WO2023210928A1 - 투명 디스플레이 모듈 및 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

투명 디스플레이 모듈 및 투명 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2023210928A1
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micropixel
inorganic light
ics
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display module
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한승룡
김재석
박재후
임상균
정길수
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    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
    • H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations

Definitions

  • the disclosed invention relates to a transparent display module and a transparent display device that implements an image using an inorganic light-emitting element.
  • Display devices can be divided into self-emissive displays, in which each pixel emits light on its own, and hydroemissive displays, which require a separate light source.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • a backlight unit that supplies light from the rear of the display panel
  • a liquid crystal layer that acts as a switch to pass/block light
  • a color filter that changes the supplied light into the desired color. Because it requires , there are limitations in realizing structurally complex and thin thickness.
  • a self-luminous display in which each pixel has a light-emitting element so that each pixel emits light on its own does not require components such as a backlight unit or liquid crystal layer, and color filters can be omitted, so it is structurally simple and has a high level of design freedom. You can have In addition, not only can a thin thickness be achieved, but also an excellent contrast ratio, excellent brightness, and excellent viewing angle can be achieved.
  • micro LED displays are composed of multiple LEDs whose sizes are in micro units. Compared to LCDs that require a backlight, micro LED displays can provide superior contrast, superior response time, and superior energy efficiency.
  • micro LED an inorganic light-emitting device
  • OLED organic light-emitting device
  • a transparent display module includes a transparent substrate; a wiring pattern provided in a two-dimensional grid shape on the transparent substrate; a plurality of micropixel ICs provided on the wiring pattern; a plurality of inorganic light-emitting devices provided on the wiring pattern or the plurality of micropixel ICs; and a plurality of transparent areas formed in areas where the two-dimensional grid-shaped wiring pattern is not provided.
  • the plurality of micropixel ICs may include a pixel circuit that supplies driving current to the plurality of inorganic light emitting devices.
  • a transparent display device includes at least one display module; and a driver IC that generates a driving signal to be supplied to the at least one display module.
  • the at least one display module includes: a transparent substrate; a wiring pattern provided in a two-dimensional grid shape on the transparent substrate; a plurality of micropixel ICs provided on the wiring pattern; a plurality of inorganic light-emitting devices provided on the wiring pattern or the plurality of micropixel ICs; and a plurality of transparent areas formed in areas where the two-dimensional grid-shaped wiring pattern is not provided.
  • the plurality of micropixel ICs may include a pixel circuit that supplies driving current to the plurality of inorganic light emitting devices.
  • FIG 1 and 2 are perspective views showing examples of a display module and a display device including the same according to one or more embodiments.
  • FIG. 3 is a control block diagram of a display device according to one or more embodiments.
  • Figure 4 is a control block diagram specifying the configuration of a display module included in a display device according to one or more embodiments.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually explaining how each pixel is driven in a display module according to one or more embodiments.
  • FIGS. 6 and 7 are block diagrams illustrating the configuration of a display panel in a display module according to one or more embodiments.
  • FIGS. 8 to 10 are diagrams showing examples applicable to the structure of a single micropixel package in a display module according to one or more embodiments.
  • 11 and 12 are diagrams showing how an inorganic light emitting device and a micropixel IC are connected in a display module according to one or more embodiments.
  • FIGS. 13 to 15 are diagrams illustrating a case in which a plurality of inorganic light-emitting devices are directly mounted on a micropixel IC in a display module according to one or more embodiments.
  • 16 and 17 are diagrams showing a side cross-section of a transparent substrate on which a micropixel package is disposed in a display module according to one or more embodiments.
  • FIG. 18 is a view looking down from above on a transparent substrate on which a micropixel package is disposed in a display module according to one or more embodiments.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating another example of a micropixel package disposed on a transparent substrate in a display module according to one or more embodiments.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a circuit configuration of a micropixel IC when a micropixel package is disposed as shown in the example of FIG. 19 in a display module according to one or more embodiments.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another example of a micropixel package disposed on a transparent substrate in a display module according to one or more embodiments.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a circuit configuration of a micropixel IC when a micropixel package is disposed as shown in the example of FIG. 21 in a display module according to one or more embodiments.
  • Figure 23 is a diagram showing a display device implemented by a plurality of display modules.
  • ⁇ unit may refer to a unit that processes at least one function or operation.
  • the terms may mean at least one hardware such as a field-programmable gate array (FPGA)/application specific integrated circuit (ASIC), at least one software stored in memory, or at least one process processed by a processor. there is.
  • FPGA field-programmable gate array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • ordinal numbers such as “1st ⁇ ” and “2nd ⁇ ” used in front of the components described in this specification are only used to distinguish the components from each other, as well as the order of connection and use between these components. , does not have other meanings such as priority.
  • the codes attached to each step are used to identify each step, and these codes do not indicate the order of each step.
  • Each step is performed differently from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. It can be.
  • the expression “at least one of” used when referring to a list of elements in the specification can change the combination of elements.
  • the expression “at least one of a, b, or c” means only a, only b, only c, both a and b, both a and c, both b and c, or all of a, b, and c. It can be understood as representing a combination.
  • FIG 1 and 2 are perspective views showing examples of a display module and a display device including the same according to one or more embodiments.
  • the display device 1 is a self-luminous display device in which light-emitting elements are arranged in each pixel so that each pixel can emit light on its own. Therefore, unlike liquid crystal display devices, components such as backlight units and liquid crystal layers are not required, so a thin thickness can be realized, and the structure is simple, allowing various design changes.
  • the display device 1 may employ an inorganic light emitting device such as an inorganic light emitting diode as a light emitting device disposed in each pixel.
  • Inorganic light-emitting devices have a faster response speed than organic light-emitting devices such as OLED (Organic Light Emitting Diode) and can achieve high brightness with low power.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • the inorganic light-emitting device mentioned in the examples described later will mean an inorganic light-emitting diode.
  • the inorganic light-emitting device used in the display device 1 may be a micro LED with a short side length of about 100 ⁇ m, about several tens of ⁇ m, or several ⁇ m. In this way, by employing micro-unit LEDs, the pixel size can be reduced and high resolution can be achieved even within the same screen size.
  • LED chips are manufactured in micro-scale, the problem of breaking when bent due to the nature of inorganic materials can be solved. In other words, if the micro LED chip is transferred to a flexible substrate, the LED chip will not break even if the substrate is bent, making it possible to implement a flexible display device.
  • Display devices employing micro LED can be applied to various fields by utilizing ultra-small pixel size and thin thickness.
  • a large-area screen can be implemented by tiling a plurality of display modules 10 onto which a plurality of micro LEDs are transferred and fixing them to the housing 20, and a display device with such a large-area screen Can be used as signage, electronic display, etc.
  • the display device 1 may be implemented as a transparent display device.
  • a transparent display device arranges circuit elements for image implementation on a transparent substrate, allowing not only the image displayed on the transparent display device but also objects beyond the image to be viewed.
  • the display device 1 does not require a backlight unit, a liquid crystal layer, or an encapsulation layer, and only requires an ultra-small micro LED and a driving circuit and wiring for driving the same, so that it can be used to implement a transparent display device. It is more advantageous in securing the aperture ratio, which is an important factor.
  • the display device 1 is implemented as a transparent display device.
  • the three-dimensional coordinate system of the The light emission direction of the light emitting element is +Y direction. Since the coordinate system is based on the display device 1, the same coordinate system can be applied both when the display device 1 is lying down and when it is standing up.
  • the display device 1 is used in an erect state, and the user views the image from the front of the display device 1, so the +Y direction in which the image is output can be referred to as the front, and the opposite direction can be referred to as the rear.
  • the display device 1 is generally manufactured in a lying state. Therefore, it is also possible to refer to the -Y direction of the display device 1 as the lower direction and to refer to the +Y direction as the upper direction. That is, in embodiments described later, the +Y direction may be referred to as the upper direction or the front, and the -Y direction may be referred to as the lower direction or the rear.
  • the display device 1 includes a plurality of display modules to implement a large-area screen, but the embodiment of the display device 1 is not limited to this. It is also possible that the display device 1 includes a single display module 10 and is implemented as a TV, wearable device, portable device, PC monitor, etc.
  • the display device 1 may be composed of a plurality of pixels arranged in two dimensions.
  • a single pixel may be composed of at least three subpixels that output light of different colors.
  • a single pixel may include a red subpixel that outputs red light, a green subpixel that outputs green light, and a blue subpixel that outputs blue light.
  • the subpixels may be arranged along the X-axis direction, may be arranged along the Z-axis direction, or may not be arranged in a row. Additionally, it is possible for subpixels to be implemented with different sizes. A single pixel only needs to include a plurality of subpixels to implement multiple colors, and there are no restrictions on the size or arrangement of each subpixel.
  • a pixel does not necessarily have to be composed of a red subpixel that outputs red light, a green subpixel that outputs green light, and a blue subpixel that outputs blue light, and may also include subpixels that output yellow light or white light. . That is, there is no limitation on the color or type of light output from each subpixel or the number of subpixels.
  • a pixel is composed of a red subpixel, a green subpixel, and a blue subpixel will be described as an example.
  • the display module 10 and the display device 1 are self-luminous display devices in which each pixel can emit light by itself. Accordingly, inorganic light-emitting devices that emit light of different colors may be disposed in each subpixel. For example, a red inorganic light-emitting device may be disposed in a red subpixel, a green inorganic light-emitting device may be disposed in a green subpixel, and a blue inorganic light-emitting device may be disposed in a blue subpixel.
  • a pixel may represent a cluster including a red inorganic light-emitting device, a green inorganic light-emitting device, and a blue inorganic light-emitting device, and a subpixel may represent each inorganic light-emitting device.
  • FIG. 3 is a control block diagram of a display device according to one or more embodiments.
  • the display device 1 may include a plurality of display modules 10, and a main controller 300 that controls the plurality of display modules 10. and a timing controller 500, a communication unit 430 that communicates with an external device, a source input unit 440 that receives source images, a speaker 410 that outputs sound, and a command for controlling the display device 1 from the user. It may include an input unit 420 that receives input.
  • the input unit 420 may include a button or a touch pad provided in an area of the display device 1, and when the display panel 11 is implemented as a touch screen, the input unit 420 is provided on the display panel 11. It may include a touch pad provided on the front. Additionally, the input unit 420 may include a remote controller.
  • the input unit 420 may receive various commands from the user for controlling the display device 1, such as turning the display device 1 on/off, adjusting the volume, adjusting the channel, adjusting the screen, and changing various settings.
  • the speaker 410 may be provided in one area of the main body 20, or a separate speaker module physically separated from the main body 20 may be further provided.
  • the communication unit 430 can communicate with a relay server or other electronic devices to exchange necessary data.
  • the communication unit 430 supports 3G (3Generation), 4G (4Generation), wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, WFD (Wi-Fi Direct), and UWB (Ultra). wideband), infrared communication (IrDA; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC (Near Field Communication), and Z-Wave.
  • wired communication methods such as PCI (Peripheral Component Interconnect), PCI-express, and USB (Universe Serial Bus).
  • the source input unit 440 can receive source signals input from a set-top box, USB, antenna, etc. Accordingly, the source input unit 440 may include at least one selected from the group of source input interfaces including an HDMI cable port, USB port, antenna, etc.
  • the source signal received by the source input unit 440 may be processed by the main controller 300 and converted into a form that can be output from the display panel 11 and the speaker 410.
  • the main controller 300 and the timing controller 500 may include at least one memory that stores programs and various data for performing operations described later, and at least one processor that executes the stored programs.
  • the main controller 300 may process the source signal input through the source input unit 440 to generate an image signal corresponding to the input source signal.
  • the main controller 300 may include a source decoder, scaler, image enhancer, and graphics processor.
  • the source decoder can decode the source signal compressed in a format such as MPEG, and the scaler can output video data at the desired resolution through resolution conversion.
  • Image enhancers can improve the quality of image data by applying various correction techniques.
  • the graphics processor divides the pixels of the image data into RGB data and outputs them together with control signals such as a syncing signal for display timing on the display panel 11. That is, the main controller 300 can output image data and control signals corresponding to the source signal.
  • the operations of the main controller 300 described above are only examples applicable to the display device 1, and of course, it is also possible to perform other operations or omit some of the operations described above.
  • Image data and control signals output from the main controller 300 may be transmitted to the timing controller 500.
  • the timing controller 500 converts the image data transmitted from the main controller 300 into image data in a form that can be processed by the driver IC 200 and provides timing control signals, etc. necessary to display the image data on the display panel 11. Various control signals can be generated.
  • the display device 1 does not necessarily include a plurality of display modules 10, but in embodiments described later, the display device 1 includes a plurality of display modules 10 for detailed description. ) will be used as an example to explain the operation of each component in detail.
  • Figure 4 is a control block diagram specifying the configuration of a display module included in a display device according to one or more embodiments.
  • each of the plurality of display modules 10 may include a display panel 11 that displays an image and a driver IC 200 that drives the display panel 11.
  • Each of the plurality of display modules 10 may be a transparent display module for implementing a transparent display device.
  • the driver IC 200 may generate a driving signal so that the display panel 11 can display an image based on the image data and timing control signal transmitted from the timing controller 500.
  • the driving signal generated by the driver IC 200 may include a gate signal and a data signal, and the generated driving signal is input to the display panel 11.
  • the display device 1 is a self-luminous display device in which each pixel can emit light by itself. Accordingly, an inorganic light emitting device 120 may be disposed in each subpixel. That is, each of the plurality of pixels may be composed of two or more inorganic light-emitting devices 120.
  • Each inorganic light-emitting device 120 may be driven by an Active Matrix (AM) method or a Passive Matrix (PM) method.
  • AM Active Matrix
  • PM Passive Matrix
  • the inorganic light-emitting device 120 is driven by an AM method. This will be explained using an example.
  • each inorganic light-emitting element 120 may be individually controlled by a pixel circuit, and each pixel circuit may be controlled based on a driving signal output from the driver IC 200. It can work.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually explaining how each pixel is driven in a display module according to one or more embodiments.
  • the driver IC 200 may include a scan driver 210 and a data driver 220.
  • the scan driver 210 may output a gate signal for turning on/off a subpixel
  • the data driver 220 may output a data signal for implementing an image.
  • the scan driver 210 may generate a gate signal based on the timing control signal transmitted from the timing controller 500, and the data driver 220 may generate a data signal based on the image data transmitted from the timing controller 500. can be created.
  • the timing controller 500 may transmit at least one pulse having a predetermined frequency to drive the scan driver 210 and/or the data driver 220.
  • the gate signal output from the scan driver 210 and the data signal output from the data driver 220 may be input to the pixel circuit 131.
  • V GATE gate voltage
  • V DATA data voltage
  • V DD power voltage
  • I D Driving current
  • the driving current (I D ) output from the pixel circuit 131 may be input to the inorganic light-emitting device 120, and the inorganic light-emitting device 120 may emit light by the input driving current (I D ) to implement an image. there is.
  • the pixel circuit 131 may include transistors (TR 1 , TR 2 ) and a capacitor (Cst) that switch or drive the inorganic light emitting device 120.
  • the inorganic light emitting device 120 may be a micro LED.
  • the transistors (TR 1 and TR 2 ) may include a switching transistor (TR 1 ) and a driving transistor (TR 2 ), and the switching transistor (TR 1 ) and the driving transistor (TR 2 ) may include a PMOS-type transistor or an NMOS-type transistor. It may be implemented with at least one of a type transistor or a CMOS type transistor.
  • the transistors TR 1 and TR 2 may be thin film transistors (TFT).
  • TFT thin film transistors
  • the transistors TR 1 and TR 2 may be implemented as at least one of a-Si TFT, LTPS (Low-Temperature Poly Silicon) TFT, or Oxide TFT.
  • the gate electrode of the switching transistor (TR 1 ) is connected to the scan driver 210, the source electrode is connected to the data driver 220, and the drain electrode is connected to one end of the capacitor (Cst) and the gate electrode of the driving transistor (TR 2 ). connected to The power supply voltage (V DD ) may be applied through the other end of the capacitor (Cst).
  • the power supply voltage (V DD ) is applied to the source electrode of the driving transistor (TR 2 ), and the drain electrode is connected to the anode of the inorganic light-emitting device 120 .
  • the cathode of the inorganic light emitting device 120 may be connected to a reference voltage (V SS ).
  • the reference voltage (V SS ) is a voltage at a lower level than the power supply voltage (V DD ), and a ground voltage or the like can be used to provide grounding.
  • the pixel circuit 131 of the above-described structure may operate as follows. First, when the gate voltage (V GATE ) is applied from the scan driver 210 and the switching transistor (TR 1 ) is turned on, the data voltage (V DATA ) applied from the data driver 220 is connected to one end and one end of the capacitor (C st ). It may be transmitted to the gate electrode of the driving transistor (TR 2 ).
  • the voltage corresponding to the gate-source voltage (V GS ) of the driving transistor (TR 2 ) can be maintained for a certain period of time by the capacitor (C st ).
  • the driving transistor TR 2 may cause the inorganic light emitting device 120 to emit light by applying a driving current (C D ) corresponding to the gate-source voltage (V GS ) to the anode of the inorganic light emitting device 120 .
  • the structure of the pixel circuit 131 described above is only an example applicable to the display module 10 according to one or more embodiments, and in addition to the above-described example, various methods for switching and driving a plurality of inorganic light-emitting devices 120 are provided. Circuit structures can be applied.
  • the brightness control method of the inorganic light emitting device 120 can be controlled by one of various methods, such as a Pulse Amplitude Modulation (PAM) method, a Pulse Width Modulation (PWM) method, and a hybrid method combining the PAM method and the PWM method.
  • PAM Pulse Amplitude Modulation
  • PWM Pulse Width Modulation
  • FIGS. 6 and 7 are block diagrams illustrating the configuration of a display panel in a display module according to one or more embodiments.
  • the display panel 11 includes a plurality of micropixel packages 100, and each of the plurality of micropixel packages 100 includes an inorganic light emitting device 120 and a micropixel IC 130. .
  • One micropixel package 100 may include one micropixel IC 130 and at least one inorganic light emitting device 120.
  • one micropixel IC 130 can drive one pixel, and for this purpose, three inorganic light emitting devices 120, respectively representing red, green, and blue, can be included in one micropixel package.
  • one micropixel IC 130 may drive one subpixel, and for this purpose, an inorganic light emitting device 120 representing one of red, green, and blue may be included in one micropixel package.
  • Each micropixel IC 130 may be provided with the above-described pixel circuit 131. That is, the display module 10 according to one or more embodiments does not implement the TFT substrate by forming a TFT circuit on the entire transparent substrate 13 (see FIG. 16) and then mount the inorganic light emitting elements 120, but at least one The micropixel IC 130 that drives the pixels can be manufactured separately and then connected to an inorganic light emitting device to implement a single micropixel package.
  • a circuit test can be performed individually for each micropixel IC 130, and only the micropixel IC 130 determined to be a good product through the circuit test can be mounted on the display module 10. . Therefore, compared to the case of mounting the thin film transistor circuit directly on the transparent substrate 13, circuit inspection and replacement of defective products are easy.
  • a plurality of inorganic light-emitting devices 120 controlled by the micropixel IC 130 may be mounted on the micropixel IC 130, and the inorganic light-emitting devices 120 and the micropixel IC 130 It may also be mounted on a separate relay board that connects. In the latter case, the micropixel IC 130 may be mounted on the lower part of the relay board.
  • the aperture ratio of the transparent substrate 13 is increased.
  • the aperture ratio in a transparent display device may represent the ratio of the transparent area where light emitting elements, circuit elements, wiring, etc. do not exist on the entire transparent substrate.
  • one micropixel package 100 includes a micropixel IC 130 for driving a plurality of pixels and three weapons constituting one pixel among the plurality of pixels driven by the micropixel IC 130.
  • a light emitting device 120 may be included.
  • the micropixel IC 130 included in the micropixel package 100 drives the inorganic light emitting devices 120 of other pixels disposed adjacently in addition to the inorganic light emitting devices 120 included in the same micropixel package 100. It may include a pixel circuit 131 to do this.
  • the pixel circuit 131 for driving a plurality of pixels is integrated into one micropixel package 100, and the micropixel package 100 is located only in one pixel area, so that it is obscured by the micropixel IC 130. It is possible to reduce the lost area and increase the transmittance.
  • FIGS. 8 to 10 are diagrams showing examples applicable to the structure of a single micropixel package in a display module according to one or more embodiments.
  • a plurality of inorganic light-emitting devices 120R, 120G, and 120B are disposed on the upper surface of the relay substrate 110, and a micropixel IC 130 controls the plurality of inorganic light-emitting devices 120R, 120G, and 120B. ) may be placed on the lower surface of the relay substrate 110.
  • the fact that a certain component is disposed on the upper or lower surface of another component not only means that a certain component is disposed directly on the upper or lower surface of the other component, but also means that the component is placed in another layer or another configuration between the components. It may also include cases where elements are placed.
  • the plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B may be electrically connected to the upper surface of the relay substrate 110, and the micropixel IC 130 may be electrically connected to the lower surface of the relay substrate 110.
  • the relay substrate 110 may be implemented as one of a variety of substrates, such as a polyimide (PI) substrate, a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, a PCB, an FPCB, and a cavity substrate.
  • PI polyimide
  • the red inorganic light emitting device 120R as an example of the plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B constituting a single pixel P is enlarged, and a portion of the micropixel IC 130 is enlarged. .
  • the red inorganic light emitting device 120R is enlarged, but the remaining inorganic light emitting devices 120G and 120B may also be electrically connected to the relay substrate 110 in the same manner.
  • the inorganic light emitting device 120 has a flip chip structure in which a pair of electrodes 121 and 122 are disposed on opposite sides of the light emitting surface of the diode 123. You can.
  • a pair of electrodes 121 and 122 may include an anode 121 and a cathode 122.
  • the anode 121 and the cathode 122 may be provided at both ends of the inorganic light emitting device 120 in the longitudinal direction.
  • FIG. 9 shows the inorganic light emitting device 120 viewed from the short side, and in FIG. 9, only one electrode of the pair of electrodes 121 and 122 is observable.
  • the observable electrode may be the anode 121 or the cathode 122
  • the unobservable electrode disposed on the opposite side may be the cathode 122 or the anode 121.
  • the inorganic light-emitting device 120 is disposed with the light-emitting surface facing upward (+Y direction), and the electrodes 121 and 122 provided on the opposite side of the light-emitting surface are disposed on the upper surface of the relay substrate 110. It may be electrically connected to the upper electrode pad 111 provided in .
  • the fact that two components are electrically connected may include not only a case where electrically conductive materials are directly soldered, but also a case where they are connected through a separate wiring or a case where a conductive adhesive is used. As long as the current flows between the two connected components, there are no restrictions on the specific connection method.
  • a conductive adhesive such as an anisotropic conductive film (ACF) or anisotropic conductive paste (ACP) is placed between the two components and applied pressure to move the adhesive in the direction in which the pressure is applied. Current can be allowed to flow.
  • ACF anisotropic conductive film
  • ACP anisotropic conductive paste
  • the pixel circuit 131 for switching and driving the inorganic light emitting device 120 may be mounted on the IC substrate 132 of the micropixel IC 130.
  • a connection pin 135 may be provided on the upper surface of the IC substrate 132 for electrical connection with the relay substrate 110, and the connection pin 135 may be provided on the lower electrode pad 112 of the relay substrate 110. ) can be electrically connected to.
  • the micropixel IC 130 is disposed on the lower surface of the relay substrate 110, that is, on the opposite side of the surface on which the inorganic light-emitting device 120 is disposed, the micropixel IC 130 is disposed on the inorganic light-emitting device 120 from the side. It can prevent the problem of reduced viewing angle.
  • one micropixel IC 130 to control one subpixel, that is, one inorganic light emitting device 120.
  • one inorganic light emitting device 120 is mounted on the upper surface of one relay substrate 110
  • one micropixel IC 130 is mounted on the lower surface of one relay substrate 110.
  • the relay substrate 110 may be shared between a plurality of inorganic light emitting devices 120 and a plurality of micropixel ICs 130.
  • 11 and 12 are diagrams showing how an inorganic light emitting device and a micropixel IC are connected in a display module according to one or more embodiments.
  • a connection method through a VIA hole can be adopted.
  • a via hole is formed in the relay substrate 110 by applying TGV (Through-Glass Via) technology, and the inner wall of the formed via hole is plated with a conductive material 113a such as copper.
  • a plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, 120B disposed on the upper surface of the relay substrate 110 and the lower surface of the relay substrate 110 through VIA filling, which fills the via hole with a filling material 113b. At least one via 113 may be formed to electrically connect the micropixel IC 130.
  • the filling material 113b filled in the via hole may be a conductive material or a non-conductive material.
  • a side wiring 150 may be formed on one side of the relay substrate 110 to connect the upper and lower wirings of the relay substrate 110.
  • a plurality of upper connection pads 141 may be provided on the upper edge area of the relay substrate 110, and a plurality of lower connection pads 142 may be provided on the lower edge area of the relay substrate 110.
  • the side wiring 150 is provided in a form that covers at least a portion of the upper connection pad 141, the side of the relay board 110, and at least a portion of the lower connection pad 142, thereby forming the upper connection pad 141 and the lower connection pad 142. ) can be electrically connected.
  • the upper wiring extending from each pixel P is electrically connected to the side wiring 150 through the upper connection pad 141
  • the lower wiring extending from the micropixel IC 130 is electrically connected to the side wiring 150 through the upper connection pad 141. It can be electrically connected to the side wiring 150 through the lower connection pad 142.
  • the plurality of inorganic light-emitting devices 120 disposed on the upper surface of the relay substrate 110 are relayed through the upper wiring, upper connection pad 141, side wiring 150, lower connection pad 142, and lower wiring. It may be electrically connected to the micropixel IC 130 disposed on the lower surface of the substrate 110.
  • the anode 121 of the inorganic light-emitting device 120 may receive a driving current (I D ) from the micropixel IC 130 through the side wiring 150, and the cathode of the inorganic light-emitting device 120 ( 122) can receive the reference voltage (Vss) from the FPCB for power supply through the side wiring 150.
  • I D driving current
  • Vss reference voltage
  • the side wiring 150 may be formed by applying a conductive material to the side of the relay substrate 110.
  • Methods for applying the conductive material include an ink jet method, stamping method, screen printing method, metal deposition method, and tape.
  • One of various methods, such as an adhesion method or an etching method, can be adopted.
  • FIGS. 13 to 15 are diagrams illustrating a case in which a plurality of inorganic light-emitting devices are directly mounted on a micropixel IC in a display module according to one or more embodiments.
  • the micropixel IC 130 included in the micropixel package 100 and a plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B driven by the micropixel IC 130 are transmitted through the relay substrate 110. electrically connected.
  • a plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B it is possible for a plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B to be directly mounted on the micropixel IC 130.
  • a red inorganic light-emitting device 120R and a green inorganic light-emitting device 120G are placed on the micropixel IC 130, as shown in FIG. 13. and the blue inorganic light emitting device 120B may be directly mounted.
  • one inorganic light emitting device 120 may be mounted on one micropixel IC 130, as shown in FIG. 14 . That is, the red inorganic light-emitting device 120R, the green inorganic light-emitting device 120G, and the blue inorganic light-emitting device 120B may each be mounted on the corresponding micropixel IC 130.
  • the inorganic light emitting device 120 is directly mounted on the micropixel IC 130, via holes are formed or side wiring is formed to transmit driving signals, control signals, power, etc. to the plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B. ) can be supplied to.
  • a via hole is formed on the substrate of the micropixel IC 130, the inner wall of the formed via hole is plated with a conductive material 134a such as copper, and then the via hole is filled with a filling material 134b.
  • At least one via 113 for electrically connecting the plurality of inorganic light emitting devices 120R, 120G, and 120B and the pixel circuit 131 may be formed through VIA filling.
  • 16 and 17 are diagrams showing a side cross-section of a transparent substrate on which a micropixel package is disposed in a display module according to one or more embodiments.
  • the micropixel package 100 described above may be placed on the upper surface of the transparent substrate 13.
  • the transparent substrate 13 may be implemented as one of various materials such as a silicon substrate, glass substrate, plastic substrate, PCB, FPCB, and cavity substrate. It just needs to be implemented transparently, and there are no restrictions on the material.
  • the micropixel package 100 when the micropixel package 100 includes the relay substrate 110, the lower surface of the relay substrate 110 faces the transparent substrate 13 and includes a plurality of inorganic light emitting devices 120R and 120G.
  • the micropixel package 100 may be arranged so that the upper surface where , 120B) is disposed faces upward (+Y direction).
  • the micropixel package 100 may be electrically connected to the transparent substrate 13 by a ball grid array (BGA) soldering method using solder balls.
  • BGA ball grid array
  • at least one solder ball 170 may be used for each micropixel package 100.
  • the height or diameter of the solder ball 170 may be determined based on the height or thickness of the micropixel IC 130 mounted on the bottom of the micropixel package 100. Specifically, by setting the height of the solder ball 170 to be greater than the height of the micropixel IC 130, the micropixel IC 130 may be damaged by touching the transparent substrate 13 or the micropixel package 100 and the transparent substrate 13 may be damaged. ) can be prevented from being connected properly.
  • the top surface of the micropixel IC 130 is oriented upward (+Y direction). ) can be placed to face the micropixel package 100.
  • FIG. 18 is a view looking down from above on a transparent substrate on which a micropixel package is disposed in a display module according to one or more embodiments.
  • a wiring pattern LP for supplying control signals, power, etc. may be formed on the transparent substrate 13 of the display module 10 according to one or more embodiments.
  • the wiring pattern LP may be prepared in a two-dimensional grid shape.
  • the micropixel package 100 may be disposed on the wiring pattern LP.
  • the inorganic light emitting devices 120 provided on the micropixel package 100 are arranged to maintain a constant pixel pitch (PP).
  • a micropixel IC 130 and a plurality of inorganic light emitting devices 120 are stacked vertically, and the micropixel package 100 is disposed on the wiring pattern LP, making it transparent.
  • Everything on the substrate 13 except the wiring pattern LP may be a transparent area TA.
  • the ratio of the transparent area TA can be maximized by limiting the width of the wiring pattern LP to approximately 30 to 50 ⁇ m.
  • the wiring pattern LP is provided in a two-dimensional grid shape and all areas excluding the wiring pattern LP can be a transparent area TA, the transparent substrate 13 of the display module 10 according to one or more embodiments ) It can be seen that a plurality of transparent areas (TA) are arranged in two dimensions.
  • a micropixel package 100 is provided for each pixel. That is, the plurality of inorganic light emitting devices 120 constituting each pixel can receive driving current I D from the pixel circuit 131 mounted together on the micropixel package 100.
  • the plurality of inorganic light emitting devices 120 may receive power from the wiring pattern LP, and the micropixel IC 130 may receive power and control signals from the wiring pattern.
  • Control signals supplied from the wiring pattern may include gate signals and data signals.
  • FIG. 19 is a diagram showing another example of a micropixel package disposed on a transparent substrate in a display module according to one or more embodiments
  • FIG. 20 is a diagram showing a micropixel package in a display module according to one or more embodiments. This is a diagram showing the circuit configuration of the micropixel IC when arranged as in the example in Figure 19.
  • one micropixel package 100 can control other adjacent pixels.
  • one micropixel package 100 can also supply a driving current ( ID ) to a plurality of inorganic light emitting devices 120 disposed in other pixels located adjacent to each other on the left and right.
  • the micropixel package 100 may be provided with a pixel circuit 131 for driving three pixels.
  • a pixel circuit 131 for driving three pixels.
  • one pixel includes a red subpixel, a green subpixel, and a blue subpixel
  • a red pixel circuit 131R, a green pixel circuit 131G, and a blue pixel circuit 131B are provided to drive one pixel. It can be.
  • the micropixel IC 130 may be provided with an IC control circuit 133 that appropriately distributes various signals input to the micropixel IC 130 to a plurality of pixel circuits 131.
  • the IC control circuit 133 may distribute the data signal and gate signal transmitted from the driver IC 200 to a plurality of pixel circuits 131P for driving the control target pixel. As a result, the number of wires required to connect the display panel 11 to the driver IC 200 or the timing controller 500 can be reduced.
  • the gate signal can be generated by the IC control circuit 133, or a separate gate signal generation circuit can be provided in the micropixel IC 130.
  • the inorganic light-emitting devices 120 provided in the micropixel package 100 along with the pixel circuit 131 can receive driving current through the above-described via hole or side wiring.
  • Left and right pixels that are not provided in the micropixel package 100 but are mounted on the wiring pattern LP can receive driving current output from the micropixel package 100 through the wiring pattern LP.
  • Figure 21 is a diagram showing another example of a micropixel package disposed on a transparent substrate in a display module according to one or more embodiments
  • Figure 22 is a diagram showing another example of a micropixel package in a display module according to one or more embodiments. This is a diagram showing the circuit configuration of the micropixel IC when arranged as in the example of FIG. 21.
  • one micropixel package 100 may supply a driving current ( ID ) to a plurality of inorganic light emitting devices 120 disposed in other pixels adjacent to each other in the vertical/left/right/diagonal directions. You can.
  • the micropixel package 100 may be provided with a pixel circuit 131 to drive nine pixels.
  • a pixel circuit 131 to drive nine pixels.
  • one pixel includes a red subpixel, a green subpixel, and a blue subpixel
  • a red pixel circuit 131R, a green pixel circuit 131G, and a blue pixel circuit 131B are provided to drive one pixel. It can be.
  • the inorganic light-emitting devices 120 provided in the micropixel package 100 along with the pixel circuit 131 can receive driving current through the above-described via hole or side wiring.
  • Pixels that are not provided in the micropixel package 100 and are located adjacent to each other in the vertical/left/right/diagonal directions mounted on the wiring pattern (LP) receive the driving current output from the micropixel package 100 through the wiring pattern (LP). can be supplied.
  • Figure 23 is a diagram showing a display device implemented by a plurality of display modules.
  • the display device 1 can be implemented by combining a plurality of display modules 10 according to the above-described embodiments.
  • each of the plurality of display modules 10 may include a driver IC 200 that drives the display panel 11.
  • the driver IC 200 is connected to the display panel 11 by employing one of various bonding methods such as COF (Chip on Film) or FOG (Film on Glass) bonding, COG (Chip on Glass) bonding, and TAB (Tape Automated Bonding). Can be electrically connected.
  • the display panel 11 may be connected to the FPCB through a film on which the driver IC 200 is mounted.
  • the FPCB is connected to the driving board 501 to electrically connect the display module 10 to the driving board 501.
  • a timing controller 500 may be provided on the driving board 501. Accordingly, the driving board 501 may also be referred to as a T-con board. The plurality of display modules 10 may receive image data, timing control signals, etc. from the driving board 501.
  • the display device 1 may further include a main board 301 and a power board 601.
  • a main controller 300 may be provided on the main board 301, and a power circuit necessary to supply power to the plurality of display modules 10 may be provided on the power board 601.
  • the power board 601 may be electrically connected to a plurality of display modules 10-1, 10-2, ..., 10-n through an FPCB, and provides power to the plurality of display modules 10 connected through the FPCB.
  • Voltage (V DD ), reference voltage (Vss), various operating power sources, etc. can be supplied.
  • a plurality of display modules 10 share the driving board 501, but it is also possible for each display module 10 to be connected to a separate driving board 501. Alternatively, it is also possible to group a plurality of display modules 10 and connect one driving board 501 to each group.
  • the transparent display module 10 does not require a backlight unit, a liquid crystal layer, or an encapsulation layer, but only requires an ultra-small micro LED and a driving circuit and wiring for driving it, making it possible to implement a transparent display device. It is more advantageous to secure the aperture ratio, which is an important factor.
  • the micropixel IC 130 and the plurality of inorganic light-emitting devices 120 are stacked in the vertical direction, the area occupied by the micropixel IC 130 and the plurality of inorganic light-emitting devices 120 on the transparent substrate 13 is decreases, and the aperture ratio of the transparent substrate 13 increases.
  • a transparent display module 10 includes a transparent substrate 13; a wiring pattern (LP) provided in a two-dimensional grid shape on the transparent substrate; A plurality of micropixel ICs 130 provided on the wiring pattern; a plurality of inorganic light-emitting devices 120 provided on the wiring pattern or the plurality of micropixel ICs; and a plurality of transparent areas (TA) formed in areas where the two-dimensional grid-shaped wiring pattern is not provided.
  • LP wiring pattern
  • TA transparent areas
  • the transparent display module 10 does not require a backlight unit, a liquid crystal layer, or an encapsulation layer, but only requires an ultra-small micro LED and a driving circuit and wiring for driving it, making it possible to implement a transparent display device. It is more advantageous to secure the aperture ratio, which is an important factor.
  • the micropixel IC 130 and the plurality of inorganic light-emitting devices 120 are stacked in the vertical direction, the area occupied by the micropixel IC 130 and the plurality of inorganic light-emitting devices 120 on the transparent substrate 13 is decreases, and the aperture ratio of the transparent substrate 13 increases.
  • the plurality of micropixel ICs 130 may serve as a pixel circuit 131 that supplies driving current to the plurality of inorganic light emitting devices.
  • the transparent display module 10 may further include a micropixel package 100 provided on the wiring pattern.
  • micropixel package 100 a micropixel IC 130 and a plurality of inorganic light emitting devices 120 are stacked vertically, and the micropixel package 100 is disposed on the wiring pattern LP, making it transparent. Everything on the substrate 13 except the wiring pattern LP may be a transparent area TA.
  • the micropixel package 100 includes a relay substrate 110; the plurality of inorganic light emitting devices 120 disposed on the relay substrate 110; It may include one micropixel IC 130 among the plurality of micropixel ICs, which is disposed under the relay substrate 110.
  • the micropixel package 100 includes one micropixel IC 130 among the plurality of micropixel ICs; and the plurality of inorganic light emitting devices 120 mounted on the upper surface of the micropixel IC 130.
  • the plurality of inorganic light-emitting devices 120 constitute a plurality of pixels arranged two-dimensionally, and each of the plurality of pixels may be composed of two or more inorganic light-emitting devices among the plurality of inorganic light-emitting devices.
  • the plurality of micropixel ICs 130 each correspond to the plurality of pixels, and the plurality of inorganic light-emitting devices 120 are located in a pixel including the plurality of inorganic light-emitting devices 120 among the plurality of pixels.
  • the driving current can be supplied from the corresponding micropixel IC 130.
  • At least one of the plurality of micropixel ICs 130 may supply the driving current to two or more pixels among the plurality of pixels.
  • the plurality of micropixel ICs 130 may be provided in a smaller number than the number of pixels.
  • At least one of the plurality of micropixel ICs 130 may supply the driving current to at least one adjacent pixel among the plurality of pixels through the wiring pattern.
  • the wiring pattern LP may transmit gate signals and data signals for image display to the plurality of micropixel ICs.
  • At least one of the plurality of micropixel ICs 130 further includes an IC control circuit 133 that distributes the transmitted gate signal and data signal to two or more pixel circuits that each supply driving current to the two or more pixels. can do.
  • a transparent display device 1 includes at least one display module 10; and a driver IC 200 that generates a driving signal to be supplied to the at least one display module 10.
  • the at least one display module 10 includes a transparent substrate 13; a wiring pattern (LP) provided in a two-dimensional grid shape on the transparent substrate; A plurality of micropixel ICs 130 provided on the wiring pattern; a plurality of inorganic light-emitting devices 120 provided on the wiring pattern or the plurality of micropixel ICs; and a plurality of transparent areas (TA) formed in areas where the two-dimensional grid-shaped wiring pattern is not provided.
  • LP wiring pattern
  • TA transparent areas
  • the plurality of micropixel ICs 130 include a pixel circuit 131 that supplies driving current to the plurality of inorganic light emitting devices.
  • the transparent display device 1 may further include a micropixel package 100 provided on the wiring pattern.
  • the micropixel package 100 includes a relay substrate 110; the plurality of inorganic light emitting devices 120 disposed on the relay substrate 110; It may include one micropixel IC 130 among the plurality of micropixel ICs, which is disposed under the relay substrate 110.
  • the micropixel package 100 includes one micropixel IC 130 among the plurality of micropixel ICs; and the plurality of inorganic light emitting devices 120 mounted on the upper surface of the micropixel IC 130.
  • the plurality of inorganic light-emitting devices 120 constitute a plurality of pixels arranged two-dimensionally, and each of the plurality of pixels may be composed of two or more inorganic light-emitting devices among the plurality of inorganic light-emitting devices.
  • the plurality of micropixel ICs 130 each correspond to the plurality of pixels, and the plurality of inorganic light-emitting devices 120 are located in a pixel including the plurality of inorganic light-emitting devices 120 among the plurality of pixels.
  • the driving current can be supplied from the corresponding micropixel IC 130.
  • At least one of the plurality of micropixel ICs 130 may supply the driving current to two or more pixels among the plurality of pixels.
  • the plurality of micropixel ICs 130 may be provided in a smaller number than the number of pixels.
  • At least one of the plurality of micropixel ICs 130 may supply the driving current to at least one adjacent pixel among the plurality of pixels through the wiring pattern.
  • the wiring pattern LP may transmit gate signals and data signals for image display to the plurality of micropixel ICs.
  • At least one of the plurality of micropixel ICs 130 further includes an IC control circuit 133 that distributes the transmitted gate signal and data signal to two or more pixel circuits that each supply driving current to the two or more pixels. can do.

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Abstract

투명 디스플레이 모듈은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴; 상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC; 상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자; 및 상기 2 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역; 및 상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 적어도 하나의 픽셀 회로를 포함한다.

Description

투명 디스플레이 모듈 및 투명 디스플레이 장치
개시된 발명은 무기 발광 소자를 이용하여 영상을 구현하는 투명 디스플레이 모듈 및 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 각각의 픽셀이 스스로 빛을 내는 자발광 디스플레이와 별도의 광원을 필요로 하는 수발광 디스플레이로 구분할 수 있다.
LCD(Liquid Crystal Display)는 대표적인 수발광 디스플레이로서, 디스플레이 패널의 후방에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛, 빛을 통과/차단시키는 스위치 역할을 하는 액정층, 공급된 빛을 원하는 색으로 바꿔주는 컬러 필터 등을 필요로 하기 때문에 구조적으로 복잡하고 얇은 두께를 구현하는데 한계가 있다.
반면에, 픽셀마다 발광 소자를 구비하여 각각의 픽셀이 스스로 빛을 내는 자발광 디스플레이는 백라이트 유닛, 액정층 등의 구성요소가 필요 없고, 컬러 필터도 생략할 수 있기 때문에 구조적으로 단순하여 높은 설계 자유도를 가질 수 있다. 또한, 얇은 두께를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 명암비, 우수한 밝기 및 우수한 시야각을 구현할 수 있다.
자발광 디스플레이 중 마이크로 LED 디스플레이는 크기가 마이크로 단위인 복수의 LED로 구성되어 있다. 백라이트가 필요한 LCD 에 비해 마이크로 LED 디스플레이는 우수한 대비, 우수한 응답 시간 및 우수한 에너지 효율을 제공할 수 있다.
또한, 무기 발광 소자인 마이크로 LED는 유기물을 보호하기 위해 별도의 봉지층(encapsulation layer)이 필요한 OLED보다 더 밝고 발광 효율이 우수하며 수명이 더 길다.
하나 이상의 실시예에 따른 투명 디스플레이 모듈은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴; 상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC; 상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자; 및 상기 2차원 그리드 형상의 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역;을 포함한다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC는, 상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 픽셀 회로를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따른 투명 디스플레이 장치는, 적어도 하나의 디스플레이 모듈; 및 상기 적어도 하나의 디스플레이 모듈에 공급할 구동 신호를 생성하는 드라이버 IC;을 포함한다.
상기 적어도 하나의 디스플레이 모듈은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴; 상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC; 상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자; 및 상기 2차원 그리드 형상의 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역;을 포함한다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC는, 상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 픽셀 회로를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 예시를 나타낸 사시도이다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함되는 디스플레이 모듈의 구성이 구체화된 제어 블록도이다.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 각각의 픽셀이 구동되는 방식을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6및 도 7은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 디스플레이 패널의 구성이 구체화된 블록도이다.
도 8 내지 도 10은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 단일 마이크로 픽셀 패키지의 구조에 적용 가능한 예시를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 IC가 연결되는 방식을 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 복수의 무기 발광 소자가 마이크로 픽셀 IC 위에 직접 실장되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 배치된 투명 기판의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 18은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 배치된 투명 기판을 위에서 내려다 본 도면이다.
도 19는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 투명 기판 상에 배치되는 마이크로 픽셀 패키지의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 20은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 도 19의 예시와 같이 배치되었을 때 마이크로 픽셀 IC의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 21은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 투명 기판 상에 배치되는 마이크로 픽셀 패키지의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 22는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 도 21의 예시와 같이 배치되었을 때 마이크로 픽셀 IC의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 23은 복수의 디스플레이 모듈에 의해 구현되는 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 하나 이상의 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA(field-programmable gate array)/ASIC(application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명되는 구성요소 앞에 사용되는 "제1~", "제2~"와 같은 서수는 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되는 것일 뿐, 이들 구성요소들 사이의 연결 순서, 사용 순서, 우선 순위 등의 다른 의미를 갖는 것은 아니다.
각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
명세서에서 요소들의 리스트를 언급할 때 사용되는 "적어도 하나의~"의 표현은, 요소들의 조합을 변경할 수 있다. 예를 들어, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"의 표현은 오직 a, 오직 b, 오직 c, a 와 b 둘, a와 c 둘, b와 c 둘, 또는 a, b, c 모두의 조합을 나타내는 것으로 이해될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 일 측면에 따른 디스플레이 모듈 및 디스플레이 장치의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 예시를 나타낸 사시도이다.
하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 픽셀마다 발광 소자가 배치되어 각각의 픽셀이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정 디스플레이 장치와 달리 백라이트 유닛, 액정층 등의 구성요소를 필요로 하지 않기 때문에 얇은 두께를 구현할 수 있고, 구조가 단순하여 다양한 설계의 변경이 가능하다.
또한, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 각각의 픽셀에 배치되는 발광 소자로 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode)와 같은 무기 발광 소자를 채용할 수 있다. 무기 발광 소자는 OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 유기 발광 소자에 비해 반응속도가 빠르며, 저전력으로 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 수분과 산소의 노출에 취약하여 봉지 공정을 필요로 하고 내구성이 약한 유기 발광 소자와 달리 봉지 공정을 필요로 하지 않고 내구성도 강하다. 이하, 후술하는 실시예에서 언급되는 무기 발광 소자는 무기 발광 다이오드를 의미하는 것으로 한다.
하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에 채용되는 무기 발광 소자는 짧은 변의 길이가 100 ㎛ 내외의 크기, 수십 ㎛ 내외 또는 수 ㎛의 크기를 갖는 마이크로 LED일 수 있다. 이와 같이, 마이크로 단위의 LED를 채용함으로써, 픽셀 사이즈를 줄이고 동일한 화면 크기 내에서도 고해상도를 구현할 수 있다.
또한, LED 칩을 마이크로 단위의 크기로 제조하면, 무기물 재료의 특성 상 휘어질 때 깨지는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 마이크로 LED 칩을 플렉서블 기판에 전사하면 기판이 휘어지더라도 LED 칩이 깨지지 않으므로, 플렉서블한 디스플레이 장치도 구현이 가능하게 된다.
마이크로 LED를 채용한 디스플레이 장치는 초소형의 픽셀 크기와 얇은 두께를 이용하여 다양한 분야에 응용될 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED가 전사된 복수의 디스플레이 모듈(10)을 타일링하여 하우징(20)에 고정함으로써 대면적 화면을 구현할 수 있고, 이러한 대면적 화면의 디스플레이 장치는 사이니지(signage), 전광판 등으로 사용될 수 있다.
또는, 플렉서블하게 구현 가능하다는 특징에 기반하여, 폴더블 디스플레이 장치 또는 롤러블(rollable) 디스플레이 장치 등으로 구현하는 것도 가능하다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 투명 디스플레이 장치로 구현될 수 있다. 투명 디스플레이 장치는 영상 구현을 위한 회로 소자들을 투명 기판 상에 배치함으로써, 투명 디스플레이 장치에 표시되는 영상 뿐만 아니라 영상 너머의 사물까지 볼 수 있게 한다.
하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 백라이트 유닛, 액정층 또는 봉지층을 필요로 하지 않고, 초소형의 마이크로 LED와 이를 구동하기 위한 구동 회로 및 배선만 있으면 되기 때문에 투명 디스플레이 장치의 구현에 있어 중요한 요소인 개구율 확보에 더욱 유리하다.
후술하는 실시예에서는 디스플레이 장치(1)가 투명 디스플레이 장치로 구현되는 것을 가정하여 설명한다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 XYZ축의 3차원 좌표계는 디스플레이 장치(1)를 기준으로 한 것으로서, 디스플레이 장치(1)의 화면이 위치하는 평면은 XZ 평면이고, 영상이 출력되는 방향 또는 무기 발광 소자의 발광 방향은 +Y방향이다. 좌표계가 디스플레이 장치(1)를 기준으로 한 것이므로, 디스플레이 장치(1)가 누워 있는 경우와 세워져 있는 경우 모두 동일한 좌표계가 적용될 수 있다.
일반적으로 디스플레이 장치(1)는 세워진 상태에서 사용되고, 사용자는 디스플레이 장치(1)의 전면에서 영상을 시청하게 되므로 영상이 출력되는 +Y 방향을 전방이라 하고, 그 반대 방향을 후방이라 할 수 있다.
또한, 일반적으로 디스플레이 장치(1)는 누운 상태에서 제조된다. 따라서, 디스플레이 장치(1)의 -Y 방향을 하부 방향이라 하고, +Y방향을 상부 방향이라 하는 것도 가능하다. 즉, 후술하는 실시예에서는 +Y 방향을 상부 방향이라 할 수도 있고 전방이라 할 수도 있으며, -Y 방향을 하부 방향이라 할 수도 있고 후방이라 할 수도 있다.
평판 형태의 디스플레이 장치(1) 또는 디스플레이 모듈(10)의 상면과 하면을 제외한 나머지 네 면은 디스플레이 장치(1)나 디스플레이 모듈(10)의 자세에 상관없이 모두 측면이라 하기로 한다.
도 1의 예시에서는 디스플레이 장치(1)가 복수의 디스플레이 모듈을 포함하여 대면적 화면을 구현하는 경우를 도시하였으나, 디스플레이 장치(1)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치(1)가 단일 디스플레이 모듈(10)을 포함하여 TV, 웨어러블 디바이스, 휴대용 디바이스, PC용 모니터 등으로 구현되는 것도 가능하다.
디스플레이 장치(1)는 2차원으로 배열된 복수의 픽셀로 이루어질 수 있다. 단일 픽셀은 서로 다른 색상의 광을 출력하는 적어도 3개의 서브 픽셀로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단일 픽셀은 적색광을 출력하는 적색 서브 픽셀, 녹색광을 출력하는 녹색 서브 픽셀, 청색광을 출력하는 청색 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
서브 픽셀들이 X축 방향을 따라 배열되는 것도 가능하고, Z축 방향을 따라 배열되는 것도 가능하며, 일렬로 배열되지 않는 것도 가능하다. 또한, 서브 픽셀들의 사이즈가 서로 다르게 구현되는 것도 가능하다. 단일 픽셀이 복수의 색상을 구현하기 위해 복수의 서브 픽셀을 포함하기만 하면 되고, 각각의 서브 픽셀의 사이즈나 배열 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
또한, 픽셀이 반드시 적색광을 출력하는 적색 서브 픽셀, 녹색광을 출력하는 녹색 서브 픽셀, 청색광을 출력하는 청색 서브 픽셀로 구성되어야 하는 것은 아니며, 황색광이나 백색광을 출력하는 서브 픽셀이 포함되는 것도 가능하다. 즉, 각각의 서브 픽셀에서 출력되는 광의 색상이나 종류, 서브 픽셀의 개수에 대해서는 제한을 두지 않는다.
다만, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해, 픽셀이 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 및 청색 서브 픽셀로 구성되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)과 디스플레이 장치(1)는 각각의 픽셀이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 디스플레이 장치이다. 따라서, 각각의 서브 픽셀에는 서로 다른 색상의 광을 방출하는 무기 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 적색 서브 픽셀에는 적색 무기 발광 소자가 배치될 수 있고, 녹색 서브 픽셀에는 녹색 무기 발광 소자가 배치될 수 있으며, 청색 서브 픽셀에는 청색 무기 발광 소자가 배치될 수 있다.
따라서, 하나 이상의 실시예에서 픽셀은 적색 무기 발광 소자, 녹색 무기 발광 소자 및 청색 무기 발광 소자를 포함하는 클러스터(cluster)를 나타낼 수 있고, 서브 픽셀은 각각의 무기 발광 소자를 나타낼 수 있다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 복수의 디스플레이 모듈(10)을 포함할 수 있고, 복수의 디스플레이 모듈(10)을 제어하는 메인 컨트롤러(300)와 타이밍 컨트롤러(500), 외부 기기와 통신하는 통신부(430), 소스 영상을 입력 받는 소스 입력부(440), 음향을 출력하는 스피커(410) 및 사용자로부터 디스플레이 장치(1)를 제어하기 위한 명령을 입력 받는 입력부(420)를 포함할 수 있다.
입력부(420)는 디스플레이 장치(1)의 일 영역에 마련되는 버튼이나 터치 패드를 포함할 수도 있고, 디스플레이 패널(11)이 터치 스크린으로 구현되는 경우에는 입력부(420)가 디스플레이 패널(11)의 전면에 마련된 터치 패드를 포함할 수 있다. 또한, 입력부(420)는 리모트 컨트롤러를 포함하는 것도 가능하다.
입력부(420)는 사용자로부터 디스플레이 장치(1)의 전원 온/오프, 볼륨 조정, 채널 조정, 화면 조정, 각종 설정 변경 등 디스플레이 장치(1)를 제어하기 위한 다양한 명령을 수신할 수 있다.
스피커(410)는 본체(20)의 일 영역에 마련될 수도 있고, 본체(20)와 물리적으로 분리된 별도의 스피커 모듈이 더 마련되는 것도 가능하다.
통신부(430)는 중계 서버 또는 다른 전자 장치와 통신을 수행하여 필요한 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(430)는 3G(3Generation), 4G(4Generation), 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(Ultra wideband), 적외선 통신(IrDA; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), 지웨이브(Z-Wave) 등의 다양한 무선 통신 방식 중 적어도 하나를 채용할 수 있다. 또한, PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등의 유선 통신 방식을 채용하는 것도 가능하다.
소스 입력부(440)는 셋탑 박스, USB, 안테나 등으로부터 입력되는 소스 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 소스 입력부(440)는 HDMI 케이블 포트, USB 포트, 안테나 등을 포함하는 소스 입력 인터페이스의 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
소스 입력부(440)가 수신한 소스 신호는 메인 컨트롤러(300)에서 처리되어 디스플레이 패널(11)과 스피커(410)에서 출력 가능한 형태로 변환될 수 있다.
메인 컨트롤러(300)와 타이밍 컨트롤러(500)는 후술하는 동작을 수행하기 위한 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 적어도 하나의 메모리와 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
메인 컨트롤러(300)는 소스 입력부(440)를 통해 입력된 소스 신호를 처리하여 입력된 소스 신호에 대응되는 영상 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 메인 컨트롤러(300)는 소스 디코더, 스케일러, 이미지 인헨서(Image Enhancer) 및 그래픽 프로세서를 포함할 수 있다. 소스 디코더는 MPEG 등의 형식으로 압축되어 있는 소스 신호를 디코딩할 수 있고, 스케일러는 해상도 변환을 통해 원하는 해상도의 영상 데이터를 출력할 수 있다.
이미지 인헨서는 다양한 기법의 보정을 적용하여 영상 데이터의 화질을 개선할 수 있다. 그래픽 프로세서는 영상 데이터의 픽셀을 RGB 데이터로 구분하고, 디스플레이 패널(11)에서의 디스플레이 타이밍을 위한 syncing 신호 등의 제어 신호와 함께 출력할 수 있다. 즉, 메인 컨트롤러(300)는 소스 신호에 대응되는 영상 데이터와 제어 신호를 출력할 수 있다.
전술한 메인 컨트롤러(300)의 동작은 디스플레이 장치(1)에 적용 가능한 예시에 불과하고, 다른 동작을 더 수행하거나 전술한 동작 중 일부를 생략하는 것도 가능함은 물론이다.
메인 컨트롤러(300)에서 출력하는 영상 데이터와 제어 신호는 타이밍 컨트롤러(500)로 전달될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(500)는 메인 컨트롤러(300)로부터 전달된 영상 데이터를 드라이버 IC(200)에서 처리 가능한 형태의 영상 데이터로 변환하고 영상 데이터를 디스플레이 패널(11)에 표시하기 위해 필요한 타이밍 제어 신호 등의 각종 제어 신호를 생성할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)가 반드시 복수의 디스플레이 모듈(10)을 포함해야 하는 것은 아니나, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 복수의 디스플레이 모듈(10)을 포함하는 디스플레이 장치(1)를 예로 들어 각 구성요소의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함되는 디스플레이 모듈의 구성이 구체화된 제어 블록도이다.
도 4를 참조하면, 복수의 디스플레이 모듈(10) 각각은 영상을 표시하는 디스플레이 패널(11)과 디스플레이 패널(11)을 구동하는 드라이버 IC(200)를 포함할 수 있다. 복수의 디스플레이 모듈(10) 각각은 투명 디스플레이 장치를 구현하기 위한 투명 디스플레이 모듈일 수 있다.
드라이버 IC(200)는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 전달되는 영상 데이터와 타이밍 제어 신호에 기초하여 디스플레이 패널(11)이 영상을 표시할 수 있도록 구동 신호를 생성할 수 있다.
드라이버 IC(200)에서 생성하는 구동 신호는 게이트 신호와 데이터 신호를 포함할 수 있고, 생성된 구동 신호는 디스플레이 패널(11)에 입력된다.
하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 각각의 픽셀이 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 디스플레이 장치이다. 따라서, 각각의 서브 픽셀에는 무기 발광 소자(120)가 배치될 수 있다. 즉, 복수의 픽셀 각각은 2 이상의 무기 발광 소자(120)로 이루어질 수 있다.
각각의 무기 발광 소자(120)는 AM(Active Matrix) 방식 또는 PM(Passive Matrix) 방식에 의해 구동될 수 있으나, 후술하는 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 무기 발광 소자(120)가 AM 방식에 의해 구동되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)에서는 각각의 무기 발광 소자(120)는 픽셀 회로에 의해 개별적으로 제어될 수 있고, 각각의 픽셀 회로는 드라이버 IC(200)로부터 출력되는 구동 신호에 기초하여 동작할 수 있다.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 각각의 픽셀이 구동되는 방식을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 드라이버 IC(200)는 스캔 드라이버(210)와 데이터 드라이버(220)를 포함할 수 있다. 스캔 드라이버(210)는 서브 픽셀을 온/오프하기 위한 게이트 신호를 출력할 수 있고, 데이터 드라이버(220)는 영상을 구현하기 위한 데이터 신호를 출력할 수 있다.
스캔 드라이버(210) 는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 전달된 타이밍 제어 신호에 기초하여 게이트 신호를 생성할 수 있고, 데이터 드라이버(220)는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 전달된 영상 데이터에 기초하여 데이터 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(500)는 스캔 드라이버(210) 및/또는 데이터 드라이버(220)를 구동하기 위해 소정의 주파수를 갖는 적어도 하나의 펄스를 송출할 수 있다.
스캔 드라이버(210)에서 출력되는 게이트 신호와 데이터 드라이버(220)에서 출력되는 데이터 신호는 픽셀 회로(131)에 입력될 수 있다.
예를 들어, 픽셀 회로(131)에 게이트 전압(VGATE), 데이터 전압(VDATA) 및 전원 전압(VDD)이 입력되면, 픽셀 회로(131)는 무기 발광 소자(120)를 구동하기 위한 구동 전류(ID)를 출력할 수 있다.
픽셀 회로(131)로부터 출력된 구동 전류(ID)는 무기 발광 소자(120)에 입력될 수 있고, 무기 발광 소자(120)는 입력된 구동 전류(ID)에 의해 발광하여 영상을 구현할 수 있다.
픽셀 회로(131)는 무기 발광 소자(120)를 스위칭하거나 구동하는 트랜지스터(TR1, TR2)와 캐패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 무기 발광 소자(120)는 마이크로 LED일 수 있다.
일 예로, 트랜지스터(TR1, TR2)는 스위칭 트랜지스터(TR1)와 구동 트랜지스터(TR2)를 포함할 수 있고, 스위칭 트랜지스터(TR1)와 구동 트랜지스터(TR2)는 PMOS타입 트랜지스터, NMOS 타입 트랜지스터 또는 CMOS 타입 트랜지스터 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 트랜지스터(TR1, TR2)는 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(TR1, TR2)는 a-Si TFT, LTPS(Low-Temperature Poly Silicon) TFT 또는 Oxide TFT 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
스위칭 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극은 스캔 드라이버(210)에 연결되고, 소스 전극은 데이터 드라이버(220)에 연결되며, 드레인 전극은 캐패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극에 연결된다. 캐패시터(Cst)의 타단을 통해 전원 전압(VDD)이 인가될 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(TR2)의 소스 전극에 전원 전압(VDD)이 인가되고, 드레인 전극은 무기 발광 소자(120)의 애노드에 연결된다. 무기 발광 소자(120)의 캐소드에는 기준 전압(VSS)에 연결될 수 있다. 기준 전압(VSS)은 전원 전압(VDD)보다 낮은 레벨의 전압으로서, 그라운드 전압 등이 사용되어 접지를 제공할 수 있다.
전술한 구조의 픽셀 회로(131)는 다음과 같이 동작할 수 있다. 먼저, 스캔 드라이버(210)로부터 게이트 전압(VGATE)이 인가되어 스위칭 트랜지스터(TR1)가 온 되면, 데이터 드라이버(220)로부터 인가되는 데이터 전압(VDATA)이 캐패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극에 전달될 수 있다.
캐패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(TR2)의 게이트-소스 전압(VGS)에 대응되는 전압이 일정 시간 유지될 수 있다. 구동 트랜지스터(TR2)는 게이트-소스 전압(VGS)에 대응하는 구동 전류(CD)를 무기 발광 소자(120)의 애노드에 인가함으로써 무기 발광 소자(120)를 발광시킬 수 있다.
다만, 전술한 픽셀 회로(131)의 구조는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)에 적용 가능한 예시에 불과하고, 전술한 예시 외에도 복수의 무기 발광 소자(120)를 스위칭 및 구동하기 위한 다양한 회로 구조가 적용될 수 있다.
또한, 하나 이상의 실시예에서는 무기 발광 소자(120)의 밝기 제어 방식에 대해 제한을 두지 않는다. PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식, PWM(Pulse Width Modulation) 방식 및 PAM 방식과 PWM 방식을 결합한 하이브리드 방식 등 다양한 방식 중 하나에 의해 무기 발광 소자(120)의 밝기를 제어할 수 있다.
도 6및 도 7은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 디스플레이 패널의 구성이 구체화된 블록도이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 패널(11)은 복수의 마이크로 픽셀 패키지(100)를 포함하고, 복수의 마이크로 픽셀 패키지(100) 각각은 무기 발광 소자(120)와 마이크로 픽셀 IC(130)를 포함한다.
하나의 마이크로 픽셀 패키지(100)에는 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)와 적어도 하나의 무기 발광 소자(120)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)는 하나의 픽셀을 구동할 수 있고, 이를 위해 적색, 녹색, 청색을 각각 나타내는 세 개의 무기 발광 소자(120)가 하나의 마이크로 픽셀 패키지에 포함될 수 있다. 다른 예로, 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)가 하나의 서브 픽셀을 구동할 수도 있고, 이를 위해 적색, 녹색 및 청색 중 하나를 나타내는 무기 발광 소자(120)가 하나의 마이크로 픽셀 패키지에 포함될 수 있다.
각각의 마이크로 픽셀 IC(130)에는 전술한 픽셀 회로(131)가 마련될 수 있다. 즉, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)은 투명 기판(13, 도 16 참조) 전체에 TFT 회로를 형성하여 TFT 기판을 구현한 뒤에 무기 발광 소자(120)들을 실장하는 것이 아니라, 적어도 하나의 픽셀을 구동하는 마이크로 픽셀 IC(130)를 별도로 제조한 뒤에 무기 발광 소자와 연결하여 하나의 마이크로 픽셀 패키지를 구현할 수 있다.
이와 같은 실시예에 따르면, 마이크로 픽셀 IC(130)마다 개별적으로 회로 검사를 수행할 수 있고, 회로 검사에 의해 양품으로 판정된 마이크로 픽셀 IC(130)만을 디스플레이 모듈(10)에 장착하는 것이 가능하다. 따라서, 투명 기판(13)에 직접 박막 트랜지스터 회로를 실장하는 경우와 비교하여 회로 검사 및 불량품의 교체가 용이하다.
후술하는 바와 같이, 마이크로 픽셀 IC(130)에 의해 제어되는 복수의 무기 발광 소자(120)는 마이크로 픽셀 IC(130) 상에 실장될 수도 있고, 무기 발광 소자(120)와 마이크로 픽셀 IC(130)를 연결하는 별도의 중계 기판 상에 실장될 수도 있다. 후자의 경우, 마이크로 픽셀 IC(130)는 중계 기판의 하부에 실장될 수 있다.
이와 같이 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 수직 방향으로 적층되면, 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 투명 기판(13) 상에서 차지하는 면적이 줄어들고 투명 기판(13)의 개구율이 증가된다. 투명 디스플레이 장치에서의 개구율은 전체 투명 기판 상에서 발광 소자, 회로 소자, 배선 등이 존재하지 않는 투명 영역의 비율을 나타낼 수 있다.
도 7을 참조하면, 하나의 마이크로 픽셀 패키지(100)가 복수의 픽셀을 구동하는 것도 가능하다. 예를 들어, 하나의 마이크로 픽셀 패키지(100)에는 복수의 픽셀을 구동하기 위한 마이크로 픽셀 IC(130)와 마이크로 픽셀 IC(130)에 의해 구동되는 복수의 픽셀 중 하나의 픽셀을 구성하는 3개의 무기 발광 소자(120)가 포함될 수 있다.
마이크로 픽셀 패키지(100)에 포함된 마이크로 픽셀 IC(130)는 같은 마이크로 픽셀 패키지(100) 내에 포함된 무기 발광 소자(120)들 외에도 인접한 위치에 배치된 다른 픽셀의 무기 발광 소자(120)들을 구동하기 위한 픽셀 회로(131)를 포함할 수 있다.
즉, 복수의 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 회로(131)를 하나의 마이크로 픽셀 패키지(100) 내에 집적시키고, 마이크로 픽셀 패키지(100)를 하나의 픽셀 영역에만 위치시킴으로써 마이크로 픽셀 IC(130)로 인해 가려지는 영역을 줄이고 투과율을 증가시킬 수 있다.
도 8 내지 도 10은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 단일 마이크로 픽셀 패키지의 구조에 적용 가능한 예시를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)는 중계 기판(110)의 상면에 배치되고, 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)를 제어하는 마이크로 픽셀 IC(130)는 중계 기판(110)의 하면에 배치될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 상면 또는 하면에 배치된다는 것은 어떤 구성 요소가 다른 구성요소의 상면 또는 하면에 직접 배치되는 경우뿐만 아니라, 구성요소들 사이에 다른 층 또는 또 다른 구성요소가 배치되는 경우도 포함할 수 있다.
복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)는 중계 기판(110)의 상면에 전기적으로 연결될 수 있고, 마이크로 픽셀 IC(130)는 중계 기판(110)의 하면에 전기적으로 연결될 수 있다.
중계 기판(110)은 PI(Polyimide) 기판, 실리콘 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, PCB, FPCB, 캐비티 기판 등 다양한 재료의 기판 중 하나로 구현될 수 있다.
도 9에는 단일 픽셀(P)을 구성하는 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B) 중 일 예로 적색 무기 발광 소자(120R)가 확대되어 있고, 마이크로 픽셀 IC(130)의 일부가 확대되어 있다. 편의를 위해 적색 무기 발광 소자(120R)만을 확대하였으나, 나머지 무기 발광 소자들(120G, 120B) 역시 동일한 방식으로 중계 기판(110)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9를 참조하면, 하나 이상의 실시예에서 무기 발광 소자(120)는 한 쌍의 전극(121, 122)이 다이오드(123)의 발광면의 반대면에 배치되는 플립칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
한 쌍의 전극(121, 122)은 애노드(121)와 캐소드(122)를 포함할 수 있다. 일 예로, 애노드(121)와 캐소드(122)는 무기 발광 소자(120)의 길이 방향(세로 방향)의 양 단에 각각 마련될 수 있다. 도 9는은 무기 발광 소자(120)를 길이가 짧은 면에서 바라본 것으로서, 도 9에서는 한 쌍의 전극(121, 122) 중 하나의 전극만이 관측 가능하다. 도 9에서 관측 가능한 전극은 애노드(121)일 수도 있고, 캐소드(122)일 수도 있으며, 반대편에 배치된 관측 불가능한 전극은 캐소드(122)일 수도 있고, 애노드(121)일 수도 있다.
도 9를 참조하면, 무기 발광 소자(120)는 발광면이 상측 방향(+Y 방향)을 향하도록 배치되고, 발광면의 반대면에 마련된 전극(121, 122)은 중계 기판(110)의 상면에 마련된 상부 전극 패드(111)에 전기적으로 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서 두 구성요소가 전기적으로 연결된다는 것은, 전기가 통하는 도전성 물질들이 직접 솔더링되는 경우 뿐만 아니라, 별도의 배선을 통해 연결되는 경우 또는 전도성 접착제를 이용하는 경우도 포함할 수 있다. 연결된 두 구성요소 사이에 전류가 흐르기만 하면 되고 구체적인 연결 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
예를 들어, 두 구성요소를 솔더링하는 경우에는 Au-In 접합, Au-Sn 접합, Cu pillar/SnAg bump 접합, Ni pillar/SnAg bump 접합, SnAgCu, SnBi, SnAg 솔더볼 접합 등을 이용할 수 있다.
또한, 전도성 접착체를 이용하는 경우에는 이방성 전도 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 전도 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등의 전도성 접착제를 두 구성요소 사이에 배치하고 압력을 가하여 압력이 가해진 방향으로 전류가 흐르도록 할 수 있다.
무기 발광 소자(120)를 스위칭 및 구동하기 위한 픽셀 회로(131)는 마이크로 픽셀 IC(130)의 IC 기판(132)에 실장될 수 있다.
IC 기판(132)의 상면에는 중계 기판(110)과의 전기적 연결을 위한 접속 핀(135)이 마련될 수 있고, 접속 핀(135)은 중계 기판(110)의 하면에 마련된 하부 전극 패드(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
마이크로 픽셀 IC(130)가 중계 기판(110)의 하면, 즉 무기 발광 소자(120)가 배치된 면의 반대면에 배치되기 때문에, 마이크로 픽셀 IC(130)가 무기 발광 소자(120)를 측면에서 가려 시야각이 감소되는 문제를 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)가 하나의 서브 픽셀, 즉 하나의 무기 발광 소자(120)를 제어하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 하나의 중계 기판(110)의 상면에 하나의 무기 발광 소자(120)가 실장되고, 하나의 중계 기판(110)의 하면에는 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)가 실장될 수 있다. 여기서, 중계 기판(110)은 복수의 무기 발광 소자(120)와 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 사이에 공유되는 것도 가능하다.
도 11 및 도 12는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서 무기 발광 소자와 마이크로 픽셀 IC가 연결되는 방식을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 중계 기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)와 중계 기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 IC(130)를 전기적으로 연결하기 위한 예로, 비아홀(VIA hole: Vertical Interconnect Access hole)을 통한 접속 방식을 채용할 수 있다.
중계 기판(110)이 유리 기판인 경우에는 TGV(Through-Glass Via) 기술을 적용하여 중계 기판(110)에 비아홀을 형성하고, 형성된 비아홀의 내벽을 구리와 같은 전도성 물질(113a)로 도금한 후 비아홀을 필링 물질(113b)로 채워주는 비아 필링(VIA filling)을 통해 중계 기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)와 중계 기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 IC(130)를 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 비아(113)를 형성할 수 있다.
비아홀에 채워지는 필링 물질(113b)은 도전성 물질일 수도 있고, 비도전성 물질일 수도 있다.
다른 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 중계 기판(110)의 상부 배선과 하부 배선을 연결하기 위해 중계 기판(110)의 일 측면에 측면 배선(150)이 형성될 수 있다.
중계 기판(110)의 상면 테두리 영역에는 복수의 상부 연결 패드(141)가 마련될 수 있고, 중계 기판(110)의 하면 테두리 영역에는 복수의 하부 연결 패드(142)가 마련될 수 있다.
측면 배선(150)은 상부 연결 패드(141)의 적어도 일부, 중계 기판(110)의 측면 및 하부 연결 패드(142)의 적어도 일부를 덮는 형태로 마련되어 상부 연결 패드(141)와 하부 연결 패드(142)를 전기적으로 연결할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 각각의 픽셀(P)로부터 연장되는 상부 배선은 상부 연결 패드(141)를 통해 측면 배선(150)과 전기적으로 연결되고, 마이크로 픽셀 IC(130)로부터 연장되는 하부 배선은 하부 연결 패드(142)를 통해 측면 배선(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 중계 기판(110)의 상면에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120)는 상부 배선, 상부 연결 패드(141), 측면 배선(150), 하부 연결 패드(142) 및 하부 배선을 통해, 중계 기판(110)의 하면에 배치된 마이크로 픽셀 IC(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 무기 발광 소자(120)의 애노드(121)는 측면 배선(150)을 통해 마이크로 픽셀 IC(130)로부터 구동 전류(ID)를 공급받을 수 있고, 무기 발광 소자(120)의 캐소드(122)는 측면 배선(150)을 통해 전원 공급을 위한 FPCB로부터 기준 전압(Vss)을 공급받을 수 있다.
측면 배선(150)은 중계 기판(110)의 측면에 도전성 물질을 도포하는 방식으로 형성될 수 있으며, 도전성 물질을 도포하는 방식으로는 잉크 젯 방식, 스탬핑 방식, 스크린 인쇄 방식, 금속 증착 방식, 테이프를 이용한 접착 방식, 에칭 방식 등의 다양한 방식 중 하나를 채용할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 복수의 무기 발광 소자가 마이크로 픽셀 IC 위에 직접 실장되는 경우를 나타낸 도면이다.
전술한 예시에서는 마이크로 픽셀 패키지(100)에 포함되는 마이크로 픽셀 IC(130)와 마이크로 픽셀 IC(130)에 의해 구동되는 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)가 중계 기판(110)을 통해 전기적으로 연결되었다.
다른 예시에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 마이크로 픽셀 IC(130) 위에 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)가 직접 실장되는 것도 가능하다. 예를 들어, 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)가 하나의 픽셀을 제어하는 경우에는 도 13에 도시된 바와 같이 마이크로 픽셀 IC(130) 위에 적색 무기 발광 소자(120R), 녹색 무기 발광 소자(120G) 및 청색 무기 발광 소자(120B)가 직접 실장될 수 있다.
하나의 마이크로 픽셀 IC(130)가 하나의 서브 픽셀을 제어하는 경우에는 도 14에 도시된 바와 같이, 하나의 마이크로 픽셀 IC(130)에 하나의 무기 발광 소자(120)가 실장될 수 있다. 즉, 적색 무기 발광 소자(120R), 녹색 무기 발광 소자(120G) 및 청색 무기 발광 소자(120B)가 각각 그에 대응되는 마이크로 픽셀 IC(130)에 실장될 수 있다.
한편, 무기 발광 소자(120)가 마이크로 픽셀 IC(130)에 직접 실장되는 경우에도 비아홀을 형성하거나 측면 배선을 형성하여 구동 신호, 제어 신호, 전원 등을 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)에 공급할 수 있다.
도 15의 예시를 참조하면, 마이크로 픽셀 IC(130)의 기판에 비아홀을 형성하고, 형성된 비아홀의 내벽을 구리와 같은 전도성 물질(134a)로 도금한 후 비아홀을 필링 물질(134b)로 채워주는 비아 필링(VIA filling)을 통해 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)와 픽셀 회로(131)를 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 비아(113)를 형성할 수 있다.
도 16 및 도 17은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 배치된 투명 기판의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 앞서 설명한 마이크로 픽셀 패키지(100)가 투명 기판(13)의 상면에 배치될 수 있다. 투명 기판(13)은 실리콘 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, PCB, FPCB, 캐비티 기판 등 다양한 재료의 기판 중 하나로 구현될 수 있다. 투명하게만 구현될 수 있으면 되고, 그 재질에 대해서는 제한을 두지 않는다.
도 16에 도시된 바와 같이 마이크로 픽셀 패키지(100)에 중계 기판(110)이 포함된 경우에는, 중계 기판(110)의 하면이 투명 기판(13)을 마주보고 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)가 배치된 상면은 상부 방향(+Y 방향)을 향하도록 마이크로 픽셀 패키지(100)를 배치할 수 있다.
일 예로, 마이크로 픽셀 패키지(100)는 솔더볼을 이용한 볼 그리드 어레이(BGA: Ball Grid Array) 솔더링 방식에 의해 투명 기판(13)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이를 위해, 마이크로 픽셀 패키지(100)마다 적어도 하나의 솔더볼(170)이 사용될 수 있다.
솔더볼(170)의 높이 또는 지름은 마이크로 픽셀 패키지(100)의 하부에 장착된 마이크로 픽셀 IC(130)의 높이 또는 두께에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 솔더볼(170)의 높이를 마이크로 픽셀 IC(130)의 높이보다 크게 마련함으로써, 마이크로 픽셀 IC(130)가 투명 기판(13)에 닿아 손상되거나 마이크로 픽셀 패키지(100)와 투명 기판(13)이 정상적으로 접속되지 않는 것을 방지할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 복수의 무기 발광 소자(120R, 120G, 120B)가 마이크로 픽셀 IC(130) 상면에 직접 실장된 경우에는, 마이크로 픽셀 IC(130)의 상면이 상부 방향(+Y 방향)을 향하도록 마이크로 픽셀 패키지(100)를 배치할 수 있다.
도 18은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 배치된 투명 기판을 위에서 내려다 본 도면이다.
도 18을 참조하면, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)의 투명 기판(13) 상에는 제어 신호, 전원 등을 공급하기 위한 배선 패턴(LP)이 형성될 수 있다. 높은 개구율 확보를 위해, 배선 패턴(LP)은 2차원 그리드(grid) 형상으로 마련될 수 있다.
마이크로 픽셀 패키지(100)는 배선 패턴(LP) 상에 배치될 수 있다. 마이크로 픽셀 패키지(100) 상에 마련된 무기 발광 소자(120)들은 일정한 픽셀 피치(PP)를 유지할 수 있도록 배치된다.
마이크로 픽셀 패키지(100) 내에는 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 수직 방향으로 적층되어 있고, 이러한 마이크로 픽셀 패키지(100)가 배선 패턴(LP) 상에 배치됨으로써, 투명 기판(13) 상에서 배선 패턴(LP)을 제외하고는 모두 투명 영역(TA)이 될 수 있다. 일 예로, 단일 픽셀 영역의 크기가 600 μm 인 경우를 가정하면, 배선 패턴(LP)의 폭을 대략 30 내지 50 μm 정도로 제한함으로써 투명 영역(TA)의 비율을 최대화 할 수 있다.
배선 패턴(LP)이 2차원 그리드 형상으로 마련되고 배선 패턴(LP))을 제외한 영역은 모두 투명 영역(TA)이 될 수 있으므로, 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)의 투명 기판(13) 상에는 복수의 투명 영역(TA)이 2차원으로 배열되어 있는 것으로 볼 수 있다.
도 18의 예시에서는 픽셀마다 마이크로 픽셀 패키지(100)가 마련된다. 즉, 각 픽셀을 구성하는 복수의 무기 발광 소자(120)는 마이크로 픽셀 패키지(100)에 함께 실장된 픽셀 회로(131)로부터 구동 전류(ID)를 공급받을 수 있다.
복수의 무기 발광 소자(120)는 배선 패턴(LP)으로부터 전원을 공급받을 수 있고, 마이크로 픽셀 IC(130)는 배선 패턴으로부터 전원 및 제어 신호를 공급받을 수 있다.
배선 패턴으로부터 공급되는 제어 신호는 게이트 신호와 데이터 신호를 포함할 수 있다.
도 19는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 투명 기판 상에 배치되는 마이크로 픽셀 패키지의 다른 예시를 나타낸 도면이고, 도 20은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 도 19의 예시와 같이 배치되었을 때 마이크로 픽셀 IC의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 하나의 마이크로 픽셀 패키지(100)가 인접한 다른 픽셀까지 제어하는 것도 가능하다. 당해 예시를 참조하면, 하나의 마이크로 픽셀 패키지(100)가 좌우에 인접하게 위치한 다른 픽셀들에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120)에도 구동 전류(ID)를 공급할 수 있다.
이 경우, 도 20에 도시된 바와 같이, 마이크로 픽셀 패키지(100)에는 3개의 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 회로(131)가 마련될 수 있다. 하나의 픽셀에 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀이 포함된 경우에는 하나의 픽셀을 구동하기 위해, 적색 픽셀 회로(131R), 녹색 픽셀 회로(131G) 및 청색 픽셀 회로(131B)가 마련될 수 있다.
마이크로 픽셀 IC(130)에는 마이크로 픽셀 IC(130)에 입력된 다양한 신호들을 복수의 픽셀 회로(131)에 적절하게 분배하는 IC 컨트롤 회로(133)가 마련될 수 있다.
IC 컨트롤 회로(133)는 드라이버 IC(200)로부터 전달되는 데이터 신호와 게이트 신호를 제어 대상 픽셀을 구동하기 위한 복수의 픽셀 회로(131P)에 분배할 수 있다. 이로써, 디스플레이 패널(11)이 드라이버 IC(200)나 타이밍 컨트롤러(500)와 연결되기 위해 필요한 배선의 개수를 줄일 수 있다.
또한, 픽셀을 온/오프하기 위한 게이트 신호를 마이크로 픽셀 IC(130)에서 생성하는 것도 가능하다. 이 경우, 드라이버 IC(200)의 부피와 로드를 줄이고 게이트 신호의 전달 과정에서 발생하는 IR 드롭 문제도 해결할 수 있으며, 배선의 복잡도도 줄일 수 있다. 게이트 신호는 IC 컨트롤 회로(133)에서 생성하는 것도 가능하고, 마이크로 픽셀 IC(130)에 별도의 게이트 신호 생성 회로가 마련되는 것도 가능하다.
픽셀 회로(131)와 함께 마이크로 픽셀 패키지(100)에 마련된 무기 발광 소자(120)들은 전술한 비아홀이나 측면 배선을 통해 구동 전류를 공급 받을 수 있다.
마이크로 픽셀 패키지(100)에 마련되지 않고 배선 패턴(LP) 상에 실장된 좌우의 픽셀들은 마이크로 픽셀 패키지(100)에서 출력되는 구동 전류를 배선 패턴(LP)을 통해 공급받을 수 있다.
도 21은 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 투명 기판 상에 배치되는 마이크로 픽셀 패키지의 또 다른 예시를 나타낸 도면이고, 도 22는 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 모듈에 있어서, 마이크로 픽셀 패키지가 도 21의 예시와 같이 배치되었을 때 마이크로 픽셀 IC의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 21의 예시를 참조하면, 하나의 마이크로 픽셀 패키지(100)가 상하/좌우/대각선 방향으로 인접하게 위치한 다른 픽셀들에 배치된 복수의 무기 발광 소자(120)에도 구동 전류(ID)를 공급할 수 있다.
이 경우, 도 22에 도시된 바와 같이, 마이크로 픽셀 패키지(100)에는 9개의 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 회로(131)가 마련될 수 있다. 하나의 픽셀에 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀이 포함된 경우에는 하나의 픽셀을 구동하기 위해, 적색 픽셀 회로(131R), 녹색 픽셀 회로(131G) 및 청색 픽셀 회로(131B)가 마련될 수 있다.
픽셀 회로(131)와 함께 마이크로 픽셀 패키지(100)에 마련된 무기 발광 소자(120)들은 전술한 비아홀이나 측면 배선을 통해 구동 전류를 공급 받을 수 있다.
마이크로 픽셀 패키지(100)에 마련되지 않고 배선 패턴(LP) 상에 실장된 상하/좌우/대각선 방향으로 인접하게 위치한 픽셀들은 마이크로 픽셀 패키지(100)에서 출력되는 구동 전류를 배선 패턴(LP)을 통해 공급받을 수 있다.
도 23은 복수의 디스플레이 모듈에 의해 구현되는 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
전술한 실시예에 따른 디스플레이 모듈(10)을 복수 개 결합하여 디스플레이 장치(1)를 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 디스플레이 모듈(10)은 각각 디스플레이 패널(11)을 구동하는 드라이버 IC(200)를 포함할 수 있다. 드라이버 IC(200)는 COF(Chip on Film) 또는 FOG(Film on Glass) 본딩, COG(Chip on Glass) 본딩, TAB(Tape Automated Bonding) 등 다양한 본딩 방식 중 하나를 채용하여 디스플레이 패널(11)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 예로, 디스플레이 패널(11)은 드라이버 IC(200)가 실장된 필름을 통해 FPCB와 연결될 수 있다. FPCB는 구동 보드(501)와 접속되어 디스플레이 모듈(10)을 구동 보드(501)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.
구동 보드(501)에는 타이밍 컨트롤러(500)가 마련될 수 있다. 따라서, 구동 보드(501)는 티콘(T-con) 보드라 지칭될 수도 있다. 복수의 디스플레이 모듈(10)은 구동 보드(501)로부터 영상 데이터, 타이밍 제어 신호 등을 공급받을 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(1)에는 메인 보드(301)와 전원보드(601)가 더 포함될 수 있다. 메인 보드(301)에는 메인 컨트롤러(300)가 마련되고, 전원 보드(601)에는 복수의 디스플레이 모듈(10)에 전원을 공급하기 위해 필요한 전원 회로가 마련될 수 있다.
전원 보드(601)는 복수의 디스플레이 모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)과 FPCB를 통해 전기적으로 연결될 수 있고, FPCB를 통해 연결된 복수의 디스플레이 모듈(10)에 전원 전압(VDD), 기준 전압(Vss), 각종 동작 전원 등을 공급할 수 있다.
전술한 예시에서는 복수의 디스플레이 모듈(10)이 구동 보드(501)를 공유하는 것으로 설명하였으나, 개별 디스플레이 모듈(10)마다 별도의 구동 보드(501)가 연결되는 것도 가능하다. 또는, 복수의 디스플레이 모듈(10)을 그룹화하고, 그룹 당 하나의 구동 보드(501)를 연결하는 것도 가능하다.
하나 이상의 실시예에 따른 투명 디스플레이 모듈(10)은 백라이트 유닛, 액정층 또는 봉지층을 필요로 하지 않고, 초소형의 마이크로 LED와 이를 구동하기 위한 구동 회로 및 배선만 있으면 되기 때문에 투명 디스플레이 장치의 구현에 있어 중요한 요소인 개구율 확보에 더욱 유리하다.
또한, 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 수직 방향으로 적층되기 때문에, 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 투명 기판(13) 상에서 차지하는 면적이 줄어들고 투명 기판(13)의 개구율이 증가된다.
하나 이상의 실시예에 따른 투명 디스플레이 모듈(10)은, 투명 기판(13); 상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴(LP); 상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC(130); 상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자(120); 및 상기 2차원 그리드 형상의 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역(TA);을 포함한다.
하나 이상의 실시예에 따른 투명 디스플레이 모듈(10)은 백라이트 유닛, 액정층 또는 봉지층을 필요로 하지 않고, 초소형의 마이크로 LED와 이를 구동하기 위한 구동 회로 및 배선만 있으면 되기 때문에 투명 디스플레이 장치의 구현에 있어 중요한 요소인 개구율 확보에 더욱 유리하다.
또한, 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 수직 방향으로 적층되기 때문에, 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 투명 기판(13) 상에서 차지하는 면적이 줄어들고 투명 기판(13)의 개구율이 증가된다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130)는, 상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 픽셀 회로(131)를 할 수 있다.
상기 투명 디스플레이 모듈(10)은, 상기 배선 패턴 상에 마련되는 마이크로 픽셀 패키지(100);를 더 포함할 수 있다.
마이크로 픽셀 패키지(100) 내에는 마이크로 픽셀 IC(130)와 복수의 무기 발광 소자(120)가 수직 방향으로 적층되어 있고, 이러한 마이크로 픽셀 패키지(100)가 배선 패턴(LP) 상에 배치됨으로써, 투명 기판(13) 상에서 배선 패턴(LP)을 제외하고는 모두 투명 영역(TA)이 될 수 있다.
상기 마이크로 픽셀 패키지(100)는, 중계 기판(110); 상기 중계 기판(110)의 상부에 배치되는 상기 복수의 무기 발광 소자(120); 상기 중계 기판(110)의 하부에 배치되는, 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC(130);를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 픽셀 패키지(100)는, 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC(130); 및 상기 마이크로 픽셀 IC(130)의 상면에 실장되는 상기 복수의 무기 발광 소자(120);를 포함할 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자(120)는, 2차원으로 배열되는 복수의 픽셀을 구성하고, 상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 구성될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130)는, 상기 복수의 픽셀에 각각 대응되고, 상기 복수의 무기 발광 소자(120)는, 상기 복수의 픽셀 중 상기 복수의 무기 발광 소자(120)가 포함되는 픽셀에 대응되는 마이크로 픽셀 IC(130)로부터 상기 구동 전류를 공급받을 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 중 적어도 하나는, 상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀에 상기 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130)는, 상기 복수의 픽셀의 개수보다 적은 개수로 마련될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 중 적어도 하나는, 상기 배선 패턴을 통해, 상기 복수의 픽셀 중 인접한 적어도 하나의 픽셀에 상기 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 배선 패턴(LP)은, 영상 표시를 위한 게이트 신호 및 데이터 신호를 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC에 전달할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 중 적어도 하나는, 상기 전달된 게이트 신호 및 데이터 신호를 상기 2 이상의 픽셀에 각각 구동 전류를 공급하는 2 이상의 픽셀 회로에 분배하는 IC 컨트롤 회로(133)를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따른 투명 디스플레이 장치(1)는, 적어도 하나의 디스플레이 모듈(10); 및 상기 적어도 하나의 디스플레이 모듈(10)에 공급할 구동 신호를 생성하는 드라이버 IC(200);을 포함한다.
상기 적어도 하나의 디스플레이 모듈(10)은, 투명 기판(13); 상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴(LP); 상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC(130); 상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자(120); 및 상기 2차원 그리드 형상의 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역(TA);을 포함한다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130)는, 상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 픽셀 회로(131)를 포함한다.
상기 투명 디스플레이 장치(1)는, 상기 배선 패턴 상에 마련되는 마이크로 픽셀 패키지(100);를 더 포함할 수 있다.
상기 마이크로 픽셀 패키지(100)는, 중계 기판(110); 상기 중계 기판(110)의 상부에 배치되는 상기 복수의 무기 발광 소자(120); 상기 중계 기판(110)의 하부에 배치되는, 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC(130);를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 픽셀 패키지(100)는, 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC(130); 및 상기 마이크로 픽셀 IC(130)의 상면에 실장되는 상기 복수의 무기 발광 소자(120);를 포함할 수 있다.
상기 복수의 무기 발광 소자(120)는, 2차원으로 배열되는 복수의 픽셀을 구성하고, 상기 복수의 픽셀 각각은, 상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 구성될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130)는, 상기 복수의 픽셀에 각각 대응되고, 상기 복수의 무기 발광 소자(120)는, 상기 복수의 픽셀 중 상기 복수의 무기 발광 소자(120)가 포함되는 픽셀에 대응되는 마이크로 픽셀 IC(130)로부터 상기 구동 전류를 공급받을 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 중 적어도 하나는, 상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀에 상기 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130)는, 상기 복수의 픽셀의 개수보다 적은 개수로 마련될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 중 적어도 하나는, 상기 배선 패턴을 통해, 상기 복수의 픽셀 중 인접한 적어도 하나의 픽셀에 상기 구동 전류를 공급할 수 있다.
상기 배선 패턴(LP)은, 영상 표시를 위한 게이트 신호 및 데이터 신호를 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC에 전달할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 픽셀 IC(130) 중 적어도 하나는, 상기 전달된 게이트 신호 및 데이터 신호를 상기 2 이상의 픽셀에 각각 구동 전류를 공급하는 2 이상의 픽셀 회로에 분배하는 IC 컨트롤 회로(133)를 더 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴;
    상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC;
    상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자; 및
    상기 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역;을 포함하고,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 적어도 하나의 픽셀 회로를 포함하는 투명 디스플레이 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 패턴 상에 마련되는 마이크로 픽셀 패키지;를 더 포함하고,
    상기 마이크로 픽셀 패키지는,
    중계 기판;
    상기 중계 기판의 상부에 배치되는 상기 복수의 무기 발광 소자;
    상기 중계 기판의 하부에 배치되는, 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC;를 포함하는 투명 디스플레이 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 패턴 상에 마련되는 마이크로 픽셀 패키지;를 더 포함하고,
    상기 마이크로 픽셀 패키지는,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC; 및
    상기 마이크로 픽셀 IC의 상면에 실장되는 상기 복수의 무기 발광 소자;를 포함하는 투명 디스플레이 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 무기 발광 소자는,
    2차원으로 배열되는 복수의 픽셀을 구성하고,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 구성되는 투명 디스플레이 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 복수의 픽셀에 각각 대응되고,
    상기 복수의 무기 발광 소자는,
    대응되는 마이크로 픽셀 IC로부터 상기 구동 전류를 공급받는 투명 디스플레이 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 적어도 하나의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 복수의 픽셀 중 2 이상의 픽셀에 상기 구동 전류를 공급하는 투명 디스플레이 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC에 포함된 마이크로 픽셀 IC의 개수는,
    상기 복수의 픽셀에 포함된 픽셀의 개수보다 적은 개수로 마련되는 투명 디스플레이 모듈.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 적어도 하나의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 배선 패턴을 통해, 상기 복수의 픽셀 중 인접한 적어도 하나의 픽셀에 상기 구동 전류를 공급하는 투명 디스플레이 모듈.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 배선 패턴은,
    영상 표시를 위한 게이트 신호 및 데이터 신호를 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC에 전달하는 투명 디스플레이 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 적어도 하나의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 전달된 게이트 신호 및 데이터 신호를 상기 2 이상의 픽셀에 각각 구동 전류를 공급하는 2 이상의 픽셀 회로에 분배하는 IC 컨트롤 회로를 더 포함하는 투명 디스플레이 모듈.
  11. 적어도 하나의 디스플레이 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 디스플레이 모듈에 공급할 구동 신호를 생성하는 드라이버 IC;을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 디스플레이 모듈은,
    투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 2차원 그리드 형상으로 마련되는 배선 패턴;
    상기 배선 패턴 상에 마련되는 복수의 마이크로 픽셀 IC;
    상기 배선 패턴 또는 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 상에 마련되는 복수의 무기 발광 소자; 및
    상기 배선 패턴이 마련되지 않은 영역에 형성되는 복수의 투명 영역;을 포함하고,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 복수의 무기 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 적어도 하나의 픽셀 회로를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배선 패턴 상에 마련되는 마이크로 픽셀 패키지;를 더 포함하고,
    상기 마이크로 픽셀 패키지는,
    중계 기판;
    상기 중계 기판의 상부에 배치되는 상기 복수의 무기 발광 소자;
    상기 중계 기판의 하부에 배치되는, 상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC;를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 배선 패턴 상에 마련되는 마이크로 픽셀 패키지;를 더 포함하고,
    상기 마이크로 픽셀 패키지는,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC 중 하나의 마이크로 픽셀 IC; 및
    상기 마이크로 픽셀 IC의 상면에 실장되는 상기 복수의 무기 발광 소자;를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 무기 발광 소자는,
    2차원으로 배열되는 복수의 픽셀을 구성하고,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    상기 복수의 무기 발광 소자 중 2 이상의 무기 발광 소자로 구성되는 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 픽셀 IC는,
    상기 복수의 픽셀에 각각 대응되고,
    상기 복수의 무기 발광 소자는,
    대응되는 마이크로 픽셀 IC로부터 상기 구동 전류를 공급받는 투명 디스플레이 장치.
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