WO2024071672A1 - 컬러 필터를 포함하는 디스플레이 모듈 - Google Patents

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강지훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

디스플레이 모듈이 개시된다. 디스플레이 모듈은 기판 및 기판에 배열된 다수의 픽셀을 포함한다. 다수의 픽셀은 각각은, 자발광층, 자발광층 상에 배치된 제1 및 제2 색변환층, 제1 및 제2 색변환층 상에 배치되는 제1 및 제2 컬러 필터; 제1 및 제2 컬러 필터와 나란히 배치되며 제1 및 제2 컬러 필터의 크기보다 큰 제3 컬러 필터 및 제1 내지 제3 컬러 필터 사이에 배치된 격벽을 포함한다. 이때, 격벽은 청색 염료가 첨가된다.

Description

컬러 필터를 포함하는 디스플레이 모듈
본 개시는 컬러 필터를 포함하는 디스플레이 모듈에 관한 것으로, 적색 및 녹색 색변환층을 통해 청색 광원을 적색광 및 녹색광으로 광변환하는 구조를 가진 디스플레이 모듈에 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.
특히, 자발광 소자를 이용하여 영상을 제공하는 디스플레이 모듈은 자발광 소자에 의해 발광되는 청색 광원을 적색 및 녹색 색변환층을 통해 적색광 및 녹색광으로 광변환을 하는 구조를 가진다. 이때, 디스플레이 모듈은 색변환층 상단에 청색광 누설을 차단하고, 외광을 차단하는 목적으로 컬러 필터를 포함할 수 있다.
종래의 컬러 필터는 청색 광원 위에 적색 및 녹색 색변환층 상단에 위치하며 외광에 의한 색변환층의 발광을 차단시키는 역할을 한다. 적색 및 녹색 색변환층은 자발광 소자에 의해 발광되는 청색 광에 의하여 발광하게 되므로 외광에 포함된 청색 영역의 광이 색변환층에 도달하지 않게 해야한다. 이때 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 청색 컬러 필터는 각각 적색, 녹색, 청색 영역의 광만 투과를 시키고, 컬러 필터를 투과한 외광 중 적색 영역 및 녹색 영역의 광만이 적색, 녹색 색변환층으로 도달하게 되므로, 컬러 필터를 투과한 외광 중 청색 영역의 광에 의해 색변환층이 발광하지 않게 된다
다만, 적색 및 녹색 색변환층은 컬러 필터를 투과한 외광 중 적색 영역 및 녹색 영역의 광을 상단으로 반사 시키게 된다. 반면, 컬러 필터를 투과한 외광 중 청색 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터는 하단에 별도의 색변환층이 있지 않고 투명한 수지층이 있으므로, 다른 색에 비해 비교적 반사가 적게 발생된다.
따라서, 외광에 의한 반사광의 스펙트럼은 적색, 녹색 영역의 세기가 청색 영역에 비해 상대적으로 높게 나타나기 때문에, 디스플레이 모듈의 오프(off)되었을 때, 디스플레이 모듈 표면이 노랗게(yellowish) 보이는 문제점이 발생한다. 또한, 이러한 외광에 의한 반사광의 불균일한 스펙트럼에 의해 디스플레이 모듈의 저계조 구동시 색섞임 현상이 발생할 수 있게 된다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 컬러 필터를 포함하는 디스플레이 모듈은, 기판; 상기 기판에 배열된 다수의 픽셀;을 포함하며, 상기 다수의 픽셀은 각각, 자발광층; 상기 자발광층 상에 배치된 제1 및 제2 색변환층; 상기 제1 및 제2 색변환층 상에 배치되는 제1 및 제2 컬러 필터; 및 상기 제1 및 제2 컬러 필터와 나란히 배치되며, 상기 제1 및 제2 컬러 필터의 크기보다 큰 제3 컬러 필터;및 상기 제1 내지 제3 컬러 필터 사이에 배치된 격벽;을 포함하며, 상기 격벽은 청색 염료가 첨가된다.
그리고, 상기 자발광층은 청색 마이크로 LED(Blue Micro Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 색변환층은 적색 파장 대역의 광을 방출하는 색변환 물질이 포함되고, 상기 제2 색변환층은 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 색변환 물질이 포함될 수 있다.
그리고, 상기 제1 색변환층에 포함된 색변환 물질은 적색 양자점 또는 적색 나노 형광체이고, 상기 제2 색변환층에 포함된 색변환 물질은 녹색 영자점 또는 녹색 나노 형광체일 수 있다.
또한, 상기 자발광 소자 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 색변환층과 나란히 배치되는 투명수지층;을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제3 컬러 필터는 상기 투명수지층 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 자발광층은, 제1 내지 제3 자발광 소자를 포함하며, 상기 제1 색변환층은 상기 제1 자발광 소자의 발광면 상에 배치되며, 상기 제2 색변환층은 상기 제2 자발광 소자의 발광면 상에 배치되며, 상기 투명수지층은 상기 제3 자발광 소자의 발광면 상에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 내지 제3 자발광 소자의 크기는 동일할 수 있다.
또한, 상기 제1 컬러 필터의 크기와 상기 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 적색의 반사율을 곱한 제1값과, 상기 제2 컬러 필터의 크기와 상기 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 녹색의 반사율을 곱한 제2값과, 상기 제3 컬러 필터의 크기와 상기 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 청색의 반사율을 곱한 제3값이 임계범위 내일 수 있다.
그리고, 상기 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터의 너비는 동일하나, 상기 제3 컬러 필터의 길이가 상기 제1 및 제2 컬러 필터의 길이보다 길 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 정면도,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 블록도,
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈에 포함된 픽셀을 간략하게 도시한 도면,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈에 포함된 픽셀을 나타낸 단면도,
도 5 및 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 디스플레이 모듈에 포함된 복수의 컬러 필터를 도시한 도면,
도 7은 기존의 컬러 필터를 통해 획득된 외광의 반사광에 대한 스펙트럼과 본 개시의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 크기를 확장한 후 획득된 외광의 반사광에 스펙트럼을 도시한 도면,
도 8은 기존의 컬러 필터를 통해 획득된 외광의 반사광에 대한 CIE 좌표와 본 개시의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 크기를 확장한 후 획득된 외광의 반사광에 대한 CIE 좌표를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 개시에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서, '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(inorganic LED)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, 유기발광 다이오드(organic LED)와 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 반응속도, 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. 즉, 기존 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높다. 이에 따라 마이크로 LED는 기존의 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, 햇광이 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(Micro light emitting diode), 청색 마이크로 LED(Blue micro light emitting diode) 또는 UV 마이크로 LED(Ultraviolet micro light emitting diode)를 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 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 배치될 수 있다. TFT층에 배열된 다수의 픽셀은 TFT 회로에 의해 구동될 수 있다.
본 개시에서, 기판은 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 TFT(Low-temperature polycrystalline silicon TFT) 외 oxide TFT 및 Si TFT(poly silicon, a-silicon), 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수 있으며, Si 웨이퍼 CMOS 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 리스화를 구현하는 디스플레이 모듈은 다수를 연결하는 경우 활성 영역을 최대화할 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 필요가 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있으며, 매트릭스 타입으로 복수의 조립 배치를 통해 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV 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. 여기서 광원은 무기 자발광 다이오드(Inorganic　self-light emitting diode)로서 예를 들면, 100㎛ 이하(바람직하게는 30㎛ 이하)의 사이즈를 가지는 VCSEL 다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser diode) 또는 마이크로 LED(Micro light emitting diode)일 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 3 또는 도 4를 참조하여 추후에 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 회로들(미도시)을 전기적으로 연결하는 다수의 측면 배선(25)을 포함할 수 있다.
본 개시에서, 글라스 기판(21)의 대안으로 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 또는 도 4 참조)이 포함될 수 있다.
비활성 영역(20b)은 글라스 기판(12)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 각 픽셀을 개별적으로 구동하는 AM(Active Matrix) 구동 방식이 더 많은 배선과 접속 패드가 필요할 수 있다TFT층(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 Class) 또는 COP(Chip on Plastic) 본딩 방식을 통해 TFT 기판에 직접 본딩될 수 있다. 또는, 패널 구동부(40)는 FOG(Film on Glass) 본딩 방식으로 별도의 FPCB를 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 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 포함된 픽셀(100)을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 픽셀(100)은 자발광층(110), 제1 및 제2 색변환층(120-1,120-2), 투명수지층(120-3), 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 및 격벽(140)을 포함할 수 있다.
자발광층(110)은 동일한 색상의 광(예를 들면, 청색 파장 대역(450~490 nm)을 발할 수 있다. 특히, 자발광층(110)은 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 3개의 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)를 포함할 수 있다. 이때, 적어도 3개의 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)는 청색 마이크로 LED로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니라,
이때, 제1 내지 제3 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)는 TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 라미네이팅 처리된 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 통해 TFT 기판(20)에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)는 애노드 및 캐소드 전극인 2개의 칩 전극이 발광면의 반대 측에 형성된 플립 칩(Flip chip) 구조를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)는 소정의 두께를 가지며 폭과 길이가 동일한 정사각형이거나, 폭과 길이가 상이한 직사각형으로 이루어질 수 있다. 제1 내지 제3 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)가 마이크로 LED로 구현될 경우, 제1 내지 제3 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)는 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 바람직하게는 30㎛ 이하일 수 있다. 특히, 제1 내지 제3 자발광 소자(110-1, 110-2, 110-3)의 크기는 동일할 수 있다.
제1 및 제2 색변환층(120-1,120-2)은 도 3에 도시된 바와 같이, 자발광층(110) 상에 배치되며, 자발광층(110)에서 방출되는 광을 흡수하여 서로 다른 파장 대역의 광으로 변환할 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 색변환층(120-1)은 제1 자발광 소자(110-1)의 발광면 상에 배치될 수 있으며, 제2 색변환층(120-2)은 제2 자발광 소자(110-2)의 발광면 상에 배치될 수 있다.
제1 색변환층(120-1)은 적색 파장 대역의 광을 방출하는 색변환 물질이 포함되고, 제2 색변환층(120-2)은 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 색변환 물질이 포함될 수 있다.
구체적으로, 제1 색변환층(120-1)은 제1 자발광 소자(110-1)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(바람직하게는 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛)일 수 있다.
제2 색변환층(120-2)은 제2 자발광 소자(110-2)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(바람직하게는 0.1㎛ < d50 < 0.5㎛)일 수 있다.
또는, 제1 색변환층(120-1)은 적색 나노 형광체의 대안으로 적색 파장 대역의 광을 방출하는 적색 양자점(Quantum Dot)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 색변환층(120-2)은 녹색 나노 형광체의 대안으로 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 녹색 양자점을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
투명수지층(120-3) 자발광층(110)(특히, 제3 자발광 소자(110-3)의 발광면) 상에 배치되며 제1 및 제2 색변환층(120-1,120-2)과 나란히 배치된다. 이때, 투명수지층(120-3)은 제3 자발광 소자(110-3)에서 방출되는 광의 투과율, 반사율 및 굴절률에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 투명수지층(120-3)은 경우에 따라 생략될 수 있으며, 이때 제3 자발광 소자(110-3)의 발광면 측에는 공기층이 존재하게 된다.
또한, 픽셀(100)은 제1 및 제2 색변환층(120-1, 120-2)에 각각 대응하는 제1 및 제2 컬러 필터(130-1, 130-2)를 포함하고, 투명수지층(120-3)에 대응하는 제3 컬러 필터(130-3)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)는 제1 및 제2 색변환층(120-1,120-2) 상에 배치되며, 제3 컬러 필터(130-3)는 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)와 나란히 배치될 수 있다.
제1 컬러 필터(130-1)는 제1 색변환층(120-1)에서 방출되는 적색 파장 대역의 광의 색상과 동일한 색상의 파장을 통과시키는 적색 컬러 필터일 수 있다. 제2 컬러 필터(130-2)는 제2 색변환층(120-2)에서 방출되는 녹색 파장 대역의 광의 색상과 동일한 색상의 파장을 통과시키는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 제3 컬러 필터(130-3)는 자발광층(110)에 발광되는 청색 파장 대역의 광의 색상과 동일한 색상의 파장을 통과시키는 청색 컬러 필터일 수 있다. 이때, 제3 컬러 필터(130-3)는 굴절 및 반사를 통해 광의 방향을 전면을 향하도록 하여 자발광층(110)으로부터 발광되는 광 중 낭비되는 광을 최소화하고 휘도를 향상시킬 수 있는 광학 필름으로 구현될 수 있다.
픽셀(110)은 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 사이에 배치된 격벽(140)을 포함할 수 있다. 이때, 격벽(140)은 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3사이에는 격자 형태로 형성된 매트릭스 형태일 수 있다.
앞서 상술한 바와 같이, 종래에는 외광에 의한 반사광의 스펙트럼은 적색, 녹색 영역의 세기가 청색 영역에 비해 상대적으로 높게 나타나기 때문에, 디스플레이 모듈의 오프(off)되었을 때, 디스플레이 모듈 표면이 노랗게(yellowish) 보이는 문제점이 발생한다. 또한, 이러한 외광에 의한 반사광의 불균일한 스펙트럼에 의해 디스플레이 모듈의 저계조 구동시 색섞임 현상이 발생할 수 있게 된다.
따라서, 외광에 의한 반사광의 균일한 스펙트럼은 아래의 수학식 1을 만족할 때, 구현될 수 있다.
Figure PCTKR2023012040-appb-img-000001
이때, Ar, Ag, Ab는 각각 제1 내지 제3 컬러 필터의 면적이며,
Rr, Rg, Rb는 각각 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 적색, 녹색, 청색의 반사율이다.
종래의 구조에서는 적색, 녹색의 색변환층에 의한 반사로 인해, 적색 컬러 필터의 크기(Ar)와 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 적색의 반사율(Rr)을 곱한 제1값과, 녹색 컬러 필터의 크기(Ag)와 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 녹색의 반사율(Rg)을 곱한 제2값이 청색 컬러 필터의 크기(Ab)와 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 청색의 반사율(Rb)을 곱한 제3값보다 크게 되어, 디스플레이 모듈이 노랗게 보이는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예에서는 청색 컬러 필터의 크기(Ab)와 제1 내지 제3 컬러 필터 상단에서 청색의 반사율(Rb)를 곱한 제3값을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 컬러 필터(130-1)의 크기와 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 적색의 반사율을 곱한 제1값과, 제2 컬러 필터(130-2)의 크기와 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 녹색의 반사율을 곱한 제2값과, 제3 컬러 필터(130-3)의 크기와 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 청색의 반사율을 곱한 제3값이 임계범위 내 일 수 있다. 이때, 임계 범위는 제1 내지 제3 값이 거의 동일한 값을 의미할 정도의 범위 이며, 가공 오차 범위를 의미할 수 있다.
청색 컬러 필터의 면적(Ab)을 증가시키기 위하여, 본 개시의 일 실시예에 따라, 제3 컬러 필터(130-3)는 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 크기보다 클 수 있다.
일 예로, 종래의 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터(510-1,510-2,510-3)는 도 5의 좌측에 도시된 바와 같이, 크기 및 너비가 동일하였다. 그러나, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3)의 너비는 동일하나, 제3 컬러 필터(130-3)의 길이가 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 길이보다 길 수 있다.
일 예로, 도 6의 에 도시된 바와 같이, 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3)의 길이는 동일하나, 제3 컬러 필터(130-3)의 너비가 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 너비보다 길 수 있다.
일 예로, 제3 컬러 필터(130-3)의 너비와 길이가 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 너비와 길이보다 길 수 있다.
일 예로, 제3 컬러 필터(130-3)의 너비와 길이 중 하나가 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 너비와 길이 중 하나보다 작을 수 있으나, 제3 컬러 필터(130-3)의 크기가 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 크기보다 클 수 있다.
청색 영역의 광의 반사율(Rb)을 증가시키기 위하여, 본 개시의 일 실시예에 따라, 픽셀(100)의 격벽(140)은 청색 염료가 첨가(또는 도포)될 수 있다. 즉, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 기존의 격벽(520)은 블랙 매트릭스 형태일 수 있으나, 청색 영역의 광의 반사율을 증가시키기 위하여, 격벽(140)에 일정 비율의 청색 염료가 첨가(또는 도포)될 수 있다.
도 7은 기존의 컬러 필터를 통해 획득된 외광의 반사광에 대한 스펙트럼과 본 개시의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 크기를 확장한 후 획득된 외광의 반사광에 스펙트럼을 도시한 도면이다.
즉, 기존의 컬러 필터를 통해 획득된 외광의 반사광에 대한 스펙트럼을 살펴보면, 청색광 파장대(460nm)의 반사율이 적색광 파장대(650nm)의 반사율이나 녹색광 파장대(550nm)의 반사율보다 작았다. 그러나, 본 개시의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 크기를 확장한 후 획득된 외광의 반사광에 스펙트럼을 살펴보면, 청색광 파장대(460nm)의 반사율이 증가하여, 청색광 파장대(460nm)의 반사율, 적색광 파장대(650nm)의 반사율이나 녹색광 파장대(550nm)의 반사율이 임계 범위(예로, 0.1) 내일 수 있다. 즉, 청색 컬러 필터의 크기를 확장시킴으로써, 기존보다 균일한 반사광에 대한 스펙트럼을 획득할 수 있게 된다.
도 8은 기존의 컬러 필터를 통해 획득된 외광의 반사광에 대한 CIE 좌표와 본 개시의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 크기를 확장한 후 획득된 외광의 반사광에 대한 CIE 좌표를 도시한 도면이다.
기존의 컬러 필터를 통해 획득된 외광의 반사광에 대한 CIE 좌표(810)과 본 개시의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 크기를 확장한 후 획득된 외광의 반사광에 대한 CIE 좌표(820)를 살펴보면, 기존의 반사광에 대한 CIE 좌표(810)보다 본 개시의 일 실시예에 따른 반사광에 대한 CIE 좌표(820)가 백색 쪽으로 이동 한 것을 확인할 수 있다
상술한 바와 같이, 제3 컬러 필터(또는 청색 컬러 필터)(130-3)의 크기를 증가시키고, 격벽(140)에 청색 염료를 도포함으로써, 기존보다 균일한 반사광에 대한 스펙트럼을 획득할 수 있다. 이에 의해, 디스플레이 모듈(100)이 저계조로 동작하거나 오프일 때, 디스플레이 모듈(100)이 노랗게 보이는 문제를 해결할 수 있게 된다.
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.

Claims (10)

  1. 컬러 필터를 포함하는 디스플레이 모듈에 있어서,
    기판(20);
    상기 기판에 배열된 다수의 픽셀(100);을 포함하며,
    상기 다수의 픽셀(100)은 각각,
    자발광층(110);
    상기 자발광층 상에 배치된 제1 및 제2 색변환층(120-1,120-2);
    상기 제1 및 제2 색변환층(120-1,120-2) 상에 배치되는 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2);
    상기 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)와 나란히 배치되며, 상기 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 크기보다 큰 제3 컬러 필터(130-3);및
    상기 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 사이에 배치된 격벽(140);을 포함하며,
    상기 격벽(140)은 청색 염료가 첨가된 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자발광층(110)은 청색 마이크로 LED(Blue Micro Light Emitting Diode)를 포함하는, 디스플레이 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 색변환층(120-1)은 적색 파장 대역의 광을 방출하는 색변환 물질이 포함되고,
    상기 제2 색변환층(120-2)은 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 색변환 물질이 포함된, 디스플레이 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 색변환층(120-1)에 포함된 색변환 물질은 적색 양자점 또는 적색 나노 형광체이고,
    상기 제2 색변환층(120-2)에 포함된 색변환 물질은 녹색 영자점 또는 녹색 나노 형광체인, 디스플레이 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자발광 소자(110) 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 색변환층(120-1,120-3)과 나란히 배치되는 투명수지층(120-3);을 포함하는 디스플레이 모듈
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 컬러 필터(130-3)는 상기 투명수지층(120-3) 상에 배치되는 디스플레이 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 자발광층(110)은,
    제1 내지 제3 자발광 소자(110-1,110-2,110-3)를 포함하며,
    상기 제1 색변환층(120-1)은 상기 제1 자발광 소자(110-1)의 발광면 상에 배치되며,
    상기 제2 색변환층(120-2)은 상기 제2 자발광 소자(110-2)의 발광면 상에 배치되며,
    상기 투명수지층(120-3)은 상기 제3 자발광 소자(110-3)의 발광면 상에 배치되는 디스플레이 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 자발광 소자(110-1,110-2,110-3)의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컬러 필터(130-1)의 크기와 상기 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 적색의 반사율을 곱한 제1값과, 상기 제2 컬러 필터(130-2)의 크기와 상기 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 녹색의 반사율을 곱한 제2값과, 상기 제3 컬러 필터(130-3)의 크기와 상기 제1 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3) 상단에서 청색의 반사율을 곱한 제3값이 임계범위 내인 디스플레이 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터(130-1,130-2,130-3)의 너비는 동일하나,
    상기 제3 컬러 필터(130-3)의 길이가 상기 제1 및 제2 컬러 필터(130-1,130-2)의 길이보다 긴 것으르 특징으로 하는 모듈.
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