100 . In addition, the connection wiring 162 may be connected to the wiring layer 292 .
  • An insulating layer 132 covering the TFT 120 may be positioned on the TFT 120 .
  • the transparent electrode 280 may be positioned on the transparent resin layer 252 .
  • Connecting portions 281 , 282 , and 283 that pass through the light emitting package 200 and are connected to the second electrodes (upper electrodes 213 , 223 , and 233 ) of the LED may be integrally connected to the transparent electrode 280 .
  • the transparent electrode 280 may form a common electrode and may be electrically connected to the second electrodes 213 , 223 , and 233 of the LEDs 210 , 220 , and 230 .
  • a black matrix 291 may be positioned between each of the LEDs 210 , 220 , and 230 and immediately below the transparent electrode 280 .
  • 15 and 16 are schematic diagrams showing the design of a general TFT substrate.
  • a pixel design is divided into TFT parts 12 and 12' and LED parts (light emitting regions) 15 and 15'.
  • an extra LED 15' and an extra TFT part may be provided to prepare for failure of the LED.
  • the space may be greatly limited.
  • this constraint may become greater as the resolution increases.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a design of a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for comparing area sizes in the arrangement of FIG. 17 .
  • 19 is a plan view specifically illustrating a design of a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 17 shows an example of the TFT substrate 100 described in the first to fifth embodiments above. Accordingly, the matters described herein may be directly applied to the first to fifth embodiments described above.
  • a TFT circuit 121 may be configured in the inner region 121 of each pad 101 , 102 , 103 , and 104 .
  • connection pad of the TFT substrate 100 includes four connection pads 101 , 102 , 103 , 104 for each pixel, and the four connection pads 101 , 102 , 103 , 104 .
  • the TFT 121 may be positioned in the space between the connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 .
  • the left and right edge sides may correspond to the bezel area 105 .
  • the signal wiring region 122 may be symmetrically positioned outside the TFT 121 region, and the bezel region 105 may be symmetrically positioned outside the TFT 121 region.
  • the TFT 121 may be positioned in a cross shape between the four connection pads 101 , 102 , 103 , and 104 .
  • the pixel electrodes 123 , 124 , and 125 of each sub-pixel may be disposed along both sides of the cross-shaped TFT 121 .
  • the common electrode 126 may be positioned parallel to any one of the pixel electrodes 123 , 124 , and 125 .
  • the TFT 121 arranged in a cross shape may include at least one TFT region 121 and a capacitor 127 .
  • a detailed description of the configuration of the TFT 121 will be omitted.
  • an area for arranging the TFTs may not be free.
  • the degree of freedom in design can be increased and the space can be efficiently used.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing a design of a TFT substrate according to another embodiment of the present invention.
  • this embodiment can be applied to the third to fourth embodiments in which the transparent electrode is used in common.
  • it may be applied to the second embodiment using an electrode thereon.
  • the transparent electrode 280 can be used as a common electrode, the red LED 210 , the green LED 220 , and the blue LED 230 in the TFT substrate 100 . ), the fourth pad 104 to which the second electrode (eg, N electrode; 212 , 222 , 232 ) is commonly connected may not be necessary.
  • sensor components such as an additional touch sensor and an illuminance sensor required in the pixel may be installed at the position of the fourth pad 104 .
  • the space is very narrow, which may become more severe as the resolution increases. Accordingly, when the pad is removed as described above, the degree of freedom in component installation can be greatly increased.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 연결 패드를 포함하는 TFT 기판; 상기 TFT 기판 상에 위치하여 상기 연결 패드에 전기적으로 연결되는 단위 화소를 포함하고, 투명 수지층, 상기 TFT 기판 상에 위치하는 배선층 및 상기 TFT 기판과 상기 투명 수지층 사이에 위치하여 상기 배선층에 전기적으로 연결되어 각각 서브 화소를 이루는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 발광 패키지; 및 상기 배선층과 상기 연결 패드를 서로 전기적으로 연결하는 연결 배선을 포함할 수 있다.

Description

마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 전술한 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 이러한 발광 다이오드(LED)는 필라멘트 기반의 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 갖는다.
종래의 LED의 사용 용도는 주로 조명이나 백라이트(back light)이었고, 이러한 경우에는 빛을 발광하는 작용이 중심적이어서 색 선명도, LED의 난반사 작용이 크케 부각되지 않았다.
그러나 점점 LED가 작아지면서 미니(Mini) 또는 마이크로(Micro)의 영역에 들어섬에 따라 LED 또는 LED를 이용한 패키지를 (서브) 화소 단위의 광원(R/G/B)으로 사용하는 디스플레이들이 사용 또는 개발 중에 있다.
도 1은 종래의 LED 패키지 기반 디스플레이 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 LED 패키지 기반 디스플레이 장치(10)는 유리 기판(11) 상에 화소(pixel) 단위 구동을 위한 스위칭 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 12)가 서브 화소 단위로 구비된다. 이러한 TFT(12) 상에는 절연층(14)에 피복된 전극(13) 및 이 전극(13)에 연결되는 LED(15)가 설치된다.
이러한 LED(15) 상에는 절연막, 형광체, 기타 유기물층이 복합층(16)을 이루어 위치하고, 이들 복합층을 평탕화 하기 위한 평탄화층(17)이 구비된다.
이때, 기판(11)의 두께(a)는 대략 500㎛이고, TFT(12)의 두께(b)는 2㎛, 그리고 절연층(14)의 두께(c)는 대략 5㎛ 정도이다. 또한, LED(15)가 마이크로 LED인 경우, 두께(d2)는 대략 10㎛이고, 그 외의 복합층(16)의 두께(d1)는 대략 200㎛에 이른다. 이와 같이, LED(15)와 복합층(16)의 두께(d)를 합하면 대략 70 내지 200㎛에 이르게 된다.
이와 같이, 화소 단위의 광원으로 LED 패키지를 사용하는 경우, LED 칩 두께 (대략 10㎛)를 제외한 나머지 재료의 60 내지 200㎛에 이르는 두꺼운 구성에 의하여 최종 제품의 평탄도 차이(D 부분)로 인하여 이미지 왜곡 및 난반사가 문제로 지적되고 있다.
즉, 높은 칩 단차로 인해 사이니지를 볼 때 헤이즈 또는 이미지 왜곡이 발생할 수 있다. 이때, 평탄층을 활용하여 정면에서 왜곡을 최소화할 수 있으나, 시야각에 따라 이미지의 왜곡이 나타날 수 있다.
또한, 이와 같은 디스플레이 구조에 의해 두께가 낮아지는데 제한이 있어 디스플레이 제작 시 평탄화 공정에 어려움이 있다.
따라서, 이와 같은 문제점들을 극복하기 위한 구조적 개선이 필요하다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 화소 단위의 광원으로 LED 패키지를 이용하여 디스플레이 장치를 구현함에 있어서, 기판 두께의 단차를 축소함으로써 색 선명도 증가시킬 수 있는 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 난반사를 방지할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 시인성 증가시킬 수 있는 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, TFT 배치 구조를 최적화함으로써, 배치 효율을 향상시킬 수 있고, TFT 기판에 부가적인 센서 보조 장치를 장착할 수 있는 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1관점으로서, 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 연결 패드를 포함하는 TFT 기판; 상기 TFT 기판 상에 위치하여 상기 연결 패드에 전기적으로 연결되는 단위 화소를 포함하고, 투명 수지층, 상기 TFT 기판 상에 위치하는 배선층 및 상기 TFT 기판과 상기 투명 수지층 사이에 위치하여 상기 배선층에 전기적으로 연결되어 각각 서브 화소를 이루는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 발광 패키지; 및 상기 배선층과 상기 연결 패드를 서로 전기적으로 연결하는 연결 배선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 패키지는, 상기 투명 수지층 상에 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 발광 소자들이 부착되어 상기 배선층에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 투명 수지층의 두께는 상기 발광 소자의 두께보다 작을 수 있다.
또한, 상기 TFT 기판은 상기 박막 트랜지스터를 피복하는 절연층을 더 포함하고, 상기 절연층과 상기 배선층 사이에는 접착층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 연결 배선은 상기 배선층과 상기 연결 패드를 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 상기 배선층은, 상기 연결 패드 및 상기 발광 소자의 제1 전극과 연결되는 제1 배선층; 및 상기 발광 소자의 제2 전극과 연결되는 제2 배선층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 배선층은 공통 전극과 연결될 수 있다.
또한, 상기 공통 전극은 상기 투명 수지층 상에 위치하는 투명 전극일 수 있다.
또한, 상기 공통 전극은, 상기 투명 수지층을 관통하여 상기 발광 소자의 제2 전극과 연결될 수 있다.
또한, 상기 TFT 기판의 연결 패드는, 각 화소당 네 개의 연결 패드를 포함하고, 상기 네 개의 연결 패드는, 세 개의 서브 화소의 연결을 위한 세 개의 연결 패드; 및 부가 센서 보조 장치의 연결을 위한 하나의 연결 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 TFT 기판의 연결 패드는, 각 화소당 네 개의 연결 패드를 포함하고, 상기 네 개의 연결 패드는, 세 개의 서브 화소의 연결을 위한 세 개의 연결 패드; 및 공통 전극의 연결을 위한 하나의 연결 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 네 개의 연결 패드 사이에 상기 TFT가 위치할 수 있다.
또한, 상기 TFT는 상기 네 개의 연결 패드 사이에 십자 형으로 위치할 수 있다.
또한, 상기 십자 형의 TFT의 양측을 따라 각 서브 화소의 화소 전극이 배치될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자의 하측에는 반사층이 위치할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2관점으로서, 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 연결 패드를 포함하는 TFT 기판; 상기 TFT 기판 상에 위치하여 상기 연결 패드에 전기적으로 연결되는 단위 화소를 포함하고, 투명 수지층, 상기 TFT 기판 상에 위치하는 배선층 및 상기 TFT 기판과 상기 투명 수지층 사이에 위치하여 상기 배선층에 전기적으로 연결되어 각각 서브 화소를 이루며 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 발광 패키지; 상기 제1 전극과 상기 연결 패드를 서로 전기적으로 연결하는 연결 배선; 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되고 상기 투명 수지층 상에 위치하는 투명 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, TFT 기판과 발광 패키지를 더한 디스플레이 장치 전체를 대략 10㎛ 두께 수준으로 평탄화가 가능할 수 있다.
더욱이, LED 상부의 두께가 크게 감소하여 외부에서 보았을 때의 색 선명도가 향상될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 두께의 단차를 축소함으로써 색 선명도 증가시킬 수 있다.
또한, 이러한 평탄화에 의하여 난반사를 방지할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 시인성 증가시킬 수 있다.
한편, TFT 기판의 패드 위치를 활용하여 화소 내에 필요한 추가적인 터치 센서 및 조도 센서와 같은 센서 부품이 설치될 수 있다. 따라서, 부품 설치의 자유도가 크게 증가할 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 종래의 LED 패키지 기반 디스플레이 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 TFT 기판의 일부를 나타내는 평면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A - A'선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 B - B'선 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 제조 과정을 나타내는 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 변형예를 나타내고 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 C - C'선 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 15 및 도 16은 일반적인 TFT 기판의 설계를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 TFT 기판의 설계를 나타내는 개략도이다.
도 18은 도 17의 배치에 있어서 영역 크기를 비교하는 도식도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 TFT 기판의 설계를 구체적으로 나타내는 평면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 의한 TFT 기판의 설계를 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치는 단위 화소 또는 단위 화소의 집합으로 정보를 표시하는 모든 디스플레이 장치를 포함하는 개념이다. 따라서 완성품에 한정하지 않고 부품에도 적용될 수 있다. 예를 들어 디지털 TV의 일 부품에 해당하는 패널도 독자적으로 본 명세서 상의 디스플레이 장치에 해당한다. 완성품으로는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크 탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품 형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는, LED, 마이크로 LED 등을 포함한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 TFT 기판의 일부를 나타내는 평면 개략도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3의 A - A'선 단면도이다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구성을 설명한다. 여기서 디스플레이 장치의 화소는 발광 다이오드(Light Emitting diode; LED)인 것을 예를 들어 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, TFT 기판(100)의 단위 화소 영역에는 기저 기판(110) 상에 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)가 배치될 수 있다. 또한, TFT 기판(100)은 기저 기판(110) 상에 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 120; 도 4 참조)가 배치될 수 있다.
이러한 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)는 사각형을 이루는 단위 화소 영역의 네 모서리 측에 위치할 수 있다.
이들 연결 패드는 적색 LED(210; 도 4 참조)의 제1 전극(일례로, P 전극; 211)이 전기적으로 연결되는 제1 패드(101), 녹색 LED(220)의 제1 전극(221)이 전기적으로 연결되는 제2 패드(102), 청색 LED(230)의 제1 전극(231)이 전기적으로 연결되는 제3 패드(103), 그리고 적색 LED(210), 녹색 LED(220), 청색 LED(230)의 제2 전극(일례로, N 전극; 212, 222, 232)이 공통으로 연결되는 제4 패드(104)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 이러한 TFT 기판(100)에는 이들 LED(210, 220, 230)가 구비되며 개별 화소를 이루는 발광 패키지(200)가 장착될 수 있다. 개별 발광 패키지(200)에는 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 장착될 수 있다. 이러한 각각의 LED(210, 220, 230)는 서브 화소(sub-pixel)를 이루고, 이들 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)의 점등에 의하여 총천연색을 발광하는 화소(pixel)를 이룰 수 있다.
발광 패키지(200)는 투명 수지층(250) 상에 위에서 설명한 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 부착되어 위치할 수 있다.
이러한 발광 패키지(200)는 연결 배선(241, 242, 243, 244)에 의하여 TFT 기판(100)과 연결될 수 있다. 즉, 연결 배선(241, 242, 243, 244)은 TFT 기판(100)의 각 연결 패드(101, 102, 103, 104)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결 배선(241, 242, 243, 244)은 LED(210, 220, 230)가 장착되는 배선층(270, 271; 도 4 참조)과 연결 패드(101, 102, 103, 104)를 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 TFT 기판(100)은 기저 기판(110) 상에 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 120)가 배치될 수 있다.
이러한 TFT(120)는 기저 기판(110) 상에 게이트 전극(G) 및 절연층(I)이 위치하고, 이 절연층 상에 반도체층이 위치하며, 이 반도체층의 양측에 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 위치할 수 있다. 여기서 TFT(120)에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.
TFT(120) 상에는 이 TFT(120)를 피복하고 평탄화하는 절연층(130)이 위치하고, 이 절연층(130) 상에는 접착층(140)이 위치할 수 있다.
이 접착층(140) 상에는 LED(210, 220, 230)가 장착되는 배선층(270, 271)이 배열될 수 있다.
이러한 배선층(270, 271)은, LED(210, 220, 230)의 제1 전극(211, 221, 231)과 접속되는 제1 배선층(270)과 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)과 접속되는 제2 배선층(271)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 배선층(270)은 화소 전극(또는 데이터 전극)일 수 있고, 제2 배선층(271)은 공통 전극일 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시되지는 않았으나 제1 배선층(270)과 제2 배선층(271)은 서로 교차하여 배치될 수 있다. 이와 같이 제1 배선층(270)과 제2 배선층(271)이 서로 교차한 영역은 하나의 화소를 이룰 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 제1 배선층(270)은 연결 배선(241, 242, 243)에 의하여 연결 패드(101, 102, 103)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 배선층(271)은 연결 배선(244)에 의하여 연결 패드(104)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3과 도 4를 비교하면, 도 3은 디스플레이 장치의 평면을 도식적으로 표현하고 있기 때문에, 이러한 연결 배선(242), 제2 패드(102)의 위치가 서로 정확히 일치하지 않을 수 있다. 그러나, 도 3 및 도 4는 서로 공통된 발명 사상을 도시하고 있다는 것은 이해할 것이다.
부연 설명하면, 적색 LED(210)의 제1 전극(211)은 제1 배선층(270)과 연결되어 연결 배선(241)을 통하여 제1 패드(101)에 연결될 수 있고, 녹색 LED(220)의 제1 전극(221)은 제1 배선층(270)과 연결되어 연결 배선(242)을 통하여 제2 패드(102)에 연결될 수 있고, 청색 LED(230)의 제1 전극(231)은 제1 배선층(270)과 연결되어 연결 배선(243)을 통하여 제3 패드(103)에 연결될 수 있다. 또한, LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)은 제2 배선층(271)과 연결되어 연결 배선(244)을 통하여 제4 패드(104)에 연결될 수 있다.
한편, 각각의 LED(210, 220, 230) 사이에는 블랙 매트릭스(290)가 위치할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(290)는 화소의 대비(contrast)를 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 각각의 LED(210, 220, 230)는 투명 수지층(250)과 배선층(270, 271) 사이에 위치하는 것을 알 수 있다. 이때, 투명 수지층(250)의 두께는 LED(210, 220, 230)의 두께보다 작을 수 있다.
이러한 서브 화소를 이루는 LED(210, 220, 230)는 마이크로미터(㎛) 단위의 크기를 가질 수 있다. 마이크로미터(㎛) 크기란 발광 소자(210, 220, 230)의 적어도 일면의 폭이 수 내지 수백 마이크로미터(㎛) 크기를 가짐을 의미할 수 있다. 구체적으로, 도 4의 경우, 수직 방향의 두께가 대략 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 이에 비하여 투명 수지층(250)의 두께는 대략 2㎛일 수 있다.
도 4를 참조하면, 기저 기판(110)의 두께(e)는 500㎛ 정도이고, TFT(120)를 포함한 절연층(130)의 두께(f)는 대략 2㎛이다. 또한, 접착층(140)의 두께(g)는 대략 2㎛이고, 위에서 언급한 바와 같이, LED(210, 220, 230)의 두께(h)는 대략 10㎛이고 투명 수지층(250)의 두께(i)는 대략 2㎛일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의하면, LED 상측의 두께, 즉, LED(210, 220, 230)와 투명 수지층(250)의 두께를 더하면 대략 12㎛ 정도가 되는 것을 알 수 있다. 이는 도 1을 참조하여 설명한 일반적인 경우인 70 내지 200㎛보다 크게 감소한 두께임을 알 수 있다.
특히, 투명 수지층(250)의 두께는 대략 2㎛ 정도로서 LED(210, 220, 230) 상부의 두께가 크게 감소할 수 있다. 이는, TFT 기판(100)과 발광 패키지(200)를 더한 두께의 단차가 보통 대략 6㎛인 것을 고려하면, TFT 기판(100)과 발광 패키지(200)를 더한 디스플레이 장치 전체를 대략 10㎛ 두께 수준으로 평탄화가 가능함을 알 수 있다.
더욱이, 이와 같이, LED(210, 220, 230) 상부의 두께가 크게 감소하여 외부에서 보았을 때의 색 선명도가 향상될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 두께의 단차를 축소함으로써 색 선명도 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 평탄화에 의하여 난반사를 방지할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 시인성 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다. 도 6은 도 5의 B - B'선 단면도이다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구성을 설명한다. 제1 실시예와 마찬가지로, 여기서 디스플레이 장치의 화소는 발광 다이오드(Light Emitting diode; LED)인 것을 예를 들어 설명한다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, TFT 기판(100)의 단위 화소 영역에는 기저 기판(110) 상에 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)가 배치될 수 있다. 또한, TFT 기판(100)은 기저 기판(110) 상에 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 121)가 배치될 수 있다.
이러한 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)는 사각형을 이루는 단위 화소 영역의 네 모서리 측에 위치할 수 있다.
여기서, LED의 전극은 구체적으로 도시되어 있지 않다. 그러나 제1 실시예와 동일하게 제1 전극 및 제2 전극이 있음을 이해할 수 있다. 이하, LED의 제1 전극 및 제2 전극은 각각 일측부 및 타측부로 간략히 설명한다.
이들 연결 패드(101, 102, 103, 104)는 적색 LED(310)의 일측부와 전기적으로 연결되는 제1 패드(101), 녹색 LED(320)의 일측부와 전기적으로 연결되는 제2 패드(102), 청색 LED(330)의 일측부와 전기적으로 연결되는 제3 패드(103), 그리고 적색 LED(310), 녹색 LED(320), 청색 LED(330)의 타측부와 공통으로 연결되는 제4 패드(104)를 포함할 수 있다.
이러한 TFT 기판(100)에는, 이들 LED(310, 320, 330)가 구비되며 개별 화소를 이루는 발광 패키지(300)가 장착될 수 있다. 개별 발광 패키지(300)에는 적색 LED(310), 녹색 LED(320) 및 청색 LED(330)가 장착될 수 있다. 이러한 각각의 LED(310, 320, 330)는 서브 화소(sub-pixel)를 이루고, 이들 적색 LED(310), 녹색 LED(320) 및 청색 LED(330)의 점등에 의하여 총천연색을 발광하는 화소(pixel)를 이룰 수 있다.
발광 패키지(200)는 투명 수지층(340) 상에 위에서 설명한 적색 LED(310), 녹색 LED(320) 및 청색 LED(330)가 부착되어 위치할 수 있다.
이러한 발광 패키지(300)는 연결 배선(351, 352, 353, 354)에 의하여 TFT 기판(100)과 연결될 수 있다. 즉, 연결 배선(351, 352, 353, 354)은 TFT 기판(100)의 각 연결 패드(101, 102, 103, 104)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결 배선(351, 352, 353, 354)은 LED(310, 320, 330)가 장착되는 배선층(360, 361)과 연결 패드(101, 102, 103, 104)를 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 TFT 기판(100)은 기저 기판(110) 상에 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 121)가 배치될 수 있다. 여기서 TFT(121)에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.
TFT(121) 상에는 이 TFT(121)를 피복하고 발광 패키지(300)를 부착하는 접착층(141)이 위치할 수 있다. 이 접착층(141) 상에는 LED(310, 320, 330)가 장착되는 배선층(360, 361)이 배열될 수 있다.
이러한 배선층(360, 361)은, LED(310, 320, 330)의 일측부와 접속되는 제1 배선층(360)과 LED(310, 320, 330)의 타측부와 접속되는 제2 배선층(361)을 포함할 수 있다.
이때, 위에서 설명한 바와 같이, 제1 배선층(360)은 화소 전극(또는 데이터 전극)일 수 있고, 제2 배선층(361)은 공통 전극일 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시되지는 않았으나 제1 배선층(360)과 제2 배선층(361)은 서로 교차하여 배치될 수 있다. 이와 같이 제1 배선층(360)과 제2 배선층(361)이 서로 교차한 영역은 하나의 화소를 이룰 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 제1 배선층(360)은 연결 배선(351, 352, 353)에 의하여 연결 패드(101, 102, 103)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 배선층(361)은 연결 배선(354)에 의하여 연결 패드(104)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5과 도 6을 비교하면, 도 5는 디스플레이 장치의 평면을 도식적으로 표현하고 있기 때문에, 각 구성요소의 위치가 서로 정확히 일치하지 않을 수 있다.
도 4를 참조하면, 각각의 LED(310, 320, 330)는 배선층(360, 361)에 의하여 절연층(350)을 관통하여 투명 수지층(340) 측으로 연결된 것을 알 수 있다. 이때, 연결 배선(351, 352, 353, 354)은 투명 수지층(340)을 관통하여 이들 배선층(360, 361) 연결될 수 있다.
이때, 각 LED(310, 320, 330) 및 배선층(360, 361)의 일측(도 6의 하측)은 접착층(141) 내로 침투하여 위치하는 것을 알 수 있다. 즉, 각 LED(310, 320, 330) 및 배선층(360, 361)의 하측은 TFT 기판(100)에 접착층(141)에 의하여 부착될 때 이 접착층(141) 내로 위치하여 부착될 수 있다.
이때, 투명 수지층(340)의 두께는 LED(310, 320, 330)의 두께보다 작을 수 있다.
이러한 서브 화소를 이루는 LED(310, 320, 330)는 마이크로미터(㎛) 단위의 크기를 가질 수 있다. 마이크로미터(㎛) 크기란 발광 소자(310, 320, 330)의 적어도 일면의 폭이 수 내지 수백 마이크로미터(㎛) 크기를 가짐을 의미할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, LED 상측의 두께, 즉, LED(310, 320, 330)와 투명 수지층(340)의 두께를 더하면 대략 12㎛ 정도가 되는 것을 알 수 있다. 더욱이, 본 실시예에서는 LED(310, 320, 330)가 접착층(141)을 침투하여 위치하므로 전체 두께는 더 작아질 수 있다. 또한 LED(310, 320, 330)가 접착층(141)에 의하여 부착되는 과정에서 두께 편차가 흡수될 수 있다.
특히, 투명 수지층(340)의 두께는 대략 2㎛ 정도로서 LED(310, 320, 330) 상부의 두께가 크게 감소할 수 있다. 이는, TFT 기판(100)과 발광 패키지(300)를 더한 두께의 단차가 보통 대략 6㎛인 것을 고려하면, TFT 기판(100)과 발광 패키지(300)를 더한 디스플레이 장치 전체를 대략 10㎛ 두께 수준으로 평탄화가 가능함을 알 수 있다.
더욱이, 이와 같이, LED(310, 320, 330) 상부의 두께가 크게 감소하여 외부에서 보았을 때의 색 선명도가 향상될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 두께의 단차를 축소함으로써 색 선명도 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 평탄화에 의하여 난반사를 방지할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 시인성 증가시킬 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 제조 과정을 나타내는 단면도이다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 제조 과정을 간략히 설명한다.
먼저, 접착층(141)을 이용하여 TFT 기판(100)과 발광 패키지(300)를 접착시키면 도 7과 같은 상태가 될 수 있다. 이때, 위에서 설명한 바와 같이, LED(310, 320, 330)가 접착층(141)을 침투하여 위치하므로 전체 두께는 더 작아질 수 있다. 또한 LED(310, 320, 330)가 접착층(141)에 의하여 부착되는 과정에서 두께 편차가 흡수될 수 있다.
이후, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 연결 배선(351, 352, 353, 354)의 연결을 위하여 관통부(341, 342, 343, 345)를 형성할 수 있다.
즉, 적색 LED(310)의 일측부를 연결하기 위한 제1 관통부(341), 녹색 LED(320)의 일측부를 연결하기 위한 제2 관통부(342), 청색 LED(330)의 일측부를 연결하기 위한 제3 관통부(343), 그리고 적색 LED(310), 녹색 LED(320) 및 청색 LED(330)의 타측부를 연결하기 위한 제4 관통부(345)를 형성할 수 있다.
이후, 이러한 관통부(341, 342, 343, 345)를 통하여 연결 배선(351, 352, 353, 354)을 TFT 기판(100)의 각 연결 패드(101, 102, 103, 104)와 전기적으로 연결할 수 있다. 구체적으로, 연결 배선(351, 352, 353, 354)은 LED(310, 320, 330)가 장착되는 배선층(360, 361)과 연결 패드(101, 102, 103, 104)를 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
이와 같이, 관통부(341, 342, 343, 345)를 통하여 연결 배선(351, 352, 353, 354)을 설치하면 도 6과 같은 상태가 될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치의 변형예를 나타내고 있다. 즉, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 디스플레이 장치에서 반사도를 향상시키기 위한 변형된 실시예를 나타내고 있다.
먼저, 도 9를 참조하면, 도 6과 동일한 구성을 나타내고 있으나, TFT(121)의 일측(일례로 소스(S) 측)에 반사막(150)이 구비될 수 있다. 또한, 배선층(360, 361)이 반사도가 높은 전극 금속으로 이루어질 수 있다.
이 경우, 반사막(150)은 LED(310, 320, 330)에서 방출되는 빛을 상부로 반사시킴으로써 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 반사막(150)은 LED(310, 320, 330)에서 방출되는 빛이 TFT(121)에 그대로 입사되는 것을 방지함으로써 TFT 특성의 열화를 방지할 수 있다.
따라서, 이 경우에 반사막(150)은 LED(310, 320, 330) 바로 하측 그리고 TFT(121)의 일측에 구비될 수 있다.
이때, 각각의 LED(310, 320, 330) 사이에는 블랙 매트릭스(370)가 위치할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(370)는 화소의 대비(contrast)를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 접착층(142) 상에 반사막(151)이 위치하는 실시예를 나타내고 있다. 이 경우에 접착층(142)은 절연층일 수도 있다.
이때, 반사막(151)은 TFT(121)와 LED(310, 320, 330) 사이를 막도록 위치할 수 있다. 즉, 반사막(151)은 LED(310, 320, 330)에서 방출되는 빛을 상부로 반사시킴으로써 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 동시에, 반사막(151)은 LED(310, 320, 330)에서 방출되는 빛이 TFT(121)에 그대로 입사되는 것을 방지함으로써 TFT 특성의 열화를 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다. 도 12는 도 11의 C - C'선 단면도이다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구성을 설명한다. 여기서 디스플레이 장치의 화소는 발광 다이오드(Light Emitting diode; LED)인 것을 예를 들어 설명한다.
먼저, 도 11을 참조하면, TFT 기판(100)의 단위 화소 영역에는 기저 기판(110) 상에 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)가 배치될 수 있다. 또한, TFT 기판(100)은 기저 기판(110) 상에 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 120)가 배치될 수 있다.
이러한 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)는 사각형을 이루는 단위 화소 영역의 네 모서리 측에 위치할 수 있다.
이들 연결 패드는 적색 LED(210)의 제1 전극(일례로, P 전극; 211)이 전기적으로 연결되는 제1 패드(101), 녹색 LED(220)의 제1 전극(221)이 전기적으로 연결되는 제2 패드(102), 청색 LED(230)의 제1 전극(231)이 전기적으로 연결되는 제3 패드(103), 그리고 적색 LED(210), 녹색 LED(220), 청색 LED(230)의 제2 전극(일례로, N 전극; 212, 222, 232)이 공통으로 연결되는 제4 패드(104)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 이러한 TFT 기판(100)에는 이들 LED(210, 220, 230)가 구비되며 개별 화소를 이루는 발광 패키지(200)가 장착될 수 있다. 개별 발광 패키지(200)에는 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 장착될 수 있다. 이러한 각각의 LED(210, 220, 230)는 서브 화소(sub-pixel)를 이루고, 이들 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)의 점등에 의하여 총천연색을 발광하는 화소(pixel)를 이룰 수 있다.
발광 패키지(200)는 투명 수지층(251) 상에 위에서 설명한 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 부착되어 위치할 수 있다.
이러한 발광 패키지(200)는 연결 배선(150)에 의하여 TFT 기판(100)과 연결될 수 있다. 즉, 연결 배선(150)은 TFT 기판(100)의 각 연결 패드(101, 102, 103)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결 배선(150)은 LED(210, 220, 230)가 장착되는 제1 배선층(272)과 연결 패드(101, 102, 103)를 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 제2 배선층(273)은 투명 전극(280) 및 이 투명 전극(280)의 굽이진 연결부(281, 282, 283)에 의하여 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 디스플레이 장치의 TFT 기판(100)은 기저 기판(110) 상에 액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT; 120)가 배치될 수 있다. 여기서 TFT(120)에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.
TFT(120) 상에는 이 TFT(120)를 피복하는 절연층(131)이 위치할 수 있다. 이 절연층(131) 상에는 LED(210, 220, 230)가 장착되는 배선층(272, 273)이 배열될 수 있다.
이러한 배선층(272, 273)은, LED(210, 220, 230)의 제1 전극(211, 221, 231)과 접속되는 제1 배선층(272)과 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)와 접속되는 제2 배선층(273)을 포함할 수 있다.
이때, 위에서 설명한 바와 같이, 제1 배선층(272)은 화소 전극(또는 데이터 전극)일 수 있고, 제2 배선층(273)은 공통 전극일 수 있다. 도 11 및 도 12에 도시되지는 않았으나 제1 배선층(272)과 제2 배선층(273)은 서로 교차하여 배치될 수 있다. 이와 같이 제1 배선층(272)과 제2 배선층(273)이 서로 교차한 영역은 하나의 화소를 이룰 수 있다.
한편, 제1 배선층(272) 및 제2 배선층(273)은 솔더 또는 결합금속(274)에 의하여 연결 배선(150)에 연결될 수 있다. 또한, 이러한 연결 배선(150)은 TFT(120)의 드레인(D) 전극에 연결될 수 있다.
도 12를 참조하면, 위에서 언급한 바와 같이, 투명 수지층(251) 상에는 투명 전극(280)이 위치할 수 있다. 이 투명 전극(280)에는 발광 패키지(200)를 관통하여 연결 배선(150)과 연결되는 연결부(281, 282, 283)가 일체로 연결될 수 있다.
이때, 연결 배선(150)은 솔더 또는 결합금속(274)에 의하여 제2 배선층(273) 및 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 투명 전극(280)은 공통 전극을 이루어 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 위에서 설명한 바와 같이, 투명 수지층(340)의 두께는 LED(210, 220, 230)의 두께보다 작을 수 있다. 이러한 서브 화소를 이루는 LED(210, 220, 230)는 마이크로미터(㎛) 단위의 크기를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, LED 상측의 두께, 즉, LED(210, 220, 230)와 투명 수지층(251)의 두께를 더하면 대략 12㎛ 정도가 되는 것을 알 수 있다.
특히, 투명 수지층(251)의 두께는 대략 2㎛ 정도로서 LED(210, 220, 230) 상부의 두께가 크게 감소할 수 있다. 이는, TFT 기판(100)과 발광 패키지(200)를 더한 두께의 단차가 보통 대략 6㎛인 것을 고려하면, TFT 기판(100)과 발광 패키지(200)를 더한 디스플레이 장치 전체를 대략 10㎛ 두께 수준으로 평탄화가 가능함을 알 수 있다.
더욱이, 이와 같이, LED(210, 220, 230) 상부의 두께가 크게 감소하여 외부에서 보았을 때의 색 선명도가 향상될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 두께의 단차를 축소함으로써 색 선명도 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 평탄화에 의하여 난반사를 방지할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 시인성 증가시킬 수 있다.
한편, 본 제3실시예에서는 투명 전극(280)이 공통 전극으로 이용될 수 있으므로, TFT 기판(100)에서 적색 LED(210), 녹색 LED(220), 청색 LED(230)의 제2 전극(일례로, N 전극; 212, 222, 232)이 공통으로 연결되는 제4 패드(104)가 필요 없을 수 있다.
따라서, 이러한 제4 패드(104)의 위치에 화소 내에 필요한 추가적인 터치 센서 및 조도 센서와 같은 센서 부품이 설치될 수 있다. TFT 기판(100) 설계에 있어서 공간이 매우 협소한 편이며, 이는 고해상도로 갈수록 정도가 심해질 수 있다. 따라서, 이와 같이, 패드를 제거하면 부품 설치의 자유도가 크게 증가할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다. 도 13을 참조하면, 제3 실시예와 유사하나, LED의 위치를 역전시켜서 투명 전극(280)과의 연결 구조가 더 간략해진 것을 알 수 있다.
이하, 도 13을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 의한 디스플레이 장치를 설명하되, 제3 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 13을 참조하면, TFT 기판(100)에는 이들 LED(210, 220, 230)가 구비되며 개별 화소를 이루는 발광 패키지(200)가 장착될 수 있다. 개별 발광 패키지(200)에는 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 장착될 수 있다.
발광 패키지(200)는 투명 수지층(252) 내부에 위에서 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 부착되어 위치할 수 있다. 이때, 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)는 상측으로 플립칩 본딩되어 설치될 수 있다.
이러한 발광 패키지(200)는 연결 배선(161)에 의하여 TFT 기판(100)과 연결될 수 있다. 즉, 연결 배선(161)은 TFT 기판(100)의 각 연결 패드(101, 102, 103)와 전기적으로 연결될 수 있다.
TFT(120) 상에는 이 TFT(120)를 피복하는 절연층(131)이 위치할 수 있다. 이 절연층(131) 상에는 LED(210, 220, 230)가 장착되는 위치의 하측에 반사막(152)이 위치할 수 있다.
이와 같이, LED(210, 220, 230)의 제1 전극(211, 221, 231)은 연결 배선(161)을 통해서 각 연결 패드(101, 102, 103)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 투명 수지층(251) 상에는 투명 전극(280)이 위치할 수 있다. 이 투명 전극(280)에는 발광 패키지(200)를 관통하여 연결 배선(150)과 연결되는 연결부(281, 282, 283)가 일체로 연결될 수 있다.
따라서, 투명 전극(280)은 공통 전극을 이루어 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(212, 222, 232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 각 LED(210, 220, 230) 사이 그리고 투명 전극(280)의 바로 하측에는 블랙 매트릭스가 위치할 수 있다.
이하, 제3 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 의한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다. 도 14를 참조하면, 제4 실시예와 유사하나, 수직형 LED가 사용된 차이점이 있다.
이하, 도 14를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 의한 디스플레이 장치를 설명하되, 제3 실시예 및 제4 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 14를 참조하면, TFT 기판(100)에는 이들 LED(210, 220, 230)가 구비되며 개별 화소를 이루는 발광 패키지(200)가 장착될 수 있다. 개별 발광 패키지(200)에는 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 장착될 수 있다.
발광 패키지(200)는 투명 수지층(252) 내부에 위에서 수직형의 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)가 부착되어 위치할 수 있다. 이때, 수직형 적색 LED(210), 녹색 LED(220) 및 청색 LED(230)는 제1 전극(하부 전극; 도시되지 않음)이 배선층(292)과 연결되고 제2 전극(상부 전극(213, 223, 233))이 투명 전극(280)과 연결될 수 있다.
이러한 발광 패키지(200)는 연결 배선(162)에 의하여 TFT 기판(100)과 연결될 수 있다. 즉, 연결 배선(162)은 TFT 기판(100)의 각 연결 패드(101, 102, 103)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 연결 배선(162)은 배선층(292)과 연결될 수 있다.
TFT(120) 상에는 이 TFT(120)를 피복하는 절연층(132)이 위치할 수 있다.
또한, 투명 수지층(252) 상에는 투명 전극(280)이 위치할 수 있다. 이 투명 전극(280)에는 발광 패키지(200)를 관통하여 LED의 제2 전극(상부 전극(213, 223, 233))과 연결되는 연결부(281, 282, 283)가 일체로 연결될 수 있다.
따라서, 투명 전극(280)은 공통 전극을 이루어 LED(210, 220, 230)의 제2 전극(213, 223, 233)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 각 LED(210, 220, 230) 사이 그리고 투명 전극(280)의 바로 하측에는 블랙 매트릭스(291)가 위치할 수 있다.
이하, 제3 실시예 및 제4 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16은 일반적인 TFT 기판의 설계를 나타내는 개략도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 일반적으로 화소 설계는 TFT 부분(12, 12')과 LED 부분(발광 영역; 15, 15')으로 구분되어 설계된다.
여기서, LED의 고장을 대비하기 위하여 여분의 LED(15') 및 여분의 TFT 부분(TFT 회로(12'))을 구비할 수 있다.
이와 같이, 발광 영역과 TFT 영역을 구분하여 설계하는 경우에 공간의 제약을 크게 받을 수 있다. 또한, 이러한 제약은 고해상도로 갈수록 더 커질 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 TFT 기판의 설계를 나타내는 개략도이다. 도 18은 도 17의 배치에 있어서 영역 크기를 비교하는 도식도이다. 도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 TFT 기판의 설계를 구체적으로 나타내는 평면도이다.
도 17에서는 위에서 제1 내지 제5 실시예에서 설명한 TFT 기판(100)의 예를 나타내고 있다. 따라서, 여기서 설명하는 사항은 위에서 설명한 제1 내지 제5 실시예에 그대로 적용될 수 있다.
도 17을 참조하면, 각 패드(101, 102, 103, 104)의 내부 영역(121)에 TFT 회로(121)를 구성할 수 있다.
즉, 위에서 설명한 바와 같이, TFT 기판(100)의 연결 패드는, 각 화소당 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)를 포함하고, 상기 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104)는, 세 개의 서브 화소의 연결을 위한 연결 패드(101, 102, 103) 그리고 공통 전극의 연결을 위한 하나의 연결 패드(104)를 포함할 수 있다.
이때, 이들 연결 패드(101, 102, 103, 104) 사이의 공간에 TFT(121)가 위치할 수 있는 것이다.
여기서, 좌우 테두리측은 베젤 영역(105)에 해당할 수 있다.
이와 같이 TFT(121)를 설계할 때, 도 18을 참조하면, TFT(121)를 위한 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 이러한 TFT(121) 영역 외측에는 신호 배선 영역(122)이 대칭적으로 위치할 수 있고, 그 외측에는 베젤 영역(105)가 대칭적으로 위치할 수 있다.
도 19를 참조하면, TFT(121)는 이러한 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104) 사이에 십자 형으로 위치할 수 있다.
또한, 이러한 십자 형의 TFT(121)의 양측을 따라 각 서브 화소의 화소 전극(123, 124, 125)이 배치될 수 있다. 이러한 화소 전극(123, 124, 125) 중 어느 하나와 평행하게 공통 전극(126)이 위치할 수 있다.
이와 같이, 십자 형으로 배치되는 TFT(121)에는 적어도 하나 이상의 TFT 영역(121)과 캐패시터(127) 등을 포함할 수 있다. 여기서 TFT(121) 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
디스플레이 장치가 고해상도로 갈수록 TFT를 배치할 영역이 자유롭지 못하게 될 수 있다. 그러나 위에서 설명한 바와 같이, 네 개의 연결 패드(101, 102, 103, 104) 사이에 십자 형으로 TFT(121)를 위치시킴으로써 설계의 자유도를 높일 수 있고 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 의한 TFT 기판의 설계를 나타내는 개략도이다. 본 실시예는 특히, 상부에 투명 전극을 공통으로 사용하는 제3 내지 제4 실시예에 적용될 수 있다. 경우에 따라서는 마찬가지로 상부에 전극을 이용하는 제2 실시예에도 적용될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 제3 내지 제5 실시예에서는 투명 전극(280)이 공통 전극으로 이용될 수 있으므로, TFT 기판(100)에서 적색 LED(210), 녹색 LED(220), 청색 LED(230)의 제2 전극(일례로, N 전극; 212, 222, 232)이 공통으로 연결되는 제4 패드(104)가 필요 없을 수 있다.
따라서, 이러한 제4 패드(104)의 위치에 화소 내에 필요한 추가적인 터치 센서 및 조도 센서와 같은 센서 부품이 설치될 수 있다. TFT 기판(100) 설계에 있어서 공간이 매우 협소한 편이며, 이는 고해상도로 갈수록 정도가 심해질 수 있다. 따라서, 이와 같이, 패드를 제거하면 부품 설치의 자유도가 크게 증가할 수 있다.
TFT 설계에 있어서 필요한 추가적인 센서를 설치할 공간이 부족한 상황이다. 그러나, 도시하는 바와 같이, 패드(104) 하나의 영역은 차지하는 면적이 넓기 때문에 이를 통하여 설계의 자유도를 높일 수 있고, 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 연결 패드를 포함하는 TFT 기판;
    상기 TFT 기판 상에 위치하여 상기 연결 패드에 전기적으로 연결되는 단위 화소를 포함하고, 투명 수지층, 상기 TFT 기판 상에 위치하는 배선층 및 상기 TFT 기판과 상기 투명 수지층 사이에 위치하여 상기 배선층에 전기적으로 연결되어 각각 서브 화소를 이루는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 발광 패키지; 및
    상기 배선층과 상기 연결 패드를 서로 전기적으로 연결하는 연결 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 패키지는, 상기 투명 수지층 상에 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 발광 소자들이 부착되어 상기 배선층에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명 수지층의 두께는 상기 발광 소자의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 TFT 기판은 상기 박막 트랜지스터를 피복하는 절연층을 더 포함하고, 상기 절연층과 상기 배선층 사이에는 접착층이 구비되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연결 배선은 상기 배선층과 상기 연결 패드를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 배선층은,
    상기 연결 패드 및 상기 발광 소자의 제1 전극과 연결되는 제1 배선층; 및
    상기 발광 소자의 제2 전극과 연결되는 제2 배선층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 배선층은 공통 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공통 전극은 상기 투명 수지층 상에 위치하는 투명 전극인 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공통 전극은, 상기 투명 수지층을 관통하여 상기 발광 소자의 제2 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 TFT 기판의 연결 패드는, 각 화소당 네 개의 연결 패드를 포함하고, 상기 네 개의 연결 패드는,
    세 개의 서브 화소의 연결을 위한 세 개의 연결 패드; 및
    부가 센서 보조 장치의 연결을 위한 하나의 연결 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 TFT 기판의 연결 패드는, 각 화소당 네 개의 연결 패드를 포함하고, 상기 네 개의 연결 패드는,
    세 개의 서브 화소의 연결을 위한 세 개의 연결 패드; 및
    공통 전극의 연결을 위한 하나의 연결 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  12. 제10 또는 제11항에 있어서, 상기 네 개의 연결 패드 사이에 상기 TFT가 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 TFT는 상기 네 개의 연결 패드 사이에 십자 형으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 십자 형의 TFT의 양측을 따라 각 서브 화소의 화소 전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자의 하측에는 반사층이 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  16. 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    액티브 매트릭스 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 연결 패드를 포함하는 TFT 기판;
    상기 TFT 기판 상에 위치하여 상기 연결 패드에 전기적으로 연결되는 단위 화소를 포함하고, 투명 수지층, 상기 TFT 기판 상에 위치하는 배선층 및 상기 TFT 기판과 상기 투명 수지층 사이에 위치하여 상기 배선층에 전기적으로 연결되어 각각 서브 화소를 이루며 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 발광 패키지;
    상기 제1 전극과 상기 연결 패드를 서로 전기적으로 연결하는 연결 배선; 및
    상기 제2 전극과 전기적으로 연결되고 상기 투명 수지층 상에 위치하는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 공통 전극은, 상기 투명 수지층을 관통하여 상기 발광 소자의 제2 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 투명 수지층의 두께는 상기 발광 소자의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 TFT 기판의 연결 패드는, 각 화소당 네 개의 연결 패드를 포함하고, 상기 네 개의 연결 패드는,
    세 개의 서브 화소의 연결을 위한 세 개의 연결 패드; 및
    부가 센서 보조 장치의 연결을 위한 하나의 연결 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 TFT는 상기 네 개의 연결 패드 사이에 십자 형으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
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