WO2022169058A1 - 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2022169058A1
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color conversion
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display module
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서정훈
강지훈
김명희
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삼성전자주식회사
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    • G02B2207/101—Nanooptics

Definitions

  • the present disclosure relates to a display module using a self-luminous device for displaying an image and a method for manufacturing the same.
  • a self-luminous device for displaying an image is used in a display panel, an image can be displayed without a backlight.
  • the display panel expresses various colors while operating in units of pixels or sub-pixels made of self-luminous devices.
  • the operation of each pixel or sub-pixel is controlled by a TFT (Thin Film Transistor).
  • a display panel having a monochromatic self-luminous device and a color conversion layer has been developed.
  • side light and back light of the self-luminous device used as excitation light do not reach the color conversion layer, only a portion of the total amount of light emitted is absorbed and converted by the color conversion layer, thereby reducing luminous efficiency.
  • An object of the present disclosure is to provide a display module that maximizes luminous efficiency by using a micro self-luminous device in which light is concentrated in a front direction, and a method for manufacturing the same.
  • the present disclosure includes a substrate; and a plurality of pixels provided on the substrate, wherein each pixel of the plurality of pixels includes: a first inorganic light emitting device including a distributed Bragg reflectors (DBR) layer; a second inorganic light emitting device including a DBR layer; a third inorganic light emitting device; a first color conversion layer provided adjacent to the first inorganic light emitting device; a second color conversion layer provided adjacent to the second inorganic light emitting device; a first color filter provided adjacent to the first color conversion layer; and a second color filter provided adjacent to the second color conversion layer, wherein the size of the first color conversion layer is larger than that of the first inorganic light emitting device, and the size of the second color conversion layer is the size of the second color conversion layer.
  • DBR distributed Bragg reflectors
  • Each of the first inorganic light emitting device, the second inorganic light emitting device, and the third inorganic light emitting device may be a blue micro light emitting diode (LED).
  • the display module may further include a barrier rib partitioning the first inorganic light emitting element, the second inorganic light emitting element, and the third inorganic light emitting element, wherein the barrier rib comprises light emitted from a side surface of the first color conversion layer. It may be formed to reflect the light and reflect the light emitted from the side surface of the second color conversion layer.
  • the partition wall may have a white-based color.
  • the display module may further include a metal film provided on a surface of the barrier rib.
  • Each side surface of the first inorganic light emitting device, the second inorganic light emitting device, and the third inorganic light emitting device may be adhered to the barrier rib by an optical adhesive.
  • a first portion of one surface of the first color conversion layer is in contact with the optical adhesive, the first portion does not correspond to the light emitting surface of the first inorganic light emitting device, and a second portion of one surface of the second color conversion layer A portion may be in contact with the optical adhesive, and the second portion may not correspond to a light emitting surface of the second inorganic light emitting device.
  • the optical adhesive may be a UV curing silicone rubber.
  • the first color conversion layer may include a first color conversion material formed to emit light of a red wavelength band
  • the second color conversion layer may include a second color conversion material formed to emit light of a green wavelength band.
  • the first color conversion material may be a red nano phosphor
  • the second color conversion material may be a green nano phosphor
  • the red nano-phosphor may be Si 1-x Ca x AlSiN 3 :Eu 2+ .
  • the green nano-phosphor may be Si 6-z Al z O z N 8-z :Eu 2+ or SrGa 2 S 4 .
  • Each of the red nano-phosphor and the green nano-phosphor may have an average particle size distribution (d50) of less than 0.5 ⁇ m.
  • a method of manufacturing a display module includes sequentially forming a color filter, a planarization layer, a barrier rib, and a color conversion layer on a substrate to manufacture a first portion of the display module to do; manufacturing a second portion of the display module by transferring a plurality of inorganic light emitting devices to the substrate; aligning the color conversion layer of the first part and one inorganic light emitting device among the plurality of inorganic light emitting devices of the second part to correspond to each other; and bonding the first portion and the second portion to each other, wherein at least two of the plurality of inorganic light emitting devices may include a distributed Bragg reflectors (DBR) layer.
  • DBR distributed Bragg reflectors
  • the forming of the first part may include: forming a black matrix on the substrate in a mesh form; forming the color filter on the substrate; forming the planarization layer on the color filter; forming the partition wall dividing the first portion into sub-pixel areas on the planarization layer; and filling the color conversion layer in the space partitioned by the partition wall.
  • a display module may include a substrate; and a plurality of pixels provided on the substrate, wherein each pixel of the plurality of pixels includes: a first inorganic light emitting device including a distributed Bragg reflectors (DBR) layer; a second inorganic light emitting device including a DBR layer; a third inorganic light emitting device including a DBR layer; a first color conversion layer provided adjacent to the first inorganic light emitting device; a second color conversion layer provided adjacent to the second inorganic light emitting device; a third color conversion layer provided adjacent to the third inorganic light emitting device; a first color filter provided adjacent to the first color conversion layer; a second color filter provided adjacent to the second color conversion layer; and a third color filter provided adjacent to the third color conversion layer, wherein each size of the first color conversion layer, the second color conversion layer, and the third color conversion layer is the first inorganic material.
  • DBR distributed Bragg reflectors
  • the display module further includes a barrier rib partitioning the first inorganic light emitting device, the second inorganic light emitting device, and the third inorganic light emitting device.
  • the barrier rib reflects light emitted from a side surface of the first color conversion layer, reflects light emitted from a side surface of the second color conversion layer, and reflects light emitted from a side surface of the third color conversion layer can do.
  • the partition wall may have a white-based color.
  • a metal film may be provided on the surface of the barrier rib.
  • Each side surface of the first inorganic light emitting device, the second inorganic light emitting device, and the third inorganic light emitting device may be adhered to the barrier rib with an optical adhesive.
  • FIG. 1 is a front view showing a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a single pixel of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a self-luminous device having a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) structure used in a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example in which a metal film is formed on a side surface of a partition wall.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion VI shown in FIG. 3 .
  • FIG. 7 is a view illustrating an example in which light emitted from the self-luminous device of the present disclosure is vertically emitted.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a first part of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a process diagram of a first portion of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a second part of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a process diagram of a second part of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a process diagram of coupling a first part and a second part of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a single pixel of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • 15 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a first part of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a process diagram of a first portion of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • 17 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a second part of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a process diagram of a second part of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • 19 is a process diagram of coupling a first part and a second part of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • the expression 'the same' means not only to completely match, but also includes a degree of difference in consideration of the processing error range.
  • the display module may be a display panel including a micro light emitting diode that is a self-luminescence element for displaying an image.
  • the display module is one of the flat panel display panels, consisting of a plurality of inorganic light emitting diodes (LEDs), each less than 100 micrometers, to provide better contrast, response time and energy efficiency compared to liquid crystal display (LCD) panels that require a backlight.
  • the display module does not need to include a separate backlight because the micro light emitting diode used for displaying an image is a self-light emitting device.
  • both the organic light emitting diode and the inorganic light emitting device micro LED have good energy efficiency, but the micro LED has longer brightness, luminous efficiency, and lifespan than OLED.
  • a micro LED may be a semiconductor chip that can emit light by itself when power is supplied. Micro LED has fast response speed, low power, and high luminance. For example, the micro LED has a higher efficiency of converting electricity into photons than a conventional liquid crystal display (LCD) or organic light emitting diode (OLED). For example, micro LEDs have a higher “brightness per watt” compared to LCD or OLED displays.
  • the micro LED can produce the same brightness with about half the energy compared to a normal LED (width, length, and height each exceed 100 ⁇ m) or OLED.
  • micro LED can realize high resolution, excellent color, contrast and brightness, so it can accurately express a wide range of colors, and can realize a clear screen even in bright outdoor environments.
  • the micro LED is strong against burn-in and has low heat generation, so a long lifespan is guaranteed without deformation.
  • the micro LED may have a flip chip structure in which an anode and a cathode electrode are formed on the same first surface and a light emitting surface is formed on a second surface opposite to the first surface on which the electrodes are formed.
  • one pixel may include at least three sub-pixels.
  • One sub-pixel is a micro self-luminescence element for image display, for example, a VCSEL diode (vertical cavity surface emitting laser diode), micro LED, blue micro LED, or UV (ultraviolet) micro LED.
  • the blue micro LED may be a self-luminous device emitting light in a blue wavelength band (450 to 490 nm)
  • the UV micro LED may be a self-emitting device emitting light in an ultraviolet wavelength band (360 to 410 nm).
  • one sub-pixel may include a color conversion layer and a color filter corresponding thereto along with one micro self-luminous element.
  • the color conversion layer may be excited by light emitted from the micro light emitting device to emit a color of a predetermined wavelength band.
  • the color conversion layer may be made of, for example, a material including nano phosphors or quantum dots.
  • one sub-pixel area means an area in which a color of a corresponding sub-pixel is expressed by light emitted from one sub-pixel.
  • the area (horizontal length ⁇ vertical length) of one surface of the color conversion layer to which the sub-pixel corresponds may be greater than the area of the light-emitting surface of the sub-pixel.
  • the sub-pixel area may correspond to the area of the color conversion layer.
  • a TFT layer in which a thin film transistor (TFT) circuit is formed is disposed on a front surface of a substrate, and a power supply circuit for supplying power to the TFT circuit, a data drive driver, and a gate drive on the rear surface
  • a timing controller for controlling the driver and each driving driver may be provided.
  • a plurality of pixels arranged in the TFT layer can be driven by a TFT circuit.
  • the substrate is, for example, a glass substrate, a synthetic resin-based substrate (eg, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), etc.)
  • a ceramic substrate may be used.
  • a TFT layer having a TFT circuit formed thereon may be disposed on the front surface of the substrate, and no circuit may be disposed on the rear surface of the substrate.
  • the TFT layer may be integrally formed on the substrate or may be manufactured in the form of a separate film and attached to one surface of the glass substrate.
  • the front surface of the substrate may be divided into an active area and an inactive area.
  • the active region may correspond to a region occupied by the TFT layer on the front surface of the substrate, and the inactive region may be a region excluding the region occupied by the TFT layer on the front surface of the substrate.
  • the edge region of the substrate may be the outermost region of the glass substrate. Also, the edge region of the substrate may be a region remaining except for a region in which circuits of the substrate are formed. Also, the edge region of the substrate may include a portion of the front surface of the substrate adjacent to the side surface of the substrate and a portion of the rear surface of the substrate adjacent to the side surface of the substrate.
  • the substrate may be formed in a quadrangle type. Specifically, the substrate may be formed in a rectangular shape or a square shape.
  • the edge region of the substrate may include at least one side of the four sides of the glass substrate.
  • the TFT constituting the TFT layer is not limited to a specific structure or type, for example, the TFT cited in the present disclosure is a low-temperature polycrystalline silicon (LTPS) TFT other than an oxide ( oxide) TFT and silicon (Si) TFT (eg, poly silicon, a-silicon), organic TFT, graphene TFT, etc. It can also be applied by making only type (or N type) MOSFETs.
  • LTPS low-temperature polycrystalline silicon
  • Si silicon
  • the pixel driving method of the display module may be an AM (Active Matrix) driving method or a PM (Passive Matrix) driving method.
  • the display module may form a wiring pattern to which each micro LED is electrically connected according to an AM driving method or a PM driving method.
  • a plurality of pulse amplitude modulation (PAM) control circuits may be disposed in one pixel area. In this case, each sub-pixel disposed in one pixel area may be controlled by a corresponding PAM control circuit.
  • a plurality of pulse width modulation (PWM) control circuits may be disposed in one pixel area. In this case, each sub-pixel disposed in one pixel area may be controlled by a corresponding PWM control circuit.
  • a plurality of PAM control circuits and a plurality of PWM control circuits may be disposed together in one pixel area.
  • some of the sub-pixels disposed in one pixel area may be controlled by the PAM control circuit and the rest may be controlled by the PWM control circuit.
  • each sub-pixel may be controlled by a PAM control circuit and a PWM control circuit.
  • the display module may include a plurality of side wirings having a thin film thickness disposed at regular intervals along the side surface of the TFT substrate.
  • the display module may provide a plurality of through wiring members formed not to be exposed to the side of the TFT substrate instead of to the side wiring exposed to the side of the TFT substrate. Accordingly, by minimizing the non-active area and maximizing the active area on the front surface of the TFT substrate, it is possible to reduce the bezel and increase the mounting density of the micro LED on the display module.
  • a bezel-less display module can provide a large-sized multi-display device capable of maximizing an active area when a plurality of bezel-less display modules are connected.
  • each display module may be formed such that the pitch between the pixels of the adjacent display module is the same as the pitch between the pixels in the single display module by minimizing the non-active area. Accordingly, it may be a method of preventing a seam from being visually recognized in a connection portion between each display module.
  • the driving circuit may be implemented by a micro IC disposed in a pixel region to control driving of at least 2n pixels.
  • a channel layer connecting the micro IC and each micro LED may be formed in the TFT layer (or backplane) instead of the TFT.
  • the display module can be installed and applied in a wearable device, a portable device, a handheld device, and an electronic product or an electric field requiring various displays as a single unit, and is a matrix type. Through a plurality of assembly arrangements, it can be applied to a display device such as a PC (personal computer) monitor, high-resolution TV (television) and signage (or digital signage), electronic display, etc. .
  • a display device such as a PC (personal computer) monitor, high-resolution TV (television) and signage (or digital signage), electronic display, etc.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing a display module according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing a display module according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the display module 10 includes a TFT substrate 20 on which a plurality of pixel driving circuits 30 are formed, and is arranged on the front surface of the TFT substrate 20 . It may include a plurality of pixels 100 and a panel driver 40 that generates a control signal and provides the generated control signal to the plurality of pixel driving circuits 30 .
  • one pixel may include a plurality of sub-pixels.
  • One sub-pixel may include one light source, a color conversion layer and a color filter corresponding to each light source.
  • the light source is an inorganic self-light emitting diode, for example, a VCSEL diode having a size of 100 ⁇ m or less or, for example, 30 ⁇ m or less, or a micro LED.
  • VCSEL diodes and micro LEDs may emit light in a blue wavelength band (450 to 490 nm) or light in an ultraviolet wavelength band (360 to 410 nm).
  • the structure of the pixel 100 will be described in detail below with reference to FIG. 3 .
  • the TFT substrate 20 includes a glass substrate 21, a TFT layer 23 including a TFT (Thin Film Transistor) circuit on the entire surface of the glass substrate 21, a TFT circuit of the TFT layer 23, and a glass substrate ( 21) may include a plurality of side wirings 25 that electrically connect the circuits disposed on the rear surface.
  • TFT Thin Film Transistor
  • the TFT substrate 20 is made of a synthetic resin-based material having a flexible material (eg, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), etc.)
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PES polyethersulfone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • a substrate or a ceramic substrate can be used.
  • the TFT substrate 20 may include an active area 20a that displays an image and a dummy area 20b that cannot display an image on its entire surface.
  • the active region 20a may be divided into a plurality of pixel regions 24 in which a plurality of pixels are respectively arranged.
  • the plurality of pixel areas 24 may be partitioned in various shapes, and may be partitioned in a matrix shape, for example.
  • One pixel 100 (refer to FIG. 3 ) may be included in one pixel area 24 .
  • the non-active area 20b may be included in an edge area of the glass substrate 21 , and a plurality of connection pads 28a may be disposed at regular intervals. Each of the plurality of connection pads 28a may be electrically connected to each pixel driving circuit 30 through a wiring 28b.
  • connection pads 28a formed in the non-active region 20b may vary depending on the number of pixels implemented on the glass substrate and may vary depending on a driving method of the TFT circuit disposed in the active region 20a.
  • the TFT circuit disposed in the active region 20a is a passive matrix (PM) driving method in which a plurality of pixels are driven in horizontal and vertical lines
  • the TFT circuit disposed in the active region 20a is An active matrix (AM) driving method that drives each pixel individually may require more wiring and connection pads.
  • the TFT layer 23 includes a plurality of data signal lines arranged horizontally, a plurality of gate signal lines arranged vertically, and a plurality of pixel driving circuits electrically connected to each line to control the plurality of pixels 100 . 30) may be included.
  • the panel driver 40 may be directly bonded to the TFT substrate through a chip on glass (COG) or chip on plastic (COP) bonding method.
  • the panel driver 40 may be connected to the TFT substrate 20 through a separate flexible printed circuit board (FPCB) using a film on glass (FOG) bonding method.
  • the panel driver 40 may drive a plurality of pixel driving circuits to control light emission of a plurality of micro LEDs electrically connected to each of the plurality of pixel driving circuits 30 .
  • the panel driver 40 may control the plurality of pixel driving circuits 30 for each line through the first driver 41 and the second driver 42 .
  • the first driver 41 generates a control signal for sequentially controlling a plurality of horizontal lines formed on the TFT substrate 20 one line per image frame, and applies the generated control signal to a pixel driving circuit connected to the corresponding line, respectively. (30) can be transmitted.
  • the second driver 42 generates a control signal for sequentially controlling a plurality of vertical lines formed on the TFT substrate 20, one line per image frame, and drives the generated control signals to each connected pixel connected to the corresponding line. can be transmitted to circuit 30 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a single pixel of a display module according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) used in the display module according to the first embodiment of the present disclosure. It is a view showing a self-luminous device having a surface emitting laser) structure
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example in which a metal film is formed on the side surface of the barrier rib
  • FIG. 6 is an enlarged view of part VI shown in FIG. 3 .
  • one pixel 100 may be included in one pixel area 24 (refer to FIG. 1 ).
  • the pixel 100 may include at least three micro LEDs 61 , 62 , and 63 emitting light of the same color (eg, light in a blue wavelength band (450 to 490 nm)).
  • the micro LEDs 61 and 62 may be VCSEL diodes including a DBR (distributed Bragg reflectors) layer, and one micro LED 63 does not include a DBR layer, but in the present disclosure, in some cases, a third micro LED (63) It is ok to use a VCSEL diode including a DBR layer instead.
  • DBR distributed Bragg reflectors
  • the first micro LED 61 , the first micro LED 62 , and the third micro LED 63 are an anisotropic conductive film (ACF) laminated on the front surface of the TFT substrate 20 . It may be electrically and physically connected to the TFT substrate 20 through 50 .
  • ACF anisotropic conductive film
  • the anisotropic conductive film 50 includes a thermosetting resin (eg, epoxy resin, polyurethane resin, acrylic resin, etc.) and a plurality of conductive balls 51 having a relatively small diameter (eg, 3 to 15 ⁇ m) in the thermosetting resin. ) is included.
  • Each conductive ball 51 may include polymer particles and a conductive film such as gold (Au), nickel (Ni), or lead (Pd) coated on the surface of the polymer particles.
  • the anisotropic conductive film 50 has conductivity in a compression direction and insulation in a direction perpendicular to the compression direction.
  • the first, second, and third micro LEDs 61, 62 and 63 have a flip chip structure in which two chip electrodes 61c and 61d, which are anode and cathode electrodes, are formed on opposite sides of the light emitting surface. can have
  • the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 are transferred to the TFT substrate 20 , they are seated on the surface of the anisotropic conductive film 50 attached to the TFT substrate 20 . Subsequently, the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 are inserted into the anisotropic conductive film 50 by a predetermined depth through a thermocompression process. Accordingly, the first to third micro LEDs 61 , 62 , and 63 may be physically fixed to the TFT substrate 20 by the anisotropic conductive film 50 .
  • the chip electrodes 61c and 61d of the first micro LED 61 are connected to the substrate electrode pads 26a and 26b. may be located adjacent.
  • the chip electrode 61c of the first micro LED 61 by the conductive ball 51 located between the chip electrodes 61c and 61d of the first micro LED 61 and the substrate electrode pads 26a, 26b, 61d) may be electrically connected to the substrate electrode pads 26a and 26b.
  • the second and third micro LEDs 62 and 63 may also be electrically connected to the substrate electrode pad corresponding to each chip electrode through the conductive ball 51 in the same manner as the first micro LED 61 .
  • the first and second micro LEDs 61 and 62 are the surface of the TFT substrate 20 without light being emitted to the rear surface (the surface where the chip electrode is located) and the side surface of the first and second micro LEDs 61 and 62 . It may be a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) diode so that it can be emitted only to a light emitting surface in a direction perpendicular to the VCSEL.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the display module can improve the luminous efficiency of In the case of the third micro LED 63 , the VCSEL diode may not be formed because there is no corresponding color conversion layer.
  • the first micro LED 61 includes an active layer 61f, a first semiconductor layer 61e positioned above the active layer 61f, and a second semiconductor positioned below the active layer 61f. It may include a layer 61g, a first DBR layer 61a positioned above the first semiconductor layer 61e, and a second DBR layer 61b positioned below the second semiconductor layer 61g. have.
  • the first semiconductor layer 61e is a conductivity type semiconductor layer and may be an n-type (or p-type) semiconductor layer.
  • the second semiconductor layer 61g may be a p-type (or n-type) semiconductor layer as a conductive semiconductor layer.
  • the active layer 61f may include multiple-quantum-well (MQW) or single-quantum-well (SQW).
  • the first and second DBR layers 61a and 61b constituting the VCSEL structure may be respectively disposed on both sides of the first microLED 61 (eg, the light-emitting surface side and the opposite side of the light-emitting surface).
  • the first and second DBR layers 61a and 61b include two thin films (eg, titanium dioxide (TiO 2 ), a high refractive index dielectric, and a silicon dioxide (SiO 2 ) thin film, which is a low refractive index dielectric) having a large refractive index difference to a predetermined thickness. Includes alternating and repeated deposition of Bragg reflectors. Silicon nitride (SiN) may also be used as a material forming the thin film of the first and second DBR layers 61a and 61b.
  • the first micro LED 61 having a VCSEL structure has high current-to-light output conversion efficiency, requires low threshold current and low operating current, can be modulated at high speed, and is stable over a wide temperature range.
  • the first DBR layer 61a is disposed on the light emitting surface side of the first micro LED 61 with the active layer 61f interposed therebetween, and the second DBR layer 61a is disposed on the opposite side of the light emitting surface.
  • the DBR layer 61b is disposed, the light emitted from the active layer 61f may be vertically emitted to the light emitting surface without being emitted to the side and rear surfaces of the first micro LED 61 (the surface with the chip electrode). Therefore, since most of the amount of light emitted from the first micro LED 61 can be absorbed by the first color conversion layer 71 , the amount of light emitted by being excited by the first color conversion layer 71 is increased compared to the prior art. can be
  • the first chip electrode 61c is electrically connected to the first semiconductor layer 61e, and includes aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), lead (Pd), and silver (Ag). , germanium (Ge), gold (Au), or an alloy thereof.
  • indium tin oxide (ITO) such as an electrically conductive oxide and zinc oxide (ZnO) may be used for ohmic contacts between the first chip electrode 61c and the first semiconductor layer 61e.
  • the second chip electrode 61d is electrically connected to the second semiconductor layer 61g, and may be made of any one of Al, Ti, Cr, Ni, Pd, Ag, Ge, Au, or an alloy thereof.
  • ITO and ZnO such as an electrically conductive oxide may be used for ohmic contacts between the second chip electrode 61d and the second semiconductor layer 61g.
  • the second micro LED 62 may have the same structure as the first micro LED 61 described above.
  • the third micro LED 63 may not include a VCSEL structure. Therefore, since there is no color conversion layer corresponding to the third micro LED 63 , the light emitted from the third micro LED 63 is emitted without passing through the color conversion layer.
  • the pixel 100 includes first and second color conversion layers 71 and 72 corresponding to the light emitting surfaces of the first and second micro LEDs 61 and 62, respectively, and a third micro LED ( 63) may include a first transparent resin layer 73 corresponding to the light emitting surface.
  • the first and second color conversion layers 71 and 72 absorb the light emitted from the first and second microLEDs 61 and 62 and convert the light into light of different wavelength bands to obtain light of different wavelength bands.
  • It may include a nano phosphor that emits light.
  • Nano phosphors exhibit different physical properties compared to conventional phosphors with particle diameters of several ⁇ m. For example, since the gap of the energy band, which is the quantum state energy level structure of electrons in the crystal of the nano phosphor, is large, the wavelength of the emitted light has high energy, so that the luminous efficiency can be improved.
  • Nano phosphors have an increased particle density of the phosphors compared to phosphors having a bulk structure, so that electrons collided with them effectively contribute to light emission, thereby improving display efficiency.
  • the first color conversion layer 71 may include a red nano phosphor capable of emitting light of a red wavelength band by being excited by light of a blue wavelength band emitted from the first micro LED 61 .
  • the red nano-phosphor may be SCASN (Si 1-x Ca x AlSiN 3 :Eu 2+ ).
  • the red nano-phosphor may have an average particle size distribution (d 50 ) of less than 0.5 ⁇ m, for example, 0.1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • the second color conversion layer 72 may include a green nano-phosphor capable of emitting light of a green wavelength band by being excited by light of a blue wavelength band emitted from the second microLED 62 .
  • the green nano-phosphor may be ⁇ -SiAlON (Si 6-z Al z O z N 8-z :Eu 2+ ) or SrGa 2 S 4 .
  • the green nano-phosphor may have an average particle size distribution (d 50 ) of less than 0.5 ⁇ m, for example, 0.1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • the first color conversion layer 71 may be made of a material including red quantum dots emitting light in a red wavelength band as an alternative to the red nano-phosphor.
  • the second color conversion layer 72 may be made of a material including green quantum dots emitting light of a green wavelength band as an alternative to the green nano-phosphor.
  • the first transparent resin layer 73 may be made of a material that does not affect or minimize the transmittance, reflectivity, and refractive index of light emitted from the third micro LED 63 .
  • the first transparent resin layer 73 may be omitted in some cases, and in this case, an air layer is present on the light emitting surface of the third micro LED 63 .
  • the pixel 100 includes a first color filter 81 and a second color filter 82 respectively corresponding to the first color conversion layer 71 and the second color conversion layer 72 , and the first transparent A second transparent resin layer 83 corresponding to the resin layer 73 may be included.
  • the first color filter 81 may be a red color filter that passes light of a wavelength band having the same color as that of light of a red wavelength band emitted from the first color conversion layer 71 .
  • the second color filter 82 may be a green color filter that passes light of a wavelength band of the same color as that of light of a green wavelength band emitted from the second color conversion layer 72 .
  • the second transparent resin layer 83 may be made of a material that does not affect or minimize the transmittance, reflectance, and refractive index of the light passing through the first transparent resin layer 73 .
  • the second transparent resin layer 83 may be an optical film capable of minimizing wasted light and improving luminance by directing the direction of light toward the front through refraction and reflection.
  • the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 may have a predetermined thickness and may be a square having the same width and length, or a rectangle having different width and length. Such a micro LED can implement Real HDR (High Dynamic Range), improve luminance and black expression compared to OLED, and provide a high contrast ratio.
  • the size of the micro LED may be 100 ⁇ m or less or, for example, 30 ⁇ m or less.
  • the light emitting regions of the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 may be partitioned by a barrier rib 70 .
  • the partition walls 70 may be formed in a substantially lattice shape.
  • Each of the plurality of light emitting areas partitioned by the barrier rib 70 may correspond to one sub-pixel area.
  • the partition wall 70 may have an upper end in close contact with the planarization layer 75 and a lower end in close contact with the upper surface of the anisotropic conductive film 50 .
  • First and second color conversion layers 71 and 72 and a first transparent resin layer 73 may be disposed in each light emitting region partitioned by the barrier rib 70 .
  • light emitted to the side surfaces of the first and second color conversion layers 71 and 72 may be reflected by the barrier rib 70 and emitted to the first and second color filters 81 and 82 .
  • the barrier rib 70 may have a white color having excellent light reflectance in order to function as a reflector.
  • the white-based color may include true white and off-white. Off white can be any color close to white.
  • the barrier rib 70 may be formed of a metal material having a high reflectance to function as a reflector.
  • a metal film 74 having a high light reflectance may be laminated on the side surface of the barrier rib 70 as shown in FIG. 5 .
  • the partition wall 70 may not have a white-based color.
  • the light emitting surfaces of the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 may be positioned at approximately the same height from the upper surface of the TFT substrate 20 .
  • the light emitting surfaces of the first, second, and third LEDs 61 , 62 , and 63 may be positioned higher than the lower end of the partition wall 70 .
  • a portion of side surfaces of the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 may face the partition wall 70 . Accordingly, light emitted from the side of the third micro LED 63 to which the VCSEL structure is not applied may be reflected by the barrier rib 70 and emitted to the first transparent resin layer 73 .
  • the barrier rib 70 reflects the light emitted from the side surfaces of the first and second color conversion layers 71 and 72 and the light emitted from the side surface of the third micro LED 63 , thereby forming the display module 10 .
  • the luminous efficiency can be maximized.
  • a planarization layer 75 may be disposed between the first and second color conversion layers 71 and 72 and the first and second color filters 81 and 82 . Also, the planarization layer 75 may be disposed between the first transparent resin layer 73 and the second transparent resin layer 83 .
  • the planarization layer 75 includes the first and second color filters 81 and 82 and the second transparent water before forming the partition wall 70 when manufacturing the first part 11 (refer to FIG. 10 ) of the display module 10 . It is laminated on the formation layer 83 .
  • the planarization layer 75 may be made of a material that does not affect or minimize the transmittance, reflectance and refractive index of light passing through the first and second color conversion layers 71 and 72 and the first transparent resin layer 73 . have.
  • Between the first and second color filters 81 and 82 and the second transparent resin layer 83 may be partitioned by a black matrix 77 formed in a grid shape.
  • the shape of the black matrix 77 may be formed in a grid shape to correspond to the shape of the partition wall 70 .
  • the width of the black matrix 77 may be formed to be similar to the width of the partition wall 70 .
  • a transparent cover layer 90 may be formed on the first and second color filters 81 and 82 and the second transparent resin layer 83 .
  • the transparent cover layer 90 may prevent the pixel 100 from being contaminated with foreign substances and protect the pixel 100 from being damaged by an external force.
  • the transparent cover layer 90 may be a glass substrate.
  • the partition wall 70, the planarization layer 75, the black matrix 77, and the transparent cover layer 90 only show portions corresponding to one pixel unit, but the partition wall 70, the planarization layer 75, The black matrix 77 and the transparent cover layer 90 may be formed to have a size approximately corresponding to the size of the TFT substrate 20 .
  • the sizes or areas of the first, second, and third microLEDs 61 , 62 , and 63 are respectively the first color conversion layer 71 , the second color conversion layer 72 , and the first transparent resin layer 73 . is formed smaller than the size or area of Accordingly, a gap may be formed between the side surfaces of the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 and the barrier rib 70 .
  • the optical adhesive 65 includes a portion 61g of a side surface of the first micro LED 61 , a portion 70b of the bottom side of the barrier rib 70 , a portion 71b of the bottom surface of the first color conversion layer 71 , and an anisotropic conductive film.
  • the optical adhesive 65 is used to bond the first part 11 and the second part 12 of the display module 10 to be described later.
  • FIG. 7 is a view illustrating an example in which light emitted from the self-luminous device of the present disclosure is vertically emitted.
  • the light emitted from the first and second micro LEDs 61 and 62 is emitted in the vertical direction of the TFT substrate and absorbed by the first and second color conversion layers 71 and 72 .
  • the first and second color conversion layers 71 and 72 light of a wavelength band corresponding to a color is emitted from the nano-fluorescent particles (or quantum dots).
  • the first color conversion layer 71 emits light of a red wavelength band
  • the second color conversion layer 72 emits light of a green wavelength band.
  • the first color filter 81 passes light of a red wavelength band from the light emitted from the first color conversion layer 71 .
  • the second color filter 82 transmits light of a green wavelength band from the light emitted from the second color conversion layer 72 .
  • the light emitted from the third micro LED 63 is partially emitted not only from the light emitting surface but also from the side and rear surfaces of the third micro LED 63 .
  • the light emitted to the side of the third micro LED 63 is reflected by the barrier rib 70 , passes through the first and second transparent resin layers 73 and 83 , and is emitted to the outside of the display module 10 .
  • the third micro LED 63 emits light of a blue wavelength band.
  • light emitted from the first and second micro LEDs 61 and 62 is mostly emitted through the light emitting surface without being emitted to the side or rear surface of the first and second micro LEDs 61 and 62 ) is absorbed into the first and second color conversion layers 71 and 72 respectively corresponding to the luminous efficiency of the display module 10 .
  • FIG. 8 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 an overall manufacturing process of the display module 10 according to an embodiment of the present disclosure will be schematically described as follows.
  • a color filter, a planarization layer, a barrier rib, and a color conversion layer are sequentially formed on a glass substrate to manufacture a first part 11 (see FIG. 10 ) (S1), and separately from the first part, on the TFT substrate 20
  • a second part (12, see FIG. 12) is manufactured by transferring a plurality of micro LEDs (S2).
  • the first part 11 is disposed above the second part 12 at a predetermined interval.
  • the first part 11 is attached to the second part 12 They are bonded together by pressing to the side (S4).
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the first part of the display module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a process diagram of the first part of the display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the display does not show the entire first part 11 of the module 10, but enlarges a part corresponding to one pixel.
  • the first part 11 of the display module 10 may be manufactured through the following procedure.
  • a black matrix 77 is formed in a grid shape on one surface of the transparent cover layer 90 (S11).
  • the transparent cover layer 90 may use, for example, a rectangular or rectangular glass substrate having a predetermined thickness.
  • the size of the transparent cover layer 90 may approximately correspond to the size of the TFT substrate 20 .
  • the black matrix 77 is formed in a grid shape, a plurality of cells are formed, and each cell may be a sub-pixel area. As described above, a color filter is formed in a preset cell among a plurality of cells of the black matrix 77 (S12).
  • a red material is uniformly applied entirely to one surface of the transparent cover layer 90 on which the black matrix 77 is formed. After that, only the areas where red should remain are exposed using a mask, and the red material is removed through development in the remaining areas.
  • a green material is uniformly applied entirely to one surface of the transparent cover layer 90 . Then, using a mask, only the areas where the green color should remain are exposed, and the green material is removed through development in the remaining areas.
  • a transparent resin material is uniformly applied entirely to one surface of the transparent cover layer 90 . After that, only the areas where the transparent resin should remain are exposed using a mask, and the transparent resin material is removed through development in the remaining areas.
  • the method of applying the color filter material and the transparent resin material to the transparent cover layer 90 is a slit method that coats the entire surface evenly using a printer nozzle, and a spin method that sprays liquid in the center and then rotates the plate to apply it. method can be applied.
  • first and second color filters 81 and 82 and the second transparent resin layer 83 are formed so that the first and second color filters 81 and 82 and the first and second color filters 81 and 82 and the second color filter 81 and 82 are formed so that the partition wall 70 can be stacked thereon.
  • a planarization layer 75 covering the transparent resin layer 83 is formed (S13).
  • the upper surface 75a of the planarization layer 75 has a flatness sufficient to form the partition wall 70 at a uniform height.
  • the planarization layer 75 may be formed of a transparent material that does not affect light transmittance, reflectance, and refractive index.
  • each cell formed by the partition wall 70 may be formed at a position corresponding to each cell formed by the aforementioned black matrix 77 . In this case, each cell formed by the partition wall 70 corresponds to a sub-pixel area.
  • the first color conversion layer 71 and the second color conversion layer 72 are sequentially applied to each cell with a color conversion material (eg, a nano phosphor or quantum dot material) through an inkjet printing method. patterning (S15).
  • a color conversion material eg, a nano phosphor or quantum dot material
  • a nano phosphor or quantum dot material is mixed with a photoresist to form through coating, exposure and development, similar to the method of manufacturing the color filter described above.
  • the first color conversion layer 71 may be made of a red nano phosphor capable of emitting light in a red wavelength band, and the second color conversion layer 72 may be formed of a green nano phosphor capable of emitting light in a green wavelength band.
  • the present disclosure is not limited thereto.
  • the first color conversion layer 71 may be formed of a red quantum dot material
  • the second color conversion layer 72 may be formed of a green quantum dot material.
  • a transparent resin material is applied to the empty cells in which the first and second color conversion layers 71 and 72 are not formed through inkjet printing.
  • a first transparent resin layer 73 is formed by patterning.
  • the first portion 11 constituting the upper plate of the display module 10 may be formed through the above process.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the second part of the display module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 12 is a process diagram of the second part of the display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the display does not show the entire second part 12 of the module 10, but enlarges a part corresponding to one pixel.
  • the anisotropic conductive film 50 is laminated on the front surface of the TFT substrate 20 ( S21 ).
  • a plurality of substrate electrode pads 26a and 26b are arranged at regular intervals on the front surface of the TFT substrate 20 .
  • the micro LED transfer process may be performed through a laser transfer method, a rollable transfer method, a pick-and-place transfer method, and the like.
  • the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , and 63 are transferred from the epi substrate to the relay substrate or interposer, respectively, and then the TFT substrate 20 as the target substrate from each relay substrate. ) is transferred to
  • the first and second micro LEDs 61 and 62 may be blue micro LEDs having a VCSEL structure including a DBR layer on top and bottom of the micro LED, respectively, and emitting light in a blue wavelength band.
  • the third micro LED 63 may be a blue micro LED that does not have a VCSEL structure and emits light in a blue wavelength band.
  • an optical adhesive 65 for bonding the first portion 11 and the second portion 12 is applied to the entire surface of the TFT substrate 20 ( S23 ).
  • An optical adhesive 65 is applied to the TFT substrate 20 so as to cover all of the plurality of micro LEDs 61 , 62 , 63 .
  • the optical adhesive 65 may be a UV-curable silicone rubber (Di-methyl siloxane) having a characteristic that is cured after a predetermined time after UV exposure.
  • the optical adhesive 65 is cured by irradiating UV for a preset time (S24).
  • the second part 12 constituting the lower plate of the display module 10 may be formed.
  • FIG. 13 is a process diagram of coupling a first part and a second part of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first part 11 is disposed above the second part 12 at a predetermined interval.
  • the first part 11 is inverted so that the color conversion layer of the first part 11 corresponds to the micro LED of the second part 12 . Align with the cementation position.
  • first and second parts 11 and 12 may be arranged to be parallel to each other on the same plane.
  • the first and second parts 11 and 12 are aligned to the cemented position, the first and second parts 11 and 12 are brought into close contact with the second part 12 by applying a preset pressure to the first and second parts 11 and 12 . to bond In this case, the first and second parts 11 , 12 are attached to each other by means of an optical adhesive 65 .
  • the optical adhesive 65 may be cured to firmly bond the first and second parts 11 and 12 .
  • the display module 10 may be manufactured.
  • the above-described display module 10 according to an embodiment of the present disclosure applies a blue micro LED as a self-luminous device for displaying an image, but the display module 10a according to another embodiment of the present disclosure is a self-luminous device for displaying an image. UV micro LED can be applied.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a single pixel of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • the same reference numerals are given to the same components as those of the above-described display module 10 , and descriptions thereof are omitted, and the display module 10 is different from the above-described display module 10 .
  • the configuration will be mainly described.
  • the display module 10a (see FIG. 19a ) has a TFT substrate 20 and a plurality of pixels 100a are arranged on the TFT substrate 20 .
  • One pixel 100a includes a first UV micro LED 161 , a second UV micro LED 162 , and a third UV micro LED 163 emitting light in an ultraviolet wavelength band (360 to 410 nm).
  • the first UV micro LED 161 may include a VCSEL structure, for example, a first DBR layer 161a disposed on the light-emitting surface side and a second DBR layer 161b disposed on the opposite side of the light-emitting surface.
  • the second and third UV micro LEDs 161 and 163 may include the same VCSEL structure as the first UV micro LED 161 .
  • the first and second DBR layers 161a and 161b include Bragg reflectors in which two thin films with a large refractive index difference (eg, a high refractive index dielectric TiO 2 and a low refractive index dielectric SiO 2 thin film) are alternately deposited to a predetermined thickness. do. SiN may also be used as a material forming the thin film of the first and second DBR layers 61a and 61b.
  • the first, second, and third color conversion layers 71 , 72 , and 73a may be disposed at positions corresponding to the first, second, and third UV micro LEDs 161 , 162 and 163 , respectively.
  • the first, second, and third color conversion layers 71 , 72 and 73a absorb light emitted from the first, second, and third micro LEDs 161 , 162 , and 163 to transmit the light to each other. It may include a nano-phosphor that converts light of a wavelength band to emit light of a different wavelength band.
  • the first color conversion layer 71 may include a red nano-phosphor capable of emitting light of a red wavelength band by being excited by light of an ultraviolet wavelength band emitted from the first UV micro LED 161 .
  • the red nano-phosphor may be SCASN (Si 1-x Ca x AlSiN 3 :Eu 2+ ).
  • the average particle size distribution (d 50 ) of the red nano-phosphor may be less than 0.5 ⁇ m, or, for example, 0.1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • the second color conversion layer 72 may include a green nano-phosphor capable of emitting light of a green wavelength band by being excited by light of an ultraviolet wavelength band emitted from the second UV micro LED 162 .
  • the green nano-phosphor may be ⁇ -SiAlON (Si 6-z Al z O z N 8-z :Eu 2+ ) or SrGa 2 S 4 .
  • the green nano-phosphor may have an average particle size distribution (d 50 ) of less than 0.5 ⁇ m, for example, 0.1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • the third color conversion layer 73a may include a blue nano-phosphor capable of emitting light of a blue wavelength band by being excited by light of an ultraviolet wavelength band emitted from the third UV microLED 163 .
  • the blue nano-phosphor may be BAM (BaMg x Al y O z :Eu n+ ).
  • the blue nano-phosphor may have an average particle size distribution (d 50 ) of less than 0.5 ⁇ m, for example, 0.1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • a first color filter 81 , a second color filter 82 , and a second transparent resin layer 83 are disposed above the first, second, and third color conversion layers 71 , 72 and 73a, respectively.
  • the sizes or areas of the first, second, and third UV micro LEDs 161, 162, and 163 are smaller than the sizes or areas of the first, second, and third color conversion layers 71, 72, and 73a, respectively. is formed Accordingly, a gap may be formed between the side surfaces of the first, second, and third micro LEDs 61 , 62 , 63 and the partition wall 70 , and the gap is filled with the optical adhesive 65 . Accordingly, the barrier rib 70 may be stably fixed to the TFT substrate 20 by firmly bonding with the surrounding structures through the optical adhesive 65 .
  • a thin film UV blocking filter 91 may be laminated on one surface of the transparent cover layer 90 .
  • the UV blocking filter 91 may block UV rays emitted from the first, second, and third UV micro LEDs 161 , 162 , and 163 .
  • the UV cut filter 91 may have a transmittance of 10% or less with respect to a wavelength of 400 nm or less.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the first part of the display module according to another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 16 is a process diagram of the first part of the display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • the display does not show the entire first part 11a of the module 10a, but enlarges a part corresponding to one pixel.
  • the first part 11a of the display module 10a may be manufactured through the following procedure.
  • a thin film UV blocking filter 91 is formed on one surface of the transparent cover layer 90 (S51).
  • the UV blocking filter 91 may block UV rays emitted from the first, second, and third UV micro LEDs 161 , 162 , and 163 .
  • a protective layer 93 is laminated on the UV cut filter 91 to protect the UV cut filter 91 while the first part 11a is manufactured ( S52 ).
  • a black matrix 77 is formed in a grid shape on the other surface of the transparent cover layer 90 (S53).
  • the transparent cover layer 90 may use, for example, a rectangular or rectangular glass substrate having a predetermined thickness.
  • the size of the transparent cover layer 90 may approximately correspond to the size of the TFT substrate 20 .
  • the black matrix 77 is formed in a grid shape, a plurality of cells are formed, and each cell may be a sub-pixel area. As described above, a color filter is formed in a preset cell among a plurality of cells of the black matrix 77 (S54).
  • a red material is uniformly applied entirely to one surface of the transparent cover layer 90 on which the black matrix 77 is formed. Then, only the areas where red should remain are exposed using a mask, and the red material is removed through development in the remaining areas.
  • a green material is uniformly applied entirely to one surface of the transparent cover layer 90 . Then, using a mask, only the areas where the green color should remain are exposed, and the green material is removed through development in the remaining areas.
  • the transparent resin material is uniformly applied entirely to one surface of the transparent cover layer 90 . Then, only the areas where the transparent resin should remain are exposed using a mask, and the transparent resin material is removed through development in the remaining areas.
  • the method of applying the color filter material and the transparent resin material to the transparent cover layer 90 is a slit method that coats the entire surface evenly using a printer nozzle, and a spin method that sprays liquid in the center and then rotates the plate to apply it. method can be applied.
  • first and second color filters 81 and 82 and the second transparent resin layer 83 are formed so that the first and second color filters 81 and 82 and the first and second color filters 81 and 82 and the second color filter 81 and 82 are formed so that the partition wall 70 can be stacked thereon.
  • a planarization layer 75 covering the transparent resin layer 83 is formed (S55).
  • the upper surface 75a of the planarization layer 75 has a flatness sufficient to form the partition wall 70 at a uniform height.
  • the planarization layer 75 may be formed of a transparent material that does not affect light transmittance, reflectance, and refractive index.
  • each cell formed by the partition wall 70 may be formed at a position corresponding to each cell formed by the aforementioned black matrix 77 . In this case, each cell formed by the partition wall 70 corresponds to a sub-pixel area.
  • the first, second, and third color conversion layers 71, 72, 73a are sequentially patterned by inkjet printing with a color conversion material (nano phosphor) in each cell (S57) .
  • the first, second, and third color conversion layers 71 , 72 , and 73a may be formed by applying, exposing, and developing a photoresist mixed with a nano phosphor similar to the method of manufacturing the color filter described above.
  • the first color conversion layer 71 may be made of a red nano phosphor capable of emitting light in a red wavelength band
  • the second color conversion layer 72 may be formed of a green nano phosphor capable of emitting light in a green wavelength band.
  • the third color conversion layer 73a may be formed of a blue nano phosphor capable of emitting light of a blue wavelength band.
  • the protective layer 93 is removed from the UV cut filter 91 (S58). Accordingly, the first portion 11a constituting the upper plate of the display module 10a may be formed.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the second part of the display module according to another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 18 is a process diagram of the second part of the display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • the display does not show the entire second portion 12a of the module 10a, but enlarges a portion corresponding to one pixel.
  • the anisotropic conductive film 50 is laminated on the front surface of the TFT substrate 20 ( S61 ).
  • a plurality of substrate electrode pads 26a and 26b are arranged at regular intervals on the front surface of the TFT substrate 20 .
  • a plurality of UV micro LEDs 161 , 162 , and 163 are transferred to the TFT substrate 20 ( S62 ).
  • the UV micro LED transfer process may be performed through a laser transfer method, a rollable transfer method, a pick-and-place transfer method, and the like.
  • the first, second, and third UV micro LEDs 161, 162, and 163 are transferred from the epi-substrate to a relay substrate or an interposer, respectively, and then from each relay substrate to a target substrate, a TFT substrate ( 20) is transcribed.
  • the first, second, and third UV micro LEDs 161 , 162 , and 163 have a VCSEL structure including a DBR layer on top and bottom of the micro LED, respectively.
  • an optical adhesive 65 for bonding the first portion 11a and the second portion 12a is applied to the entire surface of the TFT substrate 20 ( S63 ).
  • the optical adhesive 65 is applied to the TFT substrate 20 so as to cover all of the plurality of micro LEDs 161 , 162 , 163 .
  • the optical adhesive 65 may be a UV-curable silicone rubber (Di-methyl siloxane) having a characteristic that is cured after a predetermined time after UV exposure.
  • the optical adhesive 65 is cured by irradiating UV for a preset time (S64).
  • the second portion 12a constituting the lower plate of the display module 10a may be formed.
  • 19 is a process diagram of coupling a first part and a second part of a display module according to another embodiment of the present disclosure.
  • the first part 11a is disposed above the second part 12a at a predetermined interval.
  • the first part 11a is inverted so that the color conversion layers 71 , 72 and 73a of the first part 11a are formed by the second part 12a. ) to correspond to each UV micro LED (161, 162, 163), and align to the cementation position.
  • first and second portions 11a and 12a may be arranged to be parallel to each other on the same plane.
  • first and second parts 11a and 12a are aligned in the cemented position, the first and second parts 11a and 12a are brought into close contact with the first part 11a by a preset pressure to the second part 12a. to bond In this case, the first and second portions 11a and 12a are attached to each other by means of an optical adhesive 65 .
  • the optical adhesive 65 may be cured to firmly bond the first and second portions 11a and 12a.
  • the display module 10a according to another embodiment of the present disclosure may be manufactured.
  • the present disclosure relates to a display module using a self-luminous device for displaying an image and a method for manufacturing the same.

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Abstract

디스플레이 모듈이 개시된다. 개시된 디스플레이 모듈은 기판 및 기판에 제공된 다수의 픽셀을 포함하며, 다수의 픽셀의 각 픽셀은, DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함하는 제1 무기 발광 소자와, DBR층을 포함하는 제2 무기 발광 소자와, 제3 무기 발광 소자와, 제1 무기 발광 소자에 인접하게 제공된 제1 색변환층과, 제2 무기 발광 소자에 인접하게 제공된 제2 색변환층과, 제1 색변환층에 인접하게 제공된 제1 컬러 필터와, 제2 색변환층에 인접하게 제공된 제2 컬러 필터를 포함하며, 제1 색변환층의 사이즈는 제1 무기 발광 소자의 사이즈보다 크고, 제2 색변환층의 사이즈는 제2 무기 발광 소자의 사이즈보다 클 수 있다.

Description

디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
본 개시는 영상 표시용 자발광 소자를 사용하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 패널에 영상 표시용 자발광 소자를 사용하면 백 라이트 없이 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이 패널은 자발광 소자로 이루어진 픽셀 또는 서브 픽셀 단위로 동작이 되면서 다양한 색을 표현한다. 각각의 픽셀 또는 서브 픽셀은 TFT(Thin Film Transistor)에 의해 동작이 제어된다.
자발광 소자를 사용하는 종래의 디스플레이 패널은 자발광 소자 간 발광 파장의 산포로 인해 모듈 내에서 색 산포가 존재하며, 온도 증가 시 적색 자발광 소자의 효율이 녹색 및 청색 자발광 소자에 비해 크게 감소하여 RGB 휘도비로 결정되는 색 온도가 변하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해 단색 자발광 소자와 색변환층을 구비한 디스플레이 패널이 개발되었다. 하지만 이러한 디스플레이 패널은 여기광으로 사용하는 자발광 소자의 측면 광 및 후면 광이 색변환층에 도달하지 못해 전체 발광량 중에서 일부분만 색변환층에 흡수 및 변환됨에 따라 발광 효율이 저감된다.
본 개시는 정면 방향으로 발광이 집중되어 있는 마이크로 자발광 소자를 사용하여 발광 효율을 극대화하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 개시는, 기판; 및 상기 기판에 제공된 다수의 픽셀;을 포함하며, 상기 다수의 픽셀의 각 픽셀은, DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함하는 제1 무기 발광 소자; DBR층을 포함하는 제2 무기 발광 소자; 제3 무기 발광 소자; 상기 제1 무기 발광 소자에 인접하게 제공된 제1 색변환층; 상기 제2 무기 발광 소자에 인접하게 제공된 제2 색변환층; 상기 제1 색변환층에 인접하게 제공된 제1 컬러 필터; 및 상기 제2 색변환층에 인접하게 제공된 제2 컬러 필터를 포함하며, 상기 제1 색변환층의 사이즈는 상기 제1 무기 발광 소자의 사이즈보다 크고, 상기 제2 색변환층의 사이즈는 상기 제2 무기 발광 소자의 사이즈보다 큰 디스플레이 모듈을 제공할 수 있다.
상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자 및 상기 제3 무기 발광 소자는 각각 청색 마이크로 LED(blue micro light emitting diode)일 수 있다.
상기 디스플레이 모듈은 상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자 및 상기 제3 무기 발광 소자를 구획하는 격벽을 더 포함할 수 있으며, 상기 격벽은 상기 제1 색변환층의 측면에서 방출되는 광을 반사하고, 상기 제2 색변환층의 측면에서 방출되는 광을 반사하도록 형성될 수 있다.
상기 격벽은 백색 계열의 색상을 가질 수 있다.
상기 디스플레이 모듈은 상기 격벽의 표면에 제공된 금속막을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자 및 상기 제3 무기 발광 소자의 각 측면은 광학 접착제 의해 상기 격벽과 접착될 수 있다.
상기 제1 색변환층의 일면의 제1 부분은 상기 광학 접착제와 접촉하고, 상기 제1 부분은 상기 제1 무기 발광 소자의 발광면에 대응하지 않으며, 상기 제2 색변환층의 일면의 제2 부분은 상기 광학 접착제와 접촉하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 무기 발광 소자의 발광면에 대응하지 않을 수 있다.
상기 광학 접착제는 UV 경화 실리콘 러버일 수 있다.
상기 제1 색변환층은 적색 파장 대역의 광을 방출하도록 형성된 제1 색변환 물질이 포함되고, 상기 제2 색변환층은 녹색 파장 대역의 광을 방출하도록 형성된 제2 색변환 물질이 포함될 수 있다.
상기 제1 색변환 물질은 적색 나노 형광체이고, 상기 제2 색변환 물질은 녹색 나노 형광체일 수 있다.
상기 적색 나노 형광체는 Si1-xCaxAlSiN3:Eu2+일 수 있다.
상기 녹색 나노 형광체는 Si6-zAlzOzN8-z:Eu2+ 또는 SrGa2S4일 수 있다.
상기 적색 나노 형광체 및 상기 녹색 나노 형광체는 각각 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈의 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은, 기판 상에 컬러 필터, 평탄화층, 격벽 및 색변환층을 순차적으로 형성하여 상기 디스플레이 모듈의 제1 부분을 제작하는 단계; 상기 기판에 다수의 무기 발광 소자를 전사하여 상기 디스플레이 모듈의 제2 부분을 제작하는 단계; 상기 제1 부분의 상기 색변환층과 상기 제2 부분의 상기 다수의 무기 발광 소자 중에서 하나의 무기 발광 소자가 서로 대응하도록 정렬하는 단계; 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 합착하는 단계;를 포함하며, 상기 다수의 무기 발광 소자 중 적어도 2개는 DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 제1 부분을 형성하는 단계는, 블랙 매트릭스를 상기 기판 상에 메시 형태로 형성하는 단계; 상기 기판 상에 상기 컬러 필터를 형성하는 단계; 상기 컬러 필터 상에 상기 평탄화층을 형성하는 단계; 상기 평탄화층 상에 상기 제1 부분을 서브 픽셀 영역으로 구획하는 상기 격벽을 형성하는 단계; 및 상기 격벽에 의해 구획된 공간에 상기 색변환층을 충진하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈은, 기판; 및 상기 기판 상에 제공되는 다수의 픽셀;을 포함하고, 상기 다수의 픽셀의 각 픽셀은, DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함하는 제1 무기 발광 소자; DBR층을 포함하는 제2 무기 발광 소자; DBR층을 포함하는 제3 무기 발광 소자; 상기 제1 무기 발광 소자에 인접하게 제공되는 제1 색변환층; 상기 제2 무기 발광 소자에 인접하게 제공되는 제2 색변환층; 상기 제3 무기 발광 소자에 인접하게 제공되는 제3 색변환층; 상기 제1 색변환층에 인접하게 제공되는 제1 컬러 필터; 상기 제2 색변환층에 인접하게 제공되는 제2 컬러 필터; 및 상기 제3 색변환층에 인접하게 제공되는 제3 컬러 필터;를 포함하고, 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층, 및 상기 제3 색변환층의 각 사이즈는 상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자, 및 상기 제3 무기 발광 소자의 각 사이즈보다 클 수 있다.
상기 디스플레이 모듈은 상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자, 및 상기 제3 무기 발광 소자를 구획하는 격벽을 더 포함한다. 상기 격벽은, 상기 제1 색변환층의 측면으로부터 방출하는 광을 반사하고, 상기 제2 색변환층의 측면으로부터 방출하는 광을 반사하고, 상기 제3 색변환층의 측면으로부터 방출하는 광을 반사할 수 있다.
상기 격벽은 백색 계열의 색상을 가질 수 있다.
상기 격벽의 표면에는 금속막이 제공될 수 있다.
상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자, 및 상기 제3 무기 발광 소자의 각 측면은 광학 접착제에 의해 상기 격벽에 접착될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단일 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈에 사용되는 수직공진형 표면 발광 레이저(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 구조를 가지는 자발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 5는 격벽의 측면에 금속막이 형성된 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 3에 표시된 Ⅵ 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 본 개시의 자발광 소자에서 발광된 광이 수직으로 방출되는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 공정도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 공정도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분과 제2 부분을 결합하는 공정도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단일 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 공정도이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 공정도이다.
도 19는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분과 제2 부분을 결합하는 공정도이다.
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. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서, '동일하다'는 표현은 완전하게 일치하는 것뿐만 아니라, 가공 오차 범위를 감안한 정도의 상이함을 포함한다는 것을 의미한다.
그 밖에도, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 영상 표시용 자발광 소자(Self-luminescence element)인 마이크로 발광 다이오드(Micro Light Emitting Diode)를 구비한 디스플레이 패널일 수 있다. 디스플레이 모듈은 평판 디스플레이 패널 중 하나로 각각 100 마이크로미터 이하인 복수의 무기 발광 다이오드(LEDs)로 구성되어 백라이트가 필요한 액정 디스플레이(LCD) 패널에 비해 더 나은 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공한다. 디스플레이 모듈은 영상 표시용으로 사용되는 마이크로 발광 다이오드가 자발광 소자이므로 별도의 백라이트를 구비할 필요가 없다.
본 개시에서, 유기 발광 다이오드와 무기 발광 소자인 마이크로 LED는 모두 에너지 효율이 좋지만 마이크로 LED는 OLED보다 밝기, 발광효율, 수명이 길다. 마이크로 LED는 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 방출할 수 있는 반도체 칩일 수 있다. 마이크로 LED는 빠른 반응 속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있다. 예를 들면, 마이크로 LED는 기존 LCD(liquid crystal display) 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 예를 들면, 마이크로 LED는 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높다. 이에 따라 마이크로 LED는 통상의 LED(가로, 세로, 높이가 각각 100㎛를 초과한다) 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, 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 전극이 동일한 제1 면에 형성되고 발광면이 상기 전극들이 형성된 제1 면의 반대 측에 위치한 제2 면에 형성된 플립칩(Flip chip) 구조를 가질 수 있다.
본 개시에서, 하나의 픽셀은 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 하나의 서브 픽셀은 영상 표시용 마이크로 자발광 소자(micro self-luminescence element)로서, 예를 들면, VCSEL 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode), 마이크로 LED, 청색 마이크로 LED 또는 UV(ultraviolet) 마이크로 LED를 의미할 수 있다. 여기서, 청색 마이크로 LED는 청색 파장 대역(450~490 nm)의 광을 방출하는 자발광 소자이고, UV 마이크로 LED는 자외선 파장 대역(360~410 nm)의 광을 방출하는 자발광 소자일 수 있다.
본 개시에서, 하나의 서브 픽셀은 하나의 마이크로 자발광 소자와 함께 이에 대응하는 색변환층 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 색변환층은 마이크로 자발광 소자에서 발산되는 광에 의해 여기 되어 소정 파장 대역의 색상을 방출할 수 있다. 색변환층은 예를 들면, 나노 형광체 또는 양자점을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
본 개시에서, 하나의 서브 픽셀 영역은 하나의 서브 픽셀에서 방출되는 광에 의해 해당 서브 픽셀의 색상이 발현되는 영역을 의미한다. 본 개시에서는 서브 픽셀이 대응하는 색변환층의 일면의 면적(가로 길이 × 세로 길이)이 서브 픽셀의 발광면의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 서브 픽셀 영역은 색변환층의 면적에 대응할 수 있다.
본 개시에서, 기판은 전면(front surface)에 TFT(thin film transistor) 회로가 형성된 TFT층이 배치되고, 후면(rear surface)에 TFT 회로에 전원을 공급하는 전원 공급 회로와 데이터 구동 드라이버, 게이트 구동드라이버 및 각 구동 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러가 제공될 수 있다. TFT층에 배열된 다수의 픽셀은 TFT 회로에 의해 구동될 수 있다.
본 개시에서, 기판은 예를 들면, 글라스 기판, 합성수지 계열(예를 들면, PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(Polyethylene naphthalate), PC(Polycarbonate) 등)의 기판이나 세라믹 기판을 사용할 수 있다.
본 개시에서, 기판의 전면(front surface)에는 TFT 회로가 형성된 TFT층이 배치되고, 기판의 후면에는 회로가 배치되지 않을 수 있다. TFT층은 기판 상에 일체로 형성되거나 별도의 필름 형태로 제작되어 글라스 기판의 일면에 부착될 수 있다.
본 개시에서, 기판의 전면은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분될 수 있다. 활성 영역은 기판의 전면에서 TFT층이 점유하는 영역에 해당할 수 있고, 비활성 영역은 기판의 전면에서 TFT층이 점유하는 영역을 제외한 영역일 수 있다.
본 개시에서, 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 최 외곽 영역일 수 있다. 또한, 기판의 에지 영역은 기판의 회로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 또한, 기판의 에지 영역은 기판의 측면에 인접한 기판의 전면 일부와 기판의 측면에 인접한 기판의 후면 일부를 포함할 수 있다. 기판은 사각형(quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판은 직사각형(rectangle) 또는 정사각형(square)으로 형성될 수 있다. 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 4변 중 적어도 하나의 변을 포함할 수 있다.
본 개시에서, TFT층(또는 백플레인(backplane))을 구성하는 TFT는 특정 구조나 타입으로 한정되지 않는다, 예를 들면, 본 개시에서 인용된 TFT는 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) TFT 외 산화물(oxide) TFT 및 실리콘(Si) TFT(예를 들면, poly silicon, a-silicon), 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수 있으며, Si 웨이퍼 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 공정에서 P 타입(or N 타입) MOSFET만 만들어 적용할 수도 있다.
본 개시에서, 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.
본 개시에서, 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.
본 개시에서, 하나의 픽셀 영역에는 복수의 PAM 제어 회로 및 복수의 PWM 제어 회로가 함께 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀 영역에 배치된 서브 픽셀들 중 일부는 PAM 제어 회로에 의해 제어되고 나머지는 PWM 제어 회로를 통해 제어될 수 있다. 또한, 각 서브 픽셀은 PAM 제어 회로 및 PWM 제어 회로에 의해 제어될 수 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 TFT 기판의 측면을 따라 일정한 간격으로 배치되는 박막 두께의 다수의 측면 배선을 포함할 수 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 TFT 기판의 측면으로 드러나는 측면 배선을 대신하여 TFT 기판의 측면으로 드러나지 않도록 형성된 다수의 관통 배선 부재를 마련할 수 있다. 이에 따라 TFT 기판의 전면(front surface)에서 비활성 영역을 최소화하고 활성 영역을 최대화함으로써 베젤 리스화 할 수 있고 디스플레이 모듈에 대한 마이크로 LED의 실장 조밀도를 증가시킬 수 있다.
본 개시에서, 베젤 리스화된 디스플레이 모듈은 다수를 연결하는 경우 활성 영역을 최대화 할 수 있는 대형 사이즈의 멀티 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 이 경우 각 디스플레이 모듈은 비활성 영역을 최소화함에 따라 서로 인접한 디스플레이 모듈의 각 픽셀들 간의 피치를 단일 디스플레이 모듈 내의 각 픽셀들 간의 피치와 동일하게 유지하도록 형성할 수 있다. 이에 따라 각 디스플레이 모듈 사이의 연결부분에서 심(seam)이 시인되지 않도록 하는 하나의 방법일 수 있다.
본 개시에서, 구동 회로는 픽셀 영역에 배치되어 적어도 2n개의 픽셀 구동을 제어하는 마이크로 IC에 의해 구현될 수 있다. 디스플레이 모듈에 마이크로 IC를 적용하는 경우, TFT층(또는 백플레인)에는 TFT 대신에 마이크로 IC와 각각의 마이크로 LED을 연결하는 채널층만 형성될 수 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 단일 단위로 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및 각종 디스플레이가 필요한 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있으며, 매트릭스 타입으로 복수의 조립 배치를 통해 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV(television) 및 사이니지(signage)(또는, 디지털 사이니지(digital signage)), 전광판(electronic display) 등과 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 설명한다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 정면도이고, 도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 디스플레이 모듈(10)은 다수의 픽셀 구동 회로(30)가 형성된 TFT 기판(20)과, TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 배열된 다수의 픽셀(100)과, 제어 신호를 생성하고 생성된 제어 신호를 다수의 픽셀 구동 회로(30)로 제공하는 패널 구동부(40)를 포함할 수 있다.
본 개시에서, 하나의 픽셀은 다수의 서프 픽셀을 포함할 수 있다. 하나의 서브 픽셀은 하나의 광원과 각 광원에 대응하는 색변환층 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 광원은 무기 자발광 다이오드(Inorganic　self-light emitting diode)로서 예를 들면, 100㎛ 이하 또는 예를 들면, 30㎛ 이하의 사이즈를 가지는 VCSEL 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode) 또는 마이크로 LED일 수 있다. VCSEL 다이오드 및 마이크로 LED는 청색 파장 대역(450~490 nm)의 광을 방출하거나 자외선 파장 대역(360~410 nm)의 광을 방출할 수 있다. 픽셀(100)의 구조는 도 3을 참조하여 하기에서 상세히 설명한다.
TFT 기판(20)은 글라스 기판(21)과, 글라스 기판(21)의 전면에 TFT(Thin Film Transistor) 회로가 포함된 TFT층(23)과, TFT층(23)의 TFT 회로와 글라스 기판(21)의 후면 배치된 회로들을 전기적으로 연결하는 다수의 측면 배선(25)을 포함할 수 있다.
본 개시에서, TFT 기판(20)은 플렉서블 재질을 가지는 합성수지 계열(예를 들면, PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylene naphthalate), PC(Polycarbonate) 등)의 기판이나 세라믹 기판을 사용할 수 있다.
TFT 기판(20)은 전면에 영상을 표현하는 활성 영역(active area)(20a)과 영상을 표현할 수 없는 비활성 영역(dummy area)(20b)을 포함할 수 있다.
활성 영역(20a)은 다수의 픽셀이 각각 배열되는 다수의 픽셀 영역(24)으로 구획될 수 있다. 다수의 픽셀 영역(24)은 다양한 형태로 구획될 수 있으며, 일 예로서 매트릭스 형태로 구획될 수 있다. 하나의 픽셀 영역(24)에는 하나의 픽셀(100, 도 3 참조)이 포함될 수 있다.
비활성 영역(20b)은 글라스 기판(21)의 에지 영역(edge area)에 포함될 수 있으며, 다수의 접속 패드(28a)가 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 다수의 접속 패드(28a)는 각각 배선(28b)을 통해 각 픽셀 구동 회로(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
비활성 영역(20b)에 형성되는 접속 패드(28a)의 개수는 글라스 기판에 구현되는 픽셀의 개수에 따라 달라질 수 있고, 활성 영역(20a)에 배치된 TFT 회로의 구동 방식에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 활성 영역(20a)에 배치된 TFT 회로가 가로 라인 및 세로 라인으로 다수의 픽셀을 구동하는 PM(passive matrix) 구동 방식인 경우에 비해, 활성 영역(20a)에 배치된 TFT 회로가 각 픽셀을 개별적으로 구동하는 AM(active matrix) 구동 방식이 더 많은 배선과 접속 패드가 필요할 수 있다.
TFT층(23)은 다수의 픽셀(100)을 제어하기 위해 가로로 배치된 다수의 데이터 신호 라인과, 세로로 배치된 다수의 게이트 신호 라인과, 각 라인에 전기적으로 연결된 다수의 픽셀 구동 회로(30)를 포함할 수 있다.
패널 구동부(40)는 COG(chip on glass) 또는 COP(chip on plastic) 본딩 방식을 통해 TFT 기판에 직접 본딩될 수 있다. 패널 구동부(40)는 FOG(film on glass) 본딩 방식으로 별도의 FPCB(flexible printed circuit board)를 통해 TFT 기판(20)에 연결될 수 있다. 패널 구동부(40)는 다수의 픽셀 구동 회로를 구동하여 다수의 픽셀 구동 회로(30) 각각에 전기적으로 연결된 다수의 마이크로 LED의 발광을 제어할 수 있다.
패널 구동부(40)는 제1 구동부(41)와 제2 구동부(42)를 통해 다수의 픽셀 구동 회로(30)를 라인별로 제어할 수 있다. 제1 구동부(41)는 TFT 기판(20)에 형성된 다수의 가로 라인들을 영상 프레임당 하나의 라인씩 순차적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 해당 라인에 각각 연결된 픽셀 구동 회로(30)에 전송할 수 있다. 제2 구동부(42)는 TFT 기판(20)에 형성된 다수의 세로라인들을 영상 프레임당 하나의 라인씩 순차적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 해당라인에 연결된 각각 연결된 픽셀 구동 회로(30)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 단일 픽셀을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 개시의 제1 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 사용되는 수직공진형 표면 발광 레이저(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 구조를 가지는 자발광 소자를 나타낸 도면이고, 도 5는 격벽의 측면에 금속막이 형성된 예를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 3에 표시된 Ⅵ 부분을 확대한 도면이다.
도 3을 참조하면, 하나의 픽셀(100)은 하나의 픽셀 영역(24, 도 1 참조)에 포함될 수 있다.
픽셀(100)은 동일한 색상의 광(예를 들면, 청색 파장 대역(450~490 nm)의 광을 발하는 적어도 3개의 마이크로 LED(61, 62, 63)를 포함할 수 있다. 이 경우, 2개의 마이크로 LED(61, 62)는 DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함한 VCSEL 다이오드일 수 있고, 1개의 마이크로 LED(63)는 DBR층을 포함하지 않는다. 하지만, 본 개시에서는 경우에 따라 제3 마이크로 LED(63) 대신 DBR층을 포함하는 VCSEL 다이오드를 활용하는 것도 무방하다.
제1 마이크로 LED(61), 제1 마이크로 LED(62), 및 제3 마이크로 LED(63)는 TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 라미네이팅 처리된 이방성 도전 필름(ACF: anisotropic conductive film)(50)을 통해 TFT 기판(20)에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
이방성 도전 필름(50)은 열경화성 수지(예를 들면, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 등)와 열경화성 수지 내에 비교적 작은 지름(예를 들면, 3∼15㎛)을 가지는 다수의 도전 볼(51)을 포함한다. 각 도전 볼(51)은 폴리머 입자와 폴리머 입자의 표면에 코팅된 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd) 등의 도전막을 포함할 수 있다. 이방성 도전 필름(50)은 압착 방향으로는 전도성을 가지며, 압착방향의 수직 방향으로는 절연성을 가진다.
제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 애노드 전극 및 캐소드 전극인 2개의 칩 전극(61c, 61d)이 발광면의 반대 측에 형성된 플립 칩(Flip chip) 구조를 가질 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 TFT 기판(20)에 전사되면 TFT 기판(20)에 부착된 이방성 도전 필름(50)의 표면에 안착된다. 이어서 열 압착 공정을 통해 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 함께 이방성 도전 필름(50) 내측으로 소정 깊이만큼 삽입된다. 이에 따라, 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 이방성 도전 필름(50)에 의해 TFT 기판(20)에 물리적으로 고정될 수 있다.
또한, 열 압착 공정에 의해 제1 마이크로 LED(61)가 TFT 기판(20)을 향해 가압됨에 따라 제1 마이크로 LED(61)의 칩 전극(61c, 61d)이 기판 전극 패드(26a, 26b)와 인접하게 위치할 수 있다. 이 경우, 제1 마이크로 LED(61)의 칩 전극(61c, 61d)과 기판 전극 패드(26a, 26b) 사이에 위치한 도전 볼(51)에 의해 제1 마이크로 LED(61)의 칩 전극(61c, 61d)은 기판 전극 패드(26a, 26b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로 제2 및 제3 마이크로 LED(62, 63) 역시 제1 마이크로 LED(61)와 마찬가지 방식으로 각 칩 전극에 대응하는 기판 전극 패드에 도전 볼(51)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)는 광이 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)의 후면(칩 전극이 위치하는 면) 및 측면으로 방출되지 않고 TFT 기판(20)의 표면에 수직한 방향인 발광면으로만 방출될 수 있도록 수직공진형 표면 발광 레이저(VCSEL: vertical cavity surface emitting Laser) 다이오드일 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)에서 방출되는 광의 대부분이 발광면에 대응하는 제1 색변환층(71) 및 제2 색변환층(72)으로 흡수될 수 있으므로 디스플레이 모듈의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제3 마이크로 LED(63)의 경우 대응하는 색변환층이 없으므로 VCSEL 다이오드가 형성되지 않을 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 마이크로 LED(61)는 활성층(61f)과, 활성층(61f)의 상측에 위치하는 제1 반도체층(61e)과, 활성층(61f)의 하측에 위치하는 제2 반도체층(61g)과, 제1 반도체층(61e)의 상측에 위치하는 제1 DBR층(61a)과, 제2 반도체층(61g)의 하부에 위치하는 제2 DBR층(61b)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(61e)은 도전형 반도체층(conductivity type semiconductor layer)으로서 n형(또는 p형) 반도체층일 수 있다. 제2 반도체층(61g)은 도전형 반도체 층으로서 p형(또는 n형) 반도체층일 수 있다. 활성층(61f)은 MQW(multiple-quantum-well) 또는 SQW(single-quantum-well)을 포함할 수 있다.
VCSEL 구조를 이루는 제1 및 제2 DBR층(61a, 61b)은 제1 마이크로 LED(61)의 양측(예를 들면, 발광면 측 및 발광면의 반대 측)에 각각 배치될 수 있다. 제1 및 제2 DBR층(61a, 61b)은 굴절률 차가 큰 두 박막(예를 들면, 고굴절률 유전체인 이산화티타늄(TiO2)과 저굴절률 유전체인 이산화규소(SiO2)박막)을 소정 두께로 교대 반복 증착한 브래그 반사경들을 포함한다. 제1 및 제2 DBR층(61a, 61b)의 박막을 이루는 물질로 질화규소(SiN)도 사용할 수 있다.
제1 마이크로 LED(61)로 전류가 인가되면 활성층(61f)에서 방출되는 광이 제1 및 제2 DBR층(61a, 61b)에서 각각 반사를 반복하면서 이득을 얻고 발광면으로 단일 파장에서 레이저 동작을 수행한다. VCSEL 구조를 가지는 제1 마이크로 LED(61)는 전류-광 출력 변환 효율이 높고, 낮은 임계 전류(threshold current)와 낮은 동작 전류를 요구하며, 초고속 변조가 가능하고 광범위한 온도 범위에서 안정적이다.
이와 같이, 제1 마이크로 LED(61)는 활성층(61f)을 사이에 두고 제1 마이크로 LED(61)의 발광면 측에 제1 DBR층(61a)이 배치되고, 발광면의 반대 측에 제2 DBR층(61b)이 배치됨에 따라, 활성층(61f)에서 방출되는 광은 제1 마이크로 LED(61)의 측면 및 후면(칩 전극이 있는 면)으로 방출되지 않고 발광면으로 수직 방출될 수 있다. 따라서, 제1 마이크로 LED(61)에서 방출되는 광의 발광량 대부분이 제1 색변환층(71)으로 흡수될 수 있으므로 제1 색변환층(71)에서의 여기되어 발광하는 발광량이 종래기술에 비해 증가될 수 있다.
제1 칩 전극(61c)은 제1 반도체층(61e)에 전기적으로 연결되며, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 납(Pd), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 금(Au) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 칩 전극(61c)과 제1 반도체층(61e) 사이의 오믹 컨택(ohmic contacts)을 위해 전기 전도성 산화물과 같은 ITO(indium tin oxide) 및 산화 아연(ZnO)이 사용될 수 있다.
제2 칩 전극(61d)은 제2 반도체층(61g)에 전기적으로 연결되며, Al, Ti, Cr, Ni, Pd, Ag, Ge, Au 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 칩 전극(61d)과 제2 반도체층(61g) 사이의 오믹 컨택(ohmic contacts)을 위해 전기 전도성 산화물과 같은 ITO 및 ZnO이 사용될 수 있다.
제2 마이크로 LED(62)는 전술한 제1 마이크로 LED(61)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
제3 마이크로 LED(63)는 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)와 달리 VCSEL 구조를 포함하지 않을 수 있다. 따라서 제3 마이크로 LED(63)에 대응하는 색변환층이 없으므로 제3 마이크로 LED(63)에서 방출된 광은 색변환층을 거치지 않고 방출된다.
도 3을 참조하면, 픽셀(100)은 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)의 발광면에 각각 대응하는 제1 및 제2 색변환층(71, 72)과, 제3 마이크로 LED(63)의 발광면에 대응하는 제1 투명수지층(73)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 색변환층(71, 72)은 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)에서 방출되는 광을 흡수하여 그 광을 서로 다른 파장 대역의 광으로 변환하여 서로 다른 파장 대역의 광을 방출하는 나노 형광체를 포함할 수 있다. 나노 형광체는 입자의 직경이 수 ㎛인 기존의 형광체에 비하여 상이한 물리적인 특성을 나타낸다. 예를 들어, 나노 형광체의 결정내 전자의 양자상태 에너지 준위 구조인 에너지 밴드의 갭(gap)이 커서 발광하는 광의 파장이 높은 에너지를 가지므로 발광효율을 향상시킬 수 있다. 나노 형광체는 도포되는 면적이 벌크 구조를 가지는 형광체에 비하여 형광체의 입자밀도가 증가함으로써 부딪히는 전자가 효과적으로 발광에 기여하여 디스플레이의 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 색변환층(71)은 제1 마이크로 LED(61)에서 방출되는 청색 파장 대역의 광에 의해 여기(excitation)되어 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 적색 나노 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 적색 나노 형광체는 SCASN(Si1-xCaxAlSiN3:Eu2+)일 수 있다. 이 경우, 적색 나노 형광체는 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만, 예를 들면, 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛일 수 있다.
제2 색변환층(72)은 제2 마이크로 LED(62)에서 방출되는 청색 파장 대역의 광에 의해 여기(excitation)되어 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 녹색 나노 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 녹색 나노 형광체는 β-SiAlON(Si6-zAlzOzN8-z:Eu2+) 또는 SrGa2S4일 수 있다. 이 경우, 녹색 나노 형광체는 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만, 예를 들면, 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛일 수 있다.
제1 색변환층(71)은 적색 나노 형광체의 대안으로 적색 파장 대역의 광을 방출하는 적색 양자점(Quantum Dot)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 색변환층(72)은 녹색 나노 형광체의 대안으로 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 녹색 양자점을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
제1 투명수지층(73)은 제3 마이크로 LED(63)에서 방출되는 광의 투과율, 반사율 및 굴절률에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 제1 투명수지층(73)은 경우에 따라 생략될 수 있으며, 이때 제3 마이크로 LED(63)의 발광면 측에는 공기층이 존재하게 된다.
또한, 픽셀(100)은 제1 색변환층(71) 및 제2 색변환층(72)에 각각 대응하는 제1 컬러 필터(81) 및 제2 컬러 필터(82)를 포함하고, 제1 투명수지층(73)에 대응하는 제2 투명수지층(83)을 포함할 수 있다.
제1 컬러 필터(81)는 제1 색변환층(71)에서 방출되는 적색 파장 대역의 광의 색상과 동일한 색상의 파장 대역의 광을 통과시키는 적색 컬러 필터일 수 있다. 제2 컬러 필터(82)는 제2 색변환층(72)에서 방출되는 녹색 파장 대역의 광의 색상과 동일한 색상의 파장 대역의 광을 통과시키는 녹색 컬러 필터일 수 있다.
제2 투명수지층(83)은 제1 투명수지층(73)을 통과한 광의 투과율, 반사율 및 굴절률에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 투명수지층(83)은 굴절 및 반사를 통해 광의 방향을 전면을 향하도록 하여 낭비되는 광을 최소화하고 휘도를 향상시킬 수 있는 광학 필름일 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 소정의 두께를 가지며 폭과 길이가 동일한 정사각형이거나, 폭과 길이가 상이한 직사각형으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 마이크로 LED는 Real HDR(High Dynamic Range) 구현이 가능하고 OLED 대비 휘도 및 블랙 표현력 향상 및 높은 명암비를 제공할 수 있다. 마이크로 LED의 크기는 100㎛이하이거나 예를 들면, 30㎛ 이하일 수 있다.
도 3을 참조하면, 픽셀(100)은 격벽(70)에 의해 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)의 발광 영역이 구획될 수 있다. 격벽(70)은 대략 격자 형상으로 형성될 수 있다. 격벽(70)에 의해 구획된 다수의 발광 영역은 각각 하나의 서브 픽셀 영역에 대응할 수 있다.
격벽(70)은 상단이 평탄화층(75)에 밀착되고 하단이 이방성 도전 필름(50)의 상면에 밀착될 수 있다. 격벽(70)에 의해 구획된 각 발광 영역에는 제1 및 제2 색변환층(71, 72)과 제1 투명수지층(73)이 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 색변환층(71, 72)의 측면으로 방출되는 광은 격벽(70)에 의해 반사되어 제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)로 방출될 수 있다.
격벽(70)은 반사체로 기능하기 위해 광 반사율이 뛰어난 백색 계열의 색상을 가질 수 있다. 여기서, 백색 계열 색상은 트루 화이트(true white) 및 오프 화이트(off-white)를 포함할 수 있다. 오프 화이트는 백색에 가까운 모든 색상일 수 있다.
격벽(70)은 반사체로서 기능할 수 있도록 높은 반사율을 가지는 금속 재질로 형성될 수도 있다. 또한, 격벽(70)도 5와 같이 측면에 높은 광 반사율을 가지는 금속막(74)이 적층 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(70)은 백색 계열 색상을 가지지 않아도 무방하다.
제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)의 발광면은 TFT 기판(20)의 상면으로부터 대략 동일한 높이에 위치할 수 있다. 또한, 제1, 제2, 및 제3 LED(61, 62, 63)의 발광면은 격벽(70)의 하단보다 높은 위치에 위치할 수 있다. 이 경우, 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)의 측면의 일부는 격벽(70)을 마주할 수 있다. 이에 따라, VCSEL 구조가 적용되지 않은 제3 마이크로 LED(63)의 측면에서 방출되는 광은 격벽(70)에 반사되어 제1 투명수지층(73)으로 방출될 수 있다.
이와 같이, 격벽(70)은 제1 및 제2 색변환층(71, 72)의 측면에서 방출되는 광과 제3 마이크로 LED(63)의 측면에서 방출되는 광을 반사시켜 디스플레이 모듈(10)의 전면으로 방출시킴으로써 발광 효율을 극대화할 수 있다.
제1 및 제2 색변환층(71, 72)과 제1 및 제2 컬러 필터(81, 82) 사이에는 평탄화층(75)이 배치될 수 있다. 또한, 제1 투명수지층(73)과 제2 투명수지층(83) 사이에도 평탄화층(75)이 배치될 수 있다.
평탄화층(75)은 디스플레이 모듈(10)의 제1 부분(11, 도 10 참조)을 제작할 때 격벽(70)을 형성하기 전에 제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)와 제2 투명수지층(83) 위에 적층된다.
평탄화층(75)은 제1 및 제2 색변환층(71, 72)과 제1 투명수지층(73)을 통과한 광의 투과율, 반사율 및 굴절률에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)과 제2 투명수지층(83)사이에는 격자 형태로 형성된 블랙 매트릭스(77)에 의해 구획될 수 있다. 블랙 매트릭스(77)의 형상은 격벽(70)의 형상에 대응하도록 격자 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 블랙 매트릭스(77)의 폭은 격벽(70)의 폭과 유사하게 형성될 수 있다.
제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)와 제2 투명수지층(83)의 상측에는 투명커버층(90)이 형성될 수 있다. 투명커버층(90)은 픽셀(100)이 이물질에 오염되는 것을 방지하고 외력으로부터 픽셀(100)이 파손되는 것을 보호할 수 있다. 투명커버층(90)은 글라스 기판을 적용할 수 있다.
도 3에는 격벽(70), 평탄화층(75), 블랙 매트릭스(77) 및 투명커버층(90)이 하나의 픽셀 단위에 대응하는 부분만 도시하지만, 격벽(70), 평탄화층(75), 블랙 매트릭스(77) 및 투명커버층(90)은 TFT 기판(20)의 사이즈에 대략 대응하는 정도의 사이즈로 형성될 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)의 사이즈 또는 면적은 각각 제1 색변환층(71), 제2 색변환층(72) 및 제1 투명수지층(73)의 사이즈 또는 면적보다 작게 형성된다. 이에 따라, 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)의 측면과 격벽(70) 사이에 갭이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 이 갭은 광학 접착제(65)로 채워진다. 광학 접착제(65)는 제1 마이크로 LED(61)의 측면 일부(61g), 격벽(70)의 하단 측면 일부(70b), 제1 색변환층(71)의 저면 일부(71b) 및 이방성 도전 필름(50)의 상면 일부(50a)와 각각 밀착된다. 이에 따라 격벽(70)은 광학 접착제(65)를 통해 주변 구조물과 견고하게 접착됨에 따라 TFT 기판(20)에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다.
광학 접착제(65)는 후술하는 디스플레이 모듈(10)의 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)을 상호 합착하기 위해 사용된다.
도 7은 본 개시의 자발광 소자에서 발광된 광이 수직으로 방출되는 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)에서 방출되는 광은 TFT 기판의 수직 방향으로 방출되어 제1 및 제2 색변환층(71, 72)에 흡수된다. 제1 및 제2 색변환층(71, 72)은 나노 형광 입자들(또는 양자점들)로부터 해당 색상에 대응하는 파장 대역의 광이 방출된다. 예를 들면, 제1 색변환층(71)은 적색 파장 대역의 광을 방출하고, 제2 색변환층(72)은 녹색 파장 대역의 광을 방출한다.
제1 색변환층(71)의 측부에서 방출되는 광은 격벽(70)에 반사됨에 따라 제1 색변환층(71)에서 방출되는 대부분의 광은 제1 컬러 필터(81)로 방출된다. 제1 컬러 필터(81)는 제1 색변환층(71)에서 방출된 광에서 적색 파장 대역의 광을 통과시킨다.
마찬가지로, 제2 색변환층(72)의 측부에서 방출되는 광은 격벽(70)에 반사됨에 따라 제2 색변환층(72)에서 방출되는 대부분의 광은 제2 컬러 필터(82)로 방출된다. 제2 컬러 필터(82)는 제2 색변환층(72)에서 방출된 광에서 녹색 파장 대역의 광을 통과시킨다.
제3 마이크로 LED(63)에서 방출되는 광은 발광면 뿐만 아니라 일부가 제3 마이크로 LED(63) 측면 및 후면으로도 방출된다. 이 경우, 제3 마이크로 LED(63) 측면으로 방출되는 광은 격벽(70)에 반사되어 제1 및 제2 투명수지층(73, 83)을 통과하여 디스플레이 모듈(10) 외부로 방출된다. 이 경우, 제3 마이크로 LED(63)는 청색 파장 대역의 광을 방출한다.
상기한 바와 같이, 본 개시에서는 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)에서 방출되는 광은 측면이나 후면으로 방출되지 않고 대부분 발광면을 통해 방출되어 제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)에 각각 대응하는 제1 및 제2 색변환층(71, 72)으로 흡수됨에 따라 디스플레이 모듈(10)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 설명한다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 나타낸 개략적인 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10)의 전체적인 제작 공정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 글라스 기판 상에 컬러 필터, 평탄화층, 격벽 및 색변환층을 순차적으로 형성하여 제1 부분(11, 도 10 참조)을 제작하고(S1), 제1 부분과 별도로 TFT 기판(20)에 다수의 마이크로 LED를 전사하여 제2 부분(12, 도 12 참조)을 제작한다(S2).
제2 부분(12)을 다이에 안착시킨 후, 제2 부분(12)의 상측에 제1 부분(11)을 소정 간격을 두고 배치한다.
이어서, 제1 및 제2 부분(11, 12)을 상호 합착하기 위해 제1 및 제2 부분(11, 12)을 정렬한 후(S3), 제1 부분(11)을 제2 부분(12) 측으로 가압하여 상호 합착한다 (S4).
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10)의 제1 및 제2 부분의 제작 공정과 제1 및 제2 부분의 합착 공정을 순차적으로 상세히 설명한다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 공정도이다. 도 10에서는 디스플레이이 모듈(10)의 제1 부분(11) 전체를 도시하지 않고 하나의 픽셀에 대응하는 부분을 확대하여 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 디스플레이 모듈(10)의 제1 부분(11)은 하기와 같은 순서를 거쳐 제작될 수 있다.
먼저, 투명커버층(90)의 일면에 격자 형태로 블랙 매트릭스(77)를 형성한다(S11).
투명커버층(90)은 예를 들면, 소정 두께를 가지는 사각형 또는 직사각형 글라스 기판을 사용할 수 있다. 투명커버층(90)의 사이즈는 대략 TFT 기판(20)의 사이즈와 대략 대응할 수 있다.
블랙 매트릭스(77)는 격자 형상으로 이루어짐에 따라 다수의 셀을 형성하게 되는데, 각 셀은 서브 픽셀 영역이 될 수 있다. 이와 같이 블랙 매트릭스(77)의 다수의 셀 중에서 미리 설정된 셀에 컬러 필터를 형성한다(S12).
예를 들면, 제1 컬러 필터(81)를 형성하기 위해, 블랙 매트릭스(77)가 형성된 투명커버층(90)의 일면에 전제적으로 적색 소재를 균일하게 도포한다. 그 후에 마스크를 이용해 적색이 남아있어야 할 곳만 노광시키고 나머지 영역에서는 현상을 통해 적색 소재를 제거한다.
이어서, 제2 컬러 필터(82)를 형성하기 위해, 투명커버층(90)의 일면에 전제적으로 녹색 소재를 균일하게 도포한다. 그런 다음 마스크를 이용해 녹색이 남아있어야 할 곳만 노광시키고 나머지 영역에서는 현상을 통해 녹색 소재를 제거한다.
마지막으로 제2 투명수지층(83)을 형성하기 위해, 투명커버층(90)의 일면에 전제적으로 투명수지 소재를 균일하게 도포한다. 그 후에 마스크를 이용해 투명수지가 남아있어야 할 곳만 노광시키고 나머지 영역에서는 현상을 통해 투명수지 소재를 제거한다.
컬러 필터 소재 및 투명수지 소재를 투명커버층(90)에 도포하는 방식은 프린터 노즐을 이용해 전체 면에 고르게 입히는 슬릿(slit) 방식, 중앙에 액상을 뿌린 후 판을 회전시켜 도포하는 스핀(spin) 방식 등을 적용할 수 있다.
제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)와 제2 투명수지층(83)이 형성되면, 그 위에 격벽(70)을 적층할 수 있도록 제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)와 제2 투명수지층(83)을 덮는 평탄화층(75)을 형성한다(S13).
평탄화층(75)의 상면(75a)은 격벽(70)을 균일한 높이로 형성할 수 있을 정도의 평탄도를 가진다. 평탄화층(75)는 광의 투과율, 반사율 및 굴절률에 영향을 주지 않는 투명한 소재로 형성할 수 있다.
이어서, 평탄화층(75)의 상면(75a)에 격자 형태의 격벽(70)을 형성한다(S14). 격벽(70)에 의해 형성되는 각 셀은 전술한 블랙 매트릭스(77)에 의해 형성된 각 셀에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(70)에 의해 형성되는 각 셀은 서브 픽셀 영역에 해당한다.
격벽(70)이 형성된 후 각 셀에 색변환 물질(예를 들면, 나노 형광체 또는 양자점 물질)을 잉크젯 프린팅 방식을 통해 제1 색변환층(71) 및 제2 색변환층(72)을 순차적으로 패터닝 한다(S15).
제1 및 제2 색변환층(71, 72)을 형성하는 다른 방식으로, 전술한 컬러 필터의 제작 방식과 유사하게 나노 형광체 또는 양자점 물질을 포토 레지스트에 믹싱하여 도포, 노광 및 현상을 거쳐 형성할 수 있다.
제1 색변환층(71)은 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 적색 나노 형광체로 이루어질 수 있고, 제2 색변환층(72)은 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 녹색 나노 형광체로 이루어질 수 있다. 그러나 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 색변환층(71)은 적색 퀀텀닷 물질로 이루어질 수 있고, 제2 색변환층(72)은 녹색 퀀텀닷 물질로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 색변환층(71, 72)을 각 셀에 패터닝한 후, 제1 및 제2 색변환층(71, 72)이 형성되지 않은 빈 셀들에 잉크젯 프린팅 방식을 통해 투명수지 소재를 패터닝하여 제1 투명수지층(73)을 형성한다.
상기와 같은 과정을 거쳐 디스플레이 모듈(10)의 상판을 이루는 제1 부분(11)을 형성할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 공정도이다. 도 12에서는 디스플레이이 모듈(10)의 제2 부분(12) 전체를 도시하지 않고 하나의 픽셀에 대응하는 부분을 확대하여 도시한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 이방성 도전 필름(50)을 라미네이팅 한다(S21).
이 경우, TFT 기판(20)의 전면에는 다수의 기판 전극 패드(26a, 26b)가 일정한 간격을 두고 배열된다.
이방성 도전 필름(50)을 부착한 후, 다수의 마이크로 LED를 TFT 기판(20)에 전사한다(S22).
마이크로 LED 전사 공정은 레이저 전사 방식, 롤러블 전사 방식, 픽 앤 플레이스 전사 방식 등을 통해 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 각각 에피 기판에서 중계 기판 또는 인터포저(interposer)로 이송한 후, 각 중계 기판으로부터 타겟 기판인 TFT 기판(20)으로 전사한다.
제1 및 제2 마이크로 LED(61, 62)는 마이크로 LED의 상부 및 하부에 각각 DBR층을 포함하는 VCSEL 구조를 가지며, 청색 파장 대역의 광을 방출하는 청색 마이크로 LED일 수 있다. 제3 마이크로 LED(63)는 VCSEL 구조가 없고 청색 파장 대역의 광을 방출하는 청색 마이크로 LED일 수 있다.
이어서, 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)을 합착하기 위한 광학 접착제(65)를 TFT 기판(20)의 전면에 도포한다(S23).
광학 접착제(65)는 다수의 마이크로 LED(61, 62, 63)를 모두 덮을 수 있도록 TFT 기판(20)에 도포된다. 광학 접착제(65)는 UV 노광 후 일정 시간 후에 경화되는 특성을 가지는 UV 경화 실리콘 러버(Di-methyl siloxane)일 수 있다.
이어서, 광학 접착제(65)에 미리 설정된 시간동안 UV를 조사하여 경화한다(S24).
상기와 같은 과정을 거쳐 디스플레이 모듈(10)의 하판을 이루는 제2 부분(12)을 형성할 수 있다.
이하에서는 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)을 상호 합착하여 디스플레이 모듈(10)을 제작하는 공정을 설명한다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분과 제2 부분을 결합하는 공정도이다.
도 13을 참조하면, 제2 부분(12)을 다이에 안착시킨 후, 제2 부분(12)의 상측에 제1 부분(11)을 소정 간격을 두고 배치한다.
이어서, 제1 및 제2 부분(11, 12)을 상호 합착하기 위해 제1 부분(11)을 반전시켜 제1 부분(11)의 색변환층이 제2 부분(12)의 마이크로 LED에 대응하도록 합착 위치로 정렬한다.
이 경우 제1 및 제2 부분(11, 12)은 서로 동일 평면에 대하여 평행하도록 배치될 수 있다.
제1 및 제2 부분(11, 12)이 합착 위치로 정렬된 후, 미리 설정된 압력으로 제1 부분(11)을 제2 부분(12)에 밀착시켜 제1 및 제2 부분(11, 12)을 합착한다. 이 경우, 제1 및 제2 부분(11, 12)은 광학 접착제(65)의해 상호 부착된다.
제1 및 제2 부분(11, 12)을 합착한 후, 광학 접착제(65)를 경화시켜 제1 및 제2 부분(11, 12)을 견고하게 결합할 수 있다.
이러한 공정을 거쳐 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10)을 제작할 수 있다.
이하, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10a)을 설명한다.
전술한 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10)은 영상 표시용 자발광 소자로 청색 마이크로 LED를 적용하였으나, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10a)은 영상 표시용 자발광 소자로 UV 마이크로 LED를 적용할 수 있다.
도 14는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단일 픽셀을 나타낸 단면도이다.
본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10a)을 설명함에 있어, 전술한 디스플레이 모듈(10)과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부재번호를 부여하고 설명을 생략하며, 전술한 디스플레이 모듈(10)과 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
도 14를 참조하면, 디스플레이 모듈(10a, 도, 19a 참조)은 TFT 기판(20)과, TFT 기판(20)에는 다수의 픽셀(100a)이 배열된다.
하나의 픽셀(100a)은 자외선 파장 대역(360~410 nm)의 광을 방출하는 제1 UV 마이크로 LED(161), 제2 UV 마이크로 LED(162) 및 제3 UV 마이크로 LED(163)를 포함한다. 제1 UV 마이크로 LED(161)는 VCSEL 구조 예를 들면, 발광면 측에 배치된 제1 DBR층(161a)과 발광면의 반대 측에 배치된 제2 DBR(161b)층을 포함할 수 있다. 제2 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 163)은 제1 UV 마이크로 LED(161)와 같은 VCSEL 구조를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 DBR층(161a, 161b)은 굴절률 차가 큰 두 박막(예를 들면, 고굴절률 유전체인 TiO2와 저굴절률 유전체인 SiO2 박막)을 소정 두께로 교대 반복 증착한 브래그 반사경들을 포함한다. 제1 및 제2 DBR층(61a, 61b)의 박막을 이루는 물질로 SiN도 사용할 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)에서 방출되는 광의 대부분이 발광면에 대응하는 제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)으로 흡수될 수 있으므로 디스플레이 모듈의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)은 제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)에 각각 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)은 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(161, 162, 163)에서 방출되는 광을 흡수하여 그 광을 서로 다른 파장 대역의 광으로 변환하여 다른 파장 대역의 광을 방출하는 나노 형광체를 포함할 수 있다.
제1 색변환층(71)은 제1 UV 마이크로 LED(161)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 의해 여기(excitation)되어 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 적색 나노 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 적색 나노 형광체는 SCASN(Si1-xCaxAlSiN3:Eu2+)일 수 있다. 이 경우, 적색 나노 형광체는 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만, 또는 예를 들면, 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛일 수 있다.
제2 색변환층(72)은 제2 UV 마이크로 LED(162)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 의해 여기(excitation)되어 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 녹색 나노 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 녹색 나노 형광체는 β-SiAlON(Si6-zAlzOzN8-z:Eu2+) 또는 SrGa2S4일 수 있다. 이 경우, 녹색 나노 형광체는 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만, 예를 들면, 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛일 수 있다.
제3 색변환층(73a)은 제3 UV 마이크로 LED(163)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 의해 여기(excitation)되어 청색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 청색 나노 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 청색 나노 형광체는 BAM(BaMgxAlyOz:Eun+)일 수 있다. 이 경우, 청색 나노 형광체는 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만, 예를 들면, 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛일 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)의 상측에는 각각 제1 컬러 필터(81), 제2 컬러 필터(82) 및 제2 투명수지층(83)이 배치될 수 있다.
제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)의 사이즈 또는 면적은 각각 제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)의 사이즈 또는 면적보다 작게 형성된다. 이에 따라, 제1, 제2, 및 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)의 측면과 격벽(70) 사이에 갭이 형성될 수 있으며 이 갭은 광학 접착제(65)로 채워진다. 이에 따라 격벽(70)은 광학 접착제(65)를 통해 주변 구조물과 견고하게 결합을 이룸에 따라 TFT 기판(20)에 안정적으로 고정될 수 있다.
또한, 투명커버층(90)의 일면에는 박막의 UV 차단 필터(91)가 적층 형성될 수 있다. UV 차단 필터(91)는 제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)에서 방출되는 자외선을 차단할 수 있다. UV 차단 필터(91)는 400nm 이하 파장에 대하여 10% 이하의 투과율을 가질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10a)의 제1 및 제2 부분의 제작 공정과 제1 및 제2 부분의 합착 공정을 순차적으로 상세히 설명한다.
도 15는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 16은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분의 공정도이다. 도 16에서는 디스플레이이 모듈(10a)의 제1 부분(11a) 전체를 도시하지 않고 하나의 픽셀에 대응하는 부분을 확대하여 도시한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 디스플레이 모듈(10a)의 제1 부분(11a)은 하기와 같은 순서를 거쳐 제작될 수 있다.
먼저, 투명커버층(90)의 일면에 박막의 UV 차단 필터(91)를 형성한다(S51). UV 차단 필터(91)는 제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)에서 방출되는 자외선을 차단할 수 있다.
제1 부분(11a)을 제작하는 동안 UV 차단 필터(91)를 보호하기 위해 보호층(93)을 UV 차단 필터(91) 상에 적층 형성한다(S52).
이어서, 투명커버층(90)의 타면에 격자 형태로 블랙 매트릭스(77)를 형성한다(S53).
투명커버층(90)은 예를 들면, 소정 두께를 가지는 사각형 또는 직사각형 글라스 기판을 사용할 수 있다. 투명커버층(90)의 사이즈는 대략 TFT 기판(20)의 사이즈와 대략 대응할 수 있다.
블랙 매트릭스(77)는 격자 형상으로 이루어짐에 따라 다수의 셀을 형성하게 되는데, 각 셀은 서브 픽셀 영역이 될 수 있다. 이와 같이 블랙 매트릭스(77)의 다수의 셀 중에서 미리 설정된 셀에 컬러 필터를 형성한다(S54).
예를 들면, 제1 컬러 필터(81)를 형성하기 위해, 블랙 매트릭스(77)가 형성된 투명커버층(90)의 일면에 전제적으로 적색 소재를 균일하게 도포한다. 그런 다음 마스크를 이용해 적색이 남아있어야 할 곳만 노광시키고 나머지 영역에서는 현상을 통해 적색 소재를 제거한다.
이어서, 제2 컬러 필터(82)를 형성하기 위해, 투명커버층(90)의 일면에 전제적으로 녹색 소재를 균일하게 도포한다. 그런 다음 마스크를 이용해 녹색이 남아있어야 할 곳만 노광시키고 나머지 영역에서는 현상을 통해 녹색 소재를 제거한다.
또한, 제2 투명수지층(83)을 형성하기 위해, 투명커버층(90)의 일면에 전제적으로 투명수지 소재를 균일하게 도포한다. 그런 다음 마스크를 이용해 투명수지가 남아있어야 할 곳만 노광시키고 나머지 영역에서는 현상을 통해 투명수지 소재를 제거한다.
컬러 필터 소재 및 투명수지 소재를 투명커버층(90)에 도포하는 방식은 프린터 노즐을 이용해 전체 면에 고르게 입히는 슬릿(slit) 방식, 중앙에 액상을 뿌린 후 판을 회전시켜 도포하는 스핀(spin) 방식 등을 적용할 수 있다.
제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)와 제2 투명수지층(83)이 형성되면, 그 위에 격벽(70)을 적층할 수 있도록 제1 및 제2 컬러 필터(81, 82)와 제2 투명수지층(83)을 덮는 평탄화층(75)을 형성한다(S55).
평탄화층(75)의 상면(75a)은 격벽(70)을 균일한 높이로 형성할 수 있을 정도의 평탄도를 가진다. 평탄화층(75)는 광의 투과율, 반사율 및 굴절률에 영향을 주지 않는 투명한 소재로 형성할 수 있다.
이어서, 평탄화층(75)의 상면(75a)에 격자 형태의 격벽(70)을 형성한다(S56). 격벽(70)에 의해 형성되는 각 셀은 전술한 블랙 매트릭스(77)에 의해 형성된 각 셀에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(70)에 의해 형성되는 각 셀은 서브 픽셀 영역에 해당한다.
격벽(70)이 형성된 후 각 셀에 색변환 물질(나노 형광체)을 잉크젯 프린팅 방식을 통해 제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)을 순차적으로 패터닝 한다(S57).
제1, 제2, 및 제3 색변환층(71, 72, 73a)은 전술한 컬러 필터의 제작 방식과 유사하게 나노 형광체를 믹싱한 포토 레지스트를 도포, 노광 및 현상하여 형성할 수도 있다.
제1 색변환층(71)은 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 적색 나노 형광체로 이루어질 수 있고, 제2 색변환층(72)은 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 녹색 나노 형광체로 이루어질 수 있다. 제3 색변환층(73a)은 청색 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 청색 나노 형광체로 이루어질 수 있다.
이어서, 보호층(93)을 UV 차단 필터(91)로부터 제거한다(S58). 이로써 디스플레이 모듈(10a)의 상판을 이루는 제1 부분(11a)을 형성할 수 있다.
도 17은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 18은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제2 부분의 공정도이다. 도 18에서는 디스플레이이 모듈(10a)의 제2 부분(12a) 전체를 도시하지 않고 하나의 픽셀에 대응하는 부분을 확대하여 도시한다.
도 17 및 도 18을 참조하면, TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 이방성 도전 필름(50)을 라미네이팅 한다(S61). 이 경우, TFT 기판(20)의 전면에는 다수의 기판 전극 패드(26a, 26b)가 일정한 간격을 두고 배열된다.
TFT 기판(20)에 이방성 도전 필름(50)을 부착한 후, 다수의 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)를 TFT 기판(20)에 전사한다(S62).
UV 마이크로 LED 전사 공정은 레이저 전사 방식, 롤러블 전사 방식, 픽 앤 플레이스 전사 방식 등을 통해 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)는 각각 에피 기판에서 중계 기판 또는 인터포저(interposer)로 이송한 후, 각 중계 기판으로부터 타겟 기판인 TFT 기판(20)으로 전사한다.
제1, 제2, 및 제3 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)는 마이크로 LED의 상부 및 하부에 각각 DBR층을 포함하는 VCSEL 구조를 가진다.
이어서, 제1 부분(11a) 및 제2 부분(12a)을 합착하기 위한 광학 접착제(65)를 TFT 기판(20)의 전면에 도포한다(S63).
광학 접착제(65)는 다수의 마이크로 LED(161, 162, 163)를 모두 덮을 수 있도록 TFT 기판(20)에 도포된다. 광학 접착제(65)는 UV 노광 후 일정 시간 후에 경화되는 특성을 가지는 UV 경화 실리콘 러버(Di-methyl siloxane)일 수 있다.
이어서, 광학 접착제(65)에 미리 설정된 시간동안 UV를 조사하여 경화한다(S64).
상기와 같은 과정을 거쳐 디스플레이 모듈(10a)의 하판을 이루는 제2 부분(12a)을 형성할 수 있다.
이하에서는 제1 부분(11a) 및 제2 부분(12a)을 상호 합착하여 디스플레이 모듈(10a)을 제작하는 공정을 설명한다.
도 19는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제1 부분과 제2 부분을 결합하는 공정도이다.
도 19를 참조하면, 제2 부분(12a)을 다이에 안착시킨 후, 제2 부분(12a)의 상측에 제1 부분(11a)을 소정 간격을 두고 배치한다.
이어서, 제1 및 제2 부분(11a, 12a)을 상호 합착하기 위해 제1 부분(11a)을 반전시켜 제1 부분(11a)의 색변환층(71, 72, 73a)이 제2 부분(12a)의 각 UV 마이크로 LED(161, 162, 163)에 대응하도록 합착 위치로 정렬한다.
이 경우, 제1 및 제2 부분(11a, 12a)은 서로 동일 평면에 대하여 평행하도록 배치할 수 있다.
제1 및 제2 부분(11a, 12a)이 합착 위치로 정렬된 후, 미리 설정된 압력으로 제1 부분(11a)을 제2 부분(12a)에 밀착시켜 제1 및 제2 부분(11a, 12a)을 합착한다. 이 경우, 제1 및 제2 부분(11a, 12a)은 광학 접착제(65)의해 상호 부착된다.
제1 및 제2 부분(11a, 12a)을 합착한 후, 광학 접착제(65)를 경화시켜 제1 및 제2 부분(11a, 12a)을 견고하게 결합할 수 있다.
이러한 공정을 거쳐 본 개시의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10a)을 제작할 수 있다.
이상에서는 본 개시의 다양한 실시예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시예들은 반드시 단독으로 구현되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시예들과 조합되어 구현될 수도 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 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해해서는 안 될 것이다.
본 개시는 영상 표시용 자발광 소자를 사용하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 기판; 및
    상기 기판에 제공된 다수의 픽셀;을 포함하며,
    상기 다수의 픽셀의 각 픽셀은,
    DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함하는 제1 무기 발광 소자;
    DBR층을 포함하는 제2 무기 발광 소자;
    제3 무기 발광 소자;
    상기 제1 무기 발광 소자에 인접하게 제공된 제1 색변환층;
    상기 제2 무기 발광 소자에 인접하게 제공된 제2 색변환층;
    상기 제1 색변환층에 인접하게 제공된 제1 컬러 필터; 및
    상기 제2 색변환층에 인접하게 제공된 제2 컬러 필터;를 포함하며,
    상기 제1 색변환층의 사이즈는 상기 제1 무기 발광 소자의 사이즈보다 크고, 상기 제2 색변환층의 사이즈는 상기 제2 무기 발광 소자의 사이즈보다 큰, 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자 및 상기 제3 무기 발광 소자는 각각 청색 마이크로 LED(blue micro light emitting diode)인, 디스플레이 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자 및 상기 제3 무기 발광 소자를 구획하는 격벽을 더 포함하며,
    상기 격벽은 상기 제1 색변환층의 측면에서 방출되는 광을 반사하고, 상기 제2 색변환층의 측면에서 방출되는 광을 반사하도록 형성된, 디스플레이 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격벽은 백색 계열의 색상을 가지는, 디스플레이 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 격벽의 표면에 제공된 금속막을 더 포함하는, 디스플레이 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 무기 발광 소자, 상기 제2 무기 발광 소자 및 상기 제3 무기 발광 소자의 측면들은 광학 접착제 의해 상기 격벽과 접착된, 디스플레이 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 색변환층의 일면의 제1 부분은 상기 광학 접착제와 접촉하고, 상기 제1 부분은 상기 제1 무기 발광 소자의 발광면에 대응하지 않으며,
    상기 제2 색변환층의 일면의 제2 부분은 상기 광학 접착제와 접촉하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 무기 발광 소자의 발광면에 대응하지 않는, 디스플레이 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광학 접착제는 UV(ultraviolet) 경화 실리콘 러버인, 디스플레이 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 색변환층은 적색 파장 대역의 광을 방출하도록 형성된 제1 색변환 물질이 포함되고,
    상기 제2 색변환층은 녹색 파장 대역의 광을 방출하도록 형성된 제2 색변환 물질이 포함된, 디스플레이 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 색변환 물질은 적색 나노 형광체이고,
    상기 제2 색변환 물질은 녹색 나노 형광체인, 디스플레이 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적색 나노 형광체는 Si1-xCaxAlSiN3:Eu2+인, 디스플레이 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 녹색 나노 형광체는 Si6-zAlzOzN8-z:Eu2+ 또는 SrGa2S4인, 디스플레이 모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 적색 나노 형광체 및 상기 녹색 나노 형광체는 각각 입자 크기 분포 평균값(d50)이 0.5㎛미만인, 디스플레이 모듈.
  14. 디스플레이 모듈의 제조 방법에 있어서,
    기판 상에 컬러 필터, 평탄화층, 격벽 및 색변환층을 순차적으로 형성하여 상기 디스플레이 모듈의 제1 부분을 제작하는 단계;
    상기 기판에 다수의 무기 발광 소자를 전사하여 상기 디스플레이 모듈의 제2 부분을 제작하는 단계;
    상기 제1 부분에 포함된 상기 색변환층과 상기 제2 부분의 상기 다수의 무기 발광 소자 중에서 하나의 무기 발광 소자가 서로 대응하도록 정렬하는 단계; 및
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 합착하는 단계;를 포함하며,
    상기 다수의 무기 발광 소자 중 적어도 2개는 DBR(distributed Bragg reflectors)층을 포함하도록 형성되는, 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 부분을 형성하는 단계는,
    블랙 매트릭스를 상기 기판 상에 메시 형상으로 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러 필터 상에 상기 평탄화층을 형성하는 단계;
    상기 평탄화층 상에 상기 제1 부분을 서브 픽셀 영역으로 구획하는 상기 격벽을 형성하는 단계; 및
    상기 격벽에 의해 구획된 공간에 상기 색변환층을 충진하는 단계;를 더 포함하는, 디스플레이 모듈의 제조 방법.
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