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Abstract
【課題】発光素子を任意の領域内にのみ配置されるように誘導して発光素子を均一に整列し、各画素の輝度が均一な表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、第1電極、前記第1電極と離隔して対向するように配置された第2電極、前記第1電極と前記第2電極を覆うように配置された第1絶縁層、前記第1絶縁層上の少なくとも一部に配置され、前記第1電極および前記第2電極と前記第1絶縁層が重なる領域の少なくとも一部を露出する第2絶縁層および前記第1電極と前記第2電極との間で前記露出した第1絶縁層上に配置された少なくとも一つの発光素子を含み、前記第2絶縁層は、前記第1絶縁層を露出させて前記第1電極および前記第2電極が互いに対向する領域上で互いに離隔して配置された少なくとも一つの開口部と、前記開口部の間の領域であるブリッジ部を含み、前記発光素子は、前記開口部上に配置され得る。
【選択図】図1
【解決手段】表示装置は、第1電極、前記第1電極と離隔して対向するように配置された第2電極、前記第1電極と前記第2電極を覆うように配置された第1絶縁層、前記第1絶縁層上の少なくとも一部に配置され、前記第1電極および前記第2電極と前記第1絶縁層が重なる領域の少なくとも一部を露出する第2絶縁層および前記第1電極と前記第2電極との間で前記露出した第1絶縁層上に配置された少なくとも一つの発光素子を含み、前記第2絶縁層は、前記第1絶縁層を露出させて前記第1電極および前記第2電極が互いに対向する領域上で互いに離隔して配置された少なくとも一つの開口部と、前記開口部の間の領域であるブリッジ部を含み、前記発光素子は、前記開口部上に配置され得る。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置に関し、より詳細には無機発光ダイオードアレイを含む表示装置に関する。
表示装置は、マルチメディアの発達につれ、その重要性が増大している。これに応じて有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display,OLED)、液晶表示装置(Liquid Crystal Display,LCD)などのような様々な種類の表示装置が使われている。
表示装置の画像を表示する装置として有機発光表示パネルや液晶表示パネルのような表示パネルを含む。そのうち発光表示パネルとしては発光素子を含み得るが、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode,LED)は、有機物を蛍光物質として用いる有機発光ダイオード(OLED)、無機物を蛍光物質として用いる無機発光ダイオードなどがある。
有機発光ダイオード(OLED)は、発光素子の蛍光物質として有機物を用いることにより、製造工程が簡単でかつ表示素子がフレキシブルな特性を有し得る長所がある。しかし、有機物は高温の駆動環境に脆弱であり、青色光の効率が相対的に低いと知られている。
反面、無機発光ダイオードは、蛍光物質として無機物半導体を用い、高温の環境でも耐久性を有し、有機発光ダイオードに比べて青色光の効率が高い長所がある。また、従来の無機発光ダイオード素子の限界として指摘されていた製造工程においても、誘電泳動(Dielectrophoresis,DEP)法を用いた転写方法が開発された。これに有機発光ダイオードに比べて耐久性および効率に優れた無機発光ダイオードに対する研究が続けられている。
本発明が解決しようとする課題は、発光素子を任意の領域内にのみ配置されるように誘導して発光素子を均一に整列し、各画素の輝度が均一な表示装置を提供することにある。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
前記課題を解決するための一実施形態による表示装置は、第1電極、前記第1電極と離隔して対向するように配置された第2電極、前記第1電極と前記第2電極を覆うように配置された第1絶縁層、前記第1絶縁層上の少なくとも一部に配置され、前記第1電極および前記第2電極と前記第1絶縁層が重なる領域の少なくとも一部を露出する第2絶縁層および前記第1電極と前記第2電極との間で前記露出した第1絶縁層上に配置された少なくとも一つの発光素子を含み、前記第2絶縁層は、前記第1絶縁層を露出させて前記第1電極および前記第2電極が互いに対向する領域上で互いに離隔して配置された少なくとも一つの開口部および前記開口部の間の領域であるブリッジ部を含み、前記発光素子は、前記開口部上に配置され得る。
少なくとも一つの前記開口部は、前記第1電極が延びる方向である第1方向に配置され、前記開口部は、隣り合う他の前記開口部と離隔し得る。
前記第1絶縁層および前記第2絶縁層は、エッチング選択比が異なる材料を含み得る。
前記第2絶縁層は、前記開口部の中心を基準に前記第1方向と交差する方向である第2方向の一側領域と他側領域が区分され、前記ブリッジ部は、前記一側領域と前記他側領域を連結し得る。
前記ブリッジ部は、前記第2方向に延び得る。
前記開口部は、第1開口部および第1開口部と前記第1方向に隣り合って離隔する第2開口部を含み、前記発光素子は、前記第1開口部上に配置された第1発光素子および第2発光素子および前記第2開口部上に配置された第3発光素子を含み得る。
前記第1発光素子および前記第2発光素子は、前記第1開口部内で互いに離隔して配置され得る。
前記第1発光素子が前記第2発光素子と離隔する間隔は、前記第1発光素子が前記第3発光素子と離隔する間隔より短くてもよい。
前記第1開口部および前記第2開口部に配置された前記発光素子の密度は、前記第1開口部と前記第2開口部との間の前記ブリッジ部に配置された発光素子の密度より大きくてもよい。
前記開口部は、前記第1電極および前記第2電極が互いに対向する方向の各側部と重なるように配置され得る。
前記開口部の中心は、前記第2電極より前記第1電極と隣接して配置され、前記第1電極と前記開口部が重なる第1重複部は、前記第2電極と前記開口部が重なる第2重複部より広くてもよい。
前記開口部は、前記第1電極が延びる方向である第1方向と交差する方向である第2方向に測定された幅は前記第1電極および前記第2電極の中心間の離隔している間隔より短く、前記第1電極と前記第2電極の互いに対向する各側部間の離隔している間隔より長くてもよい。
前記開口部の中心で前記第1方向に測定された幅は、前記開口部の両端部で前記第1方向に測定された幅より短くてもよい。
前記開口部の前記第2方向に測定された幅は、前記発光素子の長軸の長さより長くてもよい。
前記第1電極は、第1電極連結部および前記第1電極連結部と接続されて円形の形状を有する第1電極対向部を含み、前記第2電極は、前記第1電極対向部と離隔して外面を囲むように配置され、前記第1電極連結部と離隔する状態で終止した第2電極対向部および前記第2電極対向部と接続された第2電極連結部を含み得る。
前記発光素子は、前記第1電極対向部および前記第2電極対向部が離隔している間に配置され、前記発光素子の一端は前記第2電極対向部上に配置され、前記発光素子の他端は前記第1電極対向部上に配置され得る。
前記課題を解決するための他の実施形態による表示装置は、第3方向に延び、互いに離隔して配置される第1電極幹部および第2電極幹部、前記第1電極幹部で分枝され、前記第3方向と交差する第4方向に延びて配置された少なくとも一つの第1電極枝部、前記第2電極幹部で分枝され、前記第4方向に延びて配置された第2電極枝部、前記第1電極枝部および前記第2電極枝部を覆う第1絶縁層、前記第1絶縁層上の少なくとも一部に配置され、前記第1電極枝部および前記第2電極枝部と前記第1絶縁層が重なる領域の少なくとも一部を露出する第2絶縁層、前記第1電極枝部と前記第2電極枝部との間で前記露出した第1絶縁層上に配置された少なくとも一つの発光素子および前記第1電極枝部および前記発光素子の一端部と接触する第1接触電極、および前記第2電極枝部および前記発光素子の他端部と接触する第2接触電極を含み、前記第2絶縁層は、前記第1絶縁層を露出させて前記第1電極枝部および前記第2電極枝部が互いに対向する領域上で互いに離隔して配置された少なくとも一つの開口部および前記開口部の間の領域であるブリッジ部を含み、前記発光素子は、前記開口部上に配置され得る。
前記第1絶縁層および前記第2絶縁層は、エッチング選択比が異なる材料を含み得る。
前記第1絶縁層および前記第2絶縁層は、前記開口部の前記第4方向の両端部と離隔する領域でパターニングされて前記第1電極枝部と前記第2電極枝部が露出し、前記第1接触電極および前記第2接触電極は、それぞれ前記露出した第1電極枝部および第2電極枝部と接触し得る。
前記発光素子の前記一端部は前記第1電極枝部と電気的に接続され、前記他端部は前記第2電極枝部と電気的に接続され、前記発光素子の前記一端部はn型に導電された半導体を含み、前記他端部はp型に導電された半導体を含み得る。
その他実施形態の具体的な内容は、詳細な説明および図面に含まれている。
一実施形態による表示装置は、第1電極と第2電極上の絶縁層の一部領域を露出させる開口部のパターンを含み、発光素子の整列を前記開口部のパターン内に誘導することができる。したがって、前記開口部のパターンは、第1電極と第2電極が対向する領域上で一定間隔を有して離隔して配置されることによって発光素子を均一に整列することができる。そのため、表示装置は各画素ごとに均一な輝度を有することができる。
実施形態による効果は、以上で例示した内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。
素子(elements)または層が他の素子または層の「上(on)」と称する場合、他の素子のすぐ上にまたは中間に他の層または他の素子を介在する場合をすべて含む。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を称する。
第1、第2などが多様な構成要素を叙述するために使われるが、これら構成要素はこれら用語によって制限されないことはもちろんである。これらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使うものである。したがって、以下で言及される第1構成要素は、本発明の技術的思想内で第2構成要素であり得ることはもちろんである。
以下、添付する図面を参照して実施形態について説明する。
図1は一実施形態による表示装置の断面図である。
表示装置10は画素PXで定義される領域を少なくとも一つ含み得る。複数の画素PXは表示装置10の表示部に配置され、それぞれ特定波長帯の光を表示装置10の外部に放出することができる。図1では3個の画素(PX1,PX2,PX3)を例示的に示しているが、表示装置10がより多くの数の画素を含み得ることは自明である。図面では断面上一方向、例えば第1方向D1へのみ配置される複数の画素PXを示しているが、複数の画素PXは第1方向D1と交差する方向である第2方向D2に配置されることもできる。また、図1の画素PXが複数に分割されてそれぞれが一つの画素PXを構成することもできる。必ずしも図1のように画素が平行して第1方向D1にのみ配置されるものではなく、垂直方向(または、第2方向D2)に配置されたりジグザグ型に配置されたりするなど多様な構造が可能である。
図面には示していないが、表示装置10は発光素子350が配置されて特定色の光を表示する発光部と発光部以外の領域で定義される非発光部を含み得る。非発光部は表示装置10の外部で視認されないように特定部材によってカバーされる。非発光部には発光部に配置される発光素子350を駆動するための多様な部材が配置され得る。一例として、非発光部には発光部に電気信号を印加するための配線、回路部、駆動部などが配置されるが、これに制限されるものではない。
複数の画素PXは特定波長帯の光を放出する発光素子350を一つ以上含んで色を表示することができる。発光素子350から放出される光は、表示装置10の発光部を介して外部で表示され得る。一実施形態において、互いに異なる色を表示する画素PXごとに互いに異なる色を発光する発光素子350を含み得る。例えば、赤色を表示する第1画素PX1は赤色の光を発光する発光素子350を含み、緑色を表示する第2画素PX2は緑色の光を発光する発光素子350を含み、青色を表示する第3画素PX3は青色の光を放出する発光素子350を含み得る。ただし、これに制限されるものではなく、場合によっては互いに異なる色を示す画素が同じ色(例えば青色)を発光する発光素子350を含み、発光経路上に波長変換層やカラーフィルタを配置して各画素の色を実現することもできる。ただし、これに制限されるものではなく、場合によっては隣接する画素PXが同じ色の光を放出することもできる。
図1を参照すると、表示装置10は、複数の電極(310,320)と複数の電極(310,320)上に配置される第2絶縁層520の開口部520Pおよび複数の発光素子350を含み得る。各電極(310,320)の少なくとも一部は、各画素PX内に配置され、発光素子350と電気的に接続され、発光素子350が特定色を発光するように電気信号を印加することができる。
また、各電極(310,320)の少なくとも一部は、発光素子350を整列するために、画素PX内の電場形成に活用することができる。具体的に説明すると、複数の画素PXに互いに異なる色を発光する発光素子350を整列させるとき、各画素PX別に互いに異なる発光素子350を正確に整列させることが必要である。誘電泳動法を用いて発光素子350を整列させるときには、発光素子350が含まれた溶液を表示装置10に塗布し、これに交流電源を印加して電場によるキャパシタンスを形成して発光素子350に誘電泳動力を加えて整列させることができる。
ここで、各電極(310,320)を覆うように配置され、開口部520Pを介して一部を露出させる第2絶縁層520が配置され、発光素子350が各電極(310,320)上で均一な位置に整列することができる。開口部520Pは各電極(310,320)上に形成される電場強度を制御し、特定領域に誘電泳動力をより強く形成することができる。そのため、発光素子350はより強い誘電泳動力が印加される特定領域に優先的に整列される。したがって、開口部520Pの形状に応じて各電極(310,320)上で発光素子350の整列を制御することができる。より詳しい説明は後述する。
複数の電極(310,320)は、第1電極310および第2電極320を含み得る。例示的な実施形態において、第1電極310は画素PXごとに分離した画素電極であり、第2電極320は複数の画素PXに沿って共通して接続された共通電極であり得る。第1電極310は発光素子350のアノード電極であり、第2電極320は発光素子350のカソード電極であり得る。ただし、これに制限されるものではなく、その反対の場合もあり得る。すなわち、第1電極310と第2電極320のいずれか一つはアノード電極で、他の一つはカソード電極であり得る。
第1電極310と第2電極320は、それぞれ第1方向D1に延びて配置される電極幹部(310S、320S)と電極幹部(310S、320S)で第1方向D1と交差する方向である第2方向D2に延びて分枝される少なくとも一つの電極枝部(310B、320B)を含み得る。
具体的には、第1電極310は、第1方向D1に延びて配置される第1電極幹部310Sと第1電極幹部310Sで分枝され、第2方向D2に延びる少なくとも一つの第1電極枝部310Bを含み得る。第1電極幹部310Sは図面には示していないが、一端部は信号印加パッドに接続され、他端部は第1方向D1に延びるが、各画素PXの間で電気的に接続が分離され得る。前記信号印加パッドは、表示装置10または外部の電力源と接続されて第1電極幹部310Sに電気信号を印加したり、上述した発光素子350の整列時の交流電源を印加したりすることができる。
任意の一画素の第1電極幹部310Sは、同一行に属する(例えば、第1方向D1に隣接する)隣り合う画素の第1電極幹部310Sと実質的に同一直線上に置かれてもよい。すなわち、一画素の第1電極幹部310Sは両端が各画素PXの間で離隔して終止するが、隣り合う画素の第1電極幹部310Sは前記一画素の第1電極幹部310Sの延長線に整列される。このような第1電極幹部310Sの配置は製造過程で一つの連結された幹電極として形成され、発光素子350の整列工程を行った後にレーザなどにより断線して形成されたものであり得る。そのため、各画素PXに配置される第1電極幹部310Sは、各第1電極枝部310Bに互いに異なる電気信号を印加することができ、第1電極枝部310Bはそれぞれ別個に駆動することができる。
第1電極枝部310Bは、第1電極幹部310Sの少なくとも一部で分枝され、第2方向D2に延びて配置され、第1電極幹部310Sに対向されて配置される第2電極幹部320Sと離隔する状態で終止することができる。すなわち、第1電極枝部310Bは、一端部が第1電極幹部310Sと接続され、他端部は第2電極幹部320Sと離隔する状態で画素PX内に配置され得る。第1電極枝部310Bは画素PXごとに電気的に分離する第1電極幹部310Sに接続されているので、画素PX別に互いに異なる電気信号の印加を受けることができる。
また、第1電極枝部310Bは、各画素PXに一つ以上配置され得る。図1では二つの第1電極枝部310Bが配置された場合を示しているが、これに制限されず複数配置され得る。この場合、第1電極枝部310Bは互いに離隔して配置され、後述する第2電極枝部320Bとそれぞれ離隔し得る。いくつかの実施形態において、第1電極枝部310Bの間に第2電極枝部320Bが配置され、各画素PXは第2電極枝部320Bを基準に対称構造を有することができる。ただし、これに制限されない。
第2電極320は、第1方向D1に延びて第1電極幹部310Sと離隔して対向するように配置される第2電極幹部320Sと第2電極幹部320Sで分枝されるが、第2方向D2に延びて第1電極枝部310Bと離隔して対向するように配置される少なくとも一つの第2電極枝部320Bを含み得る。第2電極幹部320Sも第1電極幹部310Sのように一端部は信号印加パッドに接続されることができる。ただし、第2電極幹部320Sは他端部が第1方向D1に隣接する複数の画素PXに延びることができる。すなわち、第2電極幹部320Sは各画素PXの間で電気的に接続されることができる。そのため、任意の一画素第2電極幹部320Sは、両端が各画素PXの間で隣り合う画素の第2電極幹部320Sの一端に接続されて各画素PXに同じ電気信号を印加することができる。
第2電極枝部320Bは、第2電極幹部320Sの少なくとも一部で分枝され、第2方向D2に延びて配置され、第1電極幹部310Sと離隔する状態で終止することができる。すなわち、第2電極枝部320Bは一端部が第2電極幹部320Sと接続され、他端部は第1電極幹部310Sと離隔している状態で画素PX内に配置され得る。第2電極枝部320Bは画素PXごとに電気的に接続される第2電極幹部320Sに接続されているので、画素PXごとに同じ電気信号の印加を受けることができる。
また、第2電極枝部320Bは第1電極枝部310Bと離隔して対向するように配置され得る。ここで、第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sは、各画素PXの中央を基準に互いに反対方向で離隔して対向するので、第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bは延びる方向が反対であり得る。すなわち、第1電極枝部310Bは第2方向D2の一方向に延び、第2電極枝部320Bは第2方向D2の他方向に延び、各枝部の一端部は画素PXの中央を基準に互いに反対方向に配置され得る。ただし、これに制限されず、第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sは画素PXの中央を基準に同じ方向で互いに離隔して配置されることもできる。この場合、各電極幹部(310S、320S)で分枝される第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bは同じ方向に延びることもできる。
第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bとの間には複数の発光素子350が整列される。具体的には、複数の発光素子350の少なくとも一部は、一端部が第1電極枝部310Bと電気的に接続され、他端部が第2電極枝部320Bと電気的に接続され得る。また、発光素子350と接続された第1電極枝部310Bと第2電極枝部320B上にはそれぞれ接触電極(361,362)が配置され得る。接触電極(361,362)は、発光素子350と各電極枝部(310B、320B)が電気的に接続されるように発光素子350と接触することができる。接触電極(361,362)は少なくとも発光素子350の両端の側部で接触することができる。そのため、発光素子350は電気信号の印加を受けて特定色の光を放出することができる。
いくつかの実施形態において、第1電極枝部310Bに接触する発光素子350の一端は、n型にドーピングされた導電性物質層であり、第2電極枝部320Bと接触する発光素子350の他端はp型にドーピングされた導電性物質層であり得る。ただし、これに制限されるものではない。
複数の発光素子350は、第1電極310と第2電極320との間に配置されるが、第1電極310と第2電極320上にはこれらを覆うものの一部が露出するように第2絶縁層520の開口部520Pが配置され、開口部520P上で複数の発光素子350が配置され得る。
具体的には、第1電極310と第2電極320上にはこれらを覆うように配置される第1絶縁層(510,図4に図示)、第1絶縁層510上に配置され、第1電極310と第2電極320が第1絶縁層510と重なる領域の少なくとも一部が露出するようにパターニングされた第2絶縁層520が配置され得る。第2絶縁層520は開口部520Pを含み、第1絶縁層510の少なくとも一部を露出させることができる。
第1絶縁層510は第1電極310と第2電極320を覆うように配置されてこれらを保護することができる。表示装置10の製造過程において第1電極310と第2電極320がショート(short)する現象を防止するために、第1絶縁層510が配置され得る。第1絶縁層510は第1電極310と第2電極320が互いに対向して離隔している領域にも配置され、これらを電気的に絶縁させることができる。また、図面には示していないが、第1電極310と第2電極320上部の少なくとも一部で第1絶縁層510がパターニングされて後述する接触電極(361,362)が第1電極310または第2電極320とコンタクトされ得る。
第2絶縁層520は、第1絶縁層510上に配置され、第1絶縁層510が第1電極310および第2電極320と重なる領域の少なくとも一部が露出するようにパターニングされ得る。一例として、第2絶縁層520は第1絶縁層510が第1電極310と第2電極320が互いに対向する各側部と重なる領域の少なくとも一部が露出するようにパターニングされ得る。すなわち、第2絶縁層520は開口部520Pを含み、開口部520Pは第1電極310と第2電極320が対向する前記各側部で第1絶縁層510の少なくとも一部を露出させることができる。発光素子350は第1電極310と第2電極320との間で前記露出した第1絶縁層510上に配置され得る。図1では開口部520Pが角ばった四角形に示されているが、これに制限されず、開口部520Pの形態や構造、配置などは多様であり得る。
第1絶縁層510と第2絶縁層520のより詳しい配置や積層構造などは図4に示す表示装置10の断面図を参照して後述する。以下では開口部520Pの形状や配置などについて詳しく説明する。
図2は図1のA部分を拡大した拡大図である。
図1および図2を参照すると、第2絶縁層520は複数の開口部520Pを含み、開口部520Pは互いに離隔して配置され得る。開口部520Pが互いに離隔して第2絶縁層520が存在する領域は開口部520Pを中心に第1方向D1の一側領域と他側領域を連結するブリッジの機能を遂行することもできる。ただし、これに制限されるものではなく、開口部520Pは第2絶縁層520の一部がパターニングされて露出した領域であり、開口部520Pの間にパターニングされていない領域が存在し得る。
複数の開口部520Pは第2方向D2に配列され得る。任意の開口部520Pは隣り合う他の開口部520Pと離隔して配置され、互いに異なる開口部520Pの間には第2絶縁層520が配置され得る。一画素PX内の開口部520Pの間に配置された第2絶縁層520は第1方向D1に延びることができ、隣り合う画素PX内の開口部520Pの間に配置された他の第2絶縁層520と実質的に一直線上に置くことができる。すなわち、開口部520Pは第2絶縁層520の一部を露出させることによって、第2絶縁層520は実質的に格子型に配置され得る。
開口部520Pは、第1電極310と第2電極320が互いに対向する領域に配置され、第1電極310と第2電極320が互いに対向する各側部と重なるように配置され得る。一つの開口部520Pは第1電極310と第2電極320の前記各側部からそれぞれ第1電極310と第2電極320の中心に向かって突出して配置され得る。
具体的には、開口部520Pの一軸方向、例えば第1方向D1に測定された幅d1は第1電極310と第2電極320の中心間の離隔している間隔l2より短く、第1電極310と第2電極320の互いに対向する各側部間の離隔している間隔l1より長くてもよい。すなわち、開口部520Pは第1絶縁層510上で第1電極310と第2電極320の前記各側部は露出するが、第1電極310と第2電極320の各中央は覆うように配置され得る。また、開口部520Pの中心と第1電極310と第2電極320の前記各側部間の離隔している領域の中心は互いに整列される。すなわち、開口部520Pは第1電極310と第2電極320との間で対称構造をなす。ただし、これに制限されるものではなく、いくつかの実施形態において、開口部520Pの中心はいずれか一つの電極と隣接するように配置され、第1電極310と第2電極320上で非対称構造をなすこともできる。
発光素子350の長軸の長さ(h、図7に図示)は、第1電極310と第2電極320の各側部間の離隔している間隔l1より長く、第1電極310と第2電極320の各中心間の離隔している間隔l2より短くてもよい。例示的な実施形態において、第1電極310と第2電極320の各中心間の離隔している間隔l2は発光素子350の長軸の長さ(h)の1.25倍~1.75倍であり得る。一例として、発光素子350の長軸の長さ(h)が4μm~7μmである場合、第1電極310と第2電極320の各中心間の離隔している間隔l2は5μm~12μmであり得る。ただし、これに制限されない。そのため、開口部520P上で発光素子350の両端部がそれぞれ第1電極310と第2電極320上に配置され、後述する接触電極(361,362)と発光素子350の両端部が接触することができる。
一方、開口部520Pの前記一軸と交差する他軸方向に測定された幅、例えば第2方向D2に測定された幅(d2,d2’)は各電極(310,320)の中央に行くほど一定であり得る。図2を参照すると、開口部520Pの中心で第2方向D2に測定された幅d2は開口部520Pの端部で第2方向D2に測定された幅d2’と同一であり得る。すなわち、開口部520Pの形状が実質的に角ばった四角形であり得る。ただし、開口部520Pの形状はこれに制限されず、多様な構造を有することができる。いくつかの実施形態において、開口部520Pの第2方向D2に測定された幅d2は開口部520Pの端部に行くほど短くなり、開口部520Pの両端部がラウンド形状に形成される。他の実施形態において、開口部520Pの中心で測定された幅d2は各電極(310,320)の中央に行くほど長くなる。より詳しい説明は他の実施形態が参照される。
また、開口部520Pの第2方向D2に測定された幅d2は、第1電極310および第2電極320の第2方向D2に測定された幅より短くてもよい。そのため、一つの第1電極310および第2電極320上で開口部520Pは複数配置され得る。
複数の発光素子350は前述したように、第1電極310と第2電極320との間で開口部520P上に配置される。発光素子350は、一端部は第1電極310または第1電極枝部310Bと接触し、他端部は第2電極320または第2電極枝部320Bと接触することができる。一例として、発光素子350は第2方向D2に整列され、互いに平行して離隔して配置され得る。
発光素子350は任意の第1発光素子350_1、第1発光素子350_1と第1開口部520P_1内で比較的隣接するように配置された任意の第2発光素子350_2、および第1開口部520P_1と隣り合うように配置された第2開口部520P_2上に配置された任意の第3発光素子350_3を含み得る。第1発光素子350_1と第2発光素子350_2は、第1開口部520P_1内で互いに離隔している状態で第1電極310と第2電極320との間で整列される。第1発光素子350_1と第2発光素子350_2が離隔している間隔は一定であり得るが、これに制限されず多様であり得る。
第3発光素子350_3は、第1発光素子350_1と第2発光素子350_2が配置された第1開口部520P_1と一定間隔離隔している第2開口部520P_2上に配置され、互いに離隔している状態に整列される。第1開口部520P_1と第2開口部520P_2は互いに一定の間隔で離隔し得る。すなわち、第1発光素子350_1は、第2発光素子520_2と多様な間隔で離隔し得るが、第3発光素子350_3とは比較的均一に離隔し得る。
また、発光素子350は、開口部520P上に高い密度に配置されることができ、複数の開口部520Pが離隔して第2絶縁層520が存在する領域、例えば、開口部520Pを中心に第1方向D1の一側領域と他側領域を連結するブリッジ領域では少なく配置され得る。
第1電極310と第2電極320との間に交流電源を印加して電場によるキャパシタンスを形成する場合、発光素子350に誘電泳動力(FDEP)が伝達され得る。発光素子350に印加される誘電泳動力の強度は電場の空間的変化によって変わる。例えば、電場強度が異なる隣接する二つの領域が存在する場合、誘電泳動力は電場強度がより強い領域方向により強く作用される。
第2絶縁層520の開口部520Pは、第1絶縁層510の一部領域が露出するように配置されるので、交流電源によって形成される電場強度は第1絶縁層510と第2絶縁層520上で異なる。第1絶縁層510と第2絶縁層520の材料の選択に応じて、第1絶縁層510に形成される電場強度がより強い場合を仮定すると、第1絶縁層510と第2絶縁層520上に形成される電場強度は第2絶縁層520の開口部520P上で空間的変化が生じ得る。そのため、開口部520P上で発光素子350に印加される誘電泳動力がより強い。そのため、第1電極310と第2電極320との間で、開口部520P上での発光素子350の優先的整列を誘導することができる。
開口部520Pは各画素PX内で発光素子350が均一に配置されるようにすることができる。発光素子350が第1絶縁層510上で直接誘電泳動法によって整列される場合、第1電極310と第2電極320との間で任意の整列度で配置され得る。反面、開口部520Pを含む第2絶縁層520を形成した後発光素子350を整列する場合、開口部520P上に発光素子350が優先的に整列されるので、発光素子350を均一に整列することができる。したがって、表示装置10は画素PXごとに均一な輝度を有することができ、発光素子350の整列により一つの画素PXで光が分離して放出される現象を防止することができる。
一方、図1に示すように、第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sは、それぞれコンタクトホール、例えば、第1電極コンタクトホールCNTDおよび第2電極コンタクトホールCNTSを介して後述する薄膜トランジスタ120または電源配線161と電気的に接続されることができる。図1では第1電極幹部310Sと第2電極幹部320S上のコンタクトホールは各画素PX別に配置された場合を示しているが、これに制限されるものではない。前述したように、第2電極幹部320Sの場合、隣接する画素PXに延びて電気的に接続されるので、いくつかの実施形態で第2電極幹部320Sは一つのコンタクトホールを介して薄膜トランジスタと電気的に接続されることができる。
図3は図1の表示装置の一画素の等価回路図である。図面には示していないが、表示装置10は複数の画素PXを含み得る。図2では任意の第i、j画素(PX(i,j))を例示して説明する。
図3を参照すると、表示装置10の任意の画素(PX(i,j))は、第iスキャン線SLi、第jデータ線DLj、第1スイッチング素子TR1、第2スイッチング素子TR2、発光素子350およびストレージキャパシタCstを含み得る。
第1スイッチング素子TR1は、第iスキャン線SLi、第jデータ線DLjおよび第2スイッチング素子TR2と電気的に接続されることができる。例示的な実施形態において、第1スイッチング素子TR1と第2スイッチング素子TR2は薄膜トランジスタのような三端子素子であり得る。以下では、第1スイッチング素子TR1および第2スイッチング素子TR2が薄膜トランジスタである場合を例示して説明する。
第1スイッチング素子TR1は、第iスキャン線SLiと電気的に接続される制御電極、第jデータ線DLjと電気的に接続される一電極および第2スイッチング素子TR2の制御電極と電気的に接続される他電極を含み得る。
第2スイッチング素子TR2は、第2スイッチング素子TR2の他電極と電気的に接続される制御電極、第1駆動電圧QVDDが提供される第1駆動電圧線QVDDLと電気的に接続される一電極および発光素子350と電気的に接続される他電極を含み得る。
ストレージキャパシタCstは、一電極が第1スイッチング素子TR1の他電極と電気的に接続され得、第1駆動電圧QVDDを提供する第1駆動電圧線QVDDLと、他電極が電気的に接続されることができる。
第1スイッチング素子TR1は、第iスキャン線SLiから提供されたスキャン信号Siに応じてターンオンし、第jデータ線DLjから提供されたデータ信号DjをストレージキャパシタCstに提供することができる。ストレージキャパシタCstは提供されたデータ信号Djの電圧と第1駆動電圧QVDDの電圧差を充電することができる。第2スイッチング素子TR2はストレージキャパシタCstに充電される電圧に応じて、発光素子350に提供される駆動電流の電流量を制御することができる。すなわち、第1スイッチング素子TR1はスイッチングトランジスタであり得、第2スイッチング素子TR2は駆動トランジスタであり得る。
発光素子350は、第1電極310と接続される一端部は第2スイッチング素子TR2の前記他電極と電気的に接続されることができる。発光素子350は第2スイッチング素子TR2の前記他電極を介して電流の印加を受けることができる。発光素子350が第2電極320と接続される他端部は第2駆動電圧線QVSSLと電気的に接続されて第2駆動電圧QVSSが印加されることができる。第1駆動電圧QVDDは第2駆動電圧QVSSより電圧レベルが高い。
一方、図3では表示装置10が2個のスイッチング素子である第1スイッチング素子TR1、第2スイッチング素子TR2と一つのキャパシタであるストレージキャパシタCstを含む場合を示しているが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態において、表示装置10はより多くの数のスイッチング素子を含み得る。図面には示していないが、表示装置10は互いに異なる7個のスイッチング素子と一つの駆動スイッチング素子および一つのストレージキャパシタを含むこともできる。
以下では、図4を参照して表示装置10上に配置される複数の部材のより具体的な構造について説明する。
図4は図1のI-I’線とII-II’線に沿って切断した断面図である。図4は一画素PXのみを示しているが、他の画素の場合にも同様に適用することができる。
図1および図4を参照すると、表示装置10は基板110、基板110上に配置された薄膜トランジスタ(120,140)、薄膜トランジスタ(120,140)の上部に配置された電極(310,320)と発光素子350を含み得る。薄膜トランジスタは第1薄膜トランジスタ120と第2薄膜トランジスタ140を含み得、これらはそれぞれ駆動トランジスタとスイッチングトランジスタであり得る。各薄膜トランジスタ(120,140)は活性層、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含み得る。第1電極310は第1薄膜トランジスタ120のドレイン電極と電気的に接続されることができる。
さらに具体的に説明すると、基板110は絶縁基板であり得る。基板110はガラス、石英、または、高分子樹脂などの絶縁物質からなる。前記高分子物質の例としては、ポリエーテルサルホン(polyethersulphone:PES)、ポリアクリレート(polyacrylate:PA)、ポリアリレート(polyarylate:PAR)、ポリエーテルイミド(polyetherimide:PEI)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene naphthalate:PEN)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terepthalate:PET)、ポリフェニレンサルファイド(polyphenylene sulfide:PPS)、ポリアリレート(polyallylate)、ポリイミド(polyimide:PI)、ポリカーボネート(polycarbonate:PC)、セルローストリアセテート(cellulose triacetate:CAT)、セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate:CAP)またはこれらの組み合わせが挙げられる。基板110はリジッド基板であり得るが、ベンディング(bending)、フォールディング(folding)、ローリング(rolling)などが可能なフレキシブル(flexible)基板であり得る。
基板110上にはバッファ層115が配置され得る。バッファ層115は不純物イオンが拡散することを防止し、水分や外気の浸透を防止し、表面平坦化機能を遂行することができる。バッファ層115はシリコン窒化物、シリコン酸化物、または、シリコン酸窒化物などを含み得る。
バッファ層115上には半導体層が配置される。半導体層は第1薄膜トランジスタ120の第1活性層126、第2薄膜トランジスタ140の第2活性層146および補助層163を含み得る。半導体層は多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸化物半導体などを含み得る。
半導体層上には第1ゲート絶縁層170が配置される。第1ゲート絶縁層170は半導体層を覆う。第1ゲート絶縁層170は薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能することができる。第1ゲート絶縁層170はシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタニウム酸化物などを含み得る。これらは単独でまたは互いに組合わせて使用することができる。
第1ゲート絶縁層170上には第1導電層が配置される。第1導電層は第1ゲート絶縁層170を挟んで第1薄膜トランジスタ120の第1活性層126上に配置された第1ゲート電極121、第2薄膜トランジスタ140の第2活性層146上に配置された第2ゲート電極141および補助層163上に配置された電源配線161を含み得る。第1導電層は、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、金(Au)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、イリジウム(Ir)、クロム(Cr)、カルシウム(Ca)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)の中から選ばれた一つ以上の金属を含み得る。第1導電層は単一膜または多層膜であり得る。
第1導電層上には第2ゲート絶縁層180が配置される。第2ゲート絶縁層180は層間絶縁膜であり得る。第2ゲート絶縁層180はシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、ハフニウム酸化物、アルミニウム酸化物、チタニウム酸化物、タンタル酸化物、亜鉛酸化物などの無機絶縁物質からなる。
第2ゲート絶縁層180上には第2導電層が配置される。第2導電層は第2絶縁層を挟んで第1ゲート電極121上に配置されたキャパシタ電極128を含む。キャパシタ電極128は第1ゲート電極121と維持キャパシタをなす。
第2導電層は、上述した第1導電層と同様にモリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、金(Au)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、イリジウム(Ir)、クロム(Cr)、カルシウム(Ca)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)の中から選ばれた一つ以上の金属を含み得る。
第2導電層上には層間絶縁層190が配置される。層間絶縁層190は層間絶縁膜であり得る。さらに、層間絶縁層190は表面平坦化機能を遂行することができる。層間絶縁層190は、アクリル系樹脂(polyacrylates resin)、エポキシ樹脂(epoxy resin)、フェノール樹脂(phenolic resin)、ポリアミド系樹脂(polyamides resin)、ポリイミド系樹脂(polyimides rein)、不飽和ポリエステル系樹脂(unsaturated polyesters resin)、ポリフェニレン系樹脂(poly phenylenethers resin)、ポリフェニレンスルフィド系樹脂(polyphenylenesulfides resin)またはベンゾシクロブテン(benzocyclobutene,BCB)などの有機絶縁物質を含み得る。
層間絶縁層190上には第3導電層が配置される。第3導電層は第1薄膜トランジスタ120の第1ドレイン電極123と第1ソース電極124、第2薄膜トランジスタ140の第2ドレイン電極143と第2ソース電極144、および電源配線161の上部に配置された電源電極162を含む。
第1ソース電極124および第1ドレイン電極123は、それぞれ層間絶縁層190と第2ゲート絶縁層180を貫く第1コンタクトホール129を介して第1活性層126と電気的に接続されることができる。第2ソース電極144および第2ドレイン電極143はそれぞれ層間絶縁層190と第2ゲート絶縁層180を貫く第2コンタクトホール149を介して第2活性層146と電気的に接続されることができる。電源電極162は層間絶縁層190と第2ゲート絶縁層180を貫く第3コンタクトホール169を介して電源配線161と電気的に接続されることができる。
第3導電層は、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、金(Au)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、イリジウム(Ir)、クロム(Cr)、カルシウム(Ca)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)の中から選ばれた一つ以上の金属を含み得る。第3導電層は単一膜または多層膜であり得る。例えば、第3導電層はTi/Al/Ti、Mo/Al/Mo、Mo/AlGe/Mo、Ti/Cuなどの積層構造で形成され得る。
第3導電層上には絶縁基板層300が配置される。絶縁基板層300はアクリル系樹脂(polyacrylates resin)、エポキシ樹脂(epoxy resin)、フェノール樹脂(phenolic resin)、ポリアミド系樹脂(polyamides resin)、ポリイミド系樹脂(polyimides rein)、不飽和ポリエステル系樹脂(unsaturated polyesters resin)、ポリフェニレン系樹脂(poly phenylenethers resin)、ポリフェニレンスルフィド系樹脂(polyphenylenesulfides resin)またはベンゾシクロブテン(benzocyclobutene,BCB)などの有機物質からなる。絶縁基板層300の表面は平坦であり得る。
絶縁基板層300上には複数の隔壁(410,420)が配置され得る。複数の隔壁(410,420)は各画素PX内で互いに離隔して対向するように配置され、互いに離隔された隔壁(410,420)、例えば第1隔壁410と第2隔壁420上にはそれぞれ第1電極310と第2電極320が配置され得る。図1と図4では一つの画素PX内に3個の隔壁(410,420)、具体的に2個の第1隔壁410と一つの第2隔壁420が配置され、それぞれ二つの第1電極310と一つの第2電極320が配置される場合を示している。
ただし、これに制限されず、一つの画素PX内でより多くの数の隔壁(410,420)が配置されることもできる。例えば、より多くの数の隔壁(410,420)が配置されてより多くの数の第1電極310と第2電極320が配置されることもできる。隔壁(410,420)は、その上に第1電極310が配置される少なくとも一つの第1隔壁410と、その上に第2電極320が配置される少なくとも一つの第2隔壁420を含むこともできる。この場合、第1隔壁410と第2隔壁420は互いに離隔して対向するように配置され、複数の隔壁が一方向に互いに交互に配置され得る。いくつかの実施形態において、二つの第1隔壁410が離隔して配置され、前記離隔している第1隔壁410の間に一つの第2隔壁420が配置されることもできる。
一方、複数の隔壁(410,420)は、実質的に同じ物質からなり、一つの工程で形成され得る。この場合、隔壁(410,420)は一つの格子型パターンをなすこともできる。隔壁(410,420)はポリイミド(PI)を含み得る。
一方、図面には示していないが、複数の隔壁(410,420)の少なくとも一部は、各画素PXの境界に配置されてこれらを互いに区分することもできる。このような隔壁も上述した第1隔壁410および第2隔壁420と共に実質的に格子型パターンに配置され得る。各画素PXの境界に配置される隔壁(410,420)の少なくとも一部は表示装置10の電極ラインをカバーするように形成されることもできる。
複数の隔壁(410,420)上には反射層(311,321)が配置され得る。
第1反射層311は第1隔壁410を覆い、絶縁基板層300を貫く第4コンタクトホール319_1を介して第1薄膜トランジスタ120の第1ドレイン電極123と電気的に接続される。第2反射層321は第2隔壁420を覆い、絶縁基板層300を貫く第5コンタクトホール319_2を介して電源電極162と電気的に接続される。
第1反射層311は、画素PX内で第4コンタクトホール319_1を介して第1薄膜トランジスタ120の第1ドレイン電極123と電気的に接続されることができる。したがって、第1薄膜トランジスタ120は画素PXと重なる領域に配置され得る。図1では第1電極幹部310S上に配置された第1電極コンタクトホールCNTDを介して第1薄膜トランジスタ120と電気的に接続される場合を示している。すなわち、第1電極コンタクトホールCNTDは、第4コンタクトホール319_1であり得る。
第2反射層321も画素PX内で第5コンタクトホール319_2を介して電源電極162と電気的に接続されることができる。図4では一画素PX内で第2反射層321が第5コンタクトホール319_2を介して接続される場合を示している。図1では第2電極幹部320S上の複数の第2電極コンタクトホールCNTSを介して各画素PXの第2電極320が電源配線161と電気的に接続される場合を示している。すなわち、第2電極コンタクトホールCNTSは第5コンタクトホール319_2であり得る。ただし、これに制限されるものではない。例えば、図1で第2電極コンタクトホールCNTSは第2電極幹部320S上でも多様な位置に配置されることができ、場合によっては第2電極枝部320B上に位置することもできる。また、いくつかの実施形態では、第2反射層321は一画素PX以外の領域で一つの第2電極コンタクトホールCNTSまたは第5コンタクトホール319_2と接続されることができる。
図6は他の実施形態による表示装置の平面図である。
表示装置10の画素PXが配置された発光部以外の領域、例えば、画素PXの外側部には発光素子350が配置されない非発光領域が存在し得る。前述したように、各画素PXの第2電極320は互いに第2電極幹部320Sを介して電気的に接続され、同じ電気信号の印加を受けることができる。
図6を参照すると、いくつかの実施形態において第2電極320の場合、表示装置10の外側部に位置した前記非発光領域で第2電極幹部320Sが一つの第2電極コンタクトホールCNTSを介して電源電極162と電気的に接続されることができる。図1の表示装置10とは異なり、第2電極幹部320Sが一つのコンタクトホールを介して電源電極162と接続されても、第2電極幹部320Sは隣接する画素PXに延びて配置され、電気的に接続されているので、各画素PXの第2電極枝部320Bに同じ電気信号を印加することもできる。表示装置10の第2電極320の場合、電源電極162から電気信号の印加を受けるためのコンタクトホールの位置は表示装置10の構造によって多様である。これに制限されない。
一方、再び図1と図4を参照すると、反射層(311,321)は、発光素子350から放出される光を反射させるために、反射率が高い物質を含み得る。一例として、反射層(311,321)は、銀(Ag)、銅(Cu)などのような物質を含み得るが、これに制限されるものではない。
複数の隔壁(410,420)は、絶縁基板層300を基準に少なくとも一部が突出した構造を有することができる。隔壁(410,420)は、発光素子350が配置された平面を基準に上部に突出することができ、前記突出した部分は少なくとも一部が傾斜を有し得る。傾斜を有して突出した構造の隔壁(410,420)は、その上に配置される反射層(311,321)が入射される光を反射させることができる。発光素子350で反射層(311,321)に向かう光は反射して表示装置10の外部方向、例えば、隔壁(410,420)の上部に伝達され得る。
第1反射層311および第2反射層321上にはそれぞれ第1電極層312および第2電極層322が配置され得る。
第1電極層312は第1反射層311のすぐ上に配置される。第1電極層312は第1反射層311と実質的に同じパターンを有することができる。第2電極層322は第2反射層321のすぐ上に配置され、第1電極層312と離隔するように配置される。第2電極層322は第2反射層321と実質的に同じパターンを有することができる。
一実施形態において、電極層(312,322)は、それぞれ下部の反射層(311,321)を覆う。すなわち、電極層(312,322)は、反射層(311,321)より大きく形成されて電極層(312,322)の端部の側面を覆い得る。しかし、これに制限されるものではない。
第1電極層312と第2電極層322は、それぞれ第1薄膜トランジスタ120または電源電極162と接続された第1反射層311と第2反射層321に伝達される電気信号を後述する接触電極に伝達することができる。電極層(312,322)は透明性伝導性物質を含み得る。一例として、電極層(312,322)は、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide)などのような物質を含み得るが、これに制限されるものではない。いくつかの実施形態において、反射層(311,321)と電極層(312,322)は、ITO、IZO、ITZOなどのような透明導電層と銀、銅のような金属層がそれぞれ一層以上積層された構造をなす。一例として、反射層(311,321)と電極層(312,322)は、ITO/銀(Ag)/ITOの積層構造を形成することもできる。
第1隔壁410上に配置される第1反射層311と第1電極層312は第1電極310をなす。第1電極310は第1隔壁410の両終端に延びた領域まで突出することができ、そのため第1電極310は前記突出した領域で絶縁基板層300と接触することができる。第2隔壁420上に配置される第2反射層321と第2電極層322は第2電極320をなす。第2電極320は、第2隔壁420の両終端で延びた領域まで突出することができ、そのため第2電極320は前記突出した領域で絶縁基板層300と接触することができる。
第1電極310と第2電極320はそれぞれ第1隔壁410と第2隔壁420の全領域をカバーするように配置され得る。ただし、前述したように、第1電極310と第2電極320は互いに離隔して対向するように配置される。各電極が離隔している間には後述するように第1絶縁層510が配置され、その上部に発光素子350が配置され得る。
また、第1反射層311は第1薄膜トランジスタ120から駆動電圧の伝達を受け、第2反射層321は電源配線161から電源電圧の伝達を受けることができるので、第1電極310と第2電極320はそれぞれ駆動電圧と電源電圧の伝達を受ける。後述するように、第1電極310は第1薄膜トランジスタ120と電気的に接続され、第2電極320は電源配線161と電気的に接続されることができる。そのため、第1電極310と第2電極320上に配置される第1接触電極361および第2接触電極362は前記駆動電圧と電源電圧の印加を受けることができる。前記駆動電圧と電源電圧は発光素子350に伝達され、発光素子350に電流が流れることにより光を放出することができる。
第1電極310と第2電極320の一部領域上には第1絶縁層510が配置される。第1絶縁層510は第1電極310と第2電極320との間の空間内に配置され得る。第1絶縁層510は平面上第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bとの間の空間に沿って形成された島状または線状形状を有することができる。
第1絶縁層510上には発光素子350が配置される。第1絶縁層510は発光素子350と絶縁基板層300との間に配置され得る。第1絶縁層510の下面は絶縁基板層300に接触し、第1絶縁層510の上面に発光素子350が配置され得る。そして、第1絶縁層510は各電極(310,320)が互いに対向する端部を覆うように配置されてこれらを電気的に相互絶縁させることができる。
第1絶縁層510は、各電極(310,320)の一部領域、例えば、第1電極310と第2電極320が対向する方向に突出した領域と重なる。また、各電極(310,320)上の領域のうち、隔壁(410,420)の上部面にも第1絶縁層510が配置され得る。そのため、第1絶縁層510の下面は絶縁基板層300と各電極(310,320)に接触することができる。各電極(310,320)は第1絶縁層510が配置されない上部の一部面が露出することができる。また、発光素子350は両側部が露出するように第1絶縁層510上に配置され得る。そのため、後述した接触電極(361,362)は、前記各電極(310,320)の露出した上部面と発光素子350の両側部と接触することができる。
一例として、第1絶縁層510は第1電極310と第2電極320が互いに対向する方向に突出した領域の上部面を覆う。第1絶縁層510は、各電極(310,320)と重なる領域を保護すると同時に、これらを電気的に相互絶縁させることができる。また、発光素子350の第1導電型半導体層351および第2導電型半導体層352が他の基材と直接接触することを防止して発光素子350の損傷を防止することができる。
発光素子350は第1電極310と第2電極320との間に少なくとも一つが配置され得る。図1では各画素PX内に同じ色の光を放出する発光素子350のみが配置された場合を例示している。ただし、これに制限されず前述したように互いに異なる色の光を放出する発光素子350が一つの画素PX内に共に配置されることもできる。
前述したように、発光素子350の長軸の長さ(h)は、第1電極310と第2電極320との間の間隔、例えば第1電極310と第2電極320が互いに対向する各側部間の離隔している間隔l1より長く、第1電極310と第2電極320の各中心間の離隔している間隔l2より短くてもよい。そのため、発光素子350の一端部は第1電極310と接触することができ、他端部は第2電極320と接触することができる。また、後述する接触電極(361,362)が発光素子350の両端部で円滑に電気的に接触することができる。
発光素子350は、発光ダイオード(Light Emitting diode)であり得る。発光素子350はその大きさが概してナノ単位であるナノ構造物であり得る。発光素子350は無機物からなる無機発光ダイオードであり得る。発光素子350が無機発光ダイオードである場合、互いに対向する二つの電極の間に無機結晶構造を有する発光物質を配置し、発光物質に特定の方向に電界を形成すると、特定極性を形成する前記二つの電極の間に、無機発光ダイオードが整列される。
図4の拡大図を参照すると、後述するようにいくつかの実施形態において、発光素子350は第1導電型半導体層351、活性物質層353、第2導電型半導体層352および第2電極物質層357が積層された構造を有することができる。発光素子350の前記積層順序は絶縁基板層300に水平方向に第1導電型半導体層351、活性物質層353、第2導電型半導体層352および第2電極物質層357が配置され得る。すなわち、前記複数の層が積層された発光素子350は絶縁基板層300と水平の横方向に配置され得る。
また、一実施形態において、発光素子350の第1導電型半導体層351は、第1電極310または第1電極310の第2電極320に対向する一側部と電気的に接続され、発光素子350の第2導電型半導体層352または第2電極物質層357は第1電極310の他側部または第2電極320と電気的に接続されることができる。例えば、第1電極310がカソード電極であり、第2電極320がアノード電極である場合、発光素子350の第1導電型半導体層351は電子(electron)が注入され、第2導電型半導体層352または第2電極物質層357は正孔(hole)が注入されることもできる。発光素子350に注入された電子と正孔は活性物質層353で再結合(recombination)して特定波長帯の光を放出することができる。ただし、これに制限されない。場合によっては、発光素子350の第1導電型半導体層351は第2電極320と電気的に接続され、第2導電型半導体層352は第1電極310と電気的に接続されることもできる。発光素子350の構造に対するより詳細な説明は後述する。
第2絶縁層520は第1絶縁層510上に配置され、第1電極310、第2電極320および発光素子350上の少なくとも一部領域と重なるように配置され得る。前述したように、第2絶縁層520は第1絶縁層510の一部領域が露出するように開口部520Pを含み得る。このような開口部520Pは表示装置10の製造時、第1絶縁層510をすべて覆うように第2絶縁層520を形成した後、それをパターニングして形成したものであり得る。
この場合、第2絶縁層520は第1電極310と第2電極320との間に整列した発光素子350を保護すると同時に固定させる機能を遂行することもできる。図面には示していないが、第2絶縁層520は発光素子350の上部面と外面にも配置され得る。ただし、発光素子350の両側面は露出するように配置される。すなわち、断面上発光素子350の上部面に配置された第2絶縁層520は一軸方向に測定された長さが発光素子350より短く、第2絶縁層520は発光素子350の前記両側面より内側に陥没することができる。そのため、第1絶縁層510、発光素子350および第2絶縁層520は側面が階段式で積層される。この場合、後述する接触電極(361,362)は、発光素子350の両端部との接続が円滑に行われ得る。ただし、これに制限されず、第2絶縁層520の長さと発光素子350の長さが一致して両側部が整列される。
また、第2絶縁層520は開口部520Pを含んで複数の発光素子350が第1電極310と第2電極320との間で均一な整列を誘導することもできる。第2絶縁層520は乾式エッチングまたは湿式エッチング工程によってパターニングすることによって開口部520Pを形成することができる。第2絶縁層520がパターニングされる時、第1絶縁層510はエッチングされないようにするために、第1絶縁層510と第2絶縁層520は互いにエッチング選択比が異なる材料を含み得る。そのため、第2絶縁層520をパターニングして開口部520Pを形成する時、第1絶縁層510は損傷されない。開口部520Pにより露出した第1絶縁層510上で後述する接触電極(361,362)が発光素子350と接触することができる。
図5は図1の表示装置の一部を示す断面図である。図5は第1電極310と第2電極320上に配置された第1絶縁層510と開口部520Pのみ示している。以下では図5を参照して開口部520Pの断面上構造についてより詳細に説明する。
第1絶縁層510上には第2絶縁層520が配置され、発光素子350が配置される領域は第2絶縁層520がパターニングされて開口部520Pが形成され得る。
第2絶縁層520をパターニングして開口部520Pを形成する段階は、通常の乾式エッチングまたは湿式エッチングにより行われる。ここで、第1絶縁層510がパターニングされないようにするために、第1絶縁層510と第2絶縁層520は互いに異なるエッチング選択比を有する材料を含み得る。すなわち、第2絶縁層520をパターニングする時、第1絶縁層510はエッチングストッパ(etching stopper)の機能を遂行することもできる。そのため、第1絶縁層510は形態を維持して開口部520Pを形成することができる。より詳しい説明は後述する。
第1絶縁層510は、開口部520Pにより外部に露出され得、前述したように、前記露出した領域では交流電源による電場強度が強い。第1絶縁層510上に第2絶縁層520が存在する領域は開口部520Pにより露出した領域より電場強度が弱い。そのため、第2絶縁層520が存在する領域と開口部520Pとの間の電場強度の空間的変化が生じ得る。前述したように、電場強度の空間的変化は発光素子350により強い誘電泳動力(FDEP)を印加することができ、発光素子350が開口部520P上に優先的に配置され得る。
一方、第1電極310と第2電極320の上部面のうち、第1隔壁410および第2隔壁420により絶縁基板層300に比べて突出した領域は第1絶縁層510と第2絶縁層520がパターニングされて露出する。前記露出した領域は後述する接触電極(361,362)がコンタクトされ、第1電極310および第2電極320と電気的に接続されることができる。
再び、図4を参照すると、第2絶縁層520上には第1電極310上に配置され、第2絶縁層520の少なくとも一部と重なる第1接触電極361と、第2電極320上に配置され、第2絶縁層520の少なくとも一部と重なる第2接触電極362が配置され得る。
第1接触電極361は第1電極310上でこれをカバーするように配置され、下面が部分的に発光素子350、第1絶縁層510および第2絶縁層520と接触することができる。第1接触電極361の第2電極320が配置された方向の一端部は第2絶縁層520上に配置される。
第2接触電極362は第2電極320上でこれをカバーするように配置され、下面が部分的に発光素子350、第1絶縁層510および第3絶縁層530と接触することができる。第2接触電極362は、第1電極310が配置された方向の両端部が第3絶縁層530上に配置される。
すなわち、第1接触電極361と第2接触電極362はそれぞれ第1電極310と第2電極320の上部面に配置され得る。具体的には、第1接触電極361と第2接触電極362は第1電極310と第2電極320の上部面でそれぞれ第1電極層312および第2電極層322と接触することができる。第1絶縁層510および第2絶縁層520は第1隔壁410と第2隔壁420の上部面で第1電極310と第2電極320を覆うように配置された領域がパターニングされてそれぞれ第1電極層312および第2電極層322が露出し、前記露出した領域で各接触電極(361,362)と電気的に接続されることができる。
また、第1接触電極361と第2接触電極362は発光素子350の一端部と他端部、例えば第1導電型半導体層351および電極物質層357にそれぞれ接触することができる。そのため、第1接触電極361および第2接触電極362は、第1電極層312および第2電極層322に印加された電気信号を発光素子350に伝達することができる。
第1接触電極361および第2接触電極362は、第2絶縁層520または第3絶縁層530上で互いに離隔して配置され得る。すなわち、第1接触電極361および第2接触電極362は発光素子350と第2絶縁層520または第3絶縁層530に共に接触するが、第2絶縁層520上では積層された方向に離隔して配置されることによって電気的に絶縁されることができる。これによって第1接触電極361と第2接触電極362はそれぞれ第1薄膜トランジスタ120と電源配線161で互いに異なる電源の印加を受けることができる。一例として、第1接触電極361は第1薄膜トランジスタ120で第1電極310に印加される駆動電圧を、第2接触電極362は電源配線161で第2電極320に印加される共通電源電圧の印加を受けることができる。ただし、これに制限されるものではない。
接触電極(361,362)は伝導性物質を含み得る。例えば、ITO、IZO、ITZO、アルミニウム(Al)などを含み得る。ただし、これに制限されるものではない。
また、接触電極(361,362)は、電極層(312,322)と同じ物質を含み得る。接触電極(361,362)は、電極層(312,322)にコンタクトされ得るように、電極層(312,322)上で実質的に同じパターンに配置され得る。一例として、第1電極層312と第2電極層322にコンタクトされる第1接触電極361と第2接触電極362は第1電極層312および第2電極層322に印加される電気信号の伝達を受けて発光素子350に伝達することができる。
第3絶縁層530は第1接触電極361の上部に配置され、第1接触電極361と第2接触電極362を電気的に相互絶縁させることができる。第3絶縁層530は第1接触電極361を覆うように配置され、発光素子350が第2接触電極362とコンタクトされ得るように発光素子350の一部領域には重ならないように配置され得る。第3絶縁層530は第2絶縁層520の上部面で第1接触電極361、第2接触電極362および第2絶縁層520と部分的に接触することができる。第3絶縁層530は第2絶縁層520の上部面で第1接触電極361の一端部をカバーするように配置され得る。そのため第3絶縁層530は第1接触電極361を保護すると同時に、第1接触電極361と第2接触電極362を電気的に絶縁させることができる。
第3絶縁層530の第2電極320が配置された方向の一端部は第2絶縁層520の一側面と整列することができる。
一方、いくつかの実施形態において、表示装置10は第3絶縁層530を省略することができる。そのため、第1接触電極361と第2接触電極362は、実質的に同じ平面上に配置されることができ、後述するパッシベーション層550により第1接触電極361と第2接触電極362は電気的に相互絶縁され得る。
パッシベーション層550は第3絶縁層530および第2接触電極362の上部に形成され、外部環境に対して絶縁基板層300上に配置される部材を保護する機能をすることができる。第1接触電極361および第2接触電極362が露出する場合、電極損傷によって接触電極材料の断線問題が発生し得るので、パッシベーション層550でこれらをカバーすることができる。すなわち、パッシベーション層550は第1電極310、第2電極320、発光素子350などをカバーするように配置され得る。また、前述したように、第3絶縁層530を省略する場合、パッシベーション層550は第1接触電極361と第2接触電極362の上部に形成され得る。この場合、パッシベーション層550は第1接触電極361と第2接触電極362を電気的に相互絶縁させることもできる。
上述した第1絶縁層510、第2絶縁層520、第3絶縁層530およびパッシベーション層550それぞれは無機物絶縁性物質を含み得る。例えば、第1絶縁層510、第2絶縁層520、第3絶縁層530およびパッシベーション層550はシリコン酸化物(SiOx)、シリコン窒化物(SiNx)、シリコン酸窒化物(SiOxNy)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)などのような物質を含み得る。第1絶縁層510、第2絶縁層520、第3絶縁層530およびパッシベーション層550は同じ物質からなることもできるが、互いに異なる物質からなることもできる。その他、第1絶縁層510、第2絶縁層520、第3絶縁層530およびパッシベーション層550に絶縁性を付与する多様な物質を適用することが可能である。
一方、第1絶縁層510と第2絶縁層520は前述したように、互いに異なるエッチング選択比を有することができる。一例として、第1絶縁層510がシリコン酸化物(SiOx)を含む場合、第2絶縁層520はシリコン窒化物(SiNx)を含み得る。他の例として、第1絶縁層510がシリコン窒化物(SiNx)を含む場合、第2絶縁層520はシリコン酸化物(SiOx)を含むこともできる。ただし、これに制限されるものではない。
一方、発光素子350は基板上でエピタキシャル(Epitaxial)成長法によって製造することができる。基板上に半導体層を形成するためのシード結晶(Seed crystal)層を形成し、所望する半導体材料を蒸着させて成長させることができる。以下、図7を参照して多様な実施形態による発光素子350の構造について詳細に説明する。
図7は一実施形態による発光素子の概略図である。
図7を参照すると、発光素子350は、複数の導電型半導体層(351,352)および前記複数の導電型半導体層(351,352)の間に配置される活性物質層353、電極物質層357および絶縁性物質層358を含み得る。第1電極310および第2電極320から印加される電気信号は複数の導電型半導体層(351,352)を介して活性物質層353に伝達される光を放出することができる。
具体的には、発光素子350は、第1導電型半導体層351、第2導電型半導体層352、第1導電型半導体層351と第2導電型半導体層352との間に配置される活性物質層353、第2導電型半導体層352上に配置される電極物質層357および絶縁性物質層358を含み得る。図7の発光素子350は第1導電型半導体層351、活性物質層353、第2導電型半導体層352および電極物質層357が長さ方向に順次積層された構造を示しているが、これに制限されない。電極物質層357は省略することができ、いくつかの実施形態では第1導電型半導体層351および第2導電型半導体層352の両側面のうち少なくともいずれか一つに配置されることもできる。以下では、図7の発光素子350を例示して説明する。
第1導電型半導体層351はn型半導体層であり得る。一例として、発光素子350が青色波長帯の光を放出する場合、第1導電型半導体層351は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)の化学式を有する半導体材料であり得る。例えば、n型にドーピングされたInAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlNおよびInNのいずれか一つ以上であり得る。第1導電型半導体層351は、第1導電性ドーパントがドーピングされ得、一例として第1導電性ドーパントはSi、Ge、Snなどであり得る。第1導電型半導体層351の長さは1.5μm~5μmの範囲を有し得るが、これに制限されるものではない。
第2導電型半導体層352はp型半導体層であり得る。一例として、発光素子350が青色波長帯の光を放出する場合、第2導電型半導体層352は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)の化学式を有する半導体材料であり得る。例えば、p型にドーピングされたInAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlNおよびInNのいずれか一つ以上であり得る。第2導電型半導体層352は、第2導電性ドーパントがドーピングされ得、一例として第2導電性ドーパントはMg、Zn、Ca、Se、Baなどであり得る。第2導電型半導体層352の長さは0.08μm~0.25μmの範囲を有し得るが、これに制限されるものではない。
活性物質層353は第1導電型半導体層351と第2導電型半導体層352との間に配置され、単一または多重量子井戸構造の物質を含み得る。活性物質層353が多重量子井戸構造の物質を含む場合、量子層(Quantum layer)と井戸層(Well layer)が互いに交互に複数積層された構造であり得る。活性物質層353は、第1導電型半導体層351および第2導電型半導体層352を介して印加される電気信号に応じて電子-正孔ペアの結合によって光を発光することができる。一例として、活性物質層353が青色波長帯の光を放出する場合、AlGaN、AlInGaNなどの物質を含み得、特に、活性物質層353が多重量子井戸構造で、量子層と井戸層が交互に積層された構造である場合、量子層はAlGaNまたはAlInGaN、井戸層はGaNまたはAlGaNなどのような物質を含み得る。ただし、これに制限されるものではなく、活性物質層353はバンドギャップ(Band gap)エネルギが大きい種類の半導体物質とバンドギャップエネルギが小さい半導体物質が互いに交互に積層された構造であり得、発光する光の波長帯に応じて他の3族~5族半導体物質を含むこともできる。そのため、活性物質層353が放出する光は青色波長帯の光に制限されず、場合によっては、赤色、緑色波長帯の光を放出することもできる。活性物質層353の長さは、0.05μm~0.25μmの範囲を有し得るが、これに制限されるものではない。
活性物質層353から放出される光は、発光素子350の長さ方向の外部面だけでなく、両側面に放出され得る。すなわち、活性物質層353から放出される光は一方向に方向性が制限されない。
電極物質層357はオミク(ohmic)接触電極であり得る。ただし、これに制限されず、ショットキー(Schottky)接触電極であり得る。電極物質層357は伝導性がある金属を含み得る。例えば、電極物質層357は、アルミニウム(Al)、チタニウム(Ti)、インジウム(In)、金(Au)および銀(Ag)のうち少なくともいずれか一つを含み得る。電極物質層357は同じ物質を含み得、互いに異なる物質を含むこともできる。ただし、これに制限されるものではない。
絶縁性物質層358は、発光素子350の外部に形成されて発光素子350を保護することができる。一例として、絶縁性物質層358は発光素子350の側面部を囲むように形成され、発光素子350の長さ方向の両端部、例えば第1導電型半導体層351および第2導電型半導体層352が配置された端部には形成されない。ただし、これに制限されない。絶縁性物質層358は、絶縁特性を有する物質、例えば、シリコン酸化物(Silicon oxide,SiOx)、シリコン窒化物(Silicon nitride,SiNx)、酸窒化シリコン(SiOxNy)、窒化アルミニウム(Aluminum nitride,AlN)、酸化アルミニウム(Aluminum oxide,Al2O3)などを含み得る。そのため活性物質層353が第1電極310または第2電極320と直接接触する場合、発生し得る電気的短絡を防止することができる。また、絶縁性物質層358は活性物質層353を含んで発光素子350の外部面を保護するので、発光効率の低下を防止することができる。
絶縁性物質層358は、長さ方向に延びて第1導電型半導体層351から電極物質層357までカバーできるように形成され得る。ただし、これに制限されず絶縁性物質層358は第1導電型半導体層351、活性物質層353および第2導電型半導体層352のみをカバーしたり、電極物質層357外面の一部のみをカバーしたりして第2電極物質層357の一部外面が露出することもできる。
また、いくつかの実施形態において、絶縁性物質層358は溶液内で他の絶縁性物質層358と凝集せず、分散するように表面処理することができる。後述する発光素子350の整列時、溶液内の発光素子350が分散した状態を保持して第1電極310と第2電極320との間で互いに固まらず整列される。一例として、絶縁性物質層358は表面が疎水性または親水性処理され、前記溶液内で相互分散した状態を保持することができる。
絶縁性物質層358の厚さは、0.5μm~1.5μmの範囲を有し得るが、これに制限されるものではない。
発光素子350は円筒形であり得る。ただし、発光素子350の形態がこれに制限されるものではなく、正六面体、直六面体、六角柱型など多様な形態を有することができる。発光素子350は、長さ(h)が1μm~10μmまたは2μm~5μmの範囲を有し得、好ましくは4μm内外の長さを有することができる。また、発光素子350の直径は400nm~700nmの範囲を有することができ、好ましくは500nm内外の厚さを有することができる。
以下では、図8~12を参照して一実施形態による表示装置10の製造方法について説明する。
図8~図12は一実施形態による表示装置の製造方法を概略的に示す平面図である。
先に、図8を参照すると、絶縁基板層300上に複数の電極(310,320)を形成する。複数の電極(310,320)を形成する段階は、通常のマスク工程を行って金属または有機物などをパターニングすることによって形成することができる。
図1を参照して前述したように、第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sは第1方向D1に延びるが、互いに離隔して対向するように配置される。図1では第1電極幹部310Sが隣り合う画素PXの間で電気的に分離して離隔している状態を示すが、図8では第1電極幹部310Sも一端部が隣接する複数の画素PXに延び得る。第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sの一端部は信号印加パッド(図示せず)と接続されて後述する発光素子350の整列時の交流電源が印加されることができる。
第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bは、それぞれ第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sで分枝されて第2方向D2に延びる。前述したように、第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bは互いに反対方向に延びるが、それぞれ第2電極幹部320Sと第1電極幹部310Sで離隔している状態で終止する。
すなわち、図8の第1電極310は図1の第1電極310に比べて第1電極幹部310Sが隣り合う画素PXに延びて各画素PXの第1電極幹部310Sと電気的に接続されたことを除いては同一である。これに係る詳しい説明は省略する。また、図面には示していないが、第1電極310と第2電極320上には図4の第1絶縁層510が配置され得る。第1絶縁層510は前述したように、第1電極310および第2電極320の一部を覆うように配置され、これらを保護したり電気的に絶縁させたりすることができる。
次に、図9を参照すると、前記電極(310,320)および第1絶縁層(510,図4に図示)上に第2絶縁層520を形成する。
第2絶縁層520は後述する工程によって開口部520Pが形成される。第2絶縁層520を形成する段階を通常のパターニング方法によって行われ得る。図8では第2絶縁層520が第1電極枝部310Bおよび第2電極枝部320Bの一部を覆うように配置された場合を示しているが、これに制限されない。場合によっては第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bをすべて覆うように配置されたり、第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sを覆ったりすることもできる。一方、第2絶縁層520は前述したように第1絶縁層510とエッチング選択比が異なる材料を含み得る。
次に図10を参照すると、第2絶縁層520の一部をパターニングして開口部520Pを形成する。開口部520Pの配置や構造などは図1および図2を参照して上述した内容と同様である。詳しい説明は省略する。
次に図11を参照すると、開口部520P上で第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bと重なる領域に複数の発光素子350を配置する。
具体的には、図面には示していないが、第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bとの間に発光素子350を含む溶液を塗布する。そして、第1電極幹部310Sと第2電極幹部320Sの一端部に接続された信号印加パッド(図示せず)で交流電源を印加して発光素子350を整列させる。
信号印加パッド(図示せず)で印加される交流電源は、第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bとの間に電場によるキャパシタンスを形成することができる。前記塗布された溶液内の発光素子350は電場によるキャパシタンスによって誘電泳動力(Dielectrophoresis Force,DEP Force)を受けることができる。発光素子350は、誘電泳動力によって第1電極枝部310Bと第2電極枝部320Bとの間に整列することができる。誘電泳動力(DEP Force)を受ける発光素子350は、一端部が第1電極枝部310Bに接続され、発光素子350の他端部は第2電極枝部320Bの両側面でそれぞれ接続されることができる。
前記キャパシタンスによって発光素子350に印加される誘電泳動力は、発光素子350が各電極(310,320)の間で一定方向性を有するようにすることができる。例えば、発光素子350の第1導電型半導体層351は、第1電極枝部310Bまたは第1電極310の第2電極枝部320B方向の一側面で接続され、第2導電型半導体層352は第2電極枝部320Bまたは第1電極310の他側面で接続されることもできる。ただし、これに制限されるものではなく、発光素子350は各電極(310,320)の間で任意の方向に整列することもできる。
また、第1電極310と第2電極320上で、開口部520Pにより交流電源によって生じる電場強度は異なる。
具体的には、開口部520Pと重なる領域の第1絶縁層510は外部に露出し、その以外の領域は第2絶縁層520によりカバーすることができる。第1電極310と第2電極320との間に交流電源を印加すると第1絶縁層510が外部に露出した領域は電場強度が強く形成され、第2絶縁層520によりカバーされた領域は電場強度が弱く形成される。そのため、複数の開口部520Pの間で電場強度の空間的変化が生じ得、電場強度の空間的変化は発光素子350に印加される誘電泳動力(FDEP)に変化を与えることができる。電場強度が強い開口部520P上にはより強い誘電泳動力(FDEP)が加えられ、発光素子350は開口部520P上に優先的に整列される。
ここで、電場強度は第2絶縁層520の材料や厚さ、発光素子350を含む溶液の種類などによって異なる。例示的な実施形態において、発光素子350を含む溶液は、プロピレングリコール(Propylene glycol)であり、第2絶縁層520がシリコン酸化物(SiOx)またはポリイミド(PI)であり得る。第2絶縁層520の厚さは0.3μm~2.0μmであり得る。この場合、開口部520P上で発光素子350に印加される誘電泳動力(FDEP)は7倍~32倍以上大きくてもよい。すなわち、発光素子350は開口部520P上にのみ整列され、第2絶縁層520上には整列されない。
発光素子350の配置に係る詳しい説明は図1を参照して上述したとおりである。
次に、図12を参照すると、各電極(310,320)の間に発光素子350を整列した後、各電極(310,320)上に接触電極(361,362)を形成して発光素子350と接触させる。また、図面には示していないが、図4に示すように、各電極(310,320)上には複数の絶縁層が配置され得る。接触電極(361,362)は前述したように発光素子350の両側部と各電極(310,320)の隔壁(410,420)上の上部面で接触することができる。
最後に、図12に示すように、切断部CBに沿って第1電極幹部310Sを電気的に分離して図1の表示装置10を製造することができる。第1電極幹部310Sを電気的に分離する方法は特に制限されない。一例として、レーザを用いて切断部CBに位置した第1電極310を断線させることができる。そのため、第1電極幹部310Sは隣り合う画素PX間に電気的に分離して離隔した状態に配置され得る。
また、第1電極幹部310S上の第1電極コンタクトホールCNTDおよび第2電極幹部320S上の第2電極コンタクトホールCNTSを介して第1電極310と第2電極320は上述した第1薄膜トランジスタ120および電源電極162と電気的に接続されることができる。そのため、第1電極310と第2電極320との間には駆動電圧と電源電圧による電流が流れ、発光素子350で発光することができる。
以上で説明したように、一実施形態による表示装置10は第1電極310と第2電極320上に第2絶縁層520の開口部520Pを形成し、発光素子350を特定領域に整列するように誘導することができる。そのため、表示装置10の一画素PX内で発光素子350が均一に整列され、画素PX別に均一な輝度を有することができ、発光素子350の整列により一つの画素PXで光が分離して放出される現象を防止することができる。
以下では、表示装置10の他の実施形態について説明する。図13~図15は他の実施形態による表示装置を概略的に示す平面図である。
一実施形態において、開口部520Pは第1電極310と第2電極320との間で一つの電極、例えば第1電極310により隣接するように配置され得る。
具体的には、図13の表示装置10_1は、開口部520P_1の中心は第1電極310と第2電極320との間の中心に整列されず、第1電極310方向に移動して配置され得る。そのため、開口部520P_1により露出した領域は第1電極310が第2電極320より広い。したがって、図12の表示装置10_1は開口部520P_1を中心に第1電極310と第2電極320上で露出した第1絶縁層510が非対称的構造を有することができる。
前述したように、発光素子350を整列するために印加される交流電源によって形成される電場強度は露出した第1絶縁層510が広い領域がより大きい。この場合、第1電極310と重なる領域で露出した第1絶縁層510がより広いので、電場強度の空間的変化がより大きく、発光素子350に印加される誘電泳動力(FDEP)がより強く作用することができる。そのため、発光素子350をより有効で開口部520P上に整列させることができる。
図14の表示装置10_2と図15の表示装置10_3は開口部520Pが図1とは異なる形状を有する場合を示している。
具体的には、図14の表示装置10_2は、開口部520P_2の第2方向D2に測定された幅d2が各電極(310,320)の中心に行くほど短くなる。開口部520P_2の中心部で第2方向D2に測定された幅d2_2は開口部520P_2の両端部で第2方向D2に測定された幅d2’_2より長い。そのため、開口部520P_2は角頂点が曲率を有してラウンド(round)形状に形成される。
ただし、これに制限されるものではない。図15に示すように、いくつかの実施形態において、表示装置10_3は開口部520P_3の中心部で第2方向D2に測定された幅d2_3は開口部520P_3の両端部で第2方向D2に測定された幅d2’_3より短い。また、開口部520P_3の第2方向D2に測定された幅(d2_3,d2’_3)を線状的に変化させる場合、開口部520P_3は各電極(310,320)上で第1絶縁層510が露出した領域の空間的変化を最大化することができる。そのため、上述した電場強度の空間的変化も向上させ得、発光素子350の整列効果をさらに向上させることもできる。
図面には示していないが、図14の表示装置10_2と図15の表示装置10_3の場合にも、図13の表示装置10_1のように開口部520Pが第1電極310または第2電極320のいずれか一つにさらに隣接するように配置され、第1電極310と第2電極320と重なる領域で露出した第1絶縁層510が非対称構造を有することもできる。この場合、前述したように発光素子350により強い誘電泳動力(FDEP)を伝達して開口部520P上に発光素子350を整列することができる。
一方、表示装置10は第1電極310と第2電極320の形状が図1のように線状または棒状に限定されるものではない。場合によっては第1電極310と第2電極320は形状が円形または扇形型などであり得る。
図16は他の実施形態による表示装置を示す平面図である。
図16を参照すると、一実施形態による表示装置10_4は、図1の表示装置10とは異なり、第1電極枝部310B_4と第2電極枝部320B_4がそれぞれ連結部(310B1_4,320B1_4)および対向部(310B2_4,320B2_4)をさらに含み得る。第1電極枝部310B_4と第2電極枝部320B_4の形成が相異することを除いては図1の表示装置10と同様であるため、以下では差異点について説明する。
第2電極枝部320B_4は、第2電極幹部320S_4で分枝されるが、第2方向D2に延びた第2電極連結部320B1_4、第2電極連結部320B1_4の一端と接続され、平面上円形の形状を有する第2電極対向部320B2_4を含み得る。第2電極連結部320B1_4の一端は第2電極幹部320S_4と接続され、他端は第2電極対向部320B2_4と接続されることができる。第2電極連結部320B1_4は実質的に図1の第2電極枝部320Bと同じ形態を有することができる。
第2電極対向部320B2_4は、第2電極枝部320B_4で後述する発光素子350が配置される領域であり得る。第2電極対向部320B2_4は、平面上円形の形状を有することができ、第2電極対向部320B2_4の外面に沿って複数の発光素子350が配置され得る。すなわち、発光素子350は一方向に整列されず、第2電極対向部320B2_4上で円を描きながら整列される。
第1電極枝部310B_4は、第1電極幹部310S_4で分枝されるが、第2方向D2に延びた第1電極連結部310B1_4、第1電極連結部310B1_4の一端と接続され、第2電極対向部320B2_4の外面を囲むように円形に配置され、第2電極連結部320B1_4と離隔する状態で終止する第1電極対向部310B2_4を含み得る。第1電極連結部310B1_4の一端は第1電極幹部310S_4と接続され、他端は第1電極対向部310B2_4と接続されることができる。第1電極連結部310B1_4は、実質的に図1の第1電極枝部310Bと同じ形態を有することができる。
第1電極対向部310B2_4は、第2電極対向部320B2_4の外面に沿って一定間隔離隔した状態でこれを囲むように配置され得る。すなわち、第1電極対向部310B2_4の内側面と第2電極対向部320B2_4の外側面は、円形に平行して離隔するので、第1電極対向部310B2_4は、中心部が空の円形の形状を有するが、第2電極連結部320B1_4と離隔する状態で終止することができる。すなわち、第1電極対向部310B2_4の形状は中心角の大きさが180°以上であり、中心が空の扇形形状を有することができる。
発光素子350は第1電極対向部310B2_4と第2電極対向部320B2_4が離隔した間に配置され得る。発光素子350の一端部は、第1電極対向部310B2_4の内側面に接触することができ、他端部は第2電極対向部320B2_4の外側面に接触することができ、発光素子350は第1電極対向部310B2_4と第2電極対向部320B2_4との間で円を描きながら整列することができる。
開口部520P_4は、第1電極対向部310B2_4と第2電極対向部320B2_4の一部領域と重なる第1絶縁層(510,図15には図示せず)を外部に露出させることができる。図15の場合、第1電極対向部310B2_4と第2電極対向部320B2_4が実質的に円形に形成されるため、開口部520P_4も第1電極対向部310B2_4のように扇形形状を有することもできる。
すなわち、開口部520P_4の両端部は曲率を有し、前記両端部のうち第2電極対向部320B2_4の中心方向の一端部の長さは他端部の長さより短くてもよい。この場合、開口部520P_4の両端部間は長さの差に応じて電場強度の空間的変化が生じ得るので、上述した誘電泳動力(FDEP)が開口部520P_4上で強く作用することができる。すなわち、発光素子350を一定領域内への整列を誘導することができる。
ただし、これに制限されず、開口部520P_4は両端部の長さが同一であるため、実質的に四角形の形状を有することもできる。また、前述したように第1電極対向部310B2_4と第2電極対向部320B2_4の離隔している中心を基準に開口部520P_4により露出した領域が対称または非対称構造を有することもできる。より詳しい説明は省略する。
一方、いくつかの実施形態において、第1絶縁層510は省略することもできる。図17はまた他の実施形態による表示装置の一部を概略的に示す断面図である。図17の表示装置10は第1絶縁層510が省略され、第1電極310および第2電極320の互いに離隔して対向する部分の一部が露出するようにパターニングされた第2絶縁層520が配置され得る。
前述したように、第1電極310と第2電極320は表示装置10の製造過程中の電極材料が接続されてショート(short)不良が発生し得る。これを防止するために第1絶縁層510を形成して第1電極310と第2電極320を保護してこれらを電気的に絶縁させる。ただし、いくつかの実施形態において、第1電極310と第2電極320が製造過程中に電極材料が接続されない場合、例えば、第1電極310と第2電極320が金(Au)のような材料を含む場合、第1絶縁層510が省略されても第1電極310と第2電極320のショート(short)不良が発生しない。この場合、第1絶縁層510は省略し、第2絶縁層520だけで開口部(520P、図17には図示せず)を形成して電場強度の空間的変化を形成することができる。
図17を参照すると、発光素子350の両端部は、第1電極310と第2電極320が互いに対向する方向に突出した領域上で第1電極310および第2電極320と直接接触することができる。図面には示していないが、第2絶縁層520の開口部520Pは第1電極310と第2電極320の一部を外部に露出させることができる。外部で露出した領域は電場強度が強い領域であり、開口部520Pにより電場強度の空間的変化が大きい。そのため、発光素子350は第1電極310と第2電極320との間で直接接触するように配置されることもできる。
第2絶縁層520および発光素子350上に配置される複数の部材、例えば接触電極(361,362)、第3絶縁層530およびパッシベーション層550などは図4を参照して上述したとおりである。これに係る詳しい説明は省略する。
以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
Claims (1)
- 第1電極と、
前記第1電極と離隔して対向するように配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極を覆うように配置された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上の少なくとも一部に配置され、前記第1電極および前記第2電極と前記第1絶縁層が重なる領域の少なくとも一部を露出する第2絶縁層と、
前記第1電極と前記第2電極との間で前記露出した第1絶縁層上に配置された少なくとも一つの発光素子と、
を含み、
前記第2絶縁層は、
前記第1絶縁層を露出させて前記第1電極および前記第2電極が互いに対向する領域上で互いに離隔して配置された少なくとも一つの開口部と、
前記開口部の間の領域であるブリッジ部と、
を含み、
前記発光素子は、前記開口部上に配置される、表示装置。
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